特表 2024-517924 ＶＴＯＬビークルのためのラッチングシステム（Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-04-23

(54)【発明の名称】ＶＴＯＬビークルのためのラッチングシステム（Ｌａｔｃｈｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）および方法

(51)【国際特許分類】

   B64U 70/20 20230101AFI20240416BHJP

   B64U 50/34 20230101ALI20240416BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240416BHJP

   B64U 10/60 20230101ALI20240416BHJP

   B64U 80/25 20230101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

B64U70/20

B64U50/34

B64U10/13

B64U10/60

B64U80/25

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023569799

(86)(22)【出願日】2022-05-09

(85)【翻訳文提出日】2024-01-09

(86)【国際出願番号】 IL2022050478

(87)【国際公開番号】W WO2022238995

(87)【国際公開日】2022-11-17

(31)【優先権主張番号】283070

(32)【優先日】2021-05-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】IL

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523423632

【氏名又は名称】ガドフィン リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100092783

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120134

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 規雄

(74)【代理人】

【識別番号】100147762

【弁理士】

【氏名又は名称】藤 拓也

(72)【発明者】

【氏名】レゲヴ，エヤル

(57)【要約】

無人航空ビークル（ＵＡＶ）をラッチするためのシステムは、ミッションを実施するための第１のＵＡＶであって、ラッチ可能な構造体を備えて構成されている、第１のＵＡＶと；ミッションを実施する際に第１のＵＡＶを支援するためにラッチング機構に接続されている第２のＵＡＶと；ミッションを実施する際に第１のＵＡＶを支援するために、第２のＵＡＶを第１のＵＡＶに向けて派遣するための、および、空中でラッチング機構と第１のＵＡＶのラッチ可能な構造体とのラッチングを命令するためのコントローラとを有している。ＵＡＶ着陸方法では、ラッチング機構から延在するケーブルが着陸プラットフォームに移動可能に接続されている状態で、第２のＵＡＶが、第１のＵＡＶに向けて派遣され；ラッチング機構が、第１のＵＡＶのラッチ可能な構造体にラッチされた状態になり；ラッチング機構から着陸プラットフォームへのケーブルの長さを低減させることによって、第１のＵＡＶが、着陸プラットフォームに着陸させられる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

無人航空ビークル（ＵＡＶ）をラッチするためのシステムであって、ミッションを実施するように適合されている第１のＵＡＶであって、ラッチ可能な構造体を備えて構成されている、第１のＵＡＶと；前記ミッションを実施する際に前記第１のＵＡＶを支援するように適合されている第２のＵＡＶであって、ラッチング機構に除去不可能に接続されている、第２のＵＡＶと；前記ミッションを実施する際に前記第１のＵＡＶを支援するために、前記第２のＵＡＶを前記第１のＵＡＶに向けて派遣するように、および、空中で前記ラッチング機構と前記第１のＵＡＶの前記ラッチ可能な構造体とのラッチングを命令するように動作可能なコントローラとを含む、システム。

【請求項2】

前記第２のＵＡＶは、前記第１のＵＡＶよりもかなり小さく、バッテリなしで給電される、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

地上ステーションに移動可能に接続されているケーブルが、前記第２のＵＡＶまで延在し、前記第２のＵＡＶに給電する、請求項２に記載のシステム。

【請求項4】

前記ラッチング機構は、着陸プラットフォームの上に着陸する際に前記第１のＵＡＶを支援するように適合されている、請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記ケーブルは、前記着陸プラットフォームに装着されているスプールに巻き付けられており、着陸操縦の間に前記スプールから前記ラッチング機構への前記ケーブルの長さを低減させるために、前記スプールに動作可能に接続されているウィンチは、ラッチング動作に続いて活性化可能である、請求項４に記載のシステム。

【請求項6】

前記ラッチ可能な構造体は、前記第１のＵＡＶの下表面から下向きに延在しており、前記ラッチ可能な構造体の少なくとも１つのバーが、前記下表面から下向きに離隔されるようになっている、請求項３に記載のシステム。

【請求項7】

前記ラッチング機構は、それとのラッチング動作を開始させるために、前記ラッチ可能な構造体によって接触されると降伏してその形状を変化させる要素を備えて構成されている、請求項６に記載のシステム。

