(57)【要約】  構造物の面に対して機体を安全に接近させることができ、かつ、これらの間隔を一定に保ったまま構造物の面上を移動可能な無人航空機を提供する。  一又は複数の回転翼と、駆動源を有する複数の回転体と、を備え、前記各回転体は、その回転径方向における少なくとも一部が、前記回転翼の回転面の位置よりも該回転翼の吸気側に延出しており、前記回転翼の吸気側に生じる負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、その状態で前記複数の回転体を駆動することにより該面上を走行可能であることを特徴とする無人航空機により解決する。
2017183219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一又は複数の回転翼と、
駆動源を有する複数の回転体と、を備え、
前記各回転体は、その回転径方向における少なくとも一部が、前記回転翼の回転面の位置よりも該回転翼の吸気側に延出しており、
前記回転翼の吸気側に生じる負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、その状態で前記複数の回転体を駆動することにより該面上を走行可能であることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
複数の前記回転翼を備え、
前記複数の回転翼は、回転軸の配置方向が交差する水平回転翼および垂直回転翼を有しており、
前記複数の回転体は、前記水平回転翼の回転面の位置よりも該水平回転翼の吸気側に延出した前記回転体と、前記垂直回転翼の回転面の位置よりも該垂直回転翼の吸気側に延出した前記回転体と、を有していることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
前記回転翼を間に挟んで配置された前記各回転体を互いに逆方向へ回転させることにより、前記面上における機体の向きを変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記回転翼および前記複数の回転体は、パイプ材で構成された枠体に支持されており、
前記枠体は、下辺を構成する前記パイプ材が、上辺を構成する前記パイプ材よりも水平方向外側に配置された側面を有していることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記複数の回転翼および前記複数の回転体は、パイプ材で構成された枠体に支持されており、
前記枠体は側面視略Ｌ字形に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。
【請求項６】
固定翼をさらに備え、
水平飛行時には前記垂直回転翼を推力として用いることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。
【請求項７】
先端に鉤部が形成されたアームをさらに備え、
前記アームを塀状の構造物の上に伸ばし、前記鉤部を該塀状の構造物の背面に係合させることにより、該アームで機体を支持可能であることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良、低価格化が進み、これにより無人航空機の操作性が飛躍的に向上した。特に小型のマルチコプターについては、ヘリコプターに比べてローター構造が簡単であり、設計およびメンテナンスが容易であることから、趣味目的だけでなく、広範な産業分野における種々のミッションへの応用が試行されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２３００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マルチコプターなどの無人航空機は、空中を飛行するというその性質から、地上に置かれた車両などと比べて、空間中の位置を安定させることが難しいという課題がある。例えば、作業員が高所作業車のバケットやゴンドラに乗って行っていた構造物の表面検査などを、無人航空機を用いて行なおうとする場合、特に橋桁の下やビルの壁面近傍などでは乱流が生じやすいことから、一般的な無人航空機では検査面との距離を一定に保ちながら飛行することは困難である。【０００５】
