(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定エリアにおいて所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムであって、
前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定部と、
前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示部と、
前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示部と、を有し、
前記飛行工程と前記移動工程には、前記ドローンが前記移動体から離陸する離陸地点と、前記ドローンが作業完了後に前記移動体に着陸する着陸地点と、が含まれており、
前記着陸地点は、前記ドローンの作業完了予定地点周辺のうち、前記移動体が移動可能な地点であって、当該作業完了予定地点から最も近い地点に決定される、
ドローンシステム。
【請求項２】
所定エリアにおいて所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムであって、
前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定部と、
前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示部と、
前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示部と、を有し、
前記飛行工程と前記移動工程には、前記ドローンが前記移動体から離陸する離陸地点と、前記ドローンが作業完了後に前記移動体に着陸する着陸地点と、が含まれており、
前記工程決定部は、前記ドローンが作業完了予定地から前記離陸地点へ飛行するのに要する時間が所定の時間以上である場合に、前記ドローンの着陸地点を前記離陸地点とは異なる地点に決定する、
ドローンシステム。
【請求項３】
複数の前記所定エリアがある場合において、前記飛行工程には、前記ドローンが作業を行う前記所定エリアの作業順序が含まれる、
請求項１又は２に記載のドローンシステム。
【請求項４】
前記所定エリアの作業順序は、前記ドローンが前記移動体から離陸する離陸地点から近い順によって決定される、
請求項３に記載のドローンシステム。
【請求項５】
前記工程決定部は、前記ドローンの作業完了時予定地が前記離陸地点よりも所定の距離以上離れている場合に、前記ドローンの着陸地点を前記離陸地点とは異なる地点に決定する、
請求項１に記載のドローンシステム。
【請求項６】
前記ドローンの作業中において、前記ドローンが備えるバッテリの充電量と、前記ドローンの現在地とに係る情報に基づき、前記ドローンが現在地から前記着陸地点まで飛行するための充電量が足りているか否かを判断する第一の判断処理部と、
前記ドローンが前記着陸地点まで飛行するための充電量が不足していると判断された場合に、前記飛行工程及び／又は移動工程を変更する第一の工程変更部と、をさらに有する、
請求項１又は２に記載のドローンシステム。
【請求項７】
前記第一の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、中継地点を設定する、
請求項６に記載のドローンシステム。
【請求項８】
前記第一の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、着陸地点を変更する、
請求項６に記載のドローンシステム。
【請求項９】
所定エリアにおいて所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムであって、
前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定部と、
前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示部と、
前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示部と、を有し、
前記飛行工程と前記移動工程には、前記ドローンが前記移動体から離陸する離陸地点と、前記ドローンが作業完了後に前記移動体に着陸する着陸地点と、が含まれており、
前記ドローンの作業中において、前記ドローンが備える散布液体又は散布粉体の残量と、前記ドローンの現在地とに係る情報に基づき、前記ドローンが現在地から着陸地点まで前記所定エリアに散布液体又は散布粉体を散布するための残量が足りているか否かを判断する第二の判断処理部と、
前記着陸地点まで前記所定エリアに散布液体又は散布粉体を散布するための残量が不足していると判断された場合に、前記飛行工程及び／又は移動工程を変更する第二の工程変更部と、をさらに有する、
ドローンシステム。
【請求項１０】
前記第二の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、中継地点を設定する、
請求項９に記載のドローンシステム。
【請求項１１】
前記第二の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、着陸地点を変更する、
請求項９又は１０に記載のドローンシステム。
【請求項１２】
前記ドローンから、作業完了前の所定のタイミングにおいて、作業完了予定の事前通知を受信する事前通知受信部、をさらに有し、
前記工程決定部は、前記事前通知の受信に応じて、前記ドローンの着陸地点を決定する、
請求項１又は２に記載のドローンシステム。
【請求項１３】
前記ドローンが、現在地から、作業完了予定地点周辺であって、前記移動体が移動可能な所定の地点まで飛行するのに要する第一の所要時間と、前記移動体が、現在地から当該所定の地点まで移動するのに要する第二の所要時間とに基づき、当該第一の所要時間が当該第二の所要時間よりも長い場合に、当該所定の地点を前記着陸地点に決定する、
請求項１２記載のドローンシステム。
【請求項１４】
前記ドローンの作業中において、作業の中断操作を受け付ける中断操作受付部、をさらに有する、
