JP2020073370A - Flying object with protection frame movable on land (and on water, if possible), and automatic charging device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、陸上(および可能な場合は水上を)走行可能なプロテクトフレーム付の飛行体およびその自動充電装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an aircraft with a protect frame capable of traveling on land (and above water if possible) and an automatic charging device thereof.
本発明の陸上(および可能な場合は水上を)走行可能なプロテクトフレーム付の飛行体に関する従来技術は、推進器(プロペラ駆動装置やジェット型推進装置など)をもつ飛行体(以下、飛行体本体)であり、例えば非特許文献1と2のようなヘリコプタ型のものや、非特許文献3のような飛行船型や、非特許文献4のような航空機型のものである。一方、特許文献1では、機体に複数のロータ(プロペラ)が配設された飛行体本体であって、ロータを2次元的にプロテクトフレームで囲うことによって、フレームの内側に配設される前記ロータと障害物との接触を防止する飛行体本体を開示している。また、飛行体本体
の自動充電装置に関する従来技術は、非特許文献5に示すように自動でバッテリーを交換・充電するシステムが提案されている。
The prior art relating to a vehicle with a protect frame capable of traveling on land (and water if possible) of the present invention is a vehicle having a propulsion device (a propeller drive device, a jet propulsion device, etc.) ), For example, a helicopter type as in Non-Patent Documents 1 and 2, an airship type as in Non-Patent Document 3, and an aircraft type as in Non-Patent Document 4. On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-163242, the rotor body is a main body of an aircraft in which a plurality of rotors (propellers) are provided, and the rotor is provided inside a frame by enclosing the rotor two-dimensionally with a protect frame. Disclosed is a flying body main body that prevents contact between an obstacle and an obstacle. Further, as a conventional technique relating to an automatic charging device for an aircraft body, as shown in Non-Patent Document 5, a system for automatically replacing and charging a battery has been proposed.
しかし従来技術の飛行体本体には以下の13件の問題がある。即ち、前記非特許文献1〜4で開示された推進器(プロペラ駆動装置やジェット型推進装置など)をもつ飛行体本体では、以下1)〜8)および13)の問題点がある。また、特許文献1で開示された飛行体本体には、6)および9)〜13)の問題点がある。 However, the conventional air vehicle body has the following 13 problems. That is, in the aircraft body having the propulsion device (propeller drive device, jet propulsion device, etc.) disclosed in Non-Patent Documents 1 to 4, there are problems of 1) to 8) and 13) below. Further, the aircraft body disclosed in Patent Document 1 has the problems 6) and 9) to 13).
(問題点)
1)着陸時に「風」などにより姿勢が不安定になり墜落しやすく、飛行体本体の破損や危険を伴う。
2)着陸面が平坦でないと着陸時に転倒しやすく、飛行体本体の破損や危険を伴う。
3)陸上からの離陸時において、地表面が平坦であることや周囲に人がいない安全な場所に限られる(地表面が平坦でないと飛行体本体が不安定化しやすく、周囲に人がいるとプロペラ等で危険である)。
4)移動するためには常に飛行するしかないため、飛行体本体を持ち上げる力が常に必要である。そのため、多大なエネルギーを要し、飛行時間も制限される。
5)一度墜落すると、自立的な復帰が困難であり、無人作業に不向きである。
6)陸上を移動できない。
7)低高度(陸上付近)や狭い場所(壁付近等)の飛行では、自身で起こす風などの外乱の影響を受けやすく、正確な移動が困難である。
8)プロペラ駆動の場合、飛行時本体が障害物に触れると、プロペラなどが破損し、墜落の危険を伴う。
9)飛行体本体を囲むフレームは平面上のみであるため、この平面以外の方向に出っ張りをもつ障害物に衝突した場合に飛行体本体が破損し、不安定化や墜落を引き起こしやすい。
10)着陸時や墜落時に飛行体本体が裏返りやすく、地面に凹凸などがあると、飛行体本体は地面から直接ダメージを受けるため、飛行体本体や搭載装置が破損しやすい。
11)着陸時や墜落時に飛行体本体が裏返ってしまったとき、離陸不可能となる。
12)移動するには常に飛行するしかないため、浮上に多くのエネルギーを必要とするだけでなく、風などにより不安定化し衝突や墜落を引き起こしやすく、用途が限定される。
13)水上を移動できない。
(problem)
1) At the time of landing, the posture becomes unstable due to the "wind" and it is easy for the aircraft to crash, which may damage the aircraft itself or cause danger.
2) If the landing surface is not flat, it is easy to fall down when landing, which may damage the aircraft body or cause danger.
3) When taking off from land, it is limited to a safe place where the ground surface is flat and there are no people around (if the ground surface is not flat, the body of the aircraft tends to become unstable, and if there are people around Dangerous with propellers).
4) Since the only way to move is to fly at all times, the force to lift the body of the flying body is always required. Therefore, a lot of energy is required and the flight time is limited.
5) Once a vehicle crashes, it is difficult to recover autonomously and is not suitable for unmanned work.
6) Cannot move on land.
7) When flying at low altitude (near land) or in a narrow space (near walls, etc.), it is easily affected by external disturbances such as wind, which makes accurate movement difficult.
8) In the case of propeller drive, if the main body touches obstacles during flight, the propellers will be damaged and there is a risk of a crash.
9) Since the frame surrounding the body of the aircraft is only on a plane, when the body collides with an obstacle having a protrusion in a direction other than this plane, the body of the aircraft is easily damaged, which may cause instability or crash.
10) When landing or crashing, the body of the aircraft is easily flipped over, and if the ground has irregularities, the body of the aircraft is directly damaged from the ground, and the body of the aircraft and the mounted device are easily damaged.
11) When the aircraft body flips over at the time of landing or crash, it becomes impossible to take off.
12) Since the only way to move is to fly at all times, not only does it require a lot of energy to levitate, but it is also unstable due to the wind and the like, and it is easy to cause a collision or a fall.
13) Cannot move on the water.
また、飛行体本体の自動充電装置に関する従来技術には、非特許文献5に記載されているように、モーションキャプチャシステムに基づいた手法とテザードランディングシステムに基づいた手法が提案されているが、14)〜15)の問題点がある。
14)モーションキャプチャシステムに基づいた手法では、複数台の高速高精度カメラなどで飛行中の3次元動作をリアルタイムで正確に測定し、フィードバック制御で障害物を回避し、充電のために指定させた位置に高精度で着陸させる方法であるため、それを実現するために高価な自動制御設備とカメラなどの設置スペースを必要とする。また、この手法では、着陸の位置精度により充電の可否が決まるが、着陸地点までの移動は飛行であるため、風などの外乱の影響を受けやすく、正確な位置の着陸が困難となり、確実性に乏しい。
15)テザードランディングシステムに基づいた手法では、飛行体本体に搭載したリールからテザーを所定の長さまで降ろし、地上の充電装置に備えられたテザーキャプチャリング機構により、テザー先端の錘をロックした後、テザーを巻き取り、指定された位置に着陸させる手法である。しかし、テザーと錘の巻き取りを自動制御できる装置を飛行体本体に設置する必要がある。さらにこの手法では、着陸の位置精度および姿勢精度により充電の可否が決まり、着陸地点までの移動をテザーの巻き取りで行うことで、モーションキャプチャシステムに基づく手法に比べて確実性を向上させているが、テザーの巻き取りの際
、機体姿勢を正確に保持する姿勢制御とテザーの張力を一定に保つ張力制御の両方を同時に必要とするため、風などの影響を受けやすく、特に低高度では自身で起こす風などにより飛行体は大きく煽られ、不安定化を起こしやすく、正確な位置・姿勢の着陸が困難となりやすい。また飛行体のテザーと錘をキャッチするテザーキャプチャ装置は長い2本のアームで構成され、長いほどキャッチできる確率が高まるが、装置が大型化してしまう。
Further, as described in Non-Patent Document 5, a technique based on a motion capture system and a technique based on a tethered landing system have been proposed as conventional techniques related to an automatic charging device for an aircraft body. There are problems 14) to 15).
14) With the method based on the motion capture system, three-dimensional motions during flight were accurately measured in real time with multiple high-speed, high-precision cameras, etc., and obstacles were avoided by feedback control, and designated for charging. Since it is a method of landing at a position with high accuracy, it requires expensive automatic control equipment and installation space for cameras and the like to realize it. Also, with this method, whether or not charging is possible depends on the position accuracy of the landing, but since the movement to the landing point is a flight, it is easily affected by external disturbances such as wind, making it difficult to land at an accurate position. Poor.
15) In the method based on the tethered landing system, the tether is lowered to a predetermined length from the reel mounted on the aircraft body, and the weight at the tip of the tether is locked by the tether capturing mechanism provided on the ground charging device. It is a method of winding the tether and landing it at the designated position. However, it is necessary to install a device that can automatically control the winding of the tether and the weight on the aircraft body. Furthermore, in this method, the possibility of charging is determined by the position accuracy and attitude accuracy of the landing, and the movement to the landing point is carried out by winding the tether, which improves the certainty compared to the method based on the motion capture system. However, when the tether is wound, it requires both posture control that maintains the aircraft's posture accurately and tension control that keeps the tether tension constant, so it is easily affected by wind and other factors, especially at low altitudes. Aircraft are greatly swayed by the wind caused by, and are likely to cause instability, making it difficult to land in an accurate position and attitude. A tether capture device for catching a tether and a weight of an air vehicle is composed of two long arms. The longer the tether capture device is, the higher the probability of catching is, but the device becomes larger.
本発明は前記問題点を解決するものであり、既存の飛行体本体の必要な部分を保護する1つのまたは2つの独立したプロテクトフレームを飛行体本体に取り付けるだけで、3次元空間に存在する障害物に衝突しても飛行体本体の破損を生じず、着陸時や墜落時のダメージを軽減し、飛行体本体やこれに付加する搭載装置を保護する。
また、いかなる姿勢で着陸や墜落をしても、飛行体の姿勢を再び離陸しやすい姿勢に自立的に回復し、さらに新たな推進器の追加なしで、飛行だけでなく、陸上(および可能な場合は水上)を全方位走行できる。以下、「飛行体」とは、飛行体本体とプロテクトフレームを含む形態をいう。よって本発明は、安全性、操作性、および省エネルギー性に優れた、陸上(および可能な場合は水上)の走行ができる飛行体を提供することを目的とする。
更に、飛行体の充電を自動的に行うため、プロテクトフレームをガイドとし、充電装置に確実にセッティングして充電する自動充電装置を提供することも目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems, and an obstacle existing in a three-dimensional space can be obtained by simply attaching one or two independent protect frames to the necessary parts of an existing aircraft body to the aircraft body. It does not damage the body of the aircraft even if it collides with an object, reduces damage when landing or crashes, and protects the body of the aircraft and the equipment mounted on it.
In addition, even if the aircraft lands or crashes in any attitude, it independently restores the attitude of the aircraft to a attitude that makes it easy to take off again, and without the addition of a new propulsion device, it can fly as well as land (and possible In this case, you can drive in all directions. Hereinafter, the “aircraft” refers to a form including the body of the aircraft and a protect frame. Therefore, it is an object of the present invention to provide a flying vehicle that is excellent in safety, operability, and energy saving and can travel on land (and on water if possible).
Another object of the present invention is to provide an automatic charging device that charges a flight object automatically by using the protect frame as a guide and surely setting the charging device for charging.
