JP7843345B2 - 飛行体ユニット - Google Patents

Description

本発明は、所定の作業を実施可能な飛行体を備えた飛行体ユニットに関する。

近年、ドローン等の飛行体を用いた農作業の効率化が検討されている。特許文献１には、農作業の一例として農薬等を散布する散布装置が搭載された飛行体の支援装置が開示されている。

特許文献１に記載の飛行体の支援装置は、飛行体の位置を取得する位置情報取得部と、散布に関する情報を取得する散布情報取得部と、圃場の領域及び周囲を表示する表示部とを備えている。この表示部は、飛行体の移動軌跡を表示すると共に、散布装置が散布した散布範囲を表示する。これにより、作業管理を容易化している。

国際公開第２０２０／１３７２４２号

特許文献１に記載の飛行体の支援装置では、作業管理が容易となるものの、飛行体そのものに作業効率を高める工夫をする上で、改善の余地がある。

そこで、作業効率を高めることが可能な飛行体ユニットが望まれている。

本発明に係る飛行体ユニットの一態様は、所定の作業を実施可能な第一飛行体と、前記第一飛行体を援助して飛行可能な第二飛行体と、を備えており、前記第二飛行体は、前記第一飛行体の飛行を制御する飛行制御部を有しており、前記飛行制御部は、複数の前記第一飛行体が協調飛行する協調飛行モードと、前記第一飛行体が単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能であり、前記飛行制御部は、前記複数の第一飛行体のうち１台を前記単独飛行モードにより離脱させて単独飛行に移行させ、且つ、残りの前記第一飛行体を前記協調飛行モードにより協調飛行させる制御を実行可能である点にある。

本構成に係る飛行体ユニットは、例えば農薬散布といった所定の作業を行う第一飛行体と、この第一飛行体を援助して飛行する第二飛行体とを備えている。つまり、第一飛行体は作業専用とし、第二飛行体は第一飛行体のサポート役として機能する。

このため、第一飛行体を小型化し、第二飛行体を大型化することにより、通常の飛行体では作業が難しい狭隘な場所でも、第一飛行体にて作業することができる。また、作業場所に応じて第一飛行体の台数も変更することが可能となる。

よって、作業効率を高めることが可能な飛行体ユニットを提供できる。
また、このように、第二飛行体が司令塔となって第一飛行体の飛行を制御すれば、作業効率をさらに高めることができる。
また、このように、協調飛行モードと単独飛行モードを設ければ、協調飛行モードにおいて複数の第一飛行体を一群制御することにより作業効率を高め、ある第一飛行体に不具合が発生した場合に単独飛行モードに変更して、不具合のある第一飛行体のみ離脱させることができる。

また、前記第二飛行体は、前記第一飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源、及び、当該エネルギー源の作動を制御するエネルギー制御部を有しても良い。

このように、第二飛行体にエネルギー源を設ければ、第一飛行体をさらに小型化することが可能となる。また、エネルギー制御部により、第一飛行体のエネルギー不足を解消することができる。

また、前記エネルギー制御部は、前記エネルギー源の貯留量が所定値以下となったとき、前記第二飛行体を交代させても良い。

このように、第二飛行体のエネルギー残量が少なくなった場合に新たな第二飛行体に交代すれば、エネルギー供給のために作業が停止するといった不都合がない。

また、前記第二飛行体は、前記協調飛行モードによる飛行計画を記憶する飛行計画記憶部を有しており、前記飛行制御部は、前記飛行計画記憶部に記憶された前記飛行計画に基づいて、複数の前記第一飛行体を協調飛行させても良い。

このように、第二飛行体が協調飛行モードによる飛行計画を記憶していれば、協調飛行を円滑に実行することができる。

また、前記第二飛行体は、前記第一飛行体の状態を取得する状態取得部を有しており、前記飛行制御部は、前記状態取得部が取得した前記第一飛行体の状態に応じて、前記飛行計画記憶部に記憶された前記飛行計画を変更しても良い。

このように、第一飛行体の状態に応じて飛行計画を変更すれば、例えば正常な第一飛行体が４台から３台になったとしても、作業むらが生じるといった不都合を防止できる。

また、前記第一飛行体は、前記所定の作業を実施する作業部を有しており、前記第二飛行体は、前記作業部にエネルギーを供給する作業用エネルギー源を有しても良い。

このように、第二飛行体から作業部にエネルギー供給すれば、様々な作業に第一飛行体を活用することができる。

また、前記第二飛行体は、前記第一飛行体との無線通信を実現する通信装置を有しても良い。

このように、第二飛行体に無線通信装置を搭載すれば、第一飛行体との接続をワイヤレスにすることが可能となるため、第一飛行体にワイヤが絡まるといった不都合を防止できる。

