(57)【要約】  複数の回転翼を備える小型無人飛行機を空間中の所定位置に速やかに移動させ、機体をその位置で安定してホバリング飛行させることを可能とする滞空位置制御装置を提供する。  複数の回転翼を備える小型無人飛行機と、前記小型無人飛行機が離着陸する固定面と、前記小型無人飛行機と前記固定面とを連結する複数の紐状部材と、を備え、前記複数の紐状部材は、前記小型無人飛行機が空間中の所定の位置である指定位置に至ったときに、すべてが緊張状態となる長さであることを特徴とする滞空位置制御装置により解決する。また、前記複数の紐状部材は少なくとも３本の前記紐状部材を有することが好ましい。
2017038809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の回転翼を備える小型無人飛行機と、
前記小型無人飛行機が離着陸する固定面と、
前記小型無人飛行機と前記固定面とを連結する複数の紐状部材と、を備え、
前記複数の紐状部材は、前記小型無人飛行機が空間中の所定の位置である指定位置に至ったときに、すべてが緊張状態となる長さであることを特徴とする滞空位置制御装置。
【請求項２】
前記複数の紐状部材は少なくとも３本の前記紐状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の滞空位置制御装置。
【請求項３】
前記複数の紐状部材には、前記小型無人飛行機に電力を供給する電力線または前記小型無人飛行機と信号を送受信する信号線が含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の滞空位置制御装置。
【請求項４】
前記紐状部材ごとに前記固定面に設置され、前記各紐状部材の繰り出しおよび巻き取りを行う複数の巻取装置と、
前記複数の巻取装置の動作を一元的に管理する巻取制御装置と、
前記複数の紐状部材の弛緩を検知する弛緩検知装置と、をさらに有し、
前記弛緩検知装置が前記複数の紐状部材のいずれかの弛緩を検知すると、前記巻取制御装置は、弛緩した前記紐状部材が緊張状態となるまで、すべての前記巻取装置に巻取動作を行わせることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の滞空位置制御装置。
【請求項５】
前記巻取制御装置は、弛緩した前記紐状部材を所定の長さ巻き取っても該紐状部材が緊張状態にならないときは、すべての前記巻取装置の巻取速度を上昇させることを特徴とする請求項４に記載の滞空位置制御装置。
【請求項６】
前記小型無人飛行機の底部には、前記複数の紐状部材が連結される連結部が設けられ、
前記連結部は前記弛緩検知装置の一部であり、
前記連結部は前記複数の紐状部材に牽引された方向へ傾倒可能であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の滞空位置制御装置。
【請求項７】
前記巻取制御装置および前記弛緩検知装置は前記小型無人飛行機に備えられ、
前記小型無人飛行機と前記複数の巻取装置とは、それぞれ前記信号線により互いに通信可能に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の滞空位置制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は滞空位置制御装置に関し、さらに詳しくは、複数の回転翼を備える小型無人飛行機を空間中の所望の位置において安定してホバリング飛行させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、産業用無人ヘリコプターに代表される小型の無人飛行機（ＵＡＶ）は、機体が高価で入手困難なうえ、安定して飛行させるためには操作に熟練が必要とされるものであった。しかし近年、高性能かつ取扱いも容易な加速度センサや角速度センサ、マイクロコントローラなどが廉価に入手可能となったことから、機体の価格が下落するとともに、機体の制御操作の多くが自動化されたことで操作性が飛躍的に向上した。こうした背景から現在、特に小型のマルチコプターについては、趣味目的だけでなく、広範な分野における種々のミッションへの応用が試行されている。【０００３】
マルチコプターは、複数のロータが搭載されたヘリコプターの一種であり、これら各ロータの回転速度を制御することにより機体のバランスをとりながら飛行する回転翼機である。マルチコプターは、ヘリコプターよりも簡易な構造のプロペラが使用可能であることから、整備性に優れ、また、比較的低いコストで機体を構成することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０‐０５８７７９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マルチコプターの機体制御の多くが自動化されても、操縦者が意図した通りにマルチコプターを飛行させるためには相応の操縦技術や整備技術、機体性能が求められる。これらが十分でない場合、操縦ミスや機体の整備不良、または強風などの外的要因によりマルチコプターが目視範囲外や通信圏外へ飛去してしまうこともある。これはプログラムでマルチコプターを自律飛行させる場合も同様である。【０００６】
