(57)【要約】【課題】飛行体への非接触な給電を可能にしつつ、離着陸の際の飛行動作を安定にする。【解決手段】飛行体（ドローン１００）を制御する飛行体制御装置（ドローン制御端末２００）は、ドローン１００に離着陸を指示する離着陸制御部（制御部２０２）と、ドローン１００にバッテリ１１４の充電用の非接触な給電をする飛行体給電装置（送電側ユニット３００）に対して、ドローン１００の着陸が完了した後に送電開始を指示し、または離陸開始前に送電停止を指示する制御の少なくとも一方を行う送電制御部３０２とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリから給電されるモータによって飛行する飛行体を制御する飛行体制御装置であって、
前記飛行体に着陸および離陸を指示する離着陸制御部と、
前記飛行体に前記バッテリの充電用の非接触な送電による給電をする飛行体給電装置に対して、前記飛行体の着陸が完了した後に送電開始を指示する制御、および前記飛行体の離陸開始前に送電停止を指示する制御の少なくとも一方を行う送電制御部と、
を備えたことを特徴とする飛行体制御装置。
【請求項２】
請求項１の飛行体制御装置であって、さらに、
前記飛行体から送られる情報を受信して着陸完了を検出する着陸完了検出部を備え、
前記送電制御部は、着陸完了が検出された後に、送電開始を指示することを特徴とする飛行体制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の飛行体制御装置であって、さらに、
前記飛行体給電装置による送電の停止を検出する送電停止検出部を備え、
前記離着陸制御部は、送電の停止が検出された後に、離陸を指示することを特徴とする飛行体制御装置。
【請求項４】
バッテリと前記バッテリから給電されるモータとを備え、前記モータによって飛行する飛行体であって、さらに、
前記飛行体に前記バッテリの充電用の非接触な送電による給電をする飛行体給電装置に対して、着陸が完了した後に送電開始を指示する制御、および離陸開始前に送電停止を指示する制御の少なくとも一方を行う送電制御部を備えたことを特徴とする飛行体。
【請求項５】
請求項４の飛行体であって、さらに、
前記飛行体給電装置から送られる情報を受信して送電停止を検出する送電停止検出部を備え、
前記送電停止が検出された後に、離陸を開始するように構成されたことを特徴とする飛行体制御装置。
【請求項６】
バッテリから給電されるモータによって飛行する飛行体に、前記バッテリの充電用の非接触な送電による給電をする送電部を備えた飛行体給電装置であって、さらに、
前記送電部に対して、請求項１から請求項３の飛行体制御装置、および請求項４または請求項５の飛行体の少なくとも１つからの送電開始指示に応じた送電開始制御、および送電停止指示に応じた送電停止制御の少なくとも一方を行う送電制御部を備えたことを特徴とする飛行体給電装置。
【請求項７】
請求項６の飛行体給電装置であって、さらに、
請求項３の飛行体制御装置、および請求項５の飛行体の少なくとも１つに対して、送電停止を通知する送電停止通知部を備えたことを特徴とする飛行体給電装置。
【請求項８】
請求項１から請求項３のうち何れか１項の飛行体制御装置であって、
さらに、前記飛行体および前記飛行体給電装置の少なくとも一方に、その飛行体制御装置を特定する特定情報を送信するように構成されていることを特徴とする飛行体制御装置。
【請求項９】
請求項４または請求項５の飛行体であって、
請求項８の飛行体制御装置から送られる特定情報に基づいて、特定の飛行体制御装置から送られる制御指示だけを受け付けるように構成されていることを特徴とする飛行体。
【請求項１０】
請求項６または請求項７の飛行体給電装置であって、
請求項８の飛行体制御装置から送られる特定情報に基づいて、特定の飛行体制御装置から送られる制御指示だけを受け付けるように構成されていることを特徴とする飛行体給電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドローンなどと称される無人の飛行体、そのような飛行体に搭載されたバッテリを充電等するための飛行体給電装置、および飛行体の飛行等を制御する飛行体制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、モータを駆動源として無人飛行する飛行体が用いられつつある。