(57)【要約】  高耐久化された一体型バッテリ、負荷支持ボディ、負荷支持ボディ上の２つのアーム、２つのロータを持つ各アーム、負荷支持ボディの上にマウントされた制御モジュール、その制御モジュールの上にマウントされたペイロードモジュール、及び降着装置として構成されるスキッドを含むクワッドロータＵＡＶ。２つのアームは、地上車両使用のための車輪を持つアームと、水上面使用のためのフロート及びプロペラを持つアームと、及び水中使用のためのピッチ制御されたプロペラを持つアームと、交換可能である。制御モジュールは、取り付けられるアームのタイプに依存して、無人航空機、無人地上車両、無人（水）上艇、及び無人潜水艇として動作するように構成される。
2013531573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
様々な任務のために構成される無人機であって、
様々な任務について無人機に対して原動力を提供するに十分なバッテリ容量を持つバッテリモジュールと、ここで、バッテリモジュールは複数の電気接続ポートを持ち、
様々な任務について無人機の操作を制御するように構成される制御システムを含む制御モジュールと、ここで、制御モジュールはバッテリモジュールによって直接的に及び脱着可能に構造的に支持され、また、制御モジュールは複数の接続ポートの第１の接続ポートを介してバッテリモジュールに直接的に及び脱着可能に電気的に接続され、
様々な任務の１又はそれ以上の任務によって無人機を移動させる推進力を提供するように構成されたモータを含む第１の推進モジュールと、を含み、ここで、第１の推進モジュールは複数の接続ポートの第２の接続ポートを介してバッテリモジュールに直接的に及び脱着可能に構造的に接続されることを特徴とする無人機。
【請求項２】
様々な任務の１又はそれ以上の任務によって無人機を移動させる推進力を提供するように構成されたモータを含む第２の推進モジュール、を更に含み、ここで、第２の推進モジュールは複数の接続ポートの第３の接続ポートを介してバッテリモジュールに直接的に及び脱着可能に構造的に接続されることを特徴とする請求項１の無人機。
【請求項３】
第１の推進モジュールが第２の接続ポートを介してバッテリモジュールに電気的に接続され、第２の推進モジュールが第３の接続ポートを介してバッテリモジュールに電気的に接続され、及び、第１及び第２の推進モジュールがバッテリモジュールを介して制御モジュールに電気的に接続されることを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項４】
第１の推進モジュールが、第２の接続ポートに接続される、中央に配置される第１のアームコネクタを備える第１のアームと、及びその第１のアームの対向する両端にある２つの実質的に垂直に向いたプロペラと、を含み、
第２の推進モジュールが、第３の接続ポートに接続される、中央に配置される第２のアームコネクタを備える第２のアームと、その第２のアームの対向する両端にある２つの実質的に垂直に向いたプロペラと、を含むことを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項５】
実質的に垂直に向けられたプロペラの各々が、無人機の先端部によって規定される無人機の前進方向に向かってわずかに傾けられることを特徴とする請求項４の無人機。
【請求項６】
第２の接続ポートが、無人機の先端部にあることを特徴とする請求項５の無人機。
【請求項７】
更に、制御モジュールに構造的に載せられるペイロードを含むとこを特徴とする請求項５の無人機。
【請求項８】
無人機が非ゼロのピッチ角度に向けられるときにペイロードが水平になるように、非ゼロの支持角でペイロードが支持されるように、制御モジュールが構成されることを特徴とする請求項７の無人機。
【請求項９】
第１及び第２の推進モジュールが相互交換可能であり、かつ、非ゼロのピッチ角でホバリングするためプロペラを向けるある角度で、第１及び第２の推進モジュールを構造的に向けるように、第２及び第３の接続ポートが構成されることを特徴とする請求項５の無人機。
【請求項１０】
更に、降着装置を含み、該降着装置は非ゼロピッチ角度で無人機を支持するように構成されることを特徴とする請求項５の無人機。
【請求項１１】
降着装置は、第１の推進モジュールから第２の推進モジュールへと延びる１又はそれ以上の支持構造の発泡体であることを特徴とする請求項１０の無人機。
【請求項１２】
第１の推進モジュールが、第２の接続ポートに接続される中央に配置される第１のコネクタを備える第１のアームと、及びその第１のアームの対向する両端にある２つの車輪と、を含み、
第２の推進モジュールが、第３の接続ポートに接続される中央に配置される第２のコネクタを備える第２のアームと、及びその第２のアームの対向する両端にある２つの車輪と、を含むことを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項１３】
第１の推進モジュールが、第２の接続ポートに接続される中央に配置される第１のコネクタを備える第１のアームと、及びその第１のアームの対向する両端にある２つのフロートと、を含み、
第２の推進モジュールが、第２の接続ポートに接続される中央に配置される第２のコネクタを備える第２のアームと、及びその第２のアームの対向する両端にある２つのフロートと、を含むことを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項１４】
第１の推進モジュールが、第２の接続ポートに接続される中央に配置される第１のコネクタを備える第１のアームと、その第１のアームの対向する両端にある２つのプロペラと、及び、それぞれのプロペラのピッチ角度を独立に制御するように構成された２つのモータと、を含み、
第２の推進モジュールが、第３の接続ポートに接続される中央に配置される第１のコネクタを備える第２のアームと、その第２のアームの対向する両端にある２つのプロペラと、及び、それぞれのプロペラのピッチ角度を独立に制御するように構成された２つのモータと、を含むことを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項１５】
バッテリモジュールが丸い断面を持つことを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項１６】
バッテリモジュールがその第２及び第３の接続ポートの間で長手方向に延び、第１の接続ポートが第２及び第３の接続ポートの間に長手方向に配置され、そして、制御モジュールが第２接続ポートの近く、及び、第３の接続ポートの近くの両方でバッテリモジュールに構造的に付けられることを特徴とする請求項１５の無人機。
【請求項１７】
バッテリモジュールが、楕円形の断面を持つことを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項１８】
バッテリモジュールが、第１の推進モジュール、第２の推進モジュール及び制御モジュールの間の全ての構造的な負荷を実質的に支持することを特徴とする請求項２の無人機。
【請求項１９】
様々な任務のために構成された再構成可能な無人機システムであって、
