(57)【要約】  本開示の飛行体は、空中を飛行可能な飛行体であって、空中を飛行するための推進力を発生する推進部と、レーザ光を照射するレーザ光源と、飛行中に、飛行体の鉛直下方を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、推進部の動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、撮影画像を解析し、レーザ光による光スポットを抽出し、抽出した光スポットに基づき他の飛行体との位置関係を特定し、特定した位置関係に基づき、他の飛行体に対する衝突回避動作を実行する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空中を飛行可能な飛行体であって
空中を飛行するための推進力を発生する推進部と、
レーザ光を照射するレーザ光源と、
飛行中に、前記飛行体の鉛直下方を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、
前記推進部の動作を制御するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記撮影画像を解析し、前記レーザ光による光スポットを抽出し、前記光スポットに基づき他の飛行体との位置関係を特定し、前記位置関係に基づき、前記他の飛行体に対する衝突回避動作を実行する、
飛行体。
【請求項２】
前記コントローラは、前記レーザ光を用いて自機を識別するための識別情報を伝送する、請求項１に記載の飛行体。
【請求項３】
前記コントローラは、前記撮影画像の中心にある光スポットを自機のレーザ光による光スポットとし、他の光スポットを他の飛行体のレーザ光による光スポットであると判定する、請求項１に記載の飛行体。
【請求項４】
前記コントローラは、前記自機のレーザ光による光スポットを中心とした所定範囲内に、前記他の光スポットが進入したときに前記衝突回避動作を実行する、請求項３に記載の飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、無人で空中を飛行する飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、発光素子を搭載した複数の羽ばたき飛行ロボット群を空中に浮遊させ、文字や図形などの情報を提示する情報提示システムを開示する。具体的には、特許文献１の情報提示システムは、空中に浮遊する複数の羽ばたき飛行ロボット群をドットマトリクスとして用いて、文字や図形などの情報を提示する。特許文献１の複数の羽ばたき飛行ロボット群のそれぞれは、ベースステーションと通信を行い、ベースステーションから種々の制御に関する指示信号を受信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３４１５９９号公報
【発明の概要】
【０００４】
特許文献１のように、同時に多数の飛行ロボットを空中に浮遊させる場合、飛行ロボットどうしが空中で衝突することがある。特に、同時に空中に浮遊させる飛行ロボットの数が多くなると、この問題は顕著になる。
【０００５】
本開示は、空中での飛行中に自律的に衝突を回避する飛行体を提供する。
【０００６】
本開示の第一の態様において、空中を飛行可能な飛行体が提供される。飛行体は、空中を飛行するための推進力を発生する推進部と、レーザ光を照射するレーザ光源と、飛行中に、飛行体の鉛直下方を撮影して撮影画像を生成する撮影部と、推進部の動作を制御するコントローラと、を備える。コントローラは、撮影画像を解析し、レーザ光による光スポットを抽出し、抽出した光スポットに基づき他の飛行体との位置関係を特定し、特定した位置関係に基づき、他の飛行体に対する衝突回避動作を実行する。
【０００７】
本開示の飛行体は、各飛行体から照射された光スポットに基づき飛行体間の位置関係を把握して必要に応じて回避行動をとるため、飛行体間の衝突を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態１における空中映像表示システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における飛行体の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における飛行体のブロック図である。
【図４】図４は、実施の形態１における飛行体から照射されるレーザ光による光スポットを用いて他の飛行体の位置の認識する方法を説明する図である。
【図５】図５は、実施の形態１における飛行体による衝突回避動作を示すフローチャートである。
【図６Ａ】図６Ａは、実施の形態１における飛行体のカメラにより撮影されて得られる撮影画像の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施の形態１における飛行体のカメラにより撮影されて得られる撮影画像の別の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
【００１０】
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
【００１１】
（実施の形態１）
以下、添付の図面を用いて、実施の形態１を説明する。
【００１２】
１．空中映像表示システムの構成
