JP6509599B2 - 飛行ロボット制御システム及び飛行ロボット - Google Patents

Description

本発明は、巡回経路を移動したり、任意に指定される移動目標位置に移動して警備情報を収集する飛行ロボットと、この飛行ロボットの飛行を制御する飛行ロボット制御システムに関する。

従来、各種の警備用センサを備えて所定の経路を巡回し、警備情報の収集をする移動監視ロボットが知られている。このような移動監視ロボットには、巡回経路中で何処に重点をおいて監視しているかが、外部から観察する第三者に推測されることを防止したいという課題がある。重点的に監視している場所と、そうでない場所とが容易に見破られてしまうと、セキュリティ上好ましくないためである。

こうした課題について、例えば下記特許文献１，２には、移動監視ロボットにおいて、巡回経路上の重点的な監視場所と、そうでない場所を推測困難とするための提案がなされている。

特許文献１における移動監視ロボットは、移動経路上において必ず停止する位置である重要監視位置を予め記憶部に記憶しており、所定の移動経路に沿って移動手段で自律移動して警備情報を収集する。また、移動監視ロボットの停止位置テーブル処理部は、移動経路に沿って移動を開始する前に移動経路上において停止する所定数の停止位置をランダムに生成する。そして、移動監視ロボットの移動制御部は、自己の現在位置に基づき、現在位置が重要監視位置または停止位置と一致すれば、その位置に所定時間停止するように移動手段を制御する。

特許文献２における移動監視ロボットは、移動経路を移動して警備情報を収集する。また、移動監視ロボットの速度テーブル生成部は、ランダムに移動速度を選択して速度テーブルを生成する。そして、移動監視ロボットの移動制御部は、速度テーブルに記憶された移動速度で移動するように移動手段を制御し、停止位置候補である複数のマーカの各々で停止するか否かをランダムに選択するとともに、停止位置の停止時間もランダムに選択する。

特許第４４１１２４８号公報 特許第４７３２０２３号公報

しかしながら、上述した特許文献１，２は、地上を走行する移動監視ロボットにおいて同課題に対処するには有効であるものの、飛行手段により空中を飛行して目標位置まで移動する飛行ロボットについては考慮が不足しているという課題がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、巡回行動を推測されるのを防止することができる飛行ロボット制御システム及び飛行ロボットを提供することを目的とするものである。

上記した目的を達成するために、本発明に係る飛行ロボット制御システムは、飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された監視位置に移動して警備情報を収集する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、
前記監視位置の情報と前記監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
乱数を発生させる乱数発生部と、
前記監視位置に移動するときに、当該監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る飛行ロボット制御システムは、前記高度決定部が、前記監視領域において任意に指定された移動目標位置に移動するときは、基準位置から移動目標位置が遠いほど移動高度を高く設定してもよい。

さらに、本発明に係る飛行ロボット制御システムは、前記高度決定部が、複数の前記監視位置への前記飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、少なくとも日中帯となる時間帯に移動するときよりも、それ以外の時間帯に移動するときの方が多くの前記飛行経路について前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定してもよい。

また、本発明に係る飛行ロボット制御システムは、さらに、前記監視領域内において前記飛行経路に位置する対応領域に利用者が存在しているか否かを判定する有人無人判定部を備え、
前記高度決定部が、複数の前記監視位置への前記飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、前記飛行経路に位置する対応領域が無人である前記飛行経路について前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定してもよい。

さらに、本発明に係る飛行ロボットは、飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された重要監視位置に移動して警備情報を収集する飛行ロボットであって、
前記重要監視位置の情報と前記重要監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
乱数を発生させる乱数発生部と、
前記重要監視位置に移動するときに、当該重要監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
を備えたことを特徴とする。

本発明の飛行ロボット制御システムによれば、記憶部は、監視位置の情報と監視位置に移動するための一以上の飛行経路と飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する。乱数発生部は、乱数を発生させる。高度決定部は、監視位置に移動するときに、監視位置への飛行経路に対応した飛行高度範囲から乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する。飛行制御部は、高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう飛行手段を駆動する。かかる構成により、飛行ロボットが監視位置に移動するときの飛行高度を乱数によりランダムに選出して決定するので、飛行ロボットが監視位置に移動するときの飛行高度が巡回の度に不規則に変更し、第三者（例えば外部の不審者）に飛行ロボットの巡回行動を推測されるのを防止することができる。

また、本発明の飛行ロボット制御システムによれば、高度決定部は、監視領域において任意に指定された移動目標位置に移動するときは、基準位置から移動目標位置が遠いほど移動高度を高く設定する。かかる構成により、監視領域内で任意に指定された移動目標位置に移動するときに、基準位置（例えば飛行ロボットが待機するロボポートの中心位置）から移動目標位置が遠いほど移動高度を高く設定するので、基準位置から移動目標位置が遠いときに飛行ロボットを高い飛行高度で高速に飛行させることができ、移動目標位置まで早く到達させることができる。

さらに、本発明の飛行ロボット制御システムによれば、高度決定部は、複数の監視位置への飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、少なくとも日中帯となる時間帯に移動するときよりも、それ以外の時間帯に移動するときの方が多くの飛行経路について乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する。かかる構成により、複数の監視位置への飛行経路の飛行高度を乱数でランダムに選出するにあたって、時間帯で飛行高度を異ならせることができ、監視領域を正当に利用する利用者に対して飛行ロボットの行動や騒音が妨げになることを防止しつつ、侵入等の脅威を持って外部から観察する不審者などに対して飛行ロボットの行動を推測し難くすることが可能となる。

