(57)【要約】 【課題】新規な発想の下に、人の手を使わずに、飛行状態で開栓、閉栓が可能で、しかも空中を運搬可能な飛行キャップ、飛行キャップと容器、及び飛行キャップと容器の開栓または閉栓方向を提供する。【解決手段】容器１０１の口部１２３に設けられたねじ部１２３ａに螺合可能なねじ筒部２１と天板部２２を備え、上下方向の中心軸線Ｎを設けた、キャップ本体２と、キャップ本体２に取り付けられ、回転によって下方に向かう気流を生成して揚力を得る回転翼４と、回転翼４を回転駆動するモータ５と、回転翼４の回転数を制御することで、キャップ本体２を、少なくとも、上下方向と、中心軸線Ｎを中心とする旋回方向に運動させる制御ユニット７と、を備え、キャップ本体２の旋回運動によって、キャップ本体２の開栓動作、閉栓動作を自動的に行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の口部に設けられたねじ部に螺合可能なねじ筒部と天板部を備え、上下方向の中心軸を設けたキャップ本体と、
該キャップ本体に取り付けられ、回転によって下方に向かう気流を生成して揚力を得る回転翼と、
該回転翼を回転駆動するモータと、
前記回転翼の回転数を制御することで、前記キャップ本体を、少なくとも、上下方向と、前記中心軸を中心とする旋回方向に運動させる制御手段と、を備え、
前記キャップ本体の旋回運動によって、前記キャップ本体の開栓動作、閉栓動作を自動的に行うことを特徴とする飛行キャップ。
【請求項２】
前記キャップ本体の旋回運動を、前記回転翼の反動トルクを使って行う請求項１に記載の飛行キャップ。
【請求項３】
前記回転翼は少なくとも２つ以上設けられ、隣り合う回転翼は回転方向が逆向きで、前記制御手段は、前記各回転翼の回転数を制御することで、前記キャップ本体の姿勢を制御して前後方向及び左右方向に移動させ、各回転翼の反動トルクによって、前記キャップ本体の中心軸を中心とする旋回運動をさせる構成となっている請求項２に記載の飛行キャップ。
【請求項４】
前記回転方向が逆向きの隣り合う回転翼が、前記キャップ本体の中心軸の周りに、偶数個配置されている請求項３に記載の飛行キャップ。
【請求項５】
ジャイロセンサ、加速度センサ及び地磁気センサを有している請求項２乃至３のいずれかの項に記載の飛行キャップ。
【請求項６】
前記回転翼、前記モータ及び前記制御手段は飛行ユニットに組み込まれ、該飛行ユニットの機体が前記キャップ本体の前記天板部に固定される請求項１乃至５のいずれかの項に記載の飛行キャップ。
【請求項７】
前記２つ以上の回転翼は、前記キャップ本体の天板部よりも上方に配置され、各回転翼がキャップ本体の外径よりも径方向外方に配置されている請求項２乃至６のいずれかの項に記載の飛行キャップ。
【請求項８】
前記回転翼の外側を取り囲み、前記飛行手段の機体に連結されるハンドルを有し、該ハンドルによって、手動で前記キャップ本体の開栓又は閉栓操作が可能となっている請求項１乃至７のいずれかの項に記載の飛行キャップ。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの項に記載の飛行キャップと、該飛行キャップのキャップ本体のねじ部が螺合するねじ部を有する口頸部を備えた容器とから構成される飛行キャップと容器。
【請求項１０】
前記容器は、前記口頸部を備えた容器本体と、該容器本体に設けられる少なくとも２つ以上の回転翼と、該回転翼を回転駆動するモータと、前記各回転翼の回転数を制御することで、前記容器本体の姿勢を制御して前後方向及び左右方向に移動させ、各回転翼の反動トルクによって、前記容器本体の中心軸を中心とする旋回運動をさせる制御手段と、を備えた飛行容器である請求項９に載の飛行キャップと容器。
【請求項１１】
前記回転翼、前記モータ及び前記制御手段は飛行ユニットに組み込まれ、該飛行ユニッ
トの機体が容器本体の底部に取り付けられている請求項１０に記載の飛行キャップと容器。
【請求項１２】
前記飛行容器は、前記回転方向が逆向きの隣り合う回転翼が、前記容器本体の中心軸の周りに、偶数個配置されている請求項９に記載の飛行キャップと容器。
【請求項１３】
前記飛行容器は、ジャイロセンサ、加速度センサ及び地磁気センサを有している請求項９乃至１２のいずれかの項に記載の飛行キャップと容器。
【請求項１４】
容器本体の外周が、前記飛行キャップの回転翼からの気流を下方に案内する案内形状を有していることを特徴とする請求項９乃至１３のいずれかの項に記載の飛行キャップと容器。
【請求項１５】
請求項１０乃至１４のいずれかの項に記載の飛行キャップと容器の開栓又は閉栓方法であって、
