特開 2024-95960 ドローンバッテリー交換用グリッパー

(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】P2024095960

(43)【公開日】2024-07-11

(54)【発明の名称】ドローンバッテリー交換用グリッパー

(51)【国際特許分類】

   B64U 50/39 20230101AFI20240704BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240704BHJP

   B64U 70/90 20230101ALI20240704BHJP

   B25J 15/08 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

B64U50/39

B64U10/13

B64U70/90

B25J15/08 C

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023145287

(22)【出願日】2023-09-07

(31)【優先権主張番号】10-2022-0188305

(32)【優先日】2022-12-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(71)【出願人】

【識別番号】523342115

【氏名又は名称】インスペース カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＩＮＳＰＡＣＥ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100121728

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 勝守

(74)【代理人】

【識別番号】100165803

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100179648

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 咲江

(74)【代理人】

【識別番号】100222885

【弁理士】

【氏名又は名称】早川 康

(74)【代理人】

【識別番号】100140338

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100227695

【弁理士】

【氏名又は名称】有川 智章

(74)【代理人】

【識別番号】100170896

【弁理士】

【氏名又は名称】寺薗 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100219313

【弁理士】

【氏名又は名称】米口 麻子

(74)【代理人】

【識別番号】100161610

【弁理士】

【氏名又は名称】藤野 香子

(72)【発明者】

【氏名】チョェ ミョンジン

【テーマコード（参考）】

3C707

【Ｆターム（参考）】

3C707ET08

3C707EV07

(57)【要約】

【課題】ドローンバッテリー交換用グリッパーを提供する。
【解決手段】本発明のドローンバッテリー交換用グリッパーは、長さ方向に沿ってレール溝が設けられる一字状のレールと、レールのレール溝に両方向に移動可能な形で設置される一対のスライダーと、一対のスライダーにボルトを用いて一つずつ締結された状態で互いに反対となる方向に移動してドローン用バッテリーを同時に把持又は解放する一対の把持部と、一対のスライダーを互いに反対となる方向に一定距離移動させる駆動力を提供する駆動部と、一対のスライダーが互いに反対となる方向に移動するように駆動部を制御する制御部とを、を含むことを特徴とする。
【選択図】図２ａ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長さ方向に沿ってレール溝が設けられる一字状のレールと、
前記レールのレール溝に両方向に移動可能な形で設置される一対のスライダーと、
前記一対のスライダーにボルトを用いて一つずつ締結された状態で互いに反対となる方向に移動してドローン用バッテリーを同時に把持或いは解放する一対の把持部と、
前記一対のスライダーを互いに反対となる方向に一定距離移動させる駆動力を提供する駆動部と、
前記一対のスライダーが互いに反対となる方向に移動するように前記駆動部を制御する制御部とを、を含んでなることを特徴とする、ドローンバッテリー交換用グリッパー。

【請求項2】

前記スライダーは、
前記レールのレール溝に嵌め込まれる結合部が下部を構成し、
ボルトが挿入締結される多数のボルトホールを有する突起部が結合部に突設されて上部を構成する、「┻」状をすることを特徴とする、請求項１に記載のドローンバッテリー交換用グリッパー。

【請求項3】

前記把持部は、
前記スライダーの突起部に対応する対応溝が末端部の一側面に設けられ、その一側面の残りの部分には多数の凹凸が設けられ、同時に多数の凹凸の間に一対の挿入突起を備える形で構成されることを特徴とする、請求項１に記載のドローンバッテリー交換用グリッパー。

【請求項4】

ドローン用バッテリーの下部には、
前記把持部の多数の凹凸に対応する多数の凹凸溝が両側面に設けられ、前記多数の凹凸溝の間に前記一対の挿入突起に対応する一対の挿入溝が設けられる締結部が備えられることを特徴とする、請求項３に記載のドローンバッテリー交換用グリッパー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ドローンのバッテリー交換に用いられるグリッパーに関し、より詳細には、レールのレール溝に沿って両方向に移動可能な形で設置された一対のスライダーが互いに反対となる方向へ移動して把持部がバッテリーの両側面を同時に把持又は解放するようにする方式でバッテリーを正確に把持してドローンの下部又はバッテリースロットに着脱できるようにするグリッパーに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、多数の回転翼を備える無人飛行チェーンドローンは、停止飛行だけでなく、自由自在に飛ぶ飛行形態の実現が可能であるという利点により、現在では軍事、放送、学術研究、消防、人命構造、レジャーなどの様々な分野で幅広く用いられており、これからもさらに多くの分野での利用が予想されている。

【0003】

ところが、バッテリー容量の限界により長時間の飛行が難しい問題は、まだ完全に解決されていない状態である。このため、長時間のミッション実行が必要な場合は、やむを得ずドローンを回収し、バッテリーを交換して再びミッションに投入する過程を繰り返し行わなければならない。

