CN112585059A - 无人飞行装置 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于，提供一种即便在旋转翼停止的情况下也能一面降低无人飞行装置的降落速度一面降低与建筑物等接触的可能性的无人飞行装置。本发明的无人飞行装置(1)具备：本体部(11)；作为多个支撑部的臂部(12)，从本体部(11)延出，支撑旋转翼(13)；布状部件(51)，以折叠在本体部(11)侧的待机状态加以保持；及展开机构(60)，配置于臂部(12)，通过使布状部件(51)的一部分向远离本体部(11)的方向移动，而使待机状态的布状部件(51)成为俯视下在臂部(12)之间扩展的展开状态。

Description

无人飞行装置

技术领域

本发明涉及一种无人飞行装置。

背景技术

以往，已知如下技术：在旋转翼发生故障或旋转翼停止的情况下，展开降落伞来降低无人飞行装置的降落速度。例如专利文献1中就记载有这种技术。在专利文献1中，记载有一种当探测到本机与障碍物的冲突时便使多个旋转翼停止并且将降落伞从射出机构展开的无人飞行装置。

先前技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2017/086234号公报

发明内容

[发明要解决的问题]

尽管使用降落伞能使降落速度降低，但是也存在展开的降落伞勾挂到树木或高大的建筑物的可能性。从降低降落时的接触可能性的观点来说，尚有改善的余地。

本发明就是鉴于这种状况而完成的，目的在于，提供一种即便在旋转翼停止的情况下也能一面降低无人飞行装置的降落速度一面降低与建筑物等接触的可能性的无人飞行装置。

[解决问题的技术手段]

本发明的一个形态的无人飞行装置具备：本体部；多个支撑部，从所述本体部延出，支撑旋转翼；布状部件，以折叠在所述本体部侧的待机状态加以保持；及展开机构，配置于所述支撑部，通过使所述布状部件的一部分向远离所述本体部的方向移动，而使所述待机状态的所述布状部件成为俯视下在所述支撑部之间扩展的展开状态。

[发明的效果]

根据本发明，可提供一种即便在旋转翼停止的情况下也能一面降低无人飞行装置的降落速度一面降低与建筑物等接触的可能性的无人飞行装置。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方式的无人飞行装置的俯视图。

图2是表示本实施方式的无人飞行装置的布状部件展开的状态的俯视图。

图3是表示本实施方式的无人飞行装置的待机状态的布状部件及展开机构的构成的侧视图。

图4是表示本实施方式的无人飞行装置的展开状态的布状部件及展开机构的构成的侧视图。

图5是表示本实施方式的无人飞行装置的展开控制的相关电气构成的框图。

图6是表示本实施方式的无人飞行装置的低速模式下的布状部件的展开状态的俯视图。

图7是表示本实施方式的无人飞行装置的中速模式下的布状部件的展开状态的俯视图。

图8是表示本实施方式的无人飞行装置的高速模式下的布状部件的展开状态的俯视图。

具体实施方式

下面，参照附图，对本发明的并非限定性而是例示性的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的无人飞行装置1的俯视图。

图1所示的无人飞行装置1是可在无人状态下飞行的无人机。此外，所谓“可在无人状态下飞行”，是指可在飞行体上无人搭乘的状态下飞行，不仅包括可自主飞行的情况，也包括由人远程操纵无人飞行装置的情况。

无人飞行装置1具备本体部11、从本体部11延出的作为支撑部的臂部12、由臂部12支撑的旋转翼13、及在紧急等情况下工作的展帆装置50。

本体部11俯视下位于无人飞行装置1的中心，具备控制装置100及相机等传感器类电子机器(例如具有CPU、存储器等而执行控制程序的计算机装置等)。

臂部12是一侧的端部连接于本体部11，而在另一侧的端部(下面，称为前端部)配置旋转翼13的支撑部。在本实施方式中，4根(多根)臂部12分别俯视下从本体部11呈放射状(沿径向)延伸。4根臂部12的间隔俯视下沿圆周方向呈相等间隔。

