特開 2024-58793 飛行体及び飛行体の駆動装置

(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】P2024058793

(43)【公開日】2024-04-30

(54)【発明の名称】飛行体及び飛行体の駆動装置

(51)【国際特許分類】

   B64C 27/82 20060101AFI20240422BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20240422BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

B64C27/82

B64C27/08

B64C39/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022166118

(22)【出願日】2022-10-17

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和４（２０２２）年１０月４日、イノベーション・ジャパン２０２２大学見本市＆ビジネスマッチングＯｎｌｉｎｅのウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎｊａｐａｎ－ｊｓｔ－ｎｅｄｏ．ｊｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｅｘｈｉｂｉｔｏｒ／ｕｎ２０２２０１０９．ｈｔｍｌ）にて公開

(71)【出願人】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(74)【代理人】

【識別番号】100111567

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 寛

(72)【発明者】

【氏名】下ノ村 和弘

(72)【発明者】

【氏名】リカルド ロザレス マルチネス

(57)【要約】

【課題】第１回転翼による飛行体の前進以外の動作の補助、又は、第１回転翼だけでは実現困難な動作を実現する。
【解決手段】開示の飛行体は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え、前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体本体と、
揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、
前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、
を備え、
前記駆動装置は、それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え、
前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能である
飛行体。

【請求項2】

前記回転軸心が前記第２向きを向く前記複数の第２回転翼は、ヨー方向の力を発生させて、前記飛行体を旋回させる
請求項１に記載の飛行体。

【請求項3】

前記第１向きは、前記第１平面に平行な向きであり、
前記第２向きは、前記回転軸心を、前記第１向きから、前記第１平面に交差する軸心回りに回動させたときの向きを含む
請求項１に記載の飛行体。

【請求項4】

前記第１向きは、前記第１平面に平行な向きであり、
前記第２向きは、前記回転軸心を、前記第１向きから、前記第１平面に平行な軸心回りに回動させたときの向きを含む
請求項１に記載の飛行体。

【請求項5】

前記第１向きは、前記複数の第２回転翼それぞれの回転軸心が前記飛行体の重心に向く向きである
請求項３又は請求項４に記載の飛行体。

【請求項6】

前記複数の第２回転翼から前記飛行体の重心までの長さは、前記第１回転翼から前記重心までの長さよりも、大きい、
請求項１に記載の飛行体。

【請求項7】

飛行体本体と、
揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、
前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、
を備え、
前記駆動装置は、ヨー方向の力を発生させる複数の第２回転翼を備える
飛行体。

【請求項8】

飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、を備える飛行体に取り付けられる駆動装置であって、
それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え、
前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能である
駆動装置。

【請求項9】

飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、を備える飛行体に取り付けられる駆動装置であって、
ヨー方向の力を発生させる複数の第２回転翼を備える
駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、飛行体及び飛行体の駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ドローンとも呼ばれる、マルチロータ型の飛行体が知られている。この飛行体は、揚力発生用の複数の回転翼を有する。この飛行体は、高所での作業などの作業用途に用いられることがある。

【0003】

この飛行体の機体は、回転翼が軸心回りに回転することで軸心方向に発生する揚力によって浮上する。また、この飛行体は、機体の傾きと回転翼の回転速度のバランスとを制御することで、軸心方向に交差する平面内（例えば水平面内）の指定された方向に移動することができる。

【0004】

また、特許文献１は、上昇下降用プロペラと前進用プロペラとを備える航空機を開示している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－１００３９６号公報

【発明の概要】

【0006】

特許文献１に記載の航空機は、一般的なマルチロータ型の飛行体が備える上昇下降用プロペラのほかに、前進用プロペラを備えている。すなわち、特許文献１は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、を備える飛行体を開示している。しかし、第１回転翼とは異なる駆動装置として、単に前進用プロペラを備えるだけでは、飛行体の前進が補助されるにすぎない。

【0007】

したがって、第１回転翼による飛行体の前進以外の動作の補助、又は、第１回転翼だけでは実現困難な動作を実現するための駆動装置が望まれる。

【0008】

本開示のある側面は、飛行体である。開示の飛行体は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え、
前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能である。

【0009】

他の観点からみた飛行体は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、ヨー方向の力を発生させる複数の第２回転翼を備える。

【0010】

本開示の他の側面は、駆動装置である。開示の駆動装置は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、を備える飛行体に取り付けられる駆動装置であって、それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え、前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能である。

【0011】

他の観点からみた駆動装置は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、を備える飛行体に取り付けられる駆動装置であって、ヨー方向の力を発生させる複数の第２回転翼を備える。

【0012】

更なる詳細は、後述の実施形態として説明される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、実施形態に係る飛行体の平面概略図である。

