JP2021164081A - 保護装置、保護方法および無人航空機 - Google Patents

保護装置、保護方法および無人航空機 Download PDF

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Abstract

【課題】無人航空機に搭載されるセンサを保護するための保護装置を提供する。【解決手段】無人航空機１００において、保護装置４００は、筐体４１０と、筐体に設けられ、容器と接続されるノズルとを備え、ノズルから容器の内容物を吐出することによって、センサを保護する。保護装置は、外部から情報を取得する情報取得部を更に備え、情報取得部が取得した情報に基づき、ノズルから内容物を吐出する。保護装置は、環境の変化を検出する環境検出部を更に備え、環境検出部が検出した変化に基づき、ノズルから内容物を吐出してよい。保護装置は、異物を検出する異物検出部を更に備え、異物検出部が異物を検出したことに応答して、ノズルから内容物を吐出してよい。【選択図】図１

Description

本発明は、保護装置、保護方法および無人航空機に関する。
特許文献１および２には、無人航空機に搭載されるセンサに埃等が付着しないよう、筐体内で気流を生成する装置が記載されている。また、特許文献３には、無人航空機に搭載されるセンサに洗浄液を噴射して、センサ表面を洗浄する装置が記載されている。
特許文献１ 国際公開第２０１８１６５９３７号
特許文献２ 国際公開第２０１９１００３１６号
特許文献３ 特表２０１９−５２６２０６号公報
無人航空機の利用範囲拡大に伴い、様々な環境においてセンサを効果的に保護することが求められている。
本発明の第１の態様においては、無人航空機に搭載されるセンサを保護するための保護装置であって、筐体と、筐体に設けられ、容器と接続されるノズルとを備え、ノズルから容器の内容物を吐出することによって、センサを保護する保護装置を提供する。
保護装置は、外部から情報を取得する情報取得部を更に備え、情報取得部が取得した情報に基づき、ノズルから内容物を吐出してよい。
情報取得部は、操作者から操作情報を取得してよい。
情報取得部は、無人航空機から情報を取得してよい。
保護装置は、環境の変化を検出する環境検出部を更に備え、環境検出部が検出した変化に基づき、ノズルから内容物を吐出してよい。
保護装置は、異物を検出する異物検出部を更に備え、異物検出部が異物を検出したことに応答して、ノズルから内容物を吐出してよい。
異物検出部はセンサより筐体の入口近傍に設けられ、ノズルはセンサと異物検出部との間に設けられてよい。
異物検出部は、受光部を有し、受光部に異物が接近した際の受光量変化を検出してよい。
異物検出部は通電部を有し、通電部に異物が接触した場合の抵抗の変化を検出してよい。
ノズルはセンサと筐体の入口との間に設けられ、異物検出部はセンサとして動作してよい。
筐体は、筐体の入口から底部に向かって筒状又は略テーパした形状を有する凹部を有し、センサは底部に取りつけられ、ノズルは凹部の側面に設けられてよい。
保護装置は、容器を更に備えてよい。
ノズルから、センサへの方向と異なる方向に内容物を吐出してよい。
吐出した内容物は液体を含んでよい。
吐出した内容物は生体に対する忌避剤を含んでよい。
本発明の第２の態様においては、無人航空機に搭載されるセンサを保護するための保護方法であって、容器と接続されるノズルから容器の内容物を吐出することによって、センサを保護する段階を備える保護方法を提供する。
保護方法は、外部から情報を取得する段階と、取得した情報に基づき、ノズルから内容物を吐出する段階とを更に備えてよい。
保護方法は、環境の変化を検出する段階と、検出した変化に基づき、ノズルから内容物を吐出する段階とを更に備えてよい。
保護方法は、物を検出する段階と、異物を検出したことに応答して、ノズルから内容物を吐出する段階とを更に備えてよい。
本発明の第３の態様においては、本発明の第１の態様に係る保護装置を備える無人航空機を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
無人航空機１００の構成の一例を示す図である。 操縦装置２００の構成の一例を示す図である。 端末装置３００の構成の一例を示す図である。 筐体４１０の構成の一例を示す斜視図である。 図４Ａに示す筐体４１０の断面図である。 吐出装置４５０の構成の一例を示す図である。 実施例１に係る保護装置４００の機能ブロックの一例を示す図である。 保護装置４００の動作状態の一例を示す図である。 図７Ａにおける筐体４１０の断面の一例を示す図である。 実施例２に係る保護装置４００の機能ブロックの一例を示す図である。 保護装置４００の動作状態の一例を示す図である。 図９Ａにおける筐体４１０の断面の一例を示す図である。 実施例３に係る保護装置４００の機能ブロックの一例を示す図である。 異物検出部４１２の一例を示す筐体４１０の断面図である。 図１１Ａに示す異物検出部４１２に異物５００が接近する例を示す図である。 異物検出部４１２の他の例を示す筐体４１０の斜視図である。 図１２Ａにおける筐体４１０の断面図である。 異物検出部４１２の他の例を示す筐体４１０の断面図である。 保護方法の一例を示すフロー図である。 保護方法の他の例を示すフロー図である。 保護方法の他の例を示すフロー図である。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、無人航空機１００の構成の一例を示す図である。
