JPWO2017195325A1 - 配送状況検知装置、配送状況検知システム、及び無人機 - Google Patents
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Abstract
Description
具体的には、特許文献1には、荷物Xの輸送中に加わる衝撃を検知する加速度センサからなる計測する計測部1と、計測部1の計測データから荷物Xに加わる衝撃の大きさを求めるデータ処理部2と、データ処理部2が求めた衝撃の大きさのデータを刻々記録するリムーバブルメモリからなるデータ記録部3と、現時点での衝撃の最大値をバー表示する表示部4と、動作電源としての電池6と、起動スイッチSWと、を実装する輸送状況検知装置Aが記載されている(特許文献1の要約書等)。
この配送状況検知装置によれば、無人機に関する状態と可搬物に関する状態とに基づき可搬物の状態の異常の種類を判断することで、可搬物の配送状況の良否をより適切に判断できるようになる。具体的には、可搬物は無人機により運ばれるため、無人機の挙動は可搬物の配送状況に影響し得る。よって、無人機に関する状態も考慮することで、可搬物の状態(配送状況)をより適切に判断し得る。
そして、前記データ処理部は、前記記憶部に記憶されたデータに基づき、前記第1の加速度センサにより検出された、所定の値以上の大きさの第1の加速度と、前記第1の加速度が検出された期間を表す時間との積である第1の積と、前記第2の加速度センサにより検出された、所定の値以上の大きさの第2の加速度と、前記第2の加速度が検出された期間を表す時間との積である第2の積と、を比較し、前記可搬物に関する状態の異常の種類を判断しても良い。
(A)前記第1の積が前記第2の積よりも大きい場合:前記無人機の動作の異常もしくは衝突や接触に起因した前記可搬物における異常であって、前記可搬物に負荷又は衝撃が作用した異常。
第1の状態検出部の検出結果と第2の状態検出部の検出結果とを比較することで、上記(A)〜(C)の異常の種類を判断でき、このように異常の種類を判断することで、可搬物の配送状況の良否の判断を容易にしかつ精度を向上させることができる。
また、本開示の一側面は、無人で可搬物を配送する無人機と、前記可搬物の配送状況を検知する配送状況検知装置であって前記可搬物に取り付けられて前記無人機と通信可能に構成される配送状況検知装置と、を備える、配送状況検知システムである。
この配送状況検知システムによれば、上述したような効果を得ることができる。
[第1実施形態]
ここでは、マルチコプター等の無人航空機にて可搬物を配送する場合について説明する。図1に示す無人機40は、複数のロータユニット100を有するマルチコプターである。無人機40は、自動プログラム又は遠隔操作により無人で航行し、可搬物50を配送する。
無人機40は、フライトコントローラ(以下、FC:Flight Controller)200と、受信ユニット202と、慣性ユニット(以下、IMU:Inertial Measurement Unit)204と、電子スピードコントローラ(以下、ESC:Electronic Speed Controller)206と、前述のモータ102と、を有する。
また、FC200は、カメラ制御ユニット200aを備える。カメラ制御ユニット200aは、ジンバル装置208及びカメラ210を制御する。カメラ210は、一例ではCCDカメラであり、外部を撮像するために設けられる。ジンバル装置208は、機械式ジャイロ装置であって、カメラ210を保持しそのカメラ210の姿勢を所望の姿勢に維持する。
高度センサ204cは、具体的には気圧を検知し、検知した気圧に基づき高度検出を行う。
湿度センサ204eは、周囲の湿度を検出するセンサである。
ESC206は、モータ102の回転速度(回転数)を制御するコントローラである。
FC200は、ESC206を介して各モータ102の駆動を個別に制御することにより、無人機40の姿勢制御等を行う。無人機40は、各モータ102の回転数が個別に制御されることによって、自在に飛行(移動)が可能となっている。
ROM12は、CPU11が実行するプログラムを記憶する不揮発性メモリである。
メモリ14は、CPU11の処理結果等のデータを記憶しておくための不揮発性メモリである。また、メモリ14は、センサユニット20による検出結果のデータも記憶する。配送状況検知装置10には固有のIDが割り当てられており、メモリ14には、センサユニット20による検出結果のデータがその固有のIDと対応付けて記憶される。
起動スイッチ19は、配送状況検知装置10を起動させるためのスイッチである。起動スイッチ19が所定時間の間押下されると(長押しされると)、配送状況検知装置10が起動する。また、配送状況検知装置10が起動した状態で、起動スイッチ19が所定時間の間押下されると(長押しされると)、配送状況検知装置10は待機状態(スリープ状態)に移行する。
