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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022068524
(43)【公開日】2022-05-10
(54)【発明の名称】充電装置
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20220427BHJP
H02J 50/10 20160101ALI20220427BHJP
B64C 27/08 20060101ALI20220427BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20220427BHJP
B64D 27/24 20060101ALI20220427BHJP
B64F 1/36 20170101ALI20220427BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 301A
H02J7/00 301D
H02J50/10
B64C27/08
B64C39/02
B64D27/24
B64F1/36
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020177262
(22)【出願日】2020-10-22
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、人工知能技術適用によるスマート社会の実現／生産性分野委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】514108263
【氏名又は名称】株式会社ファームシップ
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(74)【代理人】
【識別番号】100168985
【弁理士】
【氏名又は名称】蜂谷 浩久
(74)【代理人】
【識別番号】100149401
【弁理士】
【氏名又は名称】上西 浩史
(72)【発明者】
【氏名】宇佐美 由久
(72)【発明者】
【氏名】北島 正裕
【テーマコード（参考）】
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G503AA01
5G503BA01
5G503BB01
5G503FA01
5G503GB08
(57)【要約】
【課題】無人飛行体に容易に充電できる充電装置を提供する。
【解決手段】充電装置は、無人飛行体に対して充電を行う充電器と、無人飛行体を、充電器に案内するガイド部とを有する。ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、壁部は斜面を有する。
【選択図】図１
【解決手段】充電装置は、無人飛行体に対して充電を行う充電器と、無人飛行体を、充電器に案内するガイド部とを有する。ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、壁部は斜面を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人飛行体に対して充電を行う充電器と、
前記無人飛行体を、前記充電器に案内するガイド部とを有し、
前記ガイド部は、前記充電器の周囲を囲む壁部を有し、前記壁部は斜面を有する、充電装置。
前記無人飛行体を、前記充電器に案内するガイド部とを有し、
前記ガイド部は、前記充電器の周囲を囲む壁部を有し、前記壁部は斜面を有する、充電装置。
【請求項2】
前記ガイド部は、前記充電器の周囲を囲む壁部を有し、前記壁部により前記充電器に対向する開口部が形成され、前記開口部の面積は、前記充電器に向かうにつれて小さくなる、請求項１に記載の充電装置。
【請求項3】
前記開口部は、前記充電器の表面に対して垂直な方向における形状が、円または多角形である、請求項２に記載の充電装置。
【請求項4】
前記壁部は、平面または曲面で構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項5】
前記ガイド部は、前記充電器の周囲の一部に壁部が設けられており、前記壁部は斜面を有する、請求項１に記載の充電装置。
【請求項6】
前記ガイド部は、前記充電器の周囲の一部に壁部が設けられており、前記壁部は前記充電器を取り囲む方向において、間隔をあけて配置されている、請求項１に記載の充電装置。
【請求項7】
前記壁部は、平面または曲面で構成されている、請求項５または６に記載の充電装置。
【請求項8】
前記充電器は充電電極を有し、前記充電電極が前記無人飛行体の接続電極と接触した状態で、前記無人飛行体に対して充電を行う、請求項１～７のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項9】
前記充電電極は、複数の電極を有する、請求項８に記載の充電装置。
【請求項10】
前記充電電極は、複数の電極を有し、前記複数の電極は、同心円状に配置されている、請求項８に記載の充電装置。
【請求項11】
前記充電電極は、複数の電極を有し、前記複数の電極は、互いに独立して、直線上に並んで配置されている、請求項８に記載の充電装置。
【請求項12】
前記充電器は、前記無人飛行体に対して非接触方式で充電を行う、請求項１～７のいずれか１項に記載の充電装置。
【請求項13】
前記ガイド部は、前記充電器の表面に対して垂直な方向における高さが、前記無人飛行体が前記充電器に着陸したときの高さよりも高い、請求項１～１２のいずれか１項に記載の充電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無人飛行体に対して充電する充電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、無人飛行体、いわゆる、ドローンは、農業、および工業等の各種の分野において、様々な用途で用いられている。
無人飛行体は、飛行等の動作後に、例えば、充電装置にセットすることにより、充電装置から内部のバッテリーに充電される。特に、充電装置は、無人飛行体が着陸した後、充電を直ちに実施できれば、無人飛行体の再動作が簡単に行えるようになる。しかし、無人飛行体は、風等の外乱の影響、通信精度の低下、および操作ミス等の要因により着陸精度が低くなることがあり、充電装置の充電可能範囲に確実に着陸できるとは限らない。そこで、例えば、特許文献１の充電装置が提案されている。
特許文献１の充電装置は、無人飛行体に対して充電を行う充電器と、充電器に隣接する位置に配置され、かつ充電器に向かう第１方向に無人飛行体を移動させる第１コンベア部と、第１コンベア部に隣接する位置に配置され、かつ第１方向に直交する第２方向に無人飛行体を移動させる第２コンベア部とを備える。
無人飛行体は、飛行等の動作後に、例えば、充電装置にセットすることにより、充電装置から内部のバッテリーに充電される。特に、充電装置は、無人飛行体が着陸した後、充電を直ちに実施できれば、無人飛行体の再動作が簡単に行えるようになる。しかし、無人飛行体は、風等の外乱の影響、通信精度の低下、および操作ミス等の要因により着陸精度が低くなることがあり、充電装置の充電可能範囲に確実に着陸できるとは限らない。そこで、例えば、特許文献１の充電装置が提案されている。
特許文献１の充電装置は、無人飛行体に対して充電を行う充電器と、充電器に隣接する位置に配置され、かつ充電器に向かう第１方向に無人飛行体を移動させる第１コンベア部と、第１コンベア部に隣接する位置に配置され、かつ第１方向に直交する第２方向に無人飛行体を移動させる第２コンベア部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－０９７２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述の特許文献１の充電装置では、無人飛行体に対して充電を行うために第１コンベア部または第２コンベア部に、無人飛行体を着陸させる必要がある。このため、高い着陸精度が要求され、充電を容易に行うことができない。
また、特許文献１の充電装置では、第１コンベア部および第２コンベア部を設けることにより、着陸面積が大きくなる。この場合、着陸精度が低くても、着陸でき充電可能になるが、充電装置が大型する。このため、充電装置が設置できる場所が制限され、無人飛行体に容易に充電できない。
本発明の目的は、無人飛行体に容易に充電できる充電装置を提供することにある。
また、特許文献１の充電装置では、第１コンベア部および第２コンベア部を設けることにより、着陸面積が大きくなる。この場合、着陸精度が低くても、着陸でき充電可能になるが、充電装置が大型する。このため、充電装置が設置できる場所が制限され、無人飛行体に容易に充電できない。
本発明の目的は、無人飛行体に容易に充電できる充電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述の目的を達成するために、本発明の一態様は、無人飛行体に対して充電を行う充電器と、無人飛行体を、充電器に案内するガイド部とを有し、ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、壁部は斜面を有する、充電装置を提供するものである。