また、前記第二飛行体及び複数の前記第一飛行体を連結する連結機構を備えても良い。

このように、複数の第一飛行体を第二飛行体に連結すれば、作業効率を高めることができる。

また、前記連結機構は、複数の前記第一飛行体を支持可能な本体部を有しており、前記本体部には、前記第一飛行体との通信を実現する飛行体間通信装置が収容されても良い。

このように、第二飛行体の本体部に、第一飛行体との通信を実現する飛行体間通信装置を収容すれば、通信環境が良好なものとなる。

また、前記連結機構は、前記本体部と前記第一飛行体との結合を案内する結合案内部材を含んでいても良い。

このように、連結機構に結合案内部材を設ければ、作業を終えた第一飛行体が第二飛行体へとスムーズに戻ることができる。

また、前記連結機構は、複数の前記第一飛行体どうしが上下方向に離間する状態で、前記第一飛行体どうしを連結していても良い。

このように、第一飛行体が上下に並んでいれば、第一飛行体どうしを連結する連結機構を設ける必要がなくなり、製造コストを抑制できる。

また、前記第二飛行体は、前記第一飛行体と前記連結機構とが結合可能なように前記第一飛行体の飛行を制御する飛行結合制御部を有しても良い。

このように、第二飛行体に飛行結合制御部を設ければ、作業を終えた第一飛行体が第二飛行体へとスムーズに戻ることができる。

また、前記所定の作業は、農作業であっても良い。

このように、飛行体ユニットを農作業に用いれば、スケールメリットを活かして効率的な農業を実現することができる。

飛行体ユニットのブロック図である。 飛行体ユニットの第一飛行体が作業中の斜視図である。 飛行体ユニットの第一飛行体が待機中の斜視図である。 飛行体ユニットを示す概念図である。 飛行体ユニットの連結機構における他の例を示す概念図である。 他の実施形態における飛行体ユニットを示す概念図である。

以下に、本発明に係る飛行体ユニットの実施形態について、図面に基づいて説明する。ただし、以下の実施形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。

図１に示すように、飛行体ユニット１００は、農作業等の所定の作業を実施可能な第一飛行体１と、第一飛行体１を援助して飛行可能な第二飛行体２とを備えている。本実施形態における第一飛行体１は、小型のドローンで構成されており、第二飛行体２は、大型のドローンや気球（浮力飛行体）等で構成されている。ドローンとは、回転翼を有する無人航空機であり、バッテリー等から供給された電力により回転翼を回転させる電力駆動式や、燃料により内燃機関を作動させて回転翼を回転させるエンジン駆動式又は内燃機関により作動させた発電機から供給された電力により回転翼を回転させる電力駆動式又はこれらを組み合わせたハイブリッド式が挙げられる。本実施形態では、バッテリーを用いた電力駆動式で構成される第一飛行体１及び第二飛行体２として説明する。

第一飛行体１は、所定の作業として、農薬，肥料，水等の散布作業、撮影，監視作業、収穫作業、採取作業、受粉作業、資材やエネルギー等の供給作業、運搬作業、草刈作業、耕耘作業、植付作業、播種作業、除雪作業、威嚇作業、測定作業等を実施することが可能であり、本実施形態では、所定の作業として農作業の一つである散布作業を一例として説明する。また、第二飛行体２は、第一飛行体１と同様の所定の作業を実施することが可能であるが、本実施形態では、第一飛行体１を補完する作業として、第一飛行体１へのエネルギー供給作業を一例として説明する。また、本実施形態では、第一飛行体１と第二飛行体２とが、剛性の高いワイヤ等で構成されるケーブルＣにより有線接続されている一例を説明する（図２も参照）。

第一飛行体１は、小容量のバッテリーで構成される受電部１１と、通信部１２と、作業部１３と、第一衛星測位装置１４と、第一制御部１５と、第一記憶部１６とを備えている。第一制御部１５は、第一エネルギー制御部１５ａと、第一状態取得部１５ｂと、第一単独飛行制御部１５ｃと、第一作業制御部１５ｄとを有している。

