JP6667329B2 - 着陸補助装置と方法 - Google Patents

Description

本発明は、無人飛行装置が地上移動装置上に着陸することを補助するための着陸補助装置と方法に関する。

無人飛行装置は、例えば複数のプロペラ（回転翼）により無人で飛行する装置である。無人飛行装置として、例えば、ラジオコントロールヘリコプターがある。無人飛行装置は、様々な目的で使用される。例えば、無人飛行装置に搭載したカメラにより、空中から撮影した画像を取得できる。

無人飛行装置の着陸方法として、以下の（１）〜（３）が提案されている。

（１）下記の非特許文献１では、無人飛行装置に赤外線距離計や超音波距離計を搭載する。このような距離計により、無人飛行装置の高度を計測する。計測した高度が所定値（４０ｃｍ）を下回ったら、制御入力を小さくして無人飛行装置を着陸させている。

（２）下記の特許文献１では、無人飛行装置に、電力を供給するためのケーブルを結合させた状態で、無人飛行装置を飛行させる。この場合に、ケーブルに所定荷重以上の衝撃荷重が加わった異常時に、ケーブルを通して無人飛行装置へ給電することを停止するとともに、無人飛行装置に設けたパラシュートを開く。したがって、無人飛行装置は、パラシュートで軟着陸できる。

（３）特許文献２では、無人飛行装置には圧力センサを設けている。圧力センサは、無人飛行装置のハウジングの底部表面付近の空気圧力を検出する。圧力センサの検出値が、無人飛行装置のプロペラによるグラウンド効果で閾値以上になったら、無人飛行装置が地面に近いとして、プロペラの回転を停止、または、その回転速度を減少させる。

特開２０１５−２１７９０１号公報 特開２０１１−２３０７５６号公報

岩倉大輔と外３名、「４発ロータ式ＭＡＶの可動式外界センサシステムによる高精度着陸」、日本機械学会論文集（Ｃ編）、７６巻７６１号（２０１０−１）、論文Ｎｏ．０９−０６３１、頁６１〜６８

ところで、無人飛行装置を、地上を走行する地上移動装置上へ着陸させたい場合がある。この場合、無人飛行装置の操縦または制御により、地上移動装置上の着陸スペースへ無人飛行装置を誘導する。しかし、着陸スペースは、地上移動装置上に限られていて狭いので、例えば、この誘導に時間がかかったり、正確に誘導できなかったりと、着陸が困難になることが想定される。

この場合、赤外線距離計または超音波距離計を設けずに、無人飛行装置の着陸を容易にすることが望まれる。

そこで、本発明の目的は、先行技術とは異なる手段によって、無人飛行装置の地上移動装置上への着陸を容易にする着陸補助装置と方法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明によると、発生する推力が可変な無人飛行装置の地上移動装置への着陸を補助するための着陸補助装置であって、
無人飛行装置に結合される一端側部分を有する線状体と、
地上移動装置に設けられ、前記線状体の他端側部分を巻き取る回転体と、
無人飛行装置が空中にある時に、前記線状体を巻き取る方向に前記回転体に一定のトルクを発生させ続ける回転体駆動装置と、を備え、
無人飛行装置が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置が、前記一定のトルクに抗して水平方向に関して前記回転体から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置の推力の水平成分を減らし、または、該水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替え可能になっており、
水平接近状態では、前記一定のトルクが線状体に与える張力の水平成分により、無人飛行装置が、水平方向に関して地上移動装置の真上の側へ移動する、着陸補助装置が提供される。

また、上述の目的を達成するため、本発明によると、無人飛行装置の地上移動装置への着陸を補助する着陸補助方法であって、
無人飛行装置と結合される一端側部分を有する線状体と、地上移動装置に設けられ前記線状体の他端側部分を巻き取る回転体と、を設け、
無人飛行装置が空中にある時に、前記線状体を巻き取る方向に前記回転体に一定のトルクを発生させ続け、
無人飛行装置が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置が、前記一定のトルクに抗して水平方向に関して前記回転体から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置の推力の水平成分を減らし、または、該水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替え、
水平接近状態では、前記一定のトルクが線状体に与える張力の水平成分により、無人飛行装置が、水平方向に関して地上移動装置の真上の側へ移動する、着陸補助方法が提供される。

