(57)【要約】【課題】本発明の目的は、無人機本体の新たな内部構造を提案し、悪影響を及ぼす干渉現象に関連して生じる問題を解決することである。【解決手段】無人機本体１０は、推進ユニット１６に連結するアーム１４と一体であるフレーム１２と、部品、並びに加速度計センサー、慣性センサー、及び高度計センサーを保持する電子基板２４と、この基板の支持体と、機械的な振動を除去及び吸収する、フレームと基板支持体との間の弾性接続部２６とを備える。基板支持体は、導電性金属材料によって作製されるパネル２２である。パネルは、背面における、基板の背面に取り付けられるヒートシンク電子部品と対向するように位置する場所において熱伝導性領域を保持する。さらに、パネルは、電子基板の接地電位に電気的に接続され、電磁遮蔽スクリーンを形成するようになっている。さらに、パネルはフレームに機械的に接続されているが、パネルとフレームとの間に介在する弾性接続部２６によって分離されている。【選択図】図１
2015209207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人機本体（１０）と、それぞれの連結アーム（１４）の端部に取り付けられる複数の推進ユニット（１６）とを備える回転翼無人機であって、該無人機本体（１０）は、
前記推進ユニットに連結するアームと一体であるフレーム（１２）と、
電子部品、並びに加速度計センサー、慣性センサー、及び高度計センサーを保持する電子基板（２４）と、
前記電子基板の支持体と、
前記フレームと前記基板の支持体との間の弾性接続部（２６）であって、前記推進ユニットに起因する機械的振動を除去及び吸収するようになっている材料を含む、弾性接続部（２６）と、
を備え、
前記無人機本体は、導電性金属材料によって作製されるパネル（２２）を備え、このパネルは前記電子基板の支持体を形成し、前記電子基板（２４）はこのパネルの背面に固定され、
前記パネルは、背面における、前記電子基板の背面に取り付けられる少なくとも１つのヒートシンク電子部品（５４）と対向するように位置する場所において熱伝導性領域（５２）を保持し、
前記パネルは、前記電子基板の接地電位に電気的に接続され、この電子基板に対する電磁遮蔽スクリーンを形成するようになっており、
前記パネルは、前記フレームに機械的に接続されているが、前記パネルと前記フレームとの間に介在する前記弾性接続部（２６）によって分離されている、
回転翼無人機。
【請求項２】
前記パネルの前記導電性金属材料は、マグネシウム及びマグネシウム合金を含む、請求項１に記載の無人機。
【請求項３】
前記弾性接続部は、前記パネルと前記フレームとの間に介在する複数の支持スペーサー（２６）を備え、各スペーサーは、前記パネルに連結される第１の端部（３０）と、前記フレームに連結される反対側の第２の端部（３４）とを有するエラストマー材料によって作製されるスタッド（２８）を備える、請求項１に記載の無人機。
【請求項４】
前記パネル（２２）は、前記電子基板の接続ワイヤ及び／又はセンサー信号が通過するオリフィス（５８、５９、６０）を除いて、連続した単一片パネルである、請求項１に記載の無人機。
【請求項５】
前記パネル（２２）は、前記電子基板の前記背面に取り付けられる電子部品に対して側方シールドを形成する長手方向縁部（４６）を更に含む、請求項４に記載の無人機。
【請求項６】
前記パネルは、補助電子回路に接続するコネクタに対するアクセスキャビティ（６２）を前記背面に有する、請求項１に記載の無人機。
【請求項７】
前記補助電子回路は、少なくとも１つの無線周波数アンテナ部品を備える、請求項６に記載の無人機。
【請求項８】
前記電子基板と機械的に一体であるビデオカメラ（７０）を更に備える、請求項１に記載の無人機。
【請求項９】
前記電子基板の前記背面に取り付けられる前記少なくとも１つのヒートシンク電子部品（５４）は、マイクロコントローラー、メモリ部品、ビデオカメラのうちの１つである、請求項１に記載の無人機。
【請求項１０】
前記無人機本体は、無人機電源用充電式取外し可能バッテリー（６８）を支持し、前記パネルは、この取外し可能バッテリーの固定ストラップ（６６）が通過する少なくとも１つのループ（６４）を更に含む、請求項１に記載の無人機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クアッドリコプター（quadricopters：４翼ヘリコプター）等の回転翼無人機に関する。
【０００２】
このような無人機は、無人機本体と、それぞれのモーターにより駆動されるプロペラをそれぞれ有する複数の推進ユニットとを備える。各推進ユニットは、無人機本体に連結するそれぞれのアームの端部に取り付けられる。このような無人機の典型的な一例は、パリに所在するParrot SA社のＡＲ．Ｄｒｏｎｅ  ２．０である。
【背景技術】
【０００３】
