(57)【要約】  様々な理由で正常な飛行が不能となった場合であっても、機体の落下を防止することが可能である落下防止装置を備えるマルチコプターを提供する。  動力源Ｂにより駆動する回転翼Ｐ１〜Ｐ４を有するマルチコプター本体Ｆと、前記動力源Ｂとは別の緊急用動力源Ｂｅにより駆動する複数の緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２と、前記マルチコプター本体Ｆの異常を検知するための異常検知センサＳ２、Ｓｅ１と、緊急時制御装置Ｃｅを有し、前記異常検知センサＳ２、Ｓｅ１がマルチコプター本体Ｆの異常を検知した際に、前記緊急時制御装置Ｃｅは、前記回転翼Ｐ１〜Ｐ４の動作を停止すると共に、マルチコプターの急激な落下を防ぐために前記緊急用動力源Ｂｅにより前記緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２を駆動させる制御を行うようにマルチコプターを構成した。
2016171120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転翼を備える無人航空機であって、
前記複数の回転翼の動力源と、
前記動力源とは別の緊急用動力源により駆動可能な緊急用回転翼と、
前記無人航空機本体の異常を検知するための異常検知センサと、
緊急時制御装置と、を備え、
前記緊急時制御装置は、前記異常検知センサが前記無人航空機本体の異常を検知したときに、前記複数の回転翼の動作を停止すると共に、前記緊急用動力源により前記緊急用回転翼を駆動させることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記無人航空機本体の高度を測定可能であり、前記緊急用動力源で作動する高度センサを有し、
前記緊急時制御装置は、前記無人航空機本体が前記高度センサにより測定された高度に応じた最適な落下速度になるように、前記緊急用回転翼の回転数を調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
前記無人航空機本体の着地を検知可能であり、前記緊急用動力源で作動する姿勢センサを有し、
前記緊急時制御装置は、前記姿勢センサにより前記無人航空機本体の着地を検知したときに、前記緊急用回転翼の回転を停止させることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記無人航空機本体と地表との距離を測定可能であり、前記緊急用動力源で作動する測距センサを有し、
前記緊急時制御装置は、前記無人航空機本体が地表と所定の距離まで近づいたことを前記測距センサにより検知したときに、前記無人航空機本体の着地の際の衝撃を緩和するように、前記緊急用回転翼の回転数を調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記緊急用動力源と前記緊急用回転翼とが一体化された緊急用モジュールが、前記無人航空機本体に切り離し可能に固定されており、
前記緊急用モジュールの切り離し後に、前記無人航空機本体が前記緊急用モジュールに吊り下げられた状態とするための吊り下げ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記緊急用モジュールが前記無人航空機本体の上部に固定され、
前記緊急用モジュールの重心の鉛直下部に前記吊り下げ手段が接続されていることを特徴とする請求項５に記載の無人航空機。
【請求項７】
前記緊急用モジュールと前記無人航空機本体とが切り離されることにより、前記無人航空機本体の動力線又は信号線が切断され、前記無人航空機本体の前記複数の回転翼の動作が停止することを特徴とする請求項５又は６に記載の無人航空機。
【請求項８】
平時の飛行の際は、前記動力源により前記緊急用回転翼を駆動させ、
前記無人航空機本体の異常を検知した際は、前記動力源から前記緊急用動力源に切り替えて前記緊急用回転翼を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安全装置を備える無人航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチコプターは、ヘリコプターの一種であり、一般的に３つ以上の回転翼を持ち、バランスをとりながらこれらの回転翼を同時に回転させることにより飛行する装置である。【０００３】
マルチコプターは、２つ以下のメインロータを持つヘリコプターと異なり、回転翼自体に複雑な仕組みを必要としないため、整備性に優れ、またより廉価なコストで機体を構成することが可能である。【０００４】
