JP7299553B2 - 無人航空機 - Google Patents

Description

本開示は、プロペラガード及び無人航空機に関する。

従来、無人航空機は様々な場所において利用が検討され、多機能化することが求められている。例えば、通信用マンホールの点検において自律飛行型の無人航空機を用いた方法が検討されているが、通信用マンホール内には水が溜まっている場合が多い。従来の技術として、無人航空機を地上のみならず水上で利用するために、水上での離発着を可能にするための浮く機能を搭載した無人航空機が知られている(例えば、非特許文献１参照)。

kickstarter、"WaterStrider: Perfect Footage. Confident Landings. Anywhere."、［online］、［令和２年３月６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.kickstarter.com/projects/dronerafts/waterstrider-perfect-footage-confident-landings-an＞

しかしながら、従来技術の無人航空機では、水に浮かせるための機能部自体の重量が大きくなってしまって、カメラ等の他の搭載物の重量が制限されてしまうという、積載重量（ペイロード）制約の課題があった。特に無人航空機が小型になればなるほど、無人航空機の積載重量は小さくなる。また、無人航空機のプロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能も重要である。このため、水上での離発着を可能としつつ、必要な積載重量を確保でき、更に、プロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能を備えた無人航空機の開発が望まれていた。

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、水上で離発着可能な無人航空機に対して、プロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能を備えつつ、積載重量を確保し易いプロペラガード及び無人航空機を提供することにある。

一実施形態に係る無人航空機は、本体部と、プロペラ部と、前記プロペラ部の周囲に延在して前記プロペラ部を保護する包囲部と、前記本体部と前記包囲部とを接続する接続部とを備える無人航空機であって、前記包囲部は、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持するための浮力を有し、前記接続部は、昇降機構を有し、前記昇降機構は、前記無人航空機の飛行時に、前記包囲部が前記プロペラ部の少なくとも一部を外側から包囲する第一位置へと前記包囲部を移動させ、前記無人航空機の着水時に、前記第一位置から、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持可能な第二位置へと前記包囲部を下降させる。

本開示によれば、水上で離発着可能な無人航空機に対して、ペイロード制約が不要となるような、プロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能を備えつつ、積載重量を確保し易いプロペラガード及び無人航空機を提供することができる。

実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の構成の一例を示す斜視図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態を示す図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（飛行時）を説明するための図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（降下時）を説明するための図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（着水確認時）を説明するための図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（着水時）を説明するための図である。 実施形態２に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態示す図である。 実施形態２に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。 実施形態３に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態を示す図である。 実施形態３に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。 実施形態４に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態を示す図である。 実施形態４に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。

［実施形態１］
以下、本開示の実施形態１について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における「上」、「下」とは、図面に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向を意味するものとし、「水平」とは、図面に描かれた座標軸表示のＸＹ平面に平行な方向を意味するものとする。なお、明細書中における無人航空機１００の水平方向は、無人航空機１００の着地時における略水平方向となることを想定しているが、飛行時、着水時までも含めて常に略水平方向となることを意味するものではなく、無人航空機１００の動作時の姿勢等により略水平方向から逸脱する場合もあり得ることに留意されたい。

まず、図１を参照しながら、本開示の実施形態１に係るプロペラガード２００が設けられる、無人航空機１００の構成について説明する。

無人航空機１００は、本体部１と、プロペラ部２と、モータ部３と、腕部４と、脚部５と、着水センサ６と、制御部７とを備える。

本体部１は、平面視において矩形形状を有しており、例えば、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製の板材などにより覆われている。プロペラ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ複数枚のブレード８を備える。プロペラ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれに取り付けられるモータ部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの駆動により回転し、揚力を発生させる。腕部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、棒状の支持部材であり、水平方向に延在してプロペラ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを回転可能に支持する。脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、支持部材として無人航空機１００を支持することで、離着陸時における無人航空機１００の転倒を防止する。なお、図１において、脚部５ｃ，５ｄは本体部１に隠れて見えないが、それぞれ脚部５ａ，５ｂのＸ軸方向反対側に存在している。

