(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人航空機本体から懸下される懸下部材と、
前記懸下部材の下方に取り付けられ、荷物に連結可能な連結部材と、を備えた無人航空機に荷物を連結するための荷物連結装置であって、
前記連結部材は、横方向に延びる回動軸周りに回動可能な鉤爪状の一対のフック部材を含み、
前記一対のフック部材は、当該一対のフック部材の先端の間に隙間が形成された開状態と、前記一対のフック部材の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、
前記一対のフック部材は、前記荷物を当該一対のフック部材に引っ掛けた際に、前記荷物の荷重により前記閉状態となるように付勢されるように構成されており、
前記フック部材の先端部の上面は、先端に向かって前記回動軸からの距離が減少するように形成されている、
ことを特徴とする、荷物連結装置。
【請求項２】
前記連結部材は、前記一対のフック部材が前記開状態となるように付勢する付勢部材をさらに含み、
前記一対のフック部材に作用する前記荷物の荷重が減少し、前記荷物の荷重により前記一対のフック部材に作用する閉状態へと付勢する力よりも前記付勢部材の付勢力が大きくなると、前記一対のフック部材が開状態へと回動する、
請求項１に記載の荷物連結装置。
【請求項３】
前記連結部材は前記懸下部材が接続され、前記一対のフック部材が回動可能に取り付けられた連結部材本体を含み、
前記荷物連結装置は、
前記無人航空機本体に取り付けられ、前記懸下部材を巻き上げ及び巻き出し可能な巻上装置と、
前記無人航空機本体に取り付けられ、前記連結部材本体を収容可能な収容部形成部材と、をさらに備える、
請求項１又は２に記載の荷物連結装置。
【請求項４】
無人航空機本体から懸下される懸下部材と、
前記懸下部材の下方に取り付けられ、荷物に連結可能な連結部材と、を備えた無人航空機に荷物を連結するための荷物連結装置であって、
前記連結部材は、横方向に延びる回動軸周りに回動可能な鉤爪状の一対のフック部材と、
前記懸下部材が接続され、前記一対のフック部材が回動可能に取り付けられた連結部材本体と、を含み、
前記一対のフック部材は、当該一対のフック部材の先端の間に隙間が形成された開状態と、前記一対のフック部材の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、
前記一対のフック部材は、前記荷物を当該一対のフック部材に引っ掛けた際に、前記荷物の荷重により前記閉状態となるように付勢されるように構成されており、
前記荷物連結装置は、
前記無人航空機本体に取り付けられ、前記懸下部材を巻き上げ及び巻き出し可能な巻上装置と、
前記無人航空機本体に取り付けられ、前記連結部材本体を収容可能な収容部形成部材と、をさらに備え、
前記連結部材本体は、側面に凹部が形成されており、
前記荷物連結装置は、前記収容部形成部材内に前記連結部材本体を収容した状態で、前記凹部に挿入可能なラッチ部材を含む、
ことを特徴とする、荷物連結装置。
【請求項５】
前記ラッチ部材は、前記収容部形成部材内に進出するように付勢されており、
前記連結部材本体は上部が上方に向かって先細り形状に形成されている、
請求項４に記載の荷物連結装置。
【請求項６】
前記収容部形成部材は、前記収容部形成部材内に前記連結部材本体が収容された状態で、前記一対のフック部材を前記閉状態で拘束するように構成されている、
請求項４又は５に記載の荷物連結装置。
【請求項７】
前記フック部材の先端部の上面は、先端に向かって前記回動軸からの距離が減少するように形成されている、
請求項４〜６の何れか１項に記載の荷物連結装置。
【請求項８】
無人航空機本体から懸下される懸下部材と、
前記懸下部材の下方に取り付けられ、荷物に連結可能な連結部材と、
前記無人航空機本体に取り付けられ、前記懸下部材を巻き上げ及び巻き出し可能な巻上装置と、
を備えた無人航空機に荷物を連結するための荷物連結装置であって、
前記連結部材は、
前記懸下部材が接続された連結部材本体と、
前記連結部材本体に、横方向に延びる回動軸周りに回動可能に取り付けられた鉤爪状の一対のフック部材と、を含み、
前記一対のフック部材は、当該一対のフック部材の先端の間に隙間が形成された開状態と、前記一対のフック部材の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、
前記荷物連結装置は、前記無人航空機本体に取り付けられ、前記連結部材本体を収容可能な収容部形成部材をさらに備え、前記収容部形成部材は、当該収容部形成部材内に前記連結部材本体が収容された状態で、前記一対のフック部材を前記閉状態で拘束するように構成されており、
前記一対のフック部材は、それぞれの外側側部に突部を有し、
前記収容部形成部材は、前記連結部材本体を収容した際に前記連結部材本体の周囲に位置する筒体を有し、
前記収容部形成部材に前記連結部材本体が収容された状態で、前記一対のフック部材の前記突部が前記筒体に当接することにより、前記一対のフック部材は前記閉状態で拘束される、
ことを特徴とする、荷物連結装置。
【請求項９】
無人航空機本体と、
前記無人航空機本体に取り付けられた請求項１〜８の何れか１項に記載の荷物連結装置と、を備える、
