JP6202533B2 - Multicopter - Google Patents
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Description
本発明は、複数の回転翼を備えたマルチコプターに関し、殊に、無線操縦または自律制御により無人で飛行して所定の作業を遂行するマルチコプターに関する。 The present invention relates to a multicopter provided with a plurality of rotor blades, and more particularly to a multicopter that performs predetermined operations by flying unmanned by radio control or autonomous control.
近年、本体から放射状に延びた複数本のアーム上に回転翼(ロータ)を各々備えた飛行体であるマルチコプターが普及しており、例えば4つ以上の回転翼を対称位置になるように各アームに配置したクアッドコプター(4ロータ)、ヘキサコプター(6ロータ)、オクトコプター(8ロータ)は、小型でも飛行安定性に優れて姿勢制御・動作制御が容易であることから、様々な用途に広く用いられている。 In recent years, multicopters, which are flying bodies each provided with rotor blades (rotors) on a plurality of arms extending radially from the main body, have become widespread. For example, each of four or more rotor blades is placed in a symmetrical position. Quad copter (4 rotors), hexacopter (6 rotors) and octocopter (8 rotors) placed on the arm are small in size but excellent in flight stability and easy for attitude control and motion control. Widely used.
例えば、特開2012−228944号公報に記載のものは、横風安定板を設けることで屋外での使用における横風安定化を実現しており、また、特開2013−189036号公報に記載されているように、無線操縦やGPS測位手段を使用した自律制御により無人で飛行して、目的地において撮影や測定等の作業を行いながら取得したデータを基地局まで送信可能なものも周知である。 For example, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 2012-228944 implement | achieves the cross wind stabilization in the outdoors use by providing a cross wind stabilization board, and is described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2013-189036. As described above, it is also well known that the vehicle can fly unmanned by autonomous control using radio control or GPS positioning means, and can transmit the acquired data to the base station while performing operations such as photographing and measurement at the destination.
斯かるマルチコプターは、人や有人航空機が立ち入りにくい場所において必要な情報を遠隔的に取得するのに有用であり、例えば災害地における調査、火山観測、放射能汚染地域の調査、紛争地域での情報収集等、人が実行するには危険や困難を伴うような場所・地域における作業に最適である。また、最近では、マルチコプターを宅配物のキャリアーとして使用する試みも行われている。 Such multicopters are useful for remotely obtaining necessary information in places where humans and manned aircraft are difficult to enter, such as investigations in disaster areas, volcano observations, investigations of radioactively contaminated areas, conflict areas, etc. It is most suitable for work in places / regions that are dangerous and difficult for people to perform, such as collecting information. Recently, an attempt has been made to use a multicopter as a carrier for delivery.
しかし、現在普及しているマルチコプターは、その小型化、制御の容易さの確保等のために駆動源に電動モータを使用しているのが通常であるところ、内燃機関を駆動源としたものと比べて飛行時間が大幅に短いことから、その活動範囲が限定されやすく作業時間にも制約を受けるという問題がある。また、活動先が途中で複数箇所に分岐していたり同時に複数の作業を行う必要があったりする場合には、既存のマルチコプターでは有効且つ効率的な対応が困難であった。 However, currently popular multicopters usually use an electric motor as a drive source in order to reduce the size, ensure control, etc., and use an internal combustion engine as the drive source. Since the flight time is much shorter than that, the range of activity tends to be limited, and the working time is also limited. In addition, when the activity destination is branched to a plurality of locations on the way or a plurality of operations need to be performed at the same time, it is difficult to effectively and efficiently cope with the existing multicopter.
本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、無人で飛行して所定の作業を遂行するマルチコプターについて、より広い活動範囲をカバー可能としながら複数地点での作業を同時に行えるようにすることを課題とする。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and a multi-copter that performs a predetermined work by flying unattended can simultaneously perform work at a plurality of points while allowing a wider range of activities to be covered. The challenge is to do so.
そこで、本発明は、飛行制御手段を備えた本体部とその本体部から放射状に延設された複数本のアームとその各アームに配置されたモータ駆動のロータとを備えており、無人で飛行して所定の作業を遂行するマルチコプターにおいて、その機体の所定位置には1機以上の子機を搭載及び分離するための保持手段を備えており、子機を搭載した状態で親機として飛行し、所定の位置で子機を分離して別個に飛行させる操作又は/及び設定が可能とされている、ことを特徴とするものとした。 Accordingly, the present invention includes a main body portion having a flight control means, a plurality of arms extending radially from the main body portion, and a motor-driven rotor disposed in each arm, and is unmanned. In a multicopter that performs a predetermined work, a holding means for mounting and separating one or more slave units is provided at a predetermined position of the aircraft, and the aircraft is operated as a master unit with the slave units mounted. In addition, it is possible to perform an operation or / and a setting in which the slave unit is separated and flying separately at a predetermined position.