【0004】

このような長時間のミッション実行におけるドローンのバッテリー交換は、人手によって行われてきたが、人手による方式は、一定の限界が発生するしかなく、特に、自動監視システムなどの常時運営体制においては持続的な維持が事実上難しいという問題が発生する。

【0005】

ただし、かかる問題は技術的に解決できるため、ドローンのバッテリーを自動的に交換することが可能な技術についての研究開発が行われてきた。その結果として、韓国登録特許第１０－２０４００４７号公報の「バッテリーモジュール交換方法及び記録媒体」と韓国登録特許第１０－２３５６５７５号公報の「マルチドローンステーション」などの発明が提案されて公開されたことがある。

【0006】

つまり、韓国登録特許第１０－２０４００４７号公報の「バッテリーモジュール交換方法及び記録媒体」には、コンベヤーベルトを用いるスライド方式で無人航空機のバッテリーモジュール収容部に取り付けられた状態である従来のバッテリーモジュールが排出できるようにし、充電されたバッテリーモジュールが代わりに挿入できるようにする装置に関する発明が提案されている。

【0007】

また、韓国登録特許第１０－２３５６５７５号公報の「マルチドローンステーション」には、ドローンを同時に複数台装着させた状態でコンベヤーベルトと上下移動部材を含む空気圧式バッテリー交換部を用いてバッテリー交換が迅速に行われるようにする装置に関する発明が提案されている。

【0008】

しかし、これらの先行発明は、共通的にコンベヤーベルトを用いたスライド方式によるバッテリー交換を行うように構成されているが、その具体的な方式が、現在一般的に用いられているドローンバッテリー交換方式とは異なって実使用環境での適用が難しいおそれがあるという問題が発生し、バッテリーを装着するときの正確性においても問題の発生が予想される。

【0009】

つまり、ドローンのバッテリー交換においては、バッテリーを正確に把持してドローンの下部又はバッテリースロットに着脱することが可能なグリッパーの利用がより好ましいといえるため、バッテリーの着脱と移送を含む全ての過程に利用できるバッテリー交換専用のグリッパーに関する発明が要求される実情であるといえる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】韓国登録特許第１０－２０４００４７号公報（２０１９年１０月２９日）

【特許文献2】韓国登録特許第１０－２３５６５７５号公報（２０２２年１月２４日）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーは、前述した先行発明が共通に提示しているコンベヤーベルトを用いたバッテリー交換方式について、現在一般的に用いられているドローンバッテリー交換方式とは異なって実使用環境での適用が難しいおそれがあるという問題が発生しており、バッテリーを装着するときの正確性においても問題の発生が予想されるため、これについての解決方案を提示することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記の目的を達成するために、本発明は、長さ方向に沿ってレール溝が設けられる一字状のレールと、前記レールのレール溝に両方向に移動可能な形で設置される一対のスライダーと、前記一対のスライダーにボルトを用いて一つずつ締結された状態で互いに反対となる方向に移動してドローン用バッテリーを同時に把持又は解放する一対の把持部と、前記一対のスライダーを互いに反対となる方向に一定距離移動させる駆動力を提供する駆動部と、前記一対のスライダーが互いに反対となる方向に移動するように前記駆動部を制御する制御部とを、を含んでなることを特徴とする、ドローンバッテリー交換用グリッパーを提供する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーは、レールのレール溝に沿って両方向に移動可能な形で設置された一対のスライダーが互いに反対となる方向へ移動して把持部がバッテリーの両側面を同時に把持又は解放できるようにすることにより、ドローン用バッテリーを正確に把持してドローンの下部又はバッテリースロットに着脱することができるという効果が発生する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーの分解斜視図である。

【図2a】本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーの作動実施例を示す図である。

【図2b】本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーの作動実施例を示す図である。

【図3】本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーがドローン用バッテリーの下部締結構造を把持した状態を示す例示図である。

【図4】本発明に用いられるドローン用バッテリーの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、ドローンのバッテリー交換に用いられるグリッパーに関するものであって、
長さ方向に沿ってレール溝が設けられる一字状のレール１００と、前記レール１００のレール溝に両方向に移動可能な形で設置される一対のスライダー１１０と、前記一対のスライダー１１０にボルトを用いて一つずつ締結された状態で互いに反対となる方向に移動してドローン用バッテリーＢを同時に把持又は解放する一対の把持部１２０と、前記一対のスライダー１１０を互いに反対となる方向に一定距離移動させる駆動力を提供する駆動部１３０と、前記一対のスライダー１１０が互いに反対となる方向に移動するように前記駆動部１３０を制御する制御部とを、を含んで構成されることを特徴とする。

