(57)【要約】１．面清掃用飛翔体の制御方法２．飛翔体は、手動変換を必要とせずに、平滑又は湾曲面の配列間の大きい距離に架橋することができる。これにより、必要な人員が減少し、例えば太陽光発電所の大きな表面を完全オートメーション化して整備することができる。２．２  面清掃用飛翔体の制御方法は、清掃対象物の周囲の表面を把握することを含み、飛翔体をこれに対して調整し、飛行経路を構築する。これにより、表面を特に効率的に清掃し、必要に応じて更に加工することができる。２．３  面清掃用飛翔体の制御方法は、例えばガラスファサード又は太陽光発電所、特に乾燥地域での使用に適する。
2017527493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面清掃用飛翔体の制御方法において、
対象物を飛翔体の気流により清掃するために、前記制御に従い対象物の幾何学的特性を把握し、飛翔体を調整するセンサシステムを備える、制御方法。
【請求項２】
対象物に関する飛翔体の相対位置を把握するルーティンを備える、請求項１記載の用飛翔体の制御方法。
【請求項３】
対象物との望まない衝突が回避される順序で飛翔体を調整するルーティンを備える、請求項１又は２記載の飛翔体の制御方法。
【請求項４】
対象物の表面が清掃ヘッドの最大限の作動を受けるように飛翔体の飛行経路を分割するルーティンを備える、請求項１〜３のいずれか一項または複数に記載の飛翔体の制御方法。
【請求項５】
飛翔体は、飛行経路の中断後、飛行経路を可能な許容差を考慮しつつ中断地点の上及び／又は前から続行することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項または複数に記載の飛翔体の制御方法。
【請求項６】
ルーティンを備え、前記ルーティンに基づいて飛翔体が事前にプログラム化されセンササポートされた航路座標に接近する、請求項１〜４のいずれか一項または複数に記載の飛翔体の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面清掃用飛翔体の制御方法に関する。
【０００２】
飛翔体、例えばドローンを小包配送に利用することが知られているが、これらはいくつかの理由から未だ実用的ではない。
【０００３】
ドローンの経路は、水平方向及び鉛直方向において生成される飛行経路の大きい許容差のもと、事前にプログラム化されていなければならない。
【０００４】
更に、例えば、太陽光発電所又は建物の屋根上の飛行経路は、はるかに大きな混沌として発生する障害に適合されなければならないので、飛行経路は大きく変更可能でなければならない。
【０００５】
安全上の観点からみると、小包配送のための利用は、激しい人の往来がある地域において通常行われるため、より安全が問題となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
請求項１記載の発明の根底には、表面、例えば太陽光発電所、ガラスファサード又は屋根を、高度なオートメーション水準の構造で、汚染によるエネルギー消費を僅少とした状態で清掃し、必要に応じて更に加工することを可能にするという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、請求項１記載の特徴（場合によっては文字通りの特徴の引用）により解決される。
【０００８】
請求項１記載の発展形態により、清掃対象物を把握し、飛翔体を僅少なエネルギー消費でこれに対して方向付け及び／又は調整することが可能になる。
【０００９】
幾何学的、例えば三次元の情報を把握することで、水平面及び鉛直面における、つまり並進運動及び回転運動による対象物に対する調整が可能になる。
【００１０】
対象物、エッジ又はその輪郭を認識し、これらとの距離を把握することで、少ないエネルギーでそこでの調整された飛行経路の決定が容易になる。
【００１１】
特に、表面の高度又はトポロジーを把握することで、飛翔体やその清掃装置の高度を表面に応じて追従又は調整することが可能になる。
【００１２】
飛翔体は、センサシステムにより把握した情報に応じて制御し、調整することができる。
【００１３】
このように例えば飛翔体の端にセンサを取り付けることができ、センサはそれぞれ距離測定を行い、飛翔体をエッジと平行に調整する。
【００１４】