無人航空機１００は、空中を飛行する飛行体である。本例の無人航空機１００は、本体部１０と、推進部２０と、可動カメラ３０と、ＧＰＳ情報受信部４０とを備える。なお、本明細書では、図１において可動カメラ３０が向けられた方向を無人航空機１００の正面方向と称するが、飛行方向が正面方向に限定されるものではない。
本体部１０は、無人航空機１００の各種制御回路および電源等を格納する。また、本体部１０は、無人航空機１００の構成同士を連結する構造体として機能してよい。本例の本体部１０は、推進部２０に連結されている。
本体部１０は、脚部１５に連結される。脚部１５は、着陸時に無人航空機１００の姿勢を保持する。脚部１５は、推進部２０を停止した状態で、無人航空機１００の姿勢を保持する。本例の無人航空機１００は、２本の脚部１５を有する。脚部１５には、可動カメラ３０および保護装置４００が取り付けられてもよい。
推進部２０は、無人航空機１００を推進させる。推進部２０は、回転翼２１および回転駆動部２２を有する。本例の無人航空機１００は、４つの推進部２０を備える。推進部２０は、腕部２４を介して本体部１０に取り付けられている。なお、無人航空機１００は、固定翼を備える飛行体であってもよい。
推進部２０は、回転翼２１を回転させることにより推進力を得る。回転翼２１は、本体部１０を中心として４つ設けられているが、回転翼２１の配置方法は本例に限られない。回転翼２１は、腕部２４の先端に回転駆動部２２を介して設けられる。
回転駆動部２２は、モータ等の動力源を有し回転翼２１を駆動させる。回転駆動部２２は、回転翼２１のブレーキ機構を有してよい。回転翼２１および回転駆動部２２は、腕部２４を省略して本体部１０に直接取り付けられてもよい。
腕部２４は、本体部１０から放射状に延伸して設けられる。本例の無人航空機１００は、４つ推進部２０に対応して設けられた４つの腕部２４を備える。腕部２４は、固定式であっても可動式であってもよい。腕部２４には、カメラ等の他の構成が固定されてよい。
可動カメラ３０は、無人航空機１００の周囲の映像を撮影する。本例の可動カメラ３０は、本体部１０の下方に設けられる。一例において、下方とは、本体部１０に対して回転翼２１が設けられた側と反対側を指す。
なお図１では省略されているが、無人航空機１００は、可動カメラ３０の他に、本体部１０の側面に設けられた固定カメラを備える。可動カメラ３０および固定カメラは、異なる領域の映像を撮影する。例えば、固定カメラは無人航空機１００の正面の映像を取得し、可動カメラ３０は、固定カメラよりも狭い領域の映像を取得する。また、固定カメラが進行方向を撮影している場合に、可動カメラ３０は、後述する保護装置４００が容器の内容物４６５を吐出する吐出方向の映像を撮影してよい。
一例において、可動カメラ３０および固定カメラで撮像された映像は、後述する端末装置３００に送信される。無人航空機１００の操縦者は、固定カメラで撮像した映像に基づいて無人航空機１００を操縦してよい。また、無人航空機１００の操縦者は、直接、無人航空機１００を見て操縦してもよい。
本例の無人航空機１００が操縦用の固定カメラおよび吐出制御用の可動カメラ３０を備えることにより、操縦者による操作が容易になる。操縦用の操作画面と吐出制御用の操作画面を切り替える必要がないので、操縦者の混乱を防止できる。また、吐出制御しながら無人航空機１００の周囲を容易に把握することができる。
連結部３２は、本体部１０と可動カメラ３０とを連結する。連結部３２は、固定であっても可動であってもよい。連結部３２は、可動カメラ３０の位置を３軸方向に制御するためのジンバルであってよい。
ＧＰＳ情報受信部４０は、本体部１０の側面に設けられたアンテナである。ＧＰＳ情報受信部４０は、ＧＰＳ衛星から無人航空機１００の位置情報を受信する。
無人航空機１００には、無人航空機１００に搭載されるセンサを保護する保護装置４００が連結される。保護装置４００は、筐体４１０と、延伸部４３０と、吐出装置４５０とを有する。センサは、カメラ、超音波センサ、光センサ等であってよい。保護装置４００は、無人航空機１００の構成要素として含まれてもよい。
筐体４１０は、本体部１０に連結される。筐体４１０は、腕部２４または脚部１５等の本体部１０以外の部材に連結されてもよい。一例において、筐体４１０は、センサを収容するための凹部４２０を有する。
延伸部４３０は、容器４６０の内容物４６５を吐出するためのチューブである。延伸部４３０は、吐出装置４５０の容器４６０から筐体４１０まで延伸して設けられ、筐体４１０および吐出装置４５０を連結する。延伸部４３０は筐体４１０内で分岐し、後述する各ノズル４１４と接続される。延伸部４３０は、筐体４１０の個数に応じた個数設けられてよい。
吐出装置４５０は、内容物４６５が充填された後述の容器４６０を保持する。吐出装置４５０は、本体部１０に連結される。吐出装置４５０は、腕部２４または脚部１５等の本体部１０以外の部材に連結されてもよい。一例において、吐出装置４５０は、容器４６０を収容する筒状のスリーブである。
吐出装置４５０の材料は、容器４６０を収容する収容部の形状を保持することができるものであれば、特に限定されない。例えば、吐出装置４５０の材料は、アルミ等の金属、プラスチック、または炭素繊維等の強度が高く軽量の素材を含む。また、吐出装置４５０の材料は、硬質の材料に限らず、軟質の材料、例えば、シリコーンゴムまたはウレタンフォーム等のゴム材料を含んでもよい。なお、吐出装置４５０は、容器４６０を加熱または保温するための加熱機構を備えてよい。
