JP7144897B1 - 機体フレーム - Google Patents

Abstract

軽量で強固な構造を有するとともに、容易に搬送でき、保管スペースを抑制できる機体フレームを提供することにある。【解決手段】 複数の管状部材１１（１１’）、１２（１２’）で構成された略角錐形状を有するユニット１０（１０’）を複数備え、ユニット１０（１０’）は、複数の底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）の端部が連結されて角錐の底面Ｂが形成され、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）の端部に一方の端部が連結された側辺管状部材１２（１２’）が他方の端部で互いに連結されて角錐の頂点Ｐが形成され、複数のユニット１０が着脱可能な状態で連結されて、各々のユニット１０（１０’）の角錐の底面Ｂが略同一面上に配置されて上面を形成し、各々のユニット１０（１０’）の角錐の頂点Ｐが上面より下側に配置されている機体フレーム２を提供する。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、飛行体の機体フレームに関する。

近年、複数の回転翼を備えた所謂マルチコプタタイプの飛行体が普及してきている。このようなマルチコプタタイプの飛行体は、個々の回転翼が片持ち梁状に支持される場合が多く、曲げモーメントを受け易い。よって、十分な強度を得るためには、重量が増加する課題を有する。この課題に対処するため、棒状部材を連結した飛行体の機体フレームが提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の機体フレームは、軽量で強固な構造を有する。

特開２０１７－１９４９３号公報

しかしながら、棒状部材が連結された一体構造を有するため、飛行体を運搬する場合に大きな運搬設備を要し、また大きな保管スペースを有するという課題を有する。

従って、本発明の目的は上記の課題を解決するものであり、軽量で強固な構造を有するとともに、容易に搬送でき、保管スペースを抑制できる機体フレームを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る飛行体の機体フレームでは、
複数の管状部材で構成された略角錐形状を有するユニットを複数備え、
前記ユニットは、複数の底辺管状部材の端部が連結されて角錐の底面が形成され、前記底辺管状部材の端部に一方の端部が連結された側辺管状部材が他方の端部で互いに連結されて角錐の頂点が形成され、
複数の前記ユニットが着脱可能な状態で連結されて、各々の前記ユニットの角錐の底面が略同一面上に配置されて上面を形成し、各々の前記ユニットの角錐の頂点が前記上面より下側に配置されている。

以上のように、本態様においては、軽量で強固な構造を有するとともに、機体フレームを各ユニットに分解可能なので、容易に搬送でき、保管スペースを抑制できる機体フレームを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る機体フレームを備えたクアッドコプタタイプの飛行体を模式的に示す斜視図である。 図１Ａに示す飛行体の上方から見た平面図である。 図１Ａに示す飛行体の側面図である。 図１Ａに示す飛行体を各ユニット等に分解した状態を模式的に示す斜視図である。 分解したユニットを更に折りたたむところを模式的に示す図である。 側辺管状部材を底辺管状部材及び対角管状部材に対して回転可能な状態で連結する一例を示す図（写真）である。 本発明の第２の実施形態に係る機体フレームを備えたヘキサコプタタイプの飛行体を模式的に示す斜視図である。 図５Ａに示す飛行体の上方から見た平面図である。 図５Ａに示す飛行体の側面図である。 図５Ａに示す飛行体を各ユニット等に分解した状態を模式的に示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る機体フレームを備えたオクトコプタタイプの飛行体を模式的に示す斜視図である。 図７Ａに示す飛行体の上方から見た平面図である。 図７Ａに示す飛行体の側面図である。 図７Ａに示す飛行体を各ユニット等に分解した状態を模式的に示す斜視図である。 伸縮可能な側辺管状部材の一例を示す図（写真）であって、（ａ）が伸びた状態を示し、（ｂ）が縮めた状態を示す。 折り曲げ可能な側辺管状部材または支持部材の一例を示す図（写真）であって、（ａ）が折れ曲がっていない状態を示し、（ｂ）が折り曲げた状態を示す。

以下、図面を参照しながら、本開示を実施するための実施形態を説明する。なお、以下に説明する機体フレームや飛行体は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下のものに限定しない。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態や実施例に分けて示す場合があるが、異なる実施形態や実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態や実施例では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態や実施例ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。以下おいては、飛行体が略水平面に載置され、飛び上がる方向を上側として記載する。

（第１の実施形態に係る機体フレーム）
はじめに、図１Ａから図１Ｃ及び図２を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る機体フレーム及びこの機体フレームを備えた飛行体の説明を行う。図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る機体フレームを備えたクアッドコプタタイプの飛行体を模式的に示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示す飛行体の上方から見た平面図であり、図１Ｃは、図１Ａに示す飛行体の側面図である。図２は、図１Ａに示す飛行体を各ユニット等に分解した状態を模式的に示す斜視図である。

モータの駆動力で回転翼（ロータ）を回転させる駆動部が複数備えられた飛行体のうち、３つの駆動部を有するトライコプタタイプ、４つの駆動部を有するクアッドコプタタイプ、６つの駆動部を有するヘキサコプタタイプ、８つの駆動部を有するオクトコプタタイプ等が知られている。下記の示す第１の実施形態がクアッドコプタタイプを示し、第２の実施形態がヘキサコプタタイプを示し、第３の実施形態がオクトコプタタイプを示す。第１から第３の実施形態に係る機体フレーム２を備えた飛行体１００は、無人の飛行体の場合もあり得るし、有人の飛行体の場合もあり得る。

