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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-27
(45)【発行日】2024-03-06
(54)【発明の名称】無人航空機およびその制御方法
(51)【国際特許分類】
B64D 1/16 20060101AFI20240228BHJP
B64C 27/08 20230101ALI20240228BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20240228BHJP
B64D 47/08 20060101ALI20240228BHJP
B05B 9/04 20060101ALI20240228BHJP
B05B 12/08 20060101ALI20240228BHJP
B05B 17/00 20060101ALI20240228BHJP
B64U 10/14 20230101ALI20240228BHJP
B64U 101/28 20230101ALN20240228BHJP
【ＦＩ】
B64D1/16
B64C27/08
B64C39/02
B64D47/08
B05B9/04
B05B12/08
B05B17/00 101
B64U10/14
B64U101:28
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2020045726
(22)【出願日】2020-03-16
(65)【公開番号】P2021098185
(43)【公開日】2021-07-01
【審査請求日】2023-02-15
(31)【優先権主張番号】P 2019232051
(32)【優先日】2019-12-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】313005282
【氏名又は名称】東洋製罐株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小南 敦嗣
(72)【発明者】
【氏名】荒木 宗司
【審査官】諸星 圭祐
(56)【参考文献】
【文献】中国実用新案第２０６４３７２１８（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２０１７－１０４０６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１２７０８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国特許出願公開第１１０２１７３９５（ＣＮ，Ａ）
【文献】米国特許第１００１１３５２（ＵＳ，Ｂ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０５Ｂ ９／０４
Ｂ０５Ｂ １２／０８
Ｂ０５Ｂ １７／００
Ｂ６４Ｃ ２７／０８
Ｂ６４Ｃ ３９／０２
Ｂ６４Ｄ １／１６
Ｂ６４Ｄ ４７／０８
Ｂ６４Ｕ １０／１４
Ｂ６４Ｕ １０１／２８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人航空機の制御方法であって、前記無人航空機の容器に充填された内容物を吐出する吐出対象の近傍へと前記無人航空機を誘導する段階と、
前記内容物を吐出する吐出口と前記容器との間に伸縮自在に設けられた伸縮部を伸縮制御する段階と、
前記誘導する段階の後であって前記伸縮制御する段階の前に、前記吐出対象の外形および前記吐出対象までの距離を検出する段階であって、前記吐出対象が凹凸部を有する場合、前記伸縮部が前記吐出対象の凸状部に至る前に、前記凹凸部の存在を検出する、検出する段階と、
前記内容物を前記吐出対象に吐出する段階と、
を備え、
前記伸縮制御する段階は、前記無人航空機が前記吐出対象に対して移動する際に、前記吐出対象に対する前記吐出口の距離を一定に保つように、前記伸縮部を伸縮制御する、方法。
【請求項2】
前記内容物を前記吐出対象に吐出する段階の前に、前記吐出対象に対して前記吐出口を角度制御する段階を備える、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記吐出対象に対して前記無人航空機を予め定められた方向に移動させる段階と、前記無人航空機を移動させる間に、前記吐出対象の外形に応じて前記伸縮部を伸縮制御する段階と、を備える、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記吐出対象の検出の結果に基づいて、前記吐出対象に対する前記無人航空機の位置および角度を調整する段階を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
前記吐出口を前記吐出対象の外形に追従するように移動させる段階を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人航空機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、流体噴射ノズルを備えた無人航空機が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１９－１８５８９号公報
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１９－１８５８９号公報
【発明の概要】
【0003】
本発明の第１の態様においては、容器内の内容物を吐出する吐出口と、吐出口と容器とを接続する伸縮可能な伸縮部と、伸縮部の伸縮を制御する吐出位置制御部とを備える、無人航空機を提供する。
【0004】
無人航空機は、無人航空機の飛行情報および制御情報を取得する取得部を備えてよい。吐出位置制御部は、取得部の取得結果に基づいて伸縮を制御してよい。
【0005】
取得部は、飛行中の姿勢を検出するための姿勢検出部を含んでよい。
【0006】
取得部は、内容物を吐出する吐出対象の形状を検出する形状検出部を含んでよい。
【0007】
無人航空機は、吐出口に併設された、吐出対象までの距離を測定する測距センサを備えてよい。取得部は、測距センサから測定結果を取得してよい。
【0008】
無人航空機は、内容物を吐出する吐出対象に対する吐出口の角度を制御可能な回転機構を備えてよい。吐出位置制御部は、取得結果に基づいて、回転機構を動作させて吐出口の角度を制御してよい。
【0009】
無人航空機は、無人航空機の本体部に伸縮部を接続する回転接続部を備えてよい。回転機構は、回転接続部を回転駆動させることにより伸縮部の角度を制御してよい。
【0010】
無人航空機は、飛行中の姿勢を検出するための姿勢検出部を備えてよい。吐出位置制御部は、姿勢検出部の検出結果に基づいて伸縮を制御してもよい。
【0011】
伸縮部は、第１延伸部と、第１延伸部より伸縮部の先端側に設けられた第２延伸部と、第１延伸部と第２延伸部とを屈曲可能に接続する屈曲部とを有してよい。
【0012】
伸縮部は、内部の圧力が増加することにより膨張するバルーン構造部を有し、バルーン構造部が膨張することにより伸展してよい。
【0013】
伸縮部は、内部の圧力の変動により伸縮するピストンシリンダを有してよい。ピストンシリンダは、筐体と、筐体から少なくとも一部が突出するように設けられたロッド部と、筐体の内部におけるロッド部の端部に設けられた駆動部であって、筐体の内部における気圧差により移動してロッド部の筐体からの突出長さを変動させる駆動部と、を含んでよい。
【0014】
伸縮部は、弾性体を有し、弾性体の復元力により収縮してよい。
【0015】
無人航空機は、伸縮部に併設された巻取部を備えてよい。巻取部は、伸縮部を回転動作により巻き取って、伸縮部を収縮させてよい。
【0016】
無人航空機は、伸縮部の内部の圧力を変動させる圧力源を備えてよい。伸縮部は、内部の圧力変動により伸縮してよい。
【0017】
圧力源は、伸縮部の内部の気圧を変動させてよい。
【0018】
圧力源は、エアゾール容器であってよい。
【0019】
内容物は、液体、ゾル、またはゲルのうちの少なくとも１つであってよい。
【0020】
本発明の第２の態様においては、無人航空機の制御方法を提供する。無人航空機の制御方法は、無人航空機の容器に充填された内容物を吐出する吐出対象の近傍へと無人航空機を誘導する段階と、内容物を吐出する吐出口と容器との間に伸縮自在に設けられた伸縮部を伸縮制御する段階と、内容物を吐出対象に吐出する段階と、を備える。
【0021】
無人航空機の制御方法は、内容物を吐出対象に吐出する段階の前に、吐出対象に対して吐出口を角度制御する段階を備えてよい。
【0022】
無人航空機の制御方法は、吐出対象に対して前記無人航空機を予め定められた方向に移動させる段階と、無人航空機を移動させる間に、吐出対象の外形に応じて伸縮部を伸縮制御する段階と、を備えてよい。
【0023】
無人航空機の制御方法は、誘導する段階の後であって伸縮制御する段階の前に、吐出対象の外形および吐出対象までの距離を検出する段階を備えてよい。
【0024】
