JP2021079891A - 飛行制御システム、飛行制御装置、飛行体、及び飛行制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】衛星測位システムに頼ることなく、無人飛行体の自律飛行を制御すること。【解決手段】飛行制御システムは、飛行体が自律飛行する空間へガイド光を照射する照射部を備える照射装置と、前記飛行体に備えられた前記ガイド光を検出するセンサによる検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記空間の内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整部を備える飛行制御装置とを有する。【選択図】図３

Description

本発明は、飛行制御システム、飛行制御装置、飛行体、及び飛行制御方法に関する。

近年、ドローン等の無人飛行体を自律飛行させる技術の検討が進められている。例えば、特許文献１に記載のドローンは、水処理プラントにおいて、ＧＰＳ（Global Positioning System；全地球測位システム）等のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System；全球測位衛星システム）から送出される電波によって自己位置を特定し、巡回点検計画に基づく飛行ルートに沿って自律飛行する。自律飛行可能な無人飛行体は、例えば、下水管路施設、及びボイラや煙突等の構造物の内部等の、人手で点検を行う場合に危険を伴いやすい箇所に対する点検作業においても活用されることが望まれる。

特開２０１９−１６４７５１号公報

しかしながら、下水管路施設、及びボイラや煙突等の構造物の内部等においては、ＧＮＳＳから送出される電波の受信が不安定（あるいは困難）である場合が多い。そのため、無人飛行体が、自己位置の特定に失敗し、制御不能になる場合があるという課題があった。また、下水管路施設、及びボイラや煙突等の構造物の内部等のような狭域空間では、ＧＮＳＳによる自己位置特定を行うことができたとしても、測定誤差により、無人飛行体が内壁等に接触する可能性があるという課題があった。

上記事情に鑑み、本発明は、衛星測位システムに頼ることなく、無人飛行体の自律飛行を制御することができる飛行制御システム、飛行制御装置、飛行体、及び飛行制御方法の提供を目的としている。

本発明の一態様は、照射装置と飛行制御装置とを有する飛行制御システムであって、前記照射装置は、飛行体が自律飛行する空間へガイド光を照射する照射部を備え、前記飛行制御装置は、前記飛行体に備えられた前記ガイド光を検出するセンサによる検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記空間の内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整部を備える飛行制御システムである。

また、本発明の一態様は、上記の飛行制御システムであって、前記照射部は、前記飛行体が自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へ前記ガイド光を照射する。

また、本発明の一態様は、上記の飛行制御システムであって、前記照射部は、前記複数の位置へ照射される前記ガイド光のうち、少なくとも一方のガイド光の発光色又は発光パターンを、他方のガイド光の前記発光色又は前記発光パターンと異ならせる。

また、本発明の一態様は、上記の飛行制御システムであって、前記照射部は、前記飛行体が自律飛行する空間の中心軸に沿って前記ガイド光を照射する。

また、本発明の一態様は、上記の飛行制御システムであって、記照射部は、前記飛行体の進行方向に対して垂直な線状の前記ガイド光を前記空間の内壁へ照射する。

また、本発明の一態様は、上記の飛行制御システムであって、前記照射部は、前記空間の内壁に設置された物体と干渉しない位置へ前記ガイド光を照射する。

また、本発明の一態様は、上記の飛行制御システムであって、前記照射部は、前記飛行体の位置に応じて前記ガイド光の照射位置を変化させる。

また、本発明の一態様は、飛行体が自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へ照射されたガイド光を検出するセンサによる検出結果を取得する取得部と、前記検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整部と、を備える飛行制御装置である。

また、本発明の一態様は、自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へ照射されたガイド光を検出するセンサと、前記センサによる検出結果に基づいて、自己位置と前記内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように自己位置を調整する位置調整部と、を備える飛行体である。

また、本発明の一態様は、飛行体が自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へガイド光を照射する照射ステップと、前記飛行体に備えられた前記ガイド光を検出するセンサによる検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整ステップと、を有する飛行制御方法である。

本発明により、衛星測位システムに頼ることなく、無人飛行体の自律飛行を制御することができる。

本発明の第１の実施形態に係る飛行制御システム１の全体構成を示す概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る照射装置２０ａによるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る飛行体１０ａの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る飛行体１０ａの動作を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る照射装置２０ｂ−１及び照射装置２０ｂ−２によるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係る照射装置２０ｃによるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係る照射装置２０ｄによるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る照射装置２０ｅによるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係る飛行体１０ｂの構成を示すブロック図である。 本発明の第６の実施形態に係る照射装置２０ｆによるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態に係る照射装置２０ｇによるガイド光の照射を示す模式図である。 本発明の第７の実施形態に係る飛行制御システム２の全体構成を示す概略図である。 本発明の第８の実施形態に係る飛行体１０ｄ及び飛行制御装置４０の構成を示すブロック図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係る飛行制御システム１について、図面を参照しながら説明する。

［飛行制御システムの構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る飛行制御システム１の全体構成を示す概略図である。本実施形態に係る飛行制御システム１は、自律飛行する飛行体１０ａの飛行を制御するシステムである。飛行体１０ａは、例えばドローン等の小型の無人飛行体である。飛行体１０ａは、地下に設置され、内部に通信ケーブルが敷設された配管部５３の点検を目的として、当該配管部５３の天井面及び床面の各箇所をカメラによって撮像する。

なお、本実施形態においては、飛行体１０ａは、通信ケーブルが敷設された配管部５３の内部の点検のために飛行するものとするが、これに限られるものではない。飛行体１０ａは、例えば、上下水道の配管の内部、ボイラ及び煙突等の構造物の内部等の点検のために飛行するものであってもよい。本実施形態に係る飛行制御システム１は、例えば、人が進入することが困難である狭い空間、及び人体に危険を及ぼす可能性がある空間（例えば、火気、有毒ガス、又は水流がある空間、及び大深度地下等）であって、ＧＰＳ等の衛星測位システムを用いた測位が困難である空間における点検に対しても有効である。

図１に示すように、飛行体１０ａは、飛行経路Ｒに沿って自律飛行を行う。飛行体１０ａは、マンホール開口部５１の近傍に設置された目印５０の上に置かれた状態から自律飛行を開始する。飛行体１０ａは、例えば、ユーザの操作によって電源がオンの状態に切り替えられることにより目印５０上から離陸する。

目印５０は、例えばシート上に印刷された所定の模様又は記号等である。目印５０は、飛行体１０ａの離着陸地点を表す。図１においては、目印５０は、「Ｈ」型の形状をした記号であるが、これに限られるものではなく、任意の模様や記号等が目印５０として使用可能である。また、目印５０が付されたシートの素材は任意であり、例えば、ゴム、プラスチック、ビニール、又は金属等である。なお、目印５０は屋外に設置されることから、シートは、風に吹かれても移動しない程度の重量及び地面との摩擦力を有していることが好ましい。なお、シートは、例えば杭等によって地面に固定されていてもよい。なお、目印５０は、シート上に付される代わりに、例えば塗料等によって直接地面に描かれたものであってもよい。

飛行体１０ａは、目印５０上から離陸すると、地面と垂直の方向へ上昇を開始する。飛行体１０ａは、所定の高さに到達すると上昇を停止する。所定の高さとは、例えば３０［ｃｍ］〜１［ｍ］程度の高さである。飛行体１０ａは、上昇を停止すると、所定の高さを維持しながら地面と水平方向に移動し、円形であるマンホール開口部５１の中心の直上の位置まで飛行する。

なお、飛行体１０ａが、所定の高さに到達したことを検知する方法については、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａが、高度計を備えていてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａが、測距センサによって自己位置から目印５０の位置までの距離を測定してもよい。又は、飛行体１０ａは、例えばＧＰＳ等の衛星測位システムを用いて高度を計測してもよい。又は、飛行体１０ａは、カメラによって目印５０等を撮像し、画像解析によって高度を推定してもよい。

