JP7018594B2 - 制御装置、情報処理方法及び係留装置 - Google Patents

制御装置、情報処理方法及び係留装置 Download PDF

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Description

本開示は、係留索によって係留される無人飛行体についての制御装置、情報処理方法及び係留装置に関する。
ドローン、無人航空機又はＵＡＶ（Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等の無人飛行体が、催し場の上空を飛行しながら撮影等を行う際に、飛行禁止エリアに進入しないように安全対策を講じる必要がある。例えば、特許文献１には、無人飛行体に係留索を装着して無人飛行体の飛行範囲を係留索の長さで制限する技術が開示されている。これにより、無人飛行体が飛行禁止エリアに進入しないように安全対策を講じることができる。
特開２０１３－０７９０３４号公報
しかしながら、上記特許文献１に開示されたような係留索によって係留される無人飛行体が、係留装置から係留索の最大長さ程度離れた位置を飛行している場合に、さらに係留装置から離れる方向へ移動しようとすると、係留索の張力が急峻に変化し無人飛行体が大きな衝撃を受けることがある。場合によっては無人飛行体が制御不能となって墜落するおそれがある。
そこで、本開示は、無人飛行体への係留索による衝撃を抑制し、無人飛行体の安全性を高めることができる制御装置等を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る制御装置は、第１領域を示す第１領域情報を取得する第１取得部と、係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得する第２取得部と、前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記係留装置を制御する制御部と、を備える。
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、コンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本開示の一態様に係る制御装置等によれば、無人飛行体への係留索による衝撃を抑制し、無人飛行体の安全性を高めることができる。
実施の形態における制御装置等の構成を概略的に示す図である。 実施の形態における制御装置の動作の一例を示すフローチャートである。 特定距離を説明するための図である。 特定距離と係留索の張力との関係を示す図である。 飛行エリアごとの係留索の張力を説明するための図である。 実施の形態における出力部の動作の一例を示すフローチャートである。
本開示の一態様に係る制御装置は、第１領域を示す第１領域情報を取得する第１取得部と、係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得する第２取得部と、前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記係留装置を制御する制御部と、を備える。
例えば、無人飛行体が第１領域（例えば、飛行禁止エリア）の境界を越えて第１領域へ進入しないように、係留索の最大長さは係留装置から境界付近までの距離に設定される。したがって、係留装置と無人飛行体との距離が離れていき当該距離が係留索の最大長さと同じになるときに係留索が急にピンと張って係留索の張力が瞬間的に大きくなる。これに対して、本開示によれば、特定距離に応じて係留索の張力を調整することができるため、例えば、特定距離に応じて係留索の張力を徐々に大きくすることで、係留索の張力が瞬間的に大きくなって無人飛行体が係留索による大きな衝撃を受けることを抑制できる。したがって、無人飛行体が制御不能となることを抑制でき、無人飛行体の安全性を高めることができる。
また、前記制御部は、前記特定距離が短くなるほど前記係留索の張力が大きくなるように前記係留装置を制御してもよい。
これによれば、特定距離が短くなるほど、つまり、無人飛行体が境界に近づくほど係留索の張力が徐々に大きくなるため、境界付近（例えば飛行禁止エリア付近）において無人飛行体が係留索による大きな衝撃を受けることを抑制できる。したがって、例えば飛行禁止エリア付近において無人飛行体が制御不能となることを抑制でき、無人飛行体の安全性をより高めることができる。
また、前記制御部は、前記特定距離が第１閾値未満の場合、前記特定距離が短くなるほど前記係留索の張力が大きくなるように前記係留装置を制御し、前記特定距離が第１閾値以上の場合、前記係留索の張力が一定となるように前記係留装置を制御してもよい。
これによれば、特定距離が第１閾値以上の場合には、無人飛行体が境界から係留装置側へ離れており係留索が急にピンと張りにくいため、特定距離が短くなるほど係留索の張力を徐々に大きくしなくてもよい。そこで、特定距離が第１閾値未満になるまでは係留索の一定の張力を係留索がたるまない程度の張力とすることで、係留索をたるまないようにしつつも、無人飛行体は係留索からの張力を大きく受けずにスムーズに移動することができる。また、特定距離が第１閾値未満となる場合には、無人飛行体が係留索による大きな衝撃を受けることを抑制できる。
