JP2016179742A - ケーブルを有する飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔操作方式の飛行体１において、給電用あるいは通信用のケーブル３の重量等による飛行への悪影響を軽減し、長時間にわたって安定した飛行を可能とする。
【解決手段】ＵＡＶ等の飛行体１が給電又は通信用のケーブル３を介して電力供給源２４などの地上設備と接続され、ケーブル３の長さ方向中途の部分が気球等からなる浮揚体４に吊支される。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型の無人ヘリコプタや無人飛行機など、遠隔操作方式の無人飛行体において、駆動用の電力供給又は通信のためのケーブルを有するものに関する。

近年、例えば集中豪雨による土砂崩れ、土石流や大地震など、自然災害時において人が立ち入ることの困難な被災地の状況を把握したり、あるいは鉄道や道路などのインフラを空から点検したり、上空からの測量や空撮を行ったり、あるいはさらに、テレビドラマや映画などを撮影するための手段として、カメラや各種測定器を搭載した小型の無人ヘリコプタや無人飛行機などの遠隔操作方式の無人飛行体を利用することに対するニーズが高まっている。

この種の遠隔操作方式の無人飛行体は、通常、機体に搭載したバッテリーからの電力によりロータが回転し、あるいは小型のガソリンエンジン等によりロータが回転して飛行するものであるが、地上に設置したコントロールルームの電源装置から給電ケーブルを介して電力を供給してロータを回転させる有線方式を採用している飛行体も存在する。また、コントロールルームから飛行体を有線で操縦するための通信ケーブルや、飛行体に搭載されたカメラや各種測定器からのデータをコントロールルームへ送信するための通信ケーブルを有するものもある。

特開２００７−２５３９２号公報

しかしながら、バッテリーや、小型のガソリンエンジンを搭載した飛行体は、飛行時間がバッテリー容量や燃料の量に制限されるため、長時間の飛行が困難であった。また、地上のコントロールルームから給電ケーブルを介して飛行体に電力を供給するものは、給電ケーブル自体の重量や給電ケーブルが受ける風の抵抗による給電ケーブルの張力が作用するため、飛行が不安定となるおそれがあった。また、コントロールルームと飛行体との間の通信が通信ケーブルを介して行われるものにおいても、同様の問題があった。

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題とするところは、遠隔操作方式の飛行体において、給電用あるいは通信用のケーブルの重量等による悪影響を軽減し、長時間にわたって安定した飛行を可能とすることにある。

上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、請求項１の発明に係るケーブルを有する飛行体は、飛行体が給電又は通信用のケーブルを介して地上設備と接続され、前記ケーブルの長さ方向中途の部分が浮揚体に吊支されたことを特徴とするものである。

請求項２の発明に係るケーブルを有する飛行体は、請求項１に記載された構成において、浮揚体が気球及びＵＡＶのいずれかからなることを特徴とするものである。

請求項３の発明に係るケーブルを有する飛行体は、請求項１又は２に記載された構成において、地上設備が走行可能な移動体に搭載されたことを特徴とするものである。

請求項４の発明に係るケーブルを有する飛行体は、請求項１〜３のいずれかに記載された構成において、飛行体に、空撮用のカメラが搭載されたことを特徴とするものである。

請求項５の発明に係るケーブルを有する飛行体は、請求項１〜４のいずれかに記載された構成において、飛行体に、地表の標高を計測する測距計が搭載されたことを特徴とするものである。

本発明に係るケーブルを有する飛行体によれば、地上設備と飛行体との間を接続する給電又は通信用のケーブルが浮揚体に吊支されているため、ケーブル自体の重量やケーブルが受ける風の抵抗による張力が低減され、安定した飛行が可能となる。

本発明に係るケーブルを有する飛行体を概略的に示す説明図である。 本発明に係るケーブルを有する飛行体を概略的に示すブロック図である。

以下、本発明に係るケーブルを有する飛行体の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

まず図１において、参照符号１は垂直離着陸可能な小型無人のマルチコプター（以下、ＵＡＶという）である。このＵＡＶ１は、請求項１に記載された飛行体に相当するものであって、機体１１と、この機体１１から放射状をなして延びる複数のアーム１２と、各アーム１２の先端に取り付けられ互いに等間隔で配置されたモータ１３ａ及びこれによって水平回転されるプロペラ１３ｂからなる複数のロータ１３を備える。

ＵＡＶ１の機体１１には、図２に示すように、空撮のためのカメラ１４や、地表の標高等を計測するためのレーザ測距計など不図示の各種計測機器と、制御装置１５と、電源回路１６等が搭載されている。カメラ１４は、レンズ１４ａによって取り込んだ光学像を、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子によって画像信号に変換するものである。

地上にはコントロールルーム２が設置されている。このコントロールルーム２には、ＵＡＶ１を遠隔操作するための遠隔操作装置２１と、ＵＡＶ１に搭載されたカメラ１４から不図示の送信手段によって送信された画像信号を受信して処理する画像処理装置２２及びその画像を表示する画像表示装置２３と、これらに電力を供給するための電力供給源２４が設置されている。電力供給源２４は請求項１に記載された地上設備に相当するものであって、商用電源、あるいはコントロールルーム２に設置した発電装置や大容量のバッテリーからなり、給電ケーブル３を介してＵＡＶ１の電源回路１６と接続されている。

