本发明涉及应用接收电力供给而能够进行三维移动的无人飞行器的运输系统。
背景技术：
可以考虑到利用无人机，即未搭乘人而通过自主或者遥控三维地飞行在空间的无人飞行器，所谓的无人驾驶飞机(drone)等的各种技术，而作为应用了这样的无人飞行器的利用方法之一，可举出物流。目前，正在试验、研究将这样的无人飞行器作为下一代投递用机械的应用，正在开发物流领域中的商业用途。
然而，这些无人飞行器为搭载电池，利用来自该电池的电力使4个或更多的发动机和与该发动机连接的叶片旋转的结构，通常，由于电池的限制，飞行距离为几十米～2、3公里左右，飞行时间也只有几分钟～30、40分钟左右，与作为物流使用卡车等的情况相比，能够投递的范围变窄。另外，若为了延长飞行距离或搬运重物而将大容量重型的电池搭载于无人飞行器，则在短距离飞行、搬运轻型物时也要运送较重的电池，所以会不必要地消耗电力。
技术实现要素：
因此，本发明鉴于上述的技术问题，目的在于提供一种突破距离、时间、重量等的限制，扩大了能够投递的范围并提高了便利性的应用无人飞行器的运输系统。
鉴于上述的技术问题，本发明的特征在于，是应用接受电力供给而能够进行三维移动的无人飞行器的运输系统，上述无人飞行器安装有收纳作为运输对象的货物的货箱，并经由连结该货物的发货地到投递目的地的中继站飞行，在该货箱中设置用于储存向上述无人飞行器供给的电力的蓄电部，设置于上述货箱的上述蓄电部当非移动时在中继站被充电。
根据本发明的应用无人飞行器的运输系统的一个例子，上述无人飞行器能够将该无人飞行器的当前位置信息发送至控制装置，上述控制装置能够基于接收到的上述当前位置信息将上述中继站的位置信息发送至上述无人飞行器。另外，上述中继站也能够一边发送位置信息一边移动。
进一步，根据本发明的应用无人飞行器的运输系统的一个例子，收纳作为运输对象的货物的货箱为多个，分别使用独立信息来管理货箱，通过这些独立信息，与各货箱的当前的蓄电量有关的蓄电量信息也被记录于上述控制装置。另外，设置上述蓄电部的上述货箱具有测量该货箱的上述蓄电部的蓄电量的蓄电量传感器，能够将来自上述蓄电量传感器的上述蓄电量信息发送至上述控制装置。
根据本发明，无人飞行器在移动中也能够接受来自收纳货物的货箱的蓄电部的电力供给，因此不会受到来自无人飞行器本身的电池的容量的限制，能够在更宽的范围内飞行，并且通过利用本发明的应用无人飞行器的运输系统来提高投递的便利性。
附图说明
图1是表示本发明的应用无人飞行器的运输系统的实施方式所涉及的系统整体的概念图。
图2是从斜上方观察上述实施方式所涉及的无人飞行器的一个例子的情况下的外观立体图。
图3是从斜下方观察上述实施方式所涉及的无人飞行器的一个例子的情况下的外观立体图。
图4是表示上述实施方式所涉及的货箱的一个例子的外观立体图。
图5是表示上述实施方式所涉及的货箱的一个例子的外观主视图。
图6是表示上述实施方式所涉及的货箱的一个例子的内部结构的外观主视图。
图7是表示无人飞行器的臂与上述实施方式所涉及的货箱的一个例子卡合的状态的示意图。
图8是将与上述实施方式所涉及的货箱的一个例子卡合的臂与该货箱一起示出的示意性的仰视图。
图9是表示上述实施方式所涉及的中继站的一个例子的外观立体图。
图10是表示上述实施方式所涉及的中继站的一个例子和载置于该中继站上的上述货箱的一个例子的外观立体图。
图11是表示上述实施方式所涉及的多个中继站的网络的一个例子的示意图。
图12是表示上述实施方式所涉及的控制装置中的内存表中的数据例的示意图。
具体实施方式
参照附图，对本发明所涉及的应用无人飞行器的运输系统的实施方式进行详细说明。图1是表示应用无人飞行器的运输系统的实施方式所涉及的系统整体的概念图。
