JP7255039B2 - 飛行体およびシステム - Google Patents

Description

本開示は、飛行体およびシステムに関する。

搭乗者を乗せて浮上して移動することが可能な飛行体は、陸路を移動する自動二輪車等の移動体が、陸路や水路等の表面上を移動する際に他の移動体との関係で受けることになる移動に対する制約を受けることなく移動することが可能である。そのため、かかる飛行体は、新たな移動手段として実現されることが期待されている。

例えば、特許文献１において、搭乗者を乗せた状態で、プロペラの回転によって地上から５０ｃｍ乃至１００ｃｍ程度の高さに浮上して移動する、いわゆるホバーバイクとも称される飛行体に関する技術が開示されている。

特開２０１９－１４３９６公報

かかる飛行体を搭乗者が運転する際には、飛行体の姿勢の制御が重要となる。飛行体が進行する表面は、必ずしも舗装された路面には限らない。そのため、飛行体の姿勢の制御は、飛行体の絶対的な姿勢だけではなく、表面に対する飛行体の姿勢を把握することが重要となる。

本技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、飛行体の姿勢をより精度高く把握することが可能である飛行体を提供することを課題とするものである。

本開示によれば、回転翼部を備える機体と、前記機体の底側に複数設けられ、対向する表面を検出し、該表面との距離を測定する複数のセンサと、前記複数のセンサから得られる、前記センサの各々の位置における前記距離に基づいて、前記機体の前記表面に対する姿勢を推定する推定部を有する制御装置と、を備える飛行体が提供される。

本開示の技術によれば、飛行体の姿勢をより精度高く把握することができる。

本開示の一実施形態に係る飛行体の概要を示す図である。 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す斜視図である。 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す側視図である。 同実施形態に係る飛行体の構成例を示す底面図である。 同実施形態に係る飛行体のハードウェア構成例を示すブロック図である。 同実施形態に係る制御装置の構成の概略を説明するブロック図である。 同実施形態に係る制御装置のプロセッサの、姿勢推定機能に係る構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る飛行体における処理の第１の例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る飛行体における処理の第２の例を示すフローチャートである。 実施形態の変形例に係る飛行体１の構成例を示す底面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本開示の一実施形態に係る飛行体の概要を示す図である。図１に示すように、飛行体１は、搭乗者が搭乗可能であって地上から５０ｃｍ乃至１００ｃｍ程度の高さに浮上して水平方向に移動することが可能な、いわゆるホバーバイクとも称される移動手段である。かかる飛行体１は、有線または無線の任意のネットワークＮＷを介して、サーバ１１０と接続可能に構成される。かかる飛行体１とサーバ１１０とにより実現される構成をシステム１００と呼称する。サーバ１１０は、単数又は複数のコンピュータ等により実現されるサーバである。例えば、サーバ１１０は、飛行体１に対して、飛行体１が移動し得る表面の情報を提供し得る。

かかる飛行体１は、後述するように前傾姿勢を取りながら、回転翼部による生じる揚力および推力により、浮上しながら推進する。飛行体１の移動において、飛行体１の姿勢が重要となる。かかる飛行体１の姿勢を精度高く制御することで、飛行体１の移動における速度および旋回方向をより確実に制御することが可能となる。

再度図１を参照すると、飛行体１は表面ＧＲ上を適切な高さを維持しながら移動する。かかる表面ＧＲは一定ではなく、例えば表面ＧＲは傾斜していたり、凹凸であったりする。具体的には、図１に示すように、平坦な部分Ａ１と上昇方向に傾斜する部分Ａ２とが存在する。そうすると、通常の飛行体とは異なり、飛行体１は表面ＧＲの近傍を飛行するため、飛行体１の浮上状態に対して表面ＧＲの形状の影響が大きい。そのため、単に飛行体１の絶対的な姿勢を取るだけでは制御が困難となる。

そこで、本技術の一例は、飛行体１と表面ＧＲとの距離を測定することで表面ＧＲに対する飛行体１の姿勢（例えば、表面ＧＲに平行な基準面ＨＯに対する飛行体１の姿勢ＰＯ）を推定する。かかる距離は、飛行体１の底面に備え付けられた測距機能を有する底部センサにより測定される。この底部センサを複数設けることにより、各々の底部センサと表面ＧＲとの距離から飛行体１の姿勢（所定の軸まわりまたは面の勾配等）を推定することができる。

さらに、飛行体１が上記システム１００に含まれる場合、飛行体１は、底部センサ等により検出した表面ＧＲの情報をサーバ１１０に送信してもよい。これにより、サーバ１１０に予め記憶されている表面ＧＲの情報を、飛行体１から提供された情報に基づいて更新することができる。このように飛行体１は、表面ＧＲの情報を収集するための装置として、システム１００において機能してもよい。

図２～図４は、本開示の一実施形態に係る飛行体１の構成例を示す斜視図、側視図及び底面図である。なお、各図に示す各座標軸について、Ｌは飛行体１（機体２）の前後方向（前側が正）、Ｗは飛行体１（機体２）の幅方向（左方向が正）、Ｈは飛行体１（機体２）の上下方向（上側が正）を示す。

