特開 2024-43080 キャリブレーション装置、格納装置およびキャリブレーション方法

(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】P2024043080

(43)【公開日】2024-03-29

(54)【発明の名称】キャリブレーション装置、格納装置およびキャリブレーション方法

(51)【国際特許分類】

   B64F 5/60 20170101AFI20240322BHJP

   B64F 1/12 20060101ALI20240322BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

B64F5/60

B64F1/12

B64C39/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022148068

(22)【出願日】2022-09-16

(71)【出願人】

【識別番号】000003687

【氏名又は名称】東京電力ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(71)【出願人】

【識別番号】523286071

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴデータ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(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】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】紙本 斉士

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 亮平

(72)【発明者】

【氏名】黛 知也

(72)【発明者】

【氏名】吉羽 進

(72)【発明者】

【氏名】秋本 了

(72)【発明者】

【氏名】大園 智章

(72)【発明者】

【氏名】篠原 良介

(72)【発明者】

【氏名】丸山 明彦

(72)【発明者】

【氏名】須田 康介

(72)【発明者】

【氏名】大石 怜奈

(72)【発明者】

【氏名】馬渕 睦実

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 哲央

(57)【要約】

【課題】容易にキャリブレーション作業を実施することができるキャリブレーション装置、格納装置およびキャリブレーション方法を提供する。
【解決手段】キャリブレーション装置１は、飛行体２００のキャリブレーション用のキャリブレーション装置１であって、飛行体２００が載置される被載置面３１を有する被載置部３と、飛行体２００を被載置部３に保持するための保持部４と、被載置面３１が水平面（ＸＹ平面）に沿った水平状態と鉛直方向（Ｚ方向）に沿った起立状態との間で被載置部３の姿勢を変更可能な姿勢変更部５と、被載置面３１に直交する第１の軸Ｒ１を中心として被載置部３を回転させる第１の回転機構６と、被載置面３１に沿った第２の軸Ｒ２を中心として被載置部３を回転させる第２の回転機構７と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体のキャリブレーション用のキャリブレーション装置であって、
前記飛行体が載置される被載置面を有する被載置部と、
前記飛行体を前記被載置部に保持するための保持部と、
前記被載置面が水平面に沿った水平状態と鉛直方向に沿った起立状態との間で前記被載置部の姿勢を変更可能な姿勢変更部と、
前記被載置面に直交する第１の軸を中心として前記被載置部を回転させる第１の回転機構と、
前記被載置面に沿った第２の軸を中心として前記被載置部を回転させる第２の回転機構と、を備えることを特徴とするキャリブレーション装置。

【請求項2】

前記被載置部、前記姿勢変更部、前記第１の回転機構及び前記第２の回転機構を含む第１ユニットと、
所定の底面部に固定されるとともに前記第１ユニットに接続される第２ユニットと、
前記第１ユニットを前記第２ユニットに対して水平方向に移動させる水平駆動部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載のキャリブレーション装置。

【請求項3】

請求項２に記載のキャリブレーション装置と、前記キャリブレーション装置を格納する格納庫と、を備えて前記飛行体を格納する格納装置であって、
前記格納庫は、側方に形成された開口部を有し、
前記第２ユニットは、前記格納庫の底面部に固定され、
前記水平駆動部が前記第１ユニットを移動させることにより、前記飛行体が前記格納庫に格納された状態と、前記飛行体が前記格納庫の外側に位置する状態と、を切換可能であることを特徴とする格納装置。

【請求項4】

請求項１又は２に記載のキャリブレーション装置によって前記飛行体のキャリブレーションを実施するキャリブレーション方法であって、
前記被載置部を前記水平状態として前記第１の回転機構によって前記被載置部を回転させ、
前記姿勢変更部によって前記被載置部を前記起立状態とし、
前記第２の回転機構によって前記被載置部を回転させることを特徴とするキャリブレーション方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、キャリブレーション装置、格納装置およびキャリブレーション方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、荷物の搬送や構造物の点検等に、無人飛行可能な飛行体（例えばドローン）を用いることが知られている。このような飛行体は、正確な飛行のために、方角を正しく認識している必要がある。そこで、飛行体として、磁気方位センサを備えたドローンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたドローンでは、磁気の影響に対応するために、飛行させる場所を変更する際にコンパスキャリブレーションが実施される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－０９３２０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載されたようにドローン（飛行体）のキャリブレーションを実施するためには、作業者が飛行体を保持し、所定の手順に従って飛行体の姿勢を変更する等の作業が必要となる。しかしながら、飛行体を構造物の点検等に用いる場合、飛行体を作業者から離れた場所に格納することがあり、キャリブレーション作業を実施することが困難となってしまう可能性があった。

