JP6543835B1

JP6543835B1 - 無人航空機

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Publication number: JP6543835B1
Application number: JP2019511513A
Authority: JP
Inventors: 紀代一菅木
Original assignee: Prodrone Co Ltd
Current assignee: Prodrone Co Ltd
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2018-10-22
Publication date: 2019-07-17
Anticipated expiration: 2038-10-22
Also published as: WO2019107009A1; US20200269965A1; JPWO2019107009A1; US10882600B2

Abstract

機体の水平寸法を効率的に縮小可能な無人航空機を提供する。ロータと、アームと、アーム接続部と、を備え、アーム接続部は、アームの長手方向における一部を保持する固定具であるアームホルダを有し、アームホルダが保持するアームの部位は、アームホルダに対してアームをその長手方向にスライドさせることで変更可能であり、アームホルダは、アームを上下および／または左右に旋回させる向きに変位可能な可動部材である無人航空機、および、ロータと、アームと、アーム接続部と、を備え、アームには、該アームをその中途で折り曲げ可能なヒンジ部が設けられている無人航空機により解決する。

Description

本発明は無人航空機技術に関し、特に、無人航空機の保管技術に関する。

従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良が大きく進み、これにより無人航空機の操作性が著しく向上するとともに、高性能な機体を安価に入手できるようになった。こうした背景から現在、特に小型のマルチコプターについては、趣味目的だけでなく、広範な分野における種々のミッションへの応用が試行されている。

下記特許文献１には、折り畳み可能なアームを備えるマルチコプターが開示されている。

特開２０１６−０６４７６８号公報

例えばマルチコプターを使った運輸サービスなど、多数のマルチコプターを運用する用途においては、マルチコプターを保管するときのスペース効率が問題となる。一般的なマルチコプターは、複数のアームが機体の中心から放射状に延び、それらアームの先端にロータが配置される構造となっている。これらアームやロータは、機体の水平方向の寸法の大半を占めており、保管時のスペース効率を下げる要因となっている。一方、マルチコプターを保管・使用する度にアームを着脱することも効率的な運用方法とはいえない。

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、機体の水平寸法を効率的に縮小可能な無人航空機を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、回転翼を有するロータと、前記ロータを支持する棒状体であるアームと、前記アームが接続されるアーム接続部と、を備え、前記アーム接続部は、前記アームの長手方向における一部を保持する固定具であるアームホルダを有し、前記アームホルダが保持する前記アームの部位は、前記アームホルダに対して前記アームをその長手方向にスライドさせることで変更可能であり、前記アームホルダは、前記アームを上下および／または左右に旋回させる向きに変位可能な可動部材であることを特徴とする。

ロータを支持するアームをその基端部から折り曲げる構造においては、その可動部（アームの基端部）からアームの先端までの長さはアームの全長と同じである。よって、例えば機体のスキッド（脚部）の高さ寸法がアームの全長よりも短い場合、アームの先端が地面や床面に干渉するため、アームを鉛直に折り曲げて保管することはできない。また、アームの長さに対してセンターフレーム（アームが接続されるハブ部）の外形が小さい場合、アームをセンターフレームに沿って水平に折り曲げたとしても、その省スペース効果は限定的である。そこで、可動部材であるアームホルダをアーム接続部に別途設け、アームホルダでアームを支持するとともに、アームホルダに対してアームをその長手方向にスライド可能とすることにより、可動部（アームホルダ）からアームの先端（およびアームホルダから突き出したアームの後端）までの長さを、短くすることができる。これにより、例えばスキッドの高さがアームの全長よりも短い場合でもアームを鉛直に配置することが可能となり、アームをセンターフレームに沿って水平に配置するときにも、その省スペース効果を最大化することが可能となる。

また、前記アームホルダが前記アームを上下方向に旋回可能な範囲は、飛行時における前記アームの展開位置をその上限とする構成とすることが好ましい。

無人航空機の飛行中は、アームに支持されたロータにより、アームは上方へと引き上げられる。そのため、例えばアームホルダによるアームの固定が不十分であった場合、飛行中にアームが意図せず上方に旋回してしまうことが考えられる。本構成のアームホルダのように、アームが飛行時の展開位置よりも上には旋回しない構造とすることにより、このような事故を未然に防止することができる。

