JP2017159873A - 飛行体の重心位置表示方法および飛行体の重心位置表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】自律飛行を行う飛行体の重心位置を提示することを目的とする。
【解決手段】飛行体の重心位置表示方法は、自律飛行を行う飛行体の重心位置を端末に表示する飛行体の重心位置表示方法であって、前記飛行体は、該飛行体の水平面に対する傾きが所定の閾値以下の接地面に設置された状態で、前記飛行体の重心位置の計算に用いられる値を計測し、前記端末は、前記計測された値に基づく前記重心位置に関するデータを前記飛行体から受信し、受信した該データに基づいて、前記飛行体の重心位置を画面表示する。
【選択図】図７

Description

本発明は、飛行体の重心位置表示方法および飛行体の重心位置表示システムに関する。

近年、自律飛行を行う飛行体として、例えばマルチコプタが用いられている。マルチコプタは自律飛行を行うため、該マルチコプタの重心位置が、適正な範囲から外れると、マルチコプタの飛行が不安定になる。

関連する技術として、形状変化や、体積および質量が増減する変形ユニットを有する製品を検車した接接地面に設置した場合に、変動する重心から作用する範囲と製品の接接地面での指示範囲との関係の評価を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００５−２２２３０３号公報

マルチコプタのような飛行体は、例えば、荷物を運搬することがある。マルチコプタが荷物を搭載または吊り下げる位置や荷物の重量等によっては、マルチコプタの重心位置が適切な位置から外れる場合がある。

自律飛行を行うマルチコプタの重心位置が安定飛行可能な適正な範囲から外れた状態で、該マルチコプタが飛行すると、飛行の安定性が損なわれる。また、このような問題は、荷物を運搬しないマルチコプタの場合にも生じることがある。よって、マルチコプタの重心位置が提示されることが好ましい。

１つの側面として、本発明は、自律飛行を行う飛行体の重心位置を提示することを目的とする。

１つの態様では、飛行体の重心位置表示方法は、自律飛行を行う飛行体の重心位置を端末に表示する飛行体の重心位置表示方法であって、前記飛行体は、該飛行体の水平面に対する傾きが所定の閾値以下の接地面に設置された状態で、前記飛行体の重心位置の計算に用いられる値を計測し、前記端末は、前記計測された値に基づく前記重心位置に関するデータを前記飛行体から受信し、受信した該データに基づいて、前記飛行体の重心位置を画面表示する。

１つの側面によれば、自律飛行を行う飛行体の重心位置を提示することができる。

重心位置表示システムの一例を示す図である。 実施形態の制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 実施形態の端末の一例を示す機能ブロック図である。 傾きデータの一例を示す図である。 マルチコプタの側面図および上面図の一例である。 マルチコプタの重心位置の計算の一例を示す図である。 端末の画面例を示す図である。 実施形態における端末の処理の一例を示すフローチャートである。 実施形態におけるマルチコプタの処理の一例を示すフローチャートである。 応用例の制御装置の一例を示す機能ブロック図である。 応用例の端末の一例を示す機能ブロック図である。 応用例における端末の処理の一例を示すフローチャートである。 応用例におけるマルチコプタの処理の一例を示すフローチャートである。 制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 端末のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態について、説明する。図１は、重心位置表示システム１の一例を示す。該重心位置表示ステム１において、マルチコプタ２と端末３との間で通信が行われる。

マルチコプタ２は、自律飛行を行う飛行体の一例である。自律飛行を行う飛行体は、マルチコプタには限定されない。実施形態のマルチコプタ２は、所定の荷重の荷物を運搬するものとする。ただし、該マルチコプタ２は、荷物を運搬しない飛行体であってもよい。

端末３は、マルチコプタ２と通信を行い、該マルチコプタ２の重心位置に関するデータを受信し、該データに基づいて、マルチコプタ２の重心位置をタッチパネルディスプレイ３Ａに表示させる。

タッチパネルディスプレイ３Ａは画面の一例である。該タッチパネルディスプレイ３Ａは表示機能と入力機能とを有する。端末３の画面はタッチパネルディスプレイ３Ａでなくてもよい。タッチパネルディスプレイ３Ａは、表示機能と入力機能との両者の機能を有するが、これら２つの機能は分離されていてもよい。

実施形態では、端末３は、スマートフォン等の小型携帯端末であるものとするが、端末３は小型携帯端末には限定されない。ただし、端末３はマルチコプタ２と通信可能な端末であるものとする。

端末３には１以上のアプリケーションプログラム（以下、アプリケーションと称する）が記憶されており、以下に示す端末３の機能は、アプリケーションにより実現されてもよい。

次に、マルチコプタ２の各部について説明する。マルチコプタ２は、本体部４と可変長アーム５とプロペラ６と脚部７と圧力センサ８と制御装置９と加速度センサ１０とを含む。マルチコプタ２は、これら以外の任意の機構を有していてもよい。

本体部４は、マルチコプタ２の本体部分である。本体部４の下面４Ａには、荷物を運搬する不図示の機構、例えばクランプ部材等が取り付けられていてもよい。運搬される荷物はクランプ部材によりクランプされてもよい。

可変長アーム５には、先端にプロペラ６が取り付けられている。可変長アーム５は、例えば不図示のアーム長調整機構により、アームの長さを任意に調整することができる。可変長アーム５は、長さが固定のアームであってもよい。

図１の例では、本体部４を中心として、それぞれ９０度の角度をなすようにして、４本の可変長アーム５が本体部４に取り付けられている。本体部４に取り付けられる可変長アーム５は４本には限定されない。例えば、可変長アーム５は６本であってもよい。

本体部４の下面４Ａの４つの角隅部には、脚部７が取り付けられる。従って、４本の脚部７が本体部４に取り付けられる。本体部４に取り付けられる脚部７の数は４本には限定されない。