また、前記制御部は、前記特定距離が第２閾値未満の場合、前記係留索の張力が前記無人飛行体の推進力より大きくなるように前記係留装置を制御してもよい。
これによれば、特定距離が第２閾値（例えば、無人飛行体の位置が境界近傍の位置となるときの距離）未満の場合には、係留索の張力が無人飛行体の推進力以上となり、無人飛行体がこれ以上境界に近づかないようにすることができる。したがって、無人飛行体が第１領域（例えば、飛行禁止エリア）の境界を越えて第１領域へ進入することを抑制できる。
また、前記制御部は、前記特定距離の変化に応じて前記係留索の張力が滑らかに変化するように前記係留装置を制御してもよい。
これによれば、特定距離の変化に応じて係留索の張力が滑らかに変化し、張力の調整中に張力が瞬間的に大きくなることを抑制できるため、無人飛行体が係留索による大きな衝撃を受けることを抑制できる。
また、前記制御装置は、さらに、前記係留索の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報を用いて、前記無人飛行体に前記係留装置に近づく方向へ移動させる指令を出力する出力部を備えていてもよい。
これによれば、特定距離に応じて係留索の張力が調整されたとしても、無人飛行体が境界に向けて高速移動しており係留索の張力の時間的な変化度が大きければ、無人飛行体が係留索による大きな衝撃を受けることがある。そこで、無人飛行体に対して、係留装置に近づく方向、すなわち、係留索の張力が減少する方向へ移動させる指令が出力されることで、無人飛行体が係留索による大きな衝撃を受けることを抑制できる。
また、前記係留索の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報は、前記無人飛行体の移動速度、前記無人飛行体に取り付けられた前記係留索の張力を検知する力センサのセンシング結果、及び、前記係留装置に備えられ前記係留索の長さを調整する駆動部の駆動情報の少なくとも１つであってもよい。
このような情報を用いることで、係留索の張力の時間的な変化度が大きいか否かを判定することができる。
本開示の一態様に係る情報処理方法は、プロセッサを用いて、第１領域を示す第１領域情報を取得し、係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得し、前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記係留装置を制御する。
これによれば、無人飛行体への係留索による衝撃を抑制し、無人飛行体の安全性を高めることができる情報処理方法を提供できる。
本開示の一態様に係る係留装置は、係留装置であって、無人飛行体を係留する係留索と、前記係留索の長さを調整する駆動部と、第１領域を示す第１領域情報を取得する第１取得部と、前記係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得する第２取得部と、前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記駆動部を制御する制御部と、を備える。
これによれば、無人飛行体への係留索による衝撃を抑制し、無人飛行体の安全性を高めることができる係留装置を提供できる。
さらに、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は、コンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、及び、記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、実施の形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、請求の範囲を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、以下の説明に用いられる各図は、模式図であり、必ずしも厳密に構成要素の配置及び大きさ等を図示していない。
（実施の形態）
以下、図１から図６を用いて実施の形態について説明する。
［制御装置等の構成］
図１は、実施の形態における制御装置１０等の構成を概略的に示す図である。なお、図１には、制御装置１０の他に係留装置１００、無人飛行体２００及びコントローラ３００も示している。
無人飛行体２００は、ドローン、無人航空機又はＵＡＶ等の飛行体である。カメラやマイク等が搭載された無人飛行体を空高く移動させることにより、人が容易に行けない場所から撮影を行ったり音声の収音を行ったりすることができる。無人飛行体２００は、例えば、催し場等で利用される。無人飛行体２００は、例えば、無人飛行体２００の現在位置情報を取得するためのＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）を備える。
コントローラ３００は、無人飛行体２００を制御（操縦）するためのプロポ（プロポーショナルシステム）等のリモートコントローラである。コントローラ３００は、無人飛行体２００と無線通信可能に接続されている。コントローラ３００は、無人飛行体２００を移動（上昇下降、前後左右移動又は旋回等）させるための指令を無人飛行体２００へ送信する。無人飛行体２００は、無人飛行体２００の位置情報等を含む機体情報をコントローラ３００へ送信する。
