JP2019137389A - 飛行装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置本体及び複数の上昇力提供モジュールを含む飛行装置を提供する。【解決手段】上昇力提供モジュール１２０ａ〜ｄは装置本体１１０に接続される。各上昇力提供モジュールは二つのプロペラ１２２，１２４を含み、各プロペラが回転して装置本体を上昇させる。各上昇力提供モジュールの二つのプロペラの回転軸線が同じである。前記飛行装置は、提供する上昇力を向上させ、優れた上昇力効率を有し、装置体積を減縮させ、かつ飛行時の安全性を向上させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は飛行装置に関し、特に、マルチローター（ｍｕｌｔｉｒｏｔｏｒ）の飛行装置に関する。

科学技術の高速発展に伴い、最初は軍事分野用だった無人機（または、無人航空システム（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｉｒｃｒａｆｔ Ｓｙｓｔｅｍ、ＵＡＳ）、無人航空機（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＵＡＶ）とも呼ぶ）の開発コストが下がったことに後押され、大手電子メーカ各社は近年このマーケットに積極的に参加するようになった。荷物、食品の運搬及び移動撮影など多様な応用は、何れも大手電子メーカ各社が近い将来に無人機の応用を試みたいものである。無人機マーケットは多くの就労機会の創出が期待され、かつその経済価値が計り知れない。

しかし、無人機の単軸モーターの故障による飛行安全事故は、これまで解決の難しい問題である。

「背景技術」は本発明内容の理解を促すためのものであり、「背景技術」に開示された内容には、当業者に知られている周知技術を構成しないものが含まれていることもある。また、「背景技術」に開示された内容は、前記内容又は本発明の一つ若しくは複数の実施例が解決しようとする問題を意味するものではなく、また、本発明がその出願前に既に当業者に知られ、又は認知されていたことを意味するものでもない。

本発明は、提供される上昇力を向上させ、優れた上昇力効率を有し、装置体積を縮減し、かつ飛行時の安全性を高めることができる飛行装置を提供する。

本発明のその他の目的と利点について、本発明が開示する技術特徴からさらに理解を深めることができる。

上記の一つ、一部または全部の目的、またはその他の目的を達成するために、本発明の一実施例は装置本体及び複数の上昇力提供モジュールを含む飛行装置を提供する。これらの上昇力提供モジュールは装置本体に接続される。各上昇力提供モジュールは二つのプロペラ（ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）を含み、各プロペラが回転して装置本体を上昇させる。各上昇力提供モジュールの二つのプロペラの回転軸線が同じである。

以上に基づき、本発明の実施例は少なくとも以下の利点または効果のうちの一つを有する。本発明の実施例の飛行装置の各上昇力提供モジュールは二つのプロペラを含むため、各軸に単一プロペラのみを有する従来技術に比べて、本発明の実施例の各上昇力提供モジュールはより大きい上昇力を提供することが可能であり、かつより優れた上昇力効率を有する。従って、上昇力を強化するためにプロペラの羽根数を増やし、または上昇力提供モジュールの個数を増やす必要がなく、羽根数が多すぎて発生する使用可能気流場の乱れを防止し、かつ上昇力提供モジュールが多すぎるため装置全体の体積が増えることを防止できる。また、単一の上昇力提供モジュールの中の一つのプロペラが故障した時に、この上昇力提供モジュールのもう一つのプロペラの回転速度を調整し、またはその他の上昇力提供モジュールのプロペラの回転速度を調整することで、故障したプロペラによって損失した上昇力を補い、かつこれらの上昇力提供モジュール全体のトルクのバランスを整えることができる。そのため、各軸に単一プロペラのみを有する従来技術に比べて、本発明の実施例のこれらの上昇力提供モジュールは、故障が発生した場合、より優れた調整能力を有し、飛行時の安全性を大幅に向上させることができる。

本発明の上記特徴及び利点をより解りやすく、明確に示すべく、以下は実施例を挙げて、図面を参照しながら詳しく説明する。

本発明の一実施例の飛行装置の立体図である。 図１の飛行装置の上面図である。 図１の飛行装置の部分拡大図である。

本発明の前記及びその他の技術内容、特徴及び効果について、以下は図面を参照しながら、好ましい実施例の詳しく説明することにより、明確に示す。以下の実施例において言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前または後などは、図面を参照するための方向である。従って、ここで用いられる方向用語は説明が目的であり、本発明を制限するものではない。

