IT202000011194A1

IT202000011194A1 - Piattaforma mobile per la consegna aerea di un carico mediante droni

Info

Publication number: IT202000011194A1
Application number: IT102020000011194A
Authority: IT
Inventors: Giuseppe Roberto Tortora; Andrea Cannas; Carlo Nicolino Di
Original assignee: Carlo Nicolino Di; Abzero Srl
Priority date: 2020-05-15
Filing date: 2020-05-15
Publication date: 2021-11-15
Also published as: US20230219701A1; CN115916646A; WO2021229522A1; EP4149839A1

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo ?Piattaforma mobile per la consegna aerea di un carico mediante droni?

DESCRIZIONE

Ambito dell?invenzione

La presente invenzione riguarda il settore della consegna di oggetti a domicilio mediante droni.

In particolare, l?invenzione riguarda una piattaforma mobile per l?atterraggio di droni ed un sistema per il monitoraggio e la gestione della consegna.

Descrizione della tecnica nota

Come noto, il trasporto di carichi mediante droni ? ormai diffuso e utilizzato in molti ambiti, in quanto risulta pi? rapido, efficiente e automatizzabile rispetto ad un trasporto tradizionale.

Ad esempio, si inizia a fare uso del trasporto mediante droni nel settore ospedaliero per velocizzare lo spostamento di materiale organico deperibile, nel settore alimentare per la consegna di beni di consumo, e nel settore postale per la consegna a domicilio di pacchi.

Uno dei problemi che si pongono in tali sistemi di trasporto aereo riguarda l?arrivo del drone nel punto di consegna del carico, in quanto si deve consentire l?atterraggio sicuro del drone o, in alternativa, il rilascio sicuro del carico trasportato.

Alcune possibili soluzioni sono mostrate in https://www.microavia.com/ e https://www.valqari.com/, dove le piattaforme di atterraggio consentono lo scarico del materiale all?interno di cassette che si aprono all?arrivo del drone. Tali sistemi permettono una consegna sicura del carico presso luoghi pubblici, quali parcheggi di supermercati o cortili condominiali, ma, dato il loro ingombro, risultano inadeguati per la consegna diretta presso un appartamento.

In US2020079530 ? mostrata una piattaforma di atterraggio posizionabile all'esterno di una finestra e contenente una botola che conduce a un vano portaoggetti. All?arrivo del drone, un trasmettitore presente nella piattaforma permette al drone di identificare il punto di rilascio del carico.

Tale sistema, per quanto meno ingombrante dei precedenti, necessita tuttavia di un fissaggio stabile in corrispondenza di un muro esterno dell?abitazione. Questo comporta, di fatto, la deturpazione delle facciate degli edifici, un costo elevato per l?installazione, oltre all?inamovibilit? della piattaforma, che risulta costantemente esposta ad agenti atmosferici e sostanze deterioranti quali, ad esempio, escrementi animali o polveri sottili, con conseguente usura delle parti meccaniche del dispositivo. Inoltre, aspetto ancora pi? importante, la piattaforma non pu? essere utilizzata per il recapito del carico presso un luogo diverso da quello dell?installazione, quale un?abitazione differente o un luogo di lavoro.

Sintesi dell?invenzione

? quindi scopo della presente invenzione fornire una piattaforma mobile per la consegna aerea di un carico mediante droni che permetta di essere installata in maniera semplice e rimuovibile in corrispondenza di un punto dell?abitazione accessibile per via aerea, quale una finestra, un balcone, o una terrazza.

? inoltre scopo della presente invenzione fornire una siffatta piattaforma che comprenda sensori e componenti elettronici per automatizzare e rendere sicura la consegna del carico.

? ancora scopo della presente invenzione fornire una siffatta piattaforma che abbia elevata autonomia e basso consumo energetico.

? un altro aspetto della presente invenzione fornire un sistema per la consegna aerea di un carico che permetta di monitorare e gestire da remoto le varie fasi operative della consegna.

