特開 2024-142417 電動飛行体

(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】P2024142417

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】電動飛行体

(51)【国際特許分類】

   B64U 50/18 20230101AFI20241003BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 50/19 20230101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

B64U50/18

B64U10/13

B64U50/19

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023054552

(22)【出願日】2023-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100162868

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 英輔

(74)【代理人】

【識別番号】100161702

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 宏之

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100196689

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 康一郎

(72)【発明者】

【氏名】森崎 雄貴

(72)【発明者】

【氏名】長谷 卓

(72)【発明者】

【氏名】山下 知志

(72)【発明者】

【氏名】桑村 祥弘

(72)【発明者】

【氏名】仲谷 雄一

(72)【発明者】

【氏名】小田 裕樹

(57)【要約】

【課題】機体の姿勢を崩すことなく移動することが可能な電動飛行体を提供する。
【解決手段】電動飛行体は、機体と、平面視における機体の重心位置を含む領域に配置され、電動機、電動機によって回転駆動されるファン、及びファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する中央推進器と、中央推進器の出口に接続されて、異なる複数の方向に延びることで気流を複数の方向に向けて分流させるマニホールドと、マニホールドの出口にそれぞれ設けられて、気流を転向させる転向部と、転向部の姿勢を制御する転向駆動部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

機体と、
平面視における前記機体の重心位置を含む領域に配置され、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する中央推進器と、
該中央推進器の出口に接続されて、異なる複数の方向に延びることで気流を前記複数の方向に向けて分流させるマニホールドと、
該マニホールドの出口にそれぞれ設けられて、気流を転向させる転向部と、
該転向部の姿勢を制御する転向駆動部と、
を備える電動飛行体。

【請求項2】

前記転向部は、前記軸線の径方向に延びる回動軸回りに回動可能なフラップを有する請求項１に記載の電動飛行体。

【請求項3】

前記転向部は、前記ダクトから前記気流の下流側に向かって延びるとともに、出口の向きを自在に変更可能なノズルを有する請求項１に記載の電動飛行体。

【請求項4】

平面視で、前記中央推進器を外周側から囲むようにして前記機体に設けられ、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する複数の周辺推進器をさらに備え、
該周辺推進器の一部は、前記ダクトから気流を転向させるダクト転向部を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の電動飛行体。

【請求項5】

平面視で、前記中央推進器を外周側から囲むようにして前記機体に設けられ、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する複数の周辺推進器をさらに備え、
該周辺推進器の一部は、前記重心位置を通る前記機体の中心軸に直交する方向に延びるチルト軸回りに回動可能に支持されている請求項１から３のいずれか一項に記載の電動飛行体。

【請求項6】

平面視で、前記中央推進器を外周側から囲むようにして前記機体に設けられ、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する複数の周辺推進器と、
該周辺推進器とは別に設けられ、前記重心位置を通る前記機体の中心軸に直交する方向の両側に向かって推力を発生させることが可能な水平推進器と、
をさらに備える請求項１から３のいずれか一項に記載の電動飛行体。

【請求項7】

機体と、
平面視における前記機体の重心位置を外周側から囲むようにして前記機体に設けられ、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する複数の周辺推進器と、
を備え、
前記周辺推進器の一部は、前記重心位置を通る前記機体の中心軸に直交する方向に延びるチルト軸回りに回動可能に支持されている電動飛行体。

【請求項8】

機体と、
平面視における前記機体の重心位置を外周側から囲むようにして前記機体に設けられ、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する複数の周辺推進器と、
該周辺推進器とは別に設けられ、前記重心位置を通る前記機体の中心軸に直交する方向の両側に向かって推力を発生させることが可能な水平推進器と、
を備える電動飛行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動飛行体に関する。

【背景技術】

【0002】

ドローンやマルチコプターに代表される電動飛行体の活用が近年進められている（例えば下記特許文献１）。電動飛行体は、機体と、機体に設けられた複数の推進器と、を主に備えている。推進器は、回転数の制御が可能である。機体を水平方向に移動させる際には、移動したい方向とは反対側の推進器の回転数を上げて機体を傾斜させる。これにより、推力方向が変化して機体を所望の方向に移動させることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１８－５２９５７１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、上記のように回転数の制御のみによって機体の姿勢をコントロールする場合、機体を傾斜させる際に時間を要し、その間に突風等の外力を受けて姿勢を崩してしまう虞がある。

