特許第6268659号(P6268659)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6268659
(24)【登録日】2018年1月12日
(45)【発行日】2018年1月31日
(54)【発明の名称】UAVエネルギー交換ステーション
(51)【国際特許分類】
   B64F 1/22 20060101AFI20180122BHJP
   B64C 27/04 20060101ALI20180122BHJP
   B64C 39/02 20060101ALI20180122BHJP
   B64D 27/24 20060101ALI20180122BHJP
   B64D 45/04 20060101ALI20180122BHJP
   B64F 1/18 20060101ALI20180122BHJP
   B64F 1/02 20060101ALI20180122BHJP
   H01M 10/48 20060101ALI20180122BHJP
   H01M 10/44 20060101ALI20180122BHJP
   H01M 10/42 20060101ALI20180122BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20180122BHJP
【FI】
   B64F1/22
   B64C27/04
   B64C39/02
   B64D27/24
   B64D45/04 B
   B64F1/18
   B64F1/02
   H01M10/48 P
   H01M10/44 Q
   H01M10/42 P
   H02J7/00 303C
【請求項の数】16
【全頁数】46
(21)【出願番号】特願2016-571039(P2016-571039)
(86)(22)【出願日】2014年8月8日
(65)【公表番号】特表2017-528354(P2017-528354A)
(43)【公表日】2017年9月28日
(86)【国際出願番号】CN2014083968
(87)【国際公開番号】WO2016019567
(87)【国際公開日】20160211
【審査請求日】2016年12月9日
(73)【特許権者】
【識別番号】513068816
【氏名又は名称】エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッド
【氏名又は名称原語表記】SZ DJI TECHNOLOGY CO.,LTD
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】ワン、ミンジ
【審査官】 諸星 圭祐
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−104797(JP,A)
【文献】 特開2014−31118(JP,A)
【文献】 特開2013−241177(JP,A)
【文献】 特開2013−203394(JP,A)
【文献】 特開2012−232654(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2014/0319272(US,A1)
【文献】 米国特許第8511606(US,B1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B64F 1/00− 1/36
B64C 27/04−27/18
B64C 39/02
B64D 27/24
B64D 45/04
H01M 10/42−10/48
H02J 7/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
UAVエネルギー供給するステーションであって、前記ステーションは、
UAVへ電力を供給する第1バッテリーと連結された前記UAVが前記ステーションにいる場合に、前記UAVを支持するUAV離着陸区域と、
前記UAVに連結されると前記UAVへ電力を供給する第2バッテリーと、
前記UAVの前記第1バッテリーを充電するバッテリー充電ユニットと、
前記第1バッテリーの充電状態についての情報を受信し、前記第1バッテリーの前記充電状態に応じて、(1)前記第1バッテリーが前記UAVから切り離され、前記第2バッテリーが前記UAVに連結されるように、前記第1バッテリーを前記第2バッテリーに交換する指示、または、(2)前記バッテリー充電ユニットによって前記第1バッテリーを充電する指示を生成するプロセッサと、
を備えるUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項2】
前記UAVが前記ステーションから垂直に離陸することが可能である、請求項1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項3】
前記UAVは窪み領域を有し、前記第2バッテリーは、前記窪み領域に挿入される、請求項1又は請求項2に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項4】
前記UAVは、前記第1バッテリーが挿入される窪み領域を有し、前記バッテリー充電ユニットは、前記第1バッテリーが前記窪み領域に挿入されている間に、前記第1バッテリーを充電する、請求項1又は請求項2に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項5】
前記UAV離着陸区域は、前記UAVの着陸を補助する複数の視認可能なマーカを有する、請求項1から請求項4の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項6】
前記複数の視認可能なマーカは、複数のイメージを含む、請求項5に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項7】
前記複数のイメージは、前記UAVが認識する特定のイメージである、請求項6に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項8】
前記複数の視認可能なマーカは、複数のLED光を含む、請求項5から請求項7の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項9】
前記複数のLED光は、特定の空間的または時間的パターンでる、請求項8に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項10】
前記UAVは、前記第1バッテリーの前記充電状態についての情報を前記ステーションへと送信する、請求項1から請求項9の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項11】
前記情報は、前記UAVに搭載された送信機を用いて、前記エネルギー供給ステーションへと無線で送信される、請求項10に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項12】
前記無線で送信される情報を受信する受信機をさらに備える、請求項11に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項13】
前記UAVが前記ステーションに着陸している場合に、前記第1バッテリーの前記充電状態を測定する充電測定要素をさらに備える、請求項1から請求項12の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項14】
前記プロセッサは、前記第1バッテリーの前記充電状態が予め定められた閾値を下回っている場合に、前記第2バッテリーを前記第1バッテリーと交換する前記指示を生成する、請求項1から請求項13の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項15】
前記プロセッサは、前記第1バッテリーの前記充電状態が予め定められた閾値を超えている場合に、前記バッテリー充電ユニットによって前記第1バッテリーを充電する前記指示を生成する、請求項1から請求項13の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【請求項16】
前記UAVエネルギー供給ステーションは携帯可能である、請求項1から請求項15の何れか1項に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
無人航空機(UAV)のような航空機は、軍隊および民間用途の監視、偵察、および探査任務を実行するために使用されることができる。そのような航空機は、特定の機能を実行するように構成された積載物を運んでよい。
【0002】
UAVは、搭載された充電式バッテリーによって電力を供給されてよい。場合によってUAVは、搭載されているバッテリーで利用可能な充電量を超えるであろう距離を移動する必要があるかもしれない。これは、UAVの範囲および用途を厳しく制限するかもしれない。
【発明の概要】
【0003】
UAVに対して増大した移動範囲を提供する必要性が存在する。増大した範囲は、UAVが、品物を配達するため、環境に噴霧するため、または、ある区域をパトロールあるいはスキャンするために使用される場合に有用であろう。自動または半自動のバッテリー充電ステーションは、有利なことに、UAVのバッテリー寿命が補充されることを可能にするであろう。UAVに搭載されたバッテリーを再充電することにより、または、搭載されたバッテリーを別のバッテリーに交換することにより、UAVにおいてバッテリー寿命が補充されるであろう。
【0004】
本発明の一態様は、UAVエネルギー供給ステーションへと向けられている。UAVは、UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーに連結されており、このステーションは、UAVがステーションにいる場合にUAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、UAVに連結されるとUAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーと、UAVの第1バッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットと、第1バッテリーの充電状態についての情報を受信し、第1バッテリーの充電状態に応じて、(1)第1バッテリーがUAVから切り離され、第2バッテリーがUAVに連結されるように、第1バッテリーを第2バッテリーに交換するための指示、または、(2)バッテリー充電ユニットによって第1バッテリーを充電するための指示を生成するように構成されたプロセッサと、を備える。
【0005】
本発明の一実施形態において、UAVは、UAVエネルギー供給ステーションに垂直に着陸すること、および/またはUAVエネルギー供給ステーションから垂直に離陸することが可能であってよい。UAVは回転翼機であってよい。UAVは、100cmよりは大きくない最大寸法を有してよい。UAVは窪み領域を備えてよい。この窪み領域には、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、第1バッテリーが挿入される。第2バッテリーは、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、窪み領域へと挿入されるように構成されてよい。エネルギー供給ステーションのバッテリー充電ユニットは、第1バッテリーが窪み領域に挿入されている間に、第1バッテリーを充電するように構成されてよい。第2バッテリーは、第1バッテリーと同一の形状因子を有してよい。
【0006】
エネルギー供給ステーションの離着陸区域は、UAVの着陸を補助するように構成された、複数の視認可能なマーカを備えてよい。複数の視認可能なマーカは複数のイメージを含んでよい。複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージをUAVが認識した場合に、UAVの着陸を補助してよい。複数の視認可能なマーカは複数のLED光を含んでよい。複数のLED光は、UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンとしてUAVが認識するであろう、特定の空間的または時間的パターンで点滅してよい。
【0007】
UAVは、第1バッテリーの充電状態について、エネルギー供給ステーションに情報を送信してよい。情報は、UAVに搭載された送信機を用いて、エネルギー供給ステーションへと無線で送信されてよい。エネルギー供給ステーションは、無線で送信される情報を受信するように構成されてよい受信機を備えてよい。エネルギー供給ステーションは、UAVがステーションに着陸している場合に、第1バッテリーの充電状態を測定する充電測定要素を備えてよい。プロセッサは、第1バッテリーの充電状態が予め定められた閾値を下回っている場合に、第2バッテリーを第1バッテリーと交換するための指示を生成しよてい。UAVエネルギー供給ステーションは携帯可能であってよい。
【0008】
UAVにエネルギーを供給する方法が提供されてよい。この方法は、上述のエネルギー供給ステーションを提供すること、および、プロセッサにおいて、第1バッテリーの状態充電についての情報を受信することを有する。
【0009】
この方法は、(1)第1バッテリーがUAVから切り離され、第2バッテリーがUAVに連結されるように、第1バッテリーを第2バッテリーに交換するための指示、または、(2)バッテリー充電ユニットによって第1バッテリーを充電するための指示を、プロセッサを用いて生成することを含んでよい。この方法は、生成された指示に従って、(1)第1バッテリーがUAVから切り離され、第2バッテリーがUAVに連結されるように、第1バッテリーを第2バッテリーに交換すること、または、(2)バッテリー充電ユニットによって第1バッテリーを充電することをさらに含んでよい。
【0010】
本発明のさらなる態様は、UAVバッテリー交換ステーションへと向けられてよい。UAVは、UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーに連結されており、このステーションは、UAVがステーションにいる場合にUAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、UAVに連結されるとUAVへ電力を供給することが可能な複数のバッテリーを集合的に格納するように構成された複数の保持ステーションを有する可動式バッテリー格納ユニットであって、UAV離着陸区域に対して複数の保持ステーションが同時に動くことを可能にするように構成された可動式バッテリー格納部と、可動式バッテリー格納ユニットの1つの保持ステーションから第2バッテリーを取得し、第2バッテリーをUAVへ連結するように構成されたバッテリー交換部材と、を備える。
【0011】
本発明の一実施形態において、UAVは、UAVエネルギー供給ステーションに垂直に着陸すること、および/またはUAVエネルギー供給ステーションから垂直に離陸することが可能であってよい。UAVは回転翼機であってよい。UAVは、100cmよりは大きくない最大寸法を有してよい。UAVは窪み領域を含んでよい。この窪み領域には、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、第1バッテリーが挿入される。第2バッテリーは、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、窪み領域へと挿入されるように構成されてよい。エネルギー供給ステーションのバッテリー充電ユニットは、第1バッテリーが窪み領域に挿入されている間に、第1バッテリーを充電するように構成されてよい。第2バッテリーは、第1バッテリーと同一の形状因子を有してよい。
【0012】
エネルギー供給ステーションの離着陸区域は、UAVの着陸を補助するように構成された、複数の視認可能なマーカを備えてよい。複数の視認可能なマーカは複数のイメージを含んでよい。複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージをUAVが認識した場合に、UAVの着陸を補助してよい。複数の視認可能なマーカは複数のLED光を含んでよい。複数のLED光は、UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンとしてUAVが認識するであろう、特定の空間的または時間的パターンで点滅してよい。
【0013】
可動式バッテリー格納ユニットは、複数の保持ステーション用の回転式搬送機構造を含んでよい。回転式搬送機は、バッテリーを受け取るように構成された複数の保持ステーションを含んでよい。複数の保持ステーションは、回転軸の周りに回転することが可能であってよい。回転軸は水平方向に方向付けられていてよい。可動式バッテリー格納ユニットは、少なくとも4つの保持ステーションを備えてよい。少なくとも4つの保持ステーションは、回転軸の周りに回転するように構成されていてよい。可動式バッテリー格納ユニットは、1つの保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを含んでよい。可動式バッテリー格納ユニットは、UAV離着陸区域の下方に配置されてよい。可動式バッテリー格納ユニットは、1つの保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを含んでよい。
【0014】
場合によっては、バッテリー交換部材は機械式昇降機であってよい。機械式昇降機はまた、UAVから第1バッテリーを切り離すように構成されてもよい。機械式昇降機は、UAVから第1バッテリーを切り離すために第1バッテリーをつかみ得るロボットアームクランプを含んでよい。機械式昇降機は、UAVから第1バッテリーを切り離すために、水平方向の動きを生じさせてよい。機械式昇降機は、第1バッテリーを可動式バッテリー格納ユニットへと運ぶために、垂直方向の動きを生じさせてよい。機械式昇降機は、可動式バッテリー格納ユニットからUAVへの第2バッテリーの垂直方向の動きを生じさせてよい。機械式昇降機は、UAVに連結されるために、第2バッテリーの水平方向の動きを生じさせてよい。
【0015】
いくつかの場合においてUAVバッテリー交換ステーションは携帯可能であってよい。
【0016】
本発明の一態様に従って、UAVのバッテリーを交換する方法が提供されてよい。この方法は、本明細書中の他の箇所にて記載されるUAVバッテリー交換ステーションを提供すること、UAV離着陸区域にUAVを着陸させること、および、第2バッテリーを取得し、第2バッテリーをUAVに連結するためにバッテリー交換部材を使用すること、を含んでよい。この方法は、可動式バッテリー格納ユニットの1つの保持ステーションへと第1バッテリーを移動させることをさらに含んでよい。
【0017】
本発明の一実施形態において、充電ステーションはUAVバッテリー交換ステーションである。UAVは、UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーと連結されており、このステーションは、UAVがステーションにいる場合にUAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、UAVに連結されるとUAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーを格納するように構成された1つの保持ステーションを有する可動式バッテリー格納ユニットであって、回転軸の周りの保持ステーションの回転運動を可能にするように構成された可動式バッテリー格納部と、可動式バッテリー格納ユニットの保持ステーションから第2バッテリーを取得し、第2バッテリーをUAVへ連結するように構成されたバッテリー交換部材と、を備える。
【0018】
