WO2017078044A1 - 運搬装置 - Google Patents

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WO2017078044A1
WO2017078044A1 PCT/JP2016/082523 JP2016082523W WO2017078044A1 WO 2017078044 A1 WO2017078044 A1 WO 2017078044A1 JP 2016082523 W JP2016082523 W JP 2016082523W WO 2017078044 A1 WO2017078044 A1 WO 2017078044A1
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WO
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wire
main wire
cargo
auxiliary
main
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/082523
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和雄 市原
Original Assignee
株式会社プロドローン
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D1/00—Dropping, ejecting, releasing, or receiving articles, liquids, or the like, in flight
    • B64D1/22—Taking-up articles from earth's surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/12—Slings comprising chains, wires, ropes, or bands; Nets
    • B66C1/14—Slings with hooks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B64U10/16—Flying platforms with five or more distinct rotor axes, e.g. octocopters

Definitions

  • the present invention relates to a transport device, and more particularly to a transport device that can transport cargo using an unmanned aerial vehicle including a plurality of rotor blades.
  • a winch is attached to the outside of the flying device, a hook is attached to the lower end of the cable wound around the winch, and the cargo is suspended from the hook and transported.
  • a flying device such as a helicopter
  • a winch is attached to the outside of the flying device
  • a hook is attached to the lower end of the cable wound around the winch
  • the cargo is suspended from the hook and transported.
  • Patent Document 1 Such a form is described in Patent Document 1, for example, and is assumed to be used for disaster relief activities and the like.
  • UAVs unmanned aerial vehicles
  • a multicopter is a type of helicopter equipped with multiple rotors, and flies while balancing the fuselage by adjusting the rotational speed of each rotor.
  • an object of the present invention is to provide a transport device in which the attitude of an unmanned aerial vehicle is not easily destabilized.
  • the transport device of the present invention includes an unmanned aerial vehicle having a plurality of rotor blades and a long flexible member, and a fixed end that is one end is fixed to the unmanned aircraft, and the other end Is composed of a main wire having a free end and a long member having at least one of flexibility and stretchability, and is coupled to the main wire at a position entering the fixed end side from the free end of the main wire. And an auxiliary wire extending outside the free end of the main wire along the main wire.
  • the auxiliary wire may have at least one of flexibility higher than that of the main wire and elasticity higher than that of the main wire.
  • the transport device may further include a hoisting device that is fixed to the unmanned aircraft and that winds and feeds the main wire.
  • the auxiliary wire may be provided with a support that can support the cargo to be transported.
  • the conveying device may further include a locking tool that can fold the auxiliary wire in the longitudinal direction and lock the auxiliary wire to the main wire.
  • the transporting device may further include a resistance member that receives wind generated downward from the unmanned aircraft in flight between the fixed end and the free end of the main wire and applies tension to the main wire.
  • the auxiliary wire is branched at a position that enters the fixed end side from the free end of the main wire fixed to the unmanned aircraft at the fixed end. If an auxiliary wire is not provided and cargo is attached to the free end of the main wire suspended from the unmanned aerial vehicle that is suspended toward the ground, the force applied to the main wire by the operator performing the installation work is directly unmanned. There is a possibility that the attitude of the unmanned aerial vehicle is destabilized. However, by providing the auxiliary wire, the cargo can be attached to the auxiliary wire instead of the main wire.
  • auxiliary wire extends to the outside of the free end of the main wire, it is easy to carry out the operation of attaching the cargo using the length of the auxiliary wire without greatly pulling the auxiliary wire.
  • the force derived from the cargo installation work is less likely to be transmitted to the unmanned aircraft, which reduces the unstable attitude of the unmanned aircraft associated with the installation work.
  • the auxiliary wire has at least one of flexibility higher than that of the main wire and elasticity higher than that of the main wire, it is not necessary to pull the auxiliary wire particularly when attaching cargo to the auxiliary wire.
  • the attachment work is easy to perform, and the force applied to the auxiliary wire during the attachment operation is hardly transmitted to the main wire. Therefore, the attitude of the unmanned aerial vehicle is more stably maintained.
  • the transport device When the transport device is fixed to the unmanned aircraft and further includes a hoisting device that winds and unwinds the main wire, the amount of drooping of the main wire from the unmanned aircraft can be freely controlled. Even if the shape and dimensions change, the amount of droop can be adjusted so that the cargo can be attached to the auxiliary wire without pulling the auxiliary wire, which contributes to reducing the unstable attitude of the unmanned aircraft it can.
  • auxiliary wire is equipped with a support that can support the cargo to be transported, it can be easily attached to the auxiliary wire, so installation work can be completed without greatly pulling the auxiliary wire. can do. Thereby, the attitude
  • the transport device further includes a locking tool that can fold the auxiliary wire in the longitudinal direction and lock it to the main wire, the auxiliary wire is provided long for the purpose of stabilizing the attitude of the unmanned aircraft
  • the auxiliary wire it is difficult for the auxiliary wire to be entangled with the constituent members of the transport device including the main wire and the external object to prevent smooth cargo transport.
  • the transport device further includes a resistance member between the fixed end and the free end of the main wire to receive a wind generated downward from the unmanned aircraft in flight and tension the main wire, the unmanned aircraft When the main wire is suspended, it is difficult to cause a situation in which the main wire shakes and the suspended state becomes unstable.
  • a transportation device moves the sky in a state where a cargo as a transportation object is suspended, and transports the cargo.
  • FIG. 1 and 2 are perspective views showing an appearance of a transport device 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a state where the cargo B is not attached
  • FIG. 2 shows a state where the cargo B is attached.
  • the transport device 1 mainly includes a multicopter 91 that is an unmanned aerial vehicle including a plurality (six in this case) of rotor blades 911, and a winch (winding-up) fixed to the lower side of the multicopter 91 via an adapter plate 21. Device) 20. And it has the main wire 30 wound around the winch 20, and is drawn out and wound up by the winch 20, and the auxiliary wire 40 branched from the main wire 30 and attached.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the transport device 1.
  • the multicopter 91 is mainly composed of a flight controller 83 that controls the attitude and flight operation of the multicopter 91 in the air, a plurality of rotor blades 911 that generate lift by rotating the multicopter 91, and a pilot (transceiver 81).
  • a transmitter / receiver 82 that performs wireless communication with the battery
  • a battery 84 that supplies electric power thereto.
  • the flight controller 83 includes a control unit 831 that is a microcontroller.
  • the control unit 831 includes a CPU that is a central processing unit, a RAM / ROM that is a storage device, and a PWM controller that controls the rotation of the DC motor 86.
  • the DC motor 86 is coupled to each rotary blade 911, and the rotation speed (rotational speed) of each DC motor 86 is controlled via an ESC (Electric Speed Controller) 85 in accordance with an instruction from the PWM controller.
  • the attitude and position of the multicopter 91 are controlled by the balance of the rotational speeds of the four rotor blades 911.
  • the flight controller 83 includes a sensor group 832 and a GPS receiver 833, which are connected to the control unit 831.
  • the sensor group 832 of the multicopter 91 includes an acceleration sensor, a gyro sensor (angular velocity sensor), an atmospheric pressure sensor, a geomagnetic sensor (electronic compass), and the like.
