JP2020040658A

JP2020040658A - Flight vehicle

Info

Publication number: JP2020040658A
Application number: JP2019215245A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　陽一; Yoichi Suzuki; 陽一鈴木
Original assignee: Aeronext Inc
Current assignee: Aeronext Inc
Priority date: 2019-11-28
Filing date: 2019-11-28
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2037-06-04
Also published as: JP6664820B1

Abstract

To provide a flight vehicle which enables improvement of flight efficiency.SOLUTION: A flight vehicle according to the invention relates to, in particular, a flight vehicle having a mounting part on which a cargo may be mounted. The flight vehicle may travel at least in a fore and aft direction and includes: a lift force generation part; an arm part which holds the lift force generation part; a mounting part provided at the arm part and located at the rear side relative to a centroid of the flight vehicle; and maintaining means which maintains a direction of the flight vehicle at least in a horizontal direction. The mounting part has a first connection part which maintains a direction of a mounted object at least in the horizontal direction. The structure prevents a cargo from entering into a rear flow region generated by propellers to improve flight efficiency.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、飛行体に関し、特に荷物等を搭載可能な搭載部を有する飛行体に関する。 The present invention relates to an air vehicle, and more particularly to an air vehicle having a mounting portion on which luggage and the like can be mounted.

近年、ドローン（Ｄｒｏｎｅ）や無人航空機（ＵＡＶ：ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）などの飛行体（以下、「飛行体」と総称する）を利用して荷物の配達を行う試みがなされている。特許文献１には、飛行体による配達システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。配達システムは、飛行体（ドローン）が自律して宅配する荷物を宅配先に配達するための出荷目録を形成している。 2. Description of the Related Art In recent years, attempts have been made to deliver luggage using a flying object such as a drone (Drone) or an unmanned aerial vehicle (UAV) (hereinafter, collectively referred to as an “flying object”). Patent Document 1 discloses a delivery system using a flying object (for example, see Patent Document 1). The delivery system forms a shipping inventory for delivering packages to be delivered by a flying body (drone) autonomously to a delivery destination.

米国特許公開公報２０１５−０１２００９４Ａ１U.S. Patent Publication No. 2015-0120094 A1

特許文献１の飛行体は、特に荷物を搭載した状態で前進する際に飛行効率が下がるという問題が生じ得る。 The flying object of Patent Literature 1 may have a problem that the flight efficiency is reduced particularly when the vehicle advances with the luggage loaded.

そこで、本発明は、飛行効率を向上し得る飛行体を提供することを一つの目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a flying object that can improve flight efficiency.

本発明によれば、
少なくとも水平方向に前進可能な飛行体であって、
揚力発生部と、
前記揚力発生部を保持するアーム部と、
前記アーム部に設けられた搭載部であって、前記飛行体の重心よりも後方に位置する搭載部と、
前記飛行体の向きを少なくとも水平に維持する維持手段とを備え、
前記搭載部は、搭載対象物の向きを少なくとも水平に維持する第１接続部を有している、
飛行体が得られる。 According to the present invention,
An air vehicle that can advance at least horizontally,
A lift generator,
An arm portion for holding the lift generating portion,
A mounting unit provided on the arm unit, the mounting unit is located behind the center of gravity of the flying object,
Maintaining means for maintaining the orientation of the flying object at least horizontal,
The mounting unit has a first connection unit that maintains the orientation of the mounting target at least horizontal.
A flying object is obtained.

本発明によれば、飛行効率を向上し得る飛行体を提供し得る。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the flying object which can improve a flight efficiency can be provided.

従来の飛行体の上昇時における飛行体の状態（Ａ）と、進行時における飛行体の状態（Ｂ）を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the state (A) of the flying object at the time of the rising of the conventional flying object, and the state (B) of the flying object at the time of progress. 本実施の形態による飛行体の上昇時及びホバリング時の状態を表す図である。It is a figure showing the state at the time of the rise and hovering of the flying object by this Embodiment. 図２の飛行体を上方から見た図である。FIG. 3 is a view of the flying object of FIG. 2 as viewed from above. 図２の飛行体の進行時の状態を表す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the flying object illustrated in FIG. 2 when traveling. 図２の飛行体の下降時の状態を表す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state where the flying object of FIG. 2 is descending. 図２の飛行体の下降時の状態を表す他の図である。FIG. 3 is another diagram showing a state of the flying object of FIG. 2 at the time of descent. 図２の飛行体が荷物を離脱した後の状態（再上昇時）を表す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a state (at the time of re-elevation) after the flying object of FIG. 2 has left luggage. 飛行体の一般的な機能ブロック図である。It is a general functional block diagram of a flying object.

