WO2023286146A1 - 飛行体 - Google Patents

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WO2023286146A1
WO2023286146A1 PCT/JP2021/026232 JP2021026232W WO2023286146A1 WO 2023286146 A1 WO2023286146 A1 WO 2023286146A1 JP 2021026232 W JP2021026232 W JP 2021026232W WO 2023286146 A1 WO2023286146 A1 WO 2023286146A1
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aircraft
aircraft according
suspension
flying object
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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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    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/22—Taking-up articles from earth's surface
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
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    • B64D9/00—Equipment for handling freight; Equipment for facilitating passenger embarkation or the like
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    • B64U10/10—Rotorcrafts
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    • B64U10/14—Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U2101/00—UAVs specially adapted for particular uses or applications
    • B64U2101/60—UAVs specially adapted for particular uses or applications for transporting passengers; for transporting goods other than weapons
    • B64U2101/67—UAVs specially adapted for particular uses or applications for transporting passengers; for transporting goods other than weapons the UAVs comprising tethers for lowering the goods

Definitions

  • the present invention relates to an aircraft.
  • flying objects such as drones and unmanned aerial vehicles (UAVs)
  • UAVs unmanned aerial vehicles
  • multicopters do not require takeoff and landing runways like general fixed-wing aircraft, so they are relatively narrow. It can be operated on land and is suitable for providing transportation services such as home delivery.
  • Patent Document 1 proposes a package delivery system using an aircraft, which suspends packages from the aircraft and lowers them so that the packages can be detached without the aircraft landing. (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 a flying machine equipped with a mechanism that connects an aircraft and a load with a cable, unloads the load by extending the cable toward the ground, and automatically releases the load from the cable when the load reaches the ground.
  • a body-based package delivery system is disclosed.
  • a flying object that suspends a mounted object via a suspension member, wherein the suspension member includes a first portion and a second portion to be gripped, which has a configuration different from that of the first portion. Partial air vehicles can be provided.
  • the suspension member in an aircraft provided with a suspension member for suspending a load, has a first portion that reduces the weight of the entire suspension member and a second portion that facilitates gripping from the outside.
  • an air vehicle comprising:
  • FIG. 3 is a schematic side view of a position limit according to the present invention
  • FIG. 2 is a view of the position limiting device of FIG. 1 in use
  • FIG. 2 is a schematic top view of the position limiting device of FIG. 1
  • FIG. 3 is a schematic top view of the position limiting device of FIG. 2
  • FIG. 11 is another top view showing an example of the position limiting device
  • FIG. 11 is another top view showing an example of the position limiting device
  • FIG. 11 is another top view showing an example of the position limiting device
  • FIG. 11 is another top view showing an example of the position limiting device
  • 8 is a diagram showing an operation example of the position limiting device of FIG. 7
  • FIG. 1 is a side view of an air vehicle that can be used in conjunction with the present invention
  • FIG. 13 is a top view of the aircraft of FIG. 12;
  • FIG. 2 is a functional block diagram of the aircraft of FIG. 1;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member connected to an aircraft;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member connected to an aircraft;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of a suspension member;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of a suspension member;
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross-sectional view of a suspension member;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member;
  • FIG. 4 is
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a suspension member connected to an aircraft;
  • FIG. 20 is a view when the suspension member of FIG. 19 is extended;
  • 1 is a side view showing a configuration example of a position limiting device according to the present invention;
  • FIG. Figure 22 is a front view of the position limiting device of Figure 21;
  • 23 is a view of the position limiting device of FIG. 22 in use;
  • FIG. FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a mounting section having suspension moving means;
  • FIG. 4 is a side view showing a configuration example of a mounting section having suspension moving means;
  • 1 is a side view showing a configuration example of a position limiting device according to the present invention;
  • FIG. FIG. 27 is a view of the position limiting device of FIG. 26 in use;
  • FIG. 4 is a view of a person holding a suspension member according to the present invention;
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a suspension
  • An aircraft according to an embodiment of the present invention has the following configuration.
  • the second part uses a member thicker than the first part, 3.
  • An aircraft according to item 1 or 2 characterized by: [Item 4]
  • the second portion is covered with the covering member,
  • the second portion is configured to have a higher coefficient of friction than the first portion, 5.
  • the first portion and the second portion have a common cord-like member,
  • the second part is provided with a member that covers the common string-like member
  • the aircraft according to item 1 characterized by: [Item 7]
  • the member covering the common string-like member is a covering member with a high coefficient of friction
  • the member covering the common string-shaped member is a member having an uneven surface, 8.
  • the cross-sectional shape of the second portion is different from the cross-sectional shape of the first portion, 9.
  • the cross-sectional shape of the second portion is polygonal,
  • the second portion is provided in the vicinity of the mounted object,
  • the aircraft according to any one of items 1 to 10 characterized by: [Item 12]
  • the suspension member is connected to a mounting portion for mounting the mounted object, 12.
  • the mounting portion comprises a rotary wing, 13.
  • the aircraft according to item 12 characterized by: [Item 14]
  • the suspension member comprises a first suspension member provided between the aircraft and the mounting portion, and a second suspension member provided between the mounting portion and the mounted object, 14.
  • the aircraft according to item 14 characterized by:
  • the aircraft 100 is connected to a position limiter 30 and a person-graspable suspension member 10 to limit movement of the suspension member 10, thereby limiting movement of the aircraft. is restricted.
  • the connection position of the suspension member 10 connected to the flying object 100 is desirably a place where the flying object does not become unstable due to gripping (for example, when the flying object is viewed from above or below, the suspension member (especially the center part of the bottom of the fuselage).
  • the flying object 100 and the mounted object 11 can be moved even if the flying object 100 is affected by the environment such as wind or the control failure of the flying object 100. Since the movement is restricted, the positional deviation of each part is reduced. For example, when the load 11 is a package to be delivered, it is easy to separate the package into a compact port or the like without the aircraft landing. becomes. Also, when the flying object lands, the descent and landing operations are performed in a state in which the movable range is restricted, so even if the flying object becomes unstable, it can be expected to ensure the safety of the surroundings.
  • the flying object 100 takes off from the takeoff point and flies to the destination. For example, when the flying object 100 performs delivery, the flying object 100 that has reached the destination lands at a port or the like or unloads the cargo to complete the delivery. The flying object 100 that has detached the cargo moves toward another destination.
  • an aircraft 100 has at least a main body, a propeller 110, a plurality of rotors comprising a motor 111, and a motor supporting the rotors. It is desirable to have flying parts, including elements such as mounts and frame 120, and to carry energy (eg, secondary batteries, fuel cells, fossil fuels, etc.) to operate them.
  • energy eg, secondary batteries, fuel cells, fossil fuels, etc.
  • the illustrated flying object 100 is drawn in a simplified manner in order to facilitate the description of the structure of the present invention, and for example, detailed configurations such as a control unit are not illustrated.
  • the flying object 100 advances in the direction of arrow D (-Y direction) in the drawing (details will be described later).
