特開 2024-65248 飛行システムおよび飛行システムの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024065248

(43)【公開日】2024-05-15

(54)【発明の名称】飛行システムおよび飛行システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   B64D 1/22 20060101AFI20240508BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20240508BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20240508BHJP

   B64C 19/02 20060101ALI20240508BHJP

   B64B 1/40 20060101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

B64D1/22

B64C39/02

B64C27/08

B64C19/02

B64B1/40

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022173994

(22)【出願日】2022-10-31

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】本田 雅幹

(72)【発明者】

【氏名】橋本 龍

(72)【発明者】

【氏名】堂本 和宏

(72)【発明者】

【氏名】小阪 健一郎

(72)【発明者】

【氏名】井上 康平

(72)【発明者】

【氏名】彌城 祐亮

(72)【発明者】

【氏名】小野 貴之

(72)【発明者】

【氏名】篠崎 康平

(57)【要約】

【課題】運搬物を移動させるための飛行体を大型化することなく運搬物を浮上させる揚力を十分に確保する。
【解決手段】運搬物２００に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより運搬物２００を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体１０と、運搬物２００に連結されるとともに第１飛行体１０が発生する揚力により空中に浮上した運搬物２００を水平方向ＨＤに移動させる第２飛行体２０と、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御するコントローラ３０と、を備え、コントローラ３０は、第１飛行体１０が発生させる第１揚力が運搬物２００を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に運搬物２００を目標高度まで上昇させるよう第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する飛行システム１００を提供する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

運搬物に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより前記運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体と、
前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第２飛行体と、
前記第２飛行体の移動方向および移動速度を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１飛行体が発生させる第１揚力が前記運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に前記運搬物を前記目標高度まで上昇させるよう前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する飛行システム。

【請求項2】

前記運搬物の鉛直方向の加速度を計測する加速度計測部を備え、
前記制御部は、前記運搬物が前記目標高度を維持するように前記加速度計測部が計測する前記加速度に応じて前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する請求項１に記載の飛行システム。

【請求項3】

前記第１飛行体と前記運搬物とを連結する第１連結部材と、
前記第２飛行体を、前記運搬物または前記第１連結部材の連結位置に連結する第２連結部材と、
前記第２連結部材が前記第２飛行体に取り付けられる取付位置において、鉛直方向と前記第２連結部材が延びる延伸方向とがなす角度を検出する角度検出部と、を備え、
前記制御部は、前記運搬物が前記目標高度を維持するように前記加速度計測部が計測する前記加速度および前記角度検出部が検出する前記角度に応じて前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する請求項２に記載の飛行システム。

【請求項4】

前記運搬物を目標位置の近傍に固定するための延伸可能なワイヤを備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飛行システム。

【請求項5】

前記ワイヤは、少なくとも一端にフックを有する請求項４に記載の飛行システム。

【請求項6】

前記第１飛行体は、前記ガスが充填される単一のバルーンを有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飛行システム。

【請求項7】

前記第１飛行体は、前記ガスが充填される複数のバルーンを有する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飛行システム。

【請求項8】

前記第１飛行体は、前記ガスが充填されるバルーンを有し、
前記バルーンは、水平方向の断面形状が第１方向に沿った第１長さよりも前記第１方向に直交する第２方向に沿った第２長さが長い形状を有し、
前記バルーンの前記第２方向の一端と前記第２連結部材とを連結する第３連結部材を備える請求項３に記載の飛行システム。

【請求項9】

複数の前記バルーンの前記第２方向の端部の間を所定間隔に保持した状態で連結する連結機構を備える請求項８に記載の飛行システム。

【請求項10】

前記バルーンの水平方向の断面形状は、前記第２方向の両端部が半円形である請求項８または請求項９に記載の飛行システム。

【請求項11】

前記バルーンの前記第２長さは、前記第１長さの２倍以上である請求項８または請求項９に記載の飛行システム。

【請求項12】

前記第１飛行体の第１高度を計測する第１高度計測部と、
前記第２飛行体の第２高度を計測する第２高度計測部と、を備え、
前記制御部は、前記第２高度が前記第１高度よりも所定値以上高くなるように前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飛行システム。

【請求項13】

前記第２飛行体から前記第１飛行体までの距離を計測する距離計測部を備え、
前記制御部は、前記第２飛行体の第２高度が前記第１飛行体の第１高度よりも所定値以上高くなるように前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飛行システム。

【請求項14】

前記運搬物が鉛直方向に延びる軸線回りに回転することを抑制する旋回制御装置を備える請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の飛行システム。

【請求項15】

運搬物に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより前記運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体と、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第２飛行体と、を備える飛行システムの制御方法であって、
前記第２飛行体の移動方向および移動速度を制御する制御工程を備え、
前記制御工程は、前記第１飛行体が発生させる第１揚力が前記運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に前記運搬物を前記目標高度まで上昇させるよう前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する飛行システムの制御方法。

【請求項16】

前記飛行システムは、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第３飛行体を備え、
前記制御工程は、前記運搬物を静止させる目標位置に近づいたことに応じて、前記運搬物を前記目標位置で静止させるように前記第３飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する請求項１５に記載の飛行システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、飛行システムおよび飛行システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、無人航空機を用いて貨物を運搬する運搬装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される運搬装置は、マルチコプターに固定されたウインチから繰り出された支持ワイヤの先端に設けられた支持具で貨物を支持して運搬する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６３９３８８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の運搬装置は、マルチコプターの揚力のみで貨物を運搬するため、マルチコプターが発生し得る最大の揚力により運搬可能な貨物の重量が制限されてしまう。また、マルチコプターが発生し得る最大の揚力を増加させるには、翼の追加や大型化などで機体を大型化する必要があり、大型化した機体を離陸させる場所を確保できない場合には運搬装置を利用することができない。仮に、大型化した機体にて周囲構造物と干渉しない高さから貨物を持ち上げるようにした場合、貨物に連結されるワイヤを操作者が強く引っ張りすぎてしまうと機体がバランスを崩して墜落する可能性がある。

【0005】

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、運搬物を移動させるための飛行体を大型化することなく運搬物を浮上させる揚力を十分に確保することが可能な飛行システムおよび飛行システムの制御方法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】

【0006】

上記課題を解決するために、本開示は以下の手段を採用する。
本開示に係る飛行システムは、運搬物に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより前記運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体と、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第２飛行体と、前記第２飛行体の移動方向および移動速度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１飛行体が発生させる第１揚力が前記運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に前記運搬物を前記目標高度まで上昇させるよう前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。

【0007】

本開示に係る飛行システムの制御方法は、運搬物に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより前記運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体と、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第２飛行体と、を備える飛行システムの制御方法であって、前記第２飛行体の移動方向および移動速度を制御する制御工程を備え、前記制御工程は、前記第１飛行体が発生させる第１揚力が前記運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に前記運搬物を前記目標高度まで上昇させるよう前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、運搬物を移動させるための飛行体を大型化することなく運搬物を浮上させる揚力を十分に確保することが可能な飛行システムおよび飛行システムの制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第１実施形態に係る飛行システムを示す概略構成図である。

