JP7034659B2

JP7034659B2 - 移動ロボット

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Publication number: JP7034659B2
Application number: JP2017198368A
Authority: JP
Inventors: 克秀坪川; 英聖森田
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2017-10-12
Publication date: 2022-03-14
Anticipated expiration: 2037-10-12
Also published as: JP2019074782A

Description

本発明は、火災等の異常発生時に要救助者の避難を支援するための技術に関する。

従来、火災等の異常発生時に要救助者の避難を支援するためのシステムが知られている。例えば、特許文献１には、入退出管理システムで管理される常勤者の居場所データに基づいて安否確認の対象者の一覧を生成して出力する災害時安否確認システムが記載されている。

特開２００６－０１１７２１号公報

しかし、不特定多数の人が出入する建物では、火災等の異常発生時に、どこにどれだけの人がいるのかを把握することが難しく、そのため要救助者の避難に時間がかかってしまうという問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、火災等の異常発生時に要救助者の避難を支援することを目的とする。

（１）上記の課題を解決するため、本発明に係る移動ロボットは、撮影手段と、自機の位置を測定する測位手段と、前記撮影手段により撮影された画像が解析された結果、人が検出されると、前記測位手段により測定された位置を示す位置情報をサーバに送信する送信手段とを備える。

（２）好ましい態様において、前記移動ロボットは、前記検出された人に対して発信機を放出する発信機放出機構をさらに備える。

（３）さらに好ましい態様において、前記移動ロボットは無人航空機であり、収音手段と、放音手段と、前記検出された人との通話を可能にするために、前記収音手段と前記放音手段とを起動するとともに、自機と前記サーバとの間に通話回線を確立する通話制御手段であって、前記放音手段により放音される音声信号、または、前記収音手段により収音される音声信号に対してノイズキャンセル処理を実行するか又は自機の飛行を停止する通話制御手段とをさらに備える。

本発明に係る移動ロボットによれば、火災等の異常発生時に要救助者の避難を支援することができる。

救助支援システム１の構成の一例を示す図である。無人航空機２の構成の一例を示すブロック図である。サーバ３の構成の一例を示すブロック図である。要救助者検出時の動作の一例を示すシーケンス図である。無人航空機２が要救助者Ｐに対して発信機Ｔを放出している様子の一例を示す図である。

１．実施形態
１－１．救助支援システム１の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る救助支援システム１の構成の一例を示す図である。この救助支援システム１は、火災等の異常発生時に建物内の要救助者の避難を支援するためのシステムである。救助支援システム１は、建物内の要救助者を探索する無人航空機２（本発明に係る「移動ロボット」の一例）と、無人航空機２に対して探索を指示するサーバ３とを備える。サーバ３は、例えば、建物内の防災センタに設置される。無人航空機２とサーバ３は、無線ＬＡＮ等の通信回線４を介して通信可能となっている。

１－１－１．無人航空機２の構成
無人航空機２は、航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空機、滑空機又は飛行船であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作又は自動操縦により飛行させることができるものである。本実施形態に係る無人航空機２は、その一例として、回転翼航空機（より具体的には、クアッドコプタ）である。無人航空機２は、主たる構成として、機体本体２０１と、機体本体２０１に取り付けられて、後述するプロペラ駆動部２０８により回転駆動される４枚のプロペラ２０２とを備える。

図２は、無人航空機２の構成の一例を示すブロック図である。無人航空機２は、制御部２０３と、記憶部２０４と、通信部２０５と、撮影部２０６と、測位部２０７と、プロペラ駆動部２０８と、センサ部２０９と、第１収音部２１０と、第２収音部２１１と、放音部２１２と、発信機放出機構２１３と、電磁弁駆動部２１４と、電源部２１５とを備える。

制御部２０３は、ＣＰＵ等の演算処理装置とＲＡＭ等の揮発性メモリとを備え、記憶部２０４に記憶される探索用プログラムを実行する。記憶部２０４は、フラッシュメモリ等の記憶装置であり、制御部２０３により実行される探索用プログラムを記憶する。また、記憶部２０４は、サーバ３から提供される飛行経路情報を記憶する。この飛行経路情報は、無人航空機２がその待機場所を出発し、所定の探索領域内を巡回飛行して再び待機場所に戻ってくるまでの探索用の飛行経路を示す情報である。また、記憶部２０４は、要救助者情報テーブル２０４１（図示略）を記憶する。この要救助者情報テーブル２０４１には、検出された要救助者の位置と、検出された日時とが対応付けて格納される。通信部２０５は、サーバ３と通信回線４を介して通信を行うための通信インタフェースである。

