(57)【要約】      （修正有）【課題】無人飛行体に後付けで装着する、軽量で消費電力の少ない運搬物の把持装置を提供する。【解決手段】無線通信装置１１、制御装置１２、永電磁式マグネット装置１３を備え、前記永電磁式マグネット装置が、無人飛行体２０の脚フレーム２４に着脱自在に設けられる。永電磁式マグネット装置は、通電されていないときに磁力が発生し、通電されているときに磁力が消失する。従って、運搬物を磁力で吸着して把持する際に通電が不要で消費電力が少なく、バッテリーを小型化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも無線通信装置、制御装置、永電磁式マグネット装置を備え、
前記永電磁式マグネット装置が、無人飛行体の脚フレームに着脱自在に設けられることを特徴とする無人飛行体用の把持装置。
【請求項２】
前記把持装置が、前記無人飛行体が備える大容量バッテリーとは独立したバッテリーから給電されることを特徴とする請求項１に記載の把持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体により資材等の運搬物を搬送する際に運搬物を把持する把持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ドローン（ｄｒｏｎｅ）、マルチロータ、マルチコプター等と呼ばれる３個以上のローターを備えた遠隔操作できる無人飛行体が実用化され、無人飛行体による荷物配送や、資材運搬等が提案されている。
例えば、特許文献１には、リールを備えた無人飛行体を用い、荷物に結びつけたロープを無人飛行体のリールに巻き取らせることにより、無人飛行体と荷物とを接続し、ロープごと荷物を分離することで荷物を引き渡す配送方法が提案されている。特許文献１に記載された方法は、荷物をロープに結びつけ、このロープをリールに巻き取らせる必要があり、無人飛行体と荷物との接続に手間がかかる。また、搬送する荷物以外に、十分な強度を有するロープとリールとが必要であり、無人飛行体の運搬可能荷重に対する搬送物重量の割合が小さくなるという問題がある。
【０００３】
無人飛行体に運搬物を固定する方法に関しては、例えば、専用の収納容器を用い、無人飛行体本体の下部に設けた水平方向にスライドする引掛け用の爪ピンアームにより、この収納容器を機械的に保持・離脱する方法が提案されている。しかし、この方法は、収納容器をセットする際に、収納容器が両サイドの爪ピンアームにうまく引掛けられるように、人の手により位置を調整した上でセットしたり、所定の場所で精度よく位置決めできるような大掛かりな自動化装置ラインを配備する必要がある。また、専用の収納容器に納めることのできる大きさのものしか運搬することができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−８８６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、無人飛行体に後付けで装着する、軽量で消費電力の少ない運搬物の把持装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１．少なくとも無線通信装置、制御装置、永電磁式マグネット装置を備え、
前記永電磁式マグネット装置が、無人飛行体の脚フレームに着脱自在に設けられることを特徴とする無人飛行体用の把持装置。
２．前記把持装置が、前記無人飛行体が備える大容量バッテリーとは独立したバッテリーから給電されることを特徴とする１．に記載の把持装置。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の把持装置は、無人飛行体に後付けで装着されるものであり、無人飛行体の種類を選ばずに装着させることができるため、自然災害等の緊急時において、迅速に無人飛行体による運搬体制を構築することができる。
本発明の把持装置は、永電磁式マグネット装置を用いることにより消費電力が少なく、小型のバッテリーで駆動することができるため、無人飛行体の軽量化と飛行可能時間の長期化が可能であり、また、運搬可能荷重に対する搬送物重量の割合を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】無人飛行体に本発明の一実施態様である把持装置を装着した様を示す図。
【図２】本発明の一実施態様である把持装置の基本システム構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は、少なくとも無線通信装置、制御装置、永電磁式マグネット装置を備え、この永電磁式マグネット装置が、無人飛行体の脚フレームに着脱自在に取付けられる無人飛行体用の把持装置に関する。
