(57)【要約】【課題】動作時の揺れを従来よりも低減することができる飛行体用安全装置と、この飛行体用安全装置を備えた飛行体を提供する。【解決手段】射出装置８０は、パラグライダー１と、アクチュエータ８８とを備えている。アクチュエータ８８は、ハウジング８６外に設けられた電源部８４ａと、装置作動前の凹部８２の内部に設けられた電磁石用コイル８４ｂとを含む電磁石装置８４、および、凹部８２の底部に固定された永久磁石８５、を備えている。電源部８４ａは、オン／オフスイッチを有し、信号を受信できるように制御部と接続可能な部位であり、制御部と接続されている場合において制御部からの命令信号によりオン／オフスイッチを作動させてオンにすることによって、電磁石用コイル８４ｂに電力を供給する。電磁石用コイル８４ｂは、銅線などの金属系の線材からなるものであり、通電により、永久磁石８５と反発する磁力を発生させるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
飛行体本体に取付可能な飛行体用安全装置であって、
空中に射出されることによって展開可能な被展開体と、
前記被展開体を空中に向けて射出するための射出装置と、
一端が前記被展開体に連結されているとともに、他端が前記飛行体本体または前記飛行体用安全装置に連結されている連結部材と、
を備え、
前記射出装置は、
開口部が一端部側に設けられた格納部と、
前記格納部内に設けられ、前記被展開体が載置される発射台を前記格納部の開口部側に有しているとともに、前記格納部の内壁に沿って移動可能な移動部材と、
前記格納部の内壁と前記移動部材の少なくとも一部とに囲まれた空間において、相反する磁力の反発作用を利用して反発力を得る少なくとも一対の磁力源を含む反発機構が設けられ、前記反発機構の作動により前記移動部材を前記格納部の開口部側に向けて移動可能な駆動部と、
を有していることを特徴とする飛行体用安全装置。
【請求項２】
前記磁力源の少なくとも一方が磁性体であることを特徴とする請求項１に記載の飛行体用安全装置。
【請求項３】
前記磁力源の少なくとも一方が、通電により磁力を発生させる電磁石装置であることを特徴とする請求項１または２に記載の飛行体用安全装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の飛行体用安全装置を備えた飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体用安全装置、および、飛行体用安全装置を備えた飛行体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、飛行体の産業上における利用が加速しつつある。この飛行体の一例として、ドローンが挙げられる。ドローンは、例えば複数の回転翼を同時にバランスよく回転させることによって飛行し、上昇および下降は回転翼の回転数の増減によって行い、前進および後進は回転翼の回転数の増減を介して機体を傾けることによって成し得るものである。
【０００３】
一方で、上記のような飛行体の落下事故のリスクが危険視されており、飛行体の普及の妨げとなっている。こうした落下事故のリスクを低減するために、安全装置としてパラシュートまたはパラグライダー等の被展開体の射出装置およびエアバッグ装置などが製品化されつつある。例えば、特許文献１には、バネの反発力を利用して、筒内でピストン部を動作させ、このピストン部の動作によって揚力発生部材（被展開体の布部）を開口部から外部へ射出し、開傘させる無人航空機（飛行体）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−４３４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の飛行体における飛行体用安全装置では、駆動源にばねを用いており、射出時にはばねの反動で飛行体および飛行体用安全装置自体が大きく揺れてしまうことがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、動作時の揺れを従来よりも低減することができる飛行体用安全装置と、この飛行体用安全装置を備えた飛行体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  本発明は、飛行体本体に取付可能な飛行体用安全装置であって、空中に射出されることによって展開可能な被展開体と、前記被展開体を空中に向けて射出するための射出装置と、一端が前記被展開体に連結されているとともに、他端が前記飛行体本体または前記飛行体用安全装置に連結されている連結部材と、を備え、前記射出装置は、開口部が一端部側に設けられた格納部と、前記格納部内に設けられ、前記被展開体が載置される発射台を前記格納部の開口部側に有しているとともに、前記格納部の内壁に沿って移動可能な移動部材と、前記格納部の内壁と前記移動部材の少なくとも一部とに囲まれた空間において、相反する磁力の反発作用を利用して反発力を得る少なくとも一対の磁力源を含む反発機構が設けられ、前記反発機構の作動により前記移動部材を前記格納部の開口部側に向けて移動可能な駆動部と、を有していることを特徴とする。
