特許 7579032 移動体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-29

(45)【発行日】2024-11-07

(54)【発明の名称】移動体

(51)【国際特許分類】

   B64U 10/16 20230101AFI20241030BHJP

   B63H 7/02 20060101ALN20241030BHJP

【ＦＩ】

B64U10/16

B63H7/02

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2024033626

(22)【出願日】2024-03-06

【審査請求日】2024-03-14

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】518135179

【氏名又は名称】株式会社ロックガレッジ

(74)【代理人】

【識別番号】110000671

【氏名又は名称】ＩＢＣ一番町弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】岩倉 大輔

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／１４０１８４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－０８１５４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１４９６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第１１５６５８０８（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｕ １０／１６

Ｂ６３Ｈ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基準面を有する本体部と、
前記基準面に対して傾斜した向きの推力であって、前記基準面上の力成分の向きが互いに異なる前記推力をそれぞれ発生させる少なくとも３つの推力発生部と、
前記本体部に収容され、前記本体部の下部に鉛直方向下向きの空気流を生成することにより、前記本体部が水上または陸上から浮上するための浮力を発生させる第１補助推力発生装置と、を有し、水上または陸上を浮上して移動可能な移動体であって、
前記少なくとも３つの推力発生部のそれぞれは、
前記本体部に取り付けられ、前記推力を発生させる２つの推力発生装置を含み、
前記２つの推力発生装置の推力軸は、前記移動体の重心位置を通り前記基準面に直交する重心軸と交差せず、
各前記推力発生装置は、前記基準面に対して同じ角度で、前記本体部の内側に向かって推力軸が傾斜するように前記本体部に取り付けられた軸流式の回転翼であり、
前記本体部の各側部に、推力軸が互いに平行な一対の回転翼がそれぞれ配置されており、
前記回転翼のそれぞれの対は、前記本体部の側部から斜め下方外向きの空気流を生成する、移動体。

【請求項2】

前記移動体は、４つの前記推力発生部を有し、
直方体形状の前記本体部の４つの側部に、推力軸が互いに平行な一対の回転翼がそれぞれ配置されている、請求項１に記載の移動体。

【請求項3】

前記本体部の下部に取り付けられるスカート部材をさらに有する、請求項１または２に記載の移動体。

【請求項4】

前記スカート部材により画定される空間は複数に分割されており、
前記第１補助推力発生装置により生成される空気流は、複数の空間を通じて外部に放出される、請求項３に記載の移動体。

【請求項5】

前記本体部の下部に取り付けられるフロート部材をさらに有する、請求項１または２に記載の移動体。

【請求項6】

前記第１補助推力発生装置により生成される空気流は、前記フロート部材の複数の空間を通じて外部に放出される、請求項５に記載の移動体。

【請求項7】

前記フロート部材は、中央開口を有する複数のフロート部材を含み、
前記第１補助推力発生装置により生成される空気流は、前記複数のフロート部材の各前記中央開口を通じて外部に放出される、請求項６に記載の移動体。

【請求項8】

前記少なくとも３つの推力発生部は、前記重心軸を基準として、前記本体部の周囲に均等な角度間隔で配置されている、請求項１または２に記載の移動体。

【請求項9】

前記第１補助推力発生装置は、回転翼である、請求項１または２に記載の移動体。

【請求項10】

前記基準面上の特定向きの推力を発生させる第２補助推力発生装置をさらに有する、請求項１または２に記載の移動体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、６自由度で飛行可能な移動体に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、ドローンのような無人移動体の活躍の場が広がっている。

【0003】

これに関連して、下記の特許文献１には、６つの回転翼を有する飛行体が提案されている（段落［００６４］～［００６６］、図９参照）。特許文献１に開示される飛行体は、中心軸周りに対向配置される３対の回転翼について、一の回転翼の回転軸が中心軸に向かって所定角度だけ傾斜している一方で、他の回転翼の回転軸が中心軸から離れる向きに所定角度だけ傾斜しているものである。

