JPWO2018225769A1 - 無人飛行体、無人飛行体システム、およびバッテリシステム - Google Patents

無人飛行体、無人飛行体システム、およびバッテリシステム Download PDF

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Abstract

本発明の無人飛行体の一つの態様は、本体部と、回転翼および回転翼を回転軸回りに回転させるモータを有し、本体部に取り付けられる推進ユニットと、推進ユニットに電力を供給する充電式のバッテリと、回転軸の径方向において回転翼の外側を囲む枠状の枠部と、バッテリと電気的に接続される非接触給電用の受電コイルと、を備える。受電コイルは、枠部に沿った枠状であり、枠部に設けられる。

Description

本発明は、無人飛行体、無人飛行体システム、およびバッテリシステムに関する。
給電ワイヤから供給された電力によって飛行するマルチコプタが知られる。例えば、特許文献１には、照明システムに備えられたマルチコプタが記載される。
特開２０１６−２１０２２９号公報
上記のような給電ワイヤによる電力の供給では、マルチコプタは、給電ワイヤの長さの範囲内でしか飛行することができず、移動範囲が制限される問題があった。これに対して、マルチコプタに搭載されたバッテリから供給された電力によって飛行する方法を採用すれば、マルチコプタの移動範囲を広げることができる。この場合、バッテリの残量が低下した場合、あるいはバッテリが切れた場合等に、バッテリを充電する、あるいはバッテリを交換する必要がある。
バッテリの充電あるいは交換は、人の手を介して行うと手間が大きいため、自動化されることが望まれる。しかし、例えば、バッテリに外部電源を接続してバッテリを充電する場合、マルチコプタを自動で外部電源と接続させる必要があり、マルチコプタの制御が複雑化しやすい。一方、バッテリを自動で交換する場合、バッテリを交換するための装置が、複雑化および大型化しやすい。以上のことから、バッテリの充電あるいは交換を自動化する場合、マルチコプタあるいは充電設備の製造コストが増加する問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みて、簡単な構造および制御でバッテリの充電を自動化できる無人飛行体、そのような無人飛行体を備える無人飛行体システム、およびそのような無人飛行体に備えられるバッテリシステムを提供することを目的の一つとする。
本発明の無人飛行体の一つの態様は、本体部と、回転翼および前記回転翼を回転軸回りに回転させるモータを有し、前記本体部に取り付けられる推進ユニットと、前記推進ユニットに電力を供給する充電式のバッテリと、前記回転軸の径方向において前記回転翼の外側を囲む枠状の枠部と、前記バッテリと電気的に接続される非接触給電用の受電コイルと、を備え、前記受電コイルは、前記枠部に沿った枠状であり、前記枠部に設けられる。
本発明の無人飛行体システムの一つの態様は、上記の無人飛行体と、前記受電コイルに対して送電可能な非接触給電用の送電コイルを有する送電装置と、を備える。
本発明のバッテリシステムの一つの態様は、本体部と、回転翼および前記回転翼を回転軸回りに回転させるモータを有し、前記本体部に取り付けられる推進ユニットと、前記回転軸の径方向において前記回転翼の外側を囲む枠状の枠部と、を備える無人飛行体のバッテリシステムであって、前記推進ユニットに電力を供給する充電式のバッテリと、前記バッテリと電気的に接続される非接触給電用の受電コイルと、を備え、前記受電コイルは、前記枠部に沿った枠状であり、前記枠部に設けられる。
本発明の一つの態様によれば、簡単な構造および制御でバッテリへの充電を自動化できる無人飛行体、そのような無人飛行体を備える無人飛行体システム、およびそのような無人飛行体に備えられるバッテリシステムが提供される。
