(57)【要約】【課題】簡易な構成を有し、駆動源のサイズを大きくすることなしに飛行速度を増加できるとともに、飛行状況に応じて安定して飛行することができる、垂直離着陸飛行体を提供する。【解決手段】垂直離着陸飛行体１は、機体１０と、直線状に延在するとともに、機体１０の重心を通る中心軸Ｃの軸方向から見た場合に中心軸を中心として互いに交差する複数のアーム部１５と、複数のアーム部１５の両端部に設けられ、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりの所定の円周上に配置される複数のプロペラ１７と、複数のアーム部１５のうち少なくとも１つのアーム部１５Ａを中心軸Ｃまわり回動させることにより、回動するアーム部１５Ａに設けられたプロペラ１７とこれに隣り合うプロペラ１７との円周に沿った距離を変更する回動機構と、回動機構の動作を制御する制御部とを、備える。【選択図】図１
2017019455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、
直線状に延在するとともに、機体の重心を通る中心軸の軸方向から見た場合に前記中心軸を中心として互いに交差する複数のアーム部と、
前記複数のアーム部の両端部に設けられ、前記中心軸の軸方向から見た場合に、前記中心軸まわりの所定の円周上に配置される複数のプロペラと、
前記複数のアーム部のうち少なくとも１つのアーム部を前記中心軸まわりに回動させることにより、回動するアーム部に設けられたプロペラとこれに隣り合うプロペラとの前記円周に沿った距離を変更する回動機構と、
前記回動機構の動作を制御する制御部とを、備えた、垂直離着陸飛行体。
【請求項２】
前記複数のアーム部のうち１つのアーム部が回動する、請求項１に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項３】
前記複数のアーム部のうち２以上のアーム部が回動する、請求項１に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項４】
前記複数のアーム部は、前記中心軸まわりに回動可能に構成された第１アーム部と、第２アーム部とを含み、
前記中心軸の軸方向から見た場合に前記第１アーム部と前記第２アーム部とが成す角を検知する角度検知部を、さらに備え、
前記回動機構は、モータと、前記モータの回転力を前記第１アーム部および前記第２アーム部の回動駆動力に変換する駆動力変換機構と、前記第１アーム部および前記第２アーム部を回動可能に支持する回動支持機構とを含み、
前記制御部は、前記角度検知部の検知結果に基づいて、前記回動機構の動作を制御する、請求項３に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項５】
前記制御部は、前記中心軸の軸方向から見た場合に、前記複数のアーム部が交差する中心を通る所定の仮想線との成す角が互いに等しくなるように前記第１アーム部と前記第２アーム部とを回動させる、請求項４に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項６】
前記制御部は、進行方向への速度を増速させる場合に、前記中心軸の軸方向から見た場合に前記第１アーム部と前記第２アーム部との成す角が進行方向に対して相対的に小さくなるように、前記第１アーム部と前記第２アーム部とを回動させる、請求項５に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項７】
前記機体は、前記複数のアーム部の下方において搬送物を取付け可能に構成され、
前記制御部は、搬送物が取り付けられた場合に前記機体の重心周りに発生するモーメントを緩和させるように、前記第１アーム部と前記第２アーム部とを回動させる、請求項６に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項８】
前記複数のアーム部は、前記中心軸まわりに回動不能に構成されたアーム部を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の垂直離着陸飛行体。
【請求項９】
前記機体の姿勢を検知する姿勢検知部と、
前記複数のプロペラを駆動するプロペラ駆動部と、をさらに備え、
前記制御部は、前記姿勢検知部の検知結果に応じて、進行方向への速度の調整および重心周りに発生するモーメントの緩和を図るように、前記プロペラ駆動部および前記回動機構を制御する、請求項１から８のいずれか１項に記載の垂直離着陸飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のプロペラを備えた垂直離着陸飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直軸まわりに回転駆動される複数のプロペラを備えた垂直離着陸飛行体が開示された文献として、たとえば特開２０１４−２４０２４２号公報（特許文献１）、特開２００２−３７０６９６号公報（特許文献２）が挙げられる。
【０００３】
特許文献１に開示の垂直離着陸飛行体は、外周側の円周上に配置された複数のプロペラと、内周側の円周上に配置された複数のプロペラを備える。機体の中心から離れるほど小さな揚力で機体を傾ける大きなモーメントを発生できることを利用して、外周側の円周上に配置された複数のプロペラを主として姿勢制御のために用い、内周側の円周上に配置された複数のプロペラを主として、浮上のために用いる。このように、内周側と外周側に配置された複数のプロペラを使い分けることにより、姿勢制御の応答時間の短縮や、機体の小型化および軽量化を実現することができる。
【０００４】
特許文献２に開示の垂直離着陸飛行体は、揚力発生用のプロペラが故障などにより作動不能となった際に、作動不能となった以外のプロペラを作動不能となったプロペラを補完する位置に移動させる構成を有する。プロペラの一部が作動不能となった場合であっても最低限の飛行能力を確保することにより、安全に飛行を継続させ、着陸に導くことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２４０２４２号公報
