(57)【要約】【課題】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および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給電車両５０とを備える。給電車両５０は、無線により給電する無線給電部と、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とを備える。バッテリの蓄電量が所定量以上の場合には、ドローン３０の飛行中において無線給電部がバッテリに対して給電を行い、バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合には、ドローン３０が飛行を中断して給電車両５０と接触し、接触給電部がバッテリに対して給電を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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給電車両とを備え、
前記給電車両は、無線により給電する無線給電部と、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とを備え、
前記バッテリの蓄電量が所定量以上の場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対して給電を行い、
前記バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合には、前記無人飛行体が飛行を中断して前記給電車両と接触し、前記接触給電部が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。
【請求項２】
前記給電車両は、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する
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。
【請求項３】
前記給電車両は、前記バッテリの蓄電量が所定量以上のときに前記無人飛行体に追従して移動する
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。
【請求項４】
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、前記給電車両を兼ねている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の無人飛行体用給電システム。
【請求項５】
前記バッテリの蓄電量が第１所定量以上の場合には、前記給電車両は前記バッテリに対して給電を行わず、
前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量未満になった場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対する給電を開始し、
前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量よりも小さい第２所定量未満になった場合には、前記無人飛行体が飛行を中断して前記給電車両と接触し、前記接触給電部が前記バッテリに対する給電を開始する
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の無人飛行体用給電システム。
【請求項６】
無人飛行体のバッテリに対して給電を行う給電車両であって、
無線により給電する無線給電部と、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とを備え、
前記バッテリの蓄電量が所定量以上の場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対して給電を行い、
前記バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合には、前記接触給電部が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
ことを特徴とする給電車両。
【請求項７】
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する
ことを特徴とする請求項６に記載の給電車両。
【請求項８】
前記バッテリの蓄電量が所定量以上のときに前記無人飛行体に追従して移動する
ことを特徴とする請求項６または７に記載の給電車両。
【請求項９】
荷役を行う荷役車両を兼ねている
ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の給電車両。
【請求項１０】
前記バッテリの蓄電量が第１所定量以上の場合には、前記バッテリに対して給電を行わず、
前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量未満になった場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対する給電を開始し、
前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量よりも小さい第２所定量未満になった場合には、前記接触給電部が飛行を中断した前記無人飛行体と接触して前記バッテリに対する給電を開始する
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれか一項に記載の給電車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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および給電車両に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−３６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内蔵バッテリの蓄電容量が少ない無人飛行体は長時間にわたって飛行することができないため、無人飛行体の稼働時間を向上させることを目的として、飛行中の無人飛行体に対して無線で給電することが求められている。
【０００６】
しかしながら、無線により給電を行う場合には、効率良く給電することできないおそれがあった。
【０００７】
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および給電車両を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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給電車両とを備え、前記給電車両は、無線により給電する無線給電部と、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とを備え、前記バッテリの蓄電量が所定量以上の場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対して給電を行い、前記バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合には、前記無人飛行体が飛行を中断して前記給電車両と接触し、前記接触給電部が前記バッテリに対して給電を行うことを特徴とする。
【０００９】
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することを特徴とする。
【００１０】