このような問題に鑑み、無人航空機の機体よりも大きな直径の車輪を機体の両側に取り付け、これら車輪を検査面に押し付けながら飛行することにより、検査面と機体との間隔を一定に保つ機体も検討されている。しかし、マルチコプターなど、機体を傾斜させて移動する無人航空機では、機体の上方にある検査面に対して車輪を押し付け続けることは困難である。【０００６】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、構造物の面に対して機体を安全に接近させることができ、かつ、これらの間隔を一定に保ったまま構造物の面上を移動可能な無人航空機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、一又は複数の回転翼と、駆動源を有する複数の回転体と、を備え、前記各回転体は、その回転径方向における少なくとも一部が、前記回転翼の回転面の位置よりも該回転翼の吸気側に延出しており、前記回転翼の吸気側に生じる負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、その状態で前記複数の回転体を駆動することにより該面上を走行可能であることを特徴とする。【０００８】
回転体が回転翼よりもその吸気側に延出していることにより、回転翼の吸気側にある構造物に機体を接近させたときに、回転翼よりも先に回転体が構造物に接触することとなる。そのため、回転翼に対して複数の回転体を適切に配置することにより、構造物と回転翼との衝突を物理的に生じ得なくすることができ、機体を安全に構造物に接近させることが可能となる。ここで、本発明の「回転体」としては、タイヤなどの車輪だけではなく、クローラや履帯などとよばれる無限軌道を用いることもできる。かかる構成を備えることにより、本発明の無人航空機は、回転翼の吸気側に生じる負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、その状態で複数の回転体を駆動することにより、構造物と機体との間隔を一定に保ったまま構造物の面上を走行することができる。【０００９】
また、本発明の無人航空機は、複数の前記回転翼を備え、前記複数の回転翼は、回転軸の配置方向が交差する水平回転翼および垂直回転翼を有しており、前記複数の回転体は、前記水平回転翼の回転面の位置よりも該水平回転翼の吸気側に延出した前記回転体と、前記垂直回転翼の回転面の位置よりも該垂直回転翼の吸気側に延出した前記回転体と、を有していることが好ましい。【００１０】
本発明の無人航空機が水平回転翼と垂直回転翼とを備え、これら各回転翼のそれぞれに対してその吸気側に延出した回転体が配置されていることにより、例えば橋桁の下面のような天井面だけでなく、ビルや橋脚の壁面などの垂直面に対しても機体を容易に吸い付かせることができる。これにより、天井面から垂直面への移動およびその逆方向の移動を連続的に行うことが可能となる。【００１１】
また、本発明の無人航空機は、前記回転翼を間に挟んで配置された前記各回転体を互いに逆方向へ回転させることにより、前記面上における機体の向きを変更可能であることが好ましい。【００１２】
回転体にステアリング機構を別途備えることなく、各回転体の回転方向を制御することで構造物の面上における機体の向きを変更可能とすることにより、機体構造を単純化することができる。さらに、本構成によれば、例えば機体の前後の向きをその場で入れ替えるような動作も可能となり、構造物の面上をより柔軟かつ自由に移動することが可能となる。【００１３】
また、前記回転翼および前記複数の回転体は、パイプ材で構成された枠体に支持されており、前記枠体は、下辺を構成する前記パイプ材が、上辺を構成する前記パイプ材よりも水平方向外側に配置された側面を有している構成としてもよい。【００１４】
枠体の側面の下辺を構成するパイプ材が上辺を構成するパイプ材よりも水平方向外側に配置されていることにより、その側面をビルや橋脚の壁面などの垂直面に当接させたときに、枠体とともに回転翼がその垂直面側に傾斜することとなる。そして、回転翼の推力のうち、垂直面側に向かう分力により、機体を垂直面に押し付けることが可能となる。これにより、回転面が水平となる回転翼しか備えていない機体でも、垂直面との距離を安定して一定に保つことが可能となる。なお、この場合、当該側面には、その四隅に上記回転体や他の車輪などを配置することが好ましい。【００１５】
また、前記複数の回転翼および前記複数の回転体は、パイプ材で構成された枠体に支持されており、前記枠体は側面視略Ｌ字形に形成されていることが好ましい。【００１６】
側面視略Ｌ字形の枠体に水平回転翼および垂直回転翼を配置することにより、水平回転翼を用いて天井面に機体を吸い付かせるときや、垂直回転翼を用いて垂直面に機体を吸い付かせるときに、他方の回転翼がその妨げになることを防ぐことができる。【００１７】
また、本発明の無人航空機は、固定翼をさらに備え、水平飛行時には前記垂直回転翼を推力として用いる構成としても良い。【００１８】
水平回転翼および垂直回転翼を備えていることにより、垂直回転翼を水平飛行時の推力としても用いることができる。【００１９】
