(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人で飛行可能な飛行体と、
前記飛行体から垂下され、下端に搬送物を保持する線状部材と、
前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部の検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する分離部と、
を備え、
前記分離部は、前記搬送物だけを分離するか前記線状部材を前記搬送物とともに分離するかを選択する選択部を有する、無人飛行装置。
【請求項２】
前記接触検出部が接触を検出した接触物の種類を判別する接触物判別部をさらに備え、
前記選択部は、前記接触物の種類に応じて、前記搬送物だけを分離するか前記線状部材を前記搬送物とともに分離するかを選択する請求項１に記載の無人飛行装置。
【請求項３】
前記接触検出部は、前記搬送物への接触と前記線状部材への接触とを区別して検出し、
前記選択部は、前記搬送物への接触か前記線状部材への接触かに応じて、前記搬送物だけを分離するか前記線状部材を前記搬送物とともに分離するかを選択する請求項１又は２に記載の無人飛行装置。
【請求項４】
前記接触検出部は、前記搬送物の上面又は側面への接触を検出する、請求項１から３のいずれかに記載の無人飛行装置。
【請求項５】
無人で飛行可能な飛行体と、
前記飛行体から垂下され、下端に搬送物を保持する線状部材と、
前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部の検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する分離部と、
前記搬送物又は前記線状部材が引っ張られたことを検出する引張検出部と、
を備え、
前記分離部は、前記引張検出部の検出結果を加味して前記搬送物又は前記線状部材を分離する、無人飛行装置。
【請求項６】
無人で飛行可能な飛行体と、
前記飛行体から垂下され、下端に搬送物を保持する線状部材と、
前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部の検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する分離部と、
前記搬送物が着地したことを検出する着地検出部と、
を備え、
前記分離部は、前記着地検出部の検出結果を加味して前記搬送物又は前記線状部材を分離する、無人飛行装置。
【請求項７】
前記搬送物は、前記線状部材の下端に保持され、内部に貨物を収容する容器を含む、請求項１から６のいずれかに記載の無人飛行装置。
【請求項８】
無人で飛行可能な飛行体と、
前記飛行体から垂下され、下端に搬送物を保持する線状部材と、
前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する接触検出部と、
前記接触検出部の検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する分離部と、
を備え、
前記接触検出部は、前記線状部材の少なくとも下側領域への接触を検出する線状部材接触検出センサを含む、無人飛行装置。
【請求項９】
前記線状部材接触検出センサは、静電容量の変化を検出する静電容量センサである、請求項８に記載の無人飛行装置。
【請求項１０】
前記線状部材接触検出センサは、カーボンマイクロコイルを含む、請求項８に記載の無人飛行装置。
【請求項１１】
無人で飛行可能な飛行体によって搬送物を搬送する方法であって、
前記飛行体から垂下される線状部材の下端に搬送物を保持させる工程と、
前記飛行体の飛行中に、前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する工程と、
前記接触を検出する工程における検出結果に基づいて前記搬送物だけを分離するか前記線状部材を前記搬送物とともに分離するかを選択して前記搬送物又は前記線状部材を分離する工程と、
を備える搬送方法。
【請求項１２】
無人で飛行可能な飛行体によって搬送物を搬送する方法であって、
前記飛行体から垂下される線状部材の下端に搬送物を保持させる工程と、
前記飛行体の飛行中に、前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する工程と、
前記搬送物又は前記線状部材が引っ張られたことを検出する工程と、
前記接触を検出する工程における検出結果に基づいて、前記引っ張られたことを検出する工程における検出結果を加味して前記前記搬送物又は前記線状部材を分離する工程と、
を備える搬送方法。
【請求項１３】
無人で飛行可能な飛行体によって搬送物を搬送する方法であって、
前記飛行体から垂下される線状部材の下端に搬送物を保持させる工程と、
前記飛行体の飛行中に、前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する工程と、
前記搬送物が着地したことを検出する工程と、
前記接触を検出する工程における検出結果に基づいて、前記搬送物が着地したことを検出する工程における検出結果を加味して前記搬送物又は前記線状部材を分離する工程と、