無人航空機の制御方法は、吐出対象の検出の結果に基づいて、吐出対象に対する無人航空機の位置および角度を調整する段階を備えてよい。
【0025】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1A】無人航空機１００の伸縮部４０が収縮状態における側面図の一例を示す。
【図1B】無人航空機１００の伸縮部４０が伸展状態における側面図の一例を示す。
【図1C】測距センサ７７を備える無人航空機１００の側面図の一例を示す。
【図1D】測距センサ７７を備える無人航空機１００の側面図の一例を示す。
【図2】吐出位置制御部１６の機能に関するブロック図の概要を示す。
【図3A】収縮状態における伸縮機構４５の一例を示す。
【図3B】伸展状態における伸縮機構４５の一例を示す。
【図4A】収縮過渡状態における伸縮機構４５の別例を示す。
【図4B】伸展過渡状態における伸縮機構４５の別例を示す。
【図5A】容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、収縮状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。
【図5B】容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、伸展過渡状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。
【図5C】容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、伸展状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。
【図6A】容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、収縮状態における無人航空機１００の側面図の別例を示す。
【図6B】容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、伸展状態における無人航空機１００の側面図の別例を示す。
【図7】伸縮部４０の断面斜視図の一例を示す。
【図8A】伸縮部４０が収縮状態における巻取部２５０の一例を示す。
【図8B】伸縮部４０が伸展過渡状態における巻取部２５０の一例を示す。
【図8C】伸縮部４０が伸展状態における巻取部２５０の一例を示す。
【図9A】伸縮部４０の正面図の一例を示す。
【図9B】伸縮部４０の上面略断面図の一例を示す。
【図10A】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が収縮状態における側面図の一例を示す。
【図10B】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展過渡状態における側面図の一例を示す。
【図10C】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展状態における側面図の一例を示す。
【図10D】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、管部６５の吐出準備完了状態における側面図の一例を示す。
【図11A】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が収縮状態における側面図の別例を示す。
【図11B】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展過渡状態における側面図の別例を示す。
【図11C】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展状態における側面図の別例を示す。
【図11D】巻取部２５０を有する無人航空機１００について、管部６５の吐出準備完了状態における側面図の別例を示す。
【図12】測距センサ７７の検知範囲７８を示す側面図の一例を示す。
【図13A】凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の側面図の一例を示す。
【図13B】凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の側面図の一例を示す。
【図14A】凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の上面図の一例を示す。
【図14B】凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の上面図の一例を示す。
【図15】容器７０および支持部３０周辺の拡大図の一例を示す。
【図16A】曲面状の吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の上面図の一例を示す。
【図16B】曲面状の吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の上面図の一例を示す。
【図17A】凹凸を有する吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の側面図の一例を示す。
【図17B】凹凸を有する吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の側面図の一例を示す。
【図17C】凹凸を有する吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の側面図の一例を示す。
【図17D】凹凸を有する吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の側面図の一例を示す。
【図18A】二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が収縮状態における側面図の一例を示す。
【図18B】二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、第１延伸部６６が伸展した状態における側面図の一例を示す。
【図18C】二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、第２延伸部６８が伸展した状態における側面図の一例を示す。
【図18D】二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０を回転させた状態における側面図の一例を示す。
【図19】二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。
【図20A】伸縮部４０が収縮過渡状態における、二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。
【図20B】第１延伸部６６が伸展した収縮過渡状態における、二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。
【図20C】伸縮部４０が収縮状態における、二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。
【図21】無人航空機１００の制御方法４００のフロー図の一例を示す。
【図22】無人航空機１００の制御方法４００のフロー図の別例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【0028】
図１Ａは、無人航空機１００の伸縮部４０が収縮状態における側面図の一例を示す。本例の無人航空機１００は、本体部１０と、撮像装置１２と、本体部１０に含まれる取得部１４と、脚部１５と、推進部２０と、腕部２４と、支持部３０と、伸縮部４０と、吐出口６０と、容器７０とを備える。
【0029】
無人航空機１００は、空中を飛行する飛行体である。無人航空機１００は、容器７０に収容された内容物を吐出口６０から吐出する。
【0030】
本体部１０は、無人航空機１００の各種制御回路および電源等を格納する。また、本体部１０は、無人航空機１００の構成同士を連結する構造体として機能してよい。本例の本体部１０は、腕部２４によって推進部２０に連結されている。本例の本体部１０は、無人航空機１００の周囲を撮像する撮像装置１２を備え、本体部１０の内部に撮像装置１２と接続された取得部１４を備える。
【0031】
推進部２０は、無人航空機１００を推進させるための推進力を発生する。推進部２０は、回転翼２１および回転駆動装置２２を有する。本例の無人航空機１００は、４つの推進部２０を備える。推進部２０は、腕部２４を介して本体部１０に取り付けられている。なお、無人航空機１００は、推進部２０として固定翼を備える飛行体であってもよい。
【0032】
回転翼２１は、回転によって推進力を発生する。回転翼２１は、本体部１０を中心として４つ設けられているが、回転翼２１の配置方式は本例に限られない。回転翼２１は、腕部２４の先端に回転駆動装置２２を介して設けられる。
【0033】
