JP6413057B2 - 無人航空機および移動体捕捉システム - Google Patents
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Description
[全体構成]
図1は、本実施形態にかかるマルチコプター101の外観を示す斜視図である。マルチコプター101は、機体の周方向等間隔に6基のローターRが搭載された無人航空機である。マルチコプター101は、その機体の下部にネットランチャー駆動装置300が連結されており、ネットランチャー駆動装置300には4基のネットランチャーからなるネットランチャー200が並べて配置されている。ネットランチャー200は、拘束網を発射して拘束対象物Tを捕捉する拘束網発射装置である。ネットランチャー駆動装置300は、ネットランチャー200の射出方向を、マルチコプター101の機体の向きとは独立して図1視上下方向および周方向に制御可能な射出方向制御装置である。
図2は、ネットランチャー200を構成する各ネットランチャーの配置方法を示す部分拡大図である。図2に示すように、ネットランチャー200は、略同一方向に向けられてネットランチャー駆動装置300に固定された、ネットランチャー210,220,230,240により構成されている。
図4はマルチコプター101の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター101は、主に、フライトコントローラFC、6基のローターR、これらローターRの回転を制御するESC141(Electric Speed Controller)、ネットランチャー200、ネットランチャー駆動装置300、および、これらに電力を供給するバッテリー190により構成されている。
以下、本実施形態のマルチコプター101を用いた拘束対象物Tの捕捉方法について説明する。
以下に、本発明の第2実施形態について図面を用いて説明する。以下の説明では、先の実施形態と同一または同様の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図5は、本実施形態にかかるマルチコプター102の外観を示す斜視図である。マルチコプター102は、機体の周方向等間隔に6基のローターRが搭載された無人航空機である。マルチコプター102は、その機体の下部にネットランチャー駆動装置300が連結されており、ネットランチャー駆動装置300には4基のネットランチャーからなるネットランチャー200が並べて配置されている。なお、ローターRの数が6基でなくてもよいことは第1実施形態のマルチコプター101と同様である。
ネットランチャー駆動装置300、および、ネットランチャー200の構成は第1実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。ネットランチャー210,220,230,240の配置方法がこれに限られないことは第1実施形態のマルチコプター101と同様である。
図6は、マルチコプター102の機能構成を示すブロック図である。マルチコプター102は、第1実施形態のマルチコプター101の機能に加え、マルチコプター102の機体操作を自動化する種々の機能を備えている。また、マルチコプター102は、そのステレオカメラ410で撮影した動画像をリアルタイムでオペレータ端末152に転送することができ、オペレータは、オペレータ端末152に表示されたその動画像から拘束対象物Tを特定し、その領域をテンプレートとしてマルチコプター102に通知することができる。
マルチコプター102は、拘束対象物Tの位置を取得し、その位置を基準とした所定の相対位置へマルチコプター102を自律飛行させる自動追跡手段を備えている。本実施形態の自動追跡手段は、ステレオカメラ410およびカメラ駆動装置420、ステレオカメラ410で撮影した拘束対象物Tの動画像を処理し、マルチコプター102と拘束対象物Tとの距離を含む相対的な位置関係を取得する画像解析プログラムIAP、および、画像解析プログラムIAPが特定した拘束対象物Tの位置を基準として、拘束網201の発射に好適な位置まで機体を自律的に飛行させる自動追跡プログラムATPにより構成されている。
また、マルチコプター102は、ネットランチャー200の射出方向を自動的に拘束対象物Tの方へ向ける標的捕捉手段と、拘束対象物Tがネットランチャー200の射程圏内に入った時に、拘束網201を自動的に射出する自動発射手段とを備えている。本実施形態の標的捕捉手段は、ステレオカメラ410およびカメラ駆動装置420、画像解析プログラムIAP、画像解析プログラムIAPが特定した拘束対象物Tとマルチコプター102との相対的な位置関係に基づいて、ネットランチャー駆動装置300を制御し、ネットランチャー200の射出方向を自動的に拘束対象物Tの方へ向ける標的捕捉プログラムROPにより構成されている。自動発射手段は、標的捕捉手段と、拘束対象物Tが射程圏内に入ったタイミングで拘束網201を自動的に射出する自動発射プログラムAFPとにより構成されている。
また、マルチコプター102は、拘束対象物Tを拘束網201で捕えた後、予め定められた投棄位置まで拘束対象物Tを吊るした状態で運び、その投棄位置に拘束対象物Tを投棄して帰投する自動投棄手段を備えている。本実施形態の自動投棄手段は、自動投棄プログラムADPにより構成されている。
以下、本実施形態のマルチコプター102を用いた拘束対象物Tの捕捉方法について説明する。
以下に、本発明の第3実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明では、先の実施形態と同一または同様の機能を有する構成については、先の実施形態と同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図9は、移動体捕捉システムSの機能構成を示すブロック図である。図10は移動体捕捉システムSの概要を示す模式図である。移動体捕捉システムSは、主に、立ち入り禁止区域を監視する監視装置500、無人航空機であるマルチコプター103、および、監視装置500およびマルチコプター103と通信可能な中間処理装置であるサーバ装置600により構成されている。以下、立ち入り禁止区域のうち、監視装置500により監視されている空間を「監視空間M」という。