【0005】

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、容易にキャリブレーション作業を実施することができるキャリブレーション装置、格納装置およびキャリブレーション方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明に係るキャリブレーション装置は、飛行体のキャリブレーション用のキャリブレーション装置であって、前記飛行体が載置される被載置面を有する被載置部と、前記飛行体を前記被載置部に保持するための保持部と、前記被載置面が水平面に沿った水平状態と鉛直方向に沿った起立状態との間で前記被載置部の姿勢を変更可能な姿勢変更部と、前記被載置面に直交する第１の軸を中心として前記被載置部を回転させる第１の回転機構と、前記被載置面に沿った第２の軸を中心として前記被載置部を回転させる第２の回転機構と、を備えることを特徴とする。

【0007】

本発明の一態様に係るキャリブレーション装置において、前記被載置部、前記姿勢変更部、前記第１の回転機構及び前記第２の回転機構を含む第１ユニットと、所定の底面部に固定されるとともに前記第１ユニットに接続される第２ユニットと、前記第１ユニットを前記第２ユニットに対して水平方向に移動させる水平駆動部と、を備える。

【0008】

一方、本発明に係る格納装置は、上記のキャリブレーション装置と、前記キャリブレーション装置を格納する格納庫と、を備えて前記飛行体を格納する格納装置であって、前記格納庫は、側方に形成された開口部を有し、前記第２ユニットは、前記格納庫の底面部に固定され、前記水平駆動部が前記第１ユニットを移動させることにより、前記飛行体が前記格納庫に格納された状態と、前記飛行体が前記格納庫の外側に位置する状態と、を切換可能であることを特徴とする。

【0009】

一方、本発明に係るキャリブレーション方法は、上記のキャリブレーション装置によって前記飛行体のキャリブレーションを実施するキャリブレーション方法であって、前記被載置部を前記水平状態として前記第１の回転機構によって前記被載置部を回転させ、前記姿勢変更部によって前記被載置部を前記起立状態とし、前記第２の回転機構によって前記被載置部を回転させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明に係るキャリブレーション装置、格納装置およびキャリブレーション方法によれば、容易にキャリブレーション作業を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置を備えた格納装置において、飛行体が収容された状態を示す断面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置を備えた格納装置において、飛行体が発着可能な状態を示す断面図である。

【図3】本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置において、被載置部の姿勢を変更した様子を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置１を備えた格納装置１００において、飛行体２００が収容された状態を示す断面図であり、図２は、格納装置１００において、飛行体２００が発着可能な状態を示す断面図であり、図３は、キャリブレーション装置１を示す斜視図であり、図４は、キャリブレーション装置１において、被載置部３の姿勢を変更した様子を示す斜視図である。

【0013】

図３，４に示すように、本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置１は、飛行体２００のキャリブレーション用のキャリブレーション装置１であって、飛行体２００が載置される被載置面３１を有する被載置部３と、飛行体２００を被載置部３に保持するための保持部４と、被載置面３１が水平面（ＸＹ平面）に沿った水平状態と鉛直方向（Ｚ方向）に沿った起立状態との間で被載置部３の姿勢を変更可能な姿勢変更部５と、被載置面３１に直交する第１の軸Ｒ１を中心として被載置部３を回転させる第１の回転機構６と、被載置面３１に沿った第２の軸Ｒ２を中心として被載置部３を回転させる第２の回転機構７と、を備える。

【0014】

以下の説明では、鉛直方向をＺ方向とし、水平面に沿うとともに互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向とし、Ｚ方向における上側及び下側を単に上下と呼ぶことがある。

