阅读说明：本技术 飞行体 (Flying body ) 是由 铃木阳一 于 2017-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种能够提高飞行效率的飞行体。本发明的飞行体特别涉及具有能够搭载货物等的搭载部的飞行体。飞行体至少能够沿前后方向行进,其具备：升力产生部；臂部,其保持升力产生部；搭载部,其设置在臂部上,且位于比飞行体的重心靠后的位置；以及维持单元,其至少将飞行体的朝向维持为水平,搭载部具有第一连接部,其至少将搭载对象物的朝向维持为水平。由此,能够防止货物进入由螺旋桨产生的尾流区域,提高飞行效率。(The invention provides a flight vehicle capable of improving flight efficiency. The present invention relates to a flying object, and more particularly to a flying object having a mounting portion on which a load or the like can be mounted. The flying object can travel at least in the front-rear direction, and is provided with: a lift force generation section; an arm section that holds the lift force generation section; a mounting portion provided on the arm portion and located behind the center of gravity of the flying object; and a maintaining unit for maintaining at least the orientation of the flying object to be horizontal, wherein the carrying part is provided with a first connecting part for maintaining at least the orientation of the carrying object to be horizontal. Therefore, the cargo can be prevented from entering a wake flow area generated by the propeller, and the flight efficiency is improved.)

飞行体

技术领域

本发明涉及一种飞行体，特别涉及具有能够搭载货物等的搭载部的飞行体。

背景技术

近年来，已经在尝试利用无人机(Drone)、无人飞行器(UAV：Unmanned AerseVehicle)等飞行体(以下，统称为“飞行体”)来进行货物的配送。在专利文献1中公开了一种由飞行体实现的配送系统(例如，参照专利文献1)。配送系统形成了用于将飞行体(无人机)要自主递送的货物配送至递送目的地的出货目录。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利公开公报2015-0120094A1

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1的飞行体，特别是在搭载货物的状态下前进时，会产生飞行效率下降的问题。

因此，本发明的一个目的在于提供一种能够提高飞行效率的飞行体。

用于解决课题的手段

根据本发明，能够得到一种飞行体，

其至少能够沿水平方向前进，其具备：

升力产生部；

臂部，其保持所述升力产生部；

搭载部，其设置在所述臂部上，且位于比所述飞行体的重心靠后的位置；以及

维持单元，其至少将所述飞行体的朝向维持为水平，

所述搭载部具有第一连接部，其至少将搭载对象物的朝向维持为水平。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够提高飞行效率的飞行体。

附图说明

图1是表示现有的飞行体上升时的飞行体的状态(A)和行进时的飞行体的状态(B)的示意图。

图2是表示本实施方式的飞行体上升时和悬停时的状态的图。

图3是从上方观察图2中的飞行体的图。

图4是表示图2中的飞行体行进时的状态的图。

图5是表示图2中的飞行体下降时的状态的图。

图6是表示图2中的飞行体下降时的状态的其他的图。

图7是表示图2中的飞行体卸下货物后的状态(再上升时)的图。

图8是飞行体的一般的功能框图。

具体实施方式

列出本发明的实施方式的内容并进行说明。本发明的实施方式的飞行体具备如下的结构。

[项目1]

一种飞行体，其至少能够沿前后方向行进，其具备：

升力产生部；

臂部，其保持所述升力产生部；

搭载部，其设置在所述臂部上，且位于比所述飞行体的重心靠后的位置；以及

维持单元，其至少将所述飞行体的朝向维持为水平，

所述搭载部具有第一连接部，其至少将搭载对象物的朝向维持为水平。

[项目2]

如项目1所述的飞行体，其中，

所述维持单元还具有配重，该配重设置在比所述飞行体的所述重心靠所述前后方向上的前方的位置上。

[项目3]

如项目2所述的飞行体，其中，

所述维持单元还具有第二连接部，其连接所述配重且使其能够在预定范围内移动。

[项目4]

如项目3所述的飞行体，其中，

所述第二连接部连接所述配重且使其只能在所述前后方向上移动。

[项目5]

