WO2021038622A1 - 無人移動体の制御システムおよび無人移動体の制御方法 - Google Patents

無人移動体の制御システムおよび無人移動体の制御方法 Download PDF

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control
unmanned moving
unmanned
control system
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賢次 小関
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株式会社トラジェクトリー
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    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64U—UNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00—Type of UAV
    • B64U10/10—Rotorcrafts
    • B64U10/13—Flying platforms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C13/00—Control systems or transmitting systems for actuating flying-control surfaces, lift-increasing flaps, air brakes, or spoilers
    • B64C13/02—Initiating means
    • B64C13/16—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors
    • B64C13/18—Initiating means actuated automatically, e.g. responsive to gust detectors using automatic pilot
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C19/00—Aircraft control not otherwise provided for
    • B64C19/02—Conjoint controls
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course or altitude of land, water, air, or space vehicles, e.g. automatic pilot

Definitions

  • the present disclosure relates to an unmanned moving body control system and an unmanned moving body control method.
  • Patent Document 1 discloses a system for grasping a self-position using distance measurement data and two-dimensional image data.
  • the present invention has been made in view of such a background, and an unmanned moving body is moved in a desired direction without relying on GPS by a simpler configuration than the conventional one to inspect a structure or the like.
  • the purpose is to provide technology.
  • a control system for controlling an unmanned mobile body wherein the control system includes the unmanned moving body and a control device, and the unmanned moving body has at least a first propulsion mechanism.
  • the control device includes one unmanned moving body and a second unmanned moving body having a second propulsion mechanism, and the control device transfers control information for controlling the position of the first unmanned moving body to the first unmanned moving body.
  • the first unmanned mobile body includes a communication unit for transmitting, and the first unmanned mobile body includes a transmission / reception unit for transmitting a control result of the first propulsion mechanism accompanying execution of an operation based on the control information to the second unmanned mobile body. 2
  • the unmanned mobile body is provided with a control system including a control unit that controls the second propulsion mechanism based on the control result.
  • control method for controlling an unmanned moving body wherein control information for controlling the position of the first unmanned moving body is transmitted from the control device to the first unmanned moving body.
  • a control method including a step of controlling the second drive unit is provided.
  • the air vehicle according to the embodiment of the present disclosure has the following configuration.
  • (Item 1) A control system that controls unmanned moving objects
  • the control system includes the unmanned mobile body and a control device.
  • the unmanned mobile includes at least a first unmanned mobile having a first propulsion mechanism and a second unmanned mobile having a second propulsion mechanism.
  • the control device includes a communication unit that transmits control information for controlling the position of the first unmanned moving body to the first unmanned moving body.
  • the first unmanned moving body includes a transmission / reception unit that transmits a control result of the first propulsion mechanism accompanying execution of an operation based on the control information to the second unmanned moving body.
  • the second unmanned moving body includes a control unit that controls the second propulsion mechanism based on the control result.
  • a control system characterized by that.
  • the first unmanned mobile body and the second unmanned mobile body have the same performance as each other.
  • the control device includes a position information acquisition unit that acquires position information of the first unmanned moving body.
  • the control device controls the position of the first unmanned moving body by using the position information.
  • the control system according to item 1 or 2 characterized in that.
  • the control device further includes an environmental data acquisition unit that acquires environmental data around the first unmanned moving body or the second unmanned moving body, and a control result correction unit that corrects the control result based on the environmental data.
  • the unmanned moving body is an unmanned aerial vehicle, The control system according to any one of items 1 to 4, characterized in that.
  • the second unmanned moving body includes a photographing device.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of a control system 1 for an unmanned moving object according to the present embodiment.
  • control system 1 for an unmanned moving body is composed of a control device 10 and unmanned moving bodies 20 and 30.
  • the control device 10 is connected to at least the unmanned mobile body 20 via a network such as the Internet.
  • networks include local area networks (LAN), wide area networks (WAN), infrared, wireless, WiFi, point-to-point (P2P) networks, telecommunications networks, cloud communications, and the like.
  • the unmanned moving body 20 can autonomously fly based on the control information 40 (including GPS information) obtained in advance from the control device 10, or can be operated and controlled by the control device 10 by the remote control information 40.
  • Examples include unmanned aerial vehicles (eg, drones).
  • Information such as time, acceleration, tilt, and other operating conditions of the device is transmitted automatically or in response to a request from the control device 10.
  • an unmanned aerial vehicle is shown in FIG. 1, but the moving body may be, for example, a vehicle or a ship, and may be a moving body that operates by a control signal.
  • the form is not particularly limited.
  • the unmanned moving body 30 is a moving body of the same type as the unmanned moving body 20, and examples thereof include an unmanned aerial vehicle (for example, a drone) as in the specific example of the present embodiment of FIG.