【0015】

図１，２に示すように、キャリブレーション装置１は、飛行体２００を格納する格納装置１００の一部である。即ち、格納装置１００は、キャリブレーション装置１と、格納庫２０と、を備える。飛行体２００は、無人飛行可能なものであれば駆動方式等は特に限定されず、小型のヘリコプター（所謂ドローン）であってもよいし、他のプロペラ以外の手段によって飛行するものであってもよい。

【0016】

格納装置１００は、例えば山間部等、作業者の常駐や移動が難しい位置に設置される。カメラ等を搭載した飛行体２００を遠隔操作することにより、送配電設備の情報を遠隔地から得ることができる。

【0017】

キャリブレーション装置１は、第１ユニット１０Ａと、第２ユニット１０Ｂと、水平駆動部と、各部を制御する制御部と、通信部と、を備える。

【0018】

第１ユニット１０Ａは、本体フレーム２と、被載置部３と、保持部４と、姿勢変更部５と、第１の回転機構６と、第２の回転機構７と、を有する。

【0019】

本体フレーム２は、ＸＹ平面に沿った矩形状の枠を有する底部２１と、底部２１から上側に向かって延びるように立設された一対の立設部２２と、を有する。底部２１は、Ｘ方向に沿った一対の辺と、Ｙ方向に沿った一対の辺と、を有する。一対の立設部２２は、底部２１のうちＸ方向に沿った一対の辺のそれぞれに設けられ、Ｙ方向に対向して設けられる。

【0020】

被載置部３は、例えば円板状に形成され、その一面が被載置面３１となる。尚、被載置部３の大きさは、特定の飛行体に対応したものであってもよいし、複数種類の飛行体が載置される可能性がある場合には、最も大きい飛行体に対応したものであればよい。

【0021】

保持部４は、被載置面３１に設けられることで飛行体２００を被載置部３に保持するためのものであり、飛行体２００を保持する保持状態と、飛行体２００が発着可能な非保持状態と、を切換可能に構成されている。保持部４は、例えば被載置面３１から円弧状に突出する部分によって、飛行体２００の脚部（外周側に向かって延びるとともに先端部にプロペラが設けられる部分）を保持するものであればよく、その形態は特に限定されない。

【0022】

姿勢変更部５は、被載置部３を保持する枠状部５１と、枠状部５１を回転駆動するための駆動部５２と、を有する。

【0023】

枠状部５１は、Ｘ方向に沿った一対の辺と、Ｙ方向に沿った一対の辺と、を有して矩形状に形成され、Ｘ方向に沿った一対の辺のそれぞれが、一対の立設部２２の上端部によって回転可能に支持されている。即ち、枠状部５１は、Ｙ方向に沿った軸Ｒ０を中心に回転可能となっている。このとき、枠状部５１の可動域は、少なくとも９０°であればよい。

【0024】

駆動部５２は、例えばエアコンプレッサや直動アクチュエータ等の直線運動可能な手段であって、一端が枠状部５１におけるＹ方向に沿った辺のうち一方に接続され、他端が底部２１におけるＹ方向に沿った辺のうち他方に接続されている。Ｘ方向において、軸Ｒ０と、枠状部５１に駆動部５２の一端が接続される位置と、がずれていることで、図３，４に示すように、駆動部５２の直線運動によって枠状部５１が回転するようになっている。尚、姿勢変更部５において回転を生じさせるための機構はこれに限定されず、モータが用いられてもよい。

【0025】

上記のように軸Ｒ０を中心として枠状部５１が回転することにより、枠状部５１に支持された被載置部３は、被載置面３１がＸＹ平面に沿った水平状態（図３）と、被載置面３１がＹＺ平面に沿った（即ち鉛直方向に沿った）起立状態（図４）と、の間で姿勢が変更可能となっている。

【0026】

第１の回転機構６は、枠状部５１に支持されており、例えばモータを備える。第１の回転機構６は、被載置面３１に直交する第１の軸Ｒ１を中心として被載置部３を回転させる。被載置面３１がＸＹ平面に沿った水平状態においては、第１の軸Ｒ１はＺ方向に沿っており、被載置面３１がＹＺ平面に沿った起立状態においては、第１の軸Ｒ１はＸ方向に沿っている。また、第１の軸Ｒ１は、円板状の被載置部３の中心を通過していることが好ましい。