また、前記アーム接続部は、前記アームホルダを挟むように平行に配置された一対の板状部であるアームホルダ支持部を有しており、前記アームホルダ支持部を構成する前記各板状部の板面には、円弧形状の長穴と、該長穴を円弧として含む仮想円の中心に穿たれた孔部または該仮想円の中心から互いに他方の前記板状部側に突き出したボス部と、が互いに対応する位置に形成されており、前記アーム接続部に支持された前記アームホルダは、前記孔部または前記ボス部に対応する位置を回動中心として、前記長穴の角度範囲を回動可能である構成としてもよい。

アームホルダ支持部により、アームホルダをその回動中心（孔部やボス部の位置に対応する部位）と往復動部（長穴に沿って往復動する部位）の２点で支持することにより、アームホルダを安定して支持することが可能となる。そして、長穴のいずれか一方の端部まで回動させたアームホルダの配置角度を、飛行時にアームを展開したときの配置角度と一致させることにより、アームの展開時における位置決め精度が高められる。さらに、飛行中にアームが意図せず上方に旋回してしまうことも防ぐことができる。

また、このとき、前記アームホルダ支持部を構成する前記各板状部の板面には、円弧形状の長穴と、該長穴を円弧として含む仮想円の中心に穿たれた孔部と、が互いに対応する位置に形成されており、前記アームホルダは、前記各長穴に対応する位置に形成されたねじ穴と、前記各孔部に対応する位置に形成され、これら孔部を連通する軸穴と、を有しており、前記各ねじ穴には前記長穴を通してねじ部材が螺合され、前記各孔部および前記軸穴には芯棒が挿通される構成としてもよい。

また、上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、回転翼を有するロータと、前記ロータを支持する棒状体であるアームと、前記アームが接続されるアーム接続部と、を備え、前記アームには、該アームをその中途で折り曲げ可能なヒンジ部が設けられていることを特徴とする。

ロータを支持するアームをその基端部から折り曲げる構造においては、その可動部（アームの基端部）からアームの先端までの長さはアームの全長と同じである。よって、例えば機体のスキッド（脚部）の高さがアームの全長よりも短い場合、アームの先端が地面や床面に干渉するため、アームを鉛直に折り曲げて保管することはできない。また、アームの長さに対してセンターフレーム（アームが接続されるハブ部）の外形寸法が小さい場合、アームをセンターフレームに沿って水平に折り曲げたとしても、その省スペース効果は限定的である。つまり、アームの全長を短縮できないことが機体の水平寸法を縮小する上で支障となっている。そこで、本発明では、アームをその中途で折り曲げ可能なヒンジ部を別途設け、機体の形状に応じた最適な位置にそのヒンジ部を配置する。これにより、簡易な構造で効率的に機体の水平寸法を縮小することが可能となる。

また、前記アーム接続部は、前記アームの長手方向における一部を保持する固定具であるアームホルダを有し、前記アームホルダが保持する前記アームの部位は、前記アームホルダに対して前記アームをその長手方向にスライドさせることで変更可能であることが好ましい。

アームをアームホルダに対して長手方向にスライド可能とすることにより、例えばアームをアーム接続部内に差し込むことが可能となる。これにより、アームホルダからアームの先端までの長さを短くすることができ、水平寸法の縮小効果がさらに高められる。

また、前記アームは円筒形状のパイプ材により構成されており、前記アームは、該アームが周方向へ回転することを阻止する嵌合部であるアーム側嵌合部を有しており、前記アームの長手方向において、前記ロータが配置される側を前記アームの先端側、その反対側を前記アームの後端側としたときに、前記アーム側嵌合部は、前記アームホルダに対して前記アームをその先端側に限界までスライドさせたときに、前記アーム側嵌合部の対となる嵌合部である固定側嵌合部に嵌合されることが好ましい。

アーム側嵌合部および固定側嵌合部を嵌合させてアームの周方向への回転を係止することにより、飛行時にアームが意図せず回転することを防ぐことができる。これに加え、アームの展開時における位置決め精度も高められる。また、これをヒンジ部と組み合わせた場合には、機体の保管時にこれら嵌合部の嵌合を解除することで、折り曲げられたアームが周方向に自由に回転可能となり、アームが周辺物に接触したときにアームやアームの支持部が破損することを未然に防止することができる。

また、このとき、前記アーム側嵌合部は、前記アームの後端部から突き出したピンであり、前記ピンは、前記アームに沿って平行に、前記アームの先端側に突出しており、前記固定側嵌合部は、前記アームホルダに形成されたピン穴である構成としてもよい。