図１は、本実施形態の無人飛行体システムを示す斜視図である。 図２は、本実施形態の無人飛行体システムを模式的に示す模式図である。 図３は、本実施形態の無人飛行体システムの機能構成の一例を示す図である。 図４は、本実施形態の無人飛行体システムを上側から視た図である。 図５は、本実施形態の無人飛行体を示す斜視図である。 図６は、本実施形態の無人飛行体を奥行方向に沿って視た図である。 図７は、本実施形態のモータとバッテリとの接続を示す図である。 図８は、本実施形態の他の一例である無人飛行体システムを示す斜視図である。 図９は、本実施形態の他の一例である無人飛行体システムを示す斜視図である。 図１０は、本実施形態の他の一例である無人飛行体システムを上側から視た図である。 図１１は、本実施形態の他の一例である枠部を示す分解斜視図である。 図１２は、本実施形態の他の一例である枠部を示す断面図である。
各図に適宜示すＺ軸方向は、鉛直方向と平行な方向である。Ｚ軸方向を単に「鉛直方向Ｚ」と呼ぶ。また、Ｚ軸方向の正の側、すなわち鉛直方向上側を単に「上側」と呼び、Ｚ軸方向の負の側、すなわち鉛直方向下側を単に「下側」と呼ぶ。また、各図に適宜示すＸ軸方向およびＹ軸方向は、Ｚ軸方向と直交し、かつ、互いに直交する方向である。Ｘ軸方向を「奥行方向Ｘ」と呼び、Ｙ軸方向を「幅方向Ｙ」と呼ぶ。奥行方向Ｘは、第１方向に相当し、幅方向Ｙは、第２方向に相当する。なお、奥行方向および幅方向とは、単に各部の相対位置関係を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
図１から図３に示すように、本実施形態の無人飛行体システム１０は、送電装置３０と、無人飛行体２０と、を備える。本実施形態において送電装置３０は、例えば、自動販売機Ｍの上面に設置される。送電装置３０は、送電装置本体３１と、送電コイル７０と、を有する。送電装置本体３１は、例えば、鉛直方向Ｚに扁平な直方体状である。
図１に示すように、送電コイル７０は、鉛直方向Ｚと平行な第２中心軸Ｊ２１を中心とする円環状である。送電コイル７０は、送電装置本体３１に埋め込まれる。送電コイル７０は、後述する受電コイル６０に対して送電可能な非接触給電用のコイルである。本実施形態において、送電コイル７０は、送電コイル７０の第２中心軸Ｊ２１と直交する奥行方向Ｘの寸法Ｄが６４８ｍｍ以下であり、送電コイル７０の第２中心軸Ｊ２１および奥行方向Ｘの両方と直交する幅方向Ｙの寸法Ｗが８７０ｍｍ以下である。
ここで、自動販売機Ｍの代表的な規格においては、例えば、自動販売機Ｍの奥行方向Ｘの寸法は、６４８ｍｍ以上、８１９ｍｍ以下であり、自動販売機Ｍの幅方向Ｙの寸法は、８７０ｍｍ以上、１３７８ｍｍ以下である。そのため、送電コイル７０の寸法Ｄおよび寸法Ｗを上記数値範囲とすることで、代表的な規格であればいずれの自動販売機Ｍであっても、送電コイル７０を自動販売機Ｍの上面に設置することが可能である。なお、上述した自動販売機Ｍの代表的な規格の寸法範囲内であれば、送電コイル７０の寸法Ｄは６４８ｍｍより大きくてもよいし、送電コイル７０の寸法Ｗは８７０ｍｍより大きくてもよい。
図４に示すように、本実施形態において送電コイル７０の外径は、無人飛行体２０の最大寸法以上である。そのため、無人飛行体２０が送電装置本体３１の上面に着地した際に、無人飛行体２０の全体を、上側から視て送電コイル７０の外縁よりも内側に配置することが可能である。本明細書において「無人飛行体の最大寸法」とは、無人飛行体における任意の２点間を結ぶ仮想線分のうち最も長い仮想線分の長さを含む。本実施形態では、例えば、無人飛行体２０が図４に示す姿勢にある場合において、鉛直方向Ｚと直交し、かつ、奥行方向Ｘおよび幅方向Ｙの両方と４５°の角度で交差する方向における無人飛行体２０の寸法が、無人飛行体２０の最大寸法である。
図３に示すように、送電装置３０は、送電ユニット３２をさらに有する。送電ユニット３２には、外部の電源３６から電力が供給される。電源３６は、ＤＣ電源であってもよいし、商用電源等の交流電源であってもよい。送電ユニット３２は、送電電源部３３と、送電通信部３５と、送電制御部３４と、を有する。