【０００８】
ここで、被展開体は、展開した状態において揚力または浮力が発生することで飛行体を減速させることができるものであれば如何なる形態のものでもよく、前記被展開体としては、例えば丸型パラシュート、多角形型パラシュート、パラフォイル、ロガロ型パラグライダー、ロガロ型パラシュート、トライアングル型パラグライダー、トライアングル型パラシュート等が挙げられる。前記揚力発生部材とは、展開状態において揚力または浮力が発生するものであり、前記被展開体の一つであるパラグライダー、トライアングル型パラシュート、ロガロ型パラシュートの布部（キャノピー）などが具体例として挙げられる。なお、上述のパラグライダーの中には、ラムエアを利用して翼形状を保つために、パラグライダーは、エアインテークのあるものが主流であるが、無いもの（シングルサーフェスなど）も存在する。安定した飛行を行うためには、エアインテーク付のパラグライダーがより好ましい。さらに、プロペラ等の推進装置をつけて、強制的に推進力を得て飛行できるパラグライダーでもよい。
【０００９】
（２）  上記（１）の飛行体用安全装置においては、前記磁力源の少なくとも一方が磁性体であることが好ましい。
【００１０】
（３）  上記（１）または（２）の飛行体用安全装置においては、前記磁力源の少なくとも一方が、通電により磁力を発生させる電磁石装置であることが好ましい。
【００１１】
（４）  本発明の飛行体は、上記（１）〜（３）のうちいずれかの飛行体用安全装置を備えたものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の飛行体用安全装置によれば、動作時の揺れをバネ式の飛行体用安全装置よりも低減することができるだけでなく、軽量化することも可能である。また、本発明の飛行体用安全装置を備えた飛行体によれば、産業用の大型飛行体に適用しても、十分に本発明の飛行体用安全装置が奏する効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態における射出装置を示す断面図であって、作動前の状態の図である。
【図２】図１におけるパラグライダーの射出装置が搭載された飛行体を示す正面図である。
【図３】図１の飛行体におけるパラグライダーの射出装置の制御構成を含むブロック図である。
【図４】図１におけるパラグライダーの射出装置の作動途中の状態を示す図である。
【図５】本発明の第２実施形態における射出装置を示す断面図であって、作動前の状態の図である。
【図６】図５におけるパラグライダーの射出装置の作動途中の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４に基づいて、飛行体用安全装置の一例であるパラグライダー（被展開体の一例）の射出装置について説明する。
【００１５】
作動前のパラグライダーの射出装置８０は、図１に示したように、アクチュエータ８８と、パラグライダー１と、とを備えている。アクチュエータ８８は、たとえば電力で駆動する後述の駆動部と、凹部（凹状部材）８２および当該凹部８２と一体的に形成されたピストンヘッド８３（発射台）を有するピストン８１（移動部材）と、ピストン８１を収容し当該ピストン８１の推進方向を規制する有底筒状のハウジング８６（格納部）とを備えている。
【００１６】
なお、図１に示したように、ハウジング８６の内壁とピストンヘッド８３の外周部との間には、隙間（クリアランス）である連通部Ｓ１が形成されている。ピストン８１が移動する（図１の矢印方向に射出される）場合には、ハウジング８６の内壁とピストンヘッド８３との間の空間Ｓが負圧になるが、空間Ｓに連通部Ｓ１から空気が流入するので、このときの負圧を低減し、ピストン８１の移動をスムーズにすることができる。
【００１７】
また、パラグライダーの射出装置８０は、図２に示したように、飛行体３０における飛行体本体３１の上部に設けられている。なお、飛行体３０は、パラグライダーの射出装置８０の他に、飛行体本体３１に結合され、当該飛行体本体３１を推進させる１つ以上の推進機構（例えばプロペラ等）３２と、飛行体本体３１の下部に設けられた複数の脚部３３と、を備えている。
【００１８】
パラグライダー１は、図１に示したように、空気をはらむことにより全体で翼型を成すキャノピー１ａと、展開時にキャノピー１ａから下方に向かって延びて、ハウジング８６または後述の飛行体３０に連結される複数の吊下索（図示せず）とを備えている。なお、通常時（展開前）のパラグライダーの射出装置８０のパラグライダー１と吊下索（図示せず）とは、円筒状のハウジング８６内において折り畳まれて収納されており、緊急時において飛行体３０の制御部６（図３参照）から異常信号を受信したアクチュエータ８８の起動によりハウジング８６内から外部に射出された後、展開され、使用されるものである。
【００１９】
