特開 2023-120512 物資運搬ドローン

(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】P2023120512

(43)【公開日】2023-08-30

(54)【発明の名称】物資運搬ドローン

(51)【国際特許分類】

   B64C 13/18 20060101AFI20230823BHJP

   H02G 1/02 20060101ALI20230823BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20230823BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20230823BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20230823BHJP

【ＦＩ】

B64C13/18 Z

H02G1/02

B64C27/08

B64C39/02

B64D47/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022023430

(22)【出願日】2022-02-18

(71)【出願人】

【識別番号】000211307

【氏名又は名称】中国電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】石橋 徳保

【テーマコード（参考）】

5G352

【Ｆターム（参考）】

5G352AA01

5G352AB09

(57)【要約】

【課題】送電線の周辺にいる作業員に物資を適正かつ安定して運搬することを可能にする。
【解決手段】飛行するドローン本体２と、ドローン本体２に搭載され、送電線Ｌに係止してドローン本体２が送電線Ｌに沿って飛行するように案内するガイド３と、ドローン本体２に搭載され、送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１の動作を撮影するカメラと、カメラ３で撮影された作業員Ｍ１の動作の画像に基づいて、ドローン本体２を飛行制御する第１の制御手段と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行するドローン本体と、
前記ドローン本体に搭載され、架空電線に係止して前記ドローン本体が前記架空電線に沿って飛行するように案内するガイドと、
を備えることを特徴とする物資運搬ドローン。

【請求項2】

前記ドローン本体に搭載され、前記架空電線の周辺にいる作業員の動作を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段で撮影された前記作業員の動作の画像に基づいて、前記ドローン本体を飛行制御する第１の制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の物資運搬ドローン。

【請求項3】

前記ドローン本体に搭載され、前記架空電線の周辺にいる作業員の音声を集音する集音手段と、
前記集音手段で集音された前記作業員の音声に基づいて、前記ドローン本体を飛行制御する第２の制御手段と、
を備えることを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の物資運搬ドローン。

【請求項4】

前記ガイドは、略逆Ｕ字状で前記ドローン本体の上部に搭載され、一端部を軸にして開閉自在で、開いた状態で前記ドローン本体の上部が開放され、閉じた状態で囲むように前記架空電線に係止する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の物資運搬ドローン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工事用の資材などを飛行して運搬するための物資運搬ドローンに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、送電線上にいる作業員に工具や資材などの物資を運搬・搬送する場合、従来から、地上から作業員が鉄塔を昇塔したり、鉄塔上からロープを牽引したりして行っている。しかしながら、作業員が高い鉄塔を昇塔したり、ロープを牽引したりしなければならないため、作業員に多大な負担をかけ、時間もかかるとともに、運搬できる物資の物量にも限度があった。

【0003】

また、近年では、ドローンを使用して物資を運搬することも行われているが、送電線上の作業員に届ける際に、ドローンが作業員や送電線に接触しないようにする必要があり、地上からドローンを適正に遠隔操作することが困難であった。

【0004】

一方、ドローン（ラジコンヘリコプタ）を地形の影響を受けることなく無視界操縦することを可能にする、という無人飛行物体の制御システムが知られている（例えば、特許文献１参照。）。このシステムは、鉄塔や送電線などの障害物の座標を予め飛行ルートと共に入力し、ＧＰＳ（Global Positioning System）によってドローンの位置を正確に検出して、ドローンが障害物に接近しすぎると自動的に回避させるものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３－１２７９９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

このように、特許文献１に記載のシステムでは、ドローンが鉄塔や送電線などに接触するのを防止することは可能ではあるが、送電線上にいる作業員に物資を運搬することはできない。すなわち、特許文献１のシステムでは、ドローンが送電線を自動的に回避してしまうため、送電線上にいる作業員に物資を適正に届けることができない。

【0007】

そこで本発明は、架空電線の周辺にいる作業員に物資を適正かつ安定して運搬することを可能にする、物資運搬ドローンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、飛行するドローン本体と、前記ドローン本体に搭載され、架空電線に係止して前記ドローン本体が前記架空電線に沿って飛行するように案内するガイドと、を備えることを特徴とする物資運搬ドローンである。

【0009】

請求項２の発明は、請求項１に記載の物資運搬ドローンにおいて、前記ドローン本体に搭載され、前記架空電線の周辺にいる作業員の動作を撮影する撮影手段と、前記撮影手段で撮影された前記作業員の動作の画像に基づいて、前記ドローン本体を飛行制御する第１の制御手段と、を備えることを特徴とする。

