特許 6790932 飛行体運用システム、クレーン装置制御方法、及び制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6790932

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】飛行体運用システム、クレーン装置制御方法、及び制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B64C 13/20 20060101AFI20201116BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20201116BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20201116BHJP

   B66C 13/18 20060101ALI20201116BHJP

   B64D 47/08 20060101ALN20201116BHJP

   B64F 3/02 20060101ALN20201116BHJP

【ＦＩ】

   B64C13/20 Z

   B64C27/08

   B64C39/02

   B66C13/18

   !B64D47/08

   !B64F3/02

【請求項の数】10

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2017-48754(P2017-48754)

(22)【出願日】2017年3月14日

(65)【公開番号】特開2018-149973(P2018-149973A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2019年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100074099

【弁理士】

【氏名又は名称】大菅 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100133570

【弁理士】

【氏名又は名称】▲徳▼永 民雄

(72)【発明者】

【氏名】山上 博

(72)【発明者】

【氏名】中尾 学

(72)【発明者】

【氏名】羽田 芳朗

【審査官】 マキロイ 寛済

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−１８９３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１４５７８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５０８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ １３／２０

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６６Ｃ １３／１８

Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｂ６４Ｆ ３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続された無人飛行体と、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集する情報収集部と、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、前記無人飛行体よりも上方であり、かつ前記無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定する支点位置決定部と、
決定した前記支点位置に基づいて、前記ケーブルを支持するケーブル支持部と、前記ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置における前記アーム部の動作についての制御情報を決定するアーム制御情報決定部と、
決定した前記支点位置と、前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置との位置関係、及び前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置と、前記無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、前記支点位置から前記無人飛行体におけるの前記ケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定するケーブル引出長決定部と、
決定した前記アーム部の動作についての制御情報に基づいて前記アーム部の動作を制御する支点位置調整機構と、
決定した前記ケーブルの長さに基づいて、前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さを変更するケーブル巻取装置と、
を備えることを特徴とする飛行体運用システム。

【請求項2】

前記無人飛行体における前記基準伸長方向は、正姿勢で飛行しているときに前記無人飛行体において鉛直上方となる方向であり、
前記支点位置決定部は、前記無人飛行体に接続された前記ケーブルが前記回転翼と接触する前記ケーブルの伸長方向と、前記基準伸長方向との角度に基づいて予め設定された、許容される前記ケーブルの伸長方向の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項3】

前記情報収集部は、前記無人飛行体の飛行領域の近傍に設置された位置検出装置から前記無人飛行体の飛行位置を示す情報を取得するとともに、前記無人飛行体が備える姿勢検出装置から前記無人飛行体の姿勢を示す情報を取得する、
ことを特徴する請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項4】

前記情報収集部は、更に、前記無人飛行体の周囲における風向及び風速を含む情報を取得し、
前記支点位置決定部は、前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢、並びに前記風向及び風速に基づいて前記支点位置を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項5】

前記ケーブルは信号線を含み、
前記情報収集部は、前記信号線を介して前記無人飛行体の姿勢を示す情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項6】

前記ケーブルは、前記無人飛行体を操縦する操縦機と前記無人飛行体とを接続する第１の信号線と、前記情報収集部と前記無人飛行体とを接続する第２の信号線とを含み、
前記情報収集部は、前記信号線を介して前記無人飛行体の姿勢を示す情報を取得する、
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項7】

前記クレーン装置の前記アーム部は、軸心方向に伸縮可能なアームと、軸心方向を回転軸として回転可能なアームとを含み、
前記アーム制御情報決定部は、前記伸縮可能なアームの長さと、前記回転可能なアームの回転角度を含む制御情報を決定する、
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項8】

前記支点位置決定部は、前記支点位置を決定する前に、前記無人飛行体の飛行位置の時間変化に基づいて前記無人飛行体の移動方向及び単位時間当たりの移動量を算出し、前記無人飛行体の単位時間当たりの下降量が閾値以上である場合には、前記ケーブル支持部に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さの変更を阻止させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の飛行体運用システム。

【請求項9】

コンピュータが、
正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続された無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集し、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、前記無人飛行体よりも上方であり、かつ前記無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定し、
決定した前記支点位置に基づいて、前記ケーブルを支持するケーブル支持部と、前記ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置における前記アーム部の動作についての制御情報を決定し、
決定した前記支点位置と、前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置との位置関係、及び前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置と、前記無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、前記支点位置から前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定し、
決定した前記アーム部の動作についての制御情報に基づいて前記クレーン装置に前記アーム部の動作を制御させるとともに、決定した前記ケーブルの長さに基づいて、前記クレーン装置に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さを変更させる、
処理を実行することを特徴とするクレーン装置制御方法。

【請求項10】

正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続された無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集し、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、前記無人飛行体よりも上方であり、かつ前記無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定し、
決定した前記支点位置に基づいて、前記ケーブルを支持するケーブル支持部と、前記ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置における前記アーム部の動作についての制御情報を決定し、
決定した前記支点位置と、前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置との位置関係、及び前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置と、前記無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、前記支点位置から前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定し、
決定した前記アーム部の動作についての制御情報に基づいて前記クレーン装置に前記アーム部の動作を制御させるとともに、決定した前記ケーブルの長さに基づいて、前記クレーン装置に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さを変更させる、
処理をコンピュータに実行させる制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体運用システム、クレーン装置制御方法、及び制御プログラム。

【背景技術】

【0002】

近年、ドローンと呼ばれる無人飛行体に関する技術の向上と普及率の向上に伴い、様々なシーンへの無人飛行体の適用が期待されている。例えば、道路やビル等の各種構造物の点検業務は、構造物の老朽化等による維持管理に対する需要が増大する一方で、労働力不足等が問題視されており、無人飛行体の活用による点検業務の効率化が期待されている。

【0003】

無人飛行体は、遠隔操縦による飛行、又は自律飛行を行うため、飛行中に予期せぬ事態が発生して操縦不能或いは飛行不能な状態に陥り、墜落する可能性がある。無人飛行体の墜落による被害を低減するための方法として、無人飛行体と地上設備とを接続するケーブルの長さ方向中途の部分を気球等の浮揚体により吊支し、無人飛行体の安定した飛行を可能にする方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６−１７９７４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、ケーブルの長さ方向中途の部分を浮揚体で吊支した場合、ケーブルにおける無人飛行体と浮揚体との間の部分にたるみが生じる。このため、たるみの生じたケーブルが無人飛行体の回転翼と接触し、無人飛行体の安定飛行が阻害される可能性がある。

【0006】

１つの側面において、本発明は、ケーブルが接続された無人飛行体を安定飛行させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの態様の飛行体運用システムは、無人飛行体と、情報収集部と、支点位置決定部と、アーム制御情報決定部と、ケーブル引出長決定部と、支点位置調整機構と、ケーブル巻取装置とを備える。無人飛行体は、正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続されている。情報収集部は、無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集する。支点位置決定部は、無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、無人飛行体よりも上方であり、かつ無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上にケーブルを支持する支点位置を決定する。アーム制御情報決定部は、決定した支点位置に基づいて、ケーブルを支持するケーブル支持部と、ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置におけるアーム部の動作についての制御情報を決定する。ケーブル引出長決定部は、決定した支点位置と、無人飛行体におけるケーブルの接続位置との位置関係、及び無人飛行体におけるケーブルの接続位置と、無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、支点位置から無人飛行体におけるケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定する。支点位置調整機構は、決定したアーム部の動作についての制御情報に基づいてアーム部の動作を制御する。ケーブル巻取装置は、決定したケーブルの長さに基づいて、ケーブル支持部から供給されるケーブルの長さを変更する。

【発明の効果】

【0008】

上述の態様によれば、ケーブルが接続された無人飛行体を安定飛行させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る飛行体運用システムのシステム構成を示す図である。

【図2】一実施形態に係るクレーン装置の構成を示す図である。

【図3】制御装置の機能的構成を示す図である。

【図4】無人飛行体における回転翼の旋回領域とケーブル接続位置との関係を説明する平面図である。

【図5】無人飛行体における回転翼の旋回領域とケーブルの伸長方向との関係を説明する正面図である。

【図6】一実施形態に係るクレーン装置の制御方法を説明するフローチャートである。

【図7】無人飛行体を鉛直方向に移動させたときのクレーン装置の動作を説明する図である。

【図8】無人飛行体の水平方向の移動にアームが追従しない場合に起こり得る事態を説明する図である。

【図9】一実施形態の飛行体運用システムにおいて無人飛行体が水平方向に移動したときのクレーン装置の動作を説明する図である。

【図10】クレーン装置の構成の変形例を説明する図である。

【図11】変形例に係る制御装置の機能的構成を示す図である。

【図12】コンピュータのハードウェア構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下で説明する飛行体運用システムは、遠隔操縦による飛行が可能な無人飛行体を利用して構造物の壁面の画像を撮像するシステムである。

