(57)【要約】  機体に搭載したホースからの放水時においても安定した飛行を行うことができる飛行体及びそれを用いた飛行体システムを提供する。この飛行体システムは、親飛行体１０と、三つの子飛行体２０と、これらの飛行体を連隊飛行させるための遠隔操作装置３０とを備える。各子飛行体２０は、プロペラ２２１を有する四つの回転翼部と、水を送出するためのホース５０の所定箇所を吊り下げるための吊下手段２３とを有する。親飛行体１０は、水平平面内において回転するように配置された第一プロペラ１２１を有する四つの第一回転翼部と、垂直平面内において回転するように配置された第二プロペラ１３１を有する四つの第二回転翼部と、ホース５０の先端部が装着されるノズル１５とを有する。ノズル１５の中心軸の方向は第二プロペラ１３１の回転軸の方向と平行になっている。
2019009424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、
前記機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように前記機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、
前記機体に固定された、液体を送出するためのホースが装着されるノズルと、
前記ホースを通じて液体を前記ノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得ることができるように前記機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、
前記各第一駆動手段及び前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御する飛行制御手段と、
を備えることを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記第二回転翼部が複数設けられている場合、前記各第二回転翼が回転する平面が互いに略平行となるように、前記各第二回転翼は前記機体に配置されており、且つ、前記ノズルの中心軸の方向は前記第二回転翼の回転軸の方向と略平行になっていることを特徴とする請求項１記載の飛行体。
【請求項３】
前記ノズルは、剛性を有する材料で作製された連結具を介して前記機体に着脱自在に固定されている、又は、前記機体に直に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の飛行体。
【請求項４】
前記飛行制御手段は、液体が前記ホースを通じて前記ノズルから外部に放出されていない場合に、前記各第二駆動手段の駆動を制御することなく、前記各第一駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御し、液体が前記ホースを通じて前記ノズルから外部に放出されている場合に、前記各第一駆動手段の駆動を制御すると共に前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の飛行体。
【請求項５】
液体が送出される前記ノズルの前側又はその近傍に位置するように、前記機体、前記ノズル又は前記機体と前記ノズルとを連結する連結具に取り付けられた、一又は複数の清掃用の回転ブラシを更に備えることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の飛行体。
【請求項６】
請求項１、２、３、４又は５記載の飛行体である親飛行体と、
前記親飛行体に追従して前記ホースを吊り下げるための一又は複数の子飛行体と、
前記親飛行体及び前記一又は複数の子飛行体が連隊飛行を行うように前記親飛行体及び前記一又は複数の子飛行体のうち少なくとも一つの飛行体に飛行に関する信号を送信する遠隔操作装置と、
を具備することを特徴とする飛行体システム。
【請求項７】
前記子飛行体は、機体と、前記機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように前記機体に配置された回転翼とその回転翼を回転駆動する駆動手段とを有する複数の回転翼部と、前記ホースを当該子飛行体の機体に又はその機体に設けられた剛性を有する連結部材に吊り下げるための柔軟性を有する吊下手段と、前記各駆動手段の駆動を制御することにより当該子飛行体の飛行を制御する飛行制御手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の飛行体システム。
【請求項８】
前記親飛行体の前記飛行制御手段は、前記遠隔操作装置から送信された飛行に関する信号にしたがって自らの飛行体の飛行を制御し、
前記各子飛行体の前記飛行制御手段は、無線通信、有線通信、画像認識及び音響通信の技術のうちいずれかの技術又は少なくとも二つの技術を組み合わせたものを用いて、前記親飛行体から前記親飛行体の高度情報及び位置情報を取得し、その取得した高度情報及び位置情報に基づいて、自らの飛行体の高度及び位置を制御することを特徴とする請求項７記載の飛行体システム。
【請求項９】
前記親飛行体及び前記一又は複数の子飛行体の各々へは、前記ホースに沿って設けられた電源供給線を用いた有線給電、無線給電、又は、当該飛行体に搭載されたバッテリーもしくは化石燃料を用いたエンジンにより電力が供給されることを特徴とする請求項６、７又は８記載の飛行体システム。
【請求項１０】
機体と、
前記機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように前記機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、
前記機体に取り付けられた、一又は複数の清掃用の電動回転ブラシと、
前記各電動回転ブラシが清掃対象物と当接したときにその清掃対象物の表面から受ける力に抗する推進力を得ることができるように前記機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、
前記各第一駆動手段及び前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御すると共に前記各電動回転ブラシの回転駆動を制御する飛行制御手段と、
を備えることを特徴とする飛行体。
【請求項１１】
前記第二回転翼部が複数設けられている場合、前記各第二回転翼が回転する平面が互いに略平行となるように、前記各第二回転翼は前記機体に配置されており、且つ、前記各電動回転ブラシの回転軸と前記第二回転翼の回転軸とのなす角度が０度から４５度までの範囲内の角度であることを特徴とする請求項１０記載の飛行体。
【請求項１２】
前記飛行制御手段は、前記各電動回転ブラシを用いて前記清掃対象物を清掃する場合、前記各第一駆動手段の駆動を制御することにより前記機体が前記清掃対物の近傍で移動又はホバーリングするように前記機体の飛行を制御し、前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記各電動回転ブラシが前記清掃対象物の表面を押し付けるような方向に前記機体が移動するように前記機体の飛行を制御することを特徴とする請求項１０又は１１記載の飛行体。
【請求項１３】
機体と、
前記機体を飛行させるために前記機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、
前記機体に搭載された、使用時に前記機体に反動力を及ぼす搭載装備と、
前記搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように前記機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、
前記各第一駆動手段及び前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御する飛行制御手段と、
を備えることを特徴とする飛行体。
【請求項１４】
前記第一回転翼の回転軸方向に対する前記第二回転翼の回転軸方向を調整する機構、及び前記第一回転翼の回転軸方向に対する前記搭載装備を使用することによって生じる反動力の作用する方向を調整する機構を備えていることを特徴とする請求項１３記載の飛行体。
【請求項１５】
機体と、
前記機体を飛行させるために前記機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、
前記機体の姿勢を不安定にする外力に対抗する力を得るために前記機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、
前記各第二回転翼の回転軸方向を調整する角度調整機構と、
飛行時に前記各第一駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御し、飛行時に前記外力を受けて前記機体の姿勢が変化したときに前記角度調整機構を制御して前記各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に前記各第二駆動手段の駆動を制御して前記外力が前記機体に及ぼす影響を軽減することにより安定した飛行を実現する飛行制御手段と、
を備えることを特徴とする飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば消火活動、大型建築物や航空機等の清掃作業、農地における農薬散布作業等のような水等の液体を放出する作業や、水等の液体を放出することなく大型建築物や航空機等を清掃する作業において利用される、ドローン等の飛行体及びそれを用いた飛行体システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自律飛行が可能な小型無人飛行機、いわゆるドローンが、空中撮影、物の配送、農薬散布等、様々な分野で利用されている。それぞれの分野では、その用途に応じた機種のドローンが使用される。例えば、配送用のドローンとしては、荷物を積載するための搭載部を有するものが使われ（例えば、特許文献１参照。）、農薬散布を目的とするドローンとしては、農薬を入れる専用のタンクを有するものが使われる（例えば、特許文献２参照。）。また、清掃用のドローンとしては、回転ブラシを有するものが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。ドローンは、上記の分野以外でも、その活用に大きな可能性を秘めており、現在、世界中の多くの研究者が開発を進めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６０８６５１９号公報
【特許文献２】特開２０１７−２４４８８号公報
【特許文献３】特開２０１６−２０９８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ドローンの新たな利用分野の一つとして、消火活動の分野を挙げることができる。例えば、ドローンの機体にホースの先端部を取り付けておき、そのドローンが火災現場へ飛行してホースから放水を行うことにより、迅速な消火活動を行うことができるのではないかと考えられる。ここで、消火活動を安全に行うには、火災地点にはなるべく近寄らず、遠くの位置から放水を行う必要がある。このため、ホース先端部の中心軸が水平方向を向くようにホースをドローンの機体に取り付けておき、ポンプからホースへ水を送出することにより水をドローンから遠くの位置まで飛ばすことが望ましい。また、例えば、ホース先端部の中心軸が斜め上方向を向くようにホースをドローンの機体に取り付けておくことにより、斜め上方向に放水したり、もしくはホース先端部の中心軸が下方向を向くようにホースをドローンの機体に取り付けておくことにより、下向きに放水したりすることもできる。【０００５】
しかしながら、このような消火活動用のドローンを実現するにはいくつかの課題がある。すなわち、ドローンを用いて本格的な消火活動を行うには、ホースから勢いよく大量の水を放出する必要がある。しかし、ホースを搭載したドローンは、放水時にその放水の反動力を受ける。ホースから勢いよく大量の水を放出すればするほど、より大きな反動力がドローンに作用することになる。このため、放水時にドローンを安定して飛行させることは難しく、しかも、放水時に放水方向を所望の方向に維持しておくことは困難である。また、一般に、消防用のホースは長いので、そのような長く重いホースをドローンでどのように運搬するのかについても検討する必要がある。【０００６】
また、ドローンを、例えば高層ビルや航空機等の清掃作業に利用することが期待されている。この場合、ドローンの機体に電動回転ブラシを取り付けておき、その電動回転ブラシを回転駆動しながら、清掃対象物の表面に押し付けることにより、その清掃対象物の清掃作業を行うことができるのではないかと考えられる。しかしながら、電動回転ブラシを清掃対象物の表面に当接させると、ドローンはその表面からの力を受けて、作業位置から離れてしまう。このため、清掃作業時に電動回転ブラシを清掃対象物に当接させた状態のままドローンを安定して飛行させておくことは困難である。【０００７】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、機体に搭載したホースからの放水時においても安定した飛行を行うことができる飛行体及びそれを用いた飛行体システムを提供することを目的とするものである。【０００８】
また、本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、機体に設けた電動回転ブラシを用いて清掃対象物の清掃を行うときでも安定した飛行を行うことができる飛行体を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための第一発明に係る飛行体は、機体と、機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、機体に固定された、液体を送出するためのホースが装着されるノズルと、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得ることができるように機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、各第一駆動手段及び各第二駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御する飛行制御手段と、を備えることを特徴とするものである。【００１０】
