JP7149498B2 - 無人飛行体、情報処理方法およびプログラム - Google Patents

無人飛行体、情報処理方法およびプログラム Download PDF

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Description

本開示は、無人飛行体、情報処理方法およびプログラムに関する。
特許文献１には、バックグラウンドマイクロフォンによって収集された音声データからバックグラウンドノイズを除去する処理を行う無人航空機が開示されている。
特表２０１７－５０２５６８号公報
しかしながら、特許文献１の技術では、バックグラウンドノイズが他の音より大きい場合、バックグラウンドノイズを除去する処理により得られる他の音の品質が低下するおそれがある。
そこで本開示では、ターゲット音の品質を向上させることができる無人飛行体、情報処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。
本開示に係る無人飛行体は、無人飛行体であって、前記無人飛行体を飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、マイクロフォンの収音の開始に応じて、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、前記２つ以上の発生器はそれぞれ、前記制御要求に従って前記回転翼を回転させる。
また、本開示に係る情報処理方法は、飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備える無人飛行体と通信する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、マイクロフォンの収音の開始に応じて、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、生成した前記制御要求を前記無人飛行体に送信する。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示に係る無人飛行体、情報処理方法およびプログラムは、ターゲット音の品質を向上させることができる。
図１は、実施の形態に係る無人飛行体およびコントローラの外観を示す図である。 図２は、実施の形態に係る無人飛行体を上方から見た場合の平面図である。 図３Ａは、図２に示す無人飛行体のＩＩＩ－ＩＩＩ断面の一例を示す図である。 図３Ｂは、図２に示す無人飛行体のＩＩＩ－ＩＩＩ断面の他の一例を示す図である。 図４は、実施の形態に係る無人飛行体の構成を示すブロック図である。 図５は、実施の形態に係る無人飛行体の飛行制御における動作例を示すフローチャートである。 図６は、実施の形態に係る無人飛行体の収音制御におけるノイズ処理の一例を示すフローチャートである。 図７は、通常制御と収音制御とで得られる騒音、フィルタ、音データ、および、フィルタリング処理後の音データの周波数特性を示す図である。 図８は、通常制御と収音制御とで得られる、フィルタリング処理後の音データを重ね合わせた図である。
（本発明の基礎となった知見）
特許文献１に記載されているような無人航空機では、それぞれが回転翼を有する複数の推進ユニットを備えており、飛行中の高度、速度、または、姿勢を維持するために、複数の推進ユニットの回転翼それぞれの回転数を独立して調整している。つまり、複数の推進ユニットの回転翼の回転数がそれぞれ異なる回転数となるため、複数の推進ユニットから発生する騒音の周波数帯域が広い帯域となる。これにより、複数の推進ユニットから発生する騒音をフィルタリングにより除去しようとすると、得られた音データから広い周波数帯域の音成分を除去することとなるため、ターゲット音の音成分も除去することとなる。よって、高品質な音声データを得ることは難しい。
このような問題を解決するために、本開示の一態様に係る無人飛行体は、無人飛行体であって、前記無人飛行体を飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備え、前記プロセッサは、マイクロフォンの収音の開始に応じて、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、前記２つ以上の発生器はそれぞれ、前記制御要求に従って前記回転翼を回転させる。
これによれば、マイクロフォンの収音が開始されると、２つ以上の発生器が備える回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させるため、２つ以上の発生器から発生する騒音の周波数帯域を狭めることができる。これにより、得られた音データに対して騒音をフィルタリングにより除去しても、ターゲット音の音成分が除去されにくくすることができる。よって、ターゲット音の品質を向上させることができる。
また、さらに、音データを生成する前記マイクロフォンを備えしてもよい。
このため、マイクロフォンによる収音開始と回転翼制御との同期が容易となる。
また、前記プロセッサは、さらに、前記マイクロフォンが生成する前記音データから、前記回転翼の回転により発生する騒音の周波数帯に対応する部分をフィルタリングしてもよい。
このため、２つ以上の発生器が備える回転翼の回転により発生する騒音を、無人飛行体の外部の装置でフィルタリングが実行される場合よりも小さいタイムラグで低減することができる。
また、前記プロセッサは、前記回転翼それぞれの回転数を同一の回転数に変更させる制御要求を前記制御要求として生成してもよい。
このため、２つ以上の発生器が備える回転翼の回転により発生する騒音の周波数帯域を最小限にすることができ、当該騒音を効果的に低減することができる。
また、前記プロセッサは、前記制御要求で変更させる前記回転翼の回転数を、飛行している前記無人飛行体の高度、速度、または姿勢を維持するための回転数に決定してもよい。
このため、２つ以上の発生器が備える回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更されても、飛行している無人飛行体の高度、速度、または姿勢を維持することができる。したがって、ターゲット音の追従的な収音が可能となる。
