JP6495557B2 - ドローン制御システム、方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローンを制御するドローン制御システム、方法及びプログラムに関する。

従来、ウェイポイントと呼ばれる位置を指定し、このウェイポイントを経由するようにドローンを移動させる技術が知られている(非特許文献１参照)。

ｎｅｌｓｏｎｓｈｉｐｓ、"Ｐｈａｎｔｏｍ３の新機能「ウェイポイント」について"、［平成２８年１０月５日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｅｌｓｏｎｓｈｉｐｓ．ｂｉｚ／２０１５／０９／２６／ｐｈａｎｔｏｍ３％Ｅ３％８１％ＡＥ％Ｅ６％９６％Ｂ０％Ｅ６％Ａ９％９Ｆ％Ｅ８％８３％ＢＤ％Ｅ３％８０％８Ｃ％Ｅ３％８２％Ａ６％Ｅ３％８２％Ａ７％Ｅ３％８２％Ａ４％Ｅ３％８３％９Ｄ％Ｅ３％８２％Ａ４％Ｅ３％８３％Ｂ３％Ｅ３％８３％８８％Ｅ３％８０％８Ｄ％Ｅ３％８１％ＡＢ％Ｅ３％８１％Ａ４％Ｅ３％８１％８４％Ｅ３％８１％Ａ６／＞

しかしながら、非特許文献１に示された技術では、ウェイポイントと呼ばれる位置を、予め人が設定しなければならない。

ここで、ドローンを移動させる際には、ドローンを移動させる目的（例えば、建物の外観検査や害虫駆除等）と、この目的の対象となる対象物（例えば、目的が建物の外観検査であれば、検査対象となる建物であり、目的が害虫駆除であれば、害虫を駆除したい農場等）と、がある。

このため、ドローンを移動させる目的と、この目的の対象となる対象物とに応じて、操作者の設定にかかわらず、ドローンが、目的を達成可能な位置に移動し、目的に応じたアクションを行うことが望ましい。

本発明は、これらの課題に鑑み、ドローンが、目的を達成可能な位置に移動し、目的に応じたアクションを行うことが可能なドローン制御システム、方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

第１の特徴に係る発明は、
所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローンを制御するドローン制御システムであって、
前記対象物の状態を示す状態データを取得する状態データ取得手段と、
前記ドローンを移動させる目的である目的データを取得する目的データ取得手段と、
取得した前記状態データと前記目的データとに基づいて、当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する検出手段と、
を備えるドローン制御システムを提供する。

第１の特徴に係る発明によれば、所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローンを制御するドローン制御システムは、状態データ取得手段と、目的データ取得手段と、検出手段と、を備える。状態データ取得手段は、対象物の状態を示す状態データを取得する。目的データ取得手段は、ドローンを移動させる目的である目的データを取得する。検出手段は、取得した状態データと目的データとに基づいて、当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する。

これにより、対象物の状態を示す状態データとドローンを移動させる目的である目的データに基づいて、当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出するので、例えば、ドローンの操作者が、ドローンにアクションを実行させるアクションポイントを設定しなくとも、自動的に対象物の状態と目的に応じたアクションポイントを検出できる。

第１の特徴に係る発明は、システムのカテゴリであるが、方法及びプログラムであっても同様の作用、効果を奏する。

したがって、ドローンが、目的を達成可能な位置に移動し、目的に応じたアクションを行うことが可能なドローン制御システム、方法及びプログラムを提供できる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明に加え、
検出した前記アクションポイントに移動するようにドローンを制御する移動制御手段を備えるドローン制御システムを提供する。

第２の特徴に係る発明によれば、検出したアクションポイントに移動するようにドローンを制御することができるので、例えば、ドローンの操作者が、アクションポイントに応じた経路を設定しなくとも、自動的にアクションポイントに応じて移動させることができる。

第３の特徴に係る発明は、第２の特徴に係る発明に加え、
前記ドローンが、前記アクションポイントに移動したら、前記目的データに対応した前記アクションを実行するように当該ドローンを制御するアクション制御手段を備えるドローン制御システムを提供する。

第３の特徴に係る発明によれば、ドローンが、アクションポイントに移動したら、目的データに対応したアクションを実行するように当該ドローンを制御できる。これにより、例えば、ドローンの操作者が、アクションポイントに移動したドローンにアクションを実行させたり、アクションを実行させるタイミングを設定したりしなくとも、自動的にアクションポイントに応じて、目的のアクションを実行させることができる。