  • the RAM / ROM of the control unit 831 stores a flight control program in which a flight control algorithm during the flight of the multicopter 91 is implemented.
  • the control unit 831 can control the attitude and position of the multicopter 91 by the flight control program using information acquired from the sensor group 832.
  • the flight operation of the multicopter 91 can be manually performed by the operator via the transceiver 81.
  • an autonomous flight program in which a flight plan such as GPS coordinates, altitude, and flight route is parameterized may be separately installed and configured to fly autonomously.
  • the winch 20 is controlled via the PWM controller of the control unit 831 and performs the feeding and winding operation of the main wire 30.
  • a command for causing the winch 20 to feed out and wind up the main wire 30 can be given by the operator via the transceiver 81.
  • the autonomous flight program it may be automatically performed according to the program based on the position coordinates of the multicopter 91 and the like. Electric power for driving the main wire 30 to be unwound and wound by the winch 20 is supplied from the battery 84 of the multicopter 91.
  • the transport device 1 includes two kinds of long flexible members, that is, a string-like member, that is, a main wire 30 and an auxiliary wire 40.
  • the main wire 30 is wound around the winch 20, and the operation of feeding and winding is performed by the winch 20.
  • the main wire 30 is fixed to the multicopter 91 at a fixed end at a point that leaves the circumference of the winch 20 as a fixed end. In a state in which the multicopter 91 is flying away from the ground G (including levitation), the free end (tip side) portion of the main wire 30 is suspended below the multicopter 91. It becomes a state.
  • auxiliary wire 40 At the coupling point 31 set at a position that enters the fixed end side from the free end of the main wire 30, that is, a position inside the free end along the longitudinal direction (upward in a state where the multicopter 91 is flying), One end of the auxiliary wire 40 is fixed, and the auxiliary wire 40 is branched from the main wire 30 at the coupling point 31. The other end of the auxiliary wire 40 is a free end. As shown in FIG. 2, in the state where the auxiliary wire 40 is suspended along the longitudinal direction of the main wire 30, the auxiliary wire 40 is outside (lower) than the free end of the main wire 30. Side).
  • a hook-shaped support 41 that can open and close the opening / closing part 41a by manual operation is coupled to the free end of the auxiliary wire 40.
  • a similar support tool may be provided as the preliminary support tool 32 at the free end of the main wire 30.
  • a locking tool 33 is provided at a portion between the fixed end and the free end of the main wire 30.
  • the locking tool 33 is provided adjacent to the coupling point 31 at a position closer to the free end of the main wire 30 than the coupling point 31.
  • the locking tool 33 As shown in FIG. 1, the auxiliary wire 40 folded in a loop shape can be locked to the main wire 30 on the free end side.
  • the support tool 41 is held by the locking tool 33 so as not to be displaced on the main wire 30.
  • a specific configuration of the locking tool 33 a form of a pin or a pinch can be exemplified.
  • the locking tool 33 is fixed to the main wire 30.
  • the locking tool 33 may be fixed to the auxiliary wire 40, independent of the main wire 30 and the auxiliary wire 40, and stored by an operator when not in use.
  • the main wire 30 and the auxiliary wire 40 can be configured as a flexible member made of any material such as a metal material, a fiber material, or a polymer material. Moreover, even if it consists of a single wire structure, it may consist of a twisted wire structure like a rope, or a structure where a plurality of small members are connected like a chain.
  • the auxiliary wire 40 and the main wire 30 may be made of the same flexible member, but the auxiliary wire 40 has higher flexibility than the main wire 30 and is flexibly deformed when the same force is applied. It is preferable to do.
  • Such a difference in flexibility is realized, for example, by forming the auxiliary wire 40 to be thinner than the main wire 30 and / or by forming the auxiliary wire 40 from a material having rigidity lower than that of the main wire 30. .
  • the auxiliary wire 40 is formed thinner than the main wire 30.
  • the hook-shaped support 41 provided at the tip of the auxiliary wire 40 is manually opened and closed, but may be electrically controlled by the control unit 831. In that case, what is necessary is just to make the main wire 30 and the auxiliary wire 40 superimpose the electric power feeding line and communication line which connect between the support tool 41 and the control part 831.
  • a supported structure that can be supported by the support tool 41 on the cargo B.
  • a string-like member such as a belt sling B1 is hung on the cargo B and is suspended (single-point suspension or multipoint suspension, preferably multipoint suspension).
  • a loop structure that can be hung on the hook of the support tool 41 in the form of is formed.
  • the transportation device 1 In the initial state before starting transportation, the transportation device 1 is flying over the multicopter 91. At this time, no cargo B is suspended from the auxiliary wire 40, and the main wire 30 is wound around the winch 20 in almost all the longitudinal direction and is not suspended. The auxiliary wire 40 is folded and locked to the main wire 30 via the locking tool 33, and is wound around the winch 20 together with the main wire 30.
  • the multicopter 91 takes a state where it floats at a fixed position in the sky (hovering). .
  • the fixed position includes an error that does not hinder the receipt of the cargo B.
  • the winch 20 is driven by the control part 831 and the main wire 30 is let out. As shown in FIG. 1, when the main wire 30 is suspended to a predetermined height position (working height) with respect to the ground G, the feeding by the winch 20 is stopped.
  • the working height at which the drooping of the main wire 30 should be stopped is such that the auxiliary support 32 provided at the free end of the main wire 30 does not contact the ground G, and the locking by the locking tool 33 is released.
  • the cargo B placed on the ground G is determined as a height position that can be supported by the support tool 41 at the tip of the auxiliary wire 40 without tensioning the auxiliary wire 40. It is done.
  • the operator performs an operation for mounting the cargo B.
  • the cargo B is kept in a state of being placed on the ground G.
  • the operator first releases the locking of the auxiliary wire 40 to the main wire 30 by the locking tool 33 and causes the free end of the auxiliary wire 40 to hang down.
  • the cargo B that has formed the supported structure is supported by the support tool 41.
  • the support tool 41 is a hook
  • the opening / closing part 41a is opened
  • the supported structure is hung on the support tool 41 in the manner of slinging, and then the opening / closing part 41a is closed.
  • the cargo B placed on the ground G is connected to the tip of the auxiliary wire 40.
  • the auxiliary wire 40 is not tensed and is in a state in which the bending is maintained.
  • the main wire 30 is in a state where it hangs down substantially without bending.
  • the worker always keeps the auxiliary wire 40 in a bent state while performing this attachment work.
  • the preliminary support 32 at the tip of the main wire 30 may be lightly gripped to such an extent that an excessive force is not applied to the multicopter 91.
  • the control unit 831 drives the winch 20 to wind up the main wire 30.
  • the cargo B supported by the auxiliary wire 40 is pulled up to the sky.
  • the main wire 30 is wound until the drooping amount of the main wire 30 and the auxiliary wire 40 is almost eliminated. In this way, when the cargo B is suspended just below the winch 20, the multicopter 91 stops hovering and moves to the destination for transporting the cargo B.
  • the multicopter 91 When the transport device 1 reaches the destination, the multicopter 91 performs hovering again. And the winch 20 is driven by the control part 831 and the main wire 30 is drawn out below. The main wire 30 is fed until the cargo B reaches the ground G. When the cargo B lands, the operator releases the support of the cargo B by the support tool 41 and separates the cargo B from the transport device 1. When the opening / closing part 41a of the support tool 41 can be opened / closed by electric control, the support of the cargo B by the support tool 41 is released by a command from the control part 831, and the cargo B is removed regardless of a manual operation by the operator It can also be separated.
