JP7435620B2

JP7435620B2 - 無人機、無人機制御システム、制御方法、プログラム及び制御装置

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Inventors: 真澄一圓
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Description

本発明は、複数の無人機を制御する無人機制御装置、無人機制御システム、無人機制御方法及び記録媒体に関する。

近年、無人機などのロボットを様々な場面に利用するニーズがある。

例えば、特許文献１では、残エネルギーに応じた合理的な行動をロボットにさせて人の共感を起こすため、残電池量に応じて負荷特性が異なるモーション群からの選択確率を変えて行動特性を変える方法が提案されている。

特許文献２では複数ロボットが領域の重要度を示す密度関数を受け取り、密度関数と隣接ロボの移動ベクトルに基づいて自身の移動ベクトルを計算して領域に移動する方法が提案されている。

特許文献３では事前の衝突事故を回避すべく、障害物検知によって物陰を検出した際、そこまでの距離に応じ自機移動体の速度を制御する方法が提案されている。

特許文献４では、電力消費システム全体に対する上限電力量が設定された際、機器の使用電力量を、設定された評価関数をもとに制御する方法が提案されている。

国際公開第２０１８／０１２４４６号特表２０１７－５１９２７９号公報特開２０１０－１３４６５６号公報国際公開第２０１４／２０８２９９号

しかしながら、従来技術では、個々のロボットの活動を最適に制御するため、複数のロボット全体の状況を考慮して制御することができない、という課題がある。

本発明の目的は、上述した課題を鑑み、複数の無人機をより効率的に制御することである。

本発明の第１の視点によれば、複数の無人機を含む無人機群に属する無人機であって、前記無人機群の活動量に関する制約条件を受信する受信手段と、前記受信手段により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する制御手段と、を備える無人機が提供される。

本発明の第２の視点によれば、複数の無人機を含む無人機群と、前記複数の無人機と通信可能な端末装置と、を含む無人機制御システムであって、前記端末装置は、前記無人機群の活動量に関する制約条件の入力を受け付け、前記複数の無人機に対して、前記制約条件を送信し、前記無人機は、前記制約条件を受信し、前記受信された制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する無人機群制御システムが提供される。

本発明の第３の視点によれば、複数の無人機を含む無人機群に属する無人機が実行する制御方法であって、前記無人機群の活動量に関する制約条件を受信し、前記受信した制約条件と前記自機の活動状況に基づいて、自機を制御する、制御方法が提供される。

本発明の第４の視点によれば、複数の無人機を含む無人機群に属する無人機に対して、前記無人機群の活動量に関する制約条件を受信する処理と、前記受信した制約条件と前記自機の活動状況に基づいて、自機を制御する処理と、を実行させるプログラムが格納された記録媒体が提供される。

本発明によれば、複数の無人機をより効率的に制御できる。

第１の実施形態における無人機制御システムの構成を示す図である。第１の実施形態における制約条件を入力するための端末装置の表示画面例を示す図である。第１の実施形態における制約条件を入力するための端末装置の表示画面例を示す図である。第１の実施形態における制約条件の送信方法を説明するための図である。第１の実施形態における端末装置の処理動作を示すフローチャートである。第１の実施形態における無人機の処理動作を示すフローチャートである。第２の実施形態における無人機制御システムの構成を示す図である。第２の実施形態における無人機の処理動作を示すフローチャートである。第３の実施形態における無人機制御システムの構成を示す図である。第３の実施形態における無人機の処理動作を示すフローチャートである。第４の実施形態における無人機制御システムの構成を示す図である。第４の実施形態における無人機の処理動作を示すフローチャートである。第５の実施形態における無人機制御システムの構成を示す図である。第５の実施形態における無人機制御装置の処理動作を示すフローチャートである。第６の実施形態における無人機制御システムの構成の一例を示す図である。本発明の各実施形態の各部を構成するハードウェアの例を示すブロック図である。

無人機とは、人間が搭乗せずに無人状態で動作可能な機体である。例えば、無人機は、無人航空機（又はドローン）、無人地上車両、無人水上艦、無人潜水艦、無人宇宙機を含む。

例えば、無人機にセンサやカメラ等の情報取得機器を搭載し、それらを人の代わりに制御して特定エリア内の効率、安全なオペレーション遂行に活用しようとする潮流がある。具体的には、被災地区等で状況が不明なエリアにて、無人機を投入して安全かつ効率的に状況を把握する等の活用が考えられる。また、複数の無人機（以下、「無人機群」ともいう。）を投入して、タスク遂行効率の向上と、耐障害性を持たせる運用も考えられている。複数の無人機の運用を容易にするために、与えられたタスクに基づき自機を自律的に制御させる方法がとられることがある。多くの場合、無人機はバッテリ等で駆動しており、活動できる時間や活動量は有限である。ここで、活動量は、消費電力、総移動距離、単位時間当たりの移動量、運動量などを含む。そのため、バッテリ消費を抑制し、かつ活動できる時間や活動量を最大化するために、タスクを実行させつつも、各無人機の活動状況に応じて無人機群全体の活動量を制御したいニーズがある。

例えば、対象のエリアを監視させるために無人機を巡回させる場合、対象エリアが安全なエリアになったと判断されたら、巡回の動きを抑制して運用したいニーズが考えられる。

また、例えば、無人機により対象物体を追跡する場合、追跡対象の物体の重要度が低い（例えば、おとりや類似物の可能性がある）と判断されたら、追跡のための活動量を抑えたいニーズが考えられる。

