JP2023505105A - 方向調節可能ドローン装備品 - Google Patents

Abstract

本発明は、ドローン装備品と、ドローン装備品を制御する方法とに関する。ドローン装備品は、ドローンの方向調節可能カメラの画像を捕捉し、画像をプロセッサに伝送するように構成されている少なくとも１つのカメラを備え、プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラの視認方向を決定し、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付ける。一実施形態では、プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡することによって、方向調節可能カメラの視認方向の変化を決定する。

Description

（技術分野）
本発明は、ドローンのための装備品に関し、具体的には、ドローンに除去可能に取り付けられるように適合されるドローン装備品、およびドローン装備品を制御する方法に関する。

（背景）
無人航空機（ＵＡＶ）（具体的にはクワッドコプターの形態の無人航空機）は、ドローンとして一般的に公知である。ドローンは、軍用および民生用目的の両方のために使用される。

専門的なドローンは高価であり、ドローン上の方向調節可能カメラの視認方向に追従する方向調節可能デバイス等の多くの高度なオプションを有する。方向調節可能デバイスは、暗闇の中で動画撮影すること、画像撮影すること、またはドローンを航行させることを行うとき、より良好な画質を提供するためにカメラ方向に自動的に追従するスポットライトであってもよい。専門的なドローンは、例えば、外部スポットライトの動きを制御するために外部スポットライトへの接続のためのスポットライトポートを提供され、それによって、外部スポットライトは、ドローン上の方向調節可能カメラから方向情報を取得する。専門的なドローンは、ドローン上の装備品接続を通してスポットライト等の外部デバイスの機能を制御し得る高度なプログラマブル遠隔制御も提供される。

消費者グレードのドローンは、そのようなポートを供給されず、専門的なドローンのためのスポットライトを使用することができない。故に、消費者グレードのドローンに関して利用可能な方向調節可能外部スポットライトは存在せず、代わりに、スポットライトはドローン上に搭載され、ドローンの飛行中、固定された位置に置かれる。これは、ひいては、ドローン上の方向調節可能カメラが方向を変えたときの非最適照明につながる。

消費者グレードのドローンは、ドローンの移動、方向調節可能カメラの移動を制御することと、ドローンの航行灯／パイロット灯をオン／オフにすることとを行う単一遠隔制御を提供される。したがって、消費者グレードのドローン上のスポットライトの機能性は、地上にある間のみ変更されることができる。飛行中にスポットライトをオン／オフに切り替えること、またはスポットライトの強度を変更することは、不可能である。

上記に照らして、本発明の狙いは、ドローン装備品と、そのようなドローン装備品を制御する方法とを提供することであり、それらは、消費者ドローンのための先行技術スポットライトの使用に関連する前述の問題のうちの１つまたはそれより多くを解決し、またはそれらを少なくとも軽減する。

（発明の概要）
本発明の一側面では、方向調節可能カメラを備えるドローンに除去可能に取り付けられるように適合されるドローン装備品が、提供される。ドローン装備品は、少なくとも１つのカメラと、方向調節可能デバイスと、少なくとも１つのカメラおよび方向調節可能デバイスと通信するプロセッサとを備える。少なくとも１つのカメラは、ドローンの方向調節可能カメラの画像を捕捉し、画像をプロセッサに伝送するように構成されており、プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラの画像を受信することに応答してドローンの方向調節可能カメラの視認方向を決定し、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けるように構成されている。

いくつかの実施形態では、プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡することによって、方向調節可能カメラの視認方向の変化を決定する。いくつかの実施形態では、プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラに除去可能に取り付けられるマーカを追跡する。

いくつかの実施形態では、ドローン装備品は、ドローンの航行灯の近位に除去可能に取り付けられるように適合される光センサをさらに備える。光センサは、航行灯からの光を検出し、光データをプロセッサに伝送するように構成されており、プロセッサは、光データを光センサから受信することに応答して方向調節可能デバイスの機能を制御するように構成されている。