回転駆動装置２２は、モータ等の動力源を有し、回転翼２１を駆動させる。回転駆動装置２２は、回転翼２１のブレーキ機構を有してよい。一例として、回転駆動装置２２の制御は、本体部１０に設けられた制御回路によって行われる。ただし、回転駆動装置２２の制御装置は、回転駆動装置２２に組み込まれてよく、併設されていてもよい。回転翼２１および回転駆動装置２２は、腕部２４を省略して本体部１０に直接取り付けられてもよい。
【0034】
腕部２４は、一例として、本体部１０から放射状に延伸して設けられる。本例の無人航空機１００は、４つの推進部２０それぞれに対応するように設けられた４つの腕部２４を備える。ただし、推進部２０および腕部２４の個数は、無人航空機１００の飛行中の姿勢を保つのに十分な個数が設けられる限り、４つに限定されない。一例として、腕部２４が４つ設けられる場合には、本体部１０を中心とする４回回転対称性を有する位置に設けられてよい。ただし、腕部２４の延伸する方向は、無人航空機１００の姿勢を保持するのに適した方向であればよく、無人航空機１００の重心位置に応じて回転対称な方向とは異なる方向に延伸してもよい。腕部２４は、固定式であってよく、可動式であってもよい。
【0035】
脚部１５は、本体部１０に連結されて、着陸時または着水時等に無人航空機１００の姿勢を保持する脚である。脚部１５は、推進部２０を停止した状態で、無人航空機１００の姿勢を保持する。本例の無人航空機１００は、２本の脚部１５を有するが、脚部の本数と構造はこれに限定されない。
【0036】
支持部３０は、伸縮部４０および容器７０を支持する。支持部３０は、金属または硬性樹脂等の剛性を有する部材で設けられてよい。支持部３０は、伸縮部４０または容器７０を支持する方向を傾ける機構を有してよく、角度を変えるための屈曲要素を有してもよい。
【0037】
伸縮部４０は、伸縮機構４５と、容器内の内容物を吐出する吐出口６０と、吐出口６０および容器７０を接続する管部６５とを有する。伸縮部４０は、伸縮機構４５が動作することにより、長さを変動させることができる。回転翼２１等の無人航空機１００の他の部材が入り込みにくい場所であっても、伸縮部４０を伸展させることにより、吐出口６０から、特に図１２において後述する吐出対象３００を正確に狙って内容物を吐出できるようになる。
【0038】
伸縮機構４５は、圧力により動作する機構であってよく、モータ等で機械的に動作する機構であってもよい。本例の伸縮機構４５は、管部６５に並進して、管部６５とは別個に設けられる。別の例において、管部６５は、伸縮性を有する膜状の部材等のバルーン構造で設けられ、バルーン構造に流体を流入および流出させることにより、管部６５自体が伸縮する。このような例は、管部６５自体が伸縮機構４５を有する例に相当する。
【0039】
吐出口６０は、管部６５において、容器７０側とは反対側の端部に設けられる。吐出口６０は、容器７０内の内容物を吐出対象３００へと吐出する。一例として、吐出口６０は、吐出される内容物の流量、流速、および圧力等を調整するノズルを含む。
【0040】
管部６５は、吐出口６０と、容器７０とを流体連通する。一例として、管部６５は、可撓性を有する弾性体に補強材を取り込んだホースであるが、弾性体のみからなるチューブであってもよい。一例として、管部６５の断面は、円形であるが、多角形形状であってもよい。管部６５を通じて、容器７０から内容物が吐出口６０へと注入される。
【0041】
撮像装置１２は、無人航空機１００の周囲の映像を撮像する。一例として、撮像装置１２は、ＣＭＯＳカメラ、またはＣＣＤカメラ等である。ただし、撮像装置１２は、周囲の映像を撮像可能であればよく、他の撮像装置であってよい。撮像装置１２の撮像する映像は、可視光（波長約３６０ｎｍ～約８３０ｎｍの電磁波）の映像にも限定されるものではなく、撮像装置１２は、より長い波長領域の電磁波（例えば、約８３０ｎｍ～約１５μｍの赤外線領域）による映像を撮像する、赤外線カメラ等であってもよい。本例では、撮像装置１２は、一個設けられるが、撮像したい映像の種類、撮像範囲等に応じて複数の撮像装置１２が設けられてもよい。また、本例では、撮像装置１２は、本体部１０に設けられるが、撮像装置１２は、無人航空機１００の異なる位置に設けられていてもよい。
【0042】
取得部１４は、無人航空機１００の飛行情報および制御情報を取得する。本例の取得部１４は、本体部１０に設けられるが、異なる位置に設けられていてもよい。本例の取得部１４は、撮像装置１２に電気的に接続され、撮像装置１２から映像データまたは画像データを受信する。ただし、取得部１４は、撮像装置１２と一体的に設けられてよく、撮像装置１２と通信接続されていてもよい。本例の取得部１４は、撮像装置１２の撮像結果を解析して、無人航空機１００の飛行情報および吐出位置制御部１６の制御情報等を取得する。
【0043】
吐出位置制御部１６は、伸縮部４０の伸縮状態を制御する。本例の吐出位置制御部１６は、本体部１０に設けられるが、異なる位置に設けられていてもよい。本例の吐出位置制御部１６は、取得部１４と電気的に接続され、取得部１４から取得結果を受信する。ただし、吐出位置制御部１６は、取得部１４と通信接続されていてもよい。吐出位置制御部１６は、取得部１４の検出結果に基づいて伸縮部４０の伸縮または角度を制御できる。
【0044】
容器７０は、内容物を充填する容器である。一例において、容器７０は、内部に充填された内容物を吐出するエアゾール容器である。別例において、内容物は、液体、ゾル、またはゲルのうちの少なくとも１つである。エアゾール容器は、内部に充填された液化ガスまたは圧縮ガスのガス圧によって、内容物を噴出する。本例の容器７０は、金属製のエアゾール缶であるが、耐圧性を有するプラスチック容器であってもよい。
【0045】
図１Ｂは、無人航空機１００の伸縮部４０が伸展状態における側面図の一例を示す。以下では主に図１Ａとの相違点について述べる。本例では、伸縮機構４５の動作により、管部６５が撓んだ状態から引き伸ばされ、伸縮部４０の長さも図１Ａの伸縮部４０の長さより伸展している。
【0046】
伸縮部４０が伸展状態にある場合、伸縮機構４５が動作して、伸縮部４０の長さを収縮させることができる。これにより、無人航空機１００の慣性モーメントが減少する。従って、無人航空機１００が高速に飛行した場合でも、振動から受ける慣性力による回転トルクを減少し、飛行姿勢が安定する。
【0047】
さらに、伸縮部４０が収縮状態にある場合には、無人航空機１００の飛行時において、無人航空機１００が狭隘部に入り込んでも、伸縮部４０が周囲の物体に衝突するリスクが低減する。これにより、無人航空機１００の飛行制御を促進する。
【0048】
【0049】
本例の無人航空機１００は、伸縮部４０に測距センサ７７を有する。測距センサ７７は、吐出口６０に併設されていてよい。測距センサ７７は、図１３Ａを参照して後述する吐出対象３００と吐出口６０との距離ＤＴを測定する。測距センサ７７が伸縮部４０に設けられていることにより、吐出対象３００と、伸縮部４０の先端に設けられた吐出口６０との距離ＤＴを精密に測定できる。
【0050】
【0051】
測距センサ７７が設けられる場所は、伸縮部４０に限定されない。本例では測距センサ７７は、本体部１０に設けられている。
【0052】
図２は、吐出位置制御部１６の機能に関するブロック図の概要を示す。吐出位置制御部１６は、取得部１４の検出した伸縮部４０を制御する。
【0053】
撮像装置１２は、無人航空機１００の周囲を撮像する。撮像装置１２の撮像する映像は、複数の静止画であってよく、動画であってもよい。撮像装置１２の撮像した映像は、取得部１４へと送信される。一例として取得部１４は、姿勢検出部２６と、形状検出部２８とを有してよい。
【0054】
姿勢検出部２６は、飛行中の姿勢を検出する。一例として、取得部１４は、ジャイロスコープ、加速度計、近接センサ、または慣性センサ等のセンサデバイスを含む。本例の取得部１４は、撮像装置１２に電気的に接続され、撮像装置１２から画像を受信する。ただし、取得部１４は、撮像装置１２と一体的に設けられてよく、撮像装置１２と通信接続されていてもよい。本例の取得部１４は、撮像装置１２の撮像結果を解析して、無人航空機１００の姿勢が安定しているか否かを検出する。
【0055】
姿勢検出部２６は、無人航空機１００の姿勢の安定の是非を判定する。本例の取得部１４は、撮像装置１２の撮像結果に基づいて、無人航空機１００の姿勢を検出し、無人航空機１００の姿勢の安定性の有無を判定する。ただし、取得部１４がジャイロスコープ、加速度計、近接センサ、または慣性センサ等の異なるセンサデバイスを含む場合には、取得部１４は、異なるセンサデバイスの測定結果に基づいて姿勢検出を行ってもよい。さらには、取得部１４は、撮像装置１２の検出結果と、異なるセンサデバイスの測定結果とを組み合わせて姿勢検出を行ってもよい。取得部１４は、無人航空機１００の姿勢に係る検出結果を吐出位置制御部１６へと送信する。
【0056】
形状検出部２８は、容器７０の内容物を吐出する吐出対象３００の形状を検出する。一例として、形状検出部２８は、撮像装置１２の撮像した映像データまたは画像データに基づき、特徴量抽出を行う。特徴量抽出は、特徴ベクトルの抽出に基づいてもよい。形状検出部２８は、特徴ベクトルに対して機械学習を行い、３Ｄ情報を抽出する。さらに、形状検出部２８は、吐出対象３００の材質や温度等の情報を抽出してもよい。形状検出部２８は、吐出対象３００の外形情報を３Ｄ地図の形でまとめてもよい。
