WO2021074986A1 - 飛行体 - Google Patents

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WO2021074986A1
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鈴木陽一
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株式会社エアロネクスト
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00—Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/32—Rotors
    • B64C27/33—Rotors having flexing arms

Definitions

  • the present invention relates to an air vehicle.
  • flying objects such as drones and unmanned aerial vehicles (UAVs) have become widespread.
  • flying objects such as drones and unmanned aerial vehicles (UAVs)
  • UAVs unmanned aerial vehicles
  • a multicopter type having a plurality of rotor blades can be mentioned (see, for example, Patent Document 1).
  • one object of the present invention is to provide an airframe capable of efficiently reducing the horizontal dimension of the airframe.
  • the flying object according to the present invention has two first frames arranged in a second direction intersecting the first direction with the first direction as the longitudinal direction, and the second frame having the second direction as the longitudinal axis and superposed on the two first frames.
  • the second frame includes two second frames arranged in the first direction, a first rotor attached to both ends of the first frame, and a second rotor attached to both ends of the second frame.
  • the frame is provided with a hinge portion capable of folding the second frame in the middle thereof.
  • the flying object according to the embodiment of the present invention has the following configuration.
  • the first rotor blades attached to both ends of the first frame and A second rotor blade attached to both ends of the second frame is provided.
  • the second frame is provided with a hinge portion capable of folding the second frame in the middle thereof.
  • Aircraft [Item 2] The flying object according to item 1.
  • the second frame When the second frame is in the folded position, it is folded in pairs and The pair is composed of a first arm and a second arm that are folded so as to overlap each other in a side view.
  • Aircraft. [Item 3] The flying object according to item 1 or item 2.
  • the two first frames are laid horizontally on the two second frames in a grid pattern. Aircraft.
  • the flying object 1 includes a rotary blade 2, a motor 3 for rotating the rotary blade 2, and a frame 4 to which the motor 3 is attached. There is.
  • the rotor blade 2 rotates in response to the output from the motor 3.
  • the rotation of the rotor 2 generates a propulsive force for taking off the flying object 1 from the starting point, moving it horizontally, and landing it at the destination.
  • the rotary blade 2 can rotate to the right, stop, and rotate to the left.
  • the blade has an elongated shape. Any number of blades (rotors) (eg, 1, 2, 3, 4, or more blades) may be used. Further, the shape of the blade can be any shape such as a flat shape, a bent shape, a twisted shape, a tapered shape, or a combination thereof. The shape of the blade can be changed (for example, expansion / contraction, folding, bending, etc.). The blades may be symmetrical (having the same upper and lower surfaces) or asymmetric (having different shaped upper and lower surfaces). The blades can be formed into air wheels, wings, or geometric shapes suitable for generating dynamic aerodynamic forces (eg, lift, thrust) as the blades move through the air. The geometry of the blades can be appropriately selected to optimize the dynamic air characteristics of the blades, such as increasing lift and thrust and reducing drag.
  • rotors e. 1, 2, 3, 4, or more blades
  • the shape of the blade can be any shape such as a flat shape, a bent shape, a twisted shape,
  • the motor 3 causes the rotary blades 2 to rotate.
  • the drive unit can include an electric motor, an engine, or the like.
  • the vanes are driveable by the motor and rotate clockwise and / or counterclockwise around the axis of rotation of the motor (eg, the major axis of the motor).
  • the blades can all rotate in the same direction, or can rotate independently. Some of the blades rotate in one direction and the other blades rotate in the other direction.
  • the blades can all rotate at the same rotation speed, and can also rotate at different rotation speeds.
  • the number of rotations can be automatically or manually determined based on the dimensions (for example, size, weight) and control state (speed, moving direction, etc.) of the moving body.
  • the frame 4 is a member that supports the corresponding motor 3 and rotary blade 2, respectively.
  • the frame 4 may be provided with a color-developing body such as an LED to indicate the flight state, flight direction, etc. of the rotary wing aircraft.
  • the frame 4 according to the present embodiment can be formed of a material appropriately selected from carbon, stainless steel, aluminum, magnesium and the like, alloys or combinations thereof.
  • the frame 4 includes two first frames 40 and 40 and two second frames 41 and 41.
  • the first frames 40 and 40 are horizontally laid on the second frames 41 and 41 in a grid pattern.
  • the first frames 40, 40 and the second frames 41, 41 are connected to each other by a conventionally known method.
  • the first frames 40, 40 are arranged at predetermined intervals along the X direction (second direction) intersecting the first direction with the Y direction (first direction) as the longitudinal direction. There is. First rotary blades 20 are attached to both ends of the first frames 40 and 40.
