JP2018094980A - 着陸台 - Google Patents

Abstract

【課題】不安定な場所への無人回転翼航空機の着陸を補助する着陸台を提供する。【解決手段】無人回転翼航空機用の着陸台１００であって、前記無人回転翼航空機Ｍは、先端が下方へ突出した複数の脚部Ｓを備えており、前記着陸台の上面には、前記複数の脚部の先端が嵌入または貫通される脚部支持層１１０が設けられていることを特徴とする着陸台により解決する。このとき、前記脚部支持層には、前記複数の脚部の先端が嵌入または貫通される多数の凹部１１２または孔部が形成されていることが好ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、無人回転翼航空機用の着陸台に関する。

下記特許文献１には、ヘリコプターの着陸時における砂塵の飛散を防ぐヘリコプター用着陸マットが開示されている。

特表２００７−５１００７９号公報

産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良、低価格化が進み、これにより無人航空機の操作性が飛躍的に向上した。特に小型のマルチコプターについては、ヘリコプターに比べてローター構造が簡単であり、設計およびメンテナンスが容易であることから、趣味目的だけでなく、広範な産業分野における種々のミッションへの応用が試行されている。

このような無人航空機は、有人のヘリコプターに比べて機体を小さく構成できるため、狭小な場所であっても離着陸を行うことができる。しかし、例えば着地点が傾斜していたり、または着地点が移動体の上に設けられているような場合には、着陸を安全に行うために高い操縦技術、または高度な自律飛行機能が要求される。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、不安定な場所への無人回転翼航空機の着陸を補助する着陸台を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の着陸台は、無人回転翼航空機用の着陸台であって、前記無人回転翼航空機は下方へ延出した複数の脚部を備えており、前記着陸台の上面には、前記複数の脚部の先端が嵌入または貫通される脚部支持層が設けられていることを特徴とする。

着陸台の上面に脚部支持層が設けられていることにより、脚部支持層に嵌入または貫通した無人回転翼航空機の脚部先端は、脚部支持層により側方から支持されることとなる。これにより無人回転翼航空機の横滑りが阻止され、着陸した無人回転翼航空機の位置を安定させることができる。

また、本発明の着陸台は、前記脚部支持層に、前記複数の脚部の先端が嵌入または貫通される多数の凹部または孔部が形成されていることが好ましい。

脚部支持層に多数の凹部または孔部を形成し、これら凹部または孔部で無人回転翼航空機の脚部を捕える構成とすることにより、無人回転翼航空機が着陸台上のどの部位に着陸した場合でも、いずれかの凹部または孔部で無人回転翼航空機の脚部を支持することが可能となり、着陸台への着陸操作をより容易にすることができる。

また、本発明の着陸台は、折り畳み可能な柔軟性素材により構成されていてもよい。

着陸台が折り畳み可能であることにより、着陸台を簡便に持ち運ぶことができ、無人回転翼航空機の着陸場所の変更に柔軟に追従することが可能となる。

また、本発明の着陸台は、面方向に分割可能な複数のピースにより構成されていてもよい。

複数のピースを面方向に連結して着陸台を構成することにより、着陸場所の環境条件に合わせて柔軟に着陸台の形状や面積を変化させることができる。また、持ち運びにも好適であることから、無人回転翼航空機の着陸場所の変更に柔軟に追従することができる。

また、本発明の着陸台は、該着陸台の下面が、該着陸台の設置面に係合または吸着可能な構成としてもよい。

脚部支持層により無人回転翼航空機が着陸台から滑り落ちることが抑制されても、着陸台自体がその設置面から滑り落ちた場合には、当然、無人回転翼航空機の着陸は失敗する。着陸台の設置面が静止した平坦面であるときはこのような問題は顕在化しないが、例えば設置面が傾斜していたり、または設置面が移動体の上に設けられているような場合には、設置面に対する着陸台自体の安定性が問われる。本構成のように、着陸台の下面を設置面に対して係合または吸着可能とすることにより、不安定な設置面に対しても着陸台の位置を固定することが可能となる。

また、本発明の着陸台は、前記脚部支持層の下層に、前記脚部の着陸時の衝撃を吸収する緩衝層が設けられている構成としてもよい。

着陸台に緩衝層が設けられていることにより、無人回転翼航空機の着陸時における衝撃が吸収され、着陸台からの機体の跳ね返りを抑えることができる。そのため、無人回転翼航空機が急速に降下してきた場合でも、着陸台が無人回転翼航空機の脚部をより確実に捕えることが可能となり、着陸台への着陸操作をより容易にすることができる。