Questi ed altri scopi sono raggiunti da una piattaforma mobile per la consegna aerea di un carico mediante droni comprendente:

? un piano di atterraggio atto a definire un asse verticale y;

? almeno un sensore di posizione atto a rilevare l?orientamento spaziale O dell?asse verticale y rispetto ad un sistema di riferimento S predeterminato;

? un?unit? di controllo locale connessa a detto o ciascun sensore di movimento;

? un accumulatore elettrico atto a fornire energia elettrica a detto o ciascun sensore e all?unit? di controllo locale;

la cui caratteristica principale ? che l?unit? di controllo locale ? atta a:

? acquisire l?orientamento spaziale O dell?asse verticale y;

? confrontare l?orientamento spaziale O dell?asse verticale y con un orientamento spaziale predeterminato O?;

? generare uno stato di corretto posizionamento quando tra l?orientamento spaziale O e l?orientamento spaziale predeterminato O? vi ? uno scostamento angolare ? inferiore ad un predeterminato valore ?max.

Vantaggiosamente, ? prevista un?antenna per la comunicazione wireless di informazioni da parte dell?unit? di controllo locale.

In particolare, si ha ? = 3 ? 10?.

Vantaggiosamente, ? previsto un sistema di generazione di energia elettrica, un pannello solare o un generatore di corrente mediante movimento.

Vantaggiosamente, l?unit? di controllo locale ? inoltre atta comandare l?emissione di un segnale di corretto posizionamento in seguito alla generazione dello stato di corretto posizionamento.

In particolare, il segnale pu? essere di tipo:

? sonoro;

? visivo;

? vibro-tattile;

? una combinazione delle precedenti.

Vantaggiosamente, ? previsto almeno un sensore di movimento, atto a rilevare accelerazioni della piattaforma mobile oltre una predeterminata soglia.

In particolare, l?unit? di controllo locale ? atta a: ? passare in uno stato di stand-by quando il sensore di movimento non rileva accelerazioni della piattaforma mobile per un predeterminato lasso di tempo ? t;

? essere in uno stato di attivit? quando il sensore di movimento rileva accelerazioni della piattaforma mobile.

In tal modo, quando l?unit? di controllo locale ? in stand-by, il consumo di energia elettrica dell?accumulatore elettrico ? ridotto al minimo.

In particolare, nello stato di stand-by l?unit? di controllo locale disattiva qualsiasi attivit? eccetto la connessione con il sensore di movimento, in modo da risparmiare energia elettrica garantendo di poter passare nello stato di attivit?.

Alternativamente, il piano di atterraggio passa tra una geometria non attiva ed una geometria attiva e l?unit? di controllo locale pu? uscire dallo stato di stand-by quando il piano di atterraggio ? nella geometria attiva.

Vantaggiosamente, sono inoltre previsti mezzi di aggancio rapidi atti a permettere un ancoraggio rimovibile del piano di atterraggio ad un supporto esterno.

In particolare, i mezzi di aggancio rapidi comprendono almeno una cinghia. Tale cinghia pu? permettere, ad esempio, la connessione rimuovibile tra la piattaforma mobile e una ringhiera di un balcone.

Vantaggiosamente, ? previsto un sensore atto a rilevare che i mezzi di aggancio siano in configurazione stabile di chiusura, in modo che venga emesso un segnale che permetta all?utente di assicurarsi che la piattaforma non si sganci inavvertitamente dal supporto esterno.

Secondo un altro aspetto dell?invenzione, si rivendica un sistema per la consegna aerea di un carico comprendente:

? una piattaforma mobile secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5;

? almeno un drone;

? un?unit? di controllo remota atta a scambiare dati in remoto con la piattaforma mobile e con detto o ciascun drone;

la cui caratteristica principale ? che l?unit? di controllo remota ? atta a:

? rilevare lo stato di corretto posizionamento generato dall? unit? di controllo locale;

? inviare a detto o ciascun drone un comando di consegna sul piano di atterraggio.

