JP2015123918A - 地上走行可能な飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】 衝突や墜落時の衝撃から機体やロータの破損を防ぎ、かつより長時間の稼働を可能にした飛行体を提供する。【解決手段】 ４個の籠状保護球体２と、それぞれの籠状保護球体２の内部に配置される４個のロータ３ａ〜３ｄと、前記ロータ３ａ〜３ｄを保持する２本のシャフト４ａ，４ｂと、前記シャフト４ａ，４ｂが取り付けられる機体１とを有し、前記籠状保護球体２は前記シャフト４ａ，４ｂの周りに回転可能に前記シャフト４ａ，４ｂに取り付けられ、前記機体１の進行方向軸の左右に各２個の籠状保護球体２が配置されるとともに、機体１の前方のシャフト４ａ及び後方のシャフト４ｂはシャフト軸の周りに回転可能に前記機体１に取り付けられる。【選択図】図１

Description

本発明は、地上走行可能な飛行体に関する。

ロータを機体に対して傾けることができるティルトロータ式の飛行体は公知であり、例えば特許文献１（国際公開ＷＯ９７／１５４９２号公報）には４つのロータを有する有人用の飛行体が開示されている。ティルトロータ式の飛行体はホバリングができるので、屋内外における情報収集に広く利用されている。しかしながら、遠隔操作における無人飛行体では機体に搭載されたカメラの画像やＧＰＳによるだけでは障害物を十分に避けることができないので、障害物への衝突や墜落する可能性がある。この際、ロータが外部に露出しているので、ロータを中心に機体が激しく破損する。

また、ティルトロータ式の飛行体は、ロータを傾けて空中における大きな推進力を得ることができるが、エネルギー消費が多く、小型の無人飛行体に搭載可能なバッテリーでは長時間の飛行が困難であった。

一方、ティルトロータ式の飛行体は特許文献１の飛行体のように車輪による地上走行も可能であるが、ティルトロータ式の飛行体はロータを傾けて空中における大きな推進力を得ることを目的としているので、長時間の地上走行には適していない。

ところで、特許文献２（特開２００７−１３０１４６号公報）や特許文献３（特開２０１２−５０５７９２号公報）には、４つのロータを備えた飛行体が記載されている。これらの飛行体では、ロータは機体の開口内に配置されているので、衝突や墜落時のロータへの衝撃は少ない。

しかしながら、ロータの上下面は露出しているので、上方からの落下物や下方にある障害物との落下物による破損は避けられない。また、特許文献２や３に記載の飛行体は車輪を備えておらず、地上走行ができない。特許文献１に記載の飛行体は乗用車を兼ねているので地上走行には適していると言えるが、４つのロータ以外の駆動源を必要とし、４つのロータのみによる飛行体に比べて飛行又は走行時間が短くなるという問題があった。

国際公開ＷＯ９７／１５４９２号公報 特開２００７−１３０１４６号公報 特開２０１２−５０５７９２号公報

本発明が解決しようとする課題は、衝突や墜落による破損を少なくし、かつより長時間の稼働を可能にした飛行体を提供することにある。

本発明に係る地上走行可能な飛行体は、４個の籠状保護球体と各籠状保護球体の内部に配置される４個のロータと、前記ロータを保持するシャフトと、前記シャフトが取り付けられる機体と、を備え、前記籠状保護球体は前記シャフトの軸周りに回転可能に前記シャフトに取り付けられ、前記機体の進行方向軸の左右に各２個の籠状保護球体が配置され、機体の前方又は後方に備えられた少なくとも１方のシャフトは、当該シャフトの軸周りに回転可能に前記機体に取り付けられた飛行体である。言い換えると、本発明に係る飛行体は、いわゆるティルトロータ式の飛行体において、籠状保護球体の内部にロータを配置し、当該籠状保護球体を車輪として利用した飛行体である。

本発明に係る飛行体は、網目を有する中空球体の内部にロータが配置されているので、ロータと障害物と接触が防止され、接触によるロータの破損が軽減される。また、保護球体が車輪として利用されるので、移動に飛行する必要のない場合には地上を走行してバッテリーの消耗を抑制する。さらに、ロータの駆動力で移動するのでロータ以外の動力源は必要とせず軽量化が図れる。そして、保護球体により機体が保護されるので、衝突や墜落時における機体の損傷が少なくなる。

