WO2018225757A1 - 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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power
battery
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power transmission
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康正 小平
昌樹 加藤
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日本電産株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an unmanned air vehicle, an unmanned air vehicle system, and a battery system.
  • Patent Document 1 describes a multicopter provided in an illumination system.
  • the multicopter can only fly within the range of the length of the power supply wire, and there is a problem that the range of movement is limited.
  • the method of flying with the electric power supplied from the battery mounted on the multicopter is adopted, the moving range of the multicopter can be expanded. In this case, it is necessary to charge the battery or replace the battery when the remaining amount of the battery decreases or when the battery runs out.
  • the present invention provides an unmanned air vehicle capable of automating battery charging with a simple structure and control, an unmanned air vehicle system including such an unmanned air vehicle, and a battery provided in such an unmanned air vehicle.
  • an unmanned air vehicle system including such an unmanned air vehicle, and a battery provided in such an unmanned air vehicle.
  • One of the purposes is to provide a system.
  • One aspect of the unmanned air vehicle of the present invention includes a main body portion, a rotating wing and a motor that rotates the rotating wing about a rotation axis, a propulsion unit attached to the main body portion, and power to the propulsion unit.
  • One aspect of the unmanned air vehicle system of the present invention includes the unmanned air vehicle and a power transmission device having a power transmission coil for non-contact power feeding that can transmit power to the power receiving coil.
  • One aspect of the battery system of the present invention is a battery of an unmanned air vehicle comprising: a main body portion; and a propulsion unit that includes a rotor blade and a motor that rotates the rotor blade around a rotation axis and is attached to the main body portion.
  • a receiving coil for non-contact power feeding provided in the.
  • an unmanned air vehicle capable of automating battery charging with a simple structure and control, an unmanned air vehicle system including such an unmanned air vehicle, and a battery provided in such an unmanned air vehicle A system is provided.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the unmanned air vehicle system of the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically showing the unmanned air vehicle system of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the unmanned air vehicle system according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a view of the unmanned air vehicle system of the present embodiment viewed along the width direction.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the unmanned air vehicle of the present embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating the connection between the motor and the battery according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing an unmanned air vehicle system as another example of the present embodiment.
  • FIG. 8 is a view of an unmanned air vehicle, which is another example of the present embodiment, viewed along the depth direction.
  • FIG. 9 is a view of an unmanned air vehicle, which is another example of the present embodiment, viewed along the width direction.
  • the Z axis direction shown as appropriate in each drawing is a direction parallel to the vertical direction.
  • the Z-axis direction is simply referred to as “vertical direction Z”.
  • the positive side in the Z-axis direction, that is, the upper side in the vertical direction is simply referred to as “upper side”
  • the negative side in the Z-axis direction that is, the lower side in the vertical direction is simply referred to as “lower side”.
  • the X-axis direction and the Y-axis direction that are appropriately shown in the drawings are directions orthogonal to the Z-axis direction and orthogonal to each other.
  • the X-axis direction is called “depth direction X”
  • the Y-axis direction is called “width direction Y”. Note that the depth direction and the width direction are simply names for explaining the relative positional relationship between the parts, and the actual layout relationship may be a layout relationship other than the layout relationship indicated by these names. Good.
  • the unmanned aerial vehicle system 10 of this embodiment includes a power transmission device 30 and an unmanned aerial vehicle 20.
  • the power transmission apparatus 30 is installed on the upper surface of the vending machine M, for example.
  • the power transmission device 30 includes a power transmission device main body 31 and a power transmission coil 70.
  • the power transmission device main body 31 has, for example, a rectangular parallelepiped shape that is flat in the width direction Y.
  • the power transmission device main body 31 is arranged at the end of one side in the width direction on the upper surface of the vending machine M.
  • the power transmission coil 70 has an annular shape centering on a second central axis J21 parallel to the width direction Y. That is, the second central axis J21 of the power transmission coil 70 extends in a direction orthogonal to the vertical direction Z.
  • the power transmission coil 70 is embedded in the power transmission device main body 31.
  • the power transmission coil 70 is a non-contact power feeding coil capable of transmitting power to a power receiving coil 60 described later.
  • the dimension D of the power transmission coil 70 is, for example, 648 mm or less.
  • the dimension in the depth direction X of the vending machine M is 648 mm or more and 819 mm or less
  • the dimension of the vending machine M in the width direction Y is 870 mm. This is 1378 mm or less. Therefore, by setting the dimension D of the power transmission coil 70 within the above numerical range, the power transmission coil 70 can be installed on the upper surface of the vending machine M in any vending machine M as long as it is a representative standard. Is possible. Note that the dimension D of the power transmission coil 70 may be larger than 648 mm as long as it is within the dimension range of the typical standard of the vending machine M described above.