【請求項8】

前記コントローラは、前記第１のＵＡＶが前記地上ステーションから所定の距離未満で離れているときに、前記ラッチ可能な構造体の前記少なくとも１つのバーと前記ラッチング機構の前記降伏要素との間の強制的な接触を引き起こすように、前記第１のＵＡＶの動作を命令するように動作可能である、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記ラッチング機構は、スプリング荷重式の内向きに枢動するラッチを提供されているフックと、前記フックから前記第２のＵＡＶのハブへ下向きに延在しているポストとを含む、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記第２のＵＡＶの前記ラッチング機構は、マルチリンクコネクタであり、前記マルチリンクコネクタは、ラッチされる前に上向き湾曲した配設で維持されており、ラッチされるときに前記ラッチ可能な構造体の前記少なくとも１つの下向きに離隔されたバーを包含するように構成されている、請求項６に記載のシステム。

【請求項11】

前記ケーブルは、ホースをさらに含み、ラッチング動作に続いて前記第１のＵＡＶの中へ注入可能な燃料が、前記ホースを通って流れることができる、請求項３に記載のシステム。

【請求項12】

ＵＡＶ着陸方法であって、ラッチング機構に除去不可能に接続されている護衛ＵＡＶを着陸開始ＵＡＶに向けて派遣するステップであって、前記ラッチング機構から延在するケーブルが、着陸プラットフォームに移動可能に接続されている、ステップと；前記ラッチング機構を前記着陸開始ＵＡＶのラッチ可能な構造体にラッチさせるステップと；前記ラッチング機構から前記着陸プラットフォームへの前記ケーブルの長さを低減させることによって、前記着陸開始ＵＡＶを前記着陸プラットフォームに着陸させるステップとを含む、ＵＡＶ着陸方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、航空ビークルの分野に関する。より詳細には、本発明は、ＶＴＯＬビークルのためのラッチングシステムおよび方法に関する。

【背景技術】

【0002】

垂直方向の離陸および着陸（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔａｋｅ－ｏｆｆ ａｎｄ ｌａｎｄｉｎｇ、ＶＴＯＬ）操縦を受ける無人航空ビークル（ｕｎｍａｎｎｄｅｄ ａｅｒｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅs、ＵＡＶ）など航空ビークルは、回転翼ビークルであっても、または、固定翼ビークルであっても、天候の乱れ、たとえば、航空機の制御に悪影響を与える可能性のある強風または降水の存在に起因して、所望の小面積の場所に正確に着陸することが困難であることが多い。これらの困難性は、トラックまたは船のものなど移動するプラットフォームの上に着陸することが望まれるときに悪化される。

【0003】

航空機を着陸プラットフォームにラッチ（ｌａｔｃｈ）させ、ラッチされた航空機を着陸プラットフォームに引き寄せることによって、着陸操縦の間の天候の乱れの影響を軽減するために、いくつかの試みが行われてきた。しかし、そのようなラッチング動作を実施するために、専用のおよび高価な装置が必要とされる。このアプローチの他の不利益は、航空機に結び付けられているかまたはその他の方法で固定されている物体に対して、着陸プラットフォームに配備されているラッチング手段をターゲットにすることの困難性、および、この物体をラッチング手段に接続することの困難性に関係する。着陸プラットフォームが３次元の移動を受けるとき（たとえば、船上プラットフォーム）、そのようなラッチング動作は、実施するのがほとんど不可能であり、また、航空機の物体に結び付けられたケーブルが地上ステーションの固定具と絡まる場合には、航空機に対して安全上の問題を生じさせる。

【0004】

本発明の目的は、ＶＴＯＬビークルの正確な着陸を保証するための改善されたシステムおよび方法を提供することである。

【0005】

本発明の別の目的は、着陸プラットフォームが運動中であるときでも、着陸の前にＶＴＯＬビークルの信頼性の高いラッチングを保証するためのシステムおよび方法を提供することである。

【0006】

本発明の別の目的は、ＶＴＯＬビークルの安全な着陸を保証するためのシステムおよび方法を提供することである。

【0007】

本発明の他の目的および利点は、説明が進むにつれて明らかになろう。

【発明の概要】

【0008】

無人航空ビークル（ＵＡＶ）をラッチするためのシステムは、ミッション（ｍｉｓｓｉｏｎ）を実施するように適合されている第１のＵＡＶであって、ラッチ可能な構造体を備えて構成されている、第１のＵＡＶと；ミッションを実施する際に第１のＵＡＶを支援するように適合されている第２のＵＡＶであって、ラッチング機構に除去不可能に接続されている、第２のＵＡＶと；ミッションを実施する際に第１のＵＡＶを支援するために、第２のＵＡＶを第１のＵＡＶに向けて派遣するように、および、空中でラッチング機構と第１のＵＡＶのラッチ可能な構造体とのラッチングを命令するように動作可能なコントローラとを含む。

