(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な飛行距離を有して、落下時の安全対策を施した上で、物品の運送を可能とする無人飛行体を提供する。【解決手段】本発明の無人飛行体１は、飛行体本体２と、飛行体本体に実装される複数の回転翼３と、飛行体本体の側面に実装される主翼４と、飛行体本体の後尾に実装される尾翼５と、回転翼を回転させる駆動部６と、駆動部の動力源７と、各要素の少なくとも一つを制御する制御部８と、を備える。【選択図】図２
2019018623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体本体と、
前記飛行体本体に実装される複数の回転翼と、
前記飛行体本体の側面に実装される主翼と、
前記飛行体本体の後尾に実装される尾翼と、
前記回転翼を回転させる駆動部と、
前記駆動部の動力源と、
各要素の少なくとも一つを制御する制御部と、を備える、無人飛行体。
【請求項２】
前記動力源は、充電可能な蓄電池である、請求項１記載の無人飛行体。
【請求項３】
前記回転翼は、飛行状態の変化に伴って、水平面に対してその向きを変化可能である、請求項１または２記載の無人飛行体。
【請求項４】
前記回転翼は、前記無人飛行体の離陸、着陸および飛行を動作させ、
前記主翼および前記尾翼は、前記無人飛行体の飛行および滑空を動作させる、請求項１から３のいずれか記載の無人飛行体。
【請求項５】
前記複数の回転翼のそれぞれは、交差角度をもって連結される複数のプロペラを有する、請求項１から４のいずれか記載の無人飛行体。
【請求項６】
前記飛行体本体は、前記主翼を基準として、前方の重量比率が後方の重量比率よりも大きい、請求項５記載の無人飛行体。
【請求項７】
前記複数の回転翼の少なくとも一つが停止もしくは異常減速する場合（以下、「異常事態」という）には、
前記制御部は、前記複数の回転翼の全てを停止させる、請求項１から６のいずれか記載の無人飛行体。
【請求項８】
前記複数の回転翼の全てが停止した場合には、前記主翼および前記尾翼による滑空降下が行われる、請求項７記載の無人飛行体。
【請求項９】
前記制御部は、前記異常事態となる場合には、前記主翼および前記尾翼の角度を調整し、前記無人飛行体を、所定の避難場所に誘導不時着させる、請求項７または８記載の無人飛行体。
【請求項１０】
前記尾翼はエレベーターを有し、前記制御部は、当該エレベーターの角度を調整することで、避難場所への誘導精度を向上させる、請求項９記載の無人飛行体。
【請求項１１】
前記飛行体本体は、荷物を装着できる装着部を有し、荷物を装着した状態で飛行する、請求項１から１０のいずれか記載の無人飛行体。
【請求項１２】
前記無人飛行体は、前記荷物を運送する運送システムにおいて使用される、請求項１から１１のいずれか記載の無人飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるドローンのように無人で飛行すると共に飛行能力と安全性を高めた無人飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国を始めとした先進国では、高齢化が急速に進んでいる。加えて、都市部への人口集中による過疎地域の増加や、地域的な高齢者の偏在などの年齢と人口の地域によるアンバランスが生じている。加えて、人口総数の減少なども生じている。
【０００３】
このように都市部と地方部とでの人口格差や発展格差が広がっている現状がある。このような人口格差や発展格差が広がることで、地方においては、鉄道、道路、高速道路などの交通インフラの整備も途上となり、既存の交通インフラのメンテナンスも追いついていかなくなる現状がある。また、地方においては、商店の数や密度も低く、地方の居住者が買い物をすることが難しくなっていく状況がある。
【０００４】
特に、地方の居住者は、都市部の居住者に比べて高齢化が進んでおり、自身で車を運転して遠くの商店や量販店に買い物に行くことも難しい。もちろん、高齢者以外であっても、地方においては、様々な商品を入手することが難しく、自身で商店や量販店で希望の商品の全てを購入することが難しい現状がある。
【０００５】
もちろん、都市部においても法人や個人による商品購入が、次第に難しくなっていく状況もある。特定種類の商店の減少や、人口集中による交通混雑などで、購入における手間がかかるなどがあるからである。
【０００６】
このような商店や量販店に赴いて商品を購入する対面購入が難しくなっていることで、いわゆるインターネットなどを用いた通信販売が活況となっている。多数の異なる商店を集めた通信販売のインターネットサイトや、個別商店による通信販売のインターネットサイトなど、様々な通信販売サイトが興隆している。都市部はもとより地方における消費者は、必要なものから欲しいものまで、このような通信販売サイトから購入するようになっている。この通信販売サイトでの商品購入は、年々増加しており、これは日本のみならず、全世界的な流れである。
【０００７】
通信販売においては、消費者は購入をし、供給者は運送によって商品を届ける。すなわち、通信販売では供給者による商品運送が必須となる。商品運送は、貨物列車なども使われるが、その多くは宅配便と呼ばれる車両運送である（トラック運送、小型トラックやトラックの分類に入らない走行車両での運送も含む）。多くの車両運送が、通信販売の増加に合わせて増加している。
【０００８】
しかしながら、我が国においては労働人口の減少に伴い、車両運送を担うドライバーや作業者が不足してきている現状がある。不足に伴い、消費者が望むすべての商品の運送が難しくなっている。特に地方においては、運送距離が長くなるのに対して、運送密度が低く、採算や労働量の問題から車両運送でのカバーが難しくなってきている。当然に、ドライバーや作業者の担い手も少ない。
【０００９】