図２は、操縦装置２００の構成の一例を示す図である。操縦装置２００は、アンテナ２１０と、操縦スティック２２０と、吐出ボタン２３０とを有する。
操縦装置２００は、アンテナ２１０を介して無人航空機１００と通信可能に接続される。操縦スティック２２０は、無人航空機１００の操縦者が無人航空機１００の飛行指示を入力するための装置である。操縦装置２００は、無人航空機１００の操縦者が操縦スティック２２０を操作することによって入力した飛行指示を無人航空機１００に送信し、無人航空機１００の飛行を制御する。
吐出ボタン２３０は、無人航空機１００の操縦者が容器４６０の内容物４６５を吐出するための吐出指示を入力するための装置である。操縦装置２００は、無人航空機１００の操縦者が吐出ボタン２３０を押下することによって入力した吐出指示を保護装置４００に送信し、容器４６０の内容物４６５の吐出を制御する。
吐出ボタン２３０は、スティック等のボタン以外の形態であってもよい。吐出ボタン２３０は、操縦スティック２２０と一体であってもよい。
操縦装置２００は、有線または無線により端末装置３００と接続されてよい。複数の操縦装置２００が設けられ、無人航空機１００の操縦用と、保護装置４００の吐出制御用とで使い分けてもよい。
なお、本例の操縦者は、操縦装置２００を用いてマニュアルで無人航空機１００を操縦する。但し、操縦者は、マニュアルではなく、プログラムによって自動で無人航空機１００を操縦してもよい。また、無人航空機１００の操縦を自動制御して、保護装置４００の吐出をマニュアルで操作してもよい。
図３は、端末装置３００の構成の一例を示す図である。端末装置３００は、表示部３１０を含む。一例において、端末装置３００は、スマートフォン、タブレット等の携帯端末である。
一例において、表示部３１０は、無人航空機１００が飛行するエリアの地図情報を表示する。表示部３１０は、ＧＰＳ情報受信部４０から取得した無人航空機１００の位置情報を、地図情報と重畳して表示してよい。また表示部３１０は、後述するように、予め設定された保護装置４００の動作エリア３２０を、地図情報上に示してもよい。
あるいは表示部３１０は、無人航空機１００に搭載された固定カメラおよび可動カメラ３０のそれぞれで撮影した映像を表示してもよい。例えば、表示部３１０は、固定カメラおよび可動カメラ３０の映像を分割した画面で表示する。端末装置３００は、無人航空機１００と直接通信してもよいし、操縦装置２００を介して間接的に無人航空機１００と通信してもよい。端末装置３００は、外部のサーバと接続されてもよい。
端末装置３００は、内容物４６５の吐出を制御するための吐出制御情報を操縦者が入力するための入力装置をさらに有してよい。一例において、吐出制御情報は、吐出時間、間隔および回数等の情報である。
図４Ａは、筐体４１０の構成の一例を示す斜視図である。筐体４１０は、底部４２４にセンサ５０が取り付けられる凹部４２０を有する。センサ５０は、カメラであってもよく、超音波センサ等の測距センサであってもよい。筐体４１０には、図示しない温度センサ４４３または湿度センサ４４４が設けられてもよい。
ノズル４１４が、筐体４１０の入口４１１と、凹部４２０の底部４２４に取りつけられたセンサ５０との間に設けられる。ノズル４１４の数は限定されないが、一例において、複数のノズル４１４が、底部４２４に取り付けられたセンサ５０から放射状に、規則的に配置される。
図４Ｂは、図４Ａに示す筐体４１０の断面図である。図４Ｂの（ａ）に示す凹部４２０は、筐体４１０の入口４１１から底部４２４に向かって略テーパした形状を有する。図４Ｂの（ｂ）に示す凹部４２０は、筐体４１０の入口４１１から底部４２４まで内径が一定の筒状形状を有する。凹部４２０の形状はこれらに限定されず、底部４２４に取り付けられたセンサ５０と外部の検知対象物との間の経路を遮らないような形状であればよい。
ノズル４１４は、凹部４２０の側面４２６に設けられる。各ノズル４１４は、筐体４１０に連結された延伸部４３０と接続され、各ノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を吐出する。
図４Ｂにおいて、各ノズル４１４の向きは側面４２６に対して垂直であるが、これに限定されない。各ノズル４１４は、当該ノズル４１４からセンサ５０への方向と異なる方向に向けて配置されていればよい。すなわち、各ノズル４１４は、センサ５０への方向と異なる方向に内容物４６５を吐出する。
このように、保護装置４００がノズル４１４から吐出した内容物４６５は、センサ５０に直接当たらないので、センサ５０表面への付着またはセンサ５０表面の損傷等によるセンサ５０の検出エラーを回避することができる。
図５は、吐出装置４５０の構成の一例を示す図である。図５は、吐出装置４５０の断面図を示している。吐出装置４５０は、容器４６０を保持する。容器４６０は、保護装置４００の構成要素として含まれてもよい。
本例の吐出装置４５０は、本体４５１と、第１端カバー部４５３と、第２端カバー部４５５とを備える。また、吐出装置４５０は、容器４６０からの吐出を制御するための吐出駆動部４８０を備える。
容器４６０は、内部に充填された内容物４６５をガス圧によって吐出するエアゾール容器であってよい。例えば、容器４６０は、内部に充填された液化ガスまたは圧縮ガスのガス圧によって内容物４６５を噴出する。本例の容器４６０は、金属製のエアゾール缶である。容器４６０は、耐圧性を有するプラスチック容器であってよい。容器４６０は、吐出装置４５０に収容された状態で搭載される。容器４６０は、エアゾール容器に限られず、樹脂製タンクであってもよい。