如项目2至4中任一项所述的飞行体，其中，

所述配重为所述飞行体的电池。

[项目6]

如项目1至5中任一项所述的飞行体，其中，

所述升力产生部是会产生尾流的多个旋翼，在所述飞行体飞行时会产生由该旋翼引起的尾流区域，

对所述飞行体进行控制，以使得至少在沿所述前后方向移动的情况下，使朝向行进方向位于后方的旋翼的转速高于朝向行进方向位于前方的旋翼的转速，

所述搭载部位于所述主体部，使得在所述飞行体行进的情况下，所述搭载对象物处于所述尾流区域之外。

[项目7]

如项目6所述的飞行体，其中，

所述搭载部设置于在从所述旋翼的上方观察的情况下该旋翼与所述搭载对象物不重叠的位置。

[项目8]

如项目1至7中任一项所述的飞行体，其中，

所述第一连接部连接所述搭载部且使其只能在所述前后方向上移动。

<详细实施方式>

以下，参照附图对本发明的实施方式的飞行体进行说明。

<背景>

在配送系统中使用的现有的飞行体无法成为能够应对在高层建筑等处产生的上升气流的飞行体。目前，被称为递送用飞行体的飞行体，是将用于航拍用飞行体等的普通飞行体直接转用为递送用飞行体的飞行体。在将普通飞行体转用为递送用飞行体的情况下，会产生如下技术问题。

普通飞行体会随风而倾斜。在将普通飞行体转用为配送用飞行体的情况下，必须将配送之前的货物的位置保持原样迅速将货物从出发地配送到目的地。这是因为，随着飞行体的倾斜，飞行体所配送的货物也必然会倾斜。

普通飞行体容易随风而倾斜。此外，为了前进，必须倾斜。在该飞行体所配送的货物即使只倾斜了一瞬间的情况下，该货物也会失去商品价值。特别是，在该飞行体所配送的货物为包括外卖披萨、外卖寿司、西点、饮料等液体的食物的情况下，由飞行体倾斜导致的商业上的损失较大。飞行体递送日用品也同样如此。

另外，在普通飞行体即将降落到目的地之前的时刻，该飞行体有时会因高层建筑等处产生的气流而倾斜。因气流而倾斜的普通飞行体最初使该飞行体一侧的支脚与目的地接触。之后，飞行体必须使另一侧的支脚与目的地接触。在从该飞行体一侧的支脚与目的地接触至另一侧的支脚与目的地接触为止的期间，无法保持适当抵抗气流的机体的倾斜。其结果是，也会有机体被吹向下风处、或失去平衡而倾倒的情况。即，存在飞行体由于在目的地产生的气流而在即将降落到目的地之前倾倒的问题。特别是，在为了应对普通飞行体在下部搭载的有效载荷(载荷)而将其增益设定得较高的情况下，倾倒的可能性会较高。

此外，由飞行体配送的货物，必须按照顾客需求并根据商品的不同在几分钟至几十分钟内从配送地配送至目的地。这是因为，如果不迅速地配送商品，商品就会失去价值。但是，从迅速配送商品的观点来看，普通飞行体的飞行速度是不够的。

飞行体必须将货物从配送地准确地配送至目的地。飞行体的操纵者需要通过GPS装置等准确地掌握从配送地至目的地的路径和当前位置，从而操纵该飞行体。但是，在飞行体倾斜的情况下，飞行体所配备的GPS天线也会倾斜。其结果是，存在飞行体的GPS接收灵敏度下降的问题。进而，存在飞行体配送了货物之后立即失去平衡并倾倒、坠落的问题。

为了解决现有的飞行体中的上述课题，如图1(A)所示，通过在飞行体1’上设置铰链50，即使在图1(B)所示的前进时，也可以将货物52的朝向保持为水平。但是，根据图1(B)可以理解，在前进时，由于货物52会进入到由飞行体1’的螺旋桨2引起的尾流所产生的尾流区域Bs中，因此飞行效率较差。

