JP7306389B2 - 無人航空機および駆動方法、並びにプログラム - Google Patents

Description

本技術は、無人航空機および駆動方法、並びにプログラムに関し、特に、簡単に機体のバランスをとることができるようにした無人航空機および駆動方法、並びにプログラムに関する。

近年、荷物の運搬やカメラでの撮影に無人航空機が利用されている。

このような無人航空機は複数のプロペラを回転させることにより飛行し、飛行時にはそれらの複数の各プロペラの回転数を調整することで所望の方向へと飛行する。

ところで、機体の重心位置を調整する技術として、ヘリコプタの胴体部に対して、メインロータおよびテイルロータが設けられた可動部を移動させることで、ヘリコプタの重心位置を常にメインロータシャフトの軸線上に位置させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術を用いれば、ヘリコプタの機体のバランス調整を行うことができる。

特開平７－１７４９１号公報

しかしながら、プロペラを駆動させるモータ等の可動部分と、機体、つまり胴体部分とが一体となっている無人航空機では、上述した特許文献１に記載の技術により重心位置を調整して機体のバランスをとることはできなかった。

本技術は、このような状況に鑑みてなされたものであり、簡単に機体のバランスをとることができるようにするものである。

本技術の第１の側面の無人航空機は、複数のプロペラを回転させる複数のモータと、重心位置調整部材を移動させる可動部と、前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する制御部とを備え、前記制御部は、所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動を制御し、前記可動部は前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材を移動させる。

本技術の第１の側面の駆動方法またはプログラムは、複数のプロペラを回転させる複数のモータと、重心位置調整部材を移動させる可動部とを有する無人航空機が、前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御するステップを含み、所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動を制御し、前記可動部は前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材を移動させる。

本技術の第１の側面においては、複数のプロペラを回転させる複数のモータと、重心位置調整部材を移動させる可動部とを有する無人航空機において、前記可動部による前記重心位置調整部材の移動が制御される。また、所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動が制御され、前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材が移動される。

本技術の第２の側面の無人航空機は、複数の調整部材を移動させる可動部と、発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する制御部とを備える。

本技術の第２の側面の駆動方法またはプログラムは、複数の調整部材を移動させる可動部を有する無人航空機が、発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する。

本技術の第２の側面においては、複数の調整部材を移動させる可動部を有する無人航空機において、発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きが調整されるとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動が制御される。

本技術の第１の側面および第２の側面によれば、簡単に機体のバランスをとることができる。

なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載された何れかの効果であってもよい。

重心位置の調整について説明する図である。 重心位置の調整について説明する図である。 バッテリ可動部の構成例を示す図である。 無人航空機の機能的な構成例を示す図である。 初回離陸時における飛行制御処理を説明するフローチャートである。 強風対策について説明する図である。 無人航空機の機能的な構成例を示す図である。 強風対策制御処理を説明するフローチャートである。 コンピュータの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、本技術を適用した実施の形態について説明する。

〈第１の実施の形態〉
〈本技術について〉
本技術は複数のプロペラを有する無人航空機において、プロペラを回転させるモータの回転数に基づいてプロペラやモータ等の可動部分と、無人航空機の機体との位置関係を維持したまま重心位置調整部材を移動させることで、無人航空機の重心位置を調整することができるようにするものである。これにより、簡単に機体のバランスをとることができる。

なお、重心位置調整部材は、無人航空機に搭載されたバッテリや、重心位置調整用の重り、無人航空機に積載されたペイロード（積載物）など、どのようなものであってもよいが、以下では重心位置調整部材がバッテリである場合について説明する。

例えば無人航空機にジンバルカメラや各種のセンサ、積載物といったペイロードを搭載すると、それらのペイロードの重量および搭載位置によって無人航空機の重心位置が変化する。また、無人航空機は、機体重量の多くをバッテリが占めているという特徴を有している。

そこで本技術では、そのような特徴を活かしてバッテリを無人航空機の機体に対して移動させることで機体の重心位置の最適化を行うようにした。

それでは、以下、本技術についてより詳細に説明する。

一般的に、無人航空機は自身に搭載されるペイロードの重量に合わせて、プロペラ部のモータによって機体制御を実施している。

具体的には、例えば無人航空機の外観の構成は図１に示すようになっている。なお、図１は、無人航空機１１を正面から見た図を示している。

この例では無人航空機１１には、無人航空機１１を駆動（飛行）させる駆動部であるプロペラ２１ａおよびプロペラ２１ｂと、それらのプロペラ２１ａおよびプロペラ２１ｂを回転させる回転駆動部であるモータ２２ａおよびモータ２２ｂが設けられている。

特に、ここではプロペラ２１ａおよびプロペラ２１ｂは、例えば２次元平面上に並ぶように配置されており、またモータ２２ａおよびモータ２２ｂは自身の回転数、すなわちプロペラ２１ａおよびプロペラ２１ｂの回転数を検出する回転数検出機能を有している。

なお、以下、プロペラ２１ａおよびプロペラ２１ｂを特に区別する必要のない場合、単にプロペラ２１とも称し、モータ２２ａおよびモータ２２ｂを特に区別する必要のない場合、単にモータ２２とも称することとする。また、以下では、モータ２２ａの回転数を特に回転数raとも記し、モータ２２ｂの回転数を特に回転数rbとも記すこととする。

無人航空機１１には、周囲の被写体を撮影する撮影部として機能するジンバルカメラ２３や、無人航空機１１の各部に電力を供給するバッテリ２４が設けられている。

さらに、ここではバッテリ２４が無人航空機１１の重心位置を調整するための重心位置調整部材であるため、無人航空機１１にはバッテリ２４を移動させるためのバッテリ可動部２５が設けられている。

例えば図１の例のように無人航空機１１に対してバッテリ２４は略中央に位置し、ジンバルカメラ２３が図中、左側に位置している場合、無人航空機１１の重心位置は、中央よりも図中、左側、すなわちプロペラ２１ａ側に偏った状態となる。これは、無人航空機１１の中心より図中、右側にあるバッテリ２４およびバッテリ可動部２５の重量と比較して、無人航空機１１の中心より図中、左側にあるジンバルカメラ２３の重量の方が重いためである。

このような場合、無人航空機１１は図中、左側、つまりプロペラ２１ａ側に傾くことから、無人航空機１１は機体のバランスを保つために回転数rbよりも回転数raが多くなるように回転数raを増加させる。これにより、無人航空機１１が地面に対して水平な状態となり、バランスが保たれることになる。

逆に無人航空機１１が図中、右側、つまりプロペラ２１ｂ側に傾く場合には、無人航空機１１は回転数rbを増加させて、回転数rbが回転数raよりも多くなるように制御され、機体のバランスが保たれるようにされる。

ここで、図１に示す例のように無人航空機１１のプロペラ２１ａ側にジンバルカメラ２３が配置されており、機体の重心位置がプロペラ２１ａ側に偏っている場合、無人航空機１１の飛行中には継続的に回転数ra＞回転数rbの状態となっている。

このように常に回転数rbよりも回転数raが多い状態が続くと、モータ２２ｂと比較してモータ２２ａの劣化が進む状況となってしまう。

無人航空機１１の重心位置に偏りが生じると各モータ２２の劣化度合いにも偏りが生じてしまうため、できるだけ各モータ２２の回転数が等しくなるように、無人航空機１１の重心位置を機体の中央（中心）の位置とすることができるとよい。

そこで本技術では、無人航空機１１の機体のバランスをとるために、モータ２２による制御を行う前に、まずはジンバルカメラ２３等のペイロードの重量と配置位置に合わせてバッテリ２４を移動させることにより機体の重心位置を調整するようにした。

具体的には、図１の例ではジンバルカメラ２３の搭載によって無人航空機１１の機体の重心はプロペラ２１ａ側に偏っているため、バッテリ可動部２５はバッテリ２４をプロペラ２１ｂ側に移動させることで重心位置を調整する。

特に、ここではバッテリ可動部２５はバッテリ２４を図中、左右方向に移動させることができるようになっており、バッテリ２４をプロペラ２１ｂ側に移動させることで機体の重心位置が無人航空機１１の中心位置となるように調整を行う。

なお、以下では無人航空機１１の中心から見てプロペラ２１ａ側の方向を特にＡ側とも称し、無人航空機１１の中心から見てプロペラ２１ｂ側の方向を特にＢ側とも称することとする。また、以下では無人航空機１１の機体の中心位置を、特に機体中心位置とも称することとする。