送電電源部３３は、送電制御部３４の制御に基づいて、電源３６から供給された電力を送電コイル７０に出力する。送電通信部３５は、例えば、赤外線センサ等を有し、無人飛行体２０に設けられた後述する受電通信部６５から射出される通信用の赤外光を受光する。また、送電通信部３５は、無人飛行体２０の受電通信部６５に通信用の赤外光を射出してもよい。送電制御部３４は、送電通信部３５が受光する赤外光に基づいて、送電コイル７０による電力供給を制御する。
図２から図５に示すように、無人飛行体２０は、本体部２１と、推進ユニット４０と、バッテリ５０と、枠部２２と、受電コイル６０と、を備える。本体部２１は、所定方向に延びる。以下の説明において無人飛行体２０の各部の相対位置関係は、特に断りのない限り、図４および図５に示すように本体部２１が延びる所定方向が奥行方向Ｘと平行である場合について説明する。
推進ユニット４０は、本体部２１に取り付けられる。本実施形態において推進ユニット４０は、複数設けられる。推進ユニット４０は、例えば、本体部２１の幅方向Ｙの両側に２つずつ奥行方向Ｘに並んで、合計４つ設けられる。推進ユニット４０は、モータ４１と、回転翼４２と、を有する。モータ４１は、本体部２１から延びる腕部の先端に配置される。回転翼４２は、モータ４１のシャフトに固定される。モータ４１は、シャフトを回転させることで、回転翼４２を回転軸Ｒ回りに回転させる。本実施形態において回転軸Ｒは、鉛直方向Ｚに延びる。回転翼４２が回転することによって、無人飛行体２０は、推進ユニット４０から浮力を得るとともに、鉛直方向Ｚと直交する方向への推進力を得る。図３に示すように、推進ユニット４０は、モータ制御部４４をさらに有する。モータ制御部４４は、図示しない飛行制御部からの情報に基づいて、バッテリ５０から供給される電力をモータ４１に出力する。
図２に示すように、バッテリ５０は、本体部２１に配置される充電式のバッテリである。バッテリ５０は、推進ユニット４０と電気的に接続され、推進ユニット４０に電力を供給する。本実施形態においてバッテリ５０は、例えば、１つ設けられる。１つのバッテリ５０は、複数の推進ユニット４０と電気的に接続され、複数の推進ユニット４０に電力を供給する。バッテリ５０の種類は、充電式のバッテリであれば特に限定されない。
枠部２２は、回転軸Ｒの径方向において回転翼４２の外側を囲む枠状である。より詳細には、枠部２２は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。図５および図６に示すように、第１中心軸Ｊ１は、鉛直方向Ｚに対して傾く。すなわち、第１中心軸Ｊ１は、回転軸Ｒに対して傾く。図６に示すように、第１中心軸Ｊ１は、鉛直方向Ｚに対して、下側から上側に向かうに従って本体部２１から幅方向Ｙに離れる側に傾く。本実施形態において枠部２２は、複数の推進ユニット４０ごとに設けられる。すなわち、図４および図５に示すように、枠部２２は、例えば、本体部２１の幅方向Ｙの両側に２つずつ奥行方向Ｘに並んで、合計４つ設けられる。枠部２２は、本体部２１に固定される。本実施形態において枠部２２は、例えば、本体部２１と単一の部材である。本体部２１および枠部２２は、例えば、発泡スチロール等の樹脂製である。
枠部２２は、例えば、回転翼４２の保護、および回転翼４２によって生じる空気の流れを枠部２２の内周面に沿って好適に案内するために設けられる。本実施形態では、枠部２２が円環状であるため、これらの機能をより好適に得やすい。
受電コイル６０は、非接触給電用のコイルである。図２に示すように、受電コイル６０は、バッテリ５０と電気的に接続される。送電コイル７０に電流が流れることで生じる磁界が受電コイル６０に作用すると、受電コイル６０に電流が流れる。これにより、受電コイル６０からバッテリ５０に給電することができ、バッテリ５０を充電できる。したがって、無人飛行体２０を送電装置３０に近づけることで、バッテリ５０を外部電源に接続することなく、受電コイル６０と送電コイル７０とによって非接触給電を行うことができる。また、受電コイル６０と送電コイル７０とによって非接触給電を行えるため、無人飛行体２０の構造および送電装置３０の構造を簡単化できる。以上により、簡単な構造および制御でバッテリ５０の充電を自動化できる。