無人航空機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷物連結装置、及び、無人航空機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、無人航空機（ドローン）を使用した荷物の配達に関する技術の開発が進んでいる。ドローンを使用した荷物の配達では、荷物をドローンに一体化した状態でドローンを配送先まで飛行させ、配送先において荷物を開放する。ドローンに荷物を一体化させる方法としては、例えば、特許文献１に記載されているようにドローンから下端にフック（連結部材）が取り付けられたワイヤ（テザー）を吊り下げ、フックに荷物を固定する装置などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１９／３３７６２１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたフックは、側面にスロットが形成されており、このスロットに荷物の取手を引っ掛けることによりフックを荷物に取り付けている。しかしながら、このような構成のフックでは、予期しない強風などの際に取手がスロットから離脱し、荷物が落下するおそれがある。【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであり、その目的は、荷物の落下を確実に防止できる荷物連結装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の荷物連結装置は、無人航空機本体から懸下される懸下部材と、懸下部材の下方に取り付けられ、荷物に連結可能な連結部材と、を備えた無人航空機に荷物を連結するための荷物連結装置であって、連結部材は、横方向に延びる回動軸周りに回動可能な鉤爪状の一対のフック部材を含み、一対のフック部材は、一対のフック部材の先端の間に隙間が形成された開状態と、一対のフック部材の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、一対のフック部材は、荷物を一対のフック部材に引っ掛けた際に、荷物の荷重により閉状態となるように付勢されるように構成されている。【０００７】
本発明において、好ましくは、連結部材は、一対のフック部材が開状態となるように付勢する付勢部材をさらに含み、一対のフック部材に作用する荷物の荷重が減少し、荷物の荷重により一対のフック部材に作用する閉状態へと付勢する力よりも付勢部材の付勢力が大きくなると、一対のフック部材が開状態へと回動する。【０００８】
本発明において、好ましくは、フック部材の先端部の上面は、先端に向かって回動軸からの距離が減少するように形成されている。【０００９】
本発明において、好ましくは、連結部材は懸下部材が接続され、一対のフック部材が回動可能に取り付けられた連結部材本体を含み、荷物連結装置は、無人航空機本体に取り付けられ、懸下部材を巻き上げ及び巻き出し可能な巻上装置と、無人航空機本体に取り付けられ、連結部材本体を収容可能な収容部形成部材と、をさらに備える。【００１０】
本発明において、好ましくは、連結部材本体は、側面に凹部が形成されており、荷物連結装置は、収容部形成部材内に連結部材本体を収容した状態で、凹部に挿入可能なラッチ部材を含む。【００１１】
本発明において、好ましくは、ラッチ部材は、収容部形成部材内に進出するように付勢されており、連結部材本体は上部が上方に向かって先細り形状に形成されている。【００１２】
本発明において、好ましくは、収容部形成部材は、収容部形成部材内に連結部材本体が収容された状態で、一対のフック部材を閉状態で拘束するように構成されている。【００１３】
本発明の荷物連結装置は、無人航空機本体から懸下される懸下部材と、懸下部材の下方に取り付けられ、荷物に連結可能な連結部材と、無人航空機本体に取り付けられ、懸下部材を巻き上げ及び巻き出し可能な巻上装置と、を備えた無人航空機に荷物を連結するための荷物連結装置であって、連結部材は、懸下部材が接続された連結部材本体と、連結部材本体に、横方向に延びる回動軸周りに回動可能に取り付けられた鉤爪状の一対のフック部材と、を含み、一対のフック部材は、当該一対のフック部材の先端の間に隙間が形成された開状態と、一対のフック部材の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、荷物連結装置は、無人航空機本体に取り付けられ、連結部材本体を収容可能な収容部形成部材をさらに備え、収容部形成部材は、収容部形成部材内に連結部材本体が収容された状態で、一対のフック部材を閉状態で拘束するように構成されている、ことを特徴とする。【００１４】
本発明において、好ましくは、一対のフック部材は、それぞれの外側側部に突部を有し、収容部形成部材は、連結部材本体を収容した際に連結部材本体の周囲に位置する筒体を有し、収容部形成部材に連結部材本体が収容された状態で、一対のフック部材の突部が筒体に当接することにより、一対のフック部材は閉状態で拘束される。【００１５】
本発明の無人航空機は、無人航空機本体と、無人航空機本体に取り付けられた上記の荷物連結装置と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、荷物の落下を確実に防止できる荷物連結装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による無人航空機（マルチコプタ）示す上方斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による無人航空機（マルチコプタ）示す下方斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態による無人航空機（マルチコプタ）示す上面図である。
