JP7164899B1 - 荷物管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】倉庫内においても高い飛行安定性を有する飛行体制御システムを提供する。【解決手段】本発明の飛行体制御システム１０は、地上を移動する搬送車５０と、搬送車５０から空中に浮揚して飛行する飛行体４０を備え、飛行体４０と搬送車５０の間は、給電用ケーブル８及び複数の姿勢制御用ケーブル６によって接続され、搬送車５０は、飛行体４０との間の給電用ケーブル８により、飛行体４０を動作させるための電力を供給する給電部と、飛行体４０との間の複数の姿勢制御用ケーブル６のそれぞれの長さを制御することにより、飛行体４０の位置および姿勢を制御する制御部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、倉庫内を飛行する飛行体を備えた飛行体制御システム、およびこの飛行体制御システムを用いて倉庫内の荷物を管理する荷物管理システムに関する。

倉庫における荷物を管理する技術として、荷物に付与した識別コードを読み取ることにより、倉庫内の荷物の有無や設置場所を管理する方法が提案されている。最近では、倉庫内を飛行する飛行体（ドローン）を用いて、倉庫内の高いラック上に保管された荷物の情報を取得することにより、倉庫内の荷物の点検や棚卸作業の負荷を低減する技術も提案されている。

例えば、特許文献１、２では、倉庫内の荷物の画像を撮影するカメラが搭載されたドローンと、ドローンとケーブルで接続され倉庫内を移動する移動機とを備えた荷物管理システムが提案されている。移動機との間のケーブルを用いてドローンを駆動するための電源の充電を行うので、ドローンのカメラによる長時間に渡っての画像取得が可能となる。

特開２０１７－２１８３２５号公報 特開２０１９－１６７１７７号公報

ここで、ドローンのカメラで撮影した画像を用いて荷物を管理する場合には、荷物に付与されたバーコード等の識別コードを正確に読み取る必要があるため、識別コードを撮影するドローンに対しては安定したホバリング制御が要求される。ＧＰＳ信号が受信できない倉庫内においては、ドローンが飛行する際のホバリング制御はドローンの気圧センサを用いて自律的に行われるが、倉庫内においては、気圧の変動が大きいためドローンのホバリング制御が不安定になる場合があり、その結果、識別コードの読み取りが不正確になり、識別コードの読み取りに時間がかかるという問題があった。

本発明は、以上のような問題を解消するためになされたものであり、倉庫内においても高い飛行安定性を有する飛行体制御システムを提供し、その飛行体制御システムを用いた荷物管理システムを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明の飛行体制御システムは、地上を移動する搬送車と、前記搬送車から空中に浮揚して飛行する飛行体を備え、前記飛行体と前記搬送車の間は、給電用ケーブル及び複数の姿勢制御用ケーブルを含む複数のケーブルによって接続され、前記搬送車は、前記飛行体との間の給電用ケーブルにより、前記飛行体を動作させるための電力を供給する給電部と、前記飛行体との間の複数の姿勢制御用ケーブルのそれぞれの長さを制御することにより、前記飛行体の位置および姿勢を制御する制御部を備える。

また、本発明の荷物管理システムは、上記飛行体制御システムを備えた荷物管理システムであって、倉庫内に載置された複数の荷物のそれぞれに付与された識別コードと、前記複数の荷物を管理する荷物管理装置とを備え、前記飛行体は、前記識別コードを撮像する第１の撮像部と、前記第１の撮像部で撮像した画像情報、または前記第１の撮像部で撮像した画像から読み取った前記識別コードの情報を前記搬送車に送信する送信部を備え、前記搬送車は、前記飛行体から受信した情報と、当該受信した情報の受信時間情報を関連付けて前記荷物管理装置に送信する送信部を備え、前記荷物管理装置は、前記倉庫内の前記搬送車の位置、及び前記受信時間情報に基づいて、前記倉庫内の前記荷物の位置を管理するように構成されている。