【特許文献２】特開２００２−３７０６９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一般的に、垂直軸まわりに回転駆動されるプロペラを３枚以上備える飛行機は、多くの場合、円周状の等配分にプロペラを固定配置している。機体速度を増速する時や、運搬物を含んだ重心周りの安定性を保つ場合には、複数のプロペラの個々の回転数を制御し、各プロペラの揚力差を利用する方法が採用されている。プロペラの位置を変更せずに回転数のみを制御する場合には、特定方向にある少ない数のプロペラに負荷が掛かり、速度限界や搭載物に対する安定性の限界が小さくなる。
【０００７】
特許文献１に開示の垂直離着陸飛行体にあっては、内周側と外周側の両方に複数のプロペラを配置する必要が生じるため、プロペラの配置次第では機体構造が複雑となるとともに重量が増加する。ひいては、製造コストも増加する。
【０００８】
また、特許文献１に開示の垂直離着陸飛行体にあっては、プロペラを１つの円周上に配置する機体と比べ、プロペラ数が同じ場合、内周側のプロペラは浮上専用となるため、外周側のプロペラが受け持つ角度範囲が広くなり、細やかな姿勢制御を行うことが難しくなる。
【０００９】
特許文献２に開示の垂直離着陸飛行体にあっては、いずれかのプロペラが作動不能になった場合にすべてのプロペラを移動させる。このため、揚力を得るためにプロペラを移動させることについては十分に考慮されていない。
【００１０】
また、すべてのプロペラを移動させるための移動機構が、プロペラの数に応じて必要となるため、構成が複雑となるとともに重量が増加する。ひいては、製造コストも増加する。
【００１１】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易な構成を有し、駆動源のサイズを大きくすることなしに飛行速度を増加できるとともに、飛行状況に応じて安定して飛行することができる、垂直離着陸飛行体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に基づく垂直離着陸飛行体は、機体と、直線状に延在するとともに、機体の重心を通る中心軸の軸方向から見た場合に上記中心軸を中心として互いに交差する複数のアーム部と、上記複数のアーム部の両端部に設けられ、上記中心軸の軸方向から見た場合に、上記中心軸まわりの所定の円周上に配置される複数のプロペラと、上記複数のアーム部のうち少なくとも１つのアーム部を上記中心軸まわりに回動させることにより、回動するアーム部に設けられたプロペラとこれに隣り合うプロペラとの上記円周に沿った距離を変更する回動機構と、上記回動機構の動作を制御する制御部とを、備える。
【００１３】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記複数のアーム部のうち１つのアーム部が回動してもよい。
【００１４】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記複数のアーム部のうち２以上のアーム部が回動してもよい。
【００１５】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記複数のアーム部は、上記中心軸まわりに回動可能に構成された第１アーム部と、第２アーム部とを含むことが好ましい。この場合、上記垂直離着陸飛行体は、上記中心軸の軸方向から見た場合に上記第１アーム部と上記第２アーム部とが成す角を検知する角度検知部を、さらに備えることが好ましい。また、上記垂直離着陸飛行体にあっては、上記回動機構は、モータと、上記モータの回転力を上記第１アーム部および上記第２アーム部の回動駆動力に変換する駆動力変換機構と、上記第１アーム部および上記第２アーム部を回動可能に支持する回動支持機構とを含むことが好ましく、上記制御部は、上記角度検知部の検知結果に基づいて、上記回動機構の動作を制御することが好ましい。
【００１６】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記制御部は、上記中心軸の軸方向から見た場合に、上記複数のアーム部が交差する中心を通る所定の仮想線との成す角が互いに等しくなるように上記第１アーム部と上記第２アーム部とを回動させることが好ましい。
【００１７】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記制御部は、進行方向への速度を増速させる場合に、上記中心軸の軸方向から見た場合に上記第１アーム部と上記第２アーム部との成す角が進行方向に対して相対的に小さくなるように、上記第１アーム部と上記第２アーム部とを回動させることが好ましい。
【００１８】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記機体は、上記複数のアーム部の下方において搬送物を取付け可能に構成されていてもよい。この場合には、上記制御部は、搬送物が取り付けられた場合に上記機体の重心周りに発生するモーメントを緩和させるように、上記第１アーム部と上記第２アーム部とを回動させることが好ましい。
【００１９】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体にあっては、上記複数のアーム部は、上記中心軸まわりに回動不能に構成されたアーム部を含んでいてもよい。
【００２０】
上記本発明に基づく垂直離着陸飛行体は、上記機体の姿勢を検知する姿勢検知部と、上記複数のプロペラを駆動するプロペラ駆動部と、をさらに備えていてもよい。この場合には、上記制御部は、上記姿勢検知部の検知結果に応じて、進行方向への速度の調整および重心周りに発生するモーメントの緩和を図るように、上記プロペラ駆動部および上記回動機構を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、簡易な構成を有し、駆動源のサイズを大きくすることなしに飛行速度を増加できるとともに、飛行状況に応じて安定して飛行することができる、垂直離着陸飛行体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。
