JP6717554B1

JP6717554B1 - 無人飛行体用給電システム

Info

Publication number: JP6717554B1
Application number: JP2019018774A
Authority: JP
Inventors: 絢介甲斐
Original assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Logisnext Co Ltd
Priority date: 2019-02-05
Filing date: 2019-02-05
Publication date: 2020-07-01
Anticipated expiration: 2039-02-05
Also published as: JP2020125021A

Abstract

【課題】無人飛行体が電力の供給を受ける際に消費する電力を抑えることが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、荷役の支援を行う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、ドローン３０と接触して無線によらずに給電する接触給電部を備える。また、無人給電車両５０は、バッテリの蓄電量が所定量未満になったときに、ドローン３０に近づくように移動し、接触給電部が、飛行を中断しているドローン３０と接触してバッテリに対して給電を行う。【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、荷物を保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

しかしながら、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ように移動する必要があるため、無人飛行体が電力の供給を受ける際に消費する電力が大き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、無人飛行体が電力の供給を受ける際に消費する電力を抑えることができる無人飛行体用給電システム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、前記無人飛行体と接触して無線によらずに給電する接触給電部を備え、前記無人飛行体は、前記バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合に、飛行を中断して着地し、前記無人給電車両が当該無人飛行体に近づいたときに飛行を再開して、前記接触給電部に接触するように前記無人給電車両に着地し、前記無人給電車両は、前記バッテリの蓄電量が所定量未満になったときに、前記無人飛行体に近づくように移動し、前記接触給電部が、飛行を中断している前記無人飛行体と接触して前記バッテリに対して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、無線により給電する無線給電部をさらに備え、前記無線給電部が、飛行を中断している前記無人飛行体の前記バッテリに対して給電を行うことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の無人飛行体用給電システムにおいて、前記無人飛行体は、荷役車両による荷役を支援し、当該荷役車両は、前記無人給電車両を兼ねていることを特徴とする。

本発明によれば、無人飛行体の稼働時間を向上でき、かつ、無線での給電効率が低い場合にも効率良く給電できる無人飛行体用給電システム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。同実施形態に係る無人飛行体の上方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および無人給電車両の概略構成を示すブロック図である。（Ａ）〜（Ｃ）は、同実施形態に係る無人給電車両による給電の流れを示す模式図である。

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と、複数台のドローン３０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、少なくとも１台の無人給電車両５０とにより構成されている。

無人搬送車両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式無人フォークリフトであって、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。無人搬送車両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の角度（方位）とを算出する。また、無人搬送車両１０は、ドローン３０と無線で通信し、ドローン３０の位置情報であるドローン３０の位置の推定結果を受信する。そして、無人搬送車両１０は、反射板Ｒまでの距離および反射板Ｒの角度の算出結果と、その反射板Ｒを有するドローン３０の位置の推定結果とに基づいて、屋内における無人搬送車両１０の位置を推定し、無人搬送車両１０の位置情報である無人搬送車両１０の位置の推定結果に基づいて、所定の経路に沿って移動するように無人搬送車両１０の走行を制御する。

ドローン３０は、無人搬送車両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）を撮影する赤外線カメラ（図示略）を備えており、当該ドローン３０の上方に位置するマーカー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。そして、ドローン３０は、無人搬送車両１０および無人給電車両５０と無線で通信し、ドローン３０の位置情報であるドローン３０の位置の推定結果を送信する。

無人給電車両５０は、ドローン３０専用の給電車であって、ドローン３０のバッテリ３１に対して給電を行う。具体的には、無人給電車両５０は、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満になったときにドローン３０に近づくように移動し、ドローン３０と接触することで、飛行を中断しているドローン３０のバッテリ３１に対して無線によらずに給電する。また、無人給電車両５０は、ドローン３０が無人給電車両５０に着地するための飛行を行うことができない場合には、バッテリ３１に対して無線で給電する。無人給電車両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。マーカーＭは、ドローン３０から照射される赤外線を当該ドローン３０に向けて反射する再帰反射材により構成されている。

図３は、ドローン３０および無人給電車両５０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、信号送信部３２と、無線通信部３３と、飛行制御部３４と、接触受電部３５と、無線受電部３６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、無人給電車両５０から供給された電力を蓄えることによって増える。