【0009】

第２のＵＡＶは、第１のＵＡＶよりもかなり小さく、バッテリなしで、たとえば、地上ステーションに移動可能に接続されているケーブルが、第２のＵＡＶまで延在し、第２のＵＡＶに給電するときなどに給電されるときに、効率的なラッチング動作が可能にされる。

【0010】

好ましくは、ラッチ可能な構造体は、好ましくは、第１のＵＡＶの下表面から下向きに延在しており、ラッチ可能な構造体の少なくとも１つのバーが、下表面から下向きに離隔されるようになっており、ラッチング機構は、それとのラッチング動作を開始させるために、ラッチ可能な構造体によって接触されると降伏してその形状を変化させる要素を備えて構成されている。コントローラは、第１のＵＡＶが地上ステーションから所定の距離未満で離れているときに、ラッチ可能な構造体の少なくとも１つのバーとラッチング機構の降伏要素との間の強制的な接触を引き起こすように、第１のＵＡＶの動作を命令するように動作可能である。

【0011】

１つの態様では、ラッチング機構は、スプリング荷重式の内向きに枢動するラッチを提供されているフックと、フックから第２のＵＡＶのハブへ下向きに延在しているポストとを含む。

【0012】

１つの態様では、第２のＵＡＶのラッチング機構は、マルチリンクコネクタであり、マルチリンクコネクタは、ラッチされる前に上向き湾曲した配設で維持されており、ラッチされるときにラッチ可能な構造体の少なくとも１つの下向きに離隔されたバーを包含するように構成されている。

【0013】

１つの態様では、ラッチング機構は、着陸プラットフォームの上に着陸する際に第１のＵＡＶを支援するように適合されており、それによって、ケーブルは、着陸プラットフォームに装着されているスプール（ｓｐｏｏｌ）に巻き付けられており、着陸操縦の間にスプールからラッチング機構へのケーブルの長さを低減させるために、スプールに動作可能に接続されているウィンチ（ｗｉｎｃｈ）は、ラッチング動作に続いて活性化可能である。

【0014】

１つの態様では、ケーブルは、ホースをさらに含み、ラッチング動作に続いて第１のＵＡＶの中へ注入可能な燃料が、ホースを通って流れることができる。

【0015】

ＵＡＶ着陸方法は、ラッチング機構に除去不可能に接続されている護衛ＵＡＶを着陸開始ＵＡＶに向けて派遣するステップであって、前記ラッチング機構から延在するケーブルが、着陸プラットフォームに移動可能に接続されている、ステップと；前記ラッチング機構を前記着陸開始ＵＡＶのラッチ可能な構造体にラッチさせるステップと；前記ラッチング機構から着陸プラットフォームへのケーブルの長さを低減させることによって、前記着陸開始ＵＡＶを着陸プラットフォームに着陸させるステップとを含む。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】ＵＡＶラッチングシステムの実施形態の概略図である。

【図2】図１のシステムとともに使用可能なラッチング機構の正面斜視図である。

【図3】図２のラッチング機構を装備している護衛ＵＡＶの上面斜視図である。

【図4】図３の護衛ＵＡＶによって着陸動作を実施するための方法である。

【図5】空中給油を実施するための方法である。

【図6】空中バッテリ交換を実施するための方法である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

ラッチされたＶＴＯＬ操縦による、移動するプラットフォームの上への航空ビークルの着陸は、移動するプラットフォームと無人航空ビークル（ＵＡＶ）を整合およびラッチさせる必要性に起因して、困難である。風または波の方向の変化によって引き起こされるうねり運動、ロール運動、およびピッチ運動に応答して、着陸プラットフォームが２つ以上の方向への移動を行うとき（たとえば、船上プラットフォームなど）、信頼性高く着陸するための能力は、大幅に制限される。多くの場合、移動するプラットフォームの上に配備されているラッチング手段は、上手くターゲットにされることができず、ＵＡＶは、着陸を失敗し、たとえば、船と衝突したり、または、海に落下したりもする。