【0057】
形状検出部２８は、吐出対象３００の他の情報を検出してもよい。一例として、形状検出部２８は、吐出対象３００の温度または材質等の付加情報を検出する。例えば、撮像装置１２が温度情報を検知可能な赤外線カメラとしての機能を有する場合には、形状検出部２８による温度の検出が可能である。
【0058】
一例として、取得部１４は、姿勢検出部２６および形状検出部２８の検出情報をまとめて、無人航空機１００の飛行情報および制御情報を取得してよい。一例として、取得部１４は、測距センサ７７から測定結果を取得する。別例において、取得部１４は、外部のサーバ等の情報処理システムと通信を行い、撮像装置１２の映像データまたは画像データを送信し、無人航空機１００の飛行情報および制御情報を取得してよい。取得部１４は、無人航空機１００の伸縮部４０の制御情報を吐出位置制御部１６に送信する。
【0059】
無人航空機１００は、取得部１４が取得した飛行情報に基づいて、移動してよい。一例として、飛行情報は、取得部１４が外部サーバと通信することにより取得した吐出対象３００の近傍までの地図情報を含む。別例において、飛行情報は、撮像装置１２および形状検出部２８による、無人航空機１００周囲の３Ｄ情報、および無人航空機１００の自己位置抽出情報等を含む。
【0060】
吐出位置制御部１６は、取得部１４から制御情報を受信する。吐出位置制御部１６は、取得部１４の検出結果に基づいて、伸縮部４０の伸縮または角度を制御する。
【0061】
吐出位置制御部１６は、姿勢検出部２６の検出結果に基づいて伸縮部４０を制御してよい。吐出位置制御部１６は、無人航空機１００が予め定められた姿勢にある場合にのみ、伸縮制御を行うよう設定されてよい。本例の吐出位置制御部１６は、姿勢の安定している状態において、伸縮部４０の伸縮制御を行う。すなわち、無人航空機１００が飛行停止し、着陸または着水等の降着している状態、または無人航空機１００が空中でホバリングしている状態等となり、無人航空機１００の姿勢が安定している場合にのみ、伸縮動作を許可する制御である。これにより、伸縮動作自体により、無人航空機１００の姿勢が大きく変動する状況を回避し、伸縮制御を安定して行うことができる。
【0062】
吐出位置制御部１６は、形状検出部２８の吐出対象３００の検出結果に基づいて伸縮部４０を制御してよい。形状検出部２８の検出により、吐出対象３００の外形、および吐出対象３００から無人航空機１００までの距離ＤＴ等に応じて、伸縮部４０を角度制御または伸縮制御できる。これにより、吐出対象３００に対する吐出口６０の位置および角度を、内容物の物性に適した条件に調整できる。また、吐出位置制御部１６は、風速、湿度、または温度等の飛行情報にも基づいて、内容物に適した条件に基づいて伸縮部４０の伸縮制御または角度制御を行ってもよい。
【0063】
図３Ａは、収縮状態における伸縮機構４５の一例を示す。本例の伸縮機構４５は、ロッド部１５０と、筐体１４０と、回転部１４２と、連繋部１４４と、連繋部１４４に固定されたロッド固定部１４６とを備える。本例の伸縮機構４５は、圧力によらずに動作する。
【0064】
ロッド部１５０は、一部が筐体１４０内に設けられ、他の部分が筐体１４０の外部に突出する。本例のロッド部１５０は、金属で設けられる。ただし、ロッド部１５０は、剛性を有する。ロッド部１５０は、管部６５に接続される。ロッド部１５０の筐体１４０から突出する長さが変動することにより、管部６５を伸縮させる。
【0065】
回転部１４２は、モータ等の駆動機構に接続されることにより回転する。回転部１４２は、複数設けられてよく、連繋部１４４に対して、噛み外れまたは滑り等による飛びが生じることなく噛み合わされる。回転部１４２は、プーリであってよく、歯車ギアであってもよい。
【0066】
連繋部１４４は、回転部１４２間に延伸する。連繋部１４４は、ベルトであってよく、チェーンであってもよい。連繋部１４４は、回転部１４２の回転に応じて、回転部１４２と同一の方向へと回転する。
【0067】
ロッド固定部１４６は、ロッド部１５０を連繋部１４４上に固定する。ロッド固定部１４６は、一例として、ロッド部１５０の側面から延伸するシャフトピン１４８と、シャフトピン１４８を挟持して連繋部１４４上に固定するクランプ１４７と、を含む。ただし、ロッド固定部１４６の構造は、ロッド部１５０を連繋部１４４上に固定できればよく、クランプ１４７およびシャフトピン１４８に限定されない。
【0068】
シャフトピン１４８が、クランプ１４７により連繋部１４４上に固定されているので、回転部１４２の回転とともに、シャフトピン１４８は、並進移動を行う。当該並進移動により、ロッド部１５０も筐体１４０に対して並進移動をし、ロッド部１５０が筐体１４０から突出する長さが変動する。
【0069】
【0070】
本例では、ロッド固定部１４６は、筐体１４０におけるロッド部１５０が突出する側面側に移動する。これにより、ロッド部１５０が筐体１４０から突出する長さが増大している。
【0071】
回転部１４２を、伸縮部４０が伸展方向に動作する方向と逆に回転させることにより、ロッド固定部１４６をロッド部１５０が筐体１４０から突出する側面と逆側に移動させる。これにより、ロッド部１５０は、より多くの部分が筐体１４０に格納され、伸縮部４０が収縮する。
【0072】
図４Ａは、収縮過渡状態における伸縮機構４５の別例を示す。本例の伸縮機構４５は、内部の圧力の変動により伸縮するピストンシリンダである。伸縮機構４５は、筐体１４０と、筐体１４０から少なくとも一部が突出するように設けられたロッド部１５０と、筐体１４０の内部におけるロッド部の１５０の端部に設けられた駆動部１７０と、筐体１４０に設けられた圧力供給口１７２と、筐体内の駆動部１７０により仕切られた各領域１７４とを備える。本例の伸縮機構４５は、駆動部１７０に付与される圧力差により動作する。
【0073】
複数の圧力供給口１７２は、筐体１４０の延伸方向における端部付近に設けられてよい。一例として、圧力供給口１７２ｂは、ロッド部１５０が筐体１４０から突出する側の側面近傍に設けられる。一方、圧力供給口１７２ａは、ロッド部１５０が筐体１４０から突出する側の側面に対向する側面の近傍に設けられる。
【0074】
駆動部１７０により、筐体１４０の内部の各領域１７４が仕切られる。筐体１４０の内部の各領域１７４において、圧力供給口１７２ａ側の領域を領域１７４ａとし、圧力供給口１７２ｂ側の領域を領域１７４ｂとする。ロッド部１５０は、筐体１４０内において駆動部１７０により仕切られた領域１７４ａおよび１７４ｂの圧力差により動作する。
【0075】
圧力供給口１７２を通じて流体が流出または流入する。本例においては、圧力供給口１７２ａから流体が筐体１４０内から流出し、領域１７４ａの圧力が減少する。一方で、圧力供給口１７２ｂから流体が筐体１４０内に流入し、領域１７４ｂの圧力が増大する。これにより、領域１７４ａにおける駆動部１７０への圧力は、領域１７４ｂにおける駆動部１７０への圧力より小さくなる。従って、駆動部１７０が、筐体内部に向かう方向に並進移動し、ロッド部１５０の筐体１４０から突出する長さは減少する。領域１７４ａおよび領域１７４ｂに圧力差が生じればよく、圧力供給口１７２ａからの流体の流出および圧力供給口１７２ｂからの流体の流入のうち、少なくとも一方が行われればよい。
【0076】
領域１７４ａおよび領域１７４ｂに提供される流体は、気体であってよく、液体であってもよい。即ち、流体が気体である場合には、駆動部１７０は、筐体１４０の内部における気圧差により移動して、ロッド部１５０の筐体１４０からの突出長さを変動させる。また、領域１７４ａおよび領域１７４ｂを満たす流体は、異種の流体であってもよい。
【0077】
【0078】
本例においては、圧力供給口１７２ａから流体が筐体１４０内に流入し、領域１７４ａ内の圧力が増大する。一方で、圧力供給口１７２ｂから流体が筐体１４０内から流出し、領域１７４ｂの圧力が減少する。これにより、領域１７４ａにおける駆動部１７０への圧力は、領域１７４ｂにおける駆動部１７０への圧力より大きくなる。従って、駆動部１７０が、筐体内部に向かう方向に並進移動し、ロッド部１５０の筐体１４０から突出する長さは減少する。領域１７４ａおよび領域１７４ｂに圧力差が生じればよく、圧力供給口１７２ａからの流体の流入および圧力供給口１７２ｂからの流体の流出のうち、少なくとも一方が行われればよい。
【0079】
図５Ａは、容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、収縮状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。容器７０から管部６５へと内容物が注入されると、内容物に押し出された管部６５が伸展する。
【0080】
本例の管部６５は、弾性を有し、収縮状態において予め定められた方向に回転して容器７０側へと巻き取られる。ただし、管部６５の弾性は低く、内容物が加える圧力を予め定められた大きさに設定することにより、内容物の注入による押出力のみにより管部６５を伸展できる。伸展した管部６５の端部に設けられた吐出口６０から内容物が対象に吐出される。
