JP2021133909A

JP2021133909A - ドローン用保護装置

Info

Publication number: JP2021133909A
Application number: JP2020034164A
Authority: JP
Inventors: 利仁柳澤; Toshihito Yanagisawa; 祐亮河村; Yusuke Kawamura; 渉三浦; Wataru Miura
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2020-02-28
Filing date: 2020-02-28
Publication date: 2021-09-13
Anticipated expiration: 2040-02-28
Also published as: JP7276197B2

Abstract

【課題】軽量かつ簡便な構成として、ドローンの落下先の保護対象を保護できるドローン用保護装置を提供すること。【解決手段】本体部３から下方に延びる脚部１０と、本体部を囲むように配設されて、飛行時に回転するプロペラ６と、を備えたドローン１に搭載され、ドローンの落下時に作動されて、ドローンの脚部の下方側を覆う保護部材３０を備えた保護装置２０である。保護部材は、下面側の中央３０ａに、落下時に空気ＡＴを流入可能な流入口３３を備えて、空気流入時に、流入口から半径方向に延びるように膨らむ略円板状のバッグ体３０、からなる。保護装置は、脚部１０付近に配置されて、折り畳んだバッグ体を収納する収納部位２１と、作動時に、バッグ体３０を収納部位から押し出すとともに、空気を流入可能に、流入口３３を下向きとして流入口の周縁３２ａを保持する保持部２８を有した押し出し装置２４と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、ドローンに搭載され、ドローンが落下する際に作動されて、落下するドローンから、落下先の保護対象を保護するドローン用保護装置に関する。

従来、ドローン用保護装置では、ガス発生器に内蔵した火薬を燃焼させて発生する膨張用ガス（燃焼ガス）を利用して、ガスバッグを膨張させ、そして、膨張したガスバッグにより、ドローンの下面側を覆うように構成されて、落下先の保護対象を、膨張を完了させたガスバッグにより、保護するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９−１９６１４２号公報

しかし、従来のドローン用保護装置では、火薬を燃焼させてガスバッグの膨張用ガスを発生させる構成であり、ガス発生器自体の重量があり、さらに、高圧の膨張用ガスの発生を伴なうことから、ガス発生器周縁やガスバッグとガス発生器との接続部位等の剛性も必要となって、軽量かつ簡便に、落下するドローンから、落下先の保護対象を保護するものが望まれていた。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、軽量かつ簡便な構成として、ドローンの落下先の保護対象を保護できるドローン用保護装置を提供することを目的とする。

本発明に係るドローン用保護装置は、本体部から下方に延びる脚部と、前記本体部を囲むように配設されて、飛行時に回転する複数のプロペラと、を備えたドローンに搭載され、前記ドローンの落下時に作動されて、前記ドローンの前記脚部の下方側を覆う保護部材を備えたドローン用保護装置であって、
前記保護部材が、下面側の中央に、落下時に空気を流入可能な流入口を備えて、該流入口からの空気の流入時に、前記流入口から半径方向に延びるように膨らむ略円板状のバッグ体、から構成されて、
前記脚部付近に配置されて、折り畳んだ前記バッグ体を収納する収納部位と、
作動時に、折り畳まれた前記バッグ体を収納部位から押し出すとともに、空気を流入可能に、前記流入口を下向きとして前記流入口の周縁を保持する保持部を有した押し出し手段と、
を備えて構成されていることを特徴とする。

本発明に係るドローン用保護装置では、作動時、押し出し手段が作動されて、収納部位から折り畳まれたバッグ体が押し出される。その際、バッグ体の流入口が、保持部により、落下時に空気を流入可能に下向きに保持されて押し出されており、円滑に、流入口からバッグ体内に空気が流入し、バッグ体は、膨張完了形状まで膨らむこととなる。そのため、落下先の保護対象に、ドローンの脚部等の下部側が干渉しようとしても、空気を流入させて膨らんだバッグ体が、クッションのように、介在されることから、保護対象をドローンから保護できる。そして、バッグ体は、落下時のドローンの周囲の空気を流入させて膨らむ構成であって、火薬を燃焼させるようなガス発生器を利用せずに、簡便に膨らませることができる。さらに、押し出し手段としても、ソレノイドアクチュエータやモータ、あるいは、ばね機構等を利用して、流入口周縁を保持して押し出す構成でよいことから、軽量かつ簡便に構成できる。

