(57)【要約】      （修正有）【課題】目視できない環境下でドローンを遠隔操縦する際、より正確なドローンの飛行状態を操縦者が知覚できる遠隔操縦システムを提供する。【解決手段】ドローン１は、操縦信号に従って駆動する駆動機構と、ドローンが所定方向から受ける空気流の風速をそれぞれ検出するセンサであってドローンの機体に等方的に配置された４つ以上の風力センサ１５１と、ドローンのロール軸・ピッチ軸・ヨー軸の各傾斜角を検出するジャイロセンサを有する。遠隔操縦席２は、高い通風性を有する椅子と、１対の操縦レバーと、各操縦レバーの物理的操作量に応じた操縦信号を生成して制御サーバ３に出力する操縦機構と、ドローンにおける風力センサの配置と同一の相対位置をなすように椅子の周囲に等方的に配置された風力センサと同数の送風機と、操縦者の左右方向・前後方向・上下方向において床面に対し椅子を傾ける座席傾斜装置とを有する。【選択図】図１
0003223500.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ドローンを目視できないところにある遠隔操縦席から操縦者が当該ドローンを遠隔操縦するシステムであって、制御サーバと同ドローンが通信可能に接続されてなる遠隔操縦システムにおいて、
前記ドローンは、
操縦信号に従って駆動する駆動機構と、
ドローンが所定方向から受ける空気流の風速をそれぞれ検出するセンサであって、ドローンの機体に等方的に配置された４つ以上の風力センサと、
ドローンのロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりにおける各傾斜角を検出するジャイロセンサと、
各風力センサが検出した各方向における風速と、ジャイロセンサが検出したロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりにおけるドローンの傾斜角とを一定期間ごとに制御サーバに送信する情報送信手段と、
を有し、
前記制御サーバは、
ドローンから送信された風速と、ロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりのドローンの傾斜角とをドローンから受信する通信手段、
を有し、
前記遠隔操縦席は、
高い通風性を有してなる、操縦者が着座する椅子と、
椅子の左右に設けられた１対の操縦レバーと、
各操縦レバーの物理的操作量に応じた前記操縦信号を生成して制御サーバに出力する操縦機構と、
風力センサと同数だけ設けられた送風機であって、ドローンにおける風力センサの配置と同一の相対位置をなすように椅子の周囲に等方的に配置された送風機と、
操縦者の左右方向・前後方向・上下方向の３次元において、床面に対して椅子を傾ける座席傾斜装置と、
を有し、
制御サーバは、
各風力センサが測定した風速と同じ風速を各送風機に出力させる送風信号を、各風力センサと同じ相対位置にそれぞれ配置されている送風機ごとに区別して出力し、
ジャイロセンサが測定したロール軸まわりの傾斜角だけ椅子を操縦者の前後方向軸まわりに傾けるロール信号と、ピッチ軸まわりの傾斜角だけ椅子を操縦者の左右方向軸まわりに傾けるピッチ信号と、ヨー軸まわりの傾斜角だけ椅子を操縦者の上下方向軸まわりに傾けるヨー信号とを座席傾斜装置に出力し、
操縦機構から出力された操縦信号をドローンに送信し、
各送風機は、
送風信号に応じて、同一の相対位置に搭載されたドローンの風力センサの測定値と同じ風速で椅子に送風することで、各所定方向からドローンが受ける空気流を再現し、
座席傾斜装置は、
ロール信号とピッチ信号とヨー信号に従って椅子を床面に対して傾けることで、ドローンの実際の傾きを再現する
ように構成されたことを特徴とする、遠隔操縦システム。
【請求項２】
請求項１に記載の遠隔操縦システムであって、
前記遠隔操縦席は、
椅子を取囲むように配置され且つ制御サーバに接続された、任意の画像を表示する表示装置、をさらに備え、
前記ドローンは、
ドローン周辺の風景画像を写すカメラ、を有し、
前記制御サーバは、
ドローンから送信された風景画像を受信する前記通信手段、を有し、
前記表示装置は、制御サーバが受信したドローン周辺の風景画像を表示する
ように構成されたことを特徴とする、遠隔操縦システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、ドローンを目視できない環境にいる操縦者が当該ドローンを遠隔操縦する際に、ドローンの飛行状態を操縦者が体感できる遠隔操縦システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における乗物の自動運転技術の発展には、目ざましいものがある。
日本国内では早くから乗物に対する自動運転制御の導入がなされており、自動運転による乗物運行の一例として１９９５年１１月から本番運行を開始した「ゆりかもめ」が挙げられる。
また昨今では、乗物の代表例に数えられる自動車について自動運転化を完全実現すべく、自動車メーカ各社が、自動ブレーキ技術をはじめ運転支援技術の開発に力を注いでいる。
【０００３】
一方、移動体そのものに目を向けてみると、ドローン開発技術の著しい進展により最近では廉価なドローン製品が市場流通し、ごく一般的な消費者でもドローンを気軽に入手できる時代になっている。
さらに、ドローンを自動車に取って代わる将来的な乗物へ発展させることを目標に、有人飛行が可能なドローンについての研究開発も盛んに行われている。
【０００４】
このような２つの技術的潮流が同時期に存在するなか、ドローンの操縦についても運転支援技術・自動運転技術を適用しようとする考えが出てくるのはごく自然な流れである。
飛行中のドローンに対しリアルタイムに緊急時対応をとらせる運転制御技術の例としては、以下のようなものが公知である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また純粋なドローン運転技術については、本願考案者により、ドローンを直接目視できない場所から操縦者がドローンを遠隔操縦できる技術も提案されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１８−１６５１１５号公報
