(57)【要約】【課題】飛行する無人浮遊機の墜落時に、無人飛行機の飛行高度に関係なく無人浮遊機を軟着陸させる。【解決手段】本発明のパラシュート装置は、複数の錘を取り付けた傘体と、呂索を介して連結された前記傘体が収納される開口を有する傘体収納部と、前記傘体収納部の外周に亘って配置され、前記複数の錘が個別に収納される複数の錘収納部と、を有し、遠隔操作又は自動制御で飛行する無人浮遊機の上部に固定される装置本体と、化学反応時に高圧ガスを発生させる非火薬系薬剤を封入したガス発生器と、点火時に、前記ガス発生器に封入された非火薬系薬剤の化学反応を生じさせる点火器と、前記傘体収納部に収納された前記傘体と前記錘収納部に収納された前記複数の錘とを被覆するとともに、前記ガス発生器により発生する高圧ガスの圧力を受けて前記複数の錘が射出されたときに前記容器から分離して前記傘体収納部の前記開口を露呈する蓋部材と、を備えることを特徴とする。【選択図】    図３
2020078961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の錘を取り付けた傘体と、
吊索を介して連結された前記傘体が収納される開口を有する傘体収納部と、前記傘体収納部の外周に亘って配置され、前記複数の錘が個別に収納される複数の錘収納部と、を有し、遠隔操作又は自動制御で飛行する無人浮遊機の上部に固定される装置本体と、
化学反応時に高圧ガスを発生させる非火薬系薬剤を封入したガス発生器と、
点火時に、前記ガス発生器に封入された非火薬系薬剤の化学反応を生じさせる点火器と、
前記傘体収納部に収納された前記傘体と前記錘収納部に収納された前記複数の錘とを被覆するとともに、前記ガス発生器により発生する高圧ガスの圧力を受けて前記複数の錘が射出されたときに前記装置本体から分離して前記傘体収納部の前記開口を露呈する蓋部材と、
を備えることを特徴とするパラシュート装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパラシュート装置において、
前記無人浮遊機は、
機体と、
前記機体に働く角速度を検出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段により検出される前記角速度から、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、
を有することを特徴とするパラシュート装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパラシュート装置において、
前記無人浮遊機は、
前記機体に働く加速度を検出する加速度検出手段を、備え、
前記判定手段は、前記角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記無人浮遊機の飛行状態を判定する
ことを特徴とするパラシュート装置。
【請求項４】
請求項１に記載のパラシュート装置において、
前記装置本体に働く角速度を検出する第１角速度検出手段と、
前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、
を有することを特徴とするパラシュート装置。
【請求項５】
請求項４に記載のパラシュート装置において、
前記装置本体に働く加速度を検出する第１加速度検出手段を、備え、
前記第１判定手段は、前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第１加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定することを特徴とするパラシュート装置。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載のパラシュート装置において、
前記無人浮遊機は、
前記無人浮遊機に働く角速度を検出する第２角速度検出手段と、
前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する第２判定手段を有する
ことを特徴とするパラシュート装置。
【請求項７】
請求項６に記載のパラシュート装置において、
前記無人浮遊機は、
前記無人浮遊機に働く加速度を検出する第２加速度検出手段を、備え、
前記第２判定手段は、前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第２加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する
ことを特徴とするパラシュート装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載のパラシュート装置において、
前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果に基づいて前記点火器を点火させることを特徴とするパラシュート装置。
【請求項９】
請求項６又は請求項７に記載のパラシュート装置において、
前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果のうち、前記第２判定手段における判定結果を優先して、前記点火器を点火させることを特徴とするパラシュート装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のパラシュート装置と、
前記傘体の射出時の方向が上向き方向となるように、前記パラシュート装置を上部に固定する機体と、
を有することを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の無人浮遊機において、
前記機体に働く角速度を検出する角速度検出手段と、
前記角速度検出手段により検出される前記角速度から、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、
を有することを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の無人浮遊機において、
前記機体に働く加速度を検出する加速度検出手段を、備え、
前記判定手段は、前記角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記無人浮遊機の飛行状態を判定する
ことを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１３】
請求項１０に記載の無人浮遊機において、
前記パラシュート装置は、
前記装置本体に働く角速度を検出する第１角速度検出手段と、
前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定する第１判定手段と、
前記第１判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、
を有することを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の無人浮遊機において、
前記パラシュート装置は、
前記装置本体に働く加速度を検出する第１加速度検出手段を、備え、
前記第１判定手段は、前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第１加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定することを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の無人浮遊機において、
前記機体に働く角速度を検出する第２角速度検出手段と、
前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する第２判定手段を有する
ことを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１６】
請求項１５に記載の無人浮遊機において、
前記機体に働く加速度を検出する第２加速度検出手段を、備え、
前記第２判定手段は、前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第２加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する
ことを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１７】
請求項１５又は請求項１６に記載の無人浮遊機において、
前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果に基づいて前記点火器を点火させることを特徴とする無人浮遊機。
【請求項１８】
請求項１５又は請求項１６に記載の無人浮遊機において、
前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果のうち、前記第２判定手段における判定結果を優先して、前記点火器を点火させることを特徴とする無人浮遊機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチコプターなどの無人浮遊機に用いられるパラシュート装置及びこれを用いた無人浮遊機に関する。
【背景技術】
【０００２】
人が搭乗せず、無線通信を用いた遠隔操作や自動制御で飛行するマルチコプター等の無人浮遊機や無人飛行機が一般に提供されている。例えば無人浮遊機は、搭載されたデジタルカメラ（デジタルビデオカメラを含む）による空撮を行う目的や遊び目的のために使用される。また、この他に、無人浮遊機は、例えば人間が立ち入ることが困難となる場所の検査や、状況把握を行う目的で使用されている。
