JP6788306B2

JP6788306B2 - 飛行体

Info

Publication number: JP6788306B2
Application number: JP2020074452A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　陽一; 陽一鈴木
Original assignee: Aeronext Inc
Current assignee: Aeronext Inc
Priority date: 2020-04-19
Filing date: 2020-04-19
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2037-10-10
Also published as: JP2020109005A

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：ＵｎｍａｎｎｅｄＡｅｒｉａｌＶｅｈｉｃｌｅ）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が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１７−１５６９７号公報

本発明は、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を一つの目的とする。

本発明によれば、
フレームにより被囲空間を形成する本体部と、
前記本体部のフレームに設けられ、複数の回転翼部により構成される揚力発生部と、
前記本体部の前記被囲空間を通過して設けられる付属部と、を備え、
前記付属部は、前記被囲空間の被囲領域において、前記本体部と接続して設けられ、
前記被囲空間を形成するフレームは、一の方向に沿って平行に伸びる一対のフレーム部材を含み、
前記一対のフレーム部材は、前記複数の回転翼部の各々を支持する構成を有し、
前記一対のフレーム部材の各々の前方および後方のそれぞれにおいて、前記一対のフレーム部材の各々から伸びる長尺状の支持部材により一つずつ回転翼部が設けられ、
前記一対のフレーム部材の各々の前方および後方のそれぞれにおいて前記支持部材により支持される各々の回転翼部は、前記本体部の横方向において互いに離隔しており、当該各々の回転翼部の回転の軸は、前記一の方向から見たときに、前記被囲空間よりも外側に位置するように設けられ、
前記回転軸は、前記一対のフレーム部材に設けられ、
前記付属部は、前記一対のフレーム部材の間において、前記回転軸まわりに、前記一の方向と高さ方向からなる面に沿って回転可能に設けられる、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斜視図である。図１の飛行体の分解図である。図２の分解図を正面から見た図である。図１の飛行体の上面図である。図１の飛行体の正面図である。図１の飛行体の側面図である。図１の飛行体の（離陸）着陸時の状態を表す他の図である。図１の飛行体の前進時の状態を表す他の図である。本発明の第２の実施の形態による飛行体の側面図である。図９の飛行体の上面図である。

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］
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、付属部とを備えており、
前記機体部は、本体部と、揚力発生部とを有しており、
前記本体部は、前記第１方向に沿って延びる右側部及び左側部と、前記第１方向とは反対の方向である第２方向における前記右側部及び前記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とにより、前記１方向と直行する第３方向から見た場合に前記左側部と前記右側部と前記連結部とで囲まれる被囲空間が存在している、
飛行体。
［項目２］
項目１に記載の飛行体であって、
前記本体部は、前記第３方向から見た場合に、略Ｃ字状、略Ｕ字状又は略コ字字状の形状を有している、
飛行体。
［項目３］
項目１又は項目２に記載の飛行体であって、
前記付属部は、前記本体部の前記右側部及び前記左側部夫々における前記被囲空間側の取付側面に取り付けられる、
飛行体。
［項目４］
項目３に記載の飛行体であって、
前記付属部は、前記第１方向において長辺を有しており、
前記本体部は、前記付属部を前記第１方向及び前記第３方向によって規定される平面に沿って回転自在に保持している、
飛行体。
［項目５］
項目４に記載の飛行体であって、
前記付属部は、前記連結部を跨ぐように設けられた略アーチ形状の逃げ部を備えている、
飛行体。

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１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１及び図２に示されるように、本実施の形態による飛行体は、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。また、上方向（第３方向：＋Ｚ方向）に上昇することができ、↓方向（−Ｚ方向）に下降することができる。

図２に詳しく示されるように、飛行体は、機体部１０と付属部２０とを組み合わせてなるものである。なお、必要に応じて、これ以外の要素を含むこととしてもよい。

機体部１０は、本体部１３と揚力発生部（後述する）とを備えている。本体部１３は、Ｕ字状の形状を有している。揚力発生部は、本体部１３から延びるアーム１２と、当該アームの先端夫々に取り付けられたモータ１４と、当該モータ１４の夫々に取り付けられたプロペラ１１ａ〜１１ｄを備えている。