例えば撮影機器や測定機器を搭載したマルチコプターを空間中の所定位置に滞空させ、その位置から長時間にわたって撮影や測定を行う場合、マルチコプターを所定位置に速やかに移動させ、かつ、ホバリング飛行により機体を同じ位置に長時間留める必要がある。このような飛行を安定して行うことは容易ではない。【０００７】
上記問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、複数の回転翼を備える小型無人飛行機を空間中の所定位置に速やかに移動させ、機体をその位置で安定してホバリング飛行させることを可能とする滞空位置制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の滞空位置制御装置は、複数の回転翼を備える小型無人飛行機と、前記小型無人飛行機が離着陸する固定面と、前記小型無人飛行機と前記固定面とを連結する複数の紐状部材と、を備え、前記複数の紐状部材は、前記小型無人飛行機が空間中の所定の位置である指定位置に至ったときに、すべてが緊張状態となる長さであることを特徴とする。【０００９】
小型無人飛行機が複数の紐状部材で固定面に連結され、これら紐状部材の長さが、小型無人飛行機が指定位置に至ったときにすべて緊張状態となるように調節されていることにより、小型無人飛行機を固定面から垂直に上昇させるだけで、機体がこれら紐状部材により指定位置へと誘導される。また、指定位置ではこれら紐状部材は緊張状態にあることから、小型無人飛行機が指定位置において上方への推力をさらに発生させることにより、小型無人飛行機と固定面とを互いが反対方向へ引っ張られ、小型無人飛行機が指定位置から容易に逸脱することが防止される。つまり、小型無人飛行機を指定位置において安定してホバリング飛行させることができる。【００１０】
さらに、本発明の小型無人飛行機は紐状部材で固定面に連結されていることから、操縦ミスや機体の故障、または強風などによっては、小型無人飛行機が目視範囲外や通信圏外へ飛去してしまうことがない。【００１１】
また、前記複数の紐状部材は少なくとも３本の前記紐状部材を有することが好ましい。【００１２】
少なくとも３本の紐状部材で小型無人飛行機を係留することにより、空間中の一点を指定位置とすることができる。【００１３】
また、前記複数の紐状部材には、前記小型無人飛行機に電力を供給する電力線または前記小型無人飛行機と信号を送受信する信号線が含まれることが好ましい。【００１４】
複数の紐状部材に電力線または信号線を含めることにより、小型無人飛行機を指定位置で安定してホバリング飛行させることができるのみならず、例えばバッテリー容量による飛行時間の制限を解消させたり、小型無人飛行機との無線通信がノイズで阻害されたりすることを防止することができる。【００１５】
また、前記紐状部材ごとに前記固定面に設置され、前記各紐状部材の繰り出しおよび巻き取りを行う複数の巻取装置と、前記複数の巻取装置の動作を一元的に管理する巻取制御装置と、前記複数の紐状部材の弛緩を検知する弛緩検知装置と、をさらに有し、前記弛緩検知装置が前記複数の紐状部材のいずれかの弛緩を検知すると、前記巻取制御装置は、弛緩した前記紐状部材が緊張状態となるまで、すべての前記巻取装置に巻取動作を行わせることが好ましい。【００１６】
各紐状部材が巻取装置を介して固定面に接続され、いずれかの紐状部材の弛緩が検知されたときには、その紐状部材が緊張状態となるまですべての紐状部材を巻き取る構成とすることにより、水平方向における小型無人飛行機の飛行位置のずれを修正することができる。さらに、各巻取装置とその巻取装置に隣接する巻取装置とを結んだ環状の仮想線で区画される領域である離着陸エリアの外に小型無人飛行機が墜落することを防止することができる。【００１７】
また、前記巻取制御装置は、弛緩した前記紐状部材を所定の長さ巻き取っても該紐状部材が緊張状態にならないときは、すべての前記巻取装置の巻取速度を上昇させることが好ましい。【００１８】
弛緩した紐状部材を所定の長さ巻き取っても弛緩が解消しない場合には、小型無人飛行機の故障や墜落の蓋然性が高いものと判断し、早急に小型無人飛行機を離着陸エリア内に引き戻すことで、かかる不具合の被害を最小限に抑えることが可能となる。【００１９】