このように、親機として1機以上の子機を搭載しながら所定位置で子機を分離して飛行させることを可能としたことで、単独ではカバー困難な範囲まで子機がカバーできるとともに、1機以上の子機が親機とは別個の動作を行うものとして複数地点での作業を同時に行えるものとなる。 In this way, it is possible to separate and fly a child device at a predetermined position while mounting one or more child devices as a parent device, so that the child device can be covered to a difficult range by itself, Assuming that one or more slave units perform operations different from the master unit, work at a plurality of points can be performed simultaneously.
また、このマルチコプターにおいて、その子機は、本体部から放射状に延設された複数本のアームに各々ロータを備えたマルチコプターであって、その各アームが所定方向に折り畳まれた状態で、その本体部の所定位置にて前記保持手段で保持されて搭載されることを特徴としたものとすれば、子機を嵩張りにくいコンパクトな状態に折り畳んで搭載することでより多くの子機を保持可能なものとなる。 Further, in this multicopter, the slave unit is a multicopter provided with a rotor on each of a plurality of arms radially extending from the main body, and each arm is folded in a predetermined direction. If it is characterized by being held and mounted by the holding means at a predetermined position of the main body, it is possible to hold more slave units by folding and mounting the slave units in a compact state that is difficult to bulk. It will be possible.
この場合、その保持手段は、その本体部の下面側から垂設またはその本体部を上下に貫通して配置されその内部に子機を収納・保持して、その下端側から下向きに放出・分離する方式の収納体を有しており、その収納体内にアームを折り畳んだ状態で子機が収納され、保持状態を解除することで子機が重力で下方に放出されて分離作業が完了する、ことを特徴としたものとすれば、親機の飛行中に子機を安全に分離可能として、そのまま飛行状態に移行させやすいものとなる。 In this case, the holding means is suspended from the lower surface side of the main body portion or arranged vertically through the main body portion, and stores and holds the slave unit therein, and releases and separates downward from the lower end side. The child device is stored in a state where the arm is folded in the storage body, and the child device is released downward by gravity by releasing the holding state, and the separation work is completed. If it is characterized by this, the slave unit can be safely separated during the flight of the master unit, and it is easy to shift to the flight state as it is.
さらに、上述したマルチコプターにおいて、所定の通信手段により分離した子機との間で通信を実行可能とされており、子機との間のデータ信号の送受信又は/及び管理者側と子機との間の通信の中継を実行可能とされている、ことを特徴としたものとすれば、子機による広範囲の作業が一層確実に行いやすいものとなる。 Further, in the above-described multicopter, communication can be performed with a slave unit separated by a predetermined communication means, and transmission / reception of data signals to / from the slave unit or / and the administrator side and the slave unit If it is characterized by the fact that the relay of communication between the two devices can be executed, it becomes easier to reliably perform a wide range of work by the slave unit.
さらにまた、上述したマルチコプターにおいて、その子機は保持手段を有して孫機を搭載可能とされ、その孫機を搭載した子機を搭載して前記親機として飛行可能とされており、親機から分離された子機が所定の位置で孫機を分離して飛行させる操作又は/及び設定が可能とされている、ことを特徴としたものとすれば、さらに広範囲且つ多数の機体による作業が可能なものとなる。 Furthermore, in the above-described multicopter, the child machine has a holding means and can be equipped with a grandchild machine, and the child machine equipped with the grandchild machine is mounted and can fly as the parent machine. If it is possible to operate or / and set the child machine separated from the machine in a predetermined position to fly the grandchild machine, it is possible to work with a wider range of aircraft. Is possible.
加えて、上述したマルチコプターにおいて、その親機又は/及び子機の本体部の上面又は/及びアームの上面には、面状の太陽電池が配設されており、飛行中又は/及び待機中に発電するとともにバッテリの充電を行えるものとされている、ことを特徴としたものとすれば、子機を分離した親機や孫機を分離した子機が、分離位置で待機しながらソーラー発電による電力を通信に使用したりバッテリを充電したりすることが可能になるため、さらに広範囲の作業が可能なものとなる。 In addition, in the above-described multicopter, a planar solar cell is arranged on the upper surface of the main body or / and the main body of the child device or / and the upper surface of the arm, and is in flight or / and on standby It is said that the battery can be recharged and the battery can be charged. Therefore, it is possible to use the electric power for the communication and to charge the battery, so that a wider range of work is possible.
そして、上述したマルチコプターが親機として子機又は孫機を搭載した子機を搭載してなるマルチコプター複合体とすれば、これを用いることで一層広い活動範囲をカバー可能としながら、複数地点における作業を同時に行えるようになる。 And if the above-mentioned multicopter is a multicopter complex having a child machine or a child machine equipped with a grandchild machine as a parent machine, it is possible to cover a wider range of activities by using this. Work at the same time.
