JP6856903B2 - マルチコプター - Google Patents

Description

本発明は、一般に「ドローン」と称されるマルチコプターに関するものである。

複数の回転翼（プロペラ）を有し、垂直離着陸するマルチコプターが知られている。マルチコプターは、当初、玩具として販売されたが、次第に高機能化し、航空写真の撮影や、物資の運搬等の業務用にも使用されつつある。また有人飛行が可能なマルチコプターも開発されている。

従来技術におけるマルチコプター１００、２００のフレーム構造は、図１５（ａ）の様な枝分かれ状や図１５（ｂ）の様な放射型であり、その先にモータ１０６及び回転翼１０２が取り付けられている。
例えば、８枚回転翼のマルチコプターでは、フレーム１１０は図１５（ａ）の様に十文字（４本）に幹フレーム１０３があり、各幹フレーム１０３の先端が二股に枝分かれしていて、各枝部１０５の先にモータ１０６が取り付けられている。

マルチコプター１００を上昇させたりホバリングさせる際には、図１７（ａ）の様に全ての回転翼１０２を同じ速度で回転させる。
マルチコプター１００を前進させる場合には、図１７（ｂ）の様に、前方の回転翼１０２の回転を相対的に低下させ、マルチコプター１００自体を前傾姿勢にする。

マルチコプター１００を回転させる場合には、図１７（ｃ）の様に、一つ置きに、高速、低速とする。即ち高速回転の回転翼、低速回転の回転翼、高速回転の回転翼、低速回転の回転翼・・という様に、隣接する回転翼１０２の回転速度を変えてマルチコプター１００自体を回転させる。
マルチコプター１００の各回転翼１０２は、通常、隣接するものの回転方向が逆向きであるから、前記した様に一つ置きに、高速、低速とすることにより、マルチコプター１００全体の姿勢を回転させることができる。

特開２０１８−１２９７１３号公報

従来技術のマルチコプター１００では、各モータ１０６は、長い片持ち状の幹フレーム１０３及び枝部１０５の先端に取り付けられている。マルチコプター２００についても同様であり、モータ１０６は、長い片持ち状であって棒状の部分に取り付けられている。
そのためマルチコプター１００を前進させる際や、回転させる際に枝部１０５が撓んだり、捩じれる懸念がある。例えばマルチコプター１００を回転する際に、図１６の様に枝部１０５が撓んだり、捩じれる懸念がある。
従来技術のマルチコプター１００の回転翼１０２とフレーム１１０（枝部１０５）との関係をモデル化すると図１６の様になる。
即ち従来技術のマルチコプターの回転翼１０２は、片持ち状であって長い枝部１０５に支持されている。フレーム１１０の枝部１０５は、回転翼１０２の揚力によって図１６（ａ）の矢印Ａの様な上下方向力を受ける。また風力等の外力によって矢印Ｂの様な捩じりモーメントを受ける場合もある。

従来技術のマルチコプター１００のフレーム１１０は、回転翼１０２を長い棒状の部材によって片持ち支持しているから、矢印Ａの様な上下方向力を受けると図１６（ｂ）の様に容易に撓む。
そのため、図１７（ｂ）や、図１７（ｃ）の様に各回転翼１０２の相対位置がずれてしまう懸念がある。
さらに従来技術のマルチコプター１００のフレーム１１０は、片持ち支持であり、且つ支持部分が長いので矢印Ｂの様な捩じりモーメントを受けると捩じれてしまう場合もある。

ここでマルチコプターは、各回転翼の相対位置が変化しないことが重要であるから、相対位置の変位等を防ぐために、枝部１０５の剛性を高くする必要があり、枝部１０５を太くしなければならない。そのため従来技術のマルチコプター１００は、フレーム１１０の軽量化が困難である。
この様に従来技術のマルチコプター１００はフレーム１１０が重く、総重量が大きくなり、積載重量が制限されてしまう。

本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、軽量化が可能なマルチコプターを提供することを課題とするものである。

