JP2019066381A - 経路生成装置、移動体、及びプログラム - Google Patents

経路生成装置、移動体、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】比較的簡単に移動体の移動経路を生成できる経路生成装置、移動体、及びプログラムを提供する。
【解決手段】経路生成装置は、オブジェクトデータを取得する取得部と、移動体の移動経路を設定する制御部と、を備える。制御部は、移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間を定義し（Ｓ１０２）、仮想空間を所定の三次元形状の複数の領域に分割した複数の分割領域を管理し、仮想空間内にオブジェクトを配置し（Ｓ１０３）、複数の分割領域のうち、オブジェクトと重なる領域を移動禁止区域に設定し（Ｓ１０６）、複数の分割領域のうち、オブジェクトと重ならない領域を移動可能区域に設定する（Ｓ１０７）。
【選択図】図３

Description

本発明は、移動体の移動経路を生成する経路生成装置、移動体、及びプログラムに関する。
特許文献１は、障害物の有無を格子状のボクセルで表した三次元空間のマップを生成する障害物マップ生成装置を開示している。特許文献１の障害物マップ生成装置は、飛行体に備えられたステレオカメラと距離データセンサの出力に基づいて、飛行体の周囲の障害物の位置を算出している。この障害物マップ生成装置は、飛行体の移動ベクトルに基づいて、マップ内の一部である注目範囲をより小さなボクセルで表すことで、注目範囲の解像度を上げている。
特許文献２は、カメラを搭載したドローンを用いて検査対象物を検査する検査システムを開示している。特許文献２の検査システムは、サーバ装置と、ステーション端末と、ドローンを含む。サーバ装置は、ドローンの航路情報をステーション端末に送信する。ステーション端末は、航路情報に基づいて、航路制御情報及び撮影制御情報を生成する。ドローンは、航路制御情報に基づいて自動航行しながら、撮影制御情報に基づいて撮影を行う。特許文献２の検査システムは、ドローンを遠隔操作することによって検査対象物を撮影して、検査対象物の不具合の検査を可能にしている。
特開２０１７−８３９１９号公報 特開２０１７−７８５７５号公報
従来は、カメラ画像や３Ｄモデリング画像に基づいて、移動体の移動経路を生成していた。よって、移動経路を生成するための計算が複雑で、計算処理量が多かった。
本発明の目的は、比較的簡単に移動体の移動経路を生成できる経路生成装置、その移動経路に沿って移動する移動体、及びプログラムを提供することである。
本発明に係る経路生成装置は、移動体の移動経路を生成する。上記経路制御装置は、取得部と、制御部と、を備える。上記取得部は、オブジェクトの形状を示すオブジェクトデータを取得する。上記制御部は、上記オブジェクトデータに基づいて、移動体の移動経路を設定する。上記制御部は、上記移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間を定義する。上記制御部は、上記仮想空間を所定の三次元形状の複数の領域に分割した複数の分割領域を管理する。上記制御部は、上記仮想空間内に上記オブジェクトを配置する。上記制御部は、上記複数の分割領域のうち、上記オブジェクトと重なる領域を上記移動体が通過できない移動禁止区域に設定する。上記制御部は、上記複数の分割領域のうち、上記オブジェクトと重ならない領域を上記移動体が移動できる移動可能区域に設定する。
本発明に係る移動体は、移動経路に沿って移動する。上記移動体は、位置検出部と、駆動部と、制御部と、を備える。上記位置検出部は、移動体の現在地を検出する。上記駆動部は、移動体を移動させる。上記制御部は、現在地と移動経路とに基づいて、駆動部を制御する。移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて定義された仮想空間が所定の三次元形状の複数の領域に分割されている。分割された複数の領域は、移動体が通過できない移動禁止区域と移動体が通過できる移動可能区域にそれぞれ設定されている。移動可能区域内の分割された領域を指定して、移動経路が設定されている。
本発明に係るプログラムは、移動体の移動経路を生成するためのプログラムであって、移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間を定義するステップと、仮想空間を所定の三次元形状の複数の領域に分割した複数の分割領域を管理するステップと、仮想空間内にオブジェクトを配置するステップと、複数の分割領域のうち、オブジェクトと重なる領域を移動禁止区域に設定するステップと、複数の分割領域のうち、オブジェクトと重ならない領域を移動可能区域に設定するステップと、移動可能区域内の分割領域を指定して移動経路を設定するステップと、をコンピュータに実行させる。
本発明に係る経路生成装置、移動体、及びプログラムによれば、仮想空間が移動体の移動範囲を含む現実の空間に対応させて定義され、その仮想空間が所定の三次元形状の複数の領域に分割して管理されている。これにより、経路生成装置は、比較的簡単に移動経路を生成できる。移動体は、比較的少ない計算量で移動経路に沿って移動できる。
実施形態１の経路制御装置及び移動体の構成を示す図 実施形態１における経路制御装置及び移動体の全体動作を説明するためのシーケンス図 実施形態１における移動禁止区域と移動可能区域の設定処理を説明するためのフローチャート オブジェクトの一例を示す図 仮想空間を模式的に示す図 移動禁止区域と移動可能区域を説明するための図 実施形態１における移動経路設定処理を説明するためのフローチャート 目的地の設定を促す画面の一例を示す図 設定された移動経路を模式的に示す図 実施形態１における移動制御処理を説明するためのフローチャート 実施形態２における移動経路変更処理を説明するためのフローチャート 実施形態２における経路情報を説明するための図 実施形態３の経路制御装置及び移動体の構成を示す図 実施形態３における経路制御装置及び移動体の全体動作を説明するためのシーケンス図
