JPWO2020013264A1 - 飛行体 - Google Patents
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Abstract
Description
機体と、前記機体に搭載されていて複数のプロペラを個別に回転駆動する複数のプロペラ駆動モーターと、を有し、前記機体は、前記複数のプロペラ駆動モーターを支持する複数の支持アームが結合されてなるフレームを有する飛行体であって、
前記フレームを含む前記機体の構造部品の緩みやがたつきを検出する弛緩センサーが機体に取り付けられ、
前記弛緩センサーが異常信号を出力したとき、退避行動を行うことを最も主要な特徴とする。
図1乃至図5において、ドローンは、4か所の上下にローターとも呼ばれるプロペラ101−1a、101−1b、101−2a、101−2b、101−3a、101−3b、101−4a、101−4bを有する。これらのプロペラは、ドローンを飛行させるための手段であり、飛行の安定性、機体サイズ、および、バッテリー消費量のバランスを考慮し、2段構成のプロペラが4組、合計8機備えられている。4組のプロペラの回転中心は平面視において長方形の角に位置している。プロペラ101−2a、101−4a側がドローンの進行方向前側になっている。
次に、図6乃至図9も併せて参照しながら、実施形態に係るドローンのフレーム構成および胴体50の構成を詳細に説明する。本明細書において、「胴体」とは、ドローンの動作を制御する制御部品や駆動電源となるバッテリーやセンサー類などを搭載する部分で、ヘリコプターや飛行機の胴体に相当する。胴体やフレーム、プロペラ、プロペラ駆動モーターを含むドローン全体を「機体」という。ドローンのフレームは、互いに一体に結合され、かつ、前記複数のプロペラ駆動モーターを支持する複数の支持アームで構成されている。複数の支持アームで構成されるフレームは、上下に所定の間隔をおいて一体に結合された一対のフレームからなる。
上下一対の第2支持アーム11,21の先端部で支持されているプロペラ101−1a、101−1bは、プロペラガード41によって囲まれ、プロペラガード41内で回転する。プロペラガード41は、上下一対の円環状の枠と、これらの枠を一定の間隔をおいて平行に結合する柱状の介在部材と、上下の枠の中心位置にあるハブと、上下それぞれの枠とハブとを結合する複数のスポークと、を有してなる。上下のハブは、その中心をプロペラ101−1a、101−1bの回転中心に一致させて第2支持アーム11,21の先端部に結合されている。
平面視において、4組の各プロペラ101−1a、101−1bと、101−2a、101−2bと、101−3a、101−3bおよび101−4a、101−4bの回転中心を結ぶ線は横長の長方形になっている。前後に並ぶ左側のプロペラガード43,44と、前後に並ぶ右側のプロペラガード41,42との間には空間があり、この空間に、電源バッテリー、制御回路、モーター駆動回路などの内蔵部品を支持する胴体50が配置されている。
前記上側のフレームを構成する二つの第2支持アーム11,12には、GPSセンサー60,60が上向きに取り付けられている。GPSセンサー60,60は、例えばRTKアンテナおよびRTK−GPS(Real Time Kinematic - Global Positioning System)モジュールにより構成されている。GPSセンサー60,60は、ドローンの絶対位置を計測し、計測した位置が例えばプログラム通りの位置であるかどうかを判定し、位置がずれていれば正しい位置になるように前記各駆動モーターの回転を制御する。
以上説明した飛行体およびそのフレームの構成によれば、以下のような冷却効果を得ることができる。
図10に本願発明に係るドローン100の薬剤散布用途の実施例を使用したシステムの全体概念図を模式的に示す。操縦器401は、使用者402の操作によりドローン100に指令を送信し、また、ドローン100から受信した情報、例えば、位置、薬剤量、バッテリー残量、カメラ映像等の情報を表示することができる。操縦器401は、コンピューター・プログラムを稼働する一般的なタブレット端末等の携帯情報機器によって実現されてよい。
