特開 2022-26839 無人航空機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022026839

(43)【公開日】2022-02-10

(54)【発明の名称】無人航空機

(51)【国際特許分類】

   B64C 37/00 20060101AFI20220203BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20220203BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20220203BHJP

   B63C 11/00 20060101ALI20220203BHJP

【ＦＩ】

B64C37/00

B64C27/08

B64C39/02

B63C11/00 D

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020130495

(22)【出願日】2020-07-31

(71)【出願人】

【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】菅木 紀代一

(57)【要約】

【課題】水中に潜水可能な無人航空機について、その飛行性能と潜水性能とを両立させる。
【解決手段】飛行用の水平回転翼（５１）を有するロータ（５０）と、水中での移動に用いる推力源（６０）と、を個別に備える潜水可能な無人航空機（１０）によりこれを解決する。かかる無人航空機は、複数の前記ロータと複数の前記推力源とを有することが好ましく、さらには、前記推力源が一の方向とその反対方向とに推力を発生させることができること、前記水平回転翼が、前記ロータの回転中心線に沿う方向に旋回可能であることが好ましい。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行用の水平回転翼を有するロータと、
水中での移動に用いる推力源と、を個別に備える潜水可能な無人航空機。

【請求項2】

複数の前記ロータと複数の前記推力源とを有する請求項１に記載の無人航空機。

【請求項3】

前記ロータと前記推力源とを同数備える請求項２に記載の無人航空機。

【請求項4】

４基の前記ロータと４基の前記推力源とを有する請求項３に記載の無人航空機。

【請求項5】

前記推力源は一の方向とその反対方向とに推力を発生させることができる請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の無人航空機。

【請求項6】

前記水平回転翼は、前記ロータの回転中心線に沿う方向に旋回可能である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の無人航空機。

【請求項7】

前記推力源はスクリュープロペラである請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の無人航空機。

【請求項8】

機体の中心部である胴部と、
前記胴部から延びる複数本のアームと、を有し、
前記各アームには、飛行時における姿勢を基準として、これらアームから上方または下方に錐状に突き出した凸部が設けられ、
前記スクリュープロペラは前記各凸部の先端部に配置されている請求項７に記載の無人航空機。

【請求項9】

前記ロータは前記各凸部の後端部またはその近傍に配置されている請求項８に記載の無人航空機。

【請求項10】

前記各スクリュープロペラの軸線方向を上下方向としたときに、前記各アームは、板面を前後または左右に向けるように配置された板状部材である請求項８または請求項９に記載の無人航空機。

【請求項11】

潜水時に水面上に浮かべる通信装置を有することを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項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】

近年、様々な産業分野への無人航空機の応用が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１７／０７３３００号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の無人潜水機（ＵＵＶ：Unmanned Underwater Vehicles）は、その潜水対象の水域までこれを船等で運んで沈めるか、或いは水際からその目的とする水域まで航行させる必要があった。特許文献１の発明では無人潜水機である水中カメラを潜水対象の水域までマルチコプターで運搬し、マルチコプターを水面で待機させて水中カメラを遠隔操縦することが可能とされている。かかる構成による場合、飛行機能と潜水機能とをマルチコプターと水中カメラとに完全に分離することができるという利点がある一方、装置全体としての構造の効率化や小型化が図りにくいという課題がある。

【0005】

このような問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、水中に潜水可能な無人航空機について、その飛行性能と潜水性能とを両立させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明の潜水可能な無人航空機は、飛行用の水平回転翼を有するロータと、水中での移動に用いる推力源と、を個別に備えることを要旨とする。

【0007】

無人航空機に搭載されるロータは、最も飛行効率が高くなるようにそのプロペラ（水平回転翼）の直径やピッチ等が設計される。当然ではあるがこのようなロータは水中での推力源には適しておらず、水中では空中でのような機動性を発揮することはできない。一方、潜水時の推力源としても使用することを考慮してロータを設計した場合、飛行時の航続時間や安定性が損なわれることとなる。無人航空機に飛行用のロータとは別に水中での移動に用いる推力源を備えることにより、無人航空機の飛行性能と潜水性能とを両立させることができる。