飛行体１は、機体２と、鞍部３０と、把持部４と、動力部５の一例であるエンジン５０と、第１回転翼部６（６Ａ～６Ｂ）と、第２回転翼部７（７Ａ～７Ｄ）と、第３回転翼部８（８Ａ～８Ｄ）と、排気システム９と、ステップ３１とを備える。また、飛行体１は、底部センサ１４を備える。また、飛行体１は、前方センサ１５を備え得る。なお、第１回転翼部６、第２回転翼部７および第３回転翼部８は回転翼部の一例である。また、鞍部３０と、把持部４と、ステップ３１とにより、搭乗部３が構成される。また、飛行体１はその他の構成要素も備えうるものであり、該構成要素については後述する。

機体２は、飛行体１の上部において前後方向に伸びて形成される。機体２は、例えば、炭素繊維強化樹脂、ガラス繊維強化樹脂、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン合金またはマグネシウム合金等の、比較的比重が小さく、かつ強度の高い素材から形成され得る。

機体２の前後方向における中央部の上側には、搭乗部３および把持部４が設けられる。

搭乗部３は、機体２の一部であり、各回転翼部と接続される。搭乗部３は、搭乗者が搭乗するための部分である。鞍部３０は、搭乗者が飛行体１の機体２に跨って搭乗する搭乗部３の座席に相当する。搭乗者が安定して着座できるように、鞍部３０は、下方側に突出するような形状を成してもよい。また、ステップ３０１は、搭乗者が鞍部３０に跨った際に搭乗者の足を据え置くための部分である。図示する例では、ステップ３１は、平面方向において、鞍部３０よりも幅方向に突出し、かつ後述する各回転翼部よりも内方側になるように設けられる。かかるステップ３１には、例えば、搭乗者が飛行体１を操作するための装置が適宜設けられていてもよい。

把持部４は、鞍部３０に跨った搭乗者が掴むために設けられる。把持部４の形状は図示するような形状に限定されない。把持部４には、搭乗者が飛行体１を操作するための操作部やインタフェース等が設けられてもよい。また、把持部４は機体２に固定されるが、把持部４は機体２に対して相対的に移動可能に設けられてもよいし、移動不能（つまり完全に固定された状態）に設けられてもよい。把持部４は、例えば機体２に対して上下方向Ｈに沿う方向を回転軸とするステアリングのように移動可能であってもよいし、機体２に対して前後方向Ｌに沿う方向に移動可能なレバーのようなものであってもよい。かかる把持部４には、ボタン、レバー、ステアリング等の操作部が設けられてもよく、かかる操作部に入力される入力信号は、後述する制御装置１０に送出され得る。

動力部５の一例であるエンジン５０は、機体２の下側であって、鞍部３０の下方に設けられる。なお、図２に示すエンジン５０は、実際は機体２の外側からは部分的にしか視認できない場合もあり、本明細書において位置関係を示すために側視から全体が確認できるように表示されている。エンジン５０は、例えば、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、ガスエンジン等が挙げられ、エンジン５０の機構は特に限定されない。

第１回転翼部６は、機体２を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部の一例である。第１回転翼部６Ａ、６Ｂは、動力部５の前後に一対設けられる。図１及び図２に示す例では、動力部５の前後において、機体２の前方及び後方を構成するテーパ形状のフレームの下方に設けられる。かかるフレーム形状により、第１回転翼部６に多くの気体をスムーズに取り込むことができる。

第１回転翼部６は、揚力を発生させるためのプロペラと、かかるプロペラを収容し、上下端に通気口を有するダクトとを備える。プロペラは、例えば上下方向に重ね合わせられた１対のブレード群が、それぞれ反対方向に回転する、いわゆる二重反転プロペラである。かかるプロペラの回転により、上方から下方へと気流が生じる。かかる気流により機体２に揚力が発生し、機体２を浮上させることができる。なお、本実施形態に係る第１回転翼部６は、機体２の前後にそれぞれ設けられているが、前後の少なくともいずれかに第１回転翼部６が設けられていてもよい。かかる機体２をピッチ方向（幅方向Ｗを回転軸とする回転方向）またはロール方向（前後方向Ｌを回転軸とする回転方向）に傾斜させたり、第１回転翼部６を傾斜させることで、第１回転翼部６により水平方向の推力が発生する。これにより、飛行体１を推進させることができる。

また、第１回転翼部６のダクトの上下端の通気口の少なくともいずれか（上端側が好ましい）には、ルーバーが設けられていてもよい。例えば図２に示すように、ルーバーは、短冊状であり、幅方向に配設され、前後方向Ｌを中心軸として外側から中心側にかけて下方に傾斜するように設けられてもよい。かかるルーバーにより、ダクト内への異物の侵入を抑制しすることができる。また、ルーバーが設けられることで、ダクトの内部から何かが飛散した際においても、ルーバーが飛散物の障害となり得る。また、上方から流入する気体の流れを整えることができる。また、ルーバーが設けられることにより、飛行体１に搭乗する搭乗者からプロペラが見えにくくなるので、搭乗者の恐怖感が和らぎ得る。