  • the second frames 41, 41 are overlapped with the two first frames 40, 40 with the X direction (second direction) as the longitudinal direction, and are spaced apart from each other along the Y direction (first direction). They are lined up. Second rotors 21 are attached to both ends of the second frames 41 and 41. As shown in FIG. 4, the second frames 41 and 41 are provided with a hinge portion 42 capable of folding the second frames 41 and 41 in the middle thereof.
  • the second frames 41 and 41 when the second frames 41 and 41 are in the folded position, the second frames 41 and 41 are folded in pairs. As shown in FIG. 4, the pair is composed of a first arm 41A and a second arm 41B that are folded so as to overlap each other in a side view. As shown in FIG. 3, in a plan view, the first arm 41A and the second arm 41B are square spaces partitioned by two first frames 40 and 40 and two second frames 41 and 41. It is arranged outside S.
  • the airframe 1 of the present embodiment by making the second frames 41 and 41 foldable, the horizontal dimension of the airframe can be efficiently reduced, and the airframe 1 that is easy to use in the field is provided. it can. Further, it is possible to reduce the trouble of attaching and detaching the second frames 41 and 41.
  • the above-mentioned flying object has a functional block shown in FIG.
  • the functional block in FIG. 5 has a minimum reference configuration.
  • the flight controller is a so-called processing unit.
  • the processing unit can have one or more processors, such as a programmable processor (eg, a central processing unit (CPU)).
  • the processing unit has a memory (not shown), and the memory can be accessed.
  • Memory stores logic, code, and / or program instructions that a processing unit can execute to perform one or more steps.
  • the memory may include, for example, a separable medium such as an SD card or random access memory (RAM) or an external storage device.
  • the data acquired from the cameras and sensors may be directly transmitted and stored in the memory. For example, still image / moving image data taken by a camera or the like is recorded in an internal memory or an external memory.
  • the processing unit includes a control module configured to control the state of the aircraft.
  • the control module adjusts the spatial placement, velocity, and / or acceleration of an air vehicle with six degrees of freedom (translational motion x, y and z, and rotational motion ⁇ x , ⁇ y and ⁇ z).
  • the control module can control one or more of the states of the mounting unit and the sensors.
  • the processing unit is capable of communicating with a transmitter / receiver configured to transmit and / or receive data from one or more external devices (eg, terminals, display devices, or other remote controls).
  • the transmitter / receiver can use any suitable communication means such as wired communication or wireless communication.
  • the transmitter / receiver uses one or more of local area network (LAN), wide area network (WAN), infrared, wireless, WiFi, point-to-point (P2P) network, telecommunications network, cloud communication, and the like. be able to.
  • the transmitter / receiver can transmit and / or receive one or more of the data acquired by the sensors, the processing result generated by the processing unit, the predetermined control data, the user command from the terminal or the remote control, and the like. ..
  • the sensors according to this embodiment may include an inertial sensor (accelerometer, gyro sensor), GPS sensor, proximity sensor (eg, rider), or vision / image sensor (eg, camera).
  • an inertial sensor accelerelerometer, gyro sensor
  • GPS sensor GPS sensor
  • proximity sensor eg, rider
  • vision / image sensor eg, camera
  • the air vehicle of the present invention can be expected to be used as an air vehicle dedicated to home delivery business and as an industrial air vehicle in warehouses and factories. Further, the air vehicle of the present invention can be used in an airplane-related industry such as a multicopter drone, and further, the present invention can be suitably used as an air vehicle for aerial photography equipped with a camera or the like. In addition, it can be used in various industries such as security field, agriculture, and infrastructure monitoring.
  • (First modification) 6 and 7 are views showing a first modification of the frame structure in the flying object of the present invention.
  • this modification as shown in FIG. 6, with respect to the square space S partitioned by the two first frames 40, 40 and the two second frames 41, 41, the four vertices of the square of the space S Is defined clockwise as V1 to V4.
  • the frame structure is opposite to that of the first arm 41A extending in the X direction starting from the midpoint between vertices V1 and V2 and the first arm 41A starting from the midpoint between vertices V3 and V4.
  • a second arm 41B extending in the X direction is provided.
  • the frame structure is provided with a hinge portion 42A in which the first arm 41A can be folded downward and a hinge portion 42B in which the second arm 41B can be folded downward.
  • a hinge portion 42A in which the first arm 41A can be folded downward
  • a hinge portion 42B in which the second arm 41B can be folded downward.
  • FIG. 8 is a diagram showing a second modification of the frame structure in the flying object of the present invention.
  • the first arm 41A is detachably connected to the first frame 40.
  • the second arm 41B is also removably connected to the first frame 40.
  • the first arm 41A and the second arm 41B can be separated from the first frame 40, so that the horizontal dimension of the machine body can be efficiently reduced, and it is easy to use in the field. Can provide a good airframe.
  • Aircraft 20 1st Rotor 21 2nd Rotor 40 1st Frame 41 2nd Frame 41A 1st Arm 41B 2nd Arm 42 Hinge

