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技術 無人飛行体用給電システムおよび制御装置

出願人 三菱ロジスネクスト株式会社
発明者 甲斐絢介
出願日 2019年4月17日 (1年9ヶ月経過) 出願番号 2019-078320
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-175738
状態 特許登録済
技術分野 飛行船・気球・飛行機 フォークリフトと高所作業車 交通制御システム
主要キーワード 特徴的情報 無人搬送車両 送電方向 無人飛行体 ドローン レクテナ 蓄電量情報 無線給電
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

無人飛行体稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび制御装置を提供する。

解決手段

無人飛行体用給電システムは、荷役を行う複数の荷役車両と、荷役の支援を行う無人飛行体としてのドローンと、複数の荷役車両と通信する制御装置50とを備える。ドローンは、無線で供給された電力を受ける無線受電部と、無線受電部で受けた電力を蓄えるバッテリとを備え、複数の荷役車両の各々は、ドローンに対して無線で給電する無線給電部を備える。制御装置50は、荷役車両の位置情報を取得する車両位置情報取得部53と、ドローンの位置情報を取得する飛行体位置情報取得部55と、複数の荷役車両およびドローンの位置情報に基づいて複数の荷役車両から給電車両選定する給電車両選定部56と、給電車両として選定された荷役車両の無線給電部がドローンに対して給電するように荷役車両を制御する給電制御部57とを備える。

概要

背景

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。

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。

また、特許文献1には、荷役車両であるフォークリフト上に無人飛行体が待機するように構成し、待機中の無人飛行体に対して給電することが記載されている。

概要

無人飛行体の稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび制御装置を提供する。無人飛行体用給電システムは、荷役を行う複数の荷役車両と、荷役の支援を行う無人飛行体としてのドローンと、複数の荷役車両と通信する制御装置50とを備える。ドローンは、無線で供給された電力を受ける無線受電部と、無線受電部で受けた電力を蓄えるバッテリとを備え、複数の荷役車両の各々は、ドローンに対して無線で給電する無線給電部を備える。制御装置50は、荷役車両の位置情報を取得する車両位置情報取得部53と、ドローンの位置情報を取得する飛行体位置情報取得部55と、複数の荷役車両およびドローンの位置情報に基づいて複数の荷役車両から給電車両選定する給電車両選定部56と、給電車両として選定された荷役車両の無線給電部がドローンに対して給電するように荷役車両を制御する給電制御部57とを備える。

目的

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る無人飛行体用給電システムおよび制御装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

荷役を行う複数の荷役車両と、荷役または荷役の支援を行う無人飛行体と、複数の前記荷役車両と通信する制御装置とを備え、前記無人飛行体は、無線で供給された電力を受ける無線受電部と、前記無線受電部で受けた電力を蓄えるバッテリとを備え、前記複数の荷役車両の各々は、前記無人飛行体に対して無線で給電する無線給電部を備え、前記制御装置は、複数の前記荷役車両の位置情報を取得する車両位置情報取得部と、前記無人飛行体の位置情報を取得する飛行体位置情報取得部と、複数の前記荷役車両の位置情報と前記無人飛行体の位置情報とに基づいて複数の前記荷役車両から給電車両選定する給電車両選定部と、前記給電車両として選定された前記荷役車両の前記無線給電部が前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする無人飛行体用給電システム

請求項2

前記制御装置は、複数の前記荷役車両の荷役スケジュールを取得する荷役スケジュール取得部をさらに備え、前記給電車両選定部は、前記荷役スケジュールに基づいて前記給電車両を選定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

前記給電制御部は、前記給電車両として選定された前記荷役車両が前記無人飛行体に追従しながら給電するように前記荷役車両を制御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給電システム。

請求項4

複数の前記無人飛行体を備え、前記制御装置は、複数の前記無人飛行体が備える前記バッテリの蓄電量情報を取得する蓄電量情報取得部と、前記蓄電量情報に基づいて複数の前記無人飛行体から給電対象を選定する給電対象選定部とをさらに備え、前記給電制御部は、前記給電対象として選定された前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御す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

