(57)【要約】  本方法の第一の観点において、少なくとも一つのアクチュエータを有する飛行体と、このアクチュエータを制御する制御ユニットと、この飛行体をこの飛行体から離れた基準点と動作可能に接続する機械構成部とを備えた装置を規定している。更に、それに対応するそのような装置の動作方法を規定している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つのアクチュエータを有する飛行体と、
前記のアクチュエータを制御する制御ユニットと、
前記の飛行体を前記の飛行体から離れた基準点と動作可能に接続する機械構成部と、
備えた装置。
【請求項２】
前記の動作可能な接続が機械的な接続である請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記の機械構成部が、前記の制御ユニットと動作可能に接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを前記の制御ユニットに提供するように動作可能な評価ユニットを備えており、前記の制御ユニットが、このデータに基づき前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御するように構成されている請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項５】
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を表すデータを前記の評価ユニットに提供するように動作可能な検出ユニットを備えており、前記の評価ユニットが、機械的な力を表す前記のデータを評価して、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供するように構成されている請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記の検出ユニットが前記の飛行体と機械的に接続されている請求項５に記載の装置。
【請求項７】
検出ユニットと動作可能に接続された、前記の機械的な力を計測する力センサを備えている請求項５又は６に記載の装置。
【請求項８】
検出ユニットと動作可能に接続された、飛行体の加速度、姿勢及び回転速度の中の少なくとも一つを表すデータを提供するセンサを備えている請求項５から７までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項９】
検出ユニットと動作可能に接続された、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の前記の位置を表すデータを提供するセンサを備えている請求項５から８までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１０】
前記の評価ユニットと動作可能に接続された、前記の機械構成部の特性に関する第一のデータと前記の飛行体の特性に関する第二のデータを保存するメモリユニットを備えており、前記の評価ユニットが、これらの第一と第二のデータの中の少なくとも一つを用いて評価を実行して、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供するように構成されている請求項４から９までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
能動的な安全手段及び／又は受動的な安全手段を更に備えている請求項１から１０までのいずれか一つに記載の装置。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか一つに記載された機械構成部をこの機械構成部に加えられる機械的な力に基づく通信チャネルとして使用する方法。
【請求項１３】
請求項１から１１までのいずれか一つに記載の装置を空撮のために使用する方法。
【請求項１４】
請求項１から１１までのいずれか一つに記載の装置の動作方法であって、この方法が、前記の飛行体を前記の基準点から離れて飛行させるために前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する工程を有する方法。
【請求項１５】
前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供するように評価ユニットを使用する工程と、
このデータを制御ユニットに提供して、前記の制御ユニットが、前記のデータの評価結果に基づく前記の少なくとも一つのアクチュエータの制御を実行するようにする工程と、
を更に有する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を検出する工程と、
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を表すデータを評価ユニットに提供して、評価ユニットが、前記の機械構成部に加えられる機械的な力を表す前記のデータを使用して、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供する工程を実行するようにする工程と、
を有する請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記の機械構成部の特性に関する第一のデータを保存するとともに、前記の飛行体の特性に関する第二のデータを保存する工程と、
前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表す前記のデータを提供するために、前記の第一と第二のデータの中の少なくとも一つを用いて評価ユニットで評価を実行する工程と、
を更に有する請求項１５又は１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を検出する工程と、
評価結果を提供するために、検出した機械的な力を評価する工程と、
この評価結果を制御ユニットに提供して、前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する前記の工程が前記の評価結果に基づき実行されるようにする工程と、
を更に有する請求項１４から１７までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項１９】
前記の評価工程と制御工程の中の少なくとも一つが機械構成部とのユーザ相互動作工程を有する請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記の機械的な力を検出する工程が、機械的な力の方向、大きさ及び時間シーケンスの中の少なくとも一つを検出することを含む請求項１８又は１９に記載の方法。
【請求項２１】
本方法は、前記の機械構成部に一つ以上の力を加えることにより前記の基準点と通信し、そのため、飛行体がこの一つ以上の力を機械構成部に加えるように、制御ユニットにより前記の一つ以上のアクチュエータを制御する工程を有する請求項１４から２０までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２２】
前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する工程が、緊急操作の実行、能動的な操作の実行、連続的なユーザ入力の検出及び並行したユーザ入力の検出の中の少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１８から２１までのいずれか一つに記載の方法。