また、本発明の飛行ロボット制御システムによれば、有人無人判定部は、監視領域内において飛行経路に位置する対応領域に利用者が存在しているか否かを判定する。高度決定部は、複数の監視位置への飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、飛行経路に位置する対応領域が無人である飛行経路について乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する。かかる構成により、複数の監視位置への飛行経路の飛行高度を乱数でランダムに選出するにあたって、監視領域内において飛行経路に位置する対応領域における利用者の存在の有無に応じて飛行高度を異ならせることができ、監視領域を正当に利用する利用者に対して飛行ロボットの行動や騒音が妨げになることを防止しつつ、侵入等の脅威を持って外部から観察する不審者などに対して飛行ロボットの行動を推測し難くすることが可能となる。

さらに、本発明の飛行ロボットによれば、記憶部は、重要監視位置の情報と重要監視位置に移動するための一以上の飛行経路と飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する。乱数発生部は、乱数を発生させる。高度決定部は、重要監視位置に移動するときに、重要監視位置への飛行経路に対応した飛行高度範囲から乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する。飛行制御部は、高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう飛行手段を駆動する。かかる構成により、飛行ロボットは、自身の判断により重要監視位置に移動するときの飛行高度を乱数によりランダムに選出して決定するので、飛行ロボットが重要監視位置に移動するときの飛行高度が巡回の度に不規則に変更し、第三者（例えば外部の不審者）に飛行ロボットの巡回行動を推測されるのを防止することができる。

本発明に係る飛行ロボット制御システムの概要を示すイメージ図であって、飛行ロボットが巡回する巡回経路の一例を示す図である。 本発明に係る飛行ロボット制御システムの全体構成を示す模式図である。 本発明に係る飛行ロボット制御システムにおける飛行ロボットのブロック構成図である。 本発明に係る飛行ロボット制御システムにおける飛行制御装置のブロック構成図である。 本発明に係る飛行ロボット制御システムにおける高度設定処理のフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について、添付した図面の図１〜５を参照しながら詳細に説明する。

［本発明の概要について］
本発明は、予め設定される巡回スケジュールの巡回経路（飛行経路）を移動したり、任意に指定される移動目標位置に移動して警備情報を収集する飛行ロボットと、この飛行ロボットの飛行を制御する飛行ロボット制御システムに関する。この飛行ロボット制御システムにおける飛行ロボットは、平常時における監視領域の安全確認を行うための巡回飛行として、重要監視位置を移動しつつ、重要監視位置にて一定時間停止して監視動作（例えば撮影部による撮影）を行う。なお、重要監視位置は本発明における監視位置の一例である。この監視動作を行うにあたっては、重要監視位置間（飛行ロボットが離着陸する位置と最初と最後の重要監視位置との間を含む）の飛行高度を許容範囲（飛行高度範囲）内からランダムに選択して設定する高度設定処理を実行し、重要監視位置間の飛行高度をランダムに異ならせて飛行ロボットを巡回させる。これにより、重要監視位置間の移動高度が飛行ロボットの巡回の度に不規則に変化し、外部の不審者に飛行ロボットの巡回行動を推測されるのを防止する飛行ロボット制御システムや飛行ロボットを実現する。

［飛行ロボット制御システムの構成について］
図１及び図２に示すように、本実施の形態の飛行ロボット制御システム１は、ロボポート２、飛行ロボット３、飛行制御装置４、監視センタ５によって構築される。この飛行ロボット制御システムにおける飛行ロボット３は、図１において、例えばロボポート２（基準位置Ｐ０）→重要監視位置Ｐ１→重要監視位置Ｐ２→重要監視位置Ｐ３→重要監視位置Ｐ４→重要監視位置Ｐ５→ロボポート２（基準位置Ｐ０）の順番に巡回経路が決められた巡回番号１の巡回を行う場合、ロボポート２から離陸した後、Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→Ｐ５の順番に移動して巡回し、Ｐ１〜Ｐ５で警備情報（例えば撮影画像）を収集してロボポート２に帰還する。なお、飛行ロボット３は移動中も警備情報を収集してもよい。飛行ロボット３が収集した警備情報は、飛行制御装置４を介して監視センタ５に送信される。監視センタ５は、飛行ロボット３から飛行制御装置４を介して送信される警備情報をモニタに表示し、監視領域Ｅにおける巡回経路上や重要監視位置に異常が無いかの安全確認を行う。以下、飛行ロボット制御システム１を構築する各部の構成について説明する。

なお、本例において、重要監視位置とは、全体が監視される監視領域Ｅの中でも重要な位置とされ、飛行ロボット３が巡回経路（飛行経路）上で必ず停止する位置である。

［ロボポートの構成について］
ロボポート２は、飛行ロボット３の待機場所であり、飛行制御装置４からの指示を受け、飛行ロボット３の離陸や着陸を行うための設備を備える。また、ロボポート２は、飛行ロボット３が着陸するときに飛行ロボット３をポート内に収容する機構を備え、飛行ロボット３をポート内に収容したときに、飛行ロボット３に対して接触又は非接触にて給電を行う機能を有する。