旋转翼13经由臂部12保持于本体部11。具体来说，旋转翼13可旋转地配置在臂部12的前端部的上表面。在臂部12的前端内置有连接于旋转翼13的旋转翼马达15，通过旋转翼马达15的旋转，旋转翼13旋转，而产生用来使无人飞行装置1飞行的升力。

展帆装置50具备作为帆发挥功能的布状部件51a～51d、及将布状部件51从待机状态切换到展开状态的作为驱动部发挥功能的展开机构60a～60h。

对布状部件51a～51d进行说明。正常飞行时，布状部件51a～51d处于折叠在本体部11侧的待机状态下。

对待机状态进行说明。布状部件51由待机状态下的俯视面积能小于展开状态下的俯视面积的材料构成。

布状部件51a～51d上带有折痕以便在待机状态下呈波状折叠。待机状态下，将布状部件51的端部折叠起来而成的折叠部52形成在前端侧的两端。通过该折叠部52，能使展开状态下的布状部件51的前端侧的长度具有余裕。

布状部件51a～51d可由能伸缩的薄膜状的弹性部件、由纤维构成的布、无纺布、具有能填充空气的层的塑料薄膜等各种材料形成。根据构成布状部件51a～51d的材质的伸缩性、折缝、待机状态，也可去掉本实施方式中的折缝或折叠部52。如上所述，只要待机状态下的布状部件51能小于展开状态下的布状部件51即可，可采用适当的材料及方法。

与此相对地，在图2所示的展开状态下，成为俯视下将臂部12之间的圆周方向的间隙堵住的状态。布状部件51a～51d各自的展开是通过配置在各布状部件51a～51d两侧的两个为一组的展开机构60a～60h对来进行的。此外，所谓展开状态，是指布状部件51的俯视面积比起待机状态下在臂部12之间变大的状态。沿圆周方向排列的臂部12之间成为被展开状态的布状部件51a～51d堵住的状态。此外，在本实施方式中，展开状态并不限于将臂部12之间的圆周方向的全域堵住的状态，也包括臂部12与布状部件51a～51d之间留有间隙的状态。

在图1及图2中，按照向右旋转的顺序标注字母而进行说明的话，通过展开机构60a与展开机构60b这一对来驱动布状部件51a。同样地，通过展开机构60c与展开机构60d这一对来驱动布状部件51b，通过展开机构60e与展开机构60f这一对来驱动布状部件51c，通过展开机构60g与展开机构60h这一对来驱动布状部件51d。在本实施方式中，与1张布状部件51对应的展开机构60的数量是2个。因此，与4张布状部件51a～51d对应的展开机构60a～60h的数量是8个。

展开机构60a～60h的结构均相同。布状部件51a～51d也是按相同的形状、相同的材质来构成的。接下来，对展开机构60a～60h的构成进行说明。在以下说明中，当对展开机构60a～60h及布状部件51a～51d的共通构成进行说明时，会省略字母而进行说明。

图3是表示本实施方式的无人飞行装置1的待机状态的布状部件51及展开机构60的构成的侧视图。图3的空心箭头表示布状部件51从展开状态到待机状态的移动方向。图4是表示展开状态的布状部件51及展开机构60的构成的侧视图。图4的空心箭头表示布状部件51从待机状态到展开状态的移动方向。

如图3及图4所示，展开机构60具备展开用马达55、驱动齿轮61、从动齿轮62、带齿皮带63、轨道64、连接用滑件65、多个从动滑件66及本体固定部67。

展开用马达55是配置于臂部12的驱动部。展开用马达55上连结着驱动齿轮61，通过展开用马达55的旋转，驱动齿轮61旋转。本实施方式中的展开用马达55构成为能调节其旋转方向及旋转量。例如，对展开用马达55可使用步进马达等。

从动齿轮62是相对于驱动齿轮61向远离本体部11的方向隔开间隔而配置，旋转自如地由图示省略的托架等安装部件来保持。带齿皮带63是以与从动齿轮62及驱动齿轮61啮合的状态绕挂于它们两者的无端状部件。带齿皮带63以其长度方向沿着臂部12的延出方向的状态旋转自如地支撑于臂部12。