【0010】

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の物資運搬ドローンにおいて、前記ドローン本体に搭載され、前記架空電線の周辺にいる作業員の音声を集音する集音手段と、前記集音手段で集音された前記作業員の音声に基づいて、前記ドローン本体を飛行制御する第２の制御手段と、を備えることを特徴とする。

【0011】

請求項４の発明は、請求項１から３に記載の物資運搬ドローンにおいて、前記ガイドは、略逆Ｕ字状で前記ドローン本体の上部に搭載され、一端部を軸にして開閉自在で、開いた状態で前記ドローン本体の上部が開放され、閉じた状態で囲むように前記架空電線に係止する、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

請求項１に記載の発明によれば、ドローン本体に搭載されたガイドが架空電線に係止することで、ドローン本体が架空電線に沿って飛行するように案内されるため、架空電線の周辺にいる作業員に物資を適正かつ安定して運搬することが可能となる。

【0013】

請求項２に記載の発明によれば、架空電線の周辺にいる作業員の動作に基づいて、ドローン本体が飛行制御されるため、作業員に物資を適正かつ安定して運搬することが可能となる。例えば、近づいてきたドローン本体に対して作業員が手招きや停止動作などをすることで、ドローン本体を作業員側に接近させたり進行停止・ホバリングさせたりすることが可能となり、作業員の思うままにドローン本体を操作して、物資を適正かつ安定して受け取ることが可能となる。しかも、作業員の動作でドローン本体を飛行制御できるため、作業員は、リモートコントローラーを操作する必要がなく、高所でも安定、安全にドローン本体を飛行制御することが可能となる。

【0014】

請求項３に記載の発明によれば、架空電線の周辺にいる作業員の音声に基づいて、ドローン本体が飛行制御されるため、作業員に物資を適正かつ安定して運搬することが可能となる。例えば、近づいてきたドローン本体に対して作業員が「もう少し前に進め」や「ストップ」などの音声を発することで、ドローン本体を作業員側に接近させたり進行停止・ホバリングさせたりすることが可能となり、作業員の思うままにドローン本体を操作して、物資を適正かつ安定して受け取ることが可能となる。しかも、作業員の音声でドローン本体を飛行制御できるため、作業員は、リモートコントローラーを操作する必要がなく、高所でも安定、安全にドローン本体を飛行制御することが可能となる。

【0015】

請求項４に記載の発明によれば、略逆Ｕ字状のガイドを開いてドローン本体の上部が開放された状態で、ドローン本体の上方に架空電線を位置させてガイドを閉じることで、ガイドが架空電線を囲むように係止するため、ドローン本体が安定してガイドで案内される。このため、ドローン本体が架空電線に沿って安定して飛行し、架空電線の周辺にいる作業員に物資をより適正かつ安定して運搬することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の実施の形態に係る物資運搬ドローンを送電線側に飛行させている状態を示す図である。

【図2】図１の物資運搬ドローンを送電線に沿って飛行させている状態を示す図である。

【図3】図１の物資運搬ドローンを示す正面図（ａ）と平面図（ｂ）である。

【図4】図１の物資運搬ドローンの概略構成ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

【0018】

図１は、この発明の実施の形態に係る物資運搬ドローン１を送電線（架空電線）Ｌ側に飛行させている状態を示す図であり、図２は、物資運搬ドローン１を送電線Ｌに沿って飛行させている状態を示す図である。この物資運搬ドローン１は、送電線Ｌ上や鉄塔Ｔにいる作業員Ｍ１などに、工具や資材などの物資を運搬・搬送するためのドローンであり、この実施の形態では、架空電線が送電線Ｌの場合について主として説明するが、配電線や通信ケーブルなどその他の架空電線であってもよい。

【0019】

この物資運搬ドローン１は、図３および図４に示すように、主として、ドローン本体２と、ガイド３と、通信部４と、カメラ（撮影手段）５と、マイク（集音手段）６と、制御部（第１の制御手段、第２の制御手段）７１と、解析部（第１の制御手段、第２の制御手段）７２と、これらを制御などする中央処理部１０と、を備える。

【0020】

ドローン本体２は、飛行する無人航空機（ドローン）であり、この実施の形態では、基本的にリモートコントローラー２１によって遠隔制御されて飛行するようになっている。また、このドローン本体２は、指定された位置でホバリングするホバリング機能を備え、さらに、後述するように、人の動作や音声によっても飛行制御できるようになっている。