着水センサ６は、無人航空機１００に１個以上配置される。着水センサ６は、プロペラガード２００に配置されてもよい。本実施形態では、無人航空機１００の脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのそれぞれに、着水センサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが１個ずつ配置されるものとして、以下説明する。

着水センサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのうち少なくとも２個の着水センサ６がペアとなって着水を検知する。例えば、着水センサ６ａと着水センサ６ｂとがペアとなる場合、着水センサ６ａと着水センサ６ｂとが１個の検知電極をそれぞれ備える。２個の検知電極は、一対の電極として構成される。無人航空機１００が着水し、両方の検知電極が水に浸されたときに、これら電極間に水を媒介として微弱電流が流れ、導通が検知される。この場合、着水センサ６は、導通を検知したことを示す着水信号を制御部７へ出力する。なお、各着水センサ６ａから６ｄが、それぞれ一対の検知電極を備えるように構成してもよい。

着水の検知は、水中の電気的導通の検知によるもののほか、例えば水圧センサ等を用いて構成されてもよい。

制御部７は、例えば、ＲａｓｐｂｅｒｒｙＰｉ（登録商標）などを含む小型コンピュータであり、以下詳細に説明するように、無人航空機１００の各部、及び、プロペラガード２００の各部を制御する。

次に、プロペラガード２００の構成について詳細に説明する。

プロペラガード２００は、包囲部２１０と、接続部２２０とを備える。

本実施形態において、包囲部２１０は、無人航空機１００のプロペラ部２の全体を外側から取り囲む形状を有する。なお、包囲部２１０の高さは、プロペラ部２のうち少なくともブレード８を保護できるよう、例えば、ブレード８の上面からモータ部３の略中央部までの高さであってもよい。また、包囲部２１０の高さは、プロペラ部２の全体を保護できるよう、ブレード８の上面からモータ部３の底面までの高さであってもよい。包囲部２１０の平面視における全体の形状は、真円又は楕円等の略円形の他、プロペラ部２の数又は配置に合わせて、正方形又は長方形等の略矩形、正三角形等の略三角形等のいずれの形状でもよい。このように包囲部２１０はプロペラ部２を外側から取り囲んでプロペラ部２を保護し、プロペラ部２が周囲の物や人に直接接触することを防止する。

本実施形態において、包囲部２１０は、水より小さい比重を有する軽量の材料を有する。また、包囲部２１０は、その内部の全て又は一部が空洞である中空構造としてもよい。これにより、以下でより詳細に説明するように、包囲部２１０は浮き（フロート）として機能して、無人航空機１００の着水時には、本体部１及びプロペラ部２の少なくとも一部を水上に維持する。包囲部２１０は例えば、ＣＦＲＰ、木材、又は発泡材料等から構成されてもよい。

接続部２２０は、包囲部２１０と、無人航空機１００の本体部１とを接続する棒状の支持体である。図１に示すように、接続部２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄそれぞれの一方の端部は、本体部１の前後左右の各側面の略中央部に固定される。接続部２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄのそれぞれが腕部４の間を通って四方向へ延在し、もう一方の端部が包囲部２１０の内側の面とそれぞれ接続する。接続部２２０の数は、本体部１と接続して包囲部２１０を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。

図２Ａに示すように、接続部２２０は昇降機構２３０を備えることができる。昇降機構２３０は伸縮機構２３１とヒンジ部２３２とを備える。伸縮機構２３１は、無人航空機１００の本体部１側に伸縮機構外側部２３１ａを備え、包囲部２１０側に伸縮機構内側部２３１ｂを備える。ヒンジ部２３２は、伸縮機構外側部２３１ａの本体部１側の端部に本体部側ヒンジ部２３２ａを、伸縮機構内側部２３１ｂの包囲部２１０側の端部に包囲部側ヒンジ部２３２ｂを備える。なおヒンジ部２３２は、本体部側ヒンジ部２３２ａ又は包囲部側ヒンジ部２３２ｂのいずれか一方のみを備える構成としてもよい。これにより、本体部１に対して、伸縮機構２３１と包囲部２１０が回動可能に結合される。伸縮機構内側部２３１ｂは、伸縮機構外側部２３１ａ内において軸方向に摺動可能に収納される。伸縮機構内側部２３１ｂは、伸縮機構外側部２３１ａの外側端から外側に延在して伸縮機構２３１の長手方向に沿う長さＬを有している。