を備える搬送方法。
【請求項１４】
無人で飛行可能な飛行体によって搬送物を搬送する方法であって、
前記飛行体から垂下される線状部材の下端に搬送物を保持させる工程と、
前記飛行体の飛行中に、前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する工程と、
前記接触を検出する工程における検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する工程と、
を備え、
前記線状部材への接触は、前記線状部材の少なくとも下側領域への接触を検出する線状部材接触検出センサによって検出する搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無人飛行装置及び搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂ドローン等の無人で飛行可能な飛行体を利用して貨物を運搬することが検討されている。飛行体に貨物を収容するボックス等を付設し、飛行体が着地した状態でボックスを開放して貨物を引き渡すことが行われている。この場合、貨物の受け渡し場所として、飛行体が着地可能な一定以上の面積を有する平坦な場所が必用となる。【０００３】
そこで、例えば下記特許文献１、２に記載されるように、飛行体から垂下されるワイヤや紐等の線状部材の下端に搬送物（貨物及び貨物を収容する容器を含み得る）を保持させ、飛行体が着地することなく、空中に留まったまま貨物を引き渡すことも検討されている。このような方法によれば、搬送物を載置できる比較的小さいスペースがあれば、貨物を引き渡すことができる。【０００４】
飛行体から垂下される線状部材によって搬送物を保持する場合、搬送物又は線状部材に風等の外力が作用して飛行体の飛行状態が不安定になる可能性がある。このため、特許文献１に記載の無人飛行装置は、飛行体の本体部に紐状部材を固定する固定装置に、貨物を吊り下げた紐状部材の鉛直線の延長線上に本体部の重心が位置するように、本体部の姿勢に応じて、紐状部材の固定態様を調整する調整手段が設けられている。これによって、特許文献１に記載の無人飛行装置は、貨物の荷重が常に飛行体の重心に作用するため、安定した飛行が可能となるとされている。【０００５】
また、特許文献２に記載の運搬装置は、無人航空機と、無人航空機の本体から垂下される主ワイヤと、主ワイヤの自由端から固定端側に入った位置で、主ワイヤに結合され、主ワイヤに沿って主ワイヤの自由端よりも外側まで延出した補助ワイヤと、を有する構成とされている。この運搬装置では、補助ワイヤが弛んだ状態で補助ワイヤの先端に貨物を取り付けることにより、貨物の取り付け作業時に作業者が主ワイヤを引っ張って無人航空機の姿勢を不安定化させることを防止できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−９００９５号公報
【特許文献２】特開２０１７−８７８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の構成では、例えば紐状部材が引っ張られるような場合には、飛行体の姿勢を保つことができないおそれがある。また、特許文献２に記載の構成では、貨物を取り付ける際に主ワイヤが引っ張られないようにできるが、貨物を受け渡す際（補助ワイヤから貨物を取り外す際）には、主ワイヤが引っ張られて無人航空機の姿勢が不安定になることを防止できない。【０００８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、飛行体から垂下される線状部材や搬送物に作用する外力によって飛行体の姿勢が不安定になりにくい無人飛行装置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】
【０００９】
本発明の一態様の無人飛行装置は、無人で飛行可能な飛行体と、前記飛行体から垂下され、下端に搬送物を保持する線状部材と、前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する接触検出部と、前記接触検出部の検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する分離部と、を備える。【００１０】
本発明の別の態様の搬送方法は、無人で飛行可能な飛行体によって搬送物を搬送する方法であって、前記飛行体から垂下される線状部材の下端に搬送物を保持させる工程と、前記飛行体の飛行中に、前記搬送物又は前記線状部材への接触を検出する工程と、前記接触を検出する工程における検出結果に基づいて前記搬送物又は前記線状部材を分離する工程と、を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、飛行体から垂下される線状部材や搬送物に作用する外力によって飛行体の姿勢が不安定になりにくい無人飛行装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無人飛行装置の構成を示す模式側面図である。
【図２】図１の無人飛行装置の構成を示すブロック図である。
【図３】図１の無人飛行装置の線状部材接触検出センサの構成を示す模式的断面図である。