轨道64以与带齿皮带63邻接的状态固定于臂部12。轨道64的长度方向也沿着臂部12的延出方向。连接用滑件65及多个从动滑件66可滑行移动地与轨道64卡合。

连接用滑件65比起多个从动滑件66配置在更靠臂部12的前端侧。连接用滑件65固定于布状部件51的前端侧，并且连接于带齿皮带63。连接用滑件65一面被轨道64所引导，一面随着带齿皮带63的旋转而沿臂部12的长度方向移动。

多个从动滑件66隔开间隔而固定于布状部件51。从动滑件66不同于连接用滑件65，并未与带齿皮带63连接。因此，不与带齿皮带63的旋转直接连动。

本体固定部67将布状部件51的基端侧固定于本体部11。由此，即便是在布状部件51从待机状态过渡到展开状态的情况下，也会适当保持本体部11与布状部件51的间隔。

例如，在如图3所示展开用马达55绕纸面右方旋转的情况下，随着带齿皮带63回应以向右旋转，在纸面右侧连接用滑件65向右方移动。通过连接用滑件65向臂部12的前端侧移动，布状部件51向前端侧移动。以向前端侧移动的布状部件51被拉伸的形式，从动滑件66也沿着轨道64向前端侧移动。由于从动滑件66与布状部件51卡合，因此在布状部件51移动的过程中，布状部件51与臂部12的间隔得以适当保持。

同样地，在展开用马达55绕纸面左方旋转的情况下，连接用滑件65向纸面左方移动。通过连接用滑件65向臂部12的本体部11侧移动，受连接用滑件65推动，从动滑件66也向本体部11侧移动。布状部件51通过预先形成的折缝被平顺地折叠，而成为待机状态。在这种从展开状态到待机状态的过渡当中，同样通过与布状部件51卡合的从动滑件66使布状部件51与臂部12的间隔得以适当保持，因此折叠动作也平顺地进行。

展开机构60a～60的展开控制由控制装置100来控制。图5是表示本实施方式的无人飞行装置1的展开控制的相关电气构成的框图。

控制装置100是执行无人飞行装置1的飞行等所必需的各种控制处理的计算机。控制装置100与相机110、陀螺仪传感器111、加速度传感器112等检测各种信息的检测部、及与操纵用控制器或GPS等外部装置进行信号收发的通信装置105等电连接。

本实施方式中的控制装置100具备判定无人飞行装置1是否发生了异常的异常事态判定部101、及控制展帆装置50的展开控制部102。异常事态判定部101及展开控制部102包含控制装置100中存储的程序的一部分。

异常事态判定部101基于输入到控制装置100中的表示异常事态的各种信息，判定无人飞行装置1是否发生了异常事态。通过异常事态判定部101所判定的异常事态例如为无人飞行装置1的旋转翼13等各部发生故障或动作不良的状态、由于强风等而导致无法稳定飞行的状态、飞行时间变长而使电池余量变少的状态等。异常事态的种类并不特别限定，可将各种状态作为异常事态而设定在控制装置100中。

对判定异常事态的方法的例子进行说明。异常事态判定部101可基于探测旋转翼马达15的驱动电流或旋转不良的传感器等的探测信号来判定有无异常事态发生。另外，也可基于从相机110、陀螺仪传感器111、加速度传感器112等各种传感器的信息所掌握到的无人飞行装置1的飞行状态来判定有无异常事态发生。还可将所述各种信息组合起来判定有无异常事态发生。

另外，在使用者判断出无人飞行装置1难以继续飞行的情况下，也可基于从远程操作无人飞行装置1的装置等外部输入的信息来判定有无异常事态发生。通过异常事态判定部101来判定有无异常事态发生时可利用各种信息。

