JP7031312B2 - Monitoring target monitoring control device for moving objects, monitoring target monitoring control program - Google Patents
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- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Description
本発明は、監視対象の移動に対して移動体を追従させる移動体の監視対象監視制御装置、監視対象監視制御プログラムに関する。 The present invention relates to a monitored object monitoring control device and a monitored object monitoring control program for a moving object that follows the moving object to the movement of the monitored object.
特許文献１には、ドローンを遠隔操作することで検査対象物を撮影し、撮影情報に基づく検査対象物の不具合の検査を、迅速かつ低コストで行う検査システム及び検査方法が開示されている。
より詳しくは、検査システムでは、ドローンは、第１通信部が、ステーション端末からの航行制御情報及び撮影制御情報を受信し、航行制御情報に基づいて航行制御部の制御の下で自動航行を行いつつ、撮影制御情報に基づいてカメラによる撮影を行って撮影情報を取得すると共に、位置情報取得部により位置情報を取得し、第１通信部が撮影情報及び位置情報をステーション端末に送信し、ステーション端末は、第２通信部が撮影情報及び位置情報をサーバー装置に転送し、サーバー装置は、第３通信部が撮影情報及び位置情報を受信し、画像解析部が撮影情報を解析し、検査対象物の欠陥を特定する。 More specifically, in the inspection system, in the drone, the first communication unit receives the navigation control information and the photographing control information from the station terminal, and automatically navigates under the control of the navigation control unit based on the navigation control information. At the same time, shooting is performed by the camera based on the shooting control information to acquire the shooting information, the position information is acquired by the position information acquisition unit, the first communication unit transmits the shooting information and the position information to the station terminal, and the station. In the terminal, the second communication unit transfers the shooting information and the position information to the server device, and in the server device, the third communication unit receives the shooting information and the position information, the image analysis unit analyzes the shooting information, and the inspection target. Identify defects in objects.
ところが、特許文献１において、集中制御（手動若しくは自律制御）によって、複数のドローンが点在する監視対象（例えば、構造物）を点検する場合、全ドローンの配置計画及び軌道計画を行う必要があり、それに見合った演算処理能力を有する制御デバイスが必要であり、かつ制御自体が煩雑となる。
However, in
ここで、ドローンを代表とする複数の移動体を集中管理せずに制御する技術として、ボロノイ領域を定義する分散管理技術がある。 Here, as a technique for controlling a plurality of moving objects represented by a drone without centralized management, there is a distributed management technique for defining a Voronoi region.
例えば、カメラを備えた複数の移動体を、予め定めた領域内に設定されたリスクポテンシャル（監視対象領域）に移動させ、当該リスクポテンシャルを監視する場合、予め定めた領域をボロノイ領域に分割し、分割した各領域をそれぞれの移動体の担当領域として設定することで、移動体同士の衝突回避が可能となる。 For example, when moving a plurality of moving objects equipped with a camera to a risk potential (monitoring target area) set in a predetermined area and monitoring the risk potential, the predetermined area is divided into a Voronoi area. By setting each divided area as the area in charge of each moving body, it is possible to avoid collisions between moving bodies.
ボロノイ領域を定義した技術は、複数の移動体を想定した最適なロジックを提供することができる。また、各移動体に対してきめ細かい軌道計画を施す必要がなく、各移動体が近傍とコミュニケーションをとりながら、自律分散的に意思決定することができる。 The technology that defines the Voronoi region can provide the optimum logic assuming multiple moving objects. In addition, it is not necessary to make a detailed trajectory plan for each moving body, and each moving body can make decisions autonomously and decentrally while communicating with the neighborhood.
さらに、集中処理ではなく、分散処理であるため、計算負荷が小さく、規模の大きさに依存せず、現実的時間内で解を求めることができる。 Further, since it is a distributed process rather than a centralized process, the calculation load is small, it does not depend on the size of the scale, and a solution can be obtained within a realistic time.
なお、移動体は、移動体間の垂直二等分線で囲まれたボロノイ領域内において、リスクポテンシャルの重心位置に移動することを繰り返し行うことになる。すなわち、ボロノイ領域の定義は、リスクポテンシャルの数や位置の変更により、時々刻々と変化し得るものである。 The moving body repeatedly moves to the position of the center of gravity of the risk potential in the Voronoi region surrounded by the perpendicular bisectors between the moving bodies. That is, the definition of the Voronoi region can change from moment to moment due to changes in the number and position of risk potentials.
しかしながら、自律分散的に意思決定可能な監視制御において、移動体が常に初期状態の機能を維持していることが前提であり、例えば、移動のためのエネルギー源が不足、或いは無くなった場合、或いは、移動体の移動距離やエネルギー源（電池等）の劣化により、エネルギー残量差がある場合、本来の機能（ここでは、移動能力）が低下する、或いは停止することになり、監視制御作業が一部停止するといった、効率低下につながることになる。 However, in monitoring and control that can make decisions in an autonomous and decentralized manner, it is premised that the moving body always maintains the function in the initial state, for example, when the energy source for moving is insufficient or exhausted, or If there is a difference in the remaining energy due to the movement distance of the moving object or deterioration of the energy source (battery, etc.), the original function (here, the moving ability) will be reduced or stopped, and the monitoring and control work will be performed. It will lead to a decrease in efficiency, such as a partial stop.
なお、エネルギー源とは、例えば、移動体の動作デバイスが内燃機関であればガソリンや軽油等であり、移動体の動作デバイスがモータ等の電動機であれば電力である。また、移動体が、電動機と共に、化学反応によって発電する発電機能（燃料電池）を具備している場合は、エネルギー源は適用する元素（天然ガス、水素、及び酸素等）となる。 The energy source is, for example, gasoline or light oil if the operating device of the mobile body is an internal combustion engine, and electric power if the operating device of the mobile body is an electric motor such as a motor. Further, when the moving body is equipped with a power generation function (fuel cell) that generates power by a chemical reaction together with an electric motor, the energy source is an applicable element (natural gas, hydrogen, oxygen, etc.).
本発明は上記事実を考慮し、監視対象の追従制御を継続しながら、エネルギー不足で機能低下した移動体に対してエネルギーを補給することができる移動体の監視対象監視制御装置、監視対象監視制御プログラムを得ることが目的である。 In consideration of the above facts, the present invention considers the above-mentioned facts, and is capable of supplying energy to a moving body whose function has deteriorated due to lack of energy while continuing the follow-up control of the monitored object. The purpose is to obtain a control program.
