JP7067749B1 - 射出角度変更可能な網射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】捕獲対象の捕獲時に網が十分に展開し、捕獲対象を捕獲しやすい網射出装置を提供する。【解決手段】網射出方向に開口した網収納部４０を備えた装置本体１１と、捕獲対象物を捕獲するための網６０と、網６０の外周のそれぞれの箇所に取付けられた複数の錘５０と、複数の錘５０を、網射出方向から所定の錘射出角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構３０と、錘射出機構３０の錘射出角度を変更する錘射出角度変更機構２０と、錘射出機構３０を作動させる作動アクチュエータと、捕獲対象物までの距離を測定する距離センサ７０と、制御部８０と、を有し、制御部８０は、網６０が捕獲対象物に到達する直前に十分に展開するように、捕獲対象物までの距離に応じて複数の錘射出機構３０の錘射出角度を変更して、錘５０を射出するように構成した。【選択図】図１

Description

本発明は、網射出装置において、網係留の錘射出角度の変更機構及び射出角度を決定する方法に関する。

近年、宇宙空間の地球を周回するゴミ、いわゆる宇宙デブリが増加してきており、宇宙船や宇宙ステーションと衝突すると深刻な損害をもたらすため、その除去が課題になっている。
ドローンも、安価な無人航空機としての応用が進み、飛行禁止区域を不正な目的で飛行させたり、無人兵器として攻撃に使われたりする場合もある。このようなドローンを含む不審飛行体の捕獲と無効化が課題になっている。

宇宙デブリや不審飛行体を捕獲する方法として、テザーネット（網）が研究されており、宇宙デブリ捕獲実験が欧州で行われた。また、テザーネット（網）を用いた対象物体の捕獲システム・装置は、防犯装置、ドローン捕獲システム、宇宙デブリ捕獲システムとして、いくつかの文献で特許化されている(特許文献１～７)。

対象物体捕獲用の網射出装置は、収納箱に収納した網の周囲にいくつかの錘を装着し、対象物体からある程度の距離離れた所から錘・網を収納箱から射出、網を対象物体に絡ませることで、対象物体を捕獲・拘束する。対象物体に比べ網の広さが十分に広い場合、対象物体を容易に捕獲・拘束できる利点を有する。
網射出装置を実現するためには、網の外周の数か所に装着した錘または網の外周の数か所に装着した紐の先端に取り付けた錘を前方へ放射状に射出し、網を展開するための射出機構が必要である。

特開2000-513089号公報 特開2021-063616号公報 国際公開第WO2018/016017号 米国特許第10197365号 特開2016-215874号公報 米国特許出願公開第 2005/0103939号 特許第6968377号

上記既存の網射出装置では、錘の射出角度は固定されている。対象物体に網が到達するときに網が十分に展開された状態であることが捕獲対象の確実な捕獲のために必要である。捕獲対象を確実に捕獲できるよう網が十分に展開された状態に至るまでに要する移動距離は錘の射出角度に依存する。また、その距離を超えると宇宙空間では空気力が作用しないため網は張力により収縮を始めることが知られている。従って、捕獲対象物体までの距離を最適にしてから網を射出する必要がある。

網射出時の捕獲対象物体までの距離を最適にするために、網と上記射出機構を収納したカプセルを射出装置本体から射出し、捕獲対象物体までの距離が捕獲に適切な距離になった段階でカプセルから網を射出する方式もある。しかし、カプセルの姿勢を制御することは容易ではなく、また射出装置本体に搭載した距離センサで、捕獲対象物体やカプセルとの距離を確認した上でカプセルからの網射出を実施する場合、射出装置本体を搭載する宇宙航行体の姿勢変化によってこれらの距離計測が困難になり、カプセルからの網射出が適切なタイミングで行えない可能性があるという問題がある。
カプセルに姿勢制御装置や捕獲対象物体までの距離を測定するための装置を搭載する方法もあるが、その場合、射出するカプセルの重量が増大し、宇宙での使用には不向きとなる問題点を有する。また、地上で使用する場合、重量の増大により射出するカプセルの飛行距離が短くなる問題点を有する。事前に射出軸まわりの回転速度を与えることにより、飛行するカプセルの姿勢を安定化させる方法も考えられるが、回転速度を与えるための装置が射出装置本体側に必要となり、また回転速度を与えるときにその反動トルクが射出装置本体側に作用し、本体側の姿勢が乱される問題点を有する。

