JP2024094857A - 飛行ロボット制御システムおよび飛行ロボット制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行ロボットの進入が禁止された領域付近において飛行ロボットの動作モードの切替を適切に制限することにより、飛行ロボットの安全性を向上する。【解決手段】飛行ロボット制御システム１００は、飛行ロボット１の現在位置を取得する位置取得部３１ｂと、飛行ロボット１の動作モードの切替要求に基づいて、所定の飛行条件に従って自動で飛行する自律飛行モードと操作端末を介して手動で飛行する手動飛行モードとの間で動作モードを切り替えるモード切替部３１ｃを備える。モード切替部３１ｃは、飛行ロボット１の進入を禁止する領域である第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定された第２領域内を飛行ロボット１が飛行しているときは、自律飛行モードと前記手動飛行モードとの間の動作モードの切り替えを制限する。【選択図】図５

Description

本発明は、飛行ロボット制御システムおよび飛行ロボット制御方法に関する。

下記特許文献１には、無人航空機の自律飛行モードと手動飛行モードとの間の切り替えの際に、切り替え前後における移動方向や飛行速度などが類似していない場合は切り替えを禁止することが記載されている。
下記特許文献２には、飛行体の手動操作モードにおいて要危険回避状態であると判定されると、自動制御モードに切り替えて危険回避制御を行った後に、待機状態にして手動操作を許可することが記載されている。

特許第６５６０４８１号公報 特許第６６００２１３号公報

飛行ロボットの動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替えた直後は、飛行ロボットの挙動が不安定になることがある。このため、建物や進入禁止区域（例えば、敷地外）の近くで動作モードを切り替えると、建物に接触したり、禁止区域に進入してしまう虞がある。
本発明は、飛行ロボットの進入が禁止された領域付近において飛行ロボットの動作モードの切替を適切に制限することにより、飛行ロボットの安全性を向上することを目的とする。

本発明の一形態によれば、飛行ロボットを制御する飛行ロボット制御システムが与えられる。飛行ロボット制御システムは、飛行ロボットの現在位置を取得する位置取得部と、飛行ロボットの動作モードの切替要求に基づいて、所定の飛行条件に従って自動で飛行する自律飛行モードと操作端末を介して手動で飛行する手動飛行モードとの間で動作モードを切り替えるモード切替部と、を備える。モード切替部は、飛行ロボットの進入を禁止する領域である第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定された第２領域内を飛行ロボットが飛行しているときは、自律飛行モードと手動飛行モードとの間の動作モードの切り替えを制限する。

本発明の他の形態によれば、飛行ロボットを制御する飛行ロボット制御方法が与えられる。飛行ロボット制御方法では、飛行ロボットの現在位置を取得する処理と、飛行ロボットの動作モードの切替要求に基づいて、所定の飛行条件に従って自動で飛行する自律飛行モードと操作端末を介して手動で飛行する手動飛行モードとの間で動作モードを切り替える処理と、飛行ロボットの進入を禁止する領域である第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定された第２領域内を飛行ロボットが飛行しているときは、自律飛行モードと手動飛行モードとの間の動作モードの切り替えを制限する処理と、を少なくとも１つのコンピュータに実行させる。

本発明によれば、飛行ロボットの進入が禁止された領域付近において飛行ロボットの動作モードの切替を適切に制限することにより、飛行ロボットの安全性を向上できる。

本発明の実施形態の飛行ロボット制御システムの構成の一例を示す概略図である。 自律飛行ロボットの機能構成の一例のブロック図である。 操作端末の機能構成の一例のブロック図である。 操作端末の表示部に表示されるグラフィカルユーザインタフェースの一例の模式図である。 管理装置の機能構成の一例のブロック図である。 操作端末の表示部における第１領域と第２領域の表示例の模式図である。 本発明の実施形態の飛行ロボット制御方法の一例のフローチャートである。

以下において、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

＜システム構成＞
以下、本発明を適用した飛行ロボット制御システム１００の概略構成を示した図１を参照して、本発明の実施の形態の構成を説明する。
（飛行ロボット制御システム１００）
飛行ロボット制御システム１００は、１台以上の自律飛行ロボット１と、操作端末２と、管理装置３とを有する。例えば、飛行ロボット制御システム１００は、予め設定された監視領域における巡回に用いられてよい。自律飛行ロボット１による巡回飛行を行う場合には、自律飛行ロボット１に設けられたセンサ（例えばカメラ）で周囲の状況を検出しながら、例えば管理装置３で設定した飛行経路に沿って自律飛行ロボット１を自律飛行させ、遠隔の監視員によって監視領域内の状況を確認する。
そして、特定の地点における状況をより詳細に確認する必要が生じた場合には、監視員が操作端末２を介して手動で自律飛行ロボット１を操縦することにより、特定の地点におけるより詳細な状況を確認できるようになる。
なお、飛行ロボット制御システム１００の用途は巡回飛行に限定されるものではなく、監視対象の異常に対処したり点検を行う用途に用いることができ、これらの用途においても自律飛行と手動飛行とを切り替えてもよい。