いくつかの実施形態では、ドローン装備品は、プロセッサと通信する駆動デバイスをさらに備え、駆動デバイスは、プロセッサからの、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付ける命令に応答して方向調節可能デバイスを移動させるように構成されている。駆動デバイスは、サーボ、ブラシモータ、ブラシレスモータ、ジンバル、ステッパモータ、空気圧ドライバ、または液圧ドライバのうちの１つであってもよい。

いくつかの実施形態では、方向調節可能デバイスは、プロセッサと通信する固定型デバイスのアレイを備え、プロセッサは、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けるためにデバイスのうちの少なくとも１つを作動させるように構成されている。

方向調節可能デバイスは、スポットライト、ラウドスピーカ、マイクロホン、レーザ、ソナー、赤外光、オブジェクトランチャ、ガスセンサ、温度センサ、熱カメラ、または液体ディスペンサのうちの１つであってもよい。

いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカメラ、プロセッサ、および方向調節可能デバイスは、ドローンに除去可能に取付け可能な単一アセンブリ内に組み立てられる。

いくつかの実施形態では、プロセッサおよび方向調節可能デバイスは、ドローンに除去可能に取付け可能な単一アセンブリ内に組み立てられ、少なくとも１つのカメラは、単一アセンブリに対して遠位のドローン上の位置に除去可能に取付け可能である。いくつかの実施形態では、ドローン上の遠位位置は、ドローンの航行灯の近位である。

いくつかの実施形態では、ドローン装備品は、ドローンへの機能的接続を有していない。

本発明の第２の側面では、方向調節可能カメラを備えるドローンに除去可能に取り付けられるように適合されるドローン装備品を制御する方法が提供され、ドローン装備品は、少なくとも１つのカメラと、方向調節可能デバイスと、少なくとも１つのカメラおよび方向調節可能デバイスと通信するプロセッサとを備える。本方法は、少なくとも１つのカメラが方向調節可能カメラの画像を捕捉し、画像をプロセッサに伝送することと、ドローンの方向調節可能カメラの画像を受信することに応答して、プロセッサがドローンの方向調節可能カメラの視認方向を決定することと、プロセッサが方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けることとを含む。

いくつかの実施形態では、方向調節可能カメラの視認方向の変化を決定することは、方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡することをさらに含む。方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡するステップは、ドローンの方向調節可能カメラに除去可能に取り付けられるマーカを追跡することをさらに含んでもよい。

いくつかの実施形態では、本方法は、ドローンの航行灯の近位にある光センサが航行灯からの光を検出し、光データをプロセッサに伝送することと、プロセッサが、光データを光センサから受信することに応答して方向調節可能デバイスの機能を制御することとをさらに含む。

いくつかの実施形態では、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けるステップは、方向調節可能デバイスを移動させるように駆動デバイスに命令することをさらに含む。

いくつかの実施形態では、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けるステップは、固定型デバイスのアレイのうちの少なくとも１つを作動させることをさらに含む。

（図面の簡単な説明）
以下の図面は、本発明の理解を促進するために付属する。図面は、本発明の実施形態を示し、ここでは単なる実施例として説明される。

図１は、本発明による例示的ドローン装備品の斜視図である。

図２は、ドローンに除去可能に取り付けられる図１のドローン装備品の斜視図である。

図３は、本発明による別の例示的ドローン装備品の斜視図である。

図４は、ドローンに除去可能に取り付けられる図３のドローン装備品の斜視図である。

図５ａは、図３のドローン装備品の別の斜視図である。

図５ｂは、ドローンに除去可能に取り付けられる図３のドローン装備品の別の斜視図である。

図６は、本発明による例示的方法のフローチャートである。

（発明の詳細な説明）
以下に、異なる代替例が、付属の図面を参照してさらに詳細に議論される。しかしながら、図面は本発明の範囲を図面に描写される主題に限定することを意図されないことを理解されたい。本発明の範囲は、付属の特許請求の範囲において規定される。