以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る無人機制御システムの構成を示す図である。図１における無人機制御システムは、端末装置１０と、通信網２０と、無人機３０－１から３０－６と、を含む。尚、図１では６機の無人機を制御する場合を想定しているが、無人機の数はこれに制限されない。また、以下の無人機３０－１から３０－６に関する説明では、無人機３０－１から３０－６を無人機３０と称し説明する。すなわち、以下の説明において、無人機３０に関する説明は無人機３０－１から３０－６に関する説明を示す。

図１に示す端末装置１０は、入力受付手段１１と、送信手段１２と、を備える。

入力受付手段１１は、複数の無人機に対する制約条件の入力を受け付ける。

入力受付手段１１は、入力を受け付けた制約条件を、送信手段１２に出力する。

送信手段１２は、入力受付手段１１が入力を受け付けた制約条件を、通信網２０を介して、複数の無人機に送信する。

次に、図１を用いて、無人機３０の構成について説明する。図１に示す無人機３０は、受信手段３１と、制御手段３２と、を備える。

受信手段３１は、端末装置１０により送信される制約条件を受信する。受信手段３１は、受信した制約条件を制御手段３２に出力する。

制御手段３２は、受信手段により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する。

具体的には、例えば、無人機３０が対象物体を追跡するタスクを実行する場合、自機の活動状況は、対象物体との距離である。また、例えば、無人機３０が所定エリアを巡回するタスクを実行する場合、自機の活動状況は、単位時間当たりの飛行可能エリア（飛行可能エリア面積又は飛行可能エリア数）である。また、例えば、自機の活動状況は、自機の活動量や進行方向、活動継続時間（例えば、飛行時間や走行時間など。）を含む。

尚、無人機３０は、図示しない記憶手段を備えてもよい。この場合、記憶手段は、受信手段３１により受信される制約条件と、自機の活動量と、自機の活動状況と、を記憶してもよい。

図２Ａ及び図２Ｂは、ユーザが制約条件を入力するための端末装置の表示画面例を示す図である。例えば、入力受付手段１１は、ユーザから、図２Ａや図２Ｂに図示するような端末装置１０の表示画面に表示されるＵＩ（ＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）を操作して入力される制約条件の入力を受け付ける。例えば、制約条件は、複数の無人機全体での活動量の合計（以下、「目標活動量」ともいう。）である。図２Ａの例では、ユーザがスライドバーを操作して、制約条件である目標活動量が入力される。図２Ｂの例では、端末装置の表示画面に表示されるキーボードをタップすることで、制約条件である目標活動量が入力される。

図２Ａや図２Ｂ以外にも、ユーザは、例えば、音声で制約条件を入力することもできる。この場合、端末装置１０は、ユーザが発する音声の音声信号の入力を受け付け、当該音声を認識することで、制約条件の入力を受け付ける。例えば、図２Ａや図２Ｂの例では、ユーザが端末の表示画面に表示される送信ボタン１１Ａや１１Ｂをタップ又は押下することで、入力された制約条件を無人機に送信することができる。

図３は、制約条件の送信方法を説明するための図である。図３に示す端末装置の表示画面例には、制約条件を送信する無人機を選択するためのチェックボックス３Ａと、無人機を識別するための無人機識別子３Ｂと、当該無人機識別子の無人機が通信可能な無人機の識別子３Ｃと、各無人機が属する無人機群を識別するための無人機群識別子３Ｄと、が表示されている。

例えば、図３の端末装置の表示画面例に示すように、ユーザは、端末装置１０の表示画面に表示される各無人機の「選択タブ」をタップすることで、制約条件の送信対象となる無人機を選択することができる。図３では、制約条件の送信対象となる無人機として、無人機３０－１、無人機３０－２、無人機３０－３及び無人機３０－４が選択されている。また、図示していないが、端末装置の表示画面は、無人機を選択するのではなく、無人機群を選択するように構成されてもよい。

また、送信方法としては、例えば、送信手段１２は、制約条件を、選択した無人機に対して一括で送信してもよいし、選択された無人機間でアドホックに転送されるようにしてもよい。

図４は、端末装置１０が、制約条件の入力を受け付けてから当該制約条件を無人機に送信するまでの処理の流れを示すフローチャートである。以下、端末装置１０の処理動作の流れを、図４を参照しながら説明する。

入力受付手段１１は、複数の無人機に対する制約条件の入力を受け付ける（Ｓ４０１）。送信手段１２は、入力受付手段１１が入力を受け付けた制約条件を、通信網２０を介して、複数の無人機に送信する（Ｓ４０２）。

図５は、無人機３０が、制約条件を受信してから自機を制御するまでの処理の流れを示すフローチャートである。以下、無人機３０の処理動作の流れを、図５を参照しながら説明する。

受信手段３１は、端末装置１０により送信された制約条件を受信する（Ｓ５０１）。制御手段３２は、受信手段により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する（Ｓ５０２）。

以上説明した一連の処理は、所定期間ごとに繰り返し実行されてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る無人機制御システムは、複数の無人機全体の状況に応じて各無人機を制御する。これにより、より効率的に複数の無人機を制御することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図６は、本実施形態に係る無人機制御システムの構成を示す図である。