＜ユニット＞
第１の実施形態に係る機体フレーム２は、管状部材１１、１２で構成された略角錐形状を有するユニット１０を４つ備え、管状部材１１’、１２’で構成された略角錐形状を有するユニット１０’を４つ備える。各々のユニット１０の上部に、回転翼４２及びモータ４４を有する駆動部４０が取り付けられている。各々のユニット１０’の下部に、着陸緩衝部材５０が取り付けられている。平面視において、ユニット１０及びユニット１０’は、交互に弧状に配置されている。

ユニット１０について更に詳細に述べれば、図１Ａ及び図２の（ａ）に示すように、ユニット１０は、４つの底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄの端部が連結されて略四角錐の底面Ｂが形成されている。底面Ｂは、底辺管状部材１１Ｄを長辺とし、底辺管状部材１１Ｂを短辺とし、底辺管状部材１１Ａ、Ｃを側辺とする略台形の形状を有している。なお、長辺となる底辺管状部材１１Ｄは湾曲して延びており、他の底辺管状部材１１Ａ～Ｃは直線状に延びている。

互いに連結した底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄの端部に、側辺管状部材１２の一方の端部が連結されている。つまり、２つの底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄの端部の連結領域に、更に側辺管状部材１２の端部が連結されている。側辺管状部材１２の他方の端部は、互いに連結されて略四角錐の頂点Ｐを形成している。ユニット１０、１０’が連結された機体フレーム２を備えた飛行体１００を飛行できるように略水平な面に載置された場合、略四角錐の底面Ｂが上側に位置し、頂点Ｐが下側に位置するようになる。なお、図２では、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ及び側辺管状部材１２を識別し易くするため、側辺管状部材１２を点線で示してある。

ユニット１０を構成する管状部材の端部の連結は、溶接やカシメ等により互いに固定することもできるし、ボルトナットのような締結部材により着脱可能な状態で連結することもできる。ここで、「着脱可能な状態で連結する」とは、ボルトナットのような締結部材を用いることにより、損傷させることなく、管状部材やユニットの連結、取り外しが可能なことを意味する。
ただし、連結部を動かないように固定または連結する場合だけでなく、図３を用いて後述するように、例えば、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄと側辺管状部材１２がとの間を回転可能な状態で連結することもあり得る。

ユニット１０’も同様に、４つの底辺管状部材１１Ａ’～１１Ｄ’の端部が連結されて略四角錐の底面Ｂが形成され、底辺管状部材１１Ａ’～１１Ｄ’の端部に一方の端部が連結された側辺管状部材１２が、他方の端部で互いに連結されて略四角錐の頂点Ｐを形成している。基本的にユニット１０と同様なので、更に詳細な説明は省略する。

底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）、側辺管状部材１２（１２’）をはじめとする管状部材として、アルミ、アルミ合金製のパイプ（以下、「アルミパイプ」と称する）を用いることができる。例えば、所定の長さに切断したアルミパイプの両端部を扁平化させて平板部を形成し、他のアルミパイプとの連結部とすることができる。平板状の端部を溶接やカシメ等で互いに固定することもできるし、平板状の端部に孔をあけて、締結部材で着脱可能な状態で連結することもできる。平板状の端部に、着脱用ブラケットを取り付けることもできる。更に、平板状の端部に蝶番を取り付けて、回転可能な状態で連結することもできる。なお、端部を扁平化させるのは、あくまで一例であり、その他の任意の端部形状を有することができる。

管状部材として、アルミパイプを用いる場合に限られるものではなく、マグネシウム製のパイプ、チタン製のパイプ、ステンレス製のパイプ、鍍金した鋼製のパイプ等を用いることもできる。更に、金属製のパイプだけでなく、炭素繊維製のパイプや、樹脂製のパイプを用いることもできる。

上記のように、ユニット１０、１０’を構成する管状部材は、直線状に延びた場合だけに限られず、底辺管状部材１１Ｄ（１１Ｄ’）のように、湾曲して延びた場合もあり得る。管状部材の外径として２０ｍｍから１００ｍｍ程度を例示でき、厚みとして１～５ｍｍを例示できるが。これに限られるものではない。

＜機体フレーム＞
以上のように形成された８つのユニット１０、１０’が交互に着脱可能な状態で連結されて機体フレーム２が形成される。例えば、ユニット１０、１０’の底辺管状部材１１Ａ（１１Ａ’）及び１１Ｃ（１１Ｃ’）の両側の平板状の端部に設けられた孔に締結部材を挿入して、着脱可能な状態でユニット１０，１０’を連結することができる。また、外れ防止機構を備えたクイックジョイントを用いて、ユニット１０（１０’）を着脱可能な状態で連結することもできる。

各ユニット１０、１０’の略四角錐の底面Ｂが、上側に配置されて上面を形成し、略同一平面上に配置されている。このとき、平面視において、ユニット１０、１０’の底面Ｂの略台形の短辺が内周側に位置するように、底面Ｂが環状に配置されて連結されている（図１Ｂに環の中心Ｃを示す）。そして、各ユニット１０、１０’の略四角錐の頂点Ｐが下側に位置している。

上記のように、平面視において、底辺管状部材１１Ｃ、１１Ｃ’が該当する略台形の短辺が内周側に位置するように、複数のユニット１０、１０’の底面Ｂが環状に配置されて連結されている場合には、下記のような効果を奏する。
ユニット１０、１０’の底面Ｂを環状に配置することにより、中心Ｃに対して対称形のバランスの取れた構造を得ることができる。また、隣接するユニット１０，１０’の底辺管状部材１１Ａ－１１Ｃ’、１１Ａ’－１１Ｃが互いに沿って配置されるので、沿って配置された２つの底辺管状部材１１Ａ－１１Ｃ’、１１Ａ’－１１Ｃで荷重を負担することができる。よって、各々のユニット１０、１０’の底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ、１１Ａ’～１１Ｄ’の太さを細くすることができ、軽量化を図れる。