对展开控制部102进行说明。展开控制部102在通过异常事态判定部101判定发生了异常事态的情况下，进行控制展开机构60a～60h而将布状部件51展开的展开控制。在以下说明中，将与展开机构60a～60h对应的字母标注在展开用马达55上，而对将展开用马达55a～55h分开加以控制的情况进行说明。

展开用马达55a～55h可分别独立地加以控制。展开用马达55a～55h均构成为能调整旋转方向及驱动量，从而能调整连接用滑件65的移动方向及移动量。

另外，展开控制部102能根据无人飞行装置1的状况而选择性地控制展开用马达55a～55h。在本实施方式中，构成为可对展开用马达55a与展开用马达55b、展开用马达55c与展开用马达55d、展开用马达55e与展开用马达55f、展开用马达55g与展开用马达55h分别进行同步控制。

对展开控制部102的一例进行说明。在本实施方式中，展开控制部102基于异常事态判定部101所判定的异常事态，分别控制展开用马达55a～55h。

当在无人飞行装置1的旋转翼马达15停止或发生故障的状态下，不特定降落地点便使无人飞行装置1降落时，以使布状部件51a～51e全部成为展开状态的方式，驱动展开用马达55a～55h。由此，成为图2所示的臂部12之间的圆周方向的间隙全部被堵住的状态。此外，不特定降落地点的情况例如为如下等情况：经异常事态判定部101判定，在被判定发生了异常事态的时间点，无人飞行装置1的当前位置处于无人区域、或者无危险物或建筑物等的区域。

接下来，对在无人飞行装置1的旋转翼马达15停止或发生故障的状态下控制降落方向及降落速度的情况进行说明。控制降落方向及降落速度的情况例如为如下等情况：经异常事态判定部101判定，在被判定发生了异常事态的时间点，无人飞行装置1的当前位置处于无人区域、或者有危险物或建筑物等的区域。

图6是表示本实施方式的无人飞行装置1的低速模式下的布状部件51a～51d的展开状态的俯视图。在图6中，行进方向如空心箭头所示，纸面上侧为行进方向。如图6所示，在低速模式下，多个布状部件51a～51d中除了位于所设定的行进方向侧的布状部件51b以外，使布状部件51a、51c、51d成为展开状态。使位于行进方向侧的布状部件51b成为待机状态、或展开量比展开状态小的链线所示的状态。此外，布状部件51的展开量是根据无人飞行装置1的当前位置及状况而加以调整的。

通过使位于行进方向侧的布状部件51b的展开量小于其他布状部件51a、51c、51d的展开量，行进方向侧的空气阻力相对降低，从而无人飞行装置1一面沿所设定的行进方向前进一面降落。

图7是表示本实施方式的无人飞行装置1的中速模式下的布状部件51a～51d的展开状态的俯视图。在图7中，行进方向如空心箭头所示，纸面左上侧为行进方向。如图7所示，在中速模式下，多根臂部12中的1根臂部12的延出方向被设定为行进方向。

在中速模式下，使位于配置在与行进方向侧的臂部12相反之侧的臂部12两侧的2张布状部件51c、51d成为展开状态，使位于行进方向侧的臂部12两侧的2张布状部件51a、51b成为待机状态、或展开量比展开状态小的链线所示的状态。由此，比起图6所示的低速模式，行进方向与其相反侧之间的空气阻力的差变大，无人飞行装置1的降落速度相对变快。此外，布状部件51的展开量是根据无人飞行装置1的当前位置及状况而加以调整的。

图8是表示本实施方式的无人飞行装置1的高速模式下的布状部件51a～51d的展开状态的俯视图。如图8所示，在高速模式下，仅使位于与行进方向相反之侧的布状部件51d成为展开状态，使剩余的布状部件51a、51b、51c成为待机状态、或展开量比展开状态小的链线所示的状态。此外，布状部件51的展开量是根据无人飞行装置1的当前位置及状况而加以调整的。