このように、第一発明の飛行体に、一又は複数の第一回転翼部の他に、液体放出による反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部を、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、ノズルからの液体放出時においても第一発明の飛行体は安定した飛行を行うことができる。尚、各第二回転翼は、第一回転翼が回転する平面とのなす角度が４５度から９０度までの範囲内の角度であるような平面内において回転するように機体に配置しておくことが望ましい。第二プロペラの回転平面と第一プロペラの回転平面とのなす角度が４５度から９０度の範囲内の所定の角度であれば、各第二回転翼部は液体放出による反動力に抗する推進力を効果的に生み出すことができると考えられるからである。また、各第二回転翼は、第一回転翼が回転する平面とのなす角度が０度から４５度までの範囲内の角度であるような平面内において回転するように機体に配置してもよい。【００１１】
また、第一発明の飛行体においては、第二回転翼部が複数設けられている場合、各第二回転翼が回転する平面が互いに略平行となるように、各第二回転翼は機体に配置されており、且つ、ノズルの中心軸の方向は第二回転翼の回転軸の方向と略平行になっていることが望ましい。これにより、各第二回転翼を回転駆動すると、各第二回転翼部は同一方向における推進力を生み出すので、複数の第二回転翼部は全体として大きな推進力を生み出すことができる。しかも、ノズルの中心軸の方向は第二回転翼の回転軸の方向に略平行であるので、複数の第二回転翼部によって生み出される推進力は、液体をノズルから勢いよく放出した場合であってもその液体放出による反動力に十分対抗することができる。尚、一般に、第二回転翼部は、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができれば、ノズルの中心軸の方向と第二回転翼の回転軸の方向とは必ずしも一致していなくてもよい。【００１２】
また、第一発明の飛行体において、ノズルは、剛性を有する材料で作製された連結具を介して機体に着脱自在に固定されている、又は、機体に直に着脱自在に設けられていることが望ましい。これにより、第二回転翼部が生み出す推進力を効率よくノズルに伝達することができる。【００１３】
更に、飛行制御手段は、液体がホースを通じてノズルから外部に放出されていない場合に、各第二駆動手段の駆動を制御することなく、各第一駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御し、液体がホースを通じてノズルから外部に放出されている場合に、各第一駆動手段の駆動を制御すると共に各第二駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御するようにしてもよい。このように、一又は複数の第二回転翼部をノズルからの液体放出時にのみ作動させることにより、電力消費をなるべく少なく抑えることができる。【００１４】
加えて、第一発明の飛行体は、液体が送出されるノズルの前側又はその近傍に位置するように、機体、ノズル又は機体とノズルとを連結する連結具に取り付けられた、一又は複数の清掃用の回転ブラシを更に備えていてもよい。これにより、この飛行体を例えば高層ビルや航空機等の清掃作業に利用する際に、ノズルから液体を送出すると共に、第二回転翼部による大きな推進力を利用して、各回転ブラシを清掃対象部の表面に押し付けた状態のまま機体を維持しておくことができるので、効率的な清掃を実現することができる。【００１５】
上記の目的を達成するための第二発明に係る飛行体システムは、上記第一発明の飛行体である親飛行体と、親飛行体に追従してホースを吊り下げるための一又は複数の子飛行体と、親飛行体及び一又は複数の子飛行体が連隊飛行を行うように親飛行体及び一又は複数の子飛行体のうち少なくとも一つの飛行体に飛行に関する信号を送信する遠隔操作装置とを具備することを特徴とするものである。【００１６】
第二発明の飛行体システムでは、親飛行体として上記第一発明の飛行体を用いたことにより、親飛行体の第二回転翼部を、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、ノズルからの液体放出時においても安定した飛行を行うことができる。しかも、第二発明の飛行体システムは、親飛行体に追従してホースを吊り下げるための子飛行体を備えることにより、長いホースを使用する場合でも、複数の飛行体でホースを吊り下げて高い位置や遠い場所まで容易に運搬することができる。【００１７】
また、上記の飛行体システムにおいて、子飛行体は、機体と、機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように機体に配置された回転翼とその回転翼を回転駆動する駆動手段とを有する複数の回転翼部と、ホースを当該子飛行体の機体に又はその機体に設けられた剛性を有する連結部材に吊り下げるための柔軟性を有する吊下手段と、各駆動手段の駆動を制御することにより当該子飛行体の飛行を制御する飛行制御手段とを備えることが望ましい。このように、子飛行体では、ホースを機体又は連結部材に吊り下げるための吊下手段として柔軟性を有するものを用いたことにより、その吊下手段は液体放出時の反動力によるホースの揺動を逃がしてその影響が機体にあまり伝わらないようにすることができるので、ノズルからの液体放出時においても子飛行体は安定した飛行を行うことができる。【００１８】
更に、上記の飛行体システムにおいて、親飛行体の飛行制御手段は、遠隔操作装置から送信された飛行に関する信号にしたがって自らの飛行体の飛行を制御し、各子飛行体の飛行制御手段は、無線通信、有線通信、画像認識及び音響通信の技術のうちいずれかの技術又は少なくとも二つの技術を組み合わせたものを用いて、親飛行体からその親飛行体の高度情報及び位置情報を取得し、その取得した高度情報及び位置情報に基づいて、自らの飛行体の高度及び位置を制御することが望ましい。これにより、各子飛行体は、親飛行体の高度情報及び位置情報に基づいて親飛行体に対して一定の距離を維持するような自律飛行を行うことができるので、親飛行体及び子飛行体の連隊飛行の制御が容易になる。【００１９】
また、親飛行体及び一又は複数の子飛行体の各々へは、ホースに沿って設けられた電源供給線を用いた有線給電、無線給電、又は、当該飛行体に搭載されたバッテリーもしくは化石燃料を用いたエンジンにより電力を供給することができる。【００２０】
上記の目的を達成するための第三発明に係る飛行体は、機体と、機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、機体に取り付けられた、一又は複数の清掃用の電動回転ブラシと、各電動回転ブラシが清掃対象物と当接したときにその清掃対象物の表面から受ける力に抗する推進力を得ることができるように機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、各第一駆動手段及び各第二駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御すると共に各電動回転ブラシの回転駆動を制御する飛行制御手段と、を備えることを特徴とするものである。具体的に、飛行制御手段は、各電動回転ブラシを用いて清掃対象物を清掃する場合、各第一駆動手段の駆動を制御することにより機体が清掃対物の近傍で移動又はホバーリングするように機体の飛行を制御し、各第二駆動手段の駆動を制御することにより各電動回転ブラシが清掃対象物の表面を押し付けるような方向に機体が移動するように機体の飛行を制御することが望ましい。【００２１】
このように、第三発明の飛行体に、一又は複数の第一回転翼部の他に、各電動回転ブラシが清掃対象物の表面と当接したときにその表面から受ける力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部が生み出す推進力を利用して、各電動回転ブラシを清掃対象物の表面に確実に押し付けた状態のまま機体を維持しておくことができるので、第三発明の飛行体を用いると、清掃対象物を効率よく清掃することができる。【００２２】
また、第三発明の飛行体においては、第二回転翼部が複数設けられている場合、各第二回転翼が回転する平面が互いに略平行となるように、各第二回転翼は機体に配置されており、且つ、各電動回転ブラシの回転軸と第二回転翼の回転軸とのなす角度が０度から４５度までの範囲内の角度であることが望ましい。このように、各第二回転翼が回転する平面が互いに略平行となるように、各第二回転翼を機体に配置したことにより、各第二回転翼を回転駆動すると、各第二回転翼部は同一方向における推進力を生み出すので、複数の第二回転翼部は全体として大きな推進力を生み出すことができる。しかも、各電動回転ブラシの回転軸と第二回転翼の回転軸とのなす角度が０度から４５度までの範囲内の角度であることにより、複数の第二回転翼部は清掃対象物の表面からの力に対抗する推進力を効果的に生み出すことができる。【００２３】
上記の目的を達成するための第四発明に係る飛行体は、機体と、機体を飛行させるために機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、機体に搭載された、使用時に機体に反動力を及ぼす搭載装備と、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、各第一駆動手段及び各第二駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御する飛行制御手段と、を備えることを特徴とするものである。【００２４】
このように、第四発明の飛行体に、一又は複数の第一回転翼部の他に、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部を、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、搭載装備の使用時においても第四発明の飛行体は安定した飛行を行うことができる。一般に、第二回転翼による推進力の作用方向が搭載装備を使用することによって生じる反動力の作用方向と略平行であれば、その反動力が機体に及ぼす影響を効果的に抑えることができる。但し、第二回転翼による推進力の作用方向と搭載装備を使用することによって生じる反動力の作用方向とは必ずしも平行である必要はない。また、第一回転翼の回転軸と第二回転翼の回転軸とは必ずしも垂直でなくてもよく、例えば第一回転翼の回転軸と第二回転翼の回転軸とは平行であってもよい。【００２５】
また、第四発明の飛行体においては、第一回転翼の回転軸方向に対する第二回転翼の回転軸方向を調整する機構、及び第一回転翼の回転軸方向に対する搭載装備を使用することによって生じる反動力の作用する方向を調整する機構を備えていることが望ましい。これにより、搭載装備を使用することによって生じる反動力をあらゆる方向に作用させることができると共に、反動力をどの方向に作用させたとしても、それに応じて第二回転翼の回転軸方向を調整して、その反動力が機体に及ぼす影響を効果的に抑えることができる。【００２６】
また、第五発明に係る飛行体は、機体と、機体を飛行させるために機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、機体の姿勢を不安定にする外力に対抗する力を得るために機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、各第二回転翼の回転軸方向を調整する角度調整機構と、飛行時に各第一駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御し、飛行時に外力を受けて機体の姿勢が変化したときに角度調整機構を制御して各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に各第二駆動手段の駆動を制御して外力が機体に及ぼす影響を軽減することにより安定した飛行を実現する飛行制御手段と、を備えることを特徴とするものである。【００２７】
この第五発明に係る飛行体では、飛行制御手段が、飛行時に外力を受けて機体の姿勢が変化したときに角度調整機構を制御して各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に各第二駆動手段の駆動を制御して外力が機体に及ぼす影響を軽減することにより、機体が外乱によって姿勢を大きく崩したときでも、機体の姿勢変化を抑制して、飛行を継続することができる、あるいは落下を防ぐことができる、あるいは落下速度を軽減することができる、あるいは一時的に飛行を維持し、第一回転翼による通常飛行へと復帰することができる。
【発明の効果】
【００２８】
第一発明に係る飛行体では、一又は複数の第一回転翼部の他に、液体放出による反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部を、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、本発明に係る飛行体はノズルからの液体放出時においても安定した飛行を行うことができる。また、本発明に係る飛行体システムでは、上記の飛行体である親飛行体と、親飛行体に追従してホースを吊り下げるための少なくとも一つの子飛行体とを備えることにより、親飛行体及び各子飛行体はノズルからの液体放出時においても安定した飛行を行うことができると共に、長いホースを使用する場合でも複数の飛行体でホースを吊り下げて高い位置や遠い場所まで容易に運搬することができる。また、第二発明に係る飛行体システムでも、上記第一発明の効果と同様の効果を奏することができる。【００２９】
更に、第三発明に係る飛行体では、一又は複数の第一回転翼部の他に、各電動回転ブラシが清掃対象物の表面と当接したときにその表面から受ける力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部が生み出す推進力を利用して、各電動回転ブラシを清掃対象物の表面に確実に押し付けた状態のまま機体を維持しておくことができるので、本発明に係る飛行体を用いると、清掃対象物の清掃を効率よく行うことができる。【００３０】
また、第四発明に係る飛行体では、一又は複数の第一回転翼部の他に、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部を、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、搭載装備の使用時においても第四発明の飛行体は安定した飛行を行うことができる。【００３１】
