特開 2024-122191 飛行移動体及び飛行移動体を備えた液体吐出システム

(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】P2024122191

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】飛行移動体及び飛行移動体を備えた液体吐出システム

(51)【国際特許分類】

   A01M 7/00 20060101AFI20240902BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240902BHJP

   B64C 17/02 20060101ALI20240902BHJP

   B64C 13/18 20060101ALI20240902BHJP

   G05D 1/46 20240101ALI20240902BHJP

   G05D 1/49 20240101ALI20240902BHJP

   B64U 101/45 20230101ALN20240902BHJP

【ＦＩ】

A01M7/00 H

B64U10/13

B64C17/02

B64C13/18 Z

G05D1/10

G05D1/08

B64U101:45

【審査請求】有

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023029607

(22)【出願日】2023-02-28

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】522170788

【氏名又は名称】株式会社Ｆｌｉｇｈｔ ＰＩＬＯＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100131808

【弁理士】

【氏名又は名称】柳橋 泰雄

(72)【発明者】

【氏名】川上 貴之

【テーマコード（参考）】

2B121

5H301

【Ｆターム（参考）】

2B121CB25

2B121CB37

2B121CB47

2B121CB61

2B121CB66

2B121EA21

5H301AA06

5H301AA10

5H301BB01

5H301CC04

5H301CC07

5H301CC08

5H301DD01

5H301DD07

5H301DD15

5H301FF11

5H301GG17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】液体吐出ユニットから吐出された液体が他の物体に当たって生じた反力を受けても、安定した飛行を行うことができる飛行移動体、及びこの飛行移動体を備えた液体吐出システムを提供する。
【解決手段】飛行移動体１は、重心Ｇ１の位置及び本体の傾きを計測可能な計測部と、計測部による計測データに基づいて飛行移動体１の飛行を制御する制御部と、本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口Ｊを有する液体吐出ユニット４と、を備え、液体吐出口Ｊは重心Ｇ１よりも下側に離間して配置され、重心Ｇ１と液体吐出口Ｊから吐出された液体の吐出方向の仮想延長線とは第１距離ＬＬだけ離間して配置され、制御部は、液体吐出口Ｊから液体が吐出されているとき、本体の傾きは修正せずに、計測部により測定された重心Ｇ１の位置に基づいて、平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まるように飛行移動体１の飛行を制御する。
【選択図】図6A

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の重心の位置及び前記本体の傾きを計測可能な計測部と、
前記計測部による計測データに基づいて前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出口は前記重心よりも下側に離間して配置され、前記重心と前記液体吐出口から吐出された液体の吐出方向の仮想延長線とは第１距離だけ離間して配置され、
前記制御部は、前記液体吐出口から液体が吐出されているとき、前記本体の傾きは修正せずに、前記計測部により測定された前記重心の位置に基づいて、平面視において前記重心が所定の位置に留まるように前記飛行移動体の飛行を制御することを特徴とする飛行移動体。

【請求項2】

複数の前記回転翼ユニットの回転中心軸が、前記重心の位置からそれぞれ第２距離だけ離間して配置され、
前記第１距離が、前記第２距離の２／３倍以上かつ前記第２距離の３／２倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の飛行移動体。

【請求項3】

前記液体吐出ユニットに、前記液体吐出口から液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニットが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の飛行移動体。

【請求項4】

吐出する液体が前記液体吐出ユニット内の流路を流れるときの液圧により、前記反力回転翼ユニットの回転翼が回転することを特徴とする請求項３に記載の飛行移動体。

【請求項5】

本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出ユニットに、前記液体吐出口から液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニットが備えられていることを特徴とする飛行移動体。

【請求項6】

回転翼ユニットまたは反力回転翼ユニットは、回転翼と、前記回転翼を覆う筒状体と、を含むことを特徴とする、請求項１から５の何れか１項に記載の飛行移動体。

【請求項7】

請求項１から５の何れか１項に記載の飛行移動体と、
ホースを介して液体吐出ユニットに液体を供給する液体送出装置と、
を備えたことを特徴とする液体吐出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体を吐出可能な飛行移動体、及びこの飛行移動体を備えた液体吐出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

ドローンをはじめとする飛行移動体に液体を吐出するノズルを取り付けて、ソーラーパネルや建物の壁の洗浄、農薬の散布等に用いることが試みられている。その中には、飛行移動体の各回転翼の下側にノズルを配置して、各ノズルから下向きに農薬を散布する飛行移動体が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－１２８８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の飛行体では、各ノズルから下向きに農薬を散布するので、平面視において、ノズルからの液体の吐出により、飛行移動体の飛行に大きな影響を与えることはない。しかし、仮に建物の垂直な面を洗浄するために、ノズルから横向きに液体を吐出した場合、吐出された液体が垂直な面に当たった反力で、平面視において飛行移動体の飛行に大きな影響を与える。制御部が、平面視において飛行位置を元に戻すフィードバック制御を行うと、オーバーシュートが生じて、長い時間フィードバック制御が収束しない虞がある。

