JP7287363B2 - ドローン拘束状態離脱装置、ドローンおよびドローン拘束状態離脱方法 - Google Patents

Description

この発明は、ドローン拘束状態離脱装置に係り、特に、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させる装置に関する。
また、この発明は、このようなドローン拘束状態離脱装置を備えるドローンにも関している。
さらに、この発明は、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させるドローン拘束状態離脱方法にも関している。

近年、各種の調査、点検、観察、撮影等、幅広い分野でドローンと呼ばれる無人飛行機の活用が普及しつつある。
ドローンは、一般に、複数の回転翼等による推進機と、推進機を駆動制御する制御部を備えているが、障害物との接触による破損を防止するため、回転翼、制御部等を囲むガードフレームを備えたドローンが開発されている。

例えば、特許文献１には、複数の回転翼および制御部の全体を、複数の梁部材の組み合わせにより構成された多面体形状のガードフレームで囲むドローンが開示されている。
また、特許文献２には、複数の回転翼の外周部を、それぞれリング形状のガードフレームで囲むドローンが開示されている。

特開２０１８－５８５６２号公報 特開２０１６－１８２９４０号公報

このようなガードフレームを備えることにより、飛行中のドローンが障害物に接触しても、回転翼または制御部等が保護され、ドローンの破損、墜落等を未然に防止することができる。

しかしながら、例えば、老朽化して多数の障害物が存在する工場建屋内部の点検箇所の撮影を目的として、カメラが搭載されたドローンを建屋内で飛行させる場合等には、ドローンに備えられたガードフレームが障害物の間に嵌り込んで、ドローンが障害物に拘束されるおそれがある。このようにして、ドローンが拘束状態に陥ると、回転翼等からなる推進機を駆動しても、ドローンの移動ができなくなってしまう。
拘束状態となったドローンに対しては、作業者による救出作業が必要となり、ドローンの救出に多大の手間と時間を要するという問題がある。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させることができるドローン拘束状態離脱装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、このようなドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンを提供することも目的としている。
さらに、この発明は、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させることができるドローン拘束状態離脱方法を提供することも目的としている。

この発明に係るドローン拘束状態離脱装置は、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させる装置であって、ドローンの外周部に配置され且つ気体の封入および排出に応じて変形可能な緩衝部材と、緩衝部材の内部から気体を排出させるための気体排出機構と、気体排出機構を駆動することにより緩衝部材を変形させる駆動制御部とを備えるものである。

無線信号を受信してオン状態またはオフ状態となる無線スイッチを備え、駆動制御部は、無線スイッチがオン状態の場合に、気体排出機構を駆動するように構成することができる。
あるいは、ドローンが拘束状態にあることを検知する拘束検知部を備え、駆動制御部は、拘束検知部によりドローンが拘束状態にあることが検知された場合に、気体排出機構を駆動するように構成することもできる。

拘束検知部は、緩衝部材の内部圧力を検出する圧力センサと、圧力センサにより検出された緩衝部材の内部圧力が所定時間にわたって予め設定されたしきい値を超えた場合に、ドローンが拘束状態にあると判定する拘束判定部とを含むことが好ましい。
あるいは、拘束検知部は、緩衝部材に作用する張力を検出する張力センサと、張力センサにより検出された張力が所定時間にわたって予め設定されたしきい値を超えた場合に、ドローンが拘束状態にあると判定する拘束判定部とを含むことが好ましい。

緩衝部材は、電気絶縁素材からなることが好ましい。
気体排出機構は、エアポンプまたは吸引ファンから構成することができる。
また、ドローンは、無人飛行を行うためのドローン本体と、ドローン本体の全体または一部を取り囲むガードフレームとを含み、緩衝部材は、ガードフレームに装着されるように構成することができる。

この発明に係るドローンは、上記のドローン拘束状態離脱装置を備えるものである。

この発明に係るドローン拘束状態離脱方法は、気体の封入および排出に応じて変形可能な緩衝部材を外周部に備え、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させる方法であって、緩衝部材の内部から気体を排出させて緩衝部材を変形させることによりドローンを拘束状態から離脱させるステップを備える方法である。

この発明によれば、駆動制御部が、気体排出機構を駆動することにより、ドローンの外周部に配置されている緩衝部材の内部から気体を排出させて緩衝部材を変形させるので、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させることが可能となる。