＜実施形態１＞
図１を参照して、経路制御装置１と移動体２の構成について説明する。経路制御装置１は、移動体２の移動経路を生成する装置である。すなわち、経路制御装置１は、本実施形態における経路生成装置の一例である。経路制御装置１は、パソコン、スマートフォン、及びタブレット端末等の種々の情報処理装置である。移動体２は、自律移動することができるように構成されている。本実施形態において移動体２は、自律飛行するドローン等の無人航空機である。
本実施形態の経路制御装置１と移動体２は、検査対象物を撮影する撮影システム１２を構成する。撮影システム１２は、例えば、飛行機などの検査対象物を検査するために使用される。ユーザは、経路制御装置１を使用して、カメラを搭載した移動体２の移動経路を制御して、検査対象物の画像を取得する。ユーザは、取得した画像を利用した検査対象物の外観の検査を行うことができる。
以下、本実施形態における経路制御装置１と移動体２の構成をそれぞれ説明する。
（経路制御装置）
経路制御装置１は、制御部１１０と、第１通信部１２０と、第１記憶部１３０と、入力部１４０と、表示部１５０と、を備える。
制御部１１０は、経路制御装置１の動作を制御する。制御部１１０は、機能的構成として、オブジェクト取得部１１１、仮想空間生成部１１２、区域設定部１１３、及び移動経路生成部１１４を含む。オブジェクト取得部１１１は、第１通信部１２０又は第１記憶部１３０等から、オブジェクトの形状を示すオブジェクトデータを取得する。仮想空間生成部１１２は、移動体２の移動範囲を含む現実の空間に対応させて仮想空間を定義し、仮想空間を複数の所定の三次元形状の複数の領域に分割して管理する。区域設定部１１３は、仮想空間を移動体２が通過できない移動禁止区域と移動体２が通過できる移動可能区域とに区分けする。移動経路生成部１１４は、移動可能区域内において移動体２の移動経路を設定し、設定した移動経路を示す経路情報を生成する。
制御部１１０は、例えば、ソフトウェアと協働して所定の機能を実現するＣＰＵ（Central Processing Unit)又はＭＰＵ(Micro Processing Unit）を含む。制御部１１０は、第１記憶部１３０に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行うことで、所定の機能を実現する。制御部１１０は、計時機能等の各種機能を有してもよい。制御部１１０によって実行されるプログラムは、第１通信部１２０等から提供されてもよいし、可搬性を有する記録媒体に格納されていてもよい。
制御部１１０は、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路、若しくは再構成可能な電子回路等のハードウェア回路で構成されてもよい。制御部１１０は、種々の半導体集積回路で構成されてもよい。種々の半導体集積回路としては、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）が挙げられる。
第１通信部１２０は、無線の通信回線を介して、経路制御装置１を移動体２等の外部機器に通信接続するためのモジュールを含む。第１通信部１２０は、有線の通信回線による通信接続するためのモジュールをさらに含んでもよい。第１通信部１２０は、所定の通信規格にしたがい通信を行う通信部の一例である。所定の通信規格には、ＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronic Engineers）８０２．３，ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／１１ｂ／１１ｇ／１１ａｃ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＨＤＭＩ（登録商標）（High-Definition Multimedia Interface）、ＩＥＥＥ１３９５、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の通信規格が含まれる。第１通信部１２０は、本実施形態における取得部の一例である。
第１記憶部１３０は、経路制御装置１の機能を実現するために必要なプログラム及びデータを記憶する記憶媒体である。第１記憶部１３０は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、若しくはＳＳＤ（Solid State Drive）を含んで構成される。また、第１記憶部１３０は、例えば、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、若しくはＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）を含んで構成されてもよい。第１記憶部１３０は、各種情報を一時的に記憶してもよい。第１記憶部１３０は、例えば、制御部１１０の作業エリアとして機能するように構成されてもよい。
入力部１４０は、ユーザによる種々の操作を入力するＨＭＩ（Human Machine Interface）である。入力部１４０は、例えば、３Ｄマウスである。入力部１４０は、表示部１５０と共に構成されたタッチパネルであってもよい。また、入力部１４０は、キーボード、ボタン、スイッチ、及びこれらの組み合わせであってもよい。
表示部１５０は、例えば、液晶ディスプレイ若しくは有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイで構成される。
（移動体）
移動体２は、動作制御部２１０と、第２通信部２２０と、位置検出部２３０と、センサ２４０と、駆動部２５０と、第２記憶部２６０と、撮影部２７０と、を備える。
