JP6754515B1 - Aircraft - Google Patents
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Abstract
従来のUAVを利用して、安全性などについて十分に信頼性の高い飛行を実現することは、必ずしも容易ではない。機体フレーム(11f)は、両端部が上面視において外へ向かって曲げられている第一パイプフレーム部材(510)と、両端部が上面視において外へ向かって曲げられている第二パイプフレーム部材(520)と、第一パイプフレーム部材(510)の一方の曲げ部と、第二パイプフレーム部材(520)の一方の曲げ部と、を接続する第一プレートフレーム部材(610)と、第一パイプフレーム部材(510)の他方の曲げ部と、第二パイプフレーム部材(520)の他方の曲げ部と、を接続する第二プレートフレーム部材(620)と、を有し、第一パイプフレーム部材(510)と第二パイプフレーム部材(520)とは、上面視において互いに対向するように配置されているマルチローターヘリコプター(10)である。It is not always easy to realize a flight with sufficiently high reliability in terms of safety and the like by using a conventional UAV. The airframe frame (11f) has a first pipe frame member (510) whose both ends are bent outward in a top view and a second pipe frame member whose both ends are bent outward in a top view. The first plate frame member (610) connecting the (520), one bent portion of the first pipe frame member (510), and one bent portion of the second pipe frame member (520), and the first It has a second plate frame member (620) that connects the other bent portion of the pipe frame member (510) and the other bent portion of the second pipe frame member (520), and has a first pipe frame member. The (510) and the second pipe frame member (520) are multi-rotor helicopters (10) arranged so as to face each other in a top view.
Description
本発明は、たとえば、さまざまな民生分野における無人長距離飛行などを実用化するための飛行体に関する。 The present invention relates to, for example, an air vehicle for practical use of unmanned long-distance flight in various consumer fields.
無人探査ヘリコプターなどのUAV(Unmanned Aerial Vehicle)は、米国などで軍事利用を目的として研究されてきた。 UAVs (Unmanned Aerial Vehicles) such as unmanned exploration helicopters have been studied in the United States and other countries for military use.
近年では、リチウムイオン電池技術が急速に発展してきており、LiPo(Lithium Polymer)電池などの電池を搭載するUAVが農薬散布作業などの農業利用を目的として実用化されている。 In recent years, lithium-ion battery technology has been rapidly developed, and UAVs equipped with batteries such as LiPo (Lithium Polymer) batteries have been put into practical use for agricultural use such as pesticide spraying work.
そこで、そのような電池を搭載するUAVが、知られている(たとえば、特許文献1参照)。 Therefore, a UAV equipped with such a battery is known (see, for example, Patent Document 1).
ところで、本発明者は、電池を搭載するUAVがさまざまな利用を目的としてより広く実用化されることが望ましいと考えている。 By the way, the present inventor believes that it is desirable that a UAV equipped with a battery be put into practical use more widely for various purposes.
しかしながら、従来のUAVを利用して、安全性などについて十分に信頼性の高い飛行を実現することは、必ずしも容易ではない。 However, it is not always easy to realize a flight with sufficiently high reliability in terms of safety and the like by using a conventional UAV.
本発明は、上述された従来の課題を考慮し、より信頼性の高い飛行を実現することができる飛行体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an air vehicle capable of realizing a more reliable flight in consideration of the above-mentioned conventional problems.
第1の本発明は、機体フレームを有する機体と、
プロペラーを駆動する飛行用モーターを有する、前記機体へ取付けられた飛行用モーターユニットと、
を備え、
前記機体フレームは、
両端部が上面視において外へ向かって曲げられている第一パイプフレーム部材と、
両端部が上面視において外へ向かって曲げられている第二パイプフレーム部材と、
前記第一パイプフレーム部材の一方の曲げ部と、前記第二パイプフレーム部材の一方の曲げ部と、を接続する第一プレートフレーム部材と、
前記第一パイプフレーム部材の他方の曲げ部と、前記第二パイプフレーム部材の他方の曲げ部と、を接続する第二プレートフレーム部材と、
を有し、
前記第一パイプフレーム部材と前記第二パイプフレーム部材とは、上面視において互いに対向するように配置されていることを特徴とする飛行体である。The first invention comprises an airframe having an airframe frame and an airframe.
A flight motor unit attached to the airframe, which has a flight motor for driving a propeller,
With
The airframe frame
The first pipe frame member whose both ends are bent outward in top view,
A second pipe frame member whose both ends are bent outward in top view,
A first plate frame member that connects one bent portion of the first pipe frame member and one bent portion of the second pipe frame member.
A second plate frame member that connects the other bent portion of the first pipe frame member and the other bent portion of the second pipe frame member.
Have,
The first pipe frame member and the second pipe frame member are flying objects that are arranged so as to face each other in a top view.