本発明によれば、倉庫内においても高い飛行安定性を有する飛行体制御システムを提供し、その飛行体制御システムを用いた荷物管理システムを提供することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態における飛行体制御システムおよび荷物管理システムの構成の一例である。 図２は、本発明の実施の形態における飛行体制御システムを構成する飛行体および搬送車の機能ブロックの一例である。 図３は、本発明の実施の形態における飛行体の移動を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態における搬送車の移動を説明するための図である。 図５は、本発明の実施の形態における荷物管理システムの動作シーケンスの一例である。 図６は、本発明の実施の形態における荷物管理データの一例である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、本発明は、様々な実施の形態で実施することが可能であり、以下に説明する発明の実施の形態に限定されるものではない。

＜飛行体制御システム、荷物管理システムの構成＞
図１は、本発明の実施の形態における飛行体制御システムおよび荷物管理システムの構成の一例である。図１の飛行体制御システム１０は、地上を移動する搬送車５０と搬送車５０から空中に浮揚して飛行する飛行体４０とから構成されている。荷物管理システム２０は、飛行体制御システムで取得した情報を用いて、倉庫１内の多段ラック３に複数段積載されている荷物４を管理するように構成されている。

荷物４には、それぞれ荷物を識別するための固有の識別コード５が付与されており、飛行体４０が搭載するカメラ部４１（第１の撮像部）により撮像した画像から読み取った識別コード５により各荷物４が識別できるように構成されている。荷物管理システム２０では、倉庫１内を飛行する飛行体４０に搭載されたカメラ部４１により撮像した画像から読み取った識別コード５を用いて、倉庫１内の荷物４の有無や設置位置の管理を行う。

搬送車５０は、ターゲット２に向かって倉庫１内を移動し、飛行体４０は、搬送車５０の上をホバリングしながら倉庫１内を飛行する。飛行体４０と搬送車５０の間は、給電用ケーブル８及び複数の姿勢制御用ケーブル６を含む複数のケーブルによって接続されている。飛行体４０は、上昇する機能のみを有し、位置や姿勢を自律制御する機能を有していない。

搬送車５０は、飛行体４０との間の給電用ケーブル８により、飛行体を動作させるための電力を供給し、飛行体４０との間の複数の姿勢制御用ケーブル６のそれぞれの長さとテンションを制御することにより、飛行体４０の位置および姿勢を制御する。本実施の形態における飛行体４０は、搬送車５０からみて上方向に浮揚する機能のみを有し、自らの姿勢や位置を自律制御することなく、搬送車５０の移動に追随しながら倉庫１内を飛行することができる。飛行体４０の上下方向及び横方向の位置は、専ら搬送車５０の姿勢制御用ケーブル６の長さを制御することにより制御される。

荷物管理システム２０は、倉庫１内を飛行する飛行体４０に搭載されたカメラ部４１により撮像した画像から読み取った識別コード５の情報により、倉庫１内の荷物４の有無や設置位置を管理する。倉庫１内の荷物４の有無は、識別コード５を把握することに管理することができ、荷物４の位置は、搬送車５０の倉庫１内における位置と関連付けることにより管理することができる。

図１の荷物管理システムは、荷物４が多段ラック３に収容されている多段ラック倉庫を対象としているが、これに限定されず、本発明は、荷物４が複数段積載されている平置き倉庫等の他の形態の倉庫に対しても適用することができる。

＜飛行体、搬送車の構成＞
図２は、本発明の実施の形態における飛行体制御システムを構成する飛行体および搬送車の機能ブロックの一例である。

搬送車５０は、倉庫１内を自走するための走行機能を備え、ターゲット２の画像情報を取得するためのカメラ部５１（第２の撮像部）、駆動部５３の制御や情報の送受信等の処理を行うための中央処理部５２、倉庫１内を走行するための駆動部５３、飛行体４０および荷物管理装置６０と信号を送受信するための無線部５４、各種情報等を保存するためのメモリ５５、各部を動作させるための電池５６、姿勢制御用ケーブル６を制御するためのワイヤ制御部５７、および給電用ケーブル８により、飛行体を動作させるための電力を供給する給電部５８を備える。搬送車５０は、搭載されたカメラ部５１により取得したターゲット２の画像情報に基づいて倉庫１内を所定の経路を自走することができる。