【図2】図２は、飛行体の正面概略図である。

【図3】図３は、駆動装置の平面概略図である。

【図4】図４は、第２回転翼が第２向きになった飛行体の平面概略図である。

【図5】図５は、第２回転翼によるヨー方向の力の発生を示す説明図である。

【図6】図６は、第２回転翼による水平面所望方向の推力の発生を示す図である。

【図7】図７は、変形例に係る飛行体の平面概略図である。

【図8】図８は、変形例に係る飛行体の正面概略図である。

【図9】図９は、変形例にかかる第２回転翼による上方及び下方の力の発生を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

＜１．飛行体及び飛行体の駆動装置の概要＞

【0015】

（１）実施形態に係る飛行体は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、を備え得る。前記駆動装置は、それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え得る。前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能であり得る。回転軸心の向きが第１の向きである第２回転翼によって、第１平面における推力を発生させることができる。また、第２回転翼の回転軸心の向きを変更して第２向きにすることで、前記推力とは異なる力を飛行体に生じさせることができる。したがって、当該異なる力によって、第１回転翼による飛行体の前進以外の動作の補助、又は、第１回転翼だけでは実現困難な動作を実現することができる。

【0016】

（２）前記回転軸心が前記第２向きを向く前記複数の第２回転翼は、ヨー方向の力を発生させて、前記飛行体を旋回させるのが好ましい。この場合、第２回転翼によって、飛行体を旋回させることができる。

【0017】

（３）前記第１向きは、前記第１平面に平行な向きであり、前記第２向きは、前記回転軸心を、前記第１向きから、前記第１平面に交差する軸心回りに回動させたときの向きを含み得る。この場合、第２向きを、第１平面に交差する軸心回りの回動で変更することができる。

【0018】

（４）前記第１向きは、前記第１平面に平行な向きであり、前記第２向きは、前記回転軸心を、前記第１向きから、前記第１平面に平行な軸心回りに回動させたときの向きを含み得る。この場合、第２向きを、第１平面に平行な軸心回りの回動で変更することができる。

【0019】

（５）前記第１向きは、前記複数の第２回転翼それぞれの回転軸心が前記飛行体の重心に向く向きであるのが好ましい。

【0020】

（６）前記複数の第２回転翼から前記飛行体の重心までの長さは、前記第１回転翼から前記重心までの長さよりも、大きいのが好ましい。

【0021】

（７）実施形態に係る飛行体は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、前記飛行体本体に設けられた、前記第１回転翼とは異なる駆動装置と、を備え得る。前記駆動装置は、ヨー方向の力を発生させる複数の第２回転翼を備えるのが好ましい。この場合、駆動装置によって、ヨー方向の力を発生させて、飛行体を旋回させることができる。

【0022】

（８）実施形態に係る駆動装置は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、を備える飛行体に取り付けられる駆動装置であって、それぞれが回転軸心回りに回転する複数の第２回転翼を備え、前記複数の第２回転翼それぞれは、前記揚力の発生方向に交差する第１平面における推力を発生させる第１向きと、前記第１向きとは異なる第２向きと、の間で、前記回転軸心の向きを変更可能である。

【0023】

（９）実施形態に係る駆動装置は、飛行体本体と、揚力を発生させるように前記飛行体本体に設けられた第１回転翼と、を備える飛行体に取り付けられる駆動装置であって、ヨー方向の力を発生させる複数の第２回転翼を備える。

【0024】

＜２．飛行体及び飛行体の駆動装置の例＞

【0025】

本実施の形態に係る飛行体１は、一例として、ドローンとも呼ばれる、マルチロータ型の飛行体である。詳しくは、図１及び図２を参照して、飛行体１は、１又は複数の第１回転翼１１を有する。第１回転翼１１は、回転軸心１１Ａ回りに回転することによって揚力を発生させる。図１及び図３のようにＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が設定された場合、それぞれの軸の方向をＸ方向、Ｙ方向、及びＺ方向とし、回転軸心１１Ａの方向をＺ方向とする。Ｚ方向は、典型的には、上下方向（垂直方向）である。Ｘ軸及びＹ軸を有するＸＹ平面（第１平面）は、Ｚ方向に効果する面であり、典型的には、水平面である。第１回転翼１１は、水平面において回転する水平回転翼であり得る。

【0026】

第１回転翼１１は、発生させた揚力によって、飛行体１に対してＺ方向の推進力Ｌを与える。第１回転翼１１は、飛行体１に対して、Ｚ方向を垂直とし、風入側の面を上向き、風出側の面を下向きとして設けられている。すなわち、第１回転翼１１は、風出方向Ｗ１が下向きとなるように飛行体１に対して設けられている。そのため、飛行体１に与えられる推進力Ｌは上向きの力である。飛行体１は、推進力Ｌによって上昇する。また、第１回転翼１１の回転数を下げる又は第１回転翼１１を停止させることで、重力によって、飛行体１を下降させることができる。また、複数の第１回転翼１１のいずれかの回転数を下げると、飛行体１は、ＸＹ平面において、回転数を下げた第１回転翼１１の方向へ進行することができる。つまり、飛行体は、第１回転翼１１によって、上昇及び下降することができるとともに、上下方向に交差する方向（水平面の方向）に移動することができる。

