JP6755432B1 - 無人飛行体、飛行体制御システム及び運搬方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、飛行本体から垂下した線状部材の先端部に容易に運搬物を接続できる無人飛行体を提供する。本発明の一態様の無人飛行体１は、飛行可能な飛行本体２と、前記飛行本体２に設けられ、線状部材３１の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機３と、前記線状部材３１の先端部に設けられ、運搬物Ｔに設けられる強磁性を有する被着部Ｆとの間に磁気的吸引力を発生する吸着部材４と、前記吸着部材４と前記被着部Ｆとが前記磁気的吸引力により結合した状態で前記運搬物Ｔを保持する保持機構５と、を備える。

Description

本発明は無人飛行体、飛行体制御システム及び運搬方法に関する。

所謂ドローン等の無人で飛行可能な飛行体を利用して貨物を運搬することが検討されている。具体的には、飛行体に貨物を収容するボックス等を付設し、飛行体が着地した状態でボックスを開放して貨物を引き渡すことが行われている。この場合、貨物の受け渡し場所として、飛行体が着地可能な一定以上の面積を有する平坦な場所が必用となる。

そこで、例えば下記特許文献１に記載されるように、飛行体にワイヤや紐等の線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機（ウインチ）を設け、線状部材の先端に運搬物（貨物及び貨物を収容する容器を含み得る）を保持させ、飛行体が着地することなく、空中に留まったまま貨物を引き渡す配送方法が検討されている。

特開２０１６−８８６７５号公報

無人飛行体によって運搬物を運搬する場合、無人飛行体からの運搬物の引き渡しだけでなく、無人飛行体による運搬物の受け取りについても考慮する必要がある。着地できない場所で無人飛行体が運搬物を受け取る場合、無人飛行体を上空に待機させた状態で線状部材と運搬物の接続を行う必要がある。無人飛行体から垂下される線状部材は、風の影響等により揺動するため、一般的なフック等の接続手段を設けたとしても、上空の無人飛行体の動作によって運搬物に線状部材を接続することは容易ではない。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、飛行本体から垂下した線状部材の先端部に容易に運搬物を接続できる無人飛行体、飛行体制御システム及び運搬方法を提供することを課題とする。

本発明の一態様の無人飛行体は、飛行可能な飛行本体と、前記飛行本体に設けられ、線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機と、前記線状部材の先端部に設けられ、運搬物に設けられる強磁性を有する被着部との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材と、前記吸着部材と前記被着部とが前記磁気的吸引力により結合した状態で前記運搬物を保持する保持機構と、を備える。

本発明の別の態様の飛行体制御システムは、無人飛行体を制御する飛行体制御システムであって、前記無人飛行体は、飛行可能な飛行本体と、前記飛行本体に設けられ、線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機と、前記線状部材の先端部に設けられ、運搬物に設けられる強磁性を有する被着部との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材と、前記吸着部材と前記被着部とが前記磁気的吸引力により結合した状態で前記運搬物を保持する保持機構と、を備え、前記飛行体制御システムは、前記巻揚機を制御する巻揚制御部と、前記吸着部材の磁気的吸引力を制御する吸引制御部と、前記保持機構による前記運搬物の保持を制御する保持制御部と、を有する。

本発明のまた別の態様の運搬方法は、無人飛行体を用いて運搬物を運搬する方法であって、前記無人飛行体は、飛行可能な飛行本体と、前記飛行本体に設けられ、線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機と、前記線状部材の先端部に設けられ、前記運搬物に設けられる強磁性を有する被着部との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材と、前記吸着部材と前記被着部とが前記磁気的吸引力に結合した状態で前記運搬物を保持する保持機構と、を備え、前記巻揚機に前記線状部材を繰り出させる工程と、前記吸着部材に磁気的吸引力を発生させる工程と、前記保持機構に前記運搬物を保持させる工程と、を備える。

本発明によれば、飛行本体から垂下した線状部材の先端部に容易に運搬物を接続できる無人飛行体、飛行体制御システム及び運搬方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る無人飛行体の構成を示す模式図である。 図１の無人飛行体による運搬物の受け取りの手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る無人飛行体を備える運搬システムの構成を示す模式図である。

以下、本発明の限定的ではない例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明をする。図１は、本発明の第１実施形態に係る無人飛行体１の構成を示す模式図である。無人飛行体１は、運搬物Ｔを保持した状態で飛行することにより、無人で運搬物Ｔを運搬する。

無人飛行体１により搬送される運搬物Ｔは、貨物、又は貨物を収容する容器（空の容器であってもよい）を含む。運搬物Ｔは、上側に強磁性を有する被着部Ｆが設けられる。貨物が上部に強磁性体からなる部材を有する場合、この部材を被着部Ｆとして利用してもよい。容器は、定形性を有する例えば箱体等であってもよく、定形性を有しない例えば袋体等であってもよい。また、被着部Ｆは、保持力を有し、着磁された強磁性体、つまり永久磁石であってもよい。

