JP7008101B2 - 充電システム、充電装置及び充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道駅等の停留場を活用したドローンによる配送を行う際の、ドローンの充電システム、充電装置及び充電方法に関するものである。

近年、宅配便取扱個数は増加し、物流量の増加に伴う交通渋滞が問題となっている。また、ドライバーの減少や高齢化による人手不足も加速的に増加し、配送物を早く確実に届ける方法の構築は、経済回復や住民の生活向上のための重要な課題の一つとして認識されている。

そこで、車両とは輸送経路の異なる無人航空機（ドローン等）を用いた配送が検討されている。例えば、特許文献１には、無人航空機（ＵＡＶ）の離着陸に適合するように設計された、無人航空機用複数階層配送センターの技術が記載されている。

特許文献１に記載の無人航空機用複数階層配送センターは、都心部及び／または他の人口が密集した都市部に設けることが可能な多数階層に形成された配送センターである。また、配送センターからの物品の少なくとも一部を顧客に関連する場所に配送してもよいＵＡＶに適合するための、１つまたは複数の着陸位置及び１つまたは複数の機動位置を有しており、ＵＡＶを用いた配送へ活用することが記載されている。

特許第６５１８０１４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の無人航空機用複数階層配送センターに配送物を集約させ、そこからＵＡＶによる配送を行う場合には、配送物が回収されてから配送先に届くまでの全体的な配送時間が多くかかる問題があった。

特に、特許文献１に記載の無人航空機用複数階層配送センターは、センター・配送先間のＵＡＶの導線について何ら記載されておらず、中央指令所等を設け、遠隔での制御を行う構成について記載されているのみである。

このような構成とすると、センター・配送先間の移動中における障害物への衝突や、不意の充電切れによる落下といった事態の発生が懸念される。
そして、このような事態が発生すると、配送時間の他、周囲の安全面にも影響を及ぼしてしまう。

本発明は上記のような実状に鑑みてなされたものであり、ドローンを用いた配送物を配送において、配送物を、極力安全かつ迅速に配送先に届けるための、ドローンの充電システム、充電装置及び充電方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は、ドローンと、前記ドローンのバッテリーを充電するため充電装置と、を備え、
前記充電装置は、鉄道用架線に接触する充電装置本体と、前記バッテリーと前記充電装置本体とを電気的に接続する接続部と、を有し、
前記充電装置本体は、前記鉄道用架線に流れる電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成されている。

本発明によれば、ドローンを用いた配送物を配送において、配送先間の移動中にバッテリーが切れそうになった場合であっても、鉄道用架線を用いて充電を行うことができるため、不意の充電切れによる落下といった事態を防止することができ、配送時間の遅延の防止し、周囲の安全を確保することが可能となる。

本発明の好ましい形態では、前記充電装置本体は、前記鉄道用架線の周囲に発生する磁束により誘導電流を発生させる誘導電流発生部材を含み、前記誘導電流発生部材は、前記誘導電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成されている。

このような構成とすることで、鉄道用架線を流れる電流から間接的にバッテリーに電力を供給することができ、直接大きな電流が流れることによる断線等、充電装置の故障を防ぎ、適切な電力で充電を行うことが可能となる。

本発明の好ましい形態では、前記充電装置本体は、前記接続部により前記ドローンに取付けられている。

このような構成とすることで、鉄道用架線に新たな設備を導入することなく、鉄道用架線を用いたドローンの充電が可能となる。

本発明の好ましい形態では、前記充電装置本体は、前記鉄道用架線を囲うガイド部を含む。

このような構成とすることで、充電時における、ドローンの飛行軌道が安定し、充電状態の維持が容易となる。

本発明の好ましい形態では、前記ガイド部には、前記鉄道用架線に接触することで、前記充電装置本体を前記鉄道用架線に対して着脱自在に連結するアーム部が設けられている。

このような構成とすることで、充電時における、ドローンの鉄道用架線から不意の離脱を抑制でき、安定的に充電を行うことが可能となる。

本発明の好ましい形態では、前記充電装置本体は、前記鉄道用架線に取付けられ、
前記接続部は、前記誘導電流発生部材の端部に設けられた給電端子部と、前記バッテリーから前記ドローンの外部に延び、端部に前記給電端子部と接触する受電端子部が設けられた受電端子部構成体と、を含む。

このような構成とすることで、ドローンには受電端子部構成体が設けられているのみであるため、ドローンの軽量化に伴う操作性の向上や、充電装置本体が障害物に衝突し損傷してしまう事態の防止が可能となる。