撮影部２０６は、無人航空機２の周囲を撮影するための撮影手段である。具体的には例えば、ＣＣＤカメラである。撮影部２０６は、例えば、進行方向に対して斜め下方向を撮影可能なように機体本体２０１に取り付けられる。測位部２０７は、周知の屋内測位技術を用いて無人航空機２の現在位置を測定する測位手段である。具体的には例えば、ＵＷＢ（Ultra Wideband）を利用して位置を測定する。なお、変形例として、ＢＬＥ（Bluetooth（登録商標） Low Energy）やWi-Fi（登録商標）やＩＭＥＳ（Indoor Messaging System）を利用して位置を測定してもよい。また、衛星からの電波を受信可能な環境であれば、衛星測位を行ってもよい。

プロペラ駆動部２０８は、各々、プロペラ２０２を回転駆動させるためのモータ及び駆動回路を４組備える。センサ部２０９は、無人航空機２の姿勢を制御するために利用されるセンサ群を備える。具体的には例えば、加速度センサと、ジャイロスコープと、高度センサと、磁気センサとを備える。

第１収音部２１０は、検出された要救助者の音声を収音するための収音手段である。具体的にはマイクである。第１収音部２１０は、例えば、機体本体２０１の底面に取り付けられる。第２収音部２１１は、無人航空機２の周囲の環境音（具体的には、プロペラ２０２の回転音）を収集するための収音手段である。具体的にはマイクである。第２収音部２１１は、機体本体２０１において、第１収音部２１０よりもプロペラ２０２に近い位置に取り付けられる。第２収音部２１１により収音されたプロペラ２０２の回転音は、後述するノイズキャンセル処理に利用される。放音部２１２は、サーバ３の利用者（通話相手）の音声を放音するための放音手段である。具体的にはスピーカである。放音部２１２は、例えば、機体本体２０１の底面に取り付けられる。

発信機放出機構２１３は、検出された要救助者に向けて小型の発信機を放出するための機構である。具体的には例えば、複数の発信機を収容する弾倉状の容器と、当該容器の開口に設けられた電磁弁とを備える。なおここで発信機とは、自機の位置情報を定期的にサーバ３に対して発信する装置である。具体的には例えば、図示を省略するが、測位部と通信部と電源部とを備える。測位部は、周知の屋内測位技術を用いて自機の現在位置を測定する測位手段である。具体的には例えば、ＵＷＢを利用して位置を測定する。なお、変形例として、ＢＬＥやWi-Fi（登録商標）やＩＭＥＳを利用して位置を測定してもよい。また、衛星からの電波を受信可能な環境であれば、衛星測位を行ってもよい。一方、通信部は、測位部により測定された位置を示す情報を、通信回線４を介してサーバ３に発信するための通信インタフェースである。また、電源部は、リチウムポリマーバッテリ等のバッテリである。次に、電磁弁駆動部２１４は、発信機放出機構２１３の電磁弁を開閉させて、発信機を外部に放出させるための駆動回路である。電源部２１５は、リチウムポリマーバッテリ等のバッテリである。

無人航空機２の制御部２０３は、記憶部２０４に記憶される探索用プログラムを実行することにより、飛行制御部２０３１と、撮影画像送信部２０３２と、画像認識部２０３３と、人検出通知部２０３４（本発明に係る「送信手段」の一例）と、通話制御部２０３５と、発信機放出制御部２０３６という機能を実現する。

飛行制御部２０３１は、記憶部２０４に記憶される飛行経路情報と、センサ部２０９により継続的に測定される各種のセンサ値と、測位部２０７により継続的に測定される位置とに基づいて、無人航空機２を探索用の飛行経路に沿って自動的に飛行させる。

撮影画像送信部２０３２は、無人航空機２が探索飛行中、撮影部２０６により継続的に撮影される画像（空撮画像）をサーバ３に対して送信する。

画像認識部２０３３は、無人航空機２が探索飛行中、撮影部２０６により継続的に撮影される画像に対して周知の画像認識技術を適用して、人（要救助者）の検出を試みる。そして、要救助者を検出すると、測位部２０７により測定された無人航空機２の現在位置（言い換えると、要救助者の位置）を示す位置情報と、検出日時を示す日時情報とを対応付けて要救助者情報テーブル２０４１に格納する。