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による飛行体は、以下のような構成を備える。
［項目１］
少なくとも前後方向に進行可能な飛行体であって、
揚力発生部と、
前記揚力発生部を保持するアーム部と、
前記アーム部に設けられた搭載部であって、前記飛行体の重心よりも後方に位置する搭載部と、
前記飛行体の向きを少なくとも水平に維持する維持手段とを備え、
前記搭載部は、搭載対象物の向きを少なくとも水平に維持する第１接続部を有している、
飛行体。
［項目２］
項目１に記載の飛行体であって、
前記維持手段は、前記飛行体の前記重心よりも前記前後方向において前方に設けられたカウンターウェイトを更に有している、
飛行体。
［項目３］
項目２に記載の飛行体であって、
前記維持手段は、前記カウンターウェイトを所定の範囲で移動可能に接続する第２接続部を更に有している、
飛行体。
［項目４］
項目３に記載の飛行体であって、
前記第２接続部は、前記カウンターウェイトを前記前後方向のみに可動可能に接続する、
飛行体。
［項目５］
項目２乃至項目４のいずれかに記載の飛行体であって、
前記カウンターウェイトは、前記飛行体のバッテリーである、
飛行体。
［項目６］
項目１乃至項目５のいずれかに記載の飛行体であって、
前記揚力発生部は、後流が発生する複数の回転翼であり、前記飛行体の飛行時において当該回転翼による後流領域が生じるものであり、
前記飛行体は、少なくとも前記前後方向に移動する場合には、進行方向に向かって前方にある回転翼の回転数よりも、進行方向に向かって後方にある回転翼の回転数を多くするように制御し、
前記搭載部は、前記飛行体が進行する場合に、前記搭載対象物が前記後流領域の外にあるように前記本体部に位置している、
飛行体。
［項目７］
項目６に記載の飛行体であって、
前記搭載部は、前記回転翼の上方から見た場合に当該回転翼と前記搭載対象物とが重複しない位置に設けられている、
飛行体。
［項目８］
項目１乃至項目７のいずれかに記載の飛行体であって、
前記第１接続部は、前記搭載部を前記前後方向のみに可動可能に接続する、
飛行体。 The contents of the embodiment of the present invention will be listed and described. A flying object according to an embodiment of the present invention has the following configuration.
[Item 1]
A flying object capable of traveling at least in the front-back direction,
A lift generator,
An arm portion for holding the lift generating portion,
A mounting unit provided on the arm unit, the mounting unit is located behind the center of gravity of the flying object,
Maintaining means for maintaining the orientation of the flying object at least horizontal,
The mounting unit has a first connection unit that maintains the orientation of the mounting target at least horizontal.
Flying object.
[Item 2]
The flying object according to item 1, wherein
The maintenance means further includes a counterweight provided forward in the front-rear direction with respect to the center of gravity of the flying object,
Flying object.
[Item 3]
The flying object according to item 2, wherein
The maintaining means further includes a second connecting portion that connects the counter weight movably within a predetermined range,
Flying object.
[Item 4]
The flying object according to item 3, wherein
The second connection unit connects the counter weight movably only in the front-rear direction,
Flying object.
[Item 5]
The flying object according to any one of item 2 to item 4,
The counterweight is a battery of the flying object,
Flying object.
[Item 6]
The flying object according to any one of item 1 to item 5,
The lift generating unit is a plurality of rotors in which a wake is generated, and a wake region is generated by the rotor in the flight of the flying object,
When the flying object moves at least in the front-rear direction, the rotational speed of the rotor located rearward in the traveling direction is set to be larger than the rotational speed of the rotor located forward in the traveling direction. Control and
The mounting portion is located in the main body portion such that the mounting target is outside the wake area when the flying body advances,
Flying object.
[Item 7]
The flying object according to item 6, wherein
The mounting portion is provided at a position where the rotor and the mounting target do not overlap when viewed from above the rotor,
Flying object.
[Item 8]
The flying object according to any one of item 1 to item 7,
The first connection unit connects the mounting unit movably only in the front-rear direction.
Flying object.

＜実施の形態の詳細＞
以下、本発明の実施の形態による飛行体について、図面を参照しながら説明する。 <Details of Embodiment>
Hereinafter, a flying object according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜背景＞
配達システムに用いられる従来の飛行体は、高層ビル等において発生する上昇気流に対応することができる飛行体となっていない。現在、宅配用飛行体と称される飛行体は、空撮用飛行体等に用いられる一般的な飛行体を宅配用飛行体として、そのまま転用した飛行体である。一般的な飛行体を宅配用飛行体に転用した場合には、以下のような技術的な問題点が発生する。 <Background>
The conventional flying vehicles used in the delivery system are not flying vehicles capable of coping with an updraft generated in a high-rise building or the like. At present, a flying object referred to as a delivery vehicle is a flying object obtained by diverting a general flying object used for an aerial photographing vehicle or the like as a delivery vehicle. When a general flying object is converted to a delivery vehicle, the following technical problems occur.

一般的な飛行体は風によって、斜めに傾いてしまう。一般的な飛行体を配達用飛行体に転用する場合には、配達直前における荷物の位置をそのまま保持しながら、出発地から目的地まで荷物を迅速に配達しなければならない。なぜなら、飛行体が傾くことに伴って、飛行体が配達している荷物も必然的に傾くことになるからである。 A typical flying object is inclined obliquely by the wind. When a general flying object is converted to a delivery flying object, it is necessary to quickly deliver the luggage from the place of departure to the destination while maintaining the position of the luggage immediately before the delivery. This is because, as the flying body tilts, the luggage delivered by the flying body necessarily tilts.

一般的な飛行体は、風によって、容易に傾き易い。また、前進を行うには傾斜する必要がある。当該飛行体が配達している荷物がたとえ一瞬でも傾いた場合には、当該荷物の商品価値は無くなってしまう。特に、当該飛行体が配達している荷物が宅配ピザ、宅配すし、洋菓子、飲料等の液体を含む食べ物である場合には、飛行体が傾くことによるビジネス上の損失は大きい。飛行体が日用品を宅配するでも同様である。 A general flying object is easily inclined by the wind. In addition, it is necessary to incline in order to move forward. If the baggage delivered by the flying object is tilted even for a moment, the commercial value of the baggage is lost. In particular, if the luggage delivered by the flying object is a food containing a liquid such as a home delivery pizza, a home delivery, a confectionery, a beverage, etc., the business loss due to the inclination of the flying object is large. The same is true if the flying object delivers daily necessities.