以上のように、本発明の無人航空機によれば、機体の水平寸法を効率的に縮小することが可能となる。これにより、例えば多数の機体をスペース効率よく保管することも可能となる。

マルチコプターの飛行時におけるアーム配置を示す斜視図である。マルチコプターの保管時におけるアーム配置を示す斜視図である。アームの可動構造を示す側面図（マルチコプターの飛行時におけるアーム配置）である。アームの可動構造を示す側面図（マルチコプターの保管時におけるアーム配置）である。アームホルダ支持部の側面図である。アームホルダの構造を示す斜視図および側面図である。アームの可動構造の変形例を示す側面図（マルチコプターの飛行時におけるアーム配置）である。アームの可動構造の変形例を示す側面図（マルチコプターの保管時におけるアーム配置）である。マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下に説明する実施形態は、複数のロータを備える無人航空機であるマルチコプター１０についての例である。マルチコプター１０は汎用的な機体であり、その用途は特に制限されない。なお、以下の説明における「上」および「下」、「鉛直」とは、図１に描かれた座標軸表示のｚ軸に平行な方向であって、ｚ軸の矢示方向を上とする。また、「水平」とは同座標軸表示におけるｘ−ｙ平面方向をいう。

（構成概要）
図１および図２は、本実施形態（以下、「本例」ともいう。）にかかるマルチコプター１０の外観を示す斜視図である。図１は、マルチコプター１０の飛行時におけるアーム配置を示す図である。図２は、マルチコプター１０の保管時におけるアーム配置を示す図である。

マルチコプター１０は、回転翼であるプロペラ８２を有するロータＲ、ロータＲを支持する棒状体であるアーム７０、および、アーム７０が接続されるアーム接続部であるセンターフレーム５０を備えている。ロータＲは、アーム７０の先端に設けられたモータマウント７１にねじ固定されている。センターフレーム５０は、アーム７０の長手方向における一部を保持する固定具であるアームホルダ６０を有している。本例のアームホルダ６０は、アーム７０を上下に旋回させる向きに回動可能な可動部材である。アームホルダ６０が保持するアーム７０の部位は、アーム７０をアームホルダ６０に対してその長手方向にスライドさせることで変更可能である。

センターフレーム５０は、平面視四隅が切り落とされた２枚の矩形板が平行に配置された簡易な構造であり、その内側には機体の制御システムが配置されている。本例のアームホルダ６０は、センターフレーム５０の上記四隅に相当する位置に配置されている。センターフレーム５０は、アームホルダ６０を挟むように平行に配置された一対の板状部５１ａ，５１ｂからなるアームホルダ支持部５１を有しており、アームホルダ６０はアームホルダ支持部５１に回動可能に支持されている。これら４組のアームホルダ支持部５１、アームホルダ６０、これに支持されるアーム７０、およびロータＲは全て同じ構造である。なお、本発明のアーム接続部の形態は本例のセンターフレーム５０には限定されない。本発明のアーム接続部は、無人航空機の機体の一部であり、アームホルダを回動可能に支持可能な部材であればその形状や構造は問わない。

図１に示されるように、飛行時におけるマルチコプター１０は、アーム７０がアームホルダ６０からその先端側に限界まで引き出され、水平に配置されている。本例のアームホルダ６０の可動範囲は、図１のアーム７０の配置を上限とし、そこからアーム７０がその先端を下に向けて鉛直となるまでの約９０度の範囲である。

本例のマルチコプター１０が有するスキッド５９（脚部）は、その高さ寸法がアーム７０の全長よりも短い。そのため、アーム７０を図１の配置からそのまま下方に旋回させた場合、アーム７０の先端が地面や床面に干渉し、これを鉛直となるまで旋回させることができない。本例のマルチコプター１０では、アームホルダ６０にアーム７０を差し込むことで、アーム７０を旋回させるときの可動部（アームホルダ６０）からアーム７０の先端までの長さを短くすることができる。これにより、スキッド５９の高さ寸法がアーム７０の全長より短い場合でも、地面や床面にアーム７０が干渉することを避け、アーム７０を鉛直に立てることが可能とされている（図２参照）。なお、図２ではプロペラ８２が取り外されているが、プロペラ８２を折りたたみ式にすることでプロペラ８２を着脱する手間を減らすこともできる。

（アームの可動構造）
図３および図４はアーム７０の可動構造を示す側面図である。図３は、マルチコプター１０の飛行時におけるアーム配置を示す側面図である。図４は、マルチコプター１０の保管時におけるアーム配置を示す側面図である。