如图1所示，本实施方式所涉及的应用无人飞行器的运输系统具有使用多台无人飞行器12来搬运货物的结构，其中，无人飞行器12为无人机，即未搭乘人，通过自主或遥控三维地飞行在空间的所谓无人驾驶飞机(drone)等。这些无人飞行器12分别能够在安装有收纳作为运输对象的货物的货箱20的同时飞行，货箱20从工厂、仓库等发货源24经由多个中继站18被搬运到办公室、私人住宅等投递目的地22。货箱20和无人飞行器12分别被通过服务器14和个人计算机等信息终端16构成的控制装置统一控制。
这些构成控制装置的服务器14、多个中继站18、多个货箱20、以及多个无人飞行器12分别能够经由无线以及有线的网络线路来收发信息。这些装置分别能够使用通信协议tcp/ip，利用互联网线路或其他的线路进行连接。无人飞行器12、中继站18以及货箱20中，分别搭载有用于利用全球定位系统(globalpositioningsystem)的ic芯片，能够利用来自gps卫星26的电波来输出本机测定出的位置作为数据。
中继站18反映无人飞行器12的飞行距离地配置在地面上，以覆盖本实施方式的运输系统进行配送的范围。例如，在发货源24和投递目的地22分离超过无人飞行器12的标准飞行距离的情况下，至少设置从其距离除以无人飞行器12的标准飞行距离得到的商中减去1所得的数的中继站18，从而能够在发货源24和投递目的地22之间一边利用中继站18进行中继一边使用无人飞行器12运输货物。优选将多个中继站18配置成网络状，使得在从某个场所到其他某个场所之间，未必限定于一个路线，而能够采用多个路线。对于中继站18的结构在下文中描述，但中继站18本身也能够移动，也可以是固定型。在将中继站18设为固定型的情况下，能够在地面上或水面上配设中继站18，也能够将中继站18设置于建筑物的屋顶、屋脊等场所。在将中继站18设为移动型的情况下，除了中继站18本身自行行走的结构以外，也能够将中继站18设置于汽车、卡车、船舶、火车等交通工具28的一部分。另外，也能够配置搭载中继站18的专用车辆。
本实施方式所涉及的运输系统所使用的无人飞行器12例如具有图2、图3所示的结构。无人飞行器12具有在搭载所需要的电子装置的主体部51的周围设置有4个旋翼52的结构，使得通过自主或者遥控而三维地飞行在空间。旋翼52具有利用被供给的电力而旋转的发动机的旋转轴为轴部53的结构，是通过旋转产生向上升力的螺旋桨。叶片部54以轴部53为中心沿4个方向突出地设置成放射状，并在其外周侧设置有用于保护叶片部54的保护环55。无人飞行器12通过控制4个旋翼52的旋转，能够进行维持着姿势的起飞、飞行、着陆，并能够进行相对较高速度下的飞行，同时也能够进行在空中静止的悬停。
无人飞行器12在配置于其几乎中央的大致矩形的主体部51和配置于主体部51的下部的基台部57中，搭载有用于发挥各功能的电路、装置。在基台部57的侧部，分别用于把持货箱20的臂58被安装为能够转动，在未把持货箱20的状态下，一对臂58作为支承该无人飞行器12的脚部发挥功能。基台部57大致为矩形，具有侧面倾斜的基座形状，在其侧面部具有相机56，在其下表面部具有相机61。另外，无人飞行器12作为配设于主体部51和配置于主体部51的下部的基台部57的装置，具备：用于获取位置信息的gps装置；控制该无人飞行器12的姿势控制、飞行状态的cpu；用于供给使驱动旋翼的发动机旋转的电力并使发挥各功能的电路、装置工作的电池；用于在必要的情况下进行与控制装置的通信的无线通信部；用于监视所保持的货箱20的状态的传感器和监视装置；用于对一对臂58进行开闭操作的致动器；以及在停止或者飞行时获取关于周围环境的数据并发送至控制装置的环境传感器。