例示的実施形態では、種々の特徴および詳細が、組み合わせにおいて示される。いくつかの特徴が具体的な実施例を参照して説明されるという事実は、必要なそれらの特徴が本発明の全ての実施形態にともに含まれる必要があることを含意すると解釈されるべきではない。反対に、異なる実施形態を参照して説明される特徴は、相互に排他的であると解釈されるべきではない。当業者が容易に理解するように、本明細書に説明される、明示的に相互依存しない特徴の任意のサブセットを組み込む実施形態が、本発明者によって検討されており、それらは意図される開示の一部である。しかしながら、全てのそのような実施形態の明示的説明は、本発明の原理の理解に寄与せず、その結果、いくつかの入れ替えが、簡略化のために省略されている。

図１は、本発明による例示的ドローン装備品１の斜視図である。ドローン装備品１は、図２に図示されるように、方向調節可能カメラ３を備えるドローン２に除去可能に取り付けられるように適合される。ドローン装備品１は、スナップ式コネクタ６または他の好適なコネクタ手段を用いてドローンに解放可能に取り付けられてもよい。

ドローン装備品１は、少なくとも１つのカメラ４と、方向調節可能デバイス５と、少なくとも１つのカメラ４および方向調節可能デバイス５と通信するプロセッサ（図示せず）とを備える。少なくとも１つのカメラ４は、ドローン２の方向調節可能カメラの画像３を捕捉し、画像をプロセッサに伝送するように構成される。少なくとも１つのカメラ４は、この例示的実施形態では方向調節可能カメラ３の隣に位置付けられる。プロセッサは、ドローン装備品本体７内に位置付けられてもよい。プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラ３の画像を受信することに応答してドローンの方向調節可能カメラ３の視認方向を決定し、方向調節可能デバイス５を決定された視認方向に方向付けるようにさらに構成される。次いで、方向調節可能デバイス５は、方向調節可能デバイス５の機能を最適化するために方向調節可能カメラ３に自動的に追従してもよい。方向調節可能カメラ３の追跡は、ドローン２へのいかなる機能的接続も要求せず、故に、ドローン装備品１は、ドローンのいかなる改造も伴わずに市販の大半のドローンと連携し得る。

図１および図２に図示される例示的実施形態では、方向調節可能デバイス５は、スポットライトである。スポットライトは、例えば１２，０００ルーメンの高電力光ユニットであってもよく、高電力光ユニットは、反射体および冷却リブを提供される。他の例示的方向調節可能デバイス５は、ラウドスピーカ、マイクロホン、レーザ、ソナー、赤外光、またはオブジェクトランチャを備える。

一実施形態では、プロセッサは、ドローン２の方向調節可能カメラ３の位置を連続画像において追跡することによって、方向調節可能カメラ３の視認方向の変化を決定してもよい。追跡は、種々の画像認識技法を使用して実施されてもよい。一実施形態では、プロセッサは、ドローン２の方向調節可能カメラ３に除去可能に取り付けられるマーカを追跡してもよい。これは、追跡をより容易にし得、故に、より高速かつより正確であり得る。

ドローン２は、暗闇で飛行するとき、ドローンパイロットがドローンを見るために航行／パイロット灯８を提供される。航行灯８は、ドローン遠隔制御を使用してオン／オフに切り替えられることができる。一実施形態では、図２に図示されるように、ドローン装備品１は、ドローン２の航行灯８の近位に除去可能に取り付けられるように適合される光センサ９をさらに備えてもよい。光センサ９は、航行灯８からの光を検出し、光データをプロセッサに伝送するように構成される。プロセッサは、光データを光センサ９から受信することに応答して方向調節可能デバイス５の機能を制御するように構成される。最も単純な形態では、航行灯８をオン／オフに切り替えることが方向調節可能デバイスをオン／オフにしてもよく、またはその逆が行われてもよい。航行灯８のオン／オフはバイナリ信号を構成するため、所定のシーケンスおよび／または周波数で航行灯８をオン／オフに切り替えることで、プロセッサは、スポットライトの強度、マイクロホンの感度、ラウドスピーカの音量を増加／減少させること、または物体等を発射すること等の他の制御機能を解釈してもよい。

