特許 6528055 無人航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6528055

(24)【登録日】2019年5月24日

(45)【発行日】2019年6月12日

(54)【発明の名称】無人航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 39/02 20060101AFI20190531BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20190531BHJP

   B64C 3/56 20060101ALI20190531BHJP

【ＦＩ】

   B64C39/02

   B64C27/08

   B64C3/56

【請求項の数】10

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2018-229728(P2018-229728)

(22)【出願日】2018年12月7日

【審査請求日】2018年12月7日

(31)【優先権主張番号】特願2018-84456(P2018-84456)

(32)【優先日】2018年4月25日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】715001390

【氏名又は名称】株式会社プロドローン

(74)【代理人】

【識別番号】110002158

【氏名又は名称】特許業務法人上野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】稲垣 友喜

(72)【発明者】

【氏名】山口 明彦

(72)【発明者】

【氏名】国井 伸也

【審査官】 長谷井 雅昭

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１７／１８３５５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 中国特許出願公開第１０４４９４８１９（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１３８７３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１５８３２８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２０１７−５１６７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−４３６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０３２７３０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１７／０１８３０８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６４Ｃ ３／５６

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水平回転翼を有するロータと、
前記ロータを支持するアームと、を備え、
前記アームの先端部は、上下に並べて配置された同方向に延びる２本の棒体により構成され、
前記２本の棒体の長手方向の寸法は前記水平回転翼の直径よりも短く、
前記各棒体は、それぞれ別の前記ロータを支持することを特徴とする無人航空機。

【請求項2】

前記各棒体が支持する前記ロータは、互いの回転面が向き合うように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。

【請求項3】

前記２本の棒体の一方にはロータガードの一端が、他方には該ロータガードの他端が接続され、
前記ロータガードは、前記水平回転翼を上下方向に囲むように配置されることを特徴とする請求項２に記載の無人航空機。

【請求項4】

前記ロータガードは、前記アームとの接続部を中心として水平方向に旋回可能であることを特徴とする請求項３に記載の無人航空機。

【請求項5】

前記ロータガードは細長い線状の枠体であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の無人航空機。

【請求項6】

前記アームには複数の前記ロータガードが取り付けられることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。

【請求項7】

前記アームは、その基端部または中ほどから、水平方向に旋回可能であることを特徴とする請求項１、請求項２、または請求項４に記載の無人航空機。

【請求項8】

前記水平回転翼は、ブレードを時計回りまたは反時計回りに折り曲げて保管可能な折り畳み式プロペラであることを特徴とする請求項４または請求項７に記載の無人航空機。

【請求項9】

複数の前記アームを備え、
前記各アームの基端部およびその近傍部は１本の棒体として構成され、
前記複数のアームは、これらアームをすべて同じ方向に水平旋回させて折り畳んだときに、前記各アームの前記２本の棒体の間に、隣接する他の前記アームの基端部またはその近傍部が収まる位置関係にあることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の無人航空機。

【請求項10】

前記アームの基端部は１本の棒体により構成され、
前記アームの前記１本の棒体と前記２本の棒体とは、基端側から先端側に向かって二股に分岐した連結部材に接続され、
前記連結部材の内部には、前記ロータが有するブラシレスモータの駆動回路が収容されていることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は無人航空機技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人航空機は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、無人航空機の姿勢制御や自律飛行に用いられるセンサ類およびソフトウェアの改良が大きく進み、これにより無人航空機の操作性が著しく向上するとともに、高性能な機体を安価に入手できるようになった。こうした背景から現在、特に小型のマルチコプターについては、趣味目的だけでなく、広範な産業分野における種々のミッションへの応用が試行されている。

【0003】

下記特許文献１および２には、ロータの全長を覆うことでロータガードとして作用するアームやフレームを備えるマルチコプターが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】米国特許第８７９４５６６（Ｂ２）号明細書

【特許文献2】米国特許出願公開第２０１６／２２９５３４（Ａ１）号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