本発明の好ましい形態では、前記充電装置本体は、前記ドローンを前記給電端子部に向かって移動させることで、前記受電端子部を前記給電端子部に誘導するガイド通路を含む。

このような構成とすることで、受電端子部を給電端子部に接触させ、充電状態とするための、ドローンの操作が容易となる。

本発明の好ましい形態では、前記充電装置本体は、前記ガイド通路の底面を構成する土台部を含み、前記土台部には、前記ガイド通路の端部から突出し、前記受電端子部構成体を載置可能な載置部が設けられている。

このような構成とすることで、受電端子部をガイド通路に通す前に、一時的に受電端子部構成体を載置部に載置しておくことができ、受電端子部を給電端子部に接触させ、充電状態とするための、ドローンの操作が、さらに容易となる。

本発明の好ましい形態では、前記鉄道用架線は、架空地線である。

架空地線は、鉄道用架線の最上部に配置される架線であるため、このような構成とすることで、ドローンを上方から飛行させ充電状態とする際、他の架線が障害となることがなく、円滑にドローンを充電状態とすることが可能となる。

また、本発明は、ドローンのバッテリーを充電するための充電装置であって、
鉄道用架線に接触する充電装置本体と、前記ドローンと前記充電装置本体とを電気的に接続する接続部と、を有し、
前記充電装置本体は、前記鉄道用架線に流れる電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成されている。

また、本発明は、ドローンと、前記ドローンのバッテリーを充電するため充電装置と、を備えたドローンの充電方法であって、
鉄道用架線に流れる電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成された充電装置本体を、前記鉄道用架線に接触させることで、前記バッテリーと前記充電装置本体とを電気的に接続する接続部を介して前記バッテリーに電力を供給する。

本発明によれば、ドローンを用いた配送物を配送において、配送物を、極力安全かつ迅速に配送先に届けるための、ドローンの充電システム、充電装置及び充電方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る充電システムの正面図である。 本発明の実施形態１に係る充電システムの拡大斜視図である。 本発明の実施形態１に係る充電システムにおける充電装置の斜視図である。 本発明の実施形態１に係る充電システムの使用方法を示す図である。 本発明の実施形態２に係る充電システムの正面図である。 本発明の実施形態２に係る充電システムの拡大斜視図である。 本発明の実施形態２に係る充電システムにおける充電装置の断面図である。 本発明の実施形態２に係る充電システムの使用方法を示す図である。

以下、図面を用いて、本発明の各実施形態に係る充電システムについて説明する。
なお、以下に示す各実施形態は本発明の一例であり、本発明を以下の各実施形態に限定するものではない。また、これらの図において、符号Ｓ、Ｓ´は、各実施形態に係る充電システムを示す。

＜実施形態１＞
以下、図１～図４を用いて、本実施形態１に係る充電システムについて説明する。

図１に示すように、充電システムＳは、ドローンＸと、ドローンＸのバッテリー（図示せず）を充電するための充電装置１と、を備えている。
なお、バッテリーは、例えば鉛電池やニッケル水素電池、リチウム電池等が好適に用いられる。

また、充電システムＳは、鉄道路線構成体Ｖの上方に設けられている。
鉄道路線構成体Ｖは、車両Ｔの上方に、車両Ｔの走行方向に沿って張設された鉄道用架線Ｌや、車両Ｔの走行軌道を形成するレールＩ、車両Ｔの走行方向に間隔を置いて設けられた架線支持体Ｐ等が含まれる。

鉄道用架線Ｌは、車両Ｔに設けられたパンタグラフＴ１が摺接させられるトロリー線Ｌ１やトロリー線Ｌ１を吊り下げる吊架線Ｌ２、変電所から電力をトロリー線Ｌ１に供給するき電線Ｌ３、これらの架線を雷撃から保護する架空地線Ｌ４が含まれる。

図２に示すように、充電装置１は、鉄道用架線Ｌに接触する充電装置本体Ａと、ドローンＸと充電装置本体Ａとを電気的に接続する接続部Ｂと、を有している。
そして、充電装置本体Ａは、接続部Ｂにより、ドローンＸに取付けられている。

充電装置本体Ａは、鉄道用架線Ｌに流れる電流に基づいて、ドローンＸのバッテリーに電力を供給可能に構成されている。
なお、本実施形態においては、充電装置本体Ａが接触する鉄道用架線Ｌとして、架空地線Ｌ４を用いた例を説明する。

架空地線Ｌ４は、上記したように他の架線を雷撃から保護する目的で架設されており、例えば変電所等の、能動的に電流を流す設備が設けられていない。しかし、架空地線Ｌ４の下方に架設されているトロリー線Ｌ１やき電線Ｌ３に流れる電流に基づいて発生する磁束により、電磁誘導が発生し、微弱な誘導電流が、架空地線Ｌ４に受動的に流れることとなる。
また、このようにして架空地線Ｌ４に発生した電流に基づいて、架空地線Ｌ４の周囲に
磁束が発生する。

