(57)【要約】【課題】十分な滑走着陸場所の得られない場合の無人機の回収において、無人機の損傷を回避、低減化し、また同時に周囲の器物を損傷させない衝撃吸収用バルーンを用いた無人機回収装置を提供する。【解決手段】無人機１に搭載される無人機回収装置１５は、気体を流入されて膨らむバルーン７と、バルーン７を膨らませる気体を流出するガスボンベ１０と、ガスボンベ１０からバルーン７へ気体が流入する流路となるエアーチューブ９と、流路の途中に設けられ、閉状態を維持することによりガスボンベ１０らバルーン７への気体の流入を阻止するとともに、開状態を指示する電磁弁開放信号を入力すると、閉状態から開状態となってガスボンベ１０からバルーン７へ気体を流入させる電磁弁８と、電磁弁開放信号を生成して電磁弁８に出力することにより閉状態の電磁弁８を開状態にさせるコントローラ１１とを備えた。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無人で飛行する無人飛行機に搭載され、前記無人飛行機の回収に使用される搭載型無人飛行機回収装置において、
気体を流入されて膨らむバルーンと、
前記バルーンを膨らませる前記気体を流出する気体流出部と、
前記気体流出部から前記バルーンへ前記気体が流入する流路となる流路部と、
前記流路の途中に設けられ、閉じた閉状態を維持することにより前記気体流出部から前記バルーンへの前記気体の流入を阻止するとともに、開いた開状態を指示する開指示信号を入力すると、前記閉状態から前記開状態となって前記気体流出部から前記バルーンへ前記気体を流入させる電磁弁と、
前記開指示信号を生成し、生成した前記開指示信号を前記電磁弁に出力することにより前記閉状態の前記電磁弁を前記開状態にさせる制御部と
を備えたことを特徴とする搭載型無人飛行機回収装置。
【請求項２】
前記搭載型無人飛行機回収装置は、さらに、
前記電磁弁の前記開状態を要求する開状態要求信号を受信し、受信した前記開状態要求信号を前記制御部に出力する通信部を備え、
前記制御部は、
前記通信部から前記開状態要求信号を入力すると、前記開指示信号を生成し、生成した前記開指示信号を前記電磁弁に出力することを特徴とする請求項１記載の搭載型無人飛行機回収装置。
【請求項３】
搭載型無人飛行機回収装置は、さらに、
射出指示信号を入力するとパラシュートを射出するパラシュート射出装置を備え、
前記制御部は、
前記開指示信号を前記電磁弁に出力するときに、前記射出指示信号を生成して前記パラシュート射出装置に出力することを特徴とする請求項１または２のいずれかに搭載型無人飛行機回収装置。
【請求項４】
前記バルーンは、
前記無人飛行機の機体下部に設けられたバルーン収納部に収納されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに搭載型無人飛行機回収装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の搭載型無人飛行機回収装置を備えた無人飛行機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無人飛行機（以下、無人機ともいう）を着陸させる、もしくは回収するために衝撃吸収用のバルーンを膨張させる無人飛行機回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
模型飛行機を飛行させる際、電波障害による操縦不能時や、操縦ミスによる制御不能時などの緊急時に、機体を墜落させることなく、かつ衝撃などによって周囲に害をおよぼすことのないように、パラシュート等の安全装置を用いて、模型飛行機を確実に回収する手段が利用されている。
【０００３】
従来の無人飛行機の回収方法では、安全保護スイッチを押すことで、機体内部に搭載されたパラシュートを射出させ、その後開傘されたパラシュートで無人飛行機を安全に着陸させるパラシュート射出型回収装置が知られている（例えば特許文献１、２参照）。
【特許文献１】特開２００６−３０６２６４号公報
【特許文献２】特開２００２−２００３６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のパラシュートを用いた回収装置では、射出されたパラシュートが風圧を受けて機体後方に流され、垂直尾翼等の後方構造物と干渉して、パラシュートが完全に開傘できなくなるという課題があった。
