JP2021038083A - ドローン移動システム、およびそれを用いた配送システム - Google Patents

Abstract

【課題】 効率的にドローンを遠隔地まで移動させるドローン移動システム、およびそれを用いた荷物の配送システムを提供する。【解決手段】 自動車または列車を含む複数の移動体を利用してドローンを遠隔地に移動させるドローン移動システムであって、前記移動体のそれぞれに前記ドローンの離着陸、および前記ドローンへの給電を行う給電ポートが設置されており、前記移動体の移動経路に応じて前記ドローンが前記複数の移動体の給電ポート間をホッピングするように構成されていることを特徴とするドローン移動システム。【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車や列車などの複数の移動体を利用し、ドローンを遠隔地まで移動させるドローン移動システム、およびそれを用いた荷物のドローン配送システムに関する。

近年、ドローンを用いた配送システムが試験的に運用されるなど、その実現が現実味を帯びてきている。

配送センターなどの基地局からドローンを飛行させて配送する方法は、ドローンが持つ飛行性能に依存し、飛行可能時間や飛行速度によって配送できるエリアが限定されたものとなる。

この問題を解決するため、特許文献１には、配送車にドローンを複数台搭載して宅配する地域まで移動し、当該地域でドローンによる宅配を行うことが記載されている。

配送車の天井をドローンが離着陸するためのプラットホームとして使い、配達すべき荷物を供給する荷物供給口をこの天井に設けている。

特開２０１６−１５３３３７号公報

特許文献１の方法では、複数のドローンを搭載して遠隔地まで移動するための専用の配送車を配送の度に手配する必要がある。

本発明は、効率的にドローンを遠隔地まで移動させるドローン移動システム、およびそれを用いた荷物の配送システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一側面としてのドローン移動システムは、
自動車または列車を含む複数の移動体を利用してドローンを遠隔地に移動させるドローン移動システムであって、
前記複数の移動体のそれぞれに前記ドローンの離着陸、および前記ドローンへの給電を行う給電ポートが設置されており、
前記移動体の移動経路に応じて前記ドローンが前記複数の移動体の給電ポート間をホッピングすることを特徴とする。

本発明によれば、自動車や列車などの移動体にそれぞれ設置された複数の給電ポートを利用し、ドローンが給電ポート間をホッピングするように移動体間を移動する（飛び移ることで乗り換える）ことで、ドローンへの給電を行いつつ、目的の遠隔地への接近を移動体が支援することができる。

実施形態の移動体に設置された供給ポートを示す模式図。 実施形態のドローン配送の模式図。 実施形態の移動経路の候補および移動経路としての選択を模式的に示す図。

以下、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明は以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明においては、その趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、以下に説明する実施形態に対して適宜変更、改良等が加えられたものについても本発明の範囲に含まれる。

本発明に係るドローン移動システムの第一の実施形態は、自動車あるいは列車を含む複数の移動体を利用し、ドローンを用いて配送を行う配送システムであって、前記複数の移動体のそれぞれに前記ドローンの離着陸、および前記ドローンへの給電を行う給電ポートが設置されており、前記移動体の移動経路に応じて前記ドローンが前記複数の移動体のポート間をホッピングするように構成されていることを特徴とする。

図１は、本実施形態における移動体に設置された給電ポートを示す模式図である。

図１において、ドローン１００、移動体１０１、給電ポート１０２、通信手段（アンテナ）１０３、給電手段１０４、制御手段１０５、およびドローンの固定ロック機構１０６が模式的に示されている。

移動体１０１は、ドローンの離着陸、およびドローンへの給電を行う給電ポート１０２を設置できる移動手段であればどのような形態でも構わないが、自家用車、バス、トラック、自動三輪などの自動車や、鉄道、電車、機関車、貨物車両、場合によっては船、二輪車、リアカー、自転車でもよい。

給電ポート１０２は、移動体１０１の天面または側面などの移動体の移動に直接的に影響しない位置に配置することが好ましい。

複数の移動体１０１の給電ポート１０２間をドローン１００がホッピングするように飛翔しながら移動することができる。その際は、両者の移動体１０１の制止中に離着陸が行われるようにタイミングを制御することが好ましい。

例えば、複数の電車が同じプラットホームで停車している際、あるいは同じパーキングエリアに複数の車が同時に停車している時に移動体間をホッピングすることが好ましい。

あるいは、移動体の移動または制動をドローンの給電ポートからの離陸動作に利用してもよい。

給電ポート１０２は、移動体１０１の移動中にドローンを固定する固定ロック機構１０６を有するとよい。

給電ポート１０２に着陸したドローン１００は、給電手段１０４から電力が供給される。給電ポート１０２に着陸する度にドローン１００への給電が可能となるばかりか、ドローン１００の電力を消費することなく、移動体１０１の移動を利用して長距離を移動することができる。

目的地（例えば、配達地点または集配地点）に近づくように多数の移動体１０１の中から利用できる移動体を選択し、ドローン１００が複数の移動体１０１の給電ポート１０２間をホッピングすることで、効率的な配送を実現することができるようになる。

