JP2024045978A - Unmanned aircraft control device, unmanned aircraft control method, and program - Google Patents
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Abstract
【課題】 無人機の現在位置が不明である状況においても、追加の特殊装備なしに、無人機を運用することが可能になる。【解決手段】 測定部(11)は、無人機が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定し、方向制御部(12)は、無人機が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機を移動させる方向を決定し、移動制御部(13)は、決定された方向に向かって、無人機を移動させる。【選択図】 図3[Problem] It is possible to operate a drone without additional special equipment even in a situation where the drone's current position is unknown. [Solution] A measurement unit (11) repeatedly measures the time from when the drone transmits a radio wave to when it receives the reflected wave of the radio wave, a direction control unit (12) determines the direction in which to move the drone based on the direction in which the drone is moving and the change in the measured time, and a movement control unit (13) moves the drone in the determined direction. [Selected Figure] Figure 3
Description
本発明は、無人機制御装置、無人機制御方法、およびプログラムに関し、特に、無人機の現在位置が不明である状況においても、追加の特殊装備なしに、無人機を運用するための無人機制御装置、無人機制御方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an unmanned aircraft control device, an unmanned aircraft control method, and a program, and in particular, to an unmanned aircraft control device for operating an unmanned aircraft without additional special equipment even in a situation where the current location of the unmanned aircraft is unknown. Related to devices, unmanned aircraft control methods, and programs.
農薬散布や農作物のモニタリング、地図や地形図を作成するための測量、インフラの点検、施設の警備、および、人間が入ることが危険なまたは困難な場所(例えば、廃炉)での調査など、さまざまな産業領域において、ドローンやロボットなどの無人機が利用されることが期待されている。 Unmanned vehicles such as drones and robots are expected to be used in a variety of industrial fields, including spraying pesticides, monitoring crops, surveying to create maps and topographical maps, inspecting infrastructure, guarding facilities, and investigating places where it is dangerous or difficult for humans to enter (e.g. decommissioned nuclear plants).
例えば、トンネル内や建物の屋内においても、ドローンやロボット等の無人機を利用したいという需要がある。屋内では、無人機がGPS(Global Positioning System)やGNSS(Global Navigation Satellite System)などの測位システムからの信号を受信することができない場合があるため、自機の位置情報なしで、無人機を目的地まで移動させなければならないという困難がある。 For example, there is a demand for the use of unmanned vehicles such as drones and robots even inside tunnels and inside buildings. Indoors, unmanned aircraft may not be able to receive signals from positioning systems such as GPS (Global Positioning System) or GNSS (Global Navigation Satellite System), so it is possible to There is the difficulty of having to move it to the ground.
特許文献1には、自機(マルチコプター)から壁面までの距離を測定するレーザービームセンサと、壁面までの距離を検知する超音波センサと、レーザービームセンサと超音波センサとからの信号を受信し、マルチコプターが壁面に衝突しないように、マルチコプターの飛行を制御するという関連する技術が開示されている。
特許文献2に記載の関連する技術は、無人航空機が移動している間、無人航空機に周囲を撮影させ、周知の映像解析技術によって、無人航空機の周囲にある物体を検出する。また、上記の関連する技術は、無人航空機から物体の表面までの最短距離を計算し、無人航空機が物体に近づきすぎないように、無人航空機の駆動を制御する。
A related technique described in
特許文献3には、予め準備された施設の3Dマップデータを用いて、施設内の所定の位置まで、無人搬送車に棚を運搬させるという関連する技術が開示されている。特許文献4にも、施設の3Dマップデータを利用して、施設内における飛翔体の駆動を制御するという関連する技術が開示されている。
特許文献1に記載の関連する技術は、単に、マルチコプターが壁面に衝突することを防止することができるのみであり、測位システムなしでは、迷わずにマルチコプターを目的地まで移動させることはできない。また、特許文献1に記載の関連する技術には、レーザービームセンサおよび超音波センサが必須である。
The related technology described in
特許文献2に記載の関連する技術では、無人航空機の周囲にある物体を検出するために、映像解析という重負荷の処理を実行することが必要になる。さらに、暗い空間では、無人航空機の周囲を照射するライトおよび電源が必須になる。
In the related technology described in
特許文献3や特許文献4に記載の関連する技術はどちらも、予め準備された3Dマップデータが存在しない場所では、使用することができない。また、これらの技術は、無人機が自機位置を知ることができない状況では、無人機が道に迷う可能性があるため、無人機を運用することができない。
Both of the related techniques described in
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、無人機の現在位置が不明である状況においても、追加の特殊装備なしに、無人機を運用することを可能にすることにある。 The present invention was made in consideration of the above problems, and its purpose is to make it possible to operate an unmanned aircraft without additional special equipment, even in situations where the current position of the unmanned aircraft is unknown.
本発明の一態様に係る無人機制御装置は、無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定する測定手段と、前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定する方向制御手段と、決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させる移動制御手段とを備えている。 The drone control device according to one aspect of the present invention includes a measuring means for repeatedly measuring the time from when the drone transmits a radio wave until when the reflected wave of the radio wave is received, a direction control means for determining the direction in which the drone should move based on the direction in which the drone is moving and the change in the measured time, and a movement control means for moving the drone in the determined direction.
本発明の一態様に係る無人機制御方法は、無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定し、前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定し、決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させる。 A drone control method according to one aspect of the present invention repeatedly measures the time from when a drone transmits radio waves to when it receives a reflected wave of the radio waves, determines the direction in which to move the drone based on the direction in which the drone is moving and the change in the measured time, and moves the drone in the determined direction.