上述したように、地方においては、交通インフラの遅れや整備の不十分さもあり、車両配送が難しくなっていることもある。道路が狭かったり舗装が不十分であるなど、車両の通行が難しいことがあるからである。また、地方においては、災害時などに道路の寸断などによって車両交通が更に困難になることもある。
【００１０】
このため、近年では、いわゆるドローンと呼ばれるプロペラで飛行する無人飛行物体を、商品等の運送に用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような無人飛行物体は、プロペラを有しており、実装されたプログラムに基づくルートを飛行する。この飛行物体に商品を取り付けて消費者の元へ運送することが考えられている。
【００１１】
また、無人飛行物体の技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１６−１５３３３７号公報
【特許文献２】特開２０１６−２０２５２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
特許文献１は、配送車１００に配達すべき荷物と共にドローン２１０を搭載して宅配する。この配送車には天井に離着陸スペースと荷物出庫口を有し、且つこの荷物出庫口への荷物供給手段を有し、荷物を受け取ったドローンが宅配邸まで飛行して宅配を行う。一定地区でこのドローンによる宅配を終えると、配送車がドローンと共に他の地区に移動し、更なる宅配を行うドローンを使った配送システムを開示する。
【００１４】
特許文献２は、ドローンと、散骨装置を備えて、遠隔操作されたドローンが飛行して収納された遺灰を散骨する散骨用ドローンを開示する。
【００１５】
特許文献１は、配送車を一定の場所まで移動させたうえで、その場所からドローンを離陸させて荷物を配送する技術を開示している。配送車を基地局のようにすることで、ドローンの飛行必要距離を減少させて、荷物の配送を容易にすることを目的としている。
【００１６】
しかしながら、特許文献１に開示されるドローンは、近年流通している複数のプロペラを備えて離陸、飛行、着陸を行う。プロペラだけで飛行するので、その飛行距離や飛行能力に限界がある。配送車を用いることで、飛行距離を小さくしたとしても、飛行距離が不十分である。特に、地方においては、配送先が離れていることがあり、十分な飛行距離が無いと配送の実現が難しい。また、上述したように地方ではそもそも道路などのインフラが悪いので、配送車による近接にも限界がある。
【００１７】
このため、荷物を必要な場所へ確実に運ぶことが難しい問題がある。
【００１８】
特許文献２のドローンも、同じ構造であるので、十分な飛行距離をもって運搬することが確実ではない問題がある。
【００１９】
加えて、特許文献１、２のドローンおよびこれを用いた荷物の配送では、ドローンにおける不測の事態における落下の問題がある。ドローンは、航空法上、飛行機の飛行高度より低い高度（一例として、高度１５０ｍ以下）を飛行することが多い。飛行空間には、民家、建造物、人などがあり、そのすぐ上をドローンが飛行することになる。
【００２０】
飛行高度が低いことは、風などの影響を簡単に受けて、飛行状態がアンバランスとなって落下する可能性が高いことに繋がる。また、低い飛行高度から落下することで、即座に落下してしまい、下にいる人がよけることは困難である問題がある。もちろん、落下による事故や怪我の心配もある。
【００２１】
ドローンは、充電された蓄電池によって飛行するが、電力切れによって落下する可能性もある。この場合にも、落下による事故や怪我の問題がある。
【００２２】
プロペラのみの飛行物体は、落下すると、水平方向にはほとんど移動できず、落下開始時の場所と大差ない場所に落下してしまう。上述のように低い飛行高度であるので、水平方向の移動はほとんどない。このため、落下状態となったドローンを、プログラム制御して避難場所に誘導することも困難である。
【００２３】
また、落下の危険性や住民の安心感を考慮して、河川上を基本的な飛行ルートとして飛行させる場合でも、落下状態になると避難場所への誘導が困難であり、危険性が残る。
【００２４】
以上のように、特許文献１、２のような従来技術では次のような問題があった。
【００２５】
（問題１）飛行距離や飛行能力が不十分で、長い飛行距離を必要とする地域での運送に使用するには不十分である。
【００２６】
（問題２）プロペラのみで飛行等を行うドローンでは、落下時の危険性を解消することができない問題がある。
【００２７】
本発明は、これらの課題に鑑み、十分な飛行距離を有して、落下時の安全対策を施した上で、物品の運送を可能とする無人飛行体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題に鑑み、本発明の無人飛行体は、飛行体本体と、
飛行体本体に実装される複数の回転翼と、
飛行体本体の側面に実装される主翼と、
飛行体本体の後尾に実装される尾翼と、
回転翼を回転させる駆動部と、
駆動部の動力源と、
各要素の少なくとも一つを制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の無人飛行体は、プロペラに加えて、主翼と尾翼を備えた構造を有することで、垂直離着陸と滑空能力による飛行との両立を実現できる。また、翼による浮力と滑空能力によって、従来技術と同じエネルギー量で、長い飛行可能距離を実現できる。
【００３０】
また、主翼および尾翼を有することで、いわゆる飛行機やグライダーと同じような飛行態様を実現できる。この結果、種々のトラブルでプロペラが停止して落下状態となる場合でも、地上への落下までに一定の水平飛行ができ、墜落ではなく不時着を実現できる。この水平方向への移動を伴った不時着の実現により、不測の落下状態においても、避難場所に誘導されて地上被害を防止することができる。