［飛行ロボットの構成について］
飛行ロボット３は、飛行制御装置４から飛行指示を受けていない通常の状態ではロボポート２（基準位置Ｐ０）に待機しており、飛行制御装置４からの飛行指示により予め設定された巡回スケジュールの時刻になると巡回経路（飛行経路）を巡回飛行したり、監視センタ５からの指示により指定された移動目標位置に向かって飛行する。

飛行ロボット３は、図３に示すように、ロータ１１、ロータ駆動部１２、飛行状態検知部１３、位置情報受信部１４、高度センサ１５、撮影部１６、照明１７、アンテナ１８、測距センサ１９、照度センサ２０、記憶部２１、電源２２、ロボ制御部２３を備える。

ロータ１１は、例えば４つの回転体で構成され、飛行ロボット３の機体を上昇・下降・方向転換、前進などの飛行をするようにロータ駆動部１２によって駆動される。

ロータ駆動部１２は、飛行ロボット３の機体を上昇・下降・方向転換、前進などの飛行をするため、後述するロータ制御手段３３ｂの制御により、ロータ１１の各回転体を駆動する。

飛行状態検知部１３は、飛行ロボット３の飛行状態を検知するものであり、例えば飛行ロボット３の向きを検知する方位センサ、飛行ロボット３の姿勢や加速度を検知する加速度センサやジャイロセンサなどの各種センサで構成される。これら各種センサの検知結果は、飛行ロボット３の飛行状態情報として後述する姿勢制御手段３２に入力される。

位置情報受信部１４は、例えば全地球測位システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）などの衛星測位システムを利用し、飛行ロボット３の現在位置を検知する。位置情報受信部１４にて検知した飛行ロボット３の現在位置は、飛行ロボット３の位置情報（ＧＮＳＳ信号）として後述する自己位置測位手段３３ａに入力される。

高度センサ１５は、ロボ制御部２３の制御により、気圧センサの気圧値や飛行ロボット３の機体から鉛直下方に投受光されるレーザなどにより飛行ロボット３の現在高度を計測する。高度センサ１５にて計測した飛行ロボット３の現在高度は、高度情報として後述する自己位置測位手段３３ａに入力される。

撮影部１６は、例えば撮像素子を用いたカメラで構成され、飛行ロボット３の周囲（例えば前方や下方など）をカラー画像にて撮影する。撮影部１６は、後述する撮影制御手段３４により撮影の許可（禁止解除）・禁止、撮影角度が制御される。撮影部１６にて撮影した画像は、後述する撮影制御手段３４に入力される。

照明１７は、撮影部１６による撮影を補助するＬＥＤ照明などの照明器具で構成され、後述する照明制御手段３５により点灯・消灯が制御される。照明１７は、飛行ロボット３が設定高度未満を飛行中の条件下において、飛行中の飛行ロボット３の周囲が暗くなって設定照度以下となったときに点灯する。これに対し、照明１７は、飛行ロボット３が設定高度以上を飛行中の条件下において点灯が禁止される。

アンテナ１８は、ロボット本体に設けられ、小電力無線、ＷｉＦｉ通信などにより飛行制御装置４との間で無線通信を行う。

測距センサ１９は、ロボ制御部２３の制御により、飛行ロボット３の機体の水平方向又は鉛直下方に電磁波、可視光線、音波などを投受光し、飛行ロボット３の機体と周辺との距離を計測する。測距センサ１９としては、例えばレーザセンサ、マイクロ波センサ、赤外線センサ、超音波センサなどを用いることもできる。測距センサ１９による計測結果は、飛行ロボット３の周囲情報として後述する障害物検知手段３２に入力される。

照度センサ２０は、必要に応じて設けられるものであり、飛行ロボット３の周囲の明るさを検出する。照度センサ２０の検出結果は、照度情報として後述する照明制御手段３５に入力される。

記憶部２１は、飛行ロボット３が飛行中のときに撮影部１６が撮影した画像を逐次記憶する。

電源２２は、例えばリチウムポリマー電池などの充電式電池で構成され、飛行ロボット３の各部に必要な電力を供給する。

ロボ制御部２３は、飛行ロボット３の全体を統括制御するものであり、図３に示すように、通信制御手段３１、障害物検知手段３２、姿勢制御手段３３、撮影制御手段３４、照明制御手段３５を備える。

通信制御手段３１は、アンテナ１８を介して飛行制御装置４と無線通信を行い、各種情報（飛行制御装置４から飛行ロボット３への巡回ルート指示、移動目標位置や速度の指示、離陸指示、帰還指示、飛行ロボット３から飛行制御装置４への飛行状態情報、位置情報、高度情報など）の送受信を行う。また、通信制御手段３１は、撮影部１６が撮影したライブ画像を無線通信により飛行制御装置４に送信する。

障害物検知手段３２は、測距センサ１９にて検知した飛行ロボット３の周囲情報に基づいて飛行ロボット３の周辺における障害物の有無を判定する。

姿勢制御手段３３は、飛行状態検知部１３からの各種検知信号、位置情報受信部１４からの位置情報、高度センサ１５からの高度情報に基づいて飛行ロボット３の飛行中の姿勢を制御するものであり、自己位置測位手段３３ａ、ロータ制御手段３３ｂを備える。

自己位置測位手段３３ａは、位置情報受信部１４が受信した位置情報（ＧＮＳＳ信号）、及び高度センサ１５が測定した高度情報を用いて自己位置（緯度、経度、高度）を算出する。