【特許文献２】特開２０１８−０１８１６１号公報
【特許文献３】特願２０１８−２１８９４６号明細書
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
ドローンの自動操縦技術が確立されれば単純に人手を省力化できるだけでなく、さらに、それに派生する形で様々なメリットが生まれることは想像に難くない。
なおドローンの操縦が完全自動化されるような時代が到来しても、上記特許文献１のように緊急時にドローンに対して様々な指示を与える技術が変わらず求められることは明らかである。
【０００８】
その一方で、ドローンが人手により操縦されるものであり続ける限り、ドローンを直接目視できない場所から操縦者がドローンを遠隔操縦する際に、ドローンを安全かつ安定的に航行できる技術も自動操縦技術と比肩するほどに重要と考えられる。
上記のように操縦者が遠隔操縦によりドローンを安定航行させるような技術が確立されていれば、自動操縦により航行中のドローンに緊急事態が発生した場合でも、自動操縦モードから操縦者による手動操縦モードに切替えて重大事故に至るのを回避することが可能となる。
【０００９】
ところで、一般的なドローンの遠隔操縦は、操縦者がいわゆるプロポを用いてドローンを直接目視しながら行うことが多い。
飛行中のドローンは風の影響を受けやすく、目視だけではドローンが空中でどのような状況に置かれているか把握するのは難しい。
【００１０】
本願考案者により発明された特許文献３の技術は、屋内や遠隔地のようにドローンを目視できない環境からの遠隔操縦を、操縦者がコクピットさながらの操縦席に着座して行う。
そのため、実際には操縦者が乗込むことのできないドローンにあたかも搭乗したような状況でドローンを遠隔操縦できる。
さらに同文献３の技術では、ドローンに風力センサ・加速度センサを搭載し、これらの実測値を基にドローンが受けている風圧やドローンの飛行姿勢（傾き）を操縦席において再現する。そのため、操縦者は、ドローンの飛行状態を遠隔地に居ながらにして体感することができる。
しかしながら、特許文献３においては、ドローンに搭載される風力センサの具体的配置までは明示されていなかった。同文献３は、風力センサによる風速の実測値を用い、実際のドローンが受ける風圧を遠隔操縦席において再現する技術であるため、測定に用いる風力センサの個数や配置により風圧再現の忠実性が大きく変わってくると考えられる。
さらに、特許文献３において採用している操作機構（据付型の操作ハンドル）についても、操作性を改良する余地があるものと考えられる。同文献３の構成においては、操縦者が座っている操縦席を傾けて実際のドローンの姿勢（傾き）を再現した場合、操縦者は体のバランスを保つために、操縦席から物理的に分離してなる据付型ハンドルにつかまりながら同ハンドルを操作する必要があるからである。
【００１１】
本考案は上記の問題に鑑みてなされたものであり、ドローンを目視できない環境下で操縦者が同ドローンを遠隔操縦する際、より正確なドローンの飛行状態を操縦者が知覚できるとともに、その知覚に応じて操縦者がより直感的にドローンを操縦できる遠隔操縦システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
〔第１考案〕
そこで上記の課題を解決するために、本願の第１考案に係る遠隔操縦システムは、
ドローンを目視できないところにある遠隔操縦席から操縦者が当該ドローンを遠隔操縦するシステムであって、制御サーバと同ドローンが通信可能に接続されてなる遠隔操縦システムにおいて、
前記ドローンは、
操縦信号に従って駆動する駆動機構と、
ドローンが所定方向から受ける空気流の風速をそれぞれ検出するセンサであって、ドローンの機体に等方的に配置された４つ以上の風力センサと、
ドローンのロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりにおける各傾斜角を検出するジャイロセンサと、
各風力センサが検出した各方向における風速と、ジャイロセンサが検出したロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりにおけるドローンの傾斜角とを一定期間ごとに制御サーバに送信する情報送信手段と、
を有し、
前記制御サーバは、
ドローンから送信された風速と、ロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりのドローンの傾斜角とをドローンから受信する通信手段、
を有し、
前記遠隔操縦席は、
高い通風性を有してなる、操縦者が着座する椅子と、
椅子の左右に設けられた１対の操縦レバーと、
各操縦レバーの物理的操作量に応じた前記操縦信号を生成して制御サーバに出力する操縦機構と、
風力センサと同数だけ設けられた送風機であって、ドローンにおける風力センサの配置と同一の相対位置をなすように椅子の周囲に等方的に配置された送風機と、
操縦者の左右方向・前後方向・上下方向の３次元において、床面に対して椅子を傾ける座席傾斜装置と、
を有し、
制御サーバは、
各風力センサが測定した風速と同じ風速を各送風機に出力させる送風信号を、各風力センサと同じ相対位置にそれぞれ配置されている送風機ごとに区別して出力し、
ジャイロセンサが測定したロール軸まわりの傾斜角だけ椅子を操縦者の前後方向軸まわりに傾けるロール信号と、ピッチ軸まわりの傾斜角だけ椅子を操縦者の左右方向軸まわりに傾けるピッチ信号と、ヨー軸まわりの傾斜角だけ椅子を操縦者の上下方向軸まわりに傾けるヨー信号とを座席傾斜装置に出力し、
操縦機構から出力された操縦信号をドローンに送信し、
各送風機は、
送風信号に応じて、同一の相対位置に搭載されたドローンの風力センサの測定値と同じ風速で椅子に送風することで、各所定方向からドローンが受ける空気流を再現し、
座席傾斜装置は、
ロール信号とピッチ信号とヨー信号に従って椅子を床面に対して傾けることで、ドローンの実際の傾きを再現する構成とした。