また、本発明の無人航空機は、先端に鉤部が形成されたアームをさらに備え、前記アームを塀状の構造物の上に伸ばし、前記鉤部を該塀状の構造物の背面に係合させることにより、該アームで機体を支持可能である構成としても良い。【００２０】
例えば本発明の無人航空機に荷物を載せ、集合住宅のベランダにその荷物を宅配するときに、住人が荷物を受け取るまでベランダの塀に機体を吸い付かせておくことは、バッテリー効率の点から好ましくない。また、回転翼は鋭利であるため、回転翼を回しながら荷物を受け渡した場合、住人がけがをするおそれもある。本発明の無人航空機が鉤付きアームを備え、そのアームで塀状の構造物に機体を係止可能とすることにより、回転翼を停止した状態で住人に荷物を受け渡すことができ、また、荷物の受け渡しに時間を要した場合でも、帰巣のための電力を確保しておくことができる。
【発明の効果】
【００２１】
このように、本発明の無人航空機によれば、構造物の面に対して機体を安全に接近させることができ、かつ、これらの間隔を一定に保ったまま構造物の面上を移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態にかかるマルチコプターの外観を示す斜視図である。
【図２】マルチコプターの外観を示す側面図である。
【図３】マルチコプターによる水平面および垂直面における壁面走行様子を示す模式図である。
【図４】マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。
【図５】第２実施形態にかかるマルチコプターの外観を示す斜視図である。
【図６】第３実施形態にかかるマルチコプターを用いて、集合住宅の所定のベランダに荷物を宅配する様子を示す模式図である。
【図７】ベランダの塀にアームで機体を係止する様子を示す模式側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の無人航空機の実施形態について図面を用いて説明する。以下に説明する実施形態は、複数の回転翼を備える無人航空機の一種であるマルチコプターについての例である。以下の説明における「上」、「下」とは、図１における上下方向をいい、図１の座標軸表示に示されるＺ軸方向に平行な方向をいう。また、「水平」とは、同座標軸表示に示されるＸＹ平面方向をいう。「前」および「後ろ」とは、図１における前後方向をいい、図１の座標軸表示に示されるＸ軸方向に平行な方向をいう。「右」および「左」とは、読み手から見た図１の左右方向をいい、図１の座標軸表示に示されるＹ軸方向に平行な方向をいう。
【００２４】
［第１実施形態］
（構成概要）
図１は、第１実施形態にかかるマルチコプター１０１の外観を示す斜視図であり、図２はマルチコプター１０１の外観を示す側面図である。
【００２５】
マルチコプター１０１は複数のローターＲを備えており、これらローターＲは、４基の水平回転翼ＨＲ、および２基の垂直回転翼ＶＲにより構成されている。水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲは、互いに回転軸の配置方向が直交するように配置されている。４基の水平回転翼ＨＲは水平に並べられており、左右および前後に２列に配置されている。２基の垂直回転翼ＶＲは、その吸気側を前方に向けて左右に並べて配置されている。水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲはいずれも、その周囲がダクト４００によって覆われたダクテッドファンである。なお、本発明の「水平回転翼」とは、回転面が水平または略水平となるように配置された回転翼をいい、「垂直回転翼」とは回転面が鉛直または略鉛直となるように配置された回転翼をいう。
【００２６】
水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲは、パイプ材で構成された側面視略Ｌ字形の枠体５１０に支持されている。枠体５１０にはさらに、回転体である６個のタイヤ２４３が支持されている。６個のタイヤ２４３はいずれも、駆動源であるモータ２４２を備えた駆動輪である。６個のタイヤ２４３は、その回転軸の軸線方向が、水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲの回転軸の配置方向と直交する方向に向けられている。
【００２７】
６個のタイヤ２４３は、４基の水平回転翼ＨＲを間に挟んでその左右に配置された天井面用タイヤＨＷ、および２基の垂直回転翼ＶＲを間に挟んでその左右に配置された垂直面用タイヤＶＷにより構成されている。天井面用タイヤＨＷは、そのタイヤ径方向における上端が、水平回転翼ＨＲの回転面の位置よりも水平回転翼ＨＲの吸気側（上方）にあり、さらに、水平回転翼ＨＲが備えるダクト４００の吸気側端部よりも吸気側（上方）に延出している。また、垂直面用タイヤＶＷは、そのタイヤ径方向における前方端部が、垂直回転翼ＶＲの回転面の位置よりも垂直回転翼ＶＲの吸気側（前方）にあり、さらに、垂直回転翼ＶＲが備えるダクト４００の吸気側端部よりも吸気側（前方）に延出している。なお、側面から見た枠体５１０の、その略Ｌ字形状の角部に配置されたタイヤ２４３は、天井面用タイヤＨＷおよび垂直面用タイヤＶＷを兼ねている。