また、例えば、無人飛行体を自動で移動させてバッテリと外部電源とを接続する構成とする場合、バッテリと外部電源とを接続する端子を外部に露出させる場合がある。そのため、屋外に送電装置を設置すると端子が雨で濡れる等して、バッテリの充電に不具合が生じる場合がある。これに対して本実施形態によれば、バッテリ５０を外部電源に接続する必要がないため、端子を外部に露出させる必要がない。したがって、送電装置３０を屋外に設置しても、バッテリ５０の充電を好適に行うことができる。また、バッテリ５０の充電を自動化できることで、人が入りにくいような場所等であっても、無人飛行体２０が移動可能な場所であればバッテリ５０の充電を行うことができる。
受電コイル６０は、枠部２２に沿った枠状であり、枠部２２に設けられる。そのため、受電コイル６０を設ける部分を別途設ける必要がなく、無人飛行体２０を小型化かつ軽量化できる。また、無人飛行体２０の形状を変更する必要がない。本実施形態では、回転軸Ｒが鉛直方向Ｚに延びるため、回転軸Ｒの径方向において回転翼４２の外側を囲む枠部２２は、鉛直方向Ｚに直交する平面に略沿って設けられる。これにより、枠部２２に設けられる受電コイル６０を鉛直方向Ｚに直交する平面に略沿って設けることができる。したがって、無人飛行体２０が着地した際に、受電コイル６０全体を無人飛行体２０が着地した面に近づけやすい。そのため、無人飛行体２０が着地した面の下側に送電コイル７０を配置することで、受電コイル６０と送電コイル７０とを近づけやすく、受電コイル６０に電流を生じさせやすい。したがって、バッテリ５０への給電を行いやすく、よりバッテリ５０を充電しやすい。
具体的には、図１に示すような送電装置３０の場合、送電装置本体３１の上面に無人飛行体２０を着地させることで、受電コイル６０全体を送電装置本体３１の上面に近づけることができる。これにより、受電コイル６０全体を送電装置本体３１に埋め込まれた送電コイル７０に近づけることができる。したがって、よりバッテリ５０を充電しやすい。
本実施形態において受電コイル６０および送電コイル７０は、磁界共鳴方式による非接触給電用のコイルである。磁界共鳴方式による非接触給電を用いる場合、受電コイル６０を送電コイル７０に近づければ、受電コイル６０と送電コイル７０との相対姿勢によらず、受電コイル６０に電流を生じさせることができる。そのため、送電装置３０に対する無人飛行体２０の姿勢、および無人飛行体２０に対する受電コイル６０の姿勢によらず、バッテリ５０を充電しやすい。これにより、無人飛行体２０の位置制御の精度が比較的低い場合であっても、無人飛行体２０を単に送電装置３０に近づけることによって、バッテリ５０の充電を行いやすい。したがって、より簡単な無人飛行体２０の制御によって、バッテリ５０の自動充電を実現できる。
図５に示すように、本実施形態において受電コイル６０は、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。すなわち、受電コイル６０の第１中心軸Ｊ１は、鉛直方向Ｚに対して傾く。そのため、無人飛行体２０が送電装置本体３１の上面に着地すると、受電コイル６０の第１中心軸Ｊ１は、送電コイル７０の第２中心軸Ｊ２１に対して傾いた状態となる。本実施形態では、磁界共鳴方式による非接触給電を採用するため、受電コイル６０と送電コイル７０とが互いに傾いた姿勢であっても、バッテリ５０の充電を行うことができる。
また、本実施形態のように枠部２２が傾いて設けられる場合であっても、単に枠部２２に沿って受電コイル６０を設けることで、上述したようにバッテリ５０の充電を容易に行うことが可能である。すなわち、本体部２１に対する枠部２２の傾きを変更することなく、受電コイル６０を枠部２２に設けつつ、バッテリ５０の充電を容易に行うことができる。したがって、枠部２２の機能を損なうことなく、簡単な構造および制御でバッテリ５０の充電を自動化できる。具体的には、枠部２２の内周面によって案内される回転翼４２によって生じる空気の流れを好適に維持したまま、無人飛行体２０に受電コイル６０を搭載できる。そのため、無人飛行体２０の飛行性能を好適に維持できる。
