飞行机器人的制作方法

1.本发明涉及飞行机器人。


背景技术：

2.近年来，无人飞行体被利用于各种用途，其开发逐渐盛行。作为无人飞行体，利用有被无线操纵的无人直升机、所谓的无人机。在此，已知有在使直升机向倾斜地降落时，调整降落支承体的长度，从而将直升机支承为水平的技术(例如，参照专利文献1。)。另外，已知有在飞行体的主体部能够独立位移地连接降落腿，在向不平整地的降落时将主体部支承为水平的技术(例如，参照专利文献2。)。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特表2015-530318号公报
6.专利文献2：日本特开2019-206333号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的课题
8.以往，设想了向倾斜的平面降落，但未设想向存在凹凸的场所降落。因此，在以往的飞行体中，有可能在向存在凹凸的场所降落时破坏平衡。
9.本发明是鉴于上述那样的各种实际情况而完成的，其目的在于能够进行更稳定的降落。
10.用于解决课题的方案
11.本发明的方案之一为一种飞行机器人，其具备：主体部；推进部，其具有多个利用旋转翼的驱动来产生推进力的推进单元，该多个推进单元设置于所述主体部；多个腿部，它们支承所述主体部，该多个腿部分别具有至少一个关节且构成为能够使各腿部的姿态变形；以及控制部，其在从飞行状态向降落面降落时控制所述多个腿部，所述控制部从所述多个腿部中的至少一个腿部与所述降落面接触起到向该降落面的降落完成之前，控制该至少一个腿部的一部分或全部并调整所述主体部的倾斜。
12.发明效果
13.根据本发明，能够进行更稳定的降落。
附图说明
14.图1是示出实施方式的飞行机器人的概要结构的一例的图。
15.图2是示出实施方式的主体部所包括的各功能部的框图的一例。
16.图3是示出实施方式的飞行机器人的降落时的腿部的状态的图。
17.图4是示出实施方式的飞行机器人上升了时的飞行机器人与障碍物的关系的一例的图。
18.图5是第一实施方式的降落控制的流程图的一例。
19.图6是示出第一实施方式的变形例的飞行机器人的降落时的腿部的状态的图。
20.图7是第二实施方式的降落控制的流程图的一例。
具体实施方式
21.作为本发明的方案之一的飞行机器人具备主体部、推进部、腿部以及控制部。推进部具有多个推进单元。多个推进单元例如能够通过单独地使旋转翼的转速变化而使推进力单独地变化，由此，能够使飞行机器人的姿态变化。例如，通过对多个推进单元的推进力赋予差，从而能够使飞行机器人倾斜而向期望的方向移动、或者进行姿态控制。另外，通过使多个推进单元的推进力同时变化，从而能够沿垂直方向移动。
22.多个腿部的前端部是在飞行机器人的降落时与降落面接触的部位。在此，在向不平整地降落的情况下，多个腿部未必全部同时与降落面接触。并且，例如，当在降落面存在凹凸且一个腿部最先与降落面接触时，飞行机器人有可能以该接触部为中心倾斜。即，当一个腿部与降落面接触时，由于该腿部受到来自降落面的反作用力，飞行机器人倾斜。与此相对，本公开中的腿部具有至少一个关节。在此，在腿部与降落面接触而对腿部施加了力时，能够通过使该腿部的关节动作，而使腿部的前端部与基端部的垂直方向的距离变化。由此，能够减小从降落面受到的反作用力。并且，从所述多个腿部中的至少一个腿部与降落面接触起到向该降落面的降落完成之前，控制该至少一个腿部的一部分或全部并调整主体部的倾斜，从而能够抑制在降落时破坏姿态。需要说明的是，降落完成例如是指能够使推进部的推进力停止的状态。在降落完成以前，也可以设为飞行状态。需要说明的是，多个腿部例如也可以构成为能够在飞行机器人的降落后使该飞行机器人步行。即，多个腿部也可以具有作为降落时的腿的功能以及作为在降落后步行时的腿的功能。这样，能够兼用降落时的腿与在降落后步行时的腿。但是，在多个腿部中，步行的功能不是必需的。
23.另外，也可以是，所述控制部执行：第一处理，在为了从所述飞行状态向所述降落面降落而利用所述推进部使所述主体部下降的过程中，将所述多个腿部中的与该降落面最先接触的腿部识别为第一腿部；以及第二处理，在所述第一处理后，一边维持所述第一腿部与所述降落面的接触而使该第一腿部的所述关节动作，一边进一步使所述主体部下降而使其他所述腿部与该降落面接触。
24.主体部的下降在第一腿部与降落面接触后也继续。因此，在使主体部下降的过程中，也包括腿部在与降落面接触后主体部下降时。在第一处理中，将与降落面最先接触的腿部识别为第一腿部。各腿部是否与降落面接触例如能够在各腿部的前端部配备压力传感器并基于该压力传感器的输出值的变化来判定。另外，作为其他方法，例如也可以检测对各腿部的关节施加的力。在该检测中，也可以利用在关节所具备的致动器流动的电流的变化。并且，作为其他方法，例如也可以根据主体部的倾斜来识别第一腿部。例如，也可以在主体部倾斜时，将基端部位于最上侧的腿部识别为第一腿部。
25.在第二处理中，一边使第一腿部的关节动作一边进一步使主体部下降。通过使第一腿部的关节动作，即使使主体部进一步下降，也能够使来自降落面的反作用力减小，因此能够抑制主体部倾斜。并且，通过使主体部进一步下降，从而第一腿部以外的其他腿部能够与降落面接触。这样通过第二处理，能够抑制主体部倾斜，并且使第一腿部以外的其他腿部
与降落面接触。
26.另外，也可以是，所述控制部在所述第二处理中，一边维持和所述降落面接触的所述其他腿部与所述降落面的接触而使所述其他腿部的所述关节动作，一边使所述主体部下降。由此，能够使其他腿部与降落面接触。这样，通过使多个腿部与依次降落面接触，并使与降落面接触的腿部的关节动作，从而能够不破坏主体部的姿态地使多个足部与降落面接触。
27.另外，也可以是，在由所述控制部进行所述第二处理的期间，所述推进部以将所述主体部维持为水平状态的方式驱动所述多个推进单元。即，通过在腿部与降落面接触时，在使关节动作的同时使多个推进单元的推进力单独地变化，能够使主体部容易接近水平状态。