【図２】実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体の側面図である。
【図３】実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体の要部構成を示すブロック図である。
【図４】実施の形態１に係る回動機構を示す断面図である。
【図５】実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態の一例を示す平面図である。
【図６】実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態のその他の例を示す平面図である。
【図７】実施の形態２に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。
【図８】実施の形態２に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態の一例を示す平面図である。
【図９】実施の形態３に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。
【図１０】実施の形態４に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。
【図１１】実施の形態４に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態の一例を示す平面図である。
【図１２】実施の形態５に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００２４】
（実施の形態１）
図１および図２は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の平面図および側面図である。図１および図２を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１について説明する。
【００２５】
図１および図２に示すように、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１は、機体１０、複数のアーム部１５、複数のプロペラ駆動部１６、複数のプロペラ１７、回動機構２０（図４参照）および制御部５０（図３参照）を備える。
【００２６】
機体１０は、胴体部１１およびフレーム部１２を含む。胴体部１１の内部には、電源ユニット（不図示）、回動機構２０、角度検知部３０（図３参照）、姿勢検知部４０（図３参照）および制御部５０が内蔵されている。
【００２７】
フレーム部１２は、搬送物を取付け可能に構成されている。フレーム部１２は、胴体部１１の下方側に設けられている。フレーム部１２は、複数のアーム部１５よりも下方に位置する。
【００２８】
フレーム部１２は、枠状部１２ａと、支持部１２ｂと、脚部１２ｃとを含む。機体１０の中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、枠状部１２ａは、矩形形状を有する。支持部１２ｂは、胴体部１１に固定されている。支持部１２ｂは、枠状部１２ａおよび脚部１２ｃを支持する。脚部１２ｃは、枠状部１２ａの四隅に設けられている。脚部１２ｃは、枠状部１２ａから垂下するように設けられている。
【００２９】
複数のアーム部１５は、直線状に延在する。複数のアーム部１５は、機体１０の重心を通る中心軸Ｃの軸方向から見た場合に当該中心軸Ｃを中心として互いに交差する。複数のアーム部１５の各々は、たとえば単数の板状部材または棒状部材によって構成されている。複数のアーム１５の中央部には、貫通孔が設けられている。上下方向に延在する胴体部１１の軸部（不図示）が当該貫通孔に挿入される。
【００３０】
本実施の形態においては、３つのアーム部１５が設けられている。３つのアーム部１５は、中心軸Ｃまわり回動可能に構成された２つの可動アーム部１５Ａと、中心軸Ｃまわりに回動不能に構成された１つの固定アーム部１５Ｂとを含む。
【００３１】
回動可能に構成された２つのアーム部１５Ａは、第１アーム部１５Ａ１と、第２アーム部１５Ａ２とを有する。第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、複数のアーム部１５が交差する中心を通る所定の仮想線ＶＬとの成す角θ１，θ２が互いに等しくなるように回動する。
【００３２】
仮想線ＶＬは、たとえば、複数のプロペラ１７が周方向に等間隔で配置された場合における第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２との成す角の一方を二等分する二等分線と一致する。
【００３３】
第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２は、互いに異なる方向に回動する。たとえば、第１アーム部１５Ａ１が中心軸Ｃを中心に時計回りに回動する場合には、第２アーム部１５Ａ２は、中心軸Ｃを中心に反時計回りに回動する。第１アーム部１５Ａ１が中心軸Ｃを中心に反時計回りに回動する場合には、第２アーム部１５Ａ２は、中心軸Ｃを中心に時計回りに回動する。
【００３４】
第１アーム部１５Ａ１、第２アーム部１５Ａ２、および固定アーム部１５Ｂは、側面方向から見た場合に、上下方向に並んで設けられている。たとえば、固定アーム部１５Ｂは、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２との間に位置する。
【００３５】
複数のプロペラ１７の各々は、複数のアーム部１５の両端部に設けられる。複数のプロペラ１７は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりの所定の円周上に配置される。