また、前記小型無人飛行機の底部には、前記複数の紐状部材が連結される連結部が設けられ、前記連結部は前記弛緩検知装置の一部であり、前記連結部は前記複数の紐状部材に牽引された方向へ傾倒可能であることが好ましい。【００２０】
小型無人飛行機の底部に設けられた連結部に各紐状部材が連結されていることにより、小型無人飛行機の飛行位置と指定位置との水平方向の位置にずれが生じると、連結部が紐状部材に不均等に引っ張られることとなる。これにより連結部が小型無人飛行機の復帰すべき方向に傾倒し、小型無人飛行機の水平方向における位置ずれの方向、および、弛緩している紐状部材を特定することが可能となる。【００２１】
また、前記巻取制御装置および前記弛緩検知装置は前記小型無人飛行機に備えられ、前記小型無人飛行機と前記複数の巻取装置とは、それぞれ前記信号線により互いに通信可能に接続されていることが好ましい。【００２２】
小型無人飛行機と各巻取装置とが信号線で連結されることにより、いずれかの紐状部材の弛緩を検知した場合に、小型無人飛行機から各巻取装置に対して弛緩を解消させるための指示を直接出すことが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明にかかる滞空位置制御装置によれば、複数の回転翼を備える小型無人飛行機を空間中の所定位置に速やかに移動させ、機体をその位置で安定してホバリング飛行させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態にかかる滞空位置制御装置の外観を示す模式図である。
【図２】第１実施形態にかかる滞空位置制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態にかかる滞空位置制御装置の外観を示す模式図である。
【図４】第２実施形態にかかる滞空位置制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図５】第３実施形態にかかる滞空位置制御装置の外観を示す模式図である。
【図６】第３実施形態にかかる滞空位置制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】第４実施形態にかかる滞空位置制御装置の外観を示す模式図である。
【図８】第４実施形態にかかる滞空位置制御装置の機能構成を示すブロック図である。
【図９】巻取制御装置によるマルチコプターの飛行位置修正手順を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる滞空位置制御装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本実施形態の滞空位置制御装置は、小型無人飛行機を所定の高度まで上昇させ、その位置からカメラや測定器を使って周囲の状況をモニタする監視装置である。滞空位置制御装置は予め定められた周期に基づいて自動的に実行されてもよく、操縦者の任意のタイミングで不定期に実行されてもよい。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態にかかる滞空位置制御装置の外観を示す模式図である。滞空位置制御装置９０は、複数の回転翼を備えるマルチコプター１００（小型無人飛行機）と、マルチコプター１００が離着陸する固定面２０と、マルチコプター１００と固定面２０とを連結する３本のワイヤー３０（紐状部材）と、マルチコプター１００を無線操縦する送受信器８１０と、を備えている。また、各ワイヤー３０の長さは、マルチコプター１００が空間中の所定の位置である指定位置Ｄに至ったときに、すべてが緊張状態となる長さに調節されている。
【００２７】
ここで、固定面２０とは、例えば地表やビルの屋上など、外力を加えても容易には移動させることができない固定された面をいう。固定面２０は必ずしも水平面である必要はなく、各ワイヤー３０の長さを調節することにより、凹凸や傾斜が設けられた面であっても固定面２０として用いることができる。
【００２８】
また、固定面２０には、ワイヤー３０の繰り出しおよび巻き取りを行う３基の巻取装置４００が設置されており、各ワイヤー３０の固定面２０側の端部は巻取装置４００に接続されている。巻取装置４００は、オートテンション機能を備え、ワイヤー３０を常に一定の張力で巻取方向へ引き込む小型のウインチである。ワイヤー３０の張力は、当然、マルチコプター１００が出力可能な揚力よりも小さくなるよう調整されている。また、巻取装置４００は必須の構成ではなく、各ワイヤー３０は固定面２０に直接接続されていてもよい。
【００２９】
