WO2023203675A1 - 集合飛行体システムおよび飛行体 - Google Patents

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WO2023203675A1
WO2023203675A1 PCT/JP2022/018272 JP2022018272W WO2023203675A1 WO 2023203675 A1 WO2023203675 A1 WO 2023203675A1 JP 2022018272 W JP2022018272 W JP 2022018272W WO 2023203675 A1 WO2023203675 A1 WO 2023203675A1
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WO
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flight
collective
flying
aircraft
control unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/018272
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English (en)
French (fr)
Inventor
坂野倫祥
丸山一人
後野剛志
別府俊之
本多充
新穂友志
冨田裕貴
山田浩平
Original Assignee
株式会社クボタ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クボタ filed Critical 株式会社クボタ
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C19/00—Aircraft control not otherwise provided for
    • B64C19/02—Conjoint controls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use

Definitions

  • the present invention relates to a collective flying vehicle system and a flying vehicle.
  • Patent Document 1 describes a multicopter. This multicopter is equipped with a spraying device for spraying fertilizer, water, pesticides, etc.
  • a multicopter cannot be flown with luggage or equipment that exceeds its maximum payload. Therefore, in order to transport heavy work equipment and cargo, it is necessary to prepare a multicopter with a large maximum load capacity. However, such multicopters are expensive and less economical.
  • the multiple multicopters need to be controlled individually.
  • the manpower cost for operating it increases.
  • An object of the present invention is to provide an economically efficient means for transporting heavy supported objects by flight.
  • a collective flying vehicle system is a collective flying vehicle system that can fly with a plurality of flying bodies connected to one supported body, and wherein the flying body and the supported body are connected to each other.
  • the aircraft is characterized by comprising a connection mechanism that connects the aircraft to the support body, and a collective flight control unit that causes the plurality of flying objects to fly in coordination.
  • a plurality of flying objects can be connected to one supported object by the connection mechanism. Therefore, a supported object that is too heavy to be carried by a single flying vehicle can be transported by flight using a plurality of flying vehicles. Furthermore, since a plurality of flying objects fly in a coordinated manner by the collective flight control section, it is possible to suppress an increase in personnel costs for operation and to appropriately transport the supported object.
  • the overall maximum payload of the collective air vehicle system can be increased or decreased by increasing or decreasing the number of squadrons. Therefore, the overall maximum load capacity of the collective aircraft system can be adjusted to an appropriate amount depending on the weight of the supported objects. For example, additional air vehicles can be rented and added to the collective air vehicle system when needed to fly supporting heavy work equipment. That is, without purchasing additional squadrons, the overall maximum payload of the collective air vehicle system can be temporarily increased by incurring temporary rental costs.
  • the collective air vehicle system of the present invention provides excellent economics and operational flexibility.
  • the flying object includes an individual flight control section that controls the flight of the flying object, and that the collective flight control section sends a cooperative flight instruction to the individual flight control section.
  • the individual flight control unit of the aircraft since the individual flight control unit of the aircraft receives the cooperative flight instruction, the individual flight control unit can control the flight of the aircraft based on the cooperative flight instruction and cause the aircraft to perform cooperative flight. I can do it. In other words, it becomes easier to realize cooperative flight by the collective flight control unit.
  • the collective flight control unit is provided in one of the flying objects.
  • the collective flight control unit since the collective flight control unit is provided in one of the aircraft, the collective flight system can fly autonomously without external control.
  • control management section that transfers the collective flight control section from one of the flying objects to another of the flying objects.
  • the collective flight control unit provided in the aircraft can be moved to another aircraft, so the flight continuation capability of the collective aircraft system can be improved. For example, if a problem such as a failure or lack of energy occurs in an aircraft equipped with a collective flight control unit, the collective flight control unit can be transferred to another aircraft where the problem does not occur. That is, it is possible to reduce the risk that the function of the collective flight control section will be lost.
  • control management section is provided with a state acquisition section that acquires the state of the flying object, and that the control management section moves the collective flight control section according to the state of the flying object that the state acquisition section has acquired.
  • the flight continuation capability of the collective aircraft system can be further enhanced. For example, if the status of the aircraft acquired by the status acquisition unit indicates the occurrence of a problem such as a malfunction or lack of energy, the collective flight control unit is sent from that aircraft to another aircraft that is not experiencing the problem. Can be moved. That is, it is possible to appropriately reduce the risk of loss of function of the collective flight control unit.
  • the flying object includes an individual flight control section that controls the flight of the flying object, and the individual flight control section has a cooperative flight mode in which the flying object flies in cooperation with another flying object, and a solo flight mode in which it flies alone. It is preferable to be able to switch between the flight mode and the flight mode.
  • the flying object can perform both cooperative flight with other flying objects and solo flight. Therefore, the aircraft can be used both as a collective aircraft system and as a single aircraft, and the convenience of the aircraft can be increased.
  • the individual flight control unit controls the flight of the flying object based on the assembly reference position and assembly reference direction transmitted from the assembly flight control unit in the cooperative flight mode, and in the solo flight mode.
  • the flight of the flying object is controlled based on a preset reference position and reference direction.
  • the flying objects fly based on the assembly reference position and assembly reference direction when performing cooperative flight, so that cooperative flight is easily and appropriately realized. Moreover, since the flying object flies based on the preset reference position and reference direction when performing solo flight, the individual flight is appropriately executed. That is, according to this configuration, it is possible to cause the flying objects to appropriately perform both cooperative flight and individual flight.
  • connection mechanism includes at least one of an energy source capable of supplying energy to the flying object and an inter-aircraft communication device that realizes communication between the flying objects.
  • energy can be supplied to the flying object by the energy source of the connection mechanism, so it is possible to extend the operating time and increase the cruising distance of the flying object.
  • communication between the flying objects can be reliably and easily realized by the communication mechanism of the connection mechanism.
  • a flight plan storage unit that stores a flight plan for a coordinated flight
  • the collective flight control unit causes the plurality of flying objects to fly in a coordinated manner based on the flight plan stored in the flight plan storage unit. and is suitable.
  • the present invention includes a state acquisition section that acquires the state of the flight object, and the collective flight control section is configured to select the state of the flight plan stored in the flight plan storage section according to the state of the flight object acquired by the state acquisition section. It is preferable to change the flight plan.
  • the flight plan is changed depending on the state of the flying object. For example, if a problem such as a malfunction or lack of energy occurs in an aircraft, the flight altitude is changed, the flight is canceled, the aircraft returns to its base, etc. This makes it possible to suppress the occurrence of problems such as damage to the collective aircraft system and failure to return.
  • the flying object include an energy source flying object that is equipped with an energy source capable of supplying energy to the flying object.
  • energy can be supplied to the aircraft by the energy source of the energy source aircraft, so it is possible to extend the operating time and increase the cruising distance of the aircraft.
  • the collective flight control unit causes the energy source aircraft whose stored energy has decreased to leave the collective aircraft system, and causes the new energy source aircraft to join the collective aircraft system. suitable.
  • energy can be supplied to the aircraft over a long period of time by changing the energy source aircraft, so it is possible to extend the operating time and increase the cruising distance of the aircraft.
  • the flying object includes a communication device that realizes communication with other flying objects.
  • a connecting mechanism that connects the flying objects.
  • the flying objects are connected to each other, so the positional relationship of the flying objects is fixed. Therefore, abnormal approaches and collisions between flying objects are suppressed. Further, a plurality of flying objects can be handled as one, and control of cooperative flight can be facilitated or simplified.
  • connection mechanism connects the flying objects in a state where the flying objects are separated from each other in the vertical direction.
  • the vertical projected area of the collective aircraft system can be made smaller than when all the aircraft are arranged on the same horizontal plane. Therefore, for example, there are advantages that the space for storing the collective flying vehicle system can be reduced, and that the possibility of the collective flying vehicle system coming into contact with obstacles or the like can be reduced.
  • the coupling mechanism includes at least one of an energy source capable of supplying energy to the flying object and an inter-aircraft communication device that realizes communication between the flying objects.
  • energy can be supplied to the flying object by the energy source of the coupling mechanism, so it is possible to extend the operating time and increase the cruising distance of the flying object. Further, according to this configuration, communication between the flying objects can be reliably and easily realized by the communication mechanism of the coupling mechanism.
  • a coupling guide member that guides coupling of the coupling mechanism and the flying object.
  • the coupling mechanism and the aircraft can be easily coupled.
  • a flight coupling part that controls the flight of the flying object so that the flying object and the coupling mechanism can be connected.
  • the flight of the flying object is controlled so that the flying object and the connecting mechanism can be coupled, so the connecting mechanism and the flying object can be easily coupled.
  • the coupling mechanism and the aircraft can be easily coupled.
  • the assembly may be flown to join an in-flight assembly vehicle system and the vehicle may be coupled to a coupling mechanism.
  • the supported body includes agricultural equipment that performs agricultural work.
  • the agricultural equipment since the agricultural equipment is supported by the plurality of flying objects, it is possible to fly the relatively heavy agricultural equipment. Furthermore, it becomes possible to carry out agricultural work while flying the agricultural equipment. This eliminates the need for a traveling device that travels on the ground, for example, and reduces damage to fields and paths. For example, it is possible to speed up movement and improve work efficiency. For example, agricultural work at heights can be easily carried out.
  • the flying object of the present invention is a flying object applicable to the above-mentioned collective flying object system, and includes an individual flight control section for controlling flight, and the individual flight control section includes:
  • the aircraft is characterized in that it can be switched between a cooperative flight mode in which it flies in cooperation with other aircraft, and a solo flight mode in which it flies alone.
  • the flying object can perform both cooperative flight with other flying objects and solo flight. Therefore, the aircraft can be used both as a collective aircraft system and as a single aircraft, and the convenience of the aircraft can be increased.
  • the individual flight control unit controls the flight of the flying object based on the assembly reference position and assembly reference direction transmitted from the assembly flight control unit in the cooperative flight mode, and in the solo flight mode.
  • the flight of the flying object is controlled based on a preset reference position and reference direction.
  • the flight when performing a cooperative flight, the flight is performed based on the assembly reference position and the assembly reference direction, so that the cooperative flight is easily and appropriately realized. Moreover, since the flying object flies based on the preset reference position and reference direction when performing solo flight, the individual flight is appropriately executed. That is, according to this configuration, it is possible to cause the flying objects to appropriately perform both cooperative flight and individual flight.
  • the flying object of the present invention is a flying object that can be applied to the above-mentioned collective flight system, and is equipped with the collective flight control section, and the collective flight control section functions and cooperates.
  • the aircraft is characterized in that it can be switched between a master mode in which flight instructions are issued and a slave mode in which the group flight control unit does not function and receives the cooperative flight instruction and flies based on the cooperative flight instruction.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overview of a collective aircraft system.
  • FIG. 1 is a side view showing an overview of the collective aircraft system.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing the control configuration of the collective aircraft system.
  • FIG. 7 is a side view showing a modification of the collective aircraft system.