【図４】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置を示す上方斜視図である。
【図５】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置を示す下方斜視図である。
【図６】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置を示す上面図である。
【図７】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置を示す下面図である。
【図８】図６におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図である。
【図９】図８におけるＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置のワイヤ及び閉状態である連結部材を示す斜視図である。
【図１１】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置のワイヤ及び開状態である連結部材を示す側面図である。
【図１２】図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置のワイヤ及び閉状態である連結部材を示す側面図である。
【図１３】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その１）である。
【図１４】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その２）である。
【図１５】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その３）である。
【図１６】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その４）である。
【図１７】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その５）である。
【図１８】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その６）である。
【図１９】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その７）である。
【図２０】無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図（その８）である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態による無人航空機を、図面を参照しながら説明する。ただし本発明は以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の態様を取り得る。例えば、本発明の無人航空機は、図１に示すマルチコプタに限らず、回転翼機、固定翼機等、任意の無人航空機であってよいし、また自律飛行型の無人航空機である必要もない。
【００１９】
図１〜図３は、本発明の一実施形態による無人航空機（マルチコプタ）を示し、図１は上方斜視図、図２は下方斜視図、図３は上面図である。図１〜図３に示すように、本実施形態の無人航空機１０は、無人航空機本体１００と、無人航空機本体１００の下部に取り付けられた荷物連結装置２００と、を備える。
【００２０】
無人航空機本体１００は、本体部１０１と、本体部１０１から延びる６つのアーム１０４Ａ〜１０４Ｃと、本体部１０１から下方に延びる一対の着陸脚１０５と、を備える。本体部１０１、アーム１０４Ａ〜１０４Ｃ、及び着陸脚１０５は、前後方向に延びる平面に対して（すなわち、図３の左右方向に延びる面）左右対称な構成となっている。
【００２１】
本体部１０１はドーム状に形成されており、内部に収容空間が形成されている。本体部１０１には、バッテリー、制御回路、飛行位置センサ、カメラ、アンテナ等が搭載されている。制御回路は、例えばＣＰＵなどの処理装置と、メモリなどの記憶装置とを備え、メモリには、無人航空機本体の飛行を制御する飛行制御プログラム、荷物連結装置２００の荷物連結駆動を制御する荷物連結駆動制御プログラム、荷物連結装置２００の荷下ろし駆動を制御する荷下ろし制御プログラム、及び、荷物の配送経路及び配送先の場所に関する配送経路データなどが記憶されている。
【００２２】
アーム１０４Ａ〜１０４Ｃは、着陸状態において本体部１０１から水平に延びている。アーム１０４Ａ〜１０４Ｃは、本体部１０１の前後方向中央から横方向（図３の上下方向）に延びる一対の中央アーム１０４Ｂと、本体部１０１の前部（図３の右部）から前方に向かって横方向に広がるように斜めに延びる一対の前方アーム１０４Ａと、本体部の後部（図３の左部）から後方に向かって横方向に広がるように延びる一対の後方アーム１０４Ｃと、を含む。
【００２３】
着陸脚１０５は、本体部１０１の両側から下方に延びる主脚部１０５Ａと、主脚部１０５Ａの下端に接続された接地部１０５Ｂとを含む。主脚部１０５Ａは円柱状であり、本体部１０１の前後方向の中央の両側から、斜め下方に向かって横方向に広がるように斜めに延びている。接地部１０５Ｂは円柱状であり、主脚部１０５Ａと垂直に前後方向に延びている。
【００２４】