ユニット１０、１０’の底辺管状部材１１Ｄ、１１Ｄ’は湾曲して延びているので、互いに連結させて機体フレーム２を形成したとき、平面視で略円形の外形を有する。湾曲した底辺管状部材１１Ｄ、１１Ｄ’による略円形の外形により、エッジ形状による周囲の部材の損傷を防ぎ、飛行体１００を守るガード部材としても機能する。

本実施形態では、更に、この機体フレーム２の外周側に円弧状のガード部材２６が取り付けられている。更に詳細に述べれば、ユニット１０、１０’の上面（底面）Ｂの上側にガード部材２６が取り付けられている。
ただし、これに限られるものではなく、ユニット１０、１０’の底面Ｂの略台形の長辺となる底辺管状部材１１Ｄ、１１Ｄ’が直線的に延びるように形成されている場合もあり得る。その場合、ユニット１０、１０’を環状に配置した機体フレーム２は、平面視において略八角形の外形を有するが、その外周の外側に円弧状のガード部材２６を取り付けることもできる。ガード部材２６は、例えば、８個の構成部材に分割できるように形成することもできる。

更に、機体フレーム２の外周にＬＥＤ航空灯を設置することもできる。

＜下弦部材＞
本実施形態に係る機体フレーム２では、各々のユニット１０、１０’の略四角錐の頂点Ｐが離間して配置されている。そして、各々のユニット１０、１０’の離間した頂点Ｐが、下弦部材１５により互いに連結されている。ユニット１０、１０’の略四角錐の頂点Ｐを下弦部材１５で連結することにより、より堅固な構造が得られる。

ただし、各ユニット１０、１０’の頂点Ｐが離間して配置されている場合に限られるものではなく、各ユニット１０、１０’の頂点Ｐが一カ所に集まるように配置されて連結されている場合もあり得る。なお、下弦部材１５も、中空の管状部材で形成するのが好ましい。

＜駆動部＞
４つのユニット１０の底面（上面）Ｂに回転翼４２及びモータ４４を有する駆動部４０が取り付けられている。四角錐状のユニット１０、１０’が着脱可能な状態で連結されて形成された機体フレーム２に、複数（ここでは４つ）の駆動部４０が取り付けられている。更に駆動部４０を駆動する制御部や電力供給するバッテリ等を備えて、飛行体１００が形成されている。

＜対角管状部材＞
駆動部４０の取り付けについて更に詳細に述べれば、計８つのユニット１０、１０’のうち４つのユニット１０において、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄにより形成された略台形の底面Ｂにおいて、略台形の対角を結ぶ対角管状部材１３が取り付けられている。図１Ｂに示すように、平面視で、対角管状部材１３が交差する略台形の中央領域に、回転翼４２及びモータ４４を有する駆動部４０が取り付けられている。対角管状部材１３は、例えば、締結部材等により、両端部で、底面Ｂを形成する底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄの端部と連結することができる。

このとき、回転翼４２の回転軸が略台形の底面Ｂに対して略直交するように配置されている。上記のように、飛行体１００を略水平な面の上に載置したとき、底面Ｂは略水平に配置されるので、回転翼４２の回転軸Ｇは略垂直な方向を延びている。これにより、回転翼４２を回転させることにより、飛行体１００を上方に飛び上がらせることができる。なお、実際に飛行体１００を飛ばすとき、飛行体１００を略水平な面上に載置する場合に限られず、ある程度斜めに傾斜した面上に載置することもできる。

このように、略台形の対角を結ぶ対角管状部材１３が交差する領域に駆動部４０を取り付けることにより、略四角錐の底面Ｂの中央領域に確実に駆動部４０を配置することができる。

このとき、図１Ｂに示すように、平面視で、複数（ここでは４つ）の回転翼４２の回転軸が、ユニット１０、１０’の底面Ｂが環状に配置された環の中心Ｃに対して略対称な位置に配置されている。

このように、複数の駆動部４０の回転翼４２の回転軸を、ユニット１０、１０’が環状に配置された環の中心Ｃに対して略対称な位置に配置することにより、飛行時の強度的なバランスを容易に得ることができる。

更に、ユニット１０、１０’が環状に配置された環の中心Ｃに対して略対称な位置にバッテリボックスを配置することにより、飛行時におけるバランスを取り易くなる。

＜支持部材＞
更に、本実施形態に係る機体フレーム２では、対角管状部材１３が交差する領域及び略四角錐の頂点Ｐの間を連結する支持部材１４が取り付けられている。支持部材１４は、例えば、締結部材等により、両端部で、対角管状部材１３の交差領域及び側辺管状部材１２が集まった頂点領域と連結することができる。

このように、対角管状部材１３が交差する領域及び略四角錐の頂点Ｐの間を連結する更なる支持部材１４により、駆動部４０を安定して保持することができるので、飛行の更なる安定性に貢献できる。なお、支持部材１４も、中空の管状部材で形成するのが好ましい。

支持部材１４を備える場合には、必ずしも、交差する対角管状部材１３だけで駆動部４０を支える強度を有する必要はない。例えば、対角管状部材１３が、対角管状部材１３の交差領域で分離された２つの部材から構成される場合もあり得る。略四角錐状のユニット１０の頂点Ｐに接続された支持部材１４は、十分な上下方向の強度を有するので、支持部材１４及び分離された対角管状部材１３を連結すれば、駆動部４０を支持するのに十部な強度が得られる。