【0027】

第２の回転機構７は、枠状部５１に支持されており、例えばモータを備える。第２の回転機構７は、被載置面３１に沿った第２の軸Ｒ２を中心として被載置部３を回転させる。被載置面３１がＸＹ平面に沿った水平状態においては、第２の軸Ｒ２はＸ方向に沿っており、被載置面３１がＹＺ平面に沿った起立状態においては、第２の軸Ｒ２はＺ方向に沿っている。また、第２の軸Ｒ２は、円板状の被載置部３上を通過することが好ましいが、被載置面３１の面直方向において被載置部３から多少ずれていてもよい。

【0028】

第２ユニット１０Ｂは、格納庫２０の底面部２０３に載置されて固定される複数の脚部８と、脚部８上に設けられる枠部９と、を備える。枠部９は、Ｘ方向に沿った一対の辺と、Ｙ方向に沿った一対の辺と、を有して矩形状に形成されている。枠部９のうちＸ方向に沿った部分は、底部２１のうちＸ方向に沿った部分のそれぞれとスライド移動可能に接続されている。即ち、枠部９及び底部２１のうちＸ方向に沿った部分は、レール状に構成されている。これにより、第１ユニット１０Ａと第２ユニット１０ＢとがＸ方向において相対移動可能となっている。

【0029】

水平駆動部は、第１ユニット１０Ａを第２ユニット１０Ｂに対してＸ方向に移動させるものであって、例えばエアコンプレッサや直動アクチュエータによって構成されていればよい。これにより、本体フレーム２と枠部９とがＺ方向に重なるように配置された状態（図１）と、これらがＸ方向においてずれた状態（図２）と、が切換可能となっている。

【0030】

制御部は、キャリブレーション装置１における各駆動部分（駆動部５２、第１の回転機構６、第２の回転機構７）を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータによって構成されていればよい。尚、格納装置１００の各部を制御する制御部が、キャリブレーション装置１の制御部を兼ねていてもよい。

【0031】

通信部は、少なくとも外部機器からの信号を受信可能なものであり、好ましくは外部機器との間で信号を送受信可能なものである。通信部が受信した信号は制御部に送信される。尚、通信部は、無線通信するものであってもよいし有線通信するものであってもよい。また、格納装置１００の通信部が、キャリブレーション装置１の通信部を兼ねていてもよい。

【0032】

キャリブレーション装置１のうち枠を構成する部分（特に本体フレーム２、枠状部５１及び枠部９）は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の非磁性材料により構成されていることが好ましい。これにより、キャリブレーション装置１及び飛行体２００が外部機器と無線通信する際に通信エラーを抑制することができる。

【0033】

格納庫２０は、例えば直方体状の箱状に形成され、その内側に飛行体２００を収容可能なように収容空間を有する。格納庫２０には、Ｘ方向の一方側（第１ユニット１０Ａが移動する際に向かう側）に開口部２０１が形成されており、開口部２０１には開閉部２０２が設けられている。

【0034】

開閉部２０２は、例えばシャッターや扉等であればよく、遠隔操作によって開閉可能となっている。また、開閉部２０２を開閉するための駆動部は、キャリブレーション装置１における水平駆動部と連動していてもよい。即ち、開閉部２０２を開閉動作させるための駆動力によって第１ユニット１０Ａが移動するようになっていてもよい。

【0035】

ここで、格納装置１００に設けられたキャリブレーション装置１によって飛行体２００のキャリブレーションを実施するキャリブレーション方法について説明する。尚、キャリブレーションは、飛行体２００の発進前に毎回実施されてもよいし、適宜なタイミングで実施されてもよい。

【0036】

まず、図１に示すように、飛行体２００が待機している状態では、開閉部２０２が閉じられており、第１ユニット１０Ａと第２ユニット１０ＢとがＺ方向に重なっており、被載置部３は水平状態となっている。このとき、保持部４によって飛行体２００が被載置部３に保持されている。格納装置１００から遠隔地に位置する作業者がリモートコントローラを操作することで、キャリブレーション開始信号が送信される。格納装置１００は、キャリブレーション開始信号を受信すると、開閉部２０２を開動作させ、第１ユニット１０Ａ及び飛行体２００が開口部２０１を通過可能な状態とする。