【０００５】
また、パラシュートの畳み方に不備があった場合、パラシュートに十分な空気をはらませることができず、パラシュート自体が絡まり、パラシュートが完全に開傘しない場合があるという課題があった。
【０００６】
また、同一パラシュートを繰り返し使用している場合、経年劣化によりパラシュートやパラシュート支持用の紐が切れる場合があり、安全に回収できないという課題があった。
【０００７】
また、パラシュートが完全に開傘した場合においても、地上風速が比較的強い場合、機体がパラシュート支持点を中心に遥動し、機体下部から着陸できず、翼等の比較的強度の弱い構造物から着陸することがあり、機体を一部破損してしまうという課題があった。
【０００８】
また、パラシュートが完全に開傘した場合においても、着陸点に岩石等の鋭利な構造物がある場合機体を損傷してしまうという課題があった。
【０００９】
パラシュートを用いずに滑走着陸を行う場合、仮に着陸点に草木や岩石等があると着陸時にそれら草木や岩石等に無人機１の主翼２等が絡まり、水平に着陸することができず損傷することがあるという課題があった。
【００１０】
この発明は、係る課題を解決するためになされた物であり、パラシュートを用いた無人機の回収装置を併用し、パラシュートによる回収が正常に動作しない場合でも、着陸時の機体や着陸点周囲の構造物の損傷を回避、低減し、より確実に無人機を回収することを目的としている。
【００１１】
また、パラシュートを用いた無人機の回収装置を併用せずに滑走着陸する場合でも、衝撃吸収装置として使用することができ、機体や機体内部のペイロードの破損や、周囲の構造物への損傷を最小限に抑えることも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明の搭載型無人飛行機回収装置は、
無人で飛行する無人飛行機に搭載され、前記無人飛行機の回収に使用される搭載型無人飛行機回収装置において、
気体を流入されて膨らむバルーンと、
前記バルーンを膨らませる前記気体を流出する気体流出部と、
前記気体流出部から前記バルーンへ前記気体が流入する流路となる流路部と、
前記流路の途中に設けられ、閉じた閉状態を維持することにより前記気体流出部から前記バルーンへの前記気体の流入を阻止するとともに、開いた開状態を指示する開指示信号を入力すると、前記閉状態から前記開状態となって前記気体流出部から前記バルーンへ前記気体を流入させる電磁弁と、
前記開指示信号を生成し、生成した前記開指示信号を前記電磁弁に出力することにより前記閉状態の前記電磁弁を前記開状態にさせる制御部と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明により、パラシュートを用いた無人飛行機の回収装置を搭載することなく、無人飛行機を回収することができる無人飛行機回収装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、図を用いて、実施の形態１に係る「バルーンを用いた無人機回収装置１５」（以下、無人機回収装置１５という場合もある。）について説明する。図に記載する無人機１には、各種の機器が搭載されているが、ここではこの無人機回収装置１５に関する部分を説明する。
【００１５】
図１および図２は、この発明の実施の形態１における、無人機１装置の構成を示すものである。図１において、無人機１は、主翼２と、垂直尾翼３と、水平尾翼４、パラシュート射出装置５、及び無人機回収装置１５から構成される。
【００１６】
図２において、無人機回収装置１５は、衝撃吸収用のバルーン７、電磁弁８、エアーチューブ９（流路部）、ガスボンベ１０（気体流出部）、コントローラ１１（制御部）、無線機１２（通信部）を備える。
【００１７】
（１）バルーン７は収縮し畳まれた状態で機体下部のバルーン収納部１９に格納されており、薄いフィルムによって蓋がされている。
（２）ガスボンベ１０はバルーン７を膨張させるための圧縮ガスを内蔵しており、その内蔵量は標準状態で無人機１の主翼スパンの長さを直径とした球体の体積より大きいものとする。
（３）電磁弁８はガスボンベ１０からのガスをバルーン７に流入させるためのスイッチとして動作し、後述するコントローラ１１と電気的に接続されている。
（４）エアーチューブ９によって、バルーン７と電磁弁８とガスボンベ１０とは流体路で接続されている。