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、前記給電車両は、前記バッテリの蓄電量が所定量以上のときに前記無人飛行体に追従して移動することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項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、前記給電車両を兼ねていることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の無人飛行体用給電システムにおいて、前記バッテリの蓄電量が第１所定量以上の場合には、前記給電車両は前記バッテリに対して給電を行わず、前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量未満になった場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対する給電を開始し、前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量よりも小さい第２所定量未満になった場合には、前記無人飛行体が飛行を中断して前記給電車両と接触し、前記接触給電部が前記バッテリに対する給電を開始することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の発明は、無人飛行体のバッテリに対して給電を行う給電車両であって、無線により給電する無線給電部と、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とを備え、前記バッテリの蓄電量が所定量以上の場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対して給電を行い、前記バッテリの蓄電量が所定量未満になった場合には、前記接触給電部が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給電車両。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の給電車両において、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することを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項６または７に記載の給電車両において、前記バッテリの蓄電量が所定量以上のときに前記無人飛行体に追従して移動することを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか一項に記載の給電車両において、荷役を行う荷役車両を兼ねていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１０に記載の発明は、請求項６〜９のいずれか一項に記載の給電車両において、前記バッテリの蓄電量が第１所定量以上の場合には、前記バッテリに対して給電を行わず、前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量未満になった場合には、前記無人飛行体の飛行中において前記無線給電部が前記バッテリに対する給電を開始し、前記バッテリの蓄電量が前記第１所定量よりも小さい第２所定量未満になった場合には、前記接触給電部が飛行を中断した前記無人飛行体と接触して前記バッテリに対する給電を開始することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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および給電車両を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】同実施形態に係る荷役車両および無人飛行体の概略構成を示すブロック図である。
【図４】同実施形態に係る無人飛行体および給電車両の概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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台の給電車両５０とにより構成されている。
【００２１】
無人搬送車両１０は、フォークＦ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。無人搬送車両１０は、３つ以上の反射板Ｒの認識結果に基づいて、無人搬送車両１０の位置（現在地）を推定する。無人搬送車両１０の詳しい構成は、図３を参照して説明する。
【００２２】
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４１（図４参照）を備えている。また、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）の認識結果に基づいて、ドローン３０の位置を推定する。ドローン３０の詳しい構成は、図３および図４を参照して説明する
【００２３】
給電車両５０は、無人給電車であって、ドローン３０のバッテリ４１に対して給電を行う。具体的には、給電車両５０は、飛行中のドローン３０のバッテリ４１の蓄電量が所定量以上のときにドローン３０に追従して移動し、バッテリ４１に対して無線で給電する。また、給電車両５０は、バッテリ４１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４１に対して無線によらずに給電する。給電車両５０の詳しい構成は、図４を参照して説明する。
【００２４】
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。
【００２５】
図３は、無人搬送車両１０およびドローン３０の概略構成を示すブロック図である。
図３に示すように、無人搬送車両１０は、レーザースキャナ１１と、無線通信部１２と、車両位置推定部１３と、走行制御部１４とを備えている。
【００２６】
レーザースキャナ１１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。レーザースキャナ１１は、レーザーの受信結果として、レーザーを送信してから受信するまでの時間、および、反射板Ｒで反射されたレーザーの移動方向角度を出力する。
【００２７】
無線通信部１２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。また、無線通信部１２は、無人搬送車両１０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。
【００２８】
車両位置推定部１３は、レーザースキャナ１１により受信した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１１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。そして、車両位置推定部１３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の位置を推定する。
【００２９】
走行制御部１４は、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、無人搬送車両１０が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。
【００３０】
また、ドローン３０は、赤外線照射部３１と、マーカー撮影部３２と、飛行体位置推定部３３と、無線通信部３４とを備える。
【００３１】
赤外線照射部３１は、ドローン３０の上方に向けて、すなわちマーカーＭに向けて赤外線を照射する。マーカー撮影部３２は、赤外線カメラにより構成されており、ドローン３０の上方に位置するマーカーＭを撮影する。
【００３２】
飛行体位置推定部３３は、マーカー撮影部３２を用いたドローン３０の上方の撮影結果に基づいて、ドローン３０の上方に位置するマーカーＭを認識し、そのマーカー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）を取得する。そして、飛行体位置推定部３３は、ドローン３０の上方に位置するマーカーＭの特徴的情報に基づいて、屋内におけるドローン３０の位置を推定する。
【００３３】
