(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線操縦方式の捕獲対象無人航空機を空中で捕獲する捕獲装置であって、
無線操縦方式の無人航空機と、当該無人航空機に取付けられた収納部と、収納部に一部が連結されて当該収納部に収納される捕獲手段と、捕獲手段を収納部から捕獲対象無人航空機に向けて放出する放出手段とを備えたことを特徴とする捕獲装置。
【請求項２】
捕獲手段は、捕獲対象無人航空機の回転翼に絡まることが可能に構成された網状体又は紐状体であることを特徴とする請求項１に記載の捕獲装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御不能に陥った無人航空機等の捕獲対象無人航空機を空中で捕獲する捕獲装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラやビデオカメラ等の撮影装置を搭載した無線操縦方式の無人航空機を用いて撮影を行うことが知られている（例えば特許文献１乃至３等参照）。
また、近年、トンネル、橋梁、ダム、道路等のインフラストラクチャーの老朽化が顕在化してきており、これらインフラストラクチャーの調査対象部の劣化状況を上述した無人航空機を用いて撮影し、当該撮影データを検証して当該調査対象部の補修等が必要か否かを判断することも試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２６９４１３号公報
【特許文献２】特開２００６−０２７３３１号公報
【特許文献３】特開２００６−０２７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）あるいはドローンと呼称される無線操縦方式の無人航空機は、電波障害やバッテリ―不足等で制御不能に陥る場合があり、この場合、当該無人航空機が衝突したり墜落する恐れがあり、危険である。
また、上述の無線操縦方式の無人航空機が悪意で用いられる場合（例えばテロリズムに用いられる場合）があり、このように悪意で用いられた無人航空機を安全かつ確実に排除できる技術が望まれている。
本発明は上記課題に鑑み、制御不能に陥った無人航空機や悪意で用いられた無人航空機等の捕獲対象無人航空機を空中で捕獲し、当該捕獲対象無人航空機の衝突や墜落の防止、排除等を可能とした捕獲装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る捕獲装置は、無線操縦方式の捕獲対象無人航空機を空中で捕獲する捕獲装置であって、無線操縦方式の無人航空機と、当該無人航空機に取付けられた収納部と、収納部に一部が連結されて当該収納部に収納される捕獲手段と、捕獲手段を収納部から捕獲対象無人航空機に向けて放出する放出手段とを備えたので、制御不能に陥った無人航空機や悪意で用いられた無人航空機等の捕獲対象無人航空機を空中で捕獲できるようになり、捕獲対象無人航空機の衝突や墜落の防止、排除が可能となる。
また、捕獲手段は、捕獲対象無人航空機の回転翼に絡まることが可能に構成された網状体又は紐状体であるので、網状体又は紐状体が捕獲対象無人航空機の回転翼に絡まることで捕獲対象無人航空機を停止させることができてかつ網状体又は紐状体に捕獲対象無人航空機を吊り下げた（ぶら下げた）状態で捕獲対象無人航空機を安全な場所まで移動することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】捕獲装置を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図（実施形態１）。
【図２】捕獲手段を収納する収納部を示す斜視図（実施形態１）。
【図３】捕獲手段を収納する収納部及び放出手段を示す断面図（実施形態１）。
【図４】捕獲装置による捕獲対象無人航空機の捕獲手順を示す図（実施形態１）。
【図５】捕獲装置による捕獲対象無人航空機の捕獲手順を示す図（実施形態２）。
【図６】捕獲手段を収納する収納部及び放出手段を示す断面図（実施形態３）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態１
図４に示すように、捕獲装置１は、上述した捕獲対象無人航空機１０を空中で捕獲する装置であって、図１に示すように、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）あるいはドローンと呼称される無線操縦方式の無人航空機２と、捕獲手段３と、収納部４と、放出手段５と、カメラやビデオカメラ等の撮影装置６とを備える。