容器は一定の高度を維持し、前記飛行キャップの前記キャップ本体の旋回方向と前記容器本体の旋回方向とを逆方向の回転とすることにより、キャップ本体に作用する開栓方向又は閉栓方向のトルクを支持しながら、開栓若しくは閉栓する飛行キャップと容器の開栓又は閉栓方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器の口部のねじ部に螺合するねじ部を備えたキャップに関し、特に、開栓または閉栓を自動的に行うことができる飛行キャップ、飛行キャップと容器、及び飛行キャップと容器の開栓又は閉栓方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のねじ式のキャップは、手動でキャップを回転させて、容器の口部に対して、閉栓あるいは開栓作業を行っている。開栓作業中は、両手が塞がっており、手を使わないで、キャップを外したり、閉めたりすることはできなかった。また、開けたキャップを移動させる場合も、人が手で持っていくか、コンベア等の運搬装置で運搬する必要があった。
近年、複数の回転翼を利用したドローンが、各種分野で利用が検討されているが、従来、容器のキャップに適用するものはなかった。ドローンを運送に利用する例としては、たとえば、特許文献１等に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０６１００８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、新規な発想の下に、人の手を使わずに回転翼の反動トルクを利用して開栓、閉栓が可能で、しかも空中を飛行可能な飛行キャップ、飛行キャップと容器、及び飛行キャップと容器の開栓又は閉栓方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の飛行キャップは、
容器の口部に螺合可能なねじ部を備え、中心軸を上下方向に向けた姿勢のキャップ本体と、
該キャップ本体に取り付けられ、回転によって下方に向かう気流を生成して揚力を得る回転翼と、
該回転翼を回転駆動するモータと、
前記回転翼の回転数を制御することで、前記キャップ本体を、少なくとも、上下方向と、前記中心軸線を中心とする旋回方向に運動させる制御手段と、を備え、
前記キャップ本体の旋回運動によって、前記キャップ本体の開栓、閉栓を自動的に行うことを特徴とする。
本発明によれば、容器の口部に対して、キャップ本体の開栓、閉栓操作を自動的に行うことができる。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の飛行キャップは、
容器の口部に設けられたねじ部に螺合可能なねじ筒部と天板部を備え、上下方向の中心軸を設けたキャップ本体と、
該キャップ本体に取り付けられ、回転によって下方に向かう気流を生成して揚力を得る回転翼と、
該回転翼を回転駆動するモータと、
前記回転翼の回転数を制御することで、前記キャップ本体を、少なくとも、上下方向と、前記中心軸線を中心とする旋回方向に運動させる制御手段と、を備え、
前記キャップ本体の旋回運動によって、前記キャップ本体の開栓動作、閉栓動作を自動的に行うことを特徴とする。
本発明によれば、容器の口部に対して、キャップ本体の開栓、閉栓操作を自動的に行うことができる。
【０００７】
本発明の飛行キャップは、次のように構成することができる。
１．前記キャップ本体の旋回運動を、前記回転翼の反動トルクを使って行う。
２．前記回転翼は少なくとも２つ以上設けられ、隣り合う回転翼は回転方向が逆向きで、前記制御手段は、前記各回転翼の回転数を制御することで、前記キャップ本体の姿勢を制御して前後方向及び左右方向に移動させ、各回転翼の反動トルクによって、前記キャップ本体の中心軸を中心とする旋回運動をさせる構成とする。
このような構成とすれば、開栓後のキャップ本体を、任意の位置まで空中を移動させることができ、また、閉栓する際には、容器の位置まで飛来させることができる。
３．前記回転方向が逆向きの隣り合う回転翼が、前記キャップ本体の中心軸の周りに、偶数個配置する。
このようにすれば、回転翼の回転による反動トルクが、互いに相殺され、飛行が安定する。
４．ジャイロセンサ、加速度センサ及び地磁気センサを有する構成とする。
ジャイロセンサによってキャップ本体の姿勢を検知し、キャップ本体の姿勢を制御することができる。
また、加速度センサにより、キャップ本体の移動速度、移動距離を検知し、検知されたキャップ本体の上下、左右、前後方向の移動を制御することができる。
さらに、地磁気センサによってキャップ本体の向きを検知し、キャップ本体を目的地に向かって飛行させることができる。
５．前記回転翼、前記モータ及び前記制御手段は飛行ユニットに組み込まれ、飛行ユニットの機体がキャップ本体に固定される構成とする。
このようにすれば、既存の、ヘリコプタ、タンデムロータ型のヘリコプタ、マルチコプタ等の回転翼機を利用することができる。
６．前記回転翼は、キャップ本体の天板部よりも上方に配置し、各回転翼がキャップ本体の外径よりも径方向外方に配置する。
このようにすれば、気流が阻害されず、揚力を効果的に作用させることができる。
７．前記回転翼の外側を取り囲み、前記飛行手段の機体に連結されるハンドルを設け、ハンドルによって、手動でキャップ本体の開栓又は閉栓操作を可能とする。このようにすれば、手動でも開栓、閉栓の操作が可能であり、また、ハンドルによって回転翼を保護することができる。ハンドルには、隣接する回転翼の間の部分に、内側に窪んだ指掛け用の窪み部を設けてもよい。
【０００８】
