JP2017114255A - 飛行物体用捕獲装置 - Google Patents

Abstract

【課題】捕獲対象物を確実に捕獲して回収する飛行物体用捕獲装置を提供する。【解決手段】アーム形状を有し、空中を無人で飛行する無人飛行物体に基端部７ａが取り付けられると共に先端部７ｂが互いに離間して配置され、無人飛行物体の下方または上方において先端部７ｂが互いに近づくように移動可能に設けられた複数のアーム部４と、複数のアーム部４を移動させる移動部とを備え、複数のアーム部４は、先端部７ｂが互いに近づくことにより、空中を飛行する捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間Ｐを形成する。【選択図】図１

Description

この発明は、飛行物体用捕獲装置に係り、特に、空中を無人で飛行する無人飛行物体に取り付けられて捕獲対象物を捕獲する飛行物体用捕獲装置に関する。

近年、遠隔操作などにより空中を無人で飛行する無人飛行物体が普及しており、簡単な操作で飛行を可能とする技術が実用化されている。特に、ローターを回転させて飛行する無人飛行物体、例えばドローン、マルチコプターおよびヘリコプターなどは、操作の簡単化が急速に進んでおり、特別な訓練を積むことなく複雑な飛行を行うことができる。

例えば、特許文献１には、ロール軸あるいはピッチ軸回りの完全なターンによるフリップをするための無人機の姿勢の動力学的制御方法が提案されている。この無人機の姿勢の動力学的制御方法では、それぞれ個別に制御される複数のモータで駆動される複数の回転翼を備えた回転翼無人機の姿勢を動的に制御し、無人機がロール軸あるいはピッチ軸の回りを回転できるように予めプログラムされたロールまたはループ型の運動方法を提供する。これにより、無人機が運動の開始時から終了時までの間、高度を失うことなく、さらに最終水平位置で振動することもないため、完全なフリップ操縦を簡単に行うことができる。

特開２０１３−１０４９９号公報

しかしながら、無人飛行物体の操作が簡単化されるのに伴って無人飛行物体を容易に悪用されるおそれがある。このため、悪用されている無人飛行物体を捕獲対象物として捕獲する飛行物体用捕獲装置が求められており、捕獲用の無人飛行物体に飛行物体用捕獲装置を取り付けることにより捕獲対象物を空中で捕獲することができる。例えば、網状に形成された飛行物体用捕獲装置を無人飛行物体に取り付けて、捕獲対象物を網状の飛行物体用捕獲装置に引っ掛けることにより捕獲することができる。
ここで、捕獲対象物を飛行物体用捕獲装置に引っ掛けて捕獲するだけでは、無人飛行物体の振動などに伴って捕獲対象物が飛行物体用捕獲装置から外れて地上に落下するおそれがある。例えば、捕獲対象物に危険物などが積載されている場合には、捕獲対象物の落下により地上にいる人が危険に曝されるおそれがある。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、捕獲対象物を確実に捕獲して回収する飛行物体用捕獲装置を提供することを目的とする。

この発明に係る飛行物体用捕獲装置は、アーム形状を有し、空中を無人で飛行する無人飛行物体に基端部が取り付けられると共に先端部が互いに離間して配置され、無人飛行物体の下方または上方において先端部が互いに近づくように移動可能に設けられた複数のアーム部と、複数のアーム部を移動させる移動部とを備え、複数のアーム部は、先端部が互いに近づくことにより、空中を飛行する捕獲対象物を下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間を形成するものである。

ここで、複数のアーム部の間を捕獲空間に沿って延びるように配置され、複数のアーム部による捕獲対象物の囲みを補助する囲み補助部をさらに有することが好ましい。

また、捕獲空間内に延びるように配置され、捕獲対象物が空中を飛行するためのローターに接触して飛行を阻害するローター接触部をさらに有することができる。

また、捕獲対象物との接触を感知する接触感知部をさらに有し、複数のアーム部は、接触感知部の感知に連動して先端部が互いに近づくように移動することが好ましい。
また、接触感知部は、捕獲空間内に延びるように配置され、捕獲対象物が空中を飛行するためのローターに接触して飛行を阻害することが好ましい。

また、捕獲対象物の位置を測定する対象位置測定部と、対象位置測定部で測定された捕獲対象物の位置に基づいて、捕獲対象物に近づくように無人飛行物体の飛行を制御する飛行制御部とをさらに備えることができる。