上記した課題を解決するための態様は、本体部と、モータによって回転し揚力を発生させる回転翼を有し、前記本体部に前記回転翼が複数取り付けられたマルチコプターにおいて、前記本体部は環状の支持フレーム部を有し、前記支持フレーム部に前記回転翼が直接的又は間接的に取り付けられていることを特徴とするマルチコプターである。
請求項１に記載の態様は、本体部と、脚部と、モータによって回転し揚力を発生させる回転翼を有し、前記本体部に前記回転翼が複数取り付けられたマルチコプターにおいて、前記本体部は環状の支持フレーム部を有し、前記支持フレーム部に前記回転翼が直接的又は間接的に取り付けられており、補助機器を有し、当該補助機器の一部又は全部を配置する機器載置部が、引っ張り力に抗することができるが曲げや圧縮力に対しては抗することができない線状の部材によって、前記脚部の下端までの位置に吊り下げられていることを特徴とするマルチコプターである。

本態様のマルチコプターは、回転翼が環状に繋がった支持フレーム部に取り付けられている。本態様のマルチコプターでは、隣接する回転翼同士が、支持フレーム部によって直接的又は間接的に横つながりとなっている。そのため例えば連接する回転翼の回転速度が違っても、横つながりの部位によって上下方向の変位が抑えられる。また支持フレーム部が環状であるから、一部だけが捩じれることは少ない。
そのため本態様のマルチコプターでは、全ての回転翼の相対位置が飛行中に変化しにくい。
そのためフレーム自体の剛性は従来に比べて小さくて足り、軽量化が可能である。

上記した態様において、前記本体部には、前記支持フレーム部から外側に向かってのびるリブ部があり、当該リブ部を介して前記回転翼が取り付けられていてもよい。

上記した態様において、前記支持フレーム部には、前記リブ部を取り付ける取付け部が設けられていることが望ましい。

本態様によると、支持フレーム部を共通部品として、複数のサイズのマルチコプターを製作することができる。

上記した態様において、前記支持フレーム部と、前記リブ部の一部または全部を構成するリブ構成部材があり、前記支持フレーム部とリブ構成部材は別の部材であり、両者が個別に成形された後に接合されてリブ部が構成されていることが望ましい。

本態様によると、支持フレーム部を共通部品として、複数のサイズのマルチコプターを製作することができる。

上記した態様において、前記回転翼の回転軌跡の最遠部が前記支持フレーム部の内側ラインと重なるか、あるいは内側ラインよりも外側にあることが望ましい。

マルチコプターは、回転翼が起こす下降気流の反作用により、重力に抗して上昇したり、空中で停止することができる。ここで、回転翼の下にフレーム等の物があると、下降気流が乱れ、上方に向かう推進力が減退する。
そこで、回転翼は、支持フレーム部から外れていることが推奨され、少なくとも回転翼の回転軌跡の最遠部が支持フレーム部の内側ラインと重なるか、あるいは内側ラインよりも外側にあることが望ましい。

より推奨される態様は、上記した態様において、前記回転翼の回転軌跡の最遠部が前記支持フレーム部と重ならないことである。

上記した態様において、支持フレーム部は、円環状であることが望ましい。

本態様のマルチコプターは、支持フレーム部が円環状であるからバランスが良い。

上記した態様において、補助機器を有し、当該補助機器の一部又は全部を配置する機器載置部が、線状の部材によって本体部の一部に取り付けられていることが望ましい。

補助機器とは、モータ以外の機器であり、例えば制御装置等の電装機器、発電機、燃料タンク、カメラ、照明装置等が考えられる。
本態様のマルチコプターでは、線状の部材によって補助機器が取り付けられている。
ここで線状部材は、ワイヤー、ロープ、ピアノ線という様な、引っ張り力に抗することができるが、曲げや圧縮力に対しては抗することができない部材である。
線状の部材は、剛性が低いものの、重量は極めて軽い。そのため電装機器を保持する部材の重量を大幅に低減することができる。

上記した態様において、補助機器を有し、当該補助機器の一部又は全部が吊り下げられていることが望ましい。

本態様によると、補助機器は単に引っ張り応力に抗することができる素材で保持される。そのため電装機器を保持する部材の重量を大幅に低減することができる。
繊維で作られた網を有し、当該網の中に前記補助機器があることが望ましい。

上記した各態様において、大きさの異なる回転翼が混在していてもよい。

大径の回転翼は、大きな揚力を発生することができる反面、慣性が大きいので、急激な回転数変更には向かない。小径の回転翼は、揚力は小さいが、回転数の変更を迅速に行うことができる。
そのため、主として大径の回転翼によってマルチコプターを昇降したり、中空に保持する機能を担わせ、主として小径の回転翼によって姿勢制御を担わせれば、効率の良い運転を行うことができる。