このようにバッテリ可動部２５は、無人航空機１１の機体と、プロペラ２１およびモータ２２との位置関係を維持したまま（変化させずに）、独立してバッテリ２４を機体に対してＡ側やＢ側へと移動させることができる。

しかし、バッテリ可動部２５によるバッテリ２４の移動にも限界があり、ある程度Ａ側やＢ側にバッテリ２４を移動させると、物理的な制約によって、それ以上はＡ側やＢ側へとバッテリ２４を移動させることができなくなってしまうこともある。

例えば、バッテリ２４が移動可能な範囲における最もＡ側の位置をＡ側端と称し、バッテリ２４が移動可能な範囲における最もＢ側の位置をＢ側端と称することとする。

この場合、バッテリ２４の位置をＡ側端よりもさらにＡ側に移動させることはできないし、同様にバッテリ２４の位置をＢ側端よりもさらにＢ側に移動させることもできない。

ジンバルカメラ２３等のペイロードの重量と配置位置によっては、バッテリ２４をＡ側端またはＢ側端まで移動させても無人航空機１１の重心位置が機体中心位置とはならないこともある。このように、これ以上はバッテリ２４の移動による重心位置の調整ができない状態となった場合にのみ、無人航空機１１はその状態から各モータ２２の回転数を調整し、機体のバランスが保たれるようにする。

例えば無人航空機１１の離陸後、無人航空機１１が水平（バランス）を保っている状態で、無人航空機１１は回転数raと回転数rbを評価する。

このとき、例えば回転数raと回転数rbの差分（ra-rb）が所定の正の値の閾値｜ｔ｜以上であれば、バッテリ２４がＢ側（Ｂ方向）へと所定の単位変化量分だけ移動される。

すると無人航空機１１では、バッテリ２４が移動されたことから機体のバランスが保たれるように各モータ２２の回転数が制御されるので、その後、再度、回転数raと回転数rbが評価され、差分（ra-rb）が閾値｜ｔ｜未満となるまでバッテリ２４の移動と回転数の評価とが繰り返し行われる。

同様に、無人航空機１１の離陸後における回転数の評価の結果、差分（ra-rb）が所定の負の値の閾値－｜ｔ｜以下であれば、バッテリ２４がＡ側（Ａ方向）へと所定の単位変化量分だけ移動される。

そして、バッテリ２４の移動に応じて各モータ２２の回転数が制御されるので、その後、再度、回転数raと回転数rbが評価され、差分（ra-rb）が閾値－｜ｔ｜より大きくなるまでバッテリ２４の移動と回転数の評価とが繰り返し行われる。

以上のことから無人航空機１１では、差分（ra-rb）が閾値｜ｔ｜と閾値－｜ｔ｜とから定まる所定の範囲内の値でない場合、バッテリ２４の移動による機体の重心位置の調整が行われることになる。なお、ここでいう所定の範囲とは閾値－｜ｔ｜よりも大きく、閾値｜ｔ｜よりも小さいという値の範囲である。

このように無人航空機１１は、各モータ２２の回転数を比較して、その比較結果に応じた方向にバッテリ２４を移動させる。これにより、無人航空機１１に搭載されたジンバルカメラ２３などのペイロードの重量と配置位置に応じて適切な方向に適切な距離だけバッテリ２４を移動させ、無人航空機１１の重心位置を調整することができる。

なお、ここでは無人航空機１１に設けられたモータ２２が２つである場合を例として説明したが、モータ２２が３以上である場合でも同様の処理により重心位置の調整を行うことができる。例えばモータ２２が偶数個ある場合には、２つのモータ２２を１つのペアとし、それらのペアごとに上述した回転数の評価を行い、その評価結果に応じてバッテリ２４を移動させればよい。

具体的には、例えば図２に示すように、無人航空機１１に４つのプロペラと、それらのプロペラを駆動させる４つのモータとが設けられているとする。なお、図２において図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図２では各モータの図示は省略されている。

この例では、無人航空機１１には図１に示したプロペラ２１ａとプロペラ２１ｂに加えて、さらにプロペラ２１ａ’とプロペラ２１ｂ’が設けられている。

ここでは、図中、上側においてプロペラ２１ａとプロペラ２１ｂが図中、横方向に並べられて配置されており、それらのプロペラ２１ａとプロペラ２１ｂの図中、下側にはプロペラ２１ａ’とプロペラ２１ｂ’が図中、横方向に並べられて配置されている。

また、プロペラ２１ａとプロペラ２１ａ’が図中、縦方向に並べられて配置されており、プロペラ２１ｂとプロペラ２１ｂ’が図中、縦方向に並べられて配置されている。特に、無人航空機１１ではプロペラ２１ａ、プロペラ２１ｂ、プロペラ２１ａ’、およびプロペラ２１ｂ’が２次元平面上に並ぶように配置されている。

さらに、この例では無人航空機１１にはプロペラ２１ａ’およびプロペラ２１ｂ’のそれぞれを回転させる回転駆動部である、図示せぬモータ２２ａ’およびモータ２２ｂ’が設けられている。

なお、以下、プロペラ２１ａ、プロペラ２１ｂ、プロペラ２１ａ’、およびプロペラ２１ｂ’を特に区別する必要のない場合、単にプロペラ２１とも称することとする。また、以下、モータ２２ａ、モータ２２ｂ、モータ２２ａ’、およびモータ２２ｂ’を特に区別する必要のない場合、単にモータ２２とも称することとする。

さらに、以下ではモータ２２ａ’およびモータ２２ｂ’の回転数を、それぞれ回転数ra’および回転数rb’と記すこととする。

図２の例では、４つのモータ２２（プロペラ２１）が２つのペアに分けられる。

具体的には、例えば図２に示す例においてはバッテリ２４が図中、左右方向に直線的に移動可能とされている。図２では直線Ｌ１１は、バッテリ２４が移動可能な方向であるバッテリ可動線（バッテリ可動方向）を表している。

いま、機体中心位置を通り、バッテリ可動線に対して直交する直線Ｌ１２を分割線とすると、この分割線によりモータ２２、つまりプロペラ２１がＡ群とＢ群に分けられる。

ここでは、分割線に対して図中、左側に位置するモータ２２ａとモータ２２ａ’がＡ群に属すとされ、分割線に対して図中、右側に位置するモータ２２ｂとモータ２２ｂ’がＢ群に属すとされる。

そして、Ａ群に属すモータ２２と、そのモータ２２について分割線に対して対称な位置にあるＢ群のモータ２２とが１つのペアとされる。

したがって、ここではモータ２２ａとモータ２２ｂが１つのペアとされ、モータ２２ａ’とモータ２２ｂ’が他の１つのペアとされることになる。

そして、モータ２２ａとモータ２２ｂのペアについては、上述した例と同様に差分（ra-rb）と、閾値｜ｔ｜や閾値－｜ｔ｜とが比較される。

また、モータ２２ａ’とモータ２２ｂ’のペアについても同様に差分（ra’-rb’）と、閾値｜ｔ｜や閾値－｜ｔ｜とが比較される。

そして、差分（ra-rb）および差分（ra’-rb’）が閾値－｜ｔ｜よりも大きく、かつ閾値｜ｔ｜未満となるまでバッテリ２４がバッテリ可動線に沿って移動され、バッテリ２４の移動と回転数の評価とが繰り返し行われる。

なお、図１ではバッテリ２４がＡ側やＢ側に移動されると説明したが、図２の例ではバッテリ可動線と平行な方向にバッテリ２４が移動される。特にバッテリ可動線と平行な方向のうちの図中、左側の方向がＡ側に相当し、バッテリ可動線と平行な方向のうちの図中、右側の方向がＢ側に相当する。

また、ここではバッテリ２４が直線上を移動する例について説明したが、各モータ２２の回転数の評価に基づいてバッテリ２４を２次元平面上の任意の位置に移動させるようにしてもよい。

さらに、図２では４つのプロペラ２１に対して１つのバッテリ２４が設けられる例について説明したが、プロペラ２１のペアごとに１つのバッテリが重心位置調整部材として設けられてもよい。具体的には、例えば図２の例では差分（ra-rb’）と閾値との比較結果に応じて１つのバッテリがプロペラ２１ａとプロペラ２１ｂ’とを結ぶ直線上を移動するようにし、差分（ra’-rb）と閾値との比較結果に応じて他の１つのバッテリがプロペラ２１ａ’とプロペラ２１ｂとを結ぶ直線上を移動するようにすればよい。

