JP7805656B2 - 飛行体 - Google Patents

Description

本開示の技術は、飛行体に関する。

日本国特開2021-145586号公報には、機体本体と、機体本体から延びる複数のアームと、アーム先端に配置されたプロペラ及びモータとを備えるドローンが開示されている。

しかし、上記ドローンでは、機体本体の重量が、複数のアーム側の重量に比較して、大きいので、機体本体の重心回りの慣性力が小さく、機体本体への横風等の外乱に対する飛行の安定性が悪い。

そこで、本開示の技術は、外乱に対する飛行の安定性を向上させた飛行体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本開示の技術の第１の態様の飛行体は一端が本体に連結された複数のアームと、前記複数のアームの各々の他端に設けられた取り付け部と、前記取り付け部に取り付けられたプロペラ及び前記プロペラを回転させるためのモータと、を備える飛行体であって、前記取り付け部には、重量物体が備えられる。

第２の態様の飛行体は、前記重量物は、前記重量物体は、前記プロペラ及び前記モータ以外の電気機器、荷物、及び人の少なくとも１つである。

第３の態様の飛行体は、前記電気機器は、モータ用電源である。

第４の態様の飛行体は、前記重量物体を、前記取り付け部と前記本体との間を移動させる移動機構を備え、前記飛行体の飛行が、飛行の安定性を重視する安定性重視モードと、飛行の操縦性を重視する操縦性重視モードとに切り替え可能であり、前記移動機構は、前記飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、前記重量物体を前記取り付け部に移動させ、前記飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、前記重量物体を前記本体に移動させる。

本開示の技術の第１の態様～第４の態様は、外乱に対する飛行の安定性を向上させることができる。
本開示の技術の第４の態様は、安定性重視モードの場合、飛行の安定性を向上させ、操縦性重視モードの場合、操縦性を向上させることができる。

無人飛行体の構成を示す全体斜視図である。 無人飛行体の電気的構成のブロック図である。 移動機構が、無人飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、重量物体を取り付け部に移動させた様子を示す図である。 移動機構が、無人飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、重量物体を本体に移動させた様子を示す図である。

以下、図面を参照して、本開示の技術の実施の形態を説明する。

図１には、無人飛行体１０の構成が示されている。図１に示すように、無人飛行体１０は、エアクラフトとして飛行するための構成と、４枚のプロペラのマルチコプタとして飛行するための構成と、を有する。なお、プロペラは４枚に限定されず、例えば、３枚、５枚、６枚、７枚、８枚等でもよい。

無人飛行体１０のエアクラフトとしての構成は、本体１２を挟んで左右に設けられた一対の固定翼１４Ｌ、１４Ｒと、一対の固定翼１４Ｌ、１４Ｒの各々の先端に設けられ、四角柱の形状の取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１と、取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１の後側に設けられた後側支持柱１６Ｌ３、１６Ｒ３の後端に設けられ、推進力を発生させるエアクラフト用プロペラ２８Ｌ、２８Ｒと、エアクラフト用プロペラ２８Ｌ、２８Ｒを回転させるエアクラフト用モータ２６Ｌ、２６Ｒと、を備えている。

無人飛行体１０のマルチコプタとしての構成は、取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１の前側に設けられた前側支持柱１６Ｌ２、１６Ｒ２の各々の先端下側（又は上側）に設けられたマルチコプタ用プロペラ２０Ｌ、２０Ｒ及び取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１の後側支持柱１６Ｌ３、１６Ｒ３の各々の後部から上側（又は下側）に伸びる伸長支持柱１６Ｌ４、１６Ｒ４の先端に設けられたマルチコプタ用プロペラ２４Ｌ、２４Ｒと、これらのマルチコプタ用プロペラ２０Ｌ、２０Ｒ、２４Ｌ、２４Ｒを回転させるマルチコプタ用モータ１８Ｌ、１８Ｒ、２２Ｌ、２２Ｒと、を備える。

図２には、無人飛行体１０の電気的構成が示されている。図２に示すように、無人飛行体１０の電気的構成は、無人飛行体１０の本体１２に設けられたフライトコントローラＦＣと、フライトコントローラＦＣに電源を供給するバッテリｂと、を備えている。

無人飛行体１０の進行方向に対して左側に設けられた固定翼１４Ｌの先端に設けられた取り付け部１６Ｌ１には、エアクラフト用モータ２６Ｌ、マルチコプタ用モータ１８Ｌ、２２Ｌに電源を供給するバッテリ５２Ｌを備えている。即ち、取り付け部１６Ｌ１に、バッテリ５２Ｌが、設けられている、即ち、取り付けられている。バッテリ５２Ｌと、マルチコプタ用モータ１８Ｌ、２２Ｌ、エアクラフト用モータ２６Ｌとは、電源線５４Ｌ１、５４Ｌ２、５４Ｌ３を介して接続されている。