【0027】

飛行体１は、飛行体本体１０を備える。以下では、飛行体本体１０を、単に、本体という。第１回転翼１１は、本体１０に設けられている。本体１０は、支持部１３を有している。支持部１３は、本体１０の重心Ｃ１から離れる方向（径外方向）に延び、その先端に第１回転翼１１を支持している。本体１０の重心Ｃ１は、飛行体１の重心と一致している。つまり、飛行体１の重心Ｃ１と言える。

【0028】

本体１０は、複数の支持部１３を有し、各支持部１３が、第１回転翼１１を支持している。つまり、複数の第１回転翼１１が支持部１３により支持され、支持部１３を介して本体１０に設けられている。複数の第１回転翼１１は、すべて、風出方向Ｗ１が下向きとなるように本体１０に設けられている。

【0029】

好ましくは、本体１０には、３つ以上の第１回転翼１１が設けられている。一例として、本体１０には、６つの第１回転翼１１が設けられている。好ましくは、６つの第１回転翼１１は、本体１０の重心Ｃ１を中心とする仮想的な円１１Ｂの周上に等間隔に配置されている。つまり、各支持部１３は、６０°間隔で重心Ｃ１を中心に放射状に円１１Ｂの径外方向に伸び、その先端に第１回転翼１１を支持している。

【0030】

６つの第１回転翼１１が重心Ｃ１を中心とした円１１Ｂ上に等間隔に配置されることによって、各第１回転翼１１で発生した揚力が推進力Ｌとして飛行体１にバランスよく与えられるとともに、推進力Ｌの制御が容易になる。

【0031】

飛行体１は、本体１０に設けられた駆動装置２を備える。駆動装置２は、第１回転翼１１とは別に設けられており、第１回転翼１１による飛行体１の動きを補助したり、第１回転翼１１とは独立して、飛行体１に動きを与えたりする。駆動装置２は、第１回転翼１１の動作中に動作してもよいし、第１回転翼１１の停止中に動作してもよい。

【0032】

駆動装置２は、第１回転翼１１とともに、又は第１回転翼１１とは独立して、Ｚ方向に交差するＸＹ平面（第１平面）における推進力（推力）を本体１０に与えることができる。実施形態に係る駆動装置２は、一例として、ＸＹ平面における全方位のうちの任意の方向への推力を発生させることができる。すなわち、駆動装置２は、全方位推進ユニットであり得る。

【0033】

駆動装置２は、図３に示す駆動装置２の重心Ｃ２が本体１０の重心Ｃ１と一致するように本体１０に取り付けられている。すなわち、駆動装置２の重心Ｃ２もまた、飛行体１の重心Ｃ１と一致している。

【0034】

駆動装置２は、本体１０に後付けされるものであってもよいし、本体１０と一体的に設けられていてもよい。さらに、駆動装置２は、本体１０に着脱可能であってもよい。

【0035】

図２を参照して、駆動装置２は、本体１０への装着部１６を備える。本体１０への装着部１６の取り付け方法は特定の方法に限定されない。例えば、装着部１６の上面と本体１０の下面とが接着剤で接着されてもよいし、ボルトで接続されてもよい。

【0036】

飛行体１は、後述のハンドルなどの被操作体Ｈを回転操作する際に、被操作体を保持するための操作部１９を備える。操作部１９は、一例として、装着部１６から下方に延びる複数の当接体によって、被操作体Ｈを径方向外側から挟み込むよう構成されている。操作部１９によって被操作体Ｈを保持した状態で、飛行体１が旋回（回転）すると、被操作体Ｈを回転させることができる。操作部１９は、飛行体１の着地用の脚部としても機能し得る。

【0037】

駆動装置２は、第１回転翼１１とは異なる複数の第２回転翼１２を有する。第２回転翼１２それぞれは、回転軸心１２Ａ回りに回転することによって、飛行体１を動作させる力を発生させる。

【0038】

第２回転翼１２それぞれは、回転軸心１２Ａの向きを変更可能である。複数の第２回転翼１２それぞれは、独立して、回転軸心１２Ａの向きを変更可能であるのが好ましいが、複数の第２回転翼１２が同期して、回転軸心１２Ａの向きを変更可能であってもよい。ここで、「同期して向きを変更」とは、複数の第２回転翼１２が、同時に同じ角度ほど向きが変更されることを言う。回転軸心１２Ａの向きの変更は、例えば、２次元平面内において行われてもよいし、３次元的に行われてもよい。２次元平面内での回転軸心１２Ａの向きの変更は、例えば、図１及び図２のＸＹ平面（水平面）での回転軸心１２Ａの向きの変更である。ＸＹ平面での回転軸心１２Ａの向きの変更は、例えば、図１及び図２に示すＺ方向の回動軸心Ｒ１回りに、第２回転翼１２を回動させることによって実現される。回動軸心Ｒ１は、ＸＹ平面（第１平面）に交差する。回動軸心Ｒ１は、例えば、ＸＹ平面（第１平面）に直交する。

