特開 2022-162208 清掃システム、無人飛行装置および自律走行清掃装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022162208

(43)【公開日】2022-10-24

(54)【発明の名称】清掃システム、無人飛行装置および自律走行清掃装置

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/02 20200101AFI20221017BHJP

   G05D 1/10 20060101ALI20221017BHJP

【ＦＩ】

G05D1/02 H

G05D1/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021066903

(22)【出願日】2021-04-12

(71)【出願人】

【識別番号】000101617

【氏名又は名称】アマノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111202

【弁理士】

【氏名又は名称】北村 周彦

(74)【代理人】

【識別番号】100187562

【弁理士】

【氏名又は名称】沼田 義成

(72)【発明者】

【氏名】仁杉 元昭

【テーマコード（参考）】

5H301

【Ｆターム（参考）】

5H301AA01

5H301AA06

5H301BB11

5H301CC03

5H301CC04

5H301CC06

5H301CC07

5H301CC10

5H301DD05

5H301GG09

(57)【要約】

【課題】広範囲に散乱した収集対象物を、容易且つ確実に、自動的に収集、清掃する。
【解決手段】
清掃システム１は、自律走行清掃装置４と無人飛行装置２とを備える。自律走行清掃装置４は、装置本体３０と、走行部３１と、走行経路上で清掃を行う清掃部３２と、清掃エリアの環境地図を取得する環境地図取得部６０として機能する制御部３８と、無人飛行装置２と無線通信を行う通信部４０とを備える。無人飛行装置２は、撮像部１２と、自律走行清掃装置４と無線通信を行う通信部１８とを備える。撮像部１２は、無人飛行装置２が清掃エリアの上空を飛行したときに、清掃エリアを上空から撮像して撮像データを生成する。通信部１８は、撮像データを自律走行清掃装置４へ送信する。制御部３８は、撮像部１２によって撮像された撮像データを環境地図に関連付けることで、撮像データを環境地図に反映させるデータ反映部６１として機能する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置を備えた清掃システムであって、
無人飛行装置を更に備え、
前記自律走行清掃装置は、
装置本体と、
前記装置本体を走行させる走行部と、
前記装置本体の走行経路上で清掃を行う清掃部と、
前記自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得する環境地図取得部と、
前記無人飛行装置と無線通信を行う第１通信部と、を備え、
前記無人飛行装置は、
撮像部と、
前記自律走行清掃装置と無線通信を行う第２通信部と、を備え、
前記撮像部は、前記無人飛行装置が前記清掃エリアの上空を飛行したときに、前記清掃エリアを上空から撮像して撮像データを生成し、
前記第２通信部は、前記第１通信部と無線通信を行って前記撮像データを前記自律走行清掃装置へ送信し、
前記自律走行清掃装置は、前記撮像部によって撮像された前記撮像データを前記環境地図に関連付けることで、該撮像データを前記環境地図に反映させるデータ反映部を備えることを特徴とする清掃システム。

【請求項2】

前記自律走行清掃装置は、
前記撮像部によって撮像された前記撮像データに基づいて、前記清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する対象物判別部を備え、
前記データ反映部は、前記対象物判別部によって判別された前記収集対象物および前記非収集対象物を前記環境地図に反映し、
前記自律走行清掃装置は、
前記環境地図に基づいて前記収集対象物を清掃するように前記自動走行清掃を実行するための清掃プランを作成する清掃プラン作成部と、
前記清掃プランに基づいて前記自動走行清掃を実行する自動走行清掃制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の清掃システム。

【請求項3】

前記無人飛行装置は、飛行時のダウンウォッシュを利用して前記収集対象物を前記清掃エリア内の所定の収集位置に吹き寄せ集める収集動作を制御する飛行制御部を備え、
前記撮像部は、前記収集動作の実行後に、前記収集位置を含む前記清掃エリアを撮像して前記撮像データを生成し、
前記データ反映部は、前記撮像データに撮像された前記収集位置を前記環境地図に反映し、
前記清掃プラン作成部は、前記環境地図に基づいて前記収集位置における前記収集対象物を優先的に清掃するように前記自動走行清掃を実行するための前記清掃プランを作成することを特徴とする請求項２に記載の清掃システム。

【請求項4】

前記自律走行清掃装置は、前記装置本体の周囲の障害物の位置関係を計測した計測結果に基づいて、前記障害物を認識する障害物認識部を備え、
前記対象物判別部は、前記障害物認識部によって認識された前記障害物の認識情報に基づいて、前記清掃エリアの床面上または地面上の前記非収集対象物を判別し、
前記対象物判別部によって前記撮像データまたは前記認識情報に基づいて判別された前記非収集対象物の一方の側に前記収集位置を設定する収集位置設定部を備えることを特徴とする請求項３に記載の清掃システム。