【００３６】
第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２に設けられたプロペラ１７は、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２が回動することにより、これらと同時に中心軸Ｃまわりに上記所定の円周上を移動する。
【００３７】
複数のプロペラ駆動部１６の各々は、複数のプロペラ１７の各々に対応して設けられている。複数のプロペラ駆動部１６は、複数のプロペラ１７の下方に設けられている。複数のプロペラ駆動部１６の各々は、対応するプロペラ１７を回転させる。
【００３８】
回動機構２０は、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２とを中心軸Ｃまわりに回動させることにより、回動する可動アーム部１５Ａに設けられたプロペラ１７とこれに隣り合うプロペラ１７との円周に沿った距離を変更する。なお、回動機構２０の詳細については、図４を用いて後述する。
【００３９】
本実施の形態においては、第１アーム部１５Ａ１に設けられたプロペラ１７と固定アーム部１５Ｂに設けられたプロペラ１７との円周に沿った距離、第２アーム部１５Ａ２に設けられたプロペラ１７と固定アーム部１５Ｂに設けられたプロペラ１７との円周に沿った距離、および、第１アーム部１５Ａ１に設けられたプロペラ１７と第２アーム部１５Ａ２に設けられたプロペラ１７との円周に沿った距離が、変更される。
【００４０】
このように垂直離着陸飛行体１にあっては、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されたアーム部およびこのアーム部の回動方向前方にて隣り合うアーム部との成す角度とが第１状態よりも小さい第２状態とを切り換えることができる。
【００４１】
図３は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の要部構成を示すブロック図である。図３を参照して、垂直離着陸飛行体１の要部構成について説明する。
【００４２】
本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１は、制御部５０、姿勢検知部４０、角度検知部３０を備える。角度検知部３０は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２とが成す角を検知し、検知結果を制御部５０に入力する。姿勢検知部４０は、機体１０の姿勢を検知し、検知結果を制御部５０に入力する。
【００４３】
制御部５０は、各種駆動手段の動作を制御する。たとえば、制御部５０は、複数のプロペラ駆動部１６の動作および回動機構２０の動作を制御する。制御部５０は、各プロペラ駆動部１６の出力ならびに第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の位置を制御することにより、垂直離着陸飛行体１の上昇、下降、静止、前進、後進、側進、旋回等を効率よく行なう。
【００４４】
たとえば、揚力のみを発生させて上昇、下降および静止する場合には、制御部５０は、回動機構２０を駆動させて、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態に第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の位置を制御する。この際、複数のプロペラ駆動部１６の出力をほぼ同一にして、複数のプロペラ１７を回転させる。垂直離着陸飛行体１の姿勢が崩れないように、姿勢検知部４０にて検知された検知結果に基づいて、制御部５０は、各プロペラ駆動部１６の出力を補正する。
【００４５】
また前進、後進、側進、旋回等を行なう場合には、制御部５０は、進行方向に応じて、各プロペラ駆動部１６の出力を制御する。たとえば、進行方向前側に位置するプロペラ１７の回転数が、進行方向後側に位置するプロペラ１７の回転数よりも小さくするように、制御部５０は、複数のプロペラ駆動部１６を制御する。これにより、進行方向の前後方向において揚力差が生じて、推進力が得られる。この場合においても、制御部５０は、進行中に垂直離着陸飛行体１の姿勢が崩れないように、姿勢検知部４０にて検知された検知結果に基づいて、各プロペラ駆動部１６の出力を補正する。
【００４６】
さらに、制御部５０は、進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくように、回動機構２０の動作を制御する。すなわち、制御部５０は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されたアーム部およびこのアーム部の回動方向前方にて隣り合うアーム部との成す角度が小さくなるように、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させる。
【００４７】
進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくことにより、当該端部に設けられたプロペラ１７の円周上に沿った距離も近づく。これにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と比較して、進行方向により大きな推進力が得られる。
【００４８】
さらに、大きな推進力を得て、飛行速度を増加させたい場合には、制御部５０は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２との成す角が相対的に小さくなるように、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２とを回動させる。
【００４９】