上述した本発明では、無人飛行装置が空中にある時に、前記線状体を巻き取る方向に前記回転体に一定のトルクを発生させ続ける。無人飛行装置が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置が、前記一定のトルクに抗して水平方向に関して前記回転体から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置の推力の水平成分を減らし、または、該水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替えることができる。水平接近状態では、前記一定のトルクが線状体に与える張力の水平成分により、無人飛行装置が、水平方向に関して地上移動装置の真上の側へ移動する。これにより、無人飛行装置は、地上移動装置の真上またはその近傍へ移動させる。このようにすれば、その後、無人飛行装置を、真下またはほぼ真下の地上移動装置へ着陸させればよくなるので、この着陸の操縦または制御が容易になる。

本発明の実施形態による着陸補助装置を示す。 図１の部分拡大図であり、着陸補助装置の構成を示す。 角度検出装置と方向用の出力装置などに関するブロック図である。（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ第１構成例と第２構成例を示す。 図２の着陸台の斜視図である。 （Ａ）は、図２の５Ａ−５Ａ矢視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）においてストッパが移動した状態を示す。

本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は、本発明の実施形態による着陸補助装置１０を示す。着陸補助装置１０は、無人飛行装置１の地上移動装置２への着陸を補助する。図２は、図１の部分拡大図であり、着陸補助装置１０の構成を示す。

地上移動装置２は、図１の例では、地面または路面に接する車輪の回転により走行する車両であるが、地上を移動する装置であればよい。例えば、地上移動装置２はクローラベルトを用いて走行するものであってもよい。

無人飛行装置１は、本実施形態では、１つまたは複数のプロペラ１ａ（ローター）により飛行する小型ヘリコプタである。無人飛行装置１の飛行中に、プロペラ１ａの回転軸は、鉛直方向またはこの方向に近い方向を向く。無人飛行装置１が複数のプロペラ１ａを有する場合、複数のプロペラ１ａは、互いに異なる回転軸まわりに回転するものであってよい。本実施形態では、無人飛行装置１は、人に操縦されて飛行する。無人飛行装置１は、例えば、空中から撮像を行うカメラを有するものであってよい。

無人飛行装置１は、発生する推力（すなわち推力の水平成分と鉛直成分）が可変である。この推力の水平成分と鉛直成分は、無人飛行装置１の操縦装置を人が操作することにより変えられる。本実施形態において、推力とは、プロペラ１ａの回転によって無人飛行装置１を移動させようとする力である。本実施形態において、無人飛行装置１が複数のプロペラ１ａを有する場合には、推力とは、当該複数のプロペラ１ａがその回転により無人飛行装置１を移動させようとする力の合力である。

着陸補助装置１０は、線状体３、回転体５、滑車７、回転体駆動装置９、方向検出装置１１、方向用の出力装置１２（後述の図３を参照）、巻き出し量検出装置１６、高さ用の出力装置１７（図３を参照）、着陸台１９、ストッパ２１、およびストッパ駆動装置２３を備える。

線状体３の一端側部分は、無人飛行装置１に結合される。線状体３は、例えば釣り糸のようにナイロンで形成されていてよいが、他の材料で形成されていてもよい。好ましくは、線状体３は、無人飛行装置１の重心の水平位置（すなわち、鉛直方向から見た場合の位置）またはその近傍で無人飛行装置１に結合されている。

線状体３は、無人飛行装置１への給電や、無人飛行装置１への信号送信や、無人飛行装置１からの信号受信に用いられてもよい。
ただし、線状体３は、これらの目的では用いられず、専らその張力で、地上移動装置２の真上側へ無人飛行装置１を移動させるためのものであってもよい。

回転体５は、図１と図２のように、自身の中心軸Ｃ１まわりに回転可能に地上移動装置２に設けられている。回転体５には、線状体３の他端側部分が巻き取られている。回転体５は、線状体３を巻き取る方向（以下、巻取方向という）と、線状体３を巻き出す方向のいずれにも回転可能になっている。無人飛行装置１が地上移動装置２から離れる方向に飛行していくと、これに伴って線状体３が回転体５から巻き出される。回転体５は、ドラムであってよい。

滑車７は、自身の中心軸Ｃ２まわりに回転可能に地上移動装置２に取り付けられている。滑車７には、回転体５から延びている線状体３が掛けられている。すなわち、線状体３は、回転体５から延びて滑車７に掛けられた後、無人飛行装置１まで上方に延びている。

回転体駆動装置９は、巻取方向にトルクを回転体５に発生させる。本実施形態では、回転体駆動装置９は、無人飛行装置１が空中にある時に、巻取方向に回転体５に一定のトルク（以下、単に一定トルクという）を継続して発生させる。

無人飛行装置１が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置１が、一定トルクに抗して水平方向に関して回転体５から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置１の推力の水平成分を減らし、または、この水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替え可能になっている。
水平接近状態では、一定トルクが線状体３に与える張力の水平成分により、無人飛行装置２が、水平方向に関して地上移動装置２の真上の側へ移動する。