【図2】図１に示す飛行システムの制御構成を示すブロック図である。

【図3】本開示の第１実施形態に係る飛行システムの制御方法を示すフローチャートである。

【図4】図３の第２飛行体による運搬物の移動時の飛行システムの動作の詳細を示すフローチャートである。

【図5】運搬物を水平方向ＨＤに沿って移動させない時の飛行システムを示す概略構成図である。

【図6】本開示の第１実施形態の変形例に係る飛行システムを上方からみた平面図である。

【図7】本開示の第１実施形態の変形例に係る飛行システムを上方からみた平面図である。

【図8】本開示の第２実施形態に係る飛行システムを示す概略構成図である。

【図9】本開示の第３実施形態に係る飛行システムを示す概略構成図である。

【図10】本開示の第４実施形態に係る飛行システムを示す概略構成図である。

【図11】図１０に示す飛行システムを上方からみた平面図である。

【図12】本開示の第５実施形態に係る飛行システムを示す概略構成図である。

【図13】本開示の第５実施形態に係る飛行システムを示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔第１実施形態〕
以下に、本開示に係る実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本開示の第１実施形態に係る飛行システム１００を示す概略構成図である。図２は、図１に示す飛行システム１００の制御構成を示すブロック図である。本実施形態の飛行システム１００は、運搬物２００を空中に浮上させて目標位置（目的地）ＴＰまで運搬するシステムである。

【0011】

運搬物２００は、例えば、木材等の長尺状の部材である。運搬物２００は、例えば、３ｍ～７ｍ程度の長さを有し、０．５ｍ～１．５ｍ程度の直径を有する円柱状に形成される。運搬物２００の重量は、例えば、１０００ｋｇ～２０００ｋｇ程度である。

【0012】

図１および図２に示すように、飛行システム１００は、第１飛行体１０と、第２飛行体２０と、コントローラ（制御部）３０と、加速度計測部４０と、第１連結部材５０と、第２連結部材６０と、角度検出部７０と、を備える。

【0013】

第１飛行体１０は、第１連結部材５０を介して運搬物２００に連結されるとともに空気より密度の小さいガス（例えば、ヘリウムガス）により運搬物２００を空中に浮上させる揚力を発生させる装置である。第１飛行体１０は、バルーン１１，１２，１３と、高度センサ（第１高度計測部）１４と、揚力検出部１５と、通信部１６と、を有する。

【0014】

バルーン１１，１２，１３は、それぞれ内部に空気より密度の小さいガスが充填されて運搬物２００を空中に浮上させる揚力を発生する。本実施形態では、第１飛行体１０が３つのバルーン１１，１２，１３を有するものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、第１飛行体１０は単一のバルーン１１のみを有してもよい。また、第１飛行体１０は、２または４以上の複数のバルーンを有しても良い。

【0015】

高度センサ１４は、第１飛行体１０の高度（第１高度）を計測する装置である。高度センサ１４は、例えば、気圧に応じた絶対高度を計測する気圧高度計である。
揚力検出部１５は、第１飛行体が発生させる揚力（第１揚力）を検出する装置であり、第１連結部材５０に取り付けられている。
通信部１６は、高度センサ１４が検出する高度および揚力検出部１５が検出する揚力をコントローラ３０へ送信する装置である。

【0016】

第２飛行体２０は、第１連結部材５０および第２連結部材６０を介して運搬物２００に連結されるとともに第１飛行体１０が発生する揚力により空中に浮上した運搬物２００を水平方向ＨＤに移動させる装置である。第２飛行体２０は、回転翼２１，２２，２３，２４と、制御部２０ａと、通信部２０ｂと、駆動モータ２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆと、加速度センサ２０ｇと、高度センサ（第２高度計測部）２０ｈと、を有する。第２飛行体２０は、制御部２０ａが回転翼２１，２２，２３，２４の回転数を制御することにより、３次元空間上の任意の位置へ任意の姿勢で移動可能である。本実施形態では、第２飛行体２０が４つの回転翼２１，２２，２３，２４と４つの駆動モータ２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆとを有するものとしたが、それぞれ５以上の複数の回転翼および駆動モータを有する態様であってもよい。

【0017】

制御部２０ａは、通信部２０ｂがコントローラ３０から受信する制御指令に応じて、駆動モータ２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆの回転数を制御する装置である。駆動モータ２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆは、それぞれ回転翼２１，２２，２３，２４に連結されており、回転翼２１，２２，２３，２４を任意の回転数で回転させる。

【0018】

加速度センサ２０ｇは、第２飛行体２０の加速度を計測する装置である。制御部２０ａは、加速度センサ２０ｇが計測する加速度を参照し、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。
高度センサ２０ｈは、第２飛行体２０の高度（第２高度）を計測する装置である。高度センサ２０ｈは、例えば、気圧に応じた絶対高度を計測する気圧高度計である。

【0019】

コントローラ３０は、第２飛行体２０の移動方向および移動速度を制御する装置である。コントローラ３０は、制御部３０ａと、通信部３０ｂと、を有する。通信部３０ｂは、第１飛行体１０から第１飛行体１０の高度および揚力を取得し、第２飛行体２０から第２飛行体２０の高度等を取得し、加速度計測部４０から運搬物２００の鉛直方向ＶＤの加速度を取得する。制御部３０ａは、通信部３０ｂが取得した情報に基づいて、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御するための制御指令を生成し、通信部３０ｂから第２飛行体２０へ送信する。

【0020】

本実施形態のコントローラ３０は、第２飛行体２０から離れた場所（例えば、地上）に固定して設置されるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、コントローラ３０は、小型で操作者が持ち運びするものとしてもよい。

【0021】

加速度計測部４０は、運搬物２００の鉛直方向ＶＤの加速度を計測する装置である。加速度計測部４０は、加速度センサ４０ａと、通信部４０ｂと、を有する。加速度センサ４０ａは、運搬物２００の鉛直方向ＶＤの加速度を計測するセンサである。通信部４０ｂは、加速度センサ４０ａが計測した運搬物２００の鉛直方向の加速度をコントローラ３０へ送信する。

【0022】

第１連結部材５０は、第１飛行体１０と運搬物２００とを連結する部材である。第１連結部材５０は、ワイヤ５１と、ワイヤ５２と、ワイヤ５３と、を有する。ワイヤ５１は、バルーン１１と運搬物２００とを連結する。ワイヤ５２は、バルーン１２と運搬物２００とをワイヤ５１を介して連結する。ワイヤ５３は、バルーン１３と運搬物２００とをワイヤ５１を介して連結する。

【0023】

第２連結部材６０は、第２飛行体２０を第１連結部材５０の連結位置Ｐ１に連結するワイヤである。なお、第２連結部材６０は、図１に点線で示すように、第２飛行体２０を運搬物２００の連結位置Ｐ１ａに直接的に連結してもよい。

【0024】

角度検出部７０は、第２連結部材６０が第２飛行体２０に取り付けられる取付位置Ｐ２において、鉛直方向ＶＤと第２連結部材６０が延びる延伸方向ＤＤとがなす角度θを検出するセンサである。角度検出部７０が検出した角度θは、第２飛行体２０の制御部２０ａに伝達される。

