JP7436924B2 - プロペラガード、及び飛行体 - Google Patents

Description

本開示は、飛行体のプロペラを保護するプロペラガード、及び飛行体に関するものである。

近年、インフラ構造物の点検に、複数のプロペラの回転によって飛行する飛行体（例えば、ドローン、マルチコプタなど）が用いられることがある。

非特許文献１には、地中に埋設された管路施設の点検に飛行体を用いる方法が開示されている。このような、周囲が壁面に囲まれた空間を飛行体が飛行する際には、壁面のような物体に機体が衝突するとプロペラが破損し機体が墜落する可能性がある。そこで、プロペラを保護するプロペラガードが機体に装着されることがある。

非特許文献２には、飛行体が物体に衝突した際に、プロペラの保護、及び物体に衝突しても飛行体が飛行バランスを喪失して制御不能にならないようにするためのプロペラガードが提案されている。

谷戸善彦、他１名、「下水道管路等閉鎖性空間に対応可能なドローンの開発」、第２９回非開削技術研究発表会、２．１、２０１８年 金平徳之、他３名、「ドローンを利用した橋梁点検システムの開発」、川田技報、ｖｏｌ．３８、２０１９年

しかしながら、周囲が壁面に囲まれた空間を飛行体が垂直方向に移動する際には、非特許文献２に提案されているプロペラガードでは、ガードフレームが壁面等に接触して、飛行体が移動できず、又は、飛行体がバランスを崩して落下してしまうおそれがある。

図９は、マンホールの断面図である。図９に示すように、マンホール５０は、地上に設置されているマンホール蓋を開閉すると、円柱又は四角柱の構造物５１が地中の垂直方向に延びており、途中には作業者が地下へ降りていく、又は地上へ上がるためのステップ５２が設置されている。構造物５１は、例えば、鉄筋コンクリート管である。マンホール５０の路面付近には、マンホール蓋の受枠５３が設けられている。

図１０は、マンホール５０のような、周辺が壁面に囲まれた空間を、プロペラガード付き飛行体が移動する場合の課題を示す図である。図１０に示すように、プロペラガードを装着した飛行体１００を構造物５１内で上昇させる際に、構造物５１の壁面等にプロペラガードが引っかかる場合がある。この場合、プロペラガードと構造物５１の壁面との接触点Ｐ１が支点となって飛行体１００がＲ方向に回転し、飛行バランスを喪失して落下してしまうおそれがある。さらに、飛行体１００は、機体を空中に浮遊させるためにプロペラの上部から風を吸い込んで、下部から吐き出している。そのため、飛行体１００がＲ方向に（構造物５１の壁面に向かって）回転すると、プロペラがその上部から風を吸い込むことにより、飛行体１００が構造物５１の壁面に吸い付いてしまうおそれがある。

かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、物体との接触による飛行体の回転の発生を抑制することができるプロペラガード、及び飛行体を提供することにある。

一実施形態に係るプロペラガードは、飛行体のプロペラを囲うように構成されるプロペラガード本体と、前記プロペラガード本体の側面に設けられた複数の回動部材とを備え、前記複数の回動部材は、前記プロペラガード本体の外側に位置する鉛直面と接した場合に、少なくとも水平の基軸を中心に回動することができ、前記プロペラガード本体の外側に位置する平面と同時に接することができる第１の前記回動部材と第２の前記回動部材は、鉛直方向の位置及び水平方向の位置が異なるように、前記プロペラガード本体の側面に設けられ、前記複数の回動部材には、前記プロペラガード本体の外側に位置する平面と同時に接することができる、鉛直方向の位置又は水平方向の位置が同一である２つ以上の前記回動部材が含まれないことを特徴とする。

一実施形態に係る飛行体は、飛行体の側面に設けられた複数の回動部材を備え、前記複数の回動部材は、前記飛行体の外側に位置する鉛直面と接した場合に、少なくとも水平の基軸を中心に回動することができ、前記飛行体の外側に位置する平面と同時に接することができる第１の前記回動部材と第２の前記回動部材は、鉛直方向の位置及び水平方向の位置が異なるように、前記飛行体の側面に設けられ、前記複数の回動部材には、前記飛行体の外側に位置する平面と同時に接することができる、鉛直方向の位置又は水平方向の位置が同一である２つ以上の前記回動部材が含まれないことを特徴とする。