<本发明的详细实施方式>

如图2所示，本发明的实施方式的飞行体1具备螺旋桨2(升力产生部：旋翼)、用于使螺旋桨2旋转的马达3、安装有马达3的臂4、搭载货物52的搭载部5以及作为配重的电池部6。飞行体1以图中箭头D的方向(+X方向)为行进方向(后面详述)。

另外，在以下的说明中，有时按照以下的定义区别地使用术语。

前后方向：+X方向和X方向

上下方向(或铅垂方向)：+Z方向和Z方向

左右方向(或水平方向)：+Y方向和Y方向

行进方向(前方)：+X方向

后退方向(后方)：-X方向

上升方向(上方)：+Z方向

下降方向(下方)：-Z方向

螺旋桨2接受来自马达3的输出而旋转。通过螺旋桨2旋转，产生用于使飞行体1从出发地起飞、水平移动并降落到目的地的推进力。另外，螺旋桨2能够向右旋转、停止和向左旋转。

本发明的螺旋桨2的桨叶具有细长的形状。可以是任意数量(例如1、2、3、4或其以上的桨叶)的桨叶(转子)。另外，桨叶的形状可以是平坦形状、弯曲形状、扭曲形状、锥形形状或者它们的组合等任意形状。另外，桨叶的形状能够变化(例如伸缩、折叠、弯折等)。桨叶可以是对称的(具有相同的上部和下部表面)，也可以是非对称的(具有不同形状的上部和下部表面)。桨叶能够形成为翼片、机翼或适于使桨叶在空中移动时生成气动力(例如升力、推力)的几何形状。为了优化增加升力和推力、降低阻力等桨叶的气动特性，桨叶的几何形状可以适当地选择。

马达3用于使螺旋桨2旋转，例如，驱动单元可以包括电动马达或发动机等。桨叶能够由马达驱动，沿顺时针方向和/或逆时针方向绕马达的旋转轴(例如马达的长轴)旋转。

桨叶可以全部朝同一方向旋转，也可以独立地旋转。几个桨叶朝一个方向旋转，其他的桨叶朝另一方向旋转。桨叶可以全部以同一转速旋转，也可以分别以不同转速旋转。转速可以基于移动体的尺寸(例如大小、重量)、控制状态(速度、移动方向等)自动或手动地确定。

臂4是分别支撑对应的马达3和螺旋桨2的部件。为了表示旋翼机的飞行状态、飞行方向等，也可以在臂4上设置LED等发色体。本实施方式的臂4可以由从碳、不锈钢、铝、镁等或它们的合金或组合等中适当选择的材料形成。

搭载部5是用于搭载和保持货物52的机构。搭载部5为了能够维持所搭载的货物52的位置和朝向，始终将其状态保持在预定方向(例如水平方向(铅垂向下))上。

更具体地，搭载部5具有铰链(万向支架)50，并且构成为：以该铰链50为支点，使货物52根据飞行体1的倾斜度而弯折。铰链50弯折的角度没有特别限定。例如，如图4所示，只要即使在飞行体1以前倾姿势飞行的情况下也能够使货物52的位置和方向保持水平即可。由此，货物52始终保持在沿铅垂方向向下悬垂的状态，可以保持出发地的位置、状态配送至目的地。本实施方式的铰链50只能在与行进方向相同的方向即前后方向上移动。但是，也可以为能够在左右方向上移动。

另外，铰链50也可以通过马达等进行控制。由此，在飞行时能够进一步防止货物52的摇晃(自然振动等)。

搭载部5的形状和机理没有特别限制，只要能够容纳或保持货物52即可，只要可以倾斜而使搭载在第一搭载部30上的货物52保持其位置，则可以是任意的。

如图2和图3所示，本实施方式的搭载部5设置在比飞行体1的前后方向上的重心Gh在行进方向D上靠后预定距离L1的位置。预定距离L1被设定为，货物52即使是一部分，至少也不会在上下方向上与后方的螺旋桨2b旋转而产生的圆形区域(参照图3中的螺旋桨2b的单点划线所示的区域)重叠。换言之，预定距离L1被设定为，在从螺旋桨2的上方观察的情况下旋转的螺旋桨2与货物52不会重叠的值。更优选地，货物52设置在不会受到后方的螺旋桨2b产生的尾流区域Bb的影响的位置上。另外，搭载部5可以设置在臂上的任意位置上。此外，也能够通过在安装后进行滑动移动等来改变其位置。

