(57)【要約】【課題】本発明の目的は、低コストかつ安全性を向上させた、運搬用無人航空機を用いた荷物の運搬システムを提供することである。【解決手段】荷物運搬用無人航空機用スタンド（７０）は、紐引掛部（７０ａ）とスタンド本体部（７０ｂ）を有している。紐引掛部（７０ａ）は、先端に凹形状を有し、凹形状に先端に荷下用フック（１０）が取り付けられた紐状部材（２０）を通すことが可能である。スタンド本体部（７０ｂ）は、荷下用フック（１０）に運搬する荷物（５０）を取り付けた状態において、紐引掛部（７０ａ）に紐状部材（２０）に設けられたストッパー部（２０ａ）を引っかけることで荷物（５０）の下端が宙に浮いている状態となるよう、紐引掛部（７０ａ）を所定の高さで保持させる。【選択図】図１
2020200123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に凹形状を有し、該凹形状に先端に荷下用フックが取り付けられた紐状部材を通すことが可能な紐引掛部と、
前記荷下用フックに運搬する荷物を取り付けた状態において、前記紐引掛部に前記紐状部材に設けられたストッパー部を引っかけることで該荷物の下端が宙に浮いている状態となるよう、該紐引掛部を所定の高さで保持させるスタンド本体部と、を備えている、荷物運搬用無人航空機用スタンド。
【請求項２】
荷物運搬用無人航空機と、
前記荷下用フックが取り付けられた前記紐状部材と、
前記荷物運搬用無人航空機用スタンドと、を備え、
前記紐状部材は前記荷物運搬用無人航空機に取り付けられ、
前記荷下用フックに運搬する荷物を取り付け、前記紐引掛部に前記紐状部材のストッパー部を引っかけ、該荷物の下端が宙に浮いている状態から、前記荷物運搬用無人航空機が離陸する、荷物の運搬システム。
【請求項３】
前記荷物運搬用無人航空機は、ＣＰＵと前記紐状部材の張力を計測する張力計測部を有し、
前記ＣＰＵは、荷物の運搬時において、前記張力計測部の計測値が所定の値より小さくなった場合に、前記荷物運搬用無人航空機を上昇させる、請求項２に記載の荷物の運搬システム。
【請求項４】
前記荷下用フックは、
２本のアームを有し、
前記２本のアームにかかっている荷重が所定の値より大きい場合に、該２本のアームが閉じられた状態になり、
前記２本のアームにかかっている荷重が所定の値より小さい場合に、該２本のアームが開いた状態になる、請求項２または請求項３に記載の荷物の運搬システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷物運搬用無人航空機用スタンド及び荷物運搬用無人航空機を用いた荷物の運搬システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、荷物を吊り下げて運搬するドローン等の無人航空機が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ＷＯ２０１７／１９５３２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に示す技術では、無人機４０は、電動フック６６、ワイヤ６４、ドラム機構６２を備えたウィンチユニット６０を用いて可搬物５０を吊下する機構であるため、無人機４０の製造コストが高くなるという問題がある。また、無人機４０は、ワイヤ６４で吊下する構成であるため、ワイヤ６４がたるんだ状態で無人機４０が離陸することになり、無人機４０のスムーズな離陸を阻害する危険性もあり、安全上の問題がある。また、電動フック６６を用いて荷物のリリースを行う構成であるため、電動フック６６を通電するワイヤで吊るす必要がある。このため、ワイヤを巻き上げるウィンチについては、ワイヤを巻き上げるための出力や大きさが必要となるため、ウィンチを大型にしなければならないという問題もある。
【０００５】
本発明は、このようなことに鑑みてなされたものであり、低コスト、小型化、さらに安全性をも向上させた運搬用無人航空機を用いた荷物の運搬システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、
先端に凹形状を有し、該凹形状に先端に荷下用フック（１０）が取り付けられた紐状部材（２０）を通すことが可能な紐引掛部（７０ａ）と、
前記荷下用フック（１０）に運搬する荷物（５０）を取り付けた状態において、前記紐引掛部（７０ａ）に前記紐状部材（２０）に設けられたストッパー部（２０ａ）を引っかけることで該荷物（５０）の下端が宙に浮いている状態となるよう、前記紐引掛部（７０ａ）を所定の高さで保持させるスタンド本体部（７０ｂ）と、を備えている、荷物運搬用無人航空機用スタンド（７０）、によって達成される。