請求項１乃至１３いずれかの項に記載のドローンシステム。
【請求項１５】
前記中断操作に応じて、前記飛行工程及び／又は移動工程を変更する第三の工程変更部、をさらに有する、
請求項１４記載のドローンシステム。
【請求項１６】
前記ドローンの作業中において、前記ドローンの使用者から操作器を介して作業の中断操作が行われた場合に、当該中断操作に応じて決定される中断工程の遂行を前記ドローン及び前記移動体に指示する第三の指示部、をさらに有する、
請求項１乃至１５のいずれかの項に記載のドローンシステム。
【請求項１７】
前記中断工程は、作業中の前記ドローンの作業及び移動中の前記移動体の移動を中断し、移動を中断した前記移動体に前記ドローンを着陸させる工程を含む、
請求項１６記載のドローンシステム。
【請求項１８】
前記中断工程は、作業中の前記ドローンの作業を中断し、かつ前記移動体が所定の位置に停止している場合に前記移動体をそのまま待機させて、待機している前記移動体に前記ドローンを着陸させる工程を含む、
請求項１６記載のドローンシステム。
【請求項１９】
前記中断工程は、作業中の前記ドローンの作業を中断し、かつ所定の地点まで前記移動体を移動させて、当該所定の地点において前記移動体に前記ドローンを着陸させる工程を含む、
請求項１６記載のドローンシステム。
【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、工程管理装置、ドローンシステムの工程管理方法、および、ドローンシステムの工程管理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）。比較的狭い農地においては、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】
ところで、ドローンを圃場で飛行させるにあたっては、圃場周辺の所定位置まで運搬する移動体と、その発着のための設備が必要とされるところ、移動体がドローンの運搬を行うと共にその発着設備を兼ね備えていれば便利である。移動体がドローンの発着設備を兼ね備えることで、発着地点を任意の地点に設定することができるし、その結果、作業工程の設定の自由度が増し、効率よく、また安全性にも配慮した作業工程を生成することも可能となる。【０００６】
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、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と共にその発着地点となる移動体とを有するシステムにおいて、自動的にドローンと移動体の作業工程を生成す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】
【０００７】
【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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、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、自動的にドローンと移動体の作業工程を決定する。さらには、効率のよい作業工程を生成すると共に、作業状況に応じて作業工程を変更し、ドローンの作業効率を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、圃場において所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムであって、前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定部と、前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示部と、前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示部と、を有する。【００１０】
また、複数の圃場がある場合において、前記飛行工程には、前記ドローンが作業を行う圃場の作業順序が含まれるものとしてもよい。【００１１】
また、前記圃場の作業順序は、前記ドローンが前記移動体から離陸する離陸地点から近い順によって決定されるものとしてもよい。【００１２】
また、前記飛行工程と前記移動工程には、前記ドローンが一時的に着陸する中継地点、が含まれるものとしてもよい。【００１３】
また、前記飛行工程と前記移動工程には、前記ドローンが前記移動体から離陸する離陸地点と、前記ドローンが作業完了後に前記移動体に着陸する着陸地点と、が含まれるものとしてもよい。【００１４】
また、前記着陸地点は、前記ドローンの作業完了予定地点周辺のうち、前記移動体が移動可能な地点であって、当該作業完了予定地点から最も近い地点に決定されるものとしてもよい。【００１５】
また、前記工程決定部は、前記ドローンの作業完了時予定地が前記離陸地点よりも所定の距離以上離れている場合に、前記ドローンの着陸地点を前記離陸地点とは異なる地点に決定するものとしてもよい。【００１６】
また、前記工程決定部は、前記ドローンが作業完了予定地から前記離陸地点へ飛行するのに要する時間が所定の時間以上である場合に、前記ドローンの着陸地点を前記離陸地点とは異なる地点に決定するものとしてもよい。【００１７】
また、前記ドローンの作業中において、前記ドローンが備えるバッテリの充電量と、前記ドローンの現在地とに係る情報に基づき、前記ドローンが現在地から前記着陸地点まで飛行するための充電量が足りているか否かを判断する第一の判断処理部と、前記ドローンが前記着陸地点まで飛行するための充電量が不足していると判断された場合に、前記飛行工程及び／又は移動工程を変更する第一の工程変更部と、をさらに有するものとしてもよい。【００１８】
また、前記第一の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、中継地点を設定するものとしてもよい。【００１９】