【図４】図１の無人飛行装置による搬送の制御手順を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態に係る無人飛行装置の構成を示す模式側面図である。
【図６】図５の無人飛行装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図５の無人飛行装置の線状部材接触検出センサの構成を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の限定的ではない例示的な実施形態について、図面を参照しながら説明をする。図１は、本発明の第１実施形態に係る無人飛行装置１の構成を示す模式側面図である。図２は、図１の無人飛行装置１の構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示すように、無人飛行装置１は、無人で飛行可能な飛行体２と、飛行体２から垂下される線状部材３、線状部材３の下端に保持され、内部に貨物Ｗを収容する容器４と、線状部材３を巻き取り可能な巻上機５と、を備える。「無人で飛行可能」とは、飛行体に人が搭乗しない状態で飛行できることを意味し、自律飛行可能である場合だけでなく、人が遠隔操縦するものを含む。また、貨物Ｗと容器４を合わせて「搬送物Ｔ」ということがある。
【００１５】
図２に示すように、無人飛行装置１は、線状部材３又は容器４への物体の接触を検出する接触検出部６と、飛行体２から線状部材３又は容器４を分離する分離部７と、容器４又は線状部材３が引っ張られたことを検出する引張検出部８と、容器４（搬送物Ｔ）が着地したことを検出する着地検出部９と、をさらに備える。接触検出部６が検出する「物体」には人や動物が含まれる。
【００１６】
接触検出部６は、線状部材３の少なくとも下側領域への接触を検出する線状部材接触検出部１０と、容器４への接触を検出する容器接触検出部１１とを有する構成とすることができる。つまり、接触検出部６は、線状部材３への接触と搬送物Ｔへの接触とを区別して検出するよう構成されてもよい。分離部７は、線状部材３の少なくとも下側領域を分離するよう線状部材３を飛行体２の近傍で切断する線状部材分離機構１２と、線状部材３から容器４を切り離す容器分離機構１３とを有する構成とすることができる。
【００１７】
以下、無人飛行装置１の各構成について説明する。まず、飛行体２について説明する。飛行体２は、無人で飛行可能なものであれば特に限定されないが、図示する本実施形態の飛行体２は、複数のプロペラ１４を備える無人回転翼機である。具体的には、飛行体２は、複数のプロペラ１４と、複数のプロペラ１４を保持する本体１５とを有する。
【００１８】
複数のプロペラ１４は、本体１５に保持され、回転することによって無人飛行装置１を飛行させるための揚力を発生させる。各プロペラ１４は、本体１５に干渉せずに回転することができるよう、本体１５の上面に配設することができる。複数のプロペラ１４は、その回転軸が鉛直方向（回転面が水平）となるよう、平面視で本体１５の中心から等距離且つ等間隔に保持されることが好ましい。
【００１９】
本体１５は、複数のプロペラ１４を保持するとともに、プロペラ１４等を駆動するためのバッテリ（電源）と、飛行体２の飛行等を制御する制御装置１６と、を収容するよう構成される。
【００２０】
制御装置１６は、例えばＣＰＵ、メモリ等を有するコンピュータ装置に、適切なプログラムを読み込ませることで実現することができる。制御装置１６は、プロペラを制御する飛行制御部１７と、巻上機５を制御する巻上制御部１８と、線状部材接触検出部１０の制御要素を構成する線状部材接触判定部１９と、容器接触検出部１１の制御要素を構成する容器接触判定部２０と、引張検出部８の判定制御要素を構成する引張判定部２１と、着地検出部９の判定制御要素を構成する着地判定部２２と、分離部７の制御要素を構成する選択部２３と、を含むことができる。これらの制御装置１６の各構成要素は、その機能において区別されるものであり、物理的な構成やプログラムの構成において区別できるものでなくてもよい。
【００２１】
線状部材３は、例えばワイヤによって構成することができる。また、線状部材３の下側領域には、接触を検出する線状部材接触検出センサ２４が設けられてもよい。この線状部材接触検出センサ２４は、後述する線状部材接触検出部１０の検出部を構成する。また、線状部材３は、容器接触検出部１１、線状部材接触検出部１０、容器分離機構１３、引張検出部８及び着地検出部９の信号を伝達するための信号線としても利用されてもよい。このため、線状部材３は、絶縁電線（ケーブル）であってもよい。
【００２２】
容器４は、任意の貨物Ｗを収容可能な箱体とすることができる。容器４の上面及び側面には、容器接触検出部１１の検出部を構成する容器接触検出センサ２５が配設されてもよく、容器４の底面には着地検出部９の検出部を構成する着地検出センサ２６が配設されてもよい。
【００２３】
巻上機５は、線状部材３を巻き取り及び巻き戻し（送出）することができるウインチである。巻上機５は、無人飛行装置１の高速飛行時には線状部材３を巻き取って本体１５に密着させることにより安定性を向上させることができる。巻上機５は、飛行体２が上空にホバリングした状態で、線状部材３を巻き戻して搬送物Ｔを地上に降下させる。