内容物４６５は、無人航空機１００の飛行エリアに応じて選択されてよい。換言すると、内容物４６５は、保護装置４００の使用目的に応じて選択されてよい。内容物４６５は、気体であってもよく、液体であってもよい。またノズル４１４から吐出した内容物４６５は、液体を含んでもよく、乾燥気体であってもよく、あるいは加熱されていてもよい。吐出した内容物４６５は、水であってもよく、生体に対する忌避剤等の薬剤を含んでもよい。吐出した内容物４６５は、空気であってもよく、Ｎ２またはＣＯ２であってもよい。
あるいは内容物４６５は、無人航空機１００に搭載されるセンサ５０の特性に応じて選択されてよい。超音波センサがセンサ５０として搭載される場合、超音波センサは水に濡れると感度が低下するため、内容物４６５は気体であってよい。
なお、噴射剤としては、炭化水素（液化石油ガス）（ＬＰＧ）、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、フッ化炭化水素（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）等の液化ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）等の圧縮ガスが用いられてよい。
本体４５１は、容器４６０より大径の円筒状の形状を有する。本例の本体４５１は、第１端カバー部４５３および第２端カバー部４５５に挟まれている。
第１端カバー部４５３は、本体４５１の一方の端部を覆う。本例の第１端カバー部４５３は、容器４６０の噴射側の端部を覆う。第１端カバー部４５３は、本体４５１に対してネジ部４５２を介して着脱可能にねじ込み固定される。本例の第１端カバー部４５３は、ドーム状のカバー本体を有する。第１端カバー部４５３は、空力特性を考慮して先端に向かって徐々に小径となるように縮径される。第１端カバー部４５３は、先端が丸みを帯びた円錐状またはドーム状の曲面を有する。このように空力特性のよい形状とすることにより、横風の影響が小さくなり、飛行の安定化を図ることができる。
第２端カバー部４５５は、本体４５１において、第１端カバー部４５３が覆う端部の他方の端部を覆う。本例の第２端カバー部４５５は、容器４６０の噴射側と反対側の端部を覆う。第２端カバー部４５５は、本体４５１と一体に構成されている。また、第２端カバー部４５５は、本体４５１と取り外し可能に設けられてよい。
吐出駆動部４８０は、後述する異物検出部４１２、または後述する情報取得部４４０もしくは環境検出部４４２から受信した吐出信号に応答して、容器４６０から内容物４６５を吐出させる。吐出駆動部４８０は、容器４６０の底部側に位置する第２端カバー部４５５に収納されている。第２端カバー部４５５は、吐出駆動部４８０の筐体として機能している。吐出駆動部４８０は、カム４８１と、カムフォロワ４８２と、可動板４８３とを備える。吐出駆動部４８０が吐出装置４５０に設けられているので、容器４６０の交換時に吐出駆動部４８０を交換する必要がない。
カム４８１は、駆動源によって回転駆動される。一例において、駆動源としてモータが用いられる。カム４８１は、回転中心から外周までの距離が異なる構造を有する。なお、図示例では、カム４８１の形状が誇張されている。カム４８１は、外周において、カムフォロワ４８２と接触している。
カムフォロワ４８２は、カム４８１と可動板４８３との間に設けられる。カムフォロワ４８２は、カム４８１および可動板４８３に接続され、カム４８１の回転運動を可動板４８３に直線運動として伝達する。
可動板４８３は、容器４６０の底面と接して設けられ、容器４６０のバルブの開閉を制御する。可動板４８３は、カムフォロワ４８２によって前後に移動する。例えば、カム４８１の回転中心と、カムフォロワ４８２が当接するカム４８１の接触領域との距離が短い場合、可動板４８３が容器４６０に対して後退し、容器４６０のバルブが閉じる。一方、カム４８１の回転中心と、カムフォロワ４８２が当接するカム４８１の接触領域との距離が長い場合、可動板４８３が容器４６０に対して前進し、容器４６０のバルブが開く。
なお、吐出駆動部４８０は、モータの回転運動をカム機構によって直線運動に変換する構成を有するが、カム機構に限定されない。例えば、吐出駆動部４８０の機構は、ねじ送り機構、ラックアンドピニオン等、モータの回転運動を直線運動に変換する機構であればよい。また、駆動源としては、回転モータではなく、直線駆動用のリニアモータ、または電磁ソレノイド等を備えてよい。
ステム４６２は、容器４６０に設けられる。ステム４６２がアクチュエータ４５４によって押圧されることにより、容器４６０から内容物４６５を吐出する。容器４６０から吐出された内容物４６５は、延伸部４３０を介して筐体４１０のノズル４１４から吐出される。
本例の容器４６０は、エアゾール容器であるので、容器４６０が空になった場合であっても新たな容器４６０を搭載するだけで、容易に交換することができる。また、内容物４６５が人体に付着しにくく交換時の安全性が高い。
［実施例１］
実施例１に係る保護装置について説明する。図６は、実施例１に係る保護装置４００の機能ブロックの一例を示す図である。図６は、保護装置４００の機能ブロックと併せて、無人航空機１００の機能ブロックの一例を示す。