図２は滞空位置制御装置９０の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター１００は主に、空中におけるマルチコプター１００の姿勢や飛行動作を制御するフライトコントローラ１２０、回転することによりマルチコプター１００に揚力を発生させる複数の回転翼１７０、マルチコプター１００の周囲の状況を撮影するカメラモジュール１３０、操縦者（送受信器８１０）との無線通信を行う送受信器１１０、およびこれらに電力を供給するバッテリー１８０により構成される。
【００３０】
フライトコントローラ１２０は、マイクロコントローラである制御装置１２１を備えている。制御装置１２１は、中央処理装置であるＣＰＵ１２２、記憶装置であるＲＡＭ／ＲＯＭ１２３、および、ＥＳＣ（Electric Speed Controller）１５０へＤＣモータ１６０の制御信号を送信するＰＷＭコントローラ１２６を備えている。ＤＣモータ１６０は複数（本実施形態においては４つ）のアウターロータ型ＤＣブラシレスモータであり、各ＤＣモータ１６０の出力軸には回転翼１７０が取り付けられている。ＥＳＣ１５０はＤＣモータ１６０ごとに配置され、ＰＷＭコントローラ１２６から指示された速度で各ＤＣモータ１６０を回転させる。
【００３１】
また、フライトコントローラ１２０はセンサ群１２４およびＧＰＳ受信器１２５を備えており、これらは制御装置１２１に接続されている。マルチコプター１００のセンサ群１２４には、加速度センサ、ジャイロセンサ（角速度センサ）、気圧センサ、地磁気センサ（電子コンパス）などが含まれている。制御装置１２１は、これらセンサ群１２４およびＧＰＳ受信器１２５により、マルチコプター１００の緯度、経度、および高度からなる現在位置を取得可能である。
【００３２】
制御装置１２１のＲＡＭ／ＲＯＭ１２３には、マルチコプター１００の飛行時における飛行制御アルゴリズムが実装された飛行制御プログラム１２３ａが記憶されている。制御装置１２１はかかるプログラム１２３ａとセンサ群１２４から取得した情報とを用いてマルチコプター１００の姿勢を一定に制御する。滞空位置制御装置９０の操作は、操縦者が手動で行ってもよく、または、制御装置１２１のＲＡＭ／ＲＯＭ１２３に別途自律飛行プログラムを登録しておくことにより自動的に行ってもよい。尚、本発明の滞空位置制御装置は、紐状部材により小型無人飛行機を指定位置へ誘導可能であることから、これらセンサ群１２４およびＧＰＳ受信器１２５は省略することも可能と考えられる。
【００３３】
また、マルチコプター１００はマルチコプター１００の周囲の状況を撮影するカメラモジュール１３０を備えている。カメラモジュール１３０は、操縦者（送受信器８１０）からの指示を受け付けるカメラ制御部１３１と、カメラ制御部１３１の指示によりカメラユニット１３３の周方向および上下方向の向きを変更し、また、カメラユニット１３３のブレを補正するカメラ姿勢制御部１３２と、カメラ姿勢制御部１３２に向けられた方向の状況を撮影するカメラユニット１３３と、により構成されている。カメラモジュール１３０の操作は操縦者が手動で行ってもよく、または、カメラ制御部１３１にマイクロコントローラを用いて、カメラ制御部１３１に登録した自律撮影プログラムにより自動的に行ってもよい。
【００３４】
尚、本実施形態における滞空位置制御装置は監視装置として用いられるためカメラモジュール１３０（第３実施形態では測定器モジュール１４０）が搭載されているが、カメラモジュール１３０や測定器モジュール１４０は必須の構成ではない。本発明のその他の用途としては、例えばスピーカーを搭載してパブリック・アドレス（Public Address）に用いたり、光源を搭載して灯台のような光波標識として用いたり、様々な用途が考えられる。
【００３５】
マルチコプター１００が３本のワイヤー３０で固定面２０に連結され、マルチコプター１００が指定位置Ｄに至ったときにこれらワイヤー３０のすべてが緊張状態となるようにその長さが調節されていることにより、マルチコプター１００を固定面２０から垂直に上昇させるだけで、マルチコプター１００を指定位置Ｄへと誘導することが可能とされている。例えば、マルチコプター１００が上昇中に風にあおられ、その水平方向の位置が指定位置Ｄからずれた場合、一部のワイヤー３０のみが先行して緊張状態となる。これにより、マルチコプター１００の移動可能範囲は、その緊張状態となったワイヤー３０の先端（ワイヤー３０のマルチコプター１００側の端部）が描く円弧上に制限される。指定位置Ｄは緊張状態にある各ワイヤー３０の先端が描く円弧の交点であり、かかる交点は、マルチコプター１００の移動可能範囲の中で最も高い位置にある。そのため、マルチコプター１００が上昇を続けることにより、マルチコプター１００はいずれかの円弧を辿って指定位置Ｄへと誘導されることとなる。
【００３６】