第二飛行体２は、自身と第一飛行体１とを連結する連結機構２１と、作業装置２４とを備えている。連結機構２１は、第二制御部２２と、大容量のバッテリーで構成されるエネルギー源２１ａと、通信装置２１ｂ（飛行体間通信装置に相当）と、結合案内部材２１ｃと、第二衛星測位装置２１ｄと、第二記憶部２３（飛行計画記憶部に相当）とを有している。第二制御部２２は、第二エネルギー制御部２２ａ（エネルギー制御部に相当）と、第二状態取得部２２ｂ（状態取得部に相当）と、飛行結合制御部２２ｃと、協調飛行制御部２２ｄ（飛行制御部に相当）と、第二単独飛行制御部２２ｅ（飛行制御部に相当）と、第二作業制御部２２ｆとを有している。第一飛行体１の第一制御部１５及び第二飛行体２の第二制御部２２の各機能部は、ＣＰＵを中核としたハードウェア又はソフトウェア、若しくはハードウェアとソフトウェアの協働にて構成されている。

図１及び図４に示すように、第一飛行体１は、第一本体部１Ａと、結合案内部材２１ｃに係合可能で第一本体部１Ａから下側に突出した第一脚部１Ｂと、開閉可能で第一本体部１Ａから横側に突出した複数（図４では３つ）の第一腕部１Ｃとを有している。これら第一腕部１Ｃの夫々には、第一回転翼１Ｃａが連結されており、これら第一回転翼１Ｃａをモータ（不図示）等の駆動力により回転させることによって、揚力及び推進力を発生させる。また、第一本体部１Ａ及び第一腕部１Ｃに亘って、作業部１３が接続されている。第一本体部１Ａには、受電部１１と通信部１２と第一衛星測位装置１４と第一制御部１５と第一記憶部１６とが収容されている。

第一飛行体１の受電部１１は、所定の電力量を蓄電しているバッテリーで構成されており、第一状態取得部１５ｂにより蓄電量が取得され、第一エネルギー制御部１５ａ又は第二エネルギー制御部２２ａにて、他の第一飛行体１から融通される電力量又は第二飛行体２のエネルギー源２１ａから供給される電力量が制御される。受電部１１における蓄電量（残容量）は、第一記憶部１６に記憶され、通信部１２を介して第二飛行体２の通信装置２１ｂに送信可能に構成されている。本実施形態における受電部１１は、他の第一飛行体１の受電部１１や第二飛行体２のエネルギー源２１ａと有線（例えば図２のケーブルＣ）を介して電力のやり取り可能であるが、電磁誘導方式や磁界共鳴方式等の非接触給電であっても良い。

第一飛行体１の通信部１２は、第二飛行体２の通信装置２１ｂと有線通信又は無線通信が可能な通信インターフェースで構成されている。第一飛行体１の作業部１３は、散布物を収容するタンクや散布物を散布するポンプ及びノズル、カメラ等で構成されている。この作業部１３は、第一作業制御部１５ｄにより作動が制御されるが、第二飛行体２の第二制御部２２により作動が制御されても良い。

第一飛行体１の第一衛星測位装置１４は、人工衛星からのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号を受信して、受信した信号に基づいて自身の位置情報（緯度，経度を含む測位情報）を示す測位データを生成し、第一状態取得部１５ｂに送信する。つまり、第一衛星測位装置１４は、ＧＰＳ、ＱＺＳＳ、Ｇａｌｌｉｌｅｏ等で構成されるＧＮＳＳにより、自身の位置情報を検出可能である。この第一衛星測位装置１４により検出された第一飛行体１の位置情報は、検出した時間と対応付けられて、第一記憶部１６に記憶されると共に、通信部１２を介して第二飛行体２の通信装置２１ｂに送信可能に構成されている。

第一飛行体１の第一エネルギー制御部１５ａは、自身の受電部１１のエネルギー量を制御する。この第一エネルギー制御部１５ａは、例えば、第一状態取得部１５ｂにより取得された受電部１１の蓄電量が設定値（自身が飛行可能な電力値に安全率を乗算した値）以下となったとき、第二飛行体２に対してエネルギーの供給を要求したり、他の第一飛行体１に対してエネルギーの融通を要求したりする。また、第一エネルギー制御部１５ａは、例えば、第一状態取得部１５ｂにより取得された受電部１１の蓄電量が設定値以下となったとき、複数の第一飛行体１群から自身の第一飛行体１を離脱させ、所定の充電場所や着陸場所へ飛行するよう第一単独飛行制御部１５ｃに指示を出すことができる。