図１は、本開示における空中映像表示システムの構成を示す図である。図１において、空中映像表示システム１００は、複数の無人の飛行体１０と遠隔制御装置６０とで構成される。
【００１３】
飛行体１０は、自動操縦される無人の飛行体、いわゆるドローンであり、発光素子を備えている。図１に示すように、複数の飛行体１０を空中に浮遊させ、それぞれ所定の空中位置に配置させて発光させることで任意の映像を表示させることが可能となる。例えば、スポーツの競技大会を行うスタジアムのような大きな会場において、数十から数百の飛行体１０を２〜１０ｍの高さで空中に浮遊させ、飛行体１０の配置や発光を適宜変化させることで、様々な映像を表示することができ、様々な光による演出が可能となる。
【００１４】
特に、本実施の形態の飛行体１０は、他の飛行体１０との位置関係を把握し、衝突の可能性があるときに自律的に回避行動をとる。これにより飛行体１０と他の飛行体１０間の衝突を防止している。以下、このような自律的な衝突回避動作を行う飛行体１０について詳細を説明する。
【００１５】
１．１  飛行体の構成
図２は、本実施の形態の飛行体１０の外観図である。図３は、本実施の形態の飛行体１０の機能的な構成を示すブロック図である。飛行体１０は、本体１１と、飛行体１０の推進力を発生させる推進器１５とを備える。推進器１５は、本体１１の四角の各々から延在する支持部１３の先端に取り付けられる。本体１１の下側には、カメラ２１と、電池２５と、レーザ光源２３とが取り付けられている。また、本体１１の上側には、慣性計測装置１７と、測位装置１９とが取り付けられている。また、本体１１の内部にはコントローラ１６と通信装置２０が収納されている。
【００１６】
推進器１５は、プロペラとプロペラを回転させるモータとからなる。図２の例では、飛行体１０は４個の推進器１５を有しているが、推進器の数は４個に限定されず、例えば５個以上であってもよい。推進器１５のプロペラの回転数を適宜制御することで、飛行体１０の移動方向や飛行状態を制御できる。推進器１５の下部には、発光器２４が取り付けられている。発光器２４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）各色の光を発する複数の発光素子を備え、様々な色の光を発することができる。
【００１７】
カメラ２１は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどの画像センサを備え、被写体を撮影し画像データを生成する。生成された画像データはコントローラ１６に送信される。本実施の形態では、カメラ２１は、飛行体１０の本体１１の下側に取り付けられており、飛行体１０の飛行中に、飛行体１０の鉛直下方の画像を撮影する。
【００１８】
レーザ光源２３は、レーザ発光素子を備えており、飛行中の飛行体１０の鉛直下方に向かってレーザ光を照射する。レーザ光は、カメラ２１により撮影可能な波長帯域の光であれば、可視光および不可視光のいずれであってもよい。
【００１９】
慣性計測装置１７は、加速度センサやジャイロセンサを備え、飛行体１０の加速度や角速度を計測する装置である。慣性計測装置１７からの出力に基づき、飛行体１０の挙動や姿勢が制御される。
【００２０】
測位装置１９は、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）衛星から信号を受信して、飛行体１０の現在位置を計測する。
【００２１】
通信装置２０は、遠隔制御装置６０と無線通信を行うための電子回路を含み、遠隔制御装置６０から飛行制御や発光制御等に関するコマンドを受信する。
【００２２】
電池２５は、飛行体１０の各要素に電源電圧を供給する。
【００２３】
以上のように構成される飛行体１０は、遠隔操作により制御され、空中の所定の位置に移動し、発光器２４を発光させる。すなわち、飛行体１０は、地上に配置された遠隔制御装置６０から、無線通信によりコマンドを受信し、受信したコマンドにしたがい飛行制御や発光制御を行う。なお、飛行体１０は、光通信によりコマンドを受信してもよい。または、飛行体１０は自律的に飛行制御や発光制御を行ってもよい。この場合、飛行体１０は、所定の飛行経路を移動し、また、所定の発光パターンで発光器２４を発光させるように予めプログラミングされる。
【００２４】
２．衝突回避動作
以上のように構成される飛行体１０の自律的な衝突回避動作について説明する。図４は、実施の形態１における飛行体から照射されるレーザ光による光スポットを用いて他の飛行体の位置を認識する方法を説明する図である。
【００２５】
図４に示すように、任意の飛行体１０は、レーザ光源２３により飛行体１０の鉛直下方にレーザ光Ｌｚを照射するとともに、カメラ２１により飛行体１０の鉛直下方の領域Ｓを撮影する。飛行体１０は、撮影した画像に含まれる自己のレーザ光Ｌｚによる光スポット５０と他の飛行体１０ｂによるレーザ光Ｌｚｂによる光スポット５０ｂの位置関係から、他の飛行体１０ｂとの衝突の可能性を判断する。そして、衝突の可能性がある場合、飛行体１０は衝突を回避するための動作を行う。
【００２６】
図５は、実施の形態１における飛行体による衝突回避動作を示すフローチャートである。以下、図５のフローチャートを参照し、飛行体１０の衝突回避動作について具体的に説明する。
【００２７】
（Ｓ１０）飛行体１０は、空中で飛行している間、レーザ光源２３から飛行体１０の鉛直下方に向けてレーザ光Ｌｚを照射する。
【００２８】