また、制御部５０は、上述のように複数のアーム部１５が交差する中心を通る所定の仮想線ＶＬとの成す角が互いに等しくなるように第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させる。この際、制御部５０は、角度検知部３０および姿勢検知部４０の検知結果に基づいて、目標速度に対して最適となるように回動機構２０の動作を制御する。
【００５０】
図４は、本実施の形態に係る回動機構を示す断面図である。図４を参照して、本実施の形態に係る回動機構２０について説明する。
【００５１】
図４に示すように、回動機構２０は、モータ２１と、かさ歯車２２と、回動板２３，２４と、複数のベアリング２５とを含む。
【００５２】
モータ２１は、かさ歯車２２に連結されている。かさ歯車２２は、回動板２３の外周側に設けられたギヤ部２３ａおよび回動板２４の外周側に設けられたギヤ部２４ａに噛み合っている。
【００５３】
回動板２３は、第１アーム部１５Ａ１を支持する。回動板２３は、外周側にかさ歯車２２に噛み合うギヤ部２３ａを有する。回動板２３は、中心軸Ｃまわりに回動可能に設けられている。
【００５４】
回動板２３の上部側には、収容部２３ｂが設けられており、当該収容部２３ｂにベアリング２５が収容されている。また、第１アーム部１５Ａ１の上部側であって、上記収容部２３ｂに対応する位置にも収容部１５ｂが設けられており、当該収容部１５ｂにもベアリング２５が収容されている。第１アーム部１５Ａ１は、一対のベアリング２５に挟み込まれることにより、安定して中心軸Ｃまわりに回動することができる。
【００５５】
回動板２４は、回動板２３の下方にて、回動板２３に対向して配置されている。回動板２４は、第２アーム部１５Ａ２を支持する。回動板２４は、外周側にかさ歯車２２に噛合うギヤ部２４ａを有する。回動板２４は、中心軸Ｃまわりに回動可能に設けられている。
【００５６】
回動板２４の下部側には、収容部２４ｂが設けられており、当該収容部２４ｂにベアリング２５が収容されている。また、第２アーム部１５Ａ２の下部側であって、上記収容部２４ｂに対応する位置にも収容部１５ｂが設けられており、当該収容部１５ｂにもベアリング２５が収容されている。第２アーム部１５Ａ２は、一対のベアリング２５に挟み込まれることにより、安定して中心軸Ｃまわりに回動することができる。
【００５７】
回動機構２０においては、モータ２１が回転することにより、かさ歯車２２が図４中左右方向を回転軸として回転する。かさ歯車２２の回転に連動して、回動板２３，２４が回動軸Ｃまわりに回動する。回動板２３と回動板２４とは互いに異なる方向に回動する。
【００５８】
回動板２３および回動板２４が回動することにより、回動板２３に支持された第１アーム部１５Ａ１および回動板２４に支持された第２アーム部１５Ａ２が回動軸Ｃまわりに回動する。回動板２３と回動板２４とが互いに異なる方向に回動することにより、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２とが互いに異なる方向に回動する。
【００５９】
このように、かさ歯車２２、および回動板２３，２４は、モータの回転力を第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の回動駆動力に変換する駆動力変換機構として機能する。また、回動板２３，２４およびベアリング２５は、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動可能に支持する回動支持機構として機能する。
【００６０】
図５は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態の一例を示す平面図である。図５を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１の飛行状態の一例について説明する。
【００６１】
図５においては、固定アーム部１５Ｂに平行な方向を進行方向として垂直離着陸飛行体１が飛行する場合を図示している。このような場合には、制御部５０は、進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくように、回動機構２０の動作を制御する。
【００６２】
第１アーム部１５Ａ１は、その両端が固定アーム部１５Ｂに近づくように回動する。第１アーム部１５Ａ１は、回動方向（ＤＲ１方向）前方にて隣り合う固定アーム部１５Ｂとの成す角度が小さくなるように回動する。
【００６３】
第２アーム部１５Ａ２は、その両端が固定アーム部１５Ｂに近づくように回動する。第２アーム部１５Ａ２は、回動方向（ＤＲ２方向）前方にて隣り合う固定アーム部１５Ｂとの成す角度が小さくなるように回動する。
【００６４】
進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくことにより、当該端部に設けられたプロペラ１７の円周上に沿った距離も近づく。これにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と比較して、進行方向により大きな推進力が得られる。
【００６５】
図６は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態のその他の例を示す平面図である。図６を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１の飛行状態のその他の例について説明する。
【００６６】
図６においては、フレーム部１２に搭載物６０が搭載された場合を図示している。搭載物６０は、長手方向と短手方向とを有する。搭載物６０の長手方向に、進行方向が略平行となるように垂直離着陸飛行体１を飛行させている。
【００６７】