捕獲対象物体までの適切な距離が一定の範囲に限定された装置では、本体は捕獲対象との距離を適切な距離まで詰めてランデブー飛行を行う必要があり、適用範囲が限定され、事前設定した捕獲距離に正確にランデブーできない場合、捕獲の確実性が低下する問題点を有する。

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであり、捕獲対象までの距離に応じて捕獲時に網が十分に展開された状態になる網射出装置の適切な錘射出角度を決定し、それを実現するための錘射出角度変更機構を提供することを目的とする。

本発明のさらに他の目的および利点は、一部は明白であり、一部は明細書および図面から明らかになる。

本発明の網射出装置は、網射出方向に開口した網収納部を備えた装置本体と、
前記網収納部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定の錘射出角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
前記複数の錘射出機構の前記錘射出角度を変更する錘射出角度変更機構と
前記複数の錘射出機構を作動させる作動アクチュエータと、
前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離を測定する距離センサと、
前記距離センサからの信号を受信するとともに前記射出角度変更機構及び前記作動アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記網が前記捕獲対象物に到達する直前に十分に展開するように、前記捕獲対象物までの距離に応じて前記複数の錘射出機構の前記錘射出角度を変更して、前記錘を射出するように構成されたことを特徴とする。
この構成により、網射出装置と捕獲対象物の距離に拘わらず、網を捕獲対象物に到達する直前に十分に展開しやすくなるので、捕獲対象物を捕獲しやすくなる。

各前記複数の錘は略中空円筒形を有し、
各前記複数の錘射出機構は、一端部側が前記錘を挿通して保持するとともに、他端部が前記装置本体に揺動可能に連結されたガイド棒と、前記錘を前記一端側から射出するように付勢する前記バネと、前記錘を係止するストッパーと、を含み、
前記ストッパーによる前記錘の係止は、前記作動アクチュエータによって解除され、それにより前記錘が、前記バネによって前記ガイド棒の前記一端部側から、当該ガイド棒によって規定される前記錘射出角度で射出されるように構成されている。

前記錘射出角度変更機構は、一端部が各前記ガイド棒の長さ方向中央部に揺動可能に連結されて前記網射出方向と反対方向に伸びる接続棒と、前記網射出方向に直交するように設けられ、外周部のそれぞれの箇所に各前記接続棒の他端部が揺動可能に連結された調整板と、前記調整板の位置を前記網射出方向及びその反対方向に平行移動させるための送りねじと、前記送りねじを回転させるモータとを含み、前記モータを回転させることにより、各前記ガイド棒によって規定される前記錘射出角度を同時に変更するように構成されている。

前記作動アクチュエータは、前記各ストッパーを固定する締結線と、当該締結線を解除可能に掛止して張力を与えることにより前記固定を維持するとともに、前記掛止を解除して前記固定を解除する解除装置を含み、前記解除装置を作動させて前記締結線の掛止を解除することにより、各前記ストッパーによる錘の係止を同時に解除して、錘を同時に射出するようにしてもよい。

前記締結線は、前記ストッパーごとに設けられ、
前記解除装置は、前記調整板に回転可能に設けられた円盤状固定具と、当該円盤状固定具の外周部それぞれの箇所から半径方向に突出してさらに円周方向に伸び、複数の前記締結線をそれぞれ掛止する複数の掛止部材と、前記円盤状固定具を回転させるモータと、前記調整板に固定され、各前記掛止部材に掛止された各前記締結線の前記円周方向への移動を阻止するスリットガイドと、を有し、
各前記締結線は、前記ストッパーに係合するともに前記掛止部材に掛止されて張設されることにより当該ストッパーを固定し、
前記解除装置は、各前記締結線の移動を前記スリットガイドにより阻止しつつ、前記円盤状固定具を回転させて前記掛止部材を前記締結線に対して前記円周方向へ引き抜き、当該締結線の掛止を解除するように構成してもよい。
この構成により、１つのモータの回転により、全ての錘射出機構のストッパーの締結線による固定を同時に解除することができる。

前記締結線は、前記接続棒の前記ガイド棒との連結箇所から前記調整板との連結箇所まで当該接続棒に沿って張設されることが好ましい。
この構成により、錘射出機構の射出角度が変化しても、締結線の経路長さは変化せず、バネの圧縮量および錘の係止状態を変化させることはない。

前記網収納部は、収縮可能な素材で構成され、前記装置本体の網射出側に、複数の前記ガイド棒の内側に沿って展設された網収納膜により形成してもよい。
この構成により、ガイド棒の装置本体や連結棒との連結箇所に網が絡まることを防ぐことができる。

