JP2020125044A - 飛行体の着陸ポート、及び飛行体の着陸方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行体を容易かつ確実に定位置に着陸させることができるようにする。【解決手段】台座部と、台座部の下方に延出して設けられる複数の脚部とを有する飛行体の着陸ポートであり、上方から降下してくる飛行体の複数の脚部の夫々が接触可能に形成された錐面を有する。着陸ポートは、裁頭錐状の部分を有し、錐面は当該部分の錐面であり、裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分は台座部と前記複数の脚部とで囲まれる空間に収まる形状である。飛行体は、空間の台座部の近傍に非接触給電により電力を受電する受電コイルを有しており、着陸ポートは、裁頭錐状の部分の頂面の近傍に受電コイルに電力を供給する送電コイルを備える。送電コイルは、その送電面が、空間が裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分に収まった状態で受電コイルの受電面と対面するように設けられる。【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、飛行体の着陸ポート、及び飛行体の着陸方法に関する。

特許文献１には、無人飛行装置を着陸させる無人飛行システムに関して記載されている。無人飛行システムは、無人飛行装置と、着陸スペースが設けられた着陸側装置とを備え、無人飛行装置は、線状体の巻取装置を有する。線状体の先端部には、被拘束体が取り付けられ、着陸側装置は、着陸面に近づいて来た被拘束体を着陸面へ引き寄せて拘束位置に拘束する拘束装置を有する。拘束位置は着陸スペースの下方または着陸スペースにある。

特許文献２には、無人飛行体を自律飛行により着陸目標地点に確実かつ安全に着陸させる技術について記載されている。無人飛行体は、着陸目標地点に併設される複数の第１アンテナの夫々から送信される複数の第１無線信号の位相差に基づき着陸目標地点から見た自身の方向を取得し、第２無線信号を送信し、着陸目標地点に併設された第２のアンテナから送信されてくる、第２無線信号に同期させた第３無線信号を受信し、第２無線信号と第３無線信号の位相差に基づき、着陸目標地点から自身までの距離を取得し、取得した方向と距離とに基づき自身の現在位置を取得し、取得した現在位置に基づき飛行する第１飛行モードで着陸目標地点に向けて自律飛行する。

非特許文献１には、太陽光パネル監視などに向けた、ワイヤレス給電対応のドローン（無人飛行機）について記載されている。ドローンが充電台に着陸すると、ワイヤレス給電により内蔵バッテリを充電する。バッテリを充電している間はドローンのＬＥＤが緑色に点灯する。

非特許文献２には、ドローンやロボット向けのワイヤレス給電システムについて記載されている。またワイヤレス給電システムによれば、ドローンからバッテリを外す手間を省略でき、不要な金属面を露出する必要がないため安全に充電できると記載されている。

特開２０１８−１２２７６５号公報 特開２０１１−２４０７４５号公報 "日経テクノロジーonline"、［online］、2015年10月09日、大塚 基之、［平成31年1月7日検索］、インターネット〈URL：http://techon.nikkeibp.co.jp/atcl/event/15/091600004/100900058/?bpnet&rt=nocnt〉 "Business network.jp"、［online］、2015年5月20日、business network.jp編集部、［平成31年1月7日検索］、インターネット〈URL：http://businessnetwork.jp/Detail/tabid/65/artid/3983/Default.aspx〉

非特許文献１、２に記載されているように、飛行体への電力供給を非接触給電により行う試みがなされている。非接触給電による飛行体への電力の供給は、着陸場所に設けた送電コイルから飛行体側に設けた受電コイルに電力を供給することにより行われる。

ここで送電コイルから受電コイルへの送電効率は、送電コイルと受電コイルとの位置関係に大きく影響される。そのため、非接触給電を効率よく行うには飛行体を着陸場所の定位置に適切な姿勢で精度よく着陸させる必要がある。

しかし多様に変化する環境（風力、風向等）の下で毎回の着陸時に飛行体を精度よく定位置に収めるには高度な操縦技術や機体制御技術が要求される。またＧＰＳ等の位置標定システムが出力する位置情報は誤差を有するため飛行体の高精度な着陸を自動で行うには限界がある。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたものであり、飛行体を容易かつ確実に定位置に着陸させることを可能にする、飛行体の着陸ポート、及び飛行体の着陸方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、台座部と、前記台座部の下方に延出して設けられる複数の脚部とを有する飛行体の着陸ポートであって、上方から降下してくる前記飛行体の前記複数の脚部の夫々が接触可能に形成された錐面を有する。

このように本発明の着陸ポートは、上方から降下してくる飛行体の複数の脚部の夫々が接触可能に形成された錐面を有するので、飛行体が着陸ポートに向けて着陸する際に脚部が錐面に接触して飛行体の位置が矯正され、飛行体を容易かつ確実に定位置に着陸させることができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、裁頭錐状の部分を有し、前記錐面は当該部分の錐面であり、前記裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分は前記台座部と前記複数の脚部とで囲まれる空間に収まる形状である。

