JP6292365B1 - 無人飛行体、及び受電コイルユニット - Google Patents

Abstract

無人飛行体の性能に与える影響を抑えつつ無人飛行体に非接触給電により電力を受電する仕組みを実現する。無人飛行体は、飛行制御装置が設けられる台座部と、台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、推力発生装置が設けられる複数のアームと、台座部の下方に延出して設けられる脚支柱と、飛行制御装置又は推力発生装置に供給する電力を非接触給電により受電する、導線を巻回してなるスパイラル型の受電コイルを含み、脚支柱の接地側端部近傍に設けられる一つ以上の受電コイルユニットと、を備える。受電コイルユニットは、受電コイルの隣接する導線の間に、推力発生装置から吹き付ける空気を通過させるための間隔を有する。

Description

本発明は、無人飛行体、及び受電コイルユニットに関する。

特許文献１には、飛行しながら調査対象部を撮影する撮影用無人飛行体について記載されている。撮影用無人飛行体は、無人飛行体と、無人飛行体に搭載された撮影装置と、無人飛行体に設けられた３本以上の脚とを備え、調査対象部に脚の脚端部を接触させた状態で調査対象部を撮影することにより、調査対象部に対する撮影姿勢を維持する。

特許文献２には、顧客に向けて確実に荷物を配送する無人飛行体による配送方法について記載されている。無人飛行体は、配送先においてホバリングし、カメラによって配送先の映像を撮影し、その映像に基づいて荷物引渡の適否を判断する。

非特許文献１には、太陽光パネル監視などに向けた、ワイヤレス給電対応のドローン（無人飛行機）について記載されている。ドローンが充電台に着陸すると、ワイヤレス給電により内蔵バッテリを充電する。バッテリを充電している間はドローンのＬＥＤが緑色に点灯する。

非特許文献２には、ドローンやロボット向けのワイヤレス給電システムについて記載されている。またワイヤレス給電システムによれば、ドローンからバッテリを外す手間を省略でき、不要な金属面を露出する必要がないため安全に充電できると記載されている。

特開２０１５−２２３９９５号公報 特開２０１６−８８６７５号公報 "日経テクノロジーonline"、［online］、2015年10月09日、大塚 基之、［平成29年6月28日検索］、インターネット〈URL：http://techon.nikkeibp.co.jp/atcl/event/15/091600004/100900058/?bpnet&rt=nocnt〉 "Business network.jp"、［online］、2015年5月20日、business network.jp編集部、［平成29年6月28日検索］、インターネット〈URL：http://businessnetwork.jp/Detail/tabid/65/artid/3983/Default.aspx〉

非特許文献１，２に記載されているように、バッテリ交換の手間の解消や安全性の向上等を目的として、無人飛行体に搭載されているバッテリの充電を非接触給電により行うことが提案されている。ここで非接触給電によりバッテリの充電を行うためには、無人飛行体側に受電コイルを設ける必要があるが、例えば、磁界共鳴方式の非接触給電により短波帯の電磁波で給電を行おうとした場合、数十ｃｍ程度の大径の受電コイルを設ける必要があり、空力特性、安全性、積載物の搭載スペースの確保、撮影機材搭載時における撮影視野の確保、非接触給電の伝送効率の確保等、無人飛行体の性能や機能等に与える影響を考慮する必要がある。

本発明はこうした背景に鑑みてなされたものであり、無人飛行体の性能や機能に与える影響を抑えつつ、無人飛行体に非接触給電により電力を供給する仕組みを実現することが可能な、無人飛行体、及び受電コイルユニットを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、無人飛行体であって、飛行制御装置が設けられる台座部と、前記台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、推力発生装置が設けられる複数のアームと、前記台座部の下方に延出して設けられる脚支柱と、前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に供給する電力を非接触給電により受電する、導線を巻回してなるスパイラル型の受電コイルを含み、前記脚支柱の接地側端部近傍に設けられる一つ以上の受電コイルユニットと、を備え、前記受電コイルの隣接する前記導線の間に、前記推力発生装置から吹き付ける空気を通過させるための間隔を有する。

このように受電コイルユニットは、受電コイルの隣接する導線が間隔を開けて配置されているため、無人飛行体の飛行中に推力発生装置から下方に押し出されて受電コイルに吹き付ける空気が隣接する導線の間を通って下方に抜ける。そのため、推力発生装置への空気の還流を防いで無人飛行体の性能に与える影響を抑えることができる。またその分、無人飛行体の電力消費量が抑えられて飛行時間を延ばすことができる。また受電コイルユニットは、構造がシンプルであるため容易かつ低コストで実現することができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記導線は菱形の断面形状を呈し、前記導線は、前記菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる。

このように導線の断面形状を菱形にすることで、無人飛行体の飛行中に受電コイルユニットに吹き付ける空気が効率よく隣り合う導線の間を通って下方に抜ける。そのため、無人飛行体の性能に与える影響をより確実に防ぐことができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記導線はその４辺が外周側に凸となるように湾曲する略菱形の断面形状を呈し、前記導線は、前記略菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記略菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる。

このように導線の断面形状をその４辺が外周側に凸となるように湾曲する略菱形にすることで、無人飛行体の飛行中に受電コイルユニットに吹き付ける空気が効率よく隣り合う導線の間を通って下方に抜ける。そのため、無人飛行体の性能に与える影響をより確実に防ぐことができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記導線は導体線の周囲を絶縁体で被覆してなる被覆導線である。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記受電コイルユニットは、隣接する前記導線の間に前記間隔が形成されるように前記導線を支持するスペーサを有する。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記スペーサは、略平板状の上部部材及び略平板状の略平板状の下部部材と、前記上部部材と前記下部部材とを、前記上部部材の下面と前記下部部材の上面とが対向するように嵌合させる嵌合部と、を備え、前記上部部材の前記下面に前記導線が収容される複数の第１溝部が形成され、前記下部部材の前記上面に前記導線が収容される複数の第２溝部が形成され、前記上部部材及び前記下部部材は、前記上部部材の前記第１溝部と前記下部部材の前記第２溝部と間に前記導線を挟持した状態で前記嵌合部により嵌合される。

このように上記構成からなるスペーサを用いることで、受電コイルの隣接する導線を容易に間隔を開けて配置した状態に保持することができ、また受電コイルユニットに実用上十分な強度をもたせることができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に延出して設けられる水平脚を備え、前記上部部材は、その上面に、前記水平脚に嵌合する形状を有する一つ以上の取付部材を備える。

スペーサは、取付部材によって受電コイルの導線が直線状になっている範囲の任意の位置に取り付けることができる。そのため、ユーザは、例えば、無人飛行体の重量バランス等の観点から水平脚の適正な位置にスペーサを位置決めすることができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記台座部の下方に積載物を搭載するための空間を確保しつつ、前記台座部の下方に延出して設けられる複数の前記脚支柱を有し、前記受電コイルユニットは、扁平略直方体状の外形を呈し、前記脚支柱の接地側端部近傍にその長手方向が水平方向に延出するように設けられ、前記受電コイルユニットは、その長手方向が前記空間の周縁に沿って延出するように設けられ、前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に延出して設けられる水平脚を備え、前記受電コイルユニットは、その長手方向を前記水平脚の延出する方向に一致させ、その下面が当該無人飛行体の接地面と平行になるように、前記水平脚に設けられ、第１の前記受電コイルユニットと、第２の前記受電コイルユニットと、第１の前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に延出して設けられる第１の前記水平脚と、第２の前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に前記第１の水平脚に平行に延出して設けられる第２の前記水平脚と、を備え、前記第１の水平脚と前記第２の水平脚は、両者の間に前記空間を挟むように設けられ、前記第１の受電コイルユニットは、その長手方向を前記第１の水平脚の延出する方向に一致させて前記第１の水平脚に設けられ、前記第２の受電コイルユニットは、その長手方向を前記第２の水平脚の延出する方向に一致させて前記第２の水平脚に設けられる。

