JP2019196142A - 衝撃緩衝装置、および、衝撃緩衝装置を備えた飛行体 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりも、パラシュート等の射出および展開を容易かつ精度よくすることが可能な、パラシュート等の展開装置、および、この展開装置を備えた飛行体を提供する。【解決手段】展開装置９０は、アクチュエータ８８とパラシュートまたはパラグライダー８６とを備えている。アクチュエータ８８は、点火薬を収容するカップ状のケース８５を有するガス発生器８４と、凹部８２および当該凹部８２と一体的に形成されたピストンヘッド８３を有するピストン８１と、ピストン８１を収容し当該ピストン８１の推進方向を規制する有底筒状のハウジング８０とを備えている。パラシュートまたはパラグライダー８６は、ピストンヘッド８３上に配置された状態で飛行体１００または飛行体１００に付設された装置に紐状部材によって連結されかつ収納されている。ハウジング８０の内壁とピストンヘッド８３の外周部との間には、連通部５１が形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、パラシュート、パラグライダーまたはエアバッグなどを備えた衝撃緩衝装置、および、この衝撃緩衝装置を備えた飛行体に関する。

近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、例えばドローンと呼ばれる複数の回転翼を備えた飛行体の産業上における利用が加速しつつある。ドローンは、例えば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、上昇および下降は回転翼の回転数の増減によって行い、前進および後進は回転翼の回転数の増減を介して機体を傾けることによって成し得る。このような飛行体は今後世界的に拡大することが見込まれている。

一方で、上記のような飛行体の落下事故のリスクが危険視されており、飛行体の普及の妨げとなっている。こうした落下事故のリスクを低減するために、安全装置としてパラシュートまたはパラグライダーの展開装置およびエアバッグ装置などが製品化されつつある。例えば、特許文献１には、火薬の推進力を利用して、筒内でピストン部を動作させ、このピストン部の動作によってパラシュートを開口部から外部へ射出し、開傘させる飛行体用のパラシュート展開装置が開示されている。

欧州特許出願公開第３０５０８０５号明細書

しかしながら、上記特許文献をはじめとする従来技術においては、カメラまたはレーダーなどを装備して、有事の際にパラシュートなどをいつでも展開できるように、まだ遠距離にある場合であっても、建物などとの距離を常時監視しておく必要があった。したがって、上記特許文献の技術では、飛行体に取り付ける装置が比較的多くなってしまうだけでなく、取り付けた装置のうち少なくともカメラまたはレーダーを常時使用することになる。すなわち、上記特許文献をはじめとする従来技術においては、構造が複雑になって比較的コスト高になってしまっていた。

そこで、本発明は、従来よりも、飛行体に取り付ける装置が少ないにもかかわらず、有事に至るまで効率よく作動させることが可能な衝撃緩衝装置、および、この衝撃緩衝装置を備えた飛行体を提供することを目的とする。

（１） 本発明は、飛行体に搭載され、外部対象物との衝突の衝撃を緩衝する衝撃緩衝部を備えた衝撃緩衝装置であって、所定の領域における地形および建物の位置情報を含む３Ｄマップデータを記憶している記憶部と、前記飛行体の位置を検出し、前記飛行体の位置情報を生成する位置検出センサと、前記飛行体の飛行中の異常状態を検知する異常検知部と、前記異常検知部が前記飛行体の異常状態を検知した際、前記３Ｄマップデータにおける前記地形および建物の位置情報と、前記位置検出センサで生成した前記飛行体の位置情報とに基づいて、前記地形および建物と前記飛行体との衝突タイミング、または、前記飛行体の着地タイミングを予測する予測部と、前記予測部が前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングを予測した場合、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングの前に前記衝撃緩衝部が作動するように、前記衝撃緩衝部の作動タイミングを制御する作動タイミング部と、を備えていることを特徴とする。

上記（１）の構成によれば、衝突タイミングまたは着地タイミングを予測して、衝突タイミングまたは着地タイミングの直前に、精度よく各装置を作動させることができる。たとえば、本発明の衝撃緩衝装置が取り付けられた飛行体が、目的の場所の近傍にたどり着いたことを予測して、目的の場所の近傍において装置を作動させることができる。その結果として、従来よりも、飛行体に取り付ける装置が少ないにもかかわらず、衝突などに至るまで、効率よく作動させることが可能な衝撃緩衝装置を提供することができる。したがって、本発明の衝撃緩衝装置を飛行体に取り付けた場合、飛行体の落下時において、適切なタイミングで障害物および搭載物、特に歩行者を保護することができる。

