(57)【要約】      （修正有）【課題】個々のマルチコプターの制御部等を重複させることなく、複数のマルチコプターから合体型マルチコプターを組み立てる。【解決手段】複数のマルチコプター１の機体を、該機体とは別の合体用機体フレームｂ１に結合してなる合体型マルチコプターであって、マルチコプターの機体の一部は脱着可能であり、合体用機体フレームは嵌合部ｂ２を備え、マルチコプターの機体の一部を取り外した空間に合体用機体フレームの嵌合部を嵌合させ、マルチコプターと合体用機体フレームとを機械的かつ電気的に結合させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のマルチコプターの機体を、該機体とは別の合体用機体フレームに結合してなる合体型マルチコプターであって、マルチコプターの機体の一部は脱着可能であり、合体用機体フレームは嵌合部を備え、前記マルチコプターの機体の一部を取り外した空間に前記合体用機体フレームの嵌合部を嵌合させ、前記マルチコプターと前記合体用機体フレームとを機械的かつ電気的に結合させることを特徴とする合体型マルチコプター。
【請求項２】
マルチコプターの脱着可能な機体の一部は、前記マルチコプターのローターを駆動制御する制御部の少なくとも一部を含むことを特徴とする請求項１に記載の合体型マルチコプター。
【請求項３】
合体型マルチコプターは、前記合体型マルチコプターのローターを駆動制御する合体型マルチコプター制御部を備えることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載の合体型マルチコプター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、垂直軸回りに回転駆動されるローター（プロペラ）を複数備えた、垂直離着陸飛行可能な飛翔体に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直離着陸飛行可能な飛翔体として、垂直軸回りに回転駆動されるローターを複数備えたマルチコプターが知られている。
【０００３】
このマルチコプターには、目的や飛行環境に応じて様々な形態をしたものがあるが、その一つとして、複数のマルチコプターを連結させたものが提案されている。例えば、特許文献１には、三次元飛行ができるような飛行制御手段を備えた飛翔体を複数連結して一体化する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許番号ＵＳ９４５７８９９  （Ｂ２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した通り、複数の飛翔体を連結した合体型飛翔体が提案されているが、このような合体型飛翔体を形成している個々の飛翔体は、夫々独立して飛行するための制御部を備えており、個々の飛翔体が備えている制御部の間で、飛行制御及び姿勢制御に関する情報を送受信し、これらの情報に基づいて合体型飛翔体を制御する。従って、このような合体型飛翔体においては、複数の制御部をネットワーク化して駆動制御を行うためのロジックが必要である。一方、このようなロジックによらず、合体型飛翔体専用の一つの制御部で合体型飛翔体を一括制御することが考えられるが、この場合は個々の飛翔体が備えている制御部や装置等に余分となる部分が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、複数のマルチコプターの機体を、該機体とは別の合体用機体フレームに結合してなる合体型マルチコプターであって、マルチコプターの機体の一部は脱着可能であり、合体用機体フレームは嵌合部を備え、マルチコプターの機体の一部を取り外した空間に合体用機体フレームの嵌合部を嵌合させ、マルチコプターと合体用機体フレームとを機械的かつ電気的に結合させることを特徴とする合体型マルチコプターを提供する。
【０００７】
また、上記マルチコプターの脱着可能な機体の一部は、マルチコプターのローターを駆動制御する制御部の少なくとも一部を含むことで、個々のマルチコプターの機体の制御部は重複することなく、複数のマルチコプターから合体型マルチコプターを組み立てることができる。
【０００８】