この発明の実施の形態１に係るドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンを示す斜視図である。 実施の形態１に係るドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンの構成を示すブロック図である。 障害物の近傍を飛行するドローンを示す斜視図である。 障害物により拘束状態となったドローンを示す斜視図である。 拘束状態から離脱したドローンを示す斜視図である。 実施の形態２に係るドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンの構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係るドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンを示す斜視図である。 実施の形態４に係るドローン拘束状態離脱装置における緩衝部材を示す部分平面図である。 実施の形態５に係るドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンを示す斜視図である。 実施の形態６に係るドローン拘束状態離脱装置を備えたドローンを示す斜視図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係るドローン拘束状態離脱装置２を備えたドローン１を示す。
ドローン１は、無人飛行を行うためのドローン本体３と、ドローン本体３の全体を取り囲む多面体形状のガードフレーム４を有している。
ドローン本体３は、ハウジング５と、ハウジング５に固定された複数のモータ６と、複数のモータ６にそれぞれ連結された複数の回転翼（プロペラ）７とを有している。さらに、ドローン本体３は、ハウジング５の外部に取り付けられた撮影用のカメラ８を有している。

ガードフレーム４は、剛性を有するもので、図示しないジンバル機構により、ドローン本体３に対して３次元方向に回転可能に保持されており、複数の直線状の梁部材９を組み合わせることで形成されている。梁部材９は、軽量で且つ強度に優れたものが好ましく、例えば、カーボンロッドから形成することができる。また、飛行中のドローン１が電線等の障害物に接触した場合であっても、感電しないように、ガードフレーム４の表面は電気絶縁体からなることが好ましい。このため、カーボンロッドにより梁部材９を形成する場合には、表面に絶縁コーティングが施されたカーボンロッドを使用することが好ましい。

このようなドローン１のガードフレーム４の外周部に緩衝部材１１が配置されている。
緩衝部材１１は、可撓性を有する管状体からなり、ガードフレーム４の外周部を囲んだ円環形状を有するもので、密閉された内部空間を有している。緩衝部材１１は、例えば、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、ポリカーボネート等の電気絶縁素材からなるフィルムまたはシートを丸めて両端縁部を互いに熱溶着することにより管状体を形成し、さらに、管状体を、ガードフレーム４の外周部に巻き付けて円環形状とし、管状体の両端部を互いに熱溶着して管状体の内部を密閉することにより形成することができる。
円環形状の緩衝部材１１の内周部を、ガードフレーム４を構成する梁部材９に接着等で固定することにより、緩衝部材１１をガードフレーム４に装着することができる。

緩衝部材１１を形成している管状体は可撓性を有しているため、緩衝部材１１の内部空間に空気を封入すると、緩衝部材１１は膨らみ、逆に、緩衝部材１１の内部空間から空気を排出すると、緩衝部材１１は萎むこととなり、緩衝部材１１は、空気の封入および排出に応じて変形可能に構成されている。

例えば、図１に示されるように、内部空間に空気が封入された円環形状の緩衝部材１１は、多面体形状を有するガードフレーム４の径Ｄ１よりも大きい外径Ｄ２を有している。緩衝部材１１は、ガードフレーム４の外周部に巻き付けられているので、緩衝部材１１の内部空間における空気量に関わらずに、緩衝部材１１は、ガードフレーム４の径Ｄ１よりも大きい外径を有しているが、図１の状態から緩衝部材１１の内部空間の空気を排出するに従って、次第に緩衝部材１１が萎み、緩衝部材１１の外径は、Ｄ２よりも小さくなる。

また、図１に示されるように、円環形状の緩衝部材１１の内周部が接触しているガードフレーム４の内側に、緩衝部材１１を変形させるための緩衝部材変形部１２が取り付けられており、緩衝部材１１と緩衝部材変形部１２により、実施の形態１に係るドローン拘束状態離脱装置２が構成されている。

図２は、ドローン拘束状態離脱装置２を備えたドローン１の構成を示すブロック図である。
ドローン本体３は、複数のモータ６に接続された飛行制御部１３と、カメラ８に接続された撮影制御部１４と、飛行制御部１３および撮影制御部１４に接続された無線通信部１５と、バッテリ１６を有している。

飛行制御部１３は、無線通信部１５を介して入力される飛行制御信号に基づいて複数のモータ６の回転をそれぞれ制御する。複数のモータ６に連結された複数の回転翼７の回転速度を制御することにより、ドローン１は、飛行制御信号に対応する速度、方向および高度で飛行することができる。
撮影制御部１４は、無線通信部１５を介して入力される撮影制御信号に基づいてカメラ８による撮影を制御する。
無線通信部１５は、操作者により無線送信された飛行制御信号および撮影制御信号を受信して、飛行制御信号を飛行制御部１３に伝送し、撮影制御信号を撮影制御部１４に伝送する。
バッテリ１６は、ドローン本体３内の各部に電源を供給する。

また、緩衝部材変形部１２は、緩衝部材１１の内部空間に接続されたエアポンプ１７と、エアポンプ１７に接続された駆動制御部１８と、駆動制御部１８に接続された無線スイッチ１９と、バッテリ２０を有している。
エアポンプ１７は、気体排出機構を構成するもので、緩衝部材１１の内部から空気を排出させることができる。
駆動制御部１８は、無線スイッチ１９がオン状態の場合にエアポンプ１７を駆動して、エアポンプ１７による緩衝部材１１の内部からの空気の排出を行わせる。
無線スイッチ１９は、操作者により送信される無線信号に基づいてオン状態またはオフ状態となる。
バッテリ２０は、緩衝部材変形部１２内の各部に電源を供給する。