この発明によれば、複数のアーム部が移動されて先端部が互いに近づくことにより、空中を飛行する捕獲対象物を下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間を形成するので、捕獲対象物を確実に捕獲して回収する飛行物体用捕獲装置を提供することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る飛行物体用捕獲装置を備えた無人飛行物体の構成を示す図である。 飛行物体用捕獲装置の構成を示し、（ａ）は回動アームの先端部、（ｂ）は回動部の要部を示す図である。 アーム部により捕獲空間が形成された様子を示す図である。 捕獲対象物の大きさに応じて捕獲空間の大きさが調節される様子を示す図である。 実施の形態２に係る飛行物体用捕獲装置の構成を示す図である。 実施の形態３に係る飛行物体用捕獲装置の構成を示す図である。 実施の形態４に係る飛行物体用捕獲装置の構成を示す図である。 実施の形態４のローター接触部の構成を示す図である。 実施の形態５に係る飛行物体用捕獲装置の構成を示し、（ａ）は飛行物体用捕獲装置の斜視図、（ｂ）は回動部の側面図、（ｃ）は飛行物体用捕獲装置の底面図である。 実施の形態５のアーム部が回動された後の様子を示す底面図である。 実施の形態６に係る飛行物体用捕獲装置の構成を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。 実施の形態６のローター接触感知部の要部を示す図である。 実施の形態６のアーム部が回動された後の様子を示す側面図である。 実施の形態７に係る飛行物体用捕獲装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態８に係る飛行物体用捕獲装置の要部を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、この発明の実施の形態１に係る飛行物体用捕獲装置を備えた無人飛行物体の構成を示す。この無人飛行物体は、遠隔操作により空中を無人で飛行する飛行物体本体１と、飛行物体本体１に取り付けられた飛行物体用捕獲装置２とを有する。

飛行物体本体１は、４つのローター３を有し、この４つのローター３を回転させて揚力を得ることにより空中を飛行する、いわゆるドローンである。飛行物体本体１は、遠隔操作に応じて飛行方向および飛行速度などを操作する操作部を有し、この操作部が飛行物体本体１に内蔵されたモータおよびジャイロセンサなどに接続されている。
操作部は、モータを駆動させてローター３を回転させると共に、ジャイロセンサからの情報に基づいて飛行物体本体１の姿勢を制御する。また、４つのローター３は、上下方向に同じ高さ位置で且つ飛行物体本体１を上下方向に延びる中心軸Ｌの周りに均等に配置されている。

飛行物体用捕獲装置２は、４つのアーム部４と、回動部５と、囲み補助部６とを有する。
４つのアーム部４は、それぞれ、アーム形状を有し、飛行物体本体１に基端部７ａが取り付けられると共に先端部７ｂが飛行物体本体１の下方に向かって徐々に外側、すなわち中心軸Ｌから離れる方向に拡がって延びるように配置されている。４つのアーム部４は、中心軸Ｌの周りにほぼ等間隔で配置されており、その先端部７ｂが上下方向に同じ高さ位置に等間隔で互いに離間して配置されている。ここで、アーム部４は、基端部７ａから中間部に延びる固定アーム８と、中間部から先端部７ｂに延びる回動アーム９とを連結して構成されている。
回動アーム９は、飛行物体本体１の下方において先端部７ｂが中心軸Ｌ側に移動するように、すなわち先端部７ｂが互いに近づくように固定アーム８に対して回動可能に取り付けられている。また、回動アーム９の先端部７ｂには、図２（ａ）に示すように、回動アーム９が延びる方向に対して直交して延びる保持部９ａが配置されている。

回動部５は、固定アーム８に取り付けられたアクチュエータ１０と、回動アーム９から内側に突出するように設けられた取付部１１と、アクチュエータ１０から取付部１１に延びるワイヤー１２とを有し、本発明における移動部を構成するものである。
アクチュエータ１０は、ワイヤー１２の一端部が接続され、遠隔操作により駆動されてワイヤー１２の巻き取りを行う。取付部１１には取付孔が形成されており、この取付孔にワイヤー１２の他端部が取り付けられている。

また、回動部５は、図２（ｂ）に示すように、それぞれアーム部４の内部に配置される引張ばね１３と、一対のフックポイント１４ａおよび１４ｂと、ヒンジポイント１５とを有する。
フックポイント１４ａは固定アーム８内に設けられ、フックポイント１４ｂは回動アーム９内に設けられている。
ヒンジポイント１５は、固定アーム８の端部近傍に配置され、固定アーム８に対して回動アーム９を回動可能に連結するものである。

引張ばね１３は、固定アーム８から回動アーム９へ延びるように配置されている。引張ばね１３の両端部は、フック状に形成されており、一端部がフックポイント１４ａに引っ掛けられると共に他端部がフックポイント１４ｂに引っ掛けられている。
これにより、固定アーム８と回動アーム９との間には、フックポイント１４ａおよび１４ｂを介して引張ばね１３の張力が常に作用することになる。ここで、フックポイント１４ａとヒンジポイント１５とを結ぶ直線の延長線より若干外側まで回動アーム９を回動した位置で、固定アーム８の端部が回動アーム９に当接して回動アーム９を停止するように形成されている。このように、回動アーム９を外側に回動すると、引張ばね１３の張力により回動アーム９が下方に延びた状態でロックされる。

囲み補助部６は、互いに対向する固定アーム８の間を線状に延びるように配置され、両端部が固定アーム８に接続されている。

次に、この実施の形態の形態１の動作について説明する。
まず、図１に示すように、回動アーム９が外側に回動されて引張ばね１３の張力により回動アーム９の姿勢がロックされ、固定アーム８に対して回動アーム９が下方に延びるように配置される。
続いて、飛行物体本体１のローター３が回転されて、空中を無人で飛行するドローンなどの捕獲対象物に向かって飛行物体本体１が遠隔操作により空中に飛ばされる。この時、アーム部４は、細長く延びたアーム形状を有するため、例えば網状に形成されたものと比較して空気抵抗が小さく、捕獲対象物に向かって飛行物体本体１を迅速に飛行させることができる。また、４つのアーム部４が、中心軸Ｌの周りに均等配置されているため、飛行物体本体１の重心位置を中心軸Ｌ上に維持することができ、飛行物体本体１を安定して飛行させることができる。

