(57)【要約】  研究・開発が進むあらゆる分野で小型無人飛行機を有効利用すること。  空間を移動するための駆動部１１を有するドローン１を含む情報処理システムにおいて、ドローン１の距離検出部１０１は、ドローン１が壁面Ｗ付近の前記空間を移動中に、壁面Ｗの１以上の所定位置ＷＰまでの距離Ｄを夫々検出する。最短距離演算部１０３は、これらの距離Ｄに基づいて、ドローン１から壁面Ｗまでの最短距離ＳＤを演算する。飛行制御部１０４は、最短距離ＳＤが所定値以下にならないように駆動部１１の駆動の制御を実行する。
2019139172.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間を移動するための駆動手段を有する移動体を含む情報処理システムにおいて、
前記移動体は、
物体付近の前記空間を移動中に、前記物体の表面の１以上の所定位置までの距離を夫々検出する距離検出手段と、
検出された前記距離に基づいて、前記移動体から前記物体の表面までの最短距離を演算する最短距離演算手段と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段と、
を備える、
情報処理システム。
【請求項２】
前記距離検出手段は、前記１以上の所定位置の撮像画像から得られる画像情報に基づいて前記距離を検出する、
請求項１に記載の情報処理システム。
【請求項３】
検出された１以上の前記距離に基づいて前記移動体の向きを検出する向検出手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、さらに、
前記向きを考慮したうえで前記距離のうち少なくとも１つの距離が所定距離以下とならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する、
請求項１又は２に記載の情報処理システム。
【請求項４】
前記移動体は、小型無人飛行機である、
請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、情報処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型無人飛行機（典型的にはドローン）の研究・開発が盛んに行われている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０７１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
研究・開発が進む小型無人飛行機をあらゆる分野で有効利用したいとする要求がある。【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、あらゆる分野で小型無人飛行機を有効利用すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る情報処理システムは、
空間を移動するための駆動手段を有する移動体を含む情報処理システムにおいて、
前記移動体は、
物体付近の前記空間を移動中に、前記物体の表面の１以上の所定位置までの距離を夫々検出する距離検出手段と、
検出された前記距離に基づいて、前記移動体から前記物体の表面までの最短距離を演算する最短距離演算手段と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段と、
を備える。【０００７】
また、前記距離検出手段は、前記１以上の所定位置の撮像画像から得られる画像情報に基づいて前記距離を検出することができる。【０００８】
また、検出された１以上の前記距離に基づいて前記移動体の向きを検出する向検出手段をさらに備え、
前記駆動制御手段は、さらに、
前記向きを考慮したうえで前記距離のうち少なくとも１つの距離が所定距離以下とならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行することができる。【０００９】
また、前記移動体は、小型無人飛行機とすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、あらゆる分野で小型無人飛行機を有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の情報処理システムに含まれる移動体としてのドローンと、操縦者端末との間における飛行制御の概要を示すイメージ図である。
【図２】図１のドローンが実行する、図３乃至図１８に示す各種処理を実現するための機能的構成の一例を示す機能ブロック図である。
【図３】距離センサを１つ備えるドローンが、壁面の付近の空間を飛行している様子を示すイメージ図である。
【図４】距離センサを２つ備えるドローンが、壁面の付近の空間を飛行している様子を示すイメージ図である。
【図５】首振機能を有する距離センサを１つ備えるドローンが、壁面の付近の空間を飛行している様子を示すイメージ図である。
【図６】ＧＰＳ衛星から得られる位置情報に基づいて、ドローンの飛行を制御する例を示すイメージ図である。
【図７】情報送受信機から得られる情報に基づいて、ドローンの飛行を制御する例を示すイメージ図である。
【図８】作業用のドローンが、中継用のドローンを利用して自機の位置を推定しながら、壁面の付近を飛行している様子を示すイメージ図である。
【図９】ドローンが、管路内を飛行する様子を示す断面イメージ図である。
【図１０】距離センサを備えるドローンが、管路内を飛行している様子を示す断面イメージ図である。
【図１１】距離センサを備えるドローンが、管路内の分岐部を飛行しようとしている様子を示す断面イメージ図である。
【図１２】経時的に変化する距離の変化量に基づいて、ドローンが、自機の向きと最短距離とを推定しながら管路内を飛行する様子を示す断面イメージ図である。
【図１３】ドローンが、電波機材を用いて、自機の移動距離を推定する様子を示す断面イメージ図である。
【図１４】ドローンが、水のサンプルを採取するための採取容器を吊り下げて飛行する様子を示すイメージ図である。
【図１５】サンプル収納部に採取容器を収納する様子を示すイメージ図である。
【図１６】ドローンにより撮像されるマーカの一例を示すイメージ図である。
【図１７】ドローンが、田畑の上空を万遍なく飛行しながら、所定の作業を行っている様子を示すイメージ図である。
【図１８】操縦者端末に表示される、ドローンを操作するための操作画面の一例を示すイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る情報処理システムの実施形態に関し、３次元空間を移動可能な小型無人飛行機（以下「ドローン」と呼ぶ）１を含む情報処理システムについて、図面を用いて説明する。
【００１３】
［システムの概要］
図１は、本実施形態のドローン１と操縦者端末２との間における飛行制御の概要を示すイメージ図である。
【００１４】
図１に示すように、ドローン１は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星Ｇから位置情報を取得している。
ドローン１は、この位置情報と、ドローン１に搭載された各種センサから得られる、ドローン１の姿勢に関する情報や回転運動に関する情報等を含む飛行情報とを操縦者端末２に送信する。
操縦者端末２は、スマートフォン等で構成され、操縦者Ｕがドローン１を操縦するために用いる端末である。
ドローン１が、操縦者端末２の電波が到達するエリア内を飛行しているときは、ドローン１と操縦者端末２とは、リアルタイムで直接通信を行う。以下、このような直接的な通信ルートを「直接ルート」と呼ぶ。これに対して、ドローン１が、操縦者端末２の電波が到達するエリア外を飛行しているときは、ドローン１と操縦者端末２との間で直接的な通信を行うことができないため、間接的な通信が行われる。具体的には、操縦者端末２は、インターネットや携帯キャリア網等のネットワークＮを介して、サーバ３からドローン１の位置情報や飛行情報等を取得し、これら情報を参考にしながら、ドローン１の飛行を制御するための情報を送信する。以下、このようなサーバ３を経由する間接的な通信ルートを「サーバ経由ルート」と呼ぶ。このように、操縦者Ｕは、操縦者端末２を操作することにより、「直接ルート」か「サーバ経由ルート」を介してドローン１を操縦する。
【００１５】
以下に説明する第１乃至第７実施形態は、上述の情報処理システムの下で実現することができる。
【００１６】
［第１実施形態］
（壁面点検作業用ドローン）
従来より、ダムや建築物等の壁面Ｗに異常が生じているかどうかは、作業員の目視による点検結果に基づいて判断されている。ただし、ダムや建築物等の壁面Ｗのうち、点検対象となる部分は、高所である場合が多いため、点検作業員は、常に落下の危険と隣り合わせで点検作業を行うこととなる。そこで、カメラを搭載したドローンを利用することで、無人で点検作業を行うことが考えられる。しかしながら、ダムや建築物等の壁面付近は、吹く風が乱れていることが多く、また、ドローンは移動時に全体が傾くため、点検対象となる部分をカメラで正確に捉えることは困難であるため、ドローンを容易に遠隔操縦するには相当の熟練度が求められる。このため、ドローンによる点検作業を自動で行いたいとする要望がある。
【００１７】
第１実施形態のドローン１は、このような要望を実現するドローンであり、ダムや建築物等の壁面付近における風が乱れる場所であっても、自動で点検作業を行うことができるドローンである。このようなドローン１の機能的構成について図２を参照して説明する。
【００１８】
図２は、ドローン１が実行する、図３乃至図１８に示す各種処理を実現するための機能的構成の一例を示す機能ブロック図である。
【００１９】
図２に示すように、ドローン１は、駆動部１１と、飛行制御モジュール１２と、撮像部１３と、第１通信部１４と、サンプル収納部１５とを備える移動体である。
本発明における「移動体」とは、駆動部により空間を移動するあらゆる物体あり、第１乃至第７実施形態におけるドローン１は、駆動手段としての駆動部１１が駆動することにより空間を飛行しながら移動する「移動体」の一例である。
【００２０】
駆動部１１は、供給されるエネルギーを用いて駆動する。駆動部１１が駆動することにより、ドローン１は空間を移動することができる。電気エネルギーを用いて駆動するモータや、ガソリン等の化学エネルギーを用いて駆動するエンジンは、いずれも駆動部１１の一例である。
【００２１】
飛行制御モジュール１２は、ドローン１の飛行の制御を実行する。これにより、ドローン１は、ダムや建築物等の壁面Ｗ付近における風が乱れる場所であっても、自動で自機の飛行を制御しながら壁面Ｗの点検作業を行うことができる。
飛行制御モジュール１２は、距離検出部１０１と、向き検出部１０２と、最短距離演算部１０３と、飛行制御部１０４と、第２通信部１０５と、劣化検知部１０６とを備える。第１実施形態のドローン１においては、飛行制御モジュール１２のうち、距離検出部１０１乃至第２通信部１０５が少なくとも機能する。
【００２２】
飛行制御モジュール１２はモジュール製品として独立して流通することができる。このため、例えば、従来品のドローンに後付けで飛行制御モジュール１２を搭載させることにより、ドローン１として利用することができる。
【００２３】
距離検出部１０１は、物体付近の空間を移動中に、この物体の表面の１以上の所定位置までの夫々の距離を検出する。具体的には、後述する図３乃至図８に示すように、壁面Ｗ付近の空間を移動中に、壁面Ｗの１以上の所定位置ＷＰ乃至ＷＰｎ（ｎは１以上の整数）のまでの夫々の距離Ｄ１乃至Ｄｎ（ｎは１以上の整数）を夫々検出する。
また、距離検出部１０１は、後述する図９乃至図１３に示すように、管路Ｐの表面のうち１以上の所定位置ＰＰ１乃至ＰＰｍ（ｍは１以上の整数）のまでの夫々の距離Ｄ１乃至Ｄｍ（ｍは１以上の整数）を夫々検出する。
なお、所定位置ＷＰ乃至ＷＰｎの夫々を個々に区別する必要がない場合、これらをまとめて、「所定位置ＷＰ」と呼ぶ。また、また、「所定位置ＷＰ」又は「所定位置ＰＰ」と呼ぶときには、距離Ｄ１乃至Ｄｎもまとめて「距離Ｄ」と呼ぶ。
【００２４】