  • the dimension H2 in the vertical direction Z of the power transmission coil 70 is larger than the dimension H1 in the vertical direction Z of the leg 22 described later. Therefore, as shown in FIG. 4, the entire leg portion 22 can be disposed inside the outer edge of the power transmission coil 70 when viewed along the width direction Y.
  • the power transmission device 30 further includes a power transmission unit 32. Electric power is supplied to the power transmission unit 32 from an external power source 36.
  • the power source 36 may be a DC power source or an AC power source such as a commercial power source.
  • the power transmission unit 32 includes a power transmission power supply unit 33, a power transmission communication unit 35, and a power transmission control unit 34.
  • the power transmission power supply unit 33 outputs the power supplied from the power supply 36 to the power transmission coil 70 based on the control of the power transmission control unit 34.
  • the power transmission communication unit 35 includes, for example, an infrared sensor and receives infrared light for communication emitted from a power reception communication unit 65 (described later) provided in the unmanned air vehicle 20. Further, the power transmission communication unit 35 may emit infrared light for communication to the power reception communication unit 65 of the unmanned air vehicle 20.
  • the power transmission control unit 34 controls power supply by the power transmission coil 70 based on the infrared light received by the power transmission communication unit 35.
  • the unmanned air vehicle 20 includes a main body portion 21, a propulsion unit 40, a battery 50, a leg portion 22, a connecting beam portion 23, and a power receiving coil 60.
  • the relative positional relationship of each part of the unmanned air vehicle 20 will be described in the case where the posture of the unmanned air vehicle 20 is the posture shown in FIGS. 4 and 5 unless otherwise specified.
  • the main body 21 has a base 21a and an arm 21b.
  • the base portion 21a extends along a plane orthogonal to the vertical direction Z.
  • the shape seen from the upper side of the base 21a is substantially circular.
  • the arm portion 21b has a quadrangular prism shape extending substantially radially from the base portion 21a in a direction orthogonal to the vertical direction Z.
  • a total of four arm portions 21b are provided side by side in the depth direction X, two on each side in the width direction Y of the base portion 21a.
  • the propulsion unit 40 is attached to the main body 21.
  • a plurality of propulsion units 40 are provided.
  • the plurality of propulsion units 40 are respectively provided at the tips of the arm portions 21b. That is, a total of four propulsion units 40 are provided, for example, two in the depth direction X on each side of the width direction Y of the main body 21.
  • the propulsion unit 40 includes a motor 41 and a rotary blade 42.
  • the motor 41 is disposed on the upper surface of the tip of the arm portion 21b.
  • the rotor blade 42 is fixed to the shaft of the motor 41.
  • the motor 41 rotates the rotating blade 42 around the rotation axis R by rotating the shaft.
  • the rotation axis R extends in the vertical direction Z.
  • the unmanned air vehicle 20 obtains buoyancy from the propulsion unit 40 and also obtains propulsive force in a direction perpendicular to the vertical direction Z.
  • the propulsion unit 40 further includes a motor control unit 44.
  • the motor control unit 44 outputs electric power supplied from the battery 50 to the motor 41 based on information from a flight control unit (not shown).
  • the battery 50 is a rechargeable battery disposed in the main body 21.
  • the battery 50 is electrically connected to the propulsion unit 40 and supplies electric power to the propulsion unit 40.
  • one battery 50 is provided.
  • One battery 50 is electrically connected to the plurality of propulsion units 40 and supplies electric power to the plurality of propulsion units 40.
  • the type of the battery 50 is not particularly limited as long as it is a rechargeable battery.
  • the leg portion 22 is connected to the main body portion 21 on the lower side of the main body portion 21.
  • a plurality of leg portions 22 are provided. More specifically, a pair of leg portions 22 are provided via a gap in one direction orthogonal to the vertical direction Z.
  • one direction is the width direction Y.
  • the pair of leg portions 22 has a frame shape that protrudes downward from the main body portion 21 and surrounds the first central axis J1 parallel to the width direction Y.
  • the first central axis J1 passes through the center in the depth direction X at the center in the vertical direction Z of the leg portion 22, for example.
  • the distance in the width direction Y between the pair of leg portions 22 is uniform over the entire vertical direction Z.
  • the leg portion 22 has a semicircular arc portion 22 a that protrudes upward, and a linear portion 22 b that extends linearly in the depth direction X.
  • the top of the arc portion 22a is connected to the lower surface of the base portion 21a.
  • the straight line portion 22b connects the lower ends of the arc portion 22a.
  • the leg part 22 is a single member with the main-body part 21, for example.
  • the main body 21 and the leg 22 are made of resin, for example.
  • the connecting beam portion 23 has a rectangular column shape extending in the width direction Y.
  • a pair of connecting beam portions 23 are provided in the depth direction X via a gap.
  • the pair of connecting beam portions 23 connect the pair of leg portions 22 to each other. More specifically, the one connecting beam portion 23 connects the end portions on one side in the depth direction in the straight portions 22b of the pair of leg portions 22.