【００１３】
第１考案の遠隔操縦システムによれば、ドローンを目視できないところから操縦者がドローンを遠隔操縦する際に、ドローンにおいて実際に測定した風速・ドローンの傾斜角に基づいて操縦者にドローンを取巻く状況を伝達し、操縦者がその状況に応じてドローンを遠隔操縦できる。
ここで本願の第１考案は、少なくとも４つ以上の風力センサを等方的にドローンに設置しているため、少なくともドローンが前後左右から受ける風速を測定でき、このように少なくとも４方向から到来する風を遠隔操縦席において再現できる。
また、本願の第１考案は、操縦者が座る椅子に対して、操縦レバーが物理的に一体不可分の状態で設けられている。そのため、実際のドローンの姿勢（傾き）を再現するため椅子を傾けた場合、椅子と一体的に設けられた操縦レバーも同じ角度だけ傾斜する。
このように椅子が操縦レバーごと傾くことで、操縦者は、自分自身とドローンの機体が一体となったような感覚を知覚できる。そのため、操縦者にとって、実際には搭乗することができないドローンにあたかも乗っているように感じられ、操縦しやすくなる。
【００１４】
〔第２考案〕
また上記課題を解決するために、本願の第２考案に係る遠隔操縦システムは、第１考案に係る遠隔操縦システムであって、
遠隔操縦席は、椅子を取囲むように配置され且つ制御サーバに接続された、任意の画像を表示する表示装置、をさらに備え、
ドローンは、ドローン周辺の風景画像を写すカメラ、を有し、
制御サーバは、ドローンから送信された風景画像を受信する前記通信手段、を有し、
表示装置は、制御サーバが受信したドローン周辺の風景画像を表示する構成とした。
【００１５】
第２考案の遠隔操縦システムにおいては、椅子を取囲むように表示装置が配置され、同表示装置の画面中にドローン周辺の風景画像が表示される（図５・図６・図７）。
なお表示装置の台数は任意でよい。
また有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイのように可撓性を有する表示装置を採用する場合、物理的に１枚の表示ディスプレイを曲げて操作席を取囲むように配置してもよい。
さらに本システムにおいては、表示装置として任意の画像を投影可能なプロジェクタを採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】遠隔操縦システムの全体構成を示す図である。
【図２】実施形態に係るドローンの内部構成を例示するブロック図である。
【図３】ドローンに搭載される風力センサの配置例を示す模式図であって、（ａ）はドローンの上面を鉛直上方から見下ろしたときの平面図、（ｂ）はドローンの底面を鉛直下方から見上げたときの平面図、である。
【図４】ドローン、制御サーバおよび遠隔操縦席の間で送受信される情報の流れの一例を示す模式図である。
【図５】実施形態に係る遠隔操縦席の構成を示すブロック図である。
【図６】遠隔操縦席における、表示装置の配置の一例を示す模式図である。
【図７】遠隔操縦席における、送風機の配置の一例を示す模式図である。
【図８】遠隔操縦席における、操縦レバーの配置の一例を示す模式図である。
【図９】３つの画面に分割表示される風景画像の一例を示す図である。
【図１０】実施形態に係る制御サーバの電気的構成を示す図である。
【図１１】遠隔操縦システムにおける各構成要素の動作を示すシーケンス図である。
【図１２】遠隔操縦システムの全体構成の一応用例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１７】
以下、本考案の遠隔操縦システムについて説明する。
［実施形態］
本考案の実施形態は「ドローンを目視できない環境下で操縦者がドローンを遠隔操縦する際、より正確なドローンの飛行状態を操縦者が知覚できる」ことを目的とした遠隔操縦システムである。
本例は、ドローンに搭載した風力センサ・ジャイロセンサにより測定した風速・ドローンの傾斜角を基に、ドローンを目視できないところに設置された遠隔操縦席にドローンを取巻く状況を伝達し、操縦者がその状況に応じてドローンを遠隔操縦するシステムの構成例である。
以下、この内容について詳しく説明する。
【００１８】
図１は、実施形態に係る遠隔操縦システム１００の構成を示すブロック図である。
本例の遠隔操縦システム１００は同図１に示すように、インターネットや移動体通信網等の公衆通信回線２００を介して、ドローン１を、制御サーバ３と通信可能な状態で接続したシステムである。
また本システム１００は、ドローン１の現在位置の特定を実現するＧＰＳ（Global Positioning System）衛星（図示略）を含んでなる。
【００１９】
ドローン１は、遠隔操縦席２にいる操縦者のレバー操作により遠隔操縦される。
本システム１００では、ドローン１に搭載した風力センサで測った風速、ジャイロセンサで測ったロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりのドローン１の傾斜角、カメラ１４で撮影した風景画像ＶＰなどの各種情報を制御サーバ３あてに一定期間ごとに送信する。
なお本例のカメラ１４は、垂直面内において上下に回動可能に構成されている。
【００２０】
上記公衆通信回線２００としては、第５世代移動通信システム（いわゆる５Ｇ）に代表される「超高速無線通信網」を採用することが望ましい。
超高速無線通信網を利用することでデータサイズの大きい風景画像を滞りなく送ることができるため、ドローン１の現在位置から見た周囲の映像をリアルタイムに更新可能になる。
なお同回線２００においては、ＶＰＮ（Virtual Private Network）技術などを利用することによりセキュリティレベルを高く確保可能である。
【００２１】
図１のドローン１は、制御サーバ３から送信された操縦信号ＣＳに従って動作（移動・停止）可能に構成されている。
本例においてドローン１は、駆動機構１０により空中を移動する無人飛行機である。
ドローン１は、同ドローン１周辺の風速・傾斜角（姿勢）を一定の時間間隔で刻々と送信する（図４）。