【0005】

よって、本発明の目的は、上記の課題を解決するものであり、液体吐出ユニットから吐出された液体が他の物体に当たって生じた反力を受けても、安定した飛行を行うことができる飛行移動体、及びこの飛行移動体を備えた液体吐出システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するため、本発明の１つの態様は、
本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の重心の位置及び前記本体の傾きを計測可能な計測部と、
前記計測部による計測データに基づいて前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出口は前記重心よりも下側に離間して配置され、前記重心と前記液体吐出口から吐出された液体の吐出方向の仮想延長線とは第１距離だけ離間して配置され、
前記制御部は、前記液体吐出口から液体が吐出されているとき、前記本体の傾きは修正せずに、前記計測部により測定された前記重心の位置に基づいて、平面視において前記重心が所定の位置に留まるように前記飛行移動体の飛行を制御する飛行移動体である。

【0007】

本発明のその他の態様は、
本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出ユニットに、前記液体吐出口から液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニットが備えられている飛行移動体である。

【0008】

本発明の更なる態様は、
上記の飛行移動体と、
ホースを介して液体吐出ユニットに液体を供給する液体送出装置と、
を備えた液体吐出システムである。

【発明の効果】

【0009】

以上のように、本態様では、液体吐出ユニットから吐出された液体が他の物体に当たって生じた反力を受けても、安定した飛行を行うことができる飛行移動体、及びこの飛行移動体を備えた液体吐出システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の１つの実施形態に係る液体吐出ユニットを備えた飛行移動体の水平飛行時の模式的上面斜視図である。

【図2】図１に示す飛行移動体の模式的上面図である。

【図3】図１に示す飛行移動体の模式的正面図である。

【図4】図１に示す飛行移動体の模式的側面図である。

【図5】図１に示す飛行移動体のシステム構成を示すブロック線図である。

【図6A】反力を受けたときの第１距離と飛行移動体の飛行状態との関係を模式的に示す図であって、第１距離が長い場合を示す図である。

【図6B】反力を受けたときの第１距離と飛行移動体の飛行状態との関係を模式的に示す図であって、第１距離が短い場合を示す図である。

【図7】本発明の液体吐出ユニットを備えたその他の実施形態に係る飛行移動体の水平飛行時の模式的上面斜視図である。

【図8A】反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットの第１の例を模式的に示す側面断面図である。

【図8B】反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットの第２の例を模式的に示す側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本開示に係る発明を実施するための実施態様、実施形態及び実施例を説明する。なお、以下に説明する飛行移動体は、本開示に係る発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示に係る発明を以下のものに限定しない。
各図面中、同一の機能を有する部材には、同一符号を付している場合がある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態または実施例に分けて示す場合があるが、異なる実施形態、実施例で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。後述の実施形態、実施例では、前述と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態、実施例ごとには逐次言及しないものとする。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。

【0012】

本明細書において、飛行移動体の「前（正面）」は、例えば、飛行移動体を制御する装置において、飛行移動体の「前（正面）」と定義される方向（面）である。また、飛行移動体の「前（正面）」は、例えば、飛行移動体が前進する場合の飛行方向であってもよい。本明細書における「左右方向」、「前後方向」、及び「上下方向」はそれぞれ、水平飛行時の飛行移動体における「左右方向」、「前後方向」、及び「上下方向」を意味する。「左右方向」、「前後方向」、及び「上下方向」とは、互いに直交する。飛行移動体の「左」及び「右」はそれぞれ、飛行移動体の「側面」又は「側方」と称する場合がある。本明細書における「水平方向」とは、「前後方向」、及び、「左右方向」を含む面上に延在する方向を意味する。また、本明細において、飛行移動体の外側（外周）から内側（中心）に向かう方向を内向き、内側（中心）から外側（外周）に向かう方向を外向きと称することがある。

【0013】

（本発明の１つの実施形態に係る飛行移動体）
はじめに図１から図４を参照しながら、液体吐出ユニットを備えた本発明の１つの実施形態に係る飛行移動体の説明を行う。図１は、液体吐出ユニットを備えた本発明の１つの実施形態に係る飛行移動体の水平飛行時の模式的上面斜視図である。図２は、図１に示す飛行移動体の模式的上面図であり、図３は、図１に示す飛行移動体の模式的正面図であり、図４は、図１に示す飛行移動体の模式的側面図である。

【0014】

図１に示すように、本実施形態に係る飛行移動体１は、本体３と、本体３に取り付けられた複数の回転翼ユニット２と、を備える。回転翼ユニット２は下方に推進力が生じ、これにより飛行移動体１は上昇して飛行を行うことができきる。飛行移動体１は、例えば、ドローン、ボロコプター、マルチコプター等のエアモビリティである。図１では、４つの回転翼ユニット２を備えた所謂クワッドコプターの場合を例示している。

【0015】

＜本体＞
本体３は、例えば、制御部、信号送受信機、センサ、バッテリ、配線基板等、飛行移動体１の飛行に必要な構成要素を備える。本体３は、例えば、本体３の外形形状を画定する筐体を含む。上記の飛行移動体１の飛行に必要な構成要素は、例えば、筐体に内蔵される。