（２） 上記（１）の衝撃緩衝装置において、前記予測部は、前記３Ｄマップデータにおける前記地形および建物の位置情報と、前記位置検出センサで生成した前記飛行体の位置情報から、前記地形および建物と前記飛行体との距離を演算するとともに、前記演算で得た前記距離が所定範囲内である場合に前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングを予測することが好ましい。

上記（２）の構成によれば、３Ｄマップデータにおける地形および建物の位置情報と、現在の飛行体の位置情報から、地形および建物と飛行体との距離を演算できる。そして、予測部によって、演算で得た距離が所定範囲内である場合に衝突タイミングまたは着地タイミングを予測されるが、この予測がされるまで、作動タイミング部は作動しない。すなわち、衝撃緩衝装置を、適切なタイミングが予測された際に、適切なタイミングで起動することができる。

（３） 上記（１）または（２）の衝撃緩衝装置において、前記予測部は、所定時間毎に前記位置検出センサで生成した前記飛行体の位置情報に基づいて、前記飛行体の移動方向および速度を演算し、前記演算して得た前記飛行体の移動方向および速度の情報と、前記３Ｄマップデータにおける前記地形および建物の位置情報とに基づいて、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングを予測することが好ましい。

上記（３）の構成によれば、より精度よく衝突タイミングまたは着地タイミングを予測することができる。

（４） 上記（１）〜（３）の衝撃緩衝装置において、前記位置検出センサによって検出され生成される前記位置情報には、高度の情報が含まれており、前記予測部は、前記飛行体の離陸前において、前記３Ｄマップデータにおける高度の情報と、前記位置検出センサで得られる高度の情報とを一致させる補正を行うことが好ましい。

上記（４）の構成によれば、３Ｄマップデータにおける高度の情報と、位置検出センサで得られる高度の情報とについて、ゼロ点補正することにより、予測部による予測精度を向上することができる。

（５） 上記（１）〜（４）の衝撃緩衝装置において、前記衝撃緩衝部がパラグライダーであって、前記パラグライダーの展開装置には、前記パラグライダーに連結されたブレークコードを引っ張ることによって、前記衝撃緩衝装置が取り付けられた前記飛行体の落下速度を制御可能なブレークコード引張装置が設けられており、前記作動タイミング部は、前記パラグライダーの展開装置および前記ブレークコード引張装置の作動タイミングを制御するものであることが好ましい。

上記（５）の構成によれば、作動タイミング部により、パラグライダーの展開タイミングの制御だけでなく、パラグライダーのブレークコードの作動タイミングの制御もできる。その結果として、本発明の衝撃緩衝装置を取り付けた飛行体においては、作動タイミング部によって飛行体の落下速度を抑えるタイミングを制御することができる。

（６） 別の観点として、上記（２）の衝撃緩衝装置において、前記衝撃緩衝部がパラグライダーであって、前記パラグライダーの展開装置には、前記パラグライダーに連結されたブレークコードを引っ張ることによって、前記衝撃緩衝装置が取り付けられた前記飛行体の落下速度を制御可能なブレークコード引張装置が設けられており、前記作動タイミング部は、前記パラグライダーの展開装置および前記ブレークコード引張装置の作動タイミングを制御するものであり、前記所定範囲が２０ｍ以内であってもよい。

上記（６）の構成によれば、上記（５）の構成の場合と同様の効果を奏するだけでなく、衝突または着地まで２０ｍ以内になったところで、作動タイミングを制御することで、精度よく各装置を作動させることができる。たとえば、建物または地面まで近いところで各装置を作動させた場合において、３Ｄマップデータにない木々、自動車などの障害物、人などの動物、との衝突があってもその衝突をさらに緩衝することができる。

（７） 上記（５）または（６）の衝撃緩衝装置において、前記作動タイミング部は、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングの所定時間前に前記ブレークコード引張装置が作動するように、前記作動タイミングを制御することが好ましい。

上記（７）の構成によれば、衝突タイミングまたは着地タイミングの所定時間前になったところで、ブレークコード装置の作動タイミングを制御することで、飛行体の落下速度を衝突などの直前において減少させたり、飛行体を軟着陸させたりすることができる。

（８） 他の観点として、上記（２）の衝撃緩衝装置においては、前記位置検出センサが超音波センサであり、前記所定範囲が６ｍ以内であってもよい。

上記（８）の構成によれば、超音波センサによって衝突または着地まで６ｍ以内になったことを感知したところで、作動タイミングを制御することで、衝突タイミングまたは着地タイミングの直前に、精度よく各装置を作動させることができる。たとえば、本発明の衝撃緩衝装置が取り付けられた飛行体が、目的の場所の近傍にたどり着いたことを超音波センサによって感知して、目的の場所の近傍になってから各装置を作動させることができる。