ロータ制御手段３３ｂは、飛行制御装置４から飛行指示を受けると、現在の飛行経路に対応して後述する記憶部４２に記憶された高度テーブルの飛行高度を中心として障害物を回避しながら移動するようにロータ駆動部１２を制御して飛行ロボット３の高度や速度を制御する。

撮影制御手段３４は、撮影部１６の撮影開始や終了、撮影部１６が撮影した画像を取得して通信制御手段３１から飛行制御装置４へライブ画像を送信するなどの処理を行う。また、撮影制御手段３４は、飛行制御装置４からの指示に従って撮影の許可（禁止解除）／禁止、撮影角度の制御を行う。

照明制御手段３５は、撮影画像の輝度情報、あるいは必要に応じて設けられた照度センサ２０の照度情報を飛行制御装置４に送信し、この送信に伴う飛行制御装置４からの指示に従って照明１７のオン／オフを制御する。

なお、照明制御手段３５は、撮影画像の輝度情報、又は照度センサ２０の照度情報から飛行ロボット３の周囲の照度が設定照度以下か否かを判別し、この判別結果を飛行制御装置４に送信することもできる。

［飛行制御装置の構成について］
飛行制御装置４は、例えば監視領域内の所定箇所や監視領域近傍に設置される。飛行制御装置４は、飛行ロボット３との間で無線通信し、飛行ロボット３から送信される各種情報に基づき、飛行ロボット３に各種制御指示を行う監視装置の機能を備える。なお、飛行制御装置４は、監視センタ５の監視卓５ａから任意に指定された移動目標位置への飛行ロボット３の飛行指示、飛行ロボット３による撮影指示等の各種指示を受信すると、飛行ロボット４に各種制御指示を行う。

飛行制御装置４は、飛行ロボット３の飛行を制御するものであり、図４に示すように、通信部４１、記憶部４２、制御部４３を備える。

通信部４１は、飛行ロボット３との間で例えば小電力無線やＷｉＦｉ通信などの無線通信を行い、飛行ロボット３から飛行状態情報としての位置（緯度、経度、高度）、速度等の情報を受信し、この受信した情報に応じた各種制御信号を飛行ロボット３に送信する。また、通信部４１は、監視センタ５の監視卓５ａから飛行ロボット３の飛行指示を受信すると、この飛行指示に従った各種制御信号を飛行ロボット３に送信する。さらに、通信部４１は、飛行ロボット３の撮影部１６が撮影した画像をインターネット等の広域ネットワーク（ＷＡＮ）上に構築された仮想専用ネットワーク（ＶＰＮ）を介して監視センタ５に送信する。

記憶部４２は、例えばＲＯＭ，ＲＡＭなどで構成され、基準位置となるロボポート２の位置情報、飛行経路（巡回経路）、重要監視位置情報、飛行高度範囲（巡回高度範囲）、巡回スケジュールを記憶している。飛行経路は、重要監視位置に移動するための少なくとも１つ以上の経路である。重要監視位置情報は、飛行経路毎に付与される巡回番号と、この巡回番号に対応する複数の重要監視位置の位置情報（例えば飛行領域マップ上の緯度、経度）、各重要監視位置間の移動区間を識別する移動区間情報（飛行ロボット３が離着陸するロボポート２と最初と最後の重要監視位置との間の移動区間情報を含む）である。飛行高度範囲は、飛行経路の移動区間毎に飛行が許容される高度範囲（例えば地表から５〜１０ｍの範囲）である。巡回スケジュールは、監視領域Ｅにおけるどの重要監視位置をどの順番でいつ巡回するかを示す日程であり、監視領域Ｅ毎に予め設定される。

また、記憶部４２は、飛行ロボット３が飛行する領域を緯度、経度、高度の３次元にて表現した飛行領域マップ、監視領域Ｅに関する各種情報である監視領域情報、飛行ロボット３と通信を行うためのデータや飛行ロボット３の飛行を制御するための各種パラメータ、これら以外に飛行制御装置４の機能を実現するための各種プログラムが記憶されている。

制御部４３は、記憶部４２からソフトウェアモジュールを読み出し、ＣＰＵ等にて各処理を行い、各部を統括制御するものであり、乱数生成手段４３ａ、高度決定手段４３ｂ、高度テーブル生成手段４３ｃ、飛行制御手段４３ｄ、撮影制御手段４３ｅ、状態確認手段４３ｆを備える。

乱数生成手段４３ａは、ランダムに数を生成して乱数を発生する乱数発生器で構成される。乱数生成手段４３ａは、例えば予め乱数の桁数や生成範囲を設定しておき、設定した桁数や生成範囲の中から任意の１つの数を乱数として生成する。例えば乱数の桁数が３桁以内であれば、０〜９９９（０を含む正の整数）の中から任意の１つの数を乱数として生成する。また、乱数の生成範囲が０〜１００（０を含む正の整数）であれば、０〜１００の中から任意の１つの数を乱数として生成する。

高度決定手段４３ｂは、各重要監視位置Ｐ１〜Ｐ５に移動するときに、各重要監視位置Ｐ１〜Ｐ５への飛行経路（移動区間Ｍ１〜Ｍ６）毎に対応した飛行高度範囲（巡回高度範囲）から乱数生成手段４３ａにて生成した乱数に基づいて飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する。

