JP2018188031A - パラシュート付き無人航空機の回収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置する場所を最小限とし、３６０°の方向から落下してきた場合でも地上の人や建造物に衝突することなく、また、無人航空機に搭載された機器類が破損する可能性を大きく低減することができるパラシュート付き無人航空機の回収装置を提供することを課題とする。【解決手段】少なくとも一本の支柱を有し、基準面に対して垂直方向を０°とした場合に、軸方向が９０°以下となる角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度）になる捕捉部を含むアームを少なくとも一カ所有しており、パラシュート付き無人航空機が落下してきた場合に、パラシュートと無人航空機を接続する紐の部分が、前記支柱から突出した前記アームに掛止することによって回収されることを特徴とするパラシュート付き無人航空機の回収装置。【選択図】図１

Description

本発明は、パラシュート付き無人航空機を回収するための装置に関する。特に、無人航空機が緊急墜落時に、パラシュートを展開させ、無人航空機自身が落下地点をコントロールできる場合に、設置する場所を最小限とし、回収装置によって人や建造物に衝突する前に優先的にパラシュート無人航空機が回収されることで、どの方向から落下してきた場合でも地上の人や建造物に衝突することなく、確実に無人航空機を回収するための装置に関する。

近年、自立制御技術、飛行制御技術、センサー技術の発展に伴い、複数の回転翼を備える航空機の産業利用が盛んになってきている。このような航空機として、例えばドローンのような無人飛行体や飛行機等が挙げられる。ドローンの代表的な例としては、複数の回転翼を同時にバランスよく回転させることによって飛行し、上昇、下降、前進、後進は回転翼の回転数の増減によって飛行するものがある。

特許文献１が提示する発明は、上述したような無人飛行体の回収方法について開示されている。特許文献１における回収方法は、地上に水平に張ったネットを備え、無人飛行体を前記ネット上で旋回させるステップと、風下方向から高迎角で機体を降下させ、前記ネット上に着陸させるステップを踏むことを特徴としている。しかしながら、特許文献１の発明においては、無人飛行体の３倍以上の幅を有するネットを地上に設置する必要があり、設置場所を広くとる必要があることや、また、地上に設置することから、ネットに回収される前に、無人飛行体が周囲の人や建造物、植物と接触する恐れがある。

垂直に張られたネットによる回収を提示したものとしては特許文献２がある。この発明は無人飛行体を回収するネットを空中に設置しており、且つ、回収された無人飛行体がネットから外れて落下してしまうことを防止することができる回収方法を提供している。特許文献２における回収方法は、無人飛行体の着陸予定地点において、気球による浮遊体と、前記浮遊体と接続するための少なくとも２つの支持体(ポール)と、前記支持体のうちの少なくとも２つの間に張り渡された回収ネットを備えることを特徴としている。しかしながら、特許文献２の発明においては、２つの支持体と、固定ネットが占める地上の占有面積が大きく、依然として設置について多くの場所を必要とする。

水平に張られたロープによる回収を提示したものとしては特許文献３がある。この発明は船舶上に設置された一本の支柱に支持され当該支柱から水平方向に張り出すアームと、２つの支点に架設されるワイヤとを備え、その２つの支点のうち少なくとも一方はアームに設けられ、前記ワイヤが一本の前記支柱上に支持されていることを特徴とする。また、前記支柱は水平回動や傾動が自在となっており、無人航空機のフックが前記ワイヤに引っ掛かることで無人航空機が捕捉される。しかしながら、特許文献３における発明は、無人航空機の前記フックを前記ワイヤに引っ掛けるためには、前記ワイヤに直行する方向に向かって無人航空機を誘導する必要があり、また、船の揺れや風向きによって、絶えず前述の水平回動や傾動の機構を作動させる必要がある。

無人飛行機におけるパラシュート射出装置を提示したものとしては特許文献４がある。この発明は無人飛行機に、パラシュートと、パラシュートを収納する収納部と、前記収納部を覆う蓋と、前記パラシュートの収納時に前記蓋を係止する留め金と、緊急時に前記蓋の係止解除によって前記パラシュートを押し出すためのバネを備えていることを特徴とする。 しかしながら、パラシュートやパラグライダーのような揚力を発生する装置を装備した無人飛行機が緊急時に墜落する場合、展開したパラシュートやパラグライダーの揚力によって落下速度を減少させることはできるものの、依然として落下速度を有した状態で地上に到達し、最終的には何らかに衝突して停止するため、例えば、地上の人や建築物に衝突した場合には、多大な被害を生じ得る。また、広い空き地などを確保して、緊急墜落時はその場所に着陸するように制御する方法も考えられるが、地上に衝突した時の衝撃により、カメラやセンサーなどの高価な機器が破損することも考えられる上、着陸場所に人が立ち入ることができないような手段を講じないと、着陸した無人飛行機を回収する前に盗難にあう恐れも考えられる。