【００３１】
以上のような利点により、危険性や安心感における懸念から導入の進みにくい、無人飛行体による荷物の運搬システムを実現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１における無人飛行体による運送地域を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１における無人飛行体の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１における角度を変化させた回転翼の無人飛行体の斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態１における角度を変化させた回転翼の無人飛行体の斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態１における飛行ルートと避難場所を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の第１の発明に係る無人飛行体は、飛行体本体と、
飛行体本体に実装される複数の回転翼と、
飛行体本体の側面に実装される主翼と、
飛行体本体の後尾に実装される尾翼と、
回転翼を回転させる駆動部と、
駆動部の動力源と、
各要素の少なくとも一つを制御する制御部と、を備える。
【００３４】
この構成により、回転翼で無人飛行体が通常運行しつつも、回転翼に異常が生じた場合には、滑空能力を用いて、避難場所に着陸することができる。結果として、輸送能力と安全性を両立させることができる。
【００３５】
本発明の第２の発明に係る無人飛行体では、第１の発明に加えて、動力源は、充電可能な蓄電池である。
【００３６】
この構成により、無人飛行体としての飛行が可能となる。
【００３７】
本発明の第３の発明に係る無人飛行体では、第１または第２の発明に加えて、回転翼は、飛行状態の変化に伴って、水平面に対してその向きを変化可能である。
【００３８】
この構成により、垂直での離着陸に加えて、水平飛行も可能となる。
【００３９】
本発明の第４の発明に係る無人飛行体では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、回転翼は、無人飛行体の離陸、着陸および飛行を動作させ、主翼および尾翼は、無人飛行体の飛行および滑空を動作させる。
【００４０】
この構成により、回転翼に異常が生じた場合には、安全な対応を実現できる。
【００４１】
本発明の第５の発明に係る無人飛行体では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、複数の回転翼のそれぞれは、交差角度をもって連結される複数のプロペラを有する。
【００４２】
この構成により、回転翼による揚力が高まる。
【００４３】
本発明の第６の発明に係る無人飛行体では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、飛行体本体は、主翼を基準として、前方の重量比率が後方の重量比率よりも大きい。
【００４４】
この構成により、滑空時の姿勢を安定させやすくなる。
【００４５】
本発明の第７の発明に係る無人飛行体では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、複数の回転翼の少なくとも一つが停止もしくは異常減速する場合（以下、「異常事態」という）には、制御部は、複数の回転翼の全てを停止させる。
【００４６】
この構成により、滑空状態への以降が確実にできる。
【００４７】
本発明の第８の発明に係る無人飛行体では、第７の発明に加えて、複数の回転翼の全てが停止した場合には、主翼および尾翼による滑空降下が行われる。
【００４８】
この構成により、滑空および避難場所への移動が確実にできる。
【００４９】
本発明の第９の発明に係る無人飛行体では、第７または第８の発明に加えて、制御部は、異常事態となる場合には、主翼および尾翼の角度を調整し、無人飛行体を、所定の避難場所に誘導不時着させる。
【００５０】
この構成により、避難場所への滑空が実現できる。
【００５１】
本発明の第１０の発明に係る無人飛行体では、第９の発明に加えて、尾翼はエレベーターを有し、制御部は、当該エレベーターの角度を調整することで、避難場所への誘導精度を向上させる。
【００５２】
この構成により、無人飛行体の詳細な滑空制御が可能となる。
【００５３】
本発明の第１１の発明に係る無人飛行体では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、飛行体本体は、荷物を装着できる装着部を有し、荷物を装着した状態で飛行する。
【００５４】
この構成により、荷物を運送できる。
【００５５】
本発明の第１２の発明に係る無人飛行体では、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、無人飛行体は、荷物を運送する運送システムにおいて使用される。
【００５６】
この構成により、地方や交通インフラ整備の悪い地域での無人運送が実現できる。
【００５７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００５８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における無人飛行体による運送地域を示す模式図である。無人飛行体は、通信販売で購入された商品や災害時の必要物品などの様々な物品を運送する。図１は、例えば、交通インフラの整備が遅れているか劣化し始めている地方である。このような地域１００では、買い物が困難となっていたりして、これらの困難者が通信販売により商品を購入することがある。あるいは、地域１００が災害によって寸断されて、外部からの流通が滞ることがある。