直方体形状の搭載物６０を運搬する場合には、搭載物６０を含んだ重心周りのモーメントに大きな偏りができる。進行方向側の端部を互いに近づくように第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、搭載物６０が搭載された機体１０の重心周りに発生するモーメントを緩和させることができる。これにより、飛行中の重心周りのモーメントに対する安定性が増し、運搬能力が向上する。この際、姿勢検知部４０の検知結果を加えて、重心周りのモーメントが緩和するようにアーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の回動量を制御した場合、より一層の安定性が増し、運搬能力が向上する。
【００６８】
以上のように、本実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体１にあっては、複数のプロペラ１７の全てを、所定の円周上に配置し、複数のアーム部１５のうちの一部である２本のアーム部１５が中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されている。
【００６９】
このため、本実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体１は、内周側および外周側のそれぞれに複数のプロペラを配置する場合と比較して、より構成を簡素化することができる。また、一部のアーム部を回動させ、特定のプロペラ１７の位置を変更させる構成であるため、全ての複数のプロペラ１７の各々を移動させる移動機構を設けた構成と比較して、垂直離着陸飛行体１の構成を簡素にすることができる。
【００７０】
また、上述のように、進行方向側の端部を互いに近づくように第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、進行方向に対して大きな推進力が得られる。このため、垂直離着陸飛行体１にあっては、駆動源としてのプロペラ駆動部１６のサイズを大きくすることなしに飛行速度を増加させることができる。さらに、飛行状況に応じて、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、垂直離着陸飛行体１は、安定して飛行することができる。
【００７１】
さらに、進行方向側の端部を互いに近づくように第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、進行方向に直交する方向に対する垂直離着陸飛行体１の全長が短くなる。これにより、飛行中に小型化することができ、狭い場所でも飛行することが可能となる。
【００７２】
また、進行方向と搭載物６０の長手方向とが平行となるように垂直離着陸飛行体１を飛行させる場合には、進行方向側の端部を互いに近づくように第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、飛行中の重心周りのモーメントに対する安定性が増し、運搬能力が向上する。
【００７３】
（実施の形態２）
図７は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。図７を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ａについて説明する。
【００７４】
図７に示すように、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ａは、実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体１と比較した場合に、アーム部１５の本数、および全てのアーム部１５が回動可能に構成されている点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００７５】
本実施の形態においては、２つのアーム部１５の全てが中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されている。２つのアーム部１５は、中心軸Ｃまわりに回動可能に構成された第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を含む。
【００７６】
この第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２は、上述の実施の形態１とほぼ同様の回動機構によって回動される。第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２が回動することにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されたアーム部（たとえば第１アーム部１５Ａ１）およびこのアーム部の回動方向前方にて隣り合うアーム部（たとえば第２アーム部１５Ａ２）との成す角度とが第１状態よりも小さい第２状態とを切り換えることができる。
【００７７】
図８は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態の一例を示す平面図である。図８を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ａの飛行状態の一例について説明する。
【００７８】
図８においては、複数のプロペラ１７が周方向に等間隔で配置された場合における第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２との成す角の一方を二等分する二等分線と進行方向とが一致する場合を図示している。このような場合にも、制御部５０は、進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくように、回動機構の動作を制御する。
【００７９】
第１アーム部１５Ａ１は、回動方向（ＤＲ１方向）前方にて隣り合う第２アーム部１５Ａ２との成す角度が小さくなるように回動する。第２アーム部１５Ａ２は、回動方向（ＤＲ２方向）前方にて隣り合う第１アーム部１５Ａ１との成す角度が小さくなるように回動する。
【００８０】