前記目的を達成するため以下の手段がある。すなわち、回転翼機は、推進力を発生する2つ以上の推進部と、前記2つ以上の推進部を制御する制御部を含む本体部と、前記本体部および前記2つ以上の推進部の少なくとも一部を囲む、転がり可能な形状である一対のプロテクトフレームと、前記本体部に取り付けられた軸と、を備えた回転翼機であって、前記軸に前記一対のプロテクトフレームが取り付けられたことで、前記本体部および前記2つ以上の推進部に対して前記一対のプロテクトフレームが回転可能となっている。そして当該回転翼機は陸上を走行する。以下に示す手段は、特許請求の範囲には記載しない手
段である。(1)推進力を発生する2つ以上の推進部と、前記2つ以上の推進部を制御する制御部およびバッテリー部からなる本体部と、前記本体部および前記2つ以上の推進部を立体的に包み込む一対のプロテクトフレームと、からなる回転翼機であって、2つの棒状の固定軸を更に備え、前記2つの棒状の固定軸は、主たる進行方向に垂直となるように、一方の端部が前記本体部の左右に固定され、他方の端部に互いに同軸となる回転部を有し、前記一対のプロテクトフレームは、転がり可能な形状であり、前記一対のプロテクトフレームの回転中心は、前記回転部にそれぞれ取り付けされ、前記一対のプロテクトフレ
ームの回転中心の頂部の外側に突起部をそれぞれ有し、陸上を走行することを特徴とする回転翼機。(2)前記一対のプロテクトフレームは左右の車輪として用いられ、互いに反対方向に回転し方向転換することを特徴とする上述の(1)に記載の回転翼機。(3)前記本体部の鉛直下方部に固定された重りが取り付けられ自立的に鉛直上方向に向き、鉛直上方向に飛行することを特徴とする上述の(1)または(2)に記載の回転翼機。(4)前記プロテクトフレームは輪郭部と骨格部から構成され、前記輪郭部は、密度を水に対して小さくして浮力を得る構造であり、プロテクトフレームの下側の一部を水中に沈めて水上を走行することを特徴とする上述の(1)乃至(3)のいずれか1つに記載の回転翼機。(5)前記2つ以上の推進部は、前記2つの棒状の固定軸の同軸を挟むと共に前記2つの棒状の固定軸の同軸から離れて設置され、前記制御部は、前記主たる進行方向に前記陸上を転がり移動する際、前記2つの棒状の固定軸の同軸周りに前記2つ以上の推進部の傾きを制御する機能を有することを特徴とする上述の(1)乃至(4)のいずれか1つに記載の回転翼機。(6)前記制御部は、少なくとも前記推進力について、前記一対のプロテクトフレームを前記陸上に押し付け、前記陸上を転がり移動する制御をする機能を備えることを特徴とする上述の(1)乃至(5)のいずれか1つに記載の回転翼機。(7)推進力を発生する2つ以上の推進部と、前記2つ以上の推進部を制御する制御部を含む本体部と、前記本体部および前記2つ以上の推進部の少なくとも一部を囲む、転がり可能な形状である一対のプロテクトフレームと、前記本体部および前記2つ以上の推進部に対して前記一対のプロテクトフレームが回転可能なように、前記一対のプロテクトフレームを前記本体部に取り付ける固定軸と、を備え、前記一対のプロテクトフレームの回転中心の頂部の外側に突起部をそれぞれ有し、陸上を走行することを特徴とする回転翼機。(8)前記一対のプロテクトフレームは左右の車輪として用いられ、互いに反対方向に回転し方向転換することを特徴とする上述の(7)に記載の回転翼機。(9)前記本体部の鉛直下方部に固定された重りが取り付けられ自立的に鉛直上方向に向き、鉛直上方向に飛行することを特徴とする上述の(7)または(8)に記載の回転翼機。(10)前記プロテクトフレームは輪郭部と骨格部から構成され、前記輪郭部は、密度を水に対して小さくして浮力を得る構造であり、プロテクトフレームの下側の一部を水中に沈めて水上を走行することを
特徴とする上述の(7)乃至(9)のいずれか1つに記載の回転翼機。(11)前記2つ以上の推進部は、前記固定軸を挟むと共に前記固定軸から離れて設置され、前記制御部は、前記陸上を転がり移動する際、前記固定軸周りに前記2つ以上の推進部の傾きを制御する機能を有することを特徴とする上述の(7)乃至(10)のいずれか1つに記載の回転翼機。(12)前記制御部は、少なくとも前記推進力について、前記一対のプロテクトフレームを前記陸上に押し付け、前記陸上を転がり移動する制御をする機能を備えることを特徴とする上述の(7)乃至(11)のいずれか1つに記載の回転翼機。上述の手段(1)乃至(12)には、以下の効果がある。手段(1)または(7)の構成によれば、前記プロテクトフレームは、飛行体本体を立体的(3次元的)に包み込んでおり、着陸時・離陸時・飛行時・墜落時に地表面や任意形状の障害物に当たっても、飛行体本体や搭載装置に傷を与えることがほとんどなく、かつ着陸時や墜落時においても飛行体本体や搭載装置は直接衝撃を受けずフレームにより保護されるため、前記問題点1)、2)、8)、9)、及び10)を解決できる。また、プロテクトフレームは、飛行体本体の全てを覆うのではなく、推進部(プロペラとモータ)など、保護すべき必要部分のみを覆えば、全てを覆うよりも全体の重量を軽量化でき、移動時に省力化などを達成する。また、本体に取り付けられたプロテクトフレームが、推進部に対して回転可能となっていることで、推進力のかかる方向が維持されながらプロテクトフレームが転がることが可能となる。また、推進部が2つ以上あるので各推進部の推進力を制御することにより図8のように前後だけでなく、図9のように左右などあらゆる方向に自由に移動できる。その結果、陸上(および可能な場合は水上)を移動する際、2輪車両のように、前後進だけでなく、その場で回転もでき小回りがきくため、災害地の瓦礫などによる狭い場所での方向転換や、屋内の曲がりくねった迷路のような狭い場所での移動や、障害物を避けながら車庫入れす
るような位置と姿勢の制御なども可能となり、屋内や屋外などあらゆる場面での作業を実現できる。前記プロテクトフレームの輪郭部が転がり可能な形状である。このような構成によれば、いかなる姿勢で着陸しても転がりやすい形状になり、かつ内部の飛行体本体の空気の流れを妨げないよう、プロテクトフレームに十分な隙間をもたせ、また、重量は飛行体本体のペイロード以下で十分に軽量とすれば、プロテクトフレームを含めた回転翼機が、離着陸を含め空中や陸上で自由に運動できる。このため前記問題点1)、2)、8)、9)及び10)に加え4)、6)、7)及び12)を解決できる。さらに、図1に示
す効果がある。手段(2)または(8)は、停止時において左右のプロテクトフレームは互いに逆方向に回転することが可能になり容易に方向を変更することができる。手段(3)または(9)の構成によれば、重りにより無推力時には着陸時や墜落時を含め、いかなる姿勢で墜落や着陸をしても転がり、再び離陸しやすい望ましい姿勢を自立的に回復する。よって、優れた操縦性を保証し、地表面の形状とは無関係に回転翼機が真上を向き、離陸時に都合のよい姿勢に落ち着くため、前記問題点2)、3)、5)、及び11)を解消できる。手段(4)または(10)の構成によれば、陸上だけでなく水上も走行可能にできるため、前記問題点13)を解決できる。(5)、(6)、(11)または(12)の手段は、図10に示す効果がある。また、以下の特許請求の範囲には記載しない別途手段と効果がある。ここで、飛行体は回転翼機と同じである(以下、同じ)。(100)前記飛行体が自動操縦または手動による遠隔操縦で移動制御可能な飛行体である。手段(100)よれば、自動操縦または手動による遠隔操縦により、陸上(および可能な場合は水上)及び空中を自由に移動できるため、監視者や操縦者の安全を確保しつつ、遠隔地や災害地や人が行きにくい危険な場所で自由な移動や様々な作業を実現でき、応用範囲が広がる。(101)前記飛行体にカメラ、および/または位置情報検出装置、および/または環境測定装置が備えられた飛行体である。手段(101)によれば、前記飛行体にカメラや位置情報検出装置や環境測定装置(放射線やガスや温度の測定装置など)のいずれか1つまたは2つまたは全部を備えることもできる。これらの装置を搭載することにより、空撮、観測、監視作業などが可能となる。(102)前記飛行体が地上コンピュータまたは飛行体上の計算制御装置により自動操縦可能である飛行体である。手段(102)によれば、複数の飛行体を自動操縦の下で陸上(および可能な場合は水上)及び空中を自由に移動や作業ができる。その結果、あらかじめ必要な作業をプログラミングし実行するだけで、指定された遠隔地や災害地や人が行きにくい場所などへ、瓦礫や障害物があっても無人で安全かつ確実に移動し、複数の飛行体により様々な方向から同時に空撮、観測、監視などの作業を実施でき、自動充電装置と組み合わせれば、半永久的な自動観測・監視システムも実現できる。
There are the following means for achieving the above object. That is, the rotary wing machine includes two or more propulsion units that generate propulsive force, a main body unit that includes a control unit that controls the two or more propulsion units, and the main body unit and the two or more propulsion units. What is claimed is: 1. A rotary wing machine comprising a pair of rollable protective frames surrounding at least a part and a shaft attached to the main body, wherein the pair of protect frames are attached to the shaft. Thus, the pair of protect frames are rotatable with respect to the main body and the two or more propulsion units. Then, the rotary wing machine travels on land. The following means are means not described in the claims. (1) Two or more propulsion units that generate a propulsive force, a main body unit including a control unit and a battery unit that control the two or more propulsion units, and the main body unit and the two or more propulsion units are three-dimensional. And a pair of protect frames that wrap around each other, further comprising two rod-shaped fixed shafts, the two rod-shaped fixed shafts having one end so as to be perpendicular to the main traveling direction. The parts are fixed to the left and right of the main body part, and have rotating parts that are coaxial with each other at the other end part, the pair of protect frames have a rollable shape, and the rotation center of the pair of protect frames is A rotary wing machine, which is attached to each of the rotating parts, has protrusions outside the tops of the center of rotation of the pair of protect frames, and travels on land. (2) The rotary wing machine according to the above (1), wherein the pair of protect frames are used as left and right wheels and rotate in opposite directions to change directions. (3) The above-mentioned (1) or (2), characterized in that a weight fixed to a vertically lower portion of the main body portion is attached to the body portion, and the weight autonomously faces the vertically upward direction and flies in the vertically upward direction. Rotorcraft. (4) The protect frame is composed of a contour portion and a skeleton portion, and the contour portion has a structure in which density is reduced with respect to water to obtain buoyancy, and a part of the lower side of the protect frame is submerged in water. The rotary wing machine according to any one of the above (1) to (3), which travels on water. (5) The two or more propulsion units are installed apart from the coaxial axes of the two rod-shaped fixed shafts while sandwiching the coaxial axes of the two rod-shaped fixed shafts, and the control unit is disposed in the main traveling direction. Any one of the above (1) to (4), which has a function of controlling the inclination of the two or more propulsion units around the same axis of the two rod-shaped fixed shafts when rolling on land. The rotary wing machine according to one. (6) The control unit has a function of pressing the pair of protect frames against the land and rollingly moving the land with respect to at least the propulsive force. (1) to (5) ) The rotary wing aircraft according to any one of 1). (7) Two or more propulsion units that generate propulsive force, a main body unit including a control unit that controls the two or more propulsion units, and at least a part of the main body unit and the two or more propulsion units. A pair of protect frames that are surrounding and rollable, and a pair of the protect frames on the main body so that the pair of protect frames can rotate with respect to the main body and the two or more propulsion units. And a fixed shaft to be mounted, each of which has a protrusion on the outside of the top of the center of rotation of the pair of protect frames, and travels on land. (8) The rotary wing machine according to (7) above, wherein the pair of protect frames are used as left and right wheels and rotate in opposite directions to change directions. (9) The above-mentioned (7) or (8), characterized in that a weight fixed to a vertically lower portion of the main body is attached to the body so that the weight autonomously faces the vertically upward direction and flies in the vertically upward direction. Rotorcraft. (10) The protect frame is composed of a contour portion and a skeleton portion, and the contour portion has a structure in which density is reduced with respect to water to obtain buoyancy, and a part of the lower side of the protect frame is submerged in water. The rotary wing machine according to any one of (7) to (9) above, which travels on water. (11) The two or more propulsion units are installed apart from the fixed shaft while sandwiching the fixed shaft, and the control unit, when rolling on the land, moves the two or more propulsion units around the fixed shaft. The rotary wing machine according to any one of (7) to (10) above, which has a function of controlling the inclination of the propulsion unit. (12) The control unit has a function of pressing the pair of protect frames against the land and rollingly moving the land with respect to at least the propulsive force. (7) to (11) ) The rotary wing aircraft according to any one of 1). The above means (1) to (12) have the following effects. According to the configuration of the means (1) or (7), the protect frame wraps the aircraft body in three dimensions (three-dimensionally), and at the time of landing, takeoff, flight, or crash, the ground surface or arbitrary Even if it hits an obstacle of a shape, it rarely damages the main body of the aircraft and the onboard device, and the aircraft body and the onboard device are protected from the frame without being directly impacted even when landing or crashing. Problems 1), 2), 8), 9), and 10) can be solved. In addition, the protect frame does not cover the entire body of the aircraft, but only the necessary parts that should be protected, such as the propulsion part (propeller and motor), can reduce the overall weight and cover Sometimes labor saving is achieved. Moreover, since the protect frame attached to the main body is rotatable with respect to the propulsion unit, the protect frame can roll while maintaining the direction in which the propulsive force is applied. Further, since there are two or more propulsion units, by controlling the propulsive force of each propulsion unit, the propulsion unit can be freely moved not only in the front and rear direction as shown in FIG. 8 but also in the left and right directions as shown in FIG. As a result, when moving on land (and if possible on the water), it can rotate not only forward and backward like a two-wheeled vehicle, but it can also turn on the spot, so it can be used in a narrow place due to debris in a disaster area. It is possible to change the direction of the car, move in a narrow space such as a winding maze indoors, and control the position and posture so that the car can be parked while avoiding obstacles. realizable. The contour of the protect frame has a rollable shape. With such a configuration, the shape is such that it rolls easily when landing in any posture, and the protect frame has a sufficient clearance so as not to obstruct the air flow of the internal flying body, and the weight is high enough to fly. If it is light enough below the payload of the body, the rotorcraft including the protect frame can freely move in the air or on land, including takeoff and landing. Therefore, in addition to the problems 1), 2), 8), 9) and 10), the problems 4), 6), 7) and 12) can be solved. Furthermore, there is the effect shown in FIG. The means (2) or (8) allows the left and right protect frames to rotate in mutually opposite directions when stopped, and the direction can be easily changed. According to the configuration of the means (3) or (9), even if the vehicle is crashed or landed in any posture, including a landing or a crash when there is no thrust due to the weight, it rolls freely and recovers a desirable posture that makes it easy to take off again. To do. As a result, excellent maneuverability is ensured, the rotary wing aircraft faces directly above regardless of the shape of the ground surface, and settles in a convenient attitude during takeoff. Therefore, the problems 2), 3), 5), and 11) can be solved. According to the configuration of the means (4) or (10), it is possible to run not only on land but also on the water, so that the problem 13) can be solved. The means (5), (6), (11) or (12) has the effect shown in FIG. In addition, there is an effect as a separate means which is not described in the following claims. Here, the flying body is the same as the rotary wing aircraft (hereinafter the same). (100) The flying body is a flying body whose movement can be controlled by automatic control or manual remote control. According to the means (100), it is possible to freely move on land (and on the water if possible) and in the air by remote control by automatic control or manual operation. It can be freely moved and various operations can be performed in a dangerous place where the ground and people are hard to reach, expanding the range of applications. (101) A flying body provided with a camera, and / or a position information detecting device, and / or an environment measuring device. According to the means (101), the flying body may be provided with any one or two or all of a camera, a position information detecting device, and an environment measuring device (such as a radiation, gas, or temperature measuring device). By installing these devices, it is possible to perform aerial photography, observation, and monitoring work. (102) The aircraft is an aircraft that can be automatically piloted by a ground computer or a computer controller on the aircraft. According to the means (102), a plurality of air vehicles can freely move and work on the land (and on the water if possible) and in the air under automatic control. As a result, by programming and executing the necessary work in advance, it is possible to move to designated remote areas, disaster areas, places where people are hard to reach, etc. unattended safely and reliably, even if there are debris or obstacles. It is possible to carry out tasks such as aerial photography, observation and monitoring from various directions at the same time by the flying body of, and if combined with an automatic charging device, a semi-permanent automatic observation and monitoring system can be realized.