本発明の一態様に係るプログラムは、無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定することと、前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化に基づき、前記無人機を移動させる方向を決定することと、決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させることとをコンピュータに実行させる。 A program according to one aspect of the present invention causes a computer to repeatedly measure the time between when a drone transmits radio waves and when it receives the reflected waves of the radio waves, determine a direction in which to move the drone based on the direction in which the drone is moving and the change in the measured time, and move the drone in the determined direction.
本発明の一態様によれば、無人機の現在位置が不明である状況においても、追加の特殊装備なしに、無人機を運用することが可能になる。 According to one aspect of the present invention, it becomes possible to operate a drone without additional special equipment, even in situations where the drone's current location is unknown.
図面を参照して、本発明のいくつかの実施形態について、以下で説明する。 Some embodiments of the invention will be described below with reference to the drawings.
(無人機1の動作)
図1~図2を参照して、後述する実施形態1~3に係る無人機制御装置10,20,30のいずれかによって駆動を制御される無人機1の動作を説明する。無人機1は、例えば、ドローン、ロボット、あるいはその他の移動可能な機械である。以下では、無人機制御装置10,20,30のいずれかを、「無人機制御装置10(20,30)」と記載する。
(Operation of drone 1)
1 and 2, the operation of an
図1は、後述する実施形態1~3のいずれかに係る無人機制御装置10(20,30)と、無人機制御装置10(20,30)により制御される無人機1とを示す。図1に示す例では、無人機1が、左から右に向かって、移動している。無人機1の移動方向(すなわち無人機1が移動している方向)に対して、左右の両側には、壁(以下、障害物と呼ぶ)が設置されている。無人機1は、例えば、トンネルや水道管などの通路内を移動していることが想定される。なお、ここでの「壁」とは、側壁のみを意味するのではなく、天井やフロアであってもよい。
FIG. 1 shows an unmanned aircraft control device 10 (20, 30) according to any of
一例では、図1に示す無人機制御装置10(20,30)は、モバイルネットワークなどの無線ネットワークおよび中継器を介して、無人機1と通信可能に接続されている。無人機制御装置10(20,30)は、電気信号により無人機1へ指示を送信して、無人機1を駆動する。無人機1は、無人機制御装置10(20,30)から受信した指示にしたがい、モータなどの移動機構を作動させることによって、移動する。
In one example, the unmanned aircraft control device 10 (20, 30) shown in FIG. 1 is communicably connected to the
あるいは、無人機制御装置10(20,30)は、無人機1のコンピュータにインストールされたソフトウェア、またはプログラムの集合として、機能的に実現されてもよい。
Alternatively, the drone control device 10 (20, 30) may be functionally realized as software or a collection of programs installed on the
無人機1は、リモートコントローラとの通信のために、電波(以下、電波と呼ぶ)を発生する発信器を備えている。無人機1は、少なくとも移動している間は常に、発信器から電波を発生させている。電波は、無指向に拡散して、障害物によって反射される。また、無人機1は、電波を受信する受信機を備えている。無人機1は、受信機により、障害物から電波の反射波を受信する。
The
無人機1は、受信機が障害物から受信した電波の反射のデータを、順次、無人機制御装置10(20,30)へ送信する。電波の反射のデータには、無人機1の発信器が発信を開始した時刻を基準(ゼロ)として、受信機が障害物から電波の反射波を受信した時刻を示す情報が含まれる。
The
さらに、無人機1は、図示しないカメラやセンサを備えている。無人機1は、自機に搭載されたカメラが撮影して、生成した映像データや、自機に搭載されたセンサが検知したセンサデータを、無線ネットワークを介して、無人機制御装置10(20,30)へ送信してもよい。
Furthermore, the
(無人機1を駆動する方法)
図2を参照して、無人機制御装置10(20,30)が無人機1をどのようにして駆動するのかを説明する。
(Method of driving drone 1)
With reference to FIG. 2, how the drone control device 10 (20, 30) drives the
図2は、無人機1が障害物から受信する電波の反射の一例を示すグラフである。図2に示す一例では、障害物からの反射(1)~(3)を示す。無人機1は、電波の反射波を2回受信している。無人機1の発信器が1回目の発信を開始した後、無人機1は、図2の反射(1)を受信する。その後、無人機1の発信器が2回目の発信を開始する。
Figure 2 is a graph showing an example of the reflection of radio waves received by the
無人機1は、移動する方向に応じて、図2の反射(1)~(3)のいずれかを受信する。無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動した場合、電波が送出されたときから、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が長くなるので、無人機1は、図2の反射(2)を受信する。無人機1が障害物に近づく方向に移動した場合、電波が送出されたときから、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が短くなるので、無人機1は、図2の反射(3)を受信する。一方、無人機1が障害物からの距離を保つ方向に移動した場合、無人機1は、図2の反射(1)を再び受信する。
The unmanned
例えば、無人機1から1回目の電波が送出された後、無人機1が最初に受信した反射は、図1に示す無人機1の下側にある障害物によって反射されたものである。一方、無人機1から1回目の電波が送出された後、無人機1が次に受信した反射は、図1に示す無人機1の上側にある障害物によって反射されたものである。無人機1から見て、下側にある障害物までの距離と、上側にある障害物までの距離とは異なるので、無人機1は異なるタイミングで、これらの障害物からの反射波を受信する(図2)。