ここで、図２においては、トロリー線Ｌ１に流れる電流ｅ１及び架空地線Ｌ４に流れる誘導電流ｅ２を、それぞれ破線の矢印で示し、電流ｅ１に基づいてトロリー線Ｌ１の周囲に発生する磁束ｍ１、誘導電流ｅ２に基づいて架空地線Ｌ４の周囲に発生する磁束ｍ２を、それぞれ点線の矢印で示している。

以下、図３及び図４を用いて、充電装置１の構成について詳述する。

図３に示すように、充電装置本体Ａは、架空地線Ｌ４の周囲に発生する磁束ｍ２により誘導電流を発生させる誘導電流発生部材Ａ１と、架空地線Ｌ４を囲うガイド部Ｇと、を含む。

誘導電流発生部材Ａ１には、略円柱状の筐体Ａ１ａと、筐体Ａ１ａの内部に設けられたコイルＣ（図４参照）と、が設けられている。

ガイド部Ｇには、充電装置本体Ａを架空地線Ｌ４に対して着脱自在に連結するアーム部Ｇ１と、アーム部Ｇ１の動作制御を行う制御部Ｇ２と、が設けられている。

アーム部Ｇ１には、略Ｌ字状に概略構成された一対のアーム部本体Ｇ１ａと、架空地線Ｌ４に接触する接触部Ｇ１ｂと、アーム部本体Ｇ１ａと接触部Ｇ１ｂとの間に架設された弾性機構Ｇ１ｃと、が設けられている。

一対のアーム部本体Ｇ１ａは、その基端が制御部Ｇ２の内部に格納され、その先端がゴム等の絶縁体Ｇ１ａ１で被覆されている。これにより、鉄道用架線Ｌに流れる電流による、アーム部本体Ｇ１ａの損傷を防止することができる。
また、一対のアーム部本体Ｇ１ａには、絶縁体Ｇ１ａ１の近傍に略長方形状の貫通孔Ｇ１ａ２が設けられている。

制御部Ｇ２の内部に格納された一対のアーム部本体Ｇ１ａの基端は、制御部Ｇ２の回動機構Ｇ２ａ（図４（ａ）参照）に取付けられる。
回動機構Ｇ２ａには、本実施形態では、ウォームギアＧ２ａ１（図４（ａ）参照）と、ウォームギアＧ２ａ１を回転駆動させる駆動モータＧ２ａ２（図４（ａ）参照）と、が設けられている。
このように、一対のアーム部本体Ｇ１ａの開閉動作を可能とすることで、充電装置本体Ａが連結される鉄道用架線Ｌの太さに柔軟に対応することができる。
なお、回動機構Ｇ２ａは、一対のアーム部本体Ｇ１ａの開閉動作を可能とする機構であれば、上記のような構成でなくても良く、任意の構成を採用し得る。

接触部Ｇ１ｂには、一対のアーム部本体Ｇ１ａに設けられる一対の第一接触部Ｇ１ｂ１と、制御部Ｇ２から下方に向かって突出して設けられる第二接触部Ｇ１ｂ２と、が設けられている。

第一接触部Ｇ１ｂ１及び第二接触部Ｇ１ｂ２の先端には、ホイール部Ｈが設けられている。

ホイール部Ｈには、略球体状のホイール部本体Ｈ１と、ホイール部本体Ｈ１を回転軸支するブラケットＨ２と、ブラケットＨ２が取付けられる回転プレートＨ３と、が設けられている。
回転プレートＨ３は、その面方向に沿ってホイール部本体Ｈ１及びブラケットＨ２を３６０度回転可能に支持している。これにより、ホイール部本体Ｈ１は、３次元での回転を自在に行うことができる。
なお、ホイール部本体Ｈ１は、その外周面が、ゴム等の絶縁体により被覆されていることが好ましい。

第一接触部Ｇ１ｂ１についてさらに詳述すれば、第一接触部Ｇ１ｂ１は、その基端ｂが貫通孔Ｇ１ａ２の内部に、架空地線Ｌ４の延びる方向を軸に回動可能に軸支されている。
また、第一接触部Ｇ１ｂ１の先端（回転プレートＨ３）と基端ｂとは、略四角柱状の梁状体ｊにより接続されている。
なお、第一接触部Ｇ１ｂ１の基端ｂの、貫通孔Ｇ１ａ２の内部における位置は、第一接触部Ｇ１ｂ１の下方への可動範囲を広く確保するために、極力上部（絶縁体Ｇ１ａ１から離れた位置）に構成することが好ましい。