このように、飛行物体本体１を捕獲対象物に向かって飛行させ、捕獲対象物が４つのアーム部４の間に位置したところで、遠隔操作によりアクチュエータ１０を駆動させてワイヤー１２の一端部が巻き取られる。これにより、ワイヤー１２の他端部に接続された取付部１１が上方に引っ張られ、回動アーム９が内側、すなわち中心軸Ｌに近づくように回動される。
ここで、フックポイント１４ｂがフックポイント１４ａとヒンジポイント１５とを結ぶ延長線より外側に位置する時には、引張ばね１３の張力は回動アーム９が回動しないように働いていたのに対し、フックポイント１４ｂがその延長線より内側に位置するまで回動アーム９が回動されると、引張ばね１３の張力は回動アーム９の回動を促進させるように働き、回動アーム９を内側に急速に回動させることができる。

続いて、回動アーム９は、図３に示すように、引張ばね１３の張力と、ヒンジポイント１５にかかる荷重との釣り合いがとれた位置で回動が自動的に停止される。このように、４つのアーム部４は、先端部７ｂを互いに近づけるように回動されることにより、捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間Ｐを形成する。
この時、アーム部４が、捕獲対象物Ｔを下側から支持するため、捕獲空間Ｐ内に捕獲された捕獲対象物Ｔが地上に落下することを抑制することができる。また、アーム部４の先端部７ｂには、回動アーム９が延びる方向に対して直交して延びる保持部９ａが配置されているため、捕獲対象物Ｔを捕獲空間Ｐ内に安定して保持することができる。また、４つのアーム部４の間には囲み補助部６が捕獲空間Ｐに沿って線状に延びるように配置されており、捕獲対象物Ｔが側方から落下することを抑制することができる。さらに、回動アーム９が、捕獲対象物Ｔを外側から中心軸Ｌに近づけるように回動するため、捕獲対象物Ｔを捕獲空間Ｐの中央部近傍に位置させることができ、飛行物体本体１を安定して飛行させることができる。

また、回動アーム９を回動させて捕獲空間Ｐを形成するため、捕獲対象物Ｔの大きさに応じて捕獲空間Ｐの大きさを調節することができる。例えば、図４に示すように、捕獲対象物Ｔが危険物Ｍを積載するなどして大きい場合には、回動アーム９が先端部７ｂに向かって下方に傾斜する姿勢で回動が停止されるため、捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ大きな捕獲空間Ｐを形成することができる。

このようにして、捕獲対象物Ｔを捕獲空間Ｐ内に捕獲すると、捕獲対象物Ｔを捕獲したまま遠隔操作により飛行物体本体１が所定の帰還位置まで飛行して捕獲対象物Ｔが回収される。
本実施の形態によれば、飛行物体本体１に取り付けられた４つのアーム部４が、先端部７ｂを互いに近づけるように回動することにより、捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間Ｐを形成するため、捕獲対象物Ｔが捕獲空間Ｐ内から地上に落下することを防ぎ、捕獲対象物Ｔを確実に捕獲して回収することができる。

実施の形態２
上記の実施の形態１において、回動部５は、回動アーム９が内側に回動する途中で外側に戻るように回動することを防止する戻り防止部を有することが好ましい。
例えば、図５に示すように、４つのアーム部４にそれぞれ戻り防止部２１を配置することができる。戻り防止部２１は、スリットＳが形成されたステーガイド２２と、ステーガイド２２のスリットＳ内に配置されるローラー２３と、ローラー２３と取付部１１とを接続するステー２４とを有する。

ステーガイド２２は、固定アーム８の内側部に沿って延びるように配置され、その中央部を延びるようにスリットＳが形成されている。また、ステーガイド２２には、スリットＳの内側の縁部に複数の溝Ｓａが配列形成されている。この複数の溝Ｓａは、それぞれ、ローラー２３が進入可能な大きさで、飛行物体本体１の中心軸Ｌに向かって下方に傾斜するように形成されている。
ローラー２３は、ステーガイド２２のスリットＳに沿って移動可能に配置されている。
ステー２４は、棒形状を有し、下端部が取付部１１に回転可能に取り付けられると共に上端部がローラー２３に取り付けられている。

捕獲対象物Ｔを捕獲する際には、アクチュエータ１０の駆動により、回動アーム９が内側に回動すると共に取付部１１を介してステー２４を上方に持ち上げる。これにより、ステー２４の上端部に取り付けられたローラー２３がスリットＳ内を上方に移動する。この時、ローラー２３は、スリットＳの外側の縁部に沿ってスムーズに上方に移動される。

続いて、捕獲対象物Ｔの重量、および捕獲対象物Ｔと飛行物体本体１との相対位置の変化などにより、回動アーム９に対して下方に押し戻される負荷が生じると、回動アーム９と共にステー２４が下方に移動する。この時、ステー２４の上端部に取り付けられたローラー２３は、スリットＳの内側の縁部に沿って下方に移動するため、スリットＳの内側の縁部に沿って配列形成された溝Ｓａ内に進入する。これにより、回動アーム９の外側への回動が停止されるため、回動アーム９が外側へ回動して捕獲対象物Ｔが捕獲空間Ｐ内から地上に落下することを確実に防ぐことができる。