即ち、捕獲装置１は、無線操縦方式の無人航空機２に、捕獲手段３、収納部４、放出手段５、撮影装置６を設けた構成である。
【０００８】
無人航空機２は、少なくとも、機体２１と、複数の回転翼（ロータ―）２２と、各回転翼２２の図外のモーター等の回転駆動源と、各回転翼２２の回転及び停止を制御する図外の制御装置と、ランディングギア２９とを備え、制御装置が遠隔操縦機からの指令を受信して各回転翼２２の回転及び停止を制御することによって遠隔操縦による飛行を行うように構成されている。尚、無人航空機２の駆動に必要な電源は、機体２１に搭載された図外の電源から供給されるか、あるいは、地上に設置された図外の電源から電源ケーブルを介して供給される。
【０００９】
機体２１は、例えば、上述した制御装置を搭載した機体中央部２３と、機体中央部２３より突出するように設けられた回転翼支持アーム部２４とを備えた構成である。
回転翼支持アーム部２４は、一端が機体中央部２３に連結された中空棒体２５と、中空棒体２５の他端に取り付けられた回転翼を回転可能に支持する回転翼支持部２６とを備えた構成である。
回転翼支持部２６は、例えば図外のモーターが収納されて固定されたケースにより構成され、このモーターの回転軸と回転翼２２の回転中心部２７とが連結されている。
中空棒体２５内に配線された制御線の一端が機体中央部２３内に導かれて制御装置と接続され、かつ、当該制御線の他端が回転翼支持部２６内に導かれてモーターと接続されることで、制御装置が回転翼２２の回転及び停止を制御可能に構成されている。
例えば、各回転翼２２の回転中心軸２８は、互いに平行で、かつ、１つの円周上に位置され、１つの円周上に等しい間隔を隔てて設けられる。
【００１０】
ランディングギア２９は、例えば中空棒体２５に連結されて機体２１よりも下方に突出するように設けられ、無人航空機２の着陸時に機体２１を支えるとともに着陸時の衝撃を吸収するための部位である。
【００１１】
無人航空機２としては、例えば図１に示すように、機体中央部２３から放射状に配置された６個の回転翼２２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、例えばマルチローターヘリコプターと呼ばれる無人航空機を使用する。
【００１２】
捕獲対象無人航空機１０は、無人航空機２と同じか、又は、同様の構成である。
【００１３】
捕獲手段３は、一端側が収納部４に連結されて捕獲対象無人航空機１０の回転翼に絡まることが可能に構成された例えば網状体（ネット）３１である。
網状体３１は、例えば網状の円錐面で囲まれた円錐状空間を形成可能な構成である。網状の円錐面の底側外周縁（円形開口縁）には当該底側外周縁に沿って所定間隔を隔てて複数の錘３２；３２…が（図２参照）取付けられているため、網状体３１が収納部４から放出された際、及び、網状体３１が収納部４から吊下がった状態において、上述した網状の円錐面で囲まれた円錐状空間が形成されやすいように構成されている。
【００１４】
図２に示すように、収納部４は、例えば、円錐状空間４１を形成する捕獲手段収納部４２と、円錐状空間４１の頂部４３から円錐状空間４１の中心軸４４に沿って延長する円筒空間４５を形成する押出手段収納部４６とを備える。
【００１５】
捕獲手段収納部４２内には捕獲手段３としての網状体３１が収納され、押出手段収納部４６内には捕獲手段収納部４２に収納された網状体３１を押し出す放出手段５としての押出手段４７が収納されて押出手段収納部４６の内面に固定されている。
捕獲手段３が収納された捕獲手段収納部４２の円形状の前部開口４８は、例えば、膜状の蓋４９で塞がれている。
【００１６】
押出手段４７は、例えば、図３に示すように、固定コイル４７ａと、固定コイル４７ａの螺旋で囲まれた筒孔を筒孔の中心軸に沿って往復運動可能に設けられた押棒（可動鉄心）４７ｂと、ばね４７ｃと、固定コイル４７ａとばね４７ｃとが固定されて押棒４７ｂが貫通する貫通孔を備えたケーシング４７ｄとを備え、固定コイル４７ａへの通電時には押棒４７ｂが図３に示すように固定コイル４７ａの筒孔内に引き込まれる方向に移動し、固定コイル４７ａへの非通電時にはばね４７ｃの付勢力で押棒４７ｂが固定コイル４７ａの筒孔内から引き出される方向に移動するように形成されたソレノイド４７Ｘにより構成される。
このソレノイド４７Ｘのケーシング４７ｄが押出手段収納部４６の内面に固定され、押棒（可動鉄心）４７ｂの先端に設けられた押体（ピストン）４７ｔに網状体３１の一端側である網状の円錐面の頂点部３３が接着剤等で連結されている。