また、指定位置Ｄではこれらワイヤー３０はすべて緊張状態にある。そのため、マルチコプター１００が指定位置Ｄにおいてさらに上方への推力を発生させることにより、マルチコプター１００と固定面２０とを互いに反対方向へ引っ張らせることができる。これにより、マルチコプター１００が指定位置Ｄから容易に逸脱することを防止することができる。つまり、マルチコプター１００を指定位置Ｄにおいて安定してホバリング飛行させることができる。
【００３７】
さらに、マルチコプター１００はワイヤー３０で固定面２０に連結されていることから、操縦ミスや機体の故障、または強風などによって、マルチコプター１００が目視範囲外や通信圏外へ飛去してしまうことが防止される。
【００３８】
尚、滞空位置制御装置９０では３本のワイヤー３０でマルチコプター１００を連結することにより、指定位置Ｄを空間中の一点に特定しているが、ワイヤー３０の本数は３本に限られず、例えば指定位置Ｄが空間中の直線範囲となることが許容される場合は２本にしてもよく、逆に４本以上とすることも可能である。
【００３９】
（第２実施形態）
以下に、本発明の滞空位置制御装置にかかる第２実施形態について説明する。図３は本発明の第２実施形態にかかる滞空位置制御装置９１の外観を示す模式図であり、図４は滞空位置制御装置９１の機能構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、先の実施形態と同様または同一の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４０】
滞空位置制御装置９１は、各ワイヤー３０の繰り出しおよび巻き取りを行う巻取装置４０１に、ワイヤー３０の弛緩を検知する弛緩検知装置５０１が組み込まれており、さらに、これら巻取装置４０１の動作を一元的に管理する巻取制御装置６０１を備えている。尚、マルチコプター１００の構成は第１実施形態の滞空位置制御装置９０と同様である。
【００４１】
巻取装置４０１は、オートテンション機能を備え、ワイヤー３０を常に一定の張力で巻取方向へ引き込む小型のウインチである。ワイヤー３０の張力はマルチコプター１００が出力可能な揚力よりも小さくなるよう調整されている点は第１実施形態の巻取装置４００と同様である。また、巻取装置４０１は電動ウインチであり、巻取制御装置６０１からの指示により任意のタイミングおよび速度で巻取動作を行わせることが可能である。
【００４２】
滞空位置制御装置９１では、各巻取装置４０１に弛緩検知装置５０１が組み込まれている。弛緩検知装置５０１は、例えばロータリーエンコーダなどにより巻取装置４０１の繰出動作や巻取動作の実行を検知し、巻取制御装置６０１へ通知する装置である。つまり、滞空位置制御装置９１におけるワイヤー３０の弛緩検知は、弛緩検知装置５０１および巻取制御装置６０１の協働により実現される。
【００４３】
尚、本発明における「紐状部材の弛緩」とは、単に紐状部材がたるんだ状態のみを指すのではなく、例えば巻取装置４０１のように、ワイヤー３０にたるみが生じることを予め防止する構成を備える場合には、他のワイヤー３０が繰り出された長さと比較して、一部のワイヤー３０が繰り出された長さが本来見込まれる長さに足りていない状態も含まれる（その一部のワイヤー３０は十分に引っ張られていない、つまり弛緩しているものとみなす）。
【００４４】
巻取制御装置６０１は、ＣＰＵ６１およびＲＡＭ／ＲＯＭ６２を備えるマイクロコントローラである。ＲＡＭ／ＲＯＭ６２には、以下に説明するマルチコプター１００の飛行位置修正アルゴリズムが実装された巻取制御プログラム６２ａが記憶されている。
【００４５】
図９は巻取制御装置６０１（巻取制御プログラム６２ａ）によるマルチコプター１００の飛行位置修正手順を示す説明図である。弛緩検知装置５０１からの通知によりワイヤー３０のいずれかの弛緩が検知されたときは（図９（ａ））、巻取制御装置６０１は、弛緩したワイヤー３０が緊張状態となるまで、すべての巻取装置４０１に対して巻取動作を行わせる（図９（ｂ））。
【００４６】
ワイヤー３０のいずれかの弛緩が検知されたときに、そのワイヤー３０が緊張状態となる長さまですべてのワイヤー３０を巻き取ることにより、水平方向におけるマルチコプター１００の飛行位置のずれを修正することができる。さらに、各巻取装置４０１と、その巻取装置４０１に隣接する巻取装置４０１とを結んだ環状の仮想線で区画される領域である離着陸エリアＡ（図３参照）の外に、マルチコプター１００が墜落することを防止することができる。
【００４７】
さらに、巻取制御装置６０１は、弛緩したワイヤー３０を所定の長さ（例えば２〜３ｍ）巻き取ってもそのワイヤー３０が緊張状態にならないときには、すべての巻取装置４０１の巻取速度を上昇させる。
【００４８】