【００５９】
もちろん、これら以外においても地域１００において、物品の運送が必要となることは、様々な状況で生じうる。
【００６０】
地域１００において住宅１０２が存在しており、住宅１０２が物品の運送先となる。もちろん、住宅以外の事業所やオフィスなども、運送先となる。無人飛行体の基地としての発着場１０１が地域１００に備わっていてもよい。また、地域１００は、様々な地形や地理条件を有しているが、河川１０３が備わっていることが多い。河川沿いに集落や町が発展することが多いからである。
【００６１】
無人飛行体は、例えば、この河川１０３沿いに飛行することも好適である。民家や道路などの生活圏の上空を飛行するよりも、安心感が高まるからである。
【００６２】
図１は、運送地域としての一例であり、図１に示される地理的条件以外の地域においても、本発明の無人飛行体が運送を行うことでもよい。本発明の無人飛行体は、このような地域での物品の運送を担う。
【００６３】
（無人飛行体）
図２は、本発明の実施の形態１における無人飛行体の斜視図である。図２に示される無人飛行体１は、一例としての態様を示しており、本明細書で説明される要素や特徴を有していれば、図２に示される態様に限られない。
【００６４】
無人飛行体１は、飛行体本体２、複数の回転翼３、主翼４、尾翼５、駆動部６、動力源７、制御部８と、を備える。
【００６５】
飛行体本体２は、無人飛行体１の機体となる。飛行体本体２に必要な要素が格納され、また主翼４や回転翼３などが、飛行体本体２に取り付けられる。飛行体本体２がいわゆる飛行機の胴体に相当する。無人飛行体１が、飛行体本体２を有することで、全体の飛行能力や着陸能力などを向上させることができる。また、運送する物品を収容することもでき、物品の無人運送を容易にできる。
【００６６】
回転翼３は、回転によって、無人飛行体１に浮力を与えて離陸と飛行を実現する。いわゆる従来技術のプロペラ式ドローンやヘリコプターのプロペラと同じ原理で、浮力と飛行能力を実現する。図２では、４カ所に４つの回転翼３が備わっているが、この位置や個数に限られるものではない。
【００６７】
また、回転翼３は、離着陸時においては、図２に示されるように、飛行体本体２に略平行な回転面を有する。このような略平行な回転面を有することで、上昇および下降を可能とする。この上昇および下降によって、無人飛行体１は、垂直の離着陸ができる。
【００６８】
回転翼３が、水平方向の角度になっているからである。
【００６９】
これに対して、離陸が完了して水平飛行に入る際には、回転翼３の水平面に対する角度は変化できる。図３は、本発明の実施の形態１における角度を変化させた回転翼の無人飛行体の斜視図である。回転翼３は、水平方向から若干前向きに角度を変化させている。この前向きに変化させることで、回転翼３による回転の推進力は上方から前方に向くようになる。
【００７０】
更に、図４のように、回転翼３の角度は変化する。図４は、本発明の実施の形態１における角度を変化させた回転翼の無人飛行体の斜視図である。回転翼３は、前向きになる。飛行体本体２に対して回転面が略垂直となっている。回転翼３が前向きとなることで、回転翼３の回転方向は、飛行体本体２に対して略垂直となる。この結果、回転翼３による推進力は前向きとなり、無人飛行体１は、前方に飛行を行うことができるようになる。
【００７１】
このように、回転翼３が水平面に対する角度を変化させることで、無人飛行体１は、垂直離着陸も水平飛行のいずれも行える。また、無人飛行体１は、主翼４と尾翼５とを備えることで、対空飛行の力が増して、プロペラだけの従来技術の飛行体よりも長時間および長距離の飛行が可能となる。また、後述するような滑空力を得ることができつつも回転翼３のメリットも享受できる。
【００７２】
主翼４は、飛行体本体２の側面に実装される。図２に示されるような態様である。いわゆる航空機のように、機体の側面から主翼が伸びている態様と同様である。主翼４が、飛行体本体２の側面に実装されることで、主翼４は、浮力、離陸力、飛行能力および滑空能力を、無人飛行体１に与えることができる。従来技術の無人飛行体は、プロペラのみを有していたが、これに対して、本発明の無人飛行体１は、飛行体本体２の側面に主翼４を備えている。プロペラからなる回転翼３のみでなく、主翼４が備わっている。
【００７３】
尾翼５は、飛行体本体２の後尾に実装される。図２は、この態様を示している。主翼４と同じく、航空機のような形態である。尾翼５が備わっていることで、無人飛行体１は、浮力、離陸力、飛行能力および滑空能力を持つことができる。また、尾翼５は、無人飛行体１の方向制御や高度制御を実現できる。
【００７４】
駆動部６は、回転翼３を回転させる。例えば、モーターなどが、駆動部６を構成する。無人飛行体１は、駆動部６が、回転翼３を回転させることで、離陸および飛行できる。
【００７５】
動力源７は、駆動部６の動力を供給する。駆動部６がモーターなどの機構であれば、動力源７は蓄電池などである。もちろん、駆動部６が化石燃料を用いるエンジンであれば、動力源７は、この化石燃料を蓄えて供給するタンクであればよい。
【００７６】
制御部８は、各要素、すなわち、飛行体本体２、回転翼３、主翼４、尾翼５、駆動部６および動力源７の少なくとも一つを制御する。この制御によって、飛行体本体１は、離陸、飛行、着陸、不時着などを実現できる。
【００７７】
（高い飛行能力）
図２を用いて上述の通り説明した無人飛行体１は、従来技術と異なり、回転翼３に加えて主翼４、尾翼５を備える。主翼４と尾翼５は、回転翼３の回転によって離陸するときに、その浮力を増加させて離陸能力を高める。
【００７８】
また、回転翼３は、上述のように、離陸時の回転面と飛行時の回転面を変更できる構造を有している。このため、回転翼３によって、垂直に離着陸できると共に、離陸後の飛行において回転翼３による推進力と、主翼４による浮力と滑空能力によって、高い飛行能力を実現することができる。主翼４や尾翼５によって浮力と気流に乗った滑空能力を高めることができるからである。