無人飛行体１０の進行方向に対して右側に設けられた固定翼１４Ｒの先端に設けられた取り付け部１６Ｒ１には、エアクラフト用モータ２６Ｒ、マルチコプタ用モータ１８Ｒ、２２Ｒに電源を供給するバッテリ５２Ｒを備えている。即ち、取り付け部１６Ｒ１に、バッテリ５２Ｒが、設けられている、即ち、取り付けられている。バッテリ５２Ｒと、マルチコプタ用モータ１８Ｒ、２２Ｒ、エアクラフト用モータ２６Ｒとは、電源線５４Ｒ１、５４Ｒ２、５４Ｒ３を介して接続されている。

バッテリ５２Ｌ、５２Ｒは、本開示の技術の「重量物体」の一例である。

このように、本実施の形態では、無人飛行体１０の進行方向に対して右側に設けられた固定翼１４Ｒの先端に設けられた取り付け部１６Ｒ１には、エアクラフト用モータ２６Ｒ、マルチコプタ用モータ１８Ｒ、２２Ｒに電源を供給するバッテリ５２Ｒを備える。また、本実施の形態では、無人飛行体１０の進行方向に対して左側に設けられた固定翼１４Ｌの先端に設けられた取り付け部１６Ｌ１には、エアクラフト用モータ２６Ｌ、マルチコプタ用モータ１８Ｌ、２２Ｌに電源を供給するバッテリ５２Ｌを備えている。よって、本実施の形態は、バッテリ５２Ｒ、５２Ｌを本体１２に備える場合と比較して、アーム側の重量を重くし、本体１２側の重量と軽くしている。従って、本体１２の重心回りの慣性力を大きくすることができる。よって、本実施の形態は、機体本体への横風等の外乱に対する飛行の安定性を、バッテリ５２Ｒ、５２Ｌを本体１２に備える場合より向上させることができる。

また、本実施の形態は、バッテリ５２Ｒ、５２Ｌを本体１２に備える場合と比較して、アーム側の重量を重くし、本体１２側の重量と軽くしているので、アームが本体１２側を支えるための力を小さくでき、アームの強度を弱くすることができる。よって、アームを軽量化することができる。従って、バッテリ５２Ｒ、５２Ｌの総消費電力を、バッテリ５２Ｒ、５２Ｌを本体１２に備える場合と比較して、小さくすることができる。

以上説明した実施の形態では、無人飛行体１０の本体１２に、フライトコントローラＦＣに電源を供給するバッテリｂを備えているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、バッテリｂを省略し、フライトコントローラＦＣには、バッテリ５２Ｌ及びバッテリ５２Ｒから電源を供給するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、無定翼１４Ｒの先端に設けられた取り付け部１６Ｒ１には、エアクラフト用モータ２６Ｒ、マルチコプタ用モータ１８Ｒ、２２Ｒに電源を供給するバッテリ５２Ｒを備え、固定翼１４Ｌの先端に設けられた取り付け部１６Ｌ１には、エアクラフト用モータ２６Ｌ、マルチコプタ用モータ１８Ｌ、２２Ｌに電源を供給するバッテリ５２Ｌを備えている。本開示の技術はこれに限定されない。例えば、取り付け部１６Ｒ１、１６Ｌ１に、プロペラ及びモータ以外の電気機器（バッテリ以外）、荷物、及び人の少なくとも１つを備えるようにしてもよい。なお、例えば、荷物は農薬、電気機器は農薬を散布するための機器としてもよい。また、取り付け部１６Ｒ１、１６Ｌ１に人を備える場合、飛行体は、有人飛行であり、取り付け部１６Ｒ１、１６Ｌ１には、人を保持するための椅子等の保持部が設けられている。

プロペラ及びモータ以外の電気機器（バッテリ以外）、荷物、及び人は、本開示の技術の「重量物体」の一例である。

更に、本実施の形態では、常に、バッテリ５２Ｒは、取り付け部１６Ｒ１に備えられ、バッテリ５２Ｌは、取り付け部１６Ｌ１に備えられているが、本開示の技術はこれに限定されない。

図３には、無人飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、移動機構が、重量物体を取り付け部に移動させた様子が示され、図４には、無人飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、移動機構が、重量物体を本体に移動させた様子が示されている。

図３及び図４に示すように、無人飛行体１０は、バッテリ５２Ｒを取り付け部１６Ｒ１と本体１２との間を移動させる移動機構６０Ｒと、バッテリ５２Ｌを取り付け部１６Ｌ１と本体１２との間を移動させる移動機構６０Ｌと、を備える。なお、移動機構は、ラックアンドピニオン方式を採用した移動機構等がある。