【0037】

キャリブレーション装置１は、キャリブレーション開始信号を受信すると、制御部が、水平駆動部によって第１ユニット１０ＡをＸ方向に移動させることにより、飛行体２００が格納庫２０に格納された状態（図１）から、飛行体２００が格納庫２０の外側に位置する状態（図２）に切り換える（水平移動工程）。

【0038】

水平移動工程の後、制御部は、第１の回転機構６によって水平状態の被載置部３を回転させる（第１キャリブレーション工程）。この回転中に、飛行体２００はキャリブレーションを実施する。第１キャリブレーション工程の後、制御部は、姿勢変更部５によって、被載置部３を水平状態から起立状態に切り換え（第１姿勢変更工程）、第２の回転機構７によって起立状態の被載置部３を回転させる（第２キャリブレーション工程）。この回転中に、飛行体２００はキャリブレーションを実施する。上記の第１及び第２キャリブレーション工程では、それぞれ、被載置部３を少なくとも３６０°回転させればよい。

【0039】

次に、制御部は、姿勢変更部５によって、被載置部３を起立状態から水平状態に切り換え（第２姿勢変更工程）、保持部４による飛行体２００の保持を解除し、飛行体２００が発進可能な状態とする。飛行体２００が発進した後、第１ユニット１０Ａは格納庫２０内に格納されてもよいし、格納庫２０の外側で待機してもよい。帰還した飛行体２００が被載置部３に載置されると、制御部は、保持部４に飛行体２００を保持させ、水平駆動部によって第１ユニット１０Ａを移動させることで飛行体２００を格納庫２０内に格納する。

【0040】

制御部は、上記の各工程を、予め定められた手順に従って実施する。このとき、第１及び第２キャリブレーション工程は、予め定められた時間だけ継続して実施し、終了後に次の工程を開始すればよい。キャリブレーション装置１が複数種類の飛行体のキャリブレーションに用いられる場合には、各キャリブレーションにおいて必要となる最大の想定時間だけ、第１及び第２キャリブレーション工程を実施すればよい。

【0041】

尚、キャリブレーション装置１は、飛行体２００と通信してもよく、飛行体２００においてキャリブレーションが終了した情報を取得して、第１及び第２キャリブレーション工程を終了するようにしてもよい。

【0042】

上記では、保持部４が、飛行体２００が発進する直前に保持を解除するものとしたが、保持部４は、少なくとも起立状態、及び、起立状態と水平状態との間の遷移状態において、飛行体２００を保持すればよく、解除のタイミングは適宜に設定されていればよい。

【0043】

このように、本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置１によれば、姿勢変更部５によって飛行体２００の姿勢を変更可能であるとともに、第１の回転機構６及び第２の回転機構７によって、飛行体２００が載置された被載置部３を回転可能であることで、飛行体２００のキャリブレーションに必要な動作を遠隔操作によって実現することができ、容易にキャリブレーション作業を実施することができる。

【0044】

また、側方に開口部２０１が形成された格納庫２０にキャリブレーション装置１が格納され、第１ユニット１０Ａを第２ユニット１０Ｂに対して水平方向に移動可能であることで、飛行体２００が格納庫２０に格納された状態と、外側に位置する状態と、を切り換えることができる。これにより、側方に開口を有する既存の倉庫等を格納庫２０として利用することができる。

【0045】

尚、本発明は上記の実施の形態の形態に限定されず、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、上記の本発明の実施の形態では、側方に開口部２０１が形成された格納庫２０にキャリブレーション装置１が格納されるものとしたが、天面部に開口を有する格納庫にキャリブレーション装置を格納してもよい。このような構成では、飛行体の発進時に水平方向への移動が不要となる。即ち、水平駆動部を省略することができる。

【0046】

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に係るキャリブレーション装置に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。

【符号の説明】

【0047】

１…キャリブレーション装置、３…被載置部、３１…被載置面、４…保持部、５…姿勢変更部、６…第１の回転機構、７…第２の回転機構、１０Ａ…第１ユニット、１０Ｂ…第２ユニット、２０…格納庫、２０１…開口部、２０３…底面部、１００…格納装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】