JP2021061473A - 移動体システム - Google Patents

Abstract

【課題】無人移動体に後付けされるアンテナが、その無人移動体が発するノイズの影響を受けることを抑制する。【解決手段】無人移動体２は、複数のプロペラ２２、および複数のプロペラを駆動する駆動部が内蔵された本体２１を有する。アンテナ部７Ａ，７Ｂは、無指向性アンテナ７１を有する。反射板８Ａ，８Ｂは、本体２１から放射される電磁波、および無指向性アンテナ７１が送受信する電磁波を反射する。アンテナ部７Ａ（または７Ｂ）および反射板８Ａ（または８Ｂ）は、アンテナ部７Ａ（または７Ｂ）と本体２１とが反射板８Ａ（または８Ｂ）を挟んで対向配置されるように、無人移動体２に固定される。【選択図】図１

Description

本開示は、ＲＦタグの読み取りに使用するタグ読取用アンテナを搭載する移動体システムに関する。

近年、倉庫に格納された荷物にＲＦタグを貼付し、ＲＦタグを読み取る読取装置を搭載したドローン等の無人移動体を利用して、ＲＦタグを読み取ることで倉庫管理を効率化することが考えられている。

アンテナを搭載するドローンとして、例えば、特許文献１には、携帯電話の基地局との通信を行うものが記載されている。特許文献１に記載の従来技術では、指向性アンテナを用いると共に、ダイバーシチの技術を利用して通信を行っている基地局とは異なる基地局からの干渉を防ぐための対策が施されている。

特開２０１８−１１７２６８号公報

ところで、ドローンに搭載するタグ読取用のアンテナは軽量であることが望ましい。しかしながら、軽量化のために無指向性アンテナを採用した場合、その無指向性アンテナが、自装置から発せられるノイズを受信し、通信性能を劣化させてしまう。つまり、特許文献１に記載の従来技術では、外部からの干渉波には対策されているが、自装置が発する干渉波への対策がなされていないという問題があった。

本開示の一局面は、無人移動体に後付けされるアンテナが、その無人移動体が発するノイズの影響を受けることを抑制する技術を提供することにある。

本開示の一態様は、移動体システムであって、無人移動体と、１つ以上のアンテナ部と、反射板と、を備える。無人移動体は、遠隔操作される。アンテナ部は、無指向性アンテナを有する。反射板は、無人移動体から放射される電磁波、および無指向性アンテナが送受信する電磁波を反射する。１つ以上のアンテナ部および反射板は、１つ以上のアンテナ部のそれぞれと無人移動体とが反射板を挟んで対向配置されるように、無人移動体に固定される。

このような構成によれば、本体から放射される電磁波（すなわち、ノイズ）がアンテナ部にて受信されることを抑制できる。
本開示の一態様では、無人移動体は、１つ以上のプロペラと、プロペラを駆動する駆動部が内蔵された本体とを備えてもよい。つまり、無人移動体は、プロペラを動力とする無人飛行体、すなわちドローンであってもよい。

本開示の一態様では、反射板には、プロペラによる気流が反射板によって妨げられることを抑制する複数の通気孔が設けられてもよい。
このような構成によれば、反射板は、電磁波を反射する本来の機能を維持しつつ、軽量化を実現でき、しかも、プロペラによる気流が反射板によって妨げられることが抑制されるため、無人移動体の安定した移動を実現できる。

本開示の一態様では、本体の下部に設けられた脚部を更に備え、反射板は、プロペラより下方かつ脚部の下端より上方に配置されてもよい。
このような構成によれば、本体および脚部から放射される電磁波からアンテナ部を的確に保護できるだけでなく、無人移動体の脚部の下端を接地させた時に、反射板が接地面に接触することを抑制できる。

本開示の一態様では、無人移動体は、プロペラが外部の物体と接触することを抑制するために設けられるプロペラガードを有してもよい。アンテナ部および反射板のうち少なくとも一方は、プロペラガードに取り付けられる固定具を介して無人移動体に固定されてもよい。

このような構成によれば、アンテナ部および反射板を、本体および脚部から離れた位置に容易に取り付けることができる。その結果、導電性を有する無人移動体の構造物が、アンテナ特性に影響を与えることを抑制できる。

本開示の一態様では、アンテナ部は、無人移動体の上下方向から見て、プロペラガードの外周縁より内側に配置されてもよい。
このような構成によれば、アンテナ部が外部の物体に接触することを抑制できる。

本開示の一態様では、アンテナ部は、無指向性アンテナに対して導波器として作用する棒状の導電性素子を更に備えてもよい。
このような構成によれば、アンテナ部による導電性素子が配置された方向への放射強度を高めることができるのと同時に、ノイズ源方向の受信感度を更に抑制することができる。

