JP2019514785A - 製品を無人航空機によって輸送するためのシステム及び方法 - Google Patents

製品を無人航空機によって輸送するためのシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

いくつかの実施形態では、製品を含むパレットの移動を容易にする方法及びシステムは、製品を含むパレットを持ち上げて移動するように構成された少なくとも1つのフォークリフトユニットと、それぞれのフォークリフトユニットに機械的に係合及び係合解除するように構成される少なくとも1つの電動輸送ユニットと、少なくとも1つの電動輸送ユニットと通信する中央コンピュータシステムとを含む。中央コンピュータシステムは、少なくとも1つの信号を少なくとも1つの電動輸送ユニットに送信するように構成される。信号によって、少なくとも1つの電動輸送ユニットに少なくとも1つのフォークリフトユニットを制御させて、製品を含むパレットのうちの少なくとも1つを移動させるように構成される。

Description

関連出願への相互参照
本願は、2016年5月4日に出願された米国仮出願第62/331,854号の利益を主張するものであり、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、概して、製品を輸送することに関し、具体的には、製品を無人航空機によって輸送するためのシステム及び方法に関する。
無人航空機(UAV)を使用した製品の輸送及び配達が普及し始めている。安全のために、UAVの総重量は、連邦航空局によってUAVの積載量を含めて24.9キログラム(kg)(55ポンド)に制限されている。
消費者が、注文した製品の総重量がUAVの重量と併せて24.9kg(55ポンド)を超えるように、製品注文を行うことは珍しいことではない。そのような状況では、UAVオペレータ(例えば、配達運転手)は、UAVに複数回手動で荷物を積み込んで、注文を受けた製品を複数回に分けて顧客に配達しなければならない。単一の顧客への一回の配達を行うためにそのようなUAVへの手動による複数回の積込みは、非効率で、コストが高く、製品配達オペレータにとって貴重な時間を浪費している。また、顧客は、UAVによる配達の一部である各降下後にUAVから複数回手動で積荷を降ろし、恐らく顧客にUAVのプロペラを動かすことを行わせる可能性があり、これは望ましくない。
いくつかの実施形態による、製品を含む荷物をUAVによって輸送するためのシステムの図である。 いくつかの実施形態による中央コンピュータシステムの機能ブロック図である。 これらの教示の様々な実施形態に従って構成されたUAVのブロック図である。 いくつかの実施形態による、スライドドアを閉じた位置にして、着陸用パッド上に位置付けされた荷物の上をホバリングしている間の、図1のシステムのUAVの図である。 いくつかの実施形態による、スライドドアを開いた位置にして、着陸用パッド上に位置付けされた荷物の上をホバリングしている間の、図4AのUAVの図である。 いくつかの実施形態による、着陸用パッド上の荷物に着陸し、荷物の一部をUAVの内部に受け入れた後の、図4BのUAVの図であり、スライドドアは開いた位置にある。 いくつかの実施形態による、UAVが着陸用パッド上に着陸した後であって、UAVのスライドドアが閉じた位置に移動して、荷物をUAVの内部に閉じ込めた後の、図4CのUAVの図である。 いくつかの実施形態による、製品をUAVの内部に閉じ込めた状態でUAVが着陸用パッドを離陸した後の、図4DのUAVの図である。 いくつかの実施形態による製品を含む荷物を無人航空機によって輸送する方法のフロー図である。
製品を含む荷物を無人航空機によって輸送するための方法及びシステムに関するシステム、装置、及び方法の実施形態が本明細書に開示される。この詳細な説明は図面を含む。
図面内の要素は、簡潔且つ明瞭に示されており、必ずしも縮尺通りに描かれていない。例えば、図面内のいくつかの要素の寸法及び/又は相対的な位置は、本発明の様々な実施形態の理解を手助けするために、他の要素に対して誇張され得る。また、商業的に実現可能な実施形態において有用である又は必要とされる、共通であるが、よく理解されている要素は、これらの様々な実施形態の殆ど遮られていなビューを容易にするために、大抵の場合示されていない。特定の動作及び/又はステップは、特定の発生順序で記述又は描写され得るが、当業者は、順序に関するそのような特異性は実際には要求されないことを理解するであろう。本明細書で使用される用語及び表現は、異なる特定の意味が他に本明細書に記載されている場合を除いて、上記の技術分野の当業者によるそのような用語及び表現に一致するような通常の技術的意味を有する。
以下の説明は、限定的な意味で解釈すべきではなく、例示的な実施形態の一般的な原理を説明する目的のためだけになされる。本明細書を通じて、「一実施形態」、「実施形態」、又は同様の言語への参照は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。こうして、本明細書を通じて、句「一実施形態では」、「実施形態では」、及び類似の言語表現は、必ずしもそうではないが、全て同じ実施形態を指し得る。
一般に、本明細書に記載のシステム、装置、及び方法は、製品を無人航空機によって輸送することを提供する。
一実施形態では、少なくとも1つの製品を輸送するための無人航空システムは、本体と、本体に結合されたプロセッサベースの制御回路と、本体に結合された容器とを含む無人航空機を含む。容器は、少なくとも1つの製品を保持するように構成された、開口部を有する内部であって、少なくとも1つの製品が開口部を通過するのを可能にするように構成される、内部と;第1の位置から移動可能なカバーであって、カバーは、少なくとも1つの製品が開口部を通過するのを制限するように開口部の少なくとも一部を第2の位置まで覆っており、カバーは、少なくとも1つの製品が開口部を通過するのを可能にするように開口部の少なくとも一部を覆っていない、カバーと、を含む。
別の実施形態では、無人航空機システムによって少なくとも1つの製品を輸送する方法は、本体と、本体に結合されたプロセッサベースの制御回路と、本体に結合された容器とを含む無人航空機を提供するステップを含む。容器は、少なくとも1つの製品を保持するように構成された、開口部を有する内部を含み、少なくとも1つの製品が開口部及びカバーを通過するのを可能にするように構成される。この方法は、カバーを第1の位置から移動させるステップであって、カバーは、少なくとも1つの製品が開口部を通過するのを制限するように開口部の少なくとも一部を第2の位置まで覆っており、カバーは、少なくとも1つの製品が開口部を通過するのを可能にするように開口部の少なくとも一部を覆っていない、移動させるステップをさらに含む。
図1は、1つ又は複数の製品190を含む少なくとも1つの荷物180を輸送するためのシステム100の実施形態を示す。この実施例の詳細は、例示的な容量(capacity)で役立つように意図されており、必ずしも本教示に関して何らかの制限を示唆することを意図するものではない。一般的には、図1に示されるように、例示的なシステム100は、少なくとも1つの製品190を含む少なくとも1つの荷物180を持ち上げ、輸送し、積み降ろしするように構成された少なくとも1つの無人航空機(UAV)170と、荷物180を支持し、UAV170をその荷物180上に着陸させて荷物180を積み込み(pick up)及び/又は積み降ろし(drop off)することができるように構成された少なくとも1つの着陸用パッド160とを含む。システム100は、UAV170及び/又は着陸用パッド160と双方向通信するプロセッサベースの中央コンピュータシステム140、データベース130、及びネットワーク150も含む。これよりも多い又は少ない構成要素をシステム100の異なる実施形態に含めてもよいことが理解される。
本願は、UAV170によって輸送される対象物の文脈において荷物180を参照するが、本明細書に記載される原理は、製品190を含み及びUAV170によって輸送され得る荷物180(ボックス、トート、ビン、包装されていない製品190等を含むが、これらに限定されるものではない)以外の任意の対象物に適用可能であることが理解されよう。さらに、UAV170によって輸送される製品190は、消費者によって小売業者に注文され得る任意の製品であり得ることが理解されよう。製品190を含む荷物180は、小売業者の施設から顧客に関連する配達先住所に、又は2つ以上の小売業者の施設の間で輸送してもよい。一般に、UAV170は、以下でより詳細に説明するように、空間をぬって地上を飛行し、着陸用パッド160上に着陸し、着陸用パッド160から荷物180を積み込み、荷物180を積み込んだ後に着陸用パッド160から離陸するように構成される。
例示的なシステム100に配備されたUAV170は、人間のオペレータによる物理的操作を必要とせず、中央コンピュータシステム140と無線で通信し、中央コンピュータシステム140によって全体的又は大部分が制御される。特に、いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140は、様々な入力に基づいてUAV170の移動(例えば、飛行、着陸、離陸等)を制御するように構成される。例えば、中央コンピュータシステム140は、ネットワーク150を介して各UAV170と通信し、ネットワーク150は、セルラー、Wi−Fi(登録商標)、Zigbee(登録商標)、又はBluetooth(登録商標)ネットワークを含むがこれに限定されない任意の既知の無線プロトコルに従って、UAV170の所望の範囲の無線カバレッジを提供することができる、(無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、無線パーソナルエリアネットワーク(PAN)、無線メッシュネットワーク、無線スターネットワーク、無線ワイドエリアネットワーク(WAN)、ローカルエリアネットワーク(LAN)、セルラーネットワーク、及びそのようなネットワークの組合せ等)の1つ又は複数の無線ネットワークタイプのうちの1つ又は複数の無線ネットワークであってもよい。