また、ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、壁部により充電器に対向する開口部が形成され、開口部の面積は、充電器に向かうにつれて小さくなることが好ましい。
また、開口部は、充電器の表面に対して垂直な方向における形状が、円または多角形であることが好ましい。
また、壁部は、平面または曲面で構成されていることが好ましい。
また、ガイド部は、充電器の周囲を囲む壁部を有し、壁部により充電器に対向する開口部が形成され、開口部の面積は、充電器に向かうにつれて小さくなることが好ましい。
また、開口部は、充電器の表面に対して垂直な方向における形状が、円または多角形であることが好ましい。
また、壁部は、平面または曲面で構成されていることが好ましい。
【0006】
また、ガイド部は、充電器の周囲の一部に壁部が設けられており、壁部は斜面を有することが好ましい。
また、ガイド部は、充電器の周囲の一部に壁部が設けられており、壁部は充電器を取り囲む方向において、間隔をあけて配置されていることが好ましい。
壁部は、平面または曲面で構成されていることが好ましい。
また、ガイド部は、充電器の周囲の一部に壁部が設けられており、壁部は充電器を取り囲む方向において、間隔をあけて配置されていることが好ましい。
壁部は、平面または曲面で構成されていることが好ましい。
【0007】
例えば、充電器は充電電極を有し、充電電極が無人飛行体の接続電極と接触した状態で、無人飛行体に対して充電を行う。
また、充電電極は、複数の電極を有することが好ましい。
また、充電電極は、複数の電極を有し、複数の電極は、同心円状に配置されていることが好ましい。
また、充電電極は、複数の電極を有し、複数の電極は、互いに独立して、直線上に並んで配置されていることが好ましい。
充電器は、無人飛行体に対して非接触方式で充電を行う形態でもよい。
ガイド部は、充電器の表面に対して垂直な方向における高さが、無人飛行体が充電器に着陸したときの高さよりも高いことが好ましい。
また、充電電極は、複数の電極を有することが好ましい。
また、充電電極は、複数の電極を有し、複数の電極は、同心円状に配置されていることが好ましい。
また、充電電極は、複数の電極を有し、複数の電極は、互いに独立して、直線上に並んで配置されていることが好ましい。
充電器は、無人飛行体に対して非接触方式で充電を行う形態でもよい。
ガイド部は、充電器の表面に対して垂直な方向における高さが、無人飛行体が充電器に着陸したときの高さよりも高いことが好ましい。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、無人飛行体に容易に充電することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】本発明の実施形態の充電装置の第１の例を示す模式的断面図である。
【図2】本発明の実施形態の充電装置の第１の例を示す模式的斜視図である。
【図3】本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第１の例を示す模式図である。
【図4】本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第１の例を示す模式図である。
【図5】本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第２の例を示す模式図である。
【図6】本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第２の例を示す模式図である。
【図7】本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第３の例を示す模式的斜視図である。
【図8】本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第３の例を示す模式的斜視図である。
【図9】本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第４の例を示す模式図である。
【図10】本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第５の例を示す模式図である。
【図11】本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第５の例を示す模式図である。
【図12】本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第６の例を示す模式図である。
【図13】本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第６の例を示す模式図である。
【図14】本発明の実施形態の充電装置の第２の例を示す模式的断面図である。
【図15】本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第１の例を示す模式的斜視図である。
【図16】（ａ）は本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第２の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第２の例を示す模式的断面図である。
【図17】（ａ）は本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第３の例を示す模式的斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第３の例を示す模式的断面図である。
【図18】本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第４の例を示す模式的斜視図である。
【図19】本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第５の例を示す模式的斜視図である。
【図20】本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第６の例を示す模式的斜視図である。
【図21】本発明の実施形態の充電装置の第３の例を示す模式的断面図である。
【図22】本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第７の例を示す模式的斜視図である。
【図23】本発明の実施形態の充電装置の充電器のガイド部の第８の例を示す模式的斜視図である。
【図24】本発明の実施形態の充電装置の使用例の第１の例を示す模式図である。
【図25】本発明の実施形態の充電装置の使用例の第２の例を示す模式図である。
【0010】
以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明の栽培装置を詳細に説明する。
なお、以下に説明する実施形態及び図示した内容は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
なお、以下に説明する実施形態及び図示した内容は、本発明を説明するための例示的なものであり、以下に示す図に本発明が限定されるものではない。
【0011】
［充電装置の第１の例］
図１は本発明の実施形態の充電装置の第１の例を示す模式的断面図であり、図２は本発明の実施形態の充電装置の第１の例を示す模式的斜視図である。
図１に示す充電装置１０は、無人飛行体１１に対して充電を行うものである。充電装置１０は、無人飛行体１１に対して充電を行う充電器１２と、無人飛行体１１を、充電器１２に案内するガイド部１４とを有する。
無人飛行体１１は、飛行する飛行体であり、内部にバッテリー（図示せず）を有する。無人飛行体１１は、バッテリーの電気エネルギーを利用して、プロペラ等の羽根を回転させて推進力を得て飛行する。
無人飛行体１１は、遠隔操作により飛行するか、または予め定められた飛行経路を自立的に飛行するものである。
無人飛行体１１は、いわゆる、ドローンと呼ばれるものであり、飛行機能を有する。無人飛行体１１は、内部にバッテリーを有する構成であれば、その構成は、特に限定されるものではなく、公知のドローンを用いることができ、プロペラの数等は特に限定されるものではない。
図１は本発明の実施形態の充電装置の第１の例を示す模式的断面図であり、図２は本発明の実施形態の充電装置の第１の例を示す模式的斜視図である。
図１に示す充電装置１０は、無人飛行体１１に対して充電を行うものである。充電装置１０は、無人飛行体１１に対して充電を行う充電器１２と、無人飛行体１１を、充電器１２に案内するガイド部１４とを有する。
無人飛行体１１は、飛行する飛行体であり、内部にバッテリー（図示せず）を有する。無人飛行体１１は、バッテリーの電気エネルギーを利用して、プロペラ等の羽根を回転させて推進力を得て飛行する。
無人飛行体１１は、遠隔操作により飛行するか、または予め定められた飛行経路を自立的に飛行するものである。
