WO2023062690A1 - 飛行体 - Google Patents

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誠 野村
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/22Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft
    • B64C27/26Compound rotorcraft, i.e. aircraft using in flight the features of both aeroplane and rotorcraft characterised by provision of fixed wings
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Definitions

  • the technology of the present disclosure relates to flying objects.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2021-145586 discloses a drone that includes a body body, a plurality of arms extending from the body body, and propellers and motors arranged at the ends of the arms.
  • the weight of the main body is larger than the weight of the multiple arms, so the inertial force around the center of gravity of the main body is small, and the flight stability against disturbances such as crosswinds to the main body. is bad.
  • the technology of the present disclosure aims to provide a flying object with improved flight stability against disturbances.
  • a flying object includes a plurality of arms having one end connected to a main body, an attachment section provided at the other end of each of the plurality of arms, and the attachment.
  • An aircraft comprising a propeller mounted on a section and a motor for rotating the propeller, wherein the mounting section is provided with a heavy object.
  • the heavy object is at least one of an electric device other than the propeller and the motor, luggage, and a person.
  • the electrical equipment is a power source for motors.
  • a flying object includes a moving mechanism for moving the heavy object between the mounting portion and the main body, and the flight of the flying object is in a stability-oriented mode that emphasizes flight stability. , and a maneuverability-oriented mode that emphasizes flight maneuverability, and the moving mechanism moves the heavy object to the mounting portion when the flight of the flying object is the stability-oriented mode, and the flight When the body flight is in a maneuverability-oriented mode, the heavy object is moved to the body.
  • the first to fourth aspects of the technique of the present disclosure can improve flight stability against disturbances.
  • a fourth aspect of the technology of the present disclosure can improve flight stability in the stability-oriented mode and improve maneuverability in the maneuverability-oriented mode.
  • FIG. 1 is an overall perspective view showing the configuration of an unmanned air vehicle;
  • FIG. 1 is a block diagram of an electrical configuration of an unmanned air vehicle;
  • FIG. 10 is a diagram showing how the movement mechanism moves the heavy object to the mounting portion when the flight of the unmanned air vehicle is in the stability emphasizing mode.
  • FIG. 10 is a diagram showing how the movement mechanism moves the heavy object to the main body when the flight of the unmanned air vehicle is in the maneuverability-emphasized mode.
  • the unmanned flying object 10 has a configuration for flying as an aircraft and a configuration for flying as a four-propeller multicopter.
  • the number of propellers is not limited to four, and may be, for example, three, five, six, seven, eight, or the like.
  • the configuration of the unmanned air vehicle 10 as an aircraft includes a pair of fixed wings 14L, 14R provided on the left and right sides of the main body 12, and a pair of fixed wings 14L, 14R provided at the tip of each of the fixed wings 14L, 14R.
  • the configuration of the unmanned aerial vehicle 10 as a multicopter includes multicopter propellers 20L and 20R provided on the lower (or upper) tip ends of front support columns 16L2 and 16R2 provided on the front side of mounting portions 16L1 and 16R1, and mounting Multi-copter propellers 24L, 24R provided at the ends of extension support columns 16L4, 16R4 extending upward (or downward) from the respective rear portions of the rear side support columns 16L3, 16R3 of the portions 16L1, 16R1, and these multi-copter propellers and multicopter motors 18L, 18R, 22L and 22R for rotating 20L, 20R, 24L and 24R.
  • the electrical configuration of the unmanned flying object 10 is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the electrical configuration of the unmanned air vehicle 10 includes a flight controller FC provided in the main body 12 of the unmanned air vehicle 10, and a battery b that supplies power to the flight controller FC.
  • a flight controller FC provided in the main body 12 of the unmanned air vehicle 10
  • a battery b that supplies power to the flight controller FC.
  • a battery 52L for supplying power to the aircraft motor 26L and the multicopter motors 18L and 22L is attached to the mounting portion 16L1 provided at the tip of the fixed wing 14L provided on the left side with respect to the direction of travel of the unmanned air vehicle 10. I have. That is, the battery 52L is provided, that is, attached to the attachment portion 16L1.
  • the battery 52L, the multicopter motors 18L and 22L, and the aircraft motor 26L are connected via power lines 54L1, 54L2, and 54L3.