移動体システムの外観を表す斜視図である。 移動体システムの平面図である。 移動体システムの正面図である。 移動体システムの左側面図である。

以下、本開示の実施形態を図面と共に説明する。
［１．構成］
本実施形態の移動体システム１は、無人航空機（以下、ドローン）２を用いて構成される。移動体システム１は、例えば、ＲＦタグが貼付された荷物を格納する倉庫等において、ドローン２に取り付けたアンテナによって、ＲＦタグの情報を読み取る。

図１〜図４に示すように、移動体システム１は、ドローン２と、タグ読取装置３とを備える。
［１−１．ドローン］
ドローン２は、本体２１と、４つのプロペラ２２と、２つの脚部２３Ａ，２３Ｂと、カメラ２４と、プロペラガード２５と、を備える。

本体２１は、４つのアームを有し、平面形状が十字状に形成される。本体２１が有する４つのアームの先端には、それぞれプロペラ２２が取り付けられる。本体２１において、プロペラ２２が取り付けられている側を上側という。また、本体２１の上側とは反対側である下側に、２つの脚部２３Ａ，２３Ｂが設けられる。

プロペラ２２は、上下方向に沿った回転軸を有し、上下方向に直交する水平面内で回転する。なお、水平面とは、基本的には、地面に平行な面である。
２つの脚部２３Ａ，２３Ｂは、パイプ状の部材をＵ字状に成形することで形成され、その両端が本体２１の下側に接続されることで、略矩形状のリングを形成する。また、２つの脚部２３Ａ，２３Ｂは、間隔を空けて対向配置される。以下、２つの脚部２３Ａ，２３Ｂの配列方向を左右方向、水平面内で左右方向と直交する方向を前後方向という。

カメラ２４は、２つの脚部２３Ａ，２３Ｂの間に位置するように本体２１の下部に取り付けられ、動画または静止画を撮像する。
プロペラガード２５は、軽量かつ強靭なカーボン製のフレーム材を用いて構成され、４つのプロペラ２２が回転する領域の全体を囲う外形形状を有する。つまり、プロペラガード２５は、水平面内での形状が、４つの角に丸みを有する矩形状に形成され、上下方向には、プロペラ２２の上下方向のサイズより大きい厚さを有する。プロペラガード２５は、本体２１が有する４つのアームの先端部分を利用して本体２１に固定される。プロペラガード２５は、外部の物体がプロペラ２２に接触することを抑止する。

本体２１には、図示を省略するが、プロペラ２２を駆動する駆動回路、ドローン２の飛行制御に必要な複数のセンサ、ドローン２の飛行やカメラ２４を遠隔操作するための通信装置や制御装置などが内蔵される。また、脚部２３Ａ，２３Ｂには、ドローン制御用のアンテナが内蔵される。なお、これらドローン２各部の構成は公知のものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。

［１−２．タグ読取装置］
タグ読取装置３は、ドローン２に取り付けて使用され、通信モジュール４と、リーダライタ５と、バッテリ６と、二つのアンテナ部７Ａ，７Ｂと、二つの反射板８Ａ，８Ｂとを備える。

タグ読取装置３を構成する各部は、飛行中のドローン２のバランスを考慮して、ドローン２の前後方向および左右方向において略均等な重量分布となるように配置される。 具体的には、通信モジュール４は、第１の脚部２３Ａに固定され、リーダライタ５およびバッテリ６は、第２の脚部２３Ｂに固定される。

リーダライタ５は、アンテナ部７Ａ，７Ｂを介して無線通信を行うことにより、ＲＦタグから情報を読み取る。
通信モジュール４は、所定の外部装置と無線通信を行うことにより、リーダライタ５に対する指令の受信、およびリーダライタ５が読み取った情報の送信等を実行する。

バッテリ６は、リーダライタ５および通信モジュール４の動作に必要な電力を供給する。
アンテナ部７Ａおよび反射板８Ａは、通信モジュール４が取り付けられた第１の脚部２３Ａの左右方向の外側に配置される。ここでいう外側とは、第１の脚部２３Ａを挟んで第２の脚部２３Ｂとは反対側をいう。また、アンテナ部７Ｂおよび反射板８Ｂは、リーダライタ５およびバッテリ６が取り付けられた第２の脚部２３Ｂの左右方向の外側に配置される。ここでいう外側とは、第２の脚部２３Ｂを挟んで第１の脚部２３Ａとは反対側をいう。

アンテナ部７Ａ，７Ｂは、いずれも同様の構成を有しており、第１素子７１と、第２素子７２と、固定具７３とを備える。
第１素子７１は、単体では、無指向性のアンテナとして機能するスリーブアンテナが用いられる。スリーブアンテナは、同軸ケーブルの先端を給電点とし、給電点に長さがλ／４の線状のアンテナ素子を取り付けると共に、給電点から同軸ケーブル側に長さがλ／４の同軸円管（すなわち、スリーブ）を外側導体の外部に被せた構造を有する。なお、λはアンテナ部７Ａ，７Ｂにて送受信される電磁波の波長である。