一方、対角管状部材１３が溶接等で堅固に固定されている場合や、交差する対角管状部材１３の交差領域に駆動部４０の取り付けプレートも兼ねた板状部材が固定されている場合には、交差する対角管状部材１３だけで駆動部４０を支えるのに十分な強度を有する。その場合には、支持部材１４を備える必要はない。

このように、対角管状部材１３が交差する領域で対角管状部材１３が剛性を有して連結されている場合には、対角管状部材１３が交差する領域及び略四角錐の頂点Ｐの間を連結する支持部材１４は備えず、ユニット１０の内部領域に駆動部４０を配置することもできる。
このように、ユニット１０の内側に駆動部４０を配置する場合には、コンパクトな外形の飛行体１００を実現できる。

また、機体フレーム２を構成するユニット１０の上面（底面）Ｂまたはユニット１０の内側に配置された駆動部４０に加えて、ユニット１０の下側の略四角錐の頂点Ｐの位置に、回転翼及びモータを有する更なる駆動部が取り付けることもできる。これにより、飛行体１００の推進力を増やすことができる。

＜アーチフレーム＞
本実施形態では、略台形の短辺が内周側に位置するように底面Ｂが環状に配置されているので、環の中心領域にスペースが形成され、そこにアーチフレーム３０に配置されている。アーチフレーム３０は、基部３４と、基部３４に接続された２つのアーチ部材３２とを備える。更に詳細に述べれば、上側に凸となるように湾曲した２つのアーチ部材３２が互いに交差して配置されている。このアーチフレーム３０は、締結部材等を用いて、回りを囲むユニット１０、１０’の底辺管状部材１１Ｃ、１１Ｃ’等の端部と着脱可能な状態で連結することができる。

アーチフレーム３０の外側にアクリルをはじめとする樹脂製のドームを装着することができる。ユニット１０、１０’に囲まれ、ドームで覆われた領域に、例えば、駆動部４０を制御する制御する制御ユニットや、駆動部４０に電力を供給するバッテリを配置することができる。ドームで覆われているので、周囲の環境変化から制御部やバッテリ等の電子、電電部材を保護することができる。

更に、ユニット１０、１０’で囲まれた環の中心領域を、荷物の載置スペースとして用いることもできるし、飛行体１００の搭乗者の搭乗スペースとして用いることもできる。また、環状の中心領域にホイストを設置することもできる。

上記のように、駆動部４０が、ユニット１０、１０’が環状に配置された環の中心Ｃに対して略対称な位置に配置されているので、飛行体１００に荷物を載せたりや搭乗者が乗った場合でも、安定した飛行が可能となる。

＜着陸緩衝部材＞
本実施形態では、計８つのユニット１０、１０’のうち４つのユニット１０’において、ユニット１０’の略四角錐の頂点Ｐに着陸緩衝部材５０が取り付けられている。着陸緩衝部材５０は、例えばゴム材料のような弾性のある部材で形成されるのが好ましい。更に、内部に気体が充填されたボールやタイヤのような構造を有するのも好ましい。弾性を有する着陸緩衝部材５０により、飛行体１００をスムーズに着陸させ、飛行体１００の損傷を回避できる。また、着陸緩衝部材５０をフロートとして、飛行体１００が水上に浮くようにすることもできる。

＜ユニットのその他の形状＞
上記の実施形態では、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄにより略台形の底面Ｂが形成されているが、これに限られるものではない。例えば、正方形、長方形、平行四辺形等の形状の底面Ｂを有する場合もあり得る。更に、底面Ｂが、四角形の形状を有する場合だけでなく、三角形の形状を有する場合も、五角形以上の多角形の形状を有する場合もあり得る。ユニット１０，１０’は、略多角錐の形状であれば、任意の形状を有することができる。略多角錐の辺となる管状部材は、直線的に延びている場合だけなく、やや湾曲している場合もあり得る。

仮に、ユニット１０、１０’が、三角形の底面Ｂを有する三角錐の形状を有する場合、平面視において、三角形の頂点が内周側に位置するように、複数のユニット１０、１０’の底面Ｂが環状に配置されて連結される。その場合には、略台形の場合に比べて、環の中心領域のスペースは小さなものとなる。例えば、一方のユニット１０の底面Ｂが略台形の形状を有し、他方のユニット１０’ の底面Ｂが略三角形の形状を有する場合もあり得る。

（機体フレームの分解）
上記のように、本実施形態に係る機体フレーム２では、締結部材等により、複数のユニット１０、１０’が着脱可能な状態で連結されて形成されている。締結部材等外して、ユニット１０、１０’をはじめとする機体フレーム２を構成する部材を分解することができる。具体的には、図２に示すように、（ａ）駆動部４０が取り付けられたユニット１０×４個と、（ｂ）着陸緩衝部材が取り付けられたユニット１０’×４個と、（ｃ）中央のアーチフレーム３０×１個と、下弦部材１５×８個及びガード部材２６の構成部材×８個と、に分解することができる。

図１に示すユニット１０，１０’が連結されて形成された機体フレーム２に比べて、分解した部材の大きさはかなり小さくなっている。図１に示すような機体フレーム２を運搬する場合には、大きな搬送設備を用いる必要があり、機体フレーム２を保管する場合には、大きな保管スペースを要する。一方、本実施形態では、機体フレーム２を、ユニット１０、１０’、アーチフレーム３０及びその他の部品に分解することができるので、容易に搬送することができ、小さなスペースに保管することができる。