  • Forward/backward direction +Y direction and -Y direction
  • Vertical direction or vertical direction
  • Left/right direction or horizontal direction
  • the propeller 110 rotates by receiving the output from the motor 111 . Rotation of the propeller 110 generates a propulsive force for taking off, moving, and landing the aircraft 100 from the starting point.
  • the propeller 110 can rotate rightward, stop, and rotate leftward.
  • the propeller 110 of the flying object of the present invention has one or more blades. Any number of blades (rotors) may be used (eg, 1, 2, 3, 4, or more blades). Also, the vane shape can be any shape, such as flat, curved, twisted, tapered, or combinations thereof. It should be noted that the shape of the wing can be changed (for example, stretched, folded, bent, etc.). The vanes may be symmetrical (having identical upper and lower surfaces) or asymmetrical (having differently shaped upper and lower surfaces). The airfoil, wing, or airfoil can be formed into a geometry suitable for generating dynamic aerodynamic forces (eg, lift, thrust) as the airfoil is moved through the air. The geometry of the blades can be selected to optimize the dynamic air properties of the blades, such as increasing lift and thrust and reducing drag.
  • the geometry of the blades can be selected to optimize the dynamic air properties of the blades, such as increasing lift and thrust and reducing drag.
  • the propeller provided in the flying object of the present invention may be fixed pitch, variable pitch, or a mixture of fixed pitch and variable pitch, but is not limited to this.
  • the motor 111 causes rotation of the propeller 110, and for example the drive unit can include an electric motor or an engine.
  • the vanes are drivable by a motor and rotate about the axis of rotation of the motor (eg, the longitudinal axis of the motor).
  • All the blades can rotate in the same direction, and they can also rotate independently. Some of the vanes rotate in one direction and others rotate in the other direction.
  • the blades can all rotate at the same number of revolutions, or can each rotate at different numbers of revolutions. The number of rotations can be determined automatically or manually based on the dimensions (eg, size, weight) and control conditions (speed, direction of movement, etc.) of the moving body.
  • the flight object 100 determines the number of rotations of each motor and the flight angle according to the wind speed and direction by means of a flight controller, radio, etc. As a result, the flying object can move such as ascending/descending, accelerating/decelerating, and changing direction.
  • the flying object 100 can perform autonomous flight according to the route and rules set in advance or during flight, and flight by control using propo.
  • a flight controller is a so-called processing unit.
  • a processing unit may have one or more processors, such as a programmable processor (eg, central processing unit (CPU)).
  • the processing unit has a memory (not shown) and can access the memory.
  • the memory stores logic, code, and/or program instructions executable by the processing unit to perform one or more steps.
  • the memory may include, for example, removable media or external storage devices such as SD cards and random access memory (RAM). Data acquired from cameras and sensors may be communicated directly to and stored in memory. For example, still image/moving image data captured by a camera or the like is recorded in a built-in memory or an external memory.
  • the processing unit includes a control module configured to control the state of the rotorcraft.
  • the control module may adjust the spatial orientation, velocity, and/or acceleration of a rotorcraft having six degrees of freedom (translational motions x , y , and z , and rotational motions ⁇ x, ⁇ y, and ⁇ z). control the propulsion mechanism (motor, etc.) of the rotorcraft.
  • the control module can control one or more of the states of the mount, sensors.
  • the processing unit can communicate with a transceiver configured to send and/or receive data from one or more external devices (eg, terminals, displays, or other remote controls).
  • the transceiver may use any suitable means of communication such as wired or wireless communication.
  • the transceiver utilizes one or more of local area networks (LAN), wide area networks (WAN), infrared, wireless, WiFi, point-to-point (P2P) networks, telecommunications networks, cloud communications, etc. be able to.
  • the transceiver is capable of transmitting and/or receiving one or more of data acquired by sensors, processing results generated by the processing unit, predetermined control data, user commands from a terminal or remote controller, and the like. .
  • Sensors according to the present embodiment may include inertial sensors (acceleration sensors, gyro sensors), GPS sensors, proximity sensors (eg lidar), or vision/image sensors (eg cameras).
  • inertial sensors acceleration sensors, gyro sensors, GPS sensors, proximity sensors (eg lidar), or vision/image sensors (eg cameras).
  • the plane of rotation of the propeller 110 of the flying object 100 tilts forward toward the direction of travel during travel.
  • the forward-leaning plane of rotation of propeller 110 produces upward lift and forward thrust, which propels vehicle 100 forward.
  • the flying object 100 may have a main body that can contain a processing unit to be mounted, a battery, and the like.
  • the main body optimizes the shape of the aircraft 100 during cruising, which is expected to be maintained for a long time while the aircraft 100 is moving, and improves the flight speed, thereby effectively shortening the flight time. It is possible to
  • the main body has an outer skin that is strong enough to withstand flight, takeoff and landing.
  • plastics, FRP, and the like are suitable as materials for the outer skin because of their rigidity and waterproofness. These materials may be the same materials as the frame 120 (including the arms) included in the flight section, or may be different materials.
  • the motor mount, frame 120, and main body included in the flight section may be configured by connecting the respective parts, or may be integrally molded using a monocoque structure or integral molding. Good (for example, the motor mount and the frame 120 are integrally molded, the motor mount, the frame 120 and the main body are all integrally molded, etc.). By integrating the parts, it is possible to smooth the joints of each part, so it can be expected to reduce drag and improve fuel efficiency of flying objects such as blended wing bodies and lifting bodies.
  • the shape of the flying object 100 may have directivity. For example, there is a shape that improves flight efficiency when the nose of the aircraft faces the wind, such as a streamlined main body that has less drag when the aircraft 100 is cruising in no wind.
  • the suspension member 10 connected to the aircraft consists of a first portion 10a and a second portion 10b which are different from each other.
  • the first part 10a is a string-like member, and is preferably lightweight in order to reduce the load on the aircraft 100 flying with the first part 10a connected. Furthermore, if the flying object 100 has a propulsive force or a strength capable of withstanding the weight of the payload, it is possible to prevent the flying object 100 and the payload from being released unintentionally.
  • examples of materials used for the first portion 10a of the suspension member include ropes using cotton, hemp, etc., and high-strength line members using resins such as nylon, fluorocarbon, polyester, and polyethylene. . Further, when using an electric wire using a copper wire or an aluminum wire, it is possible to supply power through the suspension member 10 .
  • the thinness of the first portion 10a becomes an obstacle.
  • the suspension member 10 of the present invention uses a second portion 10b different from the first portion 10a only in a predetermined gripping range. As a result, it is easy to grasp with minimum increase in weight and air resistance.
  • the second portion 10b is a member with a different configuration from the first portion 10a (for example, a different thickness, cross-sectional shape, surface, or all materials), and has a higher surface friction coefficient than the first portion. , it is desirable to use a large area.
  • the thickness of the second portion 10b can be changed to be thicker than that of the first portion 10a, as illustrated in FIGS.
  • a similar effect can be expected by changing the material of the second portion 10b.
  • the second portion 10b is made of a material having a higher surface friction coefficient than the first portion 10a (for example, , cables coated with rubber, silicone, vinyl, etc., ropes made of cotton or metal, etc.) are preferably used.
