(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムであって、
前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材を有し、
前記移動体は、前記区画部材による前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止する移動制御部を有し、
前記ドローンは、前記移動体の停止位置に基づいて着陸位置を決定する着陸位置決定部を有する、
ドローンシステム。
【請求項２】
前記区画部材は、前記侵入者が前記作業エリアから退出したことを検知する退出検知部をさらに備え、
前記移動制御部は、前記侵入者の退出に基づいて、前記移動体の移動を再開する、
請求項１記載のドローンシステム。
【請求項３】
前記ドローンシステムは、前記区画部材を複数有していて、
前記区画部材は、前記侵入者の侵入および退出の少なくともいずれかを検知した旨の情報とともに、当該侵入を検知した前記区画部材の固有情報を前記移動体に送信する、
請求項１又は２記載のドローンシステム。
【請求項４】
前記ドローンは、前記移動体の停止位置が、前記移動体上に前記ドローンが着陸可能な範囲にあるか否かを判定し、前記ドローンが着陸可能な範囲にある場合は前記移動体上に着陸することを決定する、着陸位置決定部をさらに備える、
請求項１乃至３のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項５】
前記着陸位置決定部は、前記移動体が、前記移動体上に前記ドローンが着陸できない位置に停止している場合、前記ドローンを前記移動体上以外の地点に着陸させることを決定する、
請求項４記載のドローンシステム。
【請求項６】
前記着陸位置決定部は、前記ドローンが前記ドローンの前記作業エリアから退出する退出地点において、前記ドローンの着陸位置を決定する、
請求項４又は５記載のドローンシステム。
【請求項７】
前記ドローンシステムは複数の前記移動体を含み、
前記着陸位置決定部は、当該ドローンの着陸が予定されている前記移動体の停止位置が、前記ドローンが着陸可能な範囲にあるか否かを判定する、
請求項４乃至６のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項８】
前記区画部材は、前記区画部材が移動されたことを検知する移動検知部をさらに備え、
前記移動体は、前記区画部材が移動されたことに基づいて、移動を停止する、
請求項１乃至７のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項９】
前記移動体は、前記移動体の位置が、前記移動体上に前記ドローンが着陸可能な範囲にあるか否かを判定するエリア判別部と、
前記移動体が着陸可能な範囲にいない場合であって、前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材と前記移動体との距離が所定以上であるとき、前記移動体を、前記ドローンが着陸可能な位置まで移動させることを決定する停止位置決定部と、
をさらに備える、
請求項１乃至８のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項１０】
前記移動体は、前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材と前記移動体との距離が所定以上あるか否かを判定し、
前記移動制御部は、前記停止位置が着陸可能な範囲でない場合であって、前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材と前記移動体との距離が所定以上であるとき、前記移動体を、前記ドローンが着陸可能な位置まで移動させて停止させる、
請求項１乃至９のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項１１】
前記ドローンは、前記ドローンに退避行動を取らせることを決定する退避行動決定部をさらに備え、
前記退避行動決定部は、前記ドローンと前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材との距離が所定未満であるとき、前記ドローンに退避行動を取らせることを決定し、前記ドローンと前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材との距離が所定以上であるとき、前記ドローンの作業を継続させる、
請求項１乃至１０のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項１２】
使用者に発報可能な携帯端末をさらに含み、
前記携帯端末は、前記区画部材が前記侵入者の侵入および退出の少なくともいずれかを検知すると、前記使用者にその旨を通知する、
請求項１乃至１１のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項１３】
前記区画部材および前記移動体は、前記侵入者の侵入を発報する警報部をさらに備える、
請求項１乃至１２のいずれかに記載のドローンシステム。
【請求項１４】
ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムの制御方法であって、
前記ドローンシステムは、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画する区画部材を有し、
前記作業エリアへの侵入者を検知するステップと、
前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止するステップと、
前記移動体の停止位置に基づいて前記ドローンの着陸位置を決定するステップと、
を含む、
ドローンシステムの制御方法。
【請求項１５】
ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムの制御プログラムであって、
前記ドローンシステムは、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画する区画部材を有し、
前記作業エリアへの侵入者を検知する命令と、
前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止する命令と、
前記移動体の停止位置に基づいて前記ドローンの着陸位置を決定する命令と、
をコンピュータに実行させる、
ドローンシステム制御プログラム。
【請求項１６】
ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムに含まれる移動体であって、
前記ドローンシステムは、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材を有し、
前記移動体は、前記区画部材による前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止する移動制御部を有する、
移動体。
【請求項１７】
移動体に積載されて移動可能であって、前記移動体から発着可能なドローンであって、
前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材を有し、
前記移動体は、前記区画部材による前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止し、
前記ドローンは、前記移動体の停止位置に基づいて着陸位置を決定する着陸位置決定部を有する、
ドローン。
【請求項１８】
ドローンと、
前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、
前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材と、
を含むドローンシステムの区画部材であって、
前記区画部材は、
前記作業エリアへの前記侵入者の侵入および退出の少なくともいずれかの情報を前記移動体に送信する入退出情報送信部を有する、
区画部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ドローンシステム、ドローン、移動体、区画部材、ドローンシステムの制御方法、および、ドローンシステム制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にドローンと呼ばれる小型ヘリコプター（マルチコプター）の応用が進んでいる。その重要な応用分野の一つとして農地（圃場）への農薬や液肥などの薬剤散布が挙げられる（たとえば、特許文献１）。欧米と比較して農地が狭い日本においては、有人の飛行機やヘリコプターではなくドローンの使用が適しているケースが多い。【０００３】
