JP2020141492A - 無人飛行体用給電システムおよび無人給電車両 - Google Patents

Abstract

【課題】無人飛行体の稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび無人給電車両を提供する。【解決手段】無人飛行体用給電システム２は、無人飛行体であるドローン３０と、ドローン３０のバッテリに対して給電を行う無人給電車両５０とを備える。無人給電車両５０は、所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間にバッテリに対して無線で給電を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、無人飛行体に対して給電する無人飛行体用給電システムおよび無人給電車両に関するものである。

一般的に、フォークリフト等の荷役車両は、所定の荷積場所まで走行する動作、荷積場所で荷物を取る動作、荷物を支持した状態で荷積場所から所定の荷降場所まで走行する動作、および、荷降場所で荷物を置く動作を行う。

また、荷役車両の動作を支援するように構成された小型の無人飛行体の研究開発が行われている。荷役車両の動作を支援する無人飛行体として、例えば特許文献１には、荷物を取る動作を支援するための撮像装置を備えたものが記載されている。

また、特許文献１には、荷役車両であるフォークリフト上に無人飛行体が待機するように構成し、待機中の無人飛行体のバッテリに対して給電することが記載されている。

特開２０１７−３６１０２号公報

ところで、特許文献１の構成では、バッテリの蓄電量を回復させるためには、無人飛行体が荷役車両に着地する必要があるため、無人飛行体は長時間にわたって飛行することができないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、無人飛行体の稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび無人給電車両を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、荷役または荷役の支援を行う無人飛行体と、前記無人飛行体のバッテリに対して給電を行う無人給電車両とを備え、前記無人給電車両は、所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間に前記バッテリに対して無線で給電を行うことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無人飛行体用給電システムにおいて、前記無人給電車両は、前記無人飛行体に追従して移動しながら前記バッテリに対して無線で給電を行うことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、無人飛行体のバッテリに対して給電を行う無人給電車両において、所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間に前記バッテリに対して無線で給電を行うことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の無人給電車両において、前記無人飛行体に追従して移動しながら前記バッテリに対して無線で給電を行うことを特徴とする。

本発明によれば、無人飛行体の稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび無人給電車両を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る無人飛行体用給電システムを示す概要図である。 同実施形態に係る天井に設けられたマーカーの一例を示す模式図である。 同実施形態に係る無人飛行体の概略構成を示すブロック図である。 同実施形態に係る無人給電車両の概略構成を示すブロック図である。

図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１は、無人搬送システム１および無人飛行体用給電システム２の概略構成を示している。
図１に示すように、無人搬送システム１は、少なくとも１台の無人搬送車両１０（以下、「搬送車両１０」）と、複数台のドローン３０と、少なくとも１台の無人給電車両５０（以下、「給電車両５０」）とにより構成されている。また、無人飛行体用給電システム２は、ドローン３０と給電車両５０とにより構成されている。

搬送車両１０は、フォークＦとレーザースキャナＳとを備えたレーザー誘導式無人フォークリフトであって、所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行う荷役車両である。レーザースキャナＳは、レーザーを水平に３６０°回転しながら送信し、反射板Ｒで反射されたレーザーを受信する。搬送車両１０は、レーザースキャナＳによるレーザーの受信結果に基づいて、レーザーを反射した３つ以上の反射板Ｒを認識し、レーザースキャナＳから反射板Ｒまでの距離と反射板Ｒの方角（方位）とを算出する。また、搬送車両１０は、ドローン３０と無線で通信し、ドローン３０の位置情報を受信する。そして、搬送車両１０は、反射板Ｒまでの距離および反射板Ｒの方角の算出結果と、その反射板Ｒを備えているドローン３０の位置情報とに基づいて、屋内における搬送車両１０の位置を推定し、搬送車両１０の位置の推定結果（搬送車両１０の位置情報）に基づいて、所定の経路に沿って移動する。

ドローン３０は、搬送車両１０による荷役の支援を行う無人飛行体であり、内部電源としてのバッテリ３１（図３参照）を備えている。ドローン３０は、レーザーを反射する反射板Ｒを備えており、反射板Ｒが所定の高さに配置されるように、所定の高さを維持しながら飛行する。また、ドローン３０は、天井Ｃに設けられたマーカーＭ（図２参照）を撮影するカメラ（図示略）を備えており、マーカーＭの認識結果に基づいて、ドローン３０の位置を推定し、ドローン３０の位置の推定結果（ドローン３０の位置情報）を送信する。ドローン３０の詳しい構成は、図３を参照して説明する。