  • the auxiliary wire 40 provided so as to branch from the main wire 30 is provided, so that the hovering can be performed while the worker performs the mounting operation of the cargo B.
  • the posture of the multicopter 91 that is being operated can be maintained stably. That is, if the supporting device 41 is directly coupled to the main wire 30 wound around the winch 20 without the auxiliary wire 40 as in the carrying device 1 ′ shown in FIG. In this case, there is a possibility that an operator who grasps the support tool 41 and performs the attachment work directly applies a force having a downward component such as forces F1 to F3 to the main wire 30 in the work process. .
  • the auxiliary wire 40 extending downward from the main wire 30 is provided, and the auxiliary wire 40 is provided with a support 41 for supporting the cargo B. Then, as shown in FIG.
  • the bending of the auxiliary wire 40 provides a margin for the attachment operation, and the operator can easily perform the operation of attaching the cargo B without pulling the auxiliary wire 40.
  • the force applied to the auxiliary wire 40 is not easily transmitted to the multicopter 91 via the auxiliary wire 30 and the winch 20.
  • the posture of the hovering multicopter 91 is stably maintained even during the attachment work, the attachment work can be smoothly advanced, and an excessive load on the multicopter 91 is avoided.
  • the auxiliary wire 40 has higher flexibility than the main wire 30, the effect of facilitating the attachment of the cargo B by the operator and the force applied to the auxiliary wire 40 are hardly transmitted to the main wire 30. The effect to do is further enhanced.
  • the auxiliary wire 40 may be made of a long member having stretchability instead of or in addition to flexibility. Further, the auxiliary wire 40 may have higher stretchability than the main wire 30 instead of, or in addition to, higher flexibility than the main wire 30. The elasticity of the auxiliary wire 40 also absorbs the effect of facilitating the attachment of the cargo B by the operator and the force applied to the auxiliary wire 40 and transmits it to the main wire 30 as in the case of the flexibility. The effect of making it difficult is obtained.
  • the winch 20 is not necessarily provided. If the main wire 30 is relatively short, the winch 20 may be omitted, and the fixed end of the main wire 30 may be directly fixed to the multicopter 91. However, by providing the winch 20, it is possible to freely control the length of the main wire 30 to hang down, and the convenience of each process such as attachment and conveyance of the cargo B is enhanced. In particular, by adjusting the amount of drooping of the main wire 30 when performing the attachment work according to the individual cargo B, the auxiliary wire 40 can be used during the attachment work even if the size or shape of the cargo B changes. The bent state can be maintained, and the transmission of force to the main wire 30 can be suppressed.
  • the main wire 30 can be wound up shortly so that the main wire 30 is not suspended. 30 can be prevented to stabilize the flight state of the multicopter 91, and the main wire 30 and the auxiliary wire 40 and the suspended cargo B can be prevented from coming into contact with surrounding objects. .
  • the support tool 41 is not necessarily provided, it is easy to perform the work of attaching the cargo B to the free end of the auxiliary wire 40 by providing the support tool 41. It is easy to prevent a large force from being applied. Moreover, even if the auxiliary wire 40 is provided long for the purpose of minimizing the transmission of force to the multicopter 91 by providing the locking device 33, the convenience of handling the auxiliary wire 40 is maintained. can do. In particular, the auxiliary wire 40 can be prevented from being entangled with the constituent members of the transport device 1 such as the main wire 30 and external members.
  • the preliminary support 32 is provided at the free end of the main wire 30.
  • the preliminary support 32 is formed by hanging the main wire 30 and the auxiliary wire 40 from the hovered multicopter 91.
  • it can be used to attach the cargo B when the multicopter 91 is landed and the cargo B having a large mass is attached and then taken off.
  • the free end extends longer than the main wire 30 and holds the cargo B stably at take-off rather than attaching the cargo B to the support 41 provided at the free end of the auxiliary wire 40 having high flexibility and stretchability. Because it can.
  • the preliminary support 32 may not be provided.
  • the resistance member 50 is made of a material that is hard enough not to be deformed by the wind generated by the rotor blades 911 of the multicopter 91, and includes a fixed portion 52 fixed to the main wire 30 and a plurality of blade members 51. ing.
  • the vane member 51 has one surface fixed to the fixing portion 52 and has a surface shape that widens away from the axis of the main wire 30 toward the free end side (lower side) of the main wire 30.
  • the surface of the blade member 51 does not spread radially with respect to the axis of the main wire 30 but extends from the upper end fixed to the fixing portion 52 toward the lower end of the main wire 30 with respect to the axis of the main wire 30. It has an inclined surface structure in which the angle is gradually changed.
  • the rotating blades 911 generate a downward wind.
  • the resistance member 50 receives the downward wind, air resistance is generated and tension is applied to the main wire 30 from the fixed end side to the free end side. This tension prevents the main wire 30 from swinging, and the winch 20 can stably feed the main wire 30 downward.
  • the resistance member 50 is not configured in a continuous shape like an umbrella, but a plurality of blade members having gaps therebetween. 51.
  • the blade member 51 with the inclined surface structure as described above, even if the wind swirl state becomes complicated, the main part can be stably stabilized without increasing the mass of the wire portion.
  • a downward tension can be applied to the wire 30.
  • the resistance member 50 is preferably provided at a position close to the free end.
  • the resistance member 50 capable of stabilizing the drooping state of the main wire 30 as long as possible while sufficiently receiving wind from the rotor blade 911, for example, a configuration provided at a position immediately above the coupling point 31 is provided. Conceivable.
  • the fixing portion 52 of the resistance member 50 is fixed to the main wire 30.
  • the resistance member 50 is attached to the main wire 30 so as to be rotatable about the shaft, and the entire resistance member 50 has a certain amount of inertial force. May rotate around the main wire 30. Thereby, stabilization of the main wire 30 in the condition where the wind is swirling can be realized to a higher degree.
  • the shape of the resistance member 50 is not limited to the one having the blade member 51 spreading downward, and receives downward wind from the multicopter 91 to apply downward tension to the main wire 30. Any shape can be used as long as it can be used.
  • the main wire 30 is suspended by the winch 20 until the cargo B is reliably landed from the viewpoint of stably performing the entire transportation process from the installation to the removal of the cargo B without damaging the cargo B at the time of removal. It is important to perform the removal work in the state.
  • the transport device 1 with a landing detection mechanism for detecting the landing of the cargo B.
  • a landing detection mechanism it is conceivable to equip the winch 20 with a load detector and monitor the load applied to the main wire 30.
  • the load applied to the auxiliary wire 40 and the main wire 30 is reduced when the cargo B is landed.
  • the landing of the cargo B can be detected by detecting the decrease in the load of the main wire 30.
  • a configuration in which a distance measuring sensor capable of measuring the distance to the ground G is provided on the bottom surface of the support tool 41 or the cargo B is conceivable.
  • the distance measured by the distance measuring sensor is reduced to a predetermined value, it can be determined that the cargo B has landed.
  • a distance measuring sensor is provided on the bottom surface of the cargo B, the predetermined distance is ideally zero.