（自律飛行ロボット１）
自律飛行ロボット１は、例えば、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタであり、いわゆる、マルチコプタ、ドローン、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）等である。なお、クアッドロータ型の小型無人ヘリコプタに限定されるものではなく、シングルロータ型の小型無人ヘリコプタについても同様に適用することができる。
自律飛行ロボット１は、自律飛行ロボット１の飛行経路に係る情報（後述する経路情報）を管理装置３から受信する。

自律飛行ロボット１の動作モードは、所定の飛行条件に従って自動飛行する自律飛行モードと、操作端末２を介して手動で飛行する手動飛行モードと、の間で切り替え可能である。
所定の飛行条件は、例えば管理装置３から受信した経路情報によって指定された飛行経路であってよい。自律飛行モードにおいて自律飛行ロボット１は、管理装置３により指定された飛行経路に沿って飛行する。また、所定の飛行条件として目標位置を設定してもよい。この場合に自律飛行ロボット１は、障害物を回避しながら目標位置へ向かう飛行経路を検索し、検索した飛行経路に沿って飛行する。

図２を参照する。自律飛行ロボット１は、位置・姿勢センサ１０と、外界センサ１１と、通信部１２と、制御部１３と、記憶部１４と、モータ１５と、ロータ１６と備える。
位置・姿勢センサ１０は、自律飛行ロボット１の現在位置および姿勢を取得する。位置・姿勢センサ１０は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）等の航法衛星（人工衛星）から送信される電波（航法信号）を受信する受信機、加速度を計測する加速度センサ、方位を計測する電子コンパス、および角速度を計測するジャイロセンサを備えている。
例えば位置・姿勢センサ１０の受信機は、複数の航法衛星から送信される航法信号を受信して制御部１３に出力するとともに、電子コンパスおよびジャイロセンサは、計測信号を制御部１３に出力する。
現在位置を取得するために受信機に代えてレーザスキャナおよび気圧センサを用いるなど、他の既知のセンサを用いて既知の従来技術により現在位置および姿勢を得るための情報を取得するものとしてもよい。

外界センサ１１は、自律飛行ロボット１の周囲の状況を検出するためのセンサである。例えば外界センサ１１は、カメラやレーザセンサ、赤外線センサであってよい。
通信部１２は、操作端末２と自律飛行ロボット１との間で、及び管理装置３と自律飛行ロボット１との間で通信するための通信モジュールである。
記憶部１４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の情報記憶装置である。記憶部１４は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部１３との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、位置・姿勢情報１４ａ、経路情報１４ｂ等の制御部１３の処理に用いられる情報が含まれる。

位置・姿勢情報１４ａは、位置・姿勢センサ１０によって取得された自律飛行ロボット１の現在位置と姿勢とを、予め定められた回数だけ循環記憶した位置と姿勢の履歴である。ここで、履歴内の最新の位置及び姿勢を特に現在位置及び現在姿勢と表記し、それ以外の位置及び姿勢を過去位置及び過去姿勢と表記することがある。
経路情報１４ｂは、自律飛行ロボット１が移動する予定である飛行経路に関する情報である。具体的には、飛行経路上における座標列である。経路情報１４ｂは、管理装置３から受信する。

制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータである。制御部１３のプロセッサは、記憶部１４に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制御部１３の機能を実現する。
制御部１３は、位置・姿勢算出部１３ａ、飛行制御部１３ｂ、経路探索部１３ｃ、センサ情報送信部１３ｄ、モード制御部１３ｅ等として機能する。

位置・姿勢算出部１３ａは、位置・姿勢センサ１０の出力から３次元的な移動領域（例えば飛行空間）における自律飛行ロボット１の現在位置および姿勢を算出し、位置・姿勢情報１４ａとして記憶部１４に記憶させる。
例えば位置・姿勢算出部１３ａは、位置・姿勢センサ１０によって出力された航法信号から緯度・経度・高度を求め、予め記憶した変換規則を用いて移動領域の座標系における位置に変換する。

また、位置・姿勢算出部１３ａは、位置・姿勢センサ１０によって出力された加速度センサおよびジャイロセンサの計測信号から移動領域の座標系における現在姿勢を求める。
なお、位置・姿勢センサ１０によって出力された電子コンパスの計測信号から、移動領域の座標系における方位を求め、他のセンサからの計測信号を更に用いて現在姿勢を算出してもよい。
以上のように、位置・姿勢センサ１０と位置・姿勢算出部１３ａ（制御部１３）とが共働することにより自律飛行ロボット１の現在位置及び現在姿勢を検出する。

なお、位置・姿勢算出部１３ａは、現在位置を算出する都度、通信部１２を介して自律飛行ロボット１の現在位置及び現在姿勢の情報を、操作端末２と管理装置３に送信する。
飛行制御部１３ｂは、モータ１５の回転速度を制御することによって自律飛行ロボット１の飛行動作を制御する。自律飛行ロボット１には、４つのロータ１６と、これらロータ１６にそれぞれ連結された回転軸を有するモータ１５が搭載されている。各モータ１５は、制御部１３に接続されて飛行制御部１３ｂから回転速度を指示される。４つのロータ１６が独立して回転することにより自律飛行ロボット１に任意方向の加速度を発生させる。