また、無人航空機本体１００は、６つのモータ１０２と、各々のモータ１０２の駆動により回転して揚力を発生させる６つのロータ（回転翼）１０３と、を備える。モータ１０２は、それぞれ、アーム１０４Ａ〜１０４Ｃの先端に固定されている。モータ１０２は本体部１０１に収容されたバッテリーにより電力供給されて回転駆動し、その回転数は制御回路によりスピードコントローラを用いて制御される。各ロータ１０３は、アーム１０４Ａ〜１０４Ｃの上方に設けられている。
【００２５】
無人航空機本体１００は、制御回路からの制御信号により６つのモータ１０２が回転させられ、６つのロータ１０３の各々の回転数を制御することにより、上昇、下降、前後左右への飛行、旋回等の飛行が制御される。
【００２６】
無人航空機本体１００は、さらに、本体部１０１の下部に取り付けられた取付架台１０６を有する。取付架台１０６は、長方形状の基板１０６Ａと、基板１０６Ａの四隅から本体部１０１まで延びる４つの柱部１０６Ｂとを有する。取付架台１０６の基板１０６Ａは、無人航空機本体１００が着陸状態、又は、ホバリング状態にある場合に水平になるように本体部１０１に取り付けられている。基板１０６Ａの中央には、円形の開口１０６Ｃ（図８）が形成されている。この開口１０６Ｃ（図８）の直径は、後述する連結部材２４０の中間板部２４０Ａの直径よりも大きい。
【００２７】
図４〜図７は、図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置を示す図であり、図４は上方斜視図、図５は下方斜視図、図６は上面図、図７は下面図である。また、図８は、図６におけるＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ断面図であり、図９は、図８におけるＩＸ−ＩＸ断面図である。なお、図８では上方収容部形成部材及び下方収容部形成部材の内側を分解して示す。また、図９では、連結部材を省略して示す。さらに、図１０〜図１２は、図１に示す無人航空機に搭載された荷物連結装置のワイヤ及び連結部材を示し、図１０は連結部材が閉状態である斜視図、図１１は連結部材が開状態である側面図、図１２は連結部材が閉状態である側面図である。図４〜図７に示すように、荷物連結装置２００は、懸下部材としてのワイヤ２５０と、ワイヤ２５０に接続された連結部材２４０と、連結部材２４０を収容するための連結部材収容装置２６０と、を備える。
【００２８】
図１０〜図１２に示すように、連結部材２４０は、連結部材本体２４１と、一対のフック部材２４２と、を含み、例えば、樹脂や金属などにより形成されている。連結部材本体２４１は、側方から見て全体として略楕円形に形成されている。連結部材本体２４１は、中間板部２４０Ａと、中間板部２４０Ａの上面に立設された円柱部２４０Ｂと、円柱部２４０Ｂの上部に接続された頭部２４０Ｃと、中間板部２４０Ａの下方に立設された下部板部２４０Ｄと、を備える。
【００２９】
中間板部２４０Ａは、円形の平坦な板状の部位からなる。中間板部２４０Ａはワイヤ２５０により連結部材２４０を懸下した際に水平になるように設けられている。円柱部２４０Ｂは、中間板部２４０Ａの直径よりも小さい直径の円柱状に形成された部位からなる。円柱部２４０Ｂは、中心軸が中間板部２４０Ａの中心軸と一致するように、中間板部２４０Ａ上に立設されている。
【００３０】
頭部２４０Ｃは、中心軸周りに回転対称な形状であり、断面形状は楕円の長軸の一方側端部形状になっている。これにより、頭部２４０Ｃは上方に向かって直径が小さくなるような先細り形状になっている。頭部２４０Ｃの中心軸は中間板部２４０Ａ及び円柱部２４０Ｂの中心軸と一致している。また、頭部２４０Ｃの下面は平坦に形成されている。このような構成により、頭部２４０Ｃと中間板部２４０Ａとの間には、水平断面形状が円環状の凹部２４０Ｅが形成されている。
【００３１】
下部板部２４０Ｄは、楕円の長軸の一方側の半分に対応する形状の平坦な板状の部位からなる。下部板部２４０Ｄは、中間板部２４０Ａの下面に垂直に立設されている。中間板部２４０Ａの下端には上方に向かって逆Ｖ字型の切り欠き部２４０Ｆが形成されている。
【００３２】
一対のフック部材２４２は全体として鉤爪状の同一の部材であり、それぞれ、鉤爪状部２４２Ａと、側方突部２４２Ｂと、中心突部２４２Ｇと、を有する。一対のフック部材２４２は、それぞれ、下部板部２４０Ｄの両面に立設された回動軸２４３を中心に回動可能に、先端部２４２Ｅが横方向に反対方向を向いた状態で接続されている。回動軸２４３は、下部板部２４０Ｄの切り欠き部２４０Ｆの上方の幅方向中央に形成されている。これにより、一対のフック部材２４２はそれぞれ下部板部２４０Ｄに平行に回動可能である。
【００３３】
鉤爪状部２４２Ａは、それぞれ基端部２４２Ｃと、基端部２４２Ｃに連続する中間部２４２Ｄと、中間部２４２Ｄから連続する先端部２４２Ｅとを含む。基端部２４２Ｃは、一端部が略円形に形成されており、この略変形の部分に着地状態で水平方向に延びる回動軸２４３が接続されている。基端部２４２Ｃは、図１２に示すように連結部材２４０が閉状態にある際に、回動軸２４３から下方に向かって側方に斜めに延びている。中間部２４２Ｄは、基端部２４２Ｃから連結部材２４０の横方向中心に向かって斜め下方に延びている。また、先端部２４２Ｅは中間部２４２Ｄの先端から側方に向かって斜め上方に延びている。これにより、鉤爪状部２４２Ａの上面は、基端部２４２Ｃと中間部２４２Ｄの間から先端に向かって回動軸２４３からの距離が大きくなり、中間部２４２Ｄと先端部２４２Ｅとの境界部で回動軸２４３からの距離が最大になり、先端部２４２Ｅの先端に向かって回動軸２４３からの距離が小さくなるように形成されている。このような形状により、鉤爪状部２４２Ａの上面に荷物の取手が引掛けられると、取手は中間部２４２Ｄと先端部２４２Ｅの境界部に移動する。そして、所定よりも大きな荷物の自重が鉤爪状部２４２Ａに作用し、中間部２４２Ｄと先端部２４２Ｅの境界部がともに回転軸の２４３に下方に位置するような位置まで一対のフック部材２４２が回動する。このような状態では、一対の鉤爪状部２４２Ａは横方向から見て重なっており、フック部材２４２の間に隙間がない閉状態となる。なお、フック部材２４２が開状態から閉状態に回動するような所定の荷物の荷重は、付勢部材２４４の付勢力により決定される。