  • the other connecting beam portion 23 connects the end portions on the other side in the depth direction of the straight portions 22 b of the pair of leg portions 22.
  • the leg portion 22 and the connecting beam portion 23 are used, for example, for an application in which a transported object or the like carried by the unmanned air vehicle 20 is mounted on the unmanned air vehicle 20.
  • the transported object is hooked on, for example, the straight portion 22b and the connecting beam portion 23 and mounted on the unmanned air vehicle 20.
  • the leg part 22 is frame shape, it is easy to hook a conveyed product with respect to the leg part 22.
  • FIG. when the unmanned air vehicle 20 flies, the air resistance applied to the unmanned air vehicle 20 can be reduced.
  • the power receiving coil 60 is a coil for non-contact power feeding. As shown in FIG. 2, the power receiving coil 60 is electrically connected to the battery 50. When a magnetic field generated by a current flowing through the power transmission coil 70 acts on the power receiving coil 60, a current flows through the power receiving coil 60. As a result, power can be supplied from the power receiving coil 60 to the battery 50, and the battery 50 can be charged. Accordingly, by bringing the unmanned air vehicle 20 closer to the power transmission device 30, non-contact power feeding can be performed by the power receiving coil 60 and the power transmission coil 70 without connecting the battery 50 to an external power source.
  • non-contact electric power feeding can be performed by the power receiving coil 60 and the power transmission coil 70, the structure of the unmanned air vehicle 20 and the structure of the power transmission device 30 can be simplified. As described above, charging of the battery 50 can be automated with a simple structure and control.
  • the terminal connecting the battery and the external power source may be exposed to the outside. For this reason, when the power transmission device is installed outdoors, the terminal may get wet with rain, which may cause a problem in charging the battery.
  • the battery 50 since it is not necessary to connect the battery 50 to an external power supply, it is not necessary to expose the terminal to the outside. Therefore, even if the power transmission device 30 is installed outdoors, the battery 50 can be suitably charged. Further, since the charging of the battery 50 can be automated, the battery 50 can be charged as long as the unmanned air vehicle 20 is movable even in a place where it is difficult for a person to enter.
  • the power receiving coil 60 is provided on the leg portion 22. Therefore, it is not necessary to separately provide a portion where the power receiving coil 60 is provided, and the unmanned air vehicle 20 can be reduced in size and weight. Further, it is not necessary to change the shape of the unmanned air vehicle 20.
  • the power receiving coil 60 is provided in a frame shape along the leg portion 22. Therefore, it is easy to provide the power receiving coil 60 on the leg portion 22 while obtaining the above-described effect by using the leg portion 22 as a frame shape.
  • the power receiving coil 60 is also a frame shape surrounding the first central axis J1 as shown in FIG.
  • the power receiving coil 60 extends in a semicircular shape that is convex upward.
  • the unmanned air vehicle 20 charges the battery 50 with the power receiving coil 60 overlapped with the power transmitting coil 70 in the width direction Y in a state where the unmanned air vehicle 20 flies to a position away from the upper surface of the vending machine M, for example. .
  • the battery 50 can be charged easily.
  • the unmanned air vehicle 20 may charge the battery 50 in a state of landing on the upper surface of the vending machine M.
  • the power receiving coil 60 and the power transmitting coil 70 are coils for non-contact power feeding by a magnetic field resonance method.
  • a current can be generated in the power receiving coil 60 regardless of the relative posture between the power receiving coil 60 and the power transmitting coil 70. Therefore, it is easy to charge the battery 50 regardless of the attitude of the unmanned air vehicle 20 with respect to the power transmission device 30 and the attitude of the power receiving coil 60 with respect to the unmanned air vehicle 20.
  • the battery 50 can be easily charged by simply bringing the unmanned air vehicle 20 closer to the power transmission device 30. Therefore, automatic charging of the battery 50 can be realized by simpler control of the unmanned air vehicle 20.
  • the power receiving coil 60 is embedded in the leg portion 22. Therefore, the leg portion 22 can be made by insert molding in which resin is poured in a state where the power receiving coil 60 is inserted into the mold. Accordingly, the unmanned air vehicle 20 can be easily manufactured.
  • the power receiving coil 60 is provided in each of the plurality of leg portions 22. Therefore, the battery 50 can be charged by the current generated in the plurality of power receiving coils 60.
  • the plurality of power receiving coils 60 are electrically connected to one battery 50, so that one battery 50 can be charged by current generated in the plurality of power receiving coils 60. it can. Therefore, the battery 50 can be charged more quickly.