係留装置１００は、無人飛行体２００を係留する装置であって、無人飛行体２００を係留する係留索１１１と、係留索１１１の長さを調整する駆動部１１０とを備える。係留装置１００は、無人飛行体２００を係留する必要があるため、無人飛行体２００の推進力によって動かされない程度の質量を有している。係留索１１１の長さは、可変であり、当該長さは、駆動部１１０によって調整される。係留装置１００は、制御装置１０と無線通信可能に接続されている。
駆動部１１０は、例えば、係留索１１１が巻回されるドラム（リール）１１０ａ、及び、当該ドラム１１０ａを回転させるモータ１１０ｂと、を有する。外部からの指令等に応じてモータ１１０ｂが駆動されることで、ドラム１１０ａの回転方向及び回転量が制御され、係留索１１１の長さが調整される。モータ及びドラムを用いて係留索１１１のような線状体の長さを調整することは従来から行われている一般的なものであるため、係留索１１１の長さの調整についての詳細な説明を省略する。
制御装置１０は、無人飛行体２００の安全性を高めるための装置である。制御装置１０は、例えば、催し場等に設置されるＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等である。制御装置１０は、第１取得部２１、第２取得部２２、制御部２３、出力部２４及びデータベース３０を備える。制御装置１０は、例えば、プロセッサ２０（マイクロプロセッサであってもよい）、メモリ、通信回路等を含む装置である。通信回路は、アンテナ等を含んでいてもよい。メモリは、ＲＯＭ、ＲＡＭ等であり、プロセッサ２０により実行される制御プログラムを記憶することができる。また、当該メモリにデータベース３０が記憶されていてもよいし、他のメモリにデータベース３０が記憶されていてもよい。第１取得部２１、第２取得部２２、制御部２３及び出力部２４は、制御装置１０におけるメモリに格納された制御プログラムを実行するプロセッサ２０及び通信回路等により実現される。第１取得部２１、第２取得部２２、制御部２３、出力部２４及びデータベース３０について、図２を用いながら説明する。
［制御装置の動作］
図２は、実施の形態における制御装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
第１取得部２１は、第１領域を示す第１領域情報を取得する（ステップＳ１１）。例えば、第１領域は、飛行禁止エリアであり、第１領域情報は、飛行禁止エリアの位置情報、範囲情報又は境界情報等を含む。なお、第１領域は、飛行可能エリアであってもよく、第１領域情報は、飛行可能エリアの位置情報、範囲情報又は境界情報等を含んでいてもよい。つまり、第１領域は、飛行禁止エリア及び飛行可能エリアのいずれであってもよい。本開示では、飛行禁止エリアと飛行可能エリアとの境界がわかればよく、飛行禁止エリアの境界と飛行可能エリアの境界とは同一となるためである。なお、第１領域情報に境界情報が含まれていなくてもよく、境界を算出可能な情報が含まれていればよい。本実施の形態では、飛行禁止エリアを第１領域とする。また、飛行可能エリアを第２領域とも呼ぶ。第１領域情報は、例えば、予めデータベース３０に含まれており、第１取得部２１は、データベース３０から第１領域情報を取得する。なお、第１領域情報は、外部サーバ等に記憶されていてもよく、第１取得部２１は、外部サーバ等から第１領域情報を取得してもよい。
第２取得部２２は、係留装置１００に係留索１１１を用いて係留された無人飛行体２００の位置を示す第１位置情報を取得する（ステップＳ１２）。例えば、制御装置１０は、コントローラ３００と無線通信可能に接続されている。第２取得部２２は、コントローラ３００を介して、無人飛行体２００の位置情報を含む機体情報を取得する。
なお、制御装置１０は、無人飛行体２００と無線通信可能に接続されていてもよく、第２取得部２２は、無人飛行体２００の位置情報を含む機体情報を、コントローラ３００を介さずに無人飛行体２００から取得してもよい。つまり、無人飛行体２００は、機体情報を制御装置１０へ送信してもよい。
制御部２３は、第１領域情報及び第１位置情報を用いて、係留索１１１の張力が第１領域の境界から無人飛行体の位置までの最短距離及び最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように係留装置１００（駆動部１１０）を制御する（ステップＳ１３）。つまり、特定距離は、完全に最短距離でなくてもよく、最短距離に対して所定の範囲としてある程度ずれていてもよい。制御部２３の動作の詳細については、後述する図３から図５を用いて説明する。
また、図２には示していないが、出力部２４は、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報を用いて、無人飛行体２００に係留装置１００に近づく方向へ移動させる指令を出力する。出力部２４の動作の詳細については、後述する図６を用いて説明する。
［制御部の動作の詳細］
次に、制御部２３の動作の詳細について図３から図５を用いて説明する。