前記距離センサは、レーザー距離計、電波距離計、光学距離計、若しくは静止画又は動画撮影カメラでもよい。

前記制御部は、前記距離センサで計測された前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄと、網の中心から外周までの長さＬに基づいて、目標錘射出角度Θを式Θ＝tan^-1（Ｌ／Ｄ）で算出し、前記錘射出角度を前記目標錘射出角度Θに変更するように構成されることが好ましい。
この構成により、網を捕獲対象物に到達する直前に十分に展開させることができる。

本発明によれは、捕獲対象までの距離に応じて適切な錘射出角度を決定でき、それを実現するための錘射出角度を変更することが可能となるため、捕獲対象と網が衝突する直前に網が十分に展開させることができる。その結果、捕獲対象の捕獲の確実性を向上できる。また、捕獲対象を確実に捕獲できる捕獲対象までの距離範囲を拡げることができる。

本発明をより完全に理解するために、以下の説明および添付の図面を参照する。
本発明の実施形態の網射出装置の一実施形態を示す概略図。 ブラケット治具の一例を示す斜視図。 ガイド棒ナットの一例を示す斜視図。 錘射出角度変更機構の一例を表す斜視図。 図４の錘射出角度変更機構による射出角度変更の動作を示す説明図。 図１の網射出装置の錘射出機構及び作動アクチュエータを示す概略図。 解除装置の一例を示す図であり、（ａ）は平面図で、（ｂ）はＢ－Ｂ断面図である。 バネ保持器・ストッパーの一例を示す斜視図。 錘を固定・解放するための締結線の経路を示す図。 錘射出機構の動作を示す説明図。 射出角度決定のための幾何学図。 射出角度決定・変更の手順を示すフローチャート。 捕獲対象までの距離と射出角度との関係を示す説明図であり、（ａ）は斜視図で（ｂ）は平面図。

以下、本発明の網射出装置について、図面を用いて説明する。

図１は網射出装置の一実施形態を示す概略図、図５は射出角度変更の動作を示す図、図６は錘射出機構及び作動アクチュエータを示す図である。網射出装置１０は、装置本体１１、錘射出角度変更機構２０、錘射出機構３０、網収納部４０、錘５０、網６０、距離センサ７０、制御部８０、を有する。

（装置本体）
装置本体１１は、網射出方向に開口した網収納部４０を備えた構造体である。本実施形態では、装置本体１１は、図１に示すように、略矩形の中板１１ａと、その網射出方向と反対方向に平行に設けられた後板１１ｂと、これらの四周を囲むとともに前方に突出した上板１１ｃ、下板１１ｄ、右側板１１ｅと左側板（図示省略）を有する箱型に形成されている。
但し、装置本体１１は、箱形形状に限られず、後述する錘射出機構等を搭載できる形状であればいずれでも良く、例えば円筒状や球状であってもよい。
後板１１ｂの中央には、後述するスクリュー棒２８を挿通するための後板貫通穴１１ｆが設けられている。

装置本体１１の上板１１ｃ、下板１１ｄ、右側板１１ｅと左側板（図示省略）の各先端部に囲まれた網射出開口部１２には、蓋（図示省略）が設けられている。蓋は、ヒンジ部分（図示省略）を介して装置本体１１に取付けられ、網６０の射出時に装置本体１１の網射出開口部１２を開放する。蓋は、例えば、蓋固定用締結線で固定され、その固定および解放はアクチュエータを用いてもよい。

網収納部４０は、装置本体１１の中板１１ａの網射出側に形成されているが、これについては後述する。

（錘射出角度変更機構）
錘射出角度変更機構２０は、複数の錘射出機構３０の各錘射出角度（図５のΘ）を変更する機構である。
錘射出角度変更機構２０は、本実施形態では、図１に示すように、複数の錘射出機構３０の各ガイド棒２１、ガイド棒２１に揺動可能に連結されて網射出方向と反対方向（右方向）に伸びる複数の接続棒２２、ガイド棒２１に接続棒２２を揺動可能に連結するためのブラケット治具２３、複数のガイド棒２１を中板１１ａに揺動可能に連結するためのガイド棒ナット２５、網射出方向に直交するように設けられた１つの調整板２６、各接続棒２２を調整板２６に揺動可能に連結するためのコノ字ブラケット２７、調整板２６のネジ穴２６aに螺合された１本のスクリュー棒（送りねじ）２８、スクリュー棒保持具２８ｂ、スクリュー棒２８を回転するためのモータ２９から構成される。錘射出角度変更機構２０はモータ２９を除いて装置本体１１の内部に設置されている。なお、モータ２９にはエンコーダ付きステッピングモーターを用いてもよい。