【0011】

図１は、一実施形態に係る飛行体運用システムのシステム構成を示す図である。
図１に示すように、飛行体運用システム１は、無人飛行体２と、操縦機３と、クレーン装置４と、位置検出装置５と、風向風速検出装置６と、を含む。

【0012】

無人飛行体２は、操縦機３を利用した遠隔操縦（無線操縦）による飛行が可能な飛行体である。無人飛行体２には、例えば、図示しない撮像装置と、姿勢検出装置とが取り付けられている。本実施形態では、無人飛行体２として、複数の回転翼２０１〜２０４を持つ飛行体（マルチコプター）を例に挙げる。飛行体運用システム１における操縦者１０は、操縦機３を操作し、構造物１１の壁面１１０１に沿って垂直方向及び水平方向に無人飛行体２を移動させる。この際、操縦者１０は、例えば、無人飛行体２に取り付けた撮像装置の撮像範囲２００が構造物１１の壁面１１０１の全体をラスタスキャン状に移動するよう無人飛行体２を操縦する。

【0013】

また、無人飛行体２に取り付けた姿勢検出装置は、既知の検出方法により無人飛行体２の飛行中の姿勢を検出する。姿勢検出装置は、無人飛行体２の姿勢を示す情報をクレーン装置４に送信する。

【0014】

クレーン装置４は、無人飛行体２に接続されたケーブル７における、クレーン装置４側の支点位置と、無人飛行体２側の支点位置Ｐ１との位置関係、及び支点間のケーブル７の長さ（以下「供給ケーブル長」ともいう）を調整する。クレーン装置４は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに無人飛行体２の周囲（飛行環境）における風向及び風速、等に基づいて、供給ケーブル長及びケーブル７の伸長方向を調整する。無人飛行体２の飛行位置は、構造物１１の近傍に設置した位置検出装置５により検出する。無人飛行体２の姿勢は、飛行体２に設けられた姿勢検出装置（図示しない）により検出する。無人飛行体２の周囲における風向及び風速は、構造物１１の近傍に設置した風向風速検出装置６により検出する。クレーン装置４は、図示しない制御装置において無人飛行体２の飛行位置及び飛行姿勢、並びに無人飛行体２の周囲における風向及び風速、等を収集し、ケーブル７の支点位置、及び供給ケーブル長を調整する。

【0015】

位置検出装置５は、既知の検出方法に従って、無人飛行体２の飛行位置を検出する。例えば、位置検出装置５は、レーザ光を利用して飛行体検出装置５から見た無人飛行体２の方向及び距離を検出し、世界座標系における無人飛行体２の飛行位置を算出する。位置検出装置５は、クレーン装置４との間で無線又は有線による通信を行い、無人飛行体２の飛行位置を示す情報クレーン装置４に送信する。

【0016】

風向風速検出装置６は、既知の検出方法に従って、構造物１１の近傍における風向及び風速を検出する。風向風速検出装置６は、クレーン装置４との間で無線又は有線による通信を行い、風向及び風速を示す情報をクレーン装置４に送信する。

【0017】

本実施形態に係る飛行体運用システム１では、構造物１１の屋上１１０２等の、無人飛行体２よりも上方側となる位置にクレーン装置４を設置し、該クレーン装置４により、無人飛行体２に接続されたケーブル７を支持する。クレーン装置４は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに無人飛行体２の周囲における風の状態に基づいて、ケーブル７の支点位置と、供給ケーブル長とを調整する。この際、クレーン装置４は、クレーン装置４側における支点位置と、無人飛行体２におけるケーブル７の接続位置との距離に基づいて、ケーブル７に生じるたわみが所定のたわみ量よりも小さくなるように供給ケーブル長を調整する。例えば、クレーン装置４は、無人飛行体２側の支点位置の近傍におけるケーブル７の伸長方向と、無人飛行体２が正姿勢であるときに無人飛行体２において鉛直上方となる方向との角度が所定の範囲内となるように供給ケーブル長を調整する。ここで、無人飛行体２の正姿勢は、無人飛行体２の姿勢検出装置（例えば、ジャイロセンサ）が、無人飛行体２に傾きが無いことを検出する姿勢である。すなわち、無人飛行体２が正姿勢であるときに無人飛行体２において鉛直上方となる方向は、無人飛行体２の姿勢が傾くと、傾き角に応じて変化する。また、ケーブル７の伸長方向と、無人飛行体２が正姿勢であるときに無人飛行体２において鉛直上方となる方向との角度は、ケーブル７が無人飛行体２の回転翼と接触する角度よりも小さくする。これにより、例えば、飛行不能に陥って落下する無人飛行体２は、ケーブル７により、クレーン装置４に吊り下げられた状態となるため、無人飛行体２の墜落等を防ぐことが可能となる。また、クレーン装置４においてケーブル７の支点位置と、供給ケーブル長とを調整することにより、飛行中の無人飛行体２の回転翼にケーブル７が絡まることを防ぐことが可能となる。

【0018】

図２は、一実施形態に係るクレーン装置の構成を示す図である。
図２に示すように、本実施形態に係るクレーン装置４は、支点位置調整機構４１と、機構保持部４２と、ケーブル巻取装置４３と、制御装置４４と、を含む。

【0019】

支点位置調整機構４１は、無人飛行体２に接続されたケーブル７における、クレーン装置４側の支点位置を調整する。支点位置調整機構４１は、アーム部４１１０と、該アーム部４１１０を回転可能に支持する台座部４１２０と、図示しない動力伝達機構等とを含む。台座部４１２０は、機構保持部４２に保持されている。

【0020】

アーム部４１１０は、台座部４１２０における所定の位置Ｐ３と、無人飛行体２に接続されたケーブル７を支持する支点位置Ｐ２との位置関係を三次元で変更可能な機構を含む。例えば、アーム部４１１０は、第１のアーム４１１１、第２のアーム４１１２、第３のアーム４１１３、及び第４のアーム４１１４の４個のアームを含む。

【0021】

第１のアーム４１１１は、概形が略柱状であり、第１のアーム４１１１における軸心方向Ｑ１の一端部には、軸心方向Ｑ１が回転軸となる態様で、台座部４１２０におけるアーム支持部と回転可能に係合する係合部が設けられている。また、第１のアーム４１１１における軸心方向の他端には、第２のアーム４１１２が取り付けられている。

【0022】

第２のアーム４１１２は、概形が略柱状であり、軸心方向Ｑ２に伸縮可能に構成される。第２のアーム４１１２は、該第２のアーム４１１２の軸心方向Ｑ２が第１のアーム４１１１の軸心方向Ｑ１と略直交する向きで、第１のアーム４１１１に取り付けられる。第２のアーム４１１２における第１のアーム４１１１との接続箇所から遠方となる端部には、第３のアーム４１１３が取り付けられる。

【0023】

第３のアーム４１１３は、概形が略柱状であり、軸心方向Ｑ３に伸縮可能に構成される。第３のアーム４１１３は、該第３のアーム４１１３の軸心方向Ｑ３が第２のアーム４１１２の軸心方向Ｑ２と略直交する向きで、第２のアーム４１１２に取り付けられる。第３のアーム４１１３における第２のアーム４１１２との接続箇所から遠方となる端部には、第４のアーム４１１４が取り付けられる。

【0024】

第４のアーム４１１４は、概形が略柱状であり、無人飛行体２に接続されたケーブル７を支持するケーブル支持部４１１５が設けられている。第４のアームは、該第４のアーム４１１４の軸心方向Ｑ４が第３のアーム４１１３の軸心方向Ｑ３と略直交する向きで、第３のアーム４１１３に取り付けられる。また、第４のアーム４１１４は、軸心方向Ｑ４を回転軸として回転可能な態様で、第３のアーム４１１３に取り付けられている。ケーブル支持部４１１５は、例えば、ケーブル７の供給ケーブル長を変更可能であり、かつ無人飛行体２の落下時に供給ケーブル長の変更を阻止する態様でケーブル７を支持するよう構成される。