ドローン１を操作する操作者の近傍には、操作盤２１と無線信号送信機２２が配置されている。
操作盤２１は、ドローン本体３の無線通信部１５と無線接続される無線通信部２３と、無線通信部２３に接続された操作部２４を有している。操作部２４は、各種のスイッチを備えており、操作者は、操作部２４を操作することで、無線通信部２３を介してドローン１に飛行制御信号および撮影制御信号を無線送信することができる。
無線信号送信機２２は、緩衝部材変形部１２の無線スイッチ１９と無線接続されており、操作者は、無線信号送信機２２からドローン１に無線信号を送信して、緩衝部材変形部１２の無線スイッチ１９をオン状態またはオフ状態にすることができる。

次に、ドローン拘束状態離脱装置２を備えたドローン１の動作について説明する。
なお、ドローン拘束状態離脱装置２の緩衝部材１１の内部には、予め所定量の空気が封入され、図１に示されるように、緩衝部材１１は外径Ｄ２を有するものとする。
まず、操作者が、操作盤２１の操作部２４を操作することにより、無線通信部２３を介してドローン１に飛行制御信号が送信されると、飛行制御信号は、ドローン１のドローン本体３の無線通信部１５で受信され、無線通信部１５から飛行制御部１３に伝送される。飛行制御信号が入力された飛行制御部１３は、飛行制御信号に基づいて複数のモータ６の回転をそれぞれ制御し、これにより、複数のモータ６に連結された複数の回転翼７の回転速度が制御され、ドローン１の飛行が行われる。

このようにして、ドローン１が、例えば、老朽化した工場建屋の点検を目的として、工場建屋内に入り、点検箇所の近傍に至ると、操作者が、操作盤２１の操作部２４を操作することにより、無線通信部２３を介してドローン１に撮影制御信号が送信される。撮影制御信号は、ドローン１のドローン本体３の無線通信部１５で受信された後、無線通信部１５から撮影制御部１４に伝送され、撮影制御信号が入力された撮影制御部１４によりカメラ８が制御され、点検箇所の撮影が行われる。撮影データは、撮影制御部１４を介して無線通信部１５から操作盤２１の無線通信部２３に送信され、操作盤２１の図示しないモニタに撮影画像が表示される。あるいは、カメラ８で撮影された撮影データが、ドローン本体３に搭載されている図示しないメモリに保存されるように構成することもできる。

ここで、ドローン１が飛行する老朽化した工場建屋内部に、例えば、図３に示されるように、はしご状の障害物Ｂが存在し、障害物Ｂの互いに平行な２本の柱状部材Ｐの間隔Ｗ１は、ドローン１のガードフレーム４の径Ｄ１よりも大きく、且つ、緩衝部材１１の外径Ｄ２よりも小さい値を有するものとする。

ドローン１の飛行に伴って、ガードフレーム４が、障害物Ｂに接触すれば、図示しないジンバル機構によりドローン本体３に対してガードフレーム４が回転し、これにより、ドローン１は、障害物Ｂに拘束されることなく、飛行を続けることができる。しかしながら、ドローン１が、障害物Ｂの２本の柱状部材Ｐの間に向かって飛行すると、これら２本の柱状部材Ｐの間隔Ｗ１は、ガードフレーム４の径Ｄ１よりも大きく、且つ、緩衝部材１１の外径Ｄ２よりも小さいため、図４に示されるように、可撓性を有する円環形状の緩衝部材１１が２本の柱状部材Ｐの間に挟み込まれ、ドローン１が障害物Ｂに拘束されるおそれがある。

このようにして、ドローン１が障害物Ｂにより拘束状態に陥ると、操作者が操作盤２１から飛行制御信号を送信して、複数の回転翼７を回転させても、ドローン１は移動することができずにドローン１の位置は停滞し、カメラ８による撮影画像も変化することなく固定されたものとなってしまう。

そこで、操作者は、停滞したドローン１の位置または固定された撮影画像に基づいて、ドローン１が拘束状態になったことを感知すると、無線信号送信機２２からドローン１に無線信号を送信して、緩衝部材変形部１２の無線スイッチ１９をオン状態とする。これにより、駆動制御部１８がエアポンプ１７を駆動し、エアポンプ１７により、緩衝部材１１の内部から空気が排出される。緩衝部材１１の内部からの空気の排出に従って、次第に緩衝部材１１が萎み、緩衝部材１１の外径は小さくなる。そして、図５に示されるように、緩衝部材１１が、障害物Ｂの２本の柱状部材Ｐの間隔Ｗ１よりも小さい外径Ｄ３を有するようになると、緩衝部材１１の外周面が障害物Ｂの２本の柱状部材Ｐから離れ、ドローン１が障害物Ｂによる拘束状態から離脱することとなる。すなわち、ドローン１は、操作盤２１から送信された飛行制御信号に従って、再び飛行することができるようになる。