  • Communication between the distance measuring sensor and the control unit 831 may be performed by superimposing a signal line and a power supply line on the main wire 30 and the auxiliary wire 40, or power supply by a battery and wireless communication with the control unit 831 are possible. This may be done by using a simple distance measuring sensor.
  • Another method is to monitor the rotational speed of the rotor blade 911 of the multicopter 91 or the load current flowing through the DC motor 86.
  • the cargo B In a state where the cargo B is not in contact with the ground G and is hung on the hovering multicopter 91, it is necessary to support the load of the cargo B by the lift of the multicopter 91.
  • the cargo B is in contact with the ground G, the cargo B is supported by the ground G, so that it is not necessary for the multicopter 91 to support the load of the cargo B.
  • the cargo B is brought to the ground by feeding the main wire 30 while the multicopter 91 is hovered at the same height.
  • the rotational speed of the rotor blade 911 of the multicopter 91 becomes smaller and the load current of the DC motor 86 becomes smaller than before landing.
  • the landing of the cargo B can be detected by detecting these changes.
  • a measuring instrument that monitors the rotational speed of the rotor 911 and the load current of the DC motor 86 can be mounted on the multicopter 91 in a relatively simple manner, and can also be used for flight control itself of the multicopter 91. Therefore, the landing detection mechanism can be realized with a simple configuration as compared with the case where a load detector or a distance measuring sensor is used as described above. Moreover, the weight of the whole conveying apparatus 1 can also be suppressed small.

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Abstract

可撓性部材を介して無人航空機に貨物を吊り下げて運搬する運搬装置において、浮揚している無人航空機から垂下した可撓性部材に貨物を取り付ける操作に伴って、無人航空機の姿勢が不安定化されにくい運搬装置を提供すること。　複数の回転翼９１１を有する無人航空機９１と、長尺状の可撓性部材よりなり、一端である固定端が無人航空機９１に固定され、他端が自由端となった主ワイヤ３０と、可撓性および伸縮性の少なくとも一方を有する長尺状の部材よりなり、主ワイヤ３０の自由端から固定端側に入った位置３１で、主ワイヤ３０に結合され、主ワイヤ３０に沿って主ワイヤ３０の自由端よりも外側まで延出した補助ワイヤ４０と、を有する運搬装置とする。

Description

運搬装置
　本発明は、運搬装置に関し、さらに詳しくは、複数の回転翼を備える無人航空機を用いて貨物を運搬することができる運搬装置に関するものである。
　ヘリコプター等の飛行装置を用いた貨物の運搬方法の１つとして、飛行装置の外側にウインチを取り付けるとともに、ウインチに巻かれたケーブルの下端にフックを取り付けておき、フックに貨物を吊り下げて搬送するという方式が知られている。このような形態は、例えば特許文献１に記載されており、災害救助活動等に用いることが想定されている。
　一方で、近年、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人飛行機（ＵＡＶ）、特に小型のマルチコプターが、急速に普及し、広範な分野への導入が試行されている。マルチコプターは複数のロータが搭載されたヘリコプターの一種であり、これら各ロータの回転数を調節することにより機体のバランスをとりながら飛行する。
特開２００９－７３２２３号公報
　特許文献１に記載されるように、飛行装置の外側にワイヤ等の可撓性部材を取り付け、貨物を吊り下げて運搬するという方法を、無人航空機に適用すれば、ヘリコプター等、従来一般の飛行装置を用いる場合よりも高い利便性をもって貨物の運搬を行える可能性がある。特に、マルチコプターにおいては、定点で浮揚させた状態に維持する制御（ホバリング）を高精度に行えるので、マルチコプターをホバリングさせた状態で、貨物の取り付けや取り外しの操作を地上から簡便に行うことができる。
　しかし、無人航空機に地上から貨物を着脱する際に、作業者がワイヤを引張ると、無人航空機が空中で姿勢を崩しやすい。特に、ドローンと称されるような小型のマルチコプターを使用する場合には、機体が軽量であるため、ワイヤの引張りによる影響が大きくなりやすい。無人航空機がワイヤの引張りによって姿勢を崩すと、安定なホバリング姿勢の保持に支障をきたすとともに、機体の損傷にもつながる可能性がある。特に、作業者が貨物を取り付けるために、貨物を吊り下げていない状態のワイヤを地上に向けて降下させる場合には、ワイヤに荷重がかかっていない状態から作業者がワイヤを引張り、急に荷重を印加することになるので、このような問題が発生しやすい（図５参照）。
　本発明が解決しようとする課題は、可撓性部材を介して無人航空機に貨物を吊り下げて運搬する運搬装置において、浮揚している無人航空機から垂下した可撓性部材に貨物を取り付ける操作に伴って、無人航空機の姿勢が不安定化されにくい運搬装置を提供することにある。
