(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの機械（７０、８０、９０）と、
少なくとも１つの無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）と、
前記少なくとも１つの機械（７０、８０、９０）を制御し、及び前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を制御して、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）と制御装置（２０）とを接続する通信接続を備える通信ネットワークを介して、前記機械の動作を支援するように設計されている前記制御装置（２０）と、を備える自動制御システム（１０）であって、
前記制御装置（２０）は、前記少なくとも１つの機械（７０、８０、９０）および前記無人航空機の両方を制御する自動制御コントローラであって、前記機械は、制御ソフトウェアを実行することによって、前記制御装置によって制御される１つまたは複数の移動軸を備え、前記無人航空機は、別の移動軸として、前記制御装置によって、前記機械の制御に共に組み込まれ、
前記通信ネットワークは、バスシステムであり、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、スレーブとして構成される、
ことを特徴とする自動制御システム（１０）。
【請求項２】
前記通信ネットワークは、ＥｔｈｅｒＣＡＴバスシステムであり、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、ＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブとして構成される、請求項１に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項３】
前記制御装置（２０）は、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を制御するための制御データを決定するように、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）のために設計されており、前記制御データは、前記機械の動作を支援するために前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）によって実行されるタスクを指定し、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、前記制御データに基づいて、前記制御装置（２０）によって自律的かつ／または遠隔制御方式により実行される前記タスクを実行するように設計されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項４】
前記タスクは、前記機械への物体の搬送、前記機械から所定位置への物体の搬送、所定位置からの物体の取り出しおよび前記機械への前記物体の搬送、前記機械によって製造された製品の少なくとも１つの特性の検査、前記機械によって製造された欠陥製品の修理および／または後処理、前記機械によって完全には充填されていない包装ユニットの充填、前記機械によって処理される一連の物体の導入および／または交換、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の環境センサによる前記機械および／または前記機械の環境の検出、および前記検出に対応する環境センサデータの前記制御装置（２０）への送信のうちの１つまたは複数のタスクを含むことを特徴とする請求項３に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項５】
前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）および／または前記制御装置（２０）は、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の瞬間的な位置を決定するように設計されており、前記制御装置（２０）は、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の瞬間的な位置に基づいて前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を制御するように設計されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項６】
前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、飛行中に前記航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の環境を検出するように設計されており、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）および／または前記制御装置（２０）は、検出された環境に基づいて前記環境のデジタル地図を作成し、前記デジタル地図内の前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の瞬間的な位置を決定するように設計されていることを特徴とする請求項５に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項７】
前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）および／または前記制御装置（２０）は、ＳＬＡＭ法を用いて前記環境のデジタル地図を作成するように設計されていることを特徴とする請求項６に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項８】
前記制御装置（２０）は、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）のエネルギー管理を制御するように設計されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項９】
前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、飛行動作に専用の第１エネルギー供給源と、アクチュエータおよび／またはセンサ用の第２エネルギー供給源とを有し、前記制御装置（２０）は、前記第１エネルギー供給源の貯蔵容量が所定の貯蔵容量閾値を下回ったときに、前記第１エネルギー供給源から前記第２エネルギー供給源に切り替えて、前記飛行動作を維持するように設計されていることを特徴とする請求項８に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項１０】
前記制御装置（２０）は、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の実際の状態を監視し、前記実際の状態に基づいて前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を制御するように設計されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項１１】
複数の無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）が備えられ、前記制御装置（２０）は、前記複数の無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）のうちの１つに、充電ステーションにおいて、飛行動作ならびに／またはセンサおよび／もしくはアクチュエータのための電気エネルギーが供給され、一方、前記複数の無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）の残りが飛行動作中に動作されるように、前記複数の無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を制御するように設計されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項１２】