また、一般的な飛行体が目的地に着陸する寸前のタイミングにおいて、当該飛行体が高層ビル等において発生する気流によって傾くことがある。気流によって傾いた一般的な飛行体は、最初に当該飛行体の片側の脚を目的地に接触させる。その後、飛行体は、他の一方の片側の脚を目的地に接触させなければならない。当該飛行体の片側の脚が接触してから、他の一方の片側の脚が目的地に接触するまでの間は気流に適切に対抗する機体の傾きを保持することが出来ない。結果として風下に機体が流されたり、バランスを崩し、転倒しまう場合もある。すなわち、目的地において発生する気流によって、飛行体は、目的地に着陸する直前に転倒してしまうという問題点を有する。特に、一般的な飛行体が下部に搭載するペイロード（荷重）に対応するために、そのゲインを高く設定している場合には、転倒の可能性が高い。 Further, at a timing just before a general flying object lands at a destination, the flying object may be inclined by airflow generated in a high-rise building or the like. A typical air vehicle tilted by the airflow first brings one leg of the air vehicle into contact with the destination. Thereafter, the vehicle must bring one other leg into contact with the destination. Between the time when one leg of the flying object comes into contact and the time when the other one leg touches the destination, the aircraft cannot properly maintain the inclination of the airframe against the airflow. As a result, the aircraft may be swept downwind, lose balance, and fall. In other words, there is a problem in that the flying object falls down immediately before landing at the destination due to the airflow generated at the destination. In particular, when the gain is set high in order to cope with the payload (load) mounted on the lower part of a general flying object, the possibility of falling is high.

また、飛行体によって配達される荷物は、顧客ニーズにより、商品によっては数分〜数１０分の間に配達先から目的地まで配達しなければならない。迅速に商品が配達されなければ、商品価値がなくなってしまうからである。しかしながら、一般的な飛行体の飛行速度は、迅速に商品を配達するという観点からすると十分ではない。 Also, depending on customer needs, the package delivered by the flying object must be delivered from the delivery destination to the destination within several minutes to several tens of minutes depending on the product. If the goods are not delivered quickly, the merchandise value will be lost. However, the flight speed of a general flying object is not sufficient from the viewpoint of quickly delivering goods.

飛行体は、荷物を配達先から目的地まで正確に配達しなければならない。飛行体の操縦者は、配送先から目的地までの道のりをＧＰＳ装置等によって、現在位置を正確に把握して、当該飛行体を操縦する必要がある。しかしながら、飛行体が傾いた場合には、飛行体に備えられているＧＰＳアンテナも傾く。結果として、飛行体のＧＰＳ受信感度が下がるという問題点がある。さらに、飛行体から荷物を配達した直後にバランスを崩し、転倒、墜落するという問題点がある。 The vehicle must deliver the package accurately from the destination to the destination. The operator of the flying body needs to accurately grasp the current position of the route from the delivery destination to the destination by using a GPS device or the like and operate the flying body. However, when the vehicle tilts, the GPS antenna provided on the vehicle also tilts. As a result, there is a problem that the GPS reception sensitivity of the flying object is reduced. In addition, there is a problem that the balance is lost immediately after the baggage is delivered from the flying object, and the aircraft falls and crashes.

従来の飛行体における上記課題を解決するために図１（Ａ）に示されるように、飛行体１’にヒンジ５０を設けることによって、図１（Ｂ）に示される前進時においても荷物５２の向きが水平に保たれることとしている。しかしながら、図１（Ｂ）から理解されるように、前進時においては、飛行体１’のプロペラ２による後流が発生する後流領域Ｂｓに荷物５２が進入することから、飛行効率が悪い。 As shown in FIG. 1A, in order to solve the above-mentioned problem in the conventional flying object, by providing a hinge 50 to the flying object 1 ′, even when the luggage 52 moves forward as shown in FIG. The orientation is to be kept horizontal. However, as can be understood from FIG. 1B, when traveling forward, the luggage 52 enters the wake area Bs where the wake of the flying object 1 'is generated by the propeller 2, so that the flight efficiency is low.

＜本発明による実施の形態の詳細＞
図２に示されるように、本発明の実施の形態による飛行体１は、プロペラ２（揚力発生部：回転翼）と、プロペラ２を回転させるためのモータ３と、モータ３が取り付けられているアーム４と、荷物５２が搭載される搭載部５と、カウンターウェイトとしてのバッテリー部６を備えている。飛行体１は図の矢印Ｄの方向（＋Ｘ方向）を進行方向としている（詳しくは後述する）。 <Details of Embodiments of the Present Invention>
As shown in FIG. 2, the flying object 1 according to the embodiment of the present invention has a propeller 2 (lift generating unit: rotary wing), a motor 3 for rotating the propeller 2, and the motor 3. An arm 4, a mounting section 5 on which a load 52 is mounted, and a battery section 6 as a counterweight are provided. The flying object 1 has the traveling direction in the direction of arrow D (+ X direction) in the figure (details will be described later).