  • FIG. 7 is a side view showing a modification of the collective aircraft system. It is a figure which shows the modification of a collective air vehicle system.
  • FIG. 7 is a side view showing a modification of the collective aircraft system.
  • FIG. 7 is a side view showing a modification of the collective aircraft system.
  • FIG. 1 a collective air vehicle system A is shown.
  • the collective flying object system A is configured to be able to fly with a plurality of flying objects B connected to one supported object C.
  • the supported object C includes, for example, a work device that performs work, luggage, and the like.
  • the work equipment includes, for example, agricultural work equipment that performs agricultural work, civil engineering work equipment that performs civil engineering work, construction work equipment that performs construction work, and the like. Examples of working devices include the spreading device 40 shown in FIG. 1, snow removal device, harvesting device, collection device, transportation device, mowing device, tilling device, planting device, seeding device, monitoring device, threat device, measuring device, etc. including.
  • the collective aircraft system A is capable of carrying out agricultural work in a state where the agricultural work device is included as the supported body C. In a state where the supported object C includes the civil engineering work device, the collective aircraft system A is capable of performing civil engineering work. In a state where the construction work device is included as the supported body C, the collective aircraft system A is capable of performing construction work.
  • the collective flying object system A includes a plurality of flying objects B, a connection mechanism D that connects the flying objects B and the supported object C, and a collective flight control section 17a (FIG. 3) that allows the plurality of flying objects B to fly cooperatively. , is provided.
  • Cooperative flight means that multiple squadrons form a group and fly in coordination. When a plurality of flying objects B fly cooperatively, all the flying objects B may fly on the same route, on mutually parallel routes, or on different flight routes.
  • the collective flying vehicle system A includes a connecting mechanism E that connects the flying vehicles B to each other.
  • the connection mechanism D connects the flying object B and the supported object C via the connection mechanism E.
  • the flying object B includes a propulsion device 11, a communication device 12, an energy source 13, a satellite positioning device 14, and a control device 15.
  • the flying object B is configured to be capable of a cooperative flight in which it joins the collective flying object system A and flies with another flying object B, and a solo flight in which it departs from the collective flying object system A and flies alone.
  • Aircraft B is, for example, a multicopter. All the flying objects B belonging to the collective flying object system A may be of the same type or may be of different types. The maximum payloads of the flying vehicles B belonging to the collective flying vehicle system A may be the same or different.
  • the propulsion device 11 is controlled by the control device 15 to generate thrust and cause the aircraft B to fly.
  • Three propulsion devices 11 are arranged at the periphery of the flying object B.
  • the number of propulsion devices 11 may be one, two, or four or more.
  • the propulsion device 11 is a propeller driven by a motor.
  • Energy source 13 is a battery.
  • the propulsion device 11 may be a propeller driven by an engine.
  • the energy source 13 may be a tank of combustion agent used in the engine.
  • the satellite positioning device 14 uses GNSS (Global Navigation) from an artificial satellite. Satellite System), and generates positioning data indicating the position of the flying object B based on the received signal, and transmits it to the control device 15.
  • GNSS Global Navigation
  • GPS, QZSS, Galileo, GLONASS, BeiDou, etc. can be used.
  • connection mechanism D includes a frame body 21, a communication device 22, an energy source 23, a control device 25, and a wire 26.
  • a wire 26 and a connecting mechanism E are connected to the lower part of the frame body 21.
  • a supported body C is connected to the lower end of the wire 26. In other words, the supported object C is suspended by the wire 26 of the connection mechanism D.
  • the connection mechanism D includes a mechanism for changing the length of the wire 26 (for example, a winch), a mechanism for disconnecting the wire 26 from the supported body C, and a mechanism for disconnecting the frame body 21 and the wire 26. You may prepare.
  • the coupling mechanism E includes a frame body 31, a communication device 32, an energy source 33, and a control device 35, as shown in FIGS. 2 and 3.
  • the frame body 21 of the connection mechanism D is connected to the upper part of the frame body 31.
  • a flying object B is connected to the lower part of the frame body 31.
  • Five flying objects B are connected near the five vertices of the frame body 21, which is pentagonal in plan view.
  • connection mechanism D and the connection mechanism E may be configured as an integrated structure. In other words, one device or mechanism may function as the connection mechanism D and the coupling mechanism E.
  • the spraying device 40 as the supported body C includes a spray device 41, a communication device 42, an energy source 43, and a control device 45.
  • the spray device 41 is controlled by a control device 45 and sprays substances (pesticides, fertilizers, water, etc.).
  • the collective flying vehicle system A includes a coupling guide member F that guides the coupling between the coupling mechanism E and the flying vehicle B.
  • the coupling guide member F is provided on the coupling mechanism E and the aircraft B.
  • the coupling guide member F may be a member that guides the coupling mechanism E and the flying object B so that they are coupled in a predetermined positional relationship and orientation.
  • a groove may be formed on one coupling guide member F, and a rib that can engage with the groove may be formed on the other coupling guide member F.
  • the coupling guide member F may include connectors for communication lines, power lines, fuel pipes, and the like.
  • One coupling guide member F may be provided with a hollow cone that widens toward the tip, and the other coupling guide member F may be provided with a rod-shaped portion that can enter into the interior of the hollow cone.
  • the rod-shaped portion when the rod-shaped portion enters the inside of the hollow cone, the rod-shaped portion is guided to the center of the hollow cone by the inner wall of the hollow cone, making it easier to connect the coupling guide members F to each other.
  • these communication devices may be able to communicate with external systems (a farming system, a field management system, a flight control system, etc.) via an external communication network.
  • Wired communication includes a physical connection of a communication line (not shown) between the aircraft B and the connection mechanism D, a physical connection of a communication line (not shown) between the connection mechanism D and the coupling mechanism E, This is realized by a physical connection of a communication line (not shown) between the coupling mechanism E and the spraying device 40.
  • Wireless communication is realized by communication using electromagnetic waves (light, radio waves, infrared waves, etc.). Wireless communication may be achieved via an external communication network (eg, a mobile phone line).
  • an external communication network eg, a mobile phone line
  • wired communication and wireless communication may coexist. Wired communication and wireless communication may be used together.
  • the communication device 22 of the connection mechanism D may be configured to realize communication between the aircraft B. Specifically, the communication device 22 of the connection mechanism D may be configured to relay communications between the communication devices 12 of the aircraft B. In this case, the communication device 22 of the connection mechanism D is an "aircraft communication device" described in the claims.
  • the communication device 32 of the coupling mechanism E may be configured to realize communication between the aircraft B. Specifically, the communication device 32 of the coupling mechanism E may be configured to relay communication between the communication devices 12 of the aircraft B. In this case, the communication device 32 of the coupling mechanism E is an "aircraft communication device" described in the claims.
  • the energy source 13 of the flying object B not only supplies energy to each device of the flying object B, but also supplies energy to other flying objects B, the connection mechanism D, the coupling mechanism E, and the dispersion device 40 (supported object C). It is configured so that it can be supplied.
  • the energy source 23 of the connection mechanism D is capable of supplying energy to the aircraft B, the connection mechanism E, and the dispersion device 40 (supported body C) in addition to supplying energy to each device of the connection mechanism D. It is configured.
  • the energy source 33 of the coupling mechanism E is capable of supplying energy to the aircraft B, the connection mechanism D, and the dispersion device 40 (supported body C) in addition to supplying energy to each device of the coupling mechanism E. It is configured.
  • the energy source 43 of the dispersion device 40 (supported body C) is capable of supplying energy to the aircraft B, the connection mechanism D, and the connection mechanism E in addition to supplying energy to each device of the dispersion device 40. It is configured.
  • Energy supply is achieved through the physical connection of an energy supply body (not shown) between the aircraft B and the connection mechanism D, and the physical connection of the energy supply body (not shown) between the connection mechanism D and the connection mechanism E. This is realized by a physical connection of an energy supply body (not shown) between the connection mechanism E and the dispersion device 40.
  • the energy supply body is, for example, a power line or a fuel pipe. Energy supply may be realized by wireless power transfer technology.
  • the control device 15 of the aircraft B is a so-called ECU, and includes a memory (HDD, nonvolatile RAM, etc., not shown) that stores programs corresponding to functional units described later, and a CPU (not shown) that executes the programs. It is equipped with. The functions of each functional unit are realized by executing the program by the CPU. That is, the control device 15 includes a non-transitory recording medium that stores a program.
  • the control device 15 of the aircraft B includes an individual management section 16 and an aggregate management section 17.
  • the individual management unit 16 mainly controls the operation of the aircraft B in which the individual flight control unit 16a is provided.
  • the aggregate management unit 17 mainly controls the overall operation of the aggregate aircraft system A.
  • the individual management section 16 includes an individual flight control section 16a, a state management section 16b, and a reference storage section 16c.
  • the collective management unit 17 includes a collective flight control unit 17a, a status acquisition unit 17b, a control management unit 17c, a flight plan storage unit 17d, and a flight combination unit 17e.
  • the aircraft B has a master mode in which the aggregate management section 17 (collective flight control section 17a) functions and issues cooperative flight instructions, and a master mode in which the aggregate management section 17 (collective flight control section 17a) does not function. It is configured to be switchable between a slave mode in which it receives cooperative flight instructions and flies based on the cooperative flight instructions.
  • the flying object B in the master mode will be referred to as the master flying object B1.
  • the flying object B in slave mode is referred to as slave flying object B2.
  • the program corresponding to the aggregate management section 17 is not executed (or its execution is stopped), and the functions of the aggregate management section 17 are not realized.
  • the assembly management unit 17 selection flight control unit 17a
  • the master aircraft B1 which is one of the aircraft B.
  • the control device 25 of the connection mechanism D is an ECU, similar to the control device 15 of the aircraft B.
  • the control device 25 controls the connection mechanism D.
  • the control device 25 transmits information such as the remaining amount of the energy source 23 and the state of connection between the connection mechanism D, the connection mechanism E, and the spraying device 40 (supported body C) to other control devices via the communication device 22. Send to.
  • the control device 35 of the coupling mechanism E is an ECU, similar to the control device 15 of the aircraft B.
  • the control device 35 controls the coupling mechanism E.
  • the control device 35 transmits information such as the remaining amount of the energy source 33 and the state of connection between the coupling mechanism E, the flying object B, and the connection mechanism D to other control devices via the communication device 32.
  • the control device 45 of the dispersion device 40 (supported body C) is an ECU like the control device 15 of the flying object B. Control device 45 controls spraying device 40 .
  • the control device 45 transmits information such as the state of the spray device 41, the remaining amount of the spray material, the remaining amount of the energy source 43, and the state of connection between the spray device 40 and the connection mechanism D to other devices via the communication device 42. Send to control device.
  • the individual flight control unit 16a controls the propulsion device 11 to control the flight of the aircraft B in which the individual flight control unit 16a is provided.
  • the individual flight control unit 16a is configured to be switchable between a cooperative flight mode in which the aircraft B flies in cooperation with another flying object B, and an independent flight mode in which it flies alone.