【0039】

２次元平面での回転軸心１２Ａの向きの変更は、垂直面内での向きの変更であってもよい。垂直面は、ＸＹ平面に直交する任意の面であり、例えば、ＸＺ平面又はＹＺ平面である。３次元的な回転軸心１２Ａの向きの変更及び垂直面での回転軸心１２Ａの向きの変更については、後述の変形例において説明される。

【0040】

回転軸心１２Ａの向きは、少なくとも９０度又はそれより大きい角度の範囲で変更可能であるのが好ましく、１８０度又はそれより大きい角度の範囲で変更可能であってもよく、３６０度の角度の範囲で変更可能であってもよい。変更可能な角度の範囲は、２次元平面内における角度範囲であってもよいし、３次元空間における角度範囲であってもよい。

【0041】

図１～図３は、第２回転翼１２の回転軸心１２Ａが、初期向き（第１向き）に向いている状態を示す。ここでの初期向きは、一例として、３つの第２回転翼１２それぞれが、回転軸心１２Ａ回りに回転することによって、重心Ｃ１に向かう推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３（推力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）を生じさせる向きである。推力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は、ＸＹ平面（第１平面における力である。すなわち、初期向きは、ＸＹ平面に平行な向きであって、回転軸心１２Ａが、重心Ｃ２に向く向きである。初期向きにおいて、回転軸心１２Ａの方向は、Ｚ方向に直交する方向である。Ｚ方向が垂直であるため、回転軸心１２Ａの方向は水平方向である。その場合、第２回転翼１２は、垂直回転翼である。垂直回転翼は、垂直面において回転する回転翼である。

【0042】

実施形態において、複数の第２回転翼１２それぞれは、初期向き（第１向き）と、初期向きとは異なる第２向きとの間で、回転軸心１２Ａの向きを変更可能に設けられている。回転軸心１２Ａの向きの変更の例については後述される。

【0043】

第２回転翼１２は、例えば、ダクテッドファンである。図２の第２回転翼１２の拡大図を参照して、ダクテッドファンである第２回転翼１２は、円筒形のダクト１２１と、その中に配置されている回転体１２２と、を有する。回転体１２２は、例えば、プロペラである。回転体１２２は、駆動部１８に接続されている。駆動部１８はモータ１２３を含む。回転体１２２は、モータ１２３の回転に従って回転軸心１２Ａ回りに回転する。

【0044】

第２回転翼１２は、回転体１２２がダクト１２１に覆われているために衝撃に強い。そのため、後述するように、第２回転翼１２を第１回転翼１１よりも飛行体１の重心から遠い位置に配置しても、他の物体との接触による衝撃に強くなる。また、ダクテッドファンは比較的出力が強いため、第２回転翼１２を小型化できる。その結果、飛行体１全体の小型化が図られる。

【0045】

駆動装置２が備える複数の第２回転翼１２は、初期向きにおいて、それぞれ、異なる方向への推進力を発生させるよう配置されている。各第２回転翼１２は、支持部１４により支持されている。図３に示すように、各支持部１４は、装着部１６から、放射状に延びて設けられている。支持部１４は、基端１４Ａが装着部１６に接合され、他端１４Ｂが第２回転翼１２を支持している。なお、図３は、各第２回転翼１２が、初期向きにある状態を示しており、各第２回転翼１２から発生した推力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は重心Ｃ２を向いている。

【0046】

駆動装置２は、好ましくは、３つ以上の第２回転翼１２を備え得る。３つ以上の第２回転翼１２は、一例として、３つの第２回転翼１２である。図３に示すように、３つの第２回転翼１２は、装着部１６の重心Ｃ２を中心とした、仮想的な円１２Ｂの周上に等間隔に配置されている。つまり、各支持部１４は、１２０°間隔で重心Ｃ２を中心に、放射状に装着部１６から円１２Ｂの径外方向に伸び、その先端に第２回転翼１２を支持している。

【0047】

第２回転翼１２は、初期向きにおいて、風出する空気流が、第１回転翼１１、又は、第１回転翼１１が風出する空気流に重ならない位置に設置されている。第２回転翼１２の風出する空気流が、第１回転翼１１、又は、第１回転翼１１が風出する空気流に重ならないことは、第２回転翼１２の風出方向Ｗ２の先に、第１回転翼１１も、第１回転翼１１が風出する空気流も位置しないことを指す。これにより、第２回転翼１２から風出された空気流が、第１回転翼１１にも、第１回転翼１１が風出する空気流にも接触しない。そのため、第１回転翼１１が発生させる揚力への影響を抑えることができる。

