JP6721308B2 - 自律飛行移動体、自律飛行移動体システム - Google Patents

Description

本発明は、自律飛行移動体、自律飛行移動体システムに関する。

従来から、ドローンに代表される小型の自律飛行ロボットが存在する。例えば、特許文献１では、目標物が無人航空機のセンサ視野内にとどまるように、移動中の目標物を自律的に追跡するものがある。

特開２００９−１７３２６３号公報

上記特許文献１では、移動中の目標物を自律的に追跡することはできる。一般的に、人はある目的をもって所望の場所に移動するが、その場所に到着するために、例えば、地図を確認したり自身が所持するスマートフォン等の携帯端末を操作して道案内のアプリケーションを起動し、目的地までのルートを確認しなければならない。つまり、移動する人自身が地図を確認する等して、自身の現在位置を把握しながら目的地までのルートを移動しなければならなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、現在位置を把握しなくても目的地まで移動することが可能な自律飛行移動体、自律飛行移動体システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明にかかる自律飛行移動体は、自律飛行が可能な自律飛行移動体であって、現在位置を測位する測位部と、出発地から目的地までの経路を探索する探索部と、前記現在位置と、前記経路と、ユーザが所持する端末との間の電波強度とに基づいて、前記端末から所定距離だけ離れた位置で飛行して前記ユーザを前記出発地から目的地まで誘導する飛行制御部と、を備えることを特徴とする自律飛行移動体として構成される。

また、本発明は、上記自律飛行移動体と、上記自律飛行移動体と無線通信する端末とを有した自律飛行移動体システムとしても把握される。

本発明によれば、現在位置を把握しなくても目的地まで移動することができる。

本発明にかかる自律飛行移動体を適用した自律飛行制御システムの構成例を示す図である。 自律飛行ロボットが有する本体部の機能的な構成を示すブロック図である。 記憶部が記憶するデータの例を示す図である。 経路測位情報の例を示す図である。 携帯端末の機能的な構成を示す図である。 記憶部が記憶するデータの例を示す図である（サーバ）。 環境情報の例を示す図である。 誘導飛行処理の処理手順を示すシーケンス図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる自律飛行移動体、自律飛行移動体システムの実施の形態を詳細に説明する。以下では、自律飛行移動体であるロボットが、歩行者であるユーザを先導して誘導するように、その前方上方を飛行する場合について説明している。このような誘導により、ユーザは、自身よりも少し前を飛行しているドローンを見ているだけで目的地まで到着することができる。ユーザが歩行している場合に限らず、例えば、自転車や自動車等の車両に乗車している場合にも同様に適用することができる。

図１は、本発明にかかる自律飛行移動体を適用した自律飛行システム１０００の機能的な構成を示す図である。図１に示すように、自律飛行システム１０００は、自律飛行ロボット１００と、携帯端末２００と、サーバ３００とを有し、これらが無線通信ネットワークＮ１を介して接続されている。また、サーバ３００は通信ネットワークＮ２を介して、他のシステムや装置に接続されている。無線通信ネットワークＮ１は、例えば、携帯電話通信網である。通信ネットワークＮ２は、例えば、インターネット回線網である。図において、ユーザＵは、地上Ｇを矢印Ａの向きに移動し、その前方上方に自律飛行ロボット１００が飛行している。

自律飛行ロボット１００は、例えば、ドローンのような、自律して飛行可能な小型の移動体である。図１に示すように、自律飛行ロボット１００は、複数のロータ１０１と、モータ１０２と、本体部１０３と、スキッド１０４とを有している。自律飛行ロボット１００は、本体部１０３からの指示に従って、モータ１０２による駆動力を受けてロータ１０１を回転させて飛行する。スキッド１０４は、自律飛行ロボット１００の離着陸時の足として使用される。

