JP2020066371A - Flight vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、飛行体に関する。 The present invention relates to an aircraft.
近年、様々な用途に利用されるドローン(Drone)や無人航空機(UAV:Unmanned Aerial Vehicle)、飛行船などの飛行体(以下、単に「飛行体」と総称する)を利用した様々なサービスの利用の場が広がっている。 In recent years, use of various services using flying bodies (hereinafter, simply referred to as “aircraft”) such as drones, unmanned aerial vehicles (UAVs), and airships used for various purposes. The place is expanding.
飛行体が飛行する際には、所望の飛行をさせるために人の手による操縦や自律飛行ソフトによる軌道の指定を行うことが一般的だが、物理的に軌道を定めるものではないため、機器の故障や外的要因により軌道が不安定になり、所望の飛行ができない場合がある。 When a flying object flies, it is common to maneuver manually to specify the desired flight and to specify the trajectory by autonomous flight software, but it does not physically determine the trajectory, so the equipment The trajectory may become unstable due to failure or external factors, and the desired flight may not be possible.
また、飛行体が制御不能になったり故障したりした場合には、墜落の恐れがある。そのため、飛行を行う場所には制約が生じる。 In addition, if the air vehicle becomes out of control or fails, there is a risk of crash. Therefore, there are restrictions on where to fly.
一方、特許文献1では、ドローンをガイドラインに連結して運用することで、所望の飛行をさせたり、墜落を防いだりする安全飛行システムを提供する(例えば、特許文献1参照)。 On the other hand, in Patent Document 1, a safe flight system is provided in which a drone is connected to a guideline and operated to make a desired flight or prevent a crash (for example, refer to Patent Document 1).
特許文献1においては、ドローンの飛行軌道上にガイドラインを張設し、ドローンにはガイドラインを保持する構造を設けることによって、ガイドラインに連結できるよう構成している。これにより、ドローンの誘導を行うほか、墜落を防ぐことが可能となるものである。 In Patent Document 1, a guideline is provided on the flight trajectory of the drone, and the drone is provided with a structure for holding the guideline so that the guideline can be connected to the guideline. This will not only guide the drone, but also prevent the crash.
しかしながら、特許文献1におけるドローンが備えたガイドラインへの誘導手段は、垂直方向と水平方向どちらか一方ずつの移動にのみ対応しており、例えば一部を垂直方向に伸ばし、一部を水平方向に伸ばしたガイドラインに沿って使用することはできない。また、垂直方向に移動するための機構はドローン本体に直接取り付けられているため、ドローンの飛行における姿勢の変化に影響を与えてしまう。 However, the guideline guiding means provided in the drone in Patent Document 1 supports only movement in either the vertical direction or the horizontal direction, and for example, extends part in the vertical direction and part in the horizontal direction. It cannot be used in line with extended guidelines. Further, since the mechanism for moving in the vertical direction is directly attached to the drone body, it affects the change in attitude of the drone during flight.
サービスの内容によっては、強風などにより飛行体は大きく傾く必要がある。その場合に、特許文献1における垂直移動の機構では安全な飛行を行うことが困難である。また、垂直方向と水平方向どちらにも移動が必要な場合、例えば輸送や撮影などの用途においては、垂直方向と水平方向の移動どちらにも対応できる機構が必要となる。 Depending on the content of the service, it is necessary for the aircraft to tilt significantly due to strong winds. In that case, it is difficult to safely fly with the mechanism of vertical movement in Patent Document 1. Further, when movement is required in both the vertical direction and the horizontal direction, for example, in applications such as transportation and photography, a mechanism that can handle both the movement in the vertical direction and the horizontal direction is required.