近年、高性能で扱いも容易な、加速度センサや角加速度センサ等が廉価に普及したため、制御の機構をこれらと組み合わせることにより、特に模型や無人機などの比較的小さな機体において、安定した動作と非常に容易な操作性を実現しつつある。【０００５】
マルチコプターは、こうした特徴から、模型などの趣味としてだけでなく、様々な業務に利用されつつある。なお、装備されるローターの数は、３つ、４つ、６つ、もしくは８つのものが普及しつつあり、高速で移動したり、重量物を運搬できるなど、用途に特化した機体も現れつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１３７８４４号公報
【特許文献２】特開平５−１９３５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マルチコプターにおいて、姿勢を制御する制御装置やセンサ類の異常、回転翼を回転させるモータの異常、バッテリーなどの動力源の異常、結線のゆるみや損傷、回転翼の損傷、各部の締め付け弛みによる部品の欠落や揺れは、墜落に至る重大な原因となる。【０００８】
特に過酷な動作となる可動部を持つモータは製品寿命が他の部品に比較して短く、故障しやすい。モータに故障や異常が発生すると、回転翼が４つ以下のマルチコプターでは姿勢の維持が難しく、熟練した操作者によっても墜落は免れない。【０００９】
例えばスイスのFlying Machine Arena社では、チューリッヒ工科大学の教授らが、４つの回転翼のうち、ひとつが故障した場合でも機体の墜落を回避する制御方法を検討している。しかし、かかる方法では大きな姿勢変化を伴うことから、大型の機体では実現は困難である。【００１０】
また、５つ以上の回転翼を装備しているマルチコプターであっても、姿勢を制御する制御装置やセンサ類、動力源としてのバッテリーが故障した場合、墜落は免れない。【００１１】
そこで、本発明は、何らかの理由により正常な飛行ができなくなった場合でも、機体が急速に落下することを防止可能な無人航空機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】
上記課題を解決するために、本願発明の無人航空機は、複数の回転翼を備え、前記複数の回転翼の動力源と、前記動力源とは別の緊急用動力源により駆動可能な緊急用回転翼と、前記無人航空機本体の異常を検知するための異常検知センサと、緊急時制御装置と、を備え、前記緊急時制御装置は、前記異常検知センサが前記無人航空機本体の異常を検知したときに、前記複数の回転翼の動作を停止すると共に、前記緊急用動力源により前記緊急用回転翼を駆動させることを特徴とする。【００１３】
また、本発明の無人航空機は、前記無人航空機本体の高度を測定可能であり前記緊急用動力源で作動する高度センサを有し、前記緊急時制御装置は、前記無人航空機本体が前記高度センサにより測定された高度に応じた最適な落下速度になるように、前記緊急用回転翼の回転数を調節することが好ましい。【００１４】
また、本発明の無人航空機は、前記無人航空機本体と地表との距離を測定可能であり前記緊急用動力源で作動する測距センサを有し、前記緊急時制御装置は、前記無人航空機本体が地表と所定の距離まで近づいたことを前記測距センサにより検知したときに、前記無人航空機本体の着地の際の衝撃を緩和するように、前記緊急用回転翼の回転数を調節することが好ましい。【００１５】
また、本発明の無人航空機は、前記緊急用動力源と前記緊急用回転翼とが一体化された緊急用モジュールが、前記無人航空機本体に切り離し可能に固定されており、前記緊急用モジュールの切り離し後に、前記無人航空機本体が前記緊急用モジュールに吊り下げられた状態とするための吊り下げ手段を備えることが好ましい。【００１６】
また、本発明の無人航空機は、前記緊急用モジュールが前記無人航空機本体の上部に固定され、前記緊急用モジュールの重心の鉛直下部に前記吊り下げ手段が接続されていることが好ましい。【００１７】
また、本発明の無人航空機は、前記緊急用モジュールと前記無人航空機本体とが切り離されることにより、前記無人航空機本体の動力線又は信号線が切断され、前記無人航空機本体の前記複数の回転翼の動作が停止することが好ましい。【００１８】
また、本発明の無人航空機は、前記緊急用モジュールと前記マルチコプター本体が切り離された際に、マルチコプター本体の動力線又は信号線が切断されて、前記マルチコプター本体の回転翼の動作が停止するように形成されていることが好ましい。【００１９】
