CN111587208A - 飞行体以及飞行体的飞行方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有更基本的结构并且采取了安全对策的飞行体。本发明的飞行体具备：飞行部，其具备多个用于产生推力的旋翼；支脚部；臂部，其连结该飞行部和该支脚部；以及固定翼部，其设置在该臂部的大致中央处。飞行体还具备搭载部，该搭载部被设置为能够在臂部的第一位置与位于比该第一位置更靠后方的第二位置之间自由移动。飞行体在目的地上空使搭载部从第一位置位移到第二位置并下降。

Description

飞行体以及飞行体的飞行方法
技术领域
本发明涉及一种飞行体以及飞行体的飞行方法。
背景技术
近年来，提供了利用被用于各种用途的无人机(Drone)、无人飞行器(U AV：Unmaned Aerial Vehivle)等旋翼机(以下，仅总称为“飞行体”)的各种服务(例如，参见专利文献1)。
另外，作为这样的飞行体中具备用于搭载货物的搭载部的飞行体，存在专利文献2所公开的飞行体。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-15697号公报
专利文献2：日本特开2017-159751号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在搬运上述货物时，对于专利文献2所记载的技术，除了结构复杂以外，也没有应对下降时的侧风的对策等，在安全性方面存在问题。
因此，本发明的一个目的在于提供一种具有更基本的结构并且采取了安全对策的飞行体。
用于解决问题的方案
根据本发明，能够获得一种飞行体，其具备：
飞行部，其具备多个用于产生推力的旋翼；支脚部；臂部，其连结该飞行部和该支脚部；以及固定翼部，其设置在该臂部的大致中央处，其中，
还具备搭载部，该搭载部被设置为能够在所述臂部的第一位置与位于比该第一位置更靠后方的第二位置之间自由移动。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种具有更基本的结构并且采取了安全对策的飞行体。
附图说明
图1是本发明的飞行体的立体图。
图2是图1的飞行体的俯视图。
图3是图1的飞行体的侧视图。
图4是示出图1的飞行体的初始状态的图。
图5是示出图1的飞行体上升时的状态的图。
图6是示出图1的飞行体飞行时的状态的图。
图7是示出图1的飞行体在目的地上空处的状态的图。
图8是其他示出图1的飞行体在目的地上空处的状态的图。
图9是示出图1的飞行体下降时的状态的图。
图10是其他示出图1的飞行体下降时的状态的图。
图11是示出图1的飞行体的飞行部的功能块的图。
具体实施方式
列出本发明的实施方式的内容进行说明。本发明的实施方式的飞行体以及飞行体的飞行方法具有以下结构。
[项目1]
一种飞行体，其具备：飞行部，其具备多个用于产生推力的旋翼；支脚部；臂部，其连结该飞行部和该支脚部；以及固定翼部，其设置在该臂部的大致中央处，其中，
还具备搭载部，该搭载部被设置为能够在所述臂部的第一位置与位于比该第一位置更靠后方的第二位置之间自由移动。
[项目2]
根据项目1所述的飞行体，其中，
所述第一位置在前后方向上至少与所述固定翼部重叠。
[项目3]
根据项目1或项目2所述的飞行体，其中，
所述固定翼部由成对的两片固定翼构成，
所述第一位置位于该成对的固定翼之间。
[项目4]
根据项目1至项目3中任一项所述的飞行体，其中，
所述第二位置在前后方向上至少与所述固定翼部重叠。
[项目5]
根据项目1至项目4中任一项所述的飞行体，其中，
还具备连结部，其将所述飞行部和所述臂部连结成能够独立地位移。
[项目6]
根据项目5所述的飞行体，其中，
连结所述飞行部和所述臂部的连结部是万向架。
[项目7]
一种飞行体的飞行方法，该飞行体是项目1至项目6中任一项所述的飞行体，该飞行方法具备以下步骤：
在初始状态下，将所述搭载部设定在第一位置并使其搭载搭载对象物，并且以所述飞行部成为上端的方式将所述臂部沿垂直方向立起；
驱动所述飞行部，并以该驱动部成为行进方向前端的方式使其上升；
在规定的高度，使所述飞行部向水平方向位移大致90度，并以所述臂部沿水平方向延伸的方式使其飞行；
在目的地上空，以所述支脚部成为下端的方式将所述臂部沿垂直方向立起，并且使所述搭载部从所述第一位置位移至所述第二位置；以及
以所述支脚部成为下端的方式下降。
<实施方式的详细内容>
以下，参照附图对本发明的实施方式的飞行体以及飞行体的飞行方法进行说明。
<本发明的实施方式的详细内容>
如图1所示，本发明的实施方式的飞行体1具备：飞行部10，其具备多个用于产生推力的旋翼16；支脚部20；臂部30，其连结飞行部10和支脚部20；以及固定翼部(上侧固定翼40、下侧固定翼42)，其设置在臂部30的大致中央处。