給電車両５０は、搬送車両１０と同様にフォークＦを備えた画像認識方式の無人フォークリフトであり、かつ、ドローン３０のバッテリ３１に対して給電を行う車両である。すなわち、給電車両５０は、荷役車両である無人搬送車両を兼ねており、所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行う。そして、給電車両５０は、荷役を行っていない間は、ドローン３０に追従して移動するとともに、当該ドローン３０のバッテリ３１に対して無線で給電する。給電車両５０は、天井Ｃに設けられたマーカーＭ（図２参照）を撮影するカメラ（図示略）を備えており、マーカーＭの認識結果に基づいて、給電車両５０の位置を推定し、給電車両５０の位置の推定結果（給電車両５０の位置情報）を送信する。給電車両５０の詳しい構成は、図４を参照して説明する。

図２は、天井Ｃに設けられたマーカーＭの一例を示している。
図２に示すように、複数のマーカーＭは、直交するＸ方向およびＹ方向において、互いに間隔をあけて設けられており、異なる形状（外形）および模様を有している。すなわち、屋内における位置に応じてマーカーＭの各々は特徴を有しており、各マーカーＭは、屋内における位置情報を示している。

図３は、ドローン３０の概略構成を示すブロック図である。
図３に示すように、ドローン３０は、バッテリ３１と、受電部３２と、飛行体位置推定部３３と、無線通信部３４と、飛行制御部３５とを備えている。

バッテリ３１は、充電可能な二次電池により構成されており、ドローン３０の各部に電力を供給する。バッテリ３１の蓄電量は、ドローン３０の各部へ電力を供給することによって減り、給電車両５０から供給された電力を蓄えることによって増える。

受電部３２は、給電車両５０から送られたマイクロ波を受けるレクテナ（図示略）と、当該レクテナで受けたマイクロ波を直流電流に変換してバッテリ３１に供給する回路（図示略）とにより構成されている。すなわち、受電部３２は、給電車両５０から無線により供給された電力を受電する。

飛行体位置推定部３３は、ドローン３０の上方の撮影結果に基づいて、ドローン３０の上方に位置するマーカーＭを認識し、そのマーカーＭの特徴的情報（例えば形状、模様、周囲の他のマーカーＭまでの距離等）に基づいて、屋内におけるドローン３０の位置を推定する。

無線通信部３４は、搬送車両１０および給電車両５０と無線で通信し、各種の情報を送受信する。具体的には、例えば、無線通信部３４は、ドローン３０の位置の推定結果をドローン３０の位置情報として搬送車両１０および給電車両５０に送信し、バッテリ３１の蓄電量の情報を給電車両５０に送信する。また、ドローン３０が備える無線通信部３４は、他のドローン３０と無線で通信し、ドローン３０の位置の推定結果をドローン３０の位置情報として他のドローン３０に送信し、他のドローン３０の位置情報を受信する。

飛行制御部３５は、ドローン３０の位置の推定結果と、他のドローン３０の位置情報とに基づいて、ドローン３０の飛行を制御する。具体的には、飛行制御部３５は、ドローン３０同士が衝突しないようにドローン３０を制御する。

図４は、給電車両５０の概略構成を示すブロック図である。
図４に示すように、給電車両５０は、給電部５１と、車両位置推定部５２と、無線通信部５３と、荷役情報記憶部５４と、走行制御部５５とを備えている。

給電部５１は、マイクロ波を送る送電アンテナ（図示略）により構成されており、バッテリ３１に対して無線により給電する。給電部５１は、給電車両５０が荷役を行っていないときに、バッテリ３１の蓄電量が所定量（例えば最大蓄電量の２０％）未満になっているドローン３０に向けてマイクロ波による送電を開始し、バッテリ３１の蓄電量が所定量（例えば最大蓄電量の９０％）以上になったときに送電を停止する。

車両位置推定部５２は、給電車両５０の上方の撮影結果に基づいて、給電車両５０の上方に位置するマーカーＭを認識し、そのマーカーＭの特徴的情報（例えば形状、模様、周囲の他のマーカーＭまでの距離等）に基づいて、屋内における給電車両５０の位置を推定する。

無線通信部５３は、ドローン３０と無線で通信し、各種の情報を送受信する。具体的には、例えば、無線通信部５３は、ドローン３０の位置情報およびバッテリ３１の蓄電量の情報を受信する。また、無線通信部５３は、管理装置（図示略）と無線で通信し、各種の情報を送受信する。具体的には、例えば、無線通信部５３は、給電車両５０が行う荷役の情報である荷役スケジュールを受信し、当該荷役スケジュールの進捗状況を管理装置に送信する。

荷役情報記憶部５４は、管理装置から受信した荷役スケジュールを記憶するメモリにより構成されている。荷役スケジュールには、荷積場所および荷降場所の情報が含まれている。