例如，通过在无人飞行装置1处于不可降落的区域的状态下使用中速模式或高速模式，易于从该区域脱离，从而能提高无人飞行装置1降落时的安全性。

由以上说明可知，本发明的各实施方式通过以下各构成，分别发挥有利效果。

本发明的实施方式的无人飞行装置(1)具备：本体部(11)；多个支撑部(12)，从本体部(11)延出，支撑旋转翼(13)；布状部件(51)，以折叠在本体部(11)侧的待机状态加以保持；及展开机构(60)，配置于支撑部(12)，通过使布状部件(51)的一部分向远离本体部(11)的方向移动，而使待机状态的布状部件(51)成为俯视下在支撑部(12)之间扩展的展开状态。由此，在支撑部(12)之间展开的布状部件(51)能如鼯鼠的飞膜一般发挥功能，受到空气的阻力而使降落速度降低。由于布状部件(51)在支撑部(12)之间张开，因此与降落伞相比能大幅降低降落过程中与树木或建筑物等接触的可能性。

本发明的实施方式的无人飞行装置(1)还具备作为控制部的控制装置100，该控制装置100控制展开机构(60)，切换布状部件(51)的待机状态与展开状态。由此，通过控制装置100能根据无人飞行装置1的当前状况在适当时机使布状部件(51)成为展开状态。

在本发明的实施方式的无人飞行装置(1)中，控制装置(100)在检测到异常事态的情况下，控制展开机构(60)，将布状部件(51)从待机状态切换到展开状态。由此，一旦判定发生了异常事态，布状部件(51)便会确实地展开，因此能防止在旋转翼(13)发生故障等情况下无人飞行装置(1)自由降落，从而进一步提高安全性。

在本发明的实施方式的无人飞行装置(1)中，控制装置(100)调整臂部(11)的延出方向的移动量，从而调整展开状态的布状部件(51)的展开量。由此，能调整展开量，因此能根据状况而控制无人飞行装置(1)。

在本发明的实施方式的无人飞行装置(1)中，布状部件(51a、51b、51c、51d)分别配置在多个支撑部(12)之间。另外，展开机构(60a与60b、60c与60d、60e与60f、60g与60h)配置有多个，且多个展开机构(60a与60b、60c与60d、60e与60f、60g与60h)的数量与布状部件(51a、51b、51c、51d)的数量对应。而且，控制装置(100)将多个布状部件(51a、51b、51c、51d)选择性地切换到展开状态。由此，能俯视下沿圆周方向调整布状部件(51a、51b、51c、51d)的展开程度，因此能正确地控制无人飞行装置1的降落方向及降落速度。能基于从相机110或外部信息输入的危险地域信息，以避开有人区域或有危险物的区域等的方式，控制无人飞行装置1的降落地点。此外，这里所说的选择性地扩展到展开状态，也包括使所有布状部件(51a、51b、51c、51d)均成为展开状态的情况。

在本发明的实施方式的无人飞行装置(1)中，展开机构(60)具有：展开用马达(55)；驱动旋转体(61)，连结于展开用马达(55)；从动旋转体(62)，沿支撑部(12)的延出方向与驱动旋转体(61)隔开间隔而配置；无端状部件(63)，绕挂于驱动旋转体(61)与从动旋转体(62)；及连接部件(65)，固定于布状部件(51)，并且固定于无端状部件(63)。由此，能通过无端状部件(63)的旋转使布状部件(51)更确实地从待机状态扩展到展开状态。另外，展开量的调整也能更精密地加以控制。另外，通过使无端状部件(63)逆向旋转，也能容易地进行从展开状态到待机状态的切换。

在本发明的实施方式的无人飞行装置(1)中，展开机构(60)还具有：轨道(64)，沿着支撑部(12)的延出方向延伸，并且连接部件(65)可滑行移动地与其卡合；及多个卡合部件(66)，比起连接部件(65)在更靠本体部(11)侧可滑行移动地卡合于轨道(64)，并且隔开间隔而固定于布状部件(51)。由此，无需在布状部件(51)与支撑部(12)之间形成较大间隙，便能沿着支撑部(12)的延出方向将布状部件(51)更平顺地扩展。此外，在本实施方式中，所谓隔开间隔而固定于布状部件的多个卡合部件，是指在展开状态的布状部件上卡合部件沿延出方向隔开间隔而配置。