本例のアームホルダ６０は、アームホルダ支持部５１（板状部５１ａ，５１ｂ）の孔部５１２の位置を回動中心として、長穴５１１の円弧角（約９０度）の範囲を回動可能とされている。アームホルダ６０の配置角度を変更するときには、長穴５１１を通して螺合されたねじ部材５２を緩め、ねじ部材５２を長穴５１１に沿って移動させればよい。

本例のアームホルダ６０は、ねじ部材５２を長穴５１１の上端まで移動させると、アーム７０を水平に展開する。これはマルチコプター１０の飛行時におけるアーム配置である。そして、ねじ部材５２を長穴５１１の下端まで移動させると、アーム７０の先端を下に向けてアーム７０を鉛直に配置する。マルチコプター１０の飛行中は、アーム７０に支持されたロータＲの推力により、アーム７０は上方へ引き上げられる。そのため、例えばアームホルダ６０によるアームの固定が不十分であった場合、飛行中にアーム７０が意図せず上方に旋回してしまうこともありえる。本例のアームホルダ６０は、アーム７０が飛行時の展開位置よりも上には旋回しない構造とされていることにより、このような事故が未然に防止される。

そして、本例のアームホルダ６０は、アームホルダ６０のクランプ部６２のねじ６９を緩めることで、アーム７０をその長手方向Ｌに沿ってスライドさせることができる。アーム７０をアームホルダ６０に差し込むことにより、アーム７０の全長Ｌ_１のうち、アームホルダ６０から先端までの長さＬ_２を短くすることができる。これにより、アーム７０を地面や床面に干渉させることなくこれを鉛直に配置することが可能とされている。アーム７０を鉛直に立てることでマルチコプター１０の水平寸法の縮小効果が高められ、例えば多数の機体をスペース効率よく保管することができる。

マルチコプター１０の飛行時におけるアーム配置（図３）から、保管時におけるアーム配置（図４）に変更する手順は次の通りである。まず、（１）プロペラ８２を取り外す（プロペラ８３を折りたたみ式プロペラとしてもよい）。そして、（２）アームホルダ支持部５１のねじ部材５２とアームホルダ６０のねじ６９を緩め、（３）アーム７０を下方に旋回させ（矢印Ｔ）、（４）アーム７０をアームホルダ６０に差し込む（矢印Ｓ）。手順の（３）と（４）は、アーム７０の先端が地面や床面に接触しないように並行して行ってもよく、または、マルチコプター１０を傾けて（３）を最後まで行い、その後に（４）を行ってもよい。

（アームホルダの回動構造）
以下、図５および図６を用いて、アームホルダ支持部５１とアームホルダ６０の構造をより詳細に説明する。図５はアームホルダ支持部５１（板状部５１ａ）の側面図である。図６はアームホルダ６０の構造を示す斜視図（図６（ａ））および側面図（図６（ｂ））である。

図５に示されるように、アームホルダ支持部５１を構成する板状部５１ａ，５１ｂの板面には、円弧形状の長穴５１１と、長穴５１１を円弧として含む仮想円ｃの中心に穿たれた孔部５１２と、が互いに対応する位置に形成されている。

図６に示されるように、アームホルダ６０は略円筒形状の固定具である。本例のアームホルダ６０は、円筒形状の基部６１と、基部６１の筒軸方向ａにおける一方の端部に設けられた拡径部であるクランプ部６２、および他方の端部に設けられた拡径部であるフランジ部６３と、により構成されている。

フランジ部６３には、アームホルダ支持部５１の各長穴５１１に対応する位置に形成されたねじ穴６３２が形成されている。また、フランジ部６３には、アームホルダ支持部５１の各孔部５１２に対応する位置に形成され、これら孔部５１２を連通する貫通孔である軸穴６３１が形成されている。これら孔部５１２および軸穴６３１には芯棒５３が挿通されている。フランジ部６３のねじ穴６３２には長穴５１１を通してねじ部材５２が螺合される。本例のねじ部材５２は、工具を使わずにこれを締めたり緩めたりするためのレバー部５２１を有している。これにより、アームホルダ６０は、孔部５１２の位置を回動中心として、長穴５１１が形成された角度範囲を回動可能とされている。