また、第１回転翼部６のダクトの一部に、可変のフラップ機構が設けられていてもよい。かかるフラップ機構により流入または流出する気体の流動量および／または流動方向を制御することができる。これにより、飛行体１の飛行制御をより精緻に行うことができる。

第２回転翼部７は、機体２に推力を与えるための推力発生翼部の一例である。特に、第２回転翼部７は、機体２に対して主に機体２の前後方向に推力を与え得る。第２回転翼部７Ａは機体２の前方左側に、第２回転翼部７Ｂは機体２の後方左側に、第２回転翼部７Ｃは機体２の前方右側に、第２回転翼部７Ｄは機体２の後方右側に設けられる。例えば、第２回転翼部７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、機体２の前後において、第１回転翼部６の幅方向に配設される。

第２回転翼部７は、機体２の前後方向に気体を流通させるダクトと、該ダクトの内側において推力を発生させるプロペラと、を備える。該ダクトは、前後方向の端部にそれぞれ流通口が設けられる。該プロペラは、例えば二重反転プロペラであってもよいし、一重プロペラであってもよい。また、該プロペラは、後述する制御装置１０またはモータドライバ１３等により、回転方向やプロペラのピッチ角を適宜変更してもよい。これにより、第２回転翼部７は、機体２の前後方向の少なくともいずれかの方向に沿った推力を発生させることができる。なお、第２回転翼部７は、通常機体２の前方への推力を発生させるが、後方への推力を発生させてもよい。かかる第２回転翼部７は、例えば、飛行体１の速度を変化させたり、飛行体１をヨー軸（上下方向Ｈに沿う方向の軸）まわりに回転させる制御をするために用いられる。

第３回転翼部８は、機体２に推力を与えるための推力発生翼部の一例である。特に、第３回転翼部８は、機体２に対して主に機体２の上下方向に推力を与え得る。第３回転翼部８Ａは機体２の前方左側に、第３回転翼部８Ｂは機体２の後方左側に、第３回転翼部８Ｃは機体２の前方右側に、第３回転翼部８Ｄは機体２の後方右側に設けられる。例えば、第３回転翼部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、機体２の前後において、第１回転翼部６の幅方向に配設される。

第３回転翼部８は、機体２の上下方向に気体を流通させるケーシングと、該ケーシングの内側において推力を発生させるプロペラと、を備える。該ケーシングは、上端部および下端部にそれぞれ流通口が設けられる。該プロペラは、例えば二重反転プロペラであってもよいし、一重プロペラであってもよい。また、該プロペラは、後述する制御装置１０またはモータドライバ１３等により、回転方向やプロペラのピッチ角を適宜変更してもよい。これにより、第３回転翼部８は、機体２の上下方向の少なくともいずれかの方向に沿った推力を発生させることができる。なお、第３回転翼部８は、通常機体２の上方への推力を発生させるが、下方への推力を発生させてもよい。かかる第３回転翼部８は、例えば、飛行体１の第１回転翼部６による浮上時の補助的な役割として用いられたり、飛行体１の姿勢を制御したり、飛行体１をピッチ軸（幅方向Ｗに沿う方向の軸）まわりおよび／またはロール軸（前後方向Ｌに沿う方向の軸）まわりに回転させる制御をするために用いられる。

排気システム９は、エンジン５０から排出される排気ガスを処理するシステムである。かかる排気システム９として、例えば公知の排気デバイス等が使用できる。排気システム９は、鞍部３０の下方に設けられる。図２に示す例では、エンジン５０の下部に排気システム９が設けられている。

底部センサ１４（１４Ａ～１４Ｄ）は、機体２の底側に複数設けられる。底部センサ１４は、機体２に対向する表面を検出し、該表面との距離を測定する機能を有する。底部センサ１４は、例えば、レーザセンサ、超音波センサ等の測距機能を有する。機体２に設けられる底部センサ１４の種類は特に限定されないが、飛行体１の飛行状態および／または対向する表面の状態（例えば、凹凸の激しい路面や、水面等）が変化しても測定精度が変動しないよう、複数種類のセンサが設けられてもよい。

具体的には、底部センサ１４として、少なくともレーザセンサと超音波センサが併用して機体２に設けられてもよい。レーザセンサは応答が早いため、リアルタイム性を失わずに表面との距離を測定することが可能である。一方で、レーザセンサは計測範囲が限られており、表面が水面や鏡面である場合にレーザが全反射しやすくなり、距離の測定精度が低下する可能性がある。そこで、超音波センサを併用することで、レーザセンサより応答は遅いものの、安定的に距離を測定することが可能となる。少なくともこれらの２種類のセンサは、同時に測定が行われていてもよいし、所定の条件に応じて使用するセンサが切り替えられるように制御されてもよい。