図１は本発明の一実施例である飛行体の概略斜視図である。 図２は図１に示す飛行体の籠状保護球体の概略斜視図である。 図３は図１に示す飛行体の概略平面図であって、籠状保護球体を取り外した状態を示す図である。 図４は図１に示す飛行体を一部破断した側面図である。 図５は図１に示す飛行体を一部破断した概略斜視図であって、ロータを前方及び後方に倒した状態を示す図である。 図６は図１に示す飛行体を備えた飛行体システムのブロック図である。 図７は図１に示す飛行体に備えられた物体近接検知センサの配置図である。 図８は図１に示す飛行体の飛行原理を示す概念図である。 図９は図１に示す飛行体の機体制御系のブロック図である。

本発明に係る飛行体は、４個の籠状保護球体と、各籠状保護球体の内部に配置される４個のロータと、前記ロータを保持するシャフトと、前記シャフトが取り付けられる機体とを備える。

飛行体は、機体の浮上や空中移動、地上走行時の動力源となる４個のロータを備える。飛行体の水平を保つように、機体の進行方向軸の左右に各２個のロータが配置される。ロータは複数枚のブレードを有するが、その枚数は限定されない。ロータは機体に取り付けられたシャフトに固定される。また、４個のロータは同じ性能のロータであるのが好ましいが、異なる性能のロータでもよい。

シャフトは機体の進行方向軸に対して直角に交差して機体に取り付けられる。シャフトは２本又は４本であり、機体の進行方法に対して機体の前後に取り付けられる。シャフトが２本の場合には、各シャフトは機体を貫通して取り付けられ、１本のシャフトは機体の前方に、残る１本のシャフトは機体の後方に取り付けられる。シャフトが４本の場合には、機体の左右に延びるように取り付けられ、２本のシャフトは機体の前方に、残る２本のシャフトは機体の後方に、それぞれ機体の左右に取り付けられる。

機体の前方又は後方に備えられた１本又は２本のシャフトは、当該シャフトの軸周りに回転して、ロータの回転軸をほぼ前後９０度の範囲で倒立可能に機体に取り付けられる。つまり、シャフトを９０度回転させることで、ブレードの回転面を上方に向けた状態（例えば図１参照）とブレードの回転面を機体の前方及び／又は後方に向けた状態（例えば図５参照）との間で、ロータの回転軸を倒したり起こしたりできる。ロータのブレードを上方に向けた場合には飛行体は空中を飛行するモードとなり、ロータのブレードを機体の前方又は後方に向けた状態には飛行体は地上を走行するモードとなる。なお、この２つのモードを実行可能な範囲でロータの回転軸が倒立すればよく、ロータの回転軸が上方に向けた状態から必ずしも９０度倒立する必要はない。また、地上走行時のスピードアップやブレーキ作動が必要とされる場合などには、機体の前方及び後方に備えられた２本又は４本のシャフトのすべてが、シャフトの軸周りに回転して取り付けられることもある。この際、機体の前方に備えられたシャフトは機体の前方に、後方に備えられたシャフトは機体の後方にそれぞれ９０度回転するごとく、機体の前方又は後方のいずれか一方に回転するだけでもよい。これらのシャフトは互いに独立して或いは連動して回転する。

１本のシャフトに対して１個のロータ又は２個のロータが取り付けられる。つまり、機体には、１個のロータが固定された４本のシャフトがそれぞれロータの回転軸を倒立可能に取り付けられるか、または、２個のロータが固定された２本のシャフトがそれぞれロータの回転軸を倒立可能に取り付けられる。

籠状保護球体は網目を有する内部が中空となったロータの保護部材である。籠状保護球体は、ロータのシャフトへの取付位置が籠状保護球体のほぼ中心となるようにシャフトに取り付けられる。籠状保護球体はベアリングを介してシャフトに取り付けられ、シャフトのまわりに自由に回転する。つまり、籠状保護球体の中で、ロータはブレードを上方に向けたり、ブレードを機体の前方に向けたりできる。また、空中を飛行するモードの際に自由回転を一時的に停止させるストッパが必要に応じて備えられる。