そこで、本発明は、ガイド手段にガイドされる被ガイド部と飛行部とを互いに変位可能に接続して飛行体の姿勢にガイド手段が干渉しないように設けるほか、垂直方向の移動にも水平方向の移動にも対応できるように設けることにより、様々な方向への移動が可能な飛行体を提供することを一つの目的とする。 Therefore, in the present invention, the guided portion guided by the guide means and the flying portion are displaceably connected to each other so as to prevent the guide means from interfering with the attitude of the flying body, and also in the vertical movement in the horizontal direction. It is an object of the present invention to provide an air vehicle that can be moved in various directions by being provided so as to accommodate the movement of the.
本発明は、ガイドを使用して、飛行体に所望の飛行をさせ得る構造を有する飛行体を提供することを一つの目的とする。 It is an object of the present invention to provide an aircraft having a structure that allows a vehicle to make a desired flight using a guide.
本発明によれば、
ガイド手段に従って少なくとも垂直方向の成分を含む上下方向に飛行する飛行体であって、
少なくとも揚力を発生させるための飛行部と、
前記ガイド手段にガイドされる被ガイド部を有する本体部と、
前記飛行部と前記本体部とを互いに変位可能に接続する接続部と
を備える飛行体が得られる。
According to the invention,
A flying body that flies up and down including at least a vertical component according to the guide means,
At least a flight unit for generating lift,
A main body portion having a guided portion guided by the guide means,
There is obtained a flying body including a connecting portion that connects the flying portion and the main body portion to each other so as to be displaceable from each other.
本発明によれば、飛行効率を向上し得る飛行体を提供し得る。 According to the present invention, it is possible to provide a flying body that can improve flight efficiency.
本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による飛行体は、以下のような構成を備える。
[項目1]
ガイド手段に従って少なくとも垂直方向の成分を含む上下方向に飛行する飛行体であって、
少なくとも揚力を発生させるための飛行部と、
前記ガイド手段にガイドされる被ガイド部を有する本体部と、
前記飛行部と前記本体部とを互いに変位可能に接続する接続部と
を備える
飛行体。
[項目2]
項目1に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段はガイド方向に線状に延びるものであり、
前記本体部は、上端及び下端を有し上下方向に延びており、
前記被ガイド部は、少なくとも前記上端または前記下端に設けられ、前記ガイド部を挿通可能な略環状の部位である、
飛行体。
[項目3]<<垂直移動は前に倒す>>
項目2に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段は前記上下方向に延設される部位を有しており、
前記上下方向に移動する際に、前記本体部を略水平方向に向けて倒すことによって、前記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。
[項目4]
項目3に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段は前記水平方向に延設される部位を有しており、
前記水平方向に移動する際に、前記本体部を略直立させることによって、
前記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。
The contents of the embodiments of the present invention will be listed and described. The aircraft according to the embodiment of the present invention has the following configuration.
[Item 1]
A flying body that flies up and down including at least a vertical component according to the guide means,
At least a flight unit for generating lift,
A main body portion having a guided portion guided by the guide means,
A flying body comprising: a connecting part that connects the flying part and the body part so as to be displaceable from each other.
[Item 2]
The aircraft according to item 1,
The guide means extends linearly in the guide direction,
The main body portion has an upper end and a lower end and extends in the vertical direction,
The guided portion is a substantially annular portion which is provided at least at the upper end or the lower end and is capable of inserting the guide portion.
Flying body.
[Item 3] <<< Vertical movement is tilted forward >>
The aircraft according to item 2,
The guide means has a portion extending in the vertical direction,
When moving in the up-down direction, by tilting the main body part in a substantially horizontal direction, the guided part is caused to follow the guided part,
Flying body.
[Item 4]
The aircraft according to item 3,
The guide means has a portion extending in the horizontal direction,
When moving in the horizontal direction, by making the main body part upright,
Align the guided portion with the guide means,
Flying body.