【0005】

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、機体の姿勢を崩すことなく移動することが可能な電動飛行体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示に係る電動飛行体は、機体と、平面視における前記機体の重心位置を含む領域に配置され、電動機、該電動機によって回転駆動されるファン、及び該ファンを外周側から覆う筒状のダクトを有する中央推進器と、該中央推進器の出口に接続されて、異なる複数の方向に延びることで気流を前記複数の方向に向けて分流させるマニホールドと、該マニホールドの出口にそれぞれ設けられて、気流を転向させる転向部と、該転向部の姿勢を制御する転向駆動部と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、機体の姿勢を崩すことなく移動することが可能な電動飛行体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本開示の第一実施形態に係る電動飛行体の構成を示す平面図である。

【図2】本開示の第一実施形態に係る電動飛行体の構成を示す側面図である。

【図3】本開示の実施形態に係る制御部の構成を示す機能ブロック図である。

【図4】本開示の実施形態に係る制御部が機体を水平移動させる際の制御フローを示すフローチャートである。

【図5】機体を水平移動させる際の転向部の動作と推力方向を示す説明図であって、機体を上方から見た図である。

【図6】機体を水平移動させる際の転向部の動作と推力方向、及び推力の大きさの関係を示す説明図であって、機体を水平方向から見た図である。

【図7】機体をヨー軸回りに回転させる際の転向部の動作と推力方向を示す説明図である。

【図8】本開示の第二実施形態に係る電動飛行体の構成を示す平面図である。

【図9】本開示の第三実施形態に係る電動飛行体の構成を示す側面図である。

【図10】本開示の第四実施形態に係る電動飛行体の構成を示す平面図である。

【図11】本開示の第四実施形態に係る電動飛行体の変形例を示す平面図である。

【図12】本開示の実施形態に係る転向部の変形例を示す模式図である。

【図13】本開示の各実施形態に係る制御部のハードウェア構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜第一実施形態＞
以下、本開示の第一実施形態に係る電動飛行体１について、図１から図５を参照して説明する。本実施形態に係る電動飛行体１の用途としては、２地点間における物品の搬送等に加えて、低所から高所にかけての資材の上昇や降下等に用いられることが想定されている。

【0010】

（電動飛行体１の構成）
図１又は図２に示すように、電動飛行体１は、機体１０と、中央推進器２０ａと、周辺推進器２０ｂと、マニホールド２５と、転向部２４と、転向駆動部と、制御部３０と、を備える。機体１０は、バッテリーやＧＰＳセンサー、送受信装置等の各種機器を収容している。詳しくは図示しないが、機体１０には物品や貨物を搭載するためのスペースが形成されていてもよい。図１の例では、一例として機体１０は平面視で矩形状をなしている。機体１０の重心位置Ｇを含む領域には中央推進器２０ａが設けられている。４つの角部には、中央推進器２０ａを外周側から囲むようにして、それぞれ周辺推進器２０ｂが１つずつ配置されている。つまり、周辺推進器２０ｂは、矩形をなす機体１０の幾何的な重心位置Ｇを挟んで対角線上に一対ずつ、計４つ設けられている。

【0011】

（中央推進器２０ａ、周辺推進器２０ｂの構成）
中央推進器２０ａと周辺推進器２０ｂとは、設けられている位置が異なるのみであって、同等の構成を有する。そこで、以下ではこれらを総称して推進器２０と呼び、その構成を説明する。推進器２０は、機体１０の上昇下降や水平移動、ヨーイングの際の推力を発生させるための装置である。推進器２０は、電動機２１と、ファン２２と、ダクト２３と、を有する。

【0012】

電動機２１は、電動機本体４１と、出力軸４２と、を有する。電動機本体４１は、ステータ、及びロータコアを収容している。ロータコアには出力軸４２が一体に接続されている。出力軸４２は、軸線Ｘに沿って延びるとともに当該軸線Ｘ回りに回転可能である。出力軸４２の軸端にはファン２２が取り付けられている。ファン２２は、スピナー５１と、ブレード５２と、を有する。スピナー５１は、軸線Ｘを中心とする円盤状をなしている。なお、スピナー５１は、軸線Ｘ方向に突出する尖頭状をなしていてもよい。スピナー５１は、出力軸４２と一体となって軸線Ｘ回りに回転する。