以下に示す手段は、特許請求の範囲には記載しない手段である。
(200)この手段は、上述の(1)1乃至(12)に記載の飛行体を対象とした、誘導部と充電部とからなる充電装置であって、前記誘導部は、前記飛行体が陸上を転がり移動し、前記飛行体を前記充電部の位置で停止させ、前記充電部の充電端子ロと前記飛行体の充電端子イとが接続し、自動充電できることを特徴とする充電装置である。
本発明の特徴は、充電部までの移動をプロテクトフレームによる陸上での転がり移動で行うため、従来法のような飛行によるアプローチは不要であり、風などの外乱を受けても不安定化は発生しにくく、充電部への正確なアプローチを可能にし、充電装置に飛行体が電気的に確実に接続できる。その結果、前記問題点14)と15)を解決できる。
(201)この手段は、前記誘導部として、前記プロテクトフレームに当接する、誘導ガイドおよびストッパーが備えられていることを特徴とする上述の(200)に記載の充電装置である。
プロテクトフレームの外形形状を誘導ガイドとして、飛行体を充電装置に確実にセッティングできる。
(202)この手段は、前記飛行体の位置または質量により作動して可動台を起動させるスイッチを備え、前記可動台により前記充電端子ロと前記充電端子イを接続させることを特徴とする上述の(200)または(201)に記載の充電装置である。
充電装置と飛行体を電気的に確実に接続することができる。
(203)この手段は、前記飛行体および前記充電装置に送受信機を搭載し、一方の前記送受信機の送信機能と、他方の送受信機の受信信号により、前記飛行体を前記充電装置へ誘導する制御を行うことを特徴とする上述の(200)乃至(202)のいずれか1つに記載の充電装置である。
充電装置と飛行体の正確な相対位置を検出するため、遠距離にあっても飛行体を充電装置へ誘導でき、飛行体の自動充電作業を確実に行うことができる。
The following means are means not described in the claims.
(200) This means is a charging device comprising a guiding part and a charging part, which is intended for the flying body according to the above (1) 1 to (12), wherein the guiding part is It is a charging device characterized by rolling and moving on land, stopping the flying body at the position of the charging section, connecting the charging terminal (b) of the charging section and the charging terminal (b) of the flying body, and enabling automatic charging. ..
The feature of the present invention is that since the movement to the charging section is performed by rolling movement on the land by the protect frame, the approach by flight unlike the conventional method is not necessary, and the destabilization occurs even if the wind or other disturbances occur. It is difficult to do and enables accurate approach to the charging part, and the aircraft can be electrically and reliably connected to the charging device. As a result, the problems 14) and 15) can be solved.
(201) This means is the charging device according to the above (200), characterized in that, as the guiding portion, a guiding guide and a stopper that come into contact with the protect frame are provided.
The outer shape of the protect frame can be used as a guide to securely set the flight object to the charging device.
(202) This means includes a switch that is activated by the position or mass of the flying object to activate the movable base, and connects the charging terminal (b) and the charging terminal (b) by the movable base. It is the charging device according to (200) or (201).
The charging device and the flying object can be electrically and reliably connected.
(203) This means mounts a transceiver on the flying body and the charging device, and guides the flying body to the charging device by a transmission function of one of the transceivers and a reception signal of the other transceiver. The charging device according to any one of (200) to (202), which is characterized by performing control.
Since the accurate relative position between the charging device and the flying object is detected, the flying object can be guided to the charging device even at a long distance, and the automatic charging work of the flying object can be reliably performed.
本発明の陸上および水上を走行可能な飛行体は、制御部1−1とバッテリー部1−2からなる本体部1、推進部2からなる飛行体本体と推進部2で発生する推力による転がり運動で自由な陸上及び水上移動ができる1つまたは2つのプロテクトフレームで構成される。飛行体の本体部1、推進部2、飛行体に取り付けるプロテクトフレーム5及び6の特徴を図に従って以下に説明する。 The flying body capable of traveling on land and water according to the present invention has a body part 1 including a control section 1-1 and a battery section 1-2, a flying body including a propulsion section 2 and a rolling motion due to thrust generated in the propulsion section 2. It consists of one or two protected frames that allow free land and water movement. The features of the body 1, the propulsion unit 2, and the protect frames 5 and 6 attached to the aircraft will be described below with reference to the drawings.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態として、陸上を走行可能とする飛行体について、図1〜4により説明する。ただしこれらの図は一例であり、説明の簡単のため、飛行体本体は4ロータ型小型ヘリコプタとし、飛行体本体に取り付ける2つのプロテクトフレームを半球体としたが、本発明では任意の飛行体を対象とし、プロテクトフレームは大きさとして飛行体本体を立体的(3次元的)に覆い、形状として回転可能であり、軽量である条件を満たせば、その他の要件は任意である。
図1には、本発明の第1実施形態の構成を示す。飛行体は、本体部1及び推進部2からなる飛行体本体と、2つの左右のプロテクトフレーム5及び6からなる。図2には、飛行体本体の構成を示す。本体部1及び推進部2からなる。本体部1は、制御部1−1とバッテリー部1−2からなる。制御部1−1は本体部1内に搭載される(図示せず)。バッテリー部1−2は本体部1内又は本体部1の下面に搭載される。制御部は陸上等飛行体とは別の場所から操作部からの指令により推進部2の制御を行う。推進部2はプロペラ2−1及びモータ2−2からなる(図示せず)。図2では4つの推進部からなるが個数は任意である。
例として、本体部を中心に十字形状の棒状のフレームを構成し、その端部に4つの推進部を固定する。4つのプロペラ部2−1は一つの平面上に配置される。4つのプロペラの回転数が同じ場合、飛行体本体は鉛直方向に飛行する。
飛行体本体の水平方向の移動は、4つのプロペラの内、移動したい方向の2つのプロペラの回転数を下げる。飛行体本体は移動方向の端部が下がるように傾き飛行する。左右方向へ曲がる際は、左右のプロペラの回転数を変化させることにより行う。この水平移動は陸上及び水上走行の基本的な動作となる。
プロテクトフレーム5及び6を取り付ける2つの固定軸3は、棒状の形態をしている。固定軸3は、4つの推進部に干渉しないように、一方の端部を本体部の左右に固定し、他方の端部に回転部4を有するように構成する。2つの固定部は同軸になるように2つの固定軸を本体部1に固定する。固定軸の取付け方向は、飛行体の陸上(および可能な場合は水上)での基本的な動作において主たる進行方向に対して垂直方向が望ましい。陸上又は水上をプロテクトフレーム5−1および6−1の輪郭部を車輪として走行する際、輪郭部の回転による進行方向と主たる進行方向が一致しエネルギー効率が良いからである。
よって、図1〜4に示す4ロータ型小型ヘリコプタの場合、飛行体本体としての水平移動の基本的な動作より、車輪としての飛行体の主たる進行方向は前後2方向となる。また、飛行体本体が、通常のヘリコプタのように人が乗る本体部の上部に主たるプロペラを搭載する形態の場合、操縦席がある方向が水平移動時の進行方向となる。よって、固定軸は進行方向に垂直に本体部の左右に取り付けられる。この際プロペラは本体部の上部にあるので、固定軸はプロペラと干渉しない。
(First embodiment)
As a first embodiment of the present invention, an aircraft that is capable of traveling on land will be described with reference to FIGS. However, these figures are examples, and for the sake of simplicity of description, the aircraft body is a four-rotor type small helicopter, and the two protect frames attached to the aircraft body are hemispheres, but in the present invention, any aircraft is used. As a target, the protect frame has a size that covers the body of the flying body three-dimensionally (three-dimensionally), is rotatable as a shape, and other requirements are optional as long as the condition that the body is lightweight is satisfied.
FIG. 1 shows the configuration of the first embodiment of the present invention. The flying body is composed of a flying body including a body 1 and a propulsion unit 2, and two left and right protect frames 5 and 6. FIG. 2 shows the structure of the flying body. It is composed of a main body 1 and a propulsion unit 2. The main body unit 1 includes a control unit 1-1 and a battery unit 1-2. The controller 1-1 is mounted in the main body 1 (not shown). The battery unit 1-2 is mounted inside the main body 1 or on the lower surface of the main body 1. The control unit controls the propulsion unit 2 according to a command from the operation unit from a place other than the flying body such as land. The propulsion unit 2 includes a propeller 2-1 and a motor 2-2 (not shown). In FIG. 2, there are four propulsion units, but the number is arbitrary.
As an example, a cross-shaped rod-shaped frame is formed around the main body, and four propulsion units are fixed to the ends of the frame. The four propeller parts 2-1 are arranged on one plane. When the four propellers have the same rotation speed, the aircraft body flies in the vertical direction.
The horizontal movement of the flying body lowers the rotational speeds of two propellers in the desired direction among the four propellers. The flying body tilts so that its end in the moving direction is lowered and flies. When turning to the left or right, change the number of rotations of the left and right propellers. This horizontal movement is a basic operation for land and water traveling.