【請求項5】

無人飛行装置であって、
清掃エリアの上空を飛行したときに、前記清掃エリアを上空から撮像して撮像データを生成する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された前記撮像データに基づいて、前記清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する対象物判別部と、
前記対象物判別部によって前記撮像データに基づいて判別された前記非収集対象物の一方の側に収集位置を設定する収集位置設定部と、
飛行時のダウンウォッシュを利用して前記収集対象物を前記清掃エリア内の前記収集位置に吹き寄せ集める収集動作を制御する飛行制御部と、
自律走行清掃装置と無線通信を行う通信部と、
を備え、
前記撮像部は、前記収集動作の実行後に、前記収集位置を含む前記清掃エリアを撮像して前記撮像データを生成し、
前記通信部は、前記収集動作の実行後に前記撮像部によって撮像した前記撮像データを、前記自律走行清掃装置と無線通信を行って前記自律走行清掃装置へ送信することを特徴とする無人飛行装置。

【請求項6】

前記撮像データに基づいて前記自律走行清掃装置の位置を検出する清掃装置検出部を更に備え、
前記収集位置設定部は、前記対象物判別部によって判別された前記非収集対象物のうち、前記自律走行清掃装置に近い前記非収集対象物の一方の側に前記収集位置を設定することを特徴とする請求項５に記載の無人飛行装置。

【請求項7】

前記収集位置設定部は、前記清掃エリアの床面上または地面上に立設され、前記清掃エリアを区切るランドマークを前記撮像データに基づいて認識し、認識した前記ランドマークの一方の側に前記収集位置を設定することを特徴とする請求項５に記載の無人飛行装置。

【請求項8】

前記清掃装置検出部は、前記自律走行清掃装置が送出したビーコン信号を検出して前記自律走行清掃装置の位置を検出することを特徴とする請求項６に記載の無人飛行装置。

【請求項9】

前記清掃装置検出部は、前記自律走行清掃装置が周囲の障害物の位置関係を計測するためにレーザーレンジファインダによって送出した赤外線を前記ビーコン信号として検出して前記自律走行清掃装置の位置を検出することを特徴とする請求項８に記載の無人飛行装置。

【請求項10】

前記清掃エリアの床面上または地面上を移動する移動体を判別する移動体判別部を備え、
前記飛行制御部は、前記移動体判別部によって前記移動体を判別した場合には、飛行を中断することを特徴とする請求項５に記載の無人飛行装置。

【請求項11】

自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置であって、
装置本体と、
前記装置本体を走行させる走行部と、
前記装置本体の走行経路上で清掃を行う清掃部と、
前記自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得する環境地図取得部と、
無人飛行装置が前記清掃エリアの上空を飛行して前記清掃エリアを上空から撮像して生成した撮像データを、前記無人飛行装置と無線通信を行うことによって前記無人飛行装置から受信する通信部と、
前記通信部によって前記無人飛行装置から受信した前記撮像データを前記環境地図に関連付けることで、該撮像データを前記環境地図に反映させるデータ反映部と、を備えることを特徴とする自律走行清掃装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置を備えた清掃システム、この自律走行清掃装置と連携可能な無人飛行装置、およびこの自律走行清掃装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、自律走行清掃装置は、清掃エリアを自律的に走行して、清掃エリアの床面上または地面上の塵埃や落葉などのゴミを自動で収集して清掃するように自動走行清掃を実行するものがある。また、自律走行清掃装置には、無人飛行装置と連携して自動走行清掃を実行するものがある。

【0003】

例えば、特許文献１の掃除システムでは、床面上を掃除する自走式のロボット掃除装置と、空中を飛行移動する飛行体装置とが連携して掃除動作を行う。飛行体装置は、掃除エリア内の連携場所において、掃除補助具を用いて床面よりも高い場所の掃除対象物を床面に落下させる動作をし、掃除対象物を床面に落下させる動作に関する通知を、通信部を通じてロボット掃除装置に伝達する。ロボット掃除装置は、掃除エリア内の連携場所において、掃除対象物を床面に落下させる動作に関する通知を受けてから所定時間経過した後、連携場所の床面上を走行して掃除をすることで連携動作を実行する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－９１３２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の掃除システムのような従来の技術では、飛行体装置が、掃除エリア内の連携場所において、床面よりも高い場所のゴミなどの掃除対象物を、掃除補助具を用いて床面に落下させている。しかしながら、床面より高い位置にある掃除対象物は、必ず連携場所に落下するとは限らないので、連携場所に落下しなかった掃除対象物が清掃されず床面に残ったままとなってしまう。

