WO2020095435A1 - 無人飛行体 - Google Patents

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WO2020095435A1
WO2020095435A1 PCT/JP2018/041651 JP2018041651W WO2020095435A1 WO 2020095435 A1 WO2020095435 A1 WO 2020095435A1 JP 2018041651 W JP2018041651 W JP 2018041651W WO 2020095435 A1 WO2020095435 A1 WO 2020095435A1
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unmanned aerial
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luggage container
unmanned
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拓海 大和
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Definitions

  • the present disclosure relates to unmanned air vehicles for transporting luggage.
  • An unmanned aerial vehicle proposed in the present disclosure includes a plurality of propellers, a plurality of motors that drive the plurality of propellers, a control device that controls the plurality of motors, and at least one of signal transmission and reception. It has a device main body including a wireless device for performing, a luggage container for accommodating luggage, and a float. When the unmanned aerial vehicle is placed on the water, the water level does not reach at least the height of the wireless device due to the buoyancy of the float and the buoyancy according to the volume of the luggage container.
  • the battery and the The water level may reach the height of the motor and at least one component of the device body.
  • a small size float may be utilized so that the water level reaches the height of the at least one component. In this way, the resistance to flight due to the float can be further reduced.
  • the luggage container includes a bottom wall portion forming a bottom surface of the luggage container and a plurality of wall portions forming a plurality of surfaces other than the bottom surface.
  • Have At least the plurality of walls may be liquid-tight. According to this, when an unmanned aerial vehicle falls on the water surface, buoyancy corresponding to the volume of the luggage container can be obtained.
  • the position of at least a part of the float may be higher than a horizontal plane including the bottom surface of the luggage container. According to this, the height of the float is close to the height of the center of gravity of the aircraft 100, so that the attitude stability of the unmanned air vehicle can be improved.
  • the float may intersect with a horizontal plane including the center of gravity of the unmanned aerial vehicle. According to this, the height of the float is close to the height of the center of gravity of the aircraft 100, so that the attitude stability of the unmanned air vehicle can be improved.
  • the device body is surrounded by the plurality of propellers in a plan view of the unmanned aerial vehicle, and the position of the float is
  • the unmanned aerial vehicle may be separated from the apparatus body in the horizontal direction in a plan view. According to this, the attitude stability of the unmanned air vehicle can be improved.
  • the distance from the center of the unmanned aerial vehicle in plan view to the float is determined by the plurality of propellers from the center of the unmanned aerial vehicle in plan view. May be smaller than the distance to the center of. According to this, it is possible to prevent the float from affecting the air flow formed by the rotation of the propeller.
  • the unmanned aerial vehicle according to any one of (1) to (7) may further include a support frame that contacts the ground and supports the unmanned aerial vehicle when the unmanned aerial vehicle lands.
  • the float may be attached to the support frame. According to this, the mounting structure of the float can be simplified.
  • the float may be located at the lower end of the support frame. According to this, at the time of landing of the unmanned aerial vehicle, the float may hit the ground and function as a cushioning material.
  • the float may be located at a position higher than the lower end of the support frame. According to this, a sufficient distance can be secured between the ground and the luggage container when the unmanned aerial vehicle lands. Further, the position of the float can be brought close to the height of the center of gravity of the unmanned air vehicle. As a result, the attitude stability of the unmanned aerial vehicle on the water can be improved.
  • the size of each of the plurality of floats in the up-down direction is different from that of each of the plurality of floats in the front-rear direction and the left-right direction. It may be smaller than the size. According to this, the air resistance during flight due to the float can be reduced.
  • the unmanned aerial vehicle of any of (1) to (11) may further have a deployable parachute. According to this, the attitude of the unmanned aerial vehicle can be stabilized when the unmanned aerial vehicle descends.
  • FIG. It is a top view showing an example of an unmanned aerial vehicle proposed by this indication. It is a side view of the unmanned air vehicle shown in FIG. It is a block diagram which shows the structure of an unmanned air vehicle. It is a side view which shows a mode that the door which comprises the bottom wall part of a luggage container opened. It is a schematic diagram which shows a mode that an unmanned aerial vehicle received the wave on the sea and was inclined. It is a side view which shows the modification of the position of a float. It is a figure which shows another modification of the position of a float. It is a figure which shows the position of a float, and the modification of the shape of a luggage container. It is a figure which shows the example of the unmanned air vehicle which has a parachute.
  • the Z1 direction and the Z2 direction shown in FIG. 2 are referred to as the upper side and the lower side, respectively, and the Y1 direction and the Y2 direction shown in FIG. 2 are referred to as the front side and the rear side, respectively.
  • the X1 direction and the X2 direction shown in FIG. 1 are referred to as the right side and the left side, respectively.
  • the direction along the plane formed by X1-X2 and Y1-Y2 is called the horizontal direction.
  • the unmanned aerial vehicle 100 is a vehicle used for transporting luggage (hereinafter, the unmanned aerial vehicle 100 is simply referred to as a flying vehicle).
  • the air vehicle 100 transports various products such as daily necessities, foodstuffs, electronic devices, and books.
  • the air vehicle 100 is used, for example, for transportation over the sea to a remote island.
  • the flying body 100 may be a device that is remotely controlled by a wireless method, or may be a device that autonomously fly after a target position (landing position) is designated.
  • the flying object 100 is a multicopter capable of vertical takeoff and landing.
  • the flying object 100 has a plurality of propellers 2 and a plurality of motors 3 (see FIG. 2) that rotate the propellers 2 respectively.
  • the aircraft 100 has six propellers 2, but the number of propellers 2 is not limited to six, and may be, for example, 3 to 5, or 7 or more.
  • the motor 3 is arranged directly below the center of the propeller 2, but the position of the motor 3 may not be directly below the propeller 2.
  • the flying body 100 has a device body 20 in the center thereof.
  • the propeller 2 and the motor 3 are arranged at equal intervals in the circumferential direction around the device body 20.
  • the air vehicle 100 has one or more batteries 9.
  • the air vehicle 100 has two batteries 9. Unlike the aircraft 100, the number of the batteries 9 may be one, or may be three or more.
  • the motor 3 is driven by the electric power supplied from the battery 9.
  • the battery 9 is arranged in the center of the flying body 100.
  • the battery 9 is supported by a support frame 30 arranged at the center of the aircraft 100.
  • the aircraft 100 has a plurality of support arms 7 extending horizontally from the device body 20.
  • Each support arm 7 supports the motor 3 at a position apart from the apparatus body 20.
  • Each support arm 7 may have an extension 7a extending further from the position of the motor 3.
  • the extension portion 7a may support the guard cable 8 that surrounds the entire plurality of propellers 2 at its end portion.
  • the device body 20 includes a control device 21, a motor drive device 22, a wireless device 23, and a sensor group 24.
  • the device body 20 has a housing 20a (see FIG. 2) that houses the control device 21, the wireless device 23, and the like.
  • the device body 20 may include a battery that stores electric power to be supplied to the control device 21, in addition to the battery 9 that drives the motor 3.
  • the sensor group 24 includes, for example, a 3-axis gyro sensor and a 3-axis acceleration sensor.
  • the 3-axis gyro sensor outputs a signal according to, for example, the pitch angle, the roll angle, or the yaw angle of the flying object 100.
  • the triaxial acceleration sensor outputs signals according to the longitudinal acceleration, the lateral acceleration, and the vertical acceleration of the flying object 100.
  • the types of sensors included in the sensor group 24 are not limited to this.
  • the sensor group 24 may further include a geomagnetic sensor that outputs a signal according to the orientation of the flying object 100.
  • the wireless device 23 is a device responsible for at least one of signal transmission and signal reception.
  • the wireless device 23 means each of a receiver and a transmitter.
  • the wireless device 23 includes, for example, a GPS (Global Positioning System) receiver.
  • the wireless device 23 also includes, for example, a beacon transmitter that emits a beacon that is a signal including position information of itself.