  • the unmanned moving body 20 and the unmanned moving body 30 are connected to each other via, for example, infrared rays, WiFi, Bluetooth (registered trademark), BLE (Bluetooth Low Energy), wired, etc., thereby transmitting and receiving the control result 50. ing.
  • the unmanned mobile body 30 is located indoors, under a bridge, or the like, and the control information 40 from the control device 10 is difficult to reach (for example, outside the radio range from the control device 10) or cannot reach accurately (for example, multi). It is a moving body that moves (under the condition of the pass phenomenon), and has a form of moving based on at least the control result 50 transmitted from the unmanned moving body 20.
  • control result 50 in the specific example of the present embodiment is, for example, the control related to the propulsion mechanism of the unmanned moving body 20 (for example, the rotation speed of the motor of the unmanned aerial vehicle, the direction of the propeller, and the unmanned vehicle). It can be the result of engine or motor speed, tire orientation, etc.). Then, the propulsion mechanism of the unmanned moving body 30 is controlled based on the control result 50 in the same manner as the propulsion mechanism of the unmanned moving body 20, for example.
  • the performance difference between the unmanned moving body 20 and the unmanned moving body 30 (for example, the performance difference of the motor) and the environmental data (for example, wind direction and wind power, weather data, etc.) at which the unmanned moving body 20 or the unmanned moving body 30 is located, etc. ) Is known in advance, the correction amount calculation unit 114 (described later) calculates the correction amount of the control result 50 based on these data, and based on this correction amount, the unmanned moving body 20 side or the unmanned person By correcting the control result 50 on the moving body 30 side, it is possible to move both unmanned moving bodies with higher accuracy and substantially the same.
  • the environmental data for example, wind direction and wind power, weather data, etc.
  • FIG. 2 is a diagram showing a hardware configuration of the control device 10.
  • the illustrated configuration is an example, and may have other configurations.
  • control device 10 is connected to a database (not shown) to form a part of the system.
  • the control device 10 may be a general-purpose computer such as a workstation or a personal computer, or may be logically realized by cloud computing.
  • the control device 10 includes at least a control unit 11, a memory 12, a storage 13, a communication unit 14, an input / output unit 15, and the like, and these are electrically connected to each other through a bus 16.
  • the control unit 11 is an arithmetic unit that controls the operation of the entire control device 10, controls the transmission and reception of data between each element, and performs information processing and the like necessary for application execution and authentication processing.
  • the control unit 11 is a CPU (Central Processing Unit), and executes each information processing by executing a program or the like stored in the storage 13 and expanded in the memory 12.
  • the memory 12 includes a main memory composed of a volatile storage device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) and an auxiliary storage composed of a flash memory or a non-volatile storage device such as an HDD (Hard Disk Drive). ..
  • the memory 12 is used as a work area or the like of the control unit 11, and also stores a BIOS (Basic Input / Output System) executed when the control device 10 is started, various setting information, and the like.
  • BIOS Basic Input / Output System
  • the storage 13 stores various programs such as application programs.
  • a database storing data used for each process may be built in the storage 13.
  • the communication unit 14 connects the control device 10 to the network and / or the blockchain network.
  • the communication unit 14 may be provided with a short-range communication interface of Bluetooth (registered trademark) and BLE (Bluetooth Low Energy).
  • the input / output unit 15 is an information input device such as a keyboard and a mouse, and an output device such as a display.
  • the bus 16 is commonly connected to each of the above elements and transmits, for example, an address signal, a data signal, and various control signals.
  • FIG. 3 is a functional block diagram of the unmanned moving body 20 according to the present embodiment.
  • the unmanned moving body 20 is illustrated in FIG. 3, the unmanned moving body 30 may have the same configuration or a partially different configuration.
  • the following functional block diagram is described as a concept stored in a single device (unmanned aerial vehicle in FIG. 3) for the sake of simplicity, but for example, some of its functions are described as an external device (unmanned aerial vehicle). For example, it may be logically configured by exerting it on the control device 10) or by using cloud computing technology.
  • the flight controller 21 can have one or more processors such as a programmable processor (for example, a central processing unit (CPU)).
  • a programmable processor for example, a central processing unit (CPU)
  • CPU central processing unit
  • the flight controller 21 has a memory 211 and can access the memory.
  • Memory 211 stores logic, code, and / or program instructions that the flight controller 21 can execute to perform one or more steps.
  • the memory 211 may include, for example, a separable medium such as an SD card or random access memory (RAM) or an external storage device.
  • the data acquired from the external device 25 such as the camera 251 or the sensor 252 may be directly transmitted and stored in the memory 211.
  • still image / moving image data taken by a camera or the like is recorded in an internal memory or an external memory.
  • the external device 35 is installed on the flying object via the gimbal 24.
  • the flight controller 21 includes a control unit 212 configured to control the state of the flying object.
  • the control unit 212 adjusts the spatial arrangement, velocity, and / or acceleration of an air vehicle having six degrees of freedom (translational motion x, y and z, and rotational motion ⁇ x , ⁇ y and ⁇ z).