高度決定手段４３ｂにより飛行高度を決定するにあたっては、例えば乱数生成手段４３ａが生成する乱数の生成範囲の下限値と飛行高度範囲の飛行高度の下限値（又は上限値）とを対応付け、乱数の生成範囲の上限値と飛行高度範囲の飛行高度の上限値（又は下限値）とを対応付け、乱数の生成範囲内の各乱数と飛行高度範囲の所定間隔おきの飛行高度の各値とを昇順（又は降順）にて１対１に対応付けて設定しておく。

具体例としては、乱数生成手段４３ａが生成する乱数の生成範囲が０〜１００（０を含む正の整数）、飛行高度範囲が５〜１０ｍであれば、乱数の生成範囲の下限値０と飛行高度範囲の飛行高度の下限値５ｍ（又は上限値１０ｍ）とを対応付け、乱数の生成範囲の上限値１００と飛行高度範囲の飛行高度の上限値１０ｍ（又は下限値５ｍ）とを対応付け、乱数の生成範囲０〜１００までの各乱数（０，１，２，…，９８，９９，１００）と飛行高度範囲５〜１０ｍを５ｃｍ間隔で等分した飛行高度の各値（５ｍ，５．０５ｍ，５．１ｍ，…，９．９ｍ，９．９５ｍ，１０ｍ）とを昇順（又は降順）にてそれぞれ１対１に対応付けて設定しておく。これにより、高度決定手段４３ｂは、乱数生成手段４３ａが生成した乱数と対応する飛行高度範囲の値を飛行高度として決定する。

なお、乱数の生成範囲内の各乱数と飛行高度範囲内の飛行高度の各値とは、対応付けの順序を昇順や降順に限らず、ランダムな順序で１対１に対応付けてもよい。また、高度決定手段４３ｂは、乱数生成手段４３ａが生成する乱数を用いて飛行高度を決定すればよく、上述した手法に限定されるものではない。例えば乱数生成手段４３ａが任意の乱数を生成し、飛行高度範囲内の飛行高度と対応する乱数が出現するまで乱数の生成を繰り返してもよい。

例えば乱数生成手段４３ａが生成する範囲内の第１の乱数と飛行高度範囲の飛行高度の下限値（又は上限値）とを対応付け、乱数生成手段４３ａが生成する範囲内の第２の乱数（第１の乱数より大きい値）と飛行高度範囲の飛行高度の上限値（又は下限値）とを対応付け、乱数生成手段４３ａが生成する乱数の数に対応させて飛行高度範囲内の飛行高度を振り分け、飛行高度範囲内の飛行高度の各値と第１の乱数と第２の乱数との間の乱数とを１対１に対応付けて設定しておく。

具体例としては、飛行高度範囲が５〜１０ｍであれば、第１の乱数１５０と飛行高度範囲の飛行高度の下限値５ｍとを対応付け、第２の乱数２５０と飛行高度範囲の飛行高度の上限値１０ｍとを対応付け、乱数の生成範囲１５０〜２５０の各値（１５０，１５１，１５２，…，２４８，２４９，２５０）と飛行高度範囲の飛行高度の下限値５ｍから上限値１０ｍまでを５ｃｍ間隔で等分した飛行高度の各値（５ｍ，５．０５ｍ，５．１ｍ，…，９．９ｍ，９．９５ｍ，１０ｍ）とを１対１に対応付けて設定しておく。これにより、乱数生成手段４３ａは、１５０〜２５０の中から乱数が出現するまで乱数の生成を繰り返す。そして、高度決定手段４３ｂは、乱数生成手段４３ａにて１５０〜２５０の中から乱数が出現すると、その出現した乱数と対応する飛行高度範囲５〜１０ｍの値を飛行高度として決定する。

高度テーブル生成手段４３ｃは、高度決定手段４３ｂにて決定した飛行高度を飛行経路（移動区間Ｍ１〜Ｍ６）に対応付けた高度テーブルとして記憶部４２に記憶する。

飛行制御手段４３ｄは、通信部４１を介して飛行ロボット３から飛行状態情報、位置情報、高度情報を取得し、飛行ロボット３の移動目標位置、速度などの飛行ロボット３の飛行に関わる制御信号を飛行ロボット３に通信部４１を介して送信し、飛行ロボット３の飛行を制御する。例えば飛行ロボット３の飛行高度が予め設定された設定高度以上であれば、飛行ロボット３が高速（例えば５〜１５ｍ／ｓ）で飛行するように速度を制御する。また、飛行ロボット３の飛行高度が設定高度未満であれば、飛行ロボット３が基準速度以下の低速（例えば２〜３ｍ／ｓ：障害物を検知したときに回避可能な速度）で飛行するように速度を制御する。

撮影制御手段４３ｅは、飛行ロボット３の撮影部１６による撮影を制御するもので、通信部４１を介して飛行ロボット３から取得した現在位置における高度情報に基づいて撮影許可信号（撮影禁止解除信号）又は撮影禁止信号を通信部４１を介して飛行ロボット３に送信する。例えば現在位置における飛行ロボット３の高度情報が設定高度以上のときは、撮影部１６の撮影を禁止する撮影禁止信号を通信部４１を介して飛行ロボット３に送信する。これに対し、現在位置における飛行ロボット３の高度情報が設定高度未満のときは、撮影部１６の撮影を許可する撮影許可信号（撮影禁止解除信号）を通信部４１を介して飛行ロボット３に送信する。