<本発明による実施の形態の詳細>
以下、本発明の実施の形態による飛行体について、図面を参照しながら説明する。
<Details of the embodiment according to the present invention>
Hereinafter, an air vehicle according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図6に示されるように、本発明の実施による飛行体100は、少なくとも垂直方向において、ガイド手段50に従って飛行を行う。
As shown in FIG. 6, an
また、図8のように、ガイド手段50に従った水平方向の移動や、垂直方向の移動と水平方向の移動を織り交ぜた飛行が可能である。 Further, as shown in FIG. 8, it is possible to perform a horizontal movement according to the guide means 50 or a flight in which vertical movement and horizontal movement are interwoven.
垂直方向、水平方向:水平成分を含む方向と、垂直成分を含む方向を意味する Vertical direction, horizontal direction: means the direction that includes the horizontal component and the direction that includes the vertical component
<本発明による第1の実施の形態の詳細>
以下、本発明の第1の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは、説明を容易にするため小型の無人回転翼機を用いるが、あくまで例示に過ぎず、飛行体の形態を限定するものではない。例えば、有人機か無人機かどうかや、飛行体が、飛行船や固定翼機、回転翼機であるかなど。
<Details of the first embodiment according to the present invention>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, a small unmanned rotorcraft is used for ease of explanation, but this is merely an example and does not limit the form of the flying body. For example, whether it is a manned or unmanned aerial vehicle, whether the air vehicle is an airship, a fixed-wing aircraft, or a rotary-wing aircraft.
また、構造や形状については一例に過ぎず、本発明の実施に必要な機能を有する部材であれば、どのようなものでもよい。 Further, the structure and shape are merely examples, and any member may be used as long as it has a function necessary for carrying out the present invention.
図3に示されるように、本実施の形態による飛行体は、少なくとも上方向(第3方向:+Z方向)に上昇することができ、下方向(−Z方向)に下降することができ、また、前方向D1(第1方向:+Y方向)に前進することができ、後方向D2(第2方向:−Y方向)に後進する。 As shown in FIG. 3, the aircraft according to the present embodiment can at least rise in the upward direction (third direction: + Z direction) and can descend in the downward direction (−Z direction), Further, the vehicle can move forward in the forward direction D1 (first direction: + Y direction) and backward in the backward direction D2 (second direction: −Y direction).
本発明の実施の形態における飛行体100は、飛行部10と本体部20を備えており、飛行部10は、飛行体100を飛行させるために必要な機構:例えば、揚力を発生させるための翼、プロペラ等及び、推力を発生させるモータ、エンジン等を含むがこれに限らない)を備えている。
本体部20は、被ガイド部21:ガイド手段50に倣ってガイドされる部位を少なくとも備えている。その他に、荷物や撮影機器、センサなどを搭載する搭載部、作業を行う作業部などを備えていてもよい。
The flying
The
ガイド手段50は、被ガイド部21をガイドすることにより、飛行体100に所望の飛行をさせるため、ガイド方向に線上に延びる。この時、ガイド手段50は1本のみでなく、複数本使用してもよい。ガイド手段50の素材は、ワイヤーや電線等の柔軟なものであってもよいし、金属や樹脂等硬度のあるものでもよい。
The guide means 50 extends linearly in the guide direction to guide the guided
なお、ガイド手段50と被ガイド部21は、接触していてもしていなくとも、ガイドする目的を果たすことができればよい。例えば、複数の球体を用いてガイド手段50を挟んだり、カメラ等でガイド手段50を認識したりすることでも、ガイドの目的を果たすことは可能である。なお、非接触の場合は、ガイド手段50と非ガイド部21の接触がない為摩擦等の影響を受けずに運用できる。
The guide means 50 and the guided
ガイド手段50は、飛行体100をガイドする他、飛行体100に異常が起きた時や、外的要因で飛行が困難になった場合のフェールセーフ機能も有している(詳しくは後述する)。
In addition to guiding the
飛行体100がガイド手段50から離れない構造になっていれば、飛行体100が制御不能や、飛行不能な状態に陥ったとしても、墜落場所をその場に限定することができ、周囲の安全が確保される他、該当箇所に緩衝材を設けることで墜落の衝撃を和らげることも容易である。また、ガイド手段50が地表に対して略水平に延びる場合には、飛行体100はガイドに吊り下がった状態となるため、墜落もしない。
If the flying
被ガイド部21は、本体部20の少なくとも上端または下端に設けられており、ガイド手段50を挿通可能な略環状である。挿通可能であれば形状は多角形や楕円形等でもよく、必ずしも円型である必要はない。
The guided
図10及び図11に示されるように、本体部20と、飛行部10とは接続部30によって互いに変位可能に接続されている。そのため、被ガイド部21がガイド手段50に従った状態のまま、飛行部10は自由に姿勢を変化させ、自己位置を保つことが可能となる。
<本発明による第2の実施の形態の詳細>
As shown in FIGS. 10 and 11, the
<Details of the second embodiment according to the present invention>
本発明による第2の実施の形態の詳細において、第1の実施の形態と重複する構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明は省略する。 In the details of the second embodiment according to the present invention, the constituent elements that are the same as those of the first embodiment perform the same operation, and therefore a repetitive description is omitted.