【0018】

移動する着陸プラットフォームの影響は、空中で着陸開始ＵＡＶとラッチされるように構成されている護衛ＵＡＶを用いることによって、軽減されるかまたは完全に排除されることが可能であることが現在では発見されている。着陸開始ＵＡＶが移動するプラットフォームと上手くラッチされないことになるリスクにさらされる代わりに、着陸開始ＵＡＶは、空中で護衛ＵＡＶと確実にラッチされることになり、次いで、着陸プラットフォームに引き寄せられることになる。

【0019】

護衛ＵＡＶの使用は、他のミッションに対しても有用性がある。

【0020】

図１は、１つの実施形態による、プラットフォーム１の上への着陸操縦の前にＵＡＶをラッチさせるためのシステム１０を図示しており、システム１０は、自律的であることが可能である。ラッチングシステム１０は、着陸開始ＵＡＶ５およびより小さな護衛ＵＡＶ１５を含み、護衛ＵＡＶ１５は、着陸操縦の間に着陸開始ＵＡＶ５を支援するように適合されている。

【0021】

護衛ＵＡＶ１５は、電気モータによって駆動される小さなサイズの航空機、たとえば、クワッドコプタであり、それは、ケーブル１６によって地上ドッキングステーション１１に恒久的に繋がれており、約１．５ｋｇの最大離陸重量（ＭＴＯＷ）を有することが可能であり、一方では、最大で３０ノットの横風に耐えることができる。護衛ＵＡＶ１５の推定運搬重量は、ケーブル１６の最大で０．５ｋｇであることが可能であり、ケーブル１６は、一般的に、データおよび制御コマンドを移送するように適合されている光ファイバ通信ケーブルおよび電力ケーブルを含む。護衛ＵＡＶ１５のＭＴＯＷは、そのモータが電力ケーブルを通して給電される間に、機上にバッテリを装備していないことによって、そのような低い重量において維持されることが可能である。ケーブル１６の典型的な長さは、最大で１０ｍである。伸長可能なアームとは対照的にケーブル１６によってドッキングステーション１１に繋がれていることに起因して、護衛ＵＡＶ１５の空中安定性が、有利に維持されることが可能である。

【0022】

バッテリレスの護衛ＵＡＶ１５は、オートパイロットによってガイドされ、オートパイロットは、リアルタイムキネマティック（ＲＴＫ）の正確なＧＰＳベースのナビゲーションデバイスを装備しており、それは、着陸開始ＵＡＶ５に対して１ｃｍの精度で、それが相対的ＧＰＳ（ＲＧＰＳ）能力を有することを可能にする。

【0023】

護衛ＵＡＶ１５の中央ハブは、ラッチング機構１８に除去不可能に接続されている。ケーブル１６は、ラッチング機構１８から延在するように示されており、その第１の端部は、たとえばスプール１９によって、ドッキングステーション１１に移動可能に接続されており、スプール１９は、着陸プラットフォームの中に形成されたアパーチャ９を介して、着陸プラットフォーム１の底面に装着されており、または、代替的にその上側面に装着されており、その周りにケーブルが巻き付けられる。スプール１９に動作可能に接続されているウィンチＷが、ケーブル１６の伸長または後退を制御する。

【0024】

着陸開始ＵＡＶ５は、頑丈な下向きに延在しているラッチ可能な構造体７を備えて構成されており、それは、２つの離隔されたバー２および３と、１つまたは２つの相互接続バー４とを備えて、Ｕ字形状であるように示されており、２つの離隔されたバー２および３は、下向きに延在しており、随意的には、ＵＡＶ５の下表面８から斜めに延在しており、１つまたは２つの相互接続バー４は、バー２および３の端部から延在しており、互いに接続されており、図示されているＵ字形状の構成を形成するようになっているが、それは、同様に任意の他の適切なラッチ可能な形状をとることも可能である。