また、本発明の飛行キャップと容器は、上記した飛行キャップと、飛行キャップのキャップ本体のめねじが螺合するおねじを有する口部を備えた容器とから構成される。
本発明の飛行キャップと容器の組み合わせは、次のように構成することもできる。
１．前記容器は、前記口頸部を備えた容器本体と、該容器本体に設けられる少なくとも２つ以上の回転翼と、該回転翼を回転駆動するモータと、前記各回転翼の回転数を制御することで、前記容器本体の姿勢を制御して前後方向及び左右方向に移動させ、各回転翼の反動トルクによって、前記容器本体の中心軸を中心とする旋回運動をさせる制御手段と、を備えた飛行容器とする。
このようにすれば、開栓した容器を目的位置まで空中を飛行させて運搬することができるし、また、飛行キャップで閉じた状態に容器を目的位置まで運搬し、目的位置で飛行キャップを開栓することができる。さらに、空中で容器から飛行キャップを開栓させることも可能であるし、空中で開栓した容器を傾けて、内容物を自動的に取り出すことも可能である。
このようにすれば、既存の、ヘリコプタ、タンデムロータ型のヘリコプタ、マルチコプタ等の回転翼機を利用することができる。
２．前記回転翼、前記モータ及び前記制御手段は飛行ユニットに組み込まれ、該飛行ユニットの機体が容器本体の底部に取り付けられている構成とする。
３．前記飛行容器を、前記回転方向が逆向きの隣り合う回転翼が、前記容器本体の中心軸の周りに、偶数個配置された構成とする。
このようにすれば、回転翼の回転による反動トルクが、互いに相殺され、飛行が安定する。
４．飛行容器は、ジャイロセンサ、加速度センサ及び地磁気センサを有する構成とする。
このようにすれば、ジャイロセンサによって容器本体の姿勢を制御することができ、加速度センサによって、容器本体の上下、左右、前後の移動速度、移動距離を制御することができ、地磁気センサによって容器本体の向きを検知し、目的地に向かって飛行させることができる。
５．容器本体の外周が、前記飛行キャップの回転翼からの気流を下方に案内する案内形状を有する構成とする。たとえば、容器本体が、胴部と、肩部と、口部とを備えている場合、気流を案内する案内形状として、肩部を口部から下方に向けて徐々に大径となる傾斜形状とすることができる。
また、本発明の飛行キャップと容器の開栓又は閉栓方法は、容器は一定の高度を維持し、前記飛行キャップの前記キャップ本体の旋回方向と前記容器本体の旋回方向とを逆方向の回転とすることにより、キャップ本体に作用する開栓方向又は閉栓方向のトルクを支持しながら、開栓若しくは閉栓することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
以上説明したように、本発明によれば、人の手を使わずに、回転翼の反動トルクを利用して開栓、閉栓が可能で、しかも空中を飛行可能な飛行キャップ、及び飛行キャップと容器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係る飛行キャップの一例を示すもので、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はキャップ本体とハンドル部分を断面にして示す側面図である。
【図２】図２（Ａ）乃至（Ｃ）は、図１の飛行キャップの動作説明図である。
【図３】図３（Ａ）乃至（Ｈ）は、図１の飛行キャップの開栓、閉栓時の動作説明図である。
【図４】図４は、飛行キャップの制御ブロック図である。
【図５】図５は、図１の飛行キャップと組み合わせられる容器を示す図で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は底面図である。
【図６】図６は、飛行キャップと容器の開栓実験の実験例１を示す図である。
【図７】図７は、飛行キャップと容器の開栓実験の実験例２を示す図である。
【図８】図８は、飛行キャップの容器の開栓実験の実験例３を示す図である。
【図９】図９は、飛行容器の飛行ユニットの他の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態に係る飛行キャップを示している。
図において、１は飛行キャップ全体を示すもので、この飛行キャップ１は、ねじ部としてのめねじを備えたキャップ本体２と、キャップ本体２の上に取り付けられる回転翼４を有する飛行手段としての飛行ユニット３とを備えている。飛行ユニット３は、図１（Ａ）に示すように、４つの回転翼４を有するクアッドコプタであり、各回転翼４の回転によって生成される下向きの気流によって揚力を得、各回転翼４の回転数を制御することで、上
下（ヨー軸Ｚ方向）、左右（ロール軸Ｘ方向）、前後（ピッチ軸Ｙ方向）への直線移動、さらに、ヨー軸Ｚ、ロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ回りに回転移動を行う。
