JP7308769B2 - マルチコプター、マルチコプターの離陸・着陸補助装置、マルチコプターの着陸方法、マルチコプターの離陸方法 - 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。また本発明は、マルチコプターを離陸及び／又は着陸させる際に使用するマルチコプターの離陸・着陸補助装置に関するものである。さらに本発明は、マルチコプターの離陸方法及び着陸方法に関するものである。

複数のプロペラを有し、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。

特開２０１８－１２９７１３号公報

マルチコプターは、一般に、無線によって遠隔操縦される。マルチコプターの操縦には熟練を要する。特に、着陸には熟練を要する。操縦に不慣れな者が操作すると、着陸に失敗し、プロペラや機体本体を破損する場合がある。
特に風が強い日は、マルチコプターの位置や姿勢が安定せず、着陸直前に機体が傾き、プロペラ等を地面にぶつけてしまう場合がある。

また船上にマルチコプターを着陸させる場合がある。この場合は、着陸すべき甲板が波で揺れ、着陸地点自体が水平状態を維持することができない。そのため、甲板とマルチコプターの機体との間で平行度が保てず、着陸に失敗して機体を甲板に激突させてしまう懸念がある。
マルチコプターを離陸させる場合にも、同様の問題がある。

本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、マルチコプターをより安全に離着陸させる方策を提供することを課題とする。

上記した課題を解決するための態様は、線状部材を係合可能な支点部材があり、３以上の前記支点部材が環状に配置されて中空に保持されていることを特徴とするマルチコプターの離陸・着陸補助装置である。

本態様のマルチコプターの離陸・着陸補助装置は，離陸専用の補助装置として使用してもよいし、着陸専用の補助装置として使用してもよい。もちろん、離着陸両方に使用してもよい。
線状部材は、紐、ロープ、ワイヤー等の引っ張りに耐える素材であって、容易に曲がる長尺物である。

上記した態様において、前記支点部材は、摩擦軽減手段を有していることが望ましい。

摩擦軽減手段としては、例えば滑車やコロの様な、摺動摩擦を転がり摩擦に変換する部材が考えられる。また摩擦係数が低い素材で支点部材を作ることが考えられる。

上記した各態様において、柱によって前記支点部材が中空に保持されていることが望ましい。

同様の課題を解決するためのもう一つの態様は、一端がマルチコプターに取り付けられ、他端が自由端である線状部材を３本以上有することを特徴とするマルチコプターである。

上記した態様において、前記線状部材を収納可能であり、且つ空中から投下可能であることが望ましい。

マルチコプターを着陸させる方法に関する態様は、上記したいずれかのマルチコプターを着陸させるマルチコプターの着陸方法であって、前記マルチコプターから前記線状部材を垂らし、当該線状部材を上記したいずれかの離陸・着陸補助装置の前記支点部材に係合し、前記線状部材を引っ張って前記マルチコプターを誘導する工程を有することを特徴とするマルチコプターの着陸方法である。

対象とするマルチコプターは、一端がマルチコプターに取り付けられ、他端が自由端である線状部材を３本以上有している。また離陸・着陸補助装置は、線状部材を係合可能な支点部材があり、３以上の前記支点部材が環状に配置されて中空に保持されている。
マルチコプターの着陸に際しては、例えばマルチコプターをホバリングさせ、この状態で線状部材を下に垂らす。
例えば作業者が地上（甲板等を含む）で線状部材を取り、これを離陸・着陸補助装置の支点部材に係合させる。そして、例えば作業者が人力で線状部材を引っ張る。
ここで、マルチコプターからは、線状部材が３本以上出ており、この線状部材はそれぞれ支点部材と係合している。また支点部材は、環状に配置されて中空に保持されている。そのため、線状部材を引くと、マルチコプターは、中空の高さであって、且つ支点部材が環状に配された領域内に誘導される。
その後、各回転翼の回転数を下げるか、あるいは回転を停止させる。例えば、その後、線状部材をゆっくりと繰り出すことにより、マルチコプターは、支点部材が環状に配された領域内を降下し、地上に到達する。
本態様の着陸方法によると、マルチコプターを安全に着陸させることができる。

マルチコプターを離陸させる方法に関する態様は、上記したいずれかのマルチコプターを離陸させるマルチコプターの離陸方法であって、前記マルチコプターの前記線状部材を上記したいずれかの離陸・着陸補助装置の前記支点部材に係合し、前記線状部材を引っ張って前記マルチコプターを前記支点部材で囲まれた領域であって中空に持ち上げる工程を有することを特徴とするマルチコプターの離陸方法である。

マルチコプターの離陸に際しては、地上であって、離陸・着陸補助装置の支点部材で囲まれた領域にマルチコプターを置き、線状部材を離陸・着陸補助装置の支点部材に係合させる。そして例えば作業者が人力で線状部材を引っ張る。
マルチコプターからは、線状部材が３本以上出ており、この線状部材はそれぞれ支点部材と係合している。また支点部材は、環状に配置されて中空に保持されている。そのため、線状部材を引くと、マルチコプターは、地上を離れて中空の高さに持ち上げられる。
その後、各回転翼を駆動し、揚力を発生させてマルチコプターを飛ばす。
本態様の離陸方法によると、マルチコプターを安全に離陸させることができる。