（９） 上記（１）〜（８）の衝撃緩衝装置において、前記衝撃緩衝部がエアバッグであり、前記作動タイミング部は、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングに合わせて前記エアバッグの展開が完了するように、前記作動タイミングを制御することが好ましい。

上記（９）の構成によれば、予測部の予測した衝突タイミングまたは着地タイミングに合わせてエアバッグの展開が完了するので、エアバッグの効果を最大限に発揮できる。

（１０） 上記（１）の展開装置において、前記衝撃緩衝部が、パラシュート、パラグライダー、またはエアバッグであることが好ましい。

上記（１０）の衝撃緩衝装置において、衝撃緩衝部は様々なものが考えられるが、本発明の衝撃緩衝装置は、その中でもパラシュート、パラグライダー、またはエアバッグを使用することに適した装置である。

（１１） 本発明に係る飛行体は、機体と、前記機体に結合されている上記（１）〜（１０）に記載の衝撃緩衝装置と、前記機体に結合され、前記機体を推進させる１つ以上の推進機構と、を備えていることを特徴とする。

上記（１１）の構成によれば、上記（１）〜（１０）の衝撃緩衝装置の作用効果を奏することができる飛行体を提供できる。

本発明の第１実施形態に係るパラシュートまたはパラグライダーの展開装置が適用される飛行体の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るパラシュートまたはパラグライダーの展開装置を示す断面図である。 図２の展開装置に設けられている展開装置の機能的構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態に係るパラグライダーの展開装置が適用される飛行体の一例を示す図である。 図４の展開装置に設けられている展開装置の機能的構成を示すブロック図である。 展開装置とエアバッグ装置とを備えた飛行体の一例を示す図である。 展開装置とエアバッグ装置とを備えた飛行体の他例を示す図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係るパラシュート（衝撃緩衝部の一例）またはパラグライダー（衝撃緩衝部の一例）の展開装置（衝撃緩衝装置の一例）が適用される飛行体について、図面を参照しながら説明する。

図１は、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０が適用される飛行体の一例を示す図である。図１に示すように、飛行体１００は、機体１と、機体１に結合され、当該機体１を推進させる１つ以上の推進機構（例えばプロペラ等）２と、機体１の下部に設けられた複数の脚部３と、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０と、を備えている。パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０は、機体１上に設けられている。

なお、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０の一例を示す図２においては、パラシュートを展開させる展開装置を一例に挙げて説明する。

図２に示すように、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０は、アクチュエータ８８とパラシュートまたはパラグライダー８６とを備えている。アクチュエータ８８は、点火薬（図示略）を収容するカップ状のケース８５を有するガス発生器８４と、凹部（凹状部材）８２および当該凹部８２と一体的に形成されたピストンヘッド８３（発射台）を有するピストン８１（移動部材）と、ピストン８１を収容し当該ピストン８１の推進方向を規制する有底筒状のハウジング８０（容器）とを備えている。パラシュートまたはパラグライダー８６は、ピストンヘッド８３上に配置された状態で飛行体１００または飛行体１００に付設された装置に紐状部材（図示せず）によって連結されかつ収納されている。

また、図２に示したように、ハウジング８０の内壁とピストンヘッド８３の外周部との間には、隙間（クリアランス）である連通部５１が形成されている。ピストン８１が移動する（図２の矢印方向に射出される）場合には、ハウジング８０の内壁とピストンヘッド８３との間の空間Ｓが負圧になるが、空間Ｓに連通部５１から空気が流入するので、このときの負圧を低減し、ピストン８１の移動をスムーズにすることができる。

ガス発生器８４は、凹部８２内に設けられている。ガス発生器８４の先端部には、ガス噴出口が設けられており、電気信号による点火により、凹部８２内においてピストン８１を図２の矢印方向に射出する推進力となるガスを発生させることができる。また、凹部８２とガス発生器８４の外壁部との間には、Ｏ−リングなどのシール部材８９が設けられており、作動時においてガス漏れが発生しないようになっている。

このような構成において、ピストン８１の推進によりパラシュートまたはパラグライダー８６を直接押し出して展開させることができる。なお、ハウジング８０の開口端部は初期状態で蓋８７により閉じられており、パラシュートまたはパラグライダー８６の押し出しにより上記開口端部から外れるようになっている。