For example, after the first radio wave is transmitted from
無人機1は、受信機が障害物から受信した電波の反射のデータを、順次、無人機制御装置10(20,30)へ送信する。無人機制御装置10(20,30)は、無人機1から送られてくる反射のデータを解析することによって、無人機1をどのように駆動すべきかを判断する。そして、無人機制御装置10(20,30)は、電気信号により無人機1へ指示を送信して、無人機1を駆動する。
The
上記のように、無人機制御装置10(20,30)が無人機1の駆動を制御することにより、無人機1は、障害物に近づきすぎることなく、かつ、道に迷うことなく、移動することができる。無人機制御装置10(20,30)の機能及び動作については、後述する実施形態1~3において説明する。
As described above, the unmanned aircraft control device 10 (20, 30) controls the driving of the
〔実施形態1〕
図3~図4を参照して、実施形態1について説明する。
[Embodiment 1]
(無人機制御装置10)
図3を参照して、本実施形態1に係る無人機制御装置10について説明する。図3は、本実施形態1に係る無人機制御装置10の構成を示すブロック図である。
(Unmanned aircraft control device 10)
Referring to FIG. 3, the unmanned
図3に示すように、無人機制御装置10は、測定部11、方向制御部12、および移動制御部13を備えている。
As shown in FIG. 3, the unmanned
測定部11は、無人機が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定する。測定部11は、測定手段の一例である。
The
一例では、測定部11は、無人機1から、反射のデータ(図2)を受信する。測定部11は、反射のデータを解析することにより、「無人機1が発信した時刻」から、「無人機1から最も近い障害物からの反射波を無人機1が受信した時刻」までの時間を測定する。
In one example, the
無人機1の近くには、1つだけではなく、複数の障害物が存在することもあり得る(図2)。この場合、測定部11は、無人機1が電波を送出してから、電波を最初に受信するまでの時間を測定する。
There may be not only one obstacle but a plurality of obstacles near the unmanned aircraft 1 (FIG. 2). In this case, the
測定部11は、測定した時間のデータを方向制御部12へ出力する。また、測定部11は、反射のデータを、移動制御部13へ出力する。
The
方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する。方向制御部12は、方向制御手段の一例である。測定された時間の変化は、無人機1から障害物までの距離の変化と対応する。
The
一例では、方向制御部12は、測定部11から、測定した時間のデータを受信する。方向制御部12は、測定された時間の変化に基づき、無人機1が障害物に近づいているか遠ざかっているかを判定し、無人機1が移動している方向と、その判定結果とに応じて、無人機1を移動させる方向を決定する。例えば、無人機1が障害物に近づいている場合には、方向制御部12は、無人機1が移動している方向に対し、左手および右手の一方へ向かって、無人機1を移動させることを決定する。一方、無人機1が障害物から遠ざかっている場合には、方向制御部12は、無人機1が移動している方向に対し、左手および右手の他方へ向かって、無人機1を移動させることを決定する。
In one example, the
方向制御部12は、決定した無人機1を移動させる方向を示す情報を、移動制御部13へ出力する。
The
移動制御部13は、決定された方向に向かって、無人機1を移動させる。移動制御部13は、移動制御手段の一例である。
The
一例では、移動制御部13は、方向制御部12から、無人機1を移動させる方向を示す情報を受信する。移動制御部13は、受信した方向を示す情報に基づいて、無人機1の移動を制御する。なお、移動制御部13が無人機1を移動させる方法の一例を後述する(図10)。
In one example, the
移動制御部13は、無人機1が移動している方向に対し、左手および右手のどちらか一方へ向かって、無人機1を移動させてもよい。例えば、無人機1が障害物に近づいている場合、移動制御部13は、必ず、無人機1をその移動方向に対して右手に、無人機1を移動させる方向を転換する。逆に、無人機1が障害物から遠ざかっている場合、移動制御部13は、必ず、無人機1をその移動方向に対して左手に、無人機1を移動させる方向を転換する。
The
また、移動制御部13は、測定部11から、反射のデータを受信してもよい。移動制御部13は、受信した反射のデータに基づいて、無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれるかどうかを判断してもよい。移動制御部13は、測定された時間が一定の範囲内に保たれるように、無人機1を移動させてもよい。
Furthermore, the
無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれる場合、移動制御部13は、無人機1をそのまま移動させ続けてもよい。
If the time from the time when the unmanned
一方、無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれない場合、移動制御部13は、一時的に、無人機1が移動する方向を反転させてもよい。無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれる領域の内側まで、無人機1を確実に戻らせるためである。
On the other hand, if the time from when
無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が長くなりすぎた場合、無人機1は障害物から離れすぎている。この場合、移動制御部13は、一時的に、無人機1が移動する方向を反転させることにより、無人機1を障害物に近づける。無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれるようになった後、移動制御部13は、無人機1を平常通りに移動させる。ここでの「平常通り」とは、無人機1が移動している方向と、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間の変化とに基づき、方向制御部12が無人機1を移動させる方向を決定すること、そして、移動制御部13が、方向制御部12によって決定された方向に向かって、無人機1を移動させることである。
If the time taken for the
一方、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が短くなりすぎた場合、無人機1は障害物に近づきすぎている。この場合、移動制御部13は、一時的に、無人機1が移動する方向を反転させることにより、無人機1を障害物から遠ざける。無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれるようになるまで、移動制御部13は、無人機1を後退させ続ける。その後、移動制御部13は、無人機1を平常通りに移動させる。
On the other hand, if the time required for the
(変形例)
一変形例では、測定部11は、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を最初に受信するまでの時間を測定する。
(Modification)
