(57)【要約】【課題】無人飛行体を遠隔操縦する前に、キャリブレーション動作が確実に行われるようにする。【解決手段】無人飛行体１０は、機体１１に設けられた複数のロータユニット２０と、地磁気に基づいて機体１１の方位を算出して方位情報を出力する電子コンパス２７と、ロータユニット２０の駆動を制御する制御部３５とを備えている。制御部３５は、機体１１に対してキャリブレーション動作が行われることで、電子コンパス２７が補正されたかを判定する補正判定部３６を有しており、補正判定部３６において電子コンパス２７が補正されたと判定されるまでの間、ロータユニット２０の駆動を停止させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、該機体に設けられた複数のロータユニットと、該ロータユニットの駆動を制御する制御部とを備えた無人飛行体であって、
地磁気に基づいて前記機体の方位を算出して方位情報を出力する電子コンパスと、
前記機体に対してキャリブレーション動作が行われることで、前記電子コンパスの方位情報が補正されたかを判定する補正判定部とを備え、
前記制御部は、前記補正判定部において前記電子コンパスが補正されたと判定されるまでの間、前記ロータユニットの駆動を停止させることを特徴とする無人飛行体。
【請求項２】
請求項１において、
前記補正判定部において前記電子コンパスの方位情報が補正されたと判定されるまでの間、作業者に対して所定の警報動作を行う警報部を備えたことを特徴とする無人飛行体。
【請求項３】
請求項２において、
前記警報部は、前記キャリブレーション動作を促す警報メッセージが表示されるモニタで構成されていることを特徴とする無人飛行体。
【請求項４】
請求項２又は３において、
前記警報部は、前記電子コンパスが補正された状態と未補正の状態とで、発光色又は発光パターンが異なる警報ランプで構成されていることを特徴とする無人飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、垂直離着陸可能な無人飛行体として、垂直軸回りに回転駆動されるロータやプロペラを複数個備えた無人飛行体が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の無人飛行体は、マルチコプターやドローンと呼ばれており、例えば、カメラを搭載して遠隔操縦可能とすることで、人が立ち入れないエリアを空撮して情報を得るのに利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２４０２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、無人飛行体を遠隔操縦したときに、空中で無人飛行体が制御不能となったり、無人飛行体が空撮範囲を外れて行方不明となってしまうことがある。これらの要因の１つとして、無人飛行体の方位情報と、作業現場における方位情報とが一致していないことが挙げられる。
【０００６】
具体的に、無人飛行体には、地磁気に基づいて機体の方位を算出して方位情報を出力する電子コンパスが搭載されている。また、無人飛行体には、電子コンパスの他にも、磁気を発生するモータ等の様々な部品が設けられている。そのため、電子コンパスは、地磁気以外のそれらの磁気の影響を受けることで、無人飛行体の方位情報と、作業現場における方位情報とが整合しなくなる。
【０００７】
ここで、無人飛行体を遠隔操縦する前に、作業者が無人飛行体を持ち上げ、水平方向及び垂直方向に機体を構え、それぞれ３６０°回転させるキャリブレーション動作を行うようにすれば、無人飛行体の方位情報を補正して作業現場の方位情報と一致させることができる。
【０００８】
しかしながら、実際の作業現場では、作業者がキャリブレーション動作を行うことを省略したり失念することで、無人飛行体の電子コンパスの方位情報が補正されないまま、無人飛行体の遠隔操縦が行われることもあり、誤動作の要因となるため、必須事項としてその対策が要望されていた。
【０００９】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無人飛行体を遠隔操縦する前に、キャリブレーション動作が確実に行われるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、機体と、該機体に設けられた複数のロータユニットと、該ロータユニットの駆動を制御する制御部とを備えた無人飛行体を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１１】