また、撮影制御手段４３ｅは、飛行ロボット３から取得した撮影画像の輝度情報や照度情報を用いて、飛行中の飛行ロボット３の周囲の照度が設定照度以下か否かを判別し、この判別結果と上述した高度情報に基づいて飛行ロボット３の照明１７をオン／オフするオン／オフ制御信号を飛行ロボット３に送信する。例えば飛行ロボット３が設定照度以下の夜間を飛行中で、かつ飛行ロボット３が設定高度以上を飛行中のときは、照明１７の点灯を禁止するためオフ制御信号を通信部４１を介して飛行ロボット３に送信する。これに対し、飛行ロボット３が設定照度以下の夜間を飛行中で、かつ飛行ロボット３が設定高度未満を飛行中のときは、照明１７を点灯するためオン制御信号を通信部４１を介して飛行ロボット３に送信する。

なお、飛行中の飛行ロボット３の周囲の照度が設定照度以下か否かを示す判別結果が飛行ロボット３から送信される場合には、この判別結果に基づいて飛行ロボット３の照明１７をオン／オフするオン／オフ制御信号を撮影制御手段４３ｅが飛行ロボット３に送信する。また、飛行中の飛行ロボット３の周囲の照度が設定照度以下か否かの判別には、現在時刻を用いることもできる。

状態確認手段４３ｆは、飛行ロボット３の状態を確認するもので、飛行ロボット３がロボポート２に待機しているときに定期的に飛行ロボット３の機能が正常か否かを確認する。

［監視センタの構成について］
監視センタ５は、図２に示すように、飛行ロボット３が撮影した映像を飛行制御装置４を介して受信し、受信した映像を表示する端末装置などの監視卓５ａを備える。また、監視センタ５は、監視員の判断によって監視卓５ａを操作することにより任意の場所に飛行ロボット３を向かわせる飛行指示（飛行ルート指示、移動目標位置や速度の指示、離陸指示、帰還指示など）を行うこともできる。例えば監視員が監視卓５ａに表示された映像から監視領域Ｅ内への侵入物体（例えば不審車両や不審者など）を発見した場合、監視員が監視卓５ａを操作して飛行ロボット３を現場に向かわせる移動目標位置（緯度、経度）を設定し、この設定された移動目標位置を制御信号として、飛行制御装置４を介して飛行ロボット３に送信する。

［高度設定処理について］
次に、飛行制御装置４が実行する高度設定処理について図５を参照しながら説明する。この高度設定処理によって設定された高度は、飛行ロボット３が複数の重要監視位置を移動しつつ、重要監視位置にて一定時間停止して監視動作を行う巡回飛行をする際に用いられる。ここでは、図１の示す巡回番号１の飛行経路（移動区間Ｍ１〜Ｍ６）を飛行ロボット３が巡回する場合の高度設定処理を例にとって説明する。

図５の高度設定処理は、巡回スケジュールとして設定された巡回開始時刻の所定時間前、遠隔の監視センタ５から手動操作による巡回開始の入力があったとき、予め設定された巡回パラメータの生成時刻の何れかのタイミングで開始される。例えば図１に示す巡回番号１の巡回経路を９：００から２時間おきに巡回する巡回スケジュールの場合には、所定時間が例えば１５分であれば、９：００の１５分前の８：４５に高度設定処理を開始する。

上記のタイミングで高度設定処理が開始すると、飛行ロボット３が巡回する巡回番号の巡回地点情報を読み出す（ＳＴ１）。図１に示す巡回番号１の飛行経路を飛行ロボット３が巡回する場合、巡回番号１の巡回地点情報、すなわち、重要監視位置Ｐ１〜Ｐ５の重要監視位置情報を記憶部４２から読み出す。

次に、巡回地点情報に基づく移動区間毎の飛行高度範囲（巡回高度範囲）の情報を読み出す（ＳＴ２）。図１に示す巡回番号１の飛行経路では、ロボポート２と最初の重要監視位置Ｐ１との間の移動区間Ｍ１、各重要監視位置Ｐ１〜Ｐ５間の移動区間Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５、最後の重要監視位置Ｐ５とロボポート２との間の移動区間Ｍ６における飛行高度範囲の情報を記憶部４２から読み出す。

次に、ロボポート２から最初の地点（最初の重要監視位置）までの区間（移動区間）を選択する（ＳＴ３）。図１に示す巡回番号１の飛行経路では、ロボポート２から最初の重要監視位置Ｐ１までの移動区間Ｍ１を選択する。

次に、乱数生成手段４３ａにて乱数を生成し（ＳＴ４）、選択されている区間の飛行高度（巡回高度）として、飛行高度範囲の中から生成した乱数に基づいて決定する（ＳＴ５）。例えば乱数の生成範囲０〜１００、飛行高度範囲５〜１０ｍとし、乱数０と飛行高度５ｍとを対応付け、乱数１００と飛行高度１０とを対応付け、飛行高度５ｍから飛行高度１０ｍまで５ｃｍ間隔で等分した飛行高度の各値（５ｍ，５．０５ｍ，５．１ｍ，…，９．９ｍ，９．９５ｍ，１０ｍ）と乱数の生成範囲０〜１００の各値（０，１，２，…，９８，９９，１００）とを対応付けた設定の場合、乱数生成手段４３ａが生成した乱数が「２０」であれば、この乱数「２０」と対応する飛行高度の値「６ｍ」を飛行高度として高度決定手段４３ｂが決定する。