図３は、特定距離を説明するための図である。図３は、無人飛行体２００を上空から見たときの図であり、例えば、境界面は紙面垂直方向に延びている。
本開示における特定距離は、第１領域の境界から無人飛行体２００の位置までの距離が最短となる距離である。具体的には、特定距離は、第１領域の境界上の点のうち、無人飛行体２００からの距離が最短となる点と、無人飛行体２００との距離である。無人飛行体２００の位置は刻々と変化するため、特定距離も無人飛行体２００の位置によって刻々と変化する。図３には、無人飛行体２００の位置からの距離が最短となる第１領域の境界上の点Ｐ１を示している。点Ｐ１が無人飛行体２００からの距離が最短となる境界上の位置となっているため、点Ｐ１における境界の接線と、点Ｐ１及び無人飛行体２００を結ぶ直線とは、直角に交差する。特定距離が短くなるほど無人飛行体２００は、境界に近づく。制御部２３は、第２取得部２２が取得した無人飛行体２００の位置情報及び第１取得部２１が取得した第１領域情報から特定距離を算出する。具体的には、無人飛行体２００の位置及び境界の位置から特定距離が算出される。
例えば、無人飛行体２００が境界を越えて第１領域へ進入しないように、係留索１１１の最大長さは係留装置１００から境界付近までの距離に設定される。具体的には、係留索１１１が巻回されたドラム１１０ａは、係留索１１１の長さが最大長さになるまでは、自由に回転することで係留索１１１を繰り出していき、係留索１１１の長さが最大長さとなるときに係留索１１１の長さがこれ以上長くならないようにその回転が止められる。したがって、係留装置１００と無人飛行体２００との距離が離れていき当該距離が係留索１１１の最大長さと同じになるときに係留索１１１が急にピンと張って係留索１１１の張力が瞬間的に大きくなる。なお、係留索１１１が急にピンと張るとは、係留索１１１の張力が急峻に大きくなることを意味する。このとき、無人飛行体２００は、大きな衝撃を受けることがあり、場合によっては無人飛行体２００が制御不能となって墜落するおそれがある。
そこで、無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けないように、制御部２３は、係留装置１００の駆動部１１０を制御することで、係留索１１１の張力を調整する。具体的には、制御部２３は、係留索１１１の張力が第１領域の境界から無人飛行体２００の位置までの特定距離に応じた張力となるように係留装置１００を制御する。例えば、係留装置１００と無人飛行体２００との距離が係留索１１１の最大長さになるまでに、特定距離に応じて係留索１１１の張力をある程度大きくしておく、つまり、係留索１１１を介して無人飛行体２００をある程度引っ張っておく。これにより、予め無人飛行体２００が係留索１１１に引っ張られる状態となっているため、係留装置１００と無人飛行体２００との距離が係留索１１１の最大長さになっても係留索１１１が急にピンと張らない、つまり、係留索１１１の張力が瞬間的に大きくならないようにすることができる。
例えば、制御部２３は、ドラム１１０ａの係留索１１１の巻き取り方向にモータ１１０ｂの駆動力を生じさせることで、係留索１１１に所望の張力（特定距離に応じた張力）を発生させることができる。具体的には、制御部２３は、モータ１１０ｂの負荷トルクから係留索１１１の現在の張力を算出し、算出した張力が特定距離に応じた張力となるようにモータ１１０ｂの駆動電圧を制御することで、係留索１１１に特定距離に応じた張力を発生させることができる。
例えば、制御部２３は、特定距離が短くなるほど係留索１１１の張力が大きくなるように係留装置を制御する。
具体的には、制御部２３は、特定距離が第１閾値未満の場合、特定距離が短くなるほど係留索１１１の張力が大きくなるように係留装置１００を制御し、特定距離が第１閾値以上の場合、係留索１１１の張力が一定となるように係留装置１００を制御する。さらに、制御部２３は、特定距離が第２閾値未満の場合、係留索１１１の張力が無人飛行体２００の推進力より大きくなるように係留装置１００を制御する。これについて、図４及び図５を用いて説明する。
図４は、特定距離と係留索１１１の張力との関係を示す図である。図４では、横軸を特定距離とし、縦軸を係留索１１１の張力としている。
図５は、飛行エリアごとの係留索１１１の張力を説明するための図である。図５は、無人飛行体２００及び係留装置１００を上空から見た図である。境界（破線で描かれた正方形）外が第１領域であり、境界内が第２領域である。境界面は、例えば紙面垂直方向に延びている。また、係留索１１１の最大長さを上記正方形の一辺の半分の長さ（係留装置１００から境界までの特定距離）としている。
図４に示されるように、特定距離が第１閾値以上の場合、係留索１１１の張力が一定となる。ここでは、当該一定の張力を張力Ａとしている。第１閾値は、境界からある程度離れた距離であり、特定距離が第１閾値以上の場合、無人飛行体２００は、境界から係留装置１００側へある程度離れている。したがって、この場合、係留索１１１は急にピンと張りにくいため、特定距離が短くなるほど係留索１１１の張力を徐々に大きくしなくてもよい。そこで、特定距離が第１閾値未満になるまでは張力Ａを係留索１１１がたるまない程度の張力とすることで、係留索１１１をたるまないようにしつつも、無人飛行体２００は係留索１１１からの張力を大きく受けずにスムーズに移動することができる。図５に示される領域Ａ１（二点鎖線で描かれた２つの円のうちの内側の円内）は、特定距離が第１閾値以上となる領域を示している。領域Ａ１内では、係留索１１１をたるまないようにしつつも、無人飛行体２００は係留索１１１からの張力を大きく受けずにスムーズに移動することができる。