更に、第五発明に係る飛行体では、飛行制御手段が、飛行時に外力を受けて機体の姿勢が変化したときに角度調整機構を制御して各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に各第二駆動手段の駆動を制御して外力が機体に及ぼす影響を軽減することにより、機体が外乱によって姿勢を大きく崩したときでも、機体の姿勢変化を抑制して、機体の安定的な飛行を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は本発明の一実施形態である飛行体システムの概念図である。
【図２】図２はその飛行体システムにおける遠隔操作装置の概略斜視図である。
【図３】図３はその飛行体システムにおける親飛行体の概略図である。
【図４】図４はその親飛行体の概略ブロック図である。
【図５】図５は本実施形態の飛行体システムにおける子飛行体の概略図である。
【図６】図６はその子飛行体の概略ブロック図である。
【図７】図７は火災現場にて放水が行われるまでの本実施形態の飛行体システムの操作手順を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は放水作業中に放水位置及び放水量を変更する場合の本実施形態の飛行体システムの操作手順を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９は変形例の子飛行体を備える本発明の飛行体システムの概念図である。
【図１０】図１０は本発明の変形例である清掃作業用の飛行体の概略図である。
【図１１】図１１は第二回転翼部が親飛行体に四つ設けられている場合にノズルが各第二回転翼の位置よりも機体の中心側に位置するように配置された親飛行体の概念図である。
【図１２】図１２は図１１に示す親飛行体を備える飛行体システムの概念図である。
【図１３】図１３は第二回転翼部が親飛行体に一つだけ設けられている場合にノズルの中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置するようにノズルが配置された親飛行体の概念図である。
【図１４】図１４は第二回転翼部が親飛行体に一つだけ設けられている場合にノズルの中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置するようにノズルが配置された親飛行体の概念図である。
【図１５】図１５は第二回転翼部が親飛行体に一つだけ設けられている場合にノズルの中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置していない親飛行体の概念図である。
【図１６】図１６は親飛行体に第二回転翼部が四つ設けられている場合に二つの第二回転翼の回転軸がノズルの中心軸と略平行であり、他の二つの第二回転翼の回転軸がノズルの中心軸と平行でない親飛行体の概念図を図１６に示す。
【図１７】図１７は第一回転翼の回転軸方向に対する第二回転翼の回転軸方向を調整する機構及び第一回転翼の回転軸方向に対するノズルからの放水時の反動力の作用する方向を調整する機構を備える親飛行体の概念図である。
【図１８】図１８は、四つの第一回転翼部と一つの第二回転翼部と角度調整機構とを有する飛行体において、その機体の姿勢が崩れた場合に機体を通常飛行の状態へ復帰させる流れを示す模式図である。
【図１９】図１９は、四つの第一回転翼部と一つの第二回転翼部と角度調整機構と搭載装備とを有する飛行体において、その機体の姿勢が崩れた場合に機体の落下速度を軽減して機体を緊急着陸させる流れを示す模式図である。
【図２０】図２０は、四つの第一回転翼部と四つの第二回転翼部と搭載装備とを有する飛行体において、その機体の姿勢が崩れた場合に機体を通常飛行の状態へ復帰させる流れを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための形態について説明する。図１は本発明の一実施形態である飛行体システムの概念図、図２はその飛行体システムにおける遠隔操作装置の概略斜視図である。図３はその飛行体システムにおける親飛行体の概略図、図４はその親飛行体の概略ブロック図である。図５は本実施形態の飛行体システムにおける子飛行体の概略図、図６はその子飛行体の概略ブロック図である。
【００３４】
本実施形態の飛行体システムは、主に火災現場における消火活動を行うために用いられる。この飛行体システムは、図１乃至図６に示すように、一つの親飛行体１０と、三つの子飛行体２０，２０，２０と、遠隔操作装置３０とを備える。本実施形態では、親飛行体１０及び各子飛行体２０として、ドローンやマルチコプター等と称される自律飛行が可能な小型無人飛行機を用いる。尚、本発明に係る飛行体システムは本実施形態の記載内容に限定されない。例えば、図１に示す親飛行体と子飛行体の構成数はあくまで一例である。
【００３５】
具体的に、本実施形態の飛行体システムを消火活動に使用する場合には、図１に示すように、消防用のホース５０の一方の端部が親飛行体１０に装着される。このホース５０は放水ポンプ車６０からの水を送出するためのものである。例えば、ホース５０の長さは約１００ｍ、その太さは直径約５０ｍｍである。ホース５０の他方の端部は放水ポンプ車６０に装着される。各子飛行体２０は、親飛行体１０に追従してホース５０を吊り下げる役割を果たす。例えば、消火活動を行う者が火災現場に近づくことができない場合やビルの高層階で火災があった場合に、親飛行体１０と子飛行体２０，２０，２０とは協同してホース５０を、当該火災現場の近くの放水位置まで運搬していくことになる。本実施形態の飛行体システムは、先頭の親飛行体１０に加えて、三つの子飛行体２０，２０，２０を有しているので、ホース５０を当該火災現場の近くまで効率よく且つ迅速に運搬することができる。
【００３６】
放水ポンプ車６０はタンク等からポンプで水を汲み上げ、ホース５０に送出するものである。この放水ポンプ車６０には、マイクロコンピュータ（不図示）が搭載されており、このマイクロコンピュータは、遠隔操作装置３０からの放水に関する信号を受けてポンプの駆動を自動制御することができる。ここで、放水に関する信号には、放水を開始する旨の指令信号、放水を停止する旨の指令信号、放水量に関する指令信号が含まれる。具体的に、遠隔操作装置３０から放水を開始する旨の指令信号を受けると、マイクロコンピュータはポンプを作動させ、放水を開始する。また、マイクロコンピュータは、遠隔操作装置３０から放水量に関する指令信号を受けたときに、その放水量で放水が行われるようにポンプの駆動を制御する。更に、遠隔操作装置３０から放水を停止する旨の指令信号を受けると、マイクロコンピュータはポンプの作動を停止する。
【００３７】
遠隔操作装置３０は、操縦者が本実施形態の飛行体システムを手動で操作するためのリモコン式の装置である。この遠隔操作装置３０からは、一般に、一つの親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，２０が連隊飛行を行うように親飛行体１０及び子飛行体２０，２０，２０のうち少なくとも一つの飛行体に対して飛行に関する信号が送信される。本実施形態では、親飛行体１０のみが遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号を受信することにしている。各子飛行体２０は、遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号を受信せず、親飛行体１０から送信される親飛行体１０の位置情報及び高度情報を受信し、その親飛行体１０の位置情報及び高度情報に基づいて自らの飛行体の位置及び高度を制御することになる。また、遠隔操作装置３０は、上述したように、放水ポンプ車６０に放水に関する信号を送信し、放水ポンプ車６０に放水作業を行わせるために用いられる。
【００３８】
具体的に、遠隔操作装置３０は、図２に示すように、前後左右レバー３１と、上下レバー３２と、放水開始スイッチ３３と、放水停止スイッチ３４と、放水量レバー３５と、状態維持開始スイッチ３６と、状態維持解除スイッチ３７と、送信部（不図示）と、制御部（不図示）とを有する。前後左右レバー３１は、親飛行体１０に対して前後移動や左右移動等を指示するためのものである。操縦者が前後左右レバー３１を前に倒すと、制御部は、機体を前方に移動させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。前後左右レバー３１を後に倒すと、制御部は、機体を後方に移動させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。前後左右レバー３１を左に倒すと、制御部は、機体を左方向に移動させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。そして、前後左右レバー３１を右に倒すと、制御部は、機体を右方向に移動させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。また、操縦者が前後左右レバー３１を反時計周りに回すと、制御部は、機体を水平面内で左転回させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信し、一方、前後左右レバー３１を時計周りに回すと、制御部は、機体を水平面内で右転回させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。また、上下レバー３２は、親飛行体１０に対して上昇・下降を指示するためのものである。操縦者が上下レバー３２を前に倒すと、制御部は、機体を上昇させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。そして、上下レバー３２を後に倒すと、制御部は、機体を下降させる旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。
【００３９】
放水開始スイッチ３３は、放水ポンプ車６０に対して放水の開始を指示するためのものである。操縦者が放水開始スイッチ３３を押下すると、制御部は、放水を開始する旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。放水停止スイッチ３４は、放水ポンプ車６０に対して放水の停止を指示するためのものである。操縦者が放水停止スイッチ３４を押下すると、制御部は、放水を開始する旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。また、放水量レバー３５は、放水時に放水ポンプ車６０に対して放水量を指示するためのものである。操縦者が放水量レバー３５を前に倒すと、制御部は、放水量を増加する旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。そして、放水量レバー３５を後に倒すと、制御部は、放水量を減少する旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。更に、状態維持開始スイッチ３６は、親飛行体１０に対して、現在の高度及び位置で現在の姿勢（機体の向きや傾き）を維持することを指示するためのもの、すなわちホバーリングを行うことを指示するためのものである。操縦者が状態維持開始スイッチ３６を押下すると、制御部は、機体について現在の高度及び位置で現在の姿勢を維持する状態維持制御を開始する旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。状態維持解除スイッチ３７は、親飛行体１０に対して、現在の高度及び位置で現在の姿勢を維持する状態維持制御を解除することを指示するためのものである。操作者が状態維持解除スイッチ３７を押下すると、制御部は、状態維持制御を解除する旨の指令信号を生成し、送信部を介して送信する。
【００４０】
次に、親飛行体１０について説明する。親飛行体１０は、子飛行体２０，２０，２０の先頭に立って、消火活動に際してホース５０を火災現場に搬送する役割を果たす。この親飛行体１０は、図１、図３及び図４に示すように、機体１１と、四つの第一回転翼部１２，１２，１２，１２と、四つの第二回転翼部１３，１３，１３，１３と、連結具１４と、ノズル１５と、ジャイロセンサー１６ａと、高度センサー１６ｂと、ＧＰＳセンサー１６ｃと、受信機１７と、送信機１８と、飛行制御手段（フライトコントローラ）１９とを備えている。
【００４１】
親飛行体１０の機体１１は、図３に示すように、その中央に位置する胴体部１１１と、胴体部１１１から上下前後左右の各方向に延びる腕部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄ，１１２ｅ，１１２ｆとを有する。ここで、図３において左右方向に延びる腕部１１２ｅ，１１２ｆは、他の腕部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄよりも長い。胴体部１１１には、ジャイロセンサー１６ａ、高度センサー１６ｂ、ＧＰＳセンサー１６ｃ、受信機１７、送信機１８、及び飛行制御手段１９が収容されている。尚、ここでは、図３において左右方向に延びる腕部１１２ｅ，１１２ｆが他の腕部１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ，１１２ｄよりも長い場合について説明しているが、一般に、各腕部１１２ａ，・・・，１１２ｆの長さは任意に決定することができる。
【００４２】
図３において前方向に延びる腕部１１２ｃの先端部、後方向に延びる腕部１１２ｄの先端部、左方向に延びる腕部１１２ｅの中央部、及び右方向に延びる腕部１１２ｆの中央部にはそれぞれ、第一回転翼部１２が配設されている。各第一回転翼部１２は、図３及び図４に示すように、第一プロペラ（第一回転翼）１２１と、その第一プロペラ１２１を回転駆動する第一モーター（第一駆動手段）１２２とを有する。ここで、各第一回転翼部１２の第一プロペラ１２１は、機体１１の中心軸Ｃ１に略垂直な平面内において回転するように当該腕部の所定箇所に配置されている。また、胴体部１１１の中心から各第一プロペラ１２１までの間隔はすべて同じである。尚、ここでは、胴体部１１１の中心から各第一プロペラ１２１までの間隔がすべて同じである場合について説明しているが、一般に、胴体部１１１の中心から各第一プロペラ１２１までの間隔はすべて同じでなくてもよい。それらの間隔がすべて同じでなくても、飛行制御手段１９の飛行制御により安定した飛行が可能である。しかし、それらの間隔がすべて同じである場合の方が、飛行制御は容易である。
【００４３】
