特許 7543892 無人航空機、無人航空機の制御方法、無人航空機の制御プログラム

(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】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】無人航空機、無人航空機の制御方法、無人航空機の制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B64C 39/02 20060101AFI20240827BHJP

   B64D 17/80 20060101ALI20240827BHJP

   B64D 25/00 20060101ALI20240827BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20240827BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240827BHJP

   B64U 20/87 20230101ALI20240827BHJP

   B64U 80/82 20230101ALI20240827BHJP

   B64U 101/16 20230101ALN20240827BHJP

【ＦＩ】

B64C39/02

B64D17/80

B64D25/00

B64D47/08

B64U10/13

B64U20/87

B64U80/82

B64U101:16

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020211158

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022083949

(43)【公開日】2022-06-06

【審査請求日】2023-09-29

(31)【優先権主張番号】P 2020194884

(32)【優先日】2020-11-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(72)【発明者】

【氏名】尾川 英明

(72)【発明者】

【氏名】会津 直哉

(72)【発明者】

【氏名】倉重 規夫

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 剛

(72)【発明者】

【氏名】松本 栄治

【審査官】志水 裕司

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６１０３２７５（ＣＮ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０３２２６２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／１７８８９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２１８１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０７７３５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｂ １／００ － Ｂ６４Ｕ １０１／７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行中に、周囲にある飛行中に故障した無人航空機を検出する故障航空機検出部と、
前記故障した無人航空機を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置で撮影された撮像情報を解析することで、前記故障した無人航空機の捕獲手段を決定する捕獲手段決定部と、
前記捕獲手段決定部で決定した捕獲手段で前記故障した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬する動作制御部と
前記故障した無人航空機の機体から、自機に搭載した機構により把持することが可能な部位を検出する把持部位検出部と、を備え、
前記捕獲手段決定部は、前記故障した無人航空機の姿勢が安定していると判定した場合には、前記把持部位検出部で検出された部位を把持することで前記故障した無人航空機を捕獲することを決定し、姿勢が安定していないと判定した場合には、前記故障した無人航空機を網で捕獲することを決定する
ことを特徴とする無人航空機。

【請求項2】

パラシュート機構部をさらに備え、
前記動作制御部は、前記故障した無人航空機を捕獲した後、所定値以上の速度で降下していると判定すると、前記パラシュート機構部を使用して飛行することで前記故障した無人航空機を運搬する
ことを特徴とする請求項１に記載の無人航空機。

【請求項3】

飛行中に、周囲にある、故障して墜落した無人航空機を検出する故障航空機検出部と、
前記墜落した無人航空機を撮影する撮像装置と、
前記撮像装置で撮影された撮像情報を解析することで、前記墜落した無人航空機の捕獲手段を決定する捕獲手段決定部と、
前記捕獲手段決定部で決定した捕獲手段で前記墜落した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬する動作制御部と、
前記墜落した無人航空機の機体から、自機に搭載した機構により把持することが可能な部位を検出する把持部位検出部と、を備え、
前記捕獲手段決定部は、前記撮像装置で撮影された撮像情報を解析することで、
前記墜落した無人航空機の周辺に捕獲作業の障害となる可能性がある障害物があり、当該障害物の高さが前記墜落した無人航空機の高さよりも低く、且つ当該障害物と前記検出された無人航空機との間の距離が所定値以上あることを認識すると、前記墜落した無人航空機を網で捕獲することを決定し、
前記墜落した無人航空機の周辺に捕獲作業の障害となる可能性がある障害物があり、当該障害物の高さが前記検出された無人航空機の高さよりも低く、且つ当該障害物と前記検出された無人航空機との間の距離が所定値未満であることを認識し、前記把持部位検出部で把持することが可能な部位が検出されると、当該部位を把持することで前記故障した無人航空機を捕獲することを決定し、
前記障害物の高さが前記墜落した無人航空機の高さ以上であることを認識したとき、前記網で捕獲することが決定されず、且つ前記把持部位検出部で把持することが可能な部位が検出されなかったとき、または、前記網で捕獲することを決定した後、前記網の中に前記墜落した無人航空機を捕獲することができなかったことを検知したときには、前記網に前記墜落した無人航空機のプロペラ部を絡ませて捕獲することを決定する
ことを特徴とする無人航空機。