なお、飛行体１０ａが、マンホール開口部５１の中心の直上の位置まで移動する方法についても、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａは、例えばＧＰＳ等の衛星測位システムを用いて自己位置を測定し、予め測定されたマンホール開口部５１の直上の位置まで移動するようにしてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、カメラによって地面方向を撮像し、画像解析によってマンホール開口部５１の直上の位置を特定して移動するようにしてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、センサによって、マンホール開口部５１の近傍に設置された照射装置２０ａから照射されるガイド光を検知することによってマンホール開口部５１の直上の位置を特定して移動するようにしてもよい。なお、照射装置２０ａによって照射されるガイド光については、後に説明する。

飛行体１０ａは、マンホール開口部５１の直上の位置まで移動すると、地面と垂直の方向へ下降を開始する。飛行体１０ａは、マンホール開口部５１から地下へ進入する。その後、飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過し、配管部５３に到達した場合、下降を停止する。

なお、飛行体１０ａが、配管部５３に到達する方法については、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａは、センサにより、配管部５３の底面までの距離を測定することによって配管部５３に到達したことを検知してもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、カメラによって下方向を撮像し、画像解析によって配管部５３に到達したことを検知してもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、センサによって、マンホール開口部５１の近傍に設置された照射装置２０ａから照射されるガイド光を検知することによって配管部５３に到達したことを検知してもよい。

なお、マンホール首部５２は、地面から垂直方向に掘削された穴、又は当該穴の内壁に沿って設置された管状の構造物である。マンホール首部５２は、例えば、６０［ｃｍ］〜１０［ｍ］程度の長さを有する。

なお、本実施形態においては、マンホール首部５２は、地面から垂直方向に向けて設置されているものとしたが、これに限られるものではなく、地面から斜め下の方向に向けて設置されていてもよい。また、本実形態においては、マンホール首部５２は円柱型であるものとするが、これに限られるものではなく、例えば角柱型であってもよい。なお、マンホール首部５２の直径は、例えば、３０［ｃｍ］〜１２０［ｃｍ］程度の大きさである。

また、飛行体１０ａは、例えば、水平方向に３０［ｃｍ］〜６０［ｃｍ］程度の大きさを有するものとする。したがって、飛行体１０ａがマンホール首部５２を通過する際には、飛行体１０ａとマンホール首部５２の内壁との離隔距離は、数センチメートル〜数十センチメートル程度となる。そのため、飛行体１０ａは、マンホール首部５２の内壁に接触しないように、例えばマンホール首部５２の中心近傍の位置に沿った飛行経路Ｒ上を正確に飛行する必要がある。

本実施形態においては、地下であるマンホール首部５２及び配管部５３の内部においては、ＧＰＳ等の衛星測位システムから発せられる電波の受信が困難であるものとする。したがって、飛行体１０ａは、少なくともマンホール首部５２及び配管部５３においては、ＧＰＳ等の衛星測位システムを利用することなく自律飛行を行う。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサによって、自己位置からガイド光までの距離を測定する。これにより、飛行体１０ａは、マンホール首部５２の内壁との離隔距離が所定の距離以上（例えば、数センチメートル以上、又は数十センチメートル以上等）となるように自己位置を調整しながら通過する。なお、飛行体は、マンホール首部５２の内壁との離隔距離が一定の距離を維持するように自己位置を調整しながら通過するようにしてもよい。なお、飛行体は、マンホール首部５２の内壁との離隔距離が所定の範囲内となることを維持するように自己位置を調整してもよい。
ガイド光は、上述したように、マンホール開口部５１の近傍に設置された照射装置２０ａから照射される。

飛行体１０ａは、配管部５３に到達することにより下降を停止すると、配管部５３の天井面に沿って飛行しながら、カメラによって当該天井面を撮像する。なお、飛行体１０ａは、例えば、所定の間隔で（例えば1秒ごとに）測距センサにより自己位置から天井面までの距離を測定する。これにより、飛行体１０ａは、自装置と天井面との離隔距離が例えば所定の距離以上となるように維持しながら飛行する。

飛行体１０ａは、配管部５３の天井面の撮像が完了すると、次に、配管部５３の床面に沿って飛行しながら、カメラによって当該床面を撮像する。なお、飛行体１０ａは、例えば、所定の間隔で（例えば1秒ごとに）測距センサにより自己位置から床面までの距離を測定する。これにより、飛行体１０ａは、自装置と床面との離隔距離が例えば所定の距離以上となるように維持しながら飛行する。

飛行体１０ａは、配管部５３の床面の撮像が完了すると、マンホール首部５２の中心の直下の位置へ移動する。なお、飛行体１０ａが、マンホール首部５２の中心の直下の位置へ移動する方法については、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａは、カメラによって上方向を撮像し、画像解析によってマンホール首部５２の中心の直下の位置を特定して移動するようにしてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、センサによって、マンホール開口部５１の近傍に設置された照射装置２０ａから照射されるガイド光を検知することによってマンホール首部５２の中心の直下の位置を特定して移動するようにしてもよい。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２の中心の直下の位置へ移動すると、地上へ向かって上昇を開始する。飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過して地上に到達し、所定の高さに到達した場合、上昇を停止する。所定の高さとは、例えば３０［ｃｍ］〜１［ｍ］程度の高さである。飛行体１０ａは、上昇を停止すると、所定の高さを維持しながら地面と水平方向に移動し、目印５０の直上の位置まで飛行する。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサによって、自己位置からガイド光までの距離を測定する。これにより、飛行体１０ａは、マンホール首部５２の内壁との離隔距離が所定の距離以上（例えば、数センチメートル以上、又は数十センチメートル以上等）となるように自己位置を調整しながら通過する。なお、飛行体は、マンホール首部５２の内壁との離隔距離が一定の距離を維持するように自己位置を調整しながら通過するようにしてもよい。なお、飛行体は、マンホール首部５２の内壁との離隔距離が所定の範囲内となることを維持するように自己位置を調整してもよい。ガイド光は、上述したように、マンホール開口部５１の近傍に設置された照射装置２０ａから照射される。

なお、飛行体１０ａが、所定の高さに到達したことを検知する方法については、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａが、高度計を備えていてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａが、測距センサによって自己位置からマンホール開口部５１の位置までの距離を測定してもよい。又は、飛行体１０ａは、例えばＧＰＳ等の衛星測位システムを用いて高度を計測してもよい。又は、飛行体１０ａは、カメラによってマンホール開口部５１等を撮像し、画像解析によって高度を推定してもよい。

なお、飛行体１０ａが、目印５０の直上の位置まで移動する方法についても、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａは、例えばＧＰＳ等の衛星測位システムを用いて自己位置を測定し、予め測定された目印５０の直上の位置まで移動するようにしてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、カメラによって地面方向を撮像し、画像解析によって目印５０の直上の位置を特定して移動するようにしてもよい。

飛行体１０ａは、目印５０の直上の位置まで飛行すると、目印５０へ向かって下降を開始する。飛行体１０ａは、目印５０上に着陸すると、自律飛行を終了する。なお、飛行体１０ａが目印５０上に着陸したことを認識する方法については、任意の方法が用いられてよい。例えば、飛行体１０ａが、高度計を備えていてもよい。又は、例えば、飛行体１０ａは、測距センサによって自己位置から地面までの距離を測定することにより、目印５０上に着陸したことを認識するようにしてもよい。又は、飛行体１０ａは、例えば、速度計を備えており、速度が０になったことに基づいて、目印５０上に着陸したことを認識するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、飛行体１０ａは、垂直移動及び平行移動を行うものとしたが、これに限られるものではない。例えば、飛行体１０ａは、目印５０の位置から斜め上方に向かって上昇し、マンホール開口部５１の中心の直上の位置まで直線の飛行経路で移動するようにしてもよい。また、例えば、飛行体１０ａは、マンホール開口部５１の中心の直上の位置から斜め下方に向かって下降し、目印５０上の位置まで直線の飛行経路で移動するようにしてもよい。

飛行体１０ａは、例えばユーザの操作によって、記憶部１３に記憶された画像（すなわち、配管部５３の天井面及び床面の画像）を外部の装置へ出力する。

［照射装置によるガイド光の照射］
以下、本実施形態に係る照射装置２０ａによるガイド光の照射について説明する。
図２は、本発明の第１の実施形態に係る照射装置２０ａによるガイド光の照射を示す模式図である。

