(57)【要約】  飛行体（１Ａ）は、展開可能に機体（１２０１）に設けられた揚力発生部材（１１１０）と、揚力発生部材（１１１０）に接続されるとともに揚力発生部材（１１１０）を操作する操作機構（１１１１，１１１２）と、揚力発生部材（１１１０）を展開させる展開装置（１１１５）と、操作機構（１１１１，１１１２）を制御する制御部（１４２０）と、機体（１２０１）の落下を検知する落下検知部（１４２１）とを備える。展開装置（１１１５）は、落下検知信号に基づいて揚力発生部材（１１１０）を展開させ、制御部（１４２０）は、落下検知信号に基づいて操作機構（１１１１，１１１２）の制御を開始する。
2018190319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、
前記機体に設けられた推進機構と、
展開可能に前記機体に設けられた揚力発生部材と、
前記揚力発生部材に接続されるとともに、前記揚力発生部材が展開した状態において前記揚力発生部材を操作する操作機構と、
前記揚力発生部材を展開させる展開装置と、
前記操作機構を制御する制御部と、
前記機体の落下を検知するとともに、前記展開装置および前記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を備え、
前記展開装置が、前記落下検知信号を受け取ることで前記揚力発生部材を展開させるとともに、前記制御部が、前記落下検知信号を受け取ることで前記操作機構の制御を開始する、飛行体。
【請求項２】
前記展開装置が、火薬の燃焼によって生じるガス圧に基づく推進力により、前記揚力発生部材を展開させる、請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記展開装置が、前記機体の外表面に取付けられている、請求項１または２に記載の飛行体。
【請求項４】
前記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、および、前記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の飛行体。
【請求項５】
前記推進機構を動作させるための電力を供給する電力供給部と、
前記電力供給部とは別に、前記展開装置、前記制御部および前記落下検知部に電力を供給する電力供給源と、をさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載の飛行体。
【請求項６】
前記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、前記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置、および、前記電力供給部の電圧異常を検知する電圧異常検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいる、請求項５に記載の飛行体。
【請求項７】
前記機体の位置情報を検出する位置検出部をさらに備え、
前記制御部が、前記位置検出部によって検出された前記位置情報に基づいて前記操作機構を制御する、請求項１から６のいずれかに記載の飛行体。
【請求項８】
前記位置検出部が、前記位置情報を人工衛星を利用して取得するＧＮＳＳ装置、前記位置情報を携帯電話の基地局を利用して取得する装置、前記機体の周辺を撮像するカメラ、前記機体の方位角を検出する地磁気センサ、および、前記機体の高度を検出する高度検出装置のうち少なくとも１つを含んでいる、請求項７に記載の飛行体。
【請求項９】
前記高度検出装置が、気圧センサ、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、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいる、請求項８に記載の飛行体。
【請求項１０】
前記機体の下方の状況を検出する下方状況検出部をさらに備えた、請求項１から９のいずれかに記載の飛行体。
【請求項１１】
前記下方状況検出部が、カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいる、請求項１０に記載の飛行体。
【請求項１２】
前記制御部が、前記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて前記機体の落下目標位置を決定するとともに、前記落下目標位置に前記機体が向かうように前記操作機構を制御する、請求項１０または１１に記載の飛行体。
【請求項１３】
前記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて前記落下目標位置における人の有無を判別する判別部をさらに備えた、請求項１２に記載の飛行体。
【請求項１４】
前記判別部によって前記落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する報知部をさらに備えた、請求項１３に記載の飛行体。
【請求項１５】
前記推進機構を遠隔操作するための遠隔操作装置をさらに備え、
前記遠隔操作装置が、前記下方状況検出部によって検出された情報を表示する表示部を有している、請求項１０から１４のいずれかに記載の飛行体。
【請求項１６】
前記推進機構を制御する飛行制御装置が、前記機体に設けられ、
前記制御部が、前記飛行制御装置に組み込まれている、請求項１から１４のいずれかに記載の飛行体。
【請求項１７】
当該飛行体が、無人航空機である、請求項１から１６のいずれかに記載の飛行体。
【請求項１８】
飛行体の制御方法であって、
前記飛行体が、機体と、前記機体に設けられた推進機構と、展開可能に前記機体に設けられた揚力発生部材と、前記揚力発生部材に接続されるとともに、前記揚力発生部材が展開した状態において前記揚力発生部材を操作する操作機構と、前記揚力発生部材を展開させる展開装置と、前記操作機構を制御する制御部と、前記機体の落下を検知するとともに、前記展開装置および前記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を含み、
前記落下検知信号を受け取ることにより、前記展開装置が、前記揚力発生部材を展開させるステップと、
前記落下検知信号を受け取ることにより、前記制御部が、前記操作機構の制御を開始するステップと、を備えた、飛行体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えばドローン等に代表されるような飛行体および当該飛行体の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の飛行体が知られている。飛行体には、旅客機やヘリコプターのような有人航空機に限られず、無人航空機も含まれる。特に近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、例えばドローンのような無人航空機の産業上における利用が加速しつつある。【０００３】
ドローンは、例えば複数の回転翼を備えており、これら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する。その際、上昇および下降は、複数の回転翼の回転数を一律に増減させることによって行われ、前進および後退は、複数の回転翼の各々の回転数を個別に増減させることで機体を傾けることによって行なわれる。このような無人航空機の利用は、今後世界的に拡大することが見込まれている。【０００４】
しかしながら、無人航空機の落下事故のリスクが危険視されており、無人航空機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、無人航空機用パラシュート装置が製品化されつつある。このような無人航空機用パラシュート装置は、無人航空機の落下時において、展開させたパラシュートによって無人航空機の速度を減速させることで着地時の衝撃を低減するものである。【０００５】
一方、無人航空機用ではないものの、ロケットからの落下物（ペイロード）を回収するために予め設定された落下目標位置にまで落下物を誘導する、グライディングパラシュートを利用した誘導装置が知られている。当該誘導装置は、例えば特開平５−１８５９９３号公報（特許文献１）に開示されている。【０００６】
具体的には、上記誘導装置は、位置検出器によって検出した３次元位置、および、姿勢検出器によって検出した水平方向の向きに基づき、グライディングパラシュートの現在の進行方向を判断し、その進行方向と予め設定された落下目標位置とのずれに応じてアクチュエータが駆動されるように構成されたものである。【０００７】
より詳細には、当該誘導装置は、グライディングパラシュートの進行方向が落下目標位置の方向に一致しない場合に、これを一致させるように右または左の操縦索をアクチュエータを駆動することで操作することにより、当該グライディングパラシュートを旋回させる機能を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−１８５９９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した無人航空機用のパラシュート装置は、無人航空機を落下目標位置にまで誘導するものではなく、そのため、無人航空機が横風に流されて例えば飛行禁止区域等に侵入したり、目標位置から大幅にずれたりするといった問題があった。【００１０】
一方、上述した誘導装置は、ロケットからの落下物を回収するために落下目標位置にまでこれを誘導するものであって、無人航空機のように推進機構を備えた飛行体の落下を検知して当該飛行体を落下目標位置にまで誘導するものではない。【００１１】
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであり、落下時に機体を誘導することができる飛行体およびその制御方法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】
【００１２】