【0016】

図１に示すように、本体３は、例えば、中心体３１と、中心体３１から水平方向に延びるアーム３２と、を含む。アーム３２は、例えば、中心体３１から離れる方向に延在する平板形状である。中心体３１とアーム３２とは、一体形成されていてもよいし、別部材であってもよい。

【0017】

アーム３２の外端部には、後述の回転翼ユニット２が取り付けられる。アーム３２が複数設けられる場合、複数のアーム３２それぞれの水平方向における長さは、等しくてよい。複数のアーム３２は、例えば、図２に示すように、平面視において、所定の一点Ｐ１を中心点とした円周上に等間隔に配置されている。本体３は、平面視において、所定の一点Ｐ１に対して回転対称性を有する形状であってもよい。所定の一点Ｐ１は、例えば、平面視において、本体３の重心Ｇ１と重なる点である。

【0018】

図１に示すように、本体３は、レッグ３３を含む。レッグ３３は、飛行移動体１が接地する際に、飛行移動体１を支えることができる。レッグ３３は、例えば、本体３の下部に配置されている。レッグ３３は、本体３と一体形成されていてもよいし、本体３とは別部材であってもよい。なお、本体３が筐体を備える場合、レッグ３３は筐体から露出していてよい。

【0019】

＜回転翼ユニット＞
図１に示すように、回転翼ユニット２は、２枚の回転翼２１、２２と、回転翼２１、２２を回転させる回転駆動部２３を備える。回転駆動部２３として、本体３の中心体３１に収納されたバッテリから給電される電動モータを例示できる。

【0020】

図２に示すように、複数の回転翼ユニット２は、例えば、平面視において、上述の所定の一点Ｐ１を中心点とした円周上に等間隔に配置されている。具体的には、各回転翼ユニット２の重心が、所定の一点Ｐ１を中心点とした円周上に等間隔に配置されている。各回転翼ユニット２の重心は、同一平面上に位置する。よって、本体３に複数の回転翼ユニット２が取り付けられた飛行移動体１の重心Ｇ１の位置は、平面視において（図２参照）、所定の一点（中心点）Ｐ１と重なる。また、飛行移動体１の重心Ｇ１の位置は、側面視において（図３、４参照）、中心体３１及びアーム３２の中央位置に一致する。

【0021】

図４に示すように、回転翼ユニット２の回転中心軸Ａ１、Ａ２と、重心Ｇ１を通る回転中心軸Ａ１、Ａ２と平行な線Ｓ１とは、第２距離Ｌ２だけ離間している。つまり、複数の回転翼ユニット２の回転中心軸Ａ１が、重心Ｇ１の位置からそれぞれ第２距離Ｌ２だけ離間して配置されている。

【0022】

＜液体吐出ユニット＞
また、図１に示すように、本体３には、液体を吐出する液体吐出口Ｊを有する液体吐出ユニット４が取り付けられている。液体吐出ユニット４は、液体吐出口Ｊを有する管部４１と管部４１を支持し、レッグ３３に取り付けられる支持部４２とを備える。管部４１は、例えば、ホース７１を介して、液体送出装置７に接続されている。液体送出装置７は、液体が蓄えられたタンク部と、タンク部内の液体を吐出する高圧ポンプと、高圧ポンプを制御する制御部を有する。液体送出装置７を地上に設置し、ホース７１を介して液体送出装置７と繋がった液体吐出ユニット４が取り付けられた飛行移動体１を飛行させた状態で、液体送出装置７を稼働させることにより、液体送出装置７に蓄えられた液体を、上空に位置する液体吐出ユニット４の液体吐出口Ｊから吐出することができる。

【0023】

液体送出装置７として、既知の農薬散布装置や高圧洗浄装置を例示できる。液体送出装置７が高圧洗浄装置の場合には、液体は洗浄液であり、例えば、植物性非イオン系界面活性剤を含む界面活性剤と、次亜塩素酸ナトリウムと、アルカリ剤と、を含有することが考えられる。飛行した飛行移動体１から、洗浄液を吐出することにより、ソーラーパネルや建物の壁等、清掃の困難な高所に位置する面部を容易に清掃することができる。

【0024】

図４に示すように、本実施形態では、２つの液体吐出口Ｊが本体３よりも下方に配置されている。ただし、液体吐出口Ｊの数は２に限られるものではなく、１以上任意の数の液体吐出口を備えることができる。飛行移動体１の水平飛行時に、液体吐出口Ｊから前側水平方向（矢印Ｄ１参照）に液体が吐出される。

【0025】

図４に示すように、液体吐出口Ｊは飛行移動体１の重心Ｇ１よりも下側に離間して配置され、重心Ｇ１と液体吐出口Ｊから吐出された液体の吐出方向Ｄ１の仮想延長線とは第１距離Ｌ１だけ離間している。飛行中の飛行移動体１から洗浄液を吐出して、ソーラーパネルや建物の壁等に吐出液を当てたとき、飛行移動体１が反力を受けて飛行が乱れる可能性がある。これに関し、第１距離Ｌ１と飛行移動体１の飛行状態との関係について、追って詳細に述べる。