本実施の形態によれば、回動アーム９が外側に戻るように回動した時に、戻り防止部２１が回動アーム９の回動を停止するため、捕獲対象物Ｔを捕獲空間Ｐ内に強固に保持することができ、捕獲対象物Ｔをより確実に捕獲して回収することができる。

実施の形態３
実施の形態１および２では、囲み補助部６は、両端部を固定してアーム部４の間を捕獲空間Ｐに沿って延びるように配置されていたが、回動アーム９の回動に応じて囲み補助部６の少なくとも一方の端部を移動させることにより捕獲空間Ｐに沿う位置、すなわち捕獲対象物Ｔの落下を抑制する位置に配置変更することもできる。
例えば、図６に示すように、実施の形態１において、囲み補助部６を除くと共に、４つのアーム部４に換えて４つのアーム部３１を配置し、さらに回動部５に換えて回動部３２を配置することができる。

４つのアーム部３１は、それぞれ、基端部７ａから中間部に延びる固定アーム３３と、中間部から先端部７ｂに延びる回動アーム３４とを有する。回動アーム３４は、ヒンジを介して回動可能に固定アーム３３に連結されている。また、隣り合う回動アーム３４の間を覆うようにネット３５が配置されている。
回動部３２は、アクチュエータ３６と、ワイヤー３７とを有する。アクチュエータ３６は、飛行物体本体１の下部にブラケットを用いて固定されている。アクチュエータ３６は、回転可能に配置されたドラムを有する。ワイヤー３７は、アクチュエータ３６のドラムに一端部が接続されると共に回動アーム３４の先端部７ｂ近傍に他端部が接続されている。

捕獲対象物Ｔを捕獲する際には、アクチュエータ３６の駆動により、ワイヤー３７の一端部が巻き取られ、これに伴って回動アーム３４が内側に回動される。回動アーム３４の回動は、ネット３５が水平とされたところで停止され、４つのアーム部３１の内側に形成された捕獲空間Ｐに捕獲対象物Ｔが捕獲される。

この時、ワイヤー３７は、回動アーム３４が回動される前にはアーム部３１に沿うように配置されていたのに対し、回動アーム３４の回動に伴って他端部が飛行物体本体１の中心軸Ｌに近づくように移動する。そして、回動アーム３４の回動が停止された時には、ワイヤー３７は、アーム部３１の間を捕獲空間Ｐに沿って延びるように配置される。これにより、捕獲対象物Ｔが捕獲空間Ｐの側方から落下することを抑制することができる。すなわち、ワイヤー３７は、回動アーム３４の回動停止後には、囲み補助部として機能することになる。
また、回動アーム３４の間にネット３５を配置することにより、捕獲空間Ｐ内に捕獲された捕獲対象物Ｔを安定して保持することができ、捕獲対象物Ｔの落下を確実に防ぐことができる。

なお、互いに隣り合う固定アーム３３の間、すなわちワイヤー３７が配置されていない固定アーム３３の間には、捕獲空間Ｐに沿って延びる囲み補助部を配置することが好ましい。
本実施の形態によれば、囲み補助部として機能するワイヤー３７が、回動アーム３４の回動前にはアーム部３１に沿うように配置されるため、アーム部３１の間を大きく開放することができ、捕獲対象物Ｔをスムーズに捕獲することができる。また、ワイヤー３７は、回動アーム３４の回動に伴ってアーム部３１の間を捕獲空間Ｐに沿って延びるように配置変更されるため、回動アーム３４の回動後には捕獲空間Ｐから捕獲対象物Ｔが落下することを防ぐことができる。

実施の形態４
上記の実施の形態１〜３において、捕獲対象物Ｔが空中を飛行するためのローターを有する場合には、捕獲空間Ｐ内に延びるように形成されたローター接触部をさらに配置し、ローター接触部を捕獲対象物Ｔのローターに接触させて捕獲対象物Ｔの飛行を阻害することができる。
例えば、図７に示すように、実施の形態１において、囲み補助部６を除くと共に、飛行物体本体１の下部から捕獲空間Ｐ内に長く延びるように形成されたローター接触部４１を新たに配置することができる。ローター接触部４１は、軽量で且つ強靭な強度を有する材料から構成されることが好ましく、例えばアルミおよびチタンなどから構成することができる。

アクチュエータ１０の駆動により、回動アーム９が内側に回動して捕獲対象物Ｔが捕獲空間Ｐ内に捕獲されると、捕獲空間Ｐ内に延びるローター接触部４１が捕獲対象物ＴのローターＲに接触する。ローター接触部４１の接触により、捕獲対象物ＴのローターＲが破損または停止され、捕獲対象物Ｔの飛行を阻害する。
本実施の形態によれば、ローター接触部４１が捕獲対象物ＴのローターＲに接触して捕獲対象物Ｔの飛行を阻害するため、捕獲空間Ｐ内に捕獲した捕獲対象物Ｔが再び飛行して外部に逃げることを抑制することができる。