また、さらに、前記２つ以上の発生器が発生させた気流の向きを調整する調整機構と、前記無人飛行体の姿勢を検出する姿勢センサと、を備え、前記プロセッサは、前記無人飛行体の姿勢を維持するための向きに前記気流が調整されるように前記調整機構を制御してもよい。
このため、２つ以上の発生器が備える回転翼の回転により発生する騒音の周波数帯域を最小限にするとともに、無人飛行体の姿勢を維持することができる。したがって、ターゲット音の追従的な収音が可能となる。
また、前記調整機構は、前記発生器が発生する気流の下流側に配置される偏向板であってもよい。
このため、２つ以上の発生器の回転翼の回転数の回転数差が小さい場合であっても、２つ以上の発生器の回転翼から発生する気流の角度を変更することができ、無人飛行体の姿勢を効果的に維持することができる。
また、本開示に係る情報処理方法は、飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備える無人飛行体と通信する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、マイクロフォンの収音の開始に応じて、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、生成した前記制御要求を前記無人飛行体に送信する。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、本発明の一態様に係る無人飛行体について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
（実施の形態）
以下、図１～図８を用いて、実施の形態を説明する。
［１．構成］
図１は、実施の形態に係る無人飛行体およびコントローラの外観を示す図である。図２は、実施の形態に係る無人飛行体を上方から見た場合の平面図である。
図１に示すように、無人飛行体１００は、コントローラ２００へのユーザによる操作に応じた操作信号をコントローラ２００から受信し、受信した操作信号に応じて飛行する。また、無人飛行体１００は、飛行している状態において、受信した操作信号に応じて無人飛行体１００が備えるカメラ１０７を用いて撮像してもよい。カメラ１０７により撮像された画像データは、後述する携帯端末３００に送信されてもよい。
コントローラ２００は、ユーザからの操作を受け付けて、受け付けた操作に応じた操作信号を無人飛行体１００に送信する。また、コントローラ２００は、スマートフォンなどのディスプレイを有する携帯端末３００を保持していてもよい。
携帯端末３００は、無人飛行体１００のカメラ１０７により撮像された画像データを無人飛行体１００から受信し、例えばリアルタイムに受信した画像データを表示する。
これにより、ユーザは、無人飛行体１００のカメラ１０７に撮像させた画像データを、携帯端末３００でリアルタイムに確認しながら、コントローラ２００を操作することで、無人飛行体１００の飛行中における位置および姿勢の少なくとも一方である飛行状態を変更することができる。このため、ユーザは、無人飛行体１００のカメラ１０７によって撮像する撮像範囲を自由に変更することができる。
無人飛行体１００は、４つの発生器１１０と、４つの調整機構１２０と、４つのダクト１３０と、本体１４０と、４本のアーム１４１とを備える。
４つの発生器１１０のそれぞれは、無人飛行体１００を飛行させる力を発生させる。４つの発生器１１０のそれぞれは、具体的には、気流を発生させることで無人飛行体１００を飛行させる力を発生させる。４つの発生器１１０のそれぞれは、回転することで気流を発生させる回転翼１１１と、回転翼１１１を回転させるアクチュエータ１１２とを有する。回転翼１１１およびアクチュエータ１１２は、鉛直方向に略平行な回転軸を有し、上方から下方に向かって流れる気流を発生させる。これにより、４つの発生器１１０は、無人飛行体１００が上方に浮上する推力を発生させ、無人飛行体１００を飛行させる力を発生させる。アクチュエータ１１２は、例えば、モータである。
４つの発生器１１０は、上方から見た場合、本体１４０を中心として、９０度の角度間隔でそれぞれ配置されている。つまり、４つの発生器１１０は、本体１４０を囲うように環状に並んで配置されている。
なお、４つの発生器１１０のそれぞれが有する回転翼１１１は、１つのプロペラで構成される例を図示しているが、これに限らずに、２つのプロペラが同一の回転軸において互いに逆回転する二重反転プロペラで構成されていてもよい。
図３Ａは、図２に示す無人飛行体のＩＩＩ－ＩＩＩ断面の一例を示す図である。図３Ｂは、図２に示す無人飛行体のＩＩＩ－ＩＩＩ断面の他の一例を示す図である。つまり、図３Ａおよび図３Ｂは、１つの発生器１１０および当該発生器１１０に対応して配置されるダクト１３０を回転翼１１１の回転軸を通る平面で切断したときの断面図である。
４つのダクト１３０は、それぞれ、４つの発生器１１０に対応して設けられる。４つのダクト１３０のそれぞれは、対応する発生器１１０の側方を覆う位置に、つまり、当該発生器１１０の回転翼１１１の回転軸方向に略直交する方向を覆う位置に、配置される。例えば、４つのダクト１３０のそれぞれは、対応する発生器１１０の回転軸方向の長さに亘って、当該発生器１１０の側方を覆う。つまり、４つのダクト１３０のそれぞれは、内部に発生器１１０が配置される空間１３１であって、上下方向に当該ダクト１３０を貫通する円柱形状の空間１３１を有する。４つのダクト１３０のそれぞれは、対応する発生器１１０が発生させる気流の下流側に向かうほど、当該ダクト１３０の厚みが薄くなる形状を有する。４つのダクト１３０のそれぞれは、具体的には、対応する発生器１１０が発生させる気流の下流側に向かうほど、当該ダクト１３０の円柱形状の内面に、当該ダクト１３０の外面が近づく形状を有する。つまり、４つのダクト１３０のそれぞれは、対応する発生器１１０が発生させる気流の下流側が尖っている形状を有する。また、ダクト１３０の内面の気流の上流側の端部は、丸みを帯びた形状である。具体的には、当該端部は、ダクト１３０の内径が気流方向に向かって尻すぼむ形状である。これにより、ダクト１３０に空気が入りやすくすることができ、飛行性能を向上させることができる。また、ダクト１３０ひいては無人飛行体１００の軽量化が可能となる。なお、当該端部は、気流の方向に即した直線的な形状であってもよい。
