(57)【要約】【課題】飛行方向の前方からの投影面積が小さく、飛行に必要な空間が低減される飛行装置を提供する。【解決手段】第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と、第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは、ヨー軸方向から投影したとき、互いに重なっている。第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは、ヨー軸方向において異なる位置に設定されている。そのため、旋回範囲が重なっても互いに接触することはない。第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とを重ねることにより、飛行装置１０を飛行方向前方から投影したとき、その投影面積が低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重心位置に設けられている機体本体（１１）と、
前記機体本体（１１）から径方向外側へ対称に延びている一対の第一腕部（１２）と、
前記第一腕部（１２）の先端にそれぞれ設けられている第一スラスタ（１３）と、
前記第一スラスタ（１３）において、回転によって推進力を発生する第一プロペラ（１４）と、
前記機体本体（１１）のヨー軸方向において前記第一プロペラ（１４）の旋回範囲を含む仮想的な平面と異なる仮想的な平面に旋回範囲を形成し、前記機体本体（１１）のヨー軸方向から投影したとき前記第一プロペラ（１４）の旋回範囲と互いに重なる旋回範囲で回転し、回転によって推進力を発生する第二プロペラ（２４）と、
前記第二プロペラ（２４）を有する第二スラスタ（２３）と、
前記機体本体（１１）から径方向外側へ対称に延び、先端にそれぞれ前記第二スラスタ（２３）が設けられている一対の第二腕部（２２）と、
を備える飛行装置。
【請求項２】
前記ヨー軸を中心に、前記第一腕部（１２）と前記第二腕部（２２）とを相対的に回転駆動する駆動手段（４１）をさらに備える請求項１記載の飛行装置。
【請求項３】
前記機体本体（１１）は、前記ヨー軸方向において中間において第一機体本体（５１）および第二機体本体（５２）に分割され、
前記第一腕部（１２）は、前記第一機体本体（５１）に設けられ、
前記第二腕部（２２）は、前記第二機体本体（５２）に設けられている請求項１記載の飛行装置。
【請求項４】
前記ヨー軸を中心に、前記第一機体本体（５１）と前記第二機体本体（５２）とを相対的に回転駆動する駆動手段（５３）をさらに備える請求項３記載の飛行装置。
【請求項５】
前記ヨー軸方向から投影したとき、前記第一腕部（１２）に設けられた前記第一プロペラ（１４）の旋回範囲と、前記第二腕部（２２）に設けられた前記第二プロペラ（２４）の旋回範囲とは一致する請求項４記載の飛行装置。
【請求項６】
前記第一スラスタ（１３）の前記第一プロペラ（１４）と前記第二スラスタ（２３）の前記第二プロペラ（２４）とは、前記ヨー軸方向において反転している請求項１記載の飛行装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆるドローンと呼ばれる飛行装置は、上昇のための推進力を得るために複数のスラスタを備えている。飛行装置のスラスタは、十分な推進力を得るために互いのプロペラの回転領域が重ならないように配置されている。例えば特許文献１の場合、２重に設定された円周上に配置されているスラスタは、各プロペラの回転領域が重ならないように距離が確保されている。
【０００３】
しかしながら、このようにプロペラの回転領域が重ならないようにスラスタを配置する場合、飛行方向の前方や側方における投影面積が大きくなる。すなわち、飛行装置を飛行方向の正面や側面から見たとき、その専有面積は大きくなる。そのため、飛行装置が飛行するためにはこの投影面積よりも大きな空間を必要とする。その結果、飛行装置は、例えば構造物の内部や障害物が設けられた空間などの飛行が制限されるという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２４０２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明の目的は、飛行方向の前方からの投影面積が小さく、飛行に必要な空間が低減される飛行装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載の発明では、第一スラスタに設けられている第一プロペラの旋回範囲と、第二スラスタに設けられている第二プロペラの旋回範囲とは、機体本体のヨー軸方向から投影したとき、互いに重なっている。また、第一プロペラの旋回範囲と第二プロペラの旋回範囲とは、ヨー軸方向において異なる位置に設定されている。そのため、第一プロペラの旋回範囲と第二プロペラの旋回範囲とが重なっても、これらが互いに接触することはない。このように、第一プロペラと第二プロペラの旋回範囲を重ねることにより、飛行方向前方から投影したとき、その投影面積が低減される。したがって、飛行に必要な空間を低減することができ、例えば複雑な構造物の内側や障害物を多く含む構造物の内部などのように狭い空間を飛行することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態による飛行装置をヨー軸方向で上方から見た模式図
【図２】図１の矢印ＩＩ方向から見た模式図
【図３】図１のIII−III線において機体本体を切断した模式的な断面図
【図４】従来の飛行装置をヨー軸方向で上方から見た模式図
【図５】第２実施形態による飛行装置をヨー軸方向で上方から見た模式図
【図６】第３実施形態による飛行装置を示す模式図
【図７】第３実施形態による飛行装置において、第一腕部と第二腕部とがなす角度が０°である状態を示す模式図
【図８】図７の矢印VIII方向から見た模式図
【図９】第４実施形態による飛行装置をヨー軸方向で上方から見た模式図
【図１０】図９の矢印Ｘ方向から見た模式図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、飛行装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
（第１実施形態）
