JP2019055780A - 飛行体の制御システム、その制御装置および目印部 - Google Patents

Abstract

【課題】ＧＰＳを使用せず、飛行ルートも記憶させることなく、飛行体を自律飛行させる飛行体の制御システムおよびその制御装置を提供すること。【解決手段】飛行体の制御システム２は、飛行体の制御に関する制御情報に対応する少なくとも１つの目印部６と、制御情報を読み取る読み取り部１２と、読み取り部で読み取られた制御情報に基づいて、飛行体に飛行情報を送信する飛行情報送信部１４とを含む。【選択図】 図１

Description

本発明は、飛行体の制御システムおよびその制御装置、特に屋内で使用される飛行体の制御システムおよびその制御装置に関する。

従来、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）が使えない屋内などで使用されるための、飛行体が知られている。特許文献１の飛行体では、飛行体と構造物との距離を測定し、予め定められた飛行ルート上の構造物の検査を行っている。特許文献１の飛行体では、制御装置に予め飛行開始から飛行終了までの３次元の飛行ルートが記憶されている。飛行体は、記憶された飛行ルートに沿って、自律して飛行するように制御される。

特開２０１６−１１１４１４号公報

特許文献１では、飛行体に３次元の飛行ルートを記憶させる場合、例えば、大型の屋内施設などでは、飛行ルート全体の情報量が膨大となる。その結果、３次元の飛行ルート全体の作成に手間がかかる。さらに、飛行ルート全体を記憶させる記憶装置も大型化する。

本発明の課題は、飛行ルート全体を記憶させることなく、飛行体を自律飛行させることにある。

本発明に係る飛行体の制御システムは、飛行体の制御に用いる飛行体の制御システムである。飛行体の制御システムは、少なくとも一つの目印部と、読み取り部と、飛行情報送信部と、を備える。少なくとも一つの目印部は、飛行体の制御に関する制御情報に対応する。読み取り部は、目印部から制御情報を読み取る。飛行情報送信部は、読み取り部で読み取られた制御情報に基づいて、飛行体が読み取り可能な形式の飛行情報を生成し、飛行体に飛行情報を送信する。

このような構成の制御システムでは、飛行情報送信部は、読み取り部が目印部から読み取った制御情報に基づいて、飛行情報を飛行体に送信する。これによって、飛行ルート全体を記憶させることなく、飛行体を自律飛行させることができる。

飛行体は、目印部に記載された画像を撮像する撮像部と、を有してもよい。読み取り部は、撮像部で撮像した画像から制御情報を読み取ってもよい。このような構成であれば、撮像部が、目印部に記載された画像を撮像することで、飛行体の制御情報を読み取ることできる。その結果、目印部に、センサなどの計測器が不要となり、安価に飛行体を制御できる。

飛行体の制御システムは、画像から飛行情報を補正する飛行情報補正部をさらに備えてもよい。このような構成であれば、例えば、読み取り部で読み取った制御情報と、実際に飛行した情報を対比させて、飛行情報を補正することができる。

少なくとも一つの目印部は、第１目印部と、第２目印部と、を有してもよい。第１目印部は、少なくとも第２目印部までの飛行体の移動ベクトルに関する第１制御情報と、を有してもよい。このような構成であれば、飛行情報送信部は、読み取り部が読み取った第１目印部の第１制御情報から、第２目印部へ移動するための飛行情報を飛行体に送信することができる。この結果、飛行体は、第１目印部から第２目印部へ確実に飛行することができる。

飛行体の制御システムは、目印部を検知する検知部をさらに備えてもよい。飛行情報送信部は、検知部により目印が検知されると、飛行体の空中静止を示す飛行情報を生成してもよい。このような構成であれば、検知部が、目印部を検知すると、飛行体を空中静止させる。この結果、飛行体が、目印部を通り過ぎることを防止することができる。

飛行体は、飛行体と飛行体の周囲の構造物との距離を計測する距離センサを有しもよい。目印部は、距離センサの情報から算出される飛行状態に関する第２制御情報を有してもよい。このような構成であれば、距離センサを用いてより正確に飛行体を制御できる。

飛行体の制御システムは、飛行体の制御システムの異常を検知する異常検知部と、をさらに備えてもよい。目印部は、異常検知部が検知した異常に応じた第３制御情報を有してもよい。この構成によれば、より安全に飛行体を制御することができる。

本発明に係る制御装置は、読み取り部と、飛行情報送信部と、を備える。読み取り部は、飛行体の制御に関する制御情報に対応する少なくとも１つの目印部の制御情報を読み取る。飛行情報送信部は、読み取り部で読み取られた制御情報に基づいて、飛行体が読み取り可能な形式の飛行情報を生成し、飛行体に飛行情報を送信する。

このような構成の制御装置では、飛行情報送信部は、読み取り部が目印部から読み取った制御情報に基づいて、飛行情報を飛行体に送信することができる。その結果、飛行ルート全体を記憶することなく、飛行体を自律飛行させることができる。

本発明に係る目印部は、飛行体の制御に用いる飛行体の制御システムに用いる目印部であって、飛行体の移動ベクトルに関する第１制御情報と、飛行体の飛行状態に関する第２制御情報と、飛行体の制御システムの異常に関する第３制御情報と、を有してもよい。この構成によれば、飛行ルート全体を記憶させることなく、正確かつ安全に飛行体を自律飛行させることができる。