第二接触部Ｇ１ｂ２についてさらに詳述すれば、第二接触部Ｇ１ｂ２は、その基端が制御部Ｇ２の内部に格納され、制御部Ｇ２の内部に設けられた圧縮ばねＧ２ｂ（図４（ａ）参照）に連結されている。
これにより、第二接触部Ｇ１ｂ２は、圧縮ばねＧ２ｂにより吊り下げられた態様となり、上下方向の摺動が可能な構成となされている。

接触部Ｇ１ｂを上記のような構成とすることで、充電装置本体Ａを架空地線Ｌ４に連結した状態で、ドローンＸを、架空地線Ｌ４が延びる方向に沿って架空地線Ｌ４と一定の間隔を保持しながら飛行させることができる。
また、ホイール部本体Ｈ１の回転により、ドローンＸを、架空地線Ｌ４が延びる方向に沿って、円滑にかつ安定的に飛行させることができる。

弾性機構Ｇ１ｃは、一対のアーム部本体Ｇ１ａに一対設けられており、その一端が梁状体ｊに固着される引きばねＧ１ｃ１と、引きばねＧ１ｃ１の他端が連結される引きばね支持部Ｇ１ｃ２と、が設けられている。

引きばね支持部Ｇ１ｃ２は、アーム部本体Ｇ１ａの屈曲部分に設けられており、架空地線Ｌ４が延びる方向に向かって貫通させられた挿通孔ｔが形成されている。
引きばねＧ１ｃ１は、その他端が挿通孔ｔに係止されている。

ここで、引きばねＧ１ｃ１の他端は、引きばね支持部Ｇ１ｃ２の外周面に密着しない程度の大きさの輪状とした状態で、挿通孔ｔに係止されることで、挿通孔ｔと引きばねＧ１ｃ１の他端との間に遊びが生じる構成となされている。このようにすることで、第一接触部Ｇ１ｂ１が、この遊びの分、上方への円滑な回動が可能となる。

接続部Ｂは、誘導電流発生部材Ａ１の上面略中央から上方に向かって延びるケーブルであって、その内部に、コイルＣの両端がドローンＸ側の端部まで延びて格納されている。
そして、接続部ＢのドローンＸ側の端部には、ドローンＸに連結可能な給電用連結端子（図示せず）が形成され、コイルＣの両端は、この端子に電気的に接続されている。

ドローンＸには、給電用連結端子と着脱自在に連結可能な受電用連結端子（図示せず）が設けられており、これら各端子を連結することで、コイルＣとバッテリーとが導通状態となり、コイルＣに流れた電流が、バッテリーに供給される。
即ち、給電用連結端子と受電用連結端子とで、電気コネクタが構成されている。一般的に電気コネクタは、プラグとレセプタクルからなり、プラグはケーブル側（本実施形態では接続部Ｂ）に、レセプタクルは機器側（本実施形態ではドローンＸ）に、それぞれ設けられる。また、電気コネクタは、安全・確実に、かつ容易に人手での着脱が可能である。
給電用連結端子と受電用連結端子との接続規格としては、ＵＳＢやＬｉｇｈｔｎｉｎｇ等、任意の規格が採用され得る。

なお、本実施形態においては、充電装置本体Ａと接続部Ｂとが一体となっている例を示したが、充電装置本体Ａと接続部Ｂについても、ドローンＸと接続部Ｂのように、各端子を設けることで電気コネクタを構成し、着脱可能な構成としても良い。このようにすることで、充電装置本体Ａの取り回しが容易となる。

図４は、充電装置本体Ａを架空地線Ｌ４に接触させる際の、充電装置本体Ａの動作態様を示す正面図である。
なお、図４（ａ）において、筐体Ａ１ａ及び制御部Ｇ２は断面図で示している。

まず、図４（ａ）に示すように、ドローンＸを下降させることで、充電装置本体Ａを架空地線Ｌ４に近接させる（矢印ｐ１）。
また、このとき、制御部Ｇ２により、一対のアーム部本体Ｇ１ａを回動させ、各先端を離間させておく（矢印ｐ２）。

次に、図４（ｂ）に示すように、引き続きドローンＸを下降させ（矢印ｐ３）、架空地線Ｌ４を、一対のアーム部本体Ｇ１ａの間に通すことで、一対のホイール部Ｈに接触させる。
この状態で、引き続きドローンＸを下降させていくと、挿通孔ｔと引きばねＧ１ｃ１の他端との間に遊びにより、架空地線Ｌ４に押上げられる態様で、一対の第一接触部Ｇ１ｂ１が上方に回動する（矢印ｐ４）。