キャップ本体２は、図１（Ｃ）に示すように、めねじ２３を備えた円筒状のねじ筒部２１と、ねじ筒部２１の上端を閉塞する天板部２２と、を備え、上下方向の中心軸線Ｎ（中心軸）を有している。中心軸線Ｎはねじ筒部２１の中心軸で、ヨー軸Ｚに一致するように配置され、天板部２２上に飛行ユニット３が固定される。キャップ本体２の構成については、特に限定されるものではなく、ねじ式のキャップ全般について適用可能である。また、材料についても、金属製でもよいし、プラスチック製でもよい。
【００１２】
飛行ユニット３の機体３１は、図１（Ａ）に示すように、キャップ本体２の天板部２２に固定される本体部３１ａと、本体部３１ａから水平に放射状に突出する４つの腕部３１ｂと、を備えており、４つの腕部３１ｂの先端に、それぞれモータ５を介して回転翼４が取り付けられている。各回転翼４の回転中心はヨー軸Ｚを図心とする正方形の頂点に位置し、回転翼４は、９０度の間隔で回転対称位置にある。回転翼４は、回転翼４によって生じる下向きの気流が、キャップ本体２によって妨げられないように、ヨー軸Ｚ方向から見て、キャップ本体２の外径よりも外側に位置している。
機体３１の本体部３１ａはキャップ本体２の天板部２２の径よりも若干小さい円形状で、天板部２２に対して接着剤等によって固定され、内部には、図１（Ｃ）に示すように、飛行姿勢及び移動を制御するための制御ユニット７等が組み込まれている。なお、図示例では、機体３１とキャップ本体２とは別部材となっているが、機体３１の一部とキャップ本体２を一体成型することもできる。
回転翼４の回転方向（ＣＷ）は、隣り同士の回転翼４が互いに逆向きとなるように配置されている。図１（Ａ）中、左上の回転翼を４Ａ、右上の回転翼を４Ｂ，右下の回転翼を４Ｃ，左下の回転翼を４Ｄとすると、一方の対角線上に位置する回転翼４Ａ，４Ｃが時計回り（ＣＷ）に回転して揚力を得る構成で、他方の対角線上に位置する回転翼４Ｂ，４Ｄが反時計回り（ＣＣＷ）に回転して揚力を得る構成となっている。なお、各回転翼４を区別する必要が無い場合には、包括的に回転翼４として説明する。
また、回転翼４を駆動するモータ５は回転翼４に直結される構成で、回転翼４Ａ、４Ｃを駆動するモータ５Ａ、５Ｃは時計回りに回転し、回転翼４Ｂ，４Ｄを駆動するモータ５Ｂ，５Ｄは反時計回りに回転する。
【００１３】
また、機体３１には、回転翼４の外側を取り囲むカバーによって構成されるハンドル３２が設けられている。ハンドル３２は、機体３１に対して連結アーム３３を介して固定され、手動によるキャップ本体２を開栓又は閉栓操作を可能としている。
ハンドル３２は、ヨー軸Ｚ方向の断面が外側に膨らんだ円弧状の薄肉環状部材で、隣接する回転翼４の間に、内側に窪んだ指掛け用の窪み部３２ａが設けられている。窪み部３２ａと窪み部３２ａの間は、回転翼４の先端の回転軌跡より若干大きい径の外側に向かって半円状に突出する円弧状凸部３２ｂとなっている。一方、窪み部３２ａは円弧状に窪んでおり、円弧状凸部３２ｂと窪み部３２ａが角の無い滑らかに形状で連続しており、手動での操作がしやすくなっている。連結アーム３３は、４か所の腕部３１ｂ先端とハンドル３２の円弧状凸部３２ｂとの間と、本体部３１ａの腕部３１ｂと腕部３１ｂの間の部分とハンドル３２の窪み部３２ａとの間との、計８か所で連結されている。
なお、ハンドル３２は、開栓又は閉栓操作の機能だけでなく、回転翼４の損傷、及び回転翼４との接触による怪我等を防止する防護カバーとしての機能も有する。
【００１４】
次に、図２を参照して、飛行キャップ１の動作について、簡単に説明する。
基本的には、通常のクアッドコプタと同様に、各回転翼４の回転数を制御することにより、ロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ、ヨー軸Ｚの３軸方向の移動、及び３軸回りの回転が可能である。
・上昇・降下（図中、Ｚ軸方向）
上下方向に移動させる場合には、すべての回転翼４Ａ〜４Ｄを同じ回転数で回転する。回転翼４Ａ〜４Ｄの回転による揚力Ｌと、重力Ｇとのバランスによって、ヨー軸Ｚ方向に上下移動する（図２（Ｂ）参照）。
・前進・後進（ロール軸Ｘ方向）及び左右の移動（ピッチ軸Ｙ方向）
基本的には、進行方向の回転翼４の回転数を後方の回転翼４の回転数よりも相対的に低下させることで、飛行キャップ１の空中姿勢を進行方向が下になるように傾け、各回転翼４の揚力の分力として、進行方向への推力を生じさせる。
たとえば、左に移動させる場合には、図２（Ａ）の左側の２つの回転翼４Ａ，４Ｄの回転数を右側の２つの回転翼４Ｂ，４Ｃの回転数よりも相対的に低くする。これにより、前側の揚力が低下するので、図２（Ｃ）に示すように、飛行キャップ１の空中姿勢が左に傾き、各回転翼４Ａ〜４Ｄの回転面が左に傾く結果、揚力の分力として左に進む方向の推力が生じる。
右に移動させる場合には、右側の２つの回転翼４Ｂ，４Ｃの回転数を右側の２つの回転翼４Ａ，４Ｄの回転数よりも相対的に低くする。また、前進させる場合には、前２つの回転翼４Ａ，４Ｂの回転数を後ろ２つの回転翼４Ｃ，４Ｄの回転数よりも相対的に低くし、後進させる場合には、後ろ２つの回転翼４Ｃ，４Ｄの回転数を前２つの回転翼４Ａ，４Ｂの回転数よりも相対的に低くする。
【００１５】
・ヨー運動（図中、Ｚ軸を中心とする旋回）