本実施形態において受電コイル６０は、枠部２２に埋め込まれる。そのため、金型に受電コイル６０を挿入した状態で樹脂を流し込むインサート成形によって、枠部２２を作ることができる。したがって、無人飛行体２０の製造を容易にできる。
受電コイル６０は、複数の枠部２２のそれぞれに設けられる。そのため、複数の受電コイル６０に生じた電流によって、バッテリ５０の充電を行うことができる。本実施形態では、図２に示すように、複数の受電コイル６０は、１つのバッテリ５０に電気的に接続されるため、複数の受電コイル６０に生じる電流によって１つのバッテリ５０を充電することができる。したがって、バッテリ５０をより早く充電することができる。
図４に示すように、受電コイル６０の外径は、送電コイル７０の外径よりも小さい。そのため、無人飛行体２０を送電装置３０に近づけた際に、受電コイル６０を送電コイル７０によって生じる磁界内に入れやすく、受電コイル６０に電流を生じさせやすい。また、上述したように送電コイル７０の外径が無人飛行体２０の最大寸法以上であることで、無人飛行体２０の全体を上側から視て送電コイル７０の外縁よりも内側に配置することができる。そのため、複数の受電コイル６０のすべてを１つの送電コイル７０の外縁よりも内側に配置することができ、１つの送電コイル７０によって、複数の受電コイル６０のすべてに電流を生じさせることができる。したがって、送電コイル７０を複数設ける必要がなく、送電装置３０の構造を簡単化できる。また、すべての受電コイル６０に同時に電流を生じさせることができるため、バッテリ５０をより早く充電することができる。
図７に示すように、無人飛行体２０は、スイッチング回路４３をさらに備える。スイッチング回路４３は、バッテリ５０の２つの端子とモータ４１の２つの端子とをそれぞれ繋ぐ２本の配線同士の間に設けられる。スイッチング回路４３は、ＯＮ状態において２本の配線同士を繋ぐ。これにより、スイッチング回路４３は、ＯＮ状態においてモータ４１の端子同士を繋いで短絡させる。そのため、スイッチング回路４３をＯＮ状態とすることで、モータ４１が回転することを阻止できる。これにより、モータ４１を停止させてバッテリ５０の充電を行う際に、送電コイル７０によって生じる磁界によってモータ４１が誤作動することを抑制できる。
図３に示すように、無人飛行体２０は、受電ユニット６２と、バッテリ制御ユニット５１と、をさらに備える。受電ユニット６２は、受電電源部６３と、受電通信部６５と、受電制御部６４と、を有する。受電電源部６３は、受電制御部６４の制御に基づいて、受電コイル６０から供給された電力をバッテリ制御ユニット５１に出力する。受電通信部６５は、例えば、通信用の赤外光等を射出する光源を有し、受電制御部６４の制御に基づいて、赤外光を射出する。また、受電通信部６５は、送電通信部３５が射出する赤外光を受光する。
受電制御部６４は、受電通信部６５を制御する。具体的には、受電制御部６４は、給電開始要求の信号および給電停止要求の信号を、受電通信部６５に出力する。受電通信部６５は、受電制御部６４から出力された給電開始要求の信号および給電停止要求の信号を送電装置３０に送信する。
バッテリ制御ユニット５１は、充電電源部５３と、充電制御部５２と、を有する。充電電源部５３は、充電制御部５２の制御に基づいて、受電ユニット６２から供給された電力をバッテリ５０に出力する。充電制御部５２は、バッテリ５０への充電の開始および停止を制御する。
本実施形態においては、バッテリ５０と受電コイル６０と受電ユニット６２とバッテリ制御ユニット５１とによってバッテリシステム８０が構成される。すなわち、バッテリシステム８０は、バッテリ５０と、受電コイル６０と、受電ユニット６２と、バッテリ制御ユニット５１と、を備える。