中板１１ａには接続棒２２を通すための長方形穴１１ｇが中央から少し離れた個所から放射状に、また中板貫通穴１１ｈが中央にそれぞれ設けられており、中板貫通穴１１ｈにはスクリュー棒保持具（送りねじ保持具）２８ｂが固定されている。後板１１ｂの中央にある後板貫通穴１１ｆとスクリュー棒保持具２８ｂを両端とするようにスクリュー棒２８が設置されている。スクリュー棒２８にはネジ山２８aが設けられており、調整板２６の中央に設けられたネジ穴２６aに螺合されている。スクリュー棒２８の片側はモータ２９に接続され、モータ２９は後板１１ｂの後側、すなわち、装置本体１１の外側に設置されている。

ブラケット治具２３は、図２に示すように、厚みを持った凸形状をしており、側面にはネジ穴２３ａが施されており、片端に櫛形ブラケット２３ｂを有し、櫛形ブラケット２３ｂには穴２３ｃが施されている。ブラケット治具２３は、中空穴２３ｄでもってガイド棒２１に挿入され、ネジ穴２３ａに固定ネジを挿入することでガイド棒２１に固定される。

ガイド棒ナット２５は、図３に示すように、ガイド棒２１の数に等しい多角形状の辺において外側に向かって櫛形ブラケット２５aを有する形をしており、櫛形ブラケット２５aにはガイド棒２１を枢支するための穴２５ｂが設けられている。また、ガイド棒ナット２５の多角形部分の中心にはスクリュー棒２８を枢支するスクリュー棒保持具２８ｂを挿入するための穴２５ｃがあり、スクリュー棒保持具２８ｂを固定するためのネジ穴２５dがある。

図４に示すとおり、各ガイド棒２１の基端部は薄板半円部２１ａを有し、その中央には穴２１ｂが設けられ、中板１１ａの中心に固定されたガイド棒ナット２５の穴２５ｂに貫入されたピン（図示省略）に貫通されて枢支される。各ガイド棒２１の長さ方向中央付近にはブラケット治具２３が装着されている。接続棒２２の一端部は薄板半円部２２aを有し、その中央に穴２２ｂが設けられ、この穴２２ｂが、ブラケット治具２３の穴２３ｃに貫入されたピン（図示省略）に貫通されて枢支される。接続棒２２の他端部も薄板半円部２２aを有し、その中央には中心には穴２２ｃが設けられ、この穴２２ｃが、調整板２６の中心から同一半径上に放射状に固定されたコノ字ブラケット２７の穴２７aに貫入されたピン（図示省略）に貫通されて枢支される。

図５を用いて、射出角度変更の動作を説明する。
モータ２９によりスクリュー棒２８が回転し、スクリュー棒２８のネジ山２８aにより調整板２６が平行移動する。調整板２６の平行移動に伴い、コノ字ブラケット２７の穴２７a部分により枢支された複数の接続棒２２の片端の位置が変化し、それに伴い複数のガイド棒２１にブラケット治具２３の穴２３ｃ部分にて枢支された接続棒２２のもう片端の位置が変化する。複数のガイド棒２１の片端はガイド棒ナット２５の櫛形ブラケット２５aにある穴２５ｂ部分にて中板１１ａに枢支されているため、穴２５ｂとガイド棒２１に装着されたブラケット治具２３の櫛形ブラケット２３ｂに設けられた穴２３ｃとの距離は変化しない制約が存在し、その結果、複数のガイド棒２１の放射角、すなわち錘射出角度Θが変化する。

（錘射出機構）
図６を用いて、錘射出機構３０を説明する。
錘射出機構３０は、装置本体１１に複数設けられ、網６０に接続された複数の錘５０を、前記網射出方向から所定の錘射出角度Θで広がる放射状の方向に、バネ３１ｂを用いてそれぞれ射出する機構である。

本実施形態では、錘５０は略中空円筒形を有し、錘射出機構３０は、錘５０を射出方向に方向付けるためのガイド棒２１、ブラケット治具２３の接続部付近でガイド棒２１に装着されたバネ保持器３１ａ、バネ３１ｂ、バネ３１ｂの圧縮状態を維持しつつ錘５０を係止するためのストッパー３２、さらに複数のガイド棒２１を中板１１ａに揺動可能に連結するためのガイド棒ナット２５（錘射出角度変更機構の説明参照）を含む。