また、フランジ部６３には、筒軸方向ａに貫通した孔部であるピン穴６３５が形成されている。ピン穴６３５の目的については後述する。

クランプ部６２と基部６１との境界には、これらを筒軸方向ａに分離する隙間である第１スリット６２２が形成されている。第１スリット６２２は、基部６１の上側半分にわたって形成されている。また、クランプ部６２の上端部には、上端部を円周方向ｒに分離する隙間である第２スリット６２３が形成されている。かかる上端部には、第２スリット６１３をまたいで貫通したねじ穴６２１が設けられている。ねじ穴６２１にねじ６９が螺合され、これが締め付けられることで、クランプ部６２はその内径を狭めるように変形し、これにより、アームホルダ６０に挿通されたアーム７０がアームホルダ６０に締め付け固定される。

このように、本例のマルチコプター１０では、アームホルダ支持部５１が、アームホルダ６０をその回動中心（芯棒５３が挿通された孔部５１２および軸穴６３１）と往復動部（長穴５１１を通してねじ部材５２が螺合されたねじ穴６３２）の２点で支持することにより、アームホルダ６０を安定して支持することが可能とされている。そして、ねじ部材５２を長穴５１１の上端まで移動させたときのアームホルダ６０の配置角度と、飛行時にアーム７０を展開するときの配置角度とが一致していることにより、アーム７０の展開時における位置決め精度が高められている。なお、アームホルダ支持部５１の孔部５１２と芯棒５３は、これらに代えて、板状部５１ａ，５１ｂの対向面から互いに他方の板状部５１ａ，５１ｂ側、つまり軸穴６３１側に突き出したボス部としてもよい。

なお、本発明のアームホルダの形態は本例のアームホルダ６０には限定されない。本発明のアームホルダは、アームの長手方向における保持位置を変更することができ、また、アームを上下および／または左右に旋回させる向きに変位可能であればその形状や構造は問わない。

（アームの回転制限構造）
図３および図４に示されるように、アーム７０は円筒形状のパイプ材により構成されている。そして、アーム７０は、アーム７０が周方向へ回転することを阻止する嵌合部であるアーム側嵌合部を有している。本例におけるアーム側嵌合部は、アーム７０の後端に設けられた抜け止めリング７２から突き出したピン７２１である。ピン７２１は、アーム７０に沿って平行に、アーム７０の先端側に突出している。

アームホルダ６０は、ピン７２１の対となる嵌合部である固定側嵌合部を有している。本例における固定側嵌合部は、アームホルダ６０のフランジ部６３に形成されたピン穴６３５である。ピン７２１は、アームホルダ６０に対してアーム７０をその先端側に限界までスライドさせたときにピン穴６３５に嵌合される。

本例のアーム７０は、ピン７２１およびピン穴６３５が嵌合することでその周方向の角度位置が固定される。これにより、飛行中にアーム７０が意図せず回転することが防止されている。また、これに加え、アーム７０の展開時における位置決め精度も高められている。なお、本発明の固定側嵌合部は常にアームホルダ６０に設けられる必要はなく、アームホルダ支持部５１やセンターフレーム５０に設けられてもよい。また、本発明のアーム側嵌合部と固定側嵌合部の形態も、ピン７２１とピン穴６３５には限定されない。アーム側嵌合部および固定側嵌合部は、嵌合によりアームの周方向の角度位置を固定可能であれば、その形状や構造は問わない。さらには、本発明のアームの形態もアーム７０には限定されず、例えば角筒材や角棒材のアームとしてもよい。

（変形例）
図７および図８は、マルチコプター１０のアーム可動構造の変形例を示す図である。図７は、本変形例にかかるマルチコプター１０の飛行時におけるアーム配置を示す側面図である。図８は、本変形例にかかるマルチコプター１０の保管時におけるアーム配置を示す側面図である。

本変形例では、アームホルダ６０がアーム支持部５１に回動不能に固定されており、アーム７０には、アーム７０をその中途で折り曲げ可能なヒンジ部７５が設けられている。このヒンジ部７５の位置をスキッド５９の高さ寸法等に応じて調節することにより、アーム７０の全長Ｌ_１のうち、下方に折り曲げられる長さＬ_３を地面や床面に干渉しない程度に収め、その部分を鉛直に配置することができる

より具体的には、本変形例のマルチコプター１０は、アーム支持部５１に長穴５１１が形成されておらず、代わりに孔部５１２と同様の貫通孔である孔部５１３が形成されている。孔部５１３にはねじ部材５２が差し込まれ、アームホルダ６０のねじ穴６３２に螺合されている。これによりアームホルダ６０はアーム支持部５１に対して移動不能に固定される。