本開示のある局面に基づく飛行体は、機体と、上記機体に設けられた推進機構と、展開可能に上記機体に設けられた揚力発生部材と、上記揚力発生部材に接続されるとともに、上記揚力発生部材が展開した状態において上記揚力発生部材を操作する操作機構と、上記揚力発生部材を展開させる展開装置と、上記操作機構を制御する制御部と、上記機体の落下を検知するとともに、上記展開装置および上記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を備えている。上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、上記落下検知信号を受け取ることで上記揚力発生部材を展開させるとともに、上記制御部が、上記落下検知信号を受け取ることで上記操作機構の制御を開始する。【００１３】
ここで、揚力発生部材は、展開した状態において揚力が発生するものであれば如何なる形態のものでもよく、当該揚力発生部材としては、例えばパラフォイル、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。【００１４】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、火薬の燃焼によって生じるガス圧に基づく推進力により、上記揚力発生部材を展開させることが好ましい。【００１５】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、上記機体の外表面に取付けられていることが好ましい。【００１６】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、および、上記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。【００１７】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、上記推進機構を動作させるための電力を供給する電力供給部と、上記電力供給部とは別に、上記展開装置、上記制御部および上記落下検知部に電力を供給する電力供給源と、をさらに備えていてもよい。【００１８】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記電力供給部を備えている場合において、上記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、上記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置、および、上記電力供給部の電圧異常を検知する電圧異常検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。【００１９】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、上記機体の位置情報を検出する位置検出部をさらに備えていることが好ましく、その場合には、上記制御部が、上記位置検出部によって検出された上記位置情報に基づいて上記操作機構を制御することが好ましい。【００２０】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記位置検出部が、上記位置情報を人工衛星を利用して取得するＧＮＳＳ装置、上記位置情報を携帯電話の基地局を利用して取得する装置、上記機体の周辺を撮像するカメラ、上記機体の方位角を検出する地磁気センサ、および、上記機体の高度を検出する高度検出装置のうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。【００２１】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記高度検出装置が、気圧センサ、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、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。【００２２】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、上記機体の下方の状況を検出する下方状況検出部をさらに備えていることが好ましい。【００２３】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記下方状況検出部が、カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。【００２４】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記制御部が、上記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて上記機体の落下目標位置を決定するとともに、上記落下目標位置に上記機体が向かうように上記操作機構を制御することが好ましい。【００２５】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、上記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて上記落下目標位置における人の有無を判別する判別部をさらに備えていることが好ましい。【００２６】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記判別部によって上記落下目標位置に人がいると判別された場合に、上記制御部が、落下目標位置を変更するとともに、変更後の落下目標位置に上記機体が向かうように上記操作機構を制御することが好ましい。【００２７】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、上記判別部によって上記落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する報知部をさらに備えていてもよい。【００２８】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記制御部が、予め定められた飛行目的地に上記機体が向かうように上記操作機構を制御してもよい。【００２９】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、上記推進機構を遠隔操作するための遠隔操作装置をさらに備えていてもよく、その場合には、上記遠隔操作装置が、上記下方状況検出部によって検出された情報を表示する表示部を有していることが好ましい。【００３０】
上記本開示のある局面に基づく飛行体にあっては、上記推進機構を制御する飛行制御装置が、上記機体に設けられていてもよく、その場合には、上記制御部が、上記飛行制御装置に組み込まれていることが好ましい。【００３１】
上記本開示のある局面に基づく飛行体は、無人航空機であってもよい。
本開示のある局面に基づく飛行体の制御方法は、当該飛行体が、機体と、上記機体に設けられた推進機構と、展開可能に上記機体に設けられた揚力発生部材と、上記揚力発生部材に接続されるとともに、上記揚力発生部材が展開した状態において上記揚力発生部材を操作する操作機構と、上記揚力発生部材を展開させる展開装置と、上記操作機構を制御する制御部と、上記機体の落下を検知するとともに、上記展開装置および上記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を含んでいる場合において、上記落下検知信号を受け取ることにより、上記展開装置が、上記揚力発生部材を展開させるステップと、上記落下検知信号を受け取ることにより、上記制御部が、上記操作機構の制御を開始するステップとを備えるものである。
【発明の効果】
【００３２】
本開示に従えば、落下時に機体を誘導することができる飛行体およびその制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施の形態１に係る無人航空機の落下時の状態を示す図である。
【図２】図１に示す展開装置の揚力発生部材の収納状態を示す図である。
【図３】図１に示す無人航空機の制御系の構成を示すブロック図である。
【図４】第１変形例に係る無人航空機の展開装置を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る無人航空機の落下時の状態を示す図である。
【図６】図５に示す展開装置の揚力発生部材の収納状態を示す図である。
【図７】図５に示す無人航空機の制御系の構成を示すブロック図である。
【図８】第２変形例に係る無人航空機の展開装置を示す図である。
【図９】第３変形例に係る無人航空機の落下時の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、飛行体としての無人航空機であるドローンに本発明を適用した場合を例示するものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００３５】
＜実施の形態１＞
図１に示すように、本実施の形態に係る無人航空機１Ａは、航空機本体１２００と、当該航空機本体１２００に組付けられたパラグライダー装置１１００とを備えている。パラグライダー装置１１００に含まれる揚力発生部材１１１０（例えばパラフォイル）は、無人航空機１Ａの通常飛行時においては、図２に示すように、パラグライダー装置１１００の収納容器１１５１の内部に収納されており、無人航空機１Ａの落下時においては、図１に示すように、パラグライダー装置１１００の収納容器１１５１の外部に射出されてこれが展開される。
【００３６】
パラグライダー装置１１００は、上述した揚力発生部材１１１０と、揚力発生部材１１１０に接続されるとともに、当該揚力発生部材１１１０の動作および方向を操作する操縦索１１１１，１１１２と、揚力発生部材１１１０を展開させる展開装置１１１５とを備えている。なお、図１においては、操縦索１１１１が左方に位置しており、操縦索１１１２が右方に位置している。
【００３７】
航空機本体１２００は、機体１２０１と、機体１２０１に組付けられるとともに、当該機体１２０１を推進させる１つ以上の推進機構１２０２（例えばプロペラ等）と、機体１２０１の下部に設けられた複数の脚部１２０３とを備えている。
【００３８】