アクチュエータ８８は、ハウジング８６外に設けられた電源部８４ａと、装置作動前の凹部８２の内部（図１参照）に設けられた電磁石用コイル８４ｂとを含む電磁石装置８４（磁力源）、および、凹部８２の底部に固定された永久磁石８５（磁力源）、を備えている。したがって、電磁石装置８４および永久磁石８５は、アクチュエータ８８の駆動部（反発機構）を構成している。電源部８４ａは、オン／オフスイッチ（図示せず）を有し、信号を受信できるように後述する制御部６と接続可能な部位であり、制御部６と接続されている場合において制御部６からの命令信号によりオン／オフスイッチを作動させてオンにすることによって、電磁石用コイル８４ｂに電力を供給するものである。電磁石用コイル８４ｂは、銅線などの金属系の線材からなるものであり、通電により、永久磁石８５と反発する磁力を発生させるものである。なお、電磁石装置８４を駆動させるには、電源部８４ａの電力の代わりに、バッテリ７の電力を用いてもよい。
【００２０】
このような構成において、磁力を利用したピストン８１の推進によりパラグライダー１を直接押し出して展開させることができる。なお、ハウジング８６の開口端部は初期状態で蓋８７により閉じられており、パラグライダー１の押し出しにより上記開口端部から外れるようになっている。
【００２１】
また、図３に示したように、この飛行体３０は、障害物検知部５、制御部６、バッテリ７、制御部６から送信された情報を記憶する記憶部８、コントローラ４０からの操作信号を受信し、飛行体３０の情報をコントローラ４０に送信する送受信部９などを備えている。
【００２２】
障害物検知部５は、飛行体３０の高度を検出し、検出した高度情報である高度検出信号を制御部６に出力するようになっている。また、障害物検知部５は、飛行体本体３１または障害物検知部５から所定距離内に存在する障害物を検知した場合、障害物検知信号を制御部６に出力するとともに、飛行体本体３１と障害物との距離を検出し、検出した距離情報である距離検出信号を制御部６に出力するようになっている。また、障害物検知部５は、飛行体３０の異常を検出し、検出した情報に基づいて、異常信号を制御部６に出力するようになっている。なお、障害物検知部５としては、必要に応じて、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、ＧＰＳ（全地球測位システム）、レーザーセンサ、超音波センサ、赤外線センサ、ミリ波レーダー、サブミリ波レーダー、速度センサ、および風向検知センサのうち少なくとも１つ以上を含むものであることが好ましい。
【００２３】
制御部６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータであって、必要に応じて作動信号を送信して射出装置８０を制御するものであり、例えば、射出装置８０のアクチュエータ８８を作動させる信号を出力するようになっている。また、制御部６は、障害物検知部５からリアルタイムで障害物検知信号、距離検出信号、高度検出信号（飛行体３０の高度の情報を含む）を受信し、これらの受信した各信号に応じて射出装置８０を作動させるか否かの判断を行うようになっている。たとえば、制御部６は、障害物検知信号を受信した場合、または、受信した距離検出信号に含まれる距離の情報が所定の距離以下であった場合において、射出装置８０に制御信号を送信し、射出装置８０を作動させて飛行体３０を障害物から回避する制御などを行う。
【００２４】
コントローラ４０は、操作者によって飛行体３０を操作するためのものであり、操作者の入力に基づいて操作信号を送受信部９に送信するものである。これにより、通常時の飛行体３０の操作だけでなく、緊急時において射出装置８０を操作することもできる。また、コントローラ４０は、送受信部９から飛行体３０の飛行状態（異常状態を含む）などの各種情報を受信することができる。
【００２５】
続いて、パラグライダーの射出装置８０の動作について説明する。
【００２６】
まず、飛行中に飛行体３０が緊急事態に陥った場合、障害物検知部５が異常状態を検知し、異常信号を制御部６に送信する。異常信号を受信した制御部６は、パラグライダーの射出装置８０の電源部８４ａに駆動信号を送信し、電源部８４ａを作動させ（電源をオンにさせ）、電磁石用コイル８４ｂに電力を供給する。その後、電磁石用コイル８４ｂは、永久磁石８５と反発する磁力を発生させ、ピストン８１をハウジング８６の開口部へ移動させる。これにより、図４に示した状態を経て、パラグライダー１をハウジング８６の外部へと射出する。
【００２７】
本実施形態の射出装置８０によれば、動作時の揺れをバネ式の射出装置よりも低減することができるだけでなく、軽量化することも可能である。また、射出装置８０を備えた飛行体３０によれば、産業用の大型飛行体に適用しても、十分に上記効果を達成することができる。
【００２８】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る射出装置について、図５および図６を用いて説明する。なお、本実施形態において、上述の第１実施形態と下２桁が同じ符号の部位は、特に説明する場合を除き、第１実施形態で説明したものと同様であるので説明を省略する。また、特に説明していない部位は、第１実施形態と同様であるので、説明および図示を省略することがある。また、第２実施形態においては、原則として、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。ここで、図５および図６における空間Ｓ２は第１実施形態の空間Ｓと同様であり、連通部Ｓ３は第１実施形態の連通部Ｓ１と同様である。