  • the dimension in the depth direction X and the dimension in the vertical direction Z of the power reception coil 60 are smaller than the outer diameter of the power transmission coil 70. Therefore, when the unmanned air vehicle 20 is brought close to the power transmission device 30, the power receiving coil 60 is easily placed in the magnetic field generated by the power transmitting coil 70, and a current is easily generated in the power receiving coil 60. Further, as described above, since the dimension H2 of the power transmission coil 70 is larger than the dimension H1 of the leg part 22, the entire leg part 22 is arranged inward of the outer edge of the power transmission coil 70 when viewed along the width direction Y. Cheap. Therefore, it is easy to arrange the entire power receiving coil 60 provided on the leg 22 inside the outer edge of the power transmitting coil 70.
  • the unmanned air vehicle 20 is moved to one side in the width direction Y of the power transmission device 30, so that FIG.
  • the entire two power receiving coils 60 can be arranged in the width direction Y and arranged on the inner side of the outer edge of the power transmitting coil 70.
  • a single power transmission coil 70 can generate a current in all of the plurality of power reception coils 60. Therefore, it is not necessary to provide a plurality of power transmission coils 70, and the structure of the power transmission device 30 can be simplified.
  • the battery 50 can be charged more quickly.
  • the unmanned air vehicle 20 further includes a switching circuit 43.
  • the switching circuit 43 is provided between two wires that connect the two terminals of the battery 50 and the two terminals of the motor 41.
  • the switching circuit 43 connects two wires to each other in the ON state. Thereby, the switching circuit 43 connects and short-circuits the terminals of the motor 41 in the ON state. Therefore, the motor 41 can be prevented from rotating by turning the switching circuit 43 to the ON state. Thereby, when the motor 41 is stopped and the battery 50 is charged, it is possible to prevent the motor 41 from malfunctioning due to the magnetic field generated by the power transmission coil 70.
  • the unmanned air vehicle 20 further includes a power receiving unit 62 and a battery control unit 51.
  • the power reception unit 62 includes a power reception power supply unit 63, a power reception communication unit 65, and a power reception control unit 64.
  • the power receiving power supply unit 63 outputs the power supplied from the power receiving coil 60 to the battery control unit 51 based on the control of the power receiving control unit 64.
  • the power reception communication unit 65 includes, for example, a light source that emits infrared light for communication and the like, and emits infrared light based on the control of the power reception control unit 64.
  • the power receiving communication unit 65 receives infrared light emitted from the power transmission communication unit 35.
  • the power reception control unit 64 controls the power reception communication unit 65. Specifically, the power reception control unit 64 outputs a power supply start request signal and a power supply stop request signal to the power reception communication unit 65. The power reception communication unit 65 transmits the power supply start request signal and the power supply stop request signal output from the power reception control unit 64 to the power transmission device 30.
  • the battery control unit 51 includes a charging power supply unit 53 and a charging control unit 52.
  • the charging power supply unit 53 outputs the power supplied from the power receiving unit 62 to the battery 50 based on the control of the charging control unit 52.
  • the charge control unit 52 controls the start and stop of charging the battery 50.
  • the battery 50, the leg portion 22, the connecting beam portion 23, the power receiving coil 60, the power receiving unit 62, and the battery control unit 51 constitute a battery system 80. That is, the battery system 80 includes a battery 50, a leg portion 22, a connecting beam portion 23, a power receiving coil 60, a power receiving unit 62, and a battery control unit 51.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following other configurations may be employed.
  • the rotation axis R about which the rotating blade 42 rotates may extend in a direction other than the vertical direction Z.
  • the rotation axis R may extend in a direction orthogonal to the vertical direction Z.
  • the extending directions of the rotation axis R in the plurality of rotor blades 42 may be different from each other.
  • the number of propulsion units 40 is not particularly limited.
  • a plurality of batteries 50 may be provided.
  • a configuration in which one receiving coil 60 is connected to each of the plurality of batteries 50 may be used, or a configuration in which a plurality of receiving coils 60 are connected may be used.
  • the battery 50 may be provided for each propulsion unit 40. Further, the switching circuit 43 may not be provided.
  • the power receiving coil 60 and the power transmitting coil 70 may be non-contact power feeding coils other than the magnetic field resonance method.
  • the power reception coil 60 and the power transmission coil 70 may be, for example, electromagnetic induction type non-contact power supply coils, or radio wave reception type non-contact power supply coils.
  • power can be supplied even if the power receiving coil 60 and the power transmitting coil 70 are misaligned. Therefore, even when the power receiving coil 60 is located outside the outer edge of the power transmitting coil 70, power can be supplied.
  • the unmanned air vehicle does not necessarily have to land in the outer edge of the power transmission coil 70.
  • the power transmission device 30 may be configured as a power transmission device 130 shown in FIG.
  • the power transmission device main body 131 of the power transmission device 130 in the unmanned air vehicle system 110 has a rectangular parallelepiped shape that is flat in the vertical direction Z, for example.
  • the power transmission device main body 131 is disposed on the upper surface of the vending machine M.
