(57)【要約】【課題】無人陸上ビークルの迅速な配備、および／または無人航空ビークルとの一体化による障害物回避という有利な効果を有する変容式無人航空／陸上ビークルを提供すること。【解決手段】変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリが、無人陸上ビークルと一体化された無人航空ビークルと、無人航空ビークルおよび無人陸上ビークルによって共有される動力ユニットと、無人航空ビークルおよび無人陸上ビークルによって共有されるビークル制御装置と、無人航空ビークルから無人陸上ビークルを切り離すための係合解除機構と、無人航空ビークルもしくは無人陸上ビークルのいずれかの上に配置された１つまたは複数のマニピュレータアームと、着陸装置とを備える空力学的飛行アセンブリを含む。【選択図】図１
2010179914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人陸上ビークルと一体化された無人航空ビークルと、
前記無人航空ビークルおよび前記無人陸上ビークルによって共有される動力ユニットと、
前記無人航空ビークルおよび前記無人陸上ビークルによって共有されるビークル制御装置と、
前記無人航空ビークルから前記無人陸上ビークルを切り離すための係合解除機構と、
前記無人航空ビークルもしくは前記無人陸上ビークルのいずれかに配置された１つまたは複数のマニピュレータアームと、
着陸装置と
を備える変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリ。
【請求項２】
前記無人航空ビークルが、第１のダクト・ファン・アセンブリと、第２のダクト・ファン・アセンブリと、前記第１のダクト・ファン・アセンブリに対して第１の端部にて固定され、前記第２のダクト・ファン・アセンブリに対して第２の端部にて固定された前方ペイロードポッドとを備え、前記無人陸上ビークルが、動力ユニットハウジング内に収容された動力ユニットと、前記動力ユニットハウジングに連結された第１の後方ペイロードポッドと、前記動力ユニットハウジングに連結された第２の後方ペイロードポッドと、前記動力ユニットハウジングに可動式に連結されたベースと、前記ベースに可動式に連結された移動機構とを備え、前記第１の後方ペイロードポッドの自由端部が、前記第１のダクト・ファン・アセンブリに連結され、前記第２の後方ペイロードポッドの自由端部が、前記第２のダクト・ファン・アセンブリに連結される、請求項１に記載の変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリ。
【請求項３】
前記無人陸上ビークルが、飛行のための格納位置と、陸上移動のための作動位置との間で移行することが可能である、請求項２に記載の変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無人航空ビークル（無人の航空用の乗り物）に関する。
【背景技術】
【０００２】
無人航空ビークル（ＵＡＶ：ｕｎｍａｎｎｅｄ  ａｅｒｉａｌ  ｖｅｈｉｃｌｅ）は、パイロット不在型の航空機である。ＵＡＶは、遠隔制御されるか、または、事前にプログラムされた飛行計画もしくはより複雑な動的自動制御システムに基づいて自律的に飛行することが可能である。ＵＡＶは、現行においては、偵察および攻撃を含む、複数の軍事的任務において使用されている。ＵＡＶはまた、人間の航空偵察員が危険にさらされるであろう銃撃戦、警察による騒擾および犯罪現場の監視、ならびに自然災害における調査支援などの、少数ではあるが増加しつつある民事的用途においても使用される。多くの場合、ＵＡＶは、有人航空機にとっては過度に単調な、過度に汚れが激しい、または過度に危険な任務に関して好まれる。ＵＡＶの形状、サイズ、構成、および特徴は多様であるが、概して、ＵＡＶは、制御された持続的な水平飛行が可能であり、ジェットエンジン、往復動エンジン、またはタービンエンジンによって駆動される。
【０００３】
ＵＡＶは、電磁スペクトルセンサ、生物学的センサ、および化学センサを含む、リモートセンシング機能を有してよい。ＵＡＶは、ＵＡＶ自体の構成に基づき様々な手段を使用して物品を輸送することが可能である。ほとんどのペイロード（積載物または積載重量）は、機体またはダクト内のある場所に位置する内部ポッド内に格納される。さらに、ＵＡＶは、厳しい天候の中での捜索および救助、または敵の領域内での偵察任務のために使用され得る。
【０００４】
同様に、無人陸上ビークル（ＵＧＶ：ｕｎｍａｎｎｅｄ  ｇｒｏｕｎｄ  ｖｅｈｉｃｌｅ）は、人的能力の拡張部として使用されるロボットプラットフォームである。このタイプのロボットは、一般的には、屋外においておよび多様な地形にわたって作動することが可能であり、人間の代替として働く。ＵＧＶには、２つの大まかな分類、すなわち自律型および遠隔操作型がある。自律型ＵＧＶは、本質的に自律型ロボットであり、遠隔操作型ＵＧＶは、遠隔地に位置する人間操作者により通信リンクを介して制御されるビークルである。全ての認知プロセスは、見通し内の視覚的観察またはビデオカメラなどのリモートセンシング入力のいずれかによるセンシング・フィードバックに基づいて、操作者により実施される。操作者は、有線接続または無線接続を介してビークルを制御し、ユーザは、観察されるビークルの動作に基づいて全ての制御を行う。今日では、多様な遠隔操作型ＵＧＶが利用されている。例としては、爆発物／爆弾無効力化ビークルがある。