このように本発明の着陸ポートは裁頭錐状の部分を有し、飛行体が、台座部と複数の脚部とで囲まれる空間に裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分が収まるように着陸ポートに着陸することで飛行体を容易かつ確実に定位置に着陸させることができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、前記飛行体は、前記空間の前記台座部の近傍に非接触給電により電力を受電する受電コイルを有し、前記裁頭錐状の部分の頂面の近傍に前記受電コイルに電力を供給する送電コイルを備える。

このように本発明の着陸ポートは、飛行体に非接触給電により電力を共有する送電コイルを備えており、飛行体を非接触給電の効率のよい定位置に着陸させて効率よく非接触給電を行うことができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、前記送電コイルは、その送電面が、前記空間が前記裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分に収まった状態で前記受電コイルの受電面と対面するように設けられる。

このように送電コイルをその送電面が上記空間が裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分に収まった状態で受電コイルの受電面と対面するように設けることで、送電コイルと受電コイルを適切な位置関係で対面させることができ、非接触給電を効率よく行うことができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、前記裁頭錐状は、裁頭円錐状または裁頭角錐状である。

このように着陸ポートを裁頭円錐状または裁頭角錐状とすることで、着陸ポートの生産性や取り扱い容易性を高めることができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、下方ほど内径が小さくなる錐体状の凹部を有し、前記錐面は当該錐体状の凹部の上部開口の周囲の錐面である。

このように着陸ポートは下方ほど内径が小さくなる錐体状の凹部を有する構成とすることができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、前記錐面は、前記飛行体の前記複数の脚部の夫々が載置される棚状部を有する。

このように錐面に棚状部を設けることで、飛行体を定位置に安定して支持することができる。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、前記錐面を振動させる振動発生装置を備える。

本発明の他の一つは、上記着陸ポートであって、前記飛行体が当該着陸ポートに接触していることを検出するセンサ装置を備え、前記振動発生装置は、前記センサ装置が前記飛行体が当該着陸ポートに接触していることを検出したのに応じて前記錐面を振動させる。

このように着陸ポートに錐面を振動させる振動発生装置を設けることで、飛行体が定位置から多少ずれた状態で着陸した際、着陸ポートを振動させて飛行体の着陸位置を矯正することができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、飛行体を容易かつ確実に定位置に着陸させることができ、例えば、非接触給電による飛行体への電力供給を効率よく行うことができる。

非接触給電システムの構成を示す正面図である。 非接触給電システムの構成を示す斜視図である。 無人飛行体を正面斜め上方から眺めた斜視図である。 （ａ）は着陸ポートのハードウェア構成を示す図であり、（ｂ）は送電装置の回路構成を示す図である。 図３（ａ）に示した情報処理装置のハードウェア構成を示す図である。 情報処理装置が備える機能を示す図である。 無人飛行体のハードウェア構成を示す図である。 図６に示した制御回路が備える機能を示す図である。 受電装置の構成を示す図である。 充電制御装置のハードウェア構成を示す図である。 充電制御装置が備える機能（ソフトウェア構成）を示す図である。 無人飛行体が着陸ポートに着陸する際の手順を説明する図である。 送電制御処理を説明するフローチャートである。 他の形態の着陸ポートを用いた非接触給電システムを示す正面図である。 着陸ポートの他の形態を示す斜視図である。 他の形態の着陸ポートを用いた非接触給電システムを示す正面図である。

以下、発明を実施するための形態について説明する。尚、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して説明を省略することがある。

図１Ａ及び図１Ｂに、本発明の一実施形態として説明する非接触給電システム１の概略的な構成を示している。非接触給電システム１は、非接触給電（ワイヤレス給電）により電力供給を受ける無人飛行体３（ドローン）と、非接触給電により無人飛行体３に電力を供給する着陸ポート２（ドローンポート）と、を含む。図１Ａ及び図１Ｂは、いずれも非接触給電により無人飛行体３に給電を行う際の非接触給電システム１の様子を示す図であり、図１Ａは、非接触給電システム１を無人飛行体３の正面から眺めた正面図、図１Ｂは、非接触給電システム１を無人飛行体３の正面斜め上方から眺めた斜視図である。

図２に無人飛行体３の構成を示している。無人飛行体３は、例えば、空撮や荷物の運搬等の様々な用途に用いられる。無人飛行体３は、例えば、マルチコプタ（バイコプタ（bicopter）トリコプタ（tricopter）、クアッドコプタ(quadcopter）、ヘキサコプタ（hexacopter）、オクトコプタ（octocopter）等）、ヘリコプタ、飛行機、飛行ロボット等である。無人飛行体３は、無線方式で遠隔操縦されるタイプのものであってもよいし、自律制御機構を備えて自律飛行するタイプのものであってもよい。本実施形態では、無人飛行体３は、無線方式で遠隔操縦されるタイプのクアッドコプタであるものとする。