【００２８】
枠体５１０の後部には、マルチコプター１０１の制御装置などが収容されたケース体であるコントロールボックス５９０が配置されている。また、枠体５１０の後部には、着陸時における枠体５１０の後部を支持するパイプ材であるスタンド５１１が接続されている。また、枠体５１０の前面を構成するパイプ材のうち、その下辺を構成するパイプ材には、４基の水平回転翼ＨＲの中央部を支持するＴ字形のパイプ材である補強部５１２が接続されている。
【００２９】
枠体５１０の前面を構成するパイプ材のうち、その上辺を構成するパイプ材には、カメラ３００が固定されるカメラ台３１０が取り付けられている。カメラ台３１０には、その長手方向における両端部に、カメラ３００を固定する固定部３１０ａ，３１０ｂが設けられている。前方を撮影するカメラ３００は、カメラ台３１０の上側の固定部３１０ａに固定される。上方を撮影するカメラ３００は、カメラ台３１０の前側の固定部３１０ｂに固定される。これにより、撮影対象とカメラ３００との適切な距離を確保することが可能とされている。なお、天井面用タイヤＨＷは、固定部３１０ａに固定されるカメラ３００よりも上方に延出しており、垂直面用タイヤＶＷは、固定部３１０ｂに固定されるカメラ３００よりも前方に延出している。
【００３０】
（壁面走行動作）
マルチコプター１０１は、ローターＲの回転面の位置よりもそのローターＲの吸気側にタイヤ２４３の一部が延出している。そのため、ローターＲの吸気側にある構造物Ｓに機体を接近させたときには、ローターＲよりも先にタイヤ２４３が構造物Ｓに接触する。つまり、マルチコプター１０１は、構造物ＳとローターＲとの衝突が物理的に生じ得ない構成とされており、これにより、機体を安全に構造物Ｓに接近させることが可能とされている。
【００３１】
また、マルチコプター１０１は上記構成を備えていることにより、ローターＲの吸気側に生じる負圧で機体を構造物Ｓの面に吸い付かせ、その状態でタイヤ２４３を駆動することにより、構造物Ｓと機体との間隔を一定に保ったまま構造物Ｓの面上を走行することが可能とされている。さらに、上でも述べたように、本実施形態のローターＲは全てダクテッドファンであるため、ローターＲの翼端に生じる渦流がダクト４００により軸線方向の気流に整流され、ダクト４００の吸気側の負圧が高められるとともに安定する。これにより、構造物Ｓに対してより強固に機体を吸い付かせることが可能とされている。
【００３２】
図３は、水平面および垂直面におけるマルチコプター１０１の壁面走行の様子を示す模式図である。本実施形態のマルチコプター１０１は、水平回転翼ＨＲと垂直回転翼ＶＲとを備え、さらに、これら水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲのそれぞれに対して、その吸気側に延出した天井面用タイヤＨＷおよび垂直面用タイヤＶＷを備えていることにより、例えば橋桁の下面のような天井面ＨＳだけでなく、ビルや橋脚の壁面などの垂直面ＶＳに対しても機体を容易に吸い付かせることができる。これにより、図３に示すように、天井面ＨＳから垂直面ＶＳへの移動およびその逆方向の移動を連続的に行うことが可能とされている。
【００３３】
また、マルチコプター１０１は、ローターＲおよびタイヤ２４３が側面視略Ｌ字形の枠体５１０に配置されていることにより、水平回転翼ＨＲを用いて天井面ＨＳに機体を吸い付かせるときや、垂直回転翼ＶＲを用いて垂直面ＶＳに機体を吸い付かせるときに、他方のローターＲがその妨げになることが防止されている。
【００３４】
また、本実施形態のマルチコプター１０１は、天井面ＨＳまたは垂直面ＶＳにおいて、水平回転翼ＨＲの左右に配置された個々の天井面用タイヤＨＷ、または、垂直回転翼ＶＲの左右に配置された個々の垂直面用タイヤＶＷの回転数や回転方向を制御することにより、機体の向きや進行方向を変更することができる。タイヤ２４３にステアリング機構を別途備えることなく、各タイヤ２４３の回転数や回転方向により構造物Ｓの面上における機体の向きを変更可能とすることにより、マルチコプター１０１はその機体構造が単純化されている。さらに、本構成によれば、例えば機体の前後の向きをその場で入れ替えるような動作も可能となり、構造物Ｓの面上をより柔軟かつ自由に移動することができる。
【００３５】
（飛行機能）