本発明によれば、ＧＰＳを使用せず、かつ飛行ルート全体を記憶させることなく、飛行体を自律飛行させることができる。

本発明の第１実施形態における飛行体の制御システムの全体図。 制御装置および飛行体制御部の構成を示すブロック図。 第１実施形態における制御装置の制御動作を示すフローチャート。 第１実施形態における飛行体の制御システムの作動の様子を示した図。 第２実施形態における飛行体の制御システムの全体図。 第２実施形態における飛行体の制御システムの作動の様子を示した図。 第２実施形態における制御装置の制御動作を示すフローチャート。 第３実施形態における飛行体の制御システムの全体図。 第３実施形態における飛行体の下面図。 第３実施形態における制御装置および飛行体制御部の構成を示すブロック図。 第３実施形態におけるフェールセーフコードの表。 第３実施形態における制御装置の制御動作を示すフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、第１実施形態について図面を参照しながら説明する。

図１および図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る飛行体８の制御システム２は、読み取り部１２を有する制御装置４と、少なくとも１つの目印部６と、を備える。

図１に示すように、制御装置４は、飛行体８の上部または、下部に固定される。図２に示すように、制御装置４は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏインターフェースを含む画像処理可能なマイクロコンピュータと、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信デバイスと、によって構成される。制御装置４は、ソフトウェアによって構成される機能構成として、読み取り部１２と、飛行情報送信部１４と、検知部１６と、飛行情報補正部１８と、第１無線通信部２０を有する。

読み取り部１２は、後述する撮像部２２で撮像された目印部６の画像Ｓを、受け取る。読み取り部１２は、画像Ｓを受け取った後、画像処理により、画像Ｓに含まれる制御情報を読み取る。読み取り部１２は、取得した画像Ｓから制御情報を読み取るプログラムに対応する。例えば、目印部６の画像Ｓに制御情報として矢印が記載（表示）されている場合、制御装置４に予め記憶されたプログラムを参照し、画像Ｓの矢印が示す移動ベクトルを読み取る。このように、読み取り部１２は、画像Ｓに含まれる制御情報から、飛行体８の移動方向、移動量、撮像部２２の作動条件などの制御情報を読み取る。すなわち、読み取り部１２は、矢印という二次元画像で表される制御情報から、プログラムが解釈可能な数値で表される制御情報を生成する。読み取り部１２は、読み取った制御情報を、飛行情報送信部１４に送る。

飛行情報送信部１４は、受け取った制御情報を、飛行体８の飛行体制御部１０が読み取れる形式の飛行情報の信号に変換し、第１無線通信部２０に送る。本実施形態では、飛行体８が受け入れ可能な飛行情報のデータ形式が予め定められている。飛行情報送信部１４は、制御情報に基づいて、その所定のデータ形式の飛行情報を生成する。

検知部１６は、飛行体８が目印部６を通過したか否かを検知する。第１実施形態では、検知部１６は、撮像部２２が目印部６を撮像したか否かを検知する。検知部１６は、目印部６が検知された際に、飛行情報送信部１４に空中静止の信号を送る。飛行情報送信部１４は、受け取った空中静止の信号を、後述する飛行体８の飛行体制御部１０が読み取れる形式の飛行情報の信号に変換し、第１無線通信部２０に送る。

飛行情報補正部１８は、飛行体８の実際の撮像部２２から得た画像Ｓの画像情報から、飛行情報を補正する。詳細については、後述する。

第１無線通信部２０は、飛行情報送信部１４から送られる信号を、通信信号に変換し、後述する飛行体制御部１０に設けられた第２無線通信部へ送信する。

図１に示すように、目印部６は、飛行体８の制御情報を含む。目印部６には、飛行体８の制御情報を含む画像Ｓが表示される。目印部６の画像Ｓは、少なくとも、次の目印部６までの移動ベクトルに関する飛行体８の制御情報に対応している。なお、移動ベクトルには、飛行体８の移動量、移動方向（第１制御情報）が含まれる。なお、これに加えて飛行体８の高度を含んでもよい。目印部６は、飛行ルート上の任意の位置に配置される。

図１に示すように、飛行体８は、飛行体制御部１０と、複数(たとえば４つ）のプロペラ３０ａと、カメラ２４と、を備える無人飛行体(例えば、ドローン）である。

図２に示すように、飛行体制御部１０は、撮像部２２と、姿勢検知部２６と、飛行制御部２８と、モータ制御部３０と、第２無線通信部３２と、を含む。飛行体制御部１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ジャイロ、加速度センサ、Ｉ／Ｏインターフェースを含むマイクロコンピュータと、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）およびＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信デバイス、で構成され、ソフトウェアによって、各部を制御する。

撮像部２２は、カメラ２４と電気的に接続され、飛行情報送信部１４からの信号に基づいて、撮像のタイミングおよび撮像時間が設定される。撮像部２２は、設定された撮像のタイミングおよび撮像時間に基づいて、カメラ２４を起動させ撮像を行う。

姿勢検知部２６は、加速度センサ（図示せず）やジャイロ（図示せず）の値を測定し、飛行体８の傾きや、速度や、移動方向などを検知する。

飛行制御部２８は、飛行情報送信部１４から送られてきた信号と、姿勢検知部２６で検知した飛行体８の姿勢と、から、４つのプロペラ３０ａをそれぞれ駆動する４つのモータ３０ｂの出力を決定し、モータ制御部３０へ信号を送る。

モータ制御部３０は、飛行制御部２８からの信号に基づいて、プロペラ３０ａを駆動するモータ３０ｂを、個別に制御する。

第２無線通信部３２は、第１無線通信部２０からの通信信号を受け、飛行制御部２８へ飛行情報の信号を送信する。一方、カメラ２４で撮像した画像を、撮像部２２を介して、第１無線通信部２０へ送信する。

