WO2021191974A1 - プロペラガード及び無人航空機 - Google Patents

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WO2021191974A1
WO2021191974A1 PCT/JP2020/012739 JP2020012739W WO2021191974A1 WO 2021191974 A1 WO2021191974 A1 WO 2021191974A1 JP 2020012739 W JP2020012739 W JP 2020012739W WO 2021191974 A1 WO2021191974 A1 WO 2021191974A1
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WO
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propeller
unmanned aerial
water
aerial vehicle
main body
Prior art date
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PCT/JP2020/012739
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English (en)
French (fr)
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一旭 渡邉
勇臣 濱野
大輔 内堀
中川　雅史
荒武　淳
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日本電信電話株式会社
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Publication date
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    • B64U30/20—Rotors; Rotor supports
    • B64U30/29—Constructional aspects of rotors or rotor supports; Arrangements thereof
    • B64U30/299—Rotor guards
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C25/00—Alighting gear
    • B64C25/32—Alighting gear characterised by elements which contact the ground or similar surface 
    • B64C25/54—Floats
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Definitions

  • This disclosure relates to propeller guards and unmanned aerial vehicles.
  • unmanned aerial vehicles have been considered for use in various places, and are required to be multifunctional.
  • a method using an autonomous flight type unmanned aerial vehicle is being studied for inspection of a communication manhole, but water is often accumulated in the communication manhole.
  • an unmanned aerial vehicle equipped with a floating function for enabling takeoff and landing on the water is known in order to use the unmanned aerial vehicle not only on the ground but also on the water (see, for example, Non-Patent Document 1). ..
  • the weight of the functional unit itself for floating on water becomes large, and the weight of other loads such as a camera is limited, which is a problem of load weight (payload) restriction. was there.
  • the smaller the unmanned aerial vehicle the smaller the load weight of the unmanned aerial vehicle.
  • a safety function that protects surrounding objects and people from the high-speed rotation of the propeller of an unmanned aerial vehicle is also important. For this reason, it has been desired to develop an unmanned aerial vehicle that can take off and land on the water, secure the required load weight, and have a safety function that protects surrounding objects and people from the high-speed rotation of the propeller.
  • the purpose of the present disclosure made in view of such circumstances is to provide a safety function for unmanned aerial vehicles capable of taking off and landing on water to protect surrounding objects and people from high-speed rotation of the propeller, and to easily secure a load weight. And to provide unmanned aerial vehicles.
  • the propeller guard according to the embodiment is a buoyant propeller guard for an unmanned aircraft including a main body portion and a propeller portion, and includes a surrounding portion extending around the unmanned aircraft and protecting the propeller portion, and the above-mentioned propeller guard. It includes a connecting portion that connects the unmanned aircraft and the siege portion, and the siege portion has a buoyancy for maintaining at least a part of the main body portion and the propeller portion on the water.
  • the unmanned aerial vehicle includes the propeller guard and a water landing sensor that is arranged below the main body and detects that the main body is in contact with the water surface.
  • a load weight for an unmanned aerial vehicle capable of taking off and landing on water while providing a safety function that protects surrounding objects and people from high-speed rotation of the propeller so that payload restrictions are not required.
  • Propeller guards and unmanned aerial vehicles can be provided.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows an example of the structure of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the state in flight of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the state at the time of landing of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the operation flow (during flight) at the time of ascending / descending of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 1 It is a figure for demonstrating the operation flow (descent) at the time of ascending / descending of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. 2 It is a figure for demonstrating the operation flow (at the time of confirming the landing) at the time of ascending / descending of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure for demonstrating the operation flow (at the time of landing) at the time of ascending / descending of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which shows the state in flight of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 2 shows the state in flight of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. 2 It is a figure which shows the state at the time of landing of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure which shows the state in flight of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the state at the time of landing of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 3.
  • FIG. It is a figure which shows the state in flight of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 4.
  • FIG. It is a figure which shows the state at the time of landing of the unmanned aerial vehicle equipped with the propeller guard which concerns on Embodiment 4.
  • the unmanned aerial vehicle 100 includes a main body unit 1, a propeller unit 2, a motor unit 3, an arm unit 4, a leg unit 5, a water landing sensor 6, and a control unit 7.
  • the main body 1 has a rectangular shape in a plan view, and is covered with, for example, a plate material made of CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) or the like.
  • the propeller portions 2a, 2b, 2c, and 2d each include a plurality of blades 8.
  • the propeller portions 2a, 2b, 2c, and 2d are rotated by being driven by the motor portions 3a, 3b, 3c, and 3d attached to the propeller portions 2a, 2b, 2c, and 2d, respectively, to generate lift.
  • the arm portions 4a, 4b, 4c, and 4d are rod-shaped support members that extend in the horizontal direction to rotatably support the propeller portions 2a, 2b, 2c, and 2d.
  • the legs 5a, 5b, 5c, and 5d support the unmanned aerial vehicle 100 as a support member, thereby preventing the unmanned aerial vehicle 100 from tipping over during takeoff and landing.
  • the legs 5c and 5d are hidden behind the main body 1 and cannot be seen, but they are present on the opposite sides of the legs 5a and 5b in the X-axis direction, respectively.
  • One or more water landing sensors 6 are arranged in the unmanned aerial vehicle 100.
  • the water landing sensor 6 may be arranged on the propeller guard 200. In the present embodiment, it will be described below assuming that one water landing sensor 6a, 6b, 6c, 6d is arranged on each of the legs 5a, 5b, 5c, 5d of the unmanned aerial vehicle 100.
  • At least two of the water landing sensors 6a, 6b, 6c, and 6d are paired to detect water landing.
  • the water landing sensor 6a and the water landing sensor 6b each include one detection electrode.
  • the two detection electrodes are configured as a pair of electrodes.
  • the unmanned aerial vehicle 100 lands on water and both detection electrodes are immersed in water, a weak current flows between these electrodes via water, and continuity is detected.
  • the water landing sensor 6 outputs a water landing signal indicating that the continuity has been detected to the control unit 7.
  • Each of the water landing sensors 6a to 6d may be configured to include a pair of detection electrodes.
  • the detection of water landing may be configured by using, for example, a water pressure sensor, in addition to the detection of electrical continuity in water.
  • the control unit 7 is a small computer including, for example, RaspberryPi (registered trademark), and controls each part of the unmanned aerial vehicle 100 and each part of the propeller guard 200, as will be described in detail below.
  • RaspberryPi registered trademark
  • the propeller guard 200 includes a surrounding portion 210 and a connecting portion 220.
  • the surrounding portion 210 has a shape that surrounds the entire propeller portion 2 of the unmanned aerial vehicle 100 from the outside.
  • the height of the surrounding portion 210 may be, for example, the height from the upper surface of the blade 8 to the substantially central portion of the motor portion 3 so as to protect at least the blade 8 of the propeller portion 2. Further, the height of the surrounding portion 210 may be the height from the upper surface of the blade 8 to the bottom surface of the motor portion 3 so as to protect the entire propeller portion 2.
  • the overall shape of the surrounding portion 210 in a plan view is not only a substantially circular shape such as a perfect circle or an ellipse, but also a substantially rectangular shape such as a square or a rectangle, a substantially triangular shape such as an equilateral triangle, etc. according to the number or arrangement of the propeller portions 2. Any shape may be used. In this way, the surrounding portion 210 surrounds the propeller portion 2 from the outside to protect the propeller portion 2 and prevents the propeller portion 2 from coming into direct contact with surrounding objects or people.