  • a battery 52R for supplying power to the aircraft motor 26R and the multicopter motors 18R and 22R is attached to the mounting portion 16R1 provided at the tip of the fixed wing 14R provided on the right side of the unmanned air vehicle 10 in the traveling direction. I have. That is, the battery 52R is provided, that is, attached to the attachment portion 16R1.
  • the battery 52R, the multicopter motors 18R and 22R, and the aircraft motor 26R are connected via power lines 54R1, 54R2, and 54R3.
  • the batteries 52L and 52R are examples of "heavy objects" of the technology of the present disclosure.
  • the aircraft motor 26R and the multicopter motor 18R are attached to the mounting portion 16R1 provided at the tip of the fixed wing 14R provided on the right side with respect to the traveling direction of the unmanned air vehicle 10. , 22R.
  • the mounting portion 16L1 provided at the tip of the fixed wing 14L provided on the left side with respect to the traveling direction of the unmanned air vehicle 10 includes an aircraft motor 26L and multicopter motors 18L and 22L. It has a battery 52L that supplies power to. Therefore, in this embodiment, compared to the case where the main body 12 is provided with the batteries 52R and 52L, the weight of the arm side is increased and the weight of the main body 12 side is reduced.
  • the weight of the arm side is increased and the weight of the main body 12 side is reduced, so that the arm supports the main body 12 side. It is possible to reduce the force required to move the arm, thereby weakening the strength of the arm. Therefore, the weight of the arm can be reduced. Therefore, the total power consumption of the batteries 52R, 52L can be reduced compared to when the batteries 52R, 52L are provided in the main body 12.
  • the main body 12 of the unmanned air vehicle 10 is provided with the battery b that supplies power to the flight controller FC, but the technology of the present disclosure is not limited to this.
  • the battery b may be omitted and power may be supplied to the flight controller FC from the batteries 52L and 52R.
  • the mounting portion 16R1 provided at the tip of the stationary wing 14R is provided with a battery 52R for supplying power to the aircraft motor 26R and the multicopter motors 18R and 22R.
  • a battery 52L for supplying power to the aircraft motor 26L and the multicopter motors 18L and 22L is provided in the mounting portion 16L1 provided at the tip.
  • the mounting portions 16R1 and 16L1 may be provided with at least one of electric equipment (other than batteries) other than propellers and motors, luggage, and people.
  • the load may be agricultural chemicals
  • the electrical equipment may be equipment for spraying agricultural chemicals.
  • the mounting portions 16R1 and 16L1 are provided with holding portions such as chairs for holding people.
  • Electric devices other than propellers and motors other than batteries
  • luggage, and people are examples of the "heavy objects" of the technology of the present disclosure.
  • the battery 52R is always provided on the mounting portion 16R1 and the battery 52L is provided on the mounting portion 16L1, but the technology of the present disclosure is not limited to this.
  • FIG. 3 shows how the movement mechanism moves the heavy object to the mounting portion when the flight of the unmanned air vehicle is in the stability emphasizing mode
  • FIG. In the mode the moving mechanism is shown moving a heavy object to the main body.
  • the unmanned air vehicle 10 includes a moving mechanism 60R that moves the battery 52R between the mounting portion 16R1 and the main body 12, and a moving mechanism 60R that moves the battery 52L between the mounting portion 16L1 and the main body 12. and a moving mechanism 60L for causing the movement.
  • the moving mechanism includes a moving mechanism that employs a rack-and-pinion system.
  • the flight controller FC controls the movement mechanisms 60L and 60R as shown in FIG. , 52R to the mounting portions 16L1, 16R1.
  • the flight controller FC controls the movement mechanisms 60L and 60R as shown in FIG. , 52R to the body 12 . Maneuverability can be improved by reducing the inertial force around the center of gravity of the main body 12 .
  • the battery 52R is moved to the mounting portion 16R1 side and the battery 52L is moved to the main body 12 side.
  • the battery 52R may be moved to the main body 12 side while being moved to the mounting portion 16L1 side. Maneuverability can be further improved.