また、本発明の無人航空機は、平時の飛行の際は、前記動力源により前記緊急用回転翼を駆動させ、前記マルチコプター本体の異常を検知した際は、前記動力源から前記緊急用動力源に切り替えて前記緊急用回転翼を駆動させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、無人航空機本体の動力源とは別の緊急用動力源により駆動する複数の緊急用回転翼と、前記無人航空機本体の異常を検知するための異常検知センサと、緊急時制御装置とを有し、前記異常検知センサが無人航空機本体の異常を検知した際に、前記緊急時制御装置が、前記回転翼の動作を停止すると共に、前記緊急用動力源により前記緊急用回転翼を駆動させる制御を行うものであるから、本発明によれば、無人航空機本体が飛行中に何らかの理由で制御不能となり、正常な飛行ができなくなった場合でも、機体の急激な落下を避けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明のマルチコプターの一例を示す正面図である。
【図２】図１のマルチコプター本体の制御装置と各装備間の通信ネットワークを遮断する仕組みを示す説明図である。
【図３】図１のマルチコプター本体の動力源と各装備間の動力線を遮断する仕組みを示す説明図である。
【図４】図１のマルチコプターの落下防止装置が作動して本体が緊急用モジュールから吊り下げられた状態を示す説明図である。
【図５】図１のマルチコプターの本体切り離しの際にコネクタを外す仕組みを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
添付の図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の一例であり、本発明は以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２３】
図１に本発明の無人航空機であるマルチコプターＭの一実施形態を示す。本実施形態に係るマルチコプターＭは、図１に示すように、バッテリー等の動力源Ｂにより駆動する４つの回転翼Ｐ１〜Ｐ４、飛行の際のマルチコプターＭの姿勢や動作を管理する機体制御装置Ｃ等を有するマルチコプター本体Ｆ（以下、本体Ｆと略記することもある）と、動力源Ｂとは別の平時の運行中に使用しない予備のバッテリー等からなる緊急用動力源Ｂｅにより駆動する２つの緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２と、本体Ｆの異常を検知するための異常検知センサＳ２、Ｓｅ１と、本体Ｆの制御装置から直接管理されない緊急時の制御に用いられる緊急時制御装置Ｃｅとから構成されている。
【００２４】
異常検知センサＳ２は動力源Ｂから動力が供給され、異常検知センサＳｅ１は、緊急用動力源Ｂｅから動力が供給される。このように、異常検知センサが冗長化されていることにより、本体Ｆの異常検知の信頼性が高められている。
【００２５】
図１のマルチコプターＭは、緊急用の装備がモジュール化され、本体Ｆとは別体に形成されている緊急用モジュールＥが、本体Ｆの上部に連結されている。緊急用モジュールＥは、本体Ｆに切り離し可能に固定されている。マルチコプターＭは、緊急用モジュールＥの切り離し後に、本体Ｆが緊急用モジュールＥによって吊り下げられた状態になるように、ロープ、ワイヤ等からなる吊り下げ手段（後述する）を有している。
【００２６】
緊急用モジュールＥと本体Ｆとの間には切断装置Ｄが設けられている。切断装置Ｄは、緊急時に緊急用モジュールＥと本体Ｆを物理的に速やかに切り離すことが可能に構成されている。
【００２７】
緊急用モジュールＥには、緊急用動力源Ｂeと、緊急時制御装置Ｃｅと、異常検知センサＳｅ１と、地表との距離を測定する測距センサＳｅ２と、姿勢の傾きを測定する姿勢センサＳｅ３と、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２等が設けられている。
【００２８】
本体Ｆには、支持筐体によって接続されている複数の回転翼Ｐ１〜Ｐ４と、本体Ｆの各装備に動力を与える動力源Ｂと、機体の姿勢を測定するための姿勢測定センサＳ１と、機体の異常を検知するための異常検知センサＳ２と、回転翼Ｐ１〜Ｐ４の回転数を調節して機体の姿勢や動きを制御し、異常検知センサＳ２から機体の異常を受け取る機体制御装置Ｃ等が設けられている。
【００２９】