本発明の移動体の監視対象監視制御装置は、相互に干渉しない担当領域に配置されると共に、監視対象に関する情報を検出するセンサ部、及び駆動源を備えた移動機構部をそれぞれ搭載した複数の移動体に用いられ、前記複数の移動体が互いに位置情報を送受信することで、衝突を回避しながら担当領域を変更するように移動させる移動体の監視対象監視制御装置であって、前記移動機構部を制御して、前記移動体を前記監視対象の監視位置へ移動させる制御手段と、前記駆動源のエネルギーの残量を検出する検出手段と、前記検出手段で検出したエネルギーの残量が所定値となった場合に、前記制御手段による前記移動体の監視位置への移動を中止して、エネルギーを補給する補給制御手段と、を有している。 The monitored target monitoring control device for a mobile body of the present invention is arranged in a region in charge that does not interfere with each other, and is equipped with a sensor unit for detecting information about the monitored object and a mobile mechanism unit provided with a drive source. It is a monitoring target monitoring control device for a moving body that is used for a moving body and moves so as to change the area in charge while avoiding a collision by transmitting and receiving position information between the plurality of moving bodies. A control means for controlling the unit to move the moving body to the monitoring position of the monitoring target, a detection means for detecting the remaining amount of energy of the drive source, and a remaining amount of energy detected by the detection means are predetermined. When the value is reached, the control means has a supply control means for stopping the movement of the moving body to the monitoring position and replenishing energy.
本発明において、前記エネルギーを補給するエネルギー補給地点は、前記移動機構部の移動範囲内から前記所定値のエネルギーで到達できる位置に設けられており、前記補給制御手段が、前記移動機構部を、前記エネルギー補給地点へ移動させるように制御することを特徴としている。 In the present invention, the energy replenishment point for replenishing the energy is provided at a position where the energy can be reached from within the movement range of the movement mechanism unit with the energy of the predetermined value, and the replenishment control means can supply the movement mechanism unit to the movement mechanism unit. It is characterized in that it is controlled to move to the energy supply point.
本発明において、前記複数の移動体のエネルギー残量に関する情報を一括管理し、監視対象の監視度合いに基づいて、移動体の増設の要否を判定する判定手段をさらに有している。 In the present invention, the present invention further has a determination means for collectively managing information on the remaining energy of the plurality of moving objects and determining the necessity of adding the moving objects based on the degree of monitoring of the monitoring target.
本発明によれば、検出手段が、駆動源のエネルギーの残量を検出し、検出したエネルギーの残量が所定値となった場合に、前記制御手段による移動体の監視位置への移動を中止して、エネルギーを補給する。このため、制御手段が、移動機構部を制御して、移動体を監視対象の監視位置へ移動させている途中に、エネルギー不足となったとしても、一時的に監視を中断し、再開することができるため、エネルギー不足で前途の動作が不能になることが防止できる。 According to the present invention, the detecting means detects the remaining amount of energy of the drive source, and when the remaining amount of the detected energy reaches a predetermined value, the movement of the moving body by the control means to the monitoring position is stopped. And replenish energy. Therefore, even if the energy is insufficient while the control means controls the moving mechanism unit to move the moving object to the monitoring position to be monitored, the monitoring is temporarily interrupted and restarted. Therefore, it is possible to prevent the future operation from becoming impossible due to lack of energy.
また、エネルギー補給地点を設け、このエネルギー補給地点を、移動体の移動範囲内から所定値のエネルギーで到達できる位置に設けることで、確実にエネルギー補給地点へ到達することができる。 Further, by providing an energy supply point and setting the energy supply point at a position where the energy can be reached from within the moving range of the moving body with a predetermined value of energy, the energy supply point can be reliably reached.
さらに、監視対象の監視度合いに基づいて、移動体の増設の要否を判定することで、エネルギー補給のための無駄な時間による遅滞を防止することができる。 Further, by determining the necessity of adding a moving body based on the monitoring degree of the monitoring target, it is possible to prevent delay due to wasted time for energy supply.
本発明の監視対象監視制御プログラムは、コンピュータを、移動体の監視対象監視制御装置として動作させることを特徴としている。 The monitored object monitoring and control program of the present invention is characterized in that a computer is operated as a monitored object monitoring and control device for a moving object.
以上説明した如く本発明では、監視対象の追従制御を継続しながら、エネルギー不足で機能低下した移動体に対してエネルギーを補給することができるという優れた効果を有する。 As described above, the present invention has an excellent effect that energy can be replenished to a moving body whose function has deteriorated due to lack of energy while continuing the follow-up control of the monitored object.