弛緩したワイヤー３０を所定の長さ巻き取っても弛緩が解消しない場合には、マルチコプター１００の故障や墜落の蓋然性が高いと考えられる。そのため、すべての巻取装置４０１の巻取速度を上げて、早急にマルチコプター１００を離着陸エリアＡ内に引き戻すことにより、かかる不具合がもたらす被害を最小限に抑えることができる。
【００４９】
（第３実施形態）
以下に、本発明の滞空位置制御装置にかかる第３実施形態について説明する。図５は本発明の第３実施形態にかかる滞空位置制御装置９２の外観を示す模式図であり、図６は滞空位置制御装置９２の機能構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、先の実施形態と同様または同一の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５０】
滞空位置制御装置９２の基本的な構成は、第２実施形態の滞空位置制御装置９１と同様である。滞空位置制御装置９２は滞空位置制御装置９１とは異なり、カメラモジュール１３０（図２参照）の代わりに測定器モジュール１４０が搭載されている。測定器モジュール１４０で使用される測定器としては、例えば大気成分分析器、赤外線カメラ、電波測定器などが考えられるが、これらには限定されない。
【００５１】
測定器モジュール１４０は、操縦者（送受信器８１１）からの指示を受け付ける測定器制御部１４１と、測定器制御部１４１の指示により測定器ユニット１４３の周方向および上下方向の向きを変更する測定器姿勢制御部１４２と、測定器姿勢制御部１４２に向けられた方向の側的を行う測定器ユニット１４３と、により構成されている。測定器モジュール１４０の操作は操縦者が手動で行ってもよく、または、測定器制御部１４１にマイクロコントローラを用いて、測定器制御部１４１に登録した自律測定プログラムにより自動的に行ってもよい。
【００５２】
また、滞空位置制御装置９２において、マルチコプター１０１と固定面２０とを連結するワイヤー３０´には、マルチコプター１０１に電力を供給する電力線３２、および操縦者（送受信器８１１）がマルチコプター１０１と信号を送受信する信号線３１が含まれている。ワイヤー３０に信号線３１および電力線３２を含めることにより、マルチコプター１０１を指定位置Ｄで安定してホバリング飛行させることができることに加えて、バッテリー容量による飛行時間の制限が解消され、また、操縦者（送受信器８１１）とマルチコプター１０１（送受信器１１０´）との通信におけるノイズの影響が抑えられている。
【００５３】
電力線３２および信号線３１はワイヤー３０の代わりとしてマルチコプター１０１に単独で接続されてもよいが、これら電力線３２および信号線３１の強度に懸念がある場合は、ワイヤー３０とは別に接続してもよい。つまり、先の実施形態と同じく３本のワイヤー３０でマルチコプター１０１と固定面２０とを連結し、そのうちの一本に信号線３１を、もう一本に電力線３２を這わせてマルチコプター１０１に接続する構成としてもよい。
【００５４】
（第４実施形態）
以下に、本発明の滞空位置制御装置にかかる第４実施形態について説明する。図７は本発明の第４実施形態にかかる滞空位置制御装置９３の外観を示す模式図であり、図８は滞空位置制御装置９３の機能構成を示すブロック図である。なお、以下の説明では、先の実施形態と同様または同一の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００５５】
滞空位置制御装置９３においては、先の実施形態における巻取制御装置６０１および弛緩検知装置５０１と同等の機能を有する、巻取制御装置６０２および弛緩検知装置５０２がマルチコプター１０２の機体内部に備えられている。また、マルチコプター１０２と各巻取装置４０１とが、信号線３１で互いに通信可能に接続されている。尚、信号線３１はワイヤー３０の代わりに単独でマルチコプター１０２に接続してもよく、ワイヤー３０に信号線３１を這わせて接続してもよい点は先の実施形態と同様である。
【００５６】
マルチコプター１０２の底部には、信号線３１が接続される連結部５１が設けられている（図７参照）。連結部５１はこれら信号線３１に引っ張られた方向へ傾倒可能な部材であり、連結部５１は弛緩検知装置５０２の一部を構成している。
【００５７】
マルチコプター１０２の底部に設けられた連結部５１にこれら信号線３１が連結されていることにより、マルチコプター１０２の飛行位置と指定位置Ｄとの水平方向の位置にずれが生じたときには、連結部５１が信号線３１に不均等に引っ張られることとなる。これにより連結部５１がマルチコプター１０２の復帰すべき方向に傾倒し、マルチコプター１０２の水平方向における位置ずれの方向、および、弛緩している信号線３１を特定することが可能とされている（図９参照）。