【0025】

飛行の間に、ドッキングステーション１１は、着陸開始ＵＡＶ５と通信し、したがって、そのリアルタイム場所、および、ドッキングステーションに着陸するその意図を知る。着陸開始ＵＡＶ５がドッキングステーション１１から所定の距離未満で離隔されており、着陸操縦が開始されるとき、護衛ＵＡＶ１５は、着陸開始ＵＡＶ５に向けて派遣され、着陸開始ＵＡＶ５は、一般的に、搭載ＧＰＳシステムによって決定されるように、最大で１０ｍの（たとえば、３ｍの）着陸プラットフォーム１の上方の一定の高度においてホバリングしている。制御コマンドは、派遣動作の間に、ドッキングステーション１１から護衛ＵＡＶ１５のオートパイロットにケーブル１６を介して送信され、護衛ＵＡＶが、衝突を防止するためにＵ字形状のラッチ可能な構造体７に下方から接近することになるようになっており、その後に、ラッチング動作を実施することになるようになっており、それによって、ラッチング機構１８は、構造体７と係合関係に設定される。ＵＡＶ１５は、着陸プラットフォーム１に繋がれた後に、プラットフォームに向けて引っ張られ、安全な着陸を保証する。

【0026】

着陸プラットフォーム１の付近に配備されているコントローラ２０は、着陸開始ＵＡＶ５および護衛ＵＡＶ１５の動作を調和させる。コントローラ２０は、護衛ＵＡＶ１５に搭載されて装着されることも可能であり、そのさまざまなモータおよびコンポーネントの制御された活性化および非活性化を支配する。代替的に、コントローラ２０は、静止していることが可能であり、着陸プラットフォーム１の上に装着されるか、または、着陸プラットフォームの上にもしくはドッキングステーションの上に構築された構造体の中に装着されることが可能であり、ＵＡＶ１５のモータおよびコンポーネントとワイヤレス通信をしていることが可能である。

【0027】

着陸開始ＵＡＶ５の動作を支配するために、コントローラ２０は、着陸開始ＵＡＶ５がドッキングステーション１１から所定の距離未満で離隔されると、ハンドシェイク信号の要求をワイヤレスで送信するように構成されることが可能である。ドッキングステーション１１は、着陸開始ＵＡＶ５のリアルタイム場所を追跡し、この情報によってコントローラ２０を更新する。着陸開始ＵＡＶ５からコントローラ２０へのハンドシェイク信号の送信に続いて、それに応答して、コントローラは、ＵＡＶ５のモータおよびコンポーネントを一時的に引き継ぎ、次いで、着陸開始ＵＡＶ５に向けて護衛ＵＡＶ１５を派遣する。コントローラ２０は、ＵＡＶ１５のラッチング機構１８がＵＡＶ５の構造体７と係合した関係に設定されるまで、着陸開始ＵＡＶ５および護衛ＵＡＶ１５の一方または両方の制御された変位を命令し、その後に、着陸開始ＵＡＶ５のモータは、非活性化させられた状態になるように命令される。

【0028】

コントローラ２０は、同様に、他の方式でも着陸開始ＵＡＶ５の動作を支配することが可能であることを理解されたい。

【0029】

図２は、１つの実施形態によるラッチング機構３８を図示している。この実施形態では、ラッチング機構３８は、フック３６であり、フック３６は、スプリング荷重式の内向きに枢動するラッチ３９を提供されており、それは、約２０ｃｍの長さを有することが可能であり、実質的に垂直方向に配向されることが可能である。ラッチ３９は、ラッチ可能な構造体によって接触されるときに降伏するように適合されており、軸線３２の周りにフック３６の内部３３の中へ内向きに枢動するように促される。ラッチ可能な構造体のバーが、それがラッチ３９とフック３６の内側表面との間に離隔されるように、フック内部３３の中へ十分に導入されるとき、ラッチに印加された力は解放され、ラッチは、軸線３２の周りに外向きに枢動され、その角度変位は、ラッチがその元の位置に戻るまで、リップ３１によって制限される。

【0030】

ラッチ３９は、概略的に図示されているＲＧＰＳセンサ２９を備えて構成されることが可能であり、それは、コントローラ２０（図１）とデータ通信しており、また、着陸開始ＵＡＶ５の上に装着されている（たとえば、ラッチ可能な構造体７のバーのうちの１つの中に収容されているなど）相手方のＲＧＰＳセンサとデータ通信しており、ＵＡＶ５への相対的距離を検知する。

【0031】

ラッチ可能な構造体によって接触されると降伏してその形状を変化させる要素を備えて構成されている任意の他の適切なラッチング機構が、用いられることも可能であることを理解されたい。