そして、当該ソレノイド４７Ｘの固定コイル４７ａへの非通電時に押棒４７ｂが網状体３１を押出すことで捕獲手段収納部４２の前部開口４８を塞いでいた膜状の蓋４９が破れて網状体３１が収納部４から放出されるように構成されている。
【００１７】
即ち、捕獲装置１は、網状体３１の網状の円錐面の頂点部３３が押棒４７ｂの先端の押体（ピストン）４７ｔに連結されることで網状体３１の一端側（一部）が押出手段収納部４６に連結された状態で当該網状体３１が捕獲手段収納部４２内に収納され、その後、捕獲手段収納部４２の前部開口４８が膜状の蓋４９で塞がれた構成を備え、制御装置が遠隔操縦機からの指令を受けて押出手段４７としてのソレノイド４７Ｘを制御することによって、捕獲手段収納部４２内に収納された網状体３１が押棒４７ｂからの押圧力を受けて膜状の蓋４９を破って捕獲手段収納部４２から外部に放出される構造を備えている。
また、網状体３１の放出口である前部開口４８を有した捕獲手段収納部４２が、網状体３１の形成する円錐状空間に対応した円錐状空間４１に形成されているため、網状体３１が収納部４から放出された際に網状体３１による円錐状空間が形成されやすいようになる。
【００１８】
撮影装置６は、無人航空機２の例えば機体中央部２３の下面（腹）２３ｕ（図１参照）に取付けられた雲台のような可動台７に取付けられて撮影方向Ｆ１を変更できるように構成されている。
【００１９】
そして、上述した収納部４は、放出口としての前部開口４８が撮影装置６の撮影方向Ｆ１と同一方向を向くように、連結部材７１（図１（ｃ）参照）を介して可動台７に取付けられている。
尚、実施形態１においては、基準状態において撮影装置６の撮影方向Ｆ１及び捕獲手段３の放出方向Ｆ２が機体２１の機体中心軸２１Ｃと直交するように撮影装置６及び収納部４が可動台７に取付けられており、制御装置が遠隔操縦機からの指令を受けて可動台７の図外の駆動手段を制御して可動台７を動かすことで、撮影装置６の撮影方向Ｆ１及び捕獲手段３の放出方向Ｆ２を例えば水平方向及び垂直方向に所定の角度だけ揺動させることができるように構成されている。
【００２０】
即ち、無線操縦機により可動台７の図外の駆動手段を制御して可動台７を動かすことで、撮影装置６の撮影方向Ｆ１及び収納部４の放出口が所望の方向を向くように制御可能となっており、撮影装置６の撮影方向Ｆ１と収納部４から放出される捕獲手段３の放出方向Ｆ２とが同一方向となるように構成されている。これにより、無人航空機２を操縦する操縦者は、撮影装置６から送信されてくる撮影画像をモニター画面で確認しながら、撮影装置６が捕獲対象無人航空機１０を射程範囲に捉えたことを確認して捕獲手段３の放出タイミングを決定することで、捕獲対象無人航空機１０を高い成功率で捕獲できるようになる。
【００２１】
次に、捕獲装置１を用いて捕獲対象無人航空機１０を捕獲する方法を図４を参照して説明する。
捕獲手段３、収納部４、放出手段５を搭載した無線操縦方式の無人航空機２を無線操縦して図４（ａ）に示すように捕獲対象無人航空機１０に近付けて、撮影装置６が捕獲対象無人航空機１０を射程範囲に捉えたことを確認してソレノイド４７Ｘを作動させることで図４（ｂ）に示すように捕獲対象無人航空機１０に向けて網状体３１を放出する。すると、放出された網状体３１により形成された網状の円錐面で囲まれた円錐状空間内に捕獲対象無人航空機１０が入った後、図４（ｃ）に示すように網状体３１の一部が捕獲対象無人航空機１０の回転翼に絡んで捕獲対象無人航空機１０が停止するとともに、捕獲対象無人航空機１０が網状体３１にぶら下った状態となる。従って、網状体３１に捕獲対象無人航空機１０をぶら下げた状態のまま無人航空機２を操縦して飛行させ、捕獲対象無人航空機１０を安全な場所まで移動させる。
【００２２】
実施形態１の捕獲装置１を用いることによって、電波障害やバッテリ―不足等で制御不能に陥った捕獲対象無人航空機１０の衝突や墜落等の防止できるとともに、悪意で用いられた不審な捕獲対象無人航空機１０を安全かつ確実に排除でき、防犯に役立つようになる。
【００２３】
実施形態２
図５に示すように、基準状態において撮影装置６の撮影方向Ｆ１及び捕獲手段３の放出方向Ｆ２が無人航空機２の機体２１の機体中心軸２１Ｃと同じ方向を向くように撮影装置６及び収納部４を可動台７に取付け、可動台７を動かすことで、撮影装置６の撮影方向Ｆ１及び捕獲手段３の放出方向Ｆ２を例えば垂直方向に所定の角度だけ揺動させることができるように構成してもよい。
