JP6704735B2

JP6704735B2 - 飛行体の着陸対象装置、および飛行体の制御方法

Info

Publication number: JP6704735B2
Application number: JP2016005503A
Authority: JP
Inventors: 山口　豊; 豊山口; 賢人岸; 治哉中村; 知純西田; 小川　哲史; 哲史小川
Original assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Current assignee: Tabuchi Electric Co Ltd
Priority date: 2016-01-14
Filing date: 2016-01-14
Publication date: 2020-06-03
Anticipated expiration: 2036-01-14
Also published as: JP2017124758A

Description

本発明は、ドローンなどと称される無人の飛行体の着陸対象装置、およびそのような飛行体を着陸させるための制御方法に関するものである。

近年、モータを駆動源として無人飛行し、垂直離着陸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の充電は、例えば、着陸時に電磁誘導等による給電によって行われる。そのような場合、給電の効率を高めるためには、着陸位置を正確に制御する必要がある。着陸位置を制御する技術としては、着陸対象装置に所定の発光パターンに配置された発光素子やマークを設け、飛行体からの撮像画像により飛行位置を演算して、着陸位置を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２０１２−７１６４５号公報特開２０１２−２３２６５４号公報

上記のように飛行体からの撮像画像により着陸位置を制御するためには、撮像システムや撮像画像の画像処理システムなどを必要とし、構成が複雑で製造コストが高くつくという問題点を有していた。

本発明は、上記の点に鑑み、比較的簡潔な構成で着陸位置の精度を容易に高め得るようにすることを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、飛行体の着陸対象装置の傾斜、および周囲よりも低く形成された円形平面部を利用し、また、飛行体が上昇しない程度に駆動装置を駆動させることにより、着地地点の位置を高精度に制御しなくても、着陸後に、自重の影響によって正確に中央部の位置に導くことができるようにするものである。

すなわち、第１の発明は、
飛行体を着陸させる飛行体の着陸対象装置であって、
周辺部に対して中央部が低く設定された傾斜部を有するとともに、
上記傾斜部の中央部に円形の円形平面部を有し、上記円形平面部は、その周囲の部分よりも低く形成されていることを特徴とする。

第２の発明は、
第１の発明の飛行体の着陸対象装置であって、
上記傾斜部は、逆角錐台形状、または逆円錐台形状を有していることを特徴とする。

第３の発明は、
第１の発明または第２の発明の飛行体の着陸対象装置であって、
上記傾斜部の中央部に、傾斜部の傾斜面の下端に接続された平坦な床部を有し、
上記円形平面部は、上記床部に設けられていることを特徴とする。

これらにより、飛行体の最初の着陸地点を正確に制御しなくても、飛行体を自重の作用によって例えば飛行体の全ての脚部が円形平面部に収まる位置まで自動的に移動させることが可能になる。

第４の発明は、
飛行体を上昇駆動する駆動装置を有する飛行体の制御方法であって、
飛行体を飛行状態から第１の発明の着陸対象装置に着陸させる着陸制御工程と、
飛行体が着地した後に、上記飛行体が浮上するよりも大きな上昇力を生じないように上記駆動装置を動作させる着陸後駆動制御工程と、
を有することを特徴とする。

第５の発明は、
第４の発明の飛行体の制御方法であって、
上記着陸後駆動制御工程は、飛行体が着陸してから所定時間経過したことが検出されたとき、飛行体が所定の位置に達したことが検出されたとき、飛行体が水平姿勢になったことが検出されたとき、および駆動停止指示がなされたときの少なくとも何れかのときに、上記駆動装置の上記動作を停止させることを特徴とする。

これらにより、実質的に飛行体の脚部等と着陸対象装置との間の摩擦を減少させて、飛行体が円形平面部に移動するのをより容易にすることができる。

本発明によれば、比較的簡潔な構成で着陸位置の精度を高めることが容易にできる。

ドローンの着陸対象装置を示す斜視図である。着陸対象装置の要部の縦断面図である。ドローンの着陸動作を示す説明図である。他の着陸対象装置の要部を示す斜視図である。さらに他の着陸対象装置の要部を示す斜視図である。さらに他の着陸対象装置を構成する板部材を示す平面図である。