次に図３のフローチャートを用いて制御装置４による処理手順の一例について説明する。制御装置４は、電源スイッチ（図示せず）が押されることにより制御を開始する。

なお、第１実施形態では、図４に示すように、目印部６ａと目印部６ｂの二つの目印部６があるものとする。また、目印部６ａ（第１目印部）は、飛行体８が目印部６ａから目印部６ｂ（第２目印部）に向かった後、目印部６ｂとカメラ２４が正対する状態になるための制御情報に、対応している。より具体的には、目印部６ａには、長方形の枠の中に、矢印（図４の６ａ右矢印参照）と、目印部６ｂにおける撮像部２２の撮像開始時間に対応する数字（図４の６ａの１０という数字参照）と、が画像Ｓとして、記載（表示）されている。一方、目印部６ｂには、長方形の枠の中に、目印部６ａに戻り、目印部６ａと、カメラ２４が正対する状態になるための制御情報に、対応している。より具体的には、目印部６ｂには、矢印（図４の６ｂ左矢印参照）と、目印部６ｂにおける撮像部２２の撮像開始時間に対応する数字（図４の６ａの２０という数字参照）と、が画像Ｎとして記載（表示）されている。

図３に示すように、ステップＳ１では、制御装置４は、検知部１６が目印部６ｂを検知するまで、目印部６ａから得た制御情報に基づいて、飛行体８の制御を行う。すなわち、制御装置４の飛行情報送信部１４は、目印部６ｂへ移動する飛行情報を、第１無線通信部２０に送信する。第１無線通信部２０は、飛行情報送信部１４からの飛行情報を、通信信号に変換して、第２無線通信部３２へ送信し、ステップＳ２へ処理を進める。その後、飛行体８の飛行体制御部１０は、制御装置４から送信された飛行情報に基づいて、飛行体制御部１０を制御する。飛行体８は、飛行体制御部１０の制御により目印部６ｂに移動する。

ステップＳ２では、制御装置４は、検知部１６が目印部６ｂを検知したか否か判断する。検知部１６が目印部６ｂを検知すると、飛行情報送信部１４が、飛行体８が空中静止する飛行情報を、第１無線通信部２０に送信して、ステップＳ３に処理を進める。その後、飛行体制御部１０は、飛行情報送信部１４からの空中静止の飛行情報を受けて、空中静止（ホバリング）するように、飛行制御部２８を介して、モータ制御部３０を制御する。飛行体８は、飛行体制御部１０の制御により、空中静止する。

一方、検知部１６が、目印部６ｂを検知していない場合は、ステップＳ１に戻り、飛行情報送信部１４は、目印部６ｂへ向かう飛行情報を、第１無線通信部２０に送信し続ける。

ステップＳ３では、読み取り部１２が、目印部６ｂに記載（表示）された画像Ｎを読み取る。読み取り部１２は、目印部６ａの撮像開始時間に対応する数字に関する制御情報を基に、空中静止後所定時間経過後に撮像を開始するように、飛行情報送信部１４へ信号を送る。飛行情報送信部１４は、空中静止後所定時間経過後に、第１無線通信部２０と、第２無線通信部３２を介して、飛行体制御部１０の撮像部２２に撮像するための指示を出す。撮像部２２は、カメラ２４に、目印部６ｂの画像Ｎを撮像させる。撮像部２２は、カメラ２４が撮像した画像Ｎを読み取る。撮像部２２は、撮像した画像Ｎを、第２無線通信部３２および第１無線通信部２０を介して、読み取り部１２へ送信する。読み取り部１２は、画像Ｎから、対応する制御情報を読み取る。すなわち、読み取り部１２に予め記憶されたプログラムを基に、画像Ｎを画像処理し、画像Ｎに含まれる飛行体８が移動すべき移動量、移動方向、高度、撮像開始時間などの制御情報を参照し、読み取る。ここで、画像Ｎは、飛行体８が目印部６ａへ移動するための制御情報と、目印部６ａでの撮像開始時間の制御情報に対応している。そのため、読み取り部１２は、飛行体８が、目印部６ａまでの移動すべき移動量、移動方向、高度と、撮像時間を読み取る。読み取り部１２は、これら制御情報の読み取りを開始すると、ステップＳ４へ処理を進める。

ステップＳ４では、読み取り部１２が、読み取り完了したか否かを判定する。読み取りを完了したと判定した場合は、ステップＳ５へ処理を進める。一方、読み取り部１２の読み取りが完了しない場合は、ステップＳ３に戻り、撮像部２２が、撮像を続ける。

ステップＳ５では、飛行情報補正部１８が、飛行情報を補正する。図４に示すように、飛行情報補正部１８は、例えば、図４に示す画像Ｎの長辺Ｌの長さと、短辺Ｍの長さと、ＬとＭの角度から、カメラ２４の目印部６ｂに対する角度と、カメラ２４と目印部６ｂまでの距離を、計測する。すなわち、目印部６ａの制御情報に基づいて目印部６ｂまで正確に飛行した場合、カメラ２４は、目印部６ｂに対し正対している。また、カメラ２４が、目印部６ｂに対し正対している場合、ＬとＭの角度は直角であり、ＬとＭの長さも所定の長さであるはずである。一方、カメラ２４で、実際に画像Ｎを撮像した結果、ＬとＭの角度が直角でない場合、またはＬとＭの長さが所定長さでない場合は、実際の飛行ルートが、目印部６ａに対応した制御情報とずれていることが考えられる。そこで、ステップＳ５で、飛行情報補正部１８が、目印部６ｂに対し、カメラ２４が正対しているか否かを判断し、正対していないと判断すると、ステップＳ６に処理を進める。一方、正対している場合は、ステップＳ７に処理を進める。

ステップＳ６では、飛行情報補正部１８は、画像Ｎの画像情報から、実際の飛行ルートのずれ量を算出し、目印部６ｂの制御情報に対し、ずれ量を反映させた飛行情報を作成し、ステップＳ７へ処理を進める。