また、本発明の着陸台は、該着陸台の設置面の傾きを吸収し、前記脚部支持層の水平を維持する姿勢安定化機構をさらに備える構成としてもよい。

着陸台に脚部支持層の水平を維持する姿勢安定化機構が設けられることにより、不安定な設置面に対してマルチコプターをより安全に着陸させることが可能となる。

以上のように、本発明にかかる着陸台によれば、不安定な場所への無人回転翼航空機の着陸をより確実かつ安全に行うことが可能となる。

第１実施形態の着陸台の外観を示す模式図である。 第２実施形態の着陸台の外観を示す模式図である。 第３実施形態の着陸台の外観を示す模式図である。 第４実施形態の着陸台の外観を示す模式図である。 第５実施形態の着陸台の外観を示す模式図である。 第６実施形態の着陸台の外観および動作を示す模式図である。 第６実施形態の着陸台の変形例の外観および動作を示す模式図である。

以下、本発明の着陸台の実施形態について図面を用いて説明する。以下の実施形態にかかる着陸台は、いずれも、無人回転翼航空機の一種である小型のマルチコプターＭに用いられる着陸台である。これら着陸台は、マルチコプターＭの着陸場所に予め敷設され、使用される。また、マルチコプターＭは、下方へ突出した複数の棒状体からなる脚部Ｓを有している。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態について説明する。図１は本実施形態の着陸台１００の外観を示す模式図である。図１（ａ）は着陸台１００の全体構成を示す斜視図である。図１（ｂ）は図１（ａ）の部分拡大図である。

着陸台１００の上面１００ａには、マルチコプターＭの脚部Ｓの先端（以下、単に「脚部Ｓ」ともいう。）が嵌入される脚部支持層１１０が設けられている。脚部支持層１１０は樹脂製の部材であり、平板部である底部１１３と、底部１１３から垂直に起立した仕切板１１１と、仕切板１１１に区画された多数の枡目状の空間である凹部１１２とを有している。各凹部１１２は脚部Ｓが遊嵌可能な大きさに形成されている。

脚部支持層１１０の凹部１１２に嵌入した脚部Ｓは、底部１１３に支持されるだけでなく、仕切板１１１により側方への移動が阻止される。これにより、着陸台１００に着陸したマルチコプターＭの横滑りが防止され、着陸台１００上におけるマルチコプターＭの位置が安定する。

また、着陸台１００は、脚部支持層１１０に多数の凹部１１２が設けられ、これら凹部１１２で脚部Ｓを捕捉する構造であることから、マルチコプターＭが着陸台１００上のどの部位に着陸した場合でも、いずれかの凹部１１２でマルチコプターＭの脚部Ｓを捕えることができる。そのため、マルチコプターＭの操縦者は、マルチコプターＭを、着陸台１００上の自由な位置に、自由な向きで着陸させることができる。

なお、本実施形態の脚部支持層１１０は底部１１３を備えているが、底部１１３を省略し、凹部１１２を上下に貫通された孔部としてもよい。また、本実施形態の脚部支持層１１０は樹脂製であるが、脚部支持層１１０を金属材料により構成することも可能である。

着陸台１００の下面１００ｂには、マグネットシート１５０が貼付されている。これにより、例えばマルチコプターＭの離発着場が重機などの移動体のルーフに設けられているような場合でも、ルーフ上に着陸台１００を吸着固定させることができる。

マルチコプターＭが着陸台１００から滑り落ちることが抑制されても、着陸台１００自体がその設置面から滑り落ちた場合には、当然、マルチコプターＭの着陸は失敗する。本実施形態のように、着陸台１００の下面を設置面に対して吸着可能とすることにより、不安定な設置面に対しても着陸台１００の位置を安定させることができる。なお、着陸台１００の設置面が静止した平坦面であるときや、着陸台１００に十分な重量がある場合にはこのような問題は生じにくいため、マグネットシート１５０は省略することができる。また、マグネットシート１５０は、その設置面が磁性体でないときにはその効力を発揮することができない。そのため、着陸台１００の設置面の性質に応じて、マグネットシート１５０に代えて、着陸台１００の下面１００ｂに棘状のスパイクを設けて設置面と係合させたり、吸盤を設けて設置面に吸着させたりしてもよい。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態について説明する。図２は本実施形態の着陸台２００の外観を示す模式図である。図２（ａ）は着陸台２００の全体構成を示す斜視図である。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ方向断面図である。なお、先の実施形態と同一または同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

