JP2016120907A - 水陸両用にするためのアクセサリが設けられた回転翼ドローン - Google Patents

Abstract

【課題】ドローンが自由飛行し、地上、壁面に沿って移動するだけでなく、水面上を移動することも許容するアクセサリを提案する。【解決手段】ドローン１０は、本体１２と複数の推進ユニットとを備え、各推進ユニットにはそれぞれのモータによって駆動されるプロペラ１８が設けられ、ドローンを姿勢および速度において上昇力を生成して操縦するように、異なるモータは区別されたやり方で制御されることが可能である。アクセサリは、ドローンの重心と整合されこの重心より高い位置にある点２２にて、ドローンの進行の主方向に対して横向きＸに、ドローン本体に取外し可能に固定されたシャフト２０を含む。このアクセサリは、シャフトの端部に、ドローン本体に対して対称に、互いに独立して回転自在に取り付けられた２つのリング要素２６を含む。水に対するこれらのリング要素の比重は、１未満であり、リング要素の直径は、ドローンの全体の大きさより大きい。【選択図】図３

Description

本発明は、レジャードローンに関し、特に、クアドリコプタなどの回転翼ドローンに関する。

これらのドローンは、ドローン本体と、接続アームの端部に取り付けられた複数の推進ユニットとを含み、各推進ユニットには、それぞれのモータによって駆動されるプロペラが設けられている。異なるモータは、ドローンを姿勢および速度において操縦するように、区別されたやり方で制御されることが可能である。

その一例に、フランスのパリに本社を置くＰａｒｒｏｔ社製のＲｏｌｌｉｎｇ Ｓｐｉｄｅｒがある。

このドローンには、特に、各端部に大直径のホイールが設けられたシャフトからなるアクセサリが設けられ得る。シャフトは、ドローンの移動の主方向に対して横向きに方向付けられ、ホイールは、プロペラを含めたドローン全体の最大サイズより大きな直径を有する。この構成により、特に、ドローンを飛ばすだけでなく、ホイールを備えることで、例えば地上で、壁面に沿って、または天井に接してドローンを転がすこともでき、これにより、ドローンを自由飛行および上昇させる通常の構成に加えて、移動の可能性を高めることができる。

ＵＳ２０１４／１３１５０７Ａ１にも、地上で、または壁面に接してドローンを転がすことを許容する自由に回転運動可能な外部ケージで包囲された、類似のタイプのドローンが記載されている。

本発明の目的は、このようなドローンが自由飛行し、地上で、または壁面に沿って移動することを許容するだけでなく、水面上を移動することも許容するアクセサリを提案することである。

換言すれば、主題は、単一のアクセサリによって、ユーザから送信されるコマンドのみに従って、ドローンがそれ自体の手段で完全に水陸両用になり、「空中、地上、海上」の複数の移動機能を有するようにすることである。

ＷＯ２００４／０９４２２６Ａ２に記載されるように、セールボートなどの軽量フローティング構造も、４つのホイールを追加して地上でも移動できるようにすることによって両用にすることもできる。これらのホイールは、構造の浮力を高めるために、フロートとしても機能するホイールであり得る。

従来の飛行機を両用にするときには（水上飛行機またはある種のヘリコプタの場合など）、飛行構造にフロートが設けられ、さらに場合により、飛行構造が水面上に着水し、とりわけ離水段階および着水段階中に水面上を移動することを可能にする適当なハルが設けられる。しかし、フロートの欠点は、かなりの抵抗があることで、この抵抗により飛行機は非常に強く制動される。

この現象は、着水／離水段階の妨げにはならない。これは、離水時には、飛行機の加速により急速な垂直上昇が生じて抵抗を低下させるからであり、また着水時には、フロートによる抵抗が、減速して停止するのを助けるからである。

これに対して、主題が着水／離水段階以外でただ水面上を移動することである場合には、進行に対するフロートの流体力学的反応が、現実的な欠点となる。

これは、飛行機が浮かんだまま曲がることができるように、Ｕターンまたはその他の方向の変更など、その地点では実行できず飛行機の周りに自由空間があることを必要とする素早い操作を行うことが望ましいときにも、同様である。

本発明の目的は、ドローンが、アクセサリの変更無しで、地上でも、壁面に接していても、水面上でも、空中でも関係なく移動することを許容するアクセサリを提案することによって、上述の問題を解決することである。このアクセサリは、固い地面の上で見られる機能に匹敵する水上移動機能を有する。すなわち、
・進行に対する抵抗が小さい。
・カーブするのではなく、典型的には４分の１回転またはＵターンによってその場で素早く方向転換する。
・ユニットが停止時の自立特性を有する。すなわち、ドローンの浮力および良好な方向付けを保証するために推進力が要求されない。