28.另外，也可以是，所述控制部还执行基于进行所述第二处理的期间的所述第一腿部的所述关节的角度来判断用于所述其他腿部向所述降落面的接触的所述主体部的下降可否继续的第三处理。当在使第一腿部的关节动作的同时使主体部下降时，其他腿部与降落面的距离较长，在使第一腿部的关节动作中也可能存在达到关节的可动范围的上限的情况。例如，在第一腿部所接触的降落面突出的情况、在其他腿部的下方向的降落面开有孔的情况下，在其他腿部与降落面接触前，第一腿部的关节达到可动范围的上限。在该情况下，当要使主体部进一步下降时，无法减小第一腿部从降落面受到的反作用力，因此主体部有可能以第一腿部与降落面的接触部为中心倾斜。于是，控制部判断主体部的下降可否继续。通过执行这样的第三处理，能够判定是否能够维持主体部的水平状态，因此能够抑制在不稳定的状态下降落。
29.另外，也可以是，在所述第三处理中判断为无法继续所述主体部的下降的情况下，所述控制部一边维持所述第一腿部与所述降落面接触的状态，一边使所述第一腿部的所述关节的角度返回所述第一腿部与所述降落面最先接触的第一接触时的状态，并且所述推进部使所述主体部上升到该第一接触时的位置。在第三处理中判断为无法继续主体部的下降的情况下，也可能存在超过第一腿部的关节的可动范围的上限而主体部倾斜的情况。当保持主体部倾斜的状态使推进部的推进力增加时，机体有可能朝向相对于垂直方向倾斜的方向上升。并且，当在机体上升的方向存在障碍物时，有可能与该障碍物接触。于是，控制部使第一腿部的关节的角度返回第一腿部与降落面最先接触的第一接触时的状态，并且推进部使主体部上升到该第一接触时的位置。若为第一接触时的状态，则第一腿部的关节处于可动范围内，因此能够将主体部维持为水平状态。并且，若为将主体部维持为水平状态时，则即使推进部使推进单元的推进力增加，也能够沿垂直方向上升，因此即使在附近存在障碍物也能够抑制接触。另外，通过一边维持第一腿部与降落面接触的状态一边使主体部上升，从而能够使主体部稳定。
30.另外，也可以是，在所述多个腿部各自的前端设置有能够对各腿部与所述降落面接触时的压力进行检知的压力传感器，所述控制部在所述第一处理中，基于来自所述第一腿部所设置的所述压力传感器的与接触相关的输出的有无，来进行该第一腿部的识别，所述控制部还执行在分别设置于所述多个腿部的所述压力传感器各自的输出值成为规定的相关状态时判定为所述飞行机器人向所述降落面的降落完成的第四处理。即，当腿部与降落面接触时，设置于该腿部的压力传感器的输出变化。因此，在设置于各腿部的压力传感器
的输出变化了的情况下，能够判断为腿部与降落面接触。之后，若其他腿部与降落面接触，则在与降落面接触的腿部设置的压力传感器的输出也变化。这样，能够基于设置于各腿部的压力传感器的输出的有无，来判断与降落面接触的腿部。并且，在飞行机器人的降落完成了的情况下，设置于各腿部的压力传感器的输出成为与降落的完成相应的输出。例如，由各压力传感器检测出的压力的总计能够成为与飞行机器人的质量相关的值。因此，规定的相关状态是能够判定为飞行机器人的降落完成的状态。第四处理例如也可以考虑由推进部产生的上方向的推进力以及飞行机器人的质量来执行。在降落完成了的情况下，即使推进部使由推进单元进行的推进力的产生停止，也抑制主体部的倾斜。
31.另外，也可以是，还具备对所述主体部的倾斜进行检知的检知部，所述控制部若在所述多个腿部以成为规定的姿态的状态从所述飞行状态与所述降落面接触时由所述检知部检知到所述主体部相对于水平状态的倾斜，则控制所述至少一个腿部而使该主体部接近水平状态。上述的规定的姿态例如是在飞行机器人为飞行状态时腿部能够取得的姿态。当如上述那样腿部与降落面接触时，主体部倾斜。在检知到该倾斜的情况下，控制部也可以控制至少一个腿部。例如，在主体部倾斜时，基端部位于最上侧的腿部与降落面接触的可能性高，因此也可以使该腿部的关节动作。这样，通过根据主体部的倾斜来控制关节，从而能够抑制飞行机器人在降落时破坏平衡。
32.另外，也可以是，所述控制部一边维持和所述降落面接触的所述腿部与所述降落面的接触而使所述腿部的所述关节动作，一边使所述主体部下降。通过在维持和降落面接触的腿部与降落面的接触的同时使主体部下降，从而其他腿部也能够依次与降落面接触。
33.另外，也可以是，所述控制部还基于所述腿部的所述关节的角度，来判断所述主体部的下降可否继续。当为了使主体部接近水平状态而使腿部的关节动作时，也可能存在达到可动范围的上限的情况。当在达到可动范围的上限后进一步使主体部下降时，可能难以使主体部接近水平状态。在这样的情况中，能够判断为无法继续主体部的下降。这样，通过判断，若使主体部的下降停止，则能够抑制主体部倾斜。
34.另外，也可以是，在所述控制部判断为无法继续所述主体部的下降的情况下，所述控制部一边维持所述第一腿部与所述降落面接触的状态，一边使所述第一腿部的所述关节的角度返回所述第一腿部与所述降落面最先接触的第一接触时的状态，并且所述推进部使所述主体部上升到该第一接触时的位置。这样，能够抑制飞行机器人沿斜方向上升，因此例如即使在附近存在障碍物的情况下，也能够抑制与障碍物的接触。
35.以下参照附图来说明本具体实施方式。但是，本实施方式所记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等若无特殊记载并不旨在将本发明的范围仅限定于此。另外，以下的实施方式只要在可能的限度内就能够组合。
36.《第一实施方式》
37.在此，基于图1对本实施例的飞行机器人1进行说明。图1是示出本实施方式的飞行机器人1的概要结构的一例的图。飞行机器人1构成为包括主体部2。主体部2具有多个推进单元23。需要说明的是，在图1所示的例子中，4个推进单元23搭载于主体部2，但在主体部2能够飞行的限度内，推进单元23的搭载数量只要为多个则并不限定于4个。推进单元23具有作为旋转翼的螺旋桨21以及用于使螺旋桨旋转驱动的致动器22。搭载于主体部2的推进单元23全部为同种类的单元，但在各个推进单元23中致动器22能够独立地控制。因此，能够适