無人航空機制御部１１０は、可動カメラ３０、ＧＰＳ情報受信部４０、高度情報受信部４２、センサ５０および通信部６０と、有線または無線により接続される。一例において、無人航空機制御部１１０、可動カメラ３０、ＧＰＳ情報受信部４０、高度情報受信部４２および通信部６０は無人航空機１００の本体部１０に設けられ、センサ５０は筐体４１０に設けられる。高度情報受信部４２は、高度計から無人航空機１００の高度情報を取得する。無人航空機制御部１１０は、通信部６０を介して操縦装置２００から操縦情報を取得する。
無人航空機制御部１１０は、予め設定された周期で、可動カメラ３０、ＧＰＳ情報受信部４０、高度情報受信部４２、センサ５０および通信部６０から情報を取得し、取得した情報に基づき、無人航空機１００の飛行を制御する。
本例の保護装置４００は、情報取得部４４０と、通信部４４１と、吐出装置４５０とを備える。情報取得部４４０および通信部４４１は、無人航空機１００の本体部１０にそれぞれ設けられてもよく、無人航空機制御部１１０および通信部６０がこれらの機能をそれぞれ担ってもよい。情報取得部４４０および通信部４４１は、有線または無線により互いに接続される。また情報取得部４４０は、有線または無線により吐出装置４５０と接続される。情報取得部４４０は、通信部４４１を介して、操縦装置２００と無線により接続される。また情報取得部４４０は、無人航空機１００の無人航空機制御部１１０と有線または無線により接続される。
あるいは情報取得部４４０および通信部４４１は筐体４１０に設けられてもよい。この場合、情報取得部４４０および通信部４４１は、有線または無線により互いに接続される。また情報取得部４４０は、有線または無線により吐出装置４５０と接続される。情報取得部４４０は、通信部４４１を介して、操縦装置２００と無線により接続される。また情報取得部４４０は、無人航空機１００の無人航空機制御部１１０と有線または無線により接続される。
情報取得部４４０は、外部から情報を取得し、取得した情報に基づき、吐出装置４５０に吐出信号を送信する。一例において、情報取得部４４０は、通信部４４１を介して操縦装置２００から情報を取得する。操縦装置２００が、吐出ボタン２３０により入力された操縦者の吐出指示を保護装置４００に送信すると、情報取得部４４０は、取得した吐出指示に基づいて生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。吐出装置４５０の吐出駆動部４８０は、受信した吐出信号に基づき容器４６０のバルブを開閉して内容物４６５を放出させ、内容物４６５は、延伸部４３０を介して筐体４１０のノズル４１４から吐出される。
あるいは情報取得部４４０および通信部４４１は、吐出装置４５０に設けられてもよい。この場合、情報取得部４４０および通信部４４１は、有線または無線により互いに接続される。情報取得部４４０は、通信部４４１を介して操縦装置２００から情報を取得する。操縦装置２００が、吐出ボタン２３０により入力された操縦者の吐出指示を保護装置４００に送信すると、情報取得部４４０は、取得した吐出指示に基づいて生成した吐出信号を吐出駆動部４８０に出力する。吐出駆動部４８０は、入力された吐出信号に基づき容器４６０のバルブを開閉して内容物４６５を放出させ、内容物４６５は、延伸部４３０を介して筐体４１０のノズル４１４から吐出される。
図７Ａは、保護装置４００の動作状態の一例を示す図である。ここでは、無人航空機１００が動作エリア３２０に進入する場合を例に、保護装置４００の動作を説明する。
無人航空機１００の操縦者は、保護装置４００の動作エリア３２０の位置情報を端末装置３００に入力する。動作エリア３２０は、無人航空機１００が進入した場合に保護装置４００が容器４６０の内容物４６５を吐出するように予め設定されたエリアである。一例において、動作エリア３２０は、異物５００が群飛する森林等のエリアである。端末装置３００は、表示部３１０に表示する地図情報上に動作エリア３２０を示してよい。
端末装置３００は、動作エリア３２０の位置情報を無人航空機制御部１１０に予め送信する。無人航空機制御部１１０は、取得した動作エリア３２０の位置情報をメモリ等に格納する。
端末装置３００は、操縦者が設定した吐出時間、間隔および回数等の吐出制御情報を情報取得部４４０に予め送信してもよい。情報取得部４４０は、取得した吐出制御情報をメモリ等に格納する。
無人航空機１００の飛行中に、無人航空機制御部１１０は、ＧＰＳ情報受信部４０から取得した無人航空機１００の位置情報を、格納した動作エリア３２０の位置情報と比較する。無人航空機１００の位置情報が動作エリア３２０の位置情報と一致する場合、無人航空機制御部１１０は、無人航空機１００が動作エリア３２０に進入したことを示す進入情報を、保護装置４００の情報取得部４４０に送信する。情報取得部４４０は、取得した進入情報および格納した吐出制御情報に基づき、吐出信号を吐出装置４５０に送信する。
吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。一例において、吐出した内容物４６５は、生体に対する忌避剤を含む。吐出した内容物４６５は、筐体４１０の入口４１１近傍の大気中に浮遊して、センサ５０への異物５００の接近を妨害する。このように保護装置４００は、異物５００が多いエリアにおいて、ノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を予防的に吐出することによって、センサ５０を保護する。