上記モータに電力を供給するバッテリは、例えば飛行体が搭載される移動機構から非接触な送電による給電によって充電され得る（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１０４７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような非接触な送電による給電方式としては、例えば電磁誘導やマイクロ波を用いる方式などが知られている。しかしながら、これらの方式では、送電装置から発せられる磁束や電波は、全て受電装置に到達するとは限らず、漏れ磁束や漏れ電波が生じ得る。本願発明者らは、これらの漏れ磁束や漏れ電波は、飛行体に備えられる方位検出用の磁気センサ等に影響を与えるおそれがあり、その場合に、飛行体が給電位置に達する際の着陸動作や、給電位置から離れる際の離陸動作において、飛行動作が不安定になるおそれがあることを見出した。
【０００５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、飛行体への非接触な送電による給電を可能にしつつ、離着陸の際の飛行動作が不安定になるのを確実に防止できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明は、
バッテリから給電されるモータによって飛行する飛行体を制御する飛行体制御装置であって、
前記飛行体に着陸および離陸を指示する離着陸制御部と、
前記飛行体に前記バッテリの充電用の非接触な送電による給電をする飛行体給電装置に対して、前記飛行体の着陸が完了した後に送電開始を指示する制御、および前記飛行体の離陸開始前に送電停止を指示する制御の少なくとも一方を行う送電制御部と、
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、バッテリと前記バッテリから給電されるモータとを備え、前記モータによって飛行する飛行体であって、さらに、
前記飛行体に前記バッテリの充電用の非接触な送電による給電をする飛行体給電装置に対して、着陸が完了した後に送電開始を指示する制御、および離陸開始前に送電停止を指示する制御の少なくとも一方を行う送電制御部を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、バッテリから給電されるモータによって飛行する飛行体に、前記バッテリの充電用の非接触な送電による給電をする送電部を備えた飛行体給電装置であって、さらに、
前記送電部に対して、上記のような飛行体制御装置、および飛行体の少なくとも１つからの送電開始指示に応じた送電開始制御、および送電停止指示に応じた送電停止制御の少なくとも一方を行う送電制御部を備えたことを特徴とする。
【０００９】
これらにより、飛行体の着陸が完了するまで飛行体給電装置による送電が行われないように制御されるので、例えば地軸方位や、位置、高度などを検出する磁気センサが漏れ磁束の影響を受けることなどは回避され、着陸動作が不安定になるのが確実に防止される。また、飛行体の離陸は、飛行体給電装置による送電が停止した後に行われるように制御されるので、やはり、磁気センサが漏れ磁束の影響を受けることなどは回避され、離陸動作が不安定になるのが確実に防止される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、飛行体への非接触な送電による給電を可能にしつつ、離着陸の際の飛行動作が不安定になるのを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ドローン１００、ドローン制御端末２００、および送電側ユニット３００の各部の関係を示す説明図である。
【図２】上記各部の要部の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】上記各部で行われる処理を示すフローチャートである。
【図４】上記各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
（ドローン１００を含むシステム全体の概要）
飛行体であるドローン１００を含むシステムは、図１に示すように、ドローン１００自体と、その飛行等を制御するドローン制御端末２００（飛行体制御装置）と、ドローン１００に搭載されたバッテリ１１４を充電するための電力を送電する送電側ユニット３００（飛行体給電装置）とを備えて構成される。以下、各装置の要部の具体的な構成を図２に基づいて説明する。
