JP2023042705A - Flying object control system - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明は、倉庫内などを飛行する飛行体を備えた飛行体制御システムに関する。 The present invention relates to an aircraft control system having an aircraft that flies in a warehouse or the like.
倉庫における荷物を管理する技術として、荷物に付与した識別コードを読み取ることにより、倉庫内の荷物の有無や設置場所を管理する方法が提案されている。最近では、倉庫内を飛行する飛行体(ドローン)を用いて、倉庫内の高いラック上に保管された荷物の情報を取得することにより、倉庫内の荷物の点検や棚卸作業の負荷を低減する技術も提案されている。 As a technique for managing packages in a warehouse, there has been proposed a method of managing the presence or absence of packages in a warehouse and the installation location thereof by reading an identification code assigned to the package. Recently, by using drones that fly inside the warehouse to obtain information on packages stored on high racks in the warehouse, it is possible to reduce the load of inspection and inventory work of packages in the warehouse. Techniques have also been proposed.
例えば、特許文献1、2では、倉庫内の荷物の画像を撮影するカメラが搭載されたドローンと、ドローンとケーブルで接続され倉庫内を移動する移動機とを備えた荷物管理システムが提案されている。移動機との間のケーブルを用いてドローンを駆動するための電源の充電を行うので、ドローンのカメラによる長時間に渡っての画像取得が可能となる。
For example,
ここで、ドローンを用いて荷物を管理する場合、ホバリングするドローンを目標位置に精度良く移動させる必要があるが、当該ドローンには、最低限の移動量である移動分解能があり、当該移動分解能よりも細かくドローンを移動させることができない。従って、ドローンと、ドローンの移動先である目標位置との間の移動距離が移動分解能よりも短い場合、ドローンを目標位置に移動させることができない。 Here, when managing packages using a drone, it is necessary to move the hovering drone to the target position with high accuracy. It is not possible to move the drone finely. Therefore, if the movement distance between the drone and the target position to which the drone moves is shorter than the movement resolution, the drone cannot be moved to the target position.
本発明は、以上のような問題を解消するためになされたものであり、飛行体を精度良く目標位置に移動させることができる飛行体制御システムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the problems described above, and to provide an aircraft control system capable of accurately moving an aircraft to a target position.
上述したような課題を解決するために、本発明の飛行体制御システムは、地上を移動する搬送車と、前記搬送車から空中に浮揚して飛行する飛行体を備え、前記搬送車は、前記飛行体の移動を制御する制御部を備え、前記制御部は、ホバリングしている前記飛行体と当該飛行体の移動先の目標位置との距離が前記飛行体の移動分解能よりも短い場合に、前記飛行体を前記移動分解能以上の距離での移動の組み合わせにより前記目標位置に移動させる。 In order to solve the above-described problems, an aircraft control system of the present invention includes a carrier that moves on the ground and an aircraft that levitates in the air from the carrier, and the carrier comprises the above-mentioned A control unit for controlling the movement of the flying object, wherein when the distance between the hovering flying object and a target position to which the flying object moves is shorter than the movement resolution of the flying object, The flying object is moved to the target position by a combination of movements at distances equal to or greater than the movement resolution.
本発明によれば、飛行体を精度良く目標位置に移動させることができる飛行体制御システムを提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide an aircraft control system capable of moving an aircraft to a target position with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。尚、本発明は、様々な実施の形態で実施することが可能であり、以下に説明する発明の実施の形態に限定されるものではない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention can be implemented in various embodiments, and is not limited to the embodiments described below.