あるいは保護装置４００は、操縦装置２００から入力された操縦者の吐出指示に応答して、容器４６０の内容物４６５をノズル４１４から吐出してもよい。操縦装置２００は、吐出ボタン２３０により入力された操縦者からの吐出指示を、アンテナ２１０を介して保護装置４００に送信する。情報取得部４４０は、通信部４４１を介して吐出指示を受信し、取得した吐出指示に基づき、吐出信号を吐出装置４５０に送信する。
このように保護装置４００は、端末装置３００の表示部３１０に表示された可動カメラ３０の撮影画像から無人航空機１００の飛行エリアの状況を確認した操縦者の指示に応答して、ノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を吐出することによっても、センサ５０を保護する。
図７Ｂは、図７Ａにおける筐体４１０の断面の一例を示す図である。
保護装置４００は、情報取得部４４０が取得した情報に基づき、容器４６０の内容物４６５をノズル４１４から吐出する。一例において、吐出した内容物４６５は、霧状の生体忌避剤を含む。複数のノズル４１４から吐出した内容物４６５は、筐体４１０の凹部４２０内から入口４１１近傍において合体してエアカーテンを形成し、センサ５０への異物５００の接近を妨害する。
［実施例２］
次に、実施例２に係る保護装置について説明する。図８は、実施例２に係る保護装置４００の機能ブロックの一例を示す図である。
本例の保護装置４００は、環境の変化を検出する環境検出部４４２と、温度センサ４４３および湿度センサ４４４と、吐出装置４５０とを備える。温度センサ４４３および湿度センサ４４４は、筐体４１０に設けられる。環境検出部４４２は、無人航空機１００の本体部１０に設けられてもよく、無人航空機制御部１１０がその機能を担ってもよい。あるいは環境検出部４４２は、筐体４１０に設けられてもよい。環境検出部４４２は、温度センサ４４３および湿度センサ４４４と有線または無線により接続される。また環境検出部４４２は、有線または無線により吐出装置４５０と接続される。
温度センサ４４３および湿度センサ４４４は、それぞれ筐体４１０内の温度および湿度を測定し、予め設定された周期で環境検出部４４２に送信する。環境検出部４４２は、取得した温度および湿度から環境の変化を検出する。
一例において、環境検出部４４２は、温度および湿度の変化量が予め定められた閾値を超えたことを検出した場合に、吐出信号を吐出装置４５０に送信する。吐出装置４５０の吐出駆動部４８０は、受信した吐出信号に基づき容器４６０のバルブを開閉して内容物４６５を放出させ、内容物４６５は、延伸部４３０を介して筐体４１０のノズル４１４から吐出される。
あるいは環境検出部４４２は、吐出装置４５０に設けられてもよい。この場合、環境検出部４４２は温度センサ４４３および湿度センサ４４４と有線または無線により接続される。環境検出部４４２は、取得した温度および湿度から環境の変化を検出する。環境検出部４４２は、温度および湿度の変化量が予め定められた閾値を超えたことを検出した場合に、吐出信号を吐出駆動部４８０に出力する。吐出駆動部４８０は、入力された吐出信号に基づき容器４６０のバルブを開閉して内容物４６５を放出させ、内容物４６５は、延伸部４３０を介して筐体４１０のノズル４１４から吐出される。
図９Ａは、保護装置４００の動作状態の一例を示す図である。ここでは、無人航空機１００が消火活動現場に進入する場合を例に、保護装置４００の動作を説明する。
一般に、消火活動現場は、他のエリアより温度および湿度が高い。無人航空機１００が消火活動現場を飛行する場合、吐出装置４５０は、内容物４６５として水分を含まないＮ２またはＣＯ２等の乾燥気体を充填した容器４６０を収容する。
無人航空機１００が消火活動現場に進入すると、環境検出部４４２は、温度および湿度が予め定められた閾値を超えて上昇したことを検出する。環境検出部４４２は、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。
吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。吐出した内容物４６５は、筐体４１０の凹部４２０内の雰囲気における水分含有量を低下させる。
図９Ｂは、図９Ａにおける筐体４１０の断面の一例を示す図である。
保護装置４００は、環境検出部４４２が検出した変化に基づき、容器４６０の内容物４６５をノズル４１４から吐出する。複数のノズル４１４から吐出した内容物４６５は、筐体４１０の凹部４２０内の雰囲気における水分含有量を低下させ、センサ５０表面の結露を防止する。
あるいは、無人航空機１００が寒冷地を飛行する場合、吐出装置４５０は、吐出した内容物４６５が温風となるように、加熱機構によって容器４６０を加熱または保温してよい。環境検出部４４２は、温度が予め定められた閾値を超えて低下したことを検出すると、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。吐出した内容物４６５は、筐体４１０の凹部４２０内の温度を上昇させ、センサ５０表面の凍結を防止する。
［実施例３］
次に、実施例３に係る保護装置について説明する。図１０は、実施例３に係る保護装置４００の機能ブロックの一例を示す図である。
本例の保護装置４００は、異物を検出する異物検出部４１２と、吐出装置４５０とを備える。異物検出部４１２は、筐体４１０に設けられる。異物検出部４１２は、有線または無線により吐出装置４５０と接続される。