時計回り（ＣＷ）に旋回させる場合、図３（Ａ）に示すように、対角に位置する時計回り（ＣＷ）の回転翼４Ａ，４Ｃの回転数を、反時計回り（ＣＣＷ）の回転翼４Ｂ，４Ｄの回転数よりも相対的に低下させる。これにより、時計回り（ＣＷ）の回転翼４Ａ，４Ｃの回転の反作用である反時計回り（ＣＣＷ）の反動トルクが、反時計回りの回転翼４Ｂ，４Ｄの回転の反作用である時計回りの反動トルクよりも小さくなり、飛行キャップ１は時計回り（ＣＷ）にヨー運動する。
反時計回り（ＣＷ）に旋回させる場合、逆に、反時計回り（ＣＣＷ）の回転翼４Ｂ，４Ｄの回転数を時計回り（ＣＷ）の回転翼４Ａ，４Ｃの回転数よりも相対的に低下させる。これにより、反時計回り（ＣＣＷ）の反動トルクが時計回りの反動トルクよりも小さくなり、反時計回りにヨー運動する。
・開栓・閉栓動作
本発明は、上記飛行ユニット３のヨー運動を利用して、キャップ本体２を回転させ、容器１０１に対する開栓、閉栓を自動的に行うものである。
図３（Ｃ）〜（Ｅ）は、閉栓状態から開栓する状態を示している。容器１０１は、Ｚ軸方向及びＺ軸回りの回転方向には固定しているものとする。
図３（Ｃ）は、飛行キャップ１のキャップ本体２が容器１０１の口部１２３にねじ込まれた状態である。開栓する場合には、上記した通り、反時計回りの（ＣＣＷ）の回転翼４Ｂ，４Ｄの回転数を時計回り（ＣＷ）の回転翼４Ａ、４Ｃよりも相対的に低くなるように回転させる。これにより、機体３１を介して、キャップ本体２に対し、反時計回りの反動トルクが時計回りの反動トルクよりも大きくなり、キャップ本体２を反時計回りに回転させる開栓方向のトルクＴｏが作用する。
この開栓方向のトルクＴｏが、キャップ本体２のめねじ２３と容器１０１の口部１２３のおねじ１２３ａ間の静止摩擦トルクよりも大きくなると、キャップ本体２のねじ係合が弛んで回転を始める。
開栓方向のトルクＴｏの大きさは、時計回りの回転翼４Ａ，４Ｃの回転数と反時計回りの回転翼４Ｂ，４Ｄの回転数の差によって、適宜設定することができる。
回転数の差だけでは、必要なトルクが不足する場合には、図３（Ｂ）に示すように、反時計回りの回転翼４Ｂ，４Ｄを逆回転させて時計回り（ＣＣＷ）に回転させてもよい。このようにすれば、開栓方向のトルクＴｏを大幅に増大させることができる。
図３（Ｄ）は、開栓途中の段階を示している。
キャップ本体２が弛むと、摩擦トルクは急激に小さくなり、初期開封時のトルクＴｏの
ままでは、キャップ本体２の開栓方向の回転速度が加速度的に上昇するので、開栓方向のトルクが小さくなるように制御することが好ましい。初期開封の段階で回転翼４を停止させ、改めて適正な反動トルクが加わるように、各回転翼の回転数を制御してもよい。この間、各回転翼４Ａ〜Ｄの回転数は、揚力が重力よりも大きくなるように設定し、上昇させながら、ねじが弛む方向に回転させる。
キャップ本体２のめねじ２３がおねじ１２３ａから外れると、図３（Ｅ）に示すように、キャップ本体２が容器１０１の口部１２３から離れ、空中に浮上する。
浮上した時点で、反時計回りのトルクは不要なので、必要に応じてヨー運動を停止させる。
閉栓する場合は、上記開栓の手順と逆の手順である。
すなわち、図３（Ｆ）に示すように、飛行キャップ１を容器１０１の口部１２３の上方に移動させ、ホバリングさせながら徐々に下降させ、容器１０１の口部１２３との中心を合わせて、時計回り方向（閉栓方向）にヨー運動させながら、容器１０１の口部１２３の上端に係合させる。
この口部１２３に係合するまでの操作は、たとえば、キャップ本体２の下端に、下方に向けて徐々に開いた案内用のスカート部を設け、口部にキャップ本体の中心軸線と容器１０１の口部１２３の中心軸線と合致するように案内するようにしてもよい。
また、容器１０１の口部１２３の位置を検出するために、たとえば、超音波センサや形状センサを別途設け、位置合わせするようにしてもよい。
キャップ本体２の下端が容器１０１の口部１２３の上端に係合すると、図３（Ｇ）に示すように、さらに、下向きの力を加えつつ、時計回り方向のトルクを作用させ、キャップ本体２のめねじ２３の端部を、容器１０１の口部１２３のおねじ１２３ａに端部に初期係合させる。
めねじ２３とおねじ１２３ａが確実に係合すると、閉栓方向のトルクを大きくし、下降させながら時計回り方向に回転させていく。
締付け完了位置は、図３（Ｈ）に示すように、キャップ本体２に作用する閉栓方向のトルクと、めねじ２３とおねじ１２３ａの接触面の静止摩擦トルクとのバランスで決まるので、時計回り方向に回転しなくなるまで閉栓方向のトルクを加え、回転しなくなると、飛行ユニット３の動作を停止する。すなわち、すべての回転翼４を停止する。締付けトルクは、各回転翼４の回転を制御することによって、任意に設定することが可能である。
【００１６】
図４は、飛行キャップ１の制御ユニット７の概略構成を示すブロック図である。