【0048】

第２回転翼１２は、一例として、第１回転翼１１よりも、飛行体１の重心Ｃ１から遠い位置にあり、初期向きにおいて、風出方向Ｗ２の向きが飛行体１の重心Ｃ１へ向かう向きと逆向きになる。第２回転翼１２が第１回転翼１１よりも飛行体１の重心Ｃ１から遠い位置に配置されることは、第２回転翼１２の配置される円１２Ｂの半径が、第１回転翼１１の配置された円１１Ｂの半径より大きいことを指す。図１に示すように、円１１Ｂの半径は、第１回転翼１１と飛行体１の重心Ｃ１との長さＬ１に等しい。また、図３に示すように、円１２Ｂの半径は、第２回転翼１２と飛行体１の重心Ｃ１との長さＬ２に等しい。

【0049】

好ましくは、第２回転翼１２は、６つの第１回転翼１１の回転時にそれぞれの第１回転翼１１の先端１１１が描く６つの円１１Ｄの外接円１１Ｃの外側に配置されている。これにより、第２回転翼１２から風出された空気流が、第１回転翼１１にも、第１回転翼１１が風出する空気流にも接触しない。そのため、第１回転翼１１が発生させる揚力への影響を抑えることができる。また、第１回転翼１１から風出された空気流が、第２回転翼１２にも、第２回転翼１２が風出する空気流にも接触しない。そのため、第２回転翼１２が発生させる推力への影響を抑えることができる。

【0050】

好ましくは、第２回転翼１２は、初期向きにおいて、第２回転翼１２から風出される空気流が第１回転翼１１から遠ざかる向きに流れるよう設けられている。一例として、初期向きは、複数の第２回転翼１２それぞれの回転軸心１２Ａが、飛行体１の重心Ｃ１に向く向きである。これにより、第２回転翼１２の風出方向Ｗ２が飛行体１の重心Ｃ１へ向かう向きと逆向きになる。これにより、第２回転翼１２から風出された空気流が、第１回転翼１１にも、第１回転翼１１が風出する空気流にも接触しない。そのため、第１回転翼１１が発生させる揚力への影響を抑えることができる。

【0051】

なお、第２回転翼１２それぞれは、回転軸心方向を同一とする複数の回転体を備えていてもよい。

【0052】

第２回転翼１２の向きを変更可能にするため、図２に示すように、第２回転翼１２は、Ｚ方向の回動軸心Ｒ１回りに回動自在に支持部１４に支持されている。回動軸心Ｒ１は、第２回転翼１２の回転軸心１２Ａに交わる位置に設定される。第２回転翼１２は、回動軸心Ｒ１方向の両側（上下方向両側）において回動自在に支持されている。回動自在な第２回転翼１２は、モータ等の回動駆動部１４３によって回動され、回転軸心１２Ａの向きが変更される。第２回転翼１２は、回動軸心Ｒ１回りに３６０度回動自在に支持され得るが、９０度だけ回動自在であってもよく、１８０度回動だけ自在であってもよい。

【0053】

回動駆動部１４３は、一例として、支持部１４の先端１４Ｂに取り付けられ、第２回転翼１２を下方から回動自在に支持する。第２回転翼１２の上部は、上部支持体１４２に対して回動自在に取り付けられている。上部支持体１４２は、第２回転翼１２を上方から回動自在に支持する。上部支持体１４２は、連結部１４１を介して、支持部１４に接続されている。

【0054】

飛行体１は、初期向きにおいて、３つの第２回転翼１２それぞれから与えられる推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の合力を用いて、ＸＹ平面（第１平面内）内での全方位のうちの任意の方向の移動、すなわち水平方向の移動、を実現し得る。飛行体１は、駆動装置２を制御するコントローラ３０を有する。コントローラ３０による駆動装置２の制御は、駆動装置２による推進力の方向を指定された方向とする方向制御を含む。また、コントローラ３０による制御は、複数の第２回転翼１２の回転軸心１２Ａの向きを変更するため回動駆動部１４３を制御することを含む。

【0055】

初期向きにおいて、複数の第２回転翼１２それぞれの回転軸心１２Ａが、飛行体１の重心Ｃ１を向いている。したがって、複数の第２回転翼１２それぞれは、飛行体１の重心Ｃ１に向かう力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を発生させることができる。駆動装置２の制御は、第２回転翼１２が初期向きにあるときに、力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の合力である推進力の方向を指定された方向とするために必要な推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を計算し、推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を調整することを含む。推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を調整することは、複数の第２回転翼１２それぞれの出力を調整することを含む。推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の大きさのバランスを調整することで、水平面全方位のうちの任意の方向への推進力が、推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の合力として得られる。なお、推進力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３のいずれかはゼロでもよい。

【0056】

コントローラ３０は、フライトコントローラとも呼ばれる、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどからなる制御装置である。本体１０に駆動装置２が装着されることで、本体１０に含まれるＣＰＵに駆動装置２に含まれるＣＰＵが接続されてコントローラ３０を形成してもよい。すなわち、コントローラ３０による制御は、第１回転翼１１の回転制御を含んでもよい。