  • the surrounding portion 210 has a lightweight material having a specific density smaller than that of water. Further, the surrounding portion 210 may have a hollow structure in which all or part of the inside thereof is hollow. Thereby, as described in more detail below, the siege portion 210 functions as a float to maintain at least a part of the main body portion 1 and the propeller portion 2 on the water when the unmanned aerial vehicle 100 lands. ..
  • the surrounding portion 210 may be made of, for example, CFRP, wood, foam material, or the like.
  • the connecting portion 220 is a rod-shaped support that connects the surrounding portion 210 and the main body portion 1 of the unmanned aerial vehicle 100. As shown in FIG. 1, one end of each of the connecting portions 220a, 220b, 220c, and 220d is fixed to a substantially central portion of each of the front, rear, left, and right side surfaces of the main body portion 1. Each of the connecting portions 220a, 220b, 220c, 220d extends in four directions through between the arm portions 4, and the other end connects to the inner surface of the surrounding portion 210, respectively.
  • the number of connecting portions 220 is not limited to four as long as it can be connected to the main body portion 1 to support the surrounding portion 210, and can be any number of two or more, corresponding to the number of propeller portions 2 and arms 4. can do.
  • the connecting portion 220 can include an elevating mechanism 230.
  • the elevating mechanism 230 includes a telescopic mechanism 231 and a hinge portion 232.
  • the expansion / contraction mechanism 231 includes an expansion / contraction mechanism outer portion 231a on the main body 1 side of the unmanned aerial vehicle 100, and an expansion / contraction mechanism inner portion 231b on the surrounding portion 210 side.
  • the hinge portion 232 includes a main body side hinge portion 232a at the end portion of the telescopic mechanism outer portion 231a on the main body portion 1 side, and a surrounding portion side hinge portion 232b at the end portion of the telescopic mechanism inner portion 231b on the surrounding portion 210 side.
  • the hinge portion 232 may be configured to include only one of the main body side hinge portion 232a and the surrounding portion side hinge portion 232b.
  • the expansion / contraction mechanism 231 and the surrounding portion 210 are rotatably coupled to the main body portion 1.
  • the expansion / contraction mechanism inner side portion 231b is housed in the expansion / contraction mechanism outer side portion 231a so as to be slidable in the axial direction.
  • the expansion / contraction mechanism inner side portion 231b has a length L extending outward from the outer end of the expansion / contraction mechanism outer side portion 231a along the longitudinal direction of the expansion / contraction mechanism 231.
  • the main body side hinge portion 232a and the expansion / contraction mechanism 231 can be operated by, for example, a hydraulic or electromagnetic actuator based on a signal from the control unit 7.
  • the telescopic mechanism 231 can move up and down around the main body side hinge portion 232a.
  • the inner side portion 231b of the expansion / contraction mechanism expands / contracts in the radial direction with respect to the outer portion 231a of the expansion / contraction mechanism.
  • the elevating mechanism 230 rotates the telescopic mechanism 231 upward around the hinge portion 232a on the main body side and the telescopic mechanism 231 during flight of the unmanned aerial vehicle 100 (FIG. 2A).
  • the enclosure 210 can be raised and maintained by extending in the radial direction.
  • the elevating mechanism 230 rotates the telescopic mechanism 231 downward around the hinge portion 232a on the main body side and shortens the telescopic mechanism 231 in the radial direction when the unmanned aerial vehicle 100 lands on the water (FIG. 2B).
  • the siege 210 can be lowered and maintained.
  • the vertical movement of the surrounding portion 210 may be configured so that the surrounding hinge portion 232b is operated by an actuator instead of the main body side hinge portion 232a or together with the main body side hinge portion 232a. .. Further, only the main body side hinge portion 232a or the surrounding portion side hinge portion 232b may be driven so that the expansion / contraction mechanism 231 is not actively expanded / contracted.
  • the surrounding portion 210 of the propeller guard 200 is positioned to surround at least a part of the propeller portion 2 from the outside by the elevating mechanism 230 having the expansion / contraction mechanism 231 (hereinafter, referred to as It is maintained in the first position).
  • the telescopic mechanism 231 is oriented upward from the main body 1 in the radial direction by the hinge portion 232a on the main body side, and the telescopic mechanism inner portion 231b extends outward from the telescopic mechanism outer portion 231a. Therefore, the telescopic mechanism 231 is maintained in a state of having a length L.
  • the siege portion 210 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2.
  • the first position may be a position where the surrounding portion 210 surrounds only a part of the propeller portion 2, for example, only the blade 8 or only a part of the blade portion 8.
  • the first position may be a position where the surrounding portion 210 surrounds the entire propeller portion 2, for example, both the blade 8 and the motor portion 3.
  • the unmanned aerial vehicle 100 descends toward the water surface.
  • the leg portion 5 lands on the water
  • the water landing sensor 6a and the water landing sensor 6b arranged at the bottoms of the leg portion 5a and the leg portion 5b detect the water landing on the water surface.
  • the water landing sensor 6a and the water landing sensor 6b output a water landing signal indicating that the water has landed to the control unit 7.
  • the control unit 7 controls and operates the expansion / contraction mechanism 231 and the hinge unit 232 included in the elevating mechanism 230.
  • the surrounding portion 210 is lowered from the first position by the control of the control unit 7, and at least a part of the main body portion 1 and the propeller portion 2 can be maintained on the water (hereinafter referred to as the second position). Is maintained at.
  • the control unit 7 first rotates the expansion / contraction mechanism 231 downward around the hinge portion 232a on the main body side, and controls the expansion / contraction mechanism inner portion 231b to shorten and return to the inside of the expansion / contraction mechanism outer portion 231a. ..
  • the surrounding portion 210 is lowered, the expansion / contraction mechanism 231 is oriented in the substantially horizontal direction, and passes through the central portion in the vertical direction of the main body portion 1.
  • control unit 7 further controls the expansion / contraction mechanism 231 to rotate downward around the hinge portion 232a on the main body side, and again controls the expansion / contraction mechanism inner portion 231b to extend to the outside of the expansion / contraction mechanism outer portion 231a.
  • the control unit 7 maintains the descending surrounding unit 210 in the second position. As a result, when the unmanned aerial vehicle 100 lands on the water, the buoyant surrounding portion 210 floats and functions as a floating mechanism for preventing the unmanned aerial vehicle 100 from being submerged.
  • the second position means, for example, that the entire camera (not shown) provided in the main body 1 and the control unit 7 and the like are maintained on the water, and the portion below the camera and the control unit 7 and the like is submerged in the water. It may be in a certain position.
  • the entire propeller portion 2 and a part of the main body portion 1 are maintained on the water, and a part of the main body portion 1, for example, a portion below the substantially central position in the height direction of the main body portion 1 is submerged in water. It may be in a certain position.
  • the second position may be a position in which the entire main body portion 1 and the entire propeller portion 2 are maintained on the water, and only a part of the leg portions 5 is in the water.
  • the second position may be a position where the entire leg portion 5, the entire main body portion 1, and the entire propeller portion 2 are maintained on the water.
  • the control unit 7 controls the expansion / contraction mechanism 231 and the main body side hinge portion 232a again to move the surrounding portion 210 from the second position to the above-mentioned first position. Raise and maintain in one position. Specifically, the control unit 7 first rotates the expansion / contraction mechanism 231 upward around the hinge portion 232a on the main body side, and controls the expansion / contraction mechanism inner portion 231b to shorten and return to the inside of the expansion / contraction mechanism outer portion 231a. .. As a result, the surrounding portion 210 rises, the expansion / contraction mechanism 231 is oriented in the substantially horizontal direction, and passes through the central position in the height direction of the main body portion 1.
