特開 2023-32228 ドローンを用いた自動搬送システム

(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】P2023032228

(43)【公開日】2023-03-09

(54)【発明の名称】ドローンを用いた自動搬送システム

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/10 20060101AFI20230302BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20230302BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20230302BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20230302BHJP

   B65G 1/00 20060101ALI20230302BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20230302BHJP

【ＦＩ】

G05D1/10

B64C27/08

B64C39/02

B64D47/08

B65G1/00 501C

B65G1/00 511B

G05D1/02 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021138233

(22)【出願日】2021-08-26

(71)【出願人】

【識別番号】000103736

【氏名又は名称】オプテックスグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100094248

【弁理士】

【氏名又は名称】楠本 高義

(72)【発明者】

【氏名】青井 昭博

【テーマコード（参考）】

3F022

5H301

【Ｆターム（参考）】

3F022AA15

3F022CC03

3F022EE05

3F022EE09

3F022LL00

3F022MM52

3F022NN01

3F022NN31

5H301AA02

5H301BB05

5H301FF15

5H301FF27

5H301GG03

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ドローンの落下による事故を確実に防止するとともに、ドローンの正確な飛行を簡便な構成で安価に実現できる、ドローンを用いた自動搬送システムを提供する。
【解決手段】建物Ｂ内で物品を搬送するドローン１と、該建物Ｂ内の天井と床面との間であって、前記ドローン１の飛行経路下に設けられたネット２等の落下防止体と、前記落下防止体の複数箇所に付された、ドローン１による認識が可能な位置標識３とを備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物内で物品を搬送するドローンと、該建物内の天井と床面との間であって、前記ドローンの飛行経路下に設けられたネット等の落下防止体と、前記落下防止体の複数箇所に付された、ドローンによる認識が可能な位置標識とを備えていることを特徴とする搬送システム。

【請求項2】

前記落下防止体が、前記天井と床面との間に張り設けられたネット又はシートである請求項１記載の搬送システム。

【請求項3】

前記位置標識が縦横マトリクス状に設けられている請求項１又は２記載の搬送システム。

【請求項4】

前記位置標識が、シート状をなし、その表面に自身の位置座標を直接的又は間接的に示す符号が表示されたものである請求項１、２又は３記載の搬送システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工場等の建物内で使用される搬送システムに関するものであり、特にドローン（無人飛行体）を用いた搬送システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近時、ドローンが搬送装置として注目されてきており、屋外のみならず、工場等の建物内でも、物品搬送にドローンを用いるというアイデアが特許文献１等に開示されている。

【0003】

しかしながら、建物内の場合、人がおり、かつ、屋外のように人を避ける飛行経路を選択しにくいため、ドローンやドローンによって搬送されている物品が落下して人や器物に衝突するといった事態が発生し得る。

【0004】

また、物品搬送時には、ドローンに搬送開始位置や搬送終了位置はもちろんのこと、その間の経路をも正確に認識させてそれに沿った飛行をさせる必要があるが、建物内の場合は、ＧＰＳ信号が届きにくいという問題もある。

【0005】

これに対しては、特許文献２に示されているように、ドローンに複数のカメラを搭載して周囲を撮像し、その撮像画像を解析して自身の飛行位置を自動認識するといった技術を用いることも考えられる。しかし、このような構成であると、工場毎に画像解析のための異なるプログラムを開発しなければならないうえ、強力なＣＰＵやメモリが必要になるし、さらには複数のカメラも搭載しなければならないなど、構成の複雑化やそれによる動作の不安定化、高価格化などを招きかねない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１９－１７９４２２号公報

【特許文献2】特開２０２０－１７６９６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上述した課題を一挙に解決すべく図った画期的なものであって、ドローンの落下による事故を確実に防止するとともに、ドローンの正確な飛行を簡便な構成で安価に実現できる、ドローンを用いた自動搬送システムを提供することをその主たる所期課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、本発明に係る搬送システムは、建物内で物品を搬送するドローンと、該建物内の天井と床面との間であって、前記ドローンの飛行経路下に設けられたネット等の落下防止体と、前記落下防止体の複数箇所に付された、ドローンによる認識が可能な位置標識とを備えていることを特徴とする。

【0009】

前記落下防止体が、前記天井と床面との間に張り設けられたネット又はシートであれば、既存の建物にも簡便かつ安価に導入可能なうえ、張力による弾性があるので、ドローンやドローンが運ぶ物品が落下防止体上にいわば柔らかく落下し、破損防止に寄与し得る。

【0010】

前記位置標識が縦横マトリクス状に設けられていれば、ドローンの位置認識がより容易となる。特に位置標識が縦に等間隔、横に等間隔に並んでいればより好ましい。

【0011】

前記位置標識が、シート状をなし、その表面に自身の位置座標を直接的又は間接的に示す符号が表示されたものであれば、位置標識を簡便に作成できる。また、この位置標識を前記ネットの結束点に貼り付けるだけでよいので、本システムをより安価にかつ簡便に導入できる。なお、ここでいう符号とは、数字やバーコード、図形などを含む。