次に、図４（ｃ）に示すように、引き続きドローンＸを下降させ（矢印ｐ５）、一対のホイール部Ｈの間隔が架空地線Ｌ４の直径程度となると、一対のホイール部Ｈが回動し、架空地線Ｌ４が、一対のホイール部Ｈとの接触状態を維持しつつ、一対のホイール部Ｈの上方に位置させられる。
そして、これと同時に、架空地線Ｌ４が第二接触部Ｇ１ｂ２に接触させられる。なお、このとき、第二接触部Ｇ１ｂ２は、架空地線Ｌ４の直径に合わせて、上方に摺動する（矢印ｐ６）。

これにより、充電装置本体Ａは、架空地線Ｌ４が一対の第一接触部Ｇ１ｂ１と第二接触部Ｇ１ｂ２とに接触した状態で、架空地線Ｌ４に取付けられる。
なお、一対の第一接触部Ｇ１ｂ１は引きばねＧ１ｃ１により、それぞれ上方に向かって付勢され、第二接触部Ｇ１ｂ２は圧縮ばねＧ２ａにより、下方に向かって付勢されているため、図４（ｃ）に示す状態で、架空地線Ｌ４と各ホイール部本体Ｈ１との密着状態が安定的に維持される。

この状態で、架空地線Ｌ４に誘導電流ｅ２に基づく磁束ｍ２が発生すると、電磁誘導の効果により、コイルＣに誘導電流が発生する。
これにより、コイルＣに発生した誘導電流が、接続部Ｂを介して、ドローンＸのバッテリーに供給され、充電が行われる。

ここで、充電完了時等に、再度ドローンＸを自由に飛行可能な状態とするため、充電装置本体Ａを架空地線Ｌ４から取外す際には、図４（ｃ）に示す状態から、ドローンＸを上方に移動させれば良い。

この際、一対の第一接触部Ｇ１ｂ１が、引きばねＧ１ｃ１による付勢力を受けつつ架空地線Ｌ４に押下げられる態様で、下方に回動する。
そして、一対のホイール部Ｈの間隔が架空地線Ｌ４の直径程度となると、一対のホイール部Ｈが回動し、架空地線Ｌ４が、充電装置本体Ａから離脱する。
なお、この離脱作業は、一対のホイール部Ｈの間隔を架空地線Ｌ４の直径程度とするために、一対のアーム部本体Ｇ１ａを、回動機構Ｇ２ａにより離間させることにより行っても良い。

本実施形態によれば、ドローンＸを用いた配送物を配送において、配送先間の移動中にバッテリーが切れそうになった場合であっても、架空地線Ｌ４を用いて充電を行うことができるため、不意の充電切れによる落下といった事態を防止することができ、配送時間の遅延の防止し、周囲の安全を確保することが可能となる。

また、誘導電流発生部材Ａ１により、架空地線Ｌ４を流れる電流から間接的にバッテリーに電力を供給することができ、直接大きな電流が流れることによる断線等、充電装置１の故障を防ぎ、適切な電力で充電を行うことが可能となる。

また、充電装置本体Ａが、接続部ＢによりドローンＸに取付けられていことで、架空地線Ｌ４に新たな設備を導入することなく、架空地線Ｌ４を用いたドローンの充電が可能となる。

また、ガイド部Ｇにより、充電時における、ドローンＸの飛行軌道が安定し、充電状態の維持が容易となる。

また、アーム部Ｇ１により、充電時における、ドローンＸの架空地線Ｌ４から不意の離脱を抑制でき、安定的に充電を行うことが可能となる。

また、架空地線Ｌ４を用いて充電を行うことで、ドローンＸを上方から飛行させ充電状態とする際、他の架線が障害となることがなく、円滑にドローンＸを充電状態とすることが可能となる。

＜実施形態２＞
以下、図５～図８を用いて、本実施形態２に係る充電システムについて説明する。
なお、同実施形態において、先の実施形態と基本的に同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を簡略化する。

図５に示すように、充電システムＳ´は、実施形態１と同様に、ドローンＸと、ドローンＸのバッテリーを充電するため充電装置１´と、を備えており、鉄道路線構成体Ｖの上方に設けられている。

鉄道路線構成体Ｖや鉄道用架線Ｌの構成は実施形態１と同様のため、その説明を省略する。

また、充電装置１´は、鉄道用架線Ｌに接触する充電装置本体Ａと、ドローンＸと充電装置本体Ａとを電気的に接続する接続部Ｂと、を有している。
そして、充電装置本体Ａは、架空地線Ｌ４に取付けられている。即ち、充電装置本体Ａは、実施形態１と異なり、ドローンＸと別体に設けられている。