進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくことにより、当該端部に設けられたプロペラ１７の円周上に沿った距離も近づく。これにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と比較して、進行方向により大きな推進力が得られる。
【００８１】
以上のように、本実施の形態においても、内周側および外周側のそれぞれに複数のプロペラを配置する場合と比較して、より構成を簡素化することができる。また、アーム部を回動させることにより、このアーム部の両端に設けられた２つのプロペラ１７の位置を変更することができるため、全ての複数のプロペラ１７の各々を移動させる移動機構を設けた構成と比較して、垂直離着陸飛行体１の構成を簡素にすることができる。
【００８２】
進行方向側の端部を互いに近づくように第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、進行方向に対して大きな推進力が得られる。このため、垂直離着陸飛行体１にあっては、駆動源としてのプロペラ駆動部１６のサイズを大きくすることなしに飛行速度を増加させることができる。
【００８３】
さらに、飛行状況に応じて、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２を回動させることにより、垂直離着陸飛行体１は、安定して飛行することができる。加えて、アーム部１５の本数を減らすことにより、垂直離着陸飛行体１Ａの重量を減らすことができる。
【００８４】
（実施の形態３）
図９は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。図９を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｂについて説明する。
【００８５】
図９に示すように、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｂは、実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体１と比較した場合に、固定アーム部１５Ｂの位置が、進行方向に対して垂直方向に延在する点において相違する。本垂直離着陸飛行体１Ｂは、必ずしも進行方向を固定する必要が無く、実施の形態１と実施の形態３は、同一の飛行体において実現することが可能である。
【００８６】
本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｂにおいても、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２とが中心軸Ｃまわりに回動可能に設けられることにより、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。加えて、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、進行方向に対して直交する方向に固定アーム部１５Ｂが設けられることにより、機体の安定性が増す。
【００８７】
（実施の形態４）
図１０は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。図１０を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｃについて説明する。
【００８８】
図１０に示すように、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｃは、実施の形態１に係る垂直離着陸飛行体１と比較した場合に、アーム部１５の本数が相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【００８９】
本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｃは、４本のアーム部１５を備える。４本のアーム部１５のうち２つの第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２が回動可能に構成され、残りの２つの固定アーム部１５Ｂ１，１５Ｂ２が回動不能に構成されている。
【００９０】
固定アーム部１５Ｂ１、第１アーム部１５Ａ１、固定アーム部１５Ｂ２、および第２アーム部１５Ａ２がこの順で、時計回りに配置される。固定アーム部１５Ｂ１，１５Ｂ２は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、略直交する。
【００９１】
複数のプロペラ１７が周方向に等間隔で配置された第１状態においては、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２は、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、略直交する。複数のプロペラ１７が周方向に等間隔で配置された第１状態においては、第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２は、固定アーム部１５Ｂ１，１５Ｂ２を中心軸Ｃまわりに時計回りに４５°回転させた位置に位置する。
【００９２】
第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２は、上述の実施の形態１とほぼ同様の回動機構によって回動される。第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２が回動することにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されたアーム部（たとえば第１アーム部１５Ａ１）およびこのアーム部の回動方向前方にて隣り合うアーム部（たとえば固定アーム部１５Ｂ２）の成す角度とが第１状態よりも小さい第２状態とを切り換えることができる。
【００９３】