第2の本発明は、前記第一パイプフレーム部材の前記一方の曲げ部、および前記第二パイプフレーム部材の前記一方の曲げ部は、Uバンド留め具を利用して、前記第一プレートフレーム部材の上面へ取付けられており、
前記第一パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部、および前記第二パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部は、Uバンド留め具を利用して、前記第二プレートフレーム部材の上面へ取付けられていることを特徴とする第1の本発明の飛行体である。In the second aspect of the present invention, the one bent portion of the first pipe frame member and the one bent portion of the second pipe frame member utilize a U-band fastener to form the first plate frame member. It is attached to the upper surface of
The other bent portion of the first pipe frame member and the other bent portion of the second pipe frame member are attached to the upper surface of the second plate frame member by using a U-band fastener. It is the first flying object of the present invention characterized by the above.
第3の本発明は、前記飛行用モーターユニットは、一方の端部が前記飛行用モーターへ取付けられており、他方の端部が前記機体へ取付けられているアーム部材を有し、
前記飛行用モーターの個数は、4であり、
前記アーム部材の個数は、4であり、
4個の前記アーム部材の各々は、前記第一パイプフレーム部材の前記一方の曲げ部、前記第二パイプフレーム部材の前記一方の曲げ部、前記第一パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部、および前記第二パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部に対応するように前記機体へ取付けられていることを特徴とする第1の本発明の飛行体である。In the third aspect of the present invention, the flight motor unit has an arm member having one end attached to the flight motor and the other end attached to the airframe.
The number of flight motors is 4,
The number of the arm members is 4,
Each of the four arm members includes the one bent portion of the first pipe frame member, the one bent portion of the second pipe frame member, the other bent portion of the first pipe frame member, and the other bent portion. The first flying object of the present invention is characterized in that it is attached to the airframe so as to correspond to the other bent portion of the second pipe frame member.
本発明に関連する第1の発明は、機体フレームを有する機体と、
プロペラーを駆動する飛行用モーターを有する、前記機体へ取付けられた飛行用モーターユニットと、
前記飛行用モーターユニットへ電力を供給する、前記機体へ取付けられた電力供給ユニットと、
前記機体へ取付けられたコントロールユニットと、
空中散布作業に必要な液体を貯留する、前記機体へ取付けられた液体タンクユニットと、
を備え、
前記空中散布作業は、前記液体が前記空中散布作業の後において前記液体タンクユニットに残るように行われ、
前記液体タンクユニットに残る前記液体の量は、前記空中散布作業の前後における飛行体重心位置の変化が所定レベルを超えない液体最低貯留量であることを特徴とする飛行体である。The first invention related to the present invention includes an airframe having an airframe frame and an airframe.
A flight motor unit attached to the airframe, which has a flight motor for driving a propeller,
A power supply unit attached to the airframe that supplies power to the flight motor unit, and
The control unit attached to the aircraft and
A liquid tank unit attached to the machine that stores the liquid required for aerial spraying work, and
With
The aerial spraying operation is performed so that the liquid remains in the liquid tank unit after the aerial spraying operation.
The amount of the liquid remaining in the liquid tank unit is a flying object characterized in that the change in the flight weight center position before and after the aerial spraying operation is the minimum liquid storage amount that does not exceed a predetermined level.
本発明に関連する第2の発明は、前記液体最低貯留量は、前記コントロールユニットの姿勢制御可能範囲に基づいて決定されることを特徴とする本発明に関連する第1の発明の飛行体である。 A second invention related to the present invention is the flying object of the first invention related to the present invention, wherein the minimum liquid storage amount is determined based on the attitude controllable range of the control unit. is there.
本発明に関連する第3の発明は、前記コントロールユニットは、前記液体の量が前記液体最低貯留量を下回らないように前記空中散布作業の制御を行うことを特徴とする本発明に関連する第1または第2の発明の飛行体である。 A third invention related to the present invention is related to the present invention, wherein the control unit controls the aerial spraying operation so that the amount of the liquid does not fall below the minimum liquid storage amount. It is an air vehicle of the first or second invention.
本発明に関連する第4の発明は、前記コントロールユニットは、前記液体の量が前記液体最低貯留量を下回らないようにユーザー警告動作の制御を行うことを特徴とする本発明に関連する第1または第2の発明の飛行体である。 A fourth invention related to the present invention is the first aspect of the present invention, wherein the control unit controls a user warning operation so that the amount of the liquid does not fall below the minimum liquid storage amount. Or the flying object of the second invention.
本発明に関連する第5の発明は、前記液体タンクユニットは、前記機体へ脱着可能に取付けられていることを特徴とする本発明に関連する第1の発明の飛行体である。 A fifth invention related to the present invention is the flying object of the first invention related to the present invention, wherein the liquid tank unit is detachably attached to the airframe.