【００２４】
また、巻上機５は、そのトルクを検出するトルクセンサ２７を有する構成とすることができる。トルクセンサ２７は、引張検出部８の検出部を構成することができる。
【００２５】
接触検出部６は、上述のように、線状部材３の少なくとも下側領域への接触を検出する線状部材接触検出部１０と、容器４への接触を検出する容器接触検出部１１とを有する構成とすることができる。
【００２６】
線状部材接触検出部１０は、線状部材接触検出センサ２４と、線状部材接触検出センサ２４の検出信号に基づいて容器４に人や物が接触したか否かを判定する線状部材接触判定部１９とを有する構成とすることができる。
【００２７】
線状部材接触検出センサ２４としては、例えば圧力を検出する圧力センサ、静電容量の変化を検出する静電容量センサ等を用いることができる。例えば、線状部材接触検出センサ２４は、図３に示すように、導電性を有する線状部材３と、線状部材３の外周に配設される誘電体からなる保護カバー２８とを有する静電容量センサとすることができる。この線状部材接触検出センサ２４は、線状部材３を一方の電極とし、人体を他方の電極とするキャパシタに流れる微弱な電流を検出するよう構成することができる。電流検出回路は、飛行体２の本体１５に設けられてもよく、容器４に設けられてもよい。
【００２８】
線状部材接触判定部１９は、線状部材接触検出センサ２４の検出値（例えば電流値）が予め設定される演出閾値を超える場合に線状部材３への接触があったものと判定するよう構成することができる。また、線状部材接触判定部１９は、風に舞っている小さなごみ等の一次的な接触を検出しないよう、線状部材接触検出センサ２４の検出値が所定の検出閾値を超える状態が継続する時間が予め設定される時間閾値以上となった場合に線状部材３への接触があったものと判定してもよい。
【００２９】
容器接触検出部１１は、容器接触検出センサ２５と、容器接触検出センサ２５の検出信号に基づいて容器４に人や物が接触したか否かを判定する容器接触判定部２０とを有する構成とすることができる。
【００３０】
容器接触検出センサ２５は、例えば圧力を検出する圧力センサ、静電容量の変化を検出する静電容量センサ等を用いることができる。具体例として、容器接触検出センサ２５は、容器４の外面に積層される電極と、電極の外面に積層される誘電体層とを有する静電容量センサとすることができる。また、容器接触検出センサ２５は、容器４の上面又は側面に配設されることが好ましく、容器４の上面及び側面の略全体を覆うよう配設されることが好ましい。
【００３１】
容器接触判定部２０は、線状部材接触判定部１９と同様に、容器接触検出センサ２５の検出値（例えば電流値）が予め設定される検出閾値を超える場合に容器４への接触があったものと判定するよう構成することができる。また、容器接触判定部２０も、風に舞っている小さなごみ等の一次的な接触を検出しないよう、容器接触検出センサ２５の検出値が所定の検出閾値を超える状態が継続する時間が予め設定される時間閾値以上となった場合に容器４への接触があったものと判定してもよい。
【００３２】
分離部７は、上述のように、線状部材３の少なくとも下側領域を分離するよう線状部材３を飛行体２の近傍で切断する線状部材分離機構１２と、線状部材３から容器４を切り離す容器分離機構１３とを有する構成とすることができる。
【００３３】
線状部材分離機構１２は、線状部材３の少なくとも下側領域を切り離して容器４（搬送物Ｔ）とともに飛行体２から分離する。具体的な線状部材分離機構１２の構成としては、例として、線状部材３を切断するカッタを有する構成等が可能である。
【００３４】
容器分離機構１３は、線状部材３から容器４を切り離すことにより、容器４を線状部材３ひいては飛行体２から搬送物Ｔを分離する。具体的な容器分離機構１３の構成としては、例として、容器４の頂部に設けられる吊環と、線状部材３の下端に設けられ、吊環に係合する開閉可能なフックとを有する構成、容器４の頂部の開口に嵌合する挿入部と、挿入部の先端に突退可能に設けられる係止爪とを有する構成等が可能である。また、容器分離機構１３は、容器４側に、線状部材３の先端部と係合及び脱離可能な可動構造を設けた構成としてもよい。
【００３５】
選択部２３は、接触検出部６の線状部材接触検出部１０及び容器接触検出部１１の検出結果に加えて、引張検出部８の検出結果及び着地検出部の検出結果を加味して、線状部材分離機構１２又は容器分離機構１３を選択的に動作させる。具体的には、選択部２３は、無人飛行装置１の飛行中に線状部材接触検出部１０が線状部材３への接触を検出した場合及び引張検出部８が線状部材３の引張を検出した場合には線状部材分離機構１２を動作させ、線状部材接触検出部１０及び引張検出部８が未検出の状態で容器接触検出部１１が容器４への接触を検出した場合には容器分離機構１３を動作させる。また、選択部２３は、着地検出部９が着地を検出した場合には、搬送物Ｔを受け渡すための通常の動作として、容器分離機構１３を動作させる。
【００３６】
引張検出部８は、トルクセンサ２７と、トルクセンサ２７の検出信号に基づいて線状部材３が直接又は容器４を介して引っ張られたか否かを判定する引張判定部２１とを有する構成とすることができる。
【００３７】