【００２２】
制御サーバ３は、ドローン１が取得した風速・傾斜角に基づいて送風機４１・座席傾斜装置４２を駆動するための信号を生成したり、ドローン１において取得した風景画像ＶＰ・現在位置を表示装置４３に表示することでドローン１を取巻く状況を操縦者に伝達する役割を担う（図７）。
また操縦者による操縦レバー４２の操作に応じて操縦機構４が操縦信号ＣＳを生成した場合、同サーバ３が操縦信号ＣＳをドローン１に伝達する。
【００２３】
本例の遠隔操縦席２は、操縦者が着席する椅子２０と、椅子２０の近傍に配置された送風機２１−１〜２１−４・座席傾斜装置２２・表示装置２３−１〜２３−４と、操縦機構４とを有する（図５）。
【００２４】
本例の椅子２０は、高い通風性を有してなる。
送風機２１−１〜２１−４から送られた風（ドローン１周辺の風速を再現した風）をさえぎることなく、操縦者がドローン１の置かれた実際の飛行環境を極力忠実に体感できるようにするためである。
椅子２０の通気性を高めるために、椅子２０の背もたれ部分について、十分に粗い網目構造に形成したり、任意の多孔質材料（例えば、ポリエチレンなど）を採用すればよい。
なお上記「椅子」とは操縦者が座席に着座する形態に限定されず、操縦者が起立した状態で遠隔操縦を行える形態や、さらには操縦者が身体を横たえた状態で遠隔操縦を行える形態も採用可能である。
【００２５】
操縦機構４は、図５に示す操縦装置４１と、操縦レバー４２−１・４２−２とからなる。
また表示装置４３は、ドローン１周辺の風景画像ＶＰおよびドローン１の現在位置を表示する（図６・図９）。
同図６の構成例では、３台の表示装置４３−１〜４３−３が椅子２０を取囲むように配設される。また、操縦者の手元ちかくにも小型の液晶パネル４３−４が配置される。
【００２６】
図６に例示するような遠隔操縦席２の構成により操縦者はドローン１を遠隔操縦する際、ドローン１の現在位置と風景画像ＶＰを視認した状態にある。
操縦機構４は、このような操縦者が操る操縦レバー４２の物理的操作量に応じた操縦信号ＣＳを生成して制御サーバ３に出力する（図５）。
【００２７】
以下、上述した遠隔操縦システム１００の各構成要素の構成について説明する。
まずドローン１の内部構成について説明する。
ドローン１は、バッテリ駆動やエンジン駆動する無人飛行機（本例では、マルチコプタ）である。
同ドローン１は図２に示すように、駆動機構１０と、制御部１１と、記憶部１２と、通信部１３と、カメラ１４と、風力センサ１５１と、ジャイロセンサ１５２と、地磁気センサ１５３と、高度計１５４と、ＧＰＳユニット１５５と、音声入力部１６と、音声出力部１７とを備える。
【００２８】
駆動機構１０は、ドローン１の移動機能を実現するための機構である。本例の駆動機構１０は、プロペラ（図３）・モータ（図示略）・バッテリ（図示略）をはじめとする飛行機能を実現するための一般的な機構である。
ドローン１は、同ドローン１から遠く離れた遠隔操縦席２にいる操縦者により操縦される。
そのために駆動機構１０は、操縦者の操縦ハンドル操作に従って生成された操縦信号ＣＳを制御サーバ３から受信し、操縦信号ＣＳに従って動作（駆動出力の増減、旋回、ホバリングなど）するよう構成されている。
【００２９】
制御部１１は演算処理を実行するＣＰＵを含んでなり、時計手段１１１と、情報送信手段１１２と、を備える。
時計手段１１１は、現在の日付および時刻を計時する。
【００３０】
情報送信手段１１２は、各風力センサ１５１（図３（ａ）・図３（ｂ））が検出した各方向における風速と、ジャイロセンサ１５２が検出したロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりにおけるドローンの傾斜角とを一定期間ごとに制御サーバ３に送信する。
また本例の情報送信手段１１２は、地磁気センサ１５３が検出した北の方向と、高度計１５４が計測した海抜高度と、ＧＰＳユニット１５５で特定したドローン１の現在位置と、音声入力部１６が集音した周辺音声信号についても、制御サーバ３へ所定の時間間隔で定期的に送信する。
【００３１】
さらに情報送信手段１１２は、カメラ１４が撮影した風景画像ＶＰを、制御サーバ３へ所定の時間間隔で定期的に送信する。
なお本例の情報送信手段１１２は、上述した風速・傾斜角・北の方向・海抜高度・現在位置・風景画像ＶＰ・周辺音声信号に対して送信日時を付与した上で、これらの送信動作を実行する。
【００３２】
通信部１３は、公衆通信回線２００に無線通信接続され、情報送信手段１１２の送信動作に伴い各種データ（風速・傾斜角・海抜高度・風景画像など）を制御サーバ３あてに送信する。
本実施例においては「風速」と「ドローン１の姿勢」（ロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりの傾斜角）とが制御サーバ３あてに送信される。
また通信部１３は、制御サーバ３から送信された操縦信号ＣＳを受信して駆動機構１０に出力する。
通信部１３としては、ネットワークインターフェース・モデムなどが使用される。通信部１３としては、とりわけ第５世代移動通信システムなどに対応した超高速無線通信モジュールが望ましい。刻々と変化するドローン１が置かれた状況に追随して、遠隔操縦席２において風速・傾斜角などをリアルタイムに再現するためである。
【００３３】
カメラ１４は、ドローン１の周辺に存在する任意の被写体を撮像する装置である。
カメラ１４の画角を広角にすることにより、ドローン１の現在位置から見た広範囲の風景画像を撮影することが可能である。
なおカメラ１４は、風景画像ＶＰに写り込んだ任意の人物を判別できるよう顔認識機能を有することが望ましい。
【００３４】
風力センサ１５１は、ドローン１が所定方向から受ける空気流の風速をそれぞれ検出するセンサである。同センサ１５１は、例えば、風上に位置する温度センサと風下に位置する温度センサの間に生じた温度差の変化量を検出することで風速や風向きを検出する。
風力センサ１５１はドローン１に「４つ以上」搭載され、かつ、ドローン１の機体に等方的に配置される。