本発明の一実施形態において、UAVは、UAVエネルギー供給ステーションに垂直に着陸すること、および/またはUAVエネルギー供給ステーションから垂直に離陸することが可能であってよい。UAVは回転翼機であってよい。UAVは、100cmよりは大きくない最大寸法を有してよい。UAVは窪み領域を含んでよい。この窪み領域には、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、第1バッテリーが挿入される。第2バッテリーは、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、窪み領域へと挿入されるように構成されてよい。エネルギー供給ステーションのバッテリー充電ユニットは、第1バッテリーが窪み領域に挿入されている間に、第1バッテリーを充電するように構成されてよい。第2バッテリーは、第1バッテリーと同一の形状因子を有してよい。
【0019】
エネルギー供給ステーションの離着陸区域は、UAVの着陸を補助するように構成された、複数の視認可能なマーカを備えてよい。複数の視認可能なマーカは複数のイメージを含んでよい。複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージをUAVが認識した場合に、UAVの着陸を補助してよい。複数の視認可能なマーカは複数のLED光を含んでよい。複数のLED光は、UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンとしてUAVが認識するであろう、特定の空間的または時間的パターンで点滅してよい。
【0020】
可動式バッテリー格納ユニットは、回転式搬送機構造を含んでよい。回転式搬送機構造は、回転式搬送機の中心を通る軸の周りの回転運動を可能とする。回転軸は、水平配向を有してよい。
【0021】
可動式バッテリー格納ユニットは、複数の保持ステーション用の回転式搬送機構造を含んでよい。複数の保持ステーションは、回転式搬送機の中心を通る軸の周りに回転してよい。可動式バッテリー格納ユニットは、少なくとも4つの保持ステーションを備えてよい。可動式バッテリー格納ユニットは、1つの保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを含んでよい。可動式バッテリー格納ユニットは、UAV離着陸区域の下方に配置されてよい。可動式バッテリー格納ユニットは、1つの保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを含んでよい。
【0022】
場合によっては、バッテリー交換部材は機械式昇降機であってよい。機械式昇降機はまた、UAVから第1バッテリーを切り離すように構成されてもよい。機械式昇降機は、UAVから第1バッテリーを切り離すために第1バッテリーをつかみ得るロボットアームクランプを含んでよい。機械式昇降機は、UAVから第1バッテリーを切り離すために、水平方向の動きを生じさせてよい。機械式昇降機は、第1バッテリーを可動式バッテリー格納ユニットへと運ぶために、垂直方向の動きを生じさせてよい。機械式昇降機は、可動式バッテリー格納ユニットからUAVへの第2バッテリーの垂直方向の動きを生じさせてよい。機械式昇降機は、UAVに連結されるために、第2バッテリーの水平方向の動きを生じさせてよい。
【0023】
いくつかの場合においてUAVバッテリー交換ステーションは携帯可能であってよい。
【0024】
UAVに搭載されたバッテリーを交換する方法は、バッテリー交換部材を用いて、UAVから第1バッテリーを取り外すことをさらに含んでよい。この方法は、可動式バッテリー格納ユニットの1つの保持ステーションへと第1バッテリーを移動させることをさらに含んでよい。
【0025】
UAVのバッテリーを交換する方法であって、UAVは、UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーに連結されており、この方法は、UAVをステーションのUAV離着陸区域において支持することと、バッテリー交換部材を用いてUAVから第1バッテリーを取り外すことと、UAVに連結されるとUAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーを格納するように構成された保持ステーションを、バッテリー格納部内において移動させることと、を備え、バッテリー交換部材を用いて第1バッテリーが取り外されている間に、保持ステーションが同時に移動される。
【0026】
場合によっては、保持ステーションは、回転軸の周りに移動されてよい。第1バッテリーは、回転することなく、並進運動によって取り外されてよい。
【0027】
本発明の一実施形態において、UAVは、UAVエネルギー供給ステーションに垂直に着陸すること、およびUAVエネルギー供給ステーションから垂直に離陸することが可能な回転翼機である。UAVは、100cmよりは大きくない最大寸法を有してよい。UAVは窪み領域を含んでよい。この窪み領域には、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、第1バッテリーが挿入される。第2バッテリーは、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、窪み領域へと挿入されるように構成されてよい。エネルギー供給ステーションのバッテリー充電ユニットは、第1バッテリーが窪み領域に挿入されている間に、第1バッテリーを充電するように構成されてよい。第2バッテリーは、第1バッテリーと同一の形状因子を有してよい。
【0028】
エネルギー供給ステーションの離着陸区域は、UAVの着陸を補助するように構成された、複数の視認可能なマーカを備えてよい。複数の視認可能なマーカは複数のイメージを含んでよい。複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージをUAVが認識した場合に、UAVの着陸を補助してよい。複数の視認可能なマーカは複数のLED光を含んでよい。複数のLED光は、UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンとしてUAVが認識するであろう、特定の空間的または時間的パターンで点滅してよい。
【0029】
この方法は、バッテリー交換部材を用いて、バッテリー格納部の保持ステーション内に第1バッテリーを配置することをさらに含んでよい。この方法は、バッテリー交換部材を用いて、バッテリー格納部の保持ステーションから第2バッテリーを取り外すことを含んでよい。
【0030】
本発明の別の実施形態においては、バッテリー交換ステーションはUAVバッテリー交換ステーションであってよい。UAVは、UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーに連結されており、このステーションは、UAVがステーションにいる場合にUAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、(a)UAVに連結されるとUAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーを格納するように構成された保持ステーションを有するバッテリー格納ユニット、または、(b)UAVの第1バッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットのうち少なくとも一方と、を備える。UAV離着陸区域は、(1)UAVが離着陸区域に着陸する場合にUAVの突出構造を受け入れるように構成され、且つ、(2)重力を利用することにより離着陸区域内の所望の着陸位置へとUAVを誘導するように構成された、少なくとも1つのパッシブ着陸ガイドを含む。
【0031】
UAV離着陸区域は、複数のパッシブ着陸ガイドを含んでよい。いくつかの場合においては、パッシブ着陸ガイドは逆円錐型であることができる。所望の着陸位置は、UAVの突出構造を逆円錐型の中心へ持ってこさせてよい。パッシブ着陸ガイドは、UAV離着陸区域に対して固定されたままであってよい。UAVの突出構造は、UAVが飛行中ではない場合に、UAVの重量を支えるように設計されたUAVの着陸用延長部材であってよい。
【0032】
本発明の一実施形態において、UAVは、UAVエネルギー供給ステーションに垂直に着陸すること、およびUAVエネルギー供給ステーションから垂直に離陸することが可能な回転翼機である。UAVは、100cmよりは大きくない最大寸法を有してよい。UAVは窪み領域を含んでよい。この窪み領域には、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、第1バッテリーが挿入される。第2バッテリーは、UAVに連結してUAVへ電力を供給するべく、窪み領域へと挿入されるように構成されてよい。エネルギー供給ステーションのバッテリー充電ユニットは、第1バッテリーが窪み領域に挿入されている間に、第1バッテリーを充電するように構成されてよい。第2バッテリーは、第1バッテリーと同一の形状因子を有してよい。
【0033】
エネルギー供給ステーションの離着陸区域は、UAVの着陸を補助するように構成された、複数の視認可能なマーカを備えてよい。複数の視認可能なマーカは複数のイメージを含んでよい。複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージをUAVが認識した場合に、UAVの着陸を補助してよい。複数の視認可能なマーカは複数のLED光を含んでよい。複数のLED光は、UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンとしてUAVが認識するであろう、特定の空間的または時間的パターンで点滅してよい。
【0034】
バッテリー格納ユニットは、UAV離着陸区域の下方に配置されてよい。バッテリー充電ユニットは、第1バッテリーがUAVに連結されている間に、UAVの第1バッテリーを充電することが可能であってよい。
【0035】
ロボットアームがUAVバッテリー交換ステーションに備えられてよく、このロボットアームは、UAVの着陸を補助するように構成される。
【0036】
UAVバッテリー交換ステーションは、ステーションについての位置情報を提供するように構成されたGPSユニットも含んでよい。UAVは、UAVについての位置情報を提供するように構成されたGPSユニットを有してよい。UAVまたはUAVバッテリー交換ステーションに搭載されたプロセッサは、UAVバッテリー交換ステーションに対するUAVの相対位置を算出する。この算出において、動的干渉測位(RTK)ナビゲーションが使用される。
【0037】
本発明のその他複数の目的および特徴は、明細書、請求項、および添付の図面を検討することにより明らかになるであろう。
[参照による組み込み]
【0038】
本明細書中にて述べられている全ての出版物、特許、および特許出願は、あたかも、それぞれ個々の出版物、特許、または特許出願が、参照により組み込まれるべきであることが具体的且つ個々に示されていたのと同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【図面の簡単な説明】
【0039】
本発明の新規な複数の特徴が、特に、添付の請求項において説明される。本発明の原理が利用される例示的な複数の実施形態を説明した以下の詳細な説明と、次の添付の図面を参照することにより、本発明の複数の特徴および利点のより良好な理解が得られるであろう。
【0040】
図1】システム内で使用するUAVおよびエネルギー供給ステーションを含むバッテリー充電システムを示す。
【0041】
図2】エネルギー供給ステーションの詳細な例を示す。
【0042】
図3】少なくとも1つのバッテリーを収容するための窪み領域を有するUAVを示す。
【0043】
図4】エネルギー供給ステーションによってUAVのバッテリーを交換する処理を説明するフローチャートを示す。
【0044】
図5】エネルギー供給ステーションの複数の構成部品を示す。
【0045】
図6】エネルギー供給ステーションの離着陸区域の着陸ガイドの一例を示す。
【0046】
図7】着陸ガイドと嵌合するUAVの詳細な図を示す。
【0047】
図8】着陸ガイドに着陸するUAVの自己補正を示す。
【0048】
図9】バッテリー格納回転式搬送機の一例を示す。
【0049】
図10】バッテリー格納容器の一例を示す。
【0050】
図11】離着陸区域の下方に配置されたバッテリー格納回転式搬送機の一例を示す。
【0051】
図12】UAVのバッテリーを入れ換えるための可能な機構の複数の構成部品を示す。
【0052】
図13】UAVのバッテリーを入れ換えるためのロボットアームクランプの一実施形態を示す。
【0053】
図14】UAVのバッテリーを入れ換えるための機構の詳細な例を示す。
【0054】
図15】エネルギー供給ステーション一式の一例を示す。
【0055】
図16】エネルギー供給ステーションの充電に接続された搭載されたバッテリーを有するUAVを示す。
【0056】
図17】UAVとエネルギー供給ステーションとの間で可能な通信のフローチャートを提供する。
【0057】
図18】本発明の一実施形態に従った無人航空機を例示する。
【0058】
図19】本発明の一実施形態に従った、キャリアおよび積載物を含む可動物体を例示する。
【0059】
図20】本発明の一実施形態に従った、可動物体を制御するためのシステムのブロック図による模式図である。
【0060】
図21】本発明の一実施形態に従った、UAVおよびエネルギー供給ステーションが従ってよい手順を例示する。
【発明を実施するための形態】
【0061】
本発明の複数のシステム、装置、および方法は、エネルギー供給ステーションと無人航空機(UAV)との間の相互作用を提供する。UAVの説明は、その他任意の種類の無人機、または、その他任意の種類の可動物体に対して適用されてよい。機体の説明は、陸上用、地下用、水中用、水面用、空中用、または、宇宙空間ベースの機体に適用してよい。エネルギー供給ステーションとUAVとの間の相互作用は、エネルギー供給ステーションとUAVとの間のドッキングを含んでよい。UAVがエネルギー供給ステーションから分離されている間、および/または、UAVがエネルギー供給ステーションに接続されている間に、UAVとエネルギー供給ステーションとの間で通信が行われてよい。UAVは、充電式バッテリーによって電力を供給されてよい。充電式バッテリーは、UAVに搭載されている間、または再充電することに先立ってUAVから取り外されている間に、再充電されてよい。エネルギー供給ステーションは、UAVに搭載されているバッテリーを別のバッテリーに交換してよい。エネルギー供給ステーションは、複数のバッテリーを格納してよい。エネルギー供給ステーションは、UAVに対して可動式であってよい。
【0062】
図1は、エネルギー供給ステーションと連携されてよい無人航空機(UAV)の一例を示す。UAVは、エネルギー供給ステーションに着陸してよい。またはエネルギー供給ステーションから離陸してよい。本発明の一実施形態に従って、エネルギー供給システム100が提供されてよい。エネルギー供給システムは、UAV101およびエネルギー供給ステーション102を備えてよい。UAVは、エネルギー供給ステーションを識別し、これと通信するように適合されてよい。
【0063】
本明細書におけるUAV101の説明は、任意の種類の可動物体に適用してよい。UAVの説明は、任意の種類の(例えば、大気、陸、水、または宇宙空間を行き来することのできる)無人可動物体に対して適用してよい。UAVは、リモートコントローラからの複数の命令に応答することが可能であってよい。リモートコントローラは、UAVに接続されていなくてよい。リモートコントローラは、離れたところから無線でUAVと通信してよい。場合によってUAVは、自律的に、または半自律的に動作することが可能であってよい。UAVは、予めプログラムされた一組の指示に従うことが可能であってよい。場合によってUAVは、リモートコントローラからの一または複数の命令に応答して半自律的に動作してよく、一方、そうでない場合は自律的に動作してよい。例えば、リモートコントローラからの一または複数の命令は、一または複数のパラメータに従って、UAVによる一連の自律的または半自律的動作を開始させてよい。
【0064】
UAV101は航空機であってよい。UAVは、UAVが空中を動き回ることを可能にするであろう一または複数の推進ユニットを有してよい。一または複数の推進ユニットは、UAVが、1またはそれ以上、2またはそれ以上、3またはそれ以上、4またはそれ以上、5またはそれ以上、6またはそれ以上の自由度で動き回ることを可能にしてよい。場合によってUAVは、1、2、3、またはそれ以上の回転軸の周りに回転することが可能であってよい。複数の回転軸は互いに直交していてよい。複数の回転軸は、UAVの飛行の過程全体にわたって、互いに直交したままであってよい。複数の回転軸は、ピッチ軸、ロール軸、および/または、ヨー軸を含んでよい。UAVは、一または複数の次元に沿って動くことが可能であってよい。例えばUAVは、一または複数のローターによって生成された揚力によって上方に動くことが可能であってよい。場合によっては、UAVは、Z軸(UAVの方向に対して上方であってよい)、X軸および/またはY軸(横方向であってよい)に沿って移動することが可能であってよい。UAVは、互いに直交していてよい1、2、または3つの軸に沿って移動することが可能であってよい。
【0065】
UAV101は回転翼機であってよい。場合によってUAVは、複数のローターを含むマルチローター式回転翼機であってよい。複数のローターは、UAVに対する揚力を生成するために回転することが可能であってよい。複数のローターは、UAVが空中で自由に動き回ることを可能にするであろう複数の推進ユニットであってよい。複数のローターは、同一の速度で回転してよい。および/または、同一の量の揚力あるいは推進力を生成してよい。複数のローターは、必要に応じて、変動する速度で回転してよい。これは、異なる量の揚力または推進力を生成してよい。および/または、UAVが回転することを可能にさせてよい。場合によっては、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、またはそれ以上のローターがUAVに備えられてよい。複数のローターは、それらの回転軸が互いに並行になるように配置されてよい。場合によっては、複数のローターは、互いに対して任意の角度にあるような、複数の回転軸を有してよい。これは、UAVの動きに影響を与えるであろう。
【0066】
図2は、UAV201およびエネルギー供給ステーション202を備えるエネルギー供給システムの実施可能形態の詳細な図を示す。図2に示されるUAV201は、エネルギー供給システムの一部であり得るUAVの一例である。示されているUAVは、複数のローター203を有してよい。複数のローター203は、制御部、慣性測定部(IMU)、プロセッサ、バッテリー、電源、および/またはその他複数のセンサを備えてよいUAV204の本体に接続してよい。複数のローターは、本体の中央部から分岐してよい一または複数のアームまたは伸張部を介して本体に接続されてよい。例えば、一または複数のアームは、UAVの中央の本体から放射状に延びてよく、複数のアームの端部に、または端部近辺に、複数のローターを有してよい。
【0067】
UAVは、着陸スタンド205によってエネルギー供給ステーションの表面に位置されてよい。着陸スタンドは、UAVが飛行中でない場合に、UAVの重量を支持するように構成されてよい。着陸スタンドは、UAVから延びてよい一または複数の延長部材を含んでよい。着陸スタンドの複数の延長部材は、UAVの一または複数のアームから、または、UAVの中央の本体から延びてよい。着陸スタンドの複数の延長部材は、一または複数のローターの下方から、または、一または複数のローターの近辺から延びてよい。複数の延長部材は、実質的に垂直に延びてよい。
【0068】
エネルギー供給ステーション202は、バッテリーステーションであってよい。エネルギー供給ステーションは、地上ステーションであってよい。エネルギー供給ステーションは、バッテリー交換ステーションまたはバッテリー取り換えステーションであってよい。エネルギー供給ステーションは、バッテリー再充電ステーションであってよい。エネルギー供給ステーションは、携帯可能であってよい。エネルギー供給ステーションは、人間によって運ばれることが可能であってよい。エネルギー供給ステーションは、人間によって片手で、または両手で持ち上げられることが可能であってよい。エネルギー供給ステーションは、より携帯性が上がるように、再構成可能であってよく、あるいは、折り畳まれてよい。