另外，图示的飞行体1，为了便于说明本发明的结构而被简略描绘，例如，未示出控制部等详细构成。
此外，图中的轴表示绝对轴。Z轴(Z方向)是垂直方向，X轴和Y轴都是水平方向。
<结构的详细内容>
本实施方式的飞行部10具备螺旋桨16、使该螺旋桨16旋转的马达14以及支撑马达14的马达臂12。本实施方式的飞行部10具有呈十字状的四组螺旋桨16、马达14和马达臂12。
螺旋桨16接受来自马达14的输出而旋转。通过螺旋桨16旋转，产生用于使飞行体1从出发地起飞、水平移动并在目的地着陆的推进力(飞行的详细内容在后面叙述)。另外，螺旋桨16能够向右旋转、停止和向左旋转。
螺旋桨16的桨叶(转子)的数量可以是任意的(例如1、2、3、4或其以上的桨叶)。桨叶可以是平坦形状、弯曲形状、扭曲形状、锥形形状或者它们的组合等任意形状。
另外，桨叶的形状能够变化(例如伸缩、折叠、弯折等)。桨叶可以是对称的(具有相同的上部和下部表面)，也可以是非对称的(具有不同形状的上部和下部表面)。
桨叶能够形成为翼片、机翼或适于使桨叶在空中移动时生成气动力(例如升力、推力)的几何形状。桨叶的几何形状可以适当地选择，以优化桨叶的气动特性，例如，增加升力和推力、减少阻力等。
马达14用于使螺旋桨16旋转，例如，驱动单元可以包括电动马达或发动机等。桨叶可由马达驱动，沿顺时针方向和/或逆时针方向绕马达的旋转轴(例如马达的长轴)旋转。
桨叶可以全部沿相同方向旋转，也可以独立地旋转。一些桨叶沿一个方向旋转，其他桨叶沿另一方向旋转。桨叶可以全部以相同转速旋转，也可以分别以不同转速旋转。转速可以基于移动体的尺寸(例如大小、重量)、控制状态(速度、移动方向等)自动或者手动地确定。
马达臂12是分别支撑对应的马达14和螺旋桨16的构件。也可以在马达臂12上设置LED等发色体，以指示旋翼机的飞行状态、飞行方向等。本实施方式的马达臂12可以由适当地从碳、不锈钢、铝、镁等或其合金或组合等中选择的原料形成。
在本实施方式中，飞行部10(参见图1)与臂部30经由万向架60连结。由此，飞行部10与臂部30能够独立地位移。
即，由于能够独立于臂部30的朝向来控制飞行部10的朝向，因此臂部30的朝向不受飞行部30的朝向的影响的万向架60是至少能够在二轴(X轴和Z轴)方向位移的万向架60。
臂部30具有两条直线形状，且分别为一端与飞行部10连接，另一端与支脚部20连接。
如图2所示，本实施方式的搭载部50设置于臂部30。搭载部50构成为能够沿着臂部30从图2(a)及图3(a)所示的第一位置朝向图2(b)及图3(b)所示的第二位置移动。
本实施方式的搭载部50能够由形成为导轨状的臂部30引导着在第一位置与第二位置之间位移。另外，移动的方法也可以是其他方法，只要能够进行向第一位置和第二位置的固定以及在这些位置之间的移动控制，则可以是任意的方法。
本实施方式中的第一位置处于在行进方向(Y方向)上至少一部分与固定翼部40重叠的位置。由此，能够使推力中心与搭载对象物52的重心接近，飞行稳定。
关于第一位置的场所，能够根据搭载对象物的重量、形状以及原料等适当变更。
固定翼部(上侧固定翼40和下侧固定翼42)分别与臂部30连结。本实施方式的飞行体是经由万向架在旋翼机上连接了双翼机的概念性飞行体，但也可以不是双翼机。
接着，参照图4至图10，对本实施方式的飞行体的飞行方法进行说明。
图4是示出飞行体的初始状态的图。搭载对象物52搭载于搭载部50。搭载部50位于第一位置。图中的重心标记表示飞行体的重心(Center Of Gravi ty:COG)。
在初始状态下，飞行体在支脚部20与地面接触的状态下直立。换言之，在初始状态下，飞行体被设定为将臂部30沿垂直方向立起。
另外，在初始状态下，为了避免飞行体倒下，也可以使用辅助臂、辅助腿等。
飞行体通过从图4所示的状态使飞行部10的螺旋桨16旋转而得到向上的推力，从而如图5所示，浮起并上升(上升姿势)。
如图6所示，当飞行体上升至规定的高度时，使飞行部10向水平方向位移大致90度，改变机体的朝向(水平姿势)。
在该状态下，能够以如同螺旋桨飞机一样的原理沿水平方向推进。根据该结构，能够快速地移动至目的地上空。
如图7及图8所示，当到达目的地上空时，降低螺旋桨16的旋转速度且使机体变为垂直(下降姿势)，转移至悬停状态。即，使机体的朝向从水平方向返回到垂直方向。此时，处于第一位置的搭载部50移动到第二位置，随之，搭载对象物52也会移动(参见图中的箭头M)。随着搭载对象物的移动，重心G也向支脚部侧偏移。
图9是表示从目的地上空下降至目的地的情形的图。搭载对象物52完成向第二位置的移动，重心G也从初始位置移动。