  • the second portion 10b may have a circular cross-sectional shape as illustrated in FIG. 14, but may be easier to grip if the cross-sectional shape is polygonal as illustrated in FIGS. obtain.
  • the first portion 10a may be a polyethylene fishing line
  • the second portion 10b may be a rope using a blended yarn of vinylon and polyester.
  • the second portion 10b is thicker than the first portion 10a and has a high coefficient of friction.
  • the first part 10a is a string-like member
  • the second part 10b is a resin molded part with a high gripping power (particularly, a part having an uneven surface). be done.
  • the second portion 10b is thicker and has a higher coefficient of friction than the first portion 10a.
  • the string-like material is used for the second portion 10b, the flexibility is lowered, so when a winch or the like is involved, it may be difficult to wind up with a winch.
  • the second portion 10b which is made of the same material as the first portion 10a, may be coated with a material having a high friction coefficient to increase the frictional force and increase the diameter.
  • the position and range where the second portion 10b is provided are determined according to the use of the aircraft 100. For example, as shown in FIGS. 19 to 25, an aircraft 100 that delivers home goods lowers a load 11 (cargo) connected to the suspension member 10, and the port grips the suspension member 10 to unload the cargo. In a supporting scheme, the second portion 10b of the suspension member 10 that the port grips is limited to the vicinity of the load.
  • a suspension member 10 according to an embodiment of the present invention can be used in combination with a position limiting device 30, as shown in FIGS.
  • a multicopter is used as an example of the flying object 100 used in combination with the position limiting device 30 according to the embodiment of the present invention. not something to do.
  • they can be used in combination with fixed-wing aircraft, VTOL aircraft, helicopters, and the like.
  • the position limiting device 30 has a structure that can limit the movement by blocking or narrowing the entrance when the suspension member 10 enters a predetermined position, or can pinch or hold the suspension member 10 . provided, thereby limiting the movement of the aircraft 100 .
  • the position limiting device 30 may include a guide portion 31 that guides the suspension member 10 so that it can easily enter a position where position limitation by the limiting member 32 is possible.
  • An enclosed space 33 which is at least partially surrounded by the guide portion 31 and has an open portion into which the suspension member 10 can enter, is opened by the operation of the restriction member 32 as shown in FIG. 3-5. It is also possible to use it as a space to hold 10.
  • the configuration of the restriction member 32 may be combined with a configuration that restricts the movement of the suspension member 10 by directly gripping it. A first step of restricting the movement may be performed, and then a second step by the restricting member 32, which restricts the movement by directly gripping the second portion 10b of the suspension member 10, may precisely restrict the movement.
  • the restricting member 32 shown in FIGS. 3 and 4 has a ring lock shape, and restricts the position of the suspending member 10 by rotating the bolt when the suspending member 10 enters a predetermined position.
  • the restriction members 32 shown in FIG. 5 are stored with their tips facing the +Y direction when not in use, and rotate inward when the suspension member 10 enters a predetermined position, thereby 10 position limits are applied. Further, when the restricting member 32 grips the suspension member 10 as shown in FIGS. 6 to 8, movement in all of the X, Y, and Z directions can be restricted.
  • the limiting member 32 may simply be a gripping portion that grips the second portion 10b of the suspension member 10, but for example, it may be a roller portion of a hoisting device. After the suspension member 10 enters, the roller portion rotates around the rotation shaft 34 to enable the descent. Also, by reversing the direction of rotation, it is possible to ascend.
  • the suspension member 10 is positioned within a predetermined range (here, the range assumed to be affected by the rotation of the roller portion rotated to the position shown in FIG. 8).
  • the guide portion 31 and the restricting member 32 rotate, and after the second portion 10b of the suspension member 10 is sandwiched between them, the roller portion rotates to enable elevation.
  • the restricting member 32 only needs to have the effect of restricting the amount of movement of the suspension member 10, and the restricting method is not limited to the above example.
  • the position limiting device 30 includes a roller portion of a hoisting device as the limiting member 32
  • the hoisting device 14 provided in the aircraft 100 rolls out or winds up the suspension member 10 in accordance with the rotation direction and speed of the roller portion
  • the Z-direction positions of the suspension member 10 and the mounted object 11 change without causing a change in the Z-direction position of the aircraft.
  • the roller portion of the hoisting device of the position limiting device 30 rotates, the position of the flying object 100 in the Z direction changes if the hoisting device 14 of the flying object 100 does not operate.
  • the movement amount and speed in the Z direction of the flying object 100 and the mounting part 11 are controlled by controlling the operation method and timing of the operation of the hoisting device provided in the position limiting device 30 and the hoisting device 14 provided in the flying object 100. It is possible.
  • the position limiting device includes a sensor (for example, optical sensor, pressure sensor, infrared sensor, etc.) and a physical trigger (cable, wire, latch, etc.) for detecting that the suspension member 10 has entered a predetermined position. It's okay to be there.
  • the restricting member 32 may be operated based on information input to the sensor. For example, when the sensor senses that the suspension member 10 shown in FIG. 6 has moved to the position shown in FIG.
  • the suspension member 10 connected to the flying object 100 has an end portion different from the end connected to the flying object 100, which includes a package to be transported, a case containing the package, a camera for photographing and inspection, and a sound collecting device. , sensors, granule spraying equipment, liquid spraying equipment, inspection equipment, working units for performing predetermined operations, etc., may be connected. Moreover, the suspension member 10 and the mounted object 11 may be connected so that the connection can be released automatically or manually.
  • suspension member 10 is made of a material that can be wound around a spool, such as a cable, wire, chain, string, etc., as shown in FIGS.
  • a winding machine 14 such as a hoist can be used for unwinding and winding.
  • the mounting portion 11 connected to the suspension member 10 may be provided with suspension portion moving means 13 (for example, a propeller, an air blower, etc.).
  • the suspension member 10 and the mounting portion 11 can be moved independently of the operation of the aircraft 100 by the suspension portion moving means 13 .
  • the suspended portion moving means 13 may be provided only in one direction with respect to the mounting portion 11, but is not limited to this, and may be provided in at least two directions (for example, in the figure) so as to be freely movable in the XY directions.
  • the suspension moving means 13 may be further provided on the front side of the paper surface so that the propulsive force directions of the plurality of suspension moving means 13 are shifted by 90 degrees, etc.).
  • the method of accommodating the suspension member 10 in the enclosed space 33 includes, as illustrated in FIGS.
  • a method in which the suspension member 10 moves and enters by moving there is a method in which at least part of the position limiting device 30 approaches the suspension member 10 and is accommodated in the enclosed space 33 .
  • the position limiting device 30 moves the guide portion 31 and the limiting member 32 of a robot arm, rail system, or the like in at least one of the X, Y, and Z directions. or a structure capable of moving in one direction.
  • the aircraft 100 to which the suspension member 10 is connected can be subject to position restrictions by hovering within a predetermined range.
  • the method of restricting the movement includes, for example, a method in which the restricting member 32 is a movable member and closes the opening as shown in FIGS. 21 to 23 show a specific example of the case where the restricting member 32 is used as a hoisting device or a gripping device for unloading onto the load receiving section 40.