したがって、本発明に係るドローン用保護装置では、軽量かつ簡便な構成として、ドローンの落下先の保護対象を保護することができる。

そして、本発明に係るドローン用保護装置では、前記流入口が、空気の流入を許容し、かつ、空気の流出を規制する逆止弁を配設させて構成されていることが望ましい。

このような構成では、流入口からバッグ体内に空気が流入して、バッグ体が膨らめば、逆止弁の作用により、バッグ体内からの空気の流出が抑制されることから、バッグ体の圧力を高く維持できることができて、バッグ体のクッション作用をより高めることができ、落下先の保護対象を、一層、好適に保護することができる。

また、本発明に係るドローン用保護装置では、前記バッグ体が、空気を流入させて膨張した外周縁に、前記脚部の下方側から上方へ延びて、前記各プロペラの側方を覆い可能なカバー部位、を備えて構成されていることが望ましい。

このような構成では、バッグ体が膨張を完了させれば、ドローンの下部側の脚部だけで無く、膨らんだバッグ体のカバー部位によって、飛行時に使用するプロペラからも、保護対象を保護することができる。

本発明に係る一実施形態のドローン用保護装置を搭載するドローンを示す概略平面図である。実施形態のドローン用保護装置を搭載するドローンを示す概略正面図である。実施形態のドローン用保護装置における収納部位付近を説明する概略縦断面図である。実施形態のバッグ体の流入口に配設された逆止弁を説明する概略平面図である。実施形態のバッグ体の流入口に配設された逆止弁の動作を説明する概略断面図であり、図４のＶ−Ｖ部位を示す。実施形態のドローン用保護装置の作動時におけるドローンの概略縦断面図である。実施形態のドローン用保護装置の変形例の作動時におけるドローンの概略縦断面図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明すると、実施形態のドローン用保護装置２０は、図１〜３，６に示すドローン（マルチコプター）１に搭載される。

ドローン１は、中央に配置された本体部３から下方に延びる脚部１０と、本体部３を囲むように配設されて、飛行時に回転する複数（実施形態では６個）のプロペラ６と、を備えて構成されている。プロペラ６は、本体部３から放射状に突出する複数（実施形態では６個のプロペラ６に対応して６本）のアーム４の先端の上面側に配設されている。各プロペラ６は、モータからなる駆動装置７により、回転駆動される。駆動装置７は、本体部３内の図示しないバッテリーから電源を供給されて、駆動される。

本体部３内には、図示しない公知の受信装置、送信装置、飛行制御装置、地図記憶装置、カメラ、バッテリー等が配設されている。ドローン１は、地上側のオペレータの遠隔操作による無線信号を受信装置が受信して飛行制御装置に入力させ、飛行制御装置が、その信号に基づき、駆動装置７の駆動を制御して、所定の飛行を実行することとなる。また、飛行制御装置は、高度を含めた所定の飛行ルートで飛行できるように、プログラム可能であり、さらに、所定地点でカメラの撮影を開始して終了するように、プログラムすることも可能であり、そして、撮影したデータは、直ちに、送信装置により、地上側の所定の受信装置に送信したり、あるいは、内蔵する記録媒体に記録できるように、構成されている。

脚部１０は、本体部３の下面の中央付近から左右両側の下方へ向かって相互に拡開するように配設される２本の支持脚１１と、左右の支持脚１１の下端から前後両側に延びる接地用の横杆部１２と、を備えて構成されている。左右の横杆部１２には、保護装置２０のケース２１が、固定されている。

保護装置２０は、保護部材としてのバッグ体３０と、折り畳まれたバッグ体３０を収納する収納部位としてのケース２１と、作動時に、折りた畳まれたバッグ体３０をケース２１から押し出す押し出し手段としての押し出し装置２４を構成するソレノイドアクチュエータ２５と、を備えて構成されている。

バッグ体３０は、可撓性を有して空気透過性の低い布等のシート材から形成されており、下面側の中央３０ａに、落下時に空気ＡＴを流入可能な流入口３３を備えて、流入口３３からの空気ＡＴの流入時に、流入口３３から半径方向に延びるように膨らむ略円板状とした袋形状としている。詳しくは、バッグ体３０は、外周縁３１ｂ，３２ｂ相互を結合させた上側シート３１と下側シート３２とを備えて構成され、上側シート３１と下側シート３２とは、共に、中央３０ａの内周縁３１ａ，３２ａ側（図３参照）を、それぞれ、後述する保持部２８に結合させた略円環状としている。流入口３３は、実施形態の場合、下側シート３２の内周縁３２ａに囲まれた領域であり、さらに、後述する連通口（連通部）３９を有したテーパ管状の隔壁３８の内周面３８ｃ側の部位としている。