飛行体４０と搬送車５０の間は、給電用ケーブル８及び複数の姿勢制御用ケーブル６を含む複数のケーブルによって接続されている。ワイヤ制御部５７は、飛行体４０との間の給電用ケーブル８により、飛行体を動作させるための電力を供給し、飛行体４０との間の複数の姿勢制御用ケーブル６のそれぞれの長さとテンションを制御することにより、飛行体４０の位置および姿勢を制御する。ワイヤ制御部５７は、回転出来るように構成されており、飛行体４０が搬送車５０に対して回転した場合でも、飛行体４０の位置および姿勢が制御可能なように構成されている。

飛行体４０は、荷物４の識別コードの画像情報を取得するためのカメラ部４１、画像情報からの識別コード５の読み取りや識別コード５の送信等の処理を行うための中央処理部４２、プロペラを駆動するための駆動部４３、撮像した画像情報または撮像した画像から読み取った識別コード５の情報を送信する送信部として機能する無線部４４、および各種情報等を保存するためのメモリ４５、各部を動作させるための電池４６、飛行体４０を上昇するためのプロペラ４７を備える。

飛行体４０に搭載されたプロペラ４７は、専ら飛行体４０を上昇および下降するために用いられ、飛行体４０の位置および姿勢の制御は、飛行体４０との間の複数の姿勢制御用ケーブル６のそれぞれの長さを制御することにより、搬送車５０により行われる。搬送車５０の制御により、飛行体４０は、搬送車５０の移動に追随しながら倉庫１内を飛行することができる。飛行体は、搬送車からみて上方向に浮揚する機能のみを有しており、飛行体の上下方向及び横方向の位置の制御は、専ら搬送車５０の姿勢制御用ケーブル６により制御される。

尚、図１、２では、プロペラ４７を回転させることにより上昇することができる飛行体４０を例示したが、飛行体４０の構成は、例示した構成に限定されるものではない。例えば、本実施の形態における飛行体４０は、位置や姿勢を自律制御する必要がなく、搬送車５０から見て上方向に浮揚する機能を有すればよいので、プロペラ４７を有しない気球型の飛行体４０を用いてもよい。

＜飛行体のホバリング制御＞
図３は、本発明の実施の形態における飛行体の移動を説明するための図である。図３に示すように、飛行体４０は、搬送車５０との間の複数の姿勢制御用ケーブル６のそれぞれの長さとテンションを制御することにより、搬送車５０の上空をホバリングするように制御され、搬送車５０の移動に追随して倉庫１内を移動することができる。

図３の（１）の段階では、搬送車５０は静止しており、複数の姿勢制御用ケーブル６は、飛行体４０が搬送車５０の上空をホバリングするように制御される。飛行体４０は、プロペラ４７により上昇する機能のみを有しており、飛行体４０の高さは姿勢制御用ケーブル６の長さにより制御することができ、飛行体４０の姿勢は、複数の姿勢制御用ケーブル６の長さとテンションを制御することにより制御することができる。

図３の（２）の段階では、搬送車５０はターゲット２に向けて移動し、搬送車５０の移動距離に応じて、飛行体４０の位置が移動前と比べて搬送車５０の上空からスライドするので、搬送車５０は、飛行体４０の位置が、搬送車５０の上空に移動するように、複数の姿勢制御用ケーブル６のテンションを保ちながら、姿勢制御用ケーブル６の長さを制御する。例えば、（２）において、搬送車５０の移動方向における姿勢制御用ケーブル６の長さを短くして、飛行体４０を搬送車５０側に引っ張る力を与えることで、飛行体４０を搬送車５０側に移動させることができる。飛行体４０が搬送車５０に対して回転した場合には、ワイヤ制御部５７を飛行体４０の向きに合わせて回転させることにより、飛行体４０の位置および姿勢を制御すればよい。