一般的なマルチコプターでは、複数のアームが機体の中心から放射状に延び、それらアームの先端にロータが配置される構造が多く採用されている。これらアームやロータは機体の水平寸法の大半を占めており、運搬時および保管時のスペース効率を下げる要因となっている。特に、多数のロータを同一水平面上に並べる構成では、プロペラ同士が接触しないようにアームを長くとる必要があり、機体の水平寸法が大きくなりやすい。その他、アームに装着されるロータガードもマルチコプターのスペース効率を下げる要因となる。特に、上記特許文献１および２のマルチコプターのようにアームやフレームでロータの全長を覆う場合、機体の水平寸法が著しく増大し、スペース効率の問題がより深刻なものとなる。一方、マルチコプターを運搬・保管する都度アームやロータガードを取り外したり機体を分解したりすることは煩雑であり、飛行時の組立てミスを招くおそれもある。

【0006】

上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、スペース効率および可搬性のよい無人航空機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、本発明の無人航空機は、水平回転翼を有するロータと、前記ロータを支持するアームと、を備え、前記アームの先端部は、上下に並べて配置された同方向に延びる２本の棒体により構成され、前記２本の棒体の長手方向の寸法は前記水平回転翼の直径よりも短く、前記各棒体は、それぞれ別の前記ロータを支持することを特徴とする。

【0008】

例えばオクタコプターのように多数のロータを備える無人航空機では、機体の水平寸法を小さくするために、ロータを二重反転プロペラにしてアームの本数を減らすことがある。しかし、１本のアームの上下面にロータを配置する場合、これらロータの距離が近くなることでロータ１基あたりの推力効率が下がるという課題がある。本発明では、上下に配置されたロータが別々の棒体に配置されることで、１本のアームの上下面にロータを配置する構成よりもロータの距離を離して配置することができる。また、本発明の無人航空機のロータと同数のロータが同一水平面上に配置される構成に比べ、機体を平面視したときのアームの本数を半分に抑えることができる。これにより、ロータの推力効率の低下を軽減しつつ、機体の水平寸法を縮小することが可能となる。

【0009】

そして、本発明の無人航空機は、上記特許文献１および２のマルチコプターとは異なり、ロータを支持する２本の棒体が水平回転翼の直径よりも短い。本発明では、アーム（２本の棒体）にはロータガードのようなロータの保護機能をあえてもたせず、ロータの支持とロータの保護とを分離している。これにより機体の水平寸法の肥大化を避けるとともに、ロータの保護が必要でないときにこれを省略することを容易にしている。

【0010】

また、前記各棒体が支持する前記ロータは、互いの回転面が向き合うように配置されることが好ましい。

【0011】

アームの先端部が２本の棒体で構成されることにより、これら２本の棒体の内側の面（２本の棒体の互いに向き合う側の面）にロータを配置すること、つまり、各棒体に支持されるロータをその回転面が互いに向き合うにように配置することができる。これにより、２本の棒体の外側の面には他の部材や装置を配置可能なスペースが生まれる。

【0012】

このとき、前記２本の棒体の一方にはロータガードの一端が、他方には該ロータガードの他端が接続され、前記ロータガードは、前記水平回転翼を上下方向に囲むように配置される構成としてもよい。

【0013】

２本の棒体に支持されるロータをその回転面が互いに向き合うにように配置し、これら棒体にロータガードの端部を接続することで、両ロータの水平回転翼を一のロータガードで上下方向に囲むことができる。

【0014】

また、前記ロータガードは、前記アームとの接続部を中心として水平方向に旋回可能であることが好ましい。

【0015】

ロータガードを水平方向に旋回させ、アーム（２本の棒体）の側面に沿うようにロータガードを折り畳むことにより、ロータガードを取り外すことなく機体の水平寸法を縮小することができる。