  • the wireless device 23 may include a receiver that receives a command from an external operation input device (not shown) and a transmitter that transmits the state of the flying object 100 to the external operation input device.
  • the external operation input device is, for example, a personal computer operated by a user of the flying object 100 (an operator who monitors the flight) or a dedicated input device.
  • the wireless device 23 outputs the content of the received signal to the control device 21 or transmits the signal acquired from the control device 21.
  • the air vehicle 100 may include an antenna 23a to which the wireless device 23 is connected.
  • the antenna 23a is attached to, for example, the upper portion of the device body 20 (see FIG. 2).
  • the motor drive device 22 receives electric power from the battery 9 and supplies electric power according to the command value received from the control device 21 to the motor 3.
  • the motor 3 rotates at a speed according to the electric power (voltage) supplied from the motor drive device 22.
  • the air vehicle 100 has a motor drive device 22 for each of the plurality of motors 3. In FIG. 3, two motor drive devices 22 are shown as an example.
  • the control device 21 includes a storage device and a microprocessor that executes a program stored in the storage device.
  • the control device 21 controls the motor 3 based on a signal (information) input from the sensor group 24 and a signal (information) input from the wireless device 23.
  • the control device 21 controls the rotational speed of each of the plurality of motors 3 based on the signals input from the sensor group 24, so that the attitude (pitch angle, roll angle, yaw angle) of the flying object 100 and movement ( Forward, backward, ascend, descend, leftward, rightward).
  • the control device 21 may determine whether the aircraft 100 has landed or has landed. Then, when the control device 21 determines that the aircraft 100 has landed or landed, the control device 21 may transmit the fact via the wireless device 23.
  • the aircraft 100 has a support frame 30.
  • the support frame 30 has, for example, a frame upper portion 30U that supports the device body 20 and the battery 9, and a frame lower portion 30L that extends downward from the frame upper portion 30U.
  • the frame upper portion 30U has two horizontal bars 31 (FIG. 1) that are separated in the left-right direction and extend in the horizontal direction. A plurality of crossbars are bridged between the two horizontal bars 31, and the apparatus main body 20 and the battery 9 are attached to these plurality of bars.
  • the lower frame portion 30L has a plurality of legs 32 extending downward from the horizontal bar 31.
  • the frame lower portion 30L has, for example, four leg portions 32 (see FIG. 1).
  • the frame lower portion 30L has a plurality of lower end bars 33 extending in the horizontal direction and connected to the lower ends of the plurality of leg portions 32.
  • the lower end of the frame lower portion 30L (that is, the lower end bar 33) is located below the lower end of a luggage container 40, which will be described later, and supports the aircraft 100 on the ground during landing of the aircraft 100, and Prevent contact between 40 and the ground.
  • the structure of the support frame 30 is not limited to the example of the aircraft 100.
  • the support frame 30 may have a plate-shaped support base to which the battery 9 and the apparatus main body 20 are attached, and the leg portions 32 may extend downward from the support base.
  • the aircraft 100 has a luggage container 40 (see FIG. 2) for accommodating the luggage G.
  • the luggage container 40 is, for example, a rectangular parallelepiped, and has a bottom wall portion 41, a front wall portion 40a, a rear wall portion 40b, a right side wall portion 40c, a left side wall portion, and an upper wall portion 40e, as shown in FIG. ing.
  • the bottom wall portion 41 is configured by openable and closable doors 41a and 41b.
  • the lower end of the support frame 30 (specifically, the lower end bar 33) is preferably located below the lower ends of the doors 41a and 41b with the doors 41a and 41b of the luggage container 40 opened downward. .
  • the air vehicle 100 may have an actuator that opens and closes the doors 41a and 41b. Then, the control device 21 may drive the actuator to open the doors 41a and 41b when the aircraft 100 lands.
  • the positions of the doors 41a and 41b are not limited to the bottom wall portion 41.
  • the doors 41a and 41b may be provided on the front wall portion 40a, the side wall portion 40c, and the rear wall portion 40b.
  • the luggage container 40 is attached to the support frame 30.
  • the luggage container 40 is attached to the lower side of the frame upper portion 30U.
  • the luggage container 40 is located inside the plurality of legs 32.
  • the device body 20 is located above the luggage container 40.
  • the luggage container 40 is liquid-tight. That is, the luggage container 40 is configured so that external moisture does not enter the inside of the luggage container 40.
  • the entire luggage container 40 is preferably liquid-tight.
  • the front wall portion 40a, the rear wall portion 40b, the right side wall portion 40c, the left side wall portion, and the upper wall portion 40e are integrally molded of resin.
  • the front wall portion 40a, the rear wall portion 40b, the right side wall portion 40c, the left side wall portion 40d, and the upper wall portion 40e are plate materials such as metal, resin, and carbon, two adjacent walls The parts are interconnected so that no ingress of moisture occurs.
  • packing is provided at the edges of the two doors 41a and 41b in order to prevent water from entering through the gap between the two doors 41a and 41b. Further, packings (sealing members) are also provided on the edges of the doors 41a and 41b and the edges of the surrounding wall portions 40a, 40b and 40c in order to prevent water from entering through the gaps between the edges. .
  • the buoyancy of the luggage container 40 can be obtained when the flying body 100 lands, as will be described later.
  • the bottom wall portion 41 of the luggage container 40 does not necessarily have to be sealed. Even in this case, if the luggage container 40 lands in a horizontal posture, the air inside the luggage container 40 stays inside the luggage container 40, so that it is possible to prevent water from entering the luggage container 40. As a result, the buoyancy of the luggage container 40 can be obtained.
  • the flying body 100 has a float 11 for generating buoyancy when the flying body 100 lands on the water.
  • the float 11 is, for example, a resin foam or a bag or box filled with gas.
  • the resin foam include expanded polystyrene and polyvinyl chloride foam (PVC foam).
  • the air vehicle 100 has a plurality of floats 11 arranged apart from each other.
  • the air vehicle 100 has four floats 11 as shown in FIG.
  • the four floats 11 are arranged so as to surround the device body 20 in a plan view of the flying object 100.
  • the number of floats 11 may be one.
  • the float 11 may be formed in an annular shape that surrounds the device body 20 in a plan view of the flying object 100.
  • the number of floats 11 may be five or more.
  • each float 11 be thin. That is, the size Fw1 in the vertical direction of the float 11 is preferably smaller than the size Fw2 in the front-rear direction and the size Fw3 in the left-right direction (see FIG. 1), as shown in FIG. By doing so, the air resistance during flight due to the float 11 can be reduced.
  • the shape of the float 11 is not limited to the example of the flying object 100.
  • the float 11 may have a cylindrical shape.
  • the float 11 may be an airbag. That is, when the control device 21 detects landing of the aircraft 100, the gas generator (inflator) may be ignited, and the bag that is the float 11 may be inflated by the gas generated by the gas generator.
  • the luggage container 40 is liquid-tight. Therefore, the luggage container 40 produces buoyancy on the water and in the water.
  • the buoyancy of the float 11 and the buoyancy according to the volume of the luggage container 40 cause the water surface H1 (see FIG. 2) to reach the height of the wireless device 23 incorporated in the device body 20. do not do.
  • the size and number of the floats 11, the volume of the luggage container 40, and the weight of the aircraft 100 are set so that the water surface H1 does not reach the height of the wireless device 23.
  • the size and number of the floats 11, the volume of the luggage container 40, and the weight of the flying body 100 are set so that the water surface H1 does not reach the height of the apparatus body 20.
  • "when the flying body 100 is placed on the water” in this description means “when the flying body 100 in a state in which luggage is not loaded in the luggage container 40 is placed in fresh water where no waves exist”. To do.
  • the wireless device 23 can operate, so that the risk of the user losing the flying body 100 can be reduced.
  • the position of the flying object 100 can be calculated based on the GPS signal received through the GPS receiver that constitutes the wireless device 23.