前記機械は、切断機、特にレーザ切断機、または３Ｄプリンタであり、前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）は、前記切断機の切削ヘッドとして、または、前記３Ｄプリンタの作動ヘッドとして設計されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の自動制御システム（１０）。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか１項に記載の自動制御システム（１０）の動作方法であって、
前記制御装置（２０）によって前記無人航空機（４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）を制御（３０１；３０３）して、前記機械の動作を支援する工程を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、自動制御システムに関する。本発明はさらに、自動制御システムの動作方法に関する。本発明はさらに、コンピュータプログラムに関する。
【０００２】
本特許出願は、ドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２０１７  １０６  ９９６．８の優先権を主張し、その開示内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
公開明細書ＤＥ  １０  ２０１４  ２０１  ２０３  Ａ１には、農業用作業車両と関連するドローンとの相互作用が記載されており、上記作業車両のアクチュエータ設定は、上記ドローンのセンサデータによって調節される。上記作業車両から上記ドローンに電気エネルギーを伝達するための別の装置の自動アキュムレータ交換または交換の可能性が記載されている。
【０００４】
公開明細書ＤＥ  １０  ２０１４  ２１８  ７４９  Ａ１には、作業機械、例えば掘削機の動作を支援する方法が記載されている。エンドエフェクタおよび／またはエンドエフェクタによって操作される物体の画像データは、無人飛行物体のカメラによって生成される。上記画像データは、上記作業機械に配置された表示装置に送信される。
【０００５】
公開明細書ＤＥ  １０  ２０１４  ２２４  ８８４  Ａ１には、物流施設におけるプロセスおよび／または動作状態を監視する方法およびシステムが示されている。上記既知のシステムは、少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つのデータ処理ユニットと、少なくとも１つの出力装置と、を有する無人飛行装置を備える。上記既知の方法は、上記少なくとも１つの飛行装置の上記少なくとも１つのセンサによって、上記物流施設内の少なくとも１つの特性変数の実際の状態を検出することを含む。上記実際の状態を表すデータは、上記データ処理ユニットに送信される。後者は、上記データを処理する。
【０００６】
公開明細書ＤＥ  １０  ２０１５  １０４  ０５２  Ａ１には、無人搬送装置を用いて郵便物を配達する方法が記載されている。
【０００７】
実用新案明細書ＤＥ  ２０  ２０１４  ００６  ５４１  Ｕ１には、物体に対する抵抗、電流および／または電圧測定、特に風力タービンに対する雷保護測定を実施するための無人飛行装置が記載されている。
【０００８】
特許明細書ＥＰ  ２  ６９７  ６０４  Ｂ１には、無人飛行装置を用いて３Ｄ座標を決定するための測定システムが記載されている。公開明細書ＤＥ  １０  ２０１５  １１５１８４  Ａ１には、当該タイプの自動制御システムおよび当該タイプの自動制御システムの動作方法が開示されている。
【０００９】
本発明が基づく目的は、自動制御システムを効率的に動作させるための概念を提供することであるとみなすことができる。
【００１０】
本目的は、各独立請求項の発明特定事項によって達成される。本発明の有利な実施形態は、各従属請求項の発明特定事項を形成する。
【００１１】
一態様によれば、少なくとも１つの機械を制御する制御装置と、少なくとも１つの無人航空機と、を備える自動制御システムであって、上記制御装置は、上記無人航空機を制御して上記（少なくとも１つの）機械の動作を支援するように設計されていることを特徴とする自動制御システムが提供される。
【００１２】
別の態様によれば、上記自動制御システムの動作方法であって、上記制御装置によって上記無人航空機を制御して、上記（少なくとも一つの）機械の動作を支援する工程を含むことを特徴とする方法が提供される。
【００１３】
さらに別の態様によれば、コンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムがコンピュータ上、特に上記自動制御システムの上記制御装置上で実行されるときに上記自動制御システムの動作方法を実行するためのプログラムコードを含むことを特徴とするコンピュータプログラムが提供される。
【００１４】
本発明は、上記無人航空機を制御するために、上記自動制御システムの上記（少なくとも１つの）機械も制御する上記制御装置を正確に使用することによって、上記目的を達成することができるという発見に基づく。このようにして、上記制御装置の効率的な利用が実現される。これは、一方では、上記制御装置が上記自動制御システムの上記（少なくとも１つの）機械を制御するためである。他方では、上記制御装置は、上記無人航空機もさらに制御する。
【００１５】
このように、上記制御装置は、上記少なくとも１つの機械および上記無人航空機の両方を制御するように特に設計されている。そのため、上記制御装置は、上記少なくとも１つの機械および上記無人航空機の両方を特に制御することができる。したがって、上記制御装置は、上記少なくとも１つの機械および上記無人航空機の両方を特に制御する。
【００１６】
したがって、換言すれば、特に、上記自動制御システムの上記制御装置は、上記自動制御システムの上記機械を制御し、上記無人航空機を制御するという二重の機能を有する。
【００１７】
したがって、上記制御装置が上記機械の制御と並行して上記無人航空機も制御するという事実によって、自律システムが有利に存在する。
【００１８】
上記制御装置が上記（少なくとも１つの）機械の動作を支援するように上記無人航空機を制御するという事実によって、特に、上記機械が自身の動作において効率的に支援され得るという技術的利点が得られる。
【００１９】
したがって、特に、上記自動制御システムを効率的に動作させることができるという技術的利点がこのように得られる。この点において、自動制御システムを効率的に動作させるための有効な概念が提供されるという技術的利点が得られる。
【００２０】
一実施形態では、上記制御装置は、上記コンピュータプログラムを実行することができる、または、上記コンピュータプログラムを実行する１つまたは複数のプロセッサを備える。
【００２１】
一実施形態では、上記制御装置は、上記コンピュータプログラムまたはその少なくとも一部を格納することができる、または、格納する１つまたは複数の記憶装置を備える。
【００２２】
一実施形態では、上記自動制御システムは、上記少なくとも１つの機械を備える。
【００２３】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、飛行モードを制御する、特に飛行動作を制御する専用飛行制御装置を備える。したがって、上記航空機は、例えば、有利に自律的に飛行することができる。
【００２４】
一実施形態では、上記航空機の飛行コマンドは、上記制御装置によって、例えば、無線によって、すなわち、例えば、無線通信によって、上記飛行制御装置に送信されるようになっている。
【００２５】