距離検出部１０１が距離Ｄを検出する手法は特に限定されない。例えばＧＰＳ衛星Ｇから得られる、所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰの位置情報と、自機の位置情報との差分に基づいて距離Ｄを検出してもよいし、後述する撮像部１３により撮像された画像から得られる画像情報に基づいて距離Ｄを検出してもよい。具体的には例えば、距離検出部１０１は、所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰに設置されたマーカＭの撮像画像から得られる画像情報に基づいて自機の位置を推定して距離Ｄを検出してもよい。なお、マーカＭを用いたドローン１の飛行制御手法については、図１６を参照して後述する。
また、距離検出部１０１は、距離センサＳを用いて、所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰまでの距離Ｄを検出してもよい。距離センサＳとして採用できるセンサとしては、一般的に用いられる、三角測距方式により距離を検出するセンサ、マイクロ波帯の電波を利用して距離を検出するセンサ、超音波を利用して距離を検出するセンサ等の各種のセンサを挙げることができる。なお、距離センサＳを用いた距離の検出手法の詳細については、図３乃至図１３を参照して後述する。
【００２５】
向き検出部１０２は、検出された１以上の所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰまでの夫々の距離Ｄに基づいて、ドローン１の向きを検出する。ここで「ドローン１の向き」とは、ドローン１の上下の向き、又はドローン１の左右の向きのことをいう。向き検出部１０２がドローン１の向きを検出する手法は特に限定されない。例えば、ドローン１から所定位置ＷＰ１及びＷＰ２に対し、距離センサＳ１及びＳ２の夫々から照射角度の異なる２つの光を夫々照射し、その反射光を評価、演算してドローン１の向きを検出してもよい。また、図示はしないが、ドローン１が備える３つの距離センサが、夫々異なる方向に光を照射し、その反射光を評価、演算してドローン１の向きを検出してもよい。この場合、ドローン１は、三次元空間を移動するため、２つの距離センサを用いるよりも３つの距離センサを用いた方が、さらに精度良くドローン１の向きを検出することができる。また、３つの距離センサＳ１乃至Ｓ３を用いずに、重力センサ等の他のセンサと、１つ又は２つの距離センサＳとを組み合わせて、ドローン１の向きを検出してもよい。なお、向き検出部１０２によるドローン１の上下方向の向きの検出手法の詳細については、図４及び図５を参照して後述する。
【００２６】
最短距離演算部１０３は、検出された前記距離に基づいて、ドローン１から物体の表面までの最短距離を演算する。具体的には、後述する図３乃至図８に示すように、距離検出部１０１により検出された１以上の距離Ｄに基づいてドローン１から物体の表面までの最短距離ＳＤを演算する。最短距離演算部１０３による最短距離の演算手段は特に限定されない。例えば、三平方の定理に基づいて、後述する距離センサＳの向きを示す値と、１以上の距離Ｄの値とから最短距離ＳＤを演算してもよい。なお、最短距離演算部１０３による最短距離ＳＤの演算手法の詳細については、図４等を参照して後述する。
【００２７】
飛行制御部１０４は、検出された１以上の所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰまでの距離Ｄのうち少なくとも１つの距離Ｄが所定値以下とならないように駆動部１１の駆動の制御を実行する。これにより、ドローン１が所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰに接触することを防ぐことができる。
【００２８】
第２通信部１０５は、駆動部１１と、後述する撮像部１３と、後述する第１通信部１４との間で通信を行う。これにより、飛行制御部１０４は、第２通信部１０５を介して、駆動部１１の駆動の制御を実行することができる。また、距離検出部１０１は、撮像部１３により撮像されたマーカＭの画像に基づく画像情報に基づいて、距離Ｄを検出することができる。また、第２通信部１０５は、第１通信部１４との間で各種情報のやり取りを行うことができる。このため、従来からあるドローンに飛行制御モジュール１２を後付けしてドローン１として利用することが可能となる。なお、第２通信部１０５と第１通信部１４との間の通信手段は特に限定されない。例えば、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等に代表される無線通信を用いてもよいし、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）等を用いた有線通信を用いてもよい。
【００２９】
劣化検知部１０６は、駆動部１１の駆動状況を含む情報をフィードバック情報として取得し、このフィードバック情報に基づいて駆動部１１の劣化を検知する。劣化検知部１０６の具体的な機能は、後述する第６実施形態で詳細に説明する。
【００３０】
撮像部１３は、カメラ（図示せず）等で構成され、ドローン１の周囲を撮像する。撮像部１３は、例えば、ダムや建築物の壁面Ｗのうち点検対象となっている部分や、所定位置ＷＰ又は所定位置ＰＰに設置されたマーカＭ等を撮像する。撮像部１３により撮像された画像に基づく画像情報のうち、壁面Ｗの点検対象となっている部分の画像情報は、壁面Ｗに異常が生じているかどうかを判断する際に必要な情報となる。このため、壁面Ｗの点検対象となっている部分の画像情報は、より精緻なものであることが好ましい。画像情報をより精緻なものとするためには、撮像部１３により撮像される画像に歪み等が生じていないことが重要となる。ドローン１が備える距離センサＳは、ジンバルを付けることも可能であるため、ジンバルを備えた距離センサＳを用いて、例えば壁面Ｗの点検対象となっている部分に対して、撮像部１３が常に正対した状態を維持できるようにすることもできる。これにより、撮像部１３は、撮像する画像に歪み等が生じないようにすることができるので、画像情報をより精緻なものとすることができる。
壁面Ｗの点検対象となっている部分の画像情報は、後述する第１通信部１４を介して、操縦者端末２に送信される。また、撮像部１３により撮像された画像に基づく画像情報のうち、マーカＭの画像情報は、距離検出部１０１による距離Ｄの検出に必要な情報となる。このため、マーカＭの画像情報は、第２通信部１０５を介して距離検出部１０１に送信される。
【００３１】
第１通信部１４は、第２通信部１０５と、操縦者端末２と、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）スポット等Ｋと、情報送受信機４と、電波機材５と、他のドローンＲとの間で通信を行う。第１通信部１４は、第２通信部１０５との間で各種情報のやり取りを行うことができるので、例えば、従来からあるドローンに飛行制御モジュール１２を後付けしてドローン１として利用することが可能となる。また、第１通信部１４は、操縦者端末２と、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）スポット等Ｋと、情報送受信機４と、電波機材５と、他のドローン１との間で各種情報のやり取りを行うことができる。このため、例えば、操縦者Ｕは、操縦者端末２を操作することにより、ドローン１を操縦することができる。
【００３２】
サンプル収納部１５は、採取された水のサンプルＬをドローン１の内部に収納する。
【００３３】
図３は、距離センサを１つ備えるドローン１が、壁面Ｗの付近の空間を飛行している様子を示すイメージ図である。
【００３４】
ドローン１は、壁面Ｗの付近の空間を飛行中に、ドローン１から壁面Ｗの所定位置ＷＰまでの距離Ｄを検出する。図３の例では、距離検出部１０１の距離センサＳが、壁面Ｗの所定位置ＷＰに向けて超音波等を発信し、その反射波を評価、演算することにより距離Ｄを検出する。そして、ドローン１は、距離Ｄが所定値以下とならないように、駆動部１１の駆動を制御する。
【００３５】
図３に示すＡ状況において、ドローン１の仮想中心軸Ｙと壁面Ｗとが平行又は略平行である場合には、距離センサＳから発信される超音波等が壁面Ｗに対し垂直又は略垂直に進む。このため、検出される距離Ｄは、ドローン１と所定位置ＷＰとの最短距離ＳＤと同一又は略同一となる。これに対し、図３に示すＢ状況において、ドローン１の仮想中心軸Ｙと壁面Ｗとが平行又は略平行でない場合には、距離センサＳから発信される超音波等が壁面Ｗに対し垂直又は略垂直とは異なる方向に進む。このため、検出される距離Ｄ１は、ドローン１と所定位置ＷＰとの実際の最短距離ＳＤよりも長くなる。その結果、ドローン１が所定位置ＷＰに接近し過ぎてしまい、接触や衝突のおそれが生じる。このような問題を解決する手法について、図４及び図５を参照して説明する。
【００３６】
図４は、距離センサを２つ備えるドローン１が、壁面Ｗの付近の空間を飛行している様子を示すイメージ図である。
【００３７】
図４に示す例において、ドローン１は、距離検出部１０１の距離センサＳ１及びＳ２の夫々が、壁面Ｗの所定位置ＷＰ１及びＷＰ２の夫々に向けて超音波等を発信し、その反射波を評価、演算することにより距離Ｄ１及びＤ２の夫々を検出する。このとき、距離センサＳ１及びＳ２は、距離センサＳ１から発信される超音波等の角度と、距離センサＳ２から発信される超音波等の角度とが同一になるように配置されている。このため、図４に示すＡ状況において、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、又は距離Ｄ１≒距離Ｄ２の場合、ドローン１の上下方向の向きは、壁面Ｗに対し垂直又は略垂直ということになる。
これに対して、図４に示すＢ状況において、距離Ｄ１＞距離Ｄ２となる場合には、ドローン１の上下方向の向きは、壁面Ｗに対して少し上を向いていることになる。このように、上述した手法を用いることにより、ドローン１の上下方向の向きを容易に検出することが可能となる。
【００３８】
また、ドローン１の上下方向の向きを検出することにより、ドローン１は、自機と壁面Ｗとの間の最短距離ＳＤを推定することができる。具体的には、図４に示すＡ状況において、ドローン１の上下方向の向きが壁面Ｗに対して垂直又は略垂直である場合には、最短距離演算部１０３は、例えば距離Ｄ１及び距離Ｄ２を２辺とする二等辺三角形の高さに相当する値として演算することもできる。これにより、ドローン１は、自機と壁面Ｗとの間の最短距離ＳＤを推定することができる。
これに対して、図４に示すＢ状況において、ドローン１の上下方向の向きが壁面Ｗに対して垂直ではなく少し上を向いている場合には、距離Ｄ１＞距離Ｄ２となる。このため、ドローン１は、壁面Ｗに対し自機の上下方向の向きが垂直になるように修正する。これにより、最短距離ＳＤを演算することができる。具体的には、飛行制御部１０４は、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、又は距離Ｄ１≒距離Ｄ２となるように自機の上下方向の向きの制御を実行する。最短距離演算部１０３は、例えば距離検出部１０１により改めて検出された距離Ｄ１及び距離Ｄ２を２辺とする二等辺三角形の高さに相当する最短距離ＳＤを演算する。即ち、ドローン１は、距離Ｄ１＞距離Ｄ２である場合には自機が壁面Ｗに対し上を向いていると判断し、距離Ｄ１＜距離Ｄ２である場合には自機が壁面Ｗに対し下を向いていると判断する。そして、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、又は距離Ｄ１≒距離Ｄ２となるように自機の上下方向の向きを制御して、最短距離ＳＤを演算する。
このように、ドローン１は、２つの距離センサＳ１及びＳ２の夫々を用いて、距離Ｄ１及びＤ２の夫々を検出し、検出結果に応じて自機の上下方向の向きを修正するだけで、最短距離ＳＤを容易に推定することができる。その結果、ドローン１は、自機と壁面Ｗとの最短距離ＳＤが所定値以下にならないように飛行を制御することができるため、ドローン１が壁面Ｗに接近し過ぎて接触や衝突をしてしまうことを防ぐことができる。
【００３９】
図４に示す例では、ドローン１は、２つの距離センサＳ１及びＳ２の夫々により検出された距離Ｄ１及びＤ２の夫々からドローン１の上下方向の向きを検出し、最短距離ＳＤを推定した。次に、図５を参照して、ドローン１が、１つの距離センサＳのみを用いて自機の上下方向の向きを検出し、最短距離ＳＤを推定する手法について説明する。
【００４０】
図５は、首振機能を有する距離センサＳを１つ備えるドローン１が、壁面Ｗの付近の空間を飛行している様子を示すイメージ図である。
【００４１】