  • the propulsion mechanism (motor 27, etc.) of the flying object is controlled via the ESC 26.
  • the motor 27 rotates the propeller 28 to generate lift of the flying object.
  • the control unit 212 can control one or more of the states of the mounting unit and the sensors.
  • the flight controller 21 is a transmitter / receiver configured to transmit and / or receive data from one or more external devices (eg, transmitter / receiver (propo), terminal, display device, or other remote controller). It is possible to communicate with 23.
  • the transmitter / receiver can use any suitable communication means such as wired communication or wireless communication.
  • the transmission / reception unit 23 is one or more of a local area network (LAN), a wide area network (WAN), infrared rays, wireless, wired, WiFi, point-to-point (P2P) networks, telecommunications networks, cloud communications, and the like. Can be used.
  • LAN local area network
  • WAN wide area network
  • P2P point-to-point
  • the transmission / reception unit 23 transmits and / or transmits one or more of data acquired by a camera or various sensors, a processing result generated by the flight controller 21, predetermined control data, a user command from a terminal or a remote controller, and the like. Or you can receive it.
  • the above-mentioned communication between the unmanned moving bodies is performed via the transmission / reception unit 23.
  • the sensor according to this embodiment is an inertial sensor (accelerometer, gyro sensor), positioning sensor (GPS sensor), proximity sensor (eg, rider), geomagnetic sensor, or vision. / May include an image sensor (eg, a camera).
  • FIG. 4 is a block diagram showing the functions of the control unit 11 and the storage 13 in the control device 10 according to the present embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 4 is an example, and is not limited to this.
  • the control unit 11 includes a position information acquisition unit 111, a movement control unit 112, a surrounding environment data acquisition unit 113, and a correction amount calculation unit 114. Further, the storage 13 includes a position information storage unit 131 and a surrounding environment data storage unit 132.
  • the position information acquisition unit 111 acquires at least the position information of the unmanned moving body 20.
  • the position information of the unmanned moving body 20 is generated by the positioning sensor (GPS sensor) of the unmanned moving body 20.
  • the position information of the unmanned moving body 20 is continuously transmitted to the control device 10 via the transmission / reception unit 23 of the unmanned moving body 20.
  • the position information acquisition unit 111 acquires the position information of the unmanned moving body 20 via the communication unit 14, and stores the position information in the position information storage unit 131.
  • the position information acquisition unit 111 may acquire the position information of the unmanned moving body 30.
  • the movement control unit 112 generates at least control information 40 for moving the unmanned moving body 20, and transmits the control information 40 to the unmanned moving body 20 via the communication unit 14.
  • the control information 40 is, for example, GPS information.
  • the surrounding environment data acquisition unit 113 acquires the surrounding environment data of the place where the unmanned moving body 20 or the unmanned moving body 30 is planned to be located, and stores it in the surrounding environment data storage unit 132.
  • the surrounding environment data includes, for example, the wind speed and the wind direction of the place where the inspection is carried out, but is not limited to these.
  • the acquisition method is, for example, access to a database (not shown) of environmental data connected via a network, input by a user via an input / output unit 15, but is not limited to these.
  • the correction amount calculation unit 114 uses, for example, a performance difference between the unmanned moving body 20 and the unmanned moving body 30 and the surrounding environment data acquired by the surrounding environment data acquisition unit 113 as teacher data by using a general machine learning method.
  • the correction amount of the control result 50 may be calculated.
  • the correction amount calculation unit 114 has, for example, a data table (not shown) in which the numerical range of the performance difference and the surrounding environment data and the correction amount of the control result 50 are associated with each other, whereby the correction amount of the control result 50 can be calculated. It may be calculated.
  • the calculated correction amount of the control result 50 is transmitted to the unmanned moving body 20 together with the control information 40 via, for example, the communication unit 14.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the functions of the control unit 212 and the memory 211 in the unmanned moving body 20 according to the present embodiment.
  • the configuration shown in FIG. 5 is an example, and is not limited to this.
  • the control unit 212 includes a control amount acquisition unit 2121 and a control result correction unit 2122. Further, the memory 211 includes a control amount storage unit 2111 and a correction amount storage unit 2112.
  • the control amount acquisition unit 2121 detects the control amount of the propulsion mechanism, for example, the rotation speed of the motor 27, acquires this rotation speed as the control amount, and transmits it to the unmanned moving body 30 as the control result 50 via the transmission / reception unit 23. .. Further, when the control system 1 has a function of correcting the control result 50, the control unit 212 has a control result correction unit 2122.
  • the control result correction unit 2122 is based on a control amount stored in the control amount storage unit 2111 after being acquired by the control amount acquisition unit 2121 and a correction amount stored in the correction amount storage unit 2112 after receiving from the control device 10.