本発明は上述の実施形態に限られず、以下の他の構成を採用することもできる。回転翼４２が回転する回転軸Ｒは、鉛直方向Ｚ以外の方向に延びてもよい。例えば、回転軸Ｒは、鉛直方向Ｚと直交する方向に延びてもよい。また、複数の回転翼４２における回転軸Ｒの延びる方向は、互いに異なってもよい。また、推進ユニット４０の数は、特に限定されない。また、回転翼４２が枠部２２で囲まれた推進ユニット４０に加えて、例えば回転翼が枠部で囲まれない他の推進ユニットが設けられてもよい。
また、複数の枠部２２のうちの一部の枠部２２のみに受電コイル６０が設けられてもよい。枠部２２の形状、受電コイル６０の形状、および送電コイル７０の形状は、特に限定されず、矩形状であってもよいし、多角形状であってもよいし、楕円形状であってもよい。受電コイル６０の形状と送電コイル７０の形状とは、互いに異なってもよい。受電コイル６０の第１中心軸Ｊ１は、鉛直方向Ｚに対して平行であってもよい。また、無人飛行体２０に搭載される受電コイル６０の数は、特に限定されない。
また、バッテリ５０は、複数設けられてもよい。この場合、複数のバッテリ５０のそれぞれに対して、１つずつ受電コイル６０が接続される構成であってもよいし、複数ずつ受電コイル６０が接続される構成であってもよい。バッテリ５０は、推進ユニット４０ごとに設けられてもよい。また、スイッチング回路４３は、設けられなくてもよい。
また、受電コイル６０および送電コイル７０は、磁界共鳴方式以外の非接触給電用のコイルであってもよい。受電コイル６０および送電コイル７０は、例えば、電磁誘導方式の非接触給電用のコイルであってもよいし、電波受信方式の非接触給電用のコイルであってもよい。なお、受電コイル６０および送電コイル７０の外形は、円形に限られない。例えば、受電コイル６０および送電コイル７０の外形は、楕円形および四角形等であってもよく、ソレノイド型でもよい。
なお、磁界共鳴方式では、受電コイル６０と送電コイル７０同士の位置がずれていても給電可能である。そのため、受電コイル６０が送電コイル７０の外縁より外側に位置しても給電が可能である。必ずしも無人飛行体が送電コイル７０の外縁内に着陸しなくてもよい。
また、送電装置３０は、図８に示す送電装置１３０のような構成であってもよい。図８に示すように、無人飛行体システム１１０において送電装置１３０の送電装置本体１３１は、例えば、幅方向Ｙに扁平な直方体状である。送電装置本体１３１は、自動販売機Ｍの上面における幅方向一方側の端部に配置される。送電コイル１７０は、幅方向Ｙと平行な第２中心軸Ｊ２２を中心とする円環状である。この構成においては、無人飛行体２０の受電コイル６０の第１中心軸Ｊ１と送電コイル１７０の第２中心軸Ｊ２２とは略直交した状態となる。この場合であっても、磁界共鳴方式の非接触給電を用いることで、受電コイル６０に電流を生じさせてバッテリ５０の充電を行うことができる。送電装置１３０は、例えば、図１に示す送電装置３０を奥行方向Ｘと平行な軸回りに９０°回転させた構成である。
また、送電装置３０は、図９に示す送電装置２３０のような構成であってもよい。図９に示すように、無人飛行体システム２１０において送電装置２３０の送電装置本体２３１は、例えば、天井の一部である。すなわち、送電コイル２７０は、天井に埋め込まれる。送電コイル２７０は、鉛直方向Ｚと平行な第２中心軸Ｊ２３を中心とする円環状である。無人飛行体２０は、送電コイル２７０に下側から近づいてバッテリ５０の充電を行う。この構成において無人飛行体２０は、モータ４１によって回転翼４２を回転させて、飛行した状態でバッテリ５０の充電を行う。そのため、この構成において無人飛行体２０は、スイッチング回路４３をＯＦＦ状態としてバッテリ５０の充電を行う。なお、送電装置本体２３１は、天井の一部でなく、天井に固定される部材であってもよい。