図５に示すドローン１は、首振り機能を有する距離センサＳを備える。これにより、ドローン１は、壁面Ｗの付近の空間でホバリングした状態で、まず、距離センサＳから所定位置ＷＰ１に向けて超音波等を発信し、その反射波を評価、演算することにより距離Ｄ１を検出する。次に、ドローン１は、距離センサＳの上下方向の向きだけ変化させて、距離センサＳから所定位置ＷＰ２に向けて超音波等を発信し、その反射波を評価、演算することにより距離Ｄ２を検出する。検出の結果が、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、又は距離Ｄ１≒距離Ｄ２である場合は、ドローン１の上下方向の向きは、壁面Ｗに対し垂直又は略垂直ということになる。そして、距離Ｄ１及び距離Ｄ２を２辺とする二等辺三角形の高さに相当する最短距離ＳＤを演算する。これに対して、距離Ｄ１＞距離Ｄ２である場合や、距離Ｄ１＜距離Ｄ２である場合は、ドローン１の上下方向の向きが壁面Ｗに対して垂直ではないということになる。このため、ドローン１は、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、又は距離Ｄ１≒距離Ｄ２となるように自機の上下方向の向きを制御し、距離Ｄ１及び距離Ｄ２を２辺とする二等辺三角形の高さに相当する最短距離ＳＤを演算する。
このように、ドローン１は、首振り機能を有する距離センサＳを１つ備えるだけで、自機の上下方向の向きを検出し、自機から壁面Ｗまでの最短距離ＳＤを演算して推定することができる。
【００４２】
次に、図６を参照して、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報に基づいて飛行制御を行う手法について説明する。
図６は、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報に基づいて、ドローン１の飛行を制御する例を示すイメージ図である。
【００４３】
図６に示すＡ状況では、ドローン１は、ＧＰＳ衛星Ｇから、自機の位置情報と壁面Ｗの位置情報とを取得し、これら２つの位置情報の差分に基づいて距離Ｄを検出する。これにより、ドローン１は、自機と壁面Ｗとの距離Ｄが所定値以下にならないように飛行を制御することができるので、ドローン１が壁面Ｗに接近し過ぎて接触や衝突をしてしまうことを防ぐことができる。
しかしながら、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報は、誤差が生じることが多い。特に、壁面Ｗは、ＧＰＳ信号を遮断してしまうことがあるため、さらに誤差を増してしまうおそれがある。このため、ドローン１は、図６に示すＡ状況では、距離センサＳを用いて、自機と壁面Ｗの所定位置ＷＰとの距離Ｄを検出し、距離Ｄが所定値以下にならないように飛行を制御する。これにより、ドローン１は、自機と壁面Ｗとの距離Ｄが所定値以下にならないように飛行を制御することができるので、ドローン１が壁面Ｗに接近し過ぎて接触や衝突をしてしまうことを防ぐことができる。
【００４４】
また、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報から、ドローン１と地面Ｆとの間の距離Ｄ（高度）を精度良く取得することはできない。このため、ドローン１は、図６に示すＢ状況では、距離センサＳを用いて、自機と地面Ｆの所定位置ＦＰとの距離Ｄを検出し、距離Ｄが所定値以下にならないように飛行を制御する。これにより、ドローン１は、自機と地面Ｆの所定位置ＦＰとの距離Ｄが所定値以下にならないように飛行を制御することができる。その結果、ドローン１が壁面Ｗや地面Ｆに接近し過ぎて接触や衝突等をしてしまうことを防ぐことができる。
【００４５】
次に、図７を参照して、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報を利用することなくドローン１の飛行制御を行う手法について説明する。
図７は、情報送受信機４から得られる情報に基づいて、ドローン１の飛行を制御する例を示すイメージ図である。
【００４６】
図７に示すＡ状況において、情報送受信機４は、地上又は空間上の所定の位置に設置された状態で、各種情報の送受信を行う。情報送受信機４は、壁面Ｗと距離を隔てると送受信状態が良くなる。このため、情報送受信機４を地上に置く場合には、三脚等で１ｍ程度高い位置に設置する。また、情報送受信機４を用いてダムの点検が行われる場合には、ダムの壁面の頂上から棒等で横に１ｍ程度突き出すように設置する。図７に示すＡ状況において、情報送受信機４は、予め記憶している自機の位置情報を送信する。ドローン１は、情報送受信機４から送信されて来た情報送受信機４の位置情報を取得する。これにより、少なくとも情報送受信機４から送信される電波等が届く範囲内にドローン１が存在することになるため、ドローン１は、自機のおおよその位置を推定することができる。このため、ドローン１が、情報送受信機４から得られる情報に基づいて、自機の位置をより精度良く推定するためには、地上又は空間上に設置される情報送受信機４の数が多い方がより好ましく、また、情報送受信機４から発信される電波等が届く範囲は狭い方がより好ましい。
【００４７】
情報送受信機４は、上述したように、壁面Ｗに設置することができるので、図７に示すＢ状況において、情報送受信機４は、壁面Ｗに設置された状態で、各種情報の送受信を行う。この場合、ドローン１は、壁面Ｗに設置された情報送受信機４から送信されて来た情報送受信機４の位置情報（壁面Ｗの位置情報）を取得する。これにより、ドローン１は、少なくとも壁面Ｗに設置された情報送受信機４から送信される電波等が届く範囲内に自機が存在することを推定することができる。
このように、情報送受信機４から得られる情報を利用することにより、ドローン１は、ＧＰＳ衛星Ｇから位置情報を得ることなく自機の位置を推定することができる。なお、当然ながら、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報や、距離センサＳから得られる距離Ｄ等の各種情報も加味することで、より精度良く自機の位置を推定することができる。
【００４８】
また、地上に、情報送受信機４を設置するのではなく、マーカＭ等を設置してもよい。これにより、ドローン１は、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報に基づいて、自機の位置を推定することができる。
【００４９】
また、地上だけではなく、ドローン１に情報送受信機４やマーカＭを搭載してもよい。
ドローン１に情報送受信機４を搭載した場合、ドローン１の情報送受信機４は、地上の情報送受信機４に対しリクエスト信号を送信することができる。リクエスト信号を受信した地上の情報送受信機４は、リクエスト信号を受信した旨を示す信号に、地上の情報送受信機４の位置情報を重畳させて送信することができる。これにより、ドローン１は、地上の情報送受信機４の位置情報を取得することができるので、この位置情報から自機の位置を推定することができる。
【００５０】
ドローン１にマーカＭを搭載した場合、地上又は空間上に設置された情報送受信機４が、カメラ等（図示せず）によってドローン１のマーカＭを撮像し、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報と、自機の位置情報とに基づいてドローン１の位置情報を演算してもよい。演算結果として得られるドローン１の位置情報は、情報送受信機４が発信する電波等に重畳させて、ドローン１に送信してもよい。
なお、ドローン１が、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報等に基づいて自機の位置を推定する具体的手法については、図１６を参照して後述する。
【００５１】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第１実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態取ることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムは、
空間を移動するための駆動手段（例えば図２の駆動部１１）を有する移動体（例えば図１のドローン１）を含む情報処理システムにおいて、
前記移動体は、
物体付近の前記空間を移動中に、前記物体の表面（例えば図３の壁面Ｗ）の１以上の所定位置（例えば図３の所定位置ＷＰ）までの距離を夫々検出する距離検出手段（例えば図２の距離検出部１０１）と、
検出された前記距離に基づいて、前記移動体から前記物体の表面までの最短距離を演算する最短距離演算手段（例えば図２の最短距離演算部１０３）と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段（例えば図２の飛行制御部１０４）と、
を備える、
これにより、ドローン１は、自機が壁面Ｗや地面Ｆに接近し過ぎて接触や衝突等をしてしまうことを防ぐことができる。
【００５２】
また、前記距離検出手段は、前記１以上の所定位置の撮像画像から得られる画像情報に基づいて前記距離を検出することができる。
これにより、ドローン１は、自機が壁面Ｗや地面Ｆに接近し過ぎて接触や衝突等をしてしまうことを精度良く防ぐことができる。
【００５３】
また、検出された１以上の前記距離に基づいて前記移動体の向きを検出する向検出手段（例えば図２の向き検出部１０２）をさらに備えることができ、
前記駆動制御手段は、さらに、
前記向きを考慮したうえで前記距離のうち少なくとも１つの距離が所定距離以下とならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行することができる。
これにより、ドローン１は、自機が壁面Ｗや地面Ｆに接近し過ぎて接触や衝突等をしてしまうことを、さらに精度良く防ぐことができる。
【００５４】
［第２実施形態］
（中継用のドローンを利用した自己位置推定）
ドローンを含むロボットの業界では、自己の位置を効率良く推定できる手法が求められている。従来技術としては、例えば、ＧＰＳ衛星Ｇから位置情報を取得する手法や、電波やレーザースキャン、モーションキャプチャ等を用いて自己の位置を認識する手法が存在する。しかしながら、ＧＰＳ衛星Ｇから取得した位置情報は、精度面での課題を有する。また、多くの手法は、地上又は空間上に設置された、マーカＭや情報送受信機４が、飛行するドローンとの相対位置やＧＰＳ衛星Ｇとの相対位置を利用して自己の位置を推定するものであり、これら手法も精度面での課題を有する。
特に、ダムや建築物の壁面Ｗの付近は、壁面ＷによってＧＰＳ信号が遮断されることがあり、ドローン１が自機の位置を推定することは非常に困難である。このため、自機の位置を効率良く推定できる新たな手法が特に求められている。
【００５５】
第２実施形態の情報処理システムは、このような要望を実現するシステムであり、ドローン１が自機の位置を効率良く推定できる新たな手法を提供するものである。以下、図８を参照して、第２実施形態の情報処理システムについて説明する。
【００５６】
図８は、作業用のドローン１が、中継用のドローンＲを利用して自機の位置を推定しながら、壁面Ｗの付近を飛行している様子を示すイメージ図である。
【００５７】
中継用のドローンＲは、図２に示すように、自機の位置に関する情報を取得する位置取得部６０１と、取得した自機の位置に関する情報を第１移動体位置情報として送信する通信部６０２とを少なくとも備える。図８に示す例では、ドローンＲは、ＧＰＳ信号を受信し易く、かつ、作業用のドローン１との間の通信環境も良好な位置を飛行している。作業用のドローン１は、ＧＰＳ信号を受信し難い壁面Ｗの付近の空間をホバリングしながら、壁面Ｗの点検作業を行っている。
ドローンＲは、ＧＰＳ衛星Ｇから得た位置情報のうち、自機の位置情報と、壁面Ｗの位置情報とをドローン１に送信する。ドローン１は、ドローンＲから送信されて来たドローンＲの位置情報と壁面Ｗの位置情報とを取得し、これらの位置情報に基づいて、自機の位置と、最短距離ＳＤとを推定する。即ち、ドローン１は、ドローンＲから送信されて来たドローンＲの位置情報に基づいて自機の位置を推定する。そして、ドローン１は、推定した自機の位置と、取得した壁面Ｗの位置情報に基づいて、最短距離ＳＤを推定する。これにより、ドローン１は、壁面Ｗに接近しすぎることなく安全に壁面Ｗの点検作業を行うことができる。