【０００３】
このような無人浮遊機や無人飛行機は、飛行中の破損や異常に伴った墜落事故を防止する防止装置を備えたものが提案されている（特許文献１、特許文献２参照）。特許文献１に開示されるマルチコプターでは、マルチコプターの上部にパラシュートを、その下部にエアバッグを配置し、飛行時の異常検知時に、飛行するマルチコプターの高度が高度設定値以下の場合にはエアバッグのみを作動させ、高度設定値を超過したときにエアバッグだけでなく、パラシュートも作動させて緊急着陸を行うことを開示している。また、特許文献２に開示される小型無人航空機では、飛行中の小型無人航空機が墜落する際に、注入装置に内蔵されたヘリウムガスが筒状密封膜材（落下傘形状）に注入されることで、筒状密封膜材を膨張させて、小型無人航空機の急速な墜落を防止する事故防止装置について開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８８１１１号公報
【特許文献２】実用新案登録第３２１５４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば特許文献１に開示されるパラシュートは、落下時の風圧を受けることで展開されるため、パラシュートを展開するのには時間が掛かるという欠点がある。したがって、パラシュートの展開面積が大きくなればなるほど、パラシュートを展開させるのに時間が掛かる上、パラシュートを展開するために必要となる高度が高くなる。言い換えれば、低空飛行時の場合には、パラシュートを展開しきれずに地上面に到達してしまうため、パラシュートの効果を得ることができない。その結果、マルチコプターの破損だけでなく、人や地上建築物などに激突する事故が起こり得る。
【０００６】
また、特許文献２に開示される事故防止装置では、落下傘形状の筒状密封膜材をヘリウムガスの注入によって膨張させるため、パラシュートに比べて展開の速度が速いという利点がある。しかしながら、このような事故防止装置では、ヘリウムガスを圧縮して保持するガスボンベを搭載する必要があり、装置自体の重量が重くなるという欠点がある。また、ガスボンベを搭載した装置では、運搬時の破損による誤作動や、保管環境条件による誤作動の危険性がある。
【０００７】
本発明は斯かる課題に応えるために為されたもので、飛行する無人浮遊機の墜落時に、無人浮遊機の飛行高度に関係なく無人浮遊機を軟着陸させることができるようにした技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のパラシュート装置は、複数の錘を取り付けた傘体と、吊索を介して連結された前記傘体が収納される開口を有する傘体収納部と、前記傘体収納部の外周に亘って配置され、前記複数の錘が個別に収納される複数の錘収納部と、を有し、遠隔操作又は自動制御で飛行する無人浮遊機の上部に固定される装置本体と、化学反応時に高圧ガスを発生させる非火薬系薬剤を封入したガス発生器と、点火時に、前記ガス発生器に封入された非火薬系薬剤の化学反応を生じさせる点火器と、前記傘体収納部に収納された前記傘体と前記錘収納部に収納された前記複数の錘とを被覆するとともに、前記ガス発生器により発生する高圧ガスの圧力を受けて前記複数の錘が射出されたときに前記装置本体から分離して前記傘体収納部の前記開口を露呈する蓋部材と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
また、前記無人浮遊機は、前記機体と、前記機体に働く角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段により検出される前記角速度から、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
なお、前記無人浮遊機は、前記機体に働く加速度を検出する加速度検出手段を、備え、前記判定手段は、前記角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記無人浮遊機の飛行状態を判定することが好ましい。
【００１１】
また、前記装置本体に働く角速度を検出する第１角速度検出手段と、前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定する第１判定手段と、前記第１判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１２】
なお、前記装置本体に働く加速度を検出する第１加速度検出手段を、備え、前記第１判定手段は、前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第１加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定することを特徴とする。
【００１３】
このとき、前記無人浮遊機は、前記無人浮遊機に働く角速度を検出する第２角速度検出手段と、前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する第２判定手段を有することを特徴とする。
【００１４】
なお、前記無人浮遊機は、前記無人浮遊機に働く加速度を検出する第２加速度検出手段を、備え、前記第２判定手段は、前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第２加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定することが好ましい。
【００１５】
また、前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果に基づいて前記点火器を点火させることを特徴とする。
【００１６】
また、前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果のうち、前記第２判定手段における判定結果を優先して、前記点火器を点火させることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の無人浮遊機は、上記記載のパラシュート装置と、前記傘体の射出時の方向が上向き方向となるように、前記パラシュート装置を上部に固定する機体と、を有することを特徴とする。
【００１８】
また、前記機体に働く角速度を検出する角速度検出手段と、前記角速度検出手段により検出される前記角速度から、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する判定手段と、前記判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１９】
このとき、前記機体に働く加速度を検出する加速度検出手段を、備え、前記判定手段は、前記角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記無人浮遊機の飛行状態を判定することが好ましい。
【００２０】
また、前記パラシュート装置は、前記装置本体に働く角速度を検出する第１角速度検出手段と、前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定する第１判定手段と、前記第１判定手段による判定結果に基づき、前記点火器を点火する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、前記パラシュート装置は、前記装置本体に働く加速度を検出する第１加速度検出手段を、備え、前記第１判定手段は、前記第１角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第１加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、前記装置本体の姿勢を判定することが好ましい。
【００２２】
また、前記機体に働く角速度を検出する第２角速度検出手段と、前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定する第２判定手段を有することを特徴とする。
【００２３】
なお、前記機体に働く加速度を検出する第２加速度検出手段を、備え、前記第２判定手段は、前記第２角速度検出手段により検出される前記角速度の他に、前記第２加速度検出手段により検出される加速度に基づいて、飛行する前記無人浮遊機の飛行状態を判定することが好ましい。
【００２４】
また、前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果に基づいて前記点火器を点火させることを特徴とする。
【００２５】
また、前記制御手段は、前記第１判定手段及び前記第２判定手段における判定結果のうち、前記第２判定手段における判定結果を優先して、前記点火器を点火させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、飛行する無人浮遊機の墜落時に、無人浮遊機の飛行高度に関係なく無人浮遊機を軟着陸させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態に係るパラシュート装置を備えた無人浮遊機を示す斜視図である。
【図２】パラシュート装置を無人浮遊機を固定する固定具の構成を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態におけるパラシュート装置の断面図である。
【図４】第１実施形態におけるパラシュート装置を分解して示す斜視図である。