【0013】

ブレード５２は、スピナー５１の外周面から径方向に延びるとともに、周方向に間隔をあけて複数設けられている。図１、及び図２の例では、ブレード５２が２つ設けられている。なお、ブレード５２の数は２つに限定されず、３つ以上であってもよい。ブレード５２は、径方向から見て翼型の断面形状を有する。ブレード５２がスピナー５１とともに軸線Ｘ回りに回転することで、軸線Ｘ方向一方側から他方側に向かう空気の流れが発生する。この空気の流れの圧力（動圧）が機体１０を上昇等させるための推力となる。以下の説明では、気流の流れ方向において、気流の流れ去る側を「下流側」と呼び、その反対側を「上流側」と呼ぶことがある。

【0014】

ダクト２３は、上記の電動機２１、及びファン２２を外周側から覆う筒状をなしている。つまり、ダクト２３は軸線Ｘを中心とする筒状をなしている。ダクト２３の内側の空間は、ブレード５２が発生させた気流が通過する流路となっている。ダクト２３は、ステーによって電動機本体４１に接続されている。ステーは径方向に延びるとともに周方向に間隔をあけて複数設けられている。この他、電動機本体４１を内筒に収容し、当該内筒とダクト２３との間にステーをかけ渡すことでダクト２３が支持されていてもよい。

【0015】

中央推進器２０ａの下流側の端部には、マニホールド２５が接続されている。マニホールド２５は、中央推進器２０ａのダクト２３を通過した気流を複数の流れに分流するために設けられている。図１に示すように、マニホールド２５の出口側開口２６は、機体１０の下面に４つ分散されて開口している。これら４つの出口側開口２６は、矩形をなす機体１０の各辺に１つずつ設けられている。それぞれの出口側開口２６は、機体１０の各辺に交差する方向を長辺とする矩形をなしている。これら出口側開口２６に向けて、ダクト２３を通過した気流が枝分かれして、各出口側開口２６から分散して気流が噴射される。

【0016】

転向部２４は、マニホールド２５の出口側開口２６から流れ出る気流を転向させて推力方向を変化させるための装置である。転向部２４は、中央推進器２０ａの軸線Ｘに対する径方向に延びる回動軸Ｙ回りに回動可能とされている。転向部２４は、回動軸Ｙから下流側に向かって広がる板状のフラップ２４ａによって形成されている。図１に示すように、転向部２４は、周方向に９０°の間隔をあけて４つ設けられている。それぞれの転向部２４には転向駆動部（図示省略）が接続されている。転向駆動部は転向部２４を回動軸Ｙ回りに回動させるアクチュエータである。転向駆動部は、後述する制御部３０に電気的に接続されており、当該制御部３０から送られた電気信号に基づいて駆動状態がコントロールされる。それぞれの転向部２４は、互いに独立して制御されるように構成されている。

【0017】

図３に示すように、制御部３０は、移動方向受付部３１と、駆動信号生成部３２と、回転数調節部３３と、記憶部３４と、を有する。移動方向受付部３１は、例えば遠隔操作によって操縦者が入力した信号に基づいて、機体１０を移動させる方向を取得する。以下の説明では、機体１０の移動する方向を単に「移動方向Ｄ」と呼ぶ。移動方向Ｄは、水平面内における任意の方向である。

【0018】

駆動信号生成部３２は、移動方向受付部３１が受け付けた移動方向Ｄに基づいて、転向部２４を駆動するための信号を転向駆動部に送信する。つまり、移動方向Ｄに応じて、どの転向部２４をどの方向にどれだけ回動させるかが決定される。

【0019】

回転数調節部３３は、移動方向Ｄに基づいて各推進器２０の回転数を調節する。回転数調節部３３の動作の詳細については後述する。記憶部３４は、各種の情報を電気信号として格納している。記憶部３４には、例えば移動方向Ｄ、移動速度と、転向部２４の回動角度、推進器２０の回転数との関係などが予め格納されている。

【0020】

次いで、図４から図６を参照して、電動飛行体１が移動方向Ｄに水平移動する際の各装置の挙動について説明する。図４に示すように、移動方向Ｄが操縦者によって入力されると、ステップＳ１で、移動方向受付部３１が当該移動方向Ｄについての情報を受け付ける。その後、ステップＳ２で、移動方向Ｄに応じて転向部２４を駆動させる。具体的には、移動方向受付部３１から移動方向Ｄに関する信号を受信した駆動信号生成部３２が、転向駆動部に所定の電気信号を送信する。これにより、転向部２４が所定の方向に所定の角度だけ回動する。すると、中央推進器２０ａから流れ出る気流の方向（推力方向）が変化する。これにより、機体１０には移動方向Ｄの反対側に向かう気流の反力としての推力が与えられる（図５参照）。