【００１４】
（ドローン１００）
ドローン１００は、複数のプロペラ１００ａおよびこれを回転させるモータ１００ｂを備えて、ドローン制御端末２００からの制御に従って飛行するものである。より詳しくは、ドローン１００は、例えばドローン制御端末２００からの指示を受信する飛行制御通信部１０１と、受信した指示に応じて飛行を制御する飛行制御部１０２とを備えている。飛行制御通信部１０１は、また、例えば高度センサによって検出されたドローン１００の飛行高度などの状態を示す情報をドローン制御端末２００に送信するようにもなっている。ドローン１００には、さらに、上記モータ１００ｂ等に電力を供給するバッテリ１１４を備えた受電側ユニット１１０が設けられている。受電側ユニット１１０には、また、上記バッテリ１１４を充電するために、送電側ユニット３００から電磁誘導による給電を受ける受電コイル１１１と、受電コイル１１１から出力される電圧を所定の電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１１２と、変換された電圧によってバッテリ１１４の充電を制御するバッテリ充電回路１１３とが設けられている。
【００１５】
（ドローン制御端末２００）
ドローン制御端末２００は、上記ドローン１００の飛行を制御するとともに、送電側ユニット３００による送電を制御するようになっている。より詳しくは、ドローン制御端末２００は、オペレータの操作を受け付ける操作部２０１と、ドローン１００の飛行や送電側ユニット３００による送電などの制御指示を発する制御部２０２（離着陸制御部、送電制御部、着陸完了検出部）と、上記制御指示の送信など、ドローン１００や送電側ユニット３００との間での通信を行う飛行制御通信部２０３、および送電制御通信部２０４とを備えて構成されている。上記ドローン制御端末２００は、より具体的には、例えばタブレット型コンピュータや携帯情報端末、パーソナルコンピュータなどを用いて構成することができる。また、ドローン１００や送電側ユニット３００との間の通信方式は特に限定されず、例えば飛行制御通信部２０３はＷｉ−Ｆｉ（登録商標）によって通信を行い、送電制御通信部２０４はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）によって通信を行うなど、互いに異なる方式が用いられるようにしてもよいし、同一の方式が用いられるようにしてもよい。
【００１６】
（送電側ユニット３００）
送電側ユニット３００は、ドローン制御端末２００からの制御指示の受信等を行う送電制御通信部３０１と、受信した制御指示に応じてドローン１００への送電を制御する送電制御部３０２と、高周波を発生する高周波電源３０３（送電部の一部）と、上記高周波によって電磁誘導によりドローン１００に電力を送電する送電コイル３０４（送電部の一部）とを備えて構成されている。
【００１７】
（各部で行われる動作）
上記のように構成されたドローン１００、ドローン制御端末２００、および送電側ユニット３００で行われる動作を図３および図４に基づいて説明する。
【００１８】
（Ｓ１０１）  まず、ドローン１００の飛行中に、オペレータが操作部２０１に対して着陸指示操作をしたとすると、ドローン制御端末２００では着陸制御処理が開始され、ドローン１００に対して着陸指示が送信される（図４（ａ））。
【００１９】
（Ｓ２０１）  ドローン１００では、上記着陸指示が受信されると、着陸動作処理が開始され、飛行制御部１０２によって、送電側ユニット３００に接近しながら高度を下げる着陸動作制御が行われる（図４（ｂ））。また、このとき、ドローン１００では、例えば数ｍｓごとに飛行高度が検出され、高度情報が飛行制御通信部１０１からドローン制御端末２００に送信される。飛行高度が０になると、すなわちドローン１００の飛行状態が終了すると（図４（ｅ））、着陸動作処理が完了する。ここで、上記着陸動作における制御方法は特に限定されず、例えば送電側ユニット３００に確実に接近するために位置センサによってドローン１００自身の位置を確認しながら飛行位置が制御されるようにしたり、カメラによって送電側ユニット３００のマーカ等を撮影しながら飛行位置が制御されるようにしたり、また、上記撮影画像がドローン制御端末２００に送信されて、ドローン制御端末２００がドローン１００を誘導するようにしたりしてもよい。
【００２０】
（Ｓ１０２）  ドローン制御端末２００では、上記ドローン１００からの高度情報が受信される。