各脚部７の先端部分には圧力センサ８が設けられる。マルチコプタ２は、接地面Ｇに着地しており、各圧力センサ８は、マルチコプタ２の自重により、接地面Ｇから受ける圧力を計測する。

接地面Ｇは、マルチコプタ２が着地している面である。実施形態では、接地面Ｇは、水平面に対して、殆ど傾いていない面であるとする。上述したように、マルチコプタ２の重心位置が算出される。実施形態では、マルチコプタ２の重心位置の算出は、接地面Ｇが水平面に対して殆ど傾いていない状態で行われるものとする。

水平面は、重力が作用する方向をＺ軸とした場合、該Ｚ軸に直交する面である。以下、水平面における相互に直交する２軸をＸ軸およびＹ軸とする。重力が作用する方向であるＺ軸は水平面の法線方向を示す軸である。

水平面に対する接地面Ｇの傾きが大きい場合、マルチコプタ２の重心位置を正確に算出することは難しい。このため、実施形態では、水平面に対する接地面Ｇの傾きが所定の閾値以下の状態で、マルチコプタ２の重心位置が算出される。

つまり、マルチコプタ２が着地している接地面Ｇが殆ど傾いていない状態で、マルチコプタ２の重心位置が算出される。理想的には、水平面に対する接地面Ｇの傾斜角がゼロの状態で、マルチコプタ２の重心位置が算出されることが好ましい。上記の閾値は、マルチコプタ２の重心位置の算出が可能な範囲で任意に設定されてよい。

制御装置９は、マルチコプタ２に実装されている各種の処理を行う装置である。加速度センサ１０は、水平面に対する接地面Ｇの傾斜角を検出するための３軸加速度センサである。

加速度センサ１０は、３軸加速度センサには限定されない。加速度センサ１０は、２軸加速度センサであってもよい。実施形態では、加速度センサ１０により、上記の傾斜角が検出されるが、該傾斜角は、加速度センサ１０以外の任意のセンサの計測値に基づいて検出されてもよい。

例えば、電解液の傾斜による液体の変化を２つの電極間の伝導率の相対変化を捉える小型センサの計測値に基づいて、傾斜角が検出されてもよい。この場合、加速度センサ１０の代わりに、該小型センサがマルチコプタ２に実装される。

次に、制御装置９の一例について、説明する。図２は、制御装置９の一例を示す機能ブロック図である。制御装置９は、主制御部１１と傾き検出部１２と判定部１３と圧力計測値取得部１４と演算部１５と時間計測部１６と飛行機能制御部１７と第１通信部１８とを含む。

主制御部１１は、各種の制御を行う。傾き検出部１２は、３軸加速度センサである加速度センサ１０が計測した値に基づいて、水平面に対する接地面Ｇの傾きを検出する。以下、検出された傾きを示すデータを傾きデータと称する。

判定部１３は、傾きデータが示す傾きが所定の閾値以下であるかを判定する。つまり、判定部１３は、水平面に対する接地面Ｇの傾きが許容範囲内であるかを判定する。判定部１３が用いる閾値は、マルチコプタ２の重心位置の算出が可能な範囲で任意に設定されてよい。

圧力計測値取得部１４は、各圧力センサ８が計測した圧力の値を圧力計測値として取得する。演算部１５は、各圧力センサ８が計測した圧力計測値とマルチコプタ２の形状を示す形状データとに基づいて、マルチコプタ２の重心位置を計算する。以下、マルチコプタ２の重心位置に関するデータを重心位置データと称する。

時間計測部１６は、傾きデータが示す傾きが所定の閾値以下になっている時間を計測する。飛行機能制御部１７は、マルチコプタ２の飛行機能を有効または無効にする。例えば、飛行機能制御部１７は、プロペラ６を回転駆動させる不図示の駆動装置を駆動させないように制御することで、マルチコプタ２の飛行機能を無効化してもよい。

実施形態の第１通信部１８は、端末３と通信を行う。第１通信部１８は、傾きデータおよび重心位置データを端末３に送信する。また、第１通信部１８は、端末３から所定の指示を受信する。

次に、端末３の一例について説明する。図３は、端末３の一例を示す。端末３は、端末制御部２１と第２通信部２２と図形データ保持部２３と形状データ保持部２４と入力受け付け部２５と表示制御部２６とを含む。端末制御部２１は、端末３の各種制御を行う。

第２通信部２２は、マルチコプタ２の第１通信部２１と通信を行う。第２通信部２２は、傾きデータおよび重心位置データを端末３から受信する。また、第２通信部２２は、マルチコプタ２の第１通信部２１に所定の指示を送信する。

図形データ保持部２３は、タッチパネルディスプレイ３Ａに表示させるマルチコプタ２の図形を示す図形データを保持する。形状データ保持部２４は、マルチコプタ２の形状に関する形状データを保持する。

入力受け付け部２５は、タッチパネルディスプレイ３Ａに対する入力操作を受け付ける。表示制御部２６は、マルチコプタ２の重心位置をタッチパネルディスプレイ３Ａに表示させる。

実施形態では、表示制御部２６は、マルチコプタ２の図形データと受信した重心位置データとに基づいて、マルチコプタ２の図形データにおける重心位置をマークによりタッチパネルディスプレイ３Ａに表示する。

図４は、傾きデータの一例を示す。図４の例では、加速度センサ１０の軸は、重力が作用する方向（＝Ｚ軸）と一致するように設定される。加速度センサ計測値は、加速度センサ１０による各軸の計測値である。

「接地面が傾いている場合」の例では、Ｘ軸の値が「７」であり、Ｙ軸の値が「１２」である。「接地面が水平面と一致している場合」の例では、Ｘ軸およびＹ軸の値は両方とも「０」である。