本発明に関連する第6の発明は、前記液体タンクユニットは、風による前記機体の揺れが抑制されるような外形を有し、風防キャノピーとして機能することを特徴とする本発明に関連する第1の発明の飛行体である。 A sixth invention related to the present invention is related to the present invention, wherein the liquid tank unit has an outer shape such that the shaking of the airframe due to wind is suppressed, and functions as a windshield canopy. It is an airframe of the invention of 1.
本発明に関連する第7の発明は、前記機体フレームは、前記液体タンクユニットを取付けるための液体タンクユニット取付けフレームとして機能することを特徴とする本発明に関連する第1の発明の飛行体である。 A seventh invention related to the present invention is the flying object of the first invention related to the present invention, wherein the airframe frame functions as a liquid tank unit mounting frame for mounting the liquid tank unit. is there.
本発明に関連する第8の発明は、カーボンプレートを利用して形成されたスキッドを有する脚部を備えたことを特徴とする本発明に関連する第1の発明の飛行体である。 The eighth invention related to the present invention is the flying object of the first invention related to the present invention, which comprises a leg having a skid formed by utilizing a carbon plate.
本発明により、より信頼性の高い飛行を実現することが可能な飛行体を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide an air vehicle capable of realizing more reliable flight.
以下、図面を参照しながら、本発明における実施の形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
はじめに、図1〜5を主として参照しながら、本実施の形態のマルチローターヘリコプター10の構成および動作について具体的に説明する。
First, the configuration and operation of the
ここに、図1は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10および無線コントロール装置20のブロック図であり、図2は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の機体フレーム11f近傍の模式的な部分上面図であり、図3は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の左側面図であり、図4は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の上面図であり、図5は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の下面図である。
Here, FIG. 1 is a block diagram of the
以下同様であるが、いくつかの構成要素は図面において示されていないこともあるし透視的にまたは省略的に示されていることもある。 Similar below, but some components may not be shown in the drawings or may be shown fluoroscopically or abbreviated.
マルチローターヘリコプター10は、本発明における飛行体の一例である。
The
飛行用モーターユニット100、電力供給ユニット200、液体タンクユニット300、およびコントロールユニット400は、機体フレーム11fを有する機体11へ取付けられている。
The
飛行用モーターユニット100は、プロペラー120を駆動する飛行用モーター110を有するユニットである。電力供給ユニット200は、飛行用モーターユニット100へ電力を供給するユニットである。液体タンクユニット300は、空中散布作業に必要な液体を貯留するユニットである。
The
機体フレーム11fは、第一パイプフレーム部材510と、第二パイプフレーム部材520と、第一プレートフレーム部材610と、第二プレートフレーム部材620と、を有する。
The airframe frame 11f includes a first
第一パイプフレーム部材510および第二パイプフレーム部材520の何れも、両端部が上面視において外へ向かって曲げられている部材である。
Both the first
第一パイプフレーム部材510と第二パイプフレーム部材520とは、上面視において互いに対向するように配置されている。
The first
第一パイプフレーム部材510の構成と第二パイプフレーム部材520の構成とは、互いに類似しており同様である。
The configuration of the first
上面視において矩形形状に形成された機体フレーム11fの4個の曲がり角に配置されていた、隣接する矩形の辺を連結するためのCNC(Computer Numerical Control)機械工作により製造された従来の重い連結部材などは不要になるので、機体フレーム軽量化にともなう信頼性の高い飛行が実現されるのみならず、コストパフォーマンスも向上される。 A conventional heavy connecting member manufactured by CNC (Computer Numerical Control) machining for connecting adjacent rectangular sides arranged at four corners of an airframe frame 11f formed in a rectangular shape in a top view. Since such as is not required, not only the highly reliable flight is realized by reducing the weight of the airframe frame, but also the cost performance is improved.