自律飛行ロボット１の動作モードが自律飛行モードである場合に、飛行制御部１３ｂは、所定の飛行条件に従って自律飛行ロボット１を自動飛行させる。例えば所定の飛行条件として飛行経路が与えられている場合には、飛行制御部１３ｂは、経路情報１４ｂ、位置・姿勢情報１４ａを参照し、自律飛行ロボット１を経路情報１４ｂに記された飛行経路に追従して移動するようモータ１５の回転速度を制御する。具体的には、飛行制御部１３ｂは、経路情報１４ｂに記された現在時刻の位置（座標）と、位置・姿勢情報１４ａに記された現在位置との誤差が小さくなるようにモータ１５の回転速度を制御する。

例えば所定の飛行条件として目標位置が与えられている場合には、障害物を回避しながら目標位置へ向かう飛行経路に沿って移動するように、モータ１５の回転速度を制御する。経路探索部１３ｃは、障害物を回避しながら目標位置へ向かう飛行経路を検索する。
なお、目標位置は、例えば操作端末２を操作するオペレータが操作端末２に表示された地図上の位置を指定することによって設定してもよい。また、外界センサ１１で監視対象物（例えば人物）を検出した位置を制御部１３が目標位置として設定してもよい。また、管理装置３が目標位置を設定してもよい。

自律飛行ロボット１の動作モードが手動飛行モードである場合には、飛行制御部１３ｂは、操作端末２から受信した制御情報に基づいてモータ１５の回転速度を制御する。操作端末２は、例えば自律飛行ロボット１に発生させる３軸方向（前後方向、左右方向及び上下方向）の目標加速度の情報を制御情報として送信してよい。
センサ情報送信部１３ｄは、外界センサ１１によって得られた自律飛行ロボット１の周囲の状況のセンサ情報を、通信部１２を介して操作端末２や管理装置３へ送信する。センサ情報は、例えばカメラの撮像画像であってもよく、レーザセンサの距離画像であってもよく、赤外線センサの赤外画像であってよい。
モード制御部１３ｅは、管理装置３からのモード切替指示信号に応じて、自律飛行ロボット１の動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替える。

（操作端末２）
操作端末２は、オペレータによる自律飛行ロボット１の操作や自律飛行ロボット１から送られてくるセンサ情報の監視に用いられる端末装置である。例えば操作端末２は、オペレータが携行可能な遠隔操作装置（いわゆる「プロポ」）やタブレット端末であってもよく、監視卓等に固定されたパーソナルコンピュータであってよい。
図３は、操作端末２の機能構成の一例のブロック図である。操作端末２は、通信部２０と、表示部２１と、操作部２２と、音声信号出力部２３と、制御部２４と、記憶部２５を備える。

通信部２０は、自律飛行ロボット１と操作端末２との間で、及び管理装置３と操作端末２との間で通信するための通信モジュールである。
表示部２１は、操作端末２からオペレータに提供される視覚的情報を表示するユーザインタフェース装置である。図４は、表示部２１に表示されるグラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ：Graphical User Interface）の一例の模式図である。
ＧＵＩ２６は、センサ情報表示領域２６ａと、地図情報表示領域２６ｂと、操縦操作インタフェース部２６ｃと、切替要求操作インタフェース部２６ｄを含んでいる。

センサ情報表示領域２６ａは、自律飛行ロボット１から送信された外界センサ１１のセンサ情報を表示する領域であり、地図情報表示領域２６ｂは、自律飛行ロボット１の現在位置を示す地図情報を表示する領域である。
図４の例では、センサ情報表示領域２６ａ及び地図情報表示領域２６ｂに、監視領域である敷地Ｓや、敷地Ｓ内の建物Ｂ、敷地Ｓの周囲の道路ＲＤ等が表示されている。また、地図情報表示領域２６ｂには、自律飛行ロボット１の現在位置ＰＬと、飛行方向を示す方向マークＤと、自律飛行ロボット１の過去から現在時刻までの飛行軌跡Ｐｈ（実線）と、自律飛行モードにおける将来の目標飛行経路Ｒｐ（破線）が表示されている。

操縦操作インタフェース部２６ｃは、自律飛行ロボット１の動作モードが手動飛行モードである場合に、自律飛行ロボット１の飛行動作の手動操作を受け付ける操作領域である。例えば、オペレータは、操縦操作インタフェース部２６ｃに表示された矢印ボタンを押下することによって、自律飛行ロボット１の飛行動作（水平移動、垂直移動、旋回）を手動操作できる。
切替要求操作インタフェース部２６ｄは、自律飛行ロボット１の動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替えるモード切替要求操作を受け付ける操作領域である。切替要求操作インタフェース部２６ｄは、特許請求の範囲に記載された「操作インタフェース」の一例である。図４の例では、タッチパネル上に表示されたモード切替ボタン２６ｄを押下することによって、自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切替操作を行うことができる。

図３を参照する。操作部２２は、操作端末２に対するオペレータの操作入力を受け付けるユーザインタフェースである。操作部２２は、例えばＧＵＩ２６が表示される表示部２１の表示画面上に設けられたタッチパネルであってもよく、ボタン、ダイヤル、スライダなどの物理的な操作部材を有してもよい。
音声信号出力部２３は、オペレータに聴覚的情報を出力するユーザインタフェースである。例えば音声信号出力部２３は、スピーカやブザーであってよい。