Ｘ軸およびＹ軸における加速度センサ計測値の値が「０」に近いほど、水平面に対する接地面Ｇの傾きは小さい。図４の例に示されるように、Ｘ軸およびＹ軸の値が両方とも「０」であれば、水平面と接地面Ｇとは一致する。

上述したように、マルチコプタ２の重心位置の計算は、該マルチコプタ２が着地している接地面Ｇの傾斜角が小さい場合に行われる。つまり、マルチコプタ２の重心位置の計算は、接地面Ｇの傾きが所定の閾値以下の場合に行われる。

例えば、Ｘ軸の加速度センサ計測値の値が「１」であり、Ｙ軸の加速度センサの計測値の値が「１」である場合、接地面Ｇは厳密には水平面と一致しない。従って、接地面Ｇは水平面に対して僅かに傾いていることになる。

ただし、水平面に対する接地面Ｇの傾斜角はゼロに近いため、マルチコプタ２の重心位置の算出は可能である。水平面に対する接地面Ｇの傾きが、マルチコプタ２の重心位置を計算可能な程度に小さい場合（所定の閾値以下の場合）、マルチコプタ２の重心位置の計算が行われる。

一方、図４の例のうち「接地面が傾いている場合」では、Ｘ軸の加速度センサ計測値の値は「７」であり、Ｙ軸の加速度センサ計測値の値は「１２」である。この場合、接地面Ｇの傾きは閾値を超えており、水平面に対して接地面Ｇはある程度傾いている。従って、マルチコプタ２の重心位置の計算は行われない。

図５（Ａ）は、マルチコプタ２の側面図の一例を示し、図５（Ｂ）は、マルチコプタ２の上面図の一例を示す。上述したように、マルチコプタ２の本体部４には４本の脚部７が取り付けられている。

実施形態では、本体部４の下面４Ａの形状は矩形（長方形）であり、４本の脚部７は、本体部４の下面４Ａの角隅部にそれぞれ取り付けられるものとする。なお、上記の矩形は長方形には限定されない。

従って、４本の脚部７の同じ高さ位置により仮想的に長方形が形成される。該長方形の短辺の長さをＬ１とし、長辺の長さをＬ２とする。長さＬ１およびＬ２は、形状データの一例である。

該形状データは、例えば、端末３を操作する操作者（以下、ユーザとする）がタッチパネルディスプレイ３Ａに入力し、入力受け付け部２５が該入力を受け付けたデータであってもよい。形状データ保持部２４は、入力受け付け部２５が受け付けた形状データ（長さＬ１およびＬ２）を保持する。長さＬ１およびＬ２を含む形状データは、初期値として、端末３に記憶されてもよい。

図５（Ｂ）の例において、破線の丸は、脚部７を示す。各脚部７には圧力センサ８が設けられる。４つの圧力センサ８が計測する圧力計測値は、Ｒ１〜Ｒ４であるものとする。Ｒ１〜Ｒ４は、各脚部７にかかる重量を示す。

図６は、演算部１５によるマルチコプタ２の重心位置の計算の一例を示す。図６の例に示される長方形は、上述したように、本体部４の下面４Ａを示す。実施形態では、マルチコプタ２の最も適正な重心位置は、本体部４の下面４Ａの中心（マルチコプタ２の中心）であるものとする。

図６の例において、重心位置は、上記の中心から距離ｒだけ離れており、重心位置と上記の中心とを結ぶ線分と上記長方形の長辺方向（Ｘ軸とする）とにより形成される角度はθである。

演算部１５は、以下の式（１）〜式（３）に基づいて、距離ｒおよび角度θを求める。
Ｒ１＋Ｒ２＋Ｒ３＋Ｒ４＝Ｗ・・・（式１）
（Ｒ３＋Ｒ４）×Ｌ１＝Ｗ×（（Ｌ１／２）―ｒ×ｓｉｎθ）・・・（式２）
（Ｒ２＋Ｒ３）×Ｌ２＝Ｗ×（（Ｌ２／２）＋ｒ×ｃｏｓθ）・・・（式３）
式（１）のＷは、マルチコプタ２の重量を示す。式（２）は、上記の長辺方向（Ｘ軸）に対するモーメントのつり合い式を示す。式（３）は、上記の短辺方向（Ｙ軸とする）に対するモーメントのつり合い式を示す。

これにより、演算部１５は、式（１）〜式（３）から、距離ｒおよび角度θを求めることができる。この距離ｒおよび角度θを示すデータが重心位置データである。距離ｒおよび角度θがゼロの場合、マルチコプタ２の重心位置は最も適正な位置にある。この場合、マルチコプタ２の飛行の安定度が最も高くなる。

距離ｒおよび角度θはゼロでなくてもよい。つまり、マルチコプタ２の重心位置は、本体部４の下面４Ａ（つまり、マルチコプタ２の中心）から所定範囲内にあればよい。この所定範囲を適正範囲とする。該適正範囲は、マルチコプタ２が安定して飛行できる範囲であれば、任意の範囲に設定してもよい。

実施形態では、演算部１５が式（１）〜式（３）を用いて、重心位置データを示す距離ｒおよび角度θを求めているが、重心位置データは、距離ｒおよび角度θ以外のデータであってもよい。演算部１５は、任意の手法により、マルチコプタ２の重心位置を計算してもよい。

次に、端末３のタッチパネルディスプレイ３Ａに表示される画面例について、図７の例を参照して説明する。表示制御部２６は、図形データ保持部２３が保持するマルチコプタ２の図形Ｆをタッチパネルディスプレイ３Ａに表示させる。

実施形態では、図７の例に示されるように、表示されるマルチコプタ２の図形Ｆは、マルチコプタ２の上面図である。上述したように、端末３は、マルチコプタ２から重心位置データを受信する。

表示制御部２６は、重心位置データに基づいて、図形Ｆにおける重心位置を示すマークＭを、該図形Ｆに重畳表示するように、タッチパネルディスプレイ３Ａを制御する。上述したように、重心位置データは、距離ｒおよび角度θを示すデータである。