また、図３において上方向に延びる腕部１１２ａの先端部、下方向に延びる腕部１１２ｂの先端部、左方向に延びる腕部１１２ｅの先端部、及び右方向に延びる腕部１１２ｆの先端部にはそれぞれ、第二回転翼部１３が配設されている。各第二回転翼部１３は、図３及び図４に示すように、第二プロペラ（第二回転翼）１３１と、その第二プロペラ１３１を回転駆動する第二モーター（第二駆動手段）１３２とを有する。ここで、各第二回転翼部１３の第二プロペラ１３１は、第一プロペラ１２１が回転する平面と略直交する平面内において回転するように当該腕部の所定箇所に配置されている。したがって、各第二プロペラ１３１の回転軸はすべて前方向を向いており、四つの第二プロペラ１３１，１３１，１３１，１３１は同一平面内において回転することができる。
【００４４】
連結具１４は、機体１１とノズル１５とを着脱自在に連結するものである。例えば、連結具１４としては、金属、カーボン、高硬度プラスチック等の、剛性を有する材料で作製された棒状のものを用いることができる。この連結具１４の一方の端部は機体１１にネジ等で固定され、他方の端部にはノズル１５が着脱自在に取り付けられている。
【００４５】
ノズル１５は、水を送出するためのホース５０の先端部を装着するものである。このノズル１５は上述のように連結具１４を介して機体１１に着脱自在に固定されている。具体的には、ノズル１５の中心軸の方向が、第二プロペラ１３１の回転する平面の法線方向、すなわち各第二プロペラ１３１の回転軸方向と略平行になるように、ノズル１５を配置している。
【００４６】
ジャイロセンサー１６ａは、親飛行体１０（機体１１）の姿勢（向きや傾き）を検知するためのものである。このジャイロセンサー１６ａで検知された姿勢情報は飛行制御手段１９に送られる。高度センサー１６ｂは、親飛行体１０（機体１１）の高度を検知するためのものである。この高度センサー１６ｂとしては、例えば気圧センサーを用いることができる。高度センサー１６ｂで検知された高度情報は飛行制御手段１９に送られる。また、ＧＰＳセンサー１６ｃは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、それら受信した電波に基づいて親飛行体１０（機体１１）の地上における二次元位置情報を算出するものである。ＧＰＳセンサー１６ｃで得られた二次元位置情報は飛行制御手段１９に送られる。
【００４７】
受信機１７は、遠隔操作装置３０から送信される飛行に関する信号を受信するものである。具体的に、遠隔操作装置３０から送信される飛行に関する信号としては、機体を上昇させる旨の指令信号、機体を下降させる旨の指令信号、機体を前方に移動させる旨の指令信号、機体を後方に移動させる旨の指令信号、機体を左方向に移動させる旨の指令信号、機体を右方向に移動させる旨の指令信号、機体を左転回させる旨の指令信号、機体を右転回させる旨の指令信号、機体について現在の位置及び高度で現在の姿勢を維持する状態維持制御を開始する旨の指令信号、及び、状態維持制御を解除する旨の指令信号等がある。また、受信機１７は、飛行に関する信号の他に、遠隔操作装置３０から送信される放水に関する信号、すなわち、放水を開始する旨の信号や放水を停止する旨の信号も受信する。一方、送信機１８は、飛行制御手段１９が生成した自らの飛行体の高度情報及び二次元位置情報を各子飛行体２０，２０，２０に送信するものである。尚、送信機１８は、例えば、親飛行体１０にカメラが搭載されている場合、そのカメラで撮像した画像情報を送信するために使用される。この場合、遠隔操作装置３０に液晶表示装置を設けておき、この液晶表示装置に、親飛行体１０から送信された画像情報に基づく画像を表示するようにしてもよい。
【００４８】
飛行制御手段１９は、いわゆるフライトコントローラと称されるものであり、主として、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動及び各第二回転翼部１３の第二モーター１３２の駆動を制御することにより、親飛行体１０（機体１１）の飛行を制御する。具体的に、飛行制御手段１９は、遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号及び各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃで検知された情報等に基づいて各モーターの回転数や回転方向等を決定し、その決定した内容にしたがって各モーターの駆動を制御することにより、遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号の内容に応じた飛行を実現する。すなわち、飛行制御手段１９は、親飛行体１０に対する前後移動制御機能、左右移動制御機能、左右転回制御機能及び上下移動制御機能を有している。尚、飛行制御手段１９は、飛行制御に際して常に、ジャイロセンサー１６ａで検知された姿勢情報に基づいて、例えば機体１１が傾かないようにその機体１１の姿勢を制御している。また、本実施形態では、飛行制御手段１９が各モーターを時計回り方向及び反時計回り方向のいずれの方向に回転させるかを決定する場合について説明しているが、勿論、通常のドローンと同様に、各モーターの回転方向を予め一方向に決めておくようにしてもよい。
【００４９】
特に、本実施形態では、飛行制御手段１９は、水がホース５０を通じてノズル１５から外部に放出されていない場合にあっては、各第二回転翼部１３，１３，１３，１３の第二モーターを駆動させることなく、各第一回転翼部１２，１２，１２，１２の第一モーターの駆動だけを制御することにより、親飛行体１０の飛行を制御し、一方、水がホース５０を通じてノズル１５から外部に放出されている場合にあっては、各第一回転翼部１２，１２，１２，１２の第一モーターの駆動を制御すると共に各第二回転翼部１３，１３，１３，１３の第二モーターの駆動を制御することにより、親飛行体１０の飛行を制御することにしている。ここで、飛行制御手段１９は、遠隔操作装置３０から送られる放水に関する信号に基づいて、現在、ノズル１５から放水が行われているかどうかを判断することができる。このように、本実施形態では、四つの第二回転翼部１３，１３，１３，１３をノズル１５からの放水時にのみ利用することにしている。実際、水がノズル１５から放出されると、ノズル１５はその放水による反動力を受け、その反動力が連結具１４を介して機体１１に伝わる。このため、ノズル１５からの放水時には機体１１は放水による大きな反動力を受け、機体１１の空間における位置（高度及び二次元位置）と姿勢が変わる。本実施形態では、四つの第二回転翼部１３，１３，１３，１３による推進力を利用して、機体１１が受ける放水の反動力による機体１１の空間における位置と姿勢の変化に対処している。
【００５０】
また、飛行制御手段１９は、通常のドローンと同様に、自律飛行制御機能を有している。本実施形態では、親飛行体１０は、自律飛行制御として、機体１１について現在の高度及び位置で現在の姿勢を維持する状態維持制御を行うことができる。操縦者は、遠隔操作装置３０の状態維持開始スイッチ３６を押すことにより自律飛行制御機能のオンを指示し、その後、遠隔操作装置３０の状態維持解除スイッチ３７を押すことにより自律飛行制御機能のオフを指示する。上述したように、操縦者が遠隔操作装置３０の状態維持開始スイッチ３６を押すと、遠隔操作装置３０は機体について現在の高度及び位置で現在の姿勢を維持する状態維持制御を開始する旨の指令信号を送信し、一方、操縦者が遠隔操作装置３０の状態維持解除スイッチ３７を押すと、遠隔操作装置３０は状態維持制御を解除する旨の指令信号を送信する。飛行制御手段１９は、操縦者による手動操作に基づく飛行制御を行っている場合に、状態維持制御を開始する旨の指令信号を受信すると、自律飛行制御機能をオンにし、一方、親飛行体１０の状態維持制御を行っている場合に、状態維持制御を解除する旨の指令信号を受信すると、自律飛行制御機能をオフにする。具体的に、飛行制御手段１９は、操縦者による手動操作に基づく飛行制御を行っている場合に、遠隔操作装置３０から状態維持制御を開始する旨の指令信号を受けると、その受信時に各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃが検知した姿勢情報、高度情報及び二次元位置情報を記憶手段（不図示）に記憶し、機体１１の姿勢、高度及び二次元位置が常にその記憶した情報の内容となるように親飛行体１０の状態維持制御（ホバーリング制御）を行う。したがって、操縦者が遠隔操作装置３０の状態維持開始スイッチ３６を押すと、親飛行体１０はその状態維持開始スイッチ３６が押されたときの姿勢、高度及び二次元位置を維持するようにホバーリング飛行を行うことになる。一方、飛行制御手段１９は、状態維持制御を行っている場合に、遠隔操作装置３０から状態維持制御を解除する旨の指令信号を受けると、現在の親飛行体１０の状態維持制御を解除し、遠隔操作装置３０を用いた操縦者による手動操作に基づく飛行制御に切り替える。
【００５１】
更に、飛行制御手段１９は、情報送信制御機能を有する。すなわち、この飛行制御手段１９は、飛行中、各センサー１６ｂ，１６ｃが検知した情報に基づいて親飛行体１０の高度情報及び二次元位置情報を生成し、その生成した親飛行体１０の二次元位置情報及び高度情報を、送信機１８を介して各子飛行体２０，２０，２０に送信する。各子飛行体２０は、親飛行体１０から送られる親飛行体１０の高度情報及び二次元位置情報に基づいて自らの飛行体の自律飛行制御を行うことになる。
【００５２】
次に、子飛行体２０について説明する。子飛行体２０は、親飛行体１０に追従してホース５０を吊り下げる役割を果たす。この子飛行体２０は、図１、図５及び図６に示すように、機体２１と、四つの回転翼部２２，２２，２２，２２と、吊下手段２３と、ジャイロセンサー２４ａと、高度センサー２４ｂと、ＧＰＳセンサー２４ｃと、受信機２５と、送信機２６と、飛行制御手段（フライトコントローラ）２７とを備えている。
【００５３】
子飛行体２０の機体２１は、図５に示すように、その中央に位置する胴体部２１１と、胴体部２１１から前後左右の各方向に延びる腕部２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ，２１２ｄとを有する。胴体部２１１には、ジャイロセンサー２４ａ、高度センサー２４ｂ、ＧＰＳセンサー２４ｃ、受信機２５、送信機２６、及び飛行制御手段２７が収容されている。
【００５４】
図５において前方向に延びる腕部２１２ａの先端部、後方向に延びる腕部２１２ｂの先端部、左方向に延びる腕部２１２ｃの先端部、及び右方向に延びる腕部２１２ｄの先端部にはそれぞれ、回転翼部２２が配設されている。各回転翼部２２は、図５及び図６に示すように、プロペラ（回転翼）２２１と、そのプロペラ２２１を回転駆動するモーター（駆動手段）２２２とを有する。ここで、各回転翼部２２のプロペラ２２１は、機体２１の中心軸Ｃ２に略垂直な平面内において回転するように当該腕部の先端部に配置されている。すなわち、子飛行体２０の回転翼部２２は親飛行体１０の第一回転翼部１２に相当するものであり、子飛行体２０には親飛行体１０の第二回転翼部１３に相当するものは設けられていない。この点で、子飛行体２０としては、市販のドローンやマルチコプター等をそのまま使用することが可能である。
【００５５】
吊下手段２３は、ホース５０を機体２１に吊り下げるためのものである。例えば、吊下手段２３としては、柔軟性を有する紐等を用いることができる。この吊下手段２３の一方の端部は機体２１に結び付けられ、他方の端部はホース５０の所定箇所に結び付けられている。本実施形態では、ホース５０を等しい長さの四つの領域に分割したと仮定したときに、その隣り合う領域の境界部分に各子飛行体２０の吊下手段２３を結び付けている。
【００５６】
ジャイロセンサー２４ａ、高度センサー２４ｂ、ＧＰＳセンサー２４ｃはそれぞれ、親飛行体１０に設けられているジャイロセンサー１６ａ、高度センサー１６ｂ、ＧＰＳセンサー１６ｃと同じ機能を有するものである。すなわち、ジャイロセンサー２４ａは、子飛行体２０（機体２１）の姿勢（向き・傾き）を検知するためのものであり、高度センサー２４ｂは、子飛行体２０（機体２１）の高度を検知するためのものである。そして、ＧＰＳセンサー２４ｃは、複数のＧＰＳ衛星からの電波を受信し、それら受信した電波に基づいて子飛行体２０（機体２１）の地上における二次元位置情報を算出するものである。ジャイロセンサー２４ａで検知された姿勢情報、高度センサー２４ｂで検知された高度情報、ＧＰＳセンサー２４ｃで得られた二次元位置情報は、飛行制御手段２７に送られる。
【００５７】
受信機２５は、親飛行体１０の送信機１８から送信される親飛行体１０の二次元位置情報及び高度情報を受信するものである。また、送信機２６は、外部へ信号を送信するためのものである。例えば、本実施形態では、子飛行体２０にカメラが搭載されていないが、もしカメラが搭載されていれば、送信機２６は、そのカメラで撮像した画像情報を送信するために使用される。さらに、例えば、子飛行体２０に異常が生じたときに、その異常を知らせる情報を送信するために使用される。飛行制御手段２７は、各回転翼部２２のモーター２２２の駆動を制御することにより、当該子飛行体２０（機体２１）の飛行を制御するものである。具体的に、飛行制御手段２７は、受信機２５で受信した親飛行体１０の二次元位置情報及び高度情報と、各センサー２４ａ，２４ｂ，２４ｃで検知された情報等とに基づいて、各モーター２２２の回転数や回転方向等を決定し、その決定した内容にしたがって各モーター２２２の駆動を制御する。すなわち、本実施形態では、飛行制御手段２７は、当該子飛行体２０が常に親飛行体１０に対して一定の距離を維持するような完全自律飛行制御を行う。
【００５８】
また、親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，０の各々には、当該飛行体の各モーターや飛行制御手段に電力を供給するためのバッテリーが搭載されている。尚、親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，２０の各々への電力供給方法はバッテリーを用いる方法に限られず、どのような方法を用いてもよい。例えば、バッテリーの代わりに、化石燃料を用いたエンジンを各飛行体に搭載するようにしてもよい。また、ホースに沿って設けられた電源供給線を用いた有線給電、無線給電により親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，２０の各々へ電力を供給するようにしてもよい。
【００５９】
次に、本実施形態の飛行体システムを消火活動に使用する場合に、その飛行体システムの操作手順を説明する。図７は火災現場にて放水が行われるまでの本実施形態の飛行体システムの操作手順を説明するためのフローチャート、図８は放水作業中に放水位置及び放水量を変更する場合の本実施形態の飛行体システムの操作手順を説明するためのフローチャートである。
【００６０】
