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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-06-16
(45)【発行日】2025-06-24
(54)【発明の名称】離着陸補助装置
(51)【国際特許分類】
B64U 70/95 20230101AFI20250617BHJP
B64F 1/12 20060101ALI20250617BHJP
B64F 1/32 20060101ALI20250617BHJP
E01F 3/00 20060101ALI20250617BHJP
B64U 101/64 20230101ALN20250617BHJP
【ＦＩ】
B64U70/95
B64F1/12
B64F1/32
E01F3/00
B64U101:64
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022139111
(22)【出願日】2022-09-01
(65)【公開番号】P2024034691
(43)【公開日】2024-03-13
【審査請求日】2024-05-24
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 （１）令和４年６月２１日～２３日に開催された「Ｊａｐａｎ Ｄｒｏｎｅ２０２２ ｜第７回－Ｅｘｐｏ ｆｏｒ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ＵＡＳ Ｍａｒｋｅｔ－」にて発表
(73)【特許権者】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】清上 博章
(72)【発明者】
【氏名】田島 正夫
【審査官】近藤 利充
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２１－１６０８８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０２１／２１６３９７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０２１／００５３６７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０２１／００３１９４７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】「ドローンポート＆情報管理システム」，YouTube [online] [video]，ブルーイノベーション株式会社，2022年06月20日，[2024年12月17日検索],＜https://www.youtube.com/watch?v=2ud6qwZi4zo＞，0:17～2:25
【文献】「トヨタ自動車がドローンポートを開発、ラストワンマイル物流の情報管理を視野に」，[online]，MONOist，2022年06月22日，[2024年12月17日検索],＜https://web.archive.org/web/20220622040811/https://monoist.itmedia.co.jp/mn/articles/2206/22/news068.html＞
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｕ ７０／９５
Ｂ６４Ｆ １／１２
Ｂ６４Ｆ １／３２
Ｅ０１Ｆ ３／００
Ｂ６４Ｕ １０１／６４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
飛行体が離着陸する離着陸面を有するステージと、前記離着陸面に形成され、前記飛行体との間で荷役を行うための開口部と、
前記開口部に設けられて開閉可能な蓋と、
を有し、
前記離着陸面には、前記飛行体と前記ステージとの間の相対位置を特定するためのマーカーが形成されており、
前記開口部の縁が前記マーカーを横切らないように、前記開口部が前記離着陸面に形成されており、
前記蓋の縁に沿って視認補助面が設けられており、
前記視認補助面の厚さは前記蓋本体の厚さよりも薄く、前記視認補助面の表面は前記蓋本体の表面よりも鉛直方向下側に位置し、前記蓋の縁に沿って段差が形成されており、前記蓋本体がステージの高さと同じ高さに配置されて前記開口部が閉じている場合、前記視認補助面は、蓋本体とステージの前記開口部の縁との間の隙間に位置する、