〈バッテリ可動部の構成について〉
次にバッテリ可動部２５の具体的な構成例について説明する。

バッテリ可動部２５は、例えば図３に示すように構成することができる。

図３に示す例では、バッテリ可動部２５は直線形状のベースレール５１と、そのベースレール５１に設けられたバッテリホルダ５２、ギアボックス５３、プーリー５４、プーリー５５、およびベルト５６を有している。

すなわち、ベースレール５１の一方の端にはギアボックス５３とプーリー５４が配置されており、ベースレール５１の他方の端にはプーリー５５が設けられている。そして、回転軸となる２つのプーリー５４およびプーリー５５の部分に１つのベルト５６が設けられており、そのベルト５６に対して、バッテリ２４を保持するバッテリホルダ５２が固定されている。

また、ギアボックス５３内部には、図中、右側に示すようにモータ６１、変速ギア６２、および変速ギア６３が設けられている。

バッテリ２４の移動時には、バッテリ可動部２５はモータ６１を回転させる。モータ６１の回転軸が回転すると、その回転軸に固定された変速ギア６２と、変速ギア６２と噛み合うように配置された変速ギア６３が回転し、これにより変速ギア６３と噛み合うプーリー５４が回転する。

すると、プーリー５４の回転に応じてベルト５６が回るとともにプーリー５５も回転し、その結果、ベルト５６に固定されているバッテリホルダ５２と、そのバッテリホルダ５２に保持されているバッテリ２４がベースレール５１に沿って直線的に移動する。

なお、ここではバッテリ可動部２５がモータ６１を回転させることで機械的にバッテリ２４を移動させる例について説明したが、バッテリ可動部２５によりバッテリ２４を移動させる機構は図３の例に限らず、どのようなものであってもよい。例えば超電導電磁石を利用して、磁力によりバッテリ２４を移動させるようにしてもよいし、アクチュエータ等を利用してバッテリ２４を移動させるようにしてもよい。

その他、例えば先端にプロペラ２１およびモータ２２が固定されたローターアームをある程度の重量を有するものとし、そのローターアームを重心位置調整部材としてもよい。そのような場合、無人航空機１１はロータアームを伸縮させることで重心位置を調整する。また、ローターアームに重心位置調整部材とするバッテリなどを固定し、ロータアームを伸縮させることで重心位置を調整するようにしてもよい。

〈無人航空機の機能的な構成例〉
続いて、無人航空機１１の機能的な構成例について説明する。

ここでは、図１に示した２つのプロペラ２１を有する無人航空機１１の構成について説明する。そのような無人航空機１１の機能的な構成は、例えば図４に示すようになる。なお、図４において図１における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図４に示す無人航空機１１は、プロペラ２１ａ、プロペラ２１ｂ、モータ２２ａ、モータ２２ｂ、駆動制御部９１ａ、駆動制御部９１ｂ、位置計測部９２、飛行計画制御部９３、重量計測部９４、ジンバルカメラ２３、傾き検出部９５、記録部９６、バッテリ可動部２５、バッテリ２４、および制御部９７を有している。

駆動制御部９１ａおよび駆動制御部９１ｂは、制御部９７の指示に従ってモータ２２ａおよびモータ２２ｂの駆動を制御する。

また、モータ２２ａは駆動時の自身の回転数raを制御部９７に供給し、同様にモータ２２ｂも駆動時の自身の回転数rbを制御部９７に供給する。なお、モータ２２の回転数は、駆動制御部９１により検知するようにしてもよいし、制御部９７等においてモータ２２の駆動に関する内部変数などから検知するようにしてもよい。

さらに、ここでは説明を簡単にするため、無人航空機１１に２つのプロペラ２１が設けられている例について説明している。しかし、図２に示したように無人航空機１１に４つのプロペラ２１が設けられているようにしてもよい。

そのような場合、無人航空機１１にはプロペラ２１ａ’、プロペラ２１ｂ’、モータ２２ａ’、モータ２２ｂ’と、モータ２２ａ’およびモータ２２ｂ’のそれぞれの駆動を制御する駆動制御部９１ａ’および駆動制御部９１ｂ’とが設けられる。

なお、以下、駆動制御部９１ａ、駆動制御部９１ｂ、駆動制御部９１ａ’、および駆動制御部９１ｂ’を特に区別する必要のない場合、単に駆動制御部９１とも称することとする。

位置計測部９２は、例えばGPS（Global Positioning System）などからなり、実空間上における無人航空機１１の位置を計測し、その計測結果を飛行計画制御部９３に供給する。

飛行計画制御部９３は、適宜、制御部９７と情報の授受を行いながら、制御部９７から供給された情報と、位置計測部９２から供給された位置の計測結果とに基づいて無人航空機１１の飛行計画を示す飛行計画情報を生成し、制御部９７に供給する。ここで飛行計画情報は、無人航空機１１がどのようなルートをどのような速度で飛行するかといった飛行計画を示す情報である。

重量計測部９４は、無人航空機１１に搭載されたジンバルカメラ２３など、無人航空機１１に対して積載されたペイロードの重量を計測し、その計測結果として得られた重量情報を制御部９７に供給する。なお、以下では、ペイロードとしてジンバルカメラ２３が積載される例について説明するが、無人航空機１１に積載されるペイロードはジンバルカメラ２３に限らず、他のどのようなものであってもよいし、２以上のペイロードが積載されるようにしてもよい。

重量情報は、もともとの無人航空機１１の重量に対してペイロード（ジンバルカメラ２３）を積載することにより増加した無人航空機１１の重量の増加量を示す情報である。すなわち、重量情報は、無人航空機１１の所定の基準となる重量に対する重量の増加量を示す情報である。

傾き検出部９５は、例えばジャイロセンサやカメラなどからなり、無人航空機１１の機体の水平状態からの傾き、つまり地面に対する機体の傾きを検出し、その検出結果を制御部９７に供給する。

例えば傾き検出部９５がジャイロセンサからなる場合には、そのジャイロセンサの出力により示される傾き角度等が機体の傾きの検出結果として出力される。また、例えば傾き検出部９５がカメラからなる場合には、カメラにより撮影された画像から地面に対する機体の傾き角度が画像認識等により検出される。

記録部９６は、例えば不揮発性のメモリなどからなり、制御部９７から供給された各種の情報を記録したり、記録している情報を制御部９７に供給したりする。

例えば記録部９６には、無人航空機１１が機体の重心位置を調整するときに用いられる重心調整情報が必要に応じて記録される。

例えば重心調整情報には重量情報、バッテリ位置情報、および回転数差分情報が含まれている。換言すれば、記録部９６には重量情報、バッテリ位置情報、および回転数差分情報が対応付けられて記録されている。なお、ここでは重心調整情報に回転数差分情報が含まれていると説明したが、重心調整情報に回転数差分情報が含まれていないようにしてもよい。

ここで、バッテリ位置情報は、同じ重心調整情報に含まれている重量情報により示される重量が計測されたときの飛行時に、無人航空機１１のバランスがとれている状態におけるバッテリ２４の位置を示す情報である。すなわち、バッテリ位置情報は、バッテリ２４の移動による重心位置の調整後におけるバッテリ２４の位置を示す情報である。具体的には、バッテリ位置情報は、バッテリ２４の移動方向と移動量を示す情報などとすることができる。

また、回転数差分情報は、同じ重心調整情報に含まれている重量情報により示される重量が計測されたときの飛行時に、同じ重心調整情報に含まれているバッテリ位置情報により示される位置にバッテリ２４があって無人航空機１１のバランスがとれている状態における回転数raと回転数rbの差分（ra-rb）を示す情報である。

したがって、例えば重量計測部９４により所定の重量が計測された場合、その重量を示す重量情報を含む重心調整情報が既に記録部９６に記録されていれば、無人航空機１１では簡単に機体のバランスをとることができる。すなわち、その重心調整情報に含まれるバッテリ位置情報と回転数差分情報とを読み出し、バッテリ位置情報により示される位置にバッテリ２４を移動させ、差分（ra-rb）が回転数差分情報により示される差分となるように各モータ２２の回転数を制御すれば、機体のバランスがとれるはずである。

