(57)【要約】【課題】低コストで植物工場における植物又は作業者を撮像することができ、自動飛行が可能な飛行体及び飛行体システムを提供する。【解決手段】誘導線及び識別可能な複数の標識が天井１１又は床面に設置された植物栽培施設１の内部空間を該誘導線に倣い駆動部に駆動されて飛行する飛行体３であって、前記誘導線及び標識を撮像する撮像部３２と、撮像部３２が撮像した画像に基づいて、植物栽培施設１における自身の位置及び前記誘導線が延在する方向を検出する検出部と、該検出部が検出した位置から該検出部が検出した方向へ前記駆動部により向かう飛行を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導線及び識別可能な複数の標識が天井又は床面に設置された植物栽培施設の内部空間を該誘導線に倣い駆動部に駆動されて飛行する飛行体であって、
前記誘導線及び標識を撮像する撮像部と、
該撮像部が撮像した画像に基づいて、前記植物栽培施設における自身の位置及び前記誘導線が延在する方向を検出する検出部と、
該検出部が検出した位置から該検出部が検出した方向へ前記駆動部により向かう飛行を制御する制御部と
を備える
ことを特徴とする飛行体。
【請求項２】
前記検出部は前記撮像部が撮像した誘導線又は標識の大きさから、前記植物栽培施設における高度を検出するようにしてあり、
前記制御部は、前記検出部が検出した高度に基づいて、前記植物栽培施設における高さ方向の飛行を制御するようにしてある
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記検出部は前記撮像部が撮像した標識から、前記天井又は床面と略平行な平面内での位置を検出するようにしてある
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の飛行体。
【請求項４】
前記駆動部は電動機を含み、
該電動機に電力を供給する充電池と、
該充電池の残量を検出する残量検出部と
を備え、
前記制御部は、前記残量検出部が検出した残量が所定量以下である場合、前記充電池の充電に係る前記植物栽培施設の所定位置へ飛行させるようにしてある
ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の飛行体。
【請求項５】
前記制御部は、前記残量検出部が検出した残量が前記所定量よりも増大した場合、前記所定位置から飛行を再開させるようにしてある
ことを特徴とする請求項４に記載の飛行体。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の複数の飛行体と、
前記所定位置に配置され、前記充電池を充電する充電装置と
を備える飛行体システムであって、
一の飛行体が前記所定位置へ飛行した場合、前記充電装置により充電された充電池を有する他の飛行体が飛行を開始するようにしてある
ことを特徴とする飛行体システム。
【請求項７】
前記充電装置は、
充電池を充電する充電部と、
前記飛行体が有する充電池を前記充電部により充電された他の充電池と交換する交換部と
を有する
ことを特徴とする請求項６に記載の飛行体システム。
【請求項８】
前記飛行体は、
前記植物施設内を撮像する第二撮像部と、
該第二撮像部が撮像した画像を送信する送信部と
を有し、
前記送信部が送信した画像を受信する受信部と、
該受信部が受信した画像を表示する表示部と
を有する表示装置を備える
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の飛行体システム。
【請求項９】
前記表示装置は前記第二撮像部又は駆動部を制御する信号を前記飛行体に送信する信号送信部を有し、
前記飛行体は前記信号送信部が送信した信号を受信する信号受信部を有し、
前記飛行体の制御部は、前記信号受信部が受信した信号に基づいて、前記第二撮像部又は駆動部を制御するようにしてある
ことを特徴とする請求項８に記載の飛行体システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物又は作業者を撮像する飛行体及び飛行体システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
植物工場は、外部と切り離された閉鎖的空間内で、制御された環境の下、植物を計画的に生産する施設である。植物工場で生産される植物又は植物工場で作業をする作業者を監視するために、植物工場に複数の固定カメラが設置される。
【０００３】
また、遠隔操作される飛行体にカメラを搭載し、当該飛行体を植物工場内で飛行させることでも、植物又は作業者を監視することは可能である（例えば、特許文献１参照）。さらに、複数の支点を有するワイヤで植物工場の天井から吊り下げられたカメラにより、植物又は作業者を監視することもできる（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２８１８３０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.sjpinc.jp/equipment
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、固定式カメラを用いる場合、複数のカメラを設置しても撮像できない死角が生じる場合があり、監視が行き届かない。遠隔操作による飛行体の飛行は、手間暇がかかる。ワイヤで吊り下げたカメラを用いる場合、高度な制御装置及び高額費用を必要とする。また、植物工場が簡素な構造を有する場合、カメラをワイヤで吊り下げる設備を植物工場に設置することは、当該設備に係る重量の観点から困難である。
【０００７】
本願はかかる事情に鑑みてなされたものである。その目的は、低コストで植物工場における植物又は作業者を撮像することができ、自動飛行が可能な飛行体及び飛行体システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に係る飛行体は、誘導線及び識別可能な複数の標識が天井又は床面に設置された植物栽培施設の内部空間を該誘導線に倣い駆動部に駆動されて飛行する飛行体であって、前記誘導線及び標識を撮像する撮像部と、該撮像部が撮像した画像に基づいて、前記植物栽培施設における自身の位置及び前記誘導線が延在する方向を検出する検出部と、該検出部が検出した位置から該検出部が検出した方向へ前記駆動部により向かう飛行を制御する制御部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本願に係る飛行体では、撮像部、検出部及び制御部を備えている。撮影部は、植物栽培施設の天井又は床面に設置された誘導線及び識別可能な複数の標識を撮像する。検出部は、撮像部が撮像した誘導線及び標識の画像に基づいて、植物栽培施設内における自身の位置及び誘導線が延在する方向を検出する。制御部は、検出部が検出した植物栽培施設内における位置から、検出部が検出した誘導線の延在方向へ駆動部により向かう飛行を制御する。
【００１０】
本願に係る飛行体は、前記検出部は前記撮像部が撮像した誘導線又は標識の大きさから、前記植物栽培施設における高度を検出するようにしてあり、前記制御部は、前記検出部が検出した高度に基づいて、前記植物栽培施設における高さ方向の飛行を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
本願に係る飛行体では、検出部は撮像部が撮像した誘導線又は標識の大きさから植物栽培施設における自身の高度を検出する。制御部は検出部が検出した自身の高度に基づいて、植物栽培施設における高さ方向の飛行を制御する。
【００１２】
本願に係る飛行体は、前記検出部は前記撮像部が撮像した標識から、前記天井又は床面と略平行な平面内での位置を検出するようにしてあることを特徴とする。