回転体駆動装置９は、回転体５を回転駆動するモータと、このモータに供給する電力供給装置とを含んでいてよい。なお、無人飛行装置１の操縦装置、地上移動装置２、または他の箇所に設けた適宜のスイッチを人がオンすることにより、このような回転体駆動装置９は、一定トルクを継続して発生させてよい。

方向検出装置１１は、線状体３が地上移動装置２から上方へ延びている向きを検出する。方向検出装置１１は、揺動部材１３と角度検出装置１５とを備える。

揺動部材１３は、線状体３が上方へ延びている方向に従って傾斜自在に地上移動装置２に設けられる。揺動部材１３は、回転中心部１３ａと、回転中心部１３ａから上方へ延びている中間部１３ｂと、中間部１３ｂの先端側部分に固定された貫通穴形成部１３ｃとを有する。この貫通穴形成部１３ｃには、線状体３を通す貫通穴１４が形成されている。回転体５から延びる線状体３は、貫通穴１４を通って上方へ延びている。なお、図２の例では、揺動部材１３は、後述する着陸台１９を下方から上方へ貫通している。好ましくは、鉛直方向から見た場合、揺動部材１３は、着陸台１９の中央に位置する。

揺動部材１３は、回転中心部１３ａを中心に鉛直方向から傾斜可能である。線状体３が地上移動装置２から延びている方向に従って、線状体３が貫通穴形成部１３ｃを介して揺動部材１３に力を作用させる。これにより、線状体３が地上移動装置２（図２では滑車７）から上方へ無人飛行装置１に向かって延びている方向へ揺動部材１３は傾く。ここで、揺動部材１３の中間部１３ｂが回転中心部１３ａから延びている方向（以下、揺動部材１３の方向という）が鉛直方向であるときの揺動部材１３の姿勢を基準姿勢とする。好ましくは、揺動部材１３は、ジョイスティックのように、基準姿勢から、回転中心部１３ａの基点を中心にどの方向にも傾くことができる。この基点は、中間部１３ｂの軸心の延長線上にある。

角度検出装置１５は、鉛直方向に対する揺動部材１３の傾斜角度を線状体３の上記向きとして検出する。本実施形態では、角度検出装置１５は、図２のように、第１角度センサ１５ａと第２角度センサ１５ｂを有する。第１角度センサ１５ａは、回転中心部１３ａの上記基点を通る第１軸Ｃａまわりにおける基準姿勢からの揺動部材１３の回転角を検出する。第２角度センサ１５ｂは、回転中心部１３ａの上記基点を通る第２軸Ｃｂまわりにおける基準姿勢からの揺動部材１３の回転角を検出する。好ましくは、第１軸Ｃａと第２軸Ｃｂとは、それぞれ互いに直交する水平方向を向いている。第１角度センサ１５ａと第２角度センサ１５ｂは、ポテンショメータを用いて構成されてよい。

図３は、角度検出装置１５と方向用の出力装置１２などに関するブロック図である。図３（Ａ）は第１構成例を示し、図３（Ｂ）は第２構成例を示す。

まず、図３（Ａ）と図３（Ｂ）に共通の内容を説明する。

方向用の出力装置１２は、方向検出装置１１が検出した上記傾斜角度（上記向き）が設定範囲内になったかどうかを判断し、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する。
設定範囲は、好ましくは、無人飛行装置１が地上移動装置２の真上に位置することになる線状体３の向き（傾斜角度）の範囲である。ただし、設定範囲は、無人飛行装置１が地上移動装置２の真上およびその近傍のいずれかに位置することになる線状体３の向き（傾斜角度）の範囲であってもよい。線状体３の向きが設定範囲内になったとの判断結果を出力装置１２が出力することにより、これに反応して、操縦者は、無人飛行装置１を着陸させたい場合には、無人飛行装置１を着陸のために下降させる操縦をすればよい。

好ましくは、出力装置１２は、上記判断結果が否定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する。これに反応して、操縦者は、無人飛行装置１を着陸させたい場合には、地上移動装置２の真上またはその近傍へ無人飛行装置１が来るまで待てばよい。

出力装置１２は、判断部１２ａと出力部１２ｂを有する。判断部１２ａは、上述の判断を行い、この判断結果が肯定または否定である旨を、音声または表示により出力部１２ｂが出力する。出力部１２ｂは、スピーカまたはディスプレイであってよい。出力部１２ｂは、無人飛行装置１を操縦する人が上記音声または表示を認識できる位置に設けられていればよい。出力部１２ｂは、例えば、無人飛行装置１を人が操縦するための操縦装置に設けられる。