【0032】

たとえば、ラッチング機構は、マルチリンクコネクタによって具現化されることが可能であり、マルチリンクコネクタは、ケーブルの第２の端部から延在しており、複数の直列に延在するリンク（たとえば、５つのリンク）を含み、その合計の長さは、４０ｃｍであり、コネクタのそれぞれのジョイントは、２つの隣接するリンクと相互接続されているが、任意の他の数のリンクも、本発明の範囲内にある。リンクは、護衛ＵＡＶの高さの上方に上向きに延在する上向き湾曲した配設にコネクタが常に維持されるように相互接続されており、護衛ＵＡＶが着陸開始ＵＡＶに向けて飛行している間に、そのコネクタが空中に浮いているように見える外観を提供するようになっている。末端リンクは、第１の磁石を提供されることが可能であり、ケーブル隣接リンクは、第２の磁石を提供されることが可能である。ラッチ可能な構造体とコネクタとの間の強制的な接触に続いて、さまざまなリンクは、第１および第２の磁石が一緒に連結されるまで、角度的に変位されるように促され、ラッチ可能な構造体の１つまたは２つの相互接続をコネクタに包含させる。電気機械的なロックは、ラッチング動作に続いて、末端リンクおよびケーブル隣接リンクを一緒にロックするように作動されることが可能である。

【0033】

図３は、ラッチング機構３８を装備している例示的な護衛ＵＡＶ４５を図示している。たとえば約２０ｃｍの長さを有している短いポール４２は、護衛ＵＡＶ４５のハブ４１から、ハブ４１の上方に位置特定されているラッチング機構３８へ延在しており、そのプロペラ４７との干渉なしにラッチング動作を促進させる。ケーブル１６は、ポール４２から（または、ハブ４１から）下向きに延在しており、それぞれのプロペラを取り囲む垂直長手方向軸線を有する円筒形状のシールド４９によって、着陸動作の間にプロペラ４７のいずれかと絡み合うことを防止される。

【0034】

図４は、図３の護衛ＵＡＶ４５によって着陸動作を実施するための方法の実施形態を図示している。

【0035】

ステップ５２において、着陸開始ＵＡＶが所定の距離未満でドッキングステーションから分離されていることを、ドッキングステーションが決定した後に、コントローラは、ステップ５４において、着陸プラットフォームから離昇した後に、ＲＰＧＰＳセンサの支援によって、着陸開始ＵＡＶに向けて派遣されるように、護衛ＵＡＶに命令する。コントローラが、ステップ５６において、着陸開始ＵＡＶと護衛ＵＡＶとの間の所定の近接性（たとえば、最大で１０ｍ）を識別するとき、着陸開始ＵＡＶは、ステップ５８において、ラッチング動作を開始させるために、ラッチ可能な構造体が図３に示されているラッチング機構３８のラッチ（または、任意の他の適切なラッチング機構の降伏要素）に強制的に接触するまで、加速するように命令される。コントローラは、ラッチ可能な構造体によって提供されるタッチセンサによって、および、着陸開始ＵＡＶとコントローラとの間の対応する信号の送信によって、ラッチ可能な構造体とラッチング機構のラッチとの間に強制的な接触が行われたことを決定し、ラッチング動作の完了時に、ステップ６２において、その代わりに加速を停止するように着陸開始ＵＡＶに命令する。

【0036】

次の段階では、着陸動作が開始される。着陸開始ＵＡＶおよび護衛ＵＡＶが一緒にラッチされている間に、護衛ＵＡＶを着陸プラットフォームに接続しているケーブルは、ホバリングしている間に着陸開始ＵＡＶが一定の揚力を発生させるように命令されるときに、および、同時にウィンチが活性化させられるときに、ステップ６４において、張力をかけられる。ケーブルは張力をかけられたままであるので、それは、ウィンチと絡み合う状態になることを防止される。スプールの適切な回転は、ステップ６６において、スプールとラッチング機構との間のケーブル長さを低減させることによって、限られたパワーで着陸プラットフォームに向けて着陸開始ＵＡＶを引き寄せる。