動作制御部２１０は、移動体２の動作を制御する。動作制御部２１０は、機能的構成として、駆動制御部２１１と、撮影制御部２１２と、を含む。駆動制御部２１１は、移動経路を示す経路情報と移動体２の現在地とに基づいて、駆動部２５０を制御する。撮影制御部２１２は、移動体２の移動経路において、検査対象物を撮影するように撮影部２７０を制御する。
動作制御部２１０は、例えば、ソフトウェアと協働して所定の機能を実現するＣＰＵ又はＭＰＵを含む。動作制御部２１０は、第２記憶部２６０に格納されたデータやプログラムを読み出して種々の演算処理を行い、所定の機能を実現する。動作制御部２１０は、計時機能等の各種機能を有してもよい。動作制御部２１０によって実行されるプログラムは、第２通信部２２０を介して提供されてもよいし、可搬性を有する記録媒体に格納されていてもよい。
なお、動作制御部２１０は、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路、若しくは再構成可能な電子回路等のハードウェア回路で構成されてもよい。動作制御部２１０は、種々の半導体集積回路で構成されてもよい。種々の半導体集積回路としては、例えば、ＣＰＵ、ＭＰＵ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣが挙げられる。
第２通信部２２０は、移動体通信システムにおける通信ネットワークを介して、経路制御装置１等の外部機器に移動体２を通信接続するためのモジュールである。通信部２２０は、経路制御装置１と通信する場合だけに限られず、外部機器と通信可能に構成されている。第２通信部２２０は、所定の通信規格にしたがい通信を行うことができるように構成されている。所定の通信規格には、例えば、ＩＥＥＥ８０２．３，ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／１１ｂ／１１ｇ／１１ａｃ、ＩＥＥＥ１３９５、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の通信規格が含まれる。第２通信部２２０は、本実施形態における取得部の一例である。
位置検出部２３０は、地理座標系の現在地を示す位置を検出する。位置検出部２３０は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からの電波を受信して、受信した地点の緯度及び経度を測位するＧＰＳモジュールである。位置検出部２３０は、受信した地点の緯度及び経度に加え、高度を測位するように構成されてもよい。
センサ２４０は、例えば、加速度を検出する加速度センサ、角速度を検出するジャイロセンサを含むように構成されている。移動体２は、位置検出部２３０に加え、センサ２４０の出力を参照することによって、移動体２の三次元の位置をより正確に検出できる。
駆動部２５０は、移動体２を移動させる駆動装置である。駆動部２５０は、例えば、回転翼及びモータを含んで構成される。駆動部２５０は、移動体２を前進、行進、旋回、及びホバリングさせる。
第２記憶部２６０は、移動体２の機能を実現するために必要なプログラム及びデータを記憶する記憶媒体である。第２記憶部２６０は、例えば、ＨＤＤ、若しくはＳＳＤを含んで構成される。また、第２記憶部２６０は、例えば、フラッシュメモリ、ＤＲＡＭ、若しくはＳＲＡＭを含んで構成されてもよい。第２記憶部２６０は、各種情報を一時的に記憶してもよい。第２記憶部２６０は、例えば、動作制御部２１０の作業エリアとして機能するように構成されてもよい。
撮影部２７０は、例えば、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサ、又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等の撮像素子を含むカメラである。撮影部２７０は、赤外線カメラでもよい。撮影部２７０が検査対象物を撮影して生成した画像データは、例えば、第２通信部２２０を介して経路制御装置１又は別の外部機器に送信される。画像データは、移動体２の第２記憶部２６０に格納されてもよい。
（経路制御装置と移動体の全体動作）
図２を参照して、経路制御装置１と移動体２の全体動作について、説明する。本明細書においては、図２に示すように、ステップを「Ｓ」と表記する。図２に示す処理は、例えば、ユーザが、経路制御装置１の入力部１４０を介して、移動経路を設定するためのアプリケーションプログラムを起動したときに開始される。
経路制御装置１の制御部１１０は、最初に、仮想空間において移動禁止区域と移動可能区域を設定する（Ｓ１）。それから、制御部１１０は、移動可能区域内において、移動体２の移動経路を設定する（Ｓ２）。制御部１１０は、第１通信部１２０を介して、設定された移動経路を示す経路情報を移動体２に送信する（Ｓ３）。移動体２は、第２通信部２２０を介して、経路制御装置１から移動経路を示す経路情報を受信する（Ｓ１１）。移動体２の動作制御部２１０は、移動経路に従って駆動部２５０を駆動して移動する（Ｓ１２）。
（移動禁止区域と移動可能区域の設定処理）
図３から図６を参照して、移動禁止区域と移動可能区域の設定処理について説明する。図３は、移動禁止区域と移動可能区域の設定処理（Ｓ１）の詳細を示している。図４は、オブジェクトの一例を示している。図５は、仮想空間を模式的に示している。図６は、設定された移動禁止区域と移動可能区域を模式的に示している。
経路制御装置１は、制御部１１０が図３に示す処理を行う。オブジェクト取得部１１１は、図４に示すようなオブジェクト１０の形状を示すオブジェクトデータを取得する（Ｓ１０１）。図４には、オブジェクト１０として飛行機を例示している。オブジェクト取得部１１１は、第１通信部１２０を介して、オブジェクトデータを取得してもよい。オブジェクト取得部１１１は、第１記憶部１３０に格納されているオブジェクトデータを取得してもよい。オブジェクトデータは、例えばＣＡＤ（Computer Aided Design）データである。オブジェクト１０の形状は、ワイヤーフレームモデル、サーフェスモデル、及びソリッドモデルのいずれかで形成される。例えば、ユーザが、飛行機の外壁に設けられたアンテナの損傷を検査しようとするとき、そのユーザは、入力部１４０を介して、飛行機のＣＡＤデータを選択する。オブジェクトデータは、さらに、オブジェクト１０の現実の地理座標系の位置を示す情報を含んでもよい。地理座標系の位置は、例えば、緯度、経度、及び高度を含む。