人検出通知部２０３４は、画像認識部２０３３により人の存在が検出されると、画像認識部２０３３により要救助者情報テーブル２０４１に格納された位置情報と日時情報を含む人検出通知をサーバ３に送信する。

通話制御部２０３５は、サーバ３から送信される通話要求を受信すると、サーバ３の管理者と、画像認識部２０３３により検出された人との通話を可能にするために、第１収音部２１０、第２収音部２１１及び放音部２１２を起動するとともに、サーバ３と無人航空機２との間に、所定の通信プロトコルに従って通話回線を確立する。通話回線を確立後、通話制御部２０３５は、放音部２１２により放音される音声を表す音声信号に対してノイズキャンセル処理を実行する。具体的には、第２収音部２１１により収音されたプロペラ２０２の回転音と逆位相の音声信号を生成し、この音声信号を通話相手の音声信号と混合して出力する。その結果、生成された逆位相の音声とプロペラ２０２の回転音とが打ち消し合って、通話相手の音声が聞き取りやすくなる。なお、確立された通話回線は、サーバ３から送信される切断要求を受けて切断される。

発信機放出制御部２０３６は、サーバ３から送信される発信機放出要求を受信すると、電磁弁駆動部２１４を制御して、発信機を外部に放出させる。

１－１－２．サーバ３の構成
図３は、サーバ３の構成の一例を示すブロック図である。サーバ３は、制御部３１と、記憶部３２と、表示部３３と、操作入力部３４と、収音部３５と、放音部３６と、通信部３７とを備える。

制御部３１は、ＣＰＵ等の演算処理装置とＲＡＭ等の揮発性メモリとを備え、記憶部３２に記憶される探索用プログラムを実行する。記憶部３２は、ＨＤＤ等の記憶装置であり、制御部３１により実行される探索用プログラムを記憶する。また、記憶部３２は、無人航空機２に提供する飛行経路情報を記憶する。また、記憶部３２は、要救助者情報テーブル３２１（図示略）を記憶する。この要救助者情報テーブル３２１のデータ構成は、上述の無人航空機２が備える要救助者情報テーブル２０４１と同様である。表示部３３は、液晶ディスプレイ等の表示手段である。操作入力部３４は、操作ボタンやタッチパネル等の入力装置である。収音部３５は、サーバ３の管理者の音声を収音するための収音手段である。具体的にはマイクである。放音部３６は、検出された要救助者（通話相手）の音声を放音するための放音手段である。具体的にはスピーカである。通信部３７は、無人航空機２と通信回線４を介して通信を行うための通信インタフェースである。

サーバ３の制御部３１は、記憶部３２に記憶される探索用プログラムを実行することにより、送信部３１１と、受信部３１２と、表示制御部３１３と、通話制御部３１４という機能を実現する。

送信部３１１は、操作入力部３４を介して探索を指示する操作が入力されると、記憶部３２に記憶される飛行経路情報を含む探索要求を無人航空機２に対して送信する。また、操作入力部３４を介して発信機の放出を指示する操作が入力されると、無人航空機２に対して発信機放出要求を送信する。

受信部３１２は、無人航空機２から送信される人検出通知を受信すると、受信した人検出通知に含まれる位置情報と日時情報を対応付けて要救助者情報テーブル３２１に格納する。

表示制御部３１３は、無人航空機２から送信される空撮画像を受信すると、受信した空撮画像を表示部３３に表示させる。また、表示制御部３１３は、無人航空機２から送信される人検出通知を受信すると、要救助者が検出されたことを通知するメッセージを表示部３３に表示させるとともに、受信した位置情報に基づいて建物内の地図上に要救助者の位置をプロットして表示させる。

通話制御部３１４は、操作入力部３４を介して通話を指示する操作が入力されると、サーバ３の管理者と、無人航空機２の近傍に居る要救助者との通話を可能にするために、収音部３５及び放音部３６を起動するとともに、サーバ３と無人航空機２との間に、所定の通信プロトコルに従って通話回線を確立する。確立された通話回線は、サーバ３が無人航空機２に対して切断要求を送信することで切断される。