図１に示すように、無人飛行体１は、無人で飛行可能な飛行本体２と、飛行本体２に設けられ、先端に運搬物Ｔを接続可能な線状部材３１の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機３と、線状部材３１の先端部に設けられ、運搬物Ｔの被着部Ｆとの間に磁気的吸引力を発生する吸着部材４と、吸着部材４と被着部Ｆとが吸着部材４の磁気的吸引力により結合した状態で運搬物Ｔを機械的に保持する保持機構５と、を備える。また、無人飛行体１は、線状部材３１の先端部に設けられる電池６と、線状部材３１の先端部に設けられ、電池６による電力供給を制御する末端制御回路７と、線状部材３１の先端部に設けられ、吸着部材４と被着部Ｆとの結合状態を検知する結合検知部８と、飛行本体２に設けられ、吸着部材４と被着部Ｆとの位置関係を認識する位置ずれ認識部９と、飛行本体２に設けられ、巻揚機３、吸着部材４及び保持機構５を制御する制御装置１０と、をさらに備える。

飛行本体２は、無人で飛行可能なものであれば特に限定されないが、図示する本実施形態の飛行本体２は、複数のプロペラ２１を有する無人回転翼機である。また、飛行本体２は、自身の姿勢を検出するための磁気センサ２２、プロペラ２１を駆動するための電力を供給する不図示のバッテリ等をさらに有する。

巻揚機３は、不図示のモータにより線状部材３１を巻き取り可能なウインチである。巻揚機３が巻き取る線状部材３１としては、例えばロープ、ワイヤ等の可撓性を有する部材とされる。

吸着部材４は、永久磁石であってもよいが、本実施形態では必要に応じて磁気的吸引力を生じさせる磁界を発生及び消去することができる電磁石である。吸着部材４として電磁石を用いることによって、飛行時には磁界を消去して飛行本体２の磁気センサ２２による地磁気の検出等を阻害しないようにできる。また、吸着部材４として電磁石を用いることによって、運搬物Ｔを引き渡す際に、吸着部材４の磁気的吸引力を消去することで吸着部材４から運搬物Ｔを容易に分離することができる。このように、吸着部材４は、運搬物Ｔの引き渡しにも利用できる。

保持機構５は、運搬物Ｔを保持する状態と解放する状態との間で遷移する可動支持体５１を有する構成とすることができる。可動支持体５１は、図示するように運搬物Ｔ全体を保持するよう構成されてもよく、運搬物Ｔの上部に突設される被着部Ｆ又はその支持構造だけを保持するよう構成されてもよい。なお、運搬物Ｔを保持する状態とは、吸着部材４が運搬物Ｔを保持している場合には運搬物Ｔの荷重を受けず、運搬物Ｔが吸着部材４から脱離した場合に落下しないよう受け止めることができる状態を含む。

電池６は、吸着部材４及び保持機構５に電力を供給する電源である。電池６が線状部材３１の先端部に設けられることによって、飛行本体２から吸着部材４及び保持機構５に電力を供給するための電線が必用とされない。これにより、吸着部材４及び保持機構５を動作させるときに飛行本体２に不必要な磁界が形成されて磁気センサ２２による地磁気の検出等を阻害することを抑制できる。

末端制御回路７は、電池６から吸着部材４及び保持機構５に電力を供給又は遮断する。この末端制御回路７は、後述する制御装置１０と通信するための通信部７１を有し、制御装置１０から所定の無線信号を受信した場合に電池６から吸着部材４に給電するよう構成される。また、末端制御回路７は、制御装置１０から受信する無線信号に基づいて保持機構５への給電を制御するよう構成される。末端制御回路７は、通信部７１により吸着部材４及び保持機構５の状態情報、結合検知部８の検出情報等を制御装置１０に送信するよう構成されることが好ましい。

結合検知部８は、吸着部材４の磁気的吸引力によって吸着部材４と被着部Ｆとが磁気的に結合していること、つまり吸着部材４がその磁気的吸引力によって被着部Ｆに略正対する状態となっていることを検知する。結合検知部８は、吸着部材４が磁気的吸引力により被着部Ｆに圧接されていることを検出してもよく、吸着部材４と被着部Ｆとの相対位置の変化が抑制される程度に磁気的に結合している状態を検出してもよい。具体的には、結合検知部８は、例えば光電センサ、リミットスイッチ等によって吸着部材４と被着部Ｆとの位置関係を検知するよう構成されてもよく、吸着部材４が発生する磁界の変化等により吸着部材４が被着部Ｆと磁気的に結合したことを検出するよう構成されてもよい。

位置ずれ認識部９は、飛行本体２から見た吸着部材４の被着部Ｆに対する位置ずれを認識する。位置ずれ認識部９としては、図示するように、飛行本体２に設けられるカメラ９１及びカメラ９１が撮影した画像を画像処理して吸着部材４の被着部Ｆに対する位置ずれを算出する解析部９２とを有する画像処理システムを用いることができる。なお、解析部９２は、後述する制御装置１０と一体に構成されてもよい。

制御装置１０は、通信部１１を有する。例えばＣＰＵ、メモリ及び通信部１１を構成する通信モジュールを有するコンピュータ装置に所定のプログラムを導入することで実現することができる。

制御装置１０は、無人飛行体１から離れて設けられ、制御装置１０と通信する外部のサーバ（遠隔制御装置）と協働して無人飛行体１の動作を制御するよう構成されてもよく、単独で無人飛行体１の動作を制御するよう構成されてもよい。つまり、制御装置１０は、無人飛行体１の動作を制御する本発明の一実施形態に係る飛行体制御システムの少なくとも一部を構成する。なお、本実施形態では、無人飛行体１における制御装置１０は、それ自体が単独で本発明の一実施形態に係る飛行体制御システムを構成し、遠隔制御装置からの指示がなくても単独で、運搬物Ｔを拾い上げて目的地まで運搬することができるものとして説明される。