In particolare, l?unit? di controllo remota pu? comunicare con una applicazione per smartphone o tablet, che permette all?utente di monitorare lo stato della consegna ed effettuare comandi specifici.

Vantaggiosamente, la piattaforma mobile comprende un marcatore posto sul piano di atterraggio e detto o ciascun drone ? atto, in seguito al comando di consegna, ad individuare il marcatore come punto predeterminato per l?atterraggio o la consegna del carico.

In particolare, la piattaforma mobile comprende un sensore di movimento atto a rilevare accelerazioni della piattaforma mobile oltre una predeterminata soglia.

Vantaggiosamente, l?unit? di controllo locale ? atta a generare uno stato di atterraggio non sicuro quando il sensore di movimento rileva accelerazioni della piattaforma mobile dopo che l?unit? di controllo locale ha generato lo stato di corretto posizionamento.

In particolare, l?unit? di controllo remota ? atta ad inviare un comando di non atterraggio a detto o ciascun drone in seguito alla generazione dello stato di atterraggio non sicuro.

Questo permette al sistema di rilevare la presenza di fenomeni metereologici avversi, come vento o pioggia, e impedire un atterraggio potenzialmente dannoso per il drone, per la piattaforma o per il pacco trasportato.

In particolare, l?unit? di controllo remota mette in attesa il drone per un certo intervallo di tempo. Se, al termine di tale intervallo di tempo, l?atterraggio continua a non essere sicuro, l?unit? di controllo remota pu? decidere se permettere comunque la consegna senza atterraggio del drone o riprogrammare la consegna.

Vantaggiosamente, la piattaforma mobile comprende un sensore GPS atto a rilevare una posizione assoluta della piattaforma mobile.

Questo permette al sistema di sapere approssimativamente la posizione della piattaforma ed associarla ad una posizione predeterminata da comunicare al drone per l?atterraggio. Ad esempio, il sensore GPS pu? fornire una posizione con un?incertezza nell?ordine del metro, che il sistema identifica essere prossima ad una posizione di atterraggio che ha in memoria e di cui conosce le precise coordinate da fornire al drone.

In particolare, ? inoltre previsto un trasponder RFID passivo, atto ad essere posizionato in corrispondenza di un punto di atterraggio desiderato, e la piattaforma mobile comprende un sensore di prossimit? atto a rilevare quando la piattaforma mobile si trova entro una certa distanza d da detto RFID passivo.

In tal modo, l?unit? di controllo locale pu? generare lo stato di corretto posizionamento quando, oltre ad un corretto orientamento spaziale, la piattaforma mobile ? anche nel corretto punto per l?atterraggio del drone.

In particolare, il sistema comprende mezzi di connessione atti a permettere una connessione stabile tra drone e piattaforma, in caso dell?atterraggio del drone.

In particolare, tali mezzi di connessione possono essere di tipo meccanico e/o magnetico e/o elettromagnetico.

Vantaggiosamente, i mezzi di connessione possono inoltre permettere una ricarica energetica della batteria del drone mediante l?accumulatore posto nella piattaforma.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e/o vantaggi della presente invenzione risulteranno pi? chiari con la descrizione che segue di una sua forma realizzativa, fatta a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni annessi in cui:

? la figura 1 mostra una possibile forma realizzativa del sistema per la consegna aerea di un carico, secondo la presente invenzione; ? la figura 2 mostra un possibile diagramma di flusso delle operazioni realizzate dal sistema secondo la presente invenzione.

Descrizione di alcune forme realizzative preferite Con riferimento alla figura 1, il sistema per la consegna aerea di un carico, secondo la presente invenzione, comprende una piattaforma mobile 100 comprendente un piano di atterraggio 110 atto a definire un asse verticale y, almeno un sensore di posizione atto rilevare un orientamento spaziale O dell?asse verticale y rispetto ad un sistema di riferimento S predeterminato, un?unit? di controllo locale connessa a detto o ciascun sensore di movimento ed un accumulatore elettrico atto a fornire energia elettrica a detto o ciascun sensore e all?unit? di controllo locale.