ステップＳ７では、飛行情報送信部１４が、読み取り部１２からの制御情報と、飛行情報補正部１８からの補正情報を加えて、目印部６ａへ移動するため飛行情報を作成し、ステップＳ８へ処理を進める。

ステップＳ８では、飛行情報送信部１４が、第１無線通信部２０および第２無線通信部３２を介して、飛行体制御部１０へ飛行情報を送信し、ステップＳ１へ処理を進める。その後、飛行体制御部１０は、飛行情報を受け取り、飛行制御部２８を介して、モータ制御部３０を制御する。飛行体制御部１０は、飛行体８を、目印部６ａへ移動させる。

以上のような、第１実施形態の構成の飛行体の制御システム２および制御装置４では、目印部６に含まれる制御情報を読み取り部１２が読み取り、飛行体８を制御できるため、ＧＰＳを用いることなく、飛行体を自律飛行させることができる。また、飛行体８に、飛行ルート全体を記憶させることなく、飛行体８を自律飛行させることができる。また、撮像部２２が、目印部６に記載（表示）された画像を撮像することで、飛行体の制御情報を読み取ることできる。その結果、目印部に、センサなどが不要となり、安価に飛行体の制御システムが提供できる。また、飛行情報補正部１８が、画像から飛行情報を補正できるから、より正確に次の目印部を捉え、例えば目印部の制御情報に沿って正確に飛行することができる。さらに、制御装置４は、目印部６を検知すると、飛行体８を空中静止させるため、安定した状態で撮像することができる。その結果、制御情報を正確に読みとることができる。また、このような飛行体の制御システム２および制御装置４を、大型の屋内倉庫に用いた場合、目印部６の制御情報に沿って、飛行体８を自立飛行させることができる。また、飛行体８を自律飛行させながら、撮像部２２で、倉庫内の様子を撮像することができる。その結果、飛行体８により、倉庫内を監視することができる。特に、倉庫内に配置された棚の上部は、人による監視を行うことが、困難である。第１実施形態の飛行体の制御システム２および制御装置４を用いれば、安価で簡単に倉庫の監視を行える。さらに、第１実施形態の飛行体の制御システム２および制御装置４は、制御装置４が飛行体８に取り付けられるため、飛行体８と制御装置４との通信が、障害物により、妨害されることがない。その結果、安定して自律飛行をすることができる。また、第１実施形態の飛行体の制御システムであれば、制御装置４に対し、３次元の飛行ルートを記憶させる必要がない。そのため、制御装置４の記憶媒体の容量が小さく済む。その結果、制御装置４が軽量になり、飛行体８の飛行時間が、重量増加により短くなることを防止することができる。

＜第２実施形態＞
次に図５および図６を用いて、実施形態２の飛行体の制御システムについて説明する。実施形態２の飛行体の制御システム１０２は、制御装置４と、目印部１０６と、飛行体８と、サーバ１１０と、パソコン１１２を備える。なお、制御装置４と、飛行体８については、第１実施形態における制御装置４と飛行体８と同様であるため、説明を省略する。

図６に示すように、目印部１０６ａから１０６ｄには、長方形の枠にアルファベットのＡからＤが記載（表示）されている。図６に示すように、目印部１０６ａから１０６ｄが、屋内の棚の周囲を囲むように配置されている。

図５に示すように、サーバ１１０が、パソコン１１２とインターネットや無線ＬＡＮを通じて接続される。サーバ１１０は、その機能構成として、データベース１１１を備えている。サーバ１１０は、ハードウェア、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ソフトウェアのいずれによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、データベース１１１は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。データベース１１１には、目印部１０６のアルファベットに対応して、多数の移動ベクトルと撮像時間の、制御情報が、格納されている。

パソコン１１２は、目印部１０６のアルファベットに対応した制御情報を組み合わせるユーザインターフェース１１３が、設けられる。パソコン１１２は、ハードウェア、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ソフトウェアのいずれによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、ユーザインターフェース１１３は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたプログラムが動作することによって実現される。また、パソコン１１２は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信デバイスや、ＬＡＮなどの有線通信デバイスで構成される。各部は、ソフトウェアによって制御される。

ユーザインターフェース１１３は、移動ベクトルと撮像時間の組み合わせに応じたアルファベットが表示されている。本実施形態では、例えば、ユーザインターフェース１１３には、アルファベットＡの組み合わせである移動ベクトルと撮像開始時間１１４と、アルファベットＢの組み合わせである移動ベクトルと撮像開始時間１１６と、アルファベットＣの組み合わせである移動ベクトルと撮像開始時間１１８と、アルファベットＤの組み合わせである移動動ベクトルと撮像開始時間１２０と、が表示されている。

パソコン１１２のユーザは、インターネットを通じて、サーバ１１０のデータベース１１１にアクセスする。ユーザは、データベース１１１に格納された、各アルファベットに対応した制御情報を、参照する。パソコン１１２のユーザは、ユーザインターフェース１１３で、飛行体８の使用環境に合わせて、制御情報の組み合わせを作ることができる。

ユーザインターフェース１１３で組み合わせた制御情報は、パソコン１１２に設けられた有線通信デバイスもしくは無線通信デバイスを介して、制御装置４に記憶される。また、読み取り部１２は、目印部１０６ａから１０６ｄに記載（表示）された画像を読み取り、制御装置４に記憶したアルファベットに対応する制御情報を参照するプログラムに対応する。

次に図７を用いて、飛行体の制御システム１０２における、制御装置４の処理手順の一例について説明する。なお、本実施形態では、図６に示すように、飛行体８が、屋内の棚（障害物）の周囲を周回しながら飛行するものとする。また、本実施形態では、図７のフローチャートに示すように、目印部１０６ｄ（第１目印部）から目印部１０６ａ（第２目印部）に、飛行体が自律飛行する際の処理手順の一例を示す。