仮想空間生成部１１２は、図５に示すような仮想空間２０を生成する（Ｓ１０２）。具体的には、仮想空間生成部１１２は、移動体２の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間２０を定義する。例えば、仮想空間生成部１１２は、オブジェクトデータに基づいて、オブジェクト１０より大きなサイズに仮想空間２０を定義していることが好ましい。仮想空間生成部１１２は、例えば、オブジェクト１０のＫ倍（Ｋ＞１）の大きさの仮想空間２０を定義することができる。仮想空間生成部１１２は、定義した仮想空間２０を複数の立方体のブロック２５に分割して管理する。仮想空間生成部１１２は、ブロック２５のサイズ（ｍ×ｍ×ｍ）を移動体２のサイズ以上に設定する。
区域設定部１１３は、オブジェクト１０を仮想空間２０に対応付けて仮想的に配置する（Ｓ１０３）。具体的には、区域設定部１１３は、オブジェクト１０の座標系と仮想空間２０の座標系を対応付ける。
区域設定部１１３は、チェックするブロック２５を一つ選択する（Ｓ１０４）。区域設定部１１３は、選択したブロック２５がオブジェクト１０と重なっているか否かを判断する（Ｓ１０５）。ブロック２５がオブジェクト１０と重なっていれば（Ｓ１０５でＹｅｓ）、区域設定部１１３はそのブロック２５を移動禁止区域に設定する（Ｓ１０６）。区域設定部１１３は、例えば、オブジェクト１０とブロック２５とが一部でも重なっていれば、そのブロック２５を移動禁止区域に設定している。ブロック２５がオブジェクト１０と重なっていなければ（Ｓ１０５でＮｏ）、区域設定部１１３はそのブロック２５を移動可能区域に設定する（Ｓ１０７）。
区域設定部１１３は、仮想空間２０を形成する全ブロック２５について、オブジェクト１０との重なりのチェックが終了したか否かを判断する（Ｓ１０８）。オブジェクト１０との重なりのチェックが終了していないブロック２５がまだあれば（Ｓ１０８でＮｏ）、ステップＳ１０４に戻る。区域設定部１１３は、チェックが終了していないブロック２５を選択してオブジェクト１０との重なりをチェックする。仮想空間２０を形成する全ブロック２５について、オブジェクト１０との重なりのチェックが終了すると（Ｓ１０８でＹｅｓ）、区域設定の処理を終了する。
図３に示す区域設定処理を行うことによって、仮想空間２０を形成するブロック２５は、図６に示すように、移動禁止区域３０と移動可能区域３５とに区分けされる。移動可能区域３５は、仮想空間２０において、移動禁止区域３０を除いたブロック２５である。
（移動経路の設定処理）
図７から図９を参照して、移動経路の設定処理について説明する。図７は、移動経路の設定処理（Ｓ２）の詳細を示している。図８は、目的地の設定を促す画面の表示例を示している。図９は、設定された移動経路の一例を模式的に示している。図９の例では、移動経路５０は、ブロック番号Ｍ１〜ブロック番号Ｍ２７のブロック２５を含む。
経路制御装置１は、制御部１１０が図７に示す処理を行う。移動経路生成部１１４は、移動体２から、移動体２の現在地を取得する（Ｓ２０１）。移動体２の現在地は、地理座標系の位置であって、具体的には、緯度、経度、及び高度を含む。移動経路生成部１１４は、入力部１４０で入力された移動体２の現在地を取得してもよい。移動経路生成部１１４は、移動体２の地理座標系の位置を仮想空間２０の座標系の位置に対応付けて、移動体２の現在地を仮想空間２０内の移動経路の始点に設定する。図９の例では、移動体２の地理座標系の位置が仮想空間２０の座標系の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）に対応付けられて、仮想空間２０の座標系の位置（ｘ１，ｙ１，ｚ１）にあるブロック番号Ｍ１のブロック２５が始点４５に設定される。
移動経路生成部１１４は、図８に示すように、目的地の設定を促すメッセージ４０を表示部１５０に表示する（Ｓ２０２）。このとき、移動経路生成部１１４は、移動禁止区域３０と移動可能区域３５とを視覚的に区別して、表示部１５０に表示するように構成されている。移動禁止区域３０と移動可能区域３５とを視覚的に区別するためには、例えば、色分けして、表示部１５０で表示させればよい。移動経路生成部１１４は、移動経路の始点４５のブロック２５を、始点４５以外のブロック２５と視覚的に区別して、表示部１５０に表示してもよい。なお、表示部１５０において画面の手前にあるブロック２５ほど、透明度がより高くなるようにブロック２５を表示して、画面の奥側にあるブロック２５を見えやすく表示することが好ましい。さらに、表示部１５０の画面において、オブジェクト１０と仮想空間２０とを重ねて表示してもよい。
ユーザは、入力部１４０を介して、移動可能区域３５内のいずれかのブロック２５を選択することによって、目的地を指定することができる。このとき、移動経路生成部１１４は、移動禁止区域３０内のブロック２５をユーザが選択できないように設定していてもよい。ユーザがブロック２５を選択したときに、移動経路生成部１１４は、ユーザが選択したブロック２５を選択されていないブロック２５と視覚的に区別して表示部１５０に表示してもよい。移動経路生成部１１４は、例えば、ブロック２５の透明度又は着色を変えて、選択されたブロック２５が強調されるように表示部１５０に表示させてもよい。ユーザがブロック２５を選択したときに、選択されたブロック２５に対応するオブジェクト１０の対応する箇所を表示するようにしてもよい。移動経路生成部１１４は、ユーザが目的地としていずれかのブロック２５を選択したときに、移動経路の始点４５からユーザが選択したブロック２５までの、移動可能区域３５内での最短経路を算出して、仮の移動経路として表示部１５０に表示してもよい。