【００２１】
（Ｓ１０３）  そして、ドローン１００の高度が０になったか、すなわち着陸が完了したかが判定され、完了するまで上記（Ｓ１０２）（Ｓ１０３）が繰り返される。
【００２２】
（Ｓ１０４）  着陸が完了すると、ドローン制御端末２００からは、送電側ユニット３００に送電開始指示、および予め配布されているドローン１００の機体のＩＤ（マックアドレス、ＩＰアドレス、当送電システム独自のＩＤ等）が送信される（図４（ｆ））。なお、上記のようにドローン制御端末２００から送電開始指示が送信されるのに代えて、着陸が完了したドローン１００に備えられる送電制御部から送電開始指示が送信されるようにしてもよい。
【００２３】
（Ｓ３０１）  送電側ユニット３００では、上記送電開始指示が受信されると、まず、対象となっているドローン１００が送電許可機体であるかどうかが判断される。
【００２４】
（Ｓ３０２）  送電許可機体でなければ、ドローン制御端末２００に送電不可通知が送信され、送電開始処理は終了する。
【００２５】
（Ｓ３０３）  一方、送電許可機体であれば、ドローン制御端末２００に送電開始通知が送信された後、以下の（Ｓ３０４）に移行する。
【００２６】
（Ｓ１０５）  上記送電不可通知、または送電開始通知が送電側ユニット３００から送信されると、ドローン制御端末２００では、例えば送電側ユニット３００での送電の可否を確認することができる。なお、送電が不可の場合には、以下の送電停止指示送信（Ｓ１１１）は行われないようにしてもよいし、送信されても送電側ユニットで無視されるようにしてもよい。
【００２７】
（Ｓ３０４）  上記（Ｓ３０３）で送電開始通知が送信された後、送電開始処理が開始され、送電開始制御が行われる。具体的には、例えば送電制御部３０２によって高周波電源３０３への通電が行われると（図４（ｈ））、高周波電源３０３から高周波電力が出力され、送電コイル３０４に入力されて、送電電力が発生する（図４（ｉ））。そこで、電磁誘導によってドローン１００の受電コイル１１１に受電電力が発生し（図４（ｊ））、ＤＣ−ＤＣコンバータ１１２、およびバッテリ充電回路１１３を介してバッテリ１１４の充電が行われる。ここで、図４（（ｈ）〜（ｊ））の例では、高周波電源３０３への通電、送電電力、および受電電力が順次立ち上がる例を示しているが、これに限らず、回路構成などによってはこのようなタイムラグが生じないようにしてもよい。
【００２８】
（Ｓ１１１）  一方、上記充電中に、オペレータが操作部２０１に対して離陸指示操作をしたとすると、ドローン制御端末２００では離陸制御処理が開始される。この場合、まず、送電側ユニット３００に対して、送電側ユニット３００に送電停止指示が送信される（図４（ｇ））。
【００２９】
（Ｓ３０５）  送電側ユニット３００では、上記送電停止指示が受信されると、送電停止処理が開始され、送電停止制御が行われる。具体的には、例えば送電制御部３０２によって高周波電源３０３への通電が停止され、送電電力、および受電電力も停止される（図４（ｈ）〜（ｊ））。
【００３０】
（Ｓ１１２）  次に、ドローン制御端末２００からドローン１００に離陸指示が送信される（図４（ｃ））。
【００３１】
なお、上記離陸指示の送信は、送電停止指示が送信されてから所定時間経過後に行われるなどしてもよいが、送電停止検出部を備えるなどして、送電側ユニット３００による送電が停止したことが検出されてから、すなわち送電が確実に停止してから離陸指示が送信されるようにしてもよい。そのためには、例えば、送電側ユニット３００に、送電の停止をドローン制御端末２００に通知する送電停止通知部を設けるなどしてもよい。
【００３２】
また、ドローン１００が、ドローン制御端末２００から離陸指示を受信した後、所定時間経過後に離陸を開始するようにしてもよいし、送電停止検出部を備えるなどして、送電側ユニット３００の送電停止通知部からの送電の停止が通知されてから離陸を開始するようにしてもよい。
【００３３】
また、ドローン制御端末２００から送電側ユニット３００に送電停止指示が送信された後にドローン１００に離陸指示が送信されるのに代えて、ドローン制御端末２００からはドローン１００への離陸指示だけが送信され、ドローン１００が、これに備えられた送電制御部から送電側ユニット３００に送電停止指示を送信した後に、離陸動作制御を開始するようにしてもよい。
【００３４】