ステップＳ１０１で、制御装置４は、検知部１６が目印部１０６ａを検知するまで、目印部１０６ｄから得た制御情報に基づいて制御を行う。すなわち、飛行情報送信部１４は、目印部１０６ａへ移動する飛行情報を、第１無線通信部２０に送信する。第１無線通信部２０は、飛行情報送信部１４からの信号を、通信信号に変換して、第２無線通信部３２へ送信し、ステップＳ１０２へ処理を進める。その後、飛行体８の飛行体制御部１０は、制御装置４から送信された飛行情報の信号に基づいて、飛行体制御部１０を制御する。飛行体８は、飛行体制御部１０の制御により目印部１０６ａに移動する。

ステップＳ１０２で、検知部１６が、目印部１０６ａを検知したか否か判断する。検知部１６が、目印部１０６ａを検知すると、飛行情報送信部１４が、飛行体８を空中静止する飛行情報を、第１無線通信部２０に送信して、ステップＳ１０３に処理を進める。その後、飛行体制御部１０は、飛行情報送信部１４からの空中静止の飛行情報を受けて、空中静止（ホバリング）するように、飛行制御部２８を介して、モータ制御部３０を制御する。飛行体８は、飛行体制御部１０の制御により、空中静止する。

一方、検知部１６が、目印部１０６ａを検知していない場合は、ステップＳ１０１に戻り、飛行情報送信部１４は、目印部１０６ａへ向かう飛行情報を、第１無線通信部２０に送信し続ける。

ステップＳ１０３では、読み取り部１２が、目印部１０６ａに記載（表示）された画像を読み取る。読み取り部１２は、読み取り部１２に記憶されたアルファベットＤの制御情報に含まれる撮像開始時間を参照する。読み取り部１２は、目印部１０６ｄのアルファベットＤの制御情報に含まれる撮像開始時間に関する制御情報を基に、空中静止後所定時間経過後に撮像を開始するように、飛行情報送信部１４へ信号を送る。飛行情報送信部１４は、第１無線通信部２０と、第２無線通信部３２を介して、飛行体制御部１０の撮像部２２に撮像するための指示を出し、ステップＳ１０４へ処理を進める。その後、飛行体制御部１０の撮像部２２は、カメラ２４に撮像に、目印部１０６ａの画像を撮像させる。撮像部２２は、カメラ２４が撮像した目印部１０６の画像を読み取る。撮像部２２は、撮像が終わると、第２無線通信部３２および第１無線通信部２０を介して、読み取り部１２へ撮像した画像を送信する。

ステップＳ１０４では、読み取り部１２が、画像処理により、撮像部２２から送信された画像が、アルファベットＡか否かを判定する。読み取り部１２は、アルファベットＡであると判定した後に、読み取り部１２に記憶されているプログラムを起動する。読み取り部１２は、読み取り部１２に記憶された、プログラムに基づいて、記憶させているアルファベットＡに対応する制御情報を、参照し、読み取る。読み取り部１２は、読み取ったアルファベットＡに対応する制御情報を基に、制御信号を作成する。ここで、アルファベットＡに対応する制御情報には、次の目印部１０６ｂへ移動するために必要な、飛行体８の移動量、移動方向、高度の移動ベクトルの情報と、次の目印部で撮像を開始する撮像開始時間の制御情報が含まれる。読み取り部１２は、制御信号の作成を開始すると、ステップＳ１０５へ処理を進める。一方、読み取り部１２が、アルファベットＡ以外の文字であると判定した場合は、ステップＳ１０６へ処理を進める。

ステップＳ１０６では、他のアルファベットの制御情報を参照する。例えば、読み取り部１２が、アルファベットＢであると判定した場合は、アルファベットＢに対応する制御情報を、参照する。アルファベットＣとアルファベットＤについても同様である。読み取り部１２は、各アルファベットに対応した制御情報を参照し、読み取ると、ステップＳ１０６へ処理を進める。

ステップＳ１０６では、読み取り部１２が制御信号を作成し終わると、読み取りを完了したとしてステップＳ１０７へ処理を進める。一方、読み取り部１２の読み取りが完了しない場合は、ステップＳ１０３に戻り、撮像部２２が、撮像を続ける。

ステップＳ１０７からステップＳ１１０の処理方法については、第１実施形態のステップＳ５からステップＳ８の処理方法と同じため、説明を省略する。

このようにして、制御装置４では、ユーザインターフェース１１３で組わせた制御情報と、撮像部２２から送信される画像から、飛行情報を作成し、棚（障害物）の周囲を周回する。

以上のような、第２実施形態の構成の飛行体の制御システム１０２では、パソコン１１２とサーバ１１０を用いて、適宜、制御情報を変更し、制御情報に対応する目印部を簡単に作成することができる。その結果、例えば、飛行体８を自律飛行させるコースを変更したい場合であっても、パソコン１１２をサーバ１１０に繋ぎ、制御情報の組み合わせを変更するだけで、簡単に飛行ルートを設定できる。また、目印部１０６ａから１０６ｄの配置を変更しても、飛行ルートの変更ができ、飛行ルートの変更が容易である。そのため、屋内の大型倉庫などのレイアウト変更などに、簡単に対応できる、汎用性が高い自律飛行型の飛行体の制御システムと制御装置を提供できる。

＜第３実施形態＞
次に図８、図９および図１０を用いて、第３実施形態の飛行体の制御システム２０２について説明する。なお、第３実施形態では第１実施形態と異なる点のみを説明する。