【0004】

このように構成される飛行体によれば、各回転翼の回転面が同一平面上に配置されないことによって、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸の各軸に関して並進運動・回転運動が独立に制御可能となり、飛行体は６自由度で飛行可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０２０－１３１７７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記の飛行体では、一の回転翼の回転軸が中心軸に向かって傾斜している一方で、他の回転翼の回転軸が中心軸から離れる向きに傾斜している。このため、上記の飛行体では、６つの回転翼のうち、３つの回転翼が飛行体の中央部内側を向くことになり、飛行体の中央部の上部空間に制約が生じてしまうという問題がある。加えて、上記の飛行体では、中心軸周りに隣接する回転翼の回転軸の傾きが交互に逆になるため、構造が複雑であり、好ましくない。

【0007】

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものである。したがって、本発明の目的は、制約が少ないシンプルな構造により６自由度の飛行を実現可能な移動体を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。

【0009】

本発明の移動体は、基準面を有する本体部と、前記基準面に対して傾斜した向きの推力であって、前記基準面上の力成分の向きが互いに異なる前記推力をそれぞれ発生させる少なくとも３つの推力発生部と、前記本体部に収容され、前記本体部の下部に鉛直方向下向きの空気流を生成することにより、前記本体部が水上または陸上から浮上するための浮力を発生させる第１補助推力発生装置と、を有し、水上または陸上を浮上して移動可能な移動体であって、前記少なくとも３つの推力発生部のそれぞれは、前記本体部に取り付けられ、前記推力を発生させる２つの推力発生装置を含み、前記２つの推力発生装置の推力軸は、前記移動体の重心位置を通り前記基準面に直交する重心軸と交差せず、各前記推力発生装置は、前記基準面に対して同じ角度で、前記本体部の内側に向かって推力軸が傾斜するように前記本体部に取り付けられた軸流式の回転翼であり、前記本体部の各側部に、推力軸が互いに平行な一対の回転翼がそれぞれ配置されており、前記回転翼のそれぞれの対は、前記本体部の側部から斜め下方外向きの空気流を生成する。

【発明の効果】

【0010】

本発明の移動体によれば、制約が少ないシンプルな構造により６自由度の飛行を実現可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態に係る移動体の概略構成を示す斜視図である。

【図2】移動体の概略構成を示す底面図である。

【図3】移動体における空気流の向きを説明するための図である。

【図4】移動体の使用環境を説明するための図である。

【図5】移動体の動作を説明するための図である。

【図6】姿勢を維持しつつ水平方向に移動する動作原理を説明するための図である。

【図7】変形例１に係る移動体を説明するための図である。

【図8】変形例２に係る移動体を説明するための図である。

【図9】変形例３に係る移動体を説明するための図である。

【図10】変形例４に係る移動体を説明するための図である。

【図11】変形例５に係る移動体を説明するための図である。

【図12】変形例６に係る移動体を説明するための図である。

【図13】変形例７に係る移動体を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、以下では、本発明の移動体を水陸空兼用の小型無人機に適用した場合を例に挙げて説明する。

【0013】

図１は、本発明の一実施形態に係る移動体１の概略構成を示す斜視図であり、図２は、移動体１の概略構成を示す底面図である。

【0014】

図１および図２に示すとおり、本実施形態に係る移動体１は、基準面１０Ｓを有する本体部１０と、互いに異なる向きの推力をそれぞれ発生させる第１～第４推力発生部２０ａ～２０ｄと、本体部１０に浮力を付与する第１～第４浮力発生部材３０ａ～３０ｄとを有する。なお、以下では、「第１～第４推力発生部２０ａ～２０ｄ」を「推力発生部２０」と総称し、「第１～第４浮力発生部材３０ａ～３０ｄ」を「浮力発生部材３０」と総称する場合がある。

【0015】

＜本体部１０＞
本体部１０は、略直方体形状を有し、移動体１の動作を制御するための各種機器（不図示）を内部に収容している。また、本体部１０は、鉛直方向上向きの推力を発生させる第１補助推力発生装置４０を内部に収容している。第１補助推力発生装置４０は、遠心式の回転翼（遠心ファン）であり、本体部１０の上部から空気を取り込み、本体部１０の下部に鉛直方向下向きの空気流を生成する。なお、移動体１が水平に載置された状態において、本体部１０の基準面１０Ｓは水平面と平行となる。