　上記課題を解決するため、本発明の運搬装置は、複数の回転翼を有する無人航空機と、長尺状の可撓性部材よりなり、一端である固定端が前記無人航空機に固定され、他端が自由端となった主ワイヤと、可撓性および伸縮性の少なくとも一方を有する長尺状の部材よりなり、前記主ワイヤの自由端から固定端側に入った位置で、前記主ワイヤに結合され、前記主ワイヤに沿って前記主ワイヤの自由端よりも外側まで延出した補助ワイヤと、を有するものである。
　ここで、前記補助ワイヤは、前記主ワイヤよりも高い可撓性および前記主ワイヤよりも高い伸縮性の少なくとも一方を有するとよい。
　前記運搬装置は、前記無人航空機に固定され、前記主ワイヤの巻き取りおよび繰り出しを行う巻き揚げ装置をさらに有するとよい。
　前記補助ワイヤには、運搬対象の貨物を支持することができる支持具が備えられるとよい。
　前記運搬装置は、前記補助ワイヤを長手方向に折り畳んで前記主ワイヤに係止することができる係止具をさらに有するとよい。
　前記運搬装置は、前記主ワイヤの固定端と自由端の間に、飛行中の前記無人航空機から下方に向けて発生する風を受けて前記主ワイヤに張力を与える抵抗部材をさらに備えるとよい。
　上記発明にかかる運搬装置においては、固定端で無人航空機に固定された主ワイヤの自由端から固定端側に入った位置で、補助ワイヤが分岐している。もし補助ワイヤが設けられず、浮揚している無人航空機から地面に向けて垂下させた主ワイヤの自由端に貨物を取り付けるとすれば、取り付け作業を行う作業者が主ワイヤに与える力が直接無人航空機に伝達され、無人航空機の姿勢を不安定化させる可能性がある。しかし、補助ワイヤが備えられることで、主ワイヤではなく、補助ワイヤに貨物を取り付けることができる。しかも、補助ワイヤが主ワイヤの自由端の外側まで延出しているため、その長さを利用して、補助ワイヤを大きく引っ張らなくても貨物の取り付けの作業を行いやすい。それらの結果、主ワイヤに貨物を直接取り付ける場合と比べて、貨物の取り付けの作業に由来する力が、無人航空機に伝達されにくくなり、取り付け作業に伴う無人航空機の姿勢の不安定化が軽減される。
　ここで、補助ワイヤが、主ワイヤよりも高い可撓性および主ワイヤよりも高い伸縮性の少なくとも一方を有する場合には、特に、補助ワイヤに貨物を取り付ける際に、補助ワイヤを引張らなくても取り付けの作業が行いやすくなり、また、取り付け操作の際に補助ワイヤに加えられる力が主ワイヤに伝達されにくくなる。よって、無人航空機の姿勢が一層安定に保持される。
　運搬装置が、無人航空機に固定され、主ワイヤの巻き取りおよび繰り出しを行う巻き揚げ装置をさらに有する場合には、無人航空機からの主ワイヤの垂下量を自在に制御することができるので、貨物の形状や寸法が変化しても、補助ワイヤを引張らずに貨物を補助ワイヤに取り付ける作業が行えるように垂下量を調整し、無人航空機の姿勢の不安定化を軽減するのに寄与することができる。
　補助ワイヤに、運搬対象の貨物を支持することができる支持具が備えられる場合には、補助ワイヤへの貨物の取り付けを簡便に行うことができるので、大きく補助ワイヤを引張ることなく取り付け作業を完了することができる。これにより、無人航空機の姿勢が一層安定に保持される。
　運搬装置が、補助ワイヤを長手方向に折り畳んで主ワイヤに係止することができる係止具をさらに有する場合には、無人航空機の姿勢の安定化等を目的として、補助ワイヤを長く設けたとしても、補助ワイヤが、主ワイヤをはじめとする運搬装置の構成部材や外部の物体に絡みついて円滑な貨物の運搬を妨げる事態が生じにくい。
　運搬装置が、主ワイヤの固定端と自由端の間に、飛行中の無人航空機から下方に向けて発生する風を受けて主ワイヤに張力を与える抵抗部材をさらに備える場合には、無人航空機から主ワイヤを垂下している時に、主ワイヤが揺れて垂下状態が不安定化する事態が生じにくい。
本発明の一実施形態にかかる運搬装置の概略を示す外観斜視図である。 上記運搬装置の補助ワイヤに貨物を取り付けた状態を示す外観斜視図である。 上記運搬装置の制御系統の概略を示すブロック図である。 上記運搬装置に取り付けることができる抵抗部材を示す斜視図である。 補助ワイヤを有さない運搬装置において、貨物の取り付け作業中に印加される力を説明する外観斜視図である。
　以下、本発明の一実施形態にかかる運搬装置について、図面を用いて詳細に説明する。本発明の一実施形態にかかる運搬装置は、運搬対象物である貨物を吊り下げた状態で上空を移動し、その貨物を運搬するものである。
［運搬装置の構成］
　図１，２は本発明の一実施形態にかかる運搬装置１の外観を示す斜視図である。図１は、貨物Ｂを取り付けていない状態を示し、図２は貨物Ｂを取り付けた状態を示している。運搬装置１は、主に、複数（ここでは６つ）の回転翼９１１を備える無人航空機であるマルチコプター９１と、マルチコプター９１の下側にアダプタプレート２１を介して固定されたウインチ（巻き揚げ装置）２０とを有する。そして、ウインチ２０に巻き回され、ウインチ２０によって繰り出しおよび巻き取りを行われる主ワイヤ３０と、主ワイヤ３０から分岐して取り付けられた補助ワイヤ４０とを有する。
　図３は運搬装置１の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター９１は、主に、空中におけるマルチコプター９１の姿勢や飛行動作を制御するフライトコントローラ８３、回転することによりマルチコプター９１に揚力を発生させる複数の回転翼９１１、操縦者（送受信器８１）との無線通信を行う送受信器８２、およびこれらに電力を供給するバッテリー８４により構成される。
　フライトコントローラ８３は、マイクロコントローラである制御部８３１を備えている。制御部８３１は、中央処理装置であるＣＰＵ、記憶装置であるＲＡＭ／ＲＯＭ、および、ＤＣモータ８６の回転を制御するＰＷＭコントローラを備えている。ＤＣモータ８６は、各回転翼９１１に結合されており、ＰＷＭコントローラからの指示により、ＥＳＣ（Electric Speed Controller）８５を介して、各ＤＣモータ８６の回転数（回転速度）が制御される。４つの回転翼９１１の回転数のバランスにより、マルチコプター９１の姿勢や位置が制御される。
　フライトコントローラ８３はセンサ群８３２およびＧＰＳ受信器８３３を備えており、これらは制御部８３１に接続されている。マルチコプター９１のセンサ群８３２には、加速度センサ、ジャイロセンサ（角速度センサ）、気圧センサ、地磁気センサ（電子コンパス）などが含まれている。
　制御部８３１のＲＡＭ／ＲＯＭには、マルチコプター９１の飛行時における飛行制御アルゴリズムが実装された飛行制御プログラムが記憶されている。制御部８３１はセンサ群８３２から取得した情報を用いて飛行制御プログラムによりマルチコプター９１の姿勢および位置を制御することができる。本実施形態においては、マルチコプター９１の飛行操作を、操縦者が送受信器８１を介して手動で行うことができる。あるいはＧＰＳ座標や高度、飛行ルートなどの飛行計画がパラメータ化された自律飛行プログラムを別途実装し、自律的に飛行させるように構成してもよい。
　ウインチ２０は、制御部８３１のＰＷＭコントローラを介して制御され、主ワイヤ３０の繰り出しおよび巻き取り動作を行う。ウインチ２０に主ワイヤ３０の繰り出しおよび巻き取りを行わせるための指令は、操縦者が送受信器８１を介して行うことができる。あるいは、自律飛行プログラムの一機能として、マルチコプター９１の位置座標等に基づいて、プログラムに従って自動的に行うようにしてもよい。ウインチ２０による主ワイヤ３０の繰り出しおよび巻き取りを駆動する電力は、マルチコプター９１のバッテリー８４から供給されている。