【0025】

次に、図３および図４を参照して、本実施形態の飛行システム１００の制御方法について説明する。図３は、本実施形態に係る飛行システム１００の制御方法を示すフローチャートである。図４は、図３の第２飛行体２０による運搬物２００の移動時の飛行システム１００の動作の詳細を示すフローチャートである。図３および図４に示す各処理は、第１飛行体１０、第２飛行体２０、コントローラ３０、および飛行システム１００の操作者により実行される。

【0026】

ステップＳ１０１で、飛行システム１００の操作者は、第１連結部材５０を用いて運搬物２００に第１飛行体１０を連結する。具体的には操作者は、第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３と運搬物２００とを第１連結部材５０により連結する。

【0027】

また、ステップＳ１０１で、飛行システム１００の操作者は、第２連結部材６０を用いて第１連結部材５０を介して運搬物２００に第２飛行体２０を連結する。具体的には操作者は、第２飛行体２０の取付位置Ｐ２と第１連結部材５０の連結位置Ｐ１とを第２連結部材６０により連結する。なお、第２飛行体２０の取付位置Ｐ２と運搬物２００の連結位置Ｐ１ａとを第２連結部材６０により直接的に連結してもよい。

【0028】

ステップＳ１０２で、コントローラ３０は、第２飛行体２０を離陸させるよう第２飛行体２０に制御指令を送信する。第２飛行体２０は、コントローラ３０から離陸させるための制御指令を受信したことに応じて、回転翼２１，２２，２３，２４を回転させるよう駆動モータ２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆを回転させる。

【0029】

ステップＳ１０３で、飛行システム１００の操作者は、第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３に空気より密度の小さいガスを供給する。操作者は、ガス供給源（図示略）からバルーン１１，１２，１３へガスを供給するよう操作を行う。なお操作者は、第１飛行体が発生させる揚力や突風によって運搬物２００が不意に離陸しないよう、ステップＳ１０３の前に後述するワイヤ２２０やフック２２０ａで地上に設けられたフック４００や他の重量物に運搬物２００を固定してもよい。

【0030】

ステップＳ１０４で、コントローラ３０は、第１飛行体１０の揚力が所定揚力以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０５に処理を進め、ＮＯであればステップＳ１０３およびステップＳ１０４の処理を再び繰り返す。例えば、コントローラ３０は、揚力検出部１５が検知する揚力が所定揚力以上である場合にＹＥＳと判定し、そうでなければＮＯと判定する。ここで、所定揚力は、第１飛行体１０が発生させる揚力（第１揚力）が運搬物２００を目標高度まで上昇させるための揚力（第２揚力）と一致する状態となる揚力である。

【0031】

また、ステップＳ１０４で、コントローラ３０は、バルーン１１，１２，１３へ供給される供給ガス量が所定量以上となったかどうかを判定し、ＹＥＳであればステップＳ１０５に処理を進め、ＮＯであればステップＳ１０３およびステップＳ１０４を再び繰り返すようにしてもよい。ここで、所定量は、第１飛行体１０が所定揚力を発生させるのに必要なガスの量である。

【0032】

ステップＳ１０５で、飛行システム１００の操作者は、第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３へのガスの供給を停止させる。操作者は、ガス供給源（図示略）からバルーン１１，１２，１３へのガスの供給を停止する操作を行う。ステップＳ１０５でガスの供給が停止した状態で、運搬物２００が空中に浮上した状態となる。

【0033】

ステップＳ１０６で、コントローラ３０は、第２飛行体２０により運搬物２００を目標位置ＴＰに向けて水平方向ＨＤに沿って移動させるよう第２飛行体２０を制御する。ステップＳ１０６における処理の詳細については図４を用いて後述する。

【0034】

ステップＳ１０７で、コントローラ３０は、第２飛行体２０の高度センサ２０ｈが検出する高度から第１飛行体１０の高度センサ１４が計測する高度を減算した高度差が所定値以上であるかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１０９に処理を進め、ＮＯであればステップＳ１０８に処理を進める。所定値は正の値であり、かつ第２飛行体２０が第１飛行体１０と接触しないように設定される値である。

【0035】

ステップＳ１０８で、コントローラ３０は、第２飛行体２０と第１飛行体１０の高度差が所定値未満であることから、第２飛行体２０が第１飛行体１０に接触することを回避するため、第２飛行体２０を鉛直方向ＶＤに沿って上昇させるよう第２飛行体２０を制御する。コントローラ３０は、例えば、予め定めた一定高度だけ上昇するよう第２飛行体２０を制御する。

【0036】

ステップＳ１０９で、コントローラ３０は、第１飛行体１０が目標位置ＴＰの上空へ到達したかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１１０に処理を進め、ＮＯであればステップＳ１０６へ処理を進める。なお、第１飛行体１０が目標位置ＴＰの上空へ到達したかどうかは、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）を含むＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）などから得た第１飛行体１０または第２飛行体２０の位置情報によって判断しても良いし、目標位置ＴＰ付近に待機する操作者または作業者の目視によって判断しても良い。

【0037】

ステップＳ１１０で、飛行システム１００の操作者は、第１飛行体１０が目標位置ＴＰの上空へ到達したことから、第１飛行体１０の揚力を小さくして地表に着陸させるために、第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３からガスを排出させる。操作者は、例えば、バルーン１１，１２，１３に設けられたガス排出弁（図示略）を開状態とするよう、コントローラ３０に指令を入力する。コントローラ３０は、操作者からガス排出弁を開状態とする指令が入力された場合、ガス排出弁を遠隔操作してガス排出弁を閉状態から開状態に切り替える。

【0038】

ステップＳ１１０において、第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３からガスが排出されている際は、第２連結部材６０に張力が加わることが無いように第１飛行体１０と第２飛行体２０が所定高度差を保ったまま下降する。具体的には、第１飛行体１０の高度センサ１４で得られる高度と第２飛行体の高度センサ２０ｈで得られる高度と第２連結部材６０の長さから第２連結部材６０に張力が加わらない高度差が求められ、求められた高度差を保ったまま下降が行われる。

【0039】

ステップＳ１１１で、飛行システム１００の操作者は、運搬物２００が目標位置ＴＰに着陸したかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ１１２に処理を進め、ＮＯであればステップＳ１１１の判断を繰り返す。

【0040】

ステップＳ１１２で、コントローラ３０は、運搬物２００が目標位置ＴＰに着陸したことから、第２飛行体２０による運搬物２００の移動が不要となるため、第２飛行体２０を目標位置ＴＰ（着地点）に着陸させるよう制御する。以上の処理により、飛行システム１００によって運搬物２００が空中に浮上した状態で目標位置ＴＰまで運搬される。

【0041】

なお、ステップＳ１１２で、コントローラ３０は、第２飛行体２０を目標位置ＴＰではなく、他の運搬物２００の運搬を行うために、ステップＳ１０２で第２飛行体２０を離陸させた出発位置に第２飛行体２０を飛行させるようにしてもよい。この場合、第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３にはガスが充填されていないため、容積の小さくなった第１飛行体１０を第２飛行体２０に運搬させてもよい。