温度センサ25は、周囲の温度を検出するセンサである。
湿度センサ26は、周囲の湿度を検出するセンサである。
初期化が完了していないと判定すると(S110:NO)、S170に移行し、継続して初期化を行うか否かを判定する。ここでは、S100の処理の実行回数(反復回数)、S100の処理に要した時間、などに基づき、初期化できない異常が生じていると判断できるような場合には初期化処理を継続しないと判定し(S170:NO)、S180に移行してエラー表示を行う。具体的には、表示部17を赤色にて点灯(又は点滅)させて、初期化が失敗した旨の通知を行う。
S110にて初期化が完了したと判定すると(S110:YES)、S120に移行し、正常表示を行う。具体的には、表示部17を緑色にて点灯(又は点滅)させて、初期化が正常に終了した旨の通知を行う。
次に、S150に移行し、起動スイッチ19が押下されて配送状況検知装置10の動作がオフされたか否かを判定する。起動スイッチ19が押下されていない(オフされていない)と判定すると(S150:NO)、S130,S140の処理を継続して実行する。一方、起動スイッチ19が押下された(オフされた)と判定すると(S150:YES)、S160に移行し、スリープ処理を実行する。スリープ処理は、配送状況検知装置10の主動作を停止させて配送状況検知装置10の状態をスリープ状態に移行させる処理である。
図5は、S140のデータ処理の一例を示すフローチャートである。
図5の処理では、まず、S200において、図4のS130の処理で取得したセンサデータをメモリ14に記憶させる処理を行う。この記憶処理では、センサユニット20から得られるセンサデータを順次メモリ14に記憶させる。具体的には、センサユニット20から得られるセンサデータを時系列でメモリ14に記憶させる。
その後、S240に移行し、S220にて算出してS230にてメモリ14に記憶した変化量のデータΔDを、無線通信部15を介して外部機器に送信する。外部機器への送信はリアルタイムで行われる。つまり、メモリ14に記憶されるとともに、外部機器への送信も合わせて実行される。そしてその後、当該処理を終了する。この図5の処理は、図4のS150にて起動スイッチ19が押下されて配送状況検知装置10の動作がオフされたと判定されない限り継続して実行されることとなる。
無人機40は、まず、配送状況検知装置10との無線通信が可能か否かを判定する。ここで、配送状況検知装置10は、前述のように、起動するとS100の初期化処理において通信の確立処理を行う。この際、配送状況検知装置10は、所定のペアリング信号を送信し、無人機40は、そのペアリング信号を受信すると、認証を行って認証が正常完了したならば、配送状況検知装置10との無線通信を確立させる。
図6の処理に戻り、配送状況検知装置10は、S310に続くS320の処理にて、無人機40から送信されてくる完了応答(撮像を完了した旨の応答)を受信したか否かを判定し、受信していないと判定すると(S320:NO)、S310に戻り改めて撮像指令を無人機40に送信する。
S330では、図4のS130にて取得したセンサデータに基づき、可搬物50の高度hが所定の高度h2以下か否かを判定する。具体的には、可搬物50の高度hが変化して、所定の高度h2以下となったか否かを判定する。この趣旨は、可搬物50が所定の高度hから高度h2以下となるまで移動したか否かを判定する趣旨であり、可搬物50の高度hが高度h2以下まで変化したことに基づき、可搬物50の配送が終了段階にあると判断する趣旨である。
配送状況検知装置10は、S340に続くS350の処理にて、無人機40から送信されてくる完了応答(撮像を完了した旨の応答)を受信したか否かを判定し、受信していないと判定すると(S350:NO)、S340に戻り改めて撮像指令を無人機40に送信する。
無人機40は、撮像データの送信指令を配送状況検知装置10より受信すると、撮像データを外部機器(サーバ)に送信する。配送状況検知装置10は、送信指令の送信後、当該処理を終了する。
無人機40は、配送状況検知装置10より送信指令を受信したか否かを定期的に判断する(即ち、受信の有無を監視する)。送信指令を受信していないと判断すると、継続して、送信指令の受信の有無を定期的に判断する。一方、送信指令を受信したと判断すると、撮像データを、外部機器(サーバ)に送信する。
加速度α1が閾値αhより大きくないと判定すると(S400:NO)、一旦当該処理を終了する。図7の処理は、図5、図6の処理と同様、図4のS150にて起動スイッチ19が押下されて配送状況検知装置10の動作がオフされたと判定されない限り継続して実行され、S400:NOの場合、その後再びS400の処理が開始されることとなる。