図1の例示的なシステム100では、中央コンピュータシステム140は、ネットワーク150を介してUAV170と双方向通信する。いくつかの実施形態では、以下で説明するように、中央コンピュータシステム140は、1つ又は複数の製品190を含む1つ又は複数の荷物180を輸送、積み込み、及び/又は積み降ろしするために、少なくとも1つの信号を1つ又は複数のUAV170に送信して、UAV170に1つ又は複数の着陸用パッド160に向けて飛行し、その着陸用パッド160上に着陸し、その着陸用パッド160から離陸するように構成される。図1の例示的なシステム100の中央コンピュータシステム140は、例えば、デスクトップコンピュータ、ラップトップコンピュータ、タブレット、携帯電話、又は任意の他の電子装置等の固定式又は移動式の電子装置であってもよい。いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140は、制御回路、中央処理装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ等を含んでもよく、且つサーバ、中央コンピュータシステム、小売コンピュータシステム、クラウドベースのコンピュータシステム等のうちの1つ又は複数であってもよい。図1の実施形態では、中央コンピュータシステム140は、データの入力及び処理だけでなく、ネットワーク150を介してシステム100の他の装置(例えば、UAV170)と通信するように構成される。
一般に、中央コンピュータシステム140は、配達命令に基づいてUAV170と通信するように構成された任意のプロセッサベースの装置であってもよい。中央コンピュータシステム140は、コンピュータ可読記憶メモリに記憶されたコンピュータ可読命令を実行するように構成されたプロセッサを含むことができる。中央コンピュータシステム140は、一般に、UAV170を配達場所に移動させ、着陸用パッド160を配置し、荷物180を着陸用パッド160上で放出し、及び/又は着陸用パッドから荷物180を積み込むように構成することができる。いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140は、UAV170が着陸用パッド160上に着陸するよう指示する前に、UAV170の1つ又は複数の着陸及び/又は積込み及び/又は積降し条件が満たされているかどうかを判断するように構成され得る。
図2を参照すると、本明細書に記載される例示的なシステム及び方法とともに使用されるように構成された中央コンピュータシステム140は、接続215を介してメモリ220に、及び接続225を介して電源230に電気的に結合されたプロセッサ(例えば、マイクロプロセッサ又はマイクロコントローラ)を含む制御回路210を含み得る。制御ユニット210は、固定式の有線プラットフォームを含むことができ、又はマイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ等の部分的又は全体的にプログラム可能なプラットフォームを含むことができる。これらのアーキテクチャ上の選択肢は、当該技術分野において周知であり、理解されており、ここでの更なる説明は不要である。
この制御ユニット210は、本明細書に記載される1つ又は複数のステップ、動作、及び/又は機能を実行するように(例えば、当業者によって十分に理解されるように、メモリ220に記憶された対応するプログラミングを使用することによって)構成することができる。いくつかの実施形態では、メモリ220は、プロセッサベースの制御ユニット210と一体であってもよく、又は制御ユニット210から(全体的に又は部分的に)物理的に離れていてもよく、制御ユニット210によって実行されたときに、制御ユニット210に本明細書に記載されるように動作させるコンピュータ命令を非一時的に記憶するように構成される。(本明細書で使用される場合に、この「非一時的」についての言及は、記憶媒体自体の揮発性(volatility)ではなく、記憶されたコンテンツの非一時的状態を意味するように理解され(こうして、記憶されたコンテンツが単に信号又は波を構成する場合を除外する)、そのため、不揮発性メモリ(読出し専用メモリ(ROM)等)と揮発性メモリ(消去可能プログラマブル読出し専用メモリ(EPROM)等)との両方を含む。従って、メモリ及び/又は制御ユニットは、非一時的な媒体又は非一時的なコンピュータ可読媒体と呼ぶことができる。
中央コンピュータシステム140の制御ユニット210は、接続235を介して、1つ又は複数のUAV170から有線又は無線信号を受信することができる入出力240(例えば、無線インターフェイス)にも電気的に結合される。また、中央コンピュータシステム140の入出力240は、どの荷物180をどの着陸用パッド160から積み込むか、UAV170によって荷物180をどこに輸送するか、及びUAV170によって荷物180をどこで積み降ろしするかを示す命令を含む信号をUAV170に送信することができる。
図2に示される実施形態では、中央コンピュータシステム140のプロセッサベースの制御ユニット210は、接続245を介して、視覚ディスプレイ又は表示画面260(例えば、LEDスクリーン)及び/又は入力ボタン270を含み得るユーザインターフェイス250に電気的に結合され、制御ユニット210は、中央コンピュータシステム140の、システム100が実装されている製品保管施設110の作業員等のオペレータが、タッチスクリーン及び/又はボタン操作及び/又は音声コマンドを介してコマンドを入力することにより中央コンピュータシステム140を手動で制御する能力をユーザインターフェイス250に提供し、例えば、UAV170に信号を送信し、UAV170に指示して着陸用パッド160の位置まで飛行させる;UAV170の飛行中にUAV170の動きを制御する;UAV170の飛行中にUAVの飛行経路を制御及び/又は修正する;着陸用パッド160の上でホバリングする;着陸用パッド160上に着陸する;着陸用パッド160を持ち上げる。中央コンピュータシステム140のプロセッサベースの制御ユニット210によるそのような機能の実行は、人間のオペレータの動作に依存しておらず、制御ユニット210は、人間のオペレータによって積極的に制御されることなくそのような機能を実行するようにプログラムされ得ることが理解されよう。
いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140の表示画面260は、UAV170による荷物180の輸送の様々な態様に関連して中央コンピュータシステム140との間で送信され得る様々なグラフィカルインターフェイスベースのメニュー、オプション、及び/又はアラートを表示するように構成される。中央コンピュータシステム140の入力270は、オペレータが中央コンピュータシステム140上の画面上のメニューによってナビゲートし、UAV170の経路及び目的地を変更及び/又は更新するのを可能にするように構成することができる。表示画面260は、表示画面と入力270(例えば、オペレータが表示画面260を押してテキストを入力し及び/又はコマンドを実行するのを可能にするタッチスクリーン)との両方として構成してもよい。
いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140のユーザインターフェイス250の入力270は、ユーザが(例えば、ウェブページ、モバイルアプーリケーション等を介して)入力し、UAV170の配達を設定し及び/又はUAV170の注文を選択(pick up)するのを可能にする。例えば、ユーザは、ユーザインターフェイス250を使用して、荷物180を積み降ろし及び/又は積み込むために、UAVの配達先を特定し、及び/又はUAVの目的地を選択することができる。中央コンピュータシステム140は、顧客アカウント及び/又は(例えば、データベース130内の)着陸用パッド160の識別子をUAV170に割り当てられた各配達注文と関連付ける。
いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140は、1つ又は複数のUAV170の出発地から目的地までの移動経路を自動的に生成する。いくつかの実施形態では、この経路は、UAV170の開始位置(例えば、出発地の着陸用パッド160の位置)、UAV170の意図された目的地(例えば、目的地の着陸用パッド160の位置)に基づく。中央コンピュータシステム140は、複数の可能な最適経路を計算することができる。いくつかの実施形態では、システム100は、UAV170のナビゲート可能な空間の2D及び3Dマップを、出発地/目的地における物体の物理的位置と統合することができる。例えば、中央コンピュータシステム140が、アルゴリズム、測定値、及び全地球測位システム(GPS)ジオロケーション(geo-location)を使用して全ての物体を特定の場所にマッピングプすると、マップをアクセスウェイ及びブロックセクションに分割するようにグリッドを適用することができ、UAV170がそのようなグリッドをナビゲーション及び認識に使用するのを可能にする。グリッドは、3Dモデルと一緒に2D水平マップに適用することができる。このようなグリッドは、より大きな単位レベルで開始することができ、その後、より正確なものを提供する必要があるときに、中央コンピュータシステム140によってより小さな尺度単位に分解することができる。