また、前記第一の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、着陸地点を変更するものとしてもよい。【００２０】
また、前記ドローンの作業中において、前記ドローンが備える薬剤の残量と、前記ドローンの現在地とに係る情報に基づき、前記ドローンが現在地から着陸点まで圃場に薬剤を散布するための残量が足りているか否かを判断する第二の判断処理部と、前記着陸地点まで圃場に薬剤を散布するための残量が不足していると判断された場合に、前記飛行工程及び／又は移動工程を変更する第二の工程変更部と、をさらに有するものとしてもよい。【００２１】
また、前記第二の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、中継地点を設定するものとしてもよい。【００２２】
また、前記第二の工程変更部は、前記飛行工程及び／又は移動工程について、着陸地点を変更するものとしてもよい。【００２３】
また、前記ドローンから、作業完了前の所定のタイミングにおいて、作業完了予定の事前通知を受信する事前通知受信部、をさらに有し、前記工程決定部は、前記事前通知の受信に応じて、前記ドローンの着陸地点を決定するものとしてもよい。【００２４】
また、前記ドローンが、現在地から、作業完了予定地点周辺であって、前記移動体が移動可能な所定の地点まで飛行するのに要する第一の所要時間と、前記移動体が、現在地から当該所定の地点まで移動するのに要する第二の所要時間とに基づき、当該第一の所要時間が当該第二の所要時間よりも長い場合に、当該所定の地点を前記着陸地点に決定するものとしてもよい。【００２５】
また、前記ドローンの作業中において、作業の中断操作を受け付ける中断操作受付部、をさらに有するものとしてもよい。【００２６】
また、前記中断操作に応じて、前記飛行工程及び／又は移動工程を変更する第三の工程変更部、をさらに有するものとしてもよい。【００２７】
また、前記ドローンの作業中において、前記ドローンの使用者から操作器を介して作業の中断操作が行われた場合に、当該中断操作に応じて決定される中断工程の遂行を前記ドローン及び前記移動体に指示する第三の指示部、をさらに有するものとしてもよい。【００２８】
また、前記中断工程は、作業中の前記ドローンの作業及び移動中の前記移動体の移動を中断し、移動を中断した前記移動体に前記ドローンを着陸させる工程を含むものとしてもよい。【００２９】
また、前記中断工程は、作業中の前記ドローンの作業を中断し、かつ前記移動体が所定の位置に停止している場合に前記移動体をそのまま待機させて、待機している前記移動体に前記ドローンを着陸させる工程を含むものとしてもよい。【００３０】
また、前記中断工程は、作業中の前記ドローンの作業を中断し、かつ所定の地点まで前記移動体を移動させて、当該所定の地点において前記移動体に前記ドローンを着陸させる工程を含むものとしてもよい。【００３１】
また、本発明の別の観点に係るドローンは、圃場において所定の作業を行うと共に、離着陸可能な移動体と協調して動作するドローンであって、飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定部と、前記飛行工程に則った作業を遂行する飛行制御部と、前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する指示部と、を有する。【００３２】
また、本発明の別の観点に係る工程管理装置は、圃場において所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体、の作業工程を管理する工程管理装置であって、前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定部と、前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示部と、前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示部と、を有する。【００３３】
また、本発明の別の観点に係るドローンシステムの工程管理方法は、圃場において所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムの工程管理方法であって、前記ドローンシステムが、前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定処理と、前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示処理と、前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示処理と、を実行する。【００３４】
また、本発明の別の観点に係るドローンシステムの工程管理プログラムは、圃場において所定の作業を行うドローンと、前記ドローンが離着陸可能な移動体と、が協調して動作するドローンシステムの工程管理プログラムであって、前記ドローンシステムに対し、前記ドローンの飛行工程と、当該飛行工程に応じた前記移動体の移動工程とを決定する工程決定処理と、前記ドローンに対し、前記飛行工程に則った作業の遂行を指示する第一の指示処理と、前記移動体に対し、前記移動工程に則った移動又は待機を指示する第二の指示処理と、を実行させる。
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。
【発明の効果】
【００３５】
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、自動的にドローンと移動体の作業工程を決定することができる。さらには、効率のよい作業工程を生成することができると共に、作業状況に応じて作業工程を変更し、ドローンの作業効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明に係るドローンシステムの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】上記ドローンシステムの全体概念図である。
【図７】上記ドローンシステムの別の例を示す全体概念図である。