【請求項4】

撮像装置を搭載した無人航空機が、
飛行中に、周囲にある飛行中に故障した無人航空機または故障して墜落した無人航空機を検出し、
前記撮像装置で前記故障した無人航空機を撮影し、撮影した撮像情報を解析することで、前記故障した無人航空機の捕獲手段を決定し、
決定した捕獲手段で前記故障した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬し、
前記故障した無人航空機の機体から、自機に搭載した機構により把持することが可能な部位を検出し、
前記捕獲手段の決定は、前記故障した無人航空機の姿勢が安定していると判定した場合には、検出された前記把持することが可能な部位を把持することで前記故障した無人航空機を捕獲することを決定し、姿勢が安定していないと判定した場合には、前記故障した無人航空機を網で捕獲することを決定する
ことを特徴とする無人航空機の制御方法。

【請求項5】

撮像装置を搭載した無人航空機に、
飛行中に、周囲にある飛行中に故障した無人航空機または故障して墜落した無人航空機を検出する機能と、
前記撮像装置で前記故障した無人航空機を撮影し、撮影した撮像情報を解析することで、前記故障した無人航空機の捕獲手段を決定する機能と、
決定した捕獲手段で前記故障した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬する機能と、
前記故障した無人航空機の機体から、自機に搭載した機構により把持することが可能な部位を検出する機能と、を有し、
前記捕獲手段を決定する機能は、前記故障した無人航空機の姿勢が安定していると判定した場合には、検出された前記把持することが可能な部位を把持することで前記故障した無人航空機を捕獲することを決定し、姿勢が安定していないと判定した場合には、前記故障した無人航空機を網で捕獲することを決定する
ことを実行させる無人航空機の制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無人航空機、無人航空機の制御方法、無人航空機の制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、様々な機能を搭載した無人航空機が普及している。無人航空機を利用することで、人が侵入できないような場所においても、測量、点検、または災害救助等を行うことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２１５８７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

無人航空機には、飛行中に故障して制御不能になった場合に安全に地上に着陸させるために、パラシュート等の衝撃を吸収する機構が搭載されている。しかし、故障した無人航空機は着陸場所を選ぶことができない。そのため、故障した無人航空機が川または海に水没して修理不可能な状態になったり、山林または立ち入り禁止エリアに着陸して回収不可能な状態になったりすることがあり、このような場合に、当該無人航空機を再利用できなくなるという問題があった。

【0005】

また、故障した無人航空機が着陸した地点に人がいたり設置した器物があったりした場合に、当該無人航空機が人や器物に接触または衝突して危害を及ぼす可能性があるという問題があった。

【0006】

本発明は、飛行中に制御不能になった他の無人航空機を、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収可能な場所まで運搬する無人航空機、無人航空機の制御方法、無人航空機の制御プログラム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】

【0007】

上記目的を達成するための本発明の無人航空機は、飛行中に、周囲にある飛行中に故障した無人航空機を検出する故障航空機検出部と、前記故障した無人航空機を撮影する撮像装置と、前記撮像装置で撮影された撮像情報を解析することで、前記故障した無人航空機の捕獲手段を決定する捕獲手段決定部と、前記捕獲手段決定部で決定した捕獲手段で前記故障した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬する動作制御部とを備えることを特徴とする。

【0008】

また、本発明の他の形態の無人航空機は、飛行中に、周囲にある、故障して墜落した無人航空機を検出する故障航空機検出部と、前記墜落した無人航空機を撮影する撮像装置と、前記撮像装置で撮影された撮像情報を解析することで、前記墜落した無人航空機の捕獲手段を決定する捕獲手段決定部と、前記捕獲手段決定部で決定した捕獲手段で前記墜落した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬する動作制御部とを備えることを特徴とする。

【0009】

また、本発明の無人航空機の制御方法は、撮像装置を搭載した無人航空機が、飛行中に、周囲にある飛行中に故障した無人航空機を検出し、前記撮像装置で前記故障した無人航空機を撮影し、撮影した撮像情報を解析することで、前記故障した無人航空機の捕獲手段を決定し、決定した捕獲手段で前記故障した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬することを特徴とする。

【0010】

また、本発明の無人航空機の制御プログラムは、撮像装置を搭載した無人航空機に、飛行中に、周囲にある飛行中に故障した無人航空機を検出する機能と、前記撮像装置で前記故障した無人航空機を撮影し、撮影した撮像情報を解析することで、前記故障した無人航空機の捕獲手段を決定する機能と、決定した捕獲手段で前記故障した無人航空機を捕獲して所定の場所まで運搬する機能を実行させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の無人航空機、無人航空機の制御方法、無人航空機の制御プログラムによれば、飛行中に制御不能になった他の無人航空機を、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収可能な場所まで運搬することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１、第２実施形態による無人航空機１、２の通常時の外観斜視図である。