【００１３】
本願に係る飛行体では、撮像部が撮像した標識から、植物栽培施設の天井又は床面と略平行な平面内での自身の位置を検出する。
【００１４】
本願に係る飛行体は、前記駆動部は電動機を含み、該電動機に電力を供給する充電池と、該充電池の残量を検出する残量検出部とを備え、前記制御部は、前記残量検出部が検出した残量が所定量以下である場合、前記充電池の充電に係る前記植物栽培施設の所定位置へ飛行させるようにしてあることを特徴とする。
【００１５】
本願に係る飛行体では、駆動部は電動機を含む。飛行体は、充電池及び残量検出部を備える。充電池は電動機に電力を供給し、残量検出部は充電池の残量を検出する。制御部は、残量検出部が検出した残量が所定量以下である場合、充電池の充電に係る植物栽培施設の所定位置へ飛行させる。
【００１６】
本願に係る飛行体は、前記制御部は、前記残量検出部が検出した残量が前記所定量よりも増大した場合、前記所定位置から飛行を再開させるようにしてあることを特徴とする。
【００１７】
本願に係る飛行体では、制御部は、残量検出部が検出した充電池の残量が所定量よりも増大した場合、所定位置から飛行を再開させる。
【００１８】
本願に係る飛行体システムは、上記の複数の飛行体と、前記所定位置に配置され、前記充電池を充電する充電装置とを備える飛行体システムであって、一の飛行体が前記所定位置へ飛行した場合、前記充電装置により充電された充電池を有する他の飛行体が飛行を開始するようにしてあることを特徴とする。
【００１９】
本願に係る飛行体システムでは、複数の飛行体及び充電装置を備えている。複数の飛行体夫々は、上記の飛行体である。充電装置は残量検出部が検出した残量が所定量以下である場合に飛行した植物栽培施設の所定位置に配置されており、充電池を充電する。飛行体システムでは、一の飛行体が所定位置へ飛行した場合、充電装置により充電された充電池を有する他の飛行体が飛行を開始する。
【００２０】
本願に係る飛行体システムは、前記充電装置は、充電池を充電する充電部と、前記飛行体が有する充電池を前記充電部により充電された他の充電池と交換する交換部とを有することを特徴とする。
【００２１】
本願に係る飛行体システムでは、充電装置は充電部及び交換部を有している。充電部は充電池を充電する。交換部は飛行体が有する充電池を充電部により充電された他の充電池と交換する。
【００２２】
本願に係る飛行体システムは、前記飛行体は、前記植物施設内を撮像する第二撮像部と、該第二撮像部が撮像した画像を送信する送信部とを有し、前記送信部が送信した画像を受信する受信部と、該受信部が受信した画像を表示する表示部とを有する表示装置を備えることを特徴とする。
【００２３】
本願に係る飛行体システムでは、飛行体は第二撮像部及び送信部を有している。第二撮像部は植物栽培施設内を撮像する。送信部は第二撮像部が撮像した画像を外部に送信する。飛行体システムは表示装置を備えている。表示装置は受信部及び表示部を備えている。受信部は飛行体の送信部が送信した画像を受信する。表示部は受信部が飛行体から受信した画像を表示する。
【００２４】
本願に係る飛行体システムは、前記表示装置は前記第二撮像部又は駆動部を制御する信号を前記飛行体に送信する信号送信部を有し、前記飛行体は前記信号送信部が送信した信号を受信する信号受信部を有し、前記飛行体の制御部は、前記信号受信部が受信した信号に基づいて、前記第二撮像部又は駆動部を制御するようにしてあることを特徴とする。
【００２５】
本願に係る飛行体システムでは、表示装置は信号送信部を有し、飛行体は信号受信部を有している。表示装置の信号送信部は飛行体の第二撮像部又は駆動部を制御する信号を飛行体に送信する。飛行体の信号受信部は表示装置の信号送信部が送信した信号を受信する。飛行体の制御部は信号受信部が受信した信号に基づいて、第二撮像部又は駆動部を制御する。
【発明の効果】
【００２６】
本願に係る飛行体及び飛行体システムによれば、低コストで植物工場における植物又は作業者を撮像することができ、自動飛行が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】監視システムの概要を示す説明図である。
【図２】ヘリコプタの機種例を示す説明図である。
【図３】植物工場の天井に設けられた標識及び誘導線の一例を示す正面図である。
【図４】ヘリコプタの構成例を示すブロック図である。
【図５】バッテリ及びバッテリ保持機構の説明図である。
【図６】バッテリがバッテリ保持機構に装着される様子を示した説明図である。
【図７】充電機構の構成例を示す説明図である。
【図８】監視装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。
【図９】監視画面の画面レイアウト例を示す説明図である。
【図１０】ヘリコプタのＣＰＵが自動飛行を制御する処理の手順の一例を示したフローチャートである。
【図１１】バッテリ交換処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１２】バッテリ交換処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１３】バッテリの保持及び交換に関する変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本願の一実施例における監視システム（飛行体システム）を、実施の形態を示す図面に基づいて説明する。本願に係る監視システムは、飛行体に搭載したカメラで、植物工場（植物栽培施設）内で栽培される植物及び植物工場内で作業をする作業者を監視するシステムである。
【００２９】
図１は、監視システムの概要を示す説明図である。監視システムは、植物工場１、充電機構（充電装置）２、複数のヘリコプタ（飛行体）３、監視装置（表示装置）４及びアクセスポイント５を含む。
植物工場１は、制御された閉鎖環境又は半閉鎖環境で植物を計画栽培する施設であり、温室、冷室及び暗室を含む。植物栽培のために利用される光は、太陽光と人工光とのいずれでもよい。そのため、植物工場１は、太陽光利用型、人工光利用型又は太陽光−人工光併用型のいずれでもよい。植物工場１は、床面及び天井１１を有している。天井１１の室内側の面には、ヘリコプタ３が自動飛行する場合に使用する標識１１１及び誘導線１１２が設置されている（図３参照）。標識１１１及び誘導線１１２については後述する。
【００３０】
充電機構２は、ヘリコプタ３が搭載するバッテリを充電するための装置を含む設備であり、植物工場１内の一定位置（例えば、床面の角部）に設置されている。充電機構２は、駐機場（所定位置）２１及び充電コントローラ（充電部）２２を含む。駐機場２１は、ヘリコプタ３の発着場である。ヘリコプタ３のバッテリは、充電済みのバッテリと駐機場２１で交換される。また、ヘリコプタ３のバッテリは、駐機場２１で充電されてもよい。充電コントローラ２２は、ヘリコプタ３のバッテリを充電する充電器の機能及び充電器を制御する機能を有する。充電コントローラ２２は、監視装置４と接続されており、監視装置４からの指令に基づいて動作する。
【００３１】
なお、バッテリは、駐機場２１に待機しているヘリコプタ３に搭載された状態で充電コントローラ２２により充電されてもよいし、バッテリ単独の状態で充電コントローラ２２により充電されてもよい。前者の場合、ヘリコプタ３のバッテリは、充電済みのバッテリと駐機場２１で交換されなくてもよい。
【００３２】
ヘリコプタ３は、ラジオコントロールヘリコプタである。ヘリコプタ３は、電力により駆動される例えば４枚のプロペラ３３（駆動部）を備え、自動操縦による自動飛行及び外部からの飛行指令に基づく他律的な飛行が可能である。また、ヘリコプタ３は、植物及び作業者を撮像する監視カメラ（第二撮像部）３１並びに標識１１１及び誘導線１１２を撮像する撮像部３２を備えている。