図２に示すように、本実施形態においては、マンホール首部５２の内壁上部（すなわち、マンホール開口部５１近傍）に、３つの照射装置２０ａが設置される。３つの照射装置２０ａは、例えば互いに等間隔になるように設置される。照射装置２０ａは、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、飛行体１０ａが自己位置の調整を行うための補助光である。

照射装置２０ａは、マンホール首部５２の内壁に向かってレーザー光を照射することにより、マンホール首部５２の内壁にガイド光Ｌ１を形成させる。照射装置２０ａは、マンホール首部５２の内壁において自装置が設置された位置から直下の方向に向かう直線状のガイド光Ｌ１を形成させる。なお、ガイド光Ｌ１は、飛行体１０ａが備えるセンサによって検知することが可能であるならば、マンホール首部５２の内壁に形成されたものではなくても構わない。例えば、ガイド光Ｌ１は、照射装置２０ａが直下の方向へレーザー光を照射することにより空間内に形成される、マンホール首部５２の内壁に沿って進む光線そのものであってもよい。なお、光線そのものをガイド光Ｌ１とする場合には、例えばガイド光Ｌ１を可視化するため、空間内が煙等の微粒子を含んだ空気で満たされるようにしてもよい。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサを用いて、水平方向に存在する３つのガイド光Ｌ１をそれぞれ検知し、自己位置から検知された各ガイド光Ｌ１の位置までの距離をそれぞれ測定する。飛行体１０ａは、測定された距離に基づいて自己位置を調整する。例えば、飛行体１０ａは、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動するように自己位置を調整する。例えば、３つの照射装置２０ａが互いに等間隔になるように設置されている場合には、飛行体１０ａは、自己位置と各ガイド光Ｌ１までの距離とが同一になる位置に移動することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができる。

このように、飛行体１０ａは、マンホール首部５２のような狭い空間を通過する際に、自己位置と各ガイド光Ｌ１との離隔距離を定期的に（例えば１秒ごとに）測定する。そして、飛行体１０ａは、各離隔距離が所定の距離以上となるように自己位置を調整しながら自律飛行を行う。これにより、飛行体１０ａは、ＧＰＳ等の衛星測位システム等による自己位置の特定を行うことなく、狭い空間においても内壁に接触せずに通過することができる。

［飛行体の構成］
以下、本実施形態に係る飛行体１０ａの構成について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態に係る飛行体１０ａの構成を示すブロック図である。図３に示すように、飛行体１０ａは、センサ部１１と、撮像部１２と、記憶部１３と、移動方向決定部１４と、飛行制御部１５と、駆動部１６と、を含んで構成される。

センサ部１１は、前方測距センサ１１１と、後方測距センサ１１２と、右方測距センサ１１３と、左方測距センサ１１４と、上方測距センサ１１５と、下方測距センサ１１６と、を含んで構成される。

前方測距センサ１１１は、飛行体１０ａの前方に存在するガイド光Ｌ１及び各種の物体までの距離を測定するセンサである。後方測距センサ１１２は、飛行体１０ａの後方に存在するガイド光Ｌ１及び各種の物体までの距離を測定するセンサである。右方測距センサ１１３は、飛行体１０ａの右方に存在するガイド光Ｌ１及び各種の物体までの距離を測定するセンサである。左方測距センサ１１４は、飛行体１０ａの左方に存在するガイド光Ｌ１及び各種の物体までの距離を測定するセンサである。上方測距センサ１１５は、飛行体１０ａの上方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである。下方測距センサ１１６は、飛行体１０ａの上方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである。

前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、左方測距センサ１１４、上方測距センサ１１５、及び下方測距センサ１１６は、測定結果を示す情報を移動方向決定部１４へ出力する。

なお、本実施形態では通信ケーブルが敷設された配管部５３が点検対象であるが、例えば上下水道の配管部のように下方には水が存在する箇所が点検対象である場合等においては、下方測距センサ１１６の代わりに超音波センサ等が用いられてもよい。

また、本実施形態においては、飛行体１０ａは、測距センサによって自己位置から各ガイド光Ｌ１までの距離を測定することによって自己位置を調整するものとしたが、これに限られるものではない。例えば、飛行体は、マンホール首部５２を通過する際に、カメラによって水平方向の周囲を撮像し、撮像された画像におけるガイド光Ｌ１の位置を解析することによって自己位置を特定し、調整するようにしてもよい。

この場合、センサ部１１は、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、及び左方測距センサ１１４を必ずしも備えている必要なく、その代わりに例えば、撮像部１２に、前方カメラ、後方カメラ、右方カメラ、及び左方カメラが備えられる。すなわち、飛行体１０ａが、自己位置と複数のガイド光Ｌ１とのそれぞれ位置関係に基づいて自己位置を調整をすることができる構成であるならば、任意のセンサ、カメラ、及び計測方法が用いられてもよい。

撮像部１２は、上方カメラ１２１と、下方カメラ１２２と、を含んで構成される。上方カメラ１２１は、配管部５３の天井面を撮像する。下方カメラ１２２は、配管部５３の床面を撮像する。上方カメラ１２１及び下方カメラ１２２は、撮像された画像を記憶部１３に記憶させる。なお、例えば、飛行体１０ａが通信部を備えており、上方カメラ１２１及び下方カメラ１２２が、当該通信部を介して撮像された画像を即時に外部の装置へ転送する構成であってもよい。

記憶部１３は、上方カメラ１２１及び下方カメラ１２２によって撮像された画像を記憶する。記憶部１３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory；読み書き可能なメモリ）、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、及びＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の記憶媒体、又はこれらの記憶媒体の任意の組み合わせによって構成される。

移動方向決定部１４は、自己位置算出部１４１と、位置調整部１４２と、を含んで構成される。

自己位置算出部１４１は、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、左方測距センサ１１４、上方測距センサ１１５、及び下方測距センサ１１６から出力された測定結果を示す情報を取得する。自己位置算出部１４１は、取得された各測定結果を示す情報に基づいて、自己位置と各ガイド光Ｌ１との相対的な位置関係を算出し、マンホール首部５２における相対的な自己位置を算出する。自己位置算出部１４１は、算出された自己位置を示す情報を位置調整部１４２へ出力する。

位置調整部１４２は、自己位置算出部１４１から出力された自己位置を示す情報を取得する。位置調整部１４２は、取得された自己位置を示す情報に基づいて、自己位置の調整のための移動方向及び移動量を決定する。

移動方向決定部１４は、自装置の進行方向に対して、位置調整部１４２によって決定された自己位置の調整のための移動方向と移動量とを考慮して、移動方向を決定する。移動方向決定部１４は、決定された移動方向を示す情報を飛行制御部１５へ出力する。

飛行制御部１５は、例えば一般的なドローン等にも搭載されるフライトコントローラである。飛行制御部１５は、飛行時における飛行体１０ａの傾きや角度等の様々な情報を検知し演算する。そして、飛行制御部１５は、再帰的に駆動部１６へ後述するモーター１６２の回転数についての命令を実行し続ける。また、飛行制御部１５は、移動方向決定部１４から、移動方向を示す情報を取得する。飛行制御部１５は、取得された移動方向を示す情報に基づいて、駆動部１６を制御することにより飛行体１０ａによる飛行を制御する。

駆動部１６は、プロペラ群１６１と、モーター１６２と、バッテリー１６３と、を含んで構成される。

プロペラ群１６１は、例えば一般的なドローン等にも搭載される複数の（例えば４枚の）小型のプロペラである。プロペラ群１６１の各プロペラは、モーター１６２によって回転することにより浮力を生み出し、飛行体１０ａを浮上及び飛行させる。各プロペラの素材には、例えば、プラスチック、カーボン、又はＡＢＳ（Acrylonitrile butadiene styrene）樹脂等が用いられる。

モーター１６２は、例えば一般的なドローン等にも搭載される、例えばブラシレスモーター、又はブラシモーター等のモーターである。モーター１６２は、飛行制御部１５から出力される、プロペラごとの回転数についての命令に従って各プロペラを回転させる。モーター１６２は、バッテリー１６３から電力供給を受けることにより、各プロペラを回転させる。