最初に、火災現場における準備作業から放水が行われるまでの本実施形態の飛行体システムの操作について説明する。まず、操縦者（作業者）は、火災現場の近くで、本実施形態の飛行体システムを組み立てる。すなわち、ホース５０の一方の端部を親飛行体１０のノズル１５に装着し、ホース５０の他方の端部を放水ポンプ車６０に装着する。そして、各子飛行体２０の吊下手段２３の端部をホース５０の所定箇所に結び付ける。
【００６１】
次に、操縦者は、図７に示すフローチャートにしたがい、地上にある飛行体システムを起動し、遠隔操作装置３０を操作して、親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，２０を、放水を行う目標高度及び目標位置にまで移動させる（Ｓ１）。但し、この時点では、操縦者は未だ放水開始の指示を出さない。具体的に、親飛行体１０の飛行制御手段１９は、遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号及び各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃで検知された情報等に基づいて各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の回転数や回転方向等を決定し、その決定した内容にしたがって各第一モーター１２２の駆動を制御する。この場合、放水は行われていないので、飛行制御手段１９は、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動だけを制御し、各第二回転翼部１３の第二モーター１３２の駆動を制御しない。また、飛行制御手段１９は、自らの親飛行体１０の飛行を制御すると共に、親飛行体１０の二次元位置情報及び高度情報を逐次、生成し、送信機１８を介して各子飛行体２０に送信する。各子飛行体２０の飛行制御手段２７は、受信機２５で受信した親飛行体１０の二次元位置情報及び高度情報と、各センサー２４ａ，２４ｂ，２４ｃで検知された情報等とに基づいて、各回転翼部２２のモーター２２２の回転数や回転方向等を決定し、その決定した内容にしたがって各モーター２２２の駆動を制御する。こうして、親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，２０は、遠隔操作装置３０を用いた操縦者による指示にしたがった連隊飛行を行う。
【００６２】
親飛行体１０が目標高度及び目標位置に到達すると、操縦者は、遠隔操作装置３０を操作して、親飛行体１０に目標姿勢をとらせる。具体的には、放水方向であるノズル１５の中心軸方向が所望の方向を向くように操作する。こうして、操縦者は、目視により親飛行体１０が目標高度及び目標位置で目標姿勢を維持していると判断すると、遠隔操作装置３０の放水開始スイッチ３３を押下する共に放水量レバー３５を前に倒し、放水を開始させる（Ｓ２）。放水ポンプ車６０のマイクロコンピュータは、遠隔操作装置３０から放水を開始する旨の指令信号及び放水量に関する指令信号を受けると、ポンプを作動させ、その指示された放水量での放水を開始する。また、親飛行体１０の飛行制御手段１９は、遠隔操作装置３０から放水を開始する旨の指令信号を受けると、その旨の内容を記憶手段に記憶する。
【００６３】
放水が開始されると、水が放水ポンプ車６０からホース５０を通って送出され、そして、親飛行体１０のノズル１５から外部に放出される。このときノズル１５は放水による反動力を受け、そのノズル１５が受けた反動力は剛性を有する連結具１４を介して機体１１に伝達される。このため、親飛行体１０は放水開始時に位置していた目標高度及び目標位置から大きく離れてしまい、しかも、親飛行体１０の姿勢も大きく変わってしまう場合がある（Ｓ３）。一方、各子飛行体２０は、ホース５０を機体２１に吊下げるための吊下手段２３として柔軟性を有するものを用いているので、放水時の反動力によるホース５０の揺動を吊下手段２３で効率よく逃がして、機体２１にあまり伝わらないようにすることができる。このため、放水時においても子飛行体２０は安定した飛行を行うことができる。
【００６４】
このように、放水が開始され、親飛行体１０が目標高度及び目標位置から離れてしまうと、操縦者は、親飛行体１０を目標高度及び目標位置に戻し、そこで親飛行体１０が目標の姿勢をとるように遠隔操作装置３０を操作する（Ｓ４）。具体的に、親飛行体１０の飛行制御手段１９は、遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号及び各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃで検知された情報等に基づいて、各モーターの回転数や回転方向等を決定し、その決定した内容にしたがって各モーターの駆動を制御する。この場合には、現在、放水が行われているので、飛行制御手段１９は、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動だけでなく、各第二回転翼部１３の第二モーター１３２の駆動をも制御する。親飛行体１０においては、四つの第二プロペラ１３１，１３１，１３１，１３１が同一の平面内で回転するように各第二プロペラ１３１が機体に配置されているので、各第二プロペラ１３１を回転駆動すると大きな推進力を生み出すことができる。しかも、ノズル１５の中心軸の方向は第二プロペラ１３１の回転軸の方向と略平行であるので、四つの第二回転翼部１３，１３，１３，１３によって生み出される推進力は、ノズル１５から勢いよく放水を行った場合であってもその放水による反動力に十分対抗することができる。したがって、ノズル１５からの放水時においても親飛行体１０及び三つの子飛行体２０，２０，２０は安定した飛行を行うことができ、操縦者は、親飛行体１０を目標高度及び目標位置に迅速に戻すことができる。また、このように各第二回転翼部１３の第二プロペラ１３１の推進力によって放水による反動力を効果的に抑え込むことができるので、親飛行体１０を目標高度及び目標位置に迅速に戻したときには、飛行制御手段１９は各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動を制御し、各第一回転翼部１２の第一プロペラ１２１の推進力によって親飛行体１０に目標の姿勢を容易にとらせることができる。
【００６５】
その後、操縦者は、親飛行体１０が目標高度及び目標位置に到達し、所定姿勢を維持しているかどうかを目視で確認する（Ｓ５）。ここで、操縦者は、親飛行体１０が当初の目標高度及び目標位置で所定姿勢を維持していると判断した場合であっても、親飛行体１０による放水状況を目視して、放出された水が実際に火災現場の所定の位置に届いているかどうかを確認することが望ましい。操縦者は、水が火災現場の所定の位置に届いていなければ、水が火災現場の所定の位置に届くように親飛行体１０の高度、位置及び姿勢を調整する。こうして、操縦者は、親飛行体１０が目標高度及び目標位置で所定姿勢をとっていることを確認すると、遠隔操作装置３０の状態維持開始スイッチ３６を押下する（Ｓ６）。これにより、遠隔操作装置３０からは親飛行体１０について現在の位置及び高度で現在の姿勢を維持する状態維持制御を開始する旨の指令信号が送信される。飛行制御手段１９は、親飛行体１０について状態維持制御を開始する旨の指令信号を受信すると、その指令信号を受信した際に各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃが検知した姿勢情報、高度情報及び二次元位置情報を記憶手段に記憶し、その記憶した情報に基づいて親飛行体１０の状態維持制御（ホバーリング制御）を行う。こうして、親飛行体１０は目標高度及び目標位置で目標姿勢を維持することができるので、ノズル１５から水が所望の方向に放出されて、火災現場に対して放水・消火活動が行われる（Ｓ７）。
【００６６】
次に、放水作業中に放水位置及び放水量を変更する場合の本実施形態の飛行体システムの操作について説明する。これは、例えば、放水作業中に、飛行体システムを別の位置に移動し、放水量を変更する必要が生じた場合に行われる。
【００６７】
まず、操縦者は、図８に示すフローチャートにしたがい、遠隔操作装置３０の状態維持解除スイッチ３７を押下して、親飛行体１０の状態維持制御（ホバーリング制御）を解除する（Ｓ１１）。具体的に、操縦者が状態維持解除スイッチ３７を押下すると、遠隔操作装置３０からは状態維持制御を解除する旨の指令信号が送信される。飛行制御手段１９は、その指令信号を受信すると、現在、親飛行体１０の自律飛行制御を行っているので、その自律飛行制御を解除し、操縦者による手動操作に基づく飛行制御に切り替える。
【００６８】
次に、操縦者は、遠隔操作装置３０を操作して、親飛行体１０を、新たな目標高度及び目標位置にまで移動させ、そこで親飛行体１０に目標姿勢をとらせる（Ｓ１２）。このとき、放水を一時的に中止してもよいが、ここでは、放水状態のまま親飛行体１０を移動することにする。具体的に、親飛行体１０の飛行制御手段１９は、遠隔操作装置３０からの飛行に関する信号及び各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃで検知された情報等に基づいて、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２及び各第二回転翼部１３の第二モーターの１３２各々について、その回転数や回転方向等を決定し、その決定した内容にしたがって各モーターの駆動を制御する。
【００６９】
操縦者は、目視により親飛行体１０が新たな目標高度及び目標位置に到達し、目標姿勢を維持していると判断すると、遠隔操作装置３０の放水量レバー３５を操作し、放水量を変更する（Ｓ１３）。放水ポンプ車６０のマイクロコンピュータは、遠隔操作装置３０から放水量に関する指令信号を受けると、放水量をその指示された量に変更する。
【００７０】
放水量が変更されると、親飛行体１０が受ける放水による反動力が変化するので、親飛行体１０は、当該放水量を変更する際に位置していた新たな目標高度及び目標位置から離れてしまい、しかも、親飛行体１０の姿勢も変わってしまう（Ｓ１４）。操縦者は、親飛行体１０が新たな目標高度及び目標位置から離れてしまうのを見ると、親飛行体１０をその新たな目標高度及び目標位置に戻し、そこで目標の姿勢をとるように遠隔操作装置３０を操作する（Ｓ１５）。
【００７１】
その後、操縦者は、親飛行体１０が新たな目標高度及び目標位置に戻り、所定姿勢を維持しているかどうかを目視で確認する（Ｓ１６）。そして、親飛行体１０が新たな目標高度及び目標位置で所定姿勢をとっていることを確認すると、遠隔操作装置３０の状態維持開始スイッチ３６を押下する（Ｓ１７）。これにより、遠隔操作装置３０からは親飛行体１０について現在の高度及び位置で現在の姿勢を維持する状態維持制御を開始する旨の指令信号が送信される。飛行制御手段１９は、親飛行体１０について状態維持制御を開始する旨の指令信号を受信すると、その指令信号を受信した際に各センサー１６ａ，１６ｂ，１６ｃが検知した姿勢情報、高度情報及び二次元位置情報を記憶手段に記憶し、その記憶した情報に基づいて親飛行体１０の状態維持制御（ホバーリング制御）を行う。こうして、親飛行体１０は新たな目標高度及び目標位置に移動し、変更後の放水量で放水・消火活動が行われる（Ｓ１８）。
【００７２】
尚、ここでは、操縦者による手動操作と自律飛行制御に基づく状態維持制御とを組み合わせて飛行体システムを飛行させる場合を説明したが、本実施形態の飛行体システムは、操縦者による手動操作だけで飛行させたり、完全自律飛行制御により自動飛行させたりすることができるのはいうまでもない。
【００７３】
本実施形態の飛行体システムでは、親飛行体が、機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように機体に配置された第一プロペラを有する四つの第一回転翼部と、第一プロペラが回転する平面と略直交する平面内において回転するように機体に配置された第二プロペラを有する四つの第二回転翼部と、機体に固定された、水を送出するためのホースが装着されるノズルとを備えることにより、親飛行体の第二回転翼部を、ノズルからの放水時にその反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、ノズルからの放水時においても親飛行体は安定した飛行を行うことができる。また、子飛行体は、ホースを機体に吊り下げるための柔軟性を有する吊下手段を備えることにより、その吊下手段は放水時の反動力によるホースの揺動を逃がしてその影響が機体にあまり伝わらないようにすることができるので、ノズルからの放水時においても子飛行体は安定した飛行を行うことができる。しかも、子飛行体はホースを吊り下げて支持しながら親飛行体に追従するので、長いホースを使用する場合でも、複数の飛行体でホースを吊り下げて高い位置や遠い場所まで容易に運搬することができる。
【００７４】
また、本実施形態の飛行体システムでは、親飛行体について、四つの第二プロペラが同一の平面内で回転するように各第二プロペラを機体に配置し、且つ、ノズルの中心軸の方向を、第二プロペラが回転軸の方向と略平行にしたことにより、各第二プロペラを回転駆動すると、各第二回転翼部は同一方向における推進力を生み出すので、四つの第二回転翼部は全体として大きな推進力を生み出すことができる。しかも、ノズルの中心軸の方向は第二プロペラの回転軸の方向に略平行であるので、四つの第二回転翼部によって生み出される推進力は、ノズルから勢いよく放水を行った場合であってもその放水による反動力に十分対抗することができる。更に、本実施形態では、ノズルを、剛性を有する材料で作製された連結具を介して親飛行体の機体に着脱自在に固定したことにより、第二回転翼部が生み出す推進力を効率よくノズルに伝達することができる。
【００７５】
また、本実施形態の飛行体システムでは、親飛行体の飛行制御手段が、ノズルから放水が行われていない場合に、各第二モーターの駆動を制御することなく、各第一モーターの駆動を制御することにより親飛行体の飛行を制御し、ノズルから放水が行われている場合に、各第一モーターの駆動を制御すると共に各第二モーターの駆動を制御することにより親飛行体の機体の飛行を制御するので、四つの第二回転翼部はノズルからの放水時にのみ作動し、電力消費をなるべく少なく抑えることができる。
【００７６】
更に、本実施形態の飛行体システムでは、親飛行体の飛行制御手段は、遠隔操作装置から送信された飛行に関する信号にしたがって自らの飛行体の飛行を制御し、各子飛行体の飛行制御手段は、無線通信の技術を用いて、親飛行体からその親飛行体の高度情報及び位置情報を取得し、その取得した高度情報及び位置情報に基づいて、自らの飛行体の高度及び位置を制御する自律飛行制御を行うことにより、親飛行体及び子飛行体の連隊飛行の制御がとても容易である。