The two fixed shafts 3 to which the protect frames 5 and 6 are attached have a rod-like shape. One end of the fixed shaft 3 is fixed to the left and right of the main body so that the fixed shaft 3 does not interfere with the four propulsion units, and the rotating unit 4 is provided at the other end. Two fixed shafts are fixed to the main body 1 so that the two fixed portions are coaxial. The mounting direction of the fixed shaft is preferably perpendicular to the main traveling direction in the basic operation of the aircraft on land (and, where possible, on water). This is because when traveling on land or on water with the contours of the protect frames 5-1 and 6-1 as wheels, the traveling direction due to the rotation of the contours coincides with the main traveling direction, and energy efficiency is good.
Therefore, in the case of the four-rotor type small helicopter shown in FIGS. 1 to 4, the main traveling direction of the flying body as the wheel is two directions in the front-rear direction due to the basic operation of horizontal movement of the flying body. Further, in the case where the main body of the aircraft has a main propeller mounted on the upper part of the main body on which a person rides like a normal helicopter, the direction in which the cockpit is located is the traveling direction during horizontal movement. Therefore, the fixed shafts are attached to the left and right of the main body perpendicular to the traveling direction. At this time, since the propeller is located above the main body, the fixed shaft does not interfere with the propeller.
プロテクトフレームの大きさ、形状、重量の特徴は以下のようである。プロテクトフレームの大きさは、飛行体本体(特に推進器)を立体的(3次元的)に囲んでカバーし、墜落時・離陸時・着陸時・飛行時において飛行体本体(特に推進器)が陸上や障害物に当たらないよう、十分な大きさをもつものとする。飛行体を立体的に包み込むため、プロテクトフレーム5,6は、本体部1および推進部2に対して凹形状となっている。プロテクトフレームの形状は、いかなる姿勢で着陸しても転がりやすい形状(例えば飛行体本体の進行方向から見た場合半球又は円筒形形状をしており、進行方向に平行かつ固定軸3の伸びる
方向に直交する断面形状が円形又は6角形以上の多面体などが良い)とし、かつ内部の飛行体本体の空気の流れを妨げないよう、十分な隙間をもつようにする。プロテクトフレームの重量は、飛行体本体のペイロード以下で十分に軽量とし、プロテクトフレームを含めた飛行体が、離陸を含め空中で自由に運動できるものを選ぶ。
The features of the size, shape, and weight of the protect frame are as follows. The size of the protect frame covers the aircraft body (especially the propulsion device) by enclosing it three-dimensionally (three-dimensionally) so that the aircraft body (especially the propulsion device) can be used during a crash, takeoff, landing, or flight. It should be large enough to avoid hitting land and obstacles. The protect frames 5 and 6 are concave with respect to the main body portion 1 and the propulsion portion 2 in order to wrap the flying body in three dimensions. The shape of the protect frame is such that it easily rolls when landing in any posture (for example, it has a hemispherical or cylindrical shape when viewed from the traveling direction of the aircraft body, and is parallel to the traveling direction and in the direction in which the fixed shaft 3 extends). The cross-sectional shape orthogonal to each other is preferably circular or a polyhedron having a hexagonal shape or more) and has a sufficient gap so as not to obstruct the air flow of the internal flight body. The weight of the protect frame shall be sufficiently lighter than the payload of the aircraft body, and the aircraft including the protect frame shall be able to move freely in the air including takeoff.
具体的に左右のプロテクトフレーム5又は6は図1に示すように構成する。プロテクトフレームの輪郭部5−1及び6−1は、接地面となる一定幅を有する薄板を円形に形成している。ここが車輪の役目を果たす。プロテクトフレームの骨格部5−2及び6−2は、薄板の板材を半円弧状に曲げ、両端部をそれぞれ輪郭部5−1又は6−1に接続する。骨格部5−2又は6−2は複数枚で構成し、半円弧形状の頂部を重ね合わせる。重ね合わせの頂部は、プロテクトフレームの輪郭部5−1又は6−1の回転中心とする。左右のプロテクトフレーム5又は6は、各々の回転中心部を、固定軸3の端部の回転部4に飛行体本体を覆うように接続する。飛行体の中央部であるプロテクトフレームの輪郭部5−1と6−1の間には間隔を設ける。また2つの輪郭部5−1と6−1は、同形状であり、かつ、同軸かつ互いに平行に配置されても良い。これは飛行体が陸上を2輪で走行する際(以下、2輪車両)、左右の車輪として安定性を確保すると共に、飛行体本体にカメラ9を搭載した際、視界を確保するためである。プロテクトフレームは柔軟性があり強靭な樹脂で一体成型で制作するが、各輪郭部、骨格部を接着材、溶着等で接合して制作する。またリベット等で機械的に接合して制作しても良い。樹脂としてはポリプロピレン系の材料やカーボンファイバーで補強した材料が良い。 Specifically, the left and right protect frames 5 or 6 are constructed as shown in FIG. The contour portions 5-1 and 6-1 of the protect frame are formed by circularly forming a thin plate having a constant width to serve as a ground plane. This serves as a wheel. The skeleton parts 5-2 and 6-2 of the protect frame are formed by bending a thin plate material into a semi-circular shape, and connecting both ends to the contour part 5-1 or 6-1 respectively. The skeleton portion 5-2 or 6-2 is composed of a plurality of sheets, and the tops of the semicircular arc shape are overlapped. The top of the superposition is the center of rotation of the contour portion 5-1 or 6-1 of the protect frame. The right and left protect frames 5 or 6 are connected at their respective rotation centers to the rotary portion 4 at the end of the fixed shaft 3 so as to cover the aircraft body. A space is provided between the contour portions 5-1 and 6-1 of the protect frame, which is the central portion of the flying body. Further, the two contour portions 5-1 and 6-1 may have the same shape, and may be arranged coaxially and parallel to each other. This is to ensure stability when the aircraft travels on land with two wheels (hereinafter referred to as a two-wheel vehicle), and to secure visibility when the camera 9 is mounted on the aircraft body. . The protect frame is made of a flexible and tough resin by integral molding, but each contour part and skeleton part are made by bonding with an adhesive material or welding. It may also be mechanically joined with rivets or the like. The resin is preferably a polypropylene material or a material reinforced with carbon fiber.
左右2つのプロテクトフレームは飛行体固定軸3の両端の回転部4にそれぞれ取り付けられるが、一軸のみ自由回転できるように構成する。搭載方法として、つぎのイ)、ロ)、ハ)の3つの実施形態が可能なようにすると良い。
イ)着陸時や墜落時において、いかなる姿勢で着陸しても周りを囲った左右のプロテクトフレーム5又は6により、飛行体本体(特にプロペラなどの推進器)を破損せずに転がり、飛行体本体の姿勢を自動で回復し、最終的に離陸時に都合のよい姿勢となること。
ロ)陸上において、推進部2を制御部1−1で制御し、飛行体本体を進みたい方向に傾ければ、飛行体本体は姿勢を保持したまま、プロテクトフレーム5又は6は回転し陸上を転がり走行する。左右2つのプロテクトフレーム5又は6の輪郭部5−1又は6−1が、2輪車両の車幅方向の車輪の役割を果たすため、陸上走行時に飛行体はロール方向の動きが抑えられ、直進安定性が高い。
ハ)陸上において、飛行体にヨー方向の回転力を与えれば、左右2つのプロテクトフレームの輪郭部5−1又は6−1が2輪車両の車輪として互いに反対向きに回転するので、飛行体はその場でヨー方向に容易に回転できる。そして飛行体に推力を与え、図4のように進みたい方向に傾けることにより、飛行体は陸上を安全かつあらゆる方向に移動できる。
The two left and right protect frames are attached to the rotating parts 4 at both ends of the fixed shaft 3 of the flying body, but are configured so that only one shaft can freely rotate. As a mounting method, the following three embodiments, i), b), and c) may be possible.
B) When landing or crashing, no matter what position you land on, the left and right protect frames 5 and 6 that surround the area roll the aircraft body (especially propellers such as propellers) without damaging the aircraft body. To automatically recover the attitude of the aircraft and finally become a convenient attitude during takeoff.
B) On land, if the propulsion unit 2 is controlled by the control unit 1-1 and the aircraft body is tilted in the desired direction, the protect frame 5 or 6 will rotate while the aircraft body maintains its attitude, Roll and drive. The contour portions 5-1 or 6-1 of the two left and right protect frames 5 or 6 play the role of wheels in the vehicle width direction of the two-wheeled vehicle. High stability.
C) On land, if a rotational force in the yaw direction is applied to the flying body, the contoured portions 5-1 or 6-1 of the two left and right protect frames rotate as wheels of the two-wheeled vehicle in mutually opposite directions. You can easily rotate in the yaw direction on the spot. Then, by applying thrust to the air vehicle and inclining it in the desired direction as shown in FIG. 4, the air vehicle can safely move on land in all directions.
図1において、左右のプロテクトフレーム5及び6は、飛行体本体の本体部1及び推進部2を覆ってカバーしており、着陸時・離陸時・飛行時・墜落時に地表面や障害物や人に飛行体本体(特に推進部2)が当たらない十分な大きさをもつ。このため、前記問題点1)、2)、8)、9)、及び10)を解決できる。
さらに、飛行体の本体部1と2つの固定軸3とは固定されており、2つの固定軸3の他方の端部には回転部4が同軸となるように構成される。当該回転部4と前記2つのプロテクトフレーム5又は6の回転中心である頂部はそれぞれ接続される。これによりプロテクトフレーム5又は6は固定軸3を中心に一軸自由回転できる。
In Fig. 1, the left and right protect frames 5 and 6 cover and cover the main body 1 and the propulsion unit 2 of the flying body, and are used for landing, taking off, flying, and crashing, and the ground surface and obstacles and people. It is large enough not to hit the body of the aircraft (especially the propulsion unit 2). Therefore, the problems 1), 2), 8), 9), and 10) can be solved.
Furthermore, the main body 1 of the flying body and the two fixed shafts 3 are fixed, and the rotating portion 4 is configured to be coaxial with the other end of the two fixed shafts 3. The rotating part 4 and the tops which are the centers of rotation of the two protect frames 5 or 6 are connected to each other. As a result, the protect frame 5 or 6 can freely rotate about the fixed shaft 3 as a single axis.
図1の重り8により、無推力時には着陸時や墜落時を含め、いかなる姿勢で着陸しても転がり、地表面の形状とは無関係に飛行体が図3のように鉛直上方を向き、離陸時に都合のよい姿勢に落ち着くため、前記問題点2)、3)、5)、及び11)を解決できる。図3に示す様に重り8は、本体部1から、飛行体が推進部2により鉛直上方向に飛行する際、前記本体部1の鉛直下方部に固定して取り付けられる。ここで、本体部1は、球面状の2つのプロテクトフレーム5又は6の中心部に位置するが、飛行体がいかなる姿勢で着陸しても転がり、地表面の形状とは無関係に推進部2が鉛直上向きになるためには、重り8は
本体部1の鉛直下方部に固定して取り付けられる必要がある。即ち、プロテクトフレームを含む飛行体全体形状が球状であり、その重心が鉛直下方向にあることで、あたかも起き上がりこぼしの様に回転し、常に推進部2が鉛直上向きとなり離陸時に都合の良い姿勢に落ち着く。
また、重り8には本体部1のバッテリー部1−2の全部又は一部を移設しても良い。後述のカメラ9、環境測定装置10等の重量物を重りとして、重り8の近傍の鉛直下方部に搭載しても良い。この際、重り8等の搭載物はプロテクトフレームの輪郭部5−1又は6−1よりはみ出さないようにする。
Due to the weight 8 in Fig. 1, it rolls even when landing in any posture, including landing and crash when there is no thrust, and the aircraft faces vertically upward as shown in Fig. 3 regardless of the shape of the ground surface, and at the time of takeoff. The problems 2), 3), 5), and 11) can be solved because the user can settle in a convenient posture. As shown in FIG. 3, the weight 8 is fixedly attached to the vertically lower portion of the main body 1 when the flight body vertically flies from the main body 1 by the propulsion unit 2. Here, the main body 1 is located at the center of the two spherical protect frames 5 or 6, but the aircraft will roll regardless of the posture of the landing, and the propulsion unit 2 will be independent of the shape of the ground surface. In order to be oriented vertically upward, the weight 8 needs to be fixedly attached to the vertically lower portion of the main body 1. That is, the entire shape of the flying body including the protect frame is spherical, and its center of gravity is in the vertically downward direction, so that it rotates as if rising and spilling, and the propulsion unit 2 is always vertically upward and in a convenient posture during takeoff. Calm down.