バッテリー１６３は、例えば一般的なドローン等にも搭載される、例えばリチウムポリマーバッテリー等のバッテリーである。モーター１６２は、モーター１６２に電力を供給する。

［飛行制御システムの動作例］
以下、飛行制御システム１の動作の一例について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態に係る飛行制御システム１の動作を示すフローチャートである。

複数の照射装置２０ａは、例えばユーザによる操作によって電源が投入されることにより、マンホール首部５２の内壁に向けてそれぞれガイド光を照射する（ステップＳ００１）。

予め目印５０上に置かれた飛行体１０ａは、例えばユーザによる操作によって電源が投入されることにより、離陸する。なお、飛行体１０ａは、例えば照射装置２０ａがガイド光を照射したことを示す情報を当該照射装置２０ａから取得した場合に離陸する構成であってもよい。飛行体１０ａは、目印５０上から離陸すると、地面と垂直の方向へ上昇を開始する。飛行体１０ａは、所定の高さに到達すると上昇を停止する（ステップＳ００２）。

飛行体１０ａは、上昇を停止すると、所定の高さを維持しながら地面と水平方向に移動し、円形であるマンホール開口部５１の中心の直上の位置まで飛行する（ステップＳ００３）。

飛行体１０ａは、マンホール開口部５１の直上の位置まで移動すると、地面と垂直の方向へ下降を開始する（ステップＳ００４）。飛行体１０ａは、マンホール開口部５１から地下へ進入する。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過する際に、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、及び左方測距センサ１１４を用いて、水平方向に存在する複数の（例えば３つの）ガイド光Ｌ１をそれぞれ検知する（ステップＳ００５）。

飛行体１０ａは、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、及び左方測距センサ１１４を用いて、各ガイド光Ｌまでの距離を測定する。飛行体１０ａは、自己位置算出部１４１によって、各ガイド光Ｌまでの距離の測定結果に基づいて、自己位置と各ガイド光Ｌ１との相対的な位置関係を算出し、マンホール首部５２における相対的な自己位置を算出する（ステップＳ００６）。

飛行体１０ａは、位置調整部１４２によって、算出された自己位置に基づいて自己位置の調整のための移動方向及び移動量を決定する。飛行体１０ａは、決定された自己位置の調整のための移動方向と移動量とに基づいて位置調整を行う（ステップＳ００７）。

飛行体１０ａは、配管部５３に到達していない場合（ステップＳ００８・Ｎｏ）、上記のステップＳ００５〜ステップＳ００７の動作を繰り返す。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過し、配管部５３に到達した場合（ステップＳ００８・Ｙｅｓ）、下降を停止する（ステップＳ００９）。

飛行体１０ａは、配管部５３に到達することにより下降を停止すると、配管部５３の天井面に沿って飛行しながら、カメラによって当該天井面を撮像する（ステップＳ０１０）。

飛行体１０ａは、配管部５３の天井面の撮像が完了すると、次に、配管部５３の床面に沿って飛行しながら、カメラによって当該床面を撮像する（ステップＳ０１１）。

飛行体１０ａは、配管部５３の床面の撮像が完了すると、マンホール首部５２の中心の直下の位置へ移動する（ステップＳ０１２）。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２の中心の直下の位置へ移動すると、地上へ向かって上昇を開始する（ステップＳ０１３）。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過する際に、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、及び左方測距センサ１１４を用いて、水平方向に存在する複数の（例えば３つの）ガイド光Ｌ１をそれぞれ検知する（ステップＳ０１４）。

飛行体１０ａは、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、及び左方測距センサ１１４を用いて、各ガイド光Ｌまでの距離を測定する。飛行体１０ａは、自己位置算出部１４１によって、各ガイド光Ｌまでの距離の測定結果に基づいて、自己位置と各ガイド光Ｌ１との相対的な位置関係を算出し、マンホール首部５２における相対的な自己位置を算出する（ステップＳ０１５）。

飛行体１０ａは、位置調整部１４２によって、算出された自己位置に基づいて自己位置の調整のための移動方向及び移動量を決定する。飛行体１０ａは、決定された自己位置の調整のための移動方向と移動量とに基づいて位置調整を行う（ステップＳ０１６）。

飛行体１０ａは、地上に到達していない場合（ステップＳ０１７・Ｎｏ）、上記のステップＳ０１４〜ステップＳ０１６の動作を繰り返す。

飛行体１０ａは、マンホール首部５２を通過して地上に到達し、所定の高さに到達した場合（ステップＳ０１７・Ｙｅｓ）、上昇を停止する（ステップＳ０１８）。

飛行体１０ａは、上昇を停止すると、所定の高さを維持しながら地面と水平方向に移動し、目印５０の直上の位置まで飛行する（ステップＳ０１９）。

飛行体１０ａは、目印５０の直上の位置まで飛行すると、目印５０へ向かって下降を開始し、着陸する（ステップＳ０２０）。

飛行体１０ａは、例えばユーザの操作によって、記憶部１３に記憶された画像（すなわち、配管部５３の天井面及び床面の画像）を外部の装置へ出力する（ステップＳ０２１）。
以上で、図４のフローチャートが示す飛行制御システム１の動作が終了する。

以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る飛行制御システム１では、照射装置２０ａは、飛行体１０ａが自律飛行する空間であるマンホール首部５２へガイド光Ｌ１を照射する。飛行体１０ａは、センサ部１１によってガイド光Ｌ１を検出し、自己位置からガイド光Ｌ１までの距離を示す検出結果に基づいて、自己位置とマンホール首部５２の内壁との離隔距離が例えば所定の距離以上となるように自己位置を調整する。

上記のような構成を備えることにより、本発明の第１の実施形態に係る飛行制御システム１は、衛星測位システムに頼ることなく、狭い空間であっても、飛行体１０ａの自律飛行を制御することができる。

＜第２の実施形態＞
以下、本発明の第２の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１の実施形態に係る飛行制御システム１と構成が異なる点を中心に説明する。

［照射装置によるガイド光の照射］
以下、本実施形態に係る照射装置２０ｂ−１及び照射装置２０ｂ−２によるガイド光の照射について説明する。
図５は、本発明の第２の実施形態に係る照射装置２０ｂ−１及び照射装置２０ｂ−２によるガイド光の照射を示す模式図である。

図５に示すように、本実施形態においては、マンホール首部５２の内壁上部（すなわち、マンホール開口部５１近傍）に、２つの照射装置２０ｂ−１と１つの照射装置２０ｂ−２とが設置される。２つの照射装置２０ｂ−１と１つの照射装置２０ｂ−２とは、例えば互いに等間隔になるように設置される。照射装置２０ｂ−１及び照射装置２０ｂ−２は、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、第２の実施形態に係る飛行体（図示せず）が自己位置の調整を行うための補助光である。

照射装置２０ｂ−１は、マンホール首部５２の内壁に向かってレーザー光を照射することにより、マンホール首部５２の内壁にガイド光Ｌ１を形成させる。照射装置２０ｂ−１は、マンホール首部５２の内壁において自装置が設置された位置から直下の方向に向かう直線状のガイド光Ｌ１を形成させる。

また、照射装置２０ｂ−２は、マンホール首部５２の内壁に向かってレーザー光を照射することにより、マンホール首部５２の内壁にガイド光Ｌ２を形成させる。照射装置２０ｂ−２は、マンホール首部５２の内壁において自装置が設置された位置から直下の方向に向かう直線状のガイド光Ｌ２を形成させる。

ガイド光Ｌ１とガイド光Ｌ２とは、互いに異なる種類のガイド光である。例えば、ガイド光Ｌ１とガイド光Ｌ２とは、互いに発光色が異なるガイド光である。また、例えば、ガイド光Ｌ１とガイド光Ｌ２とは、互いに発光パターンが異なるガイド光である。

なお、ガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２は、飛行体が備えるセンサによって検知することが可能であるならば、マンホール首部５２の内壁に形成されたものではなくても構わない。例えば、ガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２は、照射装置２０ｂ−１及び照射装置２０ｂ−２が直下の方向へレーザー光を照射することにより空間内に形成される、マンホール首部５２の内壁に沿って進む光線そのものであってもよい。なお、光線そのものをガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２とする場合には、例えばガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２を可視化するため、上述したように、空間内が煙等の微粒子を含んだ空気で満たされるようにしてもよい。