第一プレートフレーム部材610は、第一パイプフレーム部材510の一方の曲げ部と、第二パイプフレーム部材520の一方の曲げ部と、を接続する部材である。
The first
第二プレートフレーム部材620は、第一パイプフレーム部材510の他方の曲げ部と、第二パイプフレーム部材520の他方の曲げ部と、を接続する部材である。
The second
第一プレートフレーム部材610の構成と第二プレートフレーム部材620の構成とは、互いに類似しており同様である。
The configuration of the first
第一パイプフレーム部材510の一方の曲げ部、および第二パイプフレーム部材520の一方の曲げ部は、Uバンド留め具530を利用して、第一プレートフレーム部材610の上面へ取付けられている。
One bent portion of the first
第一パイプフレーム部材510の他方の曲げ部、および第二パイプフレーム部材520の他方の曲げ部は、Uバンド留め具530を利用して、第二プレートフレーム部材620の上面へ取付けられている。
The other bent portion of the first
これらの取付けは全て同様であるので、第一パイプフレーム部材510の一方の曲げ部の第一プレートフレーム部材610の上面への取付けについて具体的に説明すると、つぎの通りである。
Since all of these attachments are the same, the attachment of one bent portion of the first
第一パイプフレーム部材510の一方の曲げ部は、曲がり角を挟むように配置された2個のUバンド留め具530を利用して、第一プレートフレーム部材610の上面へ取付けられている。
One bent portion of the first
2個のUバンド留め具530は、第一パイプフレーム部材510の一方の曲げ部に沿うように配置される、補強部材により連結されてもよい。
The two
図6(a)に示されているように、2個の楔部材531のそれぞれがUバンド留め具530の両端部のそれぞれと鉛直方向において篏合させられることにより、Uバンド留め具530が第一プレートフレーム部材610へしっかりと固定される。
As shown in FIG. 6 (a), each of the two wedge members 531 is vertically aligned with each of both ends of the
ここに、図6(a)は、本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の機体フレーム11f近傍の模式的なA−A線(図2および9参照)部分断面図(その一)である。
Here, FIG. 6A is a schematic partial cross-sectional view (No. 1) of the AA line (see FIGS. 2 and 9) in the vicinity of the airframe frame 11f of the
図6(b)に示されているように、1個の閂部材532がUバンド留め具530の両端部と水平方向において篏合させられることにより、Uバンド留め具530が第一プレートフレーム部材610へしっかりと固定されてもよい。
As shown in FIG. 6 (b), one bar member 532 is horizontally aligned with both ends of the
ここに、図6(b)は、本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の機体フレーム11f近傍の模式的なA−A線部分断面図(その二)である。
Here, FIG. 6B is a schematic partial cross-sectional view taken along line AA (No. 2) in the vicinity of the airframe frame 11f of the
飛行用モーターユニット100は、一方の端部が飛行用モーター110へ取付けられており、他方の端部が機体11へ取付けられているアーム部材700を有する。
The
飛行用モーター110の個数は4であり、アーム部材700の個数も4である。
The number of
4個のアーム部材700の各々は、第一パイプフレーム部材510の一方の曲げ部、第二パイプフレーム部材520の一方の曲げ部、第一パイプフレーム部材510の他方の曲げ部、および第二パイプフレーム部材520の他方の曲げ部に対応するように機体11へ取付けられている。
Each of the four
4個の飛行用モーター110は上面視において矩形形状に形成された機体フレーム11fの4個の曲がり角に対応するように対称的に配置されるので、優れた対称性にともなう信頼性の高い飛行が実現されるのみならず、美観も向上される。
Since the four
放射状に延びているアーム部材を利用して機体11へ取付けられたプロペラー120の個数は、本実施の形態においては4であるが、4より小さくてもよいし4より大きくてもよい。
The number of
カメラユニットなどが、脚部12を利用して取付けられてもよい。
A camera unit or the like may be attached using the
多くの産業用UAVにおいては、リチウムイオン充電池を利用する電池駆動型UAVシステムが採用されている。農薬散布用マルチローター型UAVの最大無着陸飛行時間は、カメラユニットのような3キログラムのペイロードでおよそ2時間であり、10キログラムのペイロードでおよそ20分である。10キログラムのペイロードで10時間の最大無着陸飛行時間を実現する電池技術が期待されるが、重量体積エネルギー密度の制約があるので、2時間を超える最大無着陸飛行時間を電池駆動型UAVシステムにより実現することは困難である。 In many industrial UAVs, a battery-powered UAV system that uses a lithium-ion rechargeable battery is adopted. The maximum non-landing flight time of a multi-rotor UAV for pesticide application is approximately 2 hours with a 3 kg payload such as a camera unit and approximately 20 minutes with a 10 kg payload. Battery technology is expected to achieve a maximum non-landing flight time of 10 hours with a payload of 10 kilograms, but due to restrictions on weight volume energy density, a maximum non-landing flight time exceeding 2 hours can be achieved by a battery-powered UAV system. It is difficult to achieve.
一方、ガソリンのオクタン価は高いので、ガソリンエンジン発電機により代表される内燃機関の駆動装置を利用して大きなエネルギーを取出すことができる可能性はあるが、装置重量が大きくなりやすい。 On the other hand, since the octane number of gasoline is high, there is a possibility that a large amount of energy can be extracted by using a drive device of an internal combustion engine represented by a gasoline engine generator, but the weight of the device tends to be large.