図２は、自律飛行ロボット１００が有する本体部１０３の機能的な構成を示すブロック図である。図２に示すように、本体部１０３は、記憶部１０３１と、測位部１０３２と、探索部１０３３と、飛行制御部１０３４と、第１通信部１０３５と、制御部１０３６とを有して構成されている。実際には、これらの各部以外にも、例えば、ユーザを撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ、移動速度を認識するための加速度センサ、高度を認識するための超音波センサ、自身の向きを把握するためのコンパス、バッテリ等、自律飛行ロボット１００が通常備えている機能を有している。

記憶部１０３１は、メモリ等の一般的な記憶媒体から構成され、自律飛行ロボット１００に関するデータを記憶する。

図３は、記憶部が記憶するデータの例を示す図である。図３に示すように、記憶部１０１は、経路測位情報１０３１１を記憶する。

図４は、経路測位情報１０３１１の例を示す図である。図４に示すように、経路測位情報１０３１１は、現在日時と、現在位置と、出発地と、目的地と、経路データとが対応付けて記憶されている。図４では、例えば、２０１５年９月１日の１０時００分００秒現在、ユーザは位置（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）の場所にいることを示している。また、ユーザが携帯端末２００を操作して設定した出発地および目的地は、それぞれ、東京都品川区○○１−２−３および東京都新宿区××２−３−４であり、その経路を示すデータはＤであることを示している。

測位部１０３２は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）モジュールであり、自律飛行ロボット１００の現在位置を測位し、その日時および位置を経路測位情報１０３１１の現在日時および現在位置に記録する。本例では、上記日時および位置は最新のデータを随時更新する前提で記載しているが、記憶部１０３１の記憶容量が許容されるのであれば、過去一定期間分のデータを自律飛行ロボット１００内に蓄積してもよい。

探索部１０３３は、出発地から目的地までの経路を探索する処理部である。探索方法については、従来から知られている様々な技術を適用することができる。上記出発地および目的地は、携帯端末１００から設定され、探索部１０３３が、上記経路測位情報１０３１１の出発地および目的地に設定するとともに、あらかじめ記憶部１０３１に記憶されている不図示の地図データと上記探索された経路とを含む経路データを記録する。

飛行制御部１０３４は、出発地および目的地が設定され、携帯端末２００から飛行指示を受けると、モータ１０２を駆動してロータ１０１を回転制御し、出発地である現在位置から目的地までの自律飛行を開始する。飛行制御部１０３４は、自律飛行を開始すると、超音波センサにより所定の高度（例えば、３メートル）となるように、ロータ１０１の回転数を制御する。また、飛行制御部１０３４は、自律飛行を開始すると、ユーザが所持する携帯端末２００との間の第１通信部間の電波強度に基づいて、携帯端末２００との距離が一定の距離（例えば、携帯端末２００を所持するユーザから半径２メートル離れた位置）を飛行するように、ロータ１０１の回転数を制御する。さらに、飛行制御部１０３４は、ＣＣＤカメラが上記所定の電波強度を発する携帯端末２００を撮像する位置で飛行するように、ロータ１０１の回転数を制御する。これらの制御により、自律飛行ロボット１００は、飛行開始から飛行終了までの間、地上からある一定の高度で携帯端末２００を所持するユーザとの一定の距離を保ちつつ、そのユーザが所持する携帯端末２００の前方（ＣＣＤカメラが自律飛行ロボット１００の後面にある場合）や後方（ＣＣＤカメラが自律飛行ロボット１００の前面にある場合）、あるいはそのユーザの横（ＣＣＤカメラが自律飛行ロボット１００の側面にある場合）に位置しながら目的地までの経路を飛行することができる。

第１通信部１０３５は、所定の規格にしたがって、無線通信ネットワークＮ１を介して携帯端末１００またはサーバ３００との間で無線通信して各種情報を送受信する処理部である。

制御部１０３６は、自律飛行ロボット１００を構成する上記各部の動作を制御する。自律飛行ロボット１００の具体的な動作についてはシーケンス図を用いて後述する。続いて、図１に戻って、携帯端末２００について説明する。