図1に示される実施形態では、中央コンピュータシステム140は、少なくとも1つの電子データベース130にアクセスするように構成される。中央コンピュータシステム140及びデータベース130は、図1に示されるように別個の物理装置(1つの物理的な場所にあってもよいし、2つの別々の物理的な場所にあってもよい)として実装してもよく、又は単一の装置として実装してもよい。いくつかの実施形態では、データベース130は、例えば、中央コンピュータシステム140の内部又は外部の不揮発性記憶媒体(例えば、ハードドライブ、フラッシュドライブ、又はリムーバブル光ディスク)、又は中央コンピュータシステム140とは異なるコンピュータ装置の内部又は外部に記憶され得る。いくつかの実施形態では、データベース130はクラウドベースである。
図1の例示的なデータベース130は、限定するものではないが、製品190に関連するデータ(例えば、製品190の出発地の位置、製品190の目的地、製品190のサイズ、(着陸用パッド160上又はUAV170によって輸送されている間の)製品190の位置、製品190の保管要件、製品190の特別な指示等);製品190を格納するために使用される荷物180に関連するデータ(例えば、(着陸用パッド160上又はUAV170によって輸送されている間の)荷物180の位置、積込み位置(例えば、着陸用パッド160)での荷物180の向き、荷物180のサイズ、荷物180の重量、荷物180の目的地、荷物180に関する製品190の識別等);荷物180を輸送するために使用されるUAV170に関連するデータ(例えば、各UAV170の位置(例えば、GPS座標等)、UAV170における1つ又は複数の荷物180の識別、荷物180の積込みから(例えば、着陸用パッド160から)荷物180の積み降しまで(例えば、着陸用パッド160まで)のUAV170の経路、中央コンピュータシステム140からUAV170に送信される信号及び/又はメッセージ通信、UAV170同士の間及び/又はUAV170と着陸用パッド160との間で送信される任意の通信(例えば、メッセージ及び/又はアラート)を含む電子データを記憶するように構成される。
いくつかの実施形態では、位置入力が、ネットワーク150を介して中央コンピュータシステム140に提供され、中央コンピュータシステム140が1つ又は複数のUAV170及び/又は1つ又は複数の荷物180及び/又は製品190の位置を決定することができる。例えば、いくつかの実施形態では、UAV170及び/又は荷物180及び/又は製品190は、中央コンピュータシステム140によってUAV170及び/又は荷物180及び/又は製品190の位置のGPSベースの特定を可能にするGPS追跡装置を含むことができる。
一般に、図1のUAV170は、荷物180を発送位置又は出発地から配達位置に輸送するように構成される。UAV170が概して本明細書に記載されているが、いくつかの実施形態では、本開示の精神から逸脱することなく、本明細書に記載のシステム及び方法とともに有人航空機を利用してもよい。いくつかの実施形態では、UAV170は、着陸用パッド160の上でホバリングするように構成されたマルチコプター(multicopter)の形態であってもよい。いくつかの実施形態では、UAV170は、クワッドコプター(quadcopter)、又はヘキサコプター(hexacopter)、オクトコプター(octocopter)等であってもよい。いくつかの実施形態では、以下で説明するように、UAV170は、飛行中及び着陸用パッド160上に着陸している間に中央コンピュータシステム140と通信するように構成された通信装置(例えば、無線トランシーバ)と、UAV170の地理的位置情報を中央コンピュータシステム140に提供するように構成されたGPS受信機と、UAV170を操縦するために複数のプロペラを駆動するモータを制御するように構成された制御回路とを含む。
いくつかの実施形態では、以下でより詳細に説明するように、UAV170は、限定されるものではないが、光センサ、カメラ、RFIDスキャナ、短距離無線周波数トランシーバ等を含む1つ又は複数の着陸用パッド関連センサを含んでもよい。一般に、パッド関連受信センサは、案内システムに基づく着陸用パッド160及び/又は着陸用パッド160の識別子を検出及び/又は識別するように構成される。例えば、UAV170の着陸用パッド関連センサは、視覚的識別子、光学的に読み取り可能なコード、無線周波数識別(RFID)タグ、光学的ビーコン、及び無線周波数ビーコンのうちの1つ又は複数から着陸用パッド160の識別情報を取り込むように構成され得る。いくつかの実施形態では、UAV170は、衝突を回避するために飛行経路内の障害物を検出するための光学センサ及びレーダ等の他の飛行センサを含むことができる。図1には1つのUAV170しか示されていないが、いくつかの実施形態では、中央コンピュータシステム140は、複数のUAV170と同時に通信し及び/又は複数のUAV170に命令を同時に提供して、荷物180を複数の着陸用パッド160に輸送し、及び/又は複数の着陸用パッド160から荷物180を積み込むことができる。
図1は、いくつかの実施形態によるUAV170を示す。他の実施形態では、UAV170は、他の形状及び/又は構成を有してもよく、ディスク形状であることに限定されないことに留意されたい。例えば、UAVは、立方体、八角形、三角形、又は他の形状であってもよく、且つUAV170が協働しようとする着陸用パッド160の構成に依存してもよい。図1に示される例示的な実施形態では、UAV170は、本体172と、本体172に結合されたプロセッサベースの制御回路(図3に示される)と、本体172に結合された荷物保持容器174とを含む。図1の例示的なUAV170は、本体172から延びる支持脚部173も含む。支持脚部173は、電動式でも非電動式でもよい。図1には2つの脚部173が示されているが、UAV170は、UAV170のサイズ及び積載能力に応じて、3つ、4つ、5つ、6つ、8つ又はそれ以上の支持脚部173を含んでもよいことが理解されよう。支持脚部173は、剛性材料(例えば、金属、プラスチック等)で作製してもよい。いくつかの実施形態では、容器174は、支持脚部173の周りに延びる可撓性材料(例えば、ポリマー材料、布地材料等)から作製されたネット、メッシュ等の形態であってもよい。いくつかの実施形態では、容器174は、図1に示されるように、支持脚部173同士の間に配置された剛性材料(例えば、金属、プラスチック等)で作製されたバスケット、ボックス、又はエンクロージャ等の収納装置の形態であってもよい。
一般に、UAV170の荷物保持容器174は、1つ又は複数の荷物180を保持するようにサイズ決め及び形状決めされた任意の構造体の形態であってもよい。例示的な容器174は、1つ又は複数の緩んだ状態の(loose)製品190又は製品を含む荷物180を保持するように構成される内部176を含む。内部176は開口部178を含み、1つ又は複数の製品を含む荷物180がその開口部を通過できるように構成される。例示的なUAV170の容器174は、第1の(閉じた)位置(例えば、図4A参照)から移動可能なカバー179を含み、このカバー179は、荷物180が開口部178を通過するのを制限するように開口部178の少なくとも一部を第2の(開いた)位置まで覆っており(図4B参照)、カバー179は、製品190が開口部178を通過して容器174の内部176に入るのを可能にするように開口部178の少なくとも一部を覆っていない(例えば、図4Cを参照)。
いくつかの実施形態では、UAV170は、図1に示されるように、空中クレーン175に結合された荷物保持容器174によって荷物180を輸送することができる。空中クレーン175はオプションであり、容器174はUAV170の本体172に直接的に結合してもよいことが理解されよう。空中クレーン175は、一般に、容器174を所定の位置に及び/又はUAV170に対して容器174を下降させる、及び/又は着陸用パッド160に対して容器174を持ち上げるように構成された装置であり得る。例えば、いくつかの実施形態では、空中クレーン175は、例えば、1つ又は複数のフック、ラッチ、クランプ、クリップ、磁石等を介して容器174に結合された1つ又は複数の延長可能なケーブルを含むことができる。いくつかの実施形態では、空中クレーン175は、ケーブルを巻き戻して、容器174を着陸用パッド160に向けて下降させる一方、UAV170は、ホバリング高度(例えば、着陸用パッド160の上の1.5〜3.0メートル(m)5〜10フィート)を維持する。いくつかの実施形態では、空中クレーン175は、UAV170が離陸し、UAV170がホバリングしていた着陸用パッド160から飛び去る前に、ケーブルを空中クレーン175のハウジング内に少なくとも部分的に引き込むように構成することができる。いくつかの実施形態では、空中クレーン175は、UAV170の制御回路によって制御され得る。いくつかの実施形態では、空中クレーン175は、中央コンピュータシステム140によって起動される別個の制御回路、及び/又は着陸用パッド160上の無線送信機を含むことができる。
図1の例示的な着陸用パッド160は、一般に、顧客が購入及び/又は返品する、及びUAV170によって配達及び/又は積み込まれる1つ又は複数の製品190を含む荷物180の支持を提供するように構成された装置である。一般的に、システム100の着陸用パッド160は、例えば図4Dに示されるように、少なくとも1つの荷物180及びその荷物上の少なくとも1つのUAV170を支持するように構成された支持面162を含む。一般的に、荷物180は、着陸用パッド160の中心又はその近くに位置付けされ得るが、荷物180は、UAV170による荷物の積込み及び/又は積降しに適した着陸用パッド160の支持面上の任意の場所に位置付けてもよいことが理解され得る。