上面，对本发明的实施方式进行了说明，但是本发明并不限定于所述实施方式，能达成本发明目的的范围内的变形、改良等也包含在本发明中。

所述实施方式中的展开机构60的构成可适当加以变更。可采用使用链条作为无端状部件并且对驱动旋转体及从动旋转体使用链轮的构成，或可采用对无端状部件使用无齿皮带并且对驱动旋转体及从动旋转体使用滑轮的构成。另外，也可采用不使用无端状部件的构成。或者，也可采用无法从展开状态恢复到待机状态的构成。例如，可采用使用弹簧等弹性部件或火药等来使布状部件51展开成展开状态的展开机构。

所述实施方式中的布状部件51配置有4张，但是并不限定于这种构成。也可使布状部件为2张、3张或5张以上。另外，也可采用使布状部件为包围本体部周围的1张布并将其配置在支撑部的下方，从待机状态呈放射状扩展到展开状态的构成。

所述实施方式的无人飞行装置1也可采用还具备将布状部件51以待机状态加以保持的保持部件的构成。保持部件可为将布状部件51以折叠状态压住的把持部件或能收容待机状态的布状部件的收容箱。例如，可构成为从待机状态变成展开状态时布状部件51从收容箱的开口部飞出。

在所述实施方式中，对控制装置100在判定有异常事态的情况下使布状部件51从待机状态扩展到展开状态的例子进行了说明，但是并不限定于这种构成。可为即便在旋转翼13未停止的情况下也使布状部件成为展开状态。

[符号的说明]

1 无人飞行装置

11 本体部

12 臂部(支撑部)

51 布状部件

60 展开机构

100 控制装置(控制部)

61 驱动齿轮(驱动旋转体)

62 从动齿轮(从动旋转体)

63 带齿皮带(无端状部件)

65 连接用滑件(连接部件)

66 从动滑件(卡合部件)

Claims (7)

1.一种无人飞行装置，其具备：

本体部；

多个支撑部，从所述本体部延出，支撑旋转翼；

布状部件，以折叠在所述本体部侧的待机状态加以保持；及

展开机构，配置于所述支撑部，通过使所述布状部件的一部分向远离所述本体部的方向移动，而使所述待机状态的所述布状部件成为俯视下在所述支撑部之间扩展的展开状态。

2.根据权利要求1所述的无人飞行装置，其还具备控制部，该控制部控制所述展开机构，切换所述布状部件的所述待机状态与所述展开状态。

3.根据权利要求2中任一项所述的无人飞行装置，其中所述控制部在检测到异常事态的情况下，通过所述展开机构将所述布状部件从所述待机状态切换到所述展开状态。

4.根据权利要求2或3所述的无人飞行装置，其中所述控制部调整所述支撑部的延出方向的移动量，从而调整所述展开状态的所述布状部件的展开量。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的无人飞行装置，其中所述布状部件分别配置在多个所述支撑部之间，

所述展开机构配置有多个，且多个所述展开机构的数量与所述布状部件的数量对应，

所述控制部将多个所述布状部件选择性地切换到展开状态。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的无人飞行装置，其中所述展开机构具有：

展开用马达；

驱动旋转体，连结于所述展开用马达；

从动旋转体，沿所述支撑部的延出方向与所述驱动旋转体隔开间隔而配置；

无端状部件，绕挂于所述驱动旋转体与所述从动旋转体；及

连接部件，固定于所述布状部件，并且固定于所述无端状部件。

7.根据权利要求6所述的无人飞行装置，其中所述展开机构还具有：

轨道，沿着所述延出方向延伸，并且所述连接部件可滑行移动地与其卡合；及

多个卡合部件，比起所述连接部件在更靠所述本体部侧可滑行移动地卡合于所述轨道，并且隔开间隔而固定于所述布状部件。

Images