ことを特徴とする離着陸補助装置。
【請求項2】
請求項１に記載の離着陸補助装置において、
前記視認補助面の色は、前記マーカーの色と異なる色であり、かつ、前記離着陸面において前記マーカーが形成されていない部分の色と同じ色である、
ことを特徴とする離着陸補助装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、飛行体の離着陸を補助する装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ドローン（Ｄｒｏｎｅ）や無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の飛行体が知られている。
【0003】
特許文献１には、車両の屋根にドローンを着陸させるドローンポートが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】独国特許出願公開第１０２０１８２０５８８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ドローンポート等のステージの離着陸面に、飛行体とステージとの間の相対位置を特定するためのマーカーが形成されることがある。飛行体は、そのマーカーを目印として用いてステージに着陸する。これにより、着陸の精度が向上する。
【0006】
また、離着陸面には、飛行体との間で荷役を行うための開口部が形成されることがある。一般的に、開口部には、開閉可能な蓋が設けられる。その蓋とそれ以外の部分とに跨ってマーカーが形成されると、蓋が開いているときにマーカーが分断されてしまい、マーカーが目印として機能しないおそれがある。その結果、飛行体によってマーカーが正しく認識されず、飛行体の着陸の精度が低下する。
【0007】
本開示の目的は、飛行体とステージとの間の相対位置を特定するためのマーカーが形成された離着陸補助装置において、そのマーカーを用いた着陸の精度の低下を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の１つの態様は、飛行体が離着陸する離着陸面を有するステージと、前記離着陸面に形成され、前記飛行体との間で荷役を行うための開口部と、前記開口部に設けられて開閉可能な蓋と、を有し、前記離着陸面には、前記飛行体と前記ステージとの間の相対位置を特定するためのマーカーが形成されており、前記開口部の縁が前記マーカーを横切らないように、前記開口部が前記離着陸面に形成されており、前記蓋の縁に沿って視認補助面が設けられており、前記視認補助面の厚さは前記蓋本体の厚さよりも薄く、前記視認補助面の表面は前記蓋本体の表面よりも鉛直方向下側に位置し、前記蓋の縁に沿って段差が形成されており、前記蓋本体がステージの高さと同じ高さに配置されて前記開口部が閉じている場合、前記視認補助面は、蓋本体とステージの前記開口部の縁との間の隙間に位置する、
、ことを特徴とする離着陸補助装置である。
、ことを特徴とする離着陸補助装置である。
【0009】
上記の構成によれば、開口部の縁がマーカーを横切っていないため、マーカーは開口部によって分断されない。それ故、飛行体がマーカーを誤認識することを抑制して、飛行体の着陸精度の低下を抑制することができる。
【0010】
前記視認補助面の色は、前記マーカーの色と異なる色であり、かつ、前記離着陸面において前記マーカーが形成されていない部分の色と同じ色であってもよい。
【発明の効果】
【0011】
本開示によれば、飛行体とステージとの間の相対位置を特定するためのマーカーが形成された離着陸補助装置において、そのマーカーを用いた着陸の精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】離着陸補助装置と着陸前の飛行体とを示す斜視図である。
【図2】離着陸補助装置と着陸した飛行体とを示す斜視図である。
【図3】離着陸面に形成されるマーカーの一例を示す図である。
【図4】開口部が閉じた状態のマーカー形成領域を示す斜視図である。
【図5】開口部が開いた状態のマーカー形成領域を示す斜視図である。
【図6】開口部に設けられる蓋を上方から見たときの図である。
【図7】開口部が開いていく途中のマーカー形成領域を示す斜視図である。
【図8】開口部に設けられて閉じた蓋とその周辺とを示す斜視図である。