本実施形態において、本体部側ヒンジ部２３２ａ及び伸縮機構２３１は、制御部７からの信号に基づいて、例えば油圧式又は電磁式のアクチュエータによって作動させることができる。本体部側ヒンジ部２３２ａの制御によって、伸縮機構２３１が本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに上下動することを可能にする。また、伸縮機構２３１の制御によって、伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａに対して径方向に伸縮する。これにより、以下で詳細に説明するように、昇降機構２３０は、無人航空機１００の飛行時（図２Ａ）には、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに上方へ回転させると共に伸縮機構２３１を径方向に伸長することによって、包囲部２１０を上昇させて維持することができる。また、昇降機構２３０は、無人航空機１００の着水時（図２Ｂ）には、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに下方へ回転させると共に伸縮機構２３１を径方向に短縮することによって、包囲部２１０を下降させて維持することができる。なお、包囲部２１０の上下方向への昇降は、本体部側ヒンジ部２３２ａに代えて、又は本体部側ヒンジ部２３２ａと共に、包囲部側ヒンジ部２３２ｂをアクチュエータによって作動させるように構成してもよい。また、本体部側ヒンジ部２３２ａ又は包囲部側ヒンジ部２３２ｂのみを駆動し、伸縮機構２３１をアクティブに伸縮させないように作動させてもよい。

次に、このように構成されたプロペラガード２００の昇降フローについて、図３Ａ～図３Ｄを参照して説明する。

まず、図３Ａを参照すると、無人航空機１００の飛行時、プロペラガード２００の包囲部２１０は、伸縮機構２３１を有する昇降機構２３０によって、プロペラ部２の少なくとも一部を外側から包囲する位置（以下、第一位置という）に維持されている。具体的には、本体部側ヒンジ部２３２ａによって伸縮機構２３１が本体部１から径方向外側に向かって上方に方向付けられており、かつ伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａから外側に伸長して伸縮機構２３１の長さＬを有する状態で維持される。これにより、無人航空機１００の飛行中に、包囲部２１０はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。

ここで第一位置とは、プロペラ部２の一部、例えばブレード８のみ、又はブレード部８の一部のみを包囲部２１０が包囲する位置でもよい。又は第一位置は、プロペラ部２の全体、例えばブレード８とモータ部３との両方を包囲部２１０が包囲する位置でもよい。

次に図３Ｂを参照すると、無人航空機１００は水面に向かって降下する。そして図３Ｃで脚部５が着水し、脚部５ａ及び脚部５ｂの底部に配置された着水センサ６ａ及び着水センサ６ｂが、水面での着水を検知する。着水センサ６ａ及び着水センサ６ｂは、着水したことを示す着水信号を制御部７へ出力する。制御部７は、着水信号を６ａ及び着水センサ６ｂから取得すると、昇降機構２３０が備える伸縮機構２３１及びヒンジ部２３２を制御して作動させる。

図３Ｄに示すように、制御部７の制御によって包囲部２１０が第一位置から下降し、本体部１及びプロペラ部２の少なくとも一部を水上に維持可能な位置（以下、第二位置という）で維持される。具体的には、制御部７はまず、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに下方へ回転させると共に伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの内側へと短縮して戻るよう制御する。これにより包囲部２１０が下降し、伸縮機構２３１が略水平方向に方向付けられ、本体部１の上下方向中央部を通過する。さらに、制御部７が伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに更に下方へ回転させると共に再び伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの外側へと伸長するよう制御する。制御部７は、下降してきた包囲部２１０を第二位置で維持する。これにより、無人航空機１００が着水した場合に、浮力を有する包囲部２１０が浮きとして無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。