図１は本発明の一実施例の飛行装置の立体図である。図２は図１の飛行装置の上面図である。図１及び図２を参照すると、本実施例の飛行装置１００は例えば無人機であり、かつ装置本体１１０及び複数の上昇力提供モジュール１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを含む。これらの上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄは装置本体１１０に接続され、各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄが二つのプロペラ（ｐｒｏｐｅｌｌｅｒ）１２２、１２４を含み、この二つのプロペラ１２２、１２４は図面で示すように、それぞれ上プロペラ及び下プロペラである。各プロペラ１２２、１２４は回転して装置本体１１０を上昇させ、かつ各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄの二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａが同じである。

本実施例の飛行装置１００は、これらの上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄによって構成されたマルチローター飛行装置である。具体的に言うと、これらの上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄは装置本体１１０を囲んでおり、上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中の何れか一つの上昇力提供モジュールの二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａが、上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中のその他の上昇力提供モジュールの二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａと異なり、かつ、上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中の何れか一つの上昇力提供モジュールの二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａが上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中のその他の各上昇力提供モジュールの二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａと平行である。例を挙げると、何れか一つの上昇力提供モジュール（例えば１２０ａ）の二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａは、その他の／残りの上昇力提供モジュール（例えば１２０ｂ〜１２０ｄ）の二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａと異なり、かつ、何れか一つの上昇力提供モジュール（例えば１２０ａ）の二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａがその他の／残りの上昇力提供モジュール（例えば１２０ｂ〜１２０ｄ）の二つのプロペラ１２２、１２４の回転軸線Ａと平行である。

また、各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄの二つのプロペラ１２２、１２４の回転方向が逆である。上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中の何れか一つの上昇力提供モジュール（例えば１２０ａ）のプロペラ１２２（即ち、上プロペラ）の回転方向が上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中の隣接するもう一つ上昇力提供モジュール（例えば１２０ｂ／１２０ｄ）のプロペラ１２２（即ち、上プロペラ）の回転方向と逆である。上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中の何れか一つの上昇力提供モジュール（例えば１２０ａ）のプロペラ１２４（即ち、下プロペラ）の回転方向が、上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの中の隣接するもう一つの上昇力提供モジュール（例えば１２０ｂ／１２０ｄ）のプロペラ１２４（即ち、下プロペラ）の回転方向と逆である。従って、これらの上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄのトルクのバランスを保てる。

本実施例において、飛行装置１００は例えば四つの上昇力提供モジュール１２０を有する四軸形式であるが、本発明はこれに限らず、二軸、三軸、五軸、六軸、七軸、八軸またはその他の軸数であってもよい。

本実施例の飛行装置１００の各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄは二つのプロペラ１２２、１２４を含むため、各軸に単一プロペラのみを有する従来技術に比べると、本実施例の各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄはより大きい上昇力を提供し、かつより優れた上昇力効率を有する。従って、本実施例において、上昇力を高めるためにプロペラ１２２、１２４の羽根数を増やし、または上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの数量を増やす必要がなく、羽根が多すぎて発生する使用可能气流場の乱れを防止し、かつ上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄが多すぎて装置全体の体積が増えることを防止できる。各軸に単一プロペラのみを有する従来技術に比べて、上記のように、各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄのプロペラ数量を二つに設計することで、同じ上昇力における上昇力の出力効率を例えば１０〜１４％高めることができ、かつ同じ回転速度における最大上昇力を例えば５３％高めることができる。一実施例では、同じ空間トルクにおいて、負荷能力を５０％高めることができる。