【発明の効果】

【0012】

以上の構成によれば、落下防止体によってドローンやドローンによって搬送されている物品の落下を防止できるうえ、落下防止体上を飛行するドローンは、該落下防止体に付された位置標識によって自身の飛行位置を正確にかつ容易に把握することができるので、建物内のフリースペースである上方空間を有効活用して、ドローンによる安全かつ正確に物品の搬送が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態における搬送システムの斜視全体模式図である。

【図2】同実施形態におけるネットと位置標識を示す部分拡大図である。

【図3】同実施形態における搬送システムを側方から視たときのドローンの搬送態様を示す模式図である。

【図4】本発明の他の実施形態における搬送システムの斜視全体模式図である。

【図5】本発明のさらに他の実施形態における搬送システムを側方から視たときのドローンの搬送態様を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。

【0015】

本実施形態にかかる自動搬送システム１００は、図１に示すように、工場等の建物Ｂ内において物品を搬送するためのものであり、ドローン（無人飛行体）１と、建物Ｂ内における床と天井との間に張設されたドローン落下防止部材であるネット２とを備えている。

【0016】

ドローン１は、プロペラ、プロペラを駆動するモータ、モータを制御して飛行をコントロールする制御装置、カメラ等のセンサなどを備えた静止飛行可能なものであり、この実施形態では、図３に示すように、このドローン１に物品を搬送するためのホルダ１１が取り付けられている。

【0017】

前記ネット２は、図１、図２に示すように、例えば樹脂繊維製の複数の線条体２１を縦横に織り込んで格子状にしたものであり、１つの格子（網目）の大きさがドローン１の最小外形寸法よりも小さくなるように構成してある。

【0018】

しかして、この実施形態では、ネット２上に、自身の位置座標を示す多数の位置標識３が縦横マトリクス状に配置されている。より具体的には、ネット２を構成する線条体２１と線条体２１との交点（結束点）に位置標識３がそれぞれ設けてある。

【0019】

この位置標識３は、ドローン１に搭載されたセンサーによって当該位置標識３の座標を認識できるように構成されたものである。ここでの位置標識３は、例えば図２に示すように、自身の位置座標を示すバーコードが表面に表記された円形や四角形のシートである。

【0020】

なお、位置標識３は、上述のように、座標が直接的に表示されているものには限られず、要するに、それぞれがユニークなものであればよい。例えば、各位置標識３に互いに異なる数字やコードが表示されていたり、各位置標識３の色や形状が互いに異なるように構成されていても構わない。この場合、各位置標識３のユニーク値（前記数字やコード、色、形状等）と位置座標との対応データを予めドローン１のメモリに記憶させておけばよい。ドローン１は、例えばカメラによって、前記位置標識３のユニーク値を読みとり、前記対応データを参照してそのユニーク値に紐づけられた座標を特定すればよい。

【0021】

次に、ドローン１による屋内物品搬送方法の一例を、図３を参照して説明する。
ここでの物品は、例えば流動体（液体や粉体）であり、所定の専用パッケージＷに収容されている。

【0022】

まず、初期状態においてドローン１は、建物Ｂ内に設定された所定の待機位置Ｓ１で待機している。ここでの待機位置Ｓ１は、例えばネット２よりも上において建物Ｂの壁から突出した平板状の待機台４上に設定されている。

【0023】

また、建物Ｂ内には前記パッケージＷが載置される上下動可能な台を備えたリフター５と、物品を受け取って処理する機器６（ここでは例えば打錠機）が互いに隔離した位置に設置されている。

【0024】

さて、外部から搬送されてきた１又は複数の前記パッケージＷは、前記リフター５の台上に載置され、自動的に又はオペレータの操作によって、前記ネット２よりも上方に設定された所定の搬送開始位置Ｐ１にまで持ち上げられる。なお、該リフター５の上方は、台が通過可能なように、対応部分のネット２の網目が大きくしてあるか、又はこの部分にはネット２が張られていない。

【0025】

そして、パッケージＷが前記搬送開始位置Ｐ１にまで持ち上げられると、ドローン１はこれを自動的に又はオペレータからの指示信号によって検知し、前記待機位置Ｓ１から離陸して、前記搬送開始位置Ｐ１にあるパッケージＷを把持できる位置であるホールド位置Ｓ２に向かって飛行する。

【0026】

その飛行中、ドローン１は、前記カメラによって下方を撮影し、その画像中に映り込んだ１又は複数の位置標識３の座標を読み取る。そして、当該位置標識３が示す座標及び画像中の位置標識３の位置をパラメータとして、ドローン１は自身の飛行位置を特定するとともに、特定した自身の飛行位置が前記ホールド位置Ｓ２に近づくようにＦＢ制御しながら飛行を続ける。