ここで第二位置とは、例えば、本体部１に設けられたカメラ（図示せず）及び制御部７等の全体が水上に維持され、当該カメラ及び制御部７等より下の部分が水中にある位置でもよい。又は第二位置は、プロペラ部２の全体、及び本体部１の一部が水上に維持され、本体部１の一部、例えば本体部１の高さ方向略中央位置から下の部分が水中にある位置でもよい。又は第二位置は、本体部１の全体とプロペラ部２の全体とが水上に維持され、脚部５の一部のみが水中にある位置でもよい。又は第二位置は、脚部５の全体と、本体部１の全体と、プロペラ部２の全体とが水上に維持される位置でもよい。

無人航空機１００が図３Ｄに示す状態から上方へ離水する場合、制御部７は、再び伸縮機構２３１と本体部側ヒンジ部２３２ａとを制御することにより、包囲部２１０を第二位置から上述の第一位置へと上昇させて維持する。具体的には、制御部７はまず、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに上方へ回転させると共に伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの内側へと短縮して戻るよう制御する。これにより包囲部２１０が上昇し、伸縮機構２３１が略水平方向に方向付けられ、本体部１の高さ方向中央位置を通過する。さらに、制御部７が伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに更に上方へ回転させると共に再び伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの外側に伸長するよう制御する。制御部７は、上昇してきた包囲部２１０を第一位置で維持する。これにより、無人航空機１００が離水して飛行する場合に、包囲部２１０が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。

なお、上述の着水センサ６の代わりに、又は上述の着水センサ６に加えて、水深を検知する水深センサ（図示せず）を無人航空機１００の本体部１又は脚部５に設けてもよい。この場合、上述のプロペラガード２００の昇降フローにおいて、水深センサは、水面から水底（例えば、マンホールの床面）までの水深値を検出して制御部７に水深値を出力する。制御部７は水深値を水深センサから取得し、取得した水深値に基づいて、伸縮機構２３１とヒンジ部２３２とを制御する。これにより、一定の水深未満の場合、例えば、無人航空機１００のプロペラ部２から脚部５までの高さ方向距離よりも水深が浅く、脚部５が水底についてもプロペラ部２が水上に出る状態となる場合には、包囲部２１０を第一位置へと上昇させて維持することができる。一方、一定の水深以上の場合、例えば、無人航空機１００のプロペラ部２から脚部５までの高さ方向距離よりも水深が深く、脚部５が水底につくとプロペラ部２が水中に水没する状態となる場合には、包囲部２１０を第二位置へと下降させて維持することができる。これにより、水深が浅い場所では包囲部２１０がプロペラガードとして機能し、水深が深い場所では包囲部２１０が浮きとして機能する。

実施形態１によれば、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、昇降機構２３０が包囲部２１０を昇降させることで、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガード２００が提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機１００に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２１０が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。

また実施形態１によれば、昇降機構２３０が伸縮機構２３１とヒンジ部２３２とを備えることにより包囲部２１０の昇降がスムーズに実施できる。また実施形態１によれば、上述の昇降フローを踏まない場合、即ち人間がコントローラで操作する場合と比較すると、手動で包囲部２１０の昇降操作をする必要がないため、無人航空機１００の水上離発着時の操作ミスを防止できる。また、無人航空機１００の水上での離発着時の操縦が容易になる。

［実施形態２］
実施形態２において、昇降機構２３０は、伸縮装置２３３によるものであってもよい。この場合、図４Ａに示すように、伸縮装置２３３は、本体部１に接続された上下方向に延在する上下方向伸縮機構２３４と、上下方向伸縮機構２３４と包囲部２１０とを接続する、図示を省略する横方向接続部（接続部）と、本体部１に設けられる補強部２３６とを備える。図４Ａにおいて、横方向接続部は包囲部２１０に隠れて見えないが、包囲部２１０の内側に存在している。

上下方向伸縮機構２３４は少なくとも一対設けられ、それぞれが互いに本体部１を外側から挟み込むように配設される。上下方向伸縮機構２３４は、本体部１の上面から斜め上方に向かって延在する補強部２３６を介して、その全体又は一部が本体部１の上面より上方向に出るよう固定される。上下方向伸縮機構２３４は、補強部２３６が上下方向伸縮機構２３４のそれぞれの略中央部分に接続することで固定されてもよい。上下方向伸縮機構２３４は棒状又は板状の形状をとることができる。

