JP6719107B2 - 飛行体 - Google Patents
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Description
[飛行体の概略構成]
実施の形態1の飛行体10について説明する。
次にバルーン20について説明する。
次に、ロータユニット30について説明する。
次に、フラップ34及び整流板35について、図2、3、7および8を用いて説明する。
上述したように、飛行体10には、制御器41、バッテリ42、プロジェクタ43、及びカメラ44が、搭載機器として設けられている。また、飛行体10には、発光体46が設けられている。
上述したように、飛行体10では、制御器41やバッテリ42等の搭載機器が、連結部材25の内部空間の下端部に配置されている。つまり、比較的重量の大きな搭載機器が、飛行体10の下部に集中して設置されている。その結果、飛行体10全体の重心は、バルーン20に充填されたガスによって得られる浮力の作用点よりも下方に位置する。このため、ロータユニット30が停止した状態でも、飛行体10は、横転したり上下反転したりすることなく、カメラ44が下方を向いた姿勢に維持される。
本実施の形態の飛行体10では、フラップ34を回転させることで、飛行体10を水平方向に沿って直線動作または回転動作させるための飛行制御を行う。
まず、飛行体10が水平方向前側に直線動作する場合の飛行制御について説明する。
次に、飛行体10が水平方向に沿って回転動作する場合の飛行制御について説明する。ここでは、飛行体10が、回転動作として、飛行体10の中心軸Pを回転軸として自転する場合の飛行制御について説明する。
本実施の形態に係る飛行体10は、プロペラ32、及び、プロペラ32を駆動するモータ33をそれぞれが有する複数のロータユニット30と、複数のロータユニット30の上下方向の高さに亘って、複数のロータユニットの側方を覆う緩衝体としてのバルーン20と、複数のロータユニット30のそれぞれの下流側に設けられ、対応するロータユニット30が発生させる気流の流れ方向に交差する方向に延びる回転軸において回転する複数のフラップ34とを備える。
[変形例1]
上記実施の形態に係る飛行体10では、複数のフラップ34のそれぞれは、当該フラップ34の回転軸37が飛行体10の中心軸Pと当該フラップ34が配置される通気孔22の中心軸Qとを結ぶ直線PQに沿う姿勢で配置されているとした。しかし、これに限らずに、図12及び図13に示すように、複数のフラップ134a〜134bのそれぞれが、当該フラップ134a〜134bの回転軸が飛行体10Aの中心軸Pを中心とした仮想的な円(ピッチ円PC)の周方向に交差する姿勢で配置される構成の飛行体であればよい。
飛行体10Aが水平方向前側に直線動作する場合の飛行制御について説明する。
次に、飛行体10Aが水平方向に沿って回転動作する場合の飛行制御について説明する。ここでは、飛行体10Aが、回転動作として、飛行体10Aの中心軸Pを回転軸として自転する場合の飛行制御について説明する。
上記実施の形態では、複数のフラップ34は、上流(ロータユニット30)側の上流側部位(上側の長辺)を回転軸37として、回転するとしたが、これに限らない。図14に示すように、複数のフラップ334は、例えば、下流(ロータユニット30とは反対)側の下流側部位(下側の長辺)回転軸337として回転する構成としてもよい。
上記実施の形態では、フラップ34の回転軸37は、飛行体10の外側における端部が、飛行体10の内側における端部よりも高い位置に配置されるように水平方向に傾いて配置されているとしたが、これに限らない。例えば、回転軸が水平方向に平行になるように、フラップを配置してもよい。またこの場合、フラップの形状は、飛行体の外側における短辺が飛行体の内側における短辺よりも短い形状であり、フラップの下側の長辺は、飛行体10の通気孔22の下端の形状に合わせた形状であってもよい。つまり、フラップの下側の長辺は、飛行体10の外側における端部が、飛行体10の内側における端部よりも高い位置に配置されるように水平方向に傾いている直線状の形状であってもよいし、通気孔22の形状に合わせた円弧状の形状であってもよい。
上記実施の形態では、水平方向の各方向の飛行制御において、フラップ34の傾きを調整することで、水平方向の各方向への推力を得るとしたが、水平方向の高さを維持した移動に限らない。つまり、水平方向の各方向の飛行制御は、上昇しながら、または、下降しながら、水平方向の各方向へ移動する飛行制御であってもよい。
上記実施の形態では、水平方向に直線動作する場合、飛行体10の姿勢を傾けた上で、フラップ34の傾きの制御を行うとしたが、これに限らない。例えば、飛行体10は、進行方向に並ぶロータユニット30の回転速度を異ならせずに、複数のフラップ34を傾けることで、飛行体10を水平方向に直線動作させてもよい。これにより、飛行体10の姿勢を水平に維持したまま、水平方向に直線動作させることができる。