次に、高度決定手段４３ｂにて決定された高度を選択区間の飛行高度として記憶部４２の高度テーブルに記憶する（ＳＴ６）。例えば乱数２０に対応する飛行高度６ｍが飛行高度として決定されると、この決定された飛行高度６ｍを選択区間の飛行高度として記憶部４２の高度テーブルに記憶する。

そして、巡回番号に対応する全ての地点までの区間の飛行高度が設定されたか否かを判別する（ＳＴ７）。図１に示す巡回番号１の巡回経路であれば、巡回番号１に対応する全ての地点Ｐ１〜Ｐ５（および最後のロボポート２の基準位置Ｐ０）までの区間Ｍ１〜Ｍ６の飛行高度が設定されていないと判定すると、次の地点までの区間を選択し、ＳＴ４の処理に移行する。そして、巡回番号１に対応する全ての地点Ｐ１〜Ｐ５（および最後のロボポート２の基準位置Ｐ０）までの区間の飛行高度が設定されるまでＳＴ４〜ＳＴ７の処理を繰り返し実行する。

このように、飛行制御装置４は、上述した高度設定処理を飛行ロボット３の巡回前に実行する。そして、飛行制御装置４は、飛行ロボット３に巡回を指示する際には、巡回する巡回番号の飛行経路における各重要監視位置の位置情報と各重要監視位置に対応する高度テーブルの飛行高度とを飛行ロボット３に送信する。飛行ロボット３は、飛行制御装置４から送信される位置情報と飛行経路（移動区間）毎の飛行高度に従い、飛行高度を中心として障害物を回避しながら巡回番号の飛行経路における各重要監視位置を巡回し、各重要監視位置で警備情報（例えば撮影部１６による撮影画像）を収集してロボポート２に帰還する。飛行ロボット３が収集した警備情報は、飛行制御装置４を介して監視センタ５に送信され、監視センタ５の監視卓５ａに表示させて安全確認を行う。

ところで、飛行ロボット３を巡回以外の目的で監視領域の任意の移動目標位置に飛行させる場合がある。この場合、高度決定手段４３ｂは、飛行ロボット３が待機するロボポート２の中心位置を基準位置Ｐ０として、この基準位置Ｐ０から移動目標位置が遠いほど移動するときの高度を高く設定して記憶部４２の高度テーブルに記憶する。これにより、飛行ロボット３は、基準位置Ｐ０から移動目標位置が遠いほど移動高度が高く設定されるので、障害物がほとんどない上空を高速で移動することが可能となり、移動目標位置まで高速で移動し、到達時間の短縮を図ることができる。

［変形例について］
また、上述した実施の形態では、図５に示す高度設定処理を飛行制御装置４が実行する場合を例にとって説明したが、この高度設定処理を飛行ロボット３自身が実行してもよい。この場合、飛行経路、重要監視位置情報（位置座標情報）、飛行経路において許容される飛行高度範囲（巡回高度範囲）を飛行ロボット３の記憶部２１に記憶させておく。また、飛行ロボット３は、乱数を発生させる乱数生成手段（飛行制御装置４の乱数生成手段４３ａに相当）と、重要監視位置に移動するときに、重要監視位置への飛行経路に対応した飛行高度範囲から乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定手段（飛行制御装置４の高度決定手段４３ｂに相当）と、高度決定手段にて決定した飛行高度を飛行経路に対応付けた高度テーブルとして記憶部２１に記憶する高度テーブル生成手段（飛行制御装置４の高度テーブル生成手段４３ｃに相当）とを備えた構成とし、飛行制御装置４と同様に図５の高度設定処理を実行する。これにより、飛行ロボット３は、巡回時に、高度設定処理により決定した飛行高度で移動するようロータ制御手段３２ｂがロータ駆動部１２を制御してロータ１１を駆動する。

なお、本実施形態および変形例では、高度決定手段４３ｂが巡回に際して中継する全ての重要監視位置に対応する移動区間について飛行高度をランダムに選出する例について説明したが、これに限定されない。例えば、予め指定された区間についてのみ巡回に際して飛行する高度をランダムに選出するようにしてもよい。

また、例えば、高度決定手段４３ｂが飛行高度をランダムに選出する移動区間を、時間帯により異ならせるようにしてもよい。以下、この例について説明する。例えば日中帯（０７：００〜１９：００）は人の出入りに影響しない最低限の移動区間だけ、巡回に際して飛行する飛行高度をランダムに選出するように予め設定しておく。あるいは、日中帯は全ての区間で飛行する高度をランダムに選出しないようにしてもよい。続く夜間帯（１９：００〜００：００）は、日中帯より多くの移動区間について巡回に際して飛行する高度をランダムに選出するように予め設定しておく。そして、深夜帯（００：００〜０７：００）は、夜間帯より多くの移動区間について巡回に際して飛行する高度をランダムに選出するように予め設定しておく。あるいは、深夜帯は全ての区間で飛行する高度をランダムに選出するようにしてもよい。

これによれば、監視領域Ｅを正当に利用する利用者に対して飛行ロボット３の行動や騒音が妨げになることを防止しつつ、侵入等の脅威を持って外部から観察する不審者などに対して飛行ロボット３の行動を推測し難くすることが可能となる。

