JPWO2020136804A1

JPWO2020136804A1 - 無人航空機

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Publication number: JPWO2020136804A1
Application number: JP2019540675A
Authority: JP
Inventors: 顕一李
Original assignee: Rakuten Inc
Current assignee: Rakuten Group Inc
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2021-02-15
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN111629964A; US20210221499A1; WO2020136804A1; JP6613014B1; CN111629964B; US11643203B2

Abstract

無人航空機は、下降気流を生じさせるための推進器（１０）と、荷物キャリア（１４）と、荷物キャリア（１４）が自立するように配置された複数の車輪（２６）と、を有する。荷物キャリア（１４）は、荷物（１８）を水平方向で囲んで落下を防止するための複数の縦材（１６）と、荷物（１８）の荷重を複数個所でそれぞれ支える複数の支持具（２０）と、複数の縦材（１６）を相対的な水平移動が可能になるように保持する連結器（２４）と、を含む。複数の支持具（２０）のそれぞれは、複数の縦材（１６）の対応する１つに固定される。複数の車輪（２６）のそれぞれは、複数の縦材（１６）の対応する１つに取り付けられる。複数の車輪（２６）が接地した状態で、複数の縦材（１６）の相対的な水平移動が可能になる。複数の縦材（１６）の相対的な水平移動によって、複数の支持具（２０）から荷物（１８）の離脱が可能になる。

Description

本発明は、無人航空機に関する。

着陸のための降着装置が設けられたドローンが知られており、飛行中には降着装置を格納可能にしたドローンも検討されている。また、荷物の積載及び投下が可能な保持機構を下部に備えたドローンが知られている。

特開２０１８−１２２６７４号公報特開２０１７−１９６９４９号公報

降着装置及び保持機構の両方を備えたドローンは、保持機構が様々な大きさ・形状の荷物に対応する可動式であれば、例えばその外側に降着装置を設けることで対応可能であるが、それではドローンが大型化する。

本発明は、大型化することを抑えて様々な大きさ・形状の荷物に対応することを目的とする。

（１）本発明に係る無人航空機は、下降気流を生じさせるための推進器と、荷物キャリアと、前記荷物キャリアが自立するように配置された複数の車輪と、を有し、前記荷物キャリアは、荷物を水平方向で囲んで落下を防止するための複数の縦材と、前記荷物の荷重を複数個所でそれぞれ支える複数の支持具と、前記複数の縦材を相対的な水平移動が可能になるように保持する連結器と、を含み、前記複数の支持具のそれぞれは、前記複数の縦材の対応する１つに固定され、前記複数の車輪のそれぞれは、前記複数の縦材の前記対応する１つに取り付けられ、前記複数の車輪が接地した状態で、前記複数の縦材の前記相対的な水平移動が可能になり、前記複数の縦材の前記相対的な水平移動によって、前記複数の支持具から前記荷物の離脱が可能になることを特徴とする。

本発明によれば、荷物キャリアは、縦材が水平移動可能であるため、様々な大きさ・形状の荷物に対応している。また、縦材に車輪が取り付けられているので、大型化を抑えて、車輪が接地した状態で縦材の水平移動が可能になっている。

（２）（１）に記載された無人航空機において、前記連結器は、前記複数の縦材のそれぞれを、対応する１つの方向に沿ってのみ移動できるように保持し、前記複数の車輪のそれぞれは、前記複数の縦材の前記対応する１つが移動できる前記方向に沿ってのみ回転可能であることを特徴としてもよい。

（３）（２）に記載された無人航空機において、前記複数の縦材は、移動できる前記方向において異なる複数グループに分けられ、前記複数の車輪は、回転可能な前記方向において異なる複数グループに分けられることを特徴としてもよい。

（４）（１）から（３）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記複数の縦材は、前記複数の支持具のいずれもが固定されない縦材を含むことを特徴としてもよい。

（５）（１）から（４）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記複数の縦材は、前記複数の車輪のいずれもが取り付けられない縦材を含むことを特徴としてもよい。

（６）（１）から（３）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記複数の縦材は、何らの荷重をも支えない縦材を含み、前記何らの荷重をも支えない縦材は、前記複数の縦材によって囲まれたスペースの内側に傾斜できるが前記スペースの外側には傾斜しないように、前記連結器に保持されていることを特徴としてもよい。