無人飛行体１１は、いわゆる、ドローンと呼ばれるものであり、飛行機能を有する。無人飛行体１１は、内部にバッテリーを有する構成であれば、その構成は、特に限定されるものではなく、公知のドローンを用いることができ、プロペラの数等は特に限定されるものではない。
【0012】
充電装置１０は、充電器１２を用いて無人飛行体１１に対して充電を行うものであり、充電装置１０は、飛行してきた無人飛行体１１に対して充電する。
無人飛行体１１が充電装置１０に向かって飛行し、ガイド部１４の開口部１４ｂから進入してガイド部１４により充電器１２に案内される。無人飛行体１１が充電器１２上に着陸すると、自動的に無人飛行体１１のバッテリーに充電がなされる。充電については、後により詳しく説明する。
なお、充電装置１０の充電方式は、特に限定されるものではなく、非接触方式でもよく、電極等を介した接触方式でもよい。
非接触方式の場合、充電器１２は、無人飛行体１１に対して非接触で充電を行う。
非接触方式としては、電磁誘導（磁界結合）方式、磁界共鳴方式、電波受信方式、電界結合方式、または直流共鳴方式等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、非接触方式としては、超音波または光といった電波以外のエネルギー伝達方式を用いることもできる。なお、長距離伝達できる電波方式等の方法の場合、飛行中に、無人飛行体１１に向け電波を追尾照射することで、飛行中も充電することが可能という利点がある。光の場合、充電器としては光源が、被充電部としては無人飛行体１１側に太陽電池等の光電変換素子を設けることになる。この方式は、飛行中も、周辺の光を受けて充電できるといった利点がある。
無人飛行体１１が充電装置１０に向かって飛行し、ガイド部１４の開口部１４ｂから進入してガイド部１４により充電器１２に案内される。無人飛行体１１が充電器１２上に着陸すると、自動的に無人飛行体１１のバッテリーに充電がなされる。充電については、後により詳しく説明する。
なお、充電装置１０の充電方式は、特に限定されるものではなく、非接触方式でもよく、電極等を介した接触方式でもよい。
非接触方式の場合、充電器１２は、無人飛行体１１に対して非接触で充電を行う。
非接触方式としては、電磁誘導（磁界結合）方式、磁界共鳴方式、電波受信方式、電界結合方式、または直流共鳴方式等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、非接触方式としては、超音波または光といった電波以外のエネルギー伝達方式を用いることもできる。なお、長距離伝達できる電波方式等の方法の場合、飛行中に、無人飛行体１１に向け電波を追尾照射することで、飛行中も充電することが可能という利点がある。光の場合、充電器としては光源が、被充電部としては無人飛行体１１側に太陽電池等の光電変換素子を設けることになる。この方式は、飛行中も、周辺の光を受けて充電できるといった利点がある。
【0013】
接触方式としては、定電流充電方式、定電圧充電方式、フロート充電方式、トリクル充電方式、または定電圧定電流充電（ＣＶＣＣ）方式等が用いられる。
接触方式の場合、後述するように電極を用いて、バッテリーに充電される。接触方式では、非接触方式で必要なコイル等は不要であり、無人飛行体１１および充電器１２の構成を簡素化できる。充電器１２は、充電方式に応じたものを適宜利用することができる。充電器１２は、接触方式でも、バッテリーの種類により充電方式が異なる。例えば、鉛蓄電池ではトリクル充電が用いられ、リチウムイオン電池では定電圧定電流充電（ＣＶＣＣ）方式が用いられる。
接触方式の場合、後述するように電極を用いて、バッテリーに充電される。接触方式では、非接触方式で必要なコイル等は不要であり、無人飛行体１１および充電器１２の構成を簡素化できる。充電器１２は、充電方式に応じたものを適宜利用することができる。充電器１２は、接触方式でも、バッテリーの種類により充電方式が異なる。例えば、鉛蓄電池ではトリクル充電が用いられ、リチウムイオン電池では定電圧定電流充電（ＣＶＣＣ）方式が用いられる。
【0014】
また、充電器１２は、無人飛行体１１が着陸したことを検知する検知部を有してもよい。検知部としては、無人飛行体１１が充電器１２に着陸したことを検知できれば、特に限定されるものではなく、近接センサ、リミットスイッチ、エリアセンサ等を用いることができる。また、充電器１２により検知を行ってもよい。接触した電極の導通、抵抗値、またはインピーダンスの計測で、無人飛行体１１が充電器１２に着陸したことの検知が可能である。また、非接触充電方式の場合でも、インピーダンス等の電極間の立体配置によって変動する電磁相互作用を検出することにより、無人飛行体１１が充電器１２に着陸したことの検知が可能である。
検知部を設けた場合、検知部により無人飛行体１１が検知された場合、無人飛行体１１への充電を開始する。
検知部を設けた場合、検知部により無人飛行体１１が検知された場合、無人飛行体１１への充電を開始する。
【0015】
ガイド部１４は、充電のために、無人飛行体１１を充電器１２に案内するものである。
ここで、案内とは、飛行中の無人飛行体１１がガイド部１４と、干渉（例えば、接触）することにより、充電器１２の表面１２ａに向けて降下するように、無人飛行体１１の移動経路を規制して、無人飛行体１１を充電器１２の表面１２ａに導くことである。
ガイド部１４は、無人飛行体１１を充電器１２に案内することができれば、その構成は、特に限定されるものではない。ガイド部１４は、例えば、充電器１２の周囲を囲む壁部１４ａを有する。壁部１４ａは、充電器１２の表面１２ａに対して傾斜する斜面を有する。壁部１４ａが斜面を有することにより、無人飛行体１１を充電器１２に移動させやすくなる。
ガイド部１４は，壁部１４ａにより、開口部１４ｂが形成される。例えば、図２に示すように壁部１４ａが曲面で構成されており、開口部１４ｂは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における形状が円形である。ガイド部１４は、円錐台形状である。図１に示すように、開口部１４ｂは充電器１２に対向している。開口部１４ｂの面積は、充電器１２に向かうにつれて小さくなる。すなわち、開口部１４ｂは、充電器１２に向かうにつれて小さくなっており、これにより、無人飛行体１１が充電器１２に案内されやすくなる。
ここで、案内とは、飛行中の無人飛行体１１がガイド部１４と、干渉（例えば、接触）することにより、充電器１２の表面１２ａに向けて降下するように、無人飛行体１１の移動経路を規制して、無人飛行体１１を充電器１２の表面１２ａに導くことである。
ガイド部１４は、無人飛行体１１を充電器１２に案内することができれば、その構成は、特に限定されるものではない。ガイド部１４は、例えば、充電器１２の周囲を囲む壁部１４ａを有する。壁部１４ａは、充電器１２の表面１２ａに対して傾斜する斜面を有する。壁部１４ａが斜面を有することにより、無人飛行体１１を充電器１２に移動させやすくなる。
ガイド部１４は，壁部１４ａにより、開口部１４ｂが形成される。例えば、図２に示すように壁部１４ａが曲面で構成されており、開口部１４ｂは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における形状が円形である。ガイド部１４は、円錐台形状である。図１に示すように、開口部１４ｂは充電器１２に対向している。開口部１４ｂの面積は、充電器１２に向かうにつれて小さくなる。すなわち、開口部１４ｂは、充電器１２に向かうにつれて小さくなっており、これにより、無人飛行体１１が充電器１２に案内されやすくなる。
【0016】
また、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１が充電器１２に着陸したときの高さＨｄよりも高い。この場合、充電装置１０では、無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。充電装置１０では、ガイド部１４が無人飛行体１１を収納できる大きさであることにより、無人飛行体１１は、着陸精度が少々低くても充電器１２に案内される。
【0017】
壁部１４ａの充電器１２の表面１２ａに対する傾斜角θの角度は、特に限定されるものではなく、開口部１４ｂの大きさ、または壁部１４ａの長さ等により適宜決定されるものである。開口部１４ｂを大きくするため、または充電器１２に移動させやすくするために、傾斜角θの角度は９０°よりも大きいことが好ましい。傾斜角θの角度は、より好ましくは１００°以上であり、さらに好ましくは１１０°以上であり、最も好ましくは１２０°以上である。
また、傾斜角θの角度が大きすぎると、開口部１４ｂが大きくなり過ぎるため、充電装置１０が大型化する。また、傾斜角θの角度が大きすぎると、無人飛行体１１が斜面に沿って、重力で充電器１２の中心部に移動する効果が弱まる。このため、傾斜角θの角度の上限としては、１７０°が好ましく、より好ましくは１６０°、更に好ましくは１５０°である。
無人飛行体１１を充電する際、充電装置１０に対して、無人飛行体１１をガイド部１４の開口部１４ｂから進入させる。無人飛行体１１は、充電器１２に対して位置がずれても、ガイド部１４の壁部１４ａ（斜面）により、無人飛行体１１の動きが規制されて、無人飛行体１１の着陸位置が限定され、無人飛行体１１がひっくり返ることなく充電器１２に案内される。これにより、無人飛行体１１に容易に充電できる。