緊急時制御装置Ｃｅは、異常検知センサＳ２又は異常検知センサＳｅ１から機体の異常の検知信号を受け取り、緊急時の降下速度を制御するために、緊急用回転翼Ｐｅ１とＰｅ２を制御する緊急用の墜落防止装置としての機能を備えている。緊急用回転翼Ｐｅ１とＰｅ２は、機体自体の回転を防ぐために、作動時は相互に逆回転するように形成されている。また複数の緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２は、その揚力で機体全体の重量を支えることが可能となるように設計されている。
【００３０】
マルチコプターＭは、本体Ｆの故障や異常により、機体の姿勢の制御や、飛行の継続が難しくなった場合に、異常検知センサＳ２、Ｓｅ１のどちらか一方が本体Ｆの異常を検知して最終的に緊急用制御装置Ｃｅに通知することにより、緊急用制御装置Ｃｅは、回転翼Ｐ１〜Ｐ４の動作を停止して回転を停止させる。更に緊急用制御装置Ｃｅは、マルチコプターＭの急激な落下を防ぐために、緊急用動力源Ｂｅにより緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２を駆動させる制御を行う。緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２を回転させて揚力を発生させることにより、マルチコプター本体Ｆが急激に落下することを防ぐことができる。
【００３１】
異常検知センサＳ２、Ｓｅ１が検知する本体Ｆの異常とは、姿勢を制御する制御装置やセンサ類の異常、回転翼を回転させるモータの異常、バッテリー等の動力源の異常、結線の異常、回転翼の損傷、部品の欠落等に起因する、機体の異常な振動、異常な姿勢、急激な落下等の異常な飛行状態が発生することである。
【００３２】
異常検知センサＳ２、Ｓｅ１は、機体の姿勢、振動と、移動の加速度等を検知する仕組みを備え、これらの値から、機体の継続的な異常姿勢、機体の継続的な異常振動、機体の自由落下に近い急激な落下、機体の継続的な異常速度等を検知することが可能なものである。そしてこれらの値が、予め規定しておいた範囲外の値となるか、或いは予め規定した継続時間の範囲を超えた状態となったことを検出した場合に、本体Ｆに異常が発生したと判断することができる。
【００３３】
したがって、異常検知センサとしては、上記した異常を検知する機能を有するものであればよい。具体的には、本体Ｆの異常検知センサＳ２、緊急用モジュールＥの異常検知センサＳｅ１は、例えば、回転翼Ｐ１〜Ｐ４に装備される消費電流計、動力源Ｂの電圧測定が可能な電圧計、動力源Ｂの燃料残量を測定可能な燃料計等から構成することができる。
【００３４】
本体Ｆの機体制御装置Ｃは、設定回転数と消費電流の相関からモータの異常を検知する仕組みや、予め規定した基準値との比較で、電圧値や燃料計から動力源の枯渇や性能低下を検知する仕組みや、接続されている各センサとの継続的な通信異常を検知する仕組み等を装備し、機体の異常を検知し、これを緊急時制御装置Ｃｅに通知することが可能に構成されている。
【００３５】
緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２、緊急時制御装置Ｃｅ、異常検知センサＳｅ１、測距センサＳｅ２、姿勢センサＳｅ３、切断装置Ｄ等は緊急用動力源Ｂｅから動力の供給を受けるように接続されている。
【００３６】
回転翼Ｐ１〜Ｐ４、機体制御装置Ｃ、姿勢測定センサＳ１、異常検知センサＳ２等は平時の動力源Ｂから動力の供給を受けるように接続されている。
【００３７】
緊急時制御装置Ｃｅは、本体Ｆの機体制御装置Ｃと通信ネットワークで接続されている（図示せず）。更に、本体Ｆの異常検知センサＳ２は機体制御装置Ｃと通信ネットワークで接続され、緊急用モジュールＥの異常検知センサＳｅ１は緊急時制御装置Ｃｅと通信ネットワークで接続されている（図示せず）。これらのセンサは、緊急時制御装置Ｃｅに情報を提供する。
【００３８】
緊急時制御装置Ｃｅは、異常検知センサＳｅ１から機体の異常を示す信号を受け取ると、通信ネットワークで接続されている機体制御装置Ｃに機能停止の指示を行なう信号を送信する。
【００３９】
緊急時制御装置Ｃｅは、測距センサＳｅ２の地表までの距離情報を基に緊急用回転翼Ｐｅ１とＰｅ２の回転数を制御することにより、緊急時の着陸においてマルチコプターの降下速度を調整して適切な落下速度に調節することができる。また上記測距センサＳｅ２の代わりに高度センサ等を用いて地表までの距離情報を入手してもよい。
【００４０】