本発明者は、エンジン、発電機および畜電池が組合わせられている、自動車のためのハイブリッドシステムのようなUAVのための超小型軽量ハイブリッドシステムの実用化が望ましいと考えている。 The present inventor believes that it is desirable to put into practical use an ultra-compact and lightweight hybrid system for UAVs, such as a hybrid system for automobiles, in which an engine, a generator and a livestock battery are combined.
マルチローターヘリコプター10においては、電力供給ユニット200を利用するハイブリッド型UAVシステムが採用されている。
In the
電力供給ユニット200は、飛行用モーターユニット100へ電力を供給する発電機210と、発電機210を駆動するエンジン220と、発電機210の電力が不足している場合に飛行用モーターユニット100へ電力を供給するLiPo電池230と、を有するユニットである。
The
単気筒または多気筒のガソリンエンジンのようなエンジン220、および発電機210は一体的に成形された筐体に収納されており、超小型化および軽量化が実現される。エンジン220の部品として、点火プラグ、エアクリーナー、放熱のための空冷式冷却フィン、および始動リコイルスターターなどが、効率的に収納されている。エンジン220のPTO(Power Take Off)軸は発電機210の発電コイル回転軸と一体的に成形されており、発電コイルの磁束発電回転運動への直接的な寄与が実現される。
The
LiPo電池230は、発電機210の余剰電力を利用して充電される。
The
LiPo電池230は、離陸または着陸などのための最大負荷電流が要求されるときにおよそ1300ミリアンペアの電流を飛行用モーター110に供給するのみならず、発電機210の余剰電力を利用して予備的に充電されるので、100キログラムのペイロードで10時間の最大無着陸飛行時間さえも期待される。
The
LiPo電池230は、発電機210の異常が発生した場合に飛行用モーターユニット100へ電力を自動で供給する。
The
火災のような異常が温度センサーにより検知されて発電機210からの電力が停止したときに、ハイブリッド型UAVシステムの内蔵電池であるLiPo電池230が自動で起動し、信頼性の高い飛行を継続するためのフェイルセーフシステムが実現される。
When an abnormality such as a fire is detected by the temperature sensor and the power from the
つぎに、図1および7から9を主として参照しながら、本実施の形態のマルチローターヘリコプター10の構成および動作についてより具体的に説明する。
Next, the configuration and operation of the
ここに、図7は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の機体11近傍の模式的な部分斜視図であり、図8は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の機体11近傍の模式的な部分上面図であり、図9は本発明における実施の形態のマルチローターヘリコプター10の脚部12近傍の模式的な部分左側面図である。
Here, FIG. 7 is a schematic partial perspective view of the vicinity of the
図7においては、飛行用モーターユニット100およびコントロールユニット400が取外されている状態が示されている。
FIG. 7 shows a state in which the
図8においては、機体11が折畳まれており、プロペラー120が取外されている状態が示されている。
FIG. 8 shows a state in which the
本実施の形態のマルチローターヘリコプター10の動作についてより具体的に説明しながら、飛行体の制御方法についても説明する。
While more specifically explaining the operation of the
空中散布作業は、液体が空中散布作業の後において液体タンクユニット300に残るように行われる。
The aerial spraying operation is performed so that the liquid remains in the
液体は、本実施の形態においては農薬であるが、水であってもよいし、消火剤であってもよいし、エンジン用ガソリンであってもよい。 The liquid is a pesticide in the present embodiment, but may be water, a fire extinguisher, or gasoline for an engine.
液体タンクユニット300は、液体タンク301と、液体散布ノズル302などを含む液体散布機構と、を有するユニットである。
The
液体タンク301の液体タンク上部分301uは機体11の上部へ取付けられており、液体タンク上部分301uと連通されている、液体タンク301の液体タンク下部分301dは機体11の下部へ取付けられている。
The
液体タンク下部分301dの下面には、種子または顆粒肥料などを散布するための固体散布器303が取付けられていてもよい。
A
液体タンク上部分301uはおよそ10キログラムの液体を貯留することができ、液体タンク下部分301dはおよそ2キログラムの液体を貯留することができる。
The
10分の無着陸飛行時間に対応する、1ヘクタールの農地における標準的な空中散布作業に必要な液体の量は、12(=10+2)キログラムより小さい、およそ8キログラムである。したがって、典型的な空中散布作業が行われるとき、およそ4(=12−8)キログラムの液体が空中散布作業の後において液体タンクユニット300に残る。
The amount of liquid required for standard aerial spraying operations on 1 hectare of farmland, corresponding to 10 minutes of non-landing flight time, is approximately 8 kilograms, less than 12 (= 10 + 2) kilograms. Therefore, when a typical aerial spraying operation is performed, approximately 4 (= 12-8) kilograms of liquid remains in the
液体タンクユニット300に残る液体の量は、空中散布作業の前後における飛行体重心位置の変化が所定レベルを超えない液体最低貯留量である。
The amount of liquid remaining in the
液体最低貯留量は、コントロールユニット400の姿勢制御可能範囲に基づいて決定される。
The minimum liquid storage amount is determined based on the attitude controllable range of the
空中散布作業の進行にともなって経時的に変化する、飛行体重心位置が辿る重心移動経路は、まっすぐな直線であるかもしれないし、曲がった曲線であるかもしれない。しかしながら、空中散布作業の前後における飛行体重心位置の変化のレベルが、重心移動経路に関わらず、通常は変化の最大レベルである。 The center-of-gravity movement path followed by the flight center-of-gravity position, which changes over time as the aerial spraying operation progresses, may be a straight straight line or a curved curve. However, the level of change in the position of the flight center of gravity before and after the aerial spraying operation is usually the maximum level of change regardless of the path of movement of the center of gravity.
