有線式ドローン群

本発明は、空中または水中あるいはその両方の領域を移動する無人移動体であるドローンに係り、特に複数のドローンをケーブルで連結した有線式ドローン群に関するものである。

空中または水中あるいはその両方の領域を移動する無人移動体として定義されるドローンは、撮影もしくは監視、点検もしくは検査、計測などの様々な分野で広く用いられている。 ドローンは、あらかじめ設定された目的によって自律的に運動するか、無線(電波、可視光、あらゆる波長帯のレーザー光、音波、超音波のいずれか、あるいはこれらの複合)を用いて人間である操縦者によって操縦されるか、無線を通じた外部の制御装置(コンピュータを含む)によって制御される。

米国特許第9,387,928号公報

特開2012−51545号公報

上述した各種ドローンのうち、自律的な運動をするドローンの場合には、問題はないが、無線による指令に基づき運動をするドローンの場合、以下のような問題が生ずる。 空中のドローンでは、比較的大容量の動力源(電池、蓄電池、コンデンサー、燃料電池等のあらゆる種類の電源、あるいは燃焼用の燃料)を搭載できる大型の機種以外では飛行時間が長くとれない場合が多い。水中のドローンでは、電波が水中を透過しにくい特性があるため、広く通信に使われるGHz周波数帯の電波による無線操縦は難しい。超音波や長波長の電波による通信は可能であるが、機体にカメラやセンサーを搭載しても大量のデータの高速伝送はしにくい。

これらの問題を解決する手段として、空中あるいは水中のドローンと操縦者の操縦器あるいは外部の制御装置を有線でつなぐことが提案されており、一部は実用化されている。以下、上記の信号および/または電力をドローンと送受する線を有線ケーブルと称する。

しかしながら、空中あるいは水中のドローンを任意の作業に適用する場合、妨害物のない開放的な環境であれば問題はないが、有線ケーブルと絡みやすいなんらかの物体がある環境では、絡みが発生することにより正常な動作ができなくなったり、機体の回収ができなくなるなどの問題が発生する。絡みやすい物体としては、岩や樹木、海草などの天然物や、電線やホース、チューブ等の既設の線材、電柱、パイプライン、建設物や構造物の角部、そのほか複雑な形状の任意の物品などの人工物が挙げられる。これらに対し、気流や水流などのある環境で、ドローンの機体と有線ケーブルが上記のような物体と絡まないように操縦方法あるいは制御方法だけで対応するのは困難である。

本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、複数のドローンを有線ケーブルで連結したドローン群であって、有線ケーブルが天然の物体や人工の物体に引っ掛かることなく、また絡まることがない有線式ドローン群および有線式ドローン群の制御方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明の有線式ドローン群は、複数のドローンを有線ケーブルによって直列に連結してドローン群を形成し、前記有線ケーブルは、各ドローンへの給電および/または各ドローンとの通信を行う機能を有し、前記ドローン群の一端側のドローンに、ドローン群の移動を制御する制御装置または操縦器を接続したことを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記制御装置または操縦器は、前記複数のドローンと前記有線ケーブルが折れ線状の関係を維持するようにドローン群を移動させることを特徴とする。 折れ線は、種々の長さおよび方向をもった線分を順次に接続して得られる線と定義されるが、本明細書では、線分を有線ケーブルと仮定し、線分同士の接続部をドローンと仮定して、折れ線は、種々の長さおよび方向をもった有線ケーブルをドローンを介して順次に接続して得られる線と定義される。したがって、複数の有線ケーブルがドローンを介して繋がってできる線には、ジグザグの線に限らず、円弧状の線、山形状の線、波形状の線など任意の形状の線が含まれる。複数の有線ケーブルで連結されたドローン群は、あたかも多関節の1つのロボットアームのように機能させることができる。