上記した各態様において、回転翼が不均一に配置されていてもよい。

本発明のマルチコプターは、フレームの重量を軽くすることができ、総重量を抑えることができる。

本発明の実施形態のマルチコプターの斜視図である。 （ａ）は図１のマルチコプターの正面図であり、（ｂ）は他の実施形態のマルチコプターの正面図である。 図１のマルチコプターの回転翼と支持フレームとの位置関係をモデル化した説明図である。 図１のマルチコプターの回転翼と支持フレームとの力学的関係をモデル化した説明図である。 （ａ）は図１のマルチコプターの回転翼列の上昇時及びホバリング時における正面図であり、（ｂ）は図１のマルチコプターを前進させる際における回転翼列の側面図であり、（ｃ）は図１のマルチコプターを回転させる際における回転翼列の正面図である。 本発明の他の実施形態のマルチコプターの斜視図である。 （ａ）（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターの斜視図である。 （ａ）（ｂ）は、図７（ａ）（ｂ）に示すマルチコプターのリブ部の詳細図である。 本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターの斜視図である。 図９のマルチコプターの上昇時及びホバリング時における吊り下げ部分の状態を示す説明図である。 本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターの斜視図である。 （ａ）は、本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターの斜視図であり、（ｂ）は、その平面図である。 本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターの平面図である。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明のさらに他の実施形態のマルチコプターの平面図である。 （ａ）（ｂ）は、従来技術のマルチコプターの斜視図である。 従来技術のマルチコプターの回転翼と支持フレームとの関係をモデル化した説明図であり、（ａ）はその正面図であり、（ｂ）は側面図である。 （ａ）は従来技術のマルチコプターの上昇時及びホバリング時における回転翼列の正面図であり、（ｂ）は従来技術のマルチコプターを前進させる際における回転翼列の正面図であり、（ｃ）は従来技術のマルチコプターを回転させる際における回転翼列の正面図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態のマルチコプター１は、８枚の回転翼２を備えたドローンであり、無線によって遠隔操作される。マルチコプター１は、公知のそれと同様に、回転翼２を回転することによって下降気流による揚力を発生させて中空に浮き上がる。また各回転翼２の回転数を相違させることによって水平方向の成分を有する方向に移動する。即ち、各回転翼２の回転数を相違させることによって横方向に移動させたり、斜め上下方向に移動させたり、自身の姿勢を変更させるといったさまざまな動きをさせることができる。
回転翼２の数は、８枚に限定されるものではなく、３枚以上であればよい。

本実施形態のマルチコプター１は、本体部３と、８個の回転翼２を有している。
本体部３は、環状の支持フレーム部１０と、リブ部３０と、機器載置部１１と、脚部１２を有している。
支持フレーム部１０は、樹脂等で作られ、無端環状に成形された部分である。本実施形態では、支持フレーム部１０の平面形状は、図１、図２（ａ）の様に円形である。
リブ部３０は、環状の支持フレーム部１０から放射状に外側に向かってのびている。

機器載置部１１は、支持フレーム部１０で囲まれる円の中心部にあり、支線部材１６によって支持フレーム部１０に接続されている。本実施形態で採用する支線部材１６は、例えばワイヤーや紐である。また支線部材１６は、金属や樹脂等で作られた細い棒材であってもよい。即ち支線部材１６は、ワイヤーの様に形態を維持することができないものであってもよく、棒材の様に形態を維持することができるものであってもよい。
脚部１２は、支持フレーム部１０の下に垂下する脚部材１５を有している。本実施形態では、脚部１２は４本の脚部材１５が等間隔に配置されたものである。
本実施形態のマルチコプター１では、中央の機器載置部１１に、蓄電池及び制御装置（図示せず）が搭載されている。