この飛行キャップ１は無線操縦で遠隔操作されるもので、通常のクアッドコプタの制御と同じである。すなわち、送信機９からの指令信号を受信する受信部７１と、ジャイロセンサ７２ａ、加速度センサ７２ｂ、地磁気センサ７２ｃ等の各種センサと、各センサ７２ａ、７２ｂ、７２ｃからの検出信号と受信部７１で受信した指令信号から、各モータ５への制御指令信号を演算してモータドライバ８に送るコントローラ７３と、を備えている。モータ５は直流ブラシ付きモータであり、コントローラ７３からは、ＰＷＭ信号等の制御信号が出力され、モータドライバ８を介してモータ５が駆動される。モータドライバ８にはＦＥＴ等の半導体スイッチが組み込まれている。なお、図中、７４は、電池を有する電源ユニットである。
ジャイロセンサ７２ａは、３軸回りの角速度を検出するセンサ、加速度センサ７２ｂは３軸方向の加速度を検出するセンサであり、地磁気センサ７２ｃは、方位を検出するセンサである。
飛行中は、ジャイロセンサ７２ａ、加速度センサ７２ｂによって、常に、飛行キャップ１のロール軸Ｘ、ピッチ軸Ｙ回りの傾斜角度を検知し、飛行キャップ１の姿勢を水平に保つように各回転翼４の回転数、すなわち、モータ５の回転数を制御している。また、ヨー軸Ｚ回りの回転位置と、地磁気センサ７２ｃの検出信号から、飛行キャップ１の方向を一定に保持している。
なお、図示していないが、高さ保持等安定したホバリングの為に、高さセンサとして気
圧センサ、音波センサ等を備えることもできる。
一方、移動させる場合には、送信機９からの、上下（ヨー軸Ｚ方向）、前後（ロール軸Ｘ方向）、左右（ピッチ軸Ｙ方向）への移動指令、また、ヨー軸Ｚ、ロール軸Ｘ，ピッチ軸Ｙに対する回転指令に対応して、各回転翼４の回転数を演算し、移動が制御される。
また、制御ユニット７には、飛行キャップの動作を規定するプログラムが書き込み可能なメモリ７５が設けられている。
【００１７】
プログラムとしては、たとえば、上記した開栓や閉栓の動作手順を、予め設定しておくことが可能である。
たとえば、開栓動作については、ジャイロセンサ７２ａからの信号から飛行キャップ１の回転開始時点が分かるので、回転開始までは反動トルクを増加させるように回転数を制御し、回転開始時点で、反動トルクを小さくするように回転数を制御する。また、飛行キャップ１が容器１０１の口部１２３から外れた時点も、ジャイロセンサ７２ａからの信号で分かるので、飛行後の姿勢制御、たとえばヨー運動を停止するように回転数を制御すればよい。
また、回転開始までの開栓方向のトルクＴｏについて、上記したように、時計回りの回転翼４Ａ，４Ｃと反時計回りの回転翼４Ｂ，４Ｄの回転数の差を設けるだけでは開栓トルクに達せず、所定時間内に回転が開始しない場合には、反時計回りの回転翼４Ｂ，４Ｄの回転数を逆回転させる手順を入れることもできる。
これらの一連の手順を、プログラムとして実行させれば、開栓操作を自律的に行うことができる。
【００１８】
また、閉栓については、加速度センサ７２ｂによって、飛行キャップ１のキャップ本体２が容器１０１の口部１２３に係合した時点が分かるので、この係合した時点から、閉栓方向の反動トルクを作用させるように各回転翼４の回転数を制御し、回転しなくなる時点で停止するようにすればよい。
この反動トルクは、中間段階は小さく、最終の締め付け段階で大きくなるように段階的変えてもよいし、連続的に変えるようにしてもよいし、大きさの設定は自由に設定することができる。
また、閉栓初期段階で、おねじとめねじが噛み合わない場合は、下方への移動が無いので、加速度センサ７２ｂで移動速度を検知し、一定時間ヨー軸方向の移動が無い場合には、一度、逆回転させて、再度噛み合いまでの動作を繰り返す手順を加えることもできる。
【００１９】
次に、図５を参照して、本発明の飛行キャップ１と組み合わせられる容器について説明する。
この実施形態では、容器は飛行容器１０１Ａであり、容器本体１０２と、容器本体に取り付けられる４つの回転翼を有する飛行手段としての飛行ユニット１０３とによって構成されている。
容器本体１０２は、胴部１２１と、底部１２２と、開口部の口部１２３と、胴部１２１から口部１２３に向けて徐々に縮径された肩部１２４と、を備えており、飛行ユニット１０３は容器本体１０２の底部１２２に固定されている。
容器本体１０２の構成については、特に限定されるものではなく、飛行キャップ１が螺合されるおねじ１２３ａを有する口部１２３を備えた容器全般について適用可能である。また、材料についても特に限定されず、金属、プラスチック、ガラス等、種々の容器に適用可能である。
容器本体１０２の胴部１２１の径は、口部１２３に係合するキャップ本体２の径よりも大きく、ヨー軸Ｚ方向から見た場合に、回転翼の回転面との干渉領域が大きく、飛行キャップ１の回転翼４からの気流が、胴部１２１と口部１２３との間の肩部１２４に衝突する。しかし、肩部１２４は、下方に向かって徐々に拡径し、回転翼４からの気流をスムースに下方に案内する案内形状を構成する傾斜形状となっている。傾斜形状としては、直線状
、円弧等の曲線状の傾斜を含め、大径の胴部１２１に向けて気流を阻害しないように徐々に拡径するような形状であればよい。
気流を案内する案内形状としては、たとえば、図９（Ａ）に示すように、ヨー軸Ｚ方向から見た場合に、容器本体１０２の、回転翼４の回転面と干渉する領域に、ヨー軸Ｚと平行に延びる凹部１０２ａを設けてもよく、種々の形状を採択することができる。
【００２０】
