JP2023083623A

JP2023083623A - 飛行体

Info

Publication number: JP2023083623A
Application number: JP2023072716A
Authority: JP
Inventors: 陽一鈴木; Yoichi Suzuki
Original assignee: Aeronext Inc
Current assignee: Aeronext Inc
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2023-04-26
Publication date: 2023-06-15
Also published as: JP2020066371A

Abstract

【課題】飛行効率を向上し得る新たな構造を有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、少なくとも第１方向に沿って進行可能な飛行体であ
って、機体部と、付属部とを備えている。機体部は、本体部と、揚力発生部とを有してい
る。本体部は、第１方向に沿って延びる右側部及び左側部と、第１方向とは反対の方向で
ある第２方向における右側部及び左側部夫々の端部同士を連結する連結部とを有している
。これにより第１方向と直行する第３方向から見た場合に左側部と右側部と連結部とで囲
まれる被囲空間が存在するように構成したこと。
【選択図】図１

Description

本発明は、飛行体に関する。

近年、様々な用途に利用されるドローン（Ｄｒｏｎｅ）や無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍ
ａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）、飛行船などの飛行体（以下、単に「飛行
体」と総称する）を利用した様々なサービスの利用の場が広がっている。

飛行体が飛行する際には、所望の飛行をさせるために人の手による操縦や自律飛行ソフ
トによる軌道の指定を行うことが一般的だが、物理的に軌道を定めるものではないため、
機器の故障や外的要因により軌道が不安定になり、所望の飛行ができない場合がある。

また、飛行体が制御不能になったり故障したりした場合には、墜落の恐れがある。その
ため、飛行を行う場所には制約が生じる。

一方、特許文献１では、ドローンをガイドラインに連結して運用することで、所望の飛
行をさせたり、墜落を防いだりする安全飛行システムを提供する（例えば、特許文献１参
照）。

特開２０１７－２１４０３７号公報

特許文献１においては、ドローンの飛行軌道上にガイドラインを張設し、ドローンには
ガイドラインを保持する構造を設けることによって、ガイドラインに連結できるよう構成
している。これにより、ドローンの誘導を行うほか、墜落を防ぐことが可能となるもので
ある。

しかしながら、特許文献１におけるドローンが備えたガイドラインへの誘導手段は、垂
直方向と水平方向どちらか一方ずつの移動にのみ対応しており、例えば一部を垂直方向に
伸ばし、一部を水平方向に伸ばしたガイドラインに沿って使用することはできない。また
、垂直方向に移動するための機構はドローン本体に直接取り付けられているため、ドロー
ンの飛行における姿勢の変化に影響を与えてしまう。

サービスの内容によっては、強風などにより飛行体は大きく傾く必要がある。その場合
に、特許文献１における垂直移動の機構では安全な飛行を行うことが困難である。また、
垂直方向と水平方向どちらにも移動が必要な場合、例えば輸送や撮影などの用途において
は、垂直方向と水平方向の移動どちらにも対応できる機構が必要となる。

そこで、本発明は、ガイド手段にガイドされる被ガイド部と飛行部とを互いに変位可能
に接続して飛行体の姿勢にガイド手段が干渉しないように設けるほか、垂直方向の移動に
も水平方向の移動にも対応できるように設けることにより、様々な方向への移動が可能な
飛行体を提供することを一つの目的とする。

本発明は、ガイドを使用して、飛行体に所望の飛行をさせ得る構造を有する飛行体を提
供することを一つの目的とする。

本発明によれば、
ガイド手段に従って少なくとも垂直方向の成分を含む上下方向に飛行する飛行体であっ
て、
少なくとも揚力を発生させるための飛行部と、
前記ガイド手段にガイドされる被ガイド部を有する本体部と、
前記飛行部と前記本体部とを互いに変位可能に接続する接続部と
を備える飛行体が得られる。

本発明によれば、飛行効率を向上し得る飛行体を提供し得る。

本発明による飛行体の上面図である。図１の飛行体の分解図である。図１の飛行体の側面図である。図１の飛行体の本体部を略水平方向に向けて倒した状態を表す図である。図１の飛行体の本体部を直立させた状態を表す図である。図１の飛行体の使用例を示す図である。図１の飛行体の正面図である。図１の飛行体の使用例を示す、飛行部を省略した概念図である。図１の飛行体の機能ブロック図である。図１の飛行体の使用例を示す図である。図１の飛行体の他の使用例を示す図である。

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］
ガイド手段に従って少なくとも垂直方向の成分を含む上下方向に飛行する飛行体であっ
て、
少なくとも揚力を発生させるための飛行部と、
前記ガイド手段にガイドされる被ガイド部を有する本体部と、
前記飛行部と前記本体部とを互いに変位可能に接続する接続部と
を備える
飛行体。
［項目２］
項目１に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段はガイド方向に線状に延びるものであり、
前記本体部は、上端及び下端を有し上下方向に延びており、
前記被ガイド部は、少なくとも前記上端または前記下端に設けられ、前記ガイド部を挿
通可能な略環状の部位である、
飛行体。
［項目３］＜＜垂直移動は前に倒す＞＞
項目２に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段は前記上下方向に延設される部位を有しており、
前記上下方向に移動する際に、前記本体部を略水平方向に向けて倒すことによって、前
記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。
［項目４］
項目３に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段は前記水平方向に延設される部位を有しており、
前記水平方向に移動する際に、前記本体部を略直立させることによって、
前記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。