なお、ローター接触部４１は、伸縮性を有することが好ましい。例えば、ローター接触部４１は、図８に示すように、外筒部４２と、シャフト４３と、ばね４４とを有することができる。外筒部４２は、筒部４５と、筒部４５の一端部を塞ぐエンドプレート４６と、筒部４５の他端部に配置されて貫通孔が形成されたキャップ４７とを有する。シャフト４３は、外筒部４２内を長手方向に沿って移動可能に配置され、先端部がキャップ４７の貫通孔を介して外部に突出するように配置されている。ばね４４は、外筒部４２内においてシャフト４３の基端部とエンドプレート４６との間に配置され、シャフト４３を先端部に向かって付勢している。シャフト４３の先端部が押圧されると、シャフト４３がばね４４を圧縮しつつエンドプレート４６側に移動し、ローター接触部４１の長さが縮められる。
これにより、ローター接触部４１は捕獲対象物Ｔの機体に接触した場合には収縮されるため、回動アーム９の回動を妨げることがなく、捕獲対象物Ｔをスムーズに捕獲することができる。また、ローター接触部４１は、捕獲空間Ｐ内に捕獲された捕獲対象物ＴのローターＲに接触した場合には伸縮されることはなく、ローターＲに確実に接触して捕獲対象物Ｔの飛行を阻害することができる。

実施の形態５
実施の形態１〜４では、４つのアーム部４は、アクチュエータ１０を遠隔操作で駆動することにより回動されたが、捕獲対象物Ｔとの接触を感知する接触感知部をさらに配置することにより、接触感知部の感知に連動して４つのアーム部４を回動させることができる。
例えば、図９（ａ）に示すように、実施の形態１において、４つのアーム部４に換えて４つのアーム部５１を配置すると共に回動部５に換えて回動部５２を配置し、さらに捕獲対象物Ｔとの接触を感知する接触感知部５３を新たに配置することができる。

４つのアーム部５１は、飛行物体本体１の下部から下方に延びる４つの固定アーム５４と、４つの固定アーム５４の間を接続するように配置された４つの回動アーム５５とを有する。回動アーム５５は、台形形状を有し、両端部に対して中央部が上方に位置するように配置されている。また、回動アーム５５の両端部は、回動部５２を介して固定アーム５４に回動可能に接続されている。すなわち、アーム部５１は、基端部７ａが飛行物体本体１の下部に取り付けられると共に先端部７ｂが回動アーム５５の中央部に位置することになる。

回動部５２は、図９（ｂ）に示すように、シャフト５６と、ナット５７ａと、ナット５７ｂと、コイルばね５８とを有する。
シャフト５６は、回動アーム５５を回転可能に支持するもので、円柱形状を有し、固定アーム５４と回動アーム５５を貫通して延びるように配置されている。
ナット５７ａとナット５７ｂは、固定アーム５４と回動アーム５５を挟むように配置され、ナット５７ａが固定アーム５４の外側に配置されると共にナット５７ｂが回動アーム５５の外側に配置されている。ナット５７ｂは、回動アーム５５の位置を固定しつつ回動アーム５５の回動を妨げないように、ダブルナットが用いられている。
コイルばね５８は、固定アーム５４と回動アーム５５との間においてシャフト５６に巻き付くように配置されている。このコイルばね５８の反発力に逆らうように、回動アーム５５は外側へ回動され、固定アーム５４と同一の垂直面内に配置されている。

接触感知部５３は、図９（ｃ）に示すように、互いに対向する２つの回動アーム５５の間を延びて両端部が回動アーム５５に脱落可能に係合されており、これにより回動アーム５５の回動が停止されている。また、接触感知部５３は、回動アーム５５に係合する両端部に対して、飛行物体本体１の中心軸Ｌと交差する中央部が下方に位置するように形成されている。

捕獲対象物Ｔを捕獲する際には、飛行物体本体１が捕獲対象物Ｔに向かって飛行され、接触感知部５３に捕獲対象物Ｔが接触すると、接触感知部５３の係合が回動アーム５５から脱落される。この時、接触感知部５３は、中央部が両端部に対して下方に位置するように形成されており、捕獲対象物Ｔに対して接触感知部５３の中央部を容易に接触させることができる。
接触感知部５３の係合が脱落すると、回動アーム５５は、コイルばね５８の反発力に従って先端部７ｂが互いに近づくように回動され、飛行物体本体１に向かって捕獲対象物Ｔを下側から押し上げる。回動アーム５５が、図１０に示すように、ほぼ水平となるまで回動することにより、捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間Ｐが形成される。

本実施の形態によれば、４つのアーム部５１が、接触感知部５３への捕獲対象物Ｔの接触に連動して回動するため、捕獲対象物Ｔがアーム部５１の間に位置しない時に誤って回動されることを抑制することができ、捕獲対象物Ｔを高精度に捕獲することができる。

実施の形態６
実施の形態５において、接触感知部５３は、捕獲空間Ｐ内に延びるように配置されて捕獲対象物Ｔのローターに接触することにより飛行を阻害するローター接触感知部から構成することもできる。このローター接触感知部が保護対象物Ｔのローターに接触し、これに連動して４つのアーム部が先端部を互いに近づけるように回動される。
例えば、図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、実施の形態１において、４つのアーム部４に換えて４つのアーム部６１を配置すると共に回動部５に換えて回動部６２を配置し、さらに捕獲対象物Ｔとの接触を感知する接触感知部としてローター接触感知部６３を新たに配置することができる。