各籠状保護球体は少なくともロータのブレードが接触せず、機体の底が接地しない程度の大きさである。４個の籠状保護球体は同じ大きさである。つまり、籠状保護球体は、ロータ、特にブレードを保護する機能と地上走行する際の車輪の機能を果たす。従って、籠状保護球体が有する網目の大きさや形状は、得られる推進力、車輪としての強度、障害物との接触の危険性を考慮して決定される。また、籠状保護球体の材質も特に限定されるものではないが、飛行性能や地上性能を考慮して決定され、軽量かつ高強度の材料が好ましく用いられる。その材料は、例えばカーボンファイバーであり、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック： Fiber Reinforced Plastics）であり、アルミニウム合金であり、アルミニウムであり得る。

飛行体には必要に応じて、１以上の撮影装置や、１以上好ましくは複数の物体近接検出センサや慣性計測装置が備えられる。撮影装置は周囲の状況を撮影するための装置であり、撮影装置により撮影された動画又は静止画像は無線又は有線により送信される。また、飛行体は撮影された動画又は静止画像を録画する録画装置を備える場合もある。物体近接検出センサは公知であり、飛行体の周囲にある障害物との距離を測定するセンサである。物体近接検出センサは超音波や赤外線などによる信号を送信する送信手段と周囲の物体から反射された信号を受信する受信手段を含み、計測手段が送受信された信号から物体との距離を測定する。慣性計測装置は機体の姿勢や進行方位を計測する装置であり、一般的には３軸のジャイロスコープ、３方向の加速度計、３軸の地磁気計を有する。さらに、信頼性向上のために、慣性計測装置は圧力計、流速計、ＧＰＳなど、ジャイロスコープや加速度計、地磁気計とは異なる機能を有するセンサをさらに有する場合がある。

機体の形状は問われないが、空洞を有する筒状体が好ましく、飛行時の抵抗が少なくなるように先端が丸みを有する機体が好ましい。機体には、４個のロータやシャフトの回転を制御する機上制御装置やシャフトを回転させるための駆動機構、１以上の撮影装置、１以上の物体近接センサ、慣性計測装置、リモートコントローラからの制御信号を受信するための受信装置、物体近接センサからのセンサ信号や画像信号などを送信するための送信装置、物体近接センサなどの信号に基づいて自律制御するための自律制御装置、これら機構や装置などの動力源となるバッテリーなどが備えられる。機体の材質は特に問われないが、強度が強く軽量であるものが好ましく、例えばカーボンファイバーであり、ＦＲＰであり、アルミニウム合金であり、アルミニウムであり得る。

撮影装置の設置場所は任意であり、例えば、機体の先端であり、機体の下面であり、機体の上面であり得る。物体検知センサの設置場所も任意であり、例えば、シャフトの先端であり、シャフトの下面であり、機体の先端であり、機体の上面であり、機体の下面であり得る。また、センサ取付用の取付部材を介して取り付けられることもある。

飛行体は、それとは別に設けられる地上局とにより飛行体システムとして構成される。飛行体は地上局からの指示により操作される。飛行体は、人のマニュアル操作による遠隔操作や自律制御に基づく自動操縦、それらの組み合わせにより飛行する。地上局は飛行体の操作方法によって異なり、例えばマニュアル操作のためのリモートコントローラ、タブレット端末や液晶ディスプレイのような表示装置、機体と地上局とを通信するため無線装置（例えば無線ＬＡＮ）、ロータの制御量の演算や機体を制御するための機体制御装置（例えばコンピュータ）、リモートコントローラやコンピュータからの操作を制御信号に変換するための地上制御装置（例えばコンピュータ）などが必要に応じて組み合わせられる。

遠隔操作はその多くは無線による操作であるが、有線による操作であってもよい。マニュアル操作にはリモートコントローラが使用される。リモートコントーラは例えば、デジタルプロポーショナル方式の制御を利用したいわゆるプロポセット（プロポ）であり、無線装置を備えたパーソナルコンピュータであり得る。