また、傾斜角θの角度が大きすぎると、開口部１４ｂが大きくなり過ぎるため、充電装置１０が大型化する。また、傾斜角θの角度が大きすぎると、無人飛行体１１が斜面に沿って、重力で充電器１２の中心部に移動する効果が弱まる。このため、傾斜角θの角度の上限としては、１７０°が好ましく、より好ましくは１６０°、更に好ましくは１５０°である。
無人飛行体１１を充電する際、充電装置１０に対して、無人飛行体１１をガイド部１４の開口部１４ｂから進入させる。無人飛行体１１は、充電器１２に対して位置がずれても、ガイド部１４の壁部１４ａ（斜面）により、無人飛行体１１の動きが規制されて、無人飛行体１１の着陸位置が限定され、無人飛行体１１がひっくり返ることなく充電器１２に案内される。これにより、無人飛行体１１に容易に充電できる。
【0018】
図３は本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第１の例を示す模式図であり、図４は本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第１の例を示す模式図である。
充電器１２は、無人飛行体１１に充電するための充電電極１６（図３参照）を有し、充電電極１６は充電器１２の表面１２ａに設けられている。充電電極１６が無人飛行体１１（図１参照）の接続電極１８（図４参照）と接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電を行う。このため、充電するためには、図３に示す充電電極１６と、図４に示す無人飛行体１１の接続電極１８と接触させる必要がある。上述のように、ガイド部１４により、無人飛行体１１がひっくり返ることなく充電器１２に案内さるため、無人飛行体１１の接続電極１８が、充電器１２の表面１２ａを向いた状態で着陸する。すなわち、充電電極１６に対向して着陸させることができる。これにより、充電電極１６が無人飛行体１１の接続電極１８と接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電を行うことができる。
無人飛行体１１の接続電極１８の位置は、充電器１２の充電電極１７に接続可能な位置であれば、特に限定されるものではない。接続電極１８は、例えば、無人飛行体１１が充電器１２と接触する位置に設けられる。
なお、電極同士は接触以外に、後述のように電極同士が嵌合してもよく、さらには磁力を用いて電極同士を接触または篏合させてもよい。電極同士は嵌合の方が電気的接続が優れるため、接触よりも好ましい。
充電器１２は、無人飛行体１１に充電するための充電電極１６（図３参照）を有し、充電電極１６は充電器１２の表面１２ａに設けられている。充電電極１６が無人飛行体１１（図１参照）の接続電極１８（図４参照）と接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電を行う。このため、充電するためには、図３に示す充電電極１６と、図４に示す無人飛行体１１の接続電極１８と接触させる必要がある。上述のように、ガイド部１４により、無人飛行体１１がひっくり返ることなく充電器１２に案内さるため、無人飛行体１１の接続電極１８が、充電器１２の表面１２ａを向いた状態で着陸する。すなわち、充電電極１６に対向して着陸させることができる。これにより、充電電極１６が無人飛行体１１の接続電極１８と接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電を行うことができる。
無人飛行体１１の接続電極１８の位置は、充電器１２の充電電極１７に接続可能な位置であれば、特に限定されるものではない。接続電極１８は、例えば、無人飛行体１１が充電器１２と接触する位置に設けられる。
なお、電極同士は接触以外に、後述のように電極同士が嵌合してもよく、さらには磁力を用いて電極同士を接触または篏合させてもよい。電極同士は嵌合の方が電気的接続が優れるため、接触よりも好ましい。
【0019】
図３に示す充電電極１６は、第１電極１６ａと、第２電極１６ｂとを有し、第１電極１６ａは円形状の電極であり、第２電極１６ｂは、輪郭が円形のリング状の電極である。第１電極１６ａと第２電極１６ｂとは、互いに独立して同心円状に配置されている。第１電極１６ａと第２電極１６ｂとは、一方がプラス極であり、他方がマイナス極であり、極性が異なる。また、第１電極１６ａと第２電極１６ｂとは互いに電気的に絶縁状態にある。
図３に示すように、充電電極１６を同心円状とすることにより、無人飛行体１１の接続電極１８が充電器１２の表面１２ａに向いていれば、無人飛行体１１を特定の向きではなくても充電が可能であり、無人飛行体１１に、高い着陸精度が要求されない。
図３に示すように、充電電極１６を同心円状とすることにより、無人飛行体１１の接続電極１８が充電器１２の表面１２ａに向いていれば、無人飛行体１１を特定の向きではなくても充電が可能であり、無人飛行体１１に、高い着陸精度が要求されない。
【0020】
図４に示す無人飛行体１１の接続電極１８は、充電器１２の充電電極１６の第１電極１６ａと接触する電極１８ａと、第２電極１６ｂと接触する電極１８ｂとを有し、複数の電極を有する。電極１８ａと電極１８ｂとは、一方がプラス極であり、他方がマイナス極であり、極性が異なる。第１電極１６ａと電極１８ａとが同じ極性であり、第２電極１６ｂと電極１８ｂとが同じ極性である。充電器１２の第１電極１６ａと無人飛行体１１の電極１８ａとが接触し、充電器１２の第２電極１６ｂと無人飛行体１１の電極１８ｂとが接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電される。充電の際には、無人飛行体１１のバッテリーが充電される。充電に際して、充電電極１６と接続電極１８とが接触した状態で常に充電できるようにしてもよい。また、検知部により、無人飛行体１１の着陸が検知された場合に、充電を開始するようにしてもよい。
電極１８ａおよび電極１８ｂは、例えば、直線上に互いに独立して配置されているが、充電器１２の第１電極１６ａと第２電極１６ｂに接触するように配置されていれば、電極１８ａおよび電極１８ｂの配置は、特に限定されるものではない。
なお、充電器１２が、上述の検知部を有する構成の場合、検知部により無人飛行体１１が検知されると、無人飛行体１１への充電を開始する。このとき、充電器１２の第２電極１６ｂと無人飛行体１１の電極１８ｂとが接触した状態にある。
電極１８ａおよび電極１８ｂは、例えば、直線上に互いに独立して配置されているが、充電器１２の第１電極１６ａと第２電極１６ｂに接触するように配置されていれば、電極１８ａおよび電極１８ｂの配置は、特に限定されるものではない。
なお、充電器１２が、上述の検知部を有する構成の場合、検知部により無人飛行体１１が検知されると、無人飛行体１１への充電を開始する。このとき、充電器１２の第２電極１６ｂと無人飛行体１１の電極１８ｂとが接触した状態にある。
【0021】
充電器１２の充電電極１６の電極の数は、例えば、無人飛行体１１の電極の数と同じであるが、これに限定されるものではない。
図５は本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第２の例を示す模式図であり、図６は本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第２の例を示す模式図である。
例えば、図５に示す充電電極１６は、充電器１２の表面１２ａに設けられており、スーパー楕円形状の第１電極１６ｃと、輪郭がスーパー楕円のリング状の第２電極１６ｄとを有する。第１電極１６ｃの外側に間隔をあけて第２電極１６ｄが、互いに独立して配置されている。第１電極１６ｃと、第２電極１６ｄとは、一方がプラス極であり、他方がマイナス極であり、極性が異なる。また、第１電極１６ｃと第２電極１６ｄとは互いに電気的に絶縁状態にある。
図５は本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第２の例を示す模式図であり、図６は本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第２の例を示す模式図である。
例えば、図５に示す充電電極１６は、充電器１２の表面１２ａに設けられており、スーパー楕円形状の第１電極１６ｃと、輪郭がスーパー楕円のリング状の第２電極１６ｄとを有する。第１電極１６ｃの外側に間隔をあけて第２電極１６ｄが、互いに独立して配置されている。第１電極１６ｃと、第２電極１６ｄとは、一方がプラス極であり、他方がマイナス極であり、極性が異なる。また、第１電極１６ｃと第２電極１６ｄとは互いに電気的に絶縁状態にある。
【0022】
無人飛行体１１の接続電極１８は、図６に示すように、電極１８ｃと、２つの電極１８ｄとが設けられている。電極１８ｃと電極１８ｄとは、一方がプラス極であり、他方がマイナス極であり、極性が異なる。第１電極１６ｃと電極１８ｃとが同じ極性であり、第２電極１６ｄと電極１８ｄとが同じ極性である。
充電器１２の第１電極１６ｃと無人飛行体１１の電極１８ｃとが接触し、充電器１２の第２電極１６ｄと、無人飛行体１１の２つの電極１８ｄのうち、少なくとも一方とが接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電される。