【0008】

このとき、本発明の無人航空機は、複数の前記ロータと複数の前記推力源とを有することが好ましい。潜水時の推力源を複数備えることにより、別途舵を備えることなく水中における機体の姿勢や推進方向を制御することが可能となる。またこのとき、本発明の無人航空機は、前記ロータと前記推力源とを同数備えることが好ましい。これにより飛行時と同様の原理を応用して水中における機体の姿勢や推進方向を制御することが可能となる。さらに、本発明の無人航空機は、４基の前記ロータと４基の前記推力源とを有することが好ましい。これにより一般的なクアッドコプターの飛行原理を応用して水中における機体の姿勢や推進方向を制御することが可能となる。

【0009】

また、前記推力源は一の方向とその反対方向とに推力を発生可能であることが好ましい。無人航空機はその飛行中はロータと重力を利用して比較的自由に機体を持ち上げたり降ろしたりすることができる。一方、水中では浮力が作用しているため、推力源を停止しても機体は空中ほど機敏には反応しない。推力源が一の方向とその反対方向とに推力を発生させることにより、水中においても機体の姿勢を任意に制御することが可能となる。

【0010】

また、前記水平回転翼は、前記ロータの回転中心線に沿う方向に旋回可能であることが好ましい。飛行用のロータと水中での移動に用いる推力源とを両方備える場合、ロータは水中では移動を妨げるだけの存在となる。ロータのプロペラ（水平回転翼）がロータの回転中心線に沿う方向に旋回可能であることにより、プロペラは潜水時に水の抵抗に抗うことなく自由に回転・旋回する。これにより潜水時の推進抵抗が軽減される。

【0011】

また、前記推力源はスクリュープロペラであることが好ましい。水中における移動用に最適化された推力源を備えることにより、機体を水中でスムーズに移動させることが可能となる。

【0012】

また、本発明の無人航空機は、機体の中心部である胴部と、前記胴部から延びる複数本のアームと、を有し、前記各アームには、飛行時における姿勢を基準として、これらアームから上方または下方に錐状に突き出した凸部が設けられ、前記スクリュープロペラは前記各凸部の先端部に配置されている構成としてもよい。各アームから推進方向に向かって錐状の凸部が設けられることで、推進時の姿勢の安定性が高められる。このとき、前記ロータは前記各凸部の後端部またはその近傍に配置されてもよい。

【0013】

また、前記各スクリュープロペラの軸線方向を上下方向としたときに、前記各アームは、板面を前後または左右に向けるように配置された板状部材であることが好ましい。これによりアームがフィン（ひれ）として作用し、水中推進時における姿勢を安定させることができる。

【0014】

また、本発明の無人航空機は、潜水時に水面上に浮かべる通信装置を有することが好ましい。水中の機体を例えば無線通信で操縦する場合、水などの導体中では電磁波が著しく減衰するため、電磁波の周波数を下げたとしてもせいぜい数メートルの距離でしか通信を行うことができない。水面上に通信装置を浮かべ、この通信装置と水中の無人航空機とを例えば信号線でつないだり、光又は超音波などで通信させることにより、水上から水中の無人航空機を自在に操縦することができる。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、本発明によれば水中に潜水可能な無人航空機について、その飛行性能と潜水性能とを両立させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態にかかるマルチコプターの外観を示す斜視図である。

【図2】潜水時のマルチコプターの様子を示す斜視図である。

【図3】マルチコプターが水中を移動するときのプロペラの旋回の様子を示す側面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。

【図4】飛行時におけるマルチコプターの機能構成を示すブロック図である。

【図5】潜水時におけるマルチコプターの機能構成を示すブロック図である。

【図6】マルチコプターの潜水時における水上との通信方法の一例を示す模式図である。

【図7】スクリュープロペラによるマルチコプターの浮上補助機能の説明図である。

【図8】本発明の無人航空機の他の実施形態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に挙げる実施形態は、空中を飛行するだけでなく潜水も可能な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。

【0018】

［構成概要］
図１は本実施形態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２は潜水時のマルチコプター１０の様子を示す斜視図である。以下の説明における「上下」及び「縦」とは、各図に描かれた座標軸のＺ軸に平行な方向であり、Ｚ１側を上、Ｚ２側を下とする。また「前後」「左右」及び「側方」とはＺ軸方向に直交する方向をいう。なおここでいう「上下」とは、鉛直線（重力方向）に沿う絶対的な上下ではなく、単に説明の便宜のために機体の上側と下側とを決めたものに過ぎない。「縦」「前後」「左右」「側方」についても同様である。

【0019】

マルチコプター１０は４基のロータ５０で空中を移動するいわゆるクアッドコプターである。そしてマルチコプター１０は、これらロータ５０とは別に、水中での移動に用いる推力源として４基のスクリュープロペラ６０を備えている。