遠隔操作による場合、リモートコントローラからの操作は地上制御装置により制御信号に変換され、変換された制御信号は地上局の送信装置から発信される。送信された制御信号は機体に備えられた受信装置で受信され、機上制御装置は受信された制御信号に基づいてロータの制御（例えば、回転速度の制御）やシャフトの制御（シャフトの軸周りの回転制御）などの種々の制御を行う。物体検知センサのセンサ信号や画像信号、慣性計測装置で把握された機体情報は、飛行体に設けられた送受信装置からリモートコントローラに送信される。受信された機体情報や画像信号などはリモートコントローラ及び／又は地上制御装置上の表示装置に表示され、必要に応じてリモートコントローラ及び／又はパーソナルコンピュータ上の記録装置に記録される。

自律制御に基づく自動操縦では慣性計測装置や物体近接検出センサからのセンサ信号から計測された自機の位置や姿勢、進行方向、物体までの距離の計測結果に基づき、障害物と接触しないようにして飛行体は前後進する。また、予め目標位置をセットしておくこともできる。目標位置は、例えば、ＧＰＳや予め把握されていた地図情報に基づいて地上局から機体の制御装置に予めセットされる。こうした障害物を回避する制御や目標位置までの飛行は、例えば自律制御装置が行い得る。

物体近接検出センサや慣性計測装置から得られた機体情報は地上局の表示装置に表示される。機体情報は、例えば、飛行高度であり、自機の位置であり、飛行速度であり、進行方向であり、各ロータの回転数やロータの回転角（シャフトの回転量）であり、機体及び／又は各ロータの加速度であり、機体及び／又は各ロータの角速度であり、機体の傾きであり、周囲の物体（障害物）までの距離であり得る。これらの機体情報は随時自動的に表示装置に表示され、適宜必要に応じて操作者によって選択された項目が表示装置に表示される。

飛行体は、空中を飛行するモード（空中飛行モード）と地上を走行するモード（地上走行モード）を有する。空中飛行モードと地上走行モードの切換はシャフトを回転させることで行われる。切換は遠隔操作で随時行われる場合や自律制御において障害物を乗り越えることが必要であると判断される場合などに行われる。

空中飛行モードはブレードを上方に向けた状態で４個のロータが制御されるモードである。４個のロータで飛行体の飛行を制御する方法も公知である。すなわち、上昇下降や前後左右の飛行は４個のロータの回転速度の違いで制御される。地上走行モードは機体の前方又は後方にある２個のロータ又は４個のロータの各ブレードを機体の前方及び／又は後方に向けた状態で、当該２個のロータ又は残る２個を併せた４個のロータが制御されるモードである。２個又は４個のロータで飛行体の地上走行を制御する方法も公知であり、例えば平坦な地上を走行する場合はブレードが前方を向いた２個のロータが制御される。このとき、残る２個のロータは停止した状態にある。また、走行中であれば、ブレードが後方を向いた残る２個のロータが制御される。この状態では、当該２個のロータはブレーキの機能を果たし、ブレードが前方を向いた２個のロータは停止される。

上記のように、本発明に係る飛行体はロータの周囲に車輪の機能を果たす籠状保護球体を備えているので、対象物との接触や落下によるロータ（ブレード）の破損が軽減される。また、ロータはシャフトを介して機体の前方及び／又は後方にブレードを倒立可能に機体に取り付けられているので、２個のロータによる推進力を地上走行の際の前後進に利用できる。このため、４個のロータによる空中飛行モードに比べて少ない電力消費量で地上を走行でき、長時間の運用が可能になる。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る飛行体を説明する。