エンジン用ガソリンが貯留されているタンクを含んだ電力供給ユニット200の装置重量は、およそ5キログラムである。
The device weight of the
液体タンク下部分301dは機体11の一方の端部の側へ取付けられており、電力供給ユニット200は機体11の他方の端部の側へ取付けられている。
The
コントロールユニット400は、ジャイロセンサーなどを利用して、飛行体重心位置の変化に応じた姿勢制御を行う。
The
本実施の形態においては、飛行体重心位置はおよそ水平面内で経時的に変化し、空中散布作業の前後における飛行体重心位置の変化はコントロールユニット400の姿勢制御可能範囲内のおよそ10センチメートルである。
In the present embodiment, the flight weight center position changes with time in a horizontal plane, and the change in the flight weight center position before and after the aerial spraying operation is about 10 cm within the attitude controllable range of the
このように、本発明者は、液体タンクユニット300が完全に空になるような空中散布作業の実現は液体散布ポンプのエア噛みなどのためにそもそも困難であることに気付き、液体タンク下部分301dの液体を利用して、液体タンクユニット300の装置重量と電力供給ユニット200の装置重量との間の平衡による安定した飛行体バランスを維持する思想に到達した。
As described above, the present inventor has noticed that it is difficult to realize the aerial spraying work so that the
もちろん、液体タンクユニット300に残る液体が利用されるので、空中散布作業の後における飛行体バランスを実現するための大掛かりな専用のウェイト部材などは不要である。
Of course, since the liquid remaining in the
したがって、部品点数の増大なく、より信頼性の高い飛行を実現することができる。 Therefore, more reliable flight can be realized without increasing the number of parts.
なお、コントロールユニット400は、液体の量が液体最低貯留量を下回らないように空中散布作業の制御を行ってもよい。
The
ユーザーが無線コントロール装置20によりコントロールユニット400に指示しなくても、バルブ閉鎖などが自動的に行われ、空中散布作業はもし必要ならば確実に中断される。
Even if the user does not instruct the
また、コントロールユニット400は、液体の量が液体最低貯留量を下回らないようにユーザー警告動作の制御を行ってもよい。
Further, the
ユーザーが視覚、聴覚または触覚などによるユーザー警告動作に基づいて無線コントロール装置20によりコントロールユニット400に指示すると、バルブ閉鎖などが行われ、空中散布作業はもし必要ならば確実に中断される。
When the user instructs the
液体タンクユニット300は、機体11へ脱着可能に取付けられている。
The
液体タンク301のみならず、液体散布ノズル302などを含む液体散布機構も脱着可能に取付けられていることが、望ましい。
It is desirable that not only the
液体タンク上部分301uおよび液体タンク下部分301dの両方が脱着可能に取付けられていてもよいし、液体タンク上部分301uおよび液体タンク下部分301dの一方のみが脱着可能に取付けられていてもよい。
Both the liquid tank
液体タンク上部分301uの把手301hは、液体タンクユニット300の運搬時において有用であるのみならず、液体タンクユニット300の脱着時においても有用である。
The
液体タンクユニット300は機体11へたやすく脱着されるので、空中散布作業に必要な液体を貯留する、複数個の液体タンクユニット300を用意しておくことにより、広範囲にわたる空中散布作業を液体タンクユニット300のワンタッチ交換で効率的に行うことができる。
Since the
液体タンクユニット300は、風による機体11の揺れが抑制されるような外形を有し、風防キャノピーとして機能する。
The
特に、機体11の上部へ取付けられている液体タンク上部分301uの外形は、いわゆる多面構造解析を利用して、複雑な風向きの変化に耐えることが可能であるように設計されていることが望ましい。
In particular, it is desirable that the outer shape of the
大掛かりな専用の風防キャノピーは不要であるので、部品点数が削減され、極めて顕著な軽量化が実現される。 Since a large-scale dedicated windshield canopy is not required, the number of parts is reduced and extremely remarkable weight reduction is realized.
