特開 2022-75192 無人機

(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】P2022075192

(43)【公開日】2022-05-18

(54)【発明の名称】無人機

(51)【国際特許分類】

   B64C 25/62 20060101AFI20220511BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20220511BHJP

   B64C 25/06 20060101ALI20220511BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20220511BHJP

【ＦＩ】

B64C25/62

B64C39/02

B64C25/06

B64C27/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020185815

(22)【出願日】2020-11-06

(71)【出願人】

【識別番号】500302552

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩエアロスペース

(74)【代理人】

【識別番号】100102141

【弁理士】

【氏名又は名称】的場 基憲

(74)【代理人】

【識別番号】100137316

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 宏

(72)【発明者】

【氏名】恒川 正善

(57)【要約】

【課題】従来の無人機では、伸縮可能な構造を有する支持機構と緩衝機構とを備えた降着装置を採用していたため、重量が大きいうえに機体下部のスペースが不充分であった。
【解決手段】垂直に離着陸可能な無人機Ａであって、着陸時に用いる降着装置が、機体１の姿勢を維持する複数の支持脚６と、２本の支持脚６に渡って配置した板ばね７とを備え、板ばね７が、両端に、常態で下向きに傾斜した屈曲部７Ａを有すると共に、両屈曲部７Ａに、支持脚６の下端部に回動自在に連結するブラケット８を夫々有し、且つ中央部に、両ブラケット８の相反する方向への回動を許容する可変部７Ｃを有する構成とし、降着装置の充分な機能を維持しつつ構造を簡略化して軽量化を図ると共に、機体下部のスペースの確保を実現した。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

垂直に離着陸可能な無人機であって、
着陸時に用いる降着装置を備え、
降着装置が、機体の姿勢を維持する複数の支持脚と、２本の支持脚に渡って配置した板ばねとを備え、
板ばねが、両端に、常態で下向きに傾斜した屈曲部を有すると共に、両屈曲部に、支持脚の下端部に回動自在に連結するブラケットを夫々有し、且つ中央部に、両ブラケットの相反する方向への回動を許容する可変部を有することを特徴とする無人機。

【請求項2】

平面視で四角形の角に配置した４本の支持脚を有すると共に、四角形の対辺上で夫々対を成す２本の支持脚に対して板ばねを配置したことを特徴とする請求項１に記載の無人機。

【請求項3】

板ばねが、両屈曲部の先端に、上方へ反り返る湾曲部を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の無人機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、垂直に離着陸可能な無人機に関し、とくに、降着装置を改良した無人機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来における無人機としては、例えば、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載の無人機は、機体の下側に、一対の支持機構と、両支持機構の下端部に連結した緩衝機構とで構成される降着装置を備えている。支持機構は、伸縮可能な構造であり、いわゆる支持脚である。緩衝機構は、接地する部分であり、ヘリコプターのスキッドに相当する。上記の無人機は、支持機構を伸縮駆動することで、機体と緩衝機構との間隔を変化させる構造である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２４４３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記したような従来の無人機にあっては、降着装置として、伸縮可能な構造を有する支持機構（支持脚）と緩衝機構（スキッド）とを採用していたため、降着装置の重量が大きいうえに、支持機構が収縮動作をするので、機体下部にカメラ等を取り付けるためのスペースを充分に得ることが難しいという問題点があり、このような問題点を解決することが課題であった。

【0005】

本発明は、上記従来の課題に着目して成されたもので、垂直に離着陸する無人機において、降着装置の充分な機能を維持しつつ構造を簡略化して軽量化を図ることができると共に、機体下部のスペースを充分に確保することができる無人機を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係わる無人機は、垂直に離着陸可能であって、着陸時に用いる降着装置を備え、降着装置が、機体の姿勢を維持する複数の支持脚と、２本の支持脚に渡って配置した板ばねとを備えている。そして、無人機は、板ばねが、両端に、常態で下向きに傾斜した屈曲部を有すると共に、両屈曲部に、支持脚の下端部に回動自在に連結するブラケットを夫々有し、且つ中央部に、両ブラケットの相反する方向への回動を許容する可変部を有することを特徴としている。

【0007】

上記構成において、支持脚は、少なくとも３本であれば着陸時の機体の姿勢を維持することが可能であり、そのうちの２本に渡って板ばねを配置することができる。但し、支持脚は、板ばねとの組み合わせを考慮すると、より望ましい実施形態としては４本以上又は４本以上の偶数である。

【発明の効果】

【0008】

上記無人機は、一般的にドローンと呼ばれるものと同様に、複数の回転翼ユニットにより、垂直に離陸して飛行可能であると共に、垂直に着陸することが可能である。この無人機は、降着装置が、支持脚と板ばねとで構成された簡単な構造であって、比較的軽量である。また、無人機は、支持脚の長さを設定することで、機体下部にカメラ等を取り付ける充分なスペースを確保し得る。そして、無人機は、着陸時には、最初に、板ばねの両端において下向きに傾斜した屈曲部が接地し、機体の重量により、ブラケットが回動しつつ屈曲部全体が接地するのに伴って、可変部が変形することで、着陸時の衝撃を吸収する。