信号送信部３２は、バッテリ３１の蓄電量に応じた信号を生成して送信する。具体的には、信号送信部３２は、バッテリ３１の蓄電量が所定量（例えば最大蓄電量の１０％）未満になったときに給電要求信号を生成し、無線通信部３３を用いて給電要求信号を無人給電車両５０に送信する。また、信号送信部３２は、給電要求信号とともに、無線通信部３３を用いてドローン３０の位置情報を示す信号を無人給電車両５０に送信する。

無線通信部３３は、無人給電車両５０と無線で通信する。無線通信部３３は、無人給電車両５０に給電要求信号を送信する。また、無線通信部３３は、ドローン３０と無人給電車両５０とが通信を行う際に、各種の情報を送受信する。例えば、無線通信部３３は、ドローン３０の位置情報およびバッテリ３１の蓄電量を送信する。

飛行制御部３４は、バッテリ３１の蓄電量が所定量（例えば最大蓄電量の１０％）未満になったときにドローン３０が飛行を中断して着地するように、ドローン３０の飛行を制御する。すなわち、飛行制御部３４は、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満になった場合に、飛行を中断するようにドローン３０を制御する。また、飛行制御部３４は、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満であるドローン３０に無人給電車両５０が近づいたとき、飛行を再開して無人給電車両５０に着地するように、ドローン３０の飛行を制御する。また、飛行制御部３４は、バッテリ３１の蓄電量が十分回復したと判定した場合に、飛行を再開するようにドローン３０を制御する。

接触受電部３５は、無人給電車両５０と機械的および電気的に接続されるコネクタ（図示略）と、当該コネクタで受電した電力をバッテリ３１に供給する回路（図示略）とにより構成されており、無人給電車両５０から無線によらずに供給された電力を受電する。

無線受電部３６は、無人給電車両５０から送信されたマイクロ波を受電するレクテナ（図示略）と、当該レクテナで受電した電力を充電電力に変換する充電回路（図示略）とにより構成されており、無人給電車両５０から無線により供給された電力を受電する。

また、無人給電車両５０は、無線通信部５１と、走行制御部５２と、接触給電部５３と、無線給電部５４とを備えている。

無線通信部５１は、ドローン３０と無線で通信する。無線通信部５１は、ドローン３０からの信号である給電要求信号を受信する。また、無線通信部５１は、無人給電車両５０とドローン３０とが通信を行う際に、各種の情報を送受信する。例えば、無線通信部５１は、無人給電車両５０の位置情報を送信する。

走行制御部５２は、無人給電車両５０がドローン３０から給電要求信号（すなわち、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満になったことを示す信号）を受信したときに、無人給電車両５０がドローン３０の元へ移動するように、無人給電車両５０の走行を制御する。すなわち、走行制御部５２は、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満になった場合には、ドローン３０に給電することを目的として、無人給電車両５０がドローン３０に近づくように移動させる。

接触給電部５３は、ドローン３０の接触受電部３５と機械的および電気的に接続されるコネクタ（図示略）と、当該コネクタに出力する電圧を生成する回路（図示略）とにより構成されており、ドローン３０と接触して無線によらずにバッテリ３１に対して給電する。接触給電部５３は、ドローン３０が無人給電車両５０に着地したときに、ドローン３０の接触受電部３５と接続されるように設けられている。接触給電部５３は、ドローン３０の接触受電部３５と接触したときに、コネクタを介した送電を開始する。なお、接触給電部５３は、ドローン３０が飛行を再開することで給電を停止する。

無線給電部５４は、マイクロ波を送電する送電アンテナ（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。無線給電部５４は、ドローン３０が飛行を再開して無人給電車両５０に着地することができない信号（すなわち、バッテリ３１の蓄電量が所定量（例えば最大蓄電量の２％）未満になったことを示す信号）を受信したときに、マイクロ波による送電を開始する。なお、無線給電部５４は、接触給電部５３がバッテリ３１に対して給電を開始した場合、および、バッテリ３１の蓄電量が所定量（例えば最大蓄電量の１０％）以上になった場合に、給電を停止する。

図４を参照して、バッテリ３１に対する給電の流れの一例を説明する。
まず、図４（Ａ）に示すように、バッテリ３１の蓄電量が第１所定量（例えば最大蓄電量の１０％）未満になると、ドローン３０は、飛行を中断して着地するとともに、給電要求信号を送信する。