In una possibile forma realizzativa dell?invenzione, l?unit? di controllo locale ? atta a passare tra uno stato di attivit? ed uno stato di stand by, in cui il consumo di energia elettrica dell?accumulatore elettrico ? ridotto al minimo.

In particolare, la piattaforma mobile 100 pu? comprendere inoltre un sensore di movimento atto a rilevare accelerazioni della piattaforma oltre una predeterminata soglia, in modo tale che l?unit? di controllo locale passi autonomamente nello stato di stand by quando il sensore di movimento non rileva accelerazioni della piattaforma mobile 100 per un predeterminato lasso di tempo ? t. Nello stato di stand-by, l?unit? di controllo locale riduce ogni consumo energetico ma mantiene la connessione con il sensore di movimento, in modo da poter passare nuovamente nello stato di attivit? quando il sensore rileva un movimento della piattaforma 100.

In tal modo, la piattaforma 100 pu? attivarsi automaticamente nel momento in cui un utente la sposti dalla sua posizione di riposo per disporla in corrispondenza del punto di consegna del carico.

Vantaggiosamente, il piano di atterraggio 110 pu? passare tra una geometria non attiva ed una geometria attiva e l?unit? di controllo locale pu? uscire dallo stato di stand-by quando il piano di atterraggio ? nella geometria attiva. Ad esempio, in una possibile forma realizzativa, la piattaforma mobile 100 pu? comprendere alette contenitive 116 e 117 e il passaggio del piano di atterraggio 110 nella geometria attiva avviene mediante il sollevamento di tali alette. In tal modo, quando le alette contenitive 116 e 117 vengono sollevate si assicura che il carico rilasciato non fuoriesca dal piano di atterraggio 110 e l?unit? di controllo pu? passare nello stato di attivit? per prepararsi alla consegna.

In una forma realizzativa preferita, descritta in figura 2, il passaggio tra geometria non attiva e geometria attiva pu? essere combinato con il sensore di movimento. In tale soluzione, l?unit? di controllo passa dallo stato di stand-by ad uno stato di preaccensione quando il sensore di movimento rileva accelerazioni della piattaforma 100. Se il piano di atterraggio 110 passa nella geometria attiva entro un tempo t1, l?unit? di controllo passa nello stato di attivit?, altrimenti torna nello stato di stand-by.

In una possibile forma realizzativa, la piattaforma mobile 100 comprende inoltre mezzi di aggancio rapido 120, come ad esempio cinghie, atte a permettere un ancoraggio rimovibile del piano di atterraggio 110 ad un supporto esterno 300, quale, ad esempio, una ringhiera di un balcone. Inoltre pu? essere un sensore che verifichi l?aggancio corretto delle cinghie ed emetta un corrispondente segnale.

Con riferimento anche alla figura 2, una volta disposta la piattaforma mobile 100 nel punto di consegna del carico, l?unit? di controllo locale ? atta ad acquisire l?orientamento spaziale O dell?asse verticale y e a confrontare l?orientamento spaziale O con un orientamento spaziale predeterminato O?, per verificarne il discostamento angolare ?. Se tale discostamento angolare ? inferiore ad un predeterminato valore ? max significa che la piattaforma mobile 100 ? pronta per la ricezione del carico e l?unit? di controllo locale genera uno stato di corretto posizionamento.

In una possibile forma realizzativa, il sistema prevede inoltre la presenza di un trasponder RFID passivo, atto ad essere posizionato in corrispondenza del punto di consegna desiderato, mentre la piattaforma mobile 100 comprende un sensore di prossimit? atto a rilevare la distanza dal trasponder RFID. In tal modo, l?unit? di controllo locale pu? verificare quando la piattaforma mobile 100 si trova entro una certa distanza d dal trasponder RFID, in modo da generare lo stato di corretto posizionamento solo quando verifica che sia l?orientamento che la posizione della piattaforma 100 sono corretti.