親機として1機以上の子機を搭載しながら所定位置で子機を分離して別個に飛行させるものとした本発明によると、より広い活動範囲をカバー可能としながら複数地点での作業を同時に行えるものとなる。 According to the present invention in which one or more slave units are mounted as a master unit and the slave units are separated and flying separately at a predetermined position, work at a plurality of points can be performed simultaneously while enabling a wider activity range to be covered. It can be done.
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1(A)は、本発明における第1の実施の形態としてのマルチコプター1Aの平面図を示しており、図(B)はその正面図を示している。このマルチコプター1Aは、平面視8角形でタブレット状の本体部2Aの各側面からアーム4a,4b,4c,・・,4hが水平方向に放射状に延設され、各先端側にロータ6a,6b,6c,・・,6hを有した電動モータ5a,5b,5c,・・,5hを設けてなる無人式のオクトコプターである。
FIG. 1 (A) shows a plan view of a
その本体部2Aには、図示しない蓄電手段(バッテリ)、通信手段、GPS測位機能・姿勢制御機能・飛行ルート記憶機能等を有した飛行制御手段を備えて、無線遠隔操作による飛行に加え、予め設定したルートで自律的な飛行を行えるようになっており、測定手段・撮影手段等の作業目的に応じた各種作業装置を搭載できるとともに、これらで取得した各種データを記憶又は送信することも可能である。
The
そして、その本体部2Aの下面側には、子機を保持するための保持手段を構成している7本の円筒状の収納体21a,21b,21c,・・,21gが垂設され、その内部にアームを縦方向に折り畳んだ状態の子機を各々収納することが可能とされているとともに、保持状態を解除することで重力により下端側から子機を下向きに放出して分離することも可能とされており、この点が本実施の形態における最大の特徴部分である。
And 7
図2(A)は、図1のマルチコプター1Aを親機として、その収納体21a,21b,21c,・・,21g内に収納される子機としてのマルチコプター10Aが、ロータ16a,16b,16c,16dを有した電動モータ15a,15b,15c,15dを先端に設けてなるアーム14a,14b,14c,14dを縦方向に折り畳んだ状態を示しており、図(B)はアーム14a,14b,14c,14dを展開した状態を示している。
2A, the
このマルチコプター10Aも、本体部12A内において親機と同様に図示しない蓄電手段、通信手段、飛行制御手段等を備え、無線遠隔操作による飛行や予め設定したルートにて自律的な飛行を実施可能とされた無人のクアッドコプターであり、作業目的に応じた測定手段・撮影手段等の各種作業装置を搭載して、取得した各種データを記憶又は送信可能とされている点も同様である。
This
また、斯かるマルチコプター10Aは、親機であるマルチコプター1Aよりも顕著にサイズが小さいことに加え、そのアーム14a,14b,14c,14dが、先端側を仰角方向に上下動作可能な状態で基端側を本体部12Aに軸着されており、これらを上向きに折り畳むことで一層コンパクトになって、円筒状の親機の収納体21a,21b,21c,・・,21g内に収納できる状態となる。
In addition, the
図3(A),(B)は、前述した子機としてのマルチコプター10Aの応用例を示している。図(A)はアーム17a,17b,17c,17dが上述したマルチコプター10Aとは逆向きに本体10Bの下面側に折り畳まれる方式のマルチコプター10Bであり、図(B)は上述したマルチコプター10Aの底面側に親機と連結するための連結金具121を備えて、マルチコプター10Aとは上下逆向きで収納・保持する方式のマルチコプター10Cである。一方、図(C)のマルチコプター10Dは、そのアーム18a,18b,18c,18dが、折り畳み傘のように途中でさらに屈曲した状態で折り畳まれる方式である。
3A and 3B show application examples of the above-described
図4(A)は、図2のマルチコプター10Aを、親機であるマルチコプター1Aの収納体21aに収納した状態を示している。マルチコプター1Aが飛行中にその保持状態を解除することにより、マルチコプター10Aは重力により筒状の収納体21a下端側から放出され、図(B)に示すように、アーム14a,14b,14c,14dを所定の駆動手段で展開させて飛行可能な体勢になる。
FIG. 4A shows a state in which the
図3(A)のマルチコプター10Bも同様であるものの、図5(A)に示すように前述とは上下逆向きで収納体21aに収納され、保持状態を解除することで、図(B)に示すように収納体21a下端側から放出される。この場合、各アーム17a,17b,17c,17dを展開させる方式としては、所定の弾性反発手段で各ロータが干渉しない位置まで開いてから各ロータを回転させ、その揚力で各アーム17a,17b,17c,17dの先端側を持ち上げることが想定される。
Although the
一方、図3(B)のマルチコプター10Cは、マルチコプター10Aの本体部12Aの底面に連結金具121を追加しただけの構成であるが、図6(A)に示すように、収納体21a内に図4(A)とは上下逆向きで収納される。この場合、連結金具121の係合を解除することで、図(B)に示すように各アーム14a,14b,14c,14dが所定の駆動手段で展開され、その後各ロータが回転を開始することで、図(C)に示すように上下反転して通常の向きになる点を特徴としている。
On the other hand, the multicopter 10C in FIG. 3 (B) has a configuration in which a connecting