【0042】

次に、図４を参照して、図３の第２飛行体２０による運搬物２００の移動（ステップＳ１０６）の詳細について説明する。
ステップＳ２０１で、第１飛行体１０は、高度センサ１４により第１飛行体１０の高度を計測する。第１飛行体１０の通信部１６は、高度センサ１４が検出した第１飛行体１０の高度をコントローラ３０へ送信する。

【0043】

ステップＳ２０２で、コントローラ３０は、第１飛行体１０から受信した第１飛行体１０の高度から換算された運搬物２００の高度が目標高度よりも低いかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０３に処理を進め、ＮＯであればステップＳ２０４に処理を進める。

【0044】

ステップＳ２０３で、コントローラ３０は、第１飛行体１０に連結された運搬物２００の高度が目標高度まで上昇するように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。コントローラ３０は、例えば、加速度計測部４０が計測する運搬物２００の鉛直方向ＶＤの下方へ向けた加速度ＡＣ１よりも、第２飛行体２０により運搬物２００に作用する鉛直方向ＶＤの上方へ向けた加速度ＡＣ２が大きくなるように、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。

【0045】

ここで、加速度ＡＣ２は、連結位置Ｐ１で第２連結部材６０が第１連結部材５０に作用させる加速度である。加速度ＡＣ２は、加速度ＡＣ０×ＣＯＳθと一致する。ここで、ＡＣ０は、第２飛行体２０の移動方向ＭＤに沿った加速度であり、加速度センサ２０ｇにより計測される。また、θは、第２連結部材６０が第２飛行体２０に取り付けられる取付位置Ｐ２において、鉛直方向ＶＤと第２連結部材６０が延びる延伸方向ＤＤとがなす角度であり、角度検出部７０により検出される。

【0046】

このように、ステップＳ２０３で、コントローラ３０は、第１飛行体１０が発生させる揚力（第１揚力）が運搬物２００を目標高度まで上昇させるための揚力（第２揚力）よりも小さい場合に運搬物２００を目標高度まで上昇させるよう第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。また、コントローラ３０は、運搬物２００が目標高度を維持するように加速度計測部４０が計測する鉛直方向ＶＤの加速度及び角度検出部７０が検出する角度θに応じて第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。

【0047】

ステップＳ２０４で、コントローラ３０は、第１飛行体１０から受信した第１飛行体１０の高度から換算された運搬物２００の高度が目標高度よりも高いかどうかを判断し、ＹＥＳであればステップＳ２０５に処理を進め、ＮＯであれば本フローチャートの処理を終了させる。

【0048】

ステップＳ２０５で、コントローラ３０は、第１飛行体１０に連結された運搬物２００の高度が目標高度まで降下するように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。コントローラ３０は、例えば、加速度計測部４０が計測する運搬物２００の鉛直方向ＶＤの下方へ向けた加速度ＡＣ１よりも、第２飛行体２０により運搬物２００に作用する鉛直方向ＶＤの上方へ向けた加速度ＡＣ２が小さくなるように、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。

【0049】

このように、ステップＳ２０５で、コントローラ３０は、第１飛行体１０が発生させる揚力（第１揚力）が運搬物２００を目標高度まで上昇させるための揚力（第２揚力）よりも大きい場合に運搬物２００を目標高度まで降下させるよう第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。また、コントローラ３０は、運搬物２００が目標高度を維持するように加速度計測部４０が計測する鉛直方向ＶＤの加速度及び角度検出部７０が検出する角度θに応じて第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。

【0050】

なお、図４のステップＳ２０３およびステップＳ２０５における第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度は、運搬物２００を水平方向ＨＤに沿って移動させる時（移動時）を想定したものであるが、運搬物２００を水平方向ＨＤに沿って移動させない時（停止時）には、以下のように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を決定する。

【0051】

図５は、第２飛行体２０を水平方向ＨＤに沿って移動させない時（停止時）の飛行システム１００を示す概略構成図である。停止時において、コントローラ３０は、ステップＳ２０３で、加速度計測部４０が計測する運搬物２００の鉛直方向ＶＤの下方へ向けた加速度ＡＣ１よりも、第２飛行体２０により運搬物２００に作用する鉛直方向ＶＤの上方へ向けた加速度ＡＣ２が大きくなるように、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。

【0052】

ここで、加速度ＡＣ２は、連結位置Ｐ１で第２連結部材６０が第１連結部材５０に作用させる加速度である。加速度ＡＣ２は、移動方向ＭＤが鉛直方向ＶＤである第２飛行体２０の加速度ＡＣ０と一致する加速度であり、加速度センサ２０ｇにより計測される。コントローラ３０は、運搬物２００の鉛直方向ＶＤの下方へ向けた加速度ＡＣ１よりも第２飛行体２０の加速度ＡＣ０が大きくなるように、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。

【0053】

また、停止時において、コントローラ３０は、ステップＳ２０５で、加速度計測部４０が計測する運搬物２００の鉛直方向ＶＤの下方へ向けた加速度ＡＣ１よりも、第２飛行体２０により運搬物２００に作用する鉛直方向ＶＤの上方へ向けた加速度ＡＣ２が小さくなるように、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。前述したように、第２飛行体２０により運搬物２００に作用する鉛直方向ＶＤの上方へ向けた加速度ＡＣ２は、移動方向ＭＤが鉛直方向ＶＤである第２飛行体２０の加速度ＡＣ０と一致する加速度である。

【0054】

以上の説明では、コントローラ３０は、第２飛行体２０の高度センサ２０ｈが検出する高度から第１飛行体１０の高度センサ１４が計測する高度を減算した高度差が所定値未満である場合に、第２飛行体２０が第１飛行体１０に接触することを回避するため、第２飛行体２０を鉛直方向ＶＤに沿って上昇させるよう第２飛行体２０を制御するものであったが、他の態様であってもよい。

【0055】

例えば、第１飛行体１０と第２飛行体２０の高度差を所定値以上とすることによる衝突回避に加え、第１飛行体１０と第２飛行体２０との距離差による衝突回避を行ってもよい。図６および図７は、本開示の第１実施形態の変形例に係る飛行システム１００Ａを上方からみた平面図である。

【0056】

図６および図７に示すように、本実施形態の変形例に係る飛行システム１００Ａの第２飛行体２０Ａは、衝突回避用の距離センサ２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｌを有する。距離センサ２０ｉは、図６および図７において、Ｙ－方向に存在する物体との距離を計測する。距離センサ２０ｊは、図６および図７において、Ｘ－方向に存在する物体との距離を計測する。距離センサ２０ｋは、図６および図７において、Ｙ＋方向に存在する物体との距離を計測する。距離センサ２０ｌは、図６および図７において、Ｘ＋方向に存在する物体との距離を計測する。

【0057】

図６は、第２飛行体２０Ａが移動方向ＭＤに向けて移動しており第２連結部材６０がＹ＋方向およびＹ－方向に直線状に延びて距離センサ２０ｉからバルーン１２までの平面上の距離がＬ１となっている状態を示す。一方、図７は、例えば、第２飛行体２０が平面上で停止しており第２連結部材６０がＹ＋方向およびＹ－方向に直線状に延びずに撓んで距離センサ２０ｉからバルーン１２までの平面上の距離がＬ１より短いＬ２となっている状態を示す。