特開２０１０−１７３４０１号公報 特開２００７−２２３４９１号公報 特開２０１３６０１６３号公報 特開２００６−３０６２６４号公報

そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、設置する場所を最小限とし、回収装置によって人や建造物に衝突する前に優先的にパラシュート無人航空機が回収されることで、地上の人や建造物に３６０°どの方向から落下してきた場合でも衝突することなく、また、無人航空機に搭載された機器類が破損する可能性を大きく低減することができるパラシュート付き無人航空機の回収装置を提供することを目的とする。

（１）本発明に係るパラシュート付き無人航空機の回収装置であって、少なくとも一つの支持体と接続しており、地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度になる部分を含むアームを少なくとも一カ所有しており、パラシュート付き無人航空機が落下してきた場合に、パラシュートと無人航空機を接続する紐の部分が、前記支持体から突出した前記アームに掛止することによって回収されることを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、空から落下してくるパラシュート付き無人航空機の、パラシュートと無人航空機を接続する前記紐の部分が、前記支持体から突出した前記アームに掛止することによって、落下速度がゼロとなり回収される。ここで、前記アームが地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度になる部分を含むことで、回収後も掛止している前記紐が滑って落下したりすることを防ぐことができる。また、前記パラシュートと前記無人航空機を接続する前記紐の部分が掛止し、張力が増大することで落下速度を減ずるため、前記無人航空機本体が例えば地上などの固い部分に衝突することが避けられるため、前記無人航空機に搭載された機器類が破損する可能性を大きく低減することができる。

（２）上記(１)のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、前記支持体として、支柱を含んでも良い。

上記(２)の構成によれば、より少ない地上のスペースに効率よくパラシュート付き無人航空機の回収装置を設置することができる。

（３）上記（１）または(２)のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、前記支柱の、空側上面から見下ろした径方向周囲３６０°の範囲において、3等分した各120°の領域の中に、それぞれ少なくとも一ヵ所の前記アームを有しても良い。

上記（３）の構成によれば、前記支柱の周囲３６０°のあらゆる方向から落下してくるパラシュート付き無人航空機をより確実に捕獲することができる。

（４）上記（１）から（３）のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、前記支柱の軸方向において、少なくとも2つの異なる高さにおいて、前記アームを有しても良い。

上記（４）の構成によれば、前記支柱の高さ方向においても、捕獲可能な領域を拡大することができる。また、上記（２）および（３）の構成を具備することで、複数の前記アームが形成する捕獲可能な領域は、前記アームの頂点を含む略円柱状となり、あらゆる角度からパラシュート付き無人航空機が侵入してきても、広い領域で捕獲可能となる。

（５）上記（１）から（４）のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、前記アームの先端が略球状、もしくは前記アームの一部または全部が湾曲していても良い。

上記(５)の構成によれば、落下してくるパラシュート付き無人航空機が回収装置の前記アームに接触した場合に、アームの先端が前記パラシュートに突き刺さることにより破断してしまったり、また、パラシュート付き無人航空機本体の機器を破損してしまうことを防止することができる。

（６） 上記（１）から（５）のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、前記アームが弾性変形を行うように構成されていても良い。

上記(６)の構成によれば、落下してくるパラシュート付き無人航空機が回収装置の前記アームに接触した場合に、前記アームが弾性的にしなることによって、先端がパラシュートを破断してしまったり、また、パラシュート付き無人航空機本体の機器を破損してしまうことを防止することを防ぎ、且つ、回収時のパラシュート付き無人航空機に加わる衝撃を緩和することができる。

（７）上記（１）から（６）のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、回収装置とパラシュート付き無人航空機の間で無線通信を行っても良い。

上記(７)の構成によれば、前記回収装置と、パラシュート付き無人航空機の間で、例えば双方の位置について情報を無線通信することで、パラシュート付き無人航空機がより正確に前記回収装置のある落下地点を認識することができる。また、前記回収装置に風速計などを配備する場合には、落下地点の風向きや風速などを、事前にパラシュート付き無人航空機に送付することができ、より正確に落下地点をコントロールすることができる。

（８）上記(１)から(７)のパラシュート付き無人航空機の回収装置においては、前記支柱が、地上の建造物と接続し、より高い位置に配置されていても良い。

上記(８)の構成によれば、前記支柱が、地上の建造物と接続し、より高い位置に配置されることで、パラシュート付き無人航空機が地上の建造物に人と接触する前に、前記回収装置で回収することができる。また、地上の建造物に接続して固定されているため、地上に前記回収装置を設置する場所を必要とせず、また、容易に高い位置に配置することができる。