次に、図３（Ａ）の場合を説明する。角度検出装置１５は、角度算出部１５ｃを有する。角度算出部１５ｃは、第１角度センサ１５ａと第２角度センサ１５ｂがそれぞれ検出した２つの回転角に基づいて、鉛直方向（すなわち、基準姿勢の揺動部材１３の方向）と現在の揺動部材１３の方向とのなす角を上記傾斜角度として求める。この傾斜角度に基づいて、判断部１２ａは上述の判断を行う。

次に、図３（Ｂ）の場合を説明する。角度検出装置１５は、第１角度センサ１５ａが検出した回転角と、第２角度センサ１５ｂが検出した回転角とを、それぞれ、上記傾斜角度として判断部１２ａに出力する。上記の設定範囲は、第１角度センサ１５ａ用のものと、第２角度センサ１５ｂ用のものとがある。第１角度センサ１５ａが検出した回転角が第１角度センサ１５ａ用の設定範囲内であり、かつ、第２角度センサ１５ｂが検出した回転角が第２角度センサ１５ｂ用の設定範囲内であるかの判断を、上述の判断として判断部１２ａが行う。

なお、図３（Ａ）または図３（Ｂ）において、出力装置１２は、判断部１２ａを有していなくてもよい。この場合、出力装置１２の出力部１２ｂは、角度検出装置１５が検出した上記傾斜角度を、音声または表示により出力する。

巻き出し量検出装置１６（図２と図３を参照）は、回転体５から巻き出された、線状体３の長さを検出する。例えば、巻き出し量検出装置１６は、回転体５の回転数を計測し、この回転数に基づいて巻き出された線状体３の長さを求めてよい。

高さ用の出力装置１７は、方向検出装置１１が検出した上記向きと、巻き出し量検出装置１６が検出した上記長さとに基づいて、無人飛行装置１の高さを求める。この高さは、基準位置（例えば着陸台１９または地面）からの高さであってよい。出力装置１７は、この高さが設定値以下になったかどうかを判断し、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する。出力装置１７は、図３（Ａ）または図３（Ｂ）のように、高さ算出部１７ａと判断部１７ｂと出力部１７ｃを有する。高さ算出部１７ａは、上述のように無人飛行装置１の高さを求める。判断部１７ｂは、上述の判断を行い、この判断結果が肯定である場合には、出力部１７ｃは、その旨を、音声または表示により出力する。

高さ用の出力装置１７は、判断部１７ｂを有していなくてもよい。この場合、出力部１７ｃは、高さ算出部１７ａが求めた無人飛行装置１の高さを、音声または表示により出力する。出力部１７ｃは、無人飛行装置１を操縦する人がこの音声または表示を認識できる位置に設けられていればよい。出力部１７ｃは、上述の出力部１２ｂであってもよい。

着陸台１９は、図１や図２に示すように地上移動装置２に設けられる。着陸台１９は、無人飛行装置１が着陸する台である。好ましくは、着陸台１９は、地上移動装置２の屋根に設置される。図４は、主に着陸台１９を示す斜視図である。図５（Ａ）は、図２の５Ａ−５Ａ矢視図であり、着陸台１９と後述のストッパ２１などを示す。図５（Ａ）では、滑車７や揺動部材１３などの図示を省略している。また、図５（Ａ）は、無人飛行装置１が着陸台１９に着陸した状態を示している。

着陸台１９の上面には、着陸台１９の下方の空間に直接連通する多数の貫通穴２２が形成されている。着陸台１９の下方の全体が空間８になっていなくてもよい。例えば、着陸台１９の下方において、空間８の大部分が確保されるように物体（例えば、滑車７や回転体５や回転体駆動装置９）が部分的に存在していてもよい。

着陸台１９の上面（図４の場合には、後述の波状部１９ａの上端面）は、設定方向に波状に延びている（この設定方向は、図１や図５（Ａ）の例では地上移動装置２の左右方向Ｄ１であるが、地上移動装置２の前後方向Ｄ２であってもよい）。この波状の谷部１９ｃの幅Ｗ１（図５（Ａ）を参照）は、対象とする無人飛行装置１の脚１ｂの下端に設けられた着陸用水平部材１ｃ幅Ｗ２（図５（Ａ）を参照）の幅よりも大きい。着陸用水平部材１ｃは、水平な平面に着陸した場合に水平方向に延びる棒状の部材である。本実施形態では、無人飛行装置１には、互いに平行な２つの着陸用水平部材１ｃが、間隔をおいて設けられている。この場合、着陸台１９における上面が有する上記波状の谷部１９ｃの間隔のｎ（ｎは自然数）倍は、２つの着陸用水平部材１ｃの間隔に等しく、谷部１９ｃの数は、このｎ以上である。