準天頂衛星システムやRTK-GPS（Real Time Kinematic - Global Positioning System）などの技術によりドローンが飛行中に自機の絶対位置をセンチメートル単位で正確に知ることができるようになったことで、日本において典型的な狭く複雑な地形の農地でも、人手による操縦を最小限として自律的に飛行し、効率的かつ正確に薬剤散布を行なえるようになっている。【０００４】
その一方で、農業用の薬剤散布向け自律飛行型ドローンについては安全性に対する考慮が十分とは言いがたいケースがあった。薬剤を搭載したドローンの重量は数10キログラムになるため、人の上に落下する等の事故が起きた場合に重大な結果を招きかねない。また、通常、ドローンの操作者は専門家ではないためフールプルーフの仕組みが必要であるが、これに対する考慮も不十分であった。今までに、人間による操縦を前提としたドローンの安全性技術は存在していたが（たとえば、特許文献２）、特に農業用の薬剤散布向けの自律飛行型ドローンに特有の安全性課題に対応するための技術は存在していなかった。【０００５】
ドローンを圃場で飛行させるにあたり、圃場周辺の所定位置まで運搬する移動体が必要とされている。また、ドローンが所定位置から発着するにあたり、ドローンと移動体とが情報を送受信し、互いに協調して動作するドローンシステムが必要とされている。移動体は、ドローンを運搬するために、少なくとも圃場周辺の道、例えば農道を自動走行する。このとき、移動体の自動走行が許可されているエリアに人や車などの侵入者が侵入すると、衝突事故等が発生するおそれがある。そこで、侵入者の侵入を検知して、移動体の動作を制限するシステムが必要である。【０００６】
ただし、自動走行が許可されているエリアに侵入者が侵入した際に、圃場におけるドローンの作業も停止してしまうものとすると、作業に遅れが生じるおそれがある。そこで、自動走行が許可されているエリアに侵入者の侵入がある場合にも、ドローンによる作業の停止を最小限に抑えることができ、ドローンの稼働効率を向上させるシステムが必要とされている。【０００７】
特許文献3には、作業者の介在する作業区域にはロボットが侵入してこないようにする動作領域規制装置が開示されている。この動作領域規制装置は、産業用ロボットの直線移動路を複数の作業領域に区分化して、作業者が作業している作業領域には侵入してこないようにロボットの動作を規制する。【０００８】
特許文献４には、所定の領域内で作業を行う無人走行ロボットの制御方法が開示されている。この制御方法によれば、当該領域を複数のエリアに分割し、各エリアに作業者の侵入があるかどうかを検出するセンサが設けられていて、このセンサが作業者の侵入を検出したとき、そのエリア内における無人走行ロボットの作業のみを停止する。【０００９】
特許文献５には、自動搬送台車の衝突事故回避システムが開示されている。このシステムは、自動搬送台車および人が通行する場所を、衝突事故が発生する可能性が高い危険ゾーンと、危険ゾーンに近接した予知ゾーンとを含む複数のゾーンに分割して設定し、予知ゾーン又は危険ゾーンに侵入した自動搬送台車は人に警報を発信するアラーム装置と、検知手段からの検知結果に基づいてアラーム装置に警報発信信号を送信する制御装置と、を備えている。【００１０】
しかしながら、いずれの特許文献にも、自動飛行により所定の作業を遂行するドローンと、ドローンを搬送する移動体とを有するシステムについては記載がない。すなわち、移動体の自動走行が許可されているエリアに侵入者の侵入がある場合にも、ドローンによる作業の停止を最小限に抑え、ドローンの稼働効率を向上させるシステムについては開示されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許公開公報  特開２００１−１２０１５１
【特許文献２】特許公開公報  特開２０１７−１６３２６５
【特許文献３】特許公開公報  特開１９９２−２５６５９４
【特許文献４】特許公開公報  特開１９９３−１４６９７７
【特許文献５】特許公開公報  特開２０１１−０７６１６８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
自動飛行により所定の作業を遂行するドローンと、ドローンを搬送する移動体とを有するシステムにおいて、移動体の自動走行が許可されているエリアに侵入者がある場合にも、移動体の停止位置に応じてドローンの着陸位置を調整することにより、ドローンによる作業の停止を最小限に抑え、ドローンの稼働効率を向上させるドローンシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係るドローンシステムは、ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムであって、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材を有し、前記移動体は、前記区画部材による前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止する移動制御部を有し、前記ドローンは、前記移動体の停止位置に基づいて着陸位置を決定する着陸位置決定部を有する。【００１４】
前記区画部材は、前記侵入者が前記作業エリアから退出したことを検知する退出検知部をさらに備え、前記移動制御部は、前記侵入者の退出に基づいて、前記移動体の移動を再開するように構成されていてもよい。【００１５】
前記ドローンシステムは、前記区画部材を複数有していて、前記区画部材は、前記侵入者の侵入および退出の少なくともいずれかを検知した旨の情報とともに、当該侵入を検知した前記区画部材の固有情報を前記移動体に送信するように構成されていてもよい。【００１６】
前記ドローンは、前記移動体の停止位置が、前記移動体上に前記ドローンが着陸可能な範囲にあるか否かを判定し、前記ドローンが着陸可能な範囲にある場合は前記移動体上に着陸することを決定する、着陸位置決定部をさらに備えるように構成されていてもよい。【００１７】
前記着陸位置決定部は、前記移動体が、前記移動体上に前記ドローンが着陸できない位置に停止している場合、前記ドローンを前記移動体上以外の地点に着陸させることを決定するように構成されていてもよい。【００１８】
前記着陸位置決定部は、前記ドローンが前記ドローンの作業エリアから退出する退出地点において、前記ドローンの着陸位置を決定するように構成されていてもよい。【００１９】
前記ドローンシステムは複数の前記移動体を含み、前記着陸位置決定部は、当該ドローンの着陸が予定されている前記移動体の停止位置が、前記ドローンが着陸可能な範囲にあるか否かを判定するように構成されていてもよい。【００２０】
前記区画部材は、前記区画部材が移動されたことを検知する移動検知部をさらに備え、前記移動体は、前記区画部材が移動されたことに基づいて、移動を停止するように構成されていてもよい。【００２１】
前記移動体は、前記移動体の位置が、前記移動体上に前記ドローンが着陸可能な範囲にあるか否かを判定するエリア判別部と、前記移動体が着陸可能な範囲にいない場合であって、前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材と前記移動体との距離が所定以上であるとき、前記移動体を、前記ドローンが着陸可能な位置まで移動させることを決定する停止位置決定部と、をさらに備えていてもよい。【００２２】
前記移動体は、前記侵入を検知した前記区画部材と前記移動体との距離が所定以上あるか否かを判定し、前記移動制御部は、前記停止位置が着陸可能な範囲でない場合であって、前記侵入者の侵入を検知した前記区画部材と前記移動体との距離が所定以上であるとき、前記移動体を、前記ドローンが着陸可能な位置まで移動させて停止させるように構成されていてもよい。【００２３】
前記ドローンは、前記ドローンに退避行動を取らせることを決定する退避行動決定部をさらに備え、前記退避行動決定部は、前記ドローンと前記侵入を検知した前記区画部材との距離が所定未満であるとき、前記ドローンに退避行動を取らせることを決定し、前記ドローンと前記侵入を検知した前記区画部材との距離が所定以上であるとき、前記ドローンの作業を継続させるように構成されていてもよい。【００２４】
前記使用者に発報可能な携帯端末をさらに含み、前記携帯端末は、前記区画部材が前記侵入者の侵入および退出の少なくともいずれかを検知すると、前記使用者にその旨を通知するように構成されていてもよい。【００２５】
