(57)【要約】  本発明は、周辺環境を照らすためのシステムに関し、当該システムは、周辺環境（２）に配置され、経路網（３）を介して接近可能な複数の照明装置（５）と、複数の照明装置（５）はそれぞれ、光源（８）と、光源（８）に給電する、太陽光発電のための太陽光発電モジュール９’、及び／又は、風力発電のための風力発電モジュール９’’と、太陽光発電による電気、又は風力発電による電気を一時的に蓄電するための緩衝電池（１０）と、緩衝電池（１０）を充電するための充電入力（１２）と、を備えており、上記システムは、また、経路網（３）から接近でき、かつ、充電した電気を出力するための充電出力（１４）を有する、複数の照明装置（５）のための共用の充電スタンド（１３）と、経路網（３）を自走し、蓄電池（１８）を有し、かつ、(i)充電スタンド（１３）の充電出力（１４）に接続して、充電スタンド（１３）に充電された電気を蓄電池（１８）に一時的に蓄電する位置である、第１の位置と、(ii) 複数の照明装置のうちの一つの照明装置（５）の充電出力（１２）に接続して、その一つの照明装置（５）の緩衝電池（１０）を蓄電池（１８）から充電する位置であって、それぞれの照明装置（５）に対応する複数の第２の位置との間を往復するロボット（１７）と、を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周辺環境を照らすためのシステムであって、
(a)周辺環境（２）に配置され、経路網（３）を介して接近可能な複数の照明装置（５）と、
上記複数の照明装置（５）はそれぞれ、
光源（８）と、
上記光源（８）に給電する、太陽光発電のための太陽光発電モジュール９’、及び／又は、風力発電のための風力発電モジュール９’’と、
太陽光発電により発電された電気、又は風力発電により発電された電気を一時的に蓄電するための緩衝電池（１０）と、
上記緩衝電池（１０）を充電するための充電入力（１２）と、を備えており、
(b)上記経路網（３）から接近でき、かつ、充電した電気を出力するための充電出力（１４）を有する、上記複数の照明装置（５）のための共用の充電スタンド（１３）と、
(c)上記経路網（３）を自走し、蓄電池（１８）を有し、かつ、(i)上記充電スタンド（１３）の充電出力（１４）に接続して、上記充電スタンド（１３）に充電された電気を上記蓄電池（１８）に一時的に蓄電する位置である、第１の位置と、(ii)複数の照明装置のうちの一つの照明装置（５）の充電出力（１２）に接続して、その一つの照明装置（５）の上記緩衝電池（１０）を上記蓄電池（１８）から充電する位置であって、それぞれの照明装置（５）に対応する複数の第２の位置との間を往復するロボット（１７）と、を備えるシステム。
【請求項２】
それぞれの照明装置は、上記緩衝電池（１０）の充電状態を監視するための監視回路（１１）を有し、発信機（２１）を備え、低充電状態において上記発信機（２１）を介して要求信号（２２）を通信する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記ロボット（１７）は、受信機（２３）を備え、上記要求信号（２２）を受信すると、通信中である上記照明装置（５）に接近し、当該照明装置（５）を充電する、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
上記充電スタンド（１３）は、受信機（２４）を備え、上記要求信号（２２）を受信すると、通信中である上記照明装置（５）に上記ロボット（１７）を向かわせ、当該照明装置（５）を充電させる、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
上記要求信号（２２）は、上記照明装置（５）の位置を含む、請求項２から４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項６】
上記要求信号（２２）は、上記照明装置（５）の識別子を含み、上記システム（１）は、上記照明装置（５）の識別子、及び上記照明装置（５）に関連する位置を有するメモリ（２６）を備える、請求項２から４の何れか１項に記載のシステム。
【請求項７】
上記経路網（３）は陸上経路網であり、上記ロボット（１７）は無人陸上船である、請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項８】
上記経路網（３）は水路網であり、上記ロボット（１７）は無人船である、請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項９】
それぞれの照明装置は、下端に上記充電入力（１２）が位置し、上端に上記光源（８）が位置するポール（６）を備える、請求項７又は８に記載のシステム。
【請求項１０】
上記経路網（３）は空路網であり、上記ロボット（１７）は無人飛行機である、請求項１から６の何れか１項に記載のシステム。