第一飛行体１の第一状態取得部１５ｂは、受電部１１のエネルギー状態（充電量や残容量等）、自身の飛行状態、周辺の環境情報等を取得する。また、第一状態取得部１５ｂは、第一飛行体１が気圧センサを搭載している場合は第一飛行体１の高度情報、ジャイロセンサを搭載している場合は第一飛行体１の飛行姿勢、速度センサを搭載している場合は第一飛行体１の飛行速度、風速センサや風向センサを搭載している場合は周辺の風状態といった第一飛行体１の飛行に影響を及ぼす様々な状態を取得する。

第一飛行体１の第一単独飛行制御部１５ｃは、複数の第一飛行体１群から自身の第一飛行体１を離脱させたときに、自身の単独飛行を制御する。例えば、第一単独飛行制御部１５ｃは、第一衛星測位装置１４で検出された自身の現在位置情報と、第一記憶部１６に記憶された所定の充電場所や着陸場所等の待機位置情報とに基づいて、単独飛行経路を算出して、自身を単独飛行させる。

第一飛行体１の第一作業制御部１５ｄは、所定の作業を実行する作業部１３の作動を制御する。本実施形態における第一作業制御部１５ｄは、散布物を散布するポンプ及びノズルの作動やカメラの作動を制御する。この制御にあたり、例えば周辺の環境情報、圃場の形状情報及び他の第一飛行体１との相対位置関係等を考慮して、第一作業制御部１５ｄは、最適な散布位置となるように作業部１３を作動させる。

第一飛行体１の第一記憶部１６は、自身に搭載された一時的ではない（ｎоｎ－ｔｒаｎｓｉｔоｒｙ）記憶媒体で構成されており、第一制御部１５のプログラム、自身の状態情報、自身の単独飛行計画及び作業計画等を記憶している。

図１～図４に示すように、第二飛行体２の連結機構２１は、自身と複数の第一飛行体１とを連結する機構であり、複数の第一飛行体１を支持する第二本体部２１Ａと、地面に着陸する支脚としてＵ字状に形成され第二本体部２１Ａ（本体部に相当）から突出した複数（図２では２つ）の第二脚部２１Ｂとを有している。また、連結機構２１には、第二脚部２１Ｂの内側且つ第二本体部２１Ａの下側に、作業装置２４が接続されている。第二本体部２１Ａには、複数（図２では６つ）の第二回転翼２１Ａａが連結されており、これら第二回転翼２１Ａａをモータ（不図示）等の駆動力により回転させることによって、揚力及び推進力を発生させる。

第二本体部２１Ａには、第二制御部２２とエネルギー源２１ａと通信装置２１ｂと第二衛星測位装置２１ｄと第二記憶部２３とが収容されている。また、第二本体部２１Ａには、複数の第一飛行体１と第二飛行体２との結合を案内する結合案内部材２１ｃが設けられている。本実施形態における結合案内部材２１ｃは、第一飛行体１の第一脚部１Ｂを把持する機構を含んでおり、第一脚部１Ｂよりも大きな収容溝やテーパー溝を有する先広がりの中空円錐状に形成されている。この結合案内部材２１ｃが、通信線や電力線、燃料パイプ等のコネクタを含んでも良いし、結合案内部材２１ｃが第一飛行体１に形成されたリブに結合する溝等であっても良い。

第二飛行体２のエネルギー源２１ａは、カセット交換式等のバッテリーで構成されている。このエネルギー源２１ａは、第一飛行体１の飛行のために供給される飛行エネルギー源、第一飛行体１の作業部１３を作動させる作業用エネルギー源、自身を飛行させる駆動エネルギー源及び作業装置２４を作動させる作業用エネルギー源として活用することができる。エネルギー源２１ａがカセット交換式のバッテリーである場合は、電力量が不足した場合に、所定の交換場所にて交換することができる。

第二飛行体２の通信装置２１ｂは、第一飛行体１の通信部１２と有線通信又は無線通信が可能で、且つ、地上に設置されたコンピュータやタブレット、携帯端末等で構成される管理装置（不図示）と無線通信可能な通信インターフェースで構成されている。第二飛行体２の作業装置２４は、圃場の状態を撮影可能なカメラや重量物で構成される散布物収容タンク等の農作業装置等で構成されている。この作業装置２４は、第二本体部２１Ａに直接固定されても良いし、ワイヤ等により吊り下げられても良い。本実施形態における作業装置２４は、第二作業制御部２２ｆにより作動が制御されるが、作業装置２４に通信装置、制御装置、エネルギー源等が内蔵されていても良い。