記憶部２５は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の情報記憶装置である。記憶部２５は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部２４との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、例えば監視領域及びその周辺領域の地図情報２５ａや、位置・姿勢情報２５ｂ等の制御部２４の処理に用いられる情報が含まれる。位置・姿勢情報２５ｂは、図２の位置・姿勢情報１４ａと同様である。

制御部２４は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータである。制御部２４のプロセッサは、記憶部２５に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制御部２４の機能を実現する。
制御部２４は、制御情報生成部２４ａ、位置取得部２４ｂ、センサ情報受信部２４ｃ、表示制御部２４ｄ、切替要求生成部２４ｅ、及び警報出力部２４ｆとして機能する。

制御情報生成部２４ａは、自律飛行ロボット１の動作モードが手動飛行モードである場合に、操作部２２や操縦操作インタフェース部２６ｃに対するオペレータの操作入力に基づいて、自律飛行ロボット１の飛行動作を制御するための制御情報を生成する。制御情報生成部２４ａは、通信部２０を介して制御情報を自律飛行ロボット１へ送信する。
位置取得部２４ｂは、自律飛行ロボット１から送信された自律飛行ロボット１の現在位置と現在姿勢の情報を取得する。位置取得部２４ｂは、取得した情報を位置・姿勢情報２５ｂとして記憶部２５に格納する。
センサ情報受信部２４ｃは、自律飛行ロボット１から送信された外界センサ１１のセンサ情報を受信する。

表示制御部２４ｄは、表示部２１におけるＧＵＩ２６の表示を制御する。表示制御部２４ｄは、自律飛行ロボット１から送信されたセンサ情報に基づいて、センサ情報表示領域２６ａに表示すべき画像を生成する。また、表示制御部２４ｄは、記憶部２５に格納された地図情報２５ａと位置・姿勢情報２５ｂに基づいて、地図情報表示領域２６ｂに表示すべき画像を生成する。

切替要求生成部２４ｅは、操作部２２やモード切替ボタン２６ｄにおいてオペレータからモード切替要求操作を受け付けた場合に、自律飛行ロボット１の動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードの間で切り替えるモード切替要求信号を生成する。切替要求生成部２４ｅは、通信部２０を介してモード切替要求信号を管理装置３へ送信する。

なお、以下の説明において、操作部２２やモード切替ボタン２６ｄにおいてオペレータがモード切替要求操作を行ったことを「モード切替要求が発生する」や「モード切替要求の発生」と表記することがある。
警報出力部２４ｆは、管理装置３から警報要求信号を受信した場合に、所定の警報信号を出力する。例えば警報出力部２４ｆは、表示部２１に警報メッセージや警報表示を出力してもよく、音声信号出力部２３から警報メッセージや警報音を出力してもよい。

（管理装置３）
管理装置３は、所定位置（例えば監視領域や自律飛行ロボット１の移動領域内）に設置され、自律飛行ロボット１の飛行先である目標位置を決定し、自律飛行ロボット１から受信した現在位置に基づいて、現在位置から目標位置に至る飛行経路を求め、自律飛行ロボット１に送信する。
図５は、管理装置３の機能構成の一例のブロック図である。管理装置３は、通信部３０と、制御部３１と、記憶部３２とを備える。

通信部３０は、自律飛行ロボット１と管理装置３との間で、及び操作端末２と管理装置３との間で通信するための通信モジュールである。
記憶部３２は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の情報記憶装置である。記憶部３２は、各種プログラムや各種データを記憶し、制御部３１との間でこれらの情報を入出力する。各種データには、例えば監視領域及びその周辺領域の地図情報３２ａや、領域情報３２ｂや、経路情報３２ｃや、位置・姿勢情報３２ｄ等の制御部３１の処理に用いられる情報が含まれる。

領域情報３２ｂは、監視領域及びその周辺領域のうち、第１領域として指定された領域を指定する情報と第２領域として指定された領域を指定する情報を含む。
第１領域は、自律飛行ロボット１の動作モードが自律飛行モードであるか手動飛行モードであるかに関わらず、自律飛行ロボット１の飛行及び進入が禁止された領域である。例えば第１領域として建物Ｂの近傍や監視領域である敷地Ｓの外側の領域（あるいは、敷地Ｓの境界付近の領域）を設定してよい。なお、自律飛行ロボット１の飛行高度に応じて第１領域として設定するか否かを異ならせてもよい。例えば、自律飛行ロボット１が所定高度以上（例えば、建物Ｂより高い位置）で飛行している場合には、建物Ｂの近傍について第１領域に設定しなくてもよい。

例えば、自律飛行ロボット１の動作モードが自律飛行モードである場合には、第１領域を通過する飛行経路を設定することや、第１領域に自律飛行ロボット１の目標地点を設定することが禁止される。自律飛行ロボット１の動作モードが手動飛行モードである場合には、自律飛行ロボット１が第１領域に進入するような手動操作が禁止（無効化）されるか、自律飛行ロボット１が第１領域に進入すると警報を出力する。

第２領域は、第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定される。すなわち、第２領域は、第１領域に隣接する第１領域近傍の領域であって、自律飛行ロボット１が誤って第１領域に進入する可能性がある領域である。第２領域に進入すること自体は、自律飛行ロボット１の動作モードが自律飛行モードであっても手動飛行モードであっても許可されている。
例えば所定距離は、固定値（例えば５ｍ）であってもよく、自律飛行ロボット１の手動操作時の操作環境の安全性に関する操作環境条件に応じて可変値であってもよい。操作環境条件は、例えば風速、操作者レベル、自律飛行ロボット１の機体の安定性に関する条件であってよい。