【0037】

ケーブル長さが十分に低減されるとき、着陸開始ＵＡＶは、着陸プラットフォームに接近し、次いで、ステップ６８において、着陸開始ＵＡＶの少なくとも一部分は、着陸プラットフォームの中に形成されたアパーチャを通過し、それは、前記部分を収容して支持するように構成されている。たとえば、アパーチャは、複数の領域を有しており、そのそれぞれは、着陸開始ＵＡＶの対応する回転翼、および、ラッチされた護衛ＵＡＶの回転翼の輪郭よりもわずかに大きい。代替的に、アパーチャは、回転翼のすべてを取り囲む単一の円錐形状のアパーチャであることも可能である。専用の用具が、その後に着陸プラットフォームにおいてラッチング機構のラッチに強制的に接触するとき、および、護衛ＵＡＶが、その後に、たとえば、特殊なリギング（rigging）または可動床表面などによって横方向に制御可能に移動されるときに、ラッチング機構は、ステップ７０において、その後の離陸手順を予期して、ラッチ可能な構造体から解除される。

【0038】

他の実施形態において、護衛ＵＡＶは、一緒にラッチされた後に他のＵＡＶ（以降では「メインＵＡＶ」）が他の空中ミッションを実施するのを支援することができる。コントローラは、メインＵＡＶおよび護衛ＵＡＶの動作を調和させるように動作可能であり、本明細書で説明されているそれぞれのミッションの信頼性の高い実施を保証する。

【0039】

以下の説明はＵＡＶに関するものであるが、主な航空ビークルは、無人であるかまたは有人であるかにかかわらず、任意のＶＴＯＬ航空機（たとえば、マルチ回転翼、ヘリコプタ、および、ＶＴＯＬ能力を備えた固定翼航空機など）であることが可能であることを理解されたい。

【0040】

本発明のラッチング動作によって可能となる１つの追加的なミッションは、図５に図示されているように、空中給油においてメインＵＡＶを支援することである。したがって、メインＵＡＶがステップ７２においてホバリングしている間に、護衛ＵＡＶは、ステップ７４において、図１のラッチ可能な構造体７によって、または、その後に空中給油動作を実施するためにインターフェース接続される必要のあるメインＵＡＶ領域に隣接するものなど任意の他の適切なラッチ可能な構造体によって、メインＵＡＶとラッチされた状態になる。この実施形態では、ドッキングステーションに接続されているケーブルは、中空であり、外側ケーブル層に概して固定的に取り付けられている内側ホースを含み、それを通って、メインＵＡＶによって必要とされる燃料が流れることができる。護衛ＵＡＶに給電するための電力ケーブル、ならびに、データおよび制御コマンドを護衛ＵＡＶに移送するように適合されている光ファイバ通信ケーブルは、たとえば、ケーブルおよび／またはホースが電気隔離材料から作製されているときなどに、ホースを通って流れる燃料から適切に隔離されながら、外側ケーブル層の中に埋め込まれることが可能である。代替的に、護衛ＵＡＶのモータは、搭載バッテリによって給電され、リモートワイヤレスコマンドによって制御されることが可能である。

【0041】

ラッチング機構がラッチング構造体の相互接続バーを囲み、ケーブルが相互接続バーの長さに沿って自由に変位されることが可能であるラッチング動作に続いて、追加的なラッチング動作が実施され、ケーブルを中心に置き、メインＵＡＶによって提供される固定インターフェース要素とケーブルを連結する。この追加的なラッチング動作では、コントローラとデータ通信するアームが、たとえば、電磁アクチュエータによって、または、機械的な係合によって、ケーブルの末端端部をインターフェース要素に向けて再方向付けし、末端端部をインターフェース要素と連結させる。インターフェース要素は、突出要素であることが可能であり、突出要素は、メインＵＡＶの本体部要素から突出しており、メインＵＡＶの流体タンクに流体連通している他の見えない端部においてノズルを装備している。ホースのメス型端部は、突出要素を囲むようにアームによって再方向付けされると、たとえば、スプリング荷重式の解放可能な配置などによって、突出要素と機械的に係合されるようになる。代替的に、ホースの末端端部は、ノズルを提供されることが可能であり、流体タンクに流体連通しているメインＵＡＶのインターフェースキャビティの中へ挿入されることをアームによって引き起こされることが可能である。