走行制御部５５は、給電車両５０の位置の推定結果と荷役スケジュールとに基づいて、荷役を行うように給電車両５０の走行を制御する。具体的には、走行制御部５５は、荷物を取るために荷積場所まで移動し、荷物を取る動作を完了するまで荷積場所で待機し、荷物を支持した状態で荷積場所から荷降場所まで移動し、荷物を置く動作を完了するまで荷降場所で待機するように給電車両５０を制御する。

また、走行制御部５５は、荷役スケジュールに含まれる荷役を給電車両５０が完了しているときには、給電車両５０の位置の推定結果とドローン３０の位置情報とに基づいて、バッテリ３１に給電するために給電車両５０の走行を制御する。具体的には、走行制御部５５は、給電対象のバッテリ３１を備えたドローン３０に追従して移動するように給電車両５０を制御する。

本実施形態においては以下の効果が得られる。
（１）給電車両５０は、荷物を荷積場所から荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間にドローン３０のバッテリ３１に対して無線で給電を行う。この構成によれば、飛行中のドローン３０のバッテリ３１の蓄電量を回復させることができるため、ドローン３０の稼働時間を向上できる。また、給電車両５０は、荷役を行う荷役車両を兼ねているため、給電車両５０が荷役を行わない構成に比べて、荷役の作業効率を向上できる。

（２）給電車両５０は、ドローン３０に追従して移動するため、移動中のドローン３０の近傍からマイクロ波を送ることができ、より効率良く給電できる。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、上記構成を適宜変更することもできる。例えば、上記実施形態を、以下のように変更して実施してもよく、以下の変更を適宜組み合わせてもよい。

・マーカーＭを天井Ｃ以外の場所に設けてもよい。また、飛行体位置推定部３３がＧＰＳを用いてドローン３０の位置を推定するように構成してもよい。同様に、車両位置推定部５２がＧＰＳを用いて給電車両５０の位置を推定するように構成してもよい。すなわち、ドローン３０の位置を推定することができるのであれば、飛行体位置推定部３３を適宜変更してもよく、給電車両５０の位置を推定することができるのであれば、車両位置推定部５２を適宜変更してもよい。

・搬送車両１０に代えて、レーザー誘導式無人フォークリフト以外の荷役車両を採用してもよい。すなわち、荷役車両は、例えば、フォークＦ以外の移載装置を備えた無人搬送車両や、移載装置を備えていない無人搬送車両であってもよく、磁気誘導式または画像認識方式の無人搬送車両であってもよい。同様に、無人給電車両として、無人フォークリフト以外の荷役車両を採用してもよく、無人給電車両は、画像認識方式以外の無人搬送車両であってもよい。

・ドローン３０によって荷役の支援を受ける搬送車両１０が、給電車両５０の機能を備えていてもよい。すなわち、無人給電車両は、この無人給電車両による荷役を支援するドローン３０のバッテリ３１に対して給電を行ってもよい。

・ドローン３０に代えて、荷役を行うドローンを採用してもよい。すなわち、無人飛行体が荷役の支援を行うのではなく、無人飛行体自身が荷役を行うように構成してもよい。

１ 無人搬送システム
２ 無人飛行体用給電システム
１０ 無人搬送車両
３０ ドローン（無人飛行体）
３１ バッテリ
５０ 無人給電車両

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、荷役の支援を行う無人飛行体と、前記無人飛行体のバッテリに対して給電を行う無人給電車両とを備え、前記無人給電車両は、前記無人飛行体による荷役の支援を受けて所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間に前記バッテリに対して無線で給電を行うことを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、荷役の支援を行う無人飛行体のバッテリに対して給電を行う無人給電車両において、前記無人飛行体による荷役の支援を受けて所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間に前記バッテリに対して無線で給電を行うことを特徴とする。

Claims (4)

1. 荷役または荷役の支援を行う無人飛行体と、
   前記無人飛行体のバッテリに対して給電を行う無人給電車両とを備え、
   前記無人給電車両は、所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間に前記バッテリに対して無線で給電を行う
   ことを特徴とする無人飛行体用給電システム。
2. 前記無人給電車両は、前記無人飛行体に追従して移動しながら前記バッテリに対して無線で給電を行う
   ことを特徴とする請求項１に記載の無人飛行体用給電システム。
3. 無人飛行体のバッテリに対して給電を行う無人給電車両において、
   所定の荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する荷役を行い、当該荷役を行っていない間に前記バッテリに対して無線で給電を行う
   ことを特徴とする無人給電車両。
4. 前記無人飛行体に追従して移動しながら前記バッテリに対して無線で給電を行う
   ことを特徴とする請求項３に記載の無人給電車両。

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