着陸台２００は、その上面２００ａに脚部支持層２１０が設けられており、脚部支持層２１０の下層に、脚部Ｓの着陸時の衝撃を吸収する緩衝層２２０が設けられている。緩衝層２２０は、外圧が加えられたときに変形によりその圧力を吸収可能な柔軟性部材であればよく、マット形状の低反発フォームなどを好適に用いることができる。

脚部支持層２１０は樹脂製の部材であり、第１実施形態の脚部支持層１１０と同様に、仕切板２１１により区画された多数の枡目状の孔部である貫通孔２１２を有している。各仕切板２１２は尖頭形状に形成されており、仕切板２１２の頂部に当接した脚部Ｓは、その隣接するいずれかの貫通孔２１２に滑落するよう誘導される。なお、脚部支持層２１０は金属材料により構成されていてもよい。

脚部支持層２１０の貫通孔２１２を貫通した脚部Ｓは、その先端が緩衝層２２０に支持されるだけでなく、仕切板２１１により側方への移動が阻止される。これにより、着陸台２００に着陸したマルチコプターＭの横滑りが防止され、着陸台２００上におけるマルチコプターＭの位置が安定する。

また、着陸台２００は緩衝層２２０を備えていることにより、マルチコプターＭの着陸時における衝撃が吸収され、着陸台２００からの脚部Ｓの跳ね返りが抑えられる。そのため、マルチコプターＭが急速に降下してきた場合でも、着陸台２００が脚部Ｓをより確実に捕えることが可能とされており、マルチコプターＭの着陸台２００への着陸操作が容易化されている。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態について説明する。図３は本実施形態の着陸台３００の外観を示す模式図である。なお、先の実施形態と同一または同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

着陸台３００は、面方向（図３の座標軸表示に示されるＸＹ平面方向）に分割可能な複数のピース３００ｐが、その側面に設けられた連結部３０１で互いに結合されることで形成されている。着陸台３００のその他の構成や特徴は、第１実施形態の着陸台１００と同様である。

着陸台３００は、分割可能な複数のピース３００ｐで構成されていることにより、着陸場所の環境条件に合わせて着陸台３００の形状や面積を柔軟に変化させることができる。また、持ち運びにも好適であることから、マルチコプターＭの着陸場所の変更に柔軟に追従することが可能である。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態について説明する。図４は本実施形態の着陸台４００の外観を示す模式図である。図４（ａ）は着陸台４００の全体構成を示す斜視図である。図４（ｂ）は図４（ａ）の部分拡大図である。なお、先の実施形態と同一または同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

着陸台４００は、脚部Ｓが嵌入される脚部支持層４１０のみからなる一層構造である。着陸台４００は、糸状に射出された樹脂繊維４１１を絡め合わせて三次元の構造体に成形したものである。り着陸台４００の表面には、脚部Ｓが遊嵌可能な大きさの孔部である空隙４１２が多数形成されている。

着陸台４００の空隙４１２に嵌入した脚部Ｓには、その空隙４１２を形成する樹脂繊維４１１が絡みつく。これにより、着陸台４００に着陸したマルチコプターＭの横滑りが防止され、着陸台４００上におけるマルチコプターＭの位置が安定する。

また、着陸台４００の表面には、その全面にわたって多数の空隙４１２が設けられているため、マルチコプターＭが着陸台４００上のどの部位に着陸した場合でも、いずれかの空隙４１２でマルチコプターＭの脚部Ｓを捕えることができる。そのため、マルチコプターＭの操縦者は、マルチコプターＭを、着陸台４００上の自由な位置に、自由な向きで着陸させることができる。

さらに、樹脂繊維４１１は柔軟性を有しており、着陸台４００はその全体を折り畳むんで持ち運ぶことができる。これにより、マルチコプターＭの着陸場所の変更に柔軟に追従することが可能とされている。

〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態について説明する。図５は本実施形態の着陸台５００の外観を示す模式図である。図５（ａ）は着陸台５００の全体構成を示す斜視図である。図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ方向断面図である。なお、先の実施形態と同一または同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

着陸台５００は、脚部Ｓが嵌入される脚部支持層５１０のみからなる一層構造である。着陸台５００は、その上面５００ａに多数の凹部５１２および凸部５１１が設けられた低反発フォームにより形成されている。