図４に示すように、例えば底部センサ１４Ａ～１４Ｄは、機体２の端部２Ａ、または端部２Ａの近傍に設けられ得る。機体２が傾いた際に最初に表面に接触しうる部分は、機体２の端部２Ａである。すなわち、端部２Ａは、飛行体１を上方または下方から見た際における飛行体１の外縁部分に相当する。端部２Ａまたはその近傍に底部センサ１４を設けておくことで、機体２と表面との接近を早く検知することが可能となる。

さらに、図４に示すように、底部センサ１４は、飛行体１（機体２）の幅方向において、搭乗部３よりも突出した部分に設けられ得る。具体的には、図４に示すように、底部センサ１４は、ステップ３１から各第３回転翼部８へと延伸する部材の底側に設けられる。かかる設置位置は、回転翼部（第１回転翼部６、第２回転翼部７および第３回転翼部８を構成する部分）の近傍であり、より具体的には、第３回転翼部８の近傍であり得る。かかる位置に設けられることで、機体が傾いたときの姿勢を制御するための回転翼部の出力へのフィードバックを早くすることができる。

底部センサ１４により得られた情報は、後述する制御装置１０に送信される。

底部センサ１４の設置位置の変形例については後述する。

前方センサ１５は、機体２の前方に設けられ、飛行体１が進行する方向に向けられたセンサである。前方センサ１５は、飛行体１が進行する方向における表面を検出する機能を有する。すなわち、前方センサ１５は底部センサ１４とは異なる領域における表面を検出し得る。前方センサ１５は、例えば、飛行体１の約５ｍ～８０ｍの範囲における表面を検出することができるものであってもよい。前方センサ１５は、例えば、レーザセンサ、超音波センサ、レーダ等であり得る。

前方センサ１５により得られた情報は、後述する制御装置１０に送信される。

次に、図５を用いて、飛行体１の構成要素についてより詳細に説明する。図５は、本実施形態に係る飛行体１のハードウェア構成例を示すブロック図である。なお、既に上述した構成要素については説明を省略する。また、図５に示す破線は、飛行体１（機体２）の前部、中央部（搭乗部）、後部を区画する仮想の境界線である。すなわち、鞍部３０が設けられている領域が、機体２の搭乗部３に相当する。また、図５に示す矢印Ｌは、機体２の前方向を示す矢印である。

図５に示すように、機体２の中央部には、鞍部３０、把持部４、動力部５が設けられ、さらに、排気システム９、制御装置１０、バッテリ１１が設けられ得る。また、本実施形態に係る底部センサ１４も、機体２の中央部に設けられ得る。

動力部５は、エンジン５０の他に、ガソリンタンク５１、ジェネレータ５２、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）５３を備えてもよい。ガソリンタンク５１は、エンジン５０に供給するガソリンを貯蔵するものである。ジェネレータ５２はエンジン５０を動力源として得られる動力により電力を発電する機能を有する。かかるジェネレータ５２はＰＣＵ５３により制御され、発電された電力は、例えばバッテリ１１に蓄電される。ＰＣＵ５３は、バッテリ１１の電力管理を行う機能を有する。なお、バッテリ１１として、ジェネレータ５２により発電された電力を蓄電するバッテリとは別に、独立したバッテリが設けられてもよい。例えば、ジェネレータ５２が発電して蓄電したバッテリは機体２の制御装置１０を構成する基板やセンサ類用として、独立したバッテリはモータ１２の動力用として用いられてもよい。

機体２の前部及び後部には、第１回転翼部６、第２回転翼部７および第３回転翼部８の他に、モータ１２およびモータドライバ１３が、第２回転翼部７および第３回転翼部８のそれぞれに対して設けられる。

本実施形態においては、第１回転翼部６には、エンジン５０により発生する動力が、不図示の動力軸等を介して伝達される。一方、第２回転翼部７及び第３回転翼部８には、各々に対して設けられたモータ１２から直接動力軸等を介して動力が伝達される。

なお、本実施形態では、モータ１２は第２回転翼部７及び第３回転翼部８に付随する形でそれぞれ設けられるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、モータ１２は機体２の中央部の、鞍部３０の下部に設けられてもよい。この場合、モータ１２は動力部５の一例である。モータ１２の数は特に限定されず、例えば、モータ１２の数は第２回転翼部７及び第３回転翼部８の数に対応して設けられてもよい。

図６は、本実施形態に係る制御装置１０の構成の概略を説明するブロック図である。図示のように、制御装置１０は、プロセッサ１０Ａ、メモリ１０Ｂ、及びセンサ１０Ｃを主要構成として備える。

プロセッサ１０Ａは、本実施の形態では例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で構成され、飛行体１の各構成要素の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御や、プログラムの実行に必要な処理等を行う。

メモリ１０Ｂは、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶装置、及びフラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶装置を備える。このメモリ１０Ｂは、プロセッサ１０Ａの作業領域として使用される一方、制御装置１０が実行可能であるロジック、コード、あるいはプログラム命令といった各種の設定情報等が格納される。