【0009】

このようにして、本発明に係わる無人機は、垂直に離着陸する無人機において、降着装置の充分な機能を維持しつつ構造を簡略化して軽量化を図ることができると共に、機体下部のスペースを充分に確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係わる無人機の第１実施形態を説明する平面図である。

【図2】図１に示す無人機の側面図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。

【図3】着陸時の無人機を説明する側面図である。

【図4】支持脚とブラケットとの連結部分の他の形態を示す側面図（Ａ）、同連結部分のさらに他の形態を示す正面図（Ｂ）及び側面図（Ｃ）である。

【図5】本発明に係わる無人機の第２実施形態を説明する図であって、飛行時の状態を示す要部の正面図（Ａ）、及び降着時の状態を示す要部の正面図（Ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１～図３は、本発明に係わる無人機の第１実施形態を説明する図である。
図１及び図２に示す無人機Ａは、機体１に、四方へ水平に延出する４本のアーム２を備えると共に、各アーム２の先端に、モータ３及び回転翼４等により構成した回転翼ユニット５を備えている。なお、図１に示す無人機Ａは、便宜上、図１中で左方向を前方向として説明する。

【0012】

無人機Ａは、無線により遠隔操縦される。この無人機Ａは、４つの回転翼ユニット５により垂直に離陸し、各回転翼ユニット５の出力調整により、姿勢や飛行方向を制御することができると共に、垂直に着陸することが可能である。

【0013】

無人機Ａは、機体１の下部に、着陸時に用いる降着装置を備えており、降着装置が、機体１の姿勢を維持する複数の支持脚６と、２本の支持脚６，６に渡って配置した板ばね７とを備えている。

【0014】

この実施形態の無人機Ａは、平面視で四角形の角に配置した４本の支持脚６を有すると共に、四角形の対辺上で夫々対を成す２本の支持脚６，６に対して板ばね７を配置している。より具体的には、無人機Ａは、機体１の下部に矩形の支持プレート１Ａを有し、支持プレート１Ａの四隅、すなわち前方側（図１中で左側）の左右、及び後方側の左右に支持脚６を備えている。そして、無人機Ａは、前後方向で対を成す２本の支持脚６，６の夫々に対して板ばね７，７を配置している。両板ばね７，７は、互いに平行である。

【0015】

板ばね７は、長尺の板材であって、両端に、常態で下向きに傾斜した屈曲部７Ａ，７Ａを有すると共に、両屈曲部７Ａ，７Ａに、支持脚６，６の下端部に回動自在に連結するブラケット８，８を夫々有している。また。板ばね７は、中央部に、両ブラケット８，８の相反する方向への回動を許容する可変部７Ｂを有している。この実施形態の板ばね７は、両端の屈曲部７Ａ，７Ａに連続して上方へ湾曲した中央部分を可変部７Ｂとしている。

【0016】

上記の板ばね７は、前後の支持脚６，６の間隔よりも大きい長さを有する。この長さは、平面視上の前後方向の長さであり、湾曲に沿った板材自体の長さではない。よって、板ばね７は、直線状態に変形した際には、湾曲状態に比べて前後方向の長さが増大する。

【0017】

ブラケット８は、各屈曲部７Ａにおける上位側の位置に設けてある。図示例のブラケット８は、板状の部材であって、図２（Ａ）に示す側面において、互いに直交する長辺及び短辺と斜辺とから成る直角三角形状である。ブラケット８は、図示例以外に、三角形状、台形状及び四角形状などの様々な形状でも構わない。図示例の２つのブラケット８は、互いの斜辺を相反する向きにして、短辺を板ばね７の上面に固定しており、常態の板ばね７においては斜辺が鉛直方向に向いた姿勢である。

【0018】

そして、無人機Ａの降着装置は、支持脚６の下端部に、軸部９を介して、ブラケット８の上端部を回動自在に連結している。これにより、降着装置は、板ばね７が湾曲状から直線状になるように変形するのに伴ってブラケット８が回動可能になる。また、板ばね７は、両端に、上方へ反り返る湾曲部７Ｃ，７Ｃを有している。

【0019】

上記構成を備えた無人機Ａは、降着装置が、ダンパー類を含まない固定の支持脚６と単一部材である板ばね７とで構成してあるので、構造が簡単であるとともに軽量である。また、無人機Ａは、支持脚６の長さを設定することで、機体１の下部にカメラ等を取り付ける充分なスペースを確保することができる。