次に、S450に移行し、加速度α1と期間Tとの積が所定の許容値Xより大きいか否かを判定する。この趣旨は、加速度α1と期間Tとの積を、可搬物50に作用する負荷(衝撃)の大きさとして、可搬物50に作用する負荷(衝撃)が所定の許容値Xより大きいか否かを判定する趣旨である。
角速度センサ22により検出される角速度が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合、計時を開始する。その後、角速度が前記閾値以下になったか否かを判定し、閾値以下の場合、計時を終了する。これにより、可搬物50の角速度が前記閾値より大きい状態であった期間を算出し、さらに、角速度と算出した期間との積を算出する。その積が予め規定された許容値より大きい場合、配送状況の異常と判定される。
・圧力センサ23
圧力センサ23により検出される圧力が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合、計時を開始する。その後、圧力が前記閾値以下になったか否かを判定し、閾値以下の場合、計時を終了する。これにより、可搬物50に作用する圧力が前記閾値より大きい状態であった期間を算出し、さらに、圧力と算出した期間との積を算出する。その積が予め規定された許容値より大きい場合、配送状況の異常と判定される。
・高度センサ24
無人機40が飛行可能な高度範囲内においては、可搬物50に作用する負荷は高度によっては大きくは変わらないため、高度センサ24に関する限り、図7のフローチャートの処理の適用外としても良い。
・温度センサ25
温度センサ25により検出される温度が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合、計時を開始する。その後、温度が前記閾値以下になったか否かを判定し、閾値以下の場合、計時を終了する。これにより、可搬物50の温度又は可搬物50の周囲の温度が前記閾値より高い状態であった期間を算出し、さらに、温度と算出した期間との積を算出する。その積が予め規定された許容値より大きい場合、配送状況の異常と判定される。
・湿度センサ26
湿度センサ26により検出される湿度が所定の閾値より大きいか否かを判定し、所定の閾値より大きい場合、計時を開始する。その後、湿度が前記閾値以下になったか否かを判定し、閾値以下の場合、計時を終了する。これにより、可搬物50の周囲の湿度が前記閾値より高い状態であった期間を算出し、さらに、湿度と算出した期間との積を算出する。その積が予め規定された許容値より大きい場合、配送状況の異常と判定される。
次に、本開示の第2実施形態について説明する。
図8は、第2実施形態のデータ処理の流れを表すフローチャートである。図8の処理は、第1実施形態の図5の処理に対応するが、以下の点で異なっている。具体的には、図5の処理では、検出したセンサデータ、及びセンサデータに基いて算出した物理量の変化量のデータを外部機器(サーバ)に送信した。
次に、S510に移行し、各センサ21〜26から得られるセンサデータのそれぞれについて、センサデータが示す物理量の値Dが所定の閾値Dhよりも大きいか否かを判定する。この趣旨は、可搬物50の配送状況が許容される状況(状態)の範囲内であるか否かを判定する趣旨である。
S510にて、D>Dhであると判定すると(S510:YES)、配送状況が許容される範囲外であると判断して(換言すれば、配送状況について異常であると判断して)S520に移行し、配送状況が異常である旨を外部機器(サーバ)に通知するとともに、合わせてセンサデータDを外部機器(サーバ)に送信する。この通知の際、通知の処理に加えて、配送状況検知装置10から無人機40に信号を送信し、無人機40におけるカメラ210にて周囲を撮像させるようにしても良い。
S230の次はS530に移行し、センサ21〜26から得られるセンサデータのそれぞれについて、センサデータが示す物理量の値Dの変化量ΔDが所定の閾値ΔDhよりも大きいか否かを判定する。この趣旨は、可搬物50の配送状況の変化の度合い(単位時間あたりの変化量)が許容範囲内であるか否かを判定する趣旨である。
次に、本開示の第3実施形態について説明する。
図9は、第1実施形態のメイン処理(図4)に対応する処理の流れを表すフローチャートである。本第3実施形態では、配送状態検知装置10のCPU11は、図4のメイン処理に代えて、図9のメイン処理を実行する。
S600の処理は、ペアリング処理であり、無人機40との間で無線通信を確立して同期する処理である。
ここでは、第1に、センサユニット20の各センサ21〜26それぞれから、センサデータを取得する。第2に、無人機40における各センサ204a〜204eそれぞれからも、センサデータを取得する。具体的には、無線通信部15を介して無人機40と通信を行うことにより、無人機40から、各センサ204a〜204eのセンサデータを受信する。