様々な任務について無人機のための完全な原動力を供給するのに十分な電力容量を持つ電源及び無人機の操作を制御するように構成される制御システムを含むボディと、ここで、ボディは１又はそれ以上のボディコネクタの１セットを含み、
ボディコネクタの１セットに脱着可能に付けられる１又はそれ以上の推進モジュールの第１のセットと、ここで、その第１のセットの推進モジュールは、無人航空機推進モジュール、無人地上車両推進モジュール、無人水上艇推進モジュール、及び無人潜水艇推進モジュールからなる群から選択される１つの推進モジュールタイプであり、
ボディコネクタの１セットに脱着可能に付けられる１又はそれ以上の推進モジュールの第２のセットと、を含み、ここで、その第２のセットの推進モジュールは、無人航空機推進モジュール、無人地上車両推進モジュール、無人水上艇推進モジュール、及び無人潜水艇推進モジュールからなる群から選択される１つの推進モジュールタイプであり、
その第１のセットの推進モジュールが、その第２のセットの推進モジュールとは異なる推進モジュールタイプであることを特徴とする再構成可能な無人機システム。
【請求項２０】
第１のセットの推進モジュールが、その１セットのボディコネクタの内の第１のボディコネクタに接続するように構成された中央に配置される第１のアームコネクタを備える第１のアームと、及びその第１のアームの対向する両端にある２つの実質的に垂直に向けられたロータと、を含み、
第１のセットの推進モジュールが、その１セットのボディコネクタの内の第２のボディコネクタに接続するように構成された中央に配置される第２のアームコネクタを備える第２のアームと、及びその第２のアームの対向する両端にある２つの実質的に垂直に向けられたロータと、を含み、
第２のセットの推進モジュールが、その第１のボディコネクタに接続するように構成された中央に配置される第３のアームコネクタを備える第３のアームと、及びその第１のアームの対向する両端にある２つの車輪と、を含み、
第２のセットの推進モジュールが、その第２のボディコネクタに接続するように構成された中央に配置される第４のアームコネクタを備える第４のアームと、及びその第２のアームの対向する両端にある２つの車輪と、を含むことを特徴とする請求項１９の無人機システム。
【請求項２１】
第１及び第２のセットの推進モジュールは、第１のボディコネクタ及び第２のボディコネクタの両方に等しく接続可能であるように各々構成されていることを特徴とする請求項１９の無人機システム。
【請求項２２】
第１及び第２のボディコネクタがボディの対向する長手方向の両端にあり、
第１及び第２のセットの推進モジュールの内の各推進モジュールが、アームに取り付けられたエンドキャップ及びアームと共に構成され、更に、エンドキャップの各々がボディ上の個別のアームを長手方向に保持するように構成され、
アームコネクタがボディコネクタに接続されるときに、アームを合わせるように及び長手方向に受けるように適合された溝と共に各ボディコネクタが構成され、
ボディコネクタ溝が、アームコネクタエンドキャップによって支えられる垂直な負荷なしに、アームコネクタアームからの全ての垂直荷重を直接受けるように構成されることを特徴とする請求項２１の無人機システム。
【請求項２３】
様々な任務に渡って無人機のための完全な原動力を供給するのに十分な電力容量を持つ電源及び無人機の操作を制御するように構成された制御システムを含むボディと、ここで、ボディは、そのボディの長手方向に対向する両端に第１のボディコネクタ及び第２のボディコネクタを含み、
第１のボディコネクタに脱着可能に付けられた第１推進モジュールと、ここで、第１の推進モジュールは、そのボディを支持するように構成される第１のアームと、様々な任務によって無人機を移動させる推進力を供給する電源からの電力を使用するように構成された１又はそれ以上のモータと、及び第１のエンドキャップとを含み、
第２のボディコネクタに脱着可能に付けられた第２推進モジュールと、を含み、ここで、第２の推進モジュールは、そのボディを支持するように構成される第２のアームと、様々な任務を通して無人機を移動させる推進力を供給する電源からの電力を使用するように構成された１又はそれ以上のモータと、及び第２のエンドキャップとを含み、
第１のボディコネクタは、第１のアームを合わせるように及び長手方向に受けるように適合された第１の溝と共に構成され、その第１の溝は、第１のエンドキャップによって支持される垂直荷重なしに第１のアームからの全ての垂直な負荷を直接的に支えるように構成され、
第２のボディコネクタは、第２のアームを合わせるように及び長手方向に受けるように適合された第２の溝と共に構成され、その第２の溝は、第２のエンドキャップによって支持される垂直な負荷なしに第２のアームからの全ての垂直な負荷を直接的に支えるように構成され、
各エンドキャップが、ボディの上に個別のアームを長手方向に保持するように構成されることを特徴とする無人機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１０年５月２６日出願の米国仮出願番号第６１／３９６，４５９号、２０１０年７月７日出願の米国仮出願番号第６１／３９９，１６８号の利益を主張し、その両出願はここにおいて参照によって組み入れられる。
【０００２】
本発明は一般に無人の、バッテリ式の無人機（例えば、ＵＡＶ）に関し、そして、より詳しくは、多種多様な目的のために再構成されることができるバッテリ式の無人機に関する。
【背景技術】
【０００３】
［発明の背景］
クワッドロータＵＡＶ（無人航空機）は、一般的に、（上から見て）Ｘ形状に水平に延びた４本のアームを有する中心体により特徴付けられる。それぞれのアームは、１つの上向きのヘリコプタ型ロータを支持する。クワッドロータ航空機の典型的な制御は、各ロータの回転速度を変化させることで行われるが、その各ロータは典型的にロータの何れかの側にあるロータに関して逆回転（、及び反対側にあるロータと同方向に回転）する。
【０００４】
例えば、ホバリングは、対向するコーナブレードのペアをそれぞれ他方のブレードと反対の回転方向に同一速度で動作させることにより達成される。ヨーイングは、１つの対向コーナのペアの回転速度を他に対して相対的に上げることにより行われ、一方、ピッチ及びロールは、隣接するブレードのペアの回転速度を相対的に変化させることにより行われる。前進、後退及び左右への動きは、機体をピッチ又はロールにより傾け、モータの力の和に水平方向成分を加えることで行われる。また、他の様々な制御プロトコルが当技術分野において知られている。
【０００５】
一般的なバッテリ式の無人機は、すべてのコマンド及び制御ハードウェアならびにソフトウェアが、個別に、一体に又は脱着可能に取り付けられた主要構造ボディ部材（例えば、胴体）により特徴付けられる。バッテリは、一般的に、収縮チューブのような軽量パッケージ中に配置され、胴体のバッテリスロットに脱着可能に受容される。胴体は、一般的に、バッテリスロット内に受容されたバッテリに対して構造的な支持及び保護を提供する。
【０００６】