ヒンジ部７５は、パイプ材用の一般的な蝶番である。ヒンジ部７５を固定しているロックピン７５１を引き抜くことで、ヒンジ部７５は開閉可能となる。ロックピン７５１を引き抜くと、アーム７０の先端側は自重で垂れ下がる。アーム７０の長手方向Ｌにおけるヒンジ部７５の位置をスキッド５９の高さ寸法等に応じて調節することにより、アーム７０の先端部が垂れ下がる長さＬ_３を調節することができる。これにより、地面や床面へのアーム７０の接触が防止される。

また、本変形例のマルチコプター１０でも、アームホルダ６０のクランプ部６２のねじ６９を緩めることで、アーム７０をその長手方向Ｌに沿ってスライドさせることができる。アーム７０をアームホルダ６０に差し込むことにより、アーム７０の全長Ｌ_１のうち、アームホルダ６０から側方の先端までの長さＬ_２を短くすることができる（ここではロータＲの外形は無視する。）。これにより、マルチコプター１０の水平寸法の縮小効果がさらに高められる。

また、アーム７０をアームホルダ６０に差し込むと、アーム７０のピン７２１とアームホルダ６０のピン穴６３５の嵌合が解除され、アーム７０が周方向に自由に回転可能となる。これにより、例えばマルチコプター１０の運搬時や保管時にアーム７０の垂れ下がった部分が周辺物に接触した場合でも、アーム７０が自由に回転して外力を逃がすため、ヒンジ部７５やアームホルダ支持部５１の破損が防止される。

（機能構成）
図９は本例のマルチコプター１０の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター１０の機能は、主に、制御部であるフライトコントローラＦＣ、４基のロータＲとこれを支持するアーム７０、ロータＲが備えるブラシレスモータ８１の駆動回路であるＥＳＣ２７（Electric Speed Controller）、操縦者（送信機４１）からの操縦信号を受信する受信器４２、および、これらに電力を供給するバッテリー２９により構成されている。

フライトコントローラＦＣは、マイクロコントローラである制御装置２０を備えている。制御装置２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１、ＲＡＭやＲＯＭ・フラッシュメモリなどの記憶装置からなるメモリ２２を有している。

フライトコントローラＦＣはさらに、ＩＭＵ２３（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）、ＧＰＳ受信器２４、高度センサ２５、および電子コンパス２６を含む飛行制御センサ群Ｓを有しており、これらは制御装置２０に接続されている。

ＩＭＵ２３はマルチコプター１０の機体の傾きを検出するセンサであり、主に３軸加速度センサおよび３軸角速度センサにより構成されている。本例の高度センサ２５には気圧センサが用いられている。高度センサ２５は、検出した気圧高度からマルチコプター１０の海抜高度（標高）を算出する。高度センサ２５の態様としてはこの他にも、例えばレーザや赤外線、超音波などを利用した測距センサを地表に向けて、対地高度を得る方法が考えられる。本例の電子コンパス２６には３軸地磁気センサが用いられている。電子コンパス２６はマルチコプター１０の機首の方位角を検出する。ＧＰＳ受信器２４は、正確には航法衛星システム（ＮＳＳ：Navigation Satellite System）の受信器である。ＧＰＳ受信器２４は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ:Global Navigation Satellite System）または地域航法衛星システム（ＲＮＳＳ:Regional Navigational Satellite System）から現在の経緯度値を取得する。フライトコンローラＦＣは、これら飛行制御センサ群Ｓにより、機体の傾きや回転のほか、飛行中の経緯度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得することが可能とされている。

なお、本例の飛行制御センサ群Ｓは屋外用の構成とされているが、マルチコプター１０は屋内を飛行するものであってもよい。例えば、無線信号を送出するビーコンを施設内に所定間隔で配置し、これらビーコンから受信した信号の電波強度からマルチコプター１０と各ビーコンとの相対的な距離を計測し、その施設内におけるマルチコプター１０の位置を特定することが考えられる。または、マルチコプター１０に別途カメラを搭載し、カメラで撮影した周囲の映像から画像認識により施設内の特徴箇所を検出し、これに基づいて施設内における位置を特定することも可能である。同様に、レーザや赤外線、超音波などを利用した測距センサを別途搭載し、施設内の床面（または天井面）や壁面とマルチコプター１０との距離を計測して、その施設内におけるマルチコプター１０の位置を特定してもよい。