また、構造や形状については一例に過ぎず、本発明の実施に必要な機能を有する部材であれば、どのようなものでもよい。 Further, the structure and shape are merely examples, and any member may be used as long as it has a function necessary for carrying out the present invention.
ガイド手段50が上下方向に延設される部位を有しており、飛行体100が上下方向に移動する際には、本体部20を略水平方向に向けて倒すことによって、ガイド手段50に被ガイド部21を沿わせることができる。同様に、ガイド手段50が水平方向に延設される部位を有している場合は、飛行体100が水平方向に移動する際には、本体部20を略直立させることによって、ガイド手段50に被ガイド部21を沿わせることができる。
The guide means 50 has a portion extending in the vertical direction, and when the flying
ガイド手段50が様々な方向に延設された場合でも、本体部の傾く方向や角度を調節することにより、対応が可能となる。例えば、橋梁の点検時に下部から上部に回ったり、映像撮影の際に地上付近から上空へとカットを割らずに撮影を行ったりと、様々な用途で活用の幅を広げることができる。 Even when the guide means 50 is extended in various directions, it can be dealt with by adjusting the inclination direction and angle of the main body. For example, it can be used for various purposes, such as going from the bottom to the top when inspecting a bridge, or shooting from near the ground to the sky without breaking when shooting a video.
図2によく示されるように、本実施の形態による飛行部10のフレーム13は、Z方向から見た場合に、略U字形状を有していてもよい。このような形状では、垂直方向の移動用と水平方向の移動用に変形が可能となる。
As well shown in FIG. 2, the
略U字形状を有していることは、即ち、Y方向に沿って延びる右側部13R及び左側部13Lと、右側部13R及び左側部13L夫々の後端(−Y方向における端部)同士をする連結部13Cを有している。
Having a substantially U shape means that the
このような構成によって、フレーム13には、右側部13R、左側部13L及び連結部13Lとで囲まれる被囲空間Eが存在することとなる。本実施の形態においては、連結部13Cは右側部13R及び左側部13L夫々の前端に位置していることから、フレームのU字形状は一方に開いた向きを有することとなる。
With such a configuration, the
なお、フレーム13は、一方に開いた向きを有している形状のものであれば、例えば、略C字状や、略コ字状の形状を有していてもよい(詳しくは後述する)。
Note that the
図3乃至図5に示されるように、本実施の形態による本体部20は、接続部30によって、飛行部10と接続されている。かかる構造によって、本体部20は、YZ平面において接続部を軸に所定の範囲において回転可能となる。
As shown in FIGS. 3 to 5, the
図3に示されているように、本体部20は、部分的に被囲領域E内に位置している。
As shown in FIG. 3, the
特に、本体部20には、X方向に沿ってみた場合に、略Ω型の逃げ部25が形成されている。かかる構造により、長い本体部20を使用した場合であっても、当該逃げ部25が連結部13Cを跨ぐことによって、本体部20と飛行部10との衝突を防ぐことができる。
In particular, the
なお、本説明にて示した飛行体100は、逃げ部25を有するものであったが、短い付属部を使用する場合には、逃げ部25を設けなくとも垂直方向の移動用と水平方向の移動用に変形が可能である。
Although the
本発明の使用により、安全性や安定性を高めることのできる主な例を以下に列挙する。
・カメラやセンサ、マイク等の情報収集機器搭載による、橋梁や電線、高速道路、トンネル、鉄塔等のインフラ点検や各種調査
・荷物の搭載による、機体の進路を限定した配送
・作業用のアームや工具搭載による、高所や危険箇所等での作業
・噴射、噴霧装置の搭載による放水や、消毒液、農薬、染料等の液体の散布・吹付け
・スピーカーや照明等、外部へ影響を及ぼす機器の搭載による、情報伝達
・人が搭乗可能なキャビン等の搭載による、移動手段およびアトラクション
The main examples in which the use of the present invention can enhance safety and stability are listed below.