図11は、本願発明に係る薬剤散布用ドローンの実施例の制御機能を表したブロック図である。フライトコントローラー501は、ドローン全体の制御を司る構成要素であり、具体的にはCPU、メモリー、関連ソフトウェア等を含む組み込み型コンピューターであってよい。フライトコントローラー501は、操縦器401から受信した入力情報、および、後述の各種センサーから得た入力情報に基づき、ESC(Electronic Speed Control)等の制御手段を介して、モーター102−1a、102−1b、102−2a、102−2b、102−3a、102−3b、102−4a、102―4bの回転数を制御して、ドローン100の飛行を制御する。
次に、本発明の特徴的な構成部分について説明する。図11に示すように、前述の各種センサーに加えて、弛緩センサー530が設けられていて、弛緩センサー530の検出信号がフライトコントローラー501に入力されるように構成されている。弛緩センサー530は、前記第1支持アーム10,20、第2支持アーム11,12,21,22を有してなるフレームを主体とする機体の構造部品の緩みやがたつきを検出するセンサーである。また、後述する通り、弛緩センサー530は、ドローン機体の基板の収容空間内部に配置されていてもよい。
前記フレームを有してなるドローンの機体の構造部品に緩みやがたつきが生じると、機体が異音を発生する。異音は、正常な状態とは異なる周波数帯の音であったり、突発的に、あるいは不規則的に発生する音であったりする。この異音を、前記マイクロホンや加速度センサーなどからなる弛緩センサー530(図11参照)が検出し、異常信号を出力する。フライトコントローラー501は、弛緩センサー530から異常検出信号が入力されると、前記ESCを介して前記各プロペラ駆動モーター102−1a〜102−4bの回転を制御してドローンに退避行動を行わせる。
11 第2支持アーム
12 第2支持アーム
13 補強梁
20 第1支持アーム
21 第2支持アーム
22 第2支持アーム
23 補強梁
50 胴体
51 底板
60 GPSセンサー
153 バッテリー装着空間
530 弛緩センサー
Claims (12)
- 機体と、前記機体に搭載されていて複数のプロペラを個別に回転駆動する複数のプロペラ駆動モーターと、を有し、前記機体は、前記複数のプロペラ駆動モーターを支持するフレームを有する飛行体であって、
前記フレームを含む前記機体の構造部品の緩みやがたつきを検出する弛緩センサーが機体に取り付けられ、
前記弛緩センサーが異常信号を出力したとき、退避行動を行う飛行体。 - 前記弛緩センサーはマイクロホンであり、前記マイクロホンが異音を検出したとき退避行動を行う請求項1記載の飛行体。
- 前記異音は、正常時に生じる周波数帯の音とは異なる周波数帯の音である請求項2記載の飛行体。
- 前記弛緩センサーは加速度センサーであり、前記加速度センサーが異常な加速度を検出したとき退避行動を行う請求項1記載の飛行体。
- 前記加速度センサーは、機体の姿勢を制御するための6軸センサーが兼ねている請求項4記載の飛行体。
- 前記フレームは、一つの第1支持アームと、前記第1支持アームの長さ方向の途中から斜めに対称形に伸びる二つの第2支持アームとを有してなり、前記第1支持アームの両端部および前記第2支持アームの先端部でそれぞれ前記プロペラ駆動モーターを支持している請求項1乃至5のいずれかに記載の飛行体。
- 前記二つの第2支持アームは、それぞれの先端部が広がる方向に前記第1支持アームから延びている請求項6記載の飛行体。
- 前記フレームは、前記二つの第2支持アームを長さ方向の途中位置で連結する補強梁を有する請求項6または7記載の飛行体。
- 前記第1支持アームと前記第2支持アームと前記補強梁を有してなる前記フレームが上下に配置され、上下の前記フレームが柱によって結合され、前記第1支持アーム、前記第2支持アーム、前記補強梁によって台形状の立体空間を構成し、前記立体空間内に前記弛緩センサーが配置されている請求項8記載の飛行体。
- 前記プロペラは、平面視において前後左右の計4か所に配置され、前後のプロペラ間隔よりも左右のプロペラ間隔が広く、前記左右のプロペラの間に振動抑制部品を含む部品を搭載する部品搭載部が配置されている請求項1乃至9のいずれかに記載の飛行体。
- 前記部品搭載部は上下方向に層をなしており、前記振動抑制部品が装着されている層の下の層に前記弛緩センサーが配置されている請求項10記載の飛行体。
- 前記退避行動は、緊急帰還、緊急着陸または緊急停止のいずれかである請求項1乃至11のいずれかに記載の飛行体。
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