  • the aircraft propellers 28L and 28R are attached to the mounting portions 16L1 and 16R1 provided at the tips of the pair of fixed wings 14L and 14R, respectively, and the support columns 16L3 and 16R3 provided on the rear end side. is located at the rear end of the
  • the technology of the present disclosure is not limited to this.
  • one aircraft propeller 28L, 28R may be provided at the tip of the main body 12 of the aircraft 10 .
  • an unmanned flying object was taken as an example, but the technology of the present disclosure is not limited to this, and a manned flying object may be used.
  • the pair of fixed wings 14L, 14R provided on the left and right sides of the main body 12 are provided with mounting portions 16L1, 16R1 in the shape of a quadrangular prism at the respective tips.
  • the technology of the present disclosure is not limited to this.
  • a plurality of cylindrical arms that are not fixed wings may be used.

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Abstract

飛行体は、一端が本体に連結された複数のアームと、前記複数のアームの各々の他端に設けられた取り付け部と、前記取り付け部に取り付けられたプロペラ及び前記プロペラを回転させるためのモータと、を備える飛行体であって、前記取り付け部には、重量物体が備えられる。

Description

飛行体
 本開示の技術は、飛行体に関する。
 日本国特開2021-145586号公報には、機体本体と、機体本体から延びる複数のアームと、アーム先端に配置されたプロペラ及びモータとを備えるドローンが開示されている。
 しかし、上記ドローンでは、機体本体の重量が、複数のアーム側の重量に比較して、大きいので、機体本体の重心回りの慣性力が小さく、機体本体への横風等の外乱に対する飛行の安定性が悪い。
 そこで、本開示の技術は、外乱に対する飛行の安定性を向上させた飛行体を提供することを目的とする。
 上記目的を達成するため本開示の技術の第1の態様の飛行体は一端が本体に連結された複数のアームと、前記複数のアームの各々の他端に設けられた取り付け部と、前記取り付け部に取り付けられたプロペラ及び前記プロペラを回転させるためのモータと、を備える飛行体であって、前記取り付け部には、重量物体が備えられる。
 第2の態様の飛行体は、前記重量物は、前記重量物体は、前記プロペラ及び前記モータ以外の電気機器、荷物、及び人の少なくとも1つである。
 第3の態様の飛行体は、前記電気機器は、モータ用電源である。
 第4の態様の飛行体は、前記重量物体を、前記取り付け部と前記本体との間を移動させる移動機構を備え、前記飛行体の飛行が、飛行の安定性を重視する安定性重視モードと、飛行の操縦性を重視する操縦性重視モードとに切り替え可能であり、前記移動機構は、前記飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、前記重量物体を前記取り付け部に移動させ、前記飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、前記重量物体を前記本体に移動させる。
 本開示の技術の第1の態様~第4の態様は、外乱に対する飛行の安定性を向上させることができる。
 本開示の技術の第4の態様は、安定性重視モードの場合、飛行の安定性を向上させ、操縦性重視モードの場合、操縦性を向上させることができる。
無人飛行体の構成を示す全体斜視図である。 無人飛行体の電気的構成のブロック図である。 移動機構が、無人飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、重量物体を取り付け部に移動させた様子を示す図である。 移動機構が、無人飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、重量物体を本体に移動させた様子を示す図である。