前記区画部材および前記移動体は、前記侵入者の侵入を発報する警報部をさらに備えていてもよい。【００２６】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係るドローンシステムの制御方法は、ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムの制御方法であって、前記ドローンシステムは、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画する区画部材を有し、前記作業エリアへの侵入者を検知するステップと、前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止するステップと、前記移動体の停止位置に基づいて前記ドローンの着陸位置を決定するステップと、を含む。【００２７】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係るドローンシステム制御プログラムは、ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムの制御プログラムであって、前記ドローンシステムは、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画する区画部材を有し前記作業エリアへの侵入者を検知する命令と、前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止する命令と、前記移動体の停止位置に基づいて前記ドローンの着陸位置を決定する命令と、をコンピュータに実行させる。
なお、コンピュータプログラムは、インターネット等のネットワークを介したダウンロードによって提供したり、ＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読取可能な各種の記録媒体に記録して提供したりすることができる。【００２８】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る移動体は、ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムに含まれる移動体であって、前記ドローンシステムは、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材を有し、前記移動体は、前記区画部材による前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止する移動制御部を有する。【００２９】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係るドローンは、移動体に積載されて移動可能であって、前記移動体から発着可能なドローンであって、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材を有し、前記移動体は、前記区画部材による前記侵入者の検知に基づいて前記移動体の移動を停止し、前記ドローンは、前記移動体の停止位置に基づいて着陸位置を決定する着陸位置決定部を有する。【００３０】
上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係る区画部材は、ドローンと、前記ドローンを積載して移動可能であって、前記ドローンが発着可能な移動体と、前記ドローンおよび前記移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、前記作業エリアへの侵入者を検知する区画部材と、を含むドローンシステムの区画部材であって、前記区画部材は、前記作業エリアへの前記侵入者の侵入および退出の少なくともいずれかの情報を前記移動体に送信する入退出情報送信部を有する。
【発明の効果】
【００３１】
自動飛行により所定の作業を遂行するドローンと、ドローンを搬送する移動体とを有するシステムにおいて、移動体の自動走行が許可されているエリアに侵入者がある場合にも、移動体の停止位置に応じてドローンの着陸位置を調整することにより、ドローンによる作業の停止を最小限に抑え、ドローンの稼働効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本願発明に係るドローンシステムの第１実施形態を示す平面図である。
【図２】上記ドローンシステムが有するドローンの正面図である。
【図３】上記ドローンの右側面図である。
【図４】上記ドローンの背面図である。
【図５】上記ドローンの斜視図である。
【図６】上記ドローンが有する薬剤散布システムの全体概念図である。
【図７】上記ドローンが有する薬剤散布システムの第２実施形態を示す全体概念図である。
【図８】上記ドローンが有する薬剤散布システムの第３実施形態を示す全体概念図である。
【図９】上記ドローンが作業を行う圃場、上記移動体が走行する自動走行許可エリア、および上記ドローンシステムが有する区画部材の配置の様子を示す概念図である。
【図１０】上記ドローンの制御機能を表した模式図である。
【図１１】本願発明にかかる移動体の様子を示す概略斜視図である。
【図１２】上記移動体の、上記ドローンが載置される上面板が後方にスライドしている様子を示す概略斜視図である。
【図１３】上記区画部材、上記ドローン、および上記移動体が有する、自動走行許可エリアに侵入者が侵入することを検知する機能に関する機能ブロック図である。
【図１４】上記ドローンシステムが侵入者を検知して、上記移動体および上記ドローンの動作を決定するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図を参照しながら、本願発明を実施するための形態について説明する。図はすべて例示である。以下の詳細な説明では、説明のために、開示された実施形態の完全な理解を促すために、ある特定の詳細について述べられている。しかしながら、実施形態は、これらの特定の詳細に限られない。また、図面を単純化するために、周知の構造および装置については概略的に示されている。
【００３４】
まず、本発明にかかるドローンシステムが有する、ドローンの構成について説明する。本願明細書において、ドローンとは、動力手段（電力、原動機等）、操縦方式（無線であるか有線であるか、および、自律飛行型であるか手動操縦型であるか等）を問わず、複数の回転翼を有する飛行体全般を指すこととする。
【００３５】
図１乃至図５に示すように、回転翼101-1a、101-1b、101-2a、101-2b、101-3a、101-3b、101-4a、101-4b（ローターとも呼ばれる）は、ドローン100を飛行させるための手段であり、飛行の安定性、機体サイズ、および、電力消費量のバランスを考慮し、8機（2段構成の回転翼が4セット）備えられている。各回転翼101は、ドローン100の本体110からのび出たアームにより本体110の四方に配置されている。すなわち、進行方向左後方に回転翼101-1a、101-1b、左前方に回転翼101-2a、101-2b、右後方に回転翼101-3a、101-3b、右前方に回転翼101-4a、101-4bがそれぞれ配置されている。なお、ドローン100は図１における紙面下向きを進行方向とする。回転翼101の回転軸から下方には、それぞれ棒状の足107-1,107-2,107-3,107-4が伸び出ている。
【００３６】
モーター102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、102-4ａ、102-4bは、回転翼101-1a、101-1b、101-2a、101-2b、101-3a、101-3b、101-4a、101-4bを回転させる手段（典型的には電動機だが発動機等であってもよい）であり、一つの回転翼に対して1機設けられている。モーター102は、推進器の例である。１セット内の上下の回転翼（たとえば、101-1aと101-1b）、および、それらに対応するモーター（たとえば、102-1aと102-1b）は、ドローンの飛行の安定性等のために軸が同一直線上にあり、かつ、互いに反対方向に回転する。図２、および、図３に示されるように、ローターが異物と干渉しないよう設けられたプロペラガードを支えるための放射状の部材は水平ではなくやぐら状の構造である。衝突時に当該部材が回転翼の外側に座屈することを促し、ローターと干渉することを防ぐためである。
【００３７】
薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4は、薬剤を下方に向けて散布するための手段であり4機備えられている。なお、本願明細書において、薬剤とは、農薬、除草剤、液肥、殺虫剤、種、および、水などの圃場に散布される液体または粉体を一般的に指すこととする。
【００３８】
薬剤タンク104は散布される薬剤を保管するためのタンクであり、重量バランスの観点からドローン100の重心に近い位置でかつ重心より低い位置に設けられている。薬剤ホース105-1、105-2、105-3、105-4は、薬剤タンク104と各薬剤ノズル103-1、103-2、103-3、103-4とを接続する手段であり、硬質の素材から成り、当該薬剤ノズルを支持する役割を兼ねていてもよい。ポンプ106は、薬剤をノズルから吐出するための手段である。