【００７９】
また、飛行している際に、主翼４や尾翼５があると、空気の層に乗ったり、気流を捕まえたりすることもできる。これらの結果、回転翼３の回転のみでない、長い飛行時間を実現できる。高い飛行能力と長い飛行時間によって、様々な場所で物品を運送することにとって好適である。
【００８０】
また、主翼４および尾翼５があることで、飛行高度、飛行方向、飛行角度などの飛行ルートのコントロール精度が高くなる。特に、飛行方向の切り替え精度が高くなり、安全面を考慮して定められる飛行ルート上を、確実に飛行できる。プロペラのみの従来技術では、方向制御の即応性や可動範囲に限りがあったが、主翼４および尾翼５があることで、即応性と可動範囲の広がりが高まるからである。
【００８１】
図１を用いて説明したように、安全性や安心性の観点から、物品を運送する無人飛行体の飛行ルートは、河川上などになりやすい。河川などは、曲がりくねっていることが多く（地方では特にそうである）、無人飛行体１は、この曲がりくねった河川に沿って飛行することが求められる。
【００８２】
このような場合にも、主翼４および尾翼５が備わっていることで、無人飛行体１は、河川などに沿った細かな飛行ルート上を確実に飛行できるようになる。
【００８３】
このように、本発明の無人飛行体１は、回転翼３に主翼４および尾翼５を備えていることで、（１）垂直での離着陸が可能、（２）高い飛行能力すなわち長い飛行距離が可能、（３）細かな飛行ルートに合わせた方向制御を持った飛行が可能、とのメリットがある。
【００８４】
飛行距離や飛行能力が高いことで、地方における買い物困難者の物品の運送を、確実に実現できるとのメリットも生じる。また、災害時に孤立した地域に様々な物品を運送することもできる。加えて、主翼４と尾翼５による飛行能力の高さによって、重い物品を運送することもできるようになる。
【００８５】
また、上述のように、細かな飛行ルートに合わせた方向制御を持った飛行が可能になることで、安全性や安心感から導入が進みにくかった無人飛行体による物品運送システムを実現することもできるようになる。
【００８６】
（緊急時の不時着）
図１のような飛行ルートを無人飛行体１は飛行して、物品を運送することが求められる。無人飛行体１が問題なく飛行ルートの上空を飛んでいる場合には問題ない。しかしながら、無人飛行体１に種々のトラブルが生じて、飛行を継続できなくなることもある。
【００８７】
たとえば、無人飛行体１の駆動部６が停止することがありえる。駆動部６が停止すると、回転翼３の回転が停止して、飛行を継続できなくなる。あるいは動力源７が蓄電池の場合には、蓄電池の充電が切れることで、やはり回転翼３の回転が停止して、飛行を継続できなくなることもある。あるいは、乱気流やその他の外部要因で飛行が継続できなくなることもある。
【００８８】
このような場合には、従来技術のプロペラだけの無人飛行体では、プロペラ停止に伴って、そのまま落下する状況が生じていた。当然に、落下することは危険である。飛行ルートが制御されていても、確実にその通りとは限らず、人の上に落下することもあり得るからである。
【００８９】
本発明の無人飛行体１は、回転翼３以外に主翼４と尾翼５を備えている。主翼４および尾翼５は、無人飛行体１に滑空能力を与える。回転翼３が停止して、動力による推進力が消失しても、主翼４と尾翼５による滑空能力で、垂直落下するのではなく、一定の距離を水平方向に移動することができる。実際には、斜めに高度を下げながら水平方向に移動できる。
【００９０】
回転翼３が停止されても、主翼４および尾翼５が備わっていることで得られる浮力や滑空力によって、滑空降下して、いきなりの墜落が生じない。滑空降下によって安全な場所に不時着させることもできる。
【００９１】
ここで、後述するように、主翼４はエルロンの機構を備えている。尾翼５は、エレベーターやラダーなどの機構を備えている。制御部８が、これらの機構を制御することで、この滑空降下や不時着を適切に制御できる。
【００９２】
なお、異常事態の原因として蓄電池の電力切れがありえる。このような場合に備えて、主翼４や尾翼５（上記のエルロン、エレベーター、ラダーなどの機構も含めて）を制御するための、非常用電源を更に備えていることも好適である。非常用電源により、異常事態の原因が蓄電池の電力切れであっても、適切な滑空降下や不時着の制御を行えるからである。
【００９３】
回転翼３が停止しても、水平方向に移動が可能であることで、無人飛行体１は、墜落や落下ではなく、不時着をすることができる。例えば、図５のように、飛行ルートにおいては避難場所１１０が設けられておいてもよい。無人飛行体１が飛行停止状態となった場合には、飛行停止となった位置から避難場所１１０に不時着することもできる。
【００９４】
図５は、本発明の実施の形態１における飛行ルートと避難場所を示す模式図である。
【００９５】
飛行停止となっても、主翼４と尾翼５によって水平方向の滑空が可能である。これは、エンジンの無いグライダーなどと同じである。主翼４による浮力で滑空しつつ、主翼４と尾翼５とによって移動方向、高度降下角度などが制御できる。
【００９６】
滑空能力によって滑空している間に、移動方向や降下角度などが制御されれば、停止位置の真下ではなく、避難場所１１０に不時着することができる。
避難場所１１０は、予め設置されている安全地帯であるので、この場所に不時着できれば、安全である。あるいは、避難場所１１０が設置されていなくても、人や人家などの安全に問題の無い広場に、不時着することもできる。水平方向の滑空能力があることで、このような安全地帯への不時着が可能となり、種々の原因で飛行停止となる場合でも、無人飛行体１は、安全性を維持できる。
【００９７】
制御部８は、飛行停止の際に次のように無人飛行体１を制御する。
