JP2021062830A

JP2021062830A - 飛行体

Info

Publication number: JP2021062830A
Application number: JP2019189807A
Authority: JP
Inventors: 幸佑野平; Kosuke Nohira
Original assignee: Liberaware Co Ltd
Current assignee: Liberaware Co Ltd
Priority date: 2019-10-16
Filing date: 2019-10-16
Publication date: 2021-04-22
Also published as: JP2024050743A

Abstract

【課題】屋内でも、手軽に操作し飛ばすことができる飛行体を提供すること。【解決手段】本発明による飛行体は、外周部及び内周部を有する円筒形状の本体部と、前記本体部の内部に設けられ、少なくとも前記本体部の上方から下方に向かう気流を発生させるための揚力発生部と、前記本体部の下部に変位可能に設けられたフラップ部と、前記フラップ部を前記本体部の下部の通気口の一部を塞ぐように変位させて前記気流の向き変えることにより、移動方向を制御する制御部とを備えている。前記本体部の少なくとも上部又は下部には、全天球カメラが設けられている。【選択図】図１

Description

本発明は、飛行体に関し、円筒状の本体部を有する飛行体に関する。

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。

米国特許公開公報２０１５−０１２００９４Ａ１

一方、近年、屋内における飛行体のニーズが高まっている。しかしながら、特許文献１の飛行体は、屋内で使用するには不向きである。加えて、このような飛行体を操作する場合、コントローラ（プロポーショナル等）を利用することが多いが、屋内で利用する場合には現実的ではないうえに、操作には経験と慣れが必要であり、直感的な操作を行うことは困難である。

そこで、本発明は、屋内でも手軽に操作し飛ばすことができる飛行体を提供することを目的とする。

本発明によれば、
外周部及び内周部を有する円筒形状の本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、少なくとも前記本体部の上方から下方に向かう気流を発生させるための揚力発生部と、
前記本体部の下部に変位可能に設けられたフラップ部と、
前記フラップ部を前記本体部の下部の通気口の一部を塞ぐように変位させて前記気流の向き変えることにより、移動方向を制御する制御部と、を備える
飛行体が得られる。

本発明によれば、屋内でも手軽に操作し飛ばすことができる飛行体を提供することができる。

本発明の実施の形態による飛行体を上面から見た斜視図である。本発明の実施の形態による飛行体を下面から見た斜視図である。本発明の実施の形態による飛行体の上面図である。本発明の実施の形態による飛行体の下面図である。本発明の実施の形態による飛行体の側面断面図である。本発明の実施の形態による飛行体の他の側面断面図である。本発明の実施の形態による飛行体の飛行状態を表す側面断面図である。本発明の実施の形態による飛行体の飛行状態を表す側面断面図である。本発明の他の実施の形態による飛行体の飛行状態を表す側面断面図である。本発明の他の実施の形態による飛行体の飛行状態を表す側面断面図である。本発明の実施の形態の変形例による飛行体を下方からみた斜視図である。本発明の実施の形態の変形例による飛行体の側面図である。本発明の実施の形態の他の変形例による飛行体を下方からみた斜視図である。本発明の実施の形態の他の変形例による飛行体の側面図である。

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］
外周部及び内周部を有する円筒形状の本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、少なくとも前記本体部の上方から下方に向かう気流を発生させるための揚力発生部と、
前記本体部の下部に変位可能に設けられたフラップ部と、
前記フラップ部を前記本体部の下部の通気口の一部を塞ぐように変位させて前記気流の向き変えることにより、移動方向を制御する制御部と、を備える
飛行体。
［項目２］
請求項１に記載の飛行体であって、
前記本体部の少なくとも上部又は下部には、全天球カメラが設けられている、
飛行体。
［項目３］
請求項２に記載の飛行体であって、
前記全天球カメラは、前記本体部の前記上部の中央又は略中央及び前記下部の中央又は略中央に設けられている、
飛行体。
［項目４］
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の飛行体であって、
前記本体部の前記外周部には、情報を提供するためのディスプレイ部が設けられている、
飛行体。
［項目５］
請求項４に記載の飛行体であって、
前記ディスプレイ部は、前記外周部の略全面に設けられている有機ＥＬディスプレイである、
飛行体。
［項目６］
請求項４又は請求項５に記載の飛行体であって、
画像取得部を更に備えており、
前記制御部は、特定のジェスチャと特定の動作とを関連付けて管理しており、一のジェスチャに関する情報を前記ディスプレイ部に表示するとともに、前記画像取得部によって取得したユーザの行動が前記一のジェスチャと同一と判断した場合、前記特定の動作を行うように前記飛行体を制御する、
飛行体。
［項目７］
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の飛行体であって、
前記外周部には、一以上の深度センサが設けられている、
飛行体。
［項目８］
請求項７に記載の飛行体であって、
前記深度センサは、前記外周を上方から見た場合に１２０度間隔で設けられている、
飛行体。
［項目９］
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の飛行体であって、
前記本体部の上面及び下面はメッシュ状に形成されている、
飛行体。

