CN116670370A - 着陆设备、着陆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供着陆设备等，使飞行体即使在强风下也可以安全着陆。本发明的着陆装置包含使飞行体着陆的第一区域、具有规定的高度且覆盖上述第一区域的周围的至少一部分的防风部、以及远离上述防风部且上述飞行体下降至规定的飞行高度的第二区域。上述飞行高度为低于上述防风部的规定的高度的高度。上述第二区域为选自允许垂直下降的多个允许区域的区域。上述防风部的一部分由网构成。

Description

着陆设备、着陆方法

技术领域

本发明涉及着陆设备、着陆方法。

背景技术

近年来，使用空拍机(Drone)或无人驾驶飞机(UAV：Unmanned Aerial Vehicle)等飞行体(以下统称为“飞行体”)的面向配送服务的实用化的研究或实际验证实验正在推进。在实用化时，除了飞行时的可靠性或安全性、效率的提高以外，在着陆时也同样期待提高。鉴于这种情况，在专利文献1中公开了一种在担保机场中的安全性的同时实现飞行计划的系统。(例如参照专利文献1)。

在专利文献1中提供了一种飞行体可以在机场安全着陆的飞行管理系统(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2018－155700号公报

发明内容

发明要解决的课题

当前，正在进行服务的开发的飞行体多是被称为所谓的多轴飞行器的、具备多个旋转翼的飞行体，已知的是，它们的机身在飞行中或起降中容易受到风的影响，特别是在强的侧风或上升气流等中进行的垂直下降(着陆动作)伴随着危险。在专利文献1中，通过在机场设置风传感器而使用风信息判断可否向机场起降，可以提供安全着陆。

但是，在配送业务中，在业务的特性上，预测到即使在强风时也必须在指定的场所着陆，另外，为了提高业务效率，需要避免中断飞行或起降至风减弱。特别是，在多个飞行体接连送来货物的场所，多个飞行体会为了等待着陆而停留在上空，不仅效率降低，而且引起了所使用的燃料的增加导致的耗油量的恶化等。

在专利文献1的机场，在观测到强风期间飞行体难以在机场着陆，业务效率降低。理想的是，用于起降的机场为不仅飞行体在无风时能够安全着陆，为了提高运转率，即使在强风等环境下也能够进行稳定的起降的设备。

因此，本发明的目的之一在于提供着陆设备及着陆方法，飞行体即使在强风下也可以安全着陆。

用于解决课题的手段

根据本发明，能够提供一种着陆设备，其特征在于，包含：第一区域，其使飞行体着陆；防风部，其具有规定的高度，覆盖所述第一区域的周围的至少一部分；第二区域，其远离所述防风部，所述飞行体下降至规定的飞行高度。

发明效果

根据本发明，可以提供着陆设备及着陆方法，飞行体即使在强风下也可以安全着陆。

附图的简单说明

图1是从上面观察本发明的着陆设备的概念图。

图2是从侧面观察图1的着陆设备的图。

图3是风吹到空气不流通的防风部的情况下的气流的示意图。

图4是从上面观察本发明的着陆方法的概念图。

图5是从侧面观察图4的着陆方法的图。

图6是将本发明的着陆设备设置于建筑物的上缘部的结构的侧视图。

图7是本发明的着陆方法的一结构例的立体图。

图8是从正面观察图6的着陆方法的图。

图9是从侧面观察图6的着陆方法的图。

图10是从正面观察本发明的着陆设备的一结构例的图。

图11是从侧面观察本发明的着陆设备的一结构例的图。

图12是从侧面观察本发明的着陆设备的一结构例的图。

图13是本发明的飞行体的俯视图。

图14是图13的飞行体的功能框图。

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着陆设备、着陆方法具备以下结构。

[项目1]

一种着陆设备，其特征在于，包含：

第一区域，其使飞行体着陆；

防风部，其具有规定的高度，覆盖上述第一区域的周围的至少一部分；

第二区域，其远离上述防风部，上述飞行体下降至规定的飞行高度。

[项目2]

根据项目1所述的着陆设备，其特征在于，上述飞行高度为低于上述防风部的规定的高度的高度。

[项目3]