第４の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明に加え、
前記目的データには、前記対象物の撮影、前記対象物の警備、前記対象物の点検のいずれかである特定目的が含まれ、
前記アクション制御手段は、前記目的データが前記特定目的である場合に、前記ドローンが備えるカメラにより、前記対象物を撮影させるドローン制御システムを提供する。

第４の特徴に係る発明によれば、ドローンを移動させる目的が、対象物の撮影、対象物の警備、対象物の点検のいずれかである場合に、アクションポイントにおいて、ドローンが備えるカメラにより、対象物を撮影できる。これにより、例えば、ドローンの操作者が、対象物の撮影、対象物の警備、対象物の点検のいずれかを目的として、ドローンをアクションポイントに移動させた後に、対象物を撮影させなくとも、自動的に対象物を撮影できる。

第５の特徴に係る発明は、第３の特徴に係る発明に加え、
前記目的データには、前記対象物への農薬散布が含まれ、
前記アクション制御手段は、前記目的データが前記対象物への農薬散布である場合に、前記ドローンが備える散布機により、前記対象物に農薬を散布させるドローン制御システムを提供する。

第５の特徴に係る発明によれば、ドローンを移動させる目的が、対象物への農薬散布である場合に、アクションポイントにおいて、ドローンが備える散布機により、対象物に農薬を散布させることができる。これにより、例えば、ドローンの操作者が、対象物への農薬散布を目的として、ドローンをアクションポイントに移動させた後に、農薬を散布させなくとも、対象物に農薬を散布できる。

本発明によれば、ドローンが、目的を達成可能な位置に移動し、目的に応じたアクションを行うことが可能なドローン制御システム、方法及びプログラムを提供できる。

図１は、本発明の好適な実施形態であるドローン制御システム１の概要を説明するための図である。 図２は、ドローン制御システム１の機能ブロックと各機能の関係を示す図である。 図３は、操作者端末２０の記憶部２２に記憶されたアクション決定テーブル２３０を説明する図である。 図４は、ドローン制御システム１の操作者端末２０が実行するドローン制御処理のフローチャートである。 図５は、ドローン制御システム１におけるドローン１０の動作の一例を説明する図である。 図６は、ドローン制御システム１におけるドローン１０の動作の一例を説明する図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

［ドローン制御システムの概要］
図１は、本発明の好適な実施形態であるドローン制御システム１の概要を説明するための図である。この図１に基づいて、ドローン制御システム１の概要を説明する。ドローン制御システム１は、所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローン１０を制御する。

本実施形態において、「所定のアクション」とは、撮影や、農薬散布等、ドローンやドローンに装着された装置（例えば、カメラや農薬散布装置）において行うことができる動作である。また、「所定の対象物」とは、所定のアクションを行う対象であり、例えば、建物、構造物、人、動物、農場等である。

ドローン１０は、操作者端末２０と通信可能であり、操作者端末２０による遠隔操作又は操作者端末２０から送信された移動計画データに基づき自律して、複数の回転翼を回転させることで、揚力を発生し飛行する無人機である。なお、本実施形態では、ドローン１０の一例として飛行型を例に説明するが、ドローン１０は車両型や船舶型であってもよい。

操作者端末２０は、対象物の状態を示す状態データを取得する。ここで、「状態データ」とは、例えば、対象物が建物であれば、当該建物の３Ｄデータや当該建物の位置（例えば、緯度・経度）データであり、対象物が農場であれば、当該農場の位置（例えば、緯度・経度）データである。

また、操作者端末２０は、操作者の操作に基づき、ドローン１０を移動させる目的である目的データを取得し、取得した目的データに応じた所定のアクションを決定する。ここで、「目的」には、例えば、対象物の撮影や、対象物の警備や、対象物の点検や、対象物への農薬散布等が含まれる。

また、操作者端末２０は、取得した状態データと目的データとに基づいて、当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する。

また、操作者端末２０は、検出したアクションポイントを通過点として含む経路を示す経路データを作成する。

そして、操作者端末２０は、検出したアクションポイントを示すアクションポイントデータ、決定したアクションを示すアクションデータ及び作成した経路データを含む移動計画データを、ドローン１０に送信する。