【請求項２３】
基準点に対する飛行体の相対的な位置と姿勢の中の少なくとも一つを計算する方法であって、
この飛行体とこの基準点の間を延びる紐により課せられる制約に関する第一のデータを受信する工程と、
この飛行体に取り付けられた慣性センサから第二のデータを受信する工程と、
を有し、
これらの第一と第二のデータを用いて、この計算を実行する、
方法。
【請求項２４】
飛行体との相互動作方法であって、
この飛行体が、
この飛行体と動作可能に接続された制御ユニットと、
この飛行体をこの飛行体から離れた基準点と動作可能に接続する機械構成部と、
を備えており、
本方法が、この機械構成部に加えられる力の方向、大きさ及び時間シーケンスの中の少なくとも一つに関するデータをこの制御ユニットで受信する工程を有し、
この制御ユニットは、この飛行体が所定の操作を実行するように、この飛行体を制御する工程を実行し、
この所定の操作は、この制御ユニットが受信するデータと関連した操作である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空撮、特に、回転翼と紐集合体を備えたフライングカメラ、並びにその位置決め、安定化及びそれとの相互動作に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、大抵のデジタルカメラの動作は、操作者から腕の長さが届く範囲内の視点に限定されたままである。
【０００３】
この問題を解決するために、飛行形態と非飛行形態の様々な解決策が提案されている。しかし、典型的には、現在の飛行形態の解決策は、制御が難しく、所望の視点からの画像の取得に成功するように訓練された、経験の有るパイロットを必要とする。そのことは、風に大きく影響されて、木、電線、家などの高い物体と衝突して損傷し易い。伸縮可能な棒などの既存の非飛行形態の解決策は、棒、マスト、基地局のような特別な支持部材に頼っており、それらは、複雑で、高価な、扱い難い、さもなければ現実的でない解決策となっている。それらは、典型的には、安価で使い易いが、運搬が面倒であり、実現可能な視点を大きく制限している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許公開第７，４９４，３２０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明により、これまでの空撮方法の制限を大幅に軽減又は解消した。特に、本発明は、紐集合体を用いたフライングカメラを含む飛行体の位置及び姿勢を安定化させる改善されたシステム及び方法を提供することを課題とする。更に、本発明は、フライングカメラを含む飛行体との改善されたユーザ相互動作を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の意味において、そのようなユーザ相互動作は、典型的には、ユーザの意志を飛行体に対する作用の実行又は飛行体の動作の変更に翻訳することを可能とするものである。これは、典型的には、ユーザによる特定の物理的な作用（例えば、紐を引くこと）と、飛行体による特定の物理的な作用（例えば、同じ紐を引き戻すこと）とによって実現される。本発明の意味におけるユーザ相互動作は、ユーザ、飛行体又はそれらの両方により加えられる力、ユーザによるスイッチ又はボタンの作動、ユーザ又は飛行体からの可視信号又は可聴信号、或いはその信号の事前の符号化及びパターンを含むが、それらに限定されない。
【０００７】
本発明の第一の観点では、少なくとも一つのアクチュエータを有する飛行体、このアクチュエータを制御する制御ユニット及びこの飛行体をこの飛行体から離れた基準点と動作可能に接続する機械構成部を備えた装置が規定される。
【０００８】
この飛行体は、好ましくは、飛行手段を有する。
【０００９】
好ましくは、この少なくとも一つのアクチュエータは、この飛行手段を駆動するように構成される。
【００１０】
好ましくは、この飛行体は、更に、カメラを有する。
【００１１】
この動作可能な接続形態は、機械的な接続形態とすることができる。
【００１２】
好ましくは、この機械構成部は、この飛行体を基準点と機械的に接続する。
【００１３】
この機械構成部は、前記の制御ユニットと動作可能に接続することができる。
【００１４】
本装置は、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを前記の制御ユニットに提供するように動作可能な評価ユニットを備えることができ、前記の制御ユニットは、このデータに基づき前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御するように構成される。
【００１５】
本発明では、姿勢とは、慣性系に対して相対的な剛体の回転、即ち、三つの次元全てにおける剛体の向きの完全な定義を意味する。慣性系の例は、一般的に用いられている局所的な重力−地面を基準とする東−北−上基準系である。
【００１６】
好ましくは、この評価ユニットは、機械構成部に配備され、好ましくは、飛行体上に設置される。評価ユニットにより提供される前記のデータは、好ましくは、前記の機械構成部に加えられる機械的な力に基づくデータである。
【００１７】
好ましくは、この評価ユニットは、飛行体上に設置される。
【００１８】
本装置は、更に、前記の機械構成部に加えられる機械的な力を表すデータを前記の評価ユニットに提供するように動作可能な検出ユニットを備えることができる。好ましくは、機械構成部は、この検出ユニットを有する。
【００１９】
好ましくは、この検出ユニットは、飛行体に設置される。
【００２０】
この検出ユニットは、前記の飛行体と機械的に接続することができる。
【００２１】
本装置は、この検出ユニットと動作可能に接続された、前記の機械的な力を計測する力センサを備えることができる。好ましくは、機械構成部は、この力センサを有する。
【００２２】
好ましくは、この力センサは、飛行体に設置される。
【００２３】
本装置は、検出ユニットと動作可能に接続された、飛行体の加速度、姿勢及び回転速度の中の少なくとも一つを表すデータを提供するセンサを備えることができる。本装置は、検出ユニットと動作可能に接続された、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の位置を表すデータを提供するセンサを備えることができる。
【００２４】
本装置は、前記の機械構成部の特性に関する第一のデータと、前記の飛行体の特性に関する第二のデータとが保存された、前記の評価ユニットと動作可能に接続されたメモリユニットを備えることができ、その場合、前記の評価ユニットは、これらの第一と第二のデータの中の少なくとも一つを用いて評価を行なって、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供するように構成される。
【００２５】
本装置は、更に、能動的な安全手段及び／又は受動的な安全手段を備えることができる。
【００２６】
本装置は、更に、能動的なユーザ相互動作手段及び／又は受動的なユーザ相互動作手段を備えることができる。
【００２７】
好ましくは、機械構成部は、このユーザ相互動作手段を定義する。
【００２８】
本発明の別の観点では、前述した機械構成部をこの機械構成部に加えられる機械的な力に基づく通信チャネルとして使用すると規定する。