【0057】

コントローラ３０は、回動駆動部１４３を制御して、第２回転翼１２を、図１～図３に示す初期向き（第１向き）の状態から、図４に示す第２向きの状態に変更させることができる。図４に示す状態は、飛行体１を上方からみて、第２回転翼１２を、初期向きから、反時計回りに９０度回動させた状態である。図４に示す状態において、複数の第２回転翼１２それぞれは、図５に示す状態Ｓ１のように、力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａを発生させる。力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａの方向は、力Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の方向から反時計回りに９０度回転した方向である。また、力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａの方向は、前述の仮想的な円１２Ｂの接線方向でもある。すなわち、力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａの方向は、飛行体１のヨー方向である。なお、ここでは、一例として、力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａの大きさは、全て同じとする。

【0058】

第２回転翼１２によって発生した力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａは、ヨー方向の力であるため、全体として、飛行体１を、その重心Ｃ２（重心Ｃ１）回りに旋回させる力になる。図５の状態Ｓ１においては、力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａは、飛行体１を時計回りＣＷに旋回させる。

【0059】

また、第２向きは、図５に示す状態Ｓ２における、第２回転翼１２の向きであってもよい。コントローラ３０は、回動駆動部１４３を制御して、第２回転翼１２を、図１～図３に示す初期向き（第１向き）の状態から、時計回りに９０度回動させて、図５の状態Ｓ２のように、力Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ３Ｂを発生させることもできる。状態Ｓ２は、状態Ｓ１から、第２回転翼１２を１８０度回動させた状態でもある。力Ｆ１Ｂ，Ｆ２Ｂ，Ｆ３Ｂは、力Ｆ１Ａ，Ｆ２Ａ，Ｆ３Ａとは逆方向のヨーイングの力であるため、全体として、飛行体１を、その旋回中心（重心Ｃ１，Ｃ２）回りに反時計回りＣＣＷに旋回させる力になる。

【0060】

飛行体１が旋回動作（回動動作）可能であることで、飛行体１によって、回動操作が必要な作業を実施させることができる。回動操作が必要な操作は、例えば、バルブの開閉ハンドルの開閉操作である。実施形態に係る飛行体１は、一例として、開閉ハンドルの手動回動操作で開閉されるバルブを、開閉操作することができる。例えば、飛行体１は、第１回転翼１１（及び必要であれば第２回転翼１２）による推進力によって、図２に示すハンドルＨの位置へ飛行し、飛行体１が備える操作部１９によって、ハンドルＨを保持させる。飛行体１がハンドルＨを保持した状態で、第２回転翼１２によって飛行体１を回動させると、ハンドルＨを回動させて、バルブを開操作又は閉じ操作を行うことができる。なお、第２回転翼１２による飛行体１の回動中においては、第１回転翼１１は回転停止していてもよい。飛行体１がハンドルＨを安定的に保持している場合、第１回転翼１１による揚力がなくても、飛行体１はハンドルＨを保持した状態を維持できる。

【0061】

なお、飛行体１の旋回（回動）は、第１回転翼１１それぞれの回転数を制御することによっても実現可能ではあるが、実施形態に係る駆動装置２が備える第２回転翼１２によって実現する方が、大きなトルクを得ることができ、開閉ハンドル操作などの大きなトルクを必要とする回動操作に好適である。すなわち、第２回転翼１２は、第１回転翼１１よりも、旋回中心（重心Ｃ１，Ｃ２）から離れた位置にあるため、大きなトルクを容易に得ることができる。例えば、第２回転翼１２による旋回の場合、第１回転翼１１による旋回に比べて１０倍程度のトルクを得ることができる。また、第２回転翼１２を構成するダクテッドファンは、小型でありつつも高出力であるため、かかる観点からも大きなトルクを得ることができる。

【0062】

第２回転翼１２の回動軸心Ｒ１回りの回動は、飛行体１を旋回させるように第２回転翼１２の向きを変更することを目的とするものに限られない。例えば、図６に示すように、第２回転翼１２を回動軸心Ｒ１回りに回動させて、複数の第２回転翼１２全てを、ＸＹ平面における特定の方向に向けてもよい。すなわち、図６における第２回転翼１２の向きが第２向きであってもよい。図６において、複数の第２回転翼１２それぞれは、同じ方向に力Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃ，Ｆ３Ｃを発生させる。力Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃ，Ｆ３Ｃの方向は、ＸＹ平面における方向である。したがって、飛行体１には、力Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃ，Ｆ３Ｃの合力である推力ＦＣがＸＹ平面の方向に発生する。第２回転翼１２による推力ＦＣの方向を、第１回転翼１１による推力の方向と一致させることで、当該方向の飛行を第２回転翼１２によって補助することができる。これにより、飛行体１は、より高速に飛行することができる。力Ｆ１Ｃ，Ｆ２Ｃ，Ｆ３Ｃは、ＸＹ平面又はＸＹＺ３次元空間の全方位（又はその一部の方位）における任意の方向に発生させ得る。この場合、駆動装置２は、２次元平面又は３次元空間の全方位（又はその一部の方位）における推力を発生可能な全方位（又はその一部の方位）推進ユニットを構成し得る。駆動装置２は、推力ベクタリングシステムと呼ばれてもよい。