図３に示すように、無人航空機１Ａは、上述した航空機本体１２００およびパラグライダー装置１１００に加え、操縦索１１１１，１１１２を制御する制御部（ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）等を有するコンピュータ）１４２０と、落下検知部１４２１と、電力供給源１４２２と、位置検出部１４２３と、下方状況検出部１４２４と、判別部としての画像解析部１４２５と、報知部１４２６と、遠隔操作装置１３００とを備えている。このうちの制御部１４２０、落下検知部１４２１、電力供給源１４２２、位置検出部１４２３、下方状況検出部１４２４、画像解析部１４２５、および、報知部１４２６は、本実施の形態においては、パラグライダー装置１１００に設けられている。
【００３９】
揚力発生部材１１１０は、展開装置１１１５により展開可能に構成されている。上述したように、揚力発生部材１１１０は、初期状態においては、図２に示すように非展開の状態で配置されており、展開装置１１１５によって展開されることで図１に示すような状態となる。
【００４０】
図１に示すように、展開装置１１１５は、航空機本体１２００の機体１２０１上に設けられている。展開装置１１１５は、展開前の揚力発生部材１１１０を収納するカップ状の収納容器１１５１と、一端部が収納容器１１５１の底部に固定された複数の第１吊り索１１１３と、一端部が第１吊り索１１１３に接続されるとともに他端部が揚力発生部材１１１０に接続された複数の第２吊り索１１１４とを備えている。操縦索１１１１，１１１２の各々の一端部は、一部の第２吊り索１１１４に接続されており、操縦索１１１１，１１１２の各々の他端部は、航空機本体１２００の機体１２０１に設けられた駆動モータ（不図示）にそれぞれ接続されている。ここで、操縦索１１１１，１１１２と、上述した駆動モータとが、操作機構に相当することになる。
【００４１】
図２に示すように、展開装置１１１５は、さらに、収納容器１１５１の内側底部に設けられるとともに、内部にパイロアクチュエータ（不図示）を備えた筒状のシリンダー部１１５２と、当該シリンダー部１１５２に連結された３つの管部１１５３，１１５４，１１５５とを備えている。管部１１５３，１１５４，１１５５は、例えば傘骨のように配置されている。なお、上記パイロアクチュエータは公知であるため、詳細な説明は省略するが、点火器による点火薬の燃焼によってガス圧を発生させるものである。ここで、一変形例として、シリンダー部１１５２にパイロアクチュエータを設ける代わりに、管部１１５３，１１５４，１１５５の各々の内部にパイロアクチュエータを１つずつ設けて、後述する発射体１１５３ａ，１１５４ａ，１１５５ａを別々に発射できるようにしてもよい。
【００４２】
管部１１５３には、一部が露出した状態で発射体１１５３ａが挿入されている。また同様に、管部１１５４には、一部が露出した状態で発射体１１５４ａが挿入されている。さらに同様に、管部１１５５には、一部が露出した状態で発射体１１５５ａが挿入されている。揚力発生部材１１１０は、紐１１１３ａによって発射体１１５３ａに連結されているとともに、紐１１１３ｂによって発射体１１５５ａに連結されている。また、揚力発生部材１１１０は、紐１１１３ｃによって発射体１１５５ａに連結されているとともに、紐１１１３ｄによって発射体１１５４ａに連結されている。
【００４３】
このような構成において、上述したパイロアクチュエータによってシリンダー部１１５２内で生じるガス圧によって発射体１１５３ａ，１１５４ａ，１１５５ａが射出されることにより、紐１１１３ａ，１１１３ｂ，１１１３ｃ，１１１３ｄが射出方向に引っ張られ、これにより揚力発生部材１１１０が展開されることになる。このとき、揚力発生部材１１１０は、第１吊り索１１１３の一端部が収納容器１１５１の底部に固定されていることにより、当該第１吊り索１１１３によって拘束されることで繋ぎ止められる。そして、制御部１４２０によって上述した駆動モータによる操縦索１１１１，１１１２の巻き取りまたは送り出しが制御されることにより、展開された揚力発生部材１１１０の動作および方向が調整される。これにより、航空機本体１２００の進行方向が後述する落下目標位置の方向に一致するよう旋回されるようになっている。
【００４４】
図３を参照して、落下検知部１４２１は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、機体１２０１に設けられた推進機構１２０２（ここでは、プロペラを回転させるモータ）の異常振動を検知する異常振動検知部、および、機体１２０１に設けられた推進機構１２０２を動作させるための電力を供給する電源供給部（不図示）の電圧異常を検知する電圧異常検知部のうちの少なくとも１つにて構成される。例えば、落下検知部１４２１が加速度センサを含む場合においては、当該加速度センサによって所定以上の加速度（例えば予め設定された落下していることが想定される加速度）が検出された場合等、予め設定した状態に陥っている場合に、落下検知部１４２１は、機体１２０１が落下していることを示す落下検知信号を展開装置１１１５および制御部１４２０に与える。展開装置１１１５は、落下検知信号を受け取ることによって揚力発生部材１１１０を展開させ、制御部１４２０は、落下検知信号を受け取ることによって操縦索１１１１，１１１２による揚力発生部材１１１０の動作および方向の制御を開始する。なお、この他にも、例えば遠隔操作装置１３００からの操作信号を一定時間受信しない場合等において、落下検知部１４２１が落下検知信号を展開装置１１１５および制御部１４２０に与えてもよい。
【００４５】
電力供給源１４２２は、機体１２０１に設けられた推進機構１２０２を動作させるための電力を供給する上述した電力供給部とは別に設けられており、上述した展開装置１１１５、制御部１４２０、落下検知部１４２１、位置検出部１４２３、下方状況検出部１４２４、画像解析部１４２５、および、報知部１４２６の各々に電力を供給する。電力供給源１４２２として、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
【００４６】
位置検出部１４２３は、機体１２０１の位置情報を検出する。位置検出部１４２３は、例えば、機体１２０１の３次元位置情報を人工衛星を利用して検出するＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  System：全球測位衛星システム）装置、機体１２０１の３次元位置情報を携帯電話の基地局を利用して取得する装置、機体１２０１の周辺を撮像するカメラ、機体１２０１の方位角を検出する地磁気センサ、および、機体１２０１の高度を検出する高度検出装置のうち少なくとも１つにて構成される。なお、高度検出装置は、例えば、気圧センサ、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、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つにて構成される。制御部１４２０は、位置検出部１４２３によって検出された位置情報に基づいて操縦索１１１１，１１１２を制御する。
【００４７】
下方状況検出部１４２４は、機体１２０１の下方の状況を検出する。ここで、機体１２０１の下方とは、機体１２０１の姿勢にかかわらず、機体１２０１から見た地表側の方向を意味する。下方状況検出部１４２４は、例えば、カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つにて構成される。制御部１４２０は、下方状況検出部１４２４によって検出された情報に基づいて機体１２０１の落下目標位置を決定するとともに、当該落下目標位置に機体１２０１が向かうように操縦索１１１１，１１１２を制御する。
【００４８】
画像解析部１４２５は、下方状況検出部１４２４によって検出された情報に基づいて落下目標位置における人の有無を判別する。報知部１４２６は、画像解析部１４２５によって落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する。なお、画像解析部１４２５は、ハードウェアによって構成されていてもよいし、ソフトウェアによって機能的に実現されてもよい。
【００４９】
遠隔操作装置１３００は、オペレータが航空機本体１２００に設けられた推進機構１２０２を遠隔操作する際に用いられる。遠隔操作装置１３００は、制御部１４２０と無線通信を行なうことができる通信部（不図示）と、下方状況検出部１４２４によって検出された情報を表示する表示部１３０１とを有している。
【００５０】
本実施の形態に係る無人航空機１Ａによれば、落下検知部１４２１によって機体１２０１の落下が検知されると、展開装置１１１５によって揚力発生部材１１１０を即時に展開させることができ、展開された揚力発生部材１１１０が操縦索１１１１，１１１２を介して制御部１４２０によって制御される。これにより、揚力発生部材１１１０によって発生した揚力と当該揚力発生部材１１１０に対する空気抵抗力とが相俟って機体１２０１の速度を減速させることができるとともに、当該機体１２０１の速度を制御することができる。そのため、着地時の機体１２０１に対する衝撃が低減されるとともに、機体１２０１が横風に流されて飛行禁止区域等に侵入したり、落下目標位置から大幅にずれたりすることがなく、機体１２０１を落下目標位置にまで誘導することができる。また、落下検知部１４２１を備えているため、機体１２０１の落下を瞬時に検知することができ、当該検知に基づいて揚力発生部材１１１０を展開装置１１１５によって射出して展開することが可能となる。さらに、落下地点の状況判断に基づき、機体１２０１を安全に誘導することができる。
【００５１】
また、本実施の形態においては、無人航空機１Ａに、機体１２０１に設けられた推進機構１２０２を動作させるための電力を供給する電力供給部とは別に、展開装置１１１５、制御部１４２０および落下検知部１４２１に電力を供給する電力供給源１４２２が設けられている。仮に、無人航空機１Ａに、機体１２０１に設けられた推進機構１２０２を動作させるための電力を供給する電力供給部しか設けられていない場合には、例えば電力をすべて消費してしまうと、当該電力供給部から電力を受け取ることが不可能になるおそれがあるが、本構成によれば、そのような事態を回避することができる。すなわち、当該電力供給部の電力が何らかの理由で供給されなくなっても、当該電力供給部とは別に設けられた電力供給源１４２２の電力でこれら展開装置１１１５、制御部１４２０および落下検知部１４２１を動作させることができる。また、電力供給源１４２２を当該電力供給部のサブ電源として使用することも可能である。