一般的に、リチウム電池が好ましいバッテリのタイプとされる。リチウム電池の輸送に伴う危険性のため、米国運輸省は、リチウム電池及びバッテリパック（即ち、相互に接続されたバッテリからなる群）用の輸送容器について、厳格な要件を定めている。国連試験基準マニュアル第４改訂版、「リチウム電池試験要件」のコピーが、すべての目的のために、参照により本明細書に組み込まれる。リチウム電池の厳格な輸送要件のため、一般的に、輸送時には、輸送要件に適合した堅牢な輸送容器が複数のバッテリ及び／又はバッテリパックの運搬のために使用される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
輸送が完了し、バッテリがエンドユーザに渡ると、バッテリ及び／又はバッテリパックは、堅牢な梱包容器による保護を失い、それぞれの機体に取り付けられるまでに損傷を受ける可能性がある。一般的に、各バッテリパックは、いずれも単一種の機体又は機器用に特化して構成され、提供される。従って、バッテリの供給は損傷に対して影響されやすく、また、多様なバッテリタイプが輸送されなければならないとき、輸送要件は挑戦的なものになり得る。
【０００８】
従って、バッテリが輸送容器による保護の無い場合にも損傷を受けにくく、多くの機体及び他の機器で自由に使用できるバッテリ駆動可能な機体システムが必要とされている。本発明の好ましい実施例は、これら及び他のニーズを満足し、更に関連する有利な点を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［発明の概要］
種々の実施の形態において、本発明は、上述の要求の一部又はすべてを解決し、バッテリが輸送容器による保護の無い場合にも損傷を受けにくく、多数の機体及び他の機器で主要構成部材として自由に使用できるバッテリ駆動可能な機体システムを提供する。
【００１０】
１つの態様において、本発明の無人機は、バッテリモジュールを形成するボディ、制御モジュール及び１つ又はそれ以上の推進モジュールを含むことによって、様々な任務に対するように構成されるかもしれない。バッテリモジュールは、様々な任務において無人機に原動力を供給するのに十分なバッテリ容量を有する。バッテリモジュールは、他の構成部品と接続するための複数の構造的及び電子的接続ポートを有する。制御モジュールは、無人機の操作を制御するために構成された制御システムを有し、複数の接続ポートの内の第１の接続ポートを介してバッテリモジュールに直接的にかつ脱着可能に接続される。推進モジュールはそれぞれ、様々な任務の内の１つ以上の任務を通して無人機を動かす推進力を供給するよう構成されたモータを有し、バッテリモジュールに、複数の接続ポートの内の追加的な接続ポートを介して直接的にかつ脱着可能に接続される。
【００１１】
有利なことに、推進モジュール及び制御モジュールをそれぞれバッテリモジュールに接続するこの構成は、バッテリモジュールを無人機の主要構造部材とし、推進モジュール間の構造負荷を支持し、（通常極めて軽い）制御モジュール及びペイロードを支持する。バッテリモジュールが堅牢な構造であるため、バッテリに対する厳格な輸送要件に適合するような設計が可能である。この堅牢なバッテリモジュールを主要な無人機構造として使用することで、（安全な輸送のための）バッテリ用及び別個の無人機ボディ用の２つの堅牢な構造体を用いる必要がない。
【００１２】
本発明の他の態様では、推進モジュールの第１のセットはそれぞれ、アームの対向する両端で略垂直に向けられた２つのプロペラと、（アーム上の）中心に位置するコネクタとを共に有してもよい。推進モジュールの第２のセットは、それぞれ、（アーム上の）中心に位置するコネクタと共に、アームの対向する両端での２つの車輪を含んでよい。推進モジュールの第３のセットは、それぞれ、アームの対向する両端における２つのフロートと、モータ駆動プロペラ、及び、（アーム上の）中心に位置するコネクタと、を含んでよい。推進モジュールの第４のセットは、それぞれ、（アーム上の）中心に位置するコネクタと共に、アームの対向する両端での２つのピッチ制御されたプロペラを含んでよい。有利なことに、無人機は、単純にバッテリモジュールに取り付ける推進モジュールの種類を変更することにより、クワッドロータ航空機、装輪地上車両、水上艇及び潜水艇に変換することができる。
【００１３】
本発明のさらに他の態様では、無人機が、それぞれ無人機の先端に向けて僅かに傾いた４つのプロペラを有するクワッドロータ航空機を形成する。このピッチダウン構造により、ホバリング時に航空機をピッチアップさせながら、バッテリ及び制御モジュールをほぼ水平に保った状態で前進巡航飛行を行うことができる。有利なことに、これは、巡航飛行中の空気抵抗を最小限に抑えながら、ホバリング時の後方視界を最大にする。
【００１４】
本発明の他の態様では、各推進モジュールは、無人機の何れかの端部において互いに置き換えて用いることが可能である。従って、１つの交換用推進モジュールを、壊れた前部推進モジュール又は壊れた後部推進モジュールのどちらにも置き換えて用いることができる。
【００１５】
本発明のさらに他の態様では、アームは、ボディの長手方向両端部でバッテリモジュールに接続している。それぞれのアームコネクタは、それぞれのアームに取り付けられたエンドキャップを有して構成される。各ボディコネクタは、アームコネクタがボディコネクタに接続される際にアームを同調的に及び長手方向に受けるように適合された溝と共に構成される。ボディコネクタの溝は、アームコネクタエンドキャップによって支持される荷重なしに、アームコネクタアームからの全ての垂直荷重を直接受けるよう構成される。この結果、主要な構造力が実質的にアームとバッテリユニットとの間で直接伝達されるため、エンドキャップはアーム自体と同等の堅牢さを必要としない。これにより、重量を軽減し、より信頼性の高い構造が提供される。
【００１６】
本発明の他の特徴や有利な点は、本発明の原理を例によって図解する添付図面を考慮して、好ましい実施例の以下の詳細な記述から明らかになるであろう。本発明の実施例を構築し使用することを当業者ができるように以下のように説明されているように、特に好ましい実施例の詳細な記述は、列挙されるクレームを限定することを意図するものではなく、むしろ、クレームされた発明の特定の例として機能するように意図されている。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
［図面の簡単な記述］
【図１】図１は、本発明を具現化するＵＡＶ（無人機（ｕｎｍａｎｎｅｄ  ａｅｒｉａｌ  ｖｅｈｉｃｌｅ））の斜視図である。
【００１８】
【図２】図２は、図１に描かれるＵＡＶの分解斜視図である。
【００１９】
【図３】図３は、図１のＵＡＶの高耐久化された一体型バッテリ及び負荷支持ボディの斜視図である。
【００２０】
【図４】図４は、図３の高耐久化された一体型バッテリ及び負荷支持ボディの端面図である。
【００２１】
【図５】図５は、図１のＵＡＶのＵＡＶ推進アームの斜視図である。
【００２２】
【図６】図６は、図５のＵＡＶ推進アームの接続モジュールの背面図である。
【００２３】
【図７】図７は、図１において描かれたＵＡＶの概略上面図である。
【００２４】
【図８】図８は、上面が透明として取り扱われる、図１のＵＡＶの制御モジュールの上面図である。
【００２５】
【図９】図９は、下面が透明として取り扱われる、図８において描かれる制御モジュールの底面図である。
【００２６】