【0021】

この時、図６に示すように、移動方向Ｄに直交する水平方向から見た場合、機体１０には、当該方向を軸とするピッチングモーメントＭが発生する。具体的には、例えば図６のように機体１０を紙面左方に向かって移動させる際、機体１０には時計回りのピッチングモーメントＭが生じる。このピッチングモーメントＭが大きくなると、機体１０が時計回りに傾いてしまう。そこで、回転数調節部３３が、周辺推進器２０ｂの回転数を調節することで、ピッチングモーメントＭを相殺するための反モーメントＭ´を発生させる（ステップＳ３）。複数の周辺推進器２０ｂを、機体１０の重心を挟んで移動方向Ｄの一方側（移動していく側：前方側）に位置する周辺推進器２０ｂと、他方側（後方側）に位置する周辺推進器２０ｂとに分けて考えた場合、回転数調節部３３は、移動方向Ｄ一方側に位置する周辺推進器２０ｂの回転数を、他方側の周辺推進器２０ｂの回転数よりも高くなるように調節する。つまり、図６中の矢印で示す周辺推進器２０ｂから流出する流体の運動量の差異に基づいて、当該一方側の周辺推進器２０ｂによる推力が他方側の周辺推進器２０ｂによる推力よりも大きくなる。すると、反時計回りの反モーメントＭ´が発生する。これにより、上述のピッチングモーメントＭが相殺される。したがって、機体１０は傾くことなく、つまりピッチングを伴わずに移動方向Ｄ一方側に向かって移動する。

【0022】

さらに、移動方向Ｄへの水平移動に限らず、転向部２４を動作させることによって機体１０をヨーイングさせることも可能である。ヨーイングとは、機体１０の重心を通るヨー軸回りに当該機体１０を回動させる動作を指す。図７に示すように、ヨーイングをさせる際には、それぞれの転向部２４を同一の方向に同角度だけ回動させることで、重心位置Ｇを通る軸線Ｘの周方向に推力を発生させる。つまり、マニホールド２５のそれぞれの出口側開口２６では、周方向一方側から他方側に向かって推力が発生する。これにより、電動飛行体１全体に、ヨー軸回りに周方向一方側から他方側に向かうモーメントが発生してヨーイング動作が行われる。以上のような水平移動、及びヨーイング動作を適宜組み合わせることで、電動飛行体１の移動や姿勢のコントールが行われる。

【0023】

（作用効果）
ここで、従来の電動飛行体１では、推進器２０の回転数の制御のみによって機体１０の移動方向Ｄをコントロールする方式が一般的であった。例えば、機体１０を水平方向に移動させる際には、移動したい方向とは反対側の推進器２０の回転数を上げて機体１０を傾斜させる。これにより、推力方向が変化して機体１０を所望の方向に移動させることができるとされていた。しかしながら、上記のように回転数の制御のみによって機体１０の姿勢をコントロールする場合、機体１０を傾斜させる際に時間を要し、その間に突風等の外力を受けて姿勢を崩してしまう虞がある。そのため、機体１０を傾斜させることなく当該機体１０を移動させるための技術に対する要請が高まっていた。そこで、本実施形態に係る電動飛行体１は、上述の各構成を採用している。

【0024】

上記構成によれば、転向部２４によって、マニホールド２５から流れる気流の方向を変えることによって、中央推進器２０ａの推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。したがって、機体１０に搭載される物品等の重量バランスを崩すことなく、安定的かつ円滑に目的地に搬送することが可能となる。さらには、移動の直前に機体１０を傾斜させる等の時間を要しないため、当該時間に突風等の影響を受けてしまう可能性も低減することができる。このため、電動飛行体１のさらに安定的な運用を実現することが可能となる。また、転向部２４による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0025】

さらに、上記構成によれば、転向部２４としてのフラップ２４ａの回動角度を変えることのみによって、ダクト２３から流れる気流の向きを変えることができる。これにより、簡素な構成のもとで、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。また、転向部２４の回動角度さえ変化させれば推力方向が直ちに変化するため、操縦操作に対する電動飛行体１の応答性も高めることができる。

