空飛ぶ充電池と、釣り銭トレイを積んだドローンが空中合体！

カリフォルニア大学バークレー校の研究者たちが、着陸せずに交換できる、空飛ぶ代替電池を使い、小型ドローンをほぼ無期限に空中で浮遊させる斬新な方法を披露しました。これは空中給油機からの空中給油によって、長距離任務を遂行する空軍の技術から着想を得たもの、とのことです。

ドローンの電池消費問題

4つのプロペラを使うクアッドコプター・ドローンは、飛行時に高い安定性を発揮するだけでなく、操作性や速度の面でも優れています。しかし、4つのプロペラは4つの電動モーターを駆動して電池を急激に消耗させるため、目も眩むような光景で人気を博すドローン・レースでも、1レースが数分以上続くことはそうそうありません。

ではバッテリーを増やせばいいのかというと、そのぶん重量が増すためより強力なモーターが必要になり、最終的にはドローンの飛行時間が限界に達し、新しいバッテリーが必要になってしまうので本末転倒です。

レーサーたちにとって、競技の合間に電池を交換するのは簡単です。しかし、長距離偵察任務や大都市を横断して荷物を配送するなど、ほかの用途となると、再充電や新しい電池交換のために着陸を要してしまうのは、望ましくない手間や時間の遅延に繋がります。

ということで、カリフォルニア大学バークレー校のHiPeR Lab（高性能ロボット研究所）の研究者たちは別の解決策を模索するなかで、飛行中に大型ドローンに接続できる代替電池とその交換技術を開発したのです。

メカニズム

研究者たちは、通常だとケーブルを抜いて、接続し直す電池交換の工程を合理化するべく、上部に電気接触パッドを持つ着陸台を備えた、大型のクアッドコプターを開発しました。

交換用電池には独自のプロペラとモーターがあり、小さいクアッドコプターのように上昇して安定したのち、大型機の着陸台にタッチダウンするよう作られています。そして電力は電池の脚にある電気接点から供給されるようになっています。

搭載電池と飛行時間

このプロトタイプは、2.2Ahのリチウムポリマー電池を搭載しており、約12分間飛行することが可能となっています。

空飛ぶ交換用電池の容量は、大型ドローンとの間を往復するための小型電池に加えてそれぞれ1.5Ahあり、プロトタイプの飛行時間を約5分延長してくれます。空飛ぶ交換用電池は、大型機に着陸するとその電子機器とモーターのすべてに電力を供給するものの、一次電池を再充電してはくれません。なので小型機が給電しない間は、大型機の一次電池はゆっくりと減ってしまいます。

とはいえ実験の結果、試作品の飛行時間は12分から1時間を余裕で超えることとなったのでした。

実現はまだ遠そう

もしこの手法を実現させるのであれば、ほかに克服すべき物流上の問題があります。それは航続距離を伸ばすために、交換用電池を積んだ別のドローンを飛行経路に沿って設置する必要がある、ということ。これは大都市や配達用ドローンにとっては、それほど難しい課題ではありません。ですが軍用だったりすると、そのための基地を設置することにさまざま難しさが伴うだろう、ということです。

現状ではイマイチ実用性に欠けそうな気がしますが、アイデアとしては面白いですよね。飛行時間同様、まだまだ伸びしろがありそうです。