【0016】

このとき、前記ロータガードは細長い線状の枠体であることが好ましく、また、前記アームには複数の前記ロータガードが取り付けられることが好ましい。

【0017】

ロータガードを細長い線状の枠体とすることでロータガードを軽量化することができる。そして各アームにこれを複数備えることで、無人航空機の使用環境に応じてロータガードの安全性能を調節することが可能となる。例えば、プロペラの保護のみを目的とする場合には、周辺物の主な形状に対して最も効率的な数のロータガードを設ければよく、不測の事態における通行人等の安全の確保するためにはロータガードの死角を減らすように適宜その数を増やせばよい。

【0018】

また、前記アームは、その基端部または中ほどから、水平方向に旋回可能であることが好ましい。

【0019】

アームが水平方向に折り曲げ可能であることにより、アームを都度取り外すことなく無人航空機をコンパクトに運搬・保管することが可能となる。特に、ロータガードも折り畳み可能であれば、ロータガードを取り外す手間も省くことができる。特に、ロータが互いの回転面を向き合わせて配置されているときには、アーム折り畳み後の機体の垂直寸法も小さく抑えることができる。

【0020】

このとき、前記水平回転翼は、ブレードを時計回りまたは反時計回りに折り曲げて保管可能な折り畳み式プロペラであることが好ましい。

【0021】

また、本発明の無人航空機は、複数の前記アームを備え、前記各アームの基端部およびその近傍部は１本の棒体として構成され、前記複数のアームは、これらアームをすべて同じ方向に水平旋回させて折り畳んだときに、前記各アームの前記２本の棒体の間に、隣接する他の前記アームの基端部またはその近傍部が収まる位置関係にあることが好ましい。

【0022】

アームの基端部を１本の棒体で構成し、すべてのアームを折り畳んだときに、隣接する一方のアームの基端部が他方のアームの２本の棒体の間に収まるように各アームを配置することにより、機体をよりコンパクトに折り畳むことが可能となる。

【0023】

また、前記アームの基端部は１本の棒体により構成され、前記アームの前記１本の棒体と前記２本の棒体とは、基端側から先端側に向かって二股に分岐した連結部材に接続され、前記連結部材の内部には、前記ロータが有するブラシレスモータの駆動回路が収容されていることが好ましい。

【0024】

ブラシレスモータの駆動回路が生じさせる高周波ノイズは他のセンサ部品の検出精度に影響を及ぼすことがある。連結部材内に駆動回路を配置することで、機体の中心部から駆動回路を引き離すことができ、駆動回路のノイズによる影響を軽減することができる。

【発明の効果】

【0025】

以上のように、本発明の無人航空機によれば、機体のスペース効率および可搬性を高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】マルチコプターの飛行時の状態を示す外観斜視図である。

【図2】マルチコプターの運搬時および保管時の状態を示す外観斜視図である。

【図3】展開されたアームの側面図、および折り畳まれたアームの側面図である。

【図4】図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるアームの平面図である

【図5】図３（ａ）の側面視断面図である。

【図6】マルチコプターの機能構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。以下に示す実施形態は、複数のロータを備える無人航空機であるマルチコプター１０についての例である。なお、以下の説明における「上」および「下」、「垂直」とは、図１および図２に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向であって、Ｚ１側を上とする。また、「水平（方向）」とは同座標軸表示におけるＸ−Ｙ平面（方向）をいう。マルチコプター１０について「周方向」とは、マルチコプター１０を平面視したときの時計回りまたは反時計回り方向をいう。

【0028】

［機体概要］
図１および図２は、本実施形態（以下、「本例」ともいう。）にかかるマルチコプター１０の外観を示す斜視図である。図１は、マルチコプター１０の飛行時の状態を示す図である。図２は、マルチコプター１０の運搬時および保管時の状態を示す図である。

【0029】

マルチコプター１０は、水平回転翼であるプロペラ４２を有するロータＲ、およびロータＲを支持するアーム７０を備えている。各アーム７０の基端部（根元）は、シェルカバー１９に覆われた図示しない骨格部であるセンターフレームに固定されている。本例ではセンターフレームに４本のアーム７０が接続されており、これらアーム７０は、マルチコプター１０の周方向に沿って等間隔に配置され、機体の中心から放射状に延びている。