  • the beacon including the position information can be transmitted by the beacon transmitter included in the wireless device 23.
  • a user an operator who monitors the flight of the aircraft 100
  • the float 11 can be downsized. As a result, the air resistance during flight due to the float 11 can be reduced.
  • the water surface H1 is at the height of the lower surface 20b (see FIG. 2) of the housing 20a of the apparatus body 20 due to the buoyancy of the float 11 and the buoyancy according to the volume of the luggage container 40. It is desirable not to reach. In this way, the user can more reliably collect the aircraft 100.
  • the housing 20a of the apparatus main body 20 or the electric components inside the housing 20a may be waterproofed.
  • the parts constituting the device body 20 do not necessarily have to be housed in the common housing 20a.
  • the housing that houses the motor drive device 22 and the housing that houses the control device 21 and the wireless device 23 may be separated. Further, the housing that houses the control device 21 and the housing that houses the wireless device 23 may be separated.
  • the water surface H1 does not reach the lower surface of the housing that houses the electrical components necessary for the user to recover the aircraft 100, that is, the electrical components required to identify the position of the aircraft 100.
  • the water surface does not reach the housing containing the wireless device 23 or the housing containing the wireless device 23 and the control device 21.
  • the height of any of the device main body 20, the motor 3, and the battery 9 is increased by the buoyancy of the plurality of floats 11 and the buoyancy according to the volume of the luggage container 40. Also, the water surface H1 may not reach. In other words, the size and number of the floats 11, the volume of the luggage container 40, and the weight of the flying body 100 are set so that the water surface H1 does not reach the height of any of the device body 20, the motor 3, and the battery 9. It may be set. In this way, the user can reuse the flying body 100 after collecting the flying body 100 from the water.
  • the maximum loading weight of the luggage container 40 may be specified.
  • the buoyancy of the plurality of floats 11 and the buoyancy corresponding to the volume of the luggage container 40 cause The water surface H1 may not reach the height of the wireless device 23. By doing so, the recovery of the flying object 100 becomes more reliable.
  • the buoyancy of the plurality of floats 11 and the buoyancy corresponding to the volume of the luggage container 40 cause the device main body 20. It is more desirable that the water surface H1 does not reach the height of.
  • the “state in which buoyancy corresponding to the volume of the luggage container 40 does not act” in this description is a state where water enters the inside of the luggage container 40 because the doors 41a and 41b are open.
  • the position of the battery 9 is the lowest among the battery 9, the motor 3, and the device body 20. Therefore, when the aircraft 100 is placed on the water in a state where the buoyancy corresponding to the volume of the luggage container 40 does not act, the water surface H1 reaches the height of the battery 9, for example.
  • the motor 3 is positioned horizontally with respect to the apparatus body 20, and the position of the lower surface of the apparatus body 20 (the lower surface 20b of the housing 20a) is lower than the lower end of the motor 3.
  • the water surface H1 may reach the height of the lower surface of the apparatus body 20 (the lower surface 20b of the housing 20a) when the flying body 100 is placed on the water in a state where buoyancy corresponding to the volume of the luggage container 40 does not act.
  • the relationship among the heights of the battery 9, the motor 3, and the apparatus body 20 is not limited to the example of the air vehicle 100.
  • the position of the device body 20 may be higher than the motor 3.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a state in which the air vehicle 100 is inclined by receiving waves on the sea, and the antenna 23a is omitted.
  • the aircraft 100 is inclined by an angle ⁇ with respect to a straight line V1 along the vertical direction.
  • a point P1 is the center of gravity of the aircraft 100
  • a point P2 is the intersection of the plane H2 passing through the centers of the plurality of floats 11 and the centerline C1 of the aircraft 100.
  • X Distance from the center of gravity P1 to the intersection P2 M: Weight of the unmanned air vehicle g: Gravitational acceleration ⁇ : Inclination of the aircraft 100 with respect to the vertical direction Y: Distance from the intersection P2 to the float 11 F: Buoyancy of the float 11, that is, If the moment caused by the buoyancy F of the float 11 is larger than the moment caused by the weight M of the flying object 100, the flying object 100 can return to the horizontal attitude without overturning.
  • the distance X from the center of gravity P1 to the intersection P2 is small and the distance Y from the intersection P2 to the float 11 is large. That is, it is desirable that the height of the float 11 is close to the height of the center of gravity P1 and that the distance Y in the horizontal direction from the center line C1 to the float 11 is large.
  • the position of the float 11 is lower than the height of the device body 20.
  • the entire float 11 is lower than the bottom surface (bottom wall portion 41) of the luggage container 40.
  • a part of the float 11 may be located higher than the bottom surface (bottom wall portion 41) of the luggage container 40.
  • the position of the float 11 may be determined so that the horizontal plane H3 including the bottom surface of the luggage container 40 and the float 11 intersect.
  • the upper position of the float 11 may be higher than the horizontal plane H3, while the lower position of the float 11 may be lower than the horizontal plane H3.
  • the position of the float 11 is closer to the height of the center of gravity P1 compared to the example of FIG. As a result, the attitude stability of the landing aircraft 100 can be improved.
  • the float 11 is attached to the support frame 30, for example.
  • the float 11 is attached to the lower end bar 33 and is located at the lower end of the support frame 30.
  • the float 11 hits the ground when the aircraft 100 lands.
  • the float 11 can function as a cushioning material that cushions the collision between the aircraft 100 and the ground.
  • the material of the float 11 is preferably a resin foam in order to secure the strength of the float 11 against collision with the ground.
  • the position of the float 11 is not limited to the examples of FIGS. 2 and 6.
  • the entire float 11 is higher than the height of the bottom wall portion 41 of the luggage container 40 (horizontal plane H3).
  • the plurality of floats 11 are positioned horizontally with respect to the luggage container 40.
  • the height of the float 11 becomes closer to the height of the center of gravity P1 of the air vehicle 100.
  • the stability of the attitude of the flying object 100 can be further improved.
  • the float 11 may intersect with a horizontal plane H4 (see FIG. 7) passing through an intermediate position between the upper end of the device body 20 and the lower end (bottom wall portion 41) of the luggage container 40.
  • the float 11 may intersect with a horizontal plane H5 (see FIG. 7) that passes through the center of gravity P1 of the aircraft 100.
  • the float 11 is attached at a position higher than the lower end (lower end bar 33) of the support frame 30.
  • the float 11 is attached to a middle portion of the leg portion 32 of the support frame 30.
  • the lower end (lower end bar 33) of the support frame 30 may be located below the horizontal plane H3 including the bottom surface (bottom wall portion 41) of the luggage container 40. According to this, it becomes easy to bring the position of the float 11 close to the height of the center of gravity P1 of the aircraft 100A. Further, when the aircraft 100A is landing, a sufficient distance can be secured between the ground and the luggage container 40.
  • the float 11 is horizontally separated from the apparatus body 20 in a plan view of the flying object 100. That is, the float 11 does not have a portion that overlaps with the device body 20 in a plan view of the flying object 100. Further, the distance L1 from the centerline C1 of the aircraft 100 in plan view to the center of the float 11 is smaller than the distance L2 from the centerline C1 of the aircraft 100 in plan view to the center of the propeller 2. With this arrangement of the float 11, it is possible to prevent the float 11 from affecting the air flow formed by the rotation of the propeller 2.
  • the float 11 partially overlaps the trajectory of the rotating propeller 2 in a plan view of the flying object 100. Unlike the example shown in FIG. 1, the float 11 may not overlap the trajectory of the rotating propeller 2 in a plan view of the flying object 100.