【００５２】
また、本実施の形態においては、下方状況検出部１４２４による情報に基づいて機体１２０１の下方の状況を認識することができる。これにより、機体１２０１を着地させるべき位置として適切か否かの判別を行なうことが可能となる。また、下方の状況に応じて落下目標位置を変更することもできる。
【００５３】
また、本実施の形態においては、画像解析部１４２５によって人の有無が判別されるため、機体１２０１が人に衝突することを回避することができる。また、万一、機体１２０１が人の居る場所に着地せざるを得ない状況になった場合にも、報知部１４２６によって警告音が発せられるため、人をその場所から退避させることができる。これにより、機体１２０１が人に衝突することを回避することができる。
【００５４】
また、本実施の形態においては、制御部１４２０が、下方状況検出部１４２４によって検出された情報に基づいて機体１２０１の目標落下位置を決定し、当該目標落下位置に機体１２０１が着地するように制御する。そのため、これによって機体１２０１を安全な着地点まで誘導することが可能となる。
【００５５】
さらに、本実施の形態においては、遠隔操作装置１３００が下方状況検出部１４２４によって検出された情報を表示する表示部１３０１を有している。そのため、オペレータが表示部１３０１を視認することにより、機体１２０１の下方の状況を容易に把握することができる。すなわち、機体１２０１の下方の状況をオペレータが把握することにより、機体１２０１を安全な場所へ誘導操作することが可能である。
【００５６】
＜実施の形態１に基づいた変形例＞
上述した実施の形態１は、あくまでも例示であって種々変更を加えることができる。例えば、以下に説明するような第１変形例とすることもできる。
【００５７】
（第１変形例）
図４に示すように、第１変形例に係る展開装置１１９０は、パイロアクチュエータ１１８８と、揚力発生部材（例えばパラフォイル）１１８６とを備えている。パイロアクチュエータ１１８８は、点火薬（不図示）を収容するカップ状のケース１１８５を有する点火器１１８４と、凹部１１８２および当該凹部１１８２と一体的に形成されたピストンヘッド１１８３を有するピストン１１８１と、ピストン１１８１を収容するとともに、当該ピストン１１８１の推進方向を規制する有底筒状のハウジング１１８０とを備えている。
【００５８】
揚力発生部材１１８６は、ピストンヘッド１１８３上に配置された状態でハウジング１１８０内に収納されている。このような構成において、点火器１１８４によって発生されたガス圧によってピストン１１８１を推進させることにより、揚力発生部材１１８６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１１８０の開口端部は、初期状態において蓋１１８７によって閉じられており、揚力発生部材１１８６の押し出しによって上記開口端部から外れるようになっている。
【００５９】
（その他の変形例）
上述した実施の形態１および第１変形例においては、制御部、落下検知部、電力供給源、位置検出部、下方状況検出部、画像解析部、および、報知部をパラグライダー装置に設けることとしたが、これに限定されるものではなく、これらのうちの一部または全部を航空機本体に設けることとしてもよい。また、このうちの制御部を航空機本体に設ける場合には、当該制御部を機体の内部に設けられた飛行制御装置に組み込むこととしてもよい。ここで、飛行制御装置は、機体に設けられた推進機構を制御することで航空機本体の飛行を制御する装置である。
【００６０】
また、上述した実施の形態１および第１変形例においては、判別部としての画像解析部によって落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する報知部を用いることとしたが、これに限定されるものではなく、例えばライトまたは発煙筒等によって、退避が必要であることを警告してもよい。
【００６１】
また、上述した実施の形態１および第１変形例においては、揚力発生部材としてパラフォイルを利用した場合を例示して説明を行なったが、揚力発生部材としては、展開した状態において揚力が発生するものであれば如何なる形態のものであってもよく、この他にも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利用可能である。
【００６２】
また、上述した実施の形態１および第１変形例においては、制御部が、下方状況検出部によって検出された情報に基づいて機体の落下目標位置を決定するとともに、落下目標位置に機体が向かうように操作機構を制御するように構成した場合を例示して説明を行なったが、判別部によって落下目標位置に人がいると判別された場合に、制御部が、落下目標位置を変更するとともに、変更後の落下目標位置に機体が向かうように操作機構をさらに制御するように構成してもよい。
【００６３】
また、上述した実施の形態１および第１変形例においては、制御部が、下方状況検出部によって検出された情報に基づいて機体の落下目標位置を決定するように構成した場合を例示して説明を行なったが、例えば予め定められた飛行目的地が近い場合等には、これに代えて、制御部が、予め定められた飛行目的地に機体が向かうように操作機構を制御するように構成してもよい。
【００６４】
さらには、上述した実施の形態１および第１変形例においては、本発明を飛行体である無人航空機としてのドローンに適用した場合を例示して説明を行なったが、他の種類の無人航空機あるいは有人航空機においても、本発明を同様に適用することができる。
【００６５】
＜実施の形態１および当該実施の形態１に基づいた変形例の小括＞
以上において開示した実施の形態１および当該実施の形態１に基づいた変形例を要約すれば、以下のとおりとなる。
【００６６】
本開示の第１の局面に基づく飛行体は、機体と、上記機体に設けられた推進機構と、展開可能に上記機体に設けられた揚力発生部材と、上記揚力発生部材に接続されるとともに、上記揚力発生部材が展開した状態において上記揚力発生部材を操作する操作機構と、上記揚力発生部材を展開させる展開装置と、上記操作機構を制御する制御部と、上記機体の落下を検知するとともに、上記展開装置および上記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を備えている。上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、上記落下検知信号を受け取ることで上記揚力発生部材を展開させるとともに、上記制御部が、上記落下検知信号を受け取ることで上記操作機構の制御を開始する。
【００６７】
このように構成することにより、落下検知部によって機体の落下が検知されると、展開装置によって揚力発生部材を即時に展開させることができ、展開された揚力発生部材の動作が操作機構を介して制御部によって制御される。そのため、揚力発生部材により発生した揚力と当該揚力発生部材に対する空気抵抗力とが相俟って機体の速度を減速させることができるとともに、当該機体の速度を制御することができる。これにより、着地時の機体に対する衝撃が低減されるとともに、機体が横風に流されて飛行禁止区域等に侵入したり、落下目標位置から大幅にずれたりすることがなく、機体を落下目標位置にまで誘導することができる。
【００６８】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、火薬の燃焼によって生じるガス圧に基づく推進力により、上記揚力発生部材を展開させることが好ましい。
【００６９】
このように構成することにより、機体の落下時に、揚力発生部材を瞬時に展開させることが可能になる。
【００７０】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、上記機体の外表面に取付けられていることが好ましい。
【００７１】
このように構成することにより、展開装置を機体の表面上、例えば当該機体の側面上に取付けることにより、機体を傾けた状態で揚力発生部材を展開させて機体を着地させることができる。このように機体を傾けることにより、機体の下部等に設けられた各種デバイスまたは発火の恐れのあるリチウムイオン電池等が着地時に直接衝撃を受けることを回避することが可能となる。
【００７２】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、および、上記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【００７３】
このように構成することにより、機体が落下することを的確に認識することができる。
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、上記推進機構を動作させるための電力を供給する電力供給部と、上記電力供給部とは別に、上記展開装置、上記制御部および上記落下検知部に電力を供給する電力供給源と、をさらに備えていてもよい。
【００７４】
仮に、無人航空機に推進機構を動作させるための電力を供給する電力供給部しか設けられていない場合に、例えば当該電力供給部が電力をすべて消費してしまうと、当該電力供給部から電力を受け取ることが不可能になって動作不能に陥るおそれがあるが、上記のように構成することにより、そのような事態を回避することができる。すなわち、当該電力供給部の電力が何らかの理由で供給されなくなっても、電力供給源の電力でパラグライダー装置を動作させることができる。また、電力供給源を当該電力供給部のサブ電源として使用することも可能である。
【００７５】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、上記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置、および、上記電力供給部の電圧異常を検知する電圧異常検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【００７６】
このように構成することにより、機体が落下することを的確に認識することができる。
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、上記機体の位置情報を検出する位置検出部をさらに備えていることが好ましく、その場合には、上記制御部が、上記位置検出部によって検出された上記位置情報に基づいて上記操作機構を制御することが好ましい。