飛行体は、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサを用いて、水平方向に存在する２つのガイド光Ｌ１及び１つのガイド光Ｌ２をそれぞれ検知し、自己位置から検知された各ガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２の位置までの距離をそれぞれ測定する。飛行体は、測定された距離に基づいて自己位置を調整する。例えば、飛行体は、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動するように自己位置を調整する。例えば、２つの照射装置２０ｂ−１、及び１つの照射装置２０ｂ−２が互いに等間隔になるように設置されている場合には、飛行体は、自己位置と各ガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２までの距離とが同一になる位置に移動することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができる。

このように、第２の実施形態に係る飛行体は、マンホール首部５２のような狭い空間を通過する際に、自己位置と各ガイド光Ｌ１及びガイド光Ｌ２との離隔距離を定期的に（例えば１秒ごとに）測定する。そして、飛行体は、各離隔距離が所定の距離以上（例えば、数センチメートル以上、又は数十センチメートル以上等）となるように自己位置を調整しながら自律飛行を行う。これにより、飛行体は、ＧＰＳ等の衛星測位システム等による自己位置の特定を行うことなく、狭い空間においても内壁に接触せずに通過することができる。なお、飛行体は、各離隔距離が一定の距離を維持するように自己位置を調整しながら自律飛行を行うようにしてもよい。なお、飛行体は、各離隔距離が所定の範囲内となることを維持するように自己位置を調整してもよい。

また、第２の実施形態に係る飛行体は、互いに異なる種類のガイド光を識別することができる測距センサを備える。すなわち、第２の実施形態に係る飛行体が備える各測距センサは、ガイド光Ｌ１とガイド光Ｌ２とを識別することができる。これにより、飛行体は、自装置及びマンホール首部５２の向きを認識して自律飛行を行うことができる。

＜第３の実施形態＞
以下、本発明の第３の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１〜２の実施形態に係る飛行制御システムと構成が異なる点を中心に説明する。

［照射装置によるガイド光の照射］
以下、本実施形態に係る照射装置２０ｃによるガイド光の照射について説明する。
図６は、本発明の第３の実施形態に係る照射装置２０ｃによるガイド光の照射を示す模式図である。

図６に示すように、本実施形態においては、マンホール首部５２の中心の直上の位置に、照射装置２０ｃが設置される。照射装置２０ｃは、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、飛行体が自己位置の調整を行うための補助光である。照射装置２０ｃは、マンホール首部５２の中心軸に沿ってレーザー光を照射することにより、マンホール首部５２の中心軸に沿って進む光線であるガイド光Ｌ１を形成させる。

図６に示すように、照射装置２０ｃは、支柱２１によって支えられている。また、支柱２１は、地上のマンホール開口部５１の近傍に設置された台座２２に固定されている。なお、複数の支柱２１によって照射装置２０ｃが支えられるようにしてもよい。これにより、ガイド光の照射方向のずれの発生をさらに抑制することができる。なお、照射装置２０ｃの設置高さは、マンホール開口部５１上を飛行する飛行体の飛行高度よりも高く設定される。

なお、照射装置２０ｃの位置を固定させる方法は、上記の方法に限られるものではない。例えば、マンホール開口部５１の上方に構造物の天井等が存在する場合には、当該天井に
照射装置２０ｃが設置されるようにしてもよい。

第３の実施形態に係る飛行体は、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサを用いて、ガイド光Ｌ１を検知し、自己位置から検知されたガイド光Ｌ１の位置までの距離を測定する。飛行体は、測定された距離に基づいて自己位置を調整する。

例えば、飛行体は、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動するように自己位置を調整する。例えば、飛行体は、自装置の上方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである上方測距センサによってガイド光Ｌ１を検知することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができる。

または、例えば飛行体は、前方測距センサ、後方測距センサ、右方測距センサ、及び左方測距センサのうち少なくとも１つを用いて、自装置とガイド光Ｌ１との水平方向の距離を測定する。そして、飛行体は、自装置とガイド光Ｌ１との水平方向の距離が所定の距離以上となることを維持するように移動することにより、自己位置を調整する。なお、この場合における所定の距離は、飛行体がガイド光Ｌ１から当該所定の距離以上の距離を維持して飛行した場合であっても、飛行体がマンホール首部５２の内壁に接触しない範囲で設定される。なお、飛行体は、自装置とガイド光Ｌ１との水平方向の距離が一定の距離となることを維持するように自己位置を調整してもよい。また、飛行体は、自装置とガイド光Ｌ１との水平方向の距離が所定の範囲内となることを維持するように自己位置を調整してもよい。

また、例えば飛行体は、自装置の下方に存在する各種の物体を検出するセンサである下方センサを用いて、配管部（図示せず）の床面上に形成されたガイド光Ｌ１を検出するようにしてもよい。この場合、配管部の床面上に形成されるガイド光Ｌ１は、マンホール首部５２の中心軸と床面との交点であるため、当該ガイド光Ｌ１の形状は点状である。飛行体が、下方センサによって点状のガイド光Ｌ１を検出し、当該点状のガイド光Ｌ１の方向へ飛行するようにしてもよい。

このように、第３の実施形態に係る飛行体は、マンホール首部５２のような狭い空間を通過する際に、マンホール首部５２の中心軸を示すガイド光Ｌ１の位置を定期的に（例えば１秒ごとに）測定する。そして、飛行体は、ガイド光Ｌ１の位置に基づいて自己位置を調整しながら自律飛行を行う。これにより、飛行体は、ＧＰＳ等の衛星測位システム等による自己位置の特定を行うことなく、狭い空間においても内壁に接触せずに通過することができる。

＜第４の実施形態＞
以下、本発明の第４の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１〜３の実施形態に係る飛行制御システムと構成が異なる点を中心に説明する。

［照射装置によるガイド光の照射］
以下、本実施形態に係る照射装置２０ｄによるガイド光の照射について説明する。
図７は、本発明の第４の実施形態に係る照射装置２０ｄによるガイド光の照射を示す模式図である。

図７に示すように、本実施形態においては、マンホール首部５２の中心の直上の位置に、照射装置２０ｄが設置される。照射装置２０ｄは、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、飛行体が自己位置の調整を行うための補助光である。照射装置２０ｄは、図7に示すように、例えば等間隔に並ぶ複数の水平面とマンホール首部５２の内壁との交点となる位置に向けてレーザー光を照射することにより、複数のガイド光Ｌ３を形成させる。これにより、例えばマンホール首部５２の断面が真円形である場合、図７のように各ガイド光Ｌ３の形状もそれぞれ真円形となる。そして、これら複数のガイド光Ｌ３が、垂直方向に等間隔でマンホール首部５２の内壁に形成される。

なお、本実施形態においては、１つの照射装置２０ｄが複数のガイド光Ｌ３を形成する構成であるが、これに限られるものではない。例えば、形成させるガイド光Ｌ３の個数と同数の照射装置２０ｄを設置し、各照射装置２０ｄがそれぞれ１つのガイド光Ｌ３を形成する構成であってもよい。

図７に示すように、照射装置２０ｄは、支柱２１によって支えられている。また、支柱２１は、地上のマンホール開口部５１の近傍に設置された台座２２に固定されている。なお、複数の支柱２１によって照射装置２０ｄが支えられるようにしてもよい。これにより、ガイド光の照射方向のずれの発生をさらに抑制することができる。なお、照射装置２０ｄの設置高さは、マンホール開口部５１上を飛行する飛行体の飛行高度よりも高く設定される。

なお、照射装置２０ｄの位置を固定させる方法は、上記の方法に限られるものではない。例えば、マンホール開口部５１の上方に構造物の天井等が存在する場合には、当該天井に
照射装置２０ｄが設置されるようにしてもよい。

第４の実施形態に係る飛行体は、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサを用いて、ガイド光Ｌ３を検知し、自己位置から検知されたガイド光Ｌ３の位置までの距離を測定する。飛行体は、測定された距離に基づいて自己位置を調整する。