一方、図3(C)のマルチコプター10Dは、折り畳んだ状態でその高さがマルチコプター10Aを折り畳んだ状態の約半分になる。そのため、図示は省略するが、1つの収納体において縦方向に複数機を収納することも可能である。尚、上述した子機としてのマルチコプター10A,10B,10C,10Dは、各アームが展開位置に達した段階で、その位置にてロックが掛かり固定される方式とすることが好ましい。
On the other hand, the height of the multicopter 10D of FIG. 3C is about half that of the folded state of the
図7(A)は、本発明における第2の実施の形態であるマルチコプター1Bの平面図を示し、図(B)はその正面図を示している。このマルチコプター1Bは、上述したマルチコプター1Aと基本的な構造は共通しているが、その子機の保持手段を構成している筒状の収納体22aが、本体部2Bの中央位置を上下に貫通している点を特徴としており、且つ、1本の収納体22aに複数の子機を収納して搭載するために、子機のアームが水平方向に折り畳まれて平板状(タブレット状)になる点も特徴となっている。
FIG. 7 (A) shows a plan view of a
また、本実施の形態では子機のアームが水平方向に折り畳まれるが、収納状態で平面視円盤状になるとは限らず平面視方形状になることも想定されることから、図8(A)に示すように本体部2Cを貫通する収納体22bが角柱状であってもよく、さらに、図(B)に示すように角柱状の空間を縦方向に仕切った態様の収納体22cとしても良い。
Further, in the present embodiment, the arm of the slave unit is folded in the horizontal direction. However, the arm is not necessarily in the shape of a disk in a plan view in the housed state, and is assumed to have a shape in a plan view. The
図9(A)は、図7のマルチコプター1Bを親機としてその円筒状の収納体22aに収納するために、アーム24a,24b,24d,24eを水平方向に折り畳んだ状態のマルチコプター10Eを示している。このマルチコプター10Eは、円盤状の本体部23Aの外周面に密着するように弧状に湾曲したアーム24a,24b,24d,24eが、その基端側を本体部23Aの外周面に軸着されて水平方向に開閉動作するようになっている。
FIG. 9A shows a
そして、図9(B)に示すように、親機から分離した後に本体部23Aの上面中央位置に配置したメインロータ29Aを回転駆動させることで、その反作用により本体部23Aが逆方向に回転し、その遠心力で各アーム24a,24b,24d,24eが展開してその位置で固定される構成となっている。即ち、子機であるマルチコプター10Eは、このようなアームの折り畳み方式を採用したことで嵩が極めて小さくなることから、親機における収納容積を最小限にして最大限の子機数を搭載可能としたものである。
Then, as shown in FIG. 9 (B), the
図10(A)は、前述したマルチコプター10Eの変形例として、収納状態が平面視略四角形のタブレット状になるマルチコプター10Fを示している。この例では、その本体部23Bが平面視正方形とされているとともに、各アーム25a,25b,25c,25dが直線状であり、折り畳んだ状態で本体部23Bの側面に各々密着するようになっており、図(B)に示すように、親機から分離された後でメインロータ29Bを回転駆動させることでアームを展開する方式とされており、図8(A),(B)の角柱状の収納体22b,22cに収納することを想定している。
FIG. 10A shows a
図11(A)は、前述したマルチコプター10Fの変形例としてのマルチコプター10Gの平面図を示し、図(B)は側面図、図(C)はアーム展開時の平面図を示している。この変形例では、アーム26a,26b,26c,26dが平行になる向きで折り畳まれ、全体として平面視略長方形のタブレット状になる点を特徴としており、これにより収納時の左右幅を小さく抑えることが可能となる。
FIG. 11A shows a plan view of a
図12(A)は、マルチコプター10Fの他の変形例としてのマルチコプター10Hの平面図を示し、図(B)は側面図、図(C)はアーム展開時の平面図を示している。この変形例では、隣り合うアーム27a,27d、アーム27b,27cが互いに重なる向きで折り畳まれることで、前述のマルチコプター10Gよりも長径側の幅が短くなる点を特徴としている。
FIG. 12A shows a plan view of a
図13(A)は、図9のマルチコプター10Eを、図7のマルチコプター1Bに子機として搭載した場合の収納体22aの収納状態を縦断面図で示している。この場合、全体として略円盤状に折り畳まれてコンパクト化されたマルチコプター10Eは、円筒状の収納体22a内部で縦方向に重ねられて5機収納されており、極めて効率的な収納状態を実現している。尚、その収納にあたり、各子機を上面又は下面が開口した円筒状のケースに入れた状態にすることで、引掛かりを最小限にして分離作業を円滑にすることが可能となる。また、図示は省略するが、図8(A)の角柱状の収納体22bに、平面視方形の図10のマルチコプター10Fを収納する場合も前記同様である。
FIG. 13A is a longitudinal sectional view showing a storage state of the
図13(B)は、図11のマルチコプター10Gを、図8(B)の仕切られた収納体22c内に保持した場合の収納状態を示しており、図(C)は図12のマルチコプター10Hを収納体22c内に保持した場合の収納状態を示している。このように、タブレット状に折り畳んだ子機を縦方向に区画された収納体22cに縦向きで並列的に収納することで、極めて効率的な収納状態が実現される。
FIG. 13B shows a storage state when the
一方、図14(A)の底面図に示すように、図8(B)の変形例としてその収納体22cで3つに区画された個々の収納室と同じ形状・サイズの収納室を構成する収納体22dを、本体部2Eの下面側に複数配置しても前記同様に効率的な収納を実現することができる。さらに、図(B)に示すように、図7に記載した収納体22aと同様の収納体22eに、縦方向にアームを折り畳んでバドミントンの羽根のようにしてマルチコプター10Iを重ね合わせながら収納してもよく、この場合、収納体22eを図のように上から下に向かって内径が大きくなるようにすることで、収納及び分離作業を一層行いやすいものとなる。