【０００５】
ＵＧＶは、周囲環境に関する情報を取得し、人間またはビークルなどの関心対象を検出する能力を有する。さらに、ＵＧＶは、人間の介在を伴わずに長時間にわたり作業することも可能であり、または、人間による誘導支援を伴わずに、人間またはＵＧＶ自体にとって危険な状況を回避しつつＡ地点からＢ地点まで移動することも可能である。ＵＧＶは、損傷を被った際に、外部からの支援なしに自身を修復するための能力を有し得る。
【０００６】
現行のＵＧＶに付随する欠点は、例えば車輪または無限軌道などの陸上移動機構に起因する、脅威に対する配備の遅さ、および、流れの速い河川または急勾配の峡谷などの変則的な地形を切り抜けて機動する能力がないことである。ＵＡＶに付随する欠点は、外空中での任務に向かう途中において比較的検出されやすい点である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここでは、変容式無人航空／陸上ビークルの概要が述べられる。本発明は、無人陸上ビークルの迅速な配備、および／または無人航空ビークルとの一体化による障害物回避という有利な効果を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一態様においては、本発明は、（ａ）無人陸上ビークルと一体化された無人航空ビークルと、（ｂ）無人航空ビークルおよび無人陸上ビークルによって共有される動力ユニットと、（ｃ）無人航空ビークルおよび無人陸上ビークルによって共有されるビークル制御装置と、（ｄ）無人航空ビークルから無人陸上ビークルを切り離すための係合解除機構と、（ｅ）無人航空ビークルもしくは無人陸上ビークルの上に配置された１つまたは複数のマニピュレータアームと、（ｆ）着陸装置とを備える変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリを提供する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】無人陸上ビークルが無人航空ビークルから係合解除され、無人陸上ビークルが作動位置にある、変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリの斜視図である。
【図２】無人陸上ビークルが無人航空ビークルと一体化され係合され、ベースおよび移動機構が作動位置から格納位置に移行しつつある、変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリの斜視図である。
【図３】無人陸上ビークルが無人航空ビークルと一体化され係合され、移動機構がベースに折り重なりつつある、変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリの斜視図である。
【図４】無人陸上ビークルが無人航空ビークルと一体化され係合され、無人陸上ビークルが格納位置にある、変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリの斜視図である。
【図５】無人陸上ビークルと無人航空ビークルとの間の動力伝達システムの側面図である。
【図６】無人陸上ビークルが無人航空ビークルと一体化され係合された、変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一態様においては、図１から図４、および図６に図示されるように、本発明は、（ａ）無人陸上ビークル２０と一体化された無人航空ビークル１５、（ｂ）無人航空ビークル１５および無人陸上ビークル２０により共有される動力ユニット２５、（ｃ）無人航空ビークル１５および無人陸上ビークル２０により共有されるビークル制御装置、（ｄ）無人航空ビークル１５から無人陸上ビークル２０を切り離すための係合解除機構３０、（ｅ）無人航空ビークル１５もしくは無人陸上ビークル２０のいずれかの上に配置された１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０、ならびに（ｆ）着陸装置３５を備える変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリ１０を提供する。
【００１１】
本明細書において使用される際に、無人航空ビークル（ＵＡＶ）１５には、シングル・ダクト・ファン・アセンブリ（図示せず）、ダブル・ダクト・ファン・アセンブリ（図１から図４）、またはマルチ・ダクト・ファン・アセンブリ、１つもしくは複数のヘリコプタアセンブリ、または、当技術において知られている任意の他の垂直方向離陸／着陸ビークルが含まれ得る。２ダクト・ファン型の実施形態においては、これらのファンは、個々のファンにより生成されるトルクを相殺するように相互逆回転する。各実施形態は、機械駆動システムの代わりに電気モータを使用してよい。これらの多様な実施形態は、以下に詳述される。好ましくは、ダクト・ファン・アセンブリ１５はそれぞれ、ダクト４０、スピナ、テールコーン、ノーズコーン、ファン、ステータファン取付部、および駆動歯車１３５を備える。３ダクト・ファン型の実施形態においては、第３のダクト・ファンは、ダクト駆動歯車１３５の中の１つから延びる直角シャフトを有してよく、それにより第３のダクト・ファンに動力が伝達される。代替的には、４ダクト・ファン型の実施形態においては、機械駆動システムは、駆動歯車１３５を利用して４つのダクトの中の２つをそれぞれが駆動する２つのエンジンを有することが可能である。好ましくは、ヘリコプタアセンブリはそれぞれ、ハウジング、ロータ、ロータブレード、および駆動歯車を備える。