  • control unit 7 further controls the expansion / contraction mechanism 231 to rotate upward around the hinge portion 232a on the main body side, and again controls the expansion / contraction mechanism inner portion 231b to extend to the outside of the expansion / contraction mechanism outer portion 231a.
  • the control unit 7 maintains the raised surrounding unit 210 in the first position.
  • the surrounding portion 210 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2 again.
  • a water depth sensor (not shown) for detecting the water depth may be provided on the main body 1 or the leg 5 of the unmanned aerial vehicle 100. good.
  • the water depth sensor detects the water depth value from the water surface to the water bottom (for example, the floor surface of the manhole) and outputs the water depth value to the control unit 7.
  • the control unit 7 acquires the water depth value from the water depth sensor, and controls the expansion / contraction mechanism 231 and the hinge unit 232 based on the acquired water depth value.
  • the surrounding portion 210 can be raised to the first position and maintained.
  • the water depth is above a certain level, for example, the water depth is deeper than the height direction distance from the propeller portion 2 to the leg portion 5 of the unmanned aerial vehicle 100, and when the leg portion 5 reaches the bottom of the water, the propeller portion 2 is submerged in water.
  • the surrounding portion 210 can be lowered to the second position and maintained.
  • the siege portion 210 functions as a propeller guard in a place where the water depth is shallow, and the siege portion 210 functions as a float in a place where the water depth is deep.
  • the propeller guard and the floating mechanism are not separately mounted independently, but the elevating mechanism 230 raises and lowers the surrounding portion 210 to protect the surrounding people and objects during flight.
  • the propeller guard 200 is provided, which functions as a floating mechanism when landing on the water.
  • the weight of the unmanned aerial vehicle 100 is reduced by combining the propeller guard that becomes unnecessary when landing and the floating mechanism (float) that becomes unnecessary during flight with respect to the unmanned aerial vehicle 100 that can take off and land on the water. , It is possible to easily secure the load weight.
  • the elevating mechanism 230 includes the telescopic mechanism 231 and the hinge portion 232 so that the surrounding portion 210 can be smoothly elevated and lowered. Further, according to the first embodiment, as compared with the case where the above-mentioned ascending / descending flow is not stepped on, that is, when a human operates with the controller, it is not necessary to manually ascend / descend the surrounding portion 210, so that the unmanned aerial vehicle 100 takes off and landing on the water. It is possible to prevent operation mistakes at the time. In addition, the unmanned aerial vehicle 100 can be easily maneuvered when taking off and landing on the water.
  • the elevating mechanism 230 may be based on the telescopic device 233.
  • the expansion / contraction device 233 connects the vertically extending vertical expansion / contraction mechanism 234 connected to the main body 1 and the vertical expansion / contraction mechanism 234 and the surrounding portion 210.
  • a lateral connection portion (connection portion) and a reinforcing portion 236 provided in the main body portion 1 are provided.
  • the lateral connection portion is hidden behind the siege portion 210 and cannot be seen, but exists inside the siege portion 210.
  • At least a pair of vertical expansion / contraction mechanisms 234 are provided, and each is arranged so as to sandwich the main body 1 from the outside.
  • the vertical expansion / contraction mechanism 234 is fixed so that all or part of the vertical expansion / contraction mechanism 234 protrudes upward from the upper surface of the main body 1 via a reinforcing portion 236 extending diagonally upward from the upper surface of the main body 1.
  • the vertical expansion / contraction mechanism 234 may be fixed by connecting the reinforcing portion 236 to each substantially central portion of the vertical expansion / contraction mechanism 234.
  • the vertical expansion / contraction mechanism 234 can take a rod-like or plate-like shape.
  • Each of the vertical expansion / contraction mechanism 234 includes an expansion / contraction mechanism outer portion 234a and an expansion / contraction mechanism outer portion 234b.
  • the expansion / contraction mechanism inner side portion 234b is housed in the expansion / contraction mechanism outer side portion 234a in a state of being slidable in the axial direction.
  • the expansion / contraction mechanism inner side portion 234b is maintained in a state of extending outward from the outer end portion of the expansion / contraction mechanism outer side portion 234a and having a length L along the longitudinal direction of the vertical expansion / contraction mechanism 234.
  • the lateral connection portion connects the expansion / contraction mechanism inner portion 234b and the surrounding portion 210.
  • the number of lateral connection portions may be, for example, four according to the number of the expansion / contraction mechanism inner portion 234b, but is not limited to four as long as it can be connected to the expansion / contraction mechanism inner portion 234b to support the surrounding portion 210. It can be any number of two or more, corresponding to the number of propeller portions 2 and arm portions 4.
  • the vertical expansion / contraction mechanism 234 can be operated by, for example, a hydraulic or electromagnetic actuator based on a signal from the control unit 7.
  • the control unit 7 raises and maintains the surrounding unit 210 to the first position by controlling the vertical expansion / contraction mechanism 234. ..
  • the siege portion 210 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2.
  • the siege portion 210 is lowered to the second position and maintained. Specifically, when the unmanned aerial vehicle 100 descends toward the water surface and lands on the water, a water landing signal is sent from the water landing sensor 6 to the control unit 7.
  • the control unit 7 When the control unit 7 acquires the water landing signal from the water landing sensors 6a and 6b, the control unit 7 operates the vertical expansion / contraction mechanism 234. Then, the control unit 7 maintains the expansion / contraction mechanism inner portion 234b in a state of extending downward below the expansion / contraction mechanism outer portion 234a and having the length L of the expansion / contraction mechanism 233.
  • the siege portion 210 is lowered by the operation of the vertical expansion / contraction mechanism 234, and the siege portion 210 functions as a floating mechanism for preventing the unmanned aerial vehicle 100 from being submerged.
  • the control unit 7 raises and maintains the siege unit 210 again to the first position. Specifically, when the control unit 7 operates the vertical expansion / contraction mechanism 234, the expansion / contraction mechanism inner side portion 234b returns to the inside of the expansion / contraction mechanism outer side portion 234a, so that the vertical expansion / contraction mechanism 234 is shortened. As a result, the siege portion 210 is raised, and the siege portion 210 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2 again.
  • the vertical expansion / contraction mechanism 234 raises and lowers the surrounding portion 210 in order to protect surrounding people and objects during flight.
  • a propeller guard that functions as a propeller guard and a mechanism that floats when landing is provided.
  • the weight of the unmanned aerial vehicle 100 is reduced by combining the propeller guard that becomes unnecessary when landing and the floating mechanism (float) that becomes unnecessary during flight with respect to the unmanned aerial vehicle 100 that can take off and land on the water. , It is possible to easily secure the load weight.
  • the surrounding portion 210 can be raised and lowered only by the expansion / contraction mechanism without using the hinge portion, a propeller guard having a simpler structure and a lighter weight can be realized.
  • the elevating mechanism 230 may be an elevating mechanism using a chain member.
  • the elevating mechanism 230 includes a vertical guide portion 237 connected to the main body portion 1 and extending in the vertical direction, a chain member 238, a sprocket (not shown), and a surrounding portion. It is provided with a horizontal connection portion (connection portion) (not shown) which is connected to 210 and driven in the vertical direction by a chain member 238.
  • connection portion connection portion
  • the lateral connection portion is hidden behind the siege portion 210 and cannot be seen, but exists inside the siege portion 210.
  • At least a pair of vertical guide portions 237 are provided, and each of them is arranged so as to sandwich the main body portion 1 from the outside.
  • the vertical guide portion 237 guides the lateral connection portion in the vertical direction via a roller or the like provided in the lateral connection portion. At least a part of each of the vertical guide portions 237 is fixed to the outside of the main body portion 1.