バネ保持器３１ａは、図８に示すように、外形がほぼ直方体の形をしており、バネ３１ｂを内部に保持するための円柱空間３１ａ-1を射出側から内部方向に、ガイド棒２１に装着するための穴３１ａ-２を底面側に、また、ガイド棒２１にボルト固定するためのネジ穴３１ａ-３を側面にそれぞれ有する。また、円柱空間３１ａ-1の出口付近は２段の円柱空間となっている。さらに、バネ保持器３１ａは、ストッパー３２を枢支するためのピン３２ｂを挿入する穴３１ａ-４を有する。

ストッパー３２は、図８に示すように、コの字型の板であり、先端側に締結線３３ａ・３３ｂを締結するための締結線用穴３２ａを有し、基端側はピン３２ｂによりバネ保持器３１ａに対して回転可能に枢支される。

（作動アクチュエータ）
図６および図７を用いて、作動アクチュエータ３０－１を説明する。
作動アクチュエータ３０－１は、錘射出機構３０のストッパー３２による錘５０の係止を解除し、それにより錘５０が射出されるようにするアクチュエータである。
本実施形態では、作動アクチュエータ３０－１は、バネ３１ｂの圧縮状態を維持しつつストッパー３２を係止するための締結線３３、締結線３３を接続棒２２に沿って調整板２６の方向へ導くための締結線ガイド３４a、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ、調整板２６の裏側に設置された円盤状固定具３５、円盤状固定具３５に設けられて締結線３３を掛止する掛止部材３６、掛止部材３６による締結線３３の掛止を解除するために円盤状固定具３５を回転するためのモータ３７を含む。なお、締結線３３以外の機構を、「解除装置３０－２」とも呼ぶ。

円盤状固定具３５は、図７に示すとおり、中央に穴３５ａがあり、ベアリング３５ｂにより調整板２６に設置され、外周にはギア３５ｃを有し、モータ３７の駆動によりギア３７ａからギア３５ｃへ回転運動の伝達を介して調整板２６に対し回転できる。また、錘５０の数と同じ数の掛止部材３６が円盤状固定具３５の外周部にボルト固定されており、掛止部材３６の先端は円周方向と平行に伸びる円柱部３６ａを有している。

締結線３３は、１つの錘５０に対し、図９に示すように、２本１組の締結線３３ａ、３３ｂで構成されている。締結線３３の経路は錘射出側および射出側の反対側で２つに分岐している。締結線３３ａ、３３ｂの円盤状固定具側の端は輪３３ｃを有し、掛止部材３６に掛止された状態で固定され、締結線３３は掛止部材３６の位置から調整板２６の穴２６ｂを通り、締結線ガイド３４a, ３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに設けられた穴を順に通過して接続棒２２に沿い、締結線３３ａ・３３ｂの端はストッパー３２の締結線用穴３２ａに締結し、錘５０を係止する。この締結線３３の経路により、錘射出機構３０の錘射出角度Θが変化しても締結線３３の経路長さは変化せず、バネ３１ｂの圧縮量および錘５０の係止状態は変化しない。

図１０を用いて錘射出機構３０と作動アクチュエータ３０－１の動作を説明する。
モータ３７により円盤状固定具３５を調整板２６に対して回転することで調整板２６に設けられたスリットガイド２６ｃにより締結線３３が円盤状固定具３５の回転方向への移動が阻害されることにより、掛止部材３６による複数の締結線３３の輪３３ｃの掛止が同時に解放され、その結果、締結線３３が締結線ガイド３４a, ３４ｂ、３４ｃ、３４ｄに沿って錘射出方向へ移動可能となり、ストッパー３２の固定が解除され、バネ３１ｂの反力により複数の錘５０がガイド棒２１に沿って射出される。

（網収納部）
網収納部４０は、射出前の折りたたまれた網６０を収納する空間で、本実施形態では、収縮可能な素材で構成され、図１に示すように、装置本体１１の中板１１ａの網射出側に、複数のガイド棒２１の内側に沿って展設された網収納膜４１により形成されている。これにより前記錘射出機構３０の錘射出角度が変化しても、ガイド棒２１に接続棒２２が連結された箇所およびガイド棒２１が中板１１ａに連結された箇所に網６０が絡まることを防止する。但し、網収納部４０はこの構成に限られず、ガイド棒２１と干渉しない範囲内に存在する堅い素材で形成されたケースであってもよい。

（錘）
錘５０は、本実施形態では、図１０に示すように、上部側にフランジ５１を有した中空円筒形の形をしており、中空円筒部分の直径はガイド棒２１に装着可能な長さであり、フランジ５１には穴５２がある。錘５０のフランジ５１はバネ保持器３１ａの円柱空間３１ａ-1の２段目に挿入され、ストッパー３２による係止される。