【0069】
エネルギー供給ステーション202は、UAV用の離着陸区域206を有してよい。エネルギー供給ステーションのあらゆる表面は、離着陸区域を備えるように適合されてよい。例えば、エネルギー供給ステーションの上面が離着陸区域を形成してよい。必要に応じて、一または複数のプラットフォームが、UAV用の離着陸区域として備えられてよい。複数のプラットフォームは、任意の側面、天井、またはカバーを含んでもよいし、含まなくてもよい。
【0070】
エネルギー供給ステーション202は、バッテリー格納システムをさらに備えてよい。バッテリー格納システムは、一または複数のバッテリーを格納するように構成されてよい。バッテリー格納システムは、格納される一または複数のバッテリーを充電してよい。図2に示される例においては、バッテリー格納システム207が、離着陸区域206の下方に示されている。エネルギー供給ステーションの別の構成部品は、UAVからバッテリーを取り外すように構成され、且つ、取り外されたバッテリーを、バッテリー格納システムからの完全にまたは部分的に充電されたバッテリーと交換するように構成された機構であってよい。
【0071】
UAVの垂直位置および/または速度は、UAVの一または複数の推進ユニットへの出力を維持すること、および/または調節することによって制御されてよい。例えば、UAVの一または複数のローターの回転速度を上げることは、UAVに高度を上げさせる、またはより高速で高度を上げさせることを補助してよい。一または複数のローターの回転速度を上げることは、複数のローターの推進力を増大させてよい。UAVの一または複数のローターの回転速度を低下させることは、UAVに高度を下げさせる、またはより高速で高度を下げさせることを補助してよい。一または複数のローターの回転速度を低下させることは、一または複数のローターの推進力を低下させてよい。例えばエネルギー供給ステーションからUAVが離陸している場合、出力が複数の推進ユニットに供給されてよく、その前の着陸した状態から増大されてよい。例えば機体にUAVが着陸している場合、複数の推進ユニットに供給される出力は、その前の飛行状態から低下されてよい。UAVは、実質的に垂直な様式で、エネルギー供給ステーションから離陸するように、および/または、エネルギー供給ステーションに着陸するように構成されてよい。
【0072】
UAVの横方向の位置および/または速度は、UAVの一または複数の推進ユニットへの出力を維持すること、および/または調節することにより制御されてよい。UAVの高度およびUAVの一または複数のローターの回転速度は、UAVの横方向の動きに影響を与え得る。例えばUAVは、特定の方向に動くためにその方向に傾けられてよく、UAVの複数のローターの速度は、横方向の動きの速度および/または動きの軌道に影響を与え得る。UAVの横方向の位置および/または速度は、UAVの一または複数のローターの回転速度を変更すること、または維持することによって制御されてよい。
【0073】
UAV101は、小さい寸法であってよい。UAVは、人間によって持ち上げられること、および/または運ばれることが可能であってよい。UAVは、人間によって片手で運ばれることが可能であってよい。エネルギー供給ステーションは、UAVが着陸するための空間を提供するように構成された離着陸区域を有してよい。UAVの寸法は、必要に応じて、エネルギー供給ステーション離着陸区域の幅を超えないようにしてよい。UAVの寸法は、必要に応じて、エネルギー供給ステーション離着陸区域の長さを超えないようにしてよい。
【0074】
UAV101は、100cmを超えないような最大の寸法(例えば、長さ、幅、高さ、対角線、直径)を有してよい。場合によっては、最大の寸法は、1mm、5mm、1cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、100cm、110cm、120cm、130cm、140cm、150cm、160cm、170cm、180cm、190cm、200cm、220cm、250cm、または300cmよりも小さいか、あるいは等しくてよい。必要に応じて、UAVの最大の寸法は、本明細書中に記載されるあらゆる値よりも大きくてよい、または、等しくてよい。UAVは、本明細書中に記載される複数の値のうち、任意の2つの間の範囲に含まれる最大の寸法を有してよい。
【0075】
UAV101は軽量であってよい。例えばUAVは、1mg、5mg、10mg、50mg、100mg、500mg、1g、2g、3g、5g、7g、10g、12g、15g、20g、25g、30g、35g、40g、45g、50g、60g、70g、80g、90g、100g、120g、150g、200g、250g、300g、350g、400g、450g、500g、600g、700g、800g、900g、1kg、1.1kg、1.2kg、1.3kg、1.4kg、1.5kg、1.7kg、2kg、2.2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg、5kg、5.5kg、6kg、6.5kg、7kg、7.5kg、8kg、8.5kg、9kg、9.5kg、10kg、11kg、12kg、13kg、14kg、15kg、17kg、または20kgよりも軽いか、あるいは等しくてよい。UAVは、本明細書中に記載されるあらゆる値よりも大きいかまたは等しい重量を有してよい。UAVは、本明細書中に記載される複数の値のうち、任意の2つの間の範囲に含まれる重量を有してよい。
【0076】
UAVの一または複数の構成部品は、バッテリーによって電力を供給されてよい。例えば、UAV全体がバッテリーによって電力を供給されてよい。あるいは、推進ユニット、コントローラ、通信部、慣性測定部(IMU)、および/または、その他複数のセンサのみがバッテリーによって電力を供給されてよい。バッテリーとは、単一のバッテリー、または、2またはそれ以上のバッテリーのパックを指すことができる。バッテリーの一例は、リチウムイオンバッテリー、アルカリバッテリー、ニッケルカドミウムバッテリー、鉛酸バッテリー、または、ニッケル水素バッテリーを含んでよい。バッテリーは、使い捨て型または充電式バッテリーであってよい。バッテリーの寿命(すなわち、再充電が必要になる前に、UAVに対して電力を供給するであろう時間の量)は多様であってよい。寿命は、少なくとも1分、5分、10分、15分、30分、45分、1時間、2時間、3時間、4時間、5時間、または10時間であってよい。バッテリー寿命は、本明細書中に記載される任意の値よりも長いかまたは等しい継続時間を有してよい。バッテリー寿命は、本明細書中に記載される複数の値のうち、任意の2つの間の範囲に含まれる継続時間を有してよい。
【0077】
バッテリーは、電気接続によってUAVへと電力を供給するために、UAVに連結されてよい。バッテリーについての本明細書中の説明はいずれも、一または複数のバッテリーに対して適用してよい。バッテリーについての説明はいずれもバッテリーパックに対して適用してよい。あるいは、その逆のことも言える。ここでバッテリーパックは、一または複数のバッテリーを含んでよい。複数のバッテリーは、直列に、並列に、または、それらの任意の組み合わせで接続されてよい。UAVとバッテリーとの間、または、UAVの構成部品とバッテリーとの間で、電気接続が提供されてよい。バッテリーの電気接点は、UAVの電気接点と接触してよい。UAVは、バッテリーを収容するための窪み領域を、その本体に有してよい。図3は、バッテリー303を収容するように構成された窪み領域302を、UAVの本体304に有するUAV301の一例を示す。窪み領域は、長さ、幅、および深さが等しくてよく、あるいは、等しくなくてもよい。窪み領域の長さ、幅、および深さの可能な値は、少なくとも1mm、5mm、1cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、または100cmであってよい。窪み領域は、一または複数のバッテリーを保持するように構成されてよい。窪み領域は、UAV電力システムへとバッテリーを接続するための複数の電気接点を含んでよい。さらに、窪み領域は、バッテリーに残っている充電量を動的に読み取り、記録し得るセンサと通信するための複数の電気接続を備えてよい。窪み領域は、UAVに搭載されているバッテリーと電気的に接触してよい一または複数の電気接点を含んでよい。複数の電気接点は、バッテリーが窪み領域内にある間にバッテリーに連結されてよく、バッテリーが取り外された場合には、接点はバッテリーから接続が切られてよい。
【0078】
エネルギー供給ステーションによってUAVのバッテリーを入れ換える方法は、エネルギー供給ステーションにUAVを着陸させること、エネルギー供給ステーションの構成部品を用いて、搭載されたバッテリーをUAVから取り外すこと、搭載されたバッテリーをエネルギー供給ステーションに備えられた別のバッテリーと交換すること、別のバッテリーをUAVに連結すること、および、UAVをエネルギー供給ステーションから離陸させること、の複数の段階を含んでよい。これらの段階の全てまたは任意の1つは、完全に、あるいは、部分的に自動化されてよい。
【0079】
バッテリー交換の方法の一例が、図4のフローチャートに示されている。図4に記載される複数の段階は、示されている順序に行われてよいし、あるいは、複数の段階が順序に関係なく行われてよい。バッテリー交換の方法は、列挙される複数の段階の全て、または、列挙される複数の段階のサブセットを含んでよい。最初にUAVは、エネルギー供給ステーションの離着陸区域に着陸してよい:401。UAVが着陸した後、エネルギー供給ステーションの機構によって、消耗したバッテリーが取り外されてよい。エネルギー供給ステーションは、消耗したバッテリーをUAVから取り外すためにロボットアームを使用してよい:402。消耗したバッテリーは、取り外されると、バッテリー格納ユニットに格納されてよい。バッテリー格納ユニットは、バッテリー用の容器を備えてよい。容器は、バッテリーに充電を供給するように構成された複数の電気接続を含んでよい。バッテリー格納区域の一例は、エネルギー供給ステーションに搭載された回転式搬送機であってよい:403。消耗したバッテリーを運び去るため、および、充電されたバッテリーをUAVにインストールするように構成された機構と一致するように充電されたバッテリーを配置するために回転し得るように、回転式搬送機が構成されてよい。いくつかの例においては、そのような機構は、ロボットアームであってよい:404。充電されたバッテリーをUAVへと運ぶロボットアームは、消耗したバッテリーをUAVから取り外すロボットアームと同一のものであってよい。回転式搬送機の回転後、ロボットアームは、充電されたバッテリーをUAVにインストールしてよい:405。最後の段階は、完全に充電されたバッテリーが搭載された状態で、離着陸区域からUAVを離陸させるためのものであってよい:406。
【0080】
UAVは、エネルギー供給ステーションと通信してよい。例えばUAVは、UAVに搭載されたバッテリーの状態、現在の飛行条件、現在のミッションにおける残りの時間または距離、次のエネルギー供給ステーションまでの距離、バッテリーの仕様、バッテリー充電の状態(例えば、残りの電力の推定値)、バッテリー温度、UAVの仕様、または飛行計画(例えば、到着が推定される次のエネルギー供給ステーションおよび/または最終目的地への推定される到着時間)についての情報を、エネルギー供給ステーションに送信してよい。UAVは、UAVの状態を説明する情報をエネルギー供給ステーションへ通信してもよい。例えばUAVは、システムの故障を説明する情報または損傷した部品(例えば、壊れたプロペラ)の説明を、エネルギー供給ステーションへ通信してよい。UAVは、積載物を運んでよい。UAVは、積載物の重量を通信してよい。さらにUAVは、UAVが飛行計画中のいつ積載物を積み込むこと、または降ろすことを計画しているのかを、エネルギー供給ステーションへ通信してよい。
【0081】
UAVからの情報に応じて、または、UAVからの通信とは独立して、エネルギー供給ステーションは、UAVへと情報を通信してよい。エネルギー供給ステーションは、充電されたバッテリーをUAVに提供するのに利用可能か否かに関し、UAVに情報を伝えてよい。例えば、エネルギー供給ステーションが充電されたバッテリーを使い切っていたり、あるいは、別のUAVによってエネルギー供給ステーションが占有されていたりすることがあり得る。このような場合、エネルギー供給ステーションは、次に最も近いエネルギー供給ステーションへと進み続けるようにUAVに指示してよい。別の場合には、エネルギー供給ステーションは、悪天候条件(例えば、風、雨、雪)の場合に、あるいはエネルギー供給ステーションの機械的または電気的な故障の場合に、次に最も近いエネルギー供給ステーションへと進み続けるようにUAVに指示してよい。エネルギー供給ステーションは、次のエネルギー供給ステーションへとUAVを向かわせるために、アップデートされたルートの指示をUAVに送信してよい。あるいは、充電用にエネルギー供給ステーションが利用可能な場合には、エネルギー供給ステーションは、ステーションに着陸するようにUAVに指示してよい。
【0082】
低バッテリー充電の場合、UAVは、エネルギー供給ステーションに着陸するように指示されてよい。エネルギー供給に着陸させるための指示が、エネルギー供給ステーションによって送信されてよい。バッテリーの充電が低過ぎて、UAVの現在のミッションまたはUAVの飛行計画におけるUAVの残りの時間または距離を満たすことがUAVには可能でない場合、UAVは、エネルギー供給ステーションに着陸するように指示されてよい。エネルギー消費の予測される速さ、または、エネルギー消費の現在の速さのような複数のUAV動作パラメータが考慮されてよい。例えば、複数のセンサのうち1または複数が動作していないような比較的"低電力"のモードでUAVが飛んでいるかもしれないが、その後の飛行においてこのUAVは、より多くのセンサを使用するかもしれないことが予測されることがあり得る。予測されるエネルギー消費の増大した速度は、予測されるバッテリー充電消耗の速度に影響を与え得る。これは、UAVがエネルギー供給ステーションに着陸する必要があるかどうかを決定する際に考慮されてよい。バッテリーの充電状態が予め定められた閾値を下回る場合、必要に応じてUAVは、エネルギー供給ステーションに着陸するように指示されてよい。さらに、UAVに搭載された機械的または電気的システムに修理の必要がある場合(例えば、壊れたプロペラ、電気部品のショート)、UAVはエネルギー供給ステーションに着陸するように指示されてよい。
【0083】
エネルギー供給ステーションに着陸することは、UAVの飛行計画によって予め定められていてよい。例えば、地点Aから地点Bまで移動するように指示されたUAVは、地点Aと地点Bとの間の中間のエネルギー供給ステーションにおける計画された休止を有してよい。飛行計画の一部としてエネルギー供給ステーションに着陸することの決定は、占有されていないエネルギー供給ステーション次第であってよい。例えば、地点Aと地点Bとの間の中間のエネルギー供給ステーションが別のUAVによって占有されているとすると、バッテリーに残っている電力が、次のエネルギー供給ステーションに到達するのに十分なものである限り、UAVは、次のエネルギー供給ステーションへと進み続けるようにその飛行計画を変更してよい。
【0084】
1よりも多くのUAVが、エネルギー供給ステーションに着陸する目的でエネルギー供給ステーションを特定する場合、複数のUAVが順番待ち状態に入れられてよい。順番待ち状態の複数のUAVは、エネルギー供給ステーションへのアクセスを待ってよい。順番待ち状態の複数のUAVは、エネルギー供給ステーションからの緊急の補助が必要なUAV(例えば、機械的な故障および/または危機的な低バッテリーにあるもの)が、エネルギー供給ステーションからの補助の必要性がより低いUAVの前に並ぶことができるように、順番が付けられてよい。順番待ち状態の複数のUAVは、複数の層によってランク付けされてよく、あるいは、様々な要因の評価システムに基づいてランク付けされてよい。複数の層によるランク付けの場合、第1の層は、UAVの機械的または電気的状態であってよく、第2の層は、UAVのバッテリーに残っているエネルギーであってよく、第3の層は、エネルギー供給ステーションからの補助をどれだけ長い間UAVが待っているかであってよい。複数の層は、順番待ち状態の複数のUAVのランク付けに使用されてよい。あるいは、評価システムにおいて、UAVの複数の構成部品の機械的または電気的状態、UAVのバッテリーに残っている電力貯蔵、および、どれだけ長い間UAVが順番待ち状態で待っているかのような複数の要因が考慮されてよい。上記の複数の要因の加重平均(例えばスコア)が、順番待ち状態の複数のUAVの位置を決定するために使用されてよい。
【0085】
UAVとエネルギー供給ステーションとの間の相互作用は、図21の手順の概要に従ってよい。この相互作用は、図21に示される全ての段階を含んでよいし、あるいは、これらの複数の段階のサブセットを含んでよい。これら複数の段階は、示されている順序で、あるいは入れ替わった順序で行われてよい。まず、UAVは、エネルギー供給ステーションを検出してよい:2101。UAVによるエネルギー供給ステーションの検出は、エネルギー供給ステーションの位置を示す既知のGPS信号に応答したもの、視覚検出、または音声検出であってよい。UAVはエネルギー供給ステーションと情報を交換してよい:2102。例えばUAVは、UAVおよび/またはバッテリーの状態に関する情報を通信してよい。エネルギー供給ステーションは、エネルギー供給ステーションの状態に関する情報をUAVに提供してよい。情報交換に基づいて、UAVは、そのエネルギー供給ステーションに着陸するべきか、または、自身の飛行経路を続けるべきかどうかを決定してよい:2103。もしもUAVがそのエネルギー供給ステーションに着陸することを決定した場合、そのエネルギー供給ステーションに着陸するために待機している複数のUAVの順番待ち状態に入ってよい:2104。このUAVが順番待ち状態の1番目のUAVであり、エネルギー供給ステーションが別のUAVによって占有されていない場合、UAVはエネルギー供給ステーションに着陸してよい:2105。
【0086】
UAVは、マークを感知することによってエネルギー供給ステーション離着陸区域を識別してよい。例えばマークは、エネルギー供給ステーション離着陸区域に見ることができる、浮き出しパターン、窪みパターン、イメージ、シンボル、デカール、1−D、2−D、または3−Dバーコード、QRコード(登録商標)、あるいは、複数の光であってよい。マークは、エネルギー供給ステーションが、利用可能な複数の充電されたバッテリーを有していることを示してよい。例えばマークは、光または複数の光のパターンであってよい。複数の光は、エネルギー供給ステーションが、利用可能な複数の充電されたバッテリーを有している場合にのみ、オンにされてよい。
【0087】
UAVは、エネルギー供給ステーション離着陸区域に対して垂直に離陸および着陸してよい。離着陸区域は、着陸する間にUAVを誘導するための、複数の窪んだ嵌合機構を備えてよい。複数の嵌合機構は、離着陸区域にUAVを着陸させる場合に、精度に対する要求を低減させてよい。複数の窪んだ機構は、多種多様なUAVと嵌合するように構成されてよい。あるいは複数の嵌合機構は、ある単一のUAV製造業者、単一のUAV機体、または1台の特定のUAVに対して特異的なものであってよい。
【0088】