また、図４に示されるように、特定距離が第１閾値未満の場合、特定距離が短くなるほど係留索１１１の張力が大きくなる。例えば、制御部２３は、特定距離の変化に応じて係留索１１１の張力が滑らかに変化するように係留装置１００を制御する。特定距離の変化に応じて係留索１１１の張力が滑らかに変化するとは、例えば、張力が連続的に変化することを意味する。なお、張力がデジタル値の場合、張力が連続的に変化することには、デジタル値である張力が細かく変化することも含む。また、特定距離の変化に応じて係留索１１１の張力が滑らかに変化するとは、例えば、張力を特定距離で微分した関数が連続であることを意味する。つまり、特定距離の変化に応じて係留索１１１の張力が飛び飛びの値とならない。図４に示される第１閾値と第２閾値との間の張力の変化は滑らかであるといえる。これにより、特定距離の変化に応じて係留索１１１の張力が滑らかに変化し張力の調整中に瞬間的に大きくなることを抑制できる。このように、特定距離が短くなるほど、つまり、無人飛行体２００が境界に近づくほど係留索１１１の張力が徐々に大きくなるため、境界付近において無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることを抑制できる。図５に示される領域Ａ２（二点鎖線で描かれた２つの円のうちの内側の円と外側の円との間の領域）は、特定距離が第１閾値未満かつ第２閾値以上となる境界付近の領域を示しており、領域Ａ２内において係留索１１１の張力が調整される。したがって、無人飛行体２００が境界を越える勢いで境界側へ移動しようとした場合であっても、係留索１１１は急にピンと張りにくくなり、無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることを抑制できる。
また、図４に示されるように、特定距離が第２閾値未満の場合、係留索１１１の張力が無人飛行体２００の推進力より大きくなる。ここでは、当該推進力よりも大きい張力を張力Ｂとしている。第２閾値は、例えば、無人飛行体２００の位置が境界近傍の位置となるときの距離であり、特定距離が第２閾値未満の場合、無人飛行体２００は、境界に接近している。したがって、この場合、無人飛行体２００が第１領域へこれ以上近づかないようにする必要がある。そこで、特定距離が第２閾値未満の場合、張力Ｂを無人飛行体２００の推進力より大きくすることで、無人飛行体２００の推進力では係留索１１１をドラム１１０ａから繰り出すことができなくなり、無人飛行体２００がこれ以上境界に近づかないようにすることができる。したがって、無人飛行体２００が第１領域の境界を越えて第１領域へ進入することを抑制できる。図５に示される領域Ａ２外では、無人飛行体２００がこれ以上境界に近づかないようにすることができる。
［出力部の動作の詳細］
次に、出力部２４の動作の詳細について説明する。
例えば、無人飛行体２００が第２領域内において境界に向けて高速移動している場合、特定距離が第１閾値未満かつ第２閾値以上となる領域（図５に示される領域Ａ２）内でも高速移動することがある。このとき、図４に示される第１閾値、第２閾値間の張力の変化は短時間の間に発生することになるため、係留索１１１の張力が瞬間的に大きくなって無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることがある。また、高速移動によって張力制御に遅れが生じることで、目標値に対して張力がオーバーシュートしてしまうことがあり、これによっても係留索１１１の張力が瞬間的に大きくなって無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることがある。そこで、出力部２４は、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報を用いて、無人飛行体２００に係留装置１００に近づく方向へ移動させる指令を出力する。これについて、図６を用いて説明する。
図６は、実施の形態における出力部２４の動作の一例を示すフローチャートである。
まず、出力部２４は、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報を取得する（ステップＳ２１）。無人飛行体２００の移動速度が速くなれば、係留索１１１の張力の時間的な変化度も大きくなるため、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報は、例えば、無人飛行体２００の移動速度である。具体的には、当該移動速度は、係留装置１００から離れる方向（係留装置１００から境界側へ向かう方向）における移動速度である。第２取得部２２は、無人飛行体２００の機体情報に含まれる無人飛行体２００の位置情報を取得しているため、刻々と変化する無人飛行体２００の位置情報から無人飛行体２００の当該移動速度を算出することができる。なお、無人飛行体２００又はコントローラ３００が、無人飛行体２００の位置情報を用いて無人飛行体２００の当該移動速度を算出し、制御装置１０へ送信してもよい。