４つの調整機構１２０は、それぞれ、４つの発生器１１０に対応して配置され、４つの発生器１１０が発生させた気流の向きを調整する。４つの調整機構１２０のそれぞれは、図３Ａに示すように、対応する発生器１１０が発生する気流の下流側に配置される偏向板１２１と、偏向板１２１の角度を変更するアクチュエータ１２２とを有する。偏向板１２１は、図２に示すように、偏向板１２１の回転軸が本体１４０の中心と発生器１１０との並び方向に交差する、例えば、略直交する姿勢で配置される。これにより、４つの調整機構１２０のそれぞれは、対応する発生器１１０により発生された気流を本体１４０に近づける方向に角度を変更したり、本体１４０から遠ざかる方向に角度を変更したりすることができる。なお、アクチュエータ１２２は、例えばモータである。また、偏向板１２１は、通常制御においては、発生する気流を失速させないように向きを制御されてもよい。例えば、偏向板１２１は、垂直方向すなわち気流の方向に固定されてもよく、ダクト１３０又は無人飛行体１００の姿勢に応じた方向に固定されてもよい。
また、偏向板１２１の形状は、図３Ａに示すような板状であってもよい。また、偏向板１２１の代わりに、図３Ｂに示すような翼形状の偏向板１２１Ａが採用されてもよい。翼形状の偏向板１２１Ａは、板状の偏向板１２１に比べて気流の失速を抑制することができる。
本体１４０は、例えば、円柱形状の箱状の部材、つまり、筐体であり、内部に、プロセッサ、メモリ、バッテリ、各種センサなどの電子機器が配置されている。なお、本体１４０の形状は、円柱形状に限らずに、四角柱など他の形状の箱状の部材であってもよい。また、本体１４０は、外部に、４つのマイクロフォン１０５、ジンバル１０６、および、カメラ１０７が配置されている。例えば、４つのマイクロフォン１０５は、それぞれ、本体１４０の、本体１４０から４つの発生器１１０のうち互いに隣接する２つの発生器１１０の間の方向側に配置されている。つまり、例えば、４つのマイクロフォン１０５は、それぞれ、本体１４０を中心として、４つの発生器１１０のそれぞれに向かう方向を基準に４５°ずれた方向に対応する位置に配置されている。
４つのアーム１４１は、本体１４０と４つのダクト１３０とを接続する部材である。４つのアーム１４１は、一端が本体１４０に固定されており、他端が４つのダクト１３０のうちの対応する１つに固定されている。
図４は、実施の形態に係る無人飛行体の構成を示すブロック図である。具体的には、図４は、無人飛行体１００が備えるハードウェア構成を用いて実現されるプロセッサ１０１による機能について説明するためのブロック図である。
図４に示すように、無人飛行体１００は、プロセッサ１０１と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機１０２と、加速度センサ１０３と、ジャイロセンサ１０４と、４つのマイクロフォン１０５と、ジンバル１０６と、カメラ１０７と、距離センサ１０８と、通信ＩＦ１０９と、４つの発生器１１０とを備える。
プロセッサ１０１は、加速度センサ１０３、ジャイロセンサ１０４、４つのマイクロフォン１０５、カメラ１０７が有するイメージセンサ、距離センサ１０８などを含む各種センサにより検出された検出結果、ＧＰＳ受信機１０２または通信ＩＦ１０９による受信結果などを取得し、取得した検出結果または受信結果に対して、図示しないメモリまたはストレージに記憶されている所定のプログラムを実行することで各種処理を実行する。これにより、プロセッサ１０１は、４つの発生器１１０、４つの調整機構１２０、ジンバル１０６およびカメラ１０７のうちの少なくとも１つを制御する。
ＧＰＳ受信機１０２は、ＧＰＳ衛星を含む人工衛星から当該ＧＰＳ受信機１０２の位置を示す情報を受信する。つまり、ＧＰＳ受信機１０２は、無人飛行体１００の現在位置を検出する。
加速度センサ１０３は、無人飛行体１００の異なる３方向のそれぞれにかかる加速度を検出するセンサである。加速度センサ１０３は、無人飛行体１００の姿勢を検出する姿勢センサの一例である。
ジャイロセンサ１０４は、無人飛行体１００の異なる３方向を軸とした３軸周りそれぞれの回転における角速度を検出するセンサである。ジャイロセンサ１０４は、無人飛行体１００の姿勢を検出する姿勢センサの一例である。
４つのマイクロフォン１０５のそれぞれは、特定の方向を基準とする所定の角度範囲である収音範囲において、収音範囲以外の角度範囲よりも高品質な音を収音することができる特性の指向性を有するマイクロフォンであり、センサの一例である。所定の角度範囲は、例えば、９０°以下の角度範囲であり、マイクロフォン１０５の位置を基準とした広がりを有する３次元的な角度範囲である。４つのマイクロフォン１０５のそれぞれは、複数のマイクロフォン素子を有するマイクロフォンアレイであってもよい。４つのマイクロフォン１０５のそれぞれは、収音することで音データを生成し、生成した音データを出力する。
ジンバル１０６は、カメラ１０７の三軸方向周りの姿勢を一定に保つための機器である。つまり、ジンバル１０６は、無人飛行体１００の姿勢が変化しても、カメラ１０７の姿勢を、例えば、地球座標系に対して所望の姿勢に維持するための機器である。ここで所望の姿勢とは、コントローラ２００から受信した操作信号に含まれるカメラ１０７の撮像方向によって定まる姿勢である。
カメラ１０７は、レンズなどの光学系およびイメージセンサを有する機器であり、センサの一例である。
距離センサ１０８は、距離センサ１０８から周囲の物体までの距離を検出するセンサである。距離センサ１０８は、例えば、超音波センサ、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）カメラ、ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）などである。