在本实施方式所涉及的运输系统中，由服务器14和信息终端16构成的控制装置基于由gps装置获取的位置信息发挥功能，以制定无人飞行器12的航行计划，并监视系统是否在按照该计划运转。在本运输系统中，由于有助于货物的运送的无人飞行器12为多个，所以通过制定以某个中继站18为中心(枢纽)折返的航行计划，也能够提高运输的效率，并且由于货物也有各种重量及尺寸，所以需要选择适合收纳这些货物的货箱20，并按照每个货物的id将这样的货箱20的选择也包括在内而制定无人飞行器12的航行计划，并分别保存至服务器14的存储区域。
设置于这样的无人飞行器12的臂58是用于从下侧把持货箱20并一同起飞、飞行、着陆的部件，能够以闭合的状态把持货箱20，并以张开的状态释放货箱20。臂58的开闭动作与无人飞行器12的运转状态连动，无人飞行器12通过设置于基台部57的下表面的4个相机61来确认处于中继站18上的载置部42的货箱20的位置，并且在张开一对臂58的状态下，接近设置于预定进行搬运的货箱20的上表面的大致扇形的上表面部72。此时，在凸形的上表面部72设置有用于表明方向性的角部63，以上表面部72的角部63嵌入到在基台部57的底部的凹部64设置的角部65的方式对接并合体，使得无人飞行器12在上表面部72的台阶状的斜面上滑动。无人飞行器12进一步确认能够检测出完整合体的传感器62的信号，之后闭合一对臂58。通过闭合一对臂58，无人飞行器12能够把持货箱20。在飞行的目的地，无人飞行器12同样确认载置部42的位置，并且在着陆之后，张开原本闭合的一对臂58而解除货箱20与无人飞行器12的卡合。此外，上表面部72和与其嵌合的凹部64的形状并不限定于图示的大致扇形，只要是在嵌合时方向性明确的形状，也可以是其他形状，也可以是对准定向平面等平坦部而不是对准角部的形状。
以这样的闭合的状态来把持货箱20的臂58还作为用于将来自货箱20内的蓄电部的电力供给至无人飞行器12的供给路径发挥功能。因此，即使无人飞行器12本身的飞行距离较短，由于还能够接受来自货箱20的电力的补给，所以能够延长整体的飞行距离。在臂58的下端部，作为定位部件设置有方形棒状的水平部件59，该水平部件59嵌合于货箱20的底部76的未图示的嵌合槽而完成臂58对货箱20的把持。在臂58的下端部还设置有电极部60，与货箱20的底部的未图示的电极部电接触，而能够将来自货箱20的蓄电部的电力供给至无人飞行器12。此外，在本实施方式中，从货箱20的蓄电部向无人飞行器12的电力供给经由臂58的电路布线来实现，但也能够通过无线实现由货箱20的蓄电部对无人飞行器12的电力供给。
参照图4至图8，对本实施方式所涉及的运输系统中所使用的货箱20的结构进行说明。如图4所示，货箱20具有大致矩形的壳体部71，在其上表面形成有与无人飞行器12的基台部57的凹部64嵌合的扇形的上表面部72。另外，在壳体部71的作为门部75的一个侧面的上端侧，设置作为设置于该货箱20的认证输入部来使用的触摸面板部73。触摸面板部73是对该货箱20显示各种信息并且受理工作人员、投递物的收件人的操作的设备，特别是在投递时，能够进行用于键输入、密码等的认证的输入。另外，在该触摸面板部73的附近，具有相机的镜头74所面对的机构，该相机的镜头74也能够例如在投递时获取收件人的面部识别来发挥功能。另外，也能够通过遥控在该货箱20置于中继站18的状态下，通过相机影像发送周围的情况。货箱20在功能部79也搭载cpu、存储器。另外，在上表面部72或功能部79也搭载用于获取货箱的当前的位置信息的gps装置。cpu进行触摸面板部73的控制，并且使来自控制装置的认证数据也存储至存储器，并从内置存储器读出键输入、密码，或面部、指纹，或其他生物体认证数据，通过比较来进行收件人等的认证。来自控制装置的认证数据在使用将货箱20本身的id配置于报头内的数据而制定航行计划的阶段被发送至货箱20，并存储至其内置存储器。代替性地，货箱20的cpu将键输入、密码，或面部、指纹，或其他生物体认证数据等认证用数据发送至控制装置，并与由控制装置记录的用于认证的参照数据进行比较，并将其认证结果立即发送至货箱20或者无人飞行器12。在认证结果不合格的情况下，门部75不会打开。密码等例如由控制装置通过电子邮件等发送给收件人。