本例において風力センサ１５１は、ドローン１の機体水平方向において正面・右側面・左側面・背面の４ヶ所に等方的に（本例では、３６０°÷４＝９０°間隔）設けられる。
【００３５】
ジャイロセンサ１５２は、前後方向のロール軸まわり・左右方向のピッチ軸まわり・上下方向のヨー軸まわりにおけるドローン１の各傾斜角を検出する（図３（ａ））。また、ジャイロセンサ１５２は、回転角速度も測定可能である。
【００３６】
なお本例のドローン１には、本発明固有の技術的特徴を実現するための必須構成要素１５１・１５２に加え、地磁気センサ１５３・高度計１５４・ＧＰＳユニット１５５も搭載されている。
【００３７】
地磁気センサ１５３は、２つの磁気センサを直角に組合わせ、前後方向および左右方向の地磁気を検出し、その強さから北の方向を算出する素子である。地磁気センサ１５３により、ドローン１の飛行姿勢や進行方向を検出したり、カメラ１４の撮像方向が向いている方角を検出できる。
【００３８】
高度計１５４は、ドローン１の現在位置における海抜高度を検出する。高度計１５４としては、ドローン１から発射した電波が大地に反射して同ドローン１に戻るまでの往復時間を基に絶対高度を算出する電波高度計をはじめ任意の方式の高度計を採用できる。
【００３９】
ＧＰＳ（Global Positioning System）ユニット１５５は、ＧＰＳ衛星（図示略）から受信した測位信号に基づき、ドローン１の現在位置を特定する。
【００４０】
また本例のドローン１には、音声入力部１６・音声出力部１７がさらに搭載される。
音声入力部１６は、集音マイクからなり、ドローン１の周辺から到来する音声（以下、「周辺音声」という。）を入力し、当該周辺音声のレベルに応じた周辺音声信号を生成する。音声入力部で集音した周辺音声信号は、制御サーバ３に宛てて送信される。
音声出力部１７は、スピーカからなり、制御サーバ３から受信した指示音声信号を再生（音声出力）する。
【００４１】
つぎに、制御サーバ３の構成を説明する。
制御サーバ３は図１０に示すように、各種の演算処理を実行する装置本体（図示略）と、入力部３４と、出力部３５と、音声入力部３６と、音声出力部３７とを備えている。
入力部３４は、各種の情報入力を受付けるキーボード（図示略）・マウス（図示略）を含んでいる。
出力部３５は、映像出力可能な液晶ディスプレイ（図示略）等と、プリンタ（図示略）を含んでいる。
【００４２】
音声入力部３６は、操縦者などによる音声入力を受付けるマイクからなり、遠隔操縦席において集音した音声のレベルに応じた指示音声信号を生成する。同音声信号はドローン１へ送信される。
音声出力部３７は、音声出力可能なスピーカからなり、ドローン１から送信された周辺音声信号を再生することでドローン１周辺における音声を遠隔操縦席２において再現する。
【００４３】
また制御サーバ３の装置本体は図１０に示すように、演算処理を実行するＣＰＵを含む制御部３１のほか、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）・ＲＯＭ・ＲＡＭ等を含む記憶部３２、および、各種信号あるいは情報の入出力経路をなす通信ポート（図示略）を含む通信部３３を備えている。
【００４４】
通信部３３は、公衆通信回線２００に接続され、ドローン１との間で任意の情報を送受信する。通信部３３としては、ネットワークインターフェース・モデムなどが使用される。
本例の通信部３３は、「風速」・「ドローン１の傾斜角」と、海抜高度と、風景画像ＶＰと、周辺音声信号と、ドローン１の現在位置を当該ドローン１から受信する。通信部３３が受信した風景画像ＶＰは記憶部３２に記憶される。
また通信部３３は、送風機２１−１〜２１−４・座席傾斜装置２２・表示装置２３−１〜２３−４・操縦機構４に通信可能に接続されている。
通信部３３は、制御部３１が生成した各種信号を送風機２１−１〜２１−４・座席傾斜装置２２に出力する。
また同通信部３３は、操縦機構４から出力された操縦信号ＣＳおよび音声入力部３６が生成した指示音声信号をドローン１に送信する。
【００４５】
制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）・ＲＯＭ（Read Only Memory）・ＲＡＭ（Random Access Memory）などを有し、ＲＯＭ・記憶部３２に記憶されているアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードして実行し、それにより各種の論理的手段を実現する。
制御サーバ３では図１０に示すように、駆動信号生成手段３１１、画面構成手段３１２、操縦指示手段３１３が実現される。
【００４６】
駆動信号生成手段３１１は、風速・ドローン１の姿勢（傾斜角）に基づいて信号を生成する。
本例において駆動信号生成手段３１１は、風速の値に対応するように送風機２１の出力を増減させる送風信号を生成する。
また同手段３１１は、ジャイロセンサ１５２が測定したロール軸まわり・ピッチ軸まわり・ヨー軸まわりのドローン１の傾斜角に基づいて座席傾斜装置４２を駆動させる座席傾斜信号を生成する。
本例の駆動信号生成手段３１１は、ロール軸・ピッチ軸・ヨー軸それぞれの傾斜角に応じた３つの座席傾斜信号を生成する。
すなわち、（１）ロール軸まわりの傾斜角（ロール角）と同じ角度に椅子２０を操縦者の前後方向軸まわりに傾けるロール信号、（２）ピッチ軸まわりの傾斜角（ピッチ角）と同じ角度に椅子２０を操縦者の左右方向軸まわりに傾けるピッチ信号、（３）ヨー軸まわりの傾斜角（ヨー角）と同じ角度に椅子２０を操縦者の上下方向軸まわりに傾けるヨー信号、が生成される。
【００４７】
画面構成手段３１２は、表示装置２３上に表示させるための画面を構成して同装置２３へ出力する。
本例において同手段３１２は、海抜高度、ドローン１の現在位置および風景画像ＶＰを表示装置２３へ出力する。
なお図６・図７の構成例においては、風景画像ＶＰは３つに分割して３台の表示装置２３−１〜２３−３に出力（表示）される。
【００４８】
操縦指示手段３１３は、操縦機構４から出力された操縦信号ＣＳをドローン１に送信する。