【0081】
本例では、容器７０以外の圧力源を設けなくとも伸縮部４０を動作できる。さらに、伸縮部４０において、管部６５以外の伸縮機構４５を設けずとも、伸縮動作を実装できる。
【0082】
図５Ｂは、容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、伸展過渡状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。容器７０から、内容物が管部６５に注入されることにより、管部６５が伸展する途中の状態の無人航空機１００が示される。
【0083】
図５Ｃは、容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、伸展状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。容器７０から、管部６５への圧力提供が停止する場合、または管部６５から内容物を容器７０へと吸引される場合に、管部６５は、収縮動作を開始する。管部６５は弾性を有するので、収縮状態において予め定められた方向に回転して容器７０側へと巻き取られる。
【0084】
図６Ａは、容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、収縮状態における無人航空機１００の側面図の別例を示す。以下では、図５Ａの例との相違点に注目して説明する。本例の無人航空機１００は、圧力源８０と、圧力供給路８５とを備える。
【0085】
本例の伸縮機構４５は、圧力供給部９０およびバルーン構造部９５を有する。バルーン構造部９５は、内部の圧力が増加することにより膨張する。
【0086】
圧力供給部９０は、圧力供給路８５を介して圧力源８０に流体連通される。圧力供給部９０は、バルーン構造部９５の注入口を固定する。別の例において、圧力供給部９０は、圧力源８０またはバルーン構造部９５からの流体の流れを制御するバルブを有してよく、バルーン構造部９５から流体を吸引する吸引装置を有してもよい。
【0087】
圧力源８０の内部に格納された流体は、圧力源８０から圧力供給路８５を介してバルーン構造部９５へと注入される。これにより、バルーン構造部９５は、流体で満たされて膨張し、伸縮部４０は、バルーン構造部９５が膨張することにより伸展する。即ち、圧力源８０は、伸縮部４０の内部の圧力を変動させ、伸縮部４０は、内部の圧力変動により伸縮する。
【0088】
圧力源８０の供給する流体は、一例として気体であるが、これに限定されない。圧力源８０が気体を供給する場合、圧力源８０は、伸縮部４０の内部の気圧を変動させる。この場合、圧力源８０は、エアゾール容器であってよい。圧力源８０にエアゾール容器のような耐圧容器を使用する場合、流体に液化ガスを使用してもよい。その場合、圧力供給路８５または、バルーン構造部９５内で液化ガスを気化させ、圧力を発生させてもよい。
【0089】
バルーン構造部９５は、管部６５に隣接して並進するように、管部６５に接合された構造を有して設けられてよい。従って、バルーン構造部９５が膨張して伸展する場合に、並進する管部６５も伸展する。本例のバルーン構造部９５は、管部６５に二本併設される。ただし、異なる本数のバルーン構造部９５が設けられてもよい。
【0090】
本例において、容器７０とは別個に設けられた圧力源８０は、伸縮部４０を伸展するための圧力を提供する。従って、圧力源８０は、バルーン構造部９５に対して、容器７０から提供される圧力より大きな圧力を提供できる。これにより、管部６５が高い弾性を有し、伸展しづらい場合にも伸展できる。また、容器７０から吐出する内容物の提供を途中で止めた場合にあっても、管部６５が伸展した状態を維持できる。
【0091】
本例の管部６５は、収縮状態において予め定められた方向に回転して収縮するための弾性を有してよい。ただし、管部６５は、図７において後述する弾性体２１０を別個に有していてもよい。
【0092】
図６Ｂは、容器７０から供給される圧力で伸縮機構４５を動作させる、伸展状態における無人航空機１００の側面図の一例を示す。本例では、２本のバルーン構造部９５が伸展し、並進する管部６５も伸展している。
【0093】
【0094】
伸縮部４０は、弾性体２１０を備える。伸縮部４０は、弾性体２１０の復元力により収縮する。
【0095】
弾性体２１０は、一例として、ゴムであってよく、バネを含んでもよい。弾性体２１０の定常状態は、伸縮部４０が伸縮した状態に設定される。バルーン構造部９５に流体が満たされ、管部６５が伸展状態にある場合には、復元力より強い伸展方向の力が付与される。一方で、バルーン構造部９５から流体が除去される場合、弾性体２１０は、復元力により、伸縮部４０を収縮させる。
【0096】
図８Ａは、伸縮部４０が収縮状態における巻取部２５０の一例を示す。本例の巻取部２５０は、モーター等の駆動装置に接続され、モーターに適用する電流の極性を変えることにより巻出方向および巻取方向の双方向に回転する。
【0097】
巻取部２５０が、巻出方向に回転すると、巻取部２５０により巻き取られていた管部６５およびバルーン構造部９５が巻き出され、伸縮部４０が伸展する。本例では、巻取部２５０に容器７０内の内容物の供給路である流路７５と、圧力供給路８５とが接続されている。
【0098】
本例のバルーン構造部９５は、管部６５を径方向に覆うように設けられている。本例の伸縮部４０の伸展は、バルーン構造部９５への圧力供給路８５を介した流体の流入による圧力と、巻取部２５０の巻出方向への回転動作による巻き出しの双方に基づいてよい。管部６５およびバルーン構造部９５を巻取り可能に設けるべく、管部６５およびバルーン構造部９５は、可撓性を有する材料により設けられる。バルーン構造部９５の膨張により、管部６５およびバルーン構造部９５が伸張し吐出口６０から対象への狙いが定めやすくなる。
【0099】
図８Ｂは、伸縮部４０が伸展過渡状態における巻取部２５０の一例を示す。本例では、図８Ａの状態からさらに巻出方向に巻取部２５０が回転し続けている。本例では、巻取部２５０の円周方向に沿って設けられた巻出口２５５が現れている。バルーン構造部９５は、巻出口２５５から、巻取部２５０の周方向に巻き出される。
【0100】
図８Ｃは、伸縮部４０が伸展状態における巻取部２５０の一例を示す。本例においては、管部６５およびバルーン構造部９５が完全に巻き出されており、バルーン構造部９５は、流体により満たされている。
【0101】
図８Ａから図８Ｃの例では、巻取部２５０が、巻出方向に回転して、管部６５が巻き出される例が示された。一方で、伸縮部４０を収縮させる際には、巻取部２５０が巻出方向とは逆方向である、巻取方向に回転し、管部６５およびバルーン構造部９５を巻き取ることとにより収縮が行われてよい。即ち、巻取部２５０は、伸縮部４０を回転動作により巻き取って、伸縮部４０を収縮させる。
【0102】
図９Ａは、支持部３０および伸縮部４０の正面図の一例を示す。本例の支持部３０は、懸架フレームである。本例の伸縮部４０には、流路７５と圧力供給路８５とが接続される。
【0103】
本例の伸縮部４０は、筐体１４０と、吐出口６０と、管部６５と、バルーン構造部９５と、ロータリー継手２５２と、中空モータ２６０と、を有する。本例の筐体１４０は、ドラム筐体である。
【0104】
ロータリー継手２５２は、流路７５側と、圧力供給路８５側とのそれぞれについて、流路７５および圧力供給路８５上の筐体１４０との境界付近に設けられる。ロータリー継手２５２を介して、伸縮部４０は、流路７５および圧力供給路８５とに接続される。ロータリー継手２５２は伸縮部４０の回転動作の際に流路７５および圧力供給路８５がねじれる事を防止する。
【0105】
中空モータ２６０は、筐体１４０を回転させる。中空モータ２６０が動作することにより、伸縮部４０は、巻取部２５０としての機能を有する。ただし、巻取部２５０は、伸縮部４０に併設されていてもよい。
【0106】
図９Ｂは、伸縮部４０の上面略断面図の一例を示す。筐体１４０の内部において、流路７５および圧力供給路８５が配設されている。なお、圧力供給路８５の一部は中空モータ２６０の内部を貫通している。
【0107】
バルーン構造部９５は、圧力供給路８５に接続されている。バルーン構造部９５には、圧力供給路８５を介して流体が供給される。バルーン構造部９５の内部が流体により満たされることにより、バルーン構造部９５は膨張している。
【0108】
管部６５は、流路７５に接続されている。バルーン構造部９５の内部に配設された管部６５を介して、吐出口６０に容器７０の内容物が提供される。管部６５は、可撓性を有する弾性体で構成されてよく、流路７５は、剛性を有する部材により筐体１４０の内部に設けられてよい。
【0109】
図１０Ａは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が収縮状態における側面図の一例を示す。本例の無人航空機１００は、図８Ａから図９Ｂに示される、巻取部２５０を備える。また、本例の無人航空機１００は、容器７０および圧力源８０の両方を備える。
【0110】