以下、図６～図８を用いて、充電装置１´の構成について詳述する。
なお、図７（ａ）は、図６におけるＸＸ´線断面図、図７（ｂ）は、図６におけるＹＹ´線断面図、図７（ｃ）は、図６におけるＺＺ´線断面図である。

図６に示すように、充電装置本体Ａは、略直方体状に概略構成され、架空地線Ｌ４の周囲に発生する磁束ｍ２により誘導電流を発生させる誘導電流発生部材Ａ１と、ドローンＸを後述する給電端子部Ｆに向かって移動させることで、後述する受電端子部Ｒを給電端子部Ｆに誘導するガイド通路Ａ２と、誘導電流発生部材Ａ１及びガイド通路Ａ２の底面を構成する土台部Ａ３と、を含む。

ガイド通路Ａ２は、土台部Ａ３の幅方向に間隔を置いて載置された一対の壁部Ｗにより形成されている。
土台部Ａ３には、ガイド通路Ａ２の端部から突出し、ドローンＸを載置可能な載置部Ａ３ａが設けられている。
また、載置部Ａ３ａの載置面には、着陸地点に関する情報を含む２次元コードＱをドローンＸに認識可能に表示する。

２次元コードＱは、バーコードやＱＲコード（登録商標）等として着陸地点に関する情報を記録しており、ドローンＸに搭載されるカメラ等の撮像装置（図示せず）により、記録された情報が読み取られる。
着陸地点に関する情報は、充電装置本体Ａの識別情報、充電装置本体Ａの位置情報などが含まれる。

接続部Ｂは、誘導電流発生部材Ａ１の端部に設けられた給電端子部Ｆ（図７参照）と、バッテリーからドローンＸの外部に延び、端部に給電端子部Ｆと接触する受電端子部Ｒが設けられた受電端子部構成体Ｂ１と、を含む。

受電端子部構成体Ｂ１には、接続ケーブルＢ１ａと、接続ケーブルＢ１ａの端部に形成され、ガイド通路Ａ２を通過可能な略直方体状に形成された筐体Ｂ１ｂと、が設けられ、筐体Ｂ１ｂの側面に受電端子部Ｒが設けられている。

接続ケーブルＢ１ａの内部には、正極側配線（図示せず）と負極側配線（図示せず）が格納されている。

接続ケーブルＢ１ａのドローンＸ側の端部には、ドローンＸに連結可能な給電用連結端子（図示せず）が形成され、各配線の一端は、この端子に電気的に接続されている。
また、各配線の他端は、筐体Ｂ１ｂの内部まで延び、受電端子部Ｒと電気的に接続されている。

ドローンＸには、実施形態１と同様に、給電用連結端子と着脱自在に連結可能な受電用連結端子（図示せず）が設けられており、これら各端子により、電気コネクタが構成されている。
そして、これら各端子を連結することで、受電端子部Ｒを介して各配線に流れた電流が、バッテリーに供給される。

受電端子部Ｒは、正極側配線と電気的に接続された正極側受電端子Ｒ１と、負極側配線と電気的に接続された負極側受電端子Ｒ２と、により構成されている。
なお、正極側受電端子Ｒ１及び負極側受電端子Ｒ２は、それぞれ、例えば銅や銅合金等で形成された、導電性を有する突起部である。

図７（ａ）に示すように、誘導電流発生部材Ａ１には、略直方体状の筐体Ａ１ａと、筐体Ａ１ａの内部に設けられたコイルＣと、が設けられている。

給電端子部Ｆは、コイルＣの各端部に電気的に接続された正極側給電端子Ｆ１及び負極側給電端子Ｆ２により構成され、筐体Ａ１ａの側面かつガイド通路Ａ２の内部に設けられている。
また、ガイド通路Ａ２は、一対の壁部Ｗの形状に基づき、その開口端から給電端子部Ｆに向かうに伴って、幅方向の間隔が漸次狭くなっている。
なお、正極側給電端子Ｆ１及び負極側給電端子Ｆ２は、それぞれ、例えば銅や銅合金等で形成された、導電性を有する突起部である。

図７（ｂ）に示すように、一対の壁部Ｗは、断面略逆Ｌ字状に構成されており、ガイド通路Ａ２の略中央は、一対の壁部Ｗ同士の間隙により、上方に向かって開口して構成されている。

土台部Ａ３の下面には、可撓性を有する係止部Ａ３ｂが、架空地線Ｌ４が延びる方向に沿って複数設けられている。
また、係止部Ａ３ｂには、一対の略レ字状の係止部本体Ａ３ｂ１と、土台部Ａ３の下面に固定された基部Ａ３ｂ２と、が設けられている。基部Ａ３ｂ２は、その略中央が、架空地線Ｌ４の外形状に合わせて窪んでいる。