図１は、本実施の形態に係る移動体の分散制御システムに適用される移動体１０及び、移動体１０が移動する領域１２が示されている。図１（Ａ）は、本実施の形態に適用される移動体１０（図１（Ｂ）参照）を動作させるための制御系のブロック図である。また、図１（Ｂ）は、移動体１０が移動する領域１２の平面図である。領域１２には、複数の移動体１０が存在し、独立して移動可能となっている。
FIG. 1 shows a moving
図１（Ａ）に示される如く、移動体１０は、領域１２の範囲内を無人で移動可能であり、当該移動を含む制御を実行するマイクロコンピュータを備えた制御装置１４が搭載されている。
As shown in FIG. 1 (A), the moving
制御装置１４のマイクロコンピュータは、ＣＰＵ１６Ａ、ＲＡＭ１６Ｂ、ＲＯＭ１６Ｃ、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）１６Ｄ及びこれらを接続するデータバスやコントロールバス等のバス１６Ｅを有している。Ｉ／Ｏ１６Ｄには、監視モジュール１８、移動モジュール２０、位置認識モジュール２２及び通信モジュール２４が接続されている。
The microcomputer of the
制御装置１４は、例えば、ＲＯＭ１６Ｃに予め記憶された移動体の分散制御プログラムをＣＰＵ１６Ａで起動させ、監視モジュール１８、移動モジュール２０、位置認識モジュール２２及び通信モジュール２４の動作を制御する。
For example, the
(監視モジュール１８） (Monitoring module 18)
監視モジュール１８に適用されるデバイスは、例えば、カメラが代表的であり、移動体１０の位置から特定の監視範囲（視野）を撮像する。
A typical device applied to the
なお、監視モジュール１８は、カメラによる撮像に限定されず、電波（レーダー、レーザー、超音波等）照射等による地理上の特徴物（ランドマーク）の検出等であってもよい。
The
(移動モジュール２０） (Moving module 20)
本実施の形態の移動体１０は、飛行体（一例として、ドローン）であり、移動モジュール２０に適用されるデバイスとして、独立した駆動源（モータ）で駆動する複数のプロペラを備えており、モータの駆動を制御することで、目的の方向に向けて飛行可能、かつ目的の位置空間で停止（ホバリング）可能である。
The moving
なお、移動体１０は、飛行体に限定されず、地上や水上を移動する移動モジュール２０であってもよく、複数のデバイスを併用してもよい。さらに、広い概念では、固定配置された監視カメラの首振り動作機構を移動モジュール２０と定義してもよい。
The moving
すなわち、監視モジュール１８の監視範囲が変更可能であればよい。
That is, it suffices if the monitoring range of the
また、移動体１０の駆動源は、電力をエネルギー源としたモータ以外に、軽油やガソリンをエネルギー源（燃料）とする内燃機関であってもよい。さらに、移動体１０が、モータと共に、化学反応によって発電する発電機能（燃料電池）を具備している場合は、エネルギー源は発電に利用する元素（天然ガス、水素、及び酸素等）となる。
Further, the drive source of the moving
（位置認識モジュール２２） (Position recognition module 22)
位置認識モジュール２２は、自機の移動体１０の位置を認識する機能であり、位置情報を得るために、デバイスとして、ＧＰＳ、レーザー、レーダー、超音波、モーションキャプチャー、カメラ、無線通信、無線強度（距離情報）の少なくとも１つのセンサを備えている。
The
位置認識モジュール２２は、センサで検出した結果（検出信号）に基づき、自機の移動体１０の位置を三次元空間上の座標等によって認識する。
The
なお、位置認識モジュール２２は、自機の移動体１０の位置の認識以外に、後述する通信モジュール２４を介して他機の移動体１０の位置情報を取得し、相互の距離を演算して複数の移動体１０の相対位置関係を認識する。
In addition to recognizing the position of the moving
(通信モジュール２４） (Communication module 24)
通信モジュール２４は、デバイスとして、無線通信装置を備える。無線通信は、移動体１０間で通信する機能として、位置情報を送受信する位置情報送受信部と、指定された監視対象領域（「リスクポテンシャル」、又は「点検箇所」という場合がある）の監視度合い（「被覆率」という。詳細後述）に関する情報（被覆率情報）を送受信する被覆率送受信部と、監視対象領域の分担に関する調停情報を送受信する調停情報送受信部と、を備える。
The
調停情報とは、移動体１０がリスクポテンシャルへ移動するか否かの判定を行う情報であり、リスクポテンシャルの符号（正又は負）によって使い分ける。例えば、「正」と定義されたリスクポテンシャルは監視を必要とし、「負」と定義されたリスクポテンシャルは監視を不要とすることを示す。
The arbitration information is information for determining whether or not the moving
また、通信モジュール２４の無線通信は、監視モジュール１８で監視した結果（例えば、カメラであれば撮像情報）を、監視を統括的に管理する点検管理サーバー３０（一例として、図６に示す基地局３２に設置されている）へ送信する監視情報送信部を備える。
Further, in the wireless communication of the
各移動体１０の制御装置１４では、位置認識モジュール２２からの位置情報に基づいて、図１（Ｂ）に示す領域１２をボロノイ分割する。
In the
ボロノイ分割とは、各ポイント（ここでは、移動体１０の位置）の勢力圏を分析するものであり、移動体１０までの距離が最短となる点の集合を１つのポリゴンで表したとき、それぞれをボロノイ領域という。例えば、図１（Ｂ）において、二次元平面におけるボロノイ分割では、ボロノイ分割の境界線は、移動体１０を結ぶ線分の垂直二等分線（図１（Ｂ）の鎖線２６）となり、鎖線２６で区画された各ボロノイ領域（１）～（ｎ）には、必ず１機の移動体１０が存在する。なお、変数ｎはボロノイ分割数であり、図１ではｎ＝１７である。
Voronoi division is to analyze the sphere of influence of each point (here, the position of the moving body 10), and when the set of points with the shortest distance to the moving
本実施の形態では、領域１２の範囲で、移動体１０は相互に自由に移動しており、その都度、ボロノイ領域は変化することになる。図１（Ｂ）は、各移動体１０が、点線の位置から実線の位置に移動したときのボロノイ領域となる。
In the present embodiment, the moving
また、本実施の形態では、図１（Ｂ）に示す領域１２において、図２（Ａ）に示すように、監視対象領域（リスクポテンシャル）２８を指定する。
Further, in the present embodiment, in the
本実施の形態において、図１（Ｂ）、図２及び図６に示す領域１２では、１単位のリスクポテンシャル２８の面積は、１機の移動体１０の監視モジュール１８で監視し得る監視範囲の面積と同等としている。すなわち、矩形網状に図示されたリスクポテンシャル２８の中心に１機の移動体１０の中心が重なることで、リスクポテンシャル２８の全てが監視範囲となる。
In the present embodiment, in the
なお、リスクポテンシャル２８の面積と監視範囲の面積とは必ずしも１：１である必要はない。例えば、図６に示される如く、５台の移動体１０で、位置が固定された２５箇所のリスクポテンシャル（点検箇所）２８を、自律分散制御で順次点検していく場合もある（詳細後述）。
The area of the
図２（Ａ）の各移動体１０の位置は、図１（Ｂ）の位置と同一であり、各移動体１０は、相互に位置情報を送受信しながら、自機の移動体１０のボロノイ領域内でリスクポテンシャル２８に向けて移動することになる。
The position of each moving