無人飛行体３は、その基本骨格（フレーム）として、台座部３１、台座部３１から＋ｙ方向を基準として、夫々、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の角度で水平方向に延出する４つのアーム３２を備える。

台座部３１は、上下方向（ｚ軸方向）に複数段の板材を有する構造（本例では上下２段）である。

４つのアーム３２の夫々の端部近傍には、動力モータ２５５（推力発生装置）が設けられている。各動力モータ２５５の回転軸にはプロペラ２７１（回転翼）が設けられている。各動力モータ２５５にはモータ制御装置２５４が接続されている。

無人飛行体３は、台座部３１の下方（−ｚ方向）に延出して設けられる４つの脚部３３を備える。４つの脚部３３は、いずれも台座部３１から四方に広がるように開脚しつつ台座部３１の下方に所定長さで延出する。

尚、アーム３２や脚部３３は、例えば、筒状（円筒状、角筒状等）やトラス状の部材を用いて構成される。これらは、例えば、樹脂や金属等を素材として構成される。

脚部３３の下端の表面は、後述する着陸ポート２の表面に対して滑りやすい素材で構成されている。脚部３３の下端の表面が着陸ポート２の表面に対して滑りやすくするように、脚部３３の下端に、例えば、後述する着陸ポート２の表面に対して滑りやすい素材からなる部材（脚カバー等）を設けてもよい。

尚、台座部３１や脚部３３の形態は一例に過ぎず、例えば、脚部３３の数や脚部３３の形状（直線状、曲線状、屈曲部を有する形状等）等は必ずしも限定されない。

台座部３１の上段には、飛行制御装置２５０や撮影装置２８２（カメラ）が設けられている。また台座部３１の下段には、バッテリ２６０（蓄電装置）や後述する充電制御装置７５が設けられている。

無人飛行体３には、送電装置１０の送電コイル１１１から送られてくる電力を受電する非接触給電の受電装置２０が設けられている（図８を参照）。受電装置２０は、受電コイル２１１や整流回路２２等を含む。以下の説明において、非接触給電は磁界共鳴方式（交流共鳴方式又は直流共鳴方式）であるものとするが、非接触給電の方式は必ずしも同方式に限定されない。例えば、非接触給電システム１は「電磁誘導方式」や「マイクロ波方式」等の他の非接触給電の方式により実現してもよい。

台座部３１の下方には、台座部３１の下段を構成する部材と４本の脚部３３とで囲まれる空間Ｓが形成されている。この空間Ｓには、受電コイル２１１を内蔵する、略円盤状の受電コイルユニット８１が設けられている。

受電コイルユニット８１は、扁平略筒状のケース８１１と、ケース８１１の内部に収容されている受電コイル２１１とを有する。ケース８１１は、樹脂等の絶縁性の素材を用いて構成されている。尚、空力特性の観点からは、ケース８１１は流線型もしくは流線型に近い形状とすることが好ましい。ケース８１１の所定位置に後述する受電回路２１の容量素子２１２を実装してもよい。

ケース８１１の所定箇所からは、ケース８１１内部の受電コイル２１１の２つの端子に繋がる配線ケーブル８３（図８を参照）が延出している。配線ケーブル８３の他端は台座部３１の下段に設けられている制御ユニット８２（図８を参照）に接続される。

受電コイル２１１は、導線を巻回して構成したスパイラル型であり、ケース８１１の内部に配置される。受電コイル２１１は、給電時にその受電面と後述する送電コイル１１１の送電面とが平行になるように設けられる。本例の場合、受電コイル２１１は、受電面が水平方向を向くように（受電コイル２１１の巻回軸の方向が鉛直方向を向くように）、またその巻回軸が無人飛行体３の重心又は重心近傍を通るように、無人飛行体３に設けられる。尚、本実施形態では、このような態様で受電コイル２１１及び受電コイルユニット８１を設けているが、これらの態様（その形態、設ける位置、設ける方法等）は必ずしも限定されない。

台座部３１の下段には、整流回路２２等が実装された制御ユニット８２（図８を併せて参照）が設けられている。この制御ユニット８２には、更に後述する充電制御装置７５が実装されている。受電コイルユニット８１と制御ユニット８２とは配線ケーブル８３を介して電気的に接続されている。

図１Ａ又は図１Ｂに示すように、着陸ポート２は裁頭円錐状を呈する。着陸ポート２の底面２ｂは、例えば、頂面２ａと平行とする。底面２ｂは開放されていてもよいし塞がれていてもよい。尚、着陸ポート２の下部の構成は必ずしも限定されない。着陸ポート２は、移動式のものでもよいし、地上や構造物に固定された固定式のものでもよい。着陸ポート２には、無人飛行体３に非接触給電により送電を行う送電装置１０や機体検知センサ１４（センサ装置）、情報処理装置１５、振動発生装置１６等が設けられている。