なお、以下の説明において、以下の定義に従って用語を使い分けることがある。
前後方向：＋Ｘ方向及びＸ方向
上下方向（または鉛直方向）：＋Ｚ方向及びＺ方向
左右方向（または水平方向）：＋Ｙ方向及びＹ方向
進行方向（前方）：＋Ｘ方向
後退方向（後方）：−Ｘ方向
上昇方向（上方）：＋Ｚ方向
下降方向（下方）：−Ｚ方向 In the following description, terms may be properly used according to the following definitions.
Front-rear direction: + X direction and X direction Vertical direction (or vertical direction): + Z direction and Z direction Left-right direction (or horizontal direction): + Y direction and Y direction Travel direction (front): + X direction Retreat direction (rear): -X Direction Ascending direction (upper): + Z direction Descending direction (downward): -Z direction

プロペラ２は、モータ３からの出力を受けて回転する。プロペラ２が回転することによって、飛行体１を出発地から離陸させ、水平移動させ、目的地に着陸させるための推進力が発生する。なお、プロペラ２は、右方向への回転、停止及び左方向への回転が可能である。 The propeller 2 rotates by receiving an output from the motor 3. The rotation of the propeller 2 generates a propulsive force for the aircraft 1 to take off from the starting point, move horizontally, and land at the destination. The propeller 2 can rotate rightward, stop, and rotate leftward.

本発明のプロペラ２は、羽根は細長い形状を有している。任意の羽根（回転子）の数（例えば、１、２、３、４、またはそれ以上の羽根）でよい。また、羽根の形状は、平らな形状、曲がった形状、よじれた形状、テーパ形状、またはそれらの組み合わせ等の任意の形状が可能である。なお、羽根の形状は変化可能である（例えば、伸縮、折りたたみ、折り曲げ等）。羽根は対称的（同一の上部及び下部表面を有する）または非対称的（異なる形状の上部及び下部表面を有する）であってもよい。羽根はエアホイル、ウイング、または羽根が空中を移動される時に動的空気力（例えば、揚力、推力）を生成するために好適な幾何学形状に形成可能である。羽根の幾何学形状は、揚力及び推力を増加させ、抗力を削減する等の、羽根の動的空気特性を最適化するために適宜選択可能である。 In the propeller 2 of the present invention, the blade has an elongated shape. Any number of blades (rotors) (eg, one, two, three, four, or more blades) may be used. The shape of the blade may be any shape such as a flat shape, a bent shape, a kinked shape, a tapered shape, or a combination thereof. In addition, the shape of the blade can be changed (for example, expansion, contraction, folding, bending, and the like). The blades may be symmetric (having identical upper and lower surfaces) or asymmetric (having different shaped upper and lower surfaces). The blades can be formed into an airfoil, wing, or any suitable geometry to generate dynamic aerodynamic forces (eg, lift, thrust) as the blades are moved through the air. The geometry of the blades can be selected as appropriate to optimize the dynamic air characteristics of the blades, such as increasing lift and thrust and reducing drag.

モータ３は、プロペラ２の回転を生じさせるものであり、例えば、駆動ユニットは、電気モータ又はエンジン等を含むことが可能である。羽根は、モータによって駆動可能であり、時計方向に及び／または反時計方向に、モータの回転軸（例えば、モータの長軸）の周りに回転する。 The motor 3 causes the rotation of the propeller 2, and for example, the drive unit can include an electric motor or an engine. The blades are drivable by a motor and rotate clockwise and / or counterclockwise about the axis of rotation of the motor (eg, the long axis of the motor).

羽根は、すべて同一方向に回転可能であるし、独立して回転することも可能である。羽根のいくつかは一方の方向に回転し、他の羽根は他方方向に回転する。羽根は、同一回転数ですべて回転することも可能であり、夫々異なる回転数で回転することも可能である。回転数は移動体の寸法（例えば、大きさ、重さ）や制御状態（速さ、移動方向等）に基づいて自動又は手動により定めることができる。 The blades can all rotate in the same direction, or can rotate independently. Some of the blades rotate in one direction and other blades rotate in the other direction. The blades can all rotate at the same rotation speed, or can rotate at different rotation speeds. The number of rotations can be determined automatically or manually based on the dimensions (eg, size, weight) and control state (speed, moving direction, etc.) of the moving body.

アーム４は、それぞれ対応するモータ３及びプロペラ２を支持している部材である。アーム４には、回転翼機の飛行状態、飛行方向等を示すためにＬＥＤ等の発色体を設けることとしてもよい。本実施の形態によるアーム４は、カーボン、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム等またはこれらの合金又は組合わせ等から適宜選択される素材で形成することが可能である。 The arm 4 is a member that supports the corresponding motor 3 and propeller 2 respectively. The arm 4 may be provided with a colored body such as an LED to indicate a flight state, a flight direction, and the like of the rotary wing aircraft. The arm 4 according to the present embodiment can be formed of a material appropriately selected from carbon, stainless steel, aluminum, magnesium, or the like, or an alloy or a combination thereof.

搭載部５は、荷物５２を搭載・保持するための機構である。搭載部５は、搭載された荷物５２の位置及び向きを維持することができるように、常に所定の方向（例えば、水平方向（鉛直下向き））に、その状態を保持する。 The mounting section 5 is a mechanism for mounting and holding the load 52. The mounting unit 5 always keeps the state in a predetermined direction (for example, a horizontal direction (vertically downward)) so that the position and orientation of the loaded luggage 52 can be maintained.