【図2】本発明の第１、第２実施形態による無人航空機１、２の第１捕獲機構部１６が延伸した状態の外観斜視図である。

【図3】本発明の第１、第２実施形態による無人航空機１、２の第２捕獲機構部１７が延伸した状態の外観斜視図である。

【図4】本発明の第１、第２実施形態による無人航空機１、２のパラシュート機構部１８が開放された状態の外観斜視図である。

【図5】本発明の第１、第２実施形態による無人航空機１、２の構成を示すブロック図である。

【図6】本発明の第１実施形態による無人航空機１の制御部２０の動作を示すフローチャートである。

【図7】本発明の第１、第２実施形態による無人航空機１、２が故障した無人航空機Ｘを把持した状態を示す外観斜視図である。

【図8】本発明の第２実施形態による無人航空機２の制御部２０の動作を示すフローチャートである。

【図9】（ａ）は、本発明の第２実施形態による無人航空機２とその周辺にある高さが低い障害物を示す図であり、（ｂ）は、無人航空機２とその周辺にある高さが高い障害物を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

《第１実施形態》
本発明の第１実施形態として、所定エリアで同時に飛行している複数の無人航空機の中のいずれかの無人航空機Ｘが故障して制御不能となったときに、この故障した無人航空機Ｘを安全な場所まで運搬する無人航空機について説明する。

【0014】

〈第１実施形態による無人航空機の構成〉
本発明の第1実施形態による無人航空機の構成について、図１～図５を参照して説明する。本実施形態による無人航空機１は、胴体部１１と、胴体部１１にアーム部１２－１～１２－４を介して取り付けられた４つのプロペラ部１３－１～１３－４と、これらのプロペラ部１３－１～１３－４それぞれを駆動するプロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４と、カメラ装置１４と、無線通信部１５と、第１捕獲機構部１６と、第１捕獲機構部１６を駆動する第１捕獲駆動部１６ａと、第２捕獲機構部１７と、第２捕獲機構部１７を駆動する第２捕獲駆動部１７ａと、パラシュート機構部１８と、パラシュート機構部１８を駆動するパラシュート駆動部１８ａと、制御部２０とを備える。

【0015】

カメラ装置１４は、自無人航空機１の周囲を撮影する。無線通信部１５は、所定距離内にある他の無人航空機との無線通信を行う。

【0016】

第１捕獲機構部１６は把持機構１６１を有し、通常時は飛行の妨げにならないように胴体部１１の下部または内部に設置されている。第１捕獲機構部１６は、把持機構１６１の使用時には、第１捕獲駆動部１６ａの駆動により図２に示すように胴体部１１の外に延伸される。

【0017】

第２捕獲機構部１７は、開口部１７１を有する袋状の網１７２を有し、第１捕獲機構部１６と同様に、通常時は胴体部１１の下部または内部に設置されている。第２捕獲機構部１７は、網１７２の使用時には、第２捕獲駆動部１７ａの駆動により図３に示すように胴体部１１の外に延伸される。

【0018】

パラシュート機構部１８は、通常時は飛行の妨げにならないように胴体部１１の上部または内部に設置されている。パラシュート機構部１８は、パラシュート使用時には、パラシュート駆動部１８ａの駆動により図４に示すように胴体部１１に接続された状態で胴体部１１の外に放出され、パラシュートが開状態になる。

【0019】

制御部２０は例えばＣＰＵで構成され、撮像情報解析部２１と、救難信号取得部２２と、故障航空機検出部２３と、捕獲手段決定部２４と、把持部位検出部２５と、動作制御部２６とを有する。

【0020】

撮像情報解析部２１は、カメラ装置１４で撮影された撮像情報を解析する。救難信号取得部２２は、故障した他の無人航空機Ｘから故障を通知する救難信号が発信され無線通信部１５で受信されると、この救難信号を取得する。

【0021】

故障航空機検出部２３は、撮像情報解析部２１による撮像情報の解析結果、または、救難信号取得部２２による故障した無人航空機Ｘからの救難信号の取得状況に応じて、周囲にある、飛行中に故障した無人航空機Ｘを検出する。捕獲手段決定部２４は、検出した無人航空機Ｘの姿勢が安定しているか、または姿勢が安定せずに回転しているかを判定し、安定していると判定した場合には、捕獲手段として、当該無人航空機Ｘを把持して捕獲することを決定する。また捕獲手段決定部２４は、当該無人航空機Ｘの姿勢が安定せずに回転していると判定した場合には、当該無人航空機Ｘを網で捕獲することを決定する。