無人航空機１１では、飛行時に重量計測を行った結果、計測により得られた重量情報を含む重心調整情報が記録部９６に記録されていない場合には、その重量情報を含む重心調整情報が新たに生成され、記録部９６に記録される。

また、飛行時に重量計測を行った結果、計測により得られた重量情報を含む重心調整情報が記録部９６に記録されていたが、その重心調整情報を用いても機体のバランスがとれなかった場合には、新たに重心調整情報が生成されて記録部９６における重心調整情報が更新される。

制御部９７は、無人航空機１１全体の動作を制御する。例えば制御部９７は、飛行計画制御部９３から供給された飛行計画情報や、モータ２２から供給された回転数などに基づいて駆動制御部９１やバッテリ可動部２５を制御し、無人航空機１１の飛行を制御したり、機体のバランスをとったりする。

〈初回離陸時における飛行制御処理の説明〉
ところで、無人航空機１１は起動後に初めて離陸する場合などには、重量計測を行い、必要に応じて重心調整情報を生成する処理である初回離陸時における飛行制御処理を実行する。以下、図５のフローチャートを参照して、図４に示した無人航空機１１により行われる初回離陸時における飛行制御処理について説明する。

無人航空機１１の離陸時には、駆動制御部９１は制御部９７の指示に応じてモータ２２の駆動を制御する。モータ２２は駆動制御部９１の制御に従って回転することで、自身の回転軸に接続されたプロペラ２１を回転させ、無人航空機１１を垂直に離陸させる。

無人航空機１１が離陸すると、ステップＳ１１において重量計測部９４は、重量計測を行い、その結果得られた重量情報を制御部９７に供給する。

ステップＳ１２において制御部９７は、重量計測部９４から供給された重量情報と同じ重量を示す重量情報を含む重心調整情報が記録部９６に記録されているか否かを判定する。換言すれば、計測により得られた重量に対応するバッテリ位置情報が記録部９６に記録されているか否かが判定される。

ステップＳ１２において重心調整情報が記録されていないと判定された場合、ステップＳ１３の処理は行われず、その後、処理はステップＳ１４へと進む。

これに対して、ステップＳ１２において重心調整情報が記録されていると判定された場合、制御部９７は、重量計測部９４から供給された重量情報と同じ重量を示す重量情報を含む重心調整情報を記録部９６から読み出して、その後、処理はステップＳ１３へと進む。

ステップＳ１３においてバッテリ可動部２５はバッテリ２４を移動させる。

すなわち、制御部９７は、記録部９６から読み出した重心調整情報に含まれているバッテリ位置情報により示される位置にバッテリ２４が移動するように、バッテリ可動部２５に対してバッテリ２４の移動を指示する。すると、バッテリ可動部２５は制御部９７の指示に応じてバッテリ２４を移動させる。

同時に、制御部９７は、重心調整情報と、モータ２２から供給された回転数とに基づいて、モータ２２の回転数の差分（ra-rb）が重心調整情報に含まれている回転数差分情報により示される差分となるように、駆動制御部９１にモータ２２の駆動制御を指示する。

すると駆動制御部９１は、制御部９７の指示に応じて、モータ２２の回転数が指示された差分（ra-rb）に応じた適切な回転数となるようにモータ２２の回転駆動を制御する。

このように重心調整情報に基づいてバッテリ２４の位置やモータ２２の回転数を調整すれば、基本的には無人航空機１１の機体はバランスがとれた状態となるはずである。

ステップＳ１３の処理が行われると、その後、処理はステップＳ１４へと進む。

ステップＳ１３の処理が行われたか、またはステップＳ１２において重心調整情報が記録されていないと判定されると、ステップＳ１４の処理が行われる。

ステップＳ１４において制御部９７は、傾き検出部９５から供給された機体の傾きの検出結果に基づいて、無人航空機１１の機体が水平となるように、つまりバランスがとれた状態となるようにモータ２２の回転を制御する。すなわち、制御部９７は、駆動制御部９１に対してモータ２２の回転駆動の制御を指示する。

すると、各駆動制御部９１は、制御部９７の指示に応じてモータ２２の回転数を適切に増減するようにモータ２２の回転駆動を制御する。これにより、無人航空機１１の機体はバランスがとれた状態となる。

ステップＳ１５において制御部９７は、モータ２２から供給された回転数に基づいて、回転数raと回転数rbの差分（ra-rb）が閾値｜ｔ｜以上であるか否か、すなわちra-rb≧｜ｔ｜であるか否かを判定する。

ステップＳ１５においてra-rb≧｜ｔ｜であると判定された場合、つまり無人航空機１１の機体の重心がＡ側に傾いている場合、ステップＳ１６において制御部９７はバッテリ２４をＢ側に移動可能であるか否かを判定する。

例えばステップＳ１６では、現時点におけるバッテリ２４の位置がＢ側端の位置でない場合、Ｂ側に移動可能であると判定される。

ステップＳ１６においてＢ側に移動可能でないと判定された場合、機体の重心が機体中心位置とはなっていないが既にバッテリ２４はＢ側端の位置にあり、これ以上Ｂ側にバッテリ２４を移動させることはできないので、その後、処理はステップＳ２１へと進む。

この場合、差分（ra-rb）が大きく各モータ２２の回転数に偏りがあるが、これ以上はバッテリ２４の位置調整により回転数の偏りを少なくすることはできない状態となっている。

これに対して、ステップＳ１６においてＢ側に移動可能であると判定された場合、制御部９７はバッテリ可動部２５にバッテリ２４のＢ側への移動を指示し、その後、処理はステップＳ１７へと進む。すなわち、制御部９７は、バッテリ可動部２５によるバッテリ２４のＢ側への移動を制御する。

ステップＳ１７においてバッテリ可動部２５は、制御部９７の指示に応じて、プロペラ２１やモータ２２と機体との位置関係を維持したままバッテリ２４を所定の単位変化量分（距離）だけＢ側に移動させる。

バッテリ２４がＢ側に移動されると、その後、処理はステップＳ１４へと戻り、上述した処理が繰り返し行われる。

特にこの場合、バッテリ２４がＢ側へと移動されたことにより、機体の重心位置は機体中心位置へとより近い位置に調整されたが機体のバランスはくずれるので、ステップＳ１４では機体が水平となるようにモータ２２の回転数が調整される。

また、ステップＳ１５においてra-rb≧｜ｔ｜でないと判定された場合、すなわち差分（ra-rb）が閾値｜ｔ｜未満である場合、処理はステップＳ１８へと進む。

ステップＳ１８において制御部９７は、モータ２２から供給された回転数に基づいて、回転数raと回転数rbの差分（ra-rb）が閾値－｜ｔ｜以下であるか否か、すなわちra-rb≦－｜ｔ｜であるか否かを判定する。

ステップＳ１８においてra-rb≦－｜ｔ｜であると判定された場合、つまり無人航空機１１の機体の重心がＢ側に傾いている場合、ステップＳ１９において制御部９７はバッテリ２４をＡ側に移動可能であるか否かを判定する。

例えばステップＳ１９では、現時点におけるバッテリ２４の位置がＡ側端の位置でない場合、Ａ側に移動可能であると判定される。

ステップＳ１９においてＡ側に移動可能でないと判定された場合、機体の重心が機体中心位置とはなっていないが既にバッテリ２４はＡ側端の位置にあり、これ以上Ａ側にバッテリ２４を移動させることはできないので、その後、処理はステップＳ２１へと進む。

これに対して、ステップＳ１９においてＡ側に移動可能であると判定された場合、制御部９７はバッテリ可動部２５にバッテリ２４のＡ側への移動を指示し、その後、処理はステップＳ２０へと進む。すなわち、制御部９７は、バッテリ可動部２５によるバッテリ２４のＡ側への移動を制御する。

ステップＳ２０においてバッテリ可動部２５は、制御部９７の指示に応じて、プロペラ２１やモータ２２と機体との位置関係を維持したままバッテリ２４を所定の単位変化量分（距離）だけＡ側に移動させる。

バッテリ２４がＡ側に移動されると、その後、処理はステップＳ１４に戻り、上述した処理が繰り返し行われる。

特にこの場合、バッテリ２４がＡ側へと移動されたことにより、機体の重心位置は機体中心位置へとより近い位置に調整されたが機体のバランスはくずれるので、ステップＳ１４では機体が水平となるようにモータ２２の回転数が調整される。