On the other hand, as shown in the bottom view of FIG. 14A, as a modified example of FIG. 8B, a storage chamber having the same shape and size as the individual storage chambers divided into three by the
図15は、子機のアームを能動的に展開するための機構の一例を示したものである。図(A)はアームの基端側にサーボモータ50等のアクチュエータを配設し、通電によりアームを展開方向に動作及び固定させる方式であり、図(B)はアーム基端側にアームを展開方向に付勢するようにバネ60を配設し、バネの反発力に抗してアームを折り畳んで収納体内に納め、収納体から脱出させることでアームを自動的に展開動作させる方式である。尚、図ではアームを水平方向に展開させる場合を示したが、縦方向に展開させる場合も同様である。また、上述したように、本体部を回転させることによる遠心力やロータの揚力を利用してアームを展開させる方式も可能であり、さらに、前述した方式を複数種類組み合わせても良い。
FIG. 15 shows an example of a mechanism for actively deploying the arm of the slave unit. Fig. (A) shows a system in which an actuator such as a
次に、上述した各実施の形態で子機の保持手段の一部を構成するものとして、収納体の内部で子機の掛止及び分離を行うための機構の一例について説明する。図16(A)は、親機であるマルチコプター1Aの収納体21aの内部において、子機であるマルチコプター10Aをローラー70a,70bで左右から挟み込んで掛止・固定した状態であり、そのローラー70a,70bを矢印方向に回転させることで、マルチコプター10Aを下方向に押し出して分離する方式である。
Next, an example of a mechanism for latching and separating the slave unit inside the storage body will be described as a part of the holding unit of the slave unit in each embodiment described above. FIG. 16 (A) shows a state in which the
図16(B)は、親機であるマルチコプター1Bの収納体22a内部で子機であるマルチコプター10Eを複数段重ねたもののうち、最も下の段をローラー70c,70dで左右から挟み込んで掛止・固定したものであって、そのローラー70c,70dを矢印方向に回転させることにより、マルチコプター10Eを下方向に押し出しながら下から順に分離する方式である。尚、図16(A),(B)のローラー挟み込みによる掛止・分離方式は、図13(A),(B)、図14(A)の子機収納方式にも適している。
FIG. 16B shows a
図16(C)は、図14(B)の収納体22e内部で子機であるマルチコプター10Iを複数重ねたものの下端側をゲート80a,80bで閉止し、これを開閉操作することで下から順に分離する方式であるが、マルチコプター10Iの各アームが拡開方向にバネ等で付勢されていることで、テーパー状の空間を形成している内周面をアームの先端側で押圧していることから、各機体が分離方向に動作しやすくなっている。
In FIG. 16C, the lower end side of the multi-copter 10I that is a plurality of slave units in the
図17(A)は、図3(A)のマルチコプター10B、図3(B)のマルチコプター10Cの掛止金具121を、親機側に掛止するための機構を縦断面図で示しており、図(B)はその横断面図を示している。この掛止金具121は、キノコ状の部材からなり、その掛止時に親機側の掛止孔130に下から挿通された状態で、その小径部に鈎金具131が横から係合するようになっており、係合することで掛止金具121は脱抜不能な状態となって、掛止状態が固定・維持されるようになっている。
FIG. 17A is a vertical cross-sectional view showing a mechanism for latching the
その鈎金具131は、バネ132で掛止方向に付勢されており、その先端側に形成した弧状の係合部が、掛止金具121の小径部に係合するようになっている。また、鈎金具131の大径部上面外周側は面取りが施されて全体として傘状を呈しており、掛止孔130に下から挿入する動作により、鈎金具131の係合部を表面で滑らせながら後退させ、所定深さまで挿入して大径部が通過することで、その小径部に係合部が係合するようになっている。
The
また、分離の際には、アクチュエータ133に通電することにより、鈎金具131が後退して掛止状態が解除される。さらに、掛止金具121の先端面には親機との間で電気的な接続を行うための接続孔が開口しており、掛止状態で親機側の接続端子134と接続するようになっている。尚、親機側と子機側の連結状態を堅固にするために、いずれか一方の当接面側に永久磁石、他方の当接面側に磁性体を配して磁力で吸着されるようにしてもよく、分離の際には磁性体側に配置した電磁コイルに通電することで永久磁石側と同一の極性を帯びるようにして、磁気反発で分離動作を促進するようにしてもよい。
Further, at the time of separation, when the