【０００７】
また、上記目的は、
荷物運搬用無人航空機（３０）と、
前記荷下用フック（１０）が取り付けられた前記紐状部材（２０）と、
前記荷物運搬用無人航空機用スタンド（７０）と、を備え、
前記紐状部材は前記荷物運搬用無人航空機に取り付けられ、
前記荷下用フックに運搬する荷物（５０）を取り付け、前記紐引掛部に前記紐状部材のストッパー部（２０ａ）を引っかけ、該荷物の下端が宙に浮いている状態から、前記荷物運搬用無人航空機（３０）が離陸する、荷物の運搬システム（１００）
によっても達成される。
【０００８】
また、上記目的は、
前記荷物運搬用無人航空機は、ＣＰＵ（４１０）と前記紐状部材の張力を計測する張力計測部（５００）を有し、
前記ＣＰＵは、荷物（５０）の運搬時において、前記張力計測部の計測値が所定の値より小さくなった場合に、前記荷物運搬用無人航空機を上昇させる、上記の荷物の運搬システム（１００）、
によっても達成される。
【０００９】
また、上記目的は、
前記荷下用フックは、
２本のアーム（１、２）を有し、
前記２本のアームにかかっている荷重が所定の値より大きい場合に、該２本のアームが閉じられた状態になり、
前記２本のアームにかかっている荷重が所定の値より小さい場合に、該２本のアームが開いた状態になる、上記の荷物の運搬システム（１００）
によっても達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、低コストかつ安全性を向上させた、運搬用無人航空機を用いた荷物の運搬システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による荷物の運搬システム（１００）を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態による荷物の運搬システム（１００）を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態による荷下用フック１０を説明する図である。
【図４】本発明の実施形態による荷物運搬用無人航空機用スタンド（７０）を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態による荷物運搬用無人航空機（３０）の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施形態による荷物の運搬システム（１００）において、荷物運搬用無人航空機（３０）のＣＰＵ（４１０）で実行されるプログラムのフロー図の一例である。
【図７】本発明の実施形態による荷物の運搬システム（１００）において、荷物運搬用無人航空機（３０）のＣＰＵ（４１０）で実行されるプログラムのフロー図の一例である。
【図８】本発明の実施形態による荷物の運搬システム（１００）において、荷物運搬用無人航空機（３０）のＣＰＵ（４１０）で実行されるプログラムのフロー図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図１〜図８を用いて、本発明の実施形態による荷物運搬用無人航空機用スタンド７０及び荷物運搬用無人航空機３０を用いた荷物の運搬システム１００を説明する。なお、以下の全ての図面においては、理解を容易にするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせて図示する場合がある。
【００１３】
図１を用いて、本発明の実施形態による荷物運搬用無人航空機用スタンド７０及び荷物運搬用無人航空機３０を用いた荷物５０の運搬システム１００の構成を説明する。運搬システム１００は、荷物運搬用無人航空機３０（以下、「ドローン３０」という場合がある。）と荷物運搬用無人航空機用スタンド７０とで構成される。ドローン３０には、荷下用フック１０が取り付けられた紐状部材２０が取り付けられる。また、ドローン３０にウィンチを設ける構成であってもよい。また、特に、本運搬システム１００は、山間部で苗木を運搬する際に有用である。
【００１４】