本実施形態に係る無人機制御システムと、第１の実施形態における無人機制御システムとは、本実施形態における無人機３０が、価値算出手段３３と、活動量算出手段３４と、を備える点で相違する。さらに、本実施形態における無人機制御システムと、第１の実施形態における無人機制御システムとは、制御手段３２の処理動作が相違する。

尚、端末装置１０及び無人機３０の構成のうち、第１の実施形態の端末装置１０及び無人機３０の構成と同じ処理動作を行う構成については、図１と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の無人機３０－１から３０－６に関する説明では、無人機３０－１から３０－６を無人機３０と称し説明する。すなわち、以下の説明において、無人機３０に関する説明は無人機３０－１から３０－６に関する説明を示す。

価値算出手段３３は、受信手段３１により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量の価値を算出する。価値は、複数の無人機がタスクを達成するために、自機の活動量がどの程度有用かを示す数値である。例えば、複数の無人機が対象物体を追跡するタスクを達成する場合の価値は、当該対象物体と各無人機との距離である。対象物体との距離が近い無人機の活動量ほど価値が大きい。また、例えば、複数の無人機がエリアの巡回をするというタスクを達成する場合、各無人機の単位時間あたりに巡回可能なエリア面積やエリア数が大きい無人機の活動量ほど価値が大きい。

活動量算出手段３４は、価値算出手段３３により算出される自機の活動量の価値と、制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量を算出する。

本実施形態における制御手段３２は、制約条件と、自機の活動状況と、活動量算出手段３４により算出される活動量と、に基づいて、自機を制御する。

尚、無人機３０は、図示しない記憶手段を備えてもよい。この場合、記憶手段は、受信手段３１により受信される制約条件と、自機の活動量と、自機の活動状況と、自機の活動量の価値と、を記憶してもよい。

以下、本実施形態に係る無人機の制御処理を、具体例を用いて説明する。

具体例では、本発明の無人機が自機を制御する方法の一例として、国際公開第２０１４／２０８２９９号に開示されている分散最適化の手法に基づいて、無人機Ａと無人機Ｂの２機の無人機を制御する場合について考える。無人機Ａ及び無人機Ｂの速度のスカラ量をそれぞれｖＡ及びｖＢ（方向は別途定められているとする）とし、無人機Ａ及び無人機Ｂは、各々の速度のスカラ量に基づいて自機の位置を制御するとする。すなわち、ここでは、速度のスカラ量が制御情報である。また、無人機Ａ及び無人機Ｂの活動量をそれぞれｅＡ及びｅＢとし、活動量は速度の二乗で定義されているとする。すなわち、ｅＡ＝ｖＡ＾２及びｅＢ＝ｖＢ＾２であるとする。

まず、端末装置は、制約条件として、目標行動量の入力を受け付ける。ここでは、目標行動量の値が５０であるとする。端末装置は、入力された制約条件を、例えばＷｉＦｉ等の通信網を介して、無人機Ａ及び無人機Ｂに送信する。

その後、各無人機で活動量の計算が行われる。ここで、計算前の行動量は無人機Ａの活動量がｅＡ＝４０で、無人機Ｂの活動量がｅＢ＝３０であるとする。尚、ここでは活動量がスカラ量で表現されているが、ベクトル量で表現されてもよい。この場合、無人機Ａ及び無人機Ｂの活動量の合計が７０なので、各無人機では活動量の合計が目標行動量の値５０になるように制御が実行される。ここでは、各無人機の価値が活動量の関数で定義されているとし、無人機Ａの価値が（ｅＡ－３０）＾２＋１００、無人機Ｂの価値が（ｅＢ－４０）＾２＋１００と定義されるとする。尚、この価値の算出方法は活動状況に応じて定義および算出されるものであるため、価値が関数で定義されていない場合もある。ここでは、例えば、非線形計画法などを分散で解くことで制約条件に基づいた各機の最適な活動量を算出する。この例では、制約条件に基づいた各無人機の活動量はそれぞれｅＡ＝３０、ｅＢ＝２０と算出される。その後、各無人機は、算出された活動量から制御情報を生成する。この例では活動量は制御情報である速度の二乗で定義されているので、無人機Ａ及び無人機Ｂは、制御情報として、それぞれｖＡ＝√３０、ｖＢ＝√２０を生成する。各無人機は、生成された制御情報に基づいて、自機を制御する。

図７は、無人機３０が、制約条件を受信してから自機を制御するまでの処理の流れを示すフローチャートである。以下、無人機３０の処理動作の流れを、図７を参照しながら説明する。尚、第１の実施形態と同じ処理については、図５と同様の符号を付し、説明は省略する。

価値算出手段３３は、受信手段３１により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量の価値を算出する（Ｓ７０１）。活動量算出手段３４は、価値算出手段により算出される自機の活動量の価値と、制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量を算出する（Ｓ７０２）。制御手段３２は、制約条件と、自機の活動状況と、活動量算出手段により算出される活動量と、に基づいて、自機を制御する（Ｓ７０３）。

以上説明したように、本実施形態に係る無人機制御システムの無人機は、制約条件と自機の活動条件とに基づいて自機の価値を算出し、当該価値に基づいて算出される活動量に基づいて自機を制御する。これにより、より効率的に複数の無人機全体を制御することができる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図８は、本実施形態に係る無人機制御システムの構成を示す図である。