【００４９】
本例の遠隔操縦席２では、図７に示す４台の送風機２１−１〜２１−４が椅子２０を中心とする四角形の各頂点（操縦者から見て正面・背面・右側面・左側面）に配置されている。
ここで送風機２１は、ドローン１に搭載された「風力センサ１５１と同数」だけ設置される。図３（ａ）の例では、ドローン１に４つの風力センサ１５１−１〜１５１−４が搭載されるため、送風機２１−１〜２１−４の台数も「４」となっている。
【００５０】
また送風機２１は、ドローン１における風力センサ１５１の配置と「同一の相対位置」をなすように椅子２０の周囲に配置される。
図３（ａ）のように、ドローン１における風力センサ１５１は等方的に配置される（ドローン１の重心を中心として、円周方向に等角度間隔で設置する）。
そのため、送風機２１の配置も図７に示すように、４台の送風機２１−１〜２１−４が椅子２０を中心とする四角形の各頂点に配置されている。
【００５１】
より具体的には、図７の送風機２１−１は図３（ａ）の風力センサ１５１−１の配置に対応し設置される。同様に、他の送風機２１−２・２１−３・２１−４もそれぞれ風力センサ１５１−２・１５１−３・１５１−４の配置に対応して設置される。
これら複数台の送風機２１−１〜２１−４により、ドローン１が受ける空気流を遠隔操縦席２において擬似的に再現できる。なお送風機４１−１〜４１−４は、制御サーバ３から受信した送風信号に応じて動作する。
【００５２】
風力センサ１５１と同数の送風機２１を設け、これらを等方的に配置することにより、たとえ首振り機能のない送風機２１を使用する場合であっても、ドローン１に向かって各所定方向（それぞれ風力センサ１５１が設置された方向）から到来する風向きを精度良く再現することが可能である。
なお、本システムの遠隔操縦席２には、Ｎ台以上の送風機２１−１〜２１−Ｎ（Ｎ：４以上の自然数）を等方的に設置する。
そのため、送風機２１の台数が５台であれば五角形状、台数が６台であれば六角形状、といった具合に等角度間隔で配置すればよい。
【００５３】
図５に示す座席傾斜装置２２は椅子２０を傾けることで、ドローン１の姿勢（傾斜）を遠隔操縦席２において擬似的に再現する。
座席傾斜装置２２は、制御サーバ３から受信した座席傾斜信号（ロール信号・ピッチ信号・ヨー信号）に応じて動作する。
本例では図６に示す構成例のように、座席傾斜装置２２は遠隔操縦席２の床面に設置されるとともに、当該装置２２の上面に椅子２０が載荷される。
座席傾斜装置２２の内部にはモータ（図示略）が配設されており、同モータを座席傾斜信号（ロール信号・ピッチ信号・ヨー信号）に応じて駆動させることで椅子２０を傾斜させる。
なお座席傾斜装置２２は、（１）ロール信号に応じて、ドローン１のロール角と同じ角度に椅子２０を操縦者の前後方向軸まわりに傾け、（２）ピッチ信号に応じて、ピッチ角と同じ角度に椅子２０を操縦者の左右方向軸まわりに傾け、（３）ヨー信号に応じて、ヨー角と同じ角度に椅子２０を操縦者の上下方向軸まわりに傾ける（図６）。
【００５４】
つぎに操縦機構４の構成について説明する。
操縦機構４が有する操縦装置４１には、図８に例示するように操縦者が把持する操縦レバー４２−１・４２−２が物理的に連結されている。
また操縦装置４１は、各種信号あるいは情報の入出力経路をなす通信ポート（図示略）を含む通信部（図示略）を備えている。
操縦装置４１は、操縦者が操る操縦レバー４２−１・４２−２の物理的操作量（中立位置からのレバーの移動量）に応じた操縦信号ＣＳを生成して制御サーバ３に出力する。
【００５５】
操縦レバー４２−１・４２−２それぞれに対して割当てる動作指示内容は、任意に設計可能である。
動作指示内容の具体例としては、操縦者の左側に設けられた操縦レバー４２−２（図８）の操作方向（前後左右など）に対応して、ドローン１を並進移動させるようにすることが考えられる。
この場合、操縦レバー４２−２の中立位置（当該レバー４２−２に外部から力が加わっていないときの同レバー４２−２の位置）から前方向にむけて同レバー４２−１を倒すと、ドローン１も前方に移動（並進）することになる。
【００５６】
また動作指示内容の例としては、操縦者の右側に設けられた操縦レバー４２−１を右方向に倒した場合、ドローン１を右方向（真上からドローン１を見た場合の時計方向）に旋回させるようにすることが考えられる。
同様に、操縦レバー４２−１を左方向に倒した場合、ドローン１を左方向（真上からドローン１を見た場合の反時計方向）に旋回させるようにすることが考えられる。
【００５７】
なお、操縦レバーに割当てる動作指示内容は、ドローン１の飛行動作に関するものに限られない。
例えば、右側の操縦レバー４２−１を前方にむけて倒す操作に応じてドローン１に搭載されたカメラ１４を下向きに回動させる指示、操縦レバー４２−１を後方に倒す操作に応じてカメラ１４を上向きに回動させる指示なども考えられる。
【００５８】
つぎに、実施形態に係る遠隔操縦システム１００の各構成要素の動作について説明する。
図１１・ステップＳ１０において、ドローン１は、風力センサ１５１によりドローン１が受ける空気流の風速を検出するとともに、ジャイロセンサ１５２によりドローン１の姿勢（傾斜角）を特定する。
さらに本例のドローン１は、地磁気センサ１５３により地磁気を検出することで北の方向を算出する。加えて、ドローン１は、高度計１５４により海抜高度を検出するとともに、ＧＰＳユニット１５５により同機１の現在位置を特定する。
【００５９】
またステップＳ１１において、ドローン１は、カメラ１４により所定方向の風景画像ＶＰを撮影する。
さらにドローン１は、その周辺から到来する周辺音声についても集音し、集音した音声の音声レベルに応じた周辺音声信号を生成する。
【００６０】
続いてステップＳ１２において、ドローン１は、制御サーバ３に対して風速・傾斜角・風景画像ＶＰを定期的に送信する。
また本例のドローン１は、海抜高度・同機１の現在位置・周辺音声信号についても制御サーバ３あてに定期的に送信する。
【００６１】
ステップＳ１３において、制御サーバ３は、風速・傾斜角に基づいて各種の信号を生成する。