  • the individual flight control unit 16a controls the flight of the aircraft B based on the cooperative flight instruction transmitted from the collective flight control unit 17a.
  • the cooperative flight instruction is a flight instruction for causing the flying objects B belonging to the collective flying object system A to fly cooperatively.
  • the cooperative flight instructions may be different for each aircraft B, or may be the same.
  • the individual flight control unit 16a controls the flight of the flying object B based on the assembly reference position and assembly reference direction transmitted from the collective flight control unit 17a.
  • the individual flight control unit 16a may control the flight of the aircraft B so that the positional relationship between the aircraft B on which the individual flight control unit 16a is provided and the assembly reference position is maintained.
  • the assembly reference position and assembly reference direction will be described later.
  • the individual flight control unit 16a controls the flight of the flying object B based on a preset reference position and reference direction.
  • the reference position is, for example, the gravity center position or geometric center position of the flying object B.
  • the reference direction is, for example, the forward direction of the flying object B.
  • the reference position and reference direction are set in advance and stored in the reference storage section 16c of the flying object B.
  • the individual flight control unit 16a causes the flying object B to fly autonomously based on the positioning data generated by the satellite positioning device 14.
  • the state management unit 16b manages the state of the aircraft B in which the state management unit 16b is installed.
  • the state management unit 16b stores, for example, the operating state and presence or absence of an abnormality of the propulsion device 11, the operating state and presence or absence of an abnormality of the communication device 12, the remaining amount of the energy source 13, the operating state and presence or absence of an abnormality, and the operation state of the satellite positioning device 14.
  • the operating state and the presence or absence of abnormalities are detected and recorded, and this information is transmitted to the master flying object B1.
  • the reference storage unit 16c stores the reference position and reference direction used by the individual flight control unit 16a in the solo flight mode. Further, the reference storage unit 16c stores the assembly reference position and assembly reference direction transmitted from the assembly flight control unit 17a.
  • the collective flight control section 17a transmits a cooperative flight instruction to the individual flight control sections 16a of the master flying object B1 and slave flying object B2.
  • the cooperative flight instruction generated by the collective flight control unit 17a is a flight instruction for causing the flying objects B (master flying object B1 and slave flying object B2) belonging to the collective flying object system A to fly cooperatively.
  • Cooperative flight instructions may be generated.
  • the gathering flight control unit 17a may generate a cooperative flight instruction based on at least one of the gathering reference position and the gathering reference direction.
  • the assembly reference position and assembly reference direction are the positions and directions that serve as references when the plurality of flying objects B belonging to the collective flying object system A perform cooperative flight.
  • the collection reference position is, for example, the center of gravity or geometric center position of the plurality of flying objects B, the center of gravity or geometric center position of the plurality of flying objects B, the connecting mechanism D, and the coupling mechanism E, or the entire collective flying object system A. This is the center of gravity position or geometric center position, or the center of gravity position or geometric center position of the master flying object B1.
  • the gathering reference direction is, for example, the forward direction of the master flying object B1, the forward direction of the supported body C, the forward direction of the connecting mechanism D, or the forward direction of the connecting mechanism E.
  • the assembly reference position and assembly reference direction are set in advance and stored in the flight plan storage section 17d of the master flying object B1.
  • the collective flight control unit 17a causes the plurality of flying objects B to fly in a coordinated manner based on the flight plan stored in the flight plan storage unit 17d.
  • the flight plan is a plan for a coordinated flight, and includes at least the flight path of the collective air vehicle system A.
  • the collective flight control unit 17a may generate a cooperative flight instruction so that the collective flying object system A flies along the flight path.
  • the collective flight control unit 17a may generate a cooperative flight instruction based on the positioning data and flight route generated by the satellite positioning device 14. In this case, the collective aircraft system A flies autonomously.
  • the flight plan may include a work plan for the work device included in the supported body C.
  • the work plan of the work equipment is determined based on the location where the work equipment will perform the work (for example, the position of the field to be worked on, the position in the field where the work will be performed, etc.), and/or the content of the work (for example, the operation intensity of the work equipment, the operation time, etc.). , operation interval, etc.).
  • the collective flight control unit 17a may generate a cooperative flight instruction so that the work plan included in the flight plan can be executed.
  • the gathering flight control unit 17a may transmit a work instruction to the work device of the supported body C.
  • the status acquisition unit 17b acquires the status of the flying vehicle B belonging to the collective flying vehicle system A.
  • the status acquisition unit 17b acquires information indicating the status of each aircraft B from the status management unit 16b of each aircraft B.
  • the status acquisition unit 17b acquires information indicating the status (for example, the remaining amount of the energy sources 23, 33, and 43) from the connection mechanism D, the coupling mechanism E, and the working device (spreading device 40) of the supported body C. You may obtain it.
  • the control management unit 17c transfers the assembly management unit 17 (collection flight control unit 17a) from one aircraft B to another aircraft B. For example, when an abnormality occurs in the master flying object B1 (such as insufficient energy source 13 remaining or a failure of the propulsion device 11, etc.), the control management section 17c transfers the aggregate management section 17 from the master flying object B1 to the slave flying object. Move to B2. In other words, the aggregate management unit 17 stops the function of the aggregate management unit 17 of the master flying object B1. Master air vehicle B1 thereafter functions as slave air vehicle B2. The aggregate management unit 17 causes the aggregate management unit 17 of one slave aircraft B2 to function. The slave air vehicle B2 thereafter functions as the master air vehicle B1.
  • the control management unit 17c moves the assembly management unit 17 (collection flight control unit 17a) according to the state of the aircraft B acquired by the status acquisition unit 17b. For example, when the remaining amount of the energy source 13 of the master aircraft B1 acquired by the status acquiring section 17b is smaller than a predetermined threshold, the control management section 17c controls the aggregate management section 17 to Move to slave aircraft B2, which has the largest number.
  • the flight plan storage unit 17d stores the above-mentioned flight plan.
  • the flight plan is set in advance and stored in the flight plan storage section 17d.
  • the aggregate management unit 17 may acquire the flight plan from the farming system (not shown) via the communication device 12, and may store it in the flight plan storage unit 17d.
  • the collective flight control section 17a may change the flight plan stored in the flight plan storage section 17d according to the state of the aircraft B acquired by the state acquisition section 17b. For example, if the flight plan cannot be completed due to a low remaining energy source 13 of the aircraft B, the collective flight control unit 17a may shorten the flight route included in the flight plan, reduce the flight speed, lower the flight altitude, etc. You may make changes to your flight plan.
  • the flight coupling unit 17e controls the flight of the aircraft B so that the aircraft B and the coupling mechanism E can be coupled.
  • the flight coupling portion 17e may cause the plurality of flying objects B to fly and land so that the plurality of flying objects B are lined up in a predetermined position and orientation that facilitates coupling with the coupling mechanism E.
  • the flight coupling unit 17e may cause the flying vehicle B to fly and may couple the flying vehicle B to the coupling mechanism E of the collective flying vehicle system A during flight or landing.
  • the flying object B is equipped with an energy source 13 that can supply energy to other flying objects B. That is, the collective flying vehicle system A includes an energy source flying vehicle B3 equipped with an energy source 13 capable of supplying energy to the flying vehicle B. It is preferable that the energy source 13 of the energy source aircraft B3 has a larger capacity than the energy sources 13 of the other aircraft B.
  • the collective flight control unit 17a may cause the energy source flight vehicle B3 whose stored energy has decreased to leave the collective flight vehicle system A, and cause the new energy source flight vehicle B3 to join the collective flight vehicle system A. For example, when the remaining amount of the energy source 13 of the energy source aircraft B3 falls below a predetermined threshold, the collective flight control unit 17a transmits a departure return instruction to the energy source aircraft B3, and sends a departure return instruction to the energy source aircraft B3, Send a merge instruction to B3.
  • the energy source aircraft B3, which has received the departure/return instruction disconnects from the coupling mechanism E, leaves the collective aircraft system A, and returns to the base (charging facility, etc.).
  • the energy source flying vehicle B3 that has received the joining instruction flies from the base, joins the collective flying vehicle system A, and connects to the coupling mechanism E.
  • connection mechanism G is a mechanism that has the functions of the connection mechanism D and the connection mechanism E. That is, the connection mechanism G connects the flying object B and the supported object C, and also connects the flying objects B to each other.
  • the collective flying object system A is equipped with a coupling auxiliary device H that assists in coupling the flying object B and the connection coupling mechanism G.
  • the coupling auxiliary device H aligns the aircraft B and the connection mechanism G when the aircraft B and the connection mechanism G are coupled together.
  • the coupling auxiliary device H is provided on the flying object B and the connection and coupling mechanism G.
  • the coupling auxiliary device H is a marker (a member provided on the surface of an object, a light emitting device, a figure drawn on the surface of the object, etc.) and a sensor (such as a camera) that detects the marker.
  • the connection mechanism G includes a frame body 50, a control unit 51, a communication device 52, an energy source 53, and a control device 55.
  • the control unit 51 is removably attachable to the frame body 50.
  • the control unit 51 includes a communication device 52, an energy source 53, and a control device 55.
  • the communication device 52 has the functions of the communication device 22 of the connection mechanism D and the communication device 32 of the coupling mechanism E.
  • the energy source 53 has the functions of the energy source 23 of the connection mechanism D and the energy source 33 of the coupling mechanism E.
  • the control device 55 has the functions of the control device 25 of the connection mechanism D and the control device 35 of the connection mechanism E.
  • the collective aircraft system A of this example includes the connection mechanism G that has both the functions of the connection mechanism D and the connection mechanism E, there is an advantage that the configuration is simplified. Furthermore, since the control unit 51 of the connection and coupling mechanism G is removable from the frame body 50, the frame body 50 can be changed or replaced depending on the configuration of the collective aircraft system A (the number and positional relationship of the aircraft B). Therefore, the operational flexibility of the collective aircraft system A can be improved.
  • FIG. 2 A modification of the embodiment is shown in FIG.
  • the connecting mechanism E connects the flying objects B to each other in a state where the flying objects B are spaced apart from each other in the vertical direction.
  • three aircraft B are vertically connected by a connecting mechanism E.
  • the three aircraft B are connected to each other in a state where they overlap in plan view.
  • a spreading device 40 (supported body C) is connected to the lower part of the lowest flying body B by a connecting mechanism D.
  • FIG. 3 of embodiment A modification of the embodiment is shown in FIG.
  • the illustrated example of a collective aircraft system A is configured such that two aircraft B can fly with a working machine 60 as a supported object C suspended therefrom.
  • the work machine 60 is a wheel combine harvester.
  • a wire 26 serving as a connection mechanism D connects the flying object B and the working machine 60 (supported object C).
  • the propulsion device 11 of the illustrated example of the flying object B is configured to be able to change the direction of thrust. Specifically, the propulsion device 11 is configured to be able to rotate a rotation shaft of a rotor around an axis extending in the left-right direction of the aircraft body. That is, the propulsion device 11 is of a so-called tilt type. Thereby, the flying object B is capable of vertical takeoff and landing, hovering flight, and high-speed horizontal flight.