緊急時のマルチコプターＭが地表に近くなって、地表との距離を測定することが可能なセンサにより予め規定した高さに到達した場合、緊急用回転翼Ｐｅ１とＰｅ２の回転数を上げ、降下速度を低下させるように緊急時制御装置Ｃｅが緊急用回転翼の回転を制御することが好ましい。その結果、マルチコプター本体Ｆの着地の際の衝撃を緩和することができる。
【００４１】
緊急時制御装置Ｃｅは、姿勢センサＳｅ３が予め規定した角度を超えて傾斜した場合に、本体Ｆが地表に到達したと判断して、緩やかに緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２の回転を停止させる。これにより緊急用モジュールＥの損傷をより軽微とすることができる。
【００４２】
さらに緊急用モジュールＥが完全に着地した後は、緊急時制御装置Ｃｅは緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２の回転を速やかに停止させることで、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２が周囲の物体を損傷させることを防止することができる。
【００４３】
図２及び図３は、強制シャットダウン装置を設けた状態を示す図である。本体Ｆに、該本体Ｆの動作を強制的に停止させる強制シャットダウン装置Ｄｓを設けることができる。強制シャットダウン装置Ｄｓは緊急用動力源Ｂｅから動力の供給を受けるように接続されている。強制シャットダウン装置Ｄsは、例えば図２に示すように、機体制御装置Ｃと、本体Ｆ内の例えば回転翼Ｐ１〜Ｐ４等の各装備間の通信ネットワークを遮断する仕組みとして構成することができる。また強制シャットダウン装置Ｄsは、図３に示すように、動力源Ｂと、本体Ｆ内の例えば回転翼Ｐ１〜Ｐ４等の各装備間の動力線を遮断する仕組みとして構成することも可能である。
【００４４】
強制シャットダウン装置Ｄsを装備することにより、予め規定した時間待機した後、マルチコプター本体Ｆの機能を強制的に停止することができる。機体制御装置Ｃとの間に通信ネットワークがない場合、もしくは前記の機能停止指示に応答がない場合であっても、強制シャットダウン装置Ｄsがあれば、本体Ｆの機能停止を確実に実施可能である。
【００４５】
前記の機能停止あるいは機能強制停止を実施すると同時に、緊急時制御装置Ｃeは緊急用回転翼Ｐｅ１と、Ｐｅ２を予め規定した回転数で回転させるように制御する。
【００４６】
また、緊急時制御装置Ｃｅが、本体Ｆの機体制御装置Ｃと通信ネットワークで接続されている場合、機体制御装置Ｃから異常の通知を受け取ることにより、機体の異常を検知して緊急な状況が発生したと判断することができる。
【００４７】
緊急時制御装置Ｃeが、緊急な状況と判断すると、切断装置Ｄに動作信号を送り、緊急用モジュールＥと、本体Ｆを物理的に切り離すように制御する。
【００４８】
本体Ｆと緊急用モジュールＥの接続構造は特に限定されず、各種の手段を用いることができる。切断装置Ｄは、通常は本体Ｆと緊急用モジュールＥは一体化して固定されているが、緊急時にはその固定が解除されて、両者の切り離しを可能とする構造を有していればよい。
【００４９】
切断装置Ｄの具体例として、例えば、電磁的な仕組みで本体Ｆと緊急用モジュールＥを固定している固定具のロックを解除する方法や、車両の衝突安全性確保に用いられるエアバッグのように、少量の火薬による爆発等を利用して接続構造を破壊する手段等が挙げられる
【００５０】
図４は図１のマルチコプターの墜落防止装置が作動して本体が緊急用モジュールから吊り下げられた状態を示す説明図である。図４に示すように、切り離した後の緊急用モジュールＥと本体Ｆとが、ケーブルやワイヤ等の吊り下げ手段により接続されるように構成し、緊急用モジュールＥと本体Ｆとが物理的に分離した後に、本体Ｆが緊急用モジュールＥから吊り下げられた状態となるように形成されている。吊り下げ手段は、本体Ｆの重量に耐えられる十分な強度を持つケーブルやワイヤが用いられる。
【００５１】
吊り下げ手段は、本体Ｆが緊急用モジュールＥから吊り下げられた際に、緊急用モジュールＥの重心の鉛直下部に、前記のケーブル又はワイヤの一端が接続されるように構成されている。このように構成することで、緊急用モジュールＥが本体Ｆを吊り下げた状態で飛行しているときに、衝突や部品の欠落、損傷などにより、著しく本体Ｆの重量バランスが崩れた場合であっても、緊急用モジュールＥは姿勢が傾くことなく容易に水平を保つことができる。したがって機体の重量バランスが崩れ、大きく傾いた場合であっても、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２が水平を保ち、設計した揚力を発生し、安全な緊急着陸が可能となる。