本発明によれば、パラシュート付き無人航空機が緊急墜落時に、パラシュートを展開させ、無人航空機自身が落下地点をコントロールできる場合に、設置する場所を最小限とし、回収装置によって人や建造物に衝突する前に優先的にパラシュート無人航空機が回収されることで、３６０°どの方向から落下してきた場合でも地上の人や建造物に衝突することなく、確実にパラシュート付き無人航空機を回収するための装置に関する。

本発明の第１の実施の形態におけるパラシュート付き無人航空機の回収装置の模式図である。 本発明の第１の実施の形態における回収装置を空側上面から見下ろした模式図である。 本発明の第１の実施の形態におけるアーム先端を拡大した模式図である。 パラシュート付き無人航空機において、パラシュートが展開した時の模式図である。 本発明の第２の実施の形態におけるパラシュート付き無人航空機の回収装置の模式図である。 本発明の第３の実施の形態におけるパラシュート付き無人航空機の回収装置の模式図である。 本発明の第４の実施の形態におけるパラシュート付き無人航空機の回収装置の模式図である。 本発明の第５の実施の形態におけるパラシュート付き無人航空機の回収装置の模式図である。 本発明の一実施形態に係る制御系の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。以下に示す実施の形態は、パラシュート付き無人航空機を回収する回収装置に本発明を適用したものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分に図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る回収装置の第１の実施形態を示す模式図である。図２は、本発明の第１の実施の形態における回収装置を空側上面から見下ろした模式図であり、図３は、本発明の第１の実施の形態におけるアーム先端を拡大した模式図である。まず、これら図１ないし図３を参照して、本実施の形態における回収装置の構造について説明する。

図１に示す第１の実施形態における回収装置(１０１)は、支持体（１）として略長尺円柱状の支柱と、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした時に捕捉部（６）の軸方向が９０°以下の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度(図１における角度Ａ)）になる捕捉部（６）を有しているアーム(２)からなる。また、アーム（２）は支持体（１）の側面に接続して設けられており、捕捉部（６）はアーム（２）の一部を構成している。

支持体（１）は、基準面（１３）に対して設置されている。図１では、支持体（１）は支柱であるが、必ずしも支柱である必要はなく、基準面（１３）から立設する等して伸長した形状であればよい。支持体（１）の形状としては、例えば、円柱状、円筒状、円錐状、角錐状、角柱状等の形状が挙げられる。支持体（１）は、回収装置（１０１）の基準面（１３）に接する下端部（１２）と、基準面（１３）から伸長した支持体の先端である上端部（１１）を有している。ここで、支持体（１）は物理的に一体の構造体である必要はなく、複数の部材が組み合わせって構成されていても良い。
回収装置（１０１）の支持体(１)における下端部(１２)は、基準面（１３）に対して設置されている。基準面（１３）への設置の手段としては、例えば、地上に埋設されるか、あるいは、地上の建造物に接続される形で配置される。支持体(１)の下端部(１２)は、本回収装置（１０１）を地上に配置する場合には、その一部が地中に埋設される形態が好ましく、また、地上の建造物の上に配置する場合には、下端部(１２)が溶接や埋設などの方法で建造物と接続される形態が好ましい。
また、支持体(１)における上端部(１１)は、上空の方向を向いている。ここで、上端部（１１）は上空の方向を向く場合には、必ずしも基準面（１３）に対して直角方向で上空を向いている必要はなく、基準面（１３）に対して、９０度以下の方向をもって上空の方向を向いていても良い。

支持体（１）の部材としては、特に部材の種類としては問わないが、パラシュート付き無人航空機が接触した場合においても、接触した際の衝撃によって変形しない程度の剛直性を有していることが好ましい。部材の種類としては、例えば、鉄、ステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属ないし合金、コンクリート、木材等を適用することができる。
ここで、支持体(１)の材質としては、主に鉄などの金属製が好ましく、錆などの発生を防ぐために表面をメッキ処理したり、塗装するなどの方法を用いても良い。
パラシュート付き無人航空機は、重いものになると５０ｋｇ程度にまで及ぶ場合があるため、支持体（１）はその重さに耐えられる材質や、接続方法を選ぶことが好ましい。