【図８】上記ドローンシステムの別の例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】上記ドローンシステムが備える機能を示す機能ブロック図である。
【図１４】本願発明に係る工程管理装置により決定されるドローンの飛行工程及び移動体の移動工程を示す概念図である。
【図１５】上記ドローンシステムによって実行される処理の流れの全体を示すシーケンス図である。
【図１６】上記工程管理装置によって作業工程が決定される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１７】上記工程管理装置において作業中に実行される処理の流れを示すフローチャートである。
【図１８】上記工程管理装置によってドローンの着陸地点が決定される処理の一例を示すフローチャートである。
【図１９】本願発明に係る工程管理装置により決定されるドローンの飛行工程及び移動体の移動工程の他の例を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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、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。
【００３８】
●ドローンの構成
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
図６に本願発明に係るドローン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、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。また、小型携帯端末401aは、基地局404に接続されている。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。
【００４４】
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上には、発着地点406が形成されている。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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。通常、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。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。
【００４７】
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（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。
【００４８】
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、薬剤の散布等の工程を決定する処理を行う。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。
【００４９】
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。
【００５０】
小型携帯端末401aは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。
【００５１】
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。ドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程は営農クラウド405で決定され、ドローン100と移動体406aは、当該営農クラウド405で決定された飛行工程又は移動工程に基づいて飛行又は移動し、薬剤の散布等の作業を行う。
【００５２】
なお、図7に示すように、本願発明に係るドローンシステムは、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。
【００５３】
また、図8に示すように、本願発明に係るドローンシステムは、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。
【００５４】
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。
【００５５】
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が着陸可能な停止許可エリア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。
【００５６】
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。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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
６軸ジャイロセンサー505はドローン100の機体の互いに直交する３方向の加速度を測定する手段（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100の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100の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100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100の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100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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