この目的のために、本発明は、（例えば上記で言及して説明したＲｏｌｌｉｎｇ Ｓｐｉｄｅｒというデバイスのような）本質的に既知の様式で、ドローン本体と、接続アームの端部に取り付けられた複数の推進ユニットであり、各推進ユニットには、それぞれのモータによって駆動されるプロペラが設けられ、異なるモータは、ドローンを姿勢および速度において上昇力が生じるように操縦するように、区別されたやり方で制御されることが可能である、推進ユニットと、ドローンの重心と整合されこの重心より高い位置にある点にて、ドローンの進行の主方向に対して横向きに、ドローン本体に取外し可能に固定されるように適合されたシャフトを含むドローンアクセサリと、を備えた回転翼ドローンを提案する。

特徴として、アクセサリは、シャフトのそれぞれの端部に、ドローン本体に対して対称に、互いに独立して回転自在に取り付けられた２つのリング要素を含み、水に対するこれらのリング要素の比重が、１未満であり、リング要素の直径が、ドローンの全体の大きさより大きい。

有利な実施形態では、各リング要素は、例えばシャフトに回転可能に取り付けられるように適合されたスポークホイールにオーバモールド成型された材料などの発泡プラスチック材料から作られた固体要素である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の実施態様の例について説明する。全ての図面を通じて、同じ参照符号は、同じ要素、または同様の機能を有する要素を指している。

図１は、ドローンが地上でも、水上でも、空中でも関係なく移動することを許容する本発明によるアクセサリを備えたドローンを示す全体斜視図である。 図２は、その上で回るシャフトの端部に取り付けられたアクセサリの可動部分の垂直軸平面に沿った断面図である。 図３（ａ）および図３（ｂ）は、水面上にある構成の図１のドローンの正面図であり、それぞれ、プロペラが停止して休止した状態と、ドローンを水面上で進行させる推進力がある状態とを示している。

図１には、例えばフランスのパリに本社を置くＰａｒｒｏｔ社製のＲｏｌｌｉｎｇ Ｓｐｉｄｅｒなど、中央本体１２を有し、そこから４本の支持アーム１４が放射状に延びる、クアドリコプタ型のドローン１０を構成するユニットが示してある。

各支持アーム１４には、その先端部に、支持アーム１４より高い位置で水平平面内に延びるプロペラ１８を駆動して回転させるモータを含む推進ユニット１６が設けられている。

このドローンには、ドローンの進行の主方向Δに対して直交する軸Ｘに沿って延びる横方向シャフト２０によって保持されるアクセサリが設けられている。シャフト２０は、例えば２０１４年８月７日の「Ｓｙｓｔｅｍｅ ｄｅ ｆｉｘａｔｉｏｎ ｒａｐｉｄｅ ｄ’ｕｍ ａｃｃｅｓｓｏｉｒｅ ｓｕｒ ｌｅ ｃｏｒｐｓ ｄ’ｕｎ ｄｒｏｎｅ」と題する出願ＦＲ１４５６５８９に記載されるものなどの高速固定およびロックシステムによってアクセサリをドローンから容易に取り外したり、または逆に、アクセサリをドローンに取り付けたりすることを許容する接続部分２２によってドローン本体１２に取り付けられる。

シャフト２０は、ドローン本体１２と一体化されて並進運動および回転運動するように、ドローン本体１２に取り付けられる。すなわち、シャフト２０は、軸方向に移動したり、それ自体の周りで回転したりすることはできない。

シャフトは、その各端部に可動部分２４を保持し、これら２つの可動部分２４は、ドローンに対して対称に、ドローン本体１２、推進ユニット１６およびプロペラ１８の両側に取り付けられる。可動部分２４は、シャフト２０の軸Ｘに対して直交する互いに平行な平面内に延び、その外径は、プロペラを含むドローン全体の大きさより大きい。

可動部分２４は、その外周部に、放射状アーム３０によってハブ２８に接続されたリング要素２６を保持する。これらの可動部分２４は、シャフト２０の端部３２に回転自在に取り付けられ、２つの部分２４はそれぞれ、互いに独立して回転することができるが、その回転は完全に受動的な回転である。

一方、水に対するリング要素２６の比重は、１未満である。有利には、図２に示すように、リング要素２６は、ＰＰＥなどの発泡プラスチック材料から作られ、放射状アーム３０と一体化された円形ホイール３４にオーバモールド成形された固体要素である。