【0026】

また、上記構成によれば、まず制御部３０が転向部２４を動作させることで移動方向Ｄの後方側に向かう推力を発生させる。その際、機体１０には水平方向を軸とするピッチングモーメントＭが生じる。そこで、回転数調節部３３が、移動方向Ｄ前方側に位置する周辺推進器２０ｂの電動機２１の回転数を後方側よりも高くする。これにより、反対向きの反モーメントＭ´が発生し、上記のピッチングモーメントＭが相殺される。したがって、機体１０を傾斜させることなく、移動方向Ｄに向けて移動させることが可能となる。これにより、貨物の重量バランスや突風による外力の影響を受けずに機体１０をスムーズに移動させることができる。特に、傾けてしまうと破損する繊細な物品や重量バランスの取りにくい長尺の物品を運搬する際に有利となる。

【0027】

加えて、上記構成によれば、転向部２４によってヨー軸回りの推力を発生させることによって、機体１０をその場で回転させることができる。また、反対に、風等の外力によって機体１０が不用意に回動してしまった際には、上記のような動作をさせることで初期の姿勢に直ちに復旧することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢制御の精緻性、正確性が向上し、移動や搬送に留まらず、様々な用途に電動飛行体１を活用することが可能となる。つまり、電動飛行体１の汎用性を大きく向上させることができる。

【0028】

また、転向部２４がマニホールド２５の出口側開口２６に集約して配置されているため、例えばそれぞれの推進器２０のダクト２３に転向部２４を設ける構成に比べて、可動部の数を減らすことができる。これにより、部品点数が削減され、メンテナンスコストや製造コストを大きく低減することが可能となる。

【0029】

以上、本開示の第一実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0030】

＜第二実施形態＞
次に、本開示の第二実施形態について、図８を参照して説明する。なお、上記の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0031】

本実施形態に係る電動飛行体１は、上記第一実施形態で説明した中央推進器２０ａを備えず、周辺推進器２０ｂのみが機体１０に設けられている。周辺推進器２０ｂは、平面視で機体１０の重心位置Ｇを囲むようにして８つ設けられている。具体的には、矩形をなす機体１０の各角部に１つずつ、各辺部に１つずつ、計８つの周辺推進器２０ｂが設けられている。これら周辺推進器２０ｂの一部、つまり、各辺部に設けられている周辺推進器２０ｂには、上述した転向部２４と同様のダクト転向部１２４が設けられている。ダクト転向部１２４は、周辺推進器２０ｂのダクト２３に取り付けられており、軸線Ｘに対する径方向に延びる回動軸Ｐ回りに回動可能とされている。４つのダクト転向部１２４は、機体１０の重心に直交する面内方向における４つの異なる方向に延びている。４つのダクト転向部１２４の動作や制御部３０の制御フローは、第一実施形態で説明したものと同様である。

【0032】

（作用効果）
上記構成によれば、周辺推進器２０ｂのダクト２３を通過した気流の方向をダクト転向部１２４によって変えることによって、当該周辺推進器２０ｂの推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。したがって、機体１０に搭載される物品等の重量バランスを崩すことなく、安定的かつ円滑に目的地に搬送することが可能となる。さらには、移動の直前に機体１０を傾斜させる等の時間を要しないため、当該時間に突風等の影響を受けてしまう可能性も低減することができる。このため、電動飛行体１のさらに安定的な運用を実現することが可能となる。また、ダクト転向部１２４による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0033】

以上、本開示の第二実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0034】

＜第三実施形態＞
続いて、本開示の第三実施形態について、図９を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0035】

本実施形態では、上記第二実施形態と同様に８つの周辺推進器２０ｂが機体１０に設けられている。これら周辺推進器２０ｂのうち、機体１０の各辺に設けられた周辺推進器２０ｂは、重心位置Ｇを通る機体１０の中心軸Ｏに直交する方向に延びるチルト軸Ｑ回りに回動可能とされている。つまり、当該周辺推進器２０ｂをチルト軸Ｑ回りに回動させて姿勢を変えることで、推力方向を適宜変化させることが可能である。

【0036】

（作用効果）
上記構成によれば、一部の周辺推進器２０ｂのダクト２３を通過した気流の方向を、当該周辺推進器２０ｂをチルト軸Ｑ回りに回動させることで変えることによって、推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。したがって、機体１０に搭載される物品等の重量バランスを崩すことなく、安定的かつ円滑に目的地に搬送することが可能となる。さらには、移動の直前に機体１０を傾斜させる等の時間を要しないため、当該時間に突風等の影響を受けてしまう可能性も低減することができる。このため、電動飛行体１のさらに安定的な運用を実現することが可能となる。また、周辺推進器２０ｂの一部による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0037】

以上、本開示の第三実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。

【0038】

＜第四実施形態＞
次に、本開示の第四実施形態について、図１０を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0039】