货箱20的壳体部71的前表面侧作为收纳货物的收纳部80的例如单向的门部75发挥功能。在货箱20的收纳部80的底部，设置有由多个电池构成的蓄电部77。该蓄电部77相对于收纳部80的底部自由拆装，在进行迅速充电的情况下，也能够从收纳部80的底部取下进行充电，例如通过更换并安装充满电的电池，不会为了充电而浪费时间，而能够使无人飞行器12尽早飞行。在中继站18中配置于规定的位置的状态下进行充电，在无人飞行器12飞行的情况下，能够利用无人飞行器12的内置的电池和货箱20的蓄电部的组合，一边补充电力一边继续飞行。另外，该情况下，由于电力的供给源为2处，所以在一方的输出降低的情况下或一方被损坏的情况下也能够利用剩下一方的电力继续飞行，并能够降低飞行途中的电源故障的风险。
在货箱20的壳体部71的底面侧，设置有大致矩形的壳体底座部81，该壳体底座部81与后述的中继站18的载置部卡合。由于壳体底座部81为向下方突出的结构，所以在被置于中继站18的载置部时，在载置部表面与货箱20的壳体部71的底面之间有缝隙，将无人飞行器12的臂58的前端插入该缝隙，从而无人飞行器12能够把持货箱20。壳体底座部81在被置于后述的中继站18的载置部时，接受来自中继站18的电力并向该货箱20的蓄电部77发送电力，起到推进该蓄电部77中的蓄电的作用。
对于货箱20本身，由于壳体部71使用隔热材料等所以具有所需的保温功能，且内置货物90用的未图示的重量传感器，并且也能够监视蓄电部77的当前的蓄电量，这些作为货物的重量信息和当前的蓄电量信息与货箱20的位置信息一起常时发送至由服务器14和信息终端16构成的控制装置。另外，用于监视货物的状态的传感器78也设置于收纳部80的顶棚部分，若在搬运途中的货物出现异常，则能够立即将该意思通知给控制装置。货箱20还具有加热器、冷却装置等用于温度管理的装置。因此，货箱20也能够进行温度管理来用于货物的空运。
这样的货箱20在本实施方式所涉及的运输系统中同时使用多个，能够提高物流的效率。货箱20在图示的例子中，仅例示出了矩形这一种，但其形状并不局限于矩形，也可以是其他的多边形或圆筒状、或者其他的形状，也可以使用在水平方向上具有2份容积的形状、只有臂58的长度的一半或更少的高度的小型货箱。通过像这样将货箱20的尺寸作成各种尺寸，能够轻松应对各种尺寸混合的货物。另外，并不局限于将货箱20的尺寸作成各种各样，也能够使无人飞行器12混合各种尺寸、各种搬运能力。通过由服务器14和信息终端16构成的控制装置能够自动地推进各种货箱20和各种无人飞行器12的匹配，这样的选择可以使用已知的程序完成。另外，通过在相同尺寸的货箱20中也改变内置的蓄电部77的尺寸，也能够改变货箱20的蓄电能力。另外，也可以将无人飞行器12本身设计成一次运输多个货箱20。
图9、图10表示中继站18的一个例子。中继站18能够作为使一个或者多个货箱20临时载置于设置在中继站18的上表面的载置部42，作为更换无人飞行器12的场所来利用，并且在将货箱20载置于载置部42的状态下能够对该货箱20进行充电。中继站18本身与未图示的电灯线、发电机、太阳电池、风力发电等其他的电力供给源连接或者在内部设置这些电力供给源，能够将其电力经由货箱20的壳体底座部81发送至蓄电部77。也能够在载置部42的表面设置太阳电池。中继站18的结构为在站壳体41的上表面形成多个载置部42，在图示的例子中为4个矩形的载置部42，货箱20的壳体底座部81卡合于该载置部42进行规定的充电。在中继站18，在站壳体41的底部形成车轮43，这些车轮43在使中继站18移动的情况下使用。另外，中继站18本身具有将gps信息发送至无人飞行器12和控制装置的功能，无人飞行器12在接近中继站18的情况下，能够通过与中继站18收发信号而使货箱20载置于载置部42。如上所述，中继站18可以为能够移动的中继站，也可以为固定型。或者，也可以在无人飞行器12接近中继站18时，利用由搭载于无人飞行器12的相机捕捉中继站18、载置部42的位置等的图像数据进行确认，再通过自主或远程控制移动到规定的位置。