【図9】開口部に設けられて途中まで閉じた蓋とその周辺とを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
【0014】
離着陸補助装置１０は、飛行体１２の離陸及び着陸を補助する装置である。飛行体１２は、ドローンや無人航空機等である。飛行体１２としてドローンが用いられる場合、離着陸補助装置１０は、ドローンポートと称されることがある。離着陸補助装置１０においては、例えば、飛行体１２への荷役、飛行体１２への給電、飛行体１２の部品の交換、又は、飛行体１２の格納等が行われる。
【0015】
離着陸補助装置１０は、ステージ１４と、開口部１６と、蓋１８と、制御装置２０とを含む。
【0016】
ステージ１４は、全体として矩形状の形状を有し、飛行体１２が離着陸するステージである。具体的には、ステージ１４は、離着陸面１４ａを有し、飛行体１２は、離着陸面１４ａ上に着陸し、離着陸面１４ａから離陸する。
【0017】
図２に示すように、離着陸面１４ａには開口部１６が形成されている。ステージ１４の下側には、飛行体１２との間で荷物３２の受け渡しを行う機構が設けられている。開口部１６を介して、当該機構と飛行体１２との間で荷物３２の受け渡しが行われる。飛行体１２に搭載されている荷物３２が、開口部１６を介してステージ１４の下側に搬送されたり、荷物３２が開口部１６を介して飛行体１２に搭載されたりする。また、開口部１６を介して飛行体１２に給電が行われてもよい。
【0018】
開口部１６には、開閉可能な蓋１８が設けられている。蓋１８は、ステージ１４の一部を構成する。荷役や給電が行われるときに蓋１８は開き、それ以外のときは蓋１８は閉じている。蓋１８の開閉は、制御装置２０の制御の下、例えばモータ等によって行われる。例えば、蓋１８は、モータの駆動力によって、離着陸面１４ａに直交する方向（上下方向）に移動させられる。蓋１８がステージ１４の下側に移動させられると、開口部１６は開いた状態となる。蓋１８が離着陸面１４ａと同じ高さまで移動させられると、開口部１６は蓋１８によって閉じられる。
【0019】
離着陸面１４ａには、マーカー形成領域２２が定められている。マーカー形成領域２２には、複数のマーカーが形成されている。なお、図１及び図２では、マーカーの図示は省略されている。マーカーは、飛行体１２とステージ１４との間の相対的な位置を特定するための図形や模様である。例えば、マーカーは、バーコード、２次元コード、又は、その他の図形や模様である。マーカーについては、後で詳しく説明する。
【0020】
カメラやレーダーがステージ１４に設けられて、カメラやレーダーによって飛行体１２が検知されてもよい。
【0021】
制御装置２０は、飛行体１２への給電や蓋１８の開閉等を制御する。また、制御装置２０は、通信機器を有し、無線通信技術又は有線通信技術を用いて他の装置と通信する。例えば、制御装置２０は、インターネット、無線回線又はＬＡＮ（Local Area Network）等の通信経路を介して他の装置と通信してもよいし、近距離無線通信技術を用いて他の装置と通信してもよい。例えば、制御装置２０は、無線通信技術を用いて飛行体１２と通信する。
【0022】
制御装置２０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサとメモリとを有するコンピュータである。プロセッサが、メモリに記憶されたプログラムを実行することで、制御装置２０の機能が実現される。制御装置２０は、電子回路、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）又はＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等であってもよい。
【0023】
飛行体１２は、機体２４と、飛行用のプロペラ２６と、一対の脚部２８Ｒ，２８Ｌと、把持機構３０とを含む。飛行体１２として、公知のドローンや無人航空機を用いることができる。
【0024】
飛行体１２は、バッテリ、プロペラ２６を駆動するモータ、各種センサ（ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサ、気圧センサ、ＧＰＳ（Global Positioning System）等）、カメラ、レーダー、飛行体１２を制御する飛行用コンピュータ、各種ドライバ、及び、無線通信技術又は有線通信技術を用いる通信機器、等を含む。