上記実施の形態に係る飛行体10では、フラップ34は、通気孔22の下端部に配置されているとしたが、通気孔22の上端部に配置されていてもよい。この場合、例えば、バルーン20に充填されたガスによって得られる浮力が飛行体10の重量(つまり、ガスを除く飛行体10の構成の重量)に働く重力よりも大きい構成である。ロータユニット30は、逆回転することで上方に向けて気流を発生させることで、飛行体10の姿勢を制御する。このように、ロータユニット30が上方に向けて気流を発生させる構成の飛行体の場合には、ロータユニット30の下流側の位置である通気孔22の上端部にフラップ34が配置され、フラップ34の傾きが調整されることで水平方向の各方向への飛行制御が行われる。
上記実施の形態では、フラップ34は、回転軸37が固定されているとしたが、これに限らない。例えば、フラップ34は、第1回転軸としての回転軸37が、通気孔22の中心軸Qを回転軸とする第2回転軸において回転可能に、通気孔22内に設けられていてもよい。これにより、フラップ34を第2回転軸でも回転させることができる。このため、飛行体10を水平動作させたい方向に応じて複数のフラップ34の第2回転軸周りの向きを変更することで、飛行体10の姿勢を維持したまま(つまり、飛行体10を旋回させずに)、水平動作させたい方向に移動させることができる。
上記実施の形態に係る飛行体10では、第1制御器41b及び第2制御器41cが、それぞれ、受信機41aが受信した指示信号に応じて、ロータユニット30の回転数の制御、及び、フラップ34の傾きを調整する制御を行うとしたが、これに限らない。例えば、飛行体10がGPS受信機などの位置情報取得装置を有しており、飛行体10の行き先を取得できる構成であれば、第1制御器41b及び第2制御器41cは、取得した行き先までの飛行経路に従って各制御を行ってもよい。なお、飛行経路は、行き先を示す情報に含まれてもよい。また、制御器41は、行き先と現在位置とに基づいて飛行経路を決定してもよい。
上記実施の形態に係る飛行体10では、水平方向における飛行制御として、直線動作及び回転動作(自転)について説明したが、直線動作及び回転動作を組み合わせることにより、直線動作しながら飛行体10の水平方向の姿勢を変更する飛行制御に適用してもよいし、曲線上の飛行経路を移動する旋回する飛行制御に適用してもよい。
実施の形態2の飛行体10Bについて説明する。本実施の形態の飛行体10Bは、実施の形態1の飛行体10において、ロータユニット30の配置を変更した構成である。
実施の形態3の飛行体10Cについて説明する。本実施の形態の飛行体10Cは、実施の形態1の飛行体10において、バルーン20の構成を変更したバルーン20Aを採用した構成である。
実施の形態4の飛行体について説明する。本実施の形態の飛行体は、実施の形態1の飛行体10において、バルーン20の通気孔22の形状を変更したバルーン20Bを採用した構成である。
実施の形態5の飛行体について説明する。本実施の形態の飛行体は、実施の形態1の飛行体10において、バルーン20の構成を変更したバルーン20Cを採用した構成である。
実施の形態6の飛行体10Dについて説明する。本実施の形態の飛行体10Dは、実施の形態1の飛行体10と比較して、固定部材50をさらに備える点と、実施の形態1のバルーン20とは異なる構成のバルーン20Dを採用している点とが、主に、異なる。以下、実施の形態1の飛行体10と異なる構成について説明する。
本実施の形態に係る飛行体10Dは、固定部材50が複数のロータユニット30Aを、上面視における所定の位置、かつ、複数のロータユニット30Aの回転軸が上下方向に略平行になる姿勢で固定している。そして、バルーン20Dは、複数の通気孔22を連通する連通部28を有し、固定部材50の複数のアーム部52は、複数の連通部28の内方に配置されている。このため、複数のロータユニット30Aは、互いに所定の位置関係、かつ、回転軸が上下方向に略平行な姿勢で固定部材50により固定されているため、バルーン20Dが物体と接触してバルーン20Dが破損した場合であっても、複数のロータユニット30Aの位置関係及び姿勢をバルーン20Dが破損する前の状態のままで維持することができる。このため、バルーン20Dが物体と接触してバルーン20Dが破損した場合であっても、飛行体10Dを安定して飛行させることができる。
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記の実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置換、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