（ユニットの折り畳み）
本実施形態では、機体フレーム２を各ユニット１０、１０’に分解できるだけでなく、各ユニット１０、１０’を折り畳むことができる。次に、図３を参照しながら、ユニット１０を例にとって、ユニット１０の折り畳み方法を説明する。図３は、分解したユニットを更に折りたたむところを模式的に示す図である。

まず、分解したユニット１０から、駆動部４０及び着陸緩衝部材５０を取り外す。図３は、取り外された後の状態を示す。図３に示すユニット１０では、隣接する２つの側辺管状部材１２が頂点Ｐの部分で繋がっている。つまり、頂点Ｐで繋がった２つの側辺管状部材１２で構成されたＶ字形の側面部分Ｓを２つ備えている。そして、Ｖ字形の側面部分Ｓの底面Ｂ側の端部において、蝶番２０を介して、底面Ｂを構成する底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに連結されている。

ここで、図４は、側辺管状部材を底辺管状部材及び対角管状部材に対して回転可能な状態で連結する一例を示す図（写真）である。図４に示す蝶番２０は、２つの平板部が回転自在に繋がった構造を有し、一方の平板部が、締結部材２４で側辺管状部材１２に取り付けられ、蝶番２０の他方の平板部が、締結部材２４で底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ及び対角管状部材に取り付けられている。これにより、２つの側辺管状部材１２で構成されたＶ字形の側面部分Ｓは、底面Ｂに対して回転可能な状態で連結されている。

図３の（ａ）に示すように、底面Ｂの略台形の対角を結ぶ対角管状部材１３が交差する領域に、駆動部４０を取り付けるサポート板２２が固定されている。このサポート板２２に、支持部材１４の一方の端部が着脱可能な状態で連結されている。支持部材１４の他方の端部には、着陸緩衝部材５０を取り付けるサポート板２２が固定されている。この他方の端部のサポート板２２を用いて、２つのＶ字形の側面部分Ｓの頂点Ｐと支持部材１４とが連結されている。

図３の（ａ）に示す組み立て状態から、支持部材１４との連結を外して、図３の（ｂ）の点線の矢印に示すように、２つのＶ字形の側面部分Ｓを底面Ｂの外側に広げるように回転させることができる。そして、支持部材１４を底面Ｂから取り外す。そして、２つのＶ字形の側面部分Ｓを図３の（ｂ）の矢印と反対の方向に回転させることにより、図３の（ｃ）に示すように、底面Ｂに２つのＶ字形の側面部分Ｓが重なり合った収納状態にすることができる。側辺管状部材１２が底面Ｂに沿った略板状の状態にすることができるので、底面Ｂに直交する方向の寸法を小さくすることができる。

上記においては、隣接する２つの側辺管状部材１２が繋がったＶ字形の側面部分Ｓが形成されているが、これに限られるものではない。側辺管状部材１２が互いに繋がっておらず、個々の側辺管状部材１２が面Ｂを構成する底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに回転自在に連結されている場合もあり得る。

以上のように、本実施形態においては、側辺管状部材１２が底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに対して回転可能な状態で連結しており、略四角錐の頂点Ｐにおける側辺管状部材１２の間の連結を解除して、側辺管状部材１２を回転させて、側辺管状部材１２を略四角錐の底面Ｂに沿うように配置することができる。ユニット１０’についても、ユニット１０と同様に折り畳むことができる。更に、アーチフレーム３０ついても、２つのアーチ部材３２が基部３４と重なるように折り畳むことができる。

これにより、ユニット１０、１０’やアーチフレーム３０を搬送するのが極めて容易になり、ユニット１０、１０’やアーチフレーム３０を収納する場合にも、収納容積を大きく削減することができる。人がユニット１０、１０’やアーチフレーム３０を背負って運ぶことも可能となり、搬送トラック等が入れない遠隔地へも、ユニット１０、１０’やアーチフレーム３０を運んで、遠隔地で機体フレーム２に組み立てて、飛行体１００を飛ばすことも可能となる。

側辺管状部材１２が底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）に対して回転可能な状態で連結している場合だけでなく、底面Ｂを構成する底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）を互いに回転可能に連結することも考えられる。その場合には、底面Ｂを折り畳んで更に小さくすることもできる。ただし、その分、部材を折り畳む作業が増える。よって、分解の作業効率、製造コスト、重量等を考慮すると、底面Ｂは一定の形状を保ち、側辺管状部材１２（１２’）を回転させて、側辺管状部材１２（１２’）を底面Ｂに沿うように配置することが最も効率的であると考えられる。

（第２の実施形態に係る機体フレーム）
はじめに、図５Ａから図５Ｃ及び図６を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る機体フレーム及びこの機体フレームを備えた飛行体の説明を行う。図５Ａは、本発明の第２の実施形態に係る機体フレームを備えたヘキサコプタタイプの飛行体を模式的に示す斜視図である。図５Ｂは、図５Ａに示す飛行体の上方から見た平面図であり、図５Ｃは、図５Ａに示す飛行体の側面図である。図６は、図５Ａに示す飛行体を各ユニット等に分解した状態を模式的に示す斜視図である。

第２の実施形態に係る機体フレーム２では、１種類のユニット１０のみで構成され、６つのユニット１０が着脱可能な状態で連結されている本実施形態に係るユニット１０も、第１の実施形態と同様に、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄにより略台形の底面Ｂが形成され、側辺管状部材１２の端部が１点に集まった頂点Ｐを有する略四角錐の形状を有している。本実施形態に係るユニット１０でも、駆動部４０を支持するための支持部材１４を備える。