第２素子７２は、アルミパイプで構成され、導波器として作用させる導電性素子である。
固定具７３は、第１素子７１および第２素子７２を、プロペラガード２５に固定する器具である。固定具７３は、２つの棒状部材７３１，７３２を、Ｌ字状に連結した形状を有する。固定具７３は、棒状部材７３１が上下方向に沿って配置され、かつ、棒状部材７３１の下端に位置する棒状部材７３２が左右方向の内側に向けて突出するように、棒状部材７３１の上端が、プロペラガード２５に固定される。

棒状部材７３２には、第１素子７１および第２素子７２が固定される。第１素子７１および第２素子７２は、各素子７１，７２の軸方向が前後方向と一致し、且つ、左右方向の内側に第１素子７１、外側に第２素子７２が位置するように固定される。

つまり、アンテナ部７Ａ，７Ｂは、ドローン２の上下方向から見て、プロペラガード２５の外周縁より内側に配置される。
なお、第１素子７１と第２素子７２との配置間隔、および第２素子７２の長さは、第２素子７２が、導波器として作用するような大きさに設定される。

反射板８Ａ，８Ｂは、いずれも同様の構成を有しており、パンチングプレスの金型で孔加工された金属板が用いられる。以下、反射板８Ａ，８Ｂに形成された孔を通気孔８１という。通気孔８１は、アンテナ部７Ａ，７Ｂが送受信する電磁波、およびドローン２の本体２１および脚部２３Ａ，２３Ｂから放射される電磁波の通過を阻止する大きさに形成される。具体的には、アンテナ部７Ａ，７Ｂが送受信する電磁波の周波数をｆａ（波長λ）、ドローン２から放射される主要な電磁波の周波数をｆｂ、ｆａ＞ｆｂとして、通気孔８１の直径Ｄは、０．１λ以下に設定される。本実施形態では、ｆａ＝９２０ＭＨｚでＤ＝５ｍｍ以下とされており、Ｄ≒０．０１５λに設定されている。

また、通気孔８１は、上記遮蔽効果を維持しつつ、反射板８Ａ，８Ｂがプロペラ２２によって発生する空気の流れを妨げることがなく、しかも、反射板８Ａ，８Ｂが可能な限り軽量化されるように、反射板８Ａ，８Ｂの全体に渡って多数形成される。

反射板８Ａは、脚部２３Ａとアンテナ部７Ａとの間に、アンテナ部７Ａの第１素子７１から約λ／４だけ離れた位置、すなわち、この第１素子７１に対して反射素子として作用する位置に配置される。同様に、反射板８Ｂは、脚部２３Ｂとアンテナ部７Ｂとの間に、アンテナ部７Ｂの第１素子７１から約λ／４だけ離れた位置、すなわち、この第１素子７１に対して反射素子として作用する位置に配置される。

反射板８Ａ，８Ｂは、プロペラガード２５に固定されるが、本体２１に固定されてもよい。
アンテナ部７Ａ（または７Ｂ）から反射板８Ａ（または８Ｂ）を見た場合、固定された反射板８Ａ（または８Ｂ）は、ドローン２のプロペラ２２より下方、脚部２３Ａ，２３Ｂの全体を覆うように配置される。但し、反射板８Ａ，８Ｂは、ドローン２の着地時に、反射板８Ａ，８Ｂの下端が着地面に接触することがないように、上下方向の大きさが設定されている。

［２．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（２ａ）移動体システム１では、アンテナ部７Ａ，７Ｂと本体２１および脚部２３Ａ，２３Ｂとの間に、反射板８Ａ，８Ｂが設けられている。このため、本体２１および脚部２３Ａ，２３Ｂから放射される電磁波（すなわち、ノイズ）がアンテナ部７Ａ，７Ｂにて受信されること、ひいては、タグ読取装置３によるＲＦタグの読み取り性能が劣化することを抑制できる。

（２ｂ）移動体システム１において、アンテナ部７Ａ，７Ｂは、放射器として機能する第１素子７１と導波器として機能する第２素子７２とで構成され、しかも反射板８Ａ，８Ｂが反射器として機能する位置に配置されている。このため、左右の外方向へのアンテナ部７Ａ，７Ｂの放射強度を高めることができ、ＲＦタグの読み取り性能を向上させることができる。

（２ｃ）移動体システム１のアンテナ部７Ａ，７Ｂにおいて、第１素子７１および第２素子７２は、Ｌ字状の形状を有した固定具７３により、導電性を有するドローン２の構造物から離れた位置に配置される。このため、ドローン２の構造物がアンテナ特性に影響を与えることを抑制できる。