【００３３】
監視装置４は、デスクトップ型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ノートブックＰＣ、スマートフォン、タブレットＰＣ等である。監視装置４は、画像を表示することができる表示部４１を含む。
アクセスポイント５は、ヘリコプタ３と監視装置４とを無線により接続する無線通信機である。
【００３４】
ヘリコプタ３は、監視カメラ３１が撮像した植物及び作業者の画像を、アクセスポイント５を介して監視装置４に送信する。監視装置４は、ヘリコプタ３の監視カメラ３１が撮像した画像を受信し、自身が備える表示部４１に表示する。監視装置４は、アクセスポイント５を介して、ヘリコプタ３に飛行開始、空中で停止した状態を維持するホバリング、駐機場２１への帰還、監視カメラ３１の操作等に関する指令を送信してもよい。かかる場合、ヘリコプタ３は、監視装置４からの指令に応じた動作を実行する。
【００３５】
図２は、ヘリコプタ３の機種例を示す説明図である。図２Ａは、プロペラガード（駆動部）３４を有するヘリコプタ３を、図２Ｂはプロペラガード３４を有さないヘリコプタ３を示している。プロペラガード３４は、プロペラ３３を保護する部品である。
図２Ａの場合、４枚のプロペラ３３が略同一平面内方向に約９０度間隔で配置され、４枚のプロペラ３３の略中心に機体が設けられている。４枚のプロペラ３３は、夫々リング状のプロペラガード３４の内部に収容されている。
ヘリコプタ３は、プロペラ３３を駆動させるための電力源となるバッテリ（充電池）３６を搭載している。バッテリ３６は、ヘリコプタ３の機体の下方に搭載される。
【００３６】
ヘリコプタ３の機体の下部には、監視カメラ３１がレンズを下方に向けた状態で設置されている。監視カメラ３１は、植物工場１内の植物及び作業者を天井１１付近から撮像する。
ヘリコプタ３の機体の上部には、撮像部３２が設置されている。撮像部３２は、ヘリコプタ３の上方における標識１１１及び誘導線１１２を撮像する。
【００３７】
図３は、植物工場１の天井１１に設けられた標識１１１及び誘導線１１２の一例を示す正面図である。図３Ａ及び図３Ｂは、夫々標識１１１及び誘導線１１２のパターン例を示している。なお、標識１１１及び誘導線１１２は、植物により覆われていない植物工場１の床面部分に設置されてもよい。そのような床面部分は、例えば作業者又は植物収穫装置が通過する移動通路部分である。
【００３８】
標識１１１は、複数の種類があり、夫々が識別可能な情報を有するマークである。例えば、図３Ａにおける標識１１１は、アルファベットの大文字であり、図３Ｂにおける標識１１１は、アラビア数字である。標識１１１は、ヘリコプタ３が撮像部３２を用いて天井１１と略平行な面における自身の位置を特定するためのマークである。標識１１１の大きさは、予め決められた一定の大きさである。
標識１１１に、アルファベット及び数字以外のパターンが用いられてもよいことは勿論である。例えば、標識１１１の他のパターンとして、異なる複数の色、バーコード、ＱＲ（Quick Response）コード（登録商標）等が用いられてもよい。
【００３９】
誘導線１１２は、ヘリコプタ３を誘導するための帯状マークである。例えば、図３Ａにおける誘導線１１２は連結したループ形状をなし、図３Ｂにおける誘導線１１２は４本の直線が連結したひし形状をなしている。誘導線１１２は、天井１１に対する接着面が一面に設けられた例えば黒色粘着テープである。誘導線１１２の幅は、予め決められた一定の幅である。
【００４０】
図３Ａ及び図３Ｂの例では、誘導線１１２は、標識１１１に沿って設置されている。しかし、標識１１１の位置と誘導線１１２の位置とは重なっていてもよい。かかる場合、標識１１１が誘導線１１２によって隠れないように、誘導線１１２は標識１１１部分には設置されない。そして、誘導線１１２は、標識１１１と標識１１１とを連結するように設置される。
【００４１】
アルファベットＳが描かれた天井１１と対向する植物工場１の床面には、充電機構２の駐機場２１が設置されている。このＳは、標識１１１の１つである。ヘリコプタ３は、駐機場２１から上昇し、Ｓ文字が描かれた天井１１付近で一定時間ホバリングをする。その後、ヘリコプタ３は、撮像部３２を用いて誘導線１１２の延在方向（屈曲又は湾曲する方向を含む）を飛行コースの方向として決定し、誘導線１１２に沿って飛行を開始する。ヘリコプタ３は、駐機場２１への帰還指令を受け付けた場合、又はバッテリ３６の残量が一定量以下になった場合、誘導線１１２に沿ってＳの文字が描かれた天井１１付近へ戻り、下降を開始する。そして、ヘリコプタ３は、駐機場２１に着陸する。
【００４２】
図４は、ヘリコプタ３の構成例を示すブロック図である。ヘリコプタ３は、監視カメラ３１、撮像部３２、プロペラ３３、プロペラガード３４、モータ（電動機）３５、バッテリ３６、バッテリ保持機構３７、バッテリ残量検出回路（残量検出部）３８を含む。また、ヘリコプタ３は、制御部３９、記憶部３０１及び通信部（送信部、信号受信部）３０２を含む。電気的な構成部は、配線により制御部３９と接続されている。
【００４３】
監視カメラ３１は、広角レンズ、ズームレンズ等を有し、植物及び作業者に係る俯瞰及び接写の動画像及び静止画像を撮像する。監視カメラ３１は、パン・チルト機構を有し、光軸方向を変更することができる。ただし、監視カメラ３１の光軸は、デフォルトでは下方向である。
監視カメラ３１は、撮像した画像データを制御部３９に出力する。
【００４４】
監視カメラ３１は、可視光線、紫外線及び赤外線による撮像が可能である。監視カメラ３１が撮像した紫外線による画像から、監視装置４は植物工場１における紫外線強度を監視することができる。また、監視カメラ３１が撮像した赤外線による画像から、監視装置４は植物工場１における床面の地温を監視することができる。
【００４５】
撮像部３２は、広角レンズを有し、天井１１に設置された標識１１１及び誘導線１１２を撮像する。撮像部３２は、撮像した画像データを制御部３９に出力する。
【００４６】
プロペラ３３は、例えば合成樹脂、アルミニウム等からなり、４羽根である。なお、ヘリコプタ３は、二重反転プロペラを備えていない。
プロペラガード３４は、例えば発砲プロピレンからなり、プロペラ３３の数と同数の４つである。
モータ３５は、プロペラ３３を回転させる原動機である。モータ３５は、４基あり、夫々プロペラ３３とシャフトで連結されている。モータ３５は、制御部３９の制御によりプロペラ３３を駆動する。
【００４７】
バッテリ３６は、充電可能であり、例えばリチウムポリマーバッテリー、リチウムイオンバッテリ、ニッカドバッテリ、ニッケル水素バッテリ等である。バッテリ３６は、ヘリコプタ３の各構成部に電力を供給する。
【００４８】
バッテリ保持機構３７は、バッテリ３６を保持及び解除する機構であり、ヘリコプタ３の機体の下部に取り付けられている。バッテリ保持機構３７は、バッテリ３６の残量が一定量以下になった場合、保持するバッテリ３６を解除し、充電された別のバッテリ３６を保持する。バッテリ３６及びバッテリ保持機構３７については、後述する。
【００４９】
バッテリ残量検出回路３８は、バッテリ３６の残量を検出する回路である。バッテリ残量検出回路３８は、検出したバッテリ３６の残量を制御部３９に出力する。
【００５０】
制御部３９は、ヘリコプタ３の各構成部を制御するコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）（検出部、制御部）３９１及びＲＡＭ（Random Access Memory）３９２を含む。制御部３９は、記憶部３０１が記憶するプログラム１ＰをＲＡＭ３９２に読み出し、プログラム１Ｐに規定された処理を実行する。ＲＡＭ３９２はＣＰＵ３９１の主記憶装置として機能し、記憶部３０１はＣＰＵ３９１の補助記憶装置として機能する。