例えば風速が閾値以上の場合や操作者の熟練度が低い場合、機体の安定性が低い場合には操作環境の安全性が高くないと推定されることから所定距離をより長く設定したり、風速が閾値未満の場合や操作者の熟練度が高い場合、機体の安定性が高い場合には操作環境の安全性が高いと推定されることから所定距離をより短く設定してよい。操作者の熟練度や機体の安定性の情報は予め設定しておいてもよい。また、これらの複数の条件を組み合わせて所定距離を設定してもよい。
経路情報３２ｃ及び位置・姿勢情報３２ｄは、図２の経路情報１４ｂ及び位置・姿勢情報１４ａと同様である。

制御部３１は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺機器を備えたコンピュータである。制御部３１のプロセッサは、記憶部３２に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明する制御部３１の機能を実現する。
制御部３１は、飛行経路設定部３１ａ、位置取得部３１ｂ、モード切替部３１ｃ及び警報生成部３１ｄとして機能する。

飛行経路設定部３１ａは、自律飛行ロボット１の移動の開始位置（例えば、自律飛行ロボット１の現在位置）から、指定された目標位置まで、自律飛行ロボット１を移動させる飛行経路を探索して、探索した飛行経路の情報を経路情報３２ｃとして記憶部３２に記憶する。また飛行経路設定部３１ａは、探索した飛行経路の情報を、通信部３０を介して自律飛行ロボット１に送信する。自律飛行ロボット１は、受信した飛行経路の情報を経路情報１４ｂとして記憶する。

位置取得部３１ｂは、自律飛行ロボット１から送信された自律飛行ロボット１の現在位置と現在姿勢の情報を取得する。位置取得部３１ｂは、取得した情報を位置・姿勢情報３２ｄとして記憶部３２に格納する。
モード切替部３１ｃは、操作端末２からモード切替要求信号を受信すると、動作モードを手動飛行モードで自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替えることを自律飛行ロボット１に指示するモード切替指示信号を生成する。モード切替部３１ｃは、通信部３０を介してモード切替指示信号を自律飛行ロボット１へ送信する。
自律飛行ロボット１のモード制御部１３ｅは、管理装置３からのモード切替指示信号に応じて、自律飛行ロボット１の動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替える。

警報生成部３１ｄは、自律飛行ロボット１の動作モードが手動飛行モードである場合に、自律飛行ロボット１が第２領域に進入したか否かを判定する。自律飛行ロボット１が第２領域に進入した場合、警報生成部３１ｄは、オペレータに注意を促す警報を出力するための警報要求信号を生成する。警報生成部３１ｄは、通信部３０を介して警報要求信号を操作端末２へ送信する。

上記のとおり、飛行ロボットの動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替えた直後は、飛行ロボットの挙動が不安定になることがある。
例えば、自律飛行モードから手動飛行モードへの切り替えの場合には、切り替え直後に飛行ロボットが方向転回したり、また、切り替え直前の飛行ロボットの進行方向をオペレータが誤認していたことにより意図しない方向に飛行ロボットが飛行することがある。

また例えば、手動飛行モードで高速飛行や旋回運動を行っているときに自律飛行モードへ切り替えを行うと、飛行ロボットが一時的にバランスを失って意図しない方向へ飛行する虞がある。
このため、建物や進入禁止区域（例えば、敷地外）の近くで動作モードを切り替えると、建物に接触したり、禁止区域に進入してしまう虞がある。

そこで、モード切替部３１ｃは、モード切替要求が発生して、操作端末２からモード切替要求信号を受信すると、飛行が禁止された第１領域から所定距離の範囲内の領域である第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行しているか否かを判定する。モード切替要求が発生した際に第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行していると判定した場合には動作モードの切り替えを制限する。

例えば自律飛行ロボット１が自律飛行モードで第２領域内を飛行している場合に、モード切替部３１ｃは、自律飛行モードから手動飛行モードへの動作モードの切り替えを禁止してよい。
一方で、飛行ロボットが手動飛行モードで第２領域内を飛行している場合には、モード切替部３１ｃは、手動飛行モードから自律飛行モードへの動作モードの切り替えを許可してもよい（すなわち、動作モードの切り替えを制限しなくてもよい）。なお、他の実施形態では、飛行ロボットが手動飛行モードで第２領域内を飛行している場合に手動飛行モードから自律飛行モードへの動作モードの切り替えを禁止してもよい。

動作モードの切り替えを禁止する場合、モード切替部３１ｃは、モード切替禁止信号を生成して、通信部３０を介して操作端末２へ送信する。モード切替禁止信号を受信すると、例えば操作端末２の表示制御部２４ｄはモード切替ボタン２６ｄの表示を停止する。これによりモード切替部３１ｃは、モード切替ボタン２６ｄの表示を禁止する。

また例えば、操作端末２の切替要求生成部２４ｅは、モード切替禁止信号を受信した場合には操作部２２やモード切替ボタン２６ｄにおいてオペレータからモード切替要求操作を受け付けてもモード切替要求信号の生成を停止してよい。これによりモード切替部３１ｃは、操作部２２やモード切替ボタン２６ｄにおけるモード切替要求操作を無効にしてよい。すなわち、モード切替要求操作を受け付ける操作部２２やモード切替ボタン２６ｄを不活性化してよい。