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。

（着陸台１００）
飛行体であるドローンの着陸対象装置である着陸台１００は、図１および図２に示すように、周辺部に対して中央部が低く設定された、扁平な逆四角錐台形状の傾斜部１０１を有している。より詳しくは、上記傾斜部１０１は、台形の外形形状を有する４枚の傾斜パネル１０２が、互いに斜辺を接するとともに、支持脚１０３によって、例えば１５°以下、好ましくは６°程度の傾斜が保たれるように設けられて成っている。

傾斜部１０１の中央部には、例えば１辺が４００ｍｍの正方形状の平坦な床部１０４が設けられている。さらに床部１０４の中央部には、床部１０４よりも低く、かつ、ドローンにおける着陸脚の外接円よりわずかに大きな直径、例えば直径が３４０ｍｍの円形の円形平面部１０５が設けられている。

（ドローン２００、および送電ユニット３００）
上記着陸台１００に着陸させるドローン２００は、例えば図３に示すように、回転軸が鉛直方向の複数（例えば４つ）のモータ２０１と、このモータ２０１により駆動されて上昇力を発生させるプロペラ２０２と、着陸したときに接地する例えば４本の着陸脚２０３とを有している。また、ドローン２００の下部には、受電コイル２０４が設けられている。上記受電コイル２０４は、ドローン２００が着陸台１００に着陸した際に、着陸台１００の中央部の下方に設けられた送電ユニット３００の送電コイル３０１と対向して、電磁誘導等によって給電され、図示しないバッテリの充電がなされるようになっている。

（着陸動作）
ドローン２００は、図示しない制御装置によって、手動による着陸操作、または自動的に着陸制御がなされると、モータ２０１の回転速度が低下して徐々に降下し、着陸台１００上に着陸する。このとき、４本の着陸脚２０３が何れも円形平面部１０５内に位置したとすると、ドローン２００は水平な姿勢を保つことになる。

これに対して、４本の着陸脚２０３の全て、または一部が、傾斜パネル１０２または床部１０４上に位置する場合には、ドローン２００は傾いた状態となる。この場合に、ドローン２００が浮上するよりも大きな上昇力を生じない回転速度でモータ２０１が回転すると、ドローン２００は、モータ２０１の回転による振動等の影響で徐々に傾斜部１０１の中央部に向かって移動し、やがて、４本の着陸脚２０３が何れも円形平面部１０５内に位置するように移動して水平な姿勢となる。これによって、受電コイル２０４と送電コイル３０１とが正確に対向する状態となり、高い効率で給電が可能となる。また、受電コイル２０４や送電コイル３０１の小型化を図ることも容易になる。

上記モータ２０１の回転は、例えば、ドローン２００が着陸してから所定時間経過したことが検出されたときや、ドローン２００が正確に着陸台１００の中央部に位置するなど所定の位置に達したことが検出されたとき、ドローン２００が水平姿勢になったことが検出されたとき、および手動操作などによって駆動停止指示がなされたときの何れか、または複数の条件が満たされたときに停止する。

上記のように、着陸台１００に中央部が低く設定された傾斜部１０１が設けられ、さらに、周囲よりも低く形成された円形平面部１０５が設けられていることによって、最初の着地地点の位置を高精度に制御しなくても、自重の影響によって正確に中央部の位置に導くことができる。また、ドローン２００が浮上しない程度にモータ２０１を回転させることによって、実質的に着陸台１００とドローン２００の着陸脚２０３との摩擦を小さくできるので、傾斜部１０１の傾斜角度を小さく設定して着陸直前のドローン２００の傾きに対する許容角度（例えばプロペラ２０２が着陸台１００に接触しない傾き角度）を大きくしても、速やか、かつ容易にドローン２００を中央部に至らせることができる。

（変形例）
着陸台の形状は、上記のように逆四角錐台形状に限らず、傾斜部が形成されていれば、六角形など種々の多角形等でもよく、さらに、例えば図４に示すように、逆円錐台形状の傾斜部４０１を有する着陸台４００が形成されてもよい。