また、ドローンＲが、自機の位置情報と壁面Ｗの位置情報とに基づいて、ドローン１の位置と最短距離ＳＤとを推定してもよい。即ち、距離測定に用いられる電波と、通信に用いられる電波とは同じ電波である必要はない。
【００５８】
ドローン１が、ドローンＲの位置情報に基づいて自機の位置を推定する手法は特に限定されない。例えば、ドローン１とドローンＲとの位置関係が常に一定になるようにして、ドローンＲの位置情報に基づいてドローン１の位置を推定してもよい。ドローン１とドローンＲとの位置関係が常に一定となるようにする手法も特に限定されない。ドローン１からドローンＲを観測することにより両者の位置関係を維持させてもよいし、ドローンＲからドローン１を観測することにより両者の位置関係を維持させてもよい。
【００５９】
なお、ドローンＲの位置は、必ずしもＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報に基づかなくてもよい。例えば、ドローンＲが撮像したマーカＭの画像等から得られる画像情報や、各種情報を送受信する情報送受信機４を用いてもよい。また、トータルステーション等の測量機器を用いてもよい。これにより、マーカＭや情報送受信機４等を設置することが困難であり、ドローン１が自機の位置を推定できないような場合であっても、ドローン１は、中継用のドローンＲの位置から自機の位置を容易に推定することができる。なお、当然ながら、ドローン１は、距離センサＳから得られる距離Ｄ等の各種情報も加味することで、より精度良く自機の位置を推定することができる。
【００６０】
また、ドローン１の位置がＧＰＳ信号を受信できる状態にある場合であっても、ドローンＲを有効利用することができる。例えば、ドローン１及びドローンＲの２台のドローンの夫々が取得する位置情報を利用してもよい。これにより、ドローン１による自機の位置の推定の精度をさらに向上させることができる。例えば、複数のドローン１からなる群が、壁面Ｗの点検作業を一斉に行うような大規模な点検作業が行われる場合には、複数のドローン１の夫々が取得する位置情報を利用することにより、複数のドローン１の夫々の位置の推定の精度をさらに向上させることができる。
【００６１】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第２実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態取ることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムは、
空間を移動するための駆動手段（例えば図２の駆動部１１）を有する複数の移動体（例えば図１のドローン１、及び図８の中継用のドローンＲ）からなる情報処理システムであって、
自機の位置に関する情報を取得する取得手段（例えば図２の位置取得部６０１）と、
取得された前記情報を第１移動体位置情報として送信する送信手段（例えば図２の通信部６０２）と、
を備える第１移動体（例えば図８の中継用のドローンＲ）と、
前記第１移動体位置情報を取得する取得手段（例えば図２の第１通信部１４）と、
物体付近の前記空間を移動中に、前記第１移動体位置情報に基づいて、自機から前記物体の表面までの最短距離を演算する最短距離演算手段（例えば図２の最短距離演算部１０３）と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段（例えば図２の飛行制御部１０４）と、
を備える第２移動体（例えば図８の作業用のドローン１）と、
からなる。
これにより、例えば、ダムや建物の壁面Ｗ、橋梁等、ドローン１が自己の位置を推定の難しい位置を飛行していても、ドローン１は、容易に自己の位置を推定することができる。
【００６２】
［第３実施形態］
（管路内飛行制御）
従来より、下水道の管路、雨水の排水管、ダムの配水管、化学プラントの管路といったような筒形状の半閉鎖空間における、ドローンの飛行や、ロボットの独立運用についての制御技術は存在する。しかしながら、筒形状の半閉鎖空間における、無人航空機の飛行や、ロボットの独立運用についての制御を効率良く行うための新たな手法が求められている。
【００６３】
第３実施形態の情報処理システムは、このような要望を実現するシステムであり、筒形状の半閉鎖空間における、ドローンの飛行や、ロボットの独立運用についての制御を効率良く行うための新たな手法を提供するものである。以下、図９乃至図１３を参照して、第３実施形態の情報処理システムについて説明する。
【００６４】
図９は、ドローン１が、管路Ｐ内を飛行する様子を示す断面イメージ図である。
【００６５】
図９に示すように、ドローン１の上端部には、ドローン１から管路Ｐの内壁面の所定位置ＰＰ１及びＰＰ２の夫々までの距離Ｄ１及びＤ２を夫々検出するための距離センサＳ１及びＳ２が夫々搭載されている。また、ドローン１の下端部には、ドローン１から管路Ｐの内壁面の所定位置ＰＰ３及びＰＰ４までの距離Ｄ３及びＤ４の夫々を検出するための距離センサＳ３及びＳ４の夫々が搭載されている。ドローン１は、自機と所定位置ＰＰ１との間の距離Ｄ１と、自機と所定位置ＰＰ２との距離Ｄ２とを検出し、距離Ｄ１＝距離Ｄ２の状態、又は距離Ｄ１：距離Ｄ２が一定比率となる状態を維持しながら管路Ｐ内を飛行する。なお、図示はしないが、ドローン１の両側端部にも、ドローン１から管路Ｐの内壁面までの距離を検出するための距離センサＳが搭載されている。ドローン１は、上端部と下端部に搭載された距離センサＳ１及びＳ２と同様に、自機の両側面の夫々に搭載された距離センサＳから管路Ｐの内壁面までの距離を夫々検出しながら管路Ｐ内を飛行する。これにより、ドローン１は、飛行中に管路Ｐの内壁に接触したり衝突したりすることを回避することができる。
【００６６】
ドローン１の上下方向の向きが、図９に示すように管路Ｐの長手方向に対して平行である場合には、距離センサＳから発信される超音波等は、管路Ｐの表面に対して垂直に発信される。このため、検出される距離Ｄ１は、ドローン１と所定位置ＰＰ１との間の最短距離ＳＤとなる。同様に、検出される距離Ｄ２も、ドローン１と所定位置ＰＰ２との間の最短距離ＳＤとなる。これに対し、ドローン１の上下方向の向きが、管路Ｐの長手方向に対して水平に飛行していない場合には、図３に示すＢ状況と同様に、距離センサＳから発信される超音波等は、管路Ｐの表面に対して垂直ではない方向に発信される。これにより、検出される距離Ｄ１や距離Ｄ２は、ドローン１と管路Ｐの内壁面との間の実際の最短距離よりも長くなる。このため、ドローン１が管路Ｐの内壁に接近し過ぎて接触したり衝突したりするおそれがある。このような問題を解決する手法について、図１０乃至図１２を参照して説明する。
【００６７】
図１０は、距離センサＳを備えるドローン１が、管路Ｐ内を飛行している様子を示す断面イメージ図である。なお、図示はしないが、ドローン１の両側端部にも、ドローン１から管路Ｐの内壁面までの距離を検出するための距離センサＳが搭載されている。
【００６８】
図１０に示す例において、ドローン１は、距離検出部１０１（図２）の距離センサＳ１及びＳ２の夫々が、管路Ｐの内壁面の所定位置ＰＰ１及びＰＰ２の夫々に向けて超音波等を発信し、その反射波を評価、演算することにより距離Ｄ１及びＤ２の夫々を検出する。このとき、距離センサＳ１から発信される超音波等の角度と、距離センサＳ２から発信される超音波等の角度とが同一になるように設定されている。このため、距離Ｄ１＝距離Ｄ２、又は距離Ｄ１≒距離Ｄ２である場合、ドローン１の上下方向の向きは、管路Ｐの内壁面に対し平行又は略平行ということになる。これに対して、図示はしないが、距離Ｄ１＞距離Ｄ２である場合や、距離Ｄ１＞距離Ｄ２である場合には、ドローン１の上下方向の向きは、管路Ｐの内壁面に対し平行又は略平行ではなく、傾いていることになる。このような手法を用いることにより、ドローン１は、管路Ｐ内を飛行する自機の上下方向の向きを推定することができる。管路Ｐの断面形状は、円筒形状もあれば矩形のものもあるが、ドローン１の両側端部と管路Ｐの内壁面との関係も、ドローン１の上下端部と管路Ｐの内壁面との関係と同様である。即ち、ドローン１の両側端部の夫々に搭載させた距離センサＳ（図示せず）の夫々は、管路Ｐの内壁面の所定位置ＰＰの夫々に向けて超音波等を発信してドローン１の両側端部から管路Ｐの内壁面までの夫々の距離Ｄ（図示せず）を検出する。これにより、ドローン１は、管路Ｐ内を飛行する自機の左右方向の向きを推定することができる。
【００６９】
ドローン１は、距離センサＳを複数搭載することにより、管路Ｐ内を飛行する自機の向きを検出すると同時に、ドローン１と管路Ｐの上部内壁面との間の最短距離ＳＤ１と、ドローン１と管路Ｐの下部内壁面との間の最短距離ＳＤ２とを演算することができる。具体的には、図４に示すＡ状況と同様に、ドローン１の上下の向きが管路Ｐの内壁面に対して垂直又は略垂直である場合には、最短距離ＳＤ１は、例えば距離Ｄ１及び距離Ｄ２を２辺とする二等辺三角形の高さに相当する値として演算してもよい。また、ドローン１は、最短距離ＳＤ１の場合と同様に、距離Ｄ３及び距離Ｄ４を２辺とする二等辺三角形の高さに相当する値として、最短距離ＳＤ２を演算してもよい。このような演算結果から、ドローン１は、最短距離ＳＤ１及びＳＤ２を容易に推定することができる。
【００７０】
また、図示はしないが、ドローン１の向きが上下どちらかに向いている場合には、図４に示すＢ状況と同様に、距離Ｄ１＞距離Ｄ２、距離Ｄ３＜距離Ｄ４、又は、距離Ｄ１＜距離Ｄ２、距離Ｄ３＞距離Ｄ４となる。この場合、ドローン１は、管路Ｐの内壁面に対し自機の向きが垂直になるように向きを修正する。これにより、ドローン１は、最短距離ＳＤ１及びＳＤ２を演算することができる。その結果、ドローン１は、最短距離ＳＤ１及びＳＤ２を容易に推定することができる。
【００７１】
また、ドローン１の両側端部と管路Ｐの内壁面との関係も、ドローン１の上下端部と管路Ｐの内壁面との関係と同様である。即ち、ドローン１の両側端部の夫々に搭載させた複数の距離センサＳ（図示せず）の夫々が、管路Ｐの内壁面の複数の所定位置ＰＰの夫々に向けて超音波等を発信し、その反射波を評価、演算することにより夫々の距離Ｄを検出する。これにより、ドローン１は、管路Ｐ内を飛行する自機の左右方向の向きを推定することができる。
さらに、ドローン１は、自機から管路Ｐの上壁面までの最短距離ＳＤ１や、自機から管路Ｐの下壁面までの最短距離ＳＤ２の場合と同様に、ドローン１と管路Ｐの両側内壁面との間の最短距離ＳＤを演算する。これにより、ドローン１は、ドローン１と管路Ｐの両側内壁面との間の最短距離ＳＤを容易に推定することができる。
【００７２】
このように、ドローン１は、複数の距離センサＳの夫々を用いて、複数の所定位置ＰＰとの夫々の距離Ｄを検出し、検出結果に応じて自機の向きを修正するので、容易に最短距離ＳＤを演算することができる。これにより、ドローン１は、自機と壁面Ｗとの最短距離ＳＤが所定値以下にならないように一定距離を維持しながら飛行を制御することができるので、ドローン１が壁面Ｗに接近し過ぎることによる接触や衝突を防ぐことができる。
上述した手法によれば、ドローン１は、管路Ｐの直線部分だけではなく、分岐部や合流部においても、自機と壁面Ｗとの最短距離ＳＤが所定値以下にならないように一定距離を維持しながら飛行を制御することができる。
【００７３】
また、図９及び図１０において、ドローン１は、距離センサＳ１及びＳ２の夫々により検出される距離Ｄ１及びＤ２の夫々の方向を、同一直線上の逆方向としているが、これに特に限定されない。具体的には、例えば、機体の進行方向と平行又は略平行の壁面との距離を測定する位置に距離センサＳを備えてもよい。これにより、ドローン１の経路の向き（進行方向）が変わったことや、理想的な経路の向きとずれを生じていること等を検知したり、経路の向きに障害物が存在することを事前に検知したりすることができる。
【００７４】
また、ドローン１は、複数の距離センサＳのうち、距離Ｄを検出することができないセンサがある場合においても、安全な位置を保持することができる。
上述したように、例えば、図９の場合、ドローン１は、２つの距離Ｄ１及びＤ２の比較に基づいて、管路Ｐ内を飛行する自機の上下方向の向きを推定することができる。しかし、ドローン１が、管路が合流する場所や、管路の蓋が外されていて空が見える場所に位置する場合、距離センサＳから発信された超音波等の反射波が得られないことがある。即ち例えば、図９に示した、距離センサＳ１及びＳ２の夫々を上部及び下部の夫々に備えるドローン１が、管路の蓋が外されていて空が見える場所に位置する場合、ドローン１は距離Ｄ１を検出できない。