例えば、飛行体は、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動するように自己位置を調整する。例えば、飛行体は、自装置の前方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである前方測距センサ、自装置の後方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである後方測距センサ、自装置の右方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである右方測距センサ、及び自装置の左方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである左方測距センサによってガイド光Ｌ３をそれぞれ検知する。飛行体は、上記の各測距センサによって自己位置からガイド光Ｌ３までの水平方向の距離をそれぞれ測定する。そして、飛行体は、各測距センサによって測定される距離が等距離となるように自己位置を調整することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができる。

なお、例えば図７に示すように複数のガイド光Ｌ３が等間隔でマンホール首部５２の内部に形成されており、かつ、飛行体がマンホール首部５２の内部を等速度で下降又は上昇する場合には、飛行体は一定の時間間隔でガイド光Ｌ３を検知し、自己位置を調整することになる。なお、照射装置２０ｄは飛行体に搭載されていてもよい。この場合も、飛行体は、例えば、各測距センサによって測定される距離が等距離となるように自己位置を調整することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができるとともに、自装置の姿勢を水平に保つことができる。

このように、第４の実施形態に係る飛行体は、マンホール首部５２のような狭い空間を通過する際に、自己位置とマンホール首部５２に内壁に形成されたガイド光Ｌ３との距離を例えば一定の時間間隔で測定する。そして、飛行体は、測定結果に基づいて自己位置を調整しながら自律飛行を行う。これにより、飛行体は、ＧＰＳ等の衛星測位システム等による自己位置の特定を行うことなく、狭い空間においても内壁に接触せずに通過することができる。

＜第５の実施形態＞
以下、本発明の第５の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１〜４の実施形態に係る飛行制御システムと構成が異なる点を中心に説明する。

［照射装置によるガイド光の照射］
以下、本実施形態に係る照射装置２０ｅによるガイド光の照射について説明する。
図８は、本発明の第５の実施形態に係る照射装置２０ｅによるガイド光の照射を示す模式図である。

図８に示すように、本実施形態においては、マンホール首部５２の中心の直上の位置に、照射装置２０ｅが設置される。照射装置２０ｅは、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、飛行体が自己位置の調整を行うための補助光である。照射装置２０ｅは、図８に示すように、水平面とマンホール首部５２の内壁との交点となる位置に向けてレーザー光を照射することにより、マンホール首部５２の内壁にガイド光Ｌ３を形成させる。これにより、例えばマンホール首部５２の断面が真円形である場合、図８のようにガイド光Ｌ３の形状も真円形となる。

また、照射装置２０ｅは、マンホール首部５２の内部における、第５の実施形態に係る飛行体１０ｂの位置に応じて、ガイド光Ｌ３の照射位置を変化させることができる。例えば、照射装置２０ｅは、飛行体１０ｂと水平となる位置にガイド光Ｌ３を形成する。すなわち、照射装置２０ｅは、マンホール首部５２の内壁の、飛行体１０ｂの飛行高度と同一の高度となる位置にガイド光Ｌ３を形成する。そして、照射装置２０ｅは、飛行体１０ｂの下降及び上昇に合わせてガイド光Ｌ３の位置を変化させる。

照射装置２０ｅは、飛行体１０ｂの位置を示す情報を取得する。飛行体１０ｂは、自装置の上方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである上方測距センサ１１５を用いて、自己位置から直上に位置する照射装置２０ｅの設置位置までの距離を測定する。そして、飛行体１０ｂは、後述する位置情報送信部１７を介して、測定結果を示す情報を照射装置２０ｅへ送信する。照射装置２０ｅは、飛行体１０ｂから送信された測定結果を示す情報を受信すると、当該測定結果に基づいて飛行体１０ｂの位置（例えば飛行高度）を推定する。照射装置２０ｅは、マンホール首部５２の内壁における、推定結果に応じた位置（例えば高度）にガイド光Ｌ３の位置を移動させる。

なお、本実施形態においては、飛行体１０ｂが自己位置を特定するための測定を行い、照射装置２０ｅへ測定結果を伝達する構成であるが、これに限られるものではない。例えば、照射装置２０ｅが、自装置の下方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである下方測距センサを備え、当該下方測距センサを用いて、自己位置から直下に位置する飛行体１０ｂの設置位置までの距離を測定するようにしてもよい。

なお、本実施形態においては、測距センサによって飛行体１０ｂの位置を特定するための測定が行われるが、これに限られるものではない。例えば、飛行体１０ｂが、自装置に備えられた、自装置の上方を撮像するカメラである上方カメラ１２１によって上方を撮像し、画像解析によって自己位置から直上に位置する照射装置２０ｅの設置位置までの距離を推定するようにしてもよい。または例えば、照射装置２０ｅが、自装置の下方を撮像するカメラである下方カメラを備え、当該下方カメラによって下方を撮像し、画像解析によって自己位置から直下に位置する飛行体１０ｂの位置までの距離を推定するようにしてもよい。

図８に示すように、照射装置２０ｅは、支柱２１によって支えられている。また、支柱２１は、地上のマンホール開口部５１の近傍に設置された台座２２に固定されている。なお、複数の支柱２１によって照射装置２０ｅが支えられるようにしてもよい。これにより、ガイド光の照射方向のずれの発生をさらに抑制することができる。なお、照射装置２０ｅの設置高さは、マンホール開口部５１上を飛行する飛行体の飛行高度よりも高く設定される。

なお、照射装置２０ｅの位置を固定させる方法は、上記の方法に限られるものではない。例えば、マンホール開口部５１の上方に構造物の天井等が存在する場合には、当該天井に
照射装置２０ｅが設置されるようにしてもよい。

第５の実施形態に係る飛行体１０ｂは、マンホール首部５２を通過する際に、測距センサを用いて、ガイド光Ｌ３を検知し、自己位置から検知されたガイド光Ｌ３の位置までの距離を測定する。飛行体１０ｂは、測定された距離に基づいて自己位置を調整する。

例えば、飛行体１０ｂは、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動するように自己位置を調整する。例えば、飛行体１０ｂは、自装置の前方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである前方測距センサ、自装置の後方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである後方測距センサ、自装置の右方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである右方測距センサ、及び自装置の左方に存在する各種の物体までの距離を測定するセンサである左方測距センサによってガイド光Ｌ３をそれぞれ検知する。飛行体１０ｂは、例えば所定の間隔で（例えば１秒ごとに）、上記の各測距センサによって自己位置からガイド光Ｌ３までの水平方向の距離をそれぞれ測定する。そして、飛行体１０ｂは、各測距センサによって測定される距離が等距離となるように自己位置を調整することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができる。なお、照射装置２０ｅは飛行体１０ｂに搭載されていてもよい。この場合も、飛行体１０ｂは、例えば、各測距センサによって測定される距離が等距離となるように自己位置を調整することにより、マンホール首部５２の断面の中心の位置へ移動することができるとともに、自装置の姿勢を水平に保つことができる。

このように、第５の実施形態に係る飛行体１０ｂは、マンホール首部５２のような狭い空間を通過する際に、自己位置とマンホール首部５２に内壁に形成されたガイド光Ｌ３との距離を例えば一定の時間間隔で測定する。そして、飛行体１０ｂは、測定結果に基づいて自己位置を調整しながら自律飛行を行う。これにより、飛行体１０ｂは、ＧＰＳ等の衛星測位システム等による自己位置の特定を行うことなく、狭い空間においても内壁に接触せずに通過することができる。

［飛行体の構成］
以下、本実施形態に係る飛行体１０ｂの構成について説明する。
図９は、本発明の第５の実施形態に係る飛行体１０ｂの構成を示すブロック図である。図９に示すように、飛行体１０ｂは、センサ部１１と、撮像部１２と、記憶部１３と、移動方向決定部１４と、飛行制御部１５と、駆動部１６と、位置情報送信部１７と、を含んで構成される。

第５の実施形態に係る飛行体１０ｂの構成が、図３に示す第１の実施形態に係る飛行体１０ａの構成と異なる点は、位置情報送信部１７を備えている点である。以下、飛行体１０ｂの構成が飛行体１０ａの構成と異なる点について説明する。