これにより、各係止部本体Ａ３ｂ１を架空地線Ｌ４に向かって押圧することで、一対の係止部本体Ａ３ｂ１が離間し、架空地線Ｌ４が、基部Ａ３ｂ２の窪みに向かって押し込まれ、図７（ｂ）に示す状態となる。
この際、係止部本体Ａ３ｂ１の先端が、基部Ａ３ｂ２の窪みと共に、架空地線Ｌ４に密着することで、充電装置本体Ａは、架空地線Ｌ４に安定的に取付けられる。

図７（ｃ）に示すように、ガイド通路Ａ２は、一対の壁部Ｗの形状に基づき、その開口端から給電端子部Ｆに向かうに伴って、高さが漸次低くなっている。
このように、図７（ａ）において示した一対の壁部Ｗの幅方向の間隔の態様と合わせて、ガイド通路Ａ２は、誘導電流発生部材Ａ１に向かうに伴って、内部の側壁が、漸次筐体Ｂ１ｂに接近していくように構成されている。これにより、筐体Ｂ１ｂ（受電端子部Ｒ）が円滑に給電端子部Ｆへと誘導される。

図８は、受電端子部Ｒを給電端子部Ｆに接触させる際の、接続ケーブルＢ１ａの動作態様を示す斜視図である。
なお、図８（ｃ）において、充電装置本体Ａは断面図で示している。

まず、ドローンＸは、着陸地点となる載置部Ａ３ａの上方に接近すると、撮像装置により２次元コードＱを読み取り、正確な着陸地点の位置情報を取得する。ドローンＸは、取得した位置情報に基づいて正確な着陸地点の上方まで移動する。
なお、ドローンＸは、取得した位置情報に基づいて筐体Ｂ１ｂの着陸方向を修正しても良い。例えば、本実施形態においては、受電端子部Ｒと給電端子部Ｆとが対向するように、筐体Ｂ１ｂの向きを、ドローンＸの回転等により調整しておく。

次に、ドローンＸを下降させ（矢印ｑ１）、筐体Ｂ１ｂを載置部Ａ３ａに着陸させることで、図８（ａ）に示す状態となる。

次に、図８（ｂ）に示すように、ドローンＸを誘導電流発生部材Ａ１側に移動させることで、筐体Ｂ１ｂを、ガイド通路Ａ２に通す（矢印ｑ２）。
なお、この際、接続ケーブルＢ１ａは、一対の壁部Ｗ同士の間隙を通っているため、筐体Ｂ１ｂのガイド通路Ａ２の移動がスムーズに行われる。

次に、図８（ｂ）に示す状態から引き続いて、ドローンＸを誘導電流発生部材Ａ１側に移動させることで、図８（ｃ）に示ように、受電端子部Ｒが給電端子部Ｆに接触する。
詳述すれば、正極側受電端子Ｒ１と正極側給電端子Ｆ１、負極側受電端子Ｒ２と負極側給電端子Ｆ２がそれぞれ接触する。

この状態で、架空地線Ｌ４に誘導電流ｅ２に基づく磁束ｍ２が発生すると、電磁誘導の効果により、コイルＣに誘導電流が発生する。
これにより、コイルＣに発生した誘導電流が、相互に接触している受電端子部Ｒ及び給電端子部Ｆを介して、接続ケーブルＢ１ａを通り、ドローンＸのバッテリーに供給され、充電が行われる。

ここで、充電完了時等に、再度ドローンＸを自由に飛行可能な状態とするため、ドローンＸを、受電端子部Ｒと給電端子部Ｆとが離間する方向に移動させ、受電端子部構成体Ｂ１を、ガイド通路Ａ２の外部に出せば良い。

本実施形態によれば、ドローンＸには受電端子部構成体Ｂ１が設けられているのみであるため、ドローンＸの軽量化に伴う操作性の向上や、充電装置本体Ａが障害物に衝突し損傷してしまう事態の防止が可能となる。

また、充電装置本体Ａがガイド通路Ａ２を含むことで、受電端子部Ｒを給電端子部Ｆに接触させ、充電状態とするための、ドローンＸの操作が容易となる。

また、充電装置本体Ａの土台部Ａ３に載置部Ａ３ａが設けられていることで、受電端子部Ｒをガイド通路Ａ２に通す前に、一時的に受電端子部構成体Ｂ１（筐体Ｂ１ｂ）を載置部Ａ３ａに載置しておくことができ、受電端子部Ｒを給電端子部Ｆに接触させ、充電状態とするための、ドローンＸの操作が、さらに容易となる。