このように、受電コイルユニットが受電コイルの巻回軸の方向が鉛直となるように設けられることで、例えば、その送電面を上方に向けて設けられた充電ステーションの送電コイルから効率よく確実に非接触給電による給電を受けることができる。また受電コイルユニットが、その下面が当該無人飛行体の接地面と平行になるように水平脚に設けられることで、離着陸時に無人飛行体を水平に保つことができ、離着陸時の操縦の容易さ、機体の安定性、安全性等を確保することができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に電力を供給する蓄電装置と、前記受電コイルが受電した電力を整流する整流回路と、前記整流回路により整流された電力により前記蓄電装置の充電を行う充電制御装置と、を更に備える。

本発明の受電コイルユニットを用いることで、無人飛行体に、非接触給電により電力を受電し受電した電力により蓄電装置を充電する機能を容易に実現することができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体であって、前記非接触給電は、磁界共鳴方式の非接触給電である。

本発明の他の一つは、飛行制御装置が設けられる台座部と、前記台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、推力発生装置が設けられる複数のアームと、前記台座部の下方に延出して設けられる脚支柱と、を備える無人飛行体に設けられる受電コイルユニットであって、前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に供給する電力を非接触給電により受電する、導線を巻回してなるスパイラル型の受電コイルを含み、前記脚支柱の接地側端部近傍に設けられ、前記受電コイルの隣接する前記導線の間に、前記推力発生装置から吹き付ける空気を通過させるための間隔を有する。

上記構成を有する受電コイルユニットが、例えば、無人飛行体とは独立して提供されることで、既存の無人飛行体に非接触給電の仕組みを容易に設けることができる。

本発明の他の一つは、上記受電コイルユニットであって、前記導線は菱形の断面形状を呈し、前記導線は、前記菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる。

本発明の他の一つは、上記受電コイルユニットであって、前記導線はその４辺が外周側に凸となるように湾曲する略菱形の断面形状を呈し、前記導線は、前記略菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記略菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる。

本発明の他の一つは、上記受電コイルユニットであって、前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に電力を供給する蓄電装置と、前記受電コイルが受電した電力を整流する整流回路と、前記整流回路により整流された電力により前記蓄電装置の充電を行う充電制御装置と、を更に備える。

このように受電コイルユニットにさらに整流回路や充電制御装置が設けられることで、整流回路や充電制御装置を別途用意する必要もなくなり、例えば、無人飛行体に非接触給電の仕組みを後付けで容易に設けることができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、無人飛行体の性能や機能に与える影響を抑えつつ、無人飛行体に非接触給電により電力を供給する仕組みを実現することができる。

充電システム１の構成を示す図（正面図）である。 充電システム１の構成を示す図（平面図）である。 充電システム１の他の構成を示す図（正面図）である。 充電システム１の他の構成を示す図（平面図）である。 無人飛行体３の構成を示す図（斜視図）である。 （ａ）は充電ステーション２のハードウェア構成を示す図であり、（ｂ）は送電装置１０の回路構成を示す図である。 図３（ａ）に示した情報処理装置１５のハードウェア構成を示す図である。 情報処理装置１５が備える機能を示す図である。 無人飛行体３のハードウェア構成を示す図である。 図６に示した制御回路２５１が備える機能を示す図である。 受電装置２０の構成を示す図である。 充電制御装置７５のハードウェア構成を示す図である。 充電制御装置７５が備える機能（ソフトウェア構成）を示す図である。 （ａ）は受電コイルユニット８１を上方（＋ｚ方向）から眺めた平面図であり、（ｂ）は受電コイルユニット８１を下方（−ｚ方向）から眺めた平面図であり、（ｃ）は受電コイルユニット８１の断面図（（ａ）のＸ−Ｘ’線で切断した断面図）である。 受電コイルユニット８１の他の一例であり、（ａ）は受電コイルユニット８１を上方（＋ｚ方向）から眺めた平面図であり、（ｂ）は受電コイルユニット８１を下方（−ｚ方向）から眺めた平面図であり、（ｃ）は受電コイルユニット８１の断面図（（ａ）のＸ−Ｘ’線で切断した断面図）である。 取付部材８１４の他の構成を示す図である。 受電コイルユニット８１、制御ユニット８２、配線ケーブル８３、及びバッテリ２６０の電気的な接続関係を説明する模式図である。 送電制御処理Ｓ１３００を説明するフローチャートである。 充電制御処理Ｓ１４００を説明するフローチャートである。 受電コイルユニット８１が無人飛行体３の性能に与える影響を説明する模式図である。 （ａ）は受電コイルユニット８１を上方（＋ｚ方向）から眺めた平面図であり、（ｂ）は受電コイルユニット８１の断面図（（ａ）のＸ−Ｘ’線で切断した断面図）である。また（ｃ）は受電コイル２１１の導線２１５の断面図である。 受電コイルユニット８１を無人飛行体３に取り付けた様子を示す図である。 （ａ）はスペーサ９１の断面図、（ｂ）は受電コイル２１１の導線２１５の断面図である。 （ａ）はスペーサ９１の断面図、（ｂ）は受電コイル２１１の導線２１５の断面図である。 受電コイルユニット８１を上方（＋ｚ方向）から眺めた平面図である。 弧状の水平脚３３２を有する無人飛行体３に図２０に示す受電コイルユニット８１を取り付けた様子を示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明する。尚、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して説明を省略することがある。

図１Ａ、図１Ｂ、及び図２に、本発明の一実施形態として説明する、無人飛行体の充電システム（以下、充電システム１と称する。）の構成を示している。充電システム１は、非接触給電（ワイヤレス給電とも称される。）により電力供給を受ける無人飛行体３と、非接触給電により無人飛行体３に電力を供給する充電ステーション２と、を含む。図１Ａは充電システム１の正面図、図１Ｂは充電システム１を上方から眺めた平面図、図２は無人飛行体３を正面斜め上方から眺めた斜視図である。

無人飛行体３は、例えば、空撮映像の撮影や荷物の運搬等、様々な用途に用いられる。無人飛行体３は、例えば、マルチコプタ（バイコプタ（bicopter）トリコプタ（tricopter）、クアッドコプタ(quadcopter）、ヘキサコプタ（hexacopter）、オクトコプタ（octocopter）等）、ヘリコプタ、飛行機、飛行ロボット等である。無人飛行体３は、無線方式で遠隔操縦されるタイプのものであってもよいし、自律制御機構を備えて自律飛行するタイプのものであってもよい。本実施形態では、無人飛行体３は、無線方式で遠隔操縦されるタイプのクアッドコプタであるものとする。

無人飛行体３は、その基本骨格（フレーム）として、台座部３１と、台座部３１から＋ｙ方向を基準として、夫々、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の角度で水平方向に延出する４つのアーム３２と、台座部３１の下方（−ｚ方向）に延出して設けられる脚部３３（後述の脚支柱３３１，水平脚３３２を含む。スキッドも称される。）とを備える。アーム３２や脚部３３は、例えば、筒状（円筒状、角筒状等）の部材やトラス状の部材を用いて構成される。これらは例えば、樹脂や金属等を素材として構成されている。

台座部３１は、上下方向（ｚ軸方向）に複数段の板材を有する構造（本例では上下２段）になっている。脚部３３は、台座部３１から夫々左右方向（±ｘ軸方向）に開脚しつつ下方に所定長さで延出する２本の脚支柱３３１と、脚支柱３３１の下端に固定され水平（ｙ軸方向）に所定長さ（例えば、無人飛行体３の前後方向（ｙ軸方向）の長さ）で延出する水平脚３３２とを有する。水平脚３３２は、その長手方向（ｙ軸方向）中央付近においてＴ字型の連結部材等を介して脚支柱３３１に連結されている。尚、水平脚３３２は、必須の構成ではなく、例えば、４つの脚支柱３３１によって脚部３３が構成されている場合もある。

台座部３１の上段には、飛行制御装置２５０が設けられている。また台座部３１の下段には、後述する受電装置２０の一部、バッテリ２６０（蓄電装置）、後述する制御ユニット８２等が設けられている。これらは、例えば、両面テープや面ファスナ等を用いて台座部３１に固定されている。

４つのアーム３２の夫々の端部近傍には、その回転軸の方向を上下方向（ｚ軸方向）に向けて動力モータ２５５（推力発生装置）が設けられている。各動力モータ２５５の回転軸にはプロペラ２７１（回転翼）が取り付けられている。尚、各動力モータ２５５には、後述するモータ制御装置２５４が接続されている。