【請求項１１】
それぞれの照明装置（５）は、上端に上記充電入力（１２）が位置するポール（６）を備える、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記ポール（６）は、さらに、給電される装置（２７）を備え、当該装置（２７）は、光信号装置、音信号装置、無線送受信機、又は無線ルータである、請求項９又は１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、周辺環境を照らすためのシステムに関する。
【発明の概要】
【０００２】
周辺環境を照らすためのシステムは、複数の照明装置を備える。当該複数の照明装置は、周辺環境に設置され、経路網を経て接近できる。それぞれの照明装置は、光源と、当該光源に給電する、太陽光発電のための太陽光発電モジュール、及び／又は、風力発電のための風力発電モジュールと、太陽光発電又は風力発電による電気を一時的に蓄電するための緩衝電池と、当該緩衝電池を充電するための充電入力と、を備える。
【０００３】
街、村、公園等の一部地域に最初に照明システムを設置するときに従来の街灯を使用した場合、投資コストの約２／３が各々の街灯のケーブル敷設に費やされる。このため、従来の有線式の街灯ではなく、風力発電又は太陽光発電による光源を使用することが極めて有利になる。風力発電又は太陽光発電による光源はそれぞれ、設置された場所において、風力発電モジュール又は太陽光発電モジュールから給電されて自給稼働できる。緩衝電池は、日中に行われた太陽光発電を夜間使用のために蓄電でき、また、風が吹いているときに行われた風力発電を無風時に使用するために蓄電できる。しかしながら、風力発電又は太陽光発電による光源を広範に設置するうえで、エネルギーバランスを十分に保つ条件（制限）が障害となる。このことは、特に、太陽電池モジュールによる冬季発電量が少ない太陽ベルトの外側、又は低風地域について言える。
【０００４】
本発明は、これらの不都合な点を解消し、風力発電又は太陽光発電による光源を有する照明システムを創り出すことを目的とし、そのような照明システムは、低風地域又は太陽ベルトの外側であっても高い信頼性のもと使用することができる。
【０００５】
上記は、冒頭で述べたタイプのシステムによって実現でき、そのようなシステムは、本発明によると、以下の構成を備える。
【０００６】
経路網を経て接近でき、充電した電気を出力するための充電出力を有する、複数の照明装置のための共用の充電スタンド。
【０００７】
上記経路網を自走し、蓄電池を有し、かつ、(i)第１の位置（上記充電スタンドの充電出力に接続して、上記充電スタンドに充電された電気を上記蓄電池に一時的に蓄電する位置）と、(ii)複数の第２の位置（複数の照明装置のうちの一つの照明装置の充電入力に接続して、上記蓄電池からその一つの照明装置の緩衝電池を充電する位置）との間を往復するロボット（１７）。
【０００８】
この独創的な照明システムは、高度に制御された、光源の予備システム及び充電システムを創り出すことによって、照明装置ごとの風力発電モジュール又は太陽光発電モジュールの一日又は一年のうちのある時間に発生する発電量の低下を補償することができる。一台の自走ロボットが、均等に十分に複数の光源を充電でき、充電スタンド及びロボットを備えた中央インフラシステムの設置コスト及び維持コストを複数の光源に分散する。結果として、これにより、風力発電又は太陽光発電による光源の初期設置費用を低額に抑え、併せて、従来の有線式の光源が有する信頼性を得ることができる。こうして、独創的な照明システムのインフラコストが低くなることにより、そのような照明システムを、ほとんど風が吹かない又は時折しか風が吹かない地域、日射量又は風が殆ど変動しない又は大きく変動する地域、建物・植物によって太陽が遮られる地域においても広範囲に使用することができる。長年にわたる照明装置のエネルギー需要の増加でさえも（例えば、そういった需要の増加は、後から追加的にポール上にエネルギー消費機器が取り付けられたり、又は、光源の経年劣化によるものであるが）、既設の風力発電モジュール又は太陽光発電モジュールをより高出力のモジュールに置き換えることなく、補償することができる。他の利点としては、緩衝電池の容量を疑いなく低減できる点である。これは、例えばロボットが１日に一回充電する場合には、複数日にわたる照明装置の自律性はもはや必要でないためである。このように、エネルギー自律性は１日で十分であるため、緩衝電池の低容量化によって十分なコスト削減が実現される。
【０００９】