根据项目1或2中任一项所述的着陆设备，其特征在于，上述第二区域为选自允许垂直下降的多个允许区域的区域。

[项目4]

根据项目1～3中任一项所述的着陆设备，其特征在于，上述防风部的一部分由网构成。

[项目5]

根据项目1～3中任一项所述的着陆设备，其特征在于，上述防风部为建造物。

[项目6]

根据项目1～5中任一项所述的着陆设备，其特征在于，

上述第二区域包含指示上述飞行体下降至上述规定的飞行高度的下降指示单元。

[项目7]

根据项目1～6中任一项所述的着陆设备，其特征在于，上述第一区域包含指示上述飞行体着陆的着陆指示单元。

[项目8]

一种着陆方法，其是基于着陆设备的着陆方法，上述着陆设备包含使飞行体着陆的第一区域、具有规定的高度且覆盖上述第一区域的周围的至少一部分的防风部、以及远离上述防风部且上述飞行体下降至规定的飞行高度的第二区域，其特征在于，

上述飞行体在上述第二区域下降至规定的飞行高度，之后在上述第一区域着陆。

[项目9]

根据项目8所述的着陆方法，其特征在于，上述飞行高度为低于上述防风部的规定的高度的高度。

<本发明的实施方式的详情>

下面，参照附图对本发明的实施方式的着陆设备、着陆方法进行说明。

<第一实施方式的详情>

如图1～图2所示，本发明的实施方式的着陆设备10具备由利用着陆设备10的飞行体100可以稳定地接地的面积、形状、坯料构成的第一区域12、和防止吹向进行起飞或着陆的飞行体的风的防风部11。

就第一区域12内的飞行体着陆部15而言，为了防止土或沙、粉尘等被螺旋桨滑流卷起而对飞行体或搬运物造成恶影响，理想的是，在从飞行体发出的风吹到的场所铺设混凝土或沥青等、或者铺设金属或树脂等平板或片材。或者，通过以远离地面的方式设置于高处，也可以防止土等的卷起。理想的是，飞行体的开始着陆的触发由GNSS等的位置信息、或设置于第一区域12的标志、信标等着陆指示单元提供。

防风部11必须为具有减弱从第一区域外朝向第一区域内吹的风的效果的结构。可举出例如面板、网、栅、建筑物、风幕、绿幕、水幕等。

防风部11为设置框架等并布网、或将网的一部分固定于现有的结构物的方法简单且低成本的结构。在长期运用的情况下，理想的是使用耐雨风或紫外线等的室外用的建筑材料牢固地制作。另外，如图4及图5所示，当使用建筑物作为防风部11时，没有新设置防风部11的成本，比面板或网等更加牢固。

在防风部11使用细网眼的网状坯料或面板、建筑物等空气难以流动的部件的情况下，期待强的防风效果，但如图3那样吹到防风部11的风以避开防风部11的方式上升，防风部11上部的区域A附近的空气被压缩。之后，在超过防风部11的区域B附近，空气因气压的差而容易产生旋涡。第一区域的气流因产生的旋涡而紊乱，飞行体的起降有时不稳定。

当在第一区域12着陆的飞行体从图3中的地点P1和地点P2分别下降时，因为在P1靠近空气的压缩区域A及旋涡发生区域B，所以采取与一定的风对抗的姿势下降的机身会侵入到急流及乱流内，飞行有时不稳定。P2比P1远离空气的旋涡发生点。因此，因为机身下降期间的空气的流动的变化柔和，且为具有防风效果的范围内，所以与在地点A1下降的情况相比，飞行的稳定性增加。

但是，在比较位于P1垂直下方的P1'和位于P2垂直下方的P2'时，即使在P2'也可以实现防风效果，但当然靠近防风部11的P1'的防风效果更高，因此适于飞行体的着陆。因此，以飞行体的下降能够在远离防风部的P2进行，且飞行体的着陆能够在靠近防风部11的P1'进行的方式至少将下降分成2个阶段以上，从而可以使飞行体安全着陆。