本実施形態のマルチコプター１では、図１、図２（ａ）の様に、環状の支持フレーム部１０に回転翼２がリブ部３０を介して取り付けられている。即ち本実施形態のマルチコプター１では、回転翼２が短いリブ部３０を介して間接的に支持フレーム部１０に取り付けられている。
回転翼２は、公知のそれと同様、モータ２０の出力軸に直接取り付けられている。
そして本実施形態では、図示しない取り付け部材によって、モータ２０が支持フレーム部１０から張り出されたリブ部３０の上部に固定されている。即ち８個のモータ２０は、いずれも回転軸が環状の支持フレーム部１０に対して所定の角度や姿勢となる様に、環状の支持フレーム部１０にリブ部３０を介して固定されている。

本実施形態のマルチコプター１では、隣接する回転翼２同士が短いリブ部３０を介して支持フレーム部１０で横つながりとなっているので、回転翼２の揚力に強弱が生じても、一部の回転翼２の位置が突出的に上下方向に変位することは少ない。
また短いリブ部３０を介してモータ２０の左右両側が支持フレーム部１０で支持されているから、捩じれのモーメントに対しても強い。
本実施形態のモータ２０が直接的に固定されているのはリブ部３０であり、当該リブ部３０は片持ち状である。
しかしながら、リブ部３０は比較的大きな環状の支持フレーム部１０から突出しているので、片持ち状の部分の長さは、従来の枝分かれ構造（図１５（ａ））のものや、放射型（図１５（ｂ））のものに比べて短い。

そのためリブ部３０の撓み等は、従来の枝分かれ構造（図１５（ａ））のものや、放射型（図１５（ｂ））のものに比べて小さい。
本実施形態のマルチコプター１の回転翼２と支持フレーム部１０との関係をモデル化すると図４の様になる。
本実施形態のマルチコプター１は、支持フレーム部１０が環状であるから、リブ部３０とモータ２０及び回転翼２を一体と仮定した場合、隣接する回転翼２等同士が、支持フレーム部１０によって直接的に横つながりに繋がっている。モデル化すると、回転翼２等は図４の様な状態に近いと言える。
この点からも、本実施形態のマルチコプター１は、回転翼２の揚力による上下方向の相対変位等が小さいと言える。

本実施形態のマルチコプター１は、公知のマルチコプターと同様、モータ２０を駆動して８枚の回転翼２を回転し、上昇する。また上昇した位置でホバリングする。
マルチコプター１の上昇時及びホバリング時は、図５（ａ）の矢印で示すベクトルの様に、図示されている各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが発生する揚力は同じであり、８枚の回転翼２は無負荷時（地上時）と同じ相対位置及び相対姿勢を保つ。例えば図５の例では、各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの回転軸２１は、いずれも環状の支持フレーム部１０に対して同じ高さの位置にあり、且つ支持フレーム部１０に対して垂直となる姿勢を保つことができる。

マルチコプター１を前進させる際は、図５（ｂ）の矢印で示すベクトルの様に、図示されている各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの内、後半の回転翼２ｃ、２ｄが発生する揚力が、前半の回転翼２ａ、２ｂよりも強い。その結果、マルチコプター１は、図５（ｂ）の様にやや前傾姿勢となる。しかしながら、８枚の回転翼２は、無負荷時と同じ相対位置及び相対姿勢を保ち、いずれも同一傾斜平面上に並んでいる。また各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの回転軸２１についても、環状の支持フレーム部１０に対して無負荷時と同じ相対位置及び相対姿勢を保つ。例えば図５の例に従えば、各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの回転軸２１は、いずれも環状の支持フレーム部１０に対して同じ高さの位置を保つ。

マルチコプター１を回転（回転方向に姿勢変更）させる際は、図５（ｃ）の矢印で示すベクトルの様に、図示されている各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、発生する揚力が互い違いに強弱となる様に制御されている。
しかしながらマルチコプター１は、図５（ｃ）の様に全体として水平姿勢を保つ。また８枚の回転翼２の相対位置及び相対姿勢は変化せず、回転翼２は水平の同一平面上に並ぶ。各回転翼２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの回転軸２１は、いずれも環状の支持フレーム部１０に対して垂直となる姿勢を保つ。

ここでマルチコプター１は、飛行中に各回転翼の相対位置や相対姿勢が変わらないことが重要である。
本実施形態のマルチコプター１は、前記した様に飛行中に各回転翼の相対位置や相対姿勢が変化せず、例えば全ての回転翼２の相対位置が同一平面上に並ぶ。そのため本実施形態のマルチコプター１は、図示しない姿勢制御装置等による微細なコントロールが設計通り正しく機能する。