【図１０】図１０は、前進飛行のために向けられているように、図１において描かれるＵＡＶの側面図である。
【００２７】
【図１１】図１１は、ホバリングのために向けられている又は着陸されているように、図１において描かれるＵＡＶの側面図である。
【００２８】
【図１２】図１２は、図１０において描かれたＵＡＶの正面図である。
【００２９】
【図１３】図１３は、図１０において描かれたＵＡＶの上面図である。
【００３０】
【図１４】図１４は、図１において描かれたＵＡＶの分解斜視図である。
【００３１】
【図１５】図１５は、図１のＵＡＶのＵＡＶ推進アームの斜視図である。
【００３２】
【図１６】図１６は、図１のＵＡＶを図１７のＵＧＶへと変換するように、使用可能にＵＧＶ推進アームの斜視図である。
【００３３】
【図１７】図１７は、ＵＧＶへと変換される図１のＵＡＶの斜視図である。
【００３４】
【図１８】図１８は、図１において描かれるＵＡＶの幾つかのバリエーションの表現である。
【００３５】
【図１９】図１９は、容器内に搬送するためにパッケージ化されたように、図１において描かれたＵＡＶの上面図である。
【００３６】
【図２０】図２０は、図１９において描かれた、パッケージ化されたＵＡＶの正面図である。
【００３７】
【図２１】図２１は、ＵＳＶに変換された図１のＵＡＶの分解斜視図である。
【００３８】
【図２２】図２２は、図２１のＵＳＶの上面図である。
【００３９】
【図２３】図２３は、図２１のＵＳＶの斜視図である。
【００４０】
【図２４】図２４は、図２１のＵＳＶの側面図である。
【００４１】
【図２５】図２５は、図２１のＵＳＶの正面図である。
【００４２】
【図２６】図２６は、ＵＵＶに変換される図１のＵＡＶの分解斜視図である。
【００４３】
【図２７】図２７は、図２６のＵＵＶの上面図である。
【００４４】
【図２８】図２８は、図２６のＵＵＶの斜視図である。
【００４５】
【図２９】図２９は、図２６のＵＵＶの側面図である。
【００４６】
【図３０】図３０は、図２６のＵＵＶの正面図である。
【００４７】
【図３１】図３１は、本発明を具現化するＵＡＶの第２の実施例の斜視図である。
【００４８】
【図３２】図３２は、図３１において描かれるＵＡＶの分解斜視図である。
【００４９】
【図３３】図３３は、図３１において描かれたＵＡＶの部分である本体の分解斜視図である。
【００５０】
【図３４】図３４は、図３１において描かれたＵＡＶの推進モジュール及び図３１に描かれたＵＡＶの本体の間の接続部の部分断面図である。
【００５１】
【図３５】図３５は、図３４において描かれた接続部の分解部分斜視図である。
【００５２】
【図３６】図３６は、本発明を具現化する機体の如何なるものにも対する地上コントロール・ステーションの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
［好ましい実施例の詳細な記述］
上述のように概要が述べられ、列挙されたクレームによって規定される本発明は、添付される図面と共に読まれるべきである、以下の詳細な記述を参照することによって、より良く理解されるかもしれない。当業者が本発明の特定の実施化を構築し使用することができるように以下に説明される、本発明の特定の好ましい実施例の詳細な記述は、列挙されるクレームを限定することを意図するのも出なく、それらの特定の例を提供することを意図するものである。
【００５４】
図１及び図２を参照すると、本発明の第１の実施の形態は、バッテリ及び無人機の主要な構成要素の両方として構成されるボディ１０１、２つのＵＡＶ（無人航空機）推進アーム１０３、制御モジュール１０５、ペイロードモジュール１０７及び２つの降着装置１０９を有する。
【００５５】
図１から図３を参照すると、ボディ１０１は、様々な無人機のためのコアとなる無人機構造体として機能するよう構成された多機能のバッテリ構造体である。ボディは、丸い（円筒状の）炭素チューブ構造体１１１を有し、スマートリチウム電池（即ち、１つ以上のバッテリからなるバッテリパック及びバッテリコントローラを形成するバッテリボード）を形成する直列のリチウム電池セル１１３が相互に（並列）接続された複数のスタックを一体的に内蔵する。ボディの構造は、ボディ内に一体的に内蔵されるバッテリを輸送するために必要な輸送要件すべて、具体的には、すべての目的のために参照により本明細書に組み込まれている国連試験基準マニュアル第４改訂版、「リチウム電池試験要件」に適合しており、従って、１つ以上のボディ（即ち、バッテリ）を運搬するすべての輸送容器は、標準的なコンテナ輸送要件のみ有する。
【００５６】
バッテリコントローラは、バッテリの使用状況及びバッテリの充電状態を追跡し、バッテリ構造体に組み込まれた計測器を介してバッテリ温度をモニタし、スマートバッテリとして知られる他のバッテリ機能を実行する。円形のボディは、高い強度及び剛性を有する。ボディはさらに大容量ヒューズを内蔵し、バッテリの発熱をすべて受動的に逃がす。
【００５７】
ボディは、２つの側面コネクタ１２１及び１つの中間コネクタ１２３を含む３つのコネクタを有する。２つの側面コネクタは、円筒状ボディの長手方向端部に位置し、それぞれ推進アーム１０３に構造的及び電子的に接続するよう構成される。中間コネクタは、ボディ長手方向中心に位置し、制御モジュール１０５に電子的に接続するよう構成される。中間コネクタは、ボディの強度及び剛性が電子的接続のために設けた開口部にかかわらず維持されるよう、補強されている。中間コネクタはスプリング１２４を有し、スプリング１２４は、動作する電気コネクタ間の接続よりも先に、最初の接地接触を行うよう、上向きに伸長する。中間コネクタが中央に位置することで、バッテリ間に延びるリード線の重量を最小限に抑えることができる。
【００５８】
図３から図６を参照すると、それぞれのＵＡＶ推進アームは、炭素チューブ支持レール１３１、支持レールの中央に位置するアーム接続モジュール１３３、１対のモータ１３５、それぞれ支持レールの長手方向端部に位置し、それぞれ１つのモータを支持レールに取り付ける１対のモータマウント１３７及びそれぞれ１つのモータに取り付けられた１対のプロペラ１３９を有しており、モータが、それぞれのプロペラを支持レールに対して回転駆動させることができるよう、これらはそれぞれモータの１つに固定されている。接続モジュールは、２つのモータの動作を制御するよう構成されたデュアルモータコントローラを有してもよい。あるいは、別個のモータコントローラを、それぞれのモータマウントに内蔵してもよい。プロペラは、ほぼ接続モジュールにまで延びる大きさで、システム全体は、空気を推進アームの種々の部品上に吹き降ろし、これにより必要な冷却を行うよう構成される。モータは、機体を制御するために異なる回転速度（逆回転を含む）で駆動できる。
【００５９】
それぞれのアームの接続モジュール１３３は、ボディの２つの側面コネクタ１２１の一方に接続するよう構成され、ボディの一方の端部のエンドキャップを形成する。この接続部は、嵌合した電子コネクタ（側面コネクタ電子コネクタ１４１及び接続モジュール電子コネクタ１４３）を有し、電力、制御信号などを通過させる。この接続部は、さらにそれぞれの側面コネクタに溝１４５を設け、この溝は支持レール１３１の外周の一部（あるいは大半）を好適に受容し、大きな垂直及びねじれ負荷が支持レールと側面コネクタとの間で伝達され、接続モジュール１３３が大きな負荷を受けないようにする。接続モジュールは、側面コネクタ内のねじ穴１４９に受容される接続モジュールのつまみねじ１４７を介して、それぞれの側面コネクタに接続し、これにより、側面コネクタ上の溝内で、支持レールを長手方向に保持する。