（５）コントローラ１１は電磁弁８と電気的に接続されており、電磁弁８の開閉を制御することができ、またコントローラ１１は地上系スイッチ１３と無線機１２を介して電気的に接続されている。
【００１８】
図４において、無人機回収装置１５による無人機１の回収のフローを説明する。以下、図２、図３、図４を用いてバルーン回収装置の動作を説明する。図３は、無人機回収装置１５により、無人機１が回収された様子を示す図である。図４は、無人機回収装置１５の動作を示すフローチャートである。
【００１９】
図２に示すように、無人機回収装置１５の作動前のバルーン７は、無人機１の下部に設けられたバルーン収納部１９に収納されており、薄いフィルムによって蓋がされ外界から隔絶されている。このフィルムはバルーンが飛行途中に落下するのを防ぐだけでなく、無人機１が受ける空気抵抗を低減化する効果も有する。また、バルーン７内は真空となっており、バルーン７は小さく折りたたまれている状態にある。バルーン７はエアーチューブ９を通じてガスボンベ１０と接続されており、その間の流体路は電磁弁８によって閉じられた状態になっている。
【００２０】
本実施の形態１の無人機回収装置１５は、無人機１が操作不能もしくは制御不能になったときや、飛行プログラムあるいは地上からの遠隔操作により無人機１を着陸させる場合など、無人機１の飛行中に機体の回収を行う際、パラシュート射出装置５と無人機回収装置１５とを同時に動作させる。
【００２１】
図４のフローチャートを参照して説明する。動作を開始するには、無人機１に搭載されているコントローラ１１から着陸指令信号を送出する（ステップＳ１）。この着陸指令信号は、例えば、飛行プログラムの実行結果として、コントローラ１１が送出する。または、図２に示すように、地上局の地上側無線機に接続している地上系スイッチ１３をＯＮにし、地上側無線機から無人機１の無線機１２を介して「着陸指令信号」（開状態要求信号）を送出する（ステップＳ２）。上記いずれかの着陸指令信号を受けたコントローラ１１は、パラシュート射出信号（射出指示信号）および電磁弁開放信号（開指示信号）を送出する（ステップＳ３）。コントローラ１１からのパラシュート射出信号を受けたパラシュート射出装置５は、パラシュートを射出し、開傘させる（ステップＳ４）。また、同時に、コントローラ１１からの電磁弁開放信号を受けた電磁弁８は弁を開放状態にし、ガスボンベ１０内のガスをバルーン７へ流入させ、バルーン７を膨張させる（ステップＳ５、Ｓ６、Ｓ７）。バルーン７は、その膨張する力によりバルーン７を覆っていた機体下部のフィルムを突き破り、無人機１を機体下部から覆いこむ（ステップＳ８）。その後、無人機１は緩やかに落下し、着陸する。図３は、パラシュート開傘及びバルーン展開後の着陸の様子を示す。
【００２２】
バルーン７は、その弾力性により着陸後に徐々に収縮し、無人機１の落下の衝撃を緩和する効果がある。無人機１はパラシュート６を中心として遥動し主翼２や水平尾翼３等の比較的強度が弱い部材から着陸することがあるが、無人機１は膨張したバルーン７によって下部から覆い包まれているので、主翼２や水平尾翼３等の比較的強度の弱い部材を損傷することはない。また、仮に着陸点に岩石等の構造物があったとしても膨張したバルーンの弾性力により機体が損傷することはない。
【００２３】
上記、無人機１回収過程において、仮にパラシュート射出装置が、パラシュート自体のからまりやパラシュートの経年劣化による動作不良等、何らかの原因により動作しなかった場合や、パラシュートが非開傘に終わった場合でも、バルーン回収装置により、無人機１は機体下部からバルーン７によって覆い包まれているので、機体の損傷を低減下することができ、回収装置の二重化を図ることができる。
【００２４】
実施の形態２．
以下、図５、図６を用いて実施の形態２を説明する。実施の形態２は、無人機１が、パラシュート射出装置５を使用せず、バルーンを用いた無人機回収装置１５のみを搭載する実施形態である。
【００２５】
図５において、無人機１は、主翼２と、垂直尾翼３と、水平尾翼４、無人機回収装置１５から構成される。図２の実施の形態１と異なり、パラシュート射出装置５を併用しない構成となっている。図６は、実施の形態２のバルーンを用いた無人機回収装置１５による無人機１の回収までのフロー示す図である。
【００２６】