より具体的には、搭載部５は、ヒンジ（ジンバル）５０を有しており、当該ヒンジ５０を支点として、荷物５２が飛行体１の傾きに応じて、折れ曲がるように構成されている。ヒンジ５０が折れ曲がる角度は、特に限定されない。例えば、図４に示されるように、飛行体１が前傾姿勢で飛行した場合であっても荷物５２の位置・方向を水平に保つことができればよい。これにより、荷物５２は、常に鉛直方向下向きに懸垂された状態で保持され、出発地点における位置、状態を保持しながら、目的地まで配達することが可能となる。本実施の形態によるヒンジ５０は、進行方向と同じ方向である前後方向のみに可動するものである。しかしながら、左右方向に可動するものであってもよい。 More specifically, the mounting section 5 has a hinge (gimbal) 50, and the luggage 52 is configured to bend in accordance with the inclination of the flying object 1 with the hinge 50 as a fulcrum. The angle at which the hinge 50 is bent is not particularly limited. For example, as shown in FIG. 4, it is sufficient that the position and direction of the luggage 52 can be kept horizontal even when the flying object 1 flies in the forward leaning posture. Thereby, the luggage 52 is always held in a vertically suspended state, and can be delivered to the destination while maintaining the position and the state at the starting point. The hinge 50 according to the present embodiment is movable only in the front-rear direction, which is the same direction as the traveling direction. However, it may be movable in the left-right direction.

なお、ヒンジ５０は、モータ等によって制御することとしてもよい。これにより、飛行時に荷物５２のふらつき（自然振動等）がより防止される。 Note that the hinge 50 may be controlled by a motor or the like. This further prevents the load 52 from wobbling (natural vibration or the like) during flight.

搭載部５の形状・機構は、荷物５２を収納したり保持したりすることができれば特に制限されるものではなく、第１搭載部３０に搭載される荷物５２が傾いたりその位置を保持することができるものであればどのようなものであってもよい。 The shape and mechanism of the mounting portion 5 are not particularly limited as long as the luggage 52 can be stored or held, and the luggage 52 mounted on the first mounting portion 30 is inclined or holds the position. Anything can be used as long as it is possible.

図２及び図３に示されるように、本実施の形態による搭載部５は、飛行体１の前後方向における重心Ｇｈよりも所定距離Ｌ１だけ進行方向Ｄにおいて後方に設けられている。所定距離Ｌ１は、荷物５２が、部分的にであっても、少なくとも後方のプロペラ２ｂが回転することによって生じる円領域（図３におけるプロペラ２ｂの１点鎖線で示される領域を参照）と上下方向において重複しないように定められる。換言すれば、所定距離Ｌ１は、プロペラ２の上方から見た場合に回転するプロペラ２と荷物５２とが重複しないような値に定められる。より好ましくは、荷物５２が後方のプロペラ２ｂから発生する後流領域Ｂｂの影響を受けない位置に設けられている。なお、搭載部５は、アーム上の任意の位置に設けることが可能である。また、取り付け後にスライド移動等することによって、その位置を変更することも可能である。 As shown in FIGS. 2 and 3, the mounting unit 5 according to the present embodiment is provided behind the center of gravity Gh in the front-rear direction of the flying object 1 by a predetermined distance L1 in the traveling direction D. The predetermined distance L1 is equal to the circular area (see the area indicated by the dashed line of the propeller 2b in FIG. 3) generated by the rotation of at least the rear propeller 2b, even if the luggage 52 is only partially. Are defined so as not to overlap. In other words, the predetermined distance L1 is set to a value such that the propeller 2 rotating and the load 52 do not overlap when viewed from above the propeller 2. More preferably, the load 52 is provided at a position not affected by the wake area Bb generated from the rear propeller 2b. The mounting section 5 can be provided at an arbitrary position on the arm. Further, the position can be changed by sliding or the like after the attachment.

バッテリー部６は、リチウムイオン二次電池（Ｌｉ−Ｐｏバッテリー等）等のバッテリー６０と、ヒンジ６２とを有している。本実施の形態によるバッテリー部６は、少なくとも重心よりも前方に設けられており、上述した搭載部５と前後方向においてバランスをとるカウンターウェイトとしての機能を有している。当該機能の詳細については後述する。ヒンジ６２は、当該ヒンジ６２を支点として、バッテリー６０が前後方向に折れ曲がるように構成されている。ヒンジ６２が折れ曲がる角度は、特に限定されない。なお、ヒンジ６２は、当該ヒンジ６２の方向（向き）を制御するためのモータ（図示せず）を有しており、制御部（図示せず：後述する）からの指示に応じてバッテリー６０の向きを変更することが可能である。本実施の形態によるヒンジ６２は、進行方向と同じ方向である前後方向のみに可動するものである。しかしながら、左右方向に可動するものであってもよい。 The battery section 6 has a battery 60 such as a lithium ion secondary battery (Li-Po battery or the like) and a hinge 62. The battery unit 6 according to the present embodiment is provided at least in front of the center of gravity, and has a function as a counterweight that balances the mounting unit 5 in the front-back direction. Details of the function will be described later. The hinge 62 is configured such that the battery 60 is bent in the front-rear direction with the hinge 62 as a fulcrum. The angle at which the hinge 62 is bent is not particularly limited. Note that the hinge 62 has a motor (not shown) for controlling the direction (direction) of the hinge 62, and the hinge 60 has a function of controlling the battery 60 in response to an instruction from a control unit (not shown: described later). It is possible to change the orientation. The hinge 62 according to the present embodiment is movable only in the front-rear direction, which is the same direction as the traveling direction. However, it may be movable in the left-right direction.