In una forma realizzativa dell?invenzione, la piattaforma 100 comprende inoltre un?antenna wireless, in modo che, quando lo viene generato lo stato di corretto posizionamento, l?unit? di controllo locale possa comunicare tale informazione ad un?unit? di controllo remota connessa al drone 200 che deve consegnare il carico.

Inoltre, l?unit? di controllo remota pu? essere connessa ad un dispositivo mobile 400, quale uno smartphone o un tablet, che permetta ad un utente di monitorare e gestire le varie fasi della consegna del carico.

In seguito alla generazione di tale stato di corretto posizionamento, il sistema pu? inoltre comandare l?emissione di un segnale di tipo sonoro, visivo, vibrotattile, o una combinazione delle precedenti, per comunicare all?utente che la piattaforma 100 ? pronta alla ricezione del carico.

Tale segnale pu? essere comandato dall?unit? di controllo locale ed essere emesso dalla piattaforma mobile 100 e/o essere comandato dall?unit? di controllo remota ed essere emesso in remoto, ad esempio mediante il dispositivo mobile 400.

In seguito alla generazione dello stato di corretto posizionamento, l?unit? di controllo remota del sistema ? atta ad inviare al drone 200 un comando di consegna sul piano di atterraggio 110.

In una forma realizzativa, la piattaforma mobile comprende un marcatore 115, ad esempio un QR code, posto sul piano di atterraggio 110 in modo che il drone, in seguito al comando di consegna, possa agganciare la piattaforma 100 individuando il marcatore come punto predeterminato per l?atterraggio o la consegna del carico.

In una forma realizzativa, la piattaforma mobile 100 comprende un sensore di movimento atto a rilevare accelerazioni della piattaforma mobile oltre una predeterminata soglia e l?unit? di controllo locale ? atta a generare uno stato di atterraggio non sicuro quando il sensore di movimento rileva accelerazioni della piattaforma mobile 100 dopo che l?unit? di controllo locale ha generato lo stato di corretto posizionamento.

In particolare, l?unit? di controllo remota mette in attesa il drone per un certo intervallo di tempo t2. Se, al termine di tale intervallo di tempo t2, l?atterraggio continua a non essere sicuro, l?unit? di controllo remota pu? decidere se permettere comunque la consegna senza atterraggio del drone o riprogrammare la consegna.

La descrizione di cui sopra di alcune forme realizzative specifiche ? in grado di mostrare l?invenzione dal punto di vista concettuale in modo che altri, utilizzando la tecnica nota, potranno modificare e/o adattare in varie applicazioni tale forma realizzativa specifica senza ulteriori ricerche e senza allontanarsi dal concetto inventivo, e, quindi, si intende che tali adattamenti e modifiche saranno considerabili come equivalenti della forma realizzativa specifica. I mezzi e i materiali per realizzare le varie funzioni descritte potranno essere di varia natura senza per questo uscire dall?ambito dell?invenzione. Si intende che le espressioni o la terminologia utilizzate hanno scopo puramente descrittivo e per questo non limitativo.

Claims

RIVENDICAZIONI

1. Una piattaforma mobile (100) per la consegna aerea di un carico mediante droni comprendente:

? un piano di atterraggio (110) atto a definire un asse verticale y;

? almeno un sensore di posizione atto rilevare un orientamento spaziale O di detto asse verticale y rispetto ad un sistema di riferimento S predeterminato;

? un?unit? di controllo locale connessa a detto o ciascun sensore di movimento;

? un accumulatore elettrico atto a fornire energia elettrica a detto o ciascun sensore e a detta unit? di controllo locale;

detta piattaforma mobile (100) essendo caratterizzata dal fatto che detta unit? di controllo locale ? atta a:

? acquisire detto orientamento spaziale O di detto asse verticale y;

? confrontare detto orientamento spaziale O di detto asse verticale y con un orientamento spaziale predeterminato O?;

? generare uno stato di corretto posizionamento quando tra detto orientamento spaziale O e detto orientamento spaziale predeterminato O? vi ? uno scostamento angolare ? inferiore ad un predeterminato valore ? max.

