(57)【要約】【課題】  海上等において不時着した場合に探索し易い無人航空機を提供する。【解決手段】  本発明の一実施形態に係る無人航空機１は、水面付近で浮遊するための浮き体装置６０を備える。当該浮き体装置６０は、袋状の浮き体本体６０１と、当該浮き体本体６０１の内部にガスを供給可能なガスカートリッジ（ガス供給部）６０２と、当該ガスカートリッジ６０２に設けられており着水を検出する着水センサ（着水検出部）６０３と、を有する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人が搭乗していない状態で飛行する無人航空機であって、
水面付近で浮遊するための浮き体装置を備え、
前記浮き体装置が、浮き体本体と、着水を検出する着水検出部と、前記着水検出部による着水の検出に応じて前記浮き体本体にガスを供給するガス供給部と、を有する、
無人航空機。
【請求項２】
前記浮き体本体が、ビーコンを発信するビーコン発信機を有する請求項１の無人航空機。
【請求項３】
前記ビーコン発信機が、前記浮き体本体の、前記無人航空機に連結する側の反対側に設けられている請求項２の無人航空機。
【請求項４】
請求項３の無人航空機であって、
前記浮き体本体が、前記無人航空機に連結する側の反対側に突出部を有し、
前記ビーコン発信機が、前記突出部に設けられている、
無人航空機。
【請求項５】
請求項１ないし４何れかの無人航空機であって、
パラシュートを放出するパラシュート作動部と、
少なくとも前記パラシュート作動部を制御する制御部と、を更に備え、
前記制御部が、飛行中において異常を検出したときに、前記パラシュートを放出するように前記パラシュート作動部を制御する、
無人航空機。
【請求項６】
請求項５の無人航空機であって、
前記浮き体装置を放出する浮き体装置作動部を更に備え、
前記制御部が、飛行中において異常を検出したときに、第１のタイミングで、前記パラシュートを放出するように前記パラシュート作動部を制御し、前記第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで、前記浮き体装置を放出するように前記浮き体装置作動部を制御する、
無人航空機。
【請求項７】
請求項１ないし５何れかの無人航空機であって、
前記浮き体装置が、前記無人航空機の下側に設けられており、
前記浮き体本体が、膨張時において、前記無人航空機を載置可能な大きさを有する、
無人航空機。
【請求項８】
人が搭乗していない状態で飛行する無人航空機であって、
浮き体本体と、
前記浮き体本体にガスを供給可能なガス供給部と、
少なくとも前記ガス供給部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部が、飛行中において異常を検出したときに、前記浮き体本体にガスを供給するように前記ガス供給部を制御する、
無人航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人が搭乗していない状態で飛行する無人航空機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、遠隔操作又は自動操縦或いは自律制御によって飛行する無人航空機（ドローンと呼ばれることがある。）が知られている。こうした無人航空機は、産業用を含む様々な分野において用いられている。例えば、物流、災害対応、インフラ維持管理、測量、及び農林水産業等の分野において、こうした無人航空機の活用が期待されている。
【０００３】
下記特許文献１は、こうした無人航空機の異常時における動作について開示する。具体的には、当該文献は、バッテリー及びモータ等の異常時において継続飛行が不可能な場合に、エアバック及びパラシュートを使用して不時着するように構成されたマルチコプターを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０８８１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したマルチコプターは、海上において異常が発生した場合に、エアバッグ及びパラシュートを使用して、海面への着水時の衝撃は緩和され得るものの、これらの浮力は十分ではないから機体が沈んでしまう。この結果、不時着した機体の探索は極めて困難なものとなってしまう。
【０００６】
本発明の実施形態は、海上等において不時着した場合に探索し易い無人航空機を提供することを目的の一つとする。本発明の実施形態の他の目的は、本明細書全体を参照することにより明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る無人航空機は、人が搭乗していない状態で飛行する無人航空機であって、水面付近で浮遊するための浮き体装置を備え、前記浮き体装置が、浮き体本体と、着水を検出する着水検出部と、前記着水検出部による着水の検出に応じて前記浮き体本体にガスを供給するガス供給部と、を有する。こうした構成は、海上等において不時着した場合に、浮き体本体に作用する浮力によって無人航空機が水面付近を浮遊することができるから、当該無人航空機の探索が容易となる。