着陸台１９は、本実施形態では、格子であり、多数の貫通穴２２は格子により区画されている（ただし、本発明によると、着陸台１９は格子でなくてもよく、例えば単なる板状部材であってもよい）。格子は、水平に配置された多数の波状部１９ａと直線部１９ｂとからなる。各波状部１９ａは、上記設定方向に波状に延びている。言い換えると、各波状部１９ａは、上端面が上記波状になるように互いに平行に配置されている。多数の谷部１９ｃが一直線上に並んだ谷部１９ｃの列を着陸用水平部材１ｃの着陸部分として、複数の着陸部分が互いに平行に形成されるように、複数の波状部１９ａが配置される。各直線部１９ｂは、各波状部１９ａに交差（例えば直交）するように互いに平行に配置されている。各直線部１９ｂは、波状部１９ａの谷部１９ｃからずれた位置に配置される。なお、揺動部材１３の近傍では、揺動部材１３の傾きに干渉しないように波状部１９ａと直線部１９ｂの一部が除去されている。

ストッパ２１について図５を参照して説明する。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）においてストッパ２１が移動した状態を示す。ストッパ２１は、無人飛行装置１の着陸用水平部材１ｃを谷部１９ｃに保持するためのものである。ストッパ２１は、谷部１９ｃに位置する着陸用水平部材１ｃを保持する保持位置（すなわち、図５（Ｂ）の状態）と、谷部１９ｃに位置する着陸用水平部材１ｃを保持しない解放位置（すなわち、図５（Ａ）の状態）との間で移動可能である。図４と図５の例では、谷部１９ｃの列毎にストッパ２１が設けられている。これにより、着陸用水平部材１ｃが谷部１９ｃのどの列に着陸しても、着陸用水平部材１ｃをストッパ２１で保持できる。この場合、複数のストッパ２１は、１つの移動部材２４に取り付けられていてよい。この移動部材２４が移動することにより、複数のストッパ２１が同時に保持位置と解放位置との間で移動可能である。このような複数のストッパ２１は、後述のストッパ駆動装置２３により、または、手動で、保持位置と解放位置との間で移動可能である。手動の場合、各ストッパ２１は、適宜の機構により保持位置に固定される。

ストッパ２１は、本実施形態では、波状部１９ａに沿って保持位置と解放位置との間で移動可能である。この場合、保持位置は波状部１９ａの谷部１９ｃであり、解放位置は波状部１９ａの山部である。着陸用水平部材１ｃが谷部１９ｃに位置する状態で、ストッパ２１が解放位置から保持位置へ移動すると、着陸用水平部材１ｃはストッパ２１と波状部１９ａとに上下に挟まれる。これにより、着陸用水平部材１ｃは、谷部１９ｃから外れなくなる。好ましくは、保持位置のストッパ２１は、谷部１９ｃの着陸用水平部材１ｃを波状部１９ａとで強固に挟み込む。

ストッパ駆動装置２３は、ストッパ２１を保持位置と解放位置との間で駆動する。本実施形態では、ストッパ駆動装置２３は、移動部材２４を駆動することにより複数のストッパ２１が同時に保持位置と解放位置との間で駆動する。例えば、無人飛行装置１の操縦装置に設けた操作部を人が操作することにより、ストッパ駆動装置２３は、ストッパ２１が解放位置から保持位置へ又はその逆に移動するように移動部材２４を駆動する。あるいは、着陸用水平部材１ｃが谷部１９ｃに位置したことを適宜のセンサが検知したことにより、ストッパ駆動装置２３は、ストッパ２１が解放位置から保持位置に移動するように移動部材２４を自動で駆動してもよい。

ストッパ駆動装置２３は、例えば、モータ２３ａと、モータ２３ａにより回転駆動されるピニオン２３ｂとを有する。ピニオン２３ｂは、移動部材２４に設けられたラック２４ａに噛み合っている。この構成で、モータ２３ａの回転がピニオン２３ｂとラック２４ａを介して、移動部材２４の直線運動に変換される。この直線運動により各ストッパ２１が保持位置と解放位置との間で移動する。