【0026】

（飛行移動体のシステム構成）
次に、図５を参照しながら、本実施形態に係る飛行移動体１のシステム構成を説明する。図５は、図１に示す飛行移動体のシステム構成を示すブロック線図である。飛行移動体１の本体３の中心体３１に制御部６が配置されている。制御部６は計測部５から受信した信号に基づいて、各々の回転翼ユニット２の回転駆動部２３の駆動制御を行う。これにより、各回転翼２１、２２の回転方向、回転速度を独立して制御することができる。時計回り及び反時計回りに回転する各回転翼２１、２２の回転速度を独立して制御することにより、飛行移動体１のローリング、ヨーイング、ピッチングを制御することができる。飛行移動体１の飛行動作としては、前進、後退、右旋回、左旋回、上昇、下降、ホバリング等が含まれる。

【0027】

計測部５には、少なくとも、飛行移動体１の速度変化を検出する加速度センサ、飛行移動体１の角度変化量により機体の傾きや向きを検出するジャイロセンサ、及び複数の衛星からの信号を受信して位置を検出するＧＰＳ受信部が備えられている。ＧＰＳ受信部は、飛行移動体１の重心Ｇ１の位置に配置され、制御部６は、飛行移動体１の重心Ｇ１の位置が所定の位置になるように、回転駆動部２３の駆動制御を行う。

【0028】

飛行移動体１は、無線電波を介して飛行などの移動に関する信号を外部装置に送受信しても良い。また、飛行移動体１は、接続線を介して外部装置に接続され、その接続線を介して飛行などの移動に関する信号を送受信しても良い。
外部装置は、例えば、飛行移動体１の飛行を制御する制御端末である。また、外部装置は、気象情報、地図情報、緊急情報等の飛行移動体１の飛行に必要な情報を提供する情報提供装置等である。

【0029】

（第１距離と飛行移動体の飛行状態との関係）
次に、図６Ａ及び図６Ｂを参照しながら、飛行移動体１の重心Ｇ１と液体吐出口Ｊから吐出された液体の吐出方向の仮想延長線と間の第１距離と、液体吐出口Ｊから吐出された液体が壁等に当たって受ける反力による飛行移動体の飛行状態との関係を説明する。図６Ａ及び図６Ｂは、反力を受けたときの第１距離と飛行移動体の飛行状態との関係を模式的に示す図であって、図６Ａは、第１距離が長い場合を示す図であり、図６Ｂは、第１距離が短い場合を示す図である。図６Ａ及び６Ｂでは、飛行移動体が水平に飛行し、液体吐出口Ｊから液体が水平に吐出されて、垂直な面部Ｗに当たった場合を示す。図面では、液体の流れを破線の矢印で模式的に示す。また、図面では、反力Ｒを受けて移動した後の飛行移動体を破線で示してある。

【0030】

図６Ａは、液体吐出ユニット４が飛行移動体１の重心Ｇ１よりも下方に離間して配置された本実施形態に係る飛行移動体１を示す。一方、図６Ｂには、液体吐出ユニットが飛行移動体１’の重心Ｇ１’に近接して配置された比較例を示す。よって、図６Ａに示す第１距離をＬＬとし、図６Ｂに示す第１距離をＬＳとすると、ＬＳ＜ＬＬの関係を有する。

【0031】

飛行移動体１（１’）が飛行中に液体吐出ユニット４（４’）の液体吐出口Ｊ（Ｊ’）から吐出された液体が面部Ｗに当たったとき、飛行移動体１（１’）は反力Ｒ（Ｒ’）を受ける。ここで、飛行移動体１（１’）を剛体とみなすと、飛行移動体１（１’）は、反力Ｒ（Ｒ’）により、重心Ｇ１（Ｇ１’）における並進運動と、重心Ｇ１（Ｇ１’）を回転中心とする回転運動を行う。

【0032】

図６Ａに示す本実施形態では、第１距離ＬＬが長いので、反力Ｒにより大きな回転トルクＲ×ＬＬが生じる。このため、水平飛行していた飛行移動体１は、重心Ｇ１の回りを角度θだけ回転する。第１距離ＬＬが長いので、回転時の飛行移動体１の断面二次モーメントＩも大きく、大きな回転エネルギ（＝１／２×Ｉ×ω^２、ω：角速度）を消費する。このため、反力Ｒで加えられたエネルギの多くが回転エネルギに消費され、飛行移動体１の重心Ｇ１は、並進運動であまり移動しない。よって、飛行移動体１の並進運動前後における重心Ｇ１の移動距離ＴＳは小さいものとなる。

【0033】

一方、図６Ｂに示す比較例では、第１距離ＬＳが短い、つまり飛行移動体１’の重心Ｇ１’の近くの位置で反力Ｒが加わるので、反力Ｒによるエネルギの多くが、重心Ｇ１’の並進運動に使われる。このため、飛行移動体１’の重心Ｇ１’は、並進運動で大きく移動する。よって、飛行移動体１’の並進運動前後における重心Ｇ１’の移動距離ＴＬは大きなものとなる。