図３の（３）の段階は、（２）における姿勢制御用ケーブル６の制御により、飛行体４０を搬送車５０の上空に移動させることができた状態である。（３）では、（１）と同様にして、複数の姿勢制御用ケーブル６は、飛行体４０が搬送車５０の上空をホバリングするように制御される。

本実施の形態では、飛行体４０を搬送車５０の上空をホバリングするように制御するために、４本の姿勢制御用ケーブル６を用いたが、飛行体４０の姿勢を制御するための構成は、これに限定されない。例えば、飛行体４０の形態に応じて、姿勢制御用ケーブル６の数を換えてもよい。

本実施の形態では、搬送車５０を倉庫１内の所定の移動経路に沿って移動させて、飛行体４０を搬送車５０の上空をホバリングするように制御することで、飛行体４０を搬送車５０に追随させて移動させることができる。飛行体４０の姿勢や高さは、飛行体４０の自律制御ではなく、搬送車５０との間の姿勢制御用ケーブル６により制御するので、飛行体４０が自律制御する場合に比べて、より安定した飛行体４０のホバリング制御が可能となる。

飛行体４０のホバリング制御を安定させることで、飛行体４０のカメラ部４１で撮像した画像を用いた識別コード５の読み取りを安全かつ確実に行うことができ、このような飛行体４０で読み取った識別コード５を用いることで、倉庫１内の荷物の管理を安全かつ確実に行う荷物管理システムを提供することが可能となる。

＜倉庫内における搬送車の移動＞
図４は、本発明の実施の形態における搬送車の移動を説明するための図である。図４では、出発点において静止した状態からターゲット２に向けて移動し、ターゲット２に到着するまでの搬送車５０の移動動作を説明する。尚、図４では、搬送車５０に追随して飛行する飛行体４０の飛行制御の説明については省略する。

図４の（１）の段階では、カメラ部５１により周囲の画像を取得して、取得された画像を用いてターゲット２を探索する。搬送車５０は、探索の結果、補足されたターゲット２の画像の方向に向けて移動を開始する。

図４の（２）の段階では、ターゲット２の画像を捕捉できたので、搬送車５０は、ターゲット２の画像の大きさがより大きくなる方向に向けて移動する。搬送車５０がターゲット２に接近するにつれて、ターゲット２の画像が大きくなるので、搬送車５０は、ターゲット２に向けて移動していることを確認することができる。

図４の（３）の段階では、ターゲット２の大きさが所定の大きさを超えたので、搬送車５０は、ターゲット２の付近に到達したと判断し移動を停止する。

図４では、円形のターゲット２を用いた場合を説明したが、ターゲット２としては、他の形のものを用いてもよく、バーコードや照明等の他の形態のターゲットを用いてもよい。また、搬送車５０を移動させる方法として他の方法を用いることもできる。例えば、倉庫１の床に配置された線の画像を取得し、その画像に沿って搬送車５０を移動させてもよい。

＜荷物管理システムの動作シーケンス＞
図５を用いて、荷物管理システムにおける動作シーケンスを説明する。図５は、本発明の実施の形態における荷物管理システムの動作シーケンスの一例である。

識別コード５が付与された荷物４が倉庫１内に搬入され、所定の位置に載置されると、飛行体４０は、搭載されたカメラ部４１により、識別コード５を含む荷物４の画像を取得し、取得した画像情報から識別コード５を読み取り、読み取ったコード情報を搬送車５０に送信する。飛行体４０は、倉庫１内を所定の移動経路に沿って飛行しながら、コード情報を送信する。

搬送車５０は、識別コード５の情報を受信すると、識別コード５のコード情報とともに、コード情報の受信時間情報を保存する。ここで、飛行体４０が、取得した画像情報を搬送車５０に送信し、搬送車５０において、取得した画像情報から識別コード５の情報を読み取るようにしてもよい。

搬送車５０は、飛行体４０からコード信号や画像情報を受信しながら、コード情報等の受信時間情報を収集し、移動終了時に、コード情報や画像情報及びそれらの受信時間情報を関連付けて、荷物管理装置６０に送信する。