１－２．救助支援システム１の動作
救助支援システム１において実行される探索飛行について説明する。無人航空機２の制御部２０３は、サーバ３から送信される探索要求を受信すると、記憶部２０４に記憶される探索用プログラムを実行する。その際、探索要求に含まれる飛行経路情報は、無人航空機２の記憶部２０４に記憶される。探索用プログラムの実行後、無人航空機２の飛行制御部２０３１は、記憶部２０４に記憶される飛行経路情報と、センサ部２０９により継続的に測定される各種のセンサ値と、測位部２０７により継続的に測定される位置とに基づいて、無人航空機２を探索用の飛行経路に沿って自動的に飛行させる。無人航空機２が探索飛行中、撮影画像送信部２０３２は、撮影部２０６により継続的に撮影される空撮画像をサーバ３に対して送信する。また、画像認識部２０３３は、撮影部２０６により継続的に撮影される画像に対して周知の画像認識技術を適用して、要救助者の検出を試みる。画像認識の結果、要救助者が検出されると、以下に説明する、要救助者検出時の動作が実行される。図４は、この動作の一例を示すシーケンス図である。

画像認識の結果、画像認識部２０３３は要救助者を検出すると（Ｓ１）、測位部２０７により測定された無人航空機２の現在位置を示す位置情報（言い換えると、要救助者の位置）と、検出日時を示す日時情報とを対応付けて要救助者情報テーブル２０４１に格納する（Ｓ２）。情報の格納が完了すると、人検出通知部２０３４は、ステップＳ２で要救助者情報テーブル２０４１に格納された位置情報と日時情報を含む人検出通知をサーバ３に送信する（Ｓ３）。

サーバ３の受信部３１２は、無人航空機２から送信された人検出通知を受信すると、受信した人検出通知に含まれる位置情報と日時情報を対応付けて要救助者情報テーブル３２１に格納する（Ｓ４）。また、表示制御部３１３は、この人検出通知を受信すると、要救助者が検出されたことを通知するメッセージを表示部３３に表示させるとともに、受信した位置情報に基づいて建物内の地図上に要救助者の位置をプロットして表示させる（Ｓ５）。このメッセージを見たサーバ３の管理者が、操作入力部３４を介して通話を指示する操作を入力すると、通話制御部３１４は、サーバ３の管理者と、無人航空機２の近傍に居る要救助者との通話を可能にするために、収音部３５及び放音部３６を起動するとともに、サーバ３と無人航空機２との間に、所定の通信プロトコルに従って通話回線を確立する（Ｓ６）。その際、無人航空機２の側でも、通話制御部２０３５により、第１収音部２１０、第２収音部２１１及び放音部２１２が起動される。その結果、管理者と要救助者の間で音声通話が可能になる。その際、無人航空機２の通話制御部２０３５は、放音部２１２により放音される音声を表す音声信号に対して上述のノイズキャンセル処理を実行する。その結果、プロペラ雑音が低減されて、管理者の音声が聞き取りやすくなる。音声通話の開始後、サーバ３の管理者が、操作入力部３４を介して発信機の放出を指示する操作を入力すると、送信部３１１は無人航空機２に対して発信機放出要求を送信する（Ｓ７）。

無人航空機２の発信機放出制御部２０３６は、サーバ３から送信された発信機放出要求を受信すると、電磁弁駆動部２１４を制御して、発信機を外部に放出させる（Ｓ８）。図５は、無人航空機２が要救助者Ｐに対して発信機Ｔを放出している様子の一例を示す図である。同図に示すように無人航空機２が発信機を放出する際、サーバ３の管理者は要救助者に対して、音声通話を通じて、発信機を拾って携帯するよう促してもよい。要救助者に発信機を携帯させることで、要救助者の位置を追跡することが可能になる。

その後、サーバ３の管理者が、操作入力部３４を介して通話回線の切断を指示する操作を入力すると、通話制御部３１４は無人航空機２に対して切断要求を送信し、その結果、通話回線が切断される（Ｓ９）。通話回線の切断後、所定の時間が経過すると、無人航空機２は探索飛行を再開する。
以上が、要救助者検出時の動作についての説明である。

なお、上記の動作において、人検出通知の送信後、所定の時間内にサーバ３から通話要求を受信しない場合には、無人航空機２は探索飛行を再開する。

以上説明した救助支援システム１によれば、要救助者の位置を把握することができる。要救助者の位置を把握したサーバ３の管理者は、把握した位置を救助者に通知することで、救助者を要救助者の救助に向かわせることができる。また、本救助支援システム１によれば、無人航空機２により自動的に要救助者の探索が行われるため、探索のための人手が不要になる。また、要救助者に発信機を携帯させることが可能であるため、要救助者が移動してもその位置を追跡することができる。また、検出した要救助者とサーバ３の管理者との間で通話が可能であり、その際、ノイズキャンセル処理によりプロペラ騒音が低減される。