本実施形態に係る無人機制御システムと、第１及び第２の実施形態に係る無人機制御システムとは、受信手段３１と、価値算出手段３３と、の処理動作が相違する。さらに、本実施形態における無人機制御システムと、第１及び第２の実施形態における無人機制御システムとは、無人機が送信手段３５を備える点で相違する。

尚、端末装置１０及び無人機３０の構成のうち、第１の実施形態の端末装置１０及び無人機３０の構成と同じ処理動作を行う構成については、図１及び図６と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の無人機３０－１から３０－６に関する説明では、無人機３０－１から３０－６を無人機３０と称し説明する。すなわち、以下の説明において、無人機３０に関する説明は無人機３０－１から３０－６に関する説明を示す。

本実施形態に係る無人機３０は、受信手段３１と、制御手段３２と、価値算出手段３３と、活動量算出手段３４と、送信手段３５と、を備える。

受信手段３１は、他の無人機の活動状況を受信する。尚、受信手段３１は、他の無人機の活動量を受信してもよい。

価値算出手段３３は、制約条件と、自機の活動状況と、受信手段３１により受信された他の無人機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量の価値を算出する。尚、価値算出手段３３は、受信手段３１が他の無人機の活動量を受信する場合、当該他の無人機の活動量にさらに基づいて、自機の活動量の価値を算出してもよい。

送信手段３５は、価値算出手段３３により算出される自機の活動量の価値を、他の無人機に送信する。尚、送信手段３５は、活動量算出手段３４により算出される活動量を、他の無人機に送信してもよい。

図９は、無人機３０が、制約条件を受信してから自機を制御するまでの処理の流れを示すフローチャートである。以下、無人機３０の処理動作の流れを、図９を参照しながら説明する。尚、第１及び第２の実施形態と同じ処理については、図５及び図７と同様の符号を付し、説明は省略する。

受信手段３１は、他の無人機の活動状況を受信する（Ｓ９０１）。価値算出手段３３は、制約条件と、自機の活動状況と、受信手段３１により受信された他の無人機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量の価値を算出する（Ｓ９０２）。送信手段３５は、価値算出手段３３により算出される自機の活動量の価値を、他の無人機に送信する（Ｓ９０３）。

尚、図９におけるフローチャートの説明では、送信手段は自機の活動量の価値を他の無人機に送信すると説明したが、活動量算出手段３４により算出される活動量を、他の無人機に送信してもよい。また、制御手段の処理と送信手段の処理の順序は前後してもよいし、同時に行われてもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る無人機制御システムの無人機は、他機の活動状況又は活動量に基づいて、自機の価値を算出する。これにより、より効率的に複数の無人機全体を制御することができる。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態に係る無人機制御システムと、第１から第３の実施形態に係る無人機制御システムとは、本実施形態における無人機３０が生成手段３６を備えている点で相違する。

図１０は、本実施形態に係る無人機制御システムの構成を示す図である。

尚、端末装置１０及び無人機３０の構成のうち、第１の実施形態の端末装置１０及び無人機３０の構成と同じ処理動作を行う構成については、図１、図６及び図８と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の無人機３０－１から３０－６に関する説明では、無人機３０－１から３０－６を無人機３０と称し説明する。すなわち、以下の説明において、無人機３０に関する説明は無人機３０－１から３０－６に関する説明を示す。

生成手段３６は、活動量算出手段３４により算出される活動量に基づいて、自機を制御するための制御情報を生成する。例えば、制御情報は、自機の位置を変更するためにアクチュエータを制御するための、速度や加速度、プロペラや車輪の角速度や回転数などである。

制御手段３２は、生成手段３６により生成される制御情報に基づいて、自機を制御する。

尚、生成手段３６は、活動量算出手段３４により算出される活動量に基づいて、中間情報を生成してもよい。中間情報は、生成手段３６が制御情報を生成する過程で生成される情報である。例えば、中間情報は、価値評価関数の傾きや、価値評価関数式の係数である。この場合、送信手段３５は、生成手段３６により生成される中間情報を、他の無人機に送信してもよい。

また、受信手段３１は他の無人機の活動状況や活動量を受信すると説明したが、制御情報を受信してもよい。

図１１は、無人機３０が、制約条件を受信してから自機を制御するまでの処理の流れを示すフローチャートである。以下、無人機３０の処理動作の流れを、図１１を参照しながら説明する。尚、第１から第３の実施形態と同じ処理については、図４、図７及び図９と同様の符号を付し、説明は省略する。

生成手段３６は、活動量算出手段３４により算出される活動量に基づいて、自機を制御するための制御情報を生成する（Ｓ１１０１）。制御手段３２は、生成手段３６により生成される制御情報に基づいて自機を制御する（Ｓ１１０２）。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

第１から第４の実施形態に係る無人機制御システムでは無人機が各種計算を行っていたが、本実施形態に係る無人機制御システムでは無人機制御装置１００が各種計算を行う。

図１２は、本実施形態に係る無人機制御システムの構成を示す図である。

本実施形態に係る無人機制御システムは、無人機制御装置１００と、通信網２００と、無人機３００－１から３００－６と、を含む。

尚、図１２では６機の無人機を制御する場合を想定しているが、無人機の数はこれに制限されない。また、以下の無人機３００－１から３００－６に関する説明では、無人機３００－１から３００－６を無人機３００と称し説明する。すなわち、以下の説明において、無人機３００に関する説明は無人機３００－１から３００－６に関する説明を示す。