【０００８】
上述した無人航空機は、前記浮き体本体が、ビーコンを発信するビーコン発信機を有する、ように構成され得る。ビーコンは、無線信号及び／又は発光信号等によって構成され得る。こうした構成は、ビーコンによって無人航空機の探索をより一層容易とする。この場合、無人航空機は、前記ビーコン発信機が、前記浮き体本体の、前記無人航空機に連結する側の反対側に設けられている、ように構成され得る。こうした構成は、無人航空機が水面付近を浮遊するときに、ビーコン発信機を水面よりも上方に露出し易くする。更に、この場合、無人航空機は、前記浮き体本体が、前記無人航空機に連結する側の反対側に突出部を有し、前記ビーコン発信機が、前記突出部に設けられている、ように構成され得る。こうした構成は、より確実に、ビーコン発信機を水面よりも上方に露出し易くする。
【０００９】
また、上述した無人航空機は、パラシュートを放出するパラシュート作動部と、少なくとも前記パラシュート作動部を制御する制御部と、を更に備え、前記制御部が、飛行中において異常を検出したときに、前記パラシュートを放出するように前記パラシュート作動部を制御する、ように構成され得る。こうした構成は、パラシュートによって着水時の衝撃を緩和することができる。この場合、無人航空機は、前記浮き体装置を放出する浮き体装置作動部を更に備え、前記制御部が、飛行中において異常を検出したときに、第１のタイミングで、前記パラシュートを放出するように前記パラシュート作動部を制御し、前記第１のタイミングよりも遅い第２のタイミングで、前記浮き体装置を放出するように前記浮き体装置作動部を制御する、ように構成され得る。こうした構成は、浮き体装置が放出されるよりも前にパラシュートが放出されるから、放出された浮き体装置が、パラシュートの展開を妨害してしまうことを防止する。また、浮き体装置が放出される際の無人航空機の落下速度が抑制されると共に当該無人航空機の姿勢を安定させるから、浮き体装置を放出する動作を安定させることができる。
【００１０】
また、上述した無人航空機は、前記浮き体装置が、前記無人航空機の下側に設けられており、前記浮き体本体が、膨張時において、前記無人航空機を載置可能な大きさを有する、ように構成され得る。こうした構成は、海上等において不時着した場合に、無人航空機が浮き体本体上に載置され得るから、機体の水没が抑制される。
【００１１】
本発明の他の実施形態に係る無人航空機は、人が搭乗していない状態で飛行する無人航空機であって、浮き体本体と、前記浮き体本体にガスを供給可能なガス供給部と、少なくとも前記ガス供給部を制御する制御部と、を備え、前記制御部が、飛行中において異常を検出したときに、前記浮き体本体にガスを供給するように前記ガス供給部を制御する。こうした構成は、海上等において異常が検出されて不時着した場合に、浮き体本体に作用する浮力によって無人航空機が水面付近を浮遊することができるから、当該無人航空機の探索が容易となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の様々な実施形態は、海上等において不時着した場合に探索し易い無人航空機を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る無人航空機１の外観図。
【図２】無人航空機１の構成を概略的に示すブロック図。
【図３】浮き体装置６０の構成を模式的に示す図。
【図４】異常が検出されたときに実行される処理の一例を示すフローチャート。
【図５】海上において放出されたパラシュート５０が展開された様子を示す図。
【図６】浮き体装置６０が放出された様子を示す図。
【図７】浮き体本体６０１が膨張した様子を示す図。
【図８】他の実施形態において海上において放出されたパラシュート５０が展開された様子を示す図。
【図９】浮き体本体６０１Ａが膨張した様子を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る無人航空機１の外観図であり、図２は、無人航空機１の構成を概略的に示すブロック図である。無人航空機１は、図１に示すように、上から見た輪郭が六角形の箱型の部材である本体部１０と、本体部１０から外側に直線状に延びる６つのアーム１１と、各アーム１１の外側端部に１つずつ設けられた６つのモータ１２と、各モータ１２の上側に１つずつ設けられ当該モータ１２によって駆動される６つのロータ１３と、本体部１０の下側に設けられた脚部１４とを有する。６つのロータ１３は、本体部１０を中心とする仮想的な円上に略等間隔で配置されている。無人航空機１は、これらのロータ１３の回転によって生じる揚力及び推力により飛行（上昇、下降、水平移動、及び、方向転換等）するマルチコプターとして構成されている。