また、本実施例において、上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄの一つの上昇力提供モジュールの中の一つのプロペラ１２２（または１２４）が故障した時に、この上昇力提供モジュールのもう一つのプロペラ１２４（または１２２）の回転速度を調整し、またはその他の上昇力提供モジュールのプロペラ１２２、１２４の回転速度を調整することで、故障したプロペラによって損失した上昇力を補い、かつこれらの上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄ全体のトルクのバランスを整えることができる。従って、各軸に単一プロペラを有する従来技術に比べて、本実施例のこれらの上昇力提供モジュール１２０ａ〜１２０ｄは、故障が発生した場合、より優れた調整能力を有し、飛行時の安全性を大幅に向上させることができる。

例を挙げると、一実施例において、上昇力提供モジュール１２０ａのプロペラ１２２が故障した時に、上昇力提供モジュール１２０ａのプロペラ１２４の回転速度及び上昇力提供モジュール１２０ｃのプロペラ１２２の回転速度を上げて、かつ上昇力提供モジュール１２０ｃのプロペラ１２４を停止または減速させることで、損失した上昇力を補い、かつトルクのバランスを維持し、または略バランスが取れるようにして、或いは、補助的に上昇力提供モジュール１２０ｂのプロペラ１２２、１２４及び上昇力提供モジュール１２０ｄのプロペラ１２２、１２４の回転速度を上げることで、上昇力提供モジュール１２０ａのプロペラ１２４及び上昇力提供モジュール１２０ｃのプロペラ１２２の負担を減らし、引き返して点検を行い、または元の場所に着陸させることができる。

その他、一実施例において、上昇力提供モジュール１２０ａのプロペラ１２２が故障し、かつ上昇力提供モジュール１２０ｄのプロペラ１２２が故障した時に、上昇力提供モジュール１２０ａのプロペラ１２４の回転速度、上昇力提供モジュール１２０ｂのプロペラ１２４の回転速度、上昇力提供モジュール１２０ｃのプロペラ１２４の回転速度及び上昇力提供モジュール１２０ｄのプロペラ１２４の回転速度を上げて、かつ上昇力提供モジュール１２０ｂのプロペラ１２２及び上昇力提供モジュール１２０ｃのプロペラ１２２を停止させることで、損失した上昇力を補い、かつトルクのバランスを維持し、元の場所に着陸させることができる。

また、一実施例において、上昇力提供モジュール１２０ａのプロペラ１２２、１２４が故障した時に、上昇力提供モジュール１２０ｂのプロペラ１２２、１２４の回転速度及び上昇力提供モジュール１２０ｄのプロペラ１２２、１２４の回転速度を上げて、かつ上昇力提供モジュール１２０ｃのプロペラ１２２、１２４を停止させて、損失した上昇力を補い、かつトルクのバランスを維持し、元の場所に着陸させることができる。

図３は図１の飛行装置の部分拡大図である。本実施例の各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄ（図３は上昇力提供モジュール１２０ｃを例としている）の二つのプロペラ１２２、１２４の間の距離Ｄ（図３が示すように）は例えば、各プロペラ１２２／１２４の最大長さＬ（図２が示すように）の０．３倍より小さく、二つのプロペラ１２２、１２４の間隔を大きくしすぎないことで、比較的に優れた上昇力効率が得られる。そのため、気流乱れの影響を低減するうえ有利である。

図１から図３が示す通り、本実施例の各上昇力提供モジュール１２０ａ／１２０ｂ／１２０ｃ／１２０ｄはロッド部品１２６及び駆動アセンブリ１２８を含み、ロッド部品１２６の一端が装置本体１１０に接続され、二つのプロペラ１２２、１２４がロッド部品１２６の他端に配置され、駆動アセンブリ１２８が二つのプロペラ１２２、１２４の間に配置され、かつ二つのプロペラ１２２、１２４を駆動して回転させる。詳しく言うと、図３が示すように、各駆動アセンブリ１２８は二つのアクチュエータ１２８ａ、１２８ｂを含み、二つのアクチュエータ１２８ａ、１２８ｂがそれぞれ二つのプロペラ１２２、１２４に接続され、かつ二つのプロペラ１２２、１２４をそれぞれ駆動して回転させる。上記のように、各駆動アセンブリ１２８を独立して動作する二つのアクチュエータ１２８ａ、１２８ｂに分けた設計にすることで、二つのプロペラ１２２、１２４が逆の回転方向で駆動される動作方式を実現し、かつ、その中の一つのアクチュエータ１２８ａ（または１２８ｂ）が故障した時に、もう一つのアクチュエータ１２８ｂ（または１２８ａ）が継続して動作できる。