本発明の実施形態による特徴とその作用効果を説明する。

上述した実施形態では、無人飛行装置１が空中にある時に、線状体３を巻き取る方向に回転体５に一定トルクを発生させ続ける。無人飛行装置１が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置１が、一定トルクに抗して水平方向に関して回転体５から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置１の推力の水平成分を減らし、または、この水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替えることができる。水平接近状態では、一定トルクが線状体３に与える張力の水平成分により、無人飛行装置１が、水平方向に関して地上移動装置２の真上の側へ移動する。これにより、無人飛行装置１は、地上移動装置２の真上またはその近傍へ移動させる。このようにすれば、その後、無人飛行装置１を、真下またはほぼ真下の地上移動装置２へ着陸させればよいだけになるので、この着陸の操縦や制御が容易になる。

回転体駆動装置９が回転体５に発生させるトルクが一定であるので、着陸のために、回転体５のトルクと無人飛行装置１の推力とのうち後者を調整すれよい。したがって、着陸のための操縦や制御が単純になる。

着陸補助装置１０は、線状体３が地上移動装置２から上方へ延びている向きを検出する方向検出装置１１と、
該向きを音声または表示により出力し、あるいは、該向きが設定範囲内になったかどうかを判断し、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する出力装置１２と、を備え、
設定範囲は、無人飛行装置１が地上移動装置２の真上に位置することになる線状体３の向きの範囲、または、無人飛行装置１が該真上とその近傍のいずれかに位置することになる線状体３の向きの範囲である。

このように、線状体３が延びている向き、または、この向きが設定範囲内である旨を、音声または表示で、無人飛行装置１の操縦者に伝えることができる。これにより、操縦者は、着陸のために行うべき次の操縦を知ることができる。

着陸補助装置１０は、線状体３が地上移動装置２から上方へ延びている向きを検出する方向検出装置１１と、
回転体５から巻き出された、線状体３の長さを検出する巻き出し量検出装置１６と、
検出された上記向きと上記長さとに基づいて、無人飛行装置１の高さを求め、該高さを、音声または表示により出力し、あるいは、該高さが設定値以下になったかどうかを判断し、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する出力装置１７と、を備える。

このように、無人飛行装置１の高さ、または、この高さが設定値以下になった旨を、音声または表示で、無人飛行装置１の操縦者に伝えることができる。これにより、操縦者は、着陸のために行うべき次の操縦を知ることができる。例えば、設定値が、着陸のためにプロペラ１ａの回転を停止させ又は着陸用速度に減速させてもよい高さである場合には、操縦者はそのように操縦すればよい。

方向検出装置１１は、地上移動装置２に設けられた揺動部材１３を備え、
この揺動部材１３は、回転中心部１３ａと、回転中心部１３ａから上方へ延びている中間部１３ｂと、中間部１３ｂの先端側部分に設けられた貫通穴形成部１３ｃとを有し、
この貫通穴形成部１３ｃには、貫通穴１４が形成されており、
回転体５から延びる線状体３は、貫通穴１４を通って上方へ延びており、
揺動部材１３は、回転中心部１３ａを中心に鉛直方向から傾斜自在であり、
方向検出装置１１は、揺動部材１３の傾斜角度を上記向きとして検出する角度検出装置１５を備える。

このような方向検出装置１１の構成により、線状体３が車両から無人飛行装置１へ延びている方向を検出できる。

着陸補助装置１０は、地上移動装置２に設けられ、無人飛行装置１が着陸するための着陸台１９を備え、
着陸台１９の上面には、着陸台１９の下方の空間８に連通する多数の貫通穴２２が形成されている。

この構成で、無人飛行装置１が着陸台１９に上方から近接している時に、無人飛行装置１のプロペラ１ａにより生じる下方への空気流は、着陸台１９上面の多数を貫通穴２２を通って下方の空間８へ流れる。これにより、無人飛行装置１の下面に作用する空気圧力の増加を抑えられる。よって、無人飛行装置１の円滑な着陸が可能になる。
これに対し、着陸台１９の上面に貫通穴２２が無い場合には、無人飛行装置１の下面に作用する空気圧力が増加する。この空気圧力増加をグラウンド効果という。グラウンド効果は、無人飛行装置１の円滑な着陸に悪影響を及ぼす可能性がある。
このように、着陸台１９の多数の貫通穴２２により、この増加が抑えられるので、円滑な着陸が可能となる。

着陸台１９の上面は、設定方向に波状に延びており、
該波状の谷部１９ｃの幅は、対象とする無人飛行装置１の脚１ｂの下端に設けられた着陸用水平部材１ｃの幅よりも大きく、
着陸補助装置１０は、谷部１９ｃに位置する着陸用水平部材１ｃを該谷部１９ｃに保持するストッパ２１を備える。