なお、電極１８ｃおよび２つの電極１８ｄは、例えば、直線上に互いに独立し、かつ出互いに電気的に絶縁状態で配置されているが、充電器１２の第１電極１６ｃと第２電極１６ｄに接触するように配置されていれば、電極１８ｃおよび電極１８ｄの配置は、特に限定されるものではない。
図５に示すように、充電電極１６を、スーパー楕円形状とすることにより、無人飛行体１１の接続電極１８が充電器１２の表面１２ａに向いていれば、無人飛行体１１を特定の向きではなくても充電が可能であり、かつ図３に示す充電電極１６よりも無人飛行体１１の位置がずれても充電できる。
充電器１２の第１電極１６ｃと無人飛行体１１の電極１８ｃとが接触し、充電器１２の第２電極１６ｄと、無人飛行体１１の２つの電極１８ｄのうち、少なくとも一方とが接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電される。
なお、電極１８ｃおよび２つの電極１８ｄは、例えば、直線上に互いに独立し、かつ出互いに電気的に絶縁状態で配置されているが、充電器１２の第１電極１６ｃと第２電極１６ｄに接触するように配置されていれば、電極１８ｃおよび電極１８ｄの配置は、特に限定されるものではない。
図５に示すように、充電電極１６を、スーパー楕円形状とすることにより、無人飛行体１１の接続電極１８が充電器１２の表面１２ａに向いていれば、無人飛行体１１を特定の向きではなくても充電が可能であり、かつ図３に示す充電電極１６よりも無人飛行体１１の位置がずれても充電できる。
【0023】
図７は本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第３の例を示す模式的斜視図であり、図８は本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第３の例を示す模式的斜視図である。なお、図７および図８において、図３および図４と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
充電器１２の充電電極１６は、無人飛行体１１の接続電極１８と嵌合する構成でもよい。図７に示すように、充電器１２の表面１２ａに凹部１２ｂを形成し、凹部１２ｂの底面１２ｃに充電電極１６を設けてもよい。充電電極１６は、上述の図３に示す充電電極１６と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
充電器１２の充電電極１６は、無人飛行体１１の接続電極１８と嵌合する構成でもよい。図７に示すように、充電器１２の表面１２ａに凹部１２ｂを形成し、凹部１２ｂの底面１２ｃに充電電極１６を設けてもよい。充電電極１６は、上述の図３に示す充電電極１６と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
【0024】
無人飛行体１１は取付部１１ａを有する。取付部１１ａの先端部１１ｂに接続電極１８が設けられている。接続電極１８は、上述の図４に示す接続電極１８と同じ構成であるため、詳細な説明は省略する。
取付部１１ａが、図７に示す充電器１２の凹部１２ｂに嵌合することにより、充電器１２の第１電極１６ａと無人飛行体１１の電極１８ａとが接触し、充電器１２の第２電極１６ｂと無人飛行体１１の電極１８ｂとが接触する。充電器１２の充電電極１６が無人飛行体１１の接続電極１８と接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電される。
なお、図７に示す充電電極１６と、図８に示す接続電極１８とは、逆でもよく、充電電極１６が、充電器１２の表面１２ａから突出するものであり、接続電極１８が凹部の底面に配置されたものでもよい。
取付部１１ａが、図７に示す充電器１２の凹部１２ｂに嵌合することにより、充電器１２の第１電極１６ａと無人飛行体１１の電極１８ａとが接触し、充電器１２の第２電極１６ｂと無人飛行体１１の電極１８ｂとが接触する。充電器１２の充電電極１６が無人飛行体１１の接続電極１８と接触した状態で、無人飛行体１１に対して充電される。
なお、図７に示す充電電極１６と、図８に示す接続電極１８とは、逆でもよく、充電電極１６が、充電器１２の表面１２ａから突出するものであり、接続電極１８が凹部の底面に配置されたものでもよい。
【0025】
また、電極は、極数が、プラスとマイナスの２つに限定されるものではなく、２以上でもよい。例えば、図９に示す充電電極１６のように、第１電極１６ｅと、第２電極１６ｆと、第３電極１６ｇを有してもよい。第１電極１６ｅは円形状の電極であり、第２電極１６ｆ、第３電極１６ｇは、輪郭が円形のリング状の電極である。第１電極１６ｅと、第２電極１６ｆと、第３電極１６ｇとは、互いに独立し、かつ電気的に絶縁状態で同心円状に配置されている。電極の形状は、特に限定されるものではなく、上述の図５に示すスーパー楕円形状でもよく、三角形、四角形、互角形、六角形等の多角形状でもよい。しかしながら、電極の位置合わせの観点から、対称性が高い形状、例えば、円形状が好ましい。
接続電極１８の極数は充電電極１６と同じである。接続電極１８は、図示はしないが、図９に示す第１電極１６ｅと、第２電極１６ｆと、第３電極１６ｇと接続して充電等を実施する電極を有する。
第１電極１６ｅ、第２電極１６ｆ、第３電極１６ｇのうち、例えば、２つの電極が充電に用いられ、１つの電極は無人飛行体１１に信号を送るための電極に用いられる。
接続電極１８の極数は充電電極１６と同じである。接続電極１８は、図示はしないが、図９に示す第１電極１６ｅと、第２電極１６ｆと、第３電極１６ｇと接続して充電等を実施する電極を有する。
第１電極１６ｅ、第２電極１６ｆ、第３電極１６ｇのうち、例えば、２つの電極が充電に用いられ、１つの電極は無人飛行体１１に信号を送るための電極に用いられる。
【0026】
電極の極数を多くすることにより、例えば、無人飛行体１１の充電時に、充電以外に、特定の信号を送ることができる。例えば、充電に利用される以外の電極を用いて、制御信号を送り、充電中は無人飛行体１１をスリーブ状態にするか、または電源をオフにして無人飛行体１１の動作を停止させる。充電完了後に、制御信号を送り、無人飛行体１１をスリーブ状態から起動させるか、または無人飛行体１１の電源をオンにして起動させる。
【0027】
また、図１０は本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第５の例を示す模式図であり、図１１は本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第５の例を示す模式図である。図１２は本発明の実施形態の充電装置の充電器の充電電極の第６の例を示す模式図であり、図１３は本発明の実施形態の無人飛行体の接続電極の第６の例を示す模式図である。
【0028】
充電器１２の充電電極１６は、図１０に示すように、例えば、３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊを有する。３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、例えば、外形が円形状であり、かつ充電器１２の表面１２ａに対して凹んでいる。充電電極１６の３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、互いに独立して、直線上に並んで配置されている。また、３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、互いに電気的に絶縁状態にある。３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊのうち、例えば、２つが充電に用いられ、１つは無人飛行体１１に、制御信号等の信号を送るための電極に用いられる。
無人飛行体１１の接続電極１８は図１１に示すように、３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊを有する。接続電極１８の３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、充電電極１６と同様に、互いに独立して、直線上に並んで配置されている。また、３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、互いに電気的に絶縁状態にある。
３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、例えば、先端に向かうにつれて細くなるように突出している。これにより、充電電極１６の電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊと、電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊとの接続が容易になる。また、電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊよりも大きいことが好ましい。この場合も、充電電極１６の電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊと電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊとの接続が容易になる。