【００７７】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００７８】
例えば、上記の実施形態では、親飛行体において、四つの第二回転翼部の第二プロペラが同一平面内において回転するように、各第二プロペラを機体に設けた場合について説明したが、四つの第二プロペラの回転軸の方向が互いに略平行であれば、四つの第二プロペラを、必ずしも同一平面内において回転するように配置する必要はない。すなわち、各第二プロペラが回転する平面（回転平面）が互いに略平行となるように、各第二プロペラを機体に配置してもよい。
【００７９】
また、上記の実施形態では、各第二回転翼部の第二プロペラが、第一プロペラが回転する平面（回転平面）と略直交する平面内において回転するように親飛行体の機体に配置されている場合について説明したが、第二プロペラが回転する平面（回転平面）は、第一プロペラの回転平面と必ずしも直交している必要はない。すなわち、第二プロペラの回転平面と第一プロペラの回転平面とのなす角度は、９０度ではない一定の角度であってもよい。具体的に、各第二プロペラは、第一プロペラの回転平面とのなす角度が４５度から９０度までの範囲内の角度であるような平面内において回転するように機体に配置されていることが好ましい。第二プロペラの回転平面と第一プロペラの回転平面とのなす角度が４５度から９０度の範囲内の所定の角度であれば、各第二回転翼部は放水による反動力に抗する推進力を効果的に生み出すことができると考えられるからである。一般に、各第二回転翼部の第二プロペラは、ホースを通じて水をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得ることができるように親飛行体の機体に配置されていればよい。これにより、第二回転翼部を、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができる。
【００８０】
また、上記の実施形態では、親飛行体が四つの第一回転翼部と四つの第二回転翼部とを有する場合について説明したが、親飛行体には、一つ、二つ、三つ又は五つ以上の第一回転翼部を設けるようにしてもよい。また、親飛行体には、一つ、二つ、三つ又は五つ以上の第二回転翼部を設けるようにしてもよい。更に、親飛行体に設けられた複数の第一回転翼部のうち、一又は複数の第一回転翼部に、その第一回転翼の回転軸方向を調整する角度調整機構を設けておき、飛行制御手段が、角度調整機構を有する第一回転翼部における第一回転翼の回転軸方向を変更することにより、その第一回転翼の回転軸方向が変更された第一回転翼部を第二回転翼部として利用することも可能である。この場合、上述した第二回転翼部は省略することも可能である。
【００８１】
特に、親飛行体に第二回転翼部が複数設けられている場合、ノズルは、各第二回転翼の位置よりも機体の中心側に位置するように親飛行体に設けることが望ましい。具体的に、第二回転翼部が親飛行体に四つ設けられている場合にノズルが各第二回転翼の位置よりも機体の中心側に位置するように配置された親飛行体の概念図を図１１に示し、その親飛行体を備える飛行体システムの概念図を図１２に示す。このように、親飛行体１０において、ノズル１５を各第二回転翼の位置よりも機体の中心側に配置することにより、ノズル１５からの放水時の反動力と各第二回転翼部１３１による推進力とによる回転モーメントによって機体が回転してしまうことを防ぐことができ、安定した飛行を容易に実現することができる。一方、親飛行体に第二回転翼部が一つだけ設けられている場合には、ノズルは、そのノズルの中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置するように親飛行体に設けることが望ましい。具体的に、第二回転翼部が親飛行体に一つだけ設けられている場合にノズルの中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置するようにノズルが配置された親飛行体の概念図を図１３及び図１４に示す。ここで、図１３では、第二回転翼部１３１はノズル１５と分離して構成されており、図１４では第二回転翼部１３１はノズル１５と一体的に構成されている。このように、親飛行体１０において、ノズル１５を、そのノズル１５の中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置するように配置することにより、ノズル１５からの放水時の反動力と第二回転翼部１３１による推進力とによる回転モーメントによって機体が回転してしまうことを防ぐことができ、安定した飛行を容易に実現することができる。
【００８２】
一般に、第二回転翼部を、ホースを通じて液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができれば、ノズルの中心軸と第二回転翼の回転軸とは必ずしも同一直線上に位置している必要はない。例えば、親飛行体に第二回転翼部が一つだけ設けられている場合、ノズルに作用する反動力の中心と第二回転翼に作用する力の中心とを結ぶ直線は、ノズルの中心軸、第二回転翼の回転軸と異なっていてもよい。すなわち、第二回転翼は明後日の方向を向いていてもよい。第二回転翼部１３１が親飛行体１０に一つだけ設けられている場合にノズル１５の中心軸と第二回転翼の回転軸とが同一直線上に位置していない親飛行体１０の概念図を図１５に示す。また、親飛行体に第二回転翼部が複数設けられている場合、各第二回転翼の回転軸はノズルの中心軸と異なっていてもよい。親飛行体１０に第二回転翼部１３１が四つ設けられている場合に二つの第二回転翼の回転軸がノズル１５の中心軸と略平行であり、他の二つの第二回転翼の回転軸がノズル１５の中心軸と平行でない親飛行体１０の概念図を図１６に示す。
【００８３】
また、上記の実施形態では、子飛行体が四つの回転翼部を有する場合について説明したが、子飛行体には、一つ、二つ、三つ又は五つ以上の回転翼部を設けるようにしてもよい。
【００８４】
更に、上記の実施形態の飛行体システムにおいて、親飛行体又は子飛行体としては、回転翼の他に、固定翼を有するものを用いてもよい。
【００８５】
上記の実施形態では、親飛行体において、ノズルを、剛性を有する材料で作製された連結具を介して機体に着脱自在に固定した場合について説明したが、例えば、ノズルを機体に直に着脱自在に設けるようにしてもよい。
【００８６】
また、上記の実施形態の飛行体システムにおいて、親飛行体は、第一回転翼の回転軸方向に対する第二回転翼の回転軸方向を調整する機構、及び第一回転翼の回転軸方向に対するノズルからの放水時の反動力の作用する方向を調整する機構を備えていることが望ましい。第一回転翼の回転軸方向に対するノズルからの放水時の反動力の作用する方向を調整することにより、ノズルから水をあらゆる方向に放出することが可能になる。また、ノズルから水をどの方向に放出した場合でも、第一回転翼の回転軸方向に対する第二回転翼の回転軸方向を調整することにより、第二回転翼部が生み出す推進力によって放水時の反動力を効果的に打ち消すことができる。具体例として、図１７に第一回転翼の回転軸方向に対する第二回転翼の回転軸方向を調整する機構及び第一回転翼の回転軸方向に対するノズルからの放水時の反動力の作用する方向を調整する機構を備える親飛行体の概念図を示す。図１７では、第二回転翼部１３１を一つだけ備える親飛行体１０を示している。この第二回転翼部１３１はノズル１５と一体的に構成され、ノズル１５の中心軸と第二回転翼の回転軸とは同一直線上に配置されている。ノズル１５と親飛行体１０の機体とを連結する連結具１４は、親飛行体１０との連結位置を中心としてその連結具１４を所望の角度だけ回転させることができる角度調整機構を備えている。すなわち、この図１７の例では、連結具１４の角度調整機構が、第一回転翼の回転軸方向に対する第二回転翼の回転軸方向を調整する機構、及び第一回転翼の回転軸方向に対するノズル１５からの放水時の反動力の作用する方向を調整する機構の役割を果たしている。尚、一般に、連結具の形状は、直線状ではなく、曲線状、あるいは折れ曲がった形状等であってもよい。また、一つの角度調整機構を親飛行体に直接に設けるのではなく、一又は複数の角度調整機構を複数の連結具を介して親飛行体とノズルとの間に設けるようにしてもよい。
【００８７】
上記の実施形態では、子飛行体において、紐等の柔軟性を有する吊下手段を用いてホースを子飛行体の機体に吊り下げた場合について説明したが、吊下手段の代わりに、金属、カーボン、高硬度プラスチック等の、剛性を有する材料で作製された棒状の連結部材を用いてホースを子飛行体の機体に吊り下げるようにしてもよい。この場合、連結部材の一方の端部を子飛行体の機体に固定し、連結部材の他方の端部にホースを取り付ける。また、図９に示すように、子飛行体２０は、上記剛性を有する棒状の連結部材２８と紐等の柔軟性を有する吊下手段２３との両方を備えるように構成してもよい。すなわち、吊下手段２３を用いてホース５０を、子飛行体２０の機体に設けられた連結部材２８に吊り下げるようにしてもよい。この場合、連結部材２８の一方の端部を子飛行体２０の機体に固定し、吊下手段２３の一方の端部を連結部材２８の他方の端部に取り付ける。そして、吊下手段２３の他方の端部にホース５０を取り付ける。このような構成の子飛行体２０を用いることにより、ホース５０は飛行時又は放水時に連結部材２８と吊下手段２３との接点Ｐを中心として揺動するが、そのホース５０の揺動を吊下手段２３で効率よく逃がすことができると共に、ホース５０を子飛行体２０の機体から連結部材２８の長さに応じた一定の距離だけ確実に離しておくことができる。このため、例えば本発明の飛行体システムを高層ビルの高階での消火活動に使用する場合等に、ホース５０が子飛行体２０のプロペラ２２１に接触してホース５０が切れてしまうような事態が発生するのを回避することができる。
【００８８】
また、上記の実施形態では、遠隔操作装置としてリモコン式のものを用いた場合について説明したが、遠隔操作装置としてアプリケーションを組み込んだスマートフォンやタブレット端末を用いてもよい。
【００８９】
上記の実施形態では、親飛行体の飛行制御手段が、ノズルから放水が行われていない場合に、各第二回転翼部の第二モーターの駆動を制御することなく、各第一回転翼部の第一モーターの駆動を制御することにより親飛行体の飛行を制御し、ノズルから放水が行われている場合に、各第一回転翼部の第一モーターの駆動を制御すると共に各第二回転翼部の第二モーターの駆動を制御することにより機体の飛行を制御する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、親飛行体の飛行制御手段は、ノズルから放水が行われているかどうかにかかわらず、各第一回転翼部の第一モーターの駆動を制御すると共に各第二回転翼部の第二モーターの駆動を制御することにより機体の飛行を制御するようにしてもよい。
【００９０】
また、上記の実施形態では、親飛行体のみが遠隔操作装置からの飛行に関する信号を受信し、各子飛行体は、親飛行体から送信される親飛行体の位置情報及び高度情報と、各センサーで検知された情報とに基づいて自らの飛行体の位置及び高度を制御する場合について説明したが、例えば、各子飛行体は、遠隔操作装置からの飛行に関する信号を受信し、その受信した飛行に関する信号と、親飛行体から送信される親飛行体の位置情報及び高度情報と、各センサーで検知された情報とに基づいて自らの飛行体の位置及び高度を制御するようにしてもよい。
【００９１】
また、上記の実施形態では、各子飛行体の飛行制御手段が、無線通信の技術を用いて、親飛行体からその高度情報及び位置情報を取得し、その取得した高度情報及び位置情報に基づいて自らの飛行体の高度及び位置を制御する場合について説明したが、各子飛行体の飛行制御手段が親飛行体の高度情報及び位置情報を取得する技術としては、無線通信の技術に限らず、有線通信、画像認識及び音響通信の技術のうちいずれかの技術又は少なくとも二つの技術を組み合わせたものを用いるようにしてもよい。
【００９２】
更に、上記の実施形態の飛行体システムでは、親飛行体及び各子飛行体が各種のセンサーを搭載し、それらのセンサーで得られた情報に基づいて自律飛行を行うことができる場合について説明したが、各飛行体は必ずしも自律飛行制御機能を有している必要はない。この場合、各飛行体に高度センサーやＧＰＳセンサーを搭載する必要はなく、各飛行体は操縦者による手動で操作されることになる。
【００９３】
上記の実施形態では、本発明の飛行体システムが三つの子飛行体を備える場合について説明したが、飛行体システムは子飛行体を一つ、二つ又は四つ以上備えていてもよい。具体的には、ホースの長さやホースの搬送距離等に応じて、子飛行体の数を増減させることが望ましい。
【００９４】
また、上記の実施形態では、本発明の飛行体システムが三つの子飛行体を備えている場合について説明したが、飛行体システムは子飛行体を備えていなくてもよい。すなわち、親飛行体が単独でホースを運搬するようにしてもよい。この場合であっても、親飛行体には、複数の第一回転翼部の他に、例えば第二プロペラの回転平面が第一プロペラの回転平面と略直交するように構成された一又は複数の第二回転翼部が設けられていることにより、第二回転翼部を、ノズルからの放水時にその反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、ノズルからの放水時においても、親飛行体は安定した飛行を行うことができる。
【００９５】
更に、上記の実施形態では、放水ポンプ車にマイクロコンピュータが搭載されており、このマイクロコンピュータが遠隔操作装置からの放水に関する信号を受けてポンプの駆動を自動制御する場合について説明したが、放水ポンプ車としては、マイクロコンピュータが搭載されていない既存の放水車を用いることができる。この場合、放水車の作業者は、操縦者と連絡を取り合い、操縦者の要求に応じて、放水開始、放水停止や放水量の調整等の操作を手動で行うことになる。
【００９６】
加えて、上記の実施形態では、本発明の飛行体システムを消火活動に利用する場合について説明したが、消火活動に限らず、例えば大型建築物や航空機等の清掃作業、農地における農薬や肥料の散布作業、蜂等の害虫駆除作業等のような、液体を放出するさまざまな作業において利用することが可能である。特に、本発明の飛行体システムを農作業において利用する場合には、ホースは、殺虫剤や液体肥料等の液体を送出するために用いられることになる。
【００９７】