  • the vertical guide portion 237 may have a rod-shaped or plate-shaped shape.
  • the chain member 238 is arranged along the vertical guide portion 237.
  • the sprocket (not shown) can be arranged, for example, on the upper part of the vertical guide portion 237.
  • the lateral connection portion may be driven by an arbitrary cord-like body such as a wire or a belt in addition to the chain member 238 such as a roller chain.
  • the chain member 238 is represented by a dashed line in FIGS. 5A and 5B.
  • connection portion which is not shown, is provided with a roller or the like at one end thereof, and is guided by a vertical guide portion 237 so as to be movable in the vertical direction.
  • the lateral connection extends outward through between the arms 4 of the unmanned aerial vehicle 100, with the other end fixed inside the enclosure 210.
  • the lateral connection portion is driven in the vertical direction by the chain member 238 in a state of being movably guided in the vertical direction by the vertical guide portion 237.
  • the number of lateral connection portions may be, for example, four according to the number of chain members 238, but is not limited to four as long as it can be connected to the chain member 238 to support the surrounding portion 210, and the propeller portion 2 and the like. It can be any number of two or more, depending on the number of arms 4 and the like.
  • the sprocket in which the chain member 238 is engaged is rotated by a hydraulic or electromagnetic actuator (not shown), and the chain member 238 moves along the vertical guide unit 237.
  • the lateral connecting portion and the surrounding portion 210 connected to the chain member 238 can move up and down.
  • the control unit 7 moves the chain member 238 by controlling the sprocket in which the chain member 238 is engaged, and the surrounding portion 210 is set to the position. Raise to one position and maintain.
  • the siege portion 210 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2.
  • the siege portion 210 is lowered to the second position and maintained. Specifically, when the unmanned aerial vehicle 100 descends toward the water surface and lands on the water, a water landing signal is sent from the water landing sensor 6 to the control unit 7.
  • the control unit 7 When the control unit 7 acquires the water landing signal from the water landing sensors 6a and 6b, the control unit 7 operates the sprocket. The control unit 7 moves the chain member 238 downward along the vertical guide unit 237 via the sprocket, so that the lateral connection portion and the surrounding portion 210 connected to the chain member 238 are lowered. Therefore, the surrounding portion 210 functions as a floating mechanism for preventing the unmanned aerial vehicle 100 from being submerged.
  • the control unit 7 raises and maintains the siege unit 210 again to the first position. Specifically, when the control unit 7 controls the sprocket in which the chain member 238 is engaged, the chain member 238 moves upward, and the lateral connection portion and the surrounding portion 210 connected to the chain member 238 rise. .. Therefore, the siege portion 210 rises, and the siege portion 210 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2 again.
  • the elevating mechanism 230 using the chain member 238 raises and lowers the surrounding portion 210, so that people and objects around it during flight.
  • a propeller guard is provided that functions as a propeller guard to protect the water and acts as a floating mechanism when landing on the water.
  • the weight of the unmanned aerial vehicle 100 is reduced by combining the propeller guard that becomes unnecessary when landing and the floating mechanism (float) that becomes unnecessary during flight with respect to the unmanned aerial vehicle 100 that can take off and land on the water. , It is possible to easily secure the load weight.
  • the surrounding portion can be raised and lowered without using the hinge portion and the telescopic device, a propeller guard having a simpler structure and a lighter weight can be realized.
  • the propeller guard 200 does not include the elevating mechanism 230, and the surrounding portion 210 extends from the height of the propeller portion 2 to at least the height of the bottom surface of the main body portion 1 to protect the propeller portion 2. And the function as a floating mechanism on water may be realized.
  • the propeller guard according to the fourth embodiment includes a surrounding portion 241 and a lateral connecting portion (connecting portion) (not shown).
  • the lateral connection portion is hidden behind the siege portion 241 and cannot be seen, but exists inside the siege portion 241.
  • the surrounding portion 241 has a shape that surrounds the entire propeller portion 2 of the unmanned aerial vehicle 100 from the outside.
  • the siege portion 241 has a leg portion 5 from a height equal to or higher than the upper end portion of the blade 8 so as to protect the entire unmanned aerial vehicle 100 including a propeller portion 2, a main body portion 1, and a part of the leg portion 5. It may be lower than the substantially central portion of the above and above the bottom surface of the leg portion 5.
  • the overall shape of the surrounding portion 241 in a plan view is a substantially circular shape such as a perfect circle or an ellipse, a substantially rectangular shape such as a square or a rectangle, a substantially triangular shape such as an equilateral triangle, etc. according to the number or arrangement of the propeller portions 2. Any shape may be used.
  • the surrounding portion 241 has a lightweight material having a specific density smaller than that of water.
  • the surrounding portion 241 may have a hollow structure in which all or part of the inside thereof is hollow. As a result, when the unmanned aerial vehicle 100 lands on the water, at least a part of the main body portion 1 and the propeller portion 2 is maintained on the water.
  • the surrounding portion 241 may be composed of, for example, CFRP, wood, a foam member, or the like.
  • connection portion One end of the lateral connection portion (connection portion) is fixed to each of the front, rear, left, and right sides of the main body 1 of the unmanned aerial vehicle 100, for a total of four, so as to form a substantially right angle with the side surface of the main body. , Extends through between the arms 4 of the unmanned aerial vehicle 100, and the other end is fixed inside the siege 241. As a result, the lateral connection portion connects the main body portion 1 and the surrounding portion 241.
  • the number of lateral connection portions is not limited to four as long as it can be connected to the main body portion 1 to support the surrounding portion 241. Can be.
  • the siege portion 241 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2.
  • the surrounding portion 241 floats and functions as a floating mechanism for preventing the unmanned aerial vehicle 100 from being submerged.
  • the surrounding portion 241 functions as a propeller guard that protects the propeller portion 2 again.
  • a propeller guard in which a propeller guard and a floating mechanism are integrated is provided.
  • This provides a propeller guard that functions as a propeller guard to protect surrounding people and objects during flight and as a floating mechanism when landing, without having to install the propeller guard and the floating mechanism separately.
  • the surrounding portion 241 also serves as a propeller guard that is unnecessary when landing and a floating mechanism (float) that is unnecessary during flight, thereby reducing the weight of the unmanned aerial vehicle 100. It is possible to easily secure the load weight.
  • the fourth embodiment it is possible to save the trouble of manually performing the elevating operation by the elevating mechanism at the time of taking off and landing on the water, and the operation becomes easy. Further, it is not necessary for the unmanned aerial vehicle 100 to confirm the landing at the time of landing, and the installation of a sensor or the like associated therewith can be omitted.
  • one surrounding portion 241 that surrounds all four propeller portions 2 from the outside is provided, but the present embodiment is not limited to this aspect.
  • the surrounding portion 241 may be configured to surround the individual propeller portions 2 from the outside.
  • the water landing sensor 6 is configured to detect the landing of the unmanned aerial vehicle 100, but the present invention is not limited to this mode.
  • the control unit 7 may be configured to detect water landing based on an image obtained from a camera or position information obtained from GPS (Global Positioning System).