・ Inspection of infrastructure such as bridges, electric wires, highways, tunnels, steel towers, etc. by mounting information gathering equipment such as cameras, sensors, microphones, etc. Equipment equipped with tools for work / jetting in high places or dangerous areas, water spraying with equipment for spraying, spraying / spraying of liquids such as disinfectant, pesticides, dyes, speakers, lighting, etc. Transport and information by installing a cabin, which allows passengers to board, and means of transportation and attractions
上述した飛行体は、例えば、図9に示される機能ブロックを有している。なお、図8の機能ブロックは最低限の参考構成である。 The above-mentioned flying object has, for example, the functional blocks shown in FIG. The functional blocks in FIG. 8 are the minimum reference configurations.
フライトコントローラは、プログラマブルプロセッサ(例えば、中央演算処理装置(CPU))などの1つ以上のプロセッサを有することができる。 The flight controller can have one or more processors, such as programmable processors (eg, central processing unit (CPU)).
フライトコントローラは、図示しないメモリを有しており、当該メモリにアクセス可能である。メモリは、1つ以上のステップを行うためにフライトコントローラが実行可能であるロジック、コード、および/またはプログラム命令を記憶している。 The flight controller has a memory (not shown) and can access the memory. The memory stores logic, code, and / or program instructions that the flight controller can execute to perform one or more steps.
メモリは、例えば、SDカードやランダムアクセスメモリ(RAM)などの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類から取得したデータは、メモリに直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。 The memory may include, for example, a separable medium such as an SD card or random access memory (RAM) or an external storage device. Data obtained from cameras and sensors may be directly transmitted to and stored in the memory. For example, still image / moving image data captured by a camera or the like is recorded in an internal memory or an external memory.
フライトコントローラは、飛行体の状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、6自由度(並進運動x、y及びz、並びに回転運動θx、θy及びθz)を有する飛行体の空間的配置、速度、および/または加速度を調整するために飛行体の推進機構(モータ等)を制御する。制御モジュールは、搭載部、センサ類の状態のうちの1つ以上を制御することができる。 The flight controller includes a control module configured to control the condition of the air vehicle. For example, the control module may adjust the spatial arrangement, velocity, and / or acceleration of a vehicle having 6 degrees of freedom (translational motions x, y and z, and rotational motions θ x , θ y and θ z ). Controls the propulsion mechanism (motor, etc.) of the air vehicle. The control module can control one or more of the states of the mount and sensors.
フライトコントローラは、1つ以上の外部のデバイス(例えば、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器)からのデータを送信および/または受け取るように構成された送受信部と通信可能である。送受信機は、有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。 The flight controller is capable of communicating with a transceiver configured to transmit and / or receive data from one or more external devices (eg, terminals, displays, or other remote controls). The transceiver can use any suitable communication means, such as wired or wireless communication.