第二飛行体２の第二衛星測位装置２１ｄは、人工衛星からのＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）の信号を受信して、受信した信号に基づいて自身の位置情報（緯度，経度を含む測位情報）を示す測位データを生成し、第二状態取得部２２ｂに送信する。つまり、第二衛星測位装置２１ｄは、ＧＰＳ、ＱＺＳＳ、Ｇａｌｌｉｌｅｏ等で構成されるＧＮＳＳにより、自身の位置情報（緯度，経度を含む測位情報）を検出可能である。この第二衛星測位装置２１ｄにより検出された第二飛行体２の位置情報は、検出した時間と対応付けられて、第二記憶部２３に記憶されると共に、通信装置２１ｂを介して管理装置に送信可能に構成されている。

第二飛行体２の第二記憶部２３は、自身に搭載された一時的ではない（ｎоｎ－ｔｒаｎｓｉｔоｒｙ）記憶媒体で構成されており、第二制御部２２のプログラム、自身の状態情報や飛行計画、第一飛行体１の協調飛行計画、エネルギー計画及び作業計画等を記憶している。エネルギー計画は、受電部１１の蓄電量及び充電開始する設定値、エネルギー源２１ａの貯留量及び第一飛行体１に充電可能な閾値となる所定値等の情報である。

第二飛行体２の第二エネルギー制御部２２ａは、通信装置２１ｂを介して受信した夫々の第一飛行体１における受電部１１のエネルギー状態（充電量や残容量等）に応じて、自身のエネルギー源２１ａを制御する。第二エネルギー制御部２２ａは、例えば、第二状態取得部２２ｂにより取得された受電部１１の蓄電量が設定値以下となった第一飛行体１に対してエネルギーを供給する。このエネルギーの供給は、ケーブルＣを介した有線給電であっても良いし、非接触給電であっても良い。また、第二エネルギー制御部２２ａは、例えば、エネルギー源２１ａの貯留量が所定値（自身が飛行可能な電力値に安全率を乗算した値）以下となったとき、第二飛行体２を交代させても良いし、全ての第一飛行体１を切り離して夫々を単独飛行させても良い。

第二飛行体２の第二状態取得部２２ｂは、通信装置２１ｂを介して、夫々の第一飛行体１における受電部１１のエネルギー状態（充電量や残容量等）や第一衛星測位装置１４で検出された夫々の第一飛行体１の位置情報を取得する。また、第二状態取得部２２ｂは、エネルギー源２１ａのエネルギー状態（充電量や残容量等）や第二衛星測位装置２１ｄで検出された自身の位置情報を取得する。さらに、第二状態取得部２２ｂは、第二飛行体２が気圧センサを搭載している場合は第二飛行体２の高度情報、ジャイロセンサを搭載している場合は第二飛行体２の飛行姿勢、速度センサを搭載している場合は第二飛行体２の飛行速度、風速センサや風向センサを搭載している場合は周辺の風状態といった第二飛行体２の飛行に影響を及ぼす様々な状態を取得する。

第二飛行体２の飛行結合制御部２２ｃは、複数の第一飛行体１と連結機構２１とが位置と向きを揃えて結合可能なように、第一飛行体１の飛行を制御する。この飛行結合制御部２２ｃは、例えば、第一衛星測位装置１４で検出された第一飛行体１の現在位置情報と、第二衛星測位装置２１ｄで検出された第二飛行体２の現在位置情報とから、第一飛行体１と第二飛行体２との相対位置を算出し、第二記憶部２３に記憶された第一飛行体１の飛行計画に基づいて、複数の第一飛行体１と第二飛行体２との結合を制御する。このとき、結合案内部材２１ｃにマークを設け、飛行結合制御部２２ｃは、このマークを第一飛行体１に搭載されたカメラで認識しながら結合制御しても良い。また、飛行結合制御部２２ｃは、複数の第一飛行体１の結合位置の割り付けを変更しても良いし、複数の第一飛行体１を横並びから縦並びに変更するというように結合姿勢を変更しても良い。

第二飛行体２の協調飛行制御部２２ｄは、複数の第一飛行体１が協調飛行するように制御する。この協調飛行制御部２２ｄは、例えば、第一衛星測位装置１４で検出された夫々の第一飛行体１の現在位置情報と、第二記憶部２３に記憶された第一飛行体１の協調飛行計画（飛行計画に相当）とに基づいて、複数の第一飛行体１の飛行編成を制御する。この飛行編成としては、複数の第一飛行体１が横列（１列やＶ字列など）に編隊飛行させながら一斉散布したり、散布した噴霧の流れを作業装置２４のカメラで確認して第一飛行体１の編成を変更したりすることができる。