本開示によれば、物体との接触による飛行体の回転の発生を抑制することができるプロペラガード、及び飛行体を提供することができる。

一実施形態に係るプロペラガードを備える飛行体の斜視図の一例である。 一実施形態に係るプロペラガードを備える飛行体の側面図の一例である。 回動部材の斜視図の一例である。 回動部材の斜視図の一例である。 一実施形態に係るプロペラガードを備える飛行体が鉛直上向きの移動時に壁面に接触した様子を示す図である。 複数の回動部材を有するプロペラガードを備える飛行体の側面図の一例である。 複数の回動部材を有するプロペラガードを備える飛行体が鉛直上向きの移動時に壁面に接触した様子を示す図である。 同一の水平方向の位置に複数の回動部材が設けられたプロペラガードの側面図の一例である。 同一の水平方向の位置に複数の回動部材が設けられたプロペラガードを備える飛行体の上面図の一例である。 同一の鉛直方向の位置に複数の回動部材が設けられたプロペラガードの側面図の一例である。 同一の鉛直方向の位置に複数の回動部材が設けられたプロペラガードを備える飛行体の側面図の一例である。 複数の回動部材を有するプロペラガードを備える飛行体の上面図の一例である。 マンホールの断面図の一例である。 従来のプロペラガード付き飛行体の課題を示す図である。

以下、実施形態が、図面を参照して詳細に説明される。なお、各図面は本発明を十分に理解できる程度に概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。また、図示の便宜上、各図面における縮尺は、実際とは異なっている場合、又は、図面間で一致していない場合もある。

図１は、一実施形態に係るプロペラガードを備える飛行体の斜視図の一例である。図１に示すプロペラガード付き飛行体（以下、単に「飛行体」と称される。）１は、プロペラガード本体１０と、飛行体本体２０と、１以上のプロペラ３０と、回動部材４０とを備える。これらのうち、プロペラガード本体１０と回動部材４０はプロペラガード２を構成する。飛行体１は、鉛直方向の回転軸を有する１以上のプロペラ３０によって飛行する。

プロペラガード本体１０は、プロペラ３０を囲うように構成され、プロペラ３０を保護する。プロペラガード本体１０は、プロペラ３０だけでなく、飛行体本体２０の全てを囲うように構成されていてもよいし、飛行体本体２０の一部を囲うように構成されていてもよい。以下の図面は、飛行体本体２０の全てを囲うプロペラガード本体１０を示す。

図２は、一実施形態に係るプロペラガード２を備える飛行体１の側面図の一例である。プロペラガード２は、プロペラガード本体１０と回動部材４０を備える。図２に示す例では、プロペラガード本体１０は、連結フレーム１１と、上部フレーム１３と、下部フレーム１４と、台座フレーム１５と、を備える。連結フレーム１１の個数は１個に限定されるものではなく、任意に定めることができる。なお、上部フレーム１３と下部フレーム１４との間にさらに、上部フレーム１３及び下部フレーム１４と平行な中間フレームが設けられてもよい。中間フレームを設けるか否か、及び、連結フレーム１１及び中間フレームの個数は、飛行体１が物体に接触した際のプロペラガード本体１０の強度に影響する。したがって、例えば飛行体１を速い速度で移動させることが想定される場合には、プロペラガード本体１０の強度を強めるために、中間フレームを１または複数個設けるとともに、連結フレーム１１の個数を増やしてもよい。

上部フレーム１３は、プロペラガード本体１０の最上面に設けられるフレームである。

下部フレーム１４は、上部フレーム１３よりも下方に、上部フレーム１３と略平行に設けられるフレームである。下部フレーム１４には、プロペラ３０のモーター３１が据え付けられる。

台座フレーム１５は、下部フレーム１４よりも下方（プロペラガード本体１０の最下面）に、上部フレーム１３と略平行に設置され、飛行体１の着陸時に地面などの物体に接するフレームである。台座フレーム１５は、飛行体１の着陸時に安定性を図り、飛行体１の底部を保護する。飛行時のバランスを取るために、上部フレーム１３、下部フレーム１４、及び台座フレーム１５の中心点は、飛行体本体２０の中心軸上に位置させることが望ましい。

連結フレーム１１は、上部フレーム１３、下部フレーム１４、及び台座フレーム１５を連結させるフレームである。連結フレーム１１は、上部フレーム１３及び下部フレーム１４を連結させる第１連結部１１２と、下部フレーム１４及び台座フレーム１５を連結させる第２連結部１１３と、を有する。図２の例では、上部フレーム１３、下部フレーム１４、及び台座フレーム１５、並びに連結フレーム１１は、飛行体本体２０のプロペラ３０を囲うように構成されるプロペラガード本体１０を構成する。図２に示したプロペラガード本体１０の形状は一例である。また、説明の簡略化のため、以下の実施形態では、一例として、プロペラガード本体１０は、鉛直上方から見た場合に円形に見える外縁を有する。もっとも、プロペラガード本体１０は任意の形状を取ることができる。