いくつかの実施形態では、着陸用パッド160の支持面162は、UAV170の着陸に関連する及び/又は着陸用パッド160の支持面162上への荷物を含む容器174及び/又は荷物180の積降しに伴う衝撃力を低減するように構成された1つ又は複数のパッド付き層及び発泡体層を含むことができる。いくつかの実施形態では、着陸用パッド160の支持面162は、着陸用パッド160が使用されていないときに巻かれる及び格納され得る可撓性及び/又は巻取り可能な材料を含むことができる。いくつかの実施形態では、着陸用パッド160の支持面162は、着陸用パッド160の支持面162から荷物180を積み込むようにUAV170のカバー179を円滑にする(facilitate)面を含む。例えば、一態様では、着陸用パッド160の支持面162は、UAV170のカバー179による着陸用パッド160の表面162からの荷物180の積み込みの間に、荷物180の表面と支持面162との間の摩擦を減少させるために、滑りやすい材料及び/又は摩擦係数が低減された材料から形成され、これにより、カバー170が着陸用パッド160の表面162から荷物180をうまく積み込むのに必要な力が低減される。いくつかの態様では、着陸用パッド160の支持面162は、カバー179が荷物180の下でスライドし易く及び着陸用パッド160の支持面162から荷物180を積み込み易い柔らかい及び/又は波状の表面を形成するカーペット及び/又は人工芝の形態で構成された1つ又は複数の材料を含む。一態様では、一態様では、着陸用パッド160の支持面162は、裏地と、この裏地から延びる人工(例えば、ナイロン、ポリプロピレン等)の剛毛を含み、荷物180が人工毛の上に載っており、カバー179によって積み込まれるときに人工毛がカバー179の移動又は荷物180の移動を妨げないので、UAV170のカバー179により容易に積み込むことができる。いくつかの実施形態では、着陸用パッド160の支持面162は、使用されていないときに着陸用パッド160を引き込むための1つ又は複数の折り目を含む。例えば、着陸用パッド160は、着陸用パッド160を引き込み及び伸長させるように構成された電動式リトラクタに結合され得る。いくつかの実施形態では、電動式リトラクタは、UAV170が着陸用パッド160に近づくことに応じて、着陸用パッド160を自動的に延ばすように構成される。いくつかの実施形態では、UAV170のアプローチは、UAV170によってブロードキャストされた信号(例えば、無線ビーコン)を検出することに基づいて検出され得る。いくつかの実施形態では、着陸用パッド160は、着陸用パッド160の近傍に位置する、UAV170のセンサによって認識可能なライト及び/又はガイダンス入力を含むことができる。いくつかの実施形態では、着陸用パッド160は、UAV170が着陸用パッド160の支持面162上にある間及び/又は着陸後に、着陸用パッド160に着脱自在に結合するのを可能にするように構成された1つ又は複数の結合構造も含み得る。システム100と共に使用可能ないくつかの例示的な着陸用パッドは、2016年4月5日出願された、米国仮出願第62/318,675号に記載されており、この文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。図1の着陸用パッド160、荷物180、及びUAV170の相対的なサイズ及び比率は例示的なものであり、縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。いくつかの実施形態では、着陸用パッド160及び荷物180は、本開示の精神から逸脱することなく、任意のサイズ及び形状を有してもよい。
図3は、図1のUAV170のいくつかの実施形態のより詳細な例を示す。この例では、UAV370は、複数の構成要素を(部分的に又は完全に)含む又は複数の構成要素を少なくとも支持及び担持するハウジング302を有する。これらの構成要素は、中央コンピュータシステム140の制御回路210と同様に、UAV370の一般的な動作を制御する制御回路306を有する制御ユニット304を含む。制御ユニット304は、動作命令及び/又は有用なデータ等のデータを記憶する、制御回路306に結合されたメモリ308を含む。
いくつかの実施形態では、制御回路306は、電動式脚システム310に動作可能に結合する。この電動式脚システム310は、UAV370が着陸用パッド160上に着陸し、及び/又は着陸用パッド160上で横方向に移動するのを可能にする移動システムとして機能する。一般に、この電動式脚システム310は、少なくとも1つの支持脚173(すなわち、UAV370を、例えば、着陸用パッド160の支持面162との相互作用によって動かすために動力下で動くことができる機械的脚部)を含むだろう。電動式脚システム310は、任意数の可動支持脚部173及び/又はアプーリケーション設定に望ましい及び/又は適切であり得る他の支持面接触機構を含むことができる。電動式脚システムの様々な例は、当技術分野で知られている。簡略化のために、これらの点について更なる詳述を本明細書に記載していないが、前述の制御回路306を電動式脚システム310の様々な動作状態を制御して、電動式脚システム310がいつどのように動作するかを制御するように構成してもよいことに留意されたい。
図3の例示的な実施形態では、制御回路306は、任意の既知の無線プロトコルに従って動作する少なくとも1つの無線トランシーバ312に動作可能に結合する。この無線トランシーバ312は、例えば、ネットワーク150を介して中央コンピュータシステム140と無線通信することができる、セルラー互換、Wi−Fi(登録商標)互換、及び/又はBluetooth(登録商標)互換のトランシーバを含むことができる。そのように構成されると、UAV370の制御回路306は、(ネットワーク150を介して)中央コンピュータシステム140に情報を提供することができ、且つ中央コンピュータシステム140から情報及び/又は移動命令を受信することができる。例えば、制御回路306は、荷物180を輸送するとき、及び/又は着陸用パッド160上に位置するとき、又は着陸用パッド160上でホバリングするときに、UAV370の移動方向(例えば、特定の所定の移動経路)に関する命令をネットワーク150を介して中央コンピュータシステム140から受信することができる。これらの教示はまた、必要に応じて及び/又は所与のアプーリケーション設定において適切であり得る広範な無線技術のいずれかの使用に適応するだろう。これらの教示は、所望するならば、2つ以上の異なる無線トランシーバ312を使用することも適応するだろう。いくつかの実施形態では、無線トランシーバ312は、(例えば、制御回路306によって)1つ又は複数の荷物180が着陸用パッド160から積み込まれた(又は着陸用パッド160上に積み降ろされた)ことを示す少なくとも1つの信号を中央コンピュータシステム140に送信することができる。いくつかの実施形態では、無線トランシーバ312は、着陸用パッド160から積み込まれた荷物180をどこに輸送すべきかの場所(例えば、別の着陸用パッド)を示す少なくとも1つの信号を中央コンピュータシステム140から受信するように構成される。
制御回路306は、UAV370の1つ又は複数の機内搭載(on-board)センサ314にも結合される。これらの教示は、広範なセンサ技術及びフォームファクタに適応するだろう。1つのアプローチによって、1つの機内搭載センサ314は、着陸用パッド160を認識するように構成された少なくとも1つのセンサと、荷物180が着陸用パッド160上に存在するかどうかを検出するように構成された少なくとも1つのセンサとを含むことができる。このようなセンサ314は、制御回路306及び/又は中央コンピュータシステム140が、着陸用パッド160に対するUAV370の現在の位置及び/又は向きを決定し、及び/又は(例えば、荷物180が着陸用パッド160上で検出された場合に)UAV370を着陸用パッド160に着陸させるよう指示するかどうかを決定する、又は(例えば、荷物180が着陸用パッド160上で検出されない場合に)UAV370が着陸用パッド160上に着陸させないように指示するかどうかを決定することができる。例えば、UAV170は、荷物180が着陸用パッド160上に存在するか否かを検出するように構成されたビデオカメラの形態の機内搭載センサ314を含むことができる。
いくつかの実施形態では、機内搭載センサ314は、UAV370の本体から着陸用パッド160まで、又はUAV370の本体から着陸用パッド160上に位置付けされた荷物180までの距離を検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことができる。例えば、UAV370の制御回路306は、UAV370のハウジングから着陸用パッド160及び/又はUAV370のハウジングから荷物180までの距離を示す、そのような機内搭載センサ314から受信したデータに基づいて、UAV370が着陸用パッド160上及び荷物180上に着陸するのを可能にするために、UAV370の容器のカバーをいつ開けるべきか決定するようにプログラムされ得る。例えば、制御回路306は、UAV170から荷物180までの距離が約0.9m(3フィート)であるときに、UAV170の容器174のカバー179を開くようにプログラムしてもよい。容器174のカバー179は、例えばUAVが荷物180の上に0.3m(1フィート)、0.6m(2フィート)、1.2m(4フィート)、1.5m(5フィート)、又は1.8m(6フィート)でホバリングしているときに、他の任意の適切な距離で開くことができることが理解されよう。