上下方向伸縮機構２３４のそれぞれは、伸縮機構外側部２３４ａと伸縮機構外側部２３４ｂとを備える。伸縮機構内側部２３４ｂは、伸縮機構外側部２３４ａ内において軸方向に摺動可能な状態で収納される。伸縮機構内側部２３４ｂは、伸縮機構外側部２３４ａの外端部から外側に伸長して上下方向伸縮機構２３４の長手方向に沿う長さＬを有する状態に維持される。

図示を省略する横方向接続部（接続部）は、その一方の端部が伸縮機構内側部２３４ｂの下端に固定され、伸縮機構内側部２３４ｂと略直角を形成する方向に、無人航空機１００の腕部４の間を通って延在し、もう一方の端部が包囲部２１０の内側に固定される。これにより、横方向接続部は伸縮機構内側部２３４ｂと包囲部２１０とを接続する。横方向接続部の数は、伸縮機構内側部２３４ｂの数に合わせて例えば４本であってもよいが、伸縮機構内側部２３４ｂと接続して包囲部２１０を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。

上下方向伸縮機構２３４は、制御部７からの信号に基づいて、例えば油圧式又は電磁式のアクチュエータによって作動させることができる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、無人航空機１００の飛行中（図４Ａ）は、制御部７は、上下方向伸縮機構２３４を制御することにより、包囲部２１０を第一位置へ上昇させて維持する。これにより、無人航空機１００の飛行中に、包囲部２１０はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。無人航空機１００の着水時（図４Ｂ）には、包囲部２１０を第二位置へと下降させて維持する。具体的には、無人航空機１００が水面に向かって下降して着水すると、着水センサ６から制御部７へ着水信号が送られる。制御部７が着水センサ６ａ及び６ｂから着水信号を取得すると、制御部７が上下方向伸縮機構２３４を動作させる。そして、制御部７により、伸縮機構内側部２３４ｂが伸縮機構外側部２３４ａの下方に伸長して伸縮機構２３３の長さＬを有する状態で維持される。この上下方向伸縮機構２３４の作動によって包囲部２１０が下降し、包囲部２１０が無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。

また、無人航空機１００の離水時には、制御部７は包囲部２１０を再び第一位置へと上昇させて維持する。具体的には、制御部７が上下方向伸縮機構２３４を動作させることにより、伸縮機構内側部２３４ｂが伸縮機構外側部２３４ａの内側へ戻ることによって上下方向伸縮機構２３４が短縮される。これによって包囲部２１０が上昇し、包囲部２１０が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。

実施形態２によれば、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、上下方向伸縮機構２３４が包囲部２１０を昇降させることで、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガードが提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機１００に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２１０が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。

また実施形態２によれば、ヒンジ部を用いずに伸縮機構のみで包囲部２１０の昇降が実施できるため、より簡単な構造を有し、また、より軽量なプロペラガードが実現できる。

［実施形態３］
実施形態３において、昇降機構２３０は、チェーン部材を用いた昇降機構であってもよい。この場合、図５Ａに示すように、昇降機構２３０は、本体部１に接続されて上下方向に延在する上下方向ガイド部２３７と、チェーン部材２３８と、スプロケット（図示せず）と、包囲部２１０と接続されチェーン部材２３８によって上下方向に駆動される、図示を省略する横方向接続部（接続部）とを備えている。図５Ａにおいて、横方向接続部は包囲部２１０に隠れて見えないが、包囲部２１０の内側に存在している。

上下方向ガイド部２３７は少なくとも一対設けられ、それぞれが互いに本体部１を外側から挟み込むように配設されている。上下方向ガイド部２３７は、横方向接続部に設けられたローラ等を介して横方向接続部を上下方向にガイドする。上下方向ガイド部２３７のそれぞれは、少なくとも一部が本体部１の外側に固定される。上下方向ガイド部２３７は棒状又は板状の形状とすることができる。