［主ワイヤおよび補助ワイヤの構成］
　本運搬装置１は、主ワイヤ３０と補助ワイヤ４０の２種の長尺状の可撓性部材、つまり紐状の部材を備えている。上記のように、主ワイヤ３０はウインチ２０に巻き回され、ウインチ２０によって繰り出しおよび巻き取りの操作を行われる。主ワイヤ３０は、ウインチ２０の周を離れる点を固定端として、その固定端においてマルチコプター９１に固定されている。マルチコプター９１が地面Ｇを離れて飛行（浮揚も含む）している状態においては、主ワイヤ３０の固定端よりも自由端側（先端側）の部位は、マルチコプター９１の下方に垂下された状態となる。
　主ワイヤ３０の自由端から固定端側に入った位置、つまり長手方向に沿って自由端よりも内側（マルチコプター９１が飛行している状態において上側）の位置に設定した結合点３１には、補助ワイヤ４０の一端が固定されており、結合点３１において主ワイヤ３０から補助ワイヤ４０が分岐した状態となっている。補助ワイヤ４０の他端は自由端となっており、図２のように、主ワイヤ３０の長手方向に沿って補助ワイヤ４０を垂下させた状態において、主ワイヤ３０の自由端よりも外側（下側）まで延出している。補助ワイヤ４０の自由端には、貨物Ｂを支持するために、手動操作によって開閉部４１ａを開閉可能なフック状の支持具４１が結合されている。補助ワイヤ４０の自由端に設けられた支持具４１に加え、主ワイヤ３０の自由端にも、予備支持具３２として、同様の支持具を設けてもよい。
　主ワイヤ３０の固定端と自由端の間の部位には、係止具３３が設けられている。図示した形態では、係止具３３は、結合点３１に隣接して、結合点３１よりも主ワイヤ３０の自由端側の位置に設けられている。係止具３３を用いることで、図１に示すように、ループ状に折り畳んだ補助ワイヤ４０を自由端側で主ワイヤ３０に係止することができる。ここでは、補助ワイヤ４０の自由端に設けた支持具４１で主ワイヤ３０を挟み込んだうえで、支持具４１が主ワイヤ３０上で位置ずれしないように、係止具３３で保持している。具体的な係止具３３の構成としては、ピンやピンチの形態を例示することができる。図２に示す補助ワイヤ４０を折り畳んで保持していない状態において、係止具３３は主ワイヤ３０に固定されている。あるいは、係止具３３は、補助ワイヤ４０の方に固定されていても、主ワイヤ３０からも補助ワイヤ４０からも独立しており、不使用時は例えば作業者によって保管されてもよい。
　主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０は、金属材料や繊維材料、高分子材料等、任意の材料よりなる可撓性部材として構成することができる。また、単線構造よりなっても、ロープのような撚線構造や、チェーンのように小部材が複数連結された構造よりなってもよい。補助ワイヤ４０と主ワイヤ３０は同じ可撓性部材よりなってもよいが、補助ワイヤ４０の方が主ワイヤ３０よりも高い可撓性を有し、同じ力を加えた際により柔軟に撓み変形することが好ましい。このような可撓性の差は、例えば、補助ワイヤ４０を主ワイヤ３０よりも細く形成すること、および／または補助ワイヤ４０を主ワイヤ３０よりも剛性の低い材質で形成することによって実現される。図示した形態においては、補助ワイヤ４０を主ワイヤ３０よりも細く形成している。
　なお、本実施形態においては、補助ワイヤ４０の先端に設けたフック状の支持具４１の開閉を手動操作にて行うが、制御部８３１によって電動制御できるようにしてもよい。その場合には、主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０を、支持具４１と制御部８３１の間を接続する給電線および通信線を重畳させたものとすればよい。
［貨物の運搬の方法］
　以上のように、ウインチ２０と主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０を備えた運搬装置１を用いて、貨物Ｂの運搬を行う方法について説明する。ここでは、マルチコプター９１が上空に浮揚した状態で、地上から貨物Ｂを取り付け、貨物Ｂを吊り下げて別の位置まで搬送する工程を扱う。貨物Ｂの取り付けは、地上に待機している作業者が行う。取り付け作業を行う作業者は、送受信器８１を用いてマルチコプター９１の飛行制御を行う操縦者と同じであっても異なっていてもよい。
　貨物Ｂの運搬に先立って、貨物Ｂに、支持具４１で支持可能な被支持構造を形成しておく必要がある。例えば、本実施形態のように支持具４１がフック状である場合に、貨物ＢにベルトスリングＢ１等の紐状部材を掛け渡し、点吊り（一点吊りまたは多点吊り、好ましくは多点吊り）の形態で支持具４１のフックに掛けることができるループ構造を形成しておけばよい。
　運搬を開始する前の初期状態において、運搬装置１は、マルチコプター９１によって上空を飛行している。この際、補助ワイヤ４０には何も貨物Ｂが吊り下げられておらず、主ワイヤ３０は、長手方向のほぼ全部位がウインチ２０に巻き取られ、垂下していない状態にある。補助ワイヤ４０は、折り畳まれて係止具３３を介して主ワイヤ３０に係止されており、主ワイヤ３０とともにウインチ２０に巻き取られた状態にある。
　運搬装置１が、貨物Ｂを受け渡す作業者が待機している場所など、貨物Ｂを受け取るべき位置の上空に達すると、マルチコプター９１が、上空の定位置で浮揚した状態をとる（ホバリング）。ここで、定位置とは、貨物Ｂの受け取りに支障を来さない程度の誤差を含むものとする。そして、制御部８３１によってウインチ２０が駆動され、主ワイヤ３０が繰り出される。図１に示すように、地面Ｇに対して所定の高さ位置（作業時高さ）まで主ワイヤ３０が垂下されると、ウインチ２０による繰り出しが停止される。ここで、主ワイヤ３０の垂下を停止すべき作業時高さは、主ワイヤ３０の自由端に設けた予備支持具３２が地面Ｇに接触せず、かつ、係止具３３による係止を解除して補助ワイヤ４０の先端を垂下させた状態において、補助ワイヤ４０を緊張させることなく、地面Ｇに載置した貨物Ｂを、補助ワイヤ４０の先端の支持具４１で支持できる高さ位置として定められる。
　上記作業時高さでウインチ２０による主ワイヤ３０の繰り出しが止まると、作業者が、貨物Ｂの取り付けの操作を行う。作業中、貨物Ｂは地面Ｇに載置した状態に維持しておく。作業者は最初に、係止具３３による主ワイヤ３０への補助ワイヤ４０の係止を解除し、補助ワイヤ４０の自由端を垂下させる。そして、被支持構造を形成しておいた貨物Ｂを、支持具４１で支持する。支持具４１がフックよりなる場合には、開閉部４１ａを開き、玉掛けの要領で被支持構造を支持具４１に掛けてから、開閉部４１ａを閉じればよい。これにより、図２のように、地面Ｇに載置された貨物Ｂが、補助ワイヤ４０の先端に連結された状態となる。この時ウインチ２０からの主ワイヤ３０の繰り出し量が上記のような作業時高さを実現するように定められていることにより、補助ワイヤ４０は緊張されず、撓みを維持した状態にある。なお、主ワイヤ３０は、概ね撓みなく垂下した状態にある。
　この取り付け作業を行う間、作業者は、常に補助ワイヤ４０を緊張させず、撓ませた状態に維持することが好ましい。また、作業の補助のために、主ワイヤ３０の先端の予備支持具３２を、マルチコプター９１に無理な力を印加しない程度に軽く掴んでもよい。