【００７７】
このように構成することにより、位置検出部による機体の位置情報に基づいて機体の現在の位置を容易に認識することが可能になり、当該位置情報を用いての落下目標位置の決定が行なえることになる。また、制御部が、当該位置情報に基づいて操作機構を適切に制御することができる。
【００７８】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記電力供給部を備えている場合において、上記位置検出部が、上記位置情報を人工衛星を利用して取得するＧＮＳＳ装置、上記位置情報を携帯電話の基地局を利用して取得する装置、上記機体の周辺を撮像するカメラ、上記機体の方位角を検出する地磁気センサ、および、上記機体の高度を検出する高度検出装置のうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【００７９】
このように構成することにより、機体の位置を示す高精度な情報を得ることができる。
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記高度検出装置が、気圧センサ、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、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【００８０】
このように構成することにより、機体の高度を示す高精度な情報を得ることができる。
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、上記機体の下方の状況を検出する下方状況検出部をさらに備えていることが好ましい。
【００８１】
このように構成することにより、下方状況検出部による情報によって、機体の下方の状況を認識することができる。これにより、機体を着地させるべき位置として適切か否かの判別を行なうことが可能となる。また、下方の状況に応じて落下目標位置を変更することもできる。
【００８２】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記下方状況検出部が、カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【００８３】
このように構成することにより、機体の下方の状況を示す高精度な情報を得ることができる。これにより、機体の落下目標位置を決定する上で信頼性の高い判断が可能となる。
【００８４】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記制御部が、上記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて上記機体の落下目標位置を決定するとともに、上記落下目標位置に上記機体が向かうように上記操作機構を制御することが好ましい。
【００８５】
このように構成することにより、下方状況検出部によって検出された情報に基づいて機体の落下目標位置が決定されるため、当該機体を安全な着地点に着地させることが可能となる。
【００８６】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、上記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて上記落下目標位置における人の有無を判別する判別部をさらに備えていることが好ましい。
【００８７】
このように構成することにより、判別部によって人の有無が判別されるため、機体が人に衝突することを回避することができる。
【００８８】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、上記判別部によって上記落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する報知部をさらに備えていてもよい。
【００８９】
このように構成することにより、万一、機体が人の居る場所に着地せざるを得ない状況になった場合にも、報知部によって警告音が発せられるため、人をその場所から退避させることができる。これにより、機体が人に衝突することを回避することができる。
【００９０】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、上記推進機構を遠隔操作するための遠隔操作装置をさらに備えていてもよく、その場合には、上記遠隔操作装置が、上記下方状況検出部によって検出された情報を表示する表示部を有していることが好ましい。
【００９１】
このように構成することにより、オペレータが表示部を視認することにより、機体の下方の状況を容易に把握することができる。
【００９２】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体にあっては、上記推進機構を制御する飛行制御装置が、上記機体に設けられていてもよく、その場合には、上記制御部が、上記飛行制御装置に組み込まれていることが好ましい。
【００９３】
このように構成することにより、パラグライダー装置の制御部の重量が減る分、当該パラグライダー装置の軽量化を図ることができる。
【００９４】
上記本開示の第１の局面に基づく飛行体は、無人航空機であってもよい。
このように構成することにより、無人航空機における落下事故によるリスクを大幅に低減することができる。
【００９５】
本開示の第１の局面に基づく飛行体の制御方法は、当該飛行体が、機体と、上記機体に設けられた推進機構と、展開可能に上記機体に設けられた揚力発生部材と、上記揚力発生部材に接続されるとともに、上記揚力発生部材が展開した状態において上記揚力発生部材を操作する操作機構と、上記揚力発生部材を展開させる展開装置と、上記操作機構を制御する制御部と、上記機体の落下を検知するとともに、上記展開装置および上記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を含んでいる場合において、上記落下検知信号を受け取ることにより、上記展開装置が、上記揚力発生部材を展開させるステップと、上記落下検知信号を受け取ることにより、上記制御部が、上記操作機構の制御を開始するステップと、を備えるものである。
【００９６】
このように構成することにより、落下検知部によって機体の落下が検知されると、展開装置によって揚力発生部材を即時に展開させることができ、展開された揚力発生部材の動作が操作機構を介して制御部によって制御される。そのため、揚力発生部材により発生した揚力と当該揚力発生部材に対する空気抵抗力とが相俟って機体の速度を減速させることができるとともに、当該機体の速度を制御することができる。これにより、着地時の機体に対する衝撃が低減されるとともに、機体が横風に流されて飛行禁止区域等に侵入したり、落下目標位置から大幅にずれたりすることがなく、機体を落下目標位置にまで誘導することができる。
【００９７】
＜実施の形態２＞
図５に示すように、本実施の形態に係る無人航空機１Ｂは、航空機本体２２００と、当該航空機本体２２００に組付けられたパラグライダー装置２１００と、航空機本体２２００に設けられた推進機構制御装置とを備えている。パラグライダー装置２１００に含まれる揚力発生部材２１１０（例えばパラフォイル）は、無人航空機１Ｂの通常飛行時においては、図６に示すように、パラグライダー装置２１００の収納容器２１５１の内部に収納されており、無人航空機１Ｂの落下時においては、図５に示すように、パラグライダー装置２１００の収納容器２１５１の外部に射出されてこれが展開される。
【００９８】
パラグライダー装置２１００は、上述した揚力発生部材２１１０と、揚力発生部材２１１０に接続されるとともに、当該揚力発生部材２１１０を展開させる展開装置２１１５とを備えている。
【００９９】
航空機本体２２００は、機体２２０１と、機体２２０１に組付けられるとともに、当該機体２２０１を推進させる１つ以上の推進機構２２０２（例えばプロペラおよび当該プロペラを駆動する駆動モータ２２０４（図７参照）等）と、機体２２０１の下部に設けられた複数の脚部２２０３とを備えている。
【０１００】
推進機構制御装置は、図７に示すように、推進機構２２０２の駆動モータ２２０４を制御する制御部（ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータ）２４２０と、落下検知部２４２１と、電力供給源２４２２と、位置検出部２４２３と、下方状況検出部２４２４と、判別部としての画像解析部２４２６と、報知部２４２７とを備えている。上述したように推進機構制御装置は、航空機本体２２００に設けられているため、これら制御部２４２０、落下検知部２４２１、電力供給源２４２２、位置検出部２４２３、下方状況検出部２４２４、画像解析部２４２６、および、報知部２４２７も、航空機本体２２００に設けられている。
【０１０１】
揚力発生部材２１１０は、展開装置２１１５により展開可能に構成されている。上述したように、揚力発生部材２１１０は、初期状態においては、図６に示すように非展開の状態で配置されており、展開装置２１１５によって展開されることで図５に示すような状態となる。
【０１０２】
図５に示すように、展開装置２１１５は、航空機本体２２００の機体２２０１上に設けられている。より詳細には、展開装置２１１５は、機体２２０１の側面上に設けられている。展開装置２１１５は、展開前の揚力発生部材２１１０を収納するカップ状の収納容器２１５１と、一端部が収納容器２１５１の底部に固定された複数の第１吊り索２１１２と、一端部が第１吊り索２１１２に接続された複数の第２吊り索２１１３と、一端部が第２吊り索２１１３に接続されるとともに他端部が揚力発生部材２１１０に接続された複数の第３吊り索２１１４とを備えている。
【０１０３】
図６に示すように、展開装置２１１５は、さらに、収納容器２１５１の内側底部に設けられた支持柱２１５２と、内部にパイロアクチュエータ２１６０，２１６１，２１６２を備えるとともに、支持柱２１５２に連結された３つの管部２１５３，２１５４，２１５５とを備えている。管部２１５３の内部には、パイロアクチュエータ２１６０が設けられており、管部２１５４の内部には、パイロアクチュエータ２１６１が設けられており、管部２１５５の内部には、パイロアクチュエータ２１６２が設けられている。管部２１５３，２１５４，２１５５は、例えば傘骨のように配置されている。なお、パイロアクチュエータ２１６０，２１６１，２１６２は公知であるため、詳細な説明は省略するが、点火器による点火薬の燃焼によってガス圧を発生させるとともに、そのガス圧によってピストンを推進させるものである。