図１では、アーム（２）が支持体（１）の軸方向に対して２段となるように配置され、高さ方向においてもアーム（２）を配置する幅を有しており、より広い範囲でパラシュート付き無人航空機を回収することができるが、アーム（２）の配置は当該配置に限られない。ここで、本発明の回収装置（１０１）は支持体（１）の側面に接続した一つ以上のアーム（２）を有している。アーム（２）は、パラシュート付き無人航空機を安定して捕捉して回収することができる捕捉部（６）を有している。
アーム（２）は、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした時に、捕捉部（１３）の軸方向が９０°以下となるような捕捉部（１３）（例えば、地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度になる捕捉部（１３））を備えていれば、特に形状は問わない。アーム（２）の形状としては、回収装置（１０１）を断面視した場合に、直線状、Ｖ字状、Ｗ字状、Ｎ字状等の屈曲板状、Ｃ字状（略１／３円弧状等）、波打ち形状等の湾曲板状、鉤状、楔状、櫛状、馬蹄形状、半円状、弓型状、翼形状、渦巻き形状等の形状を挙げることができる。
又、アーム（２）の形状について、アーム（２）の径方向に沿って断面視した場合に、略中央部に溝を有していてもよく、例えば、円状、直線状、Ｃ字状、湾曲形状、鉤状、楔状、櫛状、馬蹄形状、半円状、弓型状等の形状を挙げることができ、形状は特に限定されない。

捕捉部（６）は、アーム（２）の一部分を構成しており、捕捉部（６）の軸方向が基準面（１３）の垂直方向を０°とした場合に９０°以下の角度（例えば、地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度）となるようにアーム（２）中の一部を構成している部分である。例えば、Ｖ字形状であれば、基準面（１３）に向かって延びている箇所ではなく、基準面（１３）とは逆方向に向かって延びている部分を示す。捕捉部（６）を備えることによって、捕捉したパラシュート付き無人航空機がずり落ちていくことなく、安定的にアーム（２）上に捕捉されることとなる。
基準面（１３）に対して垂直方向と捕捉部（６）の軸方向との間の角度は９０°以下であれば特に構わないが、２０°〜７０°が好ましく、３０°〜６０°であることがより好ましい。好ましい範囲にあることで、パラシュート付き無人航空機の捕捉が容易になるためである。
尚、アーム（２）が円弧状等の弧状やＣ字状で形成されている場合には、アーム（２）の特定位置の接線を軸方向として当該角度を見た際に、いずれかの位置での接線を軸方向として９０°以下となっていればよい。

アーム（２）は、支持体（１）の側面に複数存在していても構わない。アーム（２）を複数存在させる形態として、例えば、支持体（１）の側面に一定間隔を置いて支持体（１）の周方向に複数設けることができる。この場合、等間隔で配置することが好ましく、例えば１８０°毎に２本、１２０度毎に３本、９０度毎に４本等の形態で配置することができる。このように、支持体（１）の周方向に間隔を持って複数配置することにより、パラシュート付無人航空機が回収装置（１０１）に対してどの方向（例えば、３６０°）から向かってきても、回収することが容易になる。各アーム（２）は回転対称性を持って配置されていることが好ましい。また、このように一定間隔で配置した場合に、各アーム（２）間に弧状に板状の部材を設置することや、網状の部材を設置することもできる。これらの部材を配置することで、各アームの間にパラシュート付無人航空機が落下した場合にも、確実に回収することが可能となる。網状の部材を用いる場合には、当該部材は網目状の構造を有しており、素材はパラシュート付き無人航空機の突入に耐えうるものが用いられる。網目は縦糸と横糸からなる四角形あるいは菱形が望ましいが、それに限定されるものではない。さらに、アーム（２）は、支持体（１）の側面の周方向に幅を持って形成されていても良い。

アーム（２）は、支持体（１）の軸方向に向かって複数段になって形成されていても良い。このように支持体（１）の軸方向に向かって２段以上形成することによって、複数の高度のパラシュート付き無人航空機を容易に回収することができる。
アーム（２）の位置は、支持体（１）の中点よりも上空側に配置されていることが好ましい。当該位置に配置されることで、高い高度でパラシュート付き無人航空機を回収でき、パラシュート付き無人航空機が人等に衝突する恐れのある低高度に突入する前に未然に回収することが可能となる。

図２に示されるように、支持体(１)を空側上面から見た径方向周囲３６０°の範囲において、３等分した各１２０°の領域の中に、それぞれ少なくとも一ヵ所の前記アーム (２)を有しているため、支持体 (１)に対していかなる方向からパラシュート付き無人航空機が接近してきても、そのアーム (２)に、紐(４)が掛止することで回収することができる。また、アーム (２)が支柱の軸方向に２段以上配置される場合には、それぞれの段における前記径方向３６０°の配置を異なるようにすることで、よりパラシュート(３)の紐(４)が掛止しやすくなり、回収しやすくなる。