図１２に示す無人機制御装置１００は、受信手段１０１と、入力受付手段１０２と、価値算出手段１０３と、活動量算出手段１０４と、生成手段１０５と、送信手段１０６と、を備える。

受信手段１０１は、無人機３００から当該無人機３００の活動状況を受信する。尚、受信手段１０１は無人機３００から活動量を受信してもよい。

入力受付手段１０２は、複数の無人機３００に対する制約条件の入力を受け付ける。

価値算出手段１０３は、受信手段１０１により受信される活動状況と、入力受付手段１０２により入力を受け付けた制約条件と、に基づいて、無人機３００の活動量の価値を算出する。

活動量算出手段１０４は、価値算出手段１０３により算出される無人機３００の活動量の価値と、制約条件と、無人機３００の活動状況と、に基づいて、無人機３００の活動量を算出する。

生成手段１０５は、制約条件と、無人機３００の活動状況と、活動量算出手段１０４により算出される無人機３００の活動量と、に基づいて、無人機３００を制御するための制御情報を生成する。

送信手段１０６は、生成手段１０５により生成される制御情報を、無人機３００に送信する。

尚、無人機制御装置１００は、図示しない記憶手段を備えてもよい。この場合、記憶手段は、受信手段１０１により受信される活動状況と、入力受付手段１０２により入力を受け付けた制約条件と、活動量算出手段１０４により算出される無人機３００の活動量と、生成手段１０５により生成される制御情報と、を記憶する。

図１２に示す無人機３００は、受信手段３０１と、制御手段３０２と、送信手段３０３と、を備える。

受信手段３０１は、無人機制御装置１００から、自機を制御するための制御情報を受信する。

制御手段３０２は、受信手段３０１により受信される制御情報に基づいて、自機を制御する。

送信手段３０３は、自機の活動状況を無人機制御装置１００に送信する。

以下、フローチャートを用いて無人機制御装置の処理動作を説明する。

図１３は、無人機制御装置１００が、制御情報を無人機３００に送信するまでの処理の流れを示すフローチャートである。以下、無人機制御装置１００の処理動作の流れを、図１３を参照しながら説明する。

受信手段１０１は、無人機３００の活動状況を受信する（Ｓ１３０１）。入力受付手段１０２は、複数の無人機３００に対する制約条件の入力を受け付ける（Ｓ１３０２）。価値算出手段１０３は、活動状況と、制約条件と、に基づいて、無人機３００の活動量の価値を算出する（Ｓ１３０３）。活動量算出手段１０４は、無人機３００の活動量の価値と、制約条件と、無人機３００の活動状況と、に基づいて、無人機３００の活動量を算出する（Ｓ１３０４）。生成手段１０５は、制約条件と、無人機３００の活動状況と、無人機３００の活動量と、に基づいて、無人機３００を制御するための制御情報を生成する（Ｓ１３０５）。送信手段１０６は、制御情報を無人機３００に送信する（Ｓ１３０６）。

以上説明したように、本実施形態に係る無人機制御システムの無人機制御装置は、複数の無人機の活動状況に応じて各無人機の制御情報を生成する。これにより、より効率的に複数の無人機全体を制御することができる。また、無人機制御装置が種々の計算を行うため、無人機における消費電力を抑制することができる。

＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

本実施形態における無人機制御システムと、第４の実施形態における無人機制御システムと、の相違について説明する。本実施形態における無人機制御システムは、第４の実施形態における無人機３０の構成のうち、価値算出手段３３と、活動量算出手段３４と、生成手段３６と、の処理動作のうち少なくとも一以上の処理動作がクラウドコンピューティングで実行される点で、第４の実施形態における無人機制御システムと相違する。

図１４は、本実施形態における無人機制御システムの構成の一例である。図１４に示す無人機制御システムは、端末装置１０と、通信網２０－１及び２０－２と、無人機３０－１から３０－６と、を含む。図１４は、第４の実施形態における無人機３０の構成のうち、価値算出手段３３と、活動量算出手段３４と、生成手段３６と、の処理動作がクラウド上で実行される場合の無人機制御システムの構成を示す図である。

尚、端末装置１０及び無人機３０の構成のうち、第４の実施形態の端末装置１０及び無人機３０の構成と同じ処理動作を行う構成については、図１０と同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。また、以下の無人機３０－１から３０－６に関する説明では、無人機３０－１から３０－６を無人機３０と称し説明する。すなわち、以下の説明において、無人機３０に関する説明は無人機３０－１から３０－６に関する説明を示す。

サーバ４１は、端末装置１０から、複数の無人機３０に対する制約条件を受信する。

サーバ４１は、無人機３０から、当該無人機３０の活動状況を受信する。尚、サーバ４１は、無人機３０から、当該無人機３０の活動量を受信してもよい。

サーバ４１は、受信した活動状況及び制約条件に基づいて、無人機３０の活動量の価値を算出する。

サーバ４１は、算出した無人機３０の活動量の価値と、制約条件と、活動状況と、に基づいて、無人機３０の活動量を算出する。

サーバ４１は、制約条件と、活動状況と、算出した活動量と、に基づいて、無人機３０を制御するための制御情報を生成する。

サーバ４１は、生成した制御情報を、無人機３０に送信する。

データベース４２は、受信した活動状況、活動量、制約条件を記憶してもよい。また、データベース４２は、算出した価値及び活動量を記憶してもよい。さらに、データベース４２は、生成した制御情報を記憶してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る無人機制御システムでは、端末装置、無人機制御装置及び無人機が実行する処理動作のうちの一部の処理動作を、クラウドコンピューティングで実行する。このように各装置の機能を分散することで、各装置の処理負荷を軽減することができる。