【0030】

各アーム７０の先端部は上下に並べて配置された同方向に延びる２本の棒体７２，７３により構成されている。２本の棒体７２，７３はそれぞれ別のロータＲを支持しており、これらロータＲは互いの回転面が向き合うように配置されている。

【0031】

棒体７２，７３の先端には、細長い線状の枠体であるロータガード７８が２本設けられている。ロータガード７８は、その一端が上側の棒体７２の先端に、他端が下側の棒体７３の先端に接続されており、プロペラ４２を上下方向に囲むように展開される。

【0032】

本例のセンターフレームには、アーム７０の他、２台のバッテリー６０と、レーザスキャナ９０が固定されている。また、シェルカバー１９の内側にはマルチコプター１０の制御装置やセンサ部品等が収容されている。なお、本例のマルチコプター１０は測量用の機体例であるためレーザスキャナ９０が搭載されているが、本発明の無人航空機の用途は特に制限されない。つまりレーザスキャナ９０は省略してもよい。

【0033】

図２に示されるように、本例のマルチコプター１０は、アーム７０、ロータガード７８、およびプロペラ４２の全てが折り畳み可能であり、マルチコプター１０の運搬時・保管時には、これらを取り外すことなく機体の水平寸法を縮小することが可能とされている。

【0034】

［アームの構成］
以下、図３から図５を参照してアーム７０の構造について説明する。図３（ａ）は展開されたアーム７０の側面図である。図３（ｂ）は折り畳まれたアーム７０の側面図である。図４は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示されるアーム７０の平面図である。図５は、図３（ａ）の側面視断面図である。なお、以下の説明では、マルチコプター１０が有する４本のアーム７０のうちの１本を例にその構造を述べるが、後述するセンサハウジング７４９に保持されるセンサの種類を除き、他のアーム７０についてもその基本的な構造は同一である。また、以下の説明において、「基端側」とは図３から図５に描かれた矢印に平行な方向のうち矢示ｂ側をいい、「基端部」とは基端側の端部をいう。同様に、「先端側」とは矢示ｔ側をいい、「先端部」とは先端側の端部をいう。

【0035】

（構成概要）
本例のアーム７０は、基幹部７０ａ、関節部７０ｂ、およびフォーク部７０ｃを有している。基幹部７０ａとは、アーム７０の基端部を含む１本の棒体７１により構成される部分である。フォーク部７０ｃとは、アーム７０の先端側に配置された２本の棒体７２，７３、および、これら棒体７２，７３と棒体７１とを連結する連結部材７４を含む部分である。関節部７０ｂとは、基幹部７０ａとフォーク部７０ｃとの接続部であり、フォーク部７０ｃを水平方向に折り曲げ可能とするジョイント部である。なお、これら基幹部７０ａ、関節部７０ｂ、およびフォーク部７０ｃは便宜上の括りであり、その境界を厳密に切り分ける必要はない。基幹部７０ａはセンターフレームに固定された部分、フォーク部７０ｃは二股に分岐した部分、関節部７０ｂはこれらのジョイント部、程度の意味である。

【0036】

（基幹部および関節部）
基幹部７０ａを構成する棒体７１は、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）製の円筒パイプ材である。棒体７１は、その基端部が上述のセンターフレームに移動不能に固定されており、その先端部はアダプタ部材７４１を介して連結部材７４に接続されている。本例ではこのアダプタ部材７４１と、後述する基幹側接続部７４ａとが関節部７０ｂを構成している。