<飛行体制御システム、荷物管理システムの構成>
図1は、本発明の実施の形態における飛行体制御システムの構成の一例である。図1の飛行体制御システム10は、荷物管理システム20の一部として構成されている。飛行体制御システム10は、地上を移動する搬送車50と、空中に浮揚して飛行する飛行体40(ドローンなど)とから構成されている。荷物管理システム20は、飛行体制御システム10の他、荷物管理装置60を備え、飛行体制御システム10で取得した情報を用いて、倉庫1内の多段ラック3に複数段積載されている荷物4を管理する。
<Configuration of aircraft control system and baggage management system>
FIG. 1 is an example of the configuration of an aircraft control system according to an embodiment of the present invention. The
荷物4は、自身を識別するための固有の識別コード5が付与されており、飛行体40が搭載する撮像部41(より具体的にはカメラ。他の撮像部についても同じ)により撮像した画像から読み取った識別コード5により各荷物4が識別できるように構成されている。荷物管理システム20では、倉庫1内を飛行する飛行体40に搭載された撮像部41により撮像した画像から読み取った識別コード5を用いて、倉庫1内の荷物4の有無や設置位置の管理を行う。
The
飛行体40は、所定のルートを移動する搬送車50に追随しつつホバリングして、撮像部41により荷物4に付与された識別コード5を順次撮像する。上下に積まれた荷物4に対しては、飛行体40は、ホバリングしつつ上下に移動して各荷物の識別コード5を順次撮像する。この実施の形態における「ホバリング」は、高度を維持してその場にとどまる態様と、水平方向の位置を維持しつつ高度を変更する態様を含むものとする。飛行体40は、この撮像により得られた撮像画像に写った識別コード5を読み取り、読み取った識別コード5のコード情報を搬送車50に送信する。送信されたコード情報は、搬送車50から荷物管理装置60に送信される。荷物管理装置60は、識別コード5のコード情報を搬送車50から受信する。荷物管理装置60は、受信したコード情報に基いて、倉庫1内の荷物4の有無や設置位置を管理する。倉庫1内の荷物4の有無は、識別コード5を把握することに管理することができ、荷物4の位置は、搬送車50の倉庫1内における位置と関連付けることにより管理することができる。
The
搬送車50は、後述のように、撮像部51、中央処理部52、飛行制御部58、充電ポート59などを備え、これらを搬送する。飛行体40は充電ポート59に離着陸する。飛行体40の着陸時、充電ポート59は、非接触により飛行体40の電池46(図2)を充電する。搬送車50は、当該搬送車50に着陸した飛行体40を搬送する、及び又は、荷物4を搭載して搬送するように構成されてもよい。
The
搬送車50は、倉庫1内を移動し、飛行体40は、搬送車50の上空の所定位置(搬送車50に対する水平方向における相対位置。高度は、別途任意の方法で制御される。)でホバリングし、かつ、この所定位置でホバリングするように搬送車50の移動に追随する。飛行体40は、当該飛行体40に搭載されているオプティカルフローセンサー49(図2)を用いた自律制御を行うと共に、搬送車50からの制御信号によるホバリング制御を行う。オプティカルフローセンサー49を用いた自律制御は、搬送車50に設けられた上方に向く1又は複数のマーカを目印にして行われてもよい。
The
搬送車50は、飛行体40の下部に備えられた下向きのマーカ48を撮像する上向きの撮像部51を備える。撮像部51の向きは固定となっている。搬送車50は、撮像部51による撮像により得られる撮像画像に写ったマーカ48の位置及び大きさに基づいて、飛行体40が搬送車50の上空の所定位置をホバリングするように位置及び姿勢を制御する。マーカ48は、ホバリング制御の目印となるものであればよく、ここではLED(Light Emitting Diode)ランプなどの発光体からなるが、その構成は任意であり、印刷された図柄などであってもよい。マーカ48は、オプティカルフローセンサー49で画像を取得する際に下側の撮像対象を照明するように設けられた照明部から構成されてもよい。マーカ48が、発光体であることにより、倉庫1内が暗くても、撮像画像内でマーカ48が明瞭となる。さらに、マーカ48が前記の照明部であることにより、飛行体40の自律制御に元々必要な部品が利用可能なり、新たにマーカを設ける必要がなくなる。
The
本実施の形態では、飛行体40のマーカ48が写った撮像画像に基づく搬送車50からの制御信号により飛行体40の位置及び姿勢を制御するので、搬送車50が移動した場合等、飛行体40によるホバリングの自律制御が不安定になる場合でも、搬送車50の移動に追随しながら飛行体40を飛行させることができる。
In the present embodiment, the position and attitude of the
図1の荷物管理システム20は、荷物4が多段ラック3に収容されている多段ラック倉庫を対象としているが、これに限定されず、本発明は、荷物4が複数段積載されている平置き倉庫等に対しても適用することができる。
Although the
<飛行体、搬送車の構成>
図2は、本発明の実施の形態における飛行体制御システムを構成する飛行体及び搬送車の機能ブロックの一例である。
<Structure of flying object and transport vehicle>
FIG. 2 is an example of functional blocks of an aircraft and a carrier that constitute an aircraft control system according to an embodiment of the present invention.