【０１０４】
管部２１５３には、一部が露出した状態で発射体２１５３ａが挿入されている。また同様に、管部２１５４には、一部が露出した状態で発射体２１５４ａが挿入されている。さらに同様に、管部２１５５には、一部が露出した状態で発射体２１５５ａが挿入されている。揚力発生部材２１１０は、紐２１１３ａによって発射体２１５３ａに連結されているとともに、紐２１１３ｂによって発射体２１５５ａに連結されている。また、揚力発生部材２１１０は、紐２１１３ｃによって発射体２１５５ａに連結されているとともに、紐２１１３ｄによって発射体２１５４ａに連結されている。
【０１０５】
このような構成において、パイロアクチュエータ２１６０のピストンの推進によって発射体２１５３ａが射出され、パイロアクチュエータ２１６１のピストンの推進によって発射体２１５４ａが射出され、パイロアクチュエータ２１６２のピストンの推進によって発射体２１５５ａが射出されることにより、紐２１１３ａ，２１１３ｂ，２１１３ｃ，２１１３ｄが射出方向に引っ張られ、これにより揚力発生部材２１１０が展開されることになる。このとき、揚力発生部材２１１０は、第１吊り索２１１２の一端部が収納容器２１５１の底部に固定されていることにより、当該第１吊り索２１１２によって拘束されることで繋ぎ止められる。
【０１０６】
図７を参照して、落下検知部２４２１は、例えば、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、機体２２０１に設けられた推進機構２２０２（ここでは、プロペラを回転させるモータ）の異常振動を検知する異常振動検知部、および、機体２２０１に設けられた推進機構２２０２を動作させるための電力を供給する電源供給部（不図示）の電圧異常を検知する電圧異常検知部のうちの少なくとも１つにて構成される。例えば、落下検知部２４２１が加速度センサを含む場合においては、当該加速度センサによって所定以上の加速度（例えば予め設定された落下していることが想定される加速度）が検出された場合等、予め設定した状態に陥っている場合に、落下検知部２４２１は、機体２２０１が落下していることを示す落下検知信号を展開装置２１１５および制御部２４２０に与える。
【０１０７】
展開装置２１１５は、落下検知信号を受け取ることによって揚力発生部材２１１０を展開させ、制御部２４２０は、落下検知信号を受け取ることによって推進機構２２０２の駆動モータ２２０４を制御することにより、機体２２０１を後述する落下目標位置にまで誘導する。なお、本実施の形態においては、制御部２４２０は、無人航空機１Ｂの通常飛行時においても駆動モータ２２０４を制御する。通常飛行時における駆動モータ２２０４の回転数と、落下の際の誘導時における駆動モータ２２０４の回転数とは、互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１０８】
電力供給源２４２２は、通常飛行時において、機体２２０１に設けられた推進機構２２０２を動作させるための電力を供給する上述した電力供給部とは別に設けられており、上述した展開装置２１１５、制御部２４２０、落下検知部２４２１、位置検出部２４２３、下方状況検出部２４２４、画像解析部２４２６、および、報知部２４２７の各々に電力を供給する。さらに、電力供給源２４２２は、落下時においては、上述した各部に加えて、推進機構２２０２の駆動モータ２２０４にも電力を供給することができる。電力供給源２４２２として、例えばリチウムイオン電池を用いることができる。
【０１０９】
位置検出部２４２３は、機体２２０１の位置情報を検出する。位置検出部２４２３は、例えば、機体２２０１の３次元位置情報を人工衛星を利用して検出するＧＮＳＳ装置、機体２２０１の３次元位置情報を携帯電話の基地局を利用して取得する装置、機体２２０１の周辺を撮像するカメラ、機体２２０１の方位角を検出する地磁気センサ、および、機体２２０１の高度を検出する高度検出装置のうち少なくとも１つにて構成される。なお、高度検出装置は、気圧センサ、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、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つにて構成される。制御部２４２０は、位置検出部２４２３によって検出された位置情報に基づいて機体２２０１の落下目標位置を決定するとともに、当該落下目標位置に機体２２０１が向かうように推進機構２２０２の駆動モータ２２０４を制御する。
【０１１０】
下方状況検出部２４２４は、機体２２０１の下方の状況を検出する。ここで、機体２２０１の下方とは、機体２２０１の姿勢にかかわらず、機体２２０１から見た地表側の方向を意味する。下方状況検出部２４２４は、例えば、カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つにて構成される。制御部２４２０は、位置検出部２４２３によって検出された機体２２０１の位置情報と、下方状況検出部２４２４によって検出された情報とに基づいて、機体２２０１の目標落下位置を決定する。
【０１１１】
画像解析部２４２６は、下方状況検出部２４２４によって検出された情報に基づいて落下目標位置における人の有無を判別する。報知部２４２７は、画像解析部２４２６によって上記落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する。なお、画像解析部２４２６は、ハードウェアによって構成されていてもよいし、ソフトウェアによって機能的に実現されてもよい。
【０１１２】
本実施の形態に係る無人航空機１Ｂによれば、機体２２０１の落下時に、展開装置２１１５によって揚力発生部材２１１０を即時に展開させることができる。これにより、揚力発生部材２１１０によって発生した揚力と当該揚力発生部材２１１０に対する空気抵抗力とが相俟って機体２２０１の速度を減速させることができるため、着地時の機体２２０１に対する衝撃を十分に低減することが可能となる。また、機体２２０１の落下時において、推進機構２２０２の動作が制御部２４２０によって制御されることにより、機体２２０１を落下目標位置にまで誘導することができる。このことにより、機体２２０１が横風に流されて飛行禁止区域等に侵入したり、落下目標位置から大幅にずれたりすることがなくなる。また、落下検知部２４２１を備えていることにより、機体２２０１の落下を瞬時に検知することができ、当該検知に基づいて揚力発生部材２１１０を展開装置２１１５によって射出して展開することが可能となる。さらに、落下地点の状況判断に基づき、機体２２０１を安全に誘導することができる。
【０１１３】
また、本実施の形態においては、通常飛行時および落下時の双方において、機体２２０１に設けられた推進機構２２０２を用いることができる。このように、推進機構２２０２を、機体２２０１の落下時において当該機体２２０１を落下目標位置にまで誘導する用途、および、通常飛行の用途において兼用することにより、落下時における誘導のための推進機構を別途設ける必要がなくなる。
【０１１４】
また、本実施の形態においては、展開装置２１１５を機体２２０１の側面上に取付けることにより、揚力発生部材２１１０を展開させた状態において、機体２２０１を傾けた状態として機体２２０１を着地させることができる。このように機体２２０１を傾けることにより、機体２２０１の下部等に設けられた各種デバイスまたは発火の恐れのあるリチウムイオン電池等が着地時において直接的に衝撃を受けることを回避することが可能となる。
【０１１５】
また、本実施の形態においては、無人航空機１Ｂに、機体２２０１に設けられた推進機構２２０２を動作させるための電力を供給する電力供給部とは別に、推進機構制御装置に電力を供給する電力供給源２４２２が設けられている。仮に、無人航空機１Ｂに、機体２２０１に設けられた推進機構２２０２を動作させるための電力を供給する電力供給部しか設けられていない場合には、例えば電力をすべて消費してしまうと、当該電力供給部から電力を受け取ることが不可能になるおそれがあるが、本構成によれば、そのような事態を回避することができる。すなわち、当該電力供給部の電力が何らかの理由で供給されなくなっても、当該電力供給源とは別に設けられた電力供給源２４２２の電力で推進機構制御装置を動作させることができる。また、電力供給源２４２２を当該電力供給部のサブ電源として使用することも可能である。
【０１１６】
また、本実施の形態においては、下方状況検出部２４２４による情報に基づいて機体２２０１の下方の状況を認識することができる。これにより、機体２２０１を着地させるべき位置として適切か否かの判別を行なうことが可能となる。また、下方の状況に応じて落下目標位置を変更することもできる。
【０１１７】
また、本実施の形態においては、画像解析部２４２６によって人の有無が判別されるため、機体２２０１が人に衝突することを回避することができる。また、万一、機体２２０１が人の居る場所に着地せざるを得ない状況になった場合にも、報知部２４２７によって警告音が発せられるため、人をその場所から退避させることができる。これにり、機体２２０１が人に衝突することを回避することができる。
【０１１８】
また、本実施の形態においては、位置検出部２４２３による機体２２０１の位置情報に基づいて、機体２２０１の現在の位置を容易に認識することができる。また、当該位置情報を機体２２０１の落下目標位置を決定する際の情報として用いることができる。
【０１１９】
さらに、本実施の形態においては、位置検出部２４２３によって検出された位置情報に基づいて機体２２０１の落下目標位置が決定されるため、当該機体２２０１を落下目標位置にまで誘導し易くなる。
【０１２０】
＜実施の形態２に基づいた変形例＞
上述した実施の形態２は、あくまでも例示であって種々変更を加えることができる。例えば、以下に説明するような第２，第３変形例とすることもできる。
【０１２１】
（第２変形例）