【0037】

（フォーク部）
上でも述べたように、本例のフォーク部７０ｃは、アーム７０の先端部を構成する２本の棒体７２，７３と連結部材７４とを有している。

【0038】

フォーク部７０ｃの一部である連結部材７４は、ＣＦＲＰ製の平板材と樹脂製の板状部材とを組み立てて形成された継手部である。

【0039】

連結部材７４は、基幹側接続部７４ａと分岐側接続部７４ｂとを有している。基幹側接続部７４ａは棒体７１が接続される部分であり、板面を上下に向けたＣＦＲＰ製の２枚の平板材が上下に平行に並べられることで構成されている。分岐側接続部７４ｂは棒体７２，７３が接続される部分であり、基端側から先端側に向かって上下に二股に分岐し、側面視略Ｕ字型に形成されている。分岐側接続部７４ｂの側面にはＣＦＲＰ製の平板材が使用され、分岐側接続部７４ｂの上下面には樹脂製の板状部材が使用されている。分岐側接続部７４ｂの先端には、棒体７２，７３が接続されるアダプタ部材７４２，７４３（図５参照）が固定されている。

【0040】

分岐側接続部７４ｂの側面には、分岐側接続部７４ｂから下方に延びる脚部であるランディングギア７９が結合されている。ランディングギア７９は、ＣＦＲＰ製の平板材を角管形状に組み立てることで形成されている。ランディングギア７９の下端には、ランディングギア７９の他の部位よりも下方に張り出すことで地面や床面との衝突を緩和し、ランディングギア７９の欠けや割れを防止する、ゴム製の当りブロック７９１が設けられている。

【0041】

フォーク部７０ｃの一部である２本の棒体７２，７３は、上下に並べて配置された同方向に延びる棒体であり、主にＣＲＦＰ製の円筒パイプ材により構成されている。各棒体７２，７３のパイプ材の先端には、クランプ７６１でパイプ材に結合された樹脂製の平板部材であるモータマウント７６が取り付けられている。モータマウント７６にはロータＲがねじ固定されている。フォーク部７０ｃの棒体７２，７３はそれぞれ別のロータＲを支持しており、これらロータＲは、互いの回転面が向き合うように配置されている。

【0042】

本例のマルチコプター１０では、上下に配置されたロータＲが別々の棒体７２，７３に支持されているため、例えば１本のアームの上下面にロータを配置する構成よりも、これらロータＲの距離を離して配置することができる。また、マルチコプター１０のロータＲと同数のロータが同一水平面上に配置される構成に比べ、機体を平面視したときのアームの本数が半分に抑えられている。これにより、ロータＲの１基あたりの推力効率の低下を軽減しつつ、マルチコプター１０の水平寸法を縮小することが可能とされている。

【0043】

なお、上述の効果は、棒体７２，７３が支持する両方のロータＲの回転面を上に向けた場合でも得ることができる。一方、本例ではこれらロータＲが２本の棒体７２，７３の内側の面（２本の棒体７２，７３の互いに向き合う側の面）に支持され、その回転面が互いに向き合うように配置されていることで、アーム７０を折り畳んだときに機体の垂直寸法を小さく抑えることが可能とされている。

【0044】

また本例のマルチコプター１０では、アーム７０がすべて折り畳まれたときに、互いに隣接する一方のアーム７０の基幹部７０ａおよび関節部７０ｂ（基幹側接続部７４ａ）が、他方のアーム７０のフォーク部７０ｃの間に配置される（図２参照）

【0045】

アーム７０の基端側の部分を１本の棒体（基幹部７０ａ，基幹側接続部７４ａ）として構成し、隣接するアーム７０のフォーク部７０ｃを構成する２本の棒体との上下方向における位置を異ならせることにより、折り畳まれたアーム７０同士の干渉が防止され、機体をよりコンパクトに折り畳むことが可能とされている。