【００３９】
図６に本願発明に係るドローン100の薬剤散布用途の実施例を使用したシステムの全体概念図を示す。本図は模式図であって、縮尺は正確ではない。同図において、ドローン100、操作器401、小型携帯端末401a、基地局404、移動体406a、および区画部材407は、営農クラウド405にそれぞれ接続されている。これらの接続は、Wi-Fiや移動通信システム等による無線通信を行ってもよいし、一部又は全部が有線接続されていてもよい。
【００４０】
ドローン100および移動体406aは、互いに情報の送受信を行い、協調して動作する。移動体406aには、発着地点406を有している。ドローン100は、ドローン100の飛行を制御する飛行制御部21の他、移動体406aと情報を送受信するための機能部を有している。
【００４１】
操作器401は、使用者402の操作によりドローン100に指令を送信し、また、ドローン100から受信した情報（たとえば、位置、薬剤量、電池残量、カメラ映像等）を表示するための手段であり、コンピューター・プログラムを稼働する一般的なタブレット端末等の携帯情報機器によって実現されてよい。本願発明に係るドローン100は自律飛行を行なうよう制御されるが、離陸や帰還などの基本操作時、および、緊急時にはマニュアル操作が行なえるようになっていてもよい。携帯情報機器に加えて、緊急停止専用の機能を有する非常用操作機（図示していない）を使用してもよい。非常用操作機は緊急時に迅速に対応が取れるよう大型の緊急停止ボタン等を備えた専用機器であってもよい。さらに、操作器401とは別に、操作器401に表示される情報の一部又は全部を表示可能な小型携帯端末401a、例えばスマートホンがシステムに含まれていてもよい。また、小型携帯端末401aから入力される情報に基づいて、ドローン100の動作が変更される機能を有していてもよい。小型携帯端末401aは、例えば基地局404と接続されていて、基地局404を介して営農クラウド405からの情報等を受信可能である。
【００４２】
圃場403は、ドローン100による薬剤散布の対象となる田圃や畑等である。実際には、圃場403の地形は複雑であり、事前に地形図が入手できない場合、あるいは、地形図と現場の状況が食い違っている場合がある。圃場403は家屋、病院、学校、他作物圃場、道路、鉄道等と隣接している場合がある。また、圃場403内に、建築物や電線等の侵入者が存在する場合もある。
【００４３】
基地局404は、Wi-Fi通信の親機機能等を提供する装置であり、RTK-GPS基地局としても機能し、ドローン100の正確な位置を提供できるようになっていてもよい。基地局404は、Wi-Fi通信の親機機能とRTK-GPS基地局が独立した装置であってもよい。また、基地局404は、３G、４G、およびLTE等の移動通信システムを用いて、営農クラウド405と互いに通信可能であってもよい。基地局404は、本実施の形態においては、発着地点406と共に移動体406aに積載されている。
【００４４】
営農クラウド405は、典型的にはクラウドサービス上で運営されているコンピュータ群と関連ソフトウェアであり、操作器401と携帯電話回線等で無線接続されていてもよい。営農クラウド405は、ドローン100が撮影した圃場403の画像を分析し、作物の生育状況を把握して、飛行ルートを決定するための処理を行ってよい。また、保存していた圃場403の地形情報等をドローン100に提供してよい。加えて、ドローン100の飛行および撮影映像の履歴を蓄積し、様々な分析処理を行ってもよい。
【００４５】
区画部材407は、圃場403およびその周辺の領域であって、移動体406aやドローン100が作業する際に移動する作業エリアを区画するための部材であり、例えばカラーコーン（登録商標）、三角コーン、コーンバー、バリケード、フィールドアーチ、フェンス等である。区画部材407は、物理的に区画してもよいし、赤外線等の光線により区画されていてもよい。区画部材407は、主に作業エリア外の侵入者に作業中であることを知らせ、作業エリア内への立ち入りを制限するために用いられる。したがって、侵入者が遠方からでも視認できるような部材である。また、区画部材407は、作業の開始時に使用者402により設置されるため、設置および撤去が容易であるとよい。区画部材407は、ドローンシステム500内に複数含まれていてもよい。区画部材407は、侵入者が作業エリア内に侵入したことを検知して、移動体406aや操作器401、小型携帯端末401a等に当該侵入情報を伝達する。なお、侵入者は、人や車、その他の移動体を含む。
【００４６】
小型携帯端末401aは携帯端末の例であり、例えばスマートホン等である。小型携帯端末401aの表示部には、ドローン100の運転に関し予測される動作の情報、より具体的にはドローン100が発着地点406に帰還する予定時刻や、帰還時に使用者402が行うべき作業の内容等の情報が適宜表示される。また、小型携帯端末401aからの入力に基づいて、ドローン100および移動体406aの動作を変更してもよい。携帯端末は、ドローン100および移動体406aのいずれからでも情報を受信可能である。また、ドローン100からの情報は、移動体406aを介して小型携帯端末401aに送信されてもよい。
【００４７】
小型携帯端末401aは、区画部材407により検知される、侵入者が作業エリアに進入又は退出した旨の情報を受信して、使用者402に発報する構成を備える。発報は、例えば警告音や、警告表示である。この構成によれば、小型携帯端末401aを有する使用者402は、圃場403から離れた場所にいても、侵入者に関する情報を得ることができる。
【００４８】
通常、ドローン100は圃場403の外部にある発着地点406から離陸し、圃場403に薬剤を散布した後に、あるいは、薬剤補充や充電等が必要になった時に発着地点406に帰還する。発着地点406から目的の圃場403に至るまでの飛行経路（侵入経路）は、営農クラウド405等で事前に保存されていてもよいし、使用者402が離陸開始前に入力してもよい。
【００４９】
なお、図7に示す第2実施形態のように、本願発明に係るドローン100の薬剤散布システムは、ドローン100、操作器401、小型携帯端末401a、営農クラウド405、および区画部材407が、それぞれ基地局404と接続されている構成であってもよい。
【００５０】
また、図8に示す第3実施形態のように、本願発明に係るドローン100の薬剤散布システムは、ドローン100、操作器401、小型携帯端末401a、および区画部材407が、それぞれ基地局404と接続されていて、操作器401のみが営農クラウド405と接続されている構成であってもよい。
【００５１】
図9に示すように、ドローン100は、圃場403a、403bの上空を飛行し、圃場内の作業を遂行する。移動体406aは、圃場403a、403bの周辺に設けられている自動運転許可エリア90を自動で走行する。本発明の技術的範囲において、ドローン100および移動体406aはそれぞれ１個でも複数でもよく、同図においては2個のドローン100a、100bおよび２個の移動体406A、406Bが表されている。
【００５２】
自動運転許可エリア90は、例えば農道である。圃場403a、403bおよび自動運転許可エリア90は、作業エリアを構成する。また、自動運転許可エリア90は、移動体406aは移動可能であるが、ドローン100の着陸はできない移動許可エリア901と、移動体406aが移動可能で、かつ移動体406a上にドローン100が着陸可能な着陸許可エリア902と、に細分化されている。ドローン100の着陸ができない理由として、例えば当該エリアと圃場403aとの間に、ガードレール、電柱、電線、倉庫、墓等の障害物80が設置されていること等が挙げられる。
【００５３】
ドローン100は、移動体406aから離陸して圃場403a、403b内での作業を遂行する。ドローン100は、圃場403a、403b内での作業中に、適宜作業を中断して移動体406aに帰還し、バッテリ502および薬剤の補充を行う。ドローン100は所定の圃場の作業が完了すると、移動体406aに乗って別の圃場近傍まで移動した上で、移動体406aから再度離陸し、当該別の圃場における作業を開始する。このように、ドローン100の自動運転許可エリア90内の移動は、原則的に、移動体406aに乗って行われ、移動体406aは、作業を行う圃場近傍までドローン100を運搬する。この構成によれば、ドローン100のバッテリ502を節約することができる。また、移動体406aは、ドローン100に補充可能なバッテリ502や薬剤を格納しているため、ドローン100が作業を行っている圃場近傍に移動体406aが移動して待機する構成によれば、ドローン100が補充に要する時間を短縮することができる。