搬送車50は、倉庫1内を自走するための走行機能を備える。搬送車50は、飛行体40のマーカ48を撮像する撮像部51、及び、飛行体40の電池46を充電する充電ポート59を備える他、駆動部53の制御や情報の送受信等の処理を行うための中央処理部52、倉庫1内を走行するためのモータ及び車輪を含む駆動部53、飛行体40及び荷物管理装置60と無線通信するための無線部54、各種情報等を保存するためのメモリ55、各部を動作させるための電池56、及び撮像部51が撮像した撮像画像に基づいて、飛行体40の位置及び姿勢を制御する飛行制御部58を備える。充電ポート59は、電池56の電力により飛行体40の電池46を非接触で充電する。充電ポート59は、飛行体40と接触して充電を行う充電端子を備えてもよい。搬送車50は、自動運転などの任意の方法により、倉庫1内の所定の経路を自走することができる。飛行体40は搬送車50に追随するので、搬送車50の自走経路により飛行体40の飛行ルートが規定される。
The
飛行制御部58は、上向きの撮像部51により取得した飛行体40のマーカ48が写った撮像画像を用いて飛行体40が搬送車50の上空の所定位置でホバリングするように、飛行体40に制御信号を送信し、当該飛行体40の位置及び姿勢を制御する。
The
飛行体40は、荷物4の識別コード5を撮像する撮像部41、撮像部41により得られる撮像画像からの識別コード5の読み取りや識別コード5のコード情報の送信等の処理を行うための中央処理部42、プロペラ47を駆動するためのモータなどを含む駆動部43、飛行体40と無線通信するための無線部44、各種情報等を保存するためのメモリ45、各部を動作させるための電池46、飛行体40を飛行させるためのプロペラ47、及び地上方向に向けたマーカ48を備える。飛行体40は、自律制御のためのオプティカルフローセンサー49も備える。無線部44は、コード情報を搬送車50に送信し、飛行制御部58により生成される飛行体40の位置及び姿勢を制御する制御信号を搬送車50から受信する。
The flying
中央処理部42は、駆動部43を制御することで、プロペラ47を駆動制御する。この駆動制御には、上述の、オプティカルフローセンサー49を用いた自律制御と、飛行制御部58からの制御信号に基づいて行われる飛行制御(移動制御)とが含まれる。このように、プロペラ47の駆動制御つまり飛行体40の位置制御について、自律制御と、搬送車50からの制御とを併用することにより、飛行体40によるホバリングの自律制御が不安定になる場合でも、飛行体40を搬送車50の移動などに追随させつつホバリングさせることができる。
The
<飛行体のホバリング制御>
図3は、本発明の実施の形態における飛行体40のホバリング時の移動を説明するための図である。図3に示すように、ホバリングしている飛行体40が搬送車50の上空の所定位置(ここでは、搬送車50の充電ポート59の真上)から移動してしまった場合、飛行体40のマーカ48を撮像した撮像画像に基づく搬送車50からの制御信号に基づいて、飛行体40は、搬送車50の上空の所定位置に移動するよう制御される。なお、図3では、撮像画像に写ったマーカ48などが誇張して大きく描かれている。
<Hovering control of flying object>
FIG. 3 is a diagram for explaining the movement of the flying
図3の(1)の段階では、搬送車50が移動し、または、搬送車50が停車しているにも関わらず何等かの原因(例えば、空調による気流)で飛行体40が移動し、飛行体40が所定位置から位置ずれしている。飛行体40の搬送車50に対する相対的な位置は、撮像部51で撮像した撮像画像における当該撮像画像に写ったマーカ48の位置により制御することができる。飛行制御部58は、撮像画像に写ったマーカ48が当該撮像画像上の特定位置(前記所定位置に対応する位置)に移動するよう、ホバリング中の飛行体40を制御して移動させる。この制御では、前記所定位置が飛行体40を移動させる目標位置となる。なお、目標位置が飛行体40の斜め前方などに位置している場合、飛行体40はその場で向きを回転させて目標位置に移動する。通常、飛行制御部58は、飛行体40を目標位置まで直線移動させる。しかし、ここでは、飛行体40を目標位置まで移動させる移動距離が、自身の移動分解能(最低移動量)よりも短い距離とする。従って、飛行体40を目標位置(撮像画像上の特定位置)まで直接直線移動させることができない。飛行体40は、自身の移動分解能(最低移動量)×N(自然数)の距離だけ移動することができるものとする。