図２によく示されるように、本実施の形態による本体部１３は、Ｚ方向から見た場合に、略Ｕ字形状を有している。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）同士を連結する連結部１３Ｃを有している。

このような構成によって、本体部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夫々の後端に位置していることから、本体部のＵ字形状は前方に開いた向きを有することとなる。

なお、本体部１３は、前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）。

本実施の形態による付属部２０は、取付部２１と棒状のフレーム２２を有している。取付部２１はフレーム２２の中央付近に固定されている。

取付部２１は、被囲空間Ｅに少なくとも部分的にフィットする形状を有している。図１によく示されるように、取付部２１は、少なくとも右側部１３Ｒ及び左側部１３Ｌの内側（被囲空間側の側面：取付側面）に取り付けられている。取付の方法は、種々の技術が適用可能である。

フレーム２２の先端にはカメラ２３が設けられており、前方を撮影することが可能である。カメラの種類については特に限定されず、目的・用途に応じて適宜採用することができる。また、必要に応じて、カメラにジンバルを取り付けることとしてもよい。

図５及び図６に示されるように、飛行体は、ホバリング時には機体部１０及び付属部２０を水平に維持した状態となる（図５及び図６）。

また、図７に示されるように、離着陸時には付属部２０が地面に接触する。なお、別途、脚部を取り付けることとしてもよい。

更に、図８に示されるように、前進時には、後ろ側のプロペラの出力を上げることにより、前傾姿勢となる。

（第２の実施の形態）
図９及び図１０に示されるように、本発明の第２の実施の形態による飛行体は、付属部２０’の構造が上述した第１の実施の形態による付属部２０とは異なっている。その他の構造については、第１の実施の形態による飛行体と同一のもの適用可能である。以下の説明においては、同一の要素については同一の参照符号を付し、その説明を省略する。

図９に示されるように、本実施の形態による付属部２０’は、回転軸３０によって、本体部１３と接続されている。かかる構造によって、付属部２０’は、ＹＺ平面において回転軸３０を軸に所定の範囲において回転可能となる。

図９（ａ）及び図１０によく示されているように、付属部は、部分的に被囲領域Ｅ内に位置している。

特に、付属部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、長い付属部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、付属部２０’と本体部１３との衝突を防ぐことができる。

なお、図９及び図１０に示される飛行体は、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を設けなくてもよい。

上述した飛行体は、例えば、図１１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、調査、測量、観察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。

１０機体部
１１ａ〜１１ｄプロペラ
１２アーム
１３本体部
１３Ｒ右側部
１３Ｌ左側部
１３Ｃ連結部
１４モータ
２０、２０’ 付属部
２１取付部
２２フレーム
２３カメラ
２５逃げ部
３０回転軸

Claims

フレームにより被囲空間を形成する本体部と、
前記本体部のフレームに設けられ、複数の回転翼部により構成される揚力発生部と、
前記本体部の前記被囲空間を通過して設けられる付属部と、を備え、
前記付属部は、前記被囲空間の被囲領域において、前記本体部と接続して設けられ、
前記被囲空間を形成するフレームは、一の方向に沿って平行に伸びる一対のフレーム部材を含み、
前記一対のフレーム部材は、前記複数の回転翼部の各々を支持する構成を有し、
前記一対のフレーム部材の各々の前方および後方のそれぞれにおいて、前記一対のフレーム部材の各々から伸びる長尺状の支持部材により一つずつ回転翼部が設けられ、
前記一対のフレーム部材の各々の前方および後方のそれぞれにおいて前記支持部材により支持される各々の回転翼部は、前記本体部の横方向において互いに離隔しており、当該各々の回転翼部の回転の軸は、前記一の方向から見たときに、前記被囲空間よりも外側に位置するように設けられ、
前記回転軸は、前記一対のフレーム部材に設けられ、
前記付属部は、前記一対のフレーム部材の間において、前記回転軸まわりに、前記一の方向と高さ方向からなる面に沿って回転可能に設けられる、飛行体。
請求項１に記載の飛行体であって、
前記付属部は、前記飛行体の進行方向の成分を含む平面に沿って回動可能となるように設けられる、
飛行体。