すなわち、第１の発明は、地磁気に基づいて前記機体の方位を算出して方位情報を出力する電子コンパスと、
前記機体に対してキャリブレーション動作が行われることで、前記電子コンパスの方位情報が補正されたかを判定する補正判定部とを備え、
前記制御部は、前記補正判定部において前記電子コンパスが補正されたと判定されるまでの間、前記ロータユニットの駆動を停止させることを特徴とするものである。
【００１２】
第１の発明では、機体に対してキャリブレーション動作が行われて電子コンパスが補正されるまでの間は、ロータユニットの駆動が停止される。
【００１３】
このような構成とすれば、無人飛行体の方位情報と作業現場の方位情報とが不一致な状態のまま、無人飛行体が遠隔操縦されるのを防止することができる。これにより、無人飛行体を遠隔操縦したときに空中で制御不能になる等の不具合を解消することができる。
【００１４】
第２の発明は、請求項１において、
前記補正判定部において前記電子コンパスの方位情報が補正されたと判定されるまでの間、作業者に対して所定の警報動作を行う警報部を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
第２の発明では、電子コンパスの方位情報が補正されるまでの間、警報部によって警報動作が行われる。これにより、作業者は、機体に対してキャリブレーション動作を行う必要があることを警報動作によって認識することができる。
【００１６】
第３の発明は、請求項２において、
前記警報部は、前記キャリブレーション動作を促す警報メッセージが表示されるモニタで構成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
第３の発明では、キャリブレーション動作を促す警報メッセージがモニタに表示される。これにより、作業者は、機体に対してキャリブレーション動作を行う必要があることを警報メッセージによって認識することができる。
【００１８】
第４の発明は、請求項２又は３において、
前記警報部は、前記電子コンパスが補正された状態と未補正の状態とで、発光色又は発光パターンが異なる警報ランプで構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
第４の発明では、キャリブレーション動作を促すように、警報ランプの発光色又は発光パターンが異なっている。これにより、作業者は、機体に対してキャリブレーション動作を行う必要があることを、警報ランプの発光色や発光パターンによって認識することができる。例えば、電子コンパスが補正された状態の発光色を緑色、未補正の状態を赤色に設定したり、未補正の状態の発光パターンを点滅状態とすればよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、無人飛行体の方位情報と作業現場の方位情報とが不一致な状態のまま、無人飛行体が遠隔操縦されるのを防止することができる。これにより、無人飛行体を遠隔操縦したときに空中で制御不能になる等の不具合を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る無人飛行体の構成を示す斜視図である。
【図２】無人飛行体の構成を示すブロック図である。
【図３】カメラ周辺の構成を示す側面図である。
【図４】パソコン側で行う作業手順を示すフローチャート図である。
【図５】無人飛行体側で行う作業手順を示すフローチャート図である。
【図６】コントローラ側で行う作業手順を示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２３】
図１及び図２に示すように、無人飛行体１０は、機体１１と、機体１１に揚力及び推力を発生させるロータユニット２０と、撮影用のカメラ３０とを備えている。
【００２４】
機体１１の下部には、径方向外方に向かって放射状に延びる６本のパイプ状のロータアーム１２が設けられている。ロータアーム１２の先端部には、ロータユニット２０が取り付けられている。ロータユニット２０は、プロペラ２１と、プロペラ２１を回転させるロータモータ２２とを有する。
【００２５】