【0016】

＜推力発生部２０＞
第１～第４推力発生部２０ａ～２０ｄは、互いに異なる第１～第４向きの推力をそれぞれ発生させる。第１推力発生部２０ａは、第１向きの推力を発生させるための第１および第２推力発生装置２１，２２を含む。また、第２推力発生部２０ｂは、第２向きの推力を発生させるための第３および第４推力発生装置２３，２４を含む。第３推力発生部２０ｃは、第３向きの推力を発生させるための第５および第６推力発生装置２５，２６を含み、第４推力発生部２０ｄは、第４向きの推力を発生させるための第７および第８推力発生装置２７，２８を含む。第１～第４向きの推力は、基準面１０Ｓに対して傾斜した向きの推力である。

【0017】

第１～第８推力発生装置２１～２８は、速度調整可能な軸流式の回転翼であり、回転軸（推力軸）に沿った空気流を生成する。第１～第８推力発生装置２１～２８は、回転軸が移動体１の中央部に向かって傾斜するように本体部１０の側部に２つずつ取り付けられており、各回転翼の回転面は、移動体１の中央部から離れる向きに傾斜している。第１～第８推力発生装置２１～２８は、本体部１０の側部から斜め下方外向きの空気流をそれぞれ発生する。第１～第８推力発生装置２１～２８により生成される空気流についての詳細な説明は後述する。

【0018】

＜浮力発生部材３０＞
第１～第４浮力発生部材３０ａ～３０ｄは、本体部１０の下部に設けられ、本体部１０に浮力を付与する。第１～第４浮力発生部材３０ａ～３０ｄは、中央開口３０ｈを有するドーナツ形状のフロート式弾性部材であり、内部に空気を収容している。本体部１０の底面には、第１補助推力発生装置４０により生成される空気流を放出する開口１０ｈが設けられており、開口１０ｈは、第１～第４浮力発生部材３０ａ～３０ｄの中央開口３０ｈから外部に露出している。したがって、第１補助推力発生装置４０により生成される鉛直方向下向きの空気流は、第１～第４浮力発生部材３０ａ～３０ｄの中央開口３０ｈからそれぞれ放出される。つまり、移動体１は、本体部１０の下部４カ所から下向きの空気流を放出する。

【0019】

次に、図３を参照して、移動体１における空気流の向きについて説明する。図３（Ａ）は、平面視における空気流の向きを模式的に示す図であり、図３（Ｂ）は、側面視における空気流の向きを模式的に示す図である。図中の黒点は、推力発生装置を示し、破線は、推力発生装置の推力軸を示す。細線矢印は、推力発生装置により生成される空気流を示し、太線矢印は、推力発生装置により発生される推力を示す。空気流の向きと推力の向きとは互いに反対である。なお、図３では、鉛直方向をＺ軸として、Ｚ軸に垂直な水平面において互いに直交するＸ軸およびＹ軸が設定される。

【0020】

上述したとおり、本実施形態の移動体１は、第１～第４向きの推力をそれぞれ発生させる第１～第４推力発生部２０ａ～２０ｄを有する。第１～第４推力発生部２０ａ～２０ｄは、移動体１の重心軸ＧＸ（鉛直軸）を基準として、本体部１０の周囲に９０度間隔で配置されている。第１推力発生部２０ａは、第１向き（＋Ｘ方向／＋Ｚ方向）の推力を発生させる。第２推力発生部２０ｂは、第２向き（＋Ｙ方向／＋Ｚ方向）の推力を発生させる。第３推力発生部２０ｃは、第３向き（－Ｘ方向／＋Ｚ方向）の推力を発生させる。第４推力発生部２０ｄは、第４向き（－Ｙ方向／＋Ｚ方向）の推力を発生させる。ここで、水平面（基準面１０Ｓ）上での第１向きの推力の力成分は＋Ｘ方向であり、第２向きの推力の力成分は＋Ｙ方向である。第３向きの推力の力成分は－Ｘ方向であり、第４向きの推力の力成分は－Ｙ方向である。つまり、第１～第４推力発生部２０ａ～２０ｄがそれぞれ発生させる推力の水平面上の力成分の向きは互いに異なる。