機体フレーム11fは、液体タンクユニット300を取付けるための液体タンクユニット取付けフレームとして機能する。
The airframe frame 11f functions as a liquid tank unit mounting frame for mounting the
機体フレーム11fは上面視において矩形形状に形成され、天板部材も底板部材も利用されないので、機体フレーム軽量化が実現される。 Since the airframe frame 11f is formed in a rectangular shape when viewed from above and neither the top plate member nor the bottom plate member is used, the weight of the airframe frame can be reduced.
液体タンク上部分301uおよび液体タンク下部分301dなどを取付けるための大掛かりな専用の液体タンクユニット取付けフレームは不要であるので、およそ6キログラムのマルチローターヘリコプター10の飛行体総重量はおよそ15キログラムの従来の飛行体総重量と比べてかなり小さく、極めて顕著な軽量化が実現される。したがって、10キログラムのペイロードが想定された25(=15+10)キログラムの法定最大重量は、問題なく乗り越えられている。
Since a large-scale dedicated liquid tank unit mounting frame for mounting the
脚部12は、カーボンプレートを利用して形成されたスキッド12sを有する。
The
一対のスキッド12sは、正面視において台形形状に曲げられたカーボンプレートを利用して一体的に形成され、機体11の下部へ取付けられている。したがって、脚部12の軽量化は、脚部12の強度を犠牲にすることなく実現される。
The pair of skids 12s are integrally formed by using a carbon plate bent into a trapezoidal shape in a front view, and are attached to the lower part of the
カーボンプレートを曲げるために利用される、このような台形形状は、等脚台形による台形形状であってもよいし、液体タンクユニット300の装置重量と電力供給ユニット200の装置重量との間の平衡による安定した飛行体バランスを考慮した非等脚台形による台形形状であってもよい。
Such a trapezoidal shape used to bend the carbon plate may be an isosceles trapezoidal trapezoidal shape, or a balance between the device weight of the
パイプ部材によらず、カーボンプレートにより形成されたスキッド12sは、一対のスキッド縦部分12vを有する。水平に曲げられたスキッド縦部分12vの下端部分は、本実施の形態においてはスキッド横部分により連結されていないが、スキッド横部分により連結されていてもよい。水平に曲げられたスキッド縦部分12vの上端部分は、スキッド縦部分12vの下端部分がスキッド横部分により連結されていなくても優れた脚部12の機体支持性を実現する、機体フレーム11fの下面に接続されたスキッド上端部分12uを構成する。
Regardless of the pipe member, the skid 12s formed by the carbon plate has a pair of skid vertical portions 12v. The lower end portion of the horizontally bent skid vertical portion 12v is not connected by the skid horizontal portion in the present embodiment, but may be connected by the skid horizontal portion. The upper end portion of the horizontally bent skid vertical portion 12v realizes excellent airframe support of the
なお、本発明に関連した発明のプログラムは、上述された本発明に関連した発明の飛行体の制御方法の全部または一部のステップ(または工程、動作および作用など)の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、コンピュータと協働して動作するプログラムである。 In addition, the program of the invention related to the present invention causes a computer to perform the operation of all or a part of the steps (or steps, operations, actions, etc.) of the control method of the flying object of the invention related to the present invention described above. It is a program that works in cooperation with a computer.
また、本発明に関連した発明の記録媒体は、上述された本発明に関連した発明の飛行体の制御方法の全部または一部のステップ(または工程、動作および作用など)の全部または一部の動作をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であり、読取られたプログラムがコンピュータと協働して利用されるコンピュータ読取り可能な記録媒体である。 In addition, the recording medium of the invention related to the present invention is a whole or a part of all or a part of the steps (or steps, operations, actions, etc.) of the control method of the flying object of the invention related to the present invention described above. It is a recording medium on which a program for causing a computer to execute an operation is recorded, and is a computer-readable recording medium in which the read program is used in cooperation with the computer.
なお、上述された「一部のステップ(または工程、動作および作用など)」は、それらの複数のステップの内の一つまたはいくつかのステップを意味する。 The above-mentioned "partial step (or process, operation, action, etc.)" means one or several steps among the plurality of steps.
また、上述された「ステップ(または工程、動作および作用など)の動作」は、上述されたステップの全部または一部の動作を意味する。 Further, the above-mentioned "operation of a step (or process, operation, action, etc.)" means an operation of all or a part of the above-mentioned steps.
また、本発明に関連した発明のプログラムの一利用形態は、インターネット、光、電波または音波などのような伝送媒体の中を伝送され、コンピュータにより読取られ、コンピュータと協働して動作するという形態であってもよい。 In addition, one usage form of the program of the invention related to the present invention is a form in which the program is transmitted in a transmission medium such as the Internet, light, radio waves, or sound waves, read by a computer, and operates in cooperation with the computer. It may be.