本発明の好ましい態様は、前記ドローンは空中用のドローンであり、前記有線ケーブルは前記空中用のドローンへの給電を行う機能を有することを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローンは水中用のドローンであり、前記有線ケーブルは前記水中用のドローンとの通信を行う機能を有することを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローン群は、複数のドローンを有線ケーブルによって直列に連結した主ドローン群と、該主ドローン群の途中から分岐して複数のドローンを有線ケーブルによって直列に連結した副ドローン群とから構成されることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記有線ケーブルの両端部を連結対象の2台のドローンの機体の下部に接続し、ドローン群の移動中に前記有線ケーブルが連結対象の前記2台のドローンの機体の下方に位置するようにしたことを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記有線ケーブルの両端部を連結対象の2台のドローンの機体の上部に接続し、ドローン群の移動中に前記有線ケーブルが連結対象の前記2台のドローンの機体の上方に位置するようにしたことを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローンは、直交する1つあるいは複数の軸心の回りにそれぞれ回転可能な1つあるいは複数の回転体を有したジンバル機構を備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記有線ケーブルの端部は、前記ジンバル機構における1つの回転体、あるいは複数の回転体のうち外側の回転体に接続されていることを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローンは、吸込口から吸い込んだ流体をインペラで昇圧し、昇圧された流体を吐出口から吐出して推力を得る推力発生機構を複数個備えていることを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローンは、複数の回転翼からなる推力発生機構を複数個備えていることを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローンの機体は球体又は球形に近い多面体からなり、前記球体又は前記多面体の内部に前記推力発生機構を配置することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記ドローンの機体は球体又は球形に近い多面体からなり、前記球体又は前記多面体の外面に前記推力発生機構を配置することを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記2つのドローン間を並列する複数の有線ケーブルで連結することを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記2つのドローン間を連結する有線ケーブルの長さを変更する機構を備えることを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記2つのドローン間を連結する有線ケーブルを覆う保護管を設けたことを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記ドローン群における少なくとも1つのドローンをデッドウェイト又は関節に置き換えることを特徴とする。

本発明の有線式ドローン群の制御方法は、複数のドローンを有線ケーブルによって直列に連結して形成されたドローン群の制御方法であって、前記有線ケーブルによって各ドローンへの給電および/または各ドローンとの通信を行いつつ、前記複数のドローンと前記有線ケーブルが折れ線状の関係を維持するようにドローン群を移動させることを特徴とする。

本発明の好ましい態様は、前記ドローン群を構成するi番目のドローンと(i+1)番目のドローンとの間の距離をLiとし、i番目のドローンと(i+1)番目のドローンとを連結する有線ケーブルのケーブル長をLciとし、i番目のドローンと(i+1)番目のドローンとを連結する有線ケーブルのたるみを考慮したドローン間最小距離をLminiとすると、Lmini≦Li≦Lciが成立するように、ドローン群を制御することを特徴とする。 本発明の好ましい態様は、前記i番目のドローンと物体との間の対物接近距離をLoiとし、前記i番目のドローンと物体との間の最小接近距離をLominiとすると、Loi≧Lominiが成立するように、ドローン群を制御することを特徴とする。

本発明によれば、複数のドローンを有線ケーブルで連結したドローン群において有線ケーブルが天然の物体や人工の物体に引っ掛かることなく、また絡まることがなく、各ドローンに所定の作業を確実に遂行させることができる。

図1は、本発明に係る有線式ドローン群の基本構成を示す模式図である。

図2(a),(b)は、図1に示す構成の有線式ドローン群を使用して物体の調査を行う場合を示す模式図であり、図2(a)は、空中用のドローン群を示し、図2(b)は、水中用のドローン群を示す。

図3は、多数のドローンを多数の有線ケーブルによって連結することにより長尺のドローン群を構成した実施例を示す模式図である。

図4は、本発明に係る有線式ドローン群の変形例を示す模式図である。

図5(a),(b)は、複数のドローンと複数の有線ケーブルとの接続方法を示す模式図である。

図6は、ジンバル機構を備えたドローンを示す模式図である。

図7は、水中用のドローンの推力発生機構の一例を示す模式的斜視図である。

図8は、空中用のドローンの推力発生機構の一例を示す模式的斜視図である。

図9(a),(b)は、ドローンの推力発生機構が機体の表面又は内部に装備されている実施例を示す模式図である。

図10は、ドローン間を並列する複数の有線ケーブルで連結する実施例を示す模式図である。

図11は、ドローン間を連結する有線ケーブルのケーブル長さが変更可能である実施例を示す模式図である。

図12(a),(b)は、ドローン間を連結する有線ケーブルのケーブル長さを変更する機構を示す模式図である。

図13(a),(b)は、ドローン間を連結する有線ケーブルに保護管を設けた実施例を示す図であり、図13(a)はドローンと保護管とを示す模式的斜視図であり、図13(b)は図13(a)のA−A線断面図である。