無人機本体は、推進ユニットに連結するアームと一体であるフレームと、種々の部品及びセンサー、特に慣性ユニットを保持する電子基板とを内部に備える。慣性ユニットは、無人機の正確な姿勢及び空間内での無人機の位置をいつでも求めることを可能にし、使用者が所望するか又は自動操縦によって制御される旋回（evolution）に従うように、異なるモーターを異なるように制御する。
【０００４】
この電子基板は支持体上に取り付けられ、この支持体は、弾性接続部によって無人機のフレームに接続している。この弾性接続部は、モーター及びプロペラによって生じる機械的な振動を除去（filtering）及び吸収する材料を含み、これらの振動によりセンサー及び特に慣性ユニットの動作が妨げられないようになっている。
【０００５】
特許文献１（Parrot）は、弾性接続部が、無人機フレームの対応する肩部に付加される発泡材リングの形態であるような電子基板支持構造体をより正確に記載している。ナビゲーション電子基板は、固定部から接続脚部を通して吊り下げられ、無人機の振動部分に直接機械的に接触しない。したがって、吸振性を有する機械的な接続部により、推進ユニットによって生成される干渉振動を排除することが可能であり、そのため、ナビゲーションセンサーの動作が干渉振動によって妨げられることが回避される。またこの場合、これらのセンサーによって収集される信号のローパスフィルタリングを用いる必要がない。
【０００６】
近年、これらの無人機に付加される改良が、回路の複雑さと、また、機械的干渉（振動、無人機の突然の姿勢変化等）であるか、電気的干渉（特に回転モーターによって生じる周囲の電磁界によって引き起こされる干渉）であるかによらない種々の外部干渉に対する回路の繊細さとが増すことにつながっている。
【０００７】
これらの干渉現象は、電子回路の動作だけでなく、無人機に搭載されたカメラによって撮影される画像にも影響する場合がある。なぜなら、振動により、無人機ひいてはカメラの軸の低振幅かつ高周波数の振動が生じるためである。カメラのセンサーのスキャン後、これらの振動は、取得される画像において、真っ直ぐな線が崩されてジグザクを形成するように見えるいわゆる揺らぎ作用（wobble effect）に変換される。特に、画像が高解像度、一般的にはＨＤ解像度（１９２０×１０８０ピクセル）で取得される場合、この変形の振幅がそれほど大きくなくても、この変形は非常に目立ち、画像の最終的な品質を低下させる。
【０００８】
最後に、別の態様によると、高クロック速度でのより一層複雑な動作を実行するデジタルコンポーネントの使用により、これらのコンポーネントの著しい加熱につながり、検出し補償する必要のある熱ドリフトを引き起こしやすい。
【０００９】
最後に、特にあらゆる航空機に特有の軽量化の明らかな制約は、機械的構造及び装備品に対し、その質量について厳密に最小限に抑え、その場合、それにより剛性及び堅牢性が変わることがないように制限を課す。
【００１０】
他の支持構造体が、特許文献２及び特許文献３に記載されているが、これらは上記で提示した問題を解決することを可能にしない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０５８２５５号
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１２／００８３９４５号
【特許文献３】国際公開第２０１３／０５３４７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、無人機本体の新たな内部構造を提案することによって、本明細書において上述した全ての問題を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
より正確には、本発明は、上述の特許文献１において開示されているような回転翼無人機、すなわち、本質的に既知のように、無人機本体と、それぞれの連結アームの端部に取り付けられる複数の推進ユニットとを備える無人機に適用される。前記無人機本体は、前記推進ユニットに連結するアームと一体であるフレームと、電子部品、並びに加速度計センサー、慣性センサー、及び高度計センサーを保持する電子基板と、前記電子基板の支持体と、前記フレームと前記基板の支持体との間の弾性接続部であって、前記推進ユニットに起因する機械的振動を除去及び吸収するようになっている材料を含む、弾性接続部とを備える。
【００１４】
本発明では、前記無人機本体が、導電性金属材料によって作製されるパネルを備え、このパネルが前記電子基板支持体を形成し、前記電子基板がこのパネルの背面に固定されることが特徴的である。前記パネルは、背面における、前記電子基板の背面に取り付けられる少なくとも１つのヒートシンク電子部品と対向するように位置する場所において熱伝導性領域を保持し、前記パネルは、前記電子基板の接地電位に電気的に接続され、この電子基板に対する電磁遮蔽スクリーンを形成するようになっている。前記パネルは、前記フレームに機械的に接続されているが、前記パネルと前記フレームとの間に介在する前記弾性接続部によって分離されている。