移動経路生成部１１４は、ユーザが目的地として決定したブロック２５を示す情報を取得すると（Ｓ２０３）、そのブロック２５を移動経路の目的地に設定する。図９に示す移動経路５０では、ブロック番号Ｍ２７のブロック２５が目的地に設定される。
移動経路生成部１１４は、経由地の設定を促すメッセージを表示部１５０に表示する（Ｓ２０４）。経由地の設定を促すメッセージは、例えば、図８に示すようなメッセージ４０と同様に表示させてもよい。移動経路生成部１１４は、ユーザが経由地として決定したブロック２５を示す情報を取得すると（Ｓ２０５）、そのブロック２５を移動経路の経由地に設定する。図９に示す移動経路５０では、ハッチングで示した、ブロック番号Ｍ１０、Ｍ１２、Ｍ１８、及びＭ２１のブロック２５が経由地に設定される。
移動経路生成部１１４は、移動可能区域３５内において、移動経路の始点４５から経由地を通って目的地に到達するまでの最短距離を算出し、算出した最短経路を移動経路に設定する（Ｓ２０６）。複数の経由地が設定されている場合、移動経路生成部１１４は、ユーザが選択した順番通りに経由地を通過するように移動経路を設定してもよい。なお、経由地は必ずしも指定される必要はない。経由地が設定されていない場合は、移動経路の始点４５から目的地までの、移動可能区域３５内での最短経路を移動経路に設定すればよい。なお、設定する移動経路は、最短距離でなくてもよい。移動経路は、最も簡単な経路、例えば、方向転換の回数が最も少ない経路であってもよい。
移動経路の終点は任意の点である。例えば、移動経路の終点は、移動経路の始点４５と同一であってもよい。この場合、始点４５から目的地までの移動経路を逆に辿って始点４５に戻るように、移動経路を設定してもよい。以上のようにして設定された移動経路５０は、図９に示すように、連続的に隣接するブロック２５によって構成される。
移動経路生成部１１４は、設定した移動経路を示す経路情報を生成する。経路情報は、移動経路５０を構成するブロック２５を特定できる情報である。経路情報は、移動経路５０を構成するブロック２５の中心位置の三次元座標の値（ｘ，ｙ，ｚ）によって表されてもよい。生成された経路情報は、経路制御装置１から移動体２に送信される。
（移動制御処理）
図１０は、移動経路に従った移動制御処理（Ｓ１２）の詳細を示している。移動体２の動作制御部２１０が、図１０に示す処理を行う。
駆動制御部２１１は、移動経路を示す経路情報を受信すると、位置検出部２３０とセンサ２４０の出力から移動体２の現在地を検出する（Ｓ１２１）。移動体２は、移動開始時において、移動経路の始点４５に位置している。駆動制御部２１１は、現在地と移動経路とを比較して、移動経路に従って、移動経路の始点４５の次のブロック２５に移動するように駆動部２５０を制御する（Ｓ１２２）。駆動制御部２１１は、移動体２の地理座標系の位置と移動経路の三次元座標系の位置とを対応付けて、現在地と移動経路とを比較する。撮影制御部２１２は、移動体２の移動中、検査対象物である実在するオブジェクト１０を撮影するように撮影部２７０を制御する。駆動制御部２１１は、移動経路の終点に到着したか否かを判断する（Ｓ１２３）。終点に到着していなければ（Ｓ１２３でＮｏ）、ステップＳ１２１に戻り、現在地と移動経路とを比較しながら、移動経路の次のブロック２５へと移動する。終点に到着すると（Ｓ１２３でＹｅｓ）、駆動制御部２１１は駆動部２５０の制御を終了する。
（概要及び効果）
以上のように、経路制御装置１は、移動体２の移動経路を生成する経路生成装置である。経路制御装置１は、オブジェクト１０の形状を示すオブジェクトデータを取得する取得部の一例である第１通信部１２０と、オブジェクトデータに基づいて、移動体２の移動経路を設定する制御部１１０とを備える。制御部１１０は、移動体２の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間２０を定義する。制御部１１０は、仮想空間２０を所定の三次元形状の複数の領域の一例であるブロック２５に分割して管理する。制御部１１０は、仮想空間２０内にオブジェクト１０を配置する。制御部１１０は、複数のブロック２５のうち、オブジェクト１０と重なるブロック２５を移動体２が通過できない移動禁止区域３０に設定する。制御部１１０は、複数のブロック２５のうち、オブジェクト１０と重ならない領域を移動体２が移動できる移動可能区域３５に設定する。
本実施形態では、オブジェクト１０を仮想空間２０に配置することによって、移動禁止区域３０と移動可能区域３５を区分けしているため、比較的簡単に移動禁止区域３０と移動可能区域３５を設定できる。また、仮想空間２０が複数のブロック２５に分割して管理されているため、分割した複数のブロック２５を利用して移動体２の移動経路を比較的簡単に設定できる。
具体的には、制御部１１０は、移動可能区域３５内のブロック２５を指定することによって移動経路５０を設定する。よって、本実施形態では、移動経路５０を比較的簡単に設定できる。また、移動体２は、分割した複数のブロック２５を利用した比較的少ない計算量で、移動経路５０に従った移動を行うことができる。
経路制御装置１は、表示部１５０をさらに有する。表示部１５０は、移動禁止区域３０と移動可能区域３５とを視覚的に区別して表示する。よって、ユーザは、表示部１５０を見ながら、移動経路５０の経由地及び目的地を移動可能区域３５内のブロック２５から選択することができる。これにより、ユーザは、容易に、経由地及び目的地を設定することができる。
ブロック２５のサイズは移動体２のサイズ、若しくは移動体２のサイズよりも大きく設定されている。そのため、移動体２は、移動経路５０のブロック２５を一つずつ順に辿ることができる。よって、移動体２は、比較的少ない計算量で、移動経路５０に従った移動を簡単に行うことができる。ブロック２５のサイズは、オブジェクト１０のサイズ、若しくはオブジェクト１０のサイズよりも小さく設定されている。よって、移動体２は、比較的少ない計算量で移動経路５０に従って、オブジェクト１０周りの移動を簡単に行うことができる。
ブロック２５は立方体である。これにより、経路制御装置１は、簡単に移動経路５０を設定することができる。