トルクセンサ２７は、巻上機５のシャフトのねじれを検出する歪センサ等によって構成することができる。
【００３８】
引張判定部２１は、トルクセンサ２７の検出値が予め設定される閾値を超える場合に線状部材３が引っ張られたと判定するよう構成することができる。
【００３９】
着地検出部９は、着地検出センサ２６と、着地検出センサ２６の検出信号に基づいて容器４が地面に当接しているか否かを判定する着地判定部２２とを有する構成とすることができる。
【００４０】
着地検出センサ２６は、例えば、圧力センサ、搬送物Ｔの重量により作動するスイッチ等によって構成することができる。
【００４１】
選択部２３は、容器接触検出部１１が接触を検出した場合には、容器分離機構１３を動作させて容器４（搬送物Ｔ）を線状部材３から分離し、線状部材接触検出部１０が接触を検出した場合には線状部材分離機構１２を動作させて線状部材３の少なくとも下側領域を搬送物Ｔとともに飛行体２から分離する。つまり、選択部２３は、人や動物が線状部材３や容器４に能動的に干渉したり、線状部材３や容器４が樹木や建造物等に引っ掛かったりした場合に、これらの接触物（人や動物を含む）が線状部材３を介して飛行体２に大きな外力を作用させる前に、接触物が接触した部分を飛行体２から分離することによって、飛行体２の飛行状態が不安定になることを事前に防止する。
【００４２】
また、選択部２３は、引張検出部８が線状部材３の引張を検出した場合には、線状部材分離機構１２を動作させて線状部材３の少なくとも下側領域を搬送物Ｔとともに飛行体２から分離してもよい。上述したように、線状部材接触検出部１０が線状部材３への接触を検出した場合、選択部２３が線状部材分離機構１２を動作させて線状部材３を分離する。ここで、線状部材３に張力が作用する前に線状部材３が分離されれば、引張検出部８が線状部材３の引張を検出することはない。しかし、接触の検出から線状部材３の分離までの間には、処理や線状部材分離機構１２の駆動等にかかる時間的遅れ（ラグ）が生じる。そのため、接触物が線状部材３に引張を作用させる速度によっては（例えば速度が非常に速ければ）、線状部材３が分離される前に引張検出部８が線状部材３の引張を検出する場合がある。また、接触物の種別や状態、センサの種別等によって、線状部材接触検出部１０線状部材３への接触を検出できない場合や、線状部材接触検出部１０が故障して線状部材３への接触を検出できない場合にも、線状部材接触検出部１０に先んじて引張検出部８が線状部材３の引張を検出し得る。これらの場合には、非常的な制御として、線状部材３の分離を行うことが考えられる。
【００４３】
また、選択部２３は、着地検出部が容器４の着地を検出した場合には、搬送物Ｔを荷受人に引き渡すために、線状部材３から容器４を分離する。
【００４４】
図４に、無人飛行装置１による搬送物Ｔの搬送方法の手順を示す。この無人飛行装置１による搬送物Ｔの搬送方法は、無人で飛行可能な飛行体２によって搬送物Ｔを搬送する方法であって、それ自体が本発明に係る搬送方法の一実施形態である。
【００４５】
図４の搬送方法は、飛行体２から垂下される線状部材３の下端に搬送物Ｔを保持させる工程（ステップＳ１１：搬送物保持工程）と、飛行体２の飛行を開始する工程（ステップＳ１２：飛行開始工程）と、線状部材接触検出部１０により線状部材３への接触を検出する工程（ステップＳ１３：線状部材接触検出工程）と、線状部材分離機構１２により線状部材３を分離する工程（ステップＳ１４：線状部材分離工程）と、容器接触検出部１１により容器４（搬送物Ｔ）への接触を検出する工程（ステップＳ１５：容器接触検出工程）と、容器分離機構１３により容器４（搬送物Ｔ）を分離する工程（ステップＳ１６：容器分離工程）と、を備える。
【００４６】
ステップＳ１１の搬送物保持工程では、線状部材３の下端に容器４を接続することにより、飛行体２に搬送物Ｔ（貨物Ｗの有無を問わない）を保持させる。
【００４７】
ステップＳ１２の飛行開始工程では、無人飛行装置１の飛行を開始する。したがって、次にステップＳ１３以降の工程は、飛行体２の飛行中に行われる。なお、無人飛行装置１の飛行の制御については、周知の方法によって行うことができるため、詳細な説明を省略する。
【００４８】
ステップＳ１３の線状部材接触検出工程では、線状部材接触検出部１０により線状部材３への接触の有無を確認する。この線状部材接触検出工程において、線状部材３への接触が確認された場合はステップＳ１４の線状部材分離工程に進み、線状部材３への接触が確認されなかった場合はステップＳ１５の容器接触検出工程に進む。
【００４９】
ステップＳ１４の線状部材分離工程では、線状部材分離機構１２により線状部材３を切断して線状部材３の下側領域を飛行体２から分離する。
【００５０】
ステップＳ１５の容器接触検出工程では、容器接触検出部１１により容器４への接触の有無を確認する。この容器接触検出工程において、容器４への接触が確認された場合はステップＳ１６の容器分離工程に進み、容器４への接触が確認されなかった場合は、ステップＳ１３の線状部材接触検出工程に戻る。
【００５１】
ステップＳ１６の容器分離工程では、容器分離機構１３により線状部材３から容器４（搬送物Ｔ）を分離する。
【００５２】