  • the restricting member 32 is configured integrally as a hoisting part and a gripping part as exemplified in FIGS. 26 and 27, when the suspension member 10 has a function of grasping or fixing and moving, such as when configured as an arm having a grasping portion as illustrated in FIGS. It is possible to move the suspension member 10 to an arbitrary position regardless of the movement of the object 11.
  • the position limiting device 30 adjusts the height of the package to be delivered (Z direction) and horizontal (XY direction) positions can be changed by winding up with a winding unit (hoisting device) or by bending the arm, etc., to set the height suitable for separating the package for delivery. This eliminates the need for position adjustment by devices connected to the aircraft 100 .
  • the position restriction device 30 can moor the aircraft 100 .
  • the hoisting device 14 can be used to limit the amount of planar movement of the aircraft 100 while allowing it to ascend and descend.
  • the flying object 100 can be moored at a position higher than a predetermined altitude, and can descend or land while preventing unintended planar movement or runaway of the flying object 100 .
  • the flying object 100 is prevented from moving horizontally or running out of control until it reaches the predetermined height.
  • the position limiting device 30 In order to move the suspension member 10 and the mounted object 11 connected to the suspension member 10 by the position limiting device 30, the position limiting device 30 is used for recognizing the position of the object, etc., in addition to the hoisting device, the arm, and the like. A sensor and a processing device for acquiring movement amounts and the like may be provided, thereby improving the position control accuracy when moving the mounted object 11 or the aircraft 100 to a predetermined position.
  • the position-limiting device 30 is not used, the position-limiting device including the guide part is partially or wholly folded or stored in a structure such as a building, as illustrated in FIGS. may be For example, if it is stored under a roof or inside a structure that protects it from being exposed to the elements, deterioration or damage to the position limiting device can be prevented.
  • flying objects have been considered and implemented for use in industries other than home delivery (for example, inspections, surveys, photography, surveillance, agriculture, disaster prevention, etc.).
  • industries other than home delivery for example, inspections, surveys, photography, surveillance, agriculture, disaster prevention, etc.
  • the flying object can be used as a temporary takeoff and landing facility by mooring or holding the flying object with the position limiting device 30 connected to the bridge.
  • the position limiting device 30 may be provided in a moving object (vehicle, ship, railroad, aircraft, etc.).
  • a mobile body can move only within a predetermined range, or can move without restrictions.
  • the suspension member according to the present invention can be a means to improve sheath, ease of holding power, and the like.
  • the position where the second portion 10b is provided differs depending on the position of the position limiting device or the like acting on the suspension member.
  • the second portion 10b may be positioned with both ends sandwiched between the first portions as shown in FIG. 1, or may be positioned at the ends of the first portion 10a as illustrated in FIGS.
  • a plurality of second portions 10b may be provided in one hanging member 10 as illustrated in FIG.
  • the materials and shapes of the second portions 10b may be the same or different.