また、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０は、飛行体の異常を検出する加速度センサ等を含む異常検出装置４０（図２では図示略）を備えている。

このような構成において、異常検出装置４０によって異常が検出された際に、ガス発生器８４の点火動作に基づき発生されたガス圧によってピストン８１を推進させる。これにより、ピストン８１の推進力によってパラシュートまたはパラグライダー８６を直接押し出して展開させることができる。

ここで、異常検出装置４０の機能的構成について説明する。異常検出装置４０は、図３に示すように、センサ（検知部）１１と、記憶部１２と、制御部（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータ）２０と、を備えており、展開装置９０のガス発生器８４内の点火器（図示せず）と電気的に接続されている。

センサ１１は、飛行体１００の位置を検出し、飛行体１００の位置情報（高度の情報を含む）を生成し、記憶部１２に送信するものである。具体的には、センサ１１は、たとえば、ＧＰＳ（全地球測位システム）、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、超音波センサなどから１以上選択されてなるセンサであり、飛行体１００の速度、加速度、傾き、高度、位置、方角、近傍の物体の有無など、飛行体１００の飛行状態のデータおよび外部環境のデータなどを取得することができる。

記憶部１２は、所定の領域において実在する地形および建物などの位置情報（地形および建物などの形状および高度（高さ）の情報を含む）に基づいて予め作成された３Ｄマップデータ１２ａを記憶している。また、記憶部１２は、センサ１１から送信された飛行体１００の位置情報を記憶する。なお、３Ｄマップデータは、一定時間ごとまたは一定距離移動したごとに、飛行体１００の現在位置から所定範囲内のみ受信して、適宜更新してもよい。これにより、記憶部１２の記憶容量を比較的少なくできるので、記憶部１２を軽量化できる。

制御部２０は、機能的構成として、異常検知部２１と、予測部２２と、作動タイミング部２３と、通知部２４と、を備えている。これらの異常検知部２１、予測部２２、作動タイミング部２３、および通知部２４は、制御部２０が所定のプログラムを実行することで機能的に実現されるものである。

異常検知部２１は、センサ１１の異常状態を検知するだけでなく、飛行体１００の飛行状態（飛行中に落下、衝突などの異常状態となっていないか）を検知するものである。つまり、異常検知部２１は、飛行体１００が動作異常となっているか否か（正常に動作可能であるか否か）を検知する。

予測部２２は、飛行体１００の飛行中に異常検知部２１が動作異常を検知した際、記憶部１２から読み出した３Ｄマップデータ１２ａにおける地形および建物の位置情報と、センサ１１によって得た飛行体１００の位置情報並びに移動方向および速度の情報に基づいて、衝突または着地までの距離、もしくは、衝突または着地までの時間を予測（演算）し、地形および建物と飛行体１００との衝突タイミング、または、飛行体１００の陸地への着地タイミングを予測（演算）するものである。なお、予測部２２は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングを予測した後、作動タイミング部２３に予測タイミング信号を送信する。

また、予測部２２は、３Ｄマップデータにおける高度の情報と、センサ１１で得られる高度の情報とについて比較して、ゼロ点補正し、初期状態でデータのずれがないようにする。

作動タイミング部２３は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの所定時間前にパラシュートまたはパラグライダー８６が展開するように、パラシュートまたはパラグライダー８６の作動タイミング（展開タイミング）を制御する。すなわち、予測部２２から予測タイミング信号を受信した後から所定時間後に、展開装置９０のガス発生器８４内の点火器に作動信号を送信する。ここで、「所定時間後」とは、たとえば、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの直前のこと（たとえば、１０秒前などのことで適宜設定変更可能）である。

なお、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングに時間が近づいた場合、作動タイミング部２３は、センサ１１から得た障害物、人などまたは陸地面との実際の距離の情報に基づいて、飛行体１００と、上記障害物、人などまたは陸地面との衝突までの距離（以下、衝突距離）が、所定距離内になっているかどうかを判定するものであってもよい。ここで、作動タイミング部２３は、衝突距離が所定距離内になっていると判定した場合、展開装置９０のガス発生器８４内の点火器に作動信号を送信する。なお、「所定距離内」とは、たとえば、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングに該当する位置までの距離のこと（たとえば、上記衝突距離が２０ｍ（好ましくは３ｍ〜１０ｍ程度）になった場合のことで、適宜設定変更可能）である。ここで、センサ１１として、超音波センサを用いた場合、「所定距離内」は６ｍ以内として設定することが可能である。