【００５２】
また、強制シャットダウン装置Ｄsの代わりに、本体Ｆと緊急用モジュールＥが切り離された際に、本体Ｆの動力線又は信号線が切断されて、本体Ｆの回転翼の動作が停止するように形成して、前記した強制シャットダウン装置Ｄsと同様の機能を実現するように構成することができる。具体的には、動力線又は信号線をコネクタ等で嵌合接続しておいて、本体Ｆと緊急用モジュールＥが切り離された際に、重力等により線が上下方向に引っ張られる力を利用して、前記コネクタの嵌合が外れるようにして、動力線又は信号線を電気的に切断するように構成すればよい。
【００５３】
図５は図１のマルチコプター本体の切り離しの際にコネクタを外す仕組みを示す説明図である。図５に示すように、本体Ｆと緊急用モジュールＥの間には、吊り下げ用のワイヤＷｅに加えて、ワイヤＷ１とワイヤＷ２がコネクタＣＮ１とコネクタＣＮ２により接続されているワイヤが、上記ワイヤＷｅと並列に配置されている。ワイヤＷ１と、ワイヤＷ２が接続された後の合計の長さは、ワイヤＷｅの長さよりも短い。コネクタＣＮ１には信号線ＳＬ１が接続され、とコネクタＣＮ２には信号線ＳＬ２が接続されている。コネクタＣＮ１とコネクタＣＮ２を接続した状態では、信号線ＳＬ１と信号線ＳＬ２は電気的に接続されている状態となっていて、信号線により本体Ｆが正常に作動するように構成されている。
【００５４】
本体Ｆと緊急用モジュールＥが分離すると、ワイヤＷｅにより緊急用モジュールＥに本体Ｆが吊り下げられた状態となる。ワイヤＷ１と、ワイヤＷ２の長さはワイヤＷｅよりも短いので、本体Ｆの重量等によりコネクタＣＮ１とコネクタＣＮ２が上下方向に引っ張られて嵌合が外れる。コネクタＣＮ１とコネクタＣＮ２が外れると、信号線ＳＬ１と信号線ＳＬ２の電気的な接続が切断される。信号線ＳＬ１と信号線ＳＬ２が切断されると、信号線が機能しなくなって本体Ｆの機能も強制的にシャットダウンされ、回転翼Ｐ１〜Ｐ４等の動作も停止する。尚、上記の信号線の変わりに、動力線を用いて構成してもよい。
【００５５】
図５に示すように、本体Ｆと緊急用モジュールＥが切り離された際に、マルチコプターの信号線又は動力線が切断されるような仕組みとすることにより、自動的に本体Ｆの回転翼Ｐ１〜Ｐ４を含む全機能を停止させることが可能であるから、本体の制御装置Ｃや姿勢測定センサＳ１、異常検知センサＳ２、強制シャットダウン装置Ｄｓ等が故障している場合であっても、本体Ｆが異常な動きを継続したり、緊急用モジュールＥに損傷を与えるような動作を抑止できる。
【００５６】
マルチコプターは、平時の飛行の際は、通常の動力源Ｂ利用し、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２を駆動して回転させるように構成してもよい。そして本体Ｆの故障や異常を検出した際に、通常の動力源Ｃを、緊急用動力源Ｃｅに切り替えて、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２を駆動して回転させるようにしてもよい。これにより、平時の飛行の際、緊急用回転翼に、必要な揚力の一部を担わせることができるため、効率的な飛行が可能となる。
【００５７】
マルチコプターは、姿勢制御や移動が、複数の回転翼それぞれの回転数変化で実現されている。このため通常の飛行に用いる回転翼のモータは、反応速度が速く、緻密な回転数制御を可能とする特性を有する。これに対し、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２のモータは、安定した揚力を発生する特性を有する。このような特性の違いにより、通常の飛行に用いる回転翼Ｐ１〜Ｐ４は、緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２よりも電力効率が悪い。緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２を平時に回転させると、電力効率が向上する。更に、通常の飛行で緊急用回転翼Ｐｅ１、Ｐｅ２の揚力を利用する場合、通常の回転翼Ｐ１〜Ｐ４とそのモータは、より軽量で安価なものが利用できる。
【００５８】
尚、緊急用回転翼に対する平時と緊急時の複数の動力源の接続を相互に影響なく瞬時に切り替える手段としては、一般的なバックアップ電源等の構成を利用することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