＜飛行時の説明＞
続いて、図２、図４乃至図６を参照して、本実施の形態による飛行体１の飛行態様について説明する。なお。以下の説明においては、説明を明確にするため、上昇時、水平移動時、下降時、再上昇時の４つの態様をそれぞれ説明するが、例えば、上昇しながら水平移動を行う等のように、これらの態様の組み合わせによって飛行する態様も当然含まれる。 <Explanation during flight>
Subsequently, a flight mode of the flying object 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 4 to 6. In addition. In the following description, in order to clarify the explanation, four modes of ascending, horizontal moving, descending, and re-raising will be described, respectively, for example, such as performing horizontal moving while rising, A mode of flying by a combination of these modes is of course also included.

＜上昇時＞
図２に示されるように、ユーザが操作部を備えたラジオコントロール用の送信機を操作して、飛行体のモータ３の出力を上昇させて、プロペラ２の回転数を増加させる。プロペラ２が回転することによって、飛行体１を浮上させるために必要な揚力が鉛直上向きに発生する。当該揚力が飛行体１に働く重力を超えると飛行体１は、地面を離れて出発地を離陸する。 <Up>
As shown in FIG. 2, the user operates a radio control transmitter provided with an operation unit to increase the output of the motor 3 of the flying object and increase the rotation speed of the propeller 2. As the propeller 2 rotates, a lift required to levitate the flying object 1 is generated vertically upward. When the lift exceeds the gravity acting on the flying object 1, the flying object 1 leaves the ground and takes off from the starting point.

図示されるように、上昇時は、アーム４を含む飛行体１が全体として水平に維持される。この際、バッテリー部６の向きは鉛直上向きに維持される。換言すれば、プロペラ２によって発生する揚力がそれぞれ同等である場合、前後方向においては、飛行体１にかかる重力は重心Ｇｈに関して一致している（重心Ｇｈを中心とした左右方向周りの回転モーメントは打ち消しあっている）。これにより、飛行体１は水平を保ちながら上昇することができる。 As shown, the flying object 1 including the arm 4 is maintained horizontally as a whole when ascending. At this time, the orientation of the battery unit 6 is maintained vertically upward. In other words, when the lifts generated by the propellers 2 are the same, in the front-back direction, the gravitational force applied to the flying object 1 matches with respect to the center of gravity Gh (the rotational moment around the center of gravity Gh in the left-right direction is Have been neglected). As a result, the flying object 1 can rise while maintaining the level.

なお、バッテリー部６の方向は、荷物５２の重さによって向きを変更することが可能である。即ち、軽い荷物の場合にはバッテリー６は後方に傾き、思い荷物の場合にはバッテリー部６は前方に傾きバランスをとる。 The direction of the battery unit 6 can be changed depending on the weight of the luggage 52. That is, in the case of light luggage, the battery 6 tilts backward, and in the case of unintended luggage, the battery unit 6 tilts forward to balance.

なお、飛行体１は、当該飛行体１にかかる重量とプロペラ２の回転によって飛行体１に発生する揚力とが力学的に釣り合っている場合に、ホバリングすることができる。このとき、飛行体１の高度は、一定レベルに維持されている。本実施の形態における飛行体１は、ホバリングの際にも上述した図２と同様の姿勢を維持する。 Note that the flying object 1 can hover when the weight applied to the flying object 1 and the lift generated in the flying object 1 due to the rotation of the propeller 2 are dynamically balanced. At this time, the altitude of the flying object 1 is maintained at a constant level. The flying object 1 in the present embodiment maintains the same attitude as that of FIG. 2 described above during hovering.

＜水平移動時＞
飛行体１は、水平方向に進行する場合には進行方向に向かって前方にあるプロペラ２の回転数よりも、進行方向に向かって後方にあるプロペラ２の回転数を多くするように制御される。従って、図４に示されるように、進行方向に水平移動時は、飛行体１は前傾姿勢をとる。この際、バッテリー部６はヒンジ６２よりも後方に倒れることによって、バランスをとる。このとき、ヒンジ５０があることによって、荷物５２の向きは水平に保たれている。 <When moving horizontally>
When traveling in the horizontal direction, the flying object 1 is controlled such that the rotation speed of the propeller 2 located rearward in the traveling direction is higher than the rotation speed of the propeller 2 located forward in the traveling direction. . Therefore, as shown in FIG. 4, when the vehicle 1 moves horizontally in the traveling direction, the flying object 1 assumes a forward leaning posture. At this time, the battery unit 6 balances by falling backward from the hinge 62. At this time, the presence of the hinge 50 keeps the orientation of the load 52 horizontal.

図１（Ｂ）と図４とを比較して理解されるように、搭載部５が重心Ｇｈよりも後方に位置しているため、荷物５２がプロペラ２ｆ及びプロペラ２ｂの後流領域Ｂｆ、Ｂｂ内に位置していない。従って、本実施の形態による飛行体１によれば、少なくとも水平方向の進行時における飛行効率を上げることができる。 As can be understood by comparing FIG. 1 (B) with FIG. 4, since the mounting portion 5 is located behind the center of gravity Gh, the load 52 is located behind the propeller 2f and the downstream region Bf, Bb of the propeller 2b. Not located within. Therefore, according to the flying object 1 according to the present embodiment, it is possible to increase the flight efficiency at least when traveling in the horizontal direction.