通信ＩＦ１０９は、コントローラ２００または携帯端末３００との間で通信する通信インタフェースである。通信ＩＦ１０９は、例えば、コントローラ２００が発する送信信号を受信するための通信インタフェースを含む。また、通信ＩＦ１０９は、携帯端末３００との間で無線通信するための通信インタフェース、つまり、通信ＩＦ１０９は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ、ｂ、ｇ、ｎ、ａｃ規格に適合した無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）インタフェースであってもよい。
４つの発生器１１０および４つの調整機構１２０は、上述により説明しているため、詳細な説明を省略する。
プロセッサ１０１は、機能構成として、収音処理部１０１ａと、ノイズ処理部１０１ｂと、位置検出部１０１ｄと、飛行制御部１０１ｅと、映像制御部１０１ｆと、障害物検知部１０１ｇとを有する。
収音処理部１０１ａは、４つのマイクロフォン１０５が収音することで生成した音データを取得する。
ノイズ処理部１０１ｂは、収音処理部１０１ａが４つのマイクロフォン１０５から取得した音データに対して、所定の周波数帯の音成分をフィルタリングする所定の音処理を実行することで、音データに含まれる騒音を低減する。所定の周波数帯の音成分は、例えば、発生器１１０の回転翼１１１が回転することで発生する騒音の周波数帯である。
位置検出部１０１ｄは、ＧＰＳ受信機１０２による検出結果を取得して、無人飛行体１００の現在位置を検出する。
飛行制御部１０１ｅは、位置検出部１０１ｄにより検出された無人飛行体１００の現在位置と、加速度センサ１０３およびジャイロセンサ１０４による検出結果から得られる無人飛行体１００の飛行速度および飛行姿勢と、通信ＩＦ１０９により受信されたコントローラ２００からの操作信号とに応じて、発生器１１０のアクチュエータ１１２の回転数を制御することにより、無人飛行体１００の飛行状態を制御する。つまり、飛行制御部１０１ｅは、ユーザによるコントローラ２００への操作に応じて、無人飛行体１００の飛行状態を制御する通常制御を行う。
飛行制御部１０１ｅは、４つのマイクロフォン１０５の収音が開始されると、無人飛行体１００が通常の飛行を行う通常制御から、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数の回転数差を小さくした状態での飛行を行う収音制御に切り替える。反対に、飛行制御部１０１ｅは、４つのマイクロフォン１０５の収音が終了すると、収音制御から通常制御に切り替える。つまり、飛行制御部１０１ｅは、４つのマイクロフォン１０５の収音の開始に応じて、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成する。そして、飛行制御部１０１ｅは、生成した制御要求を４つの発生器１１０に出力する。これにより、収音制御では、４つの発生器１１０はそれぞれ、制御要求に従って回転翼１１１それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更して回転させる。
飛行制御部１０１ｅが生成する制御要求は、具体的には、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数を同一の回転数に変更させる制御要求である。また、飛行制御部１０１ｅは、収音制御において生成する制御要求で変更させる回転翼１１１それぞれの回転数を、飛行している無人飛行体１００の高度、速度または姿勢を維持するための回転数に決定する。つまり、飛行制御部１０１ｅは、収音制御において、飛行している無人飛行体１００の高度、速度または姿勢を維持するための所定の回転数よりも大きい回転数に決定する。例えば、姿勢を維持する場合、飛行制御部１０１ｅは、加速度センサ又はジャイロセンサの出力値が維持されるように回転数を決定する。また、高度を制御する場合、コントローラ２００からの指示があるときは、飛行制御部１０１ｅは、コントローラ２００から指示される高度が維持されるように回転数を決定する。飛行制御部１０１ｅが高度センサを備えるときは、飛行制御部１０１ｅは、高度センサの出力値が維持されるように回転数を決定する。高度センサとしては、ＧＰＳセンサ、距離センサ、気圧計などがある。なお、飛行制御部１０１ｅは、無人飛行体１００の重量に応じて高度が維持される回転数を決定してもよい。
また、同一の回転数は、同一として扱われる範囲内の回転数であればよく、完全同一でなくてもよい。
また、飛行制御部１０１ｅは、無人飛行体１００の姿勢を維持するための向きに気流が調整されるように４つの調整機構１２０それぞれを制御する。つまり、飛行制御部１０１ｅは、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数の回転数差を小さくした状態において、無人飛行体１００の姿勢を制御するために、加速度センサ１０３およびジャイロセンサ１０４による検出結果から得られる無人飛行体１００の姿勢と、コントローラ２００から受信した操作信号に含まれる無人飛行体１００の姿勢の目標値とに基づいて、４つの調整機構１２０の偏向板１２１それぞれの角度を制御することで４つの気流それぞれの角度を変更する。これにより、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数の回転数差を小さくした状態においても、４つの気流の角度に応じて発生するモーメントの大きさを、４つの調整機構１２０の偏向板１２１それぞれの角度を調整することで調整することができ、無人飛行体１００の姿勢を制御することができる。
収音制御は、４つのマイクロフォン１０５がターゲット音を収音する場合に行われればよい。つまり、収音制御は、ターゲット音のみを収音する制御であってもよいし、カメラ１０７により画像を撮像すると共にターゲット音を収音する制御であってもよい。
映像制御部１０１ｆは、通信ＩＦ１０９が受信した操作信号に応じてジンバル１０６を制御することで、操作信号が示す方向にカメラ１０７の撮像方向が向くようにカメラ１０７の姿勢を制御する。また、映像制御部１０１ｆは、カメラ１０７が撮像した画像データに所定の画像処理を実行してもよい。映像制御部１０１ｆは、カメラ１０７から得られた画像データ、または、所定の画像処理後の画像データを、通信ＩＦ１０９を介して携帯端末３００に送信してもよい。