飛行ユニット１０３については、基本的には、飛行キャップ１の飛行ユニット３と同様の構成で、４つの回転翼を備えたクアッドコプタである。以下、相違点についてのみ説明し、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明を省略するものとする。
この飛行ユニット１０３は、飛行ユニット３に対して、機体３１の本体部３１ａの上面が容器本体１０２の底部１２２に固定され、回転翼４が腕部３１ｂの下方に配置されている点で相違するのみであり、回転翼４は、その回転によって下方に向かう気流を生成して揚力を得るものである。なお、図５（Ｂ）は、下から見た底面図であり、前後方向が、図１（Ａ）とは逆向きとなっている。
機体３１の本体部３１ａの下面には、下方に突出するランディングダンパ３４が設けられている。ランディングダンパ３４の下端面は、回転翼４よりも下方にあり、接地状態で、回転翼４が接地面と干渉しないようになっている。図示例では、ランディングダンパ３４のみが接地するが、安定のために脚を設けてもよい。この例では、回転翼４を取り囲むガード部材３５が設けられ、このガード部材３５によって脚としてもよい。
また、図９（Ｄ）,（Ｅ）に示すように、機体３１の腕部３１ｂを長くして、飛行ユニ
ット１０３の回転翼４の回転面が胴部１２１と干渉しない位置まで、胴部１２１の側方に張出すようにすれば、飛行キャップ１の飛行ユニット３と同じ構成で、機体３１の腕部３１ｂの上方に回転翼４を配置することができる。
また、図９（Ｂ）,（Ｃ）に示すように、容器本体１０２の底部１２２に、飛行ユニッ
ト１０３を収納する空所１２２Ａを設け、空所１２２Ａを取り囲む環状凸部Ｕ１に、空気穴１２２Ｂを設けることが好適である。
飛行ユニット１０３の制御構成は、図４に示した制御ブロック図と同じであり、飛行キャップとは別の送信機が必要である。
【００２１】
次に、本発明の飛行キャップと飛行容器を使った開栓実験について説明する。各実験において、飛行キャップ１及び飛行容器１０１Ａは、それぞれの送信機による無線操縦によって行った。
実験１（自動開栓→飛行→ティルト）
実験１は、図６に示すように、容器１０１を台上に置いた状態で飛行キャップ１を動作させて自動開栓し、開栓した飛行容器１０１Ａを被験者Ｗのところまで飛行させ、飛行容器１０１Ａをティルト動作させることにより、被験者Ｗが手を使わないで内容物を飲むという実験である。
行程Ｓ１は、自動開栓の行程である。
すなわち、台２００上のＡ位置に、飛行キャップ１によって閉栓された容器１０１を載置し、飛行容器１０１Ａを静止させた状態で、飛行ユニット３を開栓方向にヨー運動させて自動開栓し、飛行キャップ１を空中に浮上させている。
開栓時に、飛行キャップ１の開栓方向のトルクが容器１０１に作用するが、この容器１０１の開栓方向のトルクは、容器１０１の飛行ユニットに設けたランディングダンパ３４の接地面との接触摩擦トルクによって保持される。飛行キャップ１から作用する揚力によっては、容器１０１が浮上しないように、容器１０１及び容器１０１内の内容物の重量が設定されている。
行程Ｓ２は、浮上した飛行キャップ１を、台上のＡ位置と近いＢ位置に着地する行程である。
行程Ｓ３は、開栓した飛行容器１０１Ａの飛行ユニット１０３を駆動して浮上させ、被験者Ｗの顔の前方、Ｃ位置まで移動させる行程である。この移動中は、容器本体１０２の
口が開いているので、内容物がこぼれないように、正立した姿勢を保ちながら移動させる。
行程Ｓ４は、Ｃ位置から被験者Ｗの顔に向かって、直前のＤ位置まで水平に移動させ、Ｄ位置でホバリングさせる。
行程Ｓ５では、飛行容器１０１Ａをティルト動作させ、口部１２３を被験者Ｗの口に向かって傾け、内容物を被験者Ｗの口に注入する。これにより、被験者Ｗは、手を使うことなく内容物を飲むことができた。
なお、この実験では、Ｓ１の開栓行程では、飛行容器１０１Ａは自重と、飛行ユニット１０３のランディングダンパ接地面の接触摩擦トルクで静止状態を保持しているだけであるが、飛行容器１０１Ａを静止状態に保つために、台上に飛行ユニット１０３の浮上と回転を規制するストッパを設けてもよい。
たとえば、飛行ユニット１０３のガード部材３５を利用して、上面と側面が係合するような、回転ストッパ及び浮上ストッパを設け、飛行容器１０１Ａを浮上させる際に、飛行ユニット１０３を水平移動させ、回転ストッパ及び浮上ストッパから外し、その後、浮上させるような構成とすることができる。
【００２２】
実験２（飛行→自動開栓（容器手持ち））
実験２は、図７に示すように、台２００上に載置されたＡ位置から、飛行キャップ１によって閉栓されたままで飛行容器１０１Ａを被験者Ｗのところまで飛行させ、被験者Ｗが飛行容器１０１Ａの容器本体１０２を手で掴み、容器本体１０２を手で持った状態で、飛行キャップ１を自動開栓し、被験者Ｗが手で容器本体１０２を傾けて内容物を飲むという実験である。
行程Ｓ１１では、台２００上のＡ位置から、飛行キャップ１が装着されたままで飛行容器１０１Ａを浮上させ、被験者Ｗの顔前方のＥ位置まで移動させる。この間の移動は、飛行容器１０１Ａの飛行ユニット１０３と、飛行キャップ１の飛行ユニット３の両方を駆動して飛行する。飛行容器１０１Ａが閉じられているので、空中で正立状態を維持する必要はないので、前方に傾けた状態で移動する。