ドローン１０は、操作者端末２０から受信した移動計画データに基づき、移動する。具体的には、ドローン１０は、経路データに基づく経路に沿って移動し、アクションポイントデータが示すアクションポイントで、所定のアクションを実行する。

このようなドローン制御システム１によれば、対象物の状態を示す状態データとドローン１０を移動させる目的である目的データに基づいて、当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出するので、例えば、ドローン１０の操作者が、ドローン１０にアクションを実行させるアクションポイントを設定しなくとも、自動的に対象物の状態と目的に応じたアクションポイントを検出できる。

したがって、ドローン１０が、目的を達成可能な位置に移動し、目的に応じたアクションを行うことが可能となる。

［各機能の説明］
図２は、ドローン制御システム１の機能ブロックと各機能の関係を示す図である。ドローン制御システム１は、ドローン１０と、ドローン１０と相互通信可能な操作者端末２０と、を備える。

図２に示すように、ドローン１０は、制御部１１として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ），ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ），ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備え、記憶部１２として、ハードディスクや半導体メモリによる、データのストレージ部を備え、駆動部１３として、例えば、複数の回転翼、制御部１１の制御により回転翼を回転させるモータ等を備え、センサ１４として、移動に必要な各種センサ（ドローン１０の加速した方向を検知するジャイロセンサ、ドローン１０の高度を検知する高度センサ、ドローン１０が移動している方向を検知する地磁気センサ等）を備え、付属装置１５として、アクションを実行するのに必要な装置（例えば、カメラや農薬散布装置等）を備える。記憶部１２は、移動制御プログラム１００、その他、ドローン１０の制御や移動に必要なデータを記憶する。

また、ドローン１０は、図示しないが、上記構成に加え、電力を供給するバッテリー、現在位置を取得するＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機、無人飛行に必要な構成を備える。

ドローン１０において、制御部１１が移動制御プログラム１００を読み込むことで、記憶部１２、駆動部１３及びセンサ１４と協働して、移動モジュール１０１を実現する。また、ドローン１０において、制御部１１が移動制御プログラム１００を読み込むことで、記憶部１２、駆動部１３及び付属装置１５と協働して、アクション制御モジュール１０２を実現する。

操作者端末２０は、制御部２１として、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭ等を備え、記憶部２２として、データのストレージ部を備え、入出力部２３として、例えば、タッチパネル等を備え、通信部２４として、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１に準拠したＷｉＦｉ対応デバイス、第３世代、第４世代移動通信システム等の国際電気通信連合の規格に準拠した無線デバイス等を備え、記憶部２２は、ドローン制御プログラム２００、状態データ２２０、アクション決定テーブル２３０、その他、操作者端末２０の制御に必要なデータを記憶する。

状態データ２２０は、ドローン１０がアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出するための対象物のデータであり、対象物が建物であれば、当該建物の３Ｄデータや当該建物の位置（例えば、緯度・経度）データであり、対象物が農場であれば、当該農場の位置（例えば、緯度・経度）データである。

図３は、操作者端末２０の記憶部２２に記憶されたアクション決定テーブル２３０を説明する図である。アクション決定テーブル２３０は、ドローン１０を移動させる目的を示す目的データに、ドローン１０が実行するアクションを示すアクションデータが対応付けられている。アクションデータは、対応付けられた目的データに応じて、ドローン１０が実行するアクション（例えば、撮影）とアクションの詳細な内容（例えば、「アクションポイントに到着したら静止画撮影」）が対応付けられている。このため、アクションが同じ撮影であっても、目的データが示す目的が異なれば、異なる詳細な内容が対応付けられている。例えば、目的が「対象物の警備」と「対象物の点検」には、アクションとして同じ「撮影」が対応付けられているが、「撮影」の詳細な内容は、「対象物の警備」には「アクションポイントに到着したら次のアクションポイントまで動画撮影」が対応付けられており、「対象物の点検」には「アクションポイントに到着したら所定期間（３０秒間）動画撮影」が対応付けられている。

図２に戻って、操作者端末２０において、制御部２１がドローン制御プログラム２００を読み込むことで、記憶部２２、入出力部２３及び通信部２４と協働して、状態データ取得モジュール２０１及び移動計画モジュール２０５を実現する。また、操作者端末２０において、ドローン制御プログラム２００を読み込むことで、記憶部２２及び入出力部２３と協働して、目的データ取得モジュール２０２、検出モジュール２０３及びアクション決定モジュール２０４を実現する。