本発明によると、マルチコプターをより安全に離着陸させることができる。

本発明の実施形態のマルチコプターを離陸させる際の工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の斜視図である。 （ａ）は、図１に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の平面図であり、（ｂ）はその正面図である。 図２に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。 図３に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。 本発明の実施形態のマルチコプターを離陸させる際の工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。 図５に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。 図６に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。 図７に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。 図８に続く工程を示すマルチコプター及びマルチコプターの離陸・着陸補助装置の正面図である。

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を回転させ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１１と、機器載置部１３と、脚部１５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の様に円形である。
リブ部１１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１３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１５は、支持フレーム部１０の下に垂下する脚部材１７を有している。本実施形態では、脚部１５は４本の脚部材１７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１３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の様に、環状の支持フレーム部１０に回転翼２がリブ部１１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１１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１１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１１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は、特有の構成として、３本のロープ（線状部材）２１を有している。
ロープ２１は、一端がマルチコプター１の本体部３に接続されている。具体的には、本体部３の支持フレーム部１０に接続されている。前記した様に、支持フレーム部１０は、円形環状であり、３本のロープ２１は、等間隔に取り付けられている。
３本のロープ２１の他端は、自由端である。

ロープ２１の取付構造や付属品は任意であるが、マルチコプター１にリールが搭載されており、ロープ２１を巻き取ったり繰り出すことができることが望ましい。例えばリールを有する構造を採用すれば、リールを巻き上げることによって、ロープ２１等の線状部材をマルチコプター１側に収容することができる。
またリールからロープ２１を繰り出すことにより、空中からロープ２１を投下することができる。

マルチコプター１に、蓋つきの箱を搭載し、当該箱にロープ２１を収容しておいてもよい。本構成によると、空中で蓋を開くことにより、空中からロープ２１を投下することができる。
またマルチコプター１にロープ２１を切り離す切り離し手段を有することも推奨される。また特殊な結び方でロープ２１を本体部３に結び付け、地上からロープ２１を操作することによって。ロープ２１が外れる様にしてもよい。

次に、マルチコプターの離陸・着陸補助装置３０について説明する。なお、以下単に離着陸補助装置３０と略称する場合がある。
離着陸補助装置３０は、図１の様に、３本の直立する柱３１を有している。各柱３１は、図２（ａ）の様に、平面視上、正三角形を描く様に、環状且つ等間隔に設置されている。柱３１の高さはいずれも等しい。
各柱３１の頂部には、滑車（摩擦軽減手段）３２が取り付けられている。滑車（摩擦軽減手段）３２は、支点部材として機能する。

滑車３２は、柱３１によって中空に保持されている。また各柱３１は、環状に設置されているので、３個の滑車３２は、環状に配置されている。図２（ａ）の様に離着陸補助装置３０を平面視すると、支点部材たる滑車３２で囲まれた領域Ａが存在する。
支点部材たる滑車３２で囲まれた領域Ａには、３個の滑車３２が含まれる平面の他、それよりも下の下部領域Ｂ及び上の上部領域Ｃが含まれる。
下部領域Ｂは、本実施形態では、３本の柱３１で囲まれる空間であり、上部領域Ｃは、それを上に延長した空間である。

離着陸補助装置３０は、柱３１を地面に埋め込んだり、船の甲板に固定したような固定式のものであってもよい。また柱３１は、折り畳んだり、倒すことが可能であってもよい。さらに、３本の柱３１が共通の土台部材に取り付けられ、持ち運び可能であってもよい。離着陸補助装置３０は、組み立て式であってもよい。

次に、マルチコプター１を離陸させる際の手順について説明する。
マルチコプター１を離陸させる際には、マルチコプター１を図１の様に、支点部材たる滑車３２で囲まれた領域Ａの下部領域Ｂたる地上面に置く。望ましくは、３本の柱３１から等間隔の位置にマルチコプター１を設置する。
そして図２（ｂ）の様に、３本のロープ２１をそれぞれ一つの柱３１の滑車３２に係合させる。

続いて、三人の作業者により、同じ速度で３本のロープ２１を引き、図３の様に、マルチコプター１を中空に引き上げる。
望ましくは、図３の様に、マルチコプター１を滑車３２の高さまで引き上げる。

この状態で、モータ２０を起動し、回転翼２を回転させ、揚力を発生させる。
その結果、マルチコプター１に上昇方向の力が発生する。作業者は、マルチコプター１の上昇に応じて、順次ロープ２１を繰り出してゆく。そして、マルチコプター１がある程度の高度に達すると、ロープ２１を放す。マルチコプター１がロープ２１を巻き取る機能を有するものであれば、ロープ２１を巻き上げて収納する。
マルチコプター１側にロープ２１を切り離す切り離し手段がある場合には、図５の様にロープ２１を切り離す。
その結果、マルチコプター１は、ロープ２１の規制から解放され、自由に飛行することができる。