【００１２】
本明細書において使用される際に、無人陸上ビークル（ＵＧＶ）２０は、例えば車輪また無限軌道などの、当技術において知られている任意の陸上移動機構４５を備える、任意の自律型または遠隔操作型ビークルを含んでよい。さらなる特定の実施形態が、以下において詳述される。
【００１３】
本明細書において使用される際に、ＵＡＶ１５およびＵＧＶ２０により共有されるエンジンは、主として、ＵＡＶ１５またはＵＧＶ２０のいずれかの上に配置されてよい。動力ユニット２５は、当技術において既知のタイプの往復動エンジンまたはタービンエンジンを備えてよい。好ましくは、タービンエンジン２５は、最大で４つまでのダクト・ファンまたはヘリコプタロータを駆動するのに十分な出力密度を有する始動発電機を有する。エンジン２５から１つもしくは複数のファンまたはヘリコプタロータへのエネルギーの伝達は、差動装置／スプライン軸システム、ベルトシステム、またはチェーンシステムなどの、エネルギー伝達デバイス５０を介する。代替的には、ファンまたはロータに対する機械的連結はなくてもよく、代替として、共有される動力ユニット２５が、ＵＡＶの各ダクト・ファン（またはヘリコプタロータ）の下方の電気モータと、ＵＧＶの移動機構４５上の電気モータとに結合される発電機を備えてよい。
【００１４】
本明細書において使用される際に、ビークル制御装置は、当技術において既知のタイプの、ビークル制御アビオニクス装置およびビークル制御システムセンサを含む。より具体的には、これらの制御装置は、ＵＡＶおよびＵＧＶの表面／ファン制御装置、ならびに移動機構４５およびマニピュレータアーム１４０のための駆動システムを含む。さらに、この制御システムは、適切な係合位置にＵＧＶ２０を誘導する役割、ならびに、係合解除機構および係合機構を作動させる役割を担う。
【００１５】
本明細書において使用される際に、ＵＡＶ１５からＵＧＶ２０を切り離すための係合解除機構３０は、例えば、ＵＧＶの移動機構４５、ＵＡＶ１５自体、および、１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０などを含んでよい。さらに、係合機構およびロック機構には、ソレノイド駆動式クランプシステム、係合ロッド、ロック蟻ほぞ、ねじジャッキ、または、他の既知のクランプ機構およびロック機構が含まれ得る。例えば、ＵＧＶの移動機構４５は、ＵＧＶ２０がＵＡＶ１５の上のラッチ機構５５と係合状態におよび係合解除状態になるように、ＵＧＶ２０を上昇および下降させることが可能であってよく、または、ＵＧＶ２０を前方および後方に移動させることが可能であってよい。別の実施形態においては、ＵＡＶ１５は、単に、飛行状態へと離昇することにより、ＵＧＶ２０の上のラッチ５５から着陸装置３５を取り外すことができる。さらなる実施形態においては、１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０は、ＵＧＶ２０がＵＡＶ１５上のラッチ機構５５と係合状態におよび係合解除状態になるように、ＵＧＶ２０を上昇および下降させることが可能であってよく、または、ＵＧＶ２０を前方および後方に移動させることが可能であってよい。さらに、係合機構は、図６に図示されるような連結器もしくは着陸脚部を受容するためのコーン、基本的な楔連結部、電磁装置、または、査察カメラおよび光学処理を利用する光学システムなどの、誘導制御システムを備えてよい。
【００１６】
本明細書において使用される際に、ＵＡＶ１５またはＵＧＶ２０のいずれかの上に含まれる、１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０は、データを収集する、もしくは障害物を切り抜けて機動するための、センサ、クランプ、グラップル、またはクローなどのエンドエフェクタを有するロボットアームを含む。好ましくは、１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０は、複数の自由度を有する。１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０は、好ましくは、飛行の際に格納される。
【００１７】
本明細書において使用される際に、着陸装置３５は、収納可能型もしくは固定型のものであってよく、ＵＧＶ２０もしくはＵＡＶ１５のいずれかに装着されてよい。好ましくは、着陸装置３５は、例えばソレノイド駆動式位置決めシステムを介してなど、着陸の際の回転を防止された態様で装着された、複数の成形ロッドを含む。着陸装置ロッド３５の形状は、様々であってよいが、着陸装置３５が収納可能型のものである場合には、ロッド３５は、好ましくは、９０度回転した際にダクト４０と実質的に同一平面状態に置かれるように、ダクト４０の外部形状に一致する。代替的には、着陸装置３５は、連接式ロッドを含んでよい。
【００１８】