  • the power transmission coil 170 has an annular shape centering on a second central axis J22 that is parallel to the vertical direction Z. In this configuration, the first central axis J1 surrounded by the power receiving coil 60 of the unmanned air vehicle 20 and the second central axis J22 of the power transmission coil 170 are substantially orthogonal.
  • the battery 50 can be charged by generating a current in the power receiving coil 60 by using magnetic resonance type non-contact power feeding.
  • the power transmission device 130 has, for example, a configuration in which the power transmission device 30 illustrated in FIG. 1 is rotated by 90 ° about an axis parallel to the depth direction X.
  • the dimension in the depth direction X of the power transmission coil 170 is 648 mm or less, and the dimension W in the width direction Y of the power transmission coil 170 is 870 mm or less.
  • the power transmission coil 170 can be installed on the upper surface of the vending machine M in any vending machine M as long as it is a representative standard.
  • the unmanned air vehicle 20 charges the battery 50 while being landed on the upper surface of the power transmission device main body 131, for example.
  • the lower surface of the frame portion 24 constituted by the leg portion 22 and the connecting beam portion 23 comes into contact with the landing surface. Therefore, by landing the unmanned air vehicle 20 on the upper surface of the power transmission device main body 131, the leg portion 22 can be brought closer to the upper surface of the power transmission device main body 131. Thereby, the power reception coil 60 can be brought close to the power transmission coil 170 embedded in the power transmission apparatus main body 131. Therefore, it is easier to charge the battery 50.
  • the outer diameter of the power transmission coil 70 of the power transmission device 30 may be larger than the maximum dimension of the unmanned air vehicle 20.
  • the battery 50 can be charged by simultaneously generating currents for the plurality of power reception coils 60.
  • the “maximum size of the unmanned air vehicle” includes the length of the longest virtual line segment connecting the two arbitrary points in the unmanned air vehicle.
  • the installation place of the power transmission apparatus 30 is not specifically limited. The dimensions of the power transmission coil 70 can be appropriately determined according to the installation location of the power transmission device 30. A part or the whole of the power transmission coil 70 may be exposed from the power transmission device main body 31.
  • the power receiving coil 60 may be provided only on a part of the plurality of leg portions 22. That is, in the above-described embodiment, the power receiving coil 60 may be provided only on one of the pair of leg portions 22.
  • the shape of the leg 22, the shape of the power reception coil 60, and the shape of the power transmission coil 70 are not particularly limited, and may be a rectangular shape, a polygonal shape, or an elliptical shape. .
  • the shape of the leg portion 22 may be a plate shape instead of a frame shape, for example.
  • the shape of the power receiving coil 60 and the shape of the power transmitting coil 70 may be different from each other.
  • the first central axis J1 surrounded by the leg portion 22 and the power receiving coil 60 may be parallel to the vertical direction Z.
  • the number of power receiving coils 60 mounted on the unmanned air vehicle 20 is not particularly limited. Further, the number of leg portions 22 is not particularly limited.
  • the power receiving coil is provided on the leg portion means that at least a part of the power receiving coil is provided on the leg portion. That is, in the above-described embodiment, the entire power receiving coil 60 is provided on the leg portion 22, but is not limited thereto.
  • the power receiving coil 60 may be provided in the frame portion 24. In this case, the power receiving coil 60 has a rectangular frame shape along the frame portion 24, and a part of the power receiving coil 60 is provided on the straight portion 22 b of the leg portion 22.
  • the leg portion 22 may have a configuration like the leg portion 222 shown in FIG.
  • the distance in the width direction Y between the pair of legs 222 increases toward the lower side. That is, the pair of leg portions 222 protrudes downward from the main body portion 21 in a direction inclined with respect to the vertical direction Z. Therefore, the power receiving coil 260 provided in the leg portion 222 is also inclined with respect to the vertical direction Z. In this case, the power receiving coil 260 and the power transmitting coil 70 are likely to be inclined with respect to each other, but the battery 50 can be suitably charged by employing non-contact power feeding by a magnetic field resonance method.
  • the battery 50 can be easily charged as described above by simply providing the power receiving coil 260 along the leg portion 222. Is possible. That is, the battery 50 can be easily charged while the power receiving coil 60 is provided on the leg portion 222 without changing the inclination of the leg portion 222 with respect to the main body portion 21.
  • leg portion 22 may be detachable from the main body portion 21. In this case, it is easy to replace the battery system 80 including the battery 50, the leg portion 22, the connecting beam portion 23, and the power receiving coil 60. Moreover, the connection beam part 23 does not need to be provided.
  • the power receiving coil is provided on the leg portion includes a case where the leg portion is the power receiving coil itself, such as the leg portion 322 shown in FIG. 9.
  • the leg portion 322 of the unmanned air vehicle 320 includes a power receiving coil 360.
  • the power receiving coil 360 is fixed to the main body portion 21. According to this configuration, since the power receiving coil 360 can be used as the leg portion 322, the leg portion 322 can be made by making the power receiving coil 360. Therefore, it is easy to make the leg portion 322 provided with the power receiving coil 360, and the unmanned air vehicle 320 can be easily manufactured.