協調飛行制御部２２ｄは、協調基準位置及び協調基準方向のうちの少なくとも一方に基づいて、協調飛行指示を生成しても良い。この協調基準位置及び協調基準方向は、複数の第一飛行体１が協調飛行するときに基準となる位置及び方向である。第二記憶部２３に記憶された飛行計画は、作業部１３や作業装置２４の作業計画を含んでもよい。この作業計画が、作業部１３が作業を行う位置（例えば、作業対象の圃場の位置、圃場における作業を実行する位置など）、及び／又は作業内容（例えば、作業機の動作強度、動作時間、動作間隔など）を含んでも良い。

第二飛行体２の第二単独飛行制御部２２ｅは、複数の第一飛行体１群から一部の第一飛行体１を離脱させる制御を実行する。例えば、第二単独飛行制御部２２ｅは、第一衛星測位装置１４で検出された第一飛行体１の現在位置情報と、第二記憶部２３に記憶された第一飛行体１の飛行計画とに基づいて、単独飛行経路を算出して、第一飛行体１を単独飛行させる。第二単独飛行制御部２２ｅは、単独基準位置及び単独基準方向のうちの少なくとも一方に基づいて、単独飛行指示を生成しても良い。この単独基準位置及び単独基準方向は、複数の第一飛行体１が単独飛行するときに基準となる位置及び方向である。

第二飛行体２の飛行制御部２２ｄ，２２ｅは、複数の第一飛行体１が協調飛行する協調飛行モードと、第一飛行体１が単独飛行する単独飛行モードとに切替可能である。つまり、飛行制御部２２ｄ，２２ｅは、複数の第一飛行体１が飛行するときの基準位置及び基準方向を変更可能である。また、第二飛行体２は、第二状態取得部２２ｂで取得した夫々の第一飛行体１の状態に応じて、第二記憶部２３に記憶された第一飛行体１の飛行計画を変更する。例えば、第二単独飛行制御部２２ｅが複数の第一飛行体１のうち１台を離脱させて単独飛行に移行させる制御を実行したとき、協調飛行制御部２２ｄは、残りの第一飛行体１の編成を変更する。

第二飛行体２の第二作業制御部２２ｆは、圃場の状態を撮影可能なカメラ等で構成されている作業装置２４の作動を制御する。この第二作業制御部２２ｆは、例えば、圃場の状態や散布状態を撮影するように作業装置２４を制御する。第二作業制御部２２ｆは、重量物で構成される作業装置２４の作動を制御しても良い。例えば、作業装置２４に大容量の散布物収容タンクが設けられている場合、この散布物を第一飛行体１の作業部１３に供給するポンプ等の作動を制御する。

本実施形態の飛行体ユニット１００の一例として、図２には、飛行体ユニット１００の第一飛行体１が作業中の斜視図が示されており、図３には飛行体ユニット１００の第一飛行体１が待機中の斜視図が示されている。図２に示されるように、複数の第一飛行体１は、第二飛行体２にケーブルＣで有線接続されている。このケーブルＣには、第二飛行体２の通信装置２１ｂと第一飛行体１の通信部１２とを接続する通信線や、第二飛行体２のエネルギー源２１ａと第一飛行体１の受電部１１とを接続する電力線又は燃料や散布物を流通させるパイプラインを収容することができる。

図３に示すように、第二飛行体２の飛行結合制御部２２ｃは、複数の第一飛行体１と連結機構２１とが結合するように第一飛行体１の飛行を制御し、結合された第一飛行体１の第一腕部１Ｃを閉姿勢に変更させる。これにより、第二飛行体２のエネルギー源２１ａを用いて、所定の作業場所まで複数の第一飛行体１を一度に移動させることができる。

第一飛行体１と第二飛行体２との連結態様は、種々の変形が可能である。例えば、図５に示すように、連結機構２１は、複数の第一飛行体１どうしが上下方向に離間する状態で連結させても良い。つまり、図３の連結態様や図５の連結態様いずれにおいても、飛行体ユニット１００は、第二飛行体２及び複数の第一飛行体１を連結する連結機構２１を備えている。図５に示す連結態様は、上下方向の空間が大きく、左右方向の空間が小さい場合に適している。一方、図３に示す連結態様は、上下方向の空間が小さく、左右方向の空間が大きい場合に適している。なお、図３に示す水平連結と図５に示す立体連結とは、相互に変更可能に構成されても良い。