コストと重さを削減するため、簡素なセンサ、例えば距離測定用センサを使用できる。これらは定義された位置、例えば具体的な角度又は距離で、飛翔体又は清掃装置と対向して取り付けることができる。
【００１５】
選択したセンサシステムの配列と飛翔体の位置決定に関して、対象物の幾何学的特性を把握できる。これにより、簡素なセンサシステムが使用可能になる。
【００１６】
センサシステムは、例えばカメラと組み合わせてより多くの情報を一度に準備すると、より詳しく周囲をより迅速に又はより広範囲で把握することができるため、飛翔体は必要に応じて位置決定することが少なくなる。
【００１７】
表面の清掃は、直接飛翔体上の例えばブラシ等のエフェクタによって及び／又はロータによって生じる気流、及び／又は固定アダプタ上で飛翔体と接続されたエフェクタによって行われてもよい。そのような清掃装置は、飛翔体に対して可動及び／又は固定して接続してよい。
【００１８】
発明の有利な一形態が請求項２に記載されている。請求項２に記載の発展形態により、飛翔体の位置、対象物の位置、及び飛翔体と対象物との相対位置をセンサ情報及び／又は計算に基づいて把握することで、必要に応じて更なる方法工程を可能にすることができる。
【００１９】
選択したセンサシステムの配列と飛翔体の位置決定に関して、幾何学的、相対位置が、飛翔体の制御方法における具体的なルーティン又は計算方法によって把握される。
【００２０】
深度情報又はエッジと輪郭を認識するセンサシステムには、例えば二つの直接的な使用例がある。
【００２１】
第一に、センサシステムは、飛翔体の飛行制御装置と接続することができ、飛行経路とその針路、つまり飛翔体の直接的なナビゲーション、例えば位置合わせを制御する。
【００２２】
飛翔体及び取り付けられた清掃装置の位置、例えば飛行高度は、表面上でエフェクタを連続的に作動させるためのセンサ情報に応じて設定及び／又は調整できる。
【００２３】
理想的な調整は、清掃装置、つまり対象物の表面に対するその作動面の同時的な調整又は更新でもよい。
【００２４】
飛翔体の適切な位置、例えば飛行高度や、それによる清掃対象物の表面との距離は、そのときの取り付けられた清掃装置とその形態に応じて変化してよい。
【００２５】
しかし、適切な位置は、飛翔体に対して可動な清掃装置の配列によって、例えばその飛行ルートにおける飛翔体の不正確さ又は対象物の表面の不正確さを補正することができる。
【００２６】
従って、飛翔体は、起こりうる不正確さを可動な配列によりもはや補正できない飛行ルート内を飛ぶべきではない。
【００２７】
第二に、清掃装置は飛行制御に依存せずに制御されうる。例えば、清掃装置のアクチュエータを制御して、清掃対象物からの離隔時に、必要に応じてエフェクタの移動を設定し、及び／又は着陸時に、清掃装置を地面方向に向けることで、清掃装置上のエフェクタの作動面は地面からの離隔を示し、更に汚染することはなく、又は着陸を妨げることはない。従って、全般的にみて、清掃装置を種々の飛翔体に取り付けることを奨励することができる。
【００２８】
飛翔体の調整及び／又は方向付けは、エフェクタが不定でない対象物の表面上を作動すべきときに、また重要である。例えば、砂漠にある太陽光発電所での使用時に飛翔体の気流を砂の除去に用いる際、ソーラーパネル又は鏡上の飛行後、そして清掃過程の後又は清掃過程の間に、付近の塵埃を吹き上げて表面が再び汚染されないようにパネルに対して大きな距離をとることは有意義である。
【００２９】
例えば、センサシステムは、赤外線、レーザ又はカメラのような光学システムを含んでもよいが、また例えばレーダによる超音波を用いて音響的に、及び／又は触知的に機能してもよい。ドローンとも称される飛翔体は、ナビゲーションや飛行上の安全を可能又は支援するため、上記センサシステムを拡張可能な更なるセンサを有する。
【００３０】
力測定用センサ、例えばひずみ計を用いて、清掃装置、例えば表面における力の作用を制御することができ、又は、例えば清掃装置の誤傾斜等の不調を検知することができる。例えば風、空気湿度、時間又は温度等の気象データを把握するセンサに基づいて、又は遠くから受信したセンサデータ又は気象予報の情報に基づいて、更に作業を停止又は開始させてもよい。
【００３１】
発明の有利な一形態が請求項３に記載されている。請求項３に記載の発展形態により、飛翔体が対象物の清掃対象面に好適に接近することが可能になる。
【００３２】
ルーティンは、飛翔体が清掃対象物と意図せず衝突することなく、飛行経路が遵守される順序で、飛翔体の移動を調整する。