另外，当在水平姿势的状态下将搭载对象物52转移到第二位置时，根据搭载对象物52的重量，转移到下降姿势时，整个臂部30像钟摆那样摆动，因此搭载对象物52的转移优选在开始向下降姿势转移之后进行，更安全地，优选在完全成为下降姿势的状态下转移。
在本实施方式中，如图10所示，即使在下降时吹过侧风等的情况下，由于飞行部通过万向架60自由地位移，因此也不会被冲向侧方。
上述旋翼机具有图11所示的功能块。另外，图11的功能块是最低限度的参考构成。飞行控制器是所谓的处理单元。处理单元可以具有可编程处理器(例如中央处理器(CPU))等一个以上处理器。
处理单元具有未图示的存储器，并且能够访问该存储器。存储器存储有为了进行一个以上步骤而能够由处理单元执行的逻辑、代码和/或程序指令。
存储器例如也可以包括SD卡、随机存取存储器(RAM)等可分离介质或外部存储装置。从相机、传感器类获取的数据也可以直接传递并存储到存储器中。例如，由相机等拍摄的静止图像和动态图像数据被记录在内置存储器或外部存储器中。
处理单元包括构成为控制旋翼机的状态的控制模块。例如，控制模块控制旋翼机的推进机构(马达等)，以调整具有六自由度(平移运动x、y和z、以及旋转运动θx、θy和θz)的旋翼机的空间配置、速度和/或加速度。控制模块能够控制搭载部、传感器类的状态中的一个以上。
处理单元能够与收发部进行通信，该收发部构成为发送和/或接收来自一个以上外部设备(例如终端、显示装置或其他远程控制器)的数据。收发机可以使用有线通信或无线通信等任意适当的通信手段。
例如，收发部可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一种以上。
收发部能够发送和/或接收由传感器类获取的数据、处理单元生成的处理结果、规定的控制数据、来自终端或远程控制器的用户命令等中的一种以上。
本实施方式的传感器类可以包括惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪传感器)、GPS传感器、接近传感器(例如雷达)、或者视觉/图像传感器(例如相机)。
本发明的旋翼机可期待其作为中长距离的递送业务专用飞行体的用途、以及作为广阔区域的监视业务、山区的侦察和救援业务中的工业旋翼机的用途。此外，本发明的旋翼机可以用在多旋翼无人机等飞行器相关产业中，并且，本发明除了适合用作搭载有相机等并能够进行航拍任务的飞行体以外，还可以在安保领域、农业、基础设施监控等各种产业中使用。
上述实施方式仅仅是为了容易理解本发明而例示的，并非用以限定地解释本发明。本发明可以在不脱离其主旨的范围内进行变更、改进，并且本发明当然包括其等同形式。
符号说明
1：飞行体；10：飞行部；12：马达臂；14：马达；16：螺旋桨；20：支脚部；30：臂部；40：上侧固定翼；42：下侧固定翼；50：搭载部；52：搭载物；60：万向架

Claims (7)

1.一种飞行体，其具备：
飞行部，其具备多个用于产生推力的旋翼；
支脚部；
臂部，其连结该飞行部和该支脚部；以及
固定翼部，其设置在该臂部的大致中央处，其中，
还具备搭载部，该搭载部被设置为能够在所述臂部的第一位置与位于比该第一位置更靠后方的第二位置之间沿所述臂部自由移动。
2.根据权利要求1所述的飞行体，其中，
所述第一位置在前后方向上至少与所述固定翼部重叠。
3.根据权利要求1或2所述的飞行体，其中，
所述固定翼部由成对的两片固定翼构成，
所述第一位置位于该成对的固定翼之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的飞行体，其中，
所述第二位置在前后方向上至少与所述固定翼部重叠。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的飞行体，其中，
还具备连结部，其将所述飞行部和所述臂部连结成能够独立地位移。
6.根据权利要求5所述的飞行体，其中，
连结所述飞行部和所述臂部的连结部是万向架。
7.一种飞行体的飞行方法，该飞行体是权利要求1至6中任一项所述的飞行体，该飞行方法具备以下步骤：
在初始状态下，将所述搭载部设定在第一位置并使其搭载搭载对象物，并且以所述飞行部成为上端的方式将所述臂部沿垂直方向立起；
驱动所述飞行部，并以该驱动部成为行进方向前端的方式使其上升；
在规定的高度，使所述飞行部向水平方向位移大致90度，并以所述臂部沿水平方向延伸的方式使其飞行；
在目的地上空，以所述支脚部成为下端的方式将所述臂部沿垂直方向立起，并且使所述搭载部从所述第一位置位移至所述第二位置；以及
以所述支脚部成为下端的方式下降。
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