このような場合、ドローン１は、距離Ｄ２に基づいて安全な位置を保持することができる。具体的には例えば、ドローン１は、許容する距離Ｄ２の最大値を定め、距離Ｄ２の最大値を超えないように移動することにより、安全な位置を保持することができる。つまり、図９の例において、ドローン１は、同一直線上の逆方向の距離Ｄ１及びＤ２を検出するため、距離Ｄ２の最大値を定めることで、距離Ｄ１の最小値を定めることに対応する。また例えば、ドローン１は、複数の距離センサＳにより検出される距離Ｄの夫々と距離Ｄ２との成す角の角度や、管路の形状に基づいて、距離Ｄ２の最大値を定めることができる。
即ち、ドローン１は、複数の距離センサＳの何れかが距離Ｄを検出できない場合であっても、他の距離センサＳにより検出された距離Ｄが所定の範囲となるよう制御することにより、安全な位置を保持することができる。
【００７５】
また例えば、上述したように、ドローン１が、管路の蓋が外されていて空が見える場所に位置する場合等であっても、距離を演算できるように、以下のように距離センサＳを備えることができる。
具体的には例えば、図５のドローン１が備える首振り機能を有する距離センサＳを備えることにより、距離を演算することができる。即ち例えば、首ふり機能を有する距離センサＳを上部に備えることにより、距離センサＳにより管路の蓋でない位置との距離を検出することができる。これにより、ドローン１の上部の最短距離ＳＤを演算することができる。これにより、ドローン１は、管路の蓋が外されていて空が見える場所に位置する場合等であっても、安全な位置を保持することができる。
また例えば、ドローン１は、複数の距離センサＳの夫々を、測定される距離Ｄの夫々が小さな角度を成すユニットとして備えることができる。これにより、ドローン１は、測定される距離Ｄの夫々を、首ふり機能を有する距離センサＳの複数の距離検出に対応づけることで、最短距離ＳＤを演算することができる。
【００７６】
また、ドローン１は、上述の首ふり機能を有する距離センサＳや複数の距離センサＳのユニットを、上部や下部に限らず、任意の方向に備えることにより、安定して壁面近傍や管路内の壁面との距離を保つことが出来る。また、ドローン１は、上述の首ふり機能を有する距離センサＳや複数の距離センサＳのユニットを、複数備えることで、安全性を増すことができる。
【００７７】
図１１は、距離センサＳを備えるドローン１が、管路Ｐ内の分岐部を飛行しようとしている様子を示す断面イメージ図である。なお、図示はしないが、ドローン１の両側端部にも、ドローン１から管路Ｐの内壁面までの距離を検出するための距離センサＳが搭載されている。
【００７８】
図１１に示すように、ドローン１には、角度が異なる２つの距離センサＳの組が、上側端部と下側端部との夫々に配置されている。また、図示はしないが、ドローン１の両側面部の夫々に１組ずつ配置されている。即ち、ドローン１の表面には、合計４組（８個）の距離センサＳが搭載されている。これにより、ドローン１は、周囲を壁に囲まれた管路Ｐ内であっても、内壁面との距離Ｄとを検出し、自機の向きと最短距離ＳＤとを推定しながら飛行することができる。その結果、ドローン１は、管路Ｐ内を、内壁面に衝突することなく安全に飛行することができる。なお、図１１の例では、合計４組（８個）の距離センサＳが搭載されているが、これに限定されない。例えば、上側端部と左側面とに合計２組（４個）の距離センサＳを搭載させるのみであってもよい。
【００７９】
このような構成のドローン１は、管路Ｐ内の直線部に限らず、分岐部や合流部であっても、自機の向きと最短距離ＳＤを推定しながら、内壁面に衝突することなく安全に飛行することができる。
図１１に示す例では、ドローン１の上側端部に搭載された距離センサＳ１及びＳ２の夫々は、所定位置ＰＰ１及びＰＰ２の夫々までの距離Ｄ１及びＤ２の夫々を検出する。また、ドローン１の下側端部に搭載された距離センサＳ３及びＳ４の夫々は、所定位置ＰＰ３及びＰＰ４の夫々までの距離Ｄ３及びＤ４の夫々を検出する。また、図示はしないが、ドローン１の両側面部の夫々に配置された距離センサＳは、所定位置ＰＰまでの夫々の距離Ｄを検出する。ドローン１は、このように検出された複数の距離Ｄに基づいて、自機の向きと最短距離ＳＤとを推定しながら、管路Ｐの内壁面に接触や衝突することなく管路Ｐの分岐部を通過する。具体的には例えば、ドローン１が図１１に示す状態にある場合には、ドローン１は、距離Ｄ１＜距離Ｄ２という検出結果と、距離Ｄ３＝距離Ｄ４という検出結果から、右上方向に空間が存在することと、自機の向きが管路Ｐの下壁面に対して平行であることとを推測する。その結果、ドローン１は、各壁面との一定距離を維持しながら、接触や衝突をすることなく安全に分岐部を通過することができる。
【００８０】
また、上述の説明において、ドローン１は、角度が異なる２つの距離センサＳの組が、上側端部と下側端部との夫々に配置されているとしたが、特にこれに限定されない。即ち、２つの距離センサＳの組は、ドローン１のある１つの方向だけに備えていてもよい。また、距離センサＳの組を２組以上備える場合において、距離センサＳの組を備える位置は、上側端部と下側端部の夫々に限らない。即ち、距離センサＳの組は、真逆以外の２つの方向に備えていてもよい。
具体的には例えば、上端とある側面の２つの方向に備えていてもよい。この場合、ドローン１は、上方向と１つの側面方向の夫々について、最短距離ＳＤの夫々を推定することにより、最短距離ＳＤの夫々が所定の範囲内となるよう自機を制御することができる。これにより、ドローン１は、指定する任意の場所を通るように自機を制御することができる。
【００８１】
次に、図１２を参照して、経時的に変化する距離Ｄの変化量に基づいて、ドローン１の向きと最短距離ＳＤとを推定する手法を説明する。
図１２は、経時的に変化する距離Ｄの変化量に基づいて、ドローン１が、自機の向きと最短距離ＳＤとを推定しながら管路Ｐ内を飛行する様子を示すイメージ図である。
【００８２】
図１２に示すように、ドローン１は、例えば、距離Ｄが検出されるタイミングが前後する２つの所定位置ＰＰまでの距離の差分に基づいて、最短距離ＳＤとドローン１の向きとを推定する。具体的には例えば、ドローン１は、タイミングＴ１において、所定位置ＰＰ１までの距離Ｄ１と、所定位置ＰＰ２までの距離Ｄ２とを夫々検出する。そして、タイミングＴ１よりも後のタイミングであるタイミングＴ２において、所定位置ＰＰ３までの距離Ｄ３と、所定位置ＰＰ４までの距離Ｄ４とを夫々検出する。図１２に示す例では、距離Ｄ１＞距離Ｄ３、又は距離Ｄ４＞距離Ｄ２となっているため、ドローン１は、自機が右上方向に飛行していると推定する。このとき、タイミングＴ１とタイミングＴ２との時間的な差が大きいと、タイミングＴ１とタイミングＴ２との間で飛行の向きが変わる場合がある。このため、タイミングＴ１とタイミングＴ２との時間的な差は、より小さい方が好ましい。タイミングＴ１とタイミングＴ２との時間的な差を小さくして限界値とすることにより、ドローン１の飛行の向きをより精緻に推定することができる。
【００８３】
次に、図１３を参照して、ドローン１が、自機の移動距離を推定する手法について説明する。
図１３は、ドローン１が、電波機材５を用いて、自機の移動距離を推定する様子を示すイメージ図である。
【００８４】
電波機材５は、管路Ｐ内に配置される電波機材であって、ドローン１が発信する信号を受信した後、信号を発信したドローン１に向けて直ちに信号を返信する。ドローン１は、信号を発信してから受信するまでの往復時間に基づいて、自機と電波機材５との間の距離Ｄを演算する。これにより、ドローン１は、自機と電波機材５との位置関係を常に把握することができるので、管路Ｐ内での自機の移動距離を容易に推定することができる。なお、管路Ｐ内に電波機材５を配置する手法は特に限定されない。例えば、図１３に示す例のように、管路Ｐの出入口Ｅから電波機材５をワイヤー等で吊り下げるようにして配置させてもよい。
【００８５】
ドローン１と電波機材５との間の距離を推定する手法は、上述したような、信号の往復時間に基づいて推定する手法に限定されない。例えば、ドローン１が発信した信号の波形と、電波機材５が発信した信号の波形との位相差に基づいて、ドローン１と電波機材５との間の距離を演算してもよい。また、ドローン１及び電波機材５が発信する電波の周波数は、特に限定されない。帯域の異なる複数の周波数を採用してもよい。これにより、直線部のみならず、分岐部や合流部を有する管路Ｐにおいても、ドローン１は、自機と電波機材５との距離Ｄを容易に推測することができる。また、電波機材５が発信する信号に、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる、電波機材５の位置情報を重畳させてもよい。これにより、ドローン１は、自機と電波機材５との間の距離Ｄとともに、自機の位置情報も推定することができる。その結果、ドローン１の業務効率を向上させることができる。
【００８６】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第３実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態をとることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムのうち移動体（例えば図１のドローン１）は、
管路（例えば図９の管路Ｐ）内を移動するための駆動手段を有する移動体において、
前記管路の内壁付近の空間を移動中に、前記壁面の１以上の所定位置（例えば図９の所定位置ＰＰ）までの距離を夫々検出する距離検出手段（例えば図２の距離検出部１０１）と、
検出された前記距離に基づいて、前記移動体から前記壁面までの最短距離を演算する最短距離演算手段（例えば図２の最短距離演算部１０３）と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段（例えば図２の飛行制御部１０４）と、
を備える。
これにより、ドローン１は、四方を壁に囲まれた狭い管路Ｐ内を飛行していても、容易に自機の向きと、管路Ｐの内壁との最短距離ＳＤを推定しながら、衝突することなく安全に飛行することができる。
【００８７】
また、本発明が適用される情報処理システムは、
管路内を移動するための駆動手段を有する移動体と、電波を送受信する機材（例えば図１３の電波機材５）からなる情報処理システムであって、
前記移動手段は、
前記管路の内壁付近の空間を移動中に、前記壁面の１以上の所定位置までの距離を夫々検出する距離検出手段と、
検出された前記距離に基づいて、前記移動体から前記壁面までの最短距離を演算する最短距離演算手段と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段と、
前記基材に対し第１電波を発信する第１電波発信手段（例えば図２の距離検出部１０１）と、
前記基材から送信されて来た第２電波を受信する第２電波受信手段（例えば図２の距離検出部１０１）と、
前記第１電波と前記第２電波とに基づいて、自機と前記機材との間の移動距離を演算する移動距離演算部（例えば図２の距離検出部１０１）と、
を備え、
前記機材は、
前記第１電波を受信する第１電波受信手段（例えば図２の電波送受信部７０１）と、
前記第１電波を受信した場合、前記移動手段に対し前記第２電波を送信する第２電波送信手段（例えば図２の電波送受信部７０１）と、
を備える。
これにより、ドローン１は、自機と電波機材５との位置関係を把握することができるので、管路Ｐ内での自機の移動距離を容易に推定することができる。
【００８８】
［第４実施形態］
（取水装置）
従来より、管路内を流れる水や、河川を流れる水等の水質調査を行うための手法として、水のサンプルを採取して調査を行う手法がある。水のサンプルの採取は、水質調査員による手作業により行われていた。しかしながら、管路内や河川で水のサンプルの採取を手作業で行う場合、採取場所によっては危険を伴うことがある。このような場合、ドローンを利用することにより、危険を伴わずに水のサンプルを採取することができる。以下、図１４及び図１５を参照して、ドローン１を利用して水のサンプルを採取する手法について説明する。
【００８９】