【００３３】
従って、飛翔体はまず航路座標とも称される地点に接近する。これらの地点は事前にプログラム化されており、種々の優先順位の決定を通してモデルになる。
【００３４】
地点には、水平方向及び鉛直方向の位置の指示と、位置合わせ及び／又は軸を中心とした回転が含まれる。
【００３５】
例えば一地点における滞在時間等の更なる指示をプログラム化することができる。例えば地点間における加速や速度等の飛行特性も定義できる。
【００３６】
一地点に飛来すると、そこ及び／又は地点間でも、飛翔体はセンサシステムによって把握された情報を基に対象物及び／又はその境界を把握でき、これらに対して位置合わせできる。
【００３７】
把握したセンサ情報と関連するルーティンを用いることで、飛翔体は第一に対象物に接近することができ、第二に例えば二点間の誤配置も修正できる。
【００３８】
対象物が特徴的で、例えばモジュール構成されていたり、直角又は反復する平行なエッジ等の幾何学的特徴を有する場合、これらを飛翔体は基準として用いることができる。従って、地点からの飛来を細かく調整することができる。
【００３９】
説明した手続き方法により、飛翔体及びその清掃装置が表面に対して好適に接近することが容易になり、衝突又は対象物に対する誤傾斜及び／又は不調が避けられる。
【００４０】
発明の有利な一形態が請求項４に記載されている。請求項４に記載の発展形態により、対象物上をその伝播及び／又は寸法に応じて飛行し、飛行経路を必要に応じて分類することが可能になる。清掃対象物が清掃装置よりも例えば幅広の場合、面を清掃装置の作動面の幅に応じて分割することができる。
【００４１】
そして、飛翔体は、複数の互いに隣接してジグザグ配列された経路において対象物の表面を偵察飛行し、表面全体を把握する。その場合、好適には、算出された飛行経路が清掃装置の作動面において部分的に重なる。
【００４２】
センサシステムにより、全ての必須の情報、例えば対象物の大きさ及び／又はそれに対する相対位置を把握し、効率的でそこでのエネルギー消費が僅少な飛行経路を算出することが可能になる。
【００４３】
全体的には、飛行ルートを複数の飛行経路に分割することで、効率的な清掃を支援できる。
【００４４】
清掃装置又はそれに取り付けられたエフェクタは、飛翔体に対して可動的、又は飛翔体に対して調整された位置又は状態で配置されてよい。
【００４５】
それにより、表面を清掃するための飛行経路を表面の主伝播に沿って細かく分割することなく調整することができる。
【００４６】
一つの適用例は、アレイ上、つまり太陽光発電所内のソーラーパネルの統合体上の制御方法への利用である。
【００４７】
飛翔体はアレイの主伝播に沿って飛行し、こうして余分なガイド経路を削減等する。これにより、飛行経路はその長さを縮小し、エネルギーを削減することができる。
【００４８】
清掃装置が飛行方向に対する接線方向に伝播する場合、飛翔体を表面の主伝播に沿って操縦し、飛翔体の飛行経路をそれに応じて調整すると有利になりうる。
【００４９】
清掃装置が表面を完全又は十分にカバーしない場合、複数の経路を飛行することは有効であり得る。その場合、センサシステムがエッジを検知すると、飛行経路の最適な計算又は分割を可能にするため、有利である。
【００５０】
清掃装置は、飛翔体に対する可動な配置により、その飛行ルートや表面清掃方法を簡素化できる。
【００５１】
例えば、清掃装置が飛行方向に対する非接線方向に伝播する場合、例えば清掃装置はその構成から、使用されるエフェクタの作動面に関して重い自重を示し、それにより前進が短くなるため、これを飛行方向に調整して取り付けるのが有利になりうる。
【００５２】
表面上の清掃装置の作動面を拡大するため、これは飛行中、つまり位置の移動の場合又は中断の場合、飛行ルートに対する接線方向に移動してよい。
【００５３】
一つの適用例は、飛行方向の、飛翔体に対するシリンダブラシの同時的な調整である。これは比較的重いため、前進が短くなる。飛翔体に対して別々にその飛行方向の接線方向に移動することで、飛翔体の飛行ルートをさらに細かく分割することを強いられることなく、大きな幅が飛行中に清掃される。
【００５４】
発明の有利な一形態が請求項５に記載されている。請求項５に記載の発展形態により、表面をより効率的に清掃することができるのは、例えば、飛翔体の電池交換等により、予定されていた飛行ルートを中断する際、清掃された最後の場所において飛行又は清掃経路を続行可能であり、それにより、清掃済みの表面をもう一度完全に飛行する必要がないからである。