本例においては、容器７０および圧力源８０のそれぞれは、脚部１５に固定されている。ただし、容器７０および圧力源８０のそれぞれは、無人航空機１００に異なる方法で固定されてよい。例えば、容器７０および圧力源８０を固定する、追加の支持部３０が設けられてもよい。
【0111】
巻取部２５０は、管部６５およびバルーン構造部９５を巻き出す。伸縮部４０の管部６５およびバルーン構造部９５は、巻取部２５０の巻き出しにより伸展する。ただし、管部６５およびバルーン構造部９５への巻き出しと並行して管部６５への内容物の注入およびバルーン構造部９５への流体の注入を行ってもよく、伸縮部４０の伸展は、巻取部２５０の巻き出しと並行した他の機構により行われてもよい。
【0112】
図１０Ｂは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展過渡状態における側面図の一例を示す。本例では、無人航空機１００が飛行中に所定の位置で姿勢を変えずに空中停止するホバリング状態にある場合に、管部６５およびバルーン構造部９５が鉛直下方に巻き出される。
【0113】
本例のように、管部６５およびバルーン構造部９５が鉛直下方に巻き出される場合、管部６５が巻き出し中に周囲の障害物等に衝突する可能性を低減できる。ただし、管部６５への内容物またはバルーン構造部９５への流体を注入しながら膨張させる場合等において、管部６５およびバルーン構造部９５を所望の異なる方向に向けて巻き出してもよい。
【0114】
図１０Ｃは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展状態における側面図の一例を示す。本例では、管部６５およびバルーン構造部９５の伸展が完了後に、管部６５への内容物の注入と、バルーン構造部９５への圧力源８０からの流体の注入とが行われる。
【0115】
バルーン構造部９５に注入される流体は気体であってよく、液化ガスであってもよい。バルーン構造部９５の内部が流体により満たされると、内圧による構造維持力により伸縮部４０が立ち上がる。本例のバルーン構造部９５は、直線状に膨らむ構造を含む。ただし、バルーン構造部９５が膨張したときの形状は直線状に限定されず、内容物の吐出対象３００の位置等に応じた所望の形状であってよい。バルーン構造部９５が内容物により満たされると、伸縮部４０は、立ち上がり方向へと立ち上がり、吐出対象３００へと向き付けられる。バルーン構造部９５の方向は、予め定められた方向まで立ち上がった後に、巻取部２５０により固定されてよい。さらに、モータ等の駆動機構により付与される外力により、伸縮部４０全体が、吐出対象３００へと向き付けられてもよい。
【0116】
図１０Ｄは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、管部６５の吐出準備完了状態における側面図の一例を示す。本例では、バルーン構造部９５は、注入される流体の内圧による構造維持力により立ち上がり、吐出対象３００の方向へと向き付けられる。ただし、バルーン構造部９５への流体の注入は、管部６５の巻き出し途中に行ってもよい。本例では、膨張したバルーン構造部９５が巻出口２５５により保持されることにより、吐出口６０が吐出対象３００の方向へと向けられる。
【0117】
巻取部２５０により巻き取られた状態で提供される管部６５は、伸縮部４０の収縮状態における体積が非常に小さい。従って、本例では、無人航空機１００の目的地への飛行に対する影響が小さく、かつ、容器７０の内容物の吐出対象３００に対する吐出を高精度に行える無人航空機１００を提供できる。
【0118】
図１１Ａは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が収縮状態における側面図の別例を示す。以下では、主に図１０Ａにおける例との相違点について述べる。本例においては、圧力源８０は設けられていない。本例では、バルーン構造部９５は、管部６５と同様に流路７５に接続されている。即ち、本例のバルーン構造部９５に注入される流体も、容器７０から注入される内容物となる。
【0119】
本例の伸縮部４０も、巻取部２５０による巻き出し回転により、巻き出されて伸展する。ただし、管部６５およびバルーン構造部９５の巻き出しと並行して管部６５およびバルーン構造部９５への内容物の注入を行ってもよく、伸縮部４０の伸展は、巻取部２５０の巻き出しと並行した他の機構により行われてもよい。
【0120】
図１１Ｂは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展過渡状態における側面図の別例を示す。本例では、図１０Ｂにおける例と同様、巻取部２５０の巻き出しにより、管部６５およびバルーン構造部９５は、無人航空機１００の下方に巻き出されている。
【0121】
図１１Ｃは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が伸展状態における側面図の別例を示す。本例では、図１０Ｃにおける例と同様、巻取部２５０の巻き出しにより、管部６５およびバルーン構造部９５が完全に巻き出された状態の伸縮部４０が示される。容器７０から流路７５を通じて内容物が提供されることにより、バルーン構造部９５は膨張する。本例においても、伸縮部４０全体を吐出対象３００へと向き付けるべく、バルーン構造部９５は、内容物の内圧による構造維持力により立ち上がり方向へと立ち上がる。
【0122】
図１１Ｄは、巻取部２５０を有する無人航空機１００について、管部６５の吐出準備完了状態における側面図の別例を示す。本例では、図１０Ｄにおける例と同様、管部６５およびバルーン構造部９５が完全に伸展が終わってから立ち上がり、吐出口６０が吐出対象３００の方向へと向き付けられる。ただし、管部６５およびバルーン構造部９５への内容物の注入は、管部６５およびバルーン構造部９５の巻き出し途中に行ってもよい。本例においては、膨張したバルーン構造部９５が巻出口２５５により保持されることにより、吐出口６０が吐出対象３００の方向へと向けられる。
【0123】
図１２は、測距センサ７７の検知範囲７８を示す側面図の一例を示す。本例の検知範囲７８は、円錐状の立体角要素であるが、検知範囲７８の形状は円錐状に限定されず、柱状または球状等であってもよい。
【0124】
一例として、測距センサ７７は、３Ｄスキャン可能なＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）等の３Ｄセンサシステムを含む。測距センサ７７は、レーダ、赤外線センサ、垂直レーザ装置およびカメラを組み合わせた装置であってよく、３Ｄカメラ装置として実装されてもよい。
【0125】
本例の測距センサ７７は、吐出対象３００の外形および距離ＤＴを一の操作で検出できる。従って、凹凸を有する吐出対象３００の距離ＤＴを検出する場合であっても、伸縮部４０が吐出対象３００の凸状部に至るより前に外形を検出し、伸縮部４０を収縮可能である。これにより、伸縮部４０が吐出対象３００に衝突することを防止できる。
【0126】
本例の検知範囲７８は、大きな立体角を有する。従って、無人航空機１００は、吐出対象３００の外形を事前に検出できる。検知範囲７８が広い範囲を有することにより、無人航空機１００が吐出対象３００に対して移動する際に、吐出位置制御部１６は、吐出対象３００の外形に応じて伸縮部４０を伸縮制御できる。
【0127】
無人航空機１００が移動する際の吐出位置制御部１６の伸縮制御は自動で実行されてよい。これにより、吐出位置制御部１６の制御を行うオペレータを別に設けることなく、無人航空機１００を吐出対象３００の周辺に移動するオペレータのみにより、吐出対象３００へムラなく内容物を吐出する動作を実行できる。
【0128】
図１３Ａは、凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の側面図の一例を示す。本例の無人航空機１００は、吐出対象３００に対し、内容物を吐出しながら鉛直上方に移動する。本例の吐出対象３００は、凸部３２０を有する。
【0129】
本例の無人航空機１００は、吐出位置制御部１６を動作させることにより、吐出対象３００に対し、伸縮部４０を伸縮制御させる。これにより、無人航空機１００は、吐出対象３００と吐出口６０との距離ＤＴを一定に維持しつつ、鉛直上方に移動する。
【0130】
測距センサ７７の検知範囲７８が大きな立体角の範囲を有するので、測距センサ７７は、無人航空機１００が吐出対象３００の凸部３２０に至る前に、凸部３２０の存在を事前検知できる。従って、凸部３２０が存在する場合であっても、吐出位置制御部１６は、吐出対象３００と吐出口６０との距離ＤＴを一定に維持できる。これにより、無人航空機１００は、伸縮部４０を衝突させることなく、吐出対象３００に対して移動できる。
【0131】
図１３Ｂは、凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の側面図の一例を示す。無人航空機１００は、凸部３２０に至る前に、測距センサ７７により凸部３２０の存在を事前検知している。
【0132】