【0046】

また、図５に示されるように、連結部材７４の分岐側接続部７４ｂの内部には、ロータＲが有するブラシレスモータ４１（以下、単に「モータ４１」という。）の駆動回路であるＥＳＣ４１１（Electric Speed Controller）が収容されている。ＥＳＣ４１１が生じさせる高周波ノイズは他のセンサ部品の検出精度に影響を及ぼすことがある。本例のように連結部材７４の中にＥＳＣ４１１が配置されることで、センターフレームに搭載されたセンサ部品から離れた位置にＥＳＣ４１１を配置することができ、ＥＳＣ４１１のノイズによる影響が軽減されている。

【0047】

また、分岐側接続部７４ｂの下面を構成する板状部材には、オプティカルフローセンサ３３を保持するセンサハウジング７４９が一体成形されている。本例のマルチコプター１０では、機体の周方向において互いに点対称となる位置にある一対のアーム７０は、そのセンサハウジング７４９にオプティカルフローセンサ３３が、他の一対のアーム７０のセンサハウジング７４９にはレーザ測距センサ３５が保持されている。なお、センサハウジング７４９に収容するセンサの種類は任意であり特に制限されない。本例の分岐側接続部７４ｂの上下面は樹脂製の板状部材であり形状の自由度が高い。分岐側接続部７４ｂの上下面における任意の位置にセンサハウジングを設け、そこに任意のセンサを配置することにより、センサの取付け位置の自由度が高められるとともに、センサを用いた機能拡張の可能性が広げられる。さらには、分岐側接続部７４ｂの上下面に設けられるものはセンサハウジングには限られず、例えばパラシュート装置の接続部等であってもよい。

【0048】

このことは、樹脂部材であるモータマウント７６についても同様である。モータマウント７６の上下面のうち、ロータＲを支持する側の反対側の面には任意の用途を持たせることが可能である。

【0049】

なお、本例のマルチコプター１０は、アーム７０に連結部材７４を使用することで連結部材７４に付随する追加的な性能を得ているが、連結部材７４は本発明の無人航空機の必須の要素ではなく、例えば２本の棒体７２，７３の基端部がセンターフレームに直接固定される構成とすることもできる。

【0050】

（ロータガード）
ロータガード７８は、ＣＦＲＰ製の小径のパイプ材を継ぎ合わせて形成された枠体である。棒体７２，７３の先端には、ロータガード７８を支持するハブ部７８９が設けられている。ロータガード７８は、その一端が上側の棒体７２に、他端が下側の棒体７３に接続されており、棒体７２，７３のロータＲ（プロペラ４２）を上下方向に囲むように展開される。

【0051】

本例のマルチコプター１０では、アーム７０の先端部が２本の棒体７２，７３で構成されており、これら２本の棒体７２，７３の内側の面（２本の棒体７２，７３の互いに向き合う側の面）にそれぞれロータＲが配置されている。これに加え、ロータガード７８の端部がこれら棒体７２，７３に接続されることにより、両ロータＲのプロペラ４２を一のロータガード７８で上下方向に囲むことが可能とされている。

【0052】

また、各ロータガード７８はハブ部７８９を中心として水平方向に旋回可能である。マルチコプター１０を運搬・保管するときには、フォーク部７０ｃの側面に平行に沿うようにロータガード７８を折り畳むことで、ロータガード７８をコンパクトに収納することができる。

【0053】

各アーム７０はそれぞれ２本のロータガード７８を有している。これらロータガード７８は、フォーク部７０ｃの側面に平行に折り畳まれたときの配置角度を０°としたときに、１３５°まで展開することができる。ロータガード７８を１３５°に展開したときには、ロータガード７８が有する固定片７８１が、ハブ部７８９の図示しない軸体に嵌まり込み、ロータガード７８の位置が固定される。また、棒体７２，７３には、折り畳まれたロータガード７８を保持するクリップ７８２が設けられている。

【0054】

なお、本例のアーム７０は２本のロータガード７８を有しているが、一のアーム７０が備えるロータガード７８の本数は２本には限定されず、マルチコプター１０の使用環境に応じて適宜調節可能である。例えば、プロペラ４２の保護のみを目的とする場合には、周辺物の主な形状に対して最も効率的な数のロータガード７８を設ければよく、不測の事態における通行人等の安全確保を目的とする場合には、ロータガード７８の死角を減らすよう適宜その数を増やせばよい。