本実施形態のマルチコプター１は、各回転翼２の上下変位や捩じれが生じにくい構造であるから、支持フレーム部１０の剛性は、従来技術に比べて低くてもよい。そのため本実施形態のマルチコプター１は、素材の量を減らしたり、単位体積当たりの重量が軽いものを使用することができ、全体の総重量を低減することができる。
そのため本実施形態のマルチコプター１は、従来技術に比べて積載重量を多くすることができる。

また本実施形態のマルチコプター１は、本体部３の外縁が環状であるから、その内側に広い空間を確保することができる。そのため本実施形態のマルチコプター１は、容積が大きな物を搭載することができる。

次に、リブ部３０の好ましい長さについて説明する。回転翼２の捩じれや撓みによる姿勢変化を防ぐという趣旨からは、リブ部３０の長さは短い方が望ましい。
その一方で、下降気流を有効に利用して回転翼２の効率を上げるという観点からは、リブ部３０の長さは長い方が良い。
即ち回転翼２が発生させる送風がマルチコプター１のいずれかの部位に当たると、回転翼２が発生させる揚力が減衰する。そのため回転翼２が発生する下降気流の範囲に、マルチコプター１の部材が無いことが望ましい。

ここで支持フレーム部１０のリブ部３０の接続部分は、「Ｔ」状であり、平面面積が大きい。
そのため、回転翼２が発生する下降気流の範囲に、支持フレーム部１０が入らない様な長さに、リブ部３０の長さを設計することが望ましい。
具体的には、図３（ａ）に示すように、回転翼２の回転軌跡３１の最遠部が支持フレーム部１０と重ならないことが望ましい。
少なくとも図３（ｂ）に示すように、回転翼２の回転軌跡３１の最遠部が支持フレーム部の内側ラインと重なる程度とし、回転翼２と支持フレーム部１０との重なりを少なくするべきである。
もちろん、回転翼２の回転軌跡３１の最遠部は、支持フレーム部１０の内側ラインよりも外側にあることが望ましい。

以上説明した実施形態では、円形環状の支持フレーム部１０にリブ部３０を介して回転翼２を設置したが、図２（ｂ）の様に、環状の支持フレーム部１０の上に、直接的にモータ２０及び回転翼２を設置してもよい。

また以上説明した実施形態では、支持フレーム部１０の平面形状は、円形であるが、楕円形であってもよく、図６の様な多角形であってもよい。図６に示す支持フレーム部１０は、四角形であるが、三角形であってもよく、五角以上の多角形であってもよい。いずれにしても、無端環状であれば、本発明の効果を奏することができる。

支持フレーム部１０とリブ部３０は、一体的に成形されたものであってもよいが、支持フレーム部１０とリブ部３０を個別に成形し、その後で両者を接続することも推奨される。
図７（ａ）（ｂ）は、支持フレーム部３２とリブ構成部材２３を個別に成形し、その後で両者を接続した構造のマルチコプター５、６を示す。
マルチコプター５、６で採用する支持フレーム部３２は、いずれも環状部４６を有し、当該環状部４６にリブ取付け部３３が設けられている。

また、図８に示す様に、リブ構成部材２３の端部には、取付け部３６が設けられている。本実施形態では、取付け部３６はフランジである。
本実施形態では、リブ構成部材２３の取付け部３６を支持フレーム部３２のリブ取付け部３３にあわせ、ネジによって両者を固定している。
リブ構成部材２３とリブ取付け部３３との結合方法は任意であり、ネジ等の一時締結要素を使用する他、接着剤等の永久締結要素によって両者を結合してもよい。

本実施形態の様に支持フレーム部１０とリブ構成部材２３（リブ部）を個別に成形し、その後で両者を接続することにより、支持フレーム部１０を共通部品として、複数のサイズのマルチコプターを製作することができる。本実施形態によると、部品の互換性が向上する。
図７（ａ）に示すマルチコプター５は、一形態として長さの短いリブ構成部材２３を支持フレーム部１０に取り付けたものである。
これに対して、図７（ｂ）に示すマルチコプター６は、一形態として長さの長いリブ構成部材２３を支持フレーム部１０に取り付け、大型の回転翼２を搭載したものである。
この様に、本態様によると、サイズの異なるマルチコプター５、６を共通の支持フレーム部１０で作ることができるので、金型等の製造コストを低減することができる。