【0027】

前記ホールド位置Ｓ２に到達するとドローン１は前記ホルダ１１でパッケージＷを把持する。この把持方式は、ホルダ１１の種類によって異なるが、ここでのホルダ１１は、例えば、一対の開閉駆動可能なアームを備えており、ドローン１からの指示により、前記アームが開閉されてパッケージＷの側面を把持できるようにしてある。もちろん、ホルダ１１はこのような構成に限られるものではなく、例えばフックを利用してパッケージＷを吊り上げるものなどでもよい。

【0028】

このようにしてホールド位置Ｓ２でパッケージＷを把持したドローン１は、次に、所定のリリース位置Ｓ３まで自動飛行する。このリリース位置Ｓ３は、物品を受け入れ処理する前記機器６の直上に設定されている。なお、該機器６における物品受入部６１は、ここでは、流体や粉状体が流し込まれるロート状のホッパーである。

【0029】

ドローン１は、前記リリース位置Ｓ３で静止飛行しながら、パッケージＷに予め収容してあるチューブＴを下方に繰り出して、その先端を、ホッパー６１内かその上方近傍に位置づける。

【0030】

そして、パッケージＷに設けられている図示しないバルブを開成駆動し、パッケージＷに収容されている物品である粉状体乃至流体を、チューブＴを介して前記ホッパー６１に流し込む。
次に、ドローン１は、チューブＴをネット２より上まで巻き上げるなどした後、図示しない引き取り位置にまで飛行し、そこでパッケージＷを降ろす。

【0031】

その後、次のパッケージＷが前記搬送開始位置Ｐ１に置かれていれば、ドローン１は再度、上述の手順を繰り返して該パッケージＷを搬送し、そうでなければ、待機位置Ｓ１に戻る。

【0032】

以上の構成によれば、人や設備機器がないネット２より上方の空間を、ドローン１の飛行経路とし、ひいては物品の搬送空間としているので、飛行中にドローン１が人や設備機器に接触することはないし、仮に不測の事態によってドローン１や物品が搬送中に落下したとしても、ネット２によって止められるので、高い安全性を担保できる。
また、基本的には、ドローン１とネット２と簡単な位置標識３だけで構成できるので、既存の設備にも大きな改造を加えることなく低コストで導入できる。

【0033】

さらに、多数の位置標識３が規則性をもって配列されているので、ドローン１にとってみれば、例えば直下の１またはいくつかの位置標識３の座標を取得するだけで、自身の飛行位置の少なくとも平面座標は把握できるなど、飛行位置の算出が容易なため、ハイパワーＣＰＵや多くのセンサ、複雑なプログラム等が不要となり、動作の確実性や低コスト性を担保できる。
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

【0034】

例えば、位置標識は、ＲＦＩＤなどのように電波や光等の電磁波信号を発するものでもよい。この場合、ドローンのセンサとしてはカメラではなく、電磁波信号を受信するアンテナなどにすればよい。

【0035】

位置標識を設ける位置は、ネットの結束点だけに限られず、例えば結束点間にも位置標識を設けるなどしてその数を増やしてもよい。また、ネット以外の部位、例えば、建物の壁や天井等にさらに位置標識を設けてもよい。このようにすれば、ドローンの飛行精度を無理なく向上させることができる。

【0036】

落下防止部材は、ネットには限られない。例えば、布等の可撓性のあるシートや樹脂板などでも構わないが、ネットや布などのように、ある程度の伸展が可能な素材を用いれば、落下時でのドローンや物品の破損を最小限にできる。

【0037】

ネットは、建物（又は建物内の部屋）の全面に張り設ける必要はない。図４に示すように、ドローン１の空路が限られるのであれば、その空路に沿った部位にのみネット２を張設すればよい。

【0038】

例えば、図５に示すように、ドローン１にホルダとしてウィンチ１１を取り付け、そのワイヤの先端のフック等によって部品や箱等の物品を吊り下げるようにしてもかまわない。この場合、前述したリフター５は不要となる。すなわち、搬送開始時には、ネット２上でホバリングするドローン１から繰り出されて降下してくるフックに、床面に載置された物品Ｗを、オペレータが乃至自動でひっかけるようにし、搬送終了時には、受け入れ位置に降下してくる物品Ｗに掛かっているフックをオペレータが乃至自動で外すようにすればよい。
その他、本発明は上述した各変形例の一部を組み合わせるなど、その趣旨を逸脱しない範囲で変形可能してもよい。

【符号の説明】

【0039】

１００・・・搬送システム
Ｂ・・・建物
Ｗ・・・物品
１・・・ドローン
２・・・ネット（落下防止体）
３・・・位置標識

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】