【００６０】
図７に示すように、それぞれの推進アームは、時計回りに回転する１つのプロペラ及び反時計回りに回転する１つのプロペラを有する。接続モジュール１３３は、いずれか一方の側面コネクタ１２１に接続するよう構成されるため、推進アーム１０３はボディ１０１のいずれの側の端部に接続してもよく、予備の推進アーム１つのみで、元の２つの推進アームの交換部品とすることができる。飛行負荷時のたわみのほとんどが、推進アームにおいて生じると予想されるが、推進アームの直径はボディよりも大幅に小さい。結果として、推進アームは脆弱なリンクであり、過度の負荷が加わった際には、最初に破壊する可能性が高い。
【００６１】
図２、図３、図８及び図９を参照すると、制御モジュール１０５は、一般的にコマンド及び制御装置の大部分を収容する。制御モジュールは、アンテナ、センサ及びＧＰＳ／ＩＮＳ（全地球測位システム／慣性航法システム）制御のための処理機能、オートパイロット機能ならびに異なる様々なペイロードのための制御及び処理を実行する１つ以上のプリント回路基板を有してもよい。それぞれの部品は、効率的な接続を実現し、リード線の重量を抑えるように配置される。一般的に、ＧＰＳ／センサボードは背面に位置し、一方（推進アームと通信する必要のある）、オートパイロットは中央に位置する。ペイロードボードは、前方、ペイロード側に位置する。
【００６２】
制御モジュール１０５は、制御モジュール及びボディの長手方向端部で、嵌合したフック１５１及びラッチ１５３システムを介して、ボディ１０１上の２本のハンドル１５２に脱着可能に取り付けられる。電子的接続は、嵌合した電子コネクタ（ボディ１０１の中間コネクタ１２３に接続される、コマンドモジュール上のコマンドコネクタ１５５）により行われ、制御モジュールとボディとの間で、電力、制御信号などを通過させる。
【００６３】
ペイロードモジュール１０７は、わずかなオフセット（即ち、図１０に示すような傾斜）角度（一般的に、１０度程度）で制御モジュールの先端部１６１に取り付けられる。異なる様々なペイロードモジュールを、互いに置き換えて用いることができる。これらのモジュールは、ＩＲ（赤外線）、ＥＯ（電気光学）、昼間及び／又は夜間用カメラ、ならびに他の追尾、ターゲット設定及び／又は通信機能用の機器を有してもよい。嵌合したコネクタシステムは、ペイロードモジュールを構造的及び電子的に制御モジュールにリンクさせ、制御モジュールとの電子通信及び電力のやり取りを可能にする。
【００６４】
他のモジュール（例えば、ボディ１０１及び推進アーム１０３）と比較して、制御モジュール１０５は、その重要な電子技術及びソフトウェアのために高価になる可能性がある。従って、これと比較して、他のユニットは実質的に消耗品と見なすことができる。有利には、制御モジュールは、極めて小さい負荷（例えば、制御モジュール自体の重量及びペイロードモジュールの重量）のみを保持するため、非常に軽量にすることができる。制御モジュールがボディ上に位置し、ボディが制御モジュールを大きな負荷から（両端部及び中間部で接続することにより）保護するため、制御モジュールはそれ自体が強固な構成要素を要することなく、極めて堅牢かつ耐久性に優れた機器として機能する。
【００６５】
図１０から図１３に関して、それぞれのプロペラは、全体として上方に向いているが、各プロペラは、水平からわずかに下方にオフセットしたピッチ角度（１０度程度、例えば、図１０参照）で、先端部１６１に対してわずかに傾けられている。この構造により、ＵＡＶは機首をわずかに上げたピッチ角度（１０度程度、例えば、図１１参照）でホバリングし、これによりペイロードのわずかなオフセット角度を打ち消し（即ち、水平にし）、ペイロードの後方及び下方の視界に制御モジュールの後端部が張り込むことを防止する。典型的な実施の形態では、ペイロードは、デジタルズームのための＋−２５度のチルトアングルを伴う３６０度の視野を有することが期待される。
【００６６】
本実施の形態では、プロペラの前方へのピッチは、推進アームの変化により得られるものではない。代わりに、側面コネクタ１２１をピッチダウン方向にわずかに（１０度程度）傾ける。推進アームの端部に特徴的な構成を持たせるのではなく、端部コネクタに角度を持たせることでボディ１０１の前部及び後部を定義することに留意されたい。さらに、機体はすべての方向に飛行が可能だが、前方方向への飛行が一般的により効率的である。制御モジュール１０５を、制御モジュールの先端部１６１でボディ１０１の先端部に取り付け、ボディの先端部にペイロードモジュールを配置することにもさらに留意されたい。フック、ラッチ及びそれぞれのハンドルは、制御モジュールを後ろ向きに取り付けることを防止するために、異なる構造を有する。
【００６７】
巡航速度での前進飛行の際（図１０及び図１２を参照）、航空機は、水平飛行を行うためにホバリング方向からピッチダウンし、それぞれのプロペラが、制御モジュールの先端部１６１の方向への揚力及び推力の両方を供給する。ボディが（一般的なクワッドロータのような傾きを有さず）水平状態で飛行するため、機体は、そのボディに対する風の抵抗を最小に抑えながら前進飛行する。
【００６８】
本発明のＵＡＶでは、通常、プロペラが唯一の可動主要部品（又は制御表面）である。しかし、制御モジュール内の冷却ファンモータ、ペイロード内でカメラの向きを変更するための位置決め装置等を他の可動部品として有してもよい。
【００６９】
２つのＵＡＶ着陸脚１０９が、それぞれ２つの推進アーム１０３間に延在している。これらの脚は、スキッドとして構成され、着地した機体をホバリング時と同様の上向きの角度で支持するよう構成される。これにより、有利には、航空機がスムーズな垂直離陸を行うことができると共に、ペイロードが高位から目標を見下ろすことができるように、航空機が、高い水平物上に正しい向きで着陸することができる。
【００７０】
運搬容器内に梱包されたすべての部品構成（例えば、図１９及び図２０を参照）からＵＡＶを組み立てる場合、バッテリユニット（ボディ）を運搬容器から取り出す。次に、推進アームを運搬容器から取り出し、ボディ端部に取り付ける。より具体的には、それぞれの推進アームを所定の位置に嵌め込み、アームのつまみねじを締める。次に、降着装置を運搬容器から取り出し、推進アームに正しく取り付ける。そして、コマンドモジュールを運搬容器から取り出し、ボディの先端部でハンドルに掛け、コネクタが嵌合し、ラッチがボディの後端部の所定位置にロックするように、下に降ろす。最後に、ペイロードを所定位置に嵌め込む、又はクリップで留める。
【００７１】
図１８を参照すると、他のペイロード構成も、本発明の範囲に含まれる（様々な実施の形態について本明細書に記述される）。例えば、先に開示されたペイロードモジュールあるいはオプションの下部ペイロードトレイ３０１、音響又は他のＳＩＧＩＮＴ（通信情報収集）センサ及び／又は送信機等の科学ペイロード３０３、高度なＩＳＲ（情報、監視及び偵察）センサ３０５（例えば、戦場地図を作製する）ならびに他の同様なペイロード３０７（例えば、軍需品及び投下ペイロード）を用いることができる。