  • a correction control amount is generated so that the unmanned moving body 20 and the unmanned moving body 30 move substantially in the same manner, and this is transmitted to the unmanned moving body 30 as a control result 50.
  • FIG. 6 is a flowchart of flight control of the unmanned moving body 20 and the unmanned moving body 30 in the control system 1 according to the present embodiment.
  • the position information acquisition unit 111 of the control device 10 acquires position information and the like from the unmanned moving body 20 (step SQ101). Such position information may be acquired sequentially, or may be acquired when the control information 40 is generated.
  • the movement control unit 112 of the control device 10 generates control information 40 indicating the position of the unmanned moving body 20 after movement (step SQ102).
  • the movement control unit 112 of the control device 10 transmits the generated control information 40 to the unmanned moving body 20 (step SQ103). If necessary, the correction amount of the control result 50 may also be transmitted.
  • the unmanned moving body 20 moves to a designated position based on the received control information 40 (step SQ104).
  • the control amount acquisition unit 2121 of the unmanned moving body 20 acquires the control amount of the propulsion mechanism required to move to the designated position (step SQ105).
  • the control amount acquisition unit 2121 transmits the control amount as the control result 50 to the unmanned moving body 30 (step SQ109).
  • the control result 50 may be transmitted sequentially, or may be transmitted at any timing during movement to a specified position. If necessary, the correction control amount corrected based on the received correction amount may be transmitted as the control result 50.
  • the unmanned moving body 30 controls the propulsion mechanism based on the received control result 50, and moves to a position according to the controlled amount (step SQ107).
  • the unmanned moving body 30 may also perform an operation according to the application, such as taking a picture of an inspection target with a camera 251 provided in the unmanned moving body 30.
  • the unmanned moving body is moved in a desired direction and the structure is inspected or the like by using a simpler configuration than the conventional one, without relying on GPS. Can be realized.
  • the device described in the present specification may be realized as a single device, or may be realized by a plurality of devices (for example, a cloud server) in which some or all of them are connected by a network.
  • the control unit 11 and the storage 13 of the control device 10 may be realized by different servers connected to each other by a network.
  • the series of processes by the apparatus described in the present specification may be realized by using any of software, hardware, and a combination of software and hardware. It is possible to create a computer program for realizing each function of the control device 10 according to the present embodiment and implement it on a PC or the like. It is also possible to provide a computer-readable recording medium in which such a computer program is stored.