  • FIG. 29 there may be cases where only the suspension member connected to the mounting portion 11 is gripped, or only the suspension member connected to the aircraft 100 is gripped. Therefore, only one of the suspension members 10 may be provided with the second portion 10b.

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Abstract

【課題】本発明は、搭載物を懸下する懸下部材を備える飛行体において、懸下部材は、当該懸下部材全体を軽量化する第一部分と、外部からの把持を容易にする第二部分からなる飛行体を提供し得る。 【解決手段】本発明は、懸下部材を介して搭載物を懸下する飛行体であって、前記懸下部材は、第一部分と、前記第一部分とは異なる構成であって把持対象となる第二部分からなる。さらに、前記第一部分と前記第二部分は、異なる紐状部材であり、互いに接続される。さらに、前記第二部分は、前記第一部分よりも太い部材を用いている。前記第二部分は、前記被覆部材により被覆されている。さらに、前記第二部分は、前記第一部分よりも摩擦係数の高く構成されている。

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）を用いた宅配サービスの実用化が進められている。一般的にマルチコプターと呼ばれる、複数のプロペラを備えた飛行体（以下、マルチコプターと総称する）は、一般的な固定翼機のように離着陸用の滑走路を必要としないため、比較的狭い土地での運用が可能となり、宅配などの運送サービスの提供に好適である。
　飛行体による輸送においては、飛行体から荷物を切り離す際に、飛行体はポート等に着陸し、その場で荷物の保持を解除して着荷させたり、人が荷物の取り外しを行ったりする方法が知られている。
　しかし、飛行体の垂直下降を伴う着陸動作は、巡航動作等と比較して、飛行体が不安定になりやすいことが知られている。また、人が荷物の取り外しを行うには機体に接近、接触する必要がある。このような状況を鑑みて、特許文献１においては、飛行体から荷物を吊下げて降下させることで、飛行体が着陸を行わずとも荷物の切り離しが可能となる、飛行体による荷物配送システムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
米国特許出願公開第２０２０／０２０７４７４号 特開２０１９－００１３０９号公報
　特許文献１では、飛行体と荷物とをケーブルで接続し、ケーブルを地面に向かって繰り出すことで荷物を降ろし、荷物が地面に到達すると、自動で荷物をケーブルから解放する機構を備えた、飛行体による荷物配送システムが開示されている。
　上空の飛行体から荷物を吊下げて荷下ろしを行う場合、荷物の位置精度の向上が難しい場合がある。例えば、環境風や飛行体の移動などにより、ケーブルに吊下げられた荷物の揺れや位置のずれを引き起こすケースがある。また、ＧＮＳＳを用いて飛行体の位置制御を行う場合には、衛星の補足状況により位置精度が変化することもある。
　荷物の切り離し先が広いポートや地面である場合、荷物の位置のずれは問題となりにくい。しかし、狭小な土地やコンパクトなポートに荷物を着荷させる場合には、荷物の位置精度の向上が求められる。
　また、飛行体の移動量を制限する目的において、特許文献２のように、係留部材と巻取装置を用いたエリア制限手段が開示されている。
　しかし、宅配や点検等の用途においては、飛行体には広い範囲の飛行が求められ、一点に係留された状態で業務を行うことは困難である。そこで、本発明においては、飛行時に常時係留を行わず、離着陸地点等の所定の地点において一時的なエリア制限を可能とする位置制限システムを提供することを一つの目的とする。
　本発明によれば、懸下部材を介して搭載物を懸下する飛行体であって、前記懸下部材は、第一部分と、前記第一部分とは異なる構成であって把持対象となる第二部分からなる飛行体を提供することができる。
　その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面により明らかにされる。
　本発明によれば、搭載物を懸下する懸下部材を備える飛行体において、懸下部材は、当該懸下部材全体を軽量化する第一部分と、外部からの把持を容易にする第二部分からなる飛行体を提供し得る。
本発明による位置制限を側面から見た模式図である。 図１の位置制限装置の使用時の図である。 図１の位置制限装置を上面から見た模式図である。 図２の位置制限装置を上面から見た模式図である。 位置制限装置の例を示したその他の上面図である。 位置制限装置の例を示したその他の上面図である。 位置制限装置の例を示したその他の上面図である。 図７の位置制限装置の動作例を示す図である。 本発明と組み合わせて使用可能な飛行体の側面図である。 図１２の飛行体の上面図である。 図１の飛行体の機能ブロック図である。 飛行体に接続される懸下部材の構成例を示す側面図である。 飛行体に接続される懸下部材の構成例を示す側面図である。 懸下部材の断面図の例を示す図である。 懸下部材の断面図の例を示す図である。 懸下部材の断面図の例を示す図である。 懸下部材の構成例を示す側面図である。 懸下部材の構成例を示す側面図である。 飛行体に接続される懸下部材の構成例を示す側面図である。 図１９の懸下部材が繰り出された時の図である。 本発明による位置制限装置の構成例を示した側面図である。 図２１の位置制限装置の正面図である。 図２２の位置制限装置の使用時の図である。 懸下部移動手段を備える搭載部の構成例を示した側面図である。 懸下部移動手段を備える搭載部の構成例を示した側面図である。 本発明による位置制限装置の構成例を記した側面図である。 図２６の位置制限装置の使用時の図である。 本発明による懸下部材を人が把持した時の図である。 第二部分を複数箇所に設けた懸下部材の構成例を示した図である。
　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］
　懸下部材を介して搭載物を懸下する飛行体であって、
　前記懸下部材は、第一部分と、前記第一部分とは異なる構成であって把持対象となる第二部分からなる、
　ことを特徴とする飛行体。
［項目２］
　前記第一部分と前記第二部分は、異なる紐状部材であり、互いに接続される、
　ことを特徴とする項目１に記載の飛行体。
［項目３］
　前記第二部分は、前記第一部分よりも太い部材を用いている、
　ことを特徴とする項目１または２に記載の飛行体。
［項目４］
　前記第二部分は、前記被覆部材により被覆されている、
　ことを特徴とする項目１ないし３のいずれかに記載の飛行体。
［項目５］
　前記第二部分は、前記第一部分よりも摩擦係数の高く構成されている、
　ことを特徴とする項目１ないし４のいずれかに記載の飛行体。
［項目６］
　前記第一部分と前記第二部分は、共通の紐状部材を備えており、
　前記第二部分は、前記共通の紐状部材を覆う部材が設けられている、
　ことを特徴とする項目１に記載の飛行体。
［項目７］
　前記共通の紐状部材を覆う部材は、摩擦係数の高い被覆部材である、
　ことを特徴とする項目６に記載の飛行体。
［項目８］
　前記共通の紐状部材を覆う部材は、表面に凹凸形状がある部材である、
　ことを特徴とする項目６または７のいずれかに記載の飛行体。
［項目９］
　前記第二部分の断面形状は、前記第一部分の断面形状と異なる、
　ことを特徴とする項目１ないし８のいずれかに記載の飛行体。
［項目１０］
　前記第二部分の断面形状は、多角形状である、
　ことを特徴とする項目９に記載の飛行体。
［項目１１］
　前記第二部分は、前記搭載物の近傍に設けられている、
　ことを特徴とする項目１ないし１０のいずれかに記載の飛行体。
［項目１２］
　前記懸下部材は、前記搭載物を搭載する搭載部に接続されている、
　ことを特徴とする項目１ないし１１のいずれかに記載の飛行体。
［項目１３］
　前記搭載部は、回転翼を備えている、
　ことを特徴とする項目１２に記載の飛行体。
［項目１４］
　前記懸下部材は、前記飛行体と前記搭載部間に設けられた第一懸下部材と、前記搭載部と前記搭載物の間に設けられた第二懸下部材とからなる、
　ことを特徴とする項目１２または１３のいずれかに記載の飛行体。
［項目１５］
　前記第一懸下部材及び前記第二懸下部材は共に前記第二部分を有する、
　ことを特徴とする項目１４に記載の飛行体。
［項目１６］
　前記第一懸下部材は、前記第二部分を有し、
　前記第二懸下部材は、前記第二部分を有さない、
　ことを特徴とする項目１４に記載の飛行体。
［項目１７］