【００５５】
更に、飛翔体の位置決定又は飛行の正確性の可能な許容差を清掃続行中に考慮することが有利である。
【００５６】
例えば、このことは、未清掃の表面が飛行又は清掃経路が中断された地点で残ることがないことを確実にするときに起こり、それによりすでに清掃された表面の一部を繰り返し飛行することをなくすことができる。
【００５７】
飛翔体は、第一に、例えば充電基地等の、対象物に対する固定地点から離陸及び着陸することができる。第二に、飛翔体は対象物に対して様々な地点から離陸及び着陸することができる。
【００５８】
このことは、例えば着陸場所の位置を変更するときに有利になりうる。ここでの適用例は、ソーラーパネル間を移動してそれぞれ独立して太陽を基に位置合わせするロボット又は輸送手段である。そのようなロボット上に着陸して、例えばその上でそれを充電したり、又は清掃ヘッドをその上で自動的に清掃したり、又はそこから離陸するときに、清掃されない飛行区間を縮小することができる。
【００５９】
発明の有利な一形態が請求項６に記載されている。請求項６に記載の発展形態により、飛翔体が特に僅少なエネルギーでそこに事前にプログラム化された状態で清掃対象物又は定義された離陸及び／又は着陸位置に接近することが可能になる。
【００６０】
例えばＧＰＳ等の位置決定システムを使用して、清掃対象物を含む地域がある、事前に定義された地点を飛行することができる。それにより、対象物を発見するのに通常必要なルーティンや場合によっては電子機器の追加を回避することができ、エネルギーを節減することができる。
【００６１】
同様に、航路座標を前もって例えばＧＰＳ等の位置決定システムを使用して記録してよく、これを後ほど設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
発明の実施形態を図面において例示し、以下詳細に説明する。
【図１】離陸と航路座標の飛行のルーティン
【図２】エフェクタの位置決定のルーティン
【図３】様々な位置における対象物上方の飛翔体の側面図
【図４】航路座標及び／又は飛行経路の分割から生成されるモデル
【発明を実施するための形態】
【００６３】
実施形態として、複数のアレイで構成される、太陽光発電所での利用について説明する。
【００６４】
図１はまず、離陸の基準値が満たされているか問い合わせる。更に、例えば、夜間は弱風が発生する傾向があり、飛翔体による影が投影されないため、時刻が調整される。
【００６５】
基準値が満たされているとき、例えば、特定の時刻になり運転の気象条件を満たすとき、飛翔体は定義された航路座標を得て離陸する。
【００６６】
航路座標は、例えばＧＰＳ位置データによって水平方向が、そして高度指示によって鉛直方向が定義される。
【００６７】
必要な調整は事前に同様に例えばマルチコプタ又はドローンとも称される飛翔体内にありコンパスによって算出され、同様に飛翔体内にある制御機器によって得られる。
【００６８】
更に、航路座標ナンバリングを有し、それにより航路座標を他と区別することができ、順番に飛行することができる。
【００６９】
第一の態様が以下に説明される。飛翔体はセンサシステムに基づいてその周囲を把握し、飛翔体又はそれに取り付けられた清掃装置を清掃対象物の表面に対して調整する。そのために、清掃装置は例えば超音波センサ等の二つの距離センサを備える。距離センサは飛翔体やその清掃装置と対象物との距離を測定し、地面に向かって調整される。対象物が把握され、距離センサの限界値内になると、飛翔体は降下され、その結果清掃装置のエフェクタが表面上で動作し、つまり例えばストリップブラシが表面上に置かれる。そのため、距離センサは、センサ情報を利用可能にするため、清掃装置上の定義された位置に取り付けられる必要がある。
【００７０】
更なる第二の態様が以下に説明され、図２〜３に示される。清掃装置（３）は、飛翔体（１）と対向して例えば固定アダプタ（２）上に可動的に配置され、その後清掃対象物（５）の上方を飛行するための高度が設定される。清掃対象物は地面（６）に設置される。この飛行高度で表面及び／又は飛翔体の不正確さが固定アダプタの可動性により機械的に補正され、飛翔体を再度制御する必要がない。固定アダプタと清掃ヘッドを、動作中にその飛翔体との距離に関して制御することができる。例えば、清掃ヘッドを、固定アダプタ上にモータによって回収したり、降下させたりすることができる。