  • the power transmission communication unit 35 and the power reception communication unit 65 may perform communication constantly or at predetermined intervals.
  • the power reception unit 62 may receive power reception state information indicating a state of power reception by the power reception coil 60 from the power transmission communication unit 35.
  • the power transmission communication unit 35 and the power reception communication unit 65 are not limited to the method using infrared light, and other methods such as wireless communication may be adopted.
  • the unmanned air vehicle 20 performs horizontal movement or rotational movement based on the power reception state information received by the power reception communication unit 65. That is, the unmanned air vehicle 20 moves when the motor control unit 44 controls the motor 41 based on the power reception state information indicating the state of power reception by the power reception coil 60.
  • the power receiving unit 62 may be directly connected to the motor control unit 44. In this configuration, power is directly supplied from the power receiving unit 62 to the motor control unit 44. In this configuration, the power reception control unit 64 may determine whether to supply power from the battery 50 to the motor control unit 44 or whether to supply power from the power reception unit 62 to the motor control unit 44, for example.
  • the use of the unmanned air vehicle and the unmanned air vehicle system of the above-described embodiment is not particularly limited.
  • the above-described configurations can be appropriately combined within a range that does not contradict each other.

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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、本体部の鉛直方向下側において、本体部と繋がる脚部と、バッテリと電気的に接続され、脚部に設けられる非接触給電用の受電コイルと、を備える。

Description

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
　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、前記本体部の鉛直方向下側において、前記本体部と繋がる脚部と、前記バッテリと電気的に接続され、前記脚部に設けられる非接触給電用の受電コイルと、を備える。
　本発明の無人飛行体システムの一つの態様は、上記無人飛行体と、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、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、前記本体部の鉛直方向下側において、前記本体部と繋がる脚部と、前記バッテリと電気的に接続され、前記脚部に設けられる非接触給電用の受電コイルと、を備える。
　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幅方向に沿って視た図である。 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、本実施形態のモータとバッテリとの接続を示す図である。 図７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８は、本実施形態の他の一例である無人飛行体を奥行方向に沿って視た図である。 図９は、本実施形態の他の一例である無人飛行体を幅方向に沿って視た図である。
　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。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、幅方向Ｙに扁平な直方体状である。送電装置本体３１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。
　図１に示すように、送電コイル７０は、幅方向Ｙと平行な第２中心軸Ｊ２１を中心とする円環状である。すなわち、送電コイル７０の第２中心軸Ｊ２１は、鉛直方向Ｚと直交する方向に延びる。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。第２中心軸Ｊ２１および鉛直方向Ｚの両方と直交する奥行方向Ｘにおいて、送電コイル７０の寸法Ｄは、例えば、６４８ｍｍ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。
　送電コイル７０の鉛直方向Ｚの寸法Ｈ２は、後述する脚部２２の鉛直方向Ｚの寸法Ｈ１よりも大きい。そのため、図４に示すように、脚部２２の全体を、幅方向Ｙに沿って視て送電コイル７０の外縁よりも内側に配置することが可能である。
　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、脚部２２と、連結梁部２３と、受電コイル６０と、を備える。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、無人飛行体２０の姿勢が図４および図５に示す姿勢である場合について説明する。