図１１は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の飛行状態の一例を示す平面図である。図１１を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｃの飛行状態の一例について説明する。
【００９４】
図１１においては、複数のプロペラ１７が周方向に等間隔で配置された場合における第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２との成す角の一方を二等分する二等分線と進行方向とがほぼ一致する場合を図示している。すなわち、進行方向が固定アーム部１５Ｂ２の延在方向と略平行となる。
【００９５】
このような場合にも、制御部５０は、進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくように、回動機構２０の動作を制御する。
【００９６】
進行方向の前方側に位置する第１アーム部１５Ａ１および第２アーム部１５Ａ２の端部が互いに近づくことにより、当該端部に設けられたプロペラ１７の円周上に沿った距離も近づく。これにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と比較して、進行方向により大きな推進力が得られる。
【００９７】
以上のように、本実施の形態においても、第１アーム部１５Ａ１と第２アーム部１５Ａ２とが中心軸Ｃまわりに回動可能に設けられることにより、実施の形態１とほぼ同様の効果が得られる。加えて、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、進行方向に対して直交する方向に固定アーム部１５Ｂ２が設けられることにより、機体の安定性が増す。
【００９８】
加えて、アーム部１５の本数が増加することにより、プロペラ１７の数が増加する。このため、実施の形態１と比較して、飛行速度を向上させることができる。
【００９９】
（実施の形態５）
図１２は、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の平面図である。図１２を参照して、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体の１Ｄについて説明する。
【０１００】
図１２に示すように、本実施の形態に係る垂直離着陸飛行体１Ｄは、実施の形態２に係る垂直離着陸飛行体１Ａと比較した場合に、２本のアーム部１５のうち一方が回動不能に設けられた固定アーム部１５Ｂであり、他方が回動可能に設けられた可動アーム部１５Ａである点において相違する。その他の構成については、ほぼ同様である。
【０１０１】
回動機構によって、可動アーム部１５Ａのみが中心軸Ｃまわりに回動する。可動アーム部１５Ａが回動することにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と、中心軸Ｃの軸方向から見た場合に、中心軸Ｃまわりに回動可能に構成されたアーム部（可動アーム部１５Ａ）およびこのアーム部の回動方向前方にて隣り合うアーム部（固定アーム部１５Ｂ）との成す角度とが第１状態よりも小さい第２状態とを切り換えることができる。
【０１０２】
進行方向の前方側に位置する可動アーム部１５Ａの端部が、進行方向の前方側に位置する固定アーム部１５Ｂの端部に近づくことにより、当該端部に設けられたプロペラ１７の円周上に沿った距離も近づく。これにより、複数のプロペラ１７が中心軸Ｃまわり等間隔で配置された第１状態と比較して、進行方向により大きな推進力が得られる。
【０１０３】
以上のように、本実施の形態においても、複数のアーム部１５のうち１つの可動アーム部１５Ａが中心軸Ｃまわりに回動可能に設けられることにより、実施の形態２とほぼ同様の効果が得られる。
【０１０４】
上述した実施の形態１から５においては、フレーム部１２が、矩形形状を有する枠状部１２ａを含む場合を例示しているが、機体１０の姿勢が安定可能に構成される限り、フレーム部１２の形状は適宜変更することができる。たとえば、枠状部１２ａが、円環状であってもよいし、多角形状であってもよい。
【０１０５】
上述した実施の形態１から５においては、複数のアーム部１５の各々が単数の板状部材または棒状部材によって構成されている場合を例示して説明したが、これに限定されず、複数のアーム部１５の各々が、中心軸Ｃを間に挟んで、一方と他方とに分離された板状部材または棒状部材によって構成されていてもよい。
【０１０６】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１０７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ  垂直離着陸飛行体、１０  機体、１１  胴体部、１２  フレーム部、１２ａ  枠状部、１２ｂ  支持部、１２ｃ  脚部、１５  アーム部、１５Ａ  可動アーム部、１５Ａ１  第１アーム部、１５Ａ２  第２アーム部、１５Ｂ，１５Ｂ１，１５Ｂ２  固定アーム部、１５ｂ  収容部、１６  プロペラ駆動部、１７  プロペラ、２０  回動機構、２１  モータ、２２  かさ歯車、２３  回動板、２３ａ  ギヤ部、２３ｂ  収容部、２４  回動板、２４ａ  ギヤ部、２４ｂ  収容部、２５  ベアリング、３０  角度検知部、４０  姿勢検知部、５０  制御部、６０  搭載物。
【図１】
2017019455.tif 000003
【図２】
2017019455.tif 000004
【図３】
2017019455.tif 000005
【図４】
2017019455.tif 000006
【図５】
2017019455.tif 000007
【図６】
2017019455.tif 000008
【図７】
2017019455.tif 000009
【図８】
2017019455.tif 000010
【図９】
2017019455.tif 000011
【図１０】
2017019455.tif 000012
【図１１】
2017019455.tif 000013
【図１２】
2017019455.tif 000014