さらに、上述した合体型マルチコプターは、合体型マルチコプターのローターを駆動制御する合体型マルチコプター制御部を備えることで、一括制御することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、目的や飛行環境に応じて複数のマルチコプターを様々な組み合わせで結合させ、新たな形態の合体型マルチコプターを組み立てることができる。その際、各々のマルチコプターの制御部は取り外された状態で結合され、別の合体型マルチコプター制御部で一括制御されるため、個々のマルチコプターの制御部は重複することがなく、簡便に合体型マルチコプターを作成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】マルチコプターの例を示す平面図である。
【図２】マルチコプターの前後左右に位置するローターを示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態における合体用機体フレームの例を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態における合体用機体フレームにマルチコプターを結合させる方法を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における合体型マルチコプターを示す平面図である。
【図６】本発明の一実施形態における合体型マルチコプターを示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態における合体型マルチコプターの前後左右に位置する各マルチコプターを示す平面図である。
【図８】本発明における合体型マルチコプターの他の例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、添付図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図1に示すマルチコプター１は、回転駆動用のモーターによって左回転または右回転する２種類のローターを備えており、図1の例では、右回転の２個のローターａ１-ｒと、左回転の２個のローターａ１-ｌとがＸ型のフレーム（クワッドＸ）の夫々対角線上の角（Ｘ型のフレームを対角線とした正方形の４個の頂点）に配置されている。フレームのほぼ重心に位置する部分には制御部ａ２が備えられており、この制御部ａ２は、送信機から無線等で送信されてくる制御信号を受信する受信機ａ３と、受信された制御信号に従って４個のローターを駆動制御するフライトコントローラａ４と、バッテリーａ５と、電気用の接触端子ａ６とを備えている。また、マルチコプター１がカメラ等の附属機器を備えている場合は、制御部ａ２は、カメラ等の附属機器を制御する機能を備えている。
【００１２】
フライトコントローラａ４は、マルチコプター１の姿勢制御を行うため、ジャイロセンサー、３軸加速センサー（Ｇセンサー）、３軸磁気センサー（磁気コンパス）等のセンサーを備えており、これらのセンサーが検出した検出値に基づき、制御部ａ２と、後述するスピードコントローラａ７とによってマルチコプター１の姿勢を制御することができる。
【００１３】
Ｘ型のフレームの各アームには、ローターａ１-ｒ、ａ１-ｌの回転速度を調整するスピードコントローラａ７を備えており、このスピードコントローラａ７とローター（ａ１-ｒ、ａ１-ｌ）のモーターとは伝送路ａ８で接続されている。スピードコントローラａ７と制御部ａ２との間においては、スピードコントローラａ７に伝送路ａ８の一端が接続され、この伝送路ａ８の他端に備えた接触端子ａ６と、制御部ａ２に備えた接触端子ａ６が接触することによって電気的に接続され、制御信号あるいは電力が伝送される。
【００１４】
制御部ａ２はマルチコプター１の機体に脱着可能となっており、マルチコプター１に降着装置やカメラ等の装着部品を取り付けている場合は、これらの装着部品を制御部ａ２に一体化させ、制御部ａ２と共に着脱できるような構造としておくことが好ましい。
【００１５】
次に、図1及び図２を参照しながら、マルチコプター１の飛行制御について述べると、マルチコプター１を上昇させる場合は、“上昇”の制御信号に従い、制御部ａ２とスピードコントローラａ７によって、４個のローターａ１-ｒ、ａ１-ｌの回転速度をほぼ同じバランスで上げることで上昇させることができる。  また、マルチコプター本体を回転させる場合は、“回転（右回り、又は左回り）”の制御信号に従い、制御部２ａとスピードコントローラａ７によって、右回転のローターａ１-ｒの回転速度と左回りのローターａ１-ｌの回転速度に差を与えるように制御することで右回り又は左回りに回転させることができる（図1参照）。
【００１６】
