JP2021003915A - マルチコプター - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸のある場所に着陸した場合であっても円滑に離陸することができるマルチコプターを提供する。【解決手段】マルチコプター１は、モータ１５によって回転し揚力を発生される回転翼２を有し、回転翼２を回転させて飛行するものである。マルチコプター１は、着地する複数の脚部２０を有し、脚部２０のいずれか又は全部が伸縮して姿勢を水平方向に修正することができる。そのため、マルチコプター１は、傾斜姿勢で着陸した場合であっても円滑に離陸させることができる。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に「ドローン」と称されるマルチコプターに関するものである。

複数の回転翼（プロペラ）を有し、垂直離着陸するマルチコプターが知られている。マルチコプターは、当初、玩具として販売されたが、次第に高機能化し、航空写真の撮影や、物資の運搬等の業務用にも使用されつつある。

マルチコプターには、着地用の脚がある。脚の数は、４本あるいは３本の場合が多い。

特開２０１８−１２９７１３号公報

一般にマルチコプターは、無線によって遠隔操作される。ここでマルチコプターを操縦者の近くから離陸させ、操縦者から遠く離れた場所に着陸させる場合がある。そして無線によって操縦者から遠く離れた場所に着陸しているマルチコプターを離陸させる場合がある。
また自動操縦でマルチコプターを飛ばす場合もある。例えば制御装置に座標等を入力し、指定された場所にマルチコプターを飛ばす。この場合でも、着陸した場所から離陸することとなる。

自動操縦でマルチコプターを飛ばした場合、例えば山間部や崖に着陸する場合がある。この場合、地面が凸凹していたり、段や坂があると、マルチコプターが傾斜した姿勢で着陸してしまう場合が想定される。
マルチコプターの回転翼は、回転翼に対して垂直方向に推進力を発生させるから、マルチコプターは、水平に近い姿勢からでなければ離陸することができない。
そのため遠隔操作でマルチコプターを飛ばし、斜め姿勢で着陸してしまうと、離陸させることができなくなってしまう。

本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、凹凸のある場所に着陸した場合であっても円滑に離陸させることができるマルチコプターを提供することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための態様は、モータによって回転し揚力を発生される回転翼を有し、回転翼を回転させて飛行するマルチコプターにおいて、着地時に姿勢を水平方向に修正する姿勢修正手段を有することを特徴とするマルチコプターである。

本態様のマルチコプターは、着地した状態で姿勢を水平方向に修正することができる。そのため凹凸のある場所に着陸して傾いた姿勢となった場合でも、水平姿勢に近い状態に戻して離陸させることができる。

上記した態様において、着地する複数の脚部を有し、当該脚部のいずれか又は全部が伸縮して姿勢を水平方向に修正することが望ましい。

本発明のマルチコプターは、傾斜姿勢で着陸した場合であっても円滑に離陸させることができる。

本発明の実施形態のマルチコプターの斜視図である。 図１のマルチコプターの脚部の拡大図であり、（ａ）は脚部を縮めた状態を示し（ｂ）は脚部を伸ばした状態を示す。 （ａ）乃至（ｃ）は、図１のマルチコプターの離陸時の動作を示す説明図である。 脚部の変形例を示す斜視図である。 脚部の他の変形例を示す正面図であり、（ａ）は脚部を縮めた状態を示し（ｂ）は脚部を伸ばした状態を示す。 脚部のさらに他の変形例を示す斜視図であり、（ａ）は脚部を縮めた状態を示し（ｂ）は脚部を伸ばした状態を示す。 脚部のさらに他の変形例を示す斜視図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のマルチコプター１は、８個の回転翼２を備えたドローンであり、無線によって遠隔操作される。マルチコプター１は、公知のそれと同様に、回転翼２を回転することによって下降気流による揚力を発生させて中空に浮き上がり、各回転翼２の回転数を相違させることによって水平方向に移動する。
また各回転翼２の回転数を相違させることにより、機体を回転させることや、機体の向きを変えつつ斜め上に進むといった多彩な動きをさせることもできる。

本実施形態のマルチコプター１は、本体部３と、８個の回転翼２を有している。
本体部３は、支持フレーム１０と、機器載置部１１と、接地部１２を有している。
本実施形態のマルチコプター１では、中央の機器載置部１１に、蓄電池及び制御装置（図示せず）が搭載されている。
マルチコプター１には、特徴的な機器として、姿勢検知センサー１３が搭載されている。姿勢検知センサー１３は、マルチコプター１の姿勢が水平姿勢であるか傾斜姿勢であるかを検知するものである。

回転翼２は、公知のそれと同様、モータ１５の出力軸に直接取り付けられている。
そして本実施形態では、図示しない取り付け部材によって、モータ１５が支持フレーム１０の上部に固定されている。