また、実施形態の場合、膨張を完了させたバッグ体３０は、椀形状として、中央３０ａ付近における脚部１０の下方、すなわち、両側の横杆部１２，１２の下方、を覆う略円板状の脚カバー部３４と、脚カバー部３４の外周縁３４ａから湾曲しつつ上方に延びるプロペラカバー部３５と、を備えて構成されている。プロペラカバー部３５は、６個のプロペラ６の外方側の全周を覆うカバー部位として、配設されている。実施形態の場合、プロペラカバー部３５は、上端３５ａが、各プロペラ６の高さを越えるように、構成されている。

なお、流入口３３は、実施形態の場合、下側シート３２の内周縁３２ａ側に配設され、さらに詳しくは、バッグ体３０の上側シート３１の内周縁３１ａが、後述する逆止弁３７の隔壁３８の外周面３８ｄ側の上縁３８ａに固着され、下側シート３２の内周縁３２ａが、隔壁３８の外周面３８ｄ側の下縁３８ｂに固着され、バッグ体３０内への空気ＡＴの流入は、下側シート３２の内周縁３２ａ側の流入口３３を経て、隔壁３８に設けられた連通口（連通部）３９から流入することとなる。連通口３９は、逆止弁３７の弁シート４１により、開閉される。実施形態の場合、隔壁３８は、後述するように、保持部２８の下側保持部２８ｂと共用される部位としている。

収納部位としてのケース２１は、略直方体形状として、左右両縁側を脚部１０の左右の横杆部１２，１２に連結固定され、下面２１ｂ側に、バッグ体３０の押し出し時に、観音扉のように左右両側に押し開かれるドア２２，２２を配設させている。ケース２１の上面２１ａ側には、押し出し手段としてのソレノイドアクチュエータ２５のハウジング２６が配設固定されている。

押し出し装置２４としてのソレノイドアクチュエータ２５は、ハウジング２６内に配設された図示しない固定鉄心側から押し出されるように動作するプランジャ２７を備え、プランジャ２７の下端には、バッグ体３０の流入口３３の周縁を保持する形状保持性を有した合成樹脂等から形成された保持部２８が、結合されている。保持部２８は、プランジャ２７の下端に結合された上方側の略円板状の上側保持部２８ａと、上側保持部２８ａの中央付近から下広がりのテーパ管状に下方に延びる下側保持部２８ｂと、を備えて構成されている。下側保持部２８ｂは、バッグ体３０の流入口３３の周縁を保持する部位であり、記述したように、逆止弁３７の隔壁３８を構成するとともに、上縁３８ａに上側シート３１の内周縁３１ａを固着させ、下縁３８ｂに下側シート３２の内周縁３２ａを固着させている。バッグ体３０は、外周縁３０ｂ側を、保持部２８の下側保持部２８ｂ側に接近させるように折り畳まれて、上側保持部２８ａの下方側における下側保持部２８ｂの周囲に配設され、その状態で、ケース２１内に収納される。

そして、ソレノイドアクチュエータ２５の作動時には、プランジャ２７が下方に繰り出されて、保持部２８の上側保持部２８ａと下側保持部２８ｂとを下方移動させることから、上側保持部２８ａの下方側における下側保持部２８ｂの周囲に折り畳まれていたバッグ体３０は、ケース２１のドア２２を左右に押し開いて、ケース２１の下方に押し出される。その際、バッグ体３０の流入口３３は、周縁（内周縁）３２ａを、保持部２８の下方開きのテーパ管状の下側保持部２８ｂに保持されて、下方に向いた開口状態としていることから、落下時のドローン１の下方の空気ＡＴを、流入口３３から、隔壁３８の連通口（連通部）３９を経て、バッグ体３０内へ流入させ、流入口３３から半径方向に延びるように、略円板状、詳しくは、椀形状に膨らむこととなる。

ソレノイドアクチュエータ２５は、ドローン１の落下時に作動されるものであり、地上側のオペレータの操作によりなされる場合と、図示しない飛行制御装置が、駆動装置７等を制御不能となった際であって、地上から所定高さ以上（バッグ体３０が空気ＡＴを流入させて膨張を完了できる高さ以上）の場合に、作動される場合がある。