【００３４】
側方突部２４２Ｂは、図１２に示すように連結部材２４０が閉状態にある際に、側方に延びるように基端部２４２Ｃの外側側部から突出している。中心突部２４２Ｇは、図１２に示すように連結部材２４０が閉状態にある際に、基端部２４２Ｃの円形状の部分から、側方突部２４２Ｂと逆側に向かって突出している。
【００３５】
一対のフック部材２４２の中心突部２４２Ｇは、例えば、ばねなどの伸縮可能な付勢部材２４４により接続されている。付勢部材２４４は一端が一方のフック部材２４２の中心突部２４２Ｇに接続され、下方に延び、下部板部２４０Ｄの切り欠き部２４０Ｆを通って上方に延び、他方の端部がフック部材２４２の中心突部２４２Ｇに接続されている。また、付勢部材２４４は、伸長された状態で一対のフック部材２４２の中心突部２４２Ｇの間を結ぶように連結されている。これにより、一対のフック部材２４２には、それぞれ、付勢部材２４４により中心突部２４２Ｇに下方に向かう付勢力が作用する。この付勢部材２４４からの付勢力は、一対のフック部材２４２の基端部２４２Ｃが離間するように回動する力として作用する。これにより、一対のフック部材２４２は、荷物が連結されていない状態では、付勢部材２４４により一対のフック部材２４２が回動し、図１２に示すように、一対のフック部材２４２の先端部２４２Ｅの間に隙間が生じるような開状態となる。
【００３６】
図８及び図９に示すように、連結部材収容装置２６０は基板１０６Ａ上に固定されており、巻上装置２１０と、懸下装置２２０と、一対のラッチ装置２３０と、上方収容部形成部材２７０と、下方収容部形成部材２７１を有する。
【００３７】
上方収容部形成部材２７０は、円筒状の円筒部２７０Ａ（図４）と、円筒部２７０Ａの下端から側方に延びるフランジ部２７０Ｂ（図４）と、を有する。上方収容部形成部材２７０は、基板１０６Ａの上面にフランジ部２７０Ｂが固定されることにより、基板１０６Ａに取り付けられている。上方収容部形成部材２７０の円筒部２７０Ａの内側の円柱状の空間は、基板１０６Ａの開口１０６Ｃ（図８）と連通している。また、図８及び図９に示すように、上方収容部形成部材２７０の両側部には、それぞれ開口部２７０Ｃが形成されている。
【００３８】
下方収容部形成部材２７１は、円筒状の円筒部２７１Ａと、円筒部２７１Ａの上端から側方に延びるフランジ部２７１Ｂと、を有する。下方収容部形成部材２７１は、基板１０６Ａの下面にフランジ部２７１Ｂが固定されることにより、基板１０６Ａに取り付けられている。下方収容部形成部材２７１の円筒部２７１Ａの内側の円柱状の空間は、基板１０６Ａの開口１０６Ｃ（図８）と連通している。
【００３９】
上方収容部形成部材２７０の円筒部２７０Ａ及び下方収容部形成部材２７１の円筒部２７１Ａの内部空間は、基板１０６Ａの円形の開口を通じて連続しており、これにより、円柱状の収容空間２７３が形成されている。
【００４０】
図４〜図７に示すように、巻上装置２１０は、モータ２１２と、モータ２１２により回転駆動されるリール２１１と、を備える。巻上装置２１０は、基板１０６Ａの開口の後方側にリール２１１が前後方向に向くように設置されている。巻上装置２１０のモータは制御回路により駆動を制御される。リール２１１には、ワイヤ２５０の端部が取り付けられており、モータを回転駆動させることにより、ワイヤ２５０を巻き上げ、及び、送出することができる。また、巻上装置２１０は、モータに作用する荷重を検知することができる。
【００４１】
懸下装置２２０は、上方収容部形成部材２７０の上方に配置されている。懸下装置２２０は、複数のプーリ２２１を備え、これら複数のプーリ２２１により巻上装置２１０から延びるワイヤ２５０が基板１０６Ａの開口１０６Ｃ（図８）の中心から下方に垂れ下がるように案内さされている。なお、懸下装置２２０の複数のプーリ２２１のうちの一部は、ばねなどの弾性部材により支持されている。
【００４２】
また、図８及び図９に示すように、一対のラッチ装置２３０は、開口１０６Ｃを挟んで水平方向に対応するように設けられている。
【００４３】
各ラッチ装置２３０は、それぞれ、機構本体２３１と、機構本体２３１から開口１０６Ｃに向かって突出可能に設けられたラッチ部材としての突部材２３２と、突部材２３２を開口１０６Ｃに向かって付勢するばね部材２３３と、突部材２３２を駆動する歯車２３４と、歯車２３４を駆動するモータ２３５と、を有する。
【００４４】
機構本体２３１には開口１０６Ｃ側の面に開口する収容孔２３１Ａが形成されている。収容孔２３１Ａの出口側の端部は、断面形状が突部材２３２の外形に対応する矩形状に形成されており、収容孔２３１Ａの奥側は出口側の部分よりも幅広に形成されている。また、機構本体２３１の収容孔２３１Ａの上面には、収容孔２３１Ａ内に到達するようなスリット２３１Ｂが形成されている。スリット２３１Ｂは突部材２３２の突出方向に延びている。