  • the recording medium is, for example, a magnetic disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a flash memory, or the like. Further, the above computer program may be distributed via a network, for example, without using a recording medium.
  • the air vehicle disclosed in this disclosure can be expected to be used as an industrial air vehicle in surveys, surveys, observations, etc.
  • the aircraft of the present disclosure can be used in airplane-related industries such as multicopter drones, and further, through this disclosure, it contributes to the improvement of the safety of these aircraft and the flight of the aircraft. be able to.
  • Control system 10 Control device 20 Unmanned moving body 30 Unmanned moving body

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Abstract

【課題】従来よりも簡易な構成により、ＧＰＳに依らずに無人移動体を所望の方向に移動させて構造物の点検等を実施することができる制御システムを提供すること。 【解決手段】本開示に係る無人移動体の制御システムは、前記無人移動体と、制御装置と、を備え、前記無人移動体は、少なくとも第１推進機構を有する第１無人移動体と、第２推進機構を有する第２無人移動体と、を含み、前記制御装置は、前記第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を前記第１無人移動体へ送信する通信部を備え、前記第１無人移動体は、前記制御情報に基づく動作の実行に伴う前記第１推進機構の制御結果を前記第２無人移動体へ送信する送受信部を備え、前記第２無人移動体は、前記制御結果に基づいて前記第２推進機構の制御を行う制御部を備える。

Description

無人移動体の制御システムおよび無人移動体の制御方法
　本開示は、無人移動体の制御システムおよび無人移動体の制御方法に関する。
　近年、ドローン（Ｄｒｏｎｅ）または無人航空機などの無人飛行体を利用した様々なサービスが提供されている。
　これらの無人飛行体の制御にはＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）が多く用いられているが、構造物の点検時などにはＧＰＳの電波が無人飛行体に届かなかったり、ＧＰＳの電波が構造物に反射してマルチパス現象が発生したりすることもあり、ＧＰＳに頼らない飛行制御も必要となっている。たとえば、特許文献１には、測距データと２次元画像データとを用いて自己位置を把握するシステムが開示されている。
特開２０１６－１１１４１４号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、自己位置を推定するために、測距データの情報と、移動ベクトル算出装置による２枚の画像の解析結果と、に基づき移動ベクトルを求めるなどの複雑な計算処理等を行っていた。
　そこで、本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、従来よりも簡易な構成により、ＧＰＳに依らずに無人移動体を所望の方向に移動させて構造物の点検等を実施する技術を提供することを目的とする。
　本開示によれば、無人移動体を制御する制御システムであって、前記制御システムは、前記無人移動体と、制御装置と、を備え、前記無人移動体は、少なくとも第１推進機構を有する第１無人移動体と、第２推進機構を有する第２無人移動体と、を含み、前記制御装置は、前記第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を前記第１無人移動体へ送信する通信部を備え、前記第１無人移動体は、前記制御情報に基づく動作の実行に伴う前記第１推進機構の制御結果を前記第２無人移動体へ送信する送受信部を備え、前記第２無人移動体は、前記制御結果に基づいて前記第２推進機構の制御を行う制御部を備える、ことを特徴とする制御システムが提供される。
　また、本開示によれば、無人移動体を制御する制御方法であって、第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を制御装置から前記第１無人移動体へ送信するステップと、前記制御情報に基づく動作の実行に伴う前記第１駆動部の制御結果を前記第１無人移動体から第２無人移動体へ送信するステップと、前記制御結果に基づいて前記第２無人移動体の第２駆動部の制御を行うステップと、を含むことを特徴とする制御方法が提供される。
　本開示によれば、簡易な構成により、ＧＰＳに依らずに無人移動体を所望の方向に移動させて構造物の点検等を実現することができる。
本実施形態に係る無人移動体の制御システムの概要を示す図である。 本実施形態に係る制御装置のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態に係る無人移動体のハードウェア構成を示す図である。 本実施形態に係る制御装置における制御部及びストレージの機能を示すブロック図である。 本実施形態に係る無人移動体における制御部及びメモリの機能を示すブロック図である。 本実施形態に係る制御システムにおける無人移動体の移動制御に係るフローチャート図である。
　本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の実施の形態による飛行体は、以下のような構成を備える。
　（項目１）
　無人移動体を制御する制御システムであって、
　前記制御システムは、前記無人移動体と、制御装置と、を備え、
　前記無人移動体は、少なくとも第１推進機構を有する第１無人移動体と、第２推進機構を有する第２無人移動体と、を含み、
　前記制御装置は、前記第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を前記第１無人移動体へ送信する通信部を備え、
　前記第１無人移動体は、前記制御情報に基づく動作の実行に伴う前記第１推進機構の制御結果を前記第２無人移動体へ送信する送受信部を備え、
　前記第２無人移動体は、前記制御結果に基づいて前記第２推進機構の制御を行う制御部を備える、
　ことを特徴とする制御システム。
　（項目２）