通知部２４は、異常検知部２１により異常が検知された場合、異常が検知された旨の通知を管理者などに対して行うものである。

ガス発生器８４は、図示しないが、小型軽量のものであり、ガス発生剤が充填されたカップ体と、ガス発生剤を着火させるための点火器と、点火器を保持するホルダとを備えるものである。また、ガス発生器８４は、たとえば、マイクロガスジェネレータなどが挙げられるが、ガスを発生させることができるのであれば、どのような装置であってもよい。なお、ガス発生剤は、点火器が作動することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させる薬剤（火薬または推進薬）である。

一般的にガス発生器は、非火薬式と火薬式とに大別できる。非火薬式の主流は、二酸化炭素や窒素等のガスを封入したガスボンベに、針等の鋭利部材と圧縮したバネとを連結して、バネ力を利用して鋭利部材を飛ばし、ボンベを封止している封板に衝突させてガスを放出させるものである。このとき、バネの圧縮力を解放するために、サーボモータ等の駆動源が通常使用される。次に、火薬式の場合であるが、点火器単体でもよいし、点火器とガス発生剤とを備えたものでもよい。また、火薬の力で小型のガスボンベにおける封板を開裂させ、内部のガスを外部へと排出するハイブリッド型、ストアード型のガス発生器を使用してもよい。この場合、ガスボンベ内の加圧ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、二酸化炭素などの不燃性のガスから少なくとも一つ以上から選ばれる。また、加圧ガスが放出される際、確実に膨張させるために火薬式の発熱体をガス発生器に備えていてもよい。さらにガス発生器には、必要に応じてフィルタまたは／およびガス流量を調整するオリフィスを備えてもよい。

ガス発生剤としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてガス発生剤が形成される。燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等又はこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、又は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダ、又は、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。また、ニトロセルロースを主成分としたシングルベース火薬、ダブルベース火薬、トリプルベース火薬を用いてもよい。

また、ガス発生剤の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状又は多孔筒形状等）の成形体も利用される。また、ガス発生剤の形状の他にもガス発生剤の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズおよび充填量を適宜選択することが好ましい。

続いて、本実施形態の異常検出装置４０の動作について説明する。

最初に異常検知部２１によるセンサ１１の異常検査が行われる。具体的には、飛行体の加速度を計測する加速度センサなどが、異常検知部２１によって正常に動作するかどうかの検査が実施される。

上記検査の結果、異常ありと判定した場合、異常検知部２１は管理者などに対してエラー通知を行って、終了する。一方、上記検査の結果、センサ１１について異常なしと判定した場合、予測部２２は、センサ１１で実測された各データおよび３Ｄマップデータ１２ａを読み込む。

そして、異常検知部２１は、飛行体１００の飛行中の異常状態が検知された場合、予測部に異常信号を送信する。この異常信号を受信した予測部２２は、記憶部１２から読み込んだ３Ｄマップデータ１２ａにおける地形および建物の位置情報と、センサ１１によって得た飛行体１００の位置情報とに基づいて、地形および建物と飛行体１００との衝突タイミング、または、飛行体１００の陸地への着地タイミングを予測する。

次に、予測部２２は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングを予測した場合、予測タイミング信号を作動タイミング部に送信する。この予測タイミング信号を受信した作動タイミング部２３は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの所定時間前にパラシュートまたはパラグライダー８６が展開するように、パラシュートまたはパラグライダー８６の作動タイミング（展開タイミング）を制御する。すなわち、作動タイミング部２３は、予測部２２からタイミング信号を受信した後から所定時間後に、展開装置９０のガス発生器８４内の点火器に作動信号を送信する。

そして、作動信号を受信したパラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０は起動し、パラシュートまたはパラグライダーを展開させ、終了する。このとき、展開装置９０が取り付けられた飛行体１００は、衝撃を緩衝された状態で、障害物などに衝突するか、または、陸地へ着地する。

このように、本実施形態によれば、衝突タイミングまたは着地タイミングを予測して、衝突タイミングまたは着地タイミングの直前に、精度よくパラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０を作動させることができる。たとえば、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０が取り付けられた飛行体１００が、目的の場所の近傍にたどり着いたことを予測して、目的の場所の近傍においてパラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０を作動させることができる。したがって、パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０は、従来よりも、飛行体１００に取り付ける装置が少ないにもかかわらず、有事に至るまで効率よく作動することができる。これによって、落下時において、適切なタイミングで障害物および搭載物、特に歩行者を保護することができる。