　前記第一懸下部材は、前記第二部分を有さず、
　前記第二懸下部材は、前記第二部分を有する、
　ことを特徴とする項目１４に記載の飛行体。
＜本発明による実施形態の詳細＞
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。
　＜第１の実施の形態の詳細＞
　図１及び図２に例示されるように、飛行体１００は、位置制限装置３０や人が把持可能な懸下部材１０に接続され、懸下部材１０の動きを制限することによって飛行体の移動が制限を受ける。飛行体１００に接続する懸下部材１０の接続位置は、把持により飛行体が不安定にならない場所であることが望ましい（例えば、飛行体の上方または下方から見て機体の中央部分を懸下部材が通る位置であって、特に機体の底面中央部分）。
　位置制限装置３０によって、飛行体１００の移動可能な量や方向を制限することで、風などの環境による影響や飛行体１００の制御障害の影響があっても、飛行体１００や搭載物１１は移動が制限されるため、各部の位置のずれが少なくなり、例えば搭載物１１が配達対象の荷物などである場合には、飛行体が着陸せずともコンパクトなポート等への荷物の切り離しが容易となる。また、飛行体が着陸を行う場合にも、移動可能範囲が制限された状態で降下や着陸動作を行うため、飛行体が不安定になった場合にも周囲の安全の確保が期待できる。
　飛行体１００は、離陸地点から離陸を行い、目的地まで飛行する。例えば、飛行体１００が配送を行う場合には、目的地に到達した飛行体１００が、ポート等に着陸または荷物を切り離すことで配送を完了する。荷物を切り離した飛行体１００は、他の目的地に向かい移動を行う。
　図９及び図１０に示されるように、本発明の実施の形態による飛行体１００は飛行を行うために少なくとも本体部、プロペラ１１０及びモータ１１１からなる複数の回転翼部、回転翼部を支えるモータマウントやフレーム１２０等の要素を含む飛行部を備えており、それらを動作させるためのエネルギー（例えば、二次電池や燃料電池、化石燃料等）を搭載していることが望ましい。
　なお、図示されている飛行体１００は、本発明の構造の説明を容易にするため簡略化されて描かれており、例えば、制御部等の詳しい構成は図示していない。
　飛行体１００は図の矢印Ｄの方向(－Ｙ方向)を前進方向としている(詳しくは後述する)。
　なお、以下の説明において、以下の定義に従って用語を使い分けることがある。前後方向：＋Ｙ方向及び－Ｙ方向、上下方向(または鉛直方向)：＋Ｚ方向及び－Ｚ方向、左右方向(または水平方向)：＋Ｘ方向及び－Ｘ方向、進行方向(前方)：－Ｙ方向、後退方向(後方)：＋Ｙ方向、上昇方向(上方)：＋Ｚ方向、下降方向(下方)：－Ｚ方向
　プロペラ１１０は、モータ１１１からの出力を受けて回転する。プロペラ１１０が回転することによって、飛行体１００を出発地から離陸させ、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、プロペラ１１０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。
　本発明の飛行体が備えるプロペラ１１０は、１以上の羽根を有している。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。
　また、本発明の飛行体が備えるプロペラは、固定ピッチ、可変ピッチ、また固定ピッチと可変ピッチの混合などが考えられるが、これに限らない。
　モータ１１１は、プロペラ１１０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、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。
　飛行体１００は、フライトコントローラやプロポ等により、風速と風向に応じて、各モータの回転数や、飛行角度を決定する。これにより、飛行体は上昇・下降したり、加速・減速したり、方向転換したりといった移動を行うことができる。
　飛行体１００は、事前または飛行中に設定されるルートやルールに準じた自律的な飛行や、プロポを用いた操縦による飛行を行うことができる。
　上述した飛行体１００は、図１１に示される機能ブロックを有している。なお、図１１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、回転翼機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）を有する回転翼機の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために回転翼機の推進機構（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。
　本発明の実施の形態における飛行体１００が備えるプロペラ１１０の回転面は、進行時に進行方向に向かい前傾した角度となる。前傾したプロペラ１１０の回転面により、上方への揚力と、進行方向への推力とが生み出され、これにより飛行体１００が前進する。
　飛行体１００は、搭載する処理ユニットやバッテリー等を内包可能な本体部を備えていてもよい。本体部は、飛行体１００の移動中、長時間維持されることが期待される巡航時の飛行体１００の姿勢における形状を最適化し、飛行速度を向上させることで、効率的に飛行時間を短縮することが可能である。
　本体部は、飛行や離着陸に耐え得る強度を持つ外皮を備えていることが望ましい。例えば、プラスチック、ＦＲＰ等は、剛性や防水性があるため、外皮の素材として好適である。これらの素材は、飛行部に含まれるフレーム１２０（アーム含む）と同じ素材であってもよいし、異なる素材であってもよい。
　また、飛行部が備えるモータマウント、フレーム１２０、及び本体部は、夫々の部品を接続して構成してもよいし、モノコック構造や一体成形を利用して、一体となるように成形してもよい（例えば、モータマウントとフレーム１２０を一体に成形する、モータマウントとフレーム１２０と本体部すべてを一体に成形する、等）。部品を一体とすることで、各部品のつなぎ目を滑らかにすることが可能となるため、ブレンデッドウィングボディやリフティングボディといった飛行体が持つ、抗力の軽減や燃費の向上が期待できる。
　飛行体１００の形状は、指向性を持っていてもよい。例えば、飛行体１００が無風下における巡航時の姿勢において抗力の少ない流線形の本体部等、飛行体の機首が風に正対した際に飛行効率を向上させる形状が挙げられる。
　飛行体に接続される懸下部材１０は、互いに異なる第一部分１０ａと第二部分１０ｂからなる。
　第一部分１０ａは、紐状の部材であり、第一部分１０ａを接続した状態で飛行する飛行体１００への負荷を軽減するために軽量であることが望ましい。更に、飛行体１００の持つ推進力もしくは搭載物の重量に耐え得る強度を備える場合、飛行体１００や搭載物が意図せず解放されることを防止することができる。
　このことから、懸下部材の第一部分１０ａに用いる素材の例として、綿や麻等を用いたロープや、ナイロンやフロロカーボン、ポリエステル、ポリエチレン等の樹脂を用いた高強度のライン部材等が挙げられる。また、銅線やアルミニウム線を用いた電線等を用いる場合には、懸下部材１０を介して給電を行うことが可能となる。
　しかしながら、ポートや人が懸下部材１０を把持したり、懸下部材１０に対して圧力を加えることで飛行体や搭載物を昇降させたりする場合に、第一部分１０ａの細さが障害となる場合がある。第一部分１０ａを太くすることで把持等を簡便に行うことが可能となるが、太い部材を用いる場合には、懸下部材１０の重量並びに空気抵抗が増加することで、飛行体１００への負荷の増加や、懸下部材１０の弛み、搭載物の風下への揺動が起こることが想定され、把持等の簡便さとの両立が困難である。
　そこで、本発明における懸下部材１０は、図１２及び図１３に例示されるように、懸下部材１０のうち、把持を行う所定の範囲のみ、第一部分１０ａと異なる第二部分１０ｂを用いる構成とすることで、最低限の重量及び空気抵抗の増加で、把持を容易とする。
　第二部分１０ｂは、第一部分１０ａとは異なる構成の部材（例えば、太さや断面の形状、表面または全ての素材等が異なるもの）であり、第一部分と比較して表面の摩擦係数が高いもしくは、面積が広いものを用いることが望ましい。
　第一部分１０ａと第二部分１０ｂが同じ素材で構成される場合には、図１４－図１６に例示されるように、第二部分１０ｂの太さを第一部分１０ａに比較して太く変更することにより、把持等を容易とし、取り落としの防止や、係留の信頼性向上などを実現しながら、懸下部材の自由量増加を最小限とすることが可能となる。また、第二部分１０ｂの素材を変更することでも、同様の効果が期待できる。