＜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。

＜飛行体の構造＞
図１は、本実施の形態による飛行体１０の上面図である。図示されるように、飛行体１０は、本体部１００とフラップ１１０と全天球カメラ１５０Ｔ（１５０Ｂ）を有している。

なお、上述した飛行体は、ドローン（Ｄｒｏｎｅ）、マルチコプター（ＭｕｌｔｉＣｏｐｔｅｒ）、無人飛行体（Ｕｎｍａｎｎｅｄａｅｒｉａｌｖｅｈｉｃｌｅ：ＵＡＶ）、ＲＰＡＳ（ｒｅｍｏｔｅｐｉｌｏｔｅｄａｉｒｃｒａｆｔｓｙｓｔｅｍｓ）、又はＵＡＳ（ＵｎｍａｎｎｅｄＡｉｒｃｒａｆｔＳｙｓｔｅｍｓ）等と称呼されることがある。

本体部１００は、外周部及び内周部を有する円筒形状を有している。図示されるように、飛行体１０は、初期状態（初期位置：着陸状態）においては、上下方向（Ｚ方向）に開口するように構成されている。

本実施の形態における外周部は、ディスプレイとして所定の上方を表示可能な側面部１０２となっている。側面部１０２は例えば有機ＥＬディスプレイ等を利用することができるが、これに限られない。

側面部１０２には、例えば、飛行体１０の状態、動画等のコンテンツの表示、全天球カメラ１５０Ｔ、１５０Ｂによって撮像した静止画又は動画のリアルタイム表示をすることができる。また、特に、円筒形状であるために把握しにくい、上下・左右・前後等の飛行体１０の進行方向を表示することとしてもよい。この場合、例えば、進行方向を示す表示（色、点滅表示等）、左右を示す表示をすることとしてもよい。

図５によく示されるように、本実施の形態による飛行体１０は、本体部１００の内部に設けられ、少なくとも本体部１００の上方から下方に向かう気流を発生させるためのプロペラ（揚力発生部）１２０を有している。本実施の形態においては、プロペラ１２０は反転プロペラを用いることとしている。

本実施の形態による飛行体１０においては、プロペラ１２０の径を大きくすることによって回転数を下げることとし、その結果、プロペラ１２０の回転による音を低減することができる。

また、本体部１００を円筒形の形状とすることにより、プロペラの先端部から発生する気流をも下方（進行方向後方）に整流ことができ、エネルギー効率が上がると同時に騒音も抑えることができる。

図１乃至図４に示されるように、本体部１００の上部１０１及び下部１０３はメッシュ構造となっており、プロペラ１２０による気流を効率よく排出する。

図２及び図４に示されるように、側面部１０２の下方の端部にはフラップ１１０が設けられている。フラップ１１０は、１２０度間隔で設けられている。フラップ１１０は、内側及び外側の方向に向けて（すなわち側面部１０２の法線方向に）変位可能に設けられている。飛行体１０の制御部（図示せず）は、フラップ１１０を変位させて気流の向き変えることにより、移動方向を制御する。移動の方向については後述する。