＜実施形態の各部を実現するハードウェアの構成＞
以上で説明された本発明の各実施形態において、各装置の各構成要素を示すブロックは、機能単位で示されている。しかし、構成要素を示すブロックは、各構成要素が別個のモジュールにより構成されることを必ずしも意味していない。

各構成要素の処理は、たとえば、コンピュータシステムが、コンピュータ読み取り可能な記録媒体により記録された、その処理をコンピュータシステムに実行させるプログラムを、読み出し、実行することによって、実現されてもよい。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、及び不揮発性半導体メモリ等の可搬媒体、ならびに、コンピュータシステムに内蔵されるＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）及びハードディスク等の記録装置である。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、コンピュータシステム内部の揮発性メモリのようにプログラムを一時的に保持可能なもの、及び、ネットワークや電話回線等の通信回線のように、プログラムを伝送するものも含む。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、更に前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。

「コンピュータシステム」とは、一例として、図１５に示されるようなコンピュータ９００を含むシステムである。コンピュータ９００は、以下のような構成を含む。
・１つ又は複数のＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）９０１
・ＲＯＭ９０２
・ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）９０３
・ＲＡＭ９０３へロードされるプログラム９０４Ａ及び記録情報９０４Ｂ
・プログラム９０４Ａ及び記録情報９０４Ｂを格納する記録装置９０５
・記録媒体９０６の読み書きを行うドライブ装置９０７
・通信ネットワーク９０９と接続する通信インタフェース９０８
・データの入出力を行う入出力インタフェース９１０
・各構成要素を接続するバス９１１
たとえば、各実施形態における各装置の各構成要素は、その構成要素の機能を実現するプログラム９０４ＡをＣＰＵ９０１がＲＡＭ９０３にロードして実行することで、実現される。各装置の各構成要素の機能を実現するプログラム９０４Ａは、例えば、予め、記録装置９０５やＲＯＭ９０２に格納される。そして、必要に応じてＣＰＵ９０１がプログラム９０４Ａを読み出す。記録装置９０５は、たとえば、ハードディスクである。プログラム９０４Ａは、通信ネットワーク９０９を介してＣＰＵ９０１に供給されてもよいし、予め記録媒体９０６に格納されており、ドライブ装置９０７に読み出され、ＣＰＵ９０１に供給されてもよい。なお、記録媒体９０６は、たとえば、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、及び不揮発性半導体メモリ等の、可搬媒体である。

各装置の実現方法には、様々な変形例がある。例えば、各装置は、構成要素毎にそれぞれ別個のコンピュータ９００とプログラムとの可能な組み合わせにより実現されてもよい。また、各装置が備える複数の構成要素が、一つのコンピュータ９００とプログラムとの可能な組み合わせにより実現されてもよい。

また、各装置の各構成要素の一部又は全部は、その他の汎用又は専用の回路、コンピュータ等やこれらの組み合わせによって実現されてもよい。これらは、単一のチップによって構成されてもよいし、バスを介して接続される複数のチップによって構成されてもよい。

また、上述したように、各装置の各構成要素の一部又は全部が複数のコンピュータや回路等により実現される場合には、複数のコンピュータや回路等は、集中配置されてもよいし、分散配置されてもよい。例えば、コンピュータや回路等は、クライアントアンドサーバシステム、クラウドコンピューティングシステム等の各々が通信ネットワークを介して接続される形態として実現されてもよい。