無人航空機１００が吐出対象３００に対し、鉛直上方に並進移動する際に、吐出対象３００が凸部３２０を有する場合であっても、吐出位置制御部１６は、吐出対象３００と吐出口６０との距離ＤＴを一定に維持するように伸縮部４０を伸縮制御できる。これにより、容器７０の内容物の粘度等の物性に応じた距離ＤＴで内容物を吐出できる。
【0133】
図１４Ａは、凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の上面図の一例を示す。無人航空機１００は、吐出対象３００に対し、水平方向に並進移動する。
【0134】
測距センサ７７は、大きな立体角の検知範囲７８を有するので、吐出対象３００の外形を広範囲に検知できる。無人航空機１００が吐出対象３００に対して並進移動する際に、測距センサ７７は、無人航空機１００の移動先の吐出対象３００の外形を事前に検知できる。
【0135】
吐出位置制御部１６は、測距センサ７７の検出結果に基づいて、伸縮部４０を伸縮制御してよい。これにより、吐出対象３００と吐出口６０との間の距離ＤＴを一定に維持できる。
【0136】
図１４Ｂは、凹凸を有する吐出対象３００に対し、無人航空機１００が並進する制御をする場合の上面図の一例を示す。本例では、無人航空機１００は、吐出対象３００の凹部と対向している。
【0137】
本例でも、伸縮部４０を伸展させることにより、吐出対象３００と吐出口６０との距離ＤＴは、図１４Ａの例と等しい。吐出位置制御部１６は、測距センサ７７から取得部１４が取得した測距データに基づいて、吐出対象３００の外形に応じた伸縮制御を行える。
【0138】
【0139】
回転接続部３４は、無人航空機１００の本体部１０に伸縮部４０を接続する。回転接続部３４は、支持部３０に設けられてよい。本例の回転接続部３４は、支持部３０を介して伸縮部４０を本体部１０に接続する。一例として、回転接続部３４は、ジョイント、またはベアリング等を含み、容器７０または伸縮部４０を本体部１０に対し、回転可能に接続する。
【0140】
本例では、回転接続部３４は、２つ設けられている。本体部１０と支持部３０との間に設けられた本体部１０の撮像装置１２の設けられた方向を基準として、水平方向、すなわちヨーイング方向の回転を可能とする。一方で、支持部３０と、容器７０との間に設けられた回転接続部３４は、撮像装置１２の設けられた方向に対し、鉛直方向、すなわちピッチング方向の回転を可能とする。無人航空機１００は、回転接続部３４の角度を調整することにより、吐出対象３００に対する伸縮部４０および吐出口６０の角度を調整できる。
【0141】
回転機構３２は、容器７０の内容物を吐出する吐出対象３００に対する吐出口６０の角度を制御できる。回転機構３２は、アクチュエータ、またはモータ等であってよい。回転機構３２は、回転接続部３４を回転駆動させることにより、吐出口６０の角度を制御する。
【0142】
吐出位置制御部１６は、取得部１４からの飛行情報および制御情報等の取得結果に基づいて、回転機構３２を動作させてよい。これにより、取得部１４の取得結果に基づいて、吐出口６０の角度が制御できる。従って、内容物の物性および取得部１４の取得結果に応じて、吐出対象３００に内容物を吐出できる。
【0143】
図１６Ａは、曲面状の吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の上面図の一例を示す。本例の吐出対象３００は、無人航空機１００の吐出口６０に対向する面が凹形の形状を有している。例えば、本例の吐出対象３００は、パラボラアンテナ等の二次曲線の凹形を有する曲面であってよい。
【0144】
本例の無人航空機１００は、吐出対象３００の凹形形状における曲率中心とは外れた位置に位置している。本例においては、無人航空機１００自体を移動することなく、伸縮部４０を吐出対象３００に沿って回転移動させる。ただし、無人航空機１００自体を回転することにより、伸縮部４０の延伸方向と、吐出対象３００との間の相対角度を同様に変化させてもよい。
【0145】
無人航空機１００の位置が吐出対象３００の曲率中心から離れた位置に位置している場合、無人航空機１００の本体部１０と吐出対象３００との相対距離ＤＴは、伸縮部４０を回転させる角度に応じて変化する。伸縮部４０を回転させる場合にあっても、吐出口６０と、吐出対象３００との間の距離ＤＴを一定に保つべく、吐出位置制御部１６は、伸縮部４０を伸縮制御できる。これにより、無人航空機１００は、容器７０の内容物の物性に応じて定められる、吐出に適した距離で内容物を吐出できる。
【0146】
【0147】
本例では、伸縮部４０を回転させることにより、吐出口６０の角度は、図１６Ａにおける例とは、異なる角度に向けられている。一方、図１６Ａにおける例より伸縮部４０が伸展することにより、距離ＤＴが一定に保たれている。
【0148】
図１７Ａは、凹凸を有する吐出対象３００に対し、伸縮部４０を回転する制御をする場合の側面図の一例を示す。本例では、吐出対象３００は、段差状の形状を有する。
【0149】
本例では、吐出対象３００に対する無人航空機１００の位置を一定に保ちつつ、伸縮部４０を撮像装置１２の設けられた方向に対する鉛直方向、すなわちピッチング方向に回転移動させる。取得部１４は、測距センサ７７から吐出対象３００の外形に係る情報を取得する。吐出位置制御部１６は、取得部１４の取得結果に基づいて、伸縮部４０の角度を回転制御し、かつ伸縮部４０を伸縮制御する。また、伸縮部４０を吐出対象３００に追随させて移動させることにより、吐出口６０の先の状態を、測距センサ７７を介して仔細に観察できる。
【0150】
これにより、無人航空機１００は、本体部１０の位置を移動させることなく、吐出対象３００の外形に追従するように吐出口６０を移動できる。従って、吐出対象３００に対する吐出口６０の距離ＤＴを一定に保ち、吐出対象３００への内容物の吐出条件を維持できる。
【0151】
【0152】
本体部１０の位置を維持したまま吐出口６０の角度を下方に回転移動する場合、伸縮部４０の長さを変化させなければ、吐出口６０は、本体部１０を中心とした円を描いて回転する。従って、吐出対象３００の外形に追従し、吐出口６０を鉛直下方に移動する場合、吐出位置制御部１６は、伸縮部４０を伸展させる制御を行う。
【0153】
【0154】
本体部１０の位置を維持したまま吐出口６０の角度を下方に回転移動する場合、伸縮部４０の長さを変化させなければ、吐出口６０は、本体部１０を中心とした円を描いて回転する。従って、吐出対象３００の外形に追従し、吐出口６０を水平方向に本体部１０側に移動する場合、吐出位置制御部１６は、伸縮部４０を収縮させる制御を行う。
【0155】
【0156】
図１８Ａは、二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０が収縮状態における側面図の一例を示す。本例の伸縮部４０は、第１延伸部６６と、第１延伸部６６より伸縮部４０の先端側に設けられた第２延伸部６８と、第１延伸部６６と第２延伸部６８とを屈曲可能に接続する屈曲部６９とを有する。
【0157】
回転機構３２は、屈曲部６９に併設されていてよい。回転機構３２の動作により、屈曲部６９の角度が調整されてよい。本例においては、屈曲部６９が回転接続部３４として機能する。即ち、回転機構３２は、支持部３０に設けられる代わりに、伸縮部４０の途中に設けられてよい。
【0158】
この場合、回転機構３２は、回転接続部３４を回転駆動させることにより、第２延伸部６８および伸縮部４０の角度を制御できる。ひいては、回転機構３２は、伸縮部４０の角度制御により吐出口６０の角度を制御してよい。
【0159】
本例の伸縮部４０は、第１延伸部６６に並行して設けられた第１伸縮機構４７と、第２延伸部６８に並行して設けられた第２伸縮機構４９とが設けられている。第１伸縮機構４７が動作することにより、第１延伸部６６が伸縮し、第２伸縮機構４９が動作することにより、第２延伸部６８が伸縮する。
【0160】
本例の伸縮部４０は、第１延伸部６６が延伸した後に、第２延伸部６８が動作する。ただし、第１延伸部６６および第２延伸部６８の動作の順番は、この順番に限定されない。別例においては、第２延伸部６８を第１延伸部６６より前に動作させてよく、第１延伸部６６の動作途中に第２延伸部６８を動作させてもよい。
【0161】
図１８Ｂは、二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、第１延伸部６６が伸展した状態における側面図の一例を示す。本例では第１延伸部６６が伸展することにより、無人航空機１００を上面視した場合に、無人航空機１００の中心部から径方向に離隔した対象についての吐出口６０を向けることを可能とする。これにより、無人航空機１００から離れた位置にある吐出対象３００を狙いやすくなる。
【0162】
図１８Ｃは、二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、第１延伸部６６が伸展した状態における側面図の一例を示す。本例では、第２延伸部６８が伸展して、屈曲部６９が回転することにより、第２延伸部６８の角度が変動する。これにより、無人航空機１００の斜め上方または斜め下方にある吐出対象３００に対して内容物を吐出しやすくなる。