表示制御部２６は、タッチパネルディスプレイ３Ａにおける図形Ｆと、上記の重心位置データが示す距離ｒおよび角度θとの対応関係を、例えばタッチパネルディスプレイ３Ａの座標系で求める。そして、表示制御部２６は、図形Ｆに重心位置を示すマークＭをタッチパネルディスプレイ３Ａに重畳表示するように制御してもよい。

図７の例において、「重心位置が適正範囲内にない場合」の例では、マークＭの図形Ｆの中心からのずれ量は大きい。端末３を操作するユーザは、タッチパネルディスプレイ３Ａに表示された図形ＦおよびマークＭにより、マルチコプタ２における重心位置が適正でないことを視覚的に認識できる。

図７の例において、「重心位置が適正範囲内にある場合」の例では、マークＭは、図形Ｆの中心近傍に表示される。ユーザは、タッチパネルディスプレイ３Ａに表示された図形ＦおよびマークＭにより、マルチコプタ２の重心位置が適正であることを視覚的に認識できる。

例えば、表示制御部２６は、予め設定された適正範囲をタッチパネルディスプレイ３Ａに表示してもよい。図７の例において、点線の矩形で囲まれた範囲が適正範囲Ａを示す。

適正範囲Ａがタッチパネルディスプレイ３Ａに表示されることで、ユーザは、表示された適正範囲ＡとマークＭとに基づいて、マルチコプタ２の重心位置が適正であるか否かを容易に判別することができる。

次に、実施形態における処理について説明する。上述したように、マルチコプタ２の重心位置データの計算は、接地面Ｇの傾きが小さい状態で行われる。例えば、マルチコプタ２は、上述したユーザにより、傾きの小さい接地面Ｇに置かれる。

マルチコプタ２が置かれた接地面Ｇの水平面に対する傾きが小さくても、該傾きは閾値を超えていることもある。この場合、マルチコプタ２は、再度、より傾きの小さい接地面Ｇに置かれる。マルチコプタ２の傾き検出部１２により検出された傾きデータが示す傾きが所定の閾値以下になるまで、上記の作業が行われる。

図８は、実施形態における端末３の処理の一例を示すフローチャートである。端末３の第２通信部２２は、形状データ保持部２４が保持するマルチコプタ２の形状データをマルチコプタ２に送信する（ステップＳ１）。

該形状データは、初期値として、端末３に記憶されてもよいし、タッチパネルディスプレイ３Ａに対して入力された内容を入力受け付け部２５が受け付けたデータであってもよい。

端末制御部２１は、第２通信部２２が、マルチコプタ２から何らかのデータを受信したかを判定する（ステップＳ２）。第２通信部２２がデータを受信しない場合（ステップＳ２でＮＯ）、処理は次のステップには進まない。

第２通信部２２がデータを受信した場合、端末制御部２１は、傾きデータを受信したかを判定する（ステップＳ３）。傾きデータが受信された場合（ステップＳ３でＹＥＳ）、表示制御部２６は、タッチパネルディスプレイ３Ａに、受信した傾きデータを表示する（ステップＳ４）。

傾きデータは、水平面に対する接地面Ｇの傾きが所定の閾値以下であることを示す場合もあり、該傾きが所定の閾値を超えていることを示す場合もある。何れの場合であっても、傾きデータは、タッチパネルディスプレイ３Ａに表示される。

傾きデータは、タッチパネルディスプレイ３Ａに数値として表示されてもよいし、図形表示されてもよい。例えば、表示制御部２６は、水平面と接地面Ｇとを図形としてタッチパネルディスプレイ３Ａに表示してもよい。

例えば、傾きデータが示す傾きが所定の閾値以下の場合、傾きデータがタッチパネルディスプレイ３Ａに表示されることで、端末３を操作するユーザは、重心位置の計算が行われることを認識できる。

また、傾きデータが示す傾きが所定の閾値を超えている場合、傾きデータがタッチパネルディスプレイ３Ａに表示されることで、ユーザは、重心位置の計算が行われないことを認識する。

傾きが所定の閾値を超えていることをタッチパネルディスプレイ３Ａの表示に基づいてユーザが認識することで、ユーザは、マルチコプタ２を、より傾きの小さい接地面Ｇに移動させることができる。

第２通信部２２が傾きデータを受信しない場合（ステップＳ４でＮＯ）、ステップＳ４の処理は行われない。端末制御部２１は、重心位置データを受信したかを判定する（ステップＳ５）。上述したように、マルチコプタ２が着地している接地面Ｇの水平面に対する傾きが所定の閾値を超えている場合、重心位置データの計算は行われない。

従って、この場合、マルチコプタ２は重心位置データを端末３に送信しないため、端末３の第２通信部２２は、重心位置データを受信しない（ステップＳ５でＮＯ）。ステップＳ５でＮＯの場合、処理はステップＳ２に戻る。

第２通信部２２が、マルチコプタ２から重心位置データを受信した場合（ステップＳ５でＹＥＳ）、マルチコプタ２は、傾きが所定の閾値以下の接地面Ｇに着地している状態である。

ステップＳ５でＹＥＳの場合、端末制御部２１は、重心位置が適正範囲内かを判定する（ステップＳ６）。実施形態の場合、適正範囲は、マルチコプタ２の中心から所定範囲であり、該適正範囲のデータは端末３に記憶されている。端末制御部２１は、該適正範囲と重心位置データが示す重心位置とに基づいて、重心位置が適正範囲内かを判定する。

例えば、適正範囲は変更可能であってもよい。例えば、端末３を操作するユーザは、タッチパネルディスプレイ３Ａを用いて、適正範囲を変更する入力操作を行う。入力受け付け部２５は、該入力操作を受け付ける。