【0055】

また、本例のロータガード７８には、軽量で、かつ、折り畳みに適しているという理由で、細長い線状の枠体が採用されているが、本発明のロータガードの形態は本例のものには限定されない。本発明のロータガードは、棒体７２，７３のロータＲ（プロペラ４２）を上下方向に囲むものであることを条件として、例えば幅広の着脱式のロータガードであってもよい。さらには、ロータガードは本発明の無人航空機の必須の要素ではなく、不要であれば省略することもできる。

【0056】

そして、図３等に示されるように、本例のマルチコプター１０は、ロータＲを支持する２本の棒体７２，７３がプロペラ４２の直径よりも短い。本例のマルチコプター１０では、アーム７０にはロータＲの保護機能をあえてもたせず、ロータＲの支持とロータＲの保護とを分離している。これにより機体の水平寸法の肥大化が避けられており、また、ロータＲの保護が必要でないときにはこれを容易に省略することが可能とされている。

【0057】

（プロペラ）
ロータＲのプロペラ４２は、ブレードを時計回りまたは反時計回りに折り曲げることができる折り畳み式プロペラである。

【0058】

このように、本例のマルチコプター１０では、アーム７０が水平方向に折り畳み可能であるとともに、ロータガード７８とプロペラ４２も折り畳み可能な構造を有している。これにより、マルチコプター１０を運搬・保管するときには、アーム７０の構成部材を一切取り外すことなく、簡便に、そのスペース効率および可搬性を高めることが可能とされている。

【0059】

なお、上述のアーム７０、ロータガード７８、およびプロペラ４２の折り畳み構造はマルチコプター１０のスペース効率や可搬性を向上させるうえで極めて有意であるが、これらは選択可能な要素であり、これら折り畳み構造のうちのいずれか、または全てを省略することも可能である。

【0060】

［機能構成］
図６はマルチコプター１０の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター１０の機能は、制御部であるフライトコントローラＦＣ、複数のロータＲ、ロータＲを構成するブラシレスモータ４１の駆動回路であるＥＳＣ４１１、操縦者（オペレータ端末５１）と通信を行う通信装置５２、測量用の外部装置であるレーザスキャナ９０、および、これらに電力を供給するバッテリー８０により構成されている。

【0061】

フライトコントローラＦＣはマイクロコントローラである制御装置２０を有している。制御装置２０は、中央処理装置であるＣＰＵ２１と、ＲＡＭやＲＯＭ・フラッシュメモリなどの記憶装置からなるメモリ２２とを有している。

【0062】

フライトコントローラＦＣはさらに、ＩＭＵ３１（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）、ＧＰＳ受信器３２、気圧センサ３４、および電子コンパス３６を含む飛行制御センサ群Ｓを有しており、これらは制御装置２０に接続されている。

【0063】

ＩＭＵ３１はマルチコプター１０の機体の傾きを検出するセンサであり、主に３軸加速度センサおよび３軸角速度センサにより構成されている。気圧センサ３４は、検出した気圧高度からマルチコプター１０の海抜高度（標高）を算出する高度センサである。本例の電子コンパス３６には３軸地磁気センサが用いられている。電子コンパス３６はマルチコプター１０の機首の方位角を検出する。ＧＰＳ受信器３２は、正確には航法衛星システム（ＮＳＳ：Navigation Satellite System）の受信器である。ＧＰＳ受信器３２は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ:Global Navigation Satellite System）または地域航法衛星システム（ＲＮＳＳ:Regional Navigational Satellite System）から現在の経緯度値を取得する。