このように、ドローン１が障害物Ｂにより拘束された場合であっても、作業者による救出作業を必要とすることなく、容易にドローン１を拘束状態から離脱させることが可能となる。
なお、緩衝部材１１は、エアポンプ１７により空気が排出されて萎んだ状態にあるので、ドローン１が再び何らかの障害物に拘束される場合に備えて、緩衝部材１１が当初の外径Ｄ２を有するまで、緩衝部材１１の内部に空気を封入する必要がある。

実施の形態１に係るドローン拘束状態離脱装置２においては、緩衝部材１１の内部から空気を排出させる気体排出機構としてエアポンプ１７が用いられているため、駆動制御部１８を介してエアポンプ１７を駆動することにより、緩衝部材１１の内部に空気を送り込んで封入するように構成することができる。
気体排出機構としては、エアポンプ１７の他、吸引ファンを用いることもできる。また、緩衝部材１１の内部を、緩衝部材１１の外部である大気圧よりも高い圧力、いわゆる正圧状態とし、気体排出機構として、弁を使用することもできる。弁を開放することにより、緩衝部材１１の内部が大気圧となるまで、空気を排出させることができる。ただし、緩衝部材１１は、空気の排出に応じて変形される必要がある。

また、上記の実施の形態１では、操作盤２１とは別に配置された無線信号送信機２２から無線信号を送信することにより、緩衝部材変形部１２の無線スイッチ１９をオン状態にしてエアポンプ１７を駆動したが、これに限るものではない。例えば、ドローン本体３と緩衝部材変形部１２とを電気的に接続し、操作者が、操作盤２１の操作部２４を操作することにより、無線通信部２３を介してドローン１に無線信号を送信し、無線信号を受信したドローン本体３の無線通信部１５から緩衝部材変形部１２に無線信号を伝送して無線スイッチ１９をオン状態にするように構成することもできる。
このようにすれば、無線信号送信機２２を使用することなく、操作盤２１からドローン１に無線信号を送信して、緩衝部材１１の内部から空気を排出することができる。

上記の実施の形態１では、図２に示したように、緩衝部材変形部１２が、ドローン本体３のバッテリ１６とは別に、専用のバッテリ２０を内蔵しているが、これに限るものではない。ドローン本体３と緩衝部材変形部１２とを電気的に接続し、ドローン本体３に内蔵されたバッテリ１６により、緩衝部材変形部１２内の各部に電源を供給するように構成すれば、緩衝部材変形部１２のバッテリ２０を省略することができる。

実施の形態２
上記の実施の形態１では、停滞したドローン１の位置または固定された撮影画像に基づいてドローン１の拘束状態を感知した操作者が、無線信号送信機２２から無線信号を送信することにより、エアポンプ１７を駆動して緩衝部材１１の内部から空気を排出したが、操作者による操作を必要とすることなく、ドローン１が拘束状態となった場合に自動的に緩衝部材１１の内部からの空気の排出を行うように構成することもできる。

図６は、実施の形態２に係るドローン拘束状態離脱装置２Ａを備えたドローン１Ａの構成を示すブロック図である。
ドローン１Ａは、実施の形態１におけるドローン１において、ドローン拘束状態離脱装置２の代わりにドローン拘束状態離脱装置２Ａを有するものであり、ドローン本体３と、ドローン本体３の全体を取り囲む多面体形状のガードフレーム４は、実施の形態１で用いられたものと同一である。

ドローン拘束状態離脱装置２Ａは、ガードフレーム４の外周部に配置された緩衝部材１１と、ガードフレーム４の内側に取り付けられた緩衝部材変形部１２Ａとを有している。
緩衝部材１１は、実施の形態１において使用されたものと同一である。

緩衝部材変形部１２Ａは、実施の形態１において使用された緩衝部材変形部１２において、無線スイッチ１９の代わりに拘束判定部２５および圧力センサ２６を有するものである。すなわち、緩衝部材変形部１２Ａは、緩衝部材１１に接続されたエアポンプ１７と、エアポンプ１７に接続された駆動制御部１８と、駆動制御部１８に接続された拘束判定部２５と、拘束判定部２５に接続された圧力センサ２６と、バッテリ２０を備えている。
圧力センサ２６は、緩衝部材１１の内部空間に接続されて緩衝部材１１の内部圧力を検出する。
拘束判定部２５は、圧力センサ２６により検出された緩衝部材１１の内部圧力が、所定時間にわたって、予め設定されたしきい値を超えた場合に、ドローン１が拘束状態にあると判定して、駆動制御部１８によりエアポンプ１７を駆動させる。