【００９８】
（その１）
無人飛行体１は、複数の回転翼３を備える。この複数の回転翼３の内、少なくとも一つが何らかの原因で停止することがある。停止の理由は、上述したように動力源７の停止や外部要因などである。
【００９９】
（その２）
複数の回転翼３の少なくとも一つが停止もしくは異常減速したことを検出した制御部８は、残りの回転翼３を停止させる。停止もしくは異常減速（以下、必要に応じて「異常事態」という）の回転翼３が生じた場合には、制御部８は、全ての回転翼３の回転を停止させる。この制御により、回転翼３のいずれかに異常事態が生じた場合には、全ての回転翼３が回転を停止する。
【０１００】
すべての回転翼３の回転が停止することで、アンバランスな飛行や浮力となってしまうことが防止されて、後は、主翼４と尾翼５による滑空の役割に確実にバトンタッチできる。
【０１０１】
（その３）
すべての回転翼３が停止すると、主翼４および尾翼５とによって、無人飛行体１は、滑空降下する。すなわち、滑空能力によって飛行しつつ、推進力の低下と共に降下していく。この滑空降下は、地面に向けて斜めに下がっていく態様である。こうして、落下や墜落ではなく、不時着できる。
【０１０２】
（その４）
制御部８は、複数の回転翼３の回転をすべて停止した後で、主翼４や尾翼５を制御して、無人飛行体１を目的とする避難場所１１０に誘導する。例えば、制御部８は、異常事態となって回転翼３を停止させた場合には、主翼４および尾翼５の角度を調整する。この調整によって、無人飛行体１の滑空降下する際の、移動方向や降下角度が制御できる。
【０１０３】
制御部８のこれらの調整によって、無人飛行体１は、異常事態が発生した位置から、避難場所１１０に誘導される。例えば、主翼４の角度を上側に向けると、滑空降下する角度が滑らかになり、異常事態の発生位置から避難場所１１０までが遠い場合でも、避難場所１１０に到達しやすくなる。逆に、主翼４の角度を下向きにすれば、滑空降下する角度が大きくなり、異常事態の発生位置から避難場所１１０までが近い場合に、避難場所１１０に到達しやすくなる。
【０１０４】
また、異常事態の発生した位置と避難場所１１０とが、飛行方向の角度と異なる場合にある。この場合には、制御部８は尾翼５の角度を調整する。この角度調整によって、無人飛行体１は、それまでの飛行角度を変えて、避難場所１１０に向けて滑空落下できる。この結果、無人飛行体１は、安全である避難場所１１０に不時着できる。
【０１０５】
あるいは、尾翼５は、エレベーターやラダーを有することもある。また、主翼４は、エルロンを機構として有することがある。これらエレベーター、ラダー、エルロンのそれぞれの機構は、無人飛行体１の姿勢や角度を制御できる。制御部８は、これらを異常事態の場合に制御して、適切な位置に不時着させることができる。
【０１０６】
制御部８は、エレベーター、ラダー、エルロンの角度を調整することができる。この調整によって、無人飛行体１の滑空降下の角度や姿勢を制御でき、避難場所１１０に精度よく誘導することができる。
【０１０７】
制御部８が、主翼４や尾翼５（あるいはエレベーターなどの機構）を制御することで、無人飛行体１は、適切な避難場所１１０に不時着することができるようになる。例えば、主翼４の角度が上側に向くと、滑空降下する角度が大きくなり（滑空降下率が高くなり）、近い位置にある避難場所１１０に無人飛行体１を不時着させやすくできる。
【０１０８】
逆に、制御部８が主翼４の向きを下向きにすれば、滑空降下する角度が小さくなり（滑空速度が速くなり揚力が増して）、遠い位置にある避難場所１１０に無人飛行体１を不時着させやすくなる。
【０１０９】
このような処理手順で、回転翼３が停止したり異常減速などする異常事態の場合に、無人飛行体１は、その位置で落下したり、人や人家などに悪影響を及ぼす位置に墜落することなく、避難場所１１０のような安全の確保された場所に不時着できる。
【０１１０】
このように異常事態などの場合でも、安全な場所に不時着できることで、無人飛行体１による物品の運送が安全に行える。結果として、無人飛行体１による物品の運送を社会インフラとして採用することができるようになる。
【０１１１】
次に、各部の詳細について説明する。
【０１１２】
（飛行体本体）
飛行体本体２は、無人飛行体１の基本骨格となる。図２に示されるように、飛行機の機材の本体部分のような要素である。
【０１１３】
飛行体本体２は、回転翼３の実装もできると共に、主翼４や尾翼５の実装もできる。これらが実装されて、飛行体本体２が、無人飛行体１の基本骨格として離陸や飛行を行う。
【０１１４】
また、動力源７や制御部８などは、飛行体本体２に格納される。動力源７が蓄電池である場合には、この蓄電池とこれに必要な要素は、飛行体本体２に格納される。また、制御部８は、プロセッサ、電子回路および記憶されるコンピュータープログラムなどで構成される。これらのプロセッサや電子回路などが、飛行体本体２に格納される。
【０１１５】
また、飛行体本体２は、運送する物品である荷物を装着できる装着部や格納できる格納部を備える。この結果、無人飛行体１は、荷物を運送するための飛行ができる。
【０１１６】
（回転翼）
複数の回転翼３は、回転によって、無人飛行体１を離陸、飛行、着陸させる。このとき、複数の回転翼３が飛行体本体２に略平行に回転できることで、無人飛行体１は、垂直に離着陸できる。ここで、回転翼３の角度は変化でき、回転面も変化できる。この変化によって、離着陸と飛行とをつなげることができる。
【０１１７】
また、複数の回転翼３が設けられることで、浮力が大きくでき、離陸や飛行力が高まる。また、図２のように、４カ所に回転翼３が設けられることで、全体の安定性が高まるメリットもある。飛行中は、飛行体本体２は、水平かこれに近い角度をもっていることが好ましい。このため、４カ所の回転翼３が設けられることでバランスがよくなり、飛行体本体２は、飛行中にその姿勢を安定させることができる。