【００５４】
自動運転許可エリア90の外の領域は、自動運転不許可エリア91である。自動運転許可エリア90と自動運転不許可エリア91とは、区画部材407a、407b、407cにより区画されている。自動運転許可エリア90と自動運転不許可エリア91とは、各種障害物等で隔てられている他、道路が連続的に形成されていて、区画部材407a、407b、407cは、当該道路上に配置されていてもよい。言い換えれば、区画部材407a、407b、407cは、自動運転許可エリア90への侵入口に配置されている。
【００５５】
図10に本願発明に係る薬剤散布用ドローンの実施例の制御機能を表したブロック図を示す。フライトコントローラー501は、ドローン全体の制御を司る構成要素であり、具体的にはCPU、メモリー、関連ソフトウェア等を含む組み込み型コンピュータであってよい。フライトコントローラー501は、操作器401から受信した入力情報、および、後述の各種センサーから得た入力情報に基づき、ESC（Electronic Speed Control）等の制御手段を介して、モーター102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、104-a、104-bの回転数を制御することで、ドローン100の飛行を制御する。モーター102-1a、102-1b、102-2a、102-2b、102-3a、102-3b、104-a、104-bの実際の回転数はフライトコントローラー501にフィードバックされ、正常な回転が行なわれているかを監視できる構成になっている。あるいは、回転翼101に光学センサー等を設けて回転翼101の回転がフライトコントローラー501にフィードバックされる構成でもよい。
【００５６】
フライトコントローラー501が使用するソフトウェアは、機能拡張・変更、問題修正等のために記憶媒体等を通じて、または、Wi-Fi通信やUSB等の通信手段を通じて書き換え可能になっている。この場合において、不正なソフトウェアによる書き換えが行なわれないように、暗号化、チェックサム、電子署名、ウィルスチェックソフト等による保護が行われている。また、フライトコントローラー501が制御に使用する計算処理の一部が、操作器401上、または、営農クラウド405上や他の場所に存在する別のコンピュータによって実行されてもよい。フライトコントローラー501は重要性が高いため、その構成要素の一部または全部が二重化されていてもよい。
【００５７】
フライトコントローラー501は、Wi-Fi子機機能503を介して、さらに、基地局404を介して操作器401とやり取りを行ない、必要な指令を操作器401から受信すると共に、必要な情報を操作器401に送信できる。この場合に、通信には暗号化を施し、傍受、成り済まし、機器の乗っ取り等の不正行為を防止できるようにしておいてもよい。基地局404は、Wi-Fiによる通信機能に加えて、RTK-GPS基地局の機能も備えている。RTK基地局の信号とGPS測位衛星からの信号を組み合わせることで、フライトコントローラー501により、ドローン100の絶対位置を数センチメートル程度の精度で測定可能となる。フライトコントローラー501は重要性が高いため、二重化・多重化されていてもよく、また、特定のGPS衛星の障害に対応するため、冗長化されたそれぞれのフライトコントローラー501は別の衛星を使用するよう制御されていてもよい。
【００５８】
６軸ジャイロセンサー505はドローン機体の互いに直交する３方向の加速度を測定する手段であり、さらに、加速度の積分により速度を計算する手段である。６軸ジャイロセンサー505は、上述の３方向におけるドローン機体の姿勢角の変化、すなわち角速度を測定する手段である。地磁気センサー506は、地磁気の測定によりドローン機体の方向を測定する手段である。気圧センサー507は、気圧を測定する手段であり、間接的にドローンの高度も測定することもできる。レーザーセンサー508は、レーザー光の反射を利用してドローン機体と地表との距離を測定する手段であり、IR（赤外線）レーザーであってもよい。ソナー509は、超音波等の音波の反射を利用してドローン機体と地表との距離を測定する手段である。これらのセンサー類は、ドローンのコスト目標や性能要件に応じて取捨選択してよい。また、機体の傾きを測定するためのジャイロセンサー（角速度センサー）、風力を測定するための風力センサーなどが追加されていてもよい。また、これらのセンサー類は、二重化または多重化されていてもよい。同一目的複数のセンサーが存在する場合には、フライトコントローラー501はそのうちの一つのみを使用し、それが障害を起こした際には、代替のセンサーに切り替えて使用するようにしてもよい。あるいは、複数のセンサーを同時に使用し、それぞれの測定結果が一致しない場合には障害が発生したと見なすようにしてもよい。
【００５９】
流量センサー510は薬剤の流量を測定するための手段であり、薬剤タンク104から薬剤ノズル103に至る経路の複数の場所に設けられている。液切れセンサー511は薬剤の量が所定の量以下になったことを検知するセンサーである。マルチスペクトルカメラ512は圃場403を撮影し、画像分析のためのデータを取得する手段である。侵入者検知カメラ513はドローン侵入者を検知するためのカメラであり、画像特性とレンズの向きがマルチスペクトルカメラ512とは異なるため、マルチスペクトルカメラ512とは別の機器である。スイッチ514はドローン100の使用者402が様々な設定を行なうための手段である。侵入者接触センサー515はドローン100、特に、そのローターやプロペラガード部分が電線、建築物、人体、立木、鳥、または、他のドローン等の侵入者に接触したことを検知するためのセンサーである。なお、侵入者接触センサー515は、6軸ジャイロセンサー505で代用してもよい。カバーセンサー516は、ドローン100の操作パネルや内部保守用のカバーが開放状態であることを検知するセンサーである。薬剤注入口センサー517は薬剤タンク104の注入口が開放状態であることを検知するセンサーである。これらのセンサー類はドローンのコスト目標や性能要件に応じて取捨選択してよく、二重化・多重化してもよい。また、ドローン100外部の基地局404、操作器401、または、その他の場所にセンサーを設けて、読み取った情報をドローンに送信してもよい。たとえば、基地局404に風力センサーを設け、風力・風向に関する情報をWi-Fi通信経由でドローン100に送信するようにしてもよい。
【００６０】
フライトコントローラー501はポンプ106に対して制御信号を送信し、薬剤吐出量の調整や薬剤吐出の停止を行なう。ポンプ106の現時点の状況（たとえば、回転数等）は、フライトコントローラー501にフィードバックされる構成となっている。
【００６１】
LED107は、ドローンの操作者に対して、ドローンの状態を知らせるための表示手段である。LEDに替えて、または、それに加えて液晶ディスプレイ等の表示手段を使用してもよい。ブザー518は、音声信号によりドローンの状態（特にエラー状態）を知らせるための出力手段である。Wi-Fi子機機能519は操作器401とは別に、たとえば、ソフトウェアの転送などのために外部のコンピューター等と通信するためのオプショナルな構成要素である。Wi-Fi子機機能に替えて、または、それに加えて、赤外線通信、Bluetooth（登録商標）、ZigBee（登録商標）、NFC等の他の無線通信手段、または、USB接続などの有線通信手段を使用してもよい。また、Wi-Fi子機機能に替えて、３G、４G、およびLTE等の移動通信システムにより相互に通信可能であってもよい。スピーカー520は、録音した人声や合成音声等により、ドローンの状態（特にエラー状態）を知らせる出力手段である。天候状態によっては飛行中のドローン100の視覚的表示が見にくいことがあるため、そのような場合には音声による状況伝達が有効である。警告灯521はドローンの状態（特にエラー状態）を知らせるストロボライト等の表示手段である。これらの入出力手段は、ドローンのコスト目標や性能要件に応じて取捨選択してよく、二重化・多重化してもよい。
【００６２】
●移動体の構成
図11および図12に示す移動体406aは、ドローン100が有する情報を受信して、使用者402に適宜通知し、又は使用者402からの入力を受け付けてドローン100に送信する装置である。また、移動体406aは、ドローン100を積載して移動可能である。移動体406aは、使用者402により運転可能である他、自律的に移動可能であってもよい。なお、本実施形態における移動体406aは自動車等の車両、より具体的には軽トラックを想定しているが、電車等の陸上走行可能な適宜の移動体であってもよいし、船舶や飛行体であってもよい。移動体406aの駆動源は、ガソリン、電気、燃料電池等、適宜のものであってよい。