図18(A)は、本発明における第3の実施の形態としてのマルチコプター1Cを、上下に2機連結してなるマルチコプター複合体1Caの平面図を示し、図(B)はその正面図を示している。本実施の形態においては、親機に搭載される子機は親機と相似形とされているとともに、アームを折り畳まずに親機の下面側又は/及び上面側に連結しながら保持される点を特徴としている。 FIG. 18A shows a plan view of a multicopter complex 1Ca formed by connecting two multicopters 1C according to the third embodiment of the present invention up and down, and FIG. 18B is a front view thereof. Is shown. In the present embodiment, the slave unit mounted on the master unit is similar to the master unit, and is held while being connected to the lower surface side and / or the upper surface side of the parent device without folding the arm. It is characterized by.
このマルチコプター複合体1Caは、先端側にモータ駆動のロータを有したアーム34a,34b,34c,34dを備えてなる無人式のクワッドコプターであるマルチコプター1Cを、上下に2機連結してオクトコプターとしたものであり、上下のロータが重ならないように、互いに中心軸線周りに45°ずれた状態で連結されており、総てのロータを駆動させるオクトコプターとしての使用のほか、一方のみのロータを駆動させて一方を親機、他方を子機として使用することも可能である。
This multicopter complex 1Ca is an octet that connects two multicopters 1C, which are unmanned
また、本実施の形態では、図19に示すようにマルチコプター1Cよりも小型の相似形で主として子機としての使用を想定したマルチコプター100と、このマルチコプター100よりもさらに小型の相似形で主として孫機としての使用を想定したマルチコプター1000を組み合わせて使用できる点も特徴としている。即ち、図(A)に示すように、マルチコプター1Cを親機、マルチコプター100を子機、マルチコプター1000を孫機として連結してなるマルチコプター複合体1Cbや、図(B)に示すように、マルチコプター1Cを親機、マルチコプター1000の3機を子機として連結したマルチコプター複合体1Cd等、様々な組み合わせを想定したものとなっている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 19, a
さらに、本実施の形態おいては、親機と子機、子機と孫機を連結するための保持手段の一部をなす凹凸構造の組み合わせによる連結部の構成が、総ての機体において共通している点を特徴としている。即ち、図20に示すように、マルチコプター1C,100,1000の各本体部2F,2G,2Hの上面中央位置に突設した連結凸体122a,122b,122cは同一形状・同一サイズとされており、本体部2F,2G,2Hの下面中央位置を陥凹させてなる図示しない連結凹体123a,123b,123cも、連結凸体122a,122b,122cの形状に応じた同一形状・同一サイズとされており、総ての機体同士の組み合わせで中心軸線を一致させながら、縦方向に複数連結できるようになっている。
Further, in the present embodiment, the structure of the connecting portion by the combination of the concavo-convex structure forming a part of the holding means for connecting the parent device and the child device and the child device and the grandchild device is common to all the aircraft. It is characterized by that. That is, as shown in FIG. 20, the connecting
また、連結凸体122a,122b,122cは、四角錐(ピラミッド状)の稜線を面取りした形状とされ、連結凹体123a,123b,123cの内側形状も同様とされており、各機体においてこれら上下の組み合わせの水平方向の角度が互いに45°ずれて設けられており、正確な向きで重ねなくてもその面取り形状で滑り動きながら自動的に向きが修正され、機体を上下に連結した状態では、正確に45°ずれた角度位置となるため、上下のロータが平面視で重ならないようになっている。
In addition, the connecting
図21(A)は、上述した連結部を構成する連結凹体123aと連結凸体122bの連結状態における拡大した縦断面図を示している。図示したように、連結凸体122bの先端側には、上述した実施の形態における連結金具121とほぼ同様のキノコ状に形成された係合体1230を有しており、連結凹体123aの上端側には図17に示したものと同じ構造の連結機構を備えている。
FIG. 21A shows an enlarged vertical cross-sectional view in a connected state of the connecting
即ち、図21(A)に示すように、図17で説明した連結機構と同様に、連結時には係合体1230の小径部に鈎金具137の係合部が係合して掛止状態となり、分離時にはアクチュエータ139が作動して鈎金具137を後退させ、掛止状態を解除するようになっている。また、係合体1230の先端側には、上下の機体を電気的に接続するための接続端子1231が配設されており、連結凹部123a側の接続孔136に挿入することで接続される。
That is, as shown in FIG. 21 (A), as in the connection mechanism described in FIG. 17, at the time of connection, the engaging portion of the
次に、本発明によるマルチコプターを用いた運用例を説明する。 Next, an operation example using the multicopter according to the present invention will be described.