６つのロータユニット２０は、ロータモータ２２の回転数を略同一とすることで、無人飛行体１０を上昇させる揚力を発生させ、機体１１を水平姿勢に維持することができる。また、６つのロータユニット２０のうち前後又は左右のロータモータ２２の回転数を変えて機体１１を傾けることで、機体１１を前後又は左右に移動する推力を発生させることができる。
【００２６】
６本のロータアーム１２のうち３本（図１に示す例では１本置き）には、下方に延びる支持脚１３が取り付けられている。支持脚１３は、無人飛行体１０が地上で待機しているときにカメラ３０が地面に触れないように、カメラ３０よりも下方まで延びている。
【００２７】
なお、本実施形態では、６本のロータアーム１２の先端部に６つのロータユニット２０を取り付けた構成について説明したが、ロータアーム１２の本数及びロータユニット２０の個数については、特に限定するものではない。例えば、８本のロータアーム１２の先端部に８つのロータユニット２０を取り付けた構成であってもよい。
【００２８】
ロータアーム１２には、ＧＰＳ受信機１４が取り付けられている。ＧＰＳ受信機１４は、ＧＰＳ衛星から位置情報を受信して、制御部３５に送信する。
【００２９】
機体１１の上部には、２つのバッテリー１５が搭載されている。バッテリー１５は、コネクタ１６を接続することで、制御部３５、ロータモータ２２、第１モータ４０、第２モータ５０等に電力が供給される。
【００３０】
図３にも示すように、機体１１の下部には、水平方向に延びるパイプ状の下部フレーム１７が設けられている。下部フレーム１７には、上下方向に延びるパイプ状の支持フレーム１８の上端部が連結されている。支持フレーム１８の下端部には、カメラ３０を保持するカメラ保持体３１が配設されている。
【００３１】
カメラ保持体３１は、カメラ３０が載置されたカメラ台座３２を、第１モータ４０及び第２モータ５０の駆動によって、上下方向及び水平方向の傾斜角度を調整可能に保持している。
【００３２】
具体的に、第１モータ４０は、支持フレーム１８に取り付けられている。第１モータ４０の第１モータ軸４１は、水平方向に延びている（図３で左右方向）。カメラ保持体３１には、第１プーリー４２の軸部が連結されている。第１プーリー４２の軸部は、第１モータ軸４１と平行に延びている。第１モータ軸４１の先端のプーリー部分と第１プーリー４２とに跨がって、第１伝動ベルト４３が巻き掛けられている。
【００３３】
これにより、第１モータ４０を駆動すると、第１伝動ベルト４３を介して第１プーリー４２が回転するとともにカメラ保持体３１及びカメラ台座３２が水平方向に回動して、カメラ３０の水平方向の傾斜角度は、ジャイロセンサ２８により自動調整される。
【００３４】
第２モータ５０は、カメラ保持体３１に取り付けられている。第２モータ５０の第２モータ軸５１は、第１モータ軸４１に直交するように水平方向に延びている（図３で紙面と直交する方向）。カメラ台座３２には、第２プーリー５２の軸部が連結されている。第２プーリー５２の軸部は、第２モータ軸５１と平行に延びている。第２モータ軸５１の先端のプーリー部分と第２プーリー５２とに跨がって、第２伝動ベルト５３が巻き掛けられている。
【００３５】
これにより、第２モータ５０を駆動すると、第２伝動ベルト５３を介して第２プーリー５２が回転するとともにカメラ台座３２が上下方向に回動して、カメラ３０の上下方向の傾斜角度、つまり、仰角が調整されるようになっている。
【００３６】
図２に示すように、機体１１には、アンテナ２５が設けられている。アンテナ２５は、地上に設置されたパソコン６０のアンテナ６０ａ、モニタ６１のアンテナ６１ａ、コントローラ６５のアンテナ６５ａとの間で信号を無線通信するためのものであり、カメラ３０で撮影した映像をアンテナ６１ａを介してモニタ６１に送信して表示したり、パソコン６０のアンテナ６０ａやコントローラ６５のアンテナ６５ａから出力される制御信号を受信して通信部２６に送信する。通信部２６は、制御部３５に接続されている。
【００３７】
制御部３５は、通信部２６で受信した制御信号に基づいて、ロータモータ２２、第２モータ５０を駆動させる等の各種制御を行う。
【００３８】
制御部３５には、コネクタ１６によりバッテリー１５が接続されている。また、制御部３５には、ＧＰＳ受信機１４、地磁気に基づいて機体１１の方位を算出して方位情報を出力する電子コンパス２７、ジャイロセンサ２８、動作確認用のＬＥＤ警報ランプ３７等が接続されている。
【００３９】