着陸ポート２の頂面２ａ付近の内部には、送電装置１０の構成要素であるスパイラル型の送電コイル１１１が設けられている。送電コイル１１１は、その送電面が水平になるように（送電コイル１１１の巻回軸の方向が鉛直方向を向くように）設けられている。本実施形態では、着陸ポート２の内部に送電装置１０を設けているが、送電装置１０の全部又は一部を着陸ポート２の外部に設けてもよい。また本実施形態では、以上のような態様で送電コイル１１１を設けているが、送電コイル１１１の態様（その形態、設ける位置、設ける方法等）は必ずしも限定されない。

図３（ａ）に着陸ポート２のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、着陸ポート２は、送電装置１０、機体検知センサ１４、情報処理装置１５、及び振動発生装置１６（加振装置）を備える。

図３（ｂ）に送電装置１０の回路構成を示している。同図に示すように、送電装置１０は、送電回路１１、電力計測回路１２、及び電源回路１３を備える。送電回路１１は、送電コイル１１１、容量素子１１２、及び制御回路１１３を含む。電力計測回路１２は、電源回路１３から送電回路１１に供給される電力を計測する電圧計１２１及び電流計１２２を含む。電力計測回路１２の計測値は情報処理装置１５等に入力される。

電源回路１３は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータやレギュレータ（スイッチング方式のレギュレータ、リニア方式のレギュレータ等）を含み、例えば、商用電源等から供給される電力を送電回路１１や情報処理装置１５に供給する。

制御回路１１３は、送電回路１１に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。制御回路１１３は、例えば、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）、高周波増幅器、整合回路（マッチング回路）を含む。

図３（ａ）に戻り、機体検知センサ１４から出力される情報（出力信号）は、無人飛行体３が着陸ポート２の近傍に存在するか、無人飛行体３が定位置に存在するか（例えば、送電コイル１１１の近傍に受電コイル２１１が存在するか、送電コイル１１１の送電領域と受電コイル２１１の受電領域とが丁度重なった状態になっているか、送電コイル１１１から受電コイル２１１への送電（受電）効率が最大化されているか等）否かの判定に用いられる。

機体検知センサ１４は、例えば、着陸ポート２の所定位置に配設された一つ以上の光電式センサを用いて構成される。機体検知センサ１４は、例えば、感圧センサや測距センサ等を用いて構成される。機体検知センサ１４は、例えば、無人飛行体３が着陸した際にかかる荷重の変化を検知するセンサ（例えば、感圧センサ、歪みゲージ等）を用いて構成される。送電装置１０の電力計測回路１２を機体検知センサ１４として利用し、電力計測回路１２の計測値を機体検知センサ１４の出力として用いてもよい。

振動発生装置１６は、着陸ポート２又は着陸ポート２に連結された部材の所定位置に設けられ、着陸ポート２を振動させる。振動発生装置１６としては、例えば、電磁効果を利用する動電式のものや油圧式のもの、機械式のもの等を用いることができる。振動発生装置１６が生成する振動の方向や大きさ、周波数等は、無人飛行体３の位置を効果的に矯正できる値に設定される。

図４に、図３（ａ）に示した情報処理装置１５（コンピュータ）のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、情報処理装置１５は、プロセッサ１５１、記憶装置１５２、入力装置１５３、出力装置１５４、及び通信装置１５５を備える。これらはバス等の通信手段を介して通信可能に接続されている。

プロセッサ１５１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を用いて構成されている。記憶装置１５２は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等である。プロセッサ１５１及び記憶装置１５２は、例えば、これらが一体としてパッケージングされたマイクロコンピュータ（マイコン）等として提供されるものであってもよい。

入力装置１５３は、ユーザから情報や指示の入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等である。出力装置１５４は、ユーザに情報を提供するインタフェースであり、例えば、液晶パネル（Liquid Crystal Display）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、スピーカ等である。

通信装置１５５は、後述する無人飛行体３側の通信装置２５９や充電制御装置７５の通信装置７５４と無線通信を行う。この無線通信は、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波等を用いて行われる。

図５に情報処理装置１５が備える主な機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、情報処理装置１５は、操作入力受付部５０１、機体認識処理部５０２、機体状態検知部５０３、送電制御部５０４、消費電力監視部５０５、情報出力部５０６、及び振動制御部５０７の各機能を備える。これらの機能は、例えば、プロセッサ１５１が、記憶装置１５２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

操作入力受付部５０１は、入力装置１５３を介してユーザから操作入力を受け付ける。操作入力受付部５０１は、例えば、ユーザが送電開始操作（給電許可操作）又は送電停止操作を行ったか否かを判定し、その結果を送電制御部５０４に通知する。

機体認識処理部５０２は、無人飛行体３側から取得した認証情報（例えば、無人飛行体３ごとに固有の識別番号や登録番号等）に基づき認証処理を行う。上記認証情報は、例えば、通信装置１５５が、後述する充電制御装置７５の通信装置７５４と無線通信することにより取得する。