【００５１】
制御部３９は、ジャイロセンサ３９３及び加速度センサ３９４を含む。ジャイロセンサ３９３及び加速度センサ３９４は、夫々ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術に基づいた、例えば２軸（ＸＹ）及び１軸（Ｚ）ジャイロセンサ並びに３軸加速度センサである。ジャイロセンサ３９３及び加速度センサ３９４は検出値を夫々ＣＰＵ３９１に出力する。ＣＰＵ３９１は、ジャイロセンサ３９３及び加速度センサ３９４が検出した検出値に基づいて、ヘリコプタ３の姿勢を検知する。ＣＰＵ３９１は、検知した姿勢に基づいて、モータ３５を制御することにより、ヘリコプタ３の姿勢を制御する。
【００５２】
記憶部３０１は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）等の不揮発性メモリである。記憶部３０１は、プログラム１Ｐ及びマップ１Ｍを記憶する。プログラム１Ｐは、ＣＰＵ３９１が実行する処理の手順が記録されたファイルである。マップ１Ｍは、植物工場１の天井１１に設置された標識１１１及び誘導線１１２の配置が記録されたファイルである。
なお、記憶部３０１は、監視カメラ３１が撮像した画像データをバッファリングしてもよい。
【００５３】
ＣＰＵ３９１は、撮像部３２が撮像した標識１１１及び誘導線１１２の画像と、マップ１Ｍとに基づいて、ヘリコプタ３の位置及び方位（特定方向に対する姿勢方向）を決定する。そして、ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３を誘導線１１２が導く方向に移動させるべく、モータ３５を制御する。
【００５４】
通信部３０２は、アクセスポイント５を介して、監視装置４と無線通信を行う構成部である。監視カメラ３１が撮像した画像は、ＣＰＵ３９１により通信部３０２から監視装置４に送信される。また、通信部３０２は、監視装置４からヘリコプタ３の飛行又は操縦に関する信号と監視カメラ３１の制御に関する信号とを受信し、受信した信号をＣＰＵ３９１に出力する。
【００５５】
図５は、バッテリ３６及びバッテリ保持機構３７の説明図である。図５において、上部に示した直方体状の物体は、ヘリコプタ３の機体を簡略化して示している。バッテリ保持機構３７は、ヘリコプタ３の機体の下部に接合されている。
【００５６】
バッテリ３６は、バッテリ本体３６１、バッテリ係止部３６２及びバッテリ電極３６３を含む。バッテリ本体３６１は、直方体状をなし、充放電を繰り返し行うことができるバッテリ３６の本体部である。バッテリ本体３６１の底面には、バッテリ３６を充電するための電極（図示せず）が設けられている。
バッテリ係止部３６２は、バッテリ本体３６１から上方に延びるアーム状の部材である。バッテリ本体３６１は、バッテリ係止部３６２によりバッテリ保持機構３７に吊り下げられている。
【００５７】
バッテリ係止部３６２は、対をなし、バッテリ本体３６１の上面における両端部から上方に立設されている。バッテリ係止部３６２は、夫々先端部３６２１が互いに対向する内側方向に屈曲したＬ字状をなす。対をなす先端部３６２１の下部には、夫々バッテリ電極３６３が設置されている。
バッテリ電極３６３は、バッテリ３６に対する充電及びバッテリ３６からの放電を行なうことができる電極であり、概ね平板状である（図６参照）。
【００５８】
図６は、バッテリ３６がバッテリ保持機構３７に装着される様子を示した説明図である。
バッテリ保持機構３７は、保持脚部３７１、保持部３７２及び機体電極３７３を含む。保持脚部３７１は、対をなす。保持脚部３７１は、夫々同じ大きさの四角柱状をなしている。保持脚部３７１の上面は、夫々ヘリコプタ３の機体の下面中央に接着されている。そのため、保持脚部３７１は、機体から下方に突出した形状をなしている。対をなす保持脚部３７１の配列方向は、バッテリ保持機構３７に保持された状態のバッテリ３６におけるバッテリ係止部３６２の配列方向と略直交する。保持脚部３７１の配列方向から見た保持脚部３７１の側面の幅は、図６において対向する先端部３６２１の間隔より狭い。
【００５９】
保持部３７２は、対の保持脚部３７１の間に架設された梁部である。保持部３７２は、下部の保持板及び保持板の上に載置された２つの直角三角柱部を含む。２つの直角三角柱部は、共に横倒した三角柱状をなし、直角三角柱部の高さ方向は保持脚部３７１の配列方向と略直交する。２つの直角三角柱部の直角角部は、共に保持脚部３７１と保持板とがなす角部に接している。２つの直角三角柱部における直角角部と対向する斜面は、共に保持部３７２の中央方向へ傾斜している。直角三角柱部の斜面の上端とヘリコプタ３の機体の底面との間隔は、バッテリ電極３６３を含むバッテリ３６の先端部３６２１における高さ方向の幅より広い。また、保持脚部３７１の配列方向から見た保持部３７２の幅は、図６においてバッテリ保持機構３７が対向する先端部３６２１の間隔より広く、バッテリ保持機構３７が対向するバッテリ係止部３６２の間隔より狭い。
【００６０】
保持部３７２における保持板の中央には直角三角柱部は載置されておらず、保持板の中央には矩形状の開口が貫設されている。そのため、保持板の中央部は２つの梁からなり、各梁の上部に夫々機体電極３７３が設置されている。機体電極３７３は、ヘリコプタ３に電力を供給するための電極であり、概ね平板状である。バッテリ３６は、各バッテリ電極３６３の部分がバッテリ保持機構３７の機体電極３７３に係止されることにより、バッテリ保持機構３７に保持される。ヘリコプタ３は、バッテリ保持機構３７の機体電極３７３及びバッテリ３６のバッテリ電極３６３を介して、バッテリ３６から電力の供給を受ける。
【００６１】
ヘリコプタ３は、バッテリ３６の残量が一定量以下になった場合、駐機場２１に帰還、着陸し、バッテリ３６を充電済みのバッテリ３６と交換する。なお、ヘリコプタ３は、バッテリ３６の残量が一定量以下になった場合、駐機場２１に着陸し、充電コントローラ２２を制御して自身が搭載するバッテリ３６を充電してもよい。
【００６２】
ヘリコプタ３からバッテリ３６を切り離す場合、図示しないロボットアームが利用される。当該ロボットアームは、例えば駐機場２１に設置されている。ロボットアームは、残量が一定量以下になったバッテリ３６を把持し、僅かに上方に持ち上げる。そして、ロボットアームは、把持したバッテリ３６をバッテリ保持機構３７の外部に引き出す。こうして、ロボットアームは、ヘリコプタ３からバッテリ３６を切り離す。
【００６３】
バッテリ３６を切り離したヘリコプタ３に、別のバッテリ３６を装着する場合、図６に示すように、バッテリ保持機構３７に対して、バッテリ３６を接近させる。その場合、保持脚部３７１の配列方向とバッテリ係止部３６２の配列方向とが略直交する状態、かつバッテリ電極３６３の高さが保持部３７２の上端より高い状態で、バッテリ３６をバッテリ保持機構３７に対向させる。保持脚部３７１の配列方向に沿ってバッテリ３６をバッテリ保持機構３７に対して押し出し、１つの保持脚部３７１が２つの先端部３６２１の間を相対的に通過するようにさせる。２つの先端部３６２１は、保持脚部３７１の側方を通過した後、保持部３７２を構成する直角三角柱部の斜面に沿って機体電極３７３に移動する。そして、バッテリ３６のバッテリ電極３６３とバッテリ保持機構３７の機体電極３７３とが当接する。
【００６４】
図７は、充電機構２の構成例を示す説明図である。
充電機構２は、駐機場２１、充電コントローラ２２、ターンテーブル（交換部）２３、モータ（交換部）２４及びアクチュエータ（交換部）２５を含む。駐機場２１及び充電コントローラ２２については、既述した。図７は、駐機場２１に着陸したヘリコプタ３のバッテリ３６を交換する様子を示している。ターンテーブル２３、モータ２４及びアクチュエータ２５は、共同して、ヘリコプタ３のバッテリ３６を交換する機能を有している。
