JP2023115308A - 飛行体 - Google Patents

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：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）、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において、ガイドラインに対してガイドラインを保持する機構を連結させる場合、連結はガイドラインの端部にて行われるため、ガイドラインとガイドラインを保持する機構の着脱は容易とは言えない。

また、前記特許文献１におけるドローンが備えたガイドラインによる誘導システムは、１つの出発地点と１つの到達地点を１対１で結ぶものであり、ガイドラインを二股以上に分岐させ、複数の到達地点を設けることは困難である。

撮影や輸送において飛行体を使用する場合、実務やメンテナンスの実施において、その飛行体とガイド手段の着脱は簡便であることが望ましい。また、１つの出発地点に対して複数の到達地点を持つ可能性がある用途（例えば、輸送）においては、ガイドにより結ばれる出発地点と到達地点が１対１の関係に限定されず、分岐等により複数の目的地へ到達できることは業務の実施において重要である。

そこで、本発明は、ガイド手段にガイドされる被ガイド部に対して、ガイド手段から逃げるための逃げ部を設けることにより、着脱が容易且つ、ガイド手段の分岐に対応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、
ガイド方向に線状に延びるガイド手段に従って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、
前記ガイド手段を内部に維持可能に構成された略環状の被ガイド部であって前記被ガイド部を前記ガイド手段から逃がす逃げ部を有する本体部と、
を備える
飛行体が得られる。

本発明によれば、ガイドに従って飛行する飛行体を提供し得る。

本発明による飛行体の正面図である。 図１の飛行体の使用例を示す図である。 図１の飛行体の逃げ部からガイド手段を逃がす状態を表す図である。 図１の飛行体の使用例を示す上面図である。 図１の飛行体の逃げ部からガイド手段を逃がしたことにより、進路の分岐を行った状態を表す図である。 図１の飛行体の使用例を示す他の図である。 図１の飛行体における非ガイド部の動作を示す図である。 図１の飛行体の非ガイド部の形状例を示す図である。 図１の飛行体の非ガイド部の形状例を示す図である。 図１の飛行体の機能ブロック図である。

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］ ガイド方向に線状に延びるガイド手段に従って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、
前記ガイド手段を内部に維持可能に構成された略環状の被ガイド部であって前記被ガイド部を前記ガイド手段から逃がす逃げ部を有する本体部と、
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、
前記ガイド手段は、第１ガイド線と、前記第１ガイド線の分岐点から分岐して延びる少なくとも一の第２ガイド線とを備えており、
前記逃げ部を通じて、前記被ガイド部を前記第１ガイド線から逃がすことにより、前記第２ガイド線に従って飛行する、
飛行体。
［項目３］
請求項１又は請求項２に記載の飛行体であって、
前記被ガイド部は、前記逃げ部の位置を変更する手段を有している、
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、
前記逃げ部は、前記略環状の少なくとも一部に設けられたスリットである、
飛行体。

（概要）
＜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２に示されるように、本発明の実施による飛行体１００は、線状に延びるガイド手段５０に従った飛行が可能である。

＜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、有人機でも無人機でもよいし、飛行体が飛行船、固定翼機、回転翼機などであってもよい。

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）に後進することができる。また、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。

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、プロペラ等や浮力を発生させるガス等及び、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から離れ難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し易くなり、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１００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に対して少なくとも１つ以上設けられており、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。

被ガイド部２１には少なくとも１箇所以上の逃げ部２５が設けられており、逃げ部２５はガイド手段５０を逃がすことのできる広さを有している。これにより、ガイド手段５０は被ガイド部２１へ容易に挿通させたり、離脱させたりすることが可能となる。

図４及び図５に示されるように、ガイド手段５０は、第１ガイド線５１の分岐点から分岐して延びる、少なくとも１以上の第２ガイド線５２を備えていてもよい。分岐を設けることで、複数のガイド方向を持つことができる。

例えば輸送を行う場合、１箇所の倉庫から延びるガイド手段５０の途中に分岐点を設け、輸送先を細分化したり、複数の地点をネットワーク構成として輸送を行ったりすることが可能になる。

第１ガイド線５１に従って飛行している飛行体１００を、第２ガイド線５２へ従わせる際は、図３に示されるように、逃げ部２５を通じて被ガイド部２１を第１ガイド線５１から逃すことで第２ガイド線５２へと従わせることができる。

第１ガイド線５１又は第２ガイド線５２の少なくともどちらか一方に従った状態のまま、従うガイド線を変更できるため、ガイド手段５０からの離脱や飛行体１００の墜落を防ぎつつ運用し続けることが可能である。

逃げ部２５は、図３及び図８に示されるように、略環状である被ガイド部２１の少なくとも１部に設けられたスリットであってもよい。

図７に示されるように、被ガイド部の２１は逃げ部２５の位置を変更する手段を有することができる。逃げ部２５の位置を変更することで、図７（ａ）、図７（ｂ）のように被ガイド部２１がガイド手段５０から逃げる方向を選択できるようになるほか、図７（ｃ）のように被ガイド部２１がガイド手段５０から離脱することのない状態とすることも可能である。

また、逃げ部２５を開閉できる構造を用いても、同様の効果を得られる。例えば、図９のようなリンク機構の他、スライド機構や蝶番、伸縮部材や収縮部材による空間の増減等で行うことが可能である。

ガイド手段５０が上下方向に延設される部位を有している場合には、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、建物の２階から、他の建物の２階へ略水平方向に延ばしたガイド手段５０を、さらに３階へと略垂直方向に延ばすなど、方向の選択肢が広がる。

上述した飛行体は、例えば、図１０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（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、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）、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）、またはビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。

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、１１０ 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
２５ 逃げ部
３０ 接続部
５０ ガイド手段
５１ 第１ガイド線
５２ 第２ガイド線

Claims (4)

1. ガイド方向に線状に延びるガイド手段に従って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、
   前記ガイド手段を内部に維持可能に構成された略環状の被ガイド部であって前記被ガイド部を前記ガイド手段から逃がす逃げ部を有する本体部と、
   を備える
   飛行体。
2. 請求項１に記載の飛行体であって、
   前記ガイド手段は、第１ガイド線と、前記第１ガイド線の分岐点から分岐して延びる少なくとも一の第２ガイド線とを備えており、
   前記逃げ部を通じて、前記被ガイド部を前記第１ガイド線から逃がすことにより、前記第２ガイド線に従って飛行する、
   飛行体。
3. 請求項１又は請求項２に記載の飛行体であって、
   前記被ガイド部は、前記逃げ部の位置を変更する手段を有している、
   飛行体
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、
   前記逃げ部は、前記略環状の少なくとも一部に設けられたスリットである、
   飛行体。