マルチコプター１を前後に移動させる場合は、“前進または後進”の制御信号に従い、制御部ａ２とスピードコントローラａ７によって、マルチコプター１に備えた前部２個のローターｆの回転速度と後部２個のローターｂの回転速度に差を与えるように制御することで前後に移動させることができる（図２参照）。また、マルチコプター1を左右に移動させる場合は、“左進または右進”の制御信号に従い、制御部ａ２とスピードコントローラａ７によって、マルチコプター１に備えた右部２個のローターｒの回転速度と左部２個のローターｌｅの回転速度に差を与えるように制御することで左右に移動させることができる（図２参照）。
【００１７】
図３は、図1に示したマルチコプター１を複数結合させる合体用機体フレームｂ１を示す図である。合体用機体フレームｂ１には、複数のマルチコプター１と結合するための嵌合部ｂ２が形成されている。この嵌合部ｂ２は、マルチコプター1と機械的に結合するだけでなく電気的にも結合するために、接触端子ｂ４を有するコネクタｂ３を備えている。また、合体用機体フレームｂ1は、この合体用機体フレームｂ1のほぼ重心の位置に、複数のマルチコプター1が結合された形態に応じた制御手段（以下、合体用制御部ｂ５と称す）を備えている。
【００１８】
合体用制御部ｂ５は、マルチコプター1の制御部ａ２と同様に、受信機ｂ６と、フライトコントローラｂ７と、バッテリーｂ８とを備えており、この合体用制御部ｂ５と、コネクタｂ３の接触端子ｂ４とは、伝送線路ｂ９によって接続されている。尚、合体用制御部ｂ５が備えるフライトコントローラｂ７は、合体した複数のマルチコプターの全てのローターを制御する機能を有している。
【００１９】
図４は合体用機体フレームｂ１にマルチコプター１を結合させる方法を示す図である。マルチコプター１の制御部ａ２は取り外され、この取り外された空間ａ９に合体用機体フレームｂ１の嵌合部ｂ２が嵌合される。嵌合部ｂ２がマルチコプター1に嵌合されると、コネクタｂ３の接触端子ｂ４と伝送路ａ８に備えた接触端子ａ６が接触して伝送路ａ８と伝送路ｂ９が電気的に接続され、合体用制御部ｂ５から制御信号が各々のマルチコプター1のスピードコントローラａ７に伝送され、また電力も供給される。伝送路ａ８、伝送路ｂ９の一部においては、信号伝送用として光ファイバーのような光伝送路を用いてもよく、その場合は、接触端子を有するコネクタとは別に光コネクタ等が嵌合部ｂ２及びマルチコプター1の嵌合部分に備えられる。尚、嵌合部ｂ２及びマルチコプター1の嵌合部分には、嵌合外れ防止機構を設けることが好ましい。
【００２０】
図５は、４個のマルチコプター1を合体用機体フレームｂ1で結合してなる合体型マルチコプター２を示す平面図であり、図６は、この合体型マルチコプター２の斜視図である。Ｘ型の合体用機体フレームｂ1で結合した状態においては、フレームの夫々対角線上の角に４個のマルチコプターが配置されている。また、ローターの配置についてみると、図５に示す３つの同心円の一番内側の円周ｃにはほぼ等間隔に４個のローターが配置されており、その一つ外側の円周ｄにはほぼ等間隔に８個のローターが配置されており、一番外側の円周ｅにはほぼ等間隔に４個のローターが配置された状態になっている。夫々のマルチコプターは上述した通り、結合される前は独立して制御されるものであるが、合体型マルチコプター２は、結合された状態で1つのマルチコプターとして制御できる。すなわち、右回転の８個のローターと左回転の８個のローターの合計１６個のローターの回転速度を調整できる合体用制御部ｂ５によって制御することで、結合された４個のマルチコプターは１６個のローターを備えた1つの合体型マルチコプターとして操作できる。
【００２１】
次に図７を参照しながら合体型マルチコプター２の飛行制御について述べると、合体型マルチコプター２を上昇させる場合は、“上昇”の制御信号に従い、合体用制御部ｂ５とスピードコントローラａ７によって、１６個のローターの回転速度をほぼ同じバランスで上げることで上昇させることができる。合体型マルチコプター本体を回転させる場合は、“回転（右回り、又は左回り）”の制御信号に従い、合体用制御部ｂ５とスピードコントローラａ７によって、右回転のローターａ１-ｒの回転速度と左回りのローターａ１-ｌの回転速度に差を与えるように制御することで右回り又は左回りに回転させることができる。
【００２２】