図１から図３に示すように飛行装置１０は、機体本体１１、第一腕部１２、第一スラスタ１３および第一プロペラ１４を備えている。機体本体１１は、飛行装置１０の重心位置に設けられている。第一腕部１２は、この機体本体１１から径方向外側へ対称に延びている。第一腕部１２は、機体本体１１に一対設けられている。第一スラスタ１３は、この第一腕部１２の先端、すなわち機体本体１１と反対側の端部にそれぞれ設けられている。第一プロペラ１４は、第一スラスタ１３において回転し、この回転によって推進力を発生する。第一スラスタ１３は、モータ１５などの駆動源を有しており、第一プロペラ１４を回転駆動する。モータ１５の駆動力は、第一シャフト１６を通して第一プロペラ１４に伝達される。
【０００９】
飛行装置１０は、第二腕部２２、第二スラスタ２３および第二プロペラ２４を備えている。第二腕部２２は、機体本体１１から径方向外側へ対称に延びている。第二腕部２２は、機体本体１１に一対設けられている。第二スラスタ２３は、この第二腕部２２の先端、すなわち機体本体１１と反対側の端部にそれぞれ設けられている。第二プロペラ２４は、第二スラスタ２３において回転し、この回転によって推進力を発生する。第二スラスタ２３は、モータ２５などの駆動源を有しており、第二プロペラ２４を回転駆動する。モータ２５の駆動力は、第二シャフト２６を通して第二プロペラ２４に伝達される。
【００１０】
機体本体１１は、制御ユニット３１および蓄電部３２を収容している。制御ユニット３１は、慣性計測部３３およびマイクロコンピュータ３４を有している。慣性計測部３３は、例えば図示しない加速度センサ、角速度センサおよび高度センサなど、飛行装置１０の飛行姿勢や飛行高度を計測する各種のセンサを有している。マイクロコンピュータ３４は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭで構成され、コンピュータプログラムを実行することにより、慣性計測部３３で取得した飛行姿勢や飛行高度などに基づいて第一スラスタ１３および第二スラスタ２３を含む飛行装置１０の全体を制御する。蓄電部３２は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池やキャパシタなどで構成されている。蓄電部３２は、第一スラスタ１３のモータ１５および第二スラスタ２３のモータ２５に供給する電力を蓄えている。
【００１１】
第１実施形態の場合、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４とは、ヨー軸方向において旋回範囲がずれている。具体的には、第一プロペラ１４の旋回範囲を含む仮想的な平面と、第二プロペラ２４の旋回範囲を含む仮想的な平面とは、ヨー軸方向においてずれて設定されている。また、機体本体１１をヨー軸方向、例えばヨー軸の上端から投影したとき、図１に示すように第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重なっている。
【００１２】
上述のように、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１を含む仮想的な平面と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２を含む仮想的な平面とは、ヨー軸方向にずれて設定されている。そのため、ヨー軸方向から投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とが重なるように設定しても、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４とが接することはない。第１実施形態の場合、第二シャフト２６は、ヨー軸方向における長さが第一シャフト１６よりも長い。これにより、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは、ヨー軸方向にずれている。
【００１３】
飛行装置１０は、図２に示すようにヨー軸に沿った上下方向に加え、ヨー軸に垂直な前後左右方向へ飛行する。このとき、図１に示す矢印のｄ方向を飛行方向と設定する。このようにｄ方向を飛行方向と設定し、この飛行方向の前方から飛行装置１０を投影する。このとき、第１実施形態のように第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とが重なることにより、飛行装置１０の飛行方向の前方から投影すると、その投影面積は図４に示すような従来の飛行装置１００と比較して小さくなる。従来の飛行装置１００は、腕部１０１がいずれも機体本体１０２の周方向へ９０°の等間隔で設けられている。飛行装置１００は、この腕部１０１の先端にスラスタ１０３を備えている。このように、第１実施形態の飛行装置１０は、飛行方向の前方から投影したとき、その投影面積は図４に示すような従来の飛行装置１００と比較して小さくなる。そのため、第１実施形態の飛行装置１０は、複雑な構造物の内部や障害物が多く設けられた構造物の内部など飛行空間が狭い場合でも、小さな投影面積を利用して障害物を避けながら飛行する。
【００１４】
以上説明したように、第１実施形態では、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と、第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは、ヨー軸方向から投影したとき、互いに重なっている。また、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは、ヨー軸方向において異なる位置に設定されている。そのため、旋回範囲が重なっても互いに接触することはない。このように、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とを重ねることにより、飛行装置１０を飛行方向前方から投影したとき、その投影面積が低減される。したがって、飛行に必要な空間を低減することができ、例えば複雑な構造物の内側や障害物を多く含む構造物の内部などのように狭い空間を飛行することができる。
【００１５】
（第２実施形態）
第２実施形態による飛行装置を図５に示す。