制御装置１０は、無人飛行体１をその都度設定される目的地まで飛行させるよう飛行本体２を制御するとともに、運搬物Ｔの受け取り及び引き渡しのために飛行本体２、巻揚機３、吸着部材４及び保持機構５を制御する。

制御装置１０は、運搬物Ｔの受け取り動作を制御するために、巻揚機３を制御する巻揚制御部１２と、吸着部材４に磁気的吸引力を発生させる吸引制御部１３と、吸着部材４と被着部Ｆとを位置合わせする位置制御部１４と、保持機構５に運搬物Ｔを保持させる保持制御部１５とを有する。巻揚制御部１２、吸引制御部１３、位置制御部１４及び保持制御部１５は、機能的に区別されるものであって、機械的構造及びプログラム構造において独立している必要はない。

巻揚制御部１２は、運搬物Ｔを受け取る位置として設定される地点の上空に飛行本体２をホバリングさせた状態で、巻揚機３に線状部材３１を繰り出させる。また、巻揚制御部１２は保持機構５が運搬物Ｔを保持した後に、線状部材３１を巻き取る。

吸引制御部１３は、巻揚機３が線状部材３１を繰り出して吸着部材４が飛行本体２から十分に離間した状態で、末端制御回路７に電池６から吸着部材４への給電を指示する無線信号を通信部１１に送信させることによって、吸着部材４に磁気的吸引力を発生させる。このように、巻揚機３が線状部材３１を繰り出してから末端制御回路７が吸着部材４に給電することによって、吸着部材４が発生する磁界が磁気センサ２２による地磁気の検出等を阻害することを抑制できる。

吸引制御部１３は、保持機構５が運搬物Ｔを保持した後、巻揚機３が線状部材３１を巻き取って吸着部材４を飛行本体２の近傍に引き寄せる前に、末端制御回路７に電池６から吸着部材４への給電を遮断させる。このように、吸着部材４が飛行本体２の近傍に巻き揚げられる前に吸着部材４が磁気的吸引力を消失することによって、磁気センサ２２による地磁気の検出等を阻害することを抑制できる。

位置制御部１４は、位置ずれ認識部９の認識結果に基づいて吸着部材４と被着部Ｆとを位置合わせする。具体的には、位置制御部１４は、位置ずれ認識部９の認識した吸着部材４と被着部Ｆとを位置ずれを低減する方向に飛行本体２を移動させる。この位置制御部１４による制御は、少なくとも結合検知部８が吸着部材４と被着部Ｆとの結合を検知するまで、好ましくは保持機構５による運搬物Ｔの保持が完了するまで、継続して行われる。

保持制御部１５は、結合検知部８が吸着部材４と被着部Ｆとの結合を検知したとき、保持機構５により運搬物Ｔを保持する。つまり、保持機構５は、吸着部材４が被着部Ｆを吸引することにより被着部Ｆに正対している状態で、可動支持体５１を駆動して可動支持体５１によって運搬物Ｔを保持する。

以上のように、無人飛行体１は、吸着部材４が運搬物Ｔの被着部Ｆを吸引することによって、飛行本体２から垂下した線状部材３１の先端部に無人で運搬物Ｔを接続できるため、無人で運搬物を受け取ることができる。

無人飛行体１は、運搬物Ｔを引き渡す際には、飛行本体２を着陸させてもよいが、飛行本体２を上空に静止させ、巻揚機３に線状部材３１を繰り出させ、地上で保持機構５を開放させることによって運搬物Ｔの引き渡しを行ってもよい。

以上のような無人飛行体１を用いて運搬物Ｔを運搬する方法は、制御装置１０の制御によって無人で行うことができる。図２に、無人飛行体１による運搬物Ｔの運搬方法における運搬物Ｔの受け取りの手順を示す。図２の制御は、飛行本体２が運搬物Ｔの受取地点の上空に到着してから実行される。

無人飛行体１による運搬物Ｔの受け取りは、巻揚機３に線状部材３１を繰り出させる工程（ステップＳ１：繰出工程）と、吸着部材４に磁気的吸引力を発生させる工程（ステップＳ２：吸引力発生工程）と、吸着部材４を被着部Ｆに対して位置決めする工程（ステップＳ３：位置決め工程）と、吸着部材４による被着部Ｆの吸引状態を検知する工程（ステップＳ４：吸着検知工程）と、保持機構５に運搬物Ｔを保持させる工程（ステップＳ５：保持工程）と、吸着部材４材に磁気的吸引力を消去させる工程（ステップＳ６：吸引力消去工程）と、巻揚機３に線状部材３１を巻き取らせる工程（ステップＳ７：巻取工程）と、を備える。

ステップＳ１の繰出工程では、巻揚機３に線状部材３１を繰り出させることによって、吸着部材４及び保持機構５を運搬物Ｔの上部に降下させる。

ステップＳ２の吸引力発生工程では、末端制御回路７に吸着部材４への給電を開始させる。これにより、吸着部材４と被着部Ｆとの間に磁気的吸引力を作用させる。

ステップＳ３の位置決め工程では、位置ずれ認識部９の認識結果に基づいて吸着部材４を被着部Ｆの真上に配置するよう、飛行本体２の位置を微調整する。これにより、吸着部材４と被着部Ｆとが接近し、吸着部材４の磁気的吸引力によって、吸着部材４と被着部Ｆとが磁気的に結合される。