図１は、ドローン３０が離陸する前の状態を示している。本発明の実施形態による荷物の運搬システム１００は、ドローン３０が離陸する前に、荷下用フック１０に運搬する荷物５０を吊り下げ、荷物運搬用無人航空機用スタンド７０の紐引掛部７０ａ（図４参照）に紐状部材２０を通して、紐状部材２０のストッパー部（結び目）２０ａを引っかけることで、荷物５０の下端が宙に浮いている状態にする。このように荷物運搬用無人航空機用スタンド７０を用いることで、ドローン３０の離陸時に紐状部材２０がからまることを予防することが可能となるため、ドローン３０のスムーズな離陸が実現できる。また、荷物運搬用無人航空機用スタンド７０を用いることで、ウィンチ等で紐状部材２０の巻き上げをしない場合でも、ドローン３０の離陸時の安全性が確保される。
【００１５】
次いで、図２を用いて、本発明の実施形態による荷物の運搬システム１００を説明する。図２（ａ）は、ドローン３０によって荷物５０を目的地まで運搬している状態を示し、図２（ｂ）は、ドローン３０が、目的地において、荷物５０をリリースした状態を示している。
【００１６】
図２に示すように、荷下用フック１０は、紐状部材２０によってドローン３０の下部に取り付けられる。荷物５０は、吊下用紐４０によって荷下用フック１０に吊り下げられる。
【００１７】
ドローン３０によって荷物５０を空中から地面に着地させることで、荷下用フック１０にかかる荷物５０の荷重が０になる。この際、荷下用フック１０がバネの張力によって自動的に開くことになり、自動で荷物５０のリリースが可能となる。
【００１８】
図３（ａ）、（ｂ）は、本実施形態による荷下用フック１０の正面図である。図３（ａ）は、荷下用フック１０が閉じた状態の正面図であり、図３（ｂ）は、荷下用フック１０が開いた状態の正面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）に示すＡ−Ａの仮想直線の切断部端面図である。また、図３（ａ）に示すＡ−Ａの仮想直線以外の点線部分は外観に表れない隠れ線を示している。
【００１９】
図３（ａ）に示すように、荷下用フック１０は、アーム１、アーム２、バネ５、及びアーム１とアーム２に設けられる連結部材３ａ〜３ｄで構成される。本実施形態において、連結部材３ａ〜３ｄは、回転ピンを用いた回転固定具が用いられるがこれ以外の回転固定具が用いられてもよい。
【００２０】
アーム１は、上腕部１ａと下腕部１ｂと上腕部１ａの下端側と下腕部１ｂの上端側をそれぞれが回転可能に連結する連結部材３ｃで構成される。下腕部１ｂは、Ｌ字状である。
【００２１】
アーム２は、上腕部２ａと下腕部２ｂと上腕部２ａの下端側と下腕部２ｂの上端側をそれぞれが回転可能に連結する連結部材３ｂで構成される。下腕部２ｂは、Ｌ字状である。
【００２２】
アーム１の上腕部１ａの上端側とアーム２の上腕部２ａの上端側は、それぞれを回転可能に連結する連結部材３ａで連結される。連結部材３ａには、紐状部材２０を取り付ける紐状部材取付部４が設けられる。また、アーム１の下腕部１ｂとアーム２の下腕部２ｂは、それぞれが交差するように設けられ、交差する箇所に下腕部１ｂと下腕部２ｂとが連結部材３ｄで連結される。
【００２３】
アーム１の上腕部１ａとアーム２の下腕部２ｂは、バネ５で連結される。本実施形態では、バネ５にはコイルバネが用いられているが、板バネであってもいい。
【００２４】
このように、本実施形態の荷下用フック１０は、アーム１およびアーム２にかかっている荷重の合計が所定の大きさ（バネ５の張力によって下腕部１ｂ、２ｂに働く上向きの力）より大きくなると、アーム１の下腕部１ｂの下端とアーム２の下腕部２ｂの下端が閉じられた状態になり（図３（ａ）参照）、アーム１およびアーム２にかかっている荷重の合計が所定の大きさより小さくなると、バネ５の張力によって、アーム１の下腕部１ｂの下端とアーム２の下腕部２ｂの下端が開いた状態になる（図３（ｂ）参照）。所定の大きさは、バネ５のバネ定数によって定められるため、任意に設定することが可能である。好ましくは、運搬する荷物の重量を１とした場合に、荷重が０．１以下になった場合に荷下用フック１０が開くように設定されるのがよい。
【００２５】
本実施形態の荷下用フック１０は、アーム１の下腕部１ｂとアーム２の下腕部２ｂは、端面が凹形状であり、図３（ｃ）に示すように、荷下用フック１０が閉じられた状態では、アーム１の下腕部１ｂにアーム２の下腕部２ｂの一部が挿入されるように構成される。このため、アーム２の下腕部２ｂの下端がアーム１の下腕部１ｂの下端よりも上方に位置することで引っ掛かりができるため、荷下用フック１０を閉じた際の保持力向上と、荷物をリリースする際に荷下用フック１０をスムーズに開くことが可能となる。また、荷下用フック１０は、アーム１の下腕部１ｂの下端とアーム２の下腕部２ｂの下端が閉じられた状態では、下腕部１ｂと下腕部２ｂの接点と、下腕部１ｂと下腕部２ｂの交差点と、紐状部材取付部４は、鉛直線状に位置している。