 以下、図面を参照して、本開示の技術の実施の形態を説明する。
 図1には、無人飛行体10の構成が示されている。図1に示すように、無人飛行体10は、エアクラフトとして飛行するための構成と、4枚のプロペラのマルチコプタとして飛行するための構成と、を有する。なお、プロペラは4枚に限定されず、例えば、3枚、5枚、6枚、7枚、8枚等でもよい。
 無人飛行体10のエアクラフトとしての構成は、本体12を挟んで左右に設けられた一対の固定翼14L、14Rと、一対の固定翼14L、14Rの各々の先端に設けられ、四角柱の形状の取り付け部16L1、16R1と、取り付け部16L1、16R1の後側に設けられた後側支持柱16L3、16R3の後端に設けられ、推進力を発生させるエアクラフト用プロペラ28L、28Rと、エアクラフト用プロペラ28L、28Rを回転させるエアクラフト用モータ26L、26Rと、を備えている。
 無人飛行体10のマルチコプタとしての構成は、取り付け部16L1、16R1の前側に設けられた前側支持柱16L2、16R2の各々の先端下側(又は上側)に設けられたマルチコプタ用プロペラ20L、20R及び取り付け部16L1、16R1の後側支持柱16L3、16R3の各々の後部から上側(又は下側)に伸びる伸長支持柱16L4、16R4の先端に設けられたマルチコプタ用プロペラ24L、24Rと、これらのマルチコプタ用プロペラ20L、20R、24L、24Rを回転させるマルチコプタ用モータ18L、18R、22L、22Rと、を備える。
 図2には、無人飛行体10の電気的構成が示されている。図2に示すように、無人飛行体10の電気的構成は、無人飛行体10の本体12に設けられたフライトコントローラFCと、フライトコントローラFCに電源を供給するバッテリbと、を備えている。
 無人飛行体10の進行方向に対して左側に設けられた固定翼14Lの先端に設けられた取り付け部16L1には、エアクラフト用モータ26L、マルチコプタ用モータ18L、22Lに電源を供給するバッテリ52Lを備えている。即ち、取り付け部16L1に、バッテリ52Lが、設けられている、即ち、取り付けられている。バッテリ52Lと、マルチコプタ用モータ18L、22L、エアクラフト用モータ26Lとは、電源線54L1、54L2、54L3を介して接続されている。
 無人飛行体10の進行方向に対して右側に設けられた固定翼14Rの先端に設けられた取り付け部16R1には、エアクラフト用モータ26R、マルチコプタ用モータ18R、22Rに電源を供給するバッテリ52Rを備えている。即ち、取り付け部16R1に、バッテリ52Rが、設けられている、即ち、取り付けられている。バッテリ52Rと、マルチコプタ用モータ18R、22R、エアクラフト用モータ26Rとは、電源線54R1、54R2、54R3を介して接続されている。
 バッテリ52L、52Rは、本開示の技術の「重量物体」の一例である。
 このように、本実施の形態では、無人飛行体10の進行方向に対して右側に設けられた固定翼14Rの先端に設けられた取り付け部16R1には、エアクラフト用モータ26R、マルチコプタ用モータ18R、22Rに電源を供給するバッテリ52Rを備える。また、本実施の形態では、無人飛行体10の進行方向に対して左側に設けられた固定翼14Lの先端に設けられた取り付け部16L1には、エアクラフト用モータ26L、マルチコプタ用モータ18L、22Lに電源を供給するバッテリ52Lを備えている。よって、本実施の形態は、バッテリ52R、52Lを本体12に備える場合と比較して、アーム側の重量を重くし、本体12側の重量と軽くしている。従って、本体12の重心回りの慣性力を大きくすることができる。よって、本実施の形態は、機体本体への横風等の外乱に対する飛行の安定性を、バッテリ52R、52Lを本体12に備える場合より向上させることができる。
 また、本実施の形態は、バッテリ52R、52Lを本体12に備える場合と比較して、アーム側の重量を重くし、本体12側の重量と軽くしているので、アームが本体12側を支えるための力を小さくでき、アームの強度を弱くすることができる。よって、アームを軽量化することができる。従って、バッテリ52R、52Lの総消費電力を、バッテリ52R、52Lを本体12に備える場合と比較して、小さくすることができる。
 以上説明した実施の形態では、無人飛行体10の本体12に、フライトコントローラFCに電源を供給するバッテリbを備えているが、本開示の技術はこれに限定されない。例えば、バッテリbを省略し、フライトコントローラFCには、バッテリ52L及びバッテリ52Rから電源を供給するようにしてもよい。