　図５に示すように、本体部２１は、基部２１ａと、腕部２１ｂと、を有する。基部２１ａは、鉛直方向Ｚと直交する平面に沿って拡がる。基部２１ａの上側から視た形状は、略円形状である。腕部２１ｂは、鉛直方向Ｚと直交する方向において基部２１ａから略放射状に延びる四角柱状である。腕部２１ｂは、例えば、基部２１ａ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、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。複数の推進ユニット４０は、腕部２１ｂの先端にそれぞれ設けられる。すなわち、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、腕部２１ｂの先端の上面に配置される。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。
　図５に示すように、脚部２２は、本体部２１の下側において、本体部２１と繋がる。本実施形態において脚部２２は、複数設けられる。より詳細には、脚部２２は、鉛直方向Ｚと直交する一方向に隙間を介して一対設けられる。本実施形態において一方向は、幅方向Ｙである。一対の脚部２２は、本体部２１から下側に突出し、かつ、幅方向Ｙと平行な第１中心軸Ｊ１を囲む枠状である。第１中心軸Ｊ１は、例えば、脚部２２の鉛直方向Ｚの中心における奥行方向Ｘの中心を通る。本実施形態において一対の脚部２２同士の幅方向Ｙの距離は、鉛直方向Ｚの全体に亘って一様である。
　図４に示すように、脚部２２は、上側に凸となる半円弧状の円弧部２２ａと、奥行方向Ｘに直線状に延びる直線部２２ｂと、を有する。円弧部２２ａの頂部は、基部２１ａの下面に繋がる。直線部２２ｂは、円弧部２２ａの下端同士を繋ぐ。本実施形態において脚部２２は、例えば、本体部２１と単一の部材である。本体部２１および脚部２２は、例えば、樹脂製である。
　図５に示すように、連結梁部２３は、幅方向Ｙに延びる四角柱状である。連結梁部２３は、奥行方向Ｘに隙間を介して一対設けられる。一対の連結梁部２３は、一対の脚部２２同士を繋ぐ。より詳細には、一方の連結梁部２３は、一対の脚部２２の直線部２２ｂにおける奥行方向一方側の端部同士を繋ぐ。他方の連結梁部２３は、一対の脚部２２の直線部２２ｂにおける奥行方向他方側の端部同士を繋ぐ。一対の脚部２２の直線部２２ｂと一対の連結梁部２３とが繋がることで、鉛直方向Ｚと平行な軸を囲む矩形枠状の枠部２４が構成される。
　脚部２２および連結梁部２３は、例えば、無人飛行体２０によって運搬される運搬物等を無人飛行体２０に搭載する用途に用いられる。運搬物は、例えば、直線部２２ｂおよび連結梁部２３等に引っ掛けられて、無人飛行体２０に搭載される。本実施形態では、脚部２２が枠状であるため、脚部２２に対して運搬物を引っ掛けやすい。また、無人飛行体２０が飛行する際に、無人飛行体２０に加わる空気抵抗を小さくできる。
　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、脚部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。受電コイル６０は、脚部２２に沿って枠状に設けられる。そのため、脚部２２を枠状として上述した効果を得つつも、受電コイル６０を脚部２２に設けやすい。本実施形態では、脚部２２が幅方向Ｙに延びる第１中心軸Ｊ１を囲む枠状であるため、図４に示すように、受電コイル６０も第１中心軸Ｊ１を囲む枠状である。受電コイル６０は、上側に凸となる半円状に延びる。
　本実施形態において無人飛行体２０は、例えば、自動販売機Ｍの上面から上側に離れた位置に飛行した状態で、受電コイル６０を送電コイル７０と幅方向Ｙに重ねてバッテリ５０の充電を行う。これにより、脚部２２に運搬物が搭載され、運搬物が脚部２２より下側に配置される場合であっても、バッテリ５０の充電を容易に行うことができる。なお、無人飛行体２０は、自動販売機Ｍの上面に着地した状態でバッテリ５０の充電を行ってもよい。
　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。
　本実施形態において受電コイル６０は、脚部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、脚部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、複数の脚部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の奥行方向Ｘの寸法および鉛直方向Ｚの寸法は、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の寸法Ｈ２が脚部２２の寸法Ｈ１よりも大きいことで、脚部２２の全体を幅方向Ｙに沿って視て送電コイル７０の外縁よりも内側に配置しやすい。そのため、脚部２２に設けられた受電コイル６０の全体を送電コイル７０の外縁よりも内側に配置しやすい。
　本実施形態では、一対の脚部２２は幅方向Ｙに隙間を介して配置されるため、無人飛行体２０を送電装置３０の幅方向Ｙのいずれか一方側に移動させることで、図４に示すように、２つの受電コイル６０の全体を幅方向Ｙに重ねて、送電コイル７０の外縁よりも内側に配置できる。これにより、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６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と脚部２２と連結梁部２３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、脚部２２と、連結梁部２３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、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、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７に示す送電装置１３０のような構成であってもよい。図７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、鉛直方向Ｚ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の上面に配置される。送電コイル１７０は、鉛直方向Ｚ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が囲む第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。
　送電コイル１７０の奥行方向Ｘの寸法は、６４８ｍｍ以下であり、送電コイル１７０の幅方向Ｙの寸法Ｗは、８７０ｍｍ以下である。これにより、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１７０を自動販売機Ｍの上面に設置することが可能である。
　この構成において無人飛行体２０は、例えば、送電装置本体１３１の上面に着地した状態で、バッテリ５０の充電を行う。運搬物を搭載していない場合において無人飛行体２０が着地すると、脚部２２と連結梁部２３とによって構成される枠部２４の下面が着地面に接触する。そのため、送電装置本体１３１の上面に無人飛行体２０を着地させることで、脚部２２を送電装置本体１３１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を送電装置本体１３１に埋め込まれた送電コイル１７０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。