移動体２は、位置検出部２３０と、駆動部２５０と、動作制御部２１０とを備える。位置検出部２３０は、移動体２の現在地を検出する。駆動部２５０は、移動体２を移動させる。動作制御部２１０は、現在地と移動経路５０とに基づいて、駆動部２５０を制御する。移動経路５０がブロック２５により設定されているため、移動体２は、比較的少ない計算量で、移動経路５０に沿った移動を行うことができる。移動体２は、自律飛行する飛行体であって、例えば、ドローンである。本実施形態によれば、三次元空間における飛行経路を簡単に設定することができる。
＜実施形態２＞
実施形態２では、複数の移動体２が仮想空間２０に対応する現実の空間内を移動する場合を想定する。本実施形態では、複数の移動体２の移動経路に共通するブロック２５があれば、同一の時間帯にその共通のブロック２５を通過しないように、移動経路を変更する。これにより、複数の移動体２が衝突することを回避する。
図１１及び図１２を参照して、実施形態２における移動経路の変更処理について説明する。図１１は、実施形態２における移動経路の変更処理を示している。図１２は、移動経路を示す経路情報６０の一例を示している。
経路制御装置１は、本実施形態における経路生成装置の一例である。本実施形態においては、複数のユーザの各々が、経路制御装置１と移動体２の対を所有している場合を想定し、別の移動体２の移動経路と衝突しないように、自己の移動体２の移動経路を変更する例について説明する。例えば、図１２に示す移動体「Ａ」の移動経路が別の移動体「Ｂ」、「Ｃ」、「Ｄ」の移動経路と衝突しないように、移動体「Ａ」の移動経路を変更する。
本実施形態において、制御部１１０が図１１に示す処理を行う。図１１に示す移動経路の変更処理は、設定した移動経路を移動体２に送信する前（図２のステップＳ２とＳ３の間）に行う。
移動経路生成部１１４は、別の移動体２の移動経路を示す経路情報を別の経路制御装置１から取得する（Ｓ２１１）。移動経路生成部１１４は、別の移動体２の移動経路を示す経路情報を別の移動体２から取得してもよい。
経路情報６０は、例えば、図１２に示すように、移動体２を識別する識別情報６１と、移動体２が移動を開始する開始時刻６２と、ブロック２５によって設定された移動経路５０を示す情報とを含む。図１２では移動経路５０をブロック番号で示している。
移動経路生成部１１４は、自己の移動体２の移動経路と取得した別の移動体２の移動経路とに共通のブロック２５が含まれているか否かを判断する（Ｓ２１２）。これにより、移動経路生成部１１４は、移動体２が別の移動体２と衝突する可能性があるか否かを判断する。共通のブロック２５がなければ（Ｓ２１３でＮｏ）、移動体２の移動経路の変更を行わずに、移動経路の変更処理を終了する。
共通のブロック２５があれば（Ｓ２１３でＹｅｓ）、移動経路生成部１１４は、共通のブロック２５を隣接するブロック２５に変更可能か否かを判断する（Ｓ２１４）。すなわち、隣接するブロック２５が移動禁止区域３０内のブロック２５か、移動可能区域３５内のブロック２５かを判断する。隣接するブロック２５が移動可能区域３５内のブロック２５であれば（Ｓ２１４でＹｅｓ）、移動経路生成部１１４は、共通するブロック２５を、隣接するブロック２５に変更する（Ｓ２１５）。
移動経路生成部１１４は、隣接するブロック２５の全てが移動禁止区域３０内のブロック２５であれば（Ｓ２１４でＮｏ）、自己の移動体２と別の移動体２が共通するブロック２５を同一時間帯に通過するか否かを判断する（Ｓ２１６）。同一時間帯に通過するか否かの判断は、例えば、移動の開始時刻６２と、移動経路５０内における共通のブロック２５の順番と、移動体２の平均時速により算出できる。同一時間帯に通過しない場合は（Ｓ２１６でＮｏ）、移動体２が衝突する可能性がないと判断する。例えば、図１２の例では、移動体「Ａ」と移動体「Ｂ」の移動経路５０には、始点４５から４番目に共通するブロック「Ｍ４」が存在するが、移動の開始時刻が異なるため、衝突する可能性がないと判断する。この場合、移動経路生成部１１４は、移動経路を変更せずに、移動経路の変更処理を終了する。
同一時間帯に通過する場合は（Ｓ２１６でＹｅｓ）、移動経路生成部１１４は、共通するブロック２５を通過する時間を変更する（Ｓ２１７）。例えば、移動経路生成部１１４は、共通するブロック２５の手前のブロック２５で待機するように移動経路を変更する。図１２の例では、移動体「Ａ」と移動体「Ｃ」の移動経路５０には、いずれも経路の７番目に共通するブロック「Ｍ７」が存在し、且つ移動の開始時刻も同一であるため、移動体「Ａ」がブロック「Ｍ７」を通過する時間を変更する。例えば、移動体「Ａ」の移動経路５０において、ブロック「Ｍ７」の前にブロック「Ｍ６」をさらに追加することによって、ブロック「Ｍ６」で待機させる。これにより、移動体「Ａ」と移動体「Ｃ」が衝突することを回避する。
本実施形態においては、複数のユーザの各々が経路制御装置１と移動体２の対を所有している場合を例にして説明したが、１人又は複数のユーザが１つの経路制御装置１で複数の移動体２の移動経路を設定することもできる。この場合、複数の移動体２のそれぞれの移動経路を示す経路情報６０は、一つの経路制御装置１の第１記憶部１３０に格納されている。よって、移動経路生成部１１４は、ステップＳ２１１において、複数の移動体２の移動経路を示す経路情報６０を第１記憶部１３０から取得してもよい。
共通するブロック２５が存在するときに、いずれの移動体２の移動経路を変更するかを、任意に設定してもよい。例えば、経路情報６０は、移動体２の優先順位を含んでもよい。この場合、優先順位の低い移動体２の移動経路を変更してもよい。また、経路情報６０は、許容可能な最終の到着時刻を含んでもよい。この場合、移動の開始時刻６２及び移動経路５０から算出した到着予定時刻と、許容可能な最終の到着時刻との差が大きい移動体２の移動経路を変更してもよい。