そして、端末制御部２１は、受け付けた入力操作に基づいて、端末３に記憶されている適性範囲のデータを変更してもよい。

重心位置が適正範囲内にない場合（ステップＳ６でＮＯ）、表示制御部２６は、重心位置を示すマークＭをタッチパネルディスプレイ３Ａに表示する（ステップＳ７）。この際、表示制御部２６は、図形データ保持部２３が保持する図形Ｆおよび適正範囲Ａと共に、重心位置を示すマークＭをタッチパネルディスプレイ３Ａに表示する。

この場合、タッチパネルディスプレイ３Ａには、重心位置を示すマークＭが適正範囲Ａから外れた位置に表示される。ステップＳ６でＮＯの場合、マルチコプタ２の重心位置は適正範囲内にない。

この状態でマルチコプタ２が自律飛行すると、マルチコプタ２は不安定に飛行する。そこで、ステップＳ６でＮＯの場合、端末制御部２１は、マルチコプタ２に対して、実施形態の処理を継続する指示（処理継続指示）を送信するように、第２通信部２２を制御する。

この制御に基づいて、第２通信部２２は、処理継続指示をマルチコプタ２に送信する（ステップＳ８）。そして、処理は、ステップＳ２に戻る。

重心位置が適正範囲内にある場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、表示制御部２６は、ステップＳ７と同様に、マルチコプタ２の重心位置をタッチパネルディスプレイ３Ａに表示する（ステップＳ９）。この場合、タッチパネルディスプレイ３Ａには、重心位置を示すマークＭが適正範囲Ａの内部の位置に表示される。

マルチコプタ２の重心位置が適正範囲内にある場合、マルチコプタ２は、安定して飛行する。このため、端末制御部２１は、実施形態の処理を終了する指示（処理終了指示）をマルチコプタ２に送信するように、第２通信部２２を制御する。

この制御に基づいて、第２通信部２２は、処理終了指示をマルチコプタ２に送信する（ステップＳ１０）。以上により、端末３の処理は終了する。

上述したように、ステップＳ６でＮＯの場合、マルチコプタ２の重心位置は適正範囲内にない。そして、マルチコプタ２の重心位置が適正範囲内にないことがタッチパネルディスプレイ３Ａに表示され、処理は継続する。

例えば、マルチコプタ２が搭載または吊り下げている荷物の位置に起因して、重心位置が適正範囲から外れている場合、ユーザは、端末３のタッチパネルディスプレイ３Ａの表示を確認しながら、荷物の位置を調整してもよい。

上述したように、タッチパネルディスプレイ３Ａには、重心位置を示すマークＭと適正範囲Ａとマルチコプタ２の図形Ｆとが表示される。この表示に基づいて、ユーザは、マルチコプタ２の重心位置が適正範囲内に入るように、荷物の位置を容易に調整することができる。

次に、マルチコプタ２の処理の一例について説明する。図９は、マルチコプタ２の処理の一例を示すフローチャートである。マルチコプタ２の制御装置９における主制御部１１は、第１通信部１８が端末３から形状データを受信したかを判定する（ステップＳ２１）。

第１通信部１８が形状データを受信していない場合（ステップＳ２１でＮＯ）、処理は次のステップには進まない。第１通信部１８が形状データを受信した場合（ステップＳ２１でＹＥＳ）、傾き検出部１２は、加速度センサ１０の加速度センサ計測値に基づいて、水平面に対する接地面Ｇの傾きを検出する（ステップＳ２２）。

第１通信部１８は、傾き検出部１２が検出した傾きを示す傾きデータを端末３に送信する（ステップＳ２３）。判定部１３は、傾き検出部１２により検出された傾きが所定の閾値以下であるかを判定する（ステップＳ２４）。

傾きが所定の閾値を超えている場合（ステップＳ２４でＮＯ）、一定周期が経過した後に（ステップＳ２５）、ステップＳ２２の処理が行われる。

傾きが所定の閾値以下である場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、判定部１３は、傾きが所定の閾値以下である状態が所定時間継続しているかを判定する（ステップＳ２６）。

例えば、マルチコプタ２が接地面Ｇに置かれた際に、接地面Ｇの傾きが大きい場合でも、傾き検出部１２が検出した傾きが瞬間的に所定の閾値以下となる可能性がある。そこで、判定部１３は、傾きが所定の閾値以下である状態が所定時間継続している場合に、接地面Ｇの傾きが実際に所定の閾値以下であると判定してもよい。

これにより、傾きが所定の閾値以下であるかの判定の精度が高くなる。所定時間は任意に設定されてよい。また、所定時間が経過したかは、例えば、圧力センサ８が計測する圧力計測値がゼロから変化した時点から、時間計測部１６が時間の計測を開始し、所定時間が経過したか否かに基づいて判定されてもよい。

マルチコプタ２が接地面Ｇに置かれた際に、圧力計測値がゼロから変化する。これにより、マルチコプタ２が接地面Ｇに置かれてから、傾きが所定の閾値以下である状態が所定時間継続したかを判定することができる。

傾きが所定の閾値以下である状態が所定時間継続しない場合（ステップＳ２６でＮＯ）、一定周期が経過した後に、ステップＳ２２の処理が行われる。

傾きが所定の閾値以下である状態が所定時間継続した場合（ステップＳ２６でＹＥＳ）、圧力計測値取得部１４は各圧力センサ８から圧力計測値を取得する（ステップＳ２７）。

そして、演算部１５は、受信した形状データと取得された圧力計測値とに基づいて、マルチコプタ２の重心位置を計算する（ステップＳ２８）。受信した形状データは、長さＬ１およびＬ２についてのデータであり、取得された圧力計測値は４つの脚部７に設けられる圧力センサ８の計測値である。

演算部１５は、これらの値に基づいて、上述した式（１）〜式（３）の計算を行い、距離ｒおよび角度θを求める。距離ｒおよび角度θは、重心位置を示す重心位置データである。