【0042】

Ｕ字形状のラッチ可能な構造体と組み合わせたラッチング動作を必要とすることなく、アーム支援ラッチング動作のみが実施されることが可能であることを理解されたい。

【0043】

複数の相互接続されたリンク、伸縮式本体部、および／または、枢動方向に接続されているエンドエフェクタを備えて構成され得るアームは、メインＵＡＶケーシングに移動可能に接続されることが可能であり、タッチセンサ、ＲＧＰＳセンサ、および画像処理センサなど適切なセンサを装備していることが可能であり、それは、コントローラとデータ通信しており、ステップ７６において、ホースの末端端部を適切に位置特定するように適合されており、そうすると、アームは、ステップ７８において、末端端部と係合されるようになり、または、それと力を伝達する関係になり、ステップ８０において、それをインターフェースキャビティの中へ再方向付けし、次いで、ステップ８２において、コントローラが、ホース、ノズル、および燃料タンクを通した燃料の注入を命令する。代替的に、アームは、護衛ＵＡＶケーシングまたはハブに移動可能に接続されることが可能である。

【0044】

本発明のラッチング動作によって可能にされる別のミッションは、空中再充電を実施するためにメインＵＡＶを支援することである。この実施形態では、ドッキングステーションに装着された充電器に電気的に接続されている導体が、ケーブルの中に埋め込まれている。電気的接続は、ステップ８０において、ホースの末端端部がインターフェース要素と連結されるときに、メインＵＡＶバッテリによって行われることが可能であり、そうすると、充電器は、ステップ８４において、メインＵＡＶバッテリが十分に充電されるまで、選択的に動作される。護衛ＵＡＶに給電するための電力ケーブル、ならびに、データおよび制御コマンドを護衛ＵＡＶに移送するように適合されている光ファイバ通信ケーブルは、外側ケーブル層の中に埋め込まれることが可能であり、または、そうでなければ、充電器に接続された導体から分離されることが可能である。

【0045】

本発明のラッチング動作によって可能にされる別のミッションは、図６に図示されているように、空中バッテリ交換においてメインＵＡＶを支援することである。護衛ＵＡＶのペイロードが新しく充電されたバッテリを含み、メインＵＡＶがステップ７２においてホバリングしているときに、メインＵＡＶバッテリにおける残りの充電量を動的に検出するように構成されている、メインＵＡＶに搭載されたセンサが、ステップ８６において、充電レベルが所定の閾値未満に降下したことでコントローラを更新するとき、護衛ＵＡＶが派遣される。このステップは、当然のことながら、空中再充電ミッションにも適用可能である。ステップ８８におけるラッチング動作に続いて、コントローラとデータ通信する以前に説明されたアームは、ステップ９０において、消耗したバッテリをメインＵＡＶから取り外し、ステップ９２において、護衛ＵＡＶのプラットフォームの上にそれを位置決めするように適合されている。次いで、アームは、ステップ９４において、新しく充電されたバッテリを護衛ＵＡＶのペイロードからメインＵＡＶのソケットへ移送し、そこで、それは、電気的に連結される。アームが、その後に、ステップ９６において、消耗したバッテリをプラットフォームから護衛ＵＡＶのペイロードへ移送し、次いで、消耗したバッテリを連結する。バッテリは、移送動作を促進させるために可動アームがそれと力を伝達する関係にある適切なコンポーネントを備えて構成されることが可能である。

【0046】

ペイロードを地上ドッキングステーションから空中メインＵＡＶへ移送することが望まれるときに、同様の装置が用いられることが可能である。

【0047】

空中ラッチング動作を実施することによって、上記に説明されているミッションのいずれかを実施するためにドッキングステーションに着陸しなければならないメインＵＡＶの必要性を回避する点において、貴重な時間および資源が、有利に節約されることが可能である。

【0048】

本発明のいくつかの実施形態が図示として説明されてきたが、本発明は、特許請求の範囲を超えることなく、多くの修正例、変形例、および適合例とともに実施されることが可能であり、また、当業者の範囲内にある多数の均等物または代替的な解決策の使用とともに実施されることが可能であることが明らかになろう。

【符号の説明】

【0049】

１ プラットフォーム
２ バー
３ バー
４ 相互接続バー
５ 着陸開始ＵＡＶ
７ ラッチ可能な構造体
８ 下表面
９ アパーチャ
１０ システム
１１ 地上ドッキングステーション
１５ 護衛ＵＡＶ
１６ ケーブル
１８ ラッチング機構
１９ スプール
２０ コントローラ
２９ ＲＧＰＳセンサ
３１ リップ
３２ 軸線
３３ 内部
３６ フック
３８ ラッチング機構
３９ ラッチ
４１ ハブ
４２ ポール
４５ 護衛ＵＡＶ
４７ プロペラ
４９ 円筒形状のシールド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【国際調査報告】