一方、ステップＳ１８においてra-rb≦－｜ｔ｜でないと判定された場合、その後、処理はステップＳ２１へと進む。

この場合、差分（ra-rb）は閾値－｜ｔ｜よりも大きく、かつ閾値｜ｔ｜未満となっている。すなわち、機体のバランスがとれており、差分（ra-rb）が十分に小さく各モータ２２の回転数に偏りがない状態となっている。この状態では、機体の重心位置は機体中心位置となっている。

ステップＳ１６においてＢ側に移動可能でないと判定されたか、ステップＳ１８においてra-rb≦－｜ｔ｜でないと判定されたか、またはステップＳ１９においてＡ側に移動可能でないと判定されると、ステップＳ２１の処理が行われる。

ステップＳ２１において制御部９７は、重心調整情報を生成する。

具体的には、制御部９７はステップＳ１１で得られた重量情報と、現時点におけるバッテリ２４の位置、つまり移動後のバッテリ２４の位置を示すバッテリ位置情報と、現時点におけるモータ２２の回転数の差分（ra-rb）を示す回転数差分情報とを含む重心調整情報を生成する。

ステップＳ２２において制御部９７は、ステップＳ２１で生成した重心調整情報を記録部９６に供給して記録させ、初回離陸時における飛行制御処理は終了する。

なお、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で生成されたものと同じ重心調整情報が既に記録部９６に記録されている場合には、重心調整情報の記録は行われない。また、ステップＳ２１で生成されたものと異なるが、重量情報は同じである重心調整情報が記録部９６に記録されている場合には、その重心調整情報がステップＳ２１で生成された重心調整情報に書き換えられて、重心調整情報が更新される。

以上のようにして無人航空機１１は、モータ２２の回転数の差分（ra-rb）に基づいてバッテリ２４を移動させ、これにより機体の重心位置を調整する。このように重心位置を調整することで、簡単に機体のバランスをとることができる。

しかも、無人航空機１１に搭載するジンバルカメラ２３などのペイロードの重量が変化しても、バッテリ２４を移動させるだけで簡単に機体の重心位置を調整することが可能である。また、機体の重心位置が可能な限り機体中心位置に近い位置、つまり各モータ２２の回転数の差が最も小さくなる位置に固定されるため、各モータ２２の劣化のばらつきを最小化することができる。

なお、ステップＳ１５やステップＳ１８で差分（ra-rb）と比較される閾値｜ｔ｜や閾値－｜ｔ｜は、予め定められた値とされてもよいし、ステップＳ１１で得られた重量情報に基づいて制御部９７により決定されてもよい。

また、ステップＳ１１で得られた重量情報に基づいて、ステップＳ１７やステップＳ２０でのバッテリ２４の移動量、つまり所定の単位変化量が定められてもよいし、重量情報に対して定まる距離だけ所定の方向にバッテリ２４を移動させてからステップＳ１４以降の処理が行われるようにしてもよい。

〈第２の実施の形態〉
〈強風対策について〉
ところで、無人航空機１１の飛行中に強風があると、無人航空機１１があおられてしまうことがある。そこで、強風が予測される場合には、無人航空機１１が重心位置調整部材を移動させて慣性モーメントを大きくすることで、無人航空機１１があおられて傾いてしまうことを抑制するようにしてもよい。

具体的には、例えば図６の左側に示すように無人航空機１１に４つのプロペラ２１が設けられているものとする。なお、図６において図１または図２における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。

図６に示す例では、無人航空機１１には、直線Ｌ１１により示されるバッテリ可動線に沿って移動可能なバッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂが設けられている。

ここでは、バッテリ１２１ａは機体中心位置から図中、左方向の任意の位置へと移動可能であり、バッテリ１２１ｂは機体中心位置から図中、右方向の任意の位置へと移動可能である。

すなわち、これらのバッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂのそれぞれは、機体の重心位置を変化させずに慣性モーメントが大きくなるように、互い異なり、かつ機体中心位置から遠ざかる２つの方向のそれぞれに移動可能となっている。また、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂは、プロペラ２１やモータ２２と機体の位置関係を変化させずに移動可能となっている。

以下では、機体中心位置からバッテリ１２１ａの位置までの距離を距離ｄとも記し、機体中心位置からバッテリ１２１ｂの位置までの距離を距離ｄ’とも記すこととする。また、以下、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂを特に区別する必要のない場合、単にバッテリ１２１とも称することとする。

これらの２つのバッテリ１２１は、上述した重心位置調整部材であると同時に慣性モーメントの調整用の調整部材としても機能するが、慣性モーメントの調整用の調整部材と、重心位置調整部材は異なるものであってもよい。

例えば無人航空機１１に向かって強風が吹くと予測される場合、その強風が吹く方向に対して直交する、機体中心位置を通り地面に平行な直線が機体の傾きに対する回転軸と考えられる。図６の例では、図中、右側に示すように矢印Ａ１１に示す方向から強風がくるものとすると、その矢印Ａ１１に対して直交する直線Ｌ２１が回転軸となる。

そこで、無人航空機１１ではその回転軸に対する機体の慣性モーメントを大きくすることにより、強風により機体が傾きにくくすることができる。

例えば説明を簡単にするため、無人航空機１１の重心位置が常に機体中心位置にあるものとする。このとき、強風がない通常の状態（以下、通常状態とも称する）では、機体のバランスをとるために２つのバッテリ１２１が距離ｄ＝ｄ’＝ｄ１となる位置にあるとする。ここで、距離ｄ＝ｄ’＝ｄ１となる位置は、例えば機体中心位置に最も近い位置であり、以下ではそのようなバッテリ１２１の位置を通常位置と称することとする。

なお、無人航空機１１の重心位置が機体中心位置にない場合には、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂの何れか一方を通常位置から、機体中心位置とは遠ざかる方向に移動させることで重心位置が機体中心位置となるようにすればよい。

バッテリ１２１が通常位置にある状態で、例えば矢印Ａ１１に示す方向から強風がくると予測されたとする。

この場合、無人航空機１１は図中、右側に示すように矢印Ａ１１に示す強風の方向と、バッテリ可動線の方向とが平行となるように機体の向きを調整し、その後、距離ｄ＝ｄ’＝ｄ２（但し、ｄ２＞ｄ１）となるようにバッテリ１２１を移動させる。

すなわち、無人航空機１１は距離ｄ＝ｄ’が大きくなるようにバッテリ１２１の位置を、通常位置から、機体中心位置とは遠ざかる方向に移動させる。

なお、以下、距離ｄ＝ｄ’＝ｄ２となるバッテリ１２１の位置を強風対策位置と称することとする。

このように強風方向とバッテリ可動線とが平行になるように機体の向きを変え、バッテリ１２１の位置を通常位置から強風対策位置へと移動させることにより、直線Ｌ２１に示される機体の回転軸に対する慣性モーメントがより大きくなる。これにより、強風により無人航空機１１の機体が回転してしまうことを抑制し、簡単に機体のバランスをとることができる。

また、バッテリ１２１を強風対策位置等へと移動させる機構は、例えば図３を参照して説明した機構の他、他のどのような機構であってもよい。

例えば半径（直径）を自在に変化させることができる円形状の伸縮パイプにいくつかのバッテリ１２１を固定し、その伸縮パイプを伸び縮みさせて半径を調整することで、慣性モーメントの大きさを調整するようにしてもよい。

この場合、例えば伸縮パイプが最も縮んでいる状態が、バッテリ１２１が通常位置にある状態とされ、逆に伸縮パイプが最も伸びている状態が、バッテリ１２１が強風対策位置にある状態とされる。

〈無人航空機の機能的な構成例〉
以上のような強風対策が行われる場合、無人航空機１１の機能的な構成は、例えば図７に示すようになる。

なお、図７において図４または図６における場合と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。また、図７に示す無人航空機１１においても図４における場合と同様にプロペラ２１ａ’、プロペラ２１ｂ’、モータ２２ａ’、モータ２２ｂ’、駆動制御部９１ａ’、および駆動制御部９１ｂ’が設けられていないが、それらのブロックが設けられるようにしても勿論よい。