【0021】

＜第１推力発生部２０ａ＞
第１推力発生部２０ａは、第１推力軸ＴＸ１を有する第１推力発生装置２１と、第２推力軸ＴＸ２を有する第２推力発生装置２２とを含む。第１および第２推力発生装置２１，２２は、本体部１０の第１側部１１の両端に配置されている。第１および第２推力軸ＴＸ１，ＴＸ２は、水平面（基準面１０Ｓ）に対して所定角度θ（０＜θ＜９０度）だけ傾斜しており、互いに平行にＸ軸およびＺ軸方向に延びている。

【0022】

第１および第２推力発生装置２１，２２は、回転軸と推力軸とが一致する回転翼である。第１および第２推力発生装置２１，２２は、鉛直方向斜め下方外向き（－Ｘ方向／－Ｚ方向）の空気流Ａｆ１，Ａｆ２を生成して、鉛直方向斜め上方内向き（＋Ｘ方向／＋Ｚ方向）の推力Ｔｈ１，Ｔｈ２を発生させる。

【0023】

なお、第１および第２推力軸ＴＸ１，ＴＸ２は、本体部１０の第１側部１１の中点から外れた位置でＸ軸およびＺ軸方向に延びているため、重心軸ＧＸとは交差しない。

【0024】

＜第２推力発生部２０ｂ＞
第２推力発生部２０ｂは、第３推力軸ＴＸ３を有する第３推力発生装置２３と、第４推力軸ＴＸ４を有する第４推力発生装置２４とを含む。第３および第４推力発生装置２３，２４は、本体部１０の第２側部１２の両端に配置されている。第３および第４推力軸ＴＸ３，ＴＸ４は、水平面に対して所定角度θ（０＜θ＜９０度）だけ傾斜しており、互いに平行にＹ軸およびＺ軸方向に延びている。

【0025】

第３および第４推力発生装置２３，２４は、回転軸と推力軸とが一致する回転翼である。第３および第４推力発生装置２３，２４は、鉛直方向斜め下方外向き（－Ｙ方向／－Ｚ方向）の空気流Ａｆ３，Ａｆ４を生成して、鉛直方向斜め上方内向き（＋Ｙ方向／＋Ｚ方向）の推力Ｔｈ３，Ｔｈ４を発生させる。

【0026】

なお、第３および第４推力軸ＴＸ３，ＴＸ４は、本体部１０の第２側部１２の中点から外れた位置でＹ軸およびＺ軸方向に延びているため、重心軸ＧＸとは交差しない。

【0027】

＜第３推力発生部２０ｃ＞
第３推力発生部２０ｃは、第５推力軸ＴＸ５を有する第５推力発生装置２５と、第６推力軸ＴＸ６を有する第６推力発生装置２６とを含む。第５および第６推力発生装置２５，２６は、本体部１０の第３側部１３の両端に配置されている。第５および第６推力軸ＴＸ５，ＴＸ６は、水平面に対して所定角度θ（０＜θ＜９０度）だけ傾斜しており、互いに平行にＸ軸およびＺ軸方向に延びている。

【0028】

第５および第６推力発生装置２５，２６は、回転軸と推力軸とが一致する回転翼である。第５および第６推力発生装置２５，２６は、鉛直方向斜め下方外向き（＋Ｘ方向／－Ｚ方向）の空気流Ａｆ５，Ａｆ６を生成して、鉛直方向斜め上方内向き（－Ｘ方向／＋Ｚ方向）の推力Ｔｈ５，Ｔｈ６を発生させる。

【0029】

なお、第５および第６推力軸ＴＸ５，ＴＸ６は、本体部１０の第３側部１３の中点から外れた位置でＸ軸およびＺ軸方向に延びているため、重心軸ＧＸとは交差しない。

【0030】

＜第４推力発生部２０ｄ＞
第４推力発生部２０ｄは、第７推力軸ＴＸ７を有する第７推力発生装置２７と、第８推力軸ＴＸ８を有する第８推力発生装置２８とを含む。第７および第８推力発生装置２７，２８は、本体部１０の第４側部１４の両端に配置されている。第７および第８推力軸ＴＸ７，ＴＸ８は、水平面に対して所定角度θ（０＜θ＜９０度）だけ傾斜しており、互いに平行にＹ軸およびＺ軸方向に延びている。