【００４５】
突部材２３２は断面形状が矩形状に形成されており、機構本体２３１の収容孔２３１Ａ内に収容されている。これにより、突部材２３２は、開口１０６Ｃに向かって進退可能に案内される。また、突部材２３２の後部には、拡幅部２３２Ａが形成されており、これにより、突部材２３２が機構本体２３１から離脱するのが防止されている。突部材２３２の先端部に、上方に向かって先端側に進出するような傾斜面が形成されている。また、突部材２３２には前後方向に貫通する貫通穴２３２Ｂが形成されている。
【００４６】
ばね部材２３３は、収容孔２３１Ａ内に、突部材２３２と収容孔２３１Ａ内の壁面との間に収縮した状態で介装されている。これにより、突部材２３２は、常時、ばね部材２３３により先端部が機構本体２３１から突出するように付勢される。
【００４７】
歯車２３４は、モータ２３５に接続されており、モータ２３５により回転駆動される。歯車２３４は、突部材２３２の上方に当たる位置に配置されている。歯車２３４の歯が機構本体２３１の上面のスリット２３１Ｂに進入し、突部材２３２の貫通穴２３２Ｂ内に入り込んでいる。これにより、モータ２３５により歯車２３４されることにより、突部材２３２を退行させることができる。
【００４８】
以下、本実施形態の無人航空機により荷物を搬送する流れを説明する。図１３〜図２０は、無人航空機により荷物を搬送する流れを説明するための鉛直断面図である。同図には、荷物連結装置２００の一対のラッチ装置２３０と、連結部材２４０と、ワイヤ２５０と、下方収容部形成部材２７１とのみを示す。本実施形態では、上部に取手が取り付けられた荷物を搬送する場合について説明する。
【００４９】
まず、無人航空機１０に荷物を連結する流れを説明する。なお、無人航空機１０に荷物を連結する工程は、無人航空機本体１００が着陸した状態で行うことが好ましいが、無人航空機本体１００がホバリングした状態で行うこともできる。荷物の連結は、制御回路が荷物連結駆動制御プログラムを実行することにより実施される。
【００５０】
荷物を連結する際には、図１３に示すように、巻上装置２１０によりワイヤ２５０を送り出し、連結部材２４０が下方収容部形成部材２７１内の収容空間から離脱し、懸下された状態にする。このように連結部材２４０を懸下状態とすることにより、連結部材２４０の付勢部材２４４により一対のフック部材２４２が付勢されて回動し、先端部２４２Ｅの間に隙間が形成された開状態となる。
【００５１】
次に、図１４に示すように、荷物の取手３００を一対のフック部材２４２の先端部２４２Ｅの間から挿入し、鉤爪状部２４２Ａの上面に引掛ける。このように一対のフック部材２４２の先端部２４２Ｅに引掛けると、荷物の自重によりフック部材２４２が横方向に延びる回動軸２４３周りに回動して先端部２４２Ｅの間に隙間がない閉状態となり、取手が各フック部材２４２の先端部２４２Ｅと中間部２４２Ｄの間の境界部に引っかかった状態で安定する。なお、荷物が設置しており、フック部材２４２に作用する荷物の自重が軽く、フック部材２４２が回動しない場合には、巻上装置２１０によりワイヤ２５０を巻き上げればよい。
【００５２】
このように、一対のフック部材２４２が閉状態となったら、巻上装置２１０によりワイヤ２５０を巻き上げる。巻上装置２１０によりワイヤ２５０を巻き上げると、連結部材２４０が上昇して下方収容部形成部材２７１内に入り込み、連結部材２４０の頭部２４０Ｃがラッチ装置２３０の突部材２３２の先端面に当接する。そして、さらに巻上装置２１０によりワイヤ２５０を巻き上げると、連結部材２４０の頭部２４０Ｃが先細り形状に形成され、また、突部材２３２の先端部に傾斜面が形成されているため、図１５に示すように、突部材２３２がばね部材２３３の付勢力に抗しながら、突部材２３２を収容孔２３１Ａ内に退行させる。そして、この状態で巻上装置２１０のよりワイヤ２５０を巻き上げ、連結部材２４０の凹部２４０Ｅの高さがラッチ装置２３０の突部材２３２の高さまで到達すると、図１６に示すように、突部材２３２がばね部材２３３により付勢されて進出し、凹部２４０Ｅ内に入り込む。これにより、連結部材２４０の凹部２４０Ｅ内にラッチ装置２３０の突部材２３２が入り込むことにより、連結部材２４０が無人航空機本体１００に固定される。
【００５３】
また、このように連結部材２４０が下方収容部形成部材２７１内に収容されると、一対のフック部材２４２の側方突部２４２Ｂが下方収容部形成部材２７１の下縁に当接する。これにより、連結部材２４０の一対のフック部材２４２が広がるように回動するのが規制され、一対のフック部材２４２が閉状態で拘束される。
【００５４】
このように複数の荷物を荷物連結装置２００により連結した状態で、無人航空機１０は、荷下ろし場所に飛行する。なお、無人航空機１０による飛行は、制御回路のメモリに記録された飛行制御プログラムにより制御され、配送経路データに応じた所定の飛行経路に沿って無人航空機本体１００が飛行するように制御回路が６つのロータ１０３の回転数を制御することにより実行される。そして、ＧＰＳなどの飛行位置センサ及びカメラによる映像により無人航空機本体１００の制御回路が、無人航空機１０が荷下ろし場所に到着したことを検知すると、制御回路が荷下ろし制御プログラムを実行することにより、荷物の荷下ろしを実行する。なお、荷下ろし作業は無人航空機本体１００が着陸した状態で行ってもよいし、ホバリングした状態で行ってもよい。
【００５５】