また例えば、動作モードの切り替えを禁止する場合にモード切替部３１ｃは、操作端末２の切替要求生成部２４ｅからモード切替要求信号を受信しても、モード切替指示信号の生成を停止してよい。これによりモード切替部３１ｃは、操作部２２やモード切替ボタン２６ｄにおけるモード切替要求操作を無効にしてよい。すなわち、モード切替要求操作を受け付ける操作部２２やモード切替ボタン２６ｄを不活性化してよい。

動作モードの切り替えを禁止した後に、モード切替部３１ｃは自律飛行ロボット１が第２領域外に出たか否かを判定する。自律飛行ロボット１が第２領域外に出たと判定した場合には動作モードの切り替え制限を解除する。例えばモード切替部３１ｃは、動作モードの切り替え制限を解除する解除信号を生成して、通信部３０を介して操作端末２へ送信する。

解除信号を受信すると、例えば操作端末２の表示制御部２４ｄは、モード切替ボタン２６ｄの表示を再開する。また例えば切替要求生成部２４ｅは、操作部２２やモード切替ボタン２６ｄにおいてオペレータからモード切替要求操作を受け付けるとモード切替要求信号を生成して管理装置３へ送信する。
また、動作モードの切り替え制限を解除した場合、モード切替部３１ｃは、操作端末２の切替要求生成部２４ｅからのモード切替要求信号を受信すると、モード切替指示信号を生成して自律飛行ロボット１へ送信する。

一方で、モード切替要求が発生した際に第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行していると判定しない場合には、モード切替部３１ｃは動作モードの切り替えを制限しない。例えば、モード切替禁止信号を送信せずにモード切替指示信号を自律飛行ロボット１へ送信する。これにより、自律飛行ロボット１の動作モードは自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替わる。

なお、他の実施形態では、操作端末２においてオペレータからモード切替要求操作を受け付けた場合に、操作端末２の切替要求生成部２４ｅが、動作モードの切替を自律飛行ロボット１に指示するモード切替指示信号を生成して、通信部２０を介して操作端末２から自律飛行ロボット１へ直接送信してもよい。
このような実施形態において動作モードの切り替えを禁止する場合、管理装置３のモード切替部３１ｃは、動作モードの切り替えを禁止するモード切替禁止信号を操作端末２に送信し、切替要求生成部２４ｅによるモード切替指示信号の生成及び送信を停止させてもよい。
またモード切替部３１ｃは、モード切替禁止信号を自律飛行ロボット１に送信してもよい。モード切替禁止信号を受信した自律飛行ロボット１のモード制御部１３ｅは、モード切替指示信号を受信しても動作モードの切り換えを停止する。

動作モードの切り替え禁止を解除する場合、モード切替部３１ｃは、動作モードの切り替え制限を解除する解除信号を生成して、通信部３０を介して操作端末２へ送信する。解除信号を受信した操作端末２の切替要求生成部２４ｅは、オペレータからモード切替要求操作を受け付けた場合にモード切替指示信号を生成して自律飛行ロボット１へ送信する。
モード切替部３１ｃは、解除信号を自律飛行ロボット１へ送信してもよい。解除信号を受信した自律飛行ロボット１のモード制御部１３ｅは、モード切替指示信号を受信すると自律飛行ロボット１の動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードの間で切り替える。

図６は、操作端末２の表示部２１における第１領域と第２領域の表示例の模式図である。例えば表示制御部２４ｄは、図４で示すような地図情報表示領域２６ｂに表示される地図情報の上に重畳されるように、自律飛行ロボット１の現在位置ＰＬと、過去から現在時刻までの飛行軌跡Ｐｈと、自律飛行モードにおける将来の目標飛行経路Ｒｐと、第１領域Ｒ１と、第２領域Ｒ２とを、同時に表示してよい。このように、将来の目標飛行経路Ｒｐと第２領域Ｒ２とを同時に表示することにより、自律飛行ロボット１が第２領域Ｒ２から外れる地点Ｐｏｕｔが分かり、オペレータは、自律飛行ロボット１が第２領域Ｒ２から外れるタイミングを知ることができる。
また、表示制御部２４ｄは、自律飛行ロボット１が第２領域Ｒ２から外れる地点Ｐｏｕｔに到達するのに要する所要時間や到達予測時刻を推定して、表示部２１に表示してもよい。例えば表示制御部２４ｄは、自律飛行ロボット１から地点Ｐｏｕｔまでの飛行経路の長さと、自律飛行ロボット１の移動速度に基づいて所要時間や到達予測時刻を推定してもよい。なお、図６では、建物の近傍についての第１領域および第２領域を例にとって説明しているが、敷地Ｓ外（公共の道路や他人の敷地等）での飛行が禁止されている場合には、同様に、敷地Ｓの外側を第１領域Ｒ１として表示し、第１領域Ｒ１の近傍を第２領域Ｒ２として表示する。