図１に、本発明の一実施態様である把持装置を無人飛行体に装着した様を示す。
【００１０】
「無人飛行体」
無人飛行体２０は、バッテリーや制御機構等が内蔵された本体２１、四個のローター２２、撮像装置２３、脚フレーム２４を備える。
本発明の把持装置を取付ける無人飛行体は、無線で操縦することができ、空中でホバリングできるものであれば特に制限されない。無人飛行体は、現在、大型のもので３０ｋｇ程度の荷物を搬送できるものが市販されており、搬送物の重量、目的地までの距離等に応じて、適切なものを使用することができる。また、ＧＰＳによる位置制御により自動的に所定の場所へ飛行する無人飛行体、無人飛行体が備える撮像装置により操縦者が飛行経路等を確認しながら操縦する無人飛行体のいずれを用いることもできる。
【００１１】
「把持装置」
一実施態様である把持装置１０は、無線通信装置１１、制御装置１２、永電磁式マグネット装置１３、バッテリー１４を備える。
無人飛行体２０は、離陸時の安定性、着陸時の衝撃吸収、本体２１と地表面等との接触防止等のために、スキッドと呼ばれる脚フレーム２４を有し、本体２１の下方にはスペースが存在する。把持装置１０の永電磁式マグネット装置１３以外の装置は、ひとまとめにして本体２１下方のこのスペースに面ファスナー等で着脱自在に固定されている。このように固定することにより、飛行時の安定性を保つことができ、また、バッテリー１４の交換作業を容易に行うことができる。
【００１２】
制御装置１２と永電磁式マグネット装置１３とは有線で接続し、この有線ケーブルは、無人飛行体の脚フレーム２４に結束バンド等で固定する。制御装置１２と永電磁式マグネット装置１３とを有線で接続することにより、永電磁式マグネット装置１３の操作を確実に行うことができる。また、有線ケーブルを脚フレーム２４に固定することにより、飛行時に有線ケーブルが揺動したり、障害物等に引っかかることを防止することができる。
【００１３】
無線通信装置１１と制御装置１２は、操縦者側からの信号を受信して永電磁式マグネット装置１３への通電のオン／オフを制御したり、操縦者側にバッテリー１４の残量等を送信するものである。把持装置１０の無線通信方式は、無人飛行体２０の操縦通信、及び、撮像装置２３からの映像通信と干渉しない通信方式を採用する。本発明の把持装置は、無人飛行体に後付けで装着されるものであり、無人飛行体の操縦通信、映像通信等に使用する周波数が特定されないため、無線通信装置１１は、周波数の異なる２以上の電波による通信が可能であることが好ましい。
【００１４】
一実施態様である把持装置１０は、無人飛行体２０が備える大容量バッテリー（図示せず）とは独立したバッテリー１４から給電される。無人飛行体２０は、主にローター２２を駆動して飛行するための大容量バッテリーを備えるが、把持装置１０に無人飛行体２０が備える大容量バッテリーとは独立したバッテリー１４から給電することにより、無人飛行体２０の飛行可能時間を長く保つことができ、また、把持装置１０を装着する無人飛行体２０が外部給電端子を有するものに限定されない。なお、本発明の把持装置は、無人飛行体が備える大容量バッテリーから給電することもできる。
【００１５】
本発明の把持装置は、永電磁式マグネット装置の磁力により、運搬物を吸着することを特徴とする。
永電磁式マグネット装置は、通電されていないときに磁力が発生し、通電されているときに磁力が消失する。本発明の把持装置は、永電磁式マグネット装置を用いることにより、運搬物を磁力で吸着して把持する際に通電が不要で消費電力が少なく、バッテリーを小型化することができるため、無人飛行体に要求される軽量化と飛行可能時間の長期化を達成することができる。また、把持装置そのものを軽量化することができるため、運搬可能荷重に対する搬送物重量の割合を高くすることができる。
【００１６】
永電磁式マグネット装置１３は、無人飛行体２０の脚フレーム２４に、着脱自在に取付けられる。永電磁式マグネット装置１３は、吸着面が下方に、かつ、水平になるように固定する。また、必要に応じて、ばね材や緩衝材を間に挟んで固定する。永電磁式マグネット装置１３を脚フレーム２４に着脱自在に取付ける方法は特に制限されず、クランプ、Ｕ字ボルト、ボルトとナット、及びこれらとパイプ等を組み合わせることにより、取付けることができる。把持装置１０の軽量化と、着脱を簡便に行うために、クランプで取付けることが好ましい。
【００１７】
本発明の把持装置に使用する永電磁式マグネット装置は特に制限されないが、一般的に、永電磁式マグネット装置は吸着力が大きくなるほど重量が重たくなるため、無人飛行体の運搬可能荷重、運搬物重量等に応じて適宜選択する。