本実施形態では、機体１０の角部に設けられた４つの周辺推進器２０ｂに加えて、複数の水平推進器１２０が設けられている。水平推進器１２０は、重心位置Ｇを通る機体１０の中心軸Ｏに直交する方向の両側に向かって推力を発生させることが可能である。水平推進器１２０は、機体１０の各辺に一対ずつ設けられている。一対の水平推進器１２０のうちの一方は、中心軸Ｏ回りの周方向一方側に向かって推力を発生させる。一対の水平推進器１２０のうちの他方は、中心軸Ｏ回りの周方向他方側に向かって推力を発生させる。それぞれの水平推進器１２０は、周辺推進器２０ｂと同様に、電動機２１によってファン２２を回転させることで空気を圧送する。

【0040】

（作用効果）
上記構成によれば、水平推進器１２０を駆動することによって、機体１０に中心軸Ｏに直交する方向の推力を与えることができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。したがって、機体１０に搭載される物品等の重量バランスを崩すことなく、安定的かつ円滑に目的地に搬送することが可能となる。さらには、移動の直前に機体１０を傾斜させる等の時間を要しないため、当該時間に突風等の影響を受けてしまう可能性も低減することができる。このため、電動飛行体１のさらに安定的な運用を実現することが可能となる。また、水平推進器１２０による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0041】

以上、本開示の第四実施形態について説明した。なお、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば第四実施形態の変形例として図１１に示すように、機体１０の各辺に設けられた一対の水平推進器１２０を一体に形成することも可能である。この構成によっても上述したものと同様の作用効果を得ることができる。加えて、部品点数を削減することができるため、メンテナンスコストや製造コストを削減することもできる。

【0042】

＜その他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

【0043】

例えば、上記第一実施形態で説明した中央推進器２０ａを備える構成を、第二実施形態から第四実施形態までの各構成にそれぞれ組み合わせて適用することも可能である。この構成によれば、各実施形態で説明した作用効果を複合的に得ることができる。

【0044】

また、転向部２４の変形例として図１２に示す構成を採ることも可能である。同図の例では、転向部２４は、ダクト２３から気流の下流側に向かって延びるとともに、出口の向きを自在に変更可能なノズル２４ｂを有する。ノズル２４ｂは、管状をなしており、その内部には気流が流通する流路が形成されている。この構成によっても上述したものと同様の作用効果を得ることができる。また、ノズル２４ｂが弾性変形可能な材料で形成されていてもよい。この場合も、出口側端部の延びる方向をアクチュエータによって変化させることで、所望の方向への気流を発生させることができる。

【0045】

さらに、上記実施形態で説明した機体１０の形状は一例であって、設計や仕様に応じて適宜選択された任意の形状、寸法体格を採用することが可能である。機体１０の形状や寸法体格が変わっても、上記実施形態で説明した構成、及び制御フローは適用可能である。また、推進器２０の数も、機体１０の形状、寸法体格、及び重量等に応じて適宜決定されてよい。

【0046】

また、上記実施形態で説明した推進器２０自体の構成も一例であって、ファン２２の下流側に静翼をさらに有する構成を採ることが可能である。静翼は、ファン２２が圧送した空気の流れを整流するために設けられる。この構成であっても、上述したものと同様の作用効果を得ることができる。

【0047】

さらに、制御部３０では、移動方向受付部３１が移動方向Ｄの入力を受け付けた後、駆動信号生成部３２による駆動信号の生成と、回転数調節部３３による回転数の調節は、自律的に行われることが望ましい。言い換えると、ユーザーは、移動方向Ｄさえ入力すれば、その後の処理は制御部３０によって自律的に行われることが望ましい。同様に、移動方向Ｄの入力を受け付けた後、駆動信号生成部３２、及び回転数調節部３３によって、ヨーイングを自動で行うように構成されていてもよい。

【0048】

上述の機体１０は、人員が搭乗可能であってもよい。その場合、機体１０には操縦装置や航法装置が搭載されていることが望ましい。

【0049】

また、移動方向Ｄにおける加速度の入力に基づいて、転向部２４の回動速度を変化させるように構成されていてもよい。これにより、入力された移動方向Ｄへの加速度に則って機体１０の精緻なコントロールが可能となる。

【0050】

なお、本開示の実施形態における制御部３０の処理は、適切な処理が行われる範囲において、処理の順番が入れ替わってもよい。

【0051】

本開示の実施形態における記憶部３４、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲においてどこに備えられていてもよい。また、記憶部３４、その他の記憶装置のそれぞれは、適切な情報の送受信が行われる範囲において複数存在しデータを分散して記憶していてもよい。