次に、出力部２４は、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報を用いて、当該変化度が大きいか否かを判定する（ステップＳ２２）。出力部２４は、無人飛行体２００の当該移動速度が所定値以上の場合に当該変化度が大きいと判定し、無人飛行体２００の当該移動速度が所定値未満の場合に当該変化度が小さいと判定する。当該所定値は、例えば、無人飛行体２００の衝撃に対する耐久度、又は、特定距離と係留索１１１の張力との関係等に応じて適宜決定される。
出力部２４は、当該変化度が大きいと判定した場合（ステップＳ２２でＹｅｓ）、無人飛行体２００に係留装置１００に近づく方向へ移動させる指令を出力する（ステップＳ２３）。例えば、出力部２４は、コントローラ３００を介して無人飛行体２００に当該指令を出力する。コントローラ３００は、当該指令を受信し、例えば現在行っている指令（境界側へ移動させる指令）と受信した指令（係留装置１００に近づく方向へ移動させる指令）とを足し合わせる。例えば、コントローラ３００が現在行っている指令が時速３０ｋｍで境界側へ移動させる指令であり、コントローラ３００が制御装置１０から受信した指令が時速２０ｋｍで係留装置１００側へ移動させる指令である場合、コントローラ３００は、これらの差分である時速１０ｋｍで境界側へ移動させる指令を無人飛行体２００に送信する。これにより、係留索１１１の張力の時間的な変化度を小さくすることができる。また、現在行っている指令に対して無人飛行体２００の速度は遅くなるものの、無人飛行体２００の進む方向には変化はないため、無人飛行体２００の操縦者に対して無人飛行体２００が故障したと感じにくくさせることができる。なお、これらの指令の足し合わせを無人飛行体２００が行ってもよい。
なお、コントローラ３００は、制御装置１０から指令を受信した場合、現在行っている指令に対して受信した指令を上書きして無人飛行体２００へ送信してもよい。例えば、コントローラ３００が現在行っている指令が時速３０ｋｍで境界側へ移動させる指令であり、コントローラ３００が制御装置１０から受信した指令が時速２０ｋｍで係留装置１００側へ移動させる指令である場合、コントローラ３００は、受信した指令を優先して、時速２０ｋｍで係留装置１００側へ移動させる指令を無人飛行体２００に送信してもよい。なお、これらの指令の両方が無人飛行体２００に送信され、無人飛行体２００は、これらの指令のうちの制御装置１０からの指令を優先して、制御装置１０からの指令に基づいて動作してもよい。
例えば、無人飛行体２００の操縦者が行っている操作に対して無人飛行体２００が反対方向へ移動する等の異なる動作をする場合、操縦者は無人飛行体２００が故障したと感じるおそれがある。このため、制御装置１０は、無人飛行体２００を強制的に操作していることを操縦者に提示するための提示部を備えていてもよい。
また、制御装置１０からの指令は、コントローラ３００を介して無人飛行体２００へ出力されたが、コントローラ３００を介さずに無人飛行体２００へ直接出力されてもよい。
このように、特定距離に応じて係留索１１１の張力が調整されたとしても、無人飛行体２００が境界に向けて高速移動しており係留索１１１の張力の時間的な変化度が大きければ、無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることがある。そこで、無人飛行体２００に対して、係留装置１００に近づく方向、すなわち、係留索１１１の張力が減少する方向へ移動させる指令が出力されることで、無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることを抑制できる。
［まとめ］
以上説明したように、特定距離に応じて係留索１１１の張力を調整することができるため、例えば、特定距離に応じて係留索１１１の張力を徐々に大きくすることで、係留索１１１の張力が瞬間的に大きくなって無人飛行体２００が係留索１１１による大きな衝撃を受けることを抑制できる。したがって、無人飛行体２００が制御不能となることを抑制でき、無人飛行体２００の安全性を高めることができる。
（その他の実施の形態）
以上、本開示の制御装置１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したもの、および、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本開示の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態では、制御装置１０は、催し場等に設置されるＰＣ等であったが、サーバ装置等により実現されてもよい。また、制御装置１０が備える機能構成要素は、複数のサーバ装置に分散して配置されていてもよい。