一実施形態では、ドローン装備品１は、プロセッサと通信する駆動デバイス（図示せず）をさらに備えてもよい。駆動デバイスは、ドローン装備品本体７内または方向調節可能デバイス５内に位置付けられてもよい。駆動デバイスは、プロセッサからの、方向調節可能デバイス５を決定された視認方向に方向付ける命令に応答して方向調節可能デバイス５を物理的に移動させるように構成される。例示的実施形態では、駆動部は、サーボ、ブラシモータ、ブラシレスモータ、ジンバル、ステッパモータ、空気圧ドライバ、または液圧ドライバであってもよい。

別の実施形態では、ドローン装備品１は、方向調節可能デバイス５を決定された視認方向に方向付けるように物理的に移動させられない。代わりに、方向調節可能デバイス５は、プロセッサと通信する固定型デバイスのアレイを備え、プロセッサは、方向調節可能デバイス５を決定された視認方向に方向付けるためのデバイスのうちの少なくとも１つを作動させるように構成される。一実施例では、スポットライトは、視認方向の方向を指す光ダイオード（単数または複数）を作動させる光ダイオードのアレイを備えてもよく、光ダイオードのアレイは、半円に配列される。他の実施例では、方向調節可能デバイス５は、マイクロホンの感度を視認方向の方向に方向付けるためのビームフォーミングマイクロホンアレイ、または音のビームを視認方向の方向に方向付けるためのスピーカ要素アレイを備えてもよい。

一実施形態では、図２に図示されるように、少なくとも１つのカメラ４、プロセッサ、および方向調節可能デバイス５は、ドローンに除去可能に取付け可能な単一アセンブリ内に組み立てられる。単一アセンブリは、ドローン装備品本体７を備えてもよい。ドローン装備品本体７は、ドローン装備品１をドローン２上に除去可能に取り付けるためのスナップ式コネクタ６または他の好適なコネクタ手段を提供されてもよい。ドローン装備品本体は、電力をプロセッサに供給するための少なくとも１つのバッテリと、少なくとも１つのカメラ４と、方向調節可能デバイス５とをさらに備えてもよい。少なくとも１つのバッテリは、一体型再充電可能バッテリまたは交換可能バッテリであってもよい。

図３および図４は、本発明によるドローン装備品１０の別の例示的実施形態の斜視図を示す。この実施形態は、少なくとも１つのカメラ４が、プロセッサおよび方向調節可能デバイス５を備える単一アセンブリに対して遠位のドローン上の位置に除去可能に取り付けられることを除き、図１および図２を参照して上記に議論されたドローン装備品１と同じである。単一アセンブリは、例えば、ドローン装備品本体１１に提供されるスナップ式コネクタ６によってドローン２に除去可能に取付け可能である。一実施形態では、図４に図示されるように、ドローンの遠位取付け位置は、ドローンの航行灯８の１つの近位にある。少なくとも１つのカメラ４は、単一アセンブリ内に組み立てられてもよい。ドローン装備品本体１１は、電力をプロセッサに供給するための少なくとも１つのバッテリと、少なくとも１つのカメラ４と、方向調節可能デバイス５とをさらに備えてもよい。一代替例では、少なくとも１つのカメラ４および／または光センサ９は、少なくとも１つのカメラ４および／または光センサに電力を供給するためのバッテリと、プロセッサとのワイヤレス通信を可能にするためのワイヤレス通信ユニットとを提供されてもよい。

一実施形態では、ドローン装備品１、１０は、ドローン２上の異なる場所上に位置付けられる２つまたはそれより多くのカメラ４（例えば、ドローンの方向調節可能カメラ３の隣にある第１のカメラと光センサ９の近位にある第２のカメラ、または、水平方向において方向調節可能カメラ３の隣にある第１のカメラと垂直方向において方向調節可能カメラ３の隣にある第２のカメラ）を備えてもよい。