無線通信部３４は、無人搬送車両１０および給電車両５０と無線で通信する。無線通信部３４は、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。また、無線通信部３４は、無人搬送車両１０および給電車両５０と通信を行う際に、各種の情報を送受信する。
【００３４】
図４は、ドローン３０および給電車両５０の概略構成を示すブロック図である。
図４に示すように、ドローン３０は、バッテリ４１と、信号送信部４２と、無線受電部４３と、接触受電部４４と、飛行制御部４５とを備えている。
【００３５】
バッテリ４１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４１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、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。
【００３６】
信号送信部４２は、バッテリ４１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４２は、バッテリ４１の蓄電量が第１所定量（例えば最大蓄電量の５０％）未満になったときに無線給電要求信号を生成し、無線通信部３４を用いて無線給電要求信号を給電車両５０に送信する。また、信号送信部４２は、バッテリ４１の蓄電量が第２所定量（例えば最大蓄電量の１０％）未満になったときに接触給電要求信号を生成し、無線通信部３４を用いて接触給電要求信号を給電車両５０に送信する。
【００３７】
無線受電部４３は、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、給電車両５０から無線により供給された電力を受電する。
【００３８】
接触受電部４４は、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４１に供給する回路（図示略）とにより構成されており、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。
【００３９】
飛行制御部４５は、バッテリ４１の蓄電量が第２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。すなわち、飛行制御部４５は、バッテリ４１の蓄電量が所定量未満になった場合に、飛行を中断して給電車両５０と接触するようにドローン３０を制御する。また、飛行制御部４５は、バッテリ４１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。
【００４０】
また、給電車両５０は、無線通信部５１と、走行制御部５２と、無線給電部５３と、接触給電部５４とを備えている。
【００４１】
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からの信号である無線給電要求信号および接触給電要求信号を受信する。また、無線通信部５１は、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。
【００４２】
走行制御部５２は、給電車両５０がドローン３０から無線給電要求信号（すなわち、バッテリ４１の蓄電量が第１所定量未満になったことを示す信号）を受信したときに、給電車両５０がドローン３０を追従して移動するように、給電車両５０の走行を制御する。また、走行制御部５２は、給電車両５０がドローン３０から接触給電要求信号（すなわち、バッテリ４１の蓄電量が第２所定量未満になったことを示す信号）を受信したときに、給電車両５０がドローン３０に近づくように、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４１の蓄電量が所定量未満になった場合には、ドローン３０と給電車両５０とを速やかに接触させることを目的として、給電車両５０がドローン３０に近づくように移動させる。
【００４３】
無線給電部５３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４１に対して無線により給電する。無線給電部５３は、給電車両５０がドローン３０から無線給電要求信号（すなわち、バッテリ４１の蓄電量が第１所定量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５３は、接触給電部５４がバッテリ４１に対して給電を開始した場合、および、バッテリ４１の蓄電量が第３所定量（例えば最大蓄電量の８０％）以上になった場合に、給電を停止する。
【００４４】
接触給電部５４は、ドローン３０の接触受電部４４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４１に対して給電する。接触給電部５４は、ドローン３０の接触受電部４４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５４は、ドローン３０が飛行を再開することで給電を停止する。
【００４５】
本実施形態では以下の効果が得られる。
（１）バッテリ４１の蓄電量が所定量（第２所定量）以上の場合には、ドローン３０の飛行中において無線給電部５３がバッテリ４１に対して給電を行うため、ドローン３０の稼働時間を向上できる。また、バッテリ４１の蓄電量が所定量（第２所定量）未満になった場合には、ドローン３０が飛行を中断して給電車両５０と接触し、接触給電部５４がバッテリ４１に対して給電を行うため、無線での給電効率が低い場合にもバッテリ４１に効率良く給電することができる。
【００４６】
（２）給電車両５０は、バッテリ４１の蓄電量が所定量（第２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するため、ドローン３０と給電車両５０とを速やかに接触させることができる。
【００４７】
（３）給電車両５０は、バッテリ４１の蓄電量が所定量（第２所定量）以上のときにドローン３０に追従して移動するため、ドローン３０の近傍から無線で給電することができる。
【００４８】
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。
【００４９】
・マーカーＭを認識できるのであれば、赤外線照射部３１を省いてもよい。また、マーカー撮影部３２は、赤外線カメラ以外のカメラにより構成されていてもよい。また、マーカーＭを天井以外の場所に設けてもよい。
【００５０】
・飛行体位置推定部３３がＧＰＳを用いてドローン３０の位置を推定するように構成してもよい。同様に、車両位置推定部１３がＧＰＳを用いて無人搬送車両１０の位置を推定するように構成してもよい。
【００５１】
・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、飛行体位置推定部３３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。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、車両位置推定部１３の機能を、ドローン３０が備えるように構成してもよい。
【００５２】
・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、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。
【００５３】
・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。
【００５４】
・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。
【符号の説明】
【００５５】
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  給電車両
５３  無線給電部
５４  接触給電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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