アーム(２)について、部材の種類としては、例えば、鉄、ステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属製ないし合金製、コンクリート、木材、ゴム等の弾性変形可能な部材等を適用することができる。
支持体(１)と同様の防錆処理を行うことが好ましい。アーム (２)が弾性変形する場合には、アーム (２)と支持体(１)の接続部に、部分的にゴムなどの弾性変形を行う部材を配置しても良く、また、アーム (２)全体を弾性変形可能な部材で構成しても良い。
パラシュート付き無人航空機は、重いものになると５０ｋｇ程度にまで及ぶ場合があるため、アーム（２）はその重さに耐えられる材質や、接続方法を選ぶことが好ましい。

アーム（２）は、物理的に一体の構造体である必要はなく、複数の部材が組み合わせって構成されていても良い。

図３は、アーム(２)における先端(２１)の拡大図である。図３において、アーム (２)の先端（２１）が略半球状になっている。
アーム（２）の先端（２１）の形状は特に問わず、略半球状、平面形状等でよいが、球面を有することで、突入してきたパラシュート付き無人航空機が傷つくことを効果的に防止することができ、傷なく回収することが容易となる。即ち、図３のようにすることで、落下してくるパラシュート付き無人航空機が回収装置（１０１）の前記アーム（２）に接触した場合に、アーム（２）の先端（２１）がバラシュートに突き刺さることにより破断してしまったり、また、パラシュート付き無人航空機本体の機器を破損してしまうことを防止することができる。

本回収装置では、パラシュート付き無人航空機を、地上の人や建造物に衝突せずに回収するため、特にアーム (２)は、地上の人や建造物よりも高い場所に位置することが好ましく、具体的には、建造物が一般住宅やビルの場合には、その屋根や屋上よりも高い位置が好ましく、また建造物が電信柱であれば、その電信柱や架設されたケーブルよりも高い位置が好ましい。特に周囲の建造物において、高い場所に位置する建造物が電信柱である場合には、電信柱を空に向かって軸方向に延長し、その部分を本発明における支持体 (１)として使用しても良い。

本回収装置（１０１）においては、アーム（２）を着脱可能にしても構わない。この場合には、アーム（２）はアーム（２）の先端（２１）を一端とした場合の他端部に着脱部位を備えることとなる。取り付け機構としては、支持体（１）に巻きつけるためのカバー部を備えさせたり、ネジ等の係止機構によって取り付けるための螺旋溝を有する突起体を備えさせるといった着脱部位を備えることによって、支持体（１）に取り付けることが可能となる。
アーム（２）が着脱部位を備える場合には、支持体（１）には既存の構造物や自然物を利用することができる。具体的には、電柱、鉄柱、木、建造物の側壁、電波塔、避雷針等を利用して、これらに取り付け可能なアーム（２）を固定して回収装置（１０１）とすることができる。

図４は、パラシュート付き無人航空機の、パラシュートが展開した時の模式図である。
図４において、無人航空機(５)は、複数の紐(４)を介してパラシュート(３)と接続されている。パラシュート(３)と紐(４)は無人航空機(５)の通常飛行時においてはその本体内に収納されているが、無人航空機(５)が緊急時に墜落が避けられない状態になった場合、無人航空機(５)に装備される図示されない診断ユニットが墜落を判断し、無人航空機(５)からパラシュート(３)を外部に放出する。放出されたパラシュート(３)は墜落する空気の抵抗を受けて展開し、揚力を発生させて、無人航空機(５)が落下する際のスピードを低減させる。この時、紐(４)には一定の張力が発生する。

＜第２実施形態＞
図５は本発明における回収装置の第２の実施形態を示したものである。図５は、本発明の第２実施形態における回収装置の形状を示す断面図である。以下、この図５を参照して、本実施形態における回収装置について説明する。なお、本実施形態における回収装置は、上述した第１実施形態における回収装置のアーム（２）を直線状のものに代えて、図５に示すアーム（２）を具備したものである。

図５において、回収装置（２０１）を断面視した場合に、本発明の回収装置(２０１)におけるアーム (２)は円弧を描くように湾曲している。図５におけるアーム (２)は、支持体(１)と接続する部分において、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした場合に９０°以上の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以上の角度）になっているが、アーム(２)の支持体(１)の接続する部分から先端に向かうと共に円弧を描くように湾曲し、前記角度が９０°以下になる捕捉部（６）を部分的に含んでいる。また、アーム（２）は、支持体（１）の側面に、支持体（１）の周方向に１８０°毎に２本のアームが設けられている。さらに、アーム（２）の先端（２１）は、支持体（１）に対して径方向内側を向いており、支持体（１）に対して径方向外側を向いていない。
図５のようにすることで、落下してくるパラシュート付き無人航空機が回収装置（２０１）の前記アーム（２）に接触した場合に、アーム（２）の先端がバラシュートに突き刺さることにより破断してしまったり、また、パラシュート付き無人航空機本体の機器を破損してしまうことを防止することができる。