同図に示すように、台座部３１の下方には、台座部３１の下段と２本の脚支柱３３１とで囲まれる空間Ｓが形成されており、この空間Ｓには、無人飛行体３の積載物４１が搭載されている。積載物４１は、例えば、無人飛行体３が荷物の集配に用いられる場合は集配物であり、また例えば、無人飛行体３が空撮目的で用いられる場合は撮影機材（カメラ、ビデオカメラ、スタビライザ、ジンバル、振動緩衝体等）である。

充電ステーション２は、扁平な矩形状の筐体２０１を備える。筐体２０１には、無人飛行体３に非接触給電による送電を行う送電装置１０や機体検知センサ１４が設けられている。機体検知センサ１４の出力信号は、無人飛行体３が充電ステーション２の定位置に配置されているか否かの判定に用いられる。尚、以下では、一例として非接触給電は磁界共鳴方式（交流共鳴方式又は直流共鳴方式）であるものとするが、非接触給電の方式は必ずしも同方式に限定されない。例えば、充電システム１は「電磁誘導方式」や「マイクロ波方式」等の他の非接触給電の方式により実現することも可能である。

無人飛行体３には、送電装置１０から非接触給電により送られてくる電力を受電する受電装置２０が設けられている。受電装置２０は、送電装置１０の送電コイル１１１から送られてくる電力を受電する受電コイル２１１や整流回路２２等を含む。

同図に示すように、無人飛行体３の２つの水平脚３３２には、上記の受電コイル２１１を内蔵する受電コイルユニット８１が脱着可能に設けられている。また台座部３１の下段には、受電コイルユニット８１の夫々に対応して、上記の整流回路２２等が実装された制御ユニット８２が設けられている。またこの制御ユニット８２には、更に後述する充電制御装置７５が実装されている。受電コイルユニット８１と制御ユニット８２とは配線ケーブル８３を介して電気的に接続されている。尚、以下の説明において、受電コイルユニット８１、制御ユニット８２、及び充電制御装置７５の全てを含めた構成を受電コイルユニットと総称することがある。

図１Ａ又は図１Ｂに示すように、充電ステーション２の筐体２０１の上面（以下、ステージとも称する。）近傍には、スパイラル型の２つの送電コイル１１１が設けられている。２つの送電コイル１１１は、いずれも送電面がｘｙ平面に平行になるように筐体２０１の上面近傍に埋設されている。２つの送電コイル１１１は、無人飛行体３をステージに配置した際、夫々の送電面が無人飛行体３の２つの受電コイル２１１の夫々の受電面と対面するように、その配置位置や配置領域が設定されている。

尚、充電ステーション２に設ける送電コイル１１１の個数、配置位置、及び配置形態は必ずしも同図に示す構成に限定されない。送電コイル１１１の個数、配置位置、及び配置形態は、例えば、送電コイル１１１や受電コイル２１１の形状や大きさに応じて伝送効率が高くなるように適切に設定される。また送電コイル１１１の配置位置や配置形態を手動又は自動で調整できるようにしてもよい。この調整は、例えば、送電コイル１１１と受電コイル２１１の相対的な位置関係を変化させて伝送効率の高い位置を探索することにより行われる。

送電コイル１１１の他の形態として、例えば、図１Ｃ及び図１Ｄに示すように、充電ステーション２の上面近傍にスパイラル型の大径の送電コイル１１１を一つだけ設けるようにしてもよい。この場合、送電コイル１１１の径は、無人飛行体３を充電ステーション２のステージに載せた状態において送電コイル１１１の送電面（送電面内）に無人飛行体３の２つの受電コイル２１１のいずれもが対面する程度以上の大きさとする。スパイラル型の送電コイル１１１は磁界が同心円状に広がるため、１つの送電コイル１１１によって無人飛行体３側の２つの受電コイル２１１に給電するようにしても効率よく給電することが可能である。またスパイラル型の送電コイル１１１の指向性はその中心の周りに対称であるため、例えば、無人飛行体３がいずれの方向からステージに着陸しても（無人飛行体３の機軸がｘｙ平面内でどのような方向を向いて着陸しても）効率よく給電を行うことができる。

図３（ａ）に充電ステーション２のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、充電ステーション２は、送電装置１０、機体検知センサ１４、及び情報処理装置１５を備える。図３（ｂ）に送電装置１０の回路構成を示している。同図に示すように、送電装置１０は、送電回路１１、電力計測回路１２、及び電源回路１３を備える。送電回路１１は、送電コイル１１１、容量素子１１２、及び制御回路１１３を含む。電力計測回路１２は、電源回路１３から送電回路１１に供給される電力を計測する電圧計１２１及び電流計１２２を含む。電力計測回路１２の計測値は情報処理装置１５等に入力される。尚、送電コイル１１１は、非接触給電の伝送効率を向上させるべく、インダクタンスの調節が可能なものであってもよい。また容量素子１１２は、非接触給電の伝送効率を向上させるべく、静電容量の調節が可能なものであってもよい。

電源回路１３は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータやレギュレータ（スイッチング方式のレギュレータ、リニア方式のレギュレータ等）を含み、例えば、商用電源等から供給される電力を送電回路１１や情報処理装置１５に供給する。

制御回路１１３は、送電回路１１に供給する所定周波数の駆動電流を生成する。制御回路１１３は、例えば、ドライバ回路（ゲートドライバ、ハーフブリッジドライバ等）、高周波増幅器、整合回路（マッチング回路）を含む。

図３（ａ）に戻り、機体検知センサ１４は、無人飛行体３が充電ステーションの正しい位置に配置されているか否か（送電コイル１１１の送電領域と受電コイル２１１の受電領域とが対面した状態になっているか否か）を検知する。機体検知センサ１４は、例えば、充電ステーション２の所定位置に配設された一つ以上の光電式センサを用いて構成される。また機体検知センサ１４は、例えば、感圧センサや測距センサ等を用いて構成される。

図４に、図３（ａ）に示した情報処理装置１５（コンピュータ）のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、情報処理装置１５は、プロセッサ１５１、記憶装置１５２、入力装置１５３、出力装置１５４、及び通信装置１５５を備える。これらはバス等の通信手段を介して通信可能に接続されている。

プロセッサ１５１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）を用いて構成されている。記憶装置１５２は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等である。プロセッサ１５１及び記憶装置１５２は、例えば、これらが一体としてパッケージングされたマイクロコンピュータ（マイコン）等として提供されるものであってもよい。

入力装置１５３は、ユーザから情報や指示の入力を受け付けるインタフェースであり、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル等である。出力装置１５４は、ユーザに情報を提供するインタフェースであり、例えば、液晶パネル（Liquid Crystal Display）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、スピーカ等である。

通信装置１５５は、後述する無人飛行体３側の通信装置２５９や充電制御装置７５の通信装置７５４と無線通信を行う。この無線通信は、例えば、２．４ＧＨｚ帯の電波等を用いて行われる。

図５に情報処理装置１５が備える機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、情報処理装置１５は、操作入力受付部５０１、機体認識処理部５０２、機体有無検知部５０３、送電制御部５０４、消費電力監視部５０５、及び情報出力部５０６の各機能を備える。これらの機能は、例えば、プロセッサ１５１が、記憶装置１５２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

操作入力受付部５０１は、入力装置１５３を介してユーザから操作入力を受け付ける。操作入力受付部５０１は、例えば、ユーザが送電開始操作（給電許可操作）又は送電停止操作を行ったか否かを判定し、その結果を送電制御部５０４に通知する。

機体認識処理部５０２は、無人飛行体３側から取得した認証情報（例えば、無人飛行体３ごとに固有の識別番号や登録番号等）に基づく認証処理を行う。上記認証情報は、例えば、通信装置１５５が、後述する充電制御装置７５の通信装置７５４と無線通信することにより取得する。このように、機体認識処理部５０２が無人飛行体３の認証を行うことで、例えば、盗電防止や他社製品等の誤動作防止等を図ることができる。