  • the float 11 may be located directly below the rotation center of the propeller 2 and the motor 3. That is, the float 11 and the motor 3 may overlap with each other in the plan view of the flying object 100. In this case, it is desirable that the float 11 has a shape that does not easily interfere with the air flow formed by driving the propeller 2. For example, it is desirable that the float 11 has a vertically elongated shape. In addition, the diameter of the float 11 may be gradually reduced downward. As another example, the distance L1 (see FIG. 1) from the centerline C1 of the flying vehicle 100 to the float 11 in plan view may be larger than the distance L2 from the centerline C1 to the center of the motor 3. In this case, the float 11 may be attached to a member different from the support frame 30.
  • a plurality of floats 11 are arranged around the center line C1 along the vertical direction.
  • the plurality of floats 11 are arranged, for example, so that two adjacent floats 11 have the same distance.
  • reference numerals 11A, 11B, 11C, and 11D are shown in parallel on the plurality of floats 11.
  • the distance between the float 11A and the float 11B may be the same as the distance between the float 11A and the float 11D or the distance between the float 11C and the float 11D.
  • the position of the float 11 may be determined in consideration of the shape of the luggage container 40.
  • the size W1 of the luggage container 40 in the front-rear direction is larger than the size W2 in the left-right direction.
  • the moment due to the buoyancy of the luggage container 40 around the centerline C2 along the left-right direction is equal to the buoyancy of the luggage container 40 around the centerline C3 along the front-rear direction. Is larger than the moment due to. Therefore, the distance L5 from the center line C3 along the front-rear direction to the float 11 may be larger than the distance L6 from the center line C2 along the left-right direction to the float 11.
  • the aircraft 100C may further include a deployable parachute 14.
  • a deployable parachute 14 for example, the shock when the flying object 100 collides with the ground or the water surface can be buffered.
  • the attitude of the flying object 100 at the time of falling can be made close to horizontal.
  • the luggage container 40 can function as a float.
  • the parachute 14 can be used to land or land the aircraft 100 in a horizontal posture.
  • the air vehicles 100, 100A, 100B, and 100C include the plurality of propellers 2, the plurality of motors 3 that drive the plurality of propellers 2, the control device 21 that controls the plurality of motors 3, and the signals.
  • the device main body 20 including the wireless device 23 that performs at least one of the transmission and the reception, the luggage container 40 for accommodating luggage, and the float 11.
  • the aircraft proposed in the present disclosure is not limited to the examples of the above-described aircraft 100, 100A, 100B, 100C, and may be modified as appropriate.
  • the shape and size of the luggage container 40, the number of propellers 2, and the shape and number of the floats 11 may be appropriately changed.

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Abstract

飛行体（１００）は、複数のプロペラ（２）と、複数のプロペラ（２）をそれぞれ駆動する複数のモータ（３）と、複数のモータ（３）を制御する制御装置（２１）と、信号の送信と受信の少なくとも一方を行う無線装置（２３）とを含んでいる装置本体（２０）と、荷物を収容するための荷物容器（４０）と、フロート（１１）と、を有している。飛行体（１００）を水上に置いたときに、フロート（１１）の浮力と荷物容器（４０）の容積に応じた浮力とにより、少なくとも無線装置（２３）の高さに水面が達しない。

Description

無人飛行体
　本開示は、荷物を輸送するための無人飛行体に関する。
　近年、ドローンと称される垂直方向で離着陸が可能な無人飛行体の利用が活発になってきている。無人飛行体の利用分野の一つに、荷物の輸送がある。例えば、離島への荷物の輸送に無人飛行体を用いることが検討されている。このような輸送に無人飛行体を利用する場合、無人飛行体が飛行中に海上で着水する可能性がある。着水時に無人飛行体の水没を防ぐためには、無人飛行体にフロートを設けることが有効である。下記特許文献１及び２には、荷物の輸送用ではないものの、フロートを有する無人飛行体が開示されている。