UAVとエネルギー供給ステーションとの間の通信は、エネルギー供給ステーションの大体の位置へとUAVを到着させるために使用されてよい。UAVとエネルギー供給ステーションとの間の通信は、無線で行われてよい。UAVは、エネルギー供給ステーションの位置を特定するために、GPSまたはその他の位置特定ソフトウェアを使用してよい。GPSまたはその他の位置探知技術は、UAVをエネルギー供給ステーションの近傍に到着させるために使用されることができる。無線通信は、複数のエネルギー供給ステーションの一または複数の部分を感知するための範囲内にUAVを到着させてよい。例えばUAVは、エネルギー供給ステーションの照準線へともたらされてよい。離着陸区域マーカまたは複数のマーカは、エネルギー供給ステーションの位置をさらに正確に示すことを補助しよてい。マーカは、UAVが着陸してよいエネルギー供給ステーションの確認の役割を果たしてよい。複数のマーカは、その他複数の物体や領域から、エネルギー供給ステーションまたはエネルギー供給ステーションの離着陸区域を識別させてもよい。
【0089】
マーカは、エネルギー供給ステーションにおけるUAVの着陸位置を示すために有用であってよい。マーカは、基準マーカとして使用されてよく、これは、エネルギー供給ステーションにおける適切な着陸位置へとナビゲートすることにおいてUAVを補助してよい。いくつかの例においては、複数のマーカが備えられてよく、所望の位置へのUAVの着陸を補助してよい。場合によっては、エネルギー供給ステーションとドッキングする場合に、UAVが特定の方向性を有することが望ましい場合もある。一例においてマーカは、UAVによって識別できるであろう非対称なイメージまたはコードを含んでよい。基準は、UAVに対するエネルギー供給ステーションの方向を指示するものであってよい。従って、UAVは、エネルギー供給ステーションに着陸する場合に、自身を適切に方向付けることが可能であるだろう。マーカは、UAVに対するエネルギー供給ステーションの距離を指示するものであってもよい。これは、UAVの高度を決定するために、UAVのその他の一または複数のセンサとは別個に、またはこれらと組み合わせて使用されてよい。例えば、もしも基準マーカのサイズが既知であれば、UAVからマーカまでの距離が、UAVの複数のセンサ中に現れるマーカのサイズに応じて測定されてよい。
【0090】
一例においてマーカは、エネルギー供給ステーションにおけるUAVの所望の着陸スポットに対して特定の位置に備えられてよい。これは、エネルギー供給ステーションの離着陸区域における所望の着陸スポットに対して特定の位置にあってよい。UAVは、良好な精度で離着陸区域に着陸することが可能であってよい。マーカは、正確な所望のスポットへとUAVを誘導することを支援してよい。例えばマーカは、UAVの所望の着陸地点の中心の10cm手前に配置されてよい。UAVは、正確な着陸スポットへとUAVを誘導するためにマーカを使用してよい。いくつかの例においては、複数のマーカが備えられてよい。所望の着陸スポットは、複数のマーカの間に入ってよい。UAVは、UAVを方向付けること、および/または、複数のマーカの間にその着陸を位置合わせすることを支援するために、複数のマーカを使用してよい。複数のマーカ間の距離は、離着陸区域までのUAVの距離を測定することにおいてUAVを補助してよい。
【0091】
マーカは、エネルギー供給ステーションまたは離着陸区域のどこに備えられてもよい。マーカは、上方から容易に認識されるような位置に配置されてよい。場合によっては、マーカはエネルギー供給ステーションの外面に備えられてよい。マーカは、エネルギー供給ステーションによって発せられる無線信号を含んでよい。信号の発信源は、エネルギー供給ステーションの外側からでもよいし、あるいは、エネルギー供給ステーションの内側からでもよい。あるいは、エネルギー供給ステーションは、IRおよび/またはUV光、無線、または複数の音声信号を放射してよい。
【0092】
マーカは、UAVがエネルギー供給ステーションとドッキングするであろうところの近辺に配置されてよい。一例においてマーカは、UAVがエネルギー供給ステーションに着陸するところから、およそ、100cm、90cm、80cm、75cm、70cm、65cm、60cm、55cm、50cm、45cm、40cm、35cm、30cm、25cm、20cm、15cm、12cm、10cm、8cm、7cm、6cm、5cm、4cm、3cm、2cm、または1cmよりも近くに配置されてよい。
【0093】
検出されるマーカに関係するデータが、一または複数のプロセッサへと供給されてよい。複数のプロセッサは、UAVに搭載されたものであってよい。検出されたマーカについての検出された情報に基づいて、複数のプロセッサは、個々にまたは集合的に、命令信号を生成してよい。命令信号は、UAVの複数の推進ユニットを駆動してよい。例えば、検出されたマーカがエネルギー供給ステーションに属することが決定された場合、複数の推進ユニットは、検出されたマーカを有するこのエネルギー供給ステーションにUAVを着陸させるために駆動されてよい。検出されたマーカは、エネルギー供給ステーションに格納される複数のバッテリーの充電の状態を示してよい。例えば、利用可能で完全に充電されたバッテリーをエネルギー供給ステーションが有している場合、検出されたマーカは、UAVを着陸させるためのプロセッサからの命令となってよい。別の例においては、利用可能な充電されたバッテリーをエネルギー供給ステーションが有していない場合、検出されたマーカは、次のエネルギー供給ステーションへと進み続けるためのプロセッサからの命令となってよい。従ってUAVは、検出されたマーカに応じて、自律的または半自律的態様で着陸することが可能であってよい。UAVは、ユーザからの命令または手動入力を一切受信すること無しに着陸することが可能であってよい。
【0094】
いくつかの実施形態において、UAVに搭載された複数のセンサがマーカを検出するために使用されてよく、処理はUAVに搭載された状態で行われてよい。マーカがエネルギー供給ステーションに属することをUAVがひとたび確認すれば、UAVは、エネルギー供給ステーションからのさらなる誘導または情報を必要とせずに、エネルギー供給ステーションに自身を着陸させることが可能であってよい。
【0095】
エネルギー供給ステーションは、マーカ、および、一または複数の連結接続部品を含んでよい。エネルギー供給ステーションは、その位置についての情報をUAVへと送ってよい。エネルギー供給ステーションは、位置情報を決定することが可能な位置決め部を有してよい。エネルギー供給ステーションは、UAVの位置およびUAVに搭載されたバッテリーの状態についての情報をUAVから受信してよい。例えば、GPS座標のようなUAVに対する座標情報が、エネルギー供給ステーションへと提供されてよい。別の例においては、UAVは、現在UAVで使用中のバッテリーの残りの充電率を通信してよい。エネルギー供給ステーションは、UAVと通信することが可能な通信部を有してよい。エネルギー供給ステーションは、UAVの位置を識別するおよび/または算出することが可能なプロセッサを有してよい。さらに、エネルギー供給ステーションは、次に近いバッテリー取り換えステーションの位置を識別する、および/または算出することが可能なプロセッサを有してよい。例えばUAVは、エネルギー供給ステーションに対して、現在UAVに搭載されたバッテリーが残りの充電率18%を有することを通信してよい。エネルギー供給ステーションのプロセッサは、再充電するためにUAVが休止するべきか、あるいは、次のエネルギー供給ステーションまで続けるべきかを決定するために、UAVの飛行経路における次のバッテリー取り換えステーションまでの距離を決定してよい。
【0096】
図5は、エネルギー供給ステーションの実施可能形態を示す。エネルギー供給ステーションは、3つの基本的な構成部品である、バッテリー交換部材501、UAV離着陸区域502、およびバッテリー格納ユニット503を有してよい。バッテリー交換部材は、UAVからバッテリーを取り外ように、および/または、充電されたバッテリーをUAVに配置するように構成されてよいメカニカルアーム501であってよい。場合によっては、メカニカルアームは、UAVからバッテリーを取り外すこと、および、充電されたバッテリーをUAVに配置することの両者を行ってよい。あるいは、異なる複数の機械構成部品が、UAVからバッテリーを取り外し、充電されたバッテリーをUAVに配置するために使用されてよい。メカニカルアームは、少なくとも1、2、3、4、5または6自由度を有してよい。メカニカルアームは、自律的にまたは半自律的に動いてよい。
【0097】
UAV離着陸区域502は、接近しているUAVによって独自に認識されてよい複数のマーカを備えてよい。離着陸区域は、パッシブ着陸ガイド504を備えてよい。複数のパッシブ着陸ガイドが、最終載置位置へとUAVを誘導するために、着陸に際して、UAVの構成部品と相互作用するように構成されてよい。UAVは、パッシブ着陸ガイドに適合し、最終載置位置へと誘導されてよい着陸スタンドを含んでよい。UAVは、UAVが着陸してよい表面を含んでよい。UAVは、表面で停止してよい。あるいは、UAVの重量の全てまたは大部分が、複数のパッシブ着陸ガイドによって支えられてよい。
【0098】
バッテリー格納ユニット503は、複数のバッテリーを格納してよい。バッテリー格納ユニットは、格納すると同時に、格納された複数のバッテリーを充電してよい。バッテリー格納ユニットは、複数のバッテリーを互いに対して動かしてよい。バッテリー格納ユニットは、UAV離着陸区域および/または離着陸区域にあるUAVに対して、複数のバッテリーを動かしてよい。複数のバッテリーは、バッテリー格納ユニットを用いて同時に移動されてよい。エネルギー供給ステーションにUAVが着陸する場合、完全に充電されたバッテリーは、メカニカルアーム501がバッテリーをUAVにインストールできるような位置にあってよい。例えばメカニカルアームは、UAVから、バッテリー格納ユニットに対する特定の位置へ、消耗したバッテリーを持って行ってよい。バッテリー格納ユニットは、消耗したバッテリーを受け入れてよい。バッテリー格納ユニットは、異なるバッテリー(例えば、完全に充電されたバッテリー)が、消耗したバッテリーが受け入れられた位置へ移動されるように、複数のバッテリーを移動させてよい。メカニカルアームは異なるバッテリーを受け取ってよい。場合によっては、その動きは、軸周りのバッテリー格納ユニットの回転を含んでよい。
【0099】
エネルギー供給ステーションのUAV離着陸区域は、パッシブ着陸ガイドを備えるように構成されてよい。UAVは少なくとも1つの突出構造を有してよく、これは、エネルギー供給ステーションの離着陸区域における対応する空洞と嵌合してよい。例えば、UAVは4つの丸い円錐形のストッパーを有してよく、これらは、離着陸区域における4つの丸い円錐形のへこみの内部と適合してよい。突出構造はUAVの重量を支えるように構成された発射スタンドであってよい。図6は、複数の円錐形のストッパー603が離着陸区域の複数の円錐形のへこみ604と嵌合するように、UAV601がエネルギー供給ステーション602に着陸しようとしている一例を示す。代替的な実施形態において、ストッパーおよびへこみは、その他の様々な嵌合する形状を備えてよい。ストッパーはゴム、プラスチック、金属、木、または複合材料からできていてよい。ストッパーは、1mm、5mm、1cm、3cm、5cm、10cm、12cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、または100cmよりも小さいか、これらに等しい高さおよび幅を有してよい。複数のへこみは、これらがストッパーに合うべく適合されるような、対応する寸法を有してよい。
【0100】
別の例においてUAVは、離着陸区域のへこみと完全には嵌合しない突起を備えてよい。この例においては、UAVは離着陸区域のへこみよりも小さくなるように設計され、UAVの底部から突出する構造を有してよい。UAVの底部の突出構造は、へこみに適合してよい。この構成の具体例においては、UAVが突出ロッドを有してよく、離着陸区域が円錐形のへこみを有してよい。着陸に際し、突出ロッドは、円錐形のへこみの底部に突き込まれてよい。例えば、もしも突出ロッドがへこみの側面にぶつかると、重力によって突出ロッドがへこみの底部まで滑らされるだろう。図7は、UAV702がドッキングされた離着陸区域701の実施可能形態の詳細な側面(左)および上面(右)図を示し、円錐形のへこみ703の内部に突出ロッドが適合している様子を示している。必要に応じて、突出ロッドは、UAVの着陸スタンドであってよい。UAVが離着陸区域にいる間に、複数の突出ロッドがUAVの重量を支えてよい。UAVが離着陸区域にいる間に、複数のへこみが複数の突出ロッドおよび/またはUAVの重量を支えてよい。
【0101】
パッシブ着陸ガイドは、UAV着陸手順における高精度制御の必要性を低減してよい。パッシブ着陸ガイドは、もしも所望の着陸位置からUAVがずれているような状態でステーションに接近する場合に、UAVが補正されるように構成されてよい。パッシブ着陸ガイドは、重力を用いて、UAVを所望の位置へと移動させてよい。図8は、UAVがずれて着陸位置に接近する場合に、パッシブ着陸ガイドがどのようにしてUAVを補正してよいかの一例を示す。図8に示される例においては、UAVは右へずれて着陸ガイドへと接近する(1)。UAVは部分的にパッシブ着陸ガイドと嵌合し、着陸ガイドと接触した後に、UAVは正しい位置へと下方向に滑ってよい(2)。正しい着陸位置へとUAVを補正するこの処理は、重力によるものであってよく、移動する部分または追加の機構の導入を必要としないであろう。
【0102】
あるいはUAVは、動的干渉測位(RTK)を用いてエネルギー供給ステーションの位置を特定してよい。RTK位置特定方法は、UAVとエネルギー供給ステーションの両者が衛星信号、例えばGPS信号を放射する必要があるだろう。RTKは、10cm、9cm、8cm、7cm、6cm、5cm、4cm、3cm、2cm、1cm、または1cmよりも小さな精度内で、UAVが、エネルギー供給ステーションにおける正しいドッキング位置を特定することを可能にするであろう。
【0103】
エネルギー供給ステーションは、バッテリー格納システムを備えてよい。バッテリー格納システムは回転式搬送機であってよい。バッテリー格納システム中の複数のバッテリーは、完全に充電されているもの、部分的に充電されているもの、または充電を使い切っているものであってよい。複数のバッテリーは、消耗した状態または部分的に充電されている状態から、完全な充電状態までそれらを回復させるために、電力源に接続されてよい。複数のバッテリーは、サイズ、形状、およびバッテリーの種類(例えばリチウムイオン、ニッケルカドミウム)において同一であってよい。あるいは、異なるバッテリーサイズ、形状、または種類のものが収容されてよい。バッテリー格納システムは、少なくとも2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45または50個のバッテリーを格納するように構成されてよい。いくつかの実施形態においてバッテリーシステムは、記載されるバッテリーの数の任意のものよりも少ない数を格納してよい。バッテリーシステムは、記載される複数の値のうち、任意の2つの間の範囲内に含まれる数のバッテリーを格納してよい。
【0104】
バッテリー格納システムは、バッテリー毎に個々のポートを備えてよい。複数のポートは、互いに対して可動式であってよい。複数のポートが同時に動いてよい。複数のポートは、時計回りに、反時計回りに、または、どちらの回転方向にも、軸周りに回転してよい。回転軸は、水平に(例えば、下にある表面または地面に並行に、重力の方向に垂直に)方向付けられてよく、あるいは、垂直に(例えば、下にある表面または地面に垂直に、重力の方向に並行に)方向付けられてよい。複数のポートは、あらゆる方向に並進してよい。必要に応じてそれらは、同時に並進および回転してよい。複数のポートは、バッテリー上で利用可能な充電を測るためのプロセッサにつながってよい複数の電気接続を有してよい。あるいは、それらは、バッテリーを充電するための電源につながってよい。電源は、エネルギー供給ステーションに搭載されていてよく、あるいは、搭載されていなくてもよい。例えば電源は、発電機、充電式バッテリー、使い捨てバッテリー、または、分配された電力線への接続であってよい。あるいは複数のポートは、複数のバッテリーを誘導的(無線によって)充電してよい。様々な種類および電圧のバッテリーをステーションが充電できるように、複数の充電インターフェースが、エネルギー供給ステーションによって収容されてよい。エネルギー供給ステーションは、恒久的に据え付けられてよい。あるいは一時的であってよい。一時的なエネルギー供給ステーションの場合、ステーションは、携帯可能なように構成されてよく、また、ユーザによって運び去られてよい。
【0105】
格納された複数のバッテリーは、互いに対して動いてよい。一例において複数のバッテリーは、回転式搬送機中で互いに対して動いてよい。図9は、バッテリー格納システム中での使用に向けたバッテリー回転式搬送機901の可能な一例を示す。図9に示される回転式搬送機は、8個のバッテリー902を保持することができる。あるいは回転式搬送機は、少なくとも4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45または50個のバッテリーを保持することができるように選択されてよい。回転式搬送機は、本明細書中に記載される値よりも少ないバッテリーを保持するように構成されてよい。あるいは回転式搬送機は、本明細書中に記載される複数の値のうち、任意の2つの間の範囲内の数のバッテリーを保持するように構成されてよい。回転式搬送機中の複数のバッテリーは、サイズ、形状、電圧、および構成が同一であってよい。それぞれのバッテリーは、区画903内に格納されてよい。UAVへの取り付けおよび取り外しの間に、バッテリーは区画に滑り込んでよく、また区画から滑り出してよい。例えば、バッテリーは、区画の側面開口を介して横方向に滑り出してよい。バッテリーは、格納の間、区画内にロックすることが可能であってよい。バッテリーはUAVに搭載されて充電されてよい。あるいはバッテリーは、バッテリー格納システムの格納区画内で充電されてよい。バッテリー格納区画は、複数の電気接点を通じてバッテリーへと充電を供給するように構成されてよい。図10は、バッテリーへと充電を供給するように構成された複数の電気接点1002を有するバッテリー格納区画1001の可能な一例を示す。複数の電気接点は、バッテリーには搭載されていない電源1003へと接続されてよい。バッテリーは、いつバッテリー充電が完了するかを決定するための計測器へと同時に接続されてよい。容器は、格納されるバッテリーを充電する、または部分的に充電するのに十分な電力のみを供給してよい。バッテリー格納区画は、回転式搬送機またはその他のバッテリー格納ユニットの一部であってよい。バッテリー格納区画は、エネルギー供給ステーションの複数の他の部分に対して可動式であってよい。
【0106】
バッテリー回転式搬送機901は、シャフト904の周りに回転してよい。回転式搬送機は、反時計回りまたは時計回りに回転してよい。回転式搬送機は、両方向に回転可能であってよいし、一方向のみに回転可能であっても、どちらでもよい。回転は、モータのようなアクチュエータによって駆動されてよい。アクチュエータは、エネルギー供給ステーションに搭載された、または搭載されていないコントローラから、バッテリー格納システムの動きを制御する命令信号を受信してよい。回転式搬送機は、エネルギー供給ステーション905のベースに垂直に構成されてよい。例えば、シャフトの長さは、エネルギー供給ステーションのベースに並行であってよい。あるいは回転式搬送機は、エネルギー供給ステーションのベースのベースに並行に、または、エネルギー供給ステーションのベースに対してその他の任意の角度で方向付けられてよい。図11は、エネルギー供給ステーション一式の実施可能形態を示す。図11は、離着陸区域1101が回転式搬送機1102の上に配置されてよいことを示す。バッテリー回転式搬送機は、筐体によって部分的に、または完全に包囲されてよい。
【0107】
バッテリー格納システムは、アクチュエータによって回転するように駆動されてよい。バッテリー格納システムは、その回転を防止し、所望の位置にて固定することが必要な場合にバッテリー格納がロックされることができるように、ステアリングのロックを含んでよい。ステアリングのロックは、回転式搬送機の底部、上部、または複数の側面に沿って配置されてよい。