チェーン部材２３８は、上下方向ガイド部２３７に沿って配置される。図示を省略するスプロケットは、例えば上下方向ガイド部２３７の上部等に配置することができる。なお、横方向接続部は、ローラチェーン等のチェーン部材２３８の他、ワイヤ、ベルト等の任意の索状体によって駆動されてもよい。見易さのため、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、チェーン部材２３８は破線で表している。

図示を省略する横方向接続部（接続部）は、その一方の端部にローラ等が設けられ、上下方向ガイド部２３７によって上下方向に移動可能にガイドされている。横方向接続部は、無人航空機１００の腕部４の間を通って外側方向に延在し、他方の端部が包囲部２１０の内側に固定されている。これにより、横方向接続部は、上下方向ガイド部２３７によって上下方向に移動可能にガイドされた状態で、チェーン部材２３８によって上下方向に駆動される。横方向接続部の数は、チェーン部材２３８の数に合わせて例えば４本であってもよいが、チェーン部材２３８と接続して包囲部２１０を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。

制御部７からの信号に基づいて、図示を省略する油圧式又は電磁式のアクチュエータによってチェーン部材２３８を噛み合わせたスプロケットが回転し、上下方向ガイド部２３７に沿ってチェーン部材２３８が動くことで、チェーン部材２３８に接続された横方向接続部と包囲部２１０とが上下に移動することができる。

図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、無人航空機１００の飛行中（図５Ａ）は、制御部７は、チェーン部材２３８を噛み合わせたスプロケットを制御することによりチェーン部材２３８を動かし、包囲部２１０を第一位置へ上昇させて維持する。これにより、無人航空機１００の飛行中に、包囲部２１０はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。無人航空機１００の着水時（図５Ｂ）には、包囲部２１０を第二位置へと下降させて維持する。具体的には、無人航空機１００が水面に向かって下降して着水すると、着水センサ６から制御部７へ着水信号が送られる。制御部７が着水センサ６ａ及び６ｂから着水信号を取得すると、制御部７がスプロケットを動作させる。制御部７により、スプロケットを介して上下方向ガイド部２３７に沿ってチェーン部材２３８が下方に動くことで、チェーン部材２３８に接続された横方向接続部と包囲部２１０とが下降する。よって包囲部２１０が無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。

また、無人航空機１００の離水時には、制御部７は包囲部２１０を再び第一位置へと上昇させて維持する。具体的には、制御部７が、チェーン部材２３８を噛み合わせたスプロケットを制御することによりチェーン部材２３８が上方に動き、チェーン部材２３８に接続された横方向接続部と包囲部２１０とが上昇する。よって包囲部２１０が上昇し、包囲部２１０が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。

実施形態３によれば、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、チェーン部材２３８を用いた昇降機構２３０が包囲部２１０を昇降させることで、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガードが提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機１００に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２１０が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。

また、実施形態３によれば、ヒンジ部及び伸縮装置を用いずに包囲部の昇降が実施できるため、より簡単な構造を有し、また、より軽量なプロペラガードが実現できる。

［実施形態４］
実施形態４において、プロペラガード２００が昇降機構２３０を備えず、包囲部２１０がプロペラ部２の高さから、少なくとも本体部１の底面の高さまで延在することでプロペラ部２を保護するプロペラガードとしての機能と水上での浮き機構としての機能とを実現してもよい。この場合、図６Ａに示すように、実施形態４によるプロペラガードは包囲部２４１と図示を省略する横方向接続部（接続部）とを備える。図６Ａにおいて、横方向接続部は包囲部２４１に隠れて見えないが、包囲部２４１の内側に存在している。

包囲部２４１は、無人航空機１００のプロペラ部２の全体を外側から取り囲む形状を有する。包囲部２４１は、プロペラ部２、本体部１、及び脚部５の一部を含む無人航空機１００の全体を保護できるよう、ブレード８の上端部と同等又はそれ以上の高さから、脚部５の略中央部より下方であって脚部５の底面よりも上方までの高さであってもよい。平面視における包囲部２４１の全体の形状は、真円又は楕円等の略円形の他、プロペラ部２の数又は配置に合わせて、正方形又は長方形等の略矩形、正三角形等の略三角形等のいずれの形状でもよい。