【0052】

上述した制御部３０による処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ２００が読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータ２００が読み出して実行することによって、上記処理が行われる。コンピュータ２００の具体例を以下に示す。

【0053】

図１３に示すように、コンピュータ２００は、ＣＰＵ２０１と、メインメモリ２０２と、ストレージ２０３と、インターフェース２０４と、を備える。
例えば、上述の制御部３０はコンピュータ２００に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ２０３に記憶されている。ＣＰＵ２０１は、プログラムをストレージ２０３から読み出してメインメモリ２０２に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、ＣＰＵ２０１は、プログラムに従って、上述した記憶部３４に対応する記憶領域をメインメモリ２０２に確保する。

【0054】

ストレージ２０３の例としては、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＤＶＤ－ＲＯＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ２０３は、コンピュータ２００のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インターフェース２０４または通信回線を介してコンピュータ２００に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ２００に配信される場合、配信を受けたコンピュータ２００が当該プログラムをメインメモリ２０２に展開し、上記処理を実行してもよい。なお、ストレージ２０３は、一時的でない有形の記憶媒体である。

【0055】

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現してもよい。さらに、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータ２００にすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるファイル、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【0056】

なお、上記構成に加えて、または上記構成に代えてＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）などのカスタムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、及びこれらに類する処理装置を備えてもよい。ＰＬＤの例としては、ＰＡＬ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＧＡＬ（Ｇｅｎｅｒｉｃ Ａｒｒａｙ Ｌｏｇｉｃ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。

【0057】

＜付記＞
各実施形態に記載の電動飛行体１は、例えば以下のように把握される。

【0058】

（１）第１の態様に係る電動飛行体１は、機体１０と、平面視における前記機体１０の重心位置Ｇを含む領域に配置され、電動機２１、該電動機２１によって回転駆動されるファン２２、及び該ファン２２を外周側から覆う筒状のダクト２３を有する中央推進器２０ａと、該中央推進器２０ａの出口に接続されて、異なる複数の方向に延びることで気流を前記複数の方向に向けて分流させるマニホールド２５と、該マニホールド２５の出口にそれぞれ設けられて、気流を転向させる転向部２４と、該転向部２４の姿勢を制御する転向駆動部と、を備える。

【0059】

上記構成によれば、マニホールド２５を通過した気流の方向を転向部２４によって変えることによって、推進器２０の推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。また、転向部２４による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0060】

（２）第２の態様に係る電動飛行体１は、（１）の電動飛行体１であって、前記転向部２４は、前記軸線Ｘの径方向に延びる回動軸Ｙ回りに回動可能なフラップ２４ａを有する。

【0061】

上記構成によれば、フラップ２４ａの回動角度を変えることのみによって、ダクト２３から流れる気流の向きを変えることが可能となる。これにより、簡素な構成のもとで、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0062】

（３）第３の態様に係る電動飛行体１は、（１）の電動飛行体１であって、前記転向部２４は、前記ダクト２３から前記気流の下流側に向かって延びるとともに、出口の向きを自在に変更可能なノズル２４ｂを有する。

【0063】

上記構成によれば、ノズル２４ｂの出口の向きを変えることのみによって、ダクト２３から流れる気流の向きを変えることが可能となる。これにより、気流の方向をより精緻にコントロールしながら、微細な移動や位置調整、ヨーイングをさらに容易かつ正確に行うことが可能となる。

【0064】

（４）第４の態様に係る電動飛行体１は、（１）から（３）のいずれか一態様に係る電動飛行体１であって、平面視で、前記中央推進器２０ａを外周側から囲むようにして前記機体１０に設けられ、電動機２１、該電動機２１によって回転駆動されるファン２２、及び該ファン２２を外周側から覆う筒状のダクト２３を有する複数の周辺推進器２０ｂをさらに備え、該周辺推進器２０ｂの一部は、前記ダクト２３から気流を転向させるダクト転向部１２４を有する。

【0065】

上記構成によれば、周辺推進器２０ｂのダクト２３を通過した気流の方向をダクト転向部１２４によって変えることによって、当該周辺推進器２０ｂの推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。また、ダクト転向部１２４による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0066】