【００１５】
図１に示すように、本体部１０は、その上面に、パラシュートが格納されるパラシュート格納部１０２が設けられている。また、本体部１０は、その側面に、浮き体装置が格納される浮き体装置格納部１０４が設けられている。本体部１０の側面は、その垂線が斜め上方向を向くように傾斜している。この結果、浮き体装置格納部１０４に格納されている浮き体装置は、斜め上方向に放出可能となっている。浮き体装置格納部１０４は、パラシュート格納部１０２よりも下側に位置する。浮き体装置の詳細については後述する。
【００１６】
また、図２に示すように、無人航空機１は、制御部２０と、通信部２２と、各種センサ２４と、位置検出部２５と、撮影部２６と、情報を記憶する記憶部２８と、パラシュート作動部２９と、浮き体装置作動部３０と、無人航空機１の各部に電力を供給する電源４０とを有する。これらの各部の少なくとも一部は、箱型の本体部１０の内部に収容され得る。
【００１７】
制御部２０は、例えば、小型のコンピュータとして構成され、モータ１２を含む無人航空機１の各部を制御する。
【００１８】
通信部２２は、ユーザが使用する遠隔操作装置（プロポ等）等の地上無線局、通信衛星、並びに、他の無人航空機等との間で無線通信を行う。例えば、通信部２２は、ＲＣレシーバ、Ｗｉ−Ｆｉモジュール、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュール、衛星通信モジュール、又はＬＴＥモジュールの少なくとも１つを含むように構成される。
【００１９】
各種センサ２４は、無人航空機１の各種の制御に必要な様々なセンサを含む。例えば、各種センサ２４には、高度センサ（気圧センサ）、方位センサ（電子コンパス）、加速度センサ、及び、ジャイロセンサ（角速度センサ）等が含まれる。
【００２０】
位置検出部２５は、無人航空機１の現在位置を検出する。例えば、位置検出部２５は、ＧＰＳ受信機を含む。
【００２１】
撮影部２６は、静止画像及び動画像を撮影可能な一般的なデジタルカメラとして構成されている。撮影部２６を介して撮影された画像は、記憶部２８に記録され得る。
【００２２】
パラシュート作動部２９は、パラシュート格納部１０２に格納されているパラシュートを放出するための公知の機構を含む。
【００２３】
浮き体装置作動部３０は、浮き体装置格納部１０４に格納されている浮き体装置を放出するため公知の機構を含む。図３は、本実施形態における浮き体装置６０の構成を模式的に示す図である。浮き体装置６０は、図示するように、袋状の浮き体本体６０１と、当該浮き体本体６０１の内部にガスを供給可能なガスカートリッジ（ガス供給部）６０２と、当該ガスカートリッジ６０２に設けられており着水を検出する着水センサ（着水検出部）６０３と、を有する。
【００２４】
浮き体本体６０１は、ガスが供給されて膨張したときに略球状の形状を有する。また、浮き体本体６０１は、ガスカートリッジ６０２と連結されている位置とは反対側に、膨張時に略円柱形状となる突出部６０１１が設けられている。当該突出部６０１１の先端には、その内部において、ビーコン発信機６０４が設けられている。ビーコン発信機６０４は、無線信号及び／又は発光信号によって構成されるビーコンを発信する。なお、ビーコン発信機６０４は、ボタン電池等の電源を内蔵している。
【００２５】
ガスカートリッジ６０２は、炭酸ガスを格納しており、着水センサ６０３による着水の検出に応じて、浮き体本体６０１に炭酸ガスを供給するように構成されている。
【００２６】
着水センサ６０３は、例えば、気圧センサ、水圧センサ、又は電極型センサ（２つの電極間への水滴の付着による導通を検知するもの）等を用いて構成される。
【００２７】
このように構成された浮き体装置６０は、浮き体本体６０１が折り畳まれた状態で浮き体装置格納部１０４に格納される。
【００２８】
次に、このように構成された無人航空機１の動作について説明する。まず、無人航空機１の正常時における動作について説明する。無人航空機１は、ユーザによる遠隔操作装置等を用いた遠隔操作、又は、予め設定された飛行計画に基づく自動操縦、或いは、自律制御によって飛行する。具体的には、遠隔操作又は自動操縦或いは自律制御に基づく飛行指令、及び、各種センサ２４から入力される各種の値に基づいて制御部２０がモータ１２を制御すると、当該モータ１２によって回転駆動されるロータ１３に作用する揚力及び推力により、無人航空機１は、上昇、下降、水平移動、及び、方向転換する。なお、６つのロータ１３は、隣接する２つのロータ１３の回転方向が相互に逆方向となり、且つ、本体部１０を介して対向する２つのロータ１３の回転方向が同方向となるように構成されている。