（網）
網６０の素材はケブラー（登録商標）を使用する。図１３に示すように、錘５０の数をｎ個としたとき、網６０はｎ角形の蜘蛛の巣形状とする。網６０を構成する紐６１が、網６０の中心から見て等角度に放射状にｎ本設けられ、先端部は網６０の外周から網目の間隔１つまたは２つ分程度突出している。紐６１の各先端を穴５２に括りつけることで紐６１の先端に錘５０が装着されている。網６０は係留紐６２が中心に接続しており、装置本体１１に係留される。網６０はバネ３１ｂ（図６参照）の力により射出された複数の錘５０により網収納部４０（図１参照）から牽引されて展開する。
網６０の素材にはダイニーマ（登録商標）を使用してもよい。

(距離センサ)
距離センサ７０は、図１に示す装置本体１１の上板１１ｃ、下板１１ｄ、右側板１１ｅまたは左側板（図示省略）に設置されており、捕獲対象物体までの距離Ｄを測定し、距離Ｄの信号を制御部８０へ送信する。
距離センサ７０には、レーザー距離計、電波距離計、光学距離計、若しくは静止画又は動画撮影カメラなどが使用できる。

（制御部）
制御部８０は、距離センサ７０からの信号を受信するとともに錘射出角度変更機構２０及び前記作動アクチュエータ３０－１を制御するユニットで、網６０が捕獲対象物に到達する直前に十分に展開するように、捕獲対象物までの距離Ｄに応じて複数の錘射出機構３０の前記錘射出角度Θを変更して、錘５０を射出するように、これらの要素を制御する。
制御部は、例えば、所定のプログラムを実行するマイコン等のＣＰＵと、各要素を制御するインターフェースと、宇宙航行体本体や地上施設との通信インターフェース等を備えたユニットである。制御部８０は、図１のように、全体が網射出装置１０に搭載されていてもよく、その一部の機能が宇宙航行体や地上にあってもよい。

制御部８０によって実行される本実施形態の網射出装置１０の射出角度決定・変更方法は、概略以下のステップ（１）～（６）から構成される。
（１）距離センサ７０に距離Ｄを測定させるステップ。
（２）測定した距離Ｄから、目標錘射出角度Θを決定するステップ。
（３）決定した目標錘射出角度Θ、ガイド棒２１が中板１１aにガイド棒ナット２５により連結された箇所からブラケット治具２３に連結された箇所までの長さＬ₁、接続棒２２がブラケット治具２３によりガイド棒２１に連結された箇所から連結板に接続された箇所までの距離Ｌ_２、中板１１aの中心位置Ｏ₁からガイド棒２１がガイド棒ナット２５に連結された箇所までの距離r_１、および調整板２６の中心Ｏ₂から前記接続棒２２が連結された箇所までの距離r_２に基づいて、中板１１aから前記調整板２６までの目標距離xを決定するステップ。
（４）前記決定した目標距離xと前記スクリュー棒２８に設けられたネジピッチ量pから前記スクリュー棒２８の絶対目標回転角Φ_gを決定するステップ。
（５）決定したスクリュー棒２８の絶対目標回転角Φ_gとスクリュー棒２８の現在の回転角Φとの差分である回転角制御量ΔΦ=Φ_g－Φを計算するステップ。
（６）計算した回転角制御量ΔΦから前記モータ２９の回転角度を制御するステップ。
以下、これらの量の算出方法につて説明する。

（目標射出角度）
図１３は、展開完了時の網６０と捕獲対象まで距離と錘射出角度との関係を示す説明図である。捕獲対象物体までの距離をＤとする。網６０に紐６１でもって接続された錘５０が錘射出角度Θで射出され、錘射出角度Θを維持したまま移動し、網６０を展開すると仮定すると、距離Ｄだけ離れた位置で展開途中の網６０の外周（錘５０の位置）と網中心との距離ＲはおよそＲ=Ｄ tanΘと評価できる。
一方、展開が完了した網６０の外周と網中心との距離Ｒ_fは、紐６１の長さをＬと同じ、つまり、Ｒ_f =Ｌと考えることができる。
従って、捕獲対象物体までの距離Ｒ_f = Ｌと網６０の代表長さＬを決めた場合、目標錘射出角度Θは次のように決定できる。