合体型マルチコプター２を前後に移動させる場合は、“前進または後進”の制御信号に従い、合体用制御部ｂ５とスピードコントローラａ７によって、合体型マルチコプター２に備えた前部２個のマルチコプターＦのローターの回転速度と後部２個のマルチコプターＢのローターの回転速度に差を与えるように制御することで前後に移動させることができる。また、合体型マルチコプター２を左右に移動させる場合は、“左進または右進” の制御信号に従い、合体用制御部ｂ５とスピードコントローラａ７によって、合体型マルチコプター２に備えた右部２個のマルチコプターＲのローターの回転速度と左部２個のマルチコプターＬのローターの回転速度に差を与えるように制御することで左右に移動させることができる。
【００２３】
上述した通り、本発明によれば、マルチコプターの制御部を脱着可能にすることで、この制御部を外した空間に合体用機体フレームを接続することができるため、複数のマルチコプターから簡便に組み立てられ、かつ余分な制御部が重複しない合体型マルチコプターを提供することができる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、合体用機体フレームに対して、結合させるマルチコプターの取り付け角度を変えたり、合体用機体フレームをＸ型でなく他の形の機体フレームを使用して合体型マルチコプターを組み立てることも可能である（図８の２ａ及び２ｂ参照）。また、コネクタも種々の形を利用してよく、その他、センサーあるいはバッテリー、フライトコントローラー等は取り外すことなく、個々のマルチコプターのものを利用してもよく、本発明の技術思想内での種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１：マルチコプター、ａ1-ｒ：右回転のローター、ａ1-l：左回転のローター、ａ２：制御部、ａ３：受信機、ａ４：フライトコントローラ、ａ５：バッテリー、ａ６：接触端子、ａ７：スピードコントローラ、ａ８：伝送路、ａ９：空間、ｆ：前部２個のローター、  ｂ：後部２個のローター、ｒ：右部２個のローター、１e：左部２個のローター、２：合体型マルチコプター、ｂ1：合体用機体フレーム、ｂ２：嵌合部、ｂ３：コネクタ、ｂ４：接触端子（合体用機体フレーム）、ｂ５：合体用制御部、ｂ６：受信機（合体用機体フレーム）、ｂ７：フライトコントローラ（合体用機体フレーム）、ｂ８：バッテリー（合体用機体フレーム）、ｂ９：伝送路（合体用機体フレーム）、ｃ，ｄ，ｅ：ローターが配置されている円周、Ｆ：前部２個のマルチコプター、Ｂ：後部２個のマルチコプター、Ｒ：右部２個のマルチコプター、Ｌ：左部２個のマルチコプター、２ａ，２ｂ：合体型マルチコプターの他の例
【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】
2019131155.tif 000009
【図８】
2019131155.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年2月4日(2018.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図３は、図1に示したマルチコプター１を複数結合させる合体用機体フレームｂ１を示す図である。合体用機体フレームｂ１には、複数のマルチコプター１と結合するための嵌合部ｂ２が形成されている。この嵌合部ｂ２は、マルチコプター1と機械的に結合するだけでなく電気的にも結合するために、接触端子ｂ４を有するコネクタｂ３を備えている。また、合体用機体フレームｂ1は、この合体用機体フレームｂ1のほぼ重心の位置に、複数のマルチコプター1が結合された形態に応じた制御手段（以下、合体用制御部（合体型マルチコプター制御部）ｂ５と称す）を備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
１：マルチコプター、ａ1-ｒ：右回転のローター、ａ1-l：左回転のローター、ａ２：制御部、ａ３：受信機、ａ４：フライトコントローラ、ａ５：バッテリー、ａ６：接触端子、ａ７：スピードコントローラ、ａ８：伝送路、ａ９：空間、ｆ：前部２個のローター、  ｂ：後部２個のローター、ｒ：右部２個のローター、１e：左部２個のローター、２：合体型マルチコプター、ｂ1：合体用機体フレーム、ｂ２：嵌合部、ｂ３：コネクタ、ｂ４：接触端子（合体用機体フレーム）、ｂ５：合体用制御部（合体型マルチコプター制御部）、ｂ６：受信機（合体用機体フレーム）、ｂ７：フライトコントローラ（合体用機体フレーム）、ｂ８：バッテリー（合体用機体フレーム）、ｂ９：伝送路（合体用機体フレーム）、ｃ，ｄ，ｅ：ローターが配置されている円周、Ｆ：前部２個のマルチコプター、Ｂ：後部２個のマルチコプター、Ｒ：右部２個のマルチコプター、Ｌ：左部２個のマルチコプター、２ａ，２ｂ：合体型マルチコプターの他の例