【００２９】
図５に示したように、本実施形態の射出装置１８０においては、第１実施形態のアクチュエータ８８の代わりにアクチュエータ１８８が用いられている点で、第１実施形態と異なっている。具体的には、アクチュエータ１８８が、第１実施形態の電磁石装置８４の代わりに、永久磁石１８４と切断装置１８９とを備えている点で、第１実施形態のアクチュエータ８８と異なっている。なお、永久磁石１８４、１８５（磁力源）と切断装置１８９とで反発機構を構成している。
【００３０】
永久磁石１８４は、初期状態（図５）で凹部１８２内に位置した状態となっており、ハウジング１８６の底部に固定され、反発力が発生するように永久磁石１８５に対して同極を向けて設けられている。
【００３１】
切断装置１８９は、ピストン１８１の発射台１８３の下部面とハウジング１８６の底部とを繋ぎ止めている紐状の連結部材１８９ａと、連結部材１８９ａを切断可能な切断刃１８９ｂと、切断刃１８９ｂを連結部材１８９ａに向かって移動させるモータ１８９ｃとを有している。この切断装置１８９は、初期状態（図５）において、永久磁石１８４、１８５間に発生している磁力による反発力を保持した状態としつつ、ピストン１８１がハウジング１８６内において移動しないように繋ぎ止めている。
【００３２】
なお、作動時の切断装置１８９は、制御部（図示せず）からの命令信号によりモータ１８９ｃを駆動させ、切断刃１８９ｂによって連結部材１８９ａを切断する。これらの一連の動作によって、ピストン１８１がハウジング１８６の開口部へ移動し、図６に示した状態を経て、パラグライダー１０１はハウジング１８６から射出される。
【００３３】
本実施形態の射出装置１８０によれば、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、射出装置１８０を備えた飛行体によれば、産業用の大型飛行体に適用しても、十分に上記効果を達成することができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００３５】
また、上記第２実施形態における切断装置１８９の代わりに、ピストン１８１を係止するストッパーを備え、当該ストッパーを解除可能な機構を有したストッパー装置を用いてもよい。また、上記第２実施形態において、切断装置１８９は、複数設けられていてもよい。
【００３６】
また、上記各実施形態において、ピストンに設けられている磁力源を磁性体としたが、ピストンに設けられている磁力源を電磁石装置としてもよい。
【００３７】
また、上記各実施形態において、ハウジングおよびピストンの表面などに電磁シールドを設けておけば、発生した磁力を遮断できるので、推進機構に当該磁力の影響を与えないようにすることができる。
【００３８】
また、上記実施形態の射出装置は、一端をパラグライダーなどの被展開体に連結し、他端をリールに取り付けたブレークコードをサーボモータによって巻き取る操作、または、リールからブレークコードを繰り出す操作を適宜行うことができるブレークコード引張装置を備えていてもよい。この場合、制御部の指示によって、ブレークコードを巻き取るまたは繰り出すことにより、ブレークコードの引っ張り具合を自動調整可能である。すなわち、このような構成をも備えた飛行体は、容易に、障害物と衝突しそうな場合には障害物を自動回避することができ、仮に障害物に衝突したとしても衝突前に下降速度を十分に減速させることができるので、衝突の衝撃を自動緩和させることができる。特に、ブレークコード引張装置によって、着陸直前時において、下降速度を十分に減速させることができるので、軟着陸することが可能となり、着陸場所との衝突の衝撃を自動緩和できる。
【符号の説明】
【００３９】
１、１０１    パラグライダー
１ａ、１０１ａ    キャノピー
５    障害物検知部
６    制御部
７    バッテリ
８    記憶部
９    送受信部
３０    飛行体
３１    飛行体本体
３２    推進機構
３３    脚部
４０    コントローラ
８０、１８０    パラグライダーの射出装置
８１、１８１    ピストン
８２、１８２    凹部
８３、１８３    ピストンヘッド
８４    電磁石装置
８４ａ    電源
８４ｂ    電磁石用コイル
８６、１８６    ハウジング
８７、１８７    蓋
８８、１８８    アクチュエータ
８５、１８４、１８５    永久磁石
Ｓ、Ｓ２    空間
Ｓ１、Ｓ３    連通部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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