　作業者が貨物Ｂの取り付け作業を完了すると、制御部８３１によってウインチ２０を駆動して、主ワイヤ３０を巻き上げる。これにより、補助ワイヤ４０に支持された貨物Ｂが、上空へ引き上げられる。主ワイヤ３０の巻き上げは、主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０の垂下量がほぼなくなるまで行われる。このようにして、ウインチ２０の直下に貨物Ｂを吊り下げた状態になると、マルチコプター９１は、ホバリングをやめ、貨物Ｂを運搬する目的地まで飛行して移動する。
　運搬装置１が目的地に達すると、マルチコプター９１は再度ホバリングを行う。そして、制御部８３１によってウインチ２０を駆動し、主ワイヤ３０を下方に繰り出す。主ワイヤ３０の繰り出しは、地面Ｇに貨物Ｂが着地するまで行われる。貨物Ｂが着地するすると、作業者が支持具４１による貨物Ｂの支持を解除し、貨物Ｂを運搬装置１から切り離す。支持具４１の開閉部４１ａの開閉が電動制御によって行える場合には、支持具４１による貨物Ｂの支持の解除を制御部８３１からの指令によって行い、作業者による手動作業によらず、貨物Ｂを切り離すことも可能である。
　本実施形態にかかる運搬装置１においては、主ワイヤ３０に加え、主ワイヤ３０から分岐するように設けられた補助ワイヤ４０を備えることにより、作業者が貨物Ｂの取り付け作業を行う間に、ホバリングしているマルチコプター９１の姿勢を安定に維持することができる。つまり、もし、図５に示した運搬装置１’のように、補助ワイヤ４０を有さず、ウインチ２０に巻き回された主ワイヤ３０に直接支持具４１を結合して、貨物Ｂを支持する場合には、支持具４１を掴んで取り付け作業を行う作業者が、作業工程において、力Ｆ１～Ｆ３のように下向きの成分を有する力を、主ワイヤ３０に直接印加してしまう可能性がある。主ワイヤ３０に印加された力Ｆ１～Ｆ３は、主ワイヤ３０およびウインチ２０を介してマルチコプター９１に伝達される。すると、マルチコプター９１が下方に引張られ、図中に矢印Ｍ１，Ｍ２で示すように、機体のバランスを崩してしまうことになる。特に、主ワイヤ３０に印加される力が、Ｆ１，Ｆ３のように、水平方向の成分を有する場合には、マルチコプター９１の揺れが顕著になる。このように、マルチコプター９１のバランスが損なわれると、安定にホバリングを維持することができなくなる。その結果、貨物Ｂの取り付けに支障を来すだけでなく、マルチコプター９１の構成部材に過剰な負荷を与え、損傷をもたらす可能性もある。
　これに対し、主ワイヤ３０よりも下方に延出する補助ワイヤ４０を設け、補助ワイヤ４０の方に貨物Ｂを支持する支持具４１を設けておいたうえで、図２のように、補助ワイヤ４０を緊張させずに貨物Ｂの取り付け作業を行うことで、補助ワイヤ４０の撓みが取り付け作業に余裕をもたらし、作業者が補助ワイヤ４０を引張らなくても貨物Ｂの取り付け作業を行いやすくなる。さらに、補助ワイヤ４０の自由端近傍に多少の力が印加されることがあっても、その力は、補助ワイヤ４０の撓みによって吸収され、主ワイヤ３０に伝達されにくくなっている。よって、補助ワイヤ４０に印加される力が、補助ワイヤ３０やウインチ２０を介してマルチコプター９１まで伝達されにくくなっている。その結果、取り付け作業中も、ホバリングしているマルチコプター９１の姿勢が安定に保持され、取り付け作業をスムーズに進めることができるとともに、マルチコプター９１に過剰な負荷を与えることが回避される。特に、補助ワイヤ４０が主ワイヤ３０よりも高い可撓性を有することにより、作業者による貨物Ｂの取り付けを行いやすくする効果、および補助ワイヤ４０に印加された力を主ワイヤ３０に伝達されにくくする効果が、一層高められる。
　ここで、補助ワイヤ４０は、可撓性の代わりに、あるいは可撓性に加え、伸縮性を有する長尺状の部材よりなってもよい。また、補助ワイヤ４０は、主ワイヤ３０よりも高い可撓性を有する代わりに、あるいはそれに加えて、主ワイヤ３０よりも高い伸縮性を有していてもよい。補助ワイヤ４０の伸縮性によっても、可撓性による場合と同様に、作業者による貨物Ｂの取り付けを行いやすくする効果、および補助ワイヤ４０に印加された力を吸収して主ワイヤ３０に伝達されにくくする効果が得られる。
　なお、ウインチ２０は必須に設けられるべきものではなく、主ワイヤ３０が比較的短い場合等には、ウインチ２０を省略し、主ワイヤ３０の固定端を直接マルチコプター９１に固定してもよい。しかし、ウインチ２０を設けることで、主ワイヤ３０を垂下させる長さを自在に制御することができ、貨物Ｂの取り付けや搬送等、各工程の利便性が高められる。特に、個々の貨物Ｂに応じて、取り付け作業を行う際の主ワイヤ３０の垂下量を調整することで、貨物Ｂの寸法や形状が変化しても、取り付け作業を行う間、補助ワイヤ４０を撓んだ状態に維持し、主ワイヤ３０への力の伝達を抑制することができる。また、貨物Ｂの取り付けおよび取り外しの作業を行う間以外は、補助ワイヤ４０に貨物Ｂを吊り下げた状態、あるいは吊り下げていない状態にある主ワイヤ３０を短く巻き取っておくことで、主ワイヤ３０の揺れを防止してマルチコプター９１の飛行状態を安定化させるとともに、主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０や吊り下げられた貨物Ｂが周囲の物体との接触等を起こすのを回避することができる。
　支持具４１も必須に設けられるべきものではないが、設けておくことで、補助ワイヤ４０の自由端に貨物Ｂを取り付ける作業を行いやすいので、作業の煩雑性によって作業者から主ワイヤ３０に不要な力が印加されるのを防止しやすくなる。また、係止具３３を設けておくことで、マルチコプター９１への力の伝達を極力小さくする等の目的で、補助ワイヤ４０を長く設けたとしても、補助ワイヤ４０の取り扱いの利便性を維持することができる。特に、補助ワイヤ４０が、主ワイヤ３０等の運搬装置１の構成部材や、外部の部材に絡みつくのを防止することができる。
　上記実施形態においては、主ワイヤ３０の自由端に、予備支持具３２を設けているが、この予備支持具３２は例えば、ホバリングさせたマルチコプター９１から主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０を垂下させて貨物Ｂの取り付けを行うのではなく、マルチコプター９１を着陸させた状態で質量の大きな貨物Ｂを取り付けてから離陸させる場合に、貨物Ｂを取り付けるのに使用することができる。主ワイヤ３０よりも自由端が長く延出し、しかも高い可撓性や伸縮性を有する補助ワイヤ４０の自由端に設けた支持具４１に貨物Ｂを取り付けるよりも、離陸時に貨物Ｂを安定に保持できるからである。このような用途を想定していない場合には、予備支持具３２は設けなくてもよい。
［その他の構成］
（１）抵抗部材の追加
　上記実施形態にかかる運搬装置１において、貨物Ｂの取り付け作業を行うために、補助ワイヤ４０に貨物Ｂが吊り下げられていない状態で、主ワイヤ３０を下方へ繰り出す際に、空気抵抗や自然の風、ホバリングしているマルチコプター９１の回転翼９１１によって発生される風等の影響で、主ワイヤ３０が揺動し、安定に主ワイヤ３０の繰り出しを行えない場合がある。主ワイヤ３０の先端に錘を取り付ければ、このような揺動を防ぐことができるが、マルチコプター９１への負荷を軽減する観点から、マルチコプター９１および付属部材においては、軽量化が重要な課題であり、そのような錘を取り付けることは現実的ではない。
　そこで、主ワイヤ３０の固定端と自由端の間に、図４に示すような抵抗部材５０を設けることが考えられる。抵抗部材５０は、マルチコプター９１の回転翼９１１によって発生される風によって変形しない程度に硬質の材料よりなっており、主ワイヤ３０に固定された固定部５２と、複数の羽根部材５１を有している。羽根部材５１は、一端を固定部５２に固定され、主ワイヤ３０の自由端側（下側）に向かって、主ワイヤ３０の軸から離れるように広がった面形状を有している。また、羽根部材５１の面は、主ワイヤ３０の軸に対して放射状に広がっているのではなく、固定部５２に固定された上端部から、広がった下端部に向かって主ワイヤ３０の軸に対する角度を徐々に変化させた、傾斜面構造を有している。