【0025】
飛行用コンピュータは、モータを制御することで飛行体１２の飛行（上昇、下降、水平移動等）を制御したり、ジャイロセンサによって取得された情報に基づいて飛行体１２の姿勢を制御したりする。
【0026】
脚部２８Ｒ，２８Ｌは、機体２４から下方に延在する棒状の支持脚部と、その支持脚部に取り付けられて水平方向に延在する棒状の水平脚部と、を含む。脚部２８Ｒ，２８Ｌは、飛行体１２がステージ１４に着陸したときに飛行体１２を支持する。
【0027】
把持機構３０は、機体２４の下部に設置され、荷物３２を挟んで把持する。飛行体１２は、把持機構３０によって荷物３２を把持した状態で、荷物３２を運搬する。
【0028】
図２に示すように、飛行体１２は、荷物３２を把持した状態で、離着陸面１４ａ上において開口部１６の位置で荷役を行う。飛行体１２は、離着陸面１４ａ上において開口部１６以外の位置に着陸し、図示しない移動機構によって開口部１６の位置まで移動させられる。
【0029】
飛行体１２は、例えば、端末装置やサーバによって制御される。端末装置は、例えば、ドローン用のコントローラ、スマートフォン又はタブレット端末等である。端末装置やサーバは、飛行体１２の操縦指令を示す操縦指令信号を飛行体１２に送信することで、飛行体１２を制御する。飛行体１２の通信機器は、端末装置やサーバから送信された操縦指令信号を受信し、飛行体１２の飛行用コンピュータは、その操縦指令信号に従って飛行体１２の飛行や姿勢を制御する。なお、飛行体１２は、制御装置２０によって制御されてもよい。
【0030】
図３には、マーカー形成領域２２に形成されるマーカーの一例が示されている。マーカー３４Ａ～３４Ｈは、ＱＲコード（登録商標）等の２次元コードである。マーカーの形状や大きさは特に限定されない。
【0031】
図４から図６には、マーカー形成領域２２に形成されたマーカーの一例が示されている。図４及び図５は、マーカー形成領域２２を示す斜視図である。図４に示す例では、開口部１６は閉じている。図５に示す例では、蓋１８がステージ１４の下側に移動して、開口部１６が開いている。図６は、蓋１８及びその周辺を上方から見たときの図である。
【0032】
マーカー形成領域２２には、複数のマーカーが形成されている。ここでは一例として、マーカー３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，・・・，３６Ｉが、マーカー形成領域２２に形成されている。マーカー３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，・・・，３６Ｉは、それぞれ異なる模様を有する２次元コードである。マーカー３６Ｅのように、複数の小さなマーカー要素によって１つのマーカーが構成されてもよい。また、マーカー３６Ｂは、蓋１８の表面上に形成されている。以下、マーカー３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ，・・・，３６Ｉを区別する必要がない場合、これらを「マーカー３６」と称することとする。
【0033】
なお、マーカー３６Ｂの大きさは、他のマーカー３６の大きさよりも大きくてもよい。これにより、蓋１８がステージ１４の下側に移動した場合であっても、飛行体１２がマーカー３６Ｂをはっきりと読み取ることができ、その結果、マーカー３６Ｂを正確に認識することができる。また、マーカー３６Ｂの縁取り（枠）が、他のマーカー３６の縁取りよりも太くてもよい。これにより、蓋１８がステージ１４の下側に移動して場合であっても、飛行体１２がマーカー３６Ｂをはっきりと読み取ることができる。
【0034】
各マーカー３６と離着陸面１４ａ上の位置とが対応付けられており、その対応付けを示す情報が、飛行体１２のメモリに予め記憶されている。
【0035】
例えば、飛行体１２に搭載されているカメラによって、マーカー３６が撮影される。飛行用コンピュータは、撮影された画像に基づいて当該マーカー３６を認識し、上記の対応付けを示す情報を参照することで、当該マーカー３６に対応付けられている位置を特定する。これにより、離着陸面１４ａに対する飛行体１２の相対位置が特定される。飛行体１２は、その特定された相対位置に基づいて、飛行体１２自身の位置を空中で制御して、離着陸面１４ａ上の目的の位置に着陸する。
【0036】