これらの教示は、光学ユニット及び音響/超音波ユニットを含む様々な距離測定ユニットのいずれかに適応するだろう。一例では、センサ314は、センサに近接した物体までの距離を決定することができる高度計及び/又はレーザ距離センサ装置を含む。いくつかの実施形態では、センサ314は、着陸用パッド160及び/又は製品190上に配置されたバーコード等の、センサに近接した光学パターンを感知して読み取るための光学ベースのスキャン装置を含む。いくつかの実施形態では、センサ314は、センサに近接してRFIDタグを読み取ることができる無線周波数識別(RFID)タグリーダを含む。上記の例は、単なる例として提供され、全ての可能な距離センサの網羅的なリストを伝えることを意図するものではない。
いくつかの実施形態では、機内搭載センサ314は、着陸用パッド160上の少なくとも1つの荷物180のサイズを検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことができる。例えば、UAV170は、UAV370の本体のサイズに対して着陸用パッド160上に配置される荷物180のサイズを決定するように構成されるビデオカメラ及びビデオ解析器を含むことができる。UAV370の制御回路306は、着陸用パッド160上の荷物180のサイズを示す機内搭載センサ314等から受信しデータに基づいて、着陸用パッド160上の荷物180を積み込むためにUAV170の容器174のカバー179を開くか、着陸用パッド160上の荷物の積み込みを中止するかどうかを決定するようにプログラムされ得る。換言すれば、着陸用パッド160上の荷物180のサイズがUAV370にとってその容器内に収容するのに大き過ぎることを示すデータが、制御回路306により機内搭載センサ314から受信された場合に、UAV170の制御ユニット306は、いくつかの実施形態では、UAV170が着陸用パッド160からそのような製品190を積み込むことができないことを制御ユニット306が認識するときに、UAV170がその着陸用パッド160に着陸しないように指示するようにプログラムされる。
いくつかの実施形態では、機内搭載センサ314は、着陸用パッド160上の少なくとも1つの荷物180の形状を検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことができる。例えば、UAV170は、着陸用パッド160上に位置する荷物180の形状を決定するように構成されたビデオカメラ及びビデオ解析器を含むことができる。いくつかの態様では、UAV370の制御回路306は、着陸用パッド160上の荷物180の形状を示す機内搭載センサ314等から受信したデータに基づいて、荷物180の形状が、UAV170の容器174のカバー179が荷物180の下でスライドすることによって荷物180を着陸用パッド160から積み込むのを可能になるかどうかを決定するようにプログラムされる。換言すると、いくつかの実施形態では、制御回路306が機内搭載センサ314から受信したデータが制御回路306によって解析されて、着陸用パッド160上の荷物180の形状がイレギュレラーで変形可能である、及び/又はカバー179が着陸用パッド160から荷物の積込みを妨げる別の形状であることを示す場合に、UAV170の制御ユニット306は、UAV170が着陸用パッド160上に着陸しないように指示するようにプログラムされる。
いくつかの実施形態では、機内搭載センサ314は、着陸用パッド160上の少なくとも1つの荷物180の表面の摩擦係数を検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことができる。例えば、UAV170は、UAV170単独で又はUAV170クエリをデータベース130に送信することによって、着陸用パッド160上に配置された荷物180の外面を形成する材料を決定するように構成されたカメラ及びビデオ解析器を含むことができる。いくつかの態様では、UAV370の制御回路306は、着陸用パッド160上の荷物180の表面摩擦係数を示す、そのような機内搭載センサ314から受信したデータに基づいて、荷物180の表面の摩擦係数が、UAV170の容器174のカバー179が荷物180の下でスライドすることによって着陸用パッド160から荷物180を積み込むことができるかどうかを決定するようにプログラムされる。換言すれば、いくつかの実施形態では、制御回路306が機内搭載センサ314から受信したデータが、制御回路306によって解析され、着陸用パッド160上の荷物180の表面が、カバー179が着陸用パッド160から荷物を積み込むのを妨げる摩擦係数を有することを示す場合に、UAV170の制御ユニット306は、UAV170が着陸用パッド160上に着陸しないように指示するようにプログラムされる。
いくつかの実施形態では、アクチュエータ(例えば、機械式モータ、電気モータ等)は、様々な程度の力及び/又は速度でカバー170を開き及び/又は閉じるように設定することができる。いくつかの態様では、制御回路306が機内搭載センサ314から受信したデータが制御回路306によって解析され、着陸用パッド160上の荷物180の形状及び/又は表面摩擦係数が、カバー179がアクチュエータによってデフォルトの力及び速度で移動されたときに着陸用パッド160から荷物を積み込むことができないような形状及び/又は表面摩擦係数であることを示す場合に、UAV170の制御ユニット306は、アクチュエータが、カバー179に荷物180を積み込ませることができる速度及び/又は力の設定を有するかどうかを決定するようにプログラムされ、そうであれば、アクチュエータに、カバー179の移動の力及び/又は速度を制御回路によって計算された力及び/又は速度まで増大させ、カバー179が着陸用パッド160から荷物180を積み込むことができるようにする。そうでないならば、制御回路306は、UAV170が着陸用パッド160上から製品を積み込むことができないという解析に基づいて、UAV170が着陸用パッド160上に着陸しないように指示するようプログラムされる。いくつかの実施形態では、機内搭載センサ314は、UAV370が図4Cのように位置付けされたときに、荷物180がUAV370の容器の内部に存在するかどうかを検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことができ、着陸用パッド160上の荷物180の少なくとも一部が、UAV370の容器の開口部を通過してUAV370の容器の内部に入るようにする。例えば、いくつかの実施形態では、UAV370は、荷物180がUAV370の容器の内部に存在することを示す信号を送信するように構成された少なくとも1つの機内搭載センサ314を含むことができる。制御回路306は、このような信号を受信した後に、UAV170の容器174のカバー179を、開いた位置(図4Cのように)から、UAV170の容器174の内部176に荷物180を完全に閉じ込める閉じた位置(図4Cのように)へと移動させるようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、機内搭載センサ314は、荷物180が容器174の内部176内に積載された後に、UAV170の容器174の内部176内部の利用可能な空間を決定するように構成された少なくとも1つのセンサを含むことができる。
いくつかの実施形態では、UAV370は、UAV170の容器174のカバー179が閉じた位置にあることを検出し、UAV170の容器174のカバー179が閉じた位置にあることを示す信号を送信するように構成された1つ又は複数の機内搭載センサ314を含むことができる。制御回路306は、カバー179が閉じた位置のみにあることを示すような信号を受信した後に、又は荷物180がUAV170の容器174の内部176にあることを示す信号と組み合わして、UAV470の容器174の内部476に荷物180を固定した状態で、UAV170に着陸用パッド160から持ち上がる(図4Eに示されるように)ようにプログラムされる。UAV170がその容器174内の荷物180と一緒に着陸用パッド160から持ち上がった後で、UAVは、中央コンピュータシステム140によって、荷物180の配達のために設定された次の目的地に導かれ得る。
いくつかの実施形態では、UAV370は、例えば、UAV370に取り付けられたセンサ等の機内搭載センサ314を使用して及び/又は中央コンピュータシステム140との通信を介して、その移動経路に沿った物体を検出することができる。いくつかの実施形態では、UAV370は、障害物を回避しようと試みることができ、回避しがたい場合に、中央コンピュータシステム140にそのような状態を通知するだろう。いくつかの実施形態では、UAV370は、機内搭載センサ314(例えば、レーザ又は他の光学ベースの距離測定センサ等の距離測定ユニット)を使用して、その経路内の障害物を検出し、そのような障害物の周りを飛行するか、又はその障害物がクリア状態になるまで停止する。
1つのオプションのアプローチによって、(マイク等の)音声入力316及び/又は(スピーカ等の)音声出力318も、UAV370の制御回路306に動作可能に結合することができる。そのように構成されると、制御回路306は、UAV370が着陸用パッド160又は他のUAV370と通信するのを可能にする様々な可聴音を提供することができる。そのような可聴音は、様々なトーン及び他の言葉によらない言語(non-verbal)音のいずれかを含むことができる。そのような可聴音には、前述のものの代わりに、又はそれらと組み合わせて、事前に記録された音声又は合成された音声も含まれ得る。