【００２９】
本発明の別の観点では、前述した機械構成部を空撮のために使用すると規定する。
【００３０】
本発明の別の観点では、前述した機械構成部の動作方法を規定し、この方法は、前記の飛行体を前記の基準点から離れて飛行させるように前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する工程を有する。
【００３１】
好ましくは、前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する工程は、機械構成部を用いて実行される。
【００３２】
本方法は、
評価ユニットを用いて、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供する工程と、
前記のデータを制御ユニットに提供して、この制御ユニットが、前記のデータ評価結果に基づき前記の少なくとも一つのアクチュエータの制御を実行するようにする工程と、
の追加工程を有することができる。
【００３３】
本方法は、
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を検出する工程と、
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を表すデータを評価ユニットに提供して、評価ユニットが、前記の機械構成部に加えられる機械的な力を表す前記のデータを用いて、前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表すデータを提供するようにする工程と、
を有することができる。
【００３４】
本方法は、更に、
前記の機械構成部の特性に関する第一のデータを記憶する工程と、
前記の飛行体の特性に関する第二のデータを記憶する工程と、
前記の基準点に対して相対的な前記の飛行体の（ａ）姿勢と（ｂ）位置の中の少なくとも一つを表す前記のデータを提供するために、評価ユニットにおいて、これらの第一と第二のデータの中の少なくとも一つを用いて評価を実行する工程と、
を有することができる。
【００３５】
本方法は、更に、
前記の機械構成部に加えられる機械的な力を検出する工程と、
評価結果を提供するために、この検出した機械的な力を評価する工程と、
この評価結果を制御ユニットに提供して、前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する工程が、この評価結果に基づき実行されるようにする工程と、
を有することができる。
【００３６】
好ましくは、この機械的な力は、基準点において機械構成部に加えられる。
【００３７】
好ましくは、この評価結果は、力の大きさ、力の大きさの変化、力の方向及び力のシーケンスの中の少なくとも一つを表すデータを含むことができる。
【００３８】
これらの評価工程と制御工程の中の少なくとも一つが、機械構成部とのユーザ相互動作工程を含むことができる。
【００３９】
好ましくは、この機械構成部とのユーザ相互動作工程が、ユーザが一回以上の力を機械構成部に加えるか、或いはユーザが機械構成部に加える力を軽減することから構成される。
【００４０】
機械的な力を検出する工程は、機械的な力の方向、大きさ及び時間シーケンスの中の少なくとも一つを検出することから構成することができる。
【００４１】
本方法は、前記の機械構成部に一回以上の力を加えることによって、前記の基準点と通信して、飛行体がこの一回以上の力を機械構成部に加えるように、制御ユニットが前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御するようにする工程を有することができる。
【００４２】
前記の少なくとも一つのアクチュエータを制御する工程は、緊急操作の実行、能動的な操作の実行、連続したユーザ入力の検出及び並行したユーザ入力の検出の中の少なくとも一つを含むことができる。
【００４３】
本発明の別の観点では、評価ユニットに実装される、基準点に対して相対的な飛行体の姿勢と位置の中の少なくとも一つを計算する方法を規定する。この方法は、前記の飛行体に取り付けられた慣性センサから第一のデータを受信する工程を有することができる。任意選択として、この方法は、事前のデータ又は計算を有するメモリユニットからデータを取り出す第二の工程を有することができる。この方法は、前記の第一のデータ及び／又は第二のデータを用いて、（ａ）ビークルのその時々の動きを予測し、（ｂ）基準点に対して相対的な飛行体の近似位置及び／又は飛行体の姿勢を計算する工程を有することができる。任意選択として、この予測及び計算は、本装置の動特性に関する事前の知識を用いて改善することができる。厳密に計算する形で、この測定を一層向上させるために、ストリング長センサ、圧力センサ、距離センサ又はそれ以外のセンサなどの追加のセンサを使用することができる。この方法は、基準点に対する飛行体の姿勢の推定と飛行体の位置の推定の中の少なくとも一つを行なうために、その時々の動きの予測と近似測定を数学的に組み合わせる工程を有することができる。
【００４４】
前記の評価ユニットは、可視又は無線磁方位ビーコン又はＧＰＳシステムなどの外部インフラストラクチャへの依存を解消可能とすることを含む、本発明の或る実施形態の技術的な利点を提供する。更に、前記の評価ユニットは、前記の機械構成部と組み合わせると、アクチュエータ又は飛行パラメータの持続的な校正や風などの外力の推定などの性能を一層向上させる特徴を実現可能である。
【００４５】
本発明の別の観点では、飛行体の安定化又は制御された飛行方法を規定し、この飛行体は、飛行体と動作可能に接続された制御ユニットと、飛行手段を駆動するように構成された少なくとも一つのアクチュエータとを備えている。この方法は、前記の評価ユニットからのデータを制御ユニットで受信する工程を有し、このデータは、飛行体の姿勢、飛行体のその時々の動き及び基準点に対する飛行体の位置の中の少なくとも一つを規定する。この方法は、メモリユニットにアクセスして、記憶された情報を取り出すように前記の制御ユニットを動作させる工程を有することができる。好ましくは、この取り出される情報は、アクチュエータの校正、飛行パラメータ、所定の制御挙動又は軌道を含むことができる。この方法は、少なくとも一つのアクチュエータ用の適切なコマンドを計算して、そのアクチュエータにコマンドを送るように前記の制御ユニットを動作させる工程を有することができる。更に、前記の制御ユニットは、前記のアクチュエータコマンドを前記の評価ユニットに返送することができる。
【００４６】
好ましくは、飛行体は、前述した形態による装置の飛行体である。
【００４７】
前記の制御ユニットに実装された方法を前記の評価ユニット、検出ユニット及び／又はメモリユニットに実装された方法並びに前記の機械構成部に課された制約と組み合わせる工程は技術的な利点を提供する。これらの利点は、好ましい安定したシステム品質、突風などの影響に対する堅牢性の向上、或いは基準点の速い動きに対する堅牢性の向上を含む。この組み合わせは、スキーヤ、ボート又は車などの速く動く基準点に取り付けられた場合などの挑戦的な条件下においても、飛行体が制御された飛行を維持することを可能とする。
【００４８】
本発明の別の観点では、飛行体との相互動作方法を規定し、この飛行体は、
この飛行体と動作可能に接続された制御ユニットと、
この飛行体をこの飛行体から離れた基準点と動作可能に接続する機械構成部と、