【0020】

そして、無人機Ａは、着陸時には、図３中に仮想線で示すように、最初に板ばね７の両端の屈曲部７Ａが接地し、次いで、図３中に実線で示すように、機体１の重量により、両ブラケット８，８が相反する方向に回動しつつ両屈曲部７Ａ，７Ａの全体が接地するのに伴って、湾曲した可変部７Ｂが直線状になるように変形することで、着陸時の衝撃を吸収する。図３中の符号ｈ１は、板ばね７が地面Ｇに接触したときの軸部９の高さ、ｈ２は着陸完了後の軸部９の高さであり、双方の差Ｈは板ばね７の変形による沈み込み量である。

【0021】

この際、無人機Ａは、板ばね７が変形するのに伴って、図３中の矢印ａで示すように両ブラケット８，８が相反する方向に回動する。ブラケット８，８は、板ばね７の変形に追従して、長辺が鉛直方向に向いた姿勢になるように回動して、板ばね７と支持脚６，６との連結状態を維持する。

【0022】

このようにして、無人機Ａは、降着装置の充分な機能を維持しつつ構造を簡略化して軽量化を図ることができると共に、機体下部のスペースを充分に確保することができる。

【0023】

また、無人機Ａは、板ばね７の両端に湾曲部７Ｃを有するので、接地した後、図３中の矢印ｂで示すように、板ばね７が、地面に引っ掛かることなく円滑に直線状態に変形することとなり、転倒等を防ぐことができる。

【0024】

さらに、無人機Ａは、直線状になるように変形した２枚の板ばね７により、広い接地面積を確保することができるので、砂地や湿地でも着陸時の姿勢を安定して保持し得る。

【0025】

図４は、支持脚とブラケットとの連結部分の他の形態を示す図である。
図４（Ａ）に示す形態は、支持脚６の下端部と板ばね７のブラケット８とをボールジョイント１１で回転自在に連結した構成である。ボールジョイント１１は、支持脚６の下端部に固定したボール部１１Ａと、このボール部１１Ａと球面対偶を成すボール受け１１Ｂとを備えている。

【0026】

図４（Ｂ）及び（Ｃ）に示す形態は、支持脚６の下端部に、リング部１２Ａが設けてあると共に、板ばね７の屈曲部７Ａに、一対の突片８Ａ，８Ａから成るブラケット８が設けてある。そして、リング部１２Ａを両突片８Ａ，８Ａの間に入り込ませた状態にして、リング部１２Ａと両突片８Ａ，８Ａとを回転軸１３で回動自在に連結した構成である。

【0027】

図４に示す各形態を備えた無人機においても、第１実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。また、支持脚６の下端部と板ばね７のブラケット８との連結部分には、上記構成の他、スフェリカルベアリングなどを用いることもできる。

【0028】

図５は、本発明に係わる無人機の第２実施形態を説明する図である。なお、図５に示す無人機は、機体上部を省略しており、第１実施形態（図２参照）と同様の基本構成を有している。また、第１実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。

【0029】

図５（Ａ）に示す無人機Ａは、板ばね１７が、両端に、常態で下向きに傾斜した屈曲部１７Ａを有すると共に、両屈曲部１７Ａ，１７Ａに、支持脚６の下端部に回動自在に連結するブラケット８，８を夫々有している。また、板ばね１７は、中央部に、両ブラケット８，８の相反する方向への回動を許容するジグザク状の可変部１７Ｂを有すると共に、両屈曲部１７Ａ，１７Ａの先端に、上方へ反り返る湾曲部１７Ｃ，１７Ｃを有している。

【0030】

上記構成を備えた無人機Ａは、着陸時には、最初に、板ばね１７の両端の湾曲部１７Ｃが接地する。次いで、無人機Ａは、機体１の重量により、矢印ａ及びｂで示すように、両ブラケット８，８が相反する方向に回動しつつ両屈曲部１７Ａ，１７Ａの全体が接地し、これに伴って、矢印ｃで示すように、ジグザク状の可変部１７Ｂが延びるように変形することで、着陸時の衝撃を吸収する。

【0031】

上記の無人機Ａにあっても、第１実施形態と同様に、降着装置の充分な機能を維持しつつ構造を簡略化して軽量化を図ることができると共に、機体下部のスペースを充分に確保することができる。また、無人機Ａは、板ばね１７の両端に湾曲部１７Ｃを有するので、接地した後、図５（Ｂ）中の矢印ｂで示すように、板ばね１７が、地面に引っ掛かることなく円滑に変形し、転倒等を防ぐことができる。

【0032】

本発明に係わる無人機は、その構成が上記実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。上記実施形態では、前後で対を成す２本の支持脚に渡って板ばねを配置した構成を例示したが、左右で対を成す２本の支持脚に対して板ばねを配置しても良い。また、板ばねのブラケットは、常態での板ばねの形態等に応じて、形状や大きさを適宜変更することができ、回転中心から所定の回転半径分の距離を確保し得るものであれば良い。

【符号の説明】

【0033】

Ａ 無人機
１ 機体
６ 支持脚
７，１７ 板ばね
７Ａ，１７Ａ 屈曲部
７Ｂ，１７Ｂ 可変部
７Ｃ，１７Ｃ 湾曲部
８ ブラケット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】