  • FIG. 4 A modification of the embodiment is shown in FIG.
  • the illustrated example of a collective flying object system A includes a large flying object B4 and a small flying object B5 as flying objects B.
  • a wire 36 and a winch 37 as a connecting mechanism E connects the large flying object B4 and the small flying object B5.
  • the small flying object B5 is configured to be connectable to a fixing device 70 fixed to the ground.
  • the fixing device 70 is, for example, a hook that engages with the small flying object B5.
  • the wire 36 suppresses displacement of the large flying object B4 due to disturbances such as wind, so that the large flying object B4 can be stagnated at a predetermined working position. becomes easier. Further, by adjusting the length of the wire 36 using the winch 37, the large flying object B4 can be precisely controlled to a predetermined working position. In addition, since the small flying object B5 can be separated from the fixing device 70 and moved together with the large flying object B4, it is easy for the collective flying object system A to move to another work place (field, etc.).
  • FIG. 5 of the embodiment A modification of the embodiment is shown in FIG.
  • the illustrated example of the collective aircraft system A includes a support body 80 that extends horizontally in a planar manner.
  • the support body 80 has a rectangular shape when viewed in the vertical direction.
  • a plurality of flying objects B are connected to the support body 80.
  • the spraying device 40 (supported body C) is supported by a support 80 and is configured to be movable with respect to the support 80.
  • the collective flying vehicle system A is hovering (stagnant) above the work area (for example, a farm field)
  • the spreading device 40 is moved relative to the support 80. can be activated. Therefore, it is possible to spread the material to various parts of the work area (field) without moving the collective flying vehicle system A.
  • the support body 80 connects the plurality of flying objects B. That is, the support body 80 functions as the connection mechanism E.
  • the spreading device 40 (supported body C) is supported by the support body 80 via the connection mechanism D.
  • the connection mechanism D is configured to be movable with respect to the support body 80.
  • a mechanism for moving the connection mechanism D may be provided on the connection mechanism D or may be provided on the support body 80.
  • the collective flying vehicle system A includes a buoyant body 81.
  • the buoyancy body 81 is connected to the support body 80 and provides buoyancy to the support body 80.
  • the buoyant body 81 is, for example, a balloon or a balloon.
  • the support body 80 may be triangular, polygonal, circular, or elliptical when viewed in the vertical direction.
  • the support body 80 may have a rod shape extending in the lateral direction (horizontal direction).
  • the collective flying vehicle system A may be configured to be usable for purposes such as driving away birds and animals, security, and crime prevention.
  • the supported body C may be a monitoring device that can recognize birds, animals, or suspicious persons from photographed images, an intimidation device that emits sound or light to intimidate birds, animals, or suspicious persons, or a notification device that notifies the presence of birds, animals, or suspicious persons, etc. May include.
  • the collective aircraft system A may be configured to be able to cope with weather conditions that adversely affect flight, such as strong winds, lightning strikes, and rainfall.
  • the collective aircraft system A may include a sensor that observes the weather, an acquisition unit that acquires information indicating the weather and a weather forecast via communication, and the like.
  • the assembly management unit 17 may be configured to change the flight plan, take an evacuation flight to a safe area, make an emergency landing, etc., depending on the weather or weather forecast.
  • the flying object B and the coupling mechanism E may be configured such that the relative positions of the two can be changed while the two are coupled.
  • the coupling guide member F provided in the coupling mechanism E may be configured to be movable. This makes it possible to change the relative positions of the plurality of aircraft B while the collective aircraft system A is flying.
  • the collective flying object system A may be configured to be switchable between a state in which a plurality of flying objects B are lined up in a vertical direction and a state in which a plurality of flying objects B are lined up in a longitudinal direction (or a horizontal direction).
  • the collective aircraft system A may be configured to cancel the operation sound of the propulsion device 11 of the aircraft B.
  • the operations of the plurality of propulsion devices 11 may be controlled so that their operating sounds cancel each other out.
  • the collective aircraft system A may be provided with a muffling device that generates a sound (noise canceling sound) that cancels the operating sound of the propulsion device 11.
  • the muffling device may be configured to generate noise canceling sound based on the control amount sent to the propulsion device 11.
  • connection mechanism D may be configured to be connectable to various types of supported bodies C, various types of connection mechanisms E, and various types of aircraft B.
  • connection mechanism E may be configured to be connectable to various types of flying objects B and various types of connecting mechanisms D.
  • Part or all of the aggregate management unit 17 may be provided outside the aircraft B.