20、20A〜20F バルーン
20Fa 副バルーン
21、21A ガス空間
21a、21b、21c、21d 領域
22、22A〜22D、22E 通気孔
22a 中央筒部
23 基準曲線部
24 小曲率半径部
25 連結部材
26 隔壁
27 凹溝部
28 連通部
29 窓部
30、30A ロータユニット
31 フレーム
32 プロペラ
33 モータ
34、34a〜34d、134、134a〜134d、334 フラップ
35 整流板
36、36a〜36d、136a〜136d アクチュエータ
37、37a〜37d、137、137a〜137d、337 回転軸
40 円板部材
41 制御器
41a 受信機
41b 第1制御器
41c 第2制御器
42 バッテリ
43 プロジェクタ
44 カメラ
45 ジンバル
46 発光体
50 固定部材
51 本体部
52 アーム部
52a 先端部
53 電圧調整部
54 支持部材
55 収容部
61 筒状部材
62、63 保護ネット
210 上面シート
211〜222 副シート
230 側面シート
231〜234 副シート
240 下面シート
Claims (12)
- 飛行体であって、
プロペラ、及び、前記プロペラを駆動するモータをそれぞれが有するN個(Nは3以上の整数)のロータユニットと、
前記N個のロータユニットの側方を覆うバルーンと、
前記N個のロータユニットのそれぞれの下流側に設けられ、対応するロータユニットが発生させる気流の流れ方向に交差する方向に延びる回転軸において回転するN個のフラップと、を備え、
前記N個のロータユニットは、前記バルーンの周縁寄りの部分であって、前記飛行体を上面視したときの前記飛行体の所定の基準点を中心とした仮想的な円の上に、(360°/N)間隔で配置され、
前記バルーンは、中心部から周縁部へ向かって高さが低くなっている、
飛行体。 - 前記N個は、4である
請求項1に記載の飛行体。 - 前記バルーンには、当該バルーンを上下方向に貫通するN個の通気孔が形成され、
前記N個のフラップは、当該フラップが対応するロータユニットと共に、それぞれ、前記N個の通気孔の中に配置される
請求項1または2に記載の飛行体。 - 前記バルーンは、ガスが封入されたバルーンである
請求項1から3のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記N個のフラップのそれぞれは、当該フラップの前記回転軸が前記仮想的な円の周方向に交差する姿勢で配置される
請求項1から4のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記N個のフラップのそれぞれは、当該フラップの前記回転軸が前記所定の基準点と当該フラップが対応するロータユニットの中心とを結ぶ直線に沿う姿勢で配置される
請求項5に記載の飛行体。 - 前記飛行体が水平方向に移動する場合、前記N個のフラップの前記回転軸が前記飛行体の移動方向と交差するフラップの少なくとも1つは、当該フラップが対応するロータユニットが発生させる気流において、上流側の上流側部位が、下流側の下流側部位よりも、前記飛行体の移動方向の前側に位置する姿勢に傾く
請求項1から6のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記飛行体が自転する場合、前記N個のフラップのそれぞれは、当該フラップが対応するロータユニットが発生させる気流において、上流側の上流側部位が、下流側の下流側部位よりも、前記飛行体の自転する方向側に位置する姿勢に傾く
請求項1から7のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記N個のフラップは、前記飛行体が自転する場合、前記N個のフラップのそれぞれを前記飛行体の所定の基準点から見たときに、互いに同一の方向に傾く
請求項8に記載の飛行体。 - さらに、
操作者が操作している無線操作装置が発信した指示信号を受信する受信機と、
前記受信機が受信した前記指示信号に応じて前記N個のロータユニットの回転数を制御する第1制御器と、
前記受信機が受信した前記指示信号に応じて前記N個のフラップの傾きを制御する第2制御器と、を備える
請求項1から9のいずれか1項に記載の飛行体。 - 前記N個のフラップは、前記N個の通気孔の下端部に配置される
請求項3に記載の飛行体。 - 前記N個の通気孔の下端部は、下側に向かうに従い、断面積が拡大する形状を有する
請求項11に記載の飛行体。
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