【0058】

本実施形態の変形例において、コントローラ３０は、距離センサ２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｌが検出する他の物体との距離が所定距離以下である場合に、他の物体との距離が長くなるように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御する。図６および図７に示す例では、コントローラ３０は、所定距離をＬ１より短くＬ２より長い距離に設定し、距離センサ２０ｉからバルーン１２までの平面上の距離が所定距離よりも短いＬ２である場合は、バルーン１２との距離がＬ２よりも長くなるように第２飛行体２０をＹ＋方向に向けて移動させる。

【0059】

以上で説明した本実施形態の飛行システム１００およびその制御方法が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態に係る飛行システム１００によれば、運搬物２００に連結される第１飛行体１０が運搬物２００を空中に浮上させる揚力を発生させ、第１飛行体１０が発生させる揚力により空中に浮上した運搬物２００が第２飛行体２０により水平方向ＨＤに移動して運搬される。第１飛行体１０が運搬物２００を空中に浮上させる揚力を発生させるため、運搬物２００を移動させるための第２飛行体２０を大型化することなく運搬物２００を浮上させる揚力を十分に確保することができる。

【0060】

また、本実施形態の飛行システム１００によれば、第１飛行体１０が発生させる揚力（第１揚力）が運搬物２００を目標高度まで上昇させるための揚力（第２揚力）よりも小さい場合に運搬物２００を目標高度まで上昇させるよう第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度が制御される。第１飛行体１０が発生させる揚力が運搬物２００を目標高度まで上昇させるための揚力よりも小さい場合であっても、第２飛行体２０により運搬物２００が目標高度まで上昇するため、第１飛行体１０が発生させる揚力の変動によらずに運搬物２００を目標高度に維持して適切に運搬することができる。

【0061】

また、本実施形態に係る飛行システム１００によれば、運搬物２００の鉛直方向ＶＤの加速度ＡＣ１に応じて第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御することにより、運搬物２００を目標高度に適切に維持することができる。

【0062】

また、本実施形態に係る飛行システム１００によれば、運搬物２００の鉛直方向ＶＤの加速度ＡＣ１と、第２連結部材６０が第２飛行体２０に取り付けられる取付位置Ｐ２において検出される鉛直方向ＶＤと第２連結部材６０の延伸方向ＤＤとがなす角度θとに応じて、第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御することにより、運搬物２００を目標高度に適切に維持することができる。

【0063】

また、本実施形態に係る飛行システム１００によれば、単一または複数のバルーンに空気よりも密度の小さいガスを充填することにより運搬物２００を空中に浮上させる揚力を発生させることができる。

【0064】

〔第２実施形態〕
次に、本開示の第２実施形態に係る飛行システム１００Ｂについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0065】

第１実施形態の飛行システム１００は、長尺状の運搬物２００を長手方向が鉛直方向ＶＤと一致するように運搬物２００の一端のみを第１連結部材５０に連結するものであった。それに対して、本実施形態の飛行システム１００Ｂは、長尺状の運搬物２００を長手方向が水平方向ＨＤと一致するように運搬物２００の両端を第１連結部材５０に連結するものである。

【0066】

図８は、本開示の第２実施形態に係る飛行システム１００Ｂを示す概略構成図である。図８に示すように、本実施形態の飛行システム１００Ｂにおいて、第１連結部材５０の端部の連結位置Ｐ３には、運搬物２００を保持するためのワイヤ状の保持部材５４が連結されている。保持部材５４の一端には円環状の固定部材５４ａが取り付けられており、保持部材５４の他端には円環状の固定部材５４ｂが取り付けられている。

【0067】

長尺状の運搬物２００は、長手方向が水平方向ＨＤと一致する状態で、運搬物２００の一端が固定部材５４ａを介して第１連結部材５０に連結され、運搬物２００の他端が固定部材５４ｂを介して第１連結部材５０に連結される。図８に示すように、長尺状の運搬物２００を長手方向が水平方向ＨＤと一致する状態とすると、運搬物２００を空中で移動させる際に、鉛直方向ＶＤに沿って延びる軸線Ｚ回りに運搬物２００が旋回する可能性がある。

【0068】

そこで、本実施形態の飛行システム１００Ｂは、運搬物２００を長手方向が水平方向ＨＤと一致するように運搬する際に運搬物２００が鉛直方向ＶＤに沿った軸線Ｚ回りに回転することを抑制する旋回制御装置８０を備える。旋回制御装置８０は、回転体（図示略）の慣性力を用いて運搬物２００の軸線Ｚ回りに回転することを抑制する装置である。本実施形態の飛行システム１００Ｂによれば、旋回制御装置８０により運搬物２００が鉛直方向ＶＤに延びる軸線Ｚ回りに回転することを抑制し、運搬物２００の長手方向を水平方向ＨＤと一致させる場合であっても運搬物２００を安全に運搬することができる。

【0069】

〔第３実施形態〕
次に、本開示の第３実施形態に係る飛行システム１００Ｃについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0070】

本実施形態の飛行システム１００Ｃは、運搬物２００を目標位置ＴＰで静止させる際に運搬物２００を目標位置ＴＰに設けられたフック４００に固定するためのワイヤ２２０を巻き出し可能に収容するワイヤドラム２１０を備える。ワイヤ２２０は、運搬物２００を目標位置ＴＰの近傍に固定するための部材である。飛行システム１００Ｃの操作者３００は、ワイヤ２２０の先端に設けられたフック２２０ａを地上に設けられたフック４００に固定する。

【0071】

本実施形態の飛行システム１００Ｃは、第２飛行体２０に加え、運搬物２００に連結されるとともに第１飛行体１０が発生する揚力により空中に浮上した運搬物２００を水平方向ＨＤに移動させる第３飛行体９０を備える。飛行システム１００Ｃのコントローラ３０は、運搬物２００を静止させる目標位置ＴＰに運搬物２００が近づいたことに応じて、運搬物２００を目標位置ＴＰで静止させるように第３飛行体９０の移動方向および移動速度を制御する。

【0072】

例えば、コントローラ３０は、運搬物２００が図９の右方から左方に向けた水平方向ＨＤに沿って第２飛行体２０が運搬物２００を目標位置ＴＰに向けて移動させている場合、目標位置ＴＰに運搬物２００が近づいたことに応じて、第３飛行体９０を図９の左方から右方に向けた水平方向ＨＤに沿って移動させる。第３飛行体９０を図９の左方から右方に移動させるのは、右方から左方への運搬物２００の移動速度を低減して目標位置ＴＰで運搬物２００を静止させるためである。

【0073】

なお、本実施形態では、第３飛行体９０を用いて、第２飛行体２０が運搬物２００を移動させる移動速度を相殺するようにしたが、他の態様であってもよい。例えば、飛行システム１００Ｃが第３飛行体９０を備えないものとしてもよい。この場合、飛行システム１００Ｃの操作者３００は、目標位置ＴＰに近づいた運搬物２００の下方のワイヤ２２０を手で把持して運搬物２００を目標位置ＴＰの近傍で静止させる。