ロボットは、例えば所定の走行パターン又は走行スケジュールに基づいて経路網上の各照明装置まで走行し、各照明装置の緩衝電池の充電レベルに応じてその緩衝電池を充電することができる。本発明に係る他の好ましい実施形態では、それぞれの照明装置が、緩衝電池の充電状態を監視するための監視回路を有し、送信機を備え、低充電状態において上記発信器を介して要求信号を通信するように構成されている点を特徴とする。本発明に係る第１の変形例によると、そのような要求信号は直接ロボットに送信される。この場合、ロボットは、受信機を備え、要求信号を受信すると、通信中の照明装置に接近して、その照明装置を充電する。他の変形例においては、要求信号は、充電スタンドに受信される。当該充電スタンドは、受信機を備え、要求信号を受信すると、通信中の照明装置を充電するために、その照明装置にロボットを向かわせる。いずれの場合も、ロボットの走行を最小化し、ロボットの走行を個々の照明装置の充電要求に順応させる。
【００１０】
要求信号は、通信中の照明装置の位置を含む、又は、照明装置の識別子のみを含む。要求信号が通信中の照明装置の位置を含むことにより、ロボットは、どこへ走行すべきかを把握できる。要求信号が照明装置の識別子のみを含む場合、システム（充電スタンド又はロボット）は、識別子と関係する照明装置の位置とを有するメモリを含み、それにより、受信した識別子に関係する照明装置の位置をこのメモリに問い合わせて、そこにロボットを向かわせることができる。
【００１１】
上記の独創的な照明システムは、あらゆる経路網におけるシステムに好適である。経路網は、陸路、水路であり、空路網であってもよい。本発明に係る第１の実施形態によると、街、村、公園等の一部に好適に設けることができ、経路網は陸路網であり、ロボットは無人陸上船（無人陸上車）である。
【００１２】
他の実施形態によると、海岸線の歩道、港等に好適に設けることができ、経路網は水路網であり、ロボットは無人船である。
【００１３】
いずれの変形例においても、照明装置はそれぞれ、下端に充電入力が位置し、上端に光源が位置するポールを備えることが好ましい。これにより、陸上船又は水上船は、道路や水路の端から充電入力に容易に到達できる。
【００１４】
他の変形例によると、道路へのアクセスが困難な地域に好適に設けられるが、経路網は空路網であり、ロボットは無人飛行機（Unmanned areal vehicle, UAV）である。この構成に好適なために、それぞれの照明装置は、上記充電入が上端に位置するポールを備えることが好ましい。これにより、ＵＡＶロボットは容易にアクセルすることができる。
【００１５】
これらの実施形態それぞれにおいて、照明装置のポールは、さらに、給電される装置（例えば、光信号装置、音信号装置、無線送受信機、又は無線ルータ）を備えるために使用されてもよい。これにより、例えば、その周辺環境に無線信号又は無線インフラを設けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明は、添付図面に記載された実施形態の例示を用いて後ほど詳述される。図面は以下のとおりである。
【図１】例示される周辺環境に設置される独創的なシステムの概略上面図である。
【図２】独創的なシステムの様々な実施形態の概略側面図である。
【図３】独創的なシステムの様々な実施形態の概略側面図である。
【図４】独創的なシステムの様々な実施形態の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、周辺環境２を照らすための照明システム（施設）１を示す。周辺環境２は、ここでは公園であり、公園は、経路網３、建物４、及び池を含む。システム１は、複数の構成要素で構成される。システム１は、第１の構成要素として、複数の照明装置５を備える。複数の照明装置５は、周辺環境２を照らすために分散して配置されている。例えば、複数の照明装置５は、経路網３を照らすために、経路網３に沿って分散して配置されている。図２は、これらの照明装置５うちの一つを代表的に詳細に示す。
【００１８】
図２によると、それぞれの照明装置５（“風力又は太陽光による光源”）はポール６を備える。ポール６は、その上端において、アーム７上に光源８を備える。また、ポール６は、太陽光発電及び／又は風力発電のために、太陽電池モジュール９’（図２、図４）及び／又は風力発電モジュール９’’（図３）を備える。太陽電池モジュール９’及び／又は風力発電モジュール９’’は光源８に給電する。太陽電池モジュール９’又は風力発電モジュール９’’によって発電され、かつ、光源８に給電される電気は、照明装置５の緩衝電池１０に一時的に充電されてよい。例えば、日中に太陽光により発電された電気を夜間に使用するために蓄電する、又は、無風時に使用するために、風が吹いているときに風力により発電された電気を蓄電する。電気回路１１が、太陽電池モジュール９’又は風力発電モジュール９’’による緩衝電池１０の充電を制御し、かつ、太陽電池モジュール９’又は風力発電モジュール９’’から光源８への給電、及び／又は、緩衝電池１０から光源８への給電を制御する。後ほど詳述するように、ポール６の下端に位置する充電入力１２によって、外部から緩衝電池１０への充電が可能となる。
【００１９】