【0022】

把持部位検出部２５は、捕獲手段決定部２４で無人航空機Ｘを把持して捕獲することが決定されたときに、第１捕獲機構部１６で把持する無人航空機Ｘの部位を検出する。

【0023】

動作制御部２６は、捕獲手段決定部２４で決定された情報、および把持部位検出部２５で検出された情報に基づいて、プロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４、第１捕獲駆動部１６ａ、第２捕獲駆動部１７ａ、およびパラシュート駆動部１８ａの動作を制御する。

【0024】

〈第１実施形態による無人航空機の動作〉
所定エリアで同時に飛行する複数の無人航空機の中の１台の無人航空機１で実行される動作について、図５のフローチャートを参照して説明する。

【0025】

無人航空機１は、飛行中、カメラ装置１４で周囲を撮影し、撮影した撮像情報を撮像情報解析部２１で解析することで、周囲を飛行する無人航空機を検出し、その動き情報を取得している。周囲の無人航空機の検出には既知のCNN（Convolutional Neural Network）による物体検出の技術を用いることができる。また無人航空機の動き情報は、フレーム毎の比較処理、または動き検出処理を用いて取得することができる。

【0026】

ここで、飛行している複数の無人航空機の中の１台の無人航空機Ｘが故障して制御不能になり降下し始めたものとする。このとき、無人航空機Ｘにおいて助けを求めるための救難信号の発信が可能な状態であれば、救難信号が発信される。

【0027】

無人航空機１では、制御部２０の故障航空機検出部２３が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、下方向に所定値以上の速度で移動している無人航空機の存在を認識すると、当該無人航空機を故障した無人航空機Ｘとして検出する。また故障航空機検出部２３は、撮像情報の解析結果に基づいて、パラシュートが機体から放出されているにも関わらず正常に開いていない無人航空機の存在を認識した場合も、当該無人航空機を故障した無人航空機Ｘとして検出する。または、故障した無人航空機Ｘから発信された救難信号が無線通信部１５から受信されて救難信号取得部２２で取得されると、当該信号に基づいて故障航空機検出部２３が故障した無人航空機Ｘを検出する（Ｓ１の「YES」）。

【0028】

次に、捕獲手段決定部２４が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、検出した無人航空機Ｘの姿勢が安定しているか、または姿勢が安定せずに回転しているかを判定する（Ｓ２）。ここでは、捕獲手段決定部２４は、撮像情報解析部２１の解析結果により、撮像情報中の無人航空機Ｘの形や特徴点の形状変化、または輪郭変化の加速度が所定値よりも小さければ無人航空機Ｘの姿勢が安定していると判定する。また捕獲手段決定部２４は、これらの変化の加速度が所定以上であれば、無人航空機Ｘの姿勢が安定せずに回転していると判定する。

【0029】

ここで、無人航空機Ｘの姿勢が安定していると判定したときには（Ｓ２の「YES」）、捕獲手段決定部２４は、当該無人航空機Ｘを把持して捕獲することを決定する。無人航空機Ｘを把持して捕獲することが決定されると、把持部位検出部２５は、当該無人航空機Ｘとの通信が可能であれば当該無人航空機Ｘから無人航空機Ｘの形状情報を取得する。そして把持部位検出部２５は、取得した形状情報に基づいて、無人航空機Ｘの機体から、第１捕獲機構部１６で把持する部位を検出する。

【0030】

また、把持部位検出部２５は、故障した無人航空機Ｘとの通信が不可能なときには、撮像情報解析部２１で解析された撮像情報の解析結果に基づいて、無人航空機Ｘの機体から、第１捕獲機構部１６で把持する部位を検出する。

【0031】

具体的には把持部位検出部２５は、ＴＯＦ（Time of Flight）カメラまたは２眼（マルチ）カメラを用いることでまず無人航空機Ｘまでの距離を計測する。そして把持部位検出部２５は、計測した距離と、撮像情報の画角および無人航空機Ｘの大きさから、無人航空機Ｘの各部の太さや長さを認識する。

【0032】

ここで、計測した無人航空機Ｘまでの距離Dは、以下の式（１）および（２）で示される。

【0033】

D= (H/2 + αh) / (tan(θh/2))・・・（１）
D= (H/2 + αv) / (tan(θv/2))・・・（２）

【0034】

上記式（１）において、Hは無人航空機Ｘの水平方向の長さであり、αhは撮像情報の水平方向の余裕分（無人航空機Ｘ以外の部分の水平方向の長さ）であり、θhはカメラ装置１４の水平視野角である。また、上記式（２）において、Hは無人航空機Ｘの垂直方向の長さであり、αvは撮像情報の垂直方向の余裕分（無人航空機Ｘ以外の部分の垂直方向の長さ）であり、θvはカメラ装置１４の垂直視野角である。この式（１）、（２）により、Hを算出することで無人航空機Ｘの大きさを求めることができ、これに基づいて各部の太さや長さを求めることができる。