給電ケーブル３は、ＵＡＶ１が目的地の上空を飛行可能な距離を勘案した十分な長さを有し、長さ方向中途の部分が気球４によって吊支されている。気球４は、空気よりも比重が小さい気体、例えばヘリウムガスが封入されており、給電ケーブル３を浮揚支持するのに十分な浮力を有するものである。

また、遠隔操作装置２１からの操作信号は、ＵＡＶ１に搭載された制御装置１５へ無線送信されるようになっており、コントロールルーム２内のオペレータは、画像表示装置２３に表示された画面を見ながら、遠隔操作装置２１を操作することによって、ＵＡＶ１のロータ１３の駆動やカメラ１４の撮影動作が制御装置１５を介して制御されるので、ＵＡＶ１の飛行やカメラ１４による撮影動作等を遠隔操作することができる。

以上の構成によれば、ＵＡＶ１のロータ１３の駆動やカメラ１４及び制御装置１５の駆動に必要な電力は、商用電源等からなる地上の電力供給源２４から給電ケーブル３を介して常時供給可能であるため、ＵＡＶ１の飛行可能時間、言い換えればカメラ１４による撮影可能時間を無制限にすることができる。

給電ケーブル３は長さ方向中途の部分が気球４によって吊支されているため、ＵＡＶ１は、気球４の吊支部４ａで支持された部分とＵＡＶ１との間の部分３ｂの長さの範囲で自由に航行することができる。そして、この給電ケーブル３のうち、気球４の吊支部４ａで支持された部分と地上の電力供給源２４との間の部分３ａの重量はＵＡＶ１には作用せず、気球４の吊支部４ａで支持された部分とＵＡＶ１との間の部分３ｂの重量の１／２の重量のみがＵＡＶ１に作用する。このため、給電ケーブル３の重量や給電ケーブル３が受ける風の抵抗によってＵＡＶ１に作用する張力が低減される。しかも、給電ケーブル３のうち気球４の吊支部４ａで支持された部分と地上の電力供給源２４との間の部分３ａは、風による気球４の横流れを抑制するように作用するため、ＵＡＶ１の安定した飛行が可能となる。

また、気球４の浮力を、気球４の吊支部４ａで支持された部分とＵＡＶ１との間の部分３ｂのケーブル重量とほぼ同等にすれば、万一ＵＡＶ１が故障して落下するような場合、気球４の浮力によって、地上へのＵＡＶ１の落下速度を緩和することができ、安全性が向上する。

なお、上述の構成では、ＵＡＶ１に搭載されたカメラ１４で撮像された画像信号や、コントロールルーム２の遠隔操作装置２１からの操作信号は、無線で送受信されるものとしたが、本発明は、有線で送受信される場合も適用可能である。すなわち、これらの信号がＵＡＶ１とコントロールルーム２との間で不図示の通信ケーブルを介して送受信されるか、あるいは給電ケーブル３が通信ケーブルを兼ねるものである場合も、このようなケーブルを気球４で吊支することによって、ケーブルの重量やケーブルが受ける風の抵抗による張力が低減され、ＵＡＶ１の飛行を安定することができる。

また、遠隔操作装置２１や、画像処理装置２２、画像表示装置２３、電力供給源２４などの地上設備は、例えば走行可能な重機などの移動体に搭載しても良い。この場合は、地上設備自体が移動可能であるため、ＵＡＶ１の飛行範囲を拡大することができる。

なお、上述した各実施の形態では、飛行体としてＵＡＶを挙げたが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば小型無人飛行機や飛行船なども適用することができる。

また、上述した各実施の形態では、ケーブル３を吊支する浮揚体が気球である場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば他のＵＡＶや飛行船など、気球以外の浮揚体も使用でき、その個数（台数）も特に限定されない。

本発明に係るケーブルを有する飛行体によれば、例えば鉄道や道路、橋梁、ダム、災害復旧工事現場等をＵＡＶ等の飛行体を用いて点検する場合や、テレビ、映画の撮影や各種イベントなどにおいて、ＵＡＶ等の飛行体を用いて自由な視点で撮影を行う場合に有効に実施することができる。

１ ＵＡＶ（飛行体）
２ コントロールルーム
２１ 遠隔操作装置
２４ 電力供給源
３ 給電ケーブル（ケーブル）

Claims (5)

1. 飛行体が給電又は通信用のケーブルを介して地上設備と接続され、前記ケーブルの長さ方向中途の部分が浮揚体に吊支されたことを特徴とするケーブルを有する飛行体。
2. 浮揚体が気球及びＵＡＶのいずれかからなるものであることを特徴とする請求項１に記載のケーブルを有する飛行体。
3. 地上設備が走行可能な移動体に搭載されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のケーブルを有する飛行体。
4. 飛行体に、空撮用のカメラが搭載されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケーブルを有する飛行体。
5. 飛行体に、地表の標高を計測する測距計が搭載されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケーブルを有する飛行体。

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