　第二部分１０ｂの素材を変更する場合には、第一部分１０ａの構成部材と、第二部分１０ｂにおいて、第二部分１０ｂは、第一部分１０ａに比較して、表面の摩擦係数が高い素材（例えば、ゴムやシリコーン、ビニル等で被覆したケーブル、綿や金属をより合わせたロープなど）を用いることが好ましい。特に第二部分１０ｂは、図１４に例示するように断面形状が円形であってもよいが、図１５、１６に例示するように断面形状が多角形であると把持が容易となる場合があり得る。
　具体的な構成例として、図１７に示されるように、第一部分１０ａをポリエチレン製の釣り糸とし、第二部分１０ｂをビニロンとポリエステルの混紡糸を用いたロープとする構成が挙げられる。このとき、第一部分１０ａに比較して第二部分１０ｂは太く、且つ摩擦係数が強いものを用いる。また、図１８に示されるように、第一部分１０ａは紐状の部材とし、第二部分１０ｂにはグリップ力の高い樹脂の成型パーツ（特に、表面に凹凸形状を有するパーツ）を用いる構成が挙げられる。この場合も、第一部分１０ａに比較して第二部分１０ｂは太く、且つ摩擦係数が強くなる。しかしながら、第二部分１０ｂに紐状の素材を用いる場合に比較して、可撓性が低下するため、ウインチなどを伴う場合にはウインチによる巻き上げが困難となる場合もあり得る。
　また、第一部分１０ａと同一の素材で構成された第二部分１０ｂに対して、摩擦係数の高い素材の被覆を行うことで、摩擦力を増加させると同時に直径を太くすることとしてもよい。
　第二部分１０ｂを設ける位置や範囲は飛行体１００の用途により決定される。例えば、図１９－図２５に示されるように、宅配を行う飛行体１００が懸下部材１０に接続した搭載物１１（荷物）を降下させ、ポートが懸下部材１０を把持して荷下ろしを補助する仕組みにおいて、ポートが把持する懸下部材１０の第二部分１０ｂは搭載物近傍の限られた範囲となる。
　図１及び図２に示されるように、本発明の実施の形態による懸下部材１０は、位置制限装置３０と組み合わせて使用することができる。なお、以下の説明において、本発明の実施の形態による位置制限装置３０と組み合わせて使用される飛行体１００について、マルチコプターを例として用いるが、本発明の実施において飛行体の形態や動作について限定するものではない。例えば、固定翼機やＶＴＯＬ機、ヘリコプター等においても、組み合わせて使用することが可能であることは言うまでもない。
　位置制限装置３０は、懸下部材１０が所定の位置に進入した際に進入口を塞ぐまたは狭めることにより移動を制限できる、もしくは懸下部材１０を挟んだり、把持したりすることのできる構造を備え、これにより飛行体１００の移動を制限する。
　位置制限装置３０は、図３－８に例示されるように、制限部材３２による位置制限が可能な位置に懸下部材１０が容易に進入出来るように導くガイド部３１を備えていてもよい。また、ガイド部３１に少なくとも一部が囲まれ、懸下部材１０の進入が可能な開放部を備える被囲空間３３は、図３－５に示されるように制限部材３２の動作により懸下部材１０を留める空間として用いることも可能である。なお、当該制限部材３２の構成は、懸下部材１０を直接把持などにより移動を制限する構成に組み合わせてもよく、図６－図８に例示されるガイド部３１により大まかに懸下部材１０の移動を制限する第１ステップを行い、その後、懸下部材１０の第二部分１０ｂを直接把持などにより移動を制限する制限部材３２による第２ステップにより精緻に移動を制限するようにしてもよい。
　例えば、図４及び図５に例示されるように、制限部材３２をスライドする、折れ曲がるなどの可動部材として進入口をふさぐことにより、Ｘ方向及びＹ方向の移動を制限することが可能である。図３及び図４に示される制限部材３２は、リング錠形状であり、懸下部材１０が所定の位置に進入した際に閂が回転することによって懸下部材１０の位置制限を行う。図５に示される制限部材３２は、不使用時には先端が＋Ｙ方向を向いて格納されており、懸下部材１０が所定の位置に進入した際に夫々内側に向けて回動し、懸下部材１０の位置制限を行う。また、図６－図８のように制限部材３２が懸下部材１０の把持を行う場合には、Ｘ、Ｙ、Ｚ全ての方向の移動を制限することも出来る。
　図６－図８に例示される位置制限装置３０においては、制限部材３２が単に懸下部材１０の第二部分１０ｂを把持する把持部であってもよいが、例えば、巻き上げ装置のローラー部であってもよく、懸下部材１０が進入した後、ローラー部が回転軸３４を中心に回転することで降下が可能となる。また、回転方向を反転させることで上昇が可能となる。図７及び図８に例示される位置制限装置３０においては、所定の範囲（ここでは、図８の位置まで回動したローラー部の回転が影響すると推測される範囲）に懸下部材１０が位置した時、ガイド部３１及び制限部材３２が回動し、懸下部材１０の第二部分１０ｂを挟んだ後、ローラー部が回転することで昇降が可能となる。なお、制限部材３２は、懸下部材１０の移動量を制限する効果があればよく、制限の方法は上記の例に限らない。
　位置制限装置３０が制限部材３２として巻き上げ装置のローラー部を備える場合、ローラー部の回転方向及び速度にあわせて、飛行体１００が備える巻き上げ機１４が懸下部材１０の繰り出しや巻き上げを行うと、飛行体のＺ方向の位置に変化が起こらずに、懸下部材１０や搭載物１１のＺ方向の位置が変化する。位置制限装置３０が備える巻き上げ装置のローラー部が回転しても、飛行体１００が備える巻き上げ機１４が動作を行わない場合は、飛行体１００のＺ方向の位置が変化する。位置制限装置３０が備える巻き上げ装置と、飛行体１００が備える巻き上げ機１４の動作が作用する方法やタイミングを制御することにより、飛行体１００や搭載部１１のＺ方向における移動量や速度をコントロールすることが可能である。
　位置制限装置は、懸下部材１０が所定の位置に進入したことを感知するセンサ（例えば、光学センサ、感圧センサ、赤外線センサ等）や物理的なトリガー（ケーブル、ワイヤ、ラッチ等）を備えていても良い。また、センサに入力された情報を元に、制限部材３２を動作させてもよい。例えば、図６に示された懸下部材１０が図７の位置に移動したことをセンサが感知することによって、制限部材３２が動作し、懸下部材１０の位置制限を行う。
　飛行体１００に接続された懸下部材１０は、飛行体１００と接続される端部とは異なる端部に、輸送する荷物や、荷物を内包するケース、撮影や検査を行うカメラや収音機器、センサ類、粒体散布機器、液体噴霧機器、検査機器、所定の作業を行う作用部等を含む搭載物１１を接続しても良い。また、懸下部材１０と搭載物１１は、自動または手動で接続を解除可能に接続されていても良い。
　懸下部材１０が、ケーブルやワイヤー、チェーン、紐等の、スプールへの巻き付けが可能な素材で構成される場合には、図１９及び図２０に例示されるように、飛行体が備えるウインチ、ホイスト等の巻き上げ機１４を用いて繰り出しや巻き上げを行うことが出来る。
　また、図２４及び図２５に例示されるように、懸下部材１０に接続された搭載部１１は、懸下部移動手段１３（例えば、プロペラや空気の吹き出し装置など）を備えていても良い。懸下部材１０や搭載部１１は、懸下部移動手段１３により、飛行体１００の動作と独立した移動が可能となる。懸下部移動手段１３は、搭載部１１に対して、１方向側にのみ備えられていてもよいが、これに限らず、ＸＹ方向において自由に移動可能なように、少なくとも２方向（例えば、図２５において、さらに紙面手前側に懸下部移動手段１３を設けるなどして、複数の懸下部移動手段１３の推進力方向が９０度ずれて配置されるなど）に備えてもよい。
　懸下部材１０を被囲空間３３に収容する方法は、図１及び図２に例示されるように、飛行体１００が平面移動を行ったり、懸下部材１０に接続された搭載物１１が平面移動を行ったりすることで懸下部材１０が移動して進入する方法の他、位置制限装置３０の少なくとも一部が懸下部材１０に接近し、被囲空間３３に収容する方法がある。
　位置制限装置３０が懸下部材１０に接近する方法を用いる場合、位置制限装置３０は、ロボットアームやレールシステム等の、ガイド部３１や制限部材３２をＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の少なくともいずれか１方向に移動可能な構造を備える。これにより、懸下部材１０を接続する飛行体１００は、所定の範囲内でホバリングを行うことで、位置制限を受けることが可能となる。
　懸下部材１０が被囲空間３３に進入した後、懸下部材１０は制限部材３２により移動が制限される。移動の制限方法は、例えば、上述した図３－図５のように、制限部材３２を可動部材とし、開放部を塞ぐ方法や、図６－図８のように制限部材３２を把持装置や巻き上げ装置とし、固定する方法があるが、図２１－図２３にて、制限部材３２を巻き上げ装置や把持装置として荷受け部４０へ荷下ろしする場合について具体例を示す