In one variant, the
一変形例では、移動制御部13は、無人機1に搭載されたセンサ(図示せず)によって水平面を検知する。移動制御部13は、検知された水平面に沿って、無人機1を移動させる。
In a modified example, the
一変形例では、移動制御部13は、無人機1から最も近い障害物までの距離を一定の範囲内に保ちつつ、無人機1を移動させる。例えば、移動制御部13は、測定部11が測定した時間に基づいて、無人機1から障害物までの距離を計算する。移動制御部13は、無人機1から障害物までの距離が一定の範囲から外れない限り、無人機1をその方向へ移動させ続ける。一方、移動制御部13は、無人機1から障害物までの距離が一定の範囲から外れた場合、無人機1を停止させる。そして、移動制御部13は、一時的に、無人機1が移動する方向を反転させる。無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれるようになるまで、移動制御部13は、無人機1を後退させ続ける。その後、移動制御部13は、図10において符号「A」「C」「D」で例示するように、無人機1を平常通りに移動させる。
In a modified example, the
(無人機制御装置10の動作)
図4を参照して、本実施形態1に係る無人機制御装置10の動作を説明する。図4は、本実施形態1に係る無人機制御装置10の動作の一例を示すフローチャートである。
(Operation of the unmanned aircraft control device 10)
The operation of the unmanned
図4に示すように、最初、測定部11は、無人機1から受信した反射のデータ(図2)に基づいて、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を測定する(S1)。測定部11は、測定した時間のデータを、方向制御部12へ出力する。また、測定部11は、無人機1から受信した反射のデータを、移動制御部13へ出力する。
As shown in FIG. 4, first, the
方向制御部12は、測定部11から、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間のデータを受信する。方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する(S2)。
The
その後、方向制御部12は、無人機1を移動させる方向を示す情報を、移動制御部13へ出力する。
Thereafter, the
移動制御部13は、方向制御部12から、無人機1を移動させる方向を示す情報を受信する。移動制御部13は、方向制御部12により決定された方向に向かって、無人機1を移動させる(S3)。この後、フローはステップS1へもどる。
The
このようにして、無人機1が目的地に到着するまでの間、無人機制御装置10は無人機1の駆動を制御し続ける。
In this way, the unmanned
(本実施形態の効果)
本実施形態の構成によれば、測定部11は、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定する。方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する。移動制御部13は、決定された方向に向かって、無人機1を移動させる。
(Effects of this embodiment)
According to the configuration of this embodiment, the
無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間は、無人機1から障害物までの距離に対応する。測定された時間の変化は、無人機1から障害物までの距離の変化と対応する。測定された時間の変化に基づき、無人機1を移動させる方向を決定するので、常に、障害物を目標とすることができるから、無人機1が道に迷うこともない。
The time between when
これにより、無人機1の現在位置が不明である状況においても、無人機1を運用することができる。
Thereby, the unmanned
また、無人機1が通常、コントローラとの通信のために、電波の送受信機能を備えているので、この電波の送受信機能を利用して、余計なコストアップなしに、無人機1が異物に衝突させるリスクを回避しつつ、無人機1を移動させることができる。
In addition, since the
〔実施形態2〕
図5~図6を参照して、実施形態2について説明する。本実施形態2では、無人機1を障害物に沿って移動させながら、無人機1が備えたカメラにより障害物を撮影する構成を説明する。本実施形態2では、障害物は、例えば、トンネルや橋梁などの土木インフラであることが想定される。
[Embodiment 2]
A second embodiment will be described with reference to Figures 5 and 6. In this second embodiment, a configuration will be described in which the
(無人機制御装置20)
図5を参照して、本実施形態2に係る無人機制御装置20について説明する。図5は、本実施形態2に係る無人機制御装置20の構成を示すブロック図である。
(Unmanned aircraft control device 20)
The unmanned
図5に示すように、無人機制御装置20は、測定部11、方向制御部12、および移動制御部13を備えている。無人機制御装置20は、撮影部24をさらに備えている。
As shown in FIG. 5, the unmanned
撮影部24は、無人機1に搭載されたカメラによって、障害物を撮影する。撮影部24は、撮影手段の一例である。
The photographing
一例では、撮影部24は、無人機1に搭載されたカメラを遠隔制御して、無人機1が移動している方向(すなわち移動方向)に対して、右手側あるいは左手側を撮影する。あるいは、無人機1が360度カメラを備えている場合、撮影部24は、無人機1の周囲の全体を撮影することができる。
In one example, the photographing
撮影部24は、無人機制御装置20と無人機1とを接続する無線ネットワークを通じて、カメラが撮影した映像データを、無人機1から取得する。撮影部24は、取得した映像データを、図示しないサーバにアップロードする。加えて、撮影部24は、取得した映像データを、方向制御部12へ出力してもよい。サーバにアップロードされた映像データは、例えば、障害物の検査を行うために利用される。
The
本実施形態2では、測定部11の動作は、撮影部24がカメラを遠隔制御して、無人機1の周囲を撮影する動作と同期していてもよい。測定部11は、前記実施形態1における電波の代わりに、カメラのフラッシュ光を用いてもよい。例えば、測定部11は、無人機1に搭載されたカメラがフラッシュ光を送出してから、カメラのイメージセンサがフラッシュ光の反射波を受信するまでの時間を測定する。測定部11は、測定した時間のデータを、方向制御部12に出力する。
In this
本実施形態2では、方向制御部12および移動制御部13の各動作は、前記実施形態1と共通である。
In this
(無人機制御装置20の動作)
図6を参照して、本実施形態2に係る無人機制御装置20の動作を説明する。図6は、本実施形態2に係る無人機制御装置20の動作の一例を示すフローチャートである。
(Operation of unmanned aircraft control device 20)
With reference to FIG. 6, the operation of the unmanned
図6に示すように、最初、撮影部24は、無人機1に搭載されたカメラによって、障害物を撮影する(S201)。撮影部24は、取得した映像データを、図示しないサーバにアップロードする。加えて、撮影部24は、取得した映像データを、移動制御部13へ出力してもよい。