ステップＳ４の吸着検知工程では、結合検知部８により、吸着部材４と被着部Ｆとの結合状態、つまり吸着部材４と被着部Ｆとが磁気的に結合することにより接続されているか否かを確認する。吸着検知工程で吸着部材４と被着部Ｆとが接続されていた場合はステップＳ５に進み、吸着検知工程で吸着部材４と被着部Ｆとが接続されていなかった場合はステップＳ３に戻る。つまり、ステップＳ３の位置決め工程は、吸着部材４と被着部Ｆとが接続されるまで継続的に行われる。

ステップＳ５の保持工程では、保持機構５により運搬物Ｔを保持することで、線状部材３１の先端部に運搬物Ｔを機械的に接続する。

ステップＳ６の吸引力消去工程では、吸着部材４に磁気的吸引力を消失させる。保持工程で保持機構５により運搬物Ｔを保持しているため、吸着部材４の磁気的吸引力が消失しても、運搬物Ｔの線状部材３１への接続は解除されない。また、吸着部材４への給電を遮断して運搬物を保持機構５によって保持させることによって、電力消費を抑制することができる。

ステップＳ７の巻取工程では、巻揚機３に線状部材３１を巻き取らせることによって、吸着部材４及び運搬物Ｔを保持する保持機構５を飛行本体２に近接させる。これにより、飛行本体２に対する運搬物Ｔの相対移動が抑制され、無人飛行体１の飛行を安定させることができる。

なお、ステップＳ５の保持工程及びステップＳ６の吸引力消去工程は、ステップＳ７の巻取工程の途中で行ってもよい。つまり、保持工程及び吸引力消去工程は、吸着部材４が飛行本体２に接近して磁気センサ２２に影響を及ぼす前に実行されればよい。特に、運搬物Ｔと地面との間に可動支持体５１を挿入することが難しい場合には、吸着部材４により運搬物Ｔ保持する状態で巻揚機３が線状部材３１を一定量巻き取ることで運搬物Ｔを少し持ち上げてから保持機構５により運搬物Ｔを保持することが好ましい。

以上のように、本実施形態に係る無人飛行体１、飛行体制御システム（制御装置１０）、及び運搬方法は、飛行本体２から垂下した線状部材３１の先端部に容易に運搬物Ｔを接続することができる。このため、無人飛行体１は、定められた場所に置かれた運搬物Ｔを無人で受け取り、設定された目的地まで運搬することができる。

無人飛行体１は、荷送人から貨物を受け取ることもできるが、貨物を収容して保護する配送容器を回収するために利用することができる。一般的に、貨物の配達は、荷受人による受取確認が必用とされるため荷受人の在宅時にしか行うことができないが、荷受人にとっても在宅時にしか運搬物Ｔを受け取れないことは不便に感じられている。そこで、合意の上、荷受人が不在であっても指定された場所に貨物を配置することで配達を完了することが検討されている。このように指定場所に貨物を配置する場合、貨物の保護の観点から、貨物を専用の配送容器に収容し、配送容器毎貨物を所定場所に配置することが検討される。

貨物の保護に重きを置くと、配送容器も比較的高価となる。このため、配送容器は、荷受人が貨物を取り出した後で、回収されて再利用することが望ましい。この空の配送容器の回収も、貨物の配達と同様に、無人飛行体１によって行うことが望まれる。無人飛行体１により配送容器を回収するためには、上空の飛行本体２から垂下される線状部材３１の先端に配送容器（運搬物Ｔ）を接続する必要がある。荷受人の不在時に配達するとの趣旨に鑑みて、配送容器の回収時に荷受人に線状部材３１への運搬物Ｔの接続作業を求めることはできない。このため、吸着部材４を備え、線状部材３１の先端部に容易に運搬物Ｔを接続することができる無人飛行体１は、空の配送容器の回収に特に有用である。

図３に、本発明の第２実施形態に係る無人飛行体１Ａを備える運搬システムの構成を示す模式図である。運搬システムは、無人飛行体１Ａと、無人飛行体１Ａから離れて設けられる遠隔制御装置１００とを備える。

無人飛行体１Ａは、無人で飛行可能な飛行本体２と、飛行本体２に設けられ、先端に運搬物Ｔを接続可能な線状部材３１の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機３と、線状部材３１の先端部に設けられ、運搬物Ｔの被着部Ｆとの間に磁気的吸引力を発生する吸着部材４と、飛行本体２に設けられ、巻揚機３が線状部材３１を巻き取った場合に吸着部材４と被着部Ｆとが磁気的吸引力により結合している状態で運搬物Ｔを機械的に保持する保持機構５Ａと、線状部材３１の先端部に設けられる電池６と、線状部材３１の先端部に設けられ、電池６による電力供給を制御する末端制御回路７Ａと、線状部材３１の先端部に設けられ、吸着部材４と被着部Ｆとの結合状態を検知する結合検知部８と、飛行本体２に設けられ、吸着部材４と被着部Ｆとの位置関係を認識する位置ずれ認識部９と、飛行本体２に設けられ、巻揚機３、吸着部材４及び保持機構５を制御する制御装置１０Ａと、を備える。なお、吸着部材４と被着部Ｆとが磁気的吸引力により結合している状態とは、吸着部材４と被着部Ｆが接触している状態だけではなく、磁気的吸引力により被着部Ｆが吸着部材４側に引き寄せられて近接している状態を含むものとする。