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に対して各移動体１０が移動した結果であり、ボロノイ領域を維持しながらリスクポテンシャル２８に向けて移動する従来技術の制御である（制御則１）。
FIG. 2B is the result of each moving
ここで、制御則１では、全てのリスクポテンシャル２８を、移動体１０の監視範囲とすることができない状況が発生する。
Here, in the
すなわち、指定されたリスクポテンシャル２８の監視度合いは、被覆率で表現することができる。被覆率は、「移動体１０の監視領域の面積／リスクポテンシャル２８の面積」である。なお、百分率で表現してもよい（「移動体１０の監視領域の面積／リスクポテンシャル２８の面積」×１００％）。
That is, the degree of monitoring of the designated risk potential 28 can be expressed by the coverage rate. The coverage is " the area of the monitoring area of the
制御則１に基づく、図２（Ｂ）では、被覆率が１未満（１００％未満）のリスクポテンシャル２８が存在していることがわかる。その一方で、リスクポテンシャル２８が存在しないボロノイ領域では、移動体１０が全く機能していない。
In FIG. 2B based on the
すなわち、全ての移動体１０の監視領域の面積が、指定されたリスクポテンシャル２８の全面積よりも大きくても、制御則１に縛られた制御では、全てのリスクポテンシャル２８を監視することができない。
That is, even if the area of the monitoring area of all the moving
そこで、本実施の形態では、制御則１に加え、移動体１０（の監視範囲）とリスクポテンシャル２８との位置関係に基づいて、被覆率が不足（０＜被覆率＜１）しているリスクポテンシャル２８に移動する制御（制御則２）を確立した。
Therefore, in the present embodiment, in addition to the
図３は、移動体１０（の監視範囲）とリスクポテンシャル２８との位置関係として考え得る状況を示している。
FIG. 3 shows a situation that can be considered as a positional relationship between the mobile body 10 (monitoring range) and the
図３（Ａ）は、単一のボロノイ領域内で、１区画のリスクポテンシャル２８に１機の移動体１０が対応した状況であり、１機の移動体１０の監視範囲の面積がリスクポテンシャル２８の面積と一致することになり、被覆率は１となり、理想的な関係である。
FIG. 3A shows a situation in which one moving
図３（Ｂ）は、移動体１０が担当するボロノイ領域にリスクポテンシャル２８が存在しない場合であり、最も効率の悪い関係である（状況１）。
FIG. 3B shows a case where the
図３（Ｃ）は、２つのボロノイ領域に跨って指定された１区画のリスクポテンシャル２８を、それぞれのボロノイ領域を担当する２機の移動体１０で対応した場合であり、２機の移動体１０の監視範囲の面積がリスクポテンシャル２８の面積よりも広くなり、被覆率は１より大きく（２「＝２００％」）となり、移動体１０の監視範囲が余剰となる関係である(状況２）。
FIG. 3C shows a case where the
一方、図３（Ｄ）は、単一のボロノイ領域内で、３区画のリスクポテンシャル２８に１機の移動体１０が対応した状況であり、被覆率が１未満（０．３３３・・・）であり、リスクポテンシャル２８の監視として不十分な関係である。
On the other hand, FIG. 3D shows a situation in which one
図３（Ａ）の関係では、移動体１０は現状況を維持することが好ましい。
In relation to FIG. 3A, it is preferable that the moving
図３（Ｂ）の関係（状況１）では、１機の移動体１０の監視範囲が無駄となっている状況であり、言い換えれば、図３（Ｂ）の移動体１０は、別のリスクポテンシャル２８に割り当てることができる状況である。
In the relationship of FIG. 3 (B) (situation 1), the monitoring range of one
図３（Ｃ）の関係（状況２）では、２機の移動体１０がそれぞれ１／２の監視範囲を無駄にしている状況であり、言い換えれば、ボロノイ領域の縛りがなければ、図３（Ｃ）の２機の移動体１０の内の１機の移動体１０は、別のリスクポテンシャル２８に割り当てることができる状況である。
In the relationship of FIG. 3 (C) (situation 2), the two
一方、図３（Ｄ）の関係では、２区画のリスクポテンシャル２８が監視できていない状況である。
On the other hand, in relation to FIG. 3D, the
本実施の形態では、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）の状況（移動体の監視範囲が余剰となっている状況１及び状況２）と、図３（Ｄ）の状況（移動体１０の監視範囲が不足している状況）とを認識し、ボロノイ領域の維持（制御則１）の制御に加え、移動体１０を移動させることを容認した制御則２を設定した（図３（Ｅ）参照）。
In the present embodiment, the situation of FIGS. 3 (B) and 3 (C) (
また、本実施の形態では、リスクポテンシャル２８に重要度の差がある場合、重要度に応じて移動体１０の移動を制御するようにしている。
Further, in the present embodiment, when the
図４は、重要度に基づく移動体１０の移動制御について示している。
FIG. 4 shows the movement control of the moving
重要度は、例えば、０を超える数値～１以下の数値で表現され、１が最も重要度が高いものとし、図４では、重要度１のリスクポテンシャル２８Ａと、重要度０．５のリスクポテンシャル２８Ｂが存在することを想定している。
The importance is expressed by, for example, a numerical value exceeding 0 to a numerical value of 1 or less, where 1 is the most important, and in FIG. 4, a risk potential of
例えば、図４（Ａ）に示される如く、第１の区画に重要度０．５のリスクポテンシャル２８Ｂが存在し、移動体１０がカバレッジ（監視）した場合、重要度からみると、移動体の監視面積は、５０％の能力しか使っていないので、被覆率は、１／０．５＝２となる。また、第２の区画に重要度１の２個のリスクポテンシャル２８Ａが存在し、一方のリスクポテンシャル２８Ａを、移動体１０がカバレッジ（監視）した場合、重要度からみると移動体１０の監視面積は、１００％の能力を使っているので、被覆率は、１／（１＋１）＝０．５となる。
For example, as shown in FIG. 4A, when a risk potential 28B having a importance of 0.5 exists in the first section and the moving
ここで、重要度を加味した被覆率の総合的な評価として、評価指標で表現する。評価指標は、数値が高いほど被覆率が向上する。 Here, it is expressed by an evaluation index as a comprehensive evaluation of the covering ratio in consideration of the importance. As for the evaluation index, the higher the numerical value, the better the coverage.
図４（Ａ）における、２区画の評価指標は、０．５＋１＝１．５となる。 The evaluation index of the two sections in FIG. 4A is 0.5 + 1 = 1.5.