●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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
一対の側方板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。
【００７６】
一対のレール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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
●移動体の機能ブロック
【００８２】
図１３に示すように、移動体406aは、移動制御部30と、移動体位置検出部32と、を備える。
【００８３】
移動制御部30は、工程管理装置410によって決定された移動工程に従い、移動体406aの移動および停止を制御する機能部である。
【００８４】
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によって検出された移動体406aの現在の位置座標は随時、工程管理装置410に送信される。
【００８５】
●ドローンの機能ブロック
図１３に示すように、ドローン100は、飛行制御部21と、ドローン位置検出部24aと、を備える。
【００８６】
飛行制御部21は、モーター102を稼働させ、工程管理装置410によって決定された飛行工程に従い、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。
【００８７】
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。ドローン位置検出部24aによって検出されたドローン100の現在の位置座標は随時、工程管理装置410に送信される。
【００８８】
●工程管理装置410の機能ブロック
工程管理装置410は、圃場において所定の作業を行うドローン100、及びドローン100が離着陸可能な移動体406aと協調してドローンシステムを実現している。ドローン100や移動体406aの作業工程（後述する飛行工程と移動工程をまとめて「作業工程」と称している）の決定や管理を行い、ドローン100と移動体406aに対して当該作業工程に基づいた飛行や移動を指示する。
【００８９】
この工程管理装置410は、例えば営農クラウド405上に実装され、図１３に示すように、工程決定部41と、指示部42と、判断処理部43と、工程変更部44と、を備える。
なお、工程管理装置410に対するデータや指示の入力操作等は、操作器401や移動体406a等に設けられた所定の端末を介して行われる。また、工程管理装置410は、営農クラウド405以外の一又は複数の他の端末やシステム等に集約させて、あるいは分散させて実装させることもできる。
【００９０】
工程決定部41は、ドローン100の飛行工程と、当該飛行工程に応じた移動体406aの移動工程とを決定する。
【００９１】
ここで、ドローンの飛行工程と移動体の移動工程の概要について、図１４を参照して説明する。
ドローン100の飛行工程には、ドローン100が薬剤の散布や圃場403c, 403d, 403eの撮影等の作業を行う際に、ドローン100が飛行する飛行経路409a、移動体406aから離陸する離陸地点408a、作業完了後に移動体406aに着陸する着陸地点408b等に係る情報が含まれる。また、移動体406aの移動工程には、ドローン100を発着地点406に離着させるべく、ドローン100が離陸する離陸地点408aや着陸する着陸地点408b、ドローン100が離着陸する地点に応じて移動体406aが移動する移動経路409b等に係る情報が含まれる。
【００９２】
離陸地点408aは例えば、飛行工程と移動工程の決定要求を使用者402から受け付けた際の移動体406a又はドローン100の現在地点、あるいは使用者402が設定した任意の地点などに決定される。
着陸地点408bは例えば、ドローン100の作業完了予定地点周辺のうち、移動体406aが移動可能かつ移動体406a上にドローン100が着陸可能な停止許可エリア902であって、当該作業完了予定地から最も近い地点に決定される。
ドローン100が移動体406aから離陸する離陸地点408aと、作業完了後に移動体406aに着陸する着陸地点408bは、同一の地点にすることもできるし、互いに異なる地点にすることもできる。例えば、ドローン100の作業完了予定地が離陸地点408aよりも所定の距離以上離れている場合には、ドローン100を離陸地点408aに戻らせるよりも、ドローン100の作業中に移動体406aを作業完了予定地に移動させたほうが作業の効率がよいし、ドローン100のバッテリの消費を抑えることもできるため、ドローン100の着陸地点408bを離陸地点408aとは異なる地点に決定する。
【００９３】
＜バッテリ優先モードと時間優先モードを設けた例＞
また、作業の大まかなモードを予め設けておき、使用者402が任意にモードを選択できるようになっていてもよい。このようなモードの一例として、バッテリ優先モードと時間優先モードを挙げる。バッテリ優先モードは、ドローン100のバッテリ消費を抑えることを優先させるモードであり、圃場403c, 403d, 403e外ではできる限り移動体406aにドローン100を搬送させる。例えば、圃場403cでの作業を終えると、圃場403ｃでの作業完了地点で移動体406aにドローン100を着陸させ、次の圃場403dまで移動体406aにドローン100を搬送させる。このようなモードによれば、圃場403c, 403d, 403e外でのドローン100のバッテリ消費を抑えられ、ドローン100の充電回数を減らして、ドローン100を長時間使用することができる。
また、時間優先モードは、ドローン100による作業時間を最小限にするモードである。通常、ドローン100のほうが移動体406aよりも直線的且つ早く移動することができるため、圃場403c, 403d, 403e間の移動など、できる限りドローン100に飛行させるなどし、作業工程に要する時間を抑える。