機体有無検知部５０３は、機体検知センサ１４から入力される情報に基づき、無人飛行体３が充電ステーション２の正しい位置に配置されているか否かを検知する。

送電制御部５０４は、送電コイル１１１から送電する電力の大きさ（出力）や送電有無を制御する。送電制御部５０４は、例えば、操作入力受付部５０１からの通知（例えば、ユーザが送電開始操作や送電停止操作を行った旨の通知）に応じて送電コイル１１１からの送電有無を制御する。また送電制御部５０４は、例えば、機体有無検知部５０３の判定結果に基づき、送電コイル１１１からの送電有無を制御する。これらの制御は、例えば、送電制御部５０４が、制御回路１１３のドライバ回路のＰＷＭ制御におけるデューティ比、送電回路１１と受電回路２１の結合係数、容量素子１１２の静電容量、電源回路１３から制御回路１１３への電力供給量、制御回路１１３から送電コイル１１１への電力供給量等の一つ以上を変化させることにより行われる。尚、送電制御部５０４は、非接触給電の伝送効率が向上するように送電コイル１１１のインダクタンスや容量素子１１２の静電容量を自動調節する機能を有していてもよい。送電制御部５０４は、例えば、送電回路１１からの送電電力と、後述する充電制御装置７５と無線通信することにより取得される受電装置２０の受電電力との比に基づき、上記伝送効率を把握する。また送電制御部５０４は、例えば、電力計測回路１２の計測値に基づき上記の伝送効率を把握する。

消費電力監視部５０５は、電力計測回路１２から得られる情報（電圧値、電流値）に基づき送電回路１１の消費電力を随時監視する。情報出力部５０６は、出力装置１５４に様々な情報を出力する。

図６に、無人飛行体３のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、無人飛行体３は、受電装置２０、充電制御装置７５、バッテリ２６０、飛行制御装置２５０、及び推力発生装置２７０を備える。飛行制御装置２５０及び推力発生装置２７０は、バッテリ２６０から供給される電力によって動作する。充電制御装置７５は、例えば、受電装置２０から供給される電力によって動作する。

飛行制御装置２５０は、制御回路２５１、受信機２５２、各種センサ２５３、出力装置２５８、通信装置２５９、及びバッテリ２６０を備える。

制御回路２５１は、プロセッサや記憶素子を含み、情報処理装置として機能する。制御回路２５１は、例えば、プロセッサや記憶素子が一体としてパッケージングされたマイクロコンピュータ（マイコン）として実現されるものであってもよい。

各種センサ２５３は、例えば、３軸ジャイロセンサ（角速度センサ）、３軸加速度センサ、気圧センサ、磁気センサ、超音波センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）信号の受信装置等である。３軸ジャイロセンサは、例えば、無人飛行体３の前後左右の傾きや回転の角速度を検出する。３軸加速度センサは、例えば、無人飛行体３の加速度（前後左右上下の各方向の加速度）を検出する。気圧センサは、例えば、無人飛行体３の高度や昇降速度を求めるための気圧を計測する。磁気センサは、例えば、飛行体の機軸が現在向いている方位を検出する。超音波センサは、例えば、無人飛行体３と地面、壁、障害物等との間の距離を検出する。尚、無人飛行体３は、必ずしも以上に例示した総てのセンサを備えていなくてもよい。

受信機２５２は、遠隔操縦の送信機６から送られてくる無線信号を受信し、受信した無線信号の内容を制御回路２５１に入力する。

出力装置２５８は、ユーザに情報を提供するインタフェースであり、例えば、ＬＥＤ、スピーカ等である。

通信装置２５９は、例えば、充電ステーション２側の通信装置１５５と無線通信を行う。また通信装置２５９は、後述する充電制御装置７５の通信装置７５４と有線通信又は無線通信を行う。

バッテリ２６０は、例えば、リチウムポリマー二次電池、電気二重層キャパシタ（電気二重層コンデンサ）、リチウムイオン二次電池等である。バッテリ２６０の端子間電圧は制御回路２５１に入力される。制御回路２５１は、上記端子間電圧に基づきバッテリ２６０の残量を把握する。また制御回路２５１は、例えば、バッテリ２６０の現在の残量を示す情報を出力装置２５８から出力する。制御回路２５１、充電制御装置７５、及び充電ステーション２が相互に通信し、これらの間で夫々が保有する情報を共有するようにしてもよい。

推力発生装置２７０は、モータ制御装置２５４及び動力モータ２５５を備える。モータ制御装置２５４（ＥＳＣ（Electronic Speed Controller）、アンプ等とも称される。）は、例えば、電気抵抗値の大きさ制御やＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によって動力モータ２５５の回転を制御する。モータ制御装置２５４は、飛行のための推力を発生する。制御回路２５１は、各種センサ２５３から入力される情報に基づき、複数の動力モータ２５５の夫々の回転数を制御することにより、無人飛行体３の動作（姿勢（ピッチ、ロール、ヨー）、移動（前進、後退、左右移動、上昇、下降）等）を制御する。動力モータ２５５は、電動モータであり、例えば、ブラシレスモータである。

図７に、図６に示した制御回路２５１が備える機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、制御回路２５１は、姿勢制御部８０１及び操舵制御部８０２を備える。これらの機能は、例えば、制御回路２５１のプロセッサが、制御回路２５１の記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

姿勢制御部８０１は、各種センサ２５３から入力される信号に応じて、モータ制御装置２５４（動力モータ２５５）を制御し、無人飛行体３の飛行姿勢を制御する。操舵制御部８０２は、受信機２５２から入力される信号に応じて、モータ制御装置２５４（動力モータ２５５）を制御し、無人飛行体３の動作を制御する。

図８に受電装置２０の構成を示している。同図に示すように、受電装置２０は、磁界共鳴方式の非接触給電を行う受電回路２１（受電コイル２１１及び容量素子２１２を含む。）、受電回路２１が受電した電力を整流して負荷（飛行制御装置２５０、バッテリ２６０等）に供給する整流回路２２、及び、負荷に供給される受電電力を計測し、計測した値を充電制御装置７５に入力する電力計測回路２４（電圧計２４１及び電流計２４２を含む。）を備える。受電コイル２１１は、インダクタンスの調節が可能なものであってもよい。また容量素子２１２は、静電容量の調節が可能なものであってもよい。

同図に示すように、受電コイルユニット８１には、受電回路２１の受電コイル２１１や容量素子２１２が実装されている。また制御ユニット８２には、整流回路２２、電力計測回路２４、及び充電制御装置７５が実装されている。尚、容量素子２１２については、例えば、制御ユニット８２に実装するようにしてもよい。

図９に充電制御装置７５のハードウェア構成（ブロック図）を示している。同図に示すように、充電制御装置７５は、プロセッサ７５１、記憶装置７５２、充電制御回路７５３、及び通信装置７５４を備える。これらはバス等の通信手段を介して通信可能に接続されている。

プロセッサ７５１は、例えば、ＣＰＵやＭＰＵを用いて構成されている。記憶装置７５２は、プログラムやデータを記憶する装置であり、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ等である。プロセッサ７５１及び記憶装置７５２は、例えば、これらが一体としてパッケージングされたマイクロコンピュータ（マイコン）等として提供されるものであってもよい。

充電制御回路７５３は、バッテリ２６０の充電を効率よく行うための充電制御回路、バッテリ２６０の端子間電圧の監視回路、各種保護回路等を含む。

通信装置７５４は、充電ステーション２の通信装置１５５と無線通信を行う。また通信装置７５４は、飛行制御装置２５０の通信装置２５９と有線通信又は無線通信を行う。

図１０に充電制御装置７５が備える機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、充電制御装置７５は、認証情報送信部７８１、受電電力監視部７８２、及び充電制御部７８３の各機能を備える。これらの機能は、例えば、プロセッサ７５１が、記憶装置７５２に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。尚、充電制御装置７５が備える機能の全部又は一部を飛行制御装置２５０が実現する構成としてもよい。

認証情報送信部７８１は、認証情報を記憶し、通信装置７５４を介して認証情報を充電ステーション２に送信する。

受電電力監視部７８２は、受電装置２０の電力計測回路２４から入力される電圧又は電流の計測値に基づき受電電力を監視する。受電電力監視部７８２は、上記計測値（受電電力）を通信装置７５４を介して無線通信により充電ステーション２に随時通知する。尚、受電電力監視部７８２は、非接触給電の伝送効率が向上するように受電コイル２１１のインダクタンスや容量素子２１２の静電容量を自動調節する機能を有していてもよい。