【００７１】
あらゆる態様において、清掃装置のエフェクタの降下により、清掃対象物は接近又は追従される。
【００７２】
そのような表面が飛翔体の下方ではなく、例えば高層ビルのガラスファサード等の隣にある場合、降下とは、エフェクタが清掃対象物に近づけられることを意味する。
【００７３】
よって、回収とは、清掃装置が飛翔体に向かって移動することを意味する。
【００７４】
図２は、周囲の対象物、例えば地面又は清掃対象物に対する飛翔体の距離は、離陸後、持続的に測定されることを示す。
【００７５】
測定値が閾値より大きい場合、清掃対象物はなく、清掃装置は回収されるか、又は回収された状態で維持される。
【００７６】
清掃対象物がある場合、距離測定は従って閾値内であり、清掃装置は降下される。
【００７７】
このルーティンは、飛翔体のプログラム化に依存せず、例えば清掃装置の別の制御により進行できる。
【００７８】
図３はそれぞれ、飛翔体を、対象物の上方を飛行前、飛行中、飛行後の位置ごとに示す。
【００７９】
清掃装置を対象物の存在に応じて制御することで、飛翔体がその周囲と衝突する可能性があるリスクが減少する。
【００８０】
表面が複数に分割される場合、例えば個々のモジュールに分割される場合、距離測定の情報を経路測定と接続することは重要であろう。
【００８１】
これにより、アレイ内の各モジュール、つまりソーラーモジュールの構造統合体に面した清掃ヘッドが回収されることが回避されることになる。
【００８２】
距離測定によりある経路を越えて清掃対象物がないことが決定されると、清掃装置は回収される。それに必要な閾値は、アレイ内の二つのモジュール間の最大距離以上でなければならない。
【００８３】
これにより、清掃装置の不要な回収及び降下が回避される。センサシステム（４）は清掃装置下方及び飛翔体前方の対象物との距離を測定して、予め制御コマンドを生成させることができる。
【００８４】
図４は、二つのアレイ上における蛇行形状の飛行ルートを示す。これは、可能な限り僅少なエネルギーで表面全体を飛行するために選択される。飛行経路は優先される航路座標から生成され、図中では矢印端により識別され、表面に対して平行に調整される。飛翔体は、地点Ｓから離陸し、完全に飛行した後、同所に着陸する。
【００８５】
例えば飛翔体内の電池残量が地点Ｕにおいて終わりに近づいているため、飛行ルートを中断しなければならない場合、飛翔体は充電及び／又は電池交換のため直接地点Ｓに飛行する。
【００８６】
飛行ルートは、中断地点Ｕから地点Ｆへと続行し、飛翔体の位置決めの起こり得る不正確さを補正する。
【００８７】
飛行経路の数及び配列は、航路座標の飛行によりこのように生成され、それから清掃装置上のエフェクタの幅全体が表面上を動作する。その間、エフェクタの経路は僅かに部分的に重複し、飛翔体の位置決めの不正確さを補正することになる。
【００８８】
航路座標の飛行の際、センサシステムは、対象物のエッジや輪郭に応じて飛翔体を接近させることができる点で有用である。
【００８９】
航路座標が一つも設定されていない、又は完全にカバーするのに必要な航路座標が利用するのに不充分の場合、センサシステム及び／又は飛翔体の制御機器は、エッジ検知、つまり対象物の認識から出発し、更なる経路を適切に調整し、順番に計算しなければならない。
【００９０】
その場合、アレイの伝播体の一方の側において開始し、僅かに部分的に重複する経路をそれに対して平行になるように計算するのが有利である。
【００９１】
位置訂正及び飛翔体の調整は、飛翔体にとって反復的な幾何学的構造として示されるため、例えばマルチコプタの組み込まれた飛行制御に依存せずにエッジに基づいて行われる。このように、飛翔体は、例えばモジュールのエッジと平行に調整することができる。
【図１】
2017527493.tif 000003
【図２】
2017527493.tif 000004
【図３】
2017527493.tif 000005
【図４】
2017527493.tif 000006
【国際調査報告】
2017527493.tif 000007
2017527493.tif 000008
2017527493.tif 000009
2017527493.tif 000010
2017527493.tif 000011
2017527493.tif 000012