【図５】第１実施形態における無人浮遊機及びパラシュート装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図６】第１実施形態における無人浮遊機の状態判定からパラシュート装置を作動させるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図７】（ａ）無人浮遊機が落下する際の無人浮遊機を示す図、（ｂ）パラシュート装置の傘体が射出された状態を示す図、（ｃ）パラシュート装置の傘体が完全に展開された状態を示す図である。
【図８】第２実施形態におけるパラシュート装置の断面図である。
【図９】第２実施形態におけるパラシュート装置を分解して示す斜視図である。
【図１０】第２実施形態における無人浮遊機及びパラシュート装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図１１】第２実施形態における無人浮遊機及びパラシュート装置の各々にて実行される状態判定からパラシュート装置を作動させるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１２】第３実施形態における無人浮遊機及びパラシュート装置の電気的構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】第３実施形態における無人浮遊機及びパラシュート装置の各々にて実行される状態判定からパラシュート装置を作動させるまでの処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、本発明のパラシュート装置が取り付けられる無人浮遊機の一実施形態を示す。無人浮遊機１０は、オペレータによるコントローラ（図示省略）の操作に基づいた無線通信により飛行するマルチコプター等の飛行体である。無人浮遊機１０は、オペレータによるコントローラの操作に基づいた無線通信により飛行する無人浮遊機の他、内蔵された自動飛行プログラムによって自動的に飛行する無人浮遊機であってもよい。
【００２９】
無人浮遊機１０は、機体１１と、機体１１を中心として放射状に延出される複数のアーム１２と、機体１１から延出された複数のアーム１２の先端部に設けた複数のロータユニット１３と、機体１１の下部に設けられたスキッド（固定式降着装置）１４、１４’とを有する。図１では、６個のロータユニット１３を備えた無人浮遊機１０を一例として開示している。なお、無人浮遊機１０の形状は多種に亘るため、無人浮遊機１０の構造や、ロータユニット１３の数については、無人浮遊機１０の形状や大きさに合わせて適宜設定される。
【００３０】
機体１１は、詳細は後述するが、コントローラとの間で無線通信を行う無線モジュール７２、無線モジュール７２により受信された操作信号を受けてロータユニット１３の駆動制御を行う制御回路７４や、無人浮遊機１０の主電源であるバッテリー７３などを収納する。なお、無人浮遊機１０にカメラが搭載されている場合、機体１１は、カメラによる撮像制御を行う撮像制御基板をさらに備える。
【００３１】
アーム１２は、例えば合成樹脂や金属材料を用いた筒状の部材である。上述したように、アーム１２は機体１１から放射状に延出される。図１においては、アーム１２は、隣り合うアームとの角度が例えば６０度間隔で、６箇所に配置される。なお、図１においては、６本のアームを有する無人浮遊機について開示しているが、アーム１２の本数は、６本に限定する必要はなく、飛行性能や、無人浮遊機の上面視における無人浮遊機の最大面積に応じて、例えば２〜５本のいずれか、又は６本以上としてもよい。
【００３２】
ロータユニット１３は、ロータ１６、駆動モータ１７及びブラケット１８から構成される。ロータユニット１３は、駆動モータ１７の駆動軸に固着されるロータ１６が上方に位置するように、アーム１２の先端にブラケット１８を介して固定される。なお、駆動モータ１７に接続されるケーブルは、例えばアーム１２の内部に挿通された後、機体１１に収納された制御回路基板に接続される。
【００３３】
ロータ１６は、駆動モータ１７の駆動軸に固定される回転軸と、回転軸を中心として１８０度間隔を空けて配置された２枚のロータブレードとを有する。なお、ロータ１６に設けられるロータブレードの数は２枚に限定される必要はなく、３枚以上のロータブレードを有してもよい。なお、ロータブレードの長さは、例えば、隣り合うロータユニット１３のロータブレードの回転軌跡が互いに重畳されない長さに設定される。
【００３４】
無人浮遊機１０の機体１１には、固定具２５が固定される。固定具２５は、パラシュート装置４０を固定する部材である。なお、パラシュート装置４０は、後述する傘体４３の射出方向が上方向となるように無人浮遊機１０の機体１１に固定された固定具２５に装着される。
【００３５】
図２に示すように、固定具２５は、装置本体２６と、装置本体２６から放射状に配置される複数のアーム２７とを含む。装置本体２６は、例えば合成樹脂製又は金属製の部材である。装置本体２６は、例えば円板形状で、その上面の中央領域に、パラシュート装置４０のプラグ６５が固定される固定筒部２８を備える。なお、図示は省略するが、パラシュート装置４０は、例えば、固定筒部２８の外周面に所定間隔おきに複数箇所に設けたねじ穴の各々にねじを螺合させ、これらねじの締め付けにより、ねじの先端部をパラシュート装置４０のプラグ６５の外周面に圧接させて固定する。なお、パラシュート装置４０を固定具２５に固定する方法は、上記に限定される必要はない。
【００３６】
また、装置本体２６の上面で且つ外周縁部には、所定間隔を空けて複数の係合部２９が設けられる。係合部２９は、アーム２７の一端が取り付けられる箇所である。図２においては、装置本体２６の上面の外周縁部に沿って、例えば９０度間隔に４個の係合部２９を設けた場合について記載している。なお、装置本体２６が有する係合部２９の数は、４個に限定される必要はなく、３個、又は５個以上であってもよい。
【００３７】
アーム２７は、例えば合成樹脂製又は金属製の部材である。アーム２７は、アーム２７の一端部（符号２７ａ）が、他端部（符号２７ｂ）よりも長くなるように、アーム２７の両端部を同一方向に屈曲させた、いわゆるＪ字形状の部材である。長尺に設定されたアーム２７の一端部２７ａには、上述した係合部２９に係止される係止部３１が設けられる。なお、係止部３１は、アーム２７の一端部２７ａの先端部分を折り返すことで形成される。また、短尺に設定されたアーム２７の他端部２７ｂには、例えば矩形状の弾性部材３２が配設される。
【００３８】
固定具２５は、各アーム２７を上方に回動させた装置本体２６を無人浮遊機１０の機体１１の上面に載置された状態で、短尺に設定されたアーム２７の他端部２７ｂを無人浮遊機１０の機体１１の下面側に回動させる。このアーム２７の回動により、短尺に設定されたアーム２７の他端部２７ｂに設けた弾性部材３２が機体１１の下面に圧接される。全てのアームを同様にして回動させることによって、各アーム２７に配設した弾性部材３２が無人浮遊機１０の機体の下面に圧接されることで、固定具２５が機体１１に固定される。なお、固定具２５を無人浮遊機１０の機体１１から取り外す場合には、アーム２７を装置本体２６の上方に向けて回動させて、短尺に設定されたアーム２７の他端部２７ｂに設けた弾性部材３２による機体１１の下面への圧接を解除すればよい。
【００３９】
なお、固定具２５の構成は、一例を示すものであり、図２に示す固定具２５の構成に限定されるものではない。
【００４０】
次に、本発明に係るパラシュート装置４０の構成について説明する。以下、無人浮遊機１０の飛行時に、無人浮遊機において状態判定を行った結果に基づいて、パラシュート装置を作動させる場合を、第１実施形態と称して説明する。
【００４１】
＜第１実施形態＞
パラシュート装置４０は、発生させた高圧ガスにより複数の錘を噴出させ、複数の錘の噴出により傘体を展開させる装置である。以下、パラシュート装置４０は、外周部に８個の錘を用いて傘体を噴出させる場合について説明する。以下、容器４５、プラグ６５及びフィックスカップ６６が、請求項に記載の装置本体に相当する。
【００４２】
図３及び図４に示すように、パラシュート装置４０は、８個の錘４１が紐部材４２によって取り付けられた傘体４３と、８個の錘４１及び傘体４３をそれぞれ個別に収納する容器４５と、傘体４３を収納する容器４５の開口部分を被覆するスリーブ４６と、容器４５に取り付けられる蓋４７と、容器４５に個別に収納された８個の錘４１を噴出させる高圧ガスを発生させるガス発生器４８とを含む。なお、図３及び図４において符号４３で示す網目の部分が傘体である。なお、傘体４３は、折りたたまれた状態で容器４５に収納される。
【００４３】
傘体４３は、例えばナイロン製で、半球状の部材である。なお、傘体４３の材質としては、例えばナイロン以外の化学繊維や、植物繊維及び動物繊維が用いることができる。また、傘体４３の形状は、半球状の他に、四角形状、十字形状、八角形状或いはドーナツ形状などを用いることができる。
【００４４】
傘体４３の周縁部には、紐部材４２を介して８個の錘４１が所定間隔（角度間隔を含む）を空けて取り付けられる。錘４１は、例えばステンレス製の円柱形状である。なお、錘４１はステンレス製としているが、耐腐食性に優れた材質を用いることも可能である。錘４１は、弾性体からなる錘カバー５０の内部に収納される。錘４１のそれぞれに取り付けられる紐部材４２は、例えばポリエステル製で、線径が例えばφ＝０．７ｍｍの紐が用いられる。紐部材４２は、一端側が錘４１と連結され、他端が傘体４３と連結している。
【００４５】