図４に示されるように、可撓性を有する円環形状の緩衝部材１１が障害物Ｂの２本の柱状部材Ｐの間に挟み込まれて、ドローン１Ａが拘束状態になったときには、緩衝部材１１が２本の柱状部材Ｐにより相対的に押し込まれるため、図３のように、ドローン１Ａが拘束状態でない場合に比較して、緩衝部材１１の内部圧力が上昇する。そこで、圧力センサ２６により検出された緩衝部材１１の内部圧力が、所定時間にわたって、予め設定されたしきい値を超えることで、拘束判定部２５は、ドローン１Ａが拘束状態になったと判定することができる。

圧力センサ２６による緩衝部材１１の内部圧力の検出は、ドローン１Ａの飛行中に常時行われる。そして、圧力センサ２６により検出された緩衝部材１１の内部圧力が、所定時間にわたって、予め設定されたしきい値を超えた場合に、拘束判定部２５により、ドローン１Ａが拘束状態にあると判定され、駆動制御部１８によりエアポンプ１７が駆動されて、自動的に緩衝部材１１の内部から空気が排出される。

緩衝部材１１の内部からの空気の排出に従って、緩衝部材１１の内部圧力は、次第に低下するが、緩衝部材１１の内部圧力が、図３のように、ドローン１Ａが拘束状態でない場合の内部圧力に等しくなるまで、エアポンプ１７による空気の排出が行われる。緩衝部材１１の内部圧力が、ドローン１Ａが拘束状態でない場合の内部圧力に等しくなるまで低下すると、障害物Ｂによる緩衝部材１１の押し込みは解消されたと判断され、また、このとき、図５に示されるように、空気の排出により緩衝部材１１の外径Ｄ３が障害物Ｂの２本の柱状部材Ｐの間隔Ｗ１よりも小さくなって、ドローン１Ａが障害物Ｂによる拘束状態から離脱される。

このように、ドローン１Ａが拘束状態となった場合に、自動的に緩衝部材１１の内部から空気を排出して、障害物Ｂによる拘束状態からドローン１Ａを離脱させることが可能となる。

なお、拘束判定部２５は、圧力センサ２６により検出された緩衝部材１１の内部圧力が、所定時間にわたって、予め設定されたしきい値を超えた場合にドローン１Ａの拘束状態を判定している。これは、ドローン１Ａの緩衝部材１１が障害物Ｂ等に単に衝突しただけであっても、緩衝部材１１の内部圧力は一時的に上昇するので、拘束状態と単なる衝突とを見分けるために、緩衝部材１１の内部圧力が予め設定されたしきい値を超えている状態が、所定時間にわたって持続された場合に、ドローン１Ａが拘束状態にあるとの判定を行っている。「所定時間」は、数秒間、例えば、２～３秒間とすることができる。

上記の実施の形態２では、圧力センサ２６により緩衝部材１１の内部圧力を検出することで、ドローン１Ａの拘束状態を判定しているが、圧力センサ２６の代わりに緩衝部材１１に作用する張力を検出する張力センサを用いることもできる。
緩衝部材１１の内部圧力が上昇すれば、可撓性を有する管状体からなる緩衝部材１１の張力も上昇し、緩衝部材１１の内部圧力が下降すれば、緩衝部材１１の張力も下降する。このため、張力センサにより検出される緩衝部材１１に作用する張力が、所定時間にわたって、予め設定されたしきい値を超えることによっても、拘束判定部２５は、ドローン１Ａが拘束状態になったと判定することが可能となる。

上述した実施の形態１および２では、緩衝部材１１の内部に空気が封入されているが、これに限るものではなく、空気以外の気体を緩衝部材１１内に封入することもできる。例えば、窒素等の不活性気体を用いることができる。
ただし、気体排出機構として用いられているエアポンプ１７により、緩衝部材１１の内部への気体の封入も行う場合には、外気である空気が緩衝部材１１の内部に入り込むこととなるため、緩衝部材１１内に封入される気体としては、空気が好ましい。

なお、図２に示した実施の形態１におけるドローン１において、緩衝部材１１の内部圧力を検出する圧力センサ２６を緩衝部材変形部１２に配置すると共に、ドローン本体３と緩衝部材変形部１２とを電気的に接続し、圧力センサ２６により検出された緩衝部材１１の内部圧力を、ドローン本体３の無線通信部１５から操作盤２１に送信して、操作者が、操作盤２１により緩衝部材１１の内部圧力を把握することができるように構成することもできる。
このようにすれば、操作者は、緩衝部材１１の内部圧力に基づいてドローン１が拘束状態になったことを検知し、無線信号送信機２２からドローン１に無線信号を送信して、緩衝部材変形部１２の無線スイッチ１９をオン状態とし、緩衝部材１１の内部から空気を排出することができる。