図８および図９に示すように、第３実施形態の飛行体の制御システム２０２では、第１実施形態の構成に加え、飛行体２０８が、飛行体２０８と周辺の構造物との距離を計測する第１距離センサ２３６ａと、第２距離センサ２３６ｂと、第３距離センサ２３６ｃと、第４距離センサ２３６ｄと、を有する。さらに、飛行体２０８は、飛行体２０８の下方向にある構造物との距離を計測する第５距離センサ２３６ｅを有する。

また、図８に示すように、目印部２０６ａと目印部２０６ｂには、第１実施形態の移動ベクトルの制御情報（第１制御情報）に加え、各目印部における飛行体２０８の飛行状態に関する制御情報（第２制御情報）である、速度Ｖと、構造物までの距離Ｒと、屋内における相対的高さＨと、が記載（表示）されている。さらに、目印部２０６ａと目印部２０６ｂには、飛行体２０８が目印部２０６ａと目印部２０６ｂの間を飛行中に発生した異常に対して対処方法に関する制御情報（第３制御情報）が示されたフェールセーフコードが、記載（表示）されている。目印部２０６ａと目印部２０６ｂは屋内の壁面や、トンネル内の壁面に距離を隔てて配置されている。

図９に示すように、第１距離センサ２３６ａから第４距離センサ２３６ｄは、飛行体２０８のボデーの４辺に配置される。第５距離センサ２３６ｅは、飛行体２０８のボデーの下部に配置される。第１距離センサ２３６ａから第５距離センサ２３６ｅは、例えば、超音波やレーザを用いて、構造物までの距離を計測するセンサである。第１距離センサ２３６ａから第４距離センサ２３６ｄは、飛行体２０８の進行方向に対して前方向（図８Ｘ１参照）、後方向（図８Ｘ２参照）、右方向（図８Ｘ３参照）、左方向（図８Ｘ４参照）の各方向の構造物との距離を各別に計測する。同様に、第５距離センサ２３６ｅは、飛行体２０８の下方向（図８Ｘ５参照）の構造物との距離を計測する。すなわち、第５距離センサ２３６ｅは、屋内における飛行体２０８の相対的高さを計測する。なお、第１距離センサ２３６ａから第５距離センサ２３６ｅの配置は、各距離センサが機能する条件で配置すればよい。第１距離センサ２３６ａから第４距離センサ２３６ｄは、飛行体２０８の４本の脚部のそれぞれに配置されてもよい。

図１０に示すように制御装置２０４は、第１実施形態の構成に加え、異常検知部２１７が含まれる。飛行体制御部２１０は、第１実施形態の構成に加え、距離計測部２３６を含む。また、飛行体制御部２１０には、気圧を用いて飛行体２０８の高度を計測する高度計側部２３４が含まれる。

飛行体制御部２１０の距離計測部２３６は、第１距離センサ（図１０のＤＳ参照）２３６ａから第４距離センサ２３６ｄで計測した構造物までの距離を、飛行体２０８の進行方向に対して方向ごとに集計し、飛行体２０８の周辺にある構造物と、飛行体２０８との各方向の距離を決定する。距離計測部２３６は、各方向の距離を、第２無線通信部２３２を介して制御装置２０４へ送信する。

制御装置２０４の飛行情報補正部２１８は、距離計測部２３６から受け取った距離の情報から、飛行体２０８の前方向（図８Ｘ１参照）、後方向（図８Ｘ２参照）の距離の変化を算出し、飛行体２０８の飛行速度Ｖｄと加速度Ｖａを算出する。また、飛行情報補正部２１８は、右方向（図８Ｘ３参照）、左方向（図８Ｘ４参照）の距離の変化から、飛行体２０８の回転方向の速度Ｖｒや加速度Ｖｒ_aを算出する。飛行情報補正部２１８は、下方向（図８Ｘ５参照）の距離の変化から、飛行体２０８の屋内における相対的高さＨｄを算出する。また、飛行情報補正部２１８は、右方向（図８Ｘ３参照）と、左方向（図８Ｘ４参照）の距離から、飛行体２０８と、構造物との距離Ｒｄを算出する。飛行情報補正部２１８は、これらの情報が目印部２０６ａと目印部２０６ｂから読み取った速度Ｖと相対的高さＨと距離Ｒの制御情報と一致するか否か判断し、一致しない場合は制御情報に合致するように、飛行情報を補正する。制御装置２０４は、補正した飛行情報を、第１無線通信部２２０を介して飛行体制御部２１０へ送信する。

なお、飛行体２０８の屋内における相対的高さＨｄについては、第５距離センサ２３６ｅの計測値と、高度計側部２３４の値を比較し適宜選択してもよい。例えば、飛行体２０８の下方の面の状態が安定せず、第５距離センサ２３６ｅの計測値がばらつく場合、高度計側部２３４の値のみを使用してもよい。

異常検知部２１７は、飛行体２０８のバッテリ電圧の低下、飛行体２０８が次の目印部２０６ｂが検出できない場合、飛行体２０８が構造物などに異常に接近した場合、などの飛行体の制御システム２０２の異常を検知する。

図１１の表が示すようフェールセーフコードは、異常検知部２１７が異常を検知した場合に飛行体２０８をどのように制御するか定めたコードである。図１１に示すように、例えば、飛行体２０８が目印部２０６ｂを所定時間内に発見できない場合は、飛行体２０８がホバリングするように定められている。また、これに対応するフェールセーフコードとしてＦ０００１と定められている。また、例えば、飛行体２０８と通信できない場合は、屋内またはトンネル内の所定位置に設けた着陸基地Ｂａへ戻るように定められている。これに、対応するフェールセーフコードＦ０００６と定められている。フェールセーフコードは、図１１の表をデータテーブルＤｆとして、制御装置２０４の記憶装置に保管されている。目印部２０６ａと目印部２０６ｂには、図１０の表のフェールセーフコードのいずれかが記載（表示）されている。