以上のように、制御部１１０は、複数の移動体２の移動経路を比較して、複数の移動体２の移動経路において同一のブロック２５が含まれているか否かを判断し、同一のブロック２５が含まれていれば移動経路を変更する。これにより、移動体２同士が衝突することを回避することができる。
＜実施形態３＞
実施形態１では経路制御装置１が移動体２の移動経路を生成したが、実施形態３では移動体２が移動経路を生成する。経路制御装置１と移動体２とにより、本実施形態における経路生成装置を構成する。具体的には、経路制御装置１が移動禁止区域３０と移動可能区域３５を設定する。移動体２が移動経路を設定する。
図１３は、実施形態３における経路制御装置１と移動体２の構成を示している。本実施形態では、移動体２の動作制御部２１０が移動経路生成部２１３を備えている。なお、経路制御装置１は、図１に示す移動経路生成部１１４を備えない。
図１４は、実施形態３における経路制御装置１と移動体２の全体動作を示している。経路制御装置１は、制御部１１０が移動禁止区域３０と移動可能区域３５を設定する（Ｓ２１）。ステップＳ２１は、図２のステップＳ１と同一である。
制御部１１０は、経由地及び目的地の設定を促すメッセージを表示部１５０に表示する（Ｓ２２）。このとき、移動経路生成部２１３は、移動禁止区域３０と移動可能区域３５とを視覚的に区別して表示部１５０に表示する。例えば、色分けして表示する。制御部１１０は、ユーザが経由地及び目的地として指定したブロック２５を特定する情報を取得する（Ｓ２３）。なお、実施形態１の図７に示すように、最初に目的地を特定する情報を取得して、その後に経由地を特定する情報を取得してもよい。
制御部１１０は、移動可能区域３５を示す区域情報と、経由地及び目的地を示す情報を移動体２に送信する（Ｓ２４）。具体的には、移動可能区域３５内のブロック２５の位置を特定する情報と、経由地及び目的地であるブロック２５の位置を特定する情報を移動体２に送信する。なお、移動可能区域３５の代わりに又は移動可能区域３５に加えて、移動禁止区域３０内のブロック２５の位置情報を移動体２に送信してもよい。
移動体２の動作制御部２１０の移動経路生成部２１３は、第２通信部２２０を介して、移動可能区域３５を示す区域情報と、経由地及び目的地を示す情報を経路制御装置１から受信する（Ｓ３１）。
移動経路生成部２１３は、位置検出部２３０及びセンサ２４０の出力から移動体２の現在地を検出する（Ｓ３２）。移動経路生成部２１３は、現在地を移動経路の始点４５に設定し、移動可能区域３５内において、移動経路の始点４５から、経由地を通過して、目的地に到達するまでの最短経路を移動経路として設定する（Ｓ３３）。移動経路の設定方法は、実施形態１と同一であってもよいし、異なってもよい。移動経路の終点は任意である。例えば、移動経路の終点は、移動経路の始点４５と同一であってもよい。
駆動制御部２１１は、設定した移動経路に従って、駆動部２５０を制御して、移動体２を移動させる（Ｓ３４）。ステップＳ３４は、図２のステップＳ１２と同一である。
なお、移動体２の移動経路生成部２１３は、移動経路を設定した後、移動を開始する前に（Ｓ３３とＳ３４の間）、図１１に示す移動経路の変更処理を行ってもよい。
以上のように、本実施形態の移動体２は、自動的に設定した移動経路で移動することができる。本実施形態では、移動体２の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて定義された仮想空間２０が所定の三次元形状の複数の領域であるブロック２５に分割されている。複数のブロック２５は、移動体２が通過できない移動禁止区域３０と移動体２が通過できる移動可能区域３５にそれぞれ設定されている。移動体２は、第２通信部２２０と、位置検出部２３０と、駆動部２５０と、動作制御部２１０と、を備える。第２通信部２２０は、移動可能区域３５を示す区域情報を取得する。位置検出部２３０は、移動体２の現在地を検出する。駆動部２５０は、移動体２を移動させる。動作制御部２１０は、移動可能区域３５内のブロック２５を指定して移動経路を設定する。動作制御部２１０は、現在地と移動経路とに基づいて、駆動部２５０を制御する。
移動可能区域３５がブロック２５によって設定されているため、移動体２は移動経路を比較的簡単に設定できる。
＜他の実施形態＞
移動体２は、ドローン等の無人航空機に限らない。移動体２は、自律移動する無人端末であればよく、例えば、自律移動するロボットであってもよい。なお、移動体２は、無人で移動する構造に限られない。移動体２は、設定された移動経路に従って自律移動できればよく、有人で移動する構造であってもよい。また、移動体２は飛行しない構造でもよい。例えば、移動体２は、地面、壁、又はレール上を移動する構造であってもよい。
オブジェクト１０は、飛行機に限定しない。本発明は、任意のオブジェクト１０について、適用できる。例えば、オブジェクト１０は、移動体２の撮影部２７０が撮影した画像を用いた目視検査の対象となる検査対象物を含む。また、オブジェクト１０は、検査対象物に限らず、ユーザが撮影部２７０によって撮影する構造であってもよい。具体的には、オブジェクト１０は、車両であってもよい。車両としては、例えば、自動車、二輪又は電車が挙げられる。さらに、オブジェクト１０によって移動禁止区域３０を設定するため、オブジェクト１０は、検査対象物に限られない。オブジェクト１０は、移動体２の移動を妨げるような構造物であってもよい。オブジェクト１０となる構造物としては、例えば、建物、橋が挙げられる。
仮想空間２０を分割する三次元形状は、立方体のブロック２５に限らず、他の三次元形状であってもよい。例えば、直方体、三角錐によって、仮想空間２０を分割してもよい。
上記実施形態では、ユーザは、目的地と経由地を設定したが、始点４５から終点までの移動経路の一部又は全部を設定してもよい。例えば、入力部１４０は表示部１５０と共に構成されたタッチパネルである。入力部１４０は、ユーザがタッチパネルを操作することによって、隣接しているブロック２５が連続的に選択され、移動経路を設定する構造でもよい。
オブジェクト１０の形状を示すデータは、ＣＡＤデータに限られない。オブジェクト１０の形状を示すデータは、オブジェクト１０の形状を示せればよい。例えば、オブジェクト１０の形状を示すデータは、写真であってもよい。