As shown in FIG. 6, first, the photographing
次に、測定部11は、無人機1から受信した反射のデータ(図2)に基づいて、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を測定する(S202)。もしくは、測定部11は、無人機1に搭載されたカメラがフラッシュ光を送出してから、カメラのイメージセンサがフラッシュ光の反射波を受信するまでの時間を測定する。
Next, based on the reflection data received from the drone 1 (FIG. 2), the
測定部11は、測定した時間のデータを、方向制御部12へ出力する。また、測定部11は、無人機1から受信した反射のデータを、移動制御部13へ出力する。
The
方向制御部12は、測定部11から、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間のデータを受信する。方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する(S203)。
The
その後、方向制御部12は、無人機1を移動させる方向を示す情報を、移動制御部13へ出力する。
The
移動制御部13は、方向制御部12から、無人機1を移動させる方向を示す情報を受信する。そして、移動制御部13は、決定された方向に向かって、無人機1を移動させる(S204)。この後、フローはステップS201へもどる。
The
このようにして、無人機1が目的地に到着するまでの間、無人機制御装置20は無人機1の駆動を制御し続ける。
In this way, the unmanned
(本実施形態の効果)
本実施形態の構成によれば、測定部11は、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定する。方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する。移動制御部13は、決定された方向に向かって、無人機1を移動させる。
(Effects of this embodiment)
According to the configuration of this embodiment, the
無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間は、無人機1から障害物までの距離に対応する。測定された時間の変化は、無人機1から障害物までの距離の変化と対応する。測定された時間の変化に基づき、無人機1を移動させる方向を決定するので、常に、障害物を目標とすることができるから、無人機1が道に迷うこともない。
The time from when the
これにより、無人機1の現在位置が不明である状況においても、無人機1を運用することができる。
Thereby, the unmanned
また、無人機1が通常、コントローラとの通信のために、電波の送受信機能を備えているので、この電波の送受信機能を利用して、余計なコストアップなしに、無人機1が異物に衝突させるリスクを回避しつつ、無人機1を移動させることができる。
In addition, since the
さらに、本実施形態の構成によれば、撮影部24は、無人機1に搭載されたカメラによって、障害物を撮影する。これにより、無人機1が移動しながら障害物を撮影した映像データを無人機1から取得することができる。
Furthermore, according to the configuration of this embodiment, the photographing
〔実施形態3〕
図7~図8を参照して、実施形態3について説明する。本実施形態3では、無人機1の位置座標から障害物の表面の形状を示す情報(例えば、3Dマップデータ)を生成する構成を説明する。本実施形態3では、障害物は、例えば、廃炉や老朽化施設などの建造物の壁であることが想定される。
[Embodiment 3]
A third embodiment will be described with reference to Figures 7 and 8. In this third embodiment, a configuration will be described in which information (e.g., 3D map data) indicating the surface shape of an obstacle is generated from the position coordinates of the
(無人機制御装置30)
図7を参照して、本実施形態3に係る無人機制御装置30について説明する。図7は、本実施形態3に係る無人機制御装置30の構成を示すブロック図である。
(Unmanned aircraft control device 30)
Referring to FIG. 7, an unmanned
図7に示すように、無人機制御装置30は、測定部11、方向制御部12、および移動制御部13を備えている。無人機制御装置30は、生成部35をさらに備えている。
As shown in FIG. 7, the unmanned
生成部35は、無人機1の位置座標から障害物(壁)の位置情報を生成する。生成部35は、生成手段の一例である。
The
一例では、生成部35は、移動制御部13から、無人機1が移動した方向および距離を示す情報を取得する。
In one example, the
無人機1が移動を開始した地点を、無人機1の位置座標の原点(ゼロ点)とする。生成部35は、無人機1が移動を開始してから、無人機1が移動した方向および距離を示す情報に基づいて、無人機1の現在位置を示す位置座標を計算する。
The point where the
また、生成部35は、測定部11から、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間のデータを受信する。生成部35は、測定された時間から、無人機1から障害物(壁)までの距離を計算する。
The
次に、生成部35は、無人機1の現在位置を示す位置座標と、無人機1から障害物(壁)までの距離とから、障害物(壁)の位置を予測する。具体的には、生成部35は、無人機1の現在位置を中心として、無人機1から障害物(壁)までの距離だけ離れた等距離の同心円上に、障害物(壁)が存在することを予測する。
Next, the
無人機1が移動している間、生成部35は、上記のプロセスを繰り返すことにより、予測された障害物(壁)の位置を示す一連の同心円を得ることができる。生成部35は、隣接する同心円の接線を求めることにより、障害物(壁)のおおよその形状を特定することができる。
While the
このようにして、生成部35は、無人機1の位置座標から障害物(壁)の形状を示す情報を生成することができる。
In this way, the
(無人機制御装置30の動作)
図8を参照して、本実施形態3に係る無人機制御装置30の動作を説明する。図8は、本実施形態3に係る無人機制御装置30の動作の一例を示すフローチャートである。
(Operation of the drone control device 30)
The operation of the unmanned
図8に示すように、最初、生成部35は、無人機1が移動を開始した地点を示す情報を取得する。生成部35は、取得した情報を用いて、無人機1の現在位置を示す位置座標から障害物の位置を予測する(S301)。
As shown in FIG. 8, first, the
次に、測定部11は、無人機1から受信した反射のデータ(図2)に基づいて、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を測定する(S302)。測定部11は、測定した時間のデータを、方向制御部12へ出力する。また、測定部11は、無人機1から受信した反射のデータを、移動制御部13へ出力する。
Next, the