また、このように飛行高度をランダムに選出する移動区間を、時間帯により異ならせる例に限らず、監視領域Ｅ内において飛行ロボット３の移動区間（飛行経路）に重なる位置関係を有した対応領域の有人無人により、飛行高度をランダムに選出する移動区間を異ならせてもよい。例えば、監視領域Ｅ内において飛行ロボット３の移動区間となる対応領域ごとに利用者の有人無人を判定する利用者検出手段を設置して、この利用者検出手段から受信する信号により、対応領域が有人か無人かを判定する有人無人判定手段を飛行制御装置４あるいは飛行ロボット３に設ける。そして、有人無人判定手段が利用者検出手段から受信する信号により、無人と判定された対応領域に対応する移動区間についてのみ、高度決定手段４３ｂが巡回に際して飛行する高度をランダムに選出するようにしてもよい。なお、利用者検出手段は、例えば利用者のＩＤカードによって入退を管理する出入管理装置や、警備セットモードに設定されたときに無人と判定し、警備解除モードに設定されたときに有人と判定する警備装置などで構成することができる。

これによっても、同様に、監視領域Ｅを正当に利用する利用者に対して飛行ロボット３の行動や騒音が妨げになることを防止しつつ、侵入等の脅威を持って外部から観察する不審者などに対して飛行ロボット３の行動を推測し難くすることが可能となる。

以上、本発明に係る飛行ロボット制御システム及び飛行ロボットの最良の形態について説明したが、この形態による記述及び図面により本発明が限定されることはない。すなわち、この形態に基づいて当業者等によりなされる他の形態、実施例及び運用技術などはすべて本発明の範疇に含まれることは勿論である。

１ 飛行ロボット制御システム
２ ロボポート
３ 飛行ロボット
４ 飛行制御装置
５ 監視センタ
５ａ 監視卓
１１ ロータ
１２ ロータ駆動部
１３ 飛行状態受信部
１４ 位置情報受信部
１５ 高度センサ
１６ 撮影部
１７ 照明
１８ アンテナ
１９ 測距センサ
２０ 照度センサ
２１ 記憶部
２２ 電源
２３ ロボ制御部
３１ 通信制御手段
３２ 障害物検知手段
３３ 姿勢制御手段
３３ａ 自己位置測位手段
３３ｂ ロータ制御手段
３４ 撮影制御手段
３５ 照明制御手段
４１ 通信部
４２ 記憶部
４３ 制御部
４３ａ 乱数生成手段
４３ｂ 高度決定手段
４３ｃ 高度テーブル生成手段
４３ｄ 飛行制御手段
４３ｅ 撮影制御手段
４３ｆ 状態確認手段
Ｅ 監視領域
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５ エリア
Ｐ０ 基準位置
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５ 監視位置
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５ 移動区間

Claims (5)

1. 飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された監視位置に移動して警備情報を収集する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、
   前記監視位置の情報と前記監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
   乱数を発生させる乱数発生部と、
   前記監視位置に移動するときに、当該監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
   前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
   を備え、
   前記高度決定部は、複数の前記監視位置への前記飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、少なくとも日中帯となる時間帯に移動するときよりも、それ以外の時間帯に移動するときの方が多くの前記飛行経路について前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定することを特徴とする飛行ロボット制御システム。
2. 飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された監視位置に移動して警備情報を収集する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、
   前記監視位置の情報と前記監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
   乱数を発生させる乱数発生部と、
   前記監視位置に移動するときに、当該監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
   前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
   前記監視領域内において前記飛行経路に位置する対応領域に利用者が存在しているか否かを判定する有人無人判定部と、
   を備え、
   前記高度決定部は、複数の前記監視位置への前記飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、前記飛行経路に位置する対応領域が無人である前記飛行経路について前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定することを特徴とする飛行ロボット制御システム。
3. 飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された監視位置に移動して警備情報を収集する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、
   前記監視位置の情報と前記監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
   乱数を発生させる乱数発生部と、
   前記監視位置に移動するときに、当該監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
   前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
   を備え、
   前記高度決定部は、前記監視領域において任意に指定された移動目標位置に移動するときは、基準位置から移動目標位置が遠いほど移動高度を高く設定することを特徴とする飛行ロボット制御システム。
4. 飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された監視位置に移動して警備情報を収集する飛行ロボットであって、
   前記監視位置の情報と前記監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
   乱数を発生させる乱数発生部と、
   前記監視位置に移動するときに、当該監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
   前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
   を備え、
   前記高度決定部は、複数の前記監視位置への前記飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、少なくとも日中帯となる時間帯に移動するときよりも、それ以外の時間帯に移動するときの方が多くの前記飛行経路について前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定することを特徴とする飛行ロボット。
5. 飛行手段を備えて、監視領域内において予め設定された監視位置に移動して警備情報を収集する飛行ロボットであって、
   前記監視位置の情報と前記監視位置に移動するための一以上の飛行経路と前記飛行経路において許容される飛行高度範囲とを記憶する記憶部と、
   乱数を発生させる乱数発生部と、
   前記監視位置に移動するときに、当該監視位置への前記飛行経路に対応した飛行高度範囲から前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定する高度決定部と、
   前記高度決定部にて決定した飛行高度で移動するよう前記飛行手段を駆動する飛行制御部と、
   を備え、
   前記高度決定部は、複数の前記監視位置への前記飛行経路について飛行高度を決定するにあたって、前記飛行経路に位置する対応領域が無人である前記飛行経路について前記乱数に基づき飛行高度をランダムに選出して飛行高度を決定することを特徴とする飛行ロボット。

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