ステップＳ１４の線状部材分離工程又はステップＳ１６の容器分離工程を実行した場合、搬送物Ｔの搬送は終了する。なお、搬送物Ｔの搬送終了後も無人飛行装置１は予め設定されるプログラムに従って飛行を継続する。
【００５３】
以上のような無人飛行装置１は、線状部材３又は容器４への物体の接触があった場合には、線状部材３又は搬送物Ｔを分離して線状部材３に張力が作用して飛行体２に大きな外力が加えられることを未然に防止できる。このため、無人飛行装置１は、飛行体２の姿勢が不安定になりにくい。特に、人が多い場所において貨物Ｗを受け渡す場合、第三者が興味から線状部材３や容器４を引っ張ってしまうおそれがある。このような場合、人が線状部材３又は容器４に触れた瞬間に線状部材３や容器４を分離することによって、飛行体２が引っ張られて該飛行体２の姿勢が不安定になることを防止できる。
【００５４】
続いて、本発明の第２実施形態に係る無人飛行装置１Ａについて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る無人飛行装置１Ａの構成を示す模式側面図である。図６は、図５の無人飛行装置１Ａの構成を示すブロック図である。
【００５５】
無人飛行装置１Ａは、無人で飛行可能な飛行体２Ａと、飛行体２Ａから垂下される線状部材３、線状部材３の下端に保持され、貨物Ｗを収容する容器４（貨物Ｗと容器４を合わせて「搬送物Ｔ」ということがある）と、線状部材３を巻き取り可能な巻上機５と、線状部材３又は容器４への物体（人や動物を含む）の接触を検出する接触検出部６Ａと、飛行体２Ａから線状部材３又は容器４を分離する分離部７Ａと、容器４又は線状部材３が引っ張られたことを検出する引張検出部８と、容器４が着地したことを検出する着地検出部９と、線状部材３又は容器４への接触物の種類を判別する接触物判別部２９と、を備える。なお、第２実施形態の無人飛行装置１Ａについて、第１実施形態の無人飛行装置１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
【００５６】
飛行体２Ａは、飛行を制御するとともに、接触検出部６Ａ、分離部７Ａ、引張検出部８、着地検出部９及び接触物判別部２９の制御要素を構成する制御装置１６Ａを有する。
【００５７】
接触検出部６Ａは、線状部材３の少なくとも下側領域への接触を検出する線状部材接触検出部１０Ａと、容器４への接触を検出する容器接触検出部１１とを有する構成とすることができる。線状部材接触検出部１０Ａは、線状部材接触検出センサ２４Ａと、線状部材接触判定部１９とを有する構成とすることができる。
【００５８】
線状部材接触検出センサ２４Ａは、図７に示すように、線状部材３の外周に配設され、絶縁性を有するエラストマー基材中に多数のカーボンマイクロコイルを分散した感応層３０を有する構成とすることができる。感応層３０は、多数のカーボンマイクロコイルを含むことにより、電気的には、複数の抵抗、キャパシタ及びインダクタが複雑に組み合わされた分布定数回路と考えることができる。また、感応層３０は、外力が加わるとその部分に存在するカーボンマイクロコイルが変形及び移動するため、その電気的特性が鋭敏に変化する。このため、線状部材接触検出部１０Ａは、線状部材接触検出センサ２４Ａへの物体の接触による微細な接触圧力による感応層３０の電気的特性の変化を検出することによって、線状部材３への物体の接触を検出することができる。検出回路は、飛行体２Ａの本体１５に設けられてもよく、容器４に設けられてもよい。
【００５９】
分離部７Ａは、線状部材３の少なくとも下側領域を分離するよう線状部材３を飛行体２Ａの近傍で切断する線状部材分離機構１２と、線状部材３から容器４を切り離す容器分離機構１３と、選択部２３Ａとを有する構成とすることができる。
【００６０】
選択部２３Ａは、線状部材接触検出部１０Ａ、容器接触検出部１１、引張検出部８、着地検出部９の及び接触物判別部２９の判定結果に基づいて、線状部材分離機構１２及び容器分離機構１３の一方を選択的に動作させる。選択部２３Ａは、線状部材接触検出部１０Ａ又は容器接触検出部１１が接触を検出した場合であっても、接触物判別部２９が判定する接触物が小さい物体（小動物を含んでもよい）等、飛行体２の飛行を不安定にしないと考えられるものである場合には線状部材分離機構１２及び容器分離機構１３を動作させないようにしてもよい。このため、選択部２３Ａは、分離部７Ａの動作、つまり接触物判別部２９による接触物の判別結果と線状部材分離機構１２及び容器分離機構１３のいずれを動作させるか又はいずれも動作させないかの対応を記述した対応テーブルを参照することにより、分離部７Ａを動作させてもよい。
【００６１】
接触物判別部２９は、飛行体２Ａに保持され、下方を撮影するカメラ３１と、カメラ３１が撮影した画像に基づいて、線状部材３又は容器４への接触物の種類を判別する種類判定部３２とを有する構成とすることができる。例として、接触物判別部２９は、撮影画像における接触物の大きさや形状に基づいて、接触物の種類を判別するよう構成することができる。
【００６２】
このように、無人飛行装置１Ａは、接触物判別部２９を備えることによって、より適切に搬送物Ｔを分離して飛行体２Ａの飛行が不安定になることを防止することができる。
【００６３】
以上のように、本発明の各実施形態は、以下の各構成により、それぞれ有利な効果を奏する。