携帯端末２００は、例えば、スマートフォンやタブレット端末等の一般的な携帯端末である。携帯端末２００は、自律飛行ロボット１００に先導されて出発地から目的地まで移動するユーザにより所持される。以下では、ユーザが一般的な携帯端末１００を操作する場合について説明しているが、携帯端末１００にかえて専用のリモートコントローラを用いてもよい。

図５は、携帯端末２００の機能的な構成を示す図である。図５に示すように、携帯端末２００は、入力表示部２０１と、飛行処理部２０２と、第１通信部２０３と、制御部２０４とを有して構成されている。

入力表示部２０１は、例えば、タッチパネルから構成され、ユーザから様々な情報の入力を受け付け、その入力情報に対する処理結果を表示する。入力表示部２０１は、例えば、上記出発地や目的地の入力を受け付け、その結果を表示する。また、入力された出発地および目的地に基づいて探索された経路を表示する。携帯端末２００が自律飛行ロボット１００から現在位置情報を受け取り、上記経路に重畳表示させてもよい。

飛行処理部２０２は、入力表示部２０１が受け付けた出発地および目的地を、第１通信部２０３を介して自律飛行ロボット１００に送信する。また、飛行処理部２０２は、自律飛行ロボット１００から上記経路を示す経路データを受け取り、入力表示部２０１に表示する。

第１通信部２０３は、所定の規格にしたがって、無線通信ネットワークＮ１を介して自律飛行ロボット１００またはサーバ３００との間で無線通信して各種情報を送受信する処理部である。

制御部２０４は、携帯端末２００を構成する上記各部の動作を制御する。携帯端末２００の具体的な動作についてはシーケンス図を用いて後述する。続いて、図１に戻って、サーバ３００について説明する。

サーバ３００は、ＰＣ（Personal Computer）等の一般的なコンピュータである。サーバ３００は、自律飛行ロボット１００の飛行経路を監視するサーバである。

図１に示すように、サーバ３００は、記憶部３０１と、経路監視部３０２と、第１通信部３０３と、第２通信部３０４と、制御部３０５とを有して構成されている。

記憶部３０１は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等の一般的な記憶装置であり、自律飛行ロボット１００の飛行経路に関する情報を記憶する。

図６は、記憶部３０１が記憶するデータの例を示す図である。図６に示すように、記憶部３０１は、自律飛行ロボット１００の現在位置情報３０１１と、自律飛行ロボット１００の経路情報３０１２と、出発地から目的地までの経路周辺の環境情報３０１３とを記憶する。現在位置情報３０１１は、図４に示した経路測位情報１０３１１の現在日時および現在位置と同様の情報を対応付けて記憶する。経路情報３０１２は、図４に示した経路測位情報１０３１１の出発地および目的地、経路データと同様の情報を対応付けて記憶する。これらの例については既出のため、ここではその説明を省略する。

環境情報３０１３は、運行情報、道路情報、災害情報等、出発地から目的地までの経路周辺の環境に関する情報である。

図７は、環境情報３０１３の例を示す図である。図７に示すように、環境情報３０１３は、環境が変化する事象が発生した日時と、その事象の内容を示す事象情報とが対応付けて記憶されている。図７では、例えば、２０１５年９月１日の９時００分００秒現在、○○線は１０分遅延していることを示している。同様に、２０１５年９月１日の１２時３０分００秒現在、品川区△△通り××交差点付近は工事のため通行止めとなっていることを示している。また、２０１５年９月１日の１３時００分００秒現在、新宿区において××川が警戒水域を超えていることを示している。このように、環境情報３０１３には、経路周辺における鉄道の運行情報、道路の工事情報、災害情報等、ユーザが出発地から探索された経路を通って目的地に到達するまでに、その経路での移動に影響を与える事象を示す情報が記憶されている。これらの各情報は、例えば、経路監視部３０２が、通信ネットワークＮ２を介して、鉄道会社のホームページ、道路交通情報を提供するサイト、市区町村のホームページ等にアクセスしてこれらの情報を読み取って、上記環境情報３０１３として格納したり、格納した情報を所定の間隔で更新することにより、最新の状況を記憶している。上記例以外にも、ユーザが上記車両により移動する場合には、これらの情報に加えて交通渋滞情報（例えば、上記事象が発生した日時と、高速道路名と、上記事象情報とを対応付けた情報）を含めてもよい。続いて、図１に戻って、経路監視部３０２について説明する。