当控制由各推进单元23得到的推进力，因而，能够适当控制主体部2以及飞行机器人1的飞行姿态、飞行速度等。需要说明的是，关于由推进单元23进行的飞行主体部等的飞行控制，见后述。
38.在此，在主体部2中，在大致其中央具有机身25，从机身25呈放射状地经由桥接件24在其前端侧设置有推进单元23。4个推进单元23以机身25为中心在圆周上以等间隔排列。
39.另外，在主体部2连接有支承主体部2的4个腿部30。4个腿部30以机身25为中心在圆周上以等间隔排列。腿部30具有在降落时前端部与降落面接触的第一连杆部31、相比于第一连杆部31设置于机身25侧的第二连杆部32、将第一连杆部31与第二连杆部32能够旋转地连接的第一关节33、将第二连杆部32与桥接件24能够旋转地连接的第二关节34以及驱动第一关节33及第二关节34的致动器(未图示)。第一关节33将第一连杆部31的基端部与第二连杆部32的前端部连接。第二关节34将第二连杆部32的基端部与机身25连接。上述各关节以在向不平整地的降落时旋转的方式设计了其旋转方向。例如，第一关节33以及第二关节34沿水平方向具有旋转轴，并且，在同一腿部30中，设计为第一关节33的旋转轴与第二关节34的旋转轴平行。需要说明的是，在本实施方式中，具备4个腿部30，但腿部30的数量并不限定于此，为3个以上即可。另外，在本实施方式中相对于一个腿部30具有两个关节，但不限定于此，关节具有一个以上即可。
40.另外，在机身25搭载有用于向各推进单元23的致动器22供给驱动电力的蓄电池28(参照图2)、控制从该蓄电池28向致动器22的电力供给等的控制装置200(参照图2)。控制装置200从蓄电池28向致动器进行电力供给，也控制腿部30的关节。控制装置200对各第一关节33以及各第二关节34分别独立地进行控制。另外，在第一连杆部31的前端部且在降落时与降落面接触的位置设置有检测压力的压力传感器31a。关于由控制装置200进行的与主体部2相关的控制，其详细情况见后述。
41.＜飞行机器人1的控制部》
42.接着，基于图2对飞行机器人1所具有的主体部2的控制结构进行说明。图2是示出本实施方式的主体部2所包括的各功能部的框图的一例。主体部2为了进行与飞行相关的飞行控制以及与降落相关的降落控制等而进行控制装置200。控制装置200是具有运算处理装置以及存储器的计算机，作为功能部，具有控制部210。控制部210通过在控制装置200中执行规定的控制程序而形成。
43.控制部210是在主体部2飞行的情况下为了产生用于其飞行的推进力而控制推进单元23的功能部。控制部210基于与主体部2等的飞行状态关联的信息且是由传感器27检测出的环境信息，来控制4个推进单元23的推进力。作为该环境信息，能够例示关于由与未图示的3轴(偏航轴、俯仰轴、滚转轴)对应的陀螺仪传感器检测出的主体部2的角速度、由与未图示的该3轴对应的加速度传感器检测出的主体部2的倾斜等的信息。控制部210利用从这些传感器取得的环境信息，以使主体部2等的倾斜成为适于其飞行的状态的方式进行反馈控制。并且，在环境信息中，也可以包含在以地轴的朝向为基准时绝对坐标系中的飞行主体部的朝向即方位角，该方位角能够由方位角传感器检测出。需要说明的是，传感器27是检知部的一例。
44.在使主体部2等向前后左右移动的情况下，控制部210降低行进方向的推进单元23的致动器22的转速，并提高与行进方向相反的一侧的推进单元23的致动器22的转速，从而
主体部2等成为相对于行进方向前倾的姿态，并向期望的方向行进。另外，在使主体部2等旋转移动的情况下，控制部210基于主体部2等的旋转方向来进行螺旋桨21的基于旋转方向的输出。例如，在使主体部2等右旋转的情况下，控制部210降低与右旋转着螺旋桨21对应的致动器22的输出，并且提高与左旋转着的螺旋桨21对应的致动器22的输出。
45.另外，控制部210也是在飞行机器人1的降落时执行降落控制的功能部。在降落控制中，控制部210控制推进单元23以及腿部30。控制部210在降落时基于传感器27以及压力传感器31a的检测值，来控制设置于第一关节33以及第二关节34的致动器。在设置于腿部30的各关节的致动器设置有对与各自的旋转状态相关的状态量(致动器的旋转轴的旋转位置、旋转速度等)进行检测的编码器(未图示)。并且，控制部210基于由各致动器的编码器检测出的各致动器的状态量，以使各关节的旋转角度等成为适于降落的状态的方式，对腿部30的致动器进行伺服控制。
46.在此，基于图3对飞行机器人1的降落时的腿部30的状态进行说明。图3是示出本实施方式的飞行机器人1的降落时的腿部30的状态的图。在图3中，省略了飞行机器人1的一部分的构造。3001示出飞行机器人1为飞行状态的情况下的腿部30的状态。在飞行状态的情况下，例如，以将腿部30折弯的方式固定腿部30的关节，以使前后左右方向的移动时的空气阻力最小。例如，第一关节33以使第一连杆部31的轴向接近水平方向的方式并且以第一连杆部31前端侧接近主体部2的中心轴的方式旋转。需要说明的是，飞行状态的时的腿部30的状态并不限定于此。例如，除了空气阻力以外，也可以考虑飞行机器人1的重心，而设为使飞行机器人1的飞行稳定那样的状态。
47.3002示出飞行机器人1进入了降落态势的情况下的腿部30的状态。例如，在传感器27包括gnss(global navigation satellite system/全球测位卫星系统)传感器的情况下，当由该gnss传感器检测出飞行机器人i位于目的地点的上空时，飞行机器人1进入降落态势。此时，各第二连杆部32以沿水平方向呈放射状扩展的方式使第二关节34动作。并且，以使第一连杆部31的前端部朝向下侧并且第一连杆部31的中心轴成为垂直方向的方式使第一关节33动作。即，第一连杆部31以相对于第二连杆部32呈直角弯曲、并且前端部朝向垂直方向下侧的方式控制各关节部。在降落面a1存在凹凸，各腿部的前端部与降落面a1的距离l1针对每个腿部30而不同。从该状态起到成为接下来的3003的状态为止，控制推进单元23的推进力而使飞行机器人1向垂直方向下降。