At the stage (1) in FIG. 3, the
上記のように、ホバリングしている飛行体40と移動先の目標位置との距離が飛行体40の移動分解能よりも短い場合、飛行制御部58は、図3の(2)に示すように、飛行体40を移動分解能以上の距離での移動の組み合わせにより前記目標位置に移動させる制御を行う(制御信号を飛行体40に送信して移動させる)。飛行制御部58は、例えば、図3の(2)に示すように、移動分解能以上の距離の2辺を等辺として、飛行体40の現在位置から目標位置までを底辺とする二等辺三角形の等辺の経路で飛行体40を移動させる。この移動には、飛行体40のその場での回転と、直線移動とが含まれる。このような移動により、飛行制御部58は、飛行体40を目標位置まで移動させることができる。特に、移動経路について二等辺三角形を用いることで、飛行体40の現在位置から目標位置までの距離に応じて、2つの等辺の間の角度を変えることで飛行体40を容易に目標位置に誘導できる。移動経路は、飛行体40の現在位置から目標位置までを底辺とした三角形の2辺であればよく、当該三角形は、前記底辺に直交する1辺と斜辺とを含む三角形であってもよい。
As described above, when the distance between the hovering flying
例えば、飛行制御部58は、撮像部51が撮像した撮像画像に写ったマーカ48の位置(例えば、マーカ48の中心位置)と、当該撮像画像の特定位置(目標位置に対応する位置)との距離を当該撮像画像に基いて導出する。飛行制御部58は、導出した距離が予め定められた距離(実空間における飛行体40の移動分解能の距離に対応する距離)よりも短い場合、例えば、メモリ55に格納されている、前記距離と、飛行体40を移動させる経路の情報(三角形の底辺以外の2辺の角度及び移動距離などを特定する情報など)と、の関係を示すテーブルなどを参照して飛行体40の経路の情報を取得し、当該情報に基づいて飛行体40を移動させる制御信号を飛行体40に送信する。飛行体40は、当該制御信号に従い移動することで、図3の(3)のように目標位置に移動することができる。飛行体40は、図3(2)の点線のマーカの位置に対応する実空間位置に移動するように回転及び直線移動することで、目標位置とは異なる方向に移動する。その後、飛行体40は、前記の実空間位置で回転してから、目標位置に向かって直線移動する。
For example, the
飛行体40は、搬送車50の上空の上記所定位置(目標位置)にあるときにそのまま下降することで、搬送車50の充電ポート59に着陸する。これにより、飛行体40の電池46(図2)は、搬送車50の電池56(図2)の電力により充電される。この下降のホバリング中に、上記マーカ48を使用したホバリング制御を行ってもよく、これにより、飛行体40の水平位置の補正がなされる。
The flying
マーカ48の数や配置については、上述した形態に限定されるものではない。例えば、様々な飛行体40の形態に応じて、マーカ48の数や配置位置を変えて、そのマーカ48の形態に応じた飛行体40の制御アルゴリズムを採用することができる。
The number and arrangement of
<本実施の形態上の効果など>
本実施の形態にように、ホバリングしている飛行体40と当該飛行体40の移動先の目標位置との距離が飛行体40の移動分解能よりも短い場合に、飛行体40を移動分解能以上の距離での移動の組み合わせにより目標位置に移動させることで、飛行体40を精度良く目標位置に移動させることができる。特に、この実施の形態では、搬送車50の撮像部51により撮像された撮像画像に写ったマーカ48が当該撮像画像の前記の目標位置に対応する特定位置に移動するように、飛行体40を前記の組み合わせにより目標位置に移動させることで、容易かつ精度良く、飛行体40を目標位置に移動させることができる。
<Effects of the present embodiment, etc.>
As in the present embodiment, when the distance between the hovering flying