包囲部２４１は、水より小さい比重を有する軽量の材料を有する。包囲部２４１は、その内部の全て又は一部が空洞である中空構造としてもよい。これにより、無人航空機１００の着水時には、本体部１及びプロペラ部２の少なくとも一部を水上に維持する。包囲部２４１は例えば、ＣＦＲＰ、木材、又は発泡部材等から構成されてもよい。

横方向接続部（接続部）は、その一方の端部が無人航空機１００の本体部１の前後左右の各側面に１本ずつ合計４本固定され、本体部側面と略直角を形成する方向に、無人航空機１００の腕部４の間を通って延在し、もう一方の端部が包囲部２４１の内側に固定される。これにより、横方向接続部は本体部１と包囲部２４１とを接続する。横方向接続部の数は、本体部１と接続して包囲部２４１を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。

図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、無人航空機１００の飛行中（図６Ａ）は、包囲部２４１はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。無人航空機１００の着水時（図６Ｂ）には、包囲部２４１が浮きとして無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。

また、無人航空機１００の離水時には、包囲部２４１が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。

実施形態４によれば、プロペラガードと浮く機構が一体となったプロペラガードが提供される。これにより、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガードが提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２４１が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。

また、実施形態４によれば、水上での離発着時に手動で昇降機構による昇降操作を行う手間が省け、操作が容易になる。さらに、無人航空機１００が着水時に着水確認を行う必要がなく、それに伴うセンサ等の設置を省ける。

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本開示は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、本実施形態では、４つのプロペラ部２全てを外側から囲む１つの包囲部２４１を設けるように構成したが、この態様には限定されない。包囲部２４１は、個々のプロペラ部２を外側から囲むように構成してもよい。

また、本実施形態では、着水センサ６により無人航空機１００の着水を検知するように構成したが、この態様には限定されない。例えば、制御部７が、カメラから得られる画像やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）から得られる位置情報に基づいて、着水を検知するように構成してもよい。

１ 本体部
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ プロペラ部
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ モータ部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ 腕部
５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 脚部
６，６ａ，６ｂ 着水センサ
７ 制御部
８ ブレード
１００ 無人航空機
２００ プロペラガード
２１０ 包囲部
２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄ 接続部
２３０ 昇降機構
２３１ 伸縮機構
２３１ａ 伸縮機構外側部
２３１ｂ 伸縮機構内側部
２３２ ヒンジ部
２３２ａ 本体部側ヒンジ部
２３２ｂ 包囲部側ヒンジ部
２３３ 伸縮装置
２３４ 上下方向伸縮機構
２３４ａ 伸縮機構外側部
２３４ｂ 伸縮機構内側部
２３６ 補強部
２３７ 上下方向ガイド部
２３８ チェーン
２４１ 包囲部

Claims (7)

1. 本体部と、プロペラ部と、
   前記プロペラ部の周囲に延在して前記プロペラ部を保護する包囲部と、
   前記本体部と前記包囲部とを接続する接続部とを備える無人航空機であって、
   前記包囲部は、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持するための浮力を有し、
   前記接続部は、昇降機構を有し、
   前記昇降機構は、前記無人航空機の飛行時に、前記包囲部が前記プロペラ部の少なくとも一部を外側から包囲する第一位置へと前記包囲部を移動させ、前記無人航空機の着水時に、前記第一位置から、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持可能な第二位置へと前記包囲部を下降させる、無人航空機。
2. 前記包囲部は、水より小さい比重を有する軽量の材料を有する、請求項１に記載の無人航空機。
3. 前記昇降機構は、伸縮機構を備える、
   請求項１に記載の無人航空機。
4. 前記昇降機構は、チェーン部材を備える、
   請求項１に記載の無人航空機。
5. 前記包囲部は、前記無人航空機の前記プロペラ部の高さから、少なくとも前記本体部の底面の高さまで延在する、請求項１から４のいずれか一項に記載の無人航空機。
6. 前記本体部の下部に配置され、該本体部が水面に接したことを検知する着水センサを備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の無人航空機。
7. 前記着水センサによる検知は、水中の電気的導通を検知することによって行われる、
   請求項６に記載の無人航空機。

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