【0020】

通常、無人航空機に搭載されるロータは、最も飛行効率が高くなるようにそのプロペラの直径やピッチ等が設計される。当然ではあるがこのようなロータは水中での推力源には適しておらず、水中では空中でのような機動性を発揮することはできない。一方、潜水時の推力源としても使用することを考慮してロータを設計した場合、飛行時の航続時間や安定性が損なわれることとなる。本形態のマルチコプター１０は、飛行用のロータ５０とは別に、水中における移動用に最適化されたスクリュープロペラ６０を備えることで、その飛行性能と潜水性能とを両立させている。

【0021】

本形態のマルチコプター１０は、機体の中心部である胴部１１と、胴部１１から延びる４本のアーム１２とを有している。ロータ５０は各アーム１２の先端に配置されている。また各アーム１２の先端には、下方に向かって錐状に突き出した凸部１３が設けられている。スクリュープロペラ６０は各凸部１３の先端に配置されている。

【0022】

本形態の胴部１１は縦長の略紡錘形状のケース体であり、上側がやや細く下側が太くなるように形成されている。各アーム１２は胴部１１から側方に向かって平面視放射状に延びている。本形態のアーム１２はその板面を側方に向けるように配置された板状部材である。これによりアーム１２がフィン（ひれ）としても作用し、水中推進時の姿勢をより安定させることができる。

【0023】

ロータ５０は、水平回転翼であるプロペラ５１と、その駆動源である図示しないモータと、そのモータを覆うスピナー５２とを有している。ロータ５０は各凸部１３の後端部に配置されており、ロータ５０のモータはその全部または一部が各凸部１３の中に収容されている。本形態ではモータ自体に防水モータを採用しているが、例えば凸部１３やスピナー５２に防水構造をもたせ、モータの収容空間への浸水を防止してもよい。

【0024】

上でも述べたように、スクリュープロペラ６０は各凸部１３の先端に配置されている。本形態では、各アーム１２からスクリュープロペラ６０の主たる推進方向（本形態ではＺ２方向）に向かって錐状の凸部が設けられることで、推進時の姿勢の安定性が高められている。

【0025】

本形態のマルチコプター１０は、複数のロータ５０と複数のスクリュープロペラ６０とを備えることにより、別途舵を備えることなく水中における機体の姿勢や推進方向を制御することができる。さらに、スクリュープロペラ６０を４基備えることにより、一般的なクアッドコプターの飛行原理を応用して水中における機体の姿勢や推進方向を制御することができる。

【0026】

［ロータおよびスクリュープロペラの構造］
図３は、マルチコプター１０が水中を移動するときのプロペラ５１の様子を示す側面図（ａ）及び部分拡大図（ｂ）である。以下、図３を参照してロータ５０のプロペラ５１およびスクリュープロペラ６０の構造について説明する。

【0027】

本形態のスクリュープロペラ６０は、Ｚ１方向およびＺ２方向に推力を発生させることができる。飛行中のマルチコプター１０はロータ５０と重力を利用して比較的自由に機体の各部を上げ下げすることができる。一方、水中では浮力が作用しているため、スクリュープロペラ６０を停止しても機体は空中ほど機敏には反応しない。スクリュープロペラ６０が一の方向とその反対方向（以下「正逆方向」という。）に推力を発生可能であることにより、水中においてもマルチコプター１０の姿勢を任意に制御することができる。

【0028】

また本形態のロータ５０は、ロータ５０の回転中心線に沿う方向（本形態ではＺ軸方向）に旋回可能なプロペラ５１を備えている。プロペラ５１はスピナー５２又はスピナー５２内の図示しないロータハブにヒンジを介して接続されている。飛行時にはロータ５０が高速回転することによりプロペラ５１は遠心力で自動的に展開され、その位置に保たれる。

【0029】

マルチコプター１０のように飛行用のロータ５０とは別に水中での移動に用いるスクリュープロペラ６０を備える場合、ロータ５０は水中では移動を妨げるだけの存在となる。ロータ５０のプロペラ５１がロータ５０の回転中心線に沿う方向に旋回可能であることにより、プロペラ５１は水中での移動時に水の抵抗に抗うことなく自由に回転・旋回する。これにより潜水時の推進抵抗が軽減される。

【0030】

[マルチコプターの機能構成]
図４は飛行時におけるマルチコプター１０の機能構成を示すブロック図である。図５は潜水時におけるマルチコプター１０の機能構成を示すブロック図である。図６は、マルチコプター１０の潜水時における水上との通信方法の一例を示す模式図である。