（調整板の位置の計算式）
ガイド棒ナット２５の穴２５ｂからガイド棒２１に装着されたブラケット治具２３の穴２３ｃまでの距離Ｌ₁、接続棒２２の両端にあるそれぞれの薄板半円部２２aの中心の穴２２ｂと２２ｃの間の距離Ｌ_２、調整板２６の中心軸からガイド棒ナット２５の穴２５ｃまでの距離r_１、調整板２６の中心軸からコノ字ブラケット２７の穴２７a部分までの距離r_２から、目標錘射出角度Θを実現するための調整板２６と中板１１ａとの距離xを決める式は、図１１の幾何学的関係から次式で与えられる。

（調整板の基準位置）
錘射出角度Θがゼロのときにおける調整板２６と中板１１ａとの距離をx₀とする。x₀は式（2）のΘにゼロを代入して次で与えられる。

（スクリュー棒の回転角制御）
錘射出角度Θがゼロのときのスクリュー棒２８の回転角を基準回転角としてΦ₀＝０とする。錘射出角度Θを実現するためには、調整板２６は基準位置x₀からxへ移動する必要があり、調整板２６が位置xにあるときのスクリュー棒２８の絶対目標回転角Φ_gはスクリュー棒２８に設けられたネジピッチ量pから、次式で与えられる。

目標錘射出角度がΘ、スクリュー棒２８の現在の回転角がΦの場合、目標錘射出角度Θを実現するために必要なスクリュー棒２８の回転角制御量ΔΦは次式で与えられ、

射出角度変更用アクチュエータによりスクリュー棒２８を回転させることで実現する。

以上、発明の詳細な説明において、発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、本発明の思想の範囲内で様々な改変が可能である。
例えば、上記実施形態の錘射出機構３０では、中空円筒状の錘５０を、それを挿通して保持するガイド棒２１に案内されて射出される形態としたが、錘５０を円柱状に形成して筒状のガイド内に保持し、筒状ガイドの内面に案内されて射出されるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、作動アクチュエータ３０－１として、錘係止用ストッパー３２の締結線３３による固定を解除することにより錘５０の係止を解除する方式を用いたが、例えば、ソレノイドやモータ等を用いて錘係止用ストッパー３２を動かすことにより錘５０の係止を解除してもよい。
また、上記実施形態では、錘射出角度変更機構２０にガイド棒２１、接続棒２２、調整板２６を含むリンク機構を用い、１つのモータ２９で複数の錘射出機構３０の錘射出角度を一括して変更する機構としたが、例えば、各ガイド棒２１の角度を個別のモータで変更する機構にしてもよい。
本発明の範囲は、上記の詳細な開示において例示された内容に限定されず、特許請求の範囲に示される。

１０ 網射出装置
１１ 装置本体
１１ａ 中板
１１ｂ 後板
１１ｃ 上板
１１ｄ 下板
１１ｅ 右側板
１１ｆ 後板貫通穴
１１ｇ 長方形穴
１１ｈ 中板貫通穴
１２ 網射出開口部
２０ 射出角度変更機構
２１ ガイド棒
２１ａ 薄板半円部
２２ 接続棒
２２a 薄板半円部
２２ｂ 穴
２２ｃ 穴
２３ ブラケット治具
２３a ネジ穴
２３ｂ 櫛形ブラケット
２３ｃ 穴
２３ｄ 中空穴
２５ ガイド棒ナット
２５a 櫛形ブラケット
２５ｂ 穴
２５ｃ 穴
２５ｄ ネジ穴
２６ 調整板
２６ａ ネジ穴
２６ｂ 穴
２６ｃ スリットガイド
２７ コノ字ブラケット
２７ａ 穴
２８ スクリュー棒（送りねじ）
２８ａ ネジ山
２８ｂ スクリュー棒保持具
２９ モータ
３０ 錘射出機構
３０－１ 作動アクチュエータ
３０－２ 解除装置
３１ａ バネ保持器
３１ａ－１ 円柱空間
３１ａ－２ 穴
３１ａ－３ ネジ穴
３１ａ－４ 穴
３１ｂ バネ
３２ ストッパー
３２ａ 締結線用穴
３２ｂ ピン
３３ 締結線
３３ａ 締結線
３３ｂ 締結線
３３ｃ 輪
３４ａ 締結線ガイド
３４ｂ 締結線ガイド
３４ｃ 締結線ガイド
３４ｄ 締結線ガイド
３５ 円盤状固定具
３５ａ 穴
３５ｂ ベアリング
３５ｃ ギア
３６ 掛止部材
３６ａ 円柱部
３７ モータ
３７ａ ギア
４０ 網収納部
４１ 網収納膜
５０ 錘
５１ フランジ
５２ 穴
６０ 網
６１ 紐
６２ 係留紐
７０ 距離センサ
８０ 制御部