図４はマルチコプター１０１の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター１０１の飛行機能は、主に、フライトコントローラＦＣ、回転翼である複数のローターＲ、ローターＲごとに備えられたＥＳＣ１４１（Electric Speed Controller）、およびこれらに電力を供給するバッテリー１９０により構成されている。以下、マルチコプター１０１の基本的な飛行機能について説明する。
【００３６】
各ローターＲは、モータ１４２と、その出力軸に連結されたブレード１４３とにより構成されている。ＥＳＣ１４１は、ローターＲのモータ１４２に接続されており、フライトコントローラＦＣから指示された速度でモータ１４２を回転させる。
【００３７】
フライトコントローラＦＣは、オペレータ（送信器１１０）からの操縦信号を受信する受信器１３１と、受信器１３１が接続されたマイクロコントローラである制御装置１２０を備えている。制御装置１２０は、中央処理装置であるＣＰＵ１２１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置であるメモリ１２２、および、ＥＳＣ１４１を介して各モータ１４２の回転数を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コントローラ１２３を有している。
【００３８】
フライトコントローラＦＣはさらに、飛行制御センサ群１３２およびＧＰＳ受信器１３３（以下、これらを総称して「センサ等」ともいう。）を備えており、これらは制御装置１２０に接続されている。本実施形態におけるマルチコプター１０１の飛行制御センサ群１３２には、３軸加速度センサ、３軸角速度センサ、気圧センサ（高度センサ）、地磁気センサ（方位センサ）などが含まれている。制御装置１２０は、これらセンサ等により、機体の傾きや回転のほか、飛行中の緯度経度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得可能とされている。
【００３９】
制御装置１２０のメモリ１２２には、マルチコプター１０１の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するアルゴリズムが実装されたプログラムである飛行制御プログラムＦＣＰが記憶されている。飛行制御プログラムＦＣＰは、オペレータからの指示に従い、センサ等から取得した情報を基に、個々のローターＲの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター１０１を飛行させる。
【００４０】
マルチコプター１０１の操縦は、オペレータが送信器１１０を用いて手動で行うほか、マルチコプター１０１の飛行経路や速度、高度などのパラメータである飛行計画ＦＰを自律飛行プログラムＡＰＰに予め登録しておき、マルチコプター１０１を目的地へ自律的に飛行させることも可能である（以下、このような自律飛行のことを「オートパイロット」という。）。
【００４１】
このように、本実施形態におけるマルチコプター１０１は高度な飛行制御機能を備えている。ただし、本発明における無人航空機はマルチコプター１０１の形態には限定されず、例えばセンサ等から一部のセンサが省略された機体や、オートパイロット機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体を用いることもできる。
【００４２】
（壁面走行機能）
マルチコプター１０１はさらに、オペレータ（送信器１１０）からの操縦信号を受信する受信器２３１と、受信器２３１が接続されたマイクロコントローラである制御装置２２０とを備えている。制御装置２２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２２１、ＲＯＭやＲＡＭなどの記憶装置であるメモリ２２２、並びに、ＥＳＣ２４１を介して各モータ２４２およびタイヤ２４３の回転数を制御するＰＷＭコントローラ２２３を有している。制御装置２２０のメモリ２２２には、構造物Ｓの面上における機体の走行動作を制御するプログラムである走行制御プログラムＤＣＰが記憶されている。
【００４３】
マルチコプター１０１の壁面走行機能は、上記飛行機能、および走行制御プログラムＤＣＰにより実現されている。飛行制御プログラムＦＣＰは、マルチコプター１０１が構造物Ｓの天井面ＨＳまたは垂直面ＶＳに到達した後は、これら天井面ＨＳおよび垂直面ＶＳに機体を吸い付かせることにのみ水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲを駆動する。そして、走行制御プログラムＤＣＰは、オペレータからの指示に従ってタイヤ２４３を駆動させ、構造物Ｓの面上でマルチコプター１０１を移動させる。
【００４４】