S630の後はS150,S160へと処理が流れるが、S150,S160の処理は図4のS150,S160の処理と同一である。
図10のデータ処理では、まず、S700にて、加速度センサ21のセンサデータに基づき可搬物50の加速度α1を取得する。次に、S710にて、無人機40における加速度センサ204aのセンサデータに基づき無人機40の加速度α2を取得する。
S720では、加速度α1と加速度α2とのそれぞれについて、図7に示すデータ処理を実行する。説明は図7の説明と重複するため省略するが、S720において、加速度α1と加速度α2とのそれぞれについて図7の処理を実行することにより、加速度α1及び/又は加速度α2が閾値αhより大きい状態となった場合において、加速度α1と期間T1との積α1・T1、及び/又は加速度α2と期間T2との積α2・T2、がそれぞれ検出される。ここで、期間T1は、加速度α1が閾値αhより大きい状態であった期間であり、期間T2は、加速度α2が閾値αhより大きい状態であった期間である。また、期間T1、T2の情報には、それぞれ、加速度α1が閾値αhより大きい状態となったタイミング、加速度α2が閾値αhより大きい状態となったタイミング、の情報も含まれる。
例えば、上記実施形態では、無人機40がマルチコプターである例について説明したが、無人機40としては、地上を走行する無人車両等であっても良い。
Claims (13)
- 可搬物の配送状況を検知する配送状況検知装置であって、
外部機器と通信するための通信部と、
前記可搬物の状態及び前記可搬物の周囲環境の少なくとも一方を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の検出結果のデータを、検出時刻の情報とともに記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたデータを処理するデータ処理部と、を備え、
前記データ処理部は、
前記記憶部に記憶されたデータについて、単位時間あたりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部により算出される前記変化量を示すデータを前記通信部を介して前記外部機器に送信する送信部と、を備える、
配送状況検知装置。 - 前記状態検出部は、加速度センサ、角速度センサ、圧力センサ、高度センサ、温度センサ、及び湿度センサのうちの少なくとも1つを含む、
請求項1に記載の配送状況検知装置。 - 可搬物の配送状況を検知する配送状況検知装置であって、
外部機器と通信するための通信部と、
前記可搬物の状態及び前記可搬物の周囲環境の少なくとも一方を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の検出結果のデータを、検出時刻の情報とともに記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されるデータを順次、前記通信部を介して前記外部機器に送信する送信部と、を備える、
配送状況検知装置。 - 無人機にて配送される可搬物の配送状況を検知する配送状況検知装置であって、
外部機器と通信するための通信部と、
前記無人機に設けられ、前記無人機の状態及び前記無人機の周囲環境の少なくとも一方を検出する第1の状態検出部と、
前記可搬物に設けられ、前記可搬物の状態及び前記可搬物の周囲環境の少なくとも一方を検出する第2の状態検出部と、
前記第1の状態検出部の検出結果のデータ、及び前記第2の状態検出部の検出結果のデータを、検出時刻の情報とともに記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたデータを処理するデータ処理部と、を備え、
前記データ処理部は、
前記第1の状態検出部の検出結果のデータが表す、前記無人機に関する状態と、前記第2の状態検出部の検出結果のデータが表す、前記可搬物に関する状態と、に基づき、前記可搬物に関する状態の異常の種類を判断する異常判断部と、
前記異常判断部により判断された異常を表す情報を前記通信部を介して前記外部機器に送信する送信部と、を備える、
配送状況検知装置。 - 前記データ処理部は、
前記記憶部に記憶されたデータについて、単位時間あたりの変化量を算出する変化量算出部を備え、
前記異常判断部は、
前記変化量算出部により算出される、前記無人機に関する状態の変化と、前記可搬物に関する状態の変化と、を比較し、比較結果に基づき、前記可搬物に関する状態の異常の種類を判断する、
請求項4に記載の配送状況検知装置。 - 前記第2の状態検出部は、前記可搬物の状態に基づき前記可搬物の前記無人機への搭載及び前記可搬物の前記無人機からのリリースを検出する搭載検出部を備え、
前記第1の状態検出部は、
撮像装置を備え、