機体状態検知部５０３は、機体検知センサ１４から出力される情報に基づき、無人飛行体３が存在するか否か、無人飛行体３が定位置に存在するか否か、といった無人飛行体３の状態に関する情報を取得する。

送電制御部５０４は、送電コイル１１１から送電する電力の大きさ（出力）や送電有無を制御する。送電制御部５０４は、例えば、操作入力受付部５０１からの通知（例えば、ユーザが送電開始操作や送電停止操作を行った旨の通知）に応じて送電コイル１１１からの送電有無を制御する。送電制御部５０４は、例えば、機体状態検知部５０３の判定結果に基づき、送電コイル１１１からの送電有無を制御する。これらの制御は、例えば、送電制御部５０４が、制御回路１１３のドライバ回路のＰＷＭ制御におけるデューティ比、送電回路１１と受電回路２１の結合係数、容量素子１１２の静電容量、電源回路１３から制御回路１１３への電力供給量、制御回路１１３から送電コイル１１１への電力供給量等の一つ以上を変化させることにより行われる。

消費電力監視部５０５は、電力計測回路１２から得られる情報（電圧値、電流値）に基づき送電回路１１の消費電力を随時監視する。情報出力部５０６は、出力装置１５４に様々な情報を出力する。

振動制御部５０７は、振動発生装置１６を制御して着陸ポート２を振動させる。振動制御部５０７は、例えば、機体状態検知部５０３が、着陸ポート２に着陸している無人飛行体３が定位置に存在しないことを検知した場合に着陸ポート２を振動させる。

図６に、無人飛行体３のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、無人飛行体３は、受電装置２０、充電制御装置７５、バッテリ２６０、飛行制御装置２５０、及び推力発生装置２７０を備える。飛行制御装置２５０及び推力発生装置２７０はバッテリ２６０から供給される電力によって動作する。充電制御装置７５は、例えば、受電装置２０から供給される電力によって動作する。

飛行制御装置２５０は、制御回路２５１、受信機２５２、各種センサ２５３、出力装置２５８、通信装置２５９、及びバッテリ２６０を備える。

制御回路２５１は、プロセッサや記憶素子を含み、情報処理装置として機能する。制御回路２５１は、例えば、プロセッサや記憶素子が一体としてパッケージングされたマイクロコンピュータ（マイコン）として実現されるものであってもよい。

各種センサ２５３は、例えば、３軸ジャイロセンサ（角速度センサ）、３軸加速度センサ、気圧センサ、磁気センサ、超音波センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号の受信装置等である。尚、無人飛行体３は、必ずしも以上に例示した総てのセンサを備えていなくてもよい。

受信機２５２は、遠隔操縦の送信機６から送られてくる無線信号を受信し、受信した無線信号の内容を制御回路２５１に入力する。

出力装置２５８は、ユーザに情報を提供するインタフェースであり、例えば、ＬＥＤ、スピーカ等である。

通信装置２５９は、例えば、着陸ポート２側の通信装置１５５と無線通信を行う。また通信装置２５９は、後述する充電制御装置７５の通信装置７５４と有線通信又は無線通信を行う。

バッテリ２６０は、例えば、リチウムポリマー二次電池、電気二重層キャパシタ（電気二重層コンデンサ）、リチウムイオン二次電池等である。制御回路２５１は、バッテリ２６０の端子間電圧に基づきバッテリ２６０の残量を把握する。制御回路２５１は、例えば、バッテリ２６０の現在の残量を示す情報を通信装置２５９から送信もしくは出力装置２５８から出力する。制御回路２５１、充電制御装置７５、及び着陸ポート２は、相互に通信して夫々が保有する情報を共有する。

推力発生装置２７０は、モータ制御装置２５４及び動力モータ２５５を備える。モータ制御装置２５４（ＥＳＣ（Electronic Speed Controller）、アンプ等とも称される。）は、例えば、電気抵抗値の大きさ制御やＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によって動力モータ２５５の回転を制御する。

モータ制御装置２５４は、飛行のための推力を発生する。制御回路２５１は、各種センサ２５３から入力される情報に基づき、複数の動力モータ２５５の夫々の回転数を制御することにより、無人飛行体３の動作（姿勢（ピッチ、ロール、ヨー）、移動（前進、後退、左右移動、上昇、下降）等）を制御する。動力モータ２５５は、電動モータであり、例えば、ブラシレスモータである。

図７に、図６に示した制御回路２５１が備える機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、制御回路２５１は、姿勢制御部８０１及び操舵制御部８０２を備える。これらの機能は、例えば、制御回路２５１のプロセッサが、制御回路２５１の記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

姿勢制御部８０１は、各種センサ２５３から入力される信号に応じて、モータ制御装置２５４（動力モータ２５５）を制御し、無人飛行体３の飛行姿勢を制御する。操舵制御部８０２は、受信機２５２から入力される信号に応じて、モータ制御装置２５４（動力モータ２５５）を制御し、無人飛行体３の動作を制御する。