【００６５】
ターンテーブル２３は、リング状の平板である。ターンテーブル２３の外周縁部上には、複数のバッテリ３６が等間隔で載置されている。図７では、バッテリ３６を直方体状の物体として簡略化している。バッテリ３６が載置されるターンテーブル２３上には、バッテリ本体３６１の底面に設けられた充電用の電極と当接可能な充電器電極が設置されている。当該充電器電極は、充電コントローラ２２と接続されている。そのため、バッテリ３６は、ターンテーブル２３に載置された状態で充電される。
【００６６】
充電コントローラ２２は、制御装置４による制御の下、ターンテーブル２３上のバッテリ３６を充電する。バッテリ３６の充電が終了した場合、充電コントローラ２２はバッテリ３６への給電を停止する。
【００６７】
モータ２４は、監視装置４の制御によりターンテーブル２３をその周方向に回転させる駆動源である。
【００６８】
アクチュエータ２５は、監視装置４の制御により伸長及び収縮する例えばプッシュプルアクチュエータである。アクチュエータ２５の下方のターンテーブル２３上には、アクチュエータ２５を載置するための細長いアクチュエータ台がターンテーブル２３の中心から各バッテリ３６に向かって放射状に配置されている。アクチュエータ台の数は、バッテリ３６の数と同数である。ターンテーブル２３の外周部における一端には、駐機場２１が隣接されている。図７では、駐機場２１と接するターンテーブル２３の位置に配置されたバッテリ３６に向かうアクチュエータ２５が描かれている。
【００６９】
ヘリコプタ３のバッテリ３６が交換される場合、ロボットアームは駐機場２１に着陸したヘリコプタ３のバッテリ保持機構３７からバッテリ３６を切り離す。次に、制御装置４は、モータ２４によりターンテーブル２３を回転させて、充電済みのバッテリ３６及びアクチュエータ台をヘリコプタ３の正面へ移動させる。制御装置４は、アクチュエータ２５をターンテーブル２３の内周縁からヘリコプタ３の正面に伸びるアクチュエータ台の上に載置する。制御装置４は、アクチュエータ２５を伸長させることにより、アクチュエータ２５にバッテリ３６をヘリコプタ３のバッテリ保持機構３７へ向かって押させる。アクチュエータ２５により押されたバッテリ３６は、スライド移動して、ヘリコプタ３のバッテリ保持機構３７に保持される。その詳細は、図６を用いて説明した通りである。こうして、バッテリ３６の交換が終了する。
【００７０】
図８は、監視装置４のハードウェア構成例を示すブロック図である。監視装置４は、表示部４１、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ（Read Only Memory）４３、ＲＡＭ４４を含む。また、監視装置４は、ハードディスク４５、ディスクドライブ４６、操作部４７及び通信部（受信部、信号送信部）４８を含む。監視装置４の各構成部は、バス４ｂを介して相互に接続されている。
【００７１】
表示部４１は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等の画面を有し、ＣＰＵ４２からの指示に従って、プログラム２Ｐに係る各種情報を表示する。
表示部４１は、監視カメラ３１が撮像した植物及び作業者の画像を表示する。表示部４１は、監視カメラ３１が撮像した紫外線画像及び赤外線画像に基づいて、夫々植物工場１における紫外線強度分布及び地温分布を表示してもよい。あるいは、表示部４１は、ヘリコプタ３のバッテリ残量検出回路３８が検出したバッテリ３６の残量を表示してもよい。
【００７２】
ＣＰＵ４２は、プロセッサであり、監視装置４の各構成部を制御する。ＣＰＵ４２は、ハードディスク４５に記憶されたプログラム２ＰをＲＡＭ４４に読み出し、ＲＡＭ４４に読み出したプログラム２Ｐを実行する。
【００７３】
ＲＯＭ４３は、例えば不揮発性の半導体メモリ又は半導体メモリ以外の読み出し専用記憶媒体である。ＲＯＭ４３は、監視装置４の起動時にＣＰＵ４２が実行するＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）、ファームウェア等を記憶している。
ＲＡＭ４４は、例えばＳＲＡＭ又はＤＲＡＭであり、ＣＰＵ４２が実行する処理の過程で必要な作業変数、データ等を一時的に記憶する。なお、ＲＡＭ４４は主記憶装置の一例であり、ＲＡＭ４４の代わりにフラッシュメモリ、メモリカード等が用いられてもよい。
【００７４】
ハードディスク４５は、ＣＰＵ４２が実行するプログラム２Ｐを記憶している。プログラム２Ｐは、ＣＰＵ４２が実行する処理の手順を記録している。ＣＰＵ４２が実行する処理は、監視カメラ３１が撮像した画像の処理、アクセスポイント５を介したヘリコプタ３との通信並びに充電機構２及びヘリコプタ３への指令を含む。
【００７５】
ハードディスク４５は、監視装置４の内部に取り付けられるものであっても、監視装置４の外部に置かれるものであってもよい。
ハードディスク４５は、補助記憶装置の一例であり、大容量の情報の記憶が可能なフラッシュメモリ又はＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ（Blu-ray Disc、登録商標）等の光ディスク４ａで代替されてもよい。
【００７６】
ディスクドライブ４６は、外部の記憶媒体であるＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスク４ａから情報を読み出し、光ディスク４ａに情報を記録する。
【００７７】
操作部４７は、ユーザが各種の入力を行うキーボード、マウス、タッチパネル、電源スイッチ、ディスクドライブ４６から光ディスク４ａを排出するための操作ボタン等の入力デバイスを含む。操作部４７は、ユーザによる操作に基づいて入力信号を生成する。生成された入力信号は、バス４ｂを介してＣＰＵ４２に入力される。
【００７８】
通信部４８は、有線又は無線通信のモデム、ＬＡＮカード、ルータ、ＵＳＢ端子、接続ケーブル等であり、アクセスポイント５、ＬＡＮ及びインターネットと接続されている。通信部４８は、パラレルポート又はプリンタポートを備えていてもよい。
【００７９】
コンピュータである監視装置４を動作させるためのプログラム２Ｐは、ディスクドライブ４６を介して光ディスク４ａから読み込まれてもよい。あるいは、プログラム２Ｐは、通信部４８を介してクラウド上の情報処理装置又は記録装置から読み込まれてもよい。更に、プログラム２Ｐを記録したフラッシュメモリ等の半導体メモリ４ｃが、監視装置４内に実装されていてもよい。
【００８０】
次に、監視システムの動作について説明する。
図９は、監視画面１ｆの画面レイアウト例を示す説明図である。監視画面１ｆは、ＣＰＵ４２により監視装置４の表示部４１に表示される画面である。
監視画面１ｆは、監視カメラ画像画面１１ｃ、スタートボタン１２ｃ、ホバリングボタン１３ｃ、帰還ボタン１４ｃ、バッテリ残量表示ボタン１５ｃ、結合ボタン１６ｃ、保存ボタン１７ｃ及び読み出しボタン１８ｃを含む。また、監視画面１ｆは、波長切替ボタン１９ｃ、パンスピンボタン２０ｃ、チルトスピンボタン２１ｃ及びズームスピンボタン２２ｃを含む。スタートボタン１２ｃ、ホバリングボタン１３ｃ、帰還ボタン１４ｃ、バッテリ残量表示ボタン１５ｃ、結合ボタン１６ｃ、保存ボタン１７ｃ及び読み出しボタン１８ｃは、この順序で監視画面１ｆの右端に縦に上から下へ配列している。波長切替ボタン１９ｃ、パンスピンボタン２０ｃ、チルトスピンボタン２１ｃ及びズームスピンボタン２２ｃは、この順序で監視画面１ｆの下段において左から右へ配列している。監視カメラ画像画面１１ｃは、各種ボタン群と監視画面１ｆの上辺及び左辺とで囲まれた領域に配置されている。