図22は、図1のマルチコプター1Aを親機とし、3機のマルチコプター10Bを子機として搭載したマルチコプター複合体の運用例を簡略図で示している。この例では、3機のマルチコプター10Bに各々カメラを搭載してA,B,Cの3地点で同時にライブ映像を撮影して送信するものであるが、撮影場所が基地局から遠いことに加え複数の地点に分散しているため、後続距離が40km程度の1機のマルチコプター1Aでは実行不可能な作業であるが、親機に3機の子機を搭載したことにより、これを実行可能としたものである。
FIG. 22 is a simplified diagram showing an operation example of a multicopter complex in which the
先ず、親機に3機の子機を搭載したマルチコプター複合体として出発地点(基地局)から発進し、30km地点の空中で3機の子機を分離してそのまま飛行させてから、親機はその位置で着陸して待機する。そして、各子機はGPS測位手段等を使用しながら予め設定した作業地点A,B,Cに到着すると、飛行しながら、又は着陸して目的物の撮影を行い、映像データを基地局に送信する。 First, start from the starting point (base station) as a multi-copter complex with three slave units installed in the master unit, separate the three slave units in the air at the 30km point, and fly as they are. Lands at that position and waits. When each slave unit arrives at preset work points A, B, and C using GPS positioning means, etc., it captures the target object while flying or landing and transmits video data to the base station. To do.
その際、作業地点の地形や距離により基地局との通信が不充分な状態になる場合は、分離地点で待機している親機が子機と基地局の間の通信を中継する方式としている。このように、親機に搭載した複数の子機を途中で分離し、各々作業地点まで飛行させて個別的に作業させる方式としたことで、従来は地理的な条件により作業を行うことが不可能であった地点までカバーできるとともに、複数の地点で種々の作業を同時に実施可能なものとしている。また、斯かる運用は、親機として上述したマルチコプター1B,1Cにも適用することができ、子機として上述したマルチコプター10A〜1000の総てに適用することができる。
At that time, if communication with the base station becomes insufficient due to the terrain and distance of the work point, the base unit waiting at the separation point relays communication between the slave unit and the base station . In this way, a plurality of slave units mounted on the master unit are separated on the way, and they are individually operated by flying to each work point. In addition to being able to cover points where it was possible, it is possible to perform various operations simultaneously at multiple points. Such operation can also be applied to the
図23は、図19(A)のマルチコプター複合体1Cbを用いて、所定の物品を目的地まで運搬・投下した後、出発地点まで帰還させる運用例を示している。仮に、マルチコプター1C単独の航続距離が50kmである場合、目的地が出発地点から35kmとすると、往復で70kmになるため1機のみでは帰還することができない状況である。 FIG. 23 shows an operation example in which a predetermined article is transported / dropped to a destination and then returned to the departure point using the multicopter complex 1Cb of FIG. 19 (A). If the cruising distance of the multicopter 1C alone is 50 km, if the destination is 35 km from the departure point, it will be 70 km in a round trip, so it is not possible to return with only one aircraft.
そこで、マルチコプター1Cを親機としてマルチコプター100を子機、マルチコプター1000を孫機として連結してマルチコプター複合体1Cbとすることで、その作業を実行可能としたものである。即ち、子機・孫機を搭載して重量が増したマルチコプター複合体1Cbの航続距離が40kmとすると、出発地点から15kmの分離地点Aで子孫機を分離しながら親機はそのまま着陸して待機し、子孫機は出発地点から25kmの分離地点Bで孫機を分離して子機はそのまま着陸して待機する。
Therefore, by connecting the multicopter 1C as a parent machine, the
そして、孫機は出発地点から35kmの目標地点に到達し、保持していた運搬物を分離・投下してから、そのまま飛行して帰還の途につく。その後、孫機は分離地点Bで待機している子機の上に連結して子孫機を構成し、これが分離地点Aまで飛行して、待機している親機の上に連結して親子孫機、即ちマルチコプター複合体1Cb(搭載順は逆)を構成し、これが出発地点まで飛行して帰還するものである。 Then, the grandchild arrives at a target point of 35 km from the departure point, separates and drops the transported goods that have been held, and then flies as it is before returning home. After that, the grandchild machine is connected to the child machine waiting at the separation point B to form a child machine, which flies to the separation point A and is connected to the parent machine waiting to be connected to the parent child. The machine, that is, the multicopter complex 1Cb (in reverse order of loading) is constructed, and this flies back to the departure point.