図７に示す無人航空機１１は、プロペラ２１ａ、プロペラ２１ｂ、モータ２２ａ、モータ２２ｂ、駆動制御部９１ａ、駆動制御部９１ｂ、位置計測部９２、飛行計画制御部９３、重量計測部９４、ジンバルカメラ２３、傾き検出部９５、記録部９６、バッテリ可動部２５、バッテリ１２１ａ、バッテリ１２１ｂ、強風情報取得部１５１、および制御部９７を有している。

図７に示す無人航空機１１の構成は、バッテリ２４に代えてバッテリ１２１を設けるとともに、新たに強風情報取得部１５１が設けられた点で図４に示した無人航空機１１の構成と異なり、その他の点では図４に示した無人航空機１１の構成と同じとなっている。

図７に示す無人航空機１１では、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂが無人航空機１１の各部に電力を供給し、これらのバッテリ１２１が慣性モーメントの調整用の調整部材としても重心位置調整部材としても機能するようになっている。

また、バッテリ可動部２５は、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂを独立して、つまり個別に移動させることができる機構を有しており、制御部９７の指示に従ってバッテリ１２１を移動させる。

強風情報取得部１５１は、気象予測情報として、空間上の所定位置における所定時刻での風向き（風の向き）と強さ（風力）の予測を示す強風予測情報を取得し、制御部９７に供給する。強風情報取得部１５１は通信部１６１、センサ部１６２、および予測部１６３を有している。

ここで、強風予測情報には風力ベクトル情報、予測位置情報、および予測時刻情報が含まれている。

風力ベクトル情報は予測される風の強さ（風力）と、その風向きとを示す情報であり、例えばｘｙｚ直交座標系におけるｘ方向の風力を示す要素ｘと、ｙ方向の風力を示す要素ｙ、およびｚ方向の風力を示す要素ｚからなるベクトル情報などとされる。

予測位置情報は、風力ベクトル情報により示される風力と向きの風が発生すると予測される位置（以下、予測位置とも称する）を示す情報である。予測位置情報により示される予測位置は、例えば緯度、経度、および高度により表現される。

予測時刻情報は、予測位置情報により示される予測位置において、風力ベクトル情報により示される風力と向きの風が発生すると予測される時刻（以下、予測時刻とも称する）を示す情報である。

したがって、風力ベクトル情報は、予測位置において予測時刻に観測されると予測される、つまり発生すると予測される風の向きと風力を示す情報である。

強風情報取得部１５１の通信部１６１は、このような風力ベクトル情報、予測位置情報、および予測時刻情報が含まれる強風予測情報を外部のサーバ等から取得する。

すなわち、例えば通信部１６１は、制御部９７を介して飛行計画制御部９３から、または直接、飛行計画制御部９３から、位置計測部９２で得られた無人航空機１１の位置の計測結果を取得し、その計測結果を無線または有線の通信網を介してサーバに送信する。

ここで、無人航空機１１の位置を示す情報も、予測位置情報と同様に緯度、経度、および高度により表現される情報であるとする。

このように位置計測部９２での計測結果として得られた無人航空機１１の位置を示す情報がサーバに送信されると、サーバは無人航空機１１の位置を示す情報の送信に応じて、その情報により示される位置を予測位置とする強風予測情報を送信してくる。

通信部１６１は、サーバから送信されてきた強風予測情報を受信することで、無人航空機１１の位置における各時刻での風向きおよび風力を示す強風予測情報を取得することができる。通信部１６１はこのようにして外部のサーバから取得した強風予測情報を制御部９７へと供給する。

また、強風情報取得部１５１にはセンサ部１６２および予測部１６３が設けられているため、強風情報取得部１５１において予測を行い、強風予測情報を生成することもできる。

例えばセンサ部１６２は、風力センサやジャイロセンサからなり、予測部１６３はセンサ部１６２の出力に基づいて直近のいくつかの予測時刻における風向きおよび風力を予測して強風予測情報を生成する。

具体的な例として、例えばセンサ部１６２としての風力センサを用いる場合について説明する。この場合、例えば無人航空機１１の互いに異なる複数の位置に、互いに異なる方向に向けて風力センサが取り付けられており、それらの風力センサによって、各方向から無人航空機１１へと向かって吹いてくる風の風力が測定される。

したがって、各風力センサの出力から、所定の時刻における風向きと風の強さ（風力）を示す風力情報が得られる。各時刻の風力情報からなるデータは、空間上の無人航空機１１の位置における風の観測結果を示す時系列データとなる。

また、この場合、予測部１６３は予め学習により得られた予測器を有している。この予測器は風力情報の時間方向の変動パターンに基づいて、未来の時刻の風向きと風力を予測する予測器である。すなわち、この予測器は、いくつかの異なる時刻における風力情報、つまり風力情報の時系列データを入力とし、未来のいくつかの時刻における風力ベクトル情報を出力する。

したがって、予測部１６３は、センサ部１６２の出力から得られた風力情報の時系列データを予測器に入力して演算処理を行う。そして、予測部１６３は、予測器での演算処理の結果として得られた各時刻の風力ベクトル情報と、飛行計画制御部９３から取得した無人航空機１１の位置の計測結果とに基づいて、風力ベクトル情報、予測位置情報、および予測時刻情報が含まれる強風予測情報を生成し、制御部９７に供給する。

さらに、例えばセンサ部１６２としてのジャイロセンサ等により、無人航空機１１の各時刻における加速度とあおられた方向、つまり傾いた方向（傾き）とを検出することにより強風予測情報を生成するようにしてもよい。

そのような場合、予測部１６３は予め学習により得られた予測器を有している。この予測器は無人航空機１１の加速度と傾いた方向の時間方向の変動パターンに基づいて、未来の時刻の風向きと風力を予測する予測器である。すなわち、この予測器は、いくつかの異なる時刻における無人航空機１１の加速度と傾いた方向を入力とし、未来のいくつかの時刻における風力ベクトル情報を出力する。

したがって、予測部１６３は、センサ部１６２から供給された無人航空機１１の加速度と傾いた方向の時系列データを予測器に入力して演算処理を行う。そして、予測部１６３は、予測器での演算処理の結果として得られた各時刻の風力ベクトル情報と、飛行計画制御部９３から取得した無人航空機１１の位置の計測結果とに基づいて、風力ベクトル情報、予測位置情報、および予測時刻情報が含まれる強風予測情報を生成し、制御部９７に供給する。

その他、例えば予測部１６３が有する予測器は、風力情報の時系列データ、および無人航空機１１の加速度と傾いた方向の時系列データを入力として、いくつかの時刻における風力ベクトル情報を出力するものであってもよい。

制御部９７は、強風情報取得部１５１から強風予測情報の供給を受けることで、その強風予測情報に基づいて、未来の時刻において強風が発生するかや、強風がおさまる（風が弱まる）かなどを把握することができ、上述した強風対策を行うことができる。

〈強風対策制御処理の説明〉
次に、図７に示した無人航空機１１の動作について説明する。

無人航空機１１は、例えば図５を参照して説明した初回離陸時における飛行制御処理と同様の処理を行うことで機体の重心位置の調整を行う。このとき、無人航空機１１は、モータ２２の回転数の差分に基づいて、機体の重心位置が機体中心位置となるようにバッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの何れか一方を移動させる。

また、無人航空機１１が離陸すると、無人航空機１１は機体の重心位置の調整とともに、必要に応じて強風対策を行う強風対策制御処理も実行する。以下、図８のフローチャートを参照して、無人航空機１１により行われる強風対策制御処理について説明する。

ステップＳ５１において強風情報取得部１５１は、強風予測情報を取得する。

具体的には、通信部１６１は、飛行計画制御部９３から取得した、位置計測部９２での無人航空機１１の位置の計測結果をサーバに送信し、それに応じてサーバから送信されてきた強風予測情報を受信する。通信部１６１は、このようにして受信した強風予測情報を制御部９７へと供給する。

なお、上述したように強風予測情報を取得するのではなく、強風情報取得部１５１で強風予測情報を生成するようにしてもよい。そのような場合、例えば予測部１６３は、センサ部１６２の出力に基づいて予測器により演算処理を行うことで風力ベクトル情報を求め、得られた風力ベクトル情報と、位置計測部９２での計測結果とに基づいて強風予測情報を生成する。

ステップＳ５２において制御部９７は、強風情報取得部１５１、すなわち通信部１６１から供給された強風予測情報に基づいて、強風対策を行うか否かを判定する。

例えば未来方向の所定期間の各時刻における強風予測情報が得られるので、それらの強風予測情報から未来方向の所定期間において強風が発生する、つまり強風が観測されると予測される場合には強風対策を行うと判定される。