を備えており、この方法は、この機械構成部に加えられる力の方向、大きさ及び時間シーケンスの中の少なくとも一つに関するデータを制御ユニットで受信する工程を有し、この制御ユニットは、飛行体が所定の操作を実行するように飛行体を制御する工程を実施し、この所定の操作が、制御ユニットが受信したデータと関連する。好ましくは、この飛行体は、前述した形態による装置の飛行体である。
【００４９】
本発明の更に別の観点では、飛行体との相互動作方法を規定し、この飛行体は、
この飛行体と動作可能に接続された制御ユニットと、
この飛行体と動作可能に接続された評価ユニットと、
この飛行体をこの飛行体から離れた基準点と動作可能に接続する機械構成部と、
を備えており、この方法は、この機械構成部に加えられる力の方向と大きさの中の少なくとも一つに関するデータを評価ユニットで受信する工程を有し、この評価ユニットは、力の方向と大きさの中の少なくとも一つの特定のシーケンス又はパターンを計算により検出するように、このデータを前記のメモリユニットからのデータと組み合わせて評価する。
【００５０】
それと同時に、この評価ユニットは、動作を変更するように、例えば、ユーザとの相互動作中に触覚によるフィードバックをユーザに提供するように制御ユニットに指令することができる。評価ユニットによる評価結果は、任意選択として、飛行体の内部状態の変更、特定の動作の実行及びその時々の動作モードの変更の中の少なくとも一つを実行するために制御ユニットに送信することができる。好ましくは、飛行体は、前述した形態による装置の飛行体である。
【００５１】
従って、前記の評価ユニット、制御ユニット及び機械構成部を組み合わせる工程は、無線通信又は複雑な構成とプログラミングを必要とせずに、制御された形態でユーザと相互動作する飛行体の飛行を可能とする。紐に加えられるユーザの手の自然な動きにより実現される空撮などの簡単な仕事のために、この飛行体を直感的に発進、操作することができる。更に、前記の組み合わせによって、例えば、或るバッテリレベルやパノラマ写真測量などの所与の仕事の完了のような或る条件を付与さられた、紐に対する力の特定のパターン又はシーケンスの作用などによって、飛行体が情報をユーザに送り返すための新しい通信チャネルが実現可能である。
【００５２】
本発明の或る実施形態の技術的な利点は、全年齢の未経験なユーザでも特別な支援部材を必要とせずに広範囲な視点からの画像を安全に取得することを可能とする。例えば、本発明は、衝突、機械的又は電気的な障害、電子的な誤動作、オペレータの誤り、風や乱気流などの不利な環境条件から生じる、現在の空撮に付き物のリスクを最小化又は解消することができる。
【００５３】
本発明の或る実施形態のそれ以外の技術的な利点は、多種多様な動作条件及び環境において、より容易な操作を可能とする。それは、初心ユーザ、若いユーザ、自動式／半自動式／ユーザ制御式基地局でも、熟練した人間の操縦者が有人と無人の両方の飛行ビークルにより現在行なっている仕事を実行することを可能とする。人間の操縦者を必要とすることは、多くの用途における費用対効果、実現可能な動作条件及び飛行ビークルの飛行耐力を著しく制限する。例えば、熟練した人間の操縦者でも、風及び乱気流を含む多くの現実世界の動作条件での安全で効率的な制御を保証することはできない。
【００５４】
本発明の或る実施形態の更に別の技術的な利点は、多様な状況における多様な用途の特定のニーズに本発明を適応させることを可能とする。実施例は、ＤＩＹドローンなどの趣味仲間のためのプラットフォーム、飛行プラットフォームを積極的に研究するか、或いはそれをカリキュラムの一部として使用するグループのための研究用プラットフォーム、生存力、電力の自律性、検出可能性、極限条件（気象、照明条件、汚染）での動作などの要件を有する軍事使用、小さい飛行ビークルなどの玩具、音楽と光に合わせた舞踊を含む舞台公演又は舞台俳優との相互動作を必要とする劇場公演、凧の使用と同様の娯楽使用、工業又は公共サービス用途（例えば、工業用地の調査及び監視、写真測量、探査）、職業上の空からの写真又は映像撮影、或いは危険な仕事又は反復した仕事を必要とする公共インフラストラクチャの調査と監視を含む。特に、或る技術的な利点は、本発明が広範囲なセンサを備えることを可能とする。例えば、赤外線センサは、農園の乾いた地面の切り貼りを検出する実施形態又は農作物を監視する実施形態を可能とする。
【００５５】
本発明のそれ以外の技術的な利点は、以下の図面、記述及び請求項から当業者には容易に明らかとなる。更に、特定の利点を前に列挙したが、様々な実施形態は、それらの列挙した利点の全て又は幾つかを含むか、或いは全く含まない。
【００５６】
本発明の実施例を図示した以下の図面を参照して、例示するためだけに、本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ユーザが紐を用いてフライングカメラの第一の実施形態を制御する形態の図
【図２】制御方法の例のブロック図
【図３】飛行モジュールとその部分のブロック図
【図４】フライングカメラを使用するプロセスを説明するフローチャート図
【図５】紐の使用によるフライングカメラとのユーザ相互動作を説明するブロック図
【図６】二重反転プロペラ構造の周りの安全シュラウドとステレオカメラ機構を備えたフライングカメラの別の実施形態図
【発明を実施するための形態】
【００５８】
以下において、本発明の理解を容易にするために、一連の特定の実施例を特に参照して説明する。しかし、本発明の基礎を成す原理がこれらの特別な実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、これらの原理は、多くのシステムと組み合わせて、機械構成部を用いた位置決め、安定化、相互動作及び飛行体の制御を行なうことができる。
【００５９】
更に、本発明の様々な特徴は、時にはそれらをフライングカメラ及び空撮用途例に実装するとの意味において説明する。これらの特徴は、それ以外の形式の飛行体、それ以外のセンサ及びそれ以外の用途にも等しく適用可能である。従って、以下において説明する実装形態の特定の観点は、本発明の適用可能性をそれらの飛行体、それらのセンサ又は如何なる特定用途に限定するものと看做すべきではない。
１．概略及び典型的な使用形態
図１は、以下で説明する本発明の典型的な使用方式の例を図示している。ユーザ１０８は、機械構成部（ここでは、単一の紐１０６から成る簡単な紐集合体）のユーザ終端部を保持している。この紐１０６は、典型的なヘリコプタ構造（上昇及び横方向の安定化用の斜板を備えた主回転翼と偏揺れ安定化用の小さい補助尾翼プロペラとを有する推進／安定化システム１０４）を用いて自身を上昇させて安定化させる飛行体（ここでは、フライングカメラ１０２）と接続されている。
【００６０】
この紐１０６は、フライングカメラ１０２が（ここでは、ユーザ１０８の近くの）基準点１２６に対して相対的な精確な位置決めと安定化を実行することを可能とする。更に、この紐１０６は、ユーザ１０８がフライングカメラ１０２と（及びその逆向きに）通信することを可能とする。そのようなユーザ相互動作は、例えば、紐を所望の方向に引っ張ることから成る。この相互動作は、例えば、フライングカメラ１０２に搭載され、紐１０６と繋がれた方向力センサ１２４及びフライングカメラ１０２の本体に取り付けられた（例えば、検出ユニット、評価ユニット、メモリユニット又は制御ユニットを備えた）飛行モジュール１２８を用いて実現することができる。
【００６１】