充電制御部７８３は、電力計測回路２４から入力される電圧又は電流の計測値やバッテリ２６０の端子間電圧を監視しつつ受電電力をバッテリ２６０に効率よく供給してバッテリ２６０の充電を行う。充電制御部７８３は、例えば、ＣＶＣＣ（Constant Voltage. Constant Current）方式の制御を行いつつバッテリ２６０を充電する。また充電制御部７８３は、例えば、バッテリ２６０の端子間電圧や充電の進捗に関する情報等を充電ステーション２の情報処理装置１５に随時通知する。また充電制御部７８３は、例えば、充電ステーション２の情報処理装置１５から送られてくる指示に応じてバッテリ２６０の充電制御を行う。尚、充電制御部７８３が、充電ステーション２との間で通信によりバッテリ２６０に関する情報（充電最大容量、適正充電電圧、適正充電電流等）を共有し、これらの情報に基づき、充電制御部７８３又は充電ステーション２が、バッテリ２６０の充電制御や充電状態の監視等を行う構成としてもよい。

＜受電コイルユニット＞
図１１Ａ（ａ）〜（ｃ）に受電コイルユニット８１の構成を示している。図１１Ａ（ａ）は、受電コイルユニット８１を上方（＋ｚ方向）から眺めた平面図であり、図１１Ａ（ｂ）は、受電コイルユニット８１を下方（−ｚ方向）から眺めた平面図であり、図１１Ａ（ｃ）は、受電コイルユニット８１の断面図（図１１Ａ（ａ）のＸ−Ｘ’線で切断した断面図）である。

図１１Ａ（ａ）に示すように、受電コイルユニット８１は、絶縁性樹脂等の絶縁性の素材で構成された略直方体状のケース８１１と、ケース８１１内部に収容されているスパイラル型の受電コイル２１１とを含む。受電コイル２１１は、その巻回軸の方向が上下方向（ｚ軸方向）を向くようにケース８１１の内部に設けられている。同図には示していないが、ケース８１１の所定位置には受電回路２１の容量素子２１２が実装されている。ケース８１１の長手方向の長さは、例えば、水平脚３３２の長手方向の長さと同程度に設定される。ケース８１１の外観は扁平略直方体状である。空力特性の観点からすれば、ケース８１１の外観は、流線型もしくは流線型に近い形状とすることが好ましい。

ケース８１１の上面中央付近には、ケース８１１の長手方向（ｙ軸方向）に平行にレール８１２が設けられており、このレール８１２には、受電コイルユニット８１を水平脚３３２に取り付けるための取付部材８１４が、レール８１２に沿ってスライド（摺動）可能に支持（係止）されている。ユーザは、取付部材８１４をレールに沿ってスライドさせることで、水平脚３３２の適正な位置（例えば、受電コイルユニットの重量が適切に配分される位置）に取付部材８１４の後述する嵌合部８１４１を位置決めすることができる。

図１１Ａ（ｃ）に示すように、取付部材８１４は、水平脚３３２の外径よりもやや大きな内径を有する、一部が開放された環状の嵌合部８１４１と、嵌合部８１４１を支持する支持柱８１４２と、支持柱８１４２の下方に設けられ、レール８１２にスライド可能に組み合わされる平板状の係止部８１４３とを有する。取付部材８１４は、例えば、耐久性に優れた樹脂等の素材を用いて構成される。取付部材８１４とレール８１２との間の摩擦力は、取付部材８１４をレール８１２に沿ってスライド可能な程度、かつ、無人飛行体３の飛行中に取付部材８１４が自然にレール８１２に沿って移動してしまわない程度に設定される。尚、取付部材８１４を位置決めした後に取付部材８１４が移動してしまわないように、取付部材８１４をレールの所定位置に固定するロック機構を設けてもよい。

図１１Ａ（ａ）に示すように、ケース８１１の上面には、ケース８１１内部の受電コイル２１１の２つの端子に繋がる配線ケーブル８３が延出している。配線ケーブル８３の他端は、例えば、台座部３１の下段に設けられている制御ユニット８２に電気的に接続する。図１１（ｂ），（ｃ）に示すように、ケース８１１の下面は接地面積が広く確保されるように平面形状になっている。

尚、以上では受電コイルユニット８１に設ける受電コイル２１１はスパイラル型であるものとしたが、受電コイル２１１の態様は必ずしも限定されない。例えば、受電コイル２１１としてヘリカル型のコイルを用いてもよい。図１１Ｂにヘリカル型の受電コイル２１１を用いた受電コイルユニット８１の一例を示す。尚、ヘリカル型のコイルを用いた場合、例えば、送電コイル１１１と受電コイル２１１を、送電コイル１１１の巻回軸と受電コイル２１１の巻回軸とが同軸になるように配置して充電を行う。

無人飛行体３が水平脚３３２を有さず、脚支柱３３１のみからなる場合、取付部材８１４の嵌合部８１４１を、例えば、図１１Ｂに示すように、上部が開口する中空筒状の形態としてもよい。

また以上のように、取付部材８１４を嵌合による摩擦力により水平脚３３２や脚支柱３３１に固定するのではなく、ネジやバンド等を用いてより強固に水平脚３３２や脚支柱３３１に固定してもよい。

図１２は、受電コイルユニット８１、制御ユニット８２、配線ケーブル８３、及びバッテリ２６０の電気的な接続関係を説明する模式図である。同図に示すように、制御ユニット８２には配線ケーブル８３が接続されるとともに、充電ケーブル８４を介してバッテリ２６０の充電端子が接続される。充電ケーブル８４の途中には一対のコネクタ８５ａ，８５ｂ（例えば、オスメスタイプのコネクタ。）が設けられている。制御ユニット８２側の充電ケーブル８４の端部に設けられているコネクタ８５ａとバッテリ２６０側の充電ケーブル８４の端部に設けられているコネクタ８５ｂとを連結することで、制御ユニット８２とバッテリ２６０とを容易に電気的に接続することができる。尚、本例では、２つの受電コイルユニット８１を、夫々、異なるバッテリ２６０に接続しているが、例えば、２つの受電コイルユニット８１が受電した電力を同一のバッテリ２６０に供給する構成としてもよい。

ユーザは、例えば、無人飛行体３に、受電コイルユニット８１、制御ユニット８２、及び配線ケーブル８３を取り付け、続いて、コネクタ８５ａとコネクタ８５ｂとを連結することで、既存の無人飛行体３を充電ステーション２から非接触給電が可能な状態にすることができる。また前述したように、制御ユニット８２は、充電ステーション２と通信する機能を備えているので、充電ステーション２は、制御ユニット８２と通信しつつ、非接触給電の受電状況や伝送効率の監視、バッテリ２６０の充電の制御や充電の進捗状況の確認等を行うことができる。また前述したように、制御ユニット８２は、認証情報の送信機能を備えているので、充電ステーション２は、制御ユニット８２から通知される認証情報に基づき無人飛行体３の認証を行うことができる。このように受電コイルユニット８１、制御ユニット８２、及び配線ケーブル８３を一組の受電コイルユニットとして提供することで、ユーザは既存の無人飛行体３を容易に非接触給電による充電が可能な状態とすることができる。

＝処理例＝
続いて、充電システム１において行われる処理について説明する。

＜送電制御処理＞
図１３は、充電ステーション２において行われる処理（以下、送電制御処理Ｓ１３００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに送電制御処理Ｓ１３００について説明する。

充電ステーション２の電源が投入されると、まず充電ステーション２の機体認識処理部５０２が無人飛行体３を認識することができるか否かの判定を行う。具体的には、機体認識処理部５０２は、無人飛行体３に搭載されている充電制御装置７５から認証情報を受信し、受信した認証情報に基づく認証を行うことにより上記判定を行う（Ｓ１３１１：ＮＯ）。