一実施形態では、プロセッサは、水平および垂直の両方における方向調節可能カメラ３の移動を追跡してもよく、方向調節可能デバイス５は、全ての方向において方向調節可能カメラ３の視認方向に追従するために、水平および垂直方向の両方において方向調節可能であってもよい。方向調節可能カメラ３の水平移動を追跡するために、少なくとも部分的に、方向調節可能カメラ３の上方に２つまたはそれより多くのカメラ４のうちの１つを位置付けることが、有利であり得る。

図５ａは、ドローン装備品１０の上方からの斜視図を示す。図５ｂは、スナップ式コネクタ６がどのようにドローン２に接続し、ドローン装備品１０をドローン２に解放可能に取り付けるかを図示する。ドローン装備品本体７、１１とのスナップ式コネクタ６または類似の取付け手段は、完璧なフィットを成すために特定のドローンモデルに関してカスタマイズされる。方向調節可能デバイス５の位置も、方向調節可能デバイス５をドローン２の方向調節可能カメラ３と整合させるために特定のドローンに関してカスタマイズされてもよい。ドローン装備品本体７、１１のレイアウトも、ドローンの正しい重量バランスを維持するために特定のドローンに関して最適化されてもよい。

図６は、本発明によるドローン装備品を制御する例示的方法のフローチャートを図示する。第１のステップ１２では、ドローンの方向調節可能カメラの画像が、少なくとも１つのカメラを用いて捕捉され、プロセッサに伝送される。次のステップ１３では、プロセッサは、ドローンの方向調節可能カメラの画像を受信することに応答してドローンの方向調節可能カメラの視認方向を決定する。次のステップ１４では、プロセッサは、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付ける。

一実施形態では、方向調節可能カメラの視認方向の変化を決定するステップは、方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡することをさらに含んでもよい。

一実施形態では、方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡するステップは、ドローンの方向調節可能カメラに除去可能に取り付けられるマーカを追跡することをさらに含んでもよい。

一実施形態では、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けるステップは、方向調節可能デバイスを移動させるように駆動デバイスに命令することをさらに含んでもよい。

一実施形態では、方向調節可能デバイスを決定された視認方向に方向付けるステップは、固定型デバイスのアレイのうちの少なくとも１つを作動させることをさらに含んでもよい。

一実施形態では、本方法は、ステップ１５をさらに含み、ドローンの航行灯からの光が、航行灯の近位で光センサを用いて検出され、光データが、プロセッサに伝送される。次のステップ１６では、プロセッサは、光データを光センサから受信することに応答して方向調節可能デバイスの機能を制御する。

Claims (18)