【０１１８】
このように回転翼３は、無人飛行体１の離陸、着陸および飛行を動作させる。
【０１１９】
また、複数の回転翼３のそれぞれは、交差角度をもって連結される複数のプロペラ３１を備えることも好適である。図２においては、回転翼３のそれぞれが、複数のプロペラ３１を備えている。また複数のプロペラ３１同士は、交差角度を持っており、重複していない。プロペラとしては二重反転プロペラであることも好適である。
【０１２０】
このように、交差角度をもった複数のプロペラであることで、浮力や飛行力が高まる。また、飛行時の安定性が高まるメリットもある。
【０１２１】
（主翼４、尾翼５）
主翼４および尾翼５は、飛行体本体２に実装される。図２のように、航空機材のように、飛行体本体２の側面から主翼４が突出する。飛行体本体２の後尾に、尾翼５が実装される。これらの結果、主翼４と尾翼５とは、飛行体本体２と一体状態となる。
【０１２２】
主翼４は、飛行体本体２の側面のそれぞれから突出している形態である。この突出によって、上昇して飛行している無人飛行体１に、主翼４は、浮力と滑空能力を与えることができる。これは回転翼３による推進力が働いていない状態でも同じである。
【０１２３】
尾翼５も、飛行体本体２の後尾に実装されていることで、浮力と滑空能力を与えることができる。加えて、尾翼５は、飛行体本体２の姿勢の安定制御を実現できる。上述したように、回転翼３が停止した後で、滑空降下する際には、飛行体本体２は、尾翼５によってその姿勢が安定させられる。
【０１２４】
このように主翼４と尾翼５は、無人飛行体１の飛行および滑空を動作させる。
【０１２５】
また、主翼４と尾翼５は、無人飛行体１の姿勢を安定させることに加えて、滑空時の角度を調整できる。例えば、異常事態の際には、無人飛行体１は、滑空降下する。このとき、滑空降下する方向や降下角度を、主翼４および尾翼５が調整できる。
【０１２６】
主翼４は、飛行体本体２と同様の素材で形成されればよい。あるいは、別の素材であって、軽量かつ浮力を得やすい素材で形成されればよい。尾翼５も、飛行体本体２と同様の素材で形成されればよく、あるいは、別の素材であって計量かつ強度に優れた素材で形成されればよい。
【０１２７】
主翼４および尾翼５のそれぞれは、その一部の角度や位置を変更できるような構造を有することも好適である。例えば、尾翼５の後方が左右に動く構造を持つ部位を有している。あるいは、主翼４の後方が上下に動く構造を持つ部位を有している、などである。既述した尾翼５のエレベーターも同様である。
【０１２８】
このような一部が角度などを変更できるような構造を持っていることで、飛行中の方向制御を行ったり、飛行中の飛行能力の向上を実現したりすることができる。あるいは、滑空降下中の角度や移動距離を制御することができる。
【０１２９】
以上のように、主翼４と尾翼５は、飛行中の種々の制御に加えて、異常事態が発生した場合の滑空降下での種々の制御を実現することができる。
【０１３０】
（駆動部）
駆動部６は、回転翼３を回転させる。回転を実現するので、いわゆるモーターなどが、駆動部６に用いられれば良い。モーターを有する駆動部６は、電力で動作すればよく、電力を受けた駆動部６が回転力を生じ、この回転力が回転翼３を回転させればよい。
【０１３１】
駆動部６は、図２に示されるように、複数の回転翼３のそれぞれに設けられてもよいし、複数の回転翼３の全体を駆動するように設けられてもよい。後者の場合には、駆動部６の数よりも回転翼３の数が多く、一つの駆動部３が複数の回転翼３を回転させる。効率性や同期性が高くなるメリットがある。
【０１３２】
駆動部６は、動力源７からの動力を受けて、動作する。
【０１３３】
（動力源）
動力源７は、駆動部６を駆動するエネルギーを与える。例えば、駆動部６がモーターであって電力で動作する場合には、動力源７は、蓄電池などである。蓄電池である場合には、充電可能な蓄電池である。この結果、充電を繰り返せば、無人飛行体１は、都度ごとに飛行を行うことができる。もちろん、駆動部６が化石燃料を用いるエンジンであれば、動力源７は、この化石燃料を蓄えて供給するタンクであればよい。
【０１３４】
（制御部）
制御部８は、各要素を制御する。例えば、離陸時には、駆動部６を制御して、回転翼３の回転を動作させる。飛行時には、回転翼３の回転数の増減を制御する。あるいは、異常事態の発生時には、主翼４および尾翼５を制御する。これらの角度やエレベーターなどの角度制御である。
【０１３５】
また着陸時には、回転翼３の回転数を制御して、適切に着陸を行わせる。
【０１３６】
すなわち、制御部８は、離陸、飛行、着陸といった清浄動作を制御すると共に、異常事態での不時着も制御する。また、制御部８は、予め組み込まれたプログラムに従って動作してもよいし、これに加えて、外部からの操縦に従って動作してもよい。外部からの操縦としては、無線通信によるものがあり、制御部８は、この無線操縦の命令信号を受けて動作する。これらの動作によって、制御部８は、所望の飛行ルートを飛行して、物品を運送できる。
【０１３７】
以上のように、実施の形態１における無人飛行体１は、高い飛行能力を実現しつつ、異常事態においては、即座に落下等するのではなく、安全な場所まで移動して不時着することができる。また、無人飛行体１は、垂直離着陸ができるので、滑走路を不要とできる。一方で、回転翼３の角度変化と主翼４などとの組み合わせで、長い飛行距離を飛行することもできる。この点で、運送能力が高まる。
【０１３８】
なお、異常事態の原因として蓄電池の電力切れがありえる。このような場合に備えて、主翼４や尾翼５（上記のエルロン、エレベーター、ラダーなどの機構も含めて）を制御するための、非常用電源を更に備えていることも好適である。非常用電源により、異常事態の原因が蓄電池の電力切れであっても、適切な滑空降下や不時着の制御を行えるからである。