実施の形態３
上記の実施の形態１に係るドローン拘束状態離脱装置２では、図１に示されるように、ドローン１のガードフレーム４の外周部に円環形状の１本の緩衝部材１１が配置されているが、これに限るものではない。

図７は、実施の形態３に係るドローン拘束状態離脱装置３２を備えたドローン３１を示す斜視図である。
ドローン３１は、実施の形態１におけるドローン１において、ドローン拘束状態離脱装置２の代わりにドローン拘束状態離脱装置３２を有するものであり、ドローン本体３と、ドローン本体３の全体を取り囲む多面体形状のガードフレーム４は、実施の形態１で用いられたものと同一である。
ドローン拘束状態離脱装置３２は、ガードフレーム４の外周部に配置された緩衝部材３３と、ガードフレーム４の内側に取り付けられた緩衝部材変形部１２とを有している。

緩衝部材３３は、ガードフレーム４の外周部に配置された可撓性を有する３本の円環形状の管状体３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｃから形成されている。３本の円環形状の管状体は、例えば図７に示されるようにＸＹＺ座標を規定した場合に、ＸＹ面に沿って延びる管状体３３Ａと、ＸＺ面に沿って延びる管状体３３Ｂと、ＹＺ面に沿って延びる管状体３３Ｃからなり、これら３本の管状体３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｃは、互いに交差する交点部分で連結され、それぞれの内部が連通して１つの内部空間を形成している。
緩衝部材変形部１２は、図２に示した実施の形態１における緩衝部材変形部１２と同一であり、緩衝部材変形部１２に具備されたエアポンプ１７が、緩衝部材３３の内部空間に接続されている。

ドローン３１が拘束状態になった場合に、操作者が無線信号送信機２２からドローン３１に無線信号を送信し、緩衝部材変形部１２の無線スイッチ１９をオン状態として、駆動制御部１８がエアポンプ１７を駆動することで、緩衝部材３３の内部から空気が排出される。これにより、緩衝部材３３が変形してドローン３１が拘束状態から離脱することができる。
実施の形態３では、３本の円環形状の管状体３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｃからなる緩衝部材３３がガードフレーム４の外周部に配置されているので、管状体３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｃのうち少なくとも１つが障害物に接触してドローン３１が拘束された場合においても、拘束状態の離脱を行うことが可能となる。

なお、緩衝部材３３を構成する円環形状の管状体は、３本に限るものではなく、２本または４本以上の円環形状の管状体を連結して緩衝部材を構成することもできる。

また、実施の形態３において、緩衝部材変形部１２の代わりに、図６に示した実施の形態２における緩衝部材変形部１２Ａを用いることもできる。この場合、３本の円環形状の管状体３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｃからなる緩衝部材３３の内部空間に、緩衝部材変形部１２Ａのエアポンプ１７および圧力センサ２６が接続される。これにより、ドローン３１が拘束状態となった場合に、自動的に緩衝部材３３の内部から空気を排出して、拘束状態からドローン３１を離脱させることができる。

実施の形態４
上記の実施の形態１では、ドローン１のガードフレーム４の外周部に円環形状の１本の緩衝部材１１が配置され、実施の形態３では、ドローン３１のガードフレーム４の外周部に３本の円環形状の管状体３３Ａ、３３Ｂおよび３３Ｃからなる緩衝部材３３が配置されているが、これに限るものではない。
図８は、実施の形態４に係るドローン拘束状態離脱装置４２を備えたドローン４１の緩衝部材４３を示す部分平面図である。
ドローン４１は、実施の形態１で用いられたものと同一のドローン本体３とガードフレーム４とを有しており、図８に示されるように、ガードフレーム４を構成する複数の梁部材９の外側に、それぞれ、可撓性を有する複数の管状体４３Ａが配置され、これら複数の管状体４３Ａを互いに連結することにより、１つの内部空間を有する緩衝部材４３が形成されている。

この緩衝部材４３に、図２に示した実施の形態１における緩衝部材変形部１２のエアポンプ１７を接続すれば、操作者が無線信号送信機２２から無線信号を送信することにより緩衝部材４３の内部から空気を排出してドローン４１の拘束状態を離脱させるドローン拘束状態離脱装置４２を構成することができる。
また、緩衝部材４３に、図６に示した実施の形態２における緩衝部材変形部１２Ａのエアポンプ１７および圧力センサ２６を接続すれば、ドローン４１が拘束状態となった場合に、自動的に緩衝部材４３の内部から空気を排出してドローン４１の拘束状態を離脱させるドローン拘束状態離脱装置４２を構成することができる。