第１通信部１８は、重心位置データを端末３に送信する（ステップＳ２９）。上述したように、マルチコプタ２は、処理継続指示または処理終了指示を端末３から受信する。

処理終了指示は、マルチコプタ２の重心位置が適正範囲内にある場合に、端末３からマルチコプタ２に送信される。処理継続処理は、マルチコプタ２の重心位置が適正範囲内にない場合に、端末３からマルチコプタ２に送信される。

主制御部１１は、第１通信部１８が処理継続指示を受信したかを判定する（ステップＳ３０）。第１通信部１８が処理継続指示を受信した場合、マルチコプタ２の重心位置は適正範囲から外れている。

この場合、飛行機能制御部１７は、マルチコプタ２の飛行機能を無効化する（ステップＳ３１）。例えば、上述したように、飛行機能制御部１７は、プロペラ６を回転駆動させる不図示の駆動装置を駆動させないように制御する。

これにより、重心位置が適正範囲から外れている状態でマルチコプタ２が飛行することを回避することができる。そして、一定周期が経過した後（ステップＳ３２）、処理はステップＳ２２に戻る。

処理継続指示を受信しない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、主制御部１１は、第１通信部１８が処理終了指示を受信したかを判定する（ステップＳ３３）。第１通信部１８が終了指示を受信していない場合（ステップＳ３３でＮＯ）、第１通信部１８は、マルチコプタ２から処理終了指示も処理継続指示も受信していない。

この場合、処理は、ステップＳ３０に戻る。つまり、主制御部１１は、マルチコプタ２から処理終了指示または処理継続指示を受信するまで、ステップＳ３０およびステップＳ３３の処理が繰り返される。

処理終了指示を第１通信部１８が受信した場合（ステップＳ３３でＹＥＳ）、飛行機能制御部１７は、マルチコプタ２の飛行機能が無効にされているときには、該飛行機能を有効化する（ステップＳ３４）。以上により、マルチコプタ２の処理が終了する。

従って、端末３は、タッチパネルディスプレイ３Ａにマルチコプタ２の重心位置を表示することができる。これにより、端末３は、該端末３を操作するユーザに対して、マルチコプタ２の重心位置を提示することができる。

この提示に基づいて、マルチコプタ２の重心位置が適正範囲内に入るように調整されることにより、マルチコプタ２の飛行の安定性が確保される。また、マルチコプタ２が不安定な状態で飛行した場合、例えば、４つのプロペラ６のうち何れかを通常速度よりも高速に回転させて、飛行の安定性を回復することが考えられる。

この場合、プロペラ６の回転速度を高速にするため、マルチコプタ２に搭載されるバッテリの消費量が多くなる。実施形態では、マルチコプタの重心位置の飛行の安定性が確保されるため、バッテリの消費量が抑制される。

＜応用例＞
次に、応用例について、説明する。図１０は、応用例におけるマルチコプタ２の制御装置９の一例を示す。図１０の例に示されるように、応用例における制御装置９は、判定部１３と演算部１５と時間計測部１６とを有していない。

図１１は、応用例における端末３の一例を示す。図１１の例に示されるように、応用例３の端末３は、上述した実施形態の端末３に、判定部２７と演算部２８とが追加されている。

判定部２７は、実施形態の判定部１３に相当し、演算部２８は、実施形態の演算部１５に相当する。応用例では、重心位置の計算を端末３が行う。なお、応用例において、端末３には、時間計測部１９に相当する機能は追加されていない。

次に、応用例における端末３の処理の一例について説明する。図１２は、応用例における端末３の処理の流れの一例を示すフローチャートである。端末制御部２１は、応用例の処理を開始するトリガとなる処理開始指示を送信するように第２通信部２２を制御する。この制御に基づいて、第２通信部２２は処理開始指示をマルチコプタ２に送信する（ステップＳ４１）。

マルチコプタ２は、処理開始指示の受信に応じて、傾きデータおよび圧力計測値を端末３に送信する。圧力計測値は、マルチコプタ２の重心位置の計算に用いられる値であり、重心位置に関するデータの一例である。端末制御部２１は、第２通信部２２が、傾きデータおよび圧力計測値を受信したかを判定する（ステップＳ４２）。

第２通信部２２が傾きデータおよび圧力計測値を受信しない場合（ステップＳ４２でＮＯ）、処理は次のステップに進まない。第２通信部２２が傾きデータおよび圧力計測値を受信した場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）、表示制御部２６は、タッチパネルディスプレイ３Ａに傾きデータを表示する（ステップＳ４３）。

判定部２７は、傾きデータが示す傾きが所定の閾値以下であるかを判定する（ステップＳ４４）。傾きが所定の閾値を超えている場合（ステップＳ４４でＮＯ）、マルチコプタ２の重心位置の計算は行われない。従って、処理は、ステップＳ４２に戻る。

上述したように、傾きデータが示す傾きは、瞬間的に所定の閾値以下になることがある。そこで、判定部２７は、傾きが所定の閾値以下であることを示す傾きデータを連続して受信した回数が所定回数を超えたかを判定する（ステップＳ４５）。

傾きが所定の閾値以下であることを示す傾きデータを連続して受信した回数が所定回数を超えていない場合（ステップＳ４５でＮＯ）、実際にマルチコプタ２が着地している接地面Ｇの水平面に対する傾きが大きい場合もある。ステップＳ４５でＮＯの場合、処理は、ステップＳ４２に戻る。

傾きが所定の閾値以下であることを示す傾きデータを連続して受信した回数が所定回数を超えた場合（ステップＳ４５でＹＥＳ）、実際にマルチコプタ２が着地している接地面Ｇの水平面に対する傾きは所定の閾値以下である可能性が高い。