【0006】

また、例えば、木々が隣接して植えられている公園や駐車場などでは、季節によって多数の落葉などが舞い散って地面に広範囲に散乱することがある。このような広範囲に亘る清掃エリアでは、落葉などの収集対象物を清掃、収集することが大変であるため、効率よく自動清掃することが求められている。更に、駐車場では、車両がランダムに駐車され、また、落葉などの収集対象物が車両の視覚に隠れるように散乱することがあるので、駐車場において収集対象物を目視で探すことは非常に手間が掛かる。そのため、駐車場に広範囲に散乱した収集対象物を、自動的に収集、清掃することは非常に困難である。

【0007】

本発明は、上記したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、広範囲に散乱した収集対象物を、容易且つ確実に、自動的に収集、清掃することができる清掃システム、無人飛行装置および自律走行清掃装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の第１の清掃システムは、自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置を備えた清掃システムであって、無人飛行装置を更に備え、前記自律走行清掃装置は、装置本体と、前記装置本体を走行させる走行部と、前記装置本体の走行経路上で清掃を行う清掃部と、前記自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得する環境地図取得部と、前記無人飛行装置と無線通信を行う第１通信部と、を備え、前記無人飛行装置は、撮像部と、前記自律走行清掃装置と無線通信を行う第２通信部と、を備え、前記撮像部は、前記無人飛行装置が前記清掃エリアの上空を飛行したときに、前記清掃エリアを上空から撮像して撮像データを生成し、前記第２通信部は、前記第１通信部と無線通信を行って前記撮像データを前記自律走行清掃装置へ送信し、前記自律走行清掃装置は、前記撮像部によって撮像された前記撮像データを前記環境地図に関連付けることで、該撮像データを前記環境地図に反映させるデータ反映部を備えることを特徴とする。

【0009】

本発明の第１の清掃システムによれば、無人飛行装置が撮影した清掃エリアの撮像データを環境地図に反映させることで、自律走行清掃装置が確認できない死角の情報を取得することができ、清掃エリアをより詳細に示す環境地図を取得することができる。従って、自律走行清掃装置は、清掃エリアにおいて広範囲に散乱した収集対象物を、容易且つ確実に、自動的に収集、清掃することができる。

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の第２の清掃システムでは、前記自律走行清掃装置は、前記撮像部によって撮像された前記撮像データに基づいて、前記清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する対象物判別部を備え、前記データ反映部は、前記対象物判別部によって判別された前記収集対象物および前記非収集対象物を前記環境地図に反映し、前記自律走行清掃装置は、前記環境地図に基づいて前記収集対象物を清掃するように前記自動走行清掃を実行するための清掃プランを作成する清掃プラン作成部と、前記清掃プランに基づいて前記自動走行清掃を実行する自動走行清掃制御部と、を備えることを特徴とする。

【0011】

本発明の第２の清掃システムによれば、自律走行清掃装置が確認できない死角の情報を取得することができ、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より確実に収集することができる清掃プランを作成することができる。

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の第３の清掃システムでは、前記無人飛行装置は、飛行時のダウンウォッシュを利用して前記収集対象物を前記清掃エリア内の所定の収集位置に吹き寄せ集める収集動作を制御する飛行制御部を備え、前記撮像部は、前記収集動作の実行後に、前記収集位置を含む前記清掃エリアを撮像して前記撮像データを生成し、前記データ反映部は、前記撮像データに撮像された前記収集位置を前記環境地図に反映し、前記清掃プラン作成部は、前記環境地図に基づいて前記収集位置における前記収集対象物を優先的に清掃するように前記自動走行清掃を実行するための前記清掃プランを作成することを特徴とする。

【0013】

本発明の第３の清掃システムによれば、自律走行清掃装置は、収集対象物を収集させた収集位置の清掃をすれば、清掃エリアの収集対象物の大部分を清掃できることになり、清掃効率を向上することができる。そのため、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集することができる。

【0014】

上記課題を解決するために、本発明の第４の清掃システムでは、前記自律走行清掃装置は、前記装置本体の周囲の障害物の位置関係を計測した計測結果に基づいて、前記障害物を認識する障害物認識部を備え、前記対象物判別部は、前記障害物認識部によって認識された前記障害物の認識情報に基づいて、前記清掃エリアの床面上または地面上の前記非収集対象物を判別し、前記対象物判別部によって前記撮像データまたは前記認識情報に基づいて判別された前記非収集対象物の一方の側に前記収集位置を設定する収集位置設定部を備えることを特徴とする。

【0015】

本発明の第４の清掃システムによれば、収集位置で非収集対象物を利用することで、収集対象物をより確実に吹き寄せ集めることができ、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集して清掃することができる。