なお、本実施形態では、走行制御プログラムＤＣＰは飛行制御プログラムＦＣＰとは別体の制御装置２２０に配置されているが、制御装置１２０の処理能力に余裕があれば、走行制御プログラムＤＣＰおよびＰＷＭコントローラ２２３を制御装置１２０に配置して、制御装置２２０や受信器２３１の構成を省略することもできる。また、本実施形態のマルチコプター１０１では、構造物Ｓの面上におけるマルチコプター１０１の移動は、基本的にオペレータが手動で行うことを想定しているが、マルチコプター１０１の走行経路や速度などのパラメータを予め設定しておき、または構造物Ｓの面とマルチコプター１０１の状態を見ながらこれらパラメータを都度設定することにより、構造物Ｓの面上でマルチコプター１０１を自律的または半自律的に走行させる機能を実装してもよい。
【００４５】
［第２実施形態］
以下に、本発明の無人航空機の第２実施形態について図面を用いて説明する。以下の説明では、先の実施形態と同一または同様の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４６】
図５は第２実施形態にかかるマルチコプター１０２の外観を示す斜視図である。マルチコプター１０２はローターＲとして４基の水平回転翼ＨＲのみを備える機体である。これら水平回転翼ＨＲの吸気側（上方）には、モータ２４２を備えるタイヤ２４３である４個の天井面用タイヤＨＷが配置されている。
【００４７】
マルチコプター１０２は、水平回転翼ＨＲおよび天井面用タイヤＨＷを支持する枠体５２０を有している。枠体５２０は、パイプ材により構成された略直方体形状の枠体である外枠５２１と、連結パイプ５２２により外枠５２１の内側に支持された、同じくパイプ材からなる略矩形状の内枠５２３とを有している。内枠５２３にはマルチコプター１０２のコントロールボックス５９０およびカメラ３００が支持されている。また、外枠５２１の各頂点に相当する部位には、駆動源を備えないタイヤ２４５が配置されている。
【００４８】
外枠５２１の前面（Ｘ軸方向における図５視左側の面）を構成するパイプ材は、その下辺を構成するパイプ材５２１ｂが、上辺を構成するパイプ材５２１ａよりも水平方向外側に配置されている。これにより、外枠５２１の前面を垂直面ＶＳに当接させたときに、枠体５２０とともに水平回転翼ＨＲがその垂直面ＶＳ側に傾斜することとなる。そして、水平回転翼ＨＲの推力のうち、垂直面ＶＳ側に向かう分力により、機体が垂直面ＶＳに押し付けられる。これにより、マルチコプター１０２は、天井面ＨＳにおける壁面走行が可能であるとともに、垂直面ＶＳとの距離を安定して一定に保つことも可能とされている。
【００４９】
［第３実施形態］
以下に、本発明の無人航空機の第３実施形態について図面を用いて説明する。以下の説明では、先の実施形態と同一または同様の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
図６は、第３実施形態にかかるマルチコプター１０３を用いて、一般的な集合住宅のベランダに荷物Ｌを宅配する方法を示す模式図である。荷物Ｌはマルチコプター１０３の上部に固定されている。なお、以下に説明するマルチコプター１０３の特徴を除き、マルチコプター１０３の基本的な構成や機能はマルチコプター１０１と同様である。
【００５１】
本実施形態のマルチコプター１０３は、ＧＰＳ受信器１３３を用いて宅配先の集合住宅の所在地へと向かう。マルチコプター１０３は固定翼７００を備えており、集合住宅への移動時には、垂直回転翼ＶＲを水平方向への推力として利用する。
【００５２】
集合住宅の各戸のベランダには、予めＬＥＤやBluetooth（登録商標） Low Energyビーコンなどの信号発信機Ｂが取り付けられている。マルチコプター１０３が集合住宅に十分に接近した後は、マルチコプター１０３は、撮影手段や近距離無線通信手段により信号発信機Ｂの信号を受信し、荷物Ｌの宛先である一戸のベランダを特定する。また、マルチコプター１０３は、ベランダの塀Ｆに機体を吸い付かせるときも、信号発信機Ｂの取り付け位置を基準として、機体を最適な位置に調節する。
【００５３】
図７は、ベランダの塀Ｆにアーム６００で機体を係止する様子を示す模式側面図である。マルチコプター１０３は、垂直回転翼ＶＲでベランダの塀Ｆに吸い付き、さらにアーム６００をベランダの塀Ｆの上に伸ばして、アーム６００の鉤部６１０を塀Ｆの背面に係合させる。そして垂直回転翼ＶＲおよび水平回転翼ＨＲを停止し、アーム６００で機体を支持する。なお、鉤部６１０は、塀Ｆの厚み応じてその位置を調節することができる。住人が荷物Ｌを受け取ると、マルチコプター１０３は感圧センサなどによりそれを検知し、一定時間の待機の後、アーム６００を塀Ｆから外し、ベランダを離れる。
【００５４】