このように、親機・子機・孫機が互いに分離可能な状態で連結してなるマルチコプター複合体1Cbを、往路の途中で2回分離するとともに復路の途中で2回連結する方式としたことで、従来は帰還不能とされていた作業地点であっても、余裕を持って帰還することが可能なものとなる。また、この例においても親機や子機が孫機と基地局の間の通信を中継することが可能であることは言うまでもない。さらに、上述した運用は、マルチコプター1C,100,1000を用いた他の様々な組み合わせによっても実施可能である。
As described above, the multicopter complex 1Cb formed by connecting the parent machine, the child machine, and the grandchild machine so as to be separable from each other is separated twice in the middle of the outgoing path and connected twice in the middle of the backward path. As a result, even if it is a work point that has been considered impossible to return in the past, it is possible to return with a margin. Also in this example, it goes without saying that the parent device or the child device can relay the communication between the grandchild device and the base station. Furthermore, the above-described operation can be implemented by various other combinations using the
尚、上述した各運用において使用するマルチコプターの本体部又は/及びアームの上面に、面状の太陽電池を配設して飛行時及び待機時に発電しながら必要に応じて蓄電手段(バッテリ)を充電することが可能な構成とすれば、例えば待機時において、通信の中継においてソーラー発電による電力を使用したり帰還するのに足りない電力分を補充したりすることも可能となるため、さらにカバー範囲を広げることが可能なものとなる。 It should be noted that a planar solar cell is disposed on the upper surface of the main body or / and arm of the multicopter used in each operation described above, and power storage means (battery) is provided as necessary while generating power during flight and standby. With a configuration that can be charged, for example, in standby, it is possible to use power generated by solar power generation in a relay of communication, or to supplement power that is insufficient to return, so further cover The range can be expanded.
また、マルチコプターの本体部を内外液密構造にしながら水面で所定時間以上浮遊可能なものとすれば、待機地点が水上になるような場合でも待機・中継が可能になるとともに、その回収作業も比較的容易なものとなる。さらに、待機する親機や子機の外観を待機地点の状況に溶け込むような配色にしておくことで、他者に持ち去られるリスクを最小限に抑えることもできる。 In addition, if the main body of the multicopter has a liquid-tight structure inside and outside, it can float on the water surface for a predetermined time or more, and even when the standby point is on the water, it can be standby and relayed, and the recovery work is also possible It becomes relatively easy. Furthermore, the color of the stand-by parent machine and child machine so that it blends into the situation at the waiting point can minimize the risk of being taken away by others.
以上、述べたように、無人で飛行して所定の作業を行うマルチコプターについて、本発明により、一層広い活動範囲をカバー可能としながら複数地点における作業を同時に行えるようになった。 As described above, the multicopter that performs unmanned flight and performs a predetermined work can be performed at a plurality of points at the same time by the present invention while covering a wider activity range.
1A,1B,1C,10A,10B,10C,10D,10E,10F,10G,10H,10I,100,1000 マルチコプター、1Ca,1Cb,1Cd マルチコプター複合体、2A,2B,2C,2D,2F,2G,2H,12A,12B,12D,23A,23B 本体部、4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g,4h,14a,14b,14c,14d,17a,17b,17c,17d,18a,18b,18c,18d,24a,24b,24c,24d,24d,25a,25b,25c,25d,26a,26b,26c,26d,27a,27b,27c,27d,34a,34b,34c,34d アーム、5a,5b,5c,5d,5e,5d,5e,5f,5g,5h,15a,15b,15c,15d 電動モータ、6a,6b,6c,6d,6e,6f,6g,6h,16a,16b,16c,16d ロータ、21a,21b,21c,21d,21e,21f,21g,22a,22b,22c,22d,22e 収納体 1A, 1B, 1C, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F, 10G, 10H, 10I, 100, 1000 Multicopter, 1Ca, 1Cb, 1Cd Multicopter complex, 2A, 2B, 2C, 2D, 2F, 2G, 2H, 12A, 12B, 12D, 23A, 23B Main body, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g, 4h, 14a, 14b, 14c, 14d, 17a, 17b, 17c, 17d, 18a, 18b, 18c, 18d, 24a, 24b, 24c, 24d, 24d, 25a, 25b, 25c, 25d, 26a, 26b, 26c, 26d, 27a, 27b, 27c, 27d, 34a, 34b, 34c, 34d arm, 5a , 5b, 5c, 5d, 5e, 5d, 5e, 5f, 5g, 5h, 15a, 15b, 15c, 15 Electric motor, 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, 6g, 6h, 16a, 16b, 16c, 16d Rotor, 21a, 21b, 21c, 21d, 21e, 21f, 21g, 22a, 22b, 22c, 22d, 22e container
Claims (7)
A multicopter complex in which the multicopter according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6 is mounted with the child device on which the child device or grandchild device is mounted as the parent device.
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