【００５８】
連結部５１としては、弾性力により鉛直方向へ直立し、所定の大きさの外力が加えられない限りその位置を保持する連結片と、かかる連結片の傾倒方向および傾向角度を検知する一組の可変抵抗を備えた構造が考えられる、例えば特開平０６−１１０６０２の構成などを参考とすることができる。尚、本実施形態における弛緩検知装置５０２は、検知した弛緩情報を巻取制御装置６０２のみへ通知しているが、かかる情報をフライトコントローラ１２０の制御装置１２１へも通知する構成としてもよい。そのように構成とすることで、マルチコプター１０２が自律的に飛行位置を修正することが可能となり、マルチコプター１０２の滞空位置をより柔軟に制御することが可能となる。
【００５９】
また、マルチコプター１０２と各巻取装置４０１とがそれぞれ信号線３１で連結されていることにより、いずれかの信号線３１の弛緩を検知した場合に、マルチコプター１０２から直接各巻取装置４０１に対して弛緩を解消させるための指示を出すことが可能とされている。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の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。
【図１】
2017038809.tif 000003
【図２】
2017038809.tif 000004
【図３】
2017038809.tif 000005
【図４】
2017038809.tif 000006
【図５】
2017038809.tif 000007
【図６】
2017038809.tif 000008
【図７】
2017038809.tif 000009
【図８】
2017038809.tif 000010
【図９】
2017038809.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月24日(2017.5.24)
【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小型無人飛行機と、
前記小型無人飛行機が離着陸する固定面と、
前記小型無人飛行機と前記固定面とを連結する複数の紐状部材と、を備え、
前記小型無人飛行機は加速度センサおよび角速度センサを有し機体を水平に維持可能であり、
前記複数の紐状部材は、前記固定面上に分散配置されており、
前記複数の紐状部材は、前記小型無人飛行機が空間中の所定の位置である指定位置に至ったときに、すべてが緊張状態となる長さであることを特徴とする滞空位置制御装置。
【請求項２】
前記複数の紐状部材は少なくとも３本の前記紐状部材を有することを特徴とする請求項１に記載の滞空位置制御装置。
【請求項３】
前記複数の紐状部材には、前記小型無人飛行機に電力を供給する電力線または前記小型無人飛行機と信号を送受信する信号線が含まれることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の滞空位置制御装置。
【請求項４】
前記紐状部材ごとに前記固定面に設置され、前記各紐状部材の繰り出しおよび巻き取りを行う複数の巻取装置と、
前記複数の巻取装置の動作を一元的に管理する巻取制御装置と、
前記複数の紐状部材の弛緩を検知する弛緩検知装置と、をさらに有し、
前記弛緩検知装置が前記複数の紐状部材のいずれかの弛緩を検知すると、前記巻取制御装置は、弛緩した前記紐状部材が緊張状態となるまで、すべての前記巻取装置に巻取動作を行わせることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の滞空位置制御装置。
【請求項５】
前記巻取制御装置は、弛緩した前記紐状部材を所定の長さ巻き取っても該紐状部材が緊張状態にならないときは、すべての前記巻取装置の巻取速度を上昇させることを特徴とする請求項４に記載の滞空位置制御装置。
【請求項６】
前記小型無人飛行機の底部には、前記複数の紐状部材が連結される連結部が設けられ、
前記連結部は前記弛緩検知装置の一部であり、
前記連結部は前記複数の紐状部材に牽引された方向へ傾倒可能であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の滞空位置制御装置。
【請求項７】
前記巻取制御装置および前記弛緩検知装置は前記小型無人飛行機に備えられ、
前記小型無人飛行機と前記複数の巻取装置とは、それぞれ前記信号線により互いに通信可能に接続されていることを特徴とする請求項６に記載の滞空位置制御装置。
【国際調査報告】
2017038809.tif 000012
2017038809.tif 000013
2017038809.tif 000014
2017038809.tif 000015