  • part or all of the aggregate management unit 17 may be connected to the control device 25 of the connection mechanism D, the control device 25 of the connection mechanism E, the control device 45 of the spreading device 40 (supported body C), or the control device 45 installed on the ground. It may be provided in a server or a server on a cloud.
  • a configuration in which the collective aircraft system A does not include the coupling mechanism E is also possible. That is, a plurality of flying objects B belonging to the collective flying object system A may be connected to the supported body C by the connecting mechanism D separately and independently.
  • the collective flying vehicle system A may be configured to be able to fly based on human operation.
  • the collective flight control section 17a may generate a cooperative flight instruction based on a human operation and transmit it to the individual flight control section 16a of each flying object B.
  • the flying object B may include a buoyant body (balloon, balloon, etc.) that provides buoyancy to the flying object B. This makes it easy to hover (stagnate) the collective aircraft system A at a predetermined work position.
  • a buoyant body balloon, balloon, etc.
  • the present invention is applicable to a collective aircraft system that can fly with a plurality of aircraft connected to one supported body.
  • Flight coupling section 22 Communication device (inter-flight communication Device) 23: Energy source 32: Communication device (aircraft communication device) 33: Energy source 40: Spraying equipment (agricultural equipment) 52: Communication device (inter-flight communication device) 53: Energy source 60: Working equipment (agricultural equipment) 80: Support body A: Collective flying vehicle system B: Flying body B3: Energy source flying vehicle C: Supported body D: Connection mechanism E: Coupling mechanism F: Coupling guide member

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Abstract

複数の飛行体（Ｂ）を一つの被支持体（Ｃ）へ接続した状態で飛行可能な集合飛行体システム（Ａ）は、飛行体（Ｂ）と被支持体（Ｃ）とを接続する接続機構（Ｄ）と、複数の飛行体（Ｂ）を協調飛行させる集合飛行制御部と、を備える。

Description

集合飛行体システムおよび飛行体
　本発明は、集合飛行体システムおよび飛行体に関する。
　特許文献１には、マルチコプターが記載されている。このマルチコプターは、肥料、水、農薬等を散布する散布装置を備えている。
特開２０２０－１０４８１４号公報
　マルチコプターは、最大積載量を超える荷物や装置を搭載して飛行することができない。従って、重い作業装置や荷物を運搬するためには、大きな最大積載量を有するマルチコプターを用意する必要がある。しかし、そのようなマルチコプターは高価であり、経済性に劣る。
　また、複数のマルチコプターにより１つの作業装置や荷物を運搬する場合は、複数のマルチコプターは個別に制御される必要がある。マルチコプターが人為操縦される場合には、操縦のための人件費が増大する。
　本発明の目的は、重い被支持体の飛行による運搬を実現する、経済性に優れた手段を提供することにある。
　上述した課題を解決する手段として、本発明の集合飛行体システムは、複数の飛行体を一つの被支持体へ接続した状態で飛行可能な集合飛行体システムであって、前記飛行体と前記被支持体とを接続する接続機構と、複数の前記飛行体を協調飛行させる集合飛行制御部と、を備えることを特徴とする。
　本構成によれば、接続機構により複数の飛行体を一つの被支持体に接続することができる。従って、１つの飛行体では運搬できないほど重い被支持体の、飛行による運搬を、複数の飛行体により実現することができる。また、集合飛行制御部により複数の飛行体が協調飛行するので、操縦のための人件費の増大を抑制すると共に、被支持体を適切に運搬することが可能となる。
　また、飛行隊の数の増減により集合飛行体システムの全体の最大積載量を増減することができる。従って、集合飛行体システムの全体の最大積載量を、被支持体の重量に応じた適切な量に調節することができる。例えば、重い作業装置を支持して飛行する必要があるときに、追加の飛行体をレンタルして集合飛行体システムに追加することが可能である。すなわち、追加の飛行隊を購入しなくても、一時的なレンタル費用の負担により、集合飛行体システムの全体の最大積載量を一時的に増加させることができる。本発明の集合飛行体システムは、優れた経済性及び運用の柔軟性を備える。
　本発明において、前記飛行体は、その飛行体の飛行を制御する個別飛行制御部を備え、前記集合飛行制御部は、前記個別飛行制御部へ協調飛行指示を送信すると好適である。
　本構成によれば、飛行体の個別飛行制御部が協調飛行指示を受信するので、個別飛行制御部が協調飛行指示に基づいて飛行体の飛行を制御し、飛行体に協調飛行を行わせることができる。すなわち、集合飛行制御部による協調飛行の実現が容易になる。
　本発明において、前記集合飛行制御部は、前記飛行体のうちの一つに設けられていると好適である。
　本構成によれば、集合飛行制御部が飛行体のうちの一つに設けられているので、外部からの制御によらずとも集合飛行体システムが自律的に飛行できる。
　本発明において、前記集合飛行制御部を、一つの前記飛行体から他の前記飛行体へ移す制御管理部を備えると好適である。
　本構成によれば、飛行体に設けられた集合飛行制御部が他の飛行体に移ることが可能となるので、集合飛行体システムの飛行継続能力を高めることができる。例えば、集合飛行制御部が設けられた飛行体に故障やエネルギー不足等の問題が発生した場合に、問題が発生していない他の飛行体に集合飛行制御部を移すことができる。すなわち、集合飛行制御部の機能が失われる危険性を低減することができる。
　本発明において、前記飛行体の状態を取得する状態取得部を備え、前記制御管理部は、前記状態取得部が取得した前記飛行体の状態に応じて前記集合飛行制御部を移すと好適である。
　本構成によれば、飛行体の状態に応じて集合飛行制御部が移されるので、集合飛行体システムの飛行継続能力を更に高めることができる。例えば、状態取得部により取得された飛行体の状態が、故障やエネルギー不足等、問題の発生を示す場合には、その飛行体から問題が発生していない他の飛行体に集合飛行制御部を移すことができる。すなわち、集合飛行制御部の機能が失われる危険性を適切に低減することができる。
　本発明において、前記飛行体は、その飛行体の飛行を制御する個別飛行制御部を備え、前記個別飛行制御部は、他の前記飛行体と協調飛行する協調飛行モードと、単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能であると好適である。
　本構成によれば、飛行体は、他の飛行体との協調飛行及び単独での飛行の両方を行うことができる。従って、飛行体を、集合飛行体システムとしての用途と単独での用途の両方に用いることができ、飛行体の利便性を高めることができる。
　本発明において、前記個別飛行制御部は、前記協調飛行モードにおいては前記集合飛行制御部から送信された集合基準位置及び集合基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御し、前記単独飛行モードにおいては予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御すると好適である。
　本構成によれば、飛行体は、協調飛行を行なう時に集合基準位置及び集合基準方向に基づいて飛行するので、協調飛行が容易且つ適切に実現される。また、飛行体は、単独飛行を行なう時に予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて飛行するので、個別飛行が適切に実行される。すなわち、本構成によれば、飛行体に協調飛行と個別飛行の両方を適切に行なわせることができる。
　本発明において、前記接続機構は、前記飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源、及び前記飛行体の間の通信を実現する飛行体間通信装置、のうち少なくとも一方を備えると好適である。
　本構成によれば、接続機構のエネルギー源により飛行体にエネルギーを供給することができるので、飛行体の稼働時間の延長や航続距離の増大を実現できる。また、本構成によれば、接続機構の通信機構により、飛行体の間の通信を確実且つ容易に実現することができる。
　本発明において、協調飛行による飛行計画を記憶する飛行計画記憶部を備え、前記集合飛行制御部は、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飛行体を協調飛行させると好適である。
　本構成によれば、飛行体の協調飛行が飛行計画に基づいて行なわれるので、逐次的な人為操作（操縦）が不要となり、集合飛行体システムの利便性を高めることができる。
　本発明において、前記飛行体の状態を取得する状態取得部を備え、前記集合飛行制御部は、前記状態取得部が取得した前記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と好適である。
　本構成によれば、飛行体の状態に応じて飛行計画が変更される。例えば、飛行体に故障やエネルギー不足等の問題が発生した場合には、飛行高度の変更や飛行の中止、拠点への帰還等が行なわれる。これにより、集合飛行体システムの破損や未帰還等の問題の発生を抑制することが可能となる。
　本発明において、前記飛行体として、前記飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源を搭載したエネルギー源飛行体を備えると好適である。
　本構成によれば、エネルギー源飛行体のエネルギー源により飛行体にエネルギーを供給することができるので、飛行体の稼働時間の延長や航続距離の増大を実現できる。
　本発明において、前記集合飛行制御部は、エネルギーの貯留量が減少した前記エネルギー源飛行体を前記集合飛行体システムから離脱させ、新たな前記エネルギー源飛行体を前記集合飛行体システムに合流させると好適である。
　本構成によれば、エネルギー源飛行体の交代により、長時間に亘って飛行体にエネルギーを供給することができるので、飛行体の稼働時間の延長や航続距離の増大を実現できる。
　本発明において、前記飛行体は、他の前記飛行体との通信を実現する通信装置を備えると好適である。
　本構成によれば、通信装置により飛行体の間で通信を行なうことができるので、飛行体の間で情報を送受信して、協調飛行を好適に実行することができる。
　本発明において、前記飛行体同士を連結する連結機構を備えると好適である。
　本構成によれば、飛行体同士が連結されるので、飛行体の位置関係が固定される。従って、飛行体間の異常接近や衝突が抑制される。また、複数の飛行体を一体として取り扱うことができ、協調飛行の制御を容易化又は簡略化することができる。
　本発明において、前記連結機構は、前記飛行体同士が上下方向に離間する状態で前記飛行体同士を連結すると好適である。
　本構成によれば、全ての飛行体を同一水平面上に配置する場合に比べて、集合飛行体システムの鉛直投影面積を小さくすることができる。従って、例えば、集合飛行体システムの保管場所が小さくできる利点や、集合飛行体システムが障害物等に接触する可能性を低減できる利点が生じる。