なお、上記の各実施形態において、ドローンＸが配送する配送物については省略しているが、ドローンＸが配送物を保持する際には、実施形態１であれば接続部Ｂが、実施形態２であれば接続ケーブルＢ１ａが適宜湾曲する等して、ドローンＸの下部に保持される。配送物を、より円滑にドローンＸに保持させたい場合には、実施形態１であれば接続部Ｂを、実施形態２であれば接続ケーブルＢ１ａをドローンの側部から突出させる構成としても良い。
また、上記の各実施形態において示した各構成部材の諸形状や寸法等は一例であって、設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記の各実施形態においては、充電装置本体Ａが接触する鉄道用架線Ｌとして架空地線Ｌ４を用いた例を示したが、トロリー線Ｌ１やき電線Ｌ３等を用いても良い。この際、充電装置本体ＡにＤＣ／ＤＣコンバータを設けておき、充電を行うのに適切な直流電圧に調整可能な構成とすることが好ましい。

また、例えば、上記の各実施形態において、接続部Ｂに直流遮断器を設けておき、鉄道用架線Ｌからの直流電力の投入／遮断の制御を行うとともに、不意の雷撃等に伴う事故電流を遮断して、充電システムＳ、Ｓ´を保護する構成としても良い。

本発明は、特に、鉄道等輸送機器の停留場を用いた輸送機器による配送物の運搬と、ドローンによる配送物の運搬と、を組み合わせた物流システムに導入することができ、物流の発展に大きく貢献できることから、産業上の利用可能性が極めて高いものである。

Ｓ、Ｓ´ 充電システム
Ｘ ドローン
１、１´ 充電装置
Ａ 充電装置本体
Ａ１ 誘導電流発生部材
Ｃ コイル
Ｇ ガイド部
Ｇ１ アーム部
Ｇ２ 制御部
Ａ２ ガイド通路
Ａ３ 土台部
Ｂ 接続部
Ｂ１ 受電端子部構成体
Ｒ 受電端子部
Ｆ 給電端子部
Ｖ 鉄道路線構成体
Ｔ 車両
Ｉ レール
Ｌ 鉄道用架線
Ｌ１ トロリー線
Ｌ２ 吊架線
Ｌ３ き電線
Ｌ４ 架空地線

Claims (9)

1. ドローンと、前記ドローンのバッテリーを充電するための充電装置と、を備え、
   前記充電装置は、鉄道用架線と分離して設けられる充電装置本体と、前記バッテリーと前記充電装置本体とを電気的に接続する接続部と、を有し、
   前記ドローンは、前記接続部により前記充電装置本体に取付けられ、
   前記充電装置本体は、鉄道用架線を接触挟持可能かつ、前記鉄道用架線に流れる電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成されている、充電システム。
2. 前記充電装置本体は、前記鉄道用架線の周囲に発生する磁束により誘導電流を発生させる誘導電流発生部材を含み、
   前記誘導電流発生部材は、前記誘導電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成されている、請求項１に記載の充電システム。
3. 前記充電装置本体は、前記鉄道用架線を囲うガイド部を含む、請求項２に記載の充電システム。
4. 前記ガイド部には、前記鉄道用架線に接触することで、前記充電装置本体を前記鉄道用架線に対して着脱自在に連結するアーム部が設けられている、請求項３に記載の充電システム。
5. 前記充電装置本体には、前記鉄道用架線に接触するホイール部が設けられている、請求項１～４の何れかに記載の充電システム。
6. 前記接続部は、前記充電装置本体と前記ドローンとを、離間して接続可能に構成されている、請求項１～５の何れかに記載の充電システム。
7. 前記鉄道用架線は、架空地線である、請求項１～６の何れかに記載の充電システム。
8. ドローンのバッテリーを充電するための充電装置であって、鉄道用架線を接触挟持可能な充電装置本体と、前記ドローンと前記充電装置本体とを電気的に接続する接続部と、を有し、
   前記充電装置本体は、前記ドローンに取付けられ、前記鉄道用架線に流れる電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成されている充電装置。
9. ドローンと、前記ドローンのバッテリーを充電するための充電装置と、を備えたドローンの充電方法であって、
   鉄道用架線に流れる電流に基づいて、前記バッテリーに電力を供給可能に構成された充電装置本体を、前記ドローンに取付け、
   前記充電装置本体に、前記鉄道用架線を接触挟持させることで、前記バッテリーと前記充電装置本体とを電気的に接続する接続部を介して前記バッテリーに電力を供給する充電方法。
   

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