Further, all or part of the battery section 1-2 of the main body section 1 may be transferred to the weight 8. A heavy object such as a camera 9 and an environment measuring device 10, which will be described later, may be mounted as a weight on a vertically lower portion in the vicinity of the weight 8. At this time, the mounted object such as the weight 8 does not extend beyond the contour portion 5-1 or 6-1 of the protect frame.
また、図4のように飛行体本体に推力を与え進みたい方向に傾ければ、プロテクトフレームの輪郭部5−1又は6−1は、直線ラインに沿って陸上を転がり飛行体は走行する。左右2つのプロテクトフレームの輪郭部5−1又は6−1が2輪車両の車輪の役割を果たすため、陸上走行時に飛行体はロール方向の動きが抑えられ、直進安定性が向上する。この際、重り8は本体部の鉛直方向の下部に固定されているので進行方向と逆方向に傾く。さらに、飛行体にヨー方向の回転力を与えれば、左右2つのプロテクトフレームの輪郭部5−1又は6−1が2輪車両の車輪のように、互いに反対向きに回転し、飛行体はその場でヨー方向に容易に回転できる。そして推力部2の制御し、飛行体を進みたい方向に傾けることにより、飛行体は陸上を安全かつあらゆる方向に走行できるため、前記問題点6)及び7)を解決できる。また、その陸上での転がり走行の際には、飛行体を持ち上げる力は不要であるため、従来の空中飛行に比べてエネルギーは少なくてすみ、前記問題点4)、6)、7)及び12)も解決できる。 Further, as shown in FIG. 4, when the thrust is applied to the main body of the aircraft to incline in a desired direction, the contour portion 5-1 or 6-1 of the protect frame rolls on land along a straight line and the aircraft travels. Since the contour portions 5-1 or 6-1 of the two left and right protect frames play the role of the wheels of the two-wheeled vehicle, movement of the flying body in the roll direction is suppressed when traveling on land, and straight running stability is improved. At this time, since the weight 8 is fixed to the lower portion of the main body in the vertical direction, the weight 8 tilts in the direction opposite to the traveling direction. Further, when a yaw-direction rotational force is applied to the flying body, the contour portions 5-1 or 6-1 of the two left and right protect frames rotate in opposite directions like the wheels of a two-wheeled vehicle, and the flying body Easy to rotate in yaw on the field. By controlling the thrust unit 2 and inclining the flight body in the desired direction, the flight vehicle can travel on land safely and in all directions, so that the problems 6) and 7) can be solved. Further, since the force for lifting the flying body is not required during the rolling traveling on land, less energy is required as compared with the conventional aerial flight, and the problems 4), 6), 7) and 12 described above are required. ) Can also be solved.
図5に飛行体の他の実施例を示す。これは、飛行体本体の本体部として推進部を搭載するためのステーが本体部から十字型に4本即ち2対あるが、この1対のステー部の左右両端に固定軸を接続するものである。固定軸の両端部にプロテクトフレームがつくのは同じ構造である。このような構成でよれば、本体部に固定軸を取りつける必要がないので本体部の設計自由度が大きくなる。 FIG. 5 shows another embodiment of the air vehicle. This is because there are four stays for mounting the propulsion unit as the main body of the aircraft body in a cross shape from the main body, that is, two pairs, and fixed shafts are connected to the left and right ends of the pair of stays. is there. It is the same structure that the protect frame is attached to both ends of the fixed shaft. With such a configuration, it is not necessary to attach a fixed shaft to the main body, so that the degree of freedom in designing the main body is increased.
尚、飛行体の飛行や走行等のあらゆる移動については、バッテリーの充電容量を考慮して移動行程をプログラム化して制御部(1−1)に入力しておく自動操縦を行うことが多いが、緊急時等の操縦の柔軟性を確保するために、手動による遠隔操縦で移動制御可能にしている。このような構成にすれば、指定された遠隔地や災害地や人が行きにくい場所などへ、瓦礫や障害物があっても無人で安全かつ確実に移動し、空撮、観測、監視などの作業を実施でき、自動充電装置と組み合わせれば、半永久的な自動観測・監視システムも実現できる。
また、飛行体の運動機能は、推進部を2以上搭載し、各推進部を個々に制御することにより全方位の飛行や走行等のあらゆる移動が可能になる。その結果、陸上や水上を移動する際、2輪車両のように、前後進だけでなく、その場で回転もでき小回りがきくため、災害地の瓦礫などによる狭い場所での方向転換や、屋内の曲がりくねった迷路のような狭い場所での移動や、障害物を避けながら車庫入れするような位置と姿勢の制御なども可能となり、屋内や屋外などあらゆる場面での作業を実現できる。
In addition, for all movements such as flight and traveling of an air vehicle, it is often the case that automatic operation is performed by programming the movement process in consideration of the charge capacity of the battery and inputting it to the control unit (1-1). In order to ensure the flexibility of maneuvering in the event of an emergency, the movement can be controlled by manual remote control. With such a configuration, even if there are debris or obstacles, you can safely and reliably move to designated remote areas, disaster areas, and places where people are hard to reach, such as aerial photography, observation, and monitoring. Work can be performed, and if combined with an automatic charging device, a semi-permanent automatic observation / monitoring system can also be realized.
As for the motion function of the flying body, two or more propulsion units are mounted, and by controlling each of the propulsion units individually, all kinds of movements such as omnidirectional flight and running are possible. As a result, when moving on land or over water, you can not only move forward and backward like a two-wheeled vehicle, but you can also rotate on the spot, so you can turn around in a narrow place due to debris etc. It is possible to move in a narrow space such as a winding maze, and to control the position and posture so that you can enter the garage while avoiding obstacles, so you can work in all situations such as indoors and outdoors.
(飛行体の動作1)
本発明の第1実施形態の動作1〜5について、図6〜13にて説明する。まず、本発明の飛行体の動作1として、空中飛行中の自由な飛行と安全の確保と転がりを利用した障害物の乗り越えによる自由な空中移動の仕組みを図6(横からみた図)に示す。
(1)飛行体に推力を与え進みたい方向に傾ければ、空中を自由に飛行できる。
ここで、進みたい方向に傾けるとは、4つのプロペラの内、進みたい方向のプロペラ2つの回転数を他の2つに対して低くすることである。
(2)壁などの障害物に衝突しても、周りを囲ったプロテクトフレームにより、飛行体本体(特にプロペラなどの推進器)は破損せずに移動を続けることができる。このようにして本発明の飛行体は、空中飛行中の自由な移動と安全の確保ができる。
(3)飛行体は、どのような形状の障害物(壁面)であっても、飛行体とその方向の調整により、フレームは壁面を転がり、安全な移動を続けられる。即ち、図6では壁面は鉛直方向に立っているので、4つのプロペラの回転数を同じにすることにより重りの方向を壁面と平行にする。回転数を上げることで飛行体は壁面を転がって上昇する。
(4)壁通過後は(1)と同様、飛行体に推力を与え進みたい方向に傾ければ、再び空中を自由に飛行できる。このように本発明の飛行体は、転がりを利用した障害物の乗り越えによる自由な空中移動も可能にする。
(Operation 1 of the air vehicle)
Operations 1 to 5 of the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. First, as the operation 1 of the flying object of the present invention, FIG. 6 (side view) shows a mechanism of free flight in the air, securing of safety, and free movement in the air by overcoming obstacles using rolling. ..
(1) You can fly freely in the air by giving thrust to the flying body and tilting it in the direction you want to proceed.
Here, inclining in the desired direction of travel means lowering the rotational speed of two propellers in the desired direction of travel, out of the four propellers, relative to the other two.
(2) Even if the vehicle collides with an obstacle such as a wall, the surrounding protect frame allows the aircraft body (in particular, a propeller such as a propeller) to continue moving without being damaged. In this way, the flying body of the present invention can freely move and secure safety during air flight.
(3) Regardless of the shape of the obstacle (wall surface) of the flying object, the frame can roll on the wall surface and continue safe movement by adjusting the flying object and its direction. That is, in FIG. 6, since the wall surface is standing in the vertical direction, the weights are made parallel to the wall surface by making the rotational speeds of the four propellers the same. By increasing the rotation speed, the flying body rolls up the wall and rises.
(4) After passing the wall, as in (1), if you give thrust to the flying body and tilt it in the direction you want to proceed, you can fly freely again in the air. As described above, the aircraft of the present invention also enables free air movement by overcoming an obstacle using rolling.
(飛行体の動作2)
本発明の飛行体の動作2として、着陸時や墜落時の安全の確保と姿勢回復の自動化の仕組みを図7(横からみた図)により説明する。
(1)墜落するまたは飛行体の推進部2の推力を小さくすること、即ち4つのプロペラの回転数を下げることにより、容易に着陸できる。
(2)着陸時や墜落時において、いかなる姿勢で着陸しても周りを囲ったプロテクトフレームにより、飛行体本体(特にプロペラなどの推進器)を破損せずに転がり、地表面の形状とは無関係に重りの作用により、自動で飛行体の姿勢を回復し、飛行体が真上を向く。このようにして本発明の飛行体は、着陸時や墜落時の安全の確保と姿勢回復の自動化ができる。
(Motion 2 of the aircraft)
As the operation 2 of the flying object of the present invention, a mechanism for ensuring safety at the time of landing or crash and automatic posture recovery will be described with reference to FIG. 7 (side view).
(1) A landing can be easily performed by crashing or reducing the thrust of the propulsion unit 2 of the flying body, that is, reducing the rotational speeds of the four propellers.
(2) When landing or crashing, no matter what position you land on, the surrounding protective frame rolls the aircraft itself (especially propellers such as propellers) without damaging it, regardless of the shape of the ground surface. By the action of the weight, the posture of the flying body is automatically restored, and the flying body faces straight up. In this way, the flight vehicle of the present invention can secure safety at the time of landing or crash and can automate posture recovery.
(飛行体の動作3)
本発明の飛行体の動作3として、転がりと飛行体の回転を利用した陸上移動の仕組みを図8及び図9(上からみた図)に示す。図8では、陸上において、推進部2を制御し飛行体を進みたい方向に傾ければ、プロテクトフレーム5及び6が回転し陸上を転がり、容易かつ安全に移動できる。陸上での転がり移動の際には、飛行体を持ち上げる力は不要であるため、従来の空中移動に比べてエネルギーは少なくてすむ。さらに左右2つのプロテクトフレーム5及び6が、進行方向に対して左右の幅を確保した2輪車両の車輪の役割を果たすため、陸上走行時に飛行体はロール方向の動きが抑えられ、直進安定性が高い。
この際、飛行体にヨー方向の回転力を与えた場合を図9に示す。
(1)2輪車両の車輪のように、左右2つのプロテクトフレーム5及び6は互いに反対向きに回転するので、飛行体はその場でヨー方向に容易に回転できる。
(2)さらに、飛行体に推力を与え、図4のように進みたい方向に傾けることにより、飛行体は陸上を安全かつあらゆる方向に移動できる。
また、陸上での転がり移動の際には、飛行体を持ち上げる力は不要であるため、従来の空中移動に比べてエネルギーは少なくてすむ。即ち、陸上の転がり走行のエネルギーは、空中飛行のエネルギーの10〜20%で済む。
(Operation 3 of the air vehicle)
As an operation 3 of the flying object of the present invention, a mechanism of land movement utilizing rolling and rotation of the flying object is shown in FIGS. 8 and 9 (view from above). In FIG. 8, if the propulsion unit 2 is controlled on the land and the flying body is tilted in the desired direction, the protect frames 5 and 6 will rotate and roll on the land, allowing easy and safe movement. When rolling on land, it does not require the force to lift the air vehicle, so it requires less energy than conventional air movement. Further, since the two left and right protect frames 5 and 6 play the role of wheels of a two-wheeled vehicle that secures a left and right width with respect to the traveling direction, the flight body is restrained from moving in the roll direction when traveling on land, and the straight running stability is improved. Is high.
At this time, a case where a rotational force in the yaw direction is applied to the flying body is shown in FIG.
(1) Like the wheels of a two-wheeled vehicle, the two left and right protect frames 5 and 6 rotate in opposite directions, so that the aircraft can easily rotate on the spot in the yaw direction.