（動作）
図７は、本発明の実施形態の飛行ロボット制御方法の一例のフローチャートである。
ステップＳ１において管理装置３の位置取得部３１ｂは、自律飛行ロボット１の現在位置と現在姿勢の情報を取得する。
ステップＳ２においてモード切替部３１ｃは、自律飛行ロボット１の動作モードのモード切替要求が発生したか否かを判定する。モード切替要求が発生した場合（ステップＳ２：Ｙ）に処理はステップＳ３へ進む。モード切替要求が発生しない場合（ステップＳ２：Ｎ）に処理はステップＳ８へ進む。

ステップＳ３においてモード切替部３１ｃは、自律飛行ロボット１が第２領域内を飛行しているか否かを判定する。自律飛行ロボット１が第２領域内を飛行している場合（ステップＳ３：Ｙ）に処理はステップＳ４へ進む。自律飛行ロボット１が第２領域内を飛行しない場合（ステップＳ３：Ｎ）に処理はステップＳ７へ進む。
ステップＳ４においてモード切替部３１ｃは、動作モードの切り替えを制限する。

ステップＳ５において管理装置３の位置取得部３１ｂは、自律飛行ロボット１の現在位置と現在姿勢の情報を取得する。
ステップＳ６においてモード切替部３１ｃは、モード切替部３１ｃは自律飛行ロボット１が第２領域外に出たか否かを判定する。自律飛行ロボット１が第２領域外に出たと判定しない場合（ステップＳ６：Ｎ）に処理はステップＳ５へ進む。自律飛行ロボット１が第２領域外に出たと判定した場合（ステップＳ６：Ｙ）にモード切替部３１ｃは、動作モードの切り替え制限を解除する。その後に処理はステップＳ７へ進む。なお、自律飛行モードから手動飛行モードへの切替要求の場合は、オペレータが意図しないタイミングで動作モードが切り替えられてしまう虞があるので、動作モードの切り替え前に切り替えの実行について確認を促す画面を表示したり、ステップＳ７を省略してステップＳ８へ進んでもよい。

ステップＳ７において自律飛行ロボット１のモード制御部１３ｅは、自律飛行ロボット１の動作モードを自律飛行モードと手動飛行モードとの間で切り替える。その後に処理はステップＳ８へ進む。
ステップＳ８では自律飛行ロボット１の飛行が終了したか否かを判定する。例えば自律飛行ロボット１が所定の待機位置まで帰還したか否かを判定する。飛行が終了しない場合（ステップＳ８：Ｎ）に処理はステップＳ１へ戻る。飛行が終了した場合（ステップＳ８：Ｙ）に処理は終了する。

（変形例）
上記の説明では、管理装置３の制御部３１が、モード切替部３１ｃ及び警報生成部３１ｄの機能を実現する場合について説明したが、本発明はこのような特定の実施形態に限定されるものではない。例えば、自律飛行ロボット１の制御部１３が、モード切替部３１ｃ及び警報生成部３１ｄの機能の一部又は全てを実現してもよく、操作端末２の制御部２４が、モード切替部３１ｃ及び警報生成部３１ｄの機能の一部又は全てを実現してもよい。

（実施形態の効果）
（１）飛行ロボット制御システム１００は、自律飛行ロボット１を制御する。飛行ロボット制御システム１００は、自律飛行ロボット１の現在位置を取得する位置取得部３１ｂと、自律飛行ロボット１の動作モードの切替要求に基づいて、所定の飛行条件に従って自動飛行する自律飛行モードと操作端末２を介して手動で飛行する手動飛行モードとの間で動作モードを切り替えるモード切替部３１ｃと、を備える。モード切替部３１ｃは、自律飛行ロボット１の進入を禁止する領域である第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定された第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行しているときに切替要求が発生した場合には、自律飛行モードと手動飛行モードとの間の動作モードの切り替えを制限する。
これにより、自律飛行ロボット１の進入が禁止される第１領域付近において自律飛行モードと手動飛行モードとの間で動作モードを切り替える際の自律飛行ロボット１の安全性を向上できる。

（２）モード切替部３１ｃは、第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行しているときに自律飛行モードから手動飛行モードへの動作モードの切り替えを禁止してよい。第２領域は、自律飛行ロボット１が手動飛行モードで進入することが許可された領域であってもよい。これにより、第１領域付近において自律飛行モードから手動飛行モードへ動作モードを切り替える際の自律飛行ロボット１の安全性を向上できる。

（３）所定距離は、自律飛行ロボット１の手動操作時の操作環境の安全性に関する操作環境条件に応じて設定してよい。これにより、手動操作時の操作環境に応じて第２領域の範囲を適切に設定できる。
（４）自律飛行ロボット１が手動飛行モードで第２領域に進入した場合に操作端末から警報を出力する警報生成部を備えてもよい。これにより、自律飛行ロボット１の進入が禁止される第１領域に自律飛行ロボット１が接近したことや、動作モードの切替が制限されることがあることを、オペレータに知らせることができる。

（５）操作端末２は、自律飛行ロボット１の動作モードの切替要求を行うための切替要求操作インタフェース部２６ｄを表示する表示部２１を備えてもよい。モード切替部３１ｃは、第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行しているときに、表示部２１における切替要求操作インタフェース部２６ｄの表示を禁止するか操作インタフェースの操作を無効にしてよい。これにより、第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行しているときに、自律飛行モードと手動飛行モードとの間の動作モードの切り替えを禁止できる。