＜下降時（着陸時）＞
図５に示されるように、下降時においては、バッテリー部６はヒンジ６２を中心に回転し下向きとなる。一般的な飛行体１に上昇気流による上向きの力がかかると、飛行体１はバランスを崩して、墜落する恐れがある。しかしながら、飛行体１は、下降前にバッテリー部６を鉛直下向きにすることから、当該飛行体１の重心は垂直方向に下がる（図６内に模式的に表したバッテリー部６移動前の位置Ｇ_Ｖ０とＧ_Ｖ１を参照）。飛行体１の重心を下げることによって、上昇気流によって、飛行体１にかかる上向きの力を打ち消すことができる。このように、本実施の形態による飛行体１は、飛行体１の重心Ｇｈを下げる手段を適宜組み合わせて採択することによっても、上昇気流によって発生する力に対抗することができる。 <Descent (landing)>
As shown in FIG. 5, when descending, the battery unit 6 rotates around the hinge 62 and faces downward. When an upward force is applied to a general flying object 1 by an upward airflow, the flying object 1 may lose balance and fall. However, since the flying object 1 turns the battery unit 6 vertically downward before descending, the center of gravity of the flying object 1 is lowered vertically (the position G before movement of the battery unit 6 schematically shown in FIG. 6). see _V0 and _{G V1).} By lowering the center of gravity of the flying object 1, the upward force applied to the flying object 1 can be canceled by the updraft. As described above, the flying object 1 according to the present embodiment can also oppose the force generated by the updraft by appropriately combining and adopting means for lowering the center of gravity Gh of the flying object 1.

飛行体１は、目的地に着陸して、搭載部５に搭載されている荷物５２を目的地に下ろす。即ち、目的地において、飛行体１と荷物５２は分離される。飛行体１と荷物５２の分離は、荷物５２が搭載部５から切り離すことによって行われる。本実施の形態における飛行体１は、軽量化を図るために着陸脚を有していない。従って、着陸時には、搭載されたの持ち５２自身が着陸脚の機能を有することとなる。しかしながら、荷物の特性等の事情に応じて、着陸脚を設けることとしてもよい。 The flying object 1 lands at the destination and lowers the luggage 52 mounted on the mounting unit 5 to the destination. That is, the flying object 1 and the luggage 52 are separated at the destination. The separation between the flying object 1 and the luggage 52 is performed by separating the luggage 52 from the mounting unit 5. The flying object 1 in the present embodiment does not have a landing leg to reduce the weight. Therefore, at the time of landing, the on-board carrier 52 itself has the function of a landing leg. However, a landing leg may be provided according to circumstances such as the characteristics of the luggage.

通常、飛行体１から荷物Ｌが分離された直後はペイロードが小さくなり、当該飛行体１の重心は、上方向に瞬間的に移動することが考えられる。しかしながら、図６を参照して説明したように、飛行体１は、目的上空に到着した後、バッテリー部６が鉛直下向きになるようにその向きを変更し、重心をプロペラ２によって発生する揚力の中心（以下「揚力中心」という）よりも鉛直下向きに位置するようにしている。このため、飛行体１から荷物５２が分離された後であっても、依然として重心の鉛直方向における位置は揚力中心よりも下方に位置させることができる。 Normally, the payload becomes small immediately after the baggage L is separated from the flying object 1, and the center of gravity of the flying object 1 is considered to move instantaneously upward. However, as described with reference to FIG. 6, after arriving at the target sky, the flying object 1 changes its direction so that the battery unit 6 is directed vertically downward, and sets the center of gravity of the lift generated by the propeller 2. It is located vertically downward from the center (hereinafter referred to as “lift center”). For this reason, even after the luggage 52 is separated from the flying object 1, the position of the center of gravity in the vertical direction can still be located below the center of lift.

＜再上昇時＞
図７に示されるように、搭載部５から荷物５２が分離した後、バッテリー部６は更に後方に回転する。これにより、飛行体１は、当該荷物５２の分離による重心の変化に対してバランスをとることが可能となる。本実施の形態におけるバッテリー部６は、図示しないロック機構を備えている。ロック機構は、バッテリー部６を図７に示される位置にロックする。移動体１は、この状態のまま再上昇し出発地等の指定された場所に戻る。 <When rising again>
As shown in FIG. 7, after the luggage 52 is separated from the mounting unit 5, the battery unit 6 further rotates backward. Thus, the flying object 1 can balance the change in the center of gravity due to the separation of the baggage 52. The battery unit 6 in the present embodiment has a lock mechanism (not shown). The lock mechanism locks the battery unit 6 at the position shown in FIG. The moving body 1 rises again in this state and returns to a designated place such as a departure place.