図３の無人飛行体１Ａにおける飛行本体２、巻揚機３、電池６、結合検知部８及び位置ずれ認識部９の構成は、図１の無人飛行体１における飛行本体２、巻揚機３、電池６、結合検知部８及び位置ずれ認識部９の構成と同様である。このため、図３の無人飛行体１Ａについて、図１の無人飛行体１と同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。

保持機構５Ａは、運搬物Ｔを保持する状態と、解放する状態との間で遷移する可動支持体５１Ａを有する構成とすることができる。可動支持体５１は、図示するように運搬物Ｔ全体を保持してもよく、運搬物Ｔの上部に突設される被着部Ｆ又はその支持構造だけを保持してもよい。

末端制御回路７Ａは、電池６から吸着部材４に電力を供給又は遮断する。この末端制御回路７Ａは、後述する制御装置１０Ａと通信するための通信部７１を有し、制御装置１０Ａから所定の無線信号を受信した場合に電池６から吸着部材４に給電する。

本実施形態において、ローカル制御装置１０Ａと遠隔制御装置１００とは、本発明に係る飛行体制御システムの一実施形態である。つまり、本実施形態の運搬システムは、ローカル制御装置１０Ａと遠隔制御装置１００とが協働して無人飛行体１Ａを制御する。

図３の無人飛行体１Ａにおけるローカル制御装置１０Ａは、図１の無人飛行体１における制御装置１０と制御プログラムが異なるだけである。

遠隔制御装置１００は、ローカル制御装置１０Ａと無線通信し、ローカル制御装置１０Ａに無人飛行体１Ａの制御手順の少なくとも一部を指示する。図示する例では、遠隔制御装置１００は、巻揚機３を制御する巻揚制御部１２Ａと、吸着部材４を制御する吸引制御部１３Ａと、吸着部材４と被着部Ｆとを位置合わせするよう飛行本体２を制御する位置制御部１４Ａと、保持機構５Ａに運搬物Ｔを保持させる保持制御部１５Ａと、を有する。図３の無人飛行体１Ａにおける巻揚制御部１２Ａ、吸引制御部１３Ａ、位置制御部１４Ａ及び保持制御部１５Ａの制御の内容は、図１の無人飛行体１における巻揚制御部１２、吸引制御部１３、位置制御部１４及び保持制御部１５の制御の内容と同様である。

本実施形態に係る無人飛行体１Ａ、飛行体制御システム、及び運搬方法も、第１実施形態の無人飛行体１と同様に、飛行本体２から垂下した線状部材３１の先端部に容易に運搬物Ｔを接続することができる。

本実施形態に係る無人飛行体１Ａは、飛行本体２に保持機構５Ａが設けられているため、吸着部材４の磁気的吸引力によって運搬物Ｔを保持した状態で巻揚機３が線状部材３１を巻き取って運搬物Ｔを飛行本体２の近傍まで引き揚げてから、保持機構５Ａにより運搬物Ｔを保持する。このとき、一時的に吸着部材４が磁気センサ２２に影響を及ぼすが、飛行本体２が移動するときには磁気センサ２２が正常に動作するため、無人飛行体１Ａの飛行には支障がない。また、無人飛行体１Ａは、飛行中には保持機構５Ａが運搬物Ｔを保持するため、飛行中の振動等により運搬物Ｔが線状部材３１から脱離して落下することを防止できる。

無人飛行体１Ａは、吸着部材４で被着部Ｆを吸着することによって運搬物Ｔを線状部材３１の先端部に保持し、保持機構５Ａを開放して巻揚機３に線状部材３１を繰り出させることで運搬物Ｔを地上に降下させてから吸着部材４の磁気的吸引力を消去することにより、運搬物Ｔを引き渡してもよい。

以上の説明から明らかなように、本発明の各実施形態は、以下の各構成により、それぞれ有利な効果を奏する。

本発明の実施形態に係る無人飛行体（１，１Ａ）は、飛行可能な飛行本体（２）と、飛行本体（２）に設けられ、線状部材（３１）の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機（３）と、線状部材（３１）の先端部に設けられ、運搬物（Ｔ）に設けられる強磁性を有する被着部（Ｆ）との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材（４）と、吸着部材（４）と被着部（Ｆ）とが磁気的吸引力により結合した状態で運搬物（Ｔ）を保持する保持機構（５）と、を備える。無人飛行体（１，１Ａ）は、吸着部材（４）が運搬物（Ｔ）の被着部（Ｆ）を吸引することにより線状部材（３１）に運搬物（Ｔ）を容易に接続するこができる。また、無人飛行体（１，１Ａ）は、吸着部材（４）が磁気的吸引力により結合している運搬物（Ｔ）を保持機構（５）により保持することができるため、運搬物（Ｔ）の落下を防止して確実に運搬することができる。