【0108】
エネルギー供給ステーションは、複数のバッテリーを動かすように構成された機構を備えてよい。この機構は、自動化されたバッテリー交換部材であってよい。この機構は、ロボットアーム、アクチュエータ、またはプーリーであってよい。この機構は、機械式昇降機であってよい。一実施形態においては、複数のバッテリーを動かすように構成された機構は、ロボットアームであってよい。ロボットアームは、少なくとも2自由度を有してよい。例えば、2自由度を有するロボットアームは、(1)水平に、および、(2)垂直に動くことが可能であってよい。上下の動きは、線形アクチュエータ、または、その他任意の種類のアクチュエータによって実現されてよい。水平の動きは、アクチュエータによって駆動されるラックアンドピニオン型機構によって実現されてよい。水平の動きは、線形な動きであってよい。ロボットアームが垂直に、次いで水平にのように、水平アクチュエータは、垂直運動アクチュエータに据え付けられてよい。必要に応じてロボットアームは、バッテリーを全く回転させることなく、バッテリーを垂直に、および/または水平に動かすことを可能にし得る。バッテリーは、ロボットアームによって回転されることなく並進されてよい。代替的な複数の実施形態においては、ロボットアームは、バッテリーの回転または方向の変更を可能にしてよい。
【0109】
複数のバッテリーを動かすように構成された機構は、UAVから取り外されるべきバッテリーに取り付くように適合された先端部材を備えてよい。例えば、先端部材は、磁石、フック、または吸引装置であってよい。好ましい実施形態において先端部材はクランプであってよい。クランプは、ロボットアームが前方または後方に動き、次いでバッテリーをつかむまたは放すことができるように、前後モジュールに据え付けられてよい。つかむ動きは、ステアリングギアおよび連結システムによって駆動されてよい。クランプは、バッテリーを保持するのに十分なだけの圧力でクランプの2つの側面間でバッテリーを押し付けることにより、バッテリーに取り付いてよい。あるいは、バッテリーとクランプとが相補的な嵌合機構を備えてよい。相補的な嵌合機構の一例は、ペグと穴であってよい。同様な複数の嵌合機構が、バッテリー格納ユニット内に複数のバッテリーを保持するために使用されてよい。
【0110】
図12は、可能なロボットアームの概略を示す。ロボットアームは、柱1201によってエネルギー供給ステーションのベースから持ち上げられてよい。ロボットアームは、柱に沿って上下に動くように構成されてよい。ロボットアームは、自律的に、または半自律的に上下に動いてよい。ロボットアームは、第2レール1202を介して柱に取り付けられてよい。そこでは、ロボットアームが前後に動くように構成されてよい。ロボットアームは、自律的に、または半自律的に前後に動いてよい。ロボットアームの第3の機構は、末端のクランプ1203であってよい。末端のクランプはC型の開口を有してよく、これは、ドッキングされたUAVのはめ込まれたバッテリーの方を向いて開いてよい。末端のクランプは、開いたり閉じたりしてよく、バッテリーに取り付くことが可能であってよい。
【0111】
図13は、ロボットアームの一実施形態の詳細な図を示す。図13に示される例は、ラックアンドピニオン型機構1302に取り付けられたクランプ1301を描写している。バッテリーの両側面上のクランプグリッドの両端部のように、クランプは水平に方向付けられてよい。クランプは、回転することのできるリア部分1303を含んでよい。これにより、クランプの両端部1304をより近付くように、または、さらに遠ざかるように移動させる。リア制御部分は、エネルギー供給ステーションに搭載されている、または、搭載されていないコントローラからの命令信号に応答して動作し得るアクチュエータを用いて回転してよい。
【0112】
図14は、ラックアンドピニオン型機構1402に取り付けられたクランプ1401を含んだロボットアームの全体像を提供する。この組立構造体は、組立構造体を垂直な上下の進路に動かすように構成されたアクチュエータ1403に支持された、クランプおよびラックアンドピニオンを備える。垂直の動きに加えて、組立構造体全体が、回転中心1404の周りに時計回りまたは反時計回りに回転されてもよい。組立構造体全体が垂直な回転軸の周りに回転し得るように、回転中心が方向付けられてよい。これにより、組立構造体は方向を変更することが可能となるであろう。場合によっては、この組立構造体は、限られた範囲の周りに回転してよい。場合によってロボットアームは、軸周りに回転しなくてもよく、回転に関しては固定されていてよい。
【0113】
場合によっては、ロボットアームは、UAVに搭載されたバッテリーを入れ換えることの代わりに、または入れ換えることに加えて、エネルギー供給ステーションへのUAVの着陸に使用されてよい。UAVはエネルギー供給ステーションに接近してよく、UAVがエネルギー供給ステーションに十分に近付くと、ロボットアームがUAVに取り付いて、エネルギー供給ステーションに搭載された状態でのバッテリーの入れ換えに好ましい位置へとUAVを置いてよい。ロボットアームは、ロボットアームのセンサを用いてUAVを検出してよい。例えばセンサは、ロボットアームの付近にあるUAVを検出するように構成された、視覚センサ、運動センサ、音声センサ、または、その他の任意のセンサであってよい。ロボットアームは、検出されたUAVの本体に取り付いてよい。ロボットアームは、末端のC型クランプを用いてUAVに取り付いてよい。あるいはロボットアームは、磁気的に、ベルクロによって、または、UAVおよびロボットアームの相補的な嵌合機構の間でしっかりした嵌合を実現することにより、UAVに取り付いてよい。UAVは、ロボットアームによって大きさで区分された、またはつかまれた後に、その複数のローターを止めてよい。
【0114】
ロボットアームは、特に、空中からUAVをつかみ、エネルギー供給ステーションにUAVを置くように構成されてよい。ロボットアームは、エネルギー供給ステーションに接近しているUAVの付近にあるように、エネルギー供給ステーションから垂直に伸縮してよい。ロボットアームは、エネルギー供給ステーションの離着陸区域よりも、少なくとも6インチ、12インチ、24インチ、36インチ、48インチ、または60インチ上方に上げられてよい。ロボットアームは、接近しているUAVを視覚センサを用いて検出するために、エネルギー供給ステーションの上方に上げられてよい。さらにロボットアームは、やってくるUAVの方を向くことができるように、軸周りに回転してよい。ロボットアームは、垂直に、水平に、および、垂直軸および/または水平軸の周りの回転方向に動いてよい。あるいは、エネルギー供給ステーションのGPSまたはRTKシステムが、エネルギー供給ステーションの付近にUAVを検出した後で、ロボットアームがエネルギー供給ステーションの上方に上げられてよい。ひとたびロボットアームが上げられると、やってくるUAVをつかんでよい。その後、エネルギー供給ステーションの離着陸区域にUAVを置くために、離着陸区域の高さまで下がってよい。
【0115】
図15は、離着陸区域1501、バッテリー格納システム1502、および、ロボットアーム1503を含む、エネルギー供給ステーション組立構造体一式を示す。図15に示された実施形態においては、バッテリー格納システムは離着陸区域の下方にあり、ロボットアームは、バッテリー格納システムおよび離着陸区域に隣接しており、エネルギー供給ステーションのどちらの領域にもアクセスするように適合されている。ロボットアームは、バッテリー交換手順を実行する間に、UAV離着陸区域とバッテリー格納システムとの間を垂直に動いてよい。必要に応じて、ノッチまたは開口1504がUAV離着陸区域に備えられてよい。これは、ロボットアームおよび/またはバッテリーが、UAV離着陸区域とバッテリー格納システムとの間の領域を行き来することを可能にするであろう。
【0116】
エネルギー供給ステーションは、UAVに搭載されているバッテリーに充電を供給してよい。エネルギー供給ステーションは、UAVの本体にある窪み領域からバッテリーを取り外すことなく、UAVに搭載されたバッテリーに対して充電を供給してよい。エネルギー供給ステーションに搭載されている、または搭載されていない電源から、UAVに搭載されたバッテリーへと充電が供給されてよい。図16は、エネルギー供給ステーション1603から充電を受けているUAV1602に搭載された、バッテリー1601の一例を示す。図16の例においては、エネルギー供給ステーション1603に搭載されて、または搭載されずに配置されてよい電源1604が、電気経路1605を用いてバッテリー1601へと電力を供給する。電気経路は、離着陸区域1607の電気接続1606を含んでよい。あるいは電気経路は、UAVに搭載されたバッテリーと電源との間のどのような経路を取ってもよい。電気接続1606は、離着陸区域1607中の窪んだところに置かれてよい。電気接続1606は、UAVに搭載されたバッテリーに充電を供給するようにプロセッサによって指示された場合に、窪みから動き出てバッテリーと嵌合するように構成されてよい。あるいは電気接続は、離着陸区域とは別個に備えられてよく、離着陸区域に接触してよい。もしくは接触しなくてもよい。UAVは、電源をバッテリーに接続する充電装置用の対応する電気接点と接続し得る電気接点を含んでよい。
【0117】
UAVは、空中からエネルギー供給ステーションの位置を特定してよい。エネルギー供給ステーションの位置を特定すると、UAVは、バッテリー交換手順を開始するべくUAVがエネルギー供給ステーションへと接近して着陸するべきかどうかを決定するために、エネルギー供給ステーションと通信してよい。エネルギー供給ステーションの離着陸区域にUAVがドッキングすると、バッテリー寿命の補充手順が開始されてよい。UAVのバッテリー寿命を補充するということは、UAVに対し、バッテリー全体の充電状態を上げることを含んでよい。これは、(1)バッテリーがUAVに搭載されている間に現在のバッテリーを再充電すること、(2)現在のバッテリーをUAVから取り外し、UAVに搭載されていない状態で現在のバッテリーを再充電し、現在のバッテリーをUAVに戻して連結すること、または、(3)現在のバッテリーをUAVから取り外し、より高い充電状態の新しいバッテリーを取ってきて、この新しいバッテリーをUAVに連結すること、を含んでよい。離着陸区域にドッキングされたUAVは、エネルギー供給ステーションに搭載されたプロセッサと通信してよい。あるいはUAVは、エネルギー供給ステーションに搭載されていないプロセッサとリモートで通信してよい。プロセッサは、バッテリーと接触しているセンサと通信することによって、UAVにて現在使用中のバッテリーに残っている充電量を決定してよい。バッテリーに残っている充電量は、電力量計によって感知されてよい。バッテリーに残っている充電のパーセント率に基づいて、プロセッサは、格納システムからの完全に充電されたバッテリーとバッテリーを入れ換えること、または、現在のバッテリーを充電することを含み得る応答を開始してよい。UAVに搭載されているバッテリーを充電するかまたは入れ換えるかの決定は、残りの充電量の閾値パーセント率に基づいたものであってよい。閾値は、残りの充電量50%、40%、30%、20%、10%、または5%であってよい。閾値は固定されてよい。あるいは、バッテリーの年数、バッテリーの種類、複数の飛行条件、周囲温度、または、次のエネルギー供給ステーションまでの距離に応じて可変的であってよい。最適な応答を決定した後、バッテリーの入れ換えまたは充電がエネルギー供給ステーションにおいて行われてよい。バッテリーの入れ換えまたは充電が完了すると、プロセッサは、UAVが離着陸区域から離陸してよいことを示してよい。
【0118】
図17は、UAVが離着陸区域に接近した場合に、一または複数のプロセッサによって個々に、あるいは集合的に実行される決定処理の概要を述べたフローチャートを示す。UAVは、その近傍にエネルギー供給ステーションを検出すると、エネルギー供給ステーションと通信してよい。UAVは、飛行時間、飛行距離、最後の充電からの時間、または、ミッションにおいて残っているエネルギー供給ステーションまでの距離のような複数の変数を通信してよい:1701。この情報に基づいて、エネルギー供給ステーションに搭載されていてよい、あるいは搭載されていなくてもよい複数のプロセッサが、さらなる評価のために、エネルギー供給ステーションに着陸するようUAVに指示してよい:1702。ひとたびUAVが離着陸区域にドッキングされると、エネルギー供給ステーションは、バッテリーに残っている充電量を測定してよい:1703。もしも充電量が予め定められた閾値を超える場合には、エネルギー供給ステーションは、UAVに現在搭載されるバッテリーに対して充電を供給してよい:1704。もしもバッテリーが閾値充電率を下回る場合には、エネルギー供給ステーションは、UAVに搭載されているバッテリーを、バッテリー格納システムからの完全にまたは部分的に充電されたバッテリーと交換するために、バッテリー交換手順を開始してよい:1705。
【0119】
UAVに搭載されたバッテリーを入れ換えるまたは充電するための指示は、予め定められた閾値に対してバッテリーに残っている充電量に全て基づいたものであってよい。または、指示は、一または複数のその他の要因に基づいたものであってよい。例えば、バッテリー格納システムにある複数のバッテリーの現在の充電量は、指示に対して影響を与え得る。例えば、バッテリー格納にある利用可能なバッテリーの数は、指示に対して影響を与え得る。もしも利用可能なバッテリーが無い場合には、充電状態によらずに、搭載されたバッテリーが充電されてよい。もしも利用可能なバッテリーが1つだけある場合、搭載されたバッテリーの充電状態が、バッテリー格納システムによって提供される単一のバッテリーと比較されてよい。バッテリー格納バッテリー充電量は、バッテリーを入れ換えるかまたは充電するかの指示に影響を与え得る。もしもエネルギー供給ステーションが、部分的にだけ充電された複数のバッテリーを格納システムに有する場合、プロセッサは、部分的に充電されたバッテリーとバッテリーを交換するよりも、UAVに搭載されたバッテリーを充電するための指示を与えてよいというような場合である。別の例においては、バッテリーを入れ換えるために必要な時間が、バッテリーを充電するために必要な時間と比較して考慮されてよい。バッテリーを入れ換えるかまたはバッテリーを充電するかの決定は、必要な時間が最適化されるように選択されてよい。プロセッサからの指示の結果に影響を及ぼし得るその他複数の要因は、エネルギー供給ステーションによって近傍に検出された他のUAVの数、エネルギー供給ステーションに着陸したUAVのミッション、および/または、現在の複数の飛行条件(例えば、向かい風、追い風、温度)を含んでよい。
【0120】
バッテリー交換手順で、ロボットアーム機構を使用してよい。この手順の最初の段階は、ロボットアームを垂直に動かすことであってよい。これにより、ロボットアームは、UAVから取り外されるべきバッテリーの位置であろう窪んだバッテリー格納所と一致してよい。次にロボットアームは、水平に動いて、UAVから取り外されるべきバッテリーに接近してよい。UAVから取り外されるべきバッテリーの十分近傍にロボットアームがある場合、バッテリーに取り付くためにクランプが開閉してよい。ひとたびロボットアームがバッテリーに取り付くと、アームは、UAVから水平に後退し、バッテリー格納システム内の空いている格納所に一致するべく垂直に動いてよい。ロボットアームは、UAVから取り外された消耗したバッテリーを、バッテリー格納システム内の空いている格納所へと置いてよい。次にバッテリー格納システムは、充電されたバッテリーまたは部分的に充電されたバッテリーがロボットアームと一致するように回転してよい。ロボットアームは、充電されたバッテリーまたは部分的に充電されたバッテリーをバッテリー格納システムから取り外すために、UAVからバッテリーを取り外すために使用された複数の段階を繰り返してよい。充電されたバッテリーまたは部分的に充電されたバッテリーをロボットアームがつかんだ後、ロボットアームは、UAVの窪んだバッテリー格納所と一致するべく垂直に動いてよい。その後ロボットアームは水平に動いて、充電されたバッテリーまたは部分的に充電されたバッテリーを、UAVに搭載された窪んだバッテリーへと押し込んでよい。窪んだバッテリー格納所にバッテリーがはめ込まれると、次いでロボットアームは、バッテリー上のクランプを放し、UAVから後退してよい。ロボットアームが後退した後、UAVは、離着陸区域から垂直に離陸し、そのミッションを続けてよい。
【0121】
本明細書中に記載される複数のシステム、装置、および方法は、多種多様な可動物体に対して適用されることができる。前に述べたように、UAVのような航空機に関する本明細書中のどの説明も、あらゆる可動物体に適用してよく、また、使用されてよい。航空機に関する本明細書中のどの説明も、特に複数のUAVに対して適用してよい。本発明の可動物体は、空中(例えば、固定翼航空機、回転翼航空機、あるいは、固定翼も回転翼も持たない航空機)、水中(例えば船または潜水艦)、地上(例えば、乗用車、トラック、バス、バン、バイク、自転車のような自動車両、ステッキ、釣竿のような可動構造またはフレーム、または列車)、地下(例えば地下鉄)、宇宙空間(例えば、宇宙飛行機、衛星、または宇宙探査機)、あるいは、これらの環境の任意の組み合わせのような、あらゆる適切な環境内で動くように構成されることができる。可動物体は、本明細書中の他の箇所にて記載される機体のような機体であることができる。いくつかの実施形態において可動物体は、人間または動物のような生体によって運ばれることができる。あるいは生体から離陸することができる。適切な動物としては、鳥類、イヌ、ネコ、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、イルカ、げっ歯類、または昆虫類を含み得る。
【0122】
可動物体は、6自由度(例えば、並進の3自由度および回転の3自由度)に関して、環境内で自由に動くことが可能であってよい。あるいは、可動物体の動きは、例えば予め定められた進路、行路、または方向によって、一または複数の自由度に関して制約されることができる。その動きは、エンジンまたはモータのような任意の適切な駆動機構によって作動されることができる。可動物体の駆動機構は、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風カエネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、または、任意の適切なこれらの組み合わせのような、任意の適切なエネルギー源によって電力を供給されることができる。可動物体は、本明細書中の他の箇所に記載されるように、推進システムを介して自己推進されてよい。推進システムは、必要に応じて、電気エネルギー、磁気エネルギー、太陽エネルギー、風カエネルギー、重力エネルギー、化学エネルギー、核エネルギー、または、任意の適切なこれらの組み合わせのようなエネルギー源で動いてよい。あるいは、可動物体は生体によって運ばれてよい。
【0123】
場合によっては、可動物体は航空機であることができる。例えば航空機は、固定翼航空機(例えば飛行機、グライダー)、回転翼航空機(例えばヘリコプター、回転翼機)、固定翼と回転翼の両者を有する航空機、または、どちらも有さない航空機(例えば飛行船、熱気球)であってよい。航空機は、空中で自己推進されるもののような自己推進型であることができる。自己推進型航空機は、一または複数のエンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、ローター、プロペラ、翼、ノズル、または任意の適切なこれらの組み合わせを含んだ推進システムのような推進システムを利用することができる。場合によっては、可動物体が表面から離陸する、表面に着陸する、その現在の位置および/または方向を維持する(例えばホバリング)、方向を変更する、および/または位置を変更することを可能にするために、推進システムが使用され得る。
【0124】