可動部分２４は、駆動する役割は有しておらず、次の３つの役割を果たす。すなわち、
・ドローンが空中を移動する飛行構成では、ドローン、特にプロペラを衝撃から保護する。
・地上を、または壁面に接して転がる構成では、ドローンを地面または壁面から離間させたまま、地面または壁面と接触し、（プロペラの力のみで駆動される）ドローンは、この地面または壁面上を転がることができる。
・水面上を移動する構成では、フロートとして機能し、水面のドローンを最小限の抵抗で進行させることを可能にする。これは、以下で説明するように、本発明の特徴である。

図３（ａ）および図３（ｂ）は、アクセサリを備えたドローンを示す正面図であり、それぞれ、ドローンが水面上にあり、プロペラが停止して休止した状態にある構成（図３（ａ））と、推進力があり、ドローンが水面上を進行することができる状態（図３（ｂ））とを示している。

推進力がない状態、すなわちプロペラ１８が停止した状態（図３（ａ）に示す構成）では、部分２４は、フロートの役割のみを果たし、水面３６の高さより高い位置にてドローンを支持することができる。

なお、シャフト２０は、有利には、ドローンの重心Ｇがシャフト２０の軸Ｘより下に位置し、それによりシステムを自立させ、最初の状態がどのようなものであっても、自然に、ドローンが水平状態となる平衡状態に復帰できるように、ドローンの背面に取り付けられる。

したがって、このアクセサリを備えたドローンは、特に対策を講じることなく「水中に投げ込む」ことができ、このユニットは、最終的には必ず図３（ａ）に示す姿勢になる。「水上飛行機」型の単純なフロートをドローンに取り付けた場合には、このようにはならず、ドローンは、側面または背面から水面に落ちることもあり、通常の平衡姿勢に戻る可能性はない。

プロペラが作動されると（図３（ｂ）に示す構成）、ドローンは、プロペラの力のみによって駆動され、水面３４上を移動することができる。可動部分２４は、受動的な役割のみを有しており、第１に、可動部分２４の回転への駆動による（従来のフロートよりはるかに小さい）小さな進行抵抗にて、リング要素２６によってユニットが水面３６上に浮くことを保証する。

なお、浮力は、その後、リング要素２６の離昇を引き起こすドローンのプロペラの上昇力により、本質的に空気の浮力となり、その際に水線３８が有意に降下し、それに応じて水面上を進行することに対する抵抗が低下することに留意されたい。

さらに、地上で可能な全ての移動は、水面上でも可能であり、特に、右側のプロペラと左側のプロペラを差別的に制御して、２つの可動部分２４をその場で逆方向に回転することによって、その場でＵターンまたは４分の１回転（垂直軸Ｖ周りのドローンの回転）を行うことができる。

本発明によるアクセサリによって、ドローンは完全に水陸両用になり、アクセサリの変更無しで、空中を自由飛行するときと同じように、地上でも、壁面に接していても、または水上でも関係なく移動することができる。

さらに、地上を転がるドローンの移動のための操縦コマンドは、水面上のドローンの操縦と完全に互換性があり、ドローン制御ソフトウェアにもユーザインタフェースにも特に修正を加える必要がないことに留意されたい。

Claims (3)

1. 回転翼ドローン（１０）であって、
   ドローン本体（１２）と、
   接続アーム（１４）の端部に取り付けられた複数の推進ユニット（１６）であり、各推進ユニットには、それぞれのモータによって駆動されるプロペラ（１８）が設けられ、前記異なるモータは、前記ドローンを姿勢および速度において上昇力が生じるように操縦するように、区別されたやり方で制御されることが可能である、推進ユニット（１６）と、
   前記ドローンの重心（Ｇ）と整合され前記重心より高い位置にある点（２２）にて、前記ドローンの進行の主方向（Δ）に対して横向き（Ｘ）に、前記ドローン本体に取外し可能に固定されるように適合されたシャフト（２０）を含む、ドローンアクセサリと、
   を備え、
   前記アクセサリは、前記シャフト（２０）のそれぞれの端部（３２）に、前記ドローン本体（１２）に対して対称に、互いに独立して回転自在に取り付けられた２つのリング要素（２６）を含み、
   水に対する前記リング要素（２６）の比重が、１未満であり、前記リング要素（２６）の直径が、前記ドローンの全体の大きさより大きい
   ことを特徴とする回転翼ドローン（１０）。
2. 各リング要素は、発泡プラスチック材料から作られた固体要素である、請求項１に記載のドローン。
3. 前記発泡プラスチック材料は、前記シャフトに回転可能に取り付けられるように適合されたスポークホイール（３４）にオーバモールド成型された材料である、請求項２に記載のドローン。