したがって、一実施形態によれば、上記航空機は、上記機械または設備コントローラから、すなわち上記制御装置から自身の飛行コマンドを取得するため、上記自動制御システム全体の、上記機械または設備の機能構成部分になる。上記制御装置は、特に、機械制御装置および／または設備制御装置と称することができる。したがって、本発明に係る概念によれば、特に、上記機械および／または上記設備の制御に加えて、上記機械の上記機械コントローラまたは上記設備の上記設備コントローラも用いて、上記無人航空機を制御することもできるようになっている。
【００２６】
一実施形態によれば、上記少なくとも１つの機械は、固定配置された機械である。
【００２７】
一実施形態によれば、上記制御装置は、固定配置される。
【００２８】
一実施形態では、上記少なくとも１つの機械は、例えば自走式の車両とは異なる。上記車両は、例えば陸上車両、例えば農業用作業車両、例えばフォーレージ・ハーベスター（ｆｏｒａｇｅ  ｈａｒｖｅｓｔｅｒ）である。
【００２９】
本明細書の意味の範囲内で、農業用作業車両、例えば飼料収穫機は、自動制御システムとは異なる。したがって、自動制御システムは、農業用作業車両ではない、または、農業用作業車両を備えていないため、上記自動制御システムには、農業用作業車両がない。
【００３０】
一実施形態では、上記制御装置は、上記少なくとも１つの機械から空間的に分離して配置される。したがって、上記少なくとも１つの機械および上記制御装置は、例えば、互いに距離を置いて配置される。一実施形態によれば、上記少なくとも１つの機械は、上記制御装置を備えていない。したがって、換言すれば、特に、一実施形態によれば、上記少なくとも１つの機械には、上記制御装置がない。
【００３１】
本明細書の意味の範囲内の無人航空機は、ドローンと称してもよい。
【００３２】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、飛行機、ロータコプター、特にヘリコプター、クアドロコプター、オクトコプターまたは飛行船のうちの１つである。
【００３３】
一実施形態によれば、上記制御装置は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）であるようになっている。
【００３４】
したがって、例えば、上記コントローラの効率的かつ柔軟なプログラミングが可能になるという技術的利点が得られる。
【００３５】
「少なくとも１つの機械」という表現は、特に「１つまたは複数の機械」という表現を包含する。したがって、換言すれば、特に、例えば複数の機械が設けられる。
【００３６】
複数の機械については、それらは、例えば、同一の設計である、または、例えば、異なる設計である。
【００３７】
上記機械すなわち上記複数の機械は、例えば、設備の一部または複数の設備である。
【００３８】
単数の機械に関連する記述は、複数の機械にも同様に適用され、その逆も同様である。
【００３９】
「上記機械」という表現は、常に「上記少なくとも１つの機械」という表現を含むものとして解釈されることが意図される。
【００４０】
「少なくとも１機の無人航空機」という表現は、特に「１機または複数機の無人航空機」という表現を包含する。したがって、換言すれば、特に、例えば複数の航空機が設けられる。
【００４１】
複数の無人航空機については、それらは、例えば、同一の設計である、または、例えば、異なる設計である。
【００４２】
単数の航空機に関連する記述は、複数の航空機にも同様に適用され、その逆も同様である。
【００４３】
「上記（無人）航空機」という表現は、常に、「上記少なくとも１つの（無人）航空機」という表現を含むものとして解釈されることが意図される。
【００４４】
したがって、上記機械が設備の一部である場合、上記制御装置は、上記設備を制御するように特に設計されている。この点で、この場合の制御装置は、上記無人航空機を制御して上記設備の動作を支援するように特に設計される。
【００４５】
一実施形態によれば、上記機械は、搬送システム、特に直線搬送システム、製造ライン、例えば自動車の製造ライン、またはコンベヤベルトのうちの１つの機械である。
【００４６】
一実施形態によれば、上記設備は、圧縮空気設備または工程設備のうちの１つの設備である。工程設備は、例えば、リサイクル設備、石油精製所、処理設備、下水設備、バイオガス設備または粉砕プラントである。
【００４７】
一実施形態では、上記制御装置は、上記機械の制御に応じて上記無人航空機を制御するように設計されるようになっている。
【００４８】
したがって、例えば、上記無人航空機を効率的に制御することができるという技術的利点が得られる。そのため、本実施形態によれば、上記無人航空機を制御するために、上記制御装置による上記機械の制御が考慮されるようになっている。
【００４９】
その結果、例えば、機械と航空機との間の効率的な相互作用が得られるという技術的利点が得られる。
【００５０】
したがって、上記機械によって実行される各プロセスは、上記無人航空機の動作に効率的に合わせることができ、逆もまた同様である。
【００５１】
一実施形態では、上記制御は、上記無人航空機の飛行速度をコンベヤベルトの搬送速度と同期させることを含む。
【００５２】
一実施形態によれば、上記制御装置は、上記無人航空機の、該無人航空機を制御するための制御データを決定するように設計されており、該制御データは、上記機械の動作を支援するために上記無人航空機によって実行されるタスクを指定し、上記無人航空機は、上記制御データに基づいて、上記制御装置によって自律的かつ／または遠隔制御方式により実行される上記タスクを実行するように設計されるようになっている。
【００５３】
したがって、例えば、上記実行されるタスクを効率的に実行することができるという技術的利点が得られる。
【００５４】
特に、上記航空機が、上記制御データに基づいて、上記実行されるタスクを自律的に実行する場合、特に、上記制御装置が、他のタスクを実行するためのより多くの演算容量を有するという技術的利点が得られる。
【００５５】
例えば、上記制御装置が上記実行されるタスクを実行するように、上記制御データに基づいて上記無人航空機を遠隔制御する場合、例えば、遠隔制御を介して、上記無人航空機による効率的な制御をさらに実現することができるという技術的利点が得られる。
【００５６】
一般に、遠隔制御可能な航空機は、自律的に操作可能な航空機よりも複雑でない設計でなければならない場合もある。したがって、遠隔制御装置の可能性を提供することによって、特に、技術的な複雑性を低減することができるという技術的利点が得られる。
【００５７】
一実施形態によれば、上記タスクは、上記機械への物体の搬送、上記機械から所定位置への物体の搬送、所定位置からの物体の取り出しおよび上記機械への該物体の搬送、上記機械によって製造された製品の少なくとも１つの特性の検査、上記機械によって製造された欠陥製品の修理および／または後処理、上記機械によって完全には充填されていない包装ユニットの充填、上記機械によって処理される一連の物体の導入および／または交換、上記無人航空機の環境センサによる上記機械および／または上記機械の環境の検出、および上記検出に対応する環境センサデータの上記制御装置への送信のうちの１つまたは複数のタスクを含むようになっている。
【００５８】
一実施形態によれば、上記機械は、上記制御装置によって、例えば制御ソフトウェアを実行することによって、制御または監視される１つまたは複数の移動軸を備える。
【００５９】
一実施形態によれば、上記航空機は、別の移動軸として作用する、または、別の移動軸として使用されるようになっている。したがって、換言すれば、特に、上記航空機は、別の移動軸として、上記制御装置によって、上記機械の制御に共に組み込まれる。
【００６０】
以下の実施例は、本発明における移動軸によって理解されることをより良く理解するために役立つことを意図している。
【００６１】
一実施形態によれば、上記機械は、レール上で誘導される複数の往復台を駆動するか駆動することができる直線駆動システムである。上記制御装置については、各往復台は、専用の移動軸である。
【００６２】
したがって、特に、上述のタスクを効率的に実行することができるという技術的利点が得られる。これは、原則として、無人航空機が人間よりも迅速にこれらのタスクを実行することができるためである。したがって、例えば、上記無人航空機は、人間がアクセスすることが困難な場所に飛行することもできる。