機体認識処理部５０２が無人飛行体３を認識（認証に成功）すると（Ｓ１３１１：ＹＥＳ）、続いて、充電ステーション２の機体有無検知部５０３が、無人飛行体３が定位置（送電コイル１１１の送電面が受電コイル２１１の受電面と対面する位置）にセットされているか否かを判定する（Ｓ１３１２）。機体有無検知部５０３が、無人飛行体３が定位置にセットされていると判定した場合（Ｓ１３１２：ＹＥＳ）、処理はＳ１３１３に進む。機体有無検知部５０３が、無人飛行体３が定位置にセットされていないと判定した場合（Ｓ１３１２：ＮＯ）、処理はＳ１３１１に戻る。

Ｓ１３１３では、充電ステーション２の操作入力受付部５０１が、ユーザが送電開始操作（給電許可操作）を行ったか否かを判定する（Ｓ１３１３：ＮＯ）。ユーザが送電開始操作を行ったと判定すると（Ｓ１３１３：ＹＥＳ）、その旨が送電制御部５０４に通知され、送電制御部５０４は非接触給電による送電を開始する（送電コイル１１１を通電する）（Ｓ１３１４）。

尚、ユーザの送電開始操作を待たずに、機体有無検知部５０３が、無人飛行体３が現在、無人飛行体３が定位置にセットされていると判定したことをもって（Ｓ１３１２：ＹＥＳ）自動的に送電制御部５０４が送電を開始するようにしてもよい。また非接触給電による給電時に発生するノイズの影響により飛行制御装置２５０が誤動作するのを防ぐべく、送電開始に先立ち、送電制御部５０４が、飛行制御装置２５０との通信を試み、飛行制御装置２５０が動作を停止していることを確認してから送電を開始するようにしてもよい。

送電を開始した後、機体認識処理部５０２は、無人飛行体３を認識できているか否かをリアルタイムに監視する（Ｓ１３１５）。機体認識処理部５０２は、無人飛行体３を認識できなくなると（Ｓ１３１５：ＮＯ）、その旨を送電制御部５０４に通知し、これを受けて送電制御部５０４は送電を停止する（Ｓ１３１８）。その後、処理はＳ１３１１に戻る。

また機体有無検知部５０３は、無人飛行体３が定位置にセットされているか否かをリアルタイムに監視する（Ｓ１３１６）。機体有無検知部５０３は、無人飛行体３が定位置にセットされていない場合（Ｓ１３１６：ＮＯ）、その旨を送電制御部５０４に通知し、これを受けて送電制御部５０４は送電を停止する（Ｓ１３１８）。その後、処理はＳ１３１１に戻る。

また操作入力受付部５０１は、ユーザが送電停止操作を行ったか否か（Ｓ１３１７）をリアルタイムに監視する。操作入力受付部５０１は、ユーザが送電停止操作を行ったと判定すると（Ｓ１３１７：ＹＥＳ）、その旨を送電制御部５０４に通知し、これを受けて送電制御部５０４は送電を停止する（Ｓ１３１８）。その後、処理はＳ１３１１に戻る。

＜充電制御処理＞
図１４は、非接触給電により受電した電力によるバッテリ２６０の充電に際して無人飛行体３に取り付けられている充電制御装置７５が行う処理（以下、充電制御処理Ｓ１４００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに充電制御処理Ｓ１４００について説明する。

まず充電制御装置７５の充電制御部７８３は、充電ステーション２から充電開始指示を受信したか否かを判定する（Ｓ１４１１）。充電制御装置７５が充電開始指示を受信したと判定した場合（Ｓ１４１１：ＹＥＳ）、処理はＳ１４１２に進む。

Ｓ１４１２では、充電制御装置７５の充電制御部７８３は、受電電力監視部７８２から通知される情報に基づき、非接触給電による受電装置２０の受電状態が充電可能な状態か否かを判定する。例えば、充電制御部７８３は、電力計測回路２４の電圧計２４１（又は電流計２４２）により計測される電圧値（又は電流値）が予め設定された電圧閾値（又は電流閾値）を超えているか否か（飛行に必要な電力を受電できているか否か）を判定することにより、受電状態が充電可能な状態か否かを判定する。充電制御部７８３が、受電装置２０の受電状態が充電可能な状態であると判定した場合（Ｓ１４１２：ＹＥＳ）、処理はＳ１４１４に進む。充電制御部７８３が、受電装置２０の受電状態が充電可能な状態でないと判定した場合（Ｓ１４１２：ＮＯ）、処理はＳ１４１１に戻る。

Ｓ１４１４では、充電制御装置７５の充電制御部７８３が、受電装置２０が受電した電力によるバッテリ２６０の充電を開始する。

充電を開始すると、充電制御部７８３は、バッテリ２６０の端子間電圧や充電量（バッテリ２６０に流れ込んだ電流量）等を監視することにより、バッテリ２６０が満充電になったか否かを監視する。（Ｓ１４１５）。充電制御部７８３は、バッテリ２６０が満充電になったと判定すると（Ｓ１４１５：ＹＥＳ）、バッテリ２６０への電流供給を停止する（Ｓ１４１９）。その後、処理はＳ１４１１に戻る。充電制御部７８３が、バッテリ２６０が満充電になっていないと判定した場合（Ｓ１４１５：ＮＯ）、処理はＳ１４１６に進む。

Ｓ１４１６では、充電制御部７８３は、Ｓ１４１２と同様の方法で非接触給電による受電装置２０の受電状態が充電可能な状態か否かを判定する。充電制御部７８３が、受電装置２０の受電状態が充電可能な状態であると判定した場合（Ｓ１４１６：ＹＥＳ）、処理はＳ１４１７に進む。受電装置２０の受電状態が充電可能な状態でないと判定した場合（Ｓ１４１６：ＮＯ）、充電制御部７８３は、バッテリ２６０への電流供給を停止する（Ｓ１４１９）。その後、処理はＳ１４１１に戻る。

Ｓ１４１７では、充電制御部７８３は、充電制御装置７５から通知される情報等に基づき、何らかの異常を検知したか否かを判定する。異常を検知していない場合（Ｓ１４１７：ＹＥＳ）、処理はＳ１４１８に進む。何らかの異常を検知した場合（Ｓ１４１７：ＹＥＳ）、充電制御部７８３は、バッテリ２６０への電流供給を停止する（Ｓ１４１９）。その後、処理はＳ１４１１に戻る。

Ｓ１４１８では、充電制御部７８３は、充電ステーション２から充電停止指示を受信したか否かを判定する（Ｓ１４１８）。充電制御装置７５が充電停止指示を受信していないと判定した場合（Ｓ１４１８：ＮＯ）、処理はＳ１４１５に戻る。充電制御装置７５が充電停止指示を受信したと判定した場合（Ｓ１４１８：ＹＥＳ）、充電制御部７８３は、バッテリ２６０への電流供給を停止する（Ｓ１４１９）。その後、処理はＳ１４１１に戻る。

以上に説明したように、本実施形態の充電システム１によれば、無人飛行体３に、非接触給電により電力を受電する受電コイル２１１を、台座部３１の下方に積載物４１が配置される空間Ｓを確保しつつ設けることができる。また受電コイル２１１を、推力発生装置２７０から離れた安全な位置に設けることができる。また飛行制御装置２５０から離れた位置に受電コイル２１１を設けることができ、給電時の放射ノイズが飛行制御装置２５０や推力発生装置２７０に与える影響を抑えることができる。また受電コイルユニット８１を脚支柱３３１の接地側端部近傍に設けたため、例えば、無人飛行体３を充電ステーション２の送電コイル１１１の上に載置するだけで、受電コイル２１１を送電コイル１１１に近接させて効率よく給電を行うことができる。

また積載物４１を搭載するための空間Ｓの下方が開放され、積載物４１の取り扱いや脱着が容易になる。また積載物４１として撮影機材を搭載した場合、撮影時に受電コイル２１１が視野に入りにくくなり、視野を広く確保することができる。

また無人飛行体３が水平脚３３２を有する場合は受電コイルユニット８１をその長手方向を水平脚３３２の延出する方向に一致させて設けることで、積載物４１が配置される空間を広く確保することができる。

＜受電コイルユニットの他の例＞
ところで、図１１Ａ（ａ）〜（ｃ）に示した受電コイルユニット８１は、その全体が絶縁性樹脂等の絶縁性の素材で構成された略直方体状のケース８１１で覆われている。そしてこのケース８１１はプロペラ２７１によって下方に押し出された空気の流路上に存在する。そのため、前述した受電コイルユニット８１の存在は無人飛行体３の性能に多少なりとも影響を与える。