第２実施形態では、飛行装置１０は、駆動部４１を備えている。駆動部４１は、機体本体１１に収容されている。駆動部４１は、第一腕部１２と第二腕部２２とをヨー軸を中心として相対的に回転駆動する。すなわち、駆動部４１は、第一腕部１２と第二腕部２２とを相対的に回転駆動することにより、図５の破線に示すように第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度がほぼ９０°となる位置から、図５の実線に示すようにそれ以下となる角度へ駆動する。第２実施形態の場合、駆動部４１は、第二腕部２２をヨー軸を中心に回転駆動する。
【００１６】
このように、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°の場合、ヨー軸方向から機体本体１１を投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重ならない。そのため、第一プロペラ１４が発生した推進力および第二プロペラ２４が発生した推進力は、飛行装置１０の飛行のために最大限利用される。一方、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°よりも小さい場合、ヨー軸方向から機体本体１１を投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重なる。そのため、ヨー軸方向で上方にある第二プロペラ２４が発生した推進力の一部は、飛行装置１０の飛行のために利用できない。反面、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とが重なることにより、第１実施形態で説明したように飛行方向の前方から飛行装置１０の投影面積が減少する。これにより、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°よりも小さい場合、飛行装置１０は狭小な空間を飛行することができる。
【００１７】
以上説明した第２実施形態では、第一腕部１２と第二腕部２２とは、駆動部４１によってヨー軸を中心に相対的に回転する。そのため、第一プロペラ１４が設けられている第一腕部１２と第二プロペラ２４が設けられている第二腕部２２とがなす角度は、駆動部４１によって任意に変更される。したがって、飛行装置１０が飛行する空間に応じて第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度を任意に変更し、飛行装置１０が占有する空間の大きさを変更することができる。
【００１８】
（第３実施形態）
第３実施形態による飛行装置を図６に示す。
第３実施形態では、機体本体１１は、ヨー軸方向すなわち機体本体１１の軸方向の中間において分割されている。すなわち、機体本体１１は、ヨー軸方向の中間で分割された第一機体本体５１および第二機体本体５２を有している。そして、第一スラスタ１３が設けられている第一腕部１２は、第一機体本体５１に設けられている。また、第二スラスタ２３が設けられている第二腕部２２は、第二機体本体５２に設けられている。第一機体本体５１と第二機体本体５２とはヨー軸の中間で分割されているため、第一腕部１２と第二腕部２２とはヨー軸方向でずれている。そのため、第一腕部１２に設けられる第一スラスタ１３と、第二腕部２２に設けられている第二スラスタ２３とは、ヨー軸方向でずれている。その結果、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１を含む仮想的な平面と、第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２を含む仮想的な平面とは、ヨー軸方向にずれて設定されている。これにより、第３実施形態の場合も、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４とは、互いに接触することはない。これにより、第３実施形態の場合、第一シャフト１６と第二シャフト２６とは同一の長さとしてもよい。
【００１９】
第３実施形態の場合、飛行装置１０は、駆動部５３を備えている。駆動部５３は、機体本体１１すなわち第一機体本体５１と第二機体本体５２に収容されている。駆動部５３は、第一機体本体５１と第二機体本体５２とをヨー軸を中心として相対的に回転駆動する。すなわち、駆動部５３は、第一機体本体５１と第二機体本体５２とを相対的に回転駆動することにより、第２実施形態の図５の破線で示すように第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度がほぼ９０°となる位置から、図５の実線に示すようにそれ以下となる角度へ駆動する。
【００２０】
このように、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°以下、例えば４５°以下になると、ヨー軸方向から機体本体１１を投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは互いに重なる。すなわち、第３実施形態の場合、分割された第一機体本体５１と第二機体本体５２とを相対的に回転駆動することにより、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度は変化する。そして、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°の場合、ヨー軸方向から機体本体１１を投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重ならない。そのため、第一プロペラ１４が発生した推進力および第二プロペラ２４が発生した推進力は、飛行装置１０の飛行のために最大限利用される。一方、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°よりも小さい場合、ヨー軸方向から機体本体１１を投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重なる。そのため、ヨー軸方向で上方にある第二プロペラ２４が発生した推進力の一部は、飛行装置１０の飛行のために利用できない。反面、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重なることにより、第１実施形態のように飛行方向の前方からの飛行装置１０の投影面積が減少する。これにより、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度が９０°よりも小さい場合、飛行装置１０は狭小な空間を飛行することができる。