【００６４】
無人飛行装置（１，１Ａ）は、無人で飛行可能な飛行体（２，２Ａ）と、飛行体（２，２Ａ）から垂下され、下端に搬送物（Ｔ：容器４及び貨物Ｗ）を保持する線状部材（３）と、搬送物（Ｔ：容器４）又は線状部材（３）への接触を検出する接触検出部（６，６Ａ）と、接触検出部（６，６Ａ）の検出結果に基づいて搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を分離する分離部（７，７Ａ）と、を備える。これによって、接触物が線状部材（３）を介して飛行体（２，２Ａ）に大きな外力を作用させる前に、搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を飛行体（２，２Ａ）から分離することによって、飛行体（２，２Ａ）の飛行状態が不安定になることを事前に防止できる。
【００６５】
無人飛行装置（１Ａ）において、分離部（７Ａ）は、搬送物（Ｔ）だけを分離するか線状部材（３）を搬送物（Ｔ）とともに分離するかを選択する選択部（２３Ａ）を有する。これによって、無人飛行装置（１Ａ）は、より適切に搬送物（Ｔ）を分離して飛行体（２Ａ）の飛行が不安定になることをより確実に防止することができる。
【００６６】
無人飛行装置（１Ａ）は、接触検出部（６Ａ）が接触を検出した接触物の種類を判別する接触物判別部（２９）をさらに備え、分離部（７Ａ）は、接触物の種類に応じて、搬送物（Ｔ）だけを分離するか線状部材（３）を搬送物（Ｔ）とともに分離するかを選択する。これによって、無人飛行装置（１Ａ）は、必要な場合にのみ搬送物（Ｔ）を分離して飛行体（２Ａ）の飛行が不安定になることを防止することができる。
【００６７】
無人飛行装置（１，１Ａ）において、接触検出部（６）は、搬送物（Ｔ）への接触と線状部材（３）への接触とを区別して検出し、分離部（７Ａ）は、接触物の種類に応じて、搬送物（Ｔ）だけを分離するか線状部材（３）を搬送物（Ｔ）とともに分離するかを選択する。これによって、無人飛行装置（１，１Ａ）は、必要な場合にのみ搬送物（Ｔ）を分離して飛行体（２Ａ）の飛行が不安定になることを防止することができる。
【００６８】
無人飛行装置（１，１Ａ）において、接触検出部（６，６Ａ）は、搬送物（Ｔ）の上面又は側面への接触を検出する。これによって、搬送物（Ｔ）に外力が作用して飛行体（２，２Ａ）が引っ張られる蓋然性が高い態様の接触を検出することができる。
【００６９】
無人飛行装置（１，１Ａ）は、搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）が引っ張られたことを検出する引張検出部（８）をさらに備え、分離部（７，７Ａ）は、引張検出部（８）の検出結果を加味して搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を分離する。つまり、分離部（７，７Ａ）は、搬送物（Ｔ）を分離する容器分離機構１３と線状部材（３）を分離する線状部材分離機構（１２）と、接触検出部（６，６Ａ）の検出結果及び引張検出部（８）の検出結果に基づいて容器分離機構（１３）及び線状部材分離機構（１２）のいずれか一方を動作させる選択部（２３）とを有する。これによって、万が一、接触検出部（６，６Ａ）による適切な接触の検出ができなかった場合にも、搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を分離して、飛行体（２，２Ａ）が強く引っ張られることを防止できる。
【００７０】
無人飛行装置（１，１Ａ）は、搬送物が着地したことを検出する着地検出部（９）をさらに備え、分離部（７，７Ａ）は、着地検出部（９）の検出結果を加味して搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を分離する。これによって、通常の搬送時に搬送物（Ｔ）を落下させずに受け渡すことができる。
【００７１】
無人飛行装置（１，１Ａ）において、搬送物（Ｔ）は、線状部材（３）の下端に保持され、内部に貨物（Ｗ）を収容する容器（４）を含む。これによって、接触検出部（６）による搬送物（Ｔ）への接触の検出が容易となる。
【００７２】
無人飛行装置（１，１Ａ）において、接触検出部（６，６Ａ）は、線状部材（３）の少なくとも下側領域への接触を検出する接触検出センサ（２４，２４Ａ）を含む。これによって、線状部材（３）への接触を確実に検出することができる。
【００７３】
無人飛行装置（１）において、接触検出センサ（２４）は、静電容量の変化を検出する静電容量センサである。これによって、線状部材（３）への接触を比較的容易に検出することができる。
【００７４】
無人飛行装置（１Ａ）において、接触検出センサ（２４Ａ）は、カーボンマイクロコイルを含む。これによって、線状部材（３）への接触を詳細に検出することができる。
【００７５】