［その他の実施形態］
（１）図６に示すように、飛行体ユニット１００は、第二飛行体２を熱エネルギーにより浮上する気球等の停滞する浮力飛行体で構成され、第二飛行体２に複数の第一飛行体１をケーブルＣで連結する連結機構２１が設けられても良い。この場合、複数の第一飛行体１のいずれかは、第二飛行体２を支えるアンカー作業を実施しても良い。第二飛行体２を停滞する飛行体で構成した場合、第一飛行体１は滞空，微速飛行に適した作業（例えば収穫作業や受粉作業）を行うことができる。なお、停滞する飛行体としての第二飛行体２は、気球に限定されず、屋根状の停滞物等で複数の第一飛行体１を連結機構２１により連結しても良い。

（２）第一飛行体１の作業部１３は、第一本体部１Ａにワイヤ等で連結されて第一本体部１Ａから離間したものであっても良い。同様に、第二飛行体２の作業装置２４は、第二本体部２１Ａにワイヤ等で連結されて第二本体部２１Ａから離間したものであっても良い。

（３）第一飛行体１や第二飛行体２の飛行制御は、作業対象地にあるセンサ情報を用いて実施しても良い。このセンサ情報は、スマート農機等に搭載された移動式のセンサや、ＧＰＳ基地局等の固定式のセンサ等で取得される。

（４）第一飛行体１や第二飛行体２の飛行制御は、サプライチェーン上にあるスマート農機と連携しても良い。例えば、穀物乾燥機の稼働情報を得て、適切な収穫タイミングとなるように、第一飛行体１や第二飛行体２が飛行制御されても良い。

（５）第一飛行体１や第二飛行体２の自重に加えて、積極的に押付力を発生させて、耕耘等の重量物による農作業に第一飛行体１や第二飛行体２が用いられても良い。

（６）飛行体ユニット１００が、鳥や動物の追い払いや警備、防犯等の用途に使用可能なように構成されてもよい。例えば、作業部１３や作業装置２４が、撮影画像により鳥獣や不審者を認識可能な監視装置、音や光を発して鳥獣や不審者を威嚇する威嚇装置、鳥獣や不審者の存在を報知する報知装置等を含んでもよい。

（７）飛行体ユニット１００が、強風、落雷、降雨など飛行に悪影響を及ぼす天候に対処可能なように構成されてもよい。例えば、飛行体ユニット１００が、天候を観測するセンサや、天候や天候の予報を示す情報を通信を介して取得する取得部などを備えてもよい。飛行体ユニット１００が、天候又は天候の予報に応じて、飛行計画の変更や、安全区域への避難飛行、不時着等を行うように構成されてもよい。

（８）第一飛行体１及び第二飛行体２が、両者が連結した状態で両者の相対位置が変更可能なように構成されてもよい。例えば、連結機構２１に設けられた結合案内部材２１ｃが移動可能なように構成されてもよい。これにより、飛行体ユニット１００が飛行しているときに、複数の第一飛行体１及び第二飛行体２の相対位置を変更することが可能となる。

（９）飛行体ユニット１００が、第一飛行体１及び第二飛行体２の回転翼１Ｃａ，２１Ａａの作動音を打ち消すよう構成されてもよい。例えば、複数の回転翼１Ｃａ，２１Ａａが、互いに作動音を打ち消すように動作制御されてもよい。例えば、回転翼１Ｃａ，２１Ａａの作動音を打ち消す音（ノイズキャンセル音）を発生する消音装置が飛行体ユニット１００に設けられてもよい。その消音装置が、回転翼１Ｃａ，２１Ａａへ送られる制御量に基づいてノイズキャンセル音を生成するように構成されてもよい。

（１０）飛行体ユニット１００を構成する装置が、様々な形態の飛行体ユニット１００の間で流用可能なように設計されてもよい。例えば、連結機構２１が様々な形態の飛行体ユニット１００に連結可能なように共通仕様としても良い。

（１１）第一飛行体１や第二飛行体２が、自身に浮力を付与する浮力体（気球、風船など）を備えてもよい。これにより、飛行体ユニット１００を所定の作業位置にホバリング飛行（停滞）させることが容易になる。

（１２）上述した実施形態では、エネルギー不足が発生したときに第一飛行体１を離脱させたり、第二飛行体２を交代させたりしたが、エネルギー不足に限定されず、機体の不具合等であっても良い。