異物検出部４１２は、異物５００を検出すると、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。
この場合、内容物４６５は、気体であってもよく、液体を含んでもよい。保護装置４００は、ノズル４１４から吐出した内容物４６５を検出した異物５００に命中させ、その衝撃によって異物５００を排除してよい。あるいは内容物４６５は、生体に対する忌避剤を含んでもよい。
図１１Ａは、異物検出部４１２の一例を示す筐体４１０の断面図である。図１１Ａにおいて、異物検出部４１２は、筐体４１０の入口４１１近傍に設けられた一対の発光部および受光部を有する。一例において、凹部４２０の底部４２４には、センサ５０としてのカメラおよびセンサカバー５２が取り付けられている。
異物検出部４１２の発光部は、受光部に向けて光を発する。異物検出部４１２は、受光部の受光量変化を検出すると、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。吐出装置４５０の吐出駆動部４８０は、受信した吐出信号に基づき容器４６０のバルブを開閉して内容物４６５を放出させ、内容物４６５は、延伸部４３０を介して筐体４１０のノズル４１４から吐出される。
なお、無人航空機１００が環境光の光量が十分に強いエリアを飛行する場合には、異物検出部４１２は、発光部を有さず、受光部のみを有してもよい。
図１１Ｂは、図１１Ａに示す異物検出部４１２に異物５００が接近する例を示す図である。
異物５００が異物検出部４１２の発光部から受光部に向かう光の経路を通過すると、異物検出部４１２は、受光部の受光量変化を検出し、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。
吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。吐出した内容物４６５は、センサ５０に接近する異物５００に命中し、異物５００を排除する。
このように、保護装置４００は、異物検出部４１２が受光部の受光量変化を検出すると、受光部に異物５００が接近したと判断してノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を吐出し、センサ５０を異物５００から保護する。
図１２Ａは、異物検出部４１２の他の例を示す筐体４１０の斜視図である。また図１２Ｂは、図１２Ａにおける筐体４１０の断面図である。異物検出部４１２は、筐体４１０の入口４１１近傍に設けられたワイヤ等の通電部を有する。一例において、凹部４２０の底部４２４には、センサ５０として、超音波センサ等が取り付けられている。
異物検出部４１２は、通電部における電気抵抗の変化を検出すると、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。
吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。吐出した内容物４６５は、センサ５０に接近する異物５００に命中し、異物５００を排除する。
このように、保護装置４００は、異物検出部４１２が通電部における電気抵抗の変化を検出すると、導電体である異物５００が通電部に接触したと判断してノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を吐出し、センサ５０を異物５００から保護する。
なお、実施例１から３に係る保護装置４００は、組み合わせられてもよい。すなわち保護装置４００は、情報取得部４４０、環境検出部４４２および異物検出部４１２の少なくともいずれかを備えてよい。
図１３は、異物検出部４１２の他の例を示す筐体４１０の断面図である。異物検出部４１２は、凹部４２０の底部４２４に取り付けられ、センサ５０として動作する。一例において、異物検出部４１２は、超音波センサ、ＬｉＤＡＲ等の測距センサである。一例において、異物検出部４１２はセンサ５０として、無人航空機１００の周囲の障害物の距離の監視を行う。
異物５００が異物検出部４１２の発した超音波またはレーザ光等の経路に位置すると、異物検出部４１２は、測距値の急激な変化を検出し、生成した吐出信号を吐出装置４５０に送信する。
吐出装置４５０が取得した吐出信号に応答して、容器４６０の内容物４６５がノズル４１４から吐出される。吐出した内容物４６５は、センサ５０に接近する異物５００に命中し、異物５００を排除する。
このように、保護装置４００は、異物検出部４１２が測距値の急激な変化を検出すると、センサ５０（すなわち異物検出部４１２）に異物５００が接近したと判断してノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を吐出し、センサ５０を異物５００から保護する。
図１４は、保護方法の一例を示すフロー図である。本例の保護方法は、上述した保護装置４００に適用されてよい。
段階Ｓ１４０２において、保護装置４００は、外部から情報を取得する。
段階Ｓ１４０４において、保護装置４００は、取得した情報に基づき、容器４６０と接続されるノズル４１４から容器４６０の内容物４６５を吐出する。
図１５は、保護方法の他の例を示すフロー図である。
段階Ｓ１５０２において、保護装置４００は、環境の変化を検出する。
段階Ｓ１５０４において、保護装置４００は、検出した変化に基づき、ノズル４１４から内容物４６５を吐出する。