フライングカメラ１０２との相互動作形態の説明を容易にするために、図１の用途を空撮とする、即ち、ユーザは、カメラ１１０を備えたフライングカメラ１０２によって実現可能となる通り、所望の視点から、典型的には、上昇した位置から画像を収集するとの最終的な目的を果たすために努力する。
２．位置決めと安定化
本発明は、それぞれ広域座標系１１４と基準点１２６に対して相対的なフライングカメラ１０２の姿勢及び位置を維持する問題をほぼ軽減、或いは解消する。明確化のために、以下の説明は、二次元（２Ｄ）の事例を考察する。しかし、本発明は、空間的な三次元（３Ｄ）に一般化でき、そこにおいて有用である。
【００６２】
フライングカメラ１０２の重心１２２に作用する主な力１２０は、重力Ｆｇ、回転翼が発生する推進力Ｆｐ及びユーザ１０８が紐を引っ張る力Ｆｓである。角度α１１６は、ユーザ１０８とフライングカメラ１０２の間の角度を表す。角度β１１８は、重力Ｆｇの方向とフライングカメラ１０２の上向き方向ｚｂの角度を表す。
【００６３】
地面に繋がれていない、飛行ビークルなどの典型的な飛行体上では、慣性センサは、一次的に角度α１１６とβ１１８の絶対測定を行なうことができない。空気抵抗などの二次的な効果は、幾つかの条件でそのような測定を可能とするが、ホバリング飛行に関する角度情報を提供しない。本発明は、この制限の克服を可能とする。
【００６４】
このことは、以下の通り実現できる。フライングカメラ１０２は、紐１０６を用いて固定座標系１１４と接続された、フライングカメラ１０２の加速度、姿勢及び回転速度の中の少なくとも一つを表すデータを提供するセンサ（例えば、磁力計、加速度計、ジャイロスコープ）を備えている。ぴんと張られた紐１０６、精確なセンサ測定及びフライングカメラ１０２の既知の幾何学的形状を仮定すると、飛行装置機構の数学モデルが数式化される。特に、図１に図示されている通りのフライングカメラ１０２の重心１２２に作用する基本的な力１２０、ぴんと張られた紐１０６により課される機械的な制約及びその結果得られるα１１６、β１１８、Ｆｐ及びＦｇの間の代数的な関係の知見を活用する。本体の基準座標系（ｘｂ，ｚｂ）に合わせた加速度計の測定結果ａｘ，ａｚは、それぞれ次の通りである。
【００６５】
ａｘ＝−Ｆｓｓｉｎ（α−β）
ａｚ＝Ｆｐ−Ｆｓｃｏｓ（α−β）
紐がぴんと張られているので、紐方向の力は、次の式と等しくなければならない。
【００６６】
【数１】
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【００６７】
ここで、ｌは紐の長さである。
【００６８】
次に、例えば、規則的な間隔でモデルをサンプリングすることによって、α１１６、β１１８、Ｆｐ、Ｆｓ及びＦｇの関数として本体に作用する測定した特定の力を規定する前記の数学モデルを閉形式又は数値的に変換する。その結果得られる慣性センサによるＦｇベクトルの間接的な観測が、重力ベクトル、そのため角度β１１８の絶対的な測定を提供する。言い換えると、前記の方法は、評価ユニットが紐により課される物理的な制約と慣性センサに基づく重力方向の決定を可能とし、それは、次に制御ユニットがフライングカメラ１０２の姿勢を安定化させて、空気中に飛行させて制御可能にすることができる。
【００６９】
一つの手法では、前記の求心項
【００７０】
【数２】
2015531718.tif 000004
を無視できると仮定することができる。公称値Ｆｐと加速度計の測定値ａｘ及びａｚが与えられると、次の通り、張力Ｆｓと二つの角度を得ることができる。
【００７１】
【数３】
2015531718.tif 000005
【００７２】
この計算には符号の曖昧さが有り、評価ユニットが、αとβのその前に推定した値を参照することによって、並びに別のセンサ、例えば、角速度又は紐角度センサを使用して、所与の時間で演繹的な推定を行なうことによっても、この曖昧さを解決できることに留意されたい。
【００７３】
この手法は、紐の長さ又は気圧高度計などからのビークルの高さの追加情報と組み合わせると、評価ユニットが、長さと角度の単純な三角法の関係を利用することによって、基準点１２６とフライングカメラ１０２の間の相対的な位置を得ることを可能とする（二次元の場合に関して、図１を参照）。これは、例えば、フライングカメラ１０２の制御、カメラ１１０の照準合わせ又はそれらの組み合わせを行なうために、制御ユニットによって使用することができる。
【００７４】
本発明の改善構成は、紐１０６をフライングカメラ１０２に取り付けている所に力又は方向センサ１２４を設置した場合、より精確な位置決めを可能とする。特に、そのようなセンサは、α１１６とβ１１８のより堅牢な推定とフライングプラットフォームとのユーザ相互動作の改善の両方を提供するために評価ユニットが使用するデータを提供する。より詳しくは、フライングカメラ１０２の高さ又は紐１０６の長さが分かっている（例えば、メモリユニットに保存されている）か、或いは分からないが固定的に維持されている場合、評価ユニットを用いた姿勢及び／又は位置の推定を行なうために、これらの角度推定を利用することができる。特に、位置及び／又は姿勢は、部分的（例えば、特定の方向（平面内の方向又は単一の軸に沿って傾斜した方向）における円上の位置又は線に沿った位置）であるか、或いは全く三次元的な位置及び／又は姿勢とすることができる。これらは、制御ユニットが基準点１２６に対して相対的なフライングカメラ１０２の姿勢及び／又は位置を能動的に安定化させることを可能とする。このことは、三次元における長さと角度の三角法の関係を利用することによって実現される（二次元の場合に関して、図１を参照）。
【００７５】
更に、ここで開示した姿勢推定手法は、衛星に基づく全地球測位システム、ビーコンに基づく位置及び姿勢測定システム又はそれら以外による測定などの別の測定と組み合わせることができる。例えば、評価ユニットが完全な三次元の位置及び姿勢の推定を行なうことを可能とするために、フライングカメラ１０２に搭載された、磁力計などの追加の偏揺れ姿勢センサからのデータを用いることができる。このことは、三次元におけるユーザ又はＧＰＳ座標などの別の基準系に関するビークルの姿勢の角度を含む、長さと角度の三角法の関係を利用することによって実現される。このことは、ユーザの動きと独立して所与の方向にフライングカメラを向ける必要の有る用途において特に有用である。
【００７６】
前述した方法は、図１に図示されたヘリコプタ構造などの特定の飛行構造に限定されない。角度α１１６及びβ１１８の取得に繋がる解析は、ここで述べた発明が風の有る条件下で、或いは動いている人により保持されていたり、動いているビークルに取り付けられていたり、動いている基地局に取り付けられているなど、基準点１２６が動いている場合に有用であり続けることを意味する、適切な動作条件下で良好な堅牢性の品質を有することを示すことができる。更に、慣性センサと関連して検出を説明したが、前述した方法は、姿勢又は位置を表すデータを提供するそれ以外のセンサを使用した場合にも等しく適用可能である。更に、本方法は、単一の紐の使用に限定されず、それ以外の多くの機械構成部も可能である。
【００７７】