ブロック２５のサイズは、移動体２の位置検出部２３０及びセンサ２４０による位置検出の精度に基づいて、決定してもよい。例えば、検出精度が高いほど、ブロック２５のサイズを小さく設定してもよい。
経路制御装置１から移動体２への経路情報の送信は、第１通信部１２０及び第２通信部２２０による無線の通信回線を使用した通信に限らない。経路制御装置１から移動体２への経路情報の送信は、有線の通信回線により、行われてもよい。例えば、移動体２は、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＵＳＢ等の通信規格にしたがって、経路制御装置１から経路情報を受け取ってもよい。また、経路情報の送受信は、第１通信部１２０及び第２通信部２２０を介さずに行ってもよい。例えば、経路制御装置１は生成した経路情報を可搬性を有する記録媒体に格納し、移動体２はその記録媒体から経路情報を読み出してもよい。移動可能区域３５を示す区域情報、経由地及び目的地を示す情報についても同様に、第１通信部１２０及び第２通信部２２０を介さずに、移動体２に記録されてもよい。
上記実施形態では、経路制御装置１が、仮想空間２０を定義してオブジェクト１０に基づいて移動禁止区域３０と移動可能区域３５を設定したが、移動体２が、仮想空間２０を定義してオブジェクト１０に基づく移動禁止区域３０と移動可能区域３５の設定処理を行ってもよい。すなわち、移動体２のみによって、経路生成装置を構成してもよい。この場合、移動体２は、実施形態１の経路制御装置１と同等の構成を有する。
経路制御装置１及び移動体２のそれぞれの機能を実現するために制御部によって実行されるプログラムが提供されてもよい。
以上のように、本発明の具体的な実施形態及び変形例について説明したが、本発明は上述した実施形態等に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変更を行ってもよい。例えば、上記の個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを本発明の一実施形態とすることができる。
本発明の経路生成装置は、移動体の移動経路を生成する装置として有用である。
１ 経路制御装置
２ 移動体
１２ 撮影システム
１１０ 制御部
１１１ オブジェクト取得部
１１２ 仮想空間生成部
１１３ 区域設定部
１１４、２１３ 移動経路生成部
１２０ 第１通信部
１３０ 第１記憶部
１４０ 入力部
１５０ 表示部
２１０ 動作制御部
２２０ 第２通信部
２３０ 位置検出部
２４０ センサ
２５０ 駆動部
２６０ 第２記憶部
２７０ 撮影部
２１１ 駆動制御部
２１２ 撮影制御部

Claims (6)

  1. 移動体の移動経路を生成する経路生成装置であって、
    オブジェクトの形状を示すオブジェクトデータを取得する取得部と、
    前記オブジェクトデータに基づいて、移動体の移動経路を設定する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間を定義し、
    前記仮想空間を所定の三次元形状の複数の領域に分割した複数の分割領域を管理し、
    前記仮想空間内に前記オブジェクトを配置し、
    前記複数の分割領域のうち、前記オブジェクトと重なる領域を前記移動体が通過できない移動禁止区域に設定し、
    前記複数の分割領域のうち、前記オブジェクトと重ならない領域を前記移動体が移動できる移動可能区域に設定する、
    ことを特徴とする経路生成装置。
  2. 前記制御部は、前記移動可能区域内の前記分割領域を指定することによって前記移動経路を設定する、
    請求項１に記載の経路生成装置。
  3. 前記移動禁止区域と前記移動可能区域とを視覚的に区別して表示する表示部をさらに有する、
    請求項１に記載の経路生成装置。
  4. 前記制御部は、
    複数の移動体の移動経路を比較して、
    前記複数の移動体の移動経路において同一の分割領域が含まれているか否かを判断し、
    同一の分割領域が含まれていれば前記移動経路を変更する、
    請求項１に記載の経路生成装置。
  5. 移動経路に沿って移動する移動体であって、
    前記移動体の現在地を検出する位置検出部と、
    前記移動体を移動させる駆動部と、
    前記現在地と前記移動経路とに基づいて、前記駆動部を制御する制御部と、
    を備え、
    前記移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて定義された仮想空間が所定の三次元形状の複数の領域に分割され、分割された前記複数の領域は、前記移動体が通過できない移動禁止区域と前記移動体が通過できる移動可能区域にそれぞれ設定されていて、前記移動可能区域内の前記分割された領域を指定して前記移動経路が設定されている、
    ことを特徴とする移動体。
  6. 移動体の移動経路を生成するためのプログラムであって、
    前記移動体の移動範囲を含む所定の現実の空間に対応させて仮想空間を定義するステップと、
    前記仮想空間を所定の三次元形状の複数の領域に分割した複数の分割領域を管理するステップと、
    前記仮想空間内にオブジェクトを配置するステップと、
    前記複数の分割領域のうち、前記オブジェクトと重なる領域を前記移動体が移動できない移動禁止区域に設定するステップと、
    前記複数の分割領域のうち、オブジェクトと重ならない領域を前記移動体が移動できる移動可能区域に設定するステップと、
    前記移動可能区域内の前記分割領域を指定して前記移動経路を設定するステップと、
    をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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