図１に示す飛行体は、機体１と、４個のロータ３ａ〜３ｄと、２本のシャフト４ａ，４ｂと、４個の籠状保護球体２を有する。機体１は中空の角柱状の本体部１ａとその上面中央に凸設された中空の円柱部１ｂを有する。４個のロータ３ａ〜３ｄはそれぞれ３枚のブレードを有し、同じ大きさであり、同じ性能を有する。シャフト４ａは機体１の前方に、シャフト４ｂは機体１の後方に備えられ、それぞれのシャフト４ａ，４ｂは機体１を貫いている。機体１前方のシャフト４ａは、機体の前方向に９０度の範囲で回転可能に機体１に備えられ、機体１後方シャフト４ｂは、機体の後方向に９０度の範囲で回転可能に機体１に備えられている。シャフト４ａには２個のロータ３ａ，３ｂが、シャフト４ｂにもロータ３ｃ，３ｄが固定され、機体１の左右にそれぞれ各１個のロータ３ａ〜３ｄが備えられている。シャフト４ａには、ブレードの回転面が上方と機体１の前方を向くようにロータ３ａ，３ｂが備えられ、もう一方のシャフト４ｂには、ブレードの回転面が上方と機体１の後方を向くようにロータ３ｃ，３ｄが備えられる。空中飛行モードでは、図３に示すように４個のロータ３ａ〜３ｄのブレード回転面は上方を向き、４個のロータ３ａ〜３ｄの回転面は同一の平面上に位置する。また、地上走行モードでは、図５に示すようにロータ３ａ，３ｂのブレード回転面は機体１の前方に向き、ロータ３ｃ，３ｄのブレード回転面は機体１の後方に向く。

各籠状保護球体２は、図２に示すように、網目を有する中空の真球体から作製され、球体２にはシャフト４ａ，４ｂを挿通させる軸穴２ａを有する。図示した籠状保護球体２は、ワイヤーを経緯線状に配置して作製されており、軽量化が図られている。籠状保護球体２は、シャフト４ａ，４ｂの軸周りに自由回転ができるように、軸穴２ａに取り付けられたベアリング（図示せず）を介してシャフト４ａ，４ｂに取り付けられる。取り付けられたときには、籠状保護球体２の中心は、それぞれのロータ３ａ〜３ｄのシャフト４ａ，４ｂへの固定箇所に位置する。籠状保護球体２は、図４に示すようにブレードが接触することなく、また、機体１の底が地上に接触しない大きさを有する。また、４個の籠状保護球体２は同じ大きさであり、接地した際には４個の籠状保護球体２が機体１をほぼ水平に保つ。

図６は飛行体システムのブロック図である。当該飛行体システムは、図１に示す飛行体１０と、飛行体１０を遠隔で操作するための地上局２０を有する。

飛行体１０は８個の物体近接検知センサ６を有する。物体近接検知センサ６は機体１の円柱部１ｂの上面、機体１の下面、機体１の左右側面中央、機体１の前面、機体１の後面、機体１の前面近傍左右にそれぞれ取り付けられている。これらの物体近接検知センサ６は、図７に示すように機体１の上方、機体１の下方、機体１の左方、機体１の右方、機体１の前方、機体１の後方、機体１の左前方及び右前方を監視し、周囲にある障害物との距離を測定する。８個の物体近接検知センサ６のうち、機体１前方の物体近接検知センサ６と機体１下方の物体近接検知センサ６は超音波センサである。狭い空間で使用した場合には他のセンサ６による反射波を検出するおそれがあるので、直進する方向及び高度方向において他のセンサ６による反射波の検出を避けることにしたものである。その他の物体近接検知センサ６は赤外線センサである。また、機体１の前方には空撮用カメラ５が設置され、機体１の前方の映像を撮影する。

飛行体１０は慣性計測装置（ＩＭＵ）１３を備える。慣性計測装置１３も公知であり、慣性計測装置１３は飛行体１０の加速度、角速度及び方位角を計測する。また、飛行体１０は制御装置１１を備える。この制御装置１１は、慣性計測装置１３や物体近接検知センサ６から機体情報である進行方向、進行速度、高度、障害物までの距離を演算し、かつ４つのロータ３ａ〜３ｄを制御する自立制御装置と、地上局２０からの制御信号により４つのロータ３ａ〜３ｄとシャフト４ａ,４ｂの回転をそれぞれ制御する機上制御装置を兼ね備える。飛行体１０はさらに地上局２０との交信のための無線ＬＡＮモデム１２を備える。

地上局２０は、制御装置としてのパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２１と、ラジオコントローラとしてのプロポ２３、表示装置としてのタブレット端末２４、図示しない無線装置を備える。パーソナルコンピュータ２１は、プロポ２３の操作を制御信号に変換する地上制御装置と、機体１に備えられた空撮用カメラを制御するカメラ制御装置を兼ね備える。