図８に受電装置２０の構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う受電回路２１（受電コイル２１１及び容量素子２１２を含む。）、受電回路２１が受電した電力を整流して負荷（飛行制御装置２５０、バッテリ２６０等）に供給する整流回路２２、及び、負荷に供給される受電電力を計測し、計測した値を充電制御装置７５に入力する電力計測回路２４（電圧計２４１及び電流計２４２を含む。）を備える。

同図に示すように、受電コイルユニット８１には、受電回路２１の受電コイル２１１や容量素子２１２が実装されている。また制御ユニット８２には、整流回路２２、電力計測回路２４、及び充電制御装置７５が実装されている。尚、容量素子２１２については、例えば、制御ユニット８２に実装するようにしてもよい。

図９に受電装置２０の充電制御装置７５のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、充電制御装置７５は、プロセッサ７５１、記憶装置７５２、充電制御回路７５３、及び通信装置７５４を備える。これらはバス等の通信手段を介して通信可能に接続されている。

プロセッサ７５１は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵを用いて構成されている。記憶装置７５２は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ等である。プロセッサ７５１及び記憶装置７５２は、例えば、これらが一体としてパッケージングされたマイクロコンピュータ（マイコン）等として提供されるものであってもよい。

充電制御回路７５３は、バッテリ２６０の充電を効率よく行うため制御を行う充電制御回路、バッテリ２６０の端子間電圧の監視回路、各種保護回路等を含む。

通信装置７５４は、着陸ポート２の通信装置１５５と無線通信を行う。また通信装置７５４は、飛行制御装置２５０の通信装置２５９と有線通信又は無線通信を行う。

図１０に受電装置２０の充電制御装置７５が備える主な機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、充電制御装置７５は、認証情報送信部７８１、受電電力監視部７８２、及び充電制御部７８３の各機能を備える。これらの機能は、例えば、プロセッサ７５１が、記憶装置７５２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

認証情報送信部７８１は、認証情報を記憶し、通信装置７５４を介して認証情報を着陸ポート２に送信する。

受電電力監視部７８２は、受電装置２０の電力計測回路２４から入力される電圧又は電流の計測値に基づき受電電力を監視する。受電電力監視部７８２は、上記計測値（受電電力）を通信装置７５４を介して着陸ポート２に随時通知する。

充電制御部７８３は、電力計測回路２４から入力される電圧又は電流の計測値やバッテリ２６０の端子間電圧を監視しつつ受電電力をバッテリ２６０に効率よく供給してバッテリ２６０の充電を行う。充電制御部７８３は、例えば、ＣＶＣＣ（Constant Voltage. Constant Current）方式の制御を行いつつバッテリ２６０を充電する。また充電制御部７８３は、例えば、バッテリ２６０の端子間電圧や充電の進捗に関する情報等を着陸ポート２の情報処理装置１５に随時通知する。また充電制御部７８３は、例えば、着陸ポート２の情報処理装置１５から送られてくる指示に応じてバッテリ２６０の充電制御を行う。尚、充電制御部７８３が、着陸ポート２との間で通信によりバッテリ２６０に関する情報（充電最大容量、適正充電電圧、適正充電電流等）を共有し、これらの情報に基づき、充電制御部７８３又は着陸ポート２が、バッテリ２６０の充電制御や充電状態の監視等を行う構成としてもよい。

＜着陸から受電開始まで＞
図１１は、無人飛行体３が着陸ポート２に着陸する際の手順を説明する図である。以下、同図とともに上記手順について説明する。

図１１（ａ）に示すように、着陸ポート２に向けた着陸に際し、無人飛行体３は徐々に高度を下げて着陸ポート２の裁頭円錐状の頂面２ａに上方から接近する。より具体的には、無人飛行体３は、台座部３１と４つの脚部３３とで囲まれる空間Ｓに着陸ポート２の頂面２ａ付近の部分が収容されるように、着陸ポート２に上方から接近する。

無人飛行体３がさらに降下すると、図１１（ｂ）に示すように空間Ｓに着陸ポート２の頂面２ａ付近の部分が収容される。このとき無人飛行体３の位置がずれている（例えば、無人飛行体３の重心を通る軸が裁頭円錐状の着陸ポート２の中心軸からずれている）と、４つの脚部３３の下端のいずれかが着陸ポート２の錐面に接触し、着陸ポート２から受ける抗力によって無人飛行体３の位置は定位置に近づく方向に矯正される。尚、前述したように、脚部３３の下端の表面は、着陸ポート２の表面に対して滑りやすい（摩擦係数の小さな）素材で構成されている。そのため、４つの脚部３３の下端が着陸ポート２の錐面に接触することによる無人飛行体３の飛行に対する影響は小さく、無人飛行体３は定位置に向けて安全に着陸することができる。