また、送電装置３０は、図１０に示す送電装置３３０のような構成であってもよい。図１０に示すように、無人飛行体システム３１０において送電装置３３０の送電コイル３７０の外径は、無人飛行体２０の最大寸法の２倍以上である。そのため、複数の無人飛行体２０を同時に送電コイル３７０の外縁よりも内側に配置することが容易であり、複数の無人飛行体２０に対して同時に給電を行うことができる。図１０では、２つの無人飛行体２０が送電装置本体３３１の上面に着地した場合に、上側から視て、２つの無人飛行体２０全体が送電コイル３７０の外縁よりも内側に配置されることが望ましい。
また、送電装置３０の送電コイル７０の外径は、無人飛行体２０の最大寸法より小さくてもよい。この場合であっても、例えば、複数の受電コイル６０が送電コイル７０に対して対向可能であれば、複数の受電コイル６０に対して同時に電流を生じさせて、バッテリ５０の充電を行うことができる。また、送電装置３０の設置場所は、特に限定されない。送電コイル７０の寸法は、送電装置３０の設置場所に応じて適宜決めることができる。送電コイル７０の一部あるいは全体は、送電装置本体３１から露出してもよい。
また、枠部２２は、図１１および図１２にそれぞれ示す枠部のような構成であってもよい。図１１に示す枠部４２２は、枠部本体４２２ａと、蓋部４２２ｂと、を有する。枠部本体４２２ａは、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。枠部本体４２２ａは、一方向に開口し受電コイル６０が収容される溝部４２２ｃを有する。溝部４２２ｃが開口する一方向は、第１中心軸Ｊ１の軸方向と平行な方向である。図１１において溝部４２２ｃは、上側に開口する。蓋部４２２ｂは、第１中心軸Ｊ１を中心とする円環状である。蓋部４２２ｂは、溝部４２２ｃの開口に嵌め合わされて固定される。これにより、蓋部４２２ｂは、枠部本体４２２ａに固定され、溝部４２２ｃの開口を閉塞する。この構成によれば、蓋部４２２ｂを着脱自在とすることで、容易に受電コイル６０を交換することができる。
図１２に示す枠部５２２の枠部本体５２２ａは、図１１に示す枠部４２２に対して、溝部５２２ｃの開口する方向が異なる。溝部５２２ｃが開口する一方向は、第１中心軸Ｊ１の径方向である。図１２において溝部５２２ｃは、第１中心軸Ｊ１の径方向外側に開口する。蓋部５２２ｂは、径方向外側から溝部５２２ｃに嵌め合わされて枠部本体５２２ａに固定される。この構成によれば、図１１に示す枠部４２２と同様に、蓋部５２２ｂを着脱自在とすることで、容易に受電コイル６０を交換することができる。また、図１１および図１２に示すような構成の場合、バッテリ５０と受電コイル６０とを備えるバッテリシステム８０を交換することも容易である。
また、送電通信部３５と受電通信部６５とは、常時または所定の間隔毎に通信を行ってもよい。受電ユニット６２は、受電コイル６０による受電の状態を示す受電状態情報を送電通信部３５から受信してもよい。なお、送電通信部３５および受電通信部６５は、赤外光を用いる方式に限定されず、他の無線通信等の方式を採用してもよい。無人飛行体２０は、受電通信部６５が受信する受電状態情報に基づいて、水平移動もしくは回転移動を行う。すなわち、モータ制御部４４が、受電コイル６０による受電の状態を示す受電状態情報に基づいてモータ４１を制御することによって、無人飛行体２０は移動する。
また、図３において二点鎖線で示すように、受電ユニット６２は、直接的にモータ制御部４４に接続されてもよい。この構成では、受電ユニット６２からモータ制御部４４に直接、電力が供給される。この構成においては、受電制御部６４は、例えば、バッテリ５０からモータ制御部４４に電力供給を行うか、受電ユニット６２からモータ制御部４４に電力供給を行うかを判断してもよい。
また、上述した実施形態の無人飛行体および無人飛行体システムの用途は、特に限定されない。上記の各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