センサ１０Ｃは、本実施の形態では、力センサ、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰＳ衛星から電波を受信するＧＰＳセンサ、近接センサ、光学式または超音波式の測距センサ、ビジョン／イメージセンサ（カメラ）、大気圧を測定する気圧センサ、温度を測定する温度センサといった各種のセンサによって構成される。かかるセンサ１０Ｃは、底部センサ１４や前方センサ１５等とは異なり、制御装置１０の一構成として設けられるものを含む。

制御装置１０は、例えば、把持部４に備えられた操作部から得られた入力信号や、各種センサから得られた信号に基づいて、エンジン５０や、モータ１２の出力を制御する。これにより、各回転翼部の回転数等が制御され、飛行体１の浮上や飛行が行われる。なお、制御装置１０の設けられる位置は、機体２の中央部等に限定されない。

また、本実施形態に係る制御装置１０は、底部センサ１４から得られた情報を基に、機体２の姿勢を推定する。

図７は、本実施形態に係る制御装置１０のプロセッサ１０Ａの、姿勢推定機能に係る構成の一例を示すブロック図である。図７に示すように、プロセッサ１０Ａは、センサ情報取得部１０Ａ１および推定部１０Ａ２を備える。また、プロセッサ１０Ａは、表面情報取得部１０Ａ３、比較情報生成部１０Ａ４およびセンサ評価部１０Ａ５を備えてもよい。

センサ情報取得部１０Ａ１は、底部センサ１４から得られた情報（センサ情報）を取得する機能を有する。かかるセンサ情報は、底部センサ１４により得られる、飛行体１の下部の表面を測定して得られる情報である。センサ情報取得部１０Ａ１は、取得したセンサ情報（例えば測距信号）に基づいて、各底部センサ１４における表面までの距離の情報を得る。

各底部センサ１４における表面との距離の情報は、推定部１０Ａ２に出力される。また、該情報は、外部のサーバ１１０に出力されてもよい。また、該情報は、比較情報生成部１０Ａ４、センサ評価部１０Ａ５に出力されてもよい。

推定部１０Ａ２は、各底部センサ１４における表面との距離に基づいて、機体２の表面に対する姿勢を推定する機能を有する。推定部１０Ａ２は、例えば、複数の底部センサ１４の各々における表面からの距離に基づいて、各底部センサ１４により構成される線または面を推定する。そして推定部１０Ａ２は、かかる線または面の傾斜方向および傾斜角度を算出し、かかる算出結果を機体２の姿勢として取得しうる。なお、推定部１０Ａ２は、他のセンサ（例えばジャイロセンサ）等から得られる情報に基づいて別途機体２の姿勢に係る情報を取得し、該姿勢に係る情報および底部センサ１４から取得したセンサ情報に基づいて、表面の形状を推定してもよい。かかる表面の形状の推定結果は、後述する比較情報生成部１０Ａ４にて用いられ得る。

例えば、底部センサ１４が２つ設けられる場合は、かかる底部センサ１４間で結ばれる線の傾斜角度が推定部１０Ａ２により推定され得る。また、底部センサ１４が３つ以上設けられる場合は、かかる底部センサ１４が含まれ得る面の傾斜方向および傾斜角度が推定部１０Ａ２により推定され得る。なお、底部センサ１４が４つ以上設けられる場合は、すべての底部センサ１４が同一平面上に位置するとは限らない。この場合、例えば、近似的な平面が推定されてもよく、その推定方法は、例えば最小二乗法等の公知の手法であってもよい。

推定部１０Ａ２により推定される機体２の姿勢に係る情報は、例えば、把持部４に出力され得る。把持部４は、該情報を把持部４に設けられ得るディスプレイ等に表示してもよい。これにより、搭乗者は現在の機体の姿勢を把握することができる。また、姿勢に係る情報はモータドライバ１３への指令値に変換され、モータドライバ１３へ出力され得る。モータドライバ１３は、該指令値に基づいて、第２回転翼部７および／または第３回転翼部８のプロペラの回転を制御してもよい。これにより、機体２の制御をより正確に行うことが可能となる。また、機体２の姿勢に係る情報は、適宜サーバ１１０等に送信されてもよい。

表面情報取得部１０Ａ３は、飛行体１が進行する方向における表面の情報を取得する機能を有する。かかる情報は、例えば、飛行体１に設けられる前方センサ１５から得られるセンサ情報であってもよいし、サーバ１１０から取得される情報であってもよい。サーバ１１０から取得される情報は、例えば、予め地図情報と紐付けられた表面の情報であってもよい。この場合、飛行体１に積載されているセンサ（位置情報センサ等）や飛行体１の移動履歴等に基づいて、飛行体１が進行する予定である（すなわち、飛行体１が進行する方向における）表面の情報がサーバ１１０から提供されてもよい。

表面情報取得部１０Ａ３が取得した上記の情報は、例えば、比較情報生成部１０Ａ４および／またはセンサ評価部１０Ａ５に出力される。

比較情報生成部１０Ａ４は、表面情報取得部１０Ａ３により得られた表面の情報と、該表面の情報に対応する表面を底部センサ１４が検出して得られる情報とを比較して得られる情報を生成する機能を有する。