【0034】

図６Ｂに示すように、反力Ｒで飛行移動体１’の重心Ｇ１’が面部Ｗから大きく離れるように動いた場合には、飛行移動体１’の制御部は、元の位置に戻すため、飛行移動体１’の重心Ｇ１’が面部Ｗに近づくように、回転翼ユニットの回転駆動部を駆動制御する。長い移動距離ＴＬを戻すフィードバック制御となるため、オーバーシュートが生じる虞が高い。このため、飛行移動体１’は、しばらく釣鐘のように、水平方向に往復運動を繰り返すことになる。場合によっては、長時間、フィードバック制御のオーバーシュートが収束しない場合もあり得る。

【0035】

一方、図６Ａに示すような本実施形態に係る飛行移動体１では、制御部６は、本体３の傾きθは修正せずに、飛行移動体１の重心Ｇ１が並進運動で動いた短い距離ＴＳの分だけ元の位置に戻すように、回転翼ユニット２の回転駆動部２３を駆動制御する。その場合、移動距離ＴＳが小さいので、オーバーシュートが生じることなく速やかに元の位置に戻すことができ、フィードバック制御は収束する。

【0036】

以上のように、本実施形態に係る飛行移動体１は、本体３に下方に推進力を生じる複数の回転翼ユニット２が取り付けられた飛行移動体１であって、飛行移動体１の重心Ｇ１の位置及び本体３の傾きを計測可能な計測部５と、計測部５による計測データに基づいて飛行移動体１の飛行を制御する制御部６と、本体３に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口Ｊを有する液体吐出ユニット４と、を備え、液体吐出口Ｊは重心Ｇ１よりも下側に離間して配置され、重心Ｇ１と液体吐出口Ｊから吐出された液体の吐出方向の仮想延長線とは第１距離ＬＬだけ離間して配置され、制御部６は、液体吐出口Ｊから液体が吐出されているとき、本体３の傾きは修正せずに、計測部５により測定された重心Ｇ１の位置に基づいて、平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まるように飛行移動体１の飛行を制御する。

【0037】

これにより、反力Ｒを受けても、平面視において一定の位置に留まるように飛行移動体１の飛行を制御できる。よって、液体吐出ユニット４から吐出された液体が他の物体Ｗに当たって生じた反力Ｒを受けても、安定した飛行を行うことができる飛行移動体１を提供できる。

【0038】

本実施形態に係る飛行移動体１では、本体３の傾きにより、液体吐出口Ｊからや斜め下向きに液体が吐出されるが、飛行移動体１の飛行位置をやや高く制御することにより、面部Ｗの所望の位置に液体を当てることができる。これにより、平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まる状態で、飛行移動体１を上下に移動させることにより、面部Ｗの上下全域に液体を当てることができる。更に、液体が当たる幅だけ、横方向に面部Ｗと平行な方向に飛行移動体１を移動させて、飛行移動体１を上下に移動させることにより、横に隣接する領域の面部Ｗの上下全域に液体を当てることができる。これを繰り返すことにより、確実に面部Ｗ全域に液体を当てることができる。液体が洗浄液であれば、確実に面部Ｗ全域を洗浄できる。

【0039】

反力で飛行移動体１が並進運動する距離を小さくする観点からは、液体吐出口Ｊから吐出された液体が面部Wに当たって生じる反力Ｒによるエネルギを、本体３の回転エネルギでより多く使うのが好ましい。よって、重心Ｇ１と液体吐出口Ｊから吐出された液体の吐出方向の仮想延長線との間の第１距離Ｌ１は、長い方が好ましい。この第１距離Ｌ１を様々に変更して、飛行移動体1を飛行させ、面部Ｗに液体を当てて飛行の制御を行う試験を繰り返した。その結果、第１距離Ｌ１が、回転翼ユニット２の回転中心軸Ａ１及び重心Ｇ１の間の第２距離Ｌ２の２／３以上あれば、オーバーシュートが生じることなく、平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まるように飛行移動体１の飛行を制御できることが判明した。

【0040】

一方、液体吐出ユニット４がレッグ３３の底面よりも下方に位置する場合には、着陸時に液体吐出ユニット４を破損させる虞がある。よって、液体吐出ユニット４をレッグ３３の底面よりも上方に配置するのが好ましい。それを考慮すると、第１距離ＬＬが、第２距離Ｌ２の３／２以下であるのが好ましいといえる。

【0041】

以上のように、本実施形態に係る飛行移動体１は、複数の回転翼ユニット２の回転中心軸A1が、重心Ｇ１の位置からそれぞれ第２距離Ｌ２だけ離間して配置され、第１距離Ｌ１が、第２距離Ｌ２の２／３倍以上かつ第２距離Ｌ２の３／２倍以下の範囲にあるのが好ましい。