１０，１１０，２１０，３１０…無人飛行体システム、２０…無人飛行体、２１…本体部、２２，４２２，５２２…枠部、３０，１３０，２３０，３３０…送電装置、４０…推進ユニット、４１…モータ、４２…回転翼、４３…スイッチング回路、５０…バッテリ、６０…受電コイル、７０，１７０，２７０，３７０…送電コイル、８０…バッテリシステム、４２２ａ，５２２ａ…枠部本体、４２２ｂ，５２２ｂ…蓋部、４２２ｃ，５２２ｃ…溝部、Ｊ１…第１中心軸、Ｊ２１，Ｊ２２，Ｊ２３…第２中心軸、Ｒ…回転軸、Ｘ…奥行方向（第１方向）、Ｙ…幅方向（第２方向）、Ｚ…鉛直方向

Claims (14)

  1. 本体部と、
    回転翼および前記回転翼を回転軸回りに回転させるモータを有し、前記本体部に取り付けられる推進ユニットと、
    前記推進ユニットに電力を供給する充電式のバッテリと、
    前記回転軸の径方向において前記回転翼の外側を囲む枠状の枠部と、
    前記バッテリと電気的に接続される非接触給電用の受電コイルと、
    を備え、
    前記受電コイルは、前記枠部に沿った枠状であり、前記枠部に設けられる、無人飛行体。
  2. 前記回転軸は、鉛直方向に延びる、請求項１に記載の無人飛行体。
  3. 前記受電コイルは、磁界共鳴方式による非接触給電用のコイルである、請求項１または２に記載の無人飛行体。
  4. 前記受電コイルの第１中心軸は、鉛直方向に対して傾く、請求項３に記載の無人飛行体。
  5. 前記枠部は、複数設けられ、
    前記受電コイルは、複数の前記枠部のそれぞれに設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  6. ＯＮ状態において前記モータの端子同士を繋いで短絡させるスイッチング回路をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  7. 前記枠部は、円環状である、請求項１から６のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  8. 前記枠部は、樹脂製であり、
    前記受電コイルは、前記枠部に埋め込まれる、請求項１から７のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  9. 前記枠部は、
    一方向に開口し前記受電コイルが収容される溝部を有する枠部本体と、
    前記枠部本体に固定され、前記溝部の開口を閉塞する蓋部と、
    を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  10. 請求項１から９のいずれか一項に記載の無人飛行体と、
    前記受電コイルに対して送電可能な非接触給電用の送電コイルを有する送電装置と、
    を備える、無人飛行体システム。
  11. 前記送電コイルの外径は、前記無人飛行体の最大寸法以上である、請求項１０に記載の無人飛行体システム。
  12. 前記送電コイルの外径は、前記無人飛行体の最大寸法の２倍以上である、請求項１１に記載の無人飛行体システム。
  13. 前記送電コイルは、
    前記送電コイルの第２中心軸と直交する第１方向の寸法が６４８ｍｍ以下であり、
    前記送電コイルの第２中心軸および前記第１方向の両方と直交する第２方向の寸法が８７０ｍｍ以下である、請求項１０から１２のいずれか一項に記載の無人飛行体システム。
  14. 本体部と、
    回転翼および前記回転翼を回転軸回りに回転させるモータを有し、前記本体部に取り付けられる推進ユニットと、
    前記回転軸の径方向において前記回転翼の外側を囲む枠状の枠部と、
    を備える無人飛行体のバッテリシステムであって、
    前記推進ユニットに電力を供給する充電式のバッテリと、
    前記バッテリと電気的に接続される非接触給電用の受電コイルと、
    を備え、
    前記受電コイルは、前記枠部に沿った枠状であり、前記枠部に設けられる、バッテリシステム。

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