【0016】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

【0017】

まず、図１に示すように、前記レール１００は、一字状のボディに長さ方向に沿ってレール溝が設けられる本発明の一構成物であり、図２ａ及び図２ｂに示すように、レール溝が前方を向く姿勢でロボットアームの末端又は移送装置に水平（横）方向に固定設置される。

【0018】

このとき、前記レール１００は、本発明の他の一構成物である一対のスライダー１１０を支持する用途に用いられるものであり、レール溝の両側内壁面には、長さ方向に沿って多数のライン溝が設けられてスライダー１１０との結束力強化のための目的で利用可能である。

【0019】

つまり、前記一対のスライダー１１０は、前記レール１００のレール溝に両方向に移動可能な形で設置されることができ、同じ形状とサイズで構成されるが、仮想の対称軸を基準として互いに対称となる形で設置されることにより、一対の把持部１２０の対称形態への締結を発生することができるようにするか、或いは既に締結された状態の一対の把持部１２０が互いに対称となることができるようにする。

【0020】

この時、図１に示すように、前記一対のスライダー１１０は、前記レール１００のレール溝に嵌め込まれる結合部１１１が下部を構成し、ボルトが挿入締結される多数のボルトホールを有する突起部１１２が結合部１１１に突設されて上部を構成する、「┻」形状をしていることを特徴とする。

【0021】

つまり、前記一対のスライダー１１０は、結合部１１１を用いて一字状の突起部１１２が前方を向く形で前記レール１００に同時に設置されることができ、図２ａ及び図２ｂに示すように、互いに反対となる方向へ同一距離移動してスライダー間の距離が広く或いは狭くなるようにすることにより、ドローン用バッテリーＢを対象とする一対の把持部１２０による把持動作又は解放動作が実現できるようにする。

【0022】

そして、前記レール溝の両側内壁面に長さ方向に沿って多数のライン溝が設けられる場合において、前記結合部１１１は、多数のライン溝に対応する多数の突起を有する形で構成されることにより、前記レール１００に対する前記スライダー１１０の結束力が強化されるようにすることができる。

【0023】

また、前記把持部１２０は、前記一対のスライダー１１０にボルトを用いて一つずつ締結される本発明の別の一構成物であり、同一の形状とサイズに構成されるが、互いに対称となる形で設置され、ドローン用バッテリーＢを対象とする把持動作又は解放動作が実現できるようにする。

【0024】

このとき、図１に示すように、前記一対の把持部１２０は、前記突起部１１２に対応する対応溝１２１が末端部の一側面に形成され、その一側面の残り部分には多数の凹凸１２２が設けられる棒状であることを特徴とする。

【0025】

つまり、前記一対の把持部１２０は、対応溝１２１に突起部１１２の一部を嵌め込む形態で前記スライダー１１０にボルト締結されることができ、その状態で把持部間の距離が広く又は狭くなり、図２ａ及び図２ｂに示すようなドローン用バッテリーＢを対象とする把持動作又は解放動作を行うことができる。

【0026】

そして、前記把持部１２０に設けられる多数の凹凸１２２は、ドローン用バッテリーＢの下部の締結部１４０に対応するものであり、その締結部１４０に設けられる多数の凹凸溝１４１に互いに嵌合されることにより、図３に示されているような姿勢でロボットアーム又は移送装置の前後進移動によるドローン用バッテリーＢの着脱を円滑に発生できるようにする。

【0027】

また、図１に示すように、前記一対の把持部１２０は、ドローン用バッテリーＢの把持のための目的で多数の凹凸１２２の間に一対の挿入突起１２３を備える形で構成されることを特徴とする。

【0028】

この時、前記一対の挿入突起１２３は、締結部１４０に設けられるそれぞれの挿入溝１４２に正確に嵌め込まれることにより、図３に示すような姿勢でロボットアーム又は移送装置の前後進移動によるドローン用バッテリーＢの着脱をスムーズに発生できるようにする。

【0029】

つまり、前記ドローン用バッテリーＢの下部には、前記把持部１２０の多数の凹凸１２２に対応する多数の凹凸溝１４１が両側面に設けられ且つ多数の凹凸溝１４１の間に一対の挿入突起１２３に対応する一対の挿入溝１４２が設けられる締結部１４０が備えられることを特徴とする。

【0030】

また、前記駆動部１３０は、前記一対のスライダー１１０を互いに反対となる方向に一定距離移動させる駆動力を提供する本発明の別の一構成物であり、図２ａ、図２ｂ及び図３に示すように、前記レール１００が固定設置されるロボットアーム又は移送装置に設置され得る。

【0031】

この時、前記駆動部１３０は、正回転と逆回転が可能な一つ以上のモーターと多数のギアが互いに連係される形で構成されて内蔵される一つ以上のギアボックスを含む形で構成されることができる。