図２は、フライングカメラ１０２の安定化のために使用できる制御方法の例のブロック図を図示している。この制御方法の動作中に、フライングカメラ１０２の加速度、姿勢及び回転速度の中の少なくとも一つを表すデータを提供するセンサと、任意選択として、フライングカメラ１０２の紐取付点１２４に作用する力のセンサとの測定からフライングカメラ１０２の状態の推定を行なうために、数値法（典型的には、評価ユニットに実装された「状態推定器」２０４）が用いられる。更に、メモリユニットを使用することができる。特定の要件と使用事例に応じて、従来技術で周知の推定を行なうために使用できる方法は、一つ又は複数のルーエンバーガー観測器、カルマンフィルタ、拡張形カルマンフィルタ、無香カルマンフィルタ、粒子フィルタ及びそれらの組み合わせを含む。（典型的には、評価ユニットに実装された）適切なオンボードセンサ統合形態は、有効な短時間フレーム推定を提供するとともに、必要な場合に緊急手順を作動できるようにして、瞬間的に緩んだ紐などの無効なモデル仮定に対する動作上の誤りに関する堅牢性を提供することもできる。
【００７８】
状態推定部２０４に基づき、（典型的には、制御ユニットに実装された）フィードバック制御方法２０６，２０８は、本発明の実施形態に応じて、フライングカメラ１０２に力及び／又はトルクを加える回転翼、斜板、制御面又はそれ以外の手段から成る少なくとも一つのアクチュエータ２１０への制御入力を提供する。このフィードバック制御は、本体座標系１１２により規定される通りの位置２０６と姿勢２０８を制御するように構成され、並列又は縦列式フィードバック制御ループから構成することができる。特定の要件と使用事例に応じて、飛行アクチュエータ制御信号の計算のために使用できる方法は、線形又は非線形状態フィードバック、モデル予測制御及びファジー制御を含む。
【００７９】
一つの実施例として、公称集合推力Ｆｐと所望の角速度
【００８０】
【数４】
2015531718.tif 000006
をコマンドとして受け取る、垂直二次元平面内で動作するビークルを考える。所望の紐角度
【００８１】
【数５】
2015531718.tif 000007
を維持する一つの可能な制御法則は、縦列式コントローラであり、その場合、先ずは、以下の通り、所望の紐角度加速度
【００８２】
【数６】
2015531718.tif 000008
を計算し、
【００８３】
【数７】
2015531718.tif 000009
ここで、τｓとζｓは調整要素であり、
その後、閉ループ紐角度システムの所望の時間定数と所望の減衰比に対応して、所望のビークル角度β＊に変換し、この角度は、次に、
【００８４】
【数８】
2015531718.tif 000010
を与える。そして、所望のビークル角度と角速度は、次の通り計算することができる。
【００８５】
【数９】
2015531718.tif 000011
【００８６】
ここで、τＶも調整パラメータである。
【００８７】
状態推定部２０４、特に、Ｆｓの得られた値は、通信チャネルとして、或いはフライングカメラとのユーザ相互動作を検出するために使用することもできる。ユーザコマンド検出部２１２は、（例えば、ビークルが空中を飛行している、ビークルが撮影しているとの）状態情報が所定の、或いはコンピュータに学習させた（例えば、紐を三回素早く引っ張る、二回強く引っ張った後横方向に長く引っ張る）相互動作パターンに合致するかを検出する。検出したパターンに基づき、（典型的には、制御ユニットに実装される）フィードバック制御方法２０６，２０８は、ユーザ１０８が提供したコマンドを表すデータを供給される。このコマンドは、カメラ制御システム２１４にも転送され、そのため、ユーザ１０８がフライングカメラ１０２とカメラ１１０の挙動を独立して制御することを可能とする。ユーザコマンド検出システム２１２に実装されたユーザ相互動作システムは、以下の記述において更に詳しく説明されている。
【００８８】
図３は、制御ユニット３０２、評価ユニット３０４、検出ユニット３０６及びメモリユニット３０８を含む、飛行モジュール１２８とそのモジュールの部分とのブロック図を図示している。この飛行モジュールは、入力として検出情報を受信して、アクチュエータにデータを提供する。
【００８９】
特定の要件と使用事例に応じて、複数の評価ユニット、検出ユニット、メモリユニット及び制御ユニットを使用することができる。同様に、複数の工程（例えば、位置及び／又は姿勢を表すデータに関する工程とユーザ相互動作を表すデータに関する工程の両方）を単一のユニットで実行することができる。
【００９０】
検出ユニットは、センサ情報を処理するために使用される。例えば、それらは、（図示されていない）加速度計、ジャイロスコープ、磁力計、気圧計、温度計、湿度計、緩衝器、化学センサ、電磁センサ、マイクロフォンなどのセンサから受信した情報を処理することができる。例えば、検出ユニットは、フライングカメラなどの飛行体と基準点の機械的な接続部により生じる力のデータを抽出するために情報を処理することができる。そのような力は、例えば、紐により拘束されたビークル、紐を引っ張るユーザ、或いは風又はモータ障害により発生する妨害などの外乱によって引き起こされる可能性が有る。検出ユニットは、紐などの機械構成部に加えられる機械的な力を表すデータにおけるパターンを検出して、機械構成部を用いた通信チャネルを実現するために使用することもできる。更に、検出ユニットは、フライングカメラ１０２に搭載された一つ又は複数のカメラ１１０，６０８からの情報を処理することができる。
【００９１】
評価ユニットは、データを評価するために使用される。例えば、これらは、相対位置と絶対位置の両方を表すデータ、特に、（図示されていない）ＧＰＳセンサ、ビジュアル走行距離計測法／ＳＬＡＭ、逆反射位置決めシステム、レーザー距離計、ＷｉＦｉ位置決めシステム、気圧高度計、気圧バリオメータ又は超音波センサのデータを評価することができる。例えば、これらは、基準点に対して相対的なフライングカメラなどの飛行体の位置と姿勢を表すデータを推定するために、検出ユニットが提供する機械的な力を表すデータを使用することができる。
【００９２】
メモリユニットは、データを保存するために使用される。例えば、これらは、過去のセンサ読取り値、動作状態又はユーザコマンド、並びにフライングカメラ１０２と紐１０６の特性に関するデータを保存することができる。
【００９３】
制御ユニットは、アクチュエータを制御するために使用される。例えば、これらは、飛行アクチュエータ（例えば、空気推進システム１０４）及びそれ以外のアクチュエータ（例えば、カメラ１１０のズーム／パン／チルト用モータ）のための制御出力を発生することによって、能動的（又は受動的な）自己安定化を可能とする。これらの制御出力は、評価ユニットが供給する位置と姿勢を表すデータに応じて発生することができる。
３．ユーザ相互動作
紐１０６により加えられる力Ｆｓを任意選択の力センサ１２４により直接測定するか、或いは推定することによって、評価ユニット３０４が、紐１０６に加えられる物理的な力によりフライングカメラ１０２とのユーザ相互動作を検出することが可能である。任意選択として、フライングカメラ１０２からユーザへの通信を可能とするために、フライングカメラ１０２の少なくとも一つのアクチュエータを制御することによってユーザ相互動作を可能とするように制御ユニット３０２を構成することができる。
【００９４】
図４は、空撮の適用例に関するフライングカメラ１０２とのユーザ相互動作の処理例のフローチャートを図示している。電源スイッチの投入後、フライングカメラ１０２は、自己検査４０２を実行する。この検査は、空気中に飛行する前に、フライングカメラ１０２の全てのユニット及びアクチュエータの正しく安全な動作を保証するように構成される。例えば、それは、全ての構成要素が正しく初期化されたか、フライングカメラが紐コマンドに応答したか、或いはバッテリレベルが飛行に十分であるかの検査から構成することができる。更に、自己検査４０２は、内部慣性センサを校正するために本装置を水準面に位置決めしたり、搭載したカメラ１１０のホワイトバランスを調整するなどの校正工程から構成することができる。更に、この自己検査４０２は、本装置が好適な重量を有し、重心１２２及び紐取付点１２４に関して重量が釣り合っているか、或いはカメラ１１０又は（図示されていない）バッテリパックの位置を調整する必要が有るかを決定するために、本装置を紐１０６に吊り下げるなどのそれ以外の検査から構成することができる。