【００６３】
さらに、これらのタスクを実行するために無人航空機を使用することによって、特に有利に、上記無人航空機は、人間の健康に害が及ぶ可能性のある場所においてもタスクを実行することができるようになる。
【００６４】
例えば、上記無人航空機が上記機械によって製造された欠陥製品を修理および／または後処理する場合、特に、上記製品が製造ライン内に留まり続けることができ、該製品を該製造ラインから取り出す必要がないという技術的利点が得られる。これは、上記無人航空機が上記製造ライン上に残っている上記欠陥製品を修理または後処理することができるためである。
【００６５】
本明細書の意味の範囲内の物体は、例えば、上記機械が必要とする工具または交換部品である。本明細書の意味の範囲内の物体は、例えば、上記機械によって処理されることが意図される半製品である。
【００６６】
したがって、例えば、半製品が上記機械上にないと判定された場合、上記無人航空機は、不在の半製品を上記機械に効率的に搬送することができる。したがって、上記機械は、特に、有利にさらに動作させることができる。その結果、特に、部品、例えば半製品が存在しないことによる上記機械の停止を効率的に回避することができるという技術的利点が得られる。
【００６７】
一実施形態によれば、上記無人航空機および／または上記制御装置は、上記無人航空機の瞬間的な位置を決定するように設計され、上記制御装置は、上記無人航空機の瞬間的な位置に基づいて上記無人航空機を制御するように設計されるようになっている。
【００６８】
その結果、特に、上記無人航空機を効率的に制御することができるという技術的利点が得られる。
【００６９】
上記無人航空機の瞬間的な位置が分かっていることは、例えば複数の無人航空機が設けられる場合、特に重要である。したがって、上記複数の無人航空機が互いに妨害する、または、複数の航空機が互いに衝突する事態を有利に回避することができる。
【００７０】
一実施形態によれば、上記無人航空機の瞬間的な位置を決定するように設計された固定レーダ装置が設けられる。上記制御装置は、例えば、上記レーダ装置に通信可能に接続される。
【００７１】
一実施形態によれば、上記固定レーダ装置の代わりに、または、上記固定レーダ装置に加えて、固定カメラシステムおよび／または別の３次元非接触測定システムが、上記無人航空機の瞬間的な位置を決定するために設けられる。
【００７２】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、飛行中に該航空機の環境を検出するように設計されており、上記無人航空機および／または上記制御装置は、検出された環境に基づいて該環境のデジタル地図を作成し、該デジタル地図内の上記無人航空機の瞬間的な位置を決定するように設計されるようになっている。
【００７３】
本実施形態は、上記無人航空機の位置決定、すなわち特に位置推定がとりわけ環境検出に基づくという発見に基づいている。検出された環境は、上記航空機の位置を特定するために、すなわち、特に上記航空機の位置を決定するために、上記位置推定の範囲内において、デジタル地図と特に比較される。
【００７４】
その結果、特に、上記航空機の位置推定、特に位置決定が効率的に可能になるという技術的利点が得られる。特に、上記位置決定は、例えば、ＧＰＳ受信が存在しない場合にも可能である。
【００７５】
上記デジタル地図が上記検出された環境に基づいて作成されるという事実によって、特に、上記機械の環境における追加の外部測定手段または目印を必ずしも必要とすることなく、上記デジタル地図を効率的に作成することができるという技術的利点が得られる。
【００７６】
特に、例えば、上記デジタル地図を作成するために外部測定を行う必要がないという技術的利点が得られる。ここで、「外部」は、特に上記航空機を基準として見られる。
【００７７】
一実施形態によれば、上記無人航空機および／または上記制御装置は、ＳＬＡＭ法を用いて上記環境のデジタル地図を作成するように設計されるようになっている。
【００７８】
その結果、特に、上記デジタル地図を効率的に作成することができるという技術的利点が得られる。
【００７９】
略語「ＳＬＡＭ」（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｍａｐｐｉｎｇ）は、「同時ローカライゼーションおよびマッピング」を表す。
【００８０】
ＳＬＡＭ法は、ロボット工学において、それなりに既に知られている。このような方法に基づいて、移動ロボットは、例えば、自身の周囲のマップを同時に作成し、このマップ内の自身の位置を推定する。
【００８１】
ＳＬＡＭ法は、例えば、ＥＫＦ−ＳＬＡＭ（拡張カルマンフィルタ）、例えば、ＳＥＩＦ（空間拡張情報フィルタ）、ＵＫＦ（無香料カルマンフィルタ）、粒子フィルタを有するＳＬＡＭ、例えば、高速ＳＬＡＭ、Ｒａｏ−Ｂｌａｃｋｗｅｌｌｉｚｅｄ粒子フィルタを有するグリッドベースの方法、ＤＰ−ＳＬＡＭ、「期待値最大化フィルタ」、グラフベースの技術、例えば、Ｇｒａｐｈ−ＳＬＡＭ、ＴＯＲＯ、ＨＯＧ−Ｍａｎツリーマップ、応力緩和技術、平滑化技術のうちの１つまたは複数の方法を含む。
【００８２】
したがって、ＳＬＡＭ法は、特に、漸進的に作成または構築される上記デジタル地図に基づく。
【００８３】
したがって、換言すれば、一実施形態によれば、上記デジタル地図は、漸進的に構築される。
【００８４】
したがって、換言すれば、特に、例えば、最初はデジタル地図が存在しない。そのため、上記デジタル地図は、例えば、新たに作成される。
【００８５】
例えば、上記航空機の瞬間的な位置が、上記デジタル地図における座標系の原点を規定するようになっている。したがって、例えば、検出された環境が上記瞬間的な位置と上記デジタル地図に組み込まれるように、上記瞬間的な位置から第１の環境検出が行われるようになっている。
【００８６】
この第１の環境検出の後、例えば、さらなる飛行による上記航空機の新しい位置から第２の環境検出が行われるようになっている。
【００８７】
上記第１および第２の環境検出は、上記第１の環境検出から分かっている周囲の一部が上記新しい位置から認識されるように、部分的に重複する。ここで、上記環境の新たな、今まで知られていなかった領域も、上記新しい位置から検出される。
【００８８】
例えば、上記航空機の動作は、上記座標系の原点に対する絶対位置（新しい位置）が分かるように上記重複から計算され、その結果、第２の検出された環境は、上記新しい位置と上記デジタル地図に組み込むことができるか、組み込まれる。したがって、この手順に基づいて、上記デジタル地図は、例えば上記機械または設備が配置される特定の領域が測定されるまで、漸進的に拡張または構築される。
【００８９】
一実施形態によれば、上記制御装置は、上記無人航空機のエネルギー管理を制御するように設計されるようになっている。
【００９０】
その結果、例えば、上記無人航空機のエネルギー消費を効率的に制御することができるという技術的利点が得られる。これは、上記制御装置が一般に、上記自動制御システムの全体的な動作の概要を正確に把握し、その結果、その正確な概要に対応する追加情報を利用して、上記無人航空機のエネルギー管理を制御することができるためである。
【００９１】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、飛行動作専用の第１エネルギー供給源と、アクチュエータおよび／またはセンサ用の第２エネルギー供給源とを有し、上記制御装置は、上記第１エネルギー供給源の貯蔵容量が所定の貯蔵容量閾値を下回ったときに、上記第１エネルギー供給源から上記第２エネルギー供給源に切り替えて、上記飛行動作を維持するように設計されるようになっている。
【００９２】
その結果、例えば、飛行動作を効率的に維持することができるという技術的利点が得られる。
【００９３】