図１から図４に図示される一実施形態においては、ＵＡＶ１５は、第１のダクト・ファン・アセンブリ６０、第２のダクト・ファン・アセンブリ６５、および、第１の端部７５上にて第１のダクト・ファン・アセンブリ６０に対して固定され、第２の端部８０上にて第２のダクト・ファン・アセンブリ６５に対して固定された前方ペイロードポッド７０を備える。ＵＧＶ２０は、動力ユニットハウジング８５内に収容された動力ユニット２５、動力ユニットハウジング８５に連結された第１の後方ペイロードポッド９０、動力ユニットハウジング８５に連結された第２の後方ペイロードポッド９５、動力ユニットハウジング８５に可動式に連結されたベース１００、および、ベース１００に可動式に連結された移動機構４５を備える。第１の後方ペイロードポッド９０の自由端部１０５は、第１のダクト・ファン・アセンブリ６０への連結が可能であり、第２の後方ペイロードポッド９５の自由端部１１０は、第２のダクト・ファン・アセンブリ６５への連結が可能である。本明細書において使用される際に、ＵＡＶ１５は、任務地にＵＧＶ２０を迅速に配備するために使用される。
【００１９】
本明細書において使用される際に、第１のダクト・ファン・アセンブリ６０および第２のダクト・ファン・アセンブリ６５の寸法は、実質的に同一である。したがって、このシステムは、左右に釣り合いがとられ、機能上の重心を保つように、前方ペイロードポッド７０、後方ペイロードポッド９０、９５、およびＵＧＶ２０の設計ならびに配置において調節がなされる。３つ以上のダクト・ファン・アセンブリ１５を使用する実施形態においては、追加のダクト１５が、追加の固定型または取外し可能型のペイロードポッドによってともに連接される。
【００２０】
本明細書において使用される際に、前方ペイロードポッド７０は、センサ、および／または、燃料タンクもしくは燃料ブラダを含む様々なペイロードを収容することができる。これらのセンサは、当技術において既知のタイプのものであり、視覚映像化装置７２、または、ＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５の両方に共通する他の査察用ペイロードを含んでよい。これらの査察用ペイロードは、好ましくは、主としてＵＧＶ２０の上に配置されるが、ＵＡＶ１５およびＵＧＶ２０が係合される場合には、査察用ペイロードは、所望の感知視野に対する可視化を実現するように作動する。好ましくは、前方ペイロードポッド７０は、前方飛行において１８０度またはそれ以上のセンサ視認性を有することができる。前方ペイロードポッド７０は、第１のダクト・ファン・アセンブリ６０と第２のダクト・ファン・アセンブリ６５との間に恒久的に固定されてよく、あるいは、代替的には、ペイロードもしくはセンサの交換、または迅速な燃料補給が可能となるように、ラッチ機構５５を介して固定されてもよい。前方ペイロードポッド７０は、好ましくは、空力学的断面を有し、前方から見た場合には実質的に「Ｖ字型」形状であり、さらなる揚力が生成されるように、最長弦部が２つのダクト・ファン・アセンブリ６０と６５との間の実質的に中間に位置する。各ダクト４０の前縁リップに対する重心は、前方ペイロードポッド７０とダクト・ファン・アセンブリ６０、６５との間の装着箇所７５、８０の位置によって維持され、さらに、前方ペイロードポッド７０の可搬重量によって維持される。さらに、重心、および前方ペイロードポッドの装着箇所７５、８０の位置は、以下においてより詳細に説明されるように、ＵＧＶの後方ペイロードポッド９０、９５とダクト・ファン・アセンブリ６０、６５との間の装着箇所の位置によっても決定される。
【００２１】
本明細書において使用される際に、動力ユニット２５は、タービンエンジン、往復動エンジン、発電機、または、当技術において知られている任意の他の動力源であってよい。動力ユニット２５が、例えばタービンエンジンまたは往復動エンジンである場合には、駆動歯車は、ファン１１５が相互逆回転式となるように、相互逆回転式のものである。図５において詳細に図示されるように、動力は、例えば差動装置１２０に供給され、エンジン２５から、動力ユニットハウジング８５から延在する引戻り可能なスプライン軸継手１３２まで伝達される。差動装置１２０は、この動力を、各プロップの下方の直角歯車１３５にそれぞれ連結された２つのスプライン軸１３０を介して、ダクト・ファン・アセンブリ６０、６５に伝達する。出力軸１３０の相対速度は、速度ブレーキにより、または軸負荷システムを介して、制動力をスプライン軸１３０に個別に印加することによって、制御される。速度ブレーキは、可変式負荷制御装置を有する摩擦起電機または発電機のいずれかが可能である。スプライン軸継手１２５は、ＵＡＶ１５からの係合解除のために動力ユニットハウジング８５内に引き戻ることが可能であり、ＵＡＶ１５との再係合のために延出することが可能であり、好ましくは、差動装置１２０と容易に対合するようにテーパ状になされる。図５は、ファンを駆動するためにダクト・ファン・アセンブリ６０、６５と係合されたスプライン軸１３０を示す。ＵＧＶ２０は、ＵＧＶ２０の中心の方向に内方にスプライン軸継手１３２を摺動させることによって、ＵＡＶファンから係合解除する、およびＵＧＶ駆動機構１３６と係合する。２つのダクト・ファン・アセンブリ６０、６５を上回る個数のダクト・ファン・アセンブリを有する実施形態については、差動装置は、同数のスプライン軸を駆動するように構成される。動力ユニット２５が、発電機である場合には、電力は、ＵＧＶの後方ペイロードポッド９０、９５とＵＡＶのダクト４０との間の電気的結合部を介して供給され、電気モータが、電子速度制御装置とともにファンを駆動する。
【００２２】