経路監視部３０２は、探索された経路を飛行している自律飛行ロボット１００を監視する処理部である。経路監視部３０２は、自律飛行ロボット１００から受信した現在位置情報３０１１および経路情報３０１２を読み取り、現時点で自律飛行ロボット１００が経路情報３０１２に示された経路を飛行していることをチェックする。また、経路監視部３０２は、上記環境情報３０１３を取得するため、通信ネットワークＮ２を介して、鉄道会社のホームページ、道路交通情報を提供するサイト、市区町村のホームページ等にアクセスし、取得した情報を上記環境情報３０１３に記録する。

第１通信部３０３は、所定の規格にしたがって、無線通信ネットワークＮ１を介して自律飛行ロボット１００または携帯端末２００との間で無線通信して各種情報を送受信する処理部である。

第２通信部３０４は、所定の規格にしたがって、通信ネットワークＮ２を介して上記鉄道会社のホームページ、道路交通情報を提供するサイト、市区町村のホームページ等にアクセスする処理部である。

制御部３０５は、サーバ３００を構成する上記各部の動作を制御する。サーバ３００の具体的な動作についてはシーケンス図を用いて後述する。続いて、本システムで行われる処理について説明する。

図８は、本システムで行われる処理（誘導飛行処理）の処理手順を示すシーケンス図である。図８に示すように、誘導飛行処理では、まず、ユーザが携帯端末２００を操作し、入力表示部２０１が、ユーザから出発地および目的地の入力を受け付け（ステップＳ８０１）、さらに自律飛行ロボット１００に対する飛行指示の入力を受け付ける（ステップＳ８０２）。携帯端末２００の飛行処理部２０２は、上記出発地、目的地、および飛行指示を、自律飛行ロボット１００に送信する（ステップＳ８０３）。

自律飛行ロボット１００の測位部１０３２は、携帯端末１００からこれらの情報を受信すると、現在位置の測位を開始し、測位した情報を経路測位情報１０３１１に記録する（ステップＳ８０４）。探索部１０３３は、携帯端末１００から受信した出発地から目的地までの経路を探索し、出発地および目的地とともに探索した経路を経路測位情報１０３１１に記録する（ステップＳ８０５）。

自律飛行ロボット１００の飛行制御部１０３４は、上記測位した情報（現在位置情報）、上記出発地および目的地とともに探索した経路（経路情報）をサーバ３００に送信し（ステップＳ８０６）、モータ１０２を駆動してロータ１０１を回転制御し、出発地である現在位置から目的地までの自律飛行を開始する（ステップＳ８０７）。以降、自律飛行ロボット１００は、上記現在位置情報および経路情報を、随時サーバ３００に送信する。

飛行制御部１０３４は、飛行を開始すると、携帯端末２００との間の電波強度に基づいて、携帯端末２００との距離が一定となるように飛行し、ＣＣＤカメラが上記所定の電波強度を発する携帯端末２００を撮像するように、ロータ１０１の回転数を制御してポジショニングする（ステップＳ８０８）。以降、飛行制御部１０３４は、測位部１０３２が即死している現在位置情報が、探索部１０３３が探索した目的地に到達するまで、上記経路を確認しながら、上記ポジショニングを維持したまま自律飛行ロボット１００の飛行を継続させる（ステップＳ８０９、Ｓ８１０；Ｎｏ）。