（２ｄ）移動体システム１では、アンテナ部７Ａ，７Ｂを構成する第１素子７１として、スリーブアンテナが用いられているため、アンテナ部７Ａ，７Ｂを軽量化できる。
（２ｅ）移動体システム１では、反射板８Ａ，８Ｂとして、通気孔８１が設けられた金属板を用いている。このため、反射板８Ａ，８Ｂは、電磁波を反射する本来の機能を維持しつつ、軽量化を実現でき、しかも、プロペラ２２による気流が反射板８Ａ，８Ｂによって妨げられることが抑制されるため、ドローン２の安定した飛行を実現できる。

［３．他の実施形態］
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。

（３ａ）本開示では、移動体システム１は左右方向に二つのアンテナ部７Ａ，７Ｂが設けられているが、いずれか一方だけが設けられたり、前後方向に二つのアンテナ部が設けられたり、左右方向および前後方向に四つのアンテナ部が設けられたりしてもよい。さらに、３つまたは５つ以上のアンテナ部が設けられてもよい。

（３ｂ）本開示では、反射板８Ａ，８Ｂとして、パンチングメタルを用いているが、本開示はこれに限定されるものではなく、軽量であり、電磁遮蔽性、通気性を確保できる材料であればよい。例えば、軽量なプラスチック材に金属メッキを施すことで作製されたり、金属メッシュをフレームに固定することで作製されたりしたものであってもよい。

（３ｃ）本開示では、アンテナ部７Ａ，７Ｂおよび反射板８Ａ，８Ｂがプロペラガード２５に取り付けられているが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、プロペラガード２５を省略し、アンテナ部７Ａ，７Ｂおよび反射板８Ａ，８Ｂが本体２１や脚部２３に直接取り付けられていてもよい。また、プロペラガード２５は、プロペラ部分だけをガードするものに限らず、例えば、ドローン２全体をガードする構造のものであってもよい。

（３ｄ）本開示では、アンテナ部７Ａ，７Ｂ毎に、個別の反射板８Ａ，８Ｂが用いられているが、本体２１および脚部２３を覆うように一体形成された筒状の反射板が用いられてもよい。
（３ｅ）本開示では、無人移動体としてドローン２を用いる場合について例示したが、本開示は、これに限定されるものではない。何等かの推進手段を用いて移動する無人移動体であればよい。

１…移動体システム、２…無人航空機（ドローン）、３…タグ読取装置、４…通信モジュール、５…リーダライタ、６…バッテリ、７Ａ，７Ｂ…アンテナ部、８Ａ，８Ｂ…反射板、２１…本体、２２…プロペラ、２３Ａ，２３Ｂ…脚部、２４…カメラ、２５…プロペラガード、７１…第１素子（放射器）、７２…第２素子（導波器）、７３…固定具、８１…通気孔、７３１，７３２…棒状部材。

Claims (7)

1. 遠隔操作される無人移動体と、
   無指向性アンテナを有する１つ以上のアンテナ部と、
   前記無人移動体から放射される電磁波、および前記無指向性アンテナが送受信する電磁波を反射する反射板と、
   を備え、
   前記１つ以上のアンテナ部および前記反射板は、前記１つ以上のアンテナ部のそれぞれと前記無人移動体とが前記反射板を挟んで対向配置されるように、前記無人移動体に固定された、
   移動体システム。
2. 請求項１に記載の移動体システムであって、
   前記無人移動体は、
   １つ以上のプロペラと、
   前記プロペラを駆動する駆動部が内蔵された本体と、
   を備える移動体システム。
3. 請求項２に記載の移動体システムであって、
   前記反射板には、前記プロペラによる気流が前記反射板によって妨げられることを抑制する複数の通気孔が設けられた
   移動体システム。
4. 請求項２または請求項３に記載の移動体システムであって、
   前記無人移動体は、前記本体の下部に設けられた脚部を更に備え
   前記反射板は、前記プロペラより下方かつ前記脚部の下端より上方に配置された
   移動体システム。
5. 請求項２から請求項４までのいずれか１項に記載の移動体システムであって、
   前記無人移動体は、前記プロペラが外部の物体と接触することを抑制するために設けられるプロペラガードを有し、
   前記アンテナ部および前記反射板のうち少なくとも一方は、前記プロペラガードに取り付けられる固定具を介して前記無人移動体に固定された
   移動体システム。
6. 請求項５に記載の移動体システムであって、
   前記アンテナ部は、前記無人移動体の上下方向から見て、前記プロペラガードの外周縁より内側に配置された
   移動体システム。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の移動体システムであって、
   前記アンテナ部は、前記無指向性アンテナに対して導波器として作用する棒状の導電性素子を更に備える
   移動体システム。

Images