図１４は、ドローン１が、水のサンプルＬを採取するための採取容器５０を吊り下げて飛行する様子を示すイメージ図である。
【００９０】
採取容器５０は、水のサンプルＬを採取するための容器であり、図１４に示すように、開口部５０１と、通水孔５０２と、貯水部５０３と、吊下部５０４とを備える。採取容器５０は、下部に比べて上部が重くなるように設計されている。
開口部５０１は、採取容器５０内に水のサンプルＬを取り入れるための口である。なお、図示はしないが、採取容器５０の底面に、水のサンプルＬを取り入れるための弁を別途設けてもよい。
通水孔５０２は、開口部５０１の付近に設けられた１つ以上の孔であり、開口部５０１と同様に、水のサンプルＬを採取容器５０内に取り入れるための孔である。開口部５０１の付近に通水孔５０２を設けることにより、効率良く採取容器５０内に水のサンプルＬを流入させることができる。
貯水部５０３は、採取容器５０内に取り入れられた水のサンプルＬを、採取容器５０内に貯める。
吊下部５０４は、ドローン１に採取容器５０を吊り下げる吊下部材Ｃと、吊下部材Ｃの巻き上げ等を行うモータ等で構成される。吊下部材Ｃは、ドローン１から採取容器５０を吊り下げることができて、耐水性を有するものであれば特に限定されない。例えば耐水性を有する樹脂製の紐や、金属製のワイヤー等、各種のものを採用することができる。
【００９１】
図１４に示すように、ドローン１は、採取容器５０を吊り下げた状態で、管路内の空間や、河川等の上空を飛行し、水のサンプルＬの採取地点まで移動する。ドローン１は、水のサンプルＬの採取地点に到着すると、ホバリングをしながら吊下部材Ｃを下方に伸ばし、採取容器５０を着水させて水を採取する。なお、吊下部材Ｃを下方に伸ばすことなく、ドローン１が下降して採取容器５０を着水させてもよい。採取容器５０は、下部に比べて上部が重くなるように設計されているため、図１４に示すような状態で鉛直に着水しても、上部の重みですぐに水面上に横たわる。これにより、開口部５０１と通水孔５０２とから水を取り入れ易くすることができる。また、上部が重くなるように設計されているため、共洗いを容易に行うこともできる。
【００９２】
なお、上述したように、採取容器５０の底部に、水のサンプルＬを取り入れるための弁を別途設けてもよい。このような弁を設けることにより、採取容器５０が着水した時点で、採取容器５０の底部から水のサンプルＬを取り入れることができる。即ち、採取容器５０の底部で水面を撫でるだけで水のサンプルＬを取り入れることが可能となる。このため、例えば、採取すべき水のサンプルＬの量が少量である場合には、採取容器５０の底部に設けられた弁のみを用いて水のサンプルＬを採取すればよい。これに対して、採取すべき水のサンプルＬの量が多量である場合には、採取容器５０の底部に設けられた弁と、開口部５０１と、通水孔５０２とを用いて水のサンプルＬを採取すればよい。これにより、採取すべき水のサンプルＬの量に応じて採取方法を変更することができるので、効率良く水のサンプルＬを採取することができる。
【００９３】
ドローン１は、採取容器５０の貯水部５０３に水のサンプルＬを貯めると、採取容器５０を自機内に収納する。具体的には、ドローン１の吊下部５０４が、吊下部材Ｃを巻き上げて、サンプル収納部１５に採取容器５０を収納する。ここで、サンプル収納部１５に採取容器５０を収納する具体的手法について、図１５を参照して説明する。
【００９４】
図１５は、サンプル収納部１５に採取容器５０を収納する様子を示すイメージ図である。
【００９５】
図１５に示すように、サンプル収納部１５の開口部１５０の形状は、外側に広がる形状となっている。これにより、サンプル収納部１５は、引き上げられた採取容器５０をサンプル収納部１５内に容易にガイドすることができる。
また、サンプル収納部１５の内部の形状は、採取容器５０の開口部５０１の形状に合わせたコルク形状となっている。このため、サンプル収納部１５は、水のサンプルＬを収納すると同時に開口部５０１を塞いで密封することができる。これにより、採取した水のサンプルＬの輸送中に、水のサンプルＬがこぼれたり、水のサンプルＬに他の物質が混入したりすることを防ぐことができる。
【００９６】
ドローン１は、水面や地面等と自機との距離Ｄを検出するために、下向きの距離センサＳを搭載することができる。しかしながら、採取容器５０を用いて水のサンプルＬを採取する作業や、荷物を紐等で吊るしながら搬送する作業等を行う場合、採取容器５０や荷物等が距離センサＳに干渉して、距離Ｄを正確に検出ことができないおそれがある。そこで、ドローン１に搭載する距離センサＳの向きを変え、ドローン１の鉛直下方向から一定角度の方向に存在する所定位置までの距離Ｄを検出できるようにする。これにより、距離センサＳが向く方向の延長線上に採取容器５０や荷物等が存在することを回避することができるので、距離センサＳが干渉されることなく、水面や地面等と自機との距離Ｄを検出することができる。
しかしながら、空中を飛行するドローン１に吊り下げられた採取容器５０や荷物等は、風や遠心力等の影響を受けて大きく揺れる可能性がある。このため、距離センサＳが干渉されて、距離Ｄを正確に検出ことができないおそれがある。そこで、ドローン１には、下方向以外の複数方向に存在する所定位置までの距離Ｄを夫々検出するための距離センサＳを複数搭載させてもよい。これにより、ドローン１は、採取容器５０や荷物等を吊り下げた状態であっても、採取容器５０や荷物等の干渉を受けることなく、水面や地面等と自機との間の距離を推定しながら安全に飛行することができる。
【００９７】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第４実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態をとることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムのうち移動体（例えば図１のドローン１）は、
空間を移動するための駆動手段（例えば図２の駆動部１１）を有する移動体において、
物体を吊り下げる吊下手段（例えば図１４の吊下部５０４）と、
前記空間を移動中に、前記移動体の周囲に存在する１以上の所定位置までの距離を夫々検出する距離検出手段（例えば図２の距離検出部１０１）と、
検出された前記距離に基づいて、前記移動体の下方に存在する物体までの最短距離を演算する最短距離演算手段（例えば図２の最短距離演算部１０３）と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段（例えば図２の飛行制御部１０４）と、
を備える。
これにより、ドローン１は、物体を吊り下げた状態であっても、物体の干渉を受けずに、地面等と自機との間の距離を推定しながら墜落せずに飛行することができる。
【００９８】
また、液体を採取する採取手段（例えば図１４の採取容器５０）と、
採取された前記液体を収納する収納手段（例えば図１５のサンプル収納部１５）と、
をさらに備えることができる。
前記物体は、前記液体を貯めた採取容器とすることができる。
これにより、ドローン１は、水のサンプルＬを貯めた採取容器５０を吊り下げた状態であっても、採取容器５０の干渉を受けずに、水面や地面等と自機との間の距離を推定しながら墜落せずに飛行することができる。
【００９９】
［第５実施形態］
（マーカを利用した自己位置推定）
ドローン１の距離検出部１０１が、自機と壁面Ｗの所定位置ＷＰとの最短距離ＳＤを推定する手法としては、上述したように、ＧＰＳ衛星Ｇから得られる位置情報や、距離センサＳを利用したものがある。しかしながら、ドローン１が置かれている状況によっては、ＧＰＳ衛星Ｇから位置情報が得られない場合や、距離センサＳが正常に機能しない場合がある。このような場合には、撮像部１３により撮像されたマーカＭ等の画像から得られる画像情報に基づいて最短距離ＳＤを推定し、ドローン１の飛行を制御することができる。以下、図１６を参照して、マーカＭを用いたドローン１の飛行制御手法について説明する。
【０１００】
図１６は、ドローン１により撮像されるマーカＭの一例を示すイメージ図である。
【０１０１】
図１６のマーカＭは、平行に並んだ２本の直線と、これら２本の直線に対し垂直に均等間隔で並んだ４本の直線とが組み合わされたハシゴ形状のマーカである。マーカＭを構成する全ての直線の線幅ＬＷは同一である。マーカＭは、例えば図１に示す壁面Ｗに設置される。なお、マーカＭを壁面Ｗに設置する手法は特に限定されない。例えばマーカＭを壁面Ｗに印刷してもよいし、シール形状のマーカＭを壁面Ｗに貼付してもよい。また、マーカＭは二次元形状のものに限定されない。耐水性及び耐久性のある部材等で組み立てた三次元形状のものであってもよい。また、複数色からなるマーカを作成してもよい。
【０１０２】
ドローン１は、ＧＰＳ衛星Ｇから位置情報が得られない場合や、距離センサＳが正常に機能しない場合に、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報に基づいて、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定する。
具体的には、ドローン１は、マーカＭの線幅に関する情報と、縦横両方の線の夫々の間隔（間隔ＬＳ及び間隔ＷＳ）に関する情報とを記憶する。これにより、マーカＭの画像情報と比較する情報を予め取得しておくことができる。なお、これらの情報を記憶するタイミングは、自機の向きと、自機とマーカＭとの距離Ｄとを推測するタイミングよりも前のタイミングであれば、いずれのタイミングであってもよい。そして、ドローン１は、飛行中に、マーカＭを撮像する。ドローン１は、マーカＭの撮像画像に基づく画像情報に基づいて、マーカＭからドローン１までの距離Ｄや、マーカＭに対する自機の向き、マーカＭに向けて自機が移動した距離等を演算する。ドローン１は、これらの演算結果に基づいて、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定する。また、複数色からなるマーカを作成した場合には、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報における色彩情報に基づいて、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定する。
【０１０３】
ドローン１は、ＧＰＳ衛星Ｇから位置情報が得られない場合や、距離センサＳが正常に機能しない場合に限らず、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報に基づいて、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定してもよい。例えば、距離センサＳと画像処理とを併用してもよい。これにより、ドローン１は、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを、より精度良く推定することができる。
【０１０４】
上述の説明において、マーカＭは、平行に並んだ２本の直線と、これら２本の直線に対し垂直に均等間隔で並んだ４本の直線とが組み合わされたハシゴ形状のマーカであり、マーカＭを構成する全ての直線の線幅ＬＷは同一であるとしたが、これに特に限定されない。具体的には例えば、マーカＭを構成する全ての直線の夫々の線幅ＬＷの夫々は、同一でなくてもよい。つまり、マーカＭを構成する全ての直線の夫々の線幅ＬＷは互いに異なっていてもよい。この場合、ドローン１は、マーカＭを構成する全ての直線の夫々の線幅ＬＷの情報に基づき、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定してもよい。
【０１０５】
また、壁面Ｗに複数のマーカＭを設置する場合において、複数のマーカＭの夫々の線幅ＬＷの夫々は、マーカＭとドローン１との距離の比率に基づき変更したものを用いてよい。例えば、所定の距離における線幅ＬＷよりも細い線幅ＬＷを採用したマーカＭに対して、ドローン１は、自機とマーカＭまでの距離Ｄを近づけるように制御することができる。
具体的には例えば、ドローン１は、撮像画像における線幅ＬＷが所定の太さとなる距離を飛行するよう制御することができる。これにより、ドローン１は、線幅ＬＷの違いに基づいて、自機とマーカＭとの距離Ｄを制御することができる。
【０１０６】