フライトコントローラＦＣは、操縦信号送信機から、無人飛行体の飛行を安定性重視モードにする操縦信号が送信された場合、図３に示すように、移動機構６０Ｌ、６０Ｒを制御して、バッテリ５２Ｌ、５２Ｒを、取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１に移動させる。本体１２の重心回りの慣性力を大きくすることにより、本体への横風等の外乱に対する飛行の安定性を向上させることができる。

フライトコントローラＦＣは、操縦信号送信機から、無人飛行体の飛行を操縦性重視モードにする操縦信号が送信された場合、図４に示すように、移動機構６０Ｌ、６０Ｒを制御して、バッテリ５２Ｌ、５２Ｒを、本体１２に移動させる。本体１２の重心回りの慣性力を小さくすることにより、操縦性を向上させることができる。

その他、例えば、無人飛行体１０を右に旋回する場合、バッテリ５２Ｒを取り付け部１６Ｒ１側に移動させ且つバッテリ５２Ｌを本体１２側に移動させ、無人飛行体１０を左に旋回する場合、バッテリ５２Ｌを取り付け部１６Ｌ１側に移動させ且つバッテリ５２Ｒを本体１２側に移動させるようにしてもよい。操縦性を更に向上させることができる。

前述した実施の形態では、エアクラフト用プロペラ２８Ｌ、２８Ｒを、一対の固定翼１４Ｌ、１４Ｒの各々の先端に設けられた取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１との後端側に設けられた支持柱１６Ｌ３、１６Ｒ３の後端に設けられている。本開示の技術はこれに限定されない。例えば、エアクラフト用プロペラ２８Ｌ、２８Ｒを、飛行体１０の本体１２の先端に１個設けてもよい。

前述した実施の形態では、無人飛行体を例にとり説明したが、本開示の技術はこれに限定されず、有人飛行体を用いていてもよい。

前述した実施の形態では、本体１２を挟んで左右に設けられた一対の固定翼１４Ｌ、１４Ｒの各々の先端に四角柱の形状の取り付け部１６Ｌ１、１６Ｒ１を設けている。本開示の技術はこれに限定されない。固定翼ではない円柱型のアームを複数用いてもよい。

Claims (6)

1. 一端が本体に連結された複数のアームと、
   前記複数のアームの各々の他端に設けられた取り付け部と、
   前記取り付け部に支持柱を介して各々取り付けられたプロペラ及び前記プロペラを回転させるためのモータと、
   を備える飛行体であって、
   前記取り付け部内には、前記プロペラ及び前記モータの各々を除く他の重量物体が備えられる、
   飛行体。
2. 前記重量物体は、前記プロペラ及び前記モータの各々を除く他の電気機器、荷物、及び人の少なくとも１つである、請求項１に記載の飛行体。
3. 前記電気機器は、モータ用電源である、請求項２に記載の飛行体。
4. 前記重量物体を、前記取り付け部と前記本体との間を移動させる移動機構を備え、
   前記飛行体の飛行が、飛行の安定性を重視する安定性重視モードと、飛行の操縦性を重視する操縦性重視モードとに切り替え可能であり、
   前記移動機構は、前記飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、前記重量物体を前記取り付け部に移動させ、前記飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、前記重量物体を前記本体に移動させる、
   請求項１に記載の飛行体。
5. 前記飛行体は、
   エアクラフトとして飛行するための構成と、
   複数枚のプロペラのマルチコプタとして飛行するための構成と、
   を有する、
   請求項１に記載の飛行体。
6. 前記エアクラフトとしての構成として、
   前記本体を挟んで左右に設けられた前記一対のアームと、
   前記一対のアームの各々の先端に設けられた前記取り付け部と、
   前記取り付け部の後側に設けられた後側支持柱の後端に設けられ、推進力を発生させるエアクラフト用プロペラと、
   前記エアクラフト用プロペラを回転させるエアクラフト用モータと、
   を備え
   前記マルチコプタとしての構成として、
   前記一対のアームの各々の先端に設けられた前記取り付け部の前側に設けられた前側支持柱の各々の先端下側又は上側に設けられたマルチコプタ用プロペラと、
   前記一対のアームの各々の先端に設けられた前記取り付け部の後側支持柱の各々の後部から上側又は下側に伸びる伸長支持柱の先端に設けられたマルチコプタ用プロペラと、
   前記マルチコプタ用プロペラを回転させるマルチコプタ用モータと、
   を備える、
   請求項５に記載の飛行体。