【0163】
図１８Ｄは、二段階伸縮する伸縮部４０を有する無人航空機１００について、伸縮部４０を回転させた状態における側面図の一例を示す。本例では、第２延伸部６８の先端に設けられた吐出口６０が斜め上方を向いている。これにより、無人航空機１００の斜め上方の吐出対象３００を狙いやすくなる。
【0164】
図１９は、二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。本例の伸縮部４０では、第１延伸部６６に、第１バルーン構造部９７が並行に設けられている。さらに、第１延伸部６６および第２延伸部６８に対して、第２バルーン構造部９９が並行して設けられている。
【0165】
第２延伸部６８は、第１延伸部６６に対して、予め定められた角度傾斜させて設けられる。本例の第２延伸部６８は、第１延伸部６６に対して垂直方向に向けられている。伸縮部４０は、脱着可能な構造を有してよい。伸縮部４０は、所望の角度の吐出対象３００に対して、異なる傾斜角の第２延伸部６８を有するものに取り替えられる。本例の伸縮部４０は、上方に設けられた吐出対象３００に対して内容物を吐出しやすい構造を提供する。
【0166】
【0167】
第２バルーン構造部９９、第１延伸部６６、および第２延伸部６８は、弾性を有する材料で設けられてよい。本例の第２バルーン構造部９９、第１延伸部６６、および第２延伸部６８の弾性材料は、定常状態において予め定められた方向に丸められた構造を有する。従って、第１バルーン構造部９７および第２バルーン構造部９９から流体が流出した場合、本例の伸縮部４０は、予め定められた方向に丸まるように収縮する。
【0168】
図２０Ｂは、第１延伸部６６が伸展した収縮過渡状態における、二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。本例では、第２バルーン構造部９９、および第２延伸部６８から流体が流出させることにより、第２延伸部６８が予め定められた方向に丸められる。第１延伸部６６および第２延伸部６８は、収縮時において、第１延伸部６６および第２延伸部６８の境界部分が損傷しないよう、十分な可撓性を有する材料で設けられてよい。さらに第１バルーン構造部９７から流体を流出させることにより、第１延伸部６６も収縮する。
【0169】
図２０Ｃは、伸縮部４０が収縮状態における、二段階伸縮する伸縮部４０の一例を示す。本例では、第１バルーン構造部９７および第２バルーン構造部９９の両方から流体が流出している。
【0170】
本例では、第１バルーン構造部９７および第２バルーン構造部９９、または第１延伸部６６および第２延伸部６８の弾性により予め定められた方向に丸まるように収縮する。これにより、伸縮部４０が収縮状態において占める体積は、小さくなる。従って、伸縮部４０は、無人航空機１００の飛行の際に周辺の物体に引っ掛かるリスクが低減される。
【0171】
本例では、二段階伸縮する伸縮部４０を収縮させる例を示した。本例と逆に、第１バルーン構造部９７に流体を提供し、次に第２バルーン構造部９９に流体を順に提供することにより、第１延伸部６６および第２延伸部６８は、順にＬ字型に立ち上がる。
【0172】
図２１は、無人航空機１００の制御方法４００のフロー図の一例を示す。制御方法４００は、段階Ｓ１０２から段階Ｓ１０６を備え、さらに段階Ｓ１０８を備えてもよい。
【0173】
段階Ｓ１０２において、容器７０に充填された内容物を吐出する吐出対象３００の近傍へと無人航空機１００を誘導する。無人航空機１００の吐出対象３００への誘導は、予め設定された飛行情報に基づいてよく、取得部１４が通信等により取得した飛行情報に基づいてもよい。
【0174】
段階Ｓ１０４において、内容物を吐出口６０と容器７０との間に伸縮自在に設けられた伸縮部４０を伸縮制御する。伸縮制御を行うことにより、内容物に適した距離で吐出対象３００に内容物を吐出できる。段階Ｓ１０６において、無人航空機１００の容器に充填された内容物を吐出対象３００へと吐出する。
【0175】
段落Ｓ１０８において、吐出対象３００に対して吐出口６０を角度制御する。無人航空機１００は、回転機構３２を駆動することにより、吐出口６０を角度調整してよい。段階Ｓ１０８は、内容物を吐出対象に吐出する段階Ｓ１０６の前に行われてよい。段階Ｓ１０８は、段階Ｓ１０４の前に行われてよく、段階Ｓ１０４と共に行われてよく、段階Ｓ１０４の後に行われてもよい。
【0176】
図２２は、無人航空機１００の制御方法４００のフロー図の別例を示す。制御方法４００は、段階Ｓ２０２から段階Ｓ２１０を備え、さらに段階Ｓ２１２を備えてもよい。
【0177】
段階Ｓ２０２において、容器７０に充填された内容物を吐出する吐出対象３００の近傍へと無人航空機１００を誘導する。無人航空機１００の吐出対象３００への誘導は、予め設定された飛行情報に基づいてよく、取得部１４がＧＰＳ衛星、または外部サーバ等と通信することにより取得した飛行情報に基づいてもよい。
【0178】
段階Ｓ２０４において、吐出対象３００の外形および無人航空機１００から吐出対象３００までの距離ＤＴを検出する。段階Ｓ２０４は、誘導する段階Ｓ２０２の後であって伸縮制御する段階Ｓ２０８の前に行われてよい。
【0179】
段階Ｓ２０６において、吐出対象３００の検出結果に基づいて、吐出対象３００に対する無人航空機１００の位置および角度を調整する。伸縮部４０の回転制御または伸縮制御の制御可能域を超える範囲に吐出を行う場合であっても、無人航空機１００自体の位置および角度を調整することにより、内容物の物性に適した条件の下で内容物を吐出対象３００に吐出できる。
【0180】
段階Ｓ２０８において、吐出対象３００に対して、無人航空機１００を移動させ、無人航空機１００を移動させる間に吐出対象３００に内容物を吐出する。一例として、無人航空機１００の移動方向は、吐出対象３００に対して、予め定められた方向である。無人航空機１００は、吐出対象３００に対して予め定められた方向に並進移動してよく、予め定められた方向に回転移動してもよい。ただし、無人航空機１００の移動方向は、吐出対象３００の外形および吐出対象３００までの距離ＤＴ等に基づいてよい。例えば、無人航空機１００は、形状検出部２８による吐出対象３００の検出結果に基づいて、吐出対象３００に対して一定の距離を保つように、吐出対象３００の外形に応じた方向に移動してもよい。
【0181】
段階Ｓ２１０において、無人航空機１００は、容器７０の内容物を吐出対象３００に吐出する。段階Ｓ２１０を行った後に、段階Ｓ２０４の前に戻ってよく、段階Ｓ２０６の前に戻ってよく、段階Ｓ２０８の前に戻ってもよい。即ち、制御方法４００は、段階Ｓ２０４から段階Ｓ２１０のループを繰り返すことにより、吐出対象３００に対し、吐出対象３００の外形に応じてムラなく内容物を吐出できる。
【0182】
段階Ｓ２１２において、無人航空機１００は、吐出対象３００に対して、吐出口６０を角度制御する。無人航空機１００は、回転機構３２を駆動することにより、吐出口６０を角度調整してよい。段階Ｓ２１２は、内容物を吐出対象に吐出する段階Ｓ２１０の前に、行われてよい。段階Ｓ２１２は、段階Ｓ２０８の前に行われてよく、段階Ｓ２０８と共に行われてよく、段階Ｓ２０８の後に行われてもよい。
【0183】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【0184】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【0185】
１０・・・本体部、１２・・・撮像装置、１４・・・取得部、１５・・・脚部、１６・・・吐出位置制御部、２０・・・推進部、２１・・・回転翼、２２・・・回転駆動装置、２４・・・腕部、２６・・・姿勢検出部、２８・・・形状検出部、３０・・・支持部、３２・・・回転機構、３４・・・回転接続部、４０・・・伸縮部、４５・・・伸縮機構、４７・・・第１伸縮機構、４９・・・第２伸縮機構、６０・・・吐出口、６５・・・管部、６６・・・第１延伸部、６８・・・第２延伸部、６９・・・屈曲部、７０・・・容器、７５・・・流路、７７・・・測距センサ、７８・・・検知範囲、８０・・・圧力源、８５・・・圧力供給路、９０・・・圧力供給部、９５・・・バルーン構造部、９７・・・第１バルーン構造部、９９・・・第２バルーン構造部、１００・・・無人航空機、１４０・・・筐体、１４２・・・回転部、１４４・・・連繋部、１４６・・・ロッド固定部、１４７・・・クランプ、１４８・・・シャフトピン、１５０・・・ロッド部、１７０・・・駆動部、１７２・・・圧力供給口、１７４・・・領域、２１０・・・弾性体、２５０・・・巻取部、２５２・・・ロータリー継手、２５５・・・巻出口、２６０・・・中空モータ、３００・・・吐出対象、３２０・・・凸部、４００・・・制御方法
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図10D】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12】
【図13A】
【図13B】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図21】
【図22】