【００８１】
監視カメラ画像画面１１ｃは、ヘリコプタ３が搭載する監視カメラ３１により撮像された画像を表示する。監視装置４が監視カメラ３１により撮像された画像をヘリコプタ３から受信している間、監視カメラ画像画面１１ｃは継続して当該画像を表示する。
上述の動作のために、ヘリコプタ３のＣＰＵ３９１は、監視カメラ３１が撮像した植物及び作業者に係る画像を、通信部３０２を介して監視装置４に送信する。監視装置４のＣＰＵ４２は、通信部４８を介してヘリコプタ３のＣＰＵ３９１が送信した画像を受信し、受信した画像を監視カメラ画像画面１１ｃに表示する。
【００８２】
スタートボタン１２ｃは、駐機場２１に着陸しているヘリコプタ３に飛行を開始させるボタンである。ヘリコプタ３は、監視装置４から駐機場２１への帰還指令を受信しない限り又はバッテリ３６切れにならない限り、自動飛行を継続する。
【００８３】
図１０は、ヘリコプタ３のＣＰＵ３９１が自動飛行を制御する処理の手順の一例を示したフローチャートである。
スタートボタン１２ｃが押下された場合、監視装置４のＣＰＵ４２は通信部４８を介して、ヘリコプタ３に飛行開始の指令を送信する。ヘリコプタ３のＣＰＵ３９１は、飛行開始の指令を受信する（ステップＳ１０１）。ＣＰＵ３９１は、モータ３５を回転させて、ヘリコプタ３を駐機場２１から上方に離陸させる（ステップＳ１０２）。
【００８４】
ＣＰＵ３９１は、撮像部３２が撮像する上方の標識１１１（例えば、Ｓ字）の大きさ又は誘導線１１２の幅から、ヘリコプタ３が浮上している高さを算出する（ステップＳ１０３）。なお、標識１１１の大きさ及び誘導線１１２の幅は、予め記憶部３０１に記憶されているが、監視装置４からヘリコプタ３へ離陸時に送信されてもよい。ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３が天井１１から下方に向かって一定距離の高さに到達したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【００８５】
ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３が天井１１から一定距離の高さに到達していないと判定した場合（ステップＳ１０４：ＮＯ）、ステップＳ１０３に処理を戻す。ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３が天井１１から一定距離の高さに到達したと判定した場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、ヘリコプタ３にホバリングをさせる（ステップＳ１０５）。その後、ＣＰＵ３９１は、同一高度を保ちつつ、撮像部３２が撮像する誘導線１１２の延在方向（屈曲方向又は湾曲方向を含む）へ移動を開始する（ステップＳ１０６）。
【００８６】
なお、植物工場１が斜面に建てられている場合、植物工場１の床面及び天井１１は斜面と略平行である。かかる場合、ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３を床面及び天井１１と略平行な面に沿って飛行させる。具体的には、ＣＰＵ３９１は、直下の床面から同一高度を保ちつつ、天井１１に沿って上昇又は下降しながら、撮像部３２が撮像する誘導線１１２の方向へ移動を開始する。
【００８７】
ＣＰＵ３９１は、記憶部３０１に記憶されたマップ１Ｍを参照し、撮像部３２が撮像する標識１１１から、植物工場１内におけるヘリコプタ３の位置を特定する（ステップＳ１０７）。ＣＰＵ３９１は、撮像部３２が撮像した誘導線１１２の延在方向（屈曲又は湾曲した形状に基づく方向を含む）並びにジャイロセンサ３９３及び加速度センサ３９４が検出した検出値に基づいて、ヘリコプタ３の方位を特定する（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８におけるヘリコプタ３の方位は、例えば植物工場１における特定の壁面方向から見たヘリコプタ３の機体の正面方向である。
【００８８】
ＣＰＵ３９１は、監視カメラ３１が撮像した画像にステップＳ１０７及びステップＳ１０８で夫々特定した位置及び方位情報を付加する（ステップＳ１０９）。ＣＰＵ３９１は、通信部３０２を介して、位置及び方位情報が付加された画像を監視装置４に送信し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０６に処理を戻す。
【００８９】
ＣＰＵ３９１は、バッテリ残量検出回路３８が検出したバッテリ３６の残量が一定量を下回るまで、誘導線１１１に沿って飛行を継続し、ステップＳ１０６〜ステップＳ１１０のループ処理を繰り返す。なお、ヘリコプタ３が飛行している間、監視カメラ３１及び撮像部３２への給電は常に継続されている。
【００９０】
図９に戻り、監視画面１ｆの説明を続ける。
ホバリングボタン１３ｃは、ヘリコプタ３を空中で停止させるボタンである。監視カメラ３１を操作し、例えば植物のズームアップ画像を撮像する場合に、ホバリングボタン１３ｃが押下される。
【００９１】
帰還ボタン１４ｃは、ヘリコプタ３を強制的に駐機場２１へ帰還させるボタンである。ユーザは、監視カメラ３１による植物及び作業者の監視を終了する場合、帰還ボタン１４ｃを押下する。監視装置４は、帰還ボタン１４ｃが押下された場合、通信部４８を介してヘリコプタ３に帰還指令を送信する。ヘリコプタ３は、通信部３０２を介して監視装置４から帰還指令を受信した場合、駐機場２１に帰還する。
【００９２】
誘導線１１２は、駐機場２１直上の天井１１位置を出発点として設置されている。誘導線１１２は、駐機場２１直上の天井１１位置へ再び戻ってくる経路に沿って設置されている。そのため、ヘリコプタ３は、植物工場１内のどの位置に所在していても、必ず駐機場２１に帰還することができる。
なお、ヘリコプタ３を駐機場２１に着陸させるため、ＣＰＵ３９１は、撮像部３２が撮像する上方の標識１１１の大きさ又は誘導線１１２の幅から、ヘリコプタ３が浮上している高さを算出する。そして、ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３を一定の高さに設置された駐機場２１へ向かって安全に下降させる。
【００９３】
バッテリ残量表示ボタン１５ｃは、ヘリコプタ３に搭載されたバッテリ３６の残量を監視カメラ画像画面１１ｃの一部に表示させるボタンである。バッテリ残量表示ボタン１５ｃが押下された場合、ＣＰＵ４２は、ヘリコプタ３にバッテリ３６の残量を監視装置４に返信する指令を送信する。ＣＰＵ３９１は、監視装置４から当該指令を受信した場合、バッテリ残量検出回路３８が検出したバッテリ３６の残量を監視装置４に送信する。そして、ＣＰＵ４２は、ヘリコプタ３から送信されたバッテリ３６の残量を監視カメラ画像画面１１ｃの一部に表示させる。
【００９４】
結合ボタン１６ｃは、監視カメラ３１が撮像した植物工場１における植物及び作業者の部分的な複数の俯瞰静止画像を結合して、植物工場１全体の俯瞰静止画像を合成するボタンである。結合ボタン１６ｃが押下された場合、ＣＰＵ４２は植物工場１全体の俯瞰静止画像を監視カメラ画像画面１１ｃに表示する。
【００９５】
保存ボタン１７ｃは、１回の監視飛行により監視カメラ３１が撮像した動画又は静止画をファイルとしてハードディスク４５に記録するボタンである。また、結合ボタン１６ｃ押下により作成された植物工場１全体の俯瞰静止画像を記録する場合にも、保存ボタン１７ｃが押下される。
保存ボタン１７ｃ押下時に、ＣＰＵ４２は植物工場における環境（温度、湿度、光度等）を示す数値を画像のメタデータとして、画像に対応付けて記録してもよい。あるいは、ＣＰＵ４２は、植物工場１で栽培されている植物の栽培状況（成長状況、病害状況等）に関する情報を画像に対応付けて記録してもよい。