流入口３３に配設される逆止弁３７は、バッグ体３０内への空気ＡＴの流入を許容し、かつ、空気ＡＴの流出を規制するものである。実施形態の場合、図３〜５に示すように、バッグ体３０の下側シート３２の内周縁３２ａを結合させた下側保持部２８ｂとしての下広がりのテーパ管状の隔壁３８に設けられた複数（８個）の連通口３９と、隔壁３８の外周面３８ｄ側に結合される可撓性を有した弁シート４１と、を備えて構成されている。弁シート４１は、連通口３９間で、幅方向に沿った結合部４１ｂにより、隔壁３８に結合されている。この逆止弁３７では、バッグ体３０の落下時、下側シート３２の流入口３３付近において、上向きに空気ＡＴが流れ、隔壁３８の内周面３８ｃ側に到達すれば、隔壁３８の連通口３９を経て、空気ＡＴが、バッグ体３０内に流れて貯留される。そして、連通口３９からバッグ体３０外へ空気ＡＴが流出しようとすると、弁シート４１における連通口３９を覆っていた閉塞部４１ａを、隔壁３８の外周面３８ｄ側の連通口周縁３８ｅに圧接させることとなって、連通口３９が閉塞されて、バッグ体３０の内圧低下が抑制されることとなる。

実施形態の保護装置２０を搭載したドローン１が飛行中において、地上側のオペレータの指示、あるいは、飛行制御装置の独自の判断により、押し出し装置２４としてのソレノイドアクチュエータ２５が作動して、プランジャ２７を押し下げて、プランジャ２７の下端に結合されている保持部２８が下方移動し、保持部２８の上側保持部２８ａと下側保持部２８ｂとの間に折り畳んで収納されたバッグ体３０も下方移動して、ドア２２，２２を押し開いて、バッグ体３０がケース２１から押し出される。その際、バッグ体３０の流入口３３が、保持部２８の下側保持部２８ｂによる下側シート３２の内周縁３２ａの保持により、落下時に空気ＡＴを流入可能に下向きに保持されて押し出されており、円滑に、流入口３３から、連通口３９を経て、バッグ体３０内に空気ＡＴが流入し、バッグ体３０は、膨張完了形状まで膨らむこととなる（図６参照）。そのため、落下先の保護対象（例えば、人）５０に、ドローン１の脚部１０における下部側の横杆部１２が干渉しようとしても、空気ＡＴを流入させて膨らんだバッグ体３０が、クッションのように、介在されることから、保護対象５０をドローン１から保護できる。そして、バッグ体３０は、落下時のドローン１の周囲の空気ＡＴを流入させて膨らむ構成であって、火薬を燃焼させるようなガス発生器を利用せずに、簡便に膨らませることができる。さらに、押し出し手段としても、ソレノイドアクチュエータ２５を利用して、流入口３３の周縁３２ａを保持して押し出す構成でよいことから、軽量かつ簡便に構成できる。

したがって、実施形態のドローン用保護装置２０では、軽量かつ簡便な構成として、ドローン１の落下先の保護対象５０を保護することができる。

また、実施形態のドローン用保護装置２０では、流入口３３が、空気ＡＴの流入を許容し、かつ、空気ＡＴの流出を規制する逆止弁３７を配設させて構成されている。

そのため、実施形態では、流入口３３からバッグ体３０内に空気ＡＴが流入して、バッグ体３０が膨らめば、逆止弁３７の作用により、バッグ体３０内からの空気ＡＴの流出が抑制されることから、バッグ体３０の圧力を高く維持できることができて、バッグ体３０のクッション作用をより高めることができ、落下先の保護対象５０を、一層、好適に保護することができる。

また、実施形態のドローン用保護装置２０では、バッグ体３０が、空気ＡＴを流入させて膨張した外周縁３０ｂに、脚部１０の下方側から上方へ延びて、各プロペラ６の側方を覆い可能なカバー部位としてのプロペラカバー部３５、を備えて構成されている。

そのため、実施形態では、バッグ体３０が膨張を完了させれば、ドローン１の下部側の脚部１０だけで無く、膨らんだバッグ体３０のプロペラカバー部３５によって、飛行時に使用するプロペラ６からも、保護対象５０を保護することができる。

なお、実施形態では、膨張完了時のバッグ体３０が、各プロペラ６の側方まで覆うように構成したが、図７に示すドローン用保護装置２０Ａのバッグ体３０Ａのように、外周縁３０ｂをプロペラ６の側方まで延設させずに、脚部１０の横杆部１２，１２の下方エリアを覆えるように、脚カバー部３４だけを配設するように構成してもよい。