例えば、送受信部は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、赤外線、無線、WiFi、ポイントツーポイント(P2P)ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの1つ以上を利用することができる。 For example, the transmission / reception unit uses one or more of a local area network (LAN), a wide area network (WAN), infrared, wireless, WiFi, point-to-point (P2P) network, telecommunications network, cloud communication and the like. be able to.
送受信部は、センサ類で取得したデータ、フライトコントローラが生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのうちの1つ以上を送信および/または受け取ることができる。 The transmission / reception unit can transmit and / or receive one or more of data acquired by the sensors, processing results generated by the flight controller, predetermined control data, a user command from a terminal or a remote controller, and the like. .
本実施の形態によるセンサ類は、慣性センサ(加速度センサ、ジャイロセンサ)、GPSセンサ、近接センサ(例えば、ライダー)、またはビジョン/イメージセンサ(例えば、カメラ)を含み得る。 The sensors according to the present embodiment may include an inertial sensor (acceleration sensor, gyro sensor), a GPS sensor, a proximity sensor (eg, rider), or a vision / image sensor (eg, camera).
本発明の飛行体は、宅配、監視、調査、撮影等における産業用の飛行体としての利用が期待できる。また、本発明の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業において利用することができ、さらに、本発明は、カメラ等を搭載した空撮用の飛行体としても好適に使用することができる他、セキュリティ分野、農業、インフラ監視、有人アトラクション等の様々な産業にも利用することができる。 The air vehicle of the present invention can be expected to be used as an industrial air vehicle in home delivery, monitoring, investigation, photographing, and the like. Further, the flying object of the present invention can be used in airplane-related industries such as multicopter drones, and further, the present invention can be suitably used as an aerial imaging flying object equipped with a camera and the like. Besides, it can be used for various industries such as security field, agriculture, infrastructure monitoring, manned attraction, etc.
上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。 The above-described embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the interpretation of the present invention. It goes without saying that the present invention can be modified and improved without departing from the spirit thereof and that the present invention includes equivalents thereof.
100 飛行体
10 飛行部
11a〜11d プロペラ
12 アーム
13 フレーム
14 モータ
20 本体部
21 被ガイド部
22 カウンターウェイト
25 逃げ部
30 接続部
50 ガイド手段
100
Claims (4)
少なくとも揚力を発生させるための飛行部と、
前記ガイド手段にガイドされる被ガイド部を有する本体部と、
前記飛行部と前記本体部とを互いに変位可能に接続する接続部と
を備える
飛行体。 A flying body that flies up and down including at least a vertical component according to the guide means,
At least a flight unit for generating lift,
A main body portion having a guided portion guided by the guide means,
A flying body comprising: a connecting part that connects the flying part and the body part so as to be displaceable from each other.
前記ガイド手段はガイド方向に線状に延びるものであり、
前記本体部は、上端及び下端を有し上下方向に延びており、
前記被ガイド部は、少なくとも前記上端または前記下端に設けられ、前記ガイド部を挿通可能な略環状の部位である、
飛行体。 The aircraft according to claim 1, wherein
The guide means extends linearly in the guide direction,
The main body portion has an upper end and a lower end and extends in the vertical direction,
The guided portion is a substantially annular portion which is provided at least at the upper end or the lower end and is capable of inserting the guide portion.
Flying body.
前記ガイド手段は前記上下方向に延設される部位を有しており、
前記上下方向に移動する際に、前記本体部を略水平方向に向けて倒すことによって、前記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。 The aircraft according to claim 2, wherein
The guide means has a portion extending in the vertical direction,
When moving in the up-and-down direction, by tilting the main body section in a substantially horizontal direction, the guided section is caused to follow the guided section,
Flying body.
前記ガイド手段は前記水平方向に延設される部位を有しており、
前記水平方向に移動する際に、前記本体部を略直立させることによって、
前記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。
The aircraft according to claim 3,
The guide means has a portion extending in the horizontal direction,
When moving in the horizontal direction, by making the main body part upright,
Align the guided portion with the guide means,
Flying body.
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