图11表示中继站18的布局的一个例子。在该布局例中，多个中继站18被构成为以一定的间隔配置，而且成为在较宽范围内展开的布局。通过将多个中继站18的间隔设为一定的距离，对于无人飞行器12也是配置标准化的多个装置即可，所以能够成为使1台无人飞行器12在中继站18之间往复的搬运方式。另外，由于中继站18中的供电也是一定的，所以具有搬运计划的设定变容易等优点。
图12是表示由控制装置管理的内存表的信息的图。在控制装置中，向无人飞行器12也提供独立的id，并管理其位置、尺寸、充电状况等，但与此同时，在货箱20侧也向各个货箱20提供id，分别以表格形式记录并保持尺寸、当前的蓄电量信息、gps位置信息，并一直更新为新的信息。在内存表中，还记录有是否为正在被无人飞行器12搬运的状态，并能够将该状态作为跟踪信息从控制装置输出。另外，在控制装置的服务器14中还存储有中继站18的gps位置信息，通过将中继站18的gps位置信息与货箱20的gps位置信息进行比较，能够判别某个id的货箱20是否被配置于中继站18。由于货箱20的独立的蓄电量作为数据被发送至控制装置，所以例如，若蓄电量为100％，则飞行准备很充分，能够将该货箱20用于搬运。若蓄电量很低，则只有无人飞行器12的电池能够作为飞行的动力源，所以可知伴有风险，不会被编入预期高安全系数的航行计划中。
另外，以利用内存表的一部分的形式，各无人飞行器12将该无人飞行器12的当前位置信息发送至控制装置，控制装置能够基于接收到的各无人飞行器12的当前位置信息，将中继站18的位置信息发送至无人飞行器12，也能够将这些信息用于航行计划的修正等。另外，中继站18也能够一边发送位置信息一边移动。进一步，控制装置也能够根据货箱20或无人飞行器12的位置信息、来自安装相机的图像信息，进行系统是否在正常航行的判断。例如，也能够被构成为在判明了偏离由控制装置制定的航行预定，货箱20从中继站18被盗取、意外或人为地移动的情况下，控制装置发出警报唤起工作人员的注意，例如控制装置也能够进行控制，以锁定无人飞行器12的工作，进一步也可以被构成为在触摸面板部73显示报警并发出警报音，以使货箱20本身显示异常。
根据这样的本实施方式的运输系统，无人飞行器在移动中也能够接受来自收纳货物的货箱的蓄电部的电力供给，因此不会受到来自无人飞行器本身的电池的容量的限制，能够在更宽的范围内飞行，并且通过利用本发明的应用无人飞行器的运输系统来提高投递的便利性。
在上述的实施方式中，在应用无人飞行器的运输系统中，将蓄电部的结构作为由多个电池构成的蓄电部77进行了说明，但只要是能够充电的装置，则也能够设置其他结构的蓄电部，例如也能够将燃料电池或其他发电装置等利用氢气等的装置作为蓄电部。
附图标记说明
12…无人飞行器；14…服务器；16…信息终端；18…中继站；20…货箱；22…投递目的地；24…发货源；26…gps卫星；28…交通工具；41…站壳体；42…载置部；43…车轮；51…主体部；52…旋翼；53…轴部；54…叶片部；55…保护环；56…相机；57…基台部；58…臂；59…水平部件；60…电极部；61…相机；62…传感器；63…角部；64…凹部；65…角部；71…壳体部；72…上表面部；73…触摸面板部；74…镜头；75…门部；76…底部；77…蓄电部；78…传感器；80…收纳部；81…壳体底座部；90…货物。