（Ｓ１１）飛行体１０は、カメラ２１により飛行体１０の鉛直下方の領域Ｓを撮影する。
【００２９】
（Ｓ１２）飛行体１０のコントローラ１６は、撮影した画像を解析して、レーザ光による光スポットを抽出する。
【００３０】
ここで、図６Ａ、図６Ｂは、飛行体１０のカメラ２１により飛行体１０の鉛直下方を撮影して得られる撮影画像の一例を示す図である。コントローラ１６は、撮影画像の中心にある光スポットを自機のレーザ光による光スポットであると判断し、それ以外の光スポットを他の飛行体１０ｂからのレーザ光による光スポットであると判断する。図６Ａ、図６Ｂでは、撮影画像Ｓ１において、２つの光スポット５０、５０ｂが検出されており、コントローラ１６は、撮影画像Ｓ１の中心にある光スポット５０を自機の光スポットであると判断し、別の光スポット５０ｂを他の飛行体１０ｂによる光スポットであると判断する。
【００３１】
（Ｓ１３）光スポットの位置は、飛行体１０のｘｙ座標の位置に対応するため、コントローラ１６は、光スポットの位置関係に基づき飛行体１０と他の飛行体１０ｂ間の衝突の可能性を判断する。具体的には、コントローラ１６は、自機の光スポット５０の位置を中心として所定距離を半径とした範囲を監視領域Ｒとして設定し、その監視領域Ｒ内に自己の光スポット５０以外の光スポット５０ｂが進入してきたか否かを判断する。
【００３２】
監視領域Ｒ内に他の飛行体１０ｂの光スポット５０ｂが進入してきた場合（ＹＥＳの場合）、Ｓ１４に処理を進め、監視領域Ｒ内に他の飛行体１０ｂの光スポット５０ｂが進入してない場合（ＮＯの場合）、衝突回避動作を終了する。
【００３３】
（Ｓ１４）コントローラ１６は、他の飛行体１０ｂの光スポット５０ｂの動き、具体的には、位置、速度、移動方向に基づき、衝突を回避するための経路を決定する。
【００３４】
（Ｓ１５）コントローラ１６は、決定した経路で移動するように推進器１５を制御する。これにより衝突を回避する。例えば、図６Ａに示すように、他の飛行体１０ｂによる光スポット５０ｂが監視領域Ｒ内に進入してきた場合、コントローラ１６は、図６Ｂに示すように、他の飛行体１０ｂの移動方向と直交する方向に自機を移動させることで衝突を回避する。
【００３５】
なお、飛行体１０のレーザ光源２３から照射するレーザ光を、飛行体１０を識別するための識別情報を示す信号で変調して照射してもよい。例えば、レーザ光を識別情報に応じて高速で明滅させながら照射してもよい。この場合、光スポットも識別情報に応じて高速に明滅する。よって、コントローラ１６は、カメラ２１で撮影した撮影画像である動画における光スポットから識別情報を読み取ることができ、自機の光スポットを認識でき、自機の位置を正確に認識することができる。また、自機の周囲に飛行する他の飛行体１０を正確に識別することもできる。
【００３６】
以上のように、本実施の形態では、飛行体１０が照射するレーザ光による光スポットを観察することで自機と他の飛行体１０ｂとの間の位置関係を把握し、衝突の可能性があると判断したときに衝突を回避するように動作する。
【００３７】
３．効果、等
以上のように本実施の形態の飛行体１０は、空中を飛行可能な飛行体であって、空中を飛行するための推進力を発生する推進器１５（推進部の一例）と、レーザ光を照射するレーザ光源２３と、飛行中に、飛行体１０の鉛直下方を撮影して撮影画像を生成するカメラ２１（撮影部の一例）と、推進部の動作を制御するコントローラ１６と、を備える。コントローラ１６は、撮影画像を解析し、レーザ光による光スポットを抽出し、抽出した光スポットに基づき他の飛行体との位置関係を特定し、特定した位置関係に基づき、他の飛行体に対する衝突回避動作を実行する。
【００３８】
このように、飛行体１０は、飛行体１０が照射するレーザ光による光スポット５０を観察することで自機の周囲に存在する他の飛行体１０を把握し、衝突の可能性があると判断したときに衝突を回避するように動作する。これにより、飛行体１０の自律的な衝突回避動作が実現できる。これによれば、飛行体１０間で通信を行う必要がなく、また、通信装置、例えば、無線通信装置も必要としない。
【００３９】
以上のように、本開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【００４０】
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
【００４１】
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
【００４２】
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本開示は、自律的に衝突を回避することができ、空中を飛行する飛行体に有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，１０ｂ  飛行体
１１  本体
１３  支持部
１５  推進器
１６  コントローラ
１７  慣性計測装置
１９  測位装置
２１  カメラ
２３  レーザ光源
２４  発光器
２５  電池
５０，５０ｂ  光スポット
６０  遠隔制御装置
１００  空中映像表示システム
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【国際調査報告】
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