【0074】

本実施形態に係る飛行システム１００Ｃによれば、目標位置ＴＰの近傍で飛行システム１００Ｃからワイヤ２２０を延伸させて目標位置ＴＰの近傍に操作者が固定することにより、運搬物２００を目標位置ＴＰの近傍から離れないように固定することができる。また、ワイヤ２２０の一端のフック２２０ａを目標位置ＴＰに設けられたフック４００に係合させることにより、運搬物２００を目標位置ＴＰの近傍に容易かつ確実に固定することができる。

【0075】

〔第４実施形態〕
次に、本開示の第４実施形態に係る飛行システム１００Ｄについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0076】

第１実施形態の飛行システム１００は、第１飛行体１０と運搬物２００を第１連結部材５０により連結し、第２飛行体２０と第１連結部材５０を第２連結部材６０により連結するものであった。それに対して、本実施形態の飛行システム１００Ｄは、第１飛行体１０と運搬物２００を第１連結部材５０により連結し、第２飛行体２０と第１連結部材５０を第２連結部材６０により連結するのに加え、更に第１飛行体１０と第２連結部材６０とを第３連結部材１７により連結するものである。

【0077】

図１０は、本開示の第４実施形態に係る飛行システム１００Ｄを示す概略構成図である。図１０に示すように、本実施形態の飛行システム１００Ｄは、バルーン１２Ｄの水平方向ＨＤの一端と第２連結部材６０とを連結する第３連結部材１７を備える。第３連結部材１７によりバルーン１２Ｄと第２連結部材６０とを連結することで、第２飛行体２０により第１飛行体１０を水平方向ＨＤに沿ってより確実に移動させることができる。

【0078】

図１０には、実線で示す第３連結部材１７は、第２連結部材６０を第１連結部材５０の連結位置Ｐ１へ連結する例を示すが、他の態様であってもよい。例えば、第２連結部材６０を運搬物２００の連結位置Ｐ１ａへ連結する例では、図１０に点線で示すように第３連結部材１７を配置してもよい。図１０に示すように、第３連結部材１７は、バルーン１２Ｄの水平方向の一端を第２連結部材６０の連結位置Ｐ４に連結する。

【0079】

図１１は、図１０に示す飛行システム１００Ｄを上方からみた平面図である。図１１では、第１飛行体１０のバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの水平方向ＨＤの断面形状が示されている。図１１に示すように、本実施形態のバルーン１２Ｄは、水平方向ＨＤの断面形状が、Ｘ方向（第１方向）に沿った長さ（第１長さ）Ｌ１２ａよりもＸ方向に直交するＹ方向（第２方向）に沿った長さ（第２長さ）Ｌ１２ｂが長い形状となっている。

【0080】

また、本実施形態のバルーン１１Ｄは、水平方向ＨＤの断面形状がＸ方向（第１方向）に沿った長さ（第１長さ）Ｌ１１ａよりもＸ方向に直交するＹ方向（第２方向）に沿った長さ（第２長さ）Ｌ１１ｂが長い形状となっている。本実施形態のバルーン１３Ｄは、水平方向ＨＤの断面形状がＸ方向（第１方向）に沿った長さ（第１長さ）Ｌ１３ａよりもＸ方向に直交するＹ方向（第２方向）に沿った長さ（第２長さ）Ｌ１３ｂが長い形状となっている。

【0081】

図１１に示すように、第３連結部材１７は、バルーン１２ＤのＹ方向の第１飛行体１０側の端部と第２連結部材６０とを連結する。第２飛行体２０は、第３連結部材１７を介して第１飛行体１０に連結される。第１飛行体１０Ｄが第２飛行体２０の移動方向ＭＤに沿って牽引される場合、バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３ＤがＹ方向に沿って直線状に配置される。また、バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄは、長手方向がＹ方向に沿うように配置される。バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの移動方向ＭＤにおける幅は短手方向（Ｘ方向）の長さＬ１１ａ，Ｌ１２ａ，Ｌ１３ａとなる。

【0082】

図１０および図１１に示すように、第２飛行体２０の移動方向ＭＤ（Ｙ方向）に沿って配置されるバルーン１２Ｄとバルーン１１Ｄとは連結機構１８により連結され、第２飛行体２０の移動方向ＭＤ（Ｙ方向）に沿って配置されるバルーン１１Ｄとバルーン１３Ｄとは連結機構１９により連結される。連結機構１８，１９は、例えば、伸縮や変形の少ない金属材料等の剛性の高い材料により形成されている。そのため、バルーン１２Ｄとバルーン１１ＤとのＹ方向の間隔（所定間隔）はＬｃ１で一定に保持され、バルーン１１Ｄとバルーン１３ＤとのＹ方向の間隔（所定間隔）はＬｃ２で一定に保持される。

【0083】

図１１に示すように、バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの水平方向ＨＤの断面形状は、長手方向（Ｙ方向）の両端部が半円形であり、両端部を連結する部分が直線形状である略楕円形状となっている。バルーン１１Ｄの長さＬ１１ｂは長さＬ１１ａの２倍以上とするのが好ましく、バルーン１２Ｄの長さＬ１２ｂは長さＬ１２ａの２倍以上とするのが好ましく、バルーン１３Ｄの長さＬ１３ｂは長さＬ１３ａの２倍以上とするのが好ましい。

【0084】

本実施形態に係る飛行システム１００Ｄによれば、複数のバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３ＤがＹ方向の端部の間を所定間隔（Ｌｃ１，Ｌｃ２）に保持した状態で連結機構１８，１９により連結されるため、Ｙ方向に沿って複数のバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄが移動する場合に比べて複数のバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの移動方向の投影面積が小さくなり、複数のバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄが移動する際に各バルーンに作用する空気抵抗を小さくすることができる。

【0085】

また、本実施形態に係る飛行システム１００Ｄによれば、バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの水平方向ＨＤの断面形状は、Ｙ方向の両端部が半円形であるため、Ｙ方向に沿ってバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄが移動する際にバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄの端部に空気が衝突する際の空気抵抗を低減することができる。

【0086】

また、本実施形態に係る飛行システム１００Ｄによれば、バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３ＤのＹ方向の長さ（第２長さ）がＸ方向の長さ（第１長さ）の２倍以上であるため、バルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄを第２飛行体２０で牽引する際にバルーン１１Ｄ，１２Ｄ，１３Ｄに作用する空気抵抗を十分に低減することができる。

【0087】

〔第５実施形態〕
次に、本開示の第５実施形態に係る飛行システム１００Ｅについて説明する。本実施形態は、第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとし、以下での説明を省略する。

【0088】

第１実施形態の飛行システム１００は、第１飛行体１０の高度センサ１４が計測する高度よりも、第２飛行体２０の高度センサ２０ｈが計測する高度が所定値以上高くなるようにして第２飛行体２０が第１飛行体１０に接触しないようにするものであった。それに対して、本実施形態の飛行システム１００Ｅは、第２飛行体２０に取り付けられるＬｉＤＡＲセンサ７５を備え、ＬｉＤＡＲセンサ７５が検出する第１飛行体１０の点群データから算出される第１飛行体１０の高度よりも第２飛行体２０の高度が所定値以上高くなるように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび移動速度を制御するものである。