無人飛行体（１，１Ａ）において、吸着部材（４）は、電磁石である。これによって、保持機構（５）が運搬物（Ｔ）を保持した後は吸着部材（４）の磁気的吸引力を生じさせる磁界を消去して飛行本体（２）の飛行に対する悪影響を排除することができる。

無人飛行体（１，１Ａ）は、電磁石（４）に給電する電池（６）をさらに備える。これによって、吸着部材（４）に磁気的吸引力を発生させることができる。

無人飛行体（１，１Ａ）は、所定の信号を受信した場合に電池から電磁石（４）に給電する末端制御回路（７，７Ａ）をさらに備える。これによって、吸着部材（４）に適切なタイミングで磁気的吸引力を発生させることができる。

無人飛行体（１，１Ａ）において、末端制御回路（７，７Ａ）は、巻揚機（３）が線状部材（３１）を繰り出した状態で電磁石（４）に給電する。これによって、吸着部材（４）の磁界が飛行本体（２）に影響を及ぼすことをより確実に抑制できる。

無人飛行体（１，１Ａ）において、末端制御回路（７，７Ａ）は、保持機構（５，５Ａ）が運搬物（Ｔ）を保持した後に電磁石（４）への給電を遮断する。これによって、吸着部材（４）の磁界が飛行本体（２）の飛行に影響を及ぼすことをより確実に抑制できる。

無人飛行体（１）において、巻揚機（３）は、末端制御回路（７）が電磁石（４）への給電を遮断した状態で線状部材（３１）を巻き取る。これによって、吸着部材（４）の磁界が飛行本体（２）に影響を及ぼすことを防止することができる。

無人飛行体（１）において、末端制御回路（７，７Ａ）は、線状部材（３１）の先端部に設けられる。これによって、吸着部材（４）により線状部材（３１）に運搬物（Ｔ）を接続する際に、飛行本体（２）に吸着部材（４）の磁界が影響を及ぼすことを抑制することができる。

無人飛行体（１）において、電池（６）は、前記線状部材の先端部に設けられる。これによって、飛行本体（２）と吸着部材（４）とを電気的に接続する必要がないので、飛行本体（２）に吸着部材（４）の磁界が影響を及ぼすことをより確実に抑制することができる。

無人飛行体（１，１Ａ）において、飛行本体（２）は、磁気センサ（２２）を有する。これによって、吸着部材（４）の磁界の影響を防止する効果が顕著となる。

無人飛行体（１）において、保持機構（５）は、線状部材（３１）の先端部に設けられ、巻揚機（３）が線状部材（３１）を繰り出した状態で運搬物（Ｔ）を保持する。これによって、吸着部材（４）の磁界が飛行本体（２）に影響を及ぼすことを抑制することができる。

無人飛行体（１）において、巻揚機（３）は、保持機構（５）が運搬物（Ｔ）を保持してから線状部材（３１）を巻き取る。これによって、吸着部材（４）の磁界が飛行本体（２）に影響を及ぼすことをより確実に防止することができる。

無人飛行体（１，１Ａ）は、吸着部材（４）と被着部（Ｆ）との位置関係を認識する位置ずれ認識部をさらに備える。これによって、吸着部材（４）がより容易に運搬物（Ｔ）を吸引して、線状部材（３１）に接続することができる。

無人飛行体（１，１Ａ）において、飛行本体（２）は、位置ずれ認識部の認識結果に基づいて、吸着部材（４）と被着部（Ｆ）とを位置合わせするよう飛行する。これにより、吸着部材（４）がより確実に運搬物（Ｔ）を吸引して、線状部材（３１）に接続することができる。

無人飛行体（１）は、吸着部材（４）と被着部（Ｆ）との結合状態を検知する結合検知部（８）をさらに備え、保持機構（５）は、結合検知部（８）が吸着部材（４）と被着部（Ｆ）との結合を検知したときに運搬物（Ｔ）を保持する。これによって、保持機構（５）が確実に運搬物（Ｔ）を保持することができる。

無人飛行体（１，１Ａ）は、飛行本体（２）に設けられ、巻揚機（３）、吸着部材（４）及び保持機構（５，５Ａ）の少なくともいずれかを制御する制御装置（１０，１０Ａ）をさらに備える。これによって、無人飛行体（１，１Ａ）は、適切に運搬物（Ｔ）を保持する動作を行うことができる。

本発明の実施形態に係る飛行体制御システムは、無人飛行体（１，１Ａ）を制御する飛行体制御システムであって、無人飛行体（１，１）は、飛行可能な飛行本体（２）と、飛行本体（２）に設けられ、線状部材（３１）の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機（３）と、線状部材（３１）の先端部に設けられ、運搬物（Ｔ）に設けられる強磁性を有する被着部（Ｆ）との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材（４）と、吸着部材（４）が被着部（Ｆ）を磁気的吸引力により結合した状態で運搬物（Ｔ）を保持する保持機構（５，５Ａ）と、を備え、飛行体制御システムは、（１，１Ａ）は、巻揚機（３）を制御する巻揚制御部（１２，１２Ａ）と、吸着部材（４）の磁気的吸引力を制御する吸引制御部（１３，１３Ａ）と、保持機構（５，５Ａ）による運搬物（Ｔ）の保持を制御する保持制御部（１５，１５Ａ）と、を有する。本発明の実施形態に係る飛行体制御システムは、吸着部材（４）に運搬物（Ｔ）の被着部（Ｆ）を磁気的に結合させることにより線状部材（３１）に運搬物（Ｔ）を容易に接続するこができる。また、本発明の実施形態に係る飛行体制御システムは、吸着部材（４）が磁気的に結合している運搬物（Ｔ）を保持機構（５）により保持させるため、運搬物（Ｔ）の落下を防止して確実に運搬することができる。