本明細書において使用される際に、動力ユニットハウジング８５は、好ましくは、平滑な空力学的形状および表面と、他の空力学的特性とを有する。例えば、動力ユニットハウジング８５は、エンジン排気出口１８０についてテールコーンを有してよい。さらに、動力ユニットハウジング８５は、エンジン制御装置を収容してよい。
【００２３】
本明細書において使用される際に、後方ペイロードポッド９０、９５は、好ましくは、空力学的断面を有する。第１および第２の後方ペイロードポッド９０、９５は、ＵＧＶの動力ユニットハウジング８５に対して恒久的に固定されてよく、または、代替的には、ペイロードもしくはセンサの交換が可能となるようにラッチ機構５５を介して固定されてもよい。後方ペイロードポッド９０、９５は、好ましくは、機能上の重心を維持するために、ＵＧＶの重量が変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリ１０の中心のより近くに集中するように、ＵＧＶの動力ユニットハウジング８５の前方側よりも後方側により近い位置に装着される。第１および第２の後方ペイロードポッド１０５、１１０の自由端部は、ラッチ機構５５を介して、第１および第２のダクト・ファン・アセンブリ６０、６５にそれぞれ固定され、それにより、ＵＧＶ２０をＵＡＶ１５から係合解除すること、およびＵＡＶ１５に再係合させることが可能となる。重心を維持するために、ダクト・ファン・アセンブリ６０、６５に対する後方ペイロードポッド９０、９５の装着箇所の位置は、後方ペイロードポッド９０、９５の可搬重量、ＵＧＶ２０の重量、ならびに、前方ペイロードポッド７０の位置および重量によって、決定される。さらに、第１および第２の後方ペイロードポッド１０５、１１０は、１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０を収容してよい。
【００２４】
さらに、後方ペイロードポッド９０、９５は、共有されるビークル制御装置を収容してよい。後方ペイロードポッド９０、９５が、動力ユニットハウジング８５の代わりにビークル制御装置を収容する場合には、後方ペイロードポッド９０、９５は、ＵＡＶ１５から係合解除される際に、ＵＧＶ２０が作動不能にならないように、ＵＧＶ２０に装着された状態に留まらなければならない。動力ユニットハウジング８５が、ビークル制御装置を収容する場合には、後方ペイロードポッド９０、９５は、ＵＧＶ２０がＵＡＶ１５から係合解除される際に、ＵＡＶ１５に装着されたままであってよい。代替的には、無線通信を利用する一実施形態においては、ビークル制御装置の複数部分が、ＵＧＶ２０またはＵＡＶ１５のいずれかの上に含まれてよく、ビークル制御装置は、ＵＡＶ１５にＵＧＶ２０を再接合するための再係合指令信号を含んでよい。
【００２５】
本明細書において使用される際に、ベースは、動力ユニットハウジング８５の前方側の上の箇所から動力ユニットハウジング８５の底部側まで実質的に垂直方向に下方に延在するスロット内を移動し得る、少なくとも１つの剛性部材を介して、動力ユニットハウジング８５に可動式に連結される。このスロットにより、ベース１００は、地面に対して平行である実質的に水平な位置から実質的に垂直な位置へと移動することが可能となる。ビークル制御装置に結合された電気モータが、スロットに沿った適切な方向に剛体部材およびベース１００を駆動させるように、前方モードおよび後方モードで作動する。泥および水などの汚染物質が動力ユニットハウジング８５内に進入するのを防ぐために、スロットは、例えば、ゴムフラップ、一群の剛質のブリストル、または、両端部にて剛体部材に装着される可動式無限軌道などに沿って並べられてよい。
【００２６】
本明細書において使用される際に、移動機構４５は、当技術において既知のタイプの懸架装置によりベース１００に可動式に連結された、車輪、無限軌道、または、当技術において知られている他の任意のタイプの移動機構４５を含んでよい。地形適応能力は、ＵＧＶの重心および傾斜角度によって決定される。例えば無限軌道または車輪の間の距離を広げることによって、より大きな傾斜角度に対応することが可能なより大きなベースが作製される。移動機構４５は、上述の態様において、動力ユニット２５により動力供給される。例えば、動力ユニット２５が、発電機である場合には、発電機２５は、電力を電気モータに伝達し、次いで、この電気モータは、当技術において既知のシステムを利用して移動機構４５を駆動する。同様に、動力ユニット２５が、エンジンである場合には、エンジン２５は、動力を差動装置に伝達し、次いで、この差動装置は、移動機構４５に連結されたスプライン軸に対して動力を伝達する。
【００２７】
さらに、移動機構４５は、もう１つの点において、ベース１００に可動式に連結される。移動機構４５は、以下において詳述されるように、ＵＧＶ２０がＵＡＶ１５と係合されるまたは一体化される際に、ベース内にまたはベースの下方に移行することにより、ベース１００に対して移動する。
【００２８】