図14(a),(b)は、ドローン間にデッドウェイトや関節を設けた実施例を示す模式図である。

図15は、複数の有線ケーブルで連結された複数のドローンからなるドローン群が物体に引っ掛からないように制御する方法を示す模式図である。

図16は、ドローン自体が対物距離センサーを備えた実施例を示す模式図である。

図17は、ドローン間を連結する有線ケーブルの変形例を示す模式図である。

以下、本発明に係る有線式ドローン群の実施形態を図1乃至図17を参照して説明する。図1乃至図17において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。 図1は、本発明に係る有線式ドローン群の基本構成を示す模式図である。図1に示すように、複数のドローン1は、有線ケーブル2によって直列に連結されてドローン群を形成している。すなわち、複数のドローン1を複数の有線ケーブル2によって鎖状に接続してドローン群を形成している。一端側のドローン1に制御装置(または操縦器)3が接続される。制御装置(または操縦器)3は、複数のドローン1と複数の有線ケーブル2がおおよそ折れ線状の関係を常時維持するようにドローン群を移動させることによって、有線ケーブル2が各種物体に引っ掛かることがなく、また絡まることがないようにしている。折れ線は、広辞苑では、種々の長さおよび方向をもった線分を順次に接続して得られる線と定義されるが、本明細書では、線分を有線ケーブル2と仮定し、線分同士の接続部をドローン1と仮定して、折れ線は、種々の長さおよび方向をもった有線ケーブル2をドローン1を介して順次に接続して得られる線と定義される。したがって、複数の有線ケーブル2がドローン1を介して繋がってできる線には、図1に示すようなジグザグの線に限らず、円弧状の線、山形状の線、波形状の線など任意の形状の線が含まれる。複数の有線ケーブル2で連結されたドローン群は、あたかも多関節の1つのロボットアームのように機能させることができる。

ドローンをポンプ等の流体機械およびその周囲環境の点検や調査に使用する場合、空中用のドローンに電池を搭載しても電池容量が小さくて、飛行時間が短いため、空中用のドローンの場合には、有線ケーブル2によってドローン1に電力を供給する必要がある。水中用のドローンにおいては、水中または海水中では電波の減衰が激しくて電波通信が難しいため、水中用のドローンの場合には、有線ケーブル2によってドローン1との通信を確保する必要がある。なお、空中用のドローンにおいて有線ケーブル2によって通信を行ってもよく、また水中用のドローンにおいて有線ケーブル2によって給電を行ってもよい。したがって、有線ケーブル2は、ドローン1への給電および/またはドローン1との通信を行う機能を有する。

図2(a),(b)は、図1に示す構成の有線式ドローン群を使用して物体の調査を行う場合を示す模式図である。図2(a)は、空中用のドローン群を示し、図2(b)は、水中用のドローン群を示す。 図2(a)に示すように、複数の有線ケーブル2で連結された複数のドローン1からなるドローン群は、制御装置(または操縦器)3によって制御され、調査対象の円柱状の物体10を上方および斜め横から囲むような位置まで空中を移動して物体10の調査を行う。制御装置(または操縦器)3は、電源を内蔵しており、複数の有線ケーブル2によって複数のドローン1に電力を供給する。制御装置(または操縦器)3と複数のドローン1との間の通信は、電波で行ってもよく、有線ケーブル2で行ってもよい。制御装置(または操縦器)3は、ドローン間の間隔が所定の間隔を維持し、かつ各ドローン1と調査対象の配管等の物体10との間隔がそれぞれ調査に適した間隔を維持するようにドローン群を制御する。これによって、複数のドローン1と複数の有線ケーブル2は、おおよそ折れ線状の関係を常時維持する。

図2(b)に示すように、複数の有線ケーブル2で連結された複数のドローン1からなるドローン群は、制御装置(または操縦器)3によって制御され、水槽4内にある調査対象の矩形状断面の物体10AおよびL字状断面の物体10Bを上方、下方および横から囲むような位置まで水中を移動して物体10A,10Bの調査を行う。制御装置(または操縦器)3は、ドローン間の間隔が所定の間隔を維持し、かつ各ドローン1と調査対象の物体10A,10Bとの間隔がそれぞれ調査に適した間隔を維持するようにドローン群を制御する。これによって、複数のドローン1と複数の有線ケーブル2は、おおよそ折れ線状の関係を常時維持する。