【００９５】
自己検査４０２が成功した後、フライングカメラは、ユーザ放出４０４の用意が整う。ユーザ放出４０４は、大きさ、重量、受動的及び能動的安全機能又はその検出能力に応じて、様々な手法で実行することができる。例えば、ユーザは、先ずフライングカメラ１０２を頭上に保持した後、（典型的には、評価ユニット３０４により検出される）二回握ることによって、プロペラ１０４を回転するように指令し、その後統合安全スイッチ６０４を統合したハンドル６０２を放出することができる。それ以外の場合、フライングカメラ１０２は、（図示されていない）地面に設置された基地局から始動又は動作させるか、ユーザの手に保持するか、或いは単純に２メートル以上空中に投げ上げて自動安定化させることにより始動することができる。
【００９６】
次に、フライングカメラ１０２は、制御ユニット３０２が評価ユニット３０４から受信したデータに応じてアクチュエータに適切なコマンドを送信することにより位置を安定化させるホバリングモード４０６に入る。安定化は、基準点、紐、空気、地面又はそれらの組合せに対して相対的な安定化とすることができる。
【００９７】
図４に図示されたフローチャートの例では、次に、フライングカメラが、ユーザコマンドに基づく操作を実行する用意が整う。そのような操作は、検出ユニット３０６を用いて示されたデータを検出し、評価ユニット３０４において、任意選択として、メモリユニット３０８からのデータと共に、そのデータを処理することによって起動することができる。
【００９８】
操作は、所望のビークル位置、姿勢及び作用のシーケンスであり、典型的には、メモリユニット３０８に保存されている。操作は、典型的には、評価ユニット３０４から受信したデータに応じてアクチュエータに適切なコマンドを送信することによって実行される。簡単な例は、「写真撮影」、「引張方向に移動」又は「着陸」を含む。しかし、操作は、一連の位置に沿ってビークルを制御して、一連の画像を撮影することと関連する「パノラマ撮影」などの複数の複雑なルーチンで構成することもできる。図４に図示された例と異なり、操作は、ユーザ入力無しに実行される全体的な動作から構成することもできる。例えば、ユーザは、自律的に離陸して、基準点１２６に対して相対的な設定点に飛行し、一連の写真を撮影して、最終的に自律的に着陸するために出発位置に戻ることと関連する操作をフライングカメラに実行させる、ユーザインタフェースの設定を選択することができる。
【００９９】
ユーザが、典型的には、評価ユニット３０４により検出される着陸コマンド４１０を発出すると、制御ユニット３０２は、フライングカメラ１０２が着陸操作４１２を実行してプログラムを終了するようにアクチュエータに指令する。
【０１００】
図５は、フライングカメラ１０２とのユーザ相互動作に関する（典型的には、評価ユニット３０４に実装される）簡単な状態機械の実施例を図示している。フライングカメラ１０２がホバリングしている場合、地上のユーザ１０８は、基準点１２６を横方向に動かして、フライングカメラ１０２に横方向のシフト操作５０２を実行させることができる。ユーザは、フライングカメラの姿勢変更５０４を行なうために、紐を放す又は緩めることもできる。更に、ユーザは、写真又はビデオ撮影などの或る行為を起動するために、（典型的には、少なくとも一つの検出ユニット３０６からのデータに基づき評価ユニット３０４により検出される）紐の短い引っ張り５０８などの信号を使用することができる。最後に、ユーザは、フライングカメラ１０２に方向転換５０６を指令するために、横向きの引っ張りなどの信号を使用することができる。例えば、引張信号は、検出ユニット３０６が供給するデータ、任意選択として、メモリユニット３０８が提供するデータに基づき評価ユニット３０４により検出されて、制御ユニット３０２に方向転換の実行などのコマンドをアクチュエータに送信させることができる。同様に、ビークルは、例えば、前記の例での方向転換に代わって、ユーザと通信するための信号を使用することができるともに、制御ユニット３０２が、（引張信号などの）通信信号をユーザに送信するように、アクチュエータにコマンドを送信することができる。
【０１０１】
典型的には、評価ユニット３０４により検出されるユーザ相互動作入力は、紐１０６（例えば、その終端又は基準点１２６）に加えられる力の方向、大きさ及び時間シーケンスの組合せから構成することができる。それは、紐の取付点１２４の力センサ又はそれ以外のセンサ（例えば、加速度計、レートジャイロ）により測定することができる。それは、ユーザコマンド検出手法２１２により識別することができる。このような構成は、（方向と大きさを表さない）マウスクリック又は（大きさを表さない）マウスジェスチャにより周知のような既存のインタフェースを著しく拡張する高度で直感的なユーザインタフェースを可能とする。
【０１０２】
更に、フライングカメラ１０２は、基準点における基地局との間の通信又は紐を介したユーザ相互動作のための機械的な力（例えば、触覚によるフィードバックで用いられる機械的な刺激などの触覚フィードバック）に基づく通信チャネルを備えることができる。これは、両方向通信のために、例えば、コマンドが認識されたか、コマンドが正しく入力されたかを基準点に知らせるために使用することができる。そのような通信チャネルを実現するために、フライングカメラのオンボードコントローラは、例えば、ぴんと張られた紐を介してユーザに特別な触覚メッセージを送り返すために、推進システムを用いて、一連の小さい引張を指令することができる。別の例として、フライングカメラは、低いバッテリ又はフルオンボードメモリなどの警報又はエラー条件を示すために、明らかに識別可能な時間対力のパターンで上向きの引張の連続シーケンスを実行することができる。例えば、紐に加えられる機械的な力に基づき、ユーザからフライングカメラにユーザコマンドを送信するか、或いはフライングカメラからユーザにユーザフィードバックを送信するための通信チャネルとして紐を使用することができる。
【０１０３】
フライングカメラは、光表示により、或いはユーザコマンドへの視覚的な応答として明らかに解釈可能な動きを意識的に実行して、所要のコマンド及びそれらが使用可能な意味を学習する手段をユーザに提供することによって、視覚的なフィードバックも提供することができる。触覚的なフィードバックと視覚的なフィードバックの両方は、直感的なユーザインタフェースにとって重要な構成要素である。フライングカメラの大きさと近さに応じて、ユーザ相互動作の信頼性を更に改善する好適な聴覚的な合図を追加することによって、そのような明らかに解釈可能な操作を一層改善することができる。触覚的、視覚的及び聴覚的なフィードバックは、フライングカメラの主要なアクチュエータ（例えば、そのモータ）、追加のアクチュエータ（例えば、バイブレータ、リニアアクチュエータ、光、スピーカ）又はそれらの組合せを用いて発生することができる。
【０１０４】