方向制御部12は、測定部11から、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間のデータを受信する。方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する(S303)。
The
その後、方向制御部12は、無人機1を移動させる方向を示す情報を、移動制御部13へ出力する。
The
移動制御部13は、方向制御部12から、無人機1を移動させる方向を示す情報を受信する。移動制御部13は、決定された方向に向かって、無人機1を移動させる(S304)。この後、フローはステップS301へもどる。
The
その後、生成部35は、移動制御部13から、無人機1が移動した方向および距離を示す情報を取得する。生成部35は、無人機1が移動を開始してから、無人機1が移動した方向および距離を示す情報に基づいて、無人機1の現在位置を示す位置座標を計算する。
Thereafter, the
また、生成部35は、無人機1の現在位置を示す位置座標と、無人機1から障害物(壁)までの距離とから、障害物(壁)の位置を予測する。
In addition, the
上記のプロセスを繰り返すことにより、生成部35は、障害物(壁)の形状を示す情報を生成することができる。生成部35は、障害物(壁)の形状を示す情報を、図示しないサーバにアップロードする。
By repeating the above process, the
このようにして、無人機1が目的地に到着するまでの間、無人機制御装置30は無人機1の駆動を制御し続ける。
In this way, the
(本実施形態の効果)
本実施形態の構成によれば、測定部11は、無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定する。方向制御部12は、無人機1が移動している方向と、測定された時間の変化とに基づき、無人機1を移動させる方向を決定する。移動制御部13は、決定された方向に向かって、無人機1を移動させる。
(Effects of this embodiment)
According to the configuration of this embodiment, the
無人機1が電波を送出してから、電波の反射波を受信するまでの時間は、無人機1から障害物までの距離に対応する。測定された時間の変化は、無人機1から障害物までの距離の変化と対応する。測定された時間の変化に基づき、無人機1を移動させる方向を決定するので、常に、障害物を目標とすることができるから、無人機1が道に迷うこともない。
The time from when the
これにより、無人機1の現在位置が不明である状況においても、無人機1を運用することができる。
This allows
また、無人機1が通常、コントローラとの通信のために、電波の送受信機能を備えているので、この電波の送受信機能を利用して、余計なコストアップなしに、無人機1が異物に衝突させるリスクを回避しつつ、無人機1を移動させることができる。
In addition, since the
さらに、本実施形態の構成によれば、生成部35は、無人機1の位置座標から障害物の表面の形状を示す情報を得る。生成部35は、無人機1の位置座標から障害物の位置を予測することにより、障害物の一部または全体の形状を示す情報(例えば、障害物の3Dマップデータ)を得ることができる。
Furthermore, according to the configuration of this embodiment, the
(無人機1を移動させる方向を決定する方法)
図9は、方向制御部12が無人機1の駆動を制御する方法の一例を説明する図である。ここでは、無人機1の近くには、1つの障害物しか存在しないとする。なお、無人機1には、障害物がどこにあるのかが分からない。無人機1は繰り返し電波を送出し、電波を送出するごとに、電波の反射波を受信する。
(Method of determining the direction in which
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a method by which the
無人機1は、障害物に近づく方向に移動していたとする。このとき、無人機1から無人機制御装置10(20,30)へ送られる反射のデータ(図2参照)では、無人機1が発信した時刻、すなわち電波が送出されたときから、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が短くなる。
Let us assume that
逆に、無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動していた場合、反射のデータ(図2参照)では、無人機1が発信を開始した時刻、すなわち電波が送出されたときから、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が長くなる。
Conversely, if
方向制御部12は、無人機1から受信した反射のデータを解析する。そして、方向制御部12は、無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間の変化に基づき、無人機1が障害物に近づく方向に移動しているのか、それとも無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動しているのかを判断する。
The
ここで、無人機1が障害物に近づく方向に移動している場合には、無人機1が移動している方向に対して障害物が曲がっており、無人機1が移動するにつれて、障害物が無人機1に近づいてくる場合も含まれる。
Here, if the unmanned
図9に示すように、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物に近づく方向に移動していると判断した場合、方向制御部12は、無人機1の移動方向に対して右手に、無人機1を移動させる方向を転換する。一方、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動している場合、方向制御部12は、移動方向に対して左手に、無人機1を移動させる方向を転換する。
As shown in FIG. 9, if it is determined from the reflection data received from the
もしくは、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物に近づく方向に移動していると判断した場合、方向制御部12は、移動方向に対して左手に、無人機1を移動させる方向を転換する。一方、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動していると判断した場合、方向制御部12は移動方向に対して右手に、無人機1を移動させる方向を転換する。
Alternatively, if it is determined from the reflection data received from the
(無人機制御装置10,20,30による無人機1の駆動の制御の一例)
図10を参照して、前記実施形態1~3に係る無人機制御装置10,20,30による無人機1の駆動の制御の一例を説明する。図10は、無人機制御装置10(20,30)による無人機1の駆動の制御の一例を説明するための図である。
(An example of controlling the drive of the
With reference to FIG. 10, an example of control of the driving of the
まず、無人機制御装置10(20,30)の方向制御部12は、測定部11から受信した反射のデータ(図2)を解析する。そして、方向制御部12は、無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間の変化に基づき、無人機1が障害物に近づく方向に移動しているのか、それとも無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動しているのかを判断する。