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Abstract

本開示に係るプロペラガード（２００）は、本体部（１）とプロペラ部（２）とを備える無人航空機用のプロペラガード（２００）であって、プロペラ部（２）の周囲に延在してプロペラ部（２）を保護する包囲部（２１０）と、本体部（１）と包囲部（２１０）とを接続する接続部（２２０）と、を備え、包囲部（２１０）は、本体部（１）及びプロペラ部（２）の少なくとも一部を水上に維持するための浮力を有する。

Description

プロペラガード及び無人航空機
　本開示は、プロペラガード及び無人航空機に関する。
　従来、無人航空機は様々な場所において利用が検討され、多機能化することが求められている。例えば、通信用マンホールの点検において自律飛行型の無人航空機を用いた方法が検討されているが、通信用マンホール内には水が溜まっている場合が多い。従来の技術として、無人航空機を地上のみならず水上で利用するために、水上での離発着を可能にするための浮く機能を搭載した無人航空機が知られている(例えば、非特許文献１参照)。
kickstarter、"WaterStrider: Perfect Footage. Confident Landings. Anywhere."、［online］、［令和２年３月６日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：https://www.kickstarter.com/projects/dronerafts/waterstrider-perfect-footage-confident-landings-an＞
　しかしながら、従来技術の無人航空機では、水に浮かせるための機能部自体の重量が大きくなってしまって、カメラ等の他の搭載物の重量が制限されてしまうという、積載重量（ペイロード）制約の課題があった。特に無人航空機が小型になればなるほど、無人航空機の積載重量は小さくなる。また、無人航空機のプロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能も重要である。このため、水上での離発着を可能としつつ、必要な積載重量を確保でき、更に、プロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能を備えた無人航空機の開発が望まれていた。
　かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、水上で離発着可能な無人航空機に対して、プロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能を備えつつ、積載重量を確保し易いプロペラガード及び無人航空機を提供することにある。
　一実施形態に係るプロペラガードは、本体部とプロペラ部とを備える無人航空機用の浮力付きプロペラガードであって、前記無人航空機の周囲に延在して前記プロペラ部を保護する包囲部と、前記無人航空機と前記包囲部とを接続する接続部とを備え、前記包囲部は、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持するための浮力を有する。
　一実施形態に係る無人航空機は、上記プロペラガードと、前記本体部の下部に配置され、該本体部が前記水面に接したことを検知する着水センサと、を備える。
　本開示によれば、水上で離発着可能な無人航空機に対して、ペイロード制約が不要となるような、プロペラの高速回転から周囲の物や人を守る安全機能を備えつつ、積載重量を確保し易いプロペラガード及び無人航空機を提供することができる。
実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の構成の一例を示す斜視図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態を示す図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（飛行時）を説明するための図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（降下時）を説明するための図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（着水確認時）を説明するための図である。 実施形態１に係るプロペラガードが装着された無人航空機の昇降時の作動フロー（着水時）を説明するための図である。 実施形態２に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態示す図である。 実施形態２に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。 実施形態３に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態を示す図である。 実施形態３に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。 実施形態４に係るプロペラガードが装着された無人航空機の飛行中における状態を示す図である。 実施形態４に係るプロペラガードが装着された無人航空機の着水時における状態を示す図である。
　［実施形態１］
　以下、本開示の実施形態１について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明における「上」、「下」とは、図面に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向を意味するものとし、「水平」とは、図面に描かれた座標軸表示のＸＹ平面に平行な方向を意味するものとする。なお、明細書中における無人航空機１００の水平方向は、無人航空機１００の着地時における略水平方向となることを想定しているが、飛行時、着水時までも含めて常に略水平方向となることを意味するものではなく、無人航空機１００の動作時の姿勢等により略水平方向から逸脱する場合もあり得ることに留意されたい。
　まず、図１を参照しながら、本開示の実施形態１に係るプロペラガード２００が設けられる、無人航空機１００の構成について説明する。
　無人航空機１００は、本体部１と、プロペラ部２と、モータ部３と、腕部４と、脚部５と、着水センサ６と、制御部７とを備える。
　本体部１は、平面視において矩形形状を有しており、例えば、ＣＦＲＰ（Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃｓ）製の板材などにより覆われている。プロペラ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれ複数枚のブレード８を備える。プロペラ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、それぞれに取り付けられるモータ部３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの駆動により回転し、揚力を発生させる。腕部４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは、棒状の支持部材であり、水平方向に延在してプロペラ部２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを回転可能に支持する。脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄは、支持部材として無人航空機１００を支持することで、離着陸時における無人航空機１００の転倒を防止する。なお、図１において、脚部５ｃ，５ｄは本体部１に隠れて見えないが、それぞれ脚部５ａ，５ｂのＸ軸方向反対側に存在している。
　着水センサ６は、無人航空機１００に１個以上配置される。着水センサ６は、プロペラガード２００に配置されてもよい。本実施形態では、無人航空機１００の脚部５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄのそれぞれに、着水センサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが１個ずつ配置されるものとして、以下説明する。
　着水センサ６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄのうち少なくとも２個の着水センサ６がペアとなって着水を検知する。例えば、着水センサ６ａと着水センサ６ｂとがペアとなる場合、着水センサ６ａと着水センサ６ｂとが１個の検知電極をそれぞれ備える。２個の検知電極は、一対の電極として構成される。無人航空機１００が着水し、両方の検知電極が水に浸されたときに、これら電極間に水を媒介として微弱電流が流れ、導通が検知される。この場合、着水センサ６は、導通を検知したことを示す着水信号を制御部７へ出力する。なお、各着水センサ６ａから６ｄが、それぞれ一対の検知電極を備えるように構成してもよい。
　着水の検知は、水中の電気的導通の検知によるもののほか、例えば水圧センサ等を用いて構成されてもよい。
　制御部７は、例えば、ＲａｓｐｂｅｒｒｙＰｉ（登録商標）などを含む小型コンピュータであり、以下詳細に説明するように、無人航空機１００の各部、及び、プロペラガード２００の各部を制御する。
　次に、プロペラガード２００の構成について詳細に説明する。
　プロペラガード２００は、包囲部２１０と、接続部２２０とを備える。