【0063】

また、第１回転翼１１は、飛行体１の姿勢を安定させるために用いられ、第２回転翼１２によって、ＸＹ平面の方向への推進力を得てもよい。第１回転翼１１によってＸＹ面方向の推進力を得る場合、複数の第１回転翼１１のいずれかの回転数を低下させることになるため、推進方向側が下がるように、飛行体１の姿勢が傾く。このため、第１回転翼１１によってＸＹ面方向の推進力を得る場合、飛行体１の姿勢が制約され、飛行体１の姿勢を、例えば水平に維持したまま、ＸＹ面方向に飛行することができない。これに対して、本実施形態では、第１回転翼１１は、飛行体１の姿勢を水平に維持するように揚力を発生させておき、第２回転翼１２によって、ＸＹ面の所望の方向への推力を発生させることができる。

【0064】

また、複数の第１回転翼１１それぞれの回転数制御によって、飛行体１を所望の方向に傾けておいた上で、その方向とは別の方向のより大きな推力を第２回転翼１２によって発生させて、当該別の方向に飛行体１を飛行させることができる。この場合、第２回転翼１２が発生する推力が、第１回転翼１１が発生する推力よりも大きければよい。これにより、飛行体１が傾いた方向とは別の方向に飛行体１を飛行させることができ、飛行中における飛行体１の姿勢の自由度が高まる。

【0065】

図７～図９は、飛行体１の変形例を示している。変形例に係る飛行体１も、向きを変更可能な第２回転翼１２を備える。変形例においては、第２回転翼１２の向きは、３次元的に変更可能である。換言すると、第２回転翼１２の向きは、水平面及び垂直面において変更可能である。なお、第２回転翼１２の向きは、水平面においては変更できないが、垂直面においてだけ変更可能であってもよい。なお、変形例において特に説明しない点については、図１～図８についての説明が援用される。なお、図７及び図８において、第２回転翼１２の回転軸心１２Ａは、初期向き（第１向き）を向いている。

【0066】

第２回転翼１２の回転軸心１２Ａの向きを３次元的に変更可能にするため、図７及び図８に示すように、複数の第２回転翼１２それぞれは、Ｚ方向の第１回動軸心Ｒ１回りに回動自在であるだけでなく、ＸＹ平面の面内方向の第２回動軸心Ｒ２回りに回動自在に支持部１４に支持されている。第２回動軸心Ｒ２は、ＸＹ平面（第１平面）平行である。図７及び図８において、第２回動軸心Ｒ２は、第１回動軸心Ｒ１に直交する方向に設定されている。また、第２回動軸心Ｒ２は、第２回転翼１２を支持する支持部１４の延設方向（重心Ｃ１，Ｃ２を中心とする円の径方向）に直交するように設定されている。

【0067】

第２回転翼１２を第２回動軸心Ｒ２回りに回動させるため、支持部１４は、装着部１６側の第１部材１４Ｄと、第１部材１４Ｄの先端に設けられた関節部１４６を介して第１部材１４Ｄに取り付けられた第２部材１４Ｅと、を備える。関節部１４６は、第２部材１４Ｅを、第１部材１４Ｄに対して、第２回動軸心Ｒ２回りに回動自在にする。

【0068】

第１部材１４Ｄは、装着部１６から径外方向に放射状に延設されている。図７及び図８において、第２部材１４Ｅは、第２回動軸心Ｒ２が設けられた第１部材１４Ｄの先端からさらに径外方向に延設されている。第２部材１４Ｅの先端には、第２回転翼１２が支持されている。第２回転翼１２は、第２部材１４Ｅに対して、第１回動軸心Ｒ１回りに回動自在に支持されている。第２回転翼１２は、Ｚ方向の両側（上下方向両側）において回動自在に支持されている。第２回転翼１２は、モータ等の回動駆動部１４３によって第１回動軸心Ｒ１回りに回動される。また、第２回転翼１２は、モータ等の回動駆動部１４７によって、第２回動軸心Ｒ２回りに回動される。第２回転翼１２を両回動軸心Ｒ１，Ｒ２回りに回動させることで、第２回転翼１２の回転軸心１２Ａの向きを３次元的に変更することができる。また、第２回転翼１２を第２回動軸心Ｒ２回りに回動させることで、第２回転翼１２の回転軸心１２Ａの向きを垂直面において変更することができる。なお、第２回転翼１２は、第２回動軸心Ｒ２回りに１８０度回動自在に支持され得るが、９０度だけ回動自在であってもよく、３６０度回動自在であってもよい。回動駆動部１４３，１４７は、コントローラ３０によって制御される。

【0069】

コントローラ３０は、例えば、第２回動駆動部１４７を制御して、第２回転翼１２を、図７及び図８に示す初期向き（第１向き）の状態から、図９に示す第２向きの状態に変更させることができる。

