JP7159219B2 - 飛行装置 - Google Patents
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Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の参照符号を、括弧を付して記載している。
以下、本発明の実施の形態の具体例について図を参照して説明する。なお、以下の説明において、各実施の形態において共通する構成要素には同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
図1は、本発明の実施の形態1に係る飛行装置の外観を模式的に示す図である。
図1に示される飛行装置1は、例えば、3つ以上のロータを搭載したマルチロータの回転翼機型の飛行装置であり、所謂ドローンである。
揚力発生部3は、例えば、プロペラ35と、プロペラ35を回転させるモータ31とを筒状の筐体32に収容した構造を有している。図3に示すように、筒状の筐体32の開口部320A,320Bには、プロペラ35との接触を防止するための保護網33が設けられている。保護網33は、例えば金属材料(ステンレス鋼等)から構成されている。
例えば、飛行装置1が4つのパラシュート装置4_1~4_4を備えている場合、図1および図2Bに示すように、パラシュート装置4_1とパラシュート装置4_3とは、中心部Oを挟んで互いに対向して配置され、パラシュート装置4_2とパラシュート装置4_4とは、中心部Oを挟んで互いに対向して配置されている。図2Cおよび図2Dに示すように、m=6,8の場合も同様である。
パラシュート装置4は、パラシュート収容部42、パラシュート41、および小型飛翔体40を有している。
図5A、図5Bに示すように、小型飛翔体40は、ハウジング400、ガス発生装置401、およびノズル405を有している。
ガス放出室402には、ガス発生装置401から発生したガスを導入するガス導入孔403と、導入したガスを放出する複数のガス放出孔404とが形成されている。本実施の形態では、一例として、小型飛翔体40のガス放出室402に3つのガス放出孔404が形成されているものとして説明するが、ガス放出室402に形成されるガス放出孔404の個数に特に制限はない。
ここで、ノズル405は筒状であればよく、図5A、図5Bに示される形状に限定されない。例えば、各ノズル405は円筒を湾曲した形状を有し、その噴射口の向きが互いに60度ずつずれるように配置されていてもよい。
図6に示すように、後述する落下制御部16からの制御により小型飛翔体40がパラシュート収容部42から射出されると、パラシュート41が、ワイヤ43を介して小型飛翔体40によって引っ張られてパラシュート収容部42から射出される。その後、小型飛翔体40によって更に引っ張られたパラシュート41は、畳まれた状態の傘体410の内部に空気が入り込むことによって傘体410が広がる。これにより、パラシュート41が開傘する。
図7は、実施の形態1に係る飛行装置1の機能ブロック図である。
同図に示されるように、機体ユニット2は、電源部11、センサ部12、モータ駆動部13_1~13_n(nは2以上の整数)、飛行制御部14、異常検出部15、落下制御部16、通信部17、および記憶部18を含む。
ここで、残容量閾値28は、例えば、飛行制御部14が指示した回転数でモータが回転できなくなる程度の容量値とすればよい。残容量閾値28は、例えば、予め記憶部18に記憶されている。
例えば、落下制御部16は、2番目に小型飛翔体40を射出したパラシュート装置4と隣り合うパラシュート装置4から一方向に順次、小型飛翔体を射出する。
同図において、各パラシュート装置4の横に付された丸で囲まれた数字は、そのパラシュート装置4の小型飛翔体40が射出される順番を示している。
図9は、実施の形態1に係る飛行装置1による落下準備処理の流れを示すフローチャートである。
図10は、パラシュート開傘制御(ステップS5)の流れを示すフローチャートである。ここでは、図1の飛行装置1を例にとり、パラシュート開傘制御(ステップS5)の処理の流れについて説明する。
上述の例の場合、パラシュート装置4_3が、ステップS51で小型飛翔体40を射出したパラシュート装置4_1と機体ユニット2の中心部Oを挟んで対向して配置されているので、パラシュート装置4_3から2番目の小型飛翔体40を射出する。
上述の例の場合、直前のステップS53において、パラシュート装置4_3から2番目の小型飛翔体40を射出しているので、パラシュート装置4_3と隣り合うパラシュート装置4_4から一方向に順次、小型飛翔体40を射出する。この場合、パラシュート装置4_4から3番目の小型飛翔体40を射出し、パラシュート装置4_2から4番目の小型飛翔体40を射出する。
以上の処理手順により、パラシュート開傘制御(ステップS5)が行われる。
例えば、図10のフローで説明した上述の順番で小型飛翔体40が射出された場合、パラシュート装置4_1、パラシュート装置4_3、パラシュート装置4_4、パラシュート装置4_2の順に小型飛翔体40が射出されてパラシュート41が開く。これにより、飛行装置1が地上へ向かってゆっくりと落下する。