48.3003示出飞行机器人1下降且最先一个腿部(第一腿部)与降落面a1接触时的状态。在此，执行将多个腿部30中的与降落面a1最先接触的腿部30识别为第一腿部10a的第一处理。控制部210例如基于设置于各腿部30的压力传感器31a的输出，来识别与降落面a1最先接触的第一腿部10a。控制部210在识别第一腿部10a后也使飞行机器人1进一步下降。根据第一处理，能够识别之后需要使第一关节33以及第二关节34动作的第一腿部10a。
49.3004示出在识别第一腿部10a之后飞行机器人1进一步下降了的状态。此时，执行第二处理。第二处理是在第一处理后在维持第一腿部10a与降落面a1的接触而使该第一腿部10a的第一关节33以及第二关节34动作的同时进一步使主体部2下降而使其他腿部30与降落面a1接触的处理。如3004所示那样，在第一腿部10a中，控制部210以第一关节33使第一连杆部31与第二连杆部32所成的角更小的方式，并且以第二关节34使第二连杆部32从第二关节34向斜上方向移动的方式，控制各关节。在进行第二处理的期间，控制部210以将主体
部2维持为水平状态的方式驱动多个推进单元23。这样，通过根据主体部2的下降使第一腿部10a第一关节33以及第二关节34动作，从而能够在主体部2维持水平状态的同时并且在维持第一腿部10a与降落面a1的接触的同时使主体部2下降。
50.3005示出在控制部210识别第一腿部10a后其他腿部30进一步与降落面a1接触的状态。控制部210基于在各腿部30的前端部设置的压力传感器31a的输出来判定其他腿部30与降落面a1接触。与降落面a1接触的腿部30中的第一关节33以及第二关节34与第一腿部10a的关节同样地，根据主体部2的下降而动作。这样，使4个腿部30依次与降落面a1接触。该期间也继续主体部2的下降。这样，能够在维持主体部2的水平的同时使多个腿部30与降落面a1接触。
51.并且，在4个腿部30全部与降落面a1接触了的情况下，控制部210执行判定为向降落面a1的降落完成的第四处理。控制部210例如在多个腿部30分别设置的压力传感器31a各自的输出值成为规定的相关状态时，判定为飞行机器人1向降落面a1的降落完成。规定的相关状态例如是取得飞行机器人1的平衡的状态，且是即使停止推进单元23的推进力也能够抑制飞行机器人1倾斜的状态。例如，也可以是，若由各压力传感器31a检测出的压力的总计成为与飞行机器人1的质量对应的压力，作为判定为降落完成。需要说明的是，此时，由于推进单元23的推进力的影响，检测出比与飞行机器人1的实际的质量对应的压力低的压力，因此控制部210进行考虑了推进单元23的推进力的判定。控制部210在判定为降落完成了的情况下，可以使推进单元23停止，也可以以飞行机器人1不起飞的程度使螺旋桨21旋转。
52.3006示出在识别第一腿部10a之后在进一步使主体部2下降直到其他腿部30与降落面a1接触的中途第一关节33的角度达到容许范围的上限的状态。第一关节33的角度的容许范围的上限例如可以设为因第一关节33的构造或腿部30的构造而物理上无法进一步弯曲的角度，也可以设为在该角度加上某种程度的余量而得到的角度。另外，作为其他方法，第一关节33的角度的容许范围的上限也可以设为为了避免腿部30与其他部位(例如、螺旋桨21)的接触所需的角度。在第一腿部10a的第一关节33的角度达到容许范围的上限的情况下，无法进一步在维持主体部2的水平的状态下使主体部2下降。需要说明的是，关于第二关节34也能够同样地处理。在主体部2的下降中也可能产生这样的事态，因此控制部210执行基于进行第二处理的期间的第一腿部10a的第一关节33或第二关节34的角度来判断用于其他腿部30向降落面a1的接触的主体部2的下降的可否继续的第三处理。例如，控制部210在第一腿部10a的第一关节33的角度达到容许范围的上限的情况下，判断为无法继续主体部2的下降。另一方面，控制部210在第一腿部10a的第一关节33的角度达到容许范围的上限以前，判断为能够继续主体部2的下降。
53.并且，在第三处理中判断为无法继续主体部2的下降的情况下，控制部210执行重新进行降落的处理。首先，控制部210以使主体部2的下降停止的方式调整推进单元23的推进力。接着，控制部210在维持第一腿部10a与降落面a1接触的状态的同时，使第一腿部10a的第一关节33的角度返回第一腿部10a与降落面a1最先接触的第一接触时的状态。此时，推进单元23使主体部2上升到第一接触时的位置。第一接触时的位置是指3003所示的位置。这样，以使主体部2成为水平状态的方式控制推进单元23以及第一腿部10a。在此，当在第三处理中成为无法继续主体部2的下降的状态时，有可能在主体部2产生倾斜。假设要在该状态下立即上升，则主体部2以倾斜的状态上升。这样，飞行机器人1有可能向倾斜方向上升，当
在附近存在障碍物时，有可能与该障碍物接触。
54.在此，图4是示出本实施方式的飞行机器人1上升了时的飞行机器人1与障碍物a2的关系的一例的图。4001示出主体部2在倾斜的状态下使飞行机器人1向上空上升了的情况。另一方面，4002示出在维持第一腿部10a与降落面a1接触的状态的同时使第一腿部10a的第一关节33的角度返回第一腿部10a与降落面a1最先接触的第一接触时的状态后使飞行机器人1向上空上升了的情况。如4001所示那样，当主体部2保持倾斜状态而飞行机器人1向上空上升时，有可能与障碍物a2接触。另一方面，如4002所示那样，若为使第一腿部10a的第一关节33的角度返回第一接触时的状态后，则能够使主体部2返回水平状态，因此即使之后飞行机器人1上升，也能够抑制向障碍物a2的接触。