この場合、演算部２８は、形状データ保持部２４が保持している形状データと受信した傾きデータおよび圧力計測値とに基づいて、例えば、上述した式（１）〜（３）に基づいて、マルチコプタ２の重心位置を算出する（ステップＳ４６）。

判定部２７は、算出された重心位置が適正範囲内であるかを判定する（ステップＳ４７）。重心位置が適正範囲から外れている場合（ステップＳ４７でＮＯ）、表示制御部２６は、図形Ｆおよび適正範囲Ａと共に、重心位置を示すマークＭを、タッチパネルディスプレイ３Ａに表示する制御を行う。この制御に基づいて、タッチパネルディスプレイ３Ａは、図形Ｆ、適正範囲Ａおよび重心位置を示すマークＭを表示する（ステップＳ４８）。

そして、端末制御部２１は、処理継続指示を送信するように、第２通信部２２を制御する。この制御に基づいて、第２通信部２２は、処理継続指示をマルチコプタ２に送信する（ステップＳ４９）。

重心位置が適正範囲内にある場合（ステップＳ４７でＹＥＳ）、表示制御部２６の表示制御により、タッチパネルディスプレイ３Ａには、図形Ｆ、適正範囲Ａおよび重心位置を示すマークＭが表示される（ステップＳ５０）。

そして、端末制御部２１は、処理終了指示を送信するように、第２通信部２２を制御する。この制御に基づいて、第２通信部２２は、処理終了指示をマルチコプタ２に送信する（ステップＳ５１）。以上により、応用例における端末３の処理は終了する。

次に、応用例におけるマルチコプタ２の処理の一例について説明する。図１３は、応用例におけるマルチコプタ２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。主制御部１１は、第１通信部１８が端末３から処理開始指示を受信したかを判定する（ステップＳ６１）。第１通信部１８が端末３から処理開始指示を受信していない場合（ステップＳ６１でＮＯ）、処理は次のステップに進まない。

第１通信部１８が端末３から処理開始指示を受信した場合（ステップＳ６１でＹＥＳ）、傾き検出部１２は、加速度センサ１０の加速度センサ計測値に基づいて、水平面に対する接地面Ｇの傾きを検出する（ステップＳ６２）。

また、圧力計測値取得部１４は、各圧力センサ８が計測した圧力計測値を取得する（ステップＳ６３）。第１通信部１８は、検出された傾きを示す傾きデータおよび取得された圧力計測値を端末３に送信する（ステップＳ６４）。

一定周期が経過した後（ステップＳ６５）、主制御部１１は、第１通信部１８が処理継続指示をマルチコプタ２から受信したかを判定する（ステップＳ６８）。第１通信部１８が処理継続指示をマルチコプタ２から受信した場合（ステップＳ６８でＹＥＳ）、飛行機能制御部１７は、マルチコプタ２の飛行機能を無効化する（ステップＳ６９）。そして、一定期間が経過するまで待った後（ステップＳ７０）、処理は、ステップＳ６１に戻る。

第１通信部１８が処理継続指示をマルチコプタ２から受信していない場合（ステップＳ６８でＹＥＳ）、主制御部１１は、第１通信部１８が処理終了指示をマルチコプタ２から受信したかを判定する（ステップＳ７１）。

第１通信部１８が処理終了指示を受信していない場合（ステップＳ７１でＮＯ）、処理は、ステップＳ６８に戻る。第１通信部１８が処理終了指示を受信した場合（ステップＳ７１でＹＥＳ）、マルチコプタ２の飛行機能が無効化されていれば、飛行機能制御部１７は、飛行機能の無効化を解除して、飛行機能を有効化する（ステップＳ７２）。以上により、応用例における処理は終了する。

応用例においても、端末３は、タッチパネルディスプレイ３Ａにマルチコプタ２の重心位置を表示することができる。これにより、端末３を操作するユーザは、マルチコプタ２の重心位置を認識することができる。

＜制御装置のハードウェア構成の一例＞
次に、図１４の例を参照して、マルチコプタ２における制御装置９のハードウェア構成の一例を説明する。図１４の例に示すように、バス１００に対して、プロセッサ１１１とRandom Access Memory(RAM)１１２とRead Only Memory(ROM)１１３とが接続される。

また、該バス１００に対して、補助記憶装置１１４と媒体接続部１１５と通信インタフェース１１６と加速度センサ１０と各圧力センサ８とが接続される。通信インタフェースは、「通信Ｉ／Ｆ」と表記される。

プロセッサ１１１はＲＡＭ１１２に展開されたプログラムを実行する。実行されるプログラムとしては、実施形態における処理を行うプログラムが適用されてもよい。ＲＯＭ１１３はＲＡＭ１１２に展開されるプログラムを記憶する不揮発性の記憶装置である。

補助記憶装置１１４は、種々の情報を記憶する記憶装置であり、例えばハードディスクドライブや半導体メモリ等を補助記憶装置１１４に適用してもよい。媒体接続部１１５は、可搬型記録媒体１１８と接続可能に設けられている。

可搬型記録媒体１１８としては、可搬型の半導体メモリや光学式ディスク（例えば、Compact Disc(CD)やDigital Versatile Disc(DVD)、半導体メモリ等）を適用してもよい。この可搬型記録媒体１１８に実施形態の処理を行うプログラムが記録されていてもよい。

第１通信部１８は、通信インタフェース１１６により実現されてもよい。制御装置９のうち、通信インタフェース１１６以外の各部は、与えられたプログラムをプロセッサ１１１が実行することにより実現されてもよい。

ＲＡＭ１１２、ＲＯＭ１１３、補助記憶装置１１４および可搬型記録媒体１１８は、何れもコンピュータ読み取り可能な有形の記憶媒体の一例である。これらの有形な記憶媒体は、信号搬送波のような一時的な媒体ではない。