【0031】

第７および第８推力発生装置２７，２８は、回転軸と推力軸とが一致する回転翼である。第７および第８推力発生装置２７，２８は、鉛直方向斜め下方外向き（＋Ｙ方向／－Ｚ方向）の空気流Ａｆ７，Ａｆ８を生成して、鉛直方向斜め上方内向き（－Ｙ方向／＋Ｚ方向）の推力Ｔｈ７，Ｔｈ８を発生させる。

【0032】

なお、第７および第８推力軸ＴＸ７，ＴＸ８は、本体部１０の第４側部１４の中点から外れた位置でＹ軸およびＺ軸方向に延びているため、重心軸ＧＸとは交差しない。

【0033】

以上のとおり構成される本実施形態の移動体１によれば、本体部１０の４つの側部１１～１４の両端に斜めに取り付けられた４対の推力発生装置２１～２８により、６自由度の飛行が実現される。このような構成によれば、６つの推力発生装置（回転翼）により６自由度の飛行を実現する場合と比べて、制約が少ないシンプルな構造により６自由度の飛行を実現できる。具体的には、本実施形態の移動体１によれば、回転翼からなる８つの推力発生装置２１～２８が、移動体１の中央部から離れる向きに同様に傾斜しているため、本体部１０の上部空間を活用することが可能になる。また、重心軸ＧＸ周りに隣接する推力発生装置２１～２８の傾きがすべて同じであり、シンプルな構造を実現できる。その結果、たとえば、回転翼のガードによるモノコック構造を容易に実現できる。

【0034】

なお、本明細書において、用語「平行」は、２つの軸や面が実質的に平行であることを意味し、用語「平行」には、２つの軸や面が±２度程度傾斜している場合も含まれる。また、用語「重心軸」は、飛行体１の実質的な重心位置を通る軸（鉛直軸）を意味し、用語「重心軸」には、軸の位置が重心位置から僅かにずれている場合も含まれる。

【0035】

次に、図４および図５を参照して、移動体１の動作について説明する。上述したとおり、本実施形態の移動体１は、水陸空兼用の小型無人機である。なお、図４および図５では、説明の便宜上、移動体１の一部の推力発生装置の記載を省略している。

【0036】

図４は、移動体１の使用環境を説明するための図である。図４に示すとおり、本実施形態の移動体１は、たとえば、橋梁１００の上のような高所と水上／陸上との間を移動する。具体的には、移動体１は、たとえば、橋梁１００の上から飛行して、水上に着水する。そして、移動体１は、水上を浮上しながら移動する。その後、移動体１は、水上から飛行して上昇し、橋梁１００の上まで飛び戻る。移動体１の動作（第１～第８推力発生装置２１～２８の動作）は、コンピュータ制御される。

【0037】

図５は、水上を浮上しながら移動する移動体１の動作を説明するための図である。

【0038】

図５に示すとおり、本実施形態の移動体１では、８つの推力発生装置２１～２８により、移動体１の斜め下方外側に向かって空気流Ａｆａ～Ａｆｃが生成される。また、本実施形態の移動体１では、本体部１０の内部に備えられた第１補助推力発生装置４０により、本体部１０の下部４カ所において下向きの空気流Ａｆｄが生成される。

【0039】

したがって、本実施形態の移動体１によれば、水上を浮上しながら、低摩擦で高速に水平移動することが可能になる。とりわけ、第１～第８推力発生装置２１～２８により生成される斜め下方外向きの空気流Ａｆａ～Ａｆｃは水面に当たるため、空中を飛行している場合と比較して、より大きな水平方向の推力を得ることができる。さらに、浮力発生部材３０近傍の水面では、空気流Ａｆｃがよどむため、空中を飛行している場合よりも圧力が高まり、水平方向の推力がより一層強化される。