傘体４３は、複数の吊索（サスペンションライン）５２を介して容器４５と連結される。吊索５２は、ケブラー製で、１本当たりの引張強度が３９２Ｎ以上のものが用いられる。吊索５２の線径φは例えばφ＝１．０ｍｍである。なお、吊索５２の材質は、引張強度が３９２Ｎ以上であれば、ケブラーに限定する必要はない。また、吊索５２の線径φは、引張強度が３９２Ｎ以上であれば、φ＝１．０ｍｍに限定されるものではない。
【００４６】
容器４５は、例えばＡＢＳ樹脂、又はＰＯＭ樹脂などの合成樹脂材を成形した２つの部材を重ね合わせた状態でねじ固定される部材である。以下、２つの部材を、第１構成部材５５、第２構成部材５６と称する。第１構成部材５５は、略漏斗形状の部材である。第１構成部材５５は、等間隔で８方向に分岐する半円弧状の溝部５５ａを内周面に有する。また、第１構成部材５５は、内周面に設けた溝部５５ａに対応する位置に溝部５５ｂを外周面に有する。さらに、第１構成部材５５は、ガス発生器４８の一部が収納される筒部５５ｃを有する。
【００４７】
第２構成部材５６は、第１構成部材５５が取り付けられる一端側から他端側に向けて広がる略漏斗形状の部材である。第２構成部材５６の他端側は開口されており、開口に連なる内部空間が、傘体４３が収納される傘体収納部５６ａとなる。第２構成部材５６の外周面には溝部５６ｂと、溝部５５ｂに連なる円弧状の溝部５６ｃとが８個設けられる。
【００４８】
第１構成部材５５と第２構成部材５６とを重ね合わせた状態でねじ固定すると、第１構成部材５５に設けた溝部５５ｂと、第２構成部材５６に設けた溝部５６ｂとがそれぞれ連通される。第１構成部材５５に設けた溝部５５ｂと、第２構成部材５６に設けた溝部５６ｂとが連通された状態では、蓋４７の舌片４７ａが挿入可能となる。また、第１構成部材５５の内周面に設けた半円弧状の溝部５５ａと、第２構成部材５６の外周面に設けた半円弧状の溝部５６ｃとが組み合わされ、８個の錘収納部（図示省略）が形成される。さらに、第１構成部材５５と第２構成部材５６とを重ね合わせると、第１構成部材５５と第２構成部材５６との間に、８個の錘収納部に連なる流路６０が形成される。なお、８個の錘収納部は、その延出方向がパラシュート装置４０の中心軸に対して外方に所定の角度傾いた状態で形成される。
【００４９】
スリーブ４６は、第２構成部材５６の傘体収納部５６ａに収納される傘体４３が第２構成部材５６の傘体収納部５６ａからはみ出すことを防止する。同時に、スリーブ４６は、蓋４７を容器４５に取り付けるときに、第２構成部材５６の傘体収納部５６ａに収納される傘体４３が容器４５の外周面と蓋４７との間に挟み込まれることを防止する。
【００５０】
スリーブ４６は、帯状のシートを軸方向の両端が開口された円筒状に加工したものである。スリーブ４６の材質としては、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、リニアポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）の他、薄紙やポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンなどのラップフィルムが挙げられる。スリーブ４６の元になる帯状のシートは、厚みが例えば０．０８ｍｍ以下のシート材が使用される。
【００５１】
スリーブ４６は、幅方向の一端縁部が第２構成部材５６の傘体収納部５６ａの内周面に沿って挿入される。このとき、スリーブ４６の幅方向の他端縁部は、第２構成部材５６の開口部分から外部に延在している。スリーブ４６の幅方向の他端縁部は、傘体４３が第２構成部材５６の傘体収納部５６ａに収納された後、第２構成部材５６の傘体収納部５６ａに収納された傘体４３に向けて折り畳まれる。スリーブ４６の幅方向の他端側が折り畳まれると、折り畳まれたスリーブ４６は、第２構成部材５６の傘体収納部５６ａの開口部分のうち、錘４１と傘体４３と連結する紐部材４２が位置する中央部分を除いた領域を被覆する。
【００５２】
図示は省略するが、スリーブ４６は、第２構成部材５６の傘体収納部５６ａへ挿入するときの挿入する際の目安となるマークや線を有している。これらマークや線を有することで、スリーブ４６を第２構成部材５６の傘体収納部５６ａに挿入するときの挿入量を一定とすることができる。
【００５３】
なお、第１実施形態では、スリーブ４６を有するパラシュート装置４０の構成としているが、スリーブ４６は必ずしも設ける必要はない。
【００５４】
蓋４７は、容器４５の第２構成部材５６に設けた傘体収納部５６ａの開口部分や容器４５の外周面の錘収納部を各々被覆して傘体４３及び８個の錘４１の脱落を防止する。蓋４７は、ガス発生器４８による高圧ガスの発生に伴って錘４１が噴出した時に容易に脱落するように容器４５に取り付けられる。蓋４７は、弾性のあるゴム材や紙材から製造される他、フィルム材から製造される。蓋４７は、側部から突出する例えば８個の舌片４７ａを有する。舌片４７ａは、根本部分に第２構成部材５６の溝部５６ｂに設けた突起５６ｄが嵌め込まれる孔４７ｂを有する。
【００５５】
ガス発生器４８は、装填されたガス発生剤を燃焼させることで、高圧ガスを発生させる。ガス発生器４８は、イニシエータ６１と、イニシエータ６１の外周に固定されるホルダ６２とを有する。また、図示は省略するが、ガス発生器４８は、イニシエータ６１において、イニシエータ６１からの高圧ガスを冷却濾過するフィルタと、フィルタを収納してホルダの一側に螺合するフィルタカップとから構成される。ガス発生器４８の他端部にはリード線６３が露呈している。リード線６３の先端部にはコネクタ６４が設けられる。コネクタ６４は、無人浮遊機１０の制御回路基板に取り付けられたリード線が有するコネクタと接続される。
【００５６】
ガス発生器４８に装填されるガス発生剤は、例えば低振動・低騒音破砕薬剤ガンサイザー（登録商標：日本工機株式会社製商品名）を用いている。ガス発生剤は、火薬類を用いた破砕方法と同じ手順で消費許可を必要とせずに岩盤などを破砕する非火薬破砕組成物である。ガス発生器４８は、以下に示す構成のガス発生剤が一例として１ｇ〜２ｇの範囲で充填される。ガス発生剤の組成及び配合率は、例えばアンモニウム明礬４４〜５５％、酸化第二銅３３〜４４％、アルミニウム９〜１７％、ステアリン酸カルシウム２．４〜２．６％、塩化ビニル１．２〜１．８％である。なお、ガス発生剤の粒度は、２４タイラーメッシュ通過４２タイラーメッシュ止まりの篩分け品、すなわち、粒径が０．３５ｍｍ〜０．７１ｍｍの範囲である。上述したガス発生剤は、１０ｃｃ圧力タンク内で燃焼したときの最大圧力が２５ＭＰａ程度の薬剤が用いられる。
【００５７】
プラグ６５は、筒部材から構成される。プラグ６５は、一端側から第１構成部材５５の筒部５５ｃを収納する。上述したように、ガス発生器４８は、第１構成部材５５の筒部５５ｃに一部が収納され、イニシエータ６１が取り付けられる端部が露呈される。第１構成部材５５にプラグ６５を取り付けると、第１構成部材５５の筒部５５ｃ、ガス発生器４８のイニシエータ側の端部、リード線６３の一部がプラグ６５の内部に収納され、リード線６３及びコネクタ６４が第１構成部材５５の筒部５５ｃを収納するプラグ６５の一端側とは反対側となる他端部から外部に引き出される。
【００５８】
フィックスカップ６６は、容器４５とプラグ６５とを連結する部材である。フィックスカップ６６は、キー溝６６ａを有する。キー溝６６ａは、プラグ６５が挿通されたときに、プラグ６５に設けたキー部６５ａを嵌合する。これにより、フィックスカップ６６とプラグ６５とが互いに対して位置決めされ、プラグ６５に対するフィックスカップ６６の回転が防止される。プラグ６５に対して位置決めされたフィックスカップ６６は、ねじ６７を用いて、容器の第１構成部材５５に固定される。なお、符号６８は、ねじ６７の頭部を被覆するシールである。
【００５９】
次に、パラシュート装置４０に用いられる傘体４３の展開時間を測定した結果を表１に示す。展開時間の測定は、以下の手順で行った。まず、傘体４３の展開径に対して、ガス発生剤の充填量を設定した。なお、展開時間とは、イニシエータの点火開始から傘体が完全に展開されるまでの時間である。
【００６０】
【表１】
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【００６１】
表１に示すように、例１のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝０．５ｍ、ガス発生剤の充填量を１ｇとした。例２のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝１．０ｍ、ガス発生剤の充填量を１ｇとした。例３のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝１．５ｍ、ガス発生剤の充填量を１ｇとした。例４のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝２．０ｍ、ガス発生剤の充填量を１ｇとした。例５のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝３．０ｍ、ガス発生剤の充填量を１ｇとした。例６のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝４．０ｍ、ガス発生剤の充填量を２ｇとした。例７のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝５．０ｍ、ガス発生剤の充填量を２ｇとした。例８のパラシュート装置４０においては、傘体４３の展開径はφ＝６．０ｍ、ガス発生剤の充填量を２ｇとした。
【００６２】