外部装置9への通知は、落下制御処理の開始(ステップS2)の後であれば、どのタイミングで行ってもよい。例えば、飛行装置1が着陸した後に行ってもよいし、落下制御処理(ステップS2)の開始直後であってもよい。
以上の手順により、飛行装置1の落下制御処理が行われる。
このように、機体ユニット2の中心部Oを挟んで対向して配置されている一組のパラシュート収容部42を備えた飛行装置1において、落下時の安全性を更に向上させることが可能となる。
図13は、本発明の実施の形態2に係る飛行装置の外観を模式的に示す図である。
図13に示される飛行装置1Aは、機体の落下を制御するための機能部として、パラシュート収容部42に加えて抵抗翼7を更に備える点において、実施の形態1に係る飛行装置1と相違し、その他の点においては、実施の形態2に係る飛行装置1と同様である。
図14Aには、抵抗翼7が閉じているときの構成が示され、図14Bには、抵抗翼7が開いているときの構成が示されている。
落下制御部16Aは、異常検出部15による異常の検出に応じて、抵抗翼7を開く制御を行う。具体的に、落下制御部16Aは、異常検出部15によって異常が検出された場合に、抵抗翼7の開閉制御部73に対して抵抗翼7の開翼を指示する制御信号を出力する。
同図において、ステップS1からステップS4までの処理手順は、実施の形態1に係る飛行装置1による落下準備処理の流れと同様であるため、説明を省略する。なお、落下準備処理が開始される前の段階では、抵抗翼7の翼部70は、開閉制御部73によって閉じられているものとする。
図17に示すように、飛行装置1Aの落下する際にパラシュート41および抵抗翼7を開くことにより、パラシュート41および抵抗翼7が空気抵抗を受けるので、飛行装置1Aが地上へ向かってゆっくりと落下する。
本発明の実施の形態1,2に係る飛行装置1,1Aのパラシュート装置4の変形例を以下に示す。
図18Aおよび図18Bは、第1の変形例に係るパラシュート装置4Aの構成を模式的に示す図である。図18Aには、パラシュート41Aが射出される前のパラシュート装置4Aが示され、図18Bには、パラシュート41Aが射出された後の、パラシュートが開いた状態のパラシュート装置4Aが示されている。
一方、図18Bに示すように、パラシュート41Aがパラシュート収容部42から射出された場合、弾性部材412に加わっていた圧縮荷重が取り除かれる。これにより、弾性部材412の弾性力が傘体410の展開を補助し、傘体410を速やかに開かせることが可能となる。
図19Aおよび図19Bは、第2の変形例に係るパラシュート装置4Bの構成を模式的に示す図である。図19Aには、パラシュート41Bが射出される前のパラシュート装置4Bが示され、図19Bには、パラシュート41Bが射出された後の、パラシュートが開いた状態のパラシュート装置4Bが示されている。
図20Aに示すように、小型飛翔体40の射出直後は、小型飛翔体40と傘体410とを連結するワイヤ43が十分に展張しておらず、ワイヤ43の引張力が所定レベルを超えていない。このとき、開傘制御装置44が弾性部材412に圧縮荷重を加えて変形させているため、傘体410は十分に開かない。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、落下制御部16,16Aは、小型飛翔体40の射出後に、小型飛翔体40を射出していない残りのパラシュート収容部42の中から地上から最も遠い位置に配置されたパラシュート収容部42を決定する処理を毎回行ってもよい。
具体的には、落下制御部16,16Aは、記憶部18に記憶された各パラシュート収容部42_1~4_nの座標情報30と、角度算出部27によって算出された角度とに基づいて、最も遠いパラシュート収容部42を決定し、そのパラシュート収容部42の小型飛翔体40を3番目に射出する。次に、落下制御部16,16Aは、座標情報30に基づいて、3番目に小型飛翔体40を射出したパラシュート収容部42と中心部Oを挟んで対向して配置されたパラシュート収容部42を選択し、そのパラシュート収容部42の小型飛翔体40を4番目に射出する。
Claims (12)
- 機体ユニットと、
前記機体ユニットに接続され、揚力を発生する揚力発生部と、
前記揚力発生部を制御する飛行制御部と、
飛行時の異常を検出する異常検出部と、
パラシュートと、前記パラシュートを収容するパラシュート収容部とを有するパラシュート装置と、
前記異常検出部による異常の検出に応じて、前記パラシュートを前記パラシュート収容部から射出する落下制御部と、を備え、
前記パラシュート装置は、前記パラシュートに連結された小型飛翔体を更に有し、
前記落下制御部は、前記小型飛翔体を前記パラシュート収容部から射出して、前記パラシュートを射出し、
前記パラシュート装置を複数有し、
前記落下制御部は、複数の前記パラシュート装置のそれぞれの前記小型飛翔体を、時間をずらして射出し、