国際公開２０１８／０４２６１０号 特開２０１５－１１７００３号公報
　荷物を輸送する無人飛行体は比較的大きな重量を有するので、飛行体の水没を避けるためには、フロートのサイズを大きくする必要が生じる。ところが、十分な浮力を得るためにフロートのサイズを大きくすると、フロートに起因する飛行中の空気抵抗が大きくなる。
　（１）本開示で提案する無人飛行体は、複数のプロペラと、前記複数のプロペラをそれぞれ駆動する複数のモータと、前記複数のモータを制御する制御装置と、信号の送信と受信の少なくとも一方を行う無線装置とを含んでいる装置本体と、荷物を収容するための荷物容器と、フロートと、を有している。前記無人飛行体を水上に置いたときに、前記フロートの浮力と前記荷物容器の容積に応じた浮力とにより、少なくとも前記無線装置の高さに水面が達しない。
　この構造によると、フロートの浮力だけでなく、荷物容器の浮力が利用されるので、フロートの小型化が可能となる。その結果、フロートに起因する飛行中の空気抵抗を低減できる。また、無人飛行体が水面に落下した場合でも無線装置が動作し得るので、使用者が無人飛行体を失うリスクを軽減できる。
　（２）（１）の無人飛行体において、前記フロートの浮力が作用し、前記荷物容器の容積に応じた浮力が作用しない状態で前記無人飛行体を水上に置いたときに、バッテリと、前記モータと、前記装置本体の少なくとも１つの部品の高さに水面が達してよい。言い換えれば、この少なくとも１つの部品の高さに水面が達するように、小さなサイズのフロートが利用されてよい。こうすれば、フロートに起因する飛行に対する抵抗を、さらに低減できる。
　（３）（１）又は（２）の無人飛行体において、前記荷物容器は、前記荷物容器の底面を構成する底壁部と、前記底面以外の複数の面を構成する複数の壁部とを有している。少なくとも前記複数の壁部は液密に構成されてよい。これによると、無人飛行体が水面に落下した場合に、荷物容器の容積に応じた浮力を得ることができる。
　（４）（１）乃至（３）のいずれかの無人飛行体において、前記フロートの少なくとも一部の位置は前記荷物容器の底面を含む水平面よりも高くてもよい。これによると、フロートの高さが飛行体１００の重心の高さに近くなるので、無人飛行体の姿勢安定性を向上できる。
　（５）（１）乃至（４）のいずれかの無人飛行体において、前記フロートは前記無人飛行体の重心を含む水平面と交差してもよい。これによると、フロートの高さが飛行体１００の重心の高さに近くなるので、無人飛行体の姿勢安定性を向上できる。
　（６）（１）乃至（５）のいずれかの無人飛行体において、前記装置本体は、前記無人飛行体の平面視において、前記複数のプロペラによって取り囲まれており、前記フロートの位置は、前記無人飛行体の平面視において、前記装置本体から水平方向に離れていてもよい。これによると、無人飛行体の姿勢安定性を向上できる。
　（７）（１）乃至（５）のいずれかの無人飛行体において、平面視における前記無人飛行体の中心から前記フロートまでの距離は、平面視における前記無人飛行体の中心から前記複数のプロペラの中心までの距離よりも小さくてもよい。これによると、プロペラの回転により形成される空気流に、フロートが影響することを防ぐことができる。
　（８）（１）乃至（７）のいずれかの無人飛行体は、前記無人飛行体の着陸時に、地面に接し、前記無人飛行体を支持する支持フレームをさらに有してもよい。前記フロートは前記支持フレームに取り付けられてよい。これによると、フロートの取付構造を簡単化できる。
　（９）（８）の無人飛行体において、前記フロートは前記支持フレームの下端に位置してよい。これによると、無人飛行体の着陸時に、フロートが地面にあたり、緩衝材として機能し得る。
　（１０）（８）の無人飛行体において、前記フロートは、前記支持フレームの下端よりも高い位置に、位置してよい。これによると、無人飛行体の着陸時に地面と荷物容器との間に十分な距離を確保できる。また、無人飛行体の重心の高さにフロートの位置を近づけることができる。その結果、水上での無人飛行体の姿勢安定性を向上できる。
　（１１）（１）乃至（１０）のいずれかの無人飛行体において、前記複数のフロートのそれぞれの上下方向でのサイズは、前記複数のフロートのそれぞれの前後方向でのサイズ及び左右方向でのサイズよりも小さくてもよい。これによると、フロートに起因する飛行時の空気抵抗を低減できる。
　（１２）（１）乃至（１１）のいずれかの無人飛行体は、展開可能なパラシュートをさらに有してもよい。これによれば、無人飛行体が下降するときに、無人飛行体の姿勢を安定させることができる。
本開示で提案する無人飛行体の一例を示す平面図である。 図１に示す無人飛行体の側面図である。 無人飛行体の構成を示すブロック図である。 荷物容器の底壁部を構成する扉が開いた様子を示す側面図である。 無人飛行体が海上の波を受けて傾斜した様子を示す模式図である。 フロートの位置の変形例を示す側面図である。 フロートの位置のさらに別の変形例を示す図である。 フロートの位置と荷物容器の形状の変形例を示す図である。 パラシュートを有している無人飛行体の例を示す図である。
　以下において、本開示で提案する無人飛行体の実施形態について説明する。本明細書では、一例として、図１等に示す無人飛行体１００について説明する。
　以下では、図２に示すＺ１方向及びＺ２方向をそれぞれ上方及び下方と称し、図２に示すＹ１方向及びＹ２方向をそれぞれ前方及び後方と称する。また、図１に示すＸ１方向及びＸ２方向をそれぞれ右方及び左方と称する。Ｘ１－Ｘ２及びＹ１－Ｙ２がつくる平面に沿った方向を水平方向と称する。
［全体概要］
　無人飛行体１００は、荷物の輸送に使用される飛行体である（以下では、無人飛行体１００を単に飛行体と称する。）。例えば、飛行体１００は、生活用品や、食材、電子機器、書籍など種々の商品を輸送する。飛行体１００は、例えば、海を越えた離島への輸送に使用される。飛行体１００は、無線方式で遠隔操縦される装置であってもよいし、目標位置（着陸位置）が指定された後は自律飛行する装置であってもよい。
　飛行体１００は、垂直方向で離着陸が可能なマルチコプタである。飛行体１００は、図１に示すように、複数のプロペラ２と、プロペラ２をそれぞれ回転させる複数のモータ３（図２参照）とを有している。飛行体１００は６つのプロペラ２を有しているが、プロペラ２の数は６つに限られず、例えば、３～５つでもよいし、７つ以上でもよい。また、飛行体１００では、モータ３はプロペラ２の中心の直下に配置されているが、モータ３の位置はプロペラ２の直下でなくてもよい。飛行体１００は、その中心部に装置本体２０を有している。プロペラ２及びモータ３は、装置本体２０を中心とする周方向に等間隔で配置されている。
　飛行体１００は１又は複数のバッテリ９を有している。図１において、飛行体１００は２つのバッテリ９を有している。飛行体１００とは異なり、バッテリ９の数は１つでもよいし、３つ以上でもよい。モータ３はバッテリ９から供給される電力によって駆動する。バッテリ９は、飛行体１００の中心部に配置されている。バッテリ９は、飛行体１００の中心部に配置される支持フレーム３０によって支持されている。
　図１に示すように、飛行体１００は、装置本体２０から水平方向に伸びている複数の支持アーム７を有している。各支持アーム７は、装置本体２０から離れた位置で、モータ３を支持している。各支持アーム７は、モータ３の位置からさらに伸びている延長部７ａを有してもよい。そして、延長部７ａは、その端部で、複数のプロペラ２の全体を取り囲むガードケーブル８を支持してもよい。
［装置本体］
　図３に示すように、装置本体２０は、制御装置２１と、モータ駆動装置２２と、無線装置２３と、センサ群２４とを有している。装置本体２０は、これら制御装置２１や、無線装置２３などを収容するハウジング２０ａ（図２参照）を有している。また、装置本体２０は、モータ３を駆動するためのバッテリ９とは別に、制御装置２１に供給する電力を蓄えるバッテリを含んでいてもよい。
　センサ群２４は、例えば、３軸ジャイロセンサや、３軸加速度センサなどを含む。３軸ジャイロセンサは、例えば、飛行体１００のピッチ角や、ロール角、ヨー角に応じた信号を出力する。３軸加速度センサは、飛行体１００の前後方向での加速度、左右方向での加速度、及び上下方向での加速度に応じた信号を出力する。センサ群２４が有しているセンサの種類は、これに限られない。例えば、センサ群２４は、さらに、飛行体１００の向きに応じた信号を出力する地磁気センサを有してもよい。