【0040】

加えて、本実施形態の移動体１によれば、第１補助推力発生装置４０から放出される空気により、浮力発生部材３０の中央開口３０ｈ（図２参照）により画定される空間の圧力が高まるため、浮力が強化される。また、本実施形態の移動体１によれば、４つの浮力発生部材３０の中央開口３０ｈによりそれぞれ画定される４つの空間に空気が供給されるため、空気が水面（または地面）から漏れたときに生じる移動体１の姿勢のアンバランスが低減される。

【0041】

次に、図６を参照して、移動体１の姿勢を維持したまま水平方向に移動する動作原理について説明する。図６（Ａ）は、移動体１に作用する力を説明するための概念図であり、図６（Ｂ）は、力の発生個所を説明するための図である。なお、以下では、説明の簡略化のため、図６の紙面上で移動体１に作用する時計回り／反時計回りのモーメントをキャンセルする場合を例に挙げて説明する。

【0042】

図６（Ｂ）に示すとおり、本体部１０の第２側部１２に配置された一対の推力発生装置２３，２４を「Ａ群」、第１側部１１および第３側部１３にそれぞれ配置された２つの推力発生装置２１，２６を「Ｂ群」、第１側部１１および第３側部１３にそれぞれ配置された残りの２つの推力発生装置２２，２５を「Ｃ群」、第４側部１４に配置された一対の推力発生装置２７，２８を「Ｄ群」と仮定する。そして、図６（Ａ）に示すとおり、「Ａ群」の推力発生装置２３，２４により発生される紙面上の推力を推力Ｆａ、「Ｂ群」の推力発生装置２１，２６により発生される紙面上の推力を推力Ｆｂ、「Ｃ群」の推力発生装置２２，２５により発生される紙面上の推力を推力Ｆｃ、「Ｄ群」の推力発生装置２７，２８により発生される紙面上の推力を推力Ｆｄと仮定すると、推力Ｆａ～Ｆｄには、下記の式（１）および式（２）の関係が成立する。

【0043】

－Ｆｄ・ｃｏｓθ＋Ｆａ・ｃｏｓθ＝Ｆｙ …（１）
Ｆｄ・ｓｉｎθ＋Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆａ・ｓｉｎθ＝Ｆｚ …（２）
ここで、Ｆｙは、紙面左方向の推力であり、Ｆｚは、紙面上方向の推力である。

【0044】

そして、移動体１に作用するモーメントをキャンセルするには、下記の式（３）が成立する必要がある。

【0045】

（Ｆｄ－Ｆａ）×Ｌａ＋（Ｆｂ－Ｆｃ）×Ｌｂ＝０ …（３）
ここで、移動体１の紙面左方向のみの移動を仮定し、Ｆｄ＝０とすると、下記の式（４）～（６）の関係が得られる。

【0046】

Ｆａ・ｃｏｓθ＝Ｆｙ …（４）
Ｆｂ＋Ｆｃ＋Ｆａ・ｓｉｎθ＝Ｆｚ …（５）
－Ｆａ×Ｌａ＋（Ｆｂ－Ｆｃ）×Ｌｂ＝０ …（６）
式（４）～（６）をＦａ～Ｆｃについて解けば、紙面左右方向の推力と紙面上下方向の推力を得るための条件が得られる。したがって、移動体１は、姿勢を維持したまま、水平方向に移動できる。なお、実際には、紙面上の推力やモーメントのみならず、種々の推力やモーメントを考慮する必要があるため、行列演算が行われる。

【0047】

［変形例］
以下、本実施形態の変形例について説明する。なお、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0048】

（変形例１）
上述した実施形態では、平面視で正方形形状を有する本体部１０に８つの推力発生装置２１～２８が取り付けられた（図３（Ａ）参照）。しかしながら、たとえば、図７に示すとおり、平面視で長方形形状を有する本体部１０に８つの推力発生装置２１～２８が取り付けられてもよい。このとき、本体部１０の同一の側部１１～１４に取り付けられる２つの推力発生装置２１～２８同士の間隔ｄ１～ｄ４は、隣接する側部１１～１４間で異なっていてもよく、すべての側部１１～１４で同一であってもよい。