この構成で、着陸用水平部材１ｃを、着陸台１９における波状の谷部１９ｃに着陸させ、この谷部１９ｃに保持できる。したがって、地上移動装置２の移動時に、無人飛行装置１は地上移動装置２に保持される。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更例１〜５のいずれかを採用してもよいし、変更例１〜５の２つ以上を任意に組み合わせて採用してもよい。この場合、以下で説明しない点は、上述と同じであってよい。

（変更例１）
着陸台１９は、多数の貫通穴２２を有していればよい。この場合、着陸台１９の上面は、波状でなくてもよく、ストッパ２１やストッパ駆動装置２３は省略されてよい。また、この場合、着陸台１９に着陸した無人飛行装置１の脚１ｂの下端（例えば着陸用水平部材１ｃ）を着陸台１９に保持する別のストッパが設けられてもよい。

（変更例２）
滑車７は、省略してもよい。この場合、回転体５から延びている線状体３は、貫通穴形成部１３ｃの貫通穴１４を通って上方へ延びている。

（変更例３）
無人飛行装置１が制御装置による自動制御で飛行する場合には、出力部１２ｂは、上記判断結果が肯定である旨を示す信号を、この制御装置に出力する。当該制御装置は、この信号に反応して、地上走行装置（着陸台１９）へ無人飛行装置１が着陸するように、プロペラ１ａの回転を減速しまたは停止させる。
この場合、高さ算出部１７ａからは、無人飛行装置１の高さを示す信号が上記制御装置へ出力されてよく、出力部１７ｃからは、上記判断結果が肯定である旨を示す信号が上記制御装置へ出力されてよい。上記制御装置は、これら信号を用いて無人飛行装置１の飛行を制御する。

（変更例４）
巻き出し量検出装置１６と高さ算出部１７ａの代わりに、高度計を無人飛行装置１に設けてもよい。高度計は、例えば、気圧を利用して無人飛行装置１の高さを計測する気圧高度計であってよい。あるいは、高度計は、地上へ向けて電波を発生させ、この電波の反射波を検出することにより、無人飛行装置１の高さを計測する電波高度計であってもよい。

高度計が計測した高さは、判断部１７ｂに入力される。あるいは、高度計が計測した高さは出力部１７ｃに入力され、出力部１７ｃは、この高さを、音声または表示により出力する。

（変更例５）
貫通穴２２の数は上述では多数であったが、貫通穴２２の数は多数でなくてもよい。すなわち、貫通穴２２の数は、１つであってもよいし、複数であってもよい。
このような１つまたは複数（例えば多数）の貫通穴２２は、無人飛行装置１が着陸台１９に着陸する時に無人飛行装置１の下面に作用する圧力の上昇を抑制する圧力抑制機構を構成する。貫通穴２２の面積（複数の貫通穴２２が存在する場合には、これら貫通穴２２の面積の総和）は、グラウンド効果を抑制できる大きさに設定されている。
ただし、この場合、無人飛行装置１（例えば着陸用水平部材１ｃ）が着陸できる着陸台１９の上面の面積を確保する。

圧力抑制機構は、グラウンド効果を抑制するためのファンや別の機器や構造をさらに備えていてもよい。このファンは、回転駆動されることにより、貫通穴２２を通って下方の空間８へ向かう空気流を強制的に生成する。これにより、グラウンド効果をさらに抑制できる。

１ 無人飛行装置、１ａ プロペラ、１ｂ 脚、１ｃ 着陸用水平部材、２ 地上移動装置、３ 線状体、５ 回転体、７ 滑車、８ 空間、９ 回転体駆動装置、１０ 着陸補助装置、１１ 方向検出装置、１２ 出力装置、１２ａ 判断部、１２ｂ 出力部、１３ 揺動部材、１３ａ 回転中心部、１３ｂ 中間部、１３ｃ 貫通穴形成部、１４ 貫通穴、１５ 角度検出装置、１５ａ 第１角度センサ、１５ｂ 第２角度センサ、１５ｃ 角度算出部、１６ 巻き出し量検出装置、１７ 出力装置、１７ａ 高さ算出部、１７ｂ 判断部、１７ｃ 出力部、１９ 着陸台、１９ａ 波状部、１９ｂ 直線部、１９ｃ 谷部、２１ ストッパ、２２ 貫通穴、２３ ストッパ駆動装置、２３ａ モータ、２３ｂ ピニオン、２４ 移動部材、２４ａ ラック、Ｃ１ 中心軸、Ｃ２ 中心軸、Ｃａ 第１軸、Ｃｂ 第２軸

Claims (6)