【0089】

図１２および図１３は、本開示の第５実施形態に係る飛行システム１００Ｅを示す概略構成図である。図１２および図１３では、図１に示す飛行システム１００のうち、第２飛行体２０および第１飛行体１０のバルーン１１，１２，１３を除く他の構成の図示を省略している。図１２および図１３に示すように、飛行システム１００Ｅは、ＬｉＤＡＲセンサ７５を有する。

【0090】

ＬｉＤＡＲセンサ７５は、第２飛行体２０の周囲に存在する物体の位置を３次元空間上の座標（点）として取得可能なセンサである。ＬｉＤＡＲセンサ７５は、レーザ光などを対象物に照射し、レーザ光を照射してから対象物からの反射光を受光するまでの時間により対象物までの距離を算出するセンサである。図１２に示す複数の点７５ａは、ＬｉＤＡＲセンサ７５により取得された第１飛行体１０の座標である。ＬｉＤＡＲセンサ７５は、複数の点７５ａを点群データとして取得する。ＬｉＤＡＲセンサ（距離計測部）７５は、点群データを取得することにより、第２飛行体２０から第１飛行体１０までの距離を計測する。ＬｉＤＡＲセンサ７５が取得した点群データは、コントローラ３０に送信される。

【0091】

図１２に示す状態で、コントローラ３０は、ＬｉＤＡＲセンサ７５が取得した点群データのうち鉛直方向ＶＤの最も高い位置の鉛直方向ＶＤの座標が、第２飛行体２０の鉛直方向ＶＤの座標よりもＨ１だけ高いと判断する。そして、コントローラ３０は、第２飛行体２０の高度（第２高度）が第１飛行体１０の高度（第１高度）よりも所定値以上高くなるように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび前記移動速度を制御する。図１３には、第２飛行体２０の高度（第２高度）が第１飛行体１０の高度（第１高度）よりもＨ２だけ高くなるように第２飛行体２０の移動方向ＭＤおよび前記移動速度を制御した例が示されている。

【0092】

本実施形態に係る飛行システム１００Ｅによれば、第２飛行体２０の第２高度が第１飛行体１０の第１高度よりも所定値以上高くなるため、第２飛行体２０が第２連結部材６０や第１飛行体１０に接触することを適切に防止することができる。

【0093】

以上説明した各実施形態に記載の飛行システムおよび飛行システムの制御方法は例えば以下のように把握される。
本開示の第１態様に係る飛行システムは、運搬物（２００）に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより前記運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体（１０）と、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第２飛行体（２０）と、前記第２飛行体の移動方向および移動速度を制御する制御部（３０）と、を備え、前記制御部は、前記第１飛行体が発生させる第１揚力が前記運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に前記運搬物を前記目標高度まで上昇させるよう前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。

【0094】

本開示の第１態様に係る飛行システムによれば、運搬物に連結される第１飛行体が運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させ、第１飛行体が発生させる揚力により空中に浮上した運搬物が第２飛行体により水平方向に移動して運搬される。第１飛行体が運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させるため、運搬物を移動させるための第２飛行体を大型化することなく運搬物を浮上させる揚力を十分に確保することができる。

【0095】

また、本開示の第１態様に係る飛行システムによれば、第１飛行体が発生させる第１揚力が運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に運搬物を目標高度まで上昇させるよう第２飛行体の移動方向および移動速度が制御される。第１飛行体が発生させる第１揚力が運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合であっても、第２飛行体により運搬物が目標高度まで上昇するため、第１飛行体が発生させる第１揚力の変動によらずに運搬物を目標高度に維持して適切に運搬することができる。

【0096】

本開示の第２態様に係る飛行システムは、第１態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記運搬物の鉛直方向の加速度を計測する加速度計測部（４０）を備え、前記制御部は、前記運搬物が前記目標高度を維持するように前記加速度計測部が計測する前記加速度に応じて前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。

【0097】

本開示の第２態様に係る飛行システムによれば、運搬物の鉛直方向の加速度に応じて第２飛行体の移動方向および移動速度を制御することにより、運搬物を目標高度に適切に維持することができる。

【0098】

本開示の第３態様に係る飛行システムは、第２態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記第１飛行体と前記運搬物とを連結する第１連結部材（５０）と、前記第２飛行体を、前記運搬物または前記第１連結部材の連結位置（Ｐ１）に連結する第２連結部材（６０）と、前記第２連結部材が前記第２飛行体に取り付けられる取付位置において、鉛直方向と前記第２連結部材が延びる延伸方向とがなす角度を検出する角度検出部（７０）と、を備え、前記制御部は、前記運搬物が前記目標高度を維持するように前記加速度計測部が計測する前記加速度および前記角度検出部が検出する前記角度に応じて前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。

【0099】

本開示の第３態様に係る飛行システムによれば、運搬物の鉛直方向の加速度と、第２連結部材が第２飛行体に取り付けられる取付位置において検出される鉛直方向と第２連結部材の延伸方向とがなす角度とに応じて、第２飛行体の移動方向および移動速度を制御することにより、運搬物を目標高度に適切に維持することができる。

【0100】

本開示の第４態様に係る飛行システムは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に、前記運搬物を目標位置（ＴＰ）の近傍に固定するための延伸可能なワイヤ（２２０）を備える。
本開示の第４態様に係る飛行システムによれば、目標位置の近傍で飛行システムからワイヤを延伸させて目標位置の近傍に操作者が固定することにより、運搬物を目標位置の近傍から離れないように固定することができる。

【0101】

本開示の第５態様に係る飛行システムは、第４態様において、更に、以下の構成を備える。すなわち、前記ワイヤは、少なくとも一端にフックを有する。
本開示の第５態様に係る飛行システムによれば、ワイヤの一端のフックを目標位置に設けられた他のフックに係合させることにより、運搬物を目標位置の近傍に容易かつ確実に固定することができる。

【0102】

本開示の第６態様に係る飛行システムは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に、以下の構成を備える。すなわち、前記第１飛行体は、前記ガスが充填される単一のバルーンを有する。
本開示の第６態様に係る飛行システムによれば、単一のバルーンに空気よりも密度の小さいガスを充填することにより運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させることができる。

【0103】

本開示の第７態様に係る飛行システムは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に、以下の構成を備える。すなわち、前記第１飛行体は、前記ガスが充填される複数のバルーンを有する。
本開示の第７態様に係る飛行システムによれば、複数のバルーンのそれぞれに空気よりも密度の小さいガスを充填することにより運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させることができる。

【0104】

本開示の第８態様に係る飛行システムは、第３態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記第１飛行体は、前記ガスが充填されるバルーンを有し、前記バルーンは、水平方向の断面形状が第１方向に沿った第１長さよりも前記第１方向に直交する第２方向に沿った第２長さが長い形状を有し、前記バルーンの前記第２方向の一端と前記第２連結部材とを連結する第３連結部材（１７）を備える。