（５）第５の態様に係る電動飛行体１は、（１）から（３）のいずれか一態様に係る電動飛行体１であって、平面視で、前記中央推進器２０ａを外周側から囲むようにして前記機体１０に設けられ、電動機２１、該電動機２１によって回転駆動されるファン２２、及び該ファン２２を外周側から覆う筒状のダクト２３を有する複数の周辺推進器２０ｂをさらに備え、該周辺推進器２０ｂの一部は、前記重心位置Ｇを通る前記機体１０の中心軸Ｏに直交する方向に延びるチルト軸Ｑ回りに回動可能に支持されている。

【0067】

上記構成によれば、一部の周辺推進器２０ｂのダクト２３を通過した気流の方向を、当該周辺推進器２０ｂをチルト軸Ｑ回りに回動させることで変えることによって、推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。また、周辺推進器２０ｂの一部による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0068】

（６）第６の態様に係る電動飛行体１は、（１）から（３）のいずれか一態様に係る電動飛行体１であって、平面視で、前記中央推進器２０ａを外周側から囲むようにして前記機体１０に設けられ、電動機２１、該電動機２１によって回転駆動されるファン２２、及び該ファン２２を外周側から覆う筒状のダクト２３を有する複数の周辺推進器２０ｂと、該周辺推進器２０ｂとは別に設けられ、前記重心位置Ｇを通る前記機体１０の中心軸Ｏに直交する方向の両側に向かって推力を発生させることが可能な水平推進器１２０と、をさらに備える。

【0069】

上記構成によれば、水平推進器１２０を駆動することによって、機体１０に中心軸Ｏに直交する方向の推力を与えることができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。また、水平推進器１２０による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0070】

（７）第７の態様に係る電動飛行体１は、機体１０と、平面視における前記機体１０の重心位置Ｇを外周側から囲むようにして前記機体１０に設けられ、電動機２１、該電動機２１によって回転駆動されるファン２２、及び該ファン２２を外周側から覆う筒状のダクト２３を有する複数の周辺推進器２０ｂと、を備え、前記周辺推進器２０ｂの一部は、前記重心位置Ｇを通る前記機体１０の中心軸Ｏに直交する方向に延びるチルト軸Ｑ回りに回動可能に支持されている。

【0071】

上記構成によれば、一部の周辺推進器２０ｂのダクト２３を通過した気流の方向を、当該周辺推進器２０ｂをチルト軸Ｑ回りに回動させることで変えることによって、推力方向を自在に調節することができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。また、周辺推進器２０ｂの一部による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【0072】

（８）第８の態様に係る電動飛行体１は、機体１０と、平面視における前記機体１０の重心位置Ｇを外周側から囲むようにして前記機体１０に設けられ、電動機２１、該電動機２１によって回転駆動されるファン２２、及び該ファン２２を外周側から覆う筒状のダクト２３を有する複数の周辺推進器２０ｂと、該周辺推進器２０ｂとは別に設けられ、前記重心位置Ｇを通る前記機体１０の中心軸Ｏに直交する方向の両側に向かって推力を発生させることが可能な水平推進器１２０と、を備える。

【0073】

上記構成によれば、水平推進器１２０を駆動することによって、機体１０に中心軸Ｏに直交する方向の推力を与えることができる。これにより、電動飛行体１の姿勢を大きく変えることなく、水平移動や位置調整ができる。また、水平推進器１２０による気流の方向を重心回りの周方向一方側から他方側に向かう方向に一致させることで、電動飛行体１のヨー軸回りの回動動作も実現することができる。このように、微細な移動や位置調整、ヨーイングを容易に行うことが可能となる。

【符号の説明】

【0074】

１…電動飛行体 １０…機体 ２０…推進器 ２０ａ…中央推進器 ２０ｂ…周辺推進器 ２１…電動機 ２２…ファン ２３…ダクト ２４…転向部 ２４ａ…フラップ ２４ｂ…ノズル ２５…マニホールド ２６…出口側開口 ３０…制御部 ３１…移動方向受付部 ３２…駆動信号生成部 ３３…回転数調節部 ３４…記憶部 ４１…電動機本体 ４２…出力軸 ５１…スピナー ５２…ブレード １２０…水平推進器 １２４…ダクト転向部 ２００…コンピュータ ２０１…ＣＰＵ ２０２…メインメモリ ２０３…ストレージ ２０４…インターフェース Ｄ…移動方向 Ｇ…重心位置 Ｍ…ピッチングモーメント Ｍ´…反モーメント Ｏ…中心軸 Ｐ…回動軸 Ｑ…チルト軸 Ｘ…軸線 Ｙ…回動軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】