図3は、多数のドローン1を多数の有線ケーブル2によって連結することにより長尺のドローン群を構成した実施例を示す模式図である。図3に示すように、調査対象の物体10がポンプ設備等の大型の構造物である場合には、多数のドローン1を多数の有線ケーブル2によって連結して長尺のドローン群を構成する。制御装置(または操縦器)3によって長尺のドローン群を制御し、ドローン群が調査対象の大型の物体10の下面および下部側面を囲むような位置まで水中を移動して物体10の調査を行う。制御装置(または操縦器)3は、ドローン間の間隔が所定の間隔を維持し、かつ各ドローン1と調査対象の物体10との間隔がそれぞれ調査に適した間隔を維持するようにドローン群を制御する。これによって、多数のドローン1と多数の有線ケーブル2は、おおよそ折れ線状の関係を常時維持する。

図4は、本発明に係る有線式ドローン群の変形例を示す模式図である。図4に示すように、有線式ドローン群は、複数のドローン1を複数の有線ケーブル2によって直列に連結した主ドローン群と、主ドローン群の途中から分岐した副ドローン群とによって構成されている。副ドローン群も複数のドローン1を複数の有線ケーブル2によって直列に連結して構成されている。

図5(a),(b)は、複数のドローン1と複数の有線ケーブル2との接続方法を示す模式図である。図5(a),(b)は、空中用のドローンを示しているが、水中用のドローンの場合も同様である。 図5(a)は、調査対象の物体10が操作者(すなわち制御装置(または操縦器)3)の位置より上方にある場合の複数のドローン1と複数の有線ケーブル2との接続方法を示す模式図である。図5(a)に示すように、調査対象の物体10が操作者(すなわち制御装置(または操縦器)3)の位置より上方にある場合には、各有線ケーブル2の両端部を接続対象の2台のドローン1の機体の下部に接続することにより、飛行中に各有線ケーブル2が接続対象の2台のドローン1の機体の下方に位置するようにする。これにより、有線ケーブル2がドローン1の回転翼1Rに接触することを防止できる。

図5(b)は、調査対象の物体10が操作者の位置より下方にある場合の複数のドローン1と複数の有線ケーブル2との接続方法を示す模式図である。図5(b)に示すように、調査対象の物体10が操作者(すなわち制御装置(または操縦器)3)の位置より下方にある場合には、各有線ケーブル2の両端部を接続対象の2台のドローン1の機体の上部に接続することにより、飛行中に各有線ケーブル2が接続対象の2台のドローン1の機体の上方に位置するようにする。これにより、有線ケーブル2がドローン1の回転翼1Rに接触することを防止できる。

図6は、ジンバル機構を備えたドローンを示す模式図である。図6に示すドローン1はジンバル機構を備えている。ジンバル機構は、回転翼1Rを備えたドローン本体1aから鉛直方向に延びる第1軸11と、第1軸11の軸心の回りに回転可能な内輪(内側回転体)12と、内輪12より半径方向外方に延びる軸であって第1軸11に直交する第2軸13と、内輪12より大径のリングであって第2軸13の軸心の回りに回転可能な外輪(外側回転体)14とから構成されている。図6に示すように、ジンバル機構を備えたドローン1によれば、ドローン本体1aの姿勢をそのまま維持した状態で外輪14を360°いずれの方向にも回転させることができる。

図6に示すように、ジンバル機構を備えた2つのドローン1は、外輪14同士を有線ケーブル2で接続することにより、連結されている。2つのドローン1における各外輪14は360°いずれの方向にも回転可能であるため、外輪14同士を接続している有線ケーブル2に常にテンションを加えつつ2つのドローン1間の距離を一定に保つことができる。有線ケーブル2は、ドローン本体1aへの給電および/またはドローン本体1aとの通信をジンバル機構を介して行う。

図7は、水中用のドローン1の推力発生機構の一例を示す模式的斜視図である。図7に示すように、ドローン1の機体は球体からなり、球体の全面には、対をなす吸込口1sと吐出口1dとを備えた軸流スラスタThが複数個設けられている。各軸流スラスタThは、吸込口1sと吐出口1dとの間に軸流インペラ(機体の内部に配置)を備え、吸込口1sから吸い込んだ流体(水)を軸流インペラで昇圧し、昇圧された流体(水)を吐出口1dから吐出して、推力を得るように構成している。軸流スラスタThは、球体の全面に分散して配置されているため、ドローン1は任意の方向の推進力を得ることができる。ドローン1の機体は球形に近い多面体であってもよい。