【００７２】
クワッドロータＵＡＶ用のボディ、制御モジュール及びペイロードモジュールの使用に加えて、本実施の形態の他の用途及び構成を提供してもよい。図１４から図１７を参照すると、ＵＡＶ推進アーム１０３は、１対の装輪ＵＧＶ（無人地上車両（unmanned
ground vehicle））推進アーム２０３に置き換えてもよい。上述のように、推進アームは、支持レール２３１を形成する炭素チューブよりなり、（車輪２３９に加えて）モータ２３５及びモータコントローラを含む。また、ＵＧＶ推進アームは、両側面コネクタ１２１（即ち、ボディの両端部）に接続される接続モジュール２３３を有するため、予備のＵＧＶ推進アームは、どちらの作動中のＵＧＶ推進アームとも置き換えることができる。
【００７３】
モータコントローラソフトウェアは異なるが、推進アームに内蔵されるため、制御モジュールに対して差異は見えない。上述のように、デュアルモータコントローラが、例えば、接続モジュール２３３内にあり得、又は、各モータのために及びそのそばに個別のコントローラがあり得る。モータは、機体の方向制御を行うために異なる回転速度（逆回転を含む）で操作可能である。
【００７４】
推進モジュールはプラグアンドプレイであり、制御モジュール１０５はどの推進モジュールが取り付けられているかを検知でき、これにより、取り付けられている推進アーム１０３／２０３に送出する制御コマンドに必要なすべての識別を施す。同じペイロード１０７を用いてもよく、また、より好ましくは、向きの異なる別個のＵＧＶペイロード２０７を（水平視野角を補償し、さらに上向きの視野を可能にするために）用いてもよい。ＵＧＶが、十分に大きな車輪及び反転方向まで読み込むことのできるＧＰＳアンテナを有する場合、ＵＧＶを上下逆にしても動作するように構成することができる。ＵＧＶの組み立て方法は、降着装置を取り付ける必要がないことを除いて、ＵＡＶの組み立て方法に類似している。
【００７５】
図２１から図２５を参照すると、本実施の形態の別の構成が、ＵＡＶ（クワッドロータ）推進アーム１０３又はＵＧＶ推進アーム２０３を１対のＵＳＶ（無人水上艇（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｖｅｈｉｃｌｅ））推進アーム３０３で置き換えることで提供される。抗力を最小限に抑え、安定性を高めるために、それぞれの推進アームは、支持レール３３１を形成する複数の（推進方向に）空気力学的成型の施された炭素チューブよりなる。空気力学的成型は、支持レールの進行方向の断面積を最小限に抑えるのに適している（例えば、図２５を参照）。
【００７６】
支持レールは、主要レール３６１及び主要レールを接続モジュール３３３に接続する２つの脚部３６３を有する。それぞれの主要レールは、その２つの端部それぞれでフロート３３９を保持する。また、少なくとも１つ（あるいは両方）の推進アームの主要レールは、１つ以上の（例えば、２つ）のモータ３３５を有し、それぞれのモータは推力を生じるプロペラ３７１を駆動する。それぞれの推進アームは、（モータに加えて）１つ以上のモータコントローラを有する。推進アーム接続モジュール３３３は、両側面コネクタ１２１（即ち、ボディ１０１の両端部）に接続される。主要レールは、フロートがＵＳＶを水面上に支えた状態でモータを水体（例えば、水面下）に延在させるよう構成される。必要に応じて、予備の推進アームがボディのどちら側でも動作するように、フロート及びモータを構成してもよい。
【００７７】
モータコントローラソフトウェアは異なるが、推進アームに内蔵されるため、制御モジュール対して差異が見えない。上述のように、デュアルモータコントローラが、例えば、接続モジュール３３３内にあり得、又は、各モータのために及びそのそばに個別のコントローラがあり得る。モータは、機体の方向制御を行うために、異なる速度（逆向きに操作することを含む）で操作されることができる。
【００７８】
制御モジュール１０５は、どの推進モジュールが取り付けられているかを検知し、これにより、推進アーム３０３に送出する制御コマンドに必要なすべての識別を施す。同一のペイロード１０７を用いてもよく、また、より好ましくは、向きの異なる別個のＵＳＶペイロード３０７を（水平視野角を補償し、さらに上向きの視野を可能にするために）用いてもよい。ＵＳＶの組み立て方法は、ＵＧＶの組み立て方法に類似している。それぞれのコネクタは、すべての電気的接続部を水との接触から保護するシールを有し、それぞれのモジュールは水密構造である。
【００７９】
図２６から図３０を参照すると、本実施の形態の別の構成が、ＵＡＶ（クワッドロータ）推進アーム１０３、ＵＧＶ推進アーム２０３又はＵＳＶ推進アーム３０３を、１対のＵＵＶ（無人潜水艇（Ｕｎｍａｎｎｅｄ  Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ  Ｖｅｈｉｃｌｅ））推進アーム４０３に置き換えることで提供される。上述のように、推進アームは、炭素チューブよりなり、支持レール４３１を形成する。推進アームは、支持レールの２つの端部のそれぞれに、プロペラ４７１を駆動する推進モータ４３５及びそれぞれのプロペラ及び推進モータを個別に支持レールの長手方向軸を中心に（モータをピッチさせるために）回転させる指向モータ４７３を有する。また、推進アームは、両側面コネクタ１２１（即ち、ボディ１０１の両端部）に接続する接続モジュール４３３を有するため、予備の推進アームは、どちら側でも機能することが可能である。
【００８０】
それぞれの推進アームは、（種々のモータに加えて）１つ以上のモータコントローラを有する。  モータコントローラソフトウェアは異なるが、推進アームに内蔵されるため、制御モジュール対して差異が見えない。上述のように、デュアルモータコントローラが、例えば、接続モジュール３３３内にあり得、又は、各モータのために及びそのそばに個別のコントローラがあり得る。モータは、機体の方向制御を行うために、異なる速度（逆向きに操作することを含む）で操作されることができる。
【００８１】
制御モジュール１０５は、どの推進アームが取り付けられているかを検知でき、これにより、推進アーム４０３に送出する制御コマンドに必要なすべての識別を施す。同じペイロード１０７を用いてもよく、また、より好ましくは、水中環境に適した異なる機器類を有する別個のＵＵＶペイロード４０７を用いてもよい。ＵＵＶの組み立て方法は、ＵＳＶの組み立て方法に類似している。それぞれのコネクタは、すべての電気的接続部を水との接触から保護するシールを有し、それぞれのモジュールは内部への水の浸入を防ぐためにシールされる。
【００８２】
本発明においては、上記機体のあらゆる組み合わせが、携帯性に優れ、多くの共用コア部品を有し、再構成可能な機体システムを形成する。共用の構成部品を用いることにより、制御モジュールの費用を単一のユニットに限定して（又は、予備を保有する場合には、一定数に限定して）、また、多数の異なる機体に対して用いることができる。システムは、すべての機体に対し、１つのバッテリ又は複数のバッテリユニットを有するのみでよい。共用の予備部品、ペイロード、バッテリ充電器及び地上制御局（堅牢なコンピュータを含む）が、システムの携帯及び使用を容易にする。機体システムは、ある機体構成から別の構成への迅速な変換が可能であり、機体構成要素の単一セットを1つのバッテリユニットから別のバッテリユニットへ容易に切り替えて、バッテリの充電を行う場合であっても、半連続的な使用が可能である。制御モジュールは、容易に機体構成を識別でき、適切な制御プロトコルの使用を適用し、単一のＧＣＳ（地上制御システム）を種類の異なる機体に対する制御及び通信に用いることができる。