荷役を行う複数の荷役車両と通信する制御装置であって、複数の前記荷役車両の位置情報を取得する車両位置情報取得部と、荷役または荷役の支援を行う無人飛行体の位置情報を取得する飛行体位置情報取得部と、複数の前記荷役車両の位置情報と前記無人飛行体の位置情報とに基づいて複数の前記荷役車両から給電車両を選定する給電車両選定部と、前記給電車両として選定された前記荷役車両が前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする制御装置。

請求項6

複数の前記荷役車両の荷役スケジュールを取得する荷役スケジュール取得部をさらに備え、前記給電車両選定部は、前記荷役スケジュールに基づいて前記給電車両を選定することを特徴とする請求項5に記載の制御装置。

請求項7

前記給電制御部は、前記給電車両として選定された前記荷役車両が前記無人飛行体に追従しながら給電するように前記荷役車両を制御することを特徴とする請求項5または6に記載の無人飛行体給電システム。

請求項8

複数の前記無人飛行体が備えるバッテリの蓄電量情報を取得する蓄電量情報取得部と、前記蓄電量情報に基づいて複数の前記無人飛行体から給電対象を選定する給電対象選定部とをさらに備え、前記給電制御部は、前記給電対象として選定された前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御することを特徴とする請求項5〜7のいずれか一項に記載の制御装置。

技術分野

0001

本発明は、荷役車両から無人飛行体に対して給電するための無人飛行体用給電システムおよび制御装置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。

0004

また、特許文献1には、荷役車両であるフォークリフト上に無人飛行体が待機するように構成し、待機中の無人飛行体に対して給電することが記載されている。

先行技術

0005

特開2017−36102号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、特許文献1の構成では、無人飛行体に対して給電するためには、無人飛行体が荷役車両に着地する必要があるため、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という問題がある。

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る無人飛行体用給電システムおよび制御装置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、荷役を行う複数の荷役車両と、荷役または荷役の支援を行う無人飛行体と、複数の前記荷役車両と通信する制御装置とを備え、前記無人飛行体は、無線で供給された電力を受ける無線受電部と、前記無線受電部で受けた電力を蓄えるバッテリとを備え、前記複数の荷役車両の各々は、前記無人飛行体に対して無線で給電する無線給電部を備え、前記制御装置は、複数の前記荷役車両の位置情報を取得する車両位置情報取得部と、前記無人飛行体の位置情報を取得する飛行体位置情報取得部と、複数の前記荷役車両の位置情報と前記無人飛行体の位置情報とに基づいて複数の前記荷役車両から給電車両選定する給電車両選定部と、前記給電車両として選定された前記荷役車両の前記無線給電部が前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする。

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、前記制御装置は、複数の前記荷役車両の荷役スケジュールを取得する荷役スケジュール取得部をさらに備え、前記給電車両選定部は、前記荷役スケジュールに基づいて前記給電車両を選定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給電システムにおいて、前記給電制御部は、前記給電車両として選定された前記給電車両が前記無人飛行体に追従しながら給電するように前記荷役車両を制御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、複数の前記無人飛行体を備え、前記制御装置は、複数の前記無人飛行体が備える前記バッテリの蓄電量情報を取得する蓄電量情報取得部と、前記蓄電量情報に基づいて複数の前記無人飛行体から給電対象を選定する給電対象選定部とをさらに備え、前記給電制御部は、前記給電対象として選定された前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御することを特徴とする。

0012

また、請求項5に記載の発明は、荷役を行う複数の荷役車両と通信する制御装置であって、複数の前記荷役車両の位置情報を取得する車両位置情報取得部と、荷役または荷役の支援を行う無人飛行体の位置情報を取得する飛行体位置情報取得部と、複数の前記荷役車両の位置情報と前記無人飛行体の位置情報とに基づいて複数の前記荷役車両から給電車両を選定する給電車両選定部と、前記給電車両として選定された前記荷役車両が前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御する給電制御部とを備えることを特徴とする。