【００６０】
図１の実施形態では、緊急用の装備が上部に集まりモジュール化され緊急用モジュールＥを構成しているが、モジュールＥを本体Ｆと切り離さない場合は、緊急用の装備を上部に集めない構造も可能である。
【００６１】
図１の構成例では本体Ｆに回転翼を４つ備えているが、本発明は回転翼の数は任意に備えることができる。また回転翼の配置も一例であり、様々なレイアウトで装備することができる。
【００６２】
図１の構成例では緊急用モジュールＥに緊急用回転翼を２つ備えているが、本発明は緊急用回転翼の数は２以上の任意の数を備えることができる。また緊急用回転翼の配置も一例であり、様々なレイアウトで装備することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明はマルチコプターに適用可能である。
【図１】
2016171120.tif 000003
【図２】
2016171120.tif 000004
【図３】
2016171120.tif 000005
【図４】
2016171120.tif 000006
【図５】
2016171120.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月9日(2017.6.9)
【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】
複数の回転翼を備える無人航空機であって、
前記複数の回転翼の動力源と、
前記動力源とは別の緊急用動力源により駆動可能な緊急用回転翼と、
前記無人航空機本体の異常を検知するための異常検知センサと、
前記無人航空機本体の着地を検知可能であり、前記緊急用動力源で作動する姿勢センサと、
緊急時制御装置と、を備え、
前記緊急時制御装置は、前記異常検知センサが前記無人航空機本体の異常を検知したときに、前記複数の回転翼の動作を停止すると共に、前記緊急用動力源により前記緊急用回転翼を駆動させ、前記姿勢センサにより前記無人航空機本体の着地を検知したときに、前記緊急用回転翼の回転を停止させることを特徴とする無人航空機。
【請求項２】
前記無人航空機本体の高度を測定可能であり、前記緊急用動力源で作動する高度センサを有し、
前記緊急時制御装置は、前記無人航空機本体が前記高度センサにより測定された高度に応じた最適な落下速度になるように、前記緊急用回転翼の回転数を調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項３】
前記無人航空機本体と地表との距離を測定可能であり、前記緊急用動力源で作動する測距センサを有し、
前記緊急時制御装置は、前記無人航空機本体が地表と所定の距離まで近づいたことを前記測距センサにより検知したときに、前記無人航空機本体の着地の際の衝撃を緩和するように、前記緊急用回転翼の回転数を調節することを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項４】
前記緊急用動力源と前記緊急用回転翼とが一体化された緊急用モジュールが、前記無人航空機本体に切り離し可能に固定されており、
前記緊急用モジュールの切り離し後に、前記無人航空機本体が前記緊急用モジュールに吊り下げられた状態とするための吊り下げ手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【請求項５】
前記緊急用モジュールが前記無人航空機本体の上部に固定され、
前記緊急用モジュールの重心の鉛直下部に前記吊り下げ手段が接続されていることを特徴とする請求項４に記載の無人航空機。
【請求項６】
前記緊急用モジュールと前記無人航空機本体とが切り離されることにより、前記無人航空機本体の動力線又は信号線が切断され、前記無人航空機本体の前記複数の回転翼の動作が停止することを特徴とする請求項４又は５に記載の無人航空機。
【請求項７】
平時の飛行の際は、前記動力源により前記緊急用回転翼を駆動させ、
前記無人航空機本体の異常を検知した際は、前記動力源から前記緊急用動力源に切り替えて前記緊急用回転翼を駆動させることを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。
【国際調査報告】
2016171120.tif 000008
2016171120.tif 000009
2016171120.tif 000010
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