电池部6具有锂离子二次电池(Li-Po电池等)等电池60和铰链62。本实施方式的电池部6设置在至少比重心靠前的位置上，具有作为在前后方向上与上述搭载部5取得平衡的配重的功能。该功能的详细情况将在后面叙述。铰链62构成为：以该铰链62为支点，电池60在前后方向上弯折。铰链62弯折的角度没有特别限定。另外，铰链62具有用于控制该铰链62的方向(朝向)的马达(未图示)，可以根据来自控制部(未图示：后述)的指示改变电池60的朝向。本实施方式的铰链62只能在与行进方向相同的方向即前后方向上移动。但是，也可以为能够在左右方向上移动。

<飞行时的说明>

接着，参照图2、图4至图6，对本实施方式的飞行体1的飞行状态进行说明。另外，在以下的说明中，为了明确说明，分别说明上升时、水平移动时、下降时、再上升时这四个状态，但例如，当然也包含一边上升一边进行水平移动等那样、通过这些状态的组合而飞行的状态。

<上升时>

如图2所示，用户对具备操作部的无线控制用发送机进行操作，使飞行体的马达3的输出上升，从而使螺旋桨2的转速增加。通过螺旋桨2旋转，铅垂向上地产生使飞行体1悬浮所需的升力。当该升力超过作用于飞行体1的重力时，飞行体1离开地面而从出发地起飞。

如图所示，在上升时，包含臂4的飞行体1整体被维持为水平。此时，电池部6的朝向被维持为铅垂向上。换言之，在由螺旋桨2产生的升力分别相等的情况下，在前后方向上，施加于飞行体1的重力相对于重心Gh一致(以重心Gh为中心的绕左右方向的旋转力矩相互抵消)。由此，飞行体1可以保持水平地上升。

另外，电池部6的方向可以根据货物52的重量来改变朝向。即，在货物较轻的情况下，电池6向后方倾斜，在货物较重的情况下，电池部6向前方倾斜，来取得平衡。

另外，在施加于该飞行体1的重量与通过螺旋桨2的旋转而对飞行体1产生的升力在力学上平衡的情况下，飞行体1能够进行悬停。此时，飞行体1的高度维持为恒定水平。本实施方式中的飞行体1在悬停时也维持与上述图2相同的姿势。

<水平移动时>

飞行体1被控制为：在沿水平方向行进的情况下，使朝向行进方向位于后方的螺旋桨2的转速高于朝向行进方向位于前方的螺旋桨2的转速。因此，如图4所示，在行进方向上水平移动时，飞行体1采取前倾姿势。此时，电池部6通过倒向比铰链62靠后的位置而取得平衡。此时，由于存在铰链50，货物52的朝向被保持为水平。

比较图1(B)和图4可以理解，由于搭载部5位于比重心Gh靠后的位置，因此货物52不位于螺旋桨2f和螺旋桨2b的尾流区域Bf、Bb内。因此，根据本实施方式的飞行体1，至少可以提高在水平方向上行进时的飞行效率。

<下降时(降落时)>

如图5所示，在下降时，电池部6以铰链62为中心旋转并朝向下方。当对普通飞行体1施加上升气流所致的向上的力时，飞行体1有可能失去平衡而坠落。但是，飞行体1在下降前使电池部6铅垂向下，因此该飞行体1的重心沿垂直方向下降(参照图6内示意性表示的电池部6移动前的位置G_V0和G_V1)。通过降低飞行体1的重心，可以抵消由上升气流施加于飞行体1的向上的力。这样，本实施方式的飞行体1通过适当组合选用降低飞行体1的重心Gh的手段，也可以克服由上升气流产生的力。