例えば、飛行体１がサーバ１１０から得られた表面情報に対応する表面上を進行した際に、底部センサ１４が該表面を検出したとする。このときに、比較情報生成部１０Ａ４は、サーバ１１０から得られた表面情報（先の表面情報）と、底部センサ１４により検出された表面に係る情報（例えば、上述した表面の形状の推定結果。後の表面情報）を比較する。このとき、先の表面情報と後の表面情報とが、所定の条件を超えて異なっている場合がある。例えば、かかる表面が侵食されていたり、工事等により該表面の形状が変化している場合である。そうすると、比較情報生成部１０Ａ４は、後の表面情報が先の表面情報から変化していることを示す情報を生成し得る。かかる情報は、後の表面情報とともに、サーバ１１０に送信され得る。これにより、サーバ１１０は、表面情報データベースに含まれている先の表面情報を、後の表面情報に基づいて更新することができる。そうすると、表面情報データベースに含まれるデータの精度を向上させることができる。

センサ評価部１０Ａ５は、表面情報取得部１０Ａ３により得られた表面の情報と、該表面の情報に対応する表面を底部センサ１４が検出して得られる情報とに基づいて、底部センサ１４の状態を評価する機能を有する。

例えば、飛行体１がサーバ１１０から得られた表面情報に対応する表面上を進行した際に、底部センサ１４が該表面を検出したとする。このときに、比較情報生成部１０Ａ４は、サーバ１１０から得られた表面情報（先の表面情報）と、底部センサ１４により検出された表面に係る情報（後の表面情報）を比較する。このとき、先の表面情報と後の表面情報とが、所定の条件を超えて異なっている場合がある。例えば、底部センサ１４の設けられる位置がずれていたり、底部センサ１４の向きがずれていたり、そもそも底部センサ１４が不調である場合である。そうすると、センサ評価部１０Ａ５は、底部センサ１４に異常が発生している可能性がある旨の情報を出力し得る。かかる情報は、例えば把持部４のディスプレイや、サーバ１１０等に出力され得る。これにより、搭乗者や飛行体１の管理者は、底部センサ１４の異常がある可能性を認識することができる。

なお、比較情報生成部１０Ａ４とセンサ評価部１０Ａ５が併用される場合は、例えば、先の表面情報と後の表面情報との乖離の程度によって、どちらの機能が優先的に発揮されるかが定められてもよい。具体的には、先の表面情報と後の表面情報との乖離の程度が部分的に生じる場合（すなわち、進行中のほとんどの時点において先の表面情報と後の表面情報との乖離が小さい場合）、比較情報生成部１０Ａ４の機能が優先的に実行されてもよい。一方で、先の表面情報と後の表面情報との乖離の程度が恒常的に生じる場合は、底部センサ１４の異常が考えられるため、センサ評価部１０Ａ５の機能が優先的に実行されてもよい。

次に、本実施形態に係る飛行体１における処理の一例について説明する。図８は、本実施形態に係る飛行体１における処理の第１の例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートは、飛行体１の機体２の姿勢の推定に係る処理の流れを示す。

まず、飛行体１の進行中において、複数の底部センサ１４により測距信号（センサ情報の一例）が取得される（ＳＱ１０１）。次に、センサ情報取得部１０Ａ１は、測距信号に基づいて各底部センサ１４における表面までの距離に係る情報を取得する（ＳＱ１０３）。

次いで、推定部１０Ａ２は、取得した距離に係る情報に基づき、機体２の姿勢を推定する（ＳＱ１０５）。そして、推定された機体の姿勢の情報が適宜出力される（ＳＱ１０７）。

かかる処理は、飛行体１の進行中において適宜繰り返し実行され得る。

図９は、本実施形態に係る飛行体１における処理の第２の例を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートは、飛行体１が、前方センサ１５から得られた表面情報と、底部センサ１４から得られた表面情報とを突き合せることに関する処理の流れを示す。

まず、飛行体１の進行中において、前方センサ１５により飛行体１の進行方向の表面から得られる情報（先の表面情報）を表面情報取得部１０Ａ３が取得する（ＳＱ２０１）。

次に、飛行体１がかかる表面まで進行し（ＳＱ２０３）、各底部センサ１４が該表面を検知し、センサ情報取得部１０Ａ１は各底部センサ１４から表面の情報（後の表面情報）を取得する（ＳＱ２０５）。

次いで、比較情報生成部１０Ａ４またはセンサ評価部１０Ａ５は、先の表面情報と後の表面情報とを突き合わせる（ＳＱ２０７）。比較情報生成部１０Ａ４は、かかる情報を突き合せて比較情報を生成する（ＳＱ２０９）。また、センサ評価部１０Ａ５は、かかる情報を突き合せて、底部センサ１４の異常の可能性の有無等を評価する（ＳＱ２１１）。これらの比較情報および／または評価情報は、適宜出力され得る（ＳＱ２１３）。