　ホバリングしているマルチコプター９１の下方の領域では、回転翼９１１によって、下方へ向かう風が発生している。抵抗部材５０がこの下方へ向かう風を受けると、空気抵抗を生じ、主ワイヤ３０に、固定端側から自由端側に向かう張力を与える。この張力によって、主ワイヤ３０の揺動が防がれ、ウインチ２０によって安定して主ワイヤ３０を下方へ繰り出すことができる。
　マルチコプター９１から下方に向かって発生される風は渦巻いているが、抵抗部材５０を、雨傘のように一体に連続した形状に構成するのではなく、相互の間に空隙を有する複数の羽根部材５１として形成すること、特に、それらの羽根部材５１に上記のような傾斜面構造を設けることにより、風の渦巻き状態が複雑になっても、ワイヤ部分の質量を増やすことなく、安定して主ワイヤ３０に下方へ向かう張力を与えることができる。垂下した主ワイヤ３０の長手方向の全域の垂下状態を極力安定化する観点から、抵抗部材５０は、自由端に近い位置に設けることが好ましい。しかし、抵抗部材５０を設ける位置がマルチコプター９１から離れすぎても、回転翼９１１から下方に向かう風の風量が減少してしまい、空気抵抗を発生する効果が小さくなる。回転翼９１１から風を十分に受けながら主ワイヤ３０のなるべく長い領域の垂下状態を安定することができる抵抗部材５０の取り付け位置として、例えば、結合点３１のすぐ上方に隣接した位置に設ける構成が考えられる。
　なお、ここで説明した形態では、抵抗部材５０の固定部５２は主ワイヤ３０に固定されているが、主ワイヤ３０に対して軸回転可能に取り付けておき、抵抗部材５０全体がある程度の慣性力をもって主ワイヤ３０の周りに回転するようにしてもよい。これにより、風が渦巻いている状況での主ワイヤ３０の安定化を一層高度に実現することができる。さらに、抵抗部材５０の形状としては、下方に向かって広がった羽根部材５１を有するものに限られず、マルチコプター９１から下方に向けて発生する風を受けて、主ワイヤ３０に下向きの張力を与えることができるものであれば、どのような形状であってもかまわない。
（２）貨物の着地の検知
　上記のように、貨物Ｂを運搬装置１に取り付ける際には、作業者が印加した力によってマルチコプター９１の姿勢が不安定化されるという問題があり、補助ワイヤ４０を設けることで、この問題を低減することができる。これに対し、運搬された貨物Ｂを支持具４１から取り外す際には、作業者が行う作業工程が少なく、作業に由来するマルチコプター９１の姿勢の不安定化はそれほど問題とならない。特に支持具４１の開閉を電動制御によって行い、貨物Ｂを自動的に切り離す場合には、このような問題はほとんどない。しかし、取り外し時に貨物Ｂに損傷を与えず、貨物Ｂの取り付けから取り外しまでの全運搬工程を安定に遂行する観点から、貨物Ｂが確実に着地する状態までウインチ２０によって主ワイヤ３０を垂下させた状態で、取り外しの作業を行うことが重要となる。
　そこで、運搬装置１に、貨物Ｂの着地を検知する着地検知機構を設けることが考えられる。着地検知機構としては、荷重検出器をウインチ２０に装備し、主ワイヤ３０に印加される荷重を監視することが考えられる。補助ワイヤ４０に貨物Ｂを吊るした状態で地面Ｇに向かって主ワイヤ３０を繰り出すと、貨物Ｂが着地した時点で、補助ワイヤ４０、さらに主ワイヤ３０に印加される荷重が低下する。この主ワイヤ３０の荷重の低下を検出することで、貨物Ｂの着地を検出することができる。
　あるいは、支持具４１あるいは貨物Ｂの底面に、地面Ｇまでの距離を計測可能な測距センサを設けておく構成が考えられる。測距センサで計測される距離が所定値まで小さくなった時に、貨物Ｂが着地したと判定することができる。貨物Ｂの底面に測距センサを設ける場合には、所定の距離は理想的にはゼロとなる。測距センサと制御部８３１との通信は、主ワイヤ３０および補助ワイヤ４０に信号線および給電線を重畳することによって行ってもよいし、電池による給電と、制御部８３１との無線通信が可能な測距センサを使用することによって行ってもよい。
　また別の方法として、マルチコプター９１の回転翼９１１の回転数またはＤＣモータ８６に流れる負荷電流をモニターする方法が挙げられる。貨物Ｂが地面Ｇに接触せず、ホバリングしているマルチコプター９１に吊り下げられている状態においては、マルチコプター９１の揚力によって、貨物Ｂの荷重を支持する必要がある。これに対し、貨物Ｂが地面Ｇに接触していると、地面Ｇによって貨物Ｂが支持されるので、マルチコプター９１が貨物Ｂの荷重を支持する必要がなくなる。ホバリング中のマルチコプター９１は、制御部８３１によって、一定高度を維持するように制御されているので、マルチコプター９１を同じ高さにホバリングさせた状態で、主ワイヤ３０の繰り出しによって貨物Ｂが地面Ｇに着地すると、着地前と比べて、マルチコプター９１の回転翼９１１の回転数が小さくなり、また、ＤＣモータ８６の負荷電流が小さくなる。これらの変化を検出することで、貨物Ｂの着地を検出することができる。回転翼９１１の回転数やＤＣモータ８６の負荷電流をモニターする計測器は、マルチコプター９１に比較的簡便に装備することができ、マルチコプター９１の飛行制御自体にも利用することができる。よって、上記のように荷重検出器や測距センサを用いる場合と比較して、簡素な構成で着地検知機構を実現することができる。また、運搬装置１全体の重量も小さく抑えることができる。
　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。

Claims (6)

  1. 　複数の回転翼を有する無人航空機と、
    　長尺状の可撓性部材よりなり、一端である固定端が前記無人航空機に固定され、他端が自由端となった主ワイヤと、
    　可撓性および伸縮性の少なくとも一方を有する長尺状の部材よりなり、前記主ワイヤの自由端から固定端側に入った位置で、前記主ワイヤに結合され、前記主ワイヤに沿って前記主ワイヤの自由端よりも外側まで延出した補助ワイヤと、を有することを特徴とする運搬装置。
  2. 　前記補助ワイヤは、前記主ワイヤよりも高い可撓性および前記主ワイヤよりも高い伸縮性の少なくとも一方を有することを特徴とする請求項１に記載の運搬装置。
  3. 　前記無人航空機に固定され、前記主ワイヤの巻き取りおよび繰り出しを行う巻き揚げ装置をさらに有することを特徴とする請求項１または２に記載の運搬装置。
  4. 　前記補助ワイヤには、運搬対象の貨物を支持することができる支持具が備えられることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の運搬装置。
  5. 　前記補助ワイヤを長手方向に折り畳んで前記主ワイヤに係止することができる係止具をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の運搬装置。
  6. 　前記主ワイヤの固定端と自由端の間に、飛行中の前記無人航空機から下方に向けて発生する風を受けて前記主ワイヤに張力を与える抵抗部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の運搬装置。
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