なお、移動分解能以上の距離での移動の組み合わせによる移動経路は、三角形の2辺によらず任意である。飛行体40の移動量が、移動分解能(最低移動距離)以上で連続的に変化可能な値を取る場合、図4に示すように、飛行体40は、移動分解能以上の距離での直線移動M1により目標位置を通り過ぎ、移動分解能以上の距離であるが直線移動M1よりも短く逆方向の直線移動M2により目標位置に移動するよう制御してもよい。
It should be noted that the movement path by a combination of movement at a distance equal to or greater than the movement resolution is arbitrary regardless of the two sides of the triangle. When the amount of movement of the flying
1…倉庫、2…ターゲット、3…多段ラック、4…荷物、5…識別コード、10…飛行体制御システム、20…荷物管理システム、40…飛行体、41…撮像部、42…中央処理部、43…駆動部、44…無線部、45…メモリ、46…電池、47…プロペラ、48…マーカ、49…オプティカルフローセンサー、50…搬送車、51…撮像部、52…中央処理部、53…駆動部、54…無線部、55…メモリ、56…電池、58…飛行制御部、60…荷物管理装置。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記搬送車は、前記飛行体の移動を制御する制御部を備え、
前記制御部は、ホバリングしている前記飛行体と当該飛行体の移動先の目標位置との距離が前記飛行体の移動分解能よりも短い場合に、前記飛行体を前記移動分解能以上の距離での移動の組み合わせにより前記目標位置に移動させる、
飛行体制御システム。 Equipped with a carrier that moves on the ground and a flying object that floats in the air from the carrier and flies,
The transport vehicle includes a control unit that controls the movement of the flying object,
When a distance between the hovering flying object and a target position to which the flying object moves is shorter than the moving resolution of the flying object, the control unit moves the flying object at a distance equal to or greater than the moving resolution. moving to the target position by a combination of movements;
Aircraft control system.
前記搬送車は、前記マーカを撮像する撮像部をさらに備え、
前記制御部は、前記撮像部が撮像した撮像画像に写った前記マーカが当該撮像画像の前記目標位置に対応する特定位置に移動するように、前記飛行体を前記組み合わせにより前記目標位置に移動させる、
請求項1に記載の飛行制御システム。 The flying vehicle comprises a marker directed toward the ground,
The transport vehicle further includes an imaging unit that captures an image of the marker,
The control unit moves the flying object to the target position by the combination so that the marker appearing in the captured image captured by the imaging unit moves to a specific position corresponding to the target position of the captured image. ,
The flight control system of claim 1.
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