また、例えば、無人飛行体２００は、無人飛行体２００に取り付けられた係留索１１１の張力を検知する力センサを備えていてもよい。この場合、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報は、当該力センサのセンシング結果であってもよい。センシング結果の変化と係留索１１１の張力の変化とは対応しているためである。また、この場合、無人飛行体２００が係留装置１００に近づく方向は、センシング結果が示す力の方向であってもよい。また、センシング結果は、無人飛行体２００の機体情報に含められて制御装置１０へ送信されてもよい。また、係留装置１００と無人飛行体２００とは、係留索１１１によって有線により接続されているため、センシング結果は、有線通信によって係留装置１００を介して制御装置１０へ送信されてもよい。
また、例えば、プロセッサ２０は、モータ１１０ｂの負荷トルクを取得してもよい。この場合、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報は、係留装置１００に備えられ係留索１１１の長さを調整する駆動部１１０の駆動情報（負荷トルク）であってもよい。負荷トルクの変化と係留索１１１の張力の変化とは対応しているためである。
このように、係留索１１１の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報は、例えば、無人飛行体２００の移動速度、無人飛行体２００に取り付けられた係留索１１１の張力を検知する力センサのセンシング結果、及び、係留装置１００に備えられ係留索１１１の長さを調整する駆動部１１０の駆動情報の少なくとも１つであってもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、特定距離に対する閾値として、第１閾値及び第２閾値が設けられ、制御部２３はこれらの閾値に合わせた制御を行ったがこれに限らない。例えば、制御部２３は、特定距離に応じた張力となるように係留装置１００を制御すればよく、第１閾値及び第２閾値のいずれか、もしくは、その両方に合わせた制御を行わなくてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、制御装置１０は、出力部２４を備えたが、備えていなくてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、無人飛行体２００の位置は、ＧＰＳを利用して取得されたが、これに限らない。例えば、係留索１１１の長さ及び係留索１１１が延びている方向に基づいて係留装置１００に対する無人飛行体２００の位置が算出されてもよい。また、例えば、無人飛行体２００の撮影による画像認識によって無人飛行体２００の位置が推定されてもよい。その他、あらゆる公知の位置計測手段を用いて無人飛行体２００の位置が取得されてもよい。
また、例えば、上記実施の形態では、第１領域と第２領域との境界は、鉛直方向に延びる境界であったが、これに限らない。例えば、境界は、水平方向に延びていてもよい。例えば、無人飛行体２００の飛行について高度制限が設けられている場合に、水平方向に延びる境界が設けられる場合がある。
また、例えば、係留装置１００が制御装置１０の機能を有していてもよく、本開示は、係留装置１００として実現してもよい。つまり、係留装置１００は、無人飛行体２００を係留する係留索１１１と、係留索１１１の長さを調整する駆動部１１０と、第１領域を示す第１領域情報を取得する第１取得部２１と、係留装置１００に係留索１１１を用いて係留された無人飛行体２００の位置を示す第１位置情報を取得する第２取得部２２と、第１領域情報及び第１位置情報を用いて、係留索１１１の張力が第１領域の境界から無人飛行体２００の位置までの特定距離に応じた張力となるように駆動部１１０を制御する制御部２３と、を備えていてもよい。
また、本開示は、制御装置１０、係留装置１００として実現できるだけでなく、制御装置１０、係留装置１００を構成する各構成要素が行うステップ（処理）を含む情報処理方法としても実現できる。
具体的には、図２に示されるように、情報処理方法は、プロセッサ２０を用いて、第１領域を示す第１領域情報を取得し（ステップＳ１１）、係留装置１００に係留索１１１を用いて係留された無人飛行体２００の位置を示す第１位置情報を取得し（ステップＳ１２）、第１領域情報及び第１位置情報を用いて、係留索１１１の張力が第１領域の境界から無人飛行体２００の位置までの最短距離及び最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように係留装置１００を制御する（ステップＳ１３）。
また、例えば、それらのステップは、コンピュータ（コンピュータシステム）によって実行されてもよい。そして、本開示は、それらの方法に含まれるステップを、コンピュータに実行させるためのプログラムとして実現できる。さらに、本開示は、そのプログラムを記録したＣＤ－ＲＯＭ等である非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現できる。
例えば、本開示が、プログラム（ソフトウェア）で実現される場合には、コンピュータのＣＰＵ、メモリおよび入出力回路等のハードウェア資源を利用してプログラムが実行されることによって、各ステップが実行される。つまり、ＣＰＵがデータをメモリまたは入出力回路等から取得して演算したり、演算結果をメモリまたは入出力回路等に出力したりすることによって、各ステップが実行される。