(2) Furthermore, by applying thrust to the flying body and tilting it in the direction in which it wants to proceed, as shown in FIG. 4, the flying body can safely move on land in all directions.
In addition, since the force for lifting the flying body is not required during rolling movement on land, less energy is required as compared with conventional air movement. That is, the energy for rolling traveling on land is 10 to 20% of the energy for flying in the air.
(飛行体の動作4)
本発明の動作4として、転がりを利用した障害物の乗り越えによる自由な陸上移動の仕組みを図10(横からみた図)に示す。
(1)陸上移動において、障害物があっても、飛行体に推力を与え進みたい方向に傾ければ、プロテクトフレーム5及び6は回転し障害物に対して上昇移動する。
(2)障害物を下降移動する際には、4つのプロペラのそれぞれの回転数を上昇移動時に対して下げる。これにより重りの方向は上昇移動時と同じとなる。
このように飛行体は、障害物を乗り越え、容易かつ安全に移動する。
(Flight operation 4)
As operation 4 of the present invention, FIG. 10 (side view) shows a mechanism of free land movement by overcoming an obstacle using rolling.
(1) In land movement, even if there is an obstacle, if the thrust is applied to the flying body and it is tilted in the desired direction, the protect frames 5 and 6 will rotate and move up with respect to the obstacle.
(2) When the obstacle is moved downward, the respective rotation speeds of the four propellers are lowered as compared with the time of the upward movement. As a result, the direction of the weight becomes the same as when moving upward.
In this way, the air vehicle overcomes obstacles and moves easily and safely.
(飛行体の動作5)
本発明の動作5として、平坦路、悪路、または傾斜面をもつ地表面での陸上走行と安全な離陸姿勢の確保と飛行へのスムーズな移行の仕組みを図11、12、13(横からみた図)に示す。図11に示す平坦路では、陸上において、飛行体に推力を与え進みたい方向に傾ければ、プロテクトフレーム5及び6は回転し陸上を転がり、容易かつ安全に走行でき、逆方向に傾ければ、容易に停止できる。飛行体が停止すれば、重りの作用により飛行体の姿勢を回復し飛行体が真上を向く。その後、プロペラの回転数を上げ推力を与えれば、安全に離陸できる。
図12に示す地表面が悪路でも、飛行体に推力を与え進みたい方向に傾ければ、プロテクトフレーム5及び6は回転し陸上を転がり容易かつ安全に移動でき、逆方向に傾ければ、容易に停止できる。飛行体が停止すれば、悪路でも、重りの作用により飛行体の姿勢を回復し飛行体が真上を向く。その後、プロペラの回転数を上げ推力を与えれば、安全に離陸できる。
図13に示す傾斜面をもつ地表面でも、飛行体本体は重りの作用により姿勢を回復し真上を向く姿勢を維持しながらプロテクトフレーム5及び6は回転し陸上を転がり容易かつ安全に移動する。その後、プロペラの回転数を上げ推力を与えれば、任意の地表面で安全かつスムーズに離陸できる。
(Flight operation 5)
As an operation 5 of the present invention, a mechanism of land traveling on a flat road, a bad road, or a ground surface having an inclined surface, securing a safe take-off posture, and smoothly shifting to flight is shown in FIGS. (See the figure). In the flat road shown in FIG. 11, if the land is tilted in the direction in which the thrust is desired to be applied to the flight vehicle, the protect frames 5 and 6 roll and roll on the land for easy and safe running. , Easy to stop. When the aircraft stops, the weight of the aircraft restores the attitude of the aircraft, and the aircraft faces straight up. After that, you can take off safely by increasing the speed of the propeller and applying thrust.
Even if the ground surface shown in FIG. 12 is a bad road, the protect frames 5 and 6 can rotate and roll easily on land if the vehicle is thrust in the direction in which it wants to proceed, and if it is tilted in the opposite direction, You can easily stop. If the flying body stops, the posture of the flying body is restored by the action of the weight and the flying body faces straight up even on a bad road. After that, you can take off safely by increasing the speed of the propeller and applying thrust.
Even on the ground surface having the inclined surface shown in FIG. 13, the body of the aircraft recovers its posture due to the action of the weight, and the protect frames 5 and 6 rotate and roll on the land to move easily and safely while maintaining the posture of facing upward. .. After that, if the propeller speed is increased and thrust is applied, it is possible to take off safely and smoothly on any ground surface.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態として、水上も走行可能とする飛行体について、図14により説明する。これは新たな推進部等の追加をすることなく、左右のプロテクトフレーム5又は6の輪郭部5−1又は6−1の変更のみで、第1実施形態の飛行体を陸上及び水上を走行可能化する。
図14は水上走行用の右プロテクトフレーム7の右側面図を示す。これは、陸上走行用のプロテクトフレームの輪郭部5−1及び骨格部5−2を用いて、輪郭部5−1の外側に水上走行用輪郭部7−1を付けたもので構成されている。外側輪郭部7−1は、断面図A−Aに示す様に、発砲ポリエチレン(見かけ密度0.0227g/cm3)等の樹脂材料で中空のチューブ状にしている。また、発砲スチロール(見かけ密度0.0169g/cm3)等の発砲樹脂で中実に成形しても良い。即ち、外側輪郭部7−1は浮力を得るために見かけ密度を水と比べて小さく設定する。ここで内外を入れ替えて、輪郭部5−1の内側に中空構造又は発砲材料の水上走行用輪郭部7−2を構成しても良い。即ち、浮力を得るための構造として、中空チューブ及び/又は発砲樹脂を用いて、外側輪郭部7−1及び/又は内側輪郭部7−2を構成する。また、浮力を得るための構造に、プロテクトフレーム及び車輪としての機械的強度があれば、浮力を得るための構造のみで輪郭部を構成しても良い。
飛行体本体約380g、プロテクトフレーム(左右)約170gのプロト機では、プロテクトフレームの輪郭部(直径500mm)が約65mm沈んだ状態で水上を走行した。
本発明の第2実施形態によれば、飛行だけでなく、転がることにより安定かつ安全に、陸上だけでなく水上を自由に走行でき、陸上又は水上での転がり走行の際には、飛行体を持ち上げる力は不要で、状況により飛行と陸上又は水上の走行を使い分けられるため、従来の空中飛行に比べてエネルギーは少なくてすみ、高い省エネルギー性と多用途化や高機能化を可能とし、前記問題点4)6)、7)、12)及び13)も解決できるのである。
(Second embodiment)
As a second embodiment of the present invention, an aircraft that is capable of traveling on water will be described with reference to FIG. This allows the aircraft of the first embodiment to travel over land and water without changing a propulsion unit or the like, only by changing the contour portions 5-1 or 6-1 of the left and right protect frames 5 or 6. Turn into.
FIG. 14 shows a right side view of the right protection frame 7 for running on water. This is configured by using a contour portion 5-1 and a skeleton portion 5-2 of a protection frame for land traveling, and adding a water traveling contour portion 7-1 to the outside of the contour portion 5-1. .. As shown in the sectional view A-A, the outer contour portion 7-1 is made of a resin material such as expanded polyethylene (apparent density 0.0227 g / cm 3) and has a hollow tube shape. Alternatively, it may be solidly molded with a foaming resin such as foamed styrene (apparent density 0.0169 g / cm3). That is, the outer contour portion 7-1 is set to have an apparent density smaller than that of water in order to obtain buoyancy. Here, the inside and the outside may be replaced with each other to form a water-based running contour portion 7-2 of a hollow structure or a foaming material inside the contour portion 5-1. That is, as a structure for obtaining buoyancy, the outer contour portion 7-1 and / or the inner contour portion 7-2 is formed by using a hollow tube and / or foam resin. Further, if the structure for obtaining the buoyancy has mechanical strength as the protect frame and the wheel, the contour portion may be configured only by the structure for obtaining the buoyancy.
In a proto machine with a flying body of about 380 g and a protect frame (left and right) of about 170 g, the protect frame's contour (diameter 500 mm) sank about 65 mm and ran over water.
According to the second embodiment of the present invention, not only flight, but also stable and safe rolling allows free traveling not only on land but also on water. When rolling on land or on water, Since it does not require lifting power and can be used separately for flight and land or water traveling depending on the situation, it requires less energy than conventional air flight, and it enables high energy saving and versatility and high functionality. Points 4) 6), 7), 12) and 13) can also be solved.
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態における、飛行体に種々の機能部品を搭載して、複数の飛行体が連動して機能する発明について、図15〜17を用いて示す。
図15に、飛行体の制御部1−1に、位置情報検出装置11(図示せず)、本体部1の鉛直下方部に、カメラ9、環境測定装置10を搭載した構成を示す。環境測定装置10は、放射線やガスや温度の測定装置などである。
地上コンピュータ12−1(陸上に設置した計測制御装置で、コンピュータや制御プログラムを書き込み可能なCPUボードなどで構成)および飛行体上の計算制御装置(同、制御部1−1に搭載)により、陸上より飛行体に搭載した機器を制御できる。よって、飛行体は自動操縦または手動による遠隔操縦で移動制御可能である。
計測制御装置12として、複数の飛行体の各々に位置情報検出装置10、カメラ9、環境測定装置11を搭載し、飛行体上の制御部1−1と地上コンピュータ12−1を無線または有線で接続する。カメラ9は、飛行体の外部を撮影できるように、レンズの方向を2つのプロテクトフレームの間に設定して搭載する。
更に、地上コンピュータ12−1が複数の飛行体を連動させることにより連携協調作業が可能となり、陸上および空中の様々な角度からの同時監視、同時観測、および重量物の協調搬送を実現できる。その仕組みを図16と17(横からみた図)に示す。
(Third Embodiment)
An invention in which various functional components are mounted on an air vehicle and a plurality of air vehicles function in conjunction with each other according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 15 shows a configuration in which a position information detection device 11 (not shown) is installed in the control unit 1-1 of the flying object, and a camera 9 and an environment measurement device 10 are installed in a vertically lower part of the main body unit 1. The environment measuring device 10 is a device for measuring radiation, gas, or temperature.
By the ground computer 12-1 (a measurement control device installed on land, which is composed of a computer and a CPU board capable of writing a control program) and a calculation control device on the aircraft (equipped in the control unit 1-1), It is possible to control the equipment mounted on the aircraft from land. Therefore, the movement of the aircraft can be controlled by automatic control or manual remote control.
As the measurement control device 12, the position information detection device 10, the camera 9, and the environment measurement device 11 are mounted on each of a plurality of flying bodies, and the control unit 1-1 and the ground computer 12-1 on the flying body are wirelessly or wired. Connecting. The camera 9 is mounted with the lens direction set between two protect frames so that the outside of the flying object can be photographed.
Further, the ground computer 12-1 makes a plurality of flying bodies interlocked with each other, so that a coordinated cooperative work can be performed, and simultaneous monitoring, simultaneous observation from various angles on land and in the air, and cooperative transportation of heavy objects can be realized. The mechanism is shown in FIGS. 16 and 17 (side view).
図16は、一つのカメラ9では撮影できない大きな対象を複数の飛行体のカメラ9により撮影する手法を示している。まず、計測制御装置12として、各飛行体に位置情報検出装置10、カメラ9、環境測定装置11を搭載し、飛行体上の制御部1−1と地上コンピュータ12−1を無線または有線で接続する。
その後、機上のセンサで測定した各飛行体の位置情報などを、無線で地上コンピュータ12−1へ送信する。つぎに、地上コンピュータ12−1は、全ての飛行体が対象物を協調して同時撮影運動をするような制御入力を計算し、飛行体の制御部1−1へ送信する。プロペラ2−1により、空中および陸上の全ての飛行体は目標の協調運動をする。
その結果、飛行体のカメラ9で同時撮影した画像や動画を地上コンピュータ12−1へ送信し、画像統合すれば、一つのカメラ9では撮影できないような大きな対象も、複数の飛行体のカメラ9により撮影できる。
FIG. 16 shows a method of photographing a large object that cannot be photographed by one camera 9 with the cameras 9 of a plurality of flying objects. First, as the measurement control device 12, the position information detection device 10, the camera 9, and the environment measurement device 11 are mounted on each flying body, and the control unit 1-1 on the flying body and the ground computer 12-1 are connected to each other wirelessly or by wire. To do.