以上をまとめると、本発明の実施例は少なくとも以下の利点または効果の一つを有する。本発明の実施例の飛行装置の各上昇力提供モジュールは二つのプロペラを含むため、各軸に単一プロペラのみを有する従来技術に比べて、本発明の実施例の各上昇力提供モジュールはより大きい上昇力を提供し、かつより優れた上昇力効率を有する。従って、上昇力を高めるためにプロペラの羽根数を増やし、または上昇力提供モジュールの数量を増やす必要がなく、羽根が多すぎて発生する使用可能气流場の乱れを防止し、かつ上昇力提供モジュールが多すぎて装置全体の体積が増えることを防止できる。また、単一上昇力提供モジュールのうちの一つのプロペラが故障した時に、この上昇力提供モジュールのもう一つのプロペラの回転速度を調整し、またはその他の上昇力提供モジュールのプロペラの回転速度を調整することで、故障したプロペラによって損失した上昇力を補い、かつこれらの上昇力提供モジュール全体のトルクのバランスを整えることができる。従って、各軸に単一プロペラのみを有する従来技術に比べて、本発明の実施例のこれらの上昇力提供モジュールは、故障した場合に、より優れた調整能力を有し、飛行時の安全性を大幅に高めることができる。

以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の実施範囲はこれらに限定されることなく、本発明の請求の範囲及び明細書の内容に対する簡単かつ等価な変更および修正も，すべて本発明の範囲内に属する。また、本発明の何れかの実施例または請求項は、必ずしも本発明が開示した全ての目的または利点または特徴を達成することは限らない。なお、要約書と発明の名称は特許検索を便利にするためのものであり、本発明の権利範囲を限定するものではない。

１００ 飛行装置
１１０ 装置本体
１２０ａ〜１２０ｄ 上昇力提供モジュール
１２２、１２４ プロペラ
１２６ ロッド部品
１２８ 駆動アセンブリ
１２８ａ、１２８ｂ アクチュエータ
Ａ 回転軸線
Ｄ 距離
Ｌ 長さ

Claims (10)

1. 飛行装置であって、
   装置本体と、
   前記装置本体に接続された複数の上昇力提供モジュールとを含み、
   各前記上昇力提供モジュールは二つのプロペラを含み、各前記プロペラが回転して前記装置本体を上昇させ、各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの回転軸線が同じであることを特徴とする、飛行装置。
2. 何れか一つの前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの回転軸線が、その他の各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの回転軸線と異なることを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
3. 何れか一つの前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの回転軸線が、その他の各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの回転軸線と平行であることを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
4. 各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの回転方向が逆であることを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
5. 各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラは上プロペラ及び下プロペラを含み、
   何れか一つの前記上昇力提供モジュールの前記上プロペラの回転方向が、隣接するその他の前記上昇力提供モジュールの前記上プロペラの回転方向と逆であり、
   何れか一つの前記上昇力提供モジュールの前記下プロペラの回転方向が、隣接するその他の前記上昇力提供モジュールの前記下プロペラの回転方向と逆であることを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
6. 各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラの間の距離が、各前記プロペラの最大長さの０．３倍より小さいことを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
7. 前記複数の上昇力提供モジュールが前記装置本体を囲むことを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
8. 各前記上昇力提供モジュールはさらにロッド部品を含み、
   各前記ロッド部品の一端が前記装置本体に接続され、各前記上昇力提供モジュールの前記二つのプロペラが対応する前記ロッド部品の他端に配置されること特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
9. 各前記上昇力提供モジュールはさらに駆動アセンブリを含み、
   各前記駆動アセンブリは対応する前記二つのプロペラの間に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の飛行装置。
10. 各前記駆動アセンブリは二つのアクチュエータを含み、
    各前記駆動アセンブリにおいて、前記二つのアクチュエータがそれぞれ前記二つのプロペラに接続され、かつ前記二つのプロペラをそれぞれ駆動し回転させることを特徴とする、請求項９に記載の飛行装置。

Images