次に図１２を用いて、飛行体の制御システム２０２における、制御装置２０４の処理手順の一例について説明する。なお、第３実施形態では第１実施形態と異なる点のみ説明する。

ステップＳ２０１では、制御装置２０４は、目印部２０６ａから読み取った制御情報に基づいて飛行体２０８を制御する。例えば、目印部２０６ａで移動ベクトル（図８の２０６ａの矢印参照）に加え、速度Ｖと、構造物までの距離Ｒと、屋内における相対的高さＨが制御情報として記載（表示）されている場合、読み取り部２１２は、目印部２０６ａの制御情報を画像として読み取る。制御装置２０４は、第１実施形態の制御に加えて、飛行体２０８の速度Ｖｄと、構造物との距離Ｒｄと、相対的高さＨｄが、目印部２０６ａの速度Ｖと、構造物との距離Ｒと、相対的高さＨとなるように飛行情報を生成し、飛行体制御部２１０へ飛行情報を送信する。飛行体制御部２１０は、飛行情報に基づいて飛行体２０８を制御する。

ステップＳ２０２では、制御装置２０４は、異常検知部２１７で飛行体２０８に異常が発生したか否かと、異常の状態を検知する。制御装置２０４は、異常の状態を検知すると（ステップＳ２０２ Ｙｅｓ）、データテーブルＤｆからフェールセーフコードを呼び出し、目印部２０６ａから読み取ったフェールセーフコードと一致するフェールセーフコードを読み取り、読み取ったフェールセーフコードに該当する制御を飛行情報として、飛行体制御部２１０へ送信する（ステップＳ２０３）。例えば、目印部２０６ａにＦ０００１というフェールセーフコードが記載（表示）されていたとする。制御装置２０４は、飛行体２０８が所定時間内に目印部２０６ｂを発見できない状態と検知した場合、目印部２０６ａに記載（表示）されていたＦ０００１というフェールセーフコードを呼び出し、飛行体２０８がホバリングをするように制御する。一方、制御装置２０４は、異常検知部２１７で異常を検知しない場合は（ステップＳ２０２ Ｎｏ）、ステップＳ２０４へ処理を進める。

ステップＳ２０４は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０５では、制御装置２０４は、読み取り部２１２が第１実施形態で読み取る情報に加え、目印部２０６ｂに記載（表示）された速度Ｖと、構造物との距離Ｒと、相対的高さＨと、フェールセーフコードＦの制御情報を読み取る。

ステップＳ２０６は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ステップＳ２０７では、制御装置２０４の飛行情報補正部２１８は、目印部２０６ｂの制御情報と、各距離センサの値から算出した飛行体２０８の飛行速度Ｖｄと、構造物との距離Ｒｄと、相対的高さＨｄと、ステップＳ２０５で読み取った制御情報の値を比較する。

ステップＳ２０８では、飛行情報補正部２１８が、飛行体２０８の飛行情報を補正する。例えば、目印部２０６ａの制御情報が、構造物との距離Ｒが３０であったとする。目印部２０６ｂの制御情報も３０であったとする。この場合、飛行体２０８は、構造物との距離Ｒｄは３０の一定で飛行する。しかし、何らかの外的要因により、目印部２０６ｂの位置における飛行体２０８と構造物との距離Ｒｄが３２に変化したとする。この場合、飛行情報補正部２１８は、構造物との距離Ｒｄが３０となるように飛行情報を補正する。同様に、例えば、目印部２０６ａの制御情報が、相対的高さＨが２０から３０に変化する情報であったとする。目印部２０６ｂの制御情報相対的高さＨが３０から２０に変化する情報であったとする。この場合、飛行体２０８は、構造物との相対的高さＨｄを２０から３０へ変化させて飛行する。しかし、何らかの外的要因により、目印部２０６ｂの位置における飛行体２０８と相対的高さＨｄが３２に変化したとする。この場合、飛行情報補正部２１８は、相対的高さＨｄが３０となるように飛行情報を補正する。

ステップＳ２０９からステップＳ２１０は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上のような、第３実施形態の構成の飛行体の制御システム２０２および制御装置２０４では、飛行体２０８に、第１距離センサ２３６ａから第５距離センサ２３６ｅを設けて、目印部２０６に各距離センサから算出される制御情報を記載（表示）されている。これにより、ＧＰＳを用いることなく、飛行体２０８をより安定させて自律飛行させることができる。また、目印部２０６には、フェールセーフコードが記載（表示）されている。このため、飛行体２０８に異常が発生した際に、屋内またはトンネル内の環境に応じて、飛行体２０８を安全に飛行させるこができる。さらに、姿勢検知部２２６の加速度センサ（図示せず）やジャイロ（図示せず）が機能しない状態であっても、第１距離センサ２３６ａから第５距離センサ２３６ｅを用いて、飛行体２０８の傾きや、速度や、移動方向などを検知することができる。

＜他の実施形態＞
（ａ）上述の実施形態では、無人飛行体を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態および変形例は必要に応じて任意に組合せ可能である。

（ｂ）上述の第１実施形態では、目印部６ａおよび６ｂの一例として、矢印と数字を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、目印部６ａおよび６ｂをＱＲコード（登録商標）で表示してもよい。目印部６ａおよび６ｂにＱＲコード（登録商標）を用いた場合、制御装置４の読み取り部１２にＱＲコード（登録商標）リーダを予めプログラムとして記憶させてもよい。