次いで、図４（Ｂ）に示すように、無人給電車両５０が、ドローン３０の元へ移動する。そして、バッテリ３１の蓄電量が第２所定量（例えば最大蓄電量の２％）未満である場合には、ドローン３０が飛行を再開して無人給電車両５０に着地できないとおそれが高いため、無人給電車両５０の無線給電部５４が、無線（マイクロ波）でバッテリ３１に対して給電を行う。なお、バッテリ３１の蓄電量が第２所定量以上である場合には、無線での給電を省いてもよい。

そして、図４（Ｃ）に示すように、ドローン３０は、飛行を再開して当該ドローン３０に近づいた無人給電車両５０に着地し、無人給電車両５０の接触給電部５３が、飛行を中断しているドローン３０と接触してバッテリ３１に対して給電を行う。

本実施形態では以下の効果が得られる。
（１）無人給電車両５０は、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満になったときに、ドローン３０に近づくように移動し、接触給電部５３が、飛行を中断しているドローン３０と接触してバッテリ３１に対して給電を行うため、ドローン３０が電力の供給を受ける際に消費する電力を抑えることができる。

（２）ドローン３０は、バッテリ３１の蓄電量が所定量未満になった場合に、飛行を中断して着地し、無人給電車両５０が当該ドローン３０に近づいたときに飛行を再開して、接触給電部５３に接触するように無人給電車両５０に着地するため、無人給電車両５０がドローン３０に近づくまでの間、ドローン３０の飛行を中断させ、ドローン３０が電力の供給を受ける際に消費する電力を抑えることができる。

（３）無人給電車両５０は、無線給電部５４をさらに備え、無線給電部５４が、飛行を中断しているドローン３０のバッテリ３１に対して給電を行うため、飛行を中断したドローン３０のバッテリ３１の蓄電量の低下により飛行を再開できない場合であっても、バッテリ３１の蓄電量を回復させることができる。

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を撮影するカメラは、赤外線カメラでなくてもよい。また、マーカーＭを天井以外の場所に設けてもよい。

・ドローン３０がＧＰＳを用いて当該ドローン３０の位置を推定するように構成してもよい。同様に、無人搬送車両１０がＧＰＳを用いて当該無人搬送車両１０の位置を推定するように構成してもよい。

・無人搬送車両１０およびドローン３０の構成を適宜変更してもよい。例えば、ドローン３０の位置を推定する機能を、無人搬送車両１０が備えるように構成してもよい。また、例えば、ドローン３０と無人搬送車両１０とが通信を行うことで、無人搬送車両１０の位置を推定する機能を、ドローン３０が備えるように構成してもよい。

・無人給電車両５０の機能を、無人搬送車両１０が備えるように構成してもよい。すなわち、無人搬送車両１０が、無人給電車両を兼ねていてもよい。この構成によれば、無人搬送車両１０は、この無人搬送車両１０による荷役の支援を行うドローン３０に対して給電を行うことができる。

・無人搬送車両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。

・ドローン３０に代えて、荷役を行う無人飛行体を採用してもよい。すなわち、無人飛行体が荷役車両による荷役の支援を行わず、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（荷役車両）
３０ドローン（無人飛行体）
３１バッテリ
５０無人給電車両
５３無線給電部
５４接触給電部

Claims

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、前記無人飛行体と接触して無線によらずに給電する接触給電部を備え、
前記無人飛行体は、前記バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合に、飛行を中断して着地し、前記無人給電車両が当該無人飛行体に近づいたときに飛行を再開して、前記接触給電部に接触するように前記無人給電車両に着地し、
前記無人給電車両は、前記バッテリの蓄電量が所定量未満になったときに、前記無人飛行体に近づくように移動し、前記接触給電部が、飛行を中断している前記無人飛行体と接触して前記バッテリに対して給電を行う
ことを特徴とする無人飛行体用給電システム。
前記無人給電車両は、無線により給電する無線給電部をさらに備え、
前記無線給電部が、飛行を中断している前記無人飛行体の前記バッテリに対して給電を行う
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。
前記無人飛行体は、荷役車両による荷役を支援し、当該荷役車両は、前記無人給電車両を兼ねている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無人飛行体用給電システム。