【００２６】
図４は、荷物運搬用無人航空機用スタンド７０の斜視図である。荷物運搬用無人航空機用スタンド７０は、紐引掛部７０ａとスタンド本体部７０ｂで構成される。紐引掛部７０ａは、スタンド本体部７０ｂの上端付近に取り付けられる。スタンド本体部７０ｂは上下方向に伸縮可能であり、スタンド本体部７０ｂを伸縮することで紐引掛部７０ａの高さを変更することが可能であり、紐引掛部７０ａは、先端に凹形状を有し、凹形状に紐状部材２０を通すことが可能である。また、荷物運搬用無人航空機用スタンド７０は、紐引掛部７０ａの凹形状に紐状部材２０を通して紐状部材２０に設けられたストッパー部２０ａを引っかけることで荷物５０の下端が宙に浮いている状態で保持することが可能である。
【００２７】
図５は、ドローン３０の機能ブロック図である。ドローン３０は、バッテリー２００、電源部３００、制御盤４００、複数のプロペラを駆動する複数のモータで構成されるモータ群６００、及び紐状部材２０の張力を測定する張力センサ５００を有している。コントローラ７００は、通信部４３０を介して、ドローン３０をコントロールすることも可能である。
【００２８】
電源部３００は、バッテリー２００の電源を制御盤４００及び張力センサ５００に供給する。制御盤４００には、ＣＰＵ４１０、メモリ４２０、通信部４３０、加速度センタ４４０、高度センサ４４１、ＧＰＳ４５０、モータドライバ４６０を有している。メモリ４２０には、ドローン３０の運用プログラムが記憶され、ＣＰＵ４１０は、メモリ４２０に記憶されたドローン３０の運用プログラムに基づいて、モータドライバ４６０を制御する。モータドライバ４６０は、電源部３００から供給された電源をモータ群６００の各モータに供給するためのドライバである。メモリ４２０には、通信部４３０やＧＰＳ４５０や加速度センタ４４０や高度センサ４４１や張力センサ５００の情報に基づいてモータドライバ４６０を制御するプログラムが記憶されている。このプログラムは、例えば、ＧＰＳ４５０と高度センサ４４１の情報に基づいて、目的地まで所定の高度を保って移動する運搬モードプログラムや目的地に到達して、所定の高度（着地も含む）まで下降して荷物５０をリリースする下降モードプログラムや、目的地から出発地まで帰ってくる帰還モードプログラム等である。
【００２９】
図６は、運搬モードプログラム実行時における荷物５０の落下を防止するための落下防止プログラムのフロー図である。落下防止プログラムは、運搬時の荷物５０の落下を防止するため、荷下用フック１０が取り付けられた紐状部材２０の張力が所定の値以下とならないように、ドローン３０を制御するプログラムである。
【００３０】
落下防止プログラムは、運搬モードプログラムの実行時に所定の周期で繰り返し実行されるプログラムである。先ずステップＳ１０１において、運搬モードプログラムを実行しているかどうかを判定する。運搬モードプログラムを実行している場合（Ｙｅｓ）は、次のステップＳ１０３の張力測定値取得を実行する。ステップＳ１０３の張力測定値取得では、張力センサ５００から紐状部材２０にかかっている張力の測定値を取得する。ステップＳ１０３の次のステップＳ１０５の張力判定１では、ステップＳ１０３で取得した張力測定値の判定を行う。張力測定値が所定の値より大きい場合（Ｙｅｓ）には、スタート時に戻る。張力測定値が所定の値以下の場合（Ｎｏ）には、荷下用フック１０が開放する危険性が高まっていると判断し、ステップＳ１０５の次のステップＳ１０７の上昇制御を実行する。ステップＳ１０７の上昇制御は、モータドライバ４６０を制御することで、ドローン３０を所定の時間内に所定の距離だけ上昇させる。ドローン３０に上向きの加速度を加えることで、荷下用フック１０にかかる荷重を大きくさせ、荷下用フック１０が開放する危険性を排除する。次いで、ステップＳ１０７の次のステップＳ１０８の張力測定値取得を実行する。ドローン３０の上昇後に再度、張力センサ５００から張力測定値を取得する。ステップＳ１０８の次のステップＳ１０９の張力判定２では、ステップＳ１０８で取得した張力測定値がステップＳ１０３で取得した張力測定値よりも大きいかどうかの判定を行う。ステップＳ１０８で取得した張力測定値がステップＳ１０３で取得した張力測定値よりも大きいと判断した場合（Ｙｅｓ）には、荷下用フック１０が開放する危険性が減少したと判断し、スタート時に戻る。ステップＳ１０８で取得した張力測定値がステップＳ１０３で取得した張力測定値以下と判断した場合（Ｎｏ）には、荷下用フック１０が開放する危険性が増していると判断し、ステップＳ１１１の異常処理を実行する。ステップＳ１１１の異常処理は、ドローン３０で実行されている運搬モードプログラムを停止し、所定の速度で下降し、ドローンを着地させる。