（ｃ）上述の第２実施形態では、目印部１０６ａから１０６ｄでアルファベットを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、目印部１０６ａから１０６ｄは数字や簡単な文字であってもよい。また、移動ベクトルと撮像開始時間をＱＲコード（登録商標）に変換し、目印部１０６ａから１０６ｄに用いてもよい。

（ｄ）上述の実施形態では、検知部１６は、撮像部２２で得られた画像を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、目印部６、１０６に磁石などを用いて、磁力を検知しても良い。また、赤外線を用いて、目印部６、１０６を検知してもよい。

（ｅ）上述の第１実施形態および第２実施形態では、飛行情報補正部１８は、目印部６、１０６の長方形部分の長辺および短辺Ｍを用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、障害物を回避しやすい長波の電波や、音波などを用いてもよい。また、長辺Ｌおよび短辺Ｍに変えて、目印部１０６の周囲にある構造物の直線部を用いてもよい。

（ｆ）上述の第１実施形態および第２実施形態では、目印部６、１０６に長方形の枠を用いたが、本発明は、これに限定されるものではない。目印部６、１０６は、菱形や丸形であってもよい。

（ｇ）上述の第１実施形態で目印部６は任意の位置に配置することとしたが、本発明は、これに限定されるものではない。目印部６が自走式の装置の上部に配置されてもよい。この結果、自走式の装置の動きに合わせて、飛行体８を追従飛行させることができる。

（ｈ）上述の第３実施形態では、第１距離センサ２３６ａから第５距離センサ２３６ｅを用いたが、距離センサの個数はこれに限定されるものではない。例えば、飛行体２０８の進行方向前後左右２個以上配置した場合、例えば右側の２個の距離を一定に保つように飛行すれば、機体の回転方向が安定し、飛行の安定化が期待できる。また、距離センサに変えて、レーザレンジファインダであってもよい。この場合、目印部２０６ａと目印部２０６ｂには、レーザレンジファンダの受光角度を記載（表示）してもよい。

（ｉ）上述の第３実施形態では、目印部２０６ａと目印部２０６ｂに、速度Ｖと、構造物までの距離Ｒと、屋内における相対的高さＨを記載（表示）したが、各距離センサの値を記載（表示）してもよい。これにより、飛行情報補正部２１８が行う演算が省略できる。

（ｊ）上述の第３実施形態では、図１０の表に示したフェールセーフコードで説明したが、これに限定されるものでない。フェールセーフコードは、飛行体の制御システム２０２に発生しうる異常の全てに対応して定めればよい。

２ １０２ ２０２ ：飛行体の制御システム
４ ２０４ ：制御装置
６ １０６ ２０６ ：目印部（マーカー）
８ ２０８ ：飛行体
１２ ２１２ ：読み取り部
１４ ２１４ ：飛行情報送信部
１６ ２１６ ：検知部
１８ ２１８ ：飛行情報送信部
２２ ２２２ ：撮像部
２１７ ：異常検知部
２３６ａ：第１距離センサ
２３６ｂ：第２距離センサ
２３６ｃ：第３距離センサ
２３６ｄ：第４距離センサ
２３６ｅ：第５距離センサ

Claims (5)

1. 飛行体の制御に用いる飛行体の制御システムであって、
   前記飛行体の飛行ルート上に配置され、前記飛行体を制御する制御情報が画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせとして表示される目印部と、
   前記制御情報に基づいて、前記飛行体を制御する飛行制御部と、
   前記目印部に表示された画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせを撮像する撮像部と、
   前記撮像部が前記画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせを撮像する際の、前記飛行体と前記目印部の位置関係に基づいて前記制御情報を補正する補正部と、
   を備える飛行体の制御システム。
2. 前記目印部は、前記飛行ルート上に複数配置され、
   前記飛行体は、前記飛行ルート上の前記目印部を撮像しながら飛行し、
   前記制御情報は、前記飛行体が前記飛行ルート上の第１目印部から第２目印部まで移動するための制御情報であり、前記飛行体の移動量、移動方向、および高度を含み、
   前記補正部は、前記飛行体の移動量、移動方向、および高度のうちの少なくとも１つを補正する、
   請求項１に記載の飛行体の制御システム。
3. 前記補正部は、前記撮像部が前記第１目印部に表示された画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせを撮像した際に、前記飛行体と前記第１目印部との位置関係を取得し、
   前記取得した位置関係に基づいて、前記第１目印部に表示された前記画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせに基づいて読み取られる前記制御情報を補正する、
   請求項２に記載の飛行体の制御システム。
4. 前記制御情報は、前記飛行体が前記飛行ルート上の前記第１目印部から前記第２目印部まで移動し、前記飛行体の前記撮像部と前記第２目印部が正対するための制御情報であり、
   前記補正部は、前記撮像部が前記第１目印部に表示された画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせを撮像した際に、前記飛行体と前記第１目印部が正対しているか否かを判定し、前記飛行体と前記第１目印部が正対していない場合は、前記飛行体の撮像部が前記第２目印部を撮像する際に、前記撮像部と前記第２目印部が正対するように前記制御情報を補正する、
   請求項２または３に記載の飛行体の制御システム。
5. 前記飛行体は、前記飛行体と前記飛行体の周囲の構造物との距離を計測する距離センサを有し、
   前記制御情報は、前記飛行体が前記飛行ルート上の前記第１目印部から前記第２目印部まで移動し、前記飛行体の前記撮像部と前記第２目印部が正対するための制御情報であり、
   前記補正部は、前記撮像部が前記第１目印部に表示された画像もしくは文字、またはそれらの組み合わせを撮像した際に、前記飛行体の周囲の構造物との距離を計測し、前記飛行体と前記第１目印部との位置関係を取得し、前記位置関係に基づいて前記制御情報を補正する、
   請求項２から４のいずれか１項に記載の飛行体の制御システム。