サーバ３００の経路監視部３０２は、自律飛行ロボット１００から、上記現在位置情報および経路情報を受信すると、受信したこれらの情報を、それぞれ、現在位置情報３０１１および経路情報３０１２に登録する（ステップＳ８１１）。以降、経路監視部３０２は、自律飛行ロボット１００からこれらの情報を受信する都度、現在位置情報３０１１および経路情報３０１２を更新する。

経路監視部３０２は、現在位置情報３０１１および経路情報３０１２を登録すると、通信ネットワークＮ２を介して、鉄道会社のホームページ、道路交通情報を提供するサイト、市区町村のホームページ等にアクセスし、上記環境情報を取得し、環境情報３０１３に記録するとともに（ステップＳ８１２）、自律飛行ロボット１００に送信する（ステップＳ８１３）。このとき、経路監視部３０２は、取得した環境情報と、記憶部３０１に記憶した現在位置情報３０１１および経路情報３０１２とを参照し、ユーザの移動に影響を与える事象を示す環境情報（例えば、出発地から目的地までの経路に含まれる交差点名における工事を示す事象）を抽出して上記環境情報３０１３に記録する。以降、経路監視部３０２は、環境情報を取得する都度、環境情報３０１３を更新するとともに、取得した最新の環境情報を自律飛行ロボット１００に送信する。

自律飛行ロボット１００の探索部１０３３は、サーバ３００から上記環境情報を受信すると、現在位置を出発地として、環境情報に示された事象を回避する目的地までの迂回経路を再探索し、現在位置情報および再探索した経路情報を再びサーバ３００に送信し（ステップＳ８０６）、自律飛行ロボット１００の飛行を継続させる（ステップＳ８０７〜Ｓ８０９、Ｓ８１０；Ｎｏ）。自律飛行ロボット１００は、これらのステップを、環境情報を取得する都度、目的地に到達するまで繰り返す。

自律飛行ロボット１００の飛行制御部１０３４は、探索部１０３３が探索した目的地に到達すると（ステップＳ８１０；Ｙｅｓ）、目的地に到着したことを示す到着通知を携帯端末２００およびサーバ３００に送信する（ステップＳ８１４）。携帯端末２００の飛行処理部２０２は、サーバ３００から受信した上記通知を入力表示部２０１に表示し、入力表示部２０１は、ユーザから飛行終了指示の入力を受け付ける（ステップＳ８１５）。

飛行処理部２０２は、受け付けられた上記飛行終了指示を自律飛行ロボット１００に送信し（ステップＳ８１６）、自律飛行ロボット１００の飛行制御部１０３４は、モータ１０２の駆動を停止して自律飛行を終了させる（ステップＳ８１７）。サーバ３００の経路監視部３０２は、ステップＳ８１４において上記到着通知を受信すると、ステップＳ８１１、Ｓ８１２における更新を終了する（ステップＳ８１８）。

このように、本システムでは、上記処理を実行することにより、自身の目の前に飛行する自律飛行ロボットを目視するだけで、現在位置を把握しなくても目的地まで移動することができる。

上記例では、携帯端末２００の入力表示部２０１に、ユーザの現在位置を表示することなくユーザを出発地から目的地まで誘導した。しかし、ユーザによっては、経路の途中で自身の現在位置を把握したい場合もある。そのような場合には、Ｓ８０６において自律飛行ロボット１００がサーバ３００に対して現在位置情報および経路情報を送信したように、携帯端末２００に対しても同様にこれらの情報を送信し、携帯端末２００の飛行処理部２０２が、経路情報と現在位置情報を入力表示部２０１に表示させてもよい。この場合、ユーザは、自身の現在位置を容易に把握することができる。