【００２９】
例えば、無人航空機１は、無人航空機１自体に作用する重力と、回転するロータ１３に作用する揚力を含む上向きの力とをバランスさせることによりホバリングし、６つのロータ１３の回転数を増加させて重力よりも上向きの力を大きくすることにより上昇し、ロータ１３の回転数を減少させて重力よりも上向きの力を小さくすることにより下降する。
【００３０】
また、例えば、無人航空機１は、６つのロータ１３の少なくとも一部の回転数を変化させることにより特定の方向に傾斜し、当該傾斜に伴ってロータ１３の回転面が水平に対して傾斜することによって生じる水平方向の推力成分により、当該特定の方向に水平移動する。例えば、無人航空機１は、６つのロータ１３のうち特定の方向側に位置する２つのロータ１３の回転数を、当該特定の方向の反対側に位置する２つのロータ１３の回転数よりも小さくすることにより、当該特定の方向に水平移動することができる。
【００３１】
また、例えば、無人航空機１は、６つのロータ１３のうち特定の方向に回転する３つのロータ１３の回転数を、当該特定の方向の反対方向に回転する３つのロータ１３の回転数よりも小さくすることにより、当該特定の方向に方向転換（水平回転）する。
【００３２】
次に、無人航空機１の異常時における動作、特に、海上において異常が発生した場合の動作について説明する。図４は、無人航空機１の異常が検出されたときに制御部２０によって実行される処理の一例を示すフローチャートである。当該処理は、例えば、制御部２０がモータ１２の異常を検出したときに実行される。モータ１２の異常は、例えば、電流、電圧、振動数、回転数、及び温度等に基づいて検出される。本発明の実施形態において、無人航空機１の異常は、モータ１２の異常に限定されず、モータ１２の他、電源４０又はその他の各部の異常が含まれ得る。
【００３３】
図４に示すように、無人航空機１の異常が検出されると、制御部２０は、まず、パラシュートを放出する（ステップＳ１００）。具体的には、制御部２０は、パラシュート作動部２９を制御して、パラシュート格納部１０２に格納されているパラシュートを放出させる。図５は、海上において無人航空機１に異常が生じ、放出されたパラシュート５０が展開された様子を示す。なお、パラシュートを放出するタイミング（又は、それよりも前のタイミング）において、制御部２０が、ロータ１３の回転を停止するように制御しても良い。
【００３４】
そして、所定の待機時間Ｔ１（例えば、１秒）が経過するのを待機した後に（ステップＳ１１０）、制御部２０は、浮き体装置６０を放出する（ステップＳ１２０）。具体的には、制御部２０は、浮き体装置作動部３０を制御して、浮き体装置格納部１０４に格納されている浮き体装置６０を放出させる。図６は、浮き体装置６０が放出された様子を示す。図示するように、浮き体装置６０は、紐状の連結部材（ワイヤ）６２を介して無人航空機１（例えば、本体部１０）に連結されている。この段階では、浮き体装置６０の浮き体本体６０１は、折り畳まれた状態のままである。なお、図６を含む各図面は、説明の便宜上、必ずしも正確な縮尺で記載されているとは限らない点に留意されたい。例えば、連結部材６２は、図６等の記載にかかわらず、様々な長さの部材として構成され得る。
【００３５】
ここで、本実施形態において、上述した待機時間Ｔ１は、例えば、放出されたパラシュート５０の展開に要する時間等を考慮して設定される。パラシュート５０の展開が完了するよりも前に浮き体装置６０を放出してしまうと、例えば、展開中のパラシュート５０に浮き体装置６０が絡まってしまう恐れがある。こうした不具合は、パラシュート５０の展開に必要な待機時間Ｔ１が経過するのを待機した後に浮き体装置６０を放出することによって回避される。
【００３６】
浮き体装置６０を放出した無人航空機１が海面に着水すると、浮き体装置６０の着水センサ６０３による着水の検出に応じて、ガスカートリッジ６０２から浮き体本体６０１に炭酸ガスが供給され、浮き体本体６０１が膨張する。図７は、無人航空機１が海面ＳＳに着水した後に浮き体本体６０１が膨張した様子を示す。図７においては、パラシュート５０の図示を省略している。
【００３７】
図７に示すように、無人航空機１は、膨張した浮き体本体６０１に作用する浮力によって、沈むことなく海面ＳＳ付近を浮遊する。また、図示するように、浮き体本体６０１を無人航空機１に連結する連結部材６２は、浮き体本体６０１のガスカートリッジ６０２が設けられている位置に取り付けられており、その反対側に位置する突出部６０１１は、起立した状態で海面ＳＳよりも上方に露出する。この結果、突出部６０１１の先端に設けられているビーコン発信機６０４は、水没することなく正常にビーコンを発信することができる。このように、無人航空機１は、海上等において不時着した場合に探索し易い無人航空機であると言える。