具体的に説明する。図１５は、受電コイルユニット８１が無人飛行体３の性能に影響を与える様子を説明する模式図である。同図に示すように、無人飛行体３の飛行中はプロペラ２７１の回転によって空気が下方に押し出されて受電コイルユニット８１に吹き付け、吹き付けた空気の一部はプロペラ２７１の方向に還流し、それによりプロペラ２７１と受電コイルユニット８１の間の空気塊は高圧となる。このため、プロペラ２７１の負荷（動力モータ２５５の負荷）が増大して消費電力が増大しバッテリ２６０の消耗も早くなる。尚、こうした受電コイルユニット８１の影響を防ぐには、例えば、脚支柱３３１を長くすることが考えられるが、機体の重量が増す上、無人飛行体３の重量バランスや飛行性能にも影響を与える。

そこでこうした背景に鑑み、本発明者は図１６（ａ）〜（ｃ）に示す構成からなる受電コイルユニット８１を発案した。ここで図１６（ａ）は、受電コイルユニット８１を上方（＋ｚ方向）から眺めた平面図、図１６（ｂ）は、受電コイルユニット８１の断面図（図１６（ａ）のＸ−Ｘ’線で切断した断面図）である。また図１６（ｃ）は、受電コイル２１１の導線２１５の断面図である。

図１６（ａ）に示すように、受電コイルユニット８１は、ｚ方向（鉛直方向）の軸周りにスパイラル（螺旋）状に巻回された受電コイル２１１と、巻回された受電コイル２１１の隣り合う導線２１５が間隔を開けて配置されるように支持する、耐久性に優れた絶縁性樹脂等の素材からなる複数のスペーサ９１（支持体）と、を含む。各スペーサ９１は、受電コイル２１１の所定位置にｙ方向に間隔を開けて設けられる。

受電コイル２１１の端子２１４ａ，２１４ｂは、配線ケーブル８３を介して、無人飛行体３の台座部３１の下段に設けられている制御ユニット８２に電気的に接続する。尚、受電コイル２１１からの端子２１４ａ，２１４ｂの取り出し位置は必ずしも同図に示すものに限定されない。

同図には示していないが、ケース８１１の所定位置には受電回路２１の構成要素である容量素子２１２が実装されている。尚、上記の通り隣り合う導線２１５が間隔を開けて配置されているので、それにより導線２１５間に生じる静電容量を利用して受電回路２１を実現してもよい。

図１６（ｃ）に示すように、導線２１５は、金属等の導体からなる導体線２１５ａと、絶縁性樹脂等の絶縁体からなり導体線２１５ａの周囲を覆う被覆２１５ｂと、を有する被覆導線である。同図に示すように、導線２１５は円形の断面形状を呈する。

図１６（ｂ）に示すように、スペーサ９１は、略平板状の上部部材９１ａと略平板状の下部部材９１ｂとを含む。上部部材９１ａの下面、及び下部部材９１ｂの上面は、後述する溝部９１１ａ，９１１ｂ及び嵌合部９１３ａ，９１３ｂが設けられている部分を除いていずれも平坦面になっている。本例では、上部部材９１ａの下面及び下部部材９１ｂの上面は、同形状かつ同サイズに設定されている。上部部材９１ａの上面は、後述する取付部材９１４が設けられている部分を除いて平坦面になっている。下部部材９１ｂの下面は平坦面になっている。下部部材９１ｂの下面は、無人飛行体３の着地時に接地面として機能する。

上部部材９１ａと下部部材９１ｂとは、上部部材９１ａの下面の所定位置に設けられた略キノコ状の突起からなる嵌合部９１３ａと下部部材９１ｂの上面の所定位置に設けられた略キノコ状の窪みからなる嵌合部９１３ｂとを、両者の間に導線２１５を挟み込んだ状態で嵌合させることにより一体化される。尚、本例では、スペーサ９１を、いずれも受電コイル２１１の導線２１５を上下方向（±ｚ方向）から挟み込む構造としているが、上部部材９１ａと下部部材９１ｂを一体化させる構造や、スペーサ９１を受電コイル２１１に取り付ける構造は必ずしも本例に示すものに限定されない。

上部部材９１ａの下面には、いずれもｙ方向に延出しｘ方向に並んで設けられる複数の溝部９１１ａ（第１溝部）が形成されている。溝部９１１ａの断面形状は、導線２１５の外径とほぼ同径の半円状になっている。一方、下部部材９１ｂの上面には、上部部材９１ａの上記複数の溝部９１１ａの夫々に対応する位置に、いずれもｙ方向に延出しｘ方向に並んで設けられる複数の溝部９１１ｂ（第２溝部）が形成されている。溝部９１１ｂの断面形状は、導線２１５の外径とほぼ同径の半円状になっている。

上部部材９１ａの上面側には、受電コイルユニット８１を水平脚３３２に取り付けるための取付部材９１４が設けられている。同図に示すように、取付部材９１４の上部には、水平脚３３２の外径よりもやや大きな内径を有し一部が開放された環状の嵌合部９１４１と、嵌合部９１４１を支持する支持柱９１４２とが設けられている。

スペーサ９１は、受電コイル２１１の導線２１５が直線状になっている範囲の任意の位置に取り付けることができる。そのため、ユーザは、例えば、水平脚３３２の適正な位置（例えば、受電コイルユニット８１の重量が、無人飛行体３に対して重量バランスの観点から適切に配分される位置）にスペーサ９１を位置決めすることができる。

図１７に受電コイルユニット８１を無人飛行体３に取り付けた様子を示す。尚、無人飛行体３が水平脚３３２を有しておらず、脚支柱３３１のみを有している場合、例えば、図１１Ｂに示したのと同様に、取付部材９１４の嵌合部９１４１を上部が開口する中空筒状の形態としてもよい。また取付部材９１４を嵌合による摩擦力により水平脚３３２や脚支柱３３１に固定するのではなく、ネジやバンド等を用いて水平脚３３２や脚支柱３３１に固定するようにしてもよい。

以上に説明したように、図１６に示した受電コイルユニット８１は、受電コイル２１１の隣り合う導線２１５が間隔を開けて配置されているため、無人飛行体３の飛行中にプロペラ２７１が回転することにより下方に押し出されて前記受電コイル２１１に吹き付ける空気が隣接する導線２１５の間を通って下方に抜ける。そのため、プロペラ２７１への還流を防いで無人飛行体３の性能に与える影響を抑えることができる。またその分、バッテリ２６０の消費量が抑えられて飛行時間を延ばすことができる。また本例の受電コイルユニット８１は、構造がシンプルであるため、容易かつ低コストで実現することができ、実用上十分な強度を確保することができる。

図１８は、図１６に示した受電コイルユニット８１の導線２１５及びスペーサ９１の変形例である。図１８（ａ）は、スペーサ９１の断面図、図１８（ｂ）は、受電コイル２１１の導線２１５の断面図である。図１８（ｂ）に示すように、導線２１５は菱形の断面形状を有する。また導線２１５は、菱形の一の頂部と当該一の頂部に対向する他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように（ｚ方向とｘ方向に対角線を有するように）設けられる。また導線２１５の断面形状に合わせて、溝部９１１ａ及び溝部９１１ｂの断面形状も菱形になっている。このように導線２１５の断面形状を菱形にすることで、無人飛行体３の飛行中にプロペラ２７１から受電コイルユニット８１に吹き付ける空気は隣り合う導線２１５の間を通って効率よく下方に抜ける。そのため、無人飛行体３の性能に与える影響を確実に防ぐことができる。

図１９は、図１６に示した受電コイルユニット８１の導線２１５及びスペーサ９１のさらなる変形例を示す図である。図１９（ａ）は、スペーサ９１の断面図、図１９（ｂ）は、受電コイル２１１の導線２１５の断面図である。図１９（ｂ）に示すように、導線２１５は、その４辺が外周側に凸となるように湾曲する略菱形（図１８に示す導線２１５に比べて流線形に近い菱形）の断面形状を有する。また導線２１５は、略菱形の一の頂部と当該一の頂部に対向する他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように（ｚ方向とｘ方向に対角線を有するように）設けられる。また導線２１５の断面形状に合わせて、溝部９１１ａ及び溝部９１１ｂの断面形状も略菱形になっている。このように導線２１５の断面形状を略菱形にすることで、無人飛行体３の飛行中にプロペラ２７１から受電コイルユニット８１に吹き付ける空気は隣り合う導線２１５の間を通ってより効率よく下方に抜ける。そのため、無人飛行体３の性能に与える影響をより確実に防ぐことができる。