另外，用于防风部11的坯料也可以根据部分而改变防风效果的程度。例如，在使用网状物的情况下，通过制成上方为大网眼、下方为小网眼的东西，减弱上方的防风效果，随着朝向下方而逐渐增强防风效果，防止区域A附近的空气的压缩或区域B附近的旋涡的发生，可以进行更加稳定的起降。

另外，进入可实现防风效果的范围内的飞行体可以在空气的流动比范围外柔和的场所行进而进行着陆，因此，可以提高飞行体的从下降到着陆的一系列动作的稳定性或可靠性。

隔着第一区域12设置于远离防风部11的位置的第二区域13是飞行体进行下降的区域。理想的是，飞行体的开始下降的触发由GNSS等位置信息、或设置于第二区域13的标志、信标等下降指示单元提供。

触发应该根据例如在第二区域13设置将成为下降指示的标志朝向上方显示的面板并通过飞行体具备的拍摄设备进行捕获，或者通过GNSS信息辨识到从第一区域12到达成为规定的距离的地点(成为第二区域13的地点)等环境或运用方法适当地确定，另外，为了冗余化也可以具备多种方法。

进入第二区域的飞行体100使飞行体的高度下降至规定的高度以下。此时，理想的是，以飞行体可以充分得到防风部11的防风效果的方式将第二区域13设置于从防风部11未远离规定的距离以上的位置，另外，将下降后的机身高度设定得低于防风部11上端。

防风部11和第二区域13的距离的确定应该根据用作防风部11的坯料或结构体的性质、或运用环境适当地确定。例如，网状物的防风效果范围(水平方向)一般设为防风部的高度的20倍，因此，在图2所示的防风部11使用网状物的情况下，在将从防风部11上端到设置于第一区域12的着陆面的垂直方向的高度b设为n米时，理想的是，将从防风部11的端到第二区域13的端的水平方向的距离a设置为n×20米以内。

着陆设备10中的第一区域12有时从地面偏移一定距离而设置于高处。作为例子，在从地面偏移一定距离而设置于高处以使第三者或居住在地面的生物不与飞行体接触而发生事故等的情况下(例如，在日本为了减少第三者接触的危险，考虑优选约2米以上的偏移)，或者考虑到飞行·着陆的场所，有时可以设置于建筑物30的上层或屋顶上、楼顶等。

在将第一区域12设置于高处时，理想的是，不仅侧风减弱，上升气流也减弱。通过在第一区域的上缘附近而非垂直上方进一步设置向第一区域的外侧方向延伸的防风部，能够抑制吹到进入第一区域12的飞行体的上升气流。例如，如图6所示，理想的是，向第一区域的外侧方向延伸的防风部11沿大致水平方向延伸而设置于建筑物的上缘附近，但是根据设置有第一区域的结构物或环境，也可以从结构物向斜上方延伸，或者设置于结构物侧面。

另外，防风部11在不使用时也可以进行折叠或缩小、收纳等，由此，能够通过风吹到防风部11而使发出声音的时间为最低限度，或者不破坏建筑物等的美观。

通过将防风部11设置于车辆等移动体，可以将防风部11高效地设置于短期使用的实验用着陆设备或配合祭祀的临时的着陆设备10等。

<第二实施方式的详情>

在本发明的第二实施方式的详情中，与第一实施方式重复的构成要素进行同样的动作，因此省略再次说明。

如图7－图9所示，在由防风部11覆盖第一区域12且设置飞行体100可以通过防风部11而在着陆部15着陆的进入部14的情况、或者如图11及图12那样在建筑物的内部设置第一区域12的情况下，在第二区域13进行了下降动作的飞行体大致水平飞行着通过进入部，向第一区域上行进。着陆动作会在通过防风部11弱化了风时进行，因此，可以实现飞行体的稳定着陆。

飞行体100大致水平飞行着通过进入部14，因此，与垂直下降相比，飞行体可以更早地进入被防风部11包围的空间。而且，在飞行体进入了被防风部11包围的空间后，去空间外的可能性降低，因此，向第三者进入附近的场所的周围的安全性提高。