一方、図４（Ｂ）に示される如く、第１の区画に重要度０．５のリスクポテンシャル２８Ｂと重要度１のリスクポテンシャル２８Ａが存在し、リスクポテンシャル２８Ａを移動体１０がカバレッジ（監視）した場合、被覆率は、１／（０．５＋１）＝０．６７となる。また、第２の区画に重要度１のリスクポテンシャル２８Ａが存在し、移動体１０がカバレッジ（監視）した場合、被覆率は、１／１＝１となる。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (B), the risk potential 28B of importance 0.5 and the risk potential 28A of
図４（Ｂ）における、２区画の評価指標は、１＋１＝２となる。 In FIG. 4B, the evaluation index of the two sections is 1 + 1 = 2.
すなわち、重要度が高いリスクポテンシャル２８を優先的にカバレッジした方が、全体の被覆率を向上することができる。
That is, it is possible to improve the overall coverage by preferentially covering the
制御則２による移動体１０の移動制御では、以下の条件が設定され、移動体１０間の調停によって移動する移動体１０が選定される。
In the movement control of the moving
（条件１） 各移動体１０が、監視範囲が不足しているリスクポテンシャル２８（「正」と定義）まで移動する移動軌跡上に、他機の移動体１０が存在しないこと。
(Condition 1) The moving
（条件２） 条件１が成立した移動体１０が、他機の移動体１０に対して、移動を宣言する。
(Condition 2) The moving
移動の宣言とは、「正」と定義されたリスクポテンシャル２８を、「負」に書き替える。また、移動軌跡上も「負」に書き替える。これにより、最先に移動を宣言した移動体１０にのみ、移動が許可され、複数の移動体１０が単一のリスクポテンシャル２８に向かい、衝突等が発生することを回避することができる。
The declaration of movement rewrites the risk potential 28 defined as "positive" to "negative". Also, rewrite it as "negative" on the movement trajectory. As a result, movement is permitted only to the moving
図５は、上記制御則２の制御によって、図２（Ｂ）の状態から移動体１０が移動した結果であり、全てのリスクポテンシャル２８に対して、１：１の関係で移動体１０の移動範囲が対応されることがわかる。
FIG. 5 shows the result of the moving
ところで、図５は、リスクポテンシャル２８が移動体１０の移動前（図２（Ｂ）参照）に対して、位置が変化していない（移動していない）ことを前提としている。以下、移動していないリスクポテンシャル２８を静的リスクポテンシャル２８という。
By the way, FIG. 5 assumes that the position of the
一方、リスクポテンシャル２８は、移動する場合がある。例えば、人、バイク、車両等をリスクポテンシャル２８とした場合、それぞれの移動速度で時々刻々と位置が変化することになる。このような、移動が可能なリスクポテンシャル２８を、前記静的リスクポテンシャルに対して、「動的リスクポテンシャル２８」と定義する。なお、本実施の形態では、静的リスクポテンシャル２８、動的リスクポテンシャル２８は、同じ監視対象領域であるという観点から、符号は同一とし、必要に応じて、「静的」、「動的」を区別するようにした。 On the other hand, the risk potential 28 may move. For example, when a person, a motorcycle, a vehicle, or the like has a risk potential of 28, the position changes from moment to moment at each moving speed. Such a movable risk potential 28 is defined as a "dynamic risk potential 28" with respect to the static risk potential. In the present embodiment, the static risk potential 28 and the dynamic risk potential 28 have the same sign from the viewpoint that they are the same monitoring target area, and are “static” and “dynamic” as necessary. I tried to distinguish.
ここで、移動体１０は、移動モジュール２０（図１（Ａ）参照）によって移動するが、本実施の形態では、モータを駆動源としており、モータを駆動させるためのエネルギー源として蓄電池を搭載している。
Here, the moving
蓄電池には、予め充電が施されているが、蓄電量が不足、或いは無くなると、移動体１０は移動の機能が低下する、或いは機能を失うことになる。その他のモジュール（監視モジュール１８、位置認識モジュール２２、及び通信モジュール２４）で電力を共有している場合は、それぞれのモジュールでの機能も低下又は失うことになる。移動体１０の移動距離や蓄電池の劣化により、蓄電残量にばらつきがあることもある。
The storage battery is charged in advance, but if the amount of stored electricity is insufficient or exhausted, the moving
そこで、本実施の形態では、移動体１０のエネルギー量（以下、充電量という）を監視し、所定の蓄電量以下（例えば、満充電に対して２０％以下）となった場合に、基地局３２（図６参照）へ一旦帰還して、充電スポット３４で充電を実行する充電制御則を設定した。
Therefore, in the present embodiment, the energy amount of the mobile body 10 (hereinafter referred to as the charge amount) is monitored, and when the amount of electricity is less than a predetermined amount (for example, 20% or less with respect to a full charge), the base station is used. After returning to 32 (see FIG. 6), a charge control rule for executing charging at the
以下、図６に従い、充電制御則の詳細について説明する。 Hereinafter, the details of the charge control rule will be described with reference to FIG.
図６（Ａ）は、２５箇所の静的リスクポテンシャル２８（点検箇所２８）が存在する領域１２において、基地局３２に５台の移動体１０が待機し、点検箇所２８の点検を開始する前の状態を示す領域１２の平面図である。なお、図６において、一部の点検箇所２８に符号を付し、他の一部の点検箇所２８の符号の付与を省略する（図１０及び図１１においても同様）。
FIG. 6A shows a
点検が開始されると、図６（Ｂ）に示される如く、移動体１０が基地局３２から発進し、自律分散制御に基づいて、１つずつ点検箇所２８へ向かい、所定の点検（撮影等）を実行し、次の点検箇所２８へ移動するようになっている。なお、図６（Ｂ）において、点線○印は、点検が完了した静的リスクポテンシャル２８（点検完了箇所２８）である。言い換えれば、全ての点検箇所２８が点検完了箇所２８（点線○印）になれば、領域１２における点検処理が終了することになる。
When the inspection is started, as shown in FIG. 6B, the
このとき、移動体１０の移動によりエネルギーが消費されると、それぞれの移動体１０は個別にエネルギー不足となり、移動不可となる（図９（Ｂ）の比較例特性図参照）。
At this time, when energy is consumed by the movement of the moving
これに対して、本実施の形態では、移動体１０の移動によりエネルギーが２０％以下になると、移動体１０は基地局３２へ一旦帰還して、充電スポット３４で充電を行った後、再度、領域１２に復帰する（図９（Ａ）の実施例特性図参照）。また、充電中の移動体１０がある場合も残りの移動体１０で点検を継続可能である。このため、領域１２に存在する全ての点検箇所２８の点検が可能となる。
On the other hand, in the present embodiment, when the energy becomes 20% or less due to the movement of the moving
以下に本実施の形態の作用を図７のフローチャートに従い説明する。 The operation of this embodiment will be described below with reference to the flowchart of FIG.