着陸台５００の凹部５１２に嵌入した脚部Ｓは、凹部５１２に沈み込むとともに、その凹部５１２に隣接する凸部５１１に側方への移動が阻止される。これにより、着陸台５００に着陸したマルチコプターＭの横滑りが防止され、着陸台５００上におけるマルチコプターＭの位置が安定する。また、着陸台５００は低反発フォームにより構成されているため、マルチコプターＭの着陸時における衝撃が吸収され、着陸台５００からの脚部Ｓの跳ね返りが抑えられる。そのため、マルチコプターＭが急速に降下してきた場合でも、着陸台５００が脚部Ｓをより確実に捕捉することが可能とされており、着陸台５００への着陸操作が容易化されている。

また、着陸台５００の上面５００ａには、その全面にわたって多数の凹部５１２が設けられているため、マルチコプターＭが着陸台５００上のどの部位に着陸した場合でも、いずれかの凹部５１２でマルチコプターＭの脚部Ｓを捕えることができる。そのため、マルチコプターＭの操縦者は、マルチコプターＭを、着陸台５００上の自由な位置に、自由な向きで着陸させることができる。なお、例えば、凸部５１１の頂部を硬質化し、凸部５１１の頂部に当接した脚部Ｓを、その隣接するいずれかの凹部５１２に滑落させるように誘導する構成としてもよい。

さらに、着陸台５００はその全体を折り畳むんで持ち運ぶことができる。これにより、マルチコプターＭの着陸場所の変更に柔軟に追従することが可能とされている。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、本発明の脚部支持層は、マルチコプターＭの脚部Ｓが嵌入または貫通されることでその側方への移動が抑制可能なものであればよく、例えば、脚部Ｓが遊嵌可能な網目を有する網材を設置面から少し浮かせて支持したものや、垂直に延出した細径の柱状体を上面に多数分散配置したものなどが考えられる。なお、本発明の無人回転翼航空機はマルチコプターＭには限られず、脚部の先端が脚部支持層に嵌入可能であれば、他の無人回転翼航空機であってもよい。

〔第６実施形態〕
以下、本発明の第６実施形態について説明する。図６は本実施形態の着陸台６００の外観および動作を示す模式図である。図６（ａ）は着陸台６００の側面図である。図６（ｂ）は、着陸台６００が備える姿勢安定化機構６５０の拡大図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）の設置面Ｐが傾いた状態を示す側面図である。なお、先の実施形態と同一または同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態の着陸台６００では、第１実施形態の脚部支持層１１０の下面に姿勢安定化機構６５０が設けられている。姿勢安定化機構６５０は、設置面Ｐの傾きを吸収して脚部支持層１１０の水平を維持する機構である。

図６（ｂ）に示すように、姿勢安定化機構６５０は、揺動中心軸が直交配置された２つの関節部Ｊ_１，Ｊ_２を有するリンク部材６５１を備えている。リンク部材６５１は、その図６（ｂ）視下端部に設けられた第１固定板６５２が設置面Ｐに固定されており、図６（ｂ）視上端部に設けられた第２固定板６５３が脚部支持層１１０の下面に固定されている。これにより姿勢安定化機構６５０は設置面Ｐ上に脚部支持層１１０を支持している。リンク部材６５１の各関節部Ｊ_１，Ｊ_２にはそれぞれ、これら関節部Ｊ_１，Ｊ_２の動作を制御するサーボモータ６５４が接続されている。

また、姿勢安定化機構６５０はさらに、脚部支持層１１０の傾きを検知するＩＭＵ６５６（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）と、ＩＭＵ６５６の出力値を監視し、各サーボモータ６５４を駆動する制御装置６５７と、を有している。なお、本実施形態のＩＭＵ６５６は脚部支持層１１０の下面に取り付けられているが、設置面Ｐ側に取り付けることも可能である。制御装置６５７は一般的なマイクロコントローラであり、ＩＭＵ６５６およびサーボモータ６５４と、有線通信または無線通信により信号を送受信する。

図６（ｃ）に示すように、設置面Ｐが傾いたときには、ＩＭＵ６５６がこれを脚部支持層１１０の傾きとして検知し、その傾き量等を制御装置６５７に通知する。制御装置６５７はＩＭＵ６５６の出力値に基づいて各サーボモータ６５４を駆動し、設置面Ｐの傾きを相殺する方向へリンク部材６５１の関節部Ｊ_１，Ｊ_２を回動させる。このように、着陸台６００では、脚部支持層１１０が姿勢安定化機構６５０に支持されていることにより、設置面Ｐの傾きが姿勢安定化機構６５０により吸収され、脚部支持層１１０の水平が維持される。これにより、不安定な設置面Ｐに対してもマルチコプターＭを安全に着陸させることが可能とされている。