另外，在将第一区域12并设于建筑物的情况下，防风部11的一部分可以利用建筑物的外壁。例如，如图10所示，通过使防风部中的一面与建筑物的外壁两用，也可以设置人能够通过被建筑物和防风部包围的空间之间的门以便于已着陆的机身的回收。

当在高层的建筑物内部设置第一区域时，与防风部11碰撞的空气成为上升气流或下降气流，可能妨碍飞行体的追加，因此，理想的是，如图11所示具备考虑了地形或风的动向的2方向以上的进入部(例如南和北、东和西、东西南北各自等)以便根据风向等可以选择更加安全的进入方向。在建筑物具备多个进入部14的情况下，飞行体能够通过使用相对于风设置于比防风部11靠风下侧的进入部14，以最高效率接受防风部11实现的防风效果。例如，在于建筑物的东西南北四个方向设置进入部14的情况下，当在风从北吹来的环境下建筑物北面正对风时，选择建筑物南侧的进入部14。此时，设置于东面或西面的进入部14因为吹到建筑物北面的风沿着建筑物侧面流动，所以在周围会吹强的侧风，与南面的进入部相比，不适于飞行体的进入。

在飞行体进入进入部14时，飞行体相对于行进方向从横方向受到强的风时，姿势容易改变。在进入时，通过选择能够从前或后受风吹的进入部14，提高了进入时的飞行的稳定性或精度。此外，风向或风速、建筑物相对于风的形状或方向并非始终固定，条件根据设置第一区域12的场所而不同，因此，关于设置进入部14的位置，理想的是根据过去的气象数据等探讨优选的位置。另外，为了防止来自进入时未利用的进入部14的风等的流入，也可以设置能够相对于进入部16开闭的机构。

飞行体100进行下降的第二区域13也可以为在第一区域12的周围限定为允许飞行体的垂直移动的规定的允许区域内且预先设定的区域。

例如，在具有防风部11的功能的建筑物包含第一区域12的情况下，将飞行体100进行下降的第二区域13设定为建筑物附近的、允许飞行体100的垂直移动的规定的允许区域。在包含第一区域的建筑物为高层公寓时，在公寓的地基上存在第三者能够容易进入的区域(甬道、广场、停车场等)。理想的是，在这种区域的上空以不设定于第二区域13的方式设为限制飞行体的垂直移动的限制区域。

另外，在飞行体100进行垂直下降时，飞行体有时因侧风或上升气流而不稳定，因此，关于预测到气流的紊乱的场所(高层的建造物的附近或楼群风吹入的场所等)，理想的也是设为限制飞行体的垂直移动的区域。

如图12所示，当在包含第一区域12的建筑物的周围存在多个第二区域13时，飞行体100在进行下降时也可以进一步选择并使用适于下降的第二区域。根据风向或本机以外的飞行体的情况等，选择并使用适于下降的第二区域，从而能够期待提高下降时的稳定性。例如，在风吹时，通过选择设置于包含第一区域的建筑物的风下侧的第二区域，可以高效地实现防风效果。

飞行体100使用的第二区域13可以根据过去的气象观测数据或飞行前的情况等在飞行前确定，也可以在飞行中根据飞行体100或本机以外的飞行体、地面的观测站等获取的、气象或第二区域的使用率的数据确定。关于它们的确定，也可以用于允许飞行体的垂直移动的允许区域或被限制的限制区域等类别的设定、或者该允许区域中的用作第二区域13的区域的选择。

允许飞行体的垂直移动的规定的区域由于在开始运用前难以假定的、上空的乱流或新型的结构物等多种原因，在开始运用后可能出现或发现飞行体容易不稳定的场所。蓄积飞行体的飞行日志或障碍记录，将飞行体稳定下降的区域连续设为允许飞行体的垂直移动的允许区域，将飞行体不稳定下降(例如有飞行姿势的紊乱或堕落等记录)的区域变更为限制飞行体的垂直移动的限制区域，从而可以进一步提高第二区域13中的飞行体的下降的可靠性。