したがって、換言すれば、特に、無人航空機は、上記飛行動作のみに使用される上記第１エネルギー供給源を有する。上記第２エネルギー供給源は、アクチュエータまたはセンサのエネルギー供給源として使用される。したがって、上記第２エネルギー供給源は、上記第１エネルギー供給源の貯蔵容量が所定の閾値を下回った場合にのみ上記飛行動作のために使用される。
【００９４】
一実施形態によれば、上記第１または第２エネルギー供給源は、１つもしくは複数のアキュムレータまたは１つもしくは複数のバッテリを備える。
【００９５】
一実施形態によれば、上記制御装置は、上記無人航空機の実際の状態、例えば、エネルギー消費量または残存する飛行時間を監視し、上記実際の状態に基づいて上記無人航空機を制御するように設計されるようになっている。
【００９６】
このように、本実施形態によれば、上記制御装置は、いわゆる「状態監視」を行うようになっている。したがって、「状態監視」の概念は、特に、例えば、１つまたは複数の物理的変数を測定および分析することによる、上記無人航空機の機械状態または動作状態の定期的または永続的な検出に基づく。例えば、上記制御装置は、上記無人航空機の動作温度を監視する。動作温度は、駆動モータまたは上記第１もしくは第２エネルギー供給源の温度を含むか、例えば、その温度である。
【００９７】
したがって、実際の状態は、特に、上述の温度または上述の各温度を含む。実際の状態は、例えば、上記無人航空機のエネルギー消費を含む。実際の状態は、例えば、上記無人航空機の残存する飛行時間を含む。
【００９８】
したがって、状態監視を行うことによって、上記航空機を効率的に制御することができるという技術的利点が特に得られる。
【００９９】
したがって、特に上記制御装置による上記無人航空機のタスク計画中に、上記航空機の残存する飛行時間またはエネルギー消費を考慮に入れることが可能である。したがって、例えば、上記無人航空機が、エネルギー過剰消費または過度に少ない残存する飛行時間のため、上記無人航空機に割り当てられたタスクをもはや全く実行できない状況を回避することが可能である。したがって、例えば、上述したように、上記航空機が上述した理由によりそのタスクを実行することができない場合に生じ得る不必要な遅延を回避することが特に可能である。
【０１００】
上記航空機の実際の状態は、特に、上記航空機のステータスを含む。ここで、ステータスとは、特に、上記航空機が損傷を受けているか損傷を受けていないかを示す。
【０１０１】
したがって、換言すれば、特に、上記制御装置は、上記航空機が損傷を受けているか損傷を受けていないかを監視する。
【０１０２】
一実施形態によれば、複数の無人航空機が備えられ、上記制御装置は、上記複数の無人航空機のうちの１つに、充電ステーションにおいて、飛行動作ならびに／またはセンサおよび／もしくはアクチュエータのための電気エネルギーが供給され、一方、上記複数の無人航空機の残りが飛行動作中に動作されるように、上記複数の無人航空機を制御するように設計されるようになっている。
【０１０３】
その結果、特に、上記複数の航空機の効率的な動作が達成され得るという技術的利点が得られる。特に、残りの航空機のうちの１つが故障した場合に、この故障した航空機を、上記充電ステーションにおいて電気エネルギーが瞬間的に供給される航空機に置き換えることができるという技術的利点が得られる。したがって、特に代理機能性という技術的利点が得られる。
【０１０４】
一実施形態によれば、上記自動制御システムは、１機または複数機の航空機に電気エネルギーを供給するように設計された１つまたは複数の充電ステーションを備える。
【０１０５】
一実施形態によれば、上記制御装置は、ドッキングされた航空機に電気エネルギーを供給するために、１つまたは複数の充電ステーションを制御するように設計されるようになっている。
【０１０６】
一実施形態によれば、上記機械は、切断機、特にレーザ切断機、または３Ｄプリンタであり、上記無人航空機は、上記切断機の切削ヘッドとして、または、上記３Ｄプリンタの作動ヘッドとして設計されるようになっている。
【０１０７】
したがって、本実施形態は、上記無人航空機が上記切断機または上記３Ｄプリンタの機能部であるという考えに基づいている。
【０１０８】
したがって、換言すれば、特に、上記航空機は、上記切断機、特に上記レーザ切断機の切削ヘッドとして設計されている。したがって、換言すれば、特に、上記無人航空機は、上記３Ｄプリンタの作動ヘッドとして設計されている。
【０１０９】
その結果、上記切断機または上記３Ｄプリンタの柔軟かつ効率的な利用が可能になるという利点がある。処理中の製品は、例えば、もはや上記切断機または上記３Ｄプリンタに搬送する必要はないが、該処理中の製品に向かって飛行する上記航空機によってその場で処理することができる。
【０１１０】
したがって、上記無人航空機は、例えば、上記切断機の切削ヘッドである。
【０１１１】
したがって、上記無人航空機は、例えば、上記３Ｄプリンタの作動ヘッドである。
【０１１２】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、１つまたは複数のセンサを備える。
【０１１３】
センサに関連する記述は、特に、複数のセンサにも同様に適用され、その逆も同様である。
【０１１４】
複数のセンサについては、それらは、例えば、同一であるように、または、例えば、異なるように設計されている。
【０１１５】
上記センサは、例えば、上記無人航空機の環境を検出し、この検出に対応する環境センサデータを決定するように設計されている。
【０１１６】
上記センサは、例えば、上記機械の環境を検出するか、上記機械を検出し、かつ、その検出に対応する環境センサデータを決定するように設計されている。
【０１１７】
本明細書の意味の範囲内のセンサは、例えば、レーダセンサ、超音波センサ、ライダーセンサ、レーザセンサ、磁気センサ、温度センサ、圧力センサ、マイクロフォン、ホールセンサ、ガスセンサ、粒子センサ、距離センサ、赤外線センサ、ビデオセンサ、特にビデオカメラの、例えば３Ｄビデオカメラのビデオセンサのうちのいずれか１つのセンサである。
【０１１８】
したがって、換言すれば、特に、上記無人航空機は、例えば、該無人航空機の環境を検出する１つまたは複数のセンサを有する。特に、これらのセンサは、上記機械または上記機械の環境を検出する。
【０１１９】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、環境検出のための１つまたは複数のビデオカメラ、例えば３Ｄビデオカメラを備える。
【０１２０】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、上記制御装置と通信するように、例えば、通信ネットワークを介して上記制御装置と通信するように設計された通信インターフェースを備える。
【０１２１】
上記通信インターフェースは、例えば、無線および／または有線通信インターフェースとして設計されている。
【０１２２】
したがって、換言すれば、特に、上記無人航空機と上記制御装置との間の通信は、無線または有線により行うことができる。
【０１２３】
本明細書の意味の範囲内の通信ネットワークは、例えば、ＷＬＡＮ、移動無線、ＷＩＳＡ（「Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ：  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  ａｎｄ  Ｒｅｌａｔｅｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」；ＩＳＡ１００．１１ａ）、ＤＥＣＴ、ＺｉｇＢｅｅ、ウルトラブロードバンド（ＵＷＢ）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、特にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ−ＬＥのうちの１つまたは複数の通信ネットワークを含む。
【０１２４】
本明細書の意味の範囲内の通信ネットワークは、例えば、バスシステム、例えば、ＥｔｈｅｒＣＡＴバスシステムを含む。
【０１２５】