実施の形態４における緩衝部材４３は、ガードフレーム４を構成する複数の梁部材９の外側にそれぞれ配置された複数の管状体４３Ａから形成されているので、ドローン４１が障害物に対してどのような向きで拘束された場合であっても、緩衝部材４３の内部から空気を排出することで、拘束状態を離脱させることが可能となる。

また、多面体形状のガードフレーム４を構成する複数の梁部材９の外側に、可撓性を有する複数の管状体または球状体を、互いに分離された状態で配置し、これら複数の管状体または球状体により緩衝部材を構成することもできる。この場合、緩衝部材を構成する複数の管状体または球状体のそれぞれに、図２に示した実施の形態１における緩衝部材変形部１２と同一の構成または図６に示した実施の形態２における緩衝部材変形部１２Ａと同一の構成の緩衝部材変形部を接続することで、ドローンが障害物に拘束された際に、管状体または球状体から空気を排出させて、ドローンを拘束状態から離脱させることができる。

実施の形態５
上記の実施の形態１におけるドローン１は、ドローン本体３の全体を取り囲む多面体形状のガードフレーム４を備えているが、これに限るものではない。
図９に、実施の形態５に係るドローン拘束状態離脱装置５２を備えたドローン５１を示す。ドローン５１は、複数の回転翼（プロペラ）７を含むドローン本体３と、ドローン本体３の一部である複数の回転翼７の回りをそれぞれ囲む複数のリング形状のガードフレーム５４を備えている。ドローン本体３は、図２に示した実施の形態１におけるドローン１に用いられたものと同一の構成を有している。それぞれのガードフレーム５４は、剛性を有し、対応する回転翼７を保護する、いわゆるプロペラガードを形成している。

ドローン拘束状態離脱装置５２は、複数のガードフレーム５４の外周部をそれぞれ囲み且つ互いに分離して配置された、可撓性を有する複数の円環形状の管状体５３Ａからなる緩衝部材５３を有している。また、ドローン拘束状態離脱装置５２は、緩衝部材５３を構成する複数の管状体５３Ａにそれぞれ接続された図示しない緩衝部材変形部を有している。この緩衝部材変形部は、図２に示した実施の形態１における緩衝部材変形部１２と同一の構成を有している。

このように、複数の管状体５３Ａからなる緩衝部材５３を用いても、緩衝部材５３が障害物に挟まれる等によりドローン５１が拘束状態になった場合に、操作者が、図２に示される無線信号送信機２２から無線信号を送信することで、緩衝部材５３を構成する複数の管状体５３Ａにそれぞれ接続された図示しない緩衝部材変形部のエアポンプ１７により対応する管状体５３Ａの内部から空気を排出することができる。これにより、複数の管状体５３Ａがそれぞれ変形してドローン５１を拘束状態から離脱させることが可能となる。

また、緩衝部材５３を構成する複数の管状体５３Ａにそれぞれ接続された図示しない緩衝部材変形部が、図６に示した実施の形態２における緩衝部材変形部１２Ａと同一の構成を有することもできる。この場合には、複数の管状体５３Ａの内部圧力が、それぞれ、対応する緩衝部材変形部の圧力センサ２６により検出される。従って、ドローン５１が拘束状態になった場合には、複数の管状体５３Ａのうち、圧力センサ２６により検出された内部圧力が、所定時間にわたって、予め設定されたしきい値を超えた管状体５３Ａに対してのみ、自動的にエアポンプ１７により空気の排出が行われて、ドローン５１が拘束状態から離脱される。

このようにして、いわゆるプロペラガードを形成するガードフレーム５４を備えたドローン５１に対しても、この発明を適用して、障害物により拘束されたドローン５１を拘束状態から離脱させることが可能となる。
なお、図９では、４つの回転翼７が示されているが、回転翼７は４つに限るものではなく、それぞれの回転翼７に対応して、回転翼７のガードフレーム５４の外周部を囲む管状体５３Ａと、管状体５３Ａに接続された緩衝部材変形部とを備えていれば、回転翼７の個数は、３つ、あるいは、５つ以上であってもよい。

実施の形態６
上記の実施の形態５におけるドローン５１では、緩衝部材５３が、複数の回転翼７のガードフレーム５４の外周部をそれぞれ囲み且つ互いに分離して配置された複数の管状体５３Ａからなっているが、例えば、図１０に示されるドローン６１のドローン拘束状態離脱装置６２のように、複数の回転翼７のガードフレーム５４の全体を囲む１本の管状体６３Ａにより緩衝部材６３を形成することもできる。

この場合、緩衝部材６３が１本の管状体６３Ａから形成されているので、緩衝部材６３に対して１つの図示しない緩衝部材変形部を接続すればよい。緩衝部材変形部は、図２に示した実施の形態１における緩衝部材変形部１２と同一の構成または図６に示した実施の形態２における緩衝部材変形部１２Ａと同一の構成を有することができる。
このような構成としても、緩衝部材６３が障害物に挟まれる等によりドローン６１が拘束状態になった場合に、緩衝部材６３の内部から空気を排出してドローン６１を拘束状態から離脱させることが可能となる。