　本実施形態において、包囲部２１０は、無人航空機１００のプロペラ部２の全体を外側から取り囲む形状を有する。なお、包囲部２１０の高さは、プロペラ部２のうち少なくともブレード８を保護できるよう、例えば、ブレード８の上面からモータ部３の略中央部までの高さであってもよい。また、包囲部２１０の高さは、プロペラ部２の全体を保護できるよう、ブレード８の上面からモータ部３の底面までの高さであってもよい。包囲部２１０の平面視における全体の形状は、真円又は楕円等の略円形の他、プロペラ部２の数又は配置に合わせて、正方形又は長方形等の略矩形、正三角形等の略三角形等のいずれの形状でもよい。このように包囲部２１０はプロペラ部２を外側から取り囲んでプロペラ部２を保護し、プロペラ部２が周囲の物や人に直接接触することを防止する。
　本実施形態において、包囲部２１０は、水より小さい比重を有する軽量の材料を有する。また、包囲部２１０は、その内部の全て又は一部が空洞である中空構造としてもよい。これにより、以下でより詳細に説明するように、包囲部２１０は浮き（フロート）として機能して、無人航空機１００の着水時には、本体部１及びプロペラ部２の少なくとも一部を水上に維持する。包囲部２１０は例えば、ＣＦＲＰ、木材、又は発泡材料等から構成されてもよい。
　接続部２２０は、包囲部２１０と、無人航空機１００の本体部１とを接続する棒状の支持体である。図１に示すように、接続部２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄそれぞれの一方の端部は、本体部１の前後左右の各側面の略中央部に固定される。接続部２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄのそれぞれが腕部４の間を通って四方向へ延在し、もう一方の端部が包囲部２１０の内側の面とそれぞれ接続する。接続部２２０の数は、本体部１と接続して包囲部２１０を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。
　図２Ａに示すように、接続部２２０は昇降機構２３０を備えることができる。昇降機構２３０は伸縮機構２３１とヒンジ部２３２とを備える。伸縮機構２３１は、無人航空機１００の本体部１側に伸縮機構外側部２３１ａを備え、包囲部２１０側に伸縮機構内側部２３１ｂを備える。ヒンジ部２３２は、伸縮機構外側部２３１ａの本体部１側の端部に本体部側ヒンジ部２３２ａを、伸縮機構内側部２３１ｂの包囲部２１０側の端部に包囲部側ヒンジ部２３２ｂを備える。なおヒンジ部２３２は、本体部側ヒンジ部２３２ａ又は包囲部側ヒンジ部２３２ｂのいずれか一方のみを備える構成としてもよい。これにより、本体部１に対して、伸縮機構２３１と包囲部２１０が回動可能に結合される。伸縮機構内側部２３１ｂは、伸縮機構外側部２３１ａ内において軸方向に摺動可能に収納される。伸縮機構内側部２３１ｂは、伸縮機構外側部２３１ａの外側端から外側に延在して伸縮機構２３１の長手方向に沿う長さＬを有している。
　本実施形態において、本体部側ヒンジ部２３２ａ及び伸縮機構２３１は、制御部７からの信号に基づいて、例えば油圧式又は電磁式のアクチュエータによって作動させることができる。本体部側ヒンジ部２３２ａの制御によって、伸縮機構２３１が本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに上下動することを可能にする。また、伸縮機構２３１の制御によって、伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａに対して径方向に伸縮する。これにより、以下で詳細に説明するように、昇降機構２３０は、無人航空機１００の飛行時（図２Ａ）には、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに上方へ回転させると共に伸縮機構２３１を径方向に伸長することによって、包囲部２１０を上昇させて維持することができる。また、昇降機構２３０は、無人航空機１００の着水時（図２Ｂ）には、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに下方へ回転させると共に伸縮機構２３１を径方向に短縮することによって、包囲部２１０を下降させて維持することができる。なお、包囲部２１０の上下方向への昇降は、本体部側ヒンジ部２３２ａに代えて、又は本体部側ヒンジ部２３２ａと共に、包囲部側ヒンジ部２３２ｂをアクチュエータによって作動させるように構成してもよい。また、本体部側ヒンジ部２３２ａ又は包囲部側ヒンジ部２３２ｂのみを駆動し、伸縮機構２３１をアクティブに伸縮させないように作動させてもよい。
　次に、このように構成されたプロペラガード２００の昇降フローについて、図３Ａ～図３Ｄを参照して説明する。
　まず、図３Ａを参照すると、無人航空機１００の飛行時、プロペラガード２００の包囲部２１０は、伸縮機構２３１を有する昇降機構２３０によって、プロペラ部２の少なくとも一部を外側から包囲する位置（以下、第一位置という）に維持されている。具体的には、本体部側ヒンジ部２３２ａによって伸縮機構２３１が本体部１から径方向外側に向かって上方に方向付けられており、かつ伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａから外側に伸長して伸縮機構２３１の長さＬを有する状態で維持される。これにより、無人航空機１００の飛行中に、包囲部２１０はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。
　ここで第一位置とは、プロペラ部２の一部、例えばブレード８のみ、又はブレード部８の一部のみを包囲部２１０が包囲する位置でもよい。又は第一位置は、プロペラ部２の全体、例えばブレード８とモータ部３との両方を包囲部２１０が包囲する位置でもよい。
　次に図３Ｂを参照すると、無人航空機１００は水面に向かって降下する。そして図３Ｃで脚部５が着水し、脚部５ａ及び脚部５ｂの底部に配置された着水センサ６ａ及び着水センサ６ｂが、水面での着水を検知する。着水センサ６ａ及び着水センサ６ｂは、着水したことを示す着水信号を制御部７へ出力する。制御部７は、着水信号を６ａ及び着水センサ６ｂから取得すると、昇降機構２３０が備える伸縮機構２３１及びヒンジ部２３２を制御して作動させる。
　図３Ｄに示すように、制御部７の制御によって包囲部２１０が第一位置から下降し、本体部１及びプロペラ部２の少なくとも一部を水上に維持可能な位置（以下、第二位置という）で維持される。具体的には、制御部７はまず、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに下方へ回転させると共に伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの内側へと短縮して戻るよう制御する。これにより包囲部２１０が下降し、伸縮機構２３１が略水平方向に方向付けられ、本体部１の上下方向中央部を通過する。さらに、制御部７が伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに更に下方へ回転させると共に再び伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの外側へと伸長するよう制御する。制御部７は、下降してきた包囲部２１０を第二位置で維持する。これにより、無人航空機１００が着水した場合に、浮力を有する包囲部２１０が浮きとして無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。
　ここで第二位置とは、例えば、本体部１に設けられたカメラ（図示せず）及び制御部７等の全体が水上に維持され、当該カメラ及び制御部７等より下の部分が水中にある位置でもよい。又は第二位置は、プロペラ部２の全体、及び本体部１の一部が水上に維持され、本体部１の一部、例えば本体部１の高さ方向略中央位置から下の部分が水中にある位置でもよい。又は第二位置は、本体部１の全体とプロペラ部２の全体とが水上に維持され、脚部５の一部のみが水中にある位置でもよい。又は第二位置は、脚部５の全体と、本体部１の全体と、プロペラ部２の全体とが水上に維持される位置でもよい。
　無人航空機１００が図３Ｄに示す状態から上方へ離水する場合、制御部７は、再び伸縮機構２３１と本体部側ヒンジ部２３２ａとを制御することにより、包囲部２１０を第二位置から上述の第一位置へと上昇させて維持する。具体的には、制御部７はまず、伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに上方へ回転させると共に伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの内側へと短縮して戻るよう制御する。これにより包囲部２１０が上昇し、伸縮機構２３１が略水平方向に方向付けられ、本体部１の高さ方向中央位置を通過する。さらに、制御部７が伸縮機構２３１を本体部側ヒンジ部２３２ａ周りに更に上方へ回転させると共に再び伸縮機構内側部２３１ｂが伸縮機構外側部２３１ａの外側に伸長するよう制御する。制御部７は、上昇してきた包囲部２１０を第一位置で維持する。これにより、無人航空機１００が離水して飛行する場合に、包囲部２１０が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。