另外，由于上述各种原因，即使在多个允许区域或多个限制区域中也可以基于稳定性或机身或第三者的安全性等进行加权，根据该加权，也可以选择例如稳定性最高的区域或安全性最高的区域等作为第二区域13。

如图12所示，在设置多个进入部14的情况下，从各个进入部进入的飞行体可以从与进入的进入部相同的进入部退出，也可以从与进入的进入部不同的进入部退出。特别是，只要在无风时，就能够通过全部飞行体从进入部14a进入且从进入部14b退出来防止进入部或第一区域内的拥塞。此外，该情况下的进入部也可以只是开口，但也可以是如图7等记载的那样的设置于防风部11的开口，还可以构成为将具有这种开口的防风部仅配置于一侧(特别是风大量流入的一侧)。

另外，在建筑物为包含第一区域的结构的情况下，可以是，在风难以吹到或风弱的场所，如图12那样，作为飞行体100在建筑物内部容易在各个进入部14之间往来的连续空间而提高便利性，也可以是，在风强且通过使对面的各个进入部连续而使通过建筑物内部的风变强的场所，通过使各个进入部不连续且设置壁而作为其他空间或设置障碍物而不使风顺利穿过，防止山谷风等强风的产生，提高在建筑物内飞行的飞行体的稳定性。

而且，也可以使用于减轻上升气流或下降气流对飞行的影响的防风部11从建筑物的壁面或上端延伸而设置。相对于飞行体100在第二区域13中下降后飞行的规定的高度，通过设置于较高的位置来减弱下降气流，通过设置于较低的位置来减弱上升气流。

此外，进入部14必须可以供飞行体100进入，具有进入时的飞行体的前面投影面积以上的面积。但是，无需为始终敞开的矩形的开口部，也可以为条状的间隙或椭圆形状的孔，或者具备开闭功能。

下面，对图13所示的飞行体100进行说明，但并非限定飞行体的形态，使用并运用本发明的着陆设备的飞行体只要为可以在着陆设备着陆的形态即可。本发明的着陆设备在特别是VTOL机身或具有称为多轴飞行器的多个马达的机身等可以大致垂直着陆且在着陆时不适于受到强风的飞行体的着陆中，能够期待高的效果。

如图13所示，飞行体100为了进行飞行至少具备螺旋桨110或马达111等要素，理想的是搭载用于使它们动作的能量(例如二次电池或燃料电池、化石燃料等)。

此外，为了使本发明的结构的说明容易，将图示的飞行体100简化而描绘，并未图示例如控制部等的详细结构。

飞行体100及移动体200将图中的箭头D的方向(-YX方向)设为前进方向(后述详情)。

此外，在以下说明中，有时根据以下定义分开使用用语。将前后方向设为+Y方向及-Y方向、上下方向(或垂直方向)设为+Z方向及Z方向、左右方向(或水平方向)设为+X方向及-X方向、行进方向(前方)设为-Y方向、后退方向(后方)设为+Y方向、上升方向(上方)设为+Z方向、下降方向(下方)设为-Z方向。

螺旋桨110接收来自马达111的输出而旋转。通过螺旋桨110旋转，产生用于使飞行体100从出发地起飞、移动而在目的地着陆的推动力。此外，螺旋桨110可以进行向右方向的旋转、停止及向左方向的旋转。

本发明的飞行体具备的螺旋桨110具有1片以上的叶片。叶片(转子)的数量(例如1、2、3、4或以上的叶片)可以任意。另外，叶片的形状可以为平坦的形状、弯曲的形状、扭曲的形状、锥形形状或它们的组合等任意形状。此外，叶片的形状可以变化(例如伸缩、折叠、弯折等)。叶片也可以为对称(具有相同的上部及下部表面)或非对称(具有不同形状的上部及下部表面)。叶片可以形成为优选用于在翼片、翼桥或叶片于空中移动时生成动态气动力(例如升力、推力)的几何形状。为了增加升力及推力、消减阻力等优化叶片的动态气动特性，叶片的几何形状可以适当地选择。