制御装置２０は、マルチコプター１０の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである飛行制御プログラムＦＳを有している。飛行制御プログラムＦＳは、飛行制御センサ群Ｓから取得した情報を基に個々のロータＲの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター１０を飛行させる。

制御装置２０はさらに、マルチコプター１０を自律飛行させるプログラムである自律飛行プログラムＡＰを有している。そして、制御装置２０のメモリ２２には、マルチコプター１０の目的地や経由地の経緯度、飛行中の高度や速度などが指定されたパラメータである飛行計画ＦＰが登録されている。自律飛行プログラムＡＰは、送信機４１からの指示や所定の時刻などを開始条件として、飛行計画ＦＰに従ってマルチコプター１０を自律的に飛行させることができる。

このように、本例のマルチコプター１０は高度な飛行制御機能を備えた無人航空機である。ただし、本発明の回転翼航空機はマルチコプター１０の形態には限定されず、例えば飛行制御センサ群Ｓから一部のセンサが省略された機体や、自律飛行機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体を用いることもできる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。例えば、上記実施形態および変形例のマルチコプター１０は、高さ方向のスペースを利用して機体の水平寸法を縮小しているが、本発明のアーム、アームホルダ、アーム支持部の構成を利用すれば、アームを水平方向に折り曲げてスペース効率を高めることも可能である。

Claims

回転翼を有するロータと、
前記ロータを支持する棒状体であるアームと、
前記アームが接続されるアーム接続部と、を備え、
前記アーム接続部は、前記アームの長手方向における一部を保持する固定具であるアームホルダを有し、
前記アームホルダが保持する前記アームの部位は、前記アームホルダに対して前記アームをその長手方向にスライドさせることで変更可能であり、
前記アームホルダは、前記アームを上下および／または左右に旋回させる向きに変位可能な可動部材であることを特徴とする無人航空機。
前記アームホルダが前記アームを上下方向に旋回可能な範囲は、飛行時における前記アームの展開位置をその上限とすることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
前記アーム接続部は、前記アームホルダを挟むように平行に配置された一対の板状部であるアームホルダ支持部を有しており、
前記アームホルダ支持部を構成する前記各板状部の板面には、円弧形状の長穴と、該長穴を円弧として含む仮想円の中心に穿たれた孔部または該仮想円の中心から互いに他方の前記板状部側に突き出したボス部と、が互いに対応する位置に形成されており、
前記アーム接続部に支持された前記アームホルダは、前記孔部または前記ボス部に対応する位置を回動中心として、前記長穴の角度範囲を回動可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無人航空機。
前記アームホルダ支持部を構成する前記各板状部の板面には、円弧形状の長穴と、該長穴を円弧として含む仮想円の中心に穿たれた孔部と、が互いに対応する位置に形成されており、
前記アームホルダは、前記各長穴に対応する位置に形成されたねじ穴と、前記各孔部に対応する位置に形成され、これら孔部を連通する軸穴と、を有しており、
前記各ねじ穴には前記長穴を通してねじ部材が螺合され、前記各孔部および前記軸穴には芯棒が挿通されることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。
回転翼を有するロータと、
前記ロータを支持する円筒形状のパイプ材であるアームと、
前記アームが接続されるアーム接続部と、を備え、
前記アームには、該アームをその中途で折り曲げ可能なヒンジ部が設けられており、
前記アーム接続部は、前記アームの長手方向における一部を保持する固定具であるアームホルダを有し、
前記アームホルダが保持する前記アームの部位は、前記アームホルダに対して前記アームをその長手方向にスライドさせることで変更可能であり、
前記アームは、該アームが周方向へ回転することを阻止する嵌合部であるアーム側嵌合部を有しており、
前記アームの長手方向において、前記ロータが配置される側を前記アームの先端側、その反対側を前記アームの後端側としたときに、
前記アーム側嵌合部は、前記アームホルダに対して前記アームをその先端側に限界までスライドさせたときに、前記アーム側嵌合部の対となる嵌合部である固定側嵌合部に嵌合されることを特徴とする無人航空機。
前記アーム側嵌合部は、前記アームの後端部から突き出したピンであり、
前記ピンは、前記アームに沿って平行に、前記アームの先端側に突出しており、
前記固定側嵌合部は、前記アームホルダに形成されたピン穴であることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。