具体的な例として、未来方向の所定期間における各時刻の強風予測情報に含まれる風力ベクトル情報のなかに、１つでも風力が所定の閾値以上となる風力ベクトル情報がある場合には、ステップＳ５２において強風対策を行うと判定される。

ステップＳ５２において強風対策を行うと判定された場合、処理はステップＳ５３へと進む。

ステップＳ５３において制御部９７は、バッテリ１２１の可動方向、つまり上述したバッテリ可動線が、強風時の風力ベクトル情報により示される風向きと平行な方向を向くように機体の向きを調整する。

ここで、強風時の風力ベクトル情報により示される風向きとは、例えば風力が所定の閾値以上となる風力ベクトル情報のうち、予測時刻が現時刻に最も近い時刻の風力ベクトル情報により示される風向きとされる。

その他、例えば風力が所定の閾値以上となる１または複数の風力ベクトル情報のそれぞれにより示される風向きの平均値が、強風時の風力ベクトル情報により示される風向きとされるようにしてもよい。

例えば制御部９７は、バッテリ可動線が風向きと平行な方向となるように、駆動制御部９１に対してモータ２２の回転駆動の制御を指示する。

すると、各駆動制御部９１は、制御部９７の指示に応じてモータ２２の回転数を適切に増減するようにモータ２２の回転駆動を制御する。これにより、バッテリ可動線が風向きと平行な方向となるように無人航空機１１の機体の向きが変化する。

なお、ステップＳ５３では、無人航空機１１の機体の向きの調整に合わせてジンバルカメラ２３の向きも調整するようにしてもよい。そのような場合、例えば制御部９７は、機体の回転方向と逆の方向に、機体の回転角度と同じ角度だけジンバルカメラ２３が回転するようにジンバルカメラ２３の回転機構を制御する。これにより、例えばジンバルカメラ２３により周囲を撮影している場合でも、その撮影に影響が生じないようにすることができる。

ステップＳ５４において制御部９７は、バッテリ可動部２５に対してバッテリ１２１の移動を指示し、バッテリ１２１を強風対策位置に移動させる。すなわち、制御部９７は、バッテリ可動部２５によるバッテリ１２１の移動を制御する。

バッテリ可動部２５は制御部９７の指示に従ってバッテリ１２１を通常位置等の任意の位置から強風対策位置へと移動させる。

なお、バッテリ１２１が既に強風対策位置にある場合には、ステップＳ５４の処理は行われず、バッテリ１２１の位置が強風対策位置にある状態が維持される。

さらに、より詳細には例えば機体の重心位置の調整により距離ｄ≠ｄ’となっている、つまり距離ｄと距離ｄ’が等しくない状態となっていることもある。

そのような場合にはバッテリ可動部２５は、機体中心位置に対するバッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの相対的な位置関係を維持したまま、より機体中心位置から遠い位置にある方のバッテリ１２１が移動可能な範囲で最も機体中心位置から遠い位置となるように、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂを移動させる。

換言すれば、機体中心位置に対するバッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの相対的な位置関係を維持したまま、機体中心位置からより遠い方にあるバッテリ１２１が強風対策位置に位置するように各バッテリ１２１が移動される。これにより、機体の重心位置が機体中心位置となっている状態のまま、機体の慣性モーメントを最大限に大きくすることができる。

このようにしてバッテリ１２１が強風対策位置へと移動されると、その後、処理はステップＳ５６に進む。

一方、ステップＳ５２において強風対策を行わないと判定された場合、すなわち未来方向の所定期間において強風が発生しない見込みであり、強風対策が不要である場合、処理はステップＳ５５へと進む。

ステップＳ５５において制御部９７は、バッテリ可動部２５に対してバッテリ１２１の移動を指示し、バッテリ１２１を通常位置に移動させる。バッテリ可動部２５は制御部９７の指示に従ってバッテリ１２１を通常位置へと移動させる。

なお、バッテリ１２１が既に通常位置にある場合には、ステップＳ５５の処理は行われず、バッテリ１２１の位置が通常位置にある状態が維持される。

さらに、より詳細には例えば機体の重心位置の調整により距離ｄ≠ｄ’となっている、つまり距離ｄと距離ｄ’が等しくない状態となっていることもある。

そのような場合にはバッテリ可動部２５は、機体中心位置に対するバッテリ１２１ａとバッテリ１２１ｂの相対的な位置関係を維持したまま、より機体中心位置から近い位置にある方のバッテリ１２１が通常位置となるように、バッテリ１２１ａおよびバッテリ１２１ｂを移動させる。これにより、機体の重心位置が機体中心位置となっている状態のまま、強風対策を終了することができる。

このようにしてバッテリ１２１が通常位置へと移動されると、その後、処理はステップＳ５６に進む。

ステップＳ５４またはステップＳ５５の処理が行われると、ステップＳ５６において制御部９７は行っている処理を終了するか否かを判定する。例えばステップＳ５６では、無人航空機１１の飛行が終了した場合に処理を終了すると判定される。

ステップＳ５６においてまだ処理を終了しないと判定された場合、処理はステップＳ５１に戻り、上述した処理が繰り返し行われる。

これに対して、ステップＳ５６において終了すると判定された場合、無人航空機１１の各部は行っている処理を停止し、強風対策制御処理は終了する。

以上のようにして無人航空機１１は強風予測情報を取得し、その強風予測情報に応じて機体の向きを変えたり、バッテリ１２１を移動させて慣性モーメントを大きくしたりする。このようにすることで、強風時においても機体の総重量を変えることなく機体が傾いてしまうことを簡単に抑制することができる。すなわち、簡単に機体のバランスをとることができる。

〈コンピュータの構成例〉
ところで、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータなどが含まれる。

図９は、上述した一連の処理をプログラムにより実行するコンピュータのハードウェアの構成例を示すブロック図である。

コンピュータにおいて、CPU（Central Processing Unit）５０１，ROM（Read Only Memory）５０２，RAM（Random Access Memory）５０３は、バス５０４により相互に接続されている。

バス５０４には、さらに、入出力インターフェース５０５が接続されている。入出力インターフェース５０５には、入力部５０６、出力部５０７、記録部５０８、通信部５０９、及びドライブ５１０が接続されている。

入力部５０６は、スイッチ、ボタン、マイクロホン、撮像素子などよりなる。出力部５０７は、ディスプレイ、スピーカなどよりなる。記録部５０８は、ハードディスクや不揮発性のメモリなどよりなる。通信部５０９は、ネットワークインターフェースなどよりなる。ドライブ５１０は、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリなどのリムーバブル記録媒体５１１を駆動する。

以上のように構成されるコンピュータでは、CPU５０１が、例えば、記録部５０８に記録されているプログラムを、入出力インターフェース５０５及びバス５０４を介して、RAM５０３にロードして実行することにより、上述した一連の処理が行われる。

コンピュータ（CPU５０１）が実行するプログラムは、例えば、パッケージメディア等としてのリムーバブル記録媒体５１１に記録して提供することができる。また、プログラムは、ローカルエリアネットワーク、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供することができる。

コンピュータでは、プログラムは、リムーバブル記録媒体５１１をドライブ５１０に装着することにより、入出力インターフェース５０５を介して、記録部５０８にインストールすることができる。また、プログラムは、有線または無線の伝送媒体を介して、通信部５０９で受信し、記録部５０８にインストールすることができる。その他、プログラムは、ROM５０２や記録部５０８に、あらかじめインストールしておくことができる。

なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。

また、本技術の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、本技術は、１つの機能をネットワークを介して複数の装置で分担、共同して処理するクラウドコンピューティングの構成をとることができる。

また、上述のフローチャートで説明した各ステップは、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

さらに、１つのステップに複数の処理が含まれる場合には、その１つのステップに含まれる複数の処理は、１つの装置で実行する他、複数の装置で分担して実行することができる。