【0049】

（変形例２）
上述した実施形態では、各推力発生部２０ａ～２０ｄに含まれる一対の推力発生装置２１～２８は、推力軸が互いに平行になるように配置された。しかしながら、図８に示すとおり、一対の推力発生装置２１～２８は、推力軸（空気流Ａｆ１～Ａｆ８に平行）が互いに交差するように配置されてもよい。

【0050】

（変形例３）
各推力発生部２０ａ～２０ｄに含まれる推力発生装置の数は２つに限定されるものではなく、たとえば、図９に示すとおり、各推力発生部２０ａ～２０ｄが３つの推力発生装置２１～２８，４１～４４を含んでいてもよい。この場合、本体部１０の各側部１１～１４の中点に位置する推力発生装置４１～４４の推力軸（空気流Ａｆ９～Ａｆ１２に平行）は、両端に位置する推力発生装置２１～２８の推力軸（空気流Ａｆ１～Ａｆ８に平行）とは異なり、重心軸ＧＸと交差する。

【0051】

（変形例４）
上述した実施形態では、各推力発生部２０ａ～２０ｄに含まれる一対の推力発生装置は、矩形状の本体部１０の同一の側部に配置された。しかしながら、一対の推力発生装置は、本体部１０の異なる側部に配置されてもよい。

【0052】

図１０は、変形例４に係る移動体における空気流の向きを示す図である。図１０（Ａ）は、平面視における空気流の向きを模式的に示す図であり、図１０（Ｂ）は、側面視における空気流の向きを模式的に示す図である。図１０（Ａ）に示すとおり、本変形例に係る移動体１では、第１推力発生部２０ａは、本体部１０の第１側部１１と第３側部１３にそれぞれ設けられた一対の推力発生装置２１，２２を含む。また、第２推力発生部２０ｂは、本体部１０の第２側部１２と第４側部１４にそれぞれ設けられた一対の推力発生装置２３，２４を含む。同様に、第３推力発生部２０ｃは、本体部１０の第１側部１１と第３側部１３にそれぞれ設けられた一対の推力発生装置２５，２６を含み、第４推力発生部２０ｄは、第２側部１２と第４側部１４にそれぞれ設けられた一対の推力発生装置２７，２８を含む。この場合、同一の側部に配置される２つの推力発生装置（たとえば、第１および第５推力発生装置２１，２５）は、単一の推力発生ユニットの形で構成され得る。

【0053】

（変形例５）
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すとおり、移動体１は、水平方向の推力を発生させる第２補助推力発生装置５０をさらに有していてもよい。第２補助推力発生装置５０は、たとえば、回転翼であり、水平方向外向きの空気流Ａｆ１３を発生する。このような構成によれば、移動体１の水平方向の移動能力が向上する。

【0054】

（変形例６）
上述した実施形態では、本体部１０の下部に４つの浮力発生部材３０ａ～３０ｄが設けられ、第１補助推力発生装置４０により生成された空気流が、４つの浮力発生部材３０ａ～３０ｄの中央開口３０ｈを通って合計４カ所から放出された。しかしながら、図１２に示すとおり、第１補助推力発生装置４０により生成された空気流Ａｆｄは、本体部１０の下部の中央１カ所のみから放出されてもよい。

【0055】

（変形例７）
なお、図１３に示すとおり、移動体１は、第１補助推力発生装置４０を備えていなくともよい。

【0056】

以上、実施形態および変形例を通じて本発明に係る移動体を説明したが、本発明は説明した各構成のみに限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

【0057】

たとえば、上述した実施形態では、移動体が４つの推力発生部２０ａ～２０ｄを有する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、移動体に備えられる推力発生部の数は４つに限定されるものではない。本発明に係る移動体は、８つの推力発生部を備え、各推力発生部が２つの推力発生装置（回転翼）を有していてもよい。この場合、８つの推力発生部は、本体部の周囲に４５度間隔で配置され得る。あるいは、本発明に係る移動体は、３つの推力発生部を備え、各推力発生部が２つの推力発生装置を有していてもよい。この場合、３つの推力発生部は、本体部の周囲に１２０度間隔で配置され得る。