【0042】

第１距離Ｌ１がこの範囲内にあることにより、確実に平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まるように飛行移動体１の飛行を制御できるとともに、実用的なコンパクトな飛行移動体１を実現できる。ただし、レッグ３３を更に下方に伸ばすことにより、第１距離ＬＬを第２距離Ｌ２の３／２より大きくすることもできる。その場合、第１距離Ｌ１が、第２距離Ｌ２の２／３倍以上かつ第２距離Ｌ２の２倍以下の範囲にあることを例示できる。

【0043】

（本発明のその他の実施形態に係る飛行移動体）
次に、図７を参照しながら、液体吐出ユニットを備えた本発明のその他の実施形態に係る飛行移動体の説明を行う。図７は、液体吐出ユニットを備えた本発明のその他の実施形態に係る飛行移動体の水平飛行時の模式的上面斜視図である。

【0044】

図１に示す本発明の１つの実施形態に係る移動飛行隊１では、回転翼２１、２２が外部に露出しているが、本実施形態に係る移動飛行隊１０１では、回転翼ユニット１０２が、回転翼１２１と、回転翼１２１を覆う筒状体１２２とを含む軸流ファンになっている点で異なる。筒状体１２２の中に、電動モータである回転翼１２１を回転させる駆動部１２３が配置されている。筒状体１２２で覆われた軸流ファンにより、強い推進力を得ることができる。

【0045】

特に、図７に示すように、回転翼１２１の回転中心軸が延在する軸方向Ｂ１は、上下方向Ｚと交差する。複数の回転翼ユニット１０２それぞれにおける軸方向Ｂ１が、上下方向Ｚに対して第１角度α１で公差している。第１角度α１は、例えば、１．４°以上８．５°以下であり、好ましくは、４．２°以上７．１°以下である。第１角度α１が１．４°以上８．５°以下であると、水平飛行時の飛行移動体１の揺れが抑制される。第１角度α１が４．２°以上７．１°以下であると、水平飛行時の飛行移動体１の揺れがより抑制され、静止することができる。

【0046】

以上のように、回転翼ユニット１０２が、回転翼１２１と、回転翼１２１を覆う筒状体１２２とを含む場合には、強い推進力を得るとともに、飛行時の揺れが抑制された飛行移動体１を提供できる。

【0047】

（反力回転翼ユニット）
上記のように、重心Ｇ１と液体吐出口Ｊから吐出された液体の吐出方向の仮想延長線との間の第１距離Ｌ１を十分な長さにすることにより、平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まるように飛行移動体の飛行を制御することができる。このとき、本体３の傾きにより、液体吐出口Ｊからや斜め下向きに液体が吐出されるが、本体３の傾きは小さい方が好ましい。

【0048】

次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照しながら、反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットを有する飛行移動体の説明を行う。図８Ａは、反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットの第１の例を模式的に示す側面断面図である。図８Ｂは、反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットの第２の例を模式的に示す側面断面図である。図面では、液体の流れを破線の矢印で模式的に示す。

【0049】

＜反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットの第１の例＞
第１の例では、液体吐出ユニット４の管部４１に、液体吐出口Ｊから液体が吐出される方向に推進力Ｆが生じる反力回転翼ユニット２０２が取り付けられている。反力回転翼ユニット２０２は、回転翼２２１、回転翼２２１を回転させる回転駆動部２２２と、を備える。回転駆動部２２２として、本体３の中心体３１に収納されたバッテリから給電される電動モータを例示できる。

【0050】

液体吐出口Ｊから吐出された液体が面部Wに当たって反力Ｒが生じたとき、制御部６は、反力回転翼ユニット２０２の回転駆動部２２２を駆動させて、回転翼２２１を回転させる制御を行う。これにより、反力回転翼ユニット２０２の推進力Ｆが、反力Ｒを相殺する方向に加わる。仮に、反力回転翼ユニット２０２の推進力Ｆが反力Ｒに近似していれば、反力Ｒの影響を極めて小さくすることができる。そのため、本体３の傾きは、極めて小さくなる。

【0051】

飛行移動体１に加わる反力Ｒの大きさは、液体吐出口Ｊからの液体の吐出圧に相関すると考えられるので、制御部６は、センサで検出した液体吐出ユニット４内の流路の液圧に応じて、反力回転翼ユニット２０２の駆動制御を行うことが好ましい。

【0052】

このように、液体吐出ユニット４に、液体吐出口Ｊから液体が吐出される方向に推進力Ｆを生じる反力回転翼ユニット２０２が備えられている場合には、本体３の傾きが小さくなり、液体吐出口Ｊからの液体の吐出方向がより水平に近くなる。これにより、液体を的確に面部Ｗに当てることができる。それともに、反力Ｒの影響が小さくなるので、液体の吐出時に、平面視において一定の位置に留まる状態で飛行移動体１を飛行させる制御が極めて容易になる。

【0053】

＜反力回転翼ユニットが備えられた液体吐出ユニットの第２の例＞
上記の第1例では、反力回転翼ユニット２０２の回転翼２２１が電動モータで回転するが、第２の例では、吐出する液体が液体吐出ユニット４内の流路４１Ａを流れるときの液圧により、反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１が回転する点で異なる。