本発明の実施形態に係る飛行体制御システムは、飛行本体（２）に設けられ、飛行本体（２）、巻揚機（３）及び保持機構（５Ａ）を制御するローカル制御装置（１０Ａ）と、無人飛行体（１Ａ）から離れて設けられ、ローカル制御装置（１０Ａ）と通信し、ローカル制御装置（１０Ａ）に制御手順の少なくとも一部を指示する遠隔制御装置（１００）と、を備える。このように、制御に係る構成の一部を遠隔制御装置（１００）として無人飛行体（１Ａ）から分離して設けることによって、より多くの情報を処理することが可能となる。

本発明の実施形態に係る運搬方法は、無人飛行体（１，１Ａ）を用いて運搬物（Ｔ）を運搬する方法であって、無人飛行体（１，１Ａ）は、飛行可能な飛行本体（２）と、飛行本体（２）に設けられ、線状部材（３１）の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機（３）と、線状部材（３１）の先端部に設けられ、運搬物（Ｔ）に設けられる強磁性を有する被着部（Ｆ）との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材（４）と、吸着部材（４）と被着部（Ｆ）とが磁気的吸引力により結合した状態で運搬物（Ｔ）を保持する保持機構（５，５Ａ）と、を備え、巻揚機（３）に線状部材（３１）を繰り出させる工程と、吸着部材（４）に磁気的吸引力を発生させる工程と、保持機構（５，５Ａ）に運搬物（Ｔ）を保持させる工程と、を備える。本発明の実施形態に係る運搬方法は、吸着部材（４）に運搬物（Ｔ）の被着部（Ｆ）を吸引させることにより線状部材（３１）に運搬物（Ｔ）を容易に接続するこができる。また、本発明の実施形態に係る運搬方法は、吸着部材（４）が磁気的に結合している運搬物（Ｔ）を保持機構（５）により保持させるため、運搬物（Ｔ）の落下を防止して確実に運搬することができる。

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａにおいて、飛行本体２は、無人回転翼機に限られず、例えば無人飛行船等であってもよい。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａにおいて、吸着部材４と被着部Ｆとの結合状態を例えば飛行本体２に設けられるカメラの撮影画像等をオペレータが確認して、巻揚機３及び保持機構５，５Ａを動作させてもよい。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａ、飛行体制御システム及び運搬方法は、遠隔制御装置１００等においてオペレータの判断により無人飛行体に運搬物を保持させる動作を行うよう構成されてもよい。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａにおいて、巻揚機３、吸着部材４及び保持機構５は、制御装置１０，１０Ａからの信号によらず、他の構成要素から情報を収集して自ら動作を決定するものであってもよい。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａにおいて、電池６及び末端制御回路７，７Ａに相当する構成が飛行本体２に設けられ、飛行本体２と吸着部材４及び保持機構５との間に電気配線が設けられてもよい。かかる場合、飛行本体２に設けられる電池６は、吸着部材４に給電するだけでなく、磁気センサ２２やプロペラ２１を駆動するための電力を供給するためのバッテリとして用いられてもよい。また、末端制御回路７，７Ａは、制御装置１０，１０Ａと一体に構成されてもよい。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１は、飛行本体２に設けられ、線状部材３１の先端部に設けられる保持機構５をさらに保持する機構を備えてもよい。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａにおいて、吸着部材４は、永久磁石であってもよい。特に線状部材３１の先端部に保持機構５が設けられる場合、吸着部材４は線状部材３１の揺動を制止できればよいので、運搬物Ｔから吸着部材４を比較的容易に分離できるように構成することができる。

本発明の実施形態に係る無人飛行体１，１Ａにおいて、末端制御回路７，７Ａは、線状部材３１又は別途設けられる信号線を通して入力される信号に基づいて吸着部材４への給電状態を変更するよう構成されてもよい。

１，１Ａ・・・無人飛行体、２・・・飛行本体、２２・・・磁気センサ、３・・・巻揚機、３１・・・線状部材、４・・・吸着部材、５，５Ａ・・・保持機構、５１，５１Ａ・・・可動支持体、６・・・電池、７，７Ａ・・・末端制御回路、８・・・結合検知部、９・・・位置ずれ認識部、９１・・・カメラ、９２・・・解析部、１０，１０・・・制御装置Ａ、１１・・・通信部、１２，１２Ａ・・・巻揚制御部、１３，１３Ａ・・・吸引制御部、１４，１４Ａ・・・位置制御部、１５，１５Ａ・・・保持制御部、Ｆ・・・被着部、Ｔ・・・運搬物

Claims (17)