　無線装置２３は、信号の送信又は受信の少なくとも一方を担う装置である。本明細書において、無線装置２３とは、受信機と送信機のそれぞれを意味する。無線装置２３は、例えばＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を含む。また、無線装置２３は、例えば自身の位置情報を含む信号であるビーコンを発するビーコン発信機を含む。また、無線装置２３は、外部の操作入力装置（不図示）からの指令を受信する受信機や、外部の操作入力装置に飛行体１００の状態を送信する送信機を含んでもよい。外部の操作入力装置は、例えば、飛行体１００の使用者（飛行を監視するオペレータ）が操作するパーソナルコンピュータや専用の入力装置である。無線装置２３は、受信した信号の内容を制御装置２１に向けて出力したり、制御装置２１から取得した信号を送信する。飛行体１００は、無線装置２３が接続されるアンテナ２３ａを有してもよい。アンテナ２３ａは、例えば、装置本体２０の上部に取り付けられる（図２参照）。
　モータ駆動装置２２はバッテリ９から電力を受けて、制御装置２１から受ける指令値に応じた電力をモータ３に供給する。モータ３は、モータ駆動装置２２から供給される電力（電圧）に応じた速度で回転する。なお、飛行体１００は、複数のモータ３のそれぞれについてモータ駆動装置２２を有している。図３では、２つのモータ駆動装置２２が例として示されている。
　制御装置２１は、記憶装置と、記憶装置に格納されているプログラムを実行するマイクロプロセッサとを含んでいる。制御装置２１は、センサ群２４から入力される信号（情報）と無線装置２３から入力される信号（情報）とに基づいてモータ３を制御する。制御装置２１は、センサ群２４から入力される信号に基づき、複数のモータ３のそれぞれの回転速度を制御することにより、飛行体１００の姿勢（ピッチ角、ロール角、ヨー角）と、移動（前進、後退、上昇、下降、左方移動、右方移動）とを制御する。また、制御装置２１は、飛行体１００が着水或いは着陸したか否かを判断してもよい。そして、制御装置２１は、飛行体１００が着水或いは着陸したと判断した場合に、無線装置２３を通して、そのことを送信してもよい。
［支持フレーム］
　図２に示すように、飛行体１００は支持フレーム３０を有している。支持フレーム３０は、例えば、装置本体２０やバッテリ９を支持するフレーム上部３０Ｕと、フレーム上部３０Ｕから下方に伸びているフレーム下部３０Ｌとを有している。フレーム上部３０Ｕは、左右方向で離れており且つ水平方向に伸びている２本の水平バー３１（図１）を有している。２本の水平バー３１の間に複数のクロスバーが掛け渡されており、これら複数のバーに装置本体２０とバッテリ９とが取り付けられている。
　図２に示すように、フレーム下部３０Ｌは、水平バー３１から下方に伸びている複数の脚部３２を有している。フレーム下部３０Ｌは、例えば４本の脚部３２を有する（図１参照）。フレーム下部３０Ｌは、水平方向で伸びており且つ複数の脚部３２の下端に接続されている複数の下端バー３３を有している。フレーム下部３０Ｌの下端（すなわち、下端バー３３）は、後述する荷物容器４０の下端よりも下方に位置しており、飛行体１００の着陸時に飛行体１００を地面の上で支持するとともに、荷物容器４０と地面との接触を防ぐ。
　支持フレーム３０の構造は、飛行体１００の例に限られない。例えば、支持フレーム３０は、バッテリ９や装置本体２０が取り付けられる板状の支持台を有し、その支持台から下方に脚部３２が伸びていてもよい。
［荷物容器］
　飛行体１００は、荷物Ｇを収容するための荷物容器４０（図２参照）を有している。荷物容器４０は、例えば直方体であり、図４に示すように、底壁部４１と、前壁部４０ａ、後壁部４０ｂ、右側壁部４０ｃ、左側壁部、及び上壁部４０ｅを有している。図４に示すように、例えば底壁部４１が、開閉可能な扉４１ａ、４１ｂで構成される。この構造によると、飛行体１００が着陸したときに、扉４１ａ、４１ｂを下側に開くことで、荷物Ｇを落下させることができる。支持フレーム３０の下端（詳細には、下端バー３３）は、荷物容器４０の扉４１ａ、４１ｂを下側に開いた状態で、扉４１ａ、４１ｂの下端よりも下方に位置しているのが望ましい。
　飛行体１００は、扉４１ａ、４１ｂを開閉するアクチュエータを有してもよい。そして、制御装置２１は、飛行体１００が着陸したときに、アクチュエータを駆動して、扉４１ａ、４１ｂを開いてもよい。扉４１ａ、４１ｂの位置は底壁部４１に限られない。例えば、扉４１ａ、４１ｂは前壁部４０ａや、側壁部４０ｃ、後壁部４０ｂに設けられてもよい。
　荷物容器４０は支持フレーム３０に取り付けられている。例えば、荷物容器４０はフレーム上部３０Ｕの下側に取り付けられている。そして、荷物容器４０は、複数の脚部３２の内側に位置している。装置本体２０は、荷物容器４０の上側に位置している。
　荷物容器４０は液密に構成されている。すなわち、荷物容器４０は、外部の水分が荷物容器４０の内部に浸入しないように構成されている。扉４１ａ、４１ｂが閉じられている状態では、荷物容器４０の全体が液密に構成されているのが望ましい。例えば、前壁部４０ａ、後壁部４０ｂ、右側壁部４０ｃ、左側壁部、及び上壁部４０ｅは樹脂によって一体的に成形される。他の例として、前壁部４０ａ、後壁部４０ｂ、右側壁部４０ｃ、左側壁部４０ｄ、及び上壁部４０ｅが、金属や樹脂、カーボンなどの板材である場合、隣り合う２枚の壁部が、水分の浸入を生じないように、相互に接続される。また、２枚の扉４１ａ、４１ｂの縁に、２枚の扉４１ａ、４１ｂの間の隙間からの水分の浸入を防止するために、パッキン（シール部材）が設けられる。さらに、扉４１ａ、４１ｂの縁と、その周りの壁部４０ａ、４０ｂ、４０ｃとの縁にも、それらの縁の隙間からの水分の浸入を防止するために、パッキン（シール部材）が設けられる。
　荷物容器４０が液密であることによって、後述するように、飛行体１００が着水したときに、荷物容器４０の浮力を得ることができる。なお、荷物容器４０の底壁部４１は、必ずしもシールされていなくてもよい。この場合でも、荷物容器４０が水平姿勢で着水すれば、荷物容器４０の内部の空気は荷物容器４０の内部に留まるので、荷物容器４０内に水が浸入することを抑えることができる。その結果、荷物容器４０の浮力を得ることができる。
［フロート］
　飛行体１００は、飛行体１００が着水したときに浮力を生じるためのフロート１１を有している。フロート１１は、例えば、樹脂の発砲体や、気体が充填された袋又は箱である。樹脂の発砲体としては、発泡ポリスチレンや、ポリ塩化ビニルフォーム（ＰＶＣフォーム）などがある。
　飛行体１００は、互いに離れて配置されている複数のフロート１１を有している。飛行体１００は、図１に示すように、４つのフロート１１を有している。４つのフロート１１は、飛行体１００の平面視において装置本体２０を取り囲むように、配置されている。なお、フロート１１の数は１つでもよい。この場合、フロート１１は、飛行体１００の平面視において装置本体２０を取り囲む環状に形成されてよい。また、フロート１１の数は５つ以上であってもよい。
　各フロート１１は薄型であるのが望ましい。すなわち、フロート１１の上下方向でのサイズＦｗ１は、図４に示すように、前後方向でのサイズＦｗ２及び左右方向でのサイズＦｗ３（図１参照）よりも小さいのが望ましい。こうすることによって、フロート１１に起因する飛行時の空気抵抗を低減できる。
　フロート１１の形状は飛行体１００の例に限られない。例えば、フロート１１は円柱形状であってもよい。さらに他の例では、フロート１１は、エアバッグであってもよい。すなわち、制御装置２１が飛行体１００の着水を検知したときに、ガス発生装置（インフレータ）が点火し、ガス発生装置が発生するガスによってフロート１１である袋が膨張してもよい。
［フロートの浮力、及び荷物容器の浮力］
　上述したように、荷物容器４０は液密に構成されている。そのため、荷物容器４０は水上及び水中で浮力を生じる。飛行体１００を水上に置いたときに、フロート１１の浮力と荷物容器４０の容積に応じた浮力とにより、装置本体２０が内蔵する無線装置２３の高さに水面Ｈ１（図２参照）が達しない。言い換えれば、無線装置２３の高さに水面Ｈ１が達しないように、フロート１１のサイズや数、荷物容器４０の容積、飛行体１００の重量が設定されている。望ましくは、装置本体２０の高さに水面Ｈ１が達しないように、フロート１１のサイズや数、荷物容器４０の容積、飛行体１００の重量が設定される。なお、この説明にある「飛行体１００を水上に置いたとき」とは、「荷物容器４０に荷物が搭載されていない状態の飛行体１００を、波浪の存在しない真水に置いたとき」を意味する。