【0035】

次に把持部位検出部２５は、認識した情報に基づいて無人航空機Ｘの機体から、第１捕獲機構部１６で掴むことが可能な大きさ、太さ等を有する部分を候補として選択し、その中から、自無人航空機１の性能を考慮して把持する部位を検出する（Ｓ３）。

【0036】

第１捕獲機構部１６で把持する無人航空機Ｘの部位としては例えば、胴体部、アーム部、開いていないパラシュートの胴体部への取り付け部品に近い箇所、または機体下部に取り付けられたパイプ状のバー等が検出される。

【0037】

把持部位検出部２５で把持する部位が検出されると、動作制御部２６は撮像情報解析部２１で解析された情報に基づいて、無人航空機Ｘの落下速度および方向から、落下ルートを把握する。そして、動作制御部２６は把握した情報に基づいて、捕獲ポイント（位置）を決定するとともに、捕獲時の自無人航空機１の姿勢を決定する。

【0038】

動作制御部２６は、第１捕獲駆動部１６ａを駆動して図２に示すように第１捕獲機構部１６を胴体部１１から延伸させ、決定した位置および姿勢で無人航空機Ｘを捕獲するようにプロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４等を駆動する。そして動作制御部２６は、第１捕獲駆動部１６ａを駆動させて、ステップＳ３で検出した無人航空機Ｘの部位、例えば図７に示すように胴体部１１を把持機構１６１が把持して無人航空機Ｘを捕獲する（Ｓ４）。

【0039】

また、ステップＳ２において無人航空機Ｘの姿勢が安定せずに回転していると判定したときには（Ｓ２の「NO」）、捕獲手段決定部２４は、当該無人航空機Ｘを網１７２で捕獲することを決定する。無人航空機Ｘを網１７２で捕獲することが決定されると、動作制御部２６は第２捕獲駆動部１７ａを駆動して図３に示すように第２捕獲機構部１７を胴体部１１から延伸させ、網１７２で無人航空機Ｘを捕獲する（Ｓ５）。

【0040】

ステップＳ４またはＳ５の処理により無人航空機Ｘが捕獲され、動作制御部２６が撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて無人航空機Ｙを捕獲したことを検知すると、自無人航空機１の水平方向のバランスがとれるように、第１捕獲機構部１６または第２捕獲機構部１７の延伸方向、飛行姿勢等を調整する（Ｓ６）。

【0041】

次に動作制御部２６は、捕獲した無人航空機Ｘの重みで自無人航空機１が所定値以上の速度で降下しているか否かを判定する（Ｓ７）。ここで、無人航空機１が所定値以上の速度で降下していないと判定した場合には（Ｓ７の「NO」）、動作制御部２６の制御により通常飛行運転を行い、捕獲した無人航空機Ｘを、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収できる場所まで運搬する（Ｓ８）。

【0042】

また、無人航空機１が所定値以上の速度で降下していると判定した場合には、動作制御部２６はパラシュートを使用することを決定し（Ｓ９）、パラシュート駆動部１８ａを駆動してパラシュート機構部１８を胴体部１１の外に放出して飛行する。その場合に、カメラ装置１４で上方向を撮影した撮像情報を撮像情報解析部２１が解析することで、パラシュートが適切に開いているかを動作制御部２６確認してもよい。そして、浮力が大きいためにパラシュートが適切に開いていないと判断すると、動作制御部２６は、プロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４の駆動を制御してパラシュートが適切に開くように降下速度を調整する。そして、動作制御部２６の制御により、捕獲した無人航空機Ｘを、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収できる場所まで運搬する（Ｓ８）。

【0043】

以上の第１実施形態によれば、飛行中に制御不能になった他の無人航空機を、同時に周囲を飛行している他の無人航空機が捕獲して、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収可能な場所まで運搬することができる。

【0044】

上述した実施形態では、故障した無人航空機Ｘを１台の無人航空機１が捕獲して運搬する場合について説明したが、無人航空機Ｘを捕獲した無人航空機１が所定値以上の速度で降下してしまう場合、複数の無人航空機で運搬するようにしてもよい。この場合は、無人航空機Ｘを捕獲した無人航空機１が所定値以上の速度で落下しているときに、周囲を飛行している他の無人航空機２がこれを検出し、無人航空機１と同様の処理を実行することで、無人航空機１と協働して無人航空機Ｘを運搬する。