本実施形態の方法によると、マルチコプター１を中空に持ち上げた状態で回転翼２の回転を開始するので、例えば船上の様に、床面が揺れても、回転翼２が床や地面にぶつかることがない。
またロープ２１をピンと張った状態にして回転翼２を回転すれば、床面が揺れても、回転翼２がロープ２１とぶつかることはない。
そのため、マルチコプター１を円滑に離陸させることができる。

次に、マルチコプター１を着陸させる際の手順について説明する。
マルチコプター１を着陸させる際の手順は、おおむね離陸の場合と逆である。
即ち、マルチコプター１からロープ２１を垂らし、ロープ２１を離着陸補助装置３０の支点部材たる滑車３２に係合し、ロープ２１を引っ張ってマルチコプター１を滑車３２で囲まれた領域Ａに誘導する。
具体的には、マルチコプター１を離着陸補助装置３０の近傍に飛行させる。より望ましくは、支点部材たる滑車３２で囲まれた領域Ａの上部領域Ｃ又はその近傍でマルチコプター１をホバリングさせる。

そしてマルチコプター１からロープ２１を垂らす。作業者は、図６の様に、ロープ２１を受け取る。
そして図７の様に、３本のロープ２１をそれぞれ一つの柱３１の滑車３２に係合させる。
作業者は、これに続いてロープ２１を手繰り寄せる。マルチコプター１は、ロープ２１に誘導され、図８の様に、３個の滑車３２と略同じ高さであって、３個の滑車３２で囲まれる領域の中心部に移動する。
この状態でモータ２０の回転を停止する。その後、バランスをとりながら各ロープ２１を緩め、図９の様にマルチコプター１を地上に着地させる。
本実施形態の着陸方法によると、風が強い日であっても、あるいは船上等の様に着陸地点が揺れている場合であっても、マルチコプター１を衝突することなく円滑に着陸させることができる。

以上説明した実施形態では、３本の柱３１に支点部材を設け、３本のロープ２１を係合したが、支点部材やロープ２１の数は任意であり、４以上であってもよい。また支点部材の数とロープ２１の数が異なっていてもよい。

以上説明した実施形態では、人力によって、ロープ２１を引いたり、繰り出す作業をおこなったが、ウインチ等の動力でロープ２１を操作してもよい。

以上説明した離着陸補助装置３０は、マルチコプター１の離着陸に使用したが、離陸時のみ、又は着陸時のみに使用してもよい。

以上説明した実施形態のマルチコプター１は、環状の支持フレーム部１０を備え、当該支持フレーム部１０にロープ２１が取り付けられている。
マルチコプターのフレーム構造は、上記したものに限定されるものではなく、枝状やブロック状であってもよい。また脚部１５等にロープ２１が接続されていてもよい。
ロープ２１は、マルチコプター１の姿勢を平行に保って昇降できるように、できるだけマルチコプター１に対する取り付け位置同士が離れていることが望ましいが、同じ点に複数のロープ２１接続されていてもよい。
またロープ２１は、例えば１２０度間隔という様に等間隔に接続されていることが望ましいが、必ずしも均等でなくてもよい。

１ マルチコプター
２ 回転翼
３ 本体部
２１ ロープ（線状部材）
３１ 柱
３０ マルチコプターの離陸・着陸補助装置
３２ 滑車（摩擦軽減手段 支点部材）

Claims (6)

1. 一端がマルチコプターに取り付けられ、他端が自由端である線状部材を３本以上有するマルチコプターを着陸させるマルチコプターの着陸方法であって、
   線状部材を係合可能な支点部材があり、３以上の前記支点部材が環状に配置されて中空に保持されているマルチコプターの離陸・着陸補助装置を使用し、
   飛行中の前記マルチコプターから前記線状部材を垂らし、当該線状部材を前記マルチコプターの離陸・着陸補助装置の前記支点部材に係合し、前記線状部材を引っ張って前記マルチコプターを誘導する工程を有することを特徴とするマルチコプターの着陸方法。
2. 前記支点部材は、摩擦軽減手段を有し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の着陸方法。
3. 前記マルチコプターは、前記線状部材を収納可能であり、且つ空中から投下可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載のマルチコプターの着陸方法。
4. 一端がマルチコプターに取り付けられ、他端が自由端である線状部材を３本以上有するマルチコプターを離陸させるマルチコプターの離陸方法であって、
   線状部材を係合可能な支点部材があり、３以上の前記支点部材が環状に配置されて中空に保持されているマルチコプターの離陸・着陸補助装置を使用し、
   前記支点部材で囲まれた領域に置いた前記マルチコプターの前記線状部材を前記マルチコプターの離陸・着陸補助装置の前記支点部材に係合し、前記線状部材を引っ張って前記マルチコプターを前記支点部材で囲まれた領域であって中空に持ち上げる工程を有することを特徴とするマルチコプターの離陸方法。
5. 前記支点部材は、摩擦軽減手段を有していることを特徴とする請求項４に記載のマルチコプターの離陸方法。
6. 前記マルチコプターは、前記線状部材を収納可能であり、且つ空中から投下可能であることを特徴とする請求項４又は５に記載のマルチコプターの離陸方法。

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