障害物検知部１０１ｇは、距離センサ１０８が検出した、無人飛行体１００から物体までの距離に応じて、無人飛行体１００の周囲の障害物を検知する。障害物検知部１０１ｇは、飛行制御部１０１ｅとの間で情報のやり取りを行うことで、これから無人飛行体１００が移動する先にある障害物を検知してもよい。障害物検知部１０１ｇは、これから無人飛行体１００が移動する先に障害物を検知した場合、当該障害物をよけて無人飛行体１００を移動させるように飛行制御部１０１ｅに指示してもよい。
［２．動作］
次に、実施の形態に係る無人飛行体１００の動作について説明する。
図５は、実施の形態に係る無人飛行体の飛行制御における動作例を示すフローチャートである。
無人飛行体１００の飛行制御部１０１ｅは、無人飛行体１００の飛行制御を開始すると、現在の飛行制御が収音制御であるか通常制御であるかを判定する（Ｓ１）。具体的には、飛行制御部１０１ｅは、収音処理部１０１ａが取得した音データに収音制御を開始することを示す収音コマンドが含まれていれば、収音制御を開始する。飛行制御部１０１ｅは、収音処理部１０１ａが取得した音データに収音制御を停止することを示す収音コマンド、または、通常制御を開始する収音コマンドが含まれていれば、通常制御を開始する。
飛行制御部１０１ｅは、収音制御が開始されると、ステップＳ２～ステップＳ７の処理を実行する。
飛行制御部１０１ｅは、無人飛行体１００が高度、速度および姿勢を維持するために必要な推力を計算する（Ｓ２）。
そして、飛行制御部１０１ｅは、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数を同一の回転数に変更させる（Ｓ３）。このとき、飛行制御部１０１ｅは、ステップＳ２で計算した推力を発生させるための回転数に、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数を変更させる。
次に、飛行制御部１０１ｅは、加速度センサ１０３およびジャイロセンサ１０４による検出結果から、現在の無人飛行体１００の姿勢を判定する（Ｓ４）。
そして、飛行制御部１０１ｅは、判定した現在の無人飛行体１００の姿勢と、コントローラ２００から受信した操作信号に含まれる無人飛行体１００の姿勢の目標値とを比較して、姿勢を維持するための補正量を決定する（Ｓ５）。
飛行制御部１０１ｅは、決定した補正量に応じて、４つの調整機構１２０の偏向板１２１それぞれの角度を調整する（Ｓ６）。これにより、４つの発生器１１０から発生される気流の角度がそれぞれ調整される。
その後、収音処理部１０１ａは、収音コマンドを取得したか否かを判定する（Ｓ７）。収音処理部１０１ａが収音コマンドを取得したと判定した場合（Ｓ７でＹｅｓ）、ステップＳ１の処理に戻る。収音処理部１０１ａが収音コマンドを取得していないと判定した場合（Ｓ７でＮｏ）、飛行制御部１０１ｅは、ステップＳ２の処理に戻り、収音制御を継続する。
飛行制御部１０１ｅは、通常制御が開始されると、ステップＳ８～ステップＳ１１の処理を実行する。
飛行制御部１０１ｅは、加速度センサ１０３およびジャイロセンサ１０４による検出結果から、現在の無人飛行体１００の姿勢を判定する（Ｓ８）。
そして、飛行制御部１０１ｅは、判定した現在の無人飛行体１００の姿勢と、コントローラ２００から受信した操作信号に含まれる無人飛行体１００の姿勢の目標値とを比較して、姿勢を維持するための補正量を決定する（Ｓ９）。
飛行制御部１０１ｅは、決定した補正量に応じて、４つの発生器１１０の回転翼１１１それぞれの回転数を調整する（Ｓ１０）。これにより、４つの発生器１１０それぞれから発生される気流により得られる、無人飛行体１００を飛行させる力の大きさを、４つの発生器１１０のそれぞれにおいて独立して調整される。
その後、収音処理部１０１ａは、収音コマンドを取得したか否かを判定する（Ｓ１１）。収音処理部１０１ａが収音コマンドを取得したと判定した場合（Ｓ１１でＹｅｓ）、ステップＳ１の処理に戻る。収音処理部１０１ａが収音コマンドを取得していないと判定した場合（Ｓ１１でＮｏ）、飛行制御部１０１ｅは、ステップＳ８の処理に戻り、通常制御を継続する。
図６は、実施の形態に係る無人飛行体の収音制御におけるノイズ処理の一例を示すフローチャートである。ノイズ処理は、収音制御が開始されると開始され、収音制御が終了すると終了する。
無人飛行体１００の収音処理部１０１ａは、４つのマイクロフォン１０５において生成された４つの音データを、４つのマイクロフォン１０５から取得する（Ｓ２１）。
次に、ノイズ処理部１０１ｂは、４つの発生器１１０の回転翼１１１の回転数を取得する（Ｓ２２）。つまり、ノイズ処理部１０１ｂは、ステップＳ３で決定された回転数を飛行制御部１０１ｅから取得する。
ノイズ処理部１０１ｂは、取得した回転数に応じて、当該回転数で４つの回転翼１１１が回転することにより生じる騒音の周波数帯をフィルタリングするためのフィルタパラメータに、フィルタリングに用いるフィルタを調整する（Ｓ２３）。例えば、フィルタは、バンドストップフィルタであってよく、フィルタパラメータは、フィルタリング開始周波数、停止周波数、次数などであってよい。また、ノイズの基本周波数のみがフィルタリング対象とされてもよく、さらに基本周波数の倍数の周波数がフィルタリング対象とされてもよい。
ノイズ処理部１０１ｂは、フィルタパラメータ調整後のフィルタを用いて、収音処理部１０１ａが取得した音データに対してフィルタリングを実行する（Ｓ２４）。
ノイズ処理部１０１ｂは、フィルタリング後の音データを記憶する（Ｓ２５）。なお、記憶された音データは、通信ＩＦ１０９を介して携帯端末３００に送信されてもよい。
収音処理部１０１ａは、収音終了か否かを判定する（Ｓ２６）。具体的には、収音処理部１０１ａは、取得した音データに収音制御を停止することを示す収音コマンドが含まれている場合、収音終了であると判定し（Ｓ２６でＹｅｓ）、ノイズ処理を終了する。収音処理部１０１ａは、取得した音データに収音制御を停止することを示す収音コマンドが含まれていない場合、収音終了でないと判定し（Ｓ２６でＮｏ）、ステップＳ２１の処理に戻る。