上記逆円錐台形状の傾斜部４０１を有する場合には、上記傾斜部４０１の下端に接続される平面部が、前記着陸台１００の円形平面部１０５に対応する、周囲の部分よりも低く形成された円形の円形平面部４０５となり得る。なお、円形平面部４０５を着陸台１００の床部１０４に対応させて、その中に、着陸台１００の円形平面部１０５に対応する、より低い円形平面部が設けられてもよい。

（その他の事項）
ドローン２００が傾斜部１０１上に着陸したときなどに、より容易に移動させるためには、着陸脚２０３にボールキャスタや車輪、ころなどを設けて、着陸台１００と転がり接触するようにしてもよい。

また、ドローン２００を正確な位置に至らせる目的は受電コイル２０４と送電コイル３０１とによる給電のために限るものではなく、例えばデータ通信の効率向上など、種々の目的であってもよい。

また、上記のような着陸台１００や着陸台４００は、一体的に形成されてもよいし、別個の傾斜パネル１０２等が組み立てられて形成されたり、扇形の展開形状を有する板部材が円錐状に丸められて形成されたりしてもよい。また、複数の傾斜パネル１０２が連なった帯状の部材が折り曲げられて逆四角錐台形状に形成されるなどしてもよい。また、図５および図６に示すように、細長い（中心角が小さい）扇形の板部材５０２が互いに接合され丸められて（または各板部材５０２が丸められ互いに接合されて）、逆円錐台形状の傾斜部５０１が形成され、中央部に円形平面部５０５が形成されるようにしたりしてもよい。また、上記のような傾斜部５０１を有する着陸台が運搬される場合などには、板部材５０２が連なった扇形の形状を有する部材が板部材５０２のような形状単位で折り畳まれ、またはスライド収納され、使用時に広げられ丸められて、またはスライド展開され、逆円錐台形状の傾斜部５０１が形成されるようにしてもよい。

また、傾斜パネル１０２の下端と円形平面部１０５の外周部とは、平坦な床部１０４を介して接続されるのに限らず、なめらかな傾斜面で接続されるなどしてもよい。また、平坦な床部１０４が設けられる場合、一般に、飛行体を速やかに円形平面部１０５に移動させやすい点では、そのような床部１０４は小さい方が好ましい。

また、円形平面部１０５等の形状は、正確な円形でなくても、飛行体の収まる位置の精度が水平面内での飛行体の向きに係わらず許容できる範囲になる程度の実質的な円形であればよい。

１００着陸台
１０１傾斜部
１０２傾斜パネル
１０３支持脚
１０４床部
１０５円形平面部
２００ドローン
２０１モータ
２０２プロペラ
２０３着陸脚
２０４受電コイル
３００送電ユニット
３０１送電コイル
４００着陸台
４０１傾斜部
４０５円形平面部
５０１傾斜部
５０２板部材
５０５円形平面部

Claims

飛行体を着陸させる飛行体の着陸対象装置であって、
周辺部に対して中央部が低く設定された傾斜部を有するとともに、
上記傾斜部の中央部に、傾斜部の傾斜面の下端に接続された平坦な床部を有し、
上記床部に、上記床部よりも低く形成された円形の円形平面部を有していることを特徴とする飛行体の着陸対象装置。
請求項１の飛行体の着陸対象装置であって、
上記傾斜部は、逆角錐台形状、または逆円錐台形状を有していることを特徴とする飛行体の着陸対象装置。
飛行体を上昇駆動する駆動装置を有する飛行体の制御方法であって、
飛行体を飛行状態から請求項１の着陸対象装置に着陸させる着陸制御工程と、
飛行体が着地した後に、上記飛行体が浮上するよりも大きな上昇力を生じないように上記駆動装置を動作させる着陸後駆動制御工程と、
を有することを特徴とする飛行体の制御方法。
請求項３の飛行体の制御方法であって、
上記着陸後駆動制御工程は、飛行体が着陸してから所定時間経過したことが検出されたとき、飛行体が所定の位置に達したことが検出されたとき、飛行体が水平姿勢になったことが検出されたとき、および駆動停止指示がなされたときの少なくとも何れかのときに、上記駆動装置の上記動作を停止させることを特徴とする飛行体の制御方法。