操作は、能動的又は受動的な操作とすることができる。能動的な操作は、ユーザコマンド検出部２１２により起動され、フライングカメラの制御方法により管理される（図２を参照）。例えば、フライングカメラ１０２は、ユーザコマンドに応じて、その場で単一の全く制御された回転を実行することができる。受動的な操作は、単にフライングカメラ、紐集合体及びフィードバック制御システムにより決まる物理的な動きとのユーザ相互動作の結果である。これらは、飛行ビークルの安定化挙動から生じ、標準的な状態推定とフライングカメラの状態を変更する制御挙動の堅牢性を利用している。例えば、ユーザは、追加の紐を放して、それによりフライングカメラがより高く飛ぶことを可能にできる。
【０１０５】
操作は、ユーザ入力を二進又は連続入力として取り扱うことができる。例えば、紐に対する力の大きさにおいて検出した変化は、閾値を上回った場合にのみ操作を起動することができる。連続的なユーザ入力は、パラメータとしての役割を果たすこともできる。例えば、紐に対する力の大きさは、所望の程度の横向きの動き又は撮影する写真の数の指令として使用することができる。
【０１０６】
操作は、順番に、或いは並行して実行することができる。例えば、フライングカメラは、好適な一連の写真がパノラマ画像の集合体として完成する前に、別のコマンドを受け取ることができない。さもなければ、ユーザは、横方向移動コマンド５０２を発出すると同時に、紐を緩めて、フライングカメラをユーザに向かった螺旋状の動きに拘束することができる。
【０１０７】
前記の記述は、例示を目的とする実施例による少数のユーザ相互動作事例、紐を介した考え得るユーザ入力コマンド、紐を介したフライングカメラの応答だけを列挙しており、フライングカメラの考え得る操作が、多数の考え得る入出力マッピングとユーザ相互動作方式を生みだすことに留意されたい。本発明の利点が与えられると、当業者は、（ユーザ、基地局等を含む）広範囲な実体の間における広範囲な用途及びフライングカメラ以外の広範囲な飛行体のための（機械的な力等に基づくものを含む）ユーザ入力と関連する好適な通信方式又は様々な通信チャネルを考案することができる。
４．更に別の実施例
図６は、フライングカメラ１０２の別の実施例を図示している。図６の実施形態は、発進／回収に便利なハンドル６０２、素早い安全な発進を可能とする、このハンドルに取り付けられた安全スイッチ６０４、及び推進システム１０４を取り囲む軽いが頑丈なケージ６０６を含む様々な能動的及び受動的安全機能を備えている。
【０１０８】
要件と使用事例に応じて、それら以外の様々な機能を採用することができる。特に、フライングカメラ１０２は、オペレータ、周囲環境及びフライングカメラ１０２に対するリスクを軽減するために（図示されていない）追加の受動的安全機能（例えば、非導電性紐集合体、所定の破断点、衝突安全プロペラ、冗長的な構成要素）及び能動的安全機能（例えば、自律的な障害物回避、自動安定化、自律的な離陸／着陸、可聴警報、視覚エラー表示、デッドマンスイッチ、緊急破壊スイッチ、予備飛行制御ルーチン（自動的／自律的な副操縦者））を備えることができる。
【０１０９】
図６の実施形態は、二つの同軸の二重反転プロペラを有する推進システムを備えている。これらのプロペラの一方又は両方は、フライングカメラ１０２の制御に必要な力及びトルクを発生するために、斜板などの機構又は制御モーメントジャイロスコープなどの制御トルクを発生する別の手段を備えることができる。
【０１１０】
更に、要件と使用事例に応じて、それ以外の様々な推進システムを採用することができる。特に、フライングカメラ１０２は、飛行バー、特許文献１に記載されている通りの受動的な安定したロータ集合体、或いは効率及び冗長性を向上させる（図示されていない）クワッドコプター、ヘキサコプター又はそれら以外の複式ロータ構造を備えることができる。
【０１１１】
図６の実施形態は、奥行き強調画像処理又は三次元臨場感用途向けのステレオカメラ構成６０８を図示している。一般的に、フライングカメラ１０２に搭載されたカメラは、能動的なセンサ（例えば、構造化光投影システム）を含む、電磁波を感知する如何なるセンサとすることもできる。
【０１１２】
図６の実施形態では、飛行モジュール１２８は、フライングカメラ１０２に設置されている。しかし、要件と使用事例に応じて、制御ユニット、検出ユニット及びメモリユニットを含む構成部品の幾つか又は全ては、基準点１２６を含む、それ以外の場所に設置することもできる。
【０１１３】
幾つかの実施形態では、必要に応じて、（図示されていない）無線通信などの追加機能、オンボード画像処理又はバッテリ加熱回路を追加することができる。更に、光ファイバ通信媒体としての使用、曲げセンサとしての使用、別の形式のセンサを上昇させるための使用、或いは歪みや捩れなどの特性を測定するためのセンサとしての使用など、紐１０６の別の特性を利用することができる。
【０１１４】
前記の記述は、多くの特徴を含んでいるが、それらは、実施形態の範囲を制限すると解釈してはならず、単に幾つかの実施形態の説明を提供すると解釈すべきである。例えば、上昇は、プロペラ、エアフォイル、ダクト及び翼を含む非常に多様な手段を用いて実現することができ、それらの手段は、固定翼、回転翼及び羽ばたき機を含む多くの構成から組み立てることができ、紐は様々な弾力性を持つか、或いは検出素子を備えることができる。従って、実施形態の範囲は、与えられた例ではなく、添付した請求項とそれらの合法的な等化物によって決定される。
【符号の説明】
【０１１５】
１０２    フライングカメラ
１０４    空気推進システム
１０６    紐
１０８    ユーザ
１１０    カメラ
１１２    本体座標系
１１４    広域座標系
１１６    α（アルファ）（フライングカメラに対するユーザの角度）
１１８    β（ベータ）（重力に対するフライングカメラの角度）
１２０    フライングカメラに作用する力
１２２    フライングカメラの重心
１２４    力センサ／紐取付点
１２６    基準点
１２８    飛行モジュール
２０２    慣性センサ
２０４    状態推定部
２０６    位置制御部
２０８    姿勢制御部
２１０    飛行アクチュエータ
２１２    ユーザコマンド検出部
２１４    カメラ制御部
２１６    メモリ
２１８    カメラアクチュエータ
３０２    制御ユニット
３０４    評価ユニット
３０６    検出ユニット
３０８    メモリユニット
４０２    自己検査実行
４０４    ユーザ放出
４０６    ホバリング
４０８    ユーザコマンド
４１０    着陸
４１２    着陸操作
５００    ホバリング
５０２    横方向移動
５０４    上下移動
５０６    方向転換
５０８    写真撮影
６０２    ハンドル
６０４    安全スイッチ
６０６    保護ケージ
６０８    ステレオカメラ
【図１】
2015531718.tif 000012
【図２】
2015531718.tif 000013
【図３】
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【図４】
2015531718.tif 000015
【図５】
2015531718.tif 000016
【図６】
2015531718.tif 000017
【国際調査報告】
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2015531718.tif 000019
2015531718.tif 000020
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