また、隣接するユニット１０は、連結部材１６を介して連結されて、機体フレーム２が形成される。各ユニットの頂点Ｐは離間して配置され、各ユニット１０の頂点Ｐは、下弦部材１５で繋げられている。

そして、６つの全てのユニット１０の上面（底面Ｂ）に駆動部４０が取り付けられている。これにより、６つの駆動部を有するヘキサコプタタイプの飛行体１００が形成される。また、第２の実施形態では、全てのユニット１０の下側の頂点Ｐに着陸緩衝部材５０が取り付けられている。６つのユニット１０が弧状に配置された弧の中央領域には、アーチフレーム３０が備えられている。

締結部材等外して、ユニット１０をはじめとする機体フレーム２を構成する部材を分解することができる。具体的には、図６に示すように、（ａ）駆動部４０及び着陸緩衝部材５０が取り付けられたユニット１０×６個と、（ｂ）中央のアーチフレーム３０×１個と、（ｃ）下弦部材１５×６個、連結部材１６×６個及びガード部材２６の構成部材×８個と、に分解することができる。取り外されたユニット１０は、駆動部４０及び着陸緩衝部材５０を取り外した後、図３に示すように、側辺管状部材１２を回転させて、側辺管状部材１２を略四角錐の底面Ｂに沿うように折り畳むことができる。
その他については、上記の第１の実施形態と同様であるので、更なる説明は省略する。

（第３の実施形態に係る機体フレーム）
次に、図７Ａから図７Ｃ及び図８を参照しながら、本発明の第３の実施形態に係る機体フレーム及びこの機体フレームを備えた飛行体の説明を行う。図７Ａは、本発明の第３の実施形態に係る機体フレームを備えたオクトコプタタイプの飛行体を模式的に示す斜視図である。６Ｂは、図７Ａに示す飛行体の上方から見た平面図である、図７Ｃは、図７Ａに示す飛行体の側面図である。図８は、図７Ａに示す飛行体を各ユニット等に分解した状態を模式的に示す斜視図である。

第３の実施形態に係る機体フレーム２でも、１種類のユニット１０で構成され、ここでは８つのユニット１０が着脱可能な状態で連結されている。本実施形態に係るユニット１０も、第１、第２の実施形態と同様に、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄにより略台形の底面Ｂが形成され、側辺管状部材１２の端部が１点に集まった頂点Ｐを有する略四角錐の形状を有している。本実施形態に係るユニット１０でも、駆動部４０を支持するための支持部材１４を備える。

隣接するユニット１０が連結されて、機体フレーム２が形成されている。各ユニット１０の頂点Ｐは離間して配置され、各ユニット１０の頂点Ｐは、下弦部材１５で繋げられている。

そして、８つの全てのユニット１０の上面（底面Ｂ）に駆動部４０が取り付けられている。これにより、８つの駆動部を有するオクトコプタタイプの飛行体１００が形成される。また、第３の実施形態でも、全てのユニット１０の下側の頂点Ｐに着陸緩衝部材５０が取り付けられている。８つのユニット１０が弧状に配置された弧の中央領域には、アーチフレーム３０が備えられている。

締結部材等外して、ユニット１０をはじめとする機体フレーム２を構成する部材を分解することができる。具体的には、図８に示すように、（ａ）駆動部４０及び着陸緩衝部材５０が取り付けられたユニット１０×８個と、（ｂ）中央のアーチフレーム３０×１個と、（ｃ）下弦部材１５×８個及びガード部材２６の構成部材×８個と、に分解することができる。取り外されたユニット１０は、駆動部４０及び着陸緩衝部材５０を取り外した後、図３に示すように、側辺管状部材１２を回転させて、側辺管状部材１２を略四角錐の底面Ｂに沿うように折り畳むことができる。
その他については、上記の第１の実施形態と同様であるので、更なる説明は省略する。

（その他の実施形態）
本発明のその他の実施形態として、側辺管状部材１２を伸縮可能にする、または折り曲げ可能にすることにより、個々のユニット１０を小型化することも考えられる。

＜伸縮可能な側辺管状部材＞
はじめに、図９を参照しながら、伸縮可能な側辺管状部材１２の説明を行う。図９は、伸縮可能な側辺管状部材１２の一例を示す図（写真）であって、（ａ）が伸びた状態を示し、（ｂ）が縮めた状態を示す。

側辺管状部材１２の一方の管状部材１２Ａが、他方の管状部材１２Ｂの中に挿入されており、両者がスライドして側辺管状部材１２を伸縮できるようになっている。一方の管状部材１２Ａには、バネにより外側へ突出するように付勢されたストッパ１２Ｃが突出するように取り付けられている。側辺管状部材１２が延びた状態では、他方の管状部材１２Ｂに形成された孔に、ストッパ１２Ｃが入る。これにより、側辺管状部材１２の一方の管状部材１２Ａ及び他方の管状部材１２Ｂが拘束され、固定される。この側辺管状部材１２が延びた状態において、ユニット１０を構成する複数の側辺管状部材１２が一点に集まって連結されて、頂点Ｐを形成している。

この状態から、頂点Ｐにおける側辺管状部材１２の間の連結を解除した後、ストッパ１２Ｃを押し込むことにより、ストッパ１２Ｃ及び孔による拘束がなくなり、一方の管状部材１２Ａを他方の管状部材１２Ｂの中に押し込んでいくことにより、側辺管状部材１２を短くすることができる。このときストッパ１２Ｃは、他方の管状部材１２Ｂの内面を摺動する。