【0070】

図９は、第２回転翼１２を第２回動軸心Ｒ２回りに回動させた２つの状態Ｓ３，Ｓ４を示している。図９の状態Ｓ３は、第２部材１４Ｅが起立するように、第２部材１４Ｅを第２回動軸心Ｒ２回りに９０度回動させた状態である。また、図９の状態Ｓ４は、第２部材１４Ｅが垂下するように、第２部材１４Ｅを第２回動軸心Ｒ２回りに９０度回動させた状態である。

【0071】

図９に示す状態Ｓ３では、複数の第２回転翼１２の回転軸心１２Ａは、第２向きであるＺ方向を向いており、下向きの力ＦＤを発生させる。また、図９に示す状態Ｓ４では、複数の第２回転翼１２の回転軸心１２Ａは、第２向きであるＺ方向（状態Ｓ３とは逆向き）を向いており、上向きの力ＦＥを発生させる。

【0072】

状態Ｓ３は、飛行体１の下降速度を大きくするため、又は飛行体１の姿勢を安定させながら下降するために有利である。例えば、第１回転翼１１だけを備える飛行体の場合、下降のための推進力を発生できないため、下降の最大速度は、重力による自由落下によって生じる速度である。ただし、飛行体の姿勢を安定させつつ下降するには、第１回転翼１１を回転させて、姿勢を安定させるための揚力Ｌを得る必要がある。この揚力Ｌのため、下降の速度は、自由落下による速度よりも小さくなる。したがって、第１回転翼１１だけを備える飛行体の下降は、緩やかであり、急速な下降が困難である。これに対して、本実施形態の飛行体１の場合、状態Ｓ３になった第２回転翼１２によって、下降のための推力を発生させることができるため、下降速度を大きくできる。しかも、第１回転翼１１による揚力Ｌを発生させて飛行体１の姿勢を安定させながら、その揚力Ｌを打ち消す大きな下方推力ＦＤを第２回転翼１２によって発生させることで、安定的に飛行体１を下降させることができる。

【0073】

状態Ｓ４は、飛行体１の上昇速度を大きくするために有利である。第１回転翼１１による揚力Ｌとともに、第２回転翼１２による揚力ＦＥを発生させることで、第１回転翼１１だけで上昇するよりも高速に上昇することができる。

【0074】

第２回転翼１２を第２回動軸心Ｒ２回りに回動させた状態は、初期向きから９０度回動させた状態Ｓ３，Ｓ４に限られず、第２回転翼１２を第２回動軸心Ｒ２回りに任意の角度で回動させた状態であってもよい。例えば、状態Ｓ３において発生する力ＦＤの方向が斜め下方を向くように複数の第２回転翼１２の向きを変更すると、飛行体１の姿勢を安定させつつ、飛行体１を斜め下方に高速に移動させることができる。同様に、状態Ｓ４において発生する力ＦＥの方向が斜め上方を向くように複数の第２回転翼１２の向きを変更すると、飛行体１の姿勢を安定させつつ、飛行体１を斜め上方に高速に移動させることができる。

【0075】

さらに、第２回転翼１２を、第１回動軸心Ｒ１及び第２回動軸心Ｒ２回りに所望の角度ほど回動させることで、複数の第２回転翼１２によって発生する推進力を、ＸＹＺ３次元空間における所望の方向に向けることができる。なお、第２回転翼１２の回転軸心１２Ａは、３次元空間の全方位における任意の方向に向くことができるのが好ましいが、３次元空間の全方位における一部の方位における任意の方向に向くことができるものであってもよい。

【0076】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0077】

１ ：飛行体
２ ：駆動装置
１０ ：飛行体本体
１１ ：第１回転翼
１１Ａ ：回転軸心
１１Ｂ ：円
１１Ｃ ：外接円
１１Ｄ ：円
１２ ：第２回転翼
１２Ａ ：回転軸心
１２Ｂ ：円
１３ ：支持部
１４ ：支持部
１４Ａ ：基端
１４Ｂ ：他端
１４Ｄ ：第１部材
１４Ｅ ：第２部材
１６ ：装着部
１８ ：駆動部
１９ ：操作部
３０ ：コントローラ
１１１ ：先端
１２１ ：ダクト
１２２ ：回転体
１２３ ：モータ
１４１ ：連結部
１４２ ：上部支持体
１４３ ：回動駆動部
１４６ ：関節部
１４７ ：第２回動駆動部
Ｃ１ ：重心
Ｃ２ ：重心
ＣＣＷ ：反時計回り
ＣＷ ：時計回り
Ｈ ：被操作体（ハンドル）
Ｒ１ ：第１回動軸心
Ｒ２ ：第２回動軸心
Ｓ１ ：状態
Ｓ２ ：状態
Ｓ３ ：状態
Ｓ４ ：状態
Ｗ１ ：風出方向
Ｗ２ ：風出方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】