【００１５】
種々の有利な従属的な特徴によると、
前記パネルの前記導電性金属材料は、マグネシウム及びマグネシウム合金を含み、
前記弾性接続部は、前記パネルと前記フレームとの間に介在する複数の支持スペーサーを備え、各スペーサーは、前記パネルに連結される第１の端部と、前記フレームに連結される反対側の第２の端部とを有するエラストマー材料によって作製されるスタッドを備え、
前記パネルは、前記電子基板の接続ワイヤ及び／又はセンサー信号が通過するオリフィスを除いて、連続した単一片パネルであり、
前記パネルは、前記電子基板の前記背面に取り付けられる電子部品に対して側方シールドを形成する長手方向縁部を更に含み、
前記パネルは、補助電子回路、特に、少なくとも１つの無線周波数アンテナ部品を備える回路に接続するコネクタに対するアクセスキャビティを前記背面に有し、
前記無人機は、前記電子基板と機械的に一体であるビデオカメラを更に備え、
前記電子基板の前記背面に取り付けられる前記少なくとも１つのヒートシンク電子部品は、マイクロコントローラー、メモリ部品、ビデオカメラのうちの１つであり、
前記無人機本体は、無人機電源用充電式取外し可能バッテリーを支持し、前記パネルは、この取外し可能バッテリーの固定ストラップが通過する少なくとも１つのループを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る無人機の分解斜視図であり、互いに分離されている無人機本体の種々の内部部材を示している。
【図２】本発明によって実施される特定の金属パネルの上面斜視図である。
【図３】上記と同じパネルを示す底面斜視図である。
【図４】電子基板及び電子基板上に取り付けられた部品を伴う、図２及び図３のパネルの長手方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の例示的な一実施形態を添付の図面を参照して記載する。図面において、同じ参照符号は、図を通して同一又は機能的に同様の要素を示す。
【００１８】
図１には、クアッドリコプター型の無人機が示されている。この無人機は、下部にフレーム１２を備える無人機本体１０を備え、フレーム１２は、フレームから放射状に延在する４つの単一片連結アーム１４と一体である。各アームには、自身の遠位端部において推進ユニット１６が装備される。推進ユニット１６は、アーム１４上で略水平面において延在するプロペラ１８を回転駆動するモーターを備える。下部において、推進ユニット１６はフッティングスターラップ（footing stirrup）２０に続いており、このフッティングスターラップ２０によって、無人機は停止時に地上に静止することができる。
【００１９】
無人機本体は、無人機の主電子基板２４を受けるように意図されている支持体２２を備える。この支持体２２はパネルの形態であり、このパネルを、以下で図２〜図４を参照してより詳細に記載する。
【００２０】
パネル２２は、フレームに締結されるのではなく、フレーム１２とパネル２２との間に介在する複数の支持スペーサー２６を含む弾性接続部によってフレームに接続される。各スペーサー２６はエラストマー材料製のストラット２８を備え、例えば、エラストマーストラットの上部の肩部を、パネル２２の下部に形成されている対応する凹部３２（図３及び図４）の中に延在させることによって、上端部３０がパネル２２に非剛性リンクで連結されている。反対側の下端部において、ストラット２８には肩部３４が設けられ、肩部３４はフレーム１２に挿入される。フレーム１２とストラット２８との間の連結は、例えばピン３６によって行われ、ピン３６は、上部がパネルのブロック５０の中心に螺合し、ストラットを自由に通過し、また、下部にはねじロッドを有し、このねじロッドはフレームを通過し、このフレームの下で、ボルトと同等の幅広の雌ねじ部品３７と螺合する。このロッド／幅広ねじシステムは、いかなる場合もフレーム１２に連結してはならない。さもなければ、振動がパネルに伝達される可能性がある。このロッド／幅広ねじシステムは、エラストマー材料の接続部２６に対する引抜き防止機能を更に有する。
【００２１】
以下、支持パネル２２の構成をより詳細に記載する。上述したように、このパネルは電子基板２４を受ける。電子基板２４は、３８等のねじ（図１）によってパネル２２に締結される。これらのねじは、パネルの上部に開口している雌ねじ収容部（housings）４０（図２）において受ける。
【００２２】
図２及び図３には、パネル２２の上面４２及び下面４４がそれぞれ示されている。
【００２３】