【0045】

《第２実施形態》
本発明の第２実施形態として、所定エリアで同時に飛行している複数の無人航空機の中のいずれかの無人航空機Ｘが故障して墜落したときに、この墜落した無人航空機Ｙを安全な場所まで運搬する無人航空機について説明する。

【0046】

〈第２実施形態による無人航空機の構成〉
本発明の第２実施形態による無人航空機２の構成は、第１実施形態で説明した無人航空機１の構成と同様であるため、同一機能を有する部分の詳細な説明は省略する。

【0047】

本実施形態において無人航空機２の制御部２０の故障航空機検出部２３は、撮像情報解析部２１による撮像情報の解析結果、または、救難信号取得部２２による墜落した無人航空機Ｙからの救難信号の取得状況に応じて、周囲にある、墜落した無人航空機Ｙを検出する。

【0048】

また捕獲手段決定部２４は、検出した無人航空機Ｙの周りの障害物の有無情報、および障害物がある場合の当該障害物の大きさ等の情報を取得することで、当該無人航空機Ｙの捕獲手段を決定する。

【0049】

〈第２実施形態による無人航空機の動作〉
墜落した無人飛行機Ｙの周辺を飛行する無人航空機２で実行される動作について、図８のフローチャートを参照して説明する。

【0050】

無人航空機２は、飛行中、カメラ装置１４が周囲を撮影し、撮影した撮像情報を撮像情報解析部２１が解析することで、周囲にある無人航空機の情報を取得している。ここで、他の無人航空機Ｙが故障して墜落したものとする。このとき、無人航空機Ｙにおいて助けを求めるための救難信号の発信が可能な状態であれば、救難信号が発信される。

【0051】

無人航空機２では、制御部２０の故障航空機検出部２３が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、飛行エリア内の地上の位置に停止している無人航空機の存在を認識すると、当該無人航空機を、故障により墜落した無人航空機Ｙとして検出する。または、墜落した無人航空機Ｙから発信された救難信号が無線通信部１５から受信されて救難信号取得部２２で取得されると、当該信号に基づいて故障航空機検出部２３が墜落した無人航空機Ｙを検出する（Ｓ１１の「YES」）。

【0052】

無人航空機Ｙを検出すると、動作制御部２６がプロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４等を駆動して墜落した無人航空機Ｙに接近する。そして、無人航空機Ｙに接近した状態でカメラ装置１４が無人航空機Ｙおよびその周辺を撮影し、撮影した撮像情報を撮像情報解析部２１が取得して解析する（Ｓ１２）。

【0053】

次に、捕獲手段決定部２４が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、無人航空機Ｙの周辺に当該無人航空機Ｙの捕獲作業の障害となる可能性がある障害物があるか否かを判定する（Ｓ１３）。ここでは捕獲手段決定部２４が、無人航空機Ｙの周辺に２つの障害物Ｐ1およびＰ2を検出したものとする（Ｓ１３の「YES」）。

【0054】

無人航空機Ｙの周辺に２つの障害物Ｐ1およびＰ2を検出すると、捕獲手段決定部２４はさらに撮像情報の解析結果に基づいて、当該障害物Ｐ1、Ｐ2の高さ情報、および当該障害物Ｐ1、Ｐ2と無人航空機Ｙとの間の距離の情報を取得する（Ｓ１４）。障害物Ｐ1、Ｐ2の高さ情報としては、既知の技術を用いて例えば、ＴＯＦカメラまたは２眼カメラを用いて無人航空機Ｙおよびその周辺を撮影したときの焦点距離に基づいて、無人航空機Ｙを基準として高いか、または低いかを算出する。

【0055】

そして、捕獲手段決定部２４は、取得した情報に基づいて、網１７２で無人航空機Ｙを捕獲することが可能であるか否かを判断する（Ｓ１５）。具体的には、図９（ａ）に示すように、障害物Ｐ1およびＰ2の高さが無人航空機Ｙの高さよりも低く、且つ障害物Ｐ1と無人航空機Ｙとの間の距離Ｌ1または障害物Ｐ2と無人航空機Ｙとの間の距離Ｌ2が所定値以上であることを認識すると、この距離Ｌ1またはＬ2の隙間を利用して網１７２で無人航空機Ｙを捕獲することが可能と判断する。また捕獲手段決定部２４は、図９（ｂ）に示すように、障害物Ｐ1およびＰ2の高さが無人航空機Ｙの高さ以上であることを認識したとき、または、障害物Ｐ1、Ｐ2と無人航空機Ｙとの間の距離Ｌ1、Ｌ2が所定値未満であることを認識したときには、網１７２で無人航空機Ｙを捕獲することが不可能と判断する。網１７２は、胴体部１１内に畳んで格納可能であるため、把持機構１６１を用いて捕獲する場合よりも網１７２を用いて捕獲する場合の方が、無人航空機Ｙや障害物Ｐ1およびＰ2から離れた位置から安全に作業を行うことができる。