これらのモードは、状況や使用者402の命令に応じて切り替えられるようになっていてもよく、状況に応じて切替可能とする場合には例えば、バッテリ502の残量等、工程に影響を与える要因に閾値を設定し、当該閾値に基づいて切り替えを判断する。
【００９４】
＜複数の圃場を対象とした例＞
複数の圃場403c, 403d, 403eがある場合、飛行工程には、ドローン100が作業を行う圃場403c, 403d, 403eの作業順序が含まれ、圃場403c, 403d, 403eの作業順序は例えば、作業効率の観点からドローン100の離陸地点408aから近い順によって決定される。
【００９５】
＜中継地点が設定される例＞
作業エリアが広範に及ぶなどするために、作業途中にドローン100への薬剤の補充やバッテリの充電等が必要となる場合、飛行工程と移動工程には、ドローン100が発着地点に一時的に着陸する中継地点408cが含まれる。中継地点408cでは、ドローン100への薬剤の補充やバッテリの充電などが行われる。
また、中継地点は複数、設けられてもよく、一の圃場での作業完了地点周辺と、当該一の圃場の次に作業が行われる圃場の作業開始地点に夫々、中継地点を設け、中継地点間においては、ドローン100を移動体406aで搬送するといった工程も設定可能である。なお、このように中継地点間でドローン100を移動体406aで搬送する場合、搬送中にドローン100への薬剤の補充やバッテリの充電などを行うようにすることもできる。
【００９６】
なお、飛行工程には、各圃場403c, 403d, 403e内における薬剤の散布や撮影等の指示情報や、各圃場403c, 403d, 403e内で満遍なく薬剤を散布したり撮影を行ったりするためのドローン100の飛行経路などの情報も含まれており、各圃場403c, 403d, 403e内において満遍なく薬剤の散布や撮影を行うための飛行経路は所定のアルゴリズムに則って決定される。
また、飛行工程及び移動工程について、離陸地点408aや着陸地点408b、あるいは圃場403c, 403d, 403eの作業順序など、飛行工程及び移動工程の一部あるいは全ての要素を、使用者402が設定可能とし、使用者402が設定していない要素のみを工程決定部41が決定するようにすることもできる。
【００９７】
また、図１４を参照して説明した本実施形態における作業工程の決定においても、図９を参照して説明したのと同様、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、複数で作業にあたる場合には、各ドローン100及び各移動体406aに対して互いに協調して作業を行うための飛行工程と移動工程が決定される。
【００９８】
また、上述の通り、工程管理装置410の機能部は適宜に集約あるいは分散させて実装させることができるところ、工程決定部41の機能をさらに細分化して、細分化した機能を各端末やシステム等に分散させることもできる。例えば、工程決定部41の機能について、飛行工程を決定する飛行工程決定部と、移動工程を決定する移動工程決定部に分け、それぞれをドローン100と移動体406aに保持させるようにすることができる。なお、このように飛行工程決定部と移動工程決定部をドローン100と移動体406aに分けて保持させた場合においては、一連の作業工程を決定する場合やいずれかの工程が変更された場合等、各工程を協調させるために必要な最終決定権をドローン100側あるいは移動体406a側のいずれかにもたせるようにするとよい。
【００９９】
指示部42は、ドローン100に対し、飛行工程に則った作業の遂行を指示する。また、移動体406aに対しては、移動工程に則った移動又は待機を指示する。
【０１００】
判断処理部43は、ドローン100の作業中において、ドローン100のバッテリ502の充電量や薬剤の残量に基づき、バッテリ502の充電や薬剤の補充の要否を判断する。
ここで、ドローン100の飛行工程や移動体406aの移動工程は、工程決定部41により事前に決定されるところ、各工程はドローン100の充電量や薬剤の残量に基づいて設定されるため、想定通りに作業が進めばバッテリ502の充電量や薬剤の残量を作業中に考慮する必要はない。しかしながら、作業中の外乱要因、例えば、風の影響等により、想定よりも多くのバッテリ消費や薬剤の吐出が行われてしまう可能性があるため、作業中にバッテリ502の残量や薬剤の残量を監視して充電や補充の要否を判断することで、安全かつ確実な作業を実現することができる。
【０１０１】
より具体的に、判断処理部43は第一の判断処理として、ドローン100の作業中において、ドローン100が備えるバッテリ502の充電量と、ドローン100の現在地とに係る情報に基づき、ドローン100が現在地から着陸地点まで飛行するための充電量が足りているか否かを判断する。
また、第二の判断処理として、ドローン100の作業中において、ドローン100が備える薬剤の残量と、ドローン100の現在地とに係る情報に基づき、ドローン100が現在地から着陸点まで圃場に散布する薬剤が足りているか否かを判断する。
【０１０２】
工程変更部44は、ドローン100が着陸地点まで飛行するための充電量が不足していると判断された場合に、飛行工程、さらには必要に応じて移動工程を変更し、中継地点を設定したり、着陸地点を変更したりして、バッテリ502の充電を行ったり、作業を切り上げたりさせる。
また、工程変更部44は、ドローン100の着陸地点まで圃場に薬剤を散布するための残量が不足していると判断された場合に、飛行工程、さらには必要に応じて移動工程を変更し、中継地点を設定したり、着陸地点を変更したりして、薬剤の補充を行ったり、作業を切り上げたりさせる。
【０１０３】
また、工程変更部44はさらに、ドローンの作業中において、操作器401等を介した使用者402からの作業の中断操作の介入を受け付けることができる。使用者402aから中断操作があった場合には、これに応じて、飛行工程及び／又は移動工程を変更すると共に、作業中断が完了するまでの中断工程を決定し、指示部42によって当該中断工程の遂行をドローン100及び移動体406aに指示する。
【０１０４】