（６）第２領域内を自律飛行ロボット１が飛行しているときに、自律飛行ロボット１の飛行条件に基づいて、自律飛行モードから手動飛行モードへの切替が可能となるタイミングを推定して、操作端末２の表示部２１に表示する表示制御部２４ｄを備えてもよい。これにより、自律飛行モードから手動飛行モードへの切替えが制限された場合に、いつ制限が解除されるかをオペレータに知らせることができる。

本発明の一実施形態にかかる飛行ロボット制御システムは、労働力人口減少や長時間労働などの社会課題の解決に貢献し得るものである。
また、本発明の一実施形態にかかる飛行ロボット制御システムは、国連で採択された持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「産業と技術革新の基盤をつくろう」に貢献することも可能となる。

１…自律飛行ロボット、２…操作端末、３…管理装置、１０…位置・姿勢センサ、１１…外界センサ、１２…通信部、１３…制御部、１３ａ…位置・姿勢算出部、１３ｂ…飛行制御部、１３ｃ…経路探索部、１３ｄ…センサ情報送信部、１３ｅ…モード制御部、１４…記憶部、１４ａ…位置・姿勢情報、１４ｂ…経路情報、１５…モータ、１６…ロータ、２０…通信部、２１…表示部、２２…操作部、２３…音声信号出力部、２４…制御部、２４ａ…制御情報生成部、２４ｂ…位置取得部、２４ｃ…センサ情報受信部、２４ｄ…表示制御部、２４ｅ…切替要求生成部、２４ｆ…警報出力部、２５…記憶部、２５ａ…地図情報、２５ｂ…位置・姿勢情報、２６…グラフィカルユーザインタフェース、２６ａ…センサ情報表示領域、２６ｂ…地図情報表示領域、２６ｃ…操縦操作インタフェース部、２６ｄ…切替要求操作インタフェース部、３０…通信部、３１…制御部、３１ａ…飛行経路設定部、３１ｂ…位置取得部、３１ｃ…モード切替部、３１ｄ…警報生成部、３２…記憶部、３２ａ…地図情報、３２ｂ…領域情報、３２ｃ…経路情報、３２ｄ…位置・姿勢情報、１００…飛行ロボット制御システム

Claims (8)

1. 飛行ロボットを制御する飛行ロボット制御システムであって、
   前記飛行ロボットの現在位置を取得する位置取得部と、
   前記飛行ロボットの動作モードの切替要求に基づいて、所定の飛行条件に従って自動で飛行する自律飛行モードと操作端末を介して手動で飛行する手動飛行モードとの間で前記動作モードを切り替えるモード切替部と、
   を備え、
   前記モード切替部は、前記飛行ロボットの進入を禁止する領域である第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定された第２領域内を前記飛行ロボットが飛行しているときは、前記自律飛行モードと前記手動飛行モードとの間の前記動作モードの切り替えを制限することを特徴とする飛行ロボット制御システム。
2. 前記モード切替部は、前記第２領域内を前記飛行ロボットが飛行しているときに前記自律飛行モードから前記手動飛行モードへの前記動作モードの切り替えを禁止することを特徴とする請求項１に記載の飛行ロボット制御システム。
3. 前記第２領域は、前記飛行ロボットが前記手動飛行モードで進入することが許可された領域であることを特徴とする請求項２に記載の飛行ロボット制御システム。
4. 前記所定距離は、前記飛行ロボットの手動操作時の操作環境の安全性に関する操作環境条件に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の飛行ロボット制御システム。
5. 前記飛行ロボットが前記手動飛行モードで前記第２領域に進入した場合に前記操作端末から警報を出力する警報生成部を備えることを特徴とする請求項１に記載の飛行ロボット制御システム。
6. 前記操作端末は、前記飛行ロボットの動作モードの切替要求を行うための操作インタフェースを表示する表示部を備え、
   前記モード切替部は、前記第２領域内を前記飛行ロボットが飛行しているときに、前記表示部における前記操作インタフェースの表示を禁止するか前記操作インタフェースの操作を無効にする、
   ことを特徴とする請求項１に記載の飛行ロボット制御システム。
7. 前記第２領域内を前記飛行ロボットが飛行しているときに、前記飛行ロボットの飛行条件に基づいて、前記自律飛行モードから前記手動飛行モードへの切替が可能となるタイミングを推定して、当該タイミングを示す情報を前記操作端末の表示部に表示する表示制御部を備えることを特徴とする請求項２に記載の飛行ロボット制御システム。
8. 飛行ロボットを制御する飛行ロボット制御方法であって、
   前記飛行ロボットの現在位置を取得する処理と、
   前記飛行ロボットの動作モードの切替要求に基づいて、所定の飛行条件に従って自動で飛行する自律飛行モードと操作端末を介して手動で飛行する手動飛行モードとの間で前記動作モードを切り替える処理と、
   前記飛行ロボットの進入を禁止する領域である第１領域から所定距離の範囲内の領域として設定された第２領域内を前記飛行ロボットが飛行しているときは、前記自律飛行モードと前記手動飛行モードとの間の前記動作モードの切り替えを制限する処理と、
   を少なくとも１つのコンピュータに実行させることを特徴とする飛行ロボット制御方法。

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