（７）（１）から（６）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記複数の車輪の２つ又はそれ以上が、前記複数の縦材の前記対応する１つに取り付けられていることを特徴としてもよい。

（８）（１）から（７）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記推進器は、回転翼を含むことを特徴としてもよい。

（９）（１）から（８）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記複数の車輪のそれぞれと前記複数の縦材の前記対応する１つとの間に介在するダンパをさらに有することを特徴としてもよい。

（１０）（１）から（９）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記連結器は、前記複数の縦材を相対的に水平移動させるためのアクチュエータであることを特徴としてもよい。

（１１）（１）から（１０）のいずれか１項に記載された無人航空機において、前記複数の車輪は、前記複数の支持具によって囲まれる領域の外側に配列されていることを特徴としてもよい。

第１の実施形態に係る無人航空機の斜視図である。荷物キャリアの斜視図である。図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、荷積みの動作を示す図である。図４（Ａ）〜図４（Ｂ）は、荷卸しの動作を示す図である。第２の実施形態に係る無人航空機を示す側面図である。図５に示す無人航空機からの荷卸しを説明する図である。第３の実施形態に係る無人航空機を示す側面図である。第４の実施形態に係る無人航空機を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る無人航空機の斜視図である。無人航空機は、人が搭乗しない航空機であり、例えば、バッテリーで駆動されるドローンであってもよく、エンジンで駆動されてもよい。無人航空機は、下降気流を生じさせるための推進器１０を有する。推進器１０は、回転翼１２（例えばプロペラ）を含む。推進器１０は、回転翼１２を回転させるためのモータやバッテリー（図示せず）を含む。無人航空機は、制御部、記憶部、通信部及びセンサ部を含む（図示せず）。無人航空機は、荷物キャリア１４を有する。

図２は、荷物キャリア１４の斜視図である。荷物キャリア１４は、複数の縦材１６を含む。縦材１６は、無人航空機（荷物キャリア１４）が着陸した状態で、垂直方向（鉛直方向）に延びる。複数の縦材１６は、荷物１８を水平方向で囲んで落下を防止するようになっている。つまり、複数の縦材１６によって囲まれたスペースに荷物１８が積載される。例えば、第１方向Ｄ１に間隔をあけて少なくとも一対（図２の例では二対）の縦材１６Ａが配置され、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に間隔をあけて少なくとも一対（図２の例では一対）の縦材１６Ｂ，１６Ｎが配置されている。

荷物１８の荷重は、複数個所で複数の支持具２０（例えばアーム又は爪）によって支えられる。複数の支持具２０のそれぞれは、複数の縦材１６の対応する１つに固定されている。例えば、支持具２０は、複数の縦材１６に囲まれたスペースの方向に、縦材１６（例えばその下端）から延びている。支持具２０の水平方向の長さは、縦材１６が水平移動する長さよりも短い。対向する一対の縦材１６に、相互に対向する方向に延びる一対の支持具２０が固定されている。対向する一対の支持具２０は離れている。一対の支持具２０の水平方向の長さの合計は、一対の縦材１６の相対的な水平移動の距離よりも小さい。支持具２０が固定された縦材１６は、荷物１８の荷重を支えるようになっている。例えば、支持具２０は、荷物１８の端部のみを支える。したがって、縦材１６を水平移動させる（対向する縦材１６を相互に離れさせる）ことで、荷物１８を支持具２０から脱落させる（支持具２０に支持された荷物１８を投下する）ことができる。なお、複数の縦材１６は、支持具２０を有しない縦材１６Ｂ，１６Ｎを含む。縦材１６Ｂ，１６Ｎは、荷物１８の荷重を支えない。

それぞれの縦材１６は、水平方向に延びるスライドロッド２２に接続されている。スライドロッド２２は、それが延びる方向に沿ってスライドするようになっている。これにより、縦材１６が水平移動可能になり、荷物キャリア１４は、様々な大きさ・形状の荷物１８に対応する。