［ドローン制御処理］
図４は、ドローン制御システム１の操作者端末２０が実行するドローン制御処理のフローチャートである。上述したドローン制御システム１の各種モジュールが行うドローン制御処理について説明する。

ステップＳ１において、状態データ取得モジュール２０１は、対象物の状態を示す状態データ２２０を取得する。詳細には、状態データ取得モジュール２０１は、操作者による入出力部２３の操作に基づき指定された対象物の３Ｄデータや位置データを、記憶部２２を検索し、当該対象物の状態データ２２０を取得する。また、状態データ取得モジュール２０１は、記憶部２２に、当該対象物の３Ｄデータが記憶されていない場合には、ドローン１０により撮像された撮像データ（例えば、ステレオカメラで対象物や、対象物の周辺環境を撮像した画像データ）から、対象物の３Ｄデータを作成し、記憶部２２に記憶する。なお、このような撮像データから３Ｄデータを作成する処理は、外部のサーバに処理させ、状態データ取得モジュール２０１が、この外部のサーバで作成された３Ｄデータを取得してもよい。

ステップＳ２において、目的データ取得モジュール２０２は、操作者による入出力部２３の操作に基づき、ドローンを移動させる目的である目的データを取得する。

ステップＳ３において、検出モジュール２０３は、ステップＳ１で状態データ取得モジュール２０１が取得した状態データと、ステップＳ２で目的データ取得モジュール２０２が取得した目的データと、に基づいて、当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する。

具体的には、検出モジュール２０３は、目的が全体撮影であれば、記憶部２２や外部のサーバに記憶された撮像データの位置データ（例えば、緯度・経度や高度を示すデータ）が示す位置を、アクションポイントとして検出する。また、検出モジュール２０３は、目的が建物の配管の点検であれば、記憶部２２や外部のサーバに記憶された過去に問題があった位置の位置データが示す位置を、アクションポイントとして検出する。また、検出モジュール２０３は、目的が建物の警備であれば、状態データ（３Ｄデータ）から建物内部へ人や動物が立ち入りできる位置（例えば、内部と外部との間に設けられたドアや窓が設けられている位置や、内部と外部とを連通する通気口が設けられている位置）を、アクションポイントとして検出する。なお、この場合、３Ｄデータは、形状データのみでなく、建物を構成する部材を認識可能な３ＤＣＡＤデータを用いることが好ましい。また、検出モジュール２０３は、目的が農薬散布であれば、記憶部２２や外部のサーバに記憶された過去に農薬散布した位置の位置データが示す位置を、アクションポイントとして検出する。

ステップＳ４において、アクション決定モジュール２０４は、記憶部２２に記憶されたアクション決定テーブル２３０（図３参照）を参照して、ステップＳ３で検出モジュール２０３が検出したアクションポイントにおいて、ドローン１０に実行させるアクションを決定する。具体的には、アクション決定モジュール２０４は、例えば、ステップＳ２で目的データ取得モジュール２０２が取得した目的データが、「対象物の撮影」であれば、アクション決定テーブル２３０（図３参照）を参照して、ドローン１０が実行するアクションとして「撮影：アクションポイントに到着したら静止画撮影」を決定する。また、ステップＳ２で目的データ取得モジュール２０２が取得した目的データが、「対象物の農薬散布」であれば、アクション決定テーブル２３０（図３参照）を参照して、ドローン１０が実行するアクションとして「農薬散布：アクションポイントに到着したら農薬散布開始」を決定する。

ステップＳ５において、移動計画モジュール２０５は、ステップＳ３で検出したアクションポイントを通過点として含む経路を示す経路データを作成する。

ステップＳ６において、移動計画モジュール２０５は、ステップＳ３で検出モジュール２０３が検出したアクションポイントを示すアクションポイントデータ、ステップＳ４でアクション決定モジュール２０４が決定したアクションを示すアクションデータ及びステップＳ５で作成した経路データを含む移動計画データを、ドローン１０に送信する。