上述した例１から例８のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間の結果は以下の通りである。例１のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．０４秒、例２のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．０８秒であった。例３のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．１２秒、例４のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．１６秒であった。例５のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．２５秒、例６のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．３３秒であった。例７のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．４１秒、例８のパラシュート装置４０における傘体４３の展開時間は０．４９秒であった。
【００６３】
つまり、例１から例８のパラシュート装置４０のいずれもが、傘体４３が１秒以内に完全に展開することがわかった。したがって、瞬時に傘体４３を展開させることができることが確認できた。
【００６４】
次に、第１実施形態における無人浮遊機１０及びパラシュート装置４０の電気的構成について、図５を参照して説明する。図５に示すように、無人浮遊機１０は、上述したロータユニット１３の他に、ジャイロセンサ７０、加速度センサ７１、無線モジュール７２、バッテリー７３、制御回路（ＩＣ）７４等を有する。
【００６５】
ジャイロセンサ７０は、無人浮遊機１０に働く角速度を検出するセンサである。加速度センサ７１は、無人浮遊機１０に働く加速度を検出するセンサである。ジャイロセンサ７０及び加速度センサ７１からの出力信号は制御回路７４に入力される。なお、第１実施形態では、ジャイロセンサ７０及び加速度センサ７１を備えた場合について説明しているが、角速度及び加速度の双方を検出するセンサを用いることも可能である。
【００６６】
バッテリー７３は、制御回路７４に給電を行う装置である。なお、バッテリー７３から制御回路７４に供給される電力は、ジャイロセンサ７０、加速度センサ７１、無線モジュール７２、ロータユニット１３の各部に供給される。
【００６７】
無線モジュール７２は、オペレータにより操作されるコントローラからの無線信号を受信する。
【００６８】
制御回路７４は、無線モジュール７２によって受信した無線信号を受けて、ロータユニット１３の各々を駆動制御する。制御回路７４は、ＣＰＵ７５及び記憶媒体７６を有し、記憶媒体７６に記憶された制御プログラム７７を実行することで、無人浮遊機１０の各部の制御やパラシュート装置４０のイニシエータ６１の点火制御などの処理を実行する。ＣＰＵ７５は、記憶媒体７６に記憶された制御プログラム７７を実行することで、姿勢検出部８１、加速度算出部８２、電源状態検出部８３及び状態判定部８４として機能する。
【００６９】
姿勢検出部８１は、ジャイロセンサ７０からの出力を受けて、水平面に対する無人浮遊機の姿勢（傾き角）を算出する。
【００７０】
加速度算出部８２は、加速度センサ７１からの出力を受けて、無人浮遊機１０に働く加速度のうち、下方向の加速度を算出する。
【００７１】
電源状態検出部８３は、バッテリー７３との間で通信を行い、バッテリー７３の異常の有無を検出する。なお、バッテリー７３の異常の有無の検出は、バッテリー７３から出力される電流値等を検出することで、バッテリー７３の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー７３から供給される電流が過電流であるか否かの判定などを行うことで実施される。
【００７２】
状態判定部８４は、飛行時における無人浮遊機１０の状態判定を行う。詳細には、状態判定部８４は、姿勢検出部８１により算出された無人浮遊機１０の傾き角θが基準角度αを超過しているか否かを判定する。無人浮遊機１０の傾き角θが基準角度αを超過している場合には、さらに加速度算出部８２により算出された下方向の加速度Ａが基準加速度βを超過しているか否かを判定する。そして、下方向の加速度Ａが基準加速度βを超過している場合には、無人浮遊機１０に異常が発生したと判定する。なお、基準角度αや基準加速度βは、実際に無人浮遊機１０が墜落したときの値であり、これら値は、実験、シミュレーションなどにより得ることができる。また、この他に、状態判定部８４は、バッテリー７３が正常であるか否かの判定や、ロータユニット１３が正常に駆動しているか否かの判定を行う。
【００７３】
なお、状態判定部８４において、無人浮遊機１０の傾き角θ及び無人浮遊機１０に働く下方向の加速度を用いて、無人浮遊機１０の異常の有無を判定しているが、無人浮遊機１０を昇降させる場合も下方向の加速度が働くことを考慮すると、無人浮遊機１０の傾き角θのみを考慮して、無人浮遊機１０に異常が発生したか否かを判定するようにしてもよい。
【００７４】
次に、第１実施形態における無人浮遊機にて実行される状態判定からパラシュート装置４０を作動させるまでの処理の流れについて、図６のフローチャートを用いて説明する。
【００７５】
ステップＳ１０１は、ジャイロセンサ及び加速度センサによる計測である。ＣＰＵ７５は、ジャイロセンサ７０及び加速度センサ７１に給電を行い、ジャイロセンサ及び加速度センサを作動させる。これらセンサが作動することで、角速度や加速度が測定される。なお、これらセンサによる計測信号はＣＰＵ７５に入力される。
【００７６】
ステップＳ１０２は、傾き角θを算出する処理である。ＣＰＵ７５は、ジャイロセンサ７０からの計測信号から、水平面に対する無人浮遊機１０の傾き角θを算出する。
【００７７】
ステップＳ１０３は、下方向の加速度Ａを算出する処理である。ＣＰＵ７５は、加速度センサ７１からの計測信号から、無人浮遊機１０に働く下方向の加速度Ａを算出する。
【００７８】
ステップＳ１０４は、バッテリーをチェックする処理である。ＣＰＵ７５は、バッテリー７３から出力される電流値等を検出することで、バッテリー７３の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー７３から供給される電流が過電流であるか否かの判定など、バッテリー７３の状態を検出する。
【００７９】
ステップＳ１０５は、ロータユニットの駆動状態をチェックする処理である。ＣＰＵ７５は、ロータユニット１３が有する駆動モータ１７の駆動時の回転数や駆動モータ１７の駆動電流値（又は電圧値）などを参照して、ロータユニット１３の駆動状態を検出する。なお、駆動時の駆動モータ１７の回転数や駆動モータ１７の駆動電流値などは、図示を省略した計測機器などによって測定されるものである。
【００８０】
以下、ステップＳ１０６、ステップＳ１０７、ステップＳ１０８、ステップＳ１０９の処理が、無人浮遊機１０が異常であるか否かを判定する処理となる。
【００８１】
ステップＳ１０６は、傾き角θ≦基準角度αであるか否かを判定する処理である。ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０２で検出された無人浮遊機１０の傾き角θを参照する。ＣＰＵ７５は、傾き角θ≦基準角度αと判定したときに、ステップＳ１０６の判定処理の結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０７に進む。一方、ＣＰＵ７５は、傾き角θ＞基準角度αと判定したときに、ステップＳ１０６の判定処理の結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ１０９に進む。ステップＳ１０６の判定処理を行うことで、無人浮遊機１０が必要以上に傾いて飛行しているか否かを判断することができる。
【００８２】
ステップＳ１０７は、バッテリーの状態が正常であるか否かを判定する処理である。ステップＳ１０４の処理を行うことで、ＣＰＵ７５は、バッテリー７３の状態を判定している。したがって、バッテリー７３の状態が正常であれば、ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０７の判定処理の結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ１０８に進む。一方、バッテリー７３の残量が少ない場合やバッテリー７３から供給される電柱が過電流であるなど、状態が異常と判断されていれば、ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０７の判定処理の結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ１１０に進む。
【００８３】
ステップＳ１０８は、ロータユニットの状態が正常であるか否かを判定する処理である。ステップＳ１０５の処理を行うことで、ＣＰＵ７５は、ロータユニット１３の駆動状態を判定している。したがって、ロータユニット１３の駆動状態が正常であれば、ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０８の判定処理の結果をＹｅｓとする。この場合、図５に示す判定処理の結果が終了し、ステップＳ１０１に戻る。
【００８４】