無人飛行体１１の接続電極１８は図１１に示すように、３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊを有する。接続電極１８の３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、充電電極１６と同様に、互いに独立して、直線上に並んで配置されている。また、３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、互いに電気的に絶縁状態にある。
３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、例えば、先端に向かうにつれて細くなるように突出している。これにより、充電電極１６の電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊと、電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊとの接続が容易になる。また、電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊよりも大きいことが好ましい。この場合も、充電電極１６の電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊと電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊとの接続が容易になる。
【0029】
また、充電電極１６は図１２に示すように、電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊを小さくしてもよい。この場合も、３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、互いに独立して、直線上に並んで配置されている。さらには、無人飛行体１１の接続電極１８の電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊも図１３に示すように小さい。このように、充電電極１６は、複数の電極を有し、複数の電極が互いに独立して、直線上に並んで配置されている構成でもよい。接続電極１８についても、充電電極１６と同様に、複数の電極を有し、複数の電極が互いに独立して、直線上に並んで配置されている構成でもよい。３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊは、上述のように先端に向かうにつれて細くなることに限定されるものではなく、円筒状でもよい。
３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、外形が円形状に限定されるものではなく、楕円形状でもよく、三角形、四角形、互角形、六角形等の多角形状でもよい。しかしながら、電極の位置合わせの観点から、対称性が高い形状である円形が好ましい。
３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊについても、電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊと同様に、外形は円形状に限定されるものではなく、楕円形状でもよく、三角形、四角形、互角形、六角形等の多角形状でもよい。しかしながら、電極の位置合わせの観点から、対称性が高い形状である円形が好ましい。
３つの電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊは、外形が円形状に限定されるものではなく、楕円形状でもよく、三角形、四角形、互角形、六角形等の多角形状でもよい。しかしながら、電極の位置合わせの観点から、対称性が高い形状である円形が好ましい。
３つの電極１８ｈ、１８ｉ、１８ｊについても、電極１６ｈ、１６ｉ、１６ｊと同様に、外形は円形状に限定されるものではなく、楕円形状でもよく、三角形、四角形、互角形、六角形等の多角形状でもよい。しかしながら、電極の位置合わせの観点から、対称性が高い形状である円形が好ましい。
【0030】
なお、充電のために、充電電極１６と接続電極１８とを接触または嵌合させること以外に、さらに磁力を用いて接触または篏合させてもよい。磁力を用いる場合、例えば、充電電極１６と接続電極１８とのうち、いずれかに電磁石を設ける。無人飛行体１１の軽量化の観点から、充電電極１６側に電磁石を設け、接続電極１８側に電磁石につく磁性部材を設ける。磁力を用いることにより、充電電極１６と接続電極１８と強固に接続でき、さらに安定して充電できる。
電磁石を用いることにより、充電時に磁力を発生させ、非充電時に磁力を発生させないことができる。このため、単に磁石を用いた場合に比して、充電後、無人飛行体１１が飛行する際に、大きな揚力を必要としない。
電磁石を用いることにより、充電時に磁力を発生させ、非充電時に磁力を発生させないことができる。このため、単に磁石を用いた場合に比して、充電後、無人飛行体１１が飛行する際に、大きな揚力を必要としない。
【0031】
［充電装置の第２の例］
図１４は本発明の実施形態の充電装置の第２の例を示す模式的断面図である。なお、図１４において、図１に示す充電装置１０と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１４に示す充電装置１０ａは、図１に示す充電装置１０に比して、壁部１４ａの構成が異なり、それ以外の構成は、図１に示す充電装置１０と同様である。
図１４に示す充電装置１０ａは、壁部１４ａが曲面で構成されている。壁部１４ａで形成される開口部１４ｂは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における形状が円形である。ガイド部１４は、楕円放物面形状である。
図１４に示す充電装置１０ａにおいても、図１に示す充電装置１０と同様に、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１（図１参照）が充電器１２に着陸したときの高さＨｄ（図１参照）よりも高い。充電装置１０ａでは、無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。
図１４は本発明の実施形態の充電装置の第２の例を示す模式的断面図である。なお、図１４において、図１に示す充電装置１０と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１４に示す充電装置１０ａは、図１に示す充電装置１０に比して、壁部１４ａの構成が異なり、それ以外の構成は、図１に示す充電装置１０と同様である。
図１４に示す充電装置１０ａは、壁部１４ａが曲面で構成されている。壁部１４ａで形成される開口部１４ｂは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における形状が円形である。ガイド部１４は、楕円放物面形状である。
図１４に示す充電装置１０ａにおいても、図１に示す充電装置１０と同様に、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１（図１参照）が充電器１２に着陸したときの高さＨｄ（図１参照）よりも高い。充電装置１０ａでは、無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。
【0032】
なお、ガイド部１４は、図１５に示すように壁部１４ａを、例えば、４つの平面１４ｃで構成してもよい。４つの平面１４ｃは、充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されている。４つの平面１４ｃで形成される開口部１４ｂは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における形状が四角形状である。しかしながら、充電器１２は円筒状であり、表面１２ａの外形は円形状である。
また、ガイド部１４は、図１６（ａ）に示すように壁部１４ａを、例えば、３つの平面１４ｄと、１つの平面１４ｅとの合計４つの平面で構成してもよい。平面１４ｅは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直に配置され、３つの平面１４ｄは、充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されており、開口部１４ｂは四角形状である。図１６（ｂ）に示すように、充電器１２の表面１２ａに対する平面１４ｄの傾斜角θ１と平面１４ｅの傾斜角θ２とは角度が異なる。上述のように平面１４ｅの傾斜角θ２は９０°である。ガイド部１４は、充電器１２の表面１２ａに垂直な線（図示せず）に対して左右非対称である。このように、傾斜角の角度を異なる平面を用いて、ガイド部１４を構成することができる。