また、本実施形態によれば、３Ｄマップデータにおける地形および建物の位置情報と、現在の飛行体の位置情報並びに移動方向および速度の情報から、飛行体１００の衝突または着地までの距離、もしくは、衝突または着地までの時間を精度よく予測（演算）できる。その結果として、この予測がされるまで、作動タイミング部２３は作動しない。すなわち、適切なタイミングが予測された際に、展開装置９０を適切なタイミングで起動することができる。

また、電気信号により作動し、ガスを発生するガス発生器８４をパラシュートまたはパラグライダーの展開のための作動部として用いているので、作動タイミングを容易に制御できる。特に、ガス発生器８４は、火薬式のガス発生器であるため、ピストン８１を移動させる推進力を瞬時に得ることができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係るパラグライダー（衝撃緩衝部の一例）の展開装置（衝撃緩衝装置の一例）が適用される飛行体について、図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と下二桁が同じ符号のものは、特に示すことがない限り、同じ部位であるので、説明を省略することがある。

図４に示したように、飛行体２００は、機体１０１と、機体１０１に結合され、当該機体１０１を推進させる１つ以上の推進機構（例えばプロペラ等）１０２と、機体１０１の下部に設けられた複数の脚部１０３と、パラグライダーの展開装置１９０と、を備えている。

パラグライダーの展開装置１９０は、ほぼ第１実施形態の展開装置９０と同様であるが、図４および図５に示したように、主に、パラグライダー１８６と、ブレークコード１３１と、ブレークコード引張装置１３２と、を備えている点で異なっている。なお、通常時（展開前）のパラグライダーの展開装置１９０のパラグライダー１８６とブレークコード１３１とは、円筒状のハウジング１８０内において折り畳まれて収納されており、緊急時において飛行体２００の制御部１２０から所定の信号を受信したガス発生器１８４（図５参照）の起動によりハウジング１８０内から外部に射出された後、図４に示したように展開され、使用されるものである。

図４において、パラグライダー１８６は、空気をはらむことにより全体で翼型を成すキャノピー１８６ａと、キャノピー１８６ａから下方に向かって延びて飛行体２００に連結される複数の吊下索１８６ｂとを備えている。

キャノピー１８６ａは、図４に示したように、パラグライダー１８６を前方から見た場合、飛行体２００の上方で左右方向に略円弧形状に広がるように形成されている。また、吊下索１８６ｂは、４本ずつ左右対称となるように、キャノピー１８６ａから飛行体２００へと延設されている。

左右一対のブレークコード１３１は、飛行体２００の操縦を行うものであり、一端部がキャノピー１８６ａの後端縁部分に４本ずつ対称的に途中から枝分かれして設けられ、他端部の１本ずつが後述する各ブレークコード引張装置１３２に接続されている。また、ブレークコード引張装置１３２は、左右のブレークコード１３１に対応するように、一対設けられている。

なお、緊急時にパラグライダーの展開装置１９０が展開した飛行体２００では、左右のブレークコード１３１の操作により、キャノピー１８６ａを変形させて受ける風圧抵抗を変えることで、旋回、上昇、または下降の操縦が行われるようになっている。例えば、飛行体２００を右旋回させる場合は、右側のブレークコード１３１を引いてキャノピー１８６ａ右側部の抵抗を増大させることにより、キャノピー１８６ａ右側速度を減速させて方向転換を行うようになる。また、飛行体２００を着陸させる場合は、左右のブレークコード１３１を引いてキャノピー１８６ａ全体の抵抗を増大させることにより、下降速度を減速させて着陸を行うようになる。なお、ブレークコード１３１の引張操作とは、ブレークコード引張装置１３２が、作動タイミング部１２３からブレークコード引張装置１３２に係る作動信号を受信した場合に、モータおよびリールなどを用いて、ブレークコード１３１を引っ張ったり、巻き取ったりする操作のことである。

続いて、本実施形態の異常検出装置１４０の動作について説明する。本実施形態の異常検出装置１４０の動作は、第１実施形態の異常検出装置４０とほぼ同様の動作をするが、以下の点で異なっている。