図５及び図６は、ドローン制御システム１におけるドローン１０の動作の一例を説明する図である。

図５に示す例は、移動計画データにおいて、アクションポイントデータにアクションポイントＰ１,Ｐ２が含まれ、アクションデータが「撮影：アクションポイントに到着したら静止画撮影」である場合を示す図である。この場合、ドローン１０は、移動計画データの経路データ（図５中に示す矢印）に沿って移動し、アクションポイントＰ１に到着したら静止画を撮影し、その後、経路データに沿って移動し、アクションポイントＰ２に到着したら静止画を撮影する。

図６に示す例は、移動計画データにおいて、アクションポイントデータにアクションポイントＰ３が含まれ、アクションデータが「農薬散布：アクションポイントに到着したら農薬散布開始」である場合を示す図である。この場合、ドローン１０は、移動計画データの経路データに沿って移動し、アクションポイントＰ３に到着したら農薬散布を開始する。

上述した手段、機能は、コンピュータ（ＣＰＵ，情報処理装置，各種端末を含む）が、所定のプログラムを読み込んで、実行することによって実現される。プログラムは、例えば、フレキシブルディスク、ＣＤ（ＣＤ−ＲＯＭ等）、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ等）等のコンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供される。この場合、コンピュータはその記録媒体からプログラムを読み取って内部記憶装置又は外部記憶装置に転送し記憶して実行する。また、そのプログラムを、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク等の記憶装置（記録媒体）に予め記録しておき、その記憶装置からコンピュータに提供するようにしてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

１ ドローン制御システム、１０ ドローン、２０ 操作者端末、２０１ 状態データ取得モジュール、２０２ 目的データ取得モジュール、２０３ 検出モジュール

Claims (3)

1. 所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローンを制御するドローン制御システムであって、
   前記対象物の状態を示す状態データを取得する状態データ取得手段と、
   前記ドローンを移動させる目的である目的データを取得する目的データ取得手段と、
   取得した前記状態データと前記目的データとに応じたアクションポイントであって、前記ドローンが到達すると当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する検出手段と、
   検出した前記アクションポイントに移動するように前記ドローンを制御する移動制御手段と、
   前記ドローンが、前記アクションポイントに移動したら、前記目的データに対応した前記アクションを実行するように当該ドローンを制御するアクション制御手段と、
   を備え、
   前記目的データには、前記対象物への農薬散布が含まれ、
   前記アクション制御手段は、前記目的データが前記対象物への農薬散布である場合に、前記ドローンが備える散布機により、前記対象物に農薬を散布させるドローン制御システム。
2. 所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローンを制御するドローン制御システムが実行する方法であって、
   前記対象物の状態を示す状態データを取得する状態データ取得ステップと、
   前記ドローンを移動させる目的である目的データを取得する目的データ取得ステップと、
   取得した前記状態データと前記目的データとに応じたアクションポイントであって、前記ドローンが到達すると当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する検出ステップと、
   検出した前記アクションポイントに移動するように前記ドローンを制御する移動制御ステップと、
   前記ドローンが、前記アクションポイントに移動したら、前記目的データに対応した前記アクションを実行するように当該ドローンを制御するアクション制御ステップと、
   を備え、
   前記目的データには、前記対象物への農薬散布が含まれ、
   前記アクション制御ステップでは、前記目的データが前記対象物への農薬散布である場合に、前記ドローンが備える散布機により、前記対象物に農薬を散布させる方法。
3. 所定の対象物に対して、所定のアクションを行うことが可能なドローンを制御するドローン制御システムに、
   前記対象物の状態を示す状態データを取得する状態データ取得ステップ、
   前記ドローンを移動させる目的である目的データを取得する目的データ取得ステップ、
   取得した前記状態データと前記目的データとに応じたアクションポイントであって、前記ドローンが到達すると当該目的のためのアクションを実行する位置情報であるアクションポイントを検出する検出ステップ、
   検出した前記アクションポイントに移動するように前記ドローンを制御する移動制御ステップ、
   前記ドローンが、前記アクションポイントに移動したら、前記目的データに対応した前記アクションを実行するように当該ドローンを制御するアクション制御ステップ、
   を実行させ、
   前記目的データには、前記対象物への農薬散布が含まれ、
   前記アクション制御ステップでは、前記目的データが前記対象物への農薬散布である場合に、前記ドローンが備える散布機により、前記対象物に農薬を散布させることを実行させるためのコンピュータ読み取り可能なプログラム。