55.在从3006的状态向3003的状态转移后，控制部210使推进单元23的推进力增加，而以第一腿部10a从降落面a1离开的方式使飞行机器人1上升。并且，在飞行机器人1向上空上升后，控制部210例如控制推进单元23，将降落地点错开规定距离、或在此处使主体部沿偏航方向旋转规定角度。即，使各腿部30与降落面a1的相对位置变化。之后，向3002的状态转移。并且，控制部210尝试再次的降落。
56.多个腿部30具有作为降落时的腿的功能以及作为在降落后步行时的腿的功能。控制部210也是在飞行机器人1的降落完成后飞行机器人1步行的情况下为了其步行而控制设置于腿部30的致动器的功能部。控制部210基于由传感器27检测出的环境信息来控制腿部30。另外，控制部210基于由在腿部30的各关节设置的致动器的编码器检测出的各致动器的状态量，以使主体部2的倾斜等成为适于步行的状态的方式，对腿部30的致动器进行伺服控制。
57.《降落控制》
58.在此，基于图5对在飞行机器人1降落时执行的控制即降落控制进行说明。图5是第一实施方式的降落控制的流程图的一例。降落控制通过在主体部2中执行规定的控制程序而实现。需要说明的是，在本实施方式中，设为由主体部2接收表示飞行机器人1所降落的地点的信息。图5所示的例程在飞行机器人1抵达降落地点的上空时开始。
59.在步骤s101中，控制部210在降落的位置的上空悬停而将位置固定。此时的飞行机器人1的状态与图3的3001的状态对应。控制部210以使飞行机器人1在降落地点上空悬停的方式控制推进单元。接着，在步骤s102中，控制部210使腿部30为降落前状态。降落前状态是与图3的3002对应的腿部30的状态。控制部210以使第一连杆部31的中心轴成为垂直方向且使第二连杆部32的中心轴成为水平方向的方式使全部腿部30的第一关节33以及第二关节34动作。
60.在步骤s103中，控制部210使主体部2的下降开始。控制部210通过使推进单元23的推进力降低，从而使主体部2下降。此时，以使主体部2接近水平的方式控制推进力并且使主体部2下降。需要说明的是，在本步骤s103中，在主体部2已经为下降状态的情况下，继续使主体部2下降。在步骤s104中，控制部210基于压力传感器31a的输出值，来判定某一腿部30是否接触到降落面a1。例如，在压力传感器31a的输出值成为预先设定的降落阈值以上的情况下，判定为该压力传感器31a所具备的腿部30接触到降落面a1。在步骤s104中为肯定判定的情况下向步骤s105前进，在否定判定的情况下返回步骤s103并继续使主体部2下降。需要说明的是，在步骤s104中为肯定判定时的飞行机器人1的状态与图3的3003所示的状态对
应。
61.在步骤s105中，控制部210确定第一腿部10a。控制部210将压力传感器31a的输出值最先成为降落阈值以上的腿部30确定为第一腿部10a。在步骤s106中，控制部210存储第一腿部10a接触到降落面a1时的主体部2的高度。控制部210例如也可以存储从传感器27所包括的高度计取得的高度，也可以存储利用传感器27所包括的雷达等测定出的与降落面a1的距离。也可以在主体部2适当设置高度的测定所需的传感器等。
62.并且，在步骤s107中，控制部210使主体部的下降速度降低。之后，由于使第一关节33以及第二关节34动作来调整主体部2的姿态，因此此时为了使调整容易而使下降速度降低。由此，容易维持主体部2的水平状态。并且，在步骤s108中，控制部210使与降落面a1接触的腿部30的第一关节33以及第二关节34动作，而维持主体部2的水平状态。此时的飞行机器人1的状态与图3的3004所示的状态对应。控制部210根据主体部2的下降，使与降落面a1接触的全部腿部30的第一关节33以及第二关节34动作。控制部210例如也可以以使压力传感器31a的输出值成为规定值以下的方式使第一关节33以及第二关节34动作。规定值设定为主体部2不倾斜的值。需要说明的是，作为其他方法，控制部210也可以根据主体部2的高度而使第一关节33以及第二关节34动作。
63.在步骤s109中，控制部210判定是否检测出全部腿部30的与降落面a1的接触。控制部210例如在全部腿部30的压力传感器31a的输出值成为降落阈值以上的情况下，判定为检测出全部腿部30的与降落面a1的接触。在步骤s109中为肯定判定的情况下向步骤s110进入，在为否定判定的情况下向步骤s112前进。需要说明的是，在步骤s109中为肯定判定时的飞行机器人1的状态与图3的3005所示的状态对应。此时，控制部210例如利用由传感器27检测出的环境信息以及逆运动学，以使主体部2接近水平的方式控制第一关节33以及第二关节34。
64.在步骤s110中，判定全部压力传感器31a的输出值是否成为规定的相关状态。例如，判定全部压力传感器31a的输出值是否与从飞行机器人1的质量减去规定质量而得到的值对应。规定质量是由推进单元23的推进力引起的飞行机器人1的质量的表观上的减少量。在步骤s110中为肯定判定的情况下向步骤s111前进，在为否定判定的情况下向步骤s114前进。然后，在步骤s111中，控制部210使螺旋桨21停止而完成降落。
65.另一方面，在步骤s109中为否定判定的情况下，向步骤s112前进，控制部210取得第一腿部10a的第一关节33或第二关节34的角度。需要说明的是，以下，对基于第一腿部10a的第一关节33的角度进行控制的情况进行说明。在基于第二关节34的角度进行控制的情况下，也能够与第一关节33同样地考虑。第一关节33的角度例如由编码器检测出的旋转角度而取得。接着，在步骤s113中，判定第一关节33的角度是否大于上限值。上限值设定为第一关节33的可动范围的上限值。需要说明的是，此时的第一关节33的角度也可以设为第一连杆部31与第二连杆部32的角度从直角的状态的折弯的角度。在本步骤s113中，判定第一关节33是否为无法进一步动作的状态即可。在步骤s113中为肯定判定的情况下向步骤s114前进。需要说明的是，在步骤s113中为肯定判定时的飞行机器人1的状态与图3的3006所示的状态对应。另一方面，在步骤s1 13中为否定判定的情况下向步骤s108前进，控制部210在使关节动作的同时使主体部2的下降继续。