【0031】

図４に示すように、飛行時のマルチコプター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５０、操縦者（オペレータ端末７１）との通信を行う通信装置７２、並びにこれらに電力を供給するバッテリー（不図示）により構成されている。

【0032】

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は単体のマイクロコントローラには限られず、いわゆるコンパニオンコンピュータとの組み合わせであってもよい。その他、制御装置２０を例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などで構成することも考えられる。

【0033】

フライトコントローラＦＣはさらに、ＩＭＵ２１（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）、ＧＰＳ受信器２２、気圧センサ２３、および電子コンパス２４を含む飛行制御センサ群Ｓ１を有しており、これらは制御装置２０に接続されている。

【0034】

ＩＭＵ２１はマルチコプター１０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２３は、検出した気圧値からマルチコプター１０の海抜高度（標高）を得る高度センサである。電子コンパス２４はフライトコントローラＦＣのヘディング（機首）の方位角を検出するセンサであり、主に３軸地磁気センサで構成されている。ＧＰＳ受信器２２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２２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。

【0035】

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。

【0036】

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Ｓ１から取得した情報を基に個々のロータ５０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。

【0037】

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ＡＦを有している。そして、制御装置２０には、マルチコプター１０を飛行させるコースの経緯度、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ＡＦは、オペレータ端末７１や他のシステム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。

【0038】

その他、マルチコプター１０に搭載される装置や機材には特に制限はなく、例えば一般的な可視光カメラや暗視カメラ、深度カメラ、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）、ミリ波レーダー、マイクやスピーカー、パラシュート、フラッシュライト、警告灯、アラーム・ブザー等を搭載してもよい。また逆に、例えば飛行制御センサ群Ｓ１から一部または全部のセンサを省略したり、自律飛行機能を備えずに手動操縦のみに対応させてもよい。

【0039】

マルチコプター１０の通信装置７２とオペレータ端末７１とは、制御信号やデータの送受信が可能であれば、その具体的な通信方式やプロトコル、使用する回線等は問わない。例えば３ＧやＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＷｉＭＡＸ（Worldwide Interoperability for Microwave Access）、５Ｇなどの携帯電話通信網でオペレータ端末７１とマルチコプター１０とを接続することにより、操縦者は、携帯電話通信網のサービスエリア内からであればどこからでもマルチコプター１０にアクセスすることが可能となる。また、マルチコプター１０の移動範囲が、例えば沖合や山間部など、携帯電話通信網のサービス圏外にまで及ぶ場合には、例えばイリジウム（登録商標）やインマルサット（登録商標）などの衛星通信モジュールをマルチコプター１０に搭載することで、携帯電話通信網のサービス圏外でもマルチコプター１０との通信を保つことができる。その他、マルチコプター１０の移動範囲に予めアクセスポイントを設置し、アクセスポイント経由でマルチコプター１０と通信と行ってもよい。

【0040】

図５に示すように、潜水時のマルチコプター１０の機能は、制御部であるダイビングコントローラＤＣ、複数のスクリュープロペラ６０、オペレータ端末７１との通信を行う通信装置７２、並びにこれらに電力を供給するバッテリー（不図示）により構成されている。その他、マルチコプター１０の潜水の目的に応じた外部機器を別途搭載してもよい。

【0041】

ダイビングコントローラＤＣはマイクロコントローラである制御装置３０を有している。制御装置３０は単体のマイクロコントローラには限られず、いわゆるコンパニオンコンピュータとの組み合わせであってもよい。その他、制御装置３０を例えばＦＰＧＡやＡＳＩＣなどで構成することも考えられる。

【0042】

ダイビングコントローラＤＣはさらに、ＩＭＵ３１、超音波センサ３２、水圧センサ３３、カメラ３４、およびカメラ３４用の投光器３５を含む潜水制御センサ群Ｓ２を有しており、これらは制御装置３０に接続されている。

【0043】

ＩＭＵ３１はマルチコプター１０の水中における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。ＩＭＵ３１の代わりに飛行制御センサ群Ｓ１のＩＭＵ２１を用いることもできる。水圧センサ３３は、検出した圧力値からマルチコプター１０の水深を得るセンサである。例えば水圧センサ３３を各アーム１２の先端に配置することにより水中におけるマルチコプター１０の姿勢の変化を検知することも可能である。超音波センサ３２およびカメラ３４は、水中におけるマルチコプター１０とその周辺物との距離を検出するセンサである。