このパネル２２は、軽量金属材料製の単一片部材である。軽量金属材料とは、例えば、軽量さ及び機械的な堅牢性のため選ばれるマグネシウム又はマグネシウム合金である。パネル２２は、２つの長手方向側縁部４６と、４８等の種々の内部リブとが設けられるプレートの形態である。
【００２４】
パネル２２を形成する金属プレートは、電子基板２４の下面に取り付けられる５４等の部品（図４）に接触するようになっている、５２等の平面（図２）を上部に有することが特徴的である。これらの面５２は、熱伝達素子として機能し、これらの面に接触する部品によって生成される過剰な熱量（calories）を、５６等の冷却フィン（図３及び図４）に向かって排出する。冷却フィンは、パネル２２の下部において、上部に形成される接触面５２の反対側に形成されている。こうして、マイクロコントローラー、メモリ部品、又は場合によっては更にはビデオカメラ等のより熱しやすい部品の過剰な加熱が回避される。
【００２５】
パネル２２を形成するプレートは、５８、５９、又は６０等の小さいサイズの開口を除いて、途切れのない連続した単一片部材として作製される。窓５８は、電子基板２４の下面に取り付けられる超音波高度計センサーに対する窓として機能する。窓５９は、電子基板の下面に取り付けられる、この同じセンサーの変圧器に対する窓として機能する。これにより厚さが低減される。窓６０は、垂直視野カメラ６５に接続するフラットケーブル６３（図１）の通過を可能にする。垂直視野カメラ６５は、パネル２２の下に位置するとともに、パネル２２の下面に形成される台部（podium）６７（図３）にその本体が当接する。
【００２６】
パネル２２を形成するプレートは、基板２４の電子回路の大部分に連結すると、特に、推進ユニット１６のモーターによって生成される周囲の干渉放射線（radiation）に関して、この電子基板に対する電磁遮蔽スクリーンとして機能する。長手方向側縁部４６があることにより、電子基板２４の下面に取り付けられる最も繊細な部品が周囲の干渉放射線から保護される。電子基板のこれらの繊細な部品が埋め込まれている領域（動力部のための無人機の前面及び論理部のための後面）は、パネル２２に関しては、６１において概略的に示されている。側壁、前壁、又は後壁のいずれもこれらの領域には開口を有しない。
【００２７】
パネル２２の下面には、６２等の幅広の窓が設けられる。この幅広の窓により、電子基板２４の推進ユニット１６のモーターに対する接続用のケーブル、及び、補助電子基板、特に、１つ又は複数のＷｉ−Ｆｉアンテナ部品を保持する基板に対する接続用のケーブルの通過が可能になる。Ｗｉ−Ｆｉアンテナ部品は電磁遮蔽作用による影響を受けない。要するに、この幅広の窓６２は、電子基板２４の下面に配置されるコネクタ上に位置し、パネルの遮蔽を必要としない種々の部品（垂直カメラ、アンテナ基板に対する同軸ケーブル、他の補助基板に対するコネクタ、モーターケーブル等）を接続することが可能になっている。
【００２８】
最後に、プレート２２には、側方面４６のうちの一方に、無人機電源用充電式取外し可能バッテリー６８を締め付けるのに用いるストラップ６６（図１）を受けるように意図されているループ又は小孔（eyelet hole）６４を設けることができる。
【００２９】
無人機に搭載されるカメラ７０を保持するブロックに関して（図１）、カメラ７０は、例えば、ねじ７２をパネルのねじ穴７４（図２）に挿入し、かつねじ７６をオリフィス７８に挿入することによって、パネル２２に締結される。このように、カメラ７０は、中間弾性スペーサー２６によってフレーム１２から機械的に分離されている。中間弾性スペーサー２６により、モーターによって生成される略全ての振動、及びひいては上述の揺らぎ作用を抑制することが可能になる。
【００３０】
上述したばかりの支持体は、電子基板２４に対して、またプレート２２に締結される全ての部材に対して、無人機の着陸時の緩衝器として機能し、特に、電子基板２４上に配置される部品、コネクタ等、及びカメラ７０が摩耗したり損傷したりすることを回避することにも留意すべきである。
【図１】
2015209207.tif 000003
【図２】
2015209207.tif 000004
【図３】
2015209207.tif 000005
【図４】
2015209207.tif 000006
【外国語明細書】
2015209207.tif 000007
2015209207.tif 000008
2015209207.tif 000009
2015209207.tif 000010
2015209207.tif 000011
2015209207.tif 000012
2015209207.tif 000013
2015209207.tif 000014
2015209207.tif 000015
2015209207.tif 000016
2015209207.tif 000017
2015209207.tif 000018