【0056】

ここで、網１７２で無人航空機Ｙを捕獲可能であると判断すると（Ｓ１５の「YES」）、捕獲手段決定部２４は無人航空機Ｙを網１７２で捕獲することを決定し、無人航空機Ｙを捕獲するために網１７２を投網する動作を行う際の自無人航空機２の高度を算出する（Ｓ１６）。この高度は、無人航空機２の胴体部１１から第２捕獲機構部１７を延伸させることで網１７２を投網したときに、網１７２が無人航空機Ｙに届く高さで算出される。

【0057】

捕獲手段決定部２４が無人航空機２の高度を算出すると、動作制御部２６は、プロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４を駆動させて自無人航空機２を算出された高度まで移動させる（Ｓ１７）。そして動作制御部２６は第２捕獲駆動部１７ａを駆動して第２捕獲機構部１７を胴体部１１から延伸させて投網動作を実行し、網１７２で無人航空機Ｘを捕獲する（Ｓ１８）。

【0058】

次に動作制御部２６が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、無人航空機Ｙを捕獲したことを検知すると（Ｓ１９の「YES」）通常飛行運転を行い、捕獲した無人航空機Ｙを、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収できる場所まで運搬する（Ｓ２０）。

【0059】

ステップＳ１３において、捕獲手段決定部２４が、無人航空機Ｙの周辺に障害物がないと判定すると（Ｓ１３の「NO」）ステップＳ１６に移行し、無人航空機２は無人航空機Ｙを捕獲するために網１７２を投網する動作を行う際の機体の高度を算出し（Ｓ１６）、算出した高度まで移動して（Ｓ１７）網１７２で無人航空機Ｙを捕獲する（Ｓ１８）。この場合は、網１７２を大きく広げて無人航空機Ｙの機体全体を包み込むように確実に捕獲する。

【0060】

また、ステップＳ１５において、網１７２で無人航空機Ｙを捕獲することが不可能であると判断すると（Ｓ１５の「NO」）、捕獲手段決定部２４はさらに、把持機構１６１により無人航空機Ｙを把持して捕獲することが可能であるか否かを判定する（Ｓ２１）。ここで捕獲手段決定部２４は、障害物Ｐ1およびＰ2の高さが無人航空機Ｙの高さよりも低く、且つ障害物Ｐ1、Ｐ2と無人航空機Ｙとの間の距離Ｌ1、Ｌ2が所定値以下であることを認識しても、把持部位検出部２５で把持可能な部位が検出されれば、把持機構１６１により無人航空機Ｙを捕獲可能であると判断する。把持部位検出部２５は、把持可能な部位を、第１実施形態で説明したように無人航空機Ｙから取得する形状情報、または撮像情報解析部２１で解析された撮像情報の解析情報に基づいて検出する。

【0061】

ここで、無人航空機Ｙを把持可能と判断すると（Ｓ２１の「YES」）、捕獲手段決定部２４は、把持部位検出部２５で検出された部位を把持することで無人航空機Ｙを捕獲することを決定する。そして動作制御部２６は、第１実施形態で説明したように、第１捕獲駆動部１６ａを駆動して第１捕獲機構部１６を胴体部１１から延伸させ、プロペラ駆動部１３ａ－１～１３ａ－４等を駆動して無人航空機２を無人航空機Ｙに接近させる。そして、無人航空機Ｙ内の把持可能と判断した部位、例えば胴体部１１を把持機構１６１が把持して捕獲する（Ｓ２２）。

【0062】

動作制御部２６が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、無人航空機Ｙを捕獲したことを検知すると、通常飛行運転を行い、捕獲した無人航空機Ｙを、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収できる場所まで運搬する（Ｓ２０）。