監視装置500は、監視手段である複数台のカメラ510により構成されており、監視空間Mをこれらカメラ510により多方向から撮影することで、監視空間M内の物体の3次元位置を特定する。
サーバ装置600は、中央処理装置であるCPU610と、主記憶装置であるRAM、補助記憶装置であるHDDなどからなるメモリ620と、を備えた一般的なサーバコンピュータである。
マルチコプター103は、第2実施形態のマルチコプター102から、拘束対象物Tの位置の特定に関する構成(ステレオカメラ410,カメラ駆動装置420,画像解析プログラムIAP,オペレータへステレオカメラ410の動画像を転送し、拘束対象物Tのテンプレートを受信する送受信器162)が省略されたものである。他の構成は第2実施形態のマルチコプター102と同様であるため、ここでは説明を省略する。マルチコプター103は、サーバ装置600から拘束対象物Tの3次元位置を取得して、その位置を基準とした所定の相対位置へ自律飛行し、自動的に拘束対象物Tを捕捉、および投棄する。
以下、本実施形態の移動体捕捉システムSを用いた拘束対象物Tの捕捉方法について説明する。
Claims (13)
- 複数の回転翼を備える無人航空機であって、
拘束網を射出および展開する拘束網発射装置と、
前記拘束網発射装置を保持し、該拘束網発射装置の射出方向を前記無人航空機の機体の向きとは独立して制御可能な射出方向制御装置と、
移動体である拘束対象物の位置を、カメラ、レーザスキャナ、レーダー、または音により取得し、その位置を基準とした所定の相対位置へ前記無人航空機を自律飛行させる自動追跡手段と、
前記拘束網発射装置の射出方向を自動的に該拘束対象物の方へ向ける標的捕捉手段と、
を備えることを特徴とする無人航空機。 - 複数の回転翼を備える無人航空機であって、
拘束網を射出および展開する拘束網発射装置と、
前記拘束網発射装置を保持し、該拘束網発射装置の射出方向を前記無人航空機の機体の向きとは独立して制御可能な射出方向制御装置と、を備え、
前記射出方向制御装置は、複数の前記拘束網発射装置を保持しており、
前記複数の拘束網発射装置は、該複数の拘束網発射装置から同時に前記拘束網が射出されたときに、展開された前記各拘束網が互いに接触せず、かつ、これら展開された各拘束網同士に隙間が生じない程度の射出角度で、前記射出方向制御装置に保持されていることを特徴とする無人航空機。 - 前記複数の拘束網発射装置は、拘束対象物の移動特性に基づく予測移動範囲を網羅するために好適な配列および射出角度とされていることを特徴とする請求項2に記載の無人航空機。
- 前記複数の拘束網発射装置は、一の前記拘束網発射装置を中心として、その水平方向両側方および鉛直上方に他の前記拘束網発射装置が配置されていることを特徴とする請求項3に記載の無人航空機。
- 複数の回転翼を備える無人航空機であって、
拘束網を射出および展開する拘束網発射装置を備え、
前記拘束網は、射出後に展開されることで拘束対象物に絡みつく展開部と、該展開部と前記拘束網発射装置とをつなぐ紐状部と、を有しており、
前記拘束網発射装置は、前記紐状部の繰り出しおよび巻き取りが可能な巻き揚げ装置を備えていることを特徴とする無人航空機。 - 前記拘束対象物が前記拘束網発射装置の射程圏内に入った時に、前記拘束網を自動的に射出する自動発射手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。
- 前記自動発射手段は、前記拘束網の射出から該拘束網の前記拘束対象物への到達までの時間差を踏まえて、前記拘束網の到達時における該拘束対象物の位置を予測し、その予測された位置に基づいて前記拘束網の射出方向を調節することを特徴とする請求項6に記載の無人航空機。
- 前記射出方向制御装置は、複数の前記拘束網発射装置を保持しており、
前記自動発射手段は、前記各拘束網発射装置から、順次、前記拘束網を射出することを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。 - 前記拘束網は、射出後に展開されることで拘束対象物に絡みつく展開部と、該展開部と前記拘束網発射装置とをつなぐ紐状部と、を有しており、
前記無人航空機は、前記拘束対象物を前記拘束網で捕えた後、予め定められた投棄位置まで該拘束対象物を吊るした状態で運び、該拘束対象物をその投棄位置に投棄して帰投するか、または前記投棄位置に着陸する自動投棄手段を備えていることを特徴とする請求項1に記載の無人航空機。 - 所定の空間を監視する監視装置と、
複数の回転翼を備える無人航空機と、
前記監視装置および前記無人航空機と通信可能な中間処理装置と、を備え、
前記無人航空機は、拘束網を射出および展開する拘束網発射装置を有しており、
前記監視装置は、その監視空間の状態を示す情報である監視情報を取得する監視手段を有しており、
前記中間処理装置は、前記監視情報に基づいて、前記監視空間に進入した前記拘束対象物を検知し、該監視空間における前記拘束対象物の位置を特定する位置特定手段を有しており、
前記無人航空機は、前記中間処理装置により特定された前記拘束対象物の位置を取得することを特徴とする移動体捕捉システム。 - 複数の前記無人航空機を備えており、
前記中間処理装置は、前記複数の無人航空機と通信可能であることを特徴とする請求項10に記載の移動体捕捉システム。 - 前記各無人航空機の前記自動追跡手段は、前記中間処理装置により特定された前記拘束対象物の位置を取得し、その位置を基準とした互いに異なる相対位置へ該無人航空機を自律飛行させることを特徴とする請求項11に記載の移動体捕捉システム。
- 前記各無人航空機は、前記監視空間内における移動可能範囲が互いに異なることを特徴とする請求項11に記載の移動体捕捉システム。
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