荷物キャリア１４は、複数の縦材１６を保持する連結器２４を含む。直接的には、スライドロッド２２が連結器２４に保持され、スライドロッド２２を介して、縦材１６が保持される。連結器２４は、複数の縦材１６を相対的な水平移動が可能になるように保持する。相対的な水平移動とは、複数の縦材１６同士の水平移動である。いずれかの縦材１６が水平移動すれば、他のいずれかの縦材１６は止まっていても、相対的な水平移動に含まれる。
連結器２４は、複数の縦材１６のそれぞれ（直接的にはスライドロッド２２）を、対応する１つの方向に沿ってのみ移動できるように保持する。連結器２４は、アクチュエータであって、複数の縦材１６を相対的に水平移動させるようになっている。複数の縦材１６は、移動できる方向において異なる複数グループに分けられ、例えば、第１方向Ｄ１にのみ移動する縦材１６Ａと第２方向Ｄ２にのみ移動する縦材１６Ｂ，１６Ｎを含む。

荷物キャリア１４には複数の車輪２６が取り付けられている。複数の車輪２６によって、荷物キャリア１４は自立するようになっており、図１に示す無人航空機も自立するようになっている。複数の車輪２６のそれぞれは、複数の縦材１６の対応する１つに取り付けられている。車輪２６が取り付けられるが支持具２０が固定されない縦材１６Ｂは、荷物１８の荷重は支えないが、推進器１０の荷重は支えるようになっている。

複数の車輪２６が接地した状態で、複数の縦材１６の相対的な水平移動が可能になる。したがって、別にランディングギアを設ける必要がないので大型化を抑えることができる。

複数の車輪２６のそれぞれは、複数の縦材１６の対応する１つが移動できる方向に沿ってのみ回転可能である。複数の車輪２６は、回転可能な方向において異なる複数グループに分けられ、例えば、第１方向Ｄ１にのみ回転する車輪２６Ａと第２方向Ｄ２にのみ回転する車輪２６Ｂを含む。したがって、複数の車輪２６は、全てが接地すると回転することができない。これにより、荷物キャリア１４又は無人航空機は移動しなくなり、風などによる移動を防止することができる。

複数の縦材１６は、荷物１８を水平方向で囲んで落下を防止するが、何らの荷重をも支えない縦材１６Ｎを含む。縦材１６Ｎには、いずれの支持具２０も固定されず、いずれの車輪２６も取り付けられない。縦材１６Ｎは、複数の縦材１６によって囲まれたスペースの内側に傾斜できるがスペースの外側には傾斜しないように、連結器２４に保持されている。この動きは、図示しないヒンジによって可能であり、荷積みのときに使用される。

図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は、荷積みの動作を示す図である。図３（Ａ）に示すように、荷積みのときには、荷物１８は、縦材１６Ｎに向けて搬送する。なお、荷積みのときには、複数の縦材１６によって囲まれるスペースが大きいことが好ましい。そのため、複数の縦材１６は、相互に離れる方向（外方向）に水平移動させておく。

図３（Ｂ）に示すように、縦材１６Ｎを、複数の縦材１６によって囲まれたスペースの内側に傾斜させながら、荷物１８を積み込む。荷物１８の荷重は、複数の支持具２０で支持させる。

図３（Ｃ）に示すように、複数の縦材１６に囲まれたスペースに荷物１８を入れると、傾斜した縦材１６Ｎは、垂直方向に延びる位置に戻る。この動作は、重力によってなされるようにしてもよいし、図示しない弾性体（バネやゴム）を使用してもよい。

図３（Ｄ）に示すように、複数の縦材１６を相互に接近する方向（内方向）に水平移動させる。このとき、縦材１６Ｎは、外側には傾斜しないので、他の縦材１６と同様に、荷物１８の落下を防ぐことができる。縦材１６が水平移動することで、荷物キャリア１４は、様々な大きさ・形状の荷物１８に対応する。こうして、荷積みが完了すると、無人航空機は、離陸し、飛行し、目的地に着陸する。

図４（Ａ）〜図４（Ｂ）は、荷卸しの動作を示す図である。着陸したときに、図４（Ａ）に示すように、荷物１８は複数の縦材１６に囲まれて落下が防止されている。そして、図４（Ｂ）に示すように、複数の縦材１６を相互に離れる方向（外方向）に水平移動させる。支持具２０は、荷物１８の端部のみを支持しているので、複数の縦材１６の相対的な水平移動によって、複数の支持具２０から荷物１８を離脱させて荷物１８の投下が可能になる。