図８に示すように、第２変形例に係る展開装置２１９０は、例えば、一方端部が開口されたハウジング内にパイロアクチュエータおよび揚力発生部材を設け、当該パイロアクチュエータのピストンの推進力によって揚力発生部材を直接押し出して展開させる構成とされている。
【０１２２】
具体的には、展開装置２１９０は、パイロアクチュエータ２１６３と、揚力発生部材２１８６とを備えている。パイロアクチュエータ２１６３は、点火薬（不図示）を収容するカップ状のケース２１８５を有する点火器２１８４と、凹部２１８２および当該凹部２１８２と一体的に形成されたピストンヘッド２１８３を有するピストン２１８１と、ピストン２１８１を収容するとともに、当該ピストン２１８１の推進方向を規制する有底筒状のハウジング２１８０とを備えている。
【０１２３】
揚力発生部材２１８６は、ピストンヘッド２１８３上に配置された状態でハウジング２１８０内に収納されているものであり、いわゆるパラシュートである。このような構成において、点火器２１８４によって発生されたガス圧によってピストン２１８１を推進させることにより、揚力発生部材２１８６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２１８０の開口端部は、初期状態において蓋２１８７によって閉じられており、揚力発生部材２１８６の押し出しによって上記開口端部から外れるようになっている。
【０１２４】
（第３変形例）
図９に示すように、第３変形例に係る無人航空機１Ｃは、通常飛行時に作動する推進機構３２０２とは別に、落下時（すなわち目標落下位置への誘導時）に無人航空機１Ｃを推進させる落下時推進装置（モーターおよびプロペラ等）３１１６を備えている。このような構成のパラグライダー装置３１００は、いわゆるモーターパラグライダー装置である。落下時推進装置３１１６は、例えば収納容器３１５１の側面上に設けられる。
【０１２５】
ここで、第３変形例に係る無人航空機１Ｃの他の構成は、上述した実施の形態２に係る無人航空機１Ｂと基本的に同様のものであり、ここではその説明は繰り返さない。なお、図９において、図５において示された構成に付された符号の下３桁と同じ下３桁の符号が付された構成は、当該図５において説明した構成と基本的に同様のものである。
【０１２６】
このように構成した場合には、特に通常飛行時に作動する推進機構３２０２が破損した場合等においても、落下時推進装置３１１６を適切に動作させて制御することにより、機体３２０１を落下目標位置にまで誘導することができることになる。
【０１２７】
（その他の変形例）
上述した実施の形態２および第２，第３変形例においては、制御部、落下検知部、電力供給源、位置検出部、下方状況検出部、画像解析部、および、報知部を航空機本体に設けることとしたが、これに限定されるものではなく、これらのうちの一部または全部をパラグライダー装置に設けることとしてもよい。
【０１２８】
また、上述した実施の形態２および第２，第３変形例においては、判別部としての画像解析部によって落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する報知部を用いることとしたが、これに限定されるものではなく、例えばライトまたは発煙筒等によって、退避が必要であることを警告してもよい。
【０１２９】
また、上述した実施の形態２および第２，第３変形例においては、揚力発生部材としてパラフォイルを利用した場合を例示して説明を行なったが、揚力発生部材としては、展開した状態において揚力が発生するものであれば如何なる形態のものであってもよく、この他にも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利用可能である。
【０１３０】
また、上述した実施の形態２および第２，第３変形例においては、制御部が、下方状況検出部によって検出された情報に基づいて機体の落下目標位置を決定するとともに、落下目標位置に機体が向かうように推進機構を制御するように構成した場合を例示して説明を行なったが、判別部によって落下目標位置に人がいると判別された場合に、制御部が、落下目標位置を変更するとともに、変更後の落下目標位置に機体が向かうように推進機構をさらに制御するように構成してもよい。
【０１３１】
また、上述した実施の形態２および第２，第３変形例においては、制御部が、下方状況検出部によって検出された情報に基づいて機体の落下目標位置を決定するように構成した場合を例示して説明を行なったが、例えば予め定められた飛行目的地が近い場合等には、これに代えて、制御部が、予め定められた飛行目的地に機体が向かうように推進機構を制御するように構成してもよい。
【０１３２】
また、上述した実施の形態２および第２，第３変形例に係る無人航空機においても、上述した実施の形態１の場合と同様に、遠隔操作装置を設けることとしてもよい。ここで、遠隔操作装置は、オペレータが機体に設けられた推進機構を遠隔操作する際に用いられるものである。また、その場合には、遠隔操作装置が下方状況検出部によって検出された情報を表示する表示部を有していることが好ましい。そのように構成すれば、オペレータが表示部を視認することにより、機体の下方の状況を容易に把握することができることになり、その結果、機体を安全な場所へ誘導操作することが可能になる。
【０１３３】
さらには、上述した実施の形態２および第２，第３変形例においては、本発明を飛行体である無人航空機としてのドローンに適用した場合を例示して説明を行なったが、他の種類の無人航空機あるいは有人航空機においても、本発明を同様に適用することができる。
【０１３４】
＜実施の形態２および当該実施の形態２に基づいた変形例の小括＞
以上において開示した実施の形態２および当該実施の形態２に基づいた変形例を要約すれば、以下のとおりとなる。
【０１３５】
本開示の第２の局面に基づく飛行体は、機体と、上記機体に設けられた推進機構と、展開可能に上記機体に設けられた揚力発生部材と、上記揚力発生部材を展開させる展開装置と、上記推進機構を制御する制御部と、上記機体の落下を検知するとともに、上記展開装置および上記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を備えている。上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、上記落下検知信号を受け取ることで上記揚力発生部材を展開させるとともに、上記制御部が、上記落下検知信号を受け取ることで上記機体の落下目標位置を決定し、上記落下目標位置に上記機体が向かうように上記推進機構を制御する。
【０１３６】
このように構成することにより、機体の落下時に、展開装置によって揚力発生部材を即時に展開させることができる。これにより、揚力発生部材によって発生した揚力と当該揚力発生部材に対する空気抵抗力とが相俟って機体の速度を減速させることができるため、着地時に機体に対する衝撃を十分に低減することが可能となる。また、推進機構の動作が制御部によって制御されることにより、機体を落下目標位置にまで誘導することができる。これにより、機体が横風に流されて飛行禁止区域等に侵入したり、落下目標地点から大幅にずれたりすることがなくなる。
【０１３７】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記推進機構が、当該飛行体の通常飛行時に用いられるものであってもよい。
【０１３８】
このように構成することにより、上記推進機構を、機体の落下時に当該機体を落下目標位置にまで誘導する用途、および、通常飛行の用途において兼用することが可能になり、上記誘導のための推進機構を別途設ける必要がなくなる。
【０１３９】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記推進機構が、当該飛行体の通常飛行時に用いられるものと、当該飛行体の落下時にのみに用いられるものとを含んでいてもよく、その場合には、上記制御部が上記落下検知信号を受け取ることで上記落下目標位置に上記機体が向かうように制御する上記推進機構が、当該飛行体の落下時にのみ用いられるものであってもよい。
【０１４０】
このように構成することにより、特に通常飛行時に作動する推進機構が破損した場合等においても、機体を落下目標位置にまで誘導することができることになる。
【０１４１】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、火薬の燃焼によって生じるガス圧に基づく推進力により、上記揚力発生部材を展開させることが好ましい。
【０１４２】
このように構成することにより、機体の落下時に、揚力発生部材を瞬時に展開させることが可能になる。
【０１４３】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記展開装置が、上記機体の外表面に取付けられていることが好ましい。
【０１４４】
このように構成することにより、展開装置を機体の表面上、例えば当該機体の側面上に取付けることにより、機体を傾けた状態で揚力発生部材を展開させて機体を着地させることができる。このように機体を傾けることにより、機体の下部等に設けられた各種デバイスまたは発火の恐れのあるリチウムイオン電池等が着地時に直接衝撃を受けることを回避することが可能となる。
【０１４５】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、および、上記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【０１４６】
このように構成することにより、機体が落下することを的確に認識することができる。
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、上記推進機構を動作させるための電力を供給する電力供給部と、上記電力供給部とは別に、上記展開装置、上記制御部および上記落下検知部に電力を供給する電力供給源と、をさらに備えていてもよい。
【０１４７】
仮に、無人航空機に推進機構を動作させるための電力を供給する電力供給部しか設けられていない場合に、例えば当該電力供給部が電力をすべて消費してしまうと、当該電力供給部から電力を受け取ることが不可能になって動作不能に陥るおそれがあるが、上記のように構成することにより、そのような事態を回避することができる。すなわち、当該電力供給部の電力が何らかの理由で供給されなくなっても、電力供給源の電力で推進機構制御装置を動作させることができる。また、電力供給源を当該電力供給部のサブ電源として使用することも可能である。