【0021】

ガイド３は、ドローン本体２に搭載され、送電線Ｌに係止してドローン本体２が送電線Ｌに沿って飛行するように案内するものである。具体的には、図３に示すように、略逆Ｕ字状に曲げられた棒状体で、両端部がドローン本体２の上面に接するようにドローン本体２の上部に搭載されている。また、一端部を軸にして開閉・回動自在で、図３の二点鎖線で示すように、開いた状態でドローン本体２の上部が開放される。

【0022】

そして、送電線Ｌをドローン本体２の上部に位置させてガイド３を閉じると、図３の実線で示すように、送電線Ｌを囲むように送電線Ｌに係止する。これにより、ドローン本体２の飛行が送電線Ｌで規制され、送電線Ｌに沿って飛行するように案内されるものである。このようなガイド３の開閉動作は、リモートコントローラー２１や後述する作業員Ｍ１の動作や音声で制御されるようになっている。

【0023】

また、ドローン本体２の下面にはフック２２が配設され、物資を入れるための物資袋Ｂなどを掛けられるようになっている。これに対して、ドローン本体２の下面に収納カゴを設けて、この収納カゴに物資を入れられるようにしてもよい。

【0024】

通信部４は、リモートコントローラー２１と通信するためのインターフェイスであり、リモートコントローラー２１からの制御指令を受信して、後述する制御部７１でドローン本体２などを制御する。ここで、この実施の形態では、地上にいるオペレーターＭ２がリモートコントローラー２１を操作するものとするが、送電線Ｌ上にいる作業員Ｍ１などが操作してもよい。

【0025】

カメラ５は、周囲を撮影する撮影装置であり、少なくとも送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１の動作を撮影し、図３に示すように、レンズが正面を向くようにドローン本体２に搭載、配設されている。

【0026】

マイク６は、周囲から発せられる音を集音する集音装置であり、少なくとも送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１の音声を集音し、正面を向くようにドローン２に搭載、配設されている。

【0027】

これらのカメラ５とマイク６は、この実施の形態では、常時起動されて撮影、集音するが、リモートコントローラー２１などからの制御指令に従って起動するようにしてもよい。例えば、送電線Ｌに接近するまでは起動しないで、送電線Ｌに接近して制御指令・起動指令を受信すると起動して、後述するように、送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１の動作や音声に従ってドローン本体２が飛行制御などされるようにしてもよい。

【0028】

制御部７１は、ドローン本体２やガイド３などを制御するためのコントローラーであり、リモートコントローラー２１からの制御指令（オペレーター制御指令）に従って、ドローン本体２を飛行制御したりガイド３を開閉制御したりする。さらに、後述する解析部７２で解析された作業員Ｍ１の動作や音声に従って、ドローン本体２やガイド３などを制御する。従って、制御部７１および解析部７２で、第１の制御手段および第２の制御手段を構成する。

【0029】

解析部７２は、カメラ５で撮影された作業員Ｍ１の動作の画像および、マイク６で集音された作業員Ｍ１の音声に基づいて、ドローン本体２を飛行制御などするためのタスク・プログラムである。すなわち、作業員Ｍ１の動作および音声が、ドローン本体２にどのような飛行をさせようとしているかなど（作業者制御指令）を解析し、この作業者制御指令に従って制御部７１でドローン本体２やガイド３などを制御できるようにするものである。

【0030】

まず、作業員Ｍ１の動作の画像を画像解析して、作業員Ｍ１がどのような作業者制御指令を出しているかを解析する。例えば、典型的なサンプル動作とそれが意図する作業者制御指令が予め記憶され、このサンプル動作と画像中の動作とを比較することで、作業者制御指令を割り出す。例えば、手招きの動作に対して、ドローン本体２を作業員Ｍ１側に接近させる作業者制御指令を割り出し、腕に対して掌を略垂直に立てる停止動作に対して、ドローン本体２を進行停止・ホバリングさせる作業者制御指令を割り出す。同様に、ガイド３の開閉制御などに対しても作業者制御指令を割り出す。

【0031】

このような解析において、学習モデルを用いてもよい。すなわち、作業員Ｍ１の動作の画像が入力されると、その動作が意図する作業者制御指令が出力されるように、過去の実績データに基づいて機械学習された学習モデルを用いてもよい。この際、学習タスクによって、過去の実績データを用いて、ニューラルネットワーク等の公知の機械学習アルゴリズムにより学習モデルを作成する。また、作業者制御指令に対応する簡単な動作を予め決めて作業員Ｍ１が動作することで、その作業者制御指令を適正かつ簡単に割り出せるようにしてもよい。