【００６３】
移動体406aは、進行方向前方に乗車席81、後方に荷台82が配置されている車両である。移動体406aの底面側には、移動手段の例である4個の車輪83が、駆動可能に配置されている。乗車席81には、使用者402が乗り込むことが可能である。
【００６４】
乗車席81には、移動体406aおよびドローン100の様子を表示する表示部65が配置されている。表示部65は、画面を有する装置であってもよいし、フロントガラスに情報を投影する機構により実現されていてもよい。また、この表示部65に加えて、乗車席81を覆う車体810の背面側にも背面表示部65aが設置されていてもよい。この背面表示部65aは、車体810に対する角度が左右に変更可能であり、荷台82の後方および左右側方で作業している使用者402が画面を見て情報を取得することができる。
【００６５】
移動体406aの荷台82前部左端には、丸棒の上方に円盤状の部材が連結された形状をしている基地局404が、乗車席81よりも上方に伸び出ている。なお、基地局404の形状および位置は、任意である。基地局404が荷台82の乗車席81側にある構成によれば、荷台82の後方にある構成と比較して、基地局404がドローン100の離着陸の妨げになりづらい。
【００６６】
荷台82は、ドローン100のバッテリ502や、ドローン100の薬剤タンク104に補充される薬剤を格納する荷室821を有する。荷室821は、乗車席81を覆う車体810と、後方板822と、1対の側方板823、823と、上面板824とに囲まれた領域である。後方板822および側方板823は、「あおり」とも呼ばれる。後方板822の上部両端それぞれには、レール825が、側方板823の上端に沿って乗車席81背面側の車体810まで配設されている。上面板824は、ドローン100が載置され、離着陸することが可能な発着地点406である発着領域となっており、レール825に沿って進行方向前後に摺動可能になっている。レール825は、上面板824の平面より上方に突出するリブとなっていて、上面板824上に乗っているドローン100が移動体406aの左右端から滑り出てしまうことを防いでいる。また、上面板824の後方にも、レール825と同程度上面側に突出するリブ8241が形成されている。
【００６７】
車体810上部および後方板822の進行方向後ろ側には、ドローンシステム500が作業中である旨を表示する警告灯830が配置されていてもよい。警告灯830は、配色又は明滅等で作業中と作業中以外とを区別する表示器であってもよいし、文字又は絵柄等が表示可能であってもよい。また、車体810上部の警告灯830は、車体810上方まで伸びあがって両面に表示することが可能であってもよい。この構成によれば、荷台82にドローン100が配置されている場合であっても、後方から警告を視認することができる。また、移動体406aの進行方向前方からも、警告を視認することができる。警告灯830が前方および後方から視認できることで、区画部材407を設置する手間を一部省略することができる。
【００６８】
上面板824は、手動で摺動可能であってもよいし、ラックアンドピニオン機構などを利用して自動で摺動してもよい。上面板824を後方に摺動させると、荷台82の上方から荷室821に物品を格納したり、物品を取り出したりすることができる。また、上面板824が後方に摺動している形態においては、上面板824と車体810とが十分離間するため、ドローン100が発着地点406に離着陸可能である。
【００６９】
上面板824には、ドローン100の足107-1,107-2,107-3,107-4が固定可能な足受部826が4個配設されている。足受部826は、例えばドローン100の4本の足107-1,107-2,107-3,107-4に対応する位置に1個ずつ設置されている、上面が円錐台状に凹んでいる円盤状の部材である。なお、足受部826の円錐台状の凹みの底と、足107-1,107-2,107-3,107-4の先端とは、互いに嵌合可能な形状になっていてもよい。足受部826上に着陸しているとき、ドローン100の足107-1,107-2,107-3,107-4は、足受部826の円錐面に沿って滑り、円錐台の底部に足107-1,107-2,107-3,107-4の先端が誘導される。ドローン100は適宜の機構により足受部826に自動又は手動で固定可能であり、移動体406aがドローン100を載せて移動する際にも、ドローン100が過度に振動したり落下することなくドローン100を安全に輸送することができる。また、移動体406aは、ドローン100が足受部826に固定されているか否かを検知可能である。
【００７０】
上面板824の、略中央部には、ドローン100の離着陸の位置の目安を表示する円周灯850が配置されている。円周灯850は、略円状に配設される発光体群により形成されていて、発光体群は個別に明滅可能である。本実施形態では、円周上に約90度ごとに配置される4個の大きな発光体850aと、大きな発光体850aの間に2個ずつ等間隔に配置される小さな発光体850bとで、1の円周灯850を構成している。円周灯850は、発光体群850a、850bのうち1又は複数が点灯することで、ドローン100の離陸後の飛行方向、又は着陸する際に飛来する方向を表示する。なお、円周灯850は、部分的に明滅可能な1個の円環状の発光体により構成されていてもよい。
【００７１】
1対の側方板823は、底部の辺が荷台82にヒンジで連結されていて、側方板823を外側に倒すことが可能である。図9では、進行方向左側の側方板823が外側に倒れている様子を示している。側方板823が外側に倒れると、移動体406aの側方から格納物を格納および取り出しが可能になる。側方板823は荷室821の底面と略平行に固定され、側方板823を作業台としても使用することができる。
【００７２】
1対のレール825は、形態切替機構を構成する。また、側方板823と荷台82を連結するヒンジも、形態切替機構に含まれていてもよい。上面板824が荷室821の上方を覆って配置され、側方板823が起立して荷室821の側面を覆っている形態において、移動体406aは移動する。移動体406aが静止しているとき、上面板824が後方に摺動している形態、又は側方板823が倒れている形態に切り替えられ、使用者402は荷室821の内部にアプローチできる。
【００７３】
ドローン100は、発着地点406に着陸している状態において、バッテリ502の補充を行うことができる。バッテリ502の補充とは、内蔵されているバッテリ502の充電、およびバッテリ502の交換を含む。荷室821にはバッテリ502の充電装置が格納されていて、荷室821に格納されているバッテリ502の充電が可能である。また、ドローン100は、バッテリ502に代えてウルトラキャパシタの機構を備え、荷室821内にはウルトラキャパシタ用の充電器が格納されていてもよい。この構成においては、ドローン100が足受部826に固定されている際に、ドローン100の足を介して、ドローン100に搭載されているバッテリ502を急速充電することができる。
【００７４】
ドローン100は、発着地点406に着陸している状態において、薬剤タンク104に貯留される薬剤の補充を行うことができる。荷室821には、薬剤を希釈混合するための希釈混合タンク、撹拌機構、ならびに希釈混合タンクから薬剤を吸い上げて薬剤タンク104に注入せしめるポンプおよびホース等の希釈混合を行う適宜の構成要素が格納されていてもよい。また、荷室821から上面板824の上方へ伸び出て、薬剤タンク104の注入口に接続可能な補充用ホースが配管されていてもよい。
【００７５】
上面板824の上面側には、薬剤タンク104から排出される薬剤を誘導する廃液溝840および廃液孔841が形成されている。廃液溝840および廃液孔841は、それぞれ2個ずつ配置されていて、ドローン100が移動体406aの左右どちらを向いて着陸しても、薬剤ノズル103の下方に廃液溝840が位置するようになっている。廃液溝840は、薬剤ノズル103の位置に沿って、移動体406aの長さ方向に沿って略真っ直ぐに形成されている、所定の幅を有する溝であり、乗車席81側に向かってわずかに傾斜している。廃液溝840の乗車席81側の端部には、それぞれ上面板824を貫通して荷室821の内部に薬液を誘導する廃液孔841が形成されている。廃液孔841は、荷室821内であって廃液孔841の略真下に設置されている廃液タンク842に連通している。
【００７６】
薬剤タンク104に薬剤を注入する際、薬剤タンク104内に充満する気体、主に空気を外部に排出するエア抜き動作を行う。このとき、薬剤タンク104の排出口から薬剤が排出する動作が必要になる。また、ドローン100が作業終了後に、薬剤タンク104から薬剤を排出する動作が必要になる。上面板824に廃液溝840および廃液孔841が形成されている構成によれば、ドローン100を上面板824に配置した状態で、薬剤タンク104への薬剤注入および排出を行う際、廃液を廃液タンク842に誘導することができ、安全に薬剤注入および排出を行うことができる。