Claims (7)

1. 網射出方向に開口した網収納部を備えた装置本体と、
   前記網収納部に収容され、捕獲対象物を捕獲するための網と、
   前記網の外周のそれぞれの箇所に直接または、紐を介して取付けられた複数の錘と、
   前記装置本体に設けられ、前記複数の錘を、前記網射出方向から所定の錘射出角度で広がる放射状の方向に、バネを用いてそれぞれ射出する複数の錘射出機構と、
   前記複数の錘射出機構の前記錘射出角度を変更する錘射出角度変更機構と
   前記複数の錘射出機構を作動させる作動アクチュエータと、
   前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離を測定する距離センサと、
   前記距離センサからの信号を受信するとともに前記錘射出角度変更機構及び前記作動アクチュエータを制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記網が前記捕獲対象物に到達する直前に十分に展開するように、前記捕獲対象物までの距離に応じて前記複数の錘射出機構の前記錘射出角度を変更して、前記錘を射出するように構成され、
   各前記複数の錘は略中空円筒形を有し、
   各前記複数の錘射出機構は、一端部側が前記錘を挿通して保持するとともに、他端部が前記装置本体に揺動可能に連結されたガイド棒と、前記錘を前記一端部側から射出するように付勢する前記バネと、前記錘を係止するストッパーと、を含み、
   前記ストッパーによる前記錘の係止は、前記作動アクチュエータによって解除され、それにより前記錘が、前記バネによって前記ガイド棒の前記一端部側から、当該ガイド棒によって規定される前記錘射出角度で射出されるように構成され、
   前記錘射出角度変更機構は、一端部が各前記ガイド棒の長さ方向中央部に揺動可能に連結されて前記網射出方向と反対方向に伸びる接続棒と、前記網射出方向に直交するように設けられ、外周部のそれぞれの箇所に各前記接続棒の他端部が揺動可能に連結された調整板と、前記調整板の位置を前記網射出方向及びその反対方向に平行移動させるための送りねじと、前記送りねじを回転させるモータとを含み、前記モータを回転させることにより、各前記ガイド棒によって規定される前記錘射出角度を同時に変更するように構成された、網射出装置。
2. 前記作動アクチュエータは、前記各ストッパーを固定する締結線と、当該締結線を解除可能に掛止して張力を与えることにより前記固定を維持するとともに、当該掛止を解除して前記固定を解除する解除装置を含み、前記解除装置を作動させて前記締結線の固定を解除することにより、各前記ストッパーによる錘の係止を同時に解除して、錘を同時に射出するように構成された、請求項１に記載の網射出装置。
3. 前記締結線は、前記ストッパーごとに設けられ、
   前記解除装置は、前記調整板に回転可能に設けられた円盤状固定具と、当該円盤状固定具の外周部それぞれの箇所から半径方向に突出してさらに円周方向に伸び、複数の前記締結線をそれぞれ掛止する複数の掛止部材と、前記円盤状固定具を回転させるモータと、前記調整板に固定され、各前記掛止部材に係合された各前記締結線の前記円周方向への移動を阻止するスリットガイドと、を有し、
   各前記締結線は、前記ストッパーに係合するともに前記掛止部材に掛止されて張設されることにより当該ストッパーを固定し、
   前記解除装置は、各前記締結線の移動を前記スリットガイドにより阻止しつつ、前記円盤状固定具を回転させて前記掛止部材を前記締結線に対して前記円周方向へ引き抜き、当該締結線の掛止を解除するように構成された、請求項２に記載の網射出装置。
4. 前記締結線は、前記接続棒の前記ガイド棒との連結箇所から前記調整板との連結箇所まで当該接続棒に沿って張設された、請求項３に記載の網射出装置。
5. 前記網収納部は、収縮可能な素材で構成され、前記装置本体の網射出側に、複数の前記ガイド棒の内側に沿って展設された網収納膜により形成される、請求項１～４のいずれかに記載の網射出装置。
6. 前記距離センサは、レーザー距離計、電波距離計、光学距離計、若しくは静止画又は動画撮影カメラである、請求項１～５のいずれかに記載の網射出装置。
7. 前記制御部は、前記距離センサで計測された前記装置本体から前記捕獲対象物までの距離Ｄと、網の中心から外周までの長さＬに基づいて、目標錘射出角度Θを式Θ＝tan^-1（Ｌ／Ｄ）で算出し、前記錘射出角度を前記目標錘射出角度Θに変更する、請求項１～５のいずれかに記載の網射出装置。

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