具体的に、例えば本実施形態の飛行体システムを清掃作業に利用する場合には、その飛行体システムの親飛行体は、ノズルとともに、一又は複数の清掃用の回転ブラシを備えていることが望ましい。ここで、各回転ブラシとしては、いわゆる電動回転ブラシ、すなわち、回転可能なブラシ部と、そのブラシ部を回転駆動するブラシ用モーターとを備えるものが用いられる。各ブラシ用モーターの回転開始・回転停止等については、例えば遠隔操作装置３０からの所定の信号を受けて親飛行体の飛行制御手段が制御する。また、各回転ブラシは、水が送出されるノズルの前側又はその近傍に位置するように、機体、ノズル又は連結具に取り付けられる。例えば、各回転ブラシは、その回転軸がノズルの中心軸と略平行となるように配置される。また、連結具の形状、長さ、その傾き角度等を適切に設計することにより、各回転ブラシを機体やどのプロペラよりも前方に配置して、各回転ブラシを使って清掃作業を確実に行えるようにしている。実際、清掃作業時には、ノズルから放水を行うと共に各回転ブラシを回転駆動し、第二プロペラによる大きな推進力を利用して、各回転ブラシを清掃対象物の表面に押し付ける。これにより、その清掃対象物に対する効率的な清掃を実現することができる。特に、連結具としては、清掃対象物の表面に沿って、その角度を自由に変更できる機構を備えるものを用いてもよい。もしくは、このような機構を備える代わりに、親飛行体の姿勢制御によって、清掃対象物の表面に対する連結具の角度を変更するようにしてもよい。また、親飛行体に複数の回転ブラシを設ける場合には、清掃作業時に、隣り合う回転ブラシを互いに逆方向に回転駆動することにより、ブラシ回転力の反作用を打ち消し合い、安定飛行に資することができる。尚、回転ブラシとしては、そのブラシ部をブラシ用モーターにより回転駆動するものではなく、ノズルから送出された水の流れにより回転するように構成されたものを用いてもよい。
【００９８】
また、このような回転ブラシ搭載の親飛行体を備える飛行体システムを利用する場合、清掃作業では、消火活動と異なり、必ずしも遠方に放水する必要がないため、ホースを一般家庭用水道と連結してノズルから放水する等、ポンプ車を用いない運用が考えられる。このような一般家庭用水道を用いた飛行体システムでは、放水力が弱いことから、例えば、高層建築物の外壁を清掃するような場合、地上から高層階へ水を汲み上げることは難しいが、消火活動用の飛行体システムのように地上のポンプ車から高層階へ水を汲み上げるのではなく、高層階の一般家庭用水道を用いて上層階から下層階へと水を供給することにより、その問題は解決される。尚、ここで説明した一般家庭用水道を用いた清掃作業用の飛行体システムは、放水力が弱いが、勿論、回転ブラシを取り外してあるいは取り外さずにそのまま、一般家庭用水道を用いた消火活動用の飛行体システムとして用いることが可能である。例えば、その消火活動用の飛行体システムが高層階の高さにて活動可能であれば、高層階の水道設備を用いて、消火対象の下層階に対して効果的に放水することができる。
【００９９】
ところで、ここで述べた回転ブラシ搭載の親飛行体は、放水ノズルを搭載せずに、清掃作業専用の飛行体として使用することも可能である。このような飛行体では、回転ブラシを清掃対象物の表面に押し付けて清掃を行うことになるが、その際に、その清掃対象物の表面からの力に対抗するのに主として第二プロペラによる推進力を利用することができる。このため、力学的な観点からは、放水ノズルの代わりに回転ブラシを搭載した飛行体と、放水ノズルを搭載した上記実施形態における飛行体とは同じ技術的思想の下に実現される同様の発明である。
【０１００】
いま、放水ノズルの代わりに電動回転ブラシを搭載した清掃作業用の飛行体について詳しく説明する。図１０は本発明の変形例である清掃作業用の飛行体の概略図である。図１０に示すように、この変形例の飛行体１００は、機体１１と、四つの第一回転翼部１２，１２，１２，１２と、四つの第二回転翼部１３，１３，１３，１３と、連結具１４０と、連結具１４０を介して機体１１に取り付けられた四つの電動回転ブラシ１５０，１５０，１５０，１５０と、ジャイロセンサーと、高度センサーと、ＧＰＳセンサーと、受信機と、送信機と、飛行制御手段とを備えている。ここで、機体１１、四つの第一回転翼部１２，１２，１２，１２、四つの第二回転翼部１３，１３，１３，１３、ジャイロセンサー、高度センサー、ＧＰＳセンサー、受信機、送信機については、上記実施形態におけるものと同じものを用いている。
【０１０１】
上記実施形態と同様に、各第一回転翼部１２は、第一プロペラ１２１と、その第一プロペラ１２１を回転駆動する第一モーター１２２とを有し、各第二回転翼部１３は、第二プロペラ１３１と、その第二プロペラ１３１を回転駆動する第二モーター１３２とを有する。ここで、各第一プロペラ１２１は、機体１１の中心軸Ｃ１に略垂直な平面内において回転するように機体に配置されている。また、各第二プロペラ１３１が回転する平面は第一プロペラ１２１が回転する平面と所定の角度をなすように、各第二プロペラ１３１が機体１１に配置されている。具体的に、この変形例では、各第二プロペラ１３１は、第一プロペラ１２１が回転する平面と略直交する平面内において回転するように機体に配置されている。したがって、各第二プロペラ１３１の回転軸はすべて前方向を向いており、四つの第二プロペラ１３１，１３１，１３１，１３１は同一平面内において回転することができる。
【０１０２】
連結具１４０は、機体１１と四つの電動回転ブラシ１５０，１５０，１５０，１５０とを着脱自在に連結するものである。例えば、連結具１４０としては、金属、カーボン、高硬度プラスチック等の、剛性を有する材料で作製された棒状のものを用いることができる。この連結具１４０の一方の端部は機体１１にネジ等で固定され、他方の端部には四つの電動回転ブラシ１５０，１５０，１５０，１５０が取り付けられている。各電動回転ブラシ１５０は、回転可能なブラシ部１５１と、そのブラシ部１５１を回転駆動するブラシ用モーター１５２とを有する。ここで、電動回転ブラシ１５０としては、市販されているものを利用することができる。各ブラシ用モーター１５２の回転開始、回転停止、回転速度については、例えば図２に示すような遠隔操作装置からの信号を受けて飛行制御手段が制御する。また、本変形例では、各電動回転ブラシ１５０は、機体１１や各回転翼部よりも前方に位置するように配置される。更に、電動回転ブラシ１５０（ブラシ部１５１）の回転軸と第二プロペラ１３１の回転軸とが略平行となるように、各電動回転ブラシ１５を配置している。また、受信機は、遠隔操作装置から送信される飛行に関する信号を受信するものである。また、この受信機は、飛行に関する信号の他に、遠隔操作装置から送信される電動回転ブラシの回転を開始する旨の信号、その回転を停止する旨の信号、その回転速度に関する信号も受信する。
【０１０３】
尚、連結具１４０としては、機体１１に対する各電動回転ブラシ１５０の角度を自動又は手動で調整することができる機構（角度調節部）を備えるものを用いてもよい。例えば、機体１１に対する各電動回転ブラシ１５０の角度を調整するためのモーターを連結具１４０に設けておき、飛行制御手段が、遠隔操作装置から送られる電動回転ブラシの角度に関する信号に基づいて、そのモーターの駆動を制御することにより、機体１１に対する各電動回転ブラシ１５０の角度を自動で調整するようにしてもよい。また、機体１１０に対する各電動回転ブラシ１５０の角度を手動で複数段階に変更可能な機構を連結具１４０に設けておき、操作者は、飛行体１００の操作を開始する前に、各電動回転ブラシ１５０を所望の角度に変更するようにしてもよい。更に、連結具１４０としては、清掃対象物の表面に沿って、その角度を自由に変更できる機構を備えるものを用いてもよい。
【０１０４】
飛行制御手段は、いわゆるフライトコントローラと称されるものであり、主として、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動及び各第二回転翼部１３の第二モーター１３２の駆動を制御することにより、飛行体１００（機体１１）の飛行を制御する。また、この変形例では、飛行制御手段は、各電動回転ブラシ１５０の回転駆動をも制御する。具体的に、飛行制御手段は、各電動回転ブラシ１５０が回転駆動しておらず、清掃対象物の清掃作業が行われていない場合に、各第二回転翼部１３の第二モーター１３２を駆動させることなく、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動だけを制御することにより、飛行体１００の飛行を制御する。一方、飛行制御手段は、各電動回転ブラシ１５０が回転駆動しており、清掃対象物の清掃作業が行われている場合に、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動を制御することにより機体１１が清掃対象物の近傍で移動又はホバーリングするように、飛行体１００の飛行を制御し、各第二回転翼部１３の第二モーター１３２の駆動を制御することにより各電動回転ブラシ１５０が清掃対象物の表面を押し付けるような方向に機体１１が移動するように、飛行体１００の飛行を制御する。ここで、飛行制御手段は、遠隔操作装置から送られる電動回転ブラシの回転を開始する旨の信号に基づいて、現在、清掃作業が開始されているかどうかを判断することができる。尚、飛行制御手段による飛行制御は上記の方法に限定されることなく、例えば、飛行制御手段は、各電動回転ブラシ１５０が回転駆動しているかどうかにかかわらず、各第一回転翼部１２の第一モーター１２２の駆動を制御すると共に各第二回転翼部１３の第二モーター１３２の駆動を制御することにより機体の飛行を制御するようにしてもよい。すなわち、第二回転翼部１３は、各電動回転ブラシ１５０を清掃対象物の表面に押し付けるためにだけ用いるのではなく、第一回転翼部１２とともに機体の飛行のために用いるようにしてもよい。
【０１０５】
本変形例の飛行体では、各電動回転ブラシが清掃対象物の表面と当接したときにその表面から力を受けるが、第二回転翼部が生み出す大きな推進力を利用してその表面からの力に対抗することができるので、各電動回転ブラシを清掃対象物の表面に確実に押し付けた状態のまま機体を維持しておくことができる。したがって、本変形例の飛行体を用いると、清掃対象物を効率よく清掃することができる。
【０１０６】
上記変形例では、飛行体が四つの第一回転翼部と四つの第二回転翼部とを有する場合について説明したが、飛行体には、一つ、二つ、三つ又は五つ以上の第一回転翼部を設けるようにしてもよい。また、飛行体には、一つ、二つ、三つ又は五つ以上の第二回転翼部を設けるようにしてもよい。更に、上記変形例では、飛行体が四つの電動回転ブラシを有する場合について説明したが、飛行体には、一つ、二つ、三つ又は五つ以上の電動回転ブラシを設けるようにしてもよい。
【０１０７】
また、上記変形例では、各電動回転ブラシの回転軸（中心軸）と第二プロペラの回転軸とが略平行となるように、各電動回転ブラシを配置した場合について説明したが、各電動回転ブラシの回転軸（中心軸）と第二プロペラの回転軸とのなす角度は０度から４５度までの範囲内の角度であるように、各電動回転ブラシを配置してもよい。これにより、各第二回転翼部は清掃対象の表面から受ける力に抗する推進力を効果的に生み出すことができる。
【０１０８】
また、上記変形例の飛行体では、各第二プロペラが、第一プロペラが回転する平面（回転平面）と略直交する平面内において回転するように機体に配置されている場合について説明したが、第二プロペラが回転する平面（回転平面）は、第一プロペラの回転平面と必ずしも直交している必要はない。例えば、各電動回転ブラシが機体の前方に配置され、各電動回転ブラシの回転軸の方向が機体の前後方向と略平行になっている場合、各第二プロペラは、第一プロペラの回転平面とのなす角度が４５度から９０度までの範囲内の角度であるような平面内において回転するように機体に配置されていればよい。これにより、第二回転翼部は、各電動回転ブラシが清掃対象物と当接したときにその清掃対象物の表面から受ける力に抗する推進力を効果的に生み出すことができる。また、各第二プロペラは、第一プロペラの回転平面とのなす角度が０度から４５度までの範囲内の角度であるような平面内において回転するように機体に配置してもよい。
【０１０９】
また、上記変形例において、各電動回転ブラシの回転軸が機体の中心軸と略平行となるように、各電動回転ブラシを機体の下側に設けると共に、各第二プロペラを、第一プロペラが回転する平面と略平行な平面内において回転するように機体に配置することも可能である。この場合、飛行制御手段は、清掃対象物の清掃作業時に、各第一回転翼部の第一モーターの駆動を制御することにより、機体が清掃対象物の近傍で移動又はホバーリングするように飛行体の飛行を制御し、各第二回転翼部の第二モーターの駆動を制御することにより、各電動回転ブラシが清掃対象物の表面を押し付け、機体を下方向に移動するように飛行体の飛行を制御する。これにより、機体を安定して飛行させつつ、各電動回転ブラシを清掃対象物に所定の圧力で押し付けて、清掃作業を行うことができる。
【０１１０】
更に、上記変形例においては、一般に、各第二回転翼部の第二プロペラは、各電動回転ブラシが清掃対象物と当接したときにその清掃対象物の表面から受ける力に抗する推進力を得ることができるように機体に配置されていればよい。これにより、第二回転翼部を、各電動回転ブラシが清掃対象物と当接したときにその清掃対象物の表面から受ける力に抗する推進力を得るために確実に利用することができる。
【０１１１】
上述したことから分かるように、本発明は、ノズルやブラシ等に限らず、一般に、使用時に機体に反動力を及ぼす搭載装備を備える飛行体に適用することができる。すなわち、本発明は、機体と、機体を飛行させるために機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、機体に搭載された、使用時に機体に反動力を及ぼす搭載装備と、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、各第一駆動手段及び各第二駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御する飛行制御手段と、を備える飛行体に適用することができる。このように、一又は複数の第一回転翼部の他に、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を本発明の飛行体に設けたことにより、第二回転翼部を、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、搭載装備の使用時においても本発明の飛行体は安定した飛行を行うことができる。尚、この飛行体に対しても、上述した各種の変形例を適用することができる。
【０１１２】