飛行体１０と地上局２０は、飛行体１０に備えられた無線ＬＡＮモデム１２を介して無線で接続されている。機体１の制御信号は地上局２０のパーソナルコンピュータ２１から飛行体１０の制御装置１１に送信される。空撮用カメラ５の制御信号は地上局２０の制御装置から空撮用カメラ５に送信される。また、慣性計測装置１３や物体近接検知センサ６により把握された機体情報は無線により地上局２０のパーソナルコンピュータ２１に送信される。送信された機体情報は、パーソナルコンピュータ２１に備えられた表示装置であるディスプレイ上に表示される。空撮用カメラ５で撮影された映像も、前記無線ＬＡＮモデム１２を介して地上局２０のパーソナルコンピュータ２１に送信され、タブレット端末（表示装置）２４に表示される。

オペレータは、地上局２０のディスプレイ２２に表示された機体情報を確認しながら、プロポ２３を操作する。プロポ２３は操作された動作をパーソナルコンピュータ（制御装置）２１に送信すると、パーソナルコンピュータ（制御装置）２１は制御ソフトウエアを介して制御信号として機体１に送信する。飛行体１０上の制御装置１１は当該制御信号に基づいて４つのロータ３ａ〜３ｄ又はシャフト４ａ,４ｂを制御する。また、オペレータはタブレット端末（表示装置）２４上で録画指示を行うと、タブレット端末２４に送信された映像が記録される。

空中飛行モードにおいて、飛行体１０の飛行は４つのロータ３ａ〜３ｄの制御により行われる。図８は４つのロータ３ａ〜３ｄの操作による飛行体１０の飛行原理を示す概念図である。飛行体１０は、機体１の進行方向に対して左右の回転を示すロール（図８の左上図）、機体１の前後の上下動を示すピッチ（図８の右上図）、機体１の平面内における回転を示すヨー（図８の下図）の制御により進行方向を制御する。例えば、進行方向左側の２つのロータ３ａ，３ｃの回転数を、右側２つのロータ３ｂ，３ｄの回転数よりも大きくすれば、進行方向に対して右回転のロールが生じる。また、例えば、機体１前方の２つのロータ３ａ，３ｂの回転数を、機体１後方の２つのロータ３ｂ，３ｄの回転数よりも大きくすれば、飛行体１０の前方が上がるピッチが生じる。また、例えば、機体１右前方のロータ３ｂと機体１左後方のロータ３ｃの回転数を、残る２つのロータ３ａ，３ｄの回転数よりも大きくすると、右回転のヨーが生じる。なお、図８において各ロータ３ａ〜３ｄ上に示された矢印はブレードの回転方向を示している。また、４つのロータ３ａ〜３ｄを等しく回転させると飛行体１０は上昇下降、またはホバリングを行う。これらの操作は、地上局２０のプロポ２３からの指示によって行われ、プロポ２３からの指示は、地上局２０のパーソナルコンピュータ２１が制御ソフトウエアに基づいて制御信号（目標値としてのロール角、ピッチ角、ヨー角、スロットル（回転数））を生成し、飛行体１０の制御装置１１に当該制御信号が送信される。飛行体１０の制御装置１１は当該目標値となるようにロータ３ａ〜３ｄを制御する。こうした４つのロータ３ａ〜３ｄによる飛行体１０の飛行制御法は公知であり、具体的な操作法は公知の方法が参照される。

地上走行モードでは、空中飛行モードからシャフト４ａが９０度前方に回転して進行方向にある２つのロータ３ａ，３ｂはそのブレードの回転面が機体１の前方を向く。この状態で当該２つのロータ３ａ，３ｂの回転数や回転方向を変化させると、籠状保護球体２が車輪の機能を果たして飛行体１０は地上を前後進する。また、２つのロータ３ａ，３ｂの回転数を異ならせたり、３ａ，３ｄ若しくは３ｂ，３ｃのロータの組み合わせのように４つのロータ３ａ〜３ｄのうち対角にあるロータを駆動したりすることで、飛行体１０は左右に曲がる。