次に、無人航空機１０に荷物を荷下ろしする流れを説明する。なお、無人航空機１０に荷物を荷下ろしする工程は、無人航空機本体１００が着陸した状態で行うことが好ましいが、無人航空機本体１００がホバリングした状態で行うこともできる。荷物の荷下ろしは、制御回路が荷下ろし駆動制御プログラムを実行することにより実施される。
【００５６】
荷物の荷下ろしを行う際には、まず、図１７に示すように、一対のラッチ装置２３０のモータ２３５をそれぞれ駆動して突部材２３２を退行させる。これにより、突部材２３２が連結部材２４０の凹部２４０Ｅから離脱する。そして、巻上装置２１０のモータを駆動してワイヤ２５０を送り出す。これにより、図１８に示すように、連結部材２４０が収容空間２７３から下降を開始する。
【００５７】
さらに、巻上装置２１０によりワイヤ２５０を送り出すことにより、連結部材２４０が下降し、荷物が接地する。荷物が接地することにより、取手３００から一対のフック部材２４２に作用する荷重が小さくなる。そして、一対のフック部材２４２に作用する荷物の荷重が十分に小さくなると、付勢部材２４４による付勢力が、荷物の荷重により一対のフック部材２４２に作用する閉状態へと付勢する力よりも大きくなる。これにより、図１９に示すように、付勢部材２４４によりフック部材２４２の先端部２４２Ｅの間に隙間が形成された開状態になるように一対のフック部材２４２が回動する。これ荷物の取手３００が一対のフック部材２４２の間から離脱し、荷下ろしを行うことができる。
【００５８】
このようにして、連結部材２４０から荷物が離脱すると、巻上装置２１０に作用する荷重が小さくなり、制御回路は荷物の離脱を検知することができる。このように荷物の離脱を検知すると、巻上装置２１０は、ワイヤ２５０を再び巻き上げる。このようにワイヤ２５０を巻き上げると、図２０に示すように、連結部材２４０が収容空間２７３内に収容され、一対のフック部材２４２の側方突部２４２Ｂが下方収容部形成部材２７１の下縁に当接する。この状態で巻上装置２１０によりワイヤ２５０を巻き上げて連結部材２４０を引き上げることにより、一対のフック部材２４２が回動し、閉状態となる。また、収容空間２７３内に連結部材２４０が収容される際には、頭部２４０Ｃがラッチ装置２３０の突部材２３２を収容孔２３１Ａ内に退行させる。そして、この状態で巻上装置２１０のよりワイヤ２５０を巻き上げ、連結部材２４０の凹部２４０Ｅの高さがラッチ装置２３０の突部材２３２の高さまで到達すると、突部材２３２がばね部材２３３により付勢されて進出し、凹部２４０Ｅ内に入り込む。これにより、連結部材２４０の凹部２４０Ｅ内にラッチ装置２３０の突部材２３２が入り込むことにより、連結部材２４０が無人航空機本体１００に固定される。
【００５９】
このように連結部材２４０を収容空間内に収容した状態で、無人航空機１０は、集荷場所に飛行する。なお、無人航空機１０による飛行は、制御回路のメモリに記録された飛行制御プログラムにより制御され、配送経路データに応じた所定の飛行経路に沿って無人航空機本体１００が飛行するように制御回路が６つのロータ１０３の回転数を制御することにより実行される。
【００６０】
本実施形態によれば、連結部材２４０が、横方向に延びる回動軸２４３周りに回動可能な鉤爪状の一対のフック部材２４２を含み、一対のフック部材２４２は、一対のフック部材２４２の先端の間に隙間が形成された開状態と、一対のフック部材２４２の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、一対のフック部材２４２は、荷物を一対のフック部材２４２に引っ掛けた際に、荷物の荷重により閉状態となるように付勢されるように構成されている。これにより、連結部材２４０に荷物を吊り下げた際に、一対のフック部材２４２の先端の間が閉鎖されるため、荷物の落下を防止できる。また、例えば、ばねなどに付勢して一対のフック部材２４２を閉状態とする構成では、荷物の自重が大きい場合などには荷物が落下するおそれがあるとともに、荷物の荷下ろしに手間がかかる。これに対して、本実施形態では、荷物の荷重により一対のフック部材２４２が閉状態となるように付勢されるため、荷物の荷重によらず落下を防止できる。さらに、荷下ろし時には、荷物を接地させることにより容易に閉状態を解除することができる。
また、無人航空機の水平方向の加速時には、荷物に横方向に加速度が作用する。このため、連結部材がフック部材を一つしか備えない場合には、フック部材の先端部に隙間が生じるおそれがある。これに対して、本実施形態では、一対のフック部材２４２を設けているため、無人航空機の加速時に、一対のフック部材２４２が同方向に付勢されるため、フック部材２４２の先端部の間に隙間が生じることがなく、荷物の落下を確実に防止できる。
【００６１】
また、本実施形態では、連結部材２４０は、一対のフック部材２４２が開状態となるように付勢する付勢部材２４４を含み、一対のフック部材２４２に作用する荷物の荷重が減少し、荷物の荷重により一対のフック部材２４２に作用する閉状態へと付勢する力よりも付勢部材２４４の付勢力が大きくなると、一対のフック部材２４２が開状態へと回動する。これにより、荷物が設置して一対のフック部材２４２に作用する荷重が小さくなると、一対のフック部材２４２の先端部の間が開き、手動によらずに荷物を荷下ろしすることができる。
【００６２】
また、本実施形態では、フック部材２４２の先端部２４２Ｅの上面は、先端に向かって回動軸２４３からの距離が減少するように形成されている。これにより、荷物の取手３００を先端部２４２Ｅに引っ掛けたとしても、落下せずに先端部２４２Ｅから基端部に向かって移動した位置に取手３００が保持される。