可動物体は、ユーザによってリモートで制御されることができる。あるいは、可動物体内または可動物体上の搭乗者によってその場で制御されることができる。可動物体は、別個の機体内の搭乗者を介してリモートで制御されてもよい。いくつかの実施形態において可動物体は、UAVのような無人可動物体である。UAVのような無人可動物体は、可動物体に乗った搭乗者を持たなくてよい。可動物体は、人間により、または自律的制御システム(例えばコンピュータ制御システム)により、または任意の適切なこれらの組み合わせにより制御されることができる。可動物体は、人工知能と共に構成されたロボットのような、自律的または半自律的ロボットであることができる。
【0125】
可動物体は、任意の適切なサイズおよび/または寸法を有することができる。いくつかの実施形態において可動物体は、機体内または機体上に人間の搭乗者を乗せられるサイズおよび/または寸法であってよい。あるいは可動物体は、機体内または機体上に人間の搭乗者を乗せることが可能であるよりも小さなサイズおよび/または寸法であってよい。可動物体は、人間によって持ち上げられる、または運ばれるのに適したサイズおよび/または寸法であってよい。あるいは可動物体は、人間によって持ち上げられる、または運ばれるのに適したサイズおよび/または寸法よりも大きくてよい。場合によって可動物体は、およそ、2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10mよりも小さいかこれらに等しい最大寸法(例えば長さ、幅、高さ、直径、対角線)を有してよい。最大寸法は、およそ、2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10mよりも大きいかこれらに等しくてよい。例えば、可動物体の対向する複数のローターの複数のシャフト間の距離は、およそ、2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10mよりも小さいかこれらに等しくてよい。あるいは、対向する複数のローターの複数のシャフト間の距離は、およそ、2cm、5cm、10cm、50cm、1m、2m、5m、または10mよりも大きいかこれらに等しくてよい。
【0126】
いくつかの実施形態において可動物体は、100cm×100cm×100cmよりも小さな、50cm×50cm×30cmよりも小さな、または5cm×5cm×3cmよりも小さな体積を有してよい。可動物体の総体積は、およそ、1cm、2cm、5cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、150cm、200cm、300cm、500cm、750cm、1000cm、5000cm、10,000cm、100,000cm、1m、または10mよりも小さいかこれらに等しくてよい。逆に、可動物体の総体積は、およそ、1cm、2cm、5cm、10cm、20cm、30cm、40cm、50cm、60cm、70cm、80cm、90cm、100cm、150cm、200cm、300cm、500cm、750cm、1000cm、5000cm、10,000cm、100,000cm、1m、または10mよりも大きいかこれらに等しくてよい。
【0127】
いくつかの実施形態において可動物体は、およそ、32,000cm、20,000cm、10,000cm、1,000cm、500cm、100cm、50cm、10cm、または5cmよりも小さいかこれらに等しい設置面積(可動物体によって覆われる横方向の断面積のことを指してよい)を有してよい。逆に、設置面積は、およそ、32,000cm、20,000cm、10,000cm、1,000cm、500cm、100cm、50cm、10cm、または5cmよりも大きいかこれらに等しくてよい。
【0128】
場合によっては、可動物体は1000kgよりも軽くてよい。可動物体の重量は、およそ、1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、または0.01kgよりも軽いかこれらに等しくてよい。逆に、重量は、およそ、1000kg、750kg、500kg、200kg、150kg、100kg、80kg、70kg、60kg、50kg、45kg、40kg、35kg、30kg、25kg、20kg、15kg、12kg、10kg、9kg、8kg、7kg、6kg、5kg、4kg、3kg、2kg、1kg、0.5kg、0.1kg、0.05kg、または0.01kgよりも重いかこれらに等しくてよい。
【0129】
いくつかの実施形態において可動物体は、可動物体によって運ばれる荷物に対して小さくてよい。荷物は、本明細書中の他の箇所でさらに詳細に記載されるように、積載物および/またはキャリアを含んでよい。いくつかの例においては、荷物の重量に対する可動物体の重量の比は、約1:1よりも大きくても、これよりも小さくても、あるいは、これに等しくてもよい。場合によっては、荷物の重量に対する可動物体の重量の比は、約1:1よりも大きくても、これよりも小さくても、あるいは、これに等しくてもよい。必要に応じて、荷物の重量に対するキャリアの重量の比は、約1:1よりも大きくても、これよりも小さくても、あるいは、これに等しくてもよい。所望であれば、荷物の重量に対する可動物体の重量の比は、1:2、1:3、1:4、1:5、1:10、あるいはもっと小さい比よりも小さいか、これらに等しくてよい。逆に荷物の重量に対する可動物体の重量の比は、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、あるいはもっと大きい比よりも大きいか、これらに等しくなることもできる。
【0130】
いくつかの実施形態において可動物体は、低いエネルギー消費量を有してよい。例えば可動物体は、およそ、5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h、あるいはもっと小さい数値よりも小さな使用量であってよい。場合によっては可動物体のキャリアは、低いエネルギー消費量を有してよい。例えばキャリアは、およそ、5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h、あるいはもっと小さい数値よりも小さな使用量であってよい。必要に応じて、可動物体の積載物は、例えば、およそ、5W/h、4W/h、3W/h、2W/h、1W/h、あるいはもっと小さい数値よりも小さいような、低いエネルギー消費量を有してよい。
【0131】
図18は、本発明の複数の実施形態に従った、無人航空機(UAV)1800を例示する。UAVは、本明細書中に記載される可動物体の一例であってよい。UAV1800は、4つのローター1802、1804、1806、および1808を有する推進システムを含むことができる。任意の数のローター(例えば、1、2、3、4、5、6、または、それ以上)が備えられてよい。無人航空機の複数のローター、複数のローターアセンブリ、または、その他複数の推進システムは、無人航空機がホバリングすること/位置を維持すること、方向を変更すること、および/または、位置を変更することを可能にしてよい。対向する複数のローターの複数のシャフト間の距離は、任意の適切な長さ410であることができる。例えば、この長さ1810は、2mよりも短いかこれに等しいものであることができる。あるいは、5mよりも短いかこれに等しいものであることができる。いくつかの実施形態において長さ1810は、40cmから1m、10cmから2m、または、5cmから5mの範囲内であることができる。UAVに関する本明細書中のあらゆる説明は、異なる種類の可動物体のような可動物体に対して適用してよく、あるいはその逆であってもよい。UAVは、本明細書中に記載される補助離陸システムまたは方法を使用してよい。
【0132】
いくつかの実施形態において可動物体は、荷物を運ぶように構成されることができる。荷物には、乗客、貨物、設備、機器等のうち1または複数を含むことができる。荷物は筐体内に提供されることができる。筐体は、可動物体の筐体とは別個のものであってよく、あるいは、可動物体用の筐体の一部であってよい。あるいは、荷物に筐体が備えられることができる一方で、可動物体が筐体を持たない。あるいは、荷物の一部または荷物全体が、筐体無しで提供されることができる。荷物は、可動物体に対して固く固定されることができる。必要に応じて、荷物は可動物体に対して可動式であることができる(例えば、可動物体に対して並進または回転できる)。本明細書中の他の箇所に記載されるように、荷物は積載物および/またはキャリアを含むことができる。
【0133】
いくつかの実施形態においては、固定された参照フレーム(例えば、周辺環境)および/またはお互いに対する可動物体、キャリア、および積載物の動きは、端末によって制御されることができる。端末は、可動物体、キャリア、および/または積載物から離れた位置にあるリモート制御装置であることができる。端末は、支持プラットフォームに配置されることができる。または取り付けられることができる。あるいは端末はハンドヘルドまたはウェアラブル装置であることができる。例えば端末は、スマートフォン、タブレット、ラップトップ、コンピュータ、メガネ、手袋、ヘルメット、マイクロホン、または、適切なこれらの組み合わせを含むことができる。端末は、キーボード、マウス、ジョイスティック、タッチスクリーン、またはディスプレイのようなユーザインタフェースを含むことができる。マニュアルで入力された命令、音声制御、ジェスチャ制御、または(例えば、端末の動き、位置、または傾きを介した)位置制御のような任意の適切なユーザ入力が、端末と相互作用するために使用されることができる。
【0134】
端末は、可動物体、キャリア、および/または積載物の任意の適切な状態を制御するために使用されることができる。例えば端末は、お互いからおよび/またはお互いに対して固定された参照に対する可動物体、キャリア、および/または積載物の位置および/または方向を制御するために使用されることができる。いくつかの実施形態において端末は、キャリアの作動アセンブリ、積載物のセンサ、または積載物の放射体のような、可動物体、キャリア、および/または積載物の個々の構成要素を制御するために使用されることができる。端末は、可動物体、キャリア、または積載物のうち1または複数と通信するように適合された無線通信装置を含むことができる。
【0135】
末端は、可動物体、キャリア、および/または積載物の情報を見るための適切な表示ユニットを含むことができる。例えば端末は、位置、並進速度、並進加速度、方向、角速度、角加速度、または任意の適切なこれらの組み合わせに関する可動物体、キャリア、および/または積載物の情報を表示するように構成されることができる。いくつかの実施形態において端末は、機能的な積載物によって提供されるデータ(例えば、カメラまたは他の画像撮像装置によって記録された複数の画像)のような、積載物によって供給される情報を表示することができる。
【0136】
必要に応じて、同一の端末が、可動物体、キャリア、および/または積載物、あるいは可動物体、キャリア、および/または積載物の状態を制御すること、並びに、可動物体、キャリア、および/または積載物からの情報を受信することおよび/または表示することの両者を行ってよい。例えば、積載物によって撮像された画像データまたは積載物の位置についての情報を表示しながら、環境に対する積載物の位置決めを端末が制御してよい。あるいは、異なる複数の端末が、複数の異なる機能用に使用されてよい。例えば、第1端末が可動物体、キャリア、および/または積載物の動きまたは状態を制御してよく、一方で、第2端末が可動物体、キャリア、および/または積載物からの情報を受信および/または表示してよい。例えば、第1端末は、環境に対する積載物の位置決めを制御するために使用されてよく、一方で、第2端末は、積載物によって撮像された画像データを表示する。可動物体と、可動物体の制御およびデータ受信の両者を行う統合された端末との間で、または、可動物体と、可動物体の制御およびデータ受信の両者を行う複数の端末との間で、様々な通信モードが利用されてよい。例えば、可動物体と、可動物体の制御および可動物体からのデータ受信の両者を行う端末との間で、少なくとも2つの異なる通信モードが形成されてよい。
【0137】
図19は、複数の実施形態に従った、キャリア1902および積載物1904を含んだ可動物体1900を例示する。可動物体1900は航空機として描写されているものの、この描写は限定的であることが意図されるものではなく、本明細書中で上述のように、任意の適切な種類の可動物体が使用されることができる。当業者であれば、複数の航空機システムに関連して本明細書中に記載される複数の実施形態はいずれも、任意の適切な可動物体(例えばUAV)に対して適用され得ることを理解するであろう。場合によっては、積載物1904は、キャリア1902を必要とせずに可動物体1900に備えられてよい。可動物体1900は、複数の推進機構1906、感知システム1908、および通信システム1910を含んでよい。
【0138】
複数の推進機構1906は、上述のように、複数のローター、プロペラ、翼、エンジン、モータ、車輪、車軸、磁石、またはノズルのうち1または複数を含むことができる。可動物体は、1またはそれ以上、2またはそれ以上、3またはそれ以上、あるいは、4またはそれ以上の推進機構を有してよい。複数の推進機構は、全てが同一の種類であってよい。あるいは、1またはそれ以上の推進機構が、複数の推進機構のうちの異なる複数の種類であることができる。複数の推進機構1906は、本明細書中の他の箇所に記載される支持要素(例えば駆動シャフト)のような、任意の適切な手段を用いて、可動物体1900に取り付けられることができる。複数の推進機構1906は、上部、底部、前部、後部、複数の側面、または適切なこれらの組み合わせのような、可動物体1900の任意の適切な部分に取り付けられることができる。
【0139】
いくつかの実施形態において、複数の推進機構1906は、可動物体1900のいかなる水平方向の動きも必要とせずに(例えば、滑走路を進むこと無しに)、可動物体1800が表面から垂直に離陸することおよび表面に垂直に着陸することを可能にすることができる。必要に応じて複数の推進機構1906は、可動物体1900が空中の特定の位置および/または方向でホバリングすることを可能とするように動作することができる。複数の推進機構1900のうち1または複数が、他の複数の推進機構とは独立して制御されてよい。あるいは、複数の推進機構1900は、同時に制御されるように構成されることができる。例えば可動物体1900は、可動物体に対して揚力および/または推進力を供給することのできる水平に方向付けられた複数のローターを有することができる。水平に方向付けられた複数のローターは、垂直離陸、垂直着陸、およびホバリング能力を可動物体1900に対して提供するために作動されることができる。いくつかの実施形態において、水平に方向付けられた複数のローターのうち1または複数が時計回り方向に回転してよく、一方、水平の複数のローターのうち1または複数が反時計回り方向に回転してよい。例えば、時計回りのローターの数は、反時計回りのローターの数と等しくてよい。水平に方向付けられた複数のローターのそれぞれの回転速度は、各ローターによって生成される揚力および/または推進力を制御するために、独立して変更されることができる。これにより、可動物体1800の空間的配置、速度、および/または加速度を(例えば、並進の3度まで、および回転の3度までに関して)調整することができる。
【0140】
感知システム1908は、一または複数のセンサを含むことができる。これらは、可動物体1900の空間的配置、速度、および/または加速度を(例えば、並進の3度まで、および回転の3度までに関して)感知してよい。一または複数のセンサは、複数の全地球測位システム(GPS)センサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、またはイメージセンサを含むことができる。感知システム1908によって提供される感知データは、(例えば、以下に記載される適切な処理ユニットおよび/または制御モジュールを用いて)可動物体1900の空間的配置、速度、および/または方向を制御するために使用されることができる。あるいは、感知システム1908は、天候条件、潜在的障害への近接度、地理的特徴の位置、人工建造物の位置等のような、可動物体を取り囲む環境に関するデータを供給するために使用されることができる。
【0141】
通信システム1910は、無線信号1916を介して、通信システム1914を有する端末1912との通信が可能である。通信システム1910、1914は、無線通信に適した、任意の数の送信機、受信機、および/または送受信機を含んでよい。通信は、データが一方向のみに送信されることができるような単方向通信であってよい。例えば、単方向通信は、端末1912へとデータを送信する可動物体1900のみ、あるいはその逆を含んでよい。データは、通信システム1910の一または複数の送信機から、通信システム1912の一または複数の受信機へと送信されてよい。またはその逆であってよい。あるいは通信は、可動物体1900と端末1912との間のどちらの方向でもデータが送信されることができるような双方向通信であってよい。双方向通信は、通信システム1910の一または複数の送信機から通信システム1914の一または複数の受信機へとデータを送信すること、およびその逆を含むことができる。
【0142】
いくつかの実施形態において端末1912は、可動物体1900、キャリア1902、および積載物1904のうち1または複数へと制御データを供給すること、および、可動物体1900、キャリア1902、および積載物1904のうち1または複数から情報(例えば、可動物体、キャリア、または積載物の位置および/または動き情報、積載物のカメラによって撮像された画像データのような積載物によって感知されるデータ)を受信することができる。場合によっては、端末からの制御データは、可動物体、キャリア、および/または積載物の相対位置、移動、作動、または制御に対する複数の指示を含んでよい。例えば制御データは、(例えば、複数の推進機構1906の制御を介して)可動物体の位置および/または方向の変更、あるいは、(例えば、キャリア1902の制御を介して)可動物体に対する積載物の動きを生じさせてよい。端末からの制御データは、カメラまたはその他の画像撮像装置の操作の制御(例えば、静止画または動画を撮る、ズームインまたはズームアウトする、オンまたはオフにする、撮像モードを切り換える、画像解像度を変更する、フォーカスを変更する、被写界深度を変更する、露光時間を変更する、視野角または視野を変更する)のような、積載物の制御を生じさせてよい。場合によっては、可動物体、キャリア、および/または積載物からの通信は、(例えば感知システム1908の、または積載物1904の)一または複数のセンサからの情報を含んでよい。通信は、一または複数の異なる種類のセンサ(例えばGPSセンサ、運動センサ、慣性センサ、近接センサ、またはイメージセンサ)からの感知された情報を含んでよい。そのような情報は、可動物体、キャリア、および/または積載物の位置(例えば位置、方向)、動き、または加速度に関するものであってよい。積載物からのそのような情報は、積載物によって捉えられたデータ、または感知された積載物の状態を含んでよい。端末1912によって供給送信される制御データは、可動物体1900、キャリア1902、または積載物1904のうち1または複数のものの状態を制御するように構成されることができる。あるいは、またはこれと組み合わせて、キャリア1902および積載物1904はまた、端末1912と通信するように構成された通信モジュールをそれぞれ含むことができる。これによって、端末は、可動物体1900、キャリア1902、および積載物1904のそれぞれと独立して、通信することおよび制御することができる。
【0143】