［３．効果など］
本実施の形態に係る無人飛行体１００によれば、プロセッサ１０１は、４つのマイクロフォン１０５の収音の開始に応じて、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成する。これにより、４つの発生器１１０はそれぞれ、制御要求に従って回転翼１１１を回転させる。このため、４つの発生器１１０から発生する騒音の周波数帯域を狭めることができる。これにより、得られた音データに対して騒音をフィルタリングにより除去しても、ターゲット音の音成分が除去されにくくすることができる。よって、ターゲット音の品質を向上させることができる。
この効果について図７および図８を用いて説明する。
図７は、通常制御と収音制御とで得られる騒音、フィルタ、音データ、および、フィルタリング処理後の音データの周波数特性を示す図である。図７のａ－１、ｂ－１、ｃ－１およびｄ－１は、それぞれ、通常制御における騒音、フィルタ、音データ、および、フィルタリング処理後の音データの周波数特性を示す図である。図７のａ－２、ｂ－２、ｃ－２およびｄ－２は、それぞれ、収音制御における騒音、フィルタ、音データ、および、フィルタリング処理後の音データの周波数特性を示す図である。
図７のａ－１に示されるように、通常制御では、４つの発生器１１０が独立した回転数で制御されるため、それぞれが異なる回転数で制御されることが多いため、４つの発生器１１０による騒音は、４つの異なる回転数に応じた４つの異なる周波数帯を有する騒音で構成される。これにより、フィルタリングでは、これらの４つの異なる周波数帯を有する騒音をフィルタリングする必要があるため、図７のｂ－１に示されるように、４つの異なる周波数帯の成分を低減するためのフィルタが設定される。したがって、図７のｃ－１に示されるような得られた音データに対して、図７のｂ－１で示されるフィルタを用いたフィルタリングを実行すると、図７のｄ－１に示されるように、広い周波数帯域の音成分が除去された音データが得られることとなる。
一方で、収音制御では、図７のａ－２に示されるように、４つの発生器１１０の回転数の回転数差が小さくなるように、例えば、同一の回転数となるように制御されるため、４つの発生器１１０による騒音は、１つの同一の回転数に応じた１つの周波数帯を有する騒音で構成される。これにより、フィルタリングでは、１つの周波数帯を有する騒音をフィルタリングすればよいため、図７のｂ－２に示されるように、１つの周波数帯の成分を低減するためのフィルタが設定される。したがって、図７のｃ－２に示されるような得られた音データに対して、図７のｂ－２で示されるフィルタを用いたフィルタリングを実行すると、図７のｄ－２に示されるように、図７のｄ－１で除去された音成分よりも狭い周波数帯域の音成分が除去された音データが得られることとなる。なお、図７のｃ－１及びｃ－２の音データは、互いに同じ音データである。
図８は、通常制御と収音制御とで得られる、フィルタリング処理後の音データを重ね合わせた図である。
図８に示されるように、収音制御におけるフィルタリング後の音データの周波数特性は通常制御におけるフィルタリング後の音データの周波数特性と比較して、フィルタリングにより除去されている音成分の周波数帯域が狭い。よって、収音制御を実行することで、ＳＮ比が大きくでき、ターゲット音の品質を向上させることができる。
なお、ＳＮ比は、ターゲット音なしの状態で収音した音をノイズとし、ターゲット音ありの状態で収音した音をシグナルとして、算出される。
また、無人飛行体１００は、音データを生成するマイクロフォン１０５を備える。このため、マイクロフォンによる収音開始と回転翼制御との同期が容易となる。
また、無人飛行体１００において、プロセッサ１０１は、さらに、４つのマイクロフォン１０５が生成する音データから、回転翼１１１の回転により発生する騒音の周波数帯に対応する部分をフィルタリングする。このため、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１の回転により発生する騒音を、無人飛行体１００の外部の装置でフィルタリングが実行される場合よりも小さいタイムラグで低減することができる。
また、無人飛行体１００において、プロセッサ１０１は、４つの回転翼１１１それぞれの回転数を同一の回転数に変更させる制御要求を生成する。このため、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１の回転により発生する騒音の周波数帯域を最小限にすることができ、当該騒音を効果的に低減することができる。
また、無人飛行体１００において、プロセッサ１０１は、制御要求で変更させる回転翼１１１の回転数を、飛行している無人飛行体１００の高度、速度、または姿勢を維持するための回転数に決定する。このため、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更されても、飛行している無人飛行体１００の高度、速度、または姿勢を維持することができる。したがって、ターゲット音の追従的な収音が可能となる。
また、無人飛行体１００は、４つの発生器１１０が発生させた気流の向きを調整する４つの調整機構１２０と、無人飛行体１００の姿勢を検出する姿勢センサとしての加速度センサ１０３およびジャイロセンサ１０４と、を備える。プロセッサ１０１は、無人飛行体１００の姿勢を維持するための向きに気流が調整されるように４つの調整機構１２０を制御する。このため、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１の回転により発生する騒音の周波数帯域を最小限にするとともに、無人飛行体１００の姿勢を維持することができる。したがって、ターゲット音の追従的な収音が可能となる。
また、無人飛行体１００において、４つの調整機構１２０は、それぞれ、４つの発生器１１０が発生する気流の下流側に配置される偏向板１２１を有する。このため、４つの発生器１１０の回転翼１１１の回転数の回転数差が小さい場合であっても、４つの発生器１１０の回転翼１１１から発生する気流の角度を変更することができ、無人飛行体１００の姿勢を効果的に維持することができる。
［４．変形例］