（付記事項）
なお、前述の実施形態の構成は、組み合わせたり或いは一部の構成部分を入れ替えたりしてもよい。また、本発明の構成は前述の実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えてもよい。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機であって、
前記無人機群の活動量に関する制約条件を受信する受信手段と、
前記受信手段により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する制御手段と、
を備える無人機。
（付記２）
前記制約条件と、前記自機の活動状況と、に基づいて、前記無人機群における自機の活動量の価値を算出する価値算出手段と、
前記価値算出手段により算出される価値と、前記制約条件と、前記自機の活動状況と、に基づいて、自機の活動量を算出する活動量算出手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記活動量算出手段により算出される活動量にさらに基づいて、自機を制御する
付記１に記載の無人機。
（付記３）
前記受信手段は、他の無人機から、当該他の無人機の活動状況をさらに受信し、
前記価値算出手段は、前記受信手段により受信される他の無人機の活動状況にさらに基づいて、自機の活動量の価値を算出する、
付記２に記載の無人機。
（付記４）
前記受信手段は、他の無人機から、当該他の無人機の活動量をさらに受信し、
前記価値算出手段は、前記受信手段により受信される他の無人機の活動量にさらに基づいて、自機の活動量の価値を算出する、
付記２又は３に記載の無人機。
（付記５）
前記活動量に基づいて、自機を制御するための制御情報を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成される制御情報を、前記他の無人機に送信する送信手段と、
をさらに備える、付記３又は４に記載の無人機。
（付記６）
前記受信手段は、所定期間ごとに受信し、
前記価値算出手段は、前記所定期間ごとに自機の活動量の価値を算出し、
前記活動量算出手段は、前記所定期間ごとに自機の活動量を算出する、
付記３から５のいずれかに記載の無人機。
（付記７）
複数の無人機を含む無人機群と、
前記複数の無人機と通信可能な端末装置と、
を含む無人機制御システムであって、
前記端末装置は、
前記無人機群の活動量に関する制約条件の入力を受け付け、
前記複数の無人機に対して、前記制約条件を送信し、
前記無人機は、
前記制約条件を受信し、
前記受信された制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する
無人機群制御システム。
（付記８）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機が実行する制御方法であって、
前記無人機群の活動量に関する制約条件を受信し、
前記受信した制約条件と前記自機の活動状況に基づいて、自機を制御する、
制御方法。
（付記９）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機に対して、
前記無人機群の活動量に関する制約条件を受信する処理と、
前記受信した制約条件と前記自機の活動状況に基づいて、自機を制御する処理と、
を実行させるプログラムが格納された記録媒体。
（付記１０）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機と通信可能な制御装置であって、
前記無人機の活動状況を受信する受信手段と、
前記無人機群の活動量に関する制約条件の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記入力受付手段により受信される制約条件と、前記受信手段により受信される前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機群における前記無人機の活動量の価値を算出する価値算出手段と、
前記価値算出手段により算出される価値と、前記制約条件と、前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機の活動量を算出する活動量算出手段と、
前記活動量算出手段により差出される活動量を前記無人機に送信する送信手段と、
を備える制御装置。
（付記１１）
前記受信手段は、他の無人機から、当該他の無人機の活動状況をさらに受信し、
前記価値算出手段は、前記受信手段により受信される他の無人機の活動状況にさらに基づいて、前記無人機の活動量の価値を算出する、
付記１０に記載の制御装置。
（付記１２）
前記受信手段は、他の無人機から、当該他の無人機の活動量をさらに受信し、
前記価値算出手段は、前記受信手段により受信される他の無人機の活動量にさらに基づいて、前記無人機の活動量の価値を算出する、
付記１０又は１１に記載の制御装置。
（付記１３）
前記活動量算出手段により算出される活動量に基づいて、前記無人機を制御するための制御情報を生成する生成手段と、
をさらに備え、
前記送信手段は、前記生成手段により生成される制御手段を前記無人機に送信する、
付記１０から１２のいずれか一項に記載の制御装置。
（付記１４）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機と、
前記無人機と通信可能な制御装置と、
を含む無人機制御システムであって、
前記制御装置は、
前記無人機の活動状況を受信し、
前記無人機群の活動量に関する制約条件の入力を受け付け、
前記制約条件と、前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機群における前記無人機の活動量の価値を算出し、
前記価値と、前記制約条件と、前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機の活動量を算出し、
前記活動量算出手段により差出される活動量を前記無人機に送信する、
無人機制御システム。
（付記１５）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機と通信可能な制御装置が実行する無人機制御方法であって、
前記無人機の活動状況を受信し、
前記無人機群の活動量に関する制約条件の入力を受け付け、
前記制約条件と、前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機群における前記無人機の活動量の価値を算出し、
前記価値と、前記制約条件と、前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機の活動量を算出し、
前記活動量算出手段により差出される活動量を前記無人機に送信する、
無人機制御方法。
（付記１６）
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機を制御する無人機制御システムであって、
前記無人機群の活動量に関する制約条件の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記受信手段により受信される制約条件と、自機の活動状況と、に基づいて、自機を制御する制御手段と、
を含む無人機制御システム。
（付記１７）
前記入力受付手段により受信される制約条件と、前記受信手段により受信される前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機群における前記無人機の活動量の価値を算出する価値算出手段と、
前記価値算出手段により算出される価値と、前記制約条件と、前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機の活動量を算出する活動量算出手段と、
をさらに備える付記１６に記載の無人機制御システム。
（付記１８）
前記受信手段は、他の無人機から、当該他の無人機の活動状況をさらに受信し、
前記価値算出手段は、前記受信手段により受信される他の無人機の活動状況にさらに基づいて、前記無人機の活動量の価値を算出する、
付記１６又は１７に記載の無人機制御システム。
（付記１９）
前記活動量算出手段により算出される活動量に基づいて、前記無人機を制御するための制御情報を生成する生成手段と、
をさらに備え、
前記送信手段は、前記生成手段により生成される制御手段を前記無人機に送信する、
付記１６から１８のいずれか一項に記載の無人機制御システム。

本発明は、人と無人機および無人機群とが連携・協調するソリューションや製品に適用できる。

１０端末装置
１１入力受付手段
１２送信手段
２０通信網
３０無人機
３１受信手段
３２制御手段
３３価値算出手段
３４活動量算出手段
３５送信手段
３６生成手段
４０クラウド
４１サーバ
４２データベース
１１Ａ送信ボタン
１１Ｂ送信ボタン
３Ａチェックボックス
３Ｂ無人機識別子
３Ｃ通信可能な無人機識別子
３Ｄ無人機群識別子
１００無人機制御装置
１０１受信手段
１０２入力受付手段
１０３価値算出手段
１０４活動量算出手段
１０５生成手段
１０６送信手段
２００通信網
３００無人機
３０１受信手段
３０２制御手段
３０３送信手段
９００コンピュータ
９０１ＣＰＵ
９０２ＲＯＭ
９０３ＲＡＭ
９０４Ａプログラム
９０４Ｂ記録情報
９０５記録装置
９０６記録媒体
９０７ドライブ装置
９０８通信インタフェース
９０９通信ネットワーク
９１０入出力インタフェース
９１１バス