なお、本実施形態の姿勢安定化機構６５０は、２つの関節部Ｊ_１，Ｊ_２により脚部支持層１１０の姿勢をピッチ方向およびロール方向に制御するが、回転中心軸が鉛直に配置された第３の間接部を姿勢安定化機構６５０に設けることにより、脚部支持層１１０の姿勢をヨー方向にも制御することができる。また、例えば公知のカメラ用電動３軸ジンバルの姿勢安定化機構を脚部支持層１１０のサイズや重量に合わせて大型化し、その雲台に脚部支持層１１０を取り付けたものを設置面Ｐに配置した構成でも、姿勢安定化機構６５０と同様の効果を得ることができると考えられる。

（第６実施形態の変形例）
図７は第６実施形態の変形例である着陸台６００ｂの外観および動作を示す模式図である。図７（ａ）は着陸台６００ｂの全体構成を示す斜視図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の設置面Ｐが傾いた状態を示す側面図である。

本変形例では、姿勢安定化機構６５０を構成するリンク部材６５１およびサーボモータ６５４に代えて、脚部支持層１１０の下面の四隅に、モータにより直線運動するアクチュエータ６５８が設けられている。これらアクチュエータ６５８と脚部支持層１１０とは連結部６５８ａにより連結されている。連結部６５８ａは、ボールジョイントまたはゴムなどの弾性体のような、アクチュエータ６５８と脚部支持層１１０との連結角度を制限しない部材により構成されている。

図７（ｂ）に示すように、設置面Ｐが傾いたときには、ＩＭＵ６５６がこれを脚部支持層１１０の傾きとして検知し、その傾き量等を制御装置６５７に通知する。制御装置６５７はＩＭＵ６５６の出力値に基づいて設置面Ｐの傾きを相殺する方向へ各アクチュエータ６５８を出没させ、脚部支持層１１０の水平を維持する。本変形例にかかる着陸台６００ｂは、着陸台６００では支持が困難な重量または面積を有する脚部支持層１１０に好適に用いることができる。

その他、本発明の姿勢安定化機構の態様としては、例えば、揺動自在に支持された脚部支持層１１０の中心に錘を吊した構成や、水よりも高粘性であり、かつ設置面の傾きに即応可能な流動性を有する液状体が蓄えられた容器に脚部支持層１１０を浮かべた構成なども考えられる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。

Ｍ マルチコプター（無人回転翼航空機）
Ｓ マルチコプターＭの脚部
１００，２００，３００，４００，５００，６００，６００ｂ 着陸台
１００ａ，２００ａ，５００ａ 着陸台の上面
１００ｂ 着陸台１００の下面
１１０，２１０，３１０，４１０，５１０ 脚部支持層
１１１，２１１ 仕切板
１１２，５１２ 凹部
１１３ 底部
１５０ マグネットシート
２１２ 貫通孔（孔部）
２２０ 緩衝層
３００ｐ 着陸台３００を構成する各ピース
３０１ 連結部
４１１ 樹脂繊維
４１２ 空隙（孔部）
５１１ 凸部
６５０ 姿勢安定化機構
６５１ リンク部材
６５４ サーボモータ
６５６ ＩＭＵ
６５７ 制御装置
６５８ 電動アクチュエータ

Claims (7)

1. 無人回転翼航空機用の着陸台であって、
   前記無人回転翼航空機は下方へ延出した複数の脚部を備えており、
   前記着陸台の上面には、前記複数の脚部の先端が嵌入または貫通される脚部支持層が設けられていることを特徴とする着陸台。
2. 前記脚部支持層には、前記複数の脚部の先端が嵌入または貫通される多数の凹部または孔部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の着陸台。
3. 前記着陸台は、折り畳み可能な柔軟性素材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の着陸台。
4. 前記着陸台は、面方向に分割可能な複数のピースにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の着陸台。
5. 前記着陸台の下面は、該着陸台の設置面に係合または吸着可能であることを特徴とする請求項１に記載の着陸台。
6. 前記脚部支持層の下層には、前記脚部の着陸時の衝撃を吸収する緩衝層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の着陸台。
7. 前記着陸台の設置面の傾きを吸収し、前記脚部支持層の水平を維持する姿勢安定化機構をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の着陸台。

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