【0025】

アーム部４１１０におけるアームの長さや方向は、支点位置調整機構４１の動力伝達部（図示せず）により調整される。

【0026】

機構保持部４２は、支点位置調整機構４１における台座部４１２０と、第１のアーム４１１１の係合部とを保持する。

【0027】

ケーブル巻取装置４３は、無人飛行体２に接続されたケーブル７の余剰分を巻き取るドラム４３０１を備え、ドラム４３０１へのケーブル７の巻き付け回数を調整して供給ケーブル長を調整する。ケーブル７は、アーム部４１１０の各アーム４１１１〜４１１４、及び台座部４１２０のそれぞれに形成されたケーブル引き回し用の空間を通して、機構保持部４２の内部空間に引き出されている。機構保持部４２の内部空間に引き出されたケーブル７の余剰分は、機構保持部４２の内部空間に設置したケーブル巻取装置４３に巻き取られている。ケーブル巻取装置４３は、制御装置４４からの制御信号に基づいて、ケーブル７の巻き付け回数を調整し、アーム部４１１０のケーブル支持部４１１５から無人飛行体２までのケーブル７の長さ（供給ケーブル長）を調整する。

【0028】

制御装置４４は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに無人飛行体２の周囲における風向及び風速等に基づいて、支点位置調整機構４１、及びケーブル巻取装置４３の動作を制御する。

【0029】

制御装置４４は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等に基づいて、世界座標系における飛行位置に対するケーブル支持部４１１５の位置（支点位置Ｐ２）を決定し、アーム部４１１０の各アーム４１１１〜４１１４の長さや方位を算出する。制御装置４４は、アーム部４１１０の各アーム４１１１〜４１１４の長さや方位を示す情報を含む制御信号を生成して支点位置調整機構４１に送信する。支点位置調整機構４１は、制御装置４４からの制御信号に基づいて、アーム部４１１０の各アーム４１１１〜４１１４の長さや方位を制御する。

【0030】

また、制御装置４４は、例えば、無人飛行体２の飛行姿勢、無人飛行体２におけるケーブル７の支点位置Ｐ１から見たクレーン装置４側の支点位置Ｐ２（ケーブル支持部４１１５）の方向、支点間距離等に基づいて、供給ケーブル長を算出する。更に、制御装置４４は、アーム部４１１０の各アーム４１１１〜４１１４の長さに基づいて、ケーブル巻取装置４３からケーブル支持部４１１５までのケーブル７の引き回し長を算出する。制御装置４４は、算出した供給ケーブル長及び引き回し長に基づいて、ケーブル７の巻き付け回数を示す情報を含む制御信号を生成しケーブル巻取装置４３に送信する。ケーブル巻取装置４３は、制御装置４４からの制御信号に基づいて、ケーブル巻取装置４３のドラム４３０１を回転させケーブル７の巻き付け回数を制御する。

【0031】

図３は、制御装置の機能的構成を示す図である。
図３に示すように、制御装置４４は、情報収集部４４１０と、支点位置決定部４４２０と、アーム制御情報決定部４４３０と、アーム制御信号出力部４４４０と、ケーブル引出長決定部４４５０と、ドラム制御信号出力部４４６０と、を備える。また、制御装置４４は、飛行体特徴記憶部４４９０を備える。

【0032】

情報収集部４４１０は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに風向及び風速等の情報を収集する。情報収集部４４１０は、例えば、位置検出装置５との間で無線通信を行って、無人飛行体２の飛行位置を示す情報を取得する。また、情報収集部４４１０は、無人飛行体２の姿勢検出装置２１０との間で無線通信を行って、無人飛行体２の姿勢を示す情報を取得する。更に、情報収集部４４１０は、例えば、風向風速検出装置６との間で無線通信を行って、無人飛行体２の周囲（飛行環境）における風向及び風速を示す情報を取得する。

【0033】

なお、情報収集部４４１０は、上記の各情報の取得（収集）に加え、無人飛行体２の撮像装置２２０で撮像した画像を取得して表示装置８に出力する機能を持っていてもよい。

【0034】

支点位置決定部４４２０は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等に基づいて、アーム部４１１０におけるケーブル支持部４１１５の適正な位置を算出し、クレーン装置４側のケーブル７の支点位置Ｐ２を決定する。支点位置決定部４４２０は、まず、例えば、飛行位置に基づいて無人飛行体２におけるケーブル７の接続位置Ｐ１を算出するとともに、姿勢に基づいてケーブル７の基準伸長方向を算出する。ケーブル７の基準伸長方向は、例えば、無人飛行体２が正姿勢で飛行しているときに無人飛行体２において鉛直上方となる方向とする。その後、支点位置決定部４４２０は、無人飛行体２におけるケーブル７の接続位置と、ケーブル７の基準伸長方向と、飛行体特徴記憶部４４９０に記憶させた無人飛行体２についての特徴量とに基づいて、ケーブル支持部４１１５の適正な位置を算出する。

【0035】

飛行体特徴記憶部４４９０に記憶させた無人飛行体２についての特徴は、ケーブル７の伸長方向として許容されるケーブル７の基準伸長方向からの角度範囲を含む。該角度範囲は、例えば、無人飛行体２におけるケーブル７の接続位置Ｐ１と、回転翼２０１〜２０４の旋回領域とに基づいて設定される。

【0036】

アーム制御情報決定部４４３０は、支点位置決定部４４２０で算出したケーブル支持部４１１５の位置と、無人飛行体２におけるケーブル７の接続位置との位置関係に基づいて、支点位置調整機構４１のアームの長さ及び方向を決定し、アーム制御情報を生成する。アーム制御情報決定部４４３０で生成したアーム制御情報は、アーム制御信号出力部４４４０により支点位置調整機構４１に出力される。

【0037】

ケーブル引出長決定部４４５０は、支点位置調整機構４１のアームの長さ、並びにケーブル支持部４１１５から無人飛行体２のケーブル接続位置までの距離及び方向に基づいて、ケーブル巻取装置４３から引き出すケーブルの長さを算出して決定する。ケーブル引出長決定部４４５０は、支点位置調整機構４１のアームの長さに基づいて、ケーブル巻取装置４３からケーブル支持部４１１５までのケーブル７の引き回し長を算出する。また、ケーブル引出長決定部４４５０は、ケーブル支持部４１１５から無人飛行体２のケーブル接続位置までの距離及び方向に基づいて、ケーブル支持部４１１５から無人飛行体２のケーブル接続位置までのケーブル７の長さ（供給ケーブル長）を算出する。ケーブル引出長決定部４４５０は、算出したケーブル７の引き回し長と供給ケーブル長との和をケーブル巻取装置４３から引き出すケーブル７の長さに決定する。ケーブル引出長決定部４４５０で算出したケーブル巻取装置４３から引き出すケーブル７の長さを示す情報は、ドラム制御信号出力部４４６０に出力される。

【0038】

ドラム制御信号出力部４４６０は、ケーブル引出長決定部４４５０で算出したケーブル巻取装置４３から引き出すケーブル７の長さを示す情報に基づいて、ケーブル巻取装置４３におけるケーブル巻き付け回数を示すドラム制御信号を生成する。ドラム制御信号出力部４４６０は、生成したドラム制御信号をケーブル巻取装置４３に出力する。ケーブル巻取装置４３は、ドラム制御信号に従って、ケーブル７を巻きつけているドラム４３０１を回転させ、ドラムから引き出されるケーブル７の長さを制御する。

【0039】

次に、図４及び図５を参照して、飛行体特徴記憶部４４９０に記憶させる無人飛行体２についての特徴の例を説明する。

【0040】

図４は、無人飛行体における回転翼の旋回領域とケーブル接続位置との関係を説明する平面図である。図５は、無人飛行体における回転翼の旋回領域とケーブルの伸長方向との関係を説明する正面図である。なお、図５の正面図では、無人飛行体２における筐体２５０の手前側及び奥側に位置する腕部及び回転翼を省略している。

【0041】

本実施形態の飛行体運用システム１における無人飛行体２は、例えば、図４及び図５に示すように、複数の腕部２５１〜２５４が形成された筐体部２５０と、複数の腕部２５１〜２５４のそれぞれに回転可能に支持された回転翼２０１〜２０４と、撮像装置２２０とを備える。