【０１４８】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記電力供給部を備えている場合において、上記落下検知部が、加速度センサ、ジャイロセンサ、気圧センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、上記推進機構の異常振動を検知する異常振動検知装置、および、上記電力供給部の電圧異常を検知する電圧異常検知装置のうちの少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【０１４９】
このように構成することにより、機体が落下することを的確に認識することができる。
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、上記機体の位置情報を検出する位置検出部をさらに備えていることが好ましく、その場合には、上記制御部が、上記位置検出部によって検出された上記位置情報に基づいて上記落下目標位置を決定するとともに、上記位置検出部によって検出された上記位置情報に基づいて上記落下目標位置に上記機体が向かうように上記推進機構を制御することが好ましい。
【０１５０】
このように構成することにより、位置検出部による機体の位置情報に基づいて機体の現在の位置を容易に認識することが可能になり、当該位置情報を用いての落下目標位置の決定が行なえることになる。また、制御部が、当該位置情報に基づいて推進機構を適切に制御することができる。
【０１５１】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記位置検出部が、上記位置情報を人工衛星を利用して取得するＧＮＳＳ装置、上記位置情報を携帯電話の基地局を利用して取得する装置、上記機体の周辺を撮像するカメラ、上記機体の方位角を検出する地磁気センサ、および、上記機体の高度を検出する高度検出装置のうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【０１５２】
このように構成することにより、機体の位置を示す高精度な情報を得ることができる。
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記高度検出装置が、気圧センサ、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、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【０１５３】
このように構成することにより、機体の高度を示す高精度な情報を得ることができる。
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、上記機体の下方の状況を検出する下方状況検出部をさらに備えていることが好ましい。
【０１５４】
このように構成することにより、下方状況検出部による情報によって、機体の下方の状況を認識することができる。これにより、機体を着地させるべき位置として適切か否かの判別を行なうことが可能となる。また、下方の状況に応じて落下目標位置を変更することもできる。
【０１５５】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体にあっては、上記下方状況検出部が、カメラ、画像センサ、赤外線センサ、レーザーセンサ、超音波センサ、ミリ波レーダー、および、サブミリ波レーダーのうち少なくとも１つを含んでいることが好ましい。
【０１５６】
このように構成することにより、機体の下方の状況を示す高精度な情報を得ることができる。これにより、機体の落下目標位置を決定する上で信頼性の高い判断が可能となる。
【０１５７】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、上記下方状況検出部によって検出された情報に基づいて上記落下目標位置における人の有無を判別する判別部をさらに備えていることが好ましい。
【０１５８】
このように構成することにより、判別部によって人の有無が判別されるため、機体が人に衝突することを回避することができる。
【０１５９】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、上記判別部によって上記落下目標位置に人がいると判別された場合に警告音を発する報知部をさらに備えていてもよい。
【０１６０】
このように構成することにより、万一、機体が人の居る場所に着地せざるを得ない状況になった場合にも、報知部によって警告音が発せられるため、人をその場所から退避させることができる。これにより、機体が人に衝突することを回避することができる。
【０１６１】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、上記推進機構を遠隔操作するための遠隔操作装置をさらに備えていてもよく、その場合には、上記遠隔操作装置が、上記下方状況検出部によって検出された情報を表示する表示部を有していることが好ましい。
【０１６２】
このように構成することにより、オペレータが表示部を視認することにより、機体の下方の状況を容易に把握することができる。
【０１６３】
上記本開示の第２の局面に基づく飛行体は、無人航空機であってもよい。
このように構成することにより、無人航空機における落下事故によるリスクを大幅に低減することができる。
【０１６４】
本開示の第２の局面に基づく飛行体の制御方法は、当該飛行体が、機体と、上記機体に設けられた推進機構と、展開可能に上記機体に設けられた揚力発生部材と、上記揚力発生部材を展開させる展開装置と、上記推進機構を制御する制御部と、上記機体の落下を検知するとともに、上記展開装置および上記制御部に落下検知信号を与える落下検知部と、を含んでいる場合において、上記落下検知信号を受け取ることにより、上記展開装置が、上記揚力発生部材を展開させるステップと、上記落下検知信号を受け取ることにより、上記制御部が、上記機体の落下目標位置を決定するステップと、上記制御部が、上記落下目標位置に上記機体が向かうように上記推進機構を制御するステップと、を備えるものである。
【０１６５】
このように構成することにより、機体の落下時に、展開装置によって揚力発生部材を即時に展開させることができる。これにより、揚力発生部材によって発生した揚力と当該揚力発生部材に対する空気抵抗力とが相俟って機体の速度を減速させることができるため、着地時に機体に対する衝撃を十分に低減することが可能となる。また、推進機構の動作が制御部によって制御されることにより、機体を落下目標位置にまで誘導することができる。これにより、機体が横風に流されて飛行禁止区域等に侵入したり、落下目標地点から大幅にずれたりすることがなくなる。
【０１６６】
今回開示した上記実施の形態およびその変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【０１６７】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  無人航空機、１１００  パラグライダー装置、１１１０  揚力発生部材、１１１１，１１１２  操縦索、１１１３  第１吊り索、１１１３ａ，１１１３ｂ，１１１３ｃ，１１１３ｄ  紐、１１１４  第２吊り索、１１１５  展開装置、１１５１  収納容器、１１５２  シリンダー部、１１５３  管部、１１５３ａ  発射体、１１５４  管部、１１５４ａ  発射体、１１５５  管部、１１５５ａ  発射体、１１８０  ハウジング、１１８１  ピストン、１１８２  凹部、１１８３  ピストンヘッド、１１８４  点火器、１１８５  ケース、１１８６  揚力発生部材、１１８７  蓋、１１８８  パイロアクチュエータ、１１９０  展開装置、１２００  航空機本体、１２０１  機体、１２０２  推進機構、１２０３  脚部、１３００  遠隔操作装置、１３０１  表示部、１４２０  制御部、１４２１  落下検知部、１４２２  電力供給源、１４２３  位置検出部、１４２４  下方状況検出部、１４２５  画像解析部、１４２６  報知部、２１００  パラグライダー装置、２１１０  揚力発生部材、２１１２  第１吊り索、２１１３  第２吊り索、２１１３ａ，２１１３ｂ，２１１３ｃ，２１１３ｄ  紐、２１１４  第３吊り索、２１１５  展開装置、２１５１  収納容器、２１５２  支持柱、２１５３  管部、２１５３ａ  発射体、２１５４  管部、２１５４ａ  発射体、２１５５  管部、２１５５ａ  発射体、２１６０，２１６１，２１６２，２１６３  パイロアクチュエータ、２１８０  ハウジング、２１８１  ピストン、２１８２  凹部、２１８３  ピストンヘッド、２１８４  点火器、２１８５  ケース、２１８６  揚力発生部材、２１８７  蓋、２１９０  展開装置、２２００  航空機本体、２２０１  機体、２２０２  推進機構、２２０３  脚部、２２０４  駆動モータ、２４２０  制御部、２４２１  落下検知部、２４２２  電力供給源、２４２３  位置検出部、２４２４  下方状況検出部、２４２６  画像解析部、２４２７  報知部、３１００  パラグライダー装置、３１１０  揚力発生部材、３１１２  第１吊り索、３１１３  第２吊り索、３１１４  第３吊り索、３１１５  展開装置、３１１６  落下時推進装置、３１５１  収納容器、３２００  航空機本体、３２０１  機体、３２０２  推進機構、３２０３  脚部。
【図１】
2018190319.tif 000003
【図２】
2018190319.tif 000004
【図３】
2018190319.tif 000005
【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】
2018190319.tif 000010
【図９】
2018190319.tif 000011
【国際調査報告】
2018190319.tif 000012
2018190319.tif 000013
2018190319.tif 000014
2018190319.tif 000015