Claims

複数の無人機を含む無人機群に属する無人機であって、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の合計に関する制約条件と、前記無人機群に含まれる他の無人機と対象物体との距離である他の無人機の活動状況を受信する受信手段と、
前記制約条件と、自機と前記対象物体との距離である自機の活動状況と、前記他の無人機の活動状況とに基づいて、前記無人機群に含まれる無人機それぞれの活動量の価値を算出する価値算出手段と、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の価値と、活動量の関係を非線形関数で表し、前記制約条件を満たし価値が最大となる無人機それぞれの活動量を、前記制約条件に基づいて、前記非線形関数を用いて算出することで、自機の活動量を算出する活動量算出手段と、
前記受信手段により受信される制約条件と、自機の活動状況と、前記自機の活動量とに基づいて、自機を制御する制御手段と、
を備える無人機。
前記受信手段は、他の無人機から、当該他の無人機の活動量をさらに受信し、
前記価値算出手段は、前記受信手段により受信される他の無人機の活動量にさらに基づいて、自機の活動量の価値を算出する、
請求項１に記載の無人機。
前記活動量に基づいて、自機を制御するための制御情報を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成される制御情報を、前記他の無人機に送信する送信手段と、
をさらに備える、請求項１又は２に記載の無人機。
前記受信手段は、所定期間ごとに受信し、
前記価値算出手段は、前記所定期間ごとに自機の活動量の価値を算出し、
前記活動量算出手段は、前記所定期間ごとに自機の活動量を算出する、
請求項１から３いずれかに記載の無人機。
複数の無人機を含む無人機群と、
前記複数の無人機と通信可能な端末装置と、
を含む無人機制御システムであって、
前記端末装置は、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の合計に関する制約条件の入力を受け付け、
前記複数の無人機に対して、前記制約条件を送信し、
前記無人機は、
前記制約条件と、前記無人機群に含まれる他の無人機と対象物体との距離である他の無人機の活動状況を受信し、
前記制約条件と、自機と前記対象物体との距離である自機の活動状況と、前記他の無人機の活動状況とに基づいて、前記無人機群に含まれる無人機それぞれの活動量の価値を算出し、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の価値と、活動量の関係を非線形関数で表し、前記制約条件を満たし価値が最大となる無人機それぞれの活動量を、前記制約条件に基づいて、前記非線形関数を用いて算出することで、自機の活動量を算出し、
前記受信された制約条件と、自機の活動状況と、前記自機の活動量とに基づいて、自機を制御する
無人機制御システム。
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機が実行する制御方法であって、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の合計に関する制約条件と、前記無人機群に含まれる他の無人機と対象物体との距離である他の無人機の活動状況を受信し、
前記制約条件と、自機と前記対象物体との距離である自機の活動状況と、前記他の無人機の活動状況とに基づいて、前記無人機群に含まれる無人機それぞれの活動量の価値を算出し、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の価値と、活動量の関係を非線形関数で表し、前記制約条件を満たし価値が最大となる無人機それぞれの活動量を、前記制約条件に基づいて、前記非線形関数を用いて算出することで、自機の活動量を算出し、
前記受信した制約条件と、自機の活動状況と、前記自機の活動量とに基づいて、自機を制御する、
制御方法。
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機に対して、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の合計に関する制約条件と、前記無人機群に含まれる他の無人機と対象物体との距離である他の無人機の活動状況を受信する処理と、
前記制約条件と、自機と前記対象物体との距離である自機の活動状況と、前記他の無人機の活動状況とに基づいて、前記無人機群に含まれる無人機それぞれの活動量の価値を算出する処理と、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の価値と、活動量の関係を非線形関数で表し、前記制約条件を満たし価値が最大となる無人機それぞれの活動量を、前記制約条件に基づいて、前記非線形関数を用いて算出することで、自機の活動量を算出する処理と、
前記受信した制約条件と、自機の活動状況と、前記自機の活動量とに基づいて、自機を制御する処理と、
を実行させるプログラム。
複数の無人機を含む無人機群に属する無人機と通信可能な制御装置であって、
前記無人機と対象物体との距離である前記無人機の活動状況を受信する受信手段と、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の合計に関する制約条件の入力を受け付ける入力受付手段と、
前記入力受付手段により受信される制約条件と、前記受信手段により受信される前記無人機の活動状況と、に基づいて、前記無人機群における前記無人機の活動量の価値を算出する価値算出手段と、
前記無人機群に含まれる無人機の活動量の価値と、活動量の関係を非線形関数で表し、前記制約条件を満たし価値が最大となる無人機それぞれの活動量を、前記制約条件に基づいて、前記非線形関数を用いて算出することで、前記無人機の活動量を算出する活動量算出手段と、
前記活動量算出手段により差出される活動量を前記無人機に送信する送信手段と、
を備える制御装置。