【００９６】
読み出しボタン１８ｃは、ハードディスク４５に記録された画像を読み出し、読み出した画像を監視カメラ画像画面１１ｃに表示させるボタンである。読み出しボタン１８ｃ押下により、ＣＰＵ４２は複数の画像ファイルを読み出し、監視カメラ画像画面１１ｃに複数の画像を同時にマルチ表示することもできる。これにより、ユーザは植物の育成状況を時系列に監視することができる。
【００９７】
波長切替ボタン１９ｃ、パンスピンボタン２０ｃ、チルトスピンボタン２１ｃ及びズームスピンボタン２２ｃは、ユーザがヘリコプタ３の監視カメラ３１を操作するために使用するボタンである。これらのボタンが押下された場合、ＣＰＵ４２は通信部４８を介してヘリコプタ３に監視カメラ３１を操作する信号を送信する。ＣＰＵ３９１は、通信部３０２を介して監視装置４から受信した監視カメラ３１を操作する信号に応じて、監視カメラ３１を制御する。
【００９８】
波長切替ボタン１９ｃは、監視カメラ３１が感知する電磁波の波長を可視光線、紫外線及び赤外線の間で切り替えるボタンである。波長切替ボタン１９ｃが押下される度に、監視カメラ３１が感知する電磁波の波長は、可視光線→紫外線→赤外線→可視光線のように切り替わる。
【００９９】
パンスピンボタン２０ｃは、監視カメラ３１にパン動作をさせるボタンである。
チルトスピンボタン２１ｃは、監視カメラ３１にチルト動作をさせるボタンである。
ズームスピンボタン２２ｃは、監視カメラ３１にズームアップ及びズームバックの動作をさせるボタンである。
パンスピンボタン２０ｃ、チルトスピンボタン２１ｃ及びズームスピンボタン２２ｃ夫々における２つの異なる方向を示すスピンボタンを選択押下することにより、パン方向、チルト方向並びにズームアップ及びズームバックを切り替えることができる。
【０１００】
次に、監視システムにおけるバッテリ３６交換の動作について説明する。
図１１及び図１２は、バッテリ３６交換処理の手順の一例を示すフローチャートである。バッテリ３６は、固有の充電容量を有する。そのため、ヘリコプタ３の飛行継続時間には限界がある。
ヘリコプタ３のＣＰＵ３９１は、飛行中のヘリコプタ３が現在位置から駐機場２１へ帰還するのに要する電力量を一定時間間隔で算出する（ステップＳ２０１）。ＣＰＵ３９１は、バッテリ残量検出回路３８が検出したバッテリ３６の残量がステップＳ２０１で算出した電力量以下か否かを一定時間間隔で判定する（ステップＳ２０２）。
【０１０１】
なお、ステップＳ２０２において、ＣＰＵ３９１は、バッテリ残量検出回路３８が検出したバッテリ３６の残量がフル充電の場合の充電量に予め定めた閾値を積算した電力量以下か否かを一定時間間隔で判定してもよい。ここでの閾値は、記憶部３０１に記憶しておく。
あるいは、ステップＳ２０２において、ＣＰＵ３９１は、バッテリ残量検出回路３８が検出したバッテリ３６の残量がステップＳ２０１で算出した電力量に予め定めた予備電力量を加算した電力量以下か否かを一定時間間隔で判定してもよい。ここでの予め定めた予備電力量は、記憶部３０１に記憶しておく。
【０１０２】
ＣＰＵ３９１は、バッテリ３６の残量がステップＳ２０１で算出した電力量を上回っていると判定した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０１に処理を戻す。すなわち、ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３の飛行を継続させる。ＣＰＵ３９１は、バッテリ３６の残量が算出した電力量以下であると判定した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ヘリコプタ３を駐機場２１に帰還させる（ステップＳ２０３）。
【０１０３】
ＣＰＵ３９１は、バッテリ３６切れのために駐機場２１へ帰還した旨の信号を、通信部３０２を介して監視装置４に送信する（ステップＳ２０４）。監視装置４のＣＰＵ４２は、帰還した旨の信号を、通信部４８を介してヘリコプタ３から受信する（ステップＳ２０５）。ＣＰＵ４２は、ロボットアームにバッテリ３６の切り離しをさせる（ステップＳ２０６）。
【０１０４】
ＣＰＵ４２は、モータ２４を制御してターンテーブル２３を回転させ、充電済みのバッテリ３６を駐機場２１で待機しているヘリコプタ３の正面へ回転移動させる（ステップＳ２０７）。ＣＰＵ４２は、アクチュエータ２５に充電済みのバッテリ３６をヘリコプタ３のバッテリ保持機構３７に向かって押させる（ステップＳ２０８）。ステップＳ２０８により、アクチュエータ２５に押された充電済みのバッテリ３６は、ヘリコプタ３のバッテリ保持機構３７に保持される。
【０１０５】
ヘリコプタ３のＣＰＵ３９１は、バッテリ残量検出回路３８からの残量に基づいて、バッテリ３６の残量が一定の電力量以下か否かを一定時間間隔で判定する（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０９における一定の電力量は、バッテリ３６がフル充電された場合にバッテリ３６が有する充電量である。ＣＰＵ３９１は、バッテリ３６の残量が一定の電力量以下であると判定した場合（ステップＳ２０９：ＹＥＳ）、監視装置４にアラート情報を送信する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０の処理は、例外処理である。ＣＰＵ４２は、通信部４８を介してヘリコプタ３からアラート情報を受信し（ステップＳ２１１）、処理を終了する。
【０１０６】
ＣＰＵ３９１は、バッテリ３６の残量が一定の電力量以下でないと判定した場合（ステップＳ２０９：ＮＯ）、飛行再開を要請する信号を、通信部３０２を介して監視装置４に送信する（ステップＳ２１２）。ＣＰＵ４２は、通信部４８を介して飛行再開を要請する信号を受信する（ステップＳ２１３）。ＣＰＵ４２は、通信部４８を介して飛行再開指示をヘリコプタ３に送信する（ステップＳ２１４）。
【０１０７】
ＣＰＵ３９１は、通信部３０２を介して飛行再開指示を監視装置４から受信する（ステップＳ２１５）。ＣＰＵ３９１は、ヘリコプタ３に飛行を再開させ（ステップＳ２１６）。処理を終了する。
【０１０８】
図１０及び図１１では、充電機構２、ヘリコプタ３及び監視装置４が共同して、バッテリ３６交換を実行した。しかし、監視装置４が充電機構２を制御するのではなく、ヘリコプタ３が充電機構２を制御してもよい。かかる場合、バッテリ３６切れのヘリコプタ３は、駐機場２１に帰還した後、充電機構２と接続される。バッテリ３６切れのヘリコプタ３のＣＰＵ３９１は、充電機構２を制御して、バッテリ３６を充電済みのバッテリ３６と交換してもよい。
【０１０９】
本実施の形態では、バッテリ３６を交換することにより、ヘリコプタ３は飛行及び撮像を継続した。しかし、複数のヘリコプタ３がある場合（図１参照）、バッテリ３６切れのヘリコプタ３が駐機場２１に帰還するやいなや、充電済みのバッテリ３６を搭載した他のヘリコプタ３が飛行及び撮像を受け継いでもよい。
あるいは、バッテリ３６切れのヘリコプタ３が駐機場２１に帰還した場合、充電済みのバッテリ３６を搭載した他のヘリコプタ３が飛行及び撮像をすばやく受け継ぎ、帰還したヘリコプタ３は、図１０及び図１１に示した手順に従って、ゆっくりとバッテリ３６を交換してもよい。
【０１１０】
本実施の形態では、監視カメラ３１を搭載した飛行体として、ヘリコプタ３を扱った。しかし、飛行体は、ヘリコプタ３に限らず、推進用プロペラを備えた飛行船又は熱気球であってもよい。
【０１１１】