図７は、本実施の形態に係るリスクポテンシャル監視制御ルーチンを示すフローチャートであり、主として、移動体１０の移動制御に特化した流れを示している。
FIG. 7 is a flowchart showing the risk potential monitoring control routine according to the present embodiment, and mainly shows a flow specialized in the movement control of the moving
ステップ１００では、自機の移動体１０の情報を収集する。すなわち、領域１２（図１（Ｂ）参照）での自機の位置情報を認識すると共に、他機の移動体１０へ位置情報を送信する。
In
次のステップ１０２では、他機の移動体１０（領域１２に存在する自機以外の移動体１０）の情報を収集する。すなわち、他機の位置情報を認識し、ステップ１０３へ移行する。
In the
ここで、移動体１０のエネルギー消費量を監視し、必要に応じて、エネルギー補給を行う必要がある。
Here, it is necessary to monitor the energy consumption of the
ステップ１０３では、移動体１０のエネルギー残量を判定する。本実施の形態では、移動モジュール２０としてモータを適用しており、蓄電池を搭載しているので、蓄電量が満充電の、例えば２０％以下になった場合に補給要と判定し、２０％を超えている場合は補給不要と判定する。
In
ステップ１０３において、補給不要（蓄電量２０％超え）と判定された場合は、ステップ１０４へ移行する。
If it is determined in
ステップ１０４では、制御則１による目標位置計算を実行する。すなわち、各移動体１０のボロノイ領域を逐次設定すると共に、ボロノイ領域内にリスクポテンシャル２８が存在する場合は、リスクポテンシャル２８を被覆するように移動する制御を実行する。
In
次のステップ１０６では、自機の移動体１０の現状の状況を把握する。すなわち、自機の移動体のボロノイ領域内にリスクポテンシャル２８が存在しない状況（状況１）、又は自機の移動体のボロノイ領域のリスクポテンシャル２８が移動体の監視面積に比べて小さい（被覆率が１より大きい）状況（状況２）であるか、それ以外かを判断する。
In the
ステップ１０６で肯定判定、すなわち、状況１又は状況２であると判断された場合は、ステップ１０８へ移行して、制御則２による目標位置計算を実行する。すなわち、自機の移動体１０のボロノイ領域外で、被覆率が１を下回る（被覆率＜１）リスクポテンシャル２８に向けて移動をするか否かを調停し、調停により決定した移動体１０が当該リスクポテンシャル２８へ移動する制御（制御則２）を実行し、ステップ１１０へ移行する。
If the affirmative determination is made in
また、ステップ１０６で否定判定された場合は、ステップ１１０へ移行する。
If a negative determination is made in
ステップ１１０では、未点検箇所の点検処理を実行し、次いでステップ１１２では、被覆情報を基地局３２へ通知して、ステップ１１４へ移行する。被覆情報は、例えば、点検箇所位置情報、点検有無情報、点検箇所の画像情報等であるが、上記情報以外の情報であってもよい。
In
ステップ１１４では、全てのリスクポテンシャル２８（点検箇所２８）の被覆が達成したか否かが判断され、肯定判定された場合は、ステップ１１６へ移行して、移動体１０は基地局３２へ帰還し、このルーチンは終了する。また、ステップ１１４で否定判定された場合は、ステップ１００へ戻り、上記工程を繰り返す。
In
一方、ステップ１０３において、補給要（蓄電量２０％以下）と判定された場合は、ステップ１１８へ移行する。ステップ１１８では、移動体１０が、基地局３２へ帰還し、充電スポット３４で充電を実行する。
On the other hand, if it is determined in
次のステップ１２０では、エネルギー補給済み、すなわち、充電が完了（蓄電量１００％）したか否かを判断し、肯定判定されると、ステップ１００へ戻り、リスタートする。
In the
なお、リスクポテンシャル２８の総面積が、複数の移動体１０が監視し得る総面積を上回っている場合は、移動体１０が掛け持ちをして、時系列でリスクポテンシャル２８の情報を得るようにしてもよい。
When the total area of the
本実施の形態によれば、複数の移動体１０の領域１２内での自由移動中の衝突回避を目的として、制御則１に基づきボロノイ領域を設定したことによる、リスクポテンシャル２８の被覆率低下を是正するべく、制御則２として、被覆率の低いリスクポテンシャル２８への移動を調停し（例えば、早い者勝ち）、移動させることで、リスクポテンシャル２８の被覆率を向上することができる。
According to the present embodiment, the coverage of the
図８は、基地局３２（点検管理サーバー）における、移動体１０の全体の監視制御ルーチンの流れを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the entire monitoring control routine of the
ステップ１５０では、移動体１０による点検指示を行う。この指示によって、移動体１０は、自律分散制御によって、図７に示すリスクポテンシャル２８（未点検箇所２８）の点検を実行する。
In
次のステップ１５２では、移動体１０から被覆情報、及びエネルギー残量情報を受信し、次いで、ステップ１５４へ移行して、リスクポテンシャル２８（未点検箇所２８）の被覆進捗状況の更新を実行して、ステップ１５６へ移行する。
In the
ステップ１５６では、点検のカバー率を判定し、１００％と判定された場合はこのルーチンは終了する。また、ステップ１５６で１００％未満と判定された場合は、ステップ１５８へ移行して、移動体１０の数量の満足度を判定する。ステップ１５８で満足と判定された場合は、移動体１０の数量を増加することなく、ステップ１５０へ戻る。
In
また、ステップ１５８で不足と判定された場合は、ステップ１６０へ移行して、移動体１０の増設処理を実行し、ステップ１５０へ戻る。
If it is determined in
以下に、本実施の形態を適用した実施例として、充電機能を持った自律分散制御に基づく点検動作における蓄電量を観測した場合の推移（図９（Ａ）参照）を示す。なお、実施例を説明するにあたり、比較例として、充電機能を持たない自律分散制御に基づく点検動作における蓄電量を観測した場合の推移（図９（Ｂ）参照）を示す。 Below, as an example to which this embodiment is applied, a transition (see FIG. 9A) in the case of observing the amount of electricity stored in the inspection operation based on the autonomous distributed control having the charging function is shown. In explaining the embodiment, as a comparative example, a transition (see FIG. 9B) in the case of observing the amount of electricity stored in the inspection operation based on the autonomous distributed control without the charging function is shown.