無人機１を滑走着陸させる際に、無人機１を低空で進入させ、予定着陸ポイント上空に達したときにバルーン回収装置を動作させる。
【００２７】
動作を開始するには、無人機１に搭載されているコントローラ１１から着陸指令信号を送出する（ステップＳ１）。または、地上系スイッチ１３をＯＮにし、無線機１２を通じて着陸指令信号を送出する（ステップＳ２）。上記いずれかの着陸指令信号を受けたコントローラ１１は、電磁弁開放信号（開指示信号）を送出する（ステップＳ９）。以後の動作シーケンスについては実施の形態１の図４と同様である。
【００２８】
実施の形態２の無人機回収装置１５によれば、次の効果がある。パラシュートを用いずに滑走着陸を行う場合、仮に着陸点に草木や岩石等があると着陸時にそれら草木や岩石等に無人機１の主翼２等が絡まり、水平に着陸することができず損傷することがあるが、バルーン７を着陸直前に展開することにより、機体や機体内部のペイロードの破損や、周囲の構造物への損傷を最小限に抑えることができる。
【００２９】
また、パラシュートを使用しないことにより、パラシュートを併用する場合と比べ、コストが安く済むという利点がある。また、バルーンのみを使用する場合は、パラシュートを使用する場合に比べて、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００３０】
以上の実施の形態では、バルーンと、バルーンを膨張させるためのガスボンベと、ガス圧を開放してボンベ内のガスをバルーンへ流入させる電磁弁と、電磁弁を制御するコントローラとを備えた衝撃吸収バルーンを用いた無人機回収装置を説明した。
【００３１】
以上の施の形態では、次の無人機回収装置を説明した。すなわち、無人機の機体下部にバルーン収納部を設け、その中に収縮状態のバルーンを搭載する。収縮状態のバルーンはエアーチューブにより電磁弁につながれており、さらに電磁弁はエアーチューブによりガスボンベと接続されている。コントローラからの信号に対応して電磁弁がオンになるとガスボンベと収縮状態のバルーンがエアーチューブにより流路が接続され、内圧の高いガスボンベに内蔵されたガスがバルーンへと流入し、バルーンを膨張状態にする。これによって、膨張したバルーンは、無人機下部から、無人機全体を包み込み、着陸時の衝撃から機体を保護することができる。
【００３２】
以上の実施の形態では、バルーンにガスを流入させる電磁弁は、上記飛行機に搭載された無線機を通じて遠隔操作が可能な衝撃吸収バルーンを用いた無人機回収装置を説明した。
【００３３】
以上の実施の形態では、バルーンとともに無人機の安全な回収手段としてパラシュート射出装置を併せ持ち、回収方法を二重化することにより、より確実に回収することができ、パラシュート開傘と合わせて使用することにより、着陸時の無人機の損傷を回避・低減化し、また同時に周囲の器物を損傷させないことを特徴とした衝撃吸収バルーンを用いた無人機回収装置を説明した。
【００３４】
以上の実施の形態では、無人機を滑走着陸させる際に、着陸点近傍の地物への衝突によって生ずる衝撃を緩和することを特徴とした衝撃吸収バルーンを用いた無人機回収装置を説明した。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態１に係る無人機回収装置１５の構成を示す図。
【図２】実施の形態１に係る無人機回収装置１５の構成を示す側面図。
【図３】実施の形態１に係る無人機回収装置１５の作動後を示す図。
【図４】実施の形態１に係る無人機回収装置１５の流れを示すフローチャート。
【図５】実施の形態２に係る無人機回収装置１５の構成を示す側面図。
【図６】実施の形態２に係る無人機回収装置１５の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１  無人機、２  主翼、３  垂直尾翼、４  水平尾翼、５  パラシュート射出装置、６  パラシュート、７  バルーン、８  電磁弁、９  エアーチューブ、１０  ガスボンベ、１１  コントローラ、１２  無線機、１３  地上系スイッチ、１４  地面、１５  無人機回収装置。
【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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