＜本発明による実施の形態の詳細＞
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。

図６に示されるように、本発明の実施による飛行体１００は、少なくとも垂直方向にお
いて、ガイド手段５０に従って飛行を行う。

また、図８のように、ガイド手段５０に従った水平方向の移動や、垂直方向の移動と水
平方向の移動を織り交ぜた飛行が可能である。

垂直方向、水平方向：水平成分を含む方向と、垂直成分を含む方向を意味する

＜本発明による第１の実施の形態の詳細＞
以下、本発明の第１の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。ここでは、
説明を容易にするため小型の無人回転翼機を用いるが、あくまで例示に過ぎず、飛行体の
形態を限定するものではない。例えば、有人機か無人機かどうかや、飛行体が、飛行船や
固定翼機、回転翼機であるかなど。

また、構造や形状については一例に過ぎず、本発明の実施に必要な機能を有する部材で
あれば、どのようなものでもよい。

図３に示されるように、本実施の形態による飛行体は、少なくとも上方向（第３方向：
+Ｚ方向）に上昇することができ、下方向（－Ｚ方向）に下降することができ、また、前
方向Ｄ１（第１方向：＋Ｙ方向）に前進することができ、後方向Ｄ２（第２方向：－Ｙ方
向）に後進する。

本発明の実施の形態における飛行体１００は、飛行部１０と本体部２０を備えており、
飛行部１０は、飛行体１００を飛行させるために必要な機構：例えば、揚力を発生させる
ための翼、プロペラ等及び、推力を発生させるモータ、エンジン等を含むがこれに限らな
い）を備えている。
本体部２０は、被ガイド部２１：ガイド手段５０に倣ってガイドされる部位を少なくとも
備えている。その他に、荷物や撮影機器、センサなどを搭載する搭載部、作業を行う作業
部などを備えていてもよい。

ガイド手段５０は、被ガイド部２１をガイドすることにより、飛行体１００に所望の飛
行をさせるため、ガイド方向に線上に延びる。この時、ガイド手段５０は１本のみでなく
、複数本使用してもよい。ガイド手段５０の素材は、ワイヤーや電線等の柔軟なものであ
ってもよいし、金属や樹脂等硬度のあるものでもよい。

なお、ガイド手段５０と被ガイド部２１は、接触していてもしていなくとも、ガイドす
る目的を果たすことができればよい。例えば、複数の球体を用いてガイド手段５０を挟ん
だり、カメラ等でガイド手段５０を認識したりすることでも、ガイドの目的を果たすこと
は可能である。なお、非接触の場合は、ガイド手段５０と非ガイド部２１の接触がない為
摩擦等の影響を受けずに運用できる。

ガイド手段５０は、飛行体１００をガイドする他、飛行体１００に異常が起きた時や、
外的要因で飛行が困難になった場合のフェールセーフ機能も有している（詳しくは後述す
る）。

飛行体１００がガイド手段５０から離れない構造になっていれば、飛行体１００が制御
不能や、飛行不能な状態に陥ったとしても、墜落場所をその場に限定することができ、周
囲の安全が確保される他、該当箇所に緩衝材を設けることで墜落の衝撃を和らげることも
容易である。また、ガイド手段５０が地表に対して略水平に延びる場合には、飛行体１０
０はガイドに吊り下がった状態となるため、墜落もしない。

被ガイド部２１は、本体部２０の少なくとも上端または下端に設けられており、ガイド
手段５０を挿通可能な略環状である。挿通可能であれば形状は多角形や楕円形等でもよく
、必ずしも円型である必要はない。

図１０及び図１１に示されるように、本体部２０と、飛行部１０とは接続部３０によっ
て互いに変位可能に接続されている。そのため、被ガイド部２１がガイド手段５０に従っ
た状態のまま、飛行部１０は自由に姿勢を変化させ、自己位置を保つことが可能となる。
＜本発明による第２の実施の形態の詳細＞

本発明による第２の実施の形態の詳細において、第１の実施の形態と重複する構成要素
は同様の動作を行うので、再度の説明は省略する。

ガイド手段５０が上下方向に延設される部位を有しており、飛行体１００が上下方向に
移動する際には、本体部２０を略水平方向に向けて倒すことによって、ガイド手段５０に
被ガイド部２１を沿わせることができる。同様に、ガイド手段５０が水平方向に延設され
る部位を有している場合は、飛行体１００が水平方向に移動する際には、本体部２０を略
直立させることによって、ガイド手段５０に被ガイド部２１を沿わせることができる。

ガイド手段５０が様々な方向に延設された場合でも、本体部の傾く方向や角度を調節す
ることにより、対応が可能となる。例えば、橋梁の点検時に下部から上部に回ったり、映
像撮影の際に地上付近から上空へとカットを割らずに撮影を行ったりと、様々な用途で活
用の幅を広げることができる。