この場合、図５（ａ）に示すように無人航空機２を無線操縦して捕獲対象無人航空機１０の上方に移動させた後、図５（ｂ）に示すように捕獲対象無人航空機１０に向けて網状体３１を放出することで、網状体３の一部が捕獲対象無人航空機１０の回転翼に絡んで捕獲対象無人航空機１０が停止するとともに、捕獲対象無人航空機１０が網状体３１にぶら下った状態となるので、網状体３１に捕獲対象無人航空機１０をぶら下げた状態のまま無人航空機２を操縦して飛行させ、捕獲対象無人航空機１０を安全な場所まで移動させればよい。
【００２４】
実施形態３
図６に示すような放出手段５Ａを備えた構成としてもよい。
当該放出手段５Ａは、収納部４の押出手段収納部４６に収納されて一端５１が押出手段収納部４６の底に固定されて他端５２に押体（ピストン）５２ｐが取付られた押出手段としての圧縮ばね（押しばね）５３と、捕獲手段３としての網状体３１が収納された捕獲手段収納部４２の前部開口４８を塞ぐ蓋５４と、当該５４を開く蓋開け手段５５とを備えて構成される。
蓋開け手段５５としては、例えば上述したソレノイド４７Ｘと同じ構成で捕獲手段収納部４２の外面に連結部材５６を介して固定されたソレノイドが用いられる。
蓋５４は、一端が前部開口４８の開口縁に設けられたヒンジ６０を介して前部開口４８を開閉可能なように構成されているとともに、ヒンジ６０から最も離れた他端に蓋開け手段５５としてのソレノイドの可動鉄心がロック棒５９として挿脱される貫通孔５７を有したロック片５８を備える。
そして、ソレノイドの固定コイルへの非通電時にロック棒（可動鉄心）５９が固定コイルの筒孔内から引き出される方向に移動してロック片５８の貫通孔５７を貫通することで、蓋５４が前部開口４８を塞ぐ状態に維持され、かつ、ソレノイドの固定コイルへの通電時にはロック棒（可動鉄心）５９が固定コイルの筒孔内に引き込まれる方向に移動してロック片５８の貫通孔５７から外れることで、押体４９及び押体４９に頂点部３３が連結された網状体３１が圧縮ばね５３のばね力で押されて網状体３１が蓋５４を押すので、蓋５４がヒンジ６０を介して回転して（図６の二点鎖線参照）収納部４の前部開口４８が開放され、網状体３１が収納部４より放出されることになる。
実施形態３の放出手段５Ａを備えた捕獲装置１であっても実施形態１；２と同様な効果が得られる。
【００２５】
実施形態４
捕獲手段３として、一端側が収納部４に連結されて捕獲対象無人航空機１０の回転翼に絡まることが可能に構成された複数本の紐状体を用いてもよい。
【００２６】
実施形態５
捕獲手段３として、金属製の網状体又は紐状体を用いても良い。この場合、金属製の網状体又は紐状体のシールド効果により、捕獲対象無人航空機１０の無線操縦機からの電波が捕獲対象無人航空機１０に届き難くなり、捕獲対象無人航空機１０を早く停止させることができて、捕獲が容易となる。
【００２７】
実施形態６
放出手段は、収納部４に収納された捕獲手段３を火薬を用いて放出させる構成のものであってもよい。
【００２８】
実施形態７
放出手段は、収納部４に収納された捕獲手段３をガス圧を用いて放出させる構成のものであってもよい。
【００２９】
実施形態８
捕獲手段３を放出して捕獲手段３に絡まった捕獲対象無人航空機１０の回転翼を早急に停止させるために、捕獲手段３に絡まった捕獲対象無人航空機１０の回転翼を固まらせる物質（例えば粘性液体物質）を放出するようにしてもよい。
【００３０】
尚、収納部４は、捕獲手段３を収納可能であれば、どのような形状であってもよい。
【００３１】
また、捕獲手段３は、飛行している無人航空機２の回転翼２２よりも下方に向けて放出されるように構成されていればよい。即ち、実施形態１のように水平方向に捕獲手段３を放出したり、実施形態２のように機体の真下方向に捕獲手段３を放出する他、例えば、機体２１の斜め下方に捕獲手段３を放出するように構成されていてもよい。
【００３２】
また、無人航空機２を目視確認で操縦する場合は、撮影装置６は無くても良いので、捕獲装置は撮影装置を備えない構成であってもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１  捕獲装置、２  無人航空機、３  捕獲手段、４  収納部、５  放出手段、
１０  捕獲対象無人航空機、３１  網状体（捕獲手段）。
【図１】
0006495099.tif 000002
【図２】
0006495099.tif 000003
【図３】
0006495099.tif 000004
【図４】
0006495099.tif 000005
【図５】
0006495099.tif 000006
【図６】
0006495099.tif 000007