66.在步骤s114中，控制部210使主体部2的高度返回到原来的位置。在此所说的原来
的位置是相当于步骤s106中存储的高度的位置，且相当于第一接触时的位置。在本步骤s114中，为了重新进行降落，而提高主体部2的高度。但是，此时，在维持第一腿部10a的与降落面a1的接触的状态下，以提高主体部2的高度的方式，在使第一腿部10a的关节复原的同时提高主体部2的高度。这样，抑制飞行机器人1与障碍物a2接触。
67.在步骤s115中，控制部210使主体部2进一步上升，并进一步变更降落位置。此时，控制部210使第一腿部10a与降落面a1的接触消除。然后，例如，上升规定距离，之后沿偏航方向使飞行机器人1旋转规定角度。然后，向步骤s101返回，重新进行降落控制。
68.这样，根据在腿部30具有第一关节33或第二关节34的飞行机器人1，在向不平整地等降落时，通过针对每个腿部30使第一关节33或第二关节34动作，从而能够将主体部2维持为水平状态。因此，能够在抑制飞行机器人1破败平衡的同时向不平整地等降落。另外，在第一腿部10a与降落面a1接触后第一腿部10a的关节的角度达到容许范围的上限的情况下，通过使降落重新进行，从而能够抑制飞行机器人1破坏平衡。并且，在使降落重新进行时，使主体部2上升到第一腿部10a与降落面a1接触的高度，此时通过以维持第一腿部10a与降落面a1的接触的方式使关节动作，从而能够抑制飞行机器人1与障碍物a2接触。
69.《第一实施方式的变形例》
70.在第一实施方式中，使与降落面a1接触的腿部30的关节动作。即，在各个腿部30中，不使关节动作直到与降落面a1接触。另一方面，作为其他方法，也可以在第一腿部10a与降落面a1接触后使其他腿部30的关节动作。此时，也可以以使第一连杆部31进行下方向移动的方式使第一关节33或第二关节34动作。例如，也可以以使第一连杆部31的中心轴朝向垂直方向的方式使第一关节33以及第二关节34动作。在此，在第一腿部10a与降落面a1接触时，其他腿部30的下侧的降落面a1也位于接近其他腿部30的位置的情况较多。在这样的情况下，通过以使其他腿部30向下方向移动的方法是使第一关节33以及第二关节34动作，从而能够使其他腿部30较早地与降落面a1接触。由此，例如，容易取得飞行机器人1的平衡。另外，能够缩短飞行机器人1的降落所需的时间。
71.在此，使用图6来说明本实施方式的变形例中的降落控制。图6是示出本变形例的飞行机器人1的降落时的腿部30的状态的图。关于3001、3002、3003，由于与图3相同而省略说明。3014示出在识别第一腿部10a后飞行机器人1进一步下降了的状态。此时，以使与降落面a1接触的腿部30以外的其他腿部30接近降落面a1的方向的方式使第一关节33以及第二关节34动作。即，在使主体部2下降的同时，以使其他腿部30相对于机身25相对地向降落面a1的方向移动的方式使关节动作。如3014所示那样，其他腿部30的第一关节33以使第一连杆部31与第二连杆部32所成的角大于90度的方式动作，并且第二关节34以使第二连杆部32将第二关节34作为中心向下方向旋转的方式动作。此时，以使第一连杆部31的中心轴朝向垂直方向的方式使第一关节33以及第二关节34动作。在该期间，控制部210也以使主体部2接近水平的方式控制多个推进单元23以及接地着的腿部30的关节。这样，通过在维持水平状态的同时使其他腿部30向下方向移动，从而能够将与降落面a1的接触提早。
72.3015示出在识别第一腿部10a后其他腿部30进一步与降落面a1接触的状态。控制部210也基于在各腿部30的前端部设置的压力传感器31a的输出来判定其他腿部30与降落面a1接触。需要说明的是，在3015中，设为4个腿部30全部与降落面a1接触。在该情况下，控制部210判定为向降落面a1的降落完成。关于降落的判定方法，与上述的3005的状态相同。
73.需要说明的是，也可以在使主体部2下降的同时使其他腿部30的关节动作，直到全部腿部30与降落面a1接触。即，也可以以使与降落面a1接触的腿部30的第一关节33以及第二关节34动作并且使未与降落面a1接触的其他腿部30向下方向移动的方式，在使其他腿部30的第一关节33以及第二关节34动作的同时使主体部2下降。这样，通过使多个腿部30依次与降落面a1接触，从而能够在维持主体部2的水平的同时利用多个腿部30降落。
74.3016示出在识别第一腿部10a后，在其他腿部30使主体部2下降直到与降落面a1接触的中途，第一关节33的角度达到容许范围的上限并且其他腿部30的第一关节33以及第二关节34的角度达到容许范围的上限的状态。根据3016的例子，第一腿部10a的第一关节33的角度达到容许范围的弯折方向的上限，其他腿部30的第一关节33的角度达到容许范围的伸展方向的上限值。在各腿部30的关节的角度达到容许范围的上限的情况下，无法进一步在维持主体部2的水平的同时使主体部2下降，也无法使其他腿部30向下方向移动。在主体部2的下降中也可能引起这样的事态，因此控制部210基于主体部2的下降中的第一腿部10a的第一关节33或第二关节34的角度以及其他腿部30的第一关节33或第二关节34的角度，来判断用于其他腿部30向降落面a1的接触的主体部2的下降可否继续。例如，控制部210在第一腿部10a的第一关节33的角度达到容许范围的上限并且其他腿部30的第一关节33的角度达到容许范围的上限的情况下，判断为无法继续主体部2的下降。另一方面，控制部210在第一腿部10a的第一关节33的角度以及其他腿部30的第一关节33的角度均达到容许范围的上限以前，判断为能够继续主体部2的下降。在本变形例中，使其他腿部30向下方向移动，因此即使在降落面a1的高低差比上述第一实施方式大的情况下也能够进行飞行机器人1的降落。