続いて、無人飛行体３がさらに降下すると、図１１（ｃ）に示すように、無人飛行体３の台座部３１や脚部３３が着陸ポート２に接触し、無人飛行体３は着陸ポート２に着陸した状態となる。その後、無人飛行体３への非接触給電が開始される。

以上のように、無人飛行体３を、台座部３１と４つの脚部３３とで囲まれる空間Ｓに着陸ポート２の頂面２ａ付近の部分が収容されるように飛行させることで、着陸ポート２から受ける抗力により無人飛行体３の着陸位置が矯正され、無人飛行体３を多様に変化する環境（風力、風向等）の下で容易かつ確実に定位置に着陸させることができる。

図１２は、着陸ポート２に着陸した無人飛行体３に対する非接触給電に際して行われる処理（以下、送電制御処理Ｓ１２００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに送電制御処理Ｓ１２００について説明する。

同図に示すように、着陸ポート２の機体認識処理部５０２は、無人飛行体３の認識有無の判定をリアルタイムに行っている（Ｓ１２１１：ＮＯ）。そして機体認識処理部５０２が無人飛行体３を認識（認証に成功）すると（Ｓ１２１１：ＹＥＳ）、着陸ポート２の機体状態検知部５０３が、無人飛行体３が定位置に存在するか否かを判定する（Ｓ１２１２）。無人飛行体３が定位置に存在すると機体状態検知部５０３が判定した場合（Ｓ１２１２：ＹＥＳ）、処理はＳ１２１４に進む。一方、無人飛行体３が定位置に存在しないと機体状態検知部５０３が判定した場合（Ｓ１２１２：ＮＯ）、処理はＳ１２１３に進む。

Ｓ１２１３では、振動制御部５０７が、無人飛行体３が定位置に収まるように、振動発生装置１６を制御して着陸ポート２を振動させる。このように、無人飛行体３が定位置に存在しない場合は着陸ポート２を振動させて無人飛行体３が定位置に収まるようにするので、着陸ポート２に着陸している無人飛行体３が何らかの理由で定位置に収まっていない場合でも無人飛行体３が確実に定位置に収まるように修正することができる。

Ｓ１２１４では、送電制御部５０４が非接触給電による送電を開始する（送電コイル１１１を通電する）。

送電を開始した後、送電制御部５０４は、電力計測回路１２の計測値や無人飛行体３との通信により取得されるバッテリ２６０の充電状態等の情報に基づき、送電を停止すべきか否かの判定をリアルタイムに行う（Ｓ１２１５）。送電制御部５０４は、例えば、バッテリ２６０の蓄電量が目標値に達した場合や、送電を続けることにより発火等の危険が生じる可能性があると判定した場合に、送電を停止すべきと判定する。この判定ロジックは例えば公知の技術が用いられる。送電を停止すべきと判定すると（Ｓ１２１５：ＹＥＳ）、送電制御部５０４は送電を停止する（Ｓ１２１６）。

以上に説明したように、本実施形態の着陸ポート２は、上方から降下してくる無人飛行体３の複数の脚部３３の夫々が接触可能に形成された錐面を有する裁頭円錐状を呈し、台座部３１と４つの脚部３３とで囲まれる空間Ｓに着陸ポート２の頂面２ａ付近の部分が収容されるように、無人飛行体３を着陸ポート２に着陸させることで、無人飛行体３の最終的な着陸位置が定位置となるように矯正され、無人飛行体３を容易かつ確実に定位置に着陸させることができる。そしてこれにより非接触給電における送電コイル１１１の送電面と受電コイル２１１の受電面を精度よく適切な状態で対面させることができ、非接触給電を効率よく行うことができる。

尚、裁頭円錐状の着陸ポート２は可搬性に優れており、その内部空間への送電装置１０や送電コイル１１１の設置も容易である。また裁頭円錐状の着陸ポート２は構成がシンプルであるため生産性にも優れる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また上記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることが可能である。

例えば、着陸ポート２の形態や大きさは、無人飛行体３の形態や大きさ、受電コイル２１１の大きさ等に応じて任意に設定することができる。

例えば、図１３に示すように、裁頭円錐状の着陸ポート２の錐面に無人飛行体３の脚部３３が載置される棚状部２０１を設けてもよい。このようにすることで、無人飛行体３を適切な姿勢で定位置に支持することができ、非接触給電を効率よく行うことができる。

また例えば、着陸ポート２は裁頭角錐状等の他の裁頭錐状としてもよい。図１４に裁頭四角錐状とした着陸ポート２の一例を示す。

尚、無人飛行体３の着陸位置を矯正するには、基本的（原理的）には着陸ポート２が上方から降下してくる無人飛行体３の複数の脚部３３の夫々が接触可能に形成された錐面を有していればよい。