【００３１】
図７は、運搬モードプログラムから下降モードプログラムに移行させるプログラム（以下、「下降モード移行プログラム」という。）のフロー図である。下降モード移行プログラムは、運搬モードプログラムの実行時に所定の周期で繰り返し実行されるプログラムである。先ずステップＳ２０１の位置情報取得を実行する。ステップＳ２０１の位置情報取得では、ＧＰＳ４５０より位置情報を取得する。次いで、ステップＳ２０１の次のステップＳ２０３の位置判定を実行する。ステップＳ２０１で取得した位置情報が目的地である場合（Ｙｅｓ）は、次のステップＳ２０５の下降モードを実行する。ステップＳ２０５の下降モードでは、運搬モードプログラムの実行を停止して、下降モードプログラムを実行する。ステップＳ２０１で取得した位置情報が目的地でない場合（Ｎｏ）は、スタート時に戻る。
【００３２】
図８は、下降モードプログラムから帰還モードプログラムに移行させるプログラム（以下、「帰還モード移行プログラム」という。）のフロー図である。帰還モード移行プログラムは、下降モードプログラムの実行時に所定の周期で繰り返し実行されるプログラムである。先ずステップＳ３０１の張力測定値取得を実行する。ステップＳ３０１の張力測定値取得では、張力センサ５００から紐状部材２０にかかっている張力の測定値を取得する。次いで、ステップＳ３０１の次のステップＳ３０３の高度取得を実行する。ステップＳ３０３の高度取得では、高度センサ４４１から高度情報を取得する。ステップＳ３０３の次のステップＳ３０５のリリース判定を実行する。リリース判定では、ステップＳ３０１で取得した張力測定値とステップＳ３０３で取得した高度情報に基づいて、荷物５０のリリースが実行されたかどうかを判定する。荷物５０のリリースが実行されたと判定した場合（Ｙｅｓ）は、次のステップＳ３０７の帰還モードを実行する。ステップＳ３０７の帰還モードでは、下降モードプログラムの実行を停止して、帰還モードプログラムを実行する。荷物５０のリリースが実行されていない判定した場合（Ｎｏ）は、スタート時に戻る。
【００３３】
このように、ドローン３０において上述のプログラムを実行することで、自動で荷物５０を安全に目的地まで搬送し、帰還することが可能となる。
【００３４】
上述の実施形態は、本発明の好適な一例であるので、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、上述の説明によって不当に限定されるものではない。また、上述の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須の構成要件ではない。また、上述の実施形態で説明される構成は相互に付け足したり組み合わせたりしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、荷物運搬用無人航空機用スタンド及び荷物運搬用無人航空機を用いた荷物の運搬システムに関して広く利用可能である。また、本発明は、山間部のみならず街中における配送業務や遠隔地への配送業務において有用である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  荷下用フック
１、２  アーム
１ａ、２ａ  上腕部
１ｂ、２ｂ  下腕部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ  連結部材
４  紐状部材取付部
５  バネ
２０  紐状部材
２０ａ  ストッパー部
３０  ドローン
４０  吊下用紐
５０  荷物
７０  荷物運搬用無人航空機用スタンド
７０ａ  紐引掛部
７０ｂ  スタンド本体部
１００  運搬システム
【図１】
2020200123.tif 000003
【図２】
2020200123.tif 000004
【図３】
2020200123.tif 000005
【図４】
2020200123.tif 000006
【図５】
2020200123.tif 000007
【図６】
2020200123.tif 000008
【図７】
2020200123.tif 000009
【図８】
2020200123.tif 000010