側辺管状部材１２が底面Ｂを構成する底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに対して回転しない場合には、側辺管状部材１２を短くすることにより、ユニット１０の高さを低くすることができる。また、側辺管状部材１２が底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに対して回転する場合には、底面Ｂに沿うように折り畳んだ側辺管状部材１２を更に短くすることができる。

＜折り曲げ可能な伸縮可能な側辺管状部材または支持部材＞
次に、図１０を参照しながら、折り曲げ可能な側辺管状部材１２または支持部材１４の説明を行う。図１０は、折り曲げ可能な側辺管状部材１２または支持部材１４の実施例を示す図（写真）であって、（ａ）が折れ曲がっていない状態を示し、（ｂ）が折り曲げた状態を示す。

図１０の（ｂ）に示すように、側辺管状部材１２または支持部材１４の一方の管状部材１２Ａ（１４Ａ）及び他方の管状部材１２Ｂ（１４Ｂ）が折り曲げ可能な状態で連結されている。例えば、一方の管状部材１２Ａ（１４Ａ）及び他方の管状部材１２Ｂ（１４Ｂ）の内部に配置された折り曲げ可能な紐状部材により、折り曲げ可能な状態で互いに連結されている場合があり得る。そして、一方の管状部材１２Ａ（１４Ａ）及び他方の管状部材１２Ｂ（１４Ｂ）を直線上に配置して、一方の管状部材１２Ａ（１４Ａ）及び他方の管状部材１２Ｂ（１４Ｂ）の外周を覆う保持管１２Ｄ（１４Ｄ）をスライドさせて、一方の管状部材１２Ａ（１４Ａ）及び他方の管状部材１２Ｂ（１４Ｂ）の境界部を覆うようにする。これにより、側辺管状部材１２または支持部材１４は、折れ曲がっていない真っ直ぐな状態を維持できる。この側辺管状部材１２または支持部材１４が真っ直ぐな状態において、ユニット１０を構成する複数の側辺管状部材１２または支持部材１４が一点に集まって連結されて、頂点Ｐを形成している。

この状態から、頂点Ｐにおける側辺管状部材１２または支持部材１４の間の連結を解除した後、保持管１２Ｄ（１４Ｄ）をスライドさせて拘束を外すことにより、図１０の（ｂ）に示すような、管状部材１２Ａ（１４Ａ）及び他方の管状部材１２Ｂ（１４Ｂ）が折り曲げられた状態にできる。

側辺管状部材１２が底面Ｂを構成する底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに対して回転しない場合には、側辺管状部材１２及び支持部材１４を折り曲げることにより、ユニット１０の高さを低くすることができる。側辺管状部材１２が底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに対して回転する場合には、底面Ｂに沿うように折り畳まれた側辺管状部材１２を、更に折り曲げて小さくすることができる。また、取り外された支持部材１４を更に小さくすることができる。

以上のように、図９または図１０に示すように、側辺管状部材１２が伸縮可能または折り曲げ可能に形成されている場合には、略四角錐の頂点Ｐにおける側辺管状部材１２の間の連結を解除して、側辺管状部材１２を縮めるまたは折り曲げることができる。また、支持部材１４を折り曲げ可能に形成することもできる。これにより、ユニット１０を更に低背化することができる。よって、更にユニット１０の搬送を容易にし、ユニット１０の収納容積を削減することができる。また、側辺管状部材１２が底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄに対して回転可能な構造と、伸縮可能または折り曲げ可能な構造とを組み合わせることもできる。この場合には、底面Ｂに沿うように折り畳まれた側辺管状部材１２を、更に小さくすることができる。

（全般）
以上のように、本発明の第１の態様に係る機体フレーム２では、
複数の管状部材１１（１１’）、１２（１２’）で構成された略角錐形状を有するユニット１０（１０’）を複数備え、
ユニット１０は、複数の底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）の端部が連結されて角錐の底面Ｂが形成され、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）の端部に一方の端部が連結された側辺管状部材１２（１２’）が他方の端部で互いに連結されて角錐の頂点Ｐが形成され、
複数のユニット１０（１０’）が着脱可能な状態で連結されて、各々のユニット１０（１０’）の角錐の底面Ｂが略同一面上に配置されて上面を形成し、各々のユニット１０（１０’）の角錐の頂点Ｐが上面より下側に配置されている。

本発明の第２の態様に係る機体フレーム２では、第１の態様において、
底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）により略台形または略三角形の底面Ｂが形成され、
平面視において、略台形の短辺または三角形の頂点が内周側に位置するように、複数のユニット１０（１０’）の底面Ｂが環状に配置されて連結されている。

本発明の第３の態様に係る機体フレーム２では、第１または第２の態様において、
各々のユニット１０（１０’）の角錐の頂点Ｐが離間して配置され、下弦部材１５により頂点Ｐが互いに連結されている。

本発明の第４の態様に係る機体フレーム２では、第１から第３の態様の何れかにおいて、
少なくとも一部のユニット１０（１０’）において、底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）により略台形の底面Ｂが形成されており、略台形の対角を結ぶ対角管状部材１３が取り付けられ、
平面視で、対角管状部材１３が交差する略台形の中央領域に、モータ４４及び回転翼４２を有する駆動部４０が取り付けられ、
回転翼４２の回転軸Ｇが略台形の底面Ｂに対して略直交するように配置されている。