【００８３】
また、無人機システムは、複数無人機の操作に対応する構成であってもよい。例えば、地上及び水に対応する無人機（ＵＧＶ、ＵＳＶ及びＵＵＶ）は、より広域の範囲に対応するため、通信信号の空中中継を必要とする場合がある。無人機システムは、ＵＧＶ、ＵＳＶ又はＵＵＶと協調してＵＡＶを統合制御し、空中中継を行うよう構成されてもよい（必要に応じてフォローミーモードで操作を行う）。同様に、爆発物処理のために、ＵＧＶが爆薬を運搬し脅威対象を破壊する間、ＵＡＶはその領域を調査することができる。同様に、複数の同一種類の無人機（例えば、複数のＵＡＶ）が、より迅速なサーチ動作を可能にするサーチパターンにより、一定の飛行形態などの同調動作をおこなってもよい。
【００８４】
この効率的なシステムにより、多種多様な軍用及び民間任務が支援され、これには一般にＵＡＶ、ＵＧＶ、ＵＳＶ及びＵＵＶが対象となる多くの任務が含まれる。このような任務には、戦術及び秘密監視、ホバリング／パーチ及び固定監視、特殊ペイロードの運搬、チェックポイントの警備（車両下の検査を含む）、ＥＯＤ（爆発物処理）、チーム状況の把握、ＩＥＤ（即製爆発装置）の検査及び破壊、沿岸監視、機雷捜索、屋内空中偵察、消防評価及び管理、捜索救助活動ならびに集会、暴動、犯行現場、交通事故、交通渋滞及び徒歩追跡の監視を含む。
【００８５】
本発明の別の変更例は、例えば、それぞれのロータ、車輪又はプロペラが１つのコアに別々に接続されるＸ形状などの異なる構成で提供される。しかし、本実施の形態のＨ形状では、組み立て時間及び複雑度が最小限に抑えられる。また、Ｈ形状は、空気力学的断面積が小さい、単純な管状部材を簡便に用いることができる。また、Ｈ形状により、機器を迅速に分解し、例えば、兵士が戦場で持ち歩くことのできる運搬の容易なパッケージにコンパクトな収納が可能である（例えば、図１９及び図２０を参照 ）。
【００８６】
図３１から図３２を参照すると、本発明の第２の実施の形態で、ＵＡＶのＨ形状は、多くの態様に変更が可能である。上述のように、本実施の形態は、バッテリと機体の主要構成部材との両方を構成するボディ５０１、２つの推進アーム５０３、制御モジュール５０５及びペイロードモジュール５０７を有する。必要に応じて、ペイロード及び制御モジュールが一体型でもよく、また、組立を迅速にするため、取り付けられた状態で格納されてもよい。本実施の形態において、それぞれの推進モジュールは、推進モジュールのそれぞれのモータに取り付けられた２つの降着装置５０９を有する。第１の実施の形態と比較して、制御モジュール及びペイロードは、飛行及び観測のために、ボディの長手方向に直角の方向に向けられている。
【００８７】
図３１から図３３を参照すると、ボディ５０１は、（長手方向に渡って）楕円形断面を有して構成され、その垂直方向寸法が最小になっている。この構成は、いくぶんかの構造的剛性と、抗力の減少とをトレードする。構造体は、発泡体コア５１２の周囲で好適に受容される成型炭素繊維ケーシング５１１を有し、発泡体コアは、スマートリチウム電池（即ち、１つ以上のバッテリのバッテリパック及びバッテリコントローラを形成するバッテリボード５１４）を形成するリチウム電池セル５１３を相互接続した複数のスタックを、好適に取り囲んでいる。オプションとして、ボディの構造は、ボディ内に一体的に内蔵されるバッテリを輸送するために必要な輸送要件すべて、具体的には、国連試験基準マニュアル第４改訂版、「リチウム電池試験要件」に適合しており、従って、１つ以上のボディ（即ち、バッテリ）を運搬するすべての輸送容器は、標準的なコンテナ輸送要件のみ有する。
【００８８】
バッテリコントローラは、バッテリの使用状況及びバッテリの充電状態を追跡し、バッテリ構造体に組み込まれた計測器を介してバッテリ温度をモニタし、スマートバッテリとして知られる他のバッテリ機能を実行する。円形のボディは、高い強度及び剛性を有する。ボディはさらに大容量ヒューズを内蔵し、バッテリの発熱をすべて受動的に逃がす。
【００８９】
ボディは、２つの側面コネクタ５２１及び１つの中間コネクタ５２３を含む３つのコネクタを有する。２つの側面コネクタは、楕円形状ボディの長手方向端部に位置し、それぞれ推進アーム５０３を受容するよう構成される。中間コネクタは、ボディの長手方向中央に位置し、制御モジュール５０５に電子的に接続するよう構成される。中間コネクタは、ボディの強度及び剛性が電子的接続のために設けた開口部にかかわらず維持されるよう、補強されている。中間コネクタが中央に位置することで、バッテリ間に延びるリード線の重量を最小限に抑えることができる。
【００９０】
図３１から図３５を参照すると、それぞれのＵＡＶ推進アームは、支持レール５３１、アーム接続モジュール５３３、それぞれ支持レールの長手方向端部に位置する１対のモータ５３５及びそれぞれ１つのモータに取り付けられた１対のプロペラ５３９を含み、モータが、それぞれのプロペラを支持レールに対して回転駆動させることができるよう、これらはそれぞれモータの１つに固定されている。モータは、効率的な冷却及び検査の簡便化のために露出している。
【００９１】
それぞれのアームの接続モジュール５３３は、ボディの２つの側面コネクタ５２１の一方に接続するよう構成される。この接続部は、嵌合した電子コネクタ（側面コネクタ電子コネクタ５４１及び接続モジュール電子コネクタ５４３）を有し、電力、制御信号などを通過させる。さらに、この接続部は、それぞれの側面コネクタ内にくさび状の溝５４５を設け、この溝は、接続モジュール５３３のくさび部５４６を好適に受容するよう構成され、ゆるみ又は振動の発生しない、信頼性に優れた強い接続を可能にする。接続モジュールは、側面コネクタ内のねじ穴５４９に受容される接続モジュールのつまみねじ５４７を介して、それぞれの側面コネクタに接続する。また、ナットねじは、ねじを緩めることでモータブームを取り外す。
【００９２】
それぞれの推進アームは、１つの時計回りに回転するプロペラ及び１つの反時計回りに回転するプロペラを有する。接続モジュール５３３は、いずれの側面コネクタ５２１にも接続できるよう構成されるため、推進アーム５０３はボディ５０１のどちら側の端部に接続してもよく、予備の推進アーム１つのみで、２つの主要推進アームの交換部品として用いることができる。
【００９３】
第１の実施例にあるように、制御モジュール５０５は、一般的にコマンド及び制御装置の大部分を収容する。制御モジュールは、アンテナ、センサ及びＧＰＳ／ＩＮＳ（全地球測位システム／慣性航法システム）制御のための処理機能、オートパイロット機能ならびに異なる様々なペイロードのための制御及び処理を実行する１つ以上のプリント回路基板を有してもよい。
【００９４】