【００２１】
また、第３実施形態の場合、駆動部５３は、図７および図８に示すように第一腕部１２と第二腕部２２とが重なる位置、すなわち第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度はほぼ０°とする位置まで駆動することができる。このように第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度をほぼ０°とすることにより、ヨー軸方向から投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは一致する。そのため、飛行装置１０が占有する空間は最小となる。これにより、例えば運搬時や保管時のように飛行装置１０が飛行しないときなど、取り扱いが容易になる。
【００２２】
以上説明した第３実施形態では、機体本体１１は、ヨー軸方向で第一機体本体５１と第二機体本体５２とに分割されている。そのため、第一機体本体５１に接続する第一腕部１２と第二機体本体５２に接続する第二腕部２２とは、ヨー軸方向でずれている。そのため、第一スラスタ１３に設けられている第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１を含む仮想的な平面と第二スラスタ２３に設けられている第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２を含む仮想的な平面とは互いにヨー軸方向でずれている。したがって、ヨー軸方向で投影したとき第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とが重なる場合でも、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４との接触を回避することができる。
【００２３】
第３実施形態では、第一機体本体５１と第二機体本体５２とは、駆動部５３によってヨー軸を中心に相対的に回転する。そのため、第一プロペラ１４が設けられている第一腕部１２と第二プロペラ２４が設けられている第二腕部２２とがなす角度は、駆動部５３によって任意に変更される。したがって、飛行装置１０が飛行する空間に応じて第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度を任意に変更し、飛行装置１０が占有する空間の大きさを変更することができる。
【００２４】
第３実施形態では、駆動部５３は、第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度がほぼ０°とする位置まで駆動する。このように第一腕部１２と第二腕部２２とがなす角度をほぼ０°とすることにより、ヨー軸方向から投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは一致する。したがって、飛行装置１０が占有する空間は最小となり、例えば保管時や運搬時など飛行装置１０が飛行しないときの取り扱いを容易にすることができる。
【００２５】
（第４実施形態）
第４実施形態による飛行装置を図９および図１０に示す。
第４実施形態では、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４とは、ヨー軸方向で反転して設けられている。すなわち、第一プロペラ１４が設けられている第一スラスタ１３と第二プロペラ２４が設けられている第二スラスタ２３とは、ヨー軸方向で反転している。これにより、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１は、ヨー軸方向において第一腕部１２の上側に形成される。一方、第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２は、ヨー軸方向において第二腕部２２の下側に形成される。
【００２６】
これにより、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４とは、ヨー軸方向において旋回範囲がずれている。具体的には、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１を含む仮想的な平面と、第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２を含む仮想的な平面とは、ヨー軸方向においてずれて設定されている。また、機体本体１１をヨー軸方向、例えばヨー軸の上端から投影したとき、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２とは重なっている。
【００２７】
第４実施形態では、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２との間には、第一腕部１２および第二腕部２２が挟まれている。そのため、第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２との間には十分な距離が確保される。したがって、ヨー軸方向から投影したとき第一プロペラ１４の旋回範囲Ａ１と第二プロペラ２４の旋回範囲Ａ２が重なるときでも、第一プロペラ１４と第二プロペラ２４との接触をより確実に防止することができる。また、第一シャフト１６および第二シャフト２６の長さにも制限をなくすことができる。
【００２８】
以上説明した本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１０は飛行装置、１１は機体本体、１２は第一腕部、１３は第一スラスタ、１４は第一プロペラ、２２は第二腕部、２３は第二スラスタ、２４は第二プロペラ、４１は駆動部（駆動手段）、５１は第一機体本体、５２は第二機体本体、５３は駆動部（駆動手段）を示す。
【図１】
2017109603.tif 000003
【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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