なお、上記の実施の形態１～６におけるドローン１、１Ａ、３１、４１、５１、６１では、ドローン本体３の全体または一部を取り囲む剛性のガードフレーム４、５４の外側に緩衝部材１１、３３、４３、５３、６３が配置されているが、必ずしもガードフレーム４、５４を必要とするものではなく、ドローン本体３の全体または一部を取り囲むように配置された緩衝部材１１、３３、４３、５３、６３に、ドローン本体３を保護するためのガードフレームの機能を持たせることもできる。
ただし、緩衝部材１１、３３、４３、５３、６３は、可撓性を有し、気体の封入および排出に応じて変形するため、剛性を有するガードフレーム４、５４に緩衝部材１１、３３、４３、５３、６３を装着することが好ましい。

上記の実施の形態１～６では、回転翼７を回転させることにより飛行するドローン１、１Ａ、３１、４１、５１および６１が例示されているが、ドローンの形式は、回転翼を利用するものに限られない。例えば、バルーンの内部にヘリウムガスを充填して飛行する、いわゆるバルーン型ドローンに対しても、バルーンの外周部に、気体の封入および排出に応じて変形可能な緩衝部材を配置することで、この発明を適用することができる。

１，１Ａ，３１，４１，５１，６１ ドローン、２，２Ａ，３２，４２，５２，６２ ドローン拘束状態離脱装置、３ ドローン本体、４，５４ ガードフレーム、５ ハウジング、６ モータ、７ 回転翼、８ カメラ、９ 梁部材、１１，３３，４３，５３，６３ 緩衝部材、１２，１２Ａ 緩衝部材変形部、１３ 飛行制御部、１４ 撮影制御部、１５，２３ 無線通信部、１６，２０ バッテリ、１７ エアポンプ、１８ 駆動制御部、１９ 無線スイッチ、２１ 操作盤、２２ 無線信号送信機、２４ 操作部、２５ 拘束判定部、２６ 圧力センサ、３３Ａ，３３Ｂ，３３Ｃ，４３Ａ，５３Ａ，６３Ａ 管状体、Ｄ１ 径、Ｄ２，Ｄ３ 外径、Ｂ 障害物、Ｐ 柱状部材、Ｗ１ 間隔。

Claims (8)

1. 障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させる装置であって、
   前記ドローンの外周部に配置され且つ気体の封入および排出に応じて変形可能な緩衝部材と、
   前記緩衝部材の内部から前記気体を排出させるための気体排出機構と、
   前記気体排出機構を駆動することにより前記緩衝部材を変形させる駆動制御部と、
   前記ドローンが拘束状態にあることを検知する拘束検知部と
   を備え、前記駆動制御部は、前記拘束検知部により前記ドローンが拘束状態にあることが検知された場合に、前記気体排出機構を駆動するドローン拘束状態離脱装置。
2. 前記拘束検知部は、
   前記緩衝部材の内部圧力を検出する圧力センサと、
   前記圧力センサにより検出された前記緩衝部材の内部圧力が所定時間にわたって予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記ドローンが拘束状態にあると判定する拘束判定部と
   を含む請求項１に記載のドローン拘束状態離脱装置。
3. 前記拘束検知部は、
   前記緩衝部材に作用する張力を検出する張力センサと、
   前記張力センサにより検出された前記張力が所定時間にわたって予め設定されたしきい値を超えた場合に、前記ドローンが拘束状態にあると判定する拘束判定部と
   を含む請求項１に記載のドローン拘束状態離脱装置。
4. 前記緩衝部材は、電気絶縁素材からなる請求項１～３のいずれか一項に記載のドローン拘束状態離脱装置。
5. 前記気体排出機構は、エアポンプまたは吸引ファンからなる請求項１～４のいずれか一項に記載のドローン拘束状態離脱装置。
6. 前記ドローンは、
   無人飛行を行うためのドローン本体と、
   前記ドローン本体の全体または一部を取り囲むガードフレームと
   を含み、
   前記緩衝部材は、前記ガードフレームに装着されている請求項１～５のいずれか一項に記載のドローン拘束状態離脱装置。
7. 請求項１～６のいずれか一項に記載のドローン拘束状態離脱装置を備えるドローン。
8. 気体の封入および排出に応じて変形可能な緩衝部材を外周部に備え、障害物により拘束されたドローンを拘束状態から離脱させる方法であって、
   前記緩衝部材の内部から前記気体を排出させて前記緩衝部材を変形させることにより前記ドローンを拘束状態から離脱させるステップ
   を備えるドローン拘束状態離脱方法。

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