1. 飛行可能な飛行本体と、
   前記飛行本体に設けられ、線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機と、
   前記線状部材の先端部に設けられ、運搬物に設けられる強磁性を有する被着部との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材と、
   前記吸着部材と前記被着部とが前記磁気的吸引力により結合した状態で前記運搬物を保持する保持機構と、
   前記吸着部材と前記被着部との結合状態を検知する結合検知部と、
   を備え、
   前記保持機構は、前記結合検知部が前記吸着部材と前記被着部との結合を検知したときに前記運搬物を保持する、無人飛行体。
2. 前記吸着部材は電磁石であり、
   前記電磁石に給電する電池と、
   所定の信号を受信した場合に前記電池から前記電磁石に給電する末端制御回路と、
   をさらに備え、
   前記末端制御回路は、前記保持機構が前記運搬物を保持した後に前記電磁石への給電を遮断する、請求項１に記載の無人飛行体。
3. 前記末端制御回路は、前記巻揚機が前記線状部材を繰り出した状態で前記電磁石に給電する請求項２に記載の無人飛行体。
4. 前記巻揚機は、前記末端制御回路が前記電磁石への給電を遮断した状態で前記線状部材を巻き取る、請求項２又は３に記載の無人飛行体。
5. 前記末端制御回路は、前記線状部材の先端部に設けられる、請求項２から４のいずれかに記載の無人飛行体。
6. 前記電池は、前記線状部材の先端部に設けられる、請求項２から５のいずれかに記載の無人飛行体。
7. 前記飛行本体は、磁気センサを有する、請求項２から６のいずれかに記載の無人飛行体。
8. 前記保持機構は、前記線状部材の先端部に設けられ、前記巻揚機が前記線状部材を繰り出した状態で前記運搬物を保持する、請求項２から７のいずれかに記載の無人飛行体。
9. 前記巻揚機は、前記保持機構が前記運搬物を保持してから前記線状部材を巻き取る、請求項８に記載の無人飛行体。
10. 前記吸着部材と前記被着部との位置関係を認識する位置ずれ認識部をさらに備える、請求項１から９のいずれかに記載の無人飛行体。
11. 前記飛行本体は、前記位置ずれ認識部の認識結果に基づいて、前記吸着部材と前記被着部とを位置合わせするよう飛行する、請求項１０に記載の無人飛行体。
12. 前記飛行本体に設けられ、前記巻揚機、前記吸着部材及び前記保持機構の少なくともいずれかを制御する制御装置をさらに備える、請求項１から１１のいずれかに記載の無人飛行体。
13. 無人飛行体を制御する飛行体制御システムであって、
    前記無人飛行体は、
    飛行可能な飛行本体と、
    前記飛行本体に設けられ、線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機と、
    前記線状部材の先端部に設けられ、運搬物に設けられる強磁性を有する被着部との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材と、
    前記吸着部材と前記被着部とが前記磁気的吸引力により結合した状態で前記運搬物を保持する保持機構と、
    前記吸着部材と前記被着部との結合状態を検知する結合検知部と、
    を備え、
    前記飛行体制御システムは、
    前記巻揚機を制御する巻揚制御部と、
    前記吸着部材の磁気的吸引力を制御する吸引制御部と、
    前記保持機構による前記運搬物の保持を制御する保持制御部と、
    前記吸着部材と前記被着部との結合状態を検知する結合検知部と、
    を有し、
    前記保持制御部は、前記結合検知部が前記吸着部材と前記被着部との結合を検知したときに、前記保持機構に前記運搬物を保持させる、飛行体制御システム。
14. 前記吸着部材は電磁石であり、
    前記電磁石に給電する電池と、
    所定の信号を受信した場合に前記電池から前記電磁石に給電する末端制御回路と、
    をさらに備え、
    前記吸引制御部は、前記保持機構が前記運搬物を保持した後に前記末端制御回路に前記電磁石への給電を遮断させる、請求項１３に記載の飛行体制御システム。
15. 前記飛行本体に設けられ、前記飛行本体、前記巻揚機及び前記保持機構を制御するローカル制御装置と、
    前記無人飛行体から離れて設けられ、前記ローカル制御装置と通信し、前記ローカル制御装置に制御手順の少なくとも一部を指示する遠隔制御装置と、
    を備える、請求項１４に記載の飛行体制御システム。
16. 無人飛行体を用いて運搬物を運搬する方法であって、
    前記無人飛行体は、
    飛行可能な飛行本体と、
    前記飛行本体に設けられ、線状部材の繰り出し及び巻き取りが可能な巻揚機と、
    前記線状部材の先端部に設けられ、前記運搬物に設けられる強磁性を有する被着部との間に磁気的吸引力を発生する吸着部材と、
    前記吸着部材と前記被着部とが前記磁気的吸引力により結合した状態で前記運搬物を保持する保持機構と、
    前記吸着部材と前記被着部との結合状態を検知する結合検知部と、
    を備え、
    前記巻揚機に前記線状部材を繰り出させる工程と、
    前記吸着部材に磁気的吸引力を発生させる工程と、
    前記結合検知部が前記吸着部材と前記被着部との結合を検知したときに、前記保持機構に前記運搬物を保持させる工程と、
    を備える、運搬方法。
17. 前記吸着部材は電磁石であり、
    前記無人飛行体は、
    前記電磁石に給電する電池と、
    所定の信号を受信した場合に前記電池から前記電磁石に給電する末端制御回路と、
    をさらに備え、
    前記保持機構に前記運搬物を保持させる工程と、
    前記保持機構が前記運搬物を保持した後に前記電磁石への給電を遮断する工程と、
    をさらに備える、請求項１６に記載の運搬方法。

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