【００６３】
また、本実施形態では、連結部材２４０はワイヤ２５０が接続され、一対のフック部材２４２が回動可能に取り付けられた連結部材本体２４１を含み、荷物連結装置２００は、無人航空機本体１００に取り付けられ、ワイヤ２５０を巻き上げ及び巻き出し可能な巻上装置２１０と、無人航空機本体１００に取り付けられ、連結部材本体２４１を収容可能な収容部形成部材２７０、２７１と、をさらに備える。これにより、無人航空機１０の飛行時には、連結部材本体２４１を収容部形成部材２７０、２７１内に収容した状態で飛行することができ、連結部材２４０が飛行時の風などの影響を受け、無人航空機１０の飛行に影響を及ぼすことを防止できる。
【００６４】
また、本実施形態では、連結部材本体２４１は、側面に凹部２４０Ｅが形成されており、荷物連結装置２００は、収容部形成部材２７０、２７１内に連結部材本体２４１を収容した状態で、凹部２４０Ｅに挿入可能な突部材２３２を含む。これにより、突部材２３２により、連結部材本体２４１を収容部形成部材２７０、２７１内に収容した状態で固定することができ、連結部材２４０の落下を防止できる。
【００６５】
また、本実施形態では、突部材２３２は下方収容部形成部材２７１内に進出するように付勢されており、連結部材本体２４１は上部が上方に向かって先細り形状に形成されている。これにより、巻上装置２１０により連結部材２４０を巻き上げることにより、突部材２３２が退行し、連結部材２４０が下方収容部形成部材２７１内に収容されると、突部材２３２が凹部２４０Ｅ内に挿入される。したがって、巻上装置２１０により連結部材２４０を巻き上げることにより、自動的に連結部材２４０を固定することができる。
【００６６】
また、本実施形態では、下方収容部形成部材２７１は、収容部形成部材２７０、２７１内に連結部材本体２４１が収容された状態で、一対のフック部材２４２を閉状態で拘束するように構成されている。これにより、連結部材本体２４１を収容部形成部材２７０、２７１内に収容した状態で、一対のフック部材２４２が開状態になることを防止し、荷物が落下することを確実に防止できる。
【００６７】
また、本実施形態では、一対のフック部材２４２は、それぞれの外側側部に側方突部２４２Ｂを有し、下方収容部形成部材２７１は、連結部材本体２４１を収容した際に連結部材本体２４１の周囲に位置する円筒部２７１Ａを有し、下方収容部形成部材２７１に連結部材本体２４１が収容された状態で、一対のフック部材２４２の側方突部２４２Ｂが円筒部２７１Ａに当接することにより、一対のフック部材２４２は閉状態で拘束される。これにより、簡単な構成で新たな構成を設けることなく、連結部材２４０を巻き上げて下方収容部形成部材２７１内に収容することにより、一対のフック部材２４２を閉状態に拘束することが可能となる。
【符号の説明】
【００６８】
１０      ：無人航空機
１００    ：無人航空機本体
１０１    ：本体部
１０２    ：モータ
１０３    ：ロータ
１０４Ａ  ：前方アーム
１０４Ｂ  ：中央アーム
１０４Ｃ  ：後方アーム
１０５    ：着陸脚
１０５Ａ  ：主脚部
１０５Ｂ  ：接地部
１０６    ：取付架台
１０６Ａ  ：基板
１０６Ｂ  ：柱部
１０６Ｃ  ：開口
２００    ：荷物連結装置
２１０    ：巻上装置
２１１    ：リール
２１２    ：モータ
２２０    ：懸下装置
２２１    ：プーリ
２３０    ：ラッチ装置
２３１    ：機構本体
２３１Ａ  ：収容孔
２３１Ｂ  ：スリット
２３２    ：突部材
２３２Ａ  ：拡幅部
２３２Ｂ  ：貫通穴
２３３    ：ばね部材
２３４    ：歯車
２３５    ：モータ
２４０    ：連結部材
２４０Ａ  ：中間板部
２４０Ｂ  ：円柱部
２４０Ｃ  ：頭部
２４０Ｄ  ：下部板部
２４０Ｅ  ：凹部
２４０Ｆ  ：切り欠き部
２４１    ：連結部材本体
２４２    ：フック部材
２４２Ａ  ：鉤爪状部
２４２Ｂ  ：側方突部
２４２Ｃ  ：基端部
２４２Ｄ  ：中間部
２４２Ｅ  ：先端部
２４２Ｇ  ：中心突部
２４３    ：回動軸
２４４    ：付勢部材
２５０    ：ワイヤ
２６０    ：連結部材収容装置
２７０    ：上方収容部形成部材
２７０Ａ  ：円筒部
２７０Ｂ  ：フランジ部
２７０Ｃ  ：開口部
２７１    ：下方収容部形成部材
２７１Ａ  ：円筒部
２７１Ｂ  ：フランジ部
２７３    ：収容空間
３００    ：取手
【要約】
荷物の落下を確実に防止できる荷物連結装置を提供する。
無人航空機本体から懸下されるワイヤ２５０と、ワイヤ２５０の下方に取り付けられ、荷物に連結可能な連結部材２４０と、を備えた無人航空機に荷物を連結するための荷物連結装置であって、連結部材２４０は、横方向に延びる回動軸周りに回動可能な鉤爪状の一対のフック部材２４２を含み、一対のフック部材２４２は、一対のフック部材２４２の先端の間に隙間が形成された開状態と、一対のフック部材２４２の先端の間が閉じた閉状態との間で回動可能であり、一対のフック部材２４２は、荷物の取手３００を一対のフック部材２４２に引っ掛けた際に、荷物の荷重により閉状態となるように付勢されるように構成されている。【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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