【0042】

筐体部２５０及び腕部２５１〜２５４の内部空間には、無人飛行体２の飛行に関わる各種の電子回路や電子部品が収容されている。例えば、筐体部２５０の内部空間には、操縦機３からの制御信号を受信する受信部、無人飛行体２の姿勢を検出する姿勢検出装置、回転翼を回転させるモータ、モータの回転数を制御する制御部等が収容されている。また、筐体部２５０の内部空間には、無人飛行体２の姿勢を示す情報や撮像装置２２０で撮像した画像等を送信する送信部が収容されている。

【0043】

無人飛行体２に墜落防止用のケーブル７を接続する場合、ケーブル７の接続位置Ｐ１は、筐体部２５０のうちの、無人飛行体２が正姿勢で飛行しているときに無人飛行体２において鉛直上方側を向く面のうちの、無人飛行体２の重心に近い位置にすることが好ましい。無人飛行体２の飛行時における正姿勢は、無人飛行体２に設けた姿勢検出装置（例えば、ジャイロセンサ）により検出される姿勢が、無人飛行体２に傾きが生じていないことを示す姿勢である。このようにすることで、無人飛行体２に接続したケーブル７から回転翼２０１〜２０４の旋回領域Ｒ１〜Ｒ４のそれぞれまでの距離を長くすることが可能となり、ケーブル７が回転翼２０１〜２０４と接触する事態の発生を低減することが可能となる。

【0044】

本実施形態では、例えば、図５に示したように、無人飛行体２が正姿勢で飛行しているときに無人飛行体２においてケーブル７の接続位置Ｐ１から鉛直上方となる方向を基準伸長方向Ｖ０とする。そして、無人飛行体２の飛行中におけるケーブル７の伸長方向Ｖと、基準伸長方向Ｖ０との角度θが所定の角度範囲内となるよう、クレーン装置４のケーブル支持部４１１５の位置を調整する。無人飛行体２における筐体部２５０の外形寸法、回転翼２０１〜２０４の旋回領域Ｒ１〜Ｒ４、及びケーブル７の接続位置がわかれば、旋回領域Ｒ１，Ｒ３と干渉するケーブル７の伸長方向Ｖ１の角度θ１を算出することが可能である。また、無人飛行体２の姿勢が変化すると世界座標系における基準伸長方向Ｖの方向は変化するが、無人飛行体２における三次元座標系での基準伸長方向Ｖ０に対する旋回領域Ｒ１，Ｒ３と干渉するケーブル７の伸長方向Ｖ１の角度θ１は変わらない。したがって、無人飛行体２における筐体部２５０の外形寸法、回転翼２０１〜２０４の旋回領域Ｒ１〜Ｒ４、及びケーブル７の接続位置に基づいて、飛行中に許容するケーブル７の伸長方向Ｖの角度範囲を予め決定し、飛行体特徴記憶部４４９０に記憶させておく。

【0045】

本実施形態に係るクレーン装置４の制御は、制御装置４４が行う。無人飛行体２を飛行させている間、制御装置４４は、例えば、図６のフローチャートに沿った処理を行う。

【0046】

図６は、一実施形態に係るクレーン装置の制御方法を説明するフローチャートである。
本実施形態のクレーン装置４における制御装置４４は、まず、無人飛行体２の飛行位置及び飛行姿勢、並びに無人飛行体２の周囲における風向及び風速を収集する（ステップＳ１）。ステップＳ１の処理は、制御装置４４の情報収集部４４１０が行う。情報収集部４４１０は、無人飛行体２の飛行領域の近傍に設置した位置検出装置５から、無人飛行体２の飛行位置を示す情報を取得する。また、情報収集部４４１０は、無人飛行体２に設けられた姿勢検出装置から、無人飛行体２の姿勢を示す情報を取得する。更に、情報収集部４４１０は、無人飛行体２の飛行領域の近傍に設置した風向風速検出装置６から、飛行環境における風向及び風速を取得する。

【0047】

次に、制御装置４４は、無人飛行体２の飛行位置の単位時間当たりの下降量が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２は、例えば、制御装置４４の支点位置決定部４４２０が行う。ステップＳ２において、支点位置決定部４４２０は、無人飛行体２の飛行位置の履歴に基づいて、無人飛行体２の移動方向及び単位時間当たりの移動量を算出する。無人飛行体２の移動方向が下方であり、かつ単位時間当たりの移動量が所定の移動量以上である場合、無人飛行体２が飛行不能な状態に陥り落下（墜落）している可能性が高い。このため、飛行位置の単位時間当たりの下降量が閾値以上である場合（ステップＳ２；ＹＥＳ）、支点位置決定部４４２０は、ケーブル支持部４１１５をロックさせ（ステップＳ１０）、ケーブル７の供給ケーブル長の変化を阻止する。これにより、落下する無人飛行体２はケーブル７でクレーン装置４に吊られた状態となるため、無人飛行体2の墜落による被害の発生を回避することが可能となる。

【0048】

一方、飛行位置の単位時間当たりの下降量が閾値よりも小さい場合（ステップＳ２；ＮＯ）、制御装置４４は、次に、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等の情報と、無人飛行体の特徴情報とに基づいて、ケーブル支持部４１１５の位置を決定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の処理は、制御装置４４の支点位置決定部４４２０が行う。例えば、支点位置決定部４４２０は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢に基づいて、無人飛行体２におけるケーブル接続位置Ｐ１と、基準伸長方向Ｖ０とを算出する。その後、支点位置決定部４４２０は、飛行体特徴記憶部４４９０に記憶させた飛行体の特徴情報（ケーブル７の伸長方向Ｖとして許容する角度範囲）、風向及び風速等に基づいて、ケーブル支持部４１１５の適切な位置（支点位置Ｐ２）を決定する。例えば、支点位置決定部４４２０は、風向
及び風速に基づいて風による無人飛行体２の移動方向や移動量を推定し、風により無人飛行体２が流された場合でもケーブル７が回転翼の旋回領域と干渉しないよう、ケーブル支持部４１１５の位置を決定する。支点位置決定部４４２０は、無人飛行体２が風に流されたとしても、基準伸長方向Ｖ１との角度θがθ１となる可能性が低くなる方向の延長上となる位置のいずれかをケーブル支持部４１１５の位置に決定する。

【0049】

次に、制御装置４４は、ステップＳ３で決定したケーブル支持部４１１５の位置と、無人飛行体２におけるケーブル接続位置との位置関係に基づいて、アーム部４１１０における各アームの長さ及び方向を示すアーム制御情報を決定する（ステップＳ４）。ステップＳ４の処理は、制御装置４４のアーム制御情報決定部４４３０が行う。アーム制御情報決定部４４３０は、例えば、まず、ケーブル支持部４１１５の位置と、無人飛行体２におけるケーブル接続位置Ｐ１との位置関係に基づいて、ケーブル支持部４１１５が無人飛行体２のケーブル接続位置の方向を向く第４のアーム４１１４の回転角度を算出する。その後、ケーブル支持部４１１５は、ケーブル支持部４１１５の位置と、台座部４１２０の位置と、アーム部４１１０の各アームの可動範囲とに基づいて、第２のアーム４１１２の軸心方向及び長さ、並びに第３のアーム４１１３の長さを算出する。この際、アーム制御情報決定部４４３０は、例えば、現在の各アームの長さ及び方向からの変更量が最小となる各アームの長さ及び方向を算出し、これをアーム制御情報に決定する。アーム制御情報決定部４４３０は、決定したアーム制御情報を、アーム制御信号出力部４４４０及びケーブル引出長決定部４４５０に通知する。

【0050】

次に、制御装置４４は、ステップＳ４で決定したアーム制御情報と、無人飛行体２におけるケーブル接続位置とに基づいて、ケーブル巻取装置４３から引き出すケーブル７の長さ（ケーブル引出長）を決定する（ステップＳ５）。ステップＳ５の処理は、ケーブル引出長決定部４４５０が行う。ケーブル引出長決定部４４５０は、アーム制御情報に含まれる各アームの長さに基づいて、ケーブル巻取装置４３からアーム部４１１０のケーブル支持部４１１５までのケーブル７の引き回し長を算出する。また、ケーブル引出長決定部４４５０は、ケーブル支持部４１１５の位置と、無人飛行体２におけるケーブル接続位置Ｐ１との位置関係に基づいて、ケーブル支持部４１１５から、無人飛行体２におけるケーブル接続位置までの供給ケーブル長を算出する。供給ケーブル長は、例えば、ケーブルの張力により無人飛行体２の飛行が不安定にならないよう、ケーブル支持部４１１５の位置から、無人飛行体２におけるケーブル接続位置までの距離よりもわずかに長くする。なお、供給ケーブル長は、無人飛行体２のケーブル接続位置Ｐ１の周辺におけるケーブル７の伸長方向Ｖと基準伸長方向Ｖ０との角度θが許容される角度範囲内になるようにする。ケーブル引出長決定部４４５０は、ケーブルの引き回し長と供給ケーブル長との和をケーブル引出長として、ドラム制御信号出力部４４６０に通知する。