図3に示される実施形態では、UAV370は、1つ又は複数のバッテリ等の充電式電源320を含む。充電式電源320によって供給される電力は、UAV370のどのコンポーネントが必要とする電気エネルギーであっても利用可能にする。1つのアプローチでは、UAV370は、制御回路306が、外部エネルギー源に自動的に接続して充電式電源320を再充電することができるプラグ又は他の導電性インターフェイスを含む。
これらの教示は、オプションで、UAV370を着陸用パッド160に選択的に及び一時的に結合することにも適応するだろう。このような場合に、UAV370は、着陸用パッド結合構造322を含むことができる。1つのアプローチによって、そのような着陸用パッド結合構造322が制御回路306に動作可能に結合され、それにより着陸用パッド結合構造322が着陸用パッド160に係合してUAV370を着陸用パッド160に一時的に物理的に結合できるようになるまで、制御回路306が、UAV370の(例えば、ホバリングを介した及び/又は電動式脚システム310を介した)特定の着陸用パッド160に向けた移動を制御することができる。そのように結合されると、UAV370は、着陸用パッド160から荷物180を積み込み、及び/又は荷物180を着陸用パッド160上に積み降ろすことができる。
いくつかの実施形態では、電動式輸送ユニット360は、制御回路306に結合された入出力(I/O)装置324を含む。I/O装置324によって、外部装置を制御ユニット304と結合することができる。接続装置の機能及び目的はアプーリケーションによって異なる。いくつかの例では、I/O装置324に接続する装置は、制御ユニット304に機能を追加することができ、制御ユニット304からのデータのエクスポートを可能にし、UAV370の診断等を可能にする。
いくつかの実施形態では、UAV370は、ユーザ(例えば、製品流通設備における作業者及び/又は配達運転者及び/又は顧客)との意図した対話に応じて、例えばユーザ入力及び/又はユーザ出力又は表示を含むユーザインターフェイス326を含む。例えば、ユーザ入力は、ボタン、ノブ、スイッチ、タッチセンシティブ表面、又は表示画面等の任意の入力装置を含むことができる。ユーザ出力の例には、ライト、表示画面等が含まれる。ユーザインターフェイス326は、製品流通施設の作業者が使用可能なオプションのユーザインターフェイスユニット(スマートフォン又はタブレット装置等)に実装された任意のユーザインターフェイスと一緒に又はこれとは別に動作してもよい。
いくつかの実施形態では、UAV370は、UAV370(例えば、配達運転手)に直接近接したユーザによって、又はUAV370の場所に対して遠隔の任意の場所(例えば、中央ハブオペレータ)のユーザによって制御してもよい。これは、中央コンピュータシステム140が制御信号をUAV370に出力するいくつかの実施形態のアーキテクチャに起因する。これらの制御信号は、中央コンピュータシステム140と通信している任意の電子装置から発することができる。例えば、UAV370に送信された移動信号は、中央コンピュータシステム140によって決定され、及び/又はユーザの装置によって中央コンピュータシステム140に最初に送信され、次に中央コンピュータシステム140からUAV370に送信される移動命令であってもよい。
UAV370の制御ユニット304は、制御回路306に結合され、且つ動作命令及び/又は他のデータ等のデータを記憶するメモリ308を含む。制御回路306は、固定されたハードワイヤードのプラットフォームを含むことができ、又は部分的に又は完全にプログラム可能なプラットフォームを含むことができる。これらのアーキテクチャ上の選択肢は、当該技術分野において周知であり、理解されており、更なる説明を必要としない。この制御回路306は、(例えば、当業者にとってよく理解されているように、メモリ308に記憶された対応するプログラミングを用いて)本明細書に記載されたステップ、動作、及び/又は機能のうちの1つ又は複数を実行するように構成される。メモリ308は、制御回路306と一体であってもよく、又は必要に応じて制御回路306から物理的に(全体的に又は部分的に)離れていてもよい。このメモリ308は、制御回路306(例えば、両方が共通の回路基板、シャーシ、電源、及び/又はハウジングを共有する)に対してローカルにあってもよく、又は制御回路306に対して部分的又は完全に遠隔にあってもよい。このメモリ308は、例えば、制御回路306によって実行されると、制御回路306に本明細書で説明しているように動作させるコンピュータ命令を非一時的に記憶するように機能することができる。
図3に示される全ての構成要素が、UAV370の全ての実施形態に含まれるわけではないことに留意されたい。すなわち、いくつかの構成要素は、実施態様に応じてオプションであり得る。
図4Aは、いくつかの実施形態によるUAV470及び着陸用パッド460を示す。図4Aに示されるように、着陸用パッド460は、1つ又は複数の製品190を含む荷物480を支持するように構成される。上述したように、荷物480は、着陸用パッド460の中心又はその近くに位置付けされて、着陸用パッド160に対するUAV470の位置付けを容易にする。
上述したように、UAV470は、着陸用パッド460を認識し、荷物480が着陸用パッド460上に存在するかどうかを検出し、着陸用パッド上の荷物480のサイズを検出し、図4Aに示されるようにUAV470が着陸用パッド460の上をホバリングしているときに、UAV470から荷物480及び/又は着陸用パッド460までの距離を検出するように構成された1つ又は複数の機内搭載センサを含む。UAV470の機内搭載センサは、着陸用パッド460を認識し、荷物480が着陸用パッド460上に存在するかどうかを検出し、いくつかの実施形態ではUAV470が着陸用パッド460上で直接的にホバリングしていな場合であっても荷物480のサイズを検出できることが理解されよう。図4Aに示される実施形態では、荷物480が着陸用パッド460上に存在しており、荷物480のサイズが、UAV470がこの荷物480を積み込み、荷物480をその容器474の利用可能な空間に保持することができるようなサイズであり、UAV470と荷物480との間の距離が、UAV470の容器474のカバー479を開くために適切であるという機内搭載センサデータに基づく判定によって、図4Bに示されるように、カバー479は、UAV470が着陸用パッド460上でホバリングしている間に、容器474の開口部478を露出させるように開けることができる。逆に、機内搭載センサデータに応答して検出された上記条件の1つ又は複数が満たされない場合(例えば、荷物180のサイズがUAV470の容器474に対して大き過ぎる場合)に、UAVの制御回路UAV470は、UAV470にカバー479を開けず、着陸用パッド460上に着陸しないように指示することができる。
いくつかの実施形態では、容器474のカバー479を開けるために、UAV470は、カバー479及び/又は容器474に結合されたアクチュエータ482を含む。アクチュエータ482は、限定するものではないが、機械式モータ、電動式モータ等が挙げられ得る。1つのアプローチでは、アクチュエータ482は、カバー479を、図4Bに示される第2の(開いた)位置と、図4Dに示される第1の(閉じた)位置との間で動かすように構成される。いくつかの実施形態では、アクチュエータ482は、着陸用パッド460の支持面462上に配置され、容器474の内部476に部分的に且つ容器474の開口部478内に部分的に位置付けされた荷物480の下に(図4Cの方向矢印によって示される方向に)カバー479に力を加えてスライドさせることによって、カバー479を第2の(開いた)位置から第1の(閉じた)位置に移動させるように構成される。換言すれば、カバー479を図4Cに示される位置から図4Dに示される位置まで移動させる際に、カバー479は、支持面と荷物480の底面との間に移動して、荷物480を着陸用パッド460の支持面462から掬い上げる。このように、(例えば、アクチュエータ482によって)カバー479を図4Cの第2の(開いた)位置から図4Dの第1の(閉じた)位置に移動させた後に、製品480は、UAV470の容器474の内部476に完全に閉じ込められ、図4Dに示されるように、カバー479の内装面に支持される。特に、製品480は、説明の明瞭化のためだけに、カバー479の内装面から僅かに離間して示されている。
カバー480を荷物480の下でスライドさせる代わりに、荷物480と支持面462と荷物480の底部との間でスライドさせて、荷物480を着陸用パッド460の支持面462から積み込むような掬上げ装置として効果的に機能させることができることが理解されよう。いくつかの実施形態では、UAV470のカバー479は、図4Cの開いた状態に留まり、UAV470の本体472及び/又は容器474に結合された別の装置が、UAV470から引き込まれ、(例えば、フックベースの、クリップベースの、磁石ベースの、又は他の適切な結合器を介して)荷物を支持面462から掬い上げる又は他に持ち上げて、UAV470の容器474の内部476に入れることができ、その後、UAV470の容器474のカバー479は、図4Dのように閉じられる(が荷物480を掬い上げる必要はない)。UAV470は、荷物480がUAV470の容器474の内部476に完全に閉じ込められた状態で、着陸用パッド460から離陸することができる。