制御モジュール５０５は、ボディの長手方向の中央において、嵌合したスナップ−オン（例えば、フック及びラッチ）システム５５１を介してボディ５０１に脱着可能に取り付けられる。制御モジュールは、ボディの長手方向のディメンションに垂直な船首から船尾への方向で自身の長手方向に延びる。電子的接続は、嵌合した電子コネクタ（ボディ５０１の中間コネクタ５２３に接続される、コマンドモジュール上に示されないコマンドコネクタ）により行われ、制御モジュールとボディとの間で、電力、制御信号などを通過させる。
【００９５】
ペイロードモジュール５０７は、制御モジュールの先端部１６１に取り付けられる。異なる様々なペイロードモジュールを互いに置き換えて用いることができ、走査ペイロードは、一般に上下広角に渡って（例えば、１４０度程度）連続的に撮像が可能である。水平方向の連続撮像は、一般に、ＵＡＶのヨーイング能力に依存する。ペイロードモジュールは、カラー、ＩＲ（赤外線）、ＥＯ（電気光学）、昼間及び／又は夜間用カメラ、ならびに他の追尾、ターゲット設定及び／又は通信機能用の機器を有してもよい。ペイロードは、（直接又はコマンドモジュールを介して）デジタル安定化ビデオを有してもよい。嵌合したコネクタシステムは、ペイロードモジュールを構造的及び電子的に制御モジュールにリンクさせ、制御モジュールとの電子通信及び電力のやり取りを可能にする。
【００９６】
他のモジュール（例えば、ボディ１０１及び推進アーム１０３）と比較して、制御モジュール１０５は、その重要な電子技術及びソフトウェアのために高価になる可能性がある。従って、これと比較して、他のユニットは実質的に消耗品と見なすことができる。有利なことに、制御モジュールは、極めて小さい負荷（例えば、制御モジュール自体の重量及びペイロードモジュールの重量）のみを保持するため、非常に軽量にすることができる。制御モジュールがボディ上に位置し、ボディが制御モジュールを大きな負荷から（推進アーム間の負荷から制御モジュールを分離することにより）保護するため、制御モジュールはそれ自体が強固な構成要素を要することなく、極めて堅牢かつ耐久性に優れた機器として機能する。このようにして、制御モジュールは、簡単な射出成形されたハウジングを持つかもしれない。
【００９７】
第１の実施の形態と異なり、ＵＡＶが水平状態のときホバリングを提供するように各プロペラは真上に向けられている。ペイロードはボディの前方において延び、かつ、前方方向にのみ見るため、典型的なペイロードは、前方方向において大きな垂直のパンに対して妨げられない視野を持つことが期待されるかもしれない。
【００９８】
４つの着陸脚５０９が、それぞれのモータから下方に延在する。これらの脚は、着地したＵＡＶをホバリング時と同様に水平にする。有利なことに、このことは、高所に止まりペイロードがターゲットを監視するように適切な位置において高い水平な対象物上に航空機が着陸することを許すだけでなく、スムーズな垂直離陸を提供する。脚は軽量発泡体よりなり、現場での修理を迅速にするために容易に取り外し又は交換することができる。
【００９９】
最初の実施の形態のように、運搬容器内に梱包されたすべての部品構成からＵＡＶを組み立てる際に、バッテリユニット（ボディ）を運搬容器から取り出す。次に、推進アームを運搬容器から取り出し、ボディ端部に取り付ける。より具体的には、それぞれの推進アームを所定の位置に嵌め込み、アームのねじを締める。次に、コマンドモジュールを運搬容器から取り出して、コネクタが嵌合し、所定位置にロックするように、ボディに嵌め込む。最後にペイロードを所定位置に嵌めこむ又はクリップで留める。
【０１００】
ＵＡＶの第２の実施の形態は、対応する互換の推進アームを有してもよく、第１の実施の形態のシステム同様に、ＵＧＶ、ＵＳＶ又はＵＵＶ等の機体を形成することが考えられる。同様に、様々な実施の形態の特徴を組み合わせて形成された実施の形態は、本発明の範囲内である。
【０１０１】
図３６を参照して、上述のすべての機体を、単一の地上制御局５７１で制御してもよい。地上制御局は、例えば、携帯用ケース５７３、ケース内の電気コネクタに受容されるラップトップコンピュータ５７５、ケース蓋からスイングアップ可能な又は蓋ポケット内でコイル状に巻かれたアンテナケーブル５７９を介してケースから話して配置可能なアンテナボックス５７７を有する無線送信機、及び固定したストレインリリーフケーブルを介してラップトップに接続される機体コントローラ５８１（一般的にはゲームコントローラ又はＲＣ機コントローラの形態）である。ケースは、一体型又は装着可能で伸縮可能な三脚５８３を有して構成され、ケースを開いて操作局として設定される。パネル５８５は、充電／電力ポート及びコンピュータの通信（例えば、ＵＳＢ）ポートへの外部アクセスを提供する。ケースのすべての構成要素は、ラップトップコンピュータのバッテリから電力の供給を受ける。ラップトップは、ユーザに機体の操作を教示する模擬訓練セッションを行うトレーニングソフトウェアを有してもよい。
【０１０２】
堅牢化された一体型バッテリ及び負荷支持ボディの他の利用法も、本発明の範囲内において可能である。例えば、凹凸地用の無限軌道、従来型の飛行のための（回転翼飛行ではない）空気力学的表面などを有する他の推進アームが構成可能である。さらに、高輝度フラッシュライト、動力工具、無人地上センサ、地上通信中継機器、緊急用無線機などの戦場で使用される多くの軍用機器が、負荷支持ボディのバッテリ電源で動作するよう構成されてもよい。
【０１０３】
例えば、ボディの一群の一端部上に遠隔制御航空機着陸灯を組み合わせ、他端部上にグランドスパイクを組み合わせることで、滑走路照明を迅速に配備し、急造滑走路とすることができる。さらには、そのような滑走路照明に、ソーラ充電器を装備した制御モジュールを用いて、長期間バッテリを充電することなく操作を行うことも可能である。この充電可能な態様は、上記多数の戦場機器の動作を延長するのに有効である。要するに、堅牢化されたバッテリ主要構造ボディを、有用な製品のツールキットの核として用いることができる。
【０１０４】
本発明が、構成変更可能機体を設計、製造するための装置及び方法、ならびに構造的に堅牢なバッテリパック自体を設計、製造するための装置及び方法を含むことが明らかである。さらに、本発明の様々な実施の形態が、これらの特徴の種々の組み合わせを、一般的にバッテリパックを実装する他の戦場装置及び／又は他のシステムに組み込むことができる。要するに、上記開示された特徴は、本発明の予想される範囲内の種々様々な構成で組み合わせることができる。
【０１０５】
本発明の特定の形態が示され記述されているが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、様々な変更が行えることが明らかである。従って、本発明の好ましい実施の形態のみが参照により詳細に記述されたが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更が行えることが当業者には明らかである。従って、本発明は上記の議論によって限定されるものではなく、以下の請求項を参照して定義される。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【国際調査報告】
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