マルチコプター１０３に荷物Ｌを載せ、集合住宅のベランダに荷物Ｌを宅配するときに、住人が荷物Ｌを受け取るまでベランダの塀Ｆに機体を吸い付かせておくことは、バッテリー効率の点から好ましくない。また、ローターＲは鋭利であるため、ローターＲを回しながら荷物Ｌを受け渡した場合、住人がけがをするおそれもある。マルチコプター１０３が鉤付きアーム６００を備え、そのアーム６００でベランダの塀Ｆに機体を係止することにより、ローターＲを停止した状態で住人に荷物Ｌを受け渡すことができる。また、荷物の受け渡しに時間を要した場合でも、帰巣のための電力を確保しておくことができる。
【００５５】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態のマルチコプター１０１，１０２，１０３はいずれも複数のローターＲを備えているが、本発明の無人航空機は、水平回転翼ＨＲが一つだけの機体であってもよい。また、上記実施形態の水平回転翼ＨＲおよび垂直回転翼ＶＲは、互いに回転軸の配置方向が直交するように配置されているが、これらは常に直交配置されている必要はなく、天井面ＨＳと垂直面ＶＳの両方に吸い付きやすいように、回転軸を交差させて配置されていればよい。また、本発明の「回転体」としては、タイヤ２７３などの車輪だけではなく、クローラや履帯などとよばれる無限軌道を用いることもできる。
【図１】
2017183219.tif 000003
【図２】
2017183219.tif 000004
【図３】
2017183219.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017183219.tif 000007
【図６】
2017183219.tif 000008
【図７】
2017183219.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年2月23日(2017.2.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一又は複数の回転翼と、
前記各回転翼の周囲を覆うダクトと、
駆動源を有する複数の回転体と、を備え、
前記各回転体は、その回転径方向における少なくとも一部が、前記ダクトの筒軸方向における吸気側端部の位置よりも該吸気側に延出しており、
前記ダクトの吸気側に生じる負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、その状態で前記複数の回転体を駆動することにより該面上を走行可能であることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
複数の回転翼と、
駆動源を有する複数の回転体と、を備え、
前記複数の回転翼は、回転軸の配置方向が交差する水平回転翼および垂直回転翼を有しており、
前記複数の回転体は、その回転径方向における少なくとも一部が、前記水平回転翼の回転面の位置よりも該水平回転翼の吸気側に延出した前記回転体と、前記垂直回転翼の回転面の位置よりも該垂直回転翼の吸気側に延出した前記回転体と、を有しており、
前記回転翼の吸気側に生じる負圧で機体を構造物の面に吸い付かせ、その状態で前記複数の回転体を駆動することにより該面上を走行可能であることを特徴とする無人航空機。
【請求項３】
前記回転翼を間に挟んで配置された前記各回転体を互いに逆方向へ回転させることにより、前記面上における機体の向きを変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記回転翼および前記複数の回転体は、パイプ材で構成された枠体に支持されており、
前記枠体は、下辺を構成する前記パイプ材が、上辺を構成する前記パイプ材よりも水平方向外側に配置された側面を有していることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記複数の回転翼および前記複数の回転体は、パイプ材で構成された枠体に支持されており、
前記枠体は側面視略Ｌ字形に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。
【請求項６】
固定翼をさらに備え、
水平飛行時には前記垂直回転翼を推力として用いることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。
【請求項７】
先端に鉤部が形成されたアームをさらに備え、
前記アームを塀状の構造物の上に伸ばし、前記鉤部を該塀状の構造物の背面に係合させることにより、該アームで機体を支持可能であることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【国際調査報告】
2017183219.tif 000010
2017183219.tif 000011