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Toys (AREA)

Abstract

【課題】機体の水平寸法を効率的に縮小可能な飛行体を提供すること。 【解決手段】本発明による飛行体は、第１方向を長手として前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ２つの第１フレームと、前記第２方向を長手として、前記２つの第１フレームに重ねて前記第１方向に並ぶ２つの第２フレームと、前記第１フレームの両端に取付けられる第１回転翼と、前記第２フレームの両端に取付けられる第２回転翼と、を備え、前記第２フレームには、該第２フレームをその中途で折り畳み可能なヒンジ部が設けられている。

Description

飛行体
　本発明は、飛行体に関する。
　近年、ドローン（Ｄｒｏｎｅ）や無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ　Ａｅｒｉａｌ　Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの飛行体（以下、「飛行体」と総称する）が普及している。例えば、複数の回転翼を有するマルチコプタタイプが挙げられる（例えば 、特許文献１参照）。
特開２０１３－１２９３０１号公報
　特許文献１の飛行体は、アームやロータが機体の水平方向の寸法の大半を占めており、保管時のスペース効率を下げる要因となっている。
　そこで、本発明は、機体の水平寸法を効率的に縮小可能な飛行体を提供することを一つの目的とする。
　本発明による飛行体は、第１方向を長手として前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ２つの第１フレームと、前記第２方向を長手として、前記２つの第１フレームに重ねて前記第１方向に並ぶ２つの第２フレームと、前記第１フレームの両端部に取付けられる第１回転翼と、前記第２フレームの両端部に取付けられる第２回転翼と、を備え、前記第２フレームには、該第２フレームをその中途で折り畳み可能なヒンジ部が設けられている。
　本発明によれば、機体の水平寸法を効率的に縮小可能な飛行体を提供し得る。
本実施の形態による飛行体の平面視図である。 本実施の形態による飛行体の側面視図である。 第２フレームが折り畳まれた状態を示す平面視図である。 第２フレームが折り畳まれた状態を示す側面視図である。 飛行体の一般的な機能ブロック図である。 本発明の飛行体におけるフレーム構造の第１変形例を示す図である（その１）。 本発明の飛行体におけるフレーム構造の第１変形例を示す図である（その２）。 本発明の飛行体におけるフレーム構造の第２変形例を示す図である。
　本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による飛行体は、以下のような構成を備える。
　[項目１]
　第１方向を長手として前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ２つの第１フレームと、
前記第２方向を長手として、前記２つの第１フレームに重ねて前記第１方向に並ぶ２つの第２フレームと、
前記第１フレームの両端部に取付けられる第１回転翼と、
前記第２フレームの両端部に取付けられる第２回転翼と、を備え、
前記第２フレームには、該第２フレームをその中途で折り畳み可能なヒンジ部が設けられている、
飛行体。
　[項目２]
　項目１に記載の飛行体であって、
前記第２フレームが折り畳まれた位置にあるときに、対になって折り畳まれ、
前記対が、側面視において、互いに重なるように折り畳まれる第１アームと第２アームとから構成される、
飛行体。
　[項目３]
　項目１又は項目２に記載の飛行体であって、
　前記２つの第１フレームは、前記２つの第２フレームに井桁状に横架されている、
飛行体。
＜実施の形態の詳細＞
　以下、本発明の実施の形態による飛行体について、図面を参照しながら説明する。
＜本発明による実施の形態の詳細＞
　図１に示されるように、本発明の実施の形態による飛行体１は、回転翼２と、回転翼２を回転させるためのモータ３と、モータ３が取り付けられているフレーム４とを備えている。
　回転翼２は、モータ３からの出力を受けて回転する。回転翼２が回転することによって、飛行体１を出発地から離陸させ、水平移動させ、目的地に着陸させるための推進力が発生する。なお、回転翼２は、右方向への回転、停止及び左方向への回転が可能である。