行程Ｓ１２では、飛行キャップ１の飛行ユニット３及び飛行容器１０１Ａの飛行ユニット１０３を制御して、姿勢を正立状態に戻して顔に近いＤ位置に移動してホバリングさせる。
行程Ｓ１３では、被験者Ｗが、正立姿勢の飛行容器１０１Ａを手でつかみ、手で開栓の反動トルクを支えながら、飛行キャップ１を回転させることにより、自動開栓する。その後、被験者Ｗは、手で容器本体を傾けて飲用に供する。
行程Ｓ１４では、容器１０１から離れた飛行キャップ１を、容器１０１が載置された台２００上のＢ位置に帰還させる。
この実験についても、被験者自身は、開栓操作をすることなく、自動開栓させることができた。
【００２３】
実験３（飛行→空中自動開栓→ティルト）
この実験３は、図８に示すように、閉栓状態の容器１０１を飛行させ、空中で自動開栓し、さらに、喫飲時のティルト動作まで自動的に行う実験である。
行程Ｓ１１、Ｓ１２は、実験２と同じである。
行程Ｓ１３´では、容器１０１を手で持つことなく、空中で自動開栓する。この間、容器１０１はホバリングさせ、一定の高度を維持する。一方、口部１２３に作用するキャップ本体２からの開栓トルクを支えるために、容器１０１を逆回転させ、時計回りの反動トルクを生起させる。
行程Ｓ１５では、実験１と同様に、容器１０１をティルト動作させることにより、被験者は手を使うことなく、内容物を喫飲することができた。
【００２４】
以上の実験は、無線操縦で行ったが、飛行経路及び一連の行程をプログラムしておくこ
とで、自律的に行うことができる。すなわち、各プログラムは、飛行キャップ、飛行容器のメモリに書き込むこともできるし、送信機側でプログラムすることもできる。自動開栓、自動閉栓のプログラムとしては、上記した制御ユニットの説明にて記載した通りであり、飛行行程については、飛行キャップ及び飛行容器の各通過位置の座標と順番をプログラムしておけばよい。
【００２５】
なお、上記実施形態では、飛行キャップと飛行容器を組み合わせた例について説明したが、容器については、飛行容器である必要はない。
また、上記実施形態では、飛行ユニットは、回転翼が４つのクアッドコプタを例にとって説明したが、ヘリコプタのように回転翼が一つでもよい。回転翼が一つの場合でも、少なくとも回転翼の反動トルクによって、キャップ本体を、中心軸線を中心に旋回させ、自動的に開栓または閉栓動作を行うことが可能である。また、ヘリコプタのように、反動トルクを制御するテールロータを有するような構成を採用することもできる。また、タンデムロータ型のヘリコプタのように回転方向が逆の最低限２つの回転翼があれば、上下、前後、左右の移動が可能であり、回転翼が３のトライコプタ、回転翼がヘキサコプタ―、回転翼が８つのオクトコプタ等の、マルチコプタを採用することもできる。特に、回転翼が偶数のマルチコプタとすれば、回転による反作用のトルクが相互に打消し合うので、安定した制御が可能である。
また、回転翼４の羽が２枚のものを例示しているが、羽が３枚以上のものでもよく、駆動源としてのモータに駆動連結されて回転し、空気を下方に押しやり、その反作用で揚力を得るものである。
なお、上記実施形態では、キャップ本体２として、内周にめねじが形成されたねじ筒部２１を備えた構成のキャップを例示しているが、外周におねじが形成されたプラグ形式のキャップについても適用可能である。プラグ形式のキャップについては、外周におねじが形成されたねじ筒部と、天板部とを備えた構成となる。ねじ筒部は中実の構成でも中空の構成でもよい。また、容器は、内周にめねじが形成された口部を備えた容器となる。
また、容器の内容物としては、飲み物に限るものではなく、種々の目的物の運搬に使用することができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  飛行キャップ
２  キャップ本体
２１  ねじ筒部、２２  天板部、２３  めねじ（ねじ部）
３  飛行ユニット
３１  機体、３１ａ本体部、３１ｂ腕部
３２  ハンドル、３２ａ窪み部、３２ｂ円弧状凸部、３３  連結アーム
４（４Ａ〜４Ｄ）    回転翼
５（５Ａ〜５Ｄ）    モータ
７  制御ユニット（制御手段）
７１  受信部、７２ａ  ジャイロセンサ、７２ｂ  加速度センサ、７２ｃ  地磁気センサ、７３  コントローラ、７５  メモリ、８    モータドライバ
９  送信機
１０１  容器、１０１Ａ  飛行容器
１０２  容器本体、
１２１  胴部、１２２  底部、１２３  口部、１２３ａ  おねじ（ねじ部）
１２４  肩部
１０３  飛行ユニット
３４  ランディングダンパ
２００  台
Ｇ  重力、Ｌ  揚力、Ｎ  中心軸線
Ｔｃ、Ｔｏ  トルク
Ｗ  被験者
Ｘ  ロール軸、Ｙ  ピッチ軸、Ｚ  ヨー軸
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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