上方測距センサ１１５は、自己位置から直上に位置する照射装置２０ｅの設置位置までの距離を測定する。上方測距センサ１１５は、測定結果を示す情報を位置情報送信部１７へ出力する。

位置情報送信部１７は、上方測距センサ１１５から出力された、測定結果を示す情報を取得する。位置情報送信部１７は、取得された情報を無線通信により照射装置２０ｅへ送信する。なお、位置情報送信部１７と照射装置２０ｅとの間の通信方法は任意の方法が用いられてよい。

なお、上方測距センサ１１５が自己位置から直上に位置する照射装置２０ｅの設置位置までの距離の測定を行い、位置情報送信部１７が測定結果を示す情報を照射装置２０ｅへ送信し、照射装置２０ｅが当該測定結果に基づいてガイド光Ｌ３の位置を移動させるまでの間にはタイムラグが生じる場合がある。すなわち、照射装置２０ｅがガイド光Ｌ３の位置を移動させた時点では、既に飛行体１０ｂが下降又は上昇してガイド光Ｌ３とは異なる高度に位置している場合がある。そのため、例えば、移動方向決定部１４が、上方測距センサ１１５から測定結果を示す情報を取得し、取得された情報に対して上記のタイムラグを考慮した自己位置となるように補正を行うようにしてもよい。

すなわち、移動方向決定部１４は、例えば、上記測定結果が示す自己位置から直上に位置する照射装置２０ｅの設置位置までの距離に対して、上記のタイムラグの間に自装置が移動する距離を加算又は減算する。そして、移動方向決定部１４は、測定結果が補正された情報を位置情報送信部１７へ出力する。位置情報送信部１７は、測定結果が補正された情報を照射装置２０ｅへ送信する。

＜第６の実施形態＞
以下、本発明の第６の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１〜５の実施形態に係る飛行制御システムと構成が異なる点を中心に説明する。

［照射装置によるガイド光の照射］
以下、本実施形態に係る照射装置２０ｆによるガイド光の照射について説明する。
図１０は、本発明の第６の実施形態に係る照射装置２０ｆによるガイド光の照射を示す模式図である。

図１０に示すように、本実施形態においては、マンホール首部５２の内壁上部（すなわち、マンホール開口部５１近傍）に、３つの照射装置２０ｆが設置される。３つの照射装置２０ｆは、例えば互いに等間隔になるように設置される。照射装置２０ｆは、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、飛行体１０ａが自己位置の調整を行うための補助光である。

照射装置２０ｆは、マンホール首部５２の内壁に向かってレーザー光を照射することにより、マンホール首部５２の内壁にガイド光Ｌ１を形成させる。照射装置２０ｆは、マンホール首部５２の内壁において自装置が設置された位置から直下の方向に向かう直線状のガイド光Ｌ１を形成させる。なお、ガイド光Ｌ１は、第６の実施形態に係る飛行体が備えるセンサによって検知することが可能であるならば、マンホール首部５２の内壁に形成されたものではなくても構わない。例えば、ガイド光Ｌ１は、照射装置２０ｆが直下の方向へレーザー光を照射することにより空間内に形成される、マンホール首部５２の内壁に沿って進む光線そのものであってもよい。なお、光線そのものをガイド光Ｌ１とする場合には、例えばガイド光Ｌ１を可視化するため、上述したように、空間内が煙等の微粒子を含んだ空気で満たされるようにしてもよい。

第６の実施形態に係る照射装置２０ｆの構成が、図２に示した第１の実施形態に係る照射装置２０ａの構成と異なる点は、照射装置２０ｆの設置位置である。第６の実施形態に係る照射装置２０ｆは、当該照射装置２０ｆによって照射されるガイド光Ｌ１に対してステップ群５４が干渉しない位置に設置される。ステップ群５４とは、マンホール首部５２の内壁に沿って垂直方向に並べて設置された複数のステップである。また、ステップとは、作業員等が地上と配管部との間を行き来するために足場となる部材である。

一般に、マンホール首部の内壁にはステップ群が設置されていることが多いが、ステップ上にガイド光が照射されている場合、飛行体は、ステップ上に照射されたガイド光の位置がマンホール首部の内壁の位置であると誤認識する場合がある。これにより、飛行体は自己位置の特定及び調整に失敗し、マンホール首部の内壁に接触をしてしまう可能性がある。

これに対し、第６の実施形態に係る照射装置２０ｆ、ステップ群５４による干渉が生じない位置に各ガイド光Ｌ１をそれぞれ照射する。これにより、本実施形態に係る飛行体は、狭い空間においても内壁に接触せずに通過することができる。

なお、例えば図７に示した第４の実施形態に係る照射装置２０ｄのように、照射装置がマンホール首部５２の中心の直上の位置に設置され、複数のガイド光Ｌ３を照射する場合には図１１に示すような構成にすればよい。
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る照射装置２０ｇによるガイド光の照射を示す模式図である。

図１１に示すように、マンホール首部５２の中心の直上の位置に、照射装置２０ｇが設置される。照射装置２０ｇは、ガイド光を照射する照射部（図示せず）を備える。ガイド光とは、例えばレーザー光の照射位置を示し、飛行体が自己位置の調整を行うための補助光である。照射装置２０ｇは、図１１に示すように、例えば等間隔に並ぶ複数の水平面とマンホール首部５２の内壁との交点となる位置に向けてレーザー光を照射することにより、複数のガイド光Ｌ３を形成させる。これにより、例えばマンホール首部５２の断面が真円形である場合、図１１のように各ガイド光Ｌ３の形状もそれぞれ真円形となる。そして、これら複数のガイド光Ｌ３が、垂直方向に等間隔でマンホール首部５２の内壁に形成される。

なお、本実施形態においては、１つの照射装置２０ｇが複数のガイド光Ｌ３を形成する構成であるが、これに限られるものではない。例えば、形成させるガイド光Ｌ３の個数と同数の照射装置２０ｇを設置し、各照射装置２０ｇがそれぞれ１つのガイド光Ｌ３を形成する構成であってもよい。

第６の実施形態に係る照射装置２０ｇの構成が、図７に示した第４の実施形態に係る照射装置２０ｄの構成と異なる点は、照射装置２０ｄによる各ガイド光Ｌ３の照射位置である。照射装置２０ｇによって照射される各ガイド光Ｌ３は、当該各ガイド光Ｌ３に対してステップ群５４が干渉しない位置にそれぞれ照射される。

＜第７の実施形態＞
以下、本発明の第７の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１〜６の実施形態に係る飛行制御システムと構成が異なる点を中心に説明する。

［飛行制御システムの構成］
図１２は、本発明の第７の実施形態に係る飛行制御システム２の全体構成を示す概略図である。本実施形態に係る飛行制御システム２は、自律飛行する飛行体１０ｃの飛行を制御するシステムである。飛行体１０ｃは、例えばドローン等の小型の無人飛行体である。飛行体１０ｃは、地下に設置され、内部に通信ケーブルが敷設された配管部５３の点検を目的として、当該配管部５３の天井面及び床面の各箇所をカメラによって撮像する。

第７の実施形態に係る飛行制御システム２の構成が、図１に示した第１の実施形態に係る飛行制御システム１の構成と異なる点は、飛行体１０ｃの離着陸地点である目印５０、及びマンホール開口部５１を覆うように、ネットテント５５及び遮蔽壁５６が設置されている点である。

ネットテント５５は、自律飛行する飛行体１０ｃが、地上において、意図しない方向へ誤って飛行したり、地上に存在する人や構造物等に衝突したりすることを防止するために設置される。ネットテント５５は、少なくとも飛行体１０ｃの大きさよりも網目が小さいネットにより構成される。ネットテント５５が設置されることにより飛行体１０ｃが人や構造物等に衝突することが防止されるため、安全性が向上するとともに、衝突による飛行体１０ｃの破損が防止される。また、ネットテント５５が設置されることにより、例えば航空法における飛行体１０ｃの使用許可の取得が不要になる。