また、給電ポート１０２は、移動体１０１の予定移動経路に関する情報や、ドローン１００への給電制御、通信手段１０３を介した配送センターおよびドローンの少なくとも一方との通信を制御するための制御手段（コンピュータ）１０５を備えることが好ましい。

通信手段１０３は、給電ポート１０２に設けられているとよい。

また、通信手段１０３は、ドローンとの通信だけでなく、移動体のナビゲーションシステムとの通信、ドローン配送センターとの通信を行う手段であるとよい。

次に、ドローンが移動体の給電ポート間をホッピングして目的の遠隔地まで移動する様子を模式的に示す図２を用いて、本実施形態を説明する。

遠隔地までの移動は、いわゆるヒッチハイクの要領と似ており、なるべく遠隔地に近づく移動体を選択してホッピングが行われるとよい。

例えば、図２に示すように、駅２０１から目的地Ａに５ｋｍ近づく位置Ｂである第一パーキングエリア２０２まで移動する予定の第一のトラック２０３が候補として選定され、当該第一のトラック２０３の供給ポートの利用可否の情報（他のドローンが着陸中で使用できない、など）が取得される。

第一のトラック２０３は、位置Ｂからは目的地Ａから遠ざかる方面へ移動する予定であるため、位置Ｂ（第一パーキングエリア２０２）に到着後、ドローン１００はさらに目的地Ａに近づく位置Ｃの第二パーキングエリア２０４に移動する予定の第二のトラック２０５に向かって飛翔し、これに乗り換える。これ（すなわちホッピング）を繰り返すことで多数の移動体を利用して目的地Ａまで移動するものである。

配送を集中して管理するために、各移動体のＧＰＳ情報を一元的に管理する管理センター（制御部）２０６を設置することが好ましい。

制御部２０６は、多数の移動体の予定移動経路の情報を取得し、予定移動経路の情報に基づいて、ホッピングすべき移動体、および各移動体への離着陸時刻、を決定する決定手段を有している。

ドローン１００の移動可能距離は、ドローンが有するバッテリーの蓄電容量により制限がある。移動可能距離内に位置する移動体の中から次の移動体へのホッピング対象となる移動体の候補が抽出されるとよい。

また、各移動体の移動経路の情報は、少なくとも現在の位置情報および後の移動スケジュールの情報を有すると好ましい。移動スケジュールには、所定時刻における移動後の位置情報を含むとよい。移動体の移動には、渋滞遅延などによる不確定な要素が当然に含まれており、移動スケジュールの通りに進む確率、すなわち移動経路の確度に関する情報（確度情報）が移動経路の情報として含まれることが好ましい。

すなわち、移動体の予定移動経路に対して予定通りの移動が行われる確度情報が移動経路の情報として付与されており、複数の移動体それぞれの確度情報付き予定移動経路に基づいて、決定手段が、ホッピングすべき移動体、およびそれぞれの移動体への離着陸時刻、を決定する。

例えば、電車、公共バス、企業トラックの定期便、などは比較的高い確度で移動スケジュール通りに移動する可能性が高いが、自家用車はこれらよりも低くなる可能性が高い。

また、気象条件も確度の因子として用いることができる。これらの掛け合わせによって確度の重み付けが為された多数の確度情報付き経路情報を得ることができる。これらの情報を利用して適切なホッピング対象とする移動体の候補を抽出し、それらを利用して複数の移動体間をホッピングで目的地まで繋がるコースをできる限り抽出する。抽出された複数のコースの中から確度の高い順に優先順位の高いコースを選択し、ホッピングする移動体として決定されるとよい。

また、移動体およびドローンの移動中も随時リアルタイムに優先順位を検索しながら、最も到達可能性が高い（総合的に確度が高い）コースを随時変更してホッピングをすることで、目的地までの到達成功確率を高いものにすることができる。

さらに、天気情報、渋滞情報、過去のドローン事故情報、移動体の位置情報、に基づいて、確度の重みづけの値を機械学習により算出するとよい。

その場合、天気情報、渋滞情報、過去のドローン事故情報、移動体の位置情報、に基づいて、ドローンの移動経路を選択し、ホッピング先とする移動体を随時変更する制御部をドローンが有するとよい。制御部は、変更された重みづけ値に基づいて各コースの確度を再計算し、ドローンの移動経路を再選択し、ホッピング先とする移動体を随時変更するとよい。

例えば、天気の悪化の度合い（雨量など）により、個人所有の自動車は別の道を選択して運転する可能性があるが、電車などは自然災害級に悪化しない限りは移動経路を変更することはないはずである。各経路の到達時刻の確度も移動体の種類によって大きく変わるため、過去の類する移動体の経路変更割合を教師データとして学習し、ホッピングルート（ホッピングする移動体の選択）の候補を導きだすとよい。また、選択したホッピングルートも状況に応じて変更してもよく、どの経路をたどって目的地に辿り着くかをリアルタイムで時々刻々と判断、変更を繰り返してもよい。