一方、ロータユニット１３の駆動状態が異常であると判断されていれば、ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０７の判定処理の結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ１１０に進む。
【００８５】
上述したように、ステップＳ１０６における判定処理でＮｏとなる場合には、ステップＳ１０９に進む。
【００８６】
ステップＳ１０９は、下方向の加速度Ａ≦基準加速度βであるか否かを判定する処理である。ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０３の処理で求めた下方向の加速度Ａを参照する。例えば下方向の加速度Ａ≦基準加速度βとなるときには、ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０９の判定処理の結果をＹｅｓとする。この場合、上述したステップＳ１０７に進む。一方、下方向の加速度Ａ＞基準加速度βであるときには、ＣＰＵ７５は、ステップＳ１０９の判定処理の結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ１１０に進む。
【００８７】
例えば風の影響を受けて無人浮遊機１０が傾いて飛行している場合には、無人浮遊機１０は必要以上に傾く可能性があるが、無人浮遊機１０は飛行を継続しているので、下方向の加速度Ａは、基準加速度β以下となる。一方、例えば風の影響を受けて無人浮遊機１０が飛行できずに墜落する場合には、無人浮遊機１０は必要以上に傾き、また、無人浮遊機１０に作用する下方向の加速度Ａは、基準加速度βを超過する。したがって、ステップＳ１０６及びステップＳ１０９の判定処理を行うことで、無人浮遊機の飛行状態を判断できる。また、ステップＳ１０７やステップＳ１０８の判定処理を行うことで、無人浮遊機１０の飛行状態だけでなく、バッテリー異常やロータユニットの動作異常の発生を判断できる。
【００８８】
ステップＳ１１０は、イニシエータの点火を行う処理である。ＣＰＵ７５は、パラシュート装置４０のイニシエータ６１に給電を行う。これにより、イニシエータ６１が点火し、ガス発生器４８に装填された非火薬破砕組成物が化学反応し、高圧ガスを発生させる。発生する高圧ガスにより錘４１が噴出（射出）され、噴出される錘４１に引っ張られることで、パラシュート装置４０の傘体４３が射出される。上述したように、パラシュート装置の容器４５が有する８個の錘収納部は、その延出方向がパラシュート装置４０の中心軸に対して外方に所定の角度傾いた状態で形成されている。したがって、各錘収納部に収納される錘４１の噴出（射出）方向は、パラシュート装置４０の中心軸に対して外方に所定の角度傾いた方向となる。したがって、各錘が放射状に広がるように射出されるので、傘体４３が射出されながら、展開する。
【００８９】
ステップＳ１１１は、バッテリーによる給電を停止する処理である。ＣＰＵ７５は、バッテリー７３からの電力供給を停止する。したがって、無人浮遊機１０の各部の動作が停止される。なお、ステップＳ１１１の処理は、省略してもよい。
【００９０】
図７（ａ）に示すように、例えば無人浮遊機１０の飛行時に異常が発生した場合には、イニシエータ６１が点火し、パラシュート装置４０が有するガス発生器４８に装填されるガス発生剤がテルミット反応を生じ、高圧ガスを発生させる。この高圧ガスの発生により、パラシュート装置４０が有する８個の錘４１の各々が上方に射出される。上述したように、射出される８個の錘４１は、紐部材４２を介して傘体４３に取り付けられている。したがって、図７（ｂ）に示すように、８個の錘４１が射出されると、傘体４３が傘体収納部５６ａから上方に射出され、展開される。なお、傘体４３は、吊索５２により容器４５に連結されている。したがって、図７（ｃ）に示すように、射出された傘体４３が完全に展開されると、無人浮遊機１０は、展開された傘体４３に吊り下げられた状態となる。その結果、展開された傘体４３が抵抗となり、無人浮遊機１０を軟着陸させることができる。
【００９１】
第１実施形態では、無人浮遊機１０における飛行時の姿勢に基づいて、パラシュート装置４０のイニシエータ６１の点火を行っているが、例えば、無人浮遊機の飛行時におけるパラシュート装置の姿勢に基づいて、パラシュート装置のイニシエータ６１の点火を行うことも可能である。以下、無人浮遊機の飛行時におけるパラシュート装置の姿勢に基づいて、パラシュート装置のイニシエータの点火を行う場合の実施形態を、第２実施形態と称して説明する。
【００９２】
＜第２実施形態＞
以下、第２実施形態について説明する。第２実施形態に示すパラシュート装置は、制御回路基板を備える点で、第１実施形態に示すパラシュート装置４０と相違する。したがって、第２実施形態に示すパラシュート装置において、第１実施形態に示すパラシュート装置４０と同一構成に対しては、同一の符号を付して説明し、その説明を省略する。また、第２実施形態において、無人浮遊機及びパラシュート装置の電気的構成が異なることから、無人浮遊機に対しては符号１０Ａを付し、パラシュート装置に対しては符号４０Ａを付して説明する。
【００９３】
第２実施形態のパラシュート装置４０Ａは、第１実施形態に示すパラシュート装置４０と同様に、第１実施形態にて説明した固定具２５を介して無人浮遊機１０Ａに固定される。
【００９４】
図８及び図９に示すように、パラシュート装置４０Ａは、制御回路基板９０を有する。この制御回路基板９０には、ケーブル９１，９２が接続される。ケーブル９１の先端に設けられるコネクタ９３は、イニシエータ６１が有するコネクタ６４と接続される。また、ケーブル９２の先端に設けられるコネクタ９４は、プラグ９５において、ガス発生器４８が挿入される一端側とは反対側の端部から引き出され、無人浮遊機１０Ａの制御回路基板に接続されるケーブルのコネクタ（図示省略）に接続される。パラシュート装置４０Ａを製造した状態では、制御回路基板９０、ケーブル９１及びコネクタ９３は、プラグ９５に収納される。
【００９５】
図１０は、第２実施形態における無人浮遊機とパラシュート装置とにおける電気的構成を示す機能ブロック図である。図１０に示すように、第２実施形態の無人浮遊機１０Ａは、第１実施形態の無人浮遊機１０に搭載されるジャイロセンサ７０及び加速度センサ７１の構成を省略している。したがって、ＣＰＵ７５Ａにより記憶媒体７６Ａに記憶された制御プログラム７７Ａを実行すると、ＣＰＵ７５Ａは、電源状態検出部８３と状態判定部８４との機能のみを実行する。
【００９６】
一方、パラシュート装置４０Ａは、ジャイロセンサ１００、加速度センサ１０１、バッテリー１０２及び制御回路１０３を有する。
【００９７】
ジャイロセンサ１００は、パラシュート装置４０Ａに働く角速度を検出するセンサである。加速度センサ１０１は、パラシュート装置４０Ａに働く加速度を検出するセンサである。ジャイロセンサ１００及び加速度センサ１０１からの出力信号は制御回路１０３に入力される。なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、ジャイロセンサ１００及び加速度センサ１０１を備えた場合について説明しているが、角速度及び加速度の双方を検出するセンサを用いることも可能である。
【００９８】
バッテリー１０２は、制御回路１０３に給電を行う装置である。なお、バッテリー１０２から制御回路１０３に供給される電力は、ジャイロセンサ１００、加速度センサ１０１の各部に供給される。
【００９９】
制御回路１０３は、ＣＰＵ１０４及び記憶媒体１０５を有し、記憶媒体１０５に記憶された制御プログラム１０６を実行し、必要に応じて、パラシュート装置４０Ａのイニシエータ６１の点火制御を実行する。ＣＰＵ１０４は、記憶媒体１０５に記憶された制御プログラム１０６を実行することで、姿勢検出部１１１、加速度算出部１１２、電源状態検出部１１３及び状態判定部１１４として機能する。
【０１００】
姿勢検出部１１１は、ジャイロセンサ１００からの出力を受けて、パラシュート装置４０Ａに働く角速度から、水平面に対するパラシュート装置４０Ａの姿勢を示す傾き角θ１を算出する。
【０１０１】
加速度算出部１１２は、加速度センサ７１からの出力を受けて、パラシュート装置４０Ａに働く加速度から、下方向の加速度Ａ１を算出する。
【０１０２】
電源状態検出部１１３は、バッテリー１０２との間で通信を行い、バッテリー１０２の異常の有無を検出する。なお、バッテリー１０２の異常の有無の検出は、バッテリー１０２から出力される電流値等を検出することで、バッテリー１０２の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー１０２から供給される電流が過電流であるか否かの判定などを行うことで実施される。
【０１０３】
状態判定部１１４は、姿勢検出部１１１により算出されたパラシュート装置４０Ａの傾き角θ１が基準角度αを超過しているか否かを判定する。パラシュート装置４０Ａの傾き角θ１が基準角度αを超過している場合には、さらに加速度算出部１１２により算出された下方向の加速度Ａ１が基準加速度βを超過しているか否かを判定する。そして、下方向の加速度Ａ１が基準加速度βを超過している場合には必要以上に傾いて飛行していると判定する。なお、上述した基準角度αや基準加速度βは、第１実施形態で使用した値と同一の値である。
【０１０４】
また、状態判定部１１４は、バッテリー１０２が正常であるか否かの判定を行って異常が発生したか否かを判定する。さらに、状態判定部１１４は、無人浮遊機１０Ａから出力される状態判定の結果から、異常が発生したか否かを判定する。
【０１０５】