【0105】

本開示の第８態様に係る飛行システムによれば、第３連結部材により、バルーンの第２方向の一端と第２連結部材とが連結される。第２飛行体により運搬物が移動する際に、第２連結部材および第３連結部材を介してバルーンの第２方向の一端が運搬物の移動方向に牽引される。その際、第２方向に沿ってバルーンが移動するため、第１方向に沿ってバルーンが移動する場合に比べてバルーンの移動方向の投影面積が小さくなり、バルーンが移動する際にバルーンに作用する空気抵抗を小さくすることができる。

【0106】

本開示の第９態様に係る飛行システムは、第８態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、複数の前記バルーンの前記第２方向の端部の間を所定間隔に保持した状態で連結する連結機構（１８，１９）を備える。
本開示の第９態様に係る飛行システムによれば、複数のバルーンが第２方向の端部の間を所定間隔に保持した状態で連結機構により連結されるため、第１方向に沿って複数のバルーンが移動する場合に比べて複数のバルーンの移動方向の投影面積が小さくなり、複数のバルーンが移動する際に各バルーンに作用する空気抵抗を小さくすることができる。

【0107】

本開示の第１０態様に係る飛行システムは、第８態様または第９態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記バルーンの水平方向の断面形状は、前記第２方向の両端部が半円形である。
本開示の第１０態様に係る飛行システムによれば、バルーンの水平方向の断面形状は、第２方向の両端部が半円形であるため、第２方向に沿ってバルーンが移動する際にバルーンの端部に空気が衝突する際の空気抵抗を低減することができる。

【0108】

本開示の第１１態様に係る飛行システムは、第８態様または第９態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記バルーンの前記第２長さは、前記第１長さの２倍以上である。
本開示の第１１態様に係る飛行システムによれば、バルーンの第２長さが第１長さの２倍以上であるため、バルーンを第２飛行体で牽引する際にバルーンに作用する空気抵抗を十分に低減することができる。

【0109】

本開示の第１２態様に係る飛行システムは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に以下の構成を備える。すなわち、前記第１飛行体の第１高度を計測する第１高度計測部（１４）と、前記第２飛行体の第２高度を計測する第２高度計測部（２０ｇ）と、を備え、前記制御部は、前記第２高度が前記第１高度よりも所定値以上高くなるように前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。
本開示の第１２態様に係る飛行システムによれば、第２飛行体の第２高度が第１飛行体の第１高度よりも所定値以上高くなるため、第２飛行体が第２連結部材や第１飛行体に接触することを適切に防止することができる。

【0110】

本開示の第１３態様に係る飛行システムは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に以下の構成を備える。すなわち、前記第２飛行体から前記第１飛行体までの距離を計測する距離計測部（７５）を備え、前記制御部は、前記第２飛行体の第２高度が前記第１飛行体の第１高度よりも所定値以上高くなるように前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。
本開示の第１３態様に係る飛行システムによれば、第２飛行体の第２高度が第１飛行体の第１高度よりも所定値以上高くなるため、第２飛行体が第２連結部材や第１飛行体に接触することを適切に防止することができる。

【0111】

本開示の第１４態様に係る飛行システムは、第１態様から第３態様のいずれかにおいて、更に以下の構成を備える。すなわち、前記運搬物が鉛直方向に延びる軸線回りに回転することを抑制する旋回制御装置（８０）を備える。
本開示の第１４態様に係る飛行システムによれば、旋回制御装置により運搬物が鉛直方向に延びる軸線回りに回転することを抑制し、運搬物を安全に運搬することができる。

【0112】

本開示の第１５態様に係る飛行システムの制御方法は、運搬物に連結されるとともに空気より密度の小さいガスにより前記運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させる第１飛行体と、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第２飛行体と、を備える飛行システムの制御方法であって、前記第２飛行体の移動方向および移動速度を制御する制御工程を備え、前記制御工程は、前記第１飛行体が発生させる第１揚力が前記運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に前記運搬物を前記目標高度まで上昇させるよう前記第２飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。

【0113】

本開示の第１５態様に係る飛行システムの制御方法によれば、運搬物に連結される第１飛行体が運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させ、第１飛行体が発生させる揚力により空中に浮上した運搬物が第２飛行体により水平方向に移動して運搬される。第１飛行体が運搬物を空中に浮上させる揚力を発生させるため、運搬物を移動させるための第２飛行体を大型化することなく運搬物を浮上させる揚力を十分に確保することができる。

【0114】

また、本開示の第１５態様に係る飛行システムの制御方法によれば、第１飛行体が発生させる第１揚力が運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合に運搬物を目標高度まで上昇させるよう第２飛行体の移動方向および移動速度が制御される。第１飛行体が発生させる第１揚力が運搬物を目標高度まで上昇させるための第２揚力よりも小さい場合であっても、第２飛行体により運搬物が目標高度まで上昇するため、第１飛行体が発生させる第１揚力の変動によらずに運搬物を目標高度に維持して適切に運搬することができる。

【0115】

本開示の第１６態様に係る飛行システムの制御方法は、第１５態様において、更に以下の構成を備える。すなわち、前記飛行システムは、前記運搬物または前記第１飛行体の少なくともいずれかに連結されるとともに前記第１飛行体が発生する揚力により空中に浮上した前記運搬物を水平方向に移動させる第３飛行体を備え、前記制御工程は、前記運搬物を静止させる目標位置に近づいたことに応じて、前記運搬物を前記目標位置で静止させるように前記第３飛行体の前記移動方向および前記移動速度を制御する。
本開示の第１６態様に係る飛行システムの制御方法によれば、運搬物を静止させる目標位置に近づいたことに応じて、第３飛行体の移動方向および移動速度を制御して、運搬物を目標位置で静止させることができる。

【符号の説明】

【0116】

１０，１０Ｄ 第１飛行体
１１，１１Ｄ，１２，１２Ｄ，１３，１３Ｄ バルーン
１４ 高度センサ
１５ 揚力検出部
１６ 通信部
１７ 第３連結部材
１８，１９ 連結機構
２０，２０Ａ 第２飛行体
２０ａ 制御部
２０ｂ 通信部
２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ 駆動モータ
２０ｇ 加速度センサ
２０ｈ 高度センサ
２０ｉ，２０ｊ，２０ｋ，２０ｌ 距離センサ
２１，２２，２３，２４ 回転翼
３０ コントローラ（制御部）
３０ａ 制御部
３０ｂ 通信部
４０ 加速度計測部
４０ａ 加速度センサ
４０ｂ 通信部
５０ 第１連結部材
５１，５２，５３ ワイヤ
５４ 保持部材
５４ａ，５４ｂ 固定部材
６０ 第２連結部材
７０ 角度検出部
７５ ＬｉＤＡＲセンサ（距離計測部）
８０ 旋回制御装置
９０ 第３飛行体
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ 飛行システム
２００ 運搬物
２１０ ワイヤドラム
２２０ ワイヤ
２２０ａ フック
３００ 操作者
４００ フック
ＡＣ０，ＡＣ１，ＡＣ２ 加速度
ＤＤ 延伸方向
ＨＤ 水平方向
ＭＤ 移動方向
Ｐ１，Ｐ１ａ，Ｐ３，Ｐ４ 連結位置
Ｐ２ 取付位置
ＴＰ 目標位置
ＶＤ 鉛直方向
Ｚ 軸線
θ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】