2. La piattaforma mobile (100), secondo la rivendicazione 1, in cui ? prevista un?antenna per la comunicazione wireless di informazioni da parte dell?unit? di controllo locale.

3. La piattaforma mobile (100), secondo la rivendicazione 1, in cui detta unit? di controllo locale ? inoltre atta a comandare l?emissione di un segnale di corretto posizionamento in seguito alla generazione di detto stato di corretto posizionamento.

4. La piattaforma mobile (100), secondo la rivendicazione 1, in cui ? previsto almeno un sensore di movimento, atto a rilevare accelerazioni di detta piattaforma mobile (100) oltre una predeterminata soglia, e in cui detta unit? di controllo locale ? atta a:

? passare in uno stato di stand-by quando detto sensore di movimento non rileva accelerazioni di detta piattaforma mobile (100) per un predeterminato lasso di tempo ? t;

? essere in uno stato di attivit? quando detto sensore di movimento rileva accelerazioni di detta piattaforma mobile (100).

5. La piattaforma mobile (100), secondo la rivendicazione 1, in cui sono inoltre previsti mezzi di aggancio rapidi (120) atti a permettere un ancoraggio rimovibile di detto piano di atterraggio (110) ad un supporto esterno (300).

6. Un sistema per la consegna aerea di un carico comprendente:

? una piattaforma mobile (100) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5;

? almeno un drone (200);

? un?unit? di controllo remota atta a scambiare dati in remoto con detta piattaforma mobile (100) e con detto o ciascun drone (200);

detto sistema per la consegna aerea essendo caratterizzato dal fatto che detta unit? di controllo remota ? atta a:

? rilevare detto stato di corretto posizionamento generato da detta unit? di controllo locale;

? inviare a detto o ciascun drone (200) un comando di consegna su detto piano di atterraggio (110).

7. Il sistema per la consegna aerea di un carico, secondo la rivendicazione 6, in cui detta piattaforma mobile (100) comprende un marcatore (111) posto su detto piano di atterraggio (110) e in cui detto o ciascun drone (200) ? atto, in seguito a detto comando di consegna, ad individuare detto marcatore come punto predeterminato per l?atterraggio o la consegna di detto carico.

8. Il sistema per la consegna aerea di un carico, secondo la rivendicazione 6, in cui detta piattaforma mobile (100) comprende un sensore di movimento atto a rilevare accelerazioni di detta piattaforma mobile (100) oltre una predeterminata soglia, in cui detta unit? di controllo locale ? atta a generare uno stato di atterraggio non sicuro quando detto sensore di movimento rileva accelerazioni di detta piattaforma mobile (100) dopo che detta unit? di controllo locale ha generato detto stato di corretto posizionamento, e in cui detta unit? di controllo remota ? atta ad inviare un comando di non atterraggio a detto o ciascun drone (200) in seguito alla generazione di detto stato di atterraggio non sicuro.

9. Il sistema per la consegna aerea di un carico, secondo la rivendicazione 6, in cui detta piattaforma mobile (100) comprende un sensore GPS atto a rilevare una posizione assoluta di detta piattaforma mobile (100).

10. Il sistema per la consegna aerea di un carico, secondo la rivendicazione 6, in cui ? inoltre previsto un trasponder RFID passivo atto ad essere posizionato in corrispondenza di un punto di consegna desiderato, e in cui detta piattaforma mobile (100) comprende un sensore di prossimit? atto a rilevare quando detta piattaforma mobile (100) si trova entro una certa distanza d da detto trasponder RFID passivo.