1. １つまたは複数のプロペラにより飛行し該プロペラの回転により発生する推力が可変な無人飛行装置の地上移動装置への着陸を補助するための着陸補助装置であって、
   無人飛行装置に結合される一端側部分を有する線状体と、
   地上移動装置に設けられ、前記線状体の他端側部分を巻き取る回転体と、
   無人飛行装置が空中にある時に、前記線状体を巻き取る方向に前記回転体に一定のトルクを発生させ続ける回転体駆動装置と、
   前記線状体が地上移動装置から上方へ延びている向きを検出する方向検出装置と、
   該向きが設定範囲内になったかどうかを判断する判断部と、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する出力部とを有する方向用の出力装置と、を備え、
   無人飛行装置が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置が、前記一定のトルクに抗して水平方向に関して前記回転体から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置の推力の水平成分を減らし、または、該水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替え可能になっており、
   水平接近状態では、前記一定のトルクが線状体に与える張力の水平成分により、無人飛行装置が、水平方向に関して地上移動装置の真上の側へ移動し、
   前記設定範囲は、無人飛行装置が地上移動装置の真上に位置することになる線状体の向きの範囲、または、無人飛行装置が該真上とその近傍のいずれかに位置することになる線状体の向きの範囲である、着陸補助装置。
2. 前記回転体から巻き出された、前記線状体の長さを検出する巻き出し量検出装置と、
   検出された前記向きと前記長さとに基づいて、無人飛行装置の高さを求め、該高さを、音声または表示により出力し、あるいは、該高さが設定値以下になったかどうかを判断し、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力する高さ用の出力装置と、を備える、請求項１に記載の着陸補助装置。
3. 前記方向検出装置は、地上移動装置に設けられた揺動部材を備え、
   この揺動部材は、回転中心部と、回転中心部から上方へ延びている中間部と、前記中間部の先端側部分に設けられた貫通穴形成部とを有し、
   この貫通穴形成部には、貫通穴が形成されており、
   前記回転体から延びる前記線状体は、前記貫通穴を通って上方へ延びており、
   前記揺動部材は、前記回転中心部を中心に鉛直方向から傾斜自在であり、
   前記方向検出装置は、揺動部材の傾斜角度を前記向きとして検出する角度検出装置を備える、請求項１または２に記載の着陸補助装置。
4. 地上移動装置に設けられ、無人飛行装置が着陸するための着陸台を備え、
   無人飛行装置が前記着陸台に着陸する時に無人飛行装置の下面に作用する圧力の上昇を抑制する圧力抑制機構が設けられ、
   この圧力抑制機構は、前記着陸台の上面に形成された１つまたは複数の貫通穴を含み、該貫通穴は、前記着陸台の下方の空間に連通しており、
   前記１つの貫通穴の面積、または前記複数の貫通穴の面積の総和は、前記圧力の上昇を抑制できる大きさに設定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の着陸補助装置。
5. 前記着陸台の上面は、設定方向に波状に延びており、
   該波状の谷部の幅は、対象とする無人飛行装置の脚の下端に設けられた着陸用水平部材の幅よりも大きく、
   前記谷部に位置する前記着陸用水平部材を該谷部に保持するストッパを備える、請求項４に記載の着陸補助装置。
6. １つまたは複数のプロペラにより飛行し該プロペラの回転により発生する推力が可変な無人飛行装置の地上移動装置への着陸を補助する着陸補助方法であって、
   無人飛行装置と結合される一端側部分を有する線状体と、地上移動装置に設けられ前記線状体の他端側部分を巻き取る回転体と、を設け、
   無人飛行装置が空中にある時に、前記線状体を巻き取る方向に前記回転体に一定のトルクを発生させ続け、
   無人飛行装置が発生する推力の水平成分により、無人飛行装置が、前記一定のトルクに抗して水平方向に関して前記回転体から離れていく水平離間状態から、無人飛行装置の推力の水平成分を減らし、または、該水平成分をゼロにすることにより、水平接近状態に切り替え、
   水平接近状態において、前記一定のトルクが線状体に与える張力の水平成分により、無人飛行装置を、水平方向に関して地上移動装置の真上又はその近傍に移動させ、
   前記線状体が地上移動装置から上方へ延びている向きを方向検出装置により検出し、
   該向きが設定範囲内になったかどうかを判断部により判断し、この判断結果が肯定である場合には、その旨を、音声または表示により出力部が出力し、
   前記設定範囲は、無人飛行装置が地上移動装置の真上に位置することになる線状体の向きの範囲、または、無人飛行装置が該真上とその近傍のいずれかに位置することになる線状体の向きの範囲である、着陸補助方法。
   

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