【0064】

本例のマルチコプター１０は、その水平位置を検出するセンサとして、上述のＧＰＳ受信器３２に加え、オプティカルフローセンサ３３を併用している。オプティカルフローセンサ３３はアーム７０のセンサハウジング７４９から地表に向けられ、地表の撮影画像をパターン認識することで機体の移動を検知する。これにより、水平位置の特定精度が高められるだけでなく、ＧＰＳ信号の届かない屋内でもマルチコプター１０を飛行させることが可能とされている。また、本例のマルチコプター１０は、その飛行高度を検出するセンサとして、上述の気圧センサ３４に加え、レーザ測距センサ３５を併用している。レーザ測距センサ３５はアーム７０のセンサハウジング７４９から地表に向けられ、対地高度を取得する。これにより、気圧変化による飛行高度の誤差を補正することが可能とされている。

【0065】

その他、本例のマルチコプター１０には、機体の前方にある周辺物を検知し、その距離等を測る深度カメラ３７および超音波センサ３８が設けられている。本例ではこれら深度カメラ３７および超音波センサ３８の用途は特に特定されない。

【0066】

フライトコンローラＦＣは、これら飛行制御センサ群Ｓにより、機体の傾きや回転のほか、飛行中の経緯度、高度、および機首の方位角を含む自機の位置情報を取得することが可能とされている。

【0067】

制御装置２０は、マルチコプター１０の飛行時における姿勢や基本的な飛行動作を制御するプログラムである飛行制御プログラムＦＳを有している。飛行制御プログラムＦＳは、飛行制御センサ群Ｓから取得した情報を基に個々のロータＲの回転数を調節し、機体の姿勢や位置の乱れを補正しながらマルチコプター１０を飛行させる。

【0068】

制御装置２０はさらに、マルチコプター１０を自律飛行させるプログラムである自律飛行プログラムＡＰを有している。そして、制御装置２０のメモリ２２には、マルチコプター１０の目的地や経由地の経緯度、飛行中の高度や速度などが指定されたパラメータである飛行計画ＦＰが登録されている。自律飛行プログラムＡＰは、オペレータ端末５１からの指示や所定の時刻などを開始条件として、飛行計画ＦＰに従ってマルチコプター１０を自律的に飛行させることができる。

【0069】

このように、本例のマルチコプター１０は高度な飛行制御機能を備えた無人航空機である。ただし、本発明の無人航空機はマルチコプター１０の形態には限定されず、例えば飛行制御センサ群Ｓから一部のセンサが省略された機体や、自律飛行機能を備えず手動操縦のみにより飛行可能な機体を用いることもできる。

【0070】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることができる。

【符号の説明】

【0071】

１０：マルチコプター（無人航空機），ＦＣ：フライトコントローラ，Ｓ：飛行制御センサ群，３３：オプティカルフローセンサ，３５：レーザ測距センサ，Ｒ：ロータ，
４１：ブラシレスモータ，４１１：ＥＳＣ，４２：プロペラ（水平回転翼，折り畳み式プロペラ），７０：アーム，７０ａ：基幹部，７０ｂ：関節部，７０ｃ：フォーク部，７１：１本の棒体，７２，７３：２本の棒体，７４：連結部材，７４ａ：基幹側接続部，７４ｂ：分岐側接続部，７４１−７４３：アダプタ部材，７４９：センサハウジング，７６：モータマウント，７６１：クランプ，７８：ロータガード，７８１：固定片，７８２：固定クリップ，７８９：ハブ部，７９：ランディングギア

【要約】

【課題】スペース効率および可搬性のよい無人航空機を提供する。
【解決手段】水平回転翼を有するロータ（Ｒ）と、前記ロータ（Ｒ）を支持するアーム（７０）と、を備え、前記アーム（７０）の先端部は、上下に並べて配置された同方向に延びる２本の棒体（７２，７３）により構成され、前記２本の棒体（７２，７３）の長手方向の寸法は前記水平回転翼の直径よりも短く、前記各棒体（７２，７３）は、それぞれ別の前記ロータ（Ｒ）を支持することを特徴とする無人航空機（１０）によりこれを解決する。
【選択図】図２

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】