【００７７】
●区画部材、ドローン、および移動体が有する機能ブロックの概要
図13に示すように、区画部材407は、侵入検知部11と、移動検知部12と、警報部13と、退出検知部14と、入退出情報送信部15と、を備える。
【００７８】
侵入検知部11は、圃場403a、403bおよび自動運転許可エリア90、すなわち作業エリア内に侵入者が侵入したことを検知する機能部である。侵入検知部11は、例えばIRセンサなどのレーザーセンサにより構成される。
【００７９】
移動検知部12は、区画部材407が移動されたことを検知する機能部である。移動検知部12は、例えば、区画部材407に搭載される６軸ジャイロセンサや、RTK−GPSの測定値に基づいて移動されたことを検知する。また、移動検知部12は、区画部材407への接触を検知するセンサにより構成されていてもよい。
【００８０】
警報部13は、侵入検知部11により検知される侵入者の侵入、又は移動検知部12により検知される区画部材407の移動に基づいて、警報を発報する機能部である。警報部13は、区画部材407自体に備えられている表示部や発音部、発光部等により、侵入者に、作業エリアから退出してほしい旨の情報を伝える。侵入者は区画部材407を超えて作業エリアに侵入してくるため、侵入の時点において区画部材407の近くにいる可能性が高い。そこで、区画部材407から発報することにより、侵入者に警報を伝えることができる。
【００８１】
退出検知部14は、侵入者が作業エリアから退出したことを検知する機能部である。侵入検知部11と退出検知部14は同一のレーザーセンサを共用してもよい。例えば、区画部材407は、作業エリア内側および外側へ向く複数のレーザーセンサを有し、レーザーセンサによる侵入者の検知順序に基づいて、侵入者が侵入したか退出したかを判別してもよい。
【００８２】
入退出情報送信部15は、侵入検知部11および移動検知部12により検知される、作業エリアへの侵入の恐れがある旨の情報（以下、「侵入情報」ともいう。）を、移動体406aが有する後述する入退出情報受信部31に送信する機能部である。また、侵入情報は、ドローン100、操作器401又は小型携帯端末401aにより受信されてもよい。入退出情報送信部15は、侵入情報に、当該侵入を検知した区画部材407の固有情報を含めて送信してもよい。区画部材407の固有情報は、複数の区画部材407を区別する識別情報、および複数の区画部材407それぞれの位置座標の少なくとも１個を含む。このとき、移動体406aは、区画部材407が配置されている位置座標と、各区画部材407の識別情報とを互いに対応付けて記憶していてもよい。すなわち、区画部材407の固有情報によれば、作業エリアにおいて侵入者に侵入され得る複数の侵入口のうち、いずれから侵入があったかを識別することが可能である。
【００８３】
入退出情報送信部15は、退出検知部14により検知される、作業エリアから退出した旨の情報（以下、「退出情報」ともいう。）を、移動体406aの入退出情報受信部31に送信する。また、退出情報は、ドローン100、操作器401又は小型携帯端末401aにより受信され、操作器401および小型携帯端末401aの表示部に適宜表示されてもよい。入退出情報送信部15は、退出情報に、当該退出を検知した区画部材407の固有情報を含めて送信してもよい。
【００８４】
移動体406aは、移動制御部30と、入退出情報受信部31と、移動体位置検出部32と、エリア判別部33と、停止位置決定部34と、位置送信部35と、警報部36と、を備える。
【００８５】
移動制御部30は、移動体406aの移動および停止を制御する機能部である。移動制御部30は、例えば移動体406aの位置座標や周囲の環境の情報等に基づいて、移動体406aを自動運転許可エリア90内において自律的に移動および停止させることができる。また、移動制御部30は、例えば営農クラウド405から移動経路に関する情報を取得して、当該情報に基づいて移動体406aを移動および停止させることができる。なお、移動制御部30は、自律的に制御されていてもよいし、移動体406aの運転席又は外部から、手動で制御されてもよい。
【００８６】
入退出情報受信部31は、区画部材407から送信される侵入情報および退出情報を受信する機能部である。
【００８７】
移動体位置検出部32は、移動体406aの現在の位置座標を検出する機能部である。移動体位置検出部32は、区画部材407から侵入情報を受信した時点における、移動体406aの位置座標を検出する。また、移動体位置検出部32は、侵入者の検知後、連続的に又は定期的に移動体406aの位置座標を検出してもよい。
【００８８】
エリア判別部33は、移動体406aの位置が、移動体406a上にドローン100が着陸可能な範囲、すなわち着陸許可エリア902にあるか否かを判定する機能部である。エリア判別部33は、侵入者が検知された時点において移動体406aの位置を判別するほか、侵入者の検知後、連続的に又は定期的に移動体406aの位置を判別してもよい。エリア判別部33は、あらかじめ設定されている着陸許可エリア902の情報と、RTK-GPS等により得られる移動体406aの位置座標とを比較することにより、移動体406aの属するエリアを判別する。また、エリア判別部33は、移動体406aの停止位置が決定された場合において、当該停止位置が属するエリアも判別してもよい。
【００８９】
停止位置決定部34は、侵入情報の受信に基づいて、移動体406aの停止位置を決定する機能部である。停止位置決定部34は、侵入情報の受信があると、移動体406aを停止させる。停止位置決定部34は、侵入情報の受信があった時点で、すぐに移動体406aの動作を停止してもよい。この構成によれば、作業エリアに侵入者がある場合にすぐに動作を停止できるので、高い安全性を担保することができる。
【００９０】
停止位置決定部34は、エリア判別部33により判別される侵入情報の受信があった時点における移動体406aの属するエリアに基づいて、停止位置を決定してもよい。停止位置決定部34は、移動体406aの位置が移動許可エリア901にある場合、最も近接する着陸許可エリア902まで移動させて停止することを決定してもよい。この構成によれば、ドローン100が圃場403から帰還した際にも、確実に移動体406a上に着陸することができる。
【００９１】
さらに、停止位置決定部34は、侵入情報に含まれる区画部材407の固有情報に基づいて、現在の移動体406aと侵入者の侵入を検知した区画部材407との距離が所定以上であるときに限り、移動体406aを着陸許可エリア902まで移動させて停止することを決定してもよい。この構成によれば、ドローン100を移動体406a上に着陸させることができる確率を向上させるとともに、安全性も担保することができる。
【００９２】
位置送信部35は、侵入情報に基づいて移動体406aが停止した位置をドローン100の移動体停止位置受信部22に送信する機能部である。当該停止した位置は、操作器401および小型携帯端末401aに受信され、操作器401および小型携帯端末401aの表示部に適宜表示されてもよい。また、位置送信部35は、エリア判別部33により判別される、当該停止位置の属するエリアの種類、すなわち移動体406aの停止位置が、ドローン100が着陸可能な範囲であるか否かの情報を合わせて送信してもよい。
【００９３】
警報部36は、侵入情報に基づいて移動体406aから警報を出す機能部である。警報部36は、警告灯830を用いて、例えば警告音や警告表示により、作業エリアに侵入者が侵入したことを移動体406a近傍に通知する。使用者402は、移動体406aの荷室821にアプローチするため、移動体406a近傍にいる可能性がある。そのため、移動体406aで警報することにより使用者402に侵入情報を伝えることができる。
【００９４】
ドローン100は、飛行制御部21と、移動体停止位置受信部22と、着陸位置決定部23と、退避行動決定部24と、を備える。
【００９５】
飛行制御部21は、モータ102を稼働させ、ドローン100の飛行および離着陸を制御する機能部である。
【００９６】
移動体停止位置受信部22は、位置送信部35から送信される、移動体406aの停止位置を受信する機能部である。また、移動体停止位置受信部22は、移動体406aの停止位置が、ドローン100の着陸可能な範囲であるか否か、すなわち停止位置が移動許可エリア901に属するか、着陸許可エリア902に属するかの情報を合わせて受信する。なお、ドローンシステム500内に移動体406aが複数含まれている場合は、移動体停止位置受信部22は、各移動体406A、406Bを識別可能な識別情報と共に、各移動体406A、406Bの位置および停止位置の属するエリアの種類を受信する。また、移動体停止位置受信部22は、ドローン100が着陸予定の移動体406A又は406Bの位置および属するエリアの種類の情報のみを受け取ってもよい。