前記落下制御部は、前記機体ユニットの地上から最も遠い位置に配置された前記パラシュート装置の前記小型飛翔体を優先して射出する
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項1に記載の飛行装置において、
前記機体ユニットの傾きを検出するセンサ部を更に備え、
前記落下制御部は、前記センサ部の検出結果に基づいて、前記小型飛翔体が射出されていない前記パラシュート装置のうち前記機体ユニットの地上から最も遠い位置に配置された前記パラシュート装置を選択し、選択した前記パラシュート装置の前記小型飛翔体を最初に射出する
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項2に記載の飛行装置において、
前記落下制御部は、最初に前記小型飛翔体を射出した前記パラシュート装置と前記機体ユニットの中心部を挟んで対向して配置された前記パラシュート装置の前記小型飛翔体を、前記最初に射出した前記小型飛翔体の次に射出する
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項2に記載の飛行装置において、
前記落下制御部は、最初に前記小型飛翔体を射出した前記パラシュート装置と隣り合う前記パラシュート装置から一方向に順次、前記小型飛翔体を射出する
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項3に記載の飛行装置において、
前記落下制御部は、2番目に前記小型飛翔体を射出した前記パラシュート装置と隣り合う前記パラシュート装置から一方向に順次、前記小型飛翔体を射出する
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項1乃至5の何れか一項に記載の飛行装置において、
開閉自在な抵抗翼を更に備え、
前記落下制御部は、前記異常検出部による異常の検出に応じて前記抵抗翼を開く
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項6に記載の飛行装置において、
前記抵抗翼は、前記落下制御部からの制御により開閉自在である
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項1乃至7の何れか一項に記載の飛行装置において、
前記小型飛翔体は、
ガスを発生させるガス発生装置と、
前記ガス発生装置を収容するとともに、前記ガス発生装置から発生した前記ガスを放出する複数のガス放出孔が形成されたガス放出室を内部に有するハウジングと、
前記ハウジングの前記ガス放出孔にそれぞれ連結され、前記ハウジングの軸線に対して傾斜して設けられた複数のノズルと、を有する
ことを特徴とする飛行装置。 - 機体ユニットと、
前記機体ユニットに接続され、揚力を発生する揚力発生部と、
前記揚力発生部を制御する飛行制御部と、
飛行時の異常を検出する異常検出部と、
パラシュートと、前記パラシュートを収容するパラシュート収容部とを有するパラシュート装置と、
前記異常検出部による異常の検出に応じて、前記パラシュートを前記パラシュート収容部から射出する落下制御部と、を備え、
前記パラシュート装置は、前記パラシュートに連結された小型飛翔体を更に有し、
前記落下制御部は、前記小型飛翔体を前記パラシュート収容部から射出して、前記パラシュートを射出し、
前記小型飛翔体は、
ガスを発生させるガス発生装置と、
前記ガス発生装置を収容するとともに、前記ガス発生装置から発生した前記ガスを放出する複数のガス放出孔が形成されたガス放出室を内部に有するハウジングと、
前記ハウジングの前記ガス放出孔にそれぞれ連結され、前記ハウジングの軸線に対して傾斜して設けられた複数のノズルと、を有する
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項8または9に記載の飛行装置において、
前記パラシュートは、
傘体と、
前記傘体と前記機体ユニットとを連結する吊索と、
前記傘体において、前記傘体の頂点部と前記傘体の縁部との間に延在する棒状の弾性部材と、を含む
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項10に記載の飛行装置において、
前記パラシュート装置は、
前記小型飛翔体と前記傘体とを連結するワイヤと、
前記傘体の展開を制御する開傘制御装置と、を更に含み、
前記開傘制御装置は、前記ワイヤの引張力が所定レベルより低い状態において前記弾性部材に圧縮荷重を加えて変形させ、前記ワイヤの引張力が所定レベルを超えた場合に、前記弾性部材の圧縮荷重を取り除く
ことを特徴とする飛行装置。 - 請求項1乃至11の何れか一項に記載の飛行装置において、
報知装置を更に備え、
前記落下制御部は、前記異常検出部による異常の検出に応じて前記報知装置を制御して、危険な状態であることを外部に報知する
ことを特徴とする飛行装置。
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