 また、本実施の形態では、無定翼14Rの先端に設けられた取り付け部16R1には、エアクラフト用モータ26R、マルチコプタ用モータ18R、22Rに電源を供給するバッテリ52Rを備え、固定翼14Lの先端に設けられた取り付け部16L1には、エアクラフト用モータ26L、マルチコプタ用モータ18L、22Lに電源を供給するバッテリ52Lを備えている。本開示の技術はこれに限定されない。例えば、取り付け部16R1、16L1に、プロペラ及びモータ以外の電気機器(バッテリ以外)、荷物、及び人の少なくとも1つを備えるようにしてもよい。なお、例えば、荷物は農薬、電気機器は農薬を散布するための機器としてもよい。また、取り付け部16R1、16L1に人を備える場合、飛行体は、有人飛行であり、取り付け部16R1、16L1には、人を保持するための椅子等の保持部が設けられている。
 プロペラ及びモータ以外の電気機器(バッテリ以外)、荷物、及び人は、本開示の技術の「重量物体」の一例である。
 更に、本実施の形態では、常に、バッテリ52Rは、取り付け部16R1に備えられ、バッテリ52Lは、取り付け部16L1に備えられているが、本開示の技術はこれに限定されない。
 図3には、無人飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、移動機構が、重量物体を取り付け部に移動させた様子が示され、図4には、無人飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、移動機構が、重量物体を本体に移動させた様子が示されている。
 図3及び図4に示すように、無人飛行体10は、バッテリ52Rを取り付け部16R1と本体12との間を移動させる移動機構60Rと、バッテリ52Lを取り付け部16L1と本体12との間を移動させる移動機構60Lと、を備える。なお、移動機構は、ラックアンドピニオン方式を採用した移動機構等がある。
 フライトコントローラFCは、操縦信号送信機から、無人飛行体の飛行を安定性重視モードにする操縦信号が送信された場合、図3に示すように、移動機構60L、60Rを制御して、バッテリ52L、52Rを、取り付け部16L1、16R1に移動させる。本体12の重心回りの慣性力を大きくすることにより、本体への横風等の外乱に対する飛行の安定性を向上させることができる。
 フライトコントローラFCは、操縦信号送信機から、無人飛行体の飛行を操縦性重視モードにする操縦信号が送信された場合、図4に示すように、移動機構60L、60Rを制御して、バッテリ52L、52Rを、本体12に移動させる。本体12の重心回りの慣性力を小さくすることにより、操縦性を向上させることができる。
 その他、例えば、無人飛行体10を右に旋回する場合、バッテリ52Rを取り付け部16R1側に移動させ且つバッテリ52Lを本体12側に移動させ、無人飛行体10を左に旋回する場合、バッテリ52Lを取り付け部16L1側に移動させ且つバッテリ52Rを本体12側に移動させるようにしてもよい。操縦性を更に向上させることができる。
 前述した実施の形態では、エアクラフト用プロペラ28L、28Rを、一対の固定翼14L、14Rの各々の先端に設けられた取り付け部16L1、16R1との後端側に設けられた支持柱16L3、16R3の後端に設けられている。本開示の技術はこれに限定されない。例えば、エアクラフト用プロペラ28L、28Rを、飛行体10の本体12の先端に1個設けてもよい。
 前述した実施の形態では、無人飛行体を例にとり説明したが、本開示の技術はこれに限定されず、有人飛行体を用いていてもよい。
 前述した実施の形態では、本体12を挟んで左右に設けられた一対の固定翼14L、14Rの各々の先端に四角柱の形状の取り付け部16L1、16R1を設けている。本開示の技術はこれに限定されない。固定翼ではない円柱型のアームを複数用いてもよい。

Claims (4)

  1.  一端が本体に連結された複数のアームと、
     前記複数のアームの各々の他端に設けられた取り付け部と、
     前記取り付け部に取り付けられたプロペラ及び前記プロペラを回転させるためのモータと、
     を備える飛行体であって、
     前記取り付け部には、重量物体が備えられる、
     飛行体。
  2.  前記重量物体は、前記プロペラ及び前記モータ以外の電気機器、荷物、及び人の少なくとも1つである、
  3.  前記電気機器は、モータ用電源である、請求項2に記載の飛行体。
  4.  前記重量物体を、前記取り付け部と前記本体との間を移動させる移動機構を備え、
     前記飛行体の飛行が、飛行の安定性を重視する安定性重視モードと、飛行の操縦性を重視する操縦性重視モードとに切り替え可能であり、
     前記移動機構は、前記飛行体の飛行が安定性重視モードの場合、前記重量物体を前記取り付け部に移動させ、前記飛行体の飛行が操縦性重視モードの場合、前記重量物体を前記本体に移動させる、
     請求項1~請求項3の何れか1項に記載の飛行体。
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