本例において制御サーバ３は、風速の値に対応するように送風機の出力を増減させる送風信号を生成し、送風機２１へ出力する。
また同ステップＳ１３において、制御サーバ３は、ドローン１の傾斜角に基づいて座席傾斜信号（ロール信号・ピッチ信号・ヨー信号）を生成し、座席傾斜装置４２へ出力する。
【００６２】
ステップＳ１４において送風機２１−１〜２１−４は、送風信号に応じて送風動作を実行することにより、ドローン１が受ける空気流を擬似的に再現する。
本例では、ドローン１上の風力センサ１５１−１〜１５１−４の配置に対応する（すなわち、同一の相対位置をなす）ように設けられた４台の送風機２１−１〜２１−４が、操縦者の前後左右から送風出力する（図７）。
これにより操縦者は、ドローン１に加わる風圧を体感できる。
【００６３】
さらに図１１・ステップＳ１５において、座席傾斜装置２２は、ロール信号・ピッチ信号・ヨー信号に応じて座席傾斜動作を実行することにより、ドローン１の姿勢（傾斜）を擬似的に再現する。
座席傾斜装置２２は、ドローン１のロール角と同等に椅子２０を操縦者の前後方向軸まわりに傾け、ピッチ角と同等に椅子２０を操縦者の左右方向軸まわりに傾け、ヨー角と同等に椅子２０を操縦者の上下方向軸まわりに傾ける。
【００６４】
またステップＳ１６において、制御サーバ３は、表示装置２３に対し風景画像ＶＰを出力する。
本例では、風景画像ＶＰは３つに分割して３台の表示装置２３−１〜２３−３に表示される。なお同サーバ３は、風景画像ＶＰとともに海抜高度・ドローン１の現在位置についても表示装置２３へ出力する。
【００６５】
ステップＳ１７において、表示装置２３−１〜２３−３は各々、制御サーバ３から出力された風景画像ＶＰを表示する。さらに、表示装置４３の画面上には海抜高度やドローン１の現在位置も表示される（図９）。
【００６６】
また、制御サーバ３はスピーカ（音声出力部３７）により周辺音声信号を再生し、ドローン１周辺における音声を遠隔操縦席２において再現する。
これにより、例えばドローン１が災害現場ないしは事故現場周辺を飛行している際に、現場で発生している状況（例えば、救助を求める人の肉声・爆発音など）を遠隔操縦席２内にいる人員が知覚でき、遠隔操縦席２にいながらにして正確な情報収集が可能となる。
【００６７】
図１１・ステップＳ１８において、操縦装置４１は、操縦者が操る操縦レバー４２−１・４２−２の物理的操作量に応じた操縦信号ＣＳを生成し、当該信号ＣＳを制御サーバ３に出力する。
そしてステップＳ１９において、制御サーバ３は、同操縦信号ＣＳを公衆通信回線２００を介してドローン１に送信する。
なお制御サーバ３は、操縦者などの発話によりマイク（音声入力部３６）に対する音声入力がなされた場合、集音した音声に基づいて指示音声信号を生成する。この場合、同サーバ３は指示音声信号をドローン１へ送信する。
【００６８】
そしてステップＳ２０において、ドローン１の駆動機構１０は、操縦信号ＣＳに応じた動作（出力の増減、停止など）を実行する。
またドローン１は、スピーカ（音声出力部１７）により指示音声信号を音声出力する。これによりドローン１から遠く離れた遠隔操縦席２にいる人員（例えば操縦者）からの連絡事項を、同ドローン１の周辺にいる人々に認知してもらうことができる。
以上で、ドローン１を遠隔操縦席２から操縦者が遠隔操縦するときの一連の動作が終了する。
【００６９】
以上説明したように、本考案によれば、ドローン１に搭載した風力センサ１５１・ジャイロセンサ１５２により、ドローン１周辺の風速・ドローン１の傾斜角を実際に測定する。そして、これら風速・傾斜角を基に、送風機２１や座席傾斜装置２２を駆使して、ドローン１が受ける風圧もしくはドローン１の姿勢（傾き）を遠隔操縦席２において再現する。
このようにすることで、操縦者は遠隔操縦席２に居ながらにして、ドローン１が現在位置において置かれている実際の状況を知覚できる。
そのため、操縦者がドローン１を遠隔操縦する上で、操縦者が知覚した状況に応じてドローンを遠隔操縦できる。
また、操縦者に対してドローン１の飛行状況を知覚させることで、より緊張感を以って操縦することを啓蒙でき、ひいては操縦者の心理的な気の緩みに起因する操縦事故を未然防止することができる。
【００７０】
なお、本実施形態においては、図３（ａ）・図３（ｂ）に例示するように、少なくとも４つ以上の風力センサ１５１を等方的にドローン１に設置している。
そのため、少なくともドローン１が前後左右から受ける風速を測定でき、少なくとも４方向から到来する風を遠隔操縦席２においてより忠実に且つ精度よく再現できる。
【００７１】
また、本実施形態によれば、操縦者が座る椅子２０に対して、操縦レバー４２−１・４２−２が物理的に一体不可分の状態で設けられている。
そのため、実際のドローン１の傾斜角を再現するために椅子２０を傾けた場合、椅子２０と一体的に設けられた操縦レバー４２−１・４２−２も同じ角度だけ傾斜する。
このように椅子２０が同レバー４２−１・４２−２ごと傾くことで、操縦者は、自分自身とドローン１の機体が一体となったような感覚を知覚できる。
そのため、操縦者にとって、実際には搭乗することができないドローン１にあたかも乗っているように感じられ、操縦しやすくなる。
【００７２】
また本考案によれば、椅子２０の周囲を取囲むよう配置された表示装置２３にドローン１周辺の風景画像が映し出される（図９）。
そのため、実際には搭乗できないドローン１の遠隔操縦をおこなっている操縦者に、あたかもドローン１に本当に乗込んで操縦しているかのような感覚を知覚させうる。
なお本システム１００において、操縦者は、ドローン１を目視できない位置（例えば、屋内）に設けられた遠隔操縦席２から操縦を行う。
【００７３】
さらに、公衆通信回線２００として第５世代移動通信システムなどの超高速無線通信網を採用することにより、ドローン１の周囲における画像情報や測定値（風速・傾斜角など）を豊富に提供することができる。
これにより操縦者が遠隔操縦を行う際、ドローン１に迫りくる危険（ドローン１に向かってくる飛来物、ドローン周辺で生じた突風など）をリアルタイムに知覚でき、飛行状況に応じて対応することができる。