＜第３実施形態＞
図６は本発明における回収装置の第３の実施形態を示したものである。図６は、本発明の第３実施形態における回収装置の形状を示す断面図である。以下、この図６を参照して、本実施形態における回収装置について説明する。なお、本実施形態における回収装置は、上述した第１実施形態における回収装置のアーム（２）を直線状のものに代えて、図６に示すアーム（２）を具備したものである。

図６において、回収装置（３０１）を断面視した場合に、本発明の回収装置(３０１)におけるアーム (２)はＮ字状の屈曲形状をしている。本発明回収装置(３０１)におけるアーム (２)は、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした場合に９０°以下の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度）になる部位と、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした場合に９０°以上の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以上の角度）になる部位を共に含み、途中で２回折れ曲がった形態となっている。アーム（２）の先端（２１）の形状は略半球状を有している。
図６のように９０°以上となる部位が存在していても、９０°以下となる部位を含むことで、その角度が変化する部分にて、パラシュート付き無人航空機の紐(４)がアーム (２)に掛止することができ、落下速度がゼロとなり回収される。

＜第４実施形態＞
図７は本発明における回収装置の第４の実施形態を示したものである。図７は、本発明の第４実施形態における回収装置の形状を示す断面図である。以下、この図７を参照して、本実施形態における回収装置について説明する。なお、本実施形態における回収装置は、上述した第１実施形態における回収装置のアーム（２）を直線状のものに代えて、図７に示すアーム（２）を具備したものである。

本発明の第１の実施形態との相違点は、回収装置（４０１）を断面視した場合に、本発明回収装置(４０１)におけるアーム (２)が、途中で１回のみ折れ曲がったＶ字状の屈曲形状をしている。支持体（１）とアーム（２）との接続部は、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした場合に９０°以上の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以上の角度）になるように接続されている。しかし、途中で１回のみ折れ曲がった形態となっており、依然として基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした場合に９０°以下の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以下の角度）になる捕捉部（６）を含む。
図７のように９０°以上となる部位が存在していても、第３の実施形態と同様に９０°以下となる部位を含むことで、その角度が変化する部分にて、パラシュート付き無人航空機の紐(４)がアーム(２)に掛止することができ、落下速度がゼロとなり回収される。

＜第５実施形態＞
図８は本発明における回収装置の第５の実施形態を示したものである。図８は、本発明の第５実施形態における回収装置の形状を示す断面図である。以下、この図８を参照して、本実施形態における回収装置について説明する。なお、本実施形態における回収装置は、上述した第１実施形態における回収装置のアーム（２）を直線状のものに代えて、図８に示すアーム（２）を具備したものである。

本発明の第１の実施形態との相違点は、回収装置（５０１）を断面視した場合に、本発明回収装置(５０１)におけるアーム (２)は、櫛状の形状をしている。支持体（１）とアーム（２）との接続部は、基準面（１３）に対して垂直方向を０°とした場合に９０°以上の角度（地球の引力と逆の方向に対して９０°以上の角度）になるように接続されているが、アーム (２)上において、９０°以下の角度になるような突出部(２２)がさらに接続されている。
図８のように９０°以上となる部位が存在していても、第３の実施形態と同様に９０°以下となる部位を含むことで、その角度が変化する部分にて、パラシュート付き無人航空機の紐(４)がアーム (２)に掛止することができ、落下速度がゼロとなり回収される。

次に本発明に係るパラシュート付き無人航空機の回収装置の動作について説明する。パラシュート付き無人航空機が、物流や空撮などの産業用途で空中を飛行する場合、高度としては１００ｍ以上に達する。パラシュート付き無人航空機が墜落する要因はいくつかあるが、例えば、バッテリー切れ、モーターや飛行制御装置のメカトラブル、通信ロスト、突風、鳥などとの衝突などが挙げられる。飛行中に様々な原因で墜落が避けられない状況になると、まずパラシュート付き無人航空機に搭載された各種センサーにて異常を検知し、診断ユニットにおいて総合的に墜落を判断する。

診断ユニットが墜落を判断すると、パラシュート付き無人航空機に搭載されたパラシュートの射出装置により素早くパラシュートが放出され、パラシュートが展開し揚力を発生することで、落下速度が減少する。また、診断ユニットにおいては、パラシュートを射出するタイミングと同時に、現在のパラシュート付き無人航空機の位置、落下スピード、風向き、最短の時間で到達できるパラシュート付き無人航空機の回収装置の位置を計算し、算出された前記回収装置に向かうようにパラシュート付き無人航空機の落下操舵を開始する。

