JP6876351B2 - 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 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
これにより、ドローン100と移動体406aは作業にあたる。
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
Claims (19)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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