【００７４】
［変形例：複数台のドローンおよび複数の遠隔操縦席からなる遠隔操縦システム］
上記説明例では「１台のドローン１と１つの遠隔操縦席２」が１対１に対応してなる遠隔操縦システム１００（図１）を例示した。
しかしながら本発明の遠隔操縦システム１００Ａでは、図１２に示すように、複数台のドローン１−１〜１−Ｎ（Ｎ：２以上の自然数）と複数の遠隔操縦席２−１〜２−Ｎを有するように構成してもよい。
同図１２においては、個々のドローン１と個々の遠隔操縦席２が１対１で対応付けされている。すなわちドローン１−１の遠隔操縦は同ドローン１−１に対応付けられた遠隔操縦席２−１の操縦者により行われ、同様にドローン１−Ｎの遠隔操縦は同対象１−Ｎに対応付けられた遠隔操縦席２−Ｎの操縦者により行われる。
さらに図１２においては、１つの遠隔操縦席２から２台以上のドローン１を遠隔操縦できるよう構成することも可能である。
【００７５】
なお図１２の例では、各ドローン１−１〜１−Ｎからそれぞれ送信された風速・傾斜角や風景画像ＶＰを１台の制御サーバ３が集約的に受信処理するよう構成されている。
このように構成することで複数の遠隔操縦席２−１〜２−Ｎの１つ１つに対して逐次、制御サーバ３を設ける場合に比べ、遠隔操縦システム１００Ａに設置するサーバ台数が大幅に削減されシステムの全体的構成が非常に簡素化されるとともに、遠隔操縦システム１００Ａの設置コストを著しく低減することができる。
【００７６】
［変形例：カメラのズーム機能］
カメラ１４は、操縦者の操作により倍率の拡大・縮小が可能に構成してもよい。
倍率の拡大・縮小操作を行う手段としては任意のものを選択できるが、一具体例としては、倍率拡大用ボタン・倍率縮小用ボタンを操縦レバー４２上に設けることが考えられる。そして、倍率拡大用ボタン・倍率縮小用ボタンを適宜押下したときに、倍率の拡大もしくは縮小を指示するズーム変更信号を制御サーバ３経由でドローン１のカメラ１４に入力すればよい。
【００７７】
さらに、本遠隔操縦システム１００の応用分野について詳述する。
ドローンは飛空できるという性質上、地上に設置された数々の障害物（例えば、丘陵や河川、建物や塀、災害により寸断された道路・車が頻繁に行き交う道路など）に一切遮られることなく、それらの上空を超えて円滑な移動が可能である。
さらに無人飛行用のドローンの場合、操縦者が乗込んだときの荷重を考慮する必要がなく、機体を著しく小型化・軽量化することが可能である。
そのため災害発生時には被災地の現場の被害状況を知るべく、カメラを搭載したドローンをいわゆるプロポ（送信機）を使用して操縦し、被災現場の写真を撮影するという対応が行われている。
また特許文献２に看取されるように、カメラを搭載したドローンを使用して不審者を追跡するなどドローンを犯罪防止のために導入する動きも盛んである。
【００７８】
本実施形態の遠隔操縦システム１００についてもドローン１に搭載したカメラ１４が地上にいる不審者を捉えた場合、カメラ１４の風景画像ＶＰに当該不審者が常時写り込むように操縦者がドローン１を操って追跡をすることは可能である。
しかしながら人員１名だけの操縦者がドローン１を遠隔操縦する傍ら、逃走する不審者がカメラ１４の視界から外れないよう気を配るのは難易度の高い操作であるとも思われる。特にドローン１により不審者を追跡する場所が、大小様々な建物や人々が密集し多くの電線が張り巡らされたような市街地である場合、操縦者は不審者のみに重きを置くことはできず、ドローン１が人や器物に衝突しないよう安全な航行に配慮して操縦せざるを得ない。
そこで本考案の遠隔操縦システムでは、不審者などの追跡目標をカメラ１４が顔認識した場合、逃走する追跡目標をドローン１により追跡する間、ドローン１に搭載したカメラ１４が追跡目標を撮影し続けるように自動でズーム調節を行うようにしてもよい。
【００７９】
本実施形態の遠隔操縦システムを警察・消防・自衛隊などにおいて導入した場合、隊員が椅子２０に着席してドローン１に仮想搭乗したのち、ドローン１を遠隔操縦して迅速に現場へ急行させることで、災害現場・事故現場などにおける状況（情報）を映像や音声により鮮明かつリアルタイムに把握したり、現場の状況をすみやかに指示本部に報告することが可能となる。
これにより災害ないしは事故の発生時においても正確な初期対応や状況判断が容易になり、従来にもまして人命救助活動に大きく貢献することが可能となる。
さらには付随的な効果として、災害・事故に対応する人手不足の解消、隊員の安全確保などにも寄与するものと考えられる。
なおドローン１を各自治体などに多数設置しておくことで、最短の飛行距離で災害現場・事故現場に到達できるドローン１を現場へ急行させることができ、災害や事故の発生時から遅延することなく迅速な情報収集が可能となる。
【００８０】
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が理解し得る各種の変形が可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１  ドローン
２  遠隔操縦席
２０  椅子
２１  送風機
２２  座席傾斜装置
２３  表示装置
３  制御サーバ
４  操縦機構
１００  遠隔操縦システム
２００  公衆通信回線
【図１】
0003223500.tif 000003
【図２】
0003223500.tif 000004
【図３】
0003223500.tif 000005
【図４】
0003223500.tif 000006
【図５】
0003223500.tif 000007
【図６】
0003223500.tif 000008
【図７】
0003223500.tif 000009
【図８】
0003223500.tif 000010
【図９】
0003223500.tif 000011
【図１０】
0003223500.tif 000012
【図１１】
0003223500.tif 000013
【図１２】
0003223500.tif 000014