75.并且，在判断为无法继续主体部2的下降的情况下，控制部210执行重新进行降落的处理。首先，控制部210以使主体部2的下降停止的方式调整推进单元23的推进力。接着，控制部210在维持第一腿部10a与降落面a1接触的状态的同时，使第一腿部10a的第一关节33的角度返回第一腿部10a与降落面a1最先接触的第一接触时的状态。此时，推进单元23使主体部2上升到第一接触时的位置。另外，此时，其他腿部30的第一关节33以及第二关节34的各角度也返回第一腿部10a与降落面a1最先接触的第一接触时的状态。控制部210在飞行机器人1返回第一接触时的状态后，以使第一腿部10a的前端部从降落面a1分离的方式，在维持主体部2的水平的同时使主体部2向垂直上方向上升。
76.关于本变形例的降落控制，基于上述的图5来说明。在图5的步骤s108中，控制部210在使第一腿部10a的关节动作的同时，也使其他腿部30的关节动作。另外，在步骤s112中，控制部210除了第一腿部10a的关节的角度以外，也取得其他腿部30的关节的角度，在步骤s113中，判定各关节的角度是否超过上限值。
77.如以上所说明那样，根据本变形例，能够向高低差更大的降落面a1降落。
78.《第二实施方式》
79.第一实施方式中，基于腿部30所具备的压力传感器31a的输出值来判定腿部30与降落面a1的接触，但代替于此，在本第二实施方式中，在检测出飞行机器人1的主体部2的倾斜的情况下，判定为腿部30与降落面a1接触。因此，本第二实施方式中，无需在腿部30设置压力传感器31a。飞行机器人1的主体部的倾斜由传感器27所包括的陀螺仪传感器、加速度传感器检测出。在此，当在向不平整地降落的情况下将高度逐渐降低时，主体部2以最先与降落面a1接触的腿部30的前端部为中心倾斜。因此，能够以主体部2倾斜来判定腿部30与降
落面a1接触。另外，根据与降落面a1接触的腿部30而主体部2倾斜的方向不同，因此能够基于主体部2倾斜的方向来确定与降落面a1接触的腿部30。
80.在本实施方式中，在检测出主体部2的倾斜的情况下，根据主体部2的倾斜来确定与降落面a1接触的腿部30，以使主体部2接近水平状态的方式使该腿部30的第一关节33或第二关节34动作。在确定了第一腿部10a后，也在使主体部进一步下降的同时，以使主体部2接近水平状态的方式使第一腿部10a的第一关节33以及第二关节34动作。之后，在使主体部2下降的过程中，例如在无法仅通过使第一腿部10a的关节动作来维持主体部2的水平的情况下，判定为其他腿部30与降落面a1接触。此时，也基于主体部2倾斜的方向，来确定与降落面a1接触的其他腿部30。这样，若在修正主体部2的倾斜的同时确定与降落面a1接触的腿部30时，判定为全部腿部30接地于降落面a1，则飞行机器人1的降落完成。
81.接着，使用上述的图3，来说明本实施方式中的降落控制。关于3001、3002，由于与第一实施方式相同因此省略说明。在本实施方式中，在3003所示的状态时，控制部210例如在由传感器27检测出的主体部2的倾斜超过阈值的情况下，识别为腿部30与降落面a1接触。另外，基于主体部2倾斜的方向，来识别第一腿部10a。例如，将位于主体部2的倾斜的上侧的腿部30识别为第一腿部10a。控制部210在识别第一腿部10a后，也使飞行机器人1进一步下降。
82.另外，在3004所示的状态、即在识别第一腿部10a后飞行机器人1进一步下降了的状态下，执行在以维持第一腿部10a与降落面a1的接触的方式使该第一腿部10a的第一关节33以及第二关节34动作的同时，进一步使主体部2下降而使其他腿部30与降落面a1接触的处理。在该处理中，也包括传感器27检测主体部2的倾斜、且以使主体部2的倾斜变小的方式使第一腿部10a的第一关节33或第二关节34动作的处理。进而，控制部210以将主体部2维持为水平状态的方式驱动多个推进单元23。这样，控制部210在以使主体部2成为水平状态的方式控制关节以及推进单元23的同时使主体部2下降。
83.在3005所示的状态、即其他腿部30与降落面a1接触的状态下，控制部210也基于由传感器27检测出的主体部2的倾斜来判定其他腿部30与降落面a1接触。例如，在即使以使主体部2成为水平状态的方式控制关节以及推进单元23也在主体部2产生倾斜的情况下，判定为其他腿部30与降落面a1接触。另外，此时基于主体部2倾斜的方向，来确定与降落面a1接触的其他腿部30。并且，在以维持主体部2的水平状态的方式使与降落面a1接触的腿部30的关节动作的同时，使主体部2下降，直到全部腿部30与降落面a1接触。并且，控制部210例如在全部腿部30与降落面a1接触、并且主体部2为水平状态时判定为能够降落，使螺旋桨21的旋转停止。
84.另一方面，当成为3006所示的状态、即使主体部2下降直到其他腿部30与降落面a1接触的中途第一关节33的角度达到容许范围的上限的状态时，控制部210与第一实施方式同样地，使飞行机器人1返回到第一接触时的状态，并重新进行降落。
85.《降落控制》
86.在此，基于图7对在飞行机器人1降落时执行的控制即降落控制进行说明。图7是第二实施方式的降落控制的流程图的一例。降落控制通过在主体部2中执行规定的控制程序而实现。需要说明的是，在本实施方式中，设为由主体部2接收表示飞行机器人1所降落的地点的信息。图7所示的例程在飞行机器人1抵达降落地点的上空时开始。关于执行与图5所示
的例程相同的处理的步骤，标注相同的附图标记并省略说明。
87.在图7所示的流程图中，当步骤s103的处理结束时，向步骤s201前进。在步骤s201中，控制部210判定是否检测出主体部2的倾斜。例如，控制部210判定由传感器27检测出的主体部2的倾斜是否超过阈值。阈值是腿部30与降落面a1接触时的倾斜。该阈值是比由于风等的影响而主体部2倾斜时大的值。在步骤s201中为肯定判定的情况下向步骤s105前进，在为否定判定的情况下向步骤s103前进。需要说明的是，在步骤s201中为肯定判定时的飞行机器人1的状态与图3的3003所示的状态对应。