上述した実施の形態においては、搭載部５２とバランスをとるためのカウンターウェイトとしてバッテリー部を利用することとしていた。しかしながら、搭載部５２とバランスをとるための手段はこれに限定されない。例えば、プロペラ２の回転速度を変更すること In the above-described embodiment, the battery unit is used as a counterweight for balancing with the mounting unit 52. However, means for balancing with the mounting section 52 is not limited to this. For example, changing the rotation speed of the propeller 2

上述した飛行体は、図８に示される機能ブロックを有している。なお、図８の機能ブロックは最低限の参考構成である。フライトコントローラは、所謂処理ユニットである。処理ユニットは、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニットは、図示しないメモリを有しており、当該メモリにアクセス可能である。メモリは、１つ以上のステップを行うために処理ユニットが実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶している。メモリは、例えば、ＳＤカードやランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類から取得したデータは、メモリに直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。 The flying object described above has the functional blocks shown in FIG. Note that the functional blocks in FIG. 8 are minimum reference configurations. The flight controller is a so-called processing unit. A processing unit may include one or more processors, such as a programmable processor (eg, a central processing unit (CPU)). The processing unit has a memory (not shown) and can access the memory. The memory stores logic, code, and / or program instructions that the processing unit can execute to perform one or more steps. The memory may include, for example, a detachable medium such as an SD card or a random access memory (RAM) or an external storage device. Data obtained from cameras and sensors may be directly transmitted and stored in the memory. For example, still image / moving image data shot by a camera or the like is recorded in a built-in memory or an external memory.

処理ユニットは、飛行体の状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、６自由度（並進運動ｘ、ｙ及びｚ、並びに回転運動θ_ｘ、θ_ｙ及びθ_ｚ）を有する飛行体の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために飛行体の推進機構（モータ等）を制御する。制御モジュールは、搭載部、センサ類の状態のうちの１つ以上を制御することができる。 The processing unit includes a control module configured to control a condition of the vehicle. For example, the control module 6 degrees of freedom (translation x, y and z, and rotational movement theta _x, theta _y and theta _z) spatial arrangement of aircraft with the speed, and / or to adjust the acceleration Control the propulsion mechanism (motor, etc.) of the flying object. The control module can control one or more of the states of the mounting unit and the sensors.

処理ユニットは、１つ以上の外部のデバイス（例えば、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器）からのデータを送信および／または受け取るように構成された送受信部と通信可能である。送受信機は、有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。例えば、送受信部は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの１つ以上を利用することができる。送受信部は、センサ類で取得したデータ、処理ユニットが生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのうちの１つ以上を送信および／または受け取ることができる。 The processing unit can communicate with a transceiver configured to transmit and / or receive data from one or more external devices (eg, terminals, displays, or other remote controllers). The transceiver can use any suitable communication means, such as a wired or wireless communication. For example, the transmission / reception unit uses one or more of a local area network (LAN), a wide area network (WAN), infrared, wireless, WiFi, point-to-point (P2P) network, telecommunication network, cloud communication, and the like. be able to. The transmission / reception unit can transmit and / or receive one or more of data obtained by the sensors, processing results generated by the processing unit, predetermined control data, user commands from a terminal or a remote controller, and the like. .

本実施の形態によるセンサ類は、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）、またはビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。 The sensors according to the present embodiment may include an inertial sensor (acceleration sensor, gyro sensor), a GPS sensor, a proximity sensor (eg, a rider), or a vision / image sensor (eg, a camera).

本発明の飛行体は、宅配業務専用の飛行体としての利用、及び倉庫、工場内における産業用の飛行体としての利用が期待できる。また、本発明の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業において利用することができ、さらに、本発明は、カメラ等を搭載した空撮用の飛行体としても好適に使用することができる他、セキュリティ分野、農業、インフラ監視等の様々な産業にも利用することができる。 The flying body of the present invention can be expected to be used as a flying body dedicated to home delivery service and as an industrial flying body in a warehouse or a factory. In addition, the flying object of the present invention can be used in an airplane-related industry such as a multicopter / drone, and the present invention can also be suitably used as an aerial photographing vehicle equipped with a camera or the like. Besides, it can be used in various industries such as security field, agriculture, infrastructure monitoring, etc.

上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。 The embodiment described above is merely an example for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit and interpret the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit thereof, and it goes without saying that the present invention includes equivalents thereof.

１、１’ 飛行体
２、２ｆ、２ｂプロペラ（揚力発生部）
３モータ
４アーム（アーム部）
５搭載部
６バッテリー部（カウンターウェイト）
５０、６２ヒンジ
５２荷物（搭載対象物）
６０バッテリー

1, 1 'flying vehicle 2, 2f, 2b Propeller (lift generator)
3 motor 4 arm (arm part)
5 Mounting section 6 Battery section (counter weight)
50, 62 Hinge 52 Luggage (loading object)
60 battery

Claims

A flying object capable of traveling at least in the front-back direction,
A lift generator,
An arm portion for holding the lift generating portion,
A mounting unit provided on the arm unit, the mounting unit is located behind the center of gravity of the flying object,
Maintaining means for maintaining the orientation of the flying object at least horizontal,
The maintenance means further includes a counterweight provided forward in the front-rear direction with respect to the center of gravity of the flying object,
The counterweight is set vertically downward before the flight body descends,
Flying object.

The flying object according to claim 1,
The counterweight is a battery of the flying object,
Flying object.

The flying object according to claim 2, wherein
The maintaining means further includes a connecting portion that connects the counter weight movably within a predetermined range,
Flying object.

The flying object according to claim 3, wherein
The connection unit connects the counter weight movably only in the front-rear direction,
Flying object.

A flying object according to any one of claims 1 to 4,
The lift generating unit is a plurality of rotors in which a wake is generated, and a wake region is generated by the rotor in the flight of the flying object,
When the flying object moves at least in the front-rear direction, the rotational speed of the rotor located rearward in the traveling direction is set to be larger than the rotational speed of the rotor located forward in the traveling direction. Control,
Flying object.