図8は、空中用のドローン1の推力発生機構の一例を示す模式的斜視図である。図8に示すように、ドローン1の機体は球体からなり、その重心は球の中心近くにある。有線ケーブル2は球体に固定されている。球体の全面には、回転翼ユニットR_Uが複数個設けられている。図示例では、球体の上部に1個、側部に等間隔に4個、下部に1個(図示せず)、合計6個の回転翼ユニットR_Uが設けられている。各回転翼ユニットR_Uは、球体に固定されたサポート15に支持された複数の回転翼1Rを備えている。図示例では、サポート15の軸心方向に1個、サポートの軸心の周囲に等間隔に4個、合計5個の回転翼1Rが設けられている。図8に示すように、複数の回転翼1Rを備えた回転翼ユニットR_Uは、球体の全面に分散して配置されているため、ドローン1は任意の方向の推進力を得ることができる。ドローン1の機体は球形に近い多面体であってもよい。

図9(a),(b)は、ドローン1の推力発生機構が機体の表面又は内部に装備されている実施例を示す模式図である。 図9(a)に示すドローン1においては、球形の機体表面に凹部を形成し、凹部に推力発生機構を装備し、推力発生機構をカバー16で覆うように構成している。推力発生機構は、図7に示すものと同様である。 図9(b)に示すドローン1においては、球形の機体内部に推力発生機構を装備している。推力発生機構は、図7に示すものと同様である。 図9(a),(b)に示すように、推力発生機構をドローン1の機体表面あるいは内部に装備することにより、有線ケーブル2が推力発生機構に引っ掛かることを防止できる。ドローン1の機体は球形に近い多面体であってもよい。

図10は、ドローン1間を並列する複数の有線ケーブル2で連結する実施例を示す模式図である。図10に示す例においては、2つのドローン1間を並列する2本の有線ケーブル2で連結している。このように、2つのドローン1間を2本の有線ケーブル2で連結することにより、電力線と信号線とを別けることもできるし、2本の電力線で給電することもできる。

図11は、ドローン1間を連結する有線ケーブル2のケーブル長さが変更可能である実施例を示す模式図である。図11に示す例においては、最前方のドローン1と次のドローン1との間の有線ケーブル2を、上の状態から下の状態にケーブル長さを変更した場合を示す。他の有線ケーブル2も同様にケーブル長さを変更できるようになっている。有線ケーブル2の長さの変更は、ドローン群の移動中に行ってもよく、物体の調査中に行ってもよい。

図12(a),(b)は、ドローン1間を連結する有線ケーブル2のケーブル長さを変更する機構を示す模式図である。 図12(a)に示す例においては、各ドローン1は、ドローン1に接続される有線ケーブル2の巻き上げ及び巻き戻しを行うケーブル巻き上げ機構18を2個備えている。各ケーブル巻き上げ機構18は、リール19をモータで正逆転させることにより、有線ケーブル2の巻き上げ及び巻き戻しを行うように構成されている。これにより、2つのドローン1間を連結する有線ケーブル2を調査対象の物体に応じて最適な長さに維持することができる。

図12(b)に示す例においては、各ドローン1は、有線ケーブル2に沿って移動してケーブル2に対して位置を変えることができるようになっている。各ドローン1が有線ケーブル2に沿って移動するときには、各ドローン1が持っている推力発生機構を作動させてもよいし、別途移動機構を設けてもよい。各ドローン1はクランプ機構20を備えており、クランプ機構20が解除状態にあるときに、ドローン1は有線ケーブル2に沿って移動可能になっている。有線ケーブル2上でドローン1の位置が決まったときに、クランプ機構20を作動させてドローン1を有線ケーブル2に対して固定する。これにより、2つのドローン1間を連結する有線ケーブル2を調査対象の物体に応じて最適な長さに維持することができる。有線ケーブル2は、クランプ機構20を介してドローン1への給電および/またはドローン1との通信を行う。

図13(a),(b)は、ドローン1間を連結する有線ケーブル2に保護管を設けた実施例を示す図である。図13(a)はドローン1と保護管21とを示す模式的斜視図であり、図13(b)は図13(a)のA−A線断面図である。 図13(a),(b)に示すように、ドローン1間を連結する有線ケーブル2を覆うように保護管21が設けられている。保護管21は、軽量でかつ曲がらない樹脂材あるいは軽金属あるいは木材あるいは紙、あるいはこれらの複合材料で構成されており、ドローン1間を直線的に接続している。したがって、保護管21は、ロボットアームと同じような動きをし、ドローン1間の距離を常に一定に保つ機能を果たす。これにより、有線ケーブル2がたるみにより物体に引っ掛かるリスクを減らすことができる。各ドローン1は、図6に示す実施例と同様にジンバル機構を備えている。