　こうすることで、飛行体１００が水面に落下した場合でも、無線装置２３が動作し得るので、使用者が飛行体１００を失うリスクを軽減できる。例えば、無線装置２３を構成するＧＰＳ受信機を通して受信するＧＰＳ信号に基づいて飛行体１００の位置を算出できる。そして、この位置情報を含むビーコンが無線装置２３を構成するビーコン発信機によって送信できる。使用者（飛行体１００の飛行を監視するオペレータ）は、そのビーコンを頼りにして飛行体１００の位置を特定し、飛行体１００を回収できる。
　また、フロート１１の浮力だけでなく、荷物容器４０の浮力が利用されるので、フロート１１の小型化が可能となる。その結果、フロート１１に起因する飛行時の空気抵抗を、低減できる。
　飛行体１００を水上に置いたときに、フロート１１の浮力と且つ荷物容器４０の容積に応じた浮力とにより、装置本体２０のハウジング２０ａの下面２０ｂ（図２参照）の高さに水面Ｈ１が達しないのが望ましい。こうすれば、使用者による飛行体１００の回収がより確実となる。なお、装置本体２０のハウジング２０ａ、或いは、ハウジング２０ａ内の電気部品には防水機能が施されてもよい。
　装置本体２０を構成する部品は、必ずしも共通のハウジング２０ａに収容されていなくてもよい。例えば、モータ駆動装置２２を収容するハウジングと、制御装置２１及び無線装置２３を収容するハウジングは分かれていてもよい。また、制御装置２１を収容するハウジングと、無線装置２３を収容するハウジングも分かれていてもよい。この場合、使用者による飛行体１００の回収に必要な電気部品、すなわち飛行体１００の位置を特定するのに必要な電気部品を収容しているハウジングの下面に水面Ｈ１が達しないのが望ましい。例えば、無線装置２３を収容しているハウジング、又は、無線装置２３及び制御装置２１を収容しているハウジングに水面が達しないのが望ましい。
　飛行体１００を水上に置いたときに、複数のフロート１１の浮力と且つ荷物容器４０の容積に応じた浮力とにより、装置本体２０と、モータ３と、バッテリ９のいずれの部品の高さにも水面Ｈ１が達しなくてもよい。言い換えれば、装置本体２０と、モータ３と、バッテリ９のいずれの部品の高さにも水面Ｈ１が達しないように、フロート１１のサイズや数、荷物容器４０の容積、飛行体１００の重量が設定されてもよい。こうすれば、使用者は、飛行体１００を水上から回収した後に、飛行体１００を再度使用することが可能となる。
　荷物容器４０には最大積載重量が規定されてもよい。この場合、最大積載重量の荷物が荷物容器４０に収容されている状態の飛行体１００を真水に置いたときに、複数のフロート１１の浮力と、荷物容器４０の容積に応じた浮力とにより、無線装置２３の高さに水面Ｈ１が達しなくてもよい。こうすれば、飛行体１００の回収がより確実となる。最大積載重量の荷物が荷物容器４０に収容されている状態の飛行体１００を真水に置いたときに、複数のフロート１１の浮力と、荷物容器４０の容積に応じた浮力とにより、装置本体２０の高さに水面Ｈ１が達しないのが、さらに望ましい。
　フロート１１の浮力が作用するものの、荷物容器４０の容積に応じた浮力が作用しない状態で飛行体１００を水上に置いたときには、バッテリ９と、モータ３と、装置本体２０の少なくとも１つの部品の高さに水面Ｈ１が達してもよい。言い換えれば、この少なくとも１つの部品の高さに水面Ｈ１が達する程度に、小さなサイズのフロート１１が利用され、或いは、フロート１１の数が制限されてよい。こうすれば、フロート１１に起因する飛行中の空気抵抗を低減できる。なお、この説明にある「荷物容器４０の容積に応じた浮力が作用しない状態」とは、例えば扉４１ａ、４１ｂが開いているために、荷物容器４０の内部に水が浸入する状態である。
　図２に示すように、飛行体１００では、バッテリ９と、モータ３と、装置本体２０のなかでは、バッテリ９の位置が最も低い。したがって、荷物容器４０の容積に応じた浮力が作用しない状態で飛行体１００を水上に置いたときには、例えば、バッテリ９の高さに水面Ｈ１が達する。モータ３は装置本体２０に対して水平方向に位置し、装置本体２０の下面（ハウジング２０ａの下面２０ｂ）の位置は、モータ３の下端よりも低い。荷物容器４０の容積に応じた浮力が作用しない状態で飛行体１００を水上に置いたとき、装置本体２０の下面（ハウジング２０ａの下面２０ｂ）の高さに水面Ｈ１が達してもよい。なお、バッテリ９、モータ３、及び装置本体２０の高さの関係は、飛行体１００の例に限られない。例えば、装置本体２０の位置は、モータ３よりも高くてもよい。
［フロートの位置］
　図５は、飛行体１００が海上の波を受けて傾斜した様子を示す模式図であり、アンテナ２３ａは省略されている。飛行体１００は鉛直方向に沿った直線Ｖ１に対して角度θだけ傾いている。また、この図において、点Ｐ１は飛行体１００の重心であり、点Ｐ２は複数のフロート１１の中心を通る平面Ｈ２と飛行体１００の中心線Ｃ１との交点である。
　飛行体１００が波を受けて傾いたとき、次の関係式（１）が満たされれば、飛行体１００は水平姿勢に戻ることができる。
Ｘ×Ｍｇ×ｔａｎθ＜Ｙ×Ｆ　　　　・・・（１）
関係式（１）の各文字は次のとおりである。
Ｘ：重心Ｐ１から交点Ｐ２までの距離
Ｍ：無人飛行体の重量
ｇ：重力加速度
θ：鉛直方向に対する飛行体１００の傾斜度
Ｙ：交点Ｐ２からフロート１１までの距離
Ｆ：フロート１１の浮力
つまり、飛行体１００の重量Ｍに起因するモーメントよりも、フロート１１による浮力Ｆに起因するモーメントが大きければ、飛行体１００は転覆すること無く、水平姿勢に戻ることができる。関係式（１）が成立するために、重心Ｐ１から交点Ｐ２までの距離Ｘが小さく、交点Ｐ２からフロート１１までの距離Ｙが大きいことが望ましい。すなわち、フロート１１の高さが重心Ｐ１の高さに近く、且つ、中心線Ｃ１からフロート１１までの水平方向での距離Ｙが大きいのが望ましい。
［上下方向でのフロートの位置］
　フロート１１の位置は、装置本体２０の高さよりも低い。図２で示す例では、フロート１１の全体が、荷物容器４０の底面（底壁部４１）よりも低い。図２の例とは異なり、フロート１１の一部の位置は、荷物容器４０の底面（底壁部４１）よりも高くてもよい。例えば、図６に示すように、荷物容器４０の底面を含む水平面Ｈ３とフロート１１とが交差するように、フロート１１の位置が定められてもよい。言い換えれば、フロート１１の上部の位置は水平面Ｈ３よりも高い一方で、フロート１１の下部の位置は水平面Ｈ３よりも低くてもよい。フロート１１のこの配置によると、例えば、図２の例に比して、フロート１１の位置が重心Ｐ１の高さに近くなる。その結果、着水した飛行体１００の姿勢安定性を向上できる。
　図２及び図６に示すように、フロート１１は、例えば支持フレーム３０に取り付けられている。これらの図の例では、フロート１１は下端バー３３に取り付けられ、支持フレーム３０の下端に位置している。フロート１１のこの配置によると、飛行体１００の着陸時に、フロート１１が地面にあたる。その結果、飛行体１００と地面との衝突を緩衝する緩衝材として、フロート１１が機能し得る。このようにフロート１１を緩衝材としても用いる場合、地面との衝突に対するフロート１１の強度を確保するために、フロート１１の素材は樹脂の発砲体であることが好ましい。
　フロート１１の位置は、図２及び図６の例に限られない。例えば、図７に示す飛行体１００Ａでは、フロート１１の全体が荷物容器４０の底壁部４１の高さ（水平面Ｈ３）よりも高い。複数のフロート１１が荷物容器４０に対して水平方向に位置している。フロート１１のこの配置によると、フロート１１の高さが飛行体１００の重心Ｐ１の高さにさらに近くなる。その結果、飛行体１００の姿勢の安定性をさらに向上できる。他の例として、フロート１１は、装置本体２０の上端と荷物容器４０の下端（底壁部４１）との中間位置を通る水平面Ｈ４（図７参照）と交差してもよい。さらに他の例として、フロート１１は、飛行体１００の重心Ｐ１を通る水平面Ｈ５（図７参照）と交差してもよい。
　図７に示す飛行体１００Ａでは、フロート１１は、支持フレーム３０の下端（下端バー３３）よりも高い位置に取り付けられている。例えば、フロート１１は、支持フレーム３０の脚部３２の中途部に取り付けられる。その一方で、支持フレーム３０の下端（下端バー３３）は、荷物容器４０の底面（底壁部４１）を含む水平面Ｈ３よりも下方に位置してよい。これによると、飛行体１００Ａの重心Ｐ１の高さにフロート１１の位置を近づけることが容易となる。また、飛行体１００Ａの着陸時に、地面と荷物容器４０との間に十分な距離を確保できる。
［水平方向でのフロートの位置］