この点、ドローン100による薬剤の散布等の作業においては、使用者402の休憩や天候の変化（特に降水や降雨）などにより、使用者402が作業の中断を判断し、これをシステムに反映させる必要がある。そして、作業の中断を使用者402から受け付けた後の中断工程は通常、作業中のドローン100が薬剤の散布等の作業を中断し、移動体406aに着陸することによって完了する。中断工程の完了に至るまでのパターンは特に限られないが、例えば、移動体406aが移動中の場合には移動を中断させ（近傍の停止許可エリア902まで移動してから移動を中断させるものであってもよい）、移動を中断した移動体406aにドローン100を着陸させる。また、他の例において、移動体406aが所定の地点に停止している場合には、移動体406aをそのまま現在地点に待機させておく。そして、作業中のドローン100に作業を中断させ、ドローン100を待機中の移動体406aに着陸させる。その他、使用者402が設定した地点や当初予定されていた着陸地点といった所定の地点まで移動体406aを移動させると共に、作業中のドローン100に作業を中断させ、ドローン100を当該所定の地点に移動させた移動体406aに着陸させることもできる。いずれのパターンについても、使用者402任意に選べるようにすることもできるし、デフォルトでいずれかのパターンが適用されるようにしておくこともできる。
【０１０５】
●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1５は、ドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程を決定から作業開始に至るまでの処理の流れを示している。
まず、使用者402から、ドローン100と移動体406aによる作業の工程を決定するのに必要な情報として、作業を行う圃場や、移動体406aが移動する圃場周りの自動運転許可エリア90などの情報と共に作業工程の決定要求を受け付ける（S101）。これに応じて、工程決定部41は飛行工程と移動工程を決定する（S102）。
なお、ドローン100による作業工程を決定するのに必要な情報は、予め工程管理装置410に登録されていてもよい。
【０１０６】
そして、指示部42により、ドローン100に対しては飛行工程に基づいた作業の遂行の指示が出され（S103）、移動体406aに対しては移動工程に基づいた移動の指示が出される（S104）。
これにより、ドローン100と移動体406aは作業にあたる。
【０１０７】
図１６は、工程決定部41によりドローン100の飛行工程と移動工程が決定される際の詳細な流れ（上述した図１５におけるS102の処理）を示している。
【０１０８】
まず、ドローン100の離陸地点が設定される（S201）。
離陸地点は、作業の開始地点となる地点であり、例えば、使用者402から指定された地点に決定するものであってもよいし、ドローン100の現在地点に決定するものであってもよい。
【０１０９】
工程決定部41は、離陸地点を設定した後、作業対象となる圃場が複数ある場合には（S202）、複数の圃場を離陸地点から近い順にソートし（S203）、圃場の作業順序を離陸地点から近い順に決定する（S204）。
【０１１０】
作業完了予定地が、ドローン100の離陸地点よりも所定の距離以上離れている場合には（S205）、ドローン100の着陸地点を離陸地点とは異なる地点に決定する。具体的には、作業完了予定地に最も近い停止許可エリア902に決定する（S206）。
【０１１１】
一方、作業完了予定地が、ドローン100の離陸地点から所定の距離以内にある場合には、ドローン100の着陸地点を離陸地点に決定する（S207）。
【０１１２】
また、ドローン100の充電量や薬剤の残量に基づき、一連の作業を行うのに、途中でバッテリ502の充電や薬剤の補充が必要と判断される場合には（S208）、バッテリ502の充電や薬剤の補充を行うための中継地点が設定される（S209）。
中継地点は例えば、バッテリ502の充電や薬剤の補充が必要となる位置に近い停止許可エリア902に設定される。ただし、これに限らず、作業途中で一旦、離陸地点に帰還させ、離陸地点においてバッテリ502の充電や薬剤の補充を行うように工程を決定することもできる。
【０１１３】
これにより、ドローン100の離陸地点や着陸地点、中継地点（必要とされる場合のみ）と共に、作業を行う圃場の順序など、ドローン100の飛行工程や移動体406aの移動工程を構成する要素が決定される。
【０１１４】
続いて、ドローン100の作業中に実行される処理について説明する。
図１７に示されるように、ドローン100と移動体406aに対してそれぞれの作業が指示され、作業が実行されている間、判断処理部43は第一の判断処理として、ドローン100が備えるバッテリ502の充電量とドローン100の現在地とに係る情報を随時、受信し（S301）、かかる情報に基づき、ドローン100が現在地から事前に決定されている着陸地点あるいは中継地点まで飛行するための充電量が足りているか否かを判断する（S302）。
【０１１５】
この結果、バッテリ502の充電が必要と判断した場合には、工程変更部44により飛行工程や移動工程を変更し（S305）、バッテリ502の充電を行うための中継地点を新たに設定したり、作業の切り上げを設定したりする。
工程の変更は指示部42によってドローン100及び移動体406aに指示され（S306）、ドローン100及び移動体406aは以後、変更された工程に基づいて作業にあたる。
【０１１６】
また、判断処理部43は第一の判断処理と同時進行で、第二の判断処理として、ドローン100が備える薬剤の残量とドローン100の現在地とに係る情報を随時、受信し（S303）、かかる情報に基づき、ドローン100が現在地から事前に決定されている着陸点あるいは中継地点まで圃場に散布する薬剤が足りているか否かを判断する（S304）。
【０１１７】
この結果、薬剤の補充が必要と判断した場合には、バッテリ502の充電が必要と判断された場合と同様、工程変更部44により飛行工程や移動工程が変更され（S305）、指示部42によって工程の変更がドローン100及び移動体406aに指示される（S306）。