　制限部材３２が、図６－図８に例示されるような巻き上げ部及び把持部として一体的に構成される場合や、図２１－図２３に例示されるような巻き上げ装置として別途有して構成される場合、図２６及び図２７に例示されるような把持部を有するアームとして構成される場合等の、懸下部材１０を把持または固定して移動させる機能を持つ場合、飛行体１００や搭載物１１の動作に寄らず、懸下部材１０を任意の位置へと移動させることが可能となる。例えば、懸下部材１０に配送荷物を接続している場合に、懸下部材を把持した位置が荷受け部４０に対して荷下ろしに適さない場合、位置制限装置３０によって配送荷物の高さ（Ｚ方向）や水平（ＸＹ方向）の位置を巻き上げ部（巻き上げ装置）による巻き上げや、アームの屈曲等の変形により変更し、配送荷物の切り離しに適した高さとすることが可能である。これにより、飛行体１００に接続している機器による位置調整が不要となる。
　制限部材３２が懸下部材１０を把持する構成（例えば、巻き上げ装置、クランプ、磁石等）を用いる場合には、位置制限装置３０により、飛行体１００の係留を行うことが可能である。さらに、巻き上げ装置１４を利用し、飛行体１００の平面移動の量を制限しながら、昇降を行わせることが可能である。これにより、所定の高度より高い位置で飛行体１００を係留し、飛行体１００の意図しない平面移動や暴走を防止しながら、下降や着陸を行わせることが可能となる。反対に、高度が低い位置で係留した飛行体１００を、所定の高さまで上昇させた後、解放することで、所定の高さに上昇するまでの飛行体１００の平面移動や暴走を防止することも出来る。
　位置制限装置３０による懸下部材１０及び懸下部材１０に接続される搭載物１１の移動のため、位置制限装置３０は、巻き上げ装置やアーム等の他に、物体の位置等を認識する為のセンサや、移動量等を取得する為の処理装置を備えていても良く、これにより、搭載物１１や飛行体１００を所定の位置に移動させる際の位置制御精度が向上する。
　位置制限装置３０が使用されない間、ガイド部を含む位置制限装置は、図２６－図２７に例示されるように、一部または全部が折り畳まれたり、建物等の構造物に格納されたりするものとしてもよい。例えば、風雨等に晒されることを防ぐ屋根の下や構造物の内側に格納される場合、位置制限装置の劣化や損傷を防止することができる。
　近年、様々な形態の飛行体が、宅配以外の産業（例えば、点検や調査、撮影、監視、農業、防災など）においても利用を検討、実施されている。運用環境によっては、飛行体の着陸スペースを用意することが難しい場合がある。例えば、高所の橋梁を点検する際、地上からの距離が離れていたり、河川や海などにより橋梁付近に近付くことができなかったりするケースが存在する。このとき、飛行体は橋梁に接続された位置制限装置３０が飛行体を係留したり、把持したりすることで一時的な離発着設備としての活用が可能である。
　位置制限装置３０は、移動体（車両や船舶、鉄道、飛行体等）に備えられていてもよい。移動体は、所定の範囲のみ移動可能であったり、移動に制限のないものであったりする。
　また、ここまで位置制限装置３０と組み合わせた使用を例として説明したが、本発明による懸下部材は、図２８に例示されるように、人の手によって把持を行う場合においても、把持の容易さや、力の籠めやすさ等を向上する手段となり得る。
　第二部分１０ｂを設ける位置は、位置制限装置等の、懸下部材への作用位置によって異なる。第二部分１０ｂは、図１のように両端を第一部分に挟まれて位置するほか、図２０及び図２８に例示されるように第一部分１０ａの端部に位置しても良い。また、被把持部分が複数ある場合には、図２９に例示されるように、１本の懸下部材１０の中に、第二部分１０ｂを複数設けることとしても良い。このとき、第二部分１０ｂの素材や形状は、夫々同じものでも良いし、異なるものとしても良い。一方で、図２９に例示される構成においては、搭載部１１に接続された懸下部材のみが把持される場合や、飛行体１００に接続された懸下部材のみが把持される場合もあり得るので、いずれか一方の懸下部材１０にのみ第二部分１０ｂを備えるようにしてもよい。
　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。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。

 
１０　　　懸下部材
１０ａ　　　第一部分
１０ｂ　　　第二部分
１１　　　搭載物、荷物
１３　　　懸下部移動手段
１４　　　巻き上げ機
３０　　　位置制限装置
３１　　　ガイド部
３２　　　制限部材
３３　　　収容空間（被囲空間）
３４　　　回転軸
４０　　　荷受け部
１００　　飛行体
１１０ａ－１１０ｅ　　プロペラ
１１１ａ－１１１ｅ　　モータ
１２０　　フレーム
２００　　構造物
 

 

Claims (17)

  1. 　懸下部材を介して搭載物を懸下する飛行体であって、
    　前記懸下部材は、第一部分と、前記第一部分とは異なる構成であって把持対象となる第二部分からなる、
    　ことを特徴とする飛行体。
  2. 　前記第一部分と前記第二部分は、異なる紐状部材であり、互いに接続される、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体。
  3. 　前記第二部分は、前記第一部分よりも太い部材を用いている、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の飛行体。
  4. 　前記第二部分は、被覆部材により被覆されている、
    　ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の飛行体。
  5. 　前記第二部分は、前記第一部分よりも摩擦係数の高く構成されている、
    　ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の飛行体。
  6. 　前記第一部分と前記第二部分は、共通の紐状部材を備えており、
    　前記第二部分は、前記共通の紐状部材を覆う部材が設けられている、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体。
  7. 　前記共通の紐状部材を覆う部材は、摩擦係数の高い被覆部材である、
    　ことを特徴とする請求項６に記載の飛行体。
  8. 　前記共通の紐状部材を覆う部材は、表面に凹凸形状がある部材である、
    　ことを特徴とする請求項６または７のいずれかに記載の飛行体。
  9. 　前記第二部分の断面形状は、前記第一部分の断面形状と異なる、
    　ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の飛行体。
  10. 　前記第二部分の断面形状は、多角形状である、
    　ことを特徴とする請求項９に記載の飛行体。
  11. 　前記第二部分は、前記搭載物の近傍に設けられている、
    　ことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の飛行体。
  12. 　前記懸下部材は、前記搭載物を搭載する搭載部に接続されている、
    　ことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の飛行体。
  13. 　前記搭載部は、回転翼を備えている、
    　ことを特徴とする請求項１２に記載の飛行体。
  14. 　前記懸下部材は、前記飛行体と前記搭載部の間に設けられた第一懸下部材と、前記搭載部と前記搭載物の間に設けられた第二懸下部材とからなる、
    　ことを特徴とする請求項１２または１３のいずれかに記載の飛行体。
  15. 　前記第一懸下部材及び前記第二懸下部材は共に前記第二部分を有する、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の飛行体。
  16. 　前記第一懸下部材は、前記第二部分を有し、
    　前記第二懸下部材は、前記第二部分を有さない、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の飛行体。
  17. 　前記第一懸下部材は、前記第二部分を有さず、
    　前記第二懸下部材は、前記第二部分を有する、
    　ことを特徴とする請求項１４に記載の飛行体。

     
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