［４－１．変形例１］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００は、４つの発生器１１０を備える構成としたが、無人飛行体１００が備える発生器の数は、４つに限らずに、１～３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。
［４－２．変形例２］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００は、本体１４０と４つのダクト１３０とが４つのアーム１４１により接続される構成としたが、これに限らずに、４つの発生器１１０が本体１４０に接続されている構成であれば、４つのダクト１３０または４つのアーム１４１を備えていない構成であってもよい。つまり、無人飛行体は、本体１４０に直接４つの発生器１１０が接続されている構成であってもよいし、本体１４０に直接４つのダクト１３０が接続されている構成であってもよい。また、無人飛行体は、４つのダクト１３０を備えていない構成、つまり、４つの発生器１１０の側方が覆われていない構成であってもよい。よいし、本体１４０に直接４つのダクト１３０が接続されている構成であってもよい。
［４－３．変形例３］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００は、４つのマイクロフォン１０５を備える構成としたが、無人飛行体１００が備えるマイクロフォンの数は、４つに限らずに、１～３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。なお、マイクロフォン１０５の数が少ない場合、無人飛行体１００の姿勢を回転させることで、異なるタイミングで複数の音データを取得し、複数の音データを比較することで、音源方向を推定してもよい。マイクロフォン１０５は、無人飛行体１００の外側に、つまり、外部の空間に露出するように配置されていればよく、本体１４０の側方以外にもアーム１４１の側方に配置されていてもよい。また、マイクロフォン１０５は、本体１４０から離れた位置に配置されてもよい。例えば、本体１４０にアーム１４１とは別に取り付けられた本体１４０から離れる方向に延長されたアームのような棒、金属線のような線又は糸のような紐の先端又は途中にマイクロフォン１０５が配置されてもよい。
［４－４．変形例４］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００では、４つのダクト１３０のそれぞれに、１つの調整機構１２０が配置される構成であるとしたが、２つの調整機構が配置される構成であるとしてもよい。２つの調整機構が配置される構成の無人飛行体は、回転軸が調整機構１２０の偏向板１２１に略直交する姿勢で配置される調整機構がさらに配置される構成となる。
［４－５．変形例５］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００では、４つの調整機構１２０のそれぞれは、偏向板１２１の姿勢を変更することで、対応する発生器１１０が発生させた気流の角度を変更する構成としたが、これに限らない。例えば、４つの調整機構は、それぞれ、４つのダクト１３０が４つのアーム１４１に接続されている４つの接続箇所において、４つのダクト１３０が４つのアーム１４１を回転軸として本体１４０に対して回転することにより、４つの発生器１１０が発生する気流の角度を変更する構成であってもよい。
［４－６．変形例６］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００では、４つのマイクロフォン１０５を備える構成としたが、マイクロフォン１０５を備えない構成としてもよい。この場合の無人飛行体は、外部に設置されたマイクロフォンの収音の開始に応じて、４つの発生器１１０が備える回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させてもよい。このように、外部のマイクロフォンに対しても、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させることで、外部のマイクロフォンへの４つの発生器１１０から発生する騒音の影響を低減することができる。なお、外部のマイクロフォンにより収音された音からのノイズのフィルタリングは、収音時に行われてもよく、収音後に追加的に行われてもよい。ノイズのフィルタリングが収音後に行われる場合は、回転数変更時のフィルタパラメータが記憶され、記憶されたフィルタパラメータを用いてフィルタリングが事後的に行われてよい。
［４－７．変形例７］
上記実施の形態に係る無人飛行体１００は、収音処理部１０１ａが取得した音データに収音を開始することを示す収音コマンドが含まれている場合に収音を開始するとしたが、これに限らない。例えば、コントローラ２００から受信した操作信号が収音開始を示す信号を含んでいれば、収音を開始してもよいし、カメラ１０７により得られた画像データを解析することで、ユーザが収音開始のジェスチャを行ったことを認識できた場合、または、ユーザが収音開始の言葉を発生したことをユーザの唇の動きから認識できた場合に、収音を開始してもよい。
また、無人飛行体１００は、コントローラ２００で操作されずに、予め設定されたプログラムに従って自律的に飛行してもよい。
また、コントローラ２００は、無人飛行体１００の操作インタフェースを備えず、予め設定されたプログラムに従って無人飛行体１００を操作してもよい。
［４－８．変形例８］
上記実施の形態では、無人飛行体１００においてマイクロフォンの収音の開始に応じて、４つの発生器１１０が備える回転翼１１１それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成するとしたが、当該制御要求は、無人飛行体１００と通信する外部の情報処理装置により生成されてもよい。この場合、外部の情報処理装置は、生成した制御要求を無人飛行体１００に送信する。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の無人飛行体１００、情報処理方法などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備える無人飛行体と通信する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、マイクロフォンの収音の開始に応じて、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、生成した前記制御要求を前記無人飛行体に送信する情報処理方法を実行させる。