また、マーカＭは、ある程度の破損や汚れもしくは柄のプリントがあっても概形が残っていれば活用可能である。即ち、マーカＭは、破損や汚れ等がある場合であっても、ハシゴ形状のうち何れかの形状に基づき、線幅ＬＷや間隔ＷＳや間隔ＬＳを特定できれば足る。このような場合であっても、ドローン１は、上述した自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定することができる。
【０１０７】
即ち例えば、マーカＭを構成する直線の夫々のハシゴ形状における交点以外の部分が欠けている場合であっても、ドローン１は、上述した自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定することができる。
このような場合、マーカＭの直線部分は、以下のように活用することができる。例えば、間隔ＬＳを成す直線の夫々の中心を通るように、即ち、マーカＭの長辺の方向と平行に、ベルトコンベアを設置することができる。これにより、例えば、ドローン１は、自機の向きと、自機とマーカＭの設置されたベルトコンベア上の特定の位置との距離Ｄとを推定することができる。
例えば、間隔ＬＳを成す直線の夫々の中心を通るように、即ち、マーカＭの長辺の方向と平行に、道路等を設置することができる。これにより、例えば、道路を車両が通り、マーカＭを構成する間隔ＬＳを成す直線を破損した場合であっても、ドローン１は、自機の向きと、自機とマーカＭの設置された道路上の特定の位置との距離Ｄとを推定することができる。
また、上述の例では、マーカＭの直線の中心を通るように、ベルトコンベアや道路等を設置することができるとしたが、マーカＭを分割して設置することができる。具体的には例えば、マーカＭの間隔ＬＳを成す直線の位置で分割し、間隔ＬＳを成す直線が短い形状の２つのマーカを所定の間隔で設置することにより、マーカＭを設置する場合と比較して、マーカの製造コストや設置の作業に係るコストを低減することができる。
【０１０８】
また、例えば、間隔ＬＳを成す直線の幾つかは、破損や汚れ等により、完全に損失していてもよい。このような場合、ドローン１は、例えば、平行する２つの間隔ＷＳを成す直線の間隔に基づき、間隔ＬＳを推定することができる。これにより、例えば、マーカＭは、間隔ＬＳを成す直線を、削除又は間隔ＬＳより短い直線とした形状としたものとすることができる。
更に言えば、例えば、間隔ＷＳを成す直線の一方は、破損や汚れ等により、完全に損失していてもよい。このような場合、ドローン１は、例えば、間隔ＬＳと間隔ＷＳとの比率に基づき、間隔ＷＳに基づき間隔ＬＳを推定することができる。即ち、ドローン１は、線幅ＬＷや間隔ＷＳや間隔ＬＳの夫々の比率に基づき、実際に測定した線幅ＬＷ又は間隔ＷＳ又は間隔ＬＳの何れか１つ以上に基づいて、線幅ＬＷと間隔ＷＳと間隔ＬＳとを推定することができる。
即ち、上述の例の推定方法により、ドローン１は、撮像されたマーカＭのハシゴ形状のうち、何れかの形状に基づき、線幅ＬＷや間隔ＷＳや間隔ＬＳを推定することができる。これにより、図１６の例のマーカＭを設置や維持する場合と比較して、マーカの製造コストや設置の作業や破損時の修繕に係るコストを低減することができる。
また、ドローン１は、マーカＭの認識しやすさに関する量を出力することができてもよい。これにより、ドローン１は、マーカＭの認識しやすさに関する量に基づいて、損耗率を評価し、マーカＭの管理者に通知することができる。これにより、マーカＭの管理者は、マーカＭの消耗が激しくなる前に、マーカＭの再設置を行う等の対応を行うことができる。なお、マーカＭの認識しやすさに関する量は、認識しやすさによって違いがあれば足る。また、上述の損耗率の評価や、マーカＭの管理者への通知は、ドローン１から情報を取得した他の情報処理装置等によって行われてもよい。
【０１０９】
また、マーカＭは、壁面Ｗ側ではなく、ドローン１側に設置することもできる。ドローン１にマーカＭを搭載した場合、例えば地上又は空間上に設置された情報送受信機４が、カメラ等（図示せず）によってドローン１のマーカＭを撮像する。情報送受信機４は、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報と、自機の位置情報とに基づいてドローン１の位置情報を演算する。情報送受信機４は、演算結果として得られるドローン１の位置情報を、自機が発信する電波等に重畳させてドローン１に送信する。これにより、ドローン１は、自機の向きと、自機とマーカＭまでの距離Ｄとを推定することができる。
【０１１０】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第５実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態をとることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムは、空間を移動するための駆動手段（例えば図２の駆動部１１）を有する移動体（例えば図１のドローン１）と、地上の所定位置に設置されたマーカ（例えば図１６のマーカＭ）とを含む情報処理システムにおいて、
前記移動体は、
前記空間を移動中に前記マーカを撮像する撮像手段（例えば図２の撮像部１３）と、
撮像された前記マーカの撮像画像から得られる画像情報に基づいて、自機の向きを推定する向推定手段（例えば図２の向き検出部１０２）と、
前記画像情報に基づいて、自機から前記マーカまでの最短距離（例えば最短距離ＳＤ）を演算する最短距離演算手段（例えば図２の向き検出部１０２）と、
前記最短距離が所定値以下にならないように前記駆動手段の駆動の制御を実行する駆動制御手段と、
を備える。
これにより、ドローン１は、マーカＭの撮像画像から得られる画像情報に基づいて、マーカＭと自機との距離や向きを推定する。その結果、ドローン１は、自機以外の物体に接触や衝突をせずに自動飛行することができる。
【０１１１】
［第６実施形態］
（モータやその制御装置の異常検知）
ドローン１が備える駆動部１１（図２）による駆動の代表例として、モータによる駆動が挙げられる。ただし、モータは、砂や雨の影響等で経年劣化するものであり、接触不良等の問題が生じることも多い。また、モータ等の制御装置も経年劣化する。
第６実施形態のドローン１は、図２に示すように、劣化検知部１０６を備える。劣化検知部１０６は、駆動部１１や飛行制御部１０４における駆動状況や制御状況を示す生情報を、フィードバック情報として取得し、取得したフィードバック情報に基づいて駆動部１１や飛行制御部１０４の劣化を検知する。これにより、ドローン１の墜落等の事故を未然に防ぐことができる。
【０１１２】
劣化検知部１０６による駆動部１１や飛行制御部１０４の劣化を検知するために必要となるフィードバック情報の内容は特に限定されない。例えば、駆動部１１が、モータの実回転数を示す回転信号で制御可能な三相モータ（三相誘導電動機）等で構成されている場合には、劣化検知部１０６は、例えば以下のようなフィードバック情報に基づいて駆動部１１の劣化を検知する。即ち、劣化検知部１０６は、駆動部１１から、回転信号と電圧とをフィードバック情報として取得し、取得したフィードバック情報に基づいて、駆動部１１に本来流れるべき電流ＥＡを推定する。そして、劣化検知部１０６は、推定した電流ＥＡと、実際に駆動部１１に流れている電流ＲＡとを比較し、電流ＥＡ＜電流ＲＡであると判定した場合に、駆動部１１の劣化を検知する。即ち、予想よりも多くの電流が流れていることを「劣化」として検知する。
【０１１３】
駆動部１１が、モータの実回転数を示す回転信号で制御可能な三相モータ等で構成されていない場合には、劣化検知部１０６は、例えば以下のような手法で駆動部１１の劣化を検知することができる。即ち、劣化検知部１０６は、駆動部１１から、電圧をフィードバック情報として取得し、取得したフィードバック情報に基づいて、駆動部１１に本来流れるべき電流ＥＡを推定する。そして、劣化検知部１０６は、推定した電流ＥＡと、実際に駆動部１１に流れている電流ＲＡとを比較し、電流ＥＡ＜電流ＲＡであると判定した場合に、駆動部１１の劣化を検知する。
【０１１４】
駆動部１１に本来流れるべき電流ＥＡを推定する際、ドローン１の重量に関する情報が必要となる。劣化検知部１０６は、ドローン１の重量を予め取得していない場合には、駆動部１１から、ドローン１の離陸時のモータの回転数をフィードバック情報として取得して、この回転数に基づいてドローン１の重量を推定する。即ち、劣化検知部１０６は、駆動部１１から、電圧と、ドローン１の離陸時のモータの回転数とをフィードバック情報として取得し、取得したフィードバック情報に基づいて、ドローン１の重量と駆動部１１に本来流れるべき電流ＥＡとを推定する。そして、劣化検知部１０６は、推定した電流ＥＡと、実際に駆動部１１に流れている電流ＲＡとを比較し、電流ＥＡ＜電流ＲＡであると判定した場合に、駆動部１１の劣化を検知する。
【０１１５】
このように、劣化検知部１０６は、上述した各種フィードバック情報に基づいて駆動部１１の劣化を検出することができる。したがって、例えばドローン１が飛行中に何等かの物体に接触した場合や、突風等の影響を受けた場合には、駆動部１１のトルクが変化するので、劣化検知部１０６は、各種フィードバック情報に基づいて駆動部１１の劣化を検出することができる。なお、フィードバック情報に含まれるモータに関する情報は、１つのモータに関する情報であってもよいが、複数のモータに関する情報である方が好ましい。複数のモータに関する情報に基づいて劣化を検知することにより、検知結果の精度を高めることができる。また、複数のモータの夫々を分析することができるので、モータ毎の分析結果をドローン１に集積させることができる。これにより、集積したモータ毎の分析結果に基づいて、ドローン１の安全性の判断を行うマップを作成することができる。その結果、ドローン１のメンテナンスが容易になる。
劣化検知部１０６は、駆動部１１の場合と同様に、飛行制御部１０４についても、フィードバック情報に含まれる比較可能な情報に基づいて「劣化」を検知することができる。
【０１１６】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第６実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態をとることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムは、空間を移動するための駆動手段（例えば図２の駆動部１１）を有する移動体（例えば図１のドローン１）を含む情報処理システムにおいて、
前記移動体は、
前記駆動手段の駆動状況を含む情報をフィードバック情報として取得し、当該フィードバック情報に基づいて当該駆動手段の劣化を検知する劣化検知部（例えば図２の劣化検知部１０６）を備える。
これにより、ドローン１は、駆動部１１の劣化を検知することができるので、墜落等の事故を未然に防ぐことができる。
【０１１７】
また、上記フィードバック情報には、
前記駆動手段における、モータの回転数に関する情報と、電圧に関する情報とを含めることができる。
これにより、ドローン１は、モータの回転数に関する情報と電圧に関する情報とに基づいて駆動部１１の劣化を検知することができるので、墜落等の事故を未然に防ぐことができる。
【０１１８】
［第７実施形態］
（自動制御調整用インターフェイス）
上述した第１乃至第６実施形態におけるドローン１による点検等の作業において、ドローン１のみで自己完結的に自己の安全を完全に担保することはできない。そこで、操縦者端末２を介した操縦者Ｕの判断により、ドローン１による自動飛行制御の安全性を補完する。これにより、ドローン１の作業の安全性を飛躍的に向上させることができる。
具体的には、ドローン１が自動飛行中であっても、操縦者Ｕがドローン１の衝突等の危険性を察知した場合に、操縦者Ｕが操縦者端末２を介してドローン１に対し危険回避や緊急停止等のコマンドを送信する。例えば下水道のような暗い管路内では、ドローン１が細いワイヤー等を画像認識することは困難である。このような場合、操縦者Ｕは、操縦者端末２を介してドローン１の周囲の状況を監視し、必要に応じてドローン１の安全を補完するために、ドローン１に対し危険回避や緊急停止等のコマンドを送信する。これにより、ドローン１の作業の安全性を飛躍的に向上させることができる。
【０１１９】