【0054】

更に詳細に述べれば、回転翼３２１の回転軸３２３が、液体吐出ユニット４の管部４１の流路４１Ａ内に延びている。流路４１Ａ内に延びた回転軸３２３には、スクリュー３２２が取り付けられている。液圧が加わった液体が流路４１Ａ内を流れて、スクリュー３２２の位置を通過するとき、スクリュー３２２が取り付けられた回転軸３２３が回転し、これにより回転翼３２１が回転する。

【0055】

図示するように、スクリュー３２２は複数段設けることができる。スクリュー３２２により得られた回転を、変速機を介して回転翼３２１に伝えることもできる。更に、スクリュー３２２ではなく、羽根車等により、流路４１Ａ内の液体の流れを回転翼３２１の回転に変えることもできる。更に、液体の流れを回転運動に換えることができるその他の任意の変換機構を採用することができる。

【0056】

以上のように、第２の例では、吐出する液体が液体吐出ユニット４内の流路４１Aを流れるときの液圧により、反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１が回転するようになっている。

【0057】

上記のように、飛行移動体１に加わる反力Ｒの大きさは、液体吐出口Ｊからの液体の吐出圧に相関すると考えられる。例２では、吐出圧にほぼ一致する液体が流路４１Aを流れるときの液圧により、反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１が回転する。つまり、液圧が高い場合には、液体吐出口Ｊから液体が高速で吐出されるので、大きな反力Ｒが生じる。このとき、液圧が高いので、反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１は高速に回転し、大きな推進力Ｆが得られる。一方、液圧が低い場合には、液体吐出口Ｊからの液体が低速で吐出されるので、生じる反力Ｒは小さい。このとき、液圧が低いので、反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１は低速に回転し、推進力Ｆは小さい。

【0058】

以上のように、吐出する液体が液体吐出ユニット４内の流路４１Ａを流れるときの液圧により、反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１が回転する場合には、特別な制御を行うことなく、飛行移動体１に加わる反力Ｒの大きさに応じた反力回転翼ユニット３０２の推進力Ｆを得ることができる。

【0059】

なお、第２の例では、液体吐出口Ｊから液体が吐出された場合には、流路４１Ａ内の液圧により、常に反力回転翼ユニット３０２の回転翼３２１が回転する。よって、第２の例では、液体吐出口Ｊから吐出された液体が面部Ｗに当たる位置に飛行移動体１がきた時点で、液体送出装置７の高圧ポンプを稼働させて液体を吐出させるのが好ましい。

【0060】

なお、液体吐出ユニット４内の流路を分岐して、分岐した流路の液圧で回転翼３２１を回転させることもできる。その場合には、バルブ等で分岐側に液圧がかからないようにすることにより、液体吐出口Ｊから液体が吐出された状態で、回転翼３２１が回転しないようにすることもできる。

【0061】

以上のように、第２の例では、特別な制御を行うことなく、第１の例と同様に、本体３の傾きが小さくなり、液体吐出口Ｊからの液体の吐出方向がより水平に近くなるとともに、より容易かつ確実に、平面視において一定の位置に留まる状態で飛行移動体１を飛行させることができる。

【0062】

なお、液体吐出口Ｊから吐出された液体が当たる面部Ｗが凹凸の少ない平面の場合には、液体吐出口Ｊからの吐出圧が一定であれば、反力Ｒもほぼ一定になると考えられる。よって、上記の第１の例に示す反力回転翼ユニット２０２、または第２の例に示す反力回転翼ユニット３０２により、推進力Ｆを反力Ｒに近似させることができる。その場合には、図６Ｂに示すように、液体吐出ユニット４を飛行移動体１の重心Ｇ１に近接して配置することもできるし、制御部６が通常の飛行制御を行うこともできる。

【0063】

つまり、そのような場合には、液体吐出口Ｊを重心Ｇ１から離間して配置する必要はなく、本体３の傾きは修正せずに、平面視において重心Ｇ１が所定の位置に留まるようにする上記の制御も必要なくなる。

【0064】

その場合には、本体３に複数の回転翼ユニット２が取り付けられた飛行移動体１であって、飛行移動体１の飛行を制御する制御部６と、本体３に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口Ｊを有する液体吐出ユニット４と、を備え、液体吐出ユニット４に、液体吐出口Ｊから液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニット２０２、３０２が備えられた飛行移動体１を提供できる。

【0065】

これにより、反力Ｒを受けても、平面視において一定の位置に留まるように飛行移動体１の飛行を制御できる。よって、反力回転翼ユニット２０２、３０２により、液体吐出ユニット４から吐出された液体が他の物体Ｗに当たって生じた反力Ｒを受けても安定した飛行を行うことができる飛行移動体１を提供できる。

【0066】

なお、回転翼ユニット１０２だけなく、反力回転翼ユニット２０２、３０２においても、回転翼と、回転翼を覆う筒状体とを含む軸流ファンを採用することができる。これにより、強い推進力Ｆを実現できる。