ところで、無人飛行体１０を遠隔操縦したときに、空中で無人飛行体１０が制御不能となったり、無人飛行体１０が空撮範囲を外れて行方不明となってしまうことがある。これらの要因の１つに、無人飛行体１０の方位情報と、作業現場における方位情報とが一致していないことが挙げられる。
【００４０】
ここで、無人飛行体１０を遠隔操縦する前に、作業者が無人飛行体１０を持ち上げ、水平方向及び垂直方向に機体を構え、それぞれ３６０°回転させるキャリブレーション動作を行うようにすれば、無人飛行体１０の方位情報を補正して作業現場の方位情報と一致させることができる。
【００４１】
しかしながら、実際の作業現場では、作業者がキャリブレーション動作を行うことを省略したり失念することで、電子コンパス２７の方位情報が補正されないまま、無人飛行体１０の遠隔操縦を行うことがあった。
【００４２】
そこで、本実施形態では、無人飛行体１０を遠隔操縦する前に、キャリブレーション動作が確実に行われるようにしている。具体的に、制御部３５には、機体１１に対してキャリブレーション動作が行われることで、電子コンパス２７が補正されたかを判定する補正判定部３６が設けられている。
【００４３】
制御部３５は、補正判定部３６において電子コンパス２７が補正されたと判定されるまでの間、ロータユニット２０の駆動を停止させるように制御する。
【００４４】
これにより、無人飛行体１０の方位情報と作業現場の方位情報とが不一致な状態のまま、無人飛行体１０が遠隔操縦されるのを防止することができる。
【００４５】
さらに、補正判定部３６において電子コンパス２７が補正されたと判定されるまでの間、作業者に対して所定の警報動作を行うようにしている。具体的に、警報動作を行う警報部として、パソコン６０のモニタ６１を利用して、モニタ６１にキャリブレーション動作を促す警報メッセージを表示させるようにすればよい。
【００４６】
また、その他の警報部として、警報ランプ３７を利用して、例えば、電子コンパス２７が補正された状態の発光色を緑色、未補正の状態を赤色に設定したり、未補正の状態の発光パターンを点滅状態とすればよい。
【００４７】
これにより、作業者は、機体１１に対してキャリブレーション動作を行う必要があることを、上述した警報動作によって認識することができる。
【００４８】
以下、本実施形態に係る無人飛行体１０を遠隔操縦するための作業手順について説明する。
【００４９】
まず、パソコン６０側で行う作業手順について、図４のフローチャート図を用いて説明する。図４に示すように、ステップＳ１０１では、パソコン６０を起動して、ステップＳ１０２に進む。
【００５０】
ステップＳ１０２では、インターネット回線経由で作業現場周辺の地図情報を入手したり、パソコン６０に予め記憶された地図情報を読み込むことで、作業現場周辺の地図をモニタ６１に表示して、ステップＳ１０３に進む。
【００５１】
ステップＳ１０３では、作業者が、作業現場における写真の撮影エリアを目視で確認して、ステップＳ１０４に進む。
【００５２】
ステップＳ１０４では、作業者が、撮影エリアに存在する障害物の高さ、例えば、樹木や鉄塔等の高さを目視で確認して、ステップＳ１０５に進む。
【００５３】
ステップＳ１０５では、作業者が、撮影エリアから所定範囲外の電波障害物や地形を目視で確認して、ステップＳ１０６に進む。
【００５４】
ステップＳ１０６では、作業者が目視で確認した作業現場周辺の障害物等の情報に基づいて、無人飛行体１０のルート、高さ、速度等を設定し、ステップＳ１０７に進む。なお、障害物が存在しないことが明らかな環境下では、上述したステップＳ１０３〜ステップＳ１０５の手順の一部を省略することができる。
【００５５】
ステップＳ１０７では、無人飛行体１０の離着陸位置をパソコン６０上で確認し、ステップＳ１０８に進む。
【００５６】
ステップＳ１０８では、カメラ３０による撮影インターバルを設定し、ステップＳ１０９に進む。
【００５７】
ステップＳ１０９では、無人飛行体１０の電源がオン状態であるかを判定する。ステップＳ１０９での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１１０に分岐する。ステップＳ１０９での判定が「ＮＯ」の場合には、無人飛行体１０の電源がオン状態となるまで待機する。
【００５８】
ステップＳ１１０では、設定したルート、高さ、速度等に基づく無人飛行体１０の自律航行指示を行い、処理を終了する。
【００５９】