以上説明した実施形態のマルチコプター１では、蓄電池及び制御装置等の電装機器（補助機器）は、中央の機器載置部１１に搭載されている。マルチコプター１では、前記した機器載置部１１は、支線部材１６によって支持フレーム部１０に接続されている。
ここで機器載置部１１を剛性を有しないワイヤーや、強力な紐等の線材で吊り下げることも可能である。
例えばケブラー（登録商標）の様な、引っ張り強度が高い繊維で作られたロープ４０で機器載置部１１を吊り下げてもよい。

図９に示すマルチコプター３５は、引っ張り強度が高い繊維で作られた網４１を有し、当該網４１の中に蓄電池及び制御装置等の電装機器（補助機器）４２がある。
そして網４１は、図９、図１０の様に、引っ張り強度が高い繊維で作られたロープ４０で支持フレーム部１０から吊り下げられている。
網４１の電装機器４２とモータ２０との間は、図示しない電線で接続されている。

マルチコプター３５の上昇時及びホバリング時は、図１０（ａ）の様に、網４１は支持フレーム部１０の中心に垂下する。

上記した実施形態では、機器載置部を網（機器載置部）４１で形成し、当該網４１の中に電装機器４２を配置したが、網４１に代わって、盆や箱の様な剛性を有するものを機器載置部とし、当該機器載置部に電装機器４２を取り付け、これを線材によって本体部３に取り付けてもよい。
例えば図１に示すマルチコプター１の支線部材１６を、図１１の様により剛性の高い管４５等に置き換えてもよい。

以上説明した実施形態では、ロープ４０等で網４１を吊り下げ、当該網４１の中に電装機器４２を配置した。
網４１の中に入れる機材は、電装機器４２に限定されるものではない。
例えば、発電機を備え、当該発電機で発生させた電力によってモータ２０を駆動するタイプのマルチコプターであるならば、エンジンジェネレータ（発電機）、ガソリンタンクなど補器類を網４１の中に入れてもよい。また拡声器、消火設備、カメラ（暗視カメラなど特殊なものも含む）を網４１の中に入れてもよい。

以上説明した実施形態では、複数の回転翼２の大きさがすべて同じである。しかしながら本発明は、この構成に限定されるものではなく、径の異なる回転翼が混在していてもよい。
図１２に示すマルチコプター５０は、６枚の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５２ａ、５２ｂを有している。
対向する一組の回転翼５２ａ、５２ｂは、大型である。他の４枚の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは小型である。

小型の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、中心に対して９０度ずつ離れた位置に設けられている。
大型の回転翼５２ａ、５２ｂは、１８０度離れた位置にあり、隣接する小型の回転翼５１ａ、５１ｄ、５１ｂ、５１ｃとの間には、４５度の間隔が確保されている。
なお、各６枚の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５２ａ、５２ｂの間隔は、上記したような不均一な角度に限定されるものではなく、例えば均等間隔であってもよい。

本実施形態のマルチコプター５０は、支持フレーム部３２とリブ構成部材５３、５５を個別に成形し、その後で両者を接続したものである。
即ち支持フレーム部３２は、環状部４６を有し、当該環状部４６にリブ取付け部３３が６個設けられている。
６個のリブ取付け部３３は、同じ形状且つ同じ大きさであり、環状部４６に所定の間隔で設けられている。

これに対して、リブ構成部材５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５５ａ、５５ｂには、長いものと短いものがある。
即ち、大径の回転翼５２ａ、５２ｂが取り付けられるリブ構成部材５５ａ、５５ｂは、他に比べて長さが長い。

本実施形態のマルチコプター５０では、主として大径の回転翼５２ａ、５２ｂによってマルチコプター５０を昇降したり、中空に保持する機能を担わせ、主として小径の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄによって姿勢制御を行う。
具体的には、マルチコプター５０では、大型の回転翼５２ａ、５２ｂは、原則として同じ回転速度で回転される。即ち、回転翼５２ａ、５２ｂを同じ速度であって且つ高速回転することにより、マルチコプター５０が上昇する。また同じ速度であって且つ低速回転することにより、マルチコプター５０が降下する。さらに同じ速度であって且つ適度の回転速度で回転させることよってマルチコプター５０が中空で停止する。
これに対して、小型の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄは、回転速度が細かく制御され、姿勢を安定させたり、向きや姿勢を変化させ、前進や横行を行う。