なお、状態判定部１１４において、パラシュート装置４０Ａの傾き角θ１及びパラシュート装置４０Ａに働く下方向の加速度Ａ１を用いて、パラシュート装置４０Ａの異常の有無を判定しているが、無人浮遊機１０が昇降する場合もパラシュート装置４０Ａには、下方向の加速度が働く。したがって、パラシュート装置４０Ａの傾き角θ１のみを考慮して、異常が発生したか否かを判定するようにしてもよい。
【０１０６】
以下、無人浮遊機１０Ａ及びパラシュート装置４０Ａの各々にて実行される状態判定からパラシュート装置４０Ａを作動させるまでの処理の流れについて、図１１のフローチャートを用いて説明する。なお、第２実施形態では、無人浮遊機１０Ａにおける処理とパラシュート装置４０Ａにおける処理が同時に実行される。
【０１０７】
まず、無人浮遊機１０Ａにおける処理の流れを説明する。
【０１０８】
ステップＳ２０１は、バッテリーをチェックする処理である。ＣＰＵ７５Ａは、バッテリー７３から出力される電流値等を検出することで、バッテリー７３の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー７３から供給される電流が過電流であるか否かの判定など、バッテリー７３の状態を検出する。
【０１０９】
ステップＳ２０２は、ロータユニットの駆動状態をチェックする処理である。ＣＰＵ７５Ａは、ロータユニット１３が有する駆動モータ１７の駆動時の回転数や駆動モータ１７の駆動電流値（又は電圧値）などを参照して、ロータユニット１３の駆動状態を検出する。
【０１１０】
ステップＳ２０３は、無人浮遊機の状態を判定する処理である。ＣＰＵ７５Ａは、ステップＳ２０１及びステップＳ２０２の判定結果を参照して、無人浮遊機１０Ａが異常であるか否かの判定を行う。
【０１１１】
ステップＳ２０４は、状態判定の結果を出力する処理である。ＣＰＵ７５Ａは、ステップＳ２０３における判定結果をパラシュート装置４０Ａに出力する。
【０１１２】
ステップＳ２０５は、点火信号の入力がないか否かを判定する処理である。パラシュート装置４０Ａが有するＣＰＵ１０４から、イニシエータ６１を点火することを示す点火信号を受け付けていない場合には、ＣＰＵ７５ＡはステップＳ２０５の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ２０１に戻る。一方、パラシュート装置４０Ａが有するＣＰＵ１０４から、イニシエータ６１を点火することを示す点火信号を受け付けている場合には、ＣＰＵ７５Ａは、ステップＳ２０５の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ２０６に進む。
【０１１３】
ステップＳ２０６は、バッテリーによる給電を停止する処理である。ＣＰＵ７５Ａは、バッテリー７３からの電力供給を停止する。なお、ステップＳ２０６の処理は、省略してもよい。
【０１１４】
次に、パラシュート装置４０Ａにおける処理について説明する。
【０１１５】
ステップＳ３０１は、ジャイロセンサ及び加速度センサによる計測である。ジャイロセンサ１００及び加速度センサ１０１による計測信号はＣＰＵ１０４に入力される。
【０１１６】
ステップＳ３０２は、傾き角θ１を算出する処理である。ＣＰＵ１０４は、ジャイロセンサ１００からの計測信号から、水平面に対するパラシュート装置４０Ａの傾き角θ１を算出する。
【０１１７】
ステップＳ３０３は、下方向の加速度Ａ１を算出する処理である。ＣＰＵ１０４は、加速度センサ１０１からの計測信号から、パラシュート装置４０Ａに働く下方向の加速度Ａ１を算出する。
【０１１８】
ステップＳ３０４は、パラシュート装置の状態判定を行う処理である。ＣＰＵ１０４は、ステップＳ３０２にて得られるパラシュート装置４０Ａの傾き角θ１が、傾き角θ１≦基準角度αであるか否かを判定する。傾き角θ１が、傾き角θ１≦基準角度αである場合には、バッテリーの状態が正常であるか否かの処理を実行する。一方、傾き角θ１＞基準角度αである場合には、ステップＳ３０３にて得られるパラシュート装置４０Ａに働く下向きの加速度Ａ１が、下方向の加速度Ａ１≦基準加速度βであるか否かを判定する。これら判定を行うことで、パラシュート装置４０Ａが必要以上に傾いて飛行しているか否かが判定される。また、ＣＰＵ１０４は、バッテリー１０２から出力される電流値等を検出することで、バッテリー１０２の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー１０２から供給される電流が過電流であるか否かの判定など、バッテリー１０２の状態を検出する。これら判定を行うことで、パラシュート装置４０Ａが異常であるか否かの判定を行う。
【０１１９】
ステップＳ３０５は、イニシエータの点火の有無を決定する処理である。例えば無人浮遊機１０Ａからの状態判定結果及びステップＳ３０４における状態判定結果がともに正常であると判定されるものであれば、ＣＰＵ１０４は、イニシエータ６１の点火を「無」とする。一方、無人浮遊機１０Ａからの状態判定結果及びステップＳ３０４における状態判定結果の少なくともいずれか一方の判定結果が異常と判定されている場合には、ＣＰＵ１０４は、イニシエータ６１の点火を「有」とする。
【０１２０】
ステップＳ３０６は、イニシエータの点火が「無」であるか否かを判定する処理である。ステップＳ３０５において、イニシエータ６１の点火を「無」としていれば、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ３０６の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ３０１に戻る。一方、ステップＳ３０５において、イニシエータ６１の点火を「有」としていれば、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ３０６の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ３０７に進む。
【０１２１】
ステップＳ３０７は、点火信号を出力する処理である。ＣＰＵ１０４は、無人浮遊機１０Ａが有するＣＰＵ７５Ａに向けて点火信号を出力する。これを受けて、無人浮遊機１０Ａが有するＣＰＵ７５Ａは、上述したステップＳ２０５の処理を実行する。
【０１２２】
ステップＳ３０８は、イニシエータの点火を行う処理である。ＣＰＵ１０４は、パラシュート装置４０Ａのイニシエータ６１に給電を行う。これにより、イニシエータ６１が点火し、高圧ガスを発生させる。その結果、パラシュート装置４０の傘体４３が上方に射出された後、展開される。
【０１２３】
ステップＳ３０９は、バッテリーによる給電を停止する処理である。ＣＰＵ１０４は、バッテリー１０２からの電力供給を停止する。なお、ステップＳ３０９の処理は、省略してもよい。
【０１２４】
上述した第２実施形態は、パラシュート装置４０Ａは無人浮遊機１０Ａに固定されているので、パラシュート装置４０Ａの状態を判定すれば、無人浮遊機１０Ａの飛行状態も判定できるという概念により成り立つ。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を有することができる。
【０１２５】
第１実施形態では、無人浮遊機の飛行時の姿勢に基づいて、パラシュート装置のイニシエータを点火させる例を説明している。また、第２実施形態では、無人浮遊機の飛行時におけるパラシュート装置の姿勢に基づいて、パラシュート装置のイニシエータを点火させる例を説明している。以下、無人浮遊機の飛行時の姿勢、又は無人浮遊機の飛行時におけるパラシュート装置の姿勢のいずれか一方に基づいて、パラシュート装置のイニシエータを点火させる例について、第３実施形態として説明する。
【０１２６】
＜第３実施形態＞
以下、第３実施形態における無人浮遊機及びパラシュート装置の構成について、図１２に示す。図１２に示すように、第３実施形態における無人浮遊機は、第１実施形態の無人浮遊機と同一構成である。したがって、第３実施形態における無人浮遊機については、第１実施形態の無人浮遊機と同一の符号（符号１０）を付して説明し、無人浮遊機の各部の構成については省略する。
【０１２７】
一方、第３実施形態におけるパラシュート装置は、第２実施形態のパラシュート装置と同一構成である。したがって、第３実施形態におけるパラシュート装置については、第２実施形態のパラシュート装置と同一の符号（符号４０Ａ）を付して説明し、パラシュート装置の各部の構成については省略する。
【０１２８】
以下、無人浮遊機及びパラシュート装置の各々にて実行される状態判定からパラシュート装置４０を作動させるまでの処理の流れについて、図１３のフローチャートを用いて説明する。なお、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、無人浮遊機１０における処理と、パラシュート装置４０Ａにおける処理が同時に実行される。
【０１２９】
まず、無人浮遊機１０における処理の流れを説明する。
【０１３０】
ステップＳ４０１は、ジャイロセンサ及び加速度センサによる計測である。加速度センサ７１及びジャイロセンサ７０による計測信号はＣＰＵ７５に入力される。
【０１３１】
ステップＳ４０２は、傾き角θを算出する処理である。ＣＰＵ７５は、ジャイロセンサ７０からの計測信号から、水平面に対する無人浮遊機１０の傾き角θを算出する。
【０１３２】
ステップＳ４０３は、下方向の加速度Ａを算出する処理である。ＣＰＵ７５は、加速度センサ７１からの計測信号から、無人浮遊機１０に働く下方向の加速度Ａを算出する。
【０１３３】
ステップＳ４０４は、バッテリーをチェックする処理である。ＣＰＵ７５は、バッテリー７３から出力される電流値等を検出することで、バッテリー７３の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー７３から供給される電流が過電流であるか否かの判定など、バッテリー７３の状態を検出する。