図１及び図２に示されるように、本体部１００の上部１０１及び下部１０３の中心には、全天球カメラ１５０Ｔ、１５０Ｂが設けられている。

側面部１０２には、深度センサ（Ｄｅｐｔｈｓｅｎｓｏｒ）１３０が設けられている。深度センサ１３０は、側面部１０２に関して１２０度間隔で設けられている。

本実施の形態においては、全天球カメラ１５０Ｔ、１５０Ｂによって、ユーザのジェスチャを取得し、当該ジェスチャに関連付けられた動作を行う。この時、ジェスチャを正しく認識したか否か、正しく認識した場合に行われる動作に関する情報は側面部１０２のディスプレイに表示される。

続いて、図６及び図７を参照して、飛行状態を説明する。図示されるように、フラップ１１０を傾けると、飛行体１０は、重心Ｇを中心にＸＺ平面において回転する。この際、飛行体１０が図７に示される状態に傾いたときにフラップ１１０を元の方向に戻すことにより、重力ｇ及び揚力（推力）Ｐとの合力から水平方向に成分を有する力Ｆが飛行体１０に働くこととなる。

なお、図６及び図７に示される構造では、フラップ１１０のみによっては、ヨー方向（Ｚ軸を回転の軸とする回転方向）の力を生み出すことができない。この場合二重反転のプロペラ１２０の上下の回転数を変えることによって（違いに異なるものにすることによって）、所望のヨー方向に回転させることができる。

フラップ１１０は、３つ設けることにより合力によって全方向に移動することが可能となる。

続いて、図８及び図９参照してフラップ１１０の変形例を説明する。図示されるように、本実施の形態による３つのフラップ１１０（うち、２つのフラップ１１０は図示を省略）のうち、１つは、飛行体１０の下部の中心に設けられている。この場合も、フラップ１１０を傾けると、飛行体１０は、重心Ｇを中心にＸＺ平面において回転する。この際、飛行体１０が図９に示される状態に傾いたときにフラップ１１０を元の方向に戻すことにより、図７と同様に、重力ｇ及び揚力（推力）Ｐとの合力から水平方向に成分を有する力Ｆが飛行体１０に働くこととなる。

更には、図１０に示されるように、本実施の形態による３つのフラップ１１０（うち、１つのフラップ１１０は図示を省略）のうち、２つは、飛行体１０の下部にｙ方向に沿って隣接配置されている。ｙ方向において図の手前側のフラップ１１０ｆと、後ろ側のフラップ１１０ｂとを互い違いに傾けることによって飛行体１０はＸＹ平面において（ヨー方向に）回転する。この場合、プロペラ１２０は、１つでもよい（すなわち二重反転プロペラでなくてもよい）。

上述したいずれの場合であっても、フラップ１１０は、最低３つあれば飛行体１０は、全方向に移動することが可能となる。

上述した回転翼機は、主として空中を移動するものを指すが、例えば、陸上用、水中用などの用途を組み合わせた機能を有する回転翼機も含まれる。

上述した回転翼機は、例えば、フライトコントローラ、メモリ、送受信部、モータ、ＥＳＣ、プロペラ、バッテリー、各種センサ類、といったハードウェアで構成することとしてもよい。

フライトコントローラは、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。

フライトコントローラは、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フライトコントローラ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。

フライトコントローラは、回転翼機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）を有する回転翼機の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために回転翼機の推進機構（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。

フライトコントローラは、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、フライトコントローラ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。

本実施の形態によるセンサ類は、その用途に応じて、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）、ビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）その他の物理センサを含み得る。更に、イオンセンサー、バイオアフィニティーセンサー、ガスセンサ、その他の電気化学センサー、オプティカルセンサー等の化学センサを含んでいいてもよい。

次に、本実施の形態の変形例について説明する。上記の実施の形態においては、フラップ１１０が移動することにより飛行体１０の重心の位置を制御して、水平方向の推力を得ると説明したが、本変形例では、フラップ１１０の制御によりプロペラ１２０を通過する気流を制御して、飛行体１０の飛行を制御する例について説明する。