　また、送電装置３０の送電コイル７０の外径は、無人飛行体２０の最大寸法より大きくてもよい。この場合、無人飛行体２０の全体を送電コイル７０の外縁よりも内側に配置しやすいため、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。なお、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。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、複数の脚部２２のうちの一部の脚部２２のみに受電コイル６０が設けられてもよい。すなわち、上述した実施形態においては、一対の脚部２２のうちのいずれか一方の脚部２２のみに受電コイル６０が設けられてもよい。脚部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。脚部２２の形状は、枠状でなく、例えば、板状であってもよい。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。脚部２２および受電コイル６０が囲む第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、脚部２２の数は、特に限定されない。
　また、本明細書において「受電コイルが脚部に設けられる」とは、受電コイルの少なくとも一部が脚部に設けられればよい。すなわち、上述した実施形態では、受電コイル６０の全体が脚部２２に設けられる構成としたが、これに限られない。例えば、受電コイル６０は、枠部２４に設けられてもよい。この場合、受電コイル６０は、枠部２４に沿った矩形枠状であり、受電コイル６０の一部は、脚部２２の直線部２２ｂに設けられる。
　また、脚部２２は、図８に示す脚部２２２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２２０において、一対の脚部２２２同士の幅方向Ｙの距離は、下側に向かうに従って大きくなる。すなわち、一対の脚部２２２は、本体部２１から下側に向かって、鉛直方向Ｚに対して傾いた方向に突出する。そのため、脚部２２２に設けられる受電コイル２６０も、鉛直方向Ｚに対して傾く。この場合、受電コイル２６０と送電コイル７０とが互いに傾いた姿勢となりやすいが、磁界共鳴方式による非接触給電を採用することで、好適にバッテリ５０の充電を行うことができる。
　また、この構成のように脚部２２２が傾いて設けられる場合であっても、単に脚部２２２に沿って受電コイル２６０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に対する脚部２２２の傾きを変更することなく、受電コイル６０を脚部２２２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。
　また、脚部２２は、本体部２１に対して着脱自在であってもよい。この場合、バッテリ５０と脚部２２と連結梁部２３と受電コイル６０とによって構成されるバッテリシステム８０を交換しやすい。また、連結梁部２３は、設けられなくてもよい。
　また、本明細書において「受電コイルが脚部に設けられる」とは、図９に示す脚部３２２のように、脚部が受電コイルそのものである場合を含む。図９に示すように、無人飛行体３２０の脚部３２２は、受電コイル３６０で構成される。受電コイル３６０は、本体部２１に固定される。この構成によれば、受電コイル３６０を脚部３２２として利用できるため、受電コイル３６０を作ることによって、脚部３２２を作ることができる。したがって、受電コイル３６０が設けられた脚部３２２を作ることが容易であり、無人飛行体３２０の製造を容易にできる。
　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。
　本出願は、２０１７年６月７日に出願された日本出願である特願２０１７－１１２６４５号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　１０，１１０…無人飛行体システム、２０，２２０，３２０…無人飛行体、２１…本体部、２２，２２２，３２２…脚部、３０，１３０…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、６０，２６０，３６０…受電コイル、７０，１７０…送電コイル、８０…バッテリシステム、Ｊ１…第１中心軸、Ｊ２１，Ｊ２２…第２中心軸、Ｒ…回転軸、Ｙ…幅方向（一方向）、Ｚ…鉛直方向

 

Claims (11)

  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、
    　前記本体部の鉛直方向下側において、前記本体部と繋がる脚部と、
    　前記バッテリと電気的に接続され、前記脚部に設けられる非接触給電用の受電コイルと、
    　を備える、無人飛行体。
  2. 　前記脚部は、枠状であり、
    　前記受電コイルは、前記脚部に沿って枠状に設けられる、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である、請求項２に記載の無人飛行体。
  4. 　前記脚部は、鉛直方向と直交する一方向に隙間を介して一対設けられ、
    　一対の前記脚部は、前記本体部から鉛直方向下側に突出し、かつ、前記一方向と平行な第１中心軸を囲む枠状であり、
    　一対の前記脚部同士の前記一方向の距離は、鉛直方向下側に向かうに従って大きくなる、請求項３に記載の無人飛行体。
  5. 　前記脚部は、前記受電コイルで構成される、請求項２から４のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  6. 　前記脚部は、複数設けられ、
    　前記受電コイルは、複数の前記脚部のそれぞれに設けられる、請求項１から５のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  7. 　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６のいずれか一項に記載の無人飛行体。
  8. 　請求項１から７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。
  9. 　前記送電コイルの第２中心軸は、鉛直方向と直交する方向に延び、
    　前記送電コイルの鉛直方向の寸法は、前記脚部の鉛直方向の寸法よりも大きい、請求項８に記載の無人飛行体システム。
  10. 　前記送電コイルの第２中心軸は、鉛直方向と直交する方向に延び、
    　前記送電コイルの第２中心軸および鉛直方向の両方と直交する方向において、前記送電コイルの寸法は、６４８ｍｍ以下である、請求項８または９に記載の無人飛行体システム。
  11. 　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、
    　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、
    　前記本体部の鉛直方向下側において、前記本体部と繋がる脚部と、
    　前記バッテリと電気的に接続され、前記脚部に設けられる非接触給電用の受電コイルと、
    　を備える、バッテリシステム。

     
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