なお、図１０は、図９（Ａ）に基づく実施例の、点検領域における移動体１０（＃１～＃５）の動作状態を示す平面図である。 Note that FIG. 10 is a plan view showing an operating state of the moving bodies 10 (# 1 to # 5) in the inspection area in the embodiment based on FIG. 9 ( A ).
また、図１１は、図９（Ｂ）に基づく比較例の、点検領域における移動体１０（＃１～＃５）の動作状態を示す平面図である。 Further, FIG. 11 is a plan view showing an operating state of the moving body 10 (# 1 to # 5) in the inspection area in the comparative example based on FIG. 9 ( B ).
なお、図９～図１１に示す観測開始からの時間ｔは、特に限定されるものではないが、目安として、２分単位でｔ０～ｔ５を設定した。 The time t from the start of observation shown in FIGS. 9 to 11 is not particularly limited, but as a guide, t0 to t5 are set in units of 2 minutes.
（観測開始からの時間ｔ０） (Time t0 from the start of observation)
図９（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ、動作の観測開始時（ｔ０）であり、条件を同一としている。すなわち、移動体１０（＃１）の蓄電量が４０％、移動体１０（＃２）の蓄電量が５０％、移動体１０（＃３）の蓄電量が７０％、移動体１０（＃４）の蓄電量が９５％、及び、移動体１０（＃５）の蓄電量が１００％である。 9 (A) and 9 (B) are at the start of observation of the operation (t0), and the conditions are the same. That is, the storage amount of the moving body 10 (# 1) is 40%, the storage amount of the moving body 10 (# 2) is 50%, the storage amount of the moving body 10 (# 3) is 70%, and the storage amount of the moving body 10 (# 4). ) Is 95%, and the mobile body 10 (# 5) is 100%.
初期条件を同じにするため、図１０（Ａ）及び図１１（Ａ）に示される如く、各移動体１０（＃１～＃５）は、それぞれの蓄電量で基地局３２に待機している。
In order to make the initial conditions the same, as shown in FIGS. 10 (A) and 11 (A), each mobile body 10 (# 1 to # 5) stands by at the
（観測開始からの時間ｔ１） (Time t1 from the start of observation)
観測開始からの時間ｔ１では、図９（Ａ）及び（Ｂ）の何れも点検動作を継続しているが、蓄電量が徐々に減少し、本実施例（図９（Ａ）参照）における移動体１０（＃１）の蓄電量が２０％となる。 At time t1 from the start of observation, both of FIGS. 9 (A) and 9 (B) continue the inspection operation, but the amount of stored electricity gradually decreases, and the movement in this embodiment (see FIG. 9 (A)). The amount of electricity stored in the body 10 (# 1) is 20%.
このｔ１時点で、移動体１０（＃１）は、次の点検位置に行かず、基地局３２へ帰還して、充電スポット３４で充電を行う（図１０（Ｂ）参照）。
At this t1 point, the mobile body 10 (# 1) does not go to the next inspection position, but returns to the
詳細に説明すると、移動体１０（＃１）は、基地局３２へ帰還するまで充電量が減少し、その後、所定の充電期間を経ることで、蓄電量が１００％となり、点検動作に復帰する。
More specifically, the charge amount of the mobile body 10 (# 1) decreases until it returns to the
（観測開始からの時間ｔ２） (Time t2 from the start of observation)
充電機能を持たない比較例では、図９（Ｂ）に示される如く、移動体１０（＃１）が点検動作を継続するため、次のｔ２時点で蓄電量０％となって動作が停止する（図１１（Ｃ）の移動体１０（＃１）の×印参照）。 In the comparative example having no charging function, as shown in FIG. 9B, since the moving body 10 (# 1) continues the inspection operation, the operation is stopped at the next t2 when the storage amount becomes 0%. (See the x mark of the moving body 10 (# 1) in FIG. 11 (C)).
また、観測開始からの時間ｔ２では、実施例（図９（Ａ））における移動体１０（＃２）の蓄電量が２０％となり、移動体１０（＃２）は、次の点検位置に行かず、基地局３２へ帰還して、充電スポット３４で充電を行う（図１０（Ｃ）参照）。
Further, at the time t2 from the start of observation, the charge amount of the mobile body 10 (# 2) in the embodiment (FIG. 9 (A)) becomes 20%, and the mobile body 10 (# 2) goes to the next inspection position. Instead, it returns to the
詳細に説明すると、移動体１０（＃２）は、基地局３２へ帰還するまで充電量が減少し、その後、所定の充電期間を経ることで、蓄電量が１００％となり、点検動作に復帰する。
To explain in detail, the charge amount of the mobile body 10 (# 2) decreases until it returns to the
（観測開始からの時間ｔ３） (Time t3 from the start of observation)
充電機能を持たない比較例では、図９（Ｂ）に示される如く、移動体１０（＃２）が点検動作を継続するため、次のｔ３時点で蓄電量０％となって動作が停止する（図１１（Ｄ）の移動体１０（＃２）の×印参照）。 In the comparative example having no charging function, as shown in FIG. 9B, since the moving body 10 (# 2) continues the inspection operation, the operation is stopped at the next t3 when the storage amount becomes 0%. (See the x mark of the moving body 10 (# 2) in FIG. 11 (D)).