　なお、上述の着水センサ６の代わりに、又は上述の着水センサ６に加えて、水深を検知する水深センサ（図示せず）を無人航空機１００の本体部１又は脚部５に設けてもよい。この場合、上述のプロペラガード２００の昇降フローにおいて、水深センサは、水面から水底（例えば、マンホールの床面）までの水深値を検出して制御部７に水深値を出力する。制御部７は水深値を水深センサから取得し、取得した水深値に基づいて、伸縮機構２３１とヒンジ部２３２とを制御する。これにより、一定の水深未満の場合、例えば、無人航空機１００のプロペラ部２から脚部５までの高さ方向距離よりも水深が浅く、脚部５が水底についてもプロペラ部２が水上に出る状態となる場合には、包囲部２１０を第一位置へと上昇させて維持することができる。一方、一定の水深以上の場合、例えば、無人航空機１００のプロペラ部２から脚部５までの高さ方向距離よりも水深が深く、脚部５が水底につくとプロペラ部２が水中に水没する状態となる場合には、包囲部２１０を第二位置へと下降させて維持することができる。これにより、水深が浅い場所では包囲部２１０がプロペラガードとして機能し、水深が深い場所では包囲部２１０が浮きとして機能する。
　実施形態１によれば、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、昇降機構２３０が包囲部２１０を昇降させることで、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガード２００が提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機１００に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２１０が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。
　また実施形態１によれば、昇降機構２３０が伸縮機構２３１とヒンジ部２３２とを備えることにより包囲部２１０の昇降がスムーズに実施できる。また実施形態１によれば、上述の昇降フローを踏まない場合、即ち人間がコントローラで操作する場合と比較すると、手動で包囲部２１０の昇降操作をする必要がないため、無人航空機１００の水上離発着時の操作ミスを防止できる。また、無人航空機１００の水上での離発着時の操縦が容易になる。
　［実施形態２］
　実施形態２において、昇降機構２３０は、伸縮装置２３３によるものであってもよい。この場合、図４Ａに示すように、伸縮装置２３３は、本体部１に接続された上下方向に延在する上下方向伸縮機構２３４と、上下方向伸縮機構２３４と包囲部２１０とを接続する、図示を省略する横方向接続部（接続部）と、本体部１に設けられる補強部２３６とを備える。図４Ａにおいて、横方向接続部は包囲部２１０に隠れて見えないが、包囲部２１０の内側に存在している。
　上下方向伸縮機構２３４は少なくとも一対設けられ、それぞれが互いに本体部１を外側から挟み込むように配設される。上下方向伸縮機構２３４は、本体部１の上面から斜め上方に向かって延在する補強部２３６を介して、その全体又は一部が本体部１の上面より上方向に出るよう固定される。上下方向伸縮機構２３４は、補強部２３６が上下方向伸縮機構２３４のそれぞれの略中央部分に接続することで固定されてもよい。上下方向伸縮機構２３４は棒状又は板状の形状をとることができる。
　上下方向伸縮機構２３４のそれぞれは、伸縮機構外側部２３４ａと伸縮機構外側部２３４ｂとを備える。伸縮機構内側部２３４ｂは、伸縮機構外側部２３４ａ内において軸方向に摺動可能な状態で収納される。伸縮機構内側部２３４ｂは、伸縮機構外側部２３４ａの外端部から外側に伸長して上下方向伸縮機構２３４の長手方向に沿う長さＬを有する状態に維持される。
　図示を省略する横方向接続部（接続部）は、その一方の端部が伸縮機構内側部２３４ｂの下端に固定され、伸縮機構内側部２３４ｂと略直角を形成する方向に、無人航空機１００の腕部４の間を通って延在し、もう一方の端部が包囲部２１０の内側に固定される。これにより、横方向接続部は伸縮機構内側部２３４ｂと包囲部２１０とを接続する。横方向接続部の数は、伸縮機構内側部２３４ｂの数に合わせて例えば４本であってもよいが、伸縮機構内側部２３４ｂと接続して包囲部２１０を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。
　上下方向伸縮機構２３４は、制御部７からの信号に基づいて、例えば油圧式又は電磁式のアクチュエータによって作動させることができる。
　図４Ａ及び図４Ｂを参照すると、無人航空機１００の飛行中（図４Ａ）は、制御部７は、上下方向伸縮機構２３４を制御することにより、包囲部２１０を第一位置へ上昇させて維持する。これにより、無人航空機１００の飛行中に、包囲部２１０はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。無人航空機１００の着水時（図４Ｂ）には、包囲部２１０を第二位置へと下降させて維持する。具体的には、無人航空機１００が水面に向かって下降して着水すると、着水センサ６から制御部７へ着水信号が送られる。制御部７が着水センサ６ａ及び６ｂから着水信号を取得すると、制御部７が上下方向伸縮機構２３４を動作させる。そして、制御部７により、伸縮機構内側部２３４ｂが伸縮機構外側部２３４ａの下方に伸長して伸縮機構２３３の長さＬを有する状態で維持される。この上下方向伸縮機構２３４の作動によって包囲部２１０が下降し、包囲部２１０が無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。
　また、無人航空機１００の離水時には、制御部７は包囲部２１０を再び第一位置へと上昇させて維持する。具体的には、制御部７が上下方向伸縮機構２３４を動作させることにより、伸縮機構内側部２３４ｂが伸縮機構外側部２３４ａの内側へ戻ることによって上下方向伸縮機構２３４が短縮される。これによって包囲部２１０が上昇し、包囲部２１０が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。
　実施形態２によれば、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、上下方向伸縮機構２３４が包囲部２１０を昇降させることで、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガードが提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機１００に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２１０が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。
また実施形態２によれば、ヒンジ部を用いずに伸縮機構のみで包囲部２１０の昇降が実施できるため、より簡単な構造を有し、また、より軽量なプロペラガードが実現できる。
　［実施形態３］
　実施形態３において、昇降機構２３０は、チェーン部材を用いた昇降機構であってもよい。この場合、図５Ａに示すように、昇降機構２３０は、本体部１に接続されて上下方向に延在する上下方向ガイド部２３７と、チェーン部材２３８と、スプロケット（図示せず）と、包囲部２１０と接続されチェーン部材２３８によって上下方向に駆動される、図示を省略する横方向接続部（接続部）とを備えている。図５Ａにおいて、横方向接続部は包囲部２１０に隠れて見えないが、包囲部２１０の内側に存在している。
　上下方向ガイド部２３７は少なくとも一対設けられ、それぞれが互いに本体部１を外側から挟み込むように配設されている。上下方向ガイド部２３７は、横方向接続部に設けられたローラ等を介して横方向接続部を上下方向にガイドする。上下方向ガイド部２３７のそれぞれは、少なくとも一部が本体部１の外側に固定される。上下方向ガイド部２３７は棒状又は板状の形状とすることができる。
　チェーン部材２３８は、上下方向ガイド部２３７に沿って配置される。図示を省略するスプロケットは、例えば上下方向ガイド部２３７の上部等に配置することができる。なお、横方向接続部は、ローラチェーン等のチェーン部材２３８の他、ワイヤ、ベルト等の任意の索状体によって駆動されてもよい。見易さのため、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、チェーン部材２３８は破線で表している。
　図示を省略する横方向接続部（接続部）は、その一方の端部にローラ等が設けられ、上下方向ガイド部２３７によって上下方向に移動可能にガイドされている。横方向接続部は、無人航空機１００の腕部４の間を通って外側方向に延在し、他方の端部が包囲部２１０の内側に固定されている。これにより、横方向接続部は、上下方向ガイド部２３７によって上下方向に移動可能にガイドされた状態で、チェーン部材２３８によって上下方向に駆動される。横方向接続部の数は、チェーン部材２３８の数に合わせて例えば４本であってもよいが、チェーン部材２３８と接続して包囲部２１０を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。
　制御部７からの信号に基づいて、図示を省略する油圧式又は電磁式のアクチュエータによってチェーン部材２３８を噛み合わせたスプロケットが回転し、上下方向ガイド部２３７に沿ってチェーン部材２３８が動くことで、チェーン部材２３８に接続された横方向接続部と包囲部２１０とが上下に移動することができる。