　本発明において、前記連結機構は、前記飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源、及び前記飛行体の間の通信を実現する飛行体間通信装置、のうち少なくとも一方を備えると好適である。
　本構成によれば、連結機構のエネルギー源により飛行体にエネルギーを供給することができるので、飛行体の稼働時間の延長や航続距離の増大を実現できる。また、本構成によれば、連結機構の通信機構により、飛行体の間の通信を確実且つ容易に実現することができる。
　本発明において、前記連結機構と前記飛行体との結合を案内する結合案内部材を備えると好適である。
　本構成によれば、連結機構と飛行体とを容易に結合させることができる。
　本発明において、前記飛行体と前記連結機構とが結合可能なように前記飛行体の飛行を制御する飛行結合部を備えると好適である。
　本構成によれば、飛行体と連結機構とが結合可能なように飛行体の飛行が制御されるので、連結機構と飛行体とを容易に結合させることができる。例えば、飛行体を飛行させて、連結機構との結合に適した位置及び向きになるように着陸させれば、連結機構と飛行体とを容易に結合させることができる。例えば、集合体を飛行させて飛行中の集合飛行体システムに合流させ、飛行体を連結機構に結合させることができる。
　本発明において、前記被支持体は、農作業を行う農作業装置を含むと好適である。
　本構成によれば、複数の飛行体により農作業装置が支持されるので、比較的重い農作業装置を飛行させることができる。また、農作業装置を飛行させながら農作業を実行することが可能となる。これにより、例えば、地上を走行する走行装置が不要となり、圃場や通路へのダメージが抑制される。例えば、移動を高速化して作業効率を高めることができる。例えば、高所での農作業を容易に実行することができる。
　上述した課題を解決する手段として、本発明の飛行体は、上述の集合飛行体システムに適用可能な飛行体であって、飛行を制御する個別飛行制御部を備え、前記個別飛行制御部は、他の前記飛行体と協調飛行する協調飛行モードと、単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能であることを特徴とする。
　本構成によれば、飛行体は、他の飛行体との協調飛行及び単独での飛行の両方を行うことができる。従って、飛行体を、集合飛行体システムとしての用途と単独での用途の両方に用いることができ、飛行体の利便性を高めることができる。
　本発明において、前記個別飛行制御部は、前記協調飛行モードにおいては前記集合飛行制御部から送信された集合基準位置及び集合基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御し、前記単独飛行モードにおいては予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御すると好適である。
　本構成によれば、協調飛行を行なう時に集合基準位置及び集合基準方向に基づいて飛行するので、協調飛行が容易且つ適切に実現される。また、飛行体は、単独飛行を行なう時に予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて飛行するので、個別飛行が適切に実行される。すなわち、本構成によれば、飛行体に協調飛行と個別飛行の両方を適切に行なわせることができる。
　上述した課題を解決する手段として、本発明の飛行体は、上述の集合飛行体システムに適用可能な飛行体であって、前記集合飛行制御部を備え、前記集合飛行制御部が機能して協調飛行指示を発信するマスターモードと、前記集合飛行制御部が機能せず前記協調飛行指示を受信して当該協調飛行指示に基づいて飛行するスレーブモードと、に切り替え可能なことを特徴とする。
　本構成によれば、一つの飛行体をマスターモードとスレーブモードとに切り替え可能であるから、飛行体の運用の柔軟性が高くなる。また、飛行体を集合飛行体システムに適用した場合に、集合飛行体システムの運用の柔軟性が高くなる。例えば、マスターモードである他の飛行体にエネルギー不足や故障等の問題が発生した場合に、飛行体をマスターモードに切り替えて集合飛行制御部を機能させることができる。そうすると、集合飛行体システムにおける協調飛行を継続することができる。
集合飛行体システムの概要を示す図である。 集合飛行体システムの概要を示す側面図である。 集合飛行体システムの制御構成を示す機能ブロック図である。 集合飛行体システムの変形例を示す側面図である。 集合飛行体システムの変形例を示す側面図である。 集合飛行体システムの変形例を示す図である。 集合飛行体システムの変形例を示す側面図である。 集合飛行体システムの変形例を示す側面図である。
　以下、本発明に係る集合飛行体システムおよび飛行体の実施の形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、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。
〔集合飛行体システムの概要〕
　図１に、集合飛行体システムＡが示されている。集合飛行体システムＡは、複数の飛行体Ｂを一つの被支持体Ｃへ接続した状態で飛行可能なように構成されている。被支持体Ｃは、例えば、作業を行う作業装置や、荷物などを含む。作業装置は、例えば、農作業を行う農作業装置や、土木作業を行う土木作業装置、建設作業を行う建設作業装置などを含む。作業装置は、例えば、図１に示される散布装置４０や、除雪装置、収穫装置、採取装置、運搬装置、草刈装置、耕耘装置、植付装置、播種装置、監視装置、威嚇装置、測定装置などを含む。
　被支持体Ｃとして農作業装置を含む状態で、集合飛行体システムＡは、農作業を実行することが可能である。被支持体Ｃとして土木作業装置を含む状態で、集合飛行体システムＡは、土木作業を実行することが可能である。被支持体Ｃとして建設作業装置を含む状態で、集合飛行体システムＡは、建設作業を実行することが可能である。
　集合飛行体システムＡは、複数の飛行体Ｂと、飛行体Ｂと被支持体Ｃとを接続する接続機構Ｄと、複数の飛行体Ｂを協調飛行させる集合飛行制御部１７ａ（図３）と、を備える。協調飛行とは、複数の飛行隊が一つの群を形成して協調して飛行することを意味する。複数の飛行体Ｂが協調飛行するとき、全ての飛行体Ｂが同じ経路、または互いに平行な経路を飛行してもよいし、異なる飛行経路を飛行してもよい。
　本実施形態では、集合飛行体システムＡは、飛行体Ｂ同士を連結する連結機構Ｅを備える。接続機構Ｄは、連結機構Ｅを介して、飛行体Ｂと被支持体Ｃとを接続する。
　飛行体Ｂは、図２、図３に示されるように、推進装置１１、通信装置１２、エネルギー源１３、衛星測位装置１４、及び制御装置１５を備える。飛行体Ｂは、集合飛行体システムＡに合流して他の飛行体Ｂと飛行する協調飛行と、集合飛行体システムＡから離脱して単独で飛行する単独飛行と、が可能なように構成されている。飛行体Ｂは、例えばマルチコプターである。集合飛行体システムＡに属する飛行体Ｂは、全て同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。集合飛行体システムＡに属する飛行体Ｂの最大積載量（ペイロード）は、同一でもよいし、異なってもよい。
　推進装置１１は、制御装置１５により制御されて、推力を発生し、飛行体Ｂを飛行させる。３つの推進装置１１が飛行体Ｂの周縁部に配置される。推進装置１１の数は、１つ、２つ、又は４つ以上であってもよい。
　本実施形態では、推進装置１１はモータ駆動されるプロペラである。エネルギー源１３は、バッテリーである。
　推進装置１１がエンジン駆動されるプロペラであってもよい。エネルギー源１３がエンジンに用いられる燃焼剤のタンクであってもよい。
　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飛行体Ｂの位置を示す測位データを生成し、制御装置１５へ送信する。ＧＮＳＳとしては、ＧＰＳ、ＱＺＳＳ、Ｇａｌｉｌｅｏ、ＧＬＯＮＡＳＳ、ＢｅｉＤｏｕ、等を利用可能である。
　接続機構Ｄは、図２、図３に示されるように、フレーム体２１、通信装置２２、エネルギー源２３、制御装置２５、及びワイヤ２６を備える。フレーム体２１における下部に、ワイヤ２６及び連結機構Ｅが接続される。ワイヤ２６の下端に被支持体Ｃが接続される。換言すれば、被支持体Ｃは、接続機構Ｄのワイヤ２６により吊り下げられる。接続機構Ｄが、ワイヤ２６の長さを変更する機構（例えば、ウィンチ）や、ワイヤ２６と被支持体Ｃとの接続を解除する機構、フレーム体２１とワイヤ２６との接続を解除する機構を備えてもよい。
　連結機構Ｅは、図２、図３に示されるように、フレーム体３１、通信装置３２、エネルギー源３３、及び制御装置３５を備える。フレーム体３１における上部に、接続機構Ｄのフレーム体２１が接続される。フレーム体３１における下部に、飛行体Ｂが接続される。平面視で五角形であるフレーム体２１の５つの頂点の近傍に、５つの飛行体Ｂが接続される。
　接続機構Ｄ及び連結機構Ｅが、一体の構造物として構成されてもよい。換言すれば、一つの装置又は機構が、接続機構Ｄ及び連結機構Ｅとして機能してもよい。
　被支持体Ｃとしての散布装置４０は、スプレー装置４１、通信装置４２、エネルギー源４３、及び制御装置４５を備える。スプレー装置４１は、制御装置４５に制御され、散布物（農薬、肥料、水など）を散布する。
　図２に示されるように、集合飛行体システムＡは、連結機構Ｅと飛行体Ｂとの結合を案内する結合案内部材Ｆを備える。本実施形態では、結合案内部材Ｆは、連結機構Ｅと飛行体Ｂとに設けられている。結合案内部材Ｆは、連結機構Ｅと飛行体Ｂとが所定の位置関係や向きで結合するように案内する部材であってもよい。例えば、一方の結合案内部材Ｆに溝が形成され、当該溝に係合可能なリブが他方の結合案内部材Ｆに形成されてもよい。結合案内部材Ｆが、通信線や電力線、燃料パイプ等のコネクタを含んでもよい。一方の結合案内部材Ｆが、先広がりの中空円錐を備え、他方の結合案内部材Ｆが、中空円錐の内部に進入能な棒状部位を備えてもよい。この場合、棒状部位が中空円錐の内部に進入すると、中空円錐の内壁により棒状部位が中空円錐の中央へ導かれるので、結合案内部材Ｆ同士の結合が容易になる。
〔通信装置〕
　夫々の飛行体Ｂの通信装置１２、接続機構Ｄの通信装置２２、連結機構Ｅの通信装置３２、及び散布装置４０（被支持体Ｃ）の通信装置４２は、有線通信または無線通信により互いに通信可能なように構成されている。なお、これらの通信装置が、外部の通信ネットワークを介して、外部のシステム（営農システム、圃場管理システム、飛行制御システムなど）と通信可能であってもよい。
　有線通信は、飛行体Ｂと接続機構Ｄとの間の通信線（図示省略）の物理的な接続、接続機構Ｄと連結機構Ｅとの間の通信線（図示省略）の物理的な接続、及び連結機構Ｅと散布装置４０との間の通信線（図示省略）の物理的な接続により実現される。
　無線通信は、電磁波（光、電波、赤外線等）を用いた通信により実現される。無線通信が、外部の通信ネットワーク（例えば、携帯電話回線）を介して実現されてもよい。
　集合飛行体システムＡにおいて、有線通信と無線通信とが混在してもよい。有線通信と無線通信とが併用されてもよい。
　接続機構Ｄの通信装置２２が、飛行体Ｂの間の通信を実現するように構成されてもよい。詳しくは、接続機構Ｄの通信装置２２が、飛行体Ｂの通信装置１２の間の通信を中継するように構成されてもよい。この場合、接続機構Ｄの通信装置２２は、特許請求の範囲に記載された「飛行体間通信装置」である。
　連結機構Ｅの通信装置３２が、飛行体Ｂの間の通信を実現するように構成されてもよい。詳しくは、連結機構Ｅの通信装置３２が、飛行体Ｂの通信装置１２の間の通信を中継するように構成されてもよい。この場合、連結機構Ｅの通信装置３２は、特許請求の範囲に記載された「飛行体間通信装置」である。
〔エネルギー源〕
　飛行体Ｂのエネルギー源１３は、飛行体Ｂの各装置へのエネルギー供給に加えて、他の飛行体Ｂ、接続機構Ｄ、連結機構Ｅ、及び散布装置４０（被支持体Ｃ）へのエネルギー供給が可能なように構成されている。
　接続機構Ｄのエネルギー源２３は、接続機構Ｄの各装置へのエネルギー供給に加えて、飛行体Ｂ、連結機構Ｅ、及び散布装置４０（被支持体Ｃ）へのエネルギー供給が可能なように構成されている。
　連結機構Ｅのエネルギー源３３は、連結機構Ｅの各装置へのエネルギー供給に加えて、飛行体Ｂ、接続機構Ｄ、及び散布装置４０（被支持体Ｃ）へのエネルギー供給が可能なように構成されている。
　散布装置４０（被支持体Ｃ）のエネルギー源４３は、散布装置４０の各装置へのエネルギー供給に加えて、飛行体Ｂ、接続機構Ｄ、及び連結機構Ｅへのエネルギー供給が可能なように構成されている。
　エネルギー供給は、飛行体Ｂと接続機構Ｄとの間のエネルギー供給体（図示省略）の物理的な接続、接続機構Ｄと連結機構Ｅとの間のエネルギー供給体（図示省略）の物理的な接続、及び連結機構Ｅと散布装置４０との間のエネルギー供給体（図示省略）の物理的な接続により実現される。エネルギー供給体は、例えば、電力線や燃料パイプ等である。エネルギー供給が、無線給電技術により実現されてもよい。
〔制御に係る構成〕
　飛行体Ｂの制御装置１５は、所謂ＥＣＵであって、後述する機能部に対応するプログラムを記憶するメモリ（ＨＤＤや不揮発性ＲＡＭなど。図示省略）と、当該プログラムを実行するＣＰＵ（図示省略）と、を備えている。プログラムがＣＰＵにより実行されることにより、各機能部の機能が実現される。すなわち、制御装置１５は、プログラムを記憶した一次的ではない（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ）記録媒体を備える。