0013

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載の制御装置において、複数の前記荷役車両の荷役スケジュールを取得する荷役スケジュール取得部をさらに備え、前記給電車両選定部は、前記荷役スケジュールに基づいて前記給電車両を選定することを特徴とする。

0014

請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の無人飛行体給電システムにおいて、前記給電制御部は、前記給電車両として選定された前記給電車両が前記無人飛行体に追従しながら給電するように前記荷役車両を制御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5〜7のいずれか一項に記載の制御装置において、複数の前記無人飛行体が備えるバッテリの蓄電量情報を取得する蓄電量情報取得部と、前記蓄電量情報に基づいて複数の前記無人飛行体から給電対象を選定する給電対象選定部とをさらに備え、前記給電制御部は、前記給電対象として選定された前記無人飛行体に対して給電するように前記荷役車両を制御することを特徴とする。

発明の効果

0016

本発明によれば、無人飛行体の稼働時間を向上できる無人飛行体用給電システムおよび制御装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0017

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。
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。
(A)は、同実施形態に係る荷役車両の概略構成を示すブロック図であり、(B)は、同実施形態に係る無人飛行体の概略構成を示すブロック図である。
同実施形態に係る制御装置の概略構成を示すブロック図である。

実施例

0018

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、複数の荷役車両10と、複数のドローン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、制御装置50と、給電車両としての荷役車両10とにより構成されている。荷役車両10、ドローン30、および、制御装置50は、互いに通信可能に構成されている。

0019

荷役車両10は、荷役を行う無人搬送車であって、荷物を所定の荷積場所から所定の荷降場所まで搬送する。荷役車両10は、フォークFとレーザースキャナSとを備えたレーザー無人フォークリフトであり、レーザースキャナS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。荷役車両10は、レーザースキャナSによる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Sから反射板Rまでの距離と反射板Rの方角方位)とを算出する。また、荷役車両10は、ドローン30の位置情報を受信し、反射板Rまでの距離および反射板Rの方角の算出結果と、その反射板Rを備えているドローン30の位置情報とに基づいて、屋内における荷役車両10自身の位置を推定し、その推定結果(荷役車両10の位置情報)に基づいて移動する。また、荷役車両10は、荷役車両10自身の位置情報を制御装置50に送信する。荷役車両10の詳しい構成は、図3(A)を参照して説明する。

0020

ドローン30は、荷役車両10による荷役の支援を行う無人飛行体であって、荷役車両10が荷積場所から荷降場所まで走行する動作を支援する。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)を撮影するカメラ(図示略)を備えており、マーカーMの認識結果に基づいて、ドローン30自身の位置を推定し、その推定結果(ドローン30の位置情報)に基づいて移動する。また、ドローン30は、ドローン30自身の位置情報を荷役車両10および制御装置50に送信する。ドローン30の詳しい構成は、図3(B)を参照して説明する。

0021

制御装置50は、複数のドローン30から給電対象を選定するとともに、複数の荷役車両10から給電車両を選定し、給電車両として選定された荷役車両10から給電対象として選定されたドローン30に対して給電するように荷役車両10を制御する。制御装置50の詳しい構成は、図4を参照して説明する。

0022

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。すなわち、屋内における位置に応じてマーカーMの各々は特徴を有しており、各マーカーMは、屋内における位置情報を示している。

0023

図3(A)は、各荷役車両10の概略構成を示すブロック図である。
図3(A)に示すように、荷役車両10は、バッテリ11と、車両位置推定部12と、荷役スケジュール記憶部13と、走行制御部14と、無線給電部15とを備えている。

0024

バッテリ11は、充電可能な二次電池により構成されており、荷役車両10の各部に電力を供給する。バッテリ11は、荷役車両10を稼働させていないときに充電される。バッテリ11の蓄電容量は、ドローン30が備えるバッテリ32(図3(B)参照)の蓄電容量に比べて大きい。