太陽電池モジュール９’は、入射光（太陽光）を電気（太陽光電気）に変換する、任意の公知の光電池モジュールであってよい。太陽電池モジュール９’は、ポール６の両側、あるいは、ポール６の周囲に設けられてよい。例えば、図示するようにスリーブ状で、あるいは、ポール６の上端又はアーム７上においてフラットパネル状で設けられてよい。照明装置５が、風力発電のための風力発電モジュール９’’を、太陽発電モジュール９’の代替として又は太陽発電モジュール９’に加えて備えている場合、その目的のために、図３に概略的に記載するように、公知の、任意の型式の風力タービンを使用することができる。
【００２０】
図１に戻って、システム１は、第２の構成要素として、周辺環境２のための複数の照明装置５が共用で使用する充電スタンド１３を備える。充電スタンド１３は、経路網３を介して照明装置５に接続する。図２に示すように、充電スタンド１３は、充電した電気を出力するための充電出力１４を備える。充電出力１４は、充電スタンド１３の電源１５から給電される。電源１５は、任意の型式でよく、例えば、電池、内燃機関発電機、及び／又は、公共電力網への接続部１６である。
【００２１】
図１及び図２によると、システム１は、第３の構成要素として、ロボット１７を備える。ロボット１７は、経路網３上を自走し、充電スタンド１３と照明装置５との間を往復し、照明装置５を充電又は再充電する。そのために、ロボット１７は、内蔵型の蓄電池１８と、少なくとも一つの充電カプラー１９と、を備える。ロボット１７は、少なくとも一つの充電カプラー１９によって、第１の位置において（図１）、充電スタンド１３の充電出力１４に接続し、一時的に蓄電池１８を充電する。蓄電池１８が充電されると、ロボット１７は、充電スタンド１３を離れ、その充電カプラー１９を複数の照明装置５のうちの一つの充電入力１２に接続し、この第２の位置において（図３）、蓄電池１８から照明装置５の緩衝電池１０を充電又は再充電する。電気ロボット１７の回路２０は、充電スタンド１３において蓄電池１８の充電と、蓄電池１８に充電された電気の蓄電池１８から照明装置５への出力とを制御する。
【００２２】
充電カプラー１９は、例えば、ロボット１７の、外側に開くアーム又は可変長の充電アームに結合することができる。これにより、ロボット１７は、連結が困難な、例えば経路網３の脇から数メートル離れた場所に位置する、照明装置５の充電入力１２にも連結でき、また、雪の吹き溜まりなどを超えることができる。そのような外側に開くアーム又は可変長の充電カプラー１９を使用することによって、選択的に、照明装置５の充電入力１２をポール６のより高い位置に設けることができ、勝手に触れられにくくする。しかしながら、充電入力１２はそれぞれ、ポール６から離れて設けられてもよく、ケーブルを介してポール６に接続されてよい。これにより、ロボット１７は充電入力１２に連結しやすくなる。
【００２３】
ロボット芝刈り機、ロボット電気掃除機、又は自走車の分野で知られているように、ロボット１７は、経路網３を完全に自走する。これを実現するために、公知の自走技術すべてを使用することができる。例えば、衛星航法と、充電スタンド１３及び照明装置５の位置を含むデジタル道路網とを用いた、自己位置推定及び自己制御が挙げられる。デジタル道路網は、回路２０に記録されている。その代替として又は追加で、経路網３に沿って位置ビーコン又は指示ビーコンを使用できる。これらのビーコンは、例えば、光案内信号又は無線案内信号を用いて、ロボット１７を案内する。また、充電スタンド１３と照明装置５との間でロボット１７を案内するために、埋設誘導ループ、案内アンテナ等も使用できる。
【００２４】
ロボット１７の移動パターンは、蓄電池１８の容量と照明装置５の充電の必要性とに基づいて選択される。例えば、ロボット１７は、照明装置５の充電が終了したときはいつでも、ロボット１７自身を充電するために充電スタンド１３に戻ってくることができる。あるいは、ロボット１７は、充電スタンド１３に戻ってロボット１７自身を充電する前に、次々に複数の充電装置に近づいて、それらを充電することもできる。
ロボット１７は、経路網３上の規定されたルートを走行でき、また、ロボット１７が経路網３上で出会う照明装置５それぞれを充電することができる。しかしながら、上述したように、照明装置５は、独立して、ロボット１７又は充電スタンド１３に対して充電要求信号を発信することもできる。
【００２５】
そのために、照明装置５はそれぞれ、回路１１に接続された発信機２１を備えていてもよく、回路１１は、緩衝電池１０の充電状態を監視する。充電状態が所定の閾値を下回ると、回路１１は発信機２１に要求信号２２を発信させる。
【００２６】
第１の実施形態において、要求信号２２は、ロボット１７の受信機２３に直接受信されてよい。ロボット１７は、要求信号２２によって、ロボット１７の電気回路２０を介して、通信する（通信した）照明装置５に接近し、その照明装置５を充電する。
【００２７】