【0067】

（液体吐出システム）
上記のような飛行移動体１と、ホース７１を介して液体吐出ユニット４に液体を供給する液体送出装置７(図１参照）と、を備えた液体吐出システム１００においても、液体吐出ユニット４から吐出された液体が他の物体Ｗに当たって生じた反力Ｒを受けても飛行移動体１を安定して飛行させることができる。

【0068】

（全般）
本発明の第1の態様は、
本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の重心の位置及び前記本体の傾きを計測可能な計測部と、
前記計測部による計測データに基づいて前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出口は前記重心よりも下側に離間して配置され、前記重心と前記液体吐出口から吐出された液体の吐出方向の仮想延長線とは第１距離だけ離間して配置され、
前記制御部は、前記液体吐出口から液体が吐出されているとき、前記本体の傾きは修正せずに、前記計測部により測定された前記重心の位置に基づいて、平面視において前記重心が所定の位置に留まるように前記飛行移動体の飛行を制御する飛行移動体である。

【0069】

本発明の第1の態様は、第1の実施態様において、
複数の前記回転翼ユニットの回転中心軸が、前記重心の位置からそれぞれ第２距離だけ離間して配置され、
前記第１距離が、前記第２距離の２／３倍以上かつ前記第２距離の３／２倍以下の範囲にある飛行移動体である。

【0070】

本発明の第３の実施態様は、第1または第２の実施態様において、
前記液体吐出ユニットに、前記液体吐出口から液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニットが備えられている飛行移動体である。

【0071】

本発明の第４の実施態様は、第３の実施態様において、
吐出する液体が前記液体吐出ユニット内の流路を流れるときの液圧により、前記反力回転翼ユニットの回転翼が回転する飛行移動体である。

【0072】

本発明の第５の実施態様は、
本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出ユニットに、前記液体吐出口から液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニットが備えられている飛行移動体である。

【0073】

本発明の第６の実施態様は、第1から第５の何れかの実施態様において、
回転翼ユニットまたは反力回転翼ユニットは、回転翼と、前記回転翼を覆う筒状体と、を含む飛行移動体である。

【0074】

本発明の第７の実施態様は、
第1から第６の何れかの実施態様に係る飛行移動体と、
ホースを介して液体吐出ユニットに液体を供給する液体送出装置と、
を備えた液体吐出システムである。

【0075】

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

【符号の説明】

【0076】

１、１’ 飛行移動体
２ 回転翼ユニット
２１、２２ 回転翼
２３ 回転駆動部
３ 本体
３１ 中心体
３２ アーム
３３ レッグ
４、４’ 液体吐出ユニット
４１、４１’ 管部
４１Ａ 流路
４２ 支持部
５ 計測部
６ 制御部
７ 液体送出装置
７１ ホース
１００ 液体吐出システム。
１０２ 回転翼ユニット
１２１ 回転翼
１２２ 筒状体
１２３ 駆動部
２０２ 反力回転翼ユニット
２２１ 回転翼
２２２ 回転駆動部
３０２ 反力回転翼ユニット
３２１ 回転翼
３２２ スクリュー
３２３ 回転軸
Ｊ 液体吐出口
Ｇ１、Ｇ１’ 重心

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【手続補正書】

【提出日】2023-04-18

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

本体に下方に推進力が生じる複数の回転翼ユニットが取り付けられた飛行移動体であって、
前記飛行移動体の重心の位置及び前記本体の傾きを計測可能な計測部と、
前記計測部による計測データに基づいて前記飛行移動体の飛行を制御する制御部と、
前記本体に取り付けられ、液体を吐出する液体吐出口を有する液体吐出ユニットと、
を備え、
前記液体吐出口は前記重心よりも下側に離間して配置され、前記重心と前記液体吐出口から吐出された液体の吐出方向の仮想延長線とは第１距離だけ離間して配置され、
前記制御部は、前記液体吐出口から液体が吐出されているとき、前記本体の傾きは修正せずに、前記計測部により測定された前記重心の位置に基づいて、平面視において前記重心が所定の位置に留まるように前記飛行移動体の飛行を制御することを特徴とする飛行移動体。

【請求項2】

複数の前記回転翼ユニットの回転中心軸が、前記重心の位置からそれぞれ第２距離だけ離間して配置され、
前記第１距離が、前記第２距離の２／３倍以上かつ前記第２距離の３／２倍以下の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の飛行移動体。

【請求項3】

前記液体吐出ユニットに、前記液体吐出口から液体が吐出される方向に推進力が生じる反力回転翼ユニットが備えられていることを特徴とする請求項１に記載の飛行移動体。

【請求項4】

吐出する液体が前記液体吐出ユニット内の流路を流れるときの液圧により、前記反力回転翼ユニットの回転翼が回転することを特徴とする請求項３に記載の飛行移動体。

【請求項5】

回転翼ユニットまたは反力回転翼ユニットは、回転翼と、前記回転翼を覆う筒状体と、を含むことを特徴とする、請求項１から４の何れか１項に記載の飛行移動体。

【請求項6】

請求項１から４の何れか１項に記載の飛行移動体と、
ホースを介して液体吐出ユニットに液体を供給する液体送出装置と、
を備えたことを特徴とする液体吐出システム。