一方、パラシュート付き無人航空機の回収装置は、前記無人航空機が飛行を予定するエリアにおいて、一定の距離を保って複数本設置されており、特に、無人航空機の飛行高度をＨとすると、回収装置間の距離は５Ｈ以下となるように複数本配置されている。この前記回収装置の配置間隔は、前記無人航空機が墜落する際の、無人航空機の重量、高度、落下速度、風向きなどが、想定される最悪の条件となった場合でも、必ず前記エリア内のどこかの前記回収装置に到達できるに十分な間隔であればよい。

また、パラシュート付き無人航空機と前記回収装置が無線通信により情報授受を行う形態がより好ましく、より正確に落下地点をコントロールすることができる。例えばパラシュート付き無人航空機の周囲の風向きを確認しようとした場合、前記無人航空機においても各種センサーを具備することで検知は可能であるが、その検知距離には限界があり、本発明の回収装置において、前述の回収装置間の距離は、飛行高度が１００ｍの場合において最大で５００ｍとなるが、前記無人航空機に搭載される各種センサーだけでは５００ｍ先の風向きを検知することは難しい。それに対して５００ｍ間隔で設置された前記回収装置が風向きや風速を測定し、前記無人航空機に情報を送付すれば、前記無人航空機の周囲の風向き等が、広い範囲で把握することができる。加えて、前記無人航空機と前記回収装置のお互いの位置情報もやり取りした場合、万が一ＧＰＳ(全地球測位システム)が機能しない状況になった場合においても、正確に双方の位置関係を把握することができる。

回収装置の周囲状況の情報送信は、回収装置に各種センサーを搭載して、各種センサーで検出した情報を送信して行うことができる。具体的には、回収装置に各種センサーとして、風向風速センサー、風力センサー、３次元位置情報を検出するＧＰＳ（全世界測位システム）、カメラ、方位角を検出する地磁気センサー、画像センサーを搭載することができる。

図９で示される回収装置の情報発信装置６０１は、各情報を制御する制御部（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータ）６０２と、電力供給源６０３と、風情報検出部６０４と、周辺状況検出部６０５と、画像解析部６０６と、報知部６０７、位置検出部６０８と、情報発信部６０９とを備えている。

制御部６０２は、風情報検出部６０４、周辺状況検出部６０５から得られた情報を基に、落下地点として選定されるべきかを判定し、情報発信部６０９へ判定結果を送信する。ここで、風情報検出部６０４又は周辺状況検出部６０５のいずれかの情報のみで判定しても構わないし、両方の情報から総合して判定しても構わない。
判定結果の情報発信部への送信としては、落下地点として選定されるべきかの可否を判定する結果を送信する手法や、判定結果を数値化して情報発信部へ数値結果を送信することにより他の地点の回収装置から得た同数値と比較して落下させるべき回収装置の優先順位を決定させる情報を送信する手法が挙げられる。

電力供給源６０３は、風情報検出部６０４と、周辺状況検出部６０５と、画像解析部６０６と、位置検出部６０７と、報知部６０８及び情報発信部６０９に電力を供給する。電力供給源６０３として、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。

風情報検出部６０４は、回収装置の周辺の風向き、風速、風力、風温度等の風情報を検出する。風情報検出部６０４は、風向き、風速を検出する風向風速センサー、風向センサー、風速センサー、風力を検出する風力センサー、風温度を検出する風温度センサーのうち少なくとも１つである。

周辺状況検出部６０５は、回収装置の周辺状況を検出して、周辺の障害物や人の有無等を検出する。カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、及びサブミリ波レーダーの少なくとも一つである。

画像解析部６０６は、周辺状況検出部６０５により検出された情報を基にパラシュート付き無人航空機を着地させるべき位置における人の有無を判別する。報知部６０７は、画像解析部６０６により人の存在が確認された場合に警告音を発する。なお、画像解析部６０６はハードウェアにより構成してもよいし、ソフトウェアにより機能的に実現してもよい。

位置検出部６０８は回収装置の位置情報を検出する。位置検出部６０８は、回収装置の３次元位置情報を検出するＧＰＳ（全世界測位システム）、カメラ、回収装置の方位角を検出する地磁気センサ、および回収装置のアーム（２）の高度を検出する高度検出部のうち少なくとも１つである。なお、上記高度検出部は、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、およびサブミリ波レーダーのうち少なくとも１つである。

情報発信部６０９は、制御部の判定結果として検出した情報を受信し、情報発信部からパラシュート付き無人航空機へ情報を発信する。情報の発信としては、特に限定されないが、無線であり、例えば、電波、電磁波等で情報を発信することができる。

また、本実施形態では、周辺状況検出部６０５による情報によって、回収装置の周辺の状況を認識することができる。これにより、パラシュート付き無人航空機を着地させるべき位置か否かの判別を行うことが可能となる。また、周辺の状況に応じてパラシュート付き無人航空機に対して目標地点を変更させることもできる。