　図１に示すように、フロート１１は、飛行体１００の平面視において、装置本体２０から水平方向に離れている。すなわち、フロート１１は、飛行体１００の平面視において、装置本体２０と重なる部分を有していない。また、平面視における飛行体１００の中心線Ｃ１からフロート１１の中心までの距離Ｌ１は、平面視における飛行体１００の中心線Ｃ１からプロペラ２の中心までの距離Ｌ２よりも小さい。フロート１１のこの配置によると、プロペラ２の回転により形成される空気流にフロート１１が影響することを防ぐことができる。
　図１で示す例では、フロート１１は、飛行体１００の平面視においては、回転しているプロペラ２の軌跡と部分的に重なっている。図１で示す例とは異なり、フロート１１は、飛行体１００の平面視においては、回転しているプロペラ２の軌跡と重ならなくてもよい。
　さらに他の例では、フロート１１はプロペラ２の回転中心及びモータ３の直下に位置してもよい。つまり、飛行体１００の平面視において、フロート１１とモータ３とが重なってもよい。この場合、フロート１１は、プロペラ２の駆動により形成される空気流の障害となりにくい形状であることが望ましい。例えば、フロート１１は上下方向で細長い形状であるのが望ましい。また、フロート１１の径は下方に向かって漸進的に小さくなってもよい。他の例として、平面視における飛行体１００の中心線Ｃ１からフロート１１までの距離Ｌ１（図１参照）は、中心線Ｃ１からモータ３の中心までの距離Ｌ２よりも大きくてもよい。この場合、フロート１１は、支持フレーム３０とは異なる部材に取り付けられてもよい。
　複数のフロート１１は、上下方向に沿った中心線Ｃ１周りに配置されている。複数のフロート１１は、例えば、隣り合う２つのフロート１１の距離が同じになるように配置される。図１では、複数のフロート１１に符号１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄが並記されている。この図に示すように、フロート１１Ａとフロート１１Ｂとの距離は、フロート１１Ａとフロート１１Ｄとの距離や、フロート１１Ｃとフロート１１Ｄとの距離と同じであってよい。
　　これに対して、フロート１１の位置は、荷物容器４０の形状を考慮して決められてもよい。例えば、図８に示す飛行体１００Ｂにおいては、前後方向での荷物容器４０のサイズＷ１は、左右方向でのサイズＷ２よりも大きい。この場合、飛行体１００が着水したとき、左右方向に沿った中心線Ｃ２周りでの荷物容器４０の浮力に起因するモーメントは、前後方向に沿った中心線Ｃ３周りでの荷物容器４０の浮力に起因するモーメントよりも大きくなる。したがって、前後方向に沿った中心線Ｃ３からフロート１１までの距離Ｌ５は、左右方向に沿った中心線Ｃ２からフロート１１までの距離Ｌ６よりも大きくてもよい。
［パラシュート］
　図９に示すように、飛行体１００Ｃは、展開可能なパラシュート１４をさらに有してもよい。パラシュート１４を利用すると、例えば、飛行体１００が地面或いは水面に衝突するときの衝撃を緩衝できる。また、落下時の飛行体１００の姿勢を水平に近づけることができる。その結果、例えば荷物容器４０の底壁部４１と、その周りの板材（前壁部４０ａ、後壁部４０ｂ、右側壁部４０ｃ、左側壁部）との間がシールされていない場合でも、荷物容器４０の内部の空気は荷物容器４０の内部に留まるので、荷物容器４０をフロートとして機能させることができる。例えば、荷物の配送を完了した飛行体１００Ｃが帰還する際、荷物容器４０が開放されていると、底壁部４１と、その周りの板材との間がシールされていないこととなる。このような場合でも、パラシュート１４を利用することによって飛行体１００を水平な姿勢で着陸又は着水させることができる。
［まとめ］
　以上説明したように、飛行体１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、複数のプロペラ２と、複数のプロペラ２をそれぞれ駆動する複数のモータ３と、複数のモータ３を制御する制御装置２１と、信号の送信と受信の少なくとも一方を行う無線装置２３とを含んでいる装置本体２０と、荷物を収容するための荷物容器４０と、フロート１１と、を有している。飛行体１００を水上に置いたときに、フロート１１の浮力と荷物容器４０の容積に応じた浮力とにより、少なくとも無線装置２３の高さに水面が達しない。この構造によると、フロート１１の浮力だけでなく、荷物容器４０の浮力が利用されるので、フロート１１の小型化が可能となる。その結果、フロート１１に起因する飛行中の空気抵抗を低減できる。また、飛行体１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃが水面に落下した場合でも無線装置２３が動作し得るので、使用者が飛行体を失うリスクを軽減できる。
　なお、本開示で提案する飛行体は、上述した飛行体１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの例に限られず、適宜変更されてよい。例えば、荷物容器４０の形状やサイズ、プロペラ２の数、及びフロート１１の形状や数は適宜変更されてよい。
　２　プロペラ、３　モータ、７　支持アーム、７ａ　延長部、８　ガードケーブル、９　バッテリ、１１　フロート、１４　パラシュート、２０　装置本体、２０ａ　ハウジング、２０ｂ　下面、２１　制御装置、２２　モータ駆動装置、２３　無線装置、２３ａ　アンテナ、２４　センサ群、３０　支持フレーム、３０Ｌ　フレーム下部、３０Ｕ　フレーム上部、３１　水平バー、３２　脚部、３３　下端バー、４０　荷物容器、４０ａ　前壁部、４０ｂ　後壁部、４０ｃ　右側壁部、４０ｅ　上壁部、４１　底壁部、４１ａ・４１ｂ　扉、１００・１００Ａ・１００Ｂ・１００Ｃ　無人飛行体。

Claims (12)

  1. 　複数のプロペラと、
    　前記複数のプロペラをそれぞれ駆動する複数のモータと、
    　前記複数のモータを制御する制御装置と、信号の送信と受信の少なくとも一方を行う無線装置とを含んでいる装置本体と、
    　荷物を収容するための荷物容器と、
    　フロートと、を有する無人飛行体であって、
    　前記無人飛行体を水上に置いたときに、前記フロートの浮力と前記荷物容器の容積に応じた浮力とにより、少なくとも前記無線装置の高さに水面が達しない
    　無人飛行体。
  2. 　前記複数のモータに供給する電力を蓄えるバッテリをさらに有し、
    　前記フロートの浮力が作用し、前記荷物容器の容積に応じた浮力が作用しない状態で前記無人飛行体を水上に置いたときに、前記バッテリと、前記モータと、前記装置本体の少なくとも１つの部品の高さに水面が達する
    　請求項１に記載の無人飛行体。
  3. 　前記荷物容器は、前記荷物容器の底面を構成する底壁部と、底面以外の複数の面を構成する複数の壁部とを有し、
    　少なくとも前記複数の壁部は液密に構成されている
    　請求項１又は２に記載される無人飛行体。
  4. 　前記フロートの少なくとも一部の位置は前記荷物容器の底面を含む水平面よりも高い
    　請求項１乃至３のいずれかに記載される無人飛行体。
  5. 　前記フロートは前記無人飛行体の重心を含む水平面と交差する
    　請求項１乃至４のいずれかに記載される無人飛行体。
  6. 　前記装置本体は、前記無人飛行体の平面視において、前記複数のプロペラによって取り囲まれており、
    　前記フロートの位置は、前記無人飛行体の平面視において、前記装置本体から水平方向に離れている
    　請求項１乃至５のいずれかに記載される無人飛行体。
  7. 　平面視における前記無人飛行体の中心から前記フロートまでの距離は、平面視における前記無人飛行体の中心から前記複数のプロペラの中心までの距離よりも小さい
    　請求項１乃至５のいずれかに記載される無人飛行体。
  8. 　前記無人飛行体の着陸時に、地面に接し、前記無人飛行体を支持する支持フレームをさらに有し、
    　前記フロートは前記支持フレームに取り付けられている
    　請求項１乃至７のいずれかに記載される無人飛行体。
  9. 　前記フロートは前記支持フレームの下端に位置している
    　請求項８に記載される無人飛行体。
  10. 　前記フロートは、前記支持フレームの下端よりも高い位置に、位置している
    　請求項８に記載される無人飛行体。
  11. 　前記複数のフロートのそれぞれの上下方向でのサイズは、前記複数のフロートのそれぞれの前後方向でのサイズ及び左右方向でのサイズよりも小さい
    　請求項１乃至１０のいずれかに記載される無人飛行体。
  12. 　展開可能なパラシュートをさらに有している
    　請求項１乃至１１のいずれかに記載される無人飛行体。
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