【0063】

またステップＳ２１において、障害物Ｐ1およびＰ2の高さが無人航空機Ｙの高さ以上であることを認識したとき、または、把持部位検出部２５で把持可能な部位が検出されなかったことにより、把持機構１６１を用いても無人航空機Ｙを捕獲することが不可能であることを認識したときには（Ｓ２１の「NO」）、捕獲手段決定部２４は、網１７２に無人航空機Ｙのプロペラ部Ｙ1を絡ませて捕獲することを決定する。そして動作制御部２６は、第２捕獲駆動部１７ａを駆動して第２捕獲機構部１７を胴体部１１から延伸させて、網１７２を無人航空機Ｙのプロペラ部Ｙ1～Ｙ4のいずれかに向けて垂らす（Ｓ２３）。そして動作制御部２６は、無人航空機Ｙに対し、プロペラ部Ｙ1～Ｙ4の回転動作指示を送信する（Ｓ２４）。

【0064】

無人航空機Ｙは、回転動作指示を取得するとプロペラ部Ｙ1～Ｙ4を回転させる。無人航空機Ｙのプロペラ部Ｙ1～Ｙ4が回転すると無人航空機２から垂らされた網１７２がプロペラ部Ｙ1～Ｙ4に絡まり、無人航空機２が無人航空機Ｙを捕獲した状態になる。そして、動作制御部２６が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、無人航空機Ｙを捕獲したことを検知すると、無人航空機２が無人航空機Ｙを、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収できる場所まで運搬する（Ｓ２０）。

【0065】

また、ステップＳ１９において、撮像情報の解析等により、無人航空機２から無人航空機Ｙに向けて網１７２を投網したが、網１７２の中に無人航空機Ｙを捕獲することができなかったことを検知した場合には（Ｓ１９の「NO」）、捕獲手段決定部２４は、網１７２に無人航空機Ｙのプロペラ部Ｙ1～Ｙ4を絡ませて捕獲することを決定する。そして動作制御部２６は、無人航空機Ｙに対し、プロペラ部Ｙ1の回転動作指示を送信する（Ｓ２５）。これにより無人航空機Ｙがプロペラ部Ｙ1を回転させると、網１７２がプロペラ部Ｙ1に絡まり、無人航空機２が無人航空機Ｙを捕獲した状態になる。そして、動作制御部２６が、撮像情報解析部２１における撮像情報の解析結果に基づいて、無人航空機Ｙを捕獲したことを検知すると、無人航空機２が無人航空機Ｙを、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収できる場所まで運搬する（Ｓ２０）。

【0066】

以上の第２実施形態によれば、飛行中に制御不能になり墜落した無人航空機を、周囲で飛行している他の無人航空機が捕獲して、人や器物に危害を及ぼさずに安全に着陸可能で、且つ安全に回収可能な場所まで運搬することができる。

【0067】

なお、上記の第２実施形態では、撮像情報の解析等により、無人航空機２から無人航空機Ｙに向けて網１７２を投網したが、網１７２の中に無人航空機Ｙを捕獲することができなかったことを検知した場合には（Ｓ１９の「NO」）、捕獲手段決定部２４が、網１７２に無人航空機Ｙのプロペラ部Ｙ1～Ｙ4を絡ませて捕獲する場合について説明した。このときに、無人航空機Ｙのプロペラ部Ｙ１～Ｙ4が動作不能な場合は、無人航空機２の高度、位置を制御することで、網１７２にプロペラ部Ｙ1～Ｙ4を絡ませるようにして捕獲してもよい。

【0068】

また第２実施形態において、無人航空機２が、捕獲した無人航空機Ｙを持ち上げられない場合、または持ち上げてもすぐに高度が低下してしまう場合には、第１実施形態で説明した場合と同様に、動作制御部２６がパラシュートを使用することを決定し、パラシュート駆動部１８ａを駆動してパラシュート機構部１８を胴体部１１の外に放出して飛行するようにしてもよい。

【0069】

上述した無人航空機１または２の制御部２０の機能をプログラム化してコンピュータに搭載することにより、当該コンピュータを、制御対象の無人航空機に搭載する制御部として機能させる無人航空機の制御プログラムを構築することも可能である。

【符号の説明】

【0070】

１ 無人航空機
１１ 胴体部
１２－１～１２－４ アーム部
１３－１～１３－４ プロペラ部
１３ａ－１～１３ａ―４ プロペラ駆動部
１４ カメラ装置（撮像装置）
１５ 無線通信部
１６ 第１捕獲機構部
１６ａ 第１捕獲駆動部
１７ 第２捕獲機構部
１７ａ 第２捕獲駆動部
１８ パラシュート機構部
１８ａ パラシュート駆動部
２０ 制御部
２１ 撮像情報解析部
２２ 救難信号取得部
２３ 故障航空機検出部
２４ 捕獲手段決定部
２５ 把持部位検出部
２６ 動作制御部
１６１ 把持機構
１７１ 開口部
１７２ 網

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】