また、記録媒体としては、ROM(Read Only Memory)などが含まれる。 Further, the recording medium includes a ROM (Read Only Memory) and the like.
また、コンピュータは、CPU(Central Processing Unit)などのような純然たるハードウェアに限らず、ファームウェア、OS(Operating System)、そしてさらに周辺機器を含んでもよい。 Further, the computer is not limited to pure hardware such as a CPU (Central Processing Unit), but may include a firmware, an OS (Operating System), and further peripheral devices.
なお、上述されたように、本発明の構成は、ソフトウェア的に実現されてもよいし、ハードウェア的に実現されてもよい。 As described above, the configuration of the present invention may be realized by software or hardware.
本発明における飛行体は、より信頼性の高い飛行を実現することができ、さまざまな民生分野における無人長距離飛行などを実用化するための飛行体に利用する目的に有用である。 The air vehicle in the present invention can realize more reliable flight, and is useful for the purpose of using the air vehicle for practical use of unmanned long-distance flight in various consumer fields.
10 マルチローターヘリコプター
11 機体
11f 機体フレーム
12 脚部
12s スキッド
12v スキッド縦部分
12u スキッド上端部分
20 無線コントロール装置
100 飛行用モーターユニット
110 飛行用モーター
120 プロペラー
200 電力供給ユニット
210 発電機
220 エンジン
230 LiPo電池
300 液体タンクユニット
301 液体タンク
301u 液体タンク上部分
301d 液体タンク下部分
301h 把手
302 液体散布ノズル
303 固体散布器
400 コントロールユニット
510 第一パイプフレーム部材
520 第二パイプフレーム部材
530 Uバンド留め具
531 楔部材
532 閂部材
610 第一プレートフレーム部材
620 第二プレートフレーム部材
700 アーム部材10
Claims (3)
プロペラーを駆動する飛行用モーターを有する、前記機体へ取付けられた飛行用モーターユニットと、
を備え、
前記機体フレームは、
両端部が上面視において外へ向かって曲げられている第一パイプフレーム部材と、
両端部が上面視において外へ向かって曲げられている第二パイプフレーム部材と、
前記第一パイプフレーム部材の一方の曲げ部と、前記第二パイプフレーム部材の一方の曲げ部と、を接続する第一プレートフレーム部材と、
前記第一パイプフレーム部材の他方の曲げ部と、前記第二パイプフレーム部材の他方の曲げ部と、を接続する第二プレートフレーム部材と、
を有し、
前記第一パイプフレーム部材と前記第二パイプフレーム部材とは、上面視において互いに対向するように配置されていることを特徴とする飛行体。An aircraft with an aircraft frame and
A flight motor unit attached to the airframe, which has a flight motor for driving a propeller,
With
The airframe frame
The first pipe frame member whose both ends are bent outward in top view,
A second pipe frame member whose both ends are bent outward in top view,
A first plate frame member that connects one bent portion of the first pipe frame member and one bent portion of the second pipe frame member.
A second plate frame member that connects the other bent portion of the first pipe frame member and the other bent portion of the second pipe frame member.
Have,
A flying object characterized in that the first pipe frame member and the second pipe frame member are arranged so as to face each other in a top view.
前記第一パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部、および前記第二パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部は、Uバンド留め具を利用して、前記第二プレートフレーム部材の上面へ取付けられていることを特徴とする請求項1に記載の飛行体。The one bent portion of the first pipe frame member and the one bent portion of the second pipe frame member are attached to the upper surface of the first plate frame member by using a U-band fastener. ,
The other bent portion of the first pipe frame member and the other bent portion of the second pipe frame member are attached to the upper surface of the second plate frame member by using a U-band fastener. The flying object according to claim 1.
前記飛行用モーターの個数は、4であり、
前記アーム部材の個数は、4であり、
4個の前記アーム部材の各々は、前記第一パイプフレーム部材の前記一方の曲げ部、前記第二パイプフレーム部材の前記一方の曲げ部、前記第一パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部、および前記第二パイプフレーム部材の前記他方の曲げ部に対応するように前記機体へ取付けられていることを特徴とする請求項1に記載の飛行体。The flight motor unit has an arm member having one end attached to the flight motor and the other end attached to the airframe.
The number of flight motors is 4,
The number of the arm members is 4,
Each of the four arm members includes the one bent portion of the first pipe frame member, the one bent portion of the second pipe frame member, the other bent portion of the first pipe frame member, and the other bent portion. The flying object according to claim 1, wherein the flying object is attached to the airframe so as to correspond to the other bent portion of the second pipe frame member.
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