一実施形態においては、ＵＧＶ２０は、飛行のための格納位置と、陸上移動のための作動位置との間で移行することが可能である。本明細書において使用される際に、格納位置は、ＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５が一体化されまたは係合され、移動機構４５が地面との接触状態から移動し、空力学的様式で格納されることを意味する。これは、ベース１００が動力ユニットハウジング８５の下方にて保護されるように、地面から移動機構４５を単に上昇させることにより、達成され得る。代替的には、図３から図４に図示されるように、ＵＧＶ２０は、第１および第２の後方ペイロードポッド９０、９５を介してＵＡＶ１５に固定され、ベース１００は、ベース１００の底部が前方ペイロードポッド７０に対面し、ベース１００の頂部が動力ユニットハウジング８５に対面し、ベース１００の各側部がダクト・ファン・アセンブリ６０、６５の一方に対面するように、実質的に垂直位置まで回転される。格納位置においては、ベース１００は、好ましくは、ビークル制御装置に結合される、例えばソレノイド駆動式解除ラッチ５５などを介して、第１および第２のダクト・ファン・アセンブリ６０、６５にロックされる。
【００２９】
本明細書において使用される際に、作動位置は、ベース１００が実質的に水平な位置まで回転され、ＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５が係合解除され、または係合解除可能な状態になされ、移動機構４５が地面に接触することが可能であることを意味する。ＵＧＶ２０が、ＵＡＶ１５からの切離しの前に作動位置に移行する際には、移動機構４５は、ベース１００から完全に延伸され、または広げられ、作動可能となる。ＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５が、ラッチ機構５５にて結合される際には、スプライン軸継手１３２は、ＵＡＶ駆動軸１３０と係合するように、および移動用駆動装置１３６から係合解除されるように、摺動する。次いで、移動用無限軌道３０、４５が、ベース１００内の格納位置まで回転され上げられる。ベース１００は、飛行の際の移動用無限軌道３０、４５用の空力学的筐体を形成する。移動機構４５は、機械的システムが、初めに地面から移動用無限軌道を上昇させ、ベース１００内に摺動させることによって、ベース１００に折り重ねられる。次いで、移動用無限軌道３０、４５を収容するベース１００が、回転され、２つのＵＡＶダクト・ファン・アセンブリ６０、６５の間中に上昇される。
【００３０】
一実施形態においては、ベースは、空力学的に形状設定される。本明細書において使用される際に、ベース１００が、図２に図示されるように、格納位置にあり、実質的に垂直方向に位置する場合には、空力学的断面は、飛行に適する方向に向いている。同様に、ベース１００が、図１に図示されるように、作動位置にあり、実質的に水平方向に位置する場合には、空力学的断面は、地面に沿った前進運動に適した方向に向いている。
【００３１】
一実施形態においては、ＵＧＶ２０は、ラッチ機構５５を介してＵＡＶ１５と一体化され、ラッチ機構５５により、ＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５の両方の上に含まれる電気接続器ピンの適切な位置合わせが確保される。本明細書において使用される際に、ラッチ機構５５は、ビークル制御装置に結合されるソレノイド駆動式ラッチまたは蟻ほぞラッチを含んでよい。ソレノイド駆動式ラッチおよび蟻ほぞラッチが述べられるが、本開示は、装着方法を限定するように意図されない。任意の他のよく知られている装着方法を使用することが可能である。第１および第２の後方ペイロードポッド１０５、１１０の自由端部がそれぞれ、ラッチ機構５５に装着され、ダクト・ファン・アセンブリ６０、６５がそれぞれ、対応するラッチ機構５５に装着される。さらに、後方ペイロードポッド９０、９５がＵＧＶ２０から取外し可能である一実施形態においては、後方ペイロードポッド９０、９５はそれぞれ、追加のラッチ機構５５に装着され、ＵＧＶ２０は、対応するラッチ機構５５に装着される。雄ラッチ機構５５を受ける雌ラッチ機構５５は、好ましくは、後方ペイロードポッドのラッチ機構５５を、ダクト・ファン・アセンブリ１５およびＵＧＶ２０の上の対応するラッチ機構５５内に誘導するのを補助するように、テーパ状になされた比較的広い開口を有する。
【００３２】
さらに、ラッチ機構５５は、実質的に垂直方向または水平方向に配向されてよい。さらに、ラッチ機構５５は、角度をつけられてもよい。ラッチ機構５５が、垂直方向に配置される場合には、後方ペイロードポッドのラッチ機構５５は、上昇または下降されて移動機構４５により係合された状態もしくは移動機構４５から係合解除された状態となることによって、ＵＡＶのラッチ機構５５に係合すること、またはＵＡＶのラッチ機構５５から係合解除することが可能である。別の実施形態においては、ＵＧＶのラッチ機構５５は、上昇または下降されて係合状態もしくは係合解除状態になることによって、後方ペイロードポッドのラッチ機構５５に係合すること、または後方ペイロードポッドのラッチ機構５５から係合解除することが可能である。ラッチ機構５５が、水平方向に配置される場合には、後方ペイロードポッドのラッチ機構５５は、ＵＧＶの移動機構４５が前方または後方に移動することによって、ＵＡＶのラッチ機構５５に係合すること、またはＵＡＶのラッチ機構５５から係合解除することが可能である。別の実施形態においては、ＵＧＶのラッチ機構５５は、ＵＧＶの移動機構４５が前方または後方に移動することによって、後方ペイロードポッドのラッチ機構５５と係合すること、または後方ペイロードポッドのラッチ機構５５から係合解除することが可能である。
【００３３】