【0051】

次に、制御装置４４は、ケーブル引出長に基づいて、ケーブル巻取装置４３のケーブル巻付ドラムの回転方向及び回転量を示すドラム制御信号を生成する（ステップＳ６）。ステップＳ６の処理は、ドラム制御信号出力部４４６０が行う。ドラム制御信号出力部４４６０は、ケーブル巻付ドラムの円周の長さと、ステップＳ４で決定したケーブルの引き出し長と、現在のケーブルの引出し長とに基づいて、ドラムの回転方向及び回転量（角度）を算出し、当該情報を含むドラム制御信号を生成する。

【0052】

次に、制御装置４４は、アーム制御信号を支点位置調整機構４１に出力するととともに、ドラム制御信号をケーブル巻取装置４３に出力する（ステップＳ７）。ステップＳ７の処理は、アーム制御信号出力部４４４０と、ドラム制御信号出力部４４６０とが行う。アーム制御信号出力部４４４０は、アーム制御情報を含むアーム制御信号を生成し、支点位置調整機構４１に出力する。支点位置調整機構４１は、アーム制御信号に従って、アーム部４１１０の各アーム、及び台座部４１２０を駆動させ、ケーブル支持部４１１５を所定の位置に移動させる。ドラム制御信号出力部４４６０は、ドラム制御信号をケーブル巻取装置４３に出力する。ケーブル巻取装置４３は、ドラム制御信号に従って、ドラム４３０１を回転させ、ケーブル巻取装置４３から引き出されたケーブル７の量（ケーブル引出長）を調整する。これにより、クレーン装置４のケーブル支持部４１１５から無人飛行体２までの供給ケーブル長が適正な長さになると共に、無人飛行体２のケーブル接続位置におけるケーブルの伸長方向が適正な方向となる。

【0053】

制御装置４４は、例えば、図６のフローチャートにおけるステップＳ１〜Ｓ７の処理を繰り返し、刻々と変化する無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等に応じてクレーン装置４の支点位置調整機構４１及びケーブル巻取装置４３の動作を制御する。これにより、本実施形態の飛行体運用システム１では、ケーブル７が回転翼と接触して飛行状態が不安定になる事態の発生や、ケーブル７の張力により飛行姿勢が乱れて飛行状態が不安定になる事態の発生を防ぐことが可能となる。また、本実施形態の飛行体運用システム１では、無人飛行体２が操縦不能、或いは飛行不能に陥って落下している場合には、ケーブル支持部４１１５においてケーブル７をロックし、供給ケーブル長の変更を阻止する。これにより、無人飛行体２の移動可能範囲が制限され、無人飛行体２がクレーン装置４に吊られた状態となるため、無人飛行体２の墜落等を防ぐことが可能となる。

【0054】

なお、図６のステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ１０の処理は、１回のステップＳ１〜Ｓ７，Ｓ１０の処理を１つの処理単位としてループ化して繰り返し行ってもよいし、パイプライン化して行ってもよい。

【0055】

次に、本実施形態に係る飛行体運用システム１における無人飛行体２の飛行位置等に応じたクレーン装置４の動作について、図７〜図９を参照して説明する。

【0056】

図７は、無人飛行体を鉛直方向に移動させたときのクレーン装置の動作を説明する図である。
図７には、本実施形態に係る飛行体運用システム１を道路の高架橋（橋梁）１６における橋脚１７の壁面１７０１の点検に適用した例を示している。橋脚１７は、例えば、高さ（ｚ方向の寸法）が数ｍから十数ｍに及ぶため、人手による点検には手間がかかる。このため、近年、ドローン等の小型の無人飛行体２に撮像装置２２０を搭載し、該撮像装置２２０で撮像した橋脚１７の壁面１７０１の画像に基づいて橋脚１７の点検を行う方法が提案されている。ところが、無人飛行体２を遠隔操縦により飛行させる場合、例えば、故障や強風等の予期せぬ要因により無人飛行体２の安定飛行が困難な状態に陥り、無人飛行体２が墜落する可能性がある。このため、無人飛行体２を利用した橋脚１７等の構造物の点検においては、例えば、安定飛行が困難な状態に陥った無人飛行体２をケーブル７によりクレーン装置４で吊り下げた状態で支持し、無人飛行体２の墜落を防ぐ。

【0057】

このように、ケーブル７を利用して無人飛行体２の墜落を防止する場合、無人飛行体２の飛行中におけるケーブル７の張力が大きいと、無人飛行体２がケーブル７に引っ張られ、無人飛行体２の姿勢が不安定になる可能性がある。また、ケーブル７を長くした場合、ケーブル７にたるみが生じ、ケーブル７が無人飛行体２の回転翼２０１又は２０２と接触し、無人飛行体２の姿勢が不安定になる可能性がある。よって、本実施形態に係る飛行体運用システム１では、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに周囲における風向及び風速に基づいて、ケーブル７の長さ（供給ケーブル長）や、ケーブル７の伸長方向を制御する。

【0058】

例えば、図７に示すように、無人飛行体２を点線で示した位置から鉛直上方に上昇させる場合を考える。この場合、クレーン装置４から供給されるケーブル７の供給ケーブル長が一定であると、無人飛行体２の上昇に伴いケーブル７のたるみが大きくなる。そのためたるんだケーブル７が無人飛行体２の回転翼２０１又は２０２と接触し、無人飛行体２の姿勢が不安定になる可能性が高い。

【0059】

これに対し、本実施形態の飛行体運用システム１では、無人飛行体２が鉛直上方に上昇した場合、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等に基づいて、クレーン装置４から供給されるケーブル７の供給ケーブル長を短くする。これにより、ケーブル７のたるみを抑制することが可能となり、ケーブル７と無人飛行体２の回転翼２０１又は２０２との接触により無人飛行体２の姿勢が不安定になることを防ぐことが可能となる。

【0060】

また、図示は省略するが、無人飛行体２が鉛直下方に下降した場合、本実施形態の飛行体運用システム１では、無人飛行体２の飛行位置の時間変化量に基づいてケーブル７の供給を続けるか否かを判定する（ステップＳ２）。無人飛行体２が操縦者の意図に従って下降している場合には、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等に基づいて、クレーン装置４から供給されるケーブル７の供給ケーブル長を長くする。これにより、ケーブル７の張力の増大を抑制することが可能となり、ケーブル７に引っ張られることにより無人飛行体２の姿勢が不安定になることを防ぐことが可能となる。一方、無人飛行体２が操縦不能又は飛行不能な状態に陥って落下している場合には、ケーブル７の供給を停止して無人飛行体２の墜落を阻止する。

【0061】

図８は、無人飛行体の水平方向の移動にアームが追従しない場合に起こり得る事態を説明する図である。図９は、一実施形態の飛行体運用システムにおいて無人飛行体が水平方向に移動したときのクレーン装置の動作を説明する図である。

【0062】

本実施形態の飛行体運用システム１における無人飛行体２の操縦においては、無人飛行体２を上昇又は下降させるだけでなく、水平方向に移動させることも可能である。更に、無人飛行体２は軽量であるため、風により水平方向に流されることもあり得る。すなわち、橋脚１７の壁面１７０１の点検中には、例えば、図８に示したように、無人飛行体２が点線で示した位置から水平方向に移動することがある。この場合、ケーブル７の供給ケーブル長が、無人飛行体２の飛行位置が点線で示した位置であるときの長さと同じであり、かつ、支点位置調整機構４１のアーム部４１１０が固定されているとすると、ケーブル７により無人飛行体２の水平方向への移動が規制される。このため、例えば、無人飛行体２が斜め上方に移動することによりケーブル７の伸長方向Ｖが変化し、ケーブル７が無人飛行体２の回転翼２０２と接触する可能性がある。また、ケーブル７の張力が増大し、無人飛行体２の飛行姿勢が不安定になる可能性がある。