飞行体1降落到目的地，将搭载在搭载部5上的货物52卸到目的地。即，在目的地，飞行体1与货物52分离。飞行体1与货物52的分离通过将货物52从搭载部5分离来进行。本实施方式中的飞行体1，为了实现轻量化而不具有起落架。因此，在降落时，所搭载的货物52本身就会具有起落架的功能。但是，也可以根据货物的特性等情况来设置起落架。

通常，在货物L从飞行体1分离之后，有效载荷立即变小，可以认为该飞行体1的重心瞬间向上移动。但是，如参照图6所说明的那样，飞行体1在到达目的上空之后，将电池部6的朝向变更为铅垂向下，使重心位于比由螺旋桨2产生的升力的中心(以下称为“升力中心”)靠铅垂下方。因此，即使在将货物52从飞行体1分离后，也依然可以使重心在铅垂方向上的位置位于比升力中心靠下方。

<再上升时>

如图7所示，在将货物52从搭载部5分离后，电池部6进一步向后方旋转。由此，飞行体1能够针对由该货物52的分离导致的重心的变化而取得平衡。本实施方式中的电池部6具备未图示的锁定机构。锁定机构将电池部6锁定在图7所示的位置上。移动体1在该状态下再次上升，返回出发地等指定场所。

在上述的实施方式中，利用电池部作为用于与搭载部5取得平衡的配重。但是，用于与搭载部5取得平衡的手段并不限定于此。例如，可以改变螺旋桨2的旋转速度。

上述飞行体具有图8所示的功能块。另外，图8的功能块是最低限度的参考结构。飞行控制器是所谓的处理单元。处理单元可以具有可编程处理器(例如中央处理单元(CPU))等一个以上处理器。处理单元具有未图示的存储器，并能够访问该存储器。存储器存储有为了进行一个以上步骤而能够由处理单元执行的逻辑、代码和/或编程指令。存储器例如可以包括SD卡、随机存取存储器(RAM)等可分离的介质或外部存储装置。从照相机、传感器类获取的数据也可以直接传递并存储到存储器中。例如，由照相机等拍摄的静止图像和动态图像数据被记录在内置存储器或外部存储器中。

处理单元包括构成为控制飞行体的状态的控制模块。例如，控制模块控制飞行体的推进机构(马达等)，以调整具有六自由度(平移运动x、y和z、以及旋转运动θ_x、θ_y和θ_z)的飞行体的空间配置、速度和/或加速度。控制模块可以控制搭载部、传感器类的一个以上状态。

处理单元可以与构成为发送和/或接收来自一个以上外部设备(例如终端、显示装置或其他远程控制器)的数据的收发部进行通信。收发部可以使用有线通信或无线通信等任意适当的通信手段。例如，收发部可以利用局域网(LAN)、广域网(WAN)、红外线、无线、WiFi、点对点(P2P)网络、电信网络、云通信等中的一个以上。收发部可以发送和/或接收由传感器类获取的数据、由处理单元生成的处理结果、预定的控制数据、来自终端或远程控制器的用户命令等中的一个以上。

本实施方式的传感器类可以包括惯性传感器(加速度传感器、陀螺仪传感器)、GPS传感器、接近传感器(例如雷达)或视觉/图像传感器(例如照相机)。

本发明的飞行体可以期待其作为递送业务专用飞行体的用途和仓库、工厂内的工业用飞行体的用途。此外，本发明的飞行体可以用在多旋翼无人机等飞行器相关产业中，并且，本发明除了适合用作搭载有照相机等的航拍用飞行体之外，还可以用于安保领域、农业、基础设施监控等各种产业。

上述的实施方式仅是为了容易理解本发明而例示的，并不用于限定地解释本发明。本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行变更、改良，并且本发明当然包含其等同物。

符号说明

1、1’：飞行体；2、2f、2b：螺旋桨(升力产生部)；3：马达；4：臂(臂部)；5：搭载部；6：电池部(配重)；50、62：铰链；52：货物(搭载对象物)；60：电池。