異常検知部１２１から異常信号を受信した予測部１２２が、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングを予測した場合、予測タイミング信号を作動タイミング部に送信する。この予測タイミング信号を受信した作動タイミング部１２３は、上記衝突タイミングまたは上記着地タイミングの所定時間前にパラグライダー１８６が展開するように、パラグライダー１８６の作動タイミング（展開タイミング）を制御するだけでなく、ブレークコード引張装置１３２の作動タイミングを制御する。すなわち、作動タイミング部１２３は、予測部１２２からタイミング信号を受信した後から所定時間後に、ブレークコード引張装置１３２のモータに作動信号を送信する。作動信号を受信したブレークコード引張装置１３２は、リールでブレークコード１３１を巻き取るなどの操作を行う。これにより、着陸の直前において、展開したパラグライダー１８６のキャノピー１８６ａ全体の風圧抵抗を増大させることによって、飛行体２００の下降速度を減速させて着陸を行う。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するだけでなく、さらに飛行体２００の落下速度を抑えるタイミングを制御することができる。たとえば、飛行体２００の衝突直前または着地直前のタイミングに合わせて、飛行体２００の落下速度を抑えることができる。特に、建物または地面まで近いところで各装置を作動させた場合において、３Ｄマップデータにない木々、自動車などの障害物、人などの動物、との衝突があってもその衝突をさらに緩衝することができる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１、第２実施形態のうちいずれかの展開装置と同様の展開装置３９０または展開装置４９０と、エアバッグ装置とを備えた飛行体３００、４００であってもよい。なお、後述の図６において、図１と下２桁が同じ符号の部位は、特に示すことがない限り、図１で説明したものと同様であるので説明を省略する。同様に、後述の図７において、図１および図７と下２桁が同じ符号の部位は、特に示すことがない限り、図１および図６で説明したものと同様であるので説明を省略する。また、ここで用いられているエアバッグ装置においては、点火器を備えるガス発生器により発生されたガス圧によって、エアバッグを膨張させる。なお、ガス発生器は、ガスをエアバッグ内に供給できるものであれば、どのようなものでもよく、たとえば、ボンベ式などでもよい。

図６に示すように、飛行体３００は、上述のガス発生器８４と同様のガス発生器の点火動作に基づき発生されたガス圧によってエアバッグ３１１を膨張させるエアバッグ装置３１０を備えている。エアバッグ装置３１０は、通常姿勢時の機体３０１の下部に設けられたパラシュートまたはパラグライダーの展開装置３９０と対向する機体３０１上に設けられている。また、エアバッグ装置３１０の作動は、展開装置３９０または展開装置４９０における作動タイミング部（図示せず）によって制御される。すなわち、この作動タイミング部は、上記第１、第２実施形態と同様、予測部（図示せず）からの上記予測タイミング信号を受信した後、作動信号をエアバッグ装置３１０のガス発生器に所定のタイミングで送信するものである。

このような構成において、上記第１、第２実施形態と同様、エアバッグ装置３１０に搭載されている展開装置３９０の予測部によって、上記予測タイミング信号が作動タイミング部に送信された場合、展開装置３９０の作動タイミング部は、作動信号を展開装置３９０における装置だけでなく、エアバッグ装置３１０のガス発生器にも所定のタイミングで送信する。この作動信号を受信したエアバッグ装置３１０のガス発生器は作動して、ガスを発生し、このガスによる圧力によってエアバッグ３１１が膨張する。これによって、落下時において、予測部の予測した衝突タイミングまたは着地タイミングに合わせてエアバッグ３１１を展開させ、障害物および搭載物、特に歩行者を保護することができる。

また、図７に示すように、飛行体４００において、エアバッグ装置４１０を、通常姿勢時の機体４０１の上部に設けられたパラシュートまたはパラグライダーの展開装置４９０と対向する機体４０１上に設けてもよい。なお、飛行体４００には、通常姿勢時の機体４０１の下部にデバイス（図示略）が設けられている。

このような構成の飛行体４００によれば、上記飛行体３００の場合と同様の効果を奏することができる。

このように、エアバッグ装置３１０、４１０は、異常検出装置（図示略）を備えているので、エアバッグ装置３１０、４１０の誤動作を防止することができる。このことによって、エアバッグ装置３１０、４１０における安全面の信頼性を向上することができる。その他の作用効果は、上記パラシュートまたはパラグライダーの展開装置９０の場合と同様である。

また、上記実施形態などでは、異常検知部、予測部、作動タイミング部、および通知部をソフトウェアにより機能的に実現することとしたが、これに限定されるものではなく、ハードウェアにより構成してもよい。