　前記第１無人移動体と前記第２無人移動体は、互いに性能が同じである、
　ことを特徴とする項目１に記載の制御システム。
　（項目３） 
　前記制御装置は、前記第１無人移動体の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
　前記制御装置は、前記位置情報を用いて前記第１無人移動体の位置を制御する、
　ことを特徴とする項目１または２に記載の制御システム。
　（項目４） 
　前記制御装置は、第１無人移動体または第２無人移動体の周辺の環境データを取得する環境データ取得部と、前記環境データに基づき、前記制御結果を補正する制御結果補正部と、をさらに備える、
　ことを特徴とする項目１乃至３に記載の制御システム。
　（項目５） 
　前記無人移動体は、無人飛行体である、
　ことを特徴とする項目１乃至４のいずれかに記載の制御システム。
　（項目６）
　前記第２無人移動体は、撮影装置を備える、
　ことを特徴とする項目１乃至５のいずれかに記載の制御システム。
　（項目７）
　無人移動体を制御する制御方法であって、
　第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を制御装置から前記第１無人移動体へ送信するステップと、
　前記制御情報に基づく動作の実行に伴う第１推進機構の制御結果を前記第１無人移動体から第２無人移動体へ送信するステップと、
　前記制御結果に基づいて前記第２無人移動体の第２推進機構の制御を行うステップと、
　を含むことを特徴とする制御方法。
　以下、本実施形態に係る無人移動体の制御システムについて、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る無人移動体の制御システム１の概要を示す図である。
　図１に示すように、無人移動体の制御システム１は、制御装置１０、無人移動体２０、３０から構成される。
　制御装置１０は、インターネット等のネットワークを介して、少なくとも無人移動体２０と接続する。ネットワークの例として、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信等が挙げられる。
　無人移動体２０として、例えば、制御装置１０から事前に得た制御情報４０（例えばＧＰＳ情報を含む）に基づき自律飛行する、または、制御装置１０により遠隔からの制御情報４０により操作、制御され得る無人飛行体（例えば、ドローン等）が挙げられる。無人移動体２０から制御装置１０に対して、所定の情報、例えば、無人移動体２０の飛行位置情報（緯度、経度、高度等）、飛行経路、バッテリの使用量／残量、飛行速度、飛行時間、加速度、傾き、その他機器の動作状況等の情報を、自動または制御装置１０からの要求に応じて送信する。なお、本実施形態の無人移動体の具体的例として、図１では無人飛行体を示しているが、移動体としては、例えば、車両や船舶などでもよく、制御信号により動作する移動体であれば特に形態は限定されない。
　無人移動体３０は、無人移動体２０と同種の移動体であり、例えば、図１の本実施形態の具体例のように無人飛行体（例えば、ドローン等）が挙げられる。無人移動体２０と無人移動体３０とは、例えば、赤外線、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ）、有線等を介して互いに接続されており、これにより制御結果５０を送受信している。
　無人移動体３０は、例えば、屋内や橋梁下などに位置し、制御装置１０からの制御情報４０が届きにくい場所（例えば、制御装置１０からの電波圏外）または正確に届かない場所（例えば、マルチパス現象の状況下）を移動する移動体であり、少なくとも無人移動体２０から送信された制御結果５０に基づき移動する形態を有している。
　より具体的には、本実施形態の具体例における制御結果５０とは、例えば、無人移動体２０が有する推進機構に関する制御（例えば、無人飛行体が有するモータの回転数やプロペラの向き、無人車両が有するエンジンまたはモータの回転数やタイヤの向きなど）の結果であり得る。そして、無人移動体３０の推進機構は、制御結果５０に基づき、例えば、無人移動体２０が有する推進機構と同様に制御される。
　これにより、制御情報４０を制御装置１０から無人移動体３０へ送信せずとも、無人移動体２０への制御結果から推測される位置へ無人移動体３０を移動させることが可能となる。特に、無人移動体２０と無人移動体３０が同じ性能を有するものであったり、例えば風のような環境からの影響を受けにくい状況であったりすれば、両無人移動体は実質的に同じように移動するため、無人移動体３０を所望の位置に容易に移動させることが可能である。
　なお、無人移動体２０と無人移動体３０の性能差（例えば、モータの性能差など）や、無人移動体２０または無人移動体３０の位置する環境データ（例えば、風向き及び風力や、天候データなど）を事前に把握している場合には、これらのデータに基づき補正量算出部１１４（後述）により制御結果５０の補正量を算出し、この補正量を基に、無人移動体２０側または無人移動体３０側で制御結果５０を補正することで、両無人移動体をより精度高く実質的に同じように移動させることも可能である。
　以下、制御システム１の各構成について説明する。
　図２は、制御装置１０のハードウェア構成を示す図である。なお、図示された構成は一例であり、これ以外の構成を有していてもよい。
　図示されるように、制御装置１０は、データベース（図示せず）と接続されシステムの一部を構成する。制御装置１０は、例えばワークステーションまたはパーソナルコンピュータのような汎用コンピュータとしてもよいし、或いはクラウドコンピューティングによって論理的に実現されてもよい。
　制御装置１０は、少なくとも、制御部１１、メモリ１２、ストレージ１３、通信部１４および入出力部１５等を備え、これらはバス１６を通じて相互に電気的に接続される。
　制御部１１は、制御装置１０全体の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えば制御部１１はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）であり、ストレージ１３に格納されメモリ１２に展開されたプログラム等を実行して各情報処理を実施する。
　メモリ１２は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶と、フラッシュメモリまたはＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｃ　Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶と、を含む。メモリ１２は、制御部１１のワークエリア等として使用され、また、制御装置１０の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ　Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ　Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種設定情報等を格納する。