88.另外，在图7所示的流程图中，在步骤s107的处理完成的情况、或在步骤s113进行了否定判定的情况下，向步骤s202前进。在步骤s202中，控制部210使与降落面a1接触的腿部30的第一关节33以及第二关节34动作，而维持主体部2的水平状态。此时的飞行机器人1的状态与图3的3004所示的状态对应。控制部210例如在由传感器27检测出主体部2的倾斜的情况下，以使倾斜消除的方式使第一关节33以及第二关节34动作。此时，也可以进行反馈控制。控制部210当执行步骤s202的处理时，在之后的处理中，也以维持主体部2的水平状态的方式使腿部30的关节动作。
89.另外，在图7所示的流程图中，在步骤s109中为肯定判定的情况下向步骤s111前进，控制部210使螺旋桨停止。需要说明的是，在使螺旋桨21停止以前的过程中，也可以在主体部2产生了倾斜的情况下，通过使关节动作而使主体部2接近水平状态。另外，控制部210也可以在使螺旋桨21的转速降低的过程中，在无法使主体部2接近水平状态的情况下，向步骤s114前进，并重新进行降落。
90.这样，通过根据检测主体部2的倾斜的传感器的检测值使第一关节33或第二关节34动作，从而能够将主体部2维持为水平状态。因此，能够在抑制飞行机器人1破坏平衡的同时向不平整地等降落。
91.需要说明的是，也可以如第一实施方式的变形例那样，在第一腿部10a接触降落面a1后，以使其他腿部30向下方向移动的方式使各关节动作。由此，能够向高低差更大的降落面a1降落。
92.附图标记说明
93.1飞行机器人；2主体部；30腿部；31第一连杆部；32第二连杆部；33第一关节；34第二关节；210控制部。

技术特征：
1.一种飞行机器人，其中，所述飞行机器人具备：主体部；推进部，其具有多个利用旋转翼的驱动来产生推进力的推进单元，该多个推进单元设置于所述主体部；多个腿部，它们支承所述主体部，该多个腿部分别具有至少一个关节且构成为能够使各腿部的姿态变形；以及控制部，其在从飞行状态向降落面降落时控制所述多个腿部，所述控制部从所述多个腿部中的至少一个腿部与所述降落面接触起到向该降落面的降落完成之前，控制该至少一个腿部的一部分或全部并调整所述主体部的倾斜。2.根据权利要求1所述的飞行机器人，其中，所述控制部执行如下处理：第一处理，在为了从所述飞行状态向所述降落面降落而利用所述推进部使所述主体部下降的过程中，将所述多个腿部中的与该降落面最先接触的腿部识别为第一腿部；以及第二处理，在所述第一处理后，一边维持所述第一腿部与所述降落面的接触而使该第一腿部的所述关节动作，一边进一步使所述主体部下降而使其他所述腿部与该降落面接触。3.根据权利要求2所述的飞行机器人，其中，所述控制部在所述第二处理中，一边维持和所述降落面接触的所述其他腿部与所述降落面的接触而使所述其他腿部的所述关节动作，一边使所述主体部下降。4.根据权利要求2或3所述的飞行机器人，其中，在由所述控制部进行所述第二处理的期间，所述推进部以将所述主体部维持为水平状态的方式驱动所述多个推进单元。5.根据权利要求2至4中任一项所述的飞行机器人，其中，所述控制部还执行基于进行所述第二处理的期间的所述第一腿部的所述关节的角度来判断用于所述其他腿部向所述降落面的接触的所述主体部的下降可否继续的第三处理。6.根据权利要求5所述的飞行机器人，其中，在所述第三处理中判断为无法继续所述主体部的下降的情况下，所述控制部一边维持所述第一腿部与所述降落面接触的状态，一边使所述第一腿部的所述关节的角度返回所述第一腿部与所述降落面最先接触的第一接触时的状态，并且所述推进部使所述主体部上升到该第一接触时的位置。7.根据权利要求2至6中任一项所述的飞行机器人，其中，在所述多个腿部各自的前端设置有能够对各腿部与所述降落面接触时的压力进行检知的压力传感器，所述控制部在所述第一处理中，基于来自所述第一腿部所设置的所述压力传感器的与接触相关的输出的有无，来进行该第一腿部的识别，所述控制部还执行在分别设置于所述多个腿部的所述压力传感器各自的输出值成为规定的相关状态时判定为所述飞行机器人向所述降落面的降落完成的第四处理。8.根据权利要求1所述的飞行机器人，其中，
所述飞行机器人还具备对所述主体部的倾斜进行检知的检知部，所述控制部若在所述多个腿部以成为规定的姿态的状态从所述飞行状态与所述降落面接触时由所述检知部检知到所述主体部相对于水平状态的倾斜，则控制所述至少一个腿部而使该主体部接近水平状态。9.根据权利要求8所述的飞行机器人，其中，所述控制部一边维持和所述降落面接触的所述腿部与所述降落面的接触而使所述腿部的所述关节动作，一边使所述主体部下降。10.根据权利要求8或9所述的飞行机器人，其中，所述控制部还基于所述腿部的所述关节的角度，来判断所述主体部的下降可否继续。11.根据权利要求10所述的飞行机器人，其中，在所述控制部判断为无法继续所述主体部的下降的情况下，所述控制部一边维持作为所述多个腿部中的与所述降落面最先接触的腿部的第一腿部与所述降落面接触的状态，一边使所述第一腿部的所述关节的角度返回所述第一腿部与所述降落面最先接触的第一接触时的状态，并且所述推进部使所述主体部上升到该第一接触时的位置。12.根据权利要求1至11中任一项所述的飞行机器人，其中，所述多个腿部兼作在向所述降落面的降落完成后使所述飞行机器人步行的多个腿部。

技术总结
具备：主体部；推进部，其具有多个利用旋转翼的驱动来产生推进力的推进单元，该多个推进单元设置于主体部；多个腿部，它们支承主体部，该多个腿部分别具有至少一个关节且构成为能够使各腿部的姿态变形；以及控制部，其在从飞行状态向降落面降落时控制多个腿部，控制部从多个腿部中的至少一个腿部与降落面接触起到向该降落面的降落完成之前之前，控制该至少一个腿部的一部分或全部并调整所述主体部的倾斜。斜。斜。


技术研发人员：星出薰 涩谷雅树 川崎纯 古川知成 阿卜杜拉
受保护的技术使用者：THK株式会社
技术研发日：2021.08.19
技术公布日：2023/4/25