また、ガイド部１４は、図１６（ａ）に示すように壁部１４ａを、例えば、３つの平面１４ｄと、１つの平面１４ｅとの合計４つの平面で構成してもよい。平面１４ｅは、充電器１２の表面１２ａに対して垂直に配置され、３つの平面１４ｄは、充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されており、開口部１４ｂは四角形状である。図１６（ｂ）に示すように、充電器１２の表面１２ａに対する平面１４ｄの傾斜角θ１と平面１４ｅの傾斜角θ２とは角度が異なる。上述のように平面１４ｅの傾斜角θ２は９０°である。ガイド部１４は、充電器１２の表面１２ａに垂直な線（図示せず）に対して左右非対称である。このように、傾斜角の角度を異なる平面を用いて、ガイド部１４を構成することができる。
【0033】
ガイド部１４は、図１７（ａ）に示すように壁部１４ａを、例えば、１つの平面１４ｆと、２つの平面１４ｇと、１つの平面１４ｈとの合計４つの平面で構成してもよい。壁部１４ａでは、平面１４ｆと平面１４ｈとが対向して配置され、２つの平面１４ｇが対向して配置されている。平面１４ｆ、１４ｇ、１４ｈは、いずれも充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されており、開口部１４ｂは四角形状である。図１７（ｂ）に示すように、充電器１２の表面１２ａに対する平面１４ｆの傾斜角θ３と、平面１４ｇの傾斜角θ４とは角度が異なり、ガイド部１４は、充電器１２の表面１２ａに垂直な線（図示せず）に対して左右非対称である。
なお、図１６（ａ）、（ｂ）および図１７（ａ）、（ｂ）でも、図１に示す充電装置１０と同様に、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１（図１参照）が充電器１２に着陸したときの高さＨｄ（図１参照）よりも高い。無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。
なお、図１６（ａ）、（ｂ）および図１７（ａ）、（ｂ）でも、図１に示す充電装置１０と同様に、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１（図１参照）が充電器１２に着陸したときの高さＨｄ（図１参照）よりも高い。無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。
【0034】
ガイド部１４は、充電器１２の外縁全周に設けたが、無人飛行体１１を充電器１２に案内できれば、充電器１２の外縁全周に設けることに限定されるものではない。例えば、ガイド部１４は、充電器１２の周囲の一部に壁部１４ａが設けられており、壁部１４ａは充電器１２を取り囲む方向ｒにおいて、間隔をあけて配置される構成でもよい。
【0035】
壁部１４ａとしては、例えば、図１８に示すように、４つの平面２０が、隙間２１をあけて、充電器１２を取り囲む方向ｒに配置される構成でもよい。４つの平面２０は、いずれも充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されている。例えば、４つの平面２０の傾斜角θ（図１参照）は同じである。なお、傾斜角について、図１６または図１７と同様の構成にしてもよい。
また、壁部１４ａとしては、図１９に示すように、３つの扇型の面２０ａが、隙間２１をあけて、充電器１２を取り囲む方向ｒに配置される構成でもよい。３つの扇型の面２０ａは、いずれも、弧が同じ曲率半径に曲げられており、かつ充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されている。
また、壁部１４ａとしては、図１９に示すように、３つの扇型の面２０ａが、隙間２１をあけて、充電器１２を取り囲む方向ｒに配置される構成でもよい。３つの扇型の面２０ａは、いずれも、弧が同じ曲率半径に曲げられており、かつ充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されている。
【0036】
壁部１４ａとしては、壁部１４ａを、図１８に示す平面、または図１９に示す扇型の面２０ａで構成することに限定されるものではなく、図２０に示すように、複数の線材２２を、隙間２１をあけて、充電器１２を取り囲む方向ｒに配置される構成でもよい。複数の線材２２は、充電器１２の表面１２ａに対して傾斜して配置されている。線材２２の配置は、特に限定されるものではなく、開口部１４ｂの形状は、円または多角形とすることができる。また、線材２２以外に、壁部１４ａを構成する部材として、網目部材を用いることもでき、パンチングメタルおよびエクスパンドメタル等の複数の穴があいた部材を用いることもできる。
また、隙間２１をあけて、充電器１２を取り囲む方向ｒに配置する構成の場合、隙間２１の合計は、充電器１２の周囲の半分以下であることが好ましい。これにより、無人飛行体１１を安定に、充電器１２に案内できる。
また、隙間２１は無人飛行体１１よりも狭いことが好ましい。これにより、無人飛行体１１が充電装置１０から外れることなく、充電器１２に案内できる。
また、隙間２１をあけて、充電器１２を取り囲む方向ｒに配置する構成の場合、隙間２１の合計は、充電器１２の周囲の半分以下であることが好ましい。これにより、無人飛行体１１を安定に、充電器１２に案内できる。
また、隙間２１は無人飛行体１１よりも狭いことが好ましい。これにより、無人飛行体１１が充電装置１０から外れることなく、充電器１２に案内できる。
【0037】
［充電装置の第３の例］
図２１は本発明の実施形態の充電装置の第３の例を示す模式的断面図である。なお、図２１において、図１に示す充電装置１０と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
充電装置においては、壁部１４ａを充電器１２の外縁全周にわたり配置した構成に限定されるものではなく、充電器１２の周囲の一部に壁部１４ａが設けられていればよい。例えば、図２１に示す充電装置１０ｂのガイド部１４のように充電器１２の周囲のうちの一部に、１つの平面２３を設ける構成でもよい。
また、図２２に示すガイド部１４のように、充電器１２の周囲のうち半分に、２つの平面２３を側面２３ｂ同士を接合して配置してもよい。
また、図２３に示すガイド部１４のように、充電器１２の周囲のうち半分に、壁部１４ａを配置してもよい。
図２１は本発明の実施形態の充電装置の第３の例を示す模式的断面図である。なお、図２１において、図１に示す充電装置１０と同一構成物には、同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
充電装置においては、壁部１４ａを充電器１２の外縁全周にわたり配置した構成に限定されるものではなく、充電器１２の周囲の一部に壁部１４ａが設けられていればよい。例えば、図２１に示す充電装置１０ｂのガイド部１４のように充電器１２の周囲のうちの一部に、１つの平面２３を設ける構成でもよい。
また、図２２に示すガイド部１４のように、充電器１２の周囲のうち半分に、２つの平面２３を側面２３ｂ同士を接合して配置してもよい。
また、図２３に示すガイド部１４のように、充電器１２の周囲のうち半分に、壁部１４ａを配置してもよい。
【0038】
図２１～図２３に示すガイド部１４は、充電器１２の周囲の一部に壁部１４ａが設けられている構成であるため、ガイド部１４は側方が開いている。このため、無人飛行体１１がガイド部１４の側方から進入しても、ガイド部１４により充電器１２に案内され、無人飛行体１１に対して充電できる。図２１～図２３に示すガイド部１４の構成は、例えば、充電装置の上方に十分なスペースが取れないような環境で好適に利用できる。
また、図２１～図２３に示すガイド部１４のように、充電器１２の周囲の一部に設ける構成では、ガイド部１４を設ける範囲が多いと、無人飛行体１１が側方から進入しにくくなる。このため、ガイド部１４を設ける範囲の上限としては、充電器１２の周囲の２／３が好ましい。
また、図２１～図２３に示すガイド部１４においても、上述の線材、網目部材、およびパンチングメタルおよびエクスパンドメタル等の複数の穴があいた部材等を用いて構成することができる。
また、図２１～図２３に示すガイド部１４においても、図１に示す充電装置１０と同様に、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１（図１参照）が充電器１２に着陸したときの高さＨｄ（図１参照）よりも高い。無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。
また、図２１～図２３に示すガイド部１４のように、充電器１２の周囲の一部に設ける構成では、ガイド部１４を設ける範囲が多いと、無人飛行体１１が側方から進入しにくくなる。このため、ガイド部１４を設ける範囲の上限としては、充電器１２の周囲の２／３が好ましい。
また、図２１～図２３に示すガイド部１４においても、上述の線材、網目部材、およびパンチングメタルおよびエクスパンドメタル等の複数の穴があいた部材等を用いて構成することができる。
また、図２１～図２３に示すガイド部１４においても、図１に示す充電装置１０と同様に、ガイド部１４は、例えば、充電器１２の表面１２ａに対して垂直な方向における高さＨｇが、無人飛行体１１（図１参照）が充電器１２に着陸したときの高さＨｄ（図１参照）よりも高い。無人飛行体１１は、ガイド部１４内に収納された状態で充電される。