さらに、本技術は、以下の構成とすることも可能である。

（１）
複数のプロペラを回転させる複数のモータと、
重心位置調整部材を移動させる可動部と、
前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する制御部と
を備える無人航空機。
（２）
前記可動部は、前記複数の前記プロペラと前記無人航空機の機体との位置関係を維持したまま前記重心位置調整部材を移動させる
（１）に記載の無人航空機。
（３）
前記制御部は、所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動を制御し、
前記可動部は前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材を移動させる
（１）または（２）に記載の無人航空機。
（４）
前記無人航空機の重量の増加量に基づいて前記所定範囲が決定される
（３）に記載の無人航空機。
（５）
移動後の前記重心位置調整部材の位置を示す位置情報を記録する記録部をさらに備える
（１）乃至（４）の何れか一項に記載の無人航空機。
（６）
前記可動部は、前記記録部に前記位置情報が記録されている場合、前記位置情報により示される位置に前記重心位置調整部材を移動させる
（５）に記載の無人航空機。
（７）
前記無人航空機の重量の増加量を計測する重量計測部をさらに備え、
前記記録部は、前記増加量を示す重量情報と、その前記重量情報に対応する前記位置情報とを対応付けて記録し、
前記可動部は、前記重量計測部により計測された前記増加量を示す前記重量情報に対応付けられた前記位置情報が前記記録部に記録されている場合、その前記位置情報により示される位置に前記重心位置調整部材を移動させる
（５）に記載の無人航空機。
（８）
前記重心位置調整部材はバッテリである
（１）乃至（７）の何れか一項に記載の無人航空機。
（９）
前記重心位置調整部材はペイロードである
（１）乃至（７）の何れか一項に記載の無人航空機。
（１０）
複数の前記重心位置調整部材が設けられている
（１）乃至（９）の何れか一項に記載の無人航空機。
（１１）
前記制御部は、発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、前記無人航空機の機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記重心位置調整部材が移動されるように、前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する
（１０）に記載の無人航空機。
（１２）
複数のプロペラを回転させる複数のモータと、
重心位置調整部材を移動させる可動部と
を有する無人航空機が、
前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する
駆動方法。
（１３）
複数のプロペラを回転させる複数のモータと、
重心位置調整部材を移動させる可動部と
を有する無人航空機を制御するコンピュータに、
前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する
ステップを含む処理を実行させるプログラム。
（１４）
複数の調整部材を移動させる可動部と、
発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する制御部と
を備える無人航空機。
（１５）
前記制御部は、前記予測情報により示される風力が所定の閾値以上である場合、前記機体の向きを調整するとともに前記調整部材の移動を制御する
（１４）に記載の無人航空機。
（１６）
前記制御部は、前記予測情報により示される前記風の向きと前記調整部材の可動方向とが平行となるように前記機体の向きを調整する
（１４）または（１５）に記載の無人航空機。
（１７）
前記予測情報を取得する取得部をさらに備える
（１４）乃至（１６）の何れか一項に記載の無人航空機。
（１８）
前記取得部は、前記無人航空機の位置を示す位置情報を送信し、前記位置情報により示される位置に対応する前記予測情報を受信する
（１７）に記載の無人航空機。
（１９）
前記無人航空機のある位置における風の観測結果の時系列データ、および前記無人航空機の傾きと加速度の時系列データの少なくとも何れか一方に基づいて前記予測情報を生成する予測部をさらに備える
（１４）乃至（１６）の何れか一項に記載の無人航空機。
（２０）
前記制御部は、前記機体の向きの調整に応じてカメラの向きを調整する
（１４）乃至（１９）の何れか一項に記載の無人航空機。
（２１）
前記可動部は、前記機体の重心位置を変化させずに前記複数の前記調整部材を移動させる
（１４）乃至（２０）の何れか一項に記載の無人航空機。
（２２）
複数の調整部材を移動させる可動部を有する無人航空機が、
発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する
駆動方法。
（２３）
複数の調整部材を移動させる可動部を有する無人航空機を制御するコンピュータに、
発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する
ステップを含む処理を実行させるプログラム。

１１ 無人航空機， ２１ａ，２１ｂ，２１ プロペラ， ２２ａ，２２ｂ，２２ モータ， ２４ バッテリ， ２５ バッテリ可動部， ９４ 重量計測部， ９５ 傾き検出部， ９６ 記録部， ９７ 制御部， １５１ 強風情報取得部， １６１ 通信部， １６２ センサ部， １６３ 予測部

Claims (22)

1. 複数のプロペラを回転させる複数のモータと、
   重心位置調整部材を移動させる可動部と、
   前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動を制御し、
   前記可動部は前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材を移動させる
   無人航空機。
2. 前記可動部は、前記複数の前記プロペラと前記無人航空機の機体との位置関係を維持したまま前記重心位置調整部材を移動させる
   請求項１に記載の無人航空機。
3. 前記無人航空機の重量の増加量に基づいて前記所定範囲が決定される
   請求項１に記載の無人航空機。
4. 移動後の前記重心位置調整部材の位置を示す位置情報を記録する記録部をさらに備える
   請求項１に記載の無人航空機。
5. 前記可動部は、前記記録部に前記位置情報が記録されている場合、前記位置情報により示される位置に前記重心位置調整部材を移動させる
   請求項４に記載の無人航空機。
6. 前記無人航空機の重量の増加量を計測する重量計測部をさらに備え、
   前記記録部は、前記増加量を示す重量情報と、その前記重量情報に対応する前記位置情報とを対応付けて記録し、
   前記可動部は、前記重量計測部により計測された前記増加量を示す前記重量情報に対応付けられた前記位置情報が前記記録部に記録されている場合、その前記位置情報により示される位置に前記重心位置調整部材を移動させる
   請求項４に記載の無人航空機。
7. 前記重心位置調整部材はバッテリである
   請求項１に記載の無人航空機。
8. 前記重心位置調整部材はペイロードである
   請求項１に記載の無人航空機。
9. 複数の前記重心位置調整部材が設けられている
   請求項１に記載の無人航空機。
10. 前記制御部は、発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、前記無人航空機の機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記重心位置調整部材が移動されるように、前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する
    請求項９に記載の無人航空機。
11. 複数のプロペラを回転させる複数のモータと、
    重心位置調整部材を移動させる可動部と
    を有する無人航空機が、
    前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する
    ステップを含み、
    所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動を制御し、
    前記可動部は前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材を移動させる
    駆動方法。
12. 複数のプロペラを回転させる複数のモータと、
    重心位置調整部材を移動させる可動部と
    を有する無人航空機を制御するコンピュータに、
    前記可動部による前記重心位置調整部材の移動を制御する
    ステップを含む処理を実行させ、
    所定の前記モータの回転数と他の前記モータの回転数との差分に基づいて、前記重心位置調整部材の移動を制御し、
    前記可動部は前記差分が所定範囲内の値でない場合、前記重心位置調整部材を移動させる
    プログラム。
13. 複数の調整部材を移動させる可動部と、
    発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する制御部と
    を備える無人航空機。
14. 前記制御部は、前記予測情報により示される風力が所定の閾値以上である場合、前記機体の向きを調整するとともに前記調整部材の移動を制御する
    請求項１３に記載の無人航空機。
15. 前記制御部は、前記予測情報により示される前記風の向きと前記調整部材の可動方向とが平行となるように前記機体の向きを調整する
    請求項１３に記載の無人航空機。
16. 前記予測情報を取得する取得部をさらに備える
    請求項１３に記載の無人航空機。
17. 前記取得部は、前記無人航空機の位置を示す位置情報を送信し、前記位置情報により示される位置に対応する前記予測情報を受信する
    請求項１６に記載の無人航空機。
18. 前記無人航空機のある位置における風の観測結果の時系列データ、および前記無人航空機の傾きと加速度の時系列データの少なくとも何れか一方に基づいて前記予測情報を生成する予測部をさらに備える
    請求項１３に記載の無人航空機。
19. 前記制御部は、前記機体の向きの調整に応じてカメラの向きを調整する
    請求項１３に記載の無人航空機。
20. 前記可動部は、前記機体の重心位置を変化させずに前記複数の前記調整部材を移動させる
    請求項１３に記載の無人航空機。
21. 複数の調整部材を移動させる可動部を有する無人航空機が、
    発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する
    駆動方法。
22. 複数の調整部材を移動させる可動部を有する無人航空機を制御するコンピュータに、
    発生する風の向きと風力を示す予測情報に基づいて、機体の向きを調整するとともに、互いに異なり、かつ前記機体の中心位置から遠ざかる複数の方向に前記複数の前記調整部材が移動されるように、前記可動部による前記調整部材の移動を制御する
    ステップを含む処理を実行させるプログラム。

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