0025

車両位置推定部12は、レーザースキャナSを用いて検出された反射板Rの検出結果と、その反射板Rを備えているドローン30の位置情報とに基づいて、荷役車両10の位置を推定する。

0026

荷役スケジュール記憶部13は、荷役車両10の荷役スケジュールを記憶している。荷役スケジュールは、荷役車両10が行う荷役の予定に係る情報であって、荷役スケジュールには、例えば、荷役の開始時刻、荷積場所、荷降場所、および、荷役の終了時刻に係る情報が含まれている。

0027

走行制御部14は、荷役車両10の位置情報(荷役車両10の位置の推定結果)と、荷役スケジュールとに基づいて、荷役車両10の走行を制御する。具体的には、走行制御部14は、所定時刻に荷積場所から荷降場所まで荷物を搬送するように荷役車両10を移動させる。また、給電車両として選定された荷役車両10の走行制御部14は、給電対象として選定されたドローン30に追従するように荷役車両10を移動させる。

0028

無線給電部15は、特定の送電方向マイクロ波を送る送電アンテナにより構成されている。給電車両として選定された荷役車両10の無線給電部15は、給電対象として選定されたドローン30に対して無線(マイクロ波)で給電する。

0029

図3(B)は、各ドローン30の概略構成を示すブロック図である。
図3(B)に示すように、ドローン30は、無線受電部31と、バッテリ32と、飛行体位置推定部33と、飛行制御部34とを備えている。

0030

無線受電部31は、荷役車両10から送られたマイクロ波を受けるレクテナ(図示略)と、当該レクテナで受けたマイクロ波を直流電流に変換してバッテリ32に供給する回路(図示略)とにより構成されている。すなわち、無線受電部31は、荷役車両10から無線により供給された電力を受ける。

0031

バッテリ32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32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、荷役車両10から供給された電力を蓄えることによって増える。

0032

飛行体位置推定部33は、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)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

飛行制御部34は、ドローン30の位置情報(ドローン30の位置の推定結果)と、他のドローン30の位置情報とに基づいて、ドローン30の飛行を制御する。具体的には、飛行制御部34は、ドローン30が他のドローン30や移動棚(不図示)に衝突しないようにドローン30を移動させる。

0034

図4は、制御装置50の概略構成を示すブロック図である。
制御装置50は、蓄電量情報取得部51と、給電対象選定部52と、車両位置情報取得部53と、荷役スケジュール取得部54と、飛行体位置情報取得部55と、給電車両選定部56と、給電制御部57とを備えている。制御装置50の各部51〜57は、同一または複数の集積回路により構成されている。

0035

蓄電量情報取得部51は、複数のドローン30が備えるバッテリ32の蓄電量情報を取得する。すなわち、蓄電量情報取得部51は、ドローン30と制御装置50との通信によって、複数のドローン30からバッテリ32の蓄電量に係る情報を取得する。

0036

給電対象選定部52は、蓄電量情報取得部51で取得した蓄電量情報に基づいて、複数のドローン30から給電対象を選定する。具体的には、給電対象選定部52は、例えば、バッテリ32の蓄電量(最大蓄電量に対する蓄電量の割合)が最も低くなっているドローン30を給電対象として選定する。

0037

車両位置情報取得部53は、複数の荷役車両10の位置情報を取得する。すなわち、車両位置情報取得部53は、荷役車両10と制御装置50との通信によって、複数の荷役車両10から当該荷役車両10の位置の推定結果を取得する。

0038

荷役スケジュール取得部54は、複数の荷役車両10の荷役スケジュールを取得する。すなわち、荷役スケジュール取得部54は、荷役車両10と制御装置50との通信によって、複数の荷役車両10から予め設定されている(すなわち荷役スケジュール記憶部13に記憶されている)荷役スケジュールを取得する。