上記した実施形態では、小型の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄを４個備えているが、小型の回転翼の個数は限定されるものではない。ただし、小型の回転翼５１の個数は、３個以上であることが望ましい。

上記した制御方法は、一例を示したものに過ぎず、通常のマルチコプターと同様にすべての回転翼の回転速度を個別に制御してもよい。

６枚の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５２ａ、５２ｂをすべてモータで回転してもよいが、大径の回転翼５２ａ、５２ｂだけをエンジンで駆動してもよい。

図１２に示すマルチコプター５０では、大径の回転翼５２ａ、５２ｂが、支持フレーム部３２の中心に対して遠い位置にあり、小径の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが支持フレーム部３２の中心に対して近い位置にあるが、遠近の関係は逆であってもよい。
例えば、図１３に示すマルチコプター８０の様に、大径の回転翼５２ａ、５２ｂが、支持フレーム部３２の中心に対して近い位置にあり、小径の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄが支持フレーム部３２の中心に対して遠い位置に配置されていてもよい。

大きさが異なる回転翼が混在する構成の実施形態として、図７の様な支持フレーム部３２とリブ構成部材２３を個別に成形し、その後で両者を接続したものを例に挙げたが、図１に示すマルチコプター１の様な、支持フレーム部１０とリブ部３０が一体のものであってもよい。

ただし、支持フレーム部３２とリブ構成部材２３を個別に成形する構成は、回転翼の径が同一である通常構造のマルチコプターと、径の異なる回転翼が混在するマルチコプターを共通構造の支持フレーム部３２で製作することができるという利点がある。即ち、通常レイアウトのマルチコプターと同一構造の支持フレーム部３２に、長さの異なるリブ構成部材２３を介して回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５２ａ、５２ｂを取り付けることにより、大きさが異なる回転翼が混在するマルチコプター５０を製作することができ、大きさが異なる回転翼が混在するマルチコプター５０の構造として適している。

また図１２に示すマルチコプター５０では、機器載置部を網４１で形成し、当該網４１の中に電装機器４２を配置したが、他に例示する様な構造の機器載置部であってもよい。
即ち、前記した各実施形態の構成の一部を相互に置き換えたり、一部を除いてもよい。

マルチコプター５０では、大径の回転翼５２ａ、５２ｂの中心は、小径の回転翼５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄの中心に比べて、マルチコプター５０の中心から離れた位置にある。即ちマルチコプター５０は、中心からの距離が異なる回転翼が混在している。
全ての回転翼の大きさが同一の場合であって、且つ中心からの距離が異なる回転翼が混在していてもよい。
図１４に示すマルチコプター６０、６１、６２は、回転翼の配置が不均一である。また中心からの距離が異なる回転翼が混在している。
図１４（ａ）に示すマルチコプター６０は、８枚の回転翼６３ａ乃至６３ｈを有している。
マルチコプター６０は、円形の支持フレーム部３２を有し、当該支持フレーム部３２にリブ構成部材５３を介して８枚の回転翼６３ａ乃至６３ｈが取り付けられている。
マルチコプター６０では、６枚の回転翼６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６３ｆは、支持フレーム部３２と同心のピッチ円Ｐ上に等間隔に配置されている。即ち、６枚の回転翼６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６３ｆは、いずれも支持フレーム部３２の中心からの距離が等しい。

回転翼６３ｇは、回転翼６３ｂの延長線上に配置され、回転翼６３ｈは、回転翼６３ｆの延長線上に配置されている。回転翼６３ｇと回転翼６３ｈの中心からの距離は等しい。 しかしながら、回転翼６３ｇと回転翼６３ｈの中心からの距離は、他の６枚の回転翼６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６３ｆの中心からの距離よりも長い。

マルチコプター６０では、４枚の回転翼６３ｇ、６３ｂ、６３ｅ、６３ｈが支持フレーム部３２の中心を通過する同一直線Ｃ−Ｃ上に並んでいる。
他の回転翼は、対向するものが、支持フレーム部３２の中心を通過する同一直線上に並んでいる。