【００３８】
以上説明した本実施形態の無人航空機１は、水面付近で浮遊するための浮き体装置６０を備え、当該浮き体装置６０は、浮き体本体６０１と、着水を検出する着水センサ６０３と、着水センサ６０３による着水の検出に応じて浮き体本体６０１にガスを供給するガスカートリッジ６０２とを有するように構成されている。こうした構成により、無人航空機１は、海上等において不時着した場合に、膨張した浮き体本体６０１に作用する浮力によって沈むことなく水面付近で浮遊することができる。このように、本発明の実施形態は、海上等において不時着した場合に探索し易い無人航空機を提供する。
【００３９】
本実施形態においては、パラシュート５０を放出してから所定の待機時間Ｔ１が経過するのを待機した後に浮き体装置６０を放出するようにしたが、本発明の他の実施形態においては、浮き体装置６０は、パラシュート５０の放出と同時に、又は、これより前に、放出され得る。
【００４０】
本実施形態においては、浮き体装置６０は、着水センサ６０３による着水の検出に応じてガスカートリッジ６０２から浮き体本体６０１に炭酸ガスが供給され、浮き体本体６０１が膨張するように構成したが、本発明の他の実施形態においては、浮き体装置６０は、着水よりも前に、浮き体本体６０１が膨張するように構成され得る。この場合、例えば、浮き体装置６０を、浮き体装置格納部１０４からの放出に応じて、ガスカートリッジ６０２から浮き体本体６０１に炭酸ガスが供給されるように構成すれば良い。この場合、浮き体本体６０１は、例えば、制御部２０が、無人航空機１の異常の検出に応じて浮き体装置６０を放出したときに、膨張することになる。
【００４１】
本発明の実施形態において、浮き体装置６０は、浮き体装置格納部１０４に格納することなく本体部１０等に取り付けて露出させてもよい。例えば、浮き体装置６０は、本体部１０の下側の底面に取り付けることもできる。図８は、本発明の他の実施形態における無人航空機１Ａから放出されたパラシュート５０が展開された様子を示す。無人航空機１Ａは、本体部１０の底面に浮き体装置６０Ａが取り付けられている。また、無人航空機１Ａは、上述した無人航空機１における脚部１４を有していない。図９は、無人航空機１Ａが、海面ＳＳに着水した後に浮き体本体６０１Ａが膨張した様子を示す。浮き体本体６０１Ａは、膨張時において、無人航空機１Ａを載置可能な大きさを有し、例えば、座布団状の形状を有する。この実施形態における無人航空機１Ａは、不時着時において機体が浮き体本体６０１Ａ上に載置されるから、機体の水没を抑制することができる。また、この実施形態において、無人航空機１Ａの本体部１０においてビーコン発信機６０４が設けられ得る。この場合、ビーコン発信機６０４が、無人航空機１Ａの電源４０から電力を供給される（例えば、制御部２０による異常の検出後、一定時間、電力が供給される）ように構成することもできる。
【００４２】
本発明の実施形態において、無人航空機１、１Ａの機体（本体部１０、アーム１１、モータ１２、ロータ１３、及び脚部１４の少なくとも一部）に防水加工を施したり、制御部２０、及び、通信部２２の少なくとも一方を防水ケースで覆う等、各部に防水性能を付与するようにしても良い。
【００４３】
本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で様々な変更が可能である。例えば、上述した実施形態における各部材の形状、数、又は配置等は適宜変更される。例えば、本発明の実施形態における無人航空機が有するロータの数は６つに限定されず、５つ以下又は７つ以上であっても良い。また、本発明の実施形態における無人航空機は、上述したようなマルチコプターに限定されず、様々なタイプの無人航空機を含み得る。例えば、本発明の実施形態における無人航空機は、垂直離着陸機（ＶＴＯＬ機）等の固定翼機を含む。
【符号の説明】
【００４４】
１、１Ａ  無人航空機
１０  本体部
１２  モータ
１３  ロータ
２０  制御部
２２  通信部
２４  各種センサ
２５  位置検出部
２６  撮影部
２８  記憶部
２９  パラシュート作動部
３０  浮き体装置作動部
４０  電源
５０  パラシュート
６０、６０Ａ  浮き体装置
６０１、６０１Ａ  浮き体本体
６０２  ガスカートリッジ（ガス供給部）
６０３  着水センサ（着水検出部）
６０４  ビーコン発信機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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