また、観測開始からの時間ｔ３では、実施例（図９（Ａ））における移動体１０（＃３）の蓄電量が２０％となり、移動体１０（＃３）は、次の点検位置に行かず、基地局３２へ帰還して、充電スポット３４で充電を行う（図１０（Ｄ）参照）。
Further, at the time t3 from the start of observation, the storage amount of the moving body 10 (# 3) in the embodiment (FIG. 9 (A)) becomes 20%, and the moving body 10 (# 3) goes to the next inspection position. Instead, it returns to the
詳細に説明すると、移動体１０（＃３）は、基地局３２へ帰還するまで充電量が減少し、その後、所定の充電期間を経ることで、蓄電量が１００％となり、点検動作に復帰する。
To explain in detail, the charge amount of the mobile body 10 (# 3) decreases until it returns to the
（観測開始からの時間ｔ４） (Time t4 from the start of observation)
充電機能を持たない比較例では、図９（Ｂ）に示される如く、移動体１０（＃３）が点検動作を継続するため、次のｔ４時点で蓄電量０％となって動作が停止する（図１１（Ｅ）の移動体１０（＃３）の×印参照）。 In the comparative example having no charging function, as shown in FIG. 9B, since the moving body 10 (# 3) continues the inspection operation, the operation is stopped at the next t4 when the storage amount becomes 0%. (Refer to the x mark of the moving body 10 (# 3) in FIG. 11 ( E )).
また、観測開始からの時間ｔ４では、実施例（図９（Ａ））における移動体１０（＃４）及び移動体１０（＃５）の蓄電量が２０％となる。 Further, at the time t4 from the start of observation, the stored amount of the moving body 10 (# 4) and the moving body 10 (# 5) in the embodiment (FIG. 9 (A)) becomes 20%.
このとき、図１０（Ｅ）及び（Ｆ）に示される如く、点検領域内の全ての点検が完了しているため、移動体１０（＃４）及び移動体１０（＃５）は、次の点検位置に行かず、点検領域内でボロノイ領域を維持しながら移動する。 At this time, as shown in FIGS. 10 (E) and 10 (F), since all the inspections in the inspection area have been completed, the moving body 10 (# 4) and the moving body 10 (# 5) are as follows. Do not go to the inspection position, but move while maintaining the Voronoi area within the inspection area.
（観測開始からの時間ｔ５） (Time t5 from the start of observation)
なお、本実施例において、図９（Ａ）の時間ｔ５に示される如く、移動体１０（＃４）及び移動体１０（＃５）は、基地局３２へ帰還して、充電スポット３４で充電を行い、次の点検まで待機するようにしてもよい。
In this embodiment, as shown at time t5 in FIG. 9A, the mobile body 10 (# 4) and the mobile body 10 (# 5) return to the
充電機能を持たない比較例では、図９（Ｂ）に示される如く、移動体１０（＃４）及び移動体１０（＃５）が点検動作を継続するため、次のｔ５時点で蓄電量０％となって動作が停止する。 In the comparative example having no charging function, as shown in FIG. 9B, since the moving body 10 (# 4) and the moving body 10 (# 5) continue the inspection operation, the storage amount is 0 at the next t5 point. % And the operation stops.
以上説明したように、本実施例では、蓄電量が２０％となった時点で、一旦基地局３２へ帰還して、充電を行った後点検動作に復帰するため、充電機能を持たず、移動体１０が次々と動作不能となる比較例に対して、効率よく、かつ迅速に点検動作を行うことができる。
As described above, in this embodiment, when the amount of electricity stored reaches 20%, the device returns to the
また、本実施例の場合、ｔ５の時点では、次の点検動作前の段階で、全ての移動体１０（＃１～＃５）の蓄電量が満足（２０％超え）している状態であるため、次の点検動作を効率よく行うことができる。 Further, in the case of this embodiment, at the time of t5, the storage amount of all the moving bodies 10 (# 1 to # 5) is satisfied (over 20%) at the stage before the next inspection operation. Therefore, the following inspection operation can be efficiently performed.
なお、本実施の形態（実施例を含む）では、点検箇所２８を固定配置（例えば、図６に示す、５×５のマトリクス形態参照）としたが、点検箇所２８が移動しており、これを、状態空間モデル等で予測し、予測した位置へ移動体１０を移動させながら、点検する形態であっても、充電機能を備え、適宜充電のために基地局３２の充電スポット３４へ戻ることを行ってもよい。
In the present embodiment (including the embodiment), the inspection points 28 are fixedly arranged (see, for example, the 5 × 5 matrix form shown in FIG. 6), but the inspection points 28 are moved. Is predicted by a state space model or the like, and even in the form of inspection while moving the moving
また、充電スポット３４は、１箇所に限定されず、点検領域内に複数箇所設けてもよい。さらに、蓄電量が十分な移動体１０との接続で電力を分けてもらう、或いは、充電専用の移動体を派遣する等、他の充電手段であってもよい。
Further, the charging
１０ 移動体
１２ 領域
１４ 制御装置
１６Ａ ＣＰＵ
１６Ｂ ＲＡＭ
１６Ｃ ＲＯＭ
１６Ｄ 入出力ポート（Ｉ／Ｏ）
１６Ｅ バス
１８ 監視モジュール
２０ 移動モジュール
２２ 位置認識モジュール
２４ 通信モジュール
２６ 鎖線
（１）～（ｎ） ボロノイ領域
２８ 動的リスクポテンシャル、静的リスクポテンシャル
３０ 点検管理サーバー
３２ 基地局
３４ 充電スポット
10
16B RAM
16C ROM
16D I / O port (I / O)
Claims (4)
前記移動機構部を制御して、前記移動体を前記監視対象の監視位置へ移動させる制御手段と、 A control means for controlling the movement mechanism unit to move the moving body to the monitoring position of the monitoring target, and
前記駆動源のエネルギーの残量を検出する検出手段と、 A detection means for detecting the remaining amount of energy of the drive source, and
前記検出手段で検出したエネルギーの残量が所定値となった場合に、前記制御手段による前記移動体の監視位置への移動を中止して、エネルギーを補給する補給制御手段と、 When the remaining amount of energy detected by the detection means reaches a predetermined value, the replenishment control means for stopping the movement of the moving body to the monitoring position by the control means and replenishing the energy.
を有する移動体の監視対象監視制御装置。Monitoring target monitoring control device for moving objects with.
前記補給制御手段が、前記移動機構部を、前記エネルギー補給地点へ移動させるように制御することを特徴とする請求項１記載の移動体の監視対象監視制御装置。 The monitoring target monitoring control device for a mobile body according to claim 1, wherein the replenishment control means controls the movement mechanism unit so as to move the movement mechanism unit to the energy replenishment point.
請求項１～請求項３の何れか１項記載の移動体の監視対象監視制御装置として動作させる監視対象監視制御プログラム。 A monitoring target monitoring control program that operates as a monitoring target monitoring control device for a moving object according to any one of claims 1 to 3.
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