【0039】
［充電装置の使用例］
図２４は本発明の実施形態の充電装置の使用例の第１の例を示す模式図であり、図２５は本発明の実施形態の充電装置の使用例の第２の例を示す模式図である。
図２４に示す植物栽培棚３０は、地面Ｂ（床面）に据え付けられており、複数段の棚３２を有する。各棚３２に栽培植物３３が配置され、各棚３２で植物が栽培されている。例えば、植物栽培棚３０の最上段に充電装置１０が配置される。なお、充電装置１０は、地面Ｂに配置してもよい。
充電装置１０への無人飛行体１１の誘導方法は、特に限定されるものではなく、遠隔操作でもよく、マーカを用いてもよい。マーカは、特に限定されるものではなく、公知のものが適宜利用可能であり、公知のＱＲコード（登録商標）等を用いることができる。無人飛行体１１はＱＲコード（登録商標）を撮像し、画像解析することにより、位置情報を取得することができる。これにより、無人飛行体１１は、位置情報に基づいて飛行位置を自立的に調整する。他に、無人飛行体１１の位置を検知する方法として、光を含む電磁波を利用する方法、およびＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping)と呼ばれる画像認識を利用した方法を用いることができる。
また、無人飛行体１１と充電器１２とで、無線または光通信を行って、着陸制御する方法があり、着陸精度が高いものの、高い技術が必要である。これに対して、充電装置１０では、斜面を有するガイド部１４を設けることにより、無人飛行体１１の着陸精度が、少々低くても、容易に、しかも確実に無人飛行体１１に充電できる。
図２４は本発明の実施形態の充電装置の使用例の第１の例を示す模式図であり、図２５は本発明の実施形態の充電装置の使用例の第２の例を示す模式図である。
図２４に示す植物栽培棚３０は、地面Ｂ（床面）に据え付けられており、複数段の棚３２を有する。各棚３２に栽培植物３３が配置され、各棚３２で植物が栽培されている。例えば、植物栽培棚３０の最上段に充電装置１０が配置される。なお、充電装置１０は、地面Ｂに配置してもよい。
充電装置１０への無人飛行体１１の誘導方法は、特に限定されるものではなく、遠隔操作でもよく、マーカを用いてもよい。マーカは、特に限定されるものではなく、公知のものが適宜利用可能であり、公知のＱＲコード（登録商標）等を用いることができる。無人飛行体１１はＱＲコード（登録商標）を撮像し、画像解析することにより、位置情報を取得することができる。これにより、無人飛行体１１は、位置情報に基づいて飛行位置を自立的に調整する。他に、無人飛行体１１の位置を検知する方法として、光を含む電磁波を利用する方法、およびＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping)と呼ばれる画像認識を利用した方法を用いることができる。
また、無人飛行体１１と充電器１２とで、無線または光通信を行って、着陸制御する方法があり、着陸精度が高いものの、高い技術が必要である。これに対して、充電装置１０では、斜面を有するガイド部１４を設けることにより、無人飛行体１１の着陸精度が、少々低くても、容易に、しかも確実に無人飛行体１１に充電できる。
【0040】
植物栽培棚３０に対して、無人飛行体１１の飛行経路が予め設定される。例えば、第１の飛行経路Ｆ１では、無人飛行体１１を、植物栽培棚３０の第１の区画Ｄ１に対して、地面Ｂから垂直な方向に飛行させ、最も上にある棚３２に到達した後、地面Ｂに平行な方向に移動して第２の区画Ｄ２に移り、地面Ｂに向けて下降する。無人飛行体１１が最も下にある棚３２に達した後、地面Ｂに平行な方向に飛行させ、第３の区画Ｄ３に移り、上昇し、最も上にある棚３２に到達させる。第１の飛行経路Ｆ１では、無人飛行体１１を充電させる場合、例えば、第３の区画Ｄ３の最も上にある棚３２に到達した後に、充電装置１０に移動させる。
【0041】
また、第２の飛行経路Ｆ２では、例えば、無人飛行体１１を、第１の区画Ｄ１から第３の区画Ｄ３の最も上にある棚３２と平行に飛行させる。次に、無人飛行体１１を下降させ、第３の区画Ｄ３から第１の区画Ｄ１に向けて飛行させ、第１の区画Ｄ１の端に到達した後、下降させて、第１の区画Ｄ１から第３の区画Ｄ３に向けて飛行させ、第３の区画Ｄ３の端に到達した後、無人飛行体１１を下降させて、第３の区画Ｄ３から第１の区画Ｄ１に向けて飛行させる。第２の飛行経路Ｆ２では、無人飛行体１１が第１の区画Ｄ１の最も下の棚３２に到達した後に、無人飛行体１１を、最上段の充電装置１０に向けて上昇させる。
【0042】
また、図２５に示すように、複数の植物栽培棚３０が地面Ｂに、間隔３４をあけて配置されているケースでは、例えば、植物栽培棚３０の最上段に充電装置１０を配置する。植物栽培棚３０の側面に沿って、第３の飛行経路Ｆ３が設定される。第３の飛行経路Ｆ３では、充電する場合、無人飛行体１１を、植物栽培棚３０の最上段に配置された充電装置１０に移動させる。
充電のタイミングは、飛行時間で規定してもよく、また、バッテリーの残量をモニタリングしておき、バッテリーの残量が所定値以下になった場合に、充電装置に移動して充電するようにしてもよい。
充電のタイミングは、飛行時間で規定してもよく、また、バッテリーの残量をモニタリングしておき、バッテリーの残量が所定値以下になった場合に、充電装置に移動して充電するようにしてもよい。
【0043】
無人飛行体１１を上述の第１の飛行経路Ｆ１、第２の飛行経路Ｆ２、または第３の飛行経路Ｆ３で飛行させる際、無人飛行体１１に撮像装置を取り付け、植物栽培棚３０の栽培植物３３の画像を取得し、栽培植物３３の生育状態の確認に役立てることができる。図２５に示すように、複数の植物栽培棚３０がある場合における栽培植物３３の生育状態の確認に好適である。
また、無人飛行体１１に、温度センサ、湿度センサ、ＣＯ２等のガス濃度センサ、風速センサ、および光量センサ等を設置することにより、第１の飛行経路Ｆ１、第２の飛行経路Ｆ２、または第３の飛行経路Ｆ３における、温度、湿度、ＣＯ２等のガス濃度、風速、および光量の情報を得ることができる。これにより、栽培植物３３の生育環境の情報を得ることができ、例えば、植物栽培棚３０が配置された、ビニールハウス内、植物工場内の生育環境の情報を得ることができる。
また、無人飛行体１１に、温度センサ、湿度センサ、ＣＯ２等のガス濃度センサ、風速センサ、および光量センサ等を設置することにより、第１の飛行経路Ｆ１、第２の飛行経路Ｆ２、または第３の飛行経路Ｆ３における、温度、湿度、ＣＯ２等のガス濃度、風速、および光量の情報を得ることができる。これにより、栽培植物３３の生育環境の情報を得ることができ、例えば、植物栽培棚３０が配置された、ビニールハウス内、植物工場内の生育環境の情報を得ることができる。
【0044】
本発明は、基本的に以上のように構成されるものである。以上、本発明の充電装置について詳細に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【0045】
１０、１０ａ、１０ｂ 充電装置
１１ 無人飛行体
１１ａ 取付部
１１ｂ 先端部
１２ 充電器
１２ａ 表面
１２ｂ 凹部
１２ｃ 底面
１４ ガイド部
１４ａ 壁部
１４ｂ 開口部
１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ 平面
１６ 充電電極
１６ａ、１６ｃ、１６ｅ 第１電極
１６ｂ、１６ｄ、１６ｆ 第２電極
１６ｇ 第３電極
１６ｈ、１６ｉ、１６ｊ 電極
１８ 接続電極
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｈ、１８ｉ、１８ｊ 電極
２０、２３ 平面
２０ａ 面
２１ 隙間
２２ 線材
２３ｂ 側面
３０ 植物栽培棚
３２ 棚
３３ 栽培植物
Ｂ 地面
Ｄ１ 第１の区画
Ｄ２ 第２の区画
Ｄ３ 第３の区画
Ｆ１ 第１の飛行経路
Ｆ２ 第２の飛行経路
Ｆ３ 第３の飛行経路
Ｈｄ、Ｈｇ 高さ
θ、θ１、θ２、θ３、θ４ 傾斜角
１１ 無人飛行体
１１ａ 取付部
１１ｂ 先端部
１２ 充電器
１２ａ 表面
１２ｂ 凹部
１２ｃ 底面
１４ ガイド部
１４ａ 壁部
１４ｂ 開口部
１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ、１４ｇ、１４ｈ 平面
１６ 充電電極
１６ａ、１６ｃ、１６ｅ 第１電極
１６ｂ、１６ｄ、１６ｆ 第２電極
１６ｇ 第３電極
１６ｈ、１６ｉ、１６ｊ 電極
１８ 接続電極
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｈ、１８ｉ、１８ｊ 電極
２０、２３ 平面
２０ａ 面
２１ 隙間
２２ 線材
２３ｂ 側面
３０ 植物栽培棚
３２ 棚
３３ 栽培植物
Ｂ 地面
Ｄ１ 第１の区画
Ｄ２ 第２の区画
Ｄ３ 第３の区画
Ｆ１ 第１の飛行経路
Ｆ２ 第２の飛行経路
Ｆ３ 第３の飛行経路
Ｈｄ、Ｈｇ 高さ
θ、θ１、θ２、θ３、θ４ 傾斜角
【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】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