另外，本发明的飞行体具备的螺旋桨考虑固定螺距、可调螺距、或固定螺距和可调螺距的混合等，但不限于此。

马达111使螺旋桨110旋转，例如，驱动单元可以包含电动马达或发动机等。叶片可以由马达驱动，绕马达的旋转轴(例如马达的长轴)旋转。

叶片可以全部沿相同方向旋转，也可以独立旋转。叶片中的几个沿一方向旋转，其他叶片沿另一方向旋转。叶片可以全部以相同转速旋转，也可以分别以不同转速旋转。转速能够基于移动体的尺寸(例如大小、重量)或控制状态(速度、移动方向等)自动或手动确定。

飞行体100通过飞行控制器或比例控制等根据风速和风向确定各马达的转速或飞行角度。由此，飞行体能够进行上升·下降、加速·减速、或转向等移动。

飞行体100能够进行根据预先或飞行中设定的路线或规则的自主飞行、或基于使用比例控制的操纵的飞行。

上述的飞行体具有图14所示的功能块。此外，图14的功能块为最低限度的参考结构。飞行控制器为所谓处理单元。处理单元能够具有可编程处理器(例如中央处理单元(CPU))等一个以上的处理器。处理单元具有未图示的存储器，可以接入该存储器。存储器为了进行一个以上的步骤而存储处理单元可以执行的逻辑、代码和/或程序命令。存储器也可以包括例如SD卡或随机存储器(RAM)等可分离介质或外部的存储装置。从相机或传感器类获取的数据也可以直接传递到存储器且存储于存储器。例如，由相机等拍摄的静止图·动态图数据被记录于内置存储器或外部存储器。

处理单元包含构成为控制旋翼机的状态的控制模块。例如，控制模块为了调整具有6自由度(平移运动x、y及z、以及旋转运动θ_x、θ_y及θ_z)的旋翼机的空间的配置、速度和/或加速度而控制旋翼机的推进机构(马达等)。控制模块能够控制搭载部、传感器类的状态中的一个以上。

处理单元可以与构成为发送和/或接收来自一个以上的外部的器件(例如终端、显示装置或其他远程控制器)的数据的收发部进行通信。收发器能够使用有线通信或无线通信等任意适当的通信方法。例如，收发部能够利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一个以上。收发部能够发送和/或接收由传感器类获取到的数据、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个以上。

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(例如激光雷达)或视觉/图像传感器(例如相机)。

上述的实施方式仅为用于使本发明容易理解的例示，并不用于限定并解释本发明。本发明在不脱离其主旨的范围内，可以进行变更、改良，并且当然本发明中包含其均等物。

符号说明

10：着陆设备；11：防风部；12：第一区域；13：第二区域；14：进入部；15：着陆部；100：飞行体；110a～110e：螺旋桨；111a～111e：马达。

Claims (9)

1.一种着陆设备，其特征在于，包含：

第一区域，其使飞行体着陆；

防风部，其具有规定的高度，覆盖所述第一区域的周围的至少一部分；

第二区域，其远离所述防风部，所述飞行体下降至规定的飞行高度。

2.根据权利要求1所述的着陆设备，其特征在于，

所述飞行高度为低于所述防风部的规定的高度的高度。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的着陆设备，其特征在于，

所述第二区域为选自允许垂直下降的多个允许区域的区域。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的着陆设备，其特征在于，

所述防风部的一部分由网构成。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的着陆设备，其特征在于，

所述防风部为建造物。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的着陆设备，其特征在于，

所述第二区域包含指示所述飞行体下降至所述规定的飞行高度的下降指示单元。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的着陆设备，其特征在于，

所述第一区域包含指示所述飞行体着陆的着陆指示单元。

8.一种着陆方法，其是基于着陆设备的着陆方法，所述着陆设备包含使飞行体着陆的第一区域、具有规定的高度且覆盖所述第一区域的周围的至少一部分的防风部、以及远离所述防风部且所述飞行体下降至规定的飞行高度的第二区域，其特征在于，

所述飞行体在所述第二区域下降至规定的飞行高度，之后在所述第一区域着陆。

9.根据权利要求8所述的着陆方法，其特征在于，

所述飞行高度为低于所述防风部的规定的高度的高度。