図１６は、保護方法の他の例を示すフロー図である。
段階Ｓ１６０２において、保護装置４００は、異物５００を検出する。
段階Ｓ１６０４において、保護装置４００は、異物５００を検出したことに応答して、ノズル４１４から内容物４６５を吐出する。
このように、本例の保護方法は、無人航空機１００に搭載されるセンサ５０を保護する。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・本体部、１５・・・脚部、２０・・・推進部、２１・・・回転翼、２２・・・回転駆動部、２４・・・腕部、３０・・・可動カメラ、３２・・・連結部、４０・・・ＧＰＳ情報受信部、４２・・・高度情報受信部、５０・・・センサ、５２・・・センサカバー、６０・・・通信部、１００・・・無人航空機、１１０・・・無人航空機制御部、２００・・・操縦装置、２１０・・・アンテナ、２２０・・・操縦スティック、２３０・・・吐出ボタン、３００・・・端末装置、３１０・・・表示部、３２０・・・動作エリア、４００・・・保護装置、４１０・・・筐体、４１１・・・入口、４１２・・・異物検出部、４１４・・・ノズル、４２０・・・凹部、４２４・・・底部、４２６・・・側面、４３０・・・延伸部、４４０・・・情報取得部、４４１・・・通信部、４４２・・・環境検出部、４４３・・・温度センサ、４４４・・・湿度センサ、４５０・・・吐出装置、４５１・・・本体、４５２・・・ネジ部、４５３・・・第１端カバー部、４５４・・・アクチュエータ、４５５・・・第２端カバー部、４６０・・・容器、４６２・・・ステム、４６５・・・内容物、４８０・・・吐出駆動部、４８１・・・カム、４８２・・・カムフォロワ、４８３・・・可動板、５００・・・異物

Claims (20)

  1. 無人航空機に搭載されるセンサを保護するための保護装置であって、
    筐体と、
    前記筐体に設けられ、容器と接続されるノズルと
    を備え、
    前記保護装置は、前記ノズルから前記容器の内容物を吐出することによって、前記センサを保護する
    保護装置。
  2. 外部から情報を取得する情報取得部を更に備え、
    前記情報取得部が取得した前記情報に基づき、前記ノズルから前記内容物を吐出する
    請求項１に記載の保護装置。
  3. 前記情報取得部は、操作者から操作情報を取得する
    請求項２に記載の保護装置。
  4. 前記情報取得部は、前記無人航空機から情報を取得する
    請求項２又は３に記載の保護装置。
  5. 環境の変化を検出する環境検出部を更に備え、
    前記環境検出部が検出した前記変化に基づき、前記ノズルから前記内容物を吐出する
    請求項１から４の何れか一項に記載の保護装置。
  6. 異物を検出する異物検出部を更に備え、
    前記異物検出部が前記異物を検出したことに応答して、前記ノズルから前記内容物を吐出する
    請求項１から５の何れか一項に記載の保護装置。
  7. 前記異物検出部は前記センサより前記筐体の入口近傍に設けられ、前記ノズルは前記センサと前記異物検出部との間に設けられる
    請求項６に記載の保護装置。
  8. 前記異物検出部は、受光部を有し、前記受光部に前記異物が接近した際の受光量変化を検出する
    請求項６又は７に記載の保護装置。
  9. 前記異物検出部は通電部を有し、前記通電部に前記異物が接触した場合の抵抗の変化を検出する
    請求項６又は７に記載の保護装置。
  10. 前記ノズルは前記センサと前記筐体の入口との間に設けられ、
    前記異物検出部は前記センサとして動作する
    請求項６に記載の保護装置。
  11. 前記筐体は、前記筐体の入口から底部に向かって筒状又は略テーパした形状を有する凹部を有し、
    前記センサは前記底部に取りつけられ、前記ノズルは前記凹部の側面に設けられる
    請求項１から１０の何れか一項に記載の保護装置。
  12. 前記容器を更に備える
    請求項１から１１の何れか一項に記載の保護装置。
  13. 前記ノズルから、前記センサへの方向と異なる方向に前記内容物を吐出する
    請求項１から１２の何れか一項に記載の保護装置。
  14. 前記吐出した内容物は液体を含む
    請求項１から１３の何れか一項に記載の保護装置。
  15. 前記吐出した内容物は生体に対する忌避剤を含む
    請求項１から１４の何れか一項に記載の保護装置。
  16. 無人航空機に搭載されるセンサを保護するための保護方法であって、
    容器と接続されるノズルから前記容器の内容物を吐出することによって、前記センサを保護する段階
    を備える保護方法。
  17. 外部から情報を取得する段階と、
    取得した前記情報に基づき、前記ノズルから前記内容物を吐出する段階と
    を更に備える
    請求項１６に記載の保護方法。
  18. 環境の変化を検出する段階と、
    検出した前記変化に基づき、前記ノズルから前記内容物を吐出する段階と
    を更に備える
    請求項１６又は１７に記載の保護方法。
  19. 異物を検出する段階と、
    前記異物を検出したことに応答して、前記ノズルから前記内容物を吐出する段階と
    を更に備える
    請求項１６又は１７に記載の保護方法。
  20. 請求項１から１５の何れか一項に記載の保護装置を備える無人航空機。
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