Then, the position information of each flying object measured by the sensor on board the aircraft is wirelessly transmitted to the ground computer 12-1. Next, the ground computer 12-1 calculates a control input in which all the flying bodies cooperate with each other in the object to perform the simultaneous photographing motion, and sends the control input to the control section 1-1 of the flying body. Due to the propeller 2-1, all airborne and land vehicles perform a coordinated movement of the target.
As a result, if images and moving images simultaneously captured by the cameras 9 of the air vehicle are transmitted to the ground computer 12-1 and the images are integrated, even a large object that cannot be captured by one camera 9 can be captured by the cameras 9 of the plurality of air vehicles. You can shoot with.
図17は、不審者をあらゆる方向から常時監視する手法への応用を示す。まず、計測制御装置12として、各飛行体に位置情報検出装置10、カメラ9、環境測定装置11を搭載し、飛行体上の制御部1−1と地上コンピュータ12−1を無線または有線で接続する。
その後、飛行体の位置情報検出装置10とカメラ9により測定した各飛行体および不審者の位置情報を、無線で陸上の地上コンピュータ12−1へ送信する。つぎに、地上コンピュータ12−1で、全ての飛行体が不審者を協調して囲み、あらゆる方向から同時監視できる制御入力を計算し、各飛行体の制御部1−1へ送信する。その結果、飛行体は空中および陸上のあらゆる方向から、目標の同時監視運動をする。飛行体のカメラで同時監視撮影した動画を陸上計測制御装置12−1へ送信し、画像統合すれば、不審者をあらゆる方向から常時監視できる。以上、地上コンピュータ12−1により、複数の飛行体の飛行(推進部2)、搭載機器の作動(カメラ9、環境測定機器11)を遠隔で連動制御することができる。
FIG. 17 shows an application to a method of constantly monitoring a suspicious person from all directions. First, as the measurement control device 12, the position information detection device 10, the camera 9, and the environment measurement device 11 are mounted on each flying body, and the control unit 1-1 on the flying body and the ground computer 12-1 are connected to each other wirelessly or by wire. To do.
After that, the position information of each flight object and the suspicious person measured by the position information detection device 10 of the flight object and the camera 9 is wirelessly transmitted to the ground computer 12-1 on land. Next, the ground computer 12-1 calculates a control input that allows all the flying bodies to surround the suspicious person in a coordinated manner and simultaneously monitor from all directions, and transmits the control input to the control unit 1-1 of each flying body. As a result, the air vehicle makes simultaneous target surveillance movements from all directions, in the air and on land. A suspicious person can be constantly monitored from all directions by transmitting a video simultaneously monitored and photographed by the camera of the air vehicle to the land measurement control device 12-1 and integrating the images. As described above, the ground computer 12-1 can remotely control the flight of a plurality of flying objects (the propulsion unit 2) and the operation of the mounted devices (the camera 9 and the environment measuring device 11).
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態を図18に示す。第1実施形態でのプロテクトフレーム5及び6を一体にしている。このとき、飛行体は一輪車のようになるため、陸上走行時に安定性が悪くなり、その場でのヨー方向の回転の精度が悪くなり、カメラの搭載時にプロテクトフレームが映ってしまう等の弊害があるが、陸上走行時に安定性や正確なヨー方向の回転等が要求されず、カメラを不搭載での用途であれば、左右のプロテクトフレームが一体になることで輪郭部が共用でき、一方が不要となることで軽量化でき、プロテクトフレームが一体となることで剛性アップ、低コスト化等の効果がある。
(Fourth Embodiment)
The fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. The protect frames 5 and 6 in the first embodiment are integrated. At this time, since the flying body becomes like a unicycle, the stability becomes poor when traveling on land, the accuracy of rotation in the yaw direction on the spot deteriorates, and there are problems such as the protection frame being reflected when the camera is mounted. However, stability and accurate rotation in the yaw direction are not required when driving on land, and if the camera is not installed, the left and right protect frames can be integrated so that the contour part can be shared, one of which is Since it is unnecessary, the weight can be reduced, and the integral protection frame has the effects of increasing rigidity and reducing costs.
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態は、第1実施形態から第3実施形態に係る飛行体において、充電端子イ(1−3)がバッテリー部(1−2)の下部に備えつけられている場合の自動充電装置である。充電装置には、充電部と誘導部がある。誘導部は、飛行体の左右のプロテクトフレームの外形形状を利用して、これに当接するガイド部を有する。飛行体は、ガイド部に誘導されて充電装置にセッティングされる。
第5実施形態の実施例を図19に示す。これは、飛行体のプロテクトフレームの輪郭部の形状を利用した誘導ガイドである。一対の誘導ガイド(14−1)は、その一方の端部を、飛行体が充電装置に向かって進行してくる方向に対して凸になるように互いに当接する。他方の端部は、もう一対の誘導ガイド(14−2)の一方の端部と当接する。一対の誘導ガイド(14−2)は、互いに平行に設定され、その間隔は、飛行体の左右のプロテクトフレームの輪郭部の間隔に、嵌合するように設定される。一対の誘導ガイド(14−2)の他方の端部は壁(ストッパー、14−3)に当接し、壁は飛行体の進行を止めるストッパーの役割を果たす。よって、壁の高さは飛行体のプロテクトフレームの輪郭部の半径よりも高く設定する。一方、誘導ガイド部(14―1、14−2)は、輪郭部に当接して飛行体を誘導するガイドレールの役割を果たす高さで良い。また、誘導ガイドの側面部の直線部と球状の輪郭部の円弧部は点接触しているので摩擦力は小さく、飛行体はスムーズに誘導される。
飛行体が充電装置に向かって進行する際、輪郭部の間隔範囲内に誘導ガイド(14−1)の凸部があれば、飛行体は誘導ガイド(14−1)に導かれ、誘導ガイド(14−2)の外側に導かれる。
図20にプロテクトフレームの骨格部と誘導ガイドが当接してセッティングを行う実施例を示す。
誘導ガイド部(14−1)は、飛行体が進行してくる方向に対して凹、即ちハの字に開いて設置される。飛行体の充電装置への進行範囲が、誘導ガイド(14−1)のハの字に開いた両端の範囲内にあれば、飛行体は充電装置に誘導ガイドに沿って導かれる。具体的には、右側のプロテクトフレーム(5)で説明すると、輪郭部(5−1)が、誘導部の対応する側の誘導ガイド(14−1)のハの字に開いた端部より、内側の範囲にあれば、飛行体は充電装置に誘導される。また、誘導ガイドの上部の直線部と球状の骨格部の球面部は点接触しているので摩擦力は小さく、飛行体はスムーズに誘導される。
尚、実施形態4の一体式プロテクトフレームの場合は、図20の誘導部を用いる。図21により、第5実施形態による充電装置による飛行体への充電を説明する。尚、下記の行程における飛行体の制御は地上より遠隔操作で行う。
(1)飛行体は、プロテクトフレームが誘導ガイド(14−1、14−2)に当接し回転しながら充電装置に近づく。
(2)プロテクトフレームがストッパー(14−3)に当たり飛行体は停止する。飛行体の自重により、スイッチ(13−4)が押され、可動機構(13−3)により、充電電源部(13−1)が上昇する。
(3)飛行体が持ち上げられ、飛行体の充電端子イ(1−3)と充電装置の充電端子ロ(13−2)が接続し、充電を開始する。この際、充電電源部(13−1)の周囲に設けられた調整ガイド(13−5)により、2つの充電端子が確実に接続するように誘導する。
(4)充電が完了すると、可動機構(13−3)により、充電電源部(13−1)が下降する。飛行体は着地する。
(5)飛行体本体に、上記(1)のときと逆方向の推力を与えることにより、プロテクトフレームが転がり、充電装置から離れる。
(Fifth Embodiment)
The fifth embodiment of the present invention is an automatic system in which the charging terminals a (1-3) are provided in the lower portion of the battery part (1-2) in the aircraft according to the first to third embodiments. It is a charging device. The charging device has a charging unit and a guiding unit. The guide portion has a guide portion that abuts against the outer shape of the left and right protect frames of the aircraft. The flying body is guided by the guide unit and set in the charging device.
An example of the fifth embodiment is shown in FIG. This is a guidance guide that utilizes the shape of the contour of the protect frame of the aircraft. The pair of guide guides (14-1) abut on each other so that one end of the guide guides (14-1) is convex in the direction in which the air vehicle advances toward the charging device. The other end contacts with one end of the other pair of guide guides (14-2). The pair of guide guides (14-2) are set to be parallel to each other, and their intervals are set so as to fit into the intervals of the contour portions of the left and right protect frames of the aircraft. The other end of the pair of guide guides (14-2) abuts the wall (stopper, 14-3), and the wall serves as a stopper that stops the advance of the aircraft. Therefore, the height of the wall is set higher than the radius of the contour portion of the protect frame of the aircraft. On the other hand, the guide guide portions (14-1, 14-2) may have a height that plays a role of a guide rail that abuts on the contour portion and guides the aircraft. Further, since the linear portion of the side surface of the guiding guide and the circular arc portion of the spherical contour are in point contact with each other, the frictional force is small and the flying body is smoothly guided.
When the flight body advances toward the charging device, if there is a convex portion of the guide guide (14-1) within the interval range of the contour portion, the flight body is guided to the guide guide (14-1) and the guide guide (14-1). It is led to the outside of 14-2).
FIG. 20 shows an embodiment in which the skeleton portion of the protect frame and the guide are in contact with each other for setting.
The guide guide portion (14-1) is installed so as to be concave, that is, open in a V-shape with respect to the direction in which the aircraft is traveling. If the traveling range of the flying body to the charging device is within the range of both ends of the guidance guide (14-1) opened in a V shape, the flying body is guided to the charging device along the guidance guide. Specifically, when explaining with the right protect frame (5), the contour portion (5-1) is formed from the end portion of the guide guide (14-1) on the corresponding side of the guide portion which is opened in a V shape. If in the inner area, the vehicle is guided to the charging device. In addition, since the linear portion on the upper part of the guide and the spherical portion of the spherical skeleton are in point contact with each other, the frictional force is small, and the aircraft is smoothly guided.
In the case of the integrated protect frame according to the fourth embodiment, the guide unit shown in FIG. 20 is used. With reference to FIG. 21, charging of the flying body by the charging device according to the fifth embodiment will be described. In addition, the control of the aircraft in the following process is performed by remote control from the ground.
(1) The flying body approaches the charging device while the protect frame contacts the guide guides (14-1, 14-2) and rotates.
(2) The protect frame hits the stopper (14-3) and the aircraft stops. The switch (13-4) is pushed by the own weight of the flying object, and the charging mechanism (13-1) is raised by the movable mechanism (13-3).
(3) The flying body is lifted, the charging terminal (1-3) of the flying body and the charging terminal (13-2) of the charging device are connected, and charging is started. At this time, the adjustment guide (13-5) provided around the charging power supply section (13-1) guides the two charging terminals so as to be reliably connected.
(4) When the charging is completed, the movable power supply (13-3) lowers the charging power supply unit (13-1). The air vehicle lands.
(5) By applying a thrust in the opposite direction to that of the above (1) to the flying body, the protect frame rolls and separates from the charging device.