（Ｓ２０２）  ドローン１００では、上記ドローン制御端末２００からの離陸指示が受信されると、離陸動作処理が開始され（図４（ｄ））、飛行制御部１０２によって、プロペラ１００ａの推力の増大や姿勢制御などが行われ、ドローン１００が離陸して飛行状態となる（図４（ｅ））。
【００３５】
上記のようにドローン１００の着陸が完了するまで送電側ユニット３００による送電が行われないように制御されるので、地軸方位や、位置、高度などを検出する磁気センサが、例えばドローン１００と送電側ユニット３００とが１．５ｍ以下程度の距離に近接している場合などであっても、漏れ磁束の影響を受けることは回避され、着陸動作が不安定になるのが確実に防止される。また、ドローン１００の離陸は、送電側ユニット３００による送電が停止した後に行われるように制御されるので、やはり、磁気センサが漏れ磁束の影響を受けることは回避され、離陸動作が不安定になるのが確実に防止される。また、着陸中にだけ送電されるので消費電力も低減される。
【００３６】
なお、上記の例では、着陸後に送電が開始され、離陸前に送電が停止される例を示したが、送電がドローン１００のセンサに与える影響が着陸または離陸の一方にだけ生じ、または大きいような場合には、その一方の場合にだけ送電開始または停止の制御が行われるようにしてもよい。例えば、着陸中にバッテリ１１４の充電が完了することによって送電が停止されるような場合には、着陸後に送電を開始する制御が上記のように行われるようにするだけでよい。また、上記のような送電開始や停止制御をすることなく、充電を伴わない着陸、離陸が行われ得るようにしてもよい。
【００３７】
（その他の事項）
送電側ユニット３００からドローン１００への送電方式は、上記のような電磁誘導を利用するものに限らず、マイクロ波を用いる方式など、飛行中のドローン１００の回路やセンサに影響を与えて飛行が不安定になる可能性のある送電方式であれば、上記のような制御によって、離着陸の際の飛行動作が不安定になるのを確実に防止できる。
【００３８】
また、ドローン１００とドローン制御端末２００とは、１台ずつが組にして用いられるのに限らず、１対多または多対１の組にして用いられるようにしたり、それらの組が複数組用いられ、１つまたは複数の送電側ユニット３００が共通に使用されるようにしてもよい。
【００３９】
また、複数のドローン１００やドローン制御端末２００の存在を考慮する場合には、ドローン制御端末２００によるドローン１００の飛行制御や、ドローン制御端末２００による送電側ユニット３００の送電制御が、ＩＰアドレスやＭＡＣアドレス、ＩＤなどによる認証や暗号化の手法を用いて、特定の組み合わせでだけ、各制御を可能にするなどしてもよい。具体的には、例えばドローン制御端末２００に、そのドローン制御端末２００を特定する情報の送信機能を持たせ、ドローン１００や送電側ユニット３００には、上記情報に基づいて、特定のドローン制御端末２００に対してだけ、制御指示を受け付ける機能を持たせるようにしてもよい。これによって、ドローン１００の遠隔制御に使われる無線通信が傍受や干渉、妨害の影響を受けることによる通信の乗っ取りや情報漏えいなどを防止して、情報セキュリティを高めることも容易にでき、また特定のドローン制御端末２００、または特定のドローン１００にのみ給電を許可する事で不正電力受電を抑止する事が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１００      ドローン
１００ａ    プロペラ
１００ｂ    モータ
１０１      飛行制御通信部
１０２      飛行制御部
１１０      受電側ユニット
１１１      受電コイル
１１２      ＤＣ−ＤＣコンバータ
１１３      バッテリ充電回路
１１４      バッテリ
２００      ドローン制御端末
２０１      操作部
２０２      制御部
２０３      飛行制御通信部
２０４      送電制御通信部
３００      送電側ユニット
３０１      送電制御通信部
３０２      送電制御部
３０３      高周波電源
３０４      送電コイル
【図１】
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【図２】
2017071285.tif 000004
【図３】
2017071285.tif 000005
【図４】
2017071285.tif 000006