First, the
図10に符号「A」で示すように、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物に近づく方向に移動していると判断した場合、方向制御部12は、移動方向に対して左手に、無人機1を移動させる方向を転換する。
As shown by the symbol "A" in FIG. 10, when it is determined from the reflection data received from the
また、無人機制御装置10(20,30)の移動制御部13は、測定部11から受信した反射のデータに基づき、無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれるかどうかを判断する。
In addition, the
図10に符号「B」で示すように、無人機1が障害物に対し、近づきすぎている。無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれない場合、移動制御部13は、一時的に、無人機1が移動する方向を反転させる。その結果、無人機1は、障害物から離れ始める。無人機1が発信した時刻から、無人機1が障害物から電波の反射波を受信するまでの時間が、一定の範囲内に含まれるようになるまで、移動制御部13は、無人機1を障害物から離れる方向に後退させる。その後、移動制御部13は、図10に符号「A」「C」「D」で示すように、無人機1を平常通りに移動させる。
As indicated by the symbol "B" in FIG. 10, the
図10に符号「C」で示すように、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物から遠ざかる方向に移動していると判断した場合、方向制御部12は、障害物から移動方向に対して右手に、無人機1を移動させる方向を転換する。
As shown by the symbol "C" in FIG. 10, if it is determined from the reflection data received from the
図10に符号「D」で示すように、無人機1から受信した反射のデータから、無人機1が障害物に近づく方向に移動していると判断した場合、方向制御部12は、移動方向に対して左手に、無人機1を移動させる方向を転換する。
As indicated by the symbol "D" in FIG. Change the direction of movement of the
上で説明した例のように、無人機制御装置10(20,30)は、無人機1が障害物に近づきすぎず、かつ、離れすぎないように、無人機1から障害物までの距離を一定の範囲内に保ちつつ、無人機1を移動させることができる。言い換えれば、無人機制御装置10(20,30)は、障害物に沿って、無人機1を移動させることができる。
As in the example described above, the drone control device 10 (20, 30) can move the
(ハードウェア構成について)
前記実施形態1~3で説明した無人機制御装置10,20,30の各構成要素は、機能単位のブロックを示している。これらの構成要素の一部又は全部は、例えば図11に示すような情報処理装置900により実現される。図11は、情報処理装置900のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
(About hardware configuration)
Each component of the unmanned
図11に示すように、情報処理装置900は、一例として、以下のような構成を含む。
As shown in FIG. 11, the
・CPU(Central Processing Unit)901
・ROM(Read Only Memory)902
・RAM(Random Access Memory)903
・RAM903にロードされるプログラム904
・プログラム904を格納する記憶装置905
・記録媒体906の読み書きを行うドライブ装置907
・通信ネットワーク909と接続する通信インタフェース908
・データの入出力を行う入出力インタフェース910
・各構成要素を接続するバス911
前記実施形態1~3で説明した無人機制御装置10,20,30の各構成要素は、これらの機能を実現するプログラム904をCPU901が読み込んで実行することで実現される。各構成要素の機能を実現するプログラム904は、例えば、予め記憶装置905やROM902に格納されており、必要に応じてCPU901がRAM903にロードして実行される。なお、プログラム904は、通信ネットワーク909を介してCPU901に供給されてもよいし、予め記録媒体906に格納されており、ドライブ装置907が当該プログラムを読み出してCPU901に供給してもよい。
CPU (Central Processing Unit) 901
ROM (Read Only Memory) 902
RAM (Random Access Memory) 903
A
A
A
An input/
A
Each of the components of the unmanned
上記の構成によれば、前記実施形態1~3において説明した無人機制御装置10,20,30が、ハードウェアとして実現される。したがって、前記実施形態1~3のいずれかにおいて説明した効果と同様の効果を奏することができる。
According to the above configuration, the unmanned
〔付記〕
本発明の一態様は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下に限定されない。
[Additional notes]
One embodiment of the present invention may also be described as in the following additional notes, but is not limited to the following.
(付記1)
無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定する測定手段と、
前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定する方向制御手段と、
決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させる移動制御手段と
を備えた
無人機制御装置。
(Additional note 1)
Measuring means for repeatedly measuring the time from when the unmanned aircraft sends out radio waves to when the reflected waves of the radio waves are received;
Direction control means for determining the direction in which the unmanned aerial vehicle is to be moved based on the direction in which the unmanned aerial vehicle is moving and the measured change in time;
An unmanned aircraft control device, comprising: movement control means for moving the unmanned aircraft in the determined direction.