また、本発明の第二回転翼部を利用すると、機体の安定的な飛行を維持することができる飛行体を実現することができる。この場合、本発明に係る飛行体は、機体と、機体を飛行させるために機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、機体の姿勢を不安定にする外力に対抗する力を得るために機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する一又は複数の第二回転翼部と、各第二回転翼の回転軸方向を調整する角度調整機構と、飛行時に各第一駆動手段の駆動を制御することにより機体の飛行を制御し、飛行時に外力を受けて機体の姿勢が変化したときに角度調整機構を制御して各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に各第二駆動手段の駆動を制御して外力が機体に及ぼす影響を軽減することにより安定した飛行を実現する飛行制御手段と、を備える。この飛行体では、飛行制御手段が、飛行時に外力を受けて機体の姿勢が変化したときに角度調整機構を制御して各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に各第二駆動手段の駆動を制御して外力が機体に及ぼす影響を軽減することにより、機体が外乱によって姿勢を大きく崩したときでも、機体の姿勢変化を抑制して、飛行を継続することができる、あるいは落下を防ぐことができる、あるいは落下速度を軽減することができる、あるいは一時的に飛行を維持し、第一回転翼による通常飛行へと復帰することができる。具体的に、飛行制御手段は、角度調整機構により第二回転翼の推力の向きを変更し、あるいは第二回転翼を逆回転することにより第二回転翼の推力の向きを変更し、あらゆる機体の姿勢変化に対応することができる。図１８は、四つの第一回転翼部と一つの第二回転翼部と角度調整機構とを有する飛行体において、その機体の姿勢が崩れた場合に機体を通常飛行の状態へ復帰させる流れを示す模式図である。この図１８において、最も上側の図は正常に飛行している飛行体を示し、中央上側の図は機体の姿勢が崩れた飛行体を示している。このように飛行体の姿勢が崩れたとき、飛行制御手段は、角度調整機構及び第二駆動手段を駆動して第二回転翼の推力を生じさせると共にその推力の向きを変更させることにより、中央下側の図に示すように、機体の姿勢を元に戻すことができる。そして、最も下側の図に示すように飛行体を通常の飛行状態に戻すことができる。図１９は、四つの第一回転翼部と一つの第二回転翼部と角度調整機構とノズル等の搭載装備とを有する飛行体において、その機体の姿勢が崩れた場合に機体の落下速度を軽減して機体を緊急着陸させる流れを示す模式図である。この図１９において、上側の図は正常に飛行している飛行体を示し、中央の図は機体の姿勢が崩れた飛行体を示している。このように飛行体の姿勢が崩れたとき、飛行制御手段は、角度調整機構及び第二駆動手段を駆動して第二回転翼の推力を例えば上方向に生じさせることにより、下側の図に示すように、機体の落下速度を軽減して、飛行体を緊急着陸させることができる。図２０は、四つの第一回転翼部と四つの第二回転翼部とノズル等の搭載装備とを有する飛行体において、その機体の姿勢が崩れた場合に機体を通常飛行の状態へ復帰させる流れを示す模式図である。この図２０において、上側の図は正常に飛行している飛行体を示し、中央の図は機体の姿勢が崩れた飛行体を示している。このように飛行体の姿勢が崩れたとき、飛行制御手段は、各第二駆動手段を駆動して各第二回転翼の推力を生じさせることにより、下側の図に示すように、機体の姿勢を元に戻すことができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
以上説明したように、第一発明に係る飛行体では、一又は複数の第一回転翼部の他に、液体放出による反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部を、液体をノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、第一発明に係る飛行体はノズルからの液体放出時においても安定した飛行を行うことができる。また、第二発明に係る飛行体システムでは、上記の飛行体である親飛行体と、親飛行体に追従してホースを吊り下げるための少なくとも一つの子飛行体とを備えることにより、親飛行体及び各子飛行体はノズルからの液体放出時においても安定した飛行を行うことができると共に、長いホースを使用する場合でも複数の飛行体でホースを吊り下げて高い位置や遠い場所まで容易に運搬することができる。したがって、第一発明に係る飛行体及び第二発明に係る飛行体システムは、人の手の届かない範囲への液体放出作業、具体的には、消火活動、大型建築物や航空機の清掃作業、広大な農地における農薬散布作業等を行う際に利用するのに適している。【０１１４】
また、第三発明に係る飛行体では、一又は複数の第一回転翼部の他に、各電動回転ブラシが清掃対象物の表面と当接したときにその表面から受ける力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部が生み出す推進力を利用して、各電動回転ブラシを清掃対象物の表面に確実に押し付けた状態のまま機体を維持しておくことができるので、第三発明に係る飛行体を用いると、清掃対象物の清掃を効率よく行うことができる。したがって、第三発明に係る飛行体は、水等の液体を放出することなく大型建築物や航空機等を清掃する作業を行う際に利用することや、家庭用放水ホース等を用いた従来の放水作業と連携して清掃することに適している。【０１１５】
また、第四発明に係る飛行体では、一又は複数の第一回転翼部の他に、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得ることができるように第二回転翼が機体に配置された一又は複数の第二回転翼部を設けたことにより、第二回転翼部を、搭載装備を使用することによって生じる反動力に抗する推進力を得るために利用することができるので、搭載装備の使用時においても第四発明の飛行体は安定した飛行を行うことができる。したがって、第四発明に係る飛行体には、消防ホースや清掃ノズル以外、反動力を生じる様々な装備を搭載することができる。【０１１６】
更に、第五発明に係る飛行体では、飛行制御手段が、飛行時に外力を受けて機体の姿勢が変化したときに角度調整機構を制御して各第二回転翼の回転軸方向を調整すると共に各第二駆動手段の駆動を制御して外力が機体に及ぼす影響を軽減することにより、機体が外乱によって姿勢を大きく崩したときでも、機体の姿勢変化を抑制して、機体の安定的な飛行を維持することができる。したがって、飛行安定性を向上させることができるので、飛行体の墜落事故を減らすことができる。
【符号の説明】
【０１１７】
１０、１００  親飛行体（飛行体）
１１  機体
１１１  胴体部
１１２ａ〜１１２ｆ  腕部
１２  第一回転翼部
１２１  第一プロペラ（第一回転翼）
１２２  第一モーター（第一駆動手段）
１３  第二回転翼部
１３１  第二プロペラ（第二回転翼）
１３２  第二モーター（第二駆動手段）
１４、１４０  連結具
１５  ノズル
１５０  電動回転ブラシ
１５１  ブラシ部
１５２  ブラシ用モーター
１６ａ  ジャイロセンサー
１６ｂ  高度センサー
１６ｃ  ＧＰＳセンサー
１７  受信機
１８  送信機
１９  飛行制御手段
２０  子飛行体
２１  機体
２１１  胴体部
２１２ａ〜２１２ｄ  腕部
２２  回転翼部
２２１  プロペラ（回転翼）
２２２  モーター（駆動手段）
２３  吊下手段
２４ａ  高度センサー
２４ｂ  ジャイロセンサー
２４ｃ  ＧＰＳセンサー
２５  受信機
２６  送信機
２７  飛行制御手段
２８  連結部材
３０  遠隔操作装置
３１  前後左右レバー
３２  上下レバー
３３  放水開始スイッチ
３４  放水停止スイッチ
３５  放水量レバー
３６  状態維持開始スイッチ
３７  状態維持解除スイッチ
５０  ホース
６０  放水ポンプ車
【図１】
2019009424.tif 000003
【図２】
2019009424.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019009424.tif 000011
【図１０】
2019009424.tif 000012
【図１１】
2019009424.tif 000013
【図１２】
2019009424.tif 000014
【図１３】
2019009424.tif 000015
【図１４】
2019009424.tif 000016
【図１５】
2019009424.tif 000017
【図１６】
2019009424.tif 000018
【図１７】
2019009424.tif 000019
【図１８】
2019009424.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年10月30日(2019.10.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、
前記機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように前記機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、
前記機体に固定された、液体を送出するためのホースが装着されるノズルと、
前記ホースを通じて液体を前記ノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得ることができるように前記機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する複数の第二回転翼部と、
前記各第一駆動手段及び前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御する飛行制御手段と、
を備え、
前記ノズルは、前記機体の中心から前記ノズルまでの距離が前記機体の中心から前記各第二回転翼までの距離よりも短い位置に配置されており、
前記飛行制御手段は、前記ノズルからの液体放出時の反動力と前記各第二回転翼による推進力とによる回転モーメントによって前記機体が回転しないように前記各第二駆動手段の駆動を制御することを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記各第二回転翼が回転する平面が互いに略平行となるように、前記各第二回転翼は前記機体に配置されており、且つ、前記ノズルの中心軸の方向は前記第二回転翼の回転軸の方向と略平行になっていることを特徴とする請求項１記載の飛行体。
【請求項３】
前記ノズルは、剛性を有する材料で作製された連結具を介して前記機体に着脱自在に固定されている、又は、前記機体に直に着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の飛行体。
【請求項４】
前記飛行制御手段は、液体が前記ホースを通じて前記ノズルから外部に放出されていない場合に、前記各第二駆動手段の駆動を制御することなく、前記各第一駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御し、液体が前記ホースを通じて前記ノズルから外部に放出されている場合に、前記各第一駆動手段の駆動を制御すると共に前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記機体の飛行を制御することを特徴とする請求項１、２又は３記載の飛行体。
【請求項５】
液体が送出される前記ノズルの前側又はその近傍に位置するように、前記機体、前記ノズル又は前記機体と前記ノズルとを連結する連結具に取り付けられた、一又は複数の清掃用の回転ブラシを更に備えることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の飛行体。
【請求項６】
親飛行体と、前記親飛行体に追従して飛行する一又は複数の子飛行体と、前記親飛行体及び前記一又は複数の子飛行体が連隊飛行を行うように前記親飛行体に飛行に関する信号を送信する遠隔操作装置とを具備する飛行体システムであって、
前記親飛行体は、親飛行体用機体と、前記親飛行体用機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように前記親飛行体用機体に配置された第一回転翼とその第一回転翼を回転駆動する第一駆動手段とを有する一又は複数の第一回転翼部と、前記親飛行体用機体に固定された、液体を送出するためのホースが装着されるノズルと、前記ホースを通じて液体を前記ノズルから外部に放出しているときにその反動力に抗する推進力を得ることができるように前記親飛行体用機体に配置された第二回転翼とその第二回転翼を回転駆動する第二駆動手段とを有する複数の第二回転翼部と、前記各第一駆動手段及び前記各第二駆動手段の駆動を制御することにより前記親飛行体用機体の飛行を制御する親飛行体用飛行制御手段とを備え、
前記子飛行体は、前記ホースを吊り下げるためのものであり、子飛行体用機体と、前記子飛行体用機体の中心軸に略垂直な平面内において回転するように前記子飛行隊用機体に配置された回転翼とその回転翼を回転駆動する駆動手段とを有する複数の回転翼部と、前記ホースを前記子飛行体用機体に又はその子飛行体用機体に設けられた剛性を有する連結部材に吊り下げるための吊下手段と、前記各駆動手段の駆動を制御することにより前記子飛行体の飛行を制御する子飛行体用飛行制御手段とを備え、
前記ノズルは、前記親飛行体用機体の中心から前記ノズルまでの距離が前記親飛行体用機体の中心から前記各第二回転翼までの距離よりも短い位置に配置されており、
前記親飛行体用飛行制御手段は、前記遠隔操作装置から送信された飛行に関する信号にしたがって自らの飛行体の飛行を制御し、且つ、前記ノズルからの液体放出時の反動力と前記各第二回転翼による推進力とによる回転モーメントによって前記親飛行体用機体が回転しないように前記各第二駆動手段の駆動を制御し、
前記各子飛行体用飛行制御手段は、無線通信、有線通信、画像認識及び音響通信の技術のうちいずれかの技術又は少なくとも二つの技術を組み合わせたものを用いて、前記親飛行体から前記親飛行体の高度情報及び位置情報を取得し、その取得した高度情報及び位置情報に基づいて、自らの飛行体の高度及び位置を制御することを特徴とする飛行体システム。
【請求項７】
前記親飛行体及び前記一又は複数の子飛行体の各々へは、前記ホースに沿って設けられた電源供給線を用いた有線給電、無線給電、又は、当該飛行体に搭載されたバッテリーもしくは化石燃料を用いたエンジンにより電力が供給されることを特徴とする請求項６記載の飛行体システム。
【国際調査報告】
2019009424.tif 000023
2019009424.tif 000024
2019009424.tif 000025