　ストレージ１３は、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベースがストレージ１３に構築されていてもよい。
　通信部１４は、制御装置１０をネットワークおよび／またはブロックチェーンネットワークに接続する。なお、通信部１４は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ　Ｌｏｗ　Ｅｎｅｒｇｙ）の近距離通信インタフェースを備えていてもよい。
　入出力部１５は、キーボード・マウス類等の情報入力機器、及びディスプレイ等の出力機器である。
　バス１６は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達する。
　図３は、本実施形態に係る無人移動体２０の機能ブロック図である。なお、図３では無人移動体２０を例示しているが、無人移動体３０は同一の構成であってもよいし、一部が異なる構成であってもよい。また、以下の機能ブロック図は説明を簡単にするために、単一のデバイス（図３では無人飛行体）に格納された概念として記載しているが、例えば、その一部機能を外部デバイス（例えば、制御装置１０）に発揮させたり、クラウドコンピューティング技術を利用することによって論理的に構成されていてもよい。
　フライトコントローラ２１は、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。
　フライトコントローラ２１は、メモリ２１１を有しており、当該メモリにアクセス可能である。メモリ２１１は、１つ以上のステップを行うためにフライトコントローラ２１が実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶している。
　メモリ２１１は、例えば、ＳＤカードまたはランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラ２５１またはセンサ２５２等の外部機器２５から取得したデータは、メモリ２１１に直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。外部機器３５は飛行体にジンバル２４を介して設置される。
　フライトコントローラ２１は、飛行体の状態を制御するように構成された制御部２１２を含んでいる。例えば、制御部２１２は、６自由度（並進運動ｘ、ｙ及びｚ、並びに回転運動θｘ、θｙ及びθｚ）を有する飛行体の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために、ＥＳＣ２６を経由して飛行体の推進機構（モータ２７等）を制御する。モータ２７によりプロペラ２８が回転することで飛行体の揚力を生じさせる。制御部２１２は、搭載部、センサ類の状態のうちの１つ以上を制御することができる。
　フライトコントローラ２１は、１つ以上の外部のデバイス（例えば、送受信機（プロポ）、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器）からのデータを送信および／または受け取るように構成された送受信部２３と通信可能である。送受信機は、有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。
　例えば、送受信部２３は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、有線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの１つ以上を利用することができる。
　送受信部２３は、カメラまたは各種センサにより取得されたデータ、フライトコントローラ２１が生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのうちの１つ以上を送信および／または受け取ることができる。なお、本実施形態においては、上述の無人移動体間の通信（特に、制御結果５０の送受信）は、この送受信部２３を介して行われる。
　本実施の形態によるセンサ（フライトコントローラ２１または外部機器２５に含まれる）は、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、測位センサ（ＧＰＳセンサ）、近接センサ（例えば、ライダー）、地磁気センサ、またはビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。
　図４は、本実施形態に係る制御装置１０における制御部１１及びストレージ１３の機能を示すブロック図である。なお、図４に図示される構成は一例であり、これに限らない。
　制御部１１は、位置情報取得部１１１、移動制御部１１２、周辺環境データ取得部１１３および補正量算出部１１４を備える。また、ストレージ１３は、位置情報記憶部１３１および周辺環境データ記憶部１３２を備える。
　位置情報取得部１１１は、少なくとも無人移動体２０の位置情報を取得する。無人移動体２０の位置情報は、無人移動体２０の測位センサ（ＧＰＳセンサ）によって生成される。無人移動体２０の位置情報は、無人移動体２０の送受信部２３を介して制御装置１０に継続的に送信される。位置情報取得部１１１は、通信部１４を介して無人移動体２０の位置情報を取得し、当該位置情報を位置情報記憶部１３１に記憶する。なお、無人移動体３０が制御装置１０と通信可能な位置にいる場合には、位置情報取得部１１１により無人移動体３０の位置情報を取得してもよい。
　移動制御部１１２は、少なくとも無人移動体２０を移動させるための制御情報４０を生成し、通信部１４を介して無人移動体２０へ送信する。制御情報４０は、例えば、ＧＰＳ情報などである。
　周辺環境データ取得部１１３は、無人移動体２０または無人移動体３０の位置する予定である場所の周辺環境データを取得し、周辺環境データ記憶部１３２に記憶する。周辺環境データとは、例えば、点検を実施する場所の風速や風向などであるが、これらに限らない。取得方法は、例えば、ネットワークを介して接続される環境データのデータベース（不図示）へのアクセス、入出力部１５を介したユーザによる入力などであるが、これらに限らない。
　補正量算出部１１４は、例えば、無人移動体２０と無人移動体３０の性能差や、周辺環境データ取得部１１３により取得した周辺環境データなどを教師データとして、一般的な機械学習手法を用いて制御結果５０の補正量を算出してもよい。また、補正量算出部１１４は、例えば、性能差や周辺環境データの数値範囲と制御結果５０の補正量を対応付けたデータテーブル（不図示）を有し、これにより制御結果５０の補正量を算出してもよい。なお、算出された制御結果５０の補正量は、例えば通信部１４を介して制御情報４０とともに、無人移動体２０へ送信される。
　図５は、本実施形態に係る無人移動体２０における制御部２１２及びメモリ２１１の機能を示すブロック図である。なお、図５に図示される構成は一例であり、これに限らない。
　制御部２１２は、制御量取得部２１２１および制御結果補正部２１２２を備える。また、メモリ２１１は、制御量記憶部２１１１および補正量記憶部２１１２を備える。
　制御量取得部２１２１は、推進機構の制御量、例えばモータ２７の回転数を検出し、この回転数を制御量として取得し、送受信部２３を介して制御結果５０として無人移動体３０へ送信する。また、本制御システム１が制御結果５０を補正する機能を有する場合には、制御部２１２は、制御結果補正部２１２２を有する。