また、上記実施の形態の制御装置１０、係留装置１００に含まれる複数の構成要素は、それぞれ、専用または汎用の回路として実現されてもよい。これらの構成要素は、１つの回路として実現されてもよいし、複数の回路として実現されてもよい。
また、上記実施の形態の制御装置１０、係留装置１００に含まれる複数の構成要素は、集積回路（ＩＣ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）であるＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）として実現されてもよい。これらの構成要素は、個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩまたはウルトラＬＳＩと呼称される場合がある。
また、集積回路はＬＳＩに限られず、専用回路または汎用プロセッサで実現されてもよい。プログラム可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、または、ＬＳＩ内部の回路セルの接続および設定が再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサが、利用されてもよい。
さらに、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて、制御装置１０、係留装置１００に含まれる各構成要素の集積回路化が行われてもよい。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
本開示は、例えば、無人飛行体の安全性を高めるための装置等に利用できる。
１０ 制御装置
２０ プロセッサ
２１ 第１取得部
２２ 第２取得部
２３ 制御部
２４ 出力部
３０ データベース
１００ 係留装置
１１０ 駆動部
１１０ａ ドラム
１１０ｂ モータ
１１１ 係留索
２００ 無人飛行体
３００ コントローラ
Ａ１、Ａ２ 領域
Ｐ１ 点

Claims (9)

  1. 第１領域を示す第１領域情報を取得する第１取得部と、
    係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得する第２取得部と、
    前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記係留装置を制御する制御部と、を備える
    制御装置。
  2. 前記制御部は、前記特定距離が短くなるほど前記係留索の張力が大きくなるように前記係留装置を制御する
    請求項１に記載の制御装置。
  3. 前記制御部は、
    前記特定距離が第１閾値未満の場合、前記特定距離が短くなるほど前記係留索の張力が大きくなるように前記係留装置を制御し、
    前記特定距離が第１閾値以上の場合、前記係留索の張力が一定となるように前記係留装置を制御する
    請求項２に記載の制御装置。
  4. 前記制御部は、前記特定距離が第２閾値未満の場合、前記係留索の張力が前記無人飛行体の推進力より大きくなるように前記係留装置を制御する
    請求項２又は３に記載の制御装置。
  5. 前記制御部は、前記特定距離の変化に応じて前記係留索の張力が滑らかに変化するように前記係留装置を制御する
    請求項１～４のいずれか１項に記載の制御装置。
  6. 前記制御装置は、さらに、前記係留索の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報を用いて、前記無人飛行体に前記係留装置に近づく方向へ移動させる指令を出力する出力部を備える
    請求項１～５のいずれか１項に記載の制御装置。
  7. 前記係留索の張力の時間的な変化度に応じて変化する情報は、前記無人飛行体の移動速度、前記無人飛行体に取り付けられた前記係留索の張力を検知する力センサのセンシング結果、及び、前記係留装置に備えられ前記係留索の長さを調整する駆動部の駆動情報の少なくとも１つである
    請求項６に記載の制御装置。
  8. プロセッサを用いて、
    第１領域を示す第１領域情報を取得し、
    係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得し、
    前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記係留装置を制御する
    情報処理方法。
  9. 係留装置であって、
    無人飛行体を係留する係留索と、
    前記係留索の長さを調整する駆動部と、
    第１領域を示す第１領域情報を取得する第１取得部と、
    前記係留装置に係留索を用いて係留された無人飛行体の位置を示す第１位置情報を取得する第２取得部と、
    前記第１領域情報及び前記第１位置情報を用いて、前記係留索の張力が前記第１領域の境界から前記無人飛行体の位置までの最短距離及び前記最短距離から所定範囲の距離の少なくとも一方の距離である特定距離に応じた張力となるように前記駆動部を制御する制御部と、を備える
    係留装置。
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