(付記2)
前記測定手段は、前記無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を最初に受信するまでの時間を測定する
ことを特徴とする付記1に記載の無人機制御装置。
(Appendix 2)
The unmanned aircraft control device described in
(付記3)
前記方向制御手段は、測定された前記時間の変化に基づき、前記無人機が障害物に近づいているか遠ざかっているかを判定し、前記無人機が移動している方向と、その判定結果とに応じて、前記無人機を移動させる方向を決定する
ことを特徴とする付記1に記載の無人機制御装置。
(Appendix 3)
The unmanned aircraft control device described in
(付記4)
前記方向制御手段は、前記無人機が障害物に近づいている場合には、前記無人機が移動している方向に対し、左手および右手のいずれか一方へ向かって、前記無人機を移動させることを決定し、前記無人機が障害物から遠ざかっている場合には、前記無人機が移動している方向に対し、左手および右手の他方へ向かって、前記無人機を移動させることを決定する
ことを特徴とする付記3に記載の無人機制御装置。
(Appendix 4)
The drone control device described in
(付記5)
前記移動制御手段は、前記無人機に搭載されたセンサによって水平面を検知し、検知された水平面に沿って、前記無人機を移動させる
ことを特徴とする付記1に記載の無人機制御装置。
(Appendix 5)
The unmanned aircraft control device according to
(付記6)
前記移動制御手段は、測定された前記時間が一定の範囲内に保たれるように、前記無人機を移動させる
ことを特徴とする付記1に記載の無人機制御装置。
(Appendix 6)
The unmanned aircraft control device described in
(付記7)
前記無人機を移動させている間、前記無人機に搭載されたカメラによって、前記無人機の周囲を撮影する撮影手段をさらに備えた
ことを特徴とする付記1から6のいずれか1項に記載の無人機制御装置。
(Appendix 7)
The unmanned aircraft control device according to any one of
(付記8)
前記無人機を移動させている間、前記無人機が移動した方向と、前記無人機から電波を反射した前記障害物までの距離とから、前記障害物の表面の形状を示す情報を生成する生成手段をさらに備えた
ことを特徴とする付記3に記載の無人機制御装置。
(Appendix 8)
The drone control device described in
(付記9)
無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定し、
前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定し、
決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させる
無人機制御方法。
(Appendix 9)
Repeatedly measuring the time from when the unmanned aircraft transmits radio waves until receiving the reflected waves of the radio waves,
determining a direction in which the unmanned aerial vehicle is to be moved based on the direction in which the unmanned aerial vehicle is moving and the measured change in time;
An unmanned aircraft control method, comprising moving the unmanned aircraft in the determined direction.
(付記10)
無人機が電波を送出してから、前記電波の反射波を受信するまでの時間を繰り返し測定することと、
前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定することと、
決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させることと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
(Appendix 10)
Repeatedly measuring the time from when the unmanned aircraft sends out a radio wave until it receives a reflected wave of the radio wave;
determining a direction in which the unmanned aerial vehicle is to be moved based on a direction in which the unmanned aerial vehicle is moving and the measured change in time;
A program for causing a computer to move the unmanned aircraft in the determined direction.
本発明は、例えば、インフラの点検、施設の警備、および、人間が入ることが危険または困難な場所での調査などに利用することができる。 The present invention can be used, for example, to inspect infrastructure, guard facilities, and investigate places where it is dangerous or difficult for humans to enter.
1 ドローン(無人機)
10 無人機制御装置
11 測定部
12 方向制御部
13 移動制御部
20 無人機制御装置
24 撮影部
30 無人機制御装置
35 生成部
1 Drone (unmanned aircraft)
10 Unmanned
Claims (10)
前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定する方向制御手段と、
決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させる移動制御手段と
を備えた
無人機制御装置。 Measuring means for repeatedly measuring the time from when the unmanned aircraft sends out radio waves to when the reflected waves of the radio waves are received;
Direction control means for determining the direction in which the unmanned aerial vehicle is to be moved based on the direction in which the unmanned aerial vehicle is moving and the measured change in time;
An unmanned aircraft control device, comprising: movement control means for moving the unmanned aircraft in the determined direction.
ことを特徴とする請求項1に記載の無人機制御装置。 The unmanned aircraft control device according to claim 1, wherein the measuring means measures the time from when the unmanned aircraft transmits a radio wave until it first receives a reflected wave of the radio wave.
ことを特徴とする請求項1に記載の無人機制御装置。 The direction control means determines whether the unmanned aircraft is approaching or moving away from an obstacle based on the measured change in time, and according to the direction in which the unmanned aircraft is moving and the determination result. The unmanned aircraft control device according to claim 1, wherein the direction in which the unmanned aircraft is moved is determined.
ことを特徴とする請求項3に記載の無人機制御装置。 The drone control device according to claim 3, characterized in that the directional control means determines to move the drone toward either the left or right side of the direction in which the drone is moving when the drone is approaching an obstacle, and determines to move the drone toward the other of the left and right sides of the direction in which the drone is moving when the drone is moving away from an obstacle.
ことを特徴とする請求項1に記載の無人機制御装置。 The unmanned vehicle control device according to claim 1, characterized in that the movement control means detects a horizontal plane using a sensor mounted on the unmanned vehicle, and moves the unmanned vehicle along the detected horizontal plane.
ことを特徴とする請求項1に記載の無人機制御装置。 The unmanned aircraft control device according to claim 1 , characterized in that the movement control means moves the unmanned aircraft so that the measured time is kept within a certain range.
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の無人機制御装置。 An unmanned aircraft control device as described in any one of claims 1 to 6, further comprising an imaging means for imaging the surroundings of the unmanned aircraft using a camera mounted on the unmanned aircraft while the unmanned aircraft is being moved.
ことを特徴とする請求項3に記載の無人機制御装置。 The unmanned aircraft control device according to claim 3, further comprising a generation means for generating information indicating the surface shape of the obstacle from the direction in which the unmanned aircraft moves and the distance from the unmanned aircraft to the obstacle that reflects the radio waves while the unmanned aircraft is being moved.
前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定し、
決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させる
無人機制御方法。 Repeatedly measuring the time from when the drone transmits radio waves to when it receives the reflected waves of the radio waves;
determining a direction to move the drone based on the direction the drone is moving and the measured change in time;
The drone is moved in the determined direction.
前記無人機が移動している方向と、測定された前記時間の変化とに基づき、前記無人機を移動させる方向を決定することと、
決定された前記方向に向かって、前記無人機を移動させることと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。 Repeatedly measuring the time from when the unmanned aircraft sends out a radio wave until it receives a reflected wave of the radio wave;
determining a direction in which the unmanned aerial vehicle is to be moved based on a direction in which the unmanned aerial vehicle is moving and the measured change in time;
A program for causing a computer to move the unmanned aircraft in the determined direction.
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