さらに、各ラッチ機構５５は、ＵＧＶ２０がＵＡＶ１５と再係合する際の位置合わせを補助するための、サーボ駆動式垂直方向調節装置を有する。しかし、この一次調節は、ＵＡＶ１５に対する移動機構の接近により遂行され得る主要な補正を伴う、水平方向に対するものであってよい。追加的な微細な位置調節は、機械的誘導部によって、または、短距離垂直方向および水平方向サーボラッチを介して、遂行されてよい。代替的なアプローチは、ＵＧＶ２０を固定ロック位置に引く回転スパイラルラッチを利用することである。
【００３４】
一実施形態においては、移動機構４５は、デュアルセットの無限軌道である。無限軌道４５は、前方端部および後方端部がローラの周囲にて懸架される、可撓性の踏進ベルトを含んでよい。代替的には、無限軌道４５は、互いに接合され、前方端部および後方端部にてローラの周囲に懸架される、複数の剛性ユニットを含んでよい。
【００３５】
一実施形態においては、係合解除機構３０は、デュアルセットの無限軌道を含む。この係合解除機構３０は、地面に接触するまで地面の方向に無限軌道の前方端部を回転させること、および、地面に対して前方端部を押圧して、ＵＧＶ２０を上昇させ、ラッチ機構５５から外れさせることによって、ＵＡＶ１５からＵＧＶ２０を係合解除し、無限軌道の後方端部を上方に回転させて、ＵＧＶ２０を上昇させ、ラッチ機構５５上に上げること、および、ラッチ機構５５内にＵＧＶ２０を下げることによって、ＵＡＶ１５にＵＧＶ２０を再係合させる。
【００３６】
一実施形態においては、１つまたは複数のマニピュレータアーム１４０の中の１つが、動力ユニットハウジング８５の頂部内に収容される。マニピュレータアーム１４０は、地面に達するのに十分な程度まで延伸可能な少なくとも３自由度を有する。マニピュレータアーム１４０は、サーボ駆動式方位角制御装置、２つのサーボ駆動式エルボ、ねじ駆動式長手方向被動延伸可能部材、およびアーム端部の工具制御装置を備えてよい。
【００３７】
一実施形態においては、ＵＡＶ１５は、共有される動力ユニット２５およびビークル制御装置を収容するダクト・ファン・アセンブリを備え、恒久的に延在する着陸装置３５を有する。このＵＧＶ２０は、全地形対応ビークルの上面の上に形成された着陸プラットフォーム１４５と、全地形対応ビークルのハウジングに一体化される１つまたは複数のペイロードポッド（図示せず）とを有する、全地形対応ビークルを備える。このＵＡＶ１５の着陸装置３５は、ＵＧＶ２０の着陸プラットフォーム１４５中に含まれる複数の着陸装置レセプタクル１５５によって受けられる。本明細書において使用される際に、このＵＧＶ２０は、ＵＡＶ１５の任務遂行地にＵＡＶ１５を送るために使用される。さらに、ＵＡＶ１５は、雨裂または河川などの地上の障害を回避するために、ＵＧＶ２０を上昇させることが可能である。
【００３８】
本明細書において使用される際に、このＵＧＶ２０は、好ましくは、最高の移動性および障害物迂回性の能力を有する、民生型の全地形対応ビークルを含む。代替的には、ＵＧＶ２０は、無限軌道ビークル、または、無限軌道および車輪の両方を備えたビークルを含んでよい。無人航空ビークルのハウジングに一体化されるペイロードポッドは、センサ、付加燃料、または、任意の他の任務に適した貨物を収容してよい。
【００３９】
ＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５が、一体化され、陸上移動が可能な状態になされると、ＵＡＶの着陸装置３５は、ＵＧＶの着陸プラットフォーム１４５の上の着陸装置レセプタクル内のソレノイドラッチ５５を介して定位置にロックされる。これらのソレノイドラッチ５５は、ビークル制御装置によって作動される。複数のシングル・ダクトＵＡＶ１５を有する一実施形態においては、着陸プラットフォーム１４５は、各ＵＡＶ１５に対する着陸装置レセプタクル１５５を含むように、構成される。そして各ＵＡＶ１５は、ＵＡＶ１５およびＵＧＶ２０の両方に対するビークル制御装置を収容し、これによって必ず、１つまたは複数のＵＡＶ１５が任務中に行方不明になった場合でも、残りのＵＡＶ１５が依然としてＵＧＶ２０に再係合し、その動作を制御することが可能となる。
【００４０】
本明細書において使用される際に、動力ユニット２５は、タービンエンジン、往復動エンジン、発電機、または、当技術において知られている任意の他の動力源であってよい。動力ユニット２５が、例えばタービンエンジンまたは往復動エンジンである場合には、エンジンは、動力ユニットハウジング８５から着陸プラットフォーム１４５中の開口（図示せず）を貫通して延在する引戻り可能なスプライン軸継手１２５を介して、例えばＵＧＶ２０内に収容された差動装置１２０に、動力を伝達する。このスプライン軸継手１２５は、ＵＡＶ１５から係合解除するために、動力ユニットハウジング８５内に引き戻すことが可能であり、ＵＡＶ１５と再係合するために延伸することが可能であり、好ましくは、差動装置１２０との係合を容易にするようにテーパ状になされる。着陸プラットフォーム１４５中の開口は、延伸するスプライン軸継手１２５から圧力が加えられると側方に摺動し、スプライン軸継手１２５が取り除かれると定位置に戻る、ばね付きカバーを有してよい。差動装置１２０は、スプライン軸継手１２５から、ＵＧＶの伝達システムに組み込まれるスプライン軸１３０に、動力を伝達する。３つ以上のダクト・ファン・アセンブリを有する実施形態については、伝達システムのセグメントを駆動するように構成された、対応する差動装置が設けられる。動力ユニット２５が、発電機である場合には、電力が、ＵＧＶの着陸装置レセプタクル１５５およびＵＡＶの着陸装置３５中に含まれる電気的結合部を介して供給され、電気モータが、電子速度制御装置とともに、ＵＧＶ２０およびＵＡＶのファンを駆動させる。