いくつかの実施形態では、図4Dに示されるように、荷物480がカバー479上に支持され、且つUAV470の容器474の内部476に完全に閉じ込められた状態で、製品480がUAV470の容器474の内部476に存在することが、UAV470の機内搭載センサによって検出され、UAV470の制御回路及び/又は中央コンピュータシステム140に通信され、その後、UAV470が(例えば、UAV470の制御回路及び/又は中央コンピュータシステム140によって)(図4Eに示されるように)着陸用パッド460の支持面462から持ち上がり、荷物480を着陸用パッド460から荷物480の次の意図した目的地まで輸送するように指示される。いくつかの実施形態では、UAV470の制御ユニットは、ネットワーク150を介して中央コンピュータシステム140から送信された新しい目的地命令を受信することができる。
図4A〜図4Eに関する以上の説明を考慮して、次に図5を参照して、無人航空システム100による少なくとも1つの製品190を輸送する方法について説明する。プロセス500は、それぞれ図1及び図4Aの荷物180及び480の輸送に適用されるものとして説明しているが、プロセス500は、本明細書に記載された実施形態のいずれかと関連して利用され得ることが理解される。例示的な方法500のステップ510は、本体172、本体172に結合されたプロセッサベースの制御回路306、及び本体172に結合された容器174を含むUAV170を提供するステップを含む。図1を参照して上述したように、容器174は、カバー179と、1つ又は複数の荷物180及び/又は製品190を保持するように構成された内部176とを含み、且つ開口部178を有しており、1つ又は複数の荷物180及び/又は製品190がその開口部178を通過するように構成される。例示的な方法500のステップ520は、カバー479を第1の(閉じた)位置から移動させるステップを含み、カバー479は、荷物480及び/又は製品490が開口部478を通過するのを制限するために開口部478の少なくとも一部を第2の(開いた)位置まで覆っており、カバー479は、1つ又は複数の荷物480及び/又は製品490がUAV470の容器474の開口部478を通過できるように開口部478の少なくとも一部を覆っていない(例えば、図4C及び4Dを参照)。
UAV470が次の目的地、例えば別の着陸用パッド460に到着した後に、UAVはその着陸用パッド460上に着陸し、着陸用パッド460の支持面上に着陸した後に(例えば、アクチュエータ482によって)容器474のカバー479を開くことによって荷物480を積み降ろしすることができる。換言すれば、製品480が、UAV470の容器474の内部476に完全に閉じ込められ、且つ図4Eに示されるようにある着陸用パッド460から別の着陸用パッド460に輸送されている間に、UAV470の内装面に支持されているので、(図4Dの)閉じた位置から(図4Cの)開いた位置へのカバー479の移動によって、UAV470の容器474の内部476から製品480が放出され、製品480は、図4Cに実質的に示されるように、着陸用パッドの支持面462上に支持されることになる。
製品480をUAV470の容器474の内部476から放出した後に、UAV470は、(例えば、UAV470の制御回路及び/又は中央コンピュータシステム140によって)着陸用パッド460の支持面462上に製品を残して、着陸用パッド460の支持面462から(図4Eに示されるように、荷物480がUAV470の容器474にはない状態で)離陸するように指示される。UAV470が着陸用パッド460から離陸した後で、UAV470は、(例えば、UAV470の制御回路及び/又は中央コンピュータシステム140によって)容器474のカバー479を(例えば、アクチュエータ482によって)開いた位置から閉じた位置に移動させて、UAV470が、ネットワーク150を介して中央コンピュータシステム140によって指示されるように、又はUAVの別のオペレータによって指示されるように、その容器474を閉じた状態で次の目的地まで飛行するように指示される。特に、UAV470が着陸用パッド460の支持面462に荷物480を積み降ろして着陸用パッド460から離陸した後に、消費者は、UAV470の動いているプロペラに曝されることなく(これは消費者にとって明らかに安全である)着陸用パッド460から荷物480を安全に回収することができる。
いくつかの実施形態では、UAV470の容器474のカバー479を第1の(閉じた)位置と第2の(開いた)位置との間で動かすために、UAV470は、図4Cに示されるように、そのUAV470上でカバー479の移動を可能にするように構成されたトラック484と、アクチュエータ482及びカバー479に結合されたケーブル486とを含む。トラック484が図4Cに単なる例として示されていることは理解されよう。代わりに、UAV470の容器474のカバー479の往復運動を提供するのに適した他の構造的構成(例えば、ガイドロッド等)を使用することができることを理解されたい。図4Cに示された例示的なUAV470のアクチュエータ482、トラック484、及びケーブル486を一緒に結合して、図4Cの第2の(開いた)位置と図4Dの第1の(閉じた)位置との間で容器474のカバー479を動かすことができる。いくつかの実施形態では、UAV470は、本体472及び/又は容器474に結合され、且つ1つ又は複数のケーブルに動作可能に結合されるように構成された1つ又は複数のプーリ488(例えば、図4Cを参照)を含み、1つ又は複数のケーブルは、次にカバー479を第1の位置と第2の位置との間で移動させるための機械式又は電気モータ等のアクチュエータに結合される。いくつかの実施形態では、機械式又は電気モータ等のアクチュエータは、自動式モータトラックシステムに結合され、ケーブル476及び/又はプーリ488なしで、カバー479が自動式モータトラックシステムに沿って前後に移動するのを可能にする。
本明細書に記載のシステム及び方法は、荷物を含む製品を小売施設及び/又は消費者の間で輸送するための半自動又は完全自動化された無人航空機を有利に提供する。UAVは、UAVが荷物を積み込み及び/又は積み降ろしするために着陸及び/又は結合することができる着陸用パッドのネットワークを利用することによりオペレータ(例えば、配達運転手)又は顧客によるUAVの手動で荷積み又は荷下しすることなく、1つ又は複数の製品を含む1つ又は複数の荷物を積み込み、輸送し、積み降ろしするように構成される。このように、消費者への荷物配達の効率が大幅に増大し、荷物の輸送コストが大幅に減少する。
当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、上述の実施形態に関して様々な他の修正、変更、及び組合せを行うことができ、そのような修正、変更、及び組合せは、本発明の概念の範囲内にあるとみなすべきである。

Claims (20)

  1. 少なくとも1つの製品を輸送するための無人航空システムであって、当該システムは、
    本体と、該本体に結合されたプロセッサベースの制御回路と、前記本体に結合された容器とを含む無人航空機を含み、
    前記容器は、
    前記少なくとも1つの製品を保持するように構成された、開口部を有する内部であって、前記少なくとも1つの製品が前記開口部を通過するように構成される、内部と、
    第1の位置から移動可能なカバーであって、該カバーは、前記少なくとも1つの製品が前記開口部を通過するのを制限するように前記開口部の少なくとも一部を第2の位置まで覆っており、前記カバーは、前記少なくとも1つの製品が前記開口部を通過するのを可能にするように前記開口部の少なくとも一部を覆っていない、カバーと、を含む、
    システム。
  2. 前記カバーに結合されたアクチュエータをさらに含み、該アクチュエータは、前記容器の前記内部に部分的に且つ該内部の前記開口部に部分的に位置付けされた前記少なくとも1つの製品の下で前記カバーに力を加えてスライドさせることにより、第2の位置から第1の位置に前記カバーを移動させるように構成され、前記少なくとも1つの製品は、前記カバー上に支持され、且つ前記カバーが第1の位置にあるときに前記容器の前記内部に完全に閉じ込められる、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記無人航空機は、その無人航空機上で前記カバーの移動を可能にするように構成されたトラックと、前記アクチュエータ及び前記カバーに結合され、且つ前記カバーを第1の位置と第2の位置との間で動かすように構成されたケーブルと、前記本体及び前記容器の少なくとも一方に結合され、且つ第1の位置と第2の位置との間で前記カバーを動かすように構成された少なくとも1つのケーブルに動作可能に結合されるように構成されたプーリと、のうちの少なくとも1つを含む、請求項2に記載のシステム。
  4. 前記無人航空機は、前記本体から延びる複数の支持脚部をさらに含み、前記容器は、前記支持脚部の周りに延びる可撓性材料又は前記支持脚部同士の間に位置する剛性材料から作製される、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記少なくとも1つの製品を支持するように構成された着陸用パッドをさらに含み、前記無人航空機は、前記着陸用パッドを認識するように構成された少なくとも1つのセンサと、前記少なくとも1つの製品が前記着陸用パッドに存在しているかどうか検出するように構成された少なくとも1つのセンサとをさらに含む、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記無人航空機は、前記無人航空機の本体から少なくとも1つの前記着陸用パッド及び該着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品までの距離を検出するように構成された少なくとも1つのセンサをさらに含み、前記制御回路は、前記少なくとも1つのセンサから受信した、前記無人航空機の前記本体から少なくとも1つの前記着陸用パッド及び該着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品までの距離を示すデータに基づいて、前記容器の前記カバーをいつ開けるかを決定するようにプログラムされる、請求項5に記載のシステム。