本実施の形態では、ＣＰＵ３９１は、撮像部３２が撮像した標識１１１及び誘導線１１２の画像と、マップ１Ｍとに基づいて、ヘリコプタ３の位置及び方位を決定した。しかし、植物工場１内における３カ所以上の特定位置に、夫々異なる信号を送信するための電波又は赤外線の発信源を設置してもよい。かかる場合、ヘリコプタ３に当該電波を受信する受信部又は赤外線を受光する受光部を設ける。ＣＰＵ３９１は、当該受信部又は受光部が夫々受信した電波又は受光した赤外線に基づいて、ヘリコプタ３の位置及び方位を決定する。
【０１１２】
本実施の形態では、ヘリコプタ３は、誘導線１１２に誘導されて飛行した。しかし、ヘリコプタ３は、電波又は赤外線に誘導されて飛行してもよい。その場合、植物工場内１に電波又は赤外線に係る複数の発信源を設置し、ヘリコプタ３に当該電波を受信する受信部又は赤外線を受光する受光部を設ける。ＣＰＵ３９１は、当該受信部又は受光部が夫々受信した電波又は受光した赤外線に基づいて、ヘリコプタ３を飛行させる。
【０１１３】
本実施の形態では、ロボットアームがヘリコプタ３からバッテリ３６を切り離した。しかし、バッテリ３６は、ヘリコプタ３が駐機場２１に着陸した場合、自動的に切り離されてもよい。
例えば、図５及び図６におけるバッテリ保持機構３７での機体電極３７３とその下方の保持板部分は、電磁ロック又はアクチュエータにより、結合及び分離可能に構成されてもよい。機体電極３７３及び保持部３７２の中央部は、直角三角柱部の下に位置する保持板の内部に搬入可能、かつ保持板の内部から外部に搬出可能とする。これにより、ヘリコプタ３は、バッテリ保持機構３７の中央部を分離させて、バッテリ３６をバッテリ保持機構３７から解除する。バッテリ保持機構３７から解除されたバッテリ３６は、落下し、例えばスポンジで形成されたバッテリ回収箱に回収される。バッテリ３６を解除したバッテリ保持機構３７の中央部は、電磁ロック又はアクチュエータにより再結合される。
【０１１４】
バッテリ３６の先端部３６２１はＬ字状に屈曲しているが、電磁ロック又はアクチュエータにより、屈曲部を中心に回動自在に構成されていてもよい。例えば、ＣＰＵ３９１からの指令により先端部３６２１を外側上方に回動させて、Ｌ字状の状態からＩ字状の状態に変化するように構成する。バッテリ保持機構３７に保持された状態のバッテリ３６は、先端部３６２１を外側上方に回動させてＩ字状になることにより、バッテリ保持機構３７から落脱する。また、先端部３６２１は、ＣＰＵ３９１からの指令によりＩ字状の状態から内側に閉じるように回動することで、Ｌ字状に戻る。かかる場合、バッテリ３６は、バッテリ保持機構３７から切り離されるまでの間、バッテリ電極３６３及び機体電極３７３を介して、ＣＰＵ３９１と接続されている。
【０１１５】
バッテリ３６の切り離しと装着とが連続的動作に行われることにより、バッテリ３６は交換されてもよい。
図１３は、バッテリ３６の保持及び交換に関する変形例を示す説明図である。図１３では、ヘリコプタ３の機体を直方体で単純化している。ヘリコプタ３の機体の下面には、直方体状のバッテリ保持機構３７が設けられている。バッテリ保持機構３７の中心には、断面が矩形状のトンネル３７４が設けられている。バッテリ３６は、トンネル３７４内を摺動可能な直方体状をなし、一方向から押されてバッテリ保持機構３７のトンネル３７４内に装着される。装着されたバッテリ３６は、例えばばねの付勢力によりバッテリ保持機構３７に固定される。あるいは、バッテリ３６は、簡単な爪又はリブ等の固定部材でバッテリ保持機構３７に固定されてもよい。
【０１１６】
バッテリ保持機構３７に固定されたバッテリ３６は、充電済みのバッテリ３６を介して、例えばばねの付勢力よりも大きな力でアクチュエータ２５により装着されたときと同じ方向から押された場合、トンネル３７４の反対側の口から排出される。あるいは、バッテリ保持機構３７に固定されたバッテリ３６は、例えば固定部材を解除することにより、アクチュエータ２５により充電済みのバッテリ３６を介してトコロテンのようにトンネル３７４の反対側の口から押し出される。
バッテリ保持機構３７から押し出されたバッテリ３６は、ベルトコンベア等の搬送手段により、ターンテーブル２３に搬送され、充電コントローラ２２により充電される。
【０１１７】
トンネル３７４の内壁及び当該内壁と当接するバッテリ３６の壁面に、夫々ヘリコプタ３側の電極とバッテリ３６側の電極を設けておく。
充電量が一定量以下のバッテリ３６をバッテリ保持機構３７から押し出した充電済みのバッテリ３６は、押出動作と同時に、トンネル３７４内に挿入される。充電済みのバッテリ３６は、トンネル３７４内で自身の電極がヘリコプタ３側の電極と当接した場合、ばね、固定部材等によりバッテリ保持機構３７に固定される。
【０１１８】
監視システムによれば、植物工場１内の空気を汚染することなく、低コストで植物又は作業者を撮像することができる。
内燃機関を備えた飛行体を用いる場合、排気ガスにより植物工場１内の清浄な空気が汚染される。しかし、ヘリコプタ３は電力により自律飛行するため、植物工場１内の空気を汚染しない。充電機構２、監視カメラ３１を搭載したヘリコプタ３及び監視装置４は、高額な装置又は工事を必要とせず、安価なコストで植物工場１に配備することができる。
ヘリコプタ３は飛行しながら天井１１付近から監視カメラ３１を用いて植物及び作業者を撮像する。監視カメラ３１が撮像した画像を監視装置４の表示部４１に表示することにより、植物の生育状況の把握、病害虫のチェック、作業者の労務管理及び植物の盗難防止を図ることができる。
【０１１９】
監視システムによれば、バッテリ３６の交換を自動的に行うことができる。
飛行体に重量の重いバッテリを搭載することはできず、使用可能なバッテリの重量には制限がある。そのため、バッテリの電力量及び飛行体の飛行時間にも制限があり、バッテリを効率的に交換することは監視システムにとって必須の機能である。
ヘリコプタ３が飛行しているとき、既に充電機構２には複数の充電済みのバッテリ３６又は充電済みのバッテリ３６を搭載した複数のヘリコプタ３が待機している。バッテリ３６切れになったヘリコプタ３が駐機場２１に帰還した場合、モータ２４、ターンテーブル２３及びアクチュエータ２５は連携してすばやくバッテリ３６の交換を行う。あるいは、バッテリ３６切れになったヘリコプタ３が駐機場２１に帰還した場合、充電済みのバッテリ３６を搭載したヘリコプタ３がすばやく植物及び作業者の撮像を引き継ぐことができる。これにより、途切れることのない、植物及び作業者の監視が可能となる。
【０１２０】
なお、開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２１】
１      植物工場（植物栽培施設）
１１    天井
１１１  標識
１１２  誘導線
２      充電機構（充電装置）
２１    駐機場（所定位置）
２２    充電コントローラ（充電部）
２３    ターンテーブル（交換部）
２４    モータ（交換部）
２５    アクチュエータ（交換部）
３      ヘリコプタ（飛行体）
３１    監視カメラ（第二撮像部）
３２    撮像部
３３    プロペラ（駆動部）
３４    プロペラガード（駆動部）
３５    モータ（電動機）
３６    バッテリ（充電池）
３６１  バッテリ本体
３６２  バッテリ係止部
３６３  バッテリ電極
３７    バッテリ保持機構
３７１  保持脚部
３７２  保持部
３７３  機体電極
３８    バッテリ残量検出回路（残量検出部）
３９    制御部
３９１  ＣＰＵ（検出部、制御部）
３０１  記憶部
３０２  通信部（送信部、信号受信部）
４      監視装置（表示装置）
４１    表示部
４２    ＣＰＵ
４８    通信部（受信部、信号送信部）
５      アクセスポイント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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