回動部材４０は、プロペラガード本体１０の側面に設けられ、プロペラガード本体１０の外側に位置する鉛直面と接した場合に、少なくとも水平の基軸Ｌ０を中心に回動することができる。この基軸Ｌ０は、例えば、プロペラガード本体１０又は飛行体本体２０の鉛直の中心軸と回動部材４０とを含む平面に直交する水平の軸とすることができる。図３Ａ及び図３Ｂは回動部材４０の一例を示している。図３Ａは、ボールキャスター４０ａを示しており、任意の方向に回動することができる回動部材４０として用いることができる。図３Ｂは、ベアリングローラー４０ｂであり、予め定められた基軸Ｌ１を中心に回動することができる。回動部材４０としてベアリングローラー４０ｂが用いられるときは、ベアリングローラー４０ｂは、その基軸Ｌ１が水平となるようにプロペラガード本体１０に取り付けられる。

図４は、一実施形態に係るプロペラガード本体１０及び回動部材４０を備える飛行体１が鉛直上向きの移動時に壁面に接触した様子を示す。図４に示すように、プロペラガード本体１０を装着した飛行体１を構造物５１内で上昇させる際に、飛行体１がＤ１方向に風を吐き出してＦ１方向に移動し、構造物５１の壁面等に回動部材４０が接触したとする。この場合、回動部材４０は、少なくとも水平の基軸Ｌ０を中心に回動することができるため、構造物５１の壁面等に回動部材４０を添わせながら、鉛直方向に移動することができる。したがって、このような回動部材４０を備えたプロペラガード２を設けた飛行体１は、構造物５１の壁面等にプロペラガード本体１０が引っかかることを防ぐことができ、物体との接触による飛行体１の回転の発生を抑制することが可能である。

また、回動部材４０として、ボールキャスター４０ａのように、任意の方向に回動可能な部材を用いることで、飛行体１が構造物５１の壁面等に接触した場合に、壁等への引っかかりをさらに効果的に防ぐことができる。例えば、斜めに移動しながら飛行体１が構造物５１の壁面等に接触した場合、壁面等にボールキャスター４０ａを斜め方向に添わせながら飛行体１を移動させることができ、より効果的に引っかかりを防ぐことができる。したがって、物体との接触による飛行体１の回転の発生をさらに抑制し、バランスの喪失による落下及び壁への吸いつきを効果的に防止することが可能である。

プロペラガード２は、複数の回動部材４０を備えてもよい。図５は、複数の回動部材４０ｐ、４０ｑがプロペラガード本体１０に取り付けられた飛行体１の側面図の一例である。図６は、プロペラガード本体１０及び複数の回動部材４０を備える飛行体１が鉛直上向きの移動時に壁面に接触した様子を示す。プロペラガード２が複数の回動部材４０ｐ、４０ｑを備えることで、飛行体１は、構造物５１の壁面等に接触した場合に、より安定して、構造物５１の壁面等に回動部材４０を添わせながら移動することができる。したがって、飛行体１は、基本姿勢を維持することがより容易になり、物体との接触による飛行体１の回転の発生をさらに抑制することが可能である。

図７Ａは、同一の水平方向の位置に複数の回動部材４０ｘ、４０ｙが設けられたプロペラガード２の側面図の一例である。図７Ａのように、鉛直軸Ｌ２に複数の回動部材４０ｘ、４０ｙが並んでいるプロペラガード２を備えた飛行体１の回動部材４０ｘ、４０ｙが構造物５１の壁等に接触した場合、鉛直軸Ｌ２が支点となって、飛行体１が回転するおそれがある。図７Ｂは、同一の水平方向の位置に複数の回動部材４０ｘ、４０ｙが設けられたプロペラガード２を備える飛行体１の上面図の一例である。図７Ｂのように、図７Ａに例示したプロペラガード２を備える飛行体１の回動部材４０ｘ、４０ｙが構造物５１の壁等に接触した場合、鉛直軸Ｌ２が支点となって、方向Ｄ２へ飛行体１が回転するおそれがある。

また、図７Ｃは、同一の鉛直方向の位置に複数の回動部材４０ｚ、４０ｗが設けられたプロペラガード２の側面図の一例である。図７Ｃのように、水平軸Ｌ３に複数の回動部材４０ｚ、４０ｗが並んでいるプロペラガード２を備えた飛行体１の回動部材４０ｚ、４０ｗが構造物５１の壁等に接触した場合、水平軸Ｌ３が支点となって、飛行体１が回転するおそれがある。図７Ｄは、同一の鉛直方向の位置に複数の回動部材４０ｚ、４０ｗが設けられたプロペラガード２を備える飛行体１の上面図の一例である。図７Ｄのように、図７Ｃに例示したプロペラガード２を備える飛行体１の回動部材４０ｚ、４０ｗが構造物５１の壁等に接触した場合、水平軸Ｌ３が支点となって、方向Ｄ３へ飛行体１が回転するおそれがある。