以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る無人飛行体、情報処理方法およびプログラムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
なお、障害物検知部１０１ｇ、飛行制御部１０１ｅで行う処理並びに画像認識処理、音声認識処理は、機械学習を用いてもよい。機械学習には、例えば、入力情報に対してラベル（出力情報）が付与された教師データを用いて入力と出力との関係を学習する教師あり学習、ラベルのない入力のみからデータの構造を構築する教師なし学習、ラベルありとラベルなしのどちらも扱う半教師あり学習、状態の観測結果から選択した行動に対するフィードバック（報酬）を得ることにより、最も多く報酬を得ることができる連続した行動を学習する強化学習などが挙げられる。また、機械学習の具体的な手法として、ニューラルネットワーク（多層のニューラルネットワークを用いた深層学習を含む）、遺伝的プログラミング、決定木、ベイジアン・ネットワーク、サポート・ベクター・マシン（ＳＶＭ）などが存在する。本開示においては、以上で挙げた具体例のいずれかを用いればよい。
本開示は、ターゲット音の品質を向上させることができる無人飛行体、情報処理方法およびプログラムなどとして有用である。
１００ 無人飛行体
１０１ プロセッサ
１０１ａ 収音処理部
１０１ｂ ノイズ処理部
１０１ｄ 位置検出部
１０１ｅ 飛行制御部
１０１ｆ 映像制御部
１０１ｇ 障害物検知部
１０２ ＧＰＳ受信機
１０３ 加速度センサ
１０４ ジャイロセンサ
１０５ マイクロフォン
１０６ ジンバル
１０７ カメラ
１０８ 距離センサ
１０９ 通信ＩＦ
１１０ 発生器
１１１ 回転翼
１１２ アクチュエータ
１２０ 調整機構
１２１ 偏向板
１２２ アクチュエータ
１３０ ダクト
１３１ 空間
１４０ 本体
１４１ アーム
２００ コントローラ
３００ 携帯端末

Claims (9)

  1. 無人飛行体であって、
    前記無人飛行体を飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、
    プロセッサと、を備え、
    前記プロセッサは、マイクロフォンの収音の開始後に、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を、前記収音の開始前よりも前記回転翼の回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、
    前記２つ以上の発生器はそれぞれ、前記制御要求に従って前記回転翼を回転させる
    無人飛行体。
  2. さらに、
    音データを生成する前記マイクロフォンを備える
    請求項１に記載の無人飛行体。
  3. 前記プロセッサは、さらに、
    前記回転翼の回転数の変更後の前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼のそれぞれの回転数を取得し、
    前記マイクロフォンが生成する前記音データから、前記それぞれの回転数に応じた周波数帯に対応する部分をフィルタリングする
    請求項２に記載の無人飛行体。
  4. 前記プロセッサは、前記回転翼それぞれの回転数を同一の回転数に変更させる制御要求を前記制御要求として生成する
    請求項１から３のいずれか１項に記載の無人飛行体。
  5. 前記プロセッサは、前記制御要求で変更させる前記回転翼の回転数を、飛行している前記無人飛行体の高度、速度、または姿勢を維持するための回転数に決定する
    請求項１から４のいずれか１項に記載の無人飛行体。
  6. さらに、
    前記２つ以上の発生器が発生させた気流の向きを調整する調整機構と、
    前記無人飛行体の姿勢を検出する姿勢センサと、を備え、
    前記プロセッサは、前記無人飛行体の姿勢を維持するための向きに前記気流が調整されるように前記調整機構を制御する
    請求項１から５のいずれか１項に記載の無人飛行体。
  7. 前記調整機構は、前記発生器が発生する気流の下流側に配置される偏向板である
    請求項６に記載の無人飛行体。
  8. 飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備える無人飛行体と通信する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、
    マイクロフォンの収音の開始後に、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を、前記収音の開始前よりも前記回転翼の回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、
    生成した前記制御要求を前記無人飛行体に送信する
    情報処理方法。
  9. 飛行させる力を発生させる２つ以上の発生器であって、気流を発生させる回転翼をそれぞれ備える２つ以上の発生器と、プロセッサと、を備える無人飛行体と通信する情報処理装置が実行する情報処理方法であって、
    マイクロフォンの収音の開始後に、前記２つ以上の発生器が備える前記回転翼それぞれの回転数を、前記収音の開始前よりも前記回転翼の回転数差が小さくなるように変更させる制御要求を生成し、
    生成した前記制御要求を前記無人飛行体に送信する
    情報処理方法を前記情報処理装置に実行させるためのプログラム。
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