本発明の把持装置において、永電磁式マグネット装置の数は特に制限されないが、４個以上１０個以下の偶数個であることが好ましい。偶数個の永電磁式マグネット装置を、無人飛行体の脚フレームに、無人飛行体の重心に対して点対称となるように配置することにより、運搬時の重心を無人飛行体の中心近傍に保つことができ、飛行時の安定性を高く保つことができる。
【００１８】
図２に、本発明の把持装置の基本システムの一実施態様を示す。
把持装置１０の制御装置１２は、演算装置１５、コンバータ１６、スイッチング素子１７を備える。把持装置１０は、無人飛行体２０が備える大容量バッテリーから独立した２４Ｖのバッテリー１４から給電される。このバッテリー１４から供給される直流２４Ｖ電源を分岐し、一方をコンバータ１６により電圧調整をした後、無線通信装置１１と演算装置１５に供給し、他方をスイッチング素子１７を介して四個の永電磁式マグネット装置１３に供給する。演算装置１５は、無線通信装置１１が受信した信号に基づいてスイッチング素子１７によりバッテリー１４から四個の永電磁式マグネット装置１３への通電を独立して制御する。そして、永電磁式マグネット装置１３は、通電のＯＮ／ＯＦＦにより、磁力の消失／発生が制御される。
【００１９】
「運搬方法」
本発明の把持装置を無人飛行体に後付けで装着し、運搬物を磁力で吸着して把持した状態で飛行し、所定の場所に移動後に永電磁式マグネット装置に通電して磁力を消失させて運搬物を取り外すことにより、運搬物を所定の場所に運搬することができる。無人飛行体は、ＧＰＳによる位置制御により自動で飛行、運搬することもできるが、操縦者が無人飛行体が備える撮像装置からの映像を通じて、無人飛行体の行先経路や運搬物を投下する予定の所定の場所を確認しながら操縦、運搬することもできる。
【００２０】
本発明の把持装置は、永電磁式マグネット装置への通電を独立して制御することができるため、複数個の永電磁式マグネット装置を備える把持装置により、複数個の運搬物を運搬することができる。例えば、把持装置が四個の永電磁式マグネット装置を備える場合、一個以上四個以下の運搬物を吸着することができ、さらに、永電磁式マグネット装置の通電を異なる場所でＯＦＦとすることにより、複数個の運搬物を異なる場所に運搬することができる。
【００２１】
「使用例」
本発明の把持装置を装着した無人飛行体による運搬物としては、特に制限されないが、例えば、粉塵飛散防止剤を封入した封入容器、高所や山中等の資材の運搬が困難な作業現場で利用する資材、人の立入りが危険な区域において重機を遠隔操作する際に必要な電波中継器や撮像装置等が挙げられる。また、自然災害で孤立した者や、山や海で遭難した者に対する支援物資や救命具を運搬することもできる。
【００２２】
本発明の把持装置を装着した無人飛行体を用いて粉塵飛散防止剤が封入された封入容器を運搬し、空中から投下することにより、放射性物質で汚染されたガレキ等に高密度で粉塵飛散防止剤を散布することができる。
粉塵飛散防止剤は、地面や瓦礫等との接触により破裂しやすい材質からなる封入容器に封入する。封入容器の材質は制限されないが、例えば、薄いゴムやフィルムが挙げられる。
ここで、封入容器は、永電磁式マグネット装置に固定される必要がある。封入容器を永電磁式マグネット装置に固定する方法としては、封入容器に磁性材料を取付け、この磁性材料を永電磁式マグネット装置に吸着する、永電磁式マグネット装置に磁性材料からなるフック、リング、ナスカン等の治具を吸着させ、この治具に封入容器を吊り下げる等の方法が挙げられる。
【００２３】
本発明の把持装置を後付けで装着した無人飛行体を用いて所定の場所まで封入容器を運搬し、ガレキ撤去作業時等において粉塵飛散が予想される区域に封入容器を投下する。投下された封入容器は、地上部等と衝突して破裂し、落下点近傍を高い密度の粉塵飛散防止剤で覆うことができ、粉塵の飛散を十分に抑止することができる。
それに対し、従来、無人飛行体からなる農薬散布機等を用いて粉塵飛散防止剤の散布が行われている。この従来の方法では、粉塵飛散防止剤は、液滴の小さな霧状に散布され、また、風に流されてしまうため、所定の場所を十分な密度の粉塵飛散防止剤で覆うことが困難であった。
【符号の説明】
【００２４】
１０  把持装置
１１  無線通信装置
１２  制御装置
１３  永電磁式マグネット装置
１４  バッテリー
１５  演算装置
１６  コンバータ
１７  スイッチング素子
２０  無人飛行体
２１  本体
２２  ローター
２３  撮像装置
２４  脚フレーム
【図１】
2018114822.tif 000003
【図２】
2018114822.tif 000004