【０１３９】
（実施の形態２）
【０１４０】
次に、実施の形態２について説明する。
（重量比率）
飛行体本体２は、主翼４を基準として、前方の重量比率が後方の重量比率よりも大きいことも好適である。すなわち、いわゆるノーズダウンの重量比率である。主翼を基準として、自然に放置すると、機首が前に倒れる態様である。
【０１４１】
このような態様であることで、異常事態が発生した場合には、無人飛行体１は、前方に向けて滑空降下できる。前方に向けて降下していくように滑空降下できることで、安全地帯への不時着誘導がより容易になる。
【０１４２】
（異常事態での避難場所の検出）
制御部８は、回転翼３の回転を制御する（駆動部６の制御を介して制御する）。このため、複数の回転翼３の少なくとも一部が、停止あるいは異常減速となることを把握できる。この把握によって、制御部８は、異常事態の発生を検出できる。
【０１４３】
制御部８は、異常事態を検出する場合には、全ての回転翼３の回転を強制的に停止させる。この強制的な停止によって、主翼４と尾翼５による滑空降下に移行させることができる。
【０１４４】
このとき、制御部８は、飛行ルート上にある避難場所１１０に、異常事態となった無人飛行体１を誘導する。制御部８は、いわゆる位置測位機能を有しており、異常事態となった位置を検出できる。この異常事態となった位置と避難場所１１０との位置関係を計算する。この計算結果に基づいて、制御部８は、異常事態となった無人飛行体１を、避難場所１１０まで誘導する。
【０１４５】
この誘導においては、実施の形態１において説明したように、制御部８は、主翼４や尾翼５の角度を調整することで実現する。異常事態となったところで、制御部８は、全ての回転翼３を強制的に停止させるので、無人飛行体１は、主翼４および尾翼５のみによる滑空状態となっている。このため、制御部８が、主翼４および尾翼５の角度を調整することだけで、異常事態となった無人飛行体１を、避難場所１１０に誘導できる。
【０１４６】
もちろん、既述したように、主翼４にエレベーターが備わっていれば、制御部８はこれも制御して、避難場所１１０へ誘導できる。
【０１４７】
制御部８は、異常事態の発生位置と最適な避難場所１１０との位置関係を計算して、これに合わせて無人飛行体１を避難場所１１０に誘導できる。
【０１４８】
（無人飛行体の用途）
実施の形態１，２で説明した無人飛行体１は、荷物などの運送システムにおいて使用される。通信販売の増加や買い物困難者の増加などに伴って、様々な物品の運送が必要となってきている。このとき、交通インフラの不足や作業員の不足などによって、運送が不十分となっている現状もある。
【０１４９】
無人飛行体１は、このような運送が難しくなっている場所において、荷物などの物品を運送できる。また、実施の形態１、２で説明したように、異常事態が発生する場合でも、安全な避難場所１１０に不時着できる能力を有することで、安全および安心が高まる。
【０１５０】
結果として、無人飛行体１を用いた物品の運送システムに採用ができ、その普及が高まるメリットがある。
【０１５１】
以上、実施の形態２の無人飛行体１は、高い安全性を実現できる。
【０１５２】
（実施の形態３）
無人飛行体の制御の詳細について、実施の形態３で説明する。
【０１５３】
無人飛行体１は、スピードを上げることで、揚力を得て上昇する。逆にスピードを下げれば揚力が下がり、高度が下がる。無人飛行体１は、このスピードの調整によって高度を変化させることができる。ここで、尾翼５には水平尾翼が設けられており、この水平尾翼には、エレベーターが設けられる。
【０１５４】
このエレベーターを上向きにすると機首が上がり、エレベーターを下向きにすると機首が下がる。
【０１５５】
また、尾翼５には左右に回動可能なラダーが設けられており、このラダーの回動によって、無人飛行体１の方向を切り替えることができる。
【０１５６】
以上のような主翼４や尾翼５と、これに備わる機構によって、無人飛行体１の高度、速度、向きなどを制御することができる。回転翼３が問題なく動作している場合には、無人飛行体１は、これらの制御を実現できる。
【０１５７】
この制御に基づいて、回転翼３に何らかの問題が生じて停止させて滑空状態となる場合には（実施の形態１，２で説明した通り）、主翼４、尾翼５の制御によって、その着陸位置までの制御が行える。
【０１５８】
例えば、遠くの避難場所１１０へ無人飛行体１を着陸させたい場合には、一番よい滑空比率がでる姿勢を保たせる。この場合にも、水平尾翼のエレベーターや水平尾翼のラダーなどの制御によって実現できる。滑空比率は、降下が１に対して水平方向の移動距離がどの程度であるかで表される。
【０１５９】
逆に近くの避難場所１１０に無人飛行体１を着陸させたい場合には、機首を下げる姿勢によって、実現される。機首を下げるために、水平尾翼のエレベーターを下向きにすればよい。このとき、スピードが高いと着陸時の衝撃が大きくなるので、スピードを抑えるように制御されることが好適である。
【０１６０】
なお、これらの滑空時の避難場所１１０への移動制御は、他の公知の技術が利用されればよい。
【０１６１】
実施の形態１〜３で説明された無人飛行体は一例であり、趣旨を逸脱しない限り、種々の変形も本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１６２】
１    無人飛行体
２    飛行体本体
３    回転翼
３１    プロペラ
４    主翼
５    尾翼
６    駆動部
７    動力源
８    制御部
【図１】
2019018623.tif 000003
【図２】
2019018623.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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