例えば、上記制御装置と上記無人航空機との間の通信は、例えばレーザを用いた光通信接続を介して行われる。これは、データ伝送速度および特に高い電磁適合性（ＥＭＣ）には特に有利である。
【０１２６】
一実施形態では、上記航空機は、ケーブルによって上記制御装置に接続される。上記ケーブルは、例えば電力ケーブルを含むか、電力ケーブルである。上記ケーブルは、例えば通信ケーブルを含むか、通信ケーブルである。したがって、有利に、上記ケーブルによって上記航空機に効率的に電力を供給することができるか、上記航空機と効率的にケーブルを介して通信を行うことができる。
【０１２７】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、１つまたは複数のアクチュエータを備える。
【０１２８】
アクチュエータに関連する記述は、複数のアクチュエータに同様に適用され、その逆も同様である。
【０１２９】
複数のアクチュエータについては、それらは、例えば、同一であるように、または、例えば、異なるように設計されている。
【０１３０】
アクチュエータは、例えば、油圧または空気圧アクチュエータである。アクチュエータは、例えば、バイメタルアクチュエータである。アクチュエータは、例えば、電気モータである。アクチュエータは、例えば、圧電アクチュエータまたは磁歪アクチュエータである。
【０１３１】
アクチュエータは、例えば、把持アームを含むか、把持アームである。
【０１３２】
一実施形態によれば、上記無人航空機は、例えば、被搬送または処理中の製品の風荷重を有利に最小限に抑えるために、遮蔽装置を備えるようになっている。
【０１３３】
遮蔽装置は、例えば、１つまたは複数のカバーを備える。
【０１３４】
上記自動制御システムの動作方法の技術的機能性は、該自動制御システムの対応する技術的機能性から直接的かつ類似的に生じ、逆もまた同様である。
【０１３５】
したがって、換言すれば、特に、方法の特徴は、上記自動制御システムの特徴から直接的に生じ、逆もまた同様である。
【０１３６】
一実施形態によれば、上記自動制御システムは、該自動制御システムの動作方法を実行するように設計または構成されるようになっている。
【０１３７】
本明細書の意味の範囲内の制御データは、例えば、上記航空機が飛行する目標軌道の目標軌道データ、上記航空機の飛行先の位置または上記航空機の飛行先の場所の位置データのうちの１つまたは複数のデータを含む。
【０１３８】
一実施形態によれば、上記機械は、自動車の製造ラインの一部である。上記自動車の製造ラインは、製造される自動車が連続的に組み立てられるか製造される複数のワークステーションを含む。これらのワークステーションの１つは、例えば、上記自動車が塗装される塗装設備である。一実施形態によれば、このワークステーションの下流、すなわち上記塗装設備の下流で、上記無人航空機は、センサ、例えばビデオセンサによって、上記実行されるタスクとして、上記自動車が完全に塗装されたかどうかを監視するようになっている。
【０１３９】
上記自動車が完全には塗装されていない場合、一実施形態によれば、上記無人航空機は、上記実行されるタスクとして、対応する地点で上記自動車を自動的に再塗装するようになっている。このために、例えば、上記航空機は、塗装装置を有するようになっている。
【０１４０】
一実施形態によれば、上記自動制御システムは、飲料ボトルを充填するための充填設備を備える。本実施形態によれば、例えば、充填された飲料ボトルが飲料梱包箱に装填された後、上記無人航空機は、センサによって、例えばビデオセンサによって、上記実行されるタスクとして、該飲料梱包箱が完全に充填されたかどうかを監視するようになっている。
【０１４１】
上記飲料梱包箱が完全には充填されていない場合、一実施形態によれば、上記航空機は、上記実行されるタスクとして、完全には充填されていない該飲料梱包箱を完全に装填するようになっている。このために、例えば、上記無人航空機は、保管場所に飛行し、そこで１本または複数の飲料ボトルを拾い上げ、その後、上記完全には充填されていない飲料梱包箱にそれらを搬送するようになっている。
【０１４２】
ここで、例えば、上記完全には充填されていない飲料梱包箱は、上記航空機が上記飲料梱包箱を完全に装填している間に、コンベヤベルトによってさらに搬送されてもよいようになっている。したがって、上記充填設備は、このように有利にさらに動作可能である。これにより、有利に、中断時間を回避することが特に可能である。
【０１４３】
「または」という表現は、特に、「および／または」という表現を包含する。
【０１４４】
本発明は、好ましい例示的な実施形態を参照して、以下により詳細に説明される。
【０１４５】
図１は、１つの無人航空機を有する自動制御システムを示す。
【０１４６】
図２は、複数の無人航空機を有する図１に係る自動制御システムを示す。
【０１４７】
図３は、自動制御システムの動作方法の流れ図を示す。
【０１４８】
図１は、自動制御システム１０を示す。
【０１４９】
自動制御システム１０は、制御装置２０を備える。制御装置２０内には、例えば、異なる制御タスク、例えば、上位ユニット３０との通信、処理ステーション７０、８０の制御、カメラ６０の制御、コンベヤベルト９０の制御、およびドローン４０の制御を実行する複数のコア（「演算コア」）２２、２４、２６、２８が配置される。
【０１５０】
制御装置２０は、双方向データ線１２６を介して、例えば、工場コントローラおよび／または制御ステーションおよび／または演算子制御端末であってもよい上位ユニット３０に接続され、それによって、自動制御システム１０を監視することができ、かつ／または、制御装置２０に対するコマンドを、自動制御されて、かつ／または、演算子の一部で生成することができる。
【０１５１】
自動制御システム１０は、製品１００ａ〜１００ｈが搬送方向９２に搬送されるコンベヤベルト９０をさらに備える。コンベヤベルト９０の始点または終点における製品１００ａ〜１００ｈの配置または除去は、明確性のために、ここでは図示されていない。
【０１５２】
製品１００ａ〜１００ｈは、搬送時、２つの処理ステーション７０および８０を通過する。第１処理ステーション７０において、素子１０２は、例えば、製品１００ａ〜１００ｈ上に接着結合される。次に、第２処理ステーション８０において、第２素子１０４が、例えば、製品１００ａ〜１００ｈ上に接着結合される。
【０１５３】
２つの処理ステーション７０および８０における接着結合プロセスと、コンベヤベルト９０による製品搬送とを対応的に制御するために、制御装置２０は、双方向データ線１２０および１２８を介して、処理ステーション７０および８０と、コンベヤベルト９０とに接続されている。
【０１５４】
カメラ６０は、品質管理のために、第１処理ステーション７０の下流に配置され、該カメラは、コンベヤベルト９０の監視領域６２内の製品１００ａ〜１００ｈの画像を検出し、また、双方向データ線１２２によって、対応するセンサデータを制御装置２０に送信する。
【０１５５】
ここで、コンベヤベルト９０および処理ステーション７０、８０は、特に設備を形成する。搬送ベルト９０は、機械の一例である。処理ステーション７０、８０はそれぞれ、別の機械の例を形成する。したがって、自動制御システム１０は、複数の機械、すなわち、制御装置２０によって制御されるコンベヤベルト９０および処理ステーション７０、８０を備える。
【０１５６】
図１に示すように、製品１００ａは第１処理ステーション７０の上流に依然として位置しており、一方、第１素子１０２の接着結合プロセスは、現在、製品１００ｂに対して実行されている。製品１００ｃ、１００ｅ、１００ｆ、１００ｇ、１００ｈについては、上記接着結合プロセスが第１処理ステーション７０にてうまく実行されたことが、カメラ６０によって検出され、データ線１２２によって制御装置２０に伝送され、その結果、これらの製品に素子１０２が設けられる。また、カメラ６０は、製品１００ｄについては、上記接着結合プロセスが成功しなかったことと、この製品が接着結合した素子１０２を有していないこととを検出し、制御装置２０に伝送した。
【０１５７】