　制御結果補正部２１２２は、制御量取得部２１２１が取得した後に制御量記憶部２１１１に記憶された制御量と、制御装置１０から受信した後に補正量記憶部２１１２に記憶された補正量とに基づき、無人移動体２０と無人移動体３０とが実質的に同じように移動するような補正制御量を生成し、これを制御結果５０として無人移動体３０へ送信する。
　図６は、本実施形態に係る制御システム１における無人移動体２０と無人移動体３０の飛行制御に係るフローチャート図である。まず、制御装置１０の位置情報取得部１１１は、無人移動体２０から位置情報等を取得する（ステップＳＱ１０１）。かかる位置情報は逐次的に取得されてもよいし、制御情報４０の生成時に取得されてもよい。
　次に、制御装置１０の移動制御部１１２は、無人移動体２０の移動後の位置を示す制御情報４０を生成する（ステップＳＱ１０２）。次に、制御装置１０の移動制御部１１２は、生成した制御情報４０を無人移動体２０に送信する（ステップＳＱ１０３）。なお、必要に応じて、制御結果５０の補正量を併せて送信してもよい。
　次に、無人移動体２０は、受信した制御情報４０に基づき、指定された位置まで移動する（ステップＳＱ１０４）。次に、無人移動体２０の制御量取得部２１２１は、指定された位置までの移動に要した推進機構の制御量を取得する（ステップＳＱ１０５）。次に、制御量取得部２１２１は、制御量を制御結果５０として無人移動体３０に送信する（ステップＳＱ１０９）。制御結果５０は、逐次的に送信されてもよいし、指定された位置までの移動中のいずれかのタイミングに送信されてもよい。なお、必要に応じて、受信した補正量に基づき補正された補正制御量を制御結果５０として送信してもよい。
　次に、無人移動体３０は、受信した制御結果５０に基づき、推進機構を制御し、その制御量に応じた位置へ移動する（ステップＳＱ１０７）。なお、無人移動体３０は、例えば、無人移動体３０に備えられたカメラ２５１により点検対象を撮影したりなど、用途に応じた動作も併せて実施されてもよい。
　以上説明したように、本実施形態に係る制御システム１によれば、従来よりも簡易な構成により、ＧＰＳに依らずに無人移動体を所望の方向に移動させて構造物の点検等を実施することを実現することができる。
　以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
　本明細書において説明した装置は、単独の装置として実現されてもよく、一部または全部がネットワークで接続された複数の装置（例えばクラウドサーバ）等により実現されてもよい。例えば、制御装置１０の制御部１１およびストレージ１３は、互いにネットワークで接続された異なるサーバにより実現されてもよい。
　本明細書において説明した装置による一連の処理は、ソフトウェア、ハードウェア、及びソフトウェアとハードウェアとの組合せのいずれを用いて実現されてもよい。本実施形態に係る制御装置１０の各機能を実現するためのコンピュータプログラムを作製し、ＰＣ等に実装することが可能である。また、このようなコンピュータプログラムが格納された、コンピュータで読み取り可能な記録媒体も提供することができる。記録媒体は、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、フラッシュメモリ等である。また、上記のコンピュータプログラムは、記録媒体を用いずに、例えばネットワークを介して配信されてもよい。
　また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしも図示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。
　また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
　本開示の飛行体は、調査、測量、観察等における産業用の飛行体としての利用が期待できる。また、本開示の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業において利用することができ、さらに、本開示を通じて、これらの飛行体及び飛行体の飛行に関連する安全性の向上に寄与することができる。
　１　　　　　制御システム
　１０　　　　制御装置
　２０　　　　無人移動体
　３０　　　　無人移動体

 

Claims (7)

  1. 　無人移動体を制御する制御システムであって、
    　前記制御システムは、前記無人移動体と、制御装置と、を備え、
    　前記無人移動体は、少なくとも第１推進機構を有する第１無人移動体と、第２推進機構を有する第２無人移動体と、を含み、
    　前記制御装置は、前記第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を前記第１無人移動体へ送信する通信部を備え、
    　前記第１無人移動体は、前記制御情報に基づく動作の実行に伴う前記第１推進機構の制御結果を前記第２無人移動体へ送信する送受信部を備え、
    　前記第２無人移動体は、前記制御結果に基づいて前記第２推進機構の制御を行う制御部を備える、
    　ことを特徴とする制御システム。
  2. 　前記第１無人移動体と前記第２無人移動体は、互いに性能が同じである、
    　ことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
  3. 　前記制御装置は、前記第１無人移動体の位置情報を取得する位置情報取得部を備え、
    　前記制御装置は、前記位置情報を用いて前記第１無人移動体の位置を制御する、
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御システム。
  4. 　前記制御装置は、第１無人移動体または第２無人移動体の周辺の環境データを取得する環境データ取得部と、前記環境データに基づき、前記制御結果を補正する制御結果補正部と、をさらに備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至３に記載の制御システム。
  5. 　前記無人移動体は、無人飛行体である、
    　ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制御システム。
  6. 　前記第２無人移動体は、撮影装置を備える、
    　ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の制御システム。
  7. 　無人移動体を制御する制御方法であって、
    　第１無人移動体の位置を制御するための制御情報を制御装置から前記第１無人移動体へ送信するステップと、
    　前記制御情報に基づく動作の実行に伴う第１推進機構の制御結果を前記第１無人移動体から第２無人移動体へ送信するステップと、
    　前記制御結果に基づいて前記第２無人移動体の第２推進機構の制御を行うステップと、
    　を含むことを特徴とする制御方法。

     
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