  7. 前記無人航空機は、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品のサイズを検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含み、前記制御回路は、前記少なくとも1つのセンサから受信した、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品の前記サイズを示すデータに基づいて、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品を積み込むために前記容器の前記カバーを開けるか、又は前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品の積み込みを中止するかどうかを決定するようにプログラムされる、請求項5に記載のシステム。
  8. 前記無人航空機は、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品の少なくとも一部が前記容器の前記開口部を通過して前記容器の内部に入るように前記無人航空機が位置付けされたときに、前記少なくとも1つの製品が前記容器の前記内部に存在するかどうかを検出するように構成された少なくとも1つのセンサを含む、請求項5に記載のシステム。
  9. 前記少なくとも1つのセンサは、前記容器の前記内部に前記少なくとも1つの製品の存在を示す信号を送信するように構成され、前記制御回路は、前記信号の受信後に、前記カバーが第1の位置にあるときに、前記少なくとも1つの製品を前記容器の前記内部に閉じ込めるようにカバーを第2の位置から第1の位置に移動させるようにプログラムされ、さらに、前記カバーが第1の位置にあることを検出し、前記カバーが第1の位置にあることを示す信号を送信するように構成された少なくとも1つのセンサを含み、前記制御回路は、前記カバーが第1の位置にあることを示す前記信号を受信した後に、前記無人航空機を前記着陸用パッドから持ち上げるようにプログラムされる、請求項8に記載のシステム。
  10. 前記無人航空機の前記制御回路と通信する中央コンピュータシステムをさらに含み、前記無人航空機は、前記少なくとも1つの製品が前記着陸用パッドから積み込まれたことを示す少なくとも1つの信号を前記中央コンピュータシステムに送信するように構成され、前記中央コンピュータシステムは、前記着陸用パッドから積み込まれた前記少なくとも1つの製品が輸送される場所を示す少なくとも1つの信号を前記無人航空機に送信するように構成される、請求項5に記載のシステム。
  11. 無人航空システムを介して少なくとも1つの製品を輸送する方法であって、当該方法は、
    本体と、該本体に結合されたプロセッサベースの制御回路と、前記本体に結合された容器とを含む無人航空機を提供するステップであって、前記容器は、前記少なくとも1つの製品を保持するように構成された、開口部を有する内部を含み、前記少なくとも1つの製品が前記開口部及びカバーを通過するように構成される、提供するステップと、
    前記カバーを第1の位置から移動させるステップであって、前記カバーは、前記少なくとも1つの製品が前記開口部を通過するのを制限するように前記開口部の少なくとも一部を第2の位置まで覆っており、前記カバーは、前記少なくとも1つの製品が前記開口部を通過するのを可能にするように前記開口部の少なくとも一部を覆っていない、移動させるステップと、を含む、
    方法。
  12. 前記カバーに結合されたアクチュエータを提供するステップと、前記容器の前記内部に部分的に且つ該内部の前記開口部に部分的に位置付けされた前記少なくとも1つの製品の下で前記カバーに力を加えてスライドさせることにより、前記アクチュエータによって第2の位置から第1の位置へ前記カバーを移動させるステップとをさらに含み、前記少なくとも1つの製品を前記カバー上に支持するステップと、前記カバーが第1の位置にあるときに前記少なくとも1つの製品を前記容器の前記内部に完全に閉じ込めるステップと、をさらに含む、請求項11に記載の方法。
  13. 前記無人航空機上で前記カバーの移動を可能にするように構成されたトラックと、前記アクチュエータ及び前記カバーに結合され、且つ前記カバーを第1の位置と第2の位置との間で動かすように構成されたケーブルと、前記本体及び前記容器の少なくとも一方に結合され、第1の位置と第2の位置との間で前記カバーを動かすように構成された少なくとも1つのケーブルに動作可能に結合されるように構成された少なくとも1つのプーリと、のうちの少なくとも1つを前記無人航空機に設けるステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記無人航空機に、前記本体から延びる複数の支持脚部を設けるステップであって、前記容器は、前記支持脚部の周りに延びる可撓性材料又は前記支持脚部同士の間に配置された剛性材料から作製される、設けるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  15. 前記少なくとも1つの製品を支持するように構成された着陸用パッドを提供するステップをさらに含み、前記着陸用パッドを認識するように構成された少なくとも1つのセンサと、前記少なくとも1つの製品が前記着陸用パッド上に存在するかどうかを検出するように構成された少なくとも1つのセンサを前記無人航空機に設けるステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
  16. 前記無人航空機に結合された少なくとも1つのセンサによって、前記無人航空機の前記本体から少なくとも1つの前記着陸用パッド及び該着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品までの距離を検出するステップと、
    前記制御回路によって、前記少なくとも1つのセンサから受信した、前記無人航空機の前記本体から少なくとも1つの前記着陸用パッド及び該着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品までの距離を示すデータに基づいて、前記容器の前記カバーをいつ開けるかを決定するステップと、をさらに含む、請求項15に記載の方法。
  17. 前記無人航空機に結合された少なくとも1つのセンサによって、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品のサイズを検出するステップと、
    前記制御回路によって、前記少なくとも1つのセンサから受信した、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品の前記サイズを示すデータに基づいて、前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品を積み込むために前記容器の前記カバーを開けるか、又は前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品の積み込みを中止するかどうかを決定するステップと、をさらに含む、請求項15に記載の方法。
  18. 前記着陸用パッド上の前記少なくとも1つの製品の少なくとも一部が前記容器の開口部を通過して前記容器の内部に入るように前記無人航空機を位置付けするステップと、
    前記無人航空機に結合された少なくとも1つのセンサによって、前記少なくとも1つの製品が前記容器の前記内部に存在するかどうかを検出するステップと、をさらに含む、請求項15に記載の方法。
  19. 前記少なくとも1つのセンサによって、前記容器の前記内部に前記少なくとも1つの製品の存在を示す信号を送信するステップと、
    記制御回路によって、前記信号の受信後に、前記カバーが第1の位置にあるときに、前記少なくとも1つの製品を前記容器の前記内部に完全に閉じ込めるように前記カバーを第2の位置から第1の位置に移動させるステップと、をさらに含み、
    前記カバーが第1の位置にあることを検出するように構成された少なくとも1つのセンサによって、前記カバーが第1の位置にあることを示す信号を送信するステップと、
    前記制御回路によって、前記カバーが第1の位置にあることを示す信号を受信した後に、前記無人航空機を前記着陸用パッドから持ち上げるステップと、をさらに含む、請求項16に記載の方法。
  20. 前記無人航空機の前記制御回路と通信する中央コンピュータシステムを提供するステップと、
    前記少なくとも1つの製品が前記着陸用パッドから積み込まれたことを示す少なくとも1つの信号を前記無人航空機から前記中央コンピュータシステムに送信するステップと、
    前記着陸用パッドから積み込まれた前記少なくとも1つの製品が輸送される場所を示す少なくとも1つの信号を前記中央コンピュータシステムから前記無人航空機に送信するステップと、をさらに含む、請求項15に記載の方法。
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