無人で飛行可能な飛行体（２）によって搬送物（Ｔ）を搬送する方法は、飛行体（２）から垂下される線状部材（３）の下端に搬送物（Ｔ）を保持させる工程と、飛行体（２）の飛行中に、搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）への接触を検出する工程と、接触を検出する工程における検出結果に基づいて搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を分離する工程と、を備える。これによって、搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）に物体が接触した場合に、接触物が線状部材（３）を介して飛行体（２）に大きな外力を作用させる前に、搬送物（Ｔ）又は線状部材（３）を飛行体（２）から分離することによって、飛行体（２）の飛行状態が不安定になることを事前に防止できる。
【００７６】
以上、本発明の二つの実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００７７】
本発明の一実施形態に係る無人飛行装置において、飛行体は、無人回転翼機に限られず、例えば無人飛行船等であってもよい。本発明の一実施形態に係る無人飛行装置において、搬送物は、どのようなものであってもよく、例えばカメラ、センサ等の任意の機器であってもよい。また、搬送物は、容器を含まず、貨物等を、例えば結束バンド等を用いて直接線状部材の下端に保持させてもよい。また、本発明の無人飛行装置は、巻上機を備えておらず、線状部材の上端が飛行体に接続されるものであってもよい。
【００７８】
本発明の一実施形態に係る無人飛行装置の接触検出部は、例えば線状部材接触検出部及び容器接触検出部の一方のみを有する構成等、線状部材及び容器の少なくとも一方への接触を検出できるものであればよい。また、接触検出部は、カメラの撮影画像によって線状部材又は搬送物への接触の有無を判定する画像接触検出部を有する構成とされてもよい。このような画像接触検出部は、単独で使用されてもよく、線状部材接触検出部及び容器接触検出部のような接触検出センサを用いる検出部と併用されてもよい。
【００７９】
本発明の一実施形態に係る無人飛行装置において、引張検出部及び着地検出部を省略してもよい。また、本発明の一実施形態に係る無人飛行装置の分離部は、容器分離機構及び線状部材分離機構の少なくとも一方を有していればよい。この場合、分離部は、線状部材分離機構を備えることが好ましい。
【００８０】
本発明の一実施形態に係る無人飛行装置において、線状部材接触検出センサの構成は、上述の実施形態の構成に限定されず、物体の接触を検出できる構成であればどのようなものであってもよい。例として、線状部材接触検出センサの電極は、線状部材の外周に配設される導体層であってもよい。また、線状部材接触検出センサは、外周側にも電極を有するものであってもよい。
【００８１】
本発明の一実施形態に係る無人飛行装置における種類判定部は、カメラ以外のセンサ等の情報に基づいて接触物の種類を判別するよう構成されてもよい。例として、種類判定部は、３次元距離センサ等を有するものであってもよい。また、種類判定部は、接触検出部と一体に構成されてもよい。例として、接触検出部がカーボンマイクロコイルを含む接触検出センサを有する場合、感応層の電気的特性の変化傾向と、接触物の種類との関係を予め記憶しておくことで、接触を検出するとともに接触物の種類を判別することができる。
【００８２】
上述の実施形態に係る無人飛行装置では、接触検出部、分離部、引張検出部及び着地検出部の制御に係る構成要素は、本体に収容される制御装置によって実現されているが、これらの制御に係る構成要素の少なくとも一部は、独立して構成されていてもよく、センサや分離機構等の物理的な構成要素に付設又は内蔵されていてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１，１Ａ・・・無人飛行装置、２，２Ａ・・・飛行体、３・・・線状部材、４・・・容器、５・・・巻上機、６，６Ａ・・・接触検出部、７，７Ａ・・・分離部、８・・・引張検出部、９・・・着地検出部、１０，１０Ａ・・・線状部材接触検出部、１１・・・容器接触検出部、１２・・・線状部材分離機構、１３・・・容器分離機構、１４・・・プロペラ、１５・・・本体、１６，１６Ａ・・・制御装置、１７・・・飛行制御部、１８・・・巻上制御部、１９・・・線状部材接触判定部、２０・・・容器接触判定部、２１・・・引張判定部、２２・・・着地判定部、２３，２３Ａ・・・選択部、２４，２４Ａ・・・線状部材接触検出センサ、２５・・・容器接触検出センサ、２６・・・着地検出センサ、２７・・・トルクセンサ、２８・・・保護カバー、２９・・・接触物判別部、３０・・・感応層、３１・・・カメラ、３２・・・種類判定部、Ｃ・・・カーボンマイクロコイル、Ｔ・・・搬送物、Ｗ・・・貨物
【要約】
本発明は、飛行体の異常時に下方にいる人に迅速に異常を報知できる無人飛行装置を提供することを目的とする。本発明に係る無人飛行装置１は、無人で飛行可能な飛行体２と、飛行体２から垂下され、下端に搬送物Ｔを保持する線状部材３と、前記搬送物Ｔ又は前記線状部材３への接触を検出する接触検出部６と、前記接触検出部６の検出結果に基づいて前記搬送物Ｔ又は前記線状部材３を分離する分離部７と、を備える。【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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