図９は飛行体１０の機体制御系のブロック図であり、この飛行体１０は障害物回避行動を生成するシステム（衝突回避システム）を搭載する。当該システムは、飛行体１０に近接する物体（障害物）を検知して、物体との衝突を自動的に回避する。すなわち、８個の物体近接検知センサ６と慣性計測装置１３とから得られた機体情報とから、飛行体１０の進行角度及び角速度、高度を修正して、障害物への衝突を回避する。この回避行動のために、飛行体１０の制御装置１１は、地上局２０から送信された目標値である角度レベル（ロール、ピッチ、ヨー）に対して、障害物を回避するために必要な修正角度目標値（θ、φ、ψ）を演算し、飛行に必要な角速度目標値（p、q、r）を求める。これらの目標値と高度目標値から４つのロータ３ａ〜３ｄに対する制御値を演算して、４つのロータ３ａ〜３ｄに対応するモータドライバ１,２,３,４をそれぞれコントロールする。

かくしてオペレータが画像を見ながらプロポ２３を操作すると、プロポ２３の操作に従って飛行体１０に搭載された制御装置１１は４つのロータ３ａ〜３ｄをそれぞれ制御して、目的とする方向に飛行体１０を操縦する。このとき、飛行体１０が近接する物体（障害物）との距離が予め設定された距離以下になると、衝突回避システムは前記のとおり４つのロータ３ａ〜３ｄの制御値を修正して物体への衝突を回避する。また、オペレータが画像を見て地上走行できると判断すれば、飛行体１０を地上走行モードに移行して、地上走行させる。地上走行モードにおいて、衝突回避システムは機体上下面の物体近接センサ６を除く６個の物体近接検知センサ６と慣性計測装置１３とから得られた機体情報とから進行角度及び角速度を修正して、障害物への衝突を回避する。こうして、飛行体１０は周囲にある障害物を避けながら、空中飛行と地上走行を行いながら目標値まで移動する。

この飛行体１０は、ロータ３ａ〜３ｄを囲むように籠状保護球体２が備えられているので、万が一障害物と接触したとしても、ロータ３ａ〜３ｄの損傷が少なくてすむ。また、飛行体１０に備えられたロータ３ａ、３ｂはそのブレードの回転面が進行方向を向くように備えられると共に前記籠状保護球体２が車輪の役割をするので、ロータ３ａ，３ｂの推進力を進行方向の駆動源として利用できる。従って、２個のロータ３ａ，３ｂの駆動だけで飛行体１０の地上走行が可能になり、飛行による前後進に比べてエネルギー消費が減少する。この結果、飛行体１０による長時間の監視活動等が行える。

もっとも、上記の実施例においてはオペレータが画像を見ながら飛行体１０を操縦するマニュアル操作について説明したが、本発明の飛行システムでは、前方の障害物がないことを確認しながら、自動的に目的場所にまで飛行できる自動飛行システムとすることもできる。

本発明は機体の損傷が軽減され、長時間の稼働ができる飛行体を提供する。特に、人が踏み入れることが困難な施設や区域内における偵察用の無人機として好適に利用される。

１ 機体
２ 籠状保護球体
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ ロータ
１０ 飛行体
２１ パーソナルコンピュータ（地上制御装置とカメラ制御装置の兼用）
２３ プロポ（リモートコントローラ）
２４ タブレット端末（表示装置）

Claims (3)

1. ４個の籠状保護球体と、
   各籠状保護球体の内部に配置される４個のロータと、
   前記ロータを保持するシャフトと、
   前記シャフトが取り付けられる機体と、
   を備え、
   前記籠状保護球体は前記シャフトの軸周りに回転可能に前記シャフトに取り付けられ、
   前記機体の進行方向軸の左右に各２個の籠状保護球体が配置され、
   機体の前方又は後方に備えられた少なくとも１方のシャフトは、該シャフトの軸周りに回転可能に前記機体に取り付けられた地上走行可能な飛行体。
2. 前記飛行体は物体近接検知センサと、慣性計測装置とを備え、
   前記物体近接検知センサ及び前記慣性計測装置により検出された機体位置情報から障害物との衝突回避を行う制御機構を備えた請求項１に記載の飛行体。
3. 請求項１又は２に記載の飛行体と、前記飛行体の飛行及び走行を制御するリモートコントローラを備えた地上局とを有する飛行体システム。

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