　図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、無人航空機１００の飛行中（図５Ａ）は、制御部７は、チェーン部材２３８を噛み合わせたスプロケットを制御することによりチェーン部材２３８を動かし、包囲部２１０を第一位置へ上昇させて維持する。これにより、無人航空機１００の飛行中に、包囲部２１０はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。無人航空機１００の着水時（図５Ｂ）には、包囲部２１０を第二位置へと下降させて維持する。具体的には、無人航空機１００が水面に向かって下降して着水すると、着水センサ６から制御部７へ着水信号が送られる。制御部７が着水センサ６ａ及び６ｂから着水信号を取得すると、制御部７がスプロケットを動作させる。制御部７により、スプロケットを介して上下方向ガイド部２３７に沿ってチェーン部材２３８が下方に動くことで、チェーン部材２３８に接続された横方向接続部と包囲部２１０とが下降する。よって包囲部２１０が無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。
　また、無人航空機１００の離水時には、制御部７は包囲部２１０を再び第一位置へと上昇させて維持する。具体的には、制御部７が、チェーン部材２３８を噛み合わせたスプロケットを制御することによりチェーン部材２３８が上方に動き、チェーン部材２３８に接続された横方向接続部と包囲部２１０とが上昇する。よって包囲部２１０が上昇し、包囲部２１０が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。
　実施形態３によれば、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、チェーン部材２３８を用いた昇降機構２３０が包囲部２１０を昇降させることで、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガードが提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機１００に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２１０が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。
　また、実施形態３によれば、ヒンジ部及び伸縮装置を用いずに包囲部の昇降が実施できるため、より簡単な構造を有し、また、より軽量なプロペラガードが実現できる。
　［実施形態４］
　実施形態４において、プロペラガード２００が昇降機構２３０を備えず、包囲部２１０がプロペラ部２の高さから、少なくとも本体部１の底面の高さまで延在することでプロペラ部２を保護するプロペラガードとしての機能と水上での浮き機構としての機能とを実現してもよい。この場合、図６Ａに示すように、実施形態４によるプロペラガードは包囲部２４１と図示を省略する横方向接続部（接続部）とを備える。図６Ａにおいて、横方向接続部は包囲部２４１に隠れて見えないが、包囲部２４１の内側に存在している。
　包囲部２４１は、無人航空機１００のプロペラ部２の全体を外側から取り囲む形状を有する。包囲部２４１は、プロペラ部２、本体部１、及び脚部５の一部を含む無人航空機１００の全体を保護できるよう、ブレード８の上端部と同等又はそれ以上の高さから、脚部５の略中央部より下方であって脚部５の底面よりも上方までの高さであってもよい。平面視における包囲部２４１の全体の形状は、真円又は楕円等の略円形の他、プロペラ部２の数又は配置に合わせて、正方形又は長方形等の略矩形、正三角形等の略三角形等のいずれの形状でもよい。
　包囲部２４１は、水より小さい比重を有する軽量の材料を有する。包囲部２４１は、その内部の全て又は一部が空洞である中空構造としてもよい。これにより、無人航空機１００の着水時には、本体部１及びプロペラ部２の少なくとも一部を水上に維持する。包囲部２４１は例えば、ＣＦＲＰ、木材、又は発泡部材等から構成されてもよい。
　横方向接続部（接続部）は、その一方の端部が無人航空機１００の本体部１の前後左右の各側面に１本ずつ合計４本固定され、本体部側面と略直角を形成する方向に、無人航空機１００の腕部４の間を通って延在し、もう一方の端部が包囲部２４１の内側に固定される。これにより、横方向接続部は本体部１と包囲部２４１とを接続する。横方向接続部の数は、本体部１と接続して包囲部２４１を支持できれば４本に限定されず、プロペラ部２や腕部４の数などに対応して、２本以上の任意の数とすることができる。
　図６Ａ及び図６Ｂを参照すると、無人航空機１００の飛行中（図６Ａ）は、包囲部２４１はプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能している。無人航空機１００の着水時（図６Ｂ）には、包囲部２４１が浮きとして無人航空機１００の水没を防止する浮き機構として機能する。
　また、無人航空機１００の離水時には、包囲部２４１が再びプロペラ部２を保護するプロペラガードとして機能する。
　実施形態４によれば、プロペラガードと浮く機構が一体となったプロペラガードが提供される。これにより、プロペラガードと浮く機構とを別個に独立して搭載せずとも、飛行時には周囲の人や物を守るためにプロペラガードとして機能し、着水時には浮く機構として機能するプロペラガードが提供される。これにより、水上で離発着可能な無人航空機に対して、着水時に不要となるプロペラガードと飛行時に不要となる浮く機構（フロート）とを包囲部２４１が兼ねることによって、無人航空機１００を軽量化し、積載重量を確保し易くすることができる。
また、実施形態４によれば、水上での離発着時に手動で昇降機構による昇降操作を行う手間が省け、操作が容易になる。さらに、無人航空機１００が着水時に着水確認を行う必要がなく、それに伴うセンサ等の設置を省ける。
　上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換が可能であることは当業者に明らかである。したがって、本開示は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形及び変更が可能である。
　例えば、本実施形態では、４つのプロペラ部２全てを外側から囲む１つの包囲部２４１を設けるように構成したが、この態様には限定されない。包囲部２４１は、個々のプロペラ部２を外側から囲むように構成してもよい。
　また、本実施形態では、着水センサ６により無人航空機１００の着水を検知するように構成したが、この態様には限定されない。例えば、制御部７が、カメラから得られる画像やＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）から得られる位置情報に基づいて、着水を検知するように構成してもよい。
　１　　本体部
　２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ　　プロペラ部
　３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ　　モータ部
　４，４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ　　腕部
　５，５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ　　脚部
　６，６ａ，６ｂ　　着水センサ
　７　　制御部
　８　　ブレード
　１００　　無人航空機
　２００　　プロペラガード
　２１０　　包囲部
　２２０，２２０ａ，２２０ｂ，２２０ｃ，２２０ｄ　　接続部
　２３０　　昇降機構
　２３１　　伸縮機構
　２３１ａ　　伸縮機構外側部
　２３１ｂ　　伸縮機構内側部
　２３２　　ヒンジ部
　２３２ａ　　本体部側ヒンジ部
　２３２ｂ　　包囲部側ヒンジ部
　２３３　　伸縮装置
　２３４　　上下方向伸縮機構
　２３４ａ　　伸縮機構外側部
　２３４ｂ　　伸縮機構内側部
　２３６　　補強部
　２３７　　上下方向ガイド部
　２３８　　チェーン
　２４１　　包囲部
 

Claims (8)

  1. 　本体部とプロペラ部とを備える無人航空機用のプロペラガードであって、
    　前記プロペラ部の周囲に延在して前記プロペラ部を保護する包囲部と、
    　前記本体部と前記包囲部とを接続する接続部と、を備え、
    　前記包囲部は、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持するための浮力を有する、プロペラガード。
  2. 　前記接続部は、昇降機構を有し、
    　前記昇降機構は、前記無人航空機の飛行時に、前記包囲部が前記プロペラ部の少なくとも一部を外側から包囲する第一位置へと前記包囲部を移動させ、前記無人航空機の着水時に、前記第一位置から、前記本体部及び前記プロペラ部の少なくとも一部を水上に維持可能な第二位置へと前記包囲部を下降させる、請求項１に記載のプロペラガード。
  3. 　前記包囲部は、水より小さい比重を有する軽量の材料を有する、請求項１又は２に記載のプロペラガード。
  4. 　前記昇降機構は、伸縮機構を備える、
    　請求項２に記載のプロペラガード。
  5. 　前記昇降機構は、チェーン部材を備える、
    　請求項２に記載のプロペラガード。
  6. 　前記包囲部は、前記無人航空機の前記プロペラ部の高さから、少なくとも前記本体部の底面の高さまで延在する、請求項１から５のいずれか一項に記載のプロペラガード。
  7. 　請求項１から６のいずれか一項に記載のプロペラガードと、
    　前記本体部の下部に配置され、該本体部が水面に接したことを検知する着水センサと、
    を備える無人航空機。
  8. 　前記着水センサによる検知は、水中の電気的導通を検知することによって行われる、
    請求項７に記載の無人航空機。
     
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