また、上記例では、サーバ３００が記憶部３０１、経路監視部３０２、第１通信部３０３、第２通信部３０４を備えた場合について説明したが、例えば、経路監視部３０２の機能を探索部１０３３が実行する等、これらの各部を自律飛行ロボット１００に設けてもよい。この場合、サーバ３００と自律飛行ロボット１００との間の通信が不要となるため、無線通信ネットワークＮ１の通信環境に依存することなく処理を実行することができる。

上記自律飛行ロボット１００、サーバ３００で行われる各処理は、実際には、自律飛行
ロボット１００、サーバ３００にインストールされたプログラムを実行することにより実
現される。上記プログラムは、ＲＯＭ等に予め組み込まれて提供されたり、インストール
可能な形式又は実行可能な形式のファイルで記録媒体に記録して提供したり、配布しても
よい。

１０００ 自律飛行制御システム
１００ 自律飛行ロボット
１０１ ロータ
１０２ モータ
１０３ 本体部
１０３１ 記憶部
１０３１１ 経路測位情報
１０３２ 測位部
１０３３ 探索部
１０３４ 飛行制御部
１０３５ 第１通信部
１０３６ 制御部
１０４ スキッド
２００ 携帯端末
２０１ 入力表示部
２０２ 飛行処理部
２０３ 第１通信部
２０４ 制御部
３００ サーバ
３０１ 記憶部
３０１１ 現在位置情報
３０１２ 経路情報
３０１３ 環境情報
３０２ 経路監視部
３０３ 第１通信部
３０４ 第２通信部
３０５ 制御部
Ｎ１ 無線通信ネットワーク
Ｎ２ 通信ネットワーク。

Claims (3)

1. 自律飛行が可能な自律飛行移動体であって、
   繰り返し現在位置を測位する測位部と、
   出発地から目的地までの経路を探索する探索部と、
   前記現在位置と、前記経路と、ユーザが所持する端末との間の電波強度とに基づいて、前記端末から所定距離だけ離れた位置で飛行して前記ユーザを前記出発地から目的地まで誘導する飛行制御部と、を備え、
   前記探索部は、前記出発地から目的地までの経路周辺についての環境情報を他のシステムから取得して前記環境情報のうち前記経路での移動に影響を与える事象を抽出し、繰り返し測位した最新の現在位置を出発地として、抽出した前記事象を回避して前記目的地までの迂回経路を再探索し、
   前記飛行制御部は、再探索された迂回経路で前記ユーザを前記出発地から目的地まで誘導する、
   ことを特徴とする自律飛行移動体。
2. 自律飛行が可能な自律飛行移動体と、前記自律飛行移動体と無線通信する端末とを有した自律飛行移動体システムであって、
   前記自律飛行移動体は、
   繰り返し現在位置を測位する測位部と、
   出発地から目的地までの経路を探索する探索部と、
   前記現在位置と、前記経路と、ユーザが所持する前記端末との間の電波強度とに基づいて、前記端末から所定距離だけ離れた位置で飛行して前記ユーザを前記出発地から目的地まで誘導する飛行制御部と、を備え、
   前記探索部は、前記出発地から目的地までの経路周辺についての環境情報を他のシステムから取得して前記環境情報のうち前記経路での移動に影響を与える事象を抽出し、繰り返し測位した最新の現在位置を出発地として、抽出した前記事象を回避して前記目的地までの迂回経路を再探索し、
   前記飛行制御部は、再探索された迂回経路で前記ユーザを前記出発地から目的地まで誘導し、
   前記端末は、
   前記出発地および前記目的地の入力を受け付ける入力部と、
   入力された前記出発地および前記目的地を前記自律飛行移動体に送信する飛行処理部と、
   を備えることを特徴とする自律飛行移動体システム。
3. 前記自律飛行移動体の飛行制御部は、前記測位部が測位した前記現在位置と前記経路とを前記端末に送信し、
   前記端末の飛行処理部は、前記自律飛行移動体の飛行制御部から受信した前記測位部が測位した前記現在位置と前記経路とを、前記端末の表示部に重畳表示する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の自律飛行移動体システム。

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