前記搭載検出部の検出結果に基づき、前記可搬物が前記無人機へ搭載されたことが検出され、及び前記可搬物が前記無人機からリリースされたことが検出されると、それぞれのタイミングにて、前記撮像装置にて前記可搬物を撮像する、
請求項5に記載の配送状況検知装置。 - 前記第1の状態検出部は、第1の加速度センサを含み、
前記第2の状態検出部は、第2の加速度センサを含み、
前記データ処理部は、前記記憶部に記憶されたデータに基づき、
前記第1の加速度センサにより検出された、所定の値以上の大きさの第1の加速度と、前記第1の加速度が検出された期間を表す時間との積である第1の積と、
前記第2の加速度センサにより検出された、所定の値以上の大きさの第2の加速度と、前記第2の加速度が検出された期間を表す時間との積である第2の積と、を比較し、
前記可搬物に関する状態の異常の種類を判断する、
請求項5又は請求項6に記載の配送状況検知装置。 - 前記データ処理部は、少なくとも以下(A)〜(C)の異常の種類を判断する、請求項7に記載の配送状況検知装置。
(A)前記第1の積が前記第2の積よりも大きい場合:前記無人機の動作の異常もしくは衝突や接触に起因した前記可搬物における異常であって、前記可搬物に負荷又は衝撃が作用した異常。
(B)前記第2の積が前記第1の積よりも大きい場合:前記無人機の動作の異常もしくは衝突や接触に起因しない異常であって、前記可搬物自体に直接的に負荷又は衝撃が作用した異常。
(C)前記第2の積が算出されるのに対し前記第1の積が算出されない場合:前記可搬物のリリース時における異常であって、前記可搬物の落下、もしくはセンサの故障。 - 前記データ処理部は、
前記記憶部に記憶されたデータに基づき、前記第1の加速度が検出された第1のタイミングと、前記第2の加速度が検出された第2のタイミングとを比較し、前記可搬物に関する状態の異常の種類を判断する、
請求項5又は請求項6に記載の配送状況検知装置。 - 前記データ処理部は、少なくとも以下(A)〜(C)の異常の種類を判断する、請求項9に記載の配送状況検知装置。
(A)前記第1の積が前記第2の積よりも大きい場合:前記無人機の動作の異常もしくは衝突や接触に起因した前記可搬物における異常であって、前記可搬物に負荷又は衝撃が作用した異常。
(B)前記第2の積が前記第1の積よりも大きい場合:前記無人機の動作の異常もしくは衝突や接触に起因しない異常であって、前記可搬物自体に直接的に負荷又は衝撃が作用した異常。
(C)前記第2の積が算出されるのに対し前記第1の積が算出されない場合:前記可搬物のリリース時における異常であって、前記可搬物の落下、もしくはセンサの故障。 - 前記記憶部に記憶させるデータを暗号化する暗号化部を備え、
前記記憶部は、前記暗号化部により暗号化されたデータを記憶する、
請求項1〜10の何れか1項に記載の配送状況検知装置。 - 無人で可搬物を配送する無人機と、
前記可搬物の配送状況を検知する配送状況検知装置であって前記可搬物に取り付けられて前記無人機と通信可能に構成される配送状況検知装置と、を備える、配送状況検知システムであって、
前記配送状況検知装置は、
外部機器と通信するための通信部と、
前記可搬物の状態及び前記可搬物の周囲環境の少なくとも一方を検出する状態検出部と、
前記状態検出部の検出結果のデータを、検出時刻の情報とともに記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたデータを処理するデータ処理部と、を備え、
前記データ処理部は、
前記記憶部に記憶されたデータについて、単位時間あたりの変化量を算出する変化量算出部と、
前記変化量算出部により算出される前記変化量を示すデータを前記通信部を介して前記外部機器に送信する送信部と、を備える、
配送状況検知システム。 - 無人で可搬物を配送する無人機と、前記可搬物の配送状況を検知する配送状況検知装置であって前記可搬物に取り付けられて前記無人機と通信可能に構成される配送状況検知装置と、を備える、配送状況検知システムに用いられる前記無人機であって、
前記配送状況検知装置は、外部機器と通信するための通信部と、前記可搬物の状態及び前記可搬物の周囲環境の少なくとも一方を検出する状態検出部と、前記状態検出部の検出結果のデータを、検出時刻の情報とともに記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されたデータを処理するデータ処理部と、を備え、前記データ処理部は、前記記憶部に記憶されたデータについて、単位時間あたりの変化量を算出する変化量算出部と、前記変化量算出部により算出される前記変化量を示すデータを前記通信部を介して前記外部機器に送信する送信部と、を備える、
無人機。
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