【００４１】
一実施形態においては、着陸装置３５は、複数の実質的に剛性の脚部を備え、複数の着陸装置レセプタクル１５５は、ラッチ機構（図６には図示せず）と適切に位置合わせされる状態に着陸装置３５を誘導するように、円錐状に形状設定される。着陸プラットフォーム１４５は、実質的に平坦であり、好ましくは、その表面上に、着陸装置レセプタクル１４５の位置に対応する「Ｘ」などの誘導マーカを含む。ＵＡＶのセンサペイロードは、誘導マーカのリアルタイム画像を遠隔地の操作者に送信することが可能であり、この操作者は、ＵＧＶ２０と再係合させる際に、ＵＡＶの位置を制御し、着陸装置レセプタクル１４５に着陸装置３５を位置合わせすることが可能となる。着陸装置レセプタクル１４５が円錐形状であることにより、各剛性脚部３５に対する表面区域着陸ゾーンが拡大することによって、ＵＡＶ１５の着陸時の誤差の許容範囲が広がる。剛性脚部３５が、コーン１４５の内部に接触すると、脚部３５は、着陸プラットフォーム１４５中に摺動して下がり、好ましくはソレノイド作動式ラッチ機構によって定位置にロックされる。
【００４２】
ラッチ機構は、多数の様式で作動され得る。一実施形態においては、ラッチ機構は、複数の着陸装置レセプタクルのそれぞれに対応する複数のソレノイドラッチを備える。例えば、剛性脚部３５は、それらの基部付近に貫通孔を含んでよく、これらの貫通孔内に、ソレノイド作動式ボルトが、ラッチ機構によって挿入される。代替的には、剛性脚部３５は、それらの基部付近にテーパ状リップを備えてよく、このテーパ状リップにより、各脚部３５が適切に位置合わせされた状態に容易に摺動することが可能となるとともに、定位置に摺動するソレノイド作動式ラッチによってクランプ締めされ得る表面が形成される。
【００４３】
ラッチ機構は、一体化されたＵＧＶ２０およびＵＡＶ１５が飛行状態にある場合に、ロック位置に留まるのに十分な強度のものでなければならない。剛性脚部３５およびＵＡＶ１５への連結部は、障害物を避けるための短距離飛行に対してＵＧＶ２０の重量を支持するのに十分な強度のものでなければならない。剛性脚部３５は、好ましくは、軽量高強度複合構造体から作製される。剛性脚部３５は、ＵＡＶダクトの内部構造部に連結され、空力学的表面を構造力から分離された状態に維持する。剛性脚部３５は、下層の骨格構造部に恒久的に接合もしくは溶接されてよく、または、定位置にボルト留めされてよい。
【００４４】
一実施形態においては、着陸装置３５は、ＵＡＶ１５とＵＧＶ２０との間において電力および制御信号を伝送するための電気接続器ピンのインターフェースを形成する。着陸装置レセプタクル１５５により、着陸装置の電気接続器ピンの、着陸プラットフォーム１４５中の相補的な電気接続器ピンとの適切な位置合わせが確保される。これらの接続器ピンは、ＵＡＶ１５およびＵＧＶ２０に搭載された電線および／または光ファイバを介して、ビークル制御装置に接続される。
【００４５】
一実施形態においては、着陸装置３５は、実質的に剛性の脚部３５のそれぞれの端部上にて、ばね付きキャップ（図示せず）によって保護される。着陸装置３５が、着陸装置レセプタクル１５５と接触すると、ばね付きキャップにかかる圧力によって、キャップは側方に摺動し、着陸装置レセプタクル１５５の基部は、キャップの体積部を収容するような構成になされる。代替的には、キャップは、アビオニクス制御装置からの信号に応じて、または、着陸装置レセプタクル１５５内のメカニカル・キーを介して作動する。
【００４６】
一実施形態においては、係合解除機構３０は、ＵＡＶ１５自体を含み、ＵＡＶ１５は、離陸によってＵＧＶ２０から係合解除され、着陸プラットフォーム１４５の上への着陸によって再係合される。
【符号の説明】
【００４７】
１０  変容式無人航空／陸上ビークルアセンブリ
１５  無人航空ビークル、ＵＡＶ、ダクト・ファン・アセンブリ
２０  無人陸上ビークル、ＵＧＶ
２５  動力ユニット、エンジン、出力ユニット、タービンエンジン、発電機
３０  係合解除機構、移動用無限軌道
３５  着陸装置、剛性脚部、着陸装置ロッド
４０  ダクト
４５  陸上移動機構、移動用無限軌道
５０  エネルギー伝達デバイス
５５  ラッチ機構
６０  第１のダクト・ファン・アセンブリ
６５  第２のダクト・ファン・アセンブリ
７０  前方ペイロードポッド
７２  視覚映像化装置
７５  第１の端部
８０  第２の端部
８５  動力ユニットハウジング
９０  第１の後方ペイロードポッド
９５  第２の後方ペイロードポッド
１００  ベース
１０５  自由端部
１１０  自由端部
１１５  ファン
１２０  差動装置
１２５  スプライン軸継手
１３０  スプライン軸、出力軸、ＵＡＶ駆動軸
１３２  スプライン軸継手
１３５  駆動歯車、直角歯車
１３６  ＵＧＶ駆動機構、移動用駆動装置
１４０  マニピュレータアーム
１４５  着陸プラットフォーム、コーン
１５５  着陸装置レセプタクル
１８０  エンジン排気出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010179914.tif 000008
【外国語明細書】
2010179914000001.pdf