また、本実施形態では、画像解析部６０６により人の有無が判別されるので、パラシュート付き無人航空機が人等に衝突することをより容易に回避することができる。そして、万一、パラシュート付き無人航空機が回収装置の周辺に大勢の人の居る場所に着地せざるを得ない場合であっても、報知部６０７により警告音が発せられるので、人をその場所から退避させることができる。これによって、パラシュート付き無人航空機が人に衝突することをより確実に回避することができる。

また、本実施形態では、位置検出部６０８による回収装置の位置情報に基づきパラシュート付き無人航空機が着陸すべき位置を容易に認識することができる。
さらに、本実施形態では、位置検出部６０８により検出された位置情報を基にパラシュート付き無人航空機の落下地点が決定されるので、当該パラシュート付き無人航空機を落下地点まで誘導し易くなる。

ここで、図９で示される回収装置の情報発信装置６０１は、各情報を制御する制御部（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータ）６０２と、風情報検出部６０４と、周辺状況検出部６０５と、画像解析部６０６と、報知部６０７、位置検出部６０８と、情報発信部６０９とを備えている具体例を示したが、これらのうちいずれか一つのみを有する装置としても構わないし、適宜２つ以上を組み合わせて装置として搭載しても構わない。
情報発信装置６０１は、支持体（１）又はアーム（２）に、搭載又は取り付けることによって、機能させることができる。

前記無人航空機の落下操舵を行う方法の具体例としては、前記無人航空機(５)に図示されないプロペラにより推進力を発生させて所望の方角へ進む方法や、パラフォイルを展開して、揚力をコントロールし、推進力を発生させて所望の方向へ進む方法が挙げられる。

パラシュートを展開した無人航空機は、落下速度、風速、風向きなどを考慮した上、算出された前記回収装置に向かって方角や、高度をコントロールしながら接近する。この時、最終的には、パラシュート付き無人航空機が、回収装置のアームが存在するエリアに侵入し、その際に紐がアームに掛止することにより、落下速度がゼロとなり回収される。

この時、パラシュートやパラフォイルにおいても、基本的に落下を停止させることはできないため、前記回収装置のアーム（２）が存在するエリアに高度を合わせるために、墜落開始場所から前記回収装置へは必ずしも直線的に向かうだけではなく、例えば蛇行して高度を合わせる方法や、前記回収装置の真上の位置まで到達したら、そこから螺旋状に旋回して高度を下げていく方法なども挙げられる。

以上の実施形態においては、前記回収装置の設置場所を地上や建造物の上としたが、例えば海上、船舶上などに設置しても良い。

以上、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ パラシュート付き無人航空機の回収装置
１ 支柱
２ アーム
３ パラシュート
４ 紐
５ 無人航空機
６ 捕捉部
１１ 上端部
１２ 下端部
１３ 基準面
２１ 先端
２２ 突出部
６０１ 情報発信装置
６０２ 制御部
６０３ 電力供給源
６０４ 風情報検出部
６０５ 周辺状況検出部
６０６ 画像解析部
６０７ 報知部
６０８ 位置検出部
６０９ 情報発信部

Claims (8)

1. 基準面に設置され、前記基準面から伸長する支持体と、
   基準面に対して垂直方向を０°とした場合に、軸方向が９０°以下の角度になる捕捉部を備えた、少なくとも一つの前記支持体と接続している一つ以上のアームを有しており、
   前記支持体又は前記アームにパラシュート付き無人航空機が接触した場合に、パラシュートと無人航空機を接続する紐の部分が、前記アームに掛止することによって回収されることを特徴とするパラシュート付き無人航空機の回収装置。
2. 前記支持体が、支柱部を有していることを特徴とする請求項１に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
3. 前記支柱部の、空側上面から見下ろした径方向周囲３６０°の範囲において、３等分した各１２０°の領域の中に、それぞれ少なくとも一ヵ所の前記アームを有していることを特徴とする請求項１または２に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
4. 前記支柱部の軸方向において、少なくとも2つの異なる高さにおいて、前記アームを有していることを特徴とする請求項２〜３の何れか一項に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
5. 前記アームの先端が略半球状、もしくは前記アームの一部もしくは全部が湾曲していることを特徴とする。請求項１〜４の何れか一項に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
6. 前記アームが弾性変形を行うように構成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
7. 墜落開始前、もしくは墜落中の前記パラシュート付き無人航空機と無線通信を行う通信体を前記支持体又はアームに備えることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
8. 前記支持体が支柱であり、前記支柱が、地上の建造物と接続し、建造物の最上部より高い位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のパラシュート付き無人航空機の回収装置。
   
   

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