　本発明の回転翼２は、羽根は細長い形状を有している。任意の羽根（回転子）の数（例えば、１、２、３、４、またはそれ以上の羽根）でよい。また、羽根の形状は、平らな形状、曲がった形状、よじれた形状、テーパ形状、またはそれらの組み合わせ等の任意の形状が可能である。なお、羽根の形状は変化可能である（例えば、伸縮、折りたたみ、折り曲げ等）。羽根は対称的（同一の上部及び下部表面を有する）または非対称的（異なる形状の上部及び下部表面を有する）であってもよい。羽根はエアホイル、ウイング、または羽根が空中を移動される時に動的空気力（例えば、揚力、推力）を生成するために好適な幾何学形状に形成可能である。羽根の幾何学形状は、揚力及び推力を増加させ、抗力を削減する等の、羽根の動的空気特性を最適化するために適宜選択可能である。
　モータ３は、回転翼２の回転を生じさせるものであり、例えば、駆動ユニットは、電気モータ又はエンジン等を含むことが可能である。羽根は、モータによって駆動可能であり、時計方向に及び／または反時計方向に、モータの回転軸（例えば、モータの長軸）の周りに回転する。
　羽根は、すべて同一方向に回転可能であるし、独立して回転することも可能である。羽根のいくつかは一方の方向に回転し、他の羽根は他方方向に回転する。羽根は、同一回転数ですべて回転することも可能であり、夫々異なる回転数で回転することも可能である。回転数は移動体の寸法（例えば、大きさ、重さ）や制御状態（速さ、移動方向等）に基づいて自動又は手動により定めることができる。
　フレーム４は、それぞれ対応するモータ３及び回転翼２を支持している部材である。フレーム４には、回転翼機の飛行状態、飛行方向等を示すためにＬＥＤ等の発色体を設けることとしてもよい。本実施の形態によるフレーム４は、カーボン、ステンレス、アルミニウム、マグネシウム等またはこれらの合金又は組み合わせ等から適宜選択される素材で形成することが可能である。
　フレーム４は、図１及び図２に示すように、２つの第１フレーム４０，４０と、２つの第２フレーム４１，４１とを備える。第１フレーム４０，４０は、第２フレーム４１，４１に井桁状に横架されている。第１フレーム４０，４０と第２フレーム４１，４１同士は、従来公知の方法で接続される。
図１に示すように、第１フレーム４０，４０は、Ｙ方向（第１方向）を長手として前記第１方向に交差するＸ方向（第２方向）に沿って所定の間隔をおいて並んでいる。第１フレーム４０，４０の両端部には、第１回転翼２０が取り付けられている。
図１に示すように、第２フレーム４１，４１は、Ｘ方向（第２方向）を長手として、２つの第１フレーム４０，４０に重ねてＹ方向（第１方向）に沿って所定の間隔をおいて並んでいる。第２フレーム４１，４１の両端部には、第２回転翼２１が取り付けられている。第２フレーム４１，４１には、図４に示すように、該第２フレーム４１，４１をその中途で折り畳み可能なヒンジ部４２が設けられている。
図３及び図４に示すように、第２フレーム４１，４１が折り畳まれた位置にあるときに、第２フレーム４１，４１は対になって折り畳まれる。図４に示すように、前記対は、側面視において、互いに重なるように折り畳まれる第１アーム４１Ａと第２アーム４１Ｂとから構成される。図３に示すように、平面視において、第１アーム４１Ａと第２アーム４１Ｂとは、２つの第１フレーム４０，４０と、２つの第２フレーム４１，４１とにより区画される方形状の空間Ｓの外側に配置されている。
　本実施形態の飛行体１によれば、第２フレーム４１，４１を折り畳み式にすることで、機体の水平寸法を効率的に縮小することが可能となり、現場の使い勝手が良い飛行体１を提供できる。さらに第２フレーム４１，４１を着脱する手間を減らすこともできる。
　上述した飛行体は、図５に示される機能ブロックを有している。なお、図５の機能ブロックは最低限の参考構成である。フライトコントローラは、所謂処理ユニットである。処理ユニットは、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央処理ユニット（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。処理ユニットは、図示しないメモリを有しており、当該メモリにアクセス可能である。メモリは、１つ以上のステップを行うために処理ユニットが実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶している。メモリは、例えば、ＳＤカードやランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類から取得したデータは、メモリに直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。
　処理ユニットは、飛行体の状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、６自由度（並進運動ｘ、ｙ及びｚ、並びに回転運動θｘ、θｙ及びθｚ）を有する飛行体の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために飛行体の推進機構（モータ等）を制御する。制御モジュールは、搭載部、センサ類の状態のうちの１つ以上を制御することができる。