（１３）上述した実施形態では、第二飛行体２が第一飛行体１の飛行制御を行ったが、第二飛行体２が第一飛行体１を援助していれば種々の変形が可能である。例えば、地上に設けられた管理装置にて、第一飛行体１や第二飛行体２の飛行が自動制御されても良いし、リモートコントローラを用いて手動制御されても良い。

（１４）上述した実施形態では、エネルギー源２１ａとしてバッテリーを一例として説明したが、内燃機関が構成されても良い。この場合、エネルギー源２１ａから供給されるエネルギーは、内燃機関を作動させる燃料となる。エネルギー源２１ａが内燃機関の場合は、第一飛行体１や第二飛行体２の飛行駆動力を高めることができる。

本発明は、所定の作業を実施可能な飛行体を備えた飛行体ユニットに利用可能である。

１ ：第一飛行体
２ ：第二飛行体
１３ ：作業部
２１ ：連結機構
２１Ａ ：第二本体部（本体部）
２１ａ ：エネルギー源（作業用エネルギー源）
２１ｂ ：通信装置（飛行体間通信装置）
２１ｃ ：結合案内部材
２２ａ ：第二エネルギー制御部（エネルギー制御部）
２２ｂ ：第二状態取得部（状態取得部）
２２ｃ ：飛行結合制御部
２２ｄ ：協調飛行制御部（飛行制御部）
２２ｅ ：第二単独飛行制御部（飛行制御部）
２３ ：第二記憶部（飛行計画記憶部）
１００ ：飛行体ユニット

Claims (13)

1. 所定の作業を実施可能な第一飛行体と、
   前記第一飛行体を援助して飛行可能な第二飛行体と、を備えており、
   前記第二飛行体は、前記第一飛行体の飛行を制御する飛行制御部を有しており、
   前記飛行制御部は、複数の前記第一飛行体が協調飛行する協調飛行モードと、前記第一飛行体が単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能であり、
   前記飛行制御部は、前記複数の第一飛行体のうち１台を前記単独飛行モードにより離脱させて単独飛行に移行させ、且つ、残りの前記第一飛行体を前記協調飛行モードにより協調飛行させる制御を実行可能である飛行体ユニット。
2. 前記第二飛行体は、前記第一飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源、及び、当該エネルギー源の作動を制御するエネルギー制御部を有している請求項１に記載の飛行体ユニット。
3. 前記エネルギー制御部は、前記エネルギー源の貯留量が所定値以下となったとき、前記第二飛行体を交代させる請求項２に記載の飛行体ユニット。
4. 前記第二飛行体は、前記協調飛行モードによる飛行計画を記憶する飛行計画記憶部を有しており、
   前記飛行制御部は、前記飛行計画記憶部に記憶された前記飛行計画に基づいて、複数の前記第一飛行体を協調飛行させる請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体ユニット。
5. 前記第二飛行体は、前記第一飛行体の状態を取得する状態取得部を有しており、
   前記飛行制御部は、前記状態取得部が取得した前記第一飛行体の状態に応じて、前記飛行計画記憶部に記憶された前記飛行計画を変更する請求項４に記載の飛行体ユニット。
6. 前記第一飛行体は、前記所定の作業を実施する作業部を有しており、
   前記第二飛行体は、前記作業部にエネルギーを供給する作業用エネルギー源を有している請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体ユニット。
7. 前記第二飛行体は、前記第一飛行体との無線通信を実現する通信装置を有している請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体ユニット。
8. 前記第二飛行体及び複数の前記第一飛行体を連結する連結機構を備えた請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体ユニット。
9. 前記連結機構は、複数の前記第一飛行体を支持可能な本体部を有しており、
   前記本体部には、前記第一飛行体との通信を実現する飛行体間通信装置が収容されている請求項８に記載の飛行体ユニット。
10. 前記連結機構は、前記本体部と前記第一飛行体との結合を案内する結合案内部材を含んでいる請求項９に記載の飛行体ユニット。
11. 前記連結機構は、複数の前記第一飛行体どうしが上下方向に離間する状態で、前記第一飛行体どうしを連結している請求項８に記載の飛行体ユニット。
12. 前記第二飛行体は、前記第一飛行体と前記連結機構とが結合可能なように前記第一飛行体の飛行を制御する飛行結合制御部を有している請求項８に記載の飛行体ユニット。
13. 前記所定の作業は、農作業である請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体ユニット。