このドローン用保護装置２０Ａでは、バッグ体３０Ａの上側シート３１Ａと下側シート３２Ａとが、実施形態の上側シート３１と下側シート３２より、外径寸法を小さく構成されている点が相違するだけであって、バッグ体３０Ａを収納する収納部位としてのケース２１や、押し出し手段としての保持部２８を有したソレノイドアクチュエータ２５は、実施形態と同様である。

このドローン用保護装置２０Ａでも、飛行中において、地上側のオペレータの指示、あるいは、飛行制御装置の独自の判断により、押し出し手段としてのソレノイドアクチュエータ２５が作動すれば、プランジャ２７が押し下げられて、プランジャ２７の下端に結合されている保持部２８が下方移動し、保持部２８の上側保持部２８ａと下側保持部２８ｂとの間に折り畳んで収納されていたバッグ体３０Ａも下方移動して、ドア２２，２２を押し開いて、バッグ体３０Ａがケース２１から押し出され、その際、バッグ体３０Ａの流入口３３が、保持部２８の下側保持部２８ｂによる下側シート３２Ａの内周縁３２ａの保持により、落下時に空気ＡＴを流入可能に下向きに保持されて押し出されており、円滑に、流入口３３から、連通口３９を経て、バッグ体３０Ａ内に空気ＡＴが流入し、バッグ体３０Ａは、膨張完了形状まで膨らむこととなる。そのため、落下先の保護対象５０に、ドローン１の脚部１０における下部側の横杆部１２が干渉しようとしても、空気ＡＴを流入させたバッグ体３０Ａが介在されることから、保護対象５０をドローン１から保護できる。

さらに、このバッグ体３０Ａも、バッグ体３０と同様に、逆止弁３７を配設させており、逆止弁３７の作用により、バッグ体３０Ａ内からの空気ＡＴの流出が抑制されることから、バッグ体３０Ａの圧力を高く維持できることができて、バッグ体３０Ａのクッション作用をより高めることができ、落下先の保護対象５０を、一層、好適に保護することができる。

なお、実施形態では、収納部位としてのケース２１から折り畳まれたバッグ体３０，３０Ａを押し出す押し出し手段として、ソレノイドアクチュエータ２５を例示したが、折り畳まれたバッグ体３０，３０Ａを、流入口３３を下向きにした状態で、収納部位としてのケース２１から押し出すことができれば、押し出し手段としては、ソレノイドアクチュエータ２５の他に、簡便な構成のモータやばね機構等を利用してもよい。

１…ドローン、３…本体部、６…プロペラ、１０…脚部、２０，２０Ａ…保護装置、２１…ケース、２５…（押し出し手段）ソレノイドアクチュエータ、２８…保持部、２８ｂ…下側保持部、３０，３０Ａ…（保護部材）バッグ体、３０ａ…中央、３０ｂ…外周縁、３３…流入口、３５…（カバー部位）プロペラカバー部、３７…逆止弁、３８…隔壁、３９…連通口、４１…弁シート、５０…（保護対象）人、ＡＴ…空気。

Claims

本体部から下方に延びる脚部と、前記本体部を囲むように配設されて、飛行時に回転する複数のプロペラと、を備えたドローンに搭載され、前記ドローンの落下時に作動されて、前記ドローンの前記脚部の下方側を覆う保護部材を備えたドローン用保護装置であって、
前記保護部材が、下面側の中央に、落下時に空気を流入可能な流入口を備えて、該流入口からの空気の流入時に、前記流入口から半径方向に延びるように膨らむ略円板状のバッグ体、から構成されて、
前記脚部付近に配置されて、折り畳んだ前記バッグ体を収納する収納部位と、
作動時に、折り畳まれた前記バッグ体を収納部位から押し出すとともに、空気を流入可能に、前記流入口を下向きとして前記流入口の周縁を保持する保持部を有した押し出し手段と、
を備えて構成されていることを特徴とするドローン用保護装置。
前記流入口が、空気の流入を許容し、かつ、空気の流出を規制する逆止弁を配設させて構成されていることを特徴とする請求項１に記載のドローン用保護装置。
前記バッグ体が、空気を流入させて膨張した外周縁に、前記脚部の下方側から上方へ延びて、前記各プロペラの側方を覆い可能なカバー部位、を備えて構成されていることを特徴とする請求項１若しくは請求項２に記載のドローン用保護装置。