給電ポートの位置情報は、プライバシー情報となり得るのでその扱いには注意を要する場合がある。給電ポートの位置情報と個人情報の紐づけを困難にするセキュリティーロックを位置情報端末にかけることで、自家用車へのポート設置の敷居を低くすることができる。

移動経路は、ドローンに搭載されたコンピュータ、給電ポートに接続したコンピュータ、配送管理センターのコンピュータ、のいずれで判断してもよく、さらには判断結果を共有し、いずれかのコンピュータが最終判断を下すように構成してもよい。

本発明のドローン移動システムは、荷物等の配送を行う配送システムとして有用であるが、配送に限らず、災害等の緊急時の遠隔地への災害用ドローン派遣等にも利用できる。加えて、遠隔地における移動体の事故、例えば電源、燃料等の使い切りに対する救援などにも利用することができるので、ロードサービスとして提供することで、供給ポートの設置の敷居を下げることができる。

給電ポート１０２を乗せる移動体１０１の所有者には、ドローンが離着陸した回数、すなわち被利用回数に応じて報酬が支払われるようにすれば、個人の所有車や運送業者の車などに給電ポートを設置するメリットとなり、給電ポートの設置した移動体の数を増やすこと、および移動体を給電ポート必要位置への移動を促すこと、に貢献する。

図３に本実施形態のドローンの移動経路（または配送経路）を決定する方法について詳細に説明する。

図３は、開始点Ｘと終着点Ｙ（配達点Ｙ）、との間で移動する可能性のある多数の移動体のそれぞれの移動経路を示す模式的な図である。

ここで、各線は各移動体が移動する移動経路を模式的に示すものであり、縦軸は開始点Ｘから終着点Ｙまでの距離を示したものであり、単純化のために縦軸方向に直線的な移動経路を有する多数の移動体の移動経路として描いたものである。

また、各線の太さは、上述した確度の情報を示しており、太い線ほどその移動経路を移動する確度が高いことを示している。

図の３スケジュール群Ｇのように、多数のホッピング可能な移動体が通過しうるタイミングでドローンを移動させると、仮に予定通りに経路を移動しない移動体が発生したとしても、切り替えて別の移動体にホッピングすることができるので、終着点Ｙに到達できる可能性はより高くなる。

上述した確度の重みづけの工夫により、終着点への到達の精度をより向上させることができ、これは機械学習などによってさらに精度を向上させることができる。

例えば、過去の天気情報、過去の曜日別の渋滞情報、または過去のドローン事故情報に対するバス、トラック、電車、自家用車別の確度因子を機械学習により取得し、現在の情報に加味して各移動体の確度をより精度よく決定することができる。

Claims (8)

1. 自動車または列車を含む複数の移動体を利用してドローンを遠隔地に移動させるドローン移動システムであって、
   前記移動体のそれぞれに前記ドローンの離着陸、および前記ドローンへの給電を行う給電ポートが設置されており、
   前記移動体の移動経路に応じて前記ドローンが前記複数の移動体の給電ポート間をホッピングするように構成されていることを特徴とするドローン移動システム。
2. 少なくとも一つのドローンと、複数の移動体に設置するための複数の給電ポートと、前記給電ポートおよび前記ドローンの少なくとも一方と通信が可能な通信手段と、を少なくとも有することを特徴とする請求項１に記載のドローン移動システム。
3. 多数の前記移動体の予定移動経路の情報を取得し、該予定移動経路の情報に基づいて、ホッピングすべき移動体、および各移動体への離着陸時刻、を決定する決定手段を有する請求項１に記載のドローン移動システム。
4. 前記移動体の予定移動経路に対して予定通りの移動が行われる確度情報が付与されており、複数の確度情報付き予定移動経路に基づいて、前記決定手段が、ホッピングすべき移動体、およびそれぞれの移動体への離着陸時刻、を決定することを特徴とする請求項３に記載のドローン移動システム。
5. 前記確度情報付き予定移動経路は、機械学習を用いて算出されることを特徴とする請求項４に記載のドローン移動システム。
6. 前記確度の情報は、移動体の種類、天気情報、渋滞情報、過去のドローン事故情報、移動体の位置情報、のうちの少なくとも一つの情報に基づいて、算出される請求項４または５に記載のドローン移動システム。
7. 自動車あるいは列車を含む複数の移動体を利用し、ドローンを用いて配送を行う配送システムであって、
   前記移動体のそれぞれに前記ドローンの離着陸、および前記ドローンへの給電を行う給電ポートが設置されており、
   前記移動体の移動経路に応じて前記ドローンが前記複数の移動体のポート間をホッピングするように構成されていることを特徴とする配送システム。
8. 前記給電ポートは、ドローンとの通信、移動体のナビゲーションシステムとの通信、ドローン配送センターとの通信、の少なくとも一つを行う通信手段を有する請求項７に記載の配送システム。

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