図２によく示されるように、本実施の形態による飛行部１０のフレーム１３は、Ｚ方向
から見た場合に、略Ｕ字形状を有していてもよい。このような形状では、垂直方向の移動
用と水平方向の移動用に変形が可能となる。

略Ｕ字形状を有していることは、即ち、Ｙ方向に沿って延びる右側部１３Ｒ及び左側部
１３Ｌと、右側部１３Ｒ及び左側部１３Ｌ夫々の後端（－Ｙ方向における端部）同士をす
る連結部１３Ｃを有している。

このような構成によって、フレーム１３には、右側部１３Ｒ、左側部１３Ｌ及び連結部
１３Ｌとで囲まれる被囲空間Ｅが存在することとなる。本実施の形態においては、連結部
１３Ｃは右側部１３Ｒ及び左側部１３Ｌ夫々の前端に位置していることから、フレームの
Ｕ字形状は一方に開いた向きを有することとなる。

なお、フレーム１３は、一方に開いた向きを有している形状のものであれば、例えば、
略Ｃ字状や、略コ字状の形状を有していてもよい（詳しくは後述する）。

図３乃至図５に示されるように、本実施の形態による本体部２０は、接続部３０によっ
て、飛行部１０と接続されている。かかる構造によって、本体部２０は、ＹＺ平面におい
て接続部を軸に所定の範囲において回転可能となる。

図3に示されているように、本体部２０は、部分的に被囲領域Ｅ内に位置している。

特に、本体部２０には、Ｘ方向に沿ってみた場合に、略Ω型の逃げ部２５が形成されて
いる。かかる構造により、長い本体部２０を使用した場合であっても、当該逃げ部２５が
連結部１３Ｃを跨ぐことによって、本体部２０と飛行部１０との衝突を防ぐことができる
。

なお、本説明にて示した飛行体１００は、逃げ部２５を有するものであったが、短い付
属部を使用する場合には、逃げ部２５を設けなくとも垂直方向の移動用と水平方向の移動
用に変形が可能である。

本発明の使用により、安全性や安定性を高めることのできる主な例を以下に列挙する。
・カメラやセンサ、マイク等の情報収集機器搭載による、橋梁や電線、高速道路、トンネ
ル、鉄塔等のインフラ点検や各種調査
・荷物の搭載による、機体の進路を限定した配送
・作業用のアームや工具搭載による、高所や危険箇所等での作業
・噴射、噴霧装置の搭載による放水や、消毒液、農薬、染料等の液体の散布・吹付け
・スピーカーや照明等、外部へ影響を及ぼす機器の搭載による、情報伝達
・人が搭乗可能なキャビン等の搭載による、移動手段およびアトラクション

上述した飛行体は、例えば、図９に示される機能ブロックを有している。なお、図８の
機能ブロックは最低限の参考構成である。

フライトコントローラは、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（Ｃ
ＰＵ））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、飛行体の状態を制御するように構成された制御モジュールを
含んでいる。例えば、制御モジュールは、６自由度（並進運動ｘ、ｙ及びｚ、並びに回転
運動θ_ｘ、θ_ｙ及びθ_ｚ）を有する飛行体の空間的配置、速度、および／または加速度を
調整するために飛行体の推進機構（モータ等）を制御する。制御モジュールは、搭載部、
センサ類の状態のうちの１つ以上を制御することができる。

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、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰ
Ｓセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）、またはビジョン／イメージセンサ（例えば
、カメラ）を含み得る。

本発明の飛行体は、宅配、監視、調査、撮影等における産業用の飛行体としての利用が
期待できる。また、本発明の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業に
おいて利用することができ、さらに、本発明は、カメラ等を搭載した空撮用の飛行体とし
ても好適に使用することができる他、セキュリティ分野、農業、インフラ監視、有人アト
ラクション等の様々な産業にも利用することができる。

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。

１００飛行体
１０飛行部
１１ａ～１１ｄプロペラ
１２アーム
１３フレーム
１４モータ
２０本体部
２１被ガイド部
２２カウンターウェイト
２５逃げ部
３０接続部
５０ガイド手段

Claims

ガイド手段に従って少なくとも垂直方向の成分を含む上下方向に飛行する飛行体であっ
て、
少なくとも揚力を発生させるための飛行部と、
前記ガイド手段にガイドされる被ガイド部を有する本体部と、
前記飛行部と前記本体部とを互いに変位可能に接続する接続部と
を備える
飛行体。
請求項１に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段はガイド方向に線状に延びるものであり、
前記本体部は、上端及び下端を有し上下方向に延びており、
前記被ガイド部は、少なくとも前記上端または前記下端に設けられ、前記ガイド部を挿
通可能な略環状の部位である、
飛行体。
請求項２に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段は前記上下方向に延設される部位を有しており、
前記上下方向に移動する際に、前記本体部を略水平方向に向けて倒すことによって、前
記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。
請求項３に記載の飛行体であって、
前記ガイド手段は前記水平方向に延設される部位を有しており、
前記水平方向に移動する際に、前記本体部を略直立させることによって、
前記ガイド手段に前記被ガイド部を沿わせる、
飛行体。