それにもかかわらず、製品１００ｄをさらなる製造プロセスに残し、それを使用し続けることができるようにするために、制御装置２０は、自動制御システム１０に割り当てられたドローン４０（無人航空機）を制御する。このために、制御装置２０は、例えばリアルタイムで、ドローン４０の必要な飛行経路と、ドローン４０上に配置されたアクチュエータの必要な作業ステップとを計算するが、これらのアクチュエータは、明確性のために、ここでは図示されていない。
【０１５８】
上記飛行経路および上記必要な作業ステップは、制御データを形成する。
【０１５９】
ドローン４０のための制御データは、別の双方向データ線１２４によって、制御装置２０から送信機５０に送信され、送信機５０は、無線通信技術、例えばＷＬＡＮによって、ドローン４０に上記データを送信する。
【０１６０】
制御データを受信するために、ドローン４０は、アンテナ４４を備える。ドローン４０は、さらに、４つの個別のロータ装置４２を備え、その結果、ドローン４０は、クアドロコプターとして設計されている。
【０１６１】
したがって、制御データは、ドローン４０が格納設備１１０に格納された素子１０２をその都度そこから取り出し、それを製品１００ｄまで飛ばし、その不足している素子１０２をそこに接着結合するコマンド、すなわちドローン４０によって実行されるタスクを含む。ここで、ドローン４０は、コンベヤベルト９０の搬送速度と同期した速度により飛行し、その結果、有利にも、連続搬送プロセスを中断する必要がない。
【０１６２】
素子１０２を拾い上げ、保持し、接着結合し、解放するために、ドローン４０は、対応的に設計されたアクチュエータと、明確性のためにここでは図示されていないエネルギー供給源とを備える。
【０１６３】
一実施形態によれば、ドローン４０のデータは、送信機５０とアンテナ４４との間の無線通信接続を介して制御装置２０に送り返される。このようなデータは、例えば、１つまたは複数のセンサの位置データおよび／または環境センサデータ等のセンサデータ、ならびに／またはドローン４０のエネルギー消費および／または残存する飛行時間に関する状態データを含む。
【０１６４】
図２は、複数のタスクを実行するために設けられた複数のドローン４０ａ〜４０ｄを有する、図１に係る自動制御システム１０を示す。したがって、複数のドローン４０ａ〜４０ｄが使用され、制御装置２０によって制御される。
【０１６５】
これは、例えば、後に素子１０２がドローン４０の一部に接着結合する可能性をなくすことなくコンベヤベルト９０の搬送速度を増大させるために、有利であり得る。
【０１６６】
例えば、ドローン４０ａは、接着結合が行われた後、待機位置に留まるが、ドローン４０ｂは、例えば、現在、新しい素子１０２を拾い上げる。同時に、例えば、ドローン４０ｃは、その拾い上げられた素子１０２を製品１００ｄに接着結合する。
【０１６７】
したがって、例えば、複数の製品を並行して後処理することが有利に可能である。
【０１６８】
さらに、自動制御システム１０は、自動制御システム１０の個別の構成要素を監視するために付加的なセンサを有する別のドローン４０ｄを備える。したがって、ドローン４０ｄは、例えば、第２処理ステーション８０における領域内の温度を検出し、該温度を、送信機５０およびデータ線１２４を介した無線通信接続によって、制御装置２０に送信することができる。
【０１６９】
その後、制御装置２０は、例えば、温度が所定の許容温度範囲内にあるか否かを監視することができる。温度が上記許容温度範囲を離れた場合、これは故障を示し、制御装置２０は、例えば、対応する措置を開始することができる。
【０１７０】
自動制御システムにおいてドローンを使用するという概念によって、例えば、もはや自動制御システム１０の全ての重要な構成要素に温度センサを取り付ける必要がない状況を有利に実現することができるため、構成要素およびケーブル配線費用が特に節減される。
【０１７１】
例えば、４つのドローン４０ａ〜４０ｄの全てが同一の構造を有し、その結果、制御装置２０は、素子１０２を拾い上げること、素子１０２を搬送すること、素子１０２を接着結合すること、および／または自動制御システム１０を監視することなどのさまざまなタスク用の個別のドローン４０ａ〜４０ｄを状況に応じて常に整えることができ、対応する制御データをそれらに送信することができる。
【０１７２】
したがって、例えば、ドローン４０ａ〜４０ｄのうちの１つに、常に、例えば充電ステーション（図示せず）において、飛行動作および／またはアクチュエータ用のエネルギーが再供給され、一方、残りのドローンは、飛行動作中にさらに動作されることが有利に可能になる。
【０１７３】
特に、自動制御システム１０において複数のドローン４０ａ〜４０ｄを使用する場合、例えば、個別のドローン４０ａ〜４０ｄの実際の飛行経路計画に加えて、制御装置２０は、衝突を回避するために、それらの瞬間的な位置をさらに決定し、個別の飛行経路を互いに合わせる、すなわち適合させるようになっている。
【０１７４】
図３は、一実施形態に係る自動制御システムの動作方法の流れ図を示す。
【０１７５】
自動制御システムは、例えば、図１および図２に示す自動制御システム１０である。
【０１７６】
ステップ３０１によれば、上記制御装置は、上記無人航空機の、該無人航空機を制御するための制御データ（一般に飛行コマンドとも称することができる）を決定し、該制御データは、上記機械の動作を支援するために上記無人航空機によって実行されるタスクを指定するようになっている。
【０１７７】
上記制御データは、例えば、上記航空機が飛行しようとする目標位置を指定する。上記制御データは、例えば、上記航空機がどの経路に沿って上記目標位置まで飛行するように意図されているかを指定する。
【０１７８】
ステップ３０３によれば、上記制御データは、無線通信によって、上記無人航空機に送信される。
【０１７９】
上記航空機は、受信した制御データに基づいて、ステップ３０５に従って上記航空機を対応的に制御する専用飛行制御装置を備える。
【０１８０】
例えば、上記目標位置は、コンベヤベルトであって、上記航空機は、該航空機のカメラによって、該コンベヤベルトによって搬送される物体の画像を撮るために、その上方を飛行するように意図されている。上記航空機は、記録された画像を、例えば、無線通信によって、上記制御装置に送信し、該制御装置は、例えば、該画像を評価し、例えば、その評価に基づいて、上記コンベヤベルトを制御する。
【０１８１】
上記制御装置が、例えば、上記画像の評価に基づいて、搬送される物体の１つに欠陥があると判定した場合、例えば、上記制御装置は、上記コンベヤベルトを停止させるようになっている。
【０１８２】
上記制御装置は、例えば、人間のサービス要員に上記欠陥を通知し、該人間のサービス要員が上記欠陥のある物体を手動で交換または除去することができるようにする。
【０１８３】
上記制御装置は、例えば、対応する制御データを用いて、上記航空機に、上記欠陥のある物体を交換または除去するよう通知する。
【０１８４】
上記欠陥のある物体を操作する、すなわち、特に把持するために、上記航空機は、把持アームを備える。上記航空機は、上記把持アームによって、上記欠陥のある物体を把持し、それを無線により特定の位置に搬送する。特に、上記航空機は、同様に、その把持アームを用いて、欠陥のない、すなわち、機能している物体を上記コンベヤベルトに搬送し、それを該コンベヤベルトに置く。
【０１８５】
上記制御データに基づいて、例えば、上記無人航空機は、上記実行されるタスクを実行するようになっている。
【０１８６】
上記制御データに基づいて、例えば、上記制御装置は、上記実行されるタスクを実行するように上記航空機を遠隔制御するようになっている。
【０１８７】
要約すれば、本発明は、無人航空機を利用または使用して、機械、設備、および建物の自動制御においてタスクを実行するという考えに基づいている。
【０１８８】
本発明に係る重要な概念は、さらに、上記航空機の制御が、上記自動制御システムの機械および／または設備も制御する同一のコントローラによって実行されることである。すなわち、例えば、上記無人航空機に対する制御コマンドは、上記制御装置によって決定される。
【０１８９】
上記制御装置は、自動制御コントローラと称してもよい。例えば、上記制御装置は、ＣＮＣ機を制御する（ＣＮＣは、「コンピュータ数値制御」を表す）。したがって、上記制御装置は、例えば、ＣＮＣ制御装置である。