次に、無人飛行体１０側で行う作業手順について、図５のフローチャート図に基づいて説明する。図５に示すように、ステップＳ２０１では、まず、コントローラ６５の電源を入れた後、無人飛行体１０のバッテリー１５のコネクタ１６を接続して、ステップＳ２０２に進む。
【００６０】
ステップＳ２０２では、パソコン６０との通信状態を確認し、ステップＳ２０３に進む。
【００６１】
ステップＳ２０３では、キャリブレーション動作を促す警報動作、例えば、パソコン６０上に警報メッセージを表示したり、警報ランプ３７の発光色を赤色にしたり、警報ランプ３７を点滅させる等を行い、ステップＳ２０４に進む。
【００６２】
ステップＳ２０４では、作業者が無人飛行体１０を持ち上げて３６０°回転させることでキャリブレーション動作を行い、ステップＳ２０５に進む。
【００６３】
ステップＳ２０５では、電子コンパス２７が補正されたかを補正判定部３６で判定する。ステップＳ２０５で、電子コンパス２７が正しく補正された場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２０６に分岐する。ステップＳ２０５において、電子コンパス・エラーが発生した場合（ＮＯ）には、ステップＳ２０４に分岐して、周辺状況を再度確認した上で、改めてキャリブレーション動作を行う。
【００６４】
ステップＳ２０６では、制御部３５によるロータモータ２２の駆動が可能となり、ステップＳ２０７に進む。
【００６５】
ステップＳ２０７では、カメラ３０を起動させ、インターバル・シャッターを設定して、ステップＳ２０８に進む。
【００６６】
ステップＳ２０８では、コントローラ６５による無人飛行体１０の動作確認が完了しているかを判定する。なお、このコントローラ６５による動作確認については、後述する。ステップＳ２０８での判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２０９に分岐する。ステップＳ２０８での判定が「ＮＯ」の場合には、動作確認が完了するまで待機する。
【００６７】
ステップＳ２０９では、パソコン６０から自律航行指示が出力されたかを判定する。ステップＳ２０９での判定が正常の場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ２１０に分岐する。ステップＳ２０９でエラーが発生した場合（ＮＯ）には、設定状況を再度確認し、改めて自律航行の指示を送る。
【００６８】
ステップＳ２１０では、自律航行指示に基づいて、設定されたルート、高さ、速度、及び撮影インターバルで、無人飛行体１０の自律航行を行い、処理を終了する。
【００６９】
次に、コントローラ６５側で行う作業手順について、図６のフローチャート図に基づいて説明する。図６に示すように、ステップＳ３０１では、コントローラ６５の電源をオン状態にして、ステップＳ３０２に進む。
【００７０】
ステップＳ３０２では、無人飛行体１０において電子コンパス２７の補正が完了しているかを判定する。ステップＳ３０２において、電子コンパス２７が補正済みの場合（ＹＥＳ）には、ステップＳ３０３に分岐する。ステップＳ３０２において、電子コンパス２７が未補正の場合（ＮＯ）には、電子コンパス２７の補正が完了するまで待機する。
【００７１】
ステップＳ３０３では、ロータモータ２２の駆動指示を出力し、ステップＳ３０４に進む。
【００７２】
ステップＳ３０４では、ロータモータ２２の駆動指示に基づいて、無人飛行体１０を所定高さまで上昇させて動作確認を行い、処理を終了する。この動作確認は、無人飛行体１０を自律航行させる前に、無人飛行体１０が正常に動作するかを確認するために行うものである。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
以上説明したように、本発明は、無人飛行体を遠隔操縦する前に、キャリブレーション動作が確実に行われるようにすることができるという実用性の高い効果が得られることから、きわめて有用で産業上の利用可能性は高い。
【符号の説明】
【００７４】
１０    無人飛行体
１１    機体
２０    ロータユニット
２７    電子コンパス
３５    制御部
３６    補正判定部
３７    警報ランプ（警報部）
６１    モニタ（警報部）
【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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