【００９７】
着陸位置決定部23は、移動体406aの停止位置に基づいて、ドローン100の着陸する位置を決定する機能部である。着陸位置決定部23は、移動体406aが停止している位置座標を参照し、当該位置座標における移動体406a上に着陸することを決定する。
【００９８】
また、着陸位置決定部23は、移動体406aが停止しているエリアの種類に基づいて、着陸位置を決定してもよい。着陸位置決定部23は、移動体406aが着陸許可エリア902に停止している場合は、当該位置座標における移動体406a上に着陸することを決定する。移動体406aが移動許可エリア901に停止している場合は、移動体406a上以外であって移動体406aの近傍に着陸することを決定する。また、着陸位置決定部23は、移動体406aが移動許可エリア901に停止している場合、ドローン100が離陸した位置に着陸することを決定してもよい。
【００９９】
着陸位置決定部23は、ドローン100の飛行中であって、ドローン100の作業エリア、すなわち圃場403a、403bから退出する退出点において、ドローン100の着陸位置を決定する。なお、これに代えて、着陸位置決定部23は、圃場403a、403b内での作業中にドローン100の着陸位置を決定してもよい。また、着陸位置決定部23は、所定時間以内にドローン100の着陸又は圃場403a、403bからの退出が予定されていることに基づいて、着陸位置を決定する処理を実行してもよい。
【０１００】
なお、着陸位置決定部23は、ドローンシステム500内に移動体406aが複数含まれている場合は、当該着陸位置決定部23を有するドローン100の着陸が予定されている移動体406A又は406Bの停止位置又は停止しているエリアの種類に基づいて、ドローン100の着陸位置を決定してもよい。また、着陸位置決定部23は、着陸が予定されている移動体406A又は406B上に着陸できない場合、他方の移動体406B又は406A上に着陸してもよい。
【０１０１】
退避行動決定部24は、ドローン100の所定範囲に侵入者がいる場合、飛行制御部21に、ドローン100の退避行動を取らせる機能部である。ドローン100は、侵入者の侵入により移動体406aの移動が停止しても、作業エリア内の飛行および作業を継続する。ドローン100の作業は圃場403a、403b内で行われるため、自動運転許可エリア90に侵入する侵入者と接触する蓋然性は低いためである。この構成によれば、侵入者が侵入している場合でも圃場403a、403b内作業を遂行することができる。したがって、移動体406a自身が作業を行う構成に比べて、作業効率を維持することができる。ただし、侵入者がドローン100の近傍にいる場合には、ドローン100は退避行動を取る必要がある。退避行動とは、その場でのホバリング、侵入者の侵入があった地点から離れる飛行、移動体406aへの帰還、およびその場での着陸のうち少なくともいずれかを含む。また、退避行動は、侵入者がドローン100の近傍にいる旨の情報を、直接又は間接的に操作器401や小型携帯端末401aに通知する動作を含む。
【０１０２】
退避行動決定部24は、ドローン位置検出部24aおよび入退出情報受信部24bを備える。ドローン位置検出部24aは、ドローン100の現在の位置座標を検出する機能部である。入退出情報受信部24bは、区画部材407から送信される侵入情報および退出情報を受信する機能部である。この侵入情報および退出情報には、侵入のあった区画部材407の固有情報、すなわち侵入のあった地点の位置座標が特定可能な情報が含まれている。
【０１０３】
退避行動決定部24は、ドローン100の現在位置と、侵入のあった地点とに基づいて、ドローン100に退避行動を取らせるか否かを決定する機能部である。ドローン100の現在位置と侵入のあった地点との距離が所定以上の場合、退避行動決定部24は、ドローン100に退避行動を取らせず、ドローン100は作業を続行する。ドローン100の現在位置とに侵入のあった地点との距離が所定未満の場合、退避行動決定部24は、ドローン100に退避行動を取らせる。退避行動決定部24の構成によれば、侵入者が作業エリアに侵入した場合にも、できる限り作業を継続しつつ、ドローン100と侵入者が近い場合にはドローン100が退避行動を取ることで安全性も担保することができる。
【０１０４】
なお、本実施形態においては、退避行動決定部24はドローン100に搭載されているものとしたが、ドローンシステム500内の別の構成が有していて、退避行動を行う旨の命令をドローン100に送信するように構成されていてもよい。
【０１０５】
ドローン100は、移動体406aが着陸許可エリア902に停止しているとき、侵入者が作業エリア内に侵入している場合であっても、移動体406a上に着陸可能である。また、ドローン100は、移動体406aからバッテリ502および薬剤の補充を行ってもよい。さらに、ドローン100は、移動体406aから離陸してもよい。この構成によれば、侵入者が侵入している場合でもバッテリ502および薬剤の補充を行うことができるため、圃場403a、403b内作業の作業効率を維持することができる。すなわち、移動体406aの停止位置に応じてドローンの着陸位置を調整することにより、移動体406aが侵入により停止した場合であっても、移動体406aに帰還してバッテリ502および薬剤の補充を行うことができる。
【０１０６】
●フローチャート
以上説明した実施例の特徴ある構成部分の動作を説明する。図14に示すように、まず、区画部材407の侵入検知部11は、自動運転許可エリア90へ侵入者が侵入したことを検知する（S11）。また、侵入検知部11に代えて、移動検知部12が、区画部材407が移動されたことを検知する。
【０１０７】
区画部材407は侵入者の検知に基づいて、警報を発する。また、区画部材407の入退出情報送信部15は、侵入情報を移動体406aの入退出情報受信部31に送信する（S12）。
【０１０８】
移動体406aは、侵入情報の受信に基づいて、移動を停止する（S13）。
【０１０９】
区画部材407の退出検知部14は、侵入者が作業エリアから退出したか否かを判定する（S14）。侵入者が作業エリアから退出したことを検知した場合、移動体406aは、移動を再開する（S15）。
【０１１０】
侵入者が作業エリアから退出していない場合、ドローン100の着陸位置決定部23は、ドローン100が退出点に到達しているか否かを判定する（S16）。ドローン100が退出点に到達しておらず、圃場403a、403b内で作業中であるとき、ステップS14に戻り、侵入者の退出有無の監視を継続する。ドローン100が退出点に到達しているとき、着陸位置決定部23は、移動体406aの停止位置に基づいてドローン100の着陸位置を決定する（S17）。
【０１１１】
なお、本説明においては、農業用薬剤散布ドローンを例に説明したが、本発明の技術的思想はこれに限られるものではなく、撮影・監視用など他の用途のドローン全般に適用可能である。特に、自律的に動作する機械に適用可能である。また、移動体は、車両に限らず適宜の構成であってもよい。
【０１１２】
（本願発明による技術的に顕著な効果）
本発明にかかるドローンシステムにおいては、自動飛行により所定の作業を遂行するドローンと、ドローンを搬送する移動体とを有するシステムにおいて、移動体の自動走行が許可されているエリアに侵入者がある場合にも、ドローンによる作業の停止を最小限に抑え、ドローンの稼働効率を向上させることができる。
【要約】
【課題】自動飛行により所定の作業を遂行するドローンと、ドローンを搬送する移動体とを有するシステムにおいて、移動体の自動走行が許可されているエリアに侵入者がある場合にも、ドローンによる作業の停止を最小限に抑え、ドローンの稼働効率を向上させることができる。
【解決策】
ドローン100と、ドローンを積載して移動可能であってドローンが発着可能な移動体406aと、が協調して動作するドローンシステム500であって、ドローンおよび移動体の少なくとも一方が作業を行う作業エリアを区画し、作業エリアへの侵入者を検知する区画部材407を有し、移動体は、区画部材による侵入者の検知に基づいて移動体の移動を停止する移動制御部30を有し、ドローンは、移動体の停止位置に基づいて着陸位置を決定する着陸位置決定部23を有する。
【選択図】図13【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】
0006763596.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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