　処理ユニットは、１つ以上の外部のデバイス（例えば、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器）からのデータを送信および／または受け取るように構成された送受信部と通信可能である。送受信機は、有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。例えば、送受信部は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの１つ以上を利用することができる。送受信部は、センサ類で取得したデータ、処理ユニットが生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのうちの１つ以上を送信および／または受け取ることができる。
　本実施の形態によるセンサ類は、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）、またはビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。
　本発明の飛行体は、宅配業務専用の飛行体としての利用、及び倉庫、工場内における産業用の飛行体としての利用が期待できる。また、本発明の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業において利用することができ、さらに、本発明は、カメラ等を搭載した空撮用の飛行体としても好適に使用することができる他、セキュリティ分野、農業、インフラ監視等の様々な産業にも利用することができる。
　上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。
（第１変形例）
　図６及び図７は、本発明の飛行体におけるフレーム構造の第１変形例を示す図である。本変形例では、図６に示すように、２つの第１フレーム４０，４０と、２つの第２フレーム４１，４１とにより区画される方形状の空間Ｓについて、空間Ｓの方形の４つの頂点を時計回りにＶ１～Ｖ４と定義している。フレーム構造は、図６に示すように、頂点Ｖ１と頂点Ｖ２の中間点を始点としてＸ方向に延びる第１アーム４１Ａと、頂点Ｖ３と頂点Ｖ４の中間点を始点として第１アーム４１Ａと反対にＸ方向に延びる第２アーム４１Ｂとを備える。図７に示すように、フレーム構造には、第１アーム４１Ａを下方に折り畳み可能なヒンジ部４２Ａと、第２アーム４１Ｂを下方に折り畳み可能なヒンジ部４２Ｂが設けられている。本変形例のフレーム構造によれば、第１アーム４１Ａ及び第２アーム４１Ｂを折り畳み式にすることで、機体の水平寸法を効率的に縮小することが可能となり、現場の使い勝手が良い飛行体を提供できる。さらに第１アーム４１Ａ及び第２アーム４１Ｂを着脱する手間を減らすこともできる。
（第２変形例）
　図８は、本発明の飛行体におけるフレーム構造の第２変形例を示す図である。本変形例では、第１アーム４１Ａが第１フレーム４０に取り離し可能に連結される。同様に、第２アーム４１Ｂも第１フレーム４０に取り離し可能に連結される。本変形例のフレーム構造によれば、第１アーム４１Ａ及び第２アーム４１Ｂが第１フレーム４０から取り離し可能であるため、機体の水平寸法を効率的に縮小することが可能となり、現場の使い勝手が良い飛行体を提供できる。
　１　飛行体
　２０　第１回転翼
　２１　第２回転翼
　４０　第１フレーム
　４１　第２フレーム
　４１Ａ　第１アーム
　４１Ｂ　第２アーム
　４２　ヒンジ部

Claims (3)

  1. 第１方向を長手として前記第１方向に交差する第２方向に並ぶ２つの第１フレームと、
    前記第２方向を長手として、前記２つの第１フレームに重ねて前記第１方向に並ぶ２つの第２フレームと、
    前記第１フレームの両端に取付けられる第１回転翼と、
    前記第２フレームの両端に取付けられる第２回転翼と、を備え、
    前記第２フレームには、該第２フレームをその中途で折り畳み可能なヒンジ部が設けられている、
    飛行体。
  2. 請求項１に記載の飛行体であって、
    前記第２フレームが折り畳まれた位置にあるときに、対になって折り畳まれ、
    前記対が、側面視において、互いに重なるように折り畳まれる第１アームと第２アームとから構成される、
    飛行体。
  3. 請求項１又は請求項２に記載の飛行体であって、
    前記２つの第１フレームは、前記２つの第２フレームに井桁状に横架されている、
    飛行体。
     
     
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