そこで、複数の回動部材４０が設けられる場合、図５のように、プロペラガード本体１０の外側に位置する平面と同時に接することができる第１の回動部材４０ｐと第２の回動部材４０ｑは、鉛直方向の位置及び水平方向の位置が異なるようにしてもよい。これにより、同時に壁面に接触した複数の回動部材４０が支点となって飛行体１が回転することを防ぐことが可能となる。

また、複数の回動部材４０を設けるときは、鉛直上方から見て互いに隣接して設けられた任意の２つの回動部材４０ｐ、４０ｑに対して、その２つの回動部材４０ｐ、４０ｑに接する、プロペラガード本体１０の外側に位置する鉛直平面が存在するようにしてもよい。図８は、そのようなプロペラガード２を鉛直上方から見た上面図である。図８では、鉛直上方から見て隣接して設けられた回動部材４０ｐ及び回動部材４０ｑは構造物５１に接触しているが、構造物５１の境界はプロペラガード本体１０の外側になるため、プロペラガード本体１０と構造物５１との間には隙間９０がある。このように、鉛直上方から見て互いに隣接して設けられた任意の２つの回動部材４０ｐ、４０ｑに対して、その２つの回動部材４０ｐ、４０ｑに接する、プロペラガード本体１０の外側に位置する鉛直平面が存在するようにしてもよい。これにより、プロペラガード本体１０が直接、構造物５１の壁等に接触することを防止することができ、物体との接触による飛行体１の回転の発生をさらに抑制することが可能である。

また、上記の説明では、プロペラガード本体１０に回動部材４０を備えた例を説明したが、飛行体１に回動部材４０を備えるようにしてもよい。これにより、上記のプロペラガード２と同様の原理で、回動部材４０を構造物５１の壁面等添わせながら飛行体１を移動させることができ、物体との接触による飛行体１の回転の発生を抑制することが可能となる。また、上記の回動部材４０は、飛行体本体２０又はプロペラガード本体１０に取り付けられた状態ではなく、飛行体本体２０又はプロペラガード本体１０に取り付け可能な部品として提供されてもよい。

１ 飛行体
２ プロペラガード
１０ プロペラガード本体
１１ 連結フレーム
１３ 上部フレーム
１４ 下部フレーム
１５ 台座フレーム
２０ 飛行体本体
３０ プロペラ
３１ モーター
４０ 回動部材
４０ａ ボールキャスター
４０ｂ ベアリングローラー
５０ マンホール
５１ 構造物
５２ ステップ
５３ マンホール蓋の受枠
１１２ 第１連結部
１１３ 第２連結部

Claims (4)

1. 飛行体のプロペラを囲うように構成されるプロペラガード本体と、
   前記プロペラガード本体の側面に設けられた複数の回動部材と
   を備え、
   前記複数の回動部材は、前記プロペラガード本体の外側に位置する鉛直面と接した場合に、少なくとも水平の基軸を中心に回動することができ、
   前記プロペラガード本体の外側に位置する平面と同時に接することができる第１の前記回動部材と第２の前記回動部材は、鉛直方向の位置及び水平方向の位置が異なるように、前記プロペラガード本体の側面に設けられ、
   前記複数の回動部材には、前記プロペラガード本体の外側に位置する平面と同時に接することができる、鉛直方向の位置又は水平方向の位置が同一である２つ以上の前記回動部材が含まれない、
   プロペラガード。
2. 前記回動部材は、任意の方向に回動することができる、請求項１に記載のプロペラガード。
3. 鉛直上方から見て互いに隣接して設けられた任意の２つの前記回動部材に対して、当該２つの回動部材に接する、前記プロペラガード本体の外側に位置する鉛直平面が存在する、請求項１又は２に記載のプロペラガード。
4. 飛行体であって、
   前記飛行体の側面に設けられた複数の回動部材を備え、
   前記複数の回動部材は、前記飛行体の外側に位置する鉛直面と接した場合に、少なくとも水平の基軸を中心に回動することができ、
   前記飛行体の外側に位置する平面と同時に接することができる第１の前記回動部材と第２の前記回動部材は、鉛直方向の位置及び水平方向の位置が異なるように、前記飛行体の側面に設けられ、
   前記複数の回動部材には、前記飛行体の外側に位置する平面と同時に接することができる、鉛直方向の位置又は水平方向の位置が同一である２つ以上の前記回動部材が含まれない、
   飛行体。

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