【0063】

これに対し、本実施形態の飛行体運用システム１では、無人飛行体２が水平方向に移動した場合には、図９に示したように、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢等の情報に基づいて、クレーン装置４におけるアーム部４１１０を水平面内で回転させる。この際、クレーン装置４は、例えば、アーム部４１１０におけるケーブル支持部（図示せず）が水平面内における無人飛行体２の飛行経路を追従する態様で、アーム部４１１０における第２のアーム４１１２の軸心方向の長さを変化させながら回転させる。これにより、ケーブル７と無人飛行体２の回転翼との接触を防ぐとともに、ケーブル７の張力により無人飛行体２の飛行姿勢が不安定になることを防ぐことが可能となる。よって、橋脚１７の幅（ｙ方向の寸法）が広い場合でも、無人飛行体２をラスタスキャン状に飛行させ、橋脚１７の壁面１７０１の画像を効率よく取得することが可能となる。また、例えば、クレーン装置４を車両に搭載し、車両の位置を変更しながら無人飛行体２の撮像装置による撮像を行うことで、更に幅広の橋脚１７の壁面１７０１の撮像、或いは複数の橋脚の壁面１７０１の撮像を効率よく行うことが可能となる。

【0064】

以上のように、本実施形態に係る飛行体運用システム１では、無人飛行体２の上方に設置したクレーン装置４から供給されるケーブル７を、正姿勢で飛行している無人飛行体２における上方を向いた面に接続する。この際、クレーン装置４は、ケーブル支持部４１１５と無人飛行体２のケーブル接続位置との位置関係に基づいて、ケーブル７の伸長方向Ｖが無人飛行体２の回転翼と接触しない方向となるよう供給するケーブル７の長さを調節する。このため、本実施形態によれば、ケーブル７と無人飛行体２の回転翼との接触を防ぎ、無人飛行体２を安定飛行させることが可能となる。

【0065】

また、本実施形態では、無人飛行体２の単位時間当たりの下降量が閾値以上である場合（すなわち所定の速度以上で落下している場合）、ケーブル支持部４１１５がケーブル７をロックし、供給ケーブル長の増加を阻止する。このため、本実施形態によれば、無人飛行体２が飛行不能な状態に陥った場合に、該無人飛行体２をクレーン装置４に吊り下げた状態で支持し、無人飛行体２の墜落を防ぐことが可能となる。

【0066】

また、本実施形態のクレーン装置４の制御方法によれば、強風等で無人飛行体２が予期せぬ方向に流された場合に、無人飛行体２との接続部分におけるケーブル７の伸長方向が変化することによるケーブル７と無人飛行体２の回転翼との接触を抑制することが可能となる。また、ケーブル支持部４１１５の位置及び供給ケーブル長を制御することにより、ケーブル７の張力の増大を抑制することが可能となるため、ケーブル７から受ける力により無人飛行体２の飛行姿勢が不安定になることを防ぐことが可能となる。

【0067】

なお、本実施形態では、無人飛行体２に搭載した撮像装置２２０で撮像した画像に基づいて構造物１１の壁面１１０１（橋脚１７の壁面１７０１）の点検を行う例を示している。しかしながら、無人飛行体２による構造物１１の壁面１１０１（橋脚１７の壁面１７０１）の点検においては、撮像装置２２０の代わりに、例えば、超音波を利用する測定装置等の他の測定装置を無人飛行体２に搭載してもよい。更に、無人飛行体２には、撮像装置２２０と共に１種類或いは複数種類の測定装置を搭載してもよい。

【0068】

また、本実施形態に係る飛行体運用システム１では、例えば、無人飛行体２の飛行位置を検出する位置検出装置５や、飛行環境における風向及び風速を検出する風向風速検出装置６が、クレーン装置４のアーム部４１１０に内蔵されていてもよい。

【0069】

また、図６のフローチャートは、本実施形態に係る飛行体運用システム１におけるクレーン装置４の制御方法の一例に過ぎない。クレーン装置４の制御方法は、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。例えば、無人飛行体２が加速度センサを備えており、該加速センサのセンサ値を制御装置４４で取得可能である場合、ステップＳ２の判定は、加速度センサのセンサ値に基づいて行ってもよい。

【0070】

更に、本実施形態に係る飛行体運用システム１は、上述した橋脚１７を含む構造物１１の点検に限らず、無人飛行体２を所定の飛行領域内で飛行させる各種の用途に適用可能である。例えば、本実施形態に係る飛行体運転システム１は、屋内等の、風による影響を受けない環境下で無人飛行体２を飛行させる用途にも適用可能である。無人飛行体２を屋内で飛行させる場合、飛行体運用システム１は、風向風速検出装置６を省略可能である。

【0071】

また、図１の飛行体運用システム１は、本実施形態に係る飛行体運用システムのシステム構成の一例に過ぎない。本実施形態に係る飛行体運用システム１は、例えば、無人飛行体２に接続するケーブル７として信号線を用い、当該信号線を利用して無人飛行体２の操縦、及び姿勢情報の取得等を行ってもよい。

【0072】

図１０は、クレーン装置の構成の変形例を説明する図である。
図１０に示すように、変形例に係るクレーン装置４は、支点位置調整機構４１と、機構保持部４２と、ケーブル巻取装置４３と、制御装置４４と、を含む。変形例に係るクレーン装置４における支点位置調整機構４１、機構保持部４２、及びケーブル巻取装置４３は、それぞれ、上記の構成及び機能を備える。

【0073】

これに対し、変形例に係るクレーン装置４における制御装置４４は、操縦機３から無人飛行体２の操縦に関する信号を取得し、当該信号を、ケーブル７を介して、無人飛行体２に送信する。また、制御装置４４は、ケーブル７を介して、無人飛行体２で検出した無人飛行体２の姿勢を示す情報や、無人飛行体２に搭載した撮像装置２２０で撮像した画像等を取得する。更に、制御装置４４は、上述したように、位置検出装置５から無人飛行体２の飛行位置を示す情報を取得するとともに、風向風速検出装置６から飛行環境における風向及び風速を示す情報を取得する。

【0074】

変形例に係るクレーン装置４における制御装置４４の機能的構成は、例えば、図１１に示したような構成とする。図１１は、変形例に係る制御装置の機能的構成を示す図である。

【0075】

図１１に示すように、変形例に係る制御装置４４は、情報収集部４４１０と、支点位置決定部４４２０と、アーム制御情報決定部４４３０と、アーム制御信号出力部４４４０と、ケーブル引出長決定部４４５０と、ドラム制御信号出力部４４６０とを備える。変形例に係る制御装置４４におけるこれらの構成要素４４１０〜４４６０は、それぞれ、上述した機能を持つ。また、変形例に係る制御装置４４における飛行体特徴記憶部４４９０には、図４及び図５を参照して説明した、ケーブル７の伸長方向として許容される角度を示す情報を含む、無人飛行体２についての特徴情報を記憶させる
また、変形例に係る制御装置４４は、上記の構成要素４４１０〜４４６０，及び４４９０に加え、飛行制御信号出力部４４７０を更に備える。飛行制御信号出力部４４７０は、無人飛行体２の操縦者による操縦機３の操作内容に応じた信号を操縦機３から取得し、操縦機３から取得した信号をケーブル７を介して無人飛行体に出力する。

【0076】

図１０及び図１１に示したように、ケーブル７を信号線として無人飛行体２を操縦することにより、例えば、操縦機３からの操縦に関する信号を確実に無人飛行体２に入力することが可能となる。このため、無人飛行体２が予期せぬ方向に移動して操縦不能な状態に陥ることを抑制することが可能となる。また、ケーブル７を信号線として無人飛行体２を操縦することにより、無線通信を行う場合と比べて、無人飛行体２における電力消費量を低減させることが可能となり、無人飛行体２の連続飛行時間を長くすることが可能となる。

【0077】

なお、変形例に係る飛行体運用システム１においても、例えば、屋内等の、風による影響を受けない環境下で無人飛行体２を飛行させる場合には、風向風速検出装置６を省略可能である。

【0078】

上記の実施形態に係る飛行体運用システム１におけるクレーン装置４の制御装置４４は、コンピュータと、該コンピュータに実行させる制御プログラムとにより実現可能である。以下、図１２を参照して、コンピュータと制御プログラムとにより実現される制御装置４４について説明する。