ローター接触感知部６３は、ホルダー６４と、複数の線状部６５と、ストッパーアーム６６とを有する。
ホルダー６４は、円板形状を有し、飛行物体本体１の下部に固定されている。
ストッパーアーム６６は、図１２に示すように、十字形状を有し、ホルダー６４の上側に配置されている。ストッパーアーム６６は、ホルダー６４の中心軸の周りに回転可能に設けられている。
複数の線状部６５は、捕獲空間Ｐ内に線状に延びるように配置され、捕獲対象物Ｔのローターに巻き付くように接触して捕獲対象物Ｔの飛行を阻害するものである。線状部６５の基端部は、ホルダー６４に形成された貫通孔を介してストッパーアーム６６の４つのアームにそれぞれ固定されている。ここで、ホルダー６４の貫通孔は、ストッパーアーム６６の４つのアームにそれぞれ対応して配置されており、４方向に延びる４つのアームに対してそれぞれ同じ相対位置となるように配置されている。具体的には、ホルダー６４の貫通孔は、中心軸から４つのアームの先端方向に向かって左側部側に配置されている。このため、線状部６５は、ストッパーアーム６６の４つのアームに対して左側部側へそれぞれ延びることになる。なお、線状部６５は、例えば、ワイヤーなどから構成することができる。

回動部６２は、ヒンジ６７と、フック６８とを有し、４つのアーム部６１に対応して配置されている。ヒンジ６７は、一対の板状部材を回転部材で連結したもので、一方の板状部材がホルダー６４に固定されると共に他方の板状部材がアーム部６１の基端部７ａに固定されている。フック６８は、ヒンジ６７の他方の板状部材の上面に配置され、他方の板状部材が一方の板状部材に対して下方に回転しないように、ストッパーアーム６６の先端部に係合されている。
アーム部６１は、Ｕ字状に湾曲するように形成され、基端部７ａがヒンジ６７に固定されると共に先端部７ｂが下方を向くように配置されている。

捕獲対象物Ｔを捕獲する際には、捕獲対象物Ｔの上方を通るように飛行物体本体１を飛行させて複数の線状部６５を捕獲対象物Ｔのローターに巻き付かせる。これにより、飛行物体本体１が線状部６５を介して捕獲対象物Ｔに連結されると共に捕獲対象物Ｔの飛行が停止されるため、捕獲対象物Ｔを簡易的に捕えることができる。
ここで、線状部６５の基端部がストッパーアーム６６に固定されているため、線状部６５が捕獲対象物Ｔのローターに巻き付くことに連動してストッパーアーム６６が引っ張られて、ストッパーアーム６６が中心軸の周りに回転される。この時、図１２に示すように、複数の線状部６５は、ストッパーアーム６６の４つのアームに対して左側部側から接続されているため、４つのアームをそれぞれ同じ方向へ引っ張ることができ、ストッパーアーム６６を左側部側にスムーズに回転させることができる。

ストッパーアーム６６の回転により、ストッパーアーム６６とフック６８との係合が外れて、アーム部６１の自重によりヒンジ６７の他方の板状部材が一方の板状部材に対して下方に回転される。これにより、４つのアーム部６１は、先端部７ｂが互いに近づくように回動し、図１３に示すように、捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間Ｐを形成する。

本実施の形態によれば、捕獲空間Ｐ内に延びるように配置されて捕獲対象物Ｔのローターに接触することにより飛行を阻害するローター接触感知部６３を配置し、ローター接触感知部６３が保護対象物Ｔのローターに接触することに連動して４つのアーム部６１が回動するため、捕獲対象物Ｔを簡易的に捕えた後で捕獲空間Ｐ内に捕獲することができ、捕獲対象物Ｔをより確実に捕獲することができる。

実施の形態７
実施の形態１〜６において、捕獲対象物Ｔの位置を測定することで飛行物体本体１の飛行を自動的に制御することができる。
例えば、図１４に示すように、実施の形態１において、飛行物体用捕獲装置２は、対象位置測定部７１と、飛行制御部７２とをさらに備えることができる。飛行制御部７２は、相対位置演算部７３と、操作修正部７４とを有し、対象位置測定部７１が相対位置演算部７３に接続されると共に相対位置演算部７３が操作修正部７４に接続されている。また、操作修正部７４は、飛行物体本体１の操作部Ｍに接続されている。なお、操作部Ｍは、飛行物体本体１においてローター３を駆動するモータなどに接続されており、飛行物体本体１の飛行方向および飛行速度などを操作するものである。