【0058】

また、上述した実施形態では、８つの推力発生装置が、移動体１の重心軸ＧＸを基準に互いに対称的に設けられる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、８つの推力発生装置は互いに対称的に設けられる必要はなく、非対称的に設けられてもよい。たとえば、一対の推力発生装置は、本体部の側部の中点から互いに異なる距離に配置されてもよい。また、重心軸ＧＸを挟んで対向する側部に配置される２対の推力発生装置は、同一の側部の推力発生装置同士の間隔が互いに異なるように配置されてもよい。

【0059】

また、上述した実施形態では、移動体１を水陸空兼用の無人移動体に適用する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、移動体１は水上や陸上で使用されなくともよい。移動体１が水上や陸上で使用されない場合、本体部１０の下部には、浮力発生部材３０ａ～３０ｄに代わり、着陸用脚部が設けられる。

【0060】

また、上述した実施形態では、各推力発生装置は、鉛直方向に同じ高さに配置された。しかしながら、複数の推力発生装置は、互いに異なる高さに配置されてもよい。

【0061】

また、上述した実施形態では、複数の推力発生装置は、基準面１０Ｓに対して同じ角度θだけ傾斜するように本体部１０に取り付けられた。しかしながら、複数の推力発生装置の傾斜角度は互いに異なっていてもよい。たとえば、各推力発生部が３つの推力発生装置を含む場合、各側部の中点に位置する推力発生装置の傾斜角度が、両端に位置する残りの２つの推力発生装置の傾斜角度と異なっていてもよい。

【0062】

また、上述した実施形態では、推力発生装置として、軸流式の回転翼（プロペラ、ダクテッドファン）が用いられる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、推力発生装置は、遠心式の回転翼（ターボファン、シロッコファン）であってもよい。また、第１補助推力発生装置４０には、二重反転ロータ方式の回転翼が用いられてもよい。さらに、推力発生装置は、回転翼に限定されず、推力発生装置には、ジェット推進機やイオン推進機等の種々の推進機が用いられ得る。

【0063】

また、上述した実施形態では、第１補助推力発生装置４０は、本体部１０の内部に収容された。しかしながら、上述した実施形態とは異なり、第１補助推力発生装置４０は、たとえば、本体部１０の下部または上部に露出するように設けられてもよい。

【0064】

また、上述した実施形態では、浮力発生部材として、内部に空気を収容するフロート式弾性部材が用いられる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、浮力発生部材は、フロート式弾性部材に限定されるものではなく、スカート式の部材であってもよい。浮力発生部材として、スカート式の部材が用いられる場合、たとえば、スカート式の部材により画定される空間を複数に分割することにより、第１補助推力発生装置４０により生成される空気流が、複数の空間を通じて外部に放出される。

【符号の説明】

【0065】

１ 移動体、
１０ 本体部、
１０Ｓ 基準面、
１１，１２，１３，１４ 側部、
２０，２０ａ～２０ｄ 推力発生部、
２１～２８，４１～４４ 推力発生装置、
３０，３０ａ～３０ｄ 浮力発生部材、
４０ 第１補助推力発生装置、
５０ 第２補助推力発生装置、
Ａｆ１～Ａｆ１３，Ａｆａ～Ａｆｄ 空気流、
ＧＸ 重心軸、
Ｔｈ１～Ｔｈ８ 推力、
ＴＸ１～ＴＸ８ 推力軸。

【要約】

【課題】制約が少ないシンプルな構造により６自由度の飛行を実現可能な移動体を提供する。
【解決手段】本発明の移動体１は、基準面１０Ｓを有する本体部１０と、基準面１０Ｓに対して傾斜した向きの推力であって、基準面１０Ｓ上の力成分の向きが互いに異なる推力をそれぞれ発生させる少なくとも３つの推力発生部２０ａ～２０ｄと、を有する移動体１であって、少なくとも３つの推力発生部２０ａ～２０ｄのそれぞれは、本体部１０に取り付けられ、推力を発生させる複数の推力発生装置２１～２８を含み、複数の推力発生装置２１～２８のうち少なくとも２つの推力発生装置の推力軸は、移動体１の重心位置を通り基準面１０Ｓに直交する重心軸と交差しない。
【選択図】図１

【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】