いくつかの実施形態において可動物体1900は、端末1912に加えて、または、端末1912の代わりに、別の遠隔装置と通信するように構成されることができる。端末1912はまた、可動物体1900と同様に、別の遠隔装置と通信するように構成されてよい。例えば、可動物体1900および/または端末1912は、別の可動物体と、あるいは、別の可動物体のキャリアまたは積載物と通信してよい。所望される場合には、遠隔装置は第2端末またはその他のコンピューティング装置(例えばコンピュータ、ラップトップ、タブレット、スマートフォン、またはその他のモバイル装置)であってよい。遠隔装置は、可動物体1900へデータを送信するように、可動物体1900からデータを受信するように、端末1912へデータを送信するように、および/または、端末1912からデータを受信するように構成されることができる。必要に応じて、可動物体1900および/または端末1912から受信されたデータがウェブサイトまたはサーバへとアップロードされ得るように、遠隔装置はインターネットまたは他の通信ネットワークに接続されることができる。
【0144】
図19は、複数の実施形態に従った、可動物体を制御するためのシステム2000のブロック図による模式図である。システム2000は、本明細書中に開示される複数のシステム、装置、および方法の適切な任意の実施形態と組み合わせて使用されることができる。システム2000は、感知モジュール2002、処理ユニット2004、非一時的コンピュータ可読媒体2006、制御モジュール2008、および通信モジュール2010を含むことができる。
【0145】
感知モジュール2002は、複数の可動物体に関する情報を様々なやり方で収集する、複数の異なる種類のセンサを利用することができる。複数の異なる種類のセンサは、複数の異なる種類の信号または異なる複数の発生源からの信号を感知してよい。例えば、複数のセンサは、慣性センサ、GPSセンサ、近接センサ(例えばライダー)、または、視覚/イメージセンサ(例えばカメラ)を含むことができる。感知モジュール2002は、複数のプロセッサを有する処理ユニット2004に動作可能に連結されることができる。いくつかの実施形態において感知モジュールは、適切な外部装置またはシステムへと感知データを直接送信するように構成された送信モジュール2012(例えばWi−Fi画像送信モジュール)へと動作可能に連結されることができる。例えば、送信モジュール2012は、感知モジュール2002のカメラによって撮像された複数の画像をリモート端末へと送信するために使用されることができる。
【0146】
処理ユニット2004は、プログラム可能なプロセッサ(例えば中央演算処理装置(CPU))のような一または複数のプロセッサを有することができる。処理ユニット2004は、非一時的コンピュータ可読媒体2006と動作可能に連結されることができる。非一時的コンピュータ可読媒体2006は、一または複数の段階を実行するために処理ユニット2004によって実行可能なロジック、コード、および/または複数のプログラム命令を格納することができる。非一時的コンピュータ可読媒体は、一または複数のメモリユニット(例えば、SDカードまたはランダムアクセスメモリ(RAM)のようなリムーバブルメディアまたは外部格納装置)を含むことができる。いくつかの実施形態において感知モジュール2002からのデータは、非一時的コンピュータ可読媒体2006の複数のメモリユニット内に直接伝達され、格納されることができる。非一時的コンピュータ可読媒体2006の複数のメモリユニットは、本明細書中に記載される複数の方法の適切な任意の実施形態を実行するために、処理ユニット2004によって実行可能なロジック、コード、および/または複数のプログラム命令を格納することができる。例えば処理ユニット2004は、感知モジュールによって生成された感知データを処理ユニット2004の一または複数のプロセッサに解析させる、複数の指示を実行するように構成されることができる。複数のメモリユニットは、処理ユニット2004によって処理されるべき感知モジュールからの感知データを格納することができる。いくつかの実施形態において、非一時的コンピュータ可読媒体2006の複数のメモリユニットは、処理ユニット2004によって生成された複数の処理結果を格納するために使用されることができる。
【0147】
いくつかの実施形態において処理ユニット2004は、可動物体の状態を制御するように構成された制御モジュール2008と動作可能に連結されることができる。例えば制御モジュール2008は、可動物体の空間的配置、速度、および/または加速度を6つの自由度に関して調整するために、可動物体の複数の推進機構を制御するように構成されることができる。あるいは、またはこれと組み合わせて、制御モジュール2008は、キャリア、積載物、または感知モジュールの状態のうち1または複数を制御することができる。
【0148】
処理ユニット2004は、一または複数の外部装置(例えば、端末、表示装置、またはその他のリモートコントローラ)へとデータを送信するように、および/またはこれらからデータを受信するように構成された通信モジュール2010に動作可能に連結されることができる。有線通信または無線通信のような、適切な任意の通信手段が使用されることができる。例えば通信モジュール2010は、ローカルエリアネットワーク(LAN)、広域ネットワーク(WAN)、赤外線、無線、WiFi、ポイントツーポイント(P2P)ネットワーク、電気通信網、クラウド通信等のうち1または複数を利用することができる。必要に応じて、複数の電波塔、衛星、または移動局のような複数の中継局が使用され得る。複数の無線通信は、近接度依存型または近接度独立型であることができる。いくつかの実施形態において、通信用に見通し線が必要であってよいし、必要でなくてもよい。通信モジュール2010は、感知モジュール2002からの感知データ、処理ユニット2004によって生成された複数の処理結果、予め定められた制御データ、端末またはリモートコントローラからの複数のユーザ命令等のうち1または複数を送信および/または受信することができる。
【0149】
システム2000の複数の構成部品は、適切な任意の構成で配置されることができる。例えば、システム2000の複数の構成部品のうち1または複数が、可動物体、キャリア、積載物、端末、感知システム、または上記のうち1または複数と通信する追加の外部装置に配置されることができる。さらに、図20は単一の処理ユニット2004および単一の非一時的コンピュータ可読媒体2006を描写しているものの、これは限定的であることが意図されるものではなく、システム2000が複数の処理ユニットおよび/または非一時的コンピュータ可読媒体を含み得ることは、当業者であれば理解するであろう。いくつかの実施形態において、複数の処理ユニットおよび/または非一時的コンピュータ可読媒体のうち1または複数が、複数の異なる位置、例えば可動物体、キャリア、積載物、端末、感知モジュール、上記のうち1または複数と通信する追加の外部装置、または適切なこれらの組み合わせに位置されることができる。これによって、システム2000によって実行される複数の処理機能および/またはメモリ機能の適切な任意の態様が、上記した複数の位置のうち1または複数において行われることができる。
【0150】
本発明の複数の好ましい実施形態が本明細書中に示され、記載されてきたが、そのような複数の実施形態は、単に例示を目的として提供されるものであることは、当業者には明らかであろう。多くの修正、変更、および置換が、本発明から逸脱することなく、当業者には今や思い浮かぶであろう。本明細書中に記載される本発明の複数の実施形態に対する様々な代替案が、本発明の実施に際して使用されてよいことが理解されるべきである。以下の複数の請求項が本発明の範囲を定義し、これら複数の請求項の範囲内の複数の方法および構造、並びに、それらの等価物が、これにより含まれるべきことが意図されている。
[項目1]
UAVエネルギー供給ステーションであって、上記ステーションは、
UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーと連結された上記UAVが上記ステーションにいる場合に、上記UAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、
上記UAVに連結されると上記UAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーと、
上記UAVの上記第1バッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットと、
上記第1バッテリーの充電状態についての情報を受信し、上記第1バッテリーの上記充電状態に応じて、(1)上記第1バッテリーが上記UAVから切り離され、上記第2バッテリーが上記UAVに連結されるように、上記第1バッテリーを上記第2バッテリーに交換するための指示、または、(2)上記バッテリー充電ユニットによって上記第1バッテリーを充電するための指示を生成するように構成されたプロセッサと、
を備えるUAVエネルギー供給ステーション。
[項目2]
上記UAVが上記ステーションから垂直に離陸することが可能である、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目3]
上記UAVは窪み領域を有し、上記第2バッテリーは、上記UAVに連結して上記UAVへ電力を供給するべく上記窪み領域に挿入されるように構成される、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目4]
上記UAVは、上記UAVに連結して上記UAVへ電力を供給するべく上記第1バッテリーが挿入される窪み領域を有し、上記バッテリー充電ユニットは、上記第1バッテリーが上記窪み領域に挿入されている間に、上記第1バッテリーを充電するように構成される、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目5]
上記UAV離着陸区域は、上記UAVの着陸を補助するように構成された複数の視認可能なマーカを有する、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目6]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のイメージを含む、項目5に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目7]
上記複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージを上記UAVが認識する場合に、上記UAVの着陸を補助する、項目6に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目8]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のLED光を含む、項目5に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目9]
上記複数のLED光は、上記UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンで上記UAVが認識する上記特定の空間的または時間的パターンで点滅する、項目8に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目10]
上記第2バッテリーは、上記第1バッテリーと同一の形状因子を有する、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目11]
上記UAVは、上記第1バッテリーの上記充電状態についての情報を上記ステーションへと送信する、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目12]
上記情報は、上記UAVに搭載された送信機を用いて、上記エネルギー供給ステーションへと無線で送信される、項目11に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目13]
上記無線で送信される情報を受信するように構成された受信機をさらに備える、項目12に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目14]
上記UAVが上記ステーションに着陸している場合に、上記第1バッテリーの上記充電状態を測定する充電測定要素をさらに備える、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目15]
上記プロセッサは、上記第1バッテリーの上記充電状態が予め定められた閾値を下回っている場合に、上記第2バッテリーを上記第1バッテリーと交換するための上記指示を生成するように構成される、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目16]
上記プロセッサは、上記第1バッテリーの上記充電状態が予め定められた閾値を超えている場合に、上記バッテリー充電ユニットによって上記第1バッテリーを充電するための上記指示を生成するように構成される、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目17]
上記UAVエネルギー供給ステーションは携帯可能である、項目1に記載のUAVエネルギー供給ステーション。
[項目18]
UAVにエネルギーを供給する方法であって、
項目1に記載のエネルギー供給ステーションを提供する段階と、
上記プロセッサにおいて、上記第1バッテリーの上記充電状態についての情報を受信する段階と、
を備える方法。
[項目19]
(1)上記第1バッテリーが上記UAVから切り離され、上記第2バッテリーが上記UAVに連結されるように、上記第1バッテリーを上記第2バッテリーに交換するための上記指示、または、(2)上記バッテリー充電ユニットによって上記第1バッテリーを充電するための上記指示を、上記プロセッサを用いて生成する段階をさらに備える、項目18に記載の方法。
[項目20]
上記生成された指示に従って、(1)上記第1バッテリーが上記UAVから切り離され、上記第2バッテリーが上記UAVに連結されるように、上記第1バッテリーを上記第2バッテリーに交換する段階、または、(2)上記バッテリー充電ユニットによって上記第2バッテリーを充電する段階をさらに備える、項目19に記載の方法。
[項目21]
UAVバッテリー交換ステーションであって、上記ステーションは、
UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーと連結された上記UAVが上記ステーションにいる場合に、上記UAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、
上記UAVに連結されると上記UAVへ電力を供給することが可能な複数のバッテリーを集合的に格納するように構成された複数の保持ステーションを有する可動式バッテリー格納ユニットであって、上記UAV離着陸区域に対して上記複数の保持ステーションが同時に動くことを可能にするように構成された可動式バッテリー格納部と、
上記可動式バッテリー格納ユニットの一の保持ステーションから第2バッテリーを取得し、上記第2バッテリーを上記UAVへ連結するように構成されたバッテリー交換部材と、
を備えるUAVバッテリー交換ステーション。
[項目22]
上記UAVが上記ステーションから垂直に離陸することが可能である、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目23]
上記UAV離着陸区域は、上記UAVの着陸を補助するように構成された複数の視認可能なマーカを有する、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目24]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のイメージを含む、項目23に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目25]
上記複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージを上記UAVが認識する場合に、上記UAVの着陸を補助する、項目24に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目26]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のLED光を含む、項目23に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目27]
上記複数のLED光は、上記UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンで上記UAVが認識する上記特定の空間的または時間的パターンで点滅する、項目26に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目28]
上記第2バッテリーは、上記第1バッテリーと同一の形状因子を有する、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目29]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、上記複数の保持ステーション用の回転式搬送機構造を有する、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目30]
上記回転式搬送機は、バッテリーを受け取るように構成された複数の保持ステーションを有する、項目29に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目31]
上記複数の保持ステーションは、回転軸の周りに回転することが可能である、項目30に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目32]
上記回転軸は水平方向に方向付けられている、項目31に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目33]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、少なくとも4つの保持ステーションを有する、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目34]
上記少なくとも4つの保持ステーションは、回転軸の周りに回転するように構成される、項目33に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目35]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、一の保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを有する、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目36]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、上記UAV離着陸区域の下方に配置される、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目37]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、一の保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを有する、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目38]
上記バッテリー交換部材は機械式昇降機である、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目39]
上記機械式昇降機はまた、上記UAVから上記第1バッテリーを切り離すように構成されてもいる、項目38に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目40]