また、上記ガス発生器においては主に火薬式のものを示したが、ボンベ式など他の様式のガス発生器を用いてもよい。

１、１０１、３０１、４０１ 機体
２、１０２、３０２、４０２ 推進機構
３、２０３、３０３、４０３ 脚部
２０、１２０ 制御部
２１、１２１ 異常検知部
２２、１２２ 予測部
２３、１２３ 作動タイミング部
２４、１２４ 通知部
８０、１８０ ハウジング
８１ ピストン
８２ 凹部
８３ ピストンヘッド
８４ ガス発生器
８５ ケース
８６ パラシュートまたはパラグライダー
８７ 蓋
８８ アクチュエータ
８９ シール部材
９０、１９０、３９０、４９０ パラシュートまたはパラグライダーの展開装置
１００、２００、３００、４００ 飛行体
１３１ ブレークコード
１３２ ブレークコード引張装置
１８６ パラグライダー
１８６ａ キャノピー
１８６ｂ 吊下索
３１０、４１０ エアバッグ装置
３１１、４１１ エアバッグ

Claims (11)

1. 飛行体に搭載され、外部対象物との衝突の衝撃を緩衝する衝撃緩衝部を備えた衝撃緩衝装置であって、
   所定の領域における地形および建物の位置情報を含む３Ｄマップデータを記憶している記憶部と、
   前記飛行体の位置を検出し、前記飛行体の位置情報を生成する位置検出センサと、
   前記飛行体の飛行中の異常状態を検知する異常検知部と、
   前記異常検知部が前記飛行体の異常状態を検知した際、前記３Ｄマップデータにおける前記地形および建物の位置情報と、前記位置検出センサで生成した前記飛行体の位置情報とに基づいて、前記地形および建物と前記飛行体との衝突タイミング、または、前記飛行体の着地タイミングを予測する予測部と、
   前記予測部が前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングを予測した場合、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングの前に前記衝撃緩衝部が作動するように、前記衝撃緩衝部の作動タイミングを制御する作動タイミング部と、
   を備えていることを特徴とする衝撃緩衝装置。
2. 前記予測部は、前記３Ｄマップデータにおける前記地形および建物の位置情報と、前記位置検出センサで生成した前記飛行体の位置情報から、前記地形および建物と前記飛行体との距離を演算するとともに、前記演算で得た前記距離が所定範囲内である場合に前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングを予測することを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩衝装置。
3. 前記予測部は、所定時間毎に前記位置検出センサで生成した前記飛行体の位置情報に基づいて、前記飛行体の移動方向および速度を演算し、前記演算して得た前記飛行体の移動方向および速度の情報と、前記３Ｄマップデータにおける前記地形および建物の位置情報とに基づいて、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングを予測することを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃緩衝装置。
4. 前記位置検出センサによって検出され生成される前記位置情報には、高度の情報が含まれており、
   前記予測部は、前記飛行体の離陸前において、前記３Ｄマップデータにおける高度の情報と、前記位置検出センサで得られる高度の情報とを一致させる補正を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の衝撃緩衝装置。
5. 前記衝撃緩衝部がパラグライダーであって、
   前記パラグライダーの展開装置には、前記パラグライダーに連結されたブレークコードを引っ張ることによって、前記衝撃緩衝装置が取り付けられた前記飛行体の落下速度を制御可能なブレークコード引張装置が設けられており、
   前記作動タイミング部は、前記パラグライダーの展開装置および前記ブレークコード引張装置の作動タイミングを制御するものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の衝撃緩衝装置。
6. 前記衝撃緩衝部がパラグライダーであって、
   前記パラグライダーの展開装置には、前記パラグライダーに連結されたブレークコードを引っ張ることによって、前記衝撃緩衝装置が取り付けられた前記飛行体の落下速度を制御可能なブレークコード引張装置が設けられており、
   前記作動タイミング部は、前記パラグライダーの展開装置および前記ブレークコード引張装置の作動タイミングを制御するものであり、
   前記所定範囲が２０ｍ以内であることを特徴とする請求項２に記載の衝撃緩衝装置。
7. 前記作動タイミング部は、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングの所定時間前に前記ブレークコード引張装置が作動するように、前記作動タイミングを制御することを特徴とする請求項５または６に記載の衝撃緩衝装置。
8. 前記位置検出センサが超音波センサであり、
   前記所定範囲が６ｍ以内であることを特徴とする請求項２に記載の衝撃緩衝装置。
9. 前記衝撃緩衝部がエアバッグであり、
   前記作動タイミング部は、前記衝突タイミングまたは前記着地タイミングに合わせて前記エアバッグの展開が完了するように、前記作動タイミングを制御することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の衝撃緩衝装置。
10. 前記衝撃緩衝部が、パラシュート、パラグライダー、またはエアバッグであることを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩衝装置。
11. 機体と、
    前記機体に結合されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載の衝撃緩衝装置と、
    前記機体を推進させる１つ以上の推進機構と、
    を備えていることを特徴とする飛行体。
    

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