【0032】

つまり、前記駆動部１３０は、一つのモーターと一つのギアボックス含む形で構成される一対で構成され、前記一対のスライダー１１０を一つずつ専担することができ、一つのモーターと一対のギアボックスを含む形で構成されてギアボックスが一対のスライダー１１０を一つずつ専担するようにすることができる。

【0033】

この時、前記駆動部１３０を構成する一つ以上のモーターと一つ以上のギアボックスは、前記一対のスライダー１１０を互いに反対となる方向へ一定距離移動させることができなければならず、このために、モーターの回転方向が互いに同一であるか或いは互いに反対となるように構成されることができ、ギアボックスの内部の構成も互いに同一であるか或いは互いに反対となるように構成されることができる。

【0034】

したがって、前記駆動部１３０は、モーターの回転とそれによる多数のギアの回転によって一対のスライダー１１０をレール１００において互いに反対となる方向へ一定距離移動させることができ、それによる結果として、一対の把持部１２０間の距離が広く或いは狭くなり、ドローン用バッテリーＢを対象とする把持動作又は解放動作の実行をすることができる。

【0035】

また、前記制御部は、ドローン用バッテリーＢを対象とする把持動作又は解放動作の実行のための目的で前記駆動部１３０を制御する本発明の別の一構成物である。

【0036】

つまり、前記制御部は、本発明が設置されて用いられるドローンステーションの着陸台を対象とするドローンの着陸と整列とが完了した状態で所定の方式とおりに前記駆動部１３０を制御して、一対の把持部１２０がドローンの下部に装着されているドローン用バッテリーＢを把持する動作を行うようにすることができる。

【0037】

また、前記制御部は、本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーが直接設置されているロボットアームの姿勢変更や移送装置の移動によるドローン用バッテリーＢの移送が完了した状態で所定の方式通りに前記駆動部１３０を制御して一対の把持部１２０がバッテリー保管スロットにそのドローン用バッテリーＢを下ろしておく動作を行うようにすることができる。

【0038】

より具体的には、前記制御部は、ドローンステーションの着陸台の中心に設置されている感知センサーがドローンを感知するときに生成する感知信号と、ドローンステーションの着陸台に備えられている整列装置が作動を完了したときに生成する整列完了信号が全て受信されたときに所定の順序通りにロボットアーム又は移送装置を制御するように構成される。

【0039】

したがって、本発明によるドローンバッテリー交換用グリッパーは、ドローンの下部に装着されたドローン用バッテリーＢに近接することができ、タイミングに合わせて前記駆動部１３０を対象とする前記制御部の制御が行われることにより、一対の把持部１２０がドローン用バッテリーＢの下部の締結部１４０を把持することができる。

【0040】

以後、前記制御部は、所定の順序通りにロボットアーム又は移送装置を制御して一対の把持部１２０によって把持された状態のドローン用バッテリーＢがバッテリー保管スロットに近接するようにすることができ、タイミングに合わせて、前記駆動部１３０を対象とする制御を行って一対の把持部１２０がバッテリー保管スロットにそのドローン用バッテリーＢを下ろしておく動作を行うようにすることができる。

【0041】

この時、前記制御部は、多数のバッテリー保管スロットのうち、空きスロットと確認される位置情報に基づいて、ロボットアーム、移送装置及び駆動部１３０を制御することができる。

【0042】

次いで、前記制御部は、ロボットアーム又は移送装置を制御して前記グリッパーがバッテリー保管スロットに装着された状態のドローン用バッテリーＢに近接するようにすることができ、タイミングに合わせて、前記駆動部１３０を対象とする制御を行って一対の把持部１２０がドローン用バッテリーＢを把持するようにすることができる。

【0043】

そして、再びロボットアーム又は移送装置を制御して、一対の把持部１２０によって把持された状態のドローン用バッテリーＢがドローンの下部に近接して装着されるようにすることができ、タイミングに合わせて、前記駆動部１３０を対象とする制御を行って一対の把持部１２０がドローン用バッテリーＢを解放する動作を行うようにすることができる。

【0044】

以上で紹介された実施形態は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に本発明の技術的思想を十分伝達できるようにするために、例として提供されるものであり、本発明は、上述した実施形態に限定されず、他の形態で具体化されることも可能である。

【0045】

本発明について、明確に説明するために、説明と関係のない部分を図面から省略し、図面において、構成要素の幅、長さ、厚さなどを便宜のために誇張または縮小して表現している。

【0046】

また、明細書全体にわたって、同一の参考番号は同一の構成要素を示す。

【符号の説明】

【0047】

１００ レール
１１０ スライダー
１１１ 結合部
１１２ 突起部
１２０ 把持部
１２１ 対応溝
１２２ 凹凸
１２３ 挿入突起
１３０ 駆動部
１４０ 締結部
１４１ 凹凸溝
１４２ 挿入溝
Ｂ ドローン用バッテリー

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3】

【図4】