対象位置測定部７１は、捕獲対象物Ｔの位置を測定するもので、例えばカメラなどから構成することができる。対象位置測定部７１は、例えば飛行物体本体１の下部に取り付けることができ、飛行物体本体１の下方における捕獲対象物Ｔの位置情報が順次取得される。
飛行制御部７２は、対象位置測定部７１で測定された捕獲対象物Ｔの位置情報に基づいて、捕獲対象物Ｔに近づくように飛行物体本体１の飛行を制御するもので、コンピュータなどから構成されている。
相対位置演算部７３は、対象位置測定部７１で測定された捕獲対象物Ｔの位置情報に基づいて、飛行物体本体１と捕獲対象物Ｔとの相対位置を演算する。
操作修正部７４は、相対位置演算部７３で演算された相対位置に基づいて、飛行物体本体１に対する捕獲対象物Ｔの位置のずれ量を算出し、飛行物体本体１と捕獲対象物Ｔとの位置が一致するように操作部Ｍによる飛行物体本体１の操作を修正する。

捕獲対象物Ｔを捕獲する際には、飛行物体本体１の下方を対象位置測定部７１、例えばカメラで撮影しつつ飛行する。対象位置測定部７１で撮影された画像情報は、相対位置演算部７３に順次出力される。相対位置演算部７３は、画像情報から捕獲対象物Ｔを検出し、飛行物体本体１と捕獲対象物Ｔとの相対位置を演算する。そして、相対位置演算部７３は、演算された相対位置情報を操作修正部７４に出力する。
相対位置演算部７３から相対位置情報が入力された操作修正部７４は、飛行物体本体１の中心位置と捕獲対象物Ｔの中心位置との水平面内におけるずれ量を算出する。続いて、操作修正部７４は、ずれ量に基づいて飛行物体本体１の中心位置と捕獲対象物Ｔの中心位置とがほぼ一致するように操作部Ｍを制御する。このようにして、飛行物体本体１の位置が順次調節されることにより飛行物体本体１の中心位置と捕獲対象物Ｔの中心位置とが一致すると、操作修正部７４は、飛行物体本体１が降下するように操作部Ｍを制御する。

そして、４つのアーム部４の内側に捕獲対象物Ｔが位置したところで、遠隔操作によりアクチュエータ１０を駆動させて４つのアーム部４を回動させる。これにより、捕獲空間Ｐが形成され、捕獲空間Ｐ内に捕獲対象物Ｔが捕獲される。
なお、アクチュエータ１０を飛行制御部７２に接続することにより、アクチュエータ１０を自動的に駆動させることもできる。
また、飛行制御部７２を除いて人為的に飛行物体本体１の操作を制御してもよい。すなわち、対象位置測定部７１により得られた画像情報を地上に伝送し、その画像を視認しつつ飛行物体本体１の中心位置と捕獲対象物Ｔの中心位置とがほぼ一致するように飛行物体本体１を人為的に遠隔操作することができる。

本実施の形態によれば、対象位置測定部７１で測定された捕獲対象物Ｔの位置に基づいて、飛行制御部７２が捕獲対象物Ｔに近づくように飛行物体本体１の飛行を制御するため、捕獲対象物Ｔを捕獲空間Ｐ内に容易に捕獲することができる。

実施の形態８
実施の形態７では、対象位置測定部７１により捕獲対象物Ｔの位置のみが測定されたが、捕獲対象物Ｔと飛行物体本体１の両者の位置を測定して飛行物体本体１の飛行を自動的に制御することもできる。
例えば、図１５に示すように、実施の形態７において、対象位置測定部７１に換えて対象位置測定部８１を配置すると共に対象位置測定部８１と飛行制御部７２との間に対象用受信器８２を新たに配置し、さらに本体位置測定部８３と本体用受信器８４を新たに配置することができる。

本体位置測定部８３は、飛行物体本体１の位置を測定するもので、例えばＧＰＳ（グローバルポジショニングシステム）衛星などを用いることができる。
本体用受信器８４は、本体位置測定部８３に無線で接続され、飛行物体本体１の位置情報を本体位置測定部８３から受信するもので、飛行物体本体１に内蔵されている。また、本体用受信器８４は、飛行制御部７２にも接続されており、飛行物体本体１の位置情報を飛行制御部７２に出力する。

対象位置測定部８１は、捕獲対象物Ｔの位置を測定するもので、例えば赤外線を捕獲対象物Ｔに照射して捕獲対象物Ｔの位置を測定する赤外線レーザーなどから構成することができる。対象位置測定部８１は、例えば地上に設置することができ、飛行物体本体１の位置情報（緯度、経度および高度など）が順次取得される。
対象用受信器８２は、対象位置測定部８１に無線で接続され、捕獲対象物Ｔの位置情報を対象位置測定部８１から受信するもので、飛行物体本体１に内蔵されている。また、対象用受信器８２は、飛行制御部７２にも接続されており、捕獲対象物Ｔの位置情報を飛行制御部７２に出力する。

飛行制御部７２は、本体用受信器８４から入力される飛行物体本体１の位置情報と、対象用受信器８２から入力される捕獲対象物Ｔの位置情報とを比較し、飛行物体本体１が捕獲対象物Ｔに向かって進行するように操作部Ｍを制御する。
なお、対象位置測定部８１から得られる捕獲対象物Ｔの位置情報に捕獲対象物Ｔの進行方向と機速情報が含まれる場合には、飛行制御部７２は、捕獲対象物Ｔが所定時間後に到達する到達予測地点を算出し、その到達予測地点に向かって飛行物体本体１が進行するように操作部Ｍを制御することができる。