図１１は、本発明の実施の形態の変形例による飛行体１０を下方からみた斜視図である。図１２は、本発明の実施の形態の変形例による飛行体１０の側面図である。各図に示すように、飛行体１０のフラップ１１０Ａおよび１１０Ｂはフラップが下方に開いている。一方で、飛行体１０のフラップ１１０Ｃは、飛行体１０の下部１０３に近接するように折りたたまれて変位し、下部１０３の通気口の一部を塞いでいる状態である。つまり、フラップ１１０Ｃは、飛行体１０の下部１０３において、飛行体１０の内方に向かって回動可能に設けられている。なお、フラップ１１０Ｃは、飛行体１０の外方に向かって回動可能であってもよい。

フラップ１１０Ｃが飛行体１０の下部１０３を閉じるような構造とすることで、プロペラ１２０により飛行体１０の上部１０１から進入する空気のうち、フラップ１１０Ｃに衝突する気流は下部１０３から外部に出にくくなる。そのため。飛行体１０の下部１０３から流出する気流に偏りが生じ、飛行体１０において水平方向に推力が生じ得る。これにより、飛行体１０が水平方向に移動することが可能となる。

なお、飛行体１０の内方に折りたたまれるフラップは、フラップ１１０Ｃに限らず、他のフラップが内方に折りたたまれてもよい。また、飛行中の制御において同時に折りたたみ可能なフラップの数は１に限定されず、複数であってもよい。

図１３は、本発明の実施の形態の他の変形例による飛行体１０を下方からみた斜視図である。図１４は、本発明の実施の形態の他の変形例による飛行体１０の側面図である。各図に示すように、飛行体１０のフラップ１１０Ａが下方に開いており、フラップ１１０Ｂおよび１１０Ｃが、飛行体１０の下部１０３に近接するように折りたたまれ、下部１０３の通気口の一部を塞いでいる状態となってもよい。かかる例においても、プロペラ１２０により飛行体１０の上部１０１から進入する空気のうち、フラップ１１０Ｂおよび１１０Ｃに衝突する気流が下部１０３から外部に出にくくなる。そのため。飛行体１０の下部１０３から流出する気流に偏りが生じ、飛行体１０において水平方向に推力が生じ得る。これにより、飛行体１０が水平方向に移動することが可能となる。

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。

１０、１０’、１０’’ 飛行体
１００本体部
１０１上部
１０２側面部
１０３下部
１１０フラップ
１２０プロペラ
１５０Ｔ、１５０Ｂ全天球カメラ

Claims

外周部及び内周部を有する円筒形状の本体部と、
前記本体部の内部に設けられ、少なくとも前記本体部の上方から下方に向かう気流を発生させるための揚力発生部と、
前記本体部の下部に変位可能に設けられたフラップ部と、
前記フラップ部を前記本体部の下部の通気口の一部を塞ぐように変位させて前記気流の向き変えることにより、移動方向を制御する制御部と、を備える
飛行体。
請求項１に記載の飛行体であって、
前記本体部の少なくとも上部又は下部には、全天球カメラが設けられている、
飛行体。
請求項２に記載の飛行体であって、
前記全天球カメラは、前記本体部の前記上部の中央又は略中央及び前記下部の中央又は略中央に設けられている、
飛行体。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の飛行体であって、
前記本体部の前記外周部には、情報を提供するためのディスプレイ部が設けられている、
飛行体。
請求項４に記載の飛行体であって、
前記ディスプレイ部は、前記外周部の略全面に設けられている有機ＥＬディスプレイである、
飛行体。
請求項４又は請求項５に記載の飛行体であって、
画像取得部を更に備えており、
前記制御部は、特定のジェスチャと特定の動作とを関連付けて管理しており、一のジェスチャに関する情報を前記ディスプレイ部に表示するとともに、前記画像取得部によって取得したユーザの行動が前記一のジェスチャと同一と判断した場合、前記特定の動作を行うように前記飛行体を制御する、
飛行体。
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の飛行体であって、
前記外周部には、一以上の深度センサが設けられている、
飛行体。
請求項７に記載の飛行体であって、
前記深度センサは、前記外周を上方から見た場合に１２０度間隔で設けられている、
飛行体。
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の飛行体であって、
前記本体部の上面及び下面はメッシュ状に形成されている、
飛行体。