0039

飛行体位置情報取得部55は、給電対象であるドローン30の位置情報を取得する。すなわち、飛行体位置情報取得部55は、給電対象として選定されたドローン30と制御装置50との通信によって、ドローン30から当該ドローン30の位置の推定結果を取得する。

0040

給電車両選定部56は、複数の荷役車両の位置情報とドローン30の位置情報とに基づいて、複数の荷役車両10から給電車両を選定する。具体的には、給電車両選定部56は、車両位置情報取得部53で取得した荷役車両10の位置情報と、飛行体位置情報取得部55で取得したドローン30の位置情報とに基づいて、給電対象として選定されたドローン30の最も近くに位置する荷役車両10を検出し、その荷役車両10を給電車両として選定する。また、給電車両選定部56は、荷役スケジュールに基づいて給電車両を選定する。具体的には、給電車両選定部56は、荷役スケジュール取得部54で取得した荷役スケジュールに基づいて、荷役を行っている状態の荷役車両10(すなわち荷物を搬送している荷役車両10)を検出し、その荷役車両10を除外して給電車両を選定する。すなわち、給電車両選定部56は、給電対象として選定されたドローン30の近くに位置し、かつ、荷役を行っていない状態の荷役車両10を給電車両として選定する。

0041

給電制御部57は、給電車両選定部56で給電車両として選定された荷役車両10が、給電対象選定部52で給電対象として選定されたドローン30に対して給電するように荷役車両10を制御する。具体的には、給電制御部57は、制御装置50と荷役車両10の通信によって、給電車両である荷役車両10が給電対象であるドローン30に追従しながら給電するように荷役車両10を制御する。

0042

本実施形態においては以下の効果が得られる。
(1)制御装置50は、車両位置情報取得部53と、飛行体位置情報取得部55と、複数の荷役車両10の位置情報とドローン30の位置情報とに基づいて複数の荷役車両10から給電車両を選定する給電車両選定部56と、給電車両として選定された荷役車両10の無線給電部15がドローン30に対して給電するように荷役車両10を制御する給電制御部57とを備える。この構成によれば、飛行中のドローン30のバッテリ32の蓄電量を回復させることができるため、ドローン30の稼働時間を向上できる。また、ドローン30の近くに位置する荷役車両10を給電対象として選定することができ、ドローン30に対して早く給電することが可能となる。また、制御装置50の給電車両選定部56が、複数の荷役車両10から給電車両を選定するため、管理者が複数の荷役車両10から給電車両を選定する手間を省くことができる。

0043

(2)給電車両選定部56は、荷役スケジュールに基づいて給電車両を選定するため、荷役を行っていない荷役車両10を給電車両として有効に活用することができ、荷役が滞らないようにすることができる。

0044

(3)給電制御部57は、給電車両として選定された荷役車両10がドローン30に追従しながら給電するように荷役車両10を制御するため、荷役車両10がドローン30に追従しない構成に比べて、荷役車両10とドローン30との距離を短くすることができ、給電効率を高めることができる。

0045

(4)制御装置50は、蓄電量情報取得部51と給電対象選定部52とを備え、給電制御部57は、給電対象として選定されたドローン30に対して給電するように荷役車両10を制御するため、管理者が複数のドローン30から給電対象を選定する手間を省くことができる。

0046

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。

0047

・マーカーMを天井C以外の場所に設けてもよい。また、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。すなわち、ドローン30の位置を推定することができるのであれば、飛行体位置推定部33を適宜変更してもよい。

0048

・荷役車両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、磁気または画像認識を利用した誘導方式の無人搬送車両であってもよい。

0049

・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。

0050

1無人搬送システム
2無人飛行体用給電システム
10荷役車両
15無線給電部
30ドローン(無人飛行体)
31無線受電部
32バッテリ
50制御装置
51蓄電量情報取得部
52給電対象選定部
53車両位置情報取得部
54荷役スケジュール取得部
55飛行体位置情報取得部
56給電車両選定部
57給電制御部

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