さらに、実施の形態７と同様に、カメラなどの対象位置測定部７１を飛行物体本体１に搭載している場合には、飛行物体本体１が捕獲対象物Ｔにある程度接近した時に、対象位置測定部７１から得られる画像情報に基づいて飛行物体本体１を捕獲対象物Ｔに対して高精度に位置合わせすることができる。
このようにして、飛行物体本体１を捕獲対象物Ｔに対して位置合わせすることにより、捕獲対象物Ｔを捕獲空間Ｐ内に確実に捕獲することができる。そして、本体位置測定部８３から得られる飛行物体本体１の位置情報に基づいて、飛行物体本体１を所定の帰還位置に自動操縦により帰還させることができる。
本実施の形態によれば、本体位置測定部８３と対象位置測定部８１とにより飛行物体本体１と捕獲対象物Ｔの両者の位置が測定されるため、捕獲対象物Ｔを確実に追跡して捕獲することができる。

なお、上記の実施の形態１〜８では、４つのアーム部は、飛行物体本体１の下方において先端部７ｂが互いに近づくように回動可能に設けられたが、先端部７ｂが互いに近づくことにより捕獲対象物Ｔを下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間Ｐを形成することができればよく、これに限られるものではない。例えば、４つのアーム部は、飛行物体本体１の上方において先端部７ｂが互いに近づくように回動可能に設けることもできる。
また、上記の実施の形態１〜８では、４つのアーム部が配置されたが、複数のアーム部により捕獲空間Ｐを形成することができればよく、４つに限られるものではない。

また、上記の実施の形態１〜８では、飛行物体本体１は、ドローンが用いられたが、空中を無人で飛行するものであればよく、ドローンに限られるものではない。例えば、マルチコプターおよびヘリコプターなどを飛行物体本体１として用いることができる。同様に、飛行物体用捕獲装置２が捕獲する捕獲対象物Ｔは、空中を無人で飛行するものであればよく、例えば、ドローン、マルチコプターおよびヘリコプターなどを捕獲対象物Ｔとして捕獲することができる。

１ 飛行物体本体、２ 飛行物体用捕獲装置、３ ローター、４，３１，５１，６１ アーム部、５，３２，５２，６２ 回動部、６ 囲み補助部、７ａ アーム部の基端部、７ｂ アーム部の先端部、８，３３，５４ 固定アーム、９，３４，５５ 回動アーム、９ａ 保持部、１０，３６ アクチュエータ、１１ 取付部、１２，３７ ワイヤー、１３ 引張ばね、１４ａ，１４ｂ フックポイント、１５ ヒンジポイント、２１ 戻り防止部、２２ ステーガイド、２３ ローラー、２４ ステー、３５ ネット、４１ ローター接触部、４２ 外筒部、４３ シャフト、４４ ばね、４５ 筒部、４６ エンドプレート、４７ キャップ、５３ 接触感知部、５６ シャフト、５７ａ，５７ｂ ナット、５８ コイルばね、６３ ローター接触感知部、６４ ホルダー、６５ 線状部、６６ ストッパーアーム、６７ ヒンジ、６８ フック、７１，８１ 対象位置測定部、７２ 飛行制御部、７３ 相対位置演算部、７４ 操作修正部、８２ 対象用受信器、８３ 本体位置測定部、８４ 本体用受信器、Ｌ 飛行物体本体の中心軸、Ｔ 捕獲対象物、Ｐ 捕獲空間、Ｍ 危険物、Ｓ スリット、Ｓａ 溝、Ｒ ローター、Ｍ 操作部。

Claims (6)

1. アーム形状を有し、空中を無人で飛行する無人飛行物体に基端部が取り付けられると共に先端部が互いに離間して配置され、前記無人飛行物体の下方または上方において前記先端部が互いに近づくように移動可能に設けられた複数のアーム部と、
   前記複数のアーム部を移動させる移動部と
   を備え、
   前記複数のアーム部は、前記先端部が互いに近づくことにより、空中を飛行する捕獲対象物を下側から支持しつつ囲むように捕獲する捕獲空間を形成する飛行物体用捕獲装置。
2. 前記複数のアーム部の間を前記捕獲空間に沿って延びるように配置され、前記複数のアーム部による前記捕獲対象物の囲みを補助する囲み補助部をさらに有する請求項１に記載の飛行物体用捕獲装置。
3. 前記捕獲空間内に延びるように配置され、前記捕獲対象物が空中を飛行するためのローターに接触して飛行を阻害するローター接触部をさらに有する請求項１または２に記載の飛行物体用捕獲装置。
4. 前記捕獲対象物との接触を感知する接触感知部をさらに有し、
   前記複数のアーム部は、前記接触感知部の感知に連動して前記先端部が互いに近づくように移動する請求項１〜３のいずれか一項に記載の飛行物体用捕獲装置。
5. 前記接触感知部は、前記捕獲空間内に延びるように配置され、前記捕獲対象物が空中を飛行するためのローターに接触して飛行を阻害する請求項４に記載の飛行物体用捕獲装置。
6. 前記捕獲対象物の位置を測定する対象位置測定部と、
   前記対象位置測定部で測定された前記捕獲対象物の位置に基づいて、前記捕獲対象物に近づくように前記無人飛行物体の飛行を制御する飛行制御部と
   をさらに備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の飛行物体用捕獲装置。

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