また、ドローン１が暗い管路内を飛行する場合に限らず、ドローン１が明るい場所を飛行する場合であっても、操縦者端末２を介した操縦者Ｕの判断により、ドローン１の自動飛行制御の安全性を補完しなければならない場合がある。その具体例について、図１７を参照して説明する。
【０１２０】
図１７は、ドローン１が、田畑Ｊの上空を万遍なく飛行しながら、所定の作業を行っている様子を示すイメージ図である。
【０１２１】
ドローン１が田畑Ｊの上空を万遍なく飛行する場合、ドローン１は、自身が記憶している地図情報に基づいて、田畑Ｊの上空を、図１７に示すＡ状況において、矢印の方向に進む飛行計画を立案し、この飛行計画に基づいて飛行する。しかしながら、実際には、田畑Ｊの一部に、図１７に示すＢ状況において、樹木Ｔのように、ドローン１の作業上、障害物となるような物体が存在する場合がある。樹木Ｔの存在を示す情報は、当然ながら通常の地図情報には含まれていないため、ドローン１は、飛行計画通りに飛行すると、飛行中に樹木Ｔに衝突することを避けるために、図３乃至図１３に例示したような飛行制御を実行する。通常は、ドローン１の自動飛行制御機能により、樹木Ｔに衝突することを回避することができるが、１００％回避できる保証はない。
【０１２２】
このため、操縦者端末２を介した操縦者Ｕの判断により、ドローン１による自動飛行制御の安全性を補完する。これにより、ドローン１が樹木Ｔに衝突することを回避する可能性を飛躍的に向上させることができる。具体的には、操縦者Ｕは、操縦者端末２に表示された、ドローン１視点の飛行映像を見ながら、ドローン１に自動飛行制御を実行させる。そして、操縦者Ｕは、樹木Ｔへの衝突の可能性を感じたときに、これを回避するための操作を行う。操縦者端末２は、操縦者Ｕの操作の内容に基づいて、ドローン１が樹木Ｔに衝突することを回避する飛行制御を実行するための情報をドローン１に送信する。ドローン１は、操縦者端末２から送信されて来た情報に基づいて、自機が樹木Ｔに衝突することを回避する飛行制御を実行する。以下に、操縦者端末２に表示される、ドローン１を操作するための操作画面の具体例について説明する。
【０１２３】
図１８は、操縦者端末２に表示される、ドローン１を操作するための操作画面の一例を示すイメージ図である。
【０１２４】
操縦者端末２に表示される操作画面は、例えば図１８に示すように、表示領域Ｈ１及びＨ２で構成させることができる。
表示領域Ｈ１は、モニタＭ１とモニタＭ２とで構成されている。モニタＭ１には、ドローン１の正面に配置されたカメラ（図示せず）から見える前方の様子が飛行映像１としてリアルタイムで表示される。モニタＭ２には、ドローン１の底部に配置されたカメラ（図示せず）から見える下方の様子が飛行映像２としてリアルタイムで表示される。これにより、操縦者Ｕは、ドローン１の前方の様子や下方の様子をリアルタイムで視認することができる。即ち、操縦者Ｕは、あたかもドローン１に搭乗したような感覚でドローン１を操縦することができる。
【０１２５】
表示領域Ｈ２は、ボタンＢ１と、ボタンＢ２と、ボタンＢ３と、ボタンＢ４とで構成されている。
ボタンＢ１は、ドローン１を起動してドローン１の運用を開始するためのボタンである。ボタンＢ１が押下されると、ドローン１は、起動して離陸する。
【０１２６】
ボタンＢ２は、ドローン１に自動飛行させるためのボタンである。ボタンＢ２が押下されると、ドローン１は、飛行計画に従った飛行を開始し、ボタンＢ２が押下された状態が維持されている限り、ドローン１は、飛行計画に従った飛行を継続する。そして、ボタンＢ２が押下された状態が解除されると、ドローン１は、飛行計画に従った飛行を一時停止してホバリングを行う。即ち、ドローン１は、操縦者ＵがボタンＢ２を押し続ける間のみ、飛行計画通りの飛行を行い、操縦者ＵがボタンＢ２から指を離すと、その場でホバリングを行う。操縦者ＵがボタンＢ２を押下し続けた場合、ドローン１は、飛行計画が完了するまで自動飛行を継続し、着陸地点の上空に到着した後に自動で着陸する。
なお、ドローン１の自動飛行を停止させるためのホバリングボタン（図示せず）を別途設けてもよい。ホバリングボタンを別途設けることにより、操縦者Ｕは、ボタンＢ２を押下し続けなくてもドローン１に飛行計画に従った飛行を継続させることができる。そして、操縦者Ｕは、モニタＭ１又はモニタＭ２に表示された映像からドローン１の衝突の危険を察知した場合に、ホバリングボタンを押下することにより、ドローン１に飛行計画に従った飛行を一時停止させ、ホバリングさせることができる。
【０１２７】
ボタンＢ３は、ドローン１を緊急着陸させるためのボタンである。ボタンＢ３が押下されると、ドローン１は、飛行計画に従った飛行の途中であるか否かを問わず、その場に緊急着陸するか、又は付近の安全な場所に着陸するための制御を実行する。具体的には例えば、モニタＭ１に未確認の移動体が表示された場合、未確認の移動体を視認した操縦者Ｕは、未確認の移動体が通過するまでボタンＢ２から指を離してドローン１をホバリングさせることができる。また、操縦者Ｕは、ボタンＢ３を押下してドローン１を緊急着陸させることもできる。
【０１２８】
ボタンＢ４は、カーソルキーであり、上下左右の夫々を示す４つのボタンで構成されている。図１８に示すボタンＢ４は、ボタンＢ２が押下されない状態（ドローン１がホバリングをしている状態）に押下することができる。ボタンＢ４が押下されると、押下されたボタンが示す矢印の方向と同一の方向にドローン１の向きが変わる。これにより、操縦者Ｕは、ドローン１が飛行する向きを容易に変更することができる。例えばドローン１の自動飛行中に、モニタＭ１の中心部付近に樹木Ｔが表示された場合には、操縦者Ｕは、操縦者端末２に対し以下の操作を行う。即ち、操縦者Ｕは、ボタンＢ２から指を離してドローン１をホバリングさせる。次に、操縦者Ｕは、ボタンＢ４のうち、例えば右方向を示すカーソルキーを押下する。これにより、ドローン１は、自機の向きを右方向に変える。そして、操縦者ＵによりボタンＢ２が押下されると、ドローン１は、樹木Ｔの右側を安全に通過して、再び飛行計画に従った飛行を再開する。なお、図１８に示すボタンＢ４の構成は一例であり、上下左右を示す４つのボタンに限定されない。例えば、ボタンＢ４を前後左右、上下、回転等の複数のボタンで構成させてもよい。
【０１２９】
また、図示はしないが、操縦者端末２に、ドローン１が飛行中の地図を表示させてもよい。この地図は、操縦者Ｕの操作により、任意に拡大表示又は縮小表示できるようにしてもよい。この地図に対し、操縦者Ｕが指でドローン１の飛行経路等を書き足す等により、ドローン１の飛行計画の一部又は全部を変更することができるようにしてもよい。つまり、操縦者Ｕは、ドローン１により立案された飛行計画に基づく飛行経路をベースとして、この飛行経路を、障害物を回避する飛行経路に修正することができる。また、操縦者端末２に表示される地図上に、飛行経路と、障害物を示すアイコンとを重畳的に表示させて、飛行経路上に障害物が存在しない飛行経路となるように、ドローン１に飛行経路を再計算させてもよい。これにより、ドローン１が飛行経路上の障害物に衝突することを回避させることができる。
【０１３０】
さらに、本発明が適用される情報処理システムは、上述の第７実施形態に限定されず、次のような構成を有する各種各様の実施形態をとることができる。
即ち、本発明が適用される情報処理システムは、空間を移動するための駆動手段（例えば図２の駆動部１１）と、自身の周囲を撮像する撮像手段（例えば図２の撮像部１３）とを備える移動体（例えば図１のドローン１）を含む情報処理システムにおいて、
前記移動体は、
操縦者が操作する操縦者端末（例えば図１の操縦者端末２）を用いて遠隔操縦することが可能であり、
前記操縦者端末には、前記撮像部により撮像された画像と、前記移動体を操縦するための各種ボタンが表示（例えば図１８の操作画面）されている。
これにより、操縦者Ｕは、ドローン１の周囲の様子を視認しながらドローン１を操縦することができる。
【０１３１】
また、前記操縦者端末は、
前記撮像手段により撮像された画像をリアルタイムで表示させることができる。
これにより、操縦者Ｕは、ドローン１の周囲の様子をリアルタイムで視認しながらドローン１を操縦することができる。
【０１３２】
また、各種ボタンには、
前記移動体を起動させる制御を実行するための第１ボタン（例えば図１８のボタンＢ１）と、
前記移動体による自動飛行を継続させる制御を実行するための第２ボタン（例えば図１８のボタンＢ２）と、
前記移動体を緊急着陸させる制御を実行するための第３ボタン（例えば図１８のボタンＢ３）と、
が含まれる。
これにより、操縦者Ｕは、ドローン１が飛行経路上の障害物に衝突することを回避させることができる。
【０１３３】
以上、本発明の第１実施形態乃至第７実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【０１３４】
例えば、本発明における移動体は、上述の実施形態では空中を移動するドローンを例に挙げて、３次元空間を移動可能な小型無人飛行機について説明したが、ドローンに限定されない。例えば、壁面の上から紐等を用いて作業用に下ろされた機材も移動体や、２次元空間を移動する車両や船舶等も本発明における移動体の一例である。
【０１３５】
また、上述した一連の処理は、ハードウェアにより実行させることもできるし、ソフトウェアにより実行させることもできる。
換言すると、図２のブロック図は構成の例示に過ぎず、特に限定されない。
即ち、上述した一連の処理を全体として実行できる機能が情報処理システムに備えられていれば足り、この機能を実現するためにどのようなブロックを用いるのかは特に図２の例に限定されない。
また、１つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。
【０１３６】
また例えば、一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであっても良い。
また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えばサーバの他、スマートフォンやパーソナルコンピュータ、又は各種デバイス等であってもよい。
【０１３７】
また例えば、このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布される図示せぬリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。
【０１３８】
なお、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的或いは個別に実行される処理をも含むものである。
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置や複数の手段等より構成される全体的な装置を意味するものとする。
【符号の説明】
【０１３９】
Ｇ：ＧＰＳ衛星、  １：ドローン、  ２：操縦者端末、  ３：サーバ、  ４：情報送受信機、  ５：電波機材、  Ｕ：操縦者、  Ｎ：ネットワーク、  Ｋ：Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）スポット等、  １１：駆動部、  １２：飛行制御モジュール、  １３：撮像部、  １４：第１通信部、  １５：サンプル収納部、  １０１：距離検出部、  １０２：向き検出部、  １０３：最短距離演算部、  １０４：飛行制御部、  １０５：第２通信部、  １０６：劣化検知部、  ６０１：位置取得部、  ６０２：通信部、  ７０１：電波送受信部、  Ｗ：壁面、  ＷＰ，ＷＰ１〜ＷＰ４：所定位置、  Ｓ，Ｓ１〜４：距離センサ、  ＳＤ，ＳＤ１，ＳＤ２：最短距離、  Ｙ：仮想中心軸、  Ｄ，Ｄ１〜Ｄ４：距離、  Ｆ：地面、  ＦＰ：所定位置、  Ｒ：中継用のドローン、  ＰＰ，ＰＰ１〜ＰＰ４：所定位置、  Ｅ：出入口、  ５０１：開口部（採取容器）、  ５０２：通水孔、５０３：貯水部、５０４：吊下部、  Ｃ：吊下部材、Ｌ：水のサンプル、  ５０：採取容器、  １５０：開口部（サンプル収納部）、  ＬＷ：線幅、  ＬＳ，ＷＳ：間隔、  Ｍ：マーカ、  Ｊ：田畑、  Ｔ：樹木、  Ｈ１，Ｈ２：表示領域、  Ｍ１，Ｍ２：モニタ、  Ｂ１〜Ｂ４：ボタン
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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