遮蔽壁５６は、屋外の日光、風、及び粉塵等を遮蔽するための構造物である。なお、遮蔽壁５６は、遮光カーテン等の布製のものであってもよい。飛行体１０ｃ等によって行われる画像解析や距離の測定は、日光、風、及び粉塵等の影響を受けることがある。この場合、飛行体１０ｃは、自己位置の特定及び調整に失敗し、マンホール首部の内壁に接触をしてしまう可能性がある。これに対し、遮蔽壁５６が設置されることによって日光、風、及び粉塵等の影響が防止されるため、飛行体１０ｄの飛行環境が一定になり、飛行体１０ｄの安定した自律飛行が実現される。

＜第８の実施形態＞
上述した第１〜７の実施形態ではガイド光の検出に基づいて飛行体の位置を調整する機能部（すなわち、移動方向決定部１４）が飛行体に備えられる構成であった、しかしながら、この構成に限られるものではない。例えば、移動方向決定部は、飛行体の外部の装置に備えられていてもよい。以下、本発明の第８の実施形態に係る飛行制御システムについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下、上述した第１〜７の実施形態に係る飛行制御システム１と構成が異なる点を中心に説明する。

［飛行体及び飛行制御装置の構成］
以下、本実施形態に係る飛行体１０ｄ及び飛行制御装置４０の構成について説明する。
図１３は、本発明の第８の実施形態に係る飛行体１０ｄ及び飛行制御装置４０の構成を示すブロック図である。図１３に示すように、飛行体１０ｄは、センサ部１１と、撮像部１２と、記憶部１３と、飛行制御部１５と、駆動部１６と、通信部１８と、を含んで構成される。

また、飛行制御装置４０は、移動方向決定部４１を含んで構成される。飛行制御装置４０は、例えばマンホール開口部５１の近傍等に設置されたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。なお、飛行制御装置４０と照射装置とは一体化された装置であっても構わない。

第８の実施形態に係る飛行体１０ｄの構成が、図３に示す第１の実施形態に係る飛行体１０ａの構成と異なる点は、移動方向決定部を備える代わりに、通信部１８をを備えている点である。以下、飛行体１０ｄの構成が飛行体１０ａの構成と異なる点について説明する。

通信部１８は、送信部１８１と、受信部１８２と、を備える。通信部１８は、飛行制御装置４０と互いに通信を行うための通信インターフェースである。

送信部１８１は、前方測距センサ１１１、後方測距センサ１１２、右方測距センサ１１３、左方測距センサ１１４、上方測距センサ１１５、及び下方測距センサ１１６から出力された測定結果を示す情報を取得する。送信部１８１は、取得された測定結果を示す情報を無線通信により飛行制御装置４０へ送信する。なお、通信部１８と飛行制御装置４０との間の通信方法は任意の方法が用いられてよい。

受信部１８２は、飛行制御装置４０から、後述する移動方向を示す情報を取得する。受信部１８２は、取得した情報を飛行制御部１５へ出力する。

飛行制御装置４０の移動方向決定部４１は、位置算出部４１１と、位置調整部４１２と、を含んで構成される。

位置算出部４１１は、飛行体１０ｄから送信された複数の測定結果を示す情報を取得する。位置算出部４１１は、取得された各測定結果を示す情報に基づいて、飛行体１０ｄの位置と各ガイド光との相対的な位置関係を算出し、マンホール首部５２における相対的な飛行体１０ｄの位置を算出する。位置算出部４１１は、算出された飛行体１０ｄの位置を示す情報を位置調整部４１２へ出力する。

位置調整部４１２は、位置算出部４１１から出力された飛行体１０ｄの位置を示す情報を取得する。位置調整部４１２は、取得された飛行体１０ｄの位置を示す情報に基づいて、飛行体１０ｄの位置の調整のための移動方向及び移動量を決定する。

移動方向決定部４１は、飛行体１０ｄの進行方向に対して、位置調整部４１２によって決定された飛行体１０ｄの位置の調整のための移動方向と移動量とを考慮して、飛行体１０ｄの移動方向を決定する。移動方向決定部４１は、決定された移動方向を示す情報を飛行体１０ｄへ出力する。

このように、移動方向決定部４１は、飛行体１０ｄの外部の装置である飛行制御装置４０に備えられる。移動方向決定部４１が外部の装置に備えられることにより、例えば、飛行体１０ｄを小型軽量化することができ、より狭い空間を通過することも容易になる。また、移動方向決定部４１が外部の装置に備えられることにより、例えば、飛行体１０ｄの位置の解析や調整に係る演算を、より大型の情報処理装置によって行うことが可能になる。これにより、飛行体１０ｄの動作を、より正確に、及びより柔軟に制御することが可能になる。

以上、この発明の一実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

なお、上述した実施形態における飛行制御システムの一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。
なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、飛行制御システムに内蔵されたコンピュータシステムであって、ＯＳや周辺機器などのハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置のことをいう。

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信回線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

また、上述した実施形態における飛行制御システムを、ＬＳＩ（Large Scale Integration）などの集積回路として実現してもよい。飛行制御システムの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

１，２・・・飛行制御システム、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ・・・飛行体、１１・・・センサ部、１２・・・撮像部、１３・・・記憶部、１４・・・移動方向決定部、１５・・・飛行制御部、１６・・・駆動部、１７・・・位置情報送信部、１８・・・通信部、２０ａ，２０ｂ−１，２０ｂ−２，２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ・・・照射装置、２１・・・支柱、２２・・・台座、４０・・・飛行制御装置、４１・・・移動方向決定部、５０・・・目印、５１・・・マンホール開口部、５２・・・マンホール首部、５３・・・配管部、５４・・・ステップ群、５５・・・ネットテント、５６・・・遮蔽壁、１１１・・・前方測距センサ、１１２・・・後方測距センサ、１１３・・・右方測距センサ、１１４・・・左方測距センサ、１１５・・・上方測距センサ、１１６・・・下方測距センサ、１２１・・・上方カメラ、１２２・・・下方カメラ、１４１・・・自己位置算出部、１４２・・・位置調整部、１６１・・・プロペラ群、１６２・・・モーター、１６３・・・バッテリー、１８１・・・送信部、１８２・・・受信部、４１１・・・位置算出部、４１２・・・位置調整部

Claims (10)

1. 照射装置と飛行制御装置とを有する飛行制御システムであって、
   前記照射装置は、
   飛行体が自律飛行する空間へガイド光を照射する照射部
   を備え、
   前記飛行制御装置は、
   前記飛行体に備えられた前記ガイド光を検出するセンサによる検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記空間の内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整部
   を備える飛行制御システム。
2. 前記照射部は、前記飛行体が自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へ前記飛行体の進行方向へ前記ガイド光を照射する
   請求項１に記載の飛行制御システム。
3. 前記照射部は、前記複数の位置へ照射される前記ガイド光のうち、少なくとも一方のガイド光の発光色又は発光パターンを、他方のガイド光の前記発光色又は前記発光パターンと異ならせる
   請求項２に記載の飛行制御システム。
4. 前記照射部は、前記飛行体が自律飛行する空間の中心軸に沿って前記ガイド光を照射する
   請求項１に記載の飛行制御システム。
5. 前記照射部は、前記飛行体の進行方向に対して垂直な線状の前記ガイド光を前記空間の内壁へ照射する
   請求項１に記載の飛行制御システム。
6. 前記照射部は、前記空間の内壁に設置された物体と干渉しない位置へ前記ガイド光を照射する
   請求項１から５のうちいずれか一項に記載の飛行制御システム。
7. 前記照射部は、前記飛行体の位置に応じて前記ガイド光の照射位置を変化させる
   請求項５に記載の飛行制御システム。
8. 飛行体が自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へ照射されたガイド光を検出するセンサによる検出結果を取得する取得部と、
   前記検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整部と、
   を備える飛行制御装置。
9. 自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へ照射されたガイド光を検出するセンサと、
   前記センサによる検出結果に基づいて、自己位置と前記内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように自己位置を調整する位置調整部と、
   を備える飛行体。
10. 飛行体が自律飛行する空間の内壁又は前記空間の内壁近傍の複数の位置へガイド光を照射する照射ステップと、
    前記飛行体に備えられた前記ガイド光を検出するセンサによる検出結果に基づいて、前記飛行体の位置と前記内壁との離隔距離が所定の距離以上となるように前記飛行体の位置を調整する位置調整ステップと、
    を有する飛行制御方法。

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