以上の処理が作業終了まで実行され（S307）、これにより、作業途中でのバッテリ502や薬剤の不足による作業中断や事故を防ぐことができる。
【０１１８】
以上の実施形態では、作業開始前に、ドローン100の離陸地点から着陸地点に至るまでの作業工程を決定するものとしたが、別の例においては、作業開始時に離陸地点を定めず、作業完了前の所定のタイミングにおいて着陸地点を決定するようにすることもできる。
この場合、工程決定部41は、ドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程の決定において着陸地点を定めず、作業前の所定のタイミングで着陸地点を決定する。具体的には、ドローン100から、作業完了前の所定のタイミングにおいて、作業完了予定の事前通知を受信し、これに応じて、ドローン100の着陸地点を決定する。
【０１１９】
かかる例の具体的な処理の流れを図１８に示す。
ドローン100は、圃場での作業が完了する前の所定のタイミング、例えば、完了１０分前、あるいは完了まで残り２００ｍなどのタイミングに至ると、ドローン100の現在位置に係る情報と共に作業完了予定の事前通知を工程管理装置410に送信し、工程管理装置410はこれを受信する（S201）。
【０１２０】
これに応じて工程決定部41は、ドローン100の着陸地点を決定する。
着陸地点を決定する処理の一例では、ドローン100の現在地から作業完了予定地に最も近い停止許可エリア902を所定の地点として、ドローン100が当該所定の地点まで飛行するのに要する第一の所要時間と、移動体406aが現在地（離陸地点）から当該所定の地点まで移動するのに要する第二の所要時間とに基づいて決定する（S402）。即ち、第一の所要時間が第二の所要時間よりも長い場合に、当該所定の地点を着陸地点に決定する（S403）。一方、第二の所要時間が第一の所要時間よりも長い場合には、現在地（離陸地点）を着陸地点に決定する（S404）。
【０１２１】
着陸地点が決定すると、指示部42により、ドローン100と移動体406aに対して着陸地点が指示され（S405）、ドローン100と移動体406aはかかる指示に従って飛行、あるいは移動又は待機し、ドローン100が着陸地点に着陸する。
【０１２２】
なお、ドローン100の着陸地点の決定は、事前に飛行工程や移動工程を決定する例と同様に行うこともできる。かかる例では、作業完了予定地が、ドローン100の離陸地点よりも所定の距離以上離れている場合には、作業完了予定地に最も近い停止許可エリア902など、ドローン100の着陸地点を離陸地点とは異なる地点に決定する。一方、作業完了予定地が、ドローン100の離陸地点から所定の距離以内にある場合には、ドローン100の着陸地点を離陸地点に決定する。
また、着陸地点の決定はかかる例に限らず、例えば、ドローン100の現在地に最も近い停止許可エリア902を着陸地点にすることも可能である。
【０１２３】
以上の本実施形態に係るドローンシステムによれば、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、自動的にドローンと移動体の作業工程を決定することができる。さらには、効率のよい作業工程を生成することができると共に、作業状況に応じて作業工程を変更し、ドローンの作業効率を向上させることができる。
【０１２４】
なお、上述した本実施形態では、複数の圃場がある場合に、一括してドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程からなる作業工程を決定して作業を行うようにしたが、圃場ごとに作業工程を決定して作業を行うようにすることもできる。即ち、複数の圃場について、一の圃場での作業が終了する都度、次の圃場の作業工程を決定する。
【０１２５】
例えば、図１９に示すように、圃場403c, 403d, 403eについて作業を行う場合、まず圃場403cについてドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程がされる。ここで、圃場403cに対する作業において、離陸地点408dと着陸地点408eが決定されたとすると、着陸地点408eへ移動した移動体406aにドローン100が着陸することにより、圃場403cでの作業は完了となる。
そこから使用者402による指示等に基づいて、移動体406aはドローン100を次に作業を行う圃場403dへ搬送する。圃場403dへ移動体406aとドローン100が移動すると、改めて圃場403dにおけるドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程からなる作業工程が決定される。この作業工程には例えば、離陸点408fと着陸地点408g、両地点間で行われる作業などが含まれる。
同様にして、圃場403dでの作業が完了すると、使用者402による指示等に基づいて、移動体406aはドローン100を次に作業を行う圃場403eへ搬送する。圃場403eへ移動体406aとドローン100が移動すると、改めて圃場403eにおけるドローン100の飛行工程と移動体406aの移動工程からなる作業工程が決定される。この作業工程には例えば、離陸点408hと着陸地点408i、両地点間で行われる作業などが含まれる。そして、作業を終えたドローン100が着陸地点408iへ着陸したことをもって、一連の作業が終了となる。
【０１２６】
なお、本説明において、上述した諸々の機能や処理は適宜の設計により、任意に組み合わせて構成することができる。
【０１２７】
また、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。
【０１２８】
（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、ドローンと、ドローンを積載して移動可能であってドローンの離着陸が可能な移動体とが協調して動作し、ドローンが自律飛行する場合であっても高い安全性を維持できる。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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