そこで、例えば図１５に示すように、無人飛行体３の着陸場所８（地面等）に、下方ほど内径が小さくなる錐体状の凹部を形成して着陸ポート２として機能させるようにしてよい。またこの場合、同図に示すように送電コイル１１１を受電コイル２１１と適切な位置関係で対面させるために台７を設け、この台７に送電コイル１１１を支持することにより着陸している無人飛行体３に非接触給電により効率よく給電を行うようにしてもよい。またこの場合も着陸ポート２の錐面に無人飛行体３の脚部３３が載置される棚状部を設けてもよい。

また例えば、以上の実施形態では、受電コイルユニット８１に設ける受電コイル２１１はスパイラル型であるものとして説明したが、受電コイル２１１の態様は必ずしも限定されない。例えば、受電コイル２１１としてヘリカル型のコイルを用いてもよい。尚、ヘリカル型のコイルを用いた場合、例えば、送電コイル１１１と受電コイル２１１を、送電コイル１１１のヘリカル型のコイルの巻回軸と受電コイル２１１の巻回軸とが同軸になるように配置して充電を行う。

１ 非接触給電システム
２ 着陸ポート
２ａ 頂面
２ｂ 底面
Ｓ 空間
３ 無人飛行体
２０ 受電装置
２１１ 受電コイル
３１ 台座部
３２ アーム
３３ 脚部
７５ 充電制御装置
７８１ 認証情報送信部
７８２ 受電電力監視部
７８３ 充電制御部
８１ 受電コイルユニット
８１１ ケース
１０ 送電装置
１１１ 送電コイル
１４ 機体検知センサ
１５ 情報処理装置
１６ 振動発生装置
２５０ 飛行制御装置
２６０ バッテリ
２７０ 推力発生装置
５０１ 操作入力受付部
５０２ 機体認識処理部
５０３ 機体状態検知部
５０４ 送電制御部
５０５ 消費電力監視部
５０７ 振動制御部
Ｓ１２００ 送電制御処理

Claims (13)

1. 台座部と、前記台座部の下方に延出して設けられる複数の脚部とを有する飛行体の着陸ポートであって、
   上方から降下してくる前記飛行体の前記複数の脚部の夫々が接触可能に形成された錐面を有する、
   飛行体の着陸ポート。
2. 請求項１に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   裁頭錐状の部分を有し、前記錐面は当該部分の錐面であり、前記裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分は前記台座部と前記複数の脚部とで囲まれる空間に収まる形状である、
   飛行体の着陸ポート。
3. 請求項２に記載の着陸ポートであって、
   前記飛行体は、前記空間の前記台座部の近傍に非接触給電により電力を受電する受電コイルを有し、
   前記裁頭錐状の部分の頂面の近傍に前記受電コイルに電力を供給する送電コイルを備える、
   飛行体の着陸ポート。
4. 請求項３に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   前記送電コイルは、その送電面が、前記空間が前記裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分に収まった状態で前記受電コイルの受電面と対面するように設けられる、
   飛行体の着陸ポート。
5. 請求項３に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   前記裁頭錐状は、裁頭円錐状または裁頭角錐状である、
   飛行体の着陸ポート。
6. 請求項１に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   下方ほど内径が小さくなる錐体状の凹部を有し、前記錐面は当該錐体状の凹部の上部開口の周囲の錐面である、
   飛行体の着陸ポート。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   前記錐面は、前記飛行体の前記複数の脚部の夫々が載置される棚状部を有する、
   飛行体の着陸ポート。
8. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   前記錐面を振動させる振動発生装置を備える、
   飛行体の着陸ポート。
9. 請求項８に記載の飛行体の着陸ポートであって、
   前記飛行体が当該着陸ポートに接触していることを検出するセンサ装置を備え、
   前記振動発生装置は、前記センサ装置が前記飛行体が当該着陸ポートに接触していることを検出したのに応じて前記錐面を振動させる、
   飛行体の着陸ポート。
10. 台座部と当該台座部の下方に延出して設けられる複数の脚部とを有する飛行体を、前記複数の脚部の夫々が接触可能に形成された錐面を有する着陸ポートに着陸させる、
    飛行体の着陸方法。
11. 請求項１０に記載の飛行体の着陸方法であって、
    前記着陸ポートは、裁頭錐状の部分を有し、前記錐面は当該部分の錐面であり、前記裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分は前記飛行体の前記台座部と前記複数の脚部とで囲まれる空間に収まる形状である、
    飛行体の着陸方法。
12. 請求項１１に記載の飛行体の着陸方法であって、
    前記飛行体は、前記空間の前記台座部の近傍に非接触給電により電力を受電する受電コイルを有し、前記裁頭錐状の部分の頂面の近傍に前記受電コイルに電力を供給する送電コイルを備え、前記飛行体が前記着陸ポートの定位置に着陸した際、前記送電コイルから前記受電コイルに電力を送電する、
    飛行体の着陸方法。
13. 請求項１２に記載の飛行体の着陸方法であって、
    前記送電コイルは、その送電面が、前記空間が前記裁頭錐状の部分の頂面近傍の部分に収まった状態で前記受電コイルの受電面と対面するように設けられる、
    飛行体の着陸方法。

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