【0044】

ダイビングコントローラＤＣは、これら潜水制御センサ群Ｓ２により、機体の傾きや回転のほか、水中における周辺物との相対位置や機首の向きを含む自機の位置情報を取得する。なお本形態のカメラ３４は、画像認識によりマルチコプター１０の水中における位置の変化や周辺物との距離を検出する手段として用いられているが、水中の撮影画像・映像をオペレータ端末７１に転送するカメラとしても用いることもできる。ただ、水中における位置検出用のカメラと水中撮影用のカメラは別々に備えることが望ましい。

【0045】

制御装置３０は、マルチコプター１０の潜水時における姿勢や基本的な航行動作を制御するプログラムである潜水制御プログラムＤＳを有している。潜水制御プログラムＤＳは、潜水制御センサ群Ｓ２から取得した情報を基に個々のスクリュープロペラ６０の回転数や回転方向を調節し、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を航行させる。

【0046】

制御装置３０はさらに、マルチコプター１０を水中において自律的に航行させるプログラムである自律潜水プログラムＡＤを有している。そして制御装置３０には、マルチコプター１０を自律航行させる経路や、水深、速度などが指定されたパラメータである潜水計画ＤＰが登録されている。自律潜水プログラムＡＤは、オペレータ端末７１や他のシステムからの指示、所定の時刻などを開始条件として、潜水計画ＤＰに従ってマルチコプター１０を自律的に航行させる。

【0047】

このように本形態のマルチコプター１０は高度な潜水制御機能を有しているが、例えば潜水制御センサ群Ｓ２から一部または全部のセンサを省略したり、自律航行機能を備えずに手動操縦のみに対応させてもよい。

【0048】

また、図６に示すように、本形態のマルチコプター１０は潜水時に水面上に浮かべるブイ９０を有している。着水時にブイ９０を膨張させる仕組みには公知の自動膨張機構を用いることができる。例えば、液化ガス（炭酸ガスや炭酸ガスと窒素ガスとの混合ガスなど）が封入されたガスボンベのロック機構に水で溶解する部品を用い、着水によりその部品が溶解することでロック機構が解除され、袋状体にガスが充填される構造や、水濡れを検知するセンサを用いて電子的に同ガスボンベのロック機構を解除する構造などがある。

【0049】

本形態ではマルチコプター１０と水上のブイ９０が信号線９１で接続されている。さらに、ブイ９０には通信装置７２が配置されており、オペレータ端末７１は、水上の通信装置７２を介してマルチコプター１０と通信を行うことができる。なお、ブイ９０又はマルチコプター１０にはウインチ（不図示）も搭載されており、信号線９１の長さは自動または手動で調節される。

【0050】

水などの導体中では電磁波が著しく減衰する。そのため、水中の機体を無線通信で操縦する場合には、電磁波の周波数を下げたとしてもせいぜい数メートルの距離でしか通信を行うことができない。本形態では、水上にブイ９０と通信装置７２を浮かべることにより、水による電磁波の減衰を考慮することなく水中のマルチコプター１０を遠隔操縦することができる。逆に、水上からの電波が到達可能な範囲内においてマルチコプター１０を潜水させるのであれば無線通信で直接マルチコプター１０を操縦してもよい。または、マルチコプター１０が潜水する領域の近くに操縦者がいるのであれば、オペレータ端末７１とマルチコプター１０とを直接信号線で接続することも考えられる。この場合でも、マルチコプター１０が飛行も可能であることで、操縦者の位置から目的とする潜水スポットまでマルチコプター１０を速やかに移動させ、潜水させることができる。

【0051】

なお、水上の通信装置７２と水中のマルチコプター１０との通信は信号線９１による有線接続には限られず、例えば光や超音波などを媒体として信号を送受信させることも可能である。ブイ９０（通信装置７２）と水中のマルチコプター１０とを非接触（非有線）で通信させる場合、潜水スポットの周辺にあらかじめブイと潜水時の通信装置を浮かべておいてもよい。

【0052】

また、本形態のブイ９０には通信装置７２だけでなくＧＰＳ受信機２２も配置されており、マルチコプター１０は水上のブイ９０の経緯度を取得することができる。これにより、ブイ９０の経緯度を基準として水中の現在位置における大まかな経緯度を特定することができる。また、例えばカメラ３４や超音波センサ３２、その他センサによりブイ９０との相対位置を把握すれば、水中におけるより正確な経緯度を特定することも可能である。