【0079】

図１２は、コンピュータのハードウェア構成を示す図である。
図１２に示すように、コンピュータ２０は、プロセッサ２００１と、主記憶装置２００２と、補助記憶装置２００３と、入力装置２００４と、出力装置２００５と、通信制御装置２００６と、入出力インタフェース２００７と、媒体駆動装置２００８と、を備える。コンピュータ２０におけるこれらの要素２００１〜２００８は、バス２０１０により相互に接続されており、要素間でのデータの受け渡しが可能になっている。

【0080】

プロセッサ２００１は、Central Processing Unit（ＣＰＵ）やMicro Processing Unit（ＭＰＵ）等である。プロセッサ２００１は、オペレーティングシステムを含む各種のプログラムを実行することにより、コンピュータ２０の全体の動作を制御する。また、プロセッサ２００１は、例えば、図６のフローチャートに沿った処理を含む、クレーン装置４の動作を制御する制御プログラムを実行する。

【0081】

主記憶装置２００２は、図示しないRead Only Memory（ＲＯＭ）及びRandom Access Memory（ＲＡＭ）を含む。主記憶装置２００２のＲＯＭには、例えば、コンピュータ２０の起動時にプロセッサ２００１が読み出す所定の基本制御プログラム等が予め記録されている。一方、主記憶装置２００２のＲＡＭは、プロセッサ２００１が、各種のプログラムを実行する際に必要に応じて作業用記憶領域として使用する。主記憶装置２００２のＲＡＭは、例えば、許容されるケーブル７の伸長方向の角度範囲を示す情報を含む飛行体の特徴情報、ケーブル支持部４１１５の位置、アーム部４１１０における各アームの方向及び長さ等の記憶に利用可能である。

【0082】

補助記憶装置２００３は、主記憶装置２００２のＲＡＭと比べて容量の大きい記憶装置であり、例えば、Hard Disk Drive（ＨＤＤ）や、フラッシュメモリのような不揮発性メモリ（Solid State Drive（ＳＳＤ）を含む）等である。補助記憶装置２００３は、プロセッサ２００１によって実行される各種のプログラムや各種のデータ等の記憶に利用可能である。補助記憶装置２００３は、例えば、図６のフローチャートに沿った処理を含む、クレーン装置４の動作を制御する制御プログラムの記憶に利用可能である。例えば、また、補助記憶装置２００３は、許容されるケーブル７の伸長方向の角度範囲を示す情報を含む飛行体の特徴情報、ケーブル支持部４１１５の位置、アーム部４１１０における各アームの方向及び長さ等の記憶に利用可能である。更に、補助記憶装置２００３は、例えば、無人飛行体２の飛行履歴、無人飛行体２に取り付けた撮像装置２２０で撮像した画像、無人飛行体２に取り付けた計測装置による計測結果等の記憶に利用可能である。

【0083】

入力装置２００４は、例えば、キーボード装置やタッチパネル装置等である。コンピュータ２０のオペレータ（利用者）が入力装置２００４に対して所定の操作を行うと、入力装置２００４は、その操作内容に対応付けられている入力情報をプロセッサ２００１に送信する。入力装置２００４は、例えば、クレーン装置４の起動命令の入力、無人飛行体２の特徴情報の入力、編集等に利用可能である。また、ケーブル７を信号線として利用する、変形例に係る制御装置４４（図１０及び図１１を参照）においては、入力装置２００４を、無人飛行体２の操縦機３として利用可能である。

【0084】

出力装置２００５は、例えば、液晶表示装置等の表示装置やプリンタ等の印刷装置である。出力装置２００５は、コンピュータ２０の動作状況、無人飛行体２に取り付けた撮像装置２２０で撮像した画像の表示、飛行履歴の表示や印刷等に利用可能である。

【0085】

通信制御装置２００６は、所定の通信規格に従って、コンピュータ２０と他の通信機器との間での各種通信を制御する装置である。通信制御装置２００６は、例えば、無人飛行体２（姿勢検出装置２１０）、及び位置検出装置５のそれぞれと無線又は有線による通信を行い、クレーン装置４の動作の制御に必要な情報の取得（収集）に利用可能である。無線通信装置２００６は、無人飛行体２（姿勢検出装置２１０）と通信を行い、無人飛行体２の姿勢を示す情報を取得する。また、無線通信装置２００６は、位置検出装置５から、無人飛行体２の飛行位置を示す情報を取得する。更に、飛行体運用システム１が風向風速検出装置６を含む場合、通信制御装置２００６は、風向風速検出装置６とも有線又は無線による通信を行い、無人飛行体２の飛行環境における風向及び風速を示す情報を取得する。

【0086】

入出力インタフェース２００７は、コンピュータ２０と、他の電子機器とを接続する。入出力インタフェース２００７は、例えば、Universal Serial Bus（ＵＳＢ）規格のコネクタを備える。入出力インタフェース２００７は、例えば、コンピュータ２０とクレーン装置４の支点位置調整機構４１との接続、コンピュータ２０とクレーン装置４のケーブル巻取装置４３との接続に利用可能である。また、入出力インタフェース２００７は、例えば、コンピュータ２０と、位置検出装置５、及び風向風速検出装置６のそれぞれとの接続にも利用可能である。更に、ケーブル７を信号線として利用する、変形例に係る制御装置４４（図１０及び図１１を参照）においては、ケーブル７を介したコンピュータ２０と無人飛行体２との接続に入出力インタフェース２００７を利用可能である。

【0087】

媒体駆動装置２００８は、可搬型記憶媒体２１に記録されているプログラムやデータの読み出し、補助記憶装置２００３に記憶されたデータ等の可搬型記憶媒体２１への書き込みを行う。媒体駆動装置２００８には、例えば、１種類又は複数種類の規格に対応したメモリカード用リーダ／ライタが利用可能である。媒体駆動装置２００８としてメモリカード用リーダ／ライタを用いる場合、可搬型記憶媒体２１としては、メモリカード用リーダ／ライタが対応している規格、例えば、Secure Digital（ＳＤ）規格のメモリカード（フラッシュメモリ）等を利用可能である。また、可搬型記録媒体２１としては、例えば、ＵＳＢ規格のコネクタを備えたフラッシュメモリ等が利用可能である。更に、コンピュータ２０が媒体駆動装置２００８として利用可能な光ディスクドライブを搭載している場合、当該光ディスクドライブで認識可能な各種の光ディスクを可搬型記録媒体２１として利用可能である。可搬型記録媒体２１として利用可能な光ディスクには、例えば、Compact Disc（ＣＤ）、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、Blu-ray Disc（登録商標）等がある。可搬型記録媒体２１は、例えば、図６のフローチャートに沿った処理を含む、クレーン装置４の動作を制御する制御プログラムの記憶に利用可能である。例えば、また、可搬型記録媒体２１は、許容されるケーブル７の伸長方向の角度範囲を示す情報を含む飛行体の特徴情報、ケーブル支持部４１１５の位置、アーム部４１１０における各アームの方向及び長さ等の記憶に利用可能である。更に、可搬型記録媒体２１は、例えば、無人飛行体２の飛行履歴、無人飛行体２に取り付けた撮像装置２２０で撮像した画像、無人飛行体２に取り付けた計測装置による計測結果等の記憶に利用可能である。

【0088】

クレーン装置４のオペレータが入力装置２００４を利用してクレーン装置４の起動命令等をコンピュータ２０に入力すると、プロセッサ２００１が、補助記憶装置２００３等の非一時的な記録媒体に記憶させた制御プログラムを読み出して実行する。制御プログラムを実行している間、コンピュータ２０は、予め定められた時間間隔で、図６のフローチャートに沿った処理を繰り返す。すなわち、コンピュータ２０は、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに風向及び風速を収集し、収集した情報に基づいてクレーン装置４のケーブル支持部４１１５の位置、及び供給ケーブル長の調整（制御）を行う。制御プログラムを実行している間、通信制御装置２００６は、制御装置４４における情報収集部４４１０として機能する（動作する）。また、制御プログラムを実行している間、プロセッサ２００１は、制御装置４４における支点位置決定部４４２０、アーム制御情報決定部４４３０、及びケーブル引出長決定部４４５０として機能する（動作する）。更に、制御プログラムを実行している間、プロセッサ２００１は、入出力インタフェースと協働してアーム制御信号出力部４４４０、及びドラム制御信号出力部４４６０として機能する（動作する）。