【０１３４】
ステップＳ４０５は、ロータユニットの駆動状態をチェックする処理である。ＣＰＵ７５は、ロータユニット１３が有する駆動モータ１７の駆動時の回転数や駆動モータ１７の駆動電流値（又は電圧値）などを参照して、ロータユニット１３の駆動状態を検出する。なお、駆動時の駆動モータ１７の回転数や駆動モータ１７の駆動電流値などは、図示を省略した計測機器などによって測定されるものである。
【０１３５】
ステップＳ４０６は、無人浮遊機の状態判定を行う処理である。なお、このステップＳ４０６の処理は、図６におけるＳ１０６からステップＳ１０９の処理に相当する。ＣＰＵ７５は、無人浮遊機の状態判定を行う処理である。ＣＰＵ７５は、ステップＳ４０２にて得られる無人浮遊機１０の傾き角θが、傾き角θ≦基準角度αであるか否かを判定する。傾き角θが、傾き角θ≦基準角度αである場合には、バッテリーの状態が正常であるか否かの処理を実行する。一方、傾き角θ＞基準角度αである場合には、ステップＳ４０３にて得られる無人浮遊機１０に働く下方向の加速度Ａが、下方向の加速度Ａ≦基準加速度βであるか否かを判定する。これら判定を行うことで、無人浮遊機１０が必要以上に傾いて飛行しているか否かが判定される。また、ＣＰＵ７５は、バッテリー７３から出力される電流値等を検出することで、バッテリー７３の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー７３から供給される電流が過電流であるか否かの判定など、バッテリー７３の状態を判定する。さらに、ＣＰＵ７５は、ロータユニット１３が有する駆動モータ１７の駆動時の回転数や駆動モータ１７の駆動電流値（又は電圧値）などを参照して、ロータユニット１３の駆動状態が正常に駆動しているか否かを判定する。これら判定により、無人浮遊機１０が異常であるか否かの判定が行われる。
【０１３６】
ステップＳ４０７は、状態判定の結果を出力する処理である。ＣＰＵ７５は、ステップＳ４０６における判定結果をパラシュート装置４０Ａに出力する。
【０１３７】
ステップＳ４０８は、点火信号の入力がないか否かを判定する処理である。パラシュート装置４０Ａが有するＣＰＵ１０４から、イニシエータ６１を点火することを示す点火信号を受け付けていない場合には、ＣＰＵ７５はステップＳ４０８の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ４０１に戻る。一方、パラシュート装置４０Ａが有するＣＰＵ１０４から、イニシエータ６１を点火することを示す点火信号を受け付けている場合には、ＣＰＵ７５Ａは、ステップＳ４０８の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ４０９に進む。
【０１３８】
ステップＳ４０９は、バッテリーによる給電を停止する処理である。ＣＰＵ７５は、バッテリー７３からの電力供給を停止する。なお、ステップＳ４０９の処理は、省略してもよい。
【０１３９】
次に、パラシュート装置４０Ａにおける処理について説明する。
【０１４０】
ステップＳ５０１は、ジャイロセンサ及び加速度センサによる計測である。ジャイロセンサ１００及び加速度センサ１０１による計測信号はＣＰＵ１０４に入力される。
【０１４１】
ステップＳ５０２は、傾き角θ１を算出する処理である。ＣＰＵ１０４は、ジャイロセンサ１００からの計測信号から、水平面に対するパラシュート装置４０Ａの傾き角θ１を算出する。
【０１４２】
ステップＳ５０３は、下方向の加速度Ａ１を算出する処理である。ＣＰＵ１０４は、加速度センサ７１からの計測信号から、パラシュート装置４０Ａに働く下方向の加速度Ａ１を算出する。
【０１４３】
ステップＳ５０４は、パラシュート装置の状態判定を行う処理である。ＣＰＵ１０４は、ステップＳ５０２にて得られるパラシュート装置４０Ａの傾き角θ１が、傾き角θ１≦基準角度αであるか否かを判定する。傾き角θ１が、傾き角θ１≦基準角度αである場合には、バッテリーの状態が正常であるか否かの処理を実行する。一方、傾き角θ１＞基準角度αである場合には、ステップＳ５０３にて得られるパラシュート装置４０Ａに働く下方向の加速度Ａ１が、下方向の加速度Ａ１≦基準加速度βであるか否かを判定する。これら判定を行うことで、パラシュート装置４０Ａが必要以上に傾いて飛行しているか否かが判定される。また、ＣＰＵ１０４は、バッテリー１０２から出力される電流値等を検出することで、バッテリー１０２の残量が少ないか否かの判定や、バッテリー１０２から供給される電流が過電流であるか否かの判定など、バッテリー１０２の状態を検出する。これら判定により、パラシュート装置４０Ａが異常であるか否かの判定が行われる。
【０１４４】
ステップＳ５０５は、イニシエータの点火の有無を決定する処理である。例えば無人浮遊機１０Ａからの状態判定結果及びステップＳ３０４における状態判定結果がともに正常であると判定されるものであれば、ＣＰＵ１０４は、イニシエータ６１の点火を「無」とする。一方、無人浮遊機１０からの状態判定結果及びステップＳ５０４における状態判定結果の少なくともいずれか一方の判定結果が異常と判定されている場合には、ＣＰＵ１０４は、イニシエータ６１の点火を「有」とする。
【０１４５】
このステップＳ５０５では、無人浮遊機１０Ａからの状態判定結果及びステップＳ５０４における状態判定結果を参照してイニシエータ６１の点火の有無を決定しているが、例えば、無人浮遊機１０Ａからの状態判定のみを使用して、イニシエータの点火の有無を決定してもよい。
【０１４６】
ステップＳ５０６は、イニシエータの点火が「無」であるか否かを判定する処理である。ステップＳ５０５において、イニシエータ６１の点火を「無」としていれば、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ５０６の判定結果をＹｅｓとする。この場合、ステップＳ３０１に戻る。一方、ステップＳ５０５において、イニシエータ６１の点火を「有」としていれば、ＣＰＵ１０４は、ステップＳ５０６の判定結果をＮｏとする。この場合、ステップＳ３０７に進む。
【０１４７】
ステップＳ５０７は、点火信号を出力する処理である。ＣＰＵ１０４は、無人浮遊機１０が有するＣＰＵ７５に向けて点火信号を出力する。これを受けて、無人浮遊機１０が有するＣＰＵ７５は、上述したステップＳ２０５の処理を実行する。
【０１４８】
ステップＳ５０８は、イニシエータの点火を行う処理である。ＣＰＵ１０４は、パラシュート装置４０Ａのイニシエータ６１に給電を行う。これにより、イニシエータ６１が点火し、高圧ガスを発生させる。その結果、パラシュート装置４０Ａの傘体４３が上方に射出された後、展開される。
【０１４９】
ステップＳ５０９は、バッテリーによる給電を停止する処理である。ＣＰＵ１０４は、バッテリー１０２からの電力供給を停止する。なお、ステップＳ５０９の処理は、省略してもよい。
【０１５０】
上述した第３実施形態では、無人浮遊機１０の飛行時における姿勢だけでなく、無人浮遊機の飛行時におけるパラシュート装置４０Ａにおける姿勢を判定している。例えば無人浮遊機側の判定と、パラシュート装置側の判定とがともに、異常であると判定されていれば、無人浮遊機及び無人浮遊機に固定されるパラシュート装置が落下（墜落）していると判定できる。一方、無人浮遊機側の判定が異常であり、パラシュート装置側が正常であると判定される場合、パラシュート装置の姿勢は良いが、浮遊機の姿勢が悪い、つまりパラシュート装置が無人浮遊機から脱落していることが想定される。また、無人浮遊機側の判定が正常であり、パラシュート装置側が異常であると判定される場合には、パラシュート装置が無人浮遊機から脱落している場合が想定される。したがって、これら２つの場合には、パラシュート装置のイニシエータを点火し、傘体を展開させることで、墜落させずに軟着陸させることができる。したがって、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を有することができる。
【０１５１】
第３実施形態では、ステップＳ５０５における処理を行うことでイニシエータの点火の有無を決定している。しかしながら、無人浮遊機から異常であるとの信号を受けたときに、ステップＳ５０５及びステップＳ５０６の処理を行わずに、自動的にイニシエータを点火させることも可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０…無人浮遊機、２５…固定具、４０…パラシュート装置、４１…錘、４３…傘体、４８…ガス発生器、５２…吊索（サスペンションライン）、６１…イニシエータ（点火器）、７５，７５Ａ，１０４…ＣＰＵ、７０，１００…ジャイロセンサ、７１，１０１…加速度センサ、８４，１１４…状態判定部
【図１】
2020078961.tif 000004
【図２】
2020078961.tif 000005
【図３】
2020078961.tif 000006
【図４】
2020078961.tif 000007
【図５】
2020078961.tif 000008
【図６】
2020078961.tif 000009
【図７】
2020078961.tif 000010
【図８】
2020078961.tif 000011
【図９】
2020078961.tif 000012
【図１０】
2020078961.tif 000013
【図１１】
2020078961.tif 000014
【図１２】
2020078961.tif 000015
【図１３】
2020078961.tif 000016