　飛行体Ｂの制御装置１５は、個別管理部１６と、集合体管理部１７と、を備える。個別管理部１６は、主として、個別飛行制御部１６ａが設けられている飛行体Ｂの動作を制御する。集合体管理部１７は、主として、集合飛行体システムＡの全体の動作を制御する。
　個別管理部１６は、個別飛行制御部１６ａ、状態管理部１６ｂ、及び基準記憶部１６ｃを備える。
　集合体管理部１７は、集合飛行制御部１７ａ、状態取得部１７ｂ、制御管理部１７ｃ、飛行計画記憶部１７ｄ、及び飛行結合部１７ｅを備える。
　ここで、飛行体Ｂは、集合体管理部１７（集合飛行制御部１７ａ）が機能して協調飛行指示を発信するマスターモードと、集合体管理部１７（集合飛行制御部１７ａ）が機能せず協調飛行指示を受信して協調飛行指示に基づいて飛行するスレーブモードと、に切り替え可能に構成されている。以下、マスターモードにある飛行体Ｂを、マスター飛行体Ｂ１と称する。スレーブモードにある飛行体Ｂを、スレーブ飛行体Ｂ２と称する。スレーブ飛行体Ｂ２では、集合体管理部１７に対応するプログラムが実行されず（あるいは実行を停止され）、集合体管理部１７の機能が実現されていない。換言すれば、集合体管理部１７（集合飛行制御部１７ａ）は、飛行体Ｂのうちの一つであるマスター飛行体Ｂ１に設けられている。
　接続機構Ｄの制御装置２５は、飛行体Ｂの制御装置１５と同様に、ＥＣＵである。制御装置２５は、接続機構Ｄを制御する。制御装置２５は、エネルギー源２３の残量や、接続機構Ｄと連結機構Ｅ及び散布装置４０（被支持体Ｃ）との接続の状態などの情報を、通信装置２２を介して他の制御装置に送信する。
　連結機構Ｅの制御装置３５は、飛行体Ｂの制御装置１５と同様に、ＥＣＵである。制御装置３５は、連結機構Ｅを制御する。制御装置３５は、エネルギー源３３の残量や、連結機構Ｅと飛行体Ｂ及び接続機構Ｄとの接続の状態などの情報を、通信装置３２を介して他の制御装置に送信する。
　散布装置４０（被支持体Ｃ）の制御装置４５は、飛行体Ｂの制御装置１５と同様に、ＥＣＵである。制御装置４５は、散布装置４０を制御する。制御装置４５は、スプレー装置４１の状態や、散布物の残量、エネルギー源４３の残量、散布装置４０と接続機構Ｄとの接続の状態などの情報を、通信装置４２を介して他の制御装置に送信する。
〔個別管理部の機能〕
　個別飛行制御部１６ａは、推進装置１１を制御して、個別飛行制御部１６ａが設けられている飛行体Ｂの飛行を制御する。個別飛行制御部１６ａは、他の飛行体Ｂと協調飛行する協調飛行モードと、単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能に構成されている。
　個別飛行制御部１６ａは、協調飛行モードにおいては、集合飛行制御部１７ａから送信された協調飛行指示に基づいて、飛行体Ｂの飛行を制御する。
　協調飛行指示は、集合飛行体システムＡに属する飛行体Ｂを協調飛行させるための飛行指示である。協調飛行指示は、飛行体Ｂごとに異なっていてもよいし、同じでもよい。
　また、個別飛行制御部１６ａは、協調飛行モードにおいては、集合飛行制御部１７ａから送信された集合基準位置及び集合基準方向に基づいて、飛行体Ｂの飛行を制御する。個別飛行制御部１６ａが、個別飛行制御部１６ａが設けられている飛行体Ｂと集合基準位置との位置関係が保たれるように、飛行体Ｂの飛行を制御してもよい。集合基準位置及び集合基準方向については後述する。
　個別飛行制御部１６ａは、単独飛行モードにおいては、予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて飛行体Ｂの飛行を制御する。基準位置は、例えば、飛行体Ｂの重心位置又は幾何中心位置である。基準方向は、例えば、飛行体Ｂの前方向である。基準位置及び基準方向は、予め設定され、飛行体Ｂの基準記憶部１６ｃに記憶されている。個別飛行制御部１６ａは、単独飛行モードにあるとき、衛星測位装置１４が生成する測位データに基づいて、飛行体Ｂを自律飛行させる。
　状態管理部１６ｂは、状態管理部１６ｂが設けられている飛行体Ｂの状態を管理する。状態管理部１６ｂは、例えば、推進装置１１の動作状態及び異常の有無、通信装置１２の動作状態及び異常の有無、エネルギー源１３の残量、動作状態及び異常の有無、及び衛星測位装置１４の動作状態及び異常の有無を検知・記録すると共に、これらの情報をマスター飛行体Ｂ１へ送信する。
　基準記憶部１６ｃは、個別飛行制御部１６ａが単独飛行モードで用いる基準位置及び基準方向を記憶する。また、基準記憶部１６ｃは、集合飛行制御部１７ａから送信された集合基準位置及び集合基準方向を記憶する。
〔集合体管理部の機能〕
　集合飛行制御部１７ａは、マスター飛行体Ｂ１及びスレーブ飛行体Ｂ２の個別飛行制御部１６ａへ、協調飛行指示を送信する。集合飛行制御部１７ａにより生成される協調飛行指示は、集合飛行体システムＡに属する飛行体Ｂ（マスター飛行体Ｂ１及びスレーブ飛行体Ｂ２）を協調飛行させるための飛行指示である。
　集合飛行制御部１７ａが、集合飛行体システムＡに属する複数の飛行体Ｂの位置関係、及び飛行体Ｂと被支持体Ｃ（散布装置４０）との位置関係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よい。集合飛行制御部１７ａが、集合基準位置及び集合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よい。
　集合基準位置及び集合基準方向は、集合飛行体システムＡに属する複数の飛行体Ｂが協調飛行する時に基準となる位置及び方向である。集合基準位置は、例えば、複数の飛行体Ｂの重心位置又は幾何中心位置、複数の飛行体Ｂ、接続機構Ｄ、及び連結機構Ｅの重心位置又は幾何中心位置、集合飛行体システムＡの全体の重心位置又は幾何中心位置、又はマスター飛行体Ｂ１の重心位置又は幾何中心位置である。集合基準方向は、例えば、マスター飛行体Ｂ１の前方向、被支持体Ｃの前方向、接続機構Ｄの前方向、又は連結機構Ｅの前方向である。集合基準位置及び集合基準方向は、予め設定され、マスター飛行体Ｂ１の飛行計画記憶部１７ｄに記憶されている。
　集合飛行制御部１７ａは、飛行計画記憶部１７ｄに記憶された飛行計画に基づいて複数の飛行体Ｂを協調飛行させる。飛行計画は、協調飛行による飛行の計画であって、集合飛行体システムＡの飛行経路を少なくとも含む。集合飛行制御部１７ａが、集合飛行体システムＡが飛行経路に沿って飛行するように、協調飛行指示を生成してもよい。集合飛行制御部１７ａが、衛星測位装置１４が生成する測位データ及び飛行経路に基づいて、協調飛行指示を生成してもよい。この場合、集合飛行体システムＡは自律飛行する。
　飛行計画が、被支持体Ｃが含む作業装置の作業計画を含んでもよい。作業装置の作業計画が、作業装置が作業を行う位置（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、作業装置の動作強度、動作時間、動作間隔など）を含んでもよい。
　集合飛行制御部１７ａが、飛行計画が含む作業計画が実行可能なように、協調飛行指示を生成してもよい。集合飛行制御部１７ａが、被支持体Ｃの作業装置に作業指示を送信してもよい。
　状態取得部１７ｂは、集合飛行体システムＡに属する飛行体Ｂの状態を取得する。状態取得部１７ｂは、各飛行体Ｂの状態管理部１６ｂから、飛行体Ｂの状態を示す情報を取得する。状態取得部１７ｂが、接続機構Ｄ、連結機構Ｅ、及び被支持体Ｃの作業装置（散布装置４０）から、これらの状態を示す情報（例えば、エネルギー源２３、３３、４３の残量）を取得してもよい。
　制御管理部１７ｃは、集合体管理部１７（集合飛行制御部１７ａ）を、一つの飛行体Ｂから他の飛行体Ｂへ移す。例えば、制御管理部１７ｃは、マスター飛行体Ｂ１に異常が生じた場合（エネルギー源１３の残量不足、推進装置１１等の故障など）、集合体管理部１７をマスター飛行体Ｂ１からスレーブ飛行体Ｂ２へ移す。換言すれば、集合体管理部１７は、マスター飛行体Ｂ１の集合体管理部１７の機能を停止させる。マスター飛行体Ｂ１は、以後、スレーブ飛行体Ｂ２として機能する。集合体管理部１７は、一つのスレーブ飛行体Ｂ２の集合体管理部１７を機能させる。そのスレーブ飛行体Ｂ２は、以後、マスター飛行体Ｂ１として機能する。
　制御管理部１７ｃは、状態取得部１７ｂが取得した飛行体Ｂの状態に応じて集合体管理部１７（集合飛行制御部１７ａ）を移す。例えば、制御管理部１７ｃは、状態取得部１７ｂが取得したマスター飛行体Ｂ１のエネルギー源１３の残量が所定の閾値よりも小さい場合に、集合体管理部１７を、エネルギー源１３の残量が最も多いスレーブ飛行体Ｂ２へ移す。
　飛行計画記憶部１７ｄは、上述した飛行計画を記憶する。飛行計画は、予め設定され、飛行計画記憶部１７ｄに記憶される。集合体管理部１７が、通信装置１２を介して営農システム（図示省略）から飛行計画を取得して、飛行計画記憶部１７ｄへ記憶させてもよい。
　集合飛行制御部１７ａが、状態取得部１７ｂが取得した飛行体Ｂの状態に応じて飛行計画記憶部１７ｄに記憶された飛行計画を変更してもよい。例えば、飛行体Ｂのエネルギー源１３の残量が少ないことにより飛行計画を完遂できない場合に、集合飛行制御部１７ａが、飛行計画が含む飛行経路の短縮、飛行速度の低減、飛行高度の低下等の飛行計画の変更を行ってもよい。
　飛行結合部１７ｅは、飛行体Ｂと連結機構Ｅとが結合可能なように飛行体Ｂの飛行を制御する。例えば、飛行結合部１７ｅが、連結機構Ｅとの結合が容易になる所定の位置及び向きに複数の飛行体Ｂが並ぶように、複数の飛行体Ｂを飛行させて着陸させてもよい。飛行結合部１７ｅが、飛行体Ｂを飛行させて、飛行中又は着陸中の集合飛行体システムＡの連結機構Ｅに飛行体Ｂを結合させてもよい。
〔エネルギー源飛行体〕
　上述の通り、飛行体Ｂは、他の飛行体Ｂにエネルギーを供給可能なエネルギー源１３を搭載している。すなわち、集合飛行体システムＡは、飛行体Ｂにエネルギーを供給可能なエネルギー源１３を搭載したエネルギー源飛行体Ｂ３を備える。エネルギー源飛行体Ｂ３の備えるエネルギー源１３が、他の飛行体Ｂの備えるエネルギー源１３よりも大容量であると好ましい。
　集合飛行制御部１７ａが、エネルギーの貯留量が減少したエネルギー源飛行体Ｂ３を集合飛行体システムＡから離脱させ、新たなエネルギー源飛行体Ｂ３を集合飛行体システムＡに合流させてもよい。例えば、集合飛行制御部１７ａは、エネルギー源飛行体Ｂ３のエネルギー源１３の残量が所定の閾値を下回った時に、そのエネルギー源飛行体Ｂ３に離脱帰還指示を送信し、別のエネルギー源飛行体Ｂ３に合流指示を送信する。離脱帰還指示を受信したエネルギー源飛行体Ｂ３は、連結機構Ｅとの接続を解除して集合飛行体システムＡから離脱し、基地（充電設備等）へ帰還する。合流指示を受信したエネルギー源飛行体Ｂ３は、基地から飛行して集合飛行体システムＡへ合流し、連結機構Ｅへ接続する。
〔実施形態の変形例１〕
　図４に、実施形態の変形例が示されている。以下の説明では、上述の実施形態と同様の構成には同じ符号を付し、詳しい説明を省略する場合がある。
　図示例の集合飛行体システムＡは、接続連結機構Ｇを備えている。接続連結機構Ｇは、接続機構Ｄ及び連結機構Ｅの機能を兼ね備える機構である。すなわち、接続連結機構Ｇは、飛行体Ｂと被支持体Ｃとを接続し、且つ、飛行体Ｂ同士を連結する。
　また、集合飛行体システムＡは、飛行体Ｂと接続連結機構Ｇとの結合を補助する結合補助装置Ｈを備えている。具体的には、結合補助装置Ｈは、飛行体Ｂと接続連結機構Ｇとが結合する際に、飛行体Ｂと接続連結機構Ｇとの位置合わせを行なう。結合補助装置Ｈは、飛行体Ｂと接続連結機構Ｇとに設けられている。例えば、結合補助装置Ｈは、マーカ（物体の表面に設けられた部材や発光装置、物体の表面に描かれた図形等）と、当該マーカを検出するセンサ（カメラ等）である。
　接続連結機構Ｇは、フレーム体５０、制御ユニット５１、通信装置５２、エネルギー源５３、及び制御装置５５を備えている。制御ユニット５１は、フレーム体５０に対して着脱可能である。制御ユニット５１は、通信装置５２，エネルギー源５３、及び制御装置５５を内蔵する。通信装置５２は、接続機構Ｄの通信装置２２及び連結機構Ｅの通信装置３２の機能を兼ね備える。エネルギー源５３は、接続機構Ｄのエネルギー源２３及び連結機構Ｅのエネルギー源３３の機能を兼ね備える。制御装置５５は、接続機構Ｄの制御装置２５及び連結機構Ｅの制御装置３５の機能を兼ね備える。
　本例の集合飛行体システムＡは、接続機構Ｄ及び連結機構Ｅの機能を兼ね備える接続連結機構Ｇを備えるので、構成が簡素化される利点がある。また、接続連結機構Ｇの制御ユニット５１がフレーム体５０へ着脱可能であるので、集合飛行体システムＡの形態（飛行体Ｂの数や位置関係）に応じてフレーム体５０を変更・交換できる。従って、集合飛行体システムＡの運用の柔軟性を向上できる。
〔実施形態の変形例２〕
　図５に、実施形態の変形例が示されている。図示例の集合飛行体システムＡでは、連結機構Ｅが、飛行体Ｂ同士が上下方向に離間する状態で飛行体Ｂ同士を連結する。詳しくは、３機の飛行体Ｂが連結機構Ｅにより上下方向に連結される。換言すれば、この変形例では、３機の飛行体Ｂが平面視で重なる状態で、互いに連結されている。一番下の飛行体Ｂの下部に、散布装置４０（被支持体Ｃ）が、接続機構Ｄにより接続される。
〔実施形態の変形例３〕