２．変形例
上記の実施形態は、下記のように変形してもよい。なお、下記の２以上の変形例は互いに組み合わせてもよい。

２－１．変形例１
無人航空機２は、探索飛行の際にサーバ３から飛行経路情報を提供されているが、飛行経路情報を予め記憶部２０４に記憶しておいてもよい。

２－２．変形例２
無人航空機２に、操縦用の送信機から発信される電波を受信可能な受信機を備えさせ、無人航空機２を手動により操縦可能としてもよい。その場合、ＦＰＶ（First Person View）用のカメラを無人航空機２に備えさせ、一人称視点で操縦してもよい。

２－３．変形例３
探索飛行の際、無人航空機２で行われる画像認識処理を、サーバ３側で行うようにしてもよい。その場合、サーバ３は、無人航空機２から継続的に送信されてくる空撮画像に対して周知の画像認識技術を適用して、要救助者の検出を試みる。そして、要救助者を検出すると、検出した旨を無人航空機２に通知する。この通知を受けた無人航空機２は、測位部２０７により測定された無人航空機２の現在位置（言い換えると、要救助者の位置）を示す位置情報と、検出日時を示す日時情報とを対応付けて要救助者情報テーブル２０４１に格納する。

２－４．変形例４
無人航空機２の通話制御部２０３５は、サーバ３からの通話要求を待たずに、画像認識部２０３３による要救助者の検出を契機として、無人航空機２とサーバ３の間に通話回線を確立するようにしてもよい。

２－５．変形例５
無人航空機２の通話制御部２０３５は、要救助者とサーバ３の管理者の音声通話の際、放音部２１２により放音される音声を表す音声信号に対してノイズキャンセル処理を実行する代わりに、プロペラ駆動部２０８を制御して、無人航空機２の飛行を停止させてもよい。このようにすれば、プロペラ騒音の問題が解消される。

２－６．変形例６
無人航空機２の発信機放出制御部２０３６は、サーバ３からの発信機放出要求を待たずに、画像認識部２０３３による要救助者の検出を契機として、電磁弁駆動部２１４を制御し、発信機を外部に放出させるようにしてもよい。その場合、放出した発信機を要救助者に携帯してもらうために、予め発信機の本体に、携帯を促すためのメッセージを付しておくようにしてもよい。または、発信機の放出時に、携帯を促すための定型の音声メッセージを放音部２１２から放音させるようにしてもよい。

２－７．変形例７
無人航空機２は、要救助者を探索するための移動ロボット（具体的には、遠隔操作又は自動操縦により移動させることができるロボット）の一例である。移動ロボットの移動手段はプロペラに限られず、車輪や無限軌道であってもよい。

１…救助支援システム、２…無人航空機、３…サーバ、４…通信回線、３１…制御部、３２…記憶部、３３…表示部、３４…操作入力部、３５…収音部、３６…放音部、３７…通信部、２０１…機体本体、２０２…プロペラ、２０３…制御部、２０４…記憶部、２０５…通信部、２０６…撮影部、２０７…測位部、２０８…プロペラ駆動部、２０９…センサ部、２１０…第１収音部、２１１…第２収音部、２１２…放音部、２１３…発信機放出機構、２１４…電磁弁駆動部、２１５…電源部、３１１…送信部、３１２…受信部、３１３…表示制御部、３１４…通話制御部、３２１…要救助者情報テーブル、２０３１…飛行制御部、２０３２…撮影画像送信部、２０３３…画像認識部、２０３４…人検出通知部、２０３５…通話制御部、２０３６…発信機放出制御部、２０４１…要救助者情報テーブル

Claims

撮影手段と、
自機の位置を測定する測位手段と、
前記撮影手段により撮影された画像が解析された結果、人が検出されると、前記測位手段により測定された位置を示す位置情報をサーバに送信する送信手段と、
収音手段と、
放音手段と、
前記検出された人との通話を可能にするために、前記収音手段と前記放音手段とを起動するとともに、自機と前記サーバとの間に通話回線を確立する通話制御手段であって、自機の飛行を停止する通話制御手段と
を備える無人航空機である移動ロボット。