荷物管理装置６０には、荷物４と対応する識別コード５のコード情報が予め登録されており、搬送車５０から受信した情報を用いて、荷物４毎に、コード情報、及びコード情報の受信時間情報を管理する荷物管理データが構成される。

ここで、搬送車５０を、所定の時間における倉庫１内の位置が特定できるように倉庫１内の予め定めた移動経路に沿って移動させ、搬送車５０におけるコード信号の受信時間情報に基づいて、その受信時間における搬送車５０の倉庫１内の位置を特定し、その特定された搬送車５０の位置に基づいて荷物４の倉庫１内における位置を特定することができる。

飛行体４０が搬送車５０の上空で安定的にホバリングしている際に、識別コード５の画像情報を取得するようにすれば、より正確な荷物４の倉庫１内における位置を特定することが可能となる。

＜荷物管理データ＞
図６は、本発明の実施の形態における荷物管理データの一例である。この荷物管理データは、荷物管理装置６０に保存されている。

荷物管理装置６０では、搬送車５０から受信するコード情報に基づき、識別コード５が付与された荷物４の有無と倉庫１内における位置を管理する。この荷物管理データでは、荷物毎に、荷物情報とコード情報、及びコード情報の受信時間情報を管理している。これらの情報に加えて倉庫１内における荷物４の位置を示す情報を登録するようにしてもよい。

このように、本実施の形態によれば、倉庫内においても高い飛行安定性を有する飛行体システムを提供することができる。この高い飛行安定性を有する飛行体制御システムを用いて荷物の状態を管理することで、安全かつ確実に倉庫内の荷物の有無や位置を管理する荷物管理システムを提供することが可能となる。

１…倉庫、２…ターゲット、３…多段ラック、４…荷物、５…識別コード、１０…飛行体制御システム、２０…荷物管理システム、４０…飛行体、４１…カメラ部（第１の撮像部）、４２…中央処理部、４３…駆動部、４４…無線部、４５…メモリ、４６…電池、５０…搬送車、５１…カメラ部（第２の撮像部）、５２…中央処理部、５３…駆動部、５４…無線部、５５…メモリ、５６…電池、５７…ワイヤ制御部、６０…荷物管理装置。

Claims (3)

1. 地上を移動する搬送車と、前記搬送車から空中に浮揚して飛行する飛行体を備え、
   前記飛行体と前記搬送車の間は、給電用ケーブル及び複数の姿勢制御用ケーブルを含む複数のケーブルによって接続され、
   前記搬送車は、
   前記飛行体との間の給電用ケーブルにより、前記飛行体を動作させるための電力を供給する給電部と、前記飛行体との間の複数の姿勢制御用ケーブルのそれぞれの長さを制御することにより、前記飛行体の位置および姿勢を制御する制御部を備え 、
   倉庫内に載置された複数の荷物のそれぞれに付与された識別コードと、前記複数の荷物を管理する荷物管理装置とを備え、
   前記飛行体は、
   前記識別コードを撮像する第１の撮像部と、前記第１の撮像部で撮像した画像情報、または前記第１の撮像部で撮像した画像から読み取った前記識別コードの情報を前記搬送車に送信する送信部を備え、
   前記搬送車は、
   前記飛行体から受信した情報と、当該受信した情報の受信時間情報を関連付けて前記荷物管理装置に送信する送信部を備え、
   前記荷物管理装置は、
   前記倉庫内の前記搬送車の位置、及び前記受信時間情報に基づいて、前記倉庫内の前記荷物の位置を管理するように構成されている
   荷物管理システム。
2. 前記飛行体は、前記搬送車からみて上方向に浮揚する機能のみを有し、前記飛行体の上下方向及び横方向の位置の制御は、専ら前記搬送車の前記制御部により制御される
   請求項１記載の荷物管理システム。
3. 前記飛行体は、プロペラを有しない気球型の飛行体である
   請求項１または２記載の荷物管理システム。

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