尚、導線２１５の断面形状は以上に示したものに限られず、最大翼厚、キャンバー、前縁から後縁までの長さを調節してより効率よく空気を通過させる形状としてよい。

ところで、受電コイルユニット８１の受電コイル２１１の平面形状（＋ｚ方向から眺めた形状）は必ずしも図１６に示したような形状でなくてもよい。例えば、無人飛行体３によっては水平脚３３２が弧状に延出している場合には、受電コイル２１１のスパイラルの平面形状を弧状としたほうが安定性や美観性等の観点から好ましい。そこでこの場合、例えば、図２０に示すように、受電コイルユニット８１の平面形状を弧状としてもよい。図２１に水平脚３３２が弧状である無人飛行体３の水平脚３３２に図２０に示した受電コイルユニット８１を取り付けた様子を示す。

以上、実施形態について説明したが、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また上記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また上記の各構成、機能部、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。例えば、実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

以上に説明した充電システム１における各種機能部の配置形態は一例に過ぎない。各種機能部の配置形態は、充電システム１が備えるハードウェアやソフトウェアの性能、処理効率、通信効率等の観点から最適な配置形態に変更し得る。

１ 充電システム、２ 充電ステーション、３ 無人飛行体、１０ 送電装置、１１１ 送電コイル、２０ 受電装置、２１１ 受電コイル、２１２ 容量素子、２１４ａ 端子、２１４ｂ 端子、２１５ 導線、２１５ａ 導体線、２１５ｂ 被覆、２５０ 飛行制御装置、２５５ 動力モータ、２６０ バッテリ、２７０ 推力発生装置、２７１ プロペラ、３１ 台座部、３２ アーム、３３ 脚部、３３１ 脚支柱、３３２ 水平脚、７５ 充電制御装置、８１ 受電コイルユニット、８１１ ケース、８２ 制御ユニット、８３ 配線ケーブル、８４ 充電ケーブル、９１ スペーサ、９１ａ 上部部材、９１ｂ 下部部材、９１１ａ 溝部、９１１ｂ 溝部、９１３ａ 嵌合部、９１３ｂ 嵌合部、９１４ 取付部材、９１４１ 嵌合部、９１４２ 支持柱

Claims (15)

1. 飛行制御装置が設けられる台座部と、
   前記台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、推力発生装置が設けられる複数のアームと、
   前記台座部の下方に延出して設けられる脚支柱と、
   前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に供給する電力を非接触給電により受電する、導線を巻回してなるスパイラル型の受電コイルを含み、前記脚支柱の接地側端部近傍に設けられる一つ以上の受電コイルユニットと、
   を備え、
   前記受電コイルの隣接する前記導線の間に、前記推力発生装置から吹き付ける空気を通過させるための間隔を有する、
   無人飛行体。
2. 請求項１に記載の無人飛行体であって、
   前記導線は菱形の断面形状を呈し、
   前記導線は、前記菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる、
   無人飛行体。
3. 請求項１に記載の無人飛行体であって、
   前記導線はその４辺が外周側に凸となるように湾曲する略菱形の断面形状を呈し、
   前記導線は、前記略菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記略菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる、
   無人飛行体。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無人飛行体であって、
   前記導線は導体線の周囲を絶縁体で被覆してなる被覆導線である、
   無人飛行体。
5. 請求項１に記載の無人飛行体であって、
   前記受電コイルユニットは、隣接する前記導線の間に前記間隔が形成されるように前記導線を支持するスペーサを有する、
   無人飛行体。
6. 請求項５に記載の無人飛行体であって、
   前記スペーサは、
   略平板状の上部部材及び略平板状の略平板状の下部部材と、
   前記上部部材と前記下部部材とを、前記上部部材の下面と前記下部部材の上面とが対向するように嵌合させる嵌合部と、
   を備え、
   前記上部部材の前記下面に前記導線が収容される複数の第１溝部が形成され、
   前記下部部材の前記上面に前記導線が収容される複数の第２溝部が形成され、
   前記上部部材及び前記下部部材は、前記上部部材の前記第１溝部と前記下部部材の前記第２溝部と間に前記導線を挟持した状態で前記嵌合部により嵌合される、
   無人飛行体。
7. 請求項６に記載の無人飛行体であって、
   前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に延出して設けられる水平脚を備え、
   前記上部部材は、その上面に、前記水平脚に嵌合する形状を有する一つ以上の取付部材を備える、
   無人飛行体。
8. 請求項６に記載の無人飛行体であって、
   前記上部部材は、その上面に、前記脚支柱の下端部に嵌合する形状を有する取付部材を備える、
   無人飛行体。
9. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無人飛行体であって、
   前記台座部の下方に積載物を搭載するための空間を確保しつつ、前記台座部の下方に延出して設けられる複数の前記脚支柱を有し、
   前記受電コイルユニットは、扁平略直方体状の外形を呈し、前記脚支柱の接地側端部近傍にその長手方向が水平方向に延出するように設けられ、
   前記受電コイルユニットは、その長手方向が前記空間の周縁に沿って延出するように設けられ、
   前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に延出して設けられる水平脚を備え、
   前記受電コイルユニットは、その長手方向を前記水平脚の延出する方向に一致させ、その下面が当該無人飛行体の接地面と平行になるように、前記水平脚に設けられ、
   第１の前記受電コイルユニットと、
   第２の前記受電コイルユニットと、
   第１の前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に延出して設けられる第１の前記水平脚と、
   第２の前記脚支柱の接地側端部近傍に水平方向に前記第１の水平脚に平行に延出して設けられる第２の前記水平脚と、
   を備え、
   前記第１の水平脚と前記第２の水平脚は、両者の間に前記空間を挟むように設けられ、
   前記第１の受電コイルユニットは、その長手方向を前記第１の水平脚の延出する方向に一致させて前記第１の水平脚に設けられ、
   前記第２の受電コイルユニットは、その長手方向を前記第２の水平脚の延出する方向に一致させて前記第２の水平脚に設けられる、
   無人飛行体。
10. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無人飛行体であって、
    前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に電力を供給する蓄電装置と、
    前記受電コイルが受電した電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路により整流された電力により前記蓄電装置の充電を行う充電制御装置と、
    を更に備える、無人飛行体。
11. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無人飛行体であって、
    前記非接触給電は、磁界共鳴方式の非接触給電である、
    無人飛行体。
12. 飛行制御装置が設けられる台座部と、
    前記台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、推力発生装置が設けられる複数のアームと、
    前記台座部の下方に延出して設けられる脚支柱と、
    を備える無人飛行体に設けられる受電コイルユニットであって、
    前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に供給する電力を非接触給電により受電する、導線を巻回してなるスパイラル型の受電コイルを含み、前記脚支柱の接地側端部近傍に設けられ、
    前記受電コイルの隣接する前記導線の間に、前記推力発生装置から吹き付ける空気を通過させるための間隔を有する、
    受電コイルユニット。
13. 請求項１２に記載の受電コイルユニットであって、
    前記導線は菱形の断面形状を呈し、
    前記導線は、前記菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる、
    受電コイルユニット。
14. 請求項１２に記載の受電コイルユニットであって、
    前記導線はその４辺が外周側に凸となるように湾曲する略菱形の断面形状を呈し、
    前記導線は、前記略菱形の一の頂部と前記一の頂部に対向する前記略菱形の他の頂部とを結ぶ対角線が鉛直になるように設けられる、
    受電コイルユニット。
15. 請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の受電コイルユニットであって、
    前記飛行制御装置又は前記推力発生装置に電力を供給する蓄電装置と、
    前記受電コイルが受電した電力を整流する整流回路と、
    前記整流回路により整流された電力により前記蓄電装置の充電を行う充電制御装置と、
    を更に備える、
    受電コイルユニット。

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