【0089】

また、制御プログラムを実行している間、主記憶装置２００２のＲＡＭや補助記憶装置２００３等は、飛行体特徴記憶部４４４０を含む、各種情報を記憶する記憶部として機能する。

【0090】

なお、制御装置４４として動作させるコンピュータ２０は、図１２に示した全ての要素２００１〜２００８を含む必要はなく、用途や条件に応じて一部の要素を省略することも可能である。例えば、コンピュータ２０は、媒体駆動装置２００８が省略されたものであってもよい。また、無人飛行体２の飛行位置及び姿勢、並びに風向及び風速等の情報を入出力インタフェース２００７を介して収集する場合、コンピュータ２０は、通信制御装置２００６が省略されたものであってもよい。

【0091】

以上記載した実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続された無人飛行体と、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集する情報収集部と、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、前記無人飛行体よりも上方であり、かつ前記無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定する支点位置決定部と、
決定した前記支点位置に基づいて、前記ケーブルを支持するケーブル支持部と、前記ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置における前記アーム部の動作についての制御情報を決定するアーム制御情報決定部と、
決定した前記支点位置と、前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置との位置関係、及び前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置と、前記無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、前記支点位置から前記無人飛行体におけるの前記ケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定するケーブル引出長決定部と、
決定した前記アーム部の動作についての制御情報に基づいて前記アーム部の動作を制御する支点位置調整機構と、
決定した前記ケーブルの長さに基づいて、前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さを変更するケーブル巻取装置と、
を備えることを特徴とする、飛行体運用システム。
（付記２）
前記無人飛行体における前記基準伸長方向は、正姿勢で飛行しているときに前記無人飛行体において鉛直上方となる方向であり、
前記支点位置決定部は、前記無人飛行体に接続された前記ケーブルが前記回転翼と接触する前記ケーブルの伸長方向と、前記基準伸長方向との角度に基づいて予め設定された、許容される前記ケーブルの伸長方向の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定する、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記３）
前記情報収集部は、前記無人飛行体の飛行領域の近傍に設置された位置検出装置から前記無人飛行体の飛行位置を示す情報を取得するとともに、前記無人飛行体が備える姿勢検出装置から前記無人飛行体の姿勢を示す情報を取得する、
ことを特徴する付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記４）
前記情報収集部は、更に、前記無人飛行体の周囲における風向及び風速を含む情報を取得し、
前記支点位置決定部は、前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢、並びに前記風向及び風速に基づいて前記支点位置を決定する、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記５）
前記ケーブルは信号線を含み、
前記情報収集部は、前記信号線を介して前記無人飛行体の姿勢を示す情報を取得する、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記６）
前記ケーブルは、前記無人飛行体を操縦する操縦機と前記無人飛行体とを接続する第１の信号線と、前記情報収集部と前記無人飛行体とを接続する第２の信号線とを含み、
前記情報収集部は、前記信号線を介して前記無人飛行体の姿勢を示す情報を取得する、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記７）
前記クレーン装置の前記アーム部は、軸心方向に伸縮可能なアームと、軸心方向を回転軸として回転可能なアームとを含み、
前記アーム制御情報決定部は、前記伸縮可能なアームの長さと、前記回転可能なアームの回転角度を含む制御情報を決定する、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記８）
前記支点位置決定部は、前記支点位置を決定する前に、前記無人飛行体の飛行位置の時間変化に基づいて前記無人飛行体の移動方向及び単位時間当たりの移動量を算出し、前記無人飛行体の単位時間当たりの下降量が閾値以上である場合には、前記ケーブル支持部に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さの変更を阻止させる、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行体運用システム。
（付記９）
コンピュータが、
正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続された無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集し、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、前記無人飛行体よりも上方であり、かつ前記無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定し、
決定した前記支点位置に基づいて、前記ケーブルを支持するケーブル支持部と、前記ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置における前記アーム部の動作についての制御情報を決定し、
決定した前記支点位置と、前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置との位置関係、及び前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置と、前記無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、前記支点位置から前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定し、
決定した前記アーム部の動作についての制御情報に基づいて前記クレーン装置に前記アーム部の動作を制御させるとともに、決定した前記ケーブルの長さに基づいて、前記クレーン装置に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さを変更させる、
処理を実行することを特徴とするクレーン装置制御方法。
（付記１０）
前記無人飛行体における前記基準伸長方向は、正姿勢で飛行しているときに前記無人飛行体において鉛直上方となる方向であり、
前記支点位置を決定する処理において、前記コンピュータは、前記無人飛行体に接続された前記ケーブルが前記回転翼と接触する前記ケーブルの伸長方向と、前記基準伸長方向との角度に基づいて予め設定された、許容される前記ケーブルの伸長方向の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定する、
ことを特徴とする付記９に記載のクレーン装置制御方法。
（付記１１）
前記コンピュータは、前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢とともに、前記無人飛行体の周囲における風向及び風速を含む情報を収集し、
前記支点位置を決定する処理において、前記コンピュータは、前記風向及び風速に基づいて、風による前記無人飛行体の移動方向及び移動量を推定し、当該推定結果と、前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢とに基づいて、前記支点位置を決定する、
ことを特徴とする付記９に記載のクレーン装置制御方法。
（付記１２）
前記クレーン装置の前記アーム部は、軸心方向に伸縮可能なアームと、軸心方向を回転軸として回転可能なアームとを含み、
前記アーム部の動作についての制御情報を決定する処理において、前記コンピュータは、前記伸縮可能なアームの長さと、前記回転可能なアームの回転角度を含む前記制御情報を決定する、
ことを特徴とする付記９に記載のクレーン装置制御方法。
（付記１３）
前記支点位置を決定する前に、前記コンピュータが、前記無人飛行体の飛行位置の時間変化に基づいて前記無人飛行体の移動方向及び単位時間当たりの移動量を算出し、前記無人飛行体の単位時間当たりの下降量が閾値以上である場合には、前記ケーブル支持部に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さの変更を阻止させる、
ことを特徴とする付記９に記載のクレーン装置制御方法。
（付記１４）
正姿勢で飛行しているときに上方を向く面にケーブルが接続された無人飛行体の飛行位置及び姿勢を収集し、
前記無人飛行体の飛行位置及び姿勢に基づいて、前記無人飛行体よりも上方であり、かつ前記無人飛行体における基準伸長方向から所定の角度範囲内となる方向の延長上に前記ケーブルを支持する支点位置を決定し、
決定した前記支点位置に基づいて、前記ケーブルを支持するケーブル支持部と、前記ケーブル支持部の位置を変更するアーム部とを備えたクレーン装置における前記アーム部の動作についての制御情報を決定し、
決定した前記支点位置と、前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置との位置関係、及び前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置と、前記無人飛行体の回転翼の旋回領域との位置関係に基づいて、前記支点位置から前記無人飛行体における前記ケーブルの接続位置までのケーブルの長さを決定し、
決定した前記アーム部の動作についての制御情報に基づいて前記クレーン装置に前記アーム部の動作を制御させるとともに、決定した前記ケーブルの長さに基づいて、前記クレーン装置に前記ケーブル支持部から供給される前記ケーブルの長さを変更させる、
処理をコンピュータに実行させる制御プログラム。

【符号の説明】

【0092】

１ 飛行体運用システム
２ 無人飛行体
２０１〜２０４ 回転翼
２１０ 姿勢検出装置
２２０ 撮像装置
３ 操縦機
４ クレーン装置
４１ 支点位置調整機構
４１１０ アーム部
４１１１〜４１１４ アーム
４１１５ ケーブル支持部
４１２０ 台座部
４２ 機構保持部
４３ ケーブル巻取装置
４３０１ ドラム
４４ 制御装置
４４１０ 情報収集部
４４２０ 支点位置決定部
４４３０ アーム制御情報決定部
４４４０ アーム制御信号出力部
４４５０ ケーブル引出長決定部
４４６０ ドラム制御信号出力部
５ 位置検出装置
６ 風向風速検出装置
７ ケーブル
１０ 操縦者
１１ 構造物
１１０１ 壁面
１６ 橋梁
１７ 橋脚
１７０１（橋脚の）壁面
２０ コンピュータ
２００１ プロセッサ
２００２ 主記憶装置
２００３ 補助記憶装置
２００４ 入力装置
２００５ 出力装置
２００６ 通信制御装置
２００７ 入出力インタフェース
２００８ 媒体駆動装置
２０１０ バス
２１ 可搬型記録媒体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】