本発明の第５の態様に係る機体フレーム２では、第４の態様において、
平面視で、複数の回転翼４２の回転軸Ｇが、ユニット１０の底面Ｂが環状に配置された環の中心に対して略対称な位置に配置されている。

本発明の第６の態様に係る機体フレーム２は、第４または第５の態様において、
対角管状部材１３が交差する領域及び略角錐の頂点Ｐの間を連結する支持部材１４が取り付けられている。

本発明の第７の態様に係る機体フレーム２では、第４または第５の態様において
対角管状部材１３が交差する領域で対角管状部材１３が剛性を有して連結されており、
対角管状部材１３が交差する領域及び略角錐の頂点Ｐの間を連結する支持部材１４は存在せず、
ユニット１０の内部領域に駆動部４０が配置されている。

本発明の第８の態様に係る機体フレーム２では、第１から第７の態様の何れかにおいて、
少なくとも一部のユニット１０（１０’）の角錐の頂点Ｐに着陸緩衝部材５０が取り付けられている。

本発明の第９の態様に係る機体フレーム２では、第１から第８の態様の何れかにおいて、
側辺管状部材１２（１２’）が底辺管状部材１１Ａ～１１Ｄ（１１Ａ’～１１Ｄ’）に対して回転可能な状態で連結しており、
角錐の頂点Ｐにおける側辺管状部材１２（１２’）の間の連結を解除して、側辺管状部材１２（１２’）を回転させて、側辺管状部材１２（１２’）を角錐の底面Ｂに沿うように配置できる。

本発明の第１０の態様に係る機体フレーム２では、第１から第９の態様の何れかにおいて、
側辺管状部材１２（１２’）が伸縮可能または折り曲げ可能に形成され、
角錐の頂点Ｐにおける側辺管状部材１２（１２’）の間の連結を解除して、側辺管状部材１２（１２’）を縮めるまたは折り曲げることができる。また、支持部材１４を折り曲げ可能に形成することもできる。

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

２ 機体フレーム
１０、１０’ ユニット
１１、１１’、１１Ａ～１１Ｄ、１１Ａ’～１１Ｄ’ 底辺管状部材
１２、１２’ 側辺管状部材
１２Ａ 一方の管状部材
１２Ｂ 他方の管状部材
１２Ｃ ストッパ
１２Ｄ 保持管
１３ 対角管状部材
１４ 支持部材
１５ 下弦部材
１６ 連結部材
２０ 蝶番
２２ サポート板
２４ 締結部材
２６ ガード部材
３０ アーチフレーム
３２ アーチ部材
３４ 基部
４０ 駆動部
４２ 回転翼
４４ モータ
５０ 着陸緩衝部材
１００ 飛行体
Ｂ 底面
Ｐ 頂点
Ｓ 側面部分
Ｃ 環の中心
Ｇ 回転軸

Claims (10)

1. 複数の管状部材で構成された略角錐形状を有するユニットを複数備え、
   前記ユニットは、複数の底辺管状部材の端部が連結されて角錐の底面が形成され、前記底辺管状部材の端部に一方の端部が連結された側辺管状部材が他方の端部で互いに連結されて角錐の頂点が形成され、
   複数の前記ユニットが着脱可能な状態で連結されて、各々の前記ユニットの角錐の底面が略同一面上に配置されて上面を形成し、各々の前記ユニットの角錐の頂点が前記上面より下側に配置されていることを特徴とする飛行体の機体フレーム。
   
2. 前記底辺管状部材により略台形または略三角形の底面が形成され、
   平面視において、略台形の短辺または三角形の頂点が内周側に位置するように、複数の前記ユニットの底面が環状に配置されて連結されていることを特徴とする請求項１に記載の機体フレーム。
   
3. 各々の前記ユニットの角錐の頂点が離間して配置され、下弦部材により頂点が互いに連結されていることを特徴とする請求項２に記載の機体フレーム。
   
4. 少なくとも一部の前記ユニットにおいて、前記底辺管状部材により略台形の底面が形成されており、略台形の対角を結ぶ対角管状部材が取り付けられ、
   平面視で、前記対角管状部材が交差する略台形の中央領域に、回転翼及びモータを有する駆動部が取り付けられ、
   前記回転翼の回転軸が略台形の底面に対して略直交するように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の機体フレーム。
   
5. 平面視で、複数の前記回転翼の回転軸が、前記ユニットの底面が環状に配置された環の中心に対して略対称な位置に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の機体フレーム。
   
6. 前記対角管状部材が交差する領域及び略角錐の頂点の間を連結する支持部材が取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の機体フレーム。
   
7. 前記対角管状部材が交差する領域で前記対角管状部材が剛性を有して連結されており、
   前記対角管状部材が交差する領域及び略角錐の頂点の間を連結する支持部材は存在せず、
   前記ユニットの内部領域に前記駆動部が配置されていることを特徴とする請求項４に記載の機体フレーム。
   
8. 少なくとも一部の前記ユニットの角錐の頂点に着陸緩衝部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の機体フレーム。
   
9. 前記側辺管状部材が前記底辺管状部材に対して回転可能な状態で連結しており、
   角錐の頂点における前記側辺管状部材の間の連結を解除して、前記側辺管状部材を回転させて、前記側辺管状部材を角錐の底面に沿うように配置できることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の機体フレーム。
   
10. 前記側辺管状部材が伸縮可能または折り曲げ可能に形成され、
    角錐の頂点における前記側辺管状部材の間の連結を解除して、前記側辺管状部材を縮めるまたは折り曲げることができることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の機体フレーム。

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