マーカー３６に、「前進」や「停止」等の操縦指令が対応付けられてもよい。飛行体１２は、カメラによって撮影されたマーカー３６に対応付けられた操縦指令に従って、空中で位置を調整してもよい。
【0037】
開口部１６の縁１６ａがマーカーを横切らないように、開口部１６が離着陸面１４ａに形成されている。図６に示すように、例えば、マーカー３６Ｂは、蓋１８の表面とマーカー形成領域２２の他の部分とに跨って形成されておらず、蓋１８の表面上のみに形成されている。つまり、図４及び図５に示すように、開口部１６の縁１６ａは、マーカー３６Ａとマーカー３６Ｂとの間、マーカー３６Ｂとマーカー３６Ｃとの間、及び、マーカー３６Ｂとマーカー３６Ｅとの間に形成され、マーカー３６を横切らない。
【0038】
図７には、開口部１６が開いていく途中のマーカー形成領域２２が示されている。蓋１８がステージ１４の下側に途中まで移動し、開口部１６が開いている。開口部１６の縁１６ａがマーカー３６を横切っていないため、蓋１８がステージ１４の下側に移動して開口部１６が開いても、マーカー３６は開口部１６によって分断されない。例えば、マーカー３６Ｂは蓋１８の表面上のみに形成されているため、蓋１８がステージ１４の下側に移動しても、開口部１６の縁１６ａはマーカー３６Ｂを横切らず、マーカー３６Ｂは開口部１６によって分断されない。
【0039】
開口部１６によってマーカー３６が分断されないため、開口部１６が開いているときに飛行体１２がマーカー３６を誤認識することを抑制することができる。その結果、飛行体１２の着陸精度の低下を抑制することができる。
【0040】
図８及び図９を参照して、蓋１８の縁付近の構造について説明する。図８及び図９は、蓋１８の一部とマーカー形成領域２２の一部とを示す斜視図である。図８に示す例では、開口部１６は閉じており、図９に示す例では、開口部１６は途中まで開いている。
【0041】
蓋１８は、蓋本体１８ａと視認補助面１８ｂとによって構成されている。蓋本体１８ａの表面には、マーカー３６Ｂが形成されている。視認補助面１８ｂは、蓋本体１８ａの縁に沿って設けられた部材である。視認補助面１８ｂの厚さは、蓋本体１８ａの厚さよりも薄く、視認補助面１８ｂは、蓋本体１８ａの表面よりもステージ１４の下側に設けられている。視認補助面１８ｂによって、蓋１８の縁に沿って段差が形成される。図８に示すように、蓋１８が離着陸面１４ａの高さと同じ高さに配置されて開口部１６が閉じている場合、視認補助面１８ｂは、蓋本体１８ａとステージ１４の蓋１８以外の部分との間の隙間に配置される。
【0042】
視認補助面１８ｂの色は、蓋本体１８ａの表面に形成されているマーカー３６Ｂの色と異なる色であり、かつ、離着陸面１４ａにおいてマーカーが形成されていない部分の色と同じ色である。具体的には、視認補助面１８ｂの色は、マーカー形成領域２２においてマーカー３６が形成されていない部分の色と同じ色である。例えば、マーカー３６Ｂの色が黒色であり、マーカー形成領域２２においてマーカー３６が形成されていない部分の色が白色であれば、視認補助面１８ｂの色は白色である。
【0043】
視認補助面１８ｂの色が、マーカー３６Ｂの色と異なる色であり、かつ、マーカー形成領域２２においてマーカー３６が形成されていない部分の色と同じ色であるため、飛行体１２がマーカー３６Ｂを認識し易くなる。つまり、マーカー３６Ｂとそれ以外の部分との間の濃淡の差が明確になるため、マーカー３６Ｂがより正確に認識される。
【0044】
仮に、視認補助面１８ｂの色が、マーカー３６Ｂと同じ色（例えば黒色）である場合、マーカー３６Ｂとそれ以外の部分との境界が不明確になるため、マーカー３６Ｂは認識され難くなる。これに対して、本実施形態によれば、マーカー３６Ｂとそれ以外の部分との境界が明確になるので、マーカー３６Ｂがより正確に認識される。
【0045】
離着陸補助装置１０は、地面、道路及び建物等のように移動が想定されていない物体や場所に設けられてもよいし、移動体（自動車等の車両、電車、船、飛行機等）のように移動が想定されている物体や場所に設けられてもよい。例えば、離着陸補助装置１０は、車両のルーフや建物の屋上等に設けられる。
【符号の説明】
【0046】
１０ 離着陸補助装置、１４ ステージ、１４ａ 離着陸面、１６ 開口部、１８ 蓋、１８ａ 蓋本体、１８ｂ 視認補助面、２２ マーカー形成領域、３６Ａ～３６Ｉ マーカー。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