接地部１２は、着陸時に地面と当接し、本体部３を中空に保持するものである。本実施形態では、接地部１２は、４本の脚部２０によって構成されている。
本実施形態で採用する脚部２０は、いずれも先端が着地するものであり、伸縮機能を備えている。
本実施形態で採用する脚部２０は、図２の様に固定脚２１と移動脚２２を有している。移動脚２２は、外周にネジ２３が形成された棒である。
固定脚２１の下端近傍には、雌ねじ部材２５が固定されており、前記した移動脚２２は雌ねじ部材２５と係合している。
また移動脚２２の上端には昇降用モータ２６の回転軸が取り付けられている。昇降用モータ２６の本体部は、図示しないガイドを介して固定脚２１に取り付けられている。そのため昇降用モータ２６は、固定脚２１に沿って上下方向にのみ自由度を持つ。

本実施形態で採用する脚部２０は、昇降用モータ２６を回転することによって移動脚２２が回転する。移動脚２２のネジ２３は、雌ねじ部材２５と係合しているから、昇降用モータ２６を回転することによって移動脚２２が回転する。移動脚２２のネジ２３が回転することによって回転運動が直線運動に変換され、移動脚２２が固定脚２１に沿って上下に移動する。その結果、図２（ａ）（ｂ）の様に脚部２０の全長が伸縮する。

次に、マルチコプター１の機能について説明する。
マルチコプター１では、離陸する前に内蔵する姿勢検知センサー１３で自身の姿勢を検知する。
例えば図３（ａ）の様な傾斜面にマルチコプター１が着陸した場合、内蔵する姿勢検知センサー１３が、どの向きに傾斜しているかを判断する。図３（ａ）の例によると、脚部２０ｂ側が下の位置となる様に傾斜している。

制御装置は、姿勢検知センサー１３の信号を受信すると、いずれかの昇降用モータ２６を回転してマルチコプター１の姿勢を水平に修正する。
図３の例では、図３（ｂ）の様に下方となっている脚部２０ｂの昇降用モータ２６を回転し、脚部２０ｂの全長を伸ばして支持フレーム１０の傾斜下方側を持ち上げる。
そして図３（ｂ）の様に支持フレーム１０が略水平姿勢になると、モータ１５を駆動して離陸する。
離陸後は、脚部２０ｂの昇降用モータ２６を逆回転し、図３（ｃ）の様に脚部２０ｂの長さを縮めてもとの長さに戻す。
離陸時の姿勢は、水平姿勢であることが望ましいが、完全な水平姿勢に至らせることは必須ではない。

以上説明した実施形態では、下方側となった脚部２０ｂを伸ばして支持フレーム１０を水平姿勢に戻したが、上方側となった脚部２０ａを縮めて支持フレーム１０を水平姿勢に戻してもよい。
以上説明した実施形態では、４本の脚部２０が全て伸縮するが、伸縮しないものが含まれていてもよい。
また通常の着陸時に使用する脚部とは別に伸縮する部材（脚部）を設け、当該部材を伸ばして姿勢を修正してもよい。

以上説明した実施形態では、ネジ機構を採用して脚部２０を伸縮させたが、本発明はこの構成に限定されるものではない。
例えば図４の様に、ラックアンドピニオンを利用して脚部３０を伸縮させてもよい。
図４に示す脚部３０は、移動脚３１にラック３２を設け、固定脚３３側にピニオン３６が配されている。ピニオン３６は昇降用モータ３５で回転する。
図４に示す脚部３０では、昇降用モータ３５を回転することにより、移動脚３１が移動し、脚部３０を伸縮する。

図５は、リンク機構を応用して脚部４０を伸縮させるものである。図５に示す脚部４０は、４本のリンク４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄがいずれも回転可能に接続されて四角形を構成している。
そしてリンク４１ａ、４１ｂの間に雌ねじ４２があり、リンク４１ｃ、４１ｄの間からネジ棒４３が挿入されてリンク４１ａ、４１ｂの間の雌ねじ４２と係合している。
またネジ棒４３には昇降用モータ４５が接続されている。
図５に示す脚部４０は、ネジ棒４３を回転することにより、各リンク４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄの傾斜角度が変わり、全長が伸縮する。

図６は、カム機構を応用して脚部５０を伸縮させるものである。図６に示す脚部５０は、固定脚５１の先端にカム５２が取り付けられている。カム５２は図示しない昇降用モータによって回転する。
図６に示す脚部５０では、カム５２を回転することによって、カム５２の接地部位を変更し、全長を伸縮する。

図７は、シリンダー６２によって脚部６０を伸縮させるものである。
図７に示す脚部６０は、固定脚６１の先端にシリンダー６２が取り付けられている。また固定脚６１に小型のボンベ６３が取り付けられている。
図７に示す脚部６０では、ボンベ６３からシリンダー６２に圧縮空気を導入し、脚部６０の全長を伸縮する。

１ マルチコプター
２ 回転翼
１２ 接地部
１３ 姿勢検知センサー
２０、３０、４０、５０、６０ 脚部
２１、３３ 固定脚
２２、３１ 移動脚

Claims (2)

1. モータによって回転し揚力を発生される回転翼を有し、回転翼を回転させて飛行するマルチコプターにおいて、
   着地時に姿勢を水平方向に修正する姿勢修正手段を有することを特徴とするマルチコプター。
2. 着地する複数の脚部を有し、当該脚部のいずれか又は全部が伸縮して姿勢を水平方向に修正することを特徴とする請求項１に記載のマルチコプター。

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