1. 方向調節可能カメラを備えるドローンに除去可能に取り付けられるように適合されるドローン装備品であって、前記ドローン装備品は、少なくとも１つのカメラと、方向調節可能デバイスと、前記少なくとも１つのカメラおよび前記方向調節可能デバイスと通信するプロセッサとを備え、
   －前記少なくとも１つのカメラは、前記ドローンの前記方向調節可能カメラの画像を捕捉し、前記画像を前記プロセッサに伝送するように構成されており、
   －前記プロセッサは、前記ドローンの前記方向調節可能カメラの前記画像を受信することに応答して、前記ドローンの前記方向調節可能カメラの視認方向を決定し、前記方向調節可能デバイスを前記決定された視認方向に方向付けるように構成されている、
   ドローン装備品。
2. 前記プロセッサは、前記ドローンの前記方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡することによって、前記方向調節可能カメラの視認方向の変化を決定する、請求項１に記載のドローン装備品。
3. 前記プロセッサは、前記ドローンの前記方向調節可能カメラに除去可能に取り付けられるマーカを追跡する、請求項２に記載のドローン装備品。
4. 前記ドローンの航行灯の近位に除去可能に取り付けられるように適合される光センサをさらに備え、
   －前記光センサは、前記航行灯からの光を検出し、光データを前記プロセッサに伝送するように構成されており、
   －前記プロセッサは、前記光データを前記光センサから受信することに応答して前記方向調節可能デバイスの機能を制御するように構成されている、
   前記請求項のいずれかに記載のドローン装備品。
5. 前記プロセッサと通信する駆動デバイスをさらに備え、前記駆動デバイスは、前記プロセッサからの、前記方向調節可能デバイスを前記決定された視認方向に方向付ける命令に応答して前記方向調節可能デバイスを移動させるように構成されている、前記請求項のいずれかに記載のドローン装備品。
6. 前記駆動デバイスは、サーボ、ブラシモータ、ブラシレスモータ、ジンバル、ステッパモータ、空気圧ドライバ、または液圧ドライバのうちの１つである、請求項５に記載のドローン装備品。
7. 前記方向調節可能デバイスは、前記プロセッサと通信する固定型デバイスのアレイを備え、前記プロセッサは、前記方向調節可能デバイスを前記決定された視認方向に方向付けるために前記デバイスのうちの少なくとも１つを作動させるように構成されている、請求項１～４のいずれかに記載のドローン装備品。
8. 前記方向調節可能デバイスは、スポットライト、ラウドスピーカ、マイクロホン、レーザ、ソナー、赤外光、オブジェクトランチャ、ガスセンサ、温度センサ、熱カメラ、または液体ディスペンサのうちの１つである、前記請求項のいずれかに記載のドローン装備品。
9. 前記少なくとも１つのカメラ、前記プロセッサ、および前記方向調節可能デバイスは、前記ドローンに除去可能に取付け可能な単一アセンブリ内に組み立てられる、前記請求項のいずれかに記載のドローン装備品。
10. 前記プロセッサおよび前記方向調節可能デバイスは、前記ドローンに除去可能に取付け可能な単一アセンブリ内に組み立てられ、前記少なくとも１つのカメラは、前記単一アセンブリに対して遠位の前記ドローン上の位置に除去可能に取付け可能である、請求項１～８のいずれかに記載のドローン装備品。
11. 前記ドローン上の前記遠位位置は、前記ドローンの航行灯の近位である、請求項１０に記載のドローン装備品。
12. 前記ドローン装備品は、前記ドローンへの機能的接続を有していない、前記請求項のいずれかに記載のドローン装備品。
13. 方向調節可能カメラを備えるドローンに除去可能に取り付けられるように適合されるドローン装備品を制御する方法であって、前記ドローン装備品は、少なくとも１つのカメラと、方向調節可能デバイスと、前記少なくとも１つのカメラおよび前記方向調節可能デバイスと通信するプロセッサとを備え、前記方法は、
    －前記少なくとも１つのカメラを用いて前記方向調節可能カメラの画像を捕捉し、前記画像を前記プロセッサに伝送するステップと、
    －前記ドローンの前記方向調節可能カメラの前記画像を受信することに応答して、前記プロセッサを用いて前記ドローンの前記方向調節可能カメラの視認方向を決定するステップと、
    －前記プロセッサを用いて前記方向調節可能デバイスを前記決定された視認方向に方向付けるステップと
    を含む、方法。
14. 前記方向調節可能カメラの視認方向の変化を決定するステップは、前記方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. 前記方向調節可能カメラの位置を連続画像において追跡するステップは、前記ドローンの前記方向調節可能カメラに除去可能に取り付けられるマーカを追跡することをさらに含む、請求項１４に記載の方法。
16. －前記ドローンの航行灯の近位にある光センサを用いて前記航行灯からの光を検出し、光データを前記プロセッサに伝送するステップと、
    －前記光センサから前記光データを受信するステップに応答して、前記プロセッサを用いて前記方向調節可能デバイスの機能を制御するステップと
    をさらに含む、請求項１３～１５のいずれかに記載の方法。
17. 前記方向調節可能デバイスを前記決定された視認方向に方向付けるステップは、前記方向調節可能デバイスを移動させるように駆動デバイスに命令することをさらに含む、請求項１３～１６のいずれかに記載の方法。
18. 前記方向調節可能デバイスを前記決定された視認方向に方向付けるステップは、固定型デバイスのアレイのうちの少なくとも１つを作動させることをさらに含む、請求項１３～１６のいずれかに記載の方法。

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