【０１９０】
したがって、例えば、上記ＣＮＣ制御装置を用いて、最も狭い空間内の１つまたは複数のドローンを効果的かつ確実に制御することが有利に可能である。
【０１９１】
一実施形態では、上記制御装置がプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）である。
【０１９２】
一実施形態では、上記制御装置は、ロボット制御装置である。
【０１９３】
一実施形態では、上記無人航空機は、１つまたは複数のロータを備える。
【０１９４】
一実施形態では、上記無人航空機は、クワドまたはヘキサまたはオクトコプターであり、一般にマルチコプターである。
【０１９５】
一実施形態では、上記無人航空機は、専用のコントローラを備える。
【０１９６】
上記自動制御コントローラは、特に、使用される各ドローンの瞬間的な位置および場所が分かっている。
【０１９７】
例えば、上記ドローンは、上記制御装置によって、エネルギーが最適化された状態で作動される。エネルギーが最適化された状態における作動は、特に、急速な加速および／または方向の急激な変化の回避を意味する。
【０１９８】
上記制御装置は、特に、上記ドローンの最適化された経路計画を実行する。ここで、最適化は、特に、エネルギー効率、最短経路および／または衝突回避に関する最適化を意味する。
【０１９９】
上記ドローンの飛行経路は、例えば、それ自体公知のＧコード（ＤＩＮ６６０２５）コマンドを介して、プログラムされる。
【０２００】
例えば、上記ドローンの動きについての教示および記憶が提供され、その後、該教示および記憶は、該ドローンの飛行中に、該ドローンによって、自動的に辿られる。
【０２０１】
１つまたは複数の空間次元における上記航空機の動きおよび／または向きは、好ましくは、上記自動制御コントローラによって、上記機械の動作シーケンスと相関関係にある。
【０２０２】
特に、上記航空機用の経路生成は、上記自動制御コントローラによって実行されるようになっている。
【０２０３】
特に、上記無人航空機は、標準的な移動対象として、または、移動軸として、上記自動制御コントローラ内の関連するプログラムと一体化されるようになっている。
【０２０４】
特に、上記無人航空機と標準的な移動対象または移動軸との協力は、例えば結合を介して実現する。換言すれば、特に、上記標準的な移動対象または上記移動軸は、上記航空機に結合または連結される。
【０２０５】
特に、上記航空機と標準的な移動対象または移動軸との協働が実現する。
【０２０６】
特に、同時に使用される複数のドローンについては、上記制御装置は、特定のタスクに最も適したまたは最も近いドローンを自動的に選択するようになっている。
【０２０７】
特に、現在の、または予想される要件に応じて、個別のドローンを、異なる製造プロセスまたは製造ラインに自動的または知的に割り当てるようになっている。
【０２０８】
特に、上記航空機は、関連性のある動作シーケンスを実行するようになっている。
【０２０９】
一実施形態では、上記ドローンは、有線および／または無線方式により作動されるようにするようになっている。無線作動は、例えば、無線通信接続による作動を含む。
【０２１０】
無線通信接続は、例えば、複数のドローンが有利に共存し、エネルギー消費が少ないという利点を有するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（ＬＥ）、ＷＩＳＡ（工業規格：ｈｔｔｐｓ：／／ｅｎ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｏｒｇ／ｗｉｋｉ／ＩＳＡ１００．１１ａ）、ＷｉｒｅｌｅｓｓＨＡＲＴ（工業規格）、ウルトラブロードバンド（ＵＷＢ）、ＤＥＣＴ、ＦＵＮＫ、ＺｉｇＢｅｅ、例えばレーザを用いた光情報伝送のうちの１つまたは複数の無線通信技術を用いて実現される。光情報伝送は、特に、データ伝送速度が速く、電磁両立性（ＥＭＣ）が高いという利点を有する。
【０２１１】
一実施形態では、上記ドローンは、スレーブとして、特にＥｔｈｅｒＣＡＴスレーブとして構成される。
【０２１２】
一実施形態では、上記ドローンは、例えば、被搬送または処理中の製品の風荷重を最小限に抑えるために、１つまたは複数の遮蔽装置を有する。
【０２１３】
一実施形態では、上記ドローンは、その都度、飛行動作および配置されたアクチュエータまたはセンサの両方のための独立したエネルギー供給源を有するようになっている。
【０２１４】
一実施形態では、上記ドローンのエネルギー管理は、上記制御装置によって制御される。例えば、上記飛行動作用のエネルギー供給源の貯蔵容量がなくなった場合、上記制御装置は、飛行動作を保証するか維持するために、アクチュエータまたはセンサ用のエネルギー供給源に自動的に切り替える。
【０２１５】
一実施形態では、上記制御装置は、上記ドローンの実際の状態を監視するようになっている。これにより、上記制御装置は、状態監視を行う。上記制御装置は、例えば、上記ドローンの、エネルギー消費または残りの飛行時間（残存する飛行時間）および／または上記アクチュエータもしくは上記センサもしくはプロペラ等のユニットに対して起こりうる損傷に関して、上記ドローンを監視する。
【０２１６】
上記ドローンは、例えば、上記専用のコントローラによって、起こりうる衝突に自律的に反応するように設計されている。
【０２１７】
一実施形態では、上記航空機は、バーコードスキャナを備える。したがって、上記航空機は、製造ラインの構成要素としての飛行バーコードスキャナとして有利に使用することができる。
【０２１８】
一実施形態では、上記航空機は、カメラ、特にビデオカメラを備える。したがって、上記航空機は、製造ラインの構成要素としての飛行カメラとして有利に使用することができる。
【０２１９】
一実施形態では、上記航空機は、処理中の製品または製造材料を搬送する。例えば、上記実行されるタスクとして、上記航空機は、家具の製造において、取り付け部品を搬送し、それらを家具に挿入する。
【０２２０】
一実施形態では、上記実行されるタスクとして、上記航空機によって、製造設備から処理中の製品が除去および搬送されるようになっている。
【０２２１】
一実施形態では、上記航空機は、切断機、特にレーザ切断機の切削ヘッドを備える。したがって、上記航空機は、切断機の飛行切削ヘッドとして有利に使用することができる。
【０２２２】
一実施形態では、上記航空機は、３Ｄプリンタの作動ヘッドを備える。したがって、上記航空機は、３Ｄプリンタの飛行作動ヘッドとして有利に使用することができる。
【０２２３】
一実施形態では、上記航空機は、上記実行されるタスクとして、個別の処理中の製品を後処理するようになっている。
【０２２４】
一実施形態では、上記航空機は、上記実行されるタスクとして、完全には充填されていない包装ユニットを充填するようになっている。
【０２２５】
一実施形態では、上記航空機は、上記実行されるタスクとして、その周囲の飛行動作中に化学的および／または他の分析を実行するようになっている。
【０２２６】
一実施形態では、上記実行されるタスクとして、上記航空機によって、搬送経路上の一連の処理中の製品の導入および／または交換が行われるようになっている。
【０２２７】
一実施形態では、上記航空機は、実際のタスク用の上記アクチュエータまたはセンサに加えて、例えば、通過飛行中に、あらゆる妨害を検出し、かつ／または上記航空機が通過飛行する自動制御構成要素に対して他の状態監視タスクを実行し、上記検出に対応するデータ（例えば、環境センサデータ）を上記制御装置に送信するために、付加的なセンサを有する。
【図面の簡単な説明】
【０２２８】
【図１】図１は、１つの無人航空機を有する自動制御システムを示す。
【図２】図２は、複数の無人航空機を有する図１に係る自動制御システムを示す。
【図３】図３は、自動制御システムの動作方法の流れ図を示す。
【図１】
0006936869.tif 000002
【図２】
0006936869.tif 000003
【図３】
0006936869.tif 000004