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態は、第1実施形態から第3実施形態にかかる飛行体と、第5実施形態に係る充電装置とにおいて、飛行体と充電装置に送信及び受信機能を持つ送受信機を搭載し、充電装置の位置と飛行体の位置を検出して、地上コンピュータにより、飛行体の推進器を制御して、充電端子イおよびロを確実に接続するシステムに関するものである。
第6実施形態の実施例を図22に示す。図22の充電装置の誘導部は、図19の輪郭部にてガイドする場合である。
飛行体のバッテリーの充電端子イ(1−3)は、進行方向前方のバッテリー部(1−2)の横に備えつけられている。充電装置の充電端子ロ(13−2)は、飛行体の充電端子イ(1−3)に対向する方向に備えられている。充電端子ロ(13−2)が取り付けられている充電電源部(13−1)は、可動機構(13−3)により、図22の左右方向即ち飛行体の進行の前後方向に可動する。また、飛行体がストッパー(14−3)に当接すると、スイッチ(13−4)が作動し、可動機構(13−3)と昇降部(13−7)が作動する。昇降部(13−7)は上昇して、飛行体の後部に当接し、充電装置に飛行体を前後方
向で固定するストッパーの役割を果たす。
図23により、第6実施形態による充電装置による飛行体への充電の行程を説明する。尚、下記の行程における飛行体の制御は自動操縦で行うことができる。
(1)飛行体は、搭載した受信機により充電装置に設置した送信機からの充電装置の位置を知らせる信号を検知し、制御部で推進部を制御して充電装置に接近する。飛行体は、充電装置に到達すると、プロテクトフレームが誘導ガイド1、2(14−1、14−2)に当接し回転しながら移動する。
(2)プロテクトフレームがストッパー(14−3)に当たり飛行体は停止する。飛行体の自重によりスイッチ(13−4)がオンし、昇降部(13−7)が上昇して、飛行体の本体部1後部に当接し飛行体を固定する。尚、本体部1後部には、搭載したカメラ、送受信機等の後ろ端部も含まれる。
(3)充電電源部(13−1)が飛行体に向かって動き、充電端子イ(1−3)、充電端子ロ(13−2)が接続し、充電を開始する。
(4)充電が完了すると、可動機構(13−3)により、充電電源部(13−1)が飛行体と反対方向に動き、充電端子イ(1−3)と充電端子ロ(13−2)が離れる。
(5)昇降部(13−7)が下降し、飛行体の固定を解除する。
(6)飛行体本体に、上記(1)のときと逆方向の推力を与えることにより、プロテクトフレームが転がり、充電装置から離れる。
(Sixth Embodiment)
The sixth embodiment of the present invention is a transmitter / receiver having transmitting and receiving functions for the aircraft and the charging device in the aircraft according to the first to third embodiments and the charging device according to the fifth embodiment. The present invention relates to a system that is mounted and detects the position of a charging device and the position of a flying vehicle, and controls a propulsion device of the flying vehicle by a ground computer to reliably connect charging terminals a and b.
An example of the sixth embodiment is shown in FIG. The guide part of the charging device of FIG. 22 is a case where it is guided by the contour part of FIG.
The battery charging terminal (1-3) of the aircraft is provided beside the battery section (1-2) in the forward direction of travel. The charging terminal (13-2) of the charging device is provided in a direction facing the charging terminal (1-3) of the flying object. The charging power source section (13-1) to which the charging terminal (13-2) is attached is movable by the movable mechanism (13-3) in the left-right direction of FIG. 22, that is, the forward-backward direction of the flight of the aircraft. Further, when the flying body comes into contact with the stopper (14-3), the switch (13-4) operates, and the movable mechanism (13-3) and the elevating unit (13-7) operate. The elevating part (13-7) rises and comes into contact with the rear part of the flying body, and plays a role of a stopper for fixing the flying body to the charging device in the front-back direction.
With reference to FIG. 23, the process of charging the flying object by the charging device according to the sixth embodiment will be described. In addition, the control of the flying body in the following process can be performed by automatic piloting.
(1) The air vehicle detects a signal indicating the position of the charging device from the transmitter installed in the charging device by the installed receiver, and the controller controls the propulsion unit to approach the charging device. When the flying body reaches the charging device, the protect frame contacts the guide guides 1, 2 (14-1, 14-2) and moves while rotating.
(2) The protect frame hits the stopper (14-3) and the aircraft stops. The switch (13-4) is turned on by the own weight of the flying body, and the elevating part (13-7) rises to abut the rear portion of the main body portion 1 of the flying body to fix the flying body. The rear part of the main body 1 also includes the rear end parts of the mounted camera, transceiver, and the like.
(3) The charging power supply unit (13-1) moves toward the flying body, the charging terminal a (1-3) and the charging terminal B (13-2) are connected, and charging is started.
(4) When the charging is completed, the charging mechanism (13-3) causes the charging power supply unit (13-1) to move in the direction opposite to the flying body, and the charging terminal (1-3) and the charging terminal (13-2). ) Leaves.
(5) The elevating part (13-7) descends to release the fixing of the flying body.
(6) By applying thrust to the body of the flying body in the direction opposite to that in (1) above, the protect frame rolls and separates from the charging device.
充電装置に備えた送受信機(15−2)の送信機能を使い、信号(電波又は光)を送信し、飛行体に搭載した送受信機(15−1)の受信機能により、信号を受信し、飛行体を充電装置へ誘導する手法を図24、図25、により説明する。
図24は、充電装置に備えた送受信機(15−2)として送信機能を有する無線標識(13−6)を採用している。無線標識(13−6)は、電波または光を信号として発信するが、この例では光を発信する。一方、飛行体に送受信機(15−1)としてカメラ(9)を搭載しており、これにより無線標識からの光を検知する。カメラ(9)の検知した光により、充電装置の位置、方向を読み取り、飛行体の制御部により推進部を制御し充電装置へ誘導する。ここで、光を信号として送信する場合、光源の相対的な大きさ関係、即ち飛
行体が充電装置に近づくと光源が大きくなる関係より、飛行体と充電装置の相対位置を算出して、飛行体を充電装置に誘導することもできる。
図25は、無線標識(13−6)として電波を信号として通信する例を示している。電波信号として例えば赤外線等が利用できる。
Use the transmission function of the transceiver (15-2) provided in the charging device to transmit a signal (radio wave or light), and receive the signal by the reception function of the transceiver (15-1) mounted on the air vehicle, A method of guiding the flying object to the charging device will be described with reference to FIGS. 24 and 25.
In FIG. 24, a wireless sign (13-6) having a transmission function is adopted as a transceiver (15-2) provided in the charging device. The radio beacon (13-6) emits radio waves or light as a signal, but emits light in this example. On the other hand, a camera (9) is mounted on the air vehicle as a transceiver (15-1) to detect light from the wireless sign. The position and direction of the charging device are read by the light detected by the camera (9), and the propulsion unit is controlled by the control unit of the flying body to guide it to the charging device. Here, when transmitting light as a signal, the relative position between the flying body and the charging device is calculated from the relative size relationship of the light sources, that is, the light source becomes larger when the flying object approaches the charging device, The body can also be guided to the charging device.
FIG. 25 shows an example in which a radio wave (13-6) is communicated with a radio wave as a signal. For example, infrared rays can be used as the radio wave signal.
図26に、飛行体から送られた信号により、飛行体を充電装置へ誘導する手法を示す。飛行体の送受信機(15−1)の送信機能を使い飛行体の位置信号を発信する。充電装置の送受信機(15−2)の受信機能を使いその信号を受信する。受信した飛行体の位置信号は、地上コンピュータ(12−1)へ無線または有線で送信される。地上コンピュータ(12−1)では、飛行体と充電装置の位置信号または飛行体と充電装置との相対的な位置情報等から飛行体を適切に充電装置に導く進路等の飛行体の制御信号計算し、無線で飛行体の制御部(1−1)へ信号を送信する。この飛行体の運行制御により、飛行体は充電装
置へ適切に誘導される。即ち、地上コンピュータ(12−1)は飛行体の管制塔機能の役割を果たす。
地上コンピュータ(12−1)が管制塔機能の役割を果たすことにより、飛行体に搭載する計算機器類を減らし、飛行体の重量や電力消費の負担を軽減することができる。
FIG. 26 shows a method of guiding the flight object to the charging device by the signal sent from the flight object. The position signal of the aircraft is transmitted by using the transmitting function of the transceiver (15-1) of the aircraft. The signal is received by using the receiving function of the transceiver (15-2) of the charging device. The received aircraft position signal is transmitted to the ground computer (12-1) wirelessly or by wire. The ground computer (12-1) calculates the control signal of the flight object such as a route for appropriately guiding the flight object to the charging device from the position signal of the flight object and the charging device or the relative position information between the flight object and the charging device. Then, a signal is wirelessly transmitted to the control unit (1-1) of the flying body. By controlling the operation of the flying body, the flying body is properly guided to the charging device. That is, the ground computer (12-1) plays a role of a control tower function of the flying object.
Since the ground computer (12-1) plays the role of a control tower function, it is possible to reduce the number of computing devices mounted on the flight vehicle and reduce the weight of the flight vehicle and the burden of power consumption.
1 本体部
1−1 制御部
1−2 バッテリー部
1−3 充電端子イ
2 推進部
2−1 プロペラ
2−2 モータ
3 固定軸
4 回転部
5 プロテクトフレームR
5−1 プロテクトフレームRの輪郭部
5−2 プロテクトフレームRの骨格部
6 プロテクトフレームL
6−1 プロテクトフレームLの輪郭部
6−2 プロテクトフレームLの骨格部
7 水上走行用プロテクトフレーム
7−1 水上走行用外側輪郭部
7−2 水上走行用内側輪郭部
8 重り
9 カメラ
10 環境測定装置
11 位置情報検出装置
12 計測制御装置
12−1 地上コンピュータ(陸上に設置する計測制御装置)
13 充電装置の充電部
13−1 充電電源部
13−2 充電端子ロ
13−3 可動機構
13−4 スイッチ
13−5 調整ガイド
13−6 無線標識(誘導センサ)
13−7 昇降部
14 充電装置の誘導部
14−1 誘導ガイド1
14−2 誘導ガイド2
14−3 ストッパー
15 送受信機
15−1 飛行体の送受信機
15−2 充電装置の送受信機
1 Body Part 1-1 Control Part 1-2 Battery Part 1-3 Charging Terminal A 2 Propulsion Part 2-1 Propeller 2-2 Motor 3 Fixed Shaft 4 Rotating Part 5 Protect Frame R
5-1 Outline of Protect Frame R 5-2 Skeleton of Protect Frame R 6 Protect Frame L
6-1 Contour part of protect frame L 6-2 Skeleton part of protect frame L 7 Protect frame for water traveling 7-1 Outer contour part for water traveling 7-2 Inner contour part for water traveling 8 Weight 9 Camera 10 Environment measuring device 11 Position Information Detection Device 12 Measurement Control Device 12-1 Ground Computer (Measurement Control Device Installed on Land)
13 Charging unit 13-1 Charging unit 13-1 Charging power supply unit 13-2 Charging terminal B 13-3 Movable mechanism 13-4 Switch 13-5 Adjustment guide 13-6 Radio sign (inductive sensor)
13-7 Ascending / descending part 14 Guide part 14-1 of charging device Guide guide 1
14-2 Guidance guide 2
14-3 Stopper 15 Transceiver 15-1 Aircraft Transceiver 15-2 Charging Device Transceiver
Claims (8)
前記2つ以上の推進部を制御する制御部を含む本体部と、
前記本体部および前記2つ以上の推進部の少なくとも一部を囲む、転がり可能な形状である一対のプロテクトフレームと、
前記本体部に取り付けられた軸と、を備えた回転翼機であって、
前記軸に前記一対のプロテクトフレームが取り付けられたことで、前記本体部および前記2つ以上の推進部に対して前記一対のプロテクトフレームが回転可能となっており、
当該回転翼機は陸上を走行することを特徴とする回転翼機。 Two or more propulsion units that generate propulsion,
A main body section including a control section for controlling the two or more propulsion sections;
A pair of rollable protect frames surrounding at least a part of the main body and the two or more propulsion units;
A rotor equipped with a shaft attached to the main body,
By attaching the pair of protect frames to the shaft, the pair of protect frames can rotate with respect to the main body and the two or more propulsion units.
The rotary wing aircraft is characterized by running on land.
前記重りが前記本体部の鉛直下方部に位置するときに、当該回転翼機が鉛直上方向に飛行できることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の回転翼機。 A weight fixed to the main body,
The rotary wing machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the rotary wing machine can fly vertically upward when the weight is located in a vertically lower portion of the main body portion.
前記固定軸は一対の回転部を備え、
前記一対の車輪の回転中心は前記一対の回転部にそれぞれ接続されることで、前記一対の車輪は前記固定軸に対して回転可能となることを特徴とする請求項6に記載の回転翼機。 The pair of protect frames are a pair of wheels,
The fixed shaft includes a pair of rotating parts,
7. The rotary wing machine according to claim 6, wherein the rotation centers of the pair of wheels are connected to the pair of rotating portions, respectively, so that the pair of wheels can rotate with respect to the fixed shaft. ..
前記輪郭部は見かけ密度が水に対して小さくなっていることで浮力を得て、
前記輪郭部の一部が水中に沈んだ状態で当該回転翼機が水上を走行することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の回転翼機。
Each of the pair of protect frames has a contour portion and a skeleton portion,
Buoyancy is obtained because the apparent density of the contour part is smaller than that of water,
The rotary wing machine according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotary wing machine runs on the water in a state where a part of the contour portion is submerged in water.
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