＜端末のハードウェア構成の一例＞
次に、図１５の例を参照して、端末３のハードウェア構成の一例を説明する。図１４の例に示すように、バス２００に対して、プロセッサ２１１とＲＡＭ２１２とＲＯＭ２１３とが接続される。

また、該バス２００に対して、補助記憶装置２１４と媒体接続部２１５と通信インタフェース２１６とタッチパネルディスプレイ３Ａとが接続される。通信インタフェースは、「通信Ｉ／Ｆ」と表記される。

プロセッサ２１１はＲＡＭ１１２に展開されたプログラムを実行する。実行されるプログラムとしては、実施形態における処理を行うプログラムが適用されてもよい。ＲＯＭ２１３はＲＡＭ２１２に展開されるプログラムを記憶する不揮発性の記憶装置である。

補助記憶装置２１４は、種々の情報を記憶する記憶装置であり、例えばハードディスクドライブや半導体メモリ等を補助記憶装置２１４に適用してもよい。媒体接続部２１５は、可搬型記録媒体２１８と接続可能に設けられている。

可搬型記録媒体２１８としては、可搬型の半導体メモリ等を適用してもよい。この可搬型記録媒体１１８に実施形態の処理を行うプログラムが記録されていてもよい。

第２通信部１８は、通信インタフェース１１６により実現されてもよい。図形データ保持部２３および形状データ保持部２４は、ＲＡＭ２１２や補助記憶装置２１４により実現されてもよい。これら以外の端末３の各部は、与えられたプログラムをプロセッサ２１１が実行することにより実現されてもよい。

ＲＡＭ２１２、ＲＯＭ２１３、補助記憶装置２１４および可搬型記録媒体２１８は、何れもコンピュータ読み取り可能な有形の記憶媒体の一例である。これらの有形な記憶媒体は、信号搬送波のような一時的な媒体ではない。

＜その他＞
本実施形態は、以上に述べた実施の形態に限定されるものではなく、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または実施形態を取ることができる。

１ 重心位置表示システム
２ マルチコプタ
３ 端末
８ 圧力センサ
９ 制御装置
１０ 加速度センサ
１２ 傾き検出部
１３ 判定部
１４ 圧力計測値取得部
１５ 演算部
１７ 飛行機能制御部
２３ 図形データ保持部
２４ 形状データ保持部
２６ 表示制御部
１１１、２１１ プロセッサ
１１２、２１２ ＲＡＭ
１１３、２１３ ＲＯＭ

Claims (10)

1. 自律飛行を行う飛行体の重心位置を端末に表示する飛行体の重心位置表示方法であって、
   前記飛行体は、該飛行体の水平面に対する傾きが所定の閾値以下の接地面に設置された状態で、前記飛行体の重心位置の計算に用いられる値を計測し、
   前記端末は、前記計測された値に基づく前記重心位置に関するデータを前記飛行体から受信し、受信した該データに基づいて、前記飛行体の重心位置を画面表示する、
   ことを特徴とする飛行体の重心位置表示方法。
2. 前記飛行体は、前記飛行体に取り付けられた圧力計測部から取得した圧力計測値に基づいて、前記飛行体の重心位置に関する重心位置データを算出し、算出された前記重心位置データを前記端末に送信し、
   前記端末は、前記飛行体における前記重心位置データが示す重心位置を画面表示する、
   ことを特徴とする請求項１記載の飛行体の重心位置表示方法。
3. 前記重心位置データが示す重心位置が所定範囲内にない場合、前記飛行体の飛行機能が無効化される、
   ことを特徴とする請求項２記載の飛行体の重心位置表示方法。
4. 前記飛行体は、前記水平面に対する前記接地面の傾きを検出し、検出された傾きが前記所定の閾値以下である場合に、前記重心位置データを前記端末に送信する、
   ことを特徴とする請求項２または３記載の飛行体の重心位置表示方法。
5. 前記飛行体は、検出された前記傾きが前記所定の閾値以下である時間が所定時間継続した場合に、前記重心位置データを前記端末に送信する、
   ことを特徴とする請求項４記載の飛行体の重心位置表示方法。
6. 前記飛行体は、前記飛行体に取り付けられた圧力計測部から取得した圧力計測値を前記端末に送信し、
   前記端末は、受信した前記圧力計測値に基づいて、前記飛行体の重心位置を示す重心位置データを算出し、前記飛行体における前記重心位置データが示す重心位置を画面表示する、
   ことを特徴とする請求項１記載の飛行体の重心位置表示方法。
7. 前記重心位置データが示す重心位置が所定範囲内にない場合、前記飛行体の飛行機能が無効化される、
   ことを特徴とする請求項６記載の飛行体の重心位置表示方法。
8. 前記飛行体は、前記水平面に対する前記接地面の傾きを検出し、検出された傾きを示す傾きデータを前記端末に送信し、
   前記端末は、前記傾きデータが示す前記傾きが所定の閾値以下である場合に、前記重心位置データを算出し、前記飛行体における前記重心位置データが示す重心位置を画面表示する、
   ことを特徴とする請求項６または７記載の飛行体の重心位置表示方法。
9. 前記端末は、前記飛行体から受信した前記傾きデータが、所定回数以上連続して、前記所定の閾値以下である場合に、前記重心位置データを算出し、前記飛行体における前記重心位置データが示す重心位置を画面表示する、
   ことを特徴とする請求項８記載の飛行体の重心位置表示方法。
10. 自律飛行を行う飛行体の重心位置を端末に表示する飛行体の重心位置表示システムであって、
    前記飛行体は、該飛行体の水平面に対する傾きが所定の閾値以下の接地面に設置された状態で、前記飛行体の重心位置の計算に用いられる値を計測する計測部、を備え、
    前記端末は、計測された前記値に基づく前記飛行体の重心位置を画面表示する表示制御部、を備える、
    ことを特徴とする飛行体の重心位置表示システム。

Images