【0053】

［浮上補助機能］
図７は、スクリュープロペラ６０によるマルチコプター１０の浮上補助機能の説明図である。

【0054】

上でも述べたように、本形態のマルチコプター１０は、各凸部１３の先端にスクリュープロペラ６０が配置され、ロータ５０は各凸部１３の後端部に配置されている。つまりロータ５０が上（Ｚ１側）に、スクリュープロペラ６０が下（Ｚ２側）に配置されている。そしてスクリュープロペラ６０は正逆方向に推力を発生させることができる。

【0055】

マルチコプター１０が潜水を終え水中から空中に移動するときには、水面がマルチコプター１０の機体に張り付くことでマルチコプター１０の離水が妨げられる。特に海面など水面が静止していない環境では、マルチコプター１０を水面からスムーズに引きはがせない場合がある。本形態のマルチコプター１０は上記構成により、離水時にロータ５０の揚力だけでなく、水面下のスクリュープロペラ６０で機体を押し上げることができる。これによりマルチコプター１０をスムーズに離水させることができる。

【0056】

[他の実施形態]
以下、本発明の無人航空機の他の実施形態について説明する。図８は他の実施形態の一例であるマルチコプター１０ｂの斜視図である。以下の説明では、マルチコプター１０の各構成と同一・同様の構成については、先の実施形態と同じ符号を付してその説明を省略する。

【0057】

先の実施形態のマルチコプター１０では各凸部１３の先端にスクリュープロペラ６０が配置されているが、本形態のマルチコプター１０ｂでは、胴部１１の下端（Ｚ２側端部）にスクリュープロペラ６０ｂが一基のみ設けられている。スクリュープロペラ６０ｂも正逆方向に推力を発生可能な推力源である。そしてマルチコプター１０ｂの各アーム１２には、水中における機体の推進方向を制御するための舵１４が設けられており、マルチコプター１０ｂのアーム１２はいわゆる＋舵・Ｘ舵としての機能も担っている。これによりマルチコプター１０ｂは、複数のスクリュープロペラを用いることなく一基のスクリュープロペラ６０ｂのみで水中を自在に移動することができる。なお、４基のロータ５０を適宜駆動してこれらの推進抵抗を個別に調節することで舵１４に代えることも可能と考えられる。

【0058】

マルチコプター１０ｂのロータ５０も先の実施形態と同様にロータ５０の回転中心線に沿う方向に旋回可能なプロペラ５１を有している。水中におけるプロペラ５１の推進抵抗が許容可能である場合、または上で述べたようにロータ５０を舵１４の代わりに用いるような場合は、プロペラ５１を旋回不能に固定してもよい。

【0059】

なお、本発明の水中推力源の数は一基や４基には限られない。水中で所望の動作が可能であれば、例えば３基、６基、８基の推力源を備えてもよい。さらに、水中推力源の形態はスクリュープロペラには限られず、水中において特定方向に推力を発生可能であれば例えばウォータージェット推進器などであってもよい。また、水中推力源は必ずしも正逆方向に推力を発生可能である必要はなく、求められる動作の種類や制御精度によっては一方向にのみ推力を発生するものであってもよい。

【0060】

また、本発明のロータ５０の数も４基には限られない。例えばロータ５０が３基のトライコプター型や、６基のヘキサコプター型、８基のオクタコプター型の無人航空機としてもよく、さらには、メインロータとテールロータとを一基ずつ備えるヘリコプター型としてもよい。

【0061】

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】

【0062】

１０，１０ｂ：マルチコプター（無人航空機），１１：胴部，１２：アーム，１３：凸部，１４：舵，ＦＣ：フライトコントローラ，２０：制御装置，ＦＳ：飛行制御プログラム，ＡＦ：自律飛行プログラム，ＦＰ：飛行計画，Ｓ１：飛行制御センサ群，２１：ＩＭＵ，２２：ＧＰＳ受信器，２３：気圧センサ，２４：電子コンパス，５０：ロータ，５１：プロペラ，５２：スピナー，ＤＣ：ダイビングコントローラ，３０：制御装置，ＤＳ：潜水制御プログラム，ＡＤ：自律潜水プログラム，ＤＰ：潜水計画，Ｓ２：潜水制御センサ群，３１：ＩＭＵ，３２：超音波センサ，３３：水圧センサ，３４：カメラ，３５：投光器，６０，６０ｂ：スクリュープロペラ（推力源），７１：オペレータ端末，７２：通信装置，９０：ブイ，９１：信号線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】