他の実施形態において、要求信号２２は、充電スタンド１３の受信器２４に受信されてよい。充電スタンド１３は、通信する（通信した）照明装置５にロボット１７を向かわせ、その照明装置５を充電するようにプログラムされている。例えば、充電スタンド１３は、次の充電先として、ある照明装置５の位置とその照明装置５が充電を必要としていることを無線又は充電出力１４を介してロボット１７に知らせることができる。
【００２８】
要求信号２２がロボット１７に直接受信される場合の簡単な変形例としては、ロボット１７が信号の発信場所にのみ向かう場合であり、これにより、充電を必要とする、通信する照明装置５を発見する。しかしながら、要求信号２２は、システム１に含まれる照明装置５の固有識別子を含むデータパケットであることが好ましく、システム１は、照明装置５の識別子の割り当てテーブルと照明装置５に関連する位置とを含むメモリを備える。このテーブルは、例えば、充電スタンド１３に準備されている。充電スタンド１３において要求信号２２が受信されると、充電スタンド１３の回路２５は、受信した識別子に関係する通信中の照明装置５の位置をメモリ２６に問い合わせ、上述したように、その位置をロボット１７に送信する。あるいは、割り当てテーブルを含むメモリ２６は、ロボット１７に直接準備されていてもよく、ロボット１７は、要求信号２２を受信すると、その識別子から照明装置５の位置を判定し、その照明装置５に向かう。
【００２９】
要求信号２２は、照明装置５の位置を直接示すものでもよい。これにより、割り当てテーブルを含むメモリ２６が必要なくなる。
【００３０】
図１及び図２は、経路網３の一例としての陸上の経路網を示し、ロボット１７は陸上車である。図３は、システム１の他の実施形態を示す。経路網３は、ここでは概略的にのみ記載されているが、水路網であり、ロボット１７は無人船である。照明装置５は、水路網３の堤防に設けられ、その充電入力１２はポール６の下端に位置する。これにより、充電入力１２は、船舶ロボット１７から突出する充電カプラー１９を用いて、船舶ロボット１７に容易に到達できる。
【００３１】
図２は、照明装置５のポール６の他の用途を示し、ポール６は他の装置２７を支持する。他の装置２７は、一時的に充電された、太陽電池モジュール９’又は風力発電モジュール９’’からの風又は太陽光からの電気を給電されてよい。他の装置２７は、例えば、光又は音信号装置、無線トランシーバ、無線ルータ２７、例えば、ＷｉＦｉ（登録商標）ホットスポット、監視カメラ、環境センサ、道路標識、交通情報システム、携帯電話充電スタンド、イルミネーションを施された広告板、又は他の同様のものである。
【００３２】
図４は、システム１の他の実施形態を示す。経路網３は空路網であり、ロボット１７は無人飛行機（Unmanned areal vehicle, UAV）である。本実施形態は、特に、道路へのアクセスが困難であり、また水路網に開けていない周辺環境２に照明装置５を設置する場合に特に好適である。ここで、照明装置５はポール６の上端に充電入力１２を備える。それにより、ＵＡＶであるロボット１７は、その充電カプラー１９を用いて上空から充電入力１２に到達することができる。充電スタンド１３の充電出力１４もポール６の上端に設けられていることが好ましく、それにより、ＵＡＶロボット１７を簡単に接続することができる。
【００３３】
いずれの実施形態においても、ロボット１７は、ドア及びゲートを開けるための機械的、電気的な装置を備えていてよく、これにより、フェンスで仕切られた場所（ドッグラン、子供たちの遊び場等など）へ接近することができる。
【００３４】
照明装置５が緩衝電池１０に余剰に蓄電している場合、ロボット１７は、照明装置５に接続して自身を充電してもよい。そのため、ロボット１７が照明装置５に接続したときに、照明装置５の回路１１は、例えば、発信機２１及び受信機２３、又は有線データ接続を介して、ロボット１７の回路２０と相応の通信を行うことができる。そして、照明装置５の回路１１は、緩衝電池１０の充電、又は余剰電力が生じたときの蓄電池１８への出力を制御する。充電スタンド１３の回路２５、ロボット１７の回路２０、及び照明装置５の回路１１はいずれも、蓄電池１８及び緩衝電池１０の充電制御に関与しており、急速充電機能の設計がされていてもよい。
【００３５】
本発明は、本実施形態に限定されず、関連するクレーム発明の範疇に含まれる、すべての変形例、変更例、組み合わせを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2019518406.tif 000007
2019518406.tif 000008
2019518406.tif 000009
2019518406.tif 000010
2019518406.tif 000011
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