以上説明したように、本実施形態に係る飛行体１の底部には複数の測距機能を有するセンサが設けられ、進行する表面との距離から得られる情報に基づいて、飛行体１の姿勢を推定することができる。かかるセンサを複数設けることで、飛行体１の姿勢を表面を基準として相対的に得ることができる。よって、表面に対する飛行体１の姿勢に係る情報を精度高く得ることができる。

（変形例）
次に、本実施形態に係る飛行体１の変形例について説明する。図１０は、本実施形態の変形例に係る飛行体１の構成例を示す底面図である。図１０に示す飛行体１の構成のうち、底部センサ１４（１４Ｅ～１４Ｈ）以外は、上記実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１０に示す底部センサ１４Ｅ、１４Ｆは、飛行体１の前後方向における端部に設けられている。具体的には、底部センサ１４Ｅは第１回転翼部６Ａの前方側の端部に、底部センサ１４Ｆは第１回転翼部６Ｂの後方側の端部にそれぞれ設けられている。このように前後方向の端部に底部センサ１４が設けられることで、飛行体１がピッチ方向に大きく回転している場合においても、第１回転翼部６の端部が表面等に衝突する前に表面との距離が小さくなっていることを検知することができる。

また、図１０に示すように、底部センサ１４Ｅ、１４Ｆはロール軸ＲＡに沿って並んで設けられていてもよい。これにより、ロール方向の回転の影響を受けずに、ピッチ方向の姿勢を精度高く推定することができる。

同様に、底部センサ１４Ｇ、１４Ｈは、飛行体１の幅方向における端部に設けられていてもよい。この場合、例えば、図１０に示すように、底部センサ１４Ｇ、１４Ｈは、ピッチ軸ＰＡに沿って並んで設けられていてもよい。これにより、ピッチ方向の回転の影響を受けずに、ロール方向の姿勢を精度高く推定することができる。

また、底部センサ１４は、機体２の搭乗部３（中央部に相当）に設けられていてもよい。すなわち、底部センサ１４は、機体２の前後方向において、機体２における一対の回転翼部の間に設けられていてもよい。これにより、飛行体１が表面に着陸する場合において、接地する搭乗部３の底部側において、表面上に障害物があるかどうかを検出することができる。

次に、本実施形態の他の変形例に係るシステム１００について説明する。上記実施形態に係るシステム１００においては、サーバ１１０は予め記憶されている表面情報を格納する表面情報データベースを備え得る。本変形例においては、サーバ１１０は、飛行体１が底部センサ１４により取得された表面の状況に関する情報を適宜取得してもよい。この場合、かかる表面の状況に関する情報は、飛行体１の位置情報とともに取得されてもよい。これにより、サーバ１１０は、飛行体１が進行可能な領域における地形情報等を、適宜取得することができる。得られた地形情報は、飛行体１に対して適宜送信され得る。かかる情報は、例えば、飛行体１の進行中等において無線ネットワークを介して適宜サーバ１１０に送信されてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態においては、回転翼部として、機体２を浮上させるための揚力を発生させる揚力発生翼部（第１回転翼部６）と、機体２に推力を与えるための推力発生翼部（第２回転翼部７、第３回転翼部８）とが設けられるとしたが、本技術はかかる例に限定されない。例えば、推力発生翼部として上記実施形態に示すような第２回転翼部７のみが設けられてもよいし、第３回転翼部８のみが設けられてもよい。また、揚力発生翼部または推力発生翼部の一方のみが設けられてもよい。いずれかしか設けられない場合は、他方の力を発生する代替手段が適宜採用され得る。また、動力部も、エンジンまたはモータのいずれか一方のみが設けられてもよい。

本明細書において説明した制御装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。本実施形態に係る制御装置１０の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、ＰＣ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。

なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（項目１）
回転翼部を備える機体と、
前記機体の底側に複数設けられ、対向する表面を検出し、該表面との距離を測定する複数のセンサと、
前記複数のセンサから得られる、前記センサの各々の位置における前記距離に基づいて、前記機体の前記表面に対する姿勢を推定する推定部を有する制御装置と、
を備える飛行体。
（項目２）
前記複数のセンサの少なくとも一つは、前記機体の端部または該端部近傍に設けられる、項目１に記載の飛行体。
（項目３）
前記機体は、
前記回転翼部と接続され、搭乗者が搭乗するための搭乗部をさらに備え、
前記機体の幅方向における前記回転翼部の長さは、前記機体の幅方向における前記搭乗部の長さよりも大きく、
前記複数のセンサの少なくとも一つは、前記搭乗部よりも前記機体の幅方向において突出した部分に設けられる、項目１または２に記載の飛行体。
（項目４）
前記回転翼部は、前記機体の前後方向において一対設けられ、
前記複数のセンサの少なくとも一つは、前記機体の前後方向において、前記機体における前記一対の回転翼部の間に設けられる、項目１～３のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目５）
前記複数のセンサは２つのセンサであり、
前記２つのセンサは、前記機体のピッチ軸またはロール軸に沿って設けられる、
項目１～４のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目６）
前記複数のセンサは３つ以上のセンサである、項目１～４のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目７）
前記複数のセンサは、レーザセンサおよび超音波センサを少なくとも含む、
項目１～６のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目８）
前記制御装置は、前記飛行体が進行する方向における表面の情報を取得する表面情報取得部をさらに備える、
項目１～７のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目９）
前記制御装置は、前記表面情報取得部により得られた表面情報と、該表面情報に対応する表面を前記センサが検出して得られる情報とに基づいて、該センサの状態を評価するセンサ評価部をさらに備える、項目８に記載の飛行体。
（項目１０）
前記制御装置は、前記表面情報取得部により得られた表面情報と、該表面情報に対応する表面を前記センサが検出して得られる情報とを比較して得られる情報を生成する、比較情報生成部をさらに備える、項目８または９に記載の飛行体。
（項目１１）
前記表面情報は、前記機体の前方に設けられ、前記飛行体が進行する方向に向けられ、前記飛行体が進行する方向の表面を検出するセンサにより得られる信号に基づいて生成される、項目８～１０のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目１２）
前記表面情報は、サーバに記憶されている表面情報データベースから取得される、項目８～１１のいずれか１項に記載の飛行体。
（項目１３）
項目１０に記載の飛行体と、
前記表面情報を記憶する表面情報データベースを備えるサーバと、を備えるシステムであって、
前記飛行体は、前記表面の状況に関する情報を前記サーバに送信し、
前記サーバは、前記表面の状況に関する情報に基づいて、前記表面情報データベースに記憶される前記表面の状況に関する情報に対応する前記表面の表面情報を更新する、システム。

１ 飛行体
２ 機体
３ 搭乗部
４ 把持部
５ 動力部
６ 第１回転翼部
７ 第２回転翼部
８ 第３回転翼部
９ 排気システム
１０ 制御装置
１０Ａ２ 推定部

Claims (11)

1. 回転翼部を備える機体と、
   前記機体の底側に複数設けられ、対向する表面を検出し、該表面との距離を測定する複数のセンサと、
   前記複数のセンサから得られる、前記センサの各々の位置における前記距離に基づいて、前記機体の前記表面に対する姿勢を推定する推定部を有する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、飛行体が進行する方向における表面の情報を取得する表面情報取得部と、
   前記表面情報取得部により得られた表面情報、及び、該表面情報に対応する表面を前記センサが検出して得られる情報に基づいて該センサの状態を評価するセンサ評価部と、をさらに備える飛行体。
2. 前記複数のセンサの少なくとも一つは、前記機体の端部または該端部近傍に設けられる、請求項１に記載の飛行体。
3. 前記機体は、
   前記回転翼部と接続され、搭乗者が搭乗するための搭乗部をさらに備え、
   前記機体の幅方向における前記回転翼部の長さは、前記機体の幅方向における前記搭乗部の長さよりも大きく、
   前記複数のセンサの少なくとも一つは、前記搭乗部よりも前記機体の幅方向において突出した部分に設けられる、請求項１または２に記載の飛行体。
4. 前記回転翼部は、前記機体の前後方向において一対設けられ、
   前記複数のセンサの少なくとも一つは、前記機体の前後方向において、前記機体における前記一対の回転翼部の間に設けられる、請求項１～３のいずれか１項に記載の飛行体。
5. 前記複数のセンサは２つのセンサであり、
   前記２つのセンサは、前記機体のピッチ軸またはロール軸に沿って設けられる、
   請求項１～４のいずれか１項に記載の飛行体。
6. 前記複数のセンサは３つ以上のセンサである、請求項１～４のいずれか１項に記載の飛行体。
7. 前記複数のセンサは、レーザセンサおよび超音波センサを少なくとも含む、
   請求項１～６のいずれか１項に記載の飛行体。
8. 前記制御装置は、前記表面情報取得部により得られた表面情報と、該表面情報に対応する表面を前記センサが検出して得られる情報とを比較して得られる情報を生成する、比較情報生成部をさらに備える、請求項１～７のいずれか１項に記載の飛行体。
9. 前記表面情報は、前記機体の前方に設けられ、前記飛行体が進行する方向に向けられ、前記飛行体が進行する方向の表面を検出するセンサにより得られる信号に基づいて生成される、請求項１～８のいずれか１項に記載の飛行体。
10. 前記表面情報は、サーバに記憶されている表面情報データベースから取得される、請求項１～９のいずれか１項に記載の飛行体。
11. 請求項１～１０のいずれか１項に記載の飛行体と、
    前記表面情報を記憶する表面情報データベースを備えるサーバと、を備えるシステムであって、
    前記飛行体は、前記表面の状況に関する情報を前記サーバに送信し、
    前記サーバは、前記表面の状況に関する情報に基づいて、前記表面情報データベースに記憶される前記表面の状況に関する情報に対応する前記表面の表面情報を更新する、システム。

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