【0032】

また、作業員Ｍ１の音声を音声認識アルゴリズムで解析して、作業員Ｍ１がどのような作業者制御指令を出しているかを解析する。例えば、典型的なサンプル音声とその作業者制御指令が予め記憶され、このサンプル音声と集音中の音声とを比較することで、作業者制御指令を割り出す。例えば、「もう少し前に進め」という音声に対して、ドローン本体２を作業員Ｍ１側に接近させる作業者制御指令を割り出し、「ストップ」という音声に対して、ドローン本体２を進行停止・ホバリングさせる作業者制御指令を割り出す。

【0033】

同様に、ガイド３の開閉制御などに対しても作業者制御指令を割り出す。例えば、「ガイドを開けて」という音声に対して、ガイド３を開ける作業者制御指令を割り出し、「ガイドを閉じて」という音声に対して、ガイド３を閉じる作業者制御指令を割り出す。

【0034】

このような解析において、学習モデルを用いてもよい。すなわち、作業員Ｍ１の音声が入力されると、その音声が意図・意味する作業者制御指令が出力されるように、過去の実績データに基づいて機械学習された学習モデルを用いてもよい。この際、学習タスクによって、過去の実績データを用いて、ニューラルネットワーク等の公知の機械学習アルゴリズムにより学習モデルを作成する。また、「もう少し前に進め」や「ストップ」などの通常会話に代って、作業者制御指令に対応する簡単な暗号や記号などを用いることで、その作業者制御指令を適正かつ簡単に割り出せるようにしてもよい。

【0035】

以上のように、この物資運搬ドローン１によれば、ドローン本体２に搭載されたガイド３が送電線Ｌに係止することで、ドローン本体２（物資運搬ドローン１）が送電線Ｌに沿って飛行するように案内されるため、送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１に物資を適正かつ安定して運搬することが可能となる。

【0036】

しかも、略逆Ｕ字状のガイド３を開いてドローン本体２の上部が開放された状態で、ドローン本体２の上方に送電線Ｌを位置させてガイド３を閉じることで、ガイド３が送電線Ｌを囲むように係止するため、ドローン本体２が安定してガイド３で案内される。このため、ドローン本体２が送電線Ｌに沿って安定して飛行し、送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１に物資をより適正かつ安定して運搬することが可能となる。

【0037】

また、送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１の動作に基づいて、ドローン本体２が飛行制御されるため、作業員Ｍ１に物資を適正かつ安定して運搬することが可能となる。例えば、近づいてきたドローン本体２（物資運搬ドローン１）に対して作業員Ｍ１が手招きや停止動作などをすることで、ドローン本体２を作業員Ｍ１側に接近させたり進行停止・ホバリングさせたりすることが可能となり、作業員Ｍ１の思うままにドローン本体２を操作して、物資を適正かつ安定して受け取ることが可能となる。しかも、作業員Ｍ１の動作でドローン本体２を飛行制御できるため、作業員Ｍ１は、リモートコントローラー２１を操作する必要がなく、高所でも安定、安全にドローン本体２を飛行制御などすることが可能となる。

【0038】

さらに、送電線Ｌの周辺にいる作業員Ｍ１の音声に基づいて、ドローン本体２が飛行制御されるため、作業員Ｍ１に物資を適正かつ安定して運搬することが可能となる。例えば、近づいてきたドローン本体２に対して作業員が「もう少し前に進め」や「ストップ」などの音声を発することで、ドローン本体２を作業員Ｍ１側に接近させたり進行停止・ホバリングさせたりすることが可能となり、作業員Ｍ１の思うままにドローン本体２を操作して、物資を適正かつ安定して受け取ることが可能となる。しかも、作業員Ｍ１の音声でドローン本体２を飛行制御できるため、作業員Ｍ１は、リモートコントローラー２１を操作する必要がなく、高所でも安定、安全にドローン本体２を飛行制御などすることが可能となる。

【0039】

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、ガイド３が略逆Ｕ字状の棒状体である場合について説明したが、ドローン本体２が送電線Ｌに沿って飛行するように案内できればどのような形状・構造であってもよく、例えば、２つの回転ローラで送電線Ｌを挟持・係止するようなものでもよい。

【符号の説明】

【0040】

１ 物資運搬ドローン
２ ドローン本体
３ ガイド
５ カメラ（撮影手段）
６ マイク（集音手段）
７１ 制御部（第１の制御手段、第２の制御手段）
７２ 解析部（第１の制御手段、第２の制御手段）
Ｌ 送電線（架空電線）
Ｍ１ 作業員
Ｍ２ オペレーター

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】