マルチコプター６０は、４枚の回転翼６３ｇ、６３ｂ、６３ｅ、６３ｈの列（直線Ｃ−Ｃ）に対して垂直方向に巡行させることが望ましい。即ち、図１４（ａ）の矢印の方向に飛行させることが望ましい。
本実施形態のマルチコプター６０では、ピッチ円Ｐ上に等間隔に配置された６枚の回転翼６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６３ｆは、全体の重心からの距離が比較的近い。即ち、マルチコプター６０は、全体の重心に近い位置に、回転翼６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ、６３ｅ、６３ｆが設置されている。そのためマルチコプター６０は、ヨー（左右の回転）が円滑である。

また本実施形態のマルチコプター６０では、回転翼６３ｇと回転翼６３ｈは、全体の重心からの距離が比較的遠い。即ち、マルチコプター６０は、全体の重心から遠い位置に、回転翼６３ｇ、６３ｈが設置されている。そのためマルチコプター６０は、ピッチ（前進・後退）の効率が良い。またロール（左右の傾き）も安定する。

さらに図１４（ｂ）（ｃ）に示す様なレイアウトでもよい。
図１４（ｂ）（ｃ）に示すマルチコプター６１、６２も円形の支持フレーム部３２を有し、当該支持フレーム部３２は、環状部４６にリブ取付け部３３が設けられている。マルチコプター６１、６２では、リブ構成部材５３が取り付けられていないリブ取付け部３３がある。

マルチコプター６１、６２で採用されているリブ構成部材７０は、主幹部７１の先端に枝部７２があり、各リブ構成部材７０にそれぞれ回転翼２が取り付けられている。リブ構成部材７０は、主幹部７１と枝部７２が一体的に成型されたものであるが、両者が個別に成型されて後工程で接合されたものであってもよい。即ちリブの一部を構成する例えば主幹部７１のリブ構成部材と、リブの一部を構成する例えば枝部７２のリブ構成部材が、ネジ等で結合されたものであってもよい。
マルチコプター６１では、径の異なる回転翼が混在している。

１、５、６、３５、５０、６０、６１、６２、８０ マルチコプター
２ 回転翼
３ 本体部
１０、３２ 支持フレーム部
１１ 機器載置部
１２ 脚部
２０ モータ
２３ リブ構成部材
３０ リブ部
４０ ロープ（線材）
４１ 網（機器載置部）
４２ 電装機器（補助機器）
５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５１ｄ、５２ａ、５２ｂ 回転翼
５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄ、５５ａ、５５ｂ、７０ リブ構成部材

Claims (10)

1. 本体部と、脚部と、モータによって回転し揚力を発生させる回転翼を有し、前記本体部に前記回転翼が複数取り付けられたマルチコプターにおいて、
   前記本体部は環状の支持フレーム部を有し、前記支持フレーム部に前記回転翼が直接的又は間接的に取り付けられており、
   補助機器を有し、当該補助機器の一部又は全部を配置する機器載置部が、引っ張り力に抗することができるが曲げや圧縮力に対しては抗することができない線状の部材によって、前記脚部の下端までの位置に吊り下げられていることを特徴とするマルチコプター。
2. 前記本体部には、前記支持フレーム部から外側に向かってのびるリブ部があり、当該リブ部を介して前記回転翼が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のマルチコプター。
3. 前記支持フレーム部には、前記リブ部を取り付ける取付け部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載のマルチコプター。
4. 前記支持フレーム部と、前記リブ部の一部または全部を構成するリブ構成部材があり、前記支持フレーム部とリブ構成部材は別の部材であり、両者が個別に成形された後に接合されてリブ部が構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のマルチコプター。
5. 前記回転翼の回転軌跡の最遠部が前記支持フレーム部の内側ラインと重なるか、あるいは内側ラインよりも外側にあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチコプター。
6. 前記回転翼の回転軌跡の最遠部が前記支持フレーム部と重ならないことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のマルチコプター。
7. 支持フレーム部は、円環状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のマルチコプター。
8. 繊維で作られた網を有し、当該網の中に前記補助機器があることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のマルチコプター。
9. 大きさの異なる回転翼が混在していることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のマルチコプター。
10. 回転翼が不均一に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載のマルチコプター。

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