上記機械式昇降機は、上記UAVから上記第1バッテリーを切り離すために上記第1バッテリーをつかむように構成されたロボットアームクランプを有する、項目39に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目41]
上記機械式昇降機は、上記UAVから上記第1バッテリーを切り離すために、水平方向の動きを生じる、項目40に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目42]
上記機械式昇降機は、上記第1バッテリーを上記可動式バッテリー格納ユニットへと運ぶために、垂直方向の動きを生じる、項目41に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目43]
上記機械式昇降機は、上記可動式バッテリー格納ユニットから上記UAVへの上記第2バッテリーの垂直方向の動きを生じる、項目38に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目44]
上記機械式昇降機は、上記UAVに連結されるべき上記第2バッテリーの水平方向の動きを生じる、項目38に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目45]
上記UAVバッテリー交換ステーションは携帯可能である、項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目46]
項目21に記載のUAVバッテリー交換ステーションを提供する段階と、
上記UAV離着陸区域に上記UAVを着陸させる段階と、
上記第2バッテリーを取得し、上記第2バッテリーを上記UAVに連結するために、上記バッテリー交換部材を使用する段階と、
を備える、UAVのバッテリーを交換する方法。
[項目47]
上記第1バッテリーを上記可動式バッテリー格納ユニットの一の保持ステーションへと移動させる段階をさらに備える、項目46に記載の方法。
[項目48]
UAVバッテリー交換ステーションであって、上記ステーションは、
UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーと連結された上記UAVが上記ステーションにいる場合に、上記UAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、
上記UAVに連結されると上記UAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーを格納するように構成された保持ステーションを有する可動式バッテリー格納ユニットであって、回転軸の周りの上記保持ステーションの回転運動を可能にするように構成された可動式バッテリー格納部と、
上記可動式バッテリー格納ユニットの上記保持ステーションから上記第2バッテリーを取得し、上記第2バッテリーを上記UAVへ連結するように構成されたバッテリー交換部材と、
を備えるUAVバッテリー交換ステーション。
[項目49]
上記UAVが上記ステーションから垂直に離陸することが可能である、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目50]
上記UAVは、上記UAVに連結して上記UAVへ電力を供給するべく上記第1バッテリーが挿入される窪み領域を有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目51]
上記UAVは窪み領域を有し、上記第2バッテリーは、上記UAVに連結して上記UAVへ電力を供給するべく上記窪み領域に挿入されるように構成される、項目50に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目52]
上記UAV離着陸区域は、上記UAVの着陸を補助するように構成された複数の視認可能なマーカを有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目53]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のイメージを含む、項目52に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目54]
上記複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージを上記UAVが認識する場合に、上記UAVの着陸を補助する、項目53に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目55]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のLED光を含む、項目52に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目56]
上記複数のLED光は、上記UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンで上記UAVが認識する上記特定の空間的または時間的パターンで点滅する、項目55に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目57]
上記第2バッテリーは、上記第1バッテリーと同一の形状因子を有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目58]
上記可動式バッテリー格納ユニットは回転式搬送機構造を有し、上記回転式搬送機構造は、上記回転式搬送機の上記中心を通る上記軸の周りの上記回転運動が可能である、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目59]
上記回転軸は水平配向を有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目60]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、上記複数の保持ステーション用の回転式搬送機構造を有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目61]
上記複数の保持ステーションは、上記回転式搬送機の上記中心を通る軸の周りに回転する、項目60に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目62]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、少なくとも4つの保持ステーションを有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目63]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、一の保持ステーション中の少なくとも1つのバッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットを有する、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目64]
上記可動式バッテリー格納ユニットは、上記UAV離着陸区域の下方に配置される、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目65]
上記バッテリー交換部材は機械式昇降機である、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目66]
上記機械式昇降機はまた、上記UAVから上記第1バッテリーを切り離すように構成されてもいる、項目65に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目67]
上記機械式昇降機は、上記UAVから上記第1バッテリーを切り離すために上記第1バッテリーをつかむように構成されたロボットアームクランプを有する、項目66に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目68]
上記機械式昇降機は、上記UAVから上記第1バッテリーを切り離すために、水平方向の動きを生じる、項目67に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目69]
上記機械式昇降機は、上記第1バッテリーを上記可動式バッテリー格納ユニットへと運ぶために、垂直方向の動きを生じる、項目68に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目70]
上記機械式昇降機は、上記可動式バッテリー格納ユニットから上記UAVへの上記第2バッテリーの垂直方向の動きを生じる、項目65に記載のバッテリー交換部材。
[項目71]
上記機械式昇降機は、上記UAVに連結されるべき上記第2バッテリーの水平方向の動きを生じる、項目65に記載のバッテリー交換部材。
[項目72]
上記UAVバッテリー交換ステーションは携帯可能である、項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目73]
項目48に記載のUAVバッテリー交換ステーションを提供する段階と、
上記UAV離着陸区域に上記UAVを着陸させる段階と、
上記第2バッテリーを取得し、上記第2バッテリーを上記UAVに連結するために、上記バッテリー交換部材を使用する段階と、
を備える、UAVのバッテリーを交換する方法。
[項目74]
上記バッテリー交換部材を用いて、上記UAVから上記第1バッテリーを取り外す段階をさらに備える、項目73に記載の方法。
[項目75]
上記第1バッテリーを上記可動式バッテリー格納ユニットの一の保持ステーションへと移動させる段階をさらに備える、項目73に記載の方法。
[項目76]
UAVのバッテリーを交換する方法であって、
UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーに連結されている上記UAVを、ステーションのUAV離着陸区域において支持する段階と、
バッテリー交換部材を用いて上記UAVから上記第1バッテリーを取り外す段階と、
上記UAVに連結されると上記UAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーを格納するように構成された保持ステーションを、バッテリー格納部内において移動させる段階と、
を備え、
上記バッテリー交換部材を用いて上記第1バッテリーが取り外されている間に、上記保持ステーションが同時に移動される方法。
[項目77]
上記保持ステーションは、回転軸の周りに移動される、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目78]
上記第1バッテリーは、回転せずに並進運動によって取り外される、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目79]
上記UAVは、上記ステーションに垂直に着陸することが可能な回転翼機である、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目80]
上記UAVが上記ステーションから垂直に離陸することが可能である、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目81]
上記UAVは、100cmよりも大きくない最大寸法を有する、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目82]
上記UAVは、上記UAVに連結して上記UAVへ電力を供給するべく上記第1バッテリーが挿入される窪み領域を有する、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目83]
上記UAV離着陸区域は、上記UAVの着陸を補助するように構成された複数の視認可能なマーカを有する、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目84]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のイメージを含む、項目83に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目85]
上記複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージを上記UAVが認識する場合に、上記UAVの着陸を補助する、項目84に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目86]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のLED光を含む、項目83に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目87]
上記複数のLED光は、上記UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンで上記UAVが認識する上記特定の空間的または時間的パターンで点滅する、項目86に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目88]
上記バッテリー交換部材を用いて上記バッテリー格納部の保持ステーション内に上記第1バッテリーを配置する、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目89]
上記バッテリー交換部材を用いて上記バッテリー格納部の上記保持ステーションから上記第2バッテリーを取り外す、項目76に記載のUAVのバッテリーを交換する方法。
[項目90]
UAVバッテリー交換ステーションであって、上記ステーションは、
UAVへ電力を供給するように構成された第1バッテリーに連結されている上記UAVが上記ステーションにいる場合に、上記UAVを支持するように構成されたUAV離着陸区域と、
(a)上記UAVに連結されると上記UAVへ電力を供給することが可能な第2バッテリーを格納するように構成された保持ステーションを有するバッテリー格納ユニット、または、(b)上記UAVの上記第1バッテリーを充電することが可能なバッテリー充電ユニットのうち少なくとも一方と、
を備え、
上記UAV離着陸区域は、(1)上記UAVが上記離着陸区域に着陸する場合に上記UAVの突出構造を受け入れるように構成された、および、(2)重力を利用することにより上記離着陸区域内の所望の着陸位置へと上記UAVを誘導するように構成された、少なくとも1つのパッシブ着陸ガイドを有する、UAVバッテリー交換ステーション。
[項目91]
上記パッシブ着陸ガイドは逆円錐型である、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目92]
上記所望の着陸位置は、上記逆円錐型の上記中心に上記UAVの上記突出構造を位置させる、項目91に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目93]
上記UAV離着陸区域は、複数のパッシブ着陸ガイドを有する、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目94]
上記パッシブ着陸ガイドは、上記UAV離着陸区域に対して固定されたままである、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目95]
上記UAVの上記突出構造は、上記UAVが飛行中ではない場合に、上記UAVの重量を支えるように設計された上記UAVの着陸用延長部材である、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目96]
上記UAVは、上記ステーションに垂直に着陸することが可能な回転翼機である、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目97]
上記UAVが上記ステーションから垂直に離陸することが可能である、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目98]
上記UAVは、100cmよりも大きくない最大寸法を有する、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目99]
上記UAVは、上記UAVに連結して上記UAVへ電力を供給するべく上記第1バッテリーが挿入される窪み領域を有する、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目100]
上記UAV離着陸区域は、上記UAVの着陸を補助するように構成された複数の視認可能なマーカを有する、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目101]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のイメージを含む、項目100に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目102]
上記複数のイメージは、UAVが着陸すべきであることを示す特定のイメージを上記UAVが認識する場合に、上記UAVの着陸を補助する、項目101に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目103]
上記複数の視認可能なマーカは、複数のLED光を含む、項目100に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目104]
上記複数のLED光は、上記UAVが着陸すべきであることを示す特定の空間的または時間的パターンで上記UAVが認識する上記特定の空間的または時間的パターンで点滅する、項目103に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目105]
上記バッテリー格納ユニットは、上記UAV離着陸区域の下方に配置される、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目106]
上記バッテリー充電ユニットは、上記第1バッテリーが上記UAVに連結されている間に、上記UAVの上記第1バッテリーを充電することが可能である、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目107]
上記UAVの着陸を補助するように構成されたロボットアームをさらに備える、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目108]
上記ステーションについての位置情報を提供するように構成されたGPSユニットをさらに備える、項目90に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目109]
上記UAVは、上記UAVについての位置情報を提供するように構成されたGPSユニットをさらに備える、項目108に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目110]
上記UAVまたは上記UAVバッテリー交換ステーションに搭載されたプロセッサは、上記UAVバッテリー交換ステーションに対する上記UAVの相対位置を算出する、項目109に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
[項目111]
上記算出において、動的干渉測位(RTK)ナビゲーションが使用される、項目110に記載のUAVバッテリー交換ステーション。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
図16
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図19
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図21