図14(a),(b)は、ドローン1間にデッドウェイトや関節を設けた実施例を示す模式図である。 図1乃至図13に示す実施例おいては、複数のドローン1を複数の有線ケーブル2で連結するようにしたが、図14(a)に示す実施例においては、2つのドローン1間にデッドウェイト23を設けている。また、図14(b)に示す実施例においては、2つのドローン1間に関節24を設けている。図14(a),(b)に示すように、ドローン1に置き換えてデッドウェイト23又は関節24を設けることにより、制御するドローンの数を減らすことができる。デッドウェイト23を設ける実施例を水中用のドローン群に適用する場合、デッドウェイト23が水中でおおよそ静止状態を保つので、デッドウェイト23の位置を固定点として、他のドローン1を移動させることができる。関節24を設ける実施例をドローン群に適用する場合、図13に示す保護管21を併用すると、2つのロボットアームを関節24で接続したような態様になり、物体に引っ掛かるリスクをさらに減らすことができる。

図15は、複数の有線ケーブル2で連結された複数のドローン1からなるドローン群が物体に引っ掛からないように制御する方法を示す模式図である。 図15に示すように、ドローン群を構成する各ドローン1にi,i+1などの番号を付ける。ここで、i番目のドローン1と(i+1)番目のドローン1との間の距離をLiとし、i番目のドローン1と(i+1)番目のドローン1とを連結する有線ケーブル2のケーブル長をLciとし、i番目のドローン1と(i+1)番目のドローン1とを連結する有線ケーブル2のたるみを考慮したドローン間最小距離をLminiとすると、以下の(1)式が成立するように、ドローン群を制御することが必要である。 Lmini≦Li≦Lci・・・・・(1)

(1)式において、ドローン間最小距離Lminiは、有線ケーブル2がたるみすぎると物体に引っ掛かる原因になるため、有線ケーブル2がたるみすぎない距離に設定されている。また、ドローン間距離Liが有線ケーブル2のケーブル長Lciと等しいか、ケーブル長Lciより短くなるように2つのドローン1を制御することにより、有線ケーブル2がぴんと張った状態から少したるんだ状態の間になるように制御する。 n個のドローン1によってドローン群を構成する場合には、n個のドローン1が(1)式の拘束条件を満たす形で各ドローン1の軌道を予め決定し、決定された軌道に従って各ドローン1を制御して動かす。制御は開ループ、閉ループなどいずれでもよい。制御のために必要となるドローン位置は、ドローン1に内蔵した位置センサーを用いてもよいし、外部からの画像やレーダー、超音波等の計測あるいはその複合でもよい。

図16は、ドローン自体が対物距離センサーを備えた実施例を示す模式図である。図16に示すように、i番目のドローン1は対物距離センサーを内蔵しており、対物距離センサーは、例えばレーダー波を出力し、i番目のドローン1と、(i−1)番目のドローン1、(i+1)番目のドローン1および物体10との間の各距離を計測する。計測された各距離を表す信号は、制御装置(または操縦器)に送信される。制御装置(または操縦器)は、i番目,(i−1)番目,(i+1)番目のドローン1が互いに適正な距離を保つように制御する。すなわち、上記の(1)式が成立するように、ドローン群を制御する。また、i番目のドローン1と物体10との間の対物接近距離をLoiとし、i番目のドローン1と物体10との間の最小接近距離をLominiとすると、以下の(2)式が成立するように、ドローン群を制御することが必要である。 Loi≧Lomini・・・・・(2) n個のドローン1によってドローン群を構成する場合には、n個のドローン1が(1)式および(2)式の拘束条件を満たす形で各ドローン1の軌道を予め決定し、決定された軌道に従って各ドローン1を制御して動かす。

図17は、ドローン1間を連結する有線ケーブル2の変形例を示す模式図である。図17に示すように、ドローン1間を連結する有線ケーブル2は、コイル状の伸縮性のあるケーブルであってもよい。

上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲とすべきである。

1 ドローン 1a ドローン本体 1s 吸込口 1d 吐出口 1R 回転翼 2 有線ケーブル 3 制御装置(または操縦器) 4 水槽 10,10A,10B 物体 11 第1軸 12 内輪 13 第2軸 14 外輪 15 サポート 16 カバー 18 ケーブル巻き上げ機構 19 リール 20 クランプ機構 21 保護管 23 デッドウェイト 24 関節 Th 軸流スラスタ R_U 回転翼ユニット