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態に係る無人航空機を示す側面図である。無人航空機は、推進器２１０、荷物キャリア２１４及び複数の車輪２２６を含む。これらの詳細は、第１の実施形態で説明した内容が該当する。荷物２１８は、複数の支持具２２０によって支持され、複数の縦材２１６によって落下が防止される。また、複数の車輪２２６のそれぞれと複数の縦材２１６の対応する１つとの間にダンパ２２８が介在する。ダンパ２２８は、無人航空機の着陸時の衝撃を吸収する。

図６は、図５に示す無人航空機からの荷卸しを説明する図である。本実施形態でも、複数の縦材２１６の相対的な水平移動によって、複数の支持具２２０から荷物２１８を離脱させて荷物２１８の投下が可能になる。詳しくは、第１の実施形態で説明した内容が該当する。

［第３の実施形態］
図７は、第３の実施形態に係る無人航空機を示す側面図である。本実施形態では、複数の車輪３２６は、複数の支持具３２０によって囲まれる領域の外側に配列されている。詳しくは、縦材３１６から支持具３２０が突出する方向とは反対に、ブラケット３３０が突出し、ブラケット３３０に車輪３２６が取り付けられている。それ以外の内容は、第２の実施形態で説明した内容が該当する。

［第４の実施形態］
図８は、第４の実施形態に係る無人航空機を示す側面図である。本実施形態では、複数の車輪４２６の２つ又はそれ以上が、複数の縦材４１６の対応する１つに取り付けられている。詳しくは、縦材４１６から支持具４２０が突出する方向とは反対に、ブラケット４３０が突出し、ブラケット４３０に２つ以上の車輪４２６が取り付けられている。それ以外の内容は、第２の実施形態で説明した内容が該当する。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、実施形態で説明した構成は、実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えることができる。

Claims

下降気流を生じさせるための推進器と、
荷物キャリアと、
前記荷物キャリアが自立するように配置された複数の車輪と、
を有し、
前記荷物キャリアは、荷物を水平方向で囲んで落下を防止するための複数の縦材と、前記荷物の荷重を複数個所でそれぞれ支える複数の支持具と、前記複数の縦材を相対的な水平移動が可能になるように保持する連結器と、を含み、
前記複数の支持具のそれぞれは、前記複数の縦材の対応する１つに固定され、
前記複数の車輪のそれぞれは、前記複数の縦材の前記対応する１つに取り付けられ、前記複数の車輪が接地した状態で、前記複数の縦材の前記相対的な水平移動が可能になり、
前記複数の縦材の前記相対的な水平移動によって、前記複数の支持具から前記荷物の離脱が可能になることを特徴とする無人航空機。
請求項１に記載された無人航空機において、
前記連結器は、前記複数の縦材のそれぞれを、対応する１つの方向に沿ってのみ移動できるように保持し、
前記複数の車輪のそれぞれは、前記複数の縦材の前記対応する１つが移動できる前記方向に沿ってのみ回転可能であることを特徴とする無人航空機。
請求項２に記載された無人航空機において、
前記複数の縦材は、移動できる前記方向において異なる複数グループに分けられ、
前記複数の車輪は、回転可能な前記方向において異なる複数グループに分けられることを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記複数の縦材は、前記複数の支持具のいずれもが固定されない縦材を含むことを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記複数の縦材は、前記複数の車輪のいずれもが取り付けられない縦材を含むことを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記複数の縦材は、何らの荷重をも支えない縦材を含み、
前記何らの荷重をも支えない縦材は、前記複数の縦材によって囲まれたスペースの内側に傾斜できるが前記スペースの外側には傾斜しないように、前記連結器に保持されていることを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記複数の車輪の２つ又はそれ以上が、前記複数の縦材の前記対応する１つに取り付けられていることを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記推進器は、回転翼を含むことを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記複数の車輪のそれぞれと前記複数の縦材の前記対応する１つとの間に介在するダンパをさらに有することを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記連結器は、前記複数の縦材を相対的に水平移動させるためのアクチュエータであることを特徴とする無人航空機。
請求項１から３のいずれか１項に記載された無人航空機において、
前記複数の車輪は、前記複数の支持具によって囲まれる領域の外側に配列されていることを特徴とする無人航空機。