　図６に、実施形態の変形例が示されている。図示例の集合飛行体システムＡでは、被支持体Ｃとしての作業機６０を２機の飛行体Ｂが吊り下げた状態で飛行可能なように構成されている。図示例では、作業機６０はホイールコンバインである。接続機構Ｄとしてのワイヤ２６が、飛行体Ｂと作業機６０（被支持体Ｃ）とを接続している。
　図示例の飛行体Ｂの推進装置１１は、推力の方向を変更可能なように構成されている。詳しくは、推進装置１１は、ローターの回転軸を機体左右方向に延びる軸芯周りに回転可能なように構成されている。すなわち、推進装置１１は所謂ティルト式である。これにより、飛行体Ｂは、垂直離着陸、ホバリング飛行、及び高速水平飛行が可能である。
〔実施形態の変形例４〕
　図７に、実施形態の変形例が示されている。図示例の集合飛行体システムＡは、飛行体Ｂとしての大型飛行体Ｂ４及び小型飛行体Ｂ５を備える。連結機構Ｅとしてのワイヤ３６及びウインチ３７が、大型飛行体Ｂ４と小型飛行体Ｂ５とを連結している。小型飛行体Ｂ５は、地上に固定された固定装置７０に連結可能に構成されている。固定装置７０は、例えば小型飛行体Ｂ５と係合するフックである。
　小型飛行体Ｂ５が固定装置７０に連結された状態においては、風などの外乱による大型飛行体Ｂ４の位置ずれがワイヤ３６により抑制されるので、大型飛行体Ｂ４を所定の作業位置に停滞させることが容易になる。また、ウインチ３７によってワイヤ３６の長さを調節することにより、大型飛行体Ｂ４を所定の作業位置に精密に制御することができる。加えて、小型飛行体Ｂ５は、固定装置７０から分離して大型飛行体Ｂ４と共に移動可能であるから、集合飛行体システムＡが他の作業場所（圃場など）へ移動することが容易である。
〔実施形態の変形例５〕
　図８に、実施形態の変形例が示されている。図示例の集合飛行体システムＡは、横方向（水平方向）に面状に延びる支持体８０を備える。支持体８０は、上下方向視で四角形である。複数の飛行体Ｂが、支持体８０に接続されている。散布装置４０（被支持体Ｃ）は、支持体８０に支持されると共に、支持体８０に対して移動可能なように構成されている。図示例のように、集合飛行体システムＡが作業地（例えば圃場）の上空でホバリング飛行（停滞）している状態で、散布装置４０を支持体８０に対して移動させながら、散布装置４０を作動させることができる。従って、集合飛行体システムＡを移動させなくても、作業地（圃場）の各所に散布物を散布することが可能となる。
　本例では、支持体８０が複数の飛行体Ｂを連結している。すなわち、支持体８０が連結機構Ｅとして機能する。
　散布装置４０（被支持体Ｃ）は、接続機構Ｄを介して支持体８０に支持されている。接続機構Ｄが、支持体８０に対して移動可能なように構成されている。接続機構Ｄを移動させる機構は、接続機構Ｄに設けられてもよいし、支持体８０に設けられてもよい。
　本例では、集合飛行体システムＡは、浮力体８１を備える。浮力体８１は、支持体８０に接続され、支持体８０に浮力を付与する。浮力体８１は、例えば、風船や気球である。
　支持体８０が、上下方向視で三角形や多角形、円形、楕円形であってもよい。支持体８０が横方向（水平方向）に延びる棒状であってもよい。
〔他の変形例〕
（１）集合飛行体システムＡ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、被支持体Ｃ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。
（２）集合飛行体システムＡ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、集合飛行体システムＡ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。集合体管理部１７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、不時着等を行なうように構成されてもよい。
（３）飛行体Ｂ及び連結機構Ｅ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Ｅに設けられた結合案内部材Ｆが、移動可能なように構成されてもよい。これにより、集合飛行体システムＡが飛行しているときに、複数の飛行体Ｂの相対位置を変更することが可能となる。例えば、集合飛行体システムＡを、複数の飛行体Ｂが上下方向に並ぶ状態と、複数の飛行体Ｂが前後方向（又は左右方向）に並ぶ状態と、に切り替え可能に構成してもよい。
（４）集合飛行体システムＡが、飛行体Ｂの推進装置１１の作動音を打ち消すよう構成されてもよい。例えば、複数の推進装置１１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、推進装置１１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集合飛行体システムＡに設けられてもよい。その消音装置が、推進装置１１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。
（５）集合飛行体システムＡを構成する装置が、様々な形態の集合飛行体システムＡの間で流用可能なように設計されてもよい。例えば、接続機構Ｄが、様々な形態の被支持体Ｃや、様々な形態の連結機構Ｅ、様々な形態の飛行体Ｂに接続可能なように構成されてもよい。連結機構Ｅが、様々な形態の飛行体Ｂや様々な形態の接続機構Ｄに連結可能なように構成されてもよい。
（６）集合体管理部１７の一部又は全部が、飛行体Ｂの外部に設けられてもよい。例えば、集合体管理部１７の一部又は全部が、接続機構Ｄの制御装置２５や、連結機構Ｅの制御装置２５、散布装置４０（被支持体Ｃ）の制御装置４５、地上に設置されたサーバ、クラウド上のサーバに設けられてもよい。
（７）集合飛行体システムＡが、連結機構Ｅを備えない形態も可能である。すなわち、集合飛行体システムＡに属する複数の飛行体Ｂが、別個独立に、接続機構Ｄにより被支持体Ｃに接続されてもよい。
（８）集合飛行体システムＡが、人為操作に基づいて飛行可能なように構成されてもよい。例えば、集合飛行制御部１７ａが、人為操作に基づいて協調飛行指示を生成し、各飛行体Ｂの個別飛行制御部１６ａに送信してもよい。
（９）飛行体Ｂが、飛行体Ｂ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、集合飛行体システムＡ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。
　本発明は、複数の飛行体を一つの被支持体へ接続した状態で飛行可能な集合飛行体システムに適用可能である。
１２　　：通信装置
１３　　：エネルギー源
１６ａ　：個別飛行制御部
１７ａ　：集合飛行制御部
１７ｂ　：状態取得部
１７ｃ　：制御管理部
１７ｄ　：飛行計画記憶部
１７ｅ　：飛行結合部
２２　　：通信装置（飛行体間通信装置）
２３　　：エネルギー源
３２　　：通信装置（飛行体間通信装置）
３３　　：エネルギー源
４０　　：散布装置（農作業装置）
５２　　：通信装置（飛行体間通信装置）
５３　　：エネルギー源
６０　　：作業機（農作業装置）
８０　　：支持体
Ａ　　　：集合飛行体システム
Ｂ　　　：飛行体
Ｂ３　　：エネルギー源飛行体
Ｃ　　　：被支持体
Ｄ　　　：接続機構
Ｅ　　　：連結機構
Ｆ　　　：結合案内部材
 
 

Claims (22)

  1. 　複数の飛行体を一つの被支持体へ接続した状態で飛行可能な集合飛行体システムであって、
    　前記飛行体と前記被支持体とを接続する接続機構と、
    　複数の前記飛行体を協調飛行させる集合飛行制御部と、を備える集合飛行体システム。
  2. 　前記飛行体は、その飛行体の飛行を制御する個別飛行制御部を備え、
    　前記集合飛行制御部は、前記個別飛行制御部へ協調飛行指示を送信する請求項１に記載の集合飛行体システム。
  3. 　前記集合飛行制御部は、前記飛行体のうちの一つに設けられている請求項２に記載の集合飛行体システム。
  4. 　前記集合飛行制御部を、一つの前記飛行体から他の前記飛行体へ移す制御管理部を備える請求項３に記載の集合飛行体システム。
  5. 　前記飛行体の状態を取得する状態取得部を備え、
    　前記制御管理部は、前記状態取得部が取得した前記飛行体の状態に応じて前記集合飛行制御部を移す請求項４に記載の集合飛行体システム。
  6. 　前記飛行体は、その飛行体の飛行を制御する個別飛行制御部を備え、
    　前記個別飛行制御部は、他の前記飛行体と協調飛行する協調飛行モードと、単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能である請求項１から５のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  7. 　前記個別飛行制御部は、前記協調飛行モードにおいては前記集合飛行制御部から送信された集合基準位置及び集合基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御し、前記単独飛行モードにおいては予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御する請求項６に記載の集合飛行体システム。
  8. 　前記接続機構は、前記飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源、及び前記飛行体の間の通信を実現する飛行体間通信装置、のうち少なくとも一方を備える請求項１から７のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  9. 　協調飛行による飛行計画を記憶する飛行計画記憶部を備え、
    　前記集合飛行制御部は、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飛行体を協調飛行させる請求項１から８のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  10. 　前記飛行体の状態を取得する状態取得部を備え、
    　前記集合飛行制御部は、前記状態取得部が取得した前記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９に記載の集合飛行体システム。
  11. 　前記飛行体として、前記飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源を搭載したエネルギー源飛行体を備える請求項１から１０のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  12. 　前記集合飛行制御部は、エネルギーの貯留量が減少した前記エネルギー源飛行体を前記集合飛行体システムから離脱させ、新たな前記エネルギー源飛行体を前記集合飛行体システムに合流させる請求項１１に記載の集合飛行体システム。
  13. 　前記飛行体は、他の前記飛行体との通信を実現する通信装置を備える請求項１から１２のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  14. 　前記飛行体同士を連結する連結機構を備える請求項１から１３のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  15. 　前記連結機構は、前記飛行体同士が上下方向に離間する状態で前記飛行体同士を連結する請求項１４に記載の集合飛行体システム。
  16. 　前記連結機構は、前記飛行体にエネルギーを供給可能なエネルギー源、及び前記飛行体の間の通信を実現する飛行体間通信装置、のうち少なくとも一方を備える請求項１４又は１５に記載の集合飛行体システム。
  17. 　前記連結機構と前記飛行体との結合を案内する結合案内部材を備える請求項１４から１６のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  18. 　前記飛行体と前記連結機構とが結合可能なように前記飛行体の飛行を制御する飛行結合部を備える請求項１７に記載の集合飛行体システム。
  19. 　前記被支持体は、農作業を行う農作業装置を含む請求項１から１８のいずれか１項に記載の集合飛行体システム。
  20. 　請求項１～１９のいずれか１項に記載の集合飛行体システムに適用可能な飛行体であって、
    　飛行を制御する個別飛行制御部を備え、
    　前記個別飛行制御部は、他の前記飛行体と協調飛行する協調飛行モードと、単独で飛行する単独飛行モードと、に切り替え可能である飛行体。
  21. 　前記個別飛行制御部は、前記協調飛行モードにおいては前記集合飛行制御部から送信された集合基準位置及び集合基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御し、前記単独飛行モードにおいては予め設定された基準位置及び基準方向に基づいて前記飛行体の飛行を制御する請求項２０に記載の飛行体。
  22. 　請求項１～１９のいずれか１項に記載の集合飛行体システムに適用可能な飛行体であって、
    　前記集合飛行制御部を備え、
    　前記集合飛行制御部が機能して協調飛行指示を発信するマスターモードと、前記集合飛行制御部が機能せず前記協調飛行指示を受信して当該協調飛行指示に基づいて飛行するスレーブモードと、に切り替え可能な飛行体。
     
     
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