【0016】

上記課題を解決するために、本発明の第１の無人飛行装置は、清掃エリアの上空を飛行したときに、前記清掃エリアを上空から撮像して撮像データを生成する撮像部と、前記撮像部によって撮像された前記撮像データに基づいて、前記清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する対象物判別部と、前記対象物判別部によって前記撮像データに基づいて判別された前記非収集対象物の一方の側に収集位置を設定する収集位置設定部と、飛行時のダウンウォッシュを利用して前記収集対象物を前記清掃エリア内の前記収集位置に吹き寄せ集める収集動作を制御する飛行制御部と、自律走行清掃装置と無線通信を行う通信部と、を備え、前記撮像部は、前記収集動作の実行後に、前記収集位置を含む前記清掃エリアを撮像して前記撮像データを生成し、前記通信部は、前記収集動作の実行後に前記撮像部によって撮像した前記撮像データを、自律走行清掃装置と無線通信を行って前記自律走行清掃装置へ送信することを特徴とする。

【0017】

本発明の第１の無人飛行装置によれば、収集対象物を収集させた収集位置を自律走行清掃装置に提供することができるので、自律走行清掃装置はこの収集位置の清掃をすれば、清掃エリアの収集対象物の大部分を清掃できることになり、清掃効率を向上することができる。そのため、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集することができる。

【0018】

上記課題を解決するために、本発明の第２の無人飛行装置は、前記撮像データに基づいて前記自律走行清掃装置の位置を検出する清掃装置検出部を更に備え、前記収集位置設定部は、前記対象物判別部によって判別された前記非収集対象物のうち、前記自律走行清掃装置に近い前記非収集対象物の一方の側に前記収集位置を設定することを特徴とする。

【0019】

本発明の第２の無人飛行装置によれば、自律走行清掃装置に近い非収集対象物を収集位置として利用することで、収集対象物をより確実に吹き寄せ集めることができ、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集することができる。

【0020】

上記課題を解決するために、本発明の第３の無人飛行装置では、前記収集位置設定部は、前記清掃エリアの床面上または地面上に立設され、前記清掃エリアを区切るランドマークを前記撮像データに基づいて認識し、認識した前記ランドマークの一方の側に前記収集位置を設定することを特徴とする。

【0021】

本発明の第３の無人飛行装置によれば、収集対象物を吹き寄せ集める非収集対象物が清掃エリアにない場合でも、収集対象物を吹き寄せ集めるためのランドマークを簡単に清掃エリアに設置することができ、収集対象物を吹き寄せ集めることができるようになる。

【0022】

上記課題を解決するために、本発明の第４の無人飛行装置では、前記清掃装置検出部は、前記自律走行清掃装置が送出したビーコン信号を検出して前記自律走行清掃装置の位置を検出することを特徴とする。

【0023】

また、本発明の第５の無人飛行装置では、前記清掃装置検出部は、前記自律走行清掃装置が周囲の障害物の位置関係を計測するためにレーザーレンジファインダによって送出した赤外線を前記ビーコン信号として検出して前記自律走行清掃装置の位置を検出することを特徴とする。

【0024】

本発明の第４または第５の無人飛行装置によれば、自律走行清掃装置の位置をより容易且つより確実に把握した上で、自律走行清掃装置に近い非収集対象物を、収集対象物の収集位置として利用することができ、収集対象物をより確実に吹き寄せ集めることができる。

【0025】

上記課題を解決するために、本発明の第６の無人飛行装置は、前記清掃エリアの床面上または地面上を移動する移動体を判別する移動体判別部を備え、前記飛行制御部は、前記移動体判別部によって前記移動体を判別した場合には、飛行を中断することを特徴とする。

【0026】

本発明の第６の無人飛行装置によれば、無人飛行装置が、清掃エリアの空撮画像を撮像するための飛行や、収集対象物を収集するための飛行において、人などの移動体が存在する場合には飛行を中断することで、安全性を向上することができる。

【0027】

上記課題を解決するために、本発明の第１の自律走行清掃装置は、自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置であって、装置本体と、前記装置本体を走行させる走行部と、前記装置本体の走行経路上で清掃を行う清掃部と、前記自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得する環境地図取得部と、無人飛行装置が前記清掃エリアの上空を飛行して前記清掃エリアを上空から撮像して生成した撮像データを、前記無人飛行装置と無線通信を行うことによって前記無人飛行装置から受信する通信部と、前記通信部によって前記無人飛行装置から受信した前記撮像データを前記環境地図に関連付けることで、該撮像データを前記環境地図に反映させるデータ反映部と、を備えることを特徴とする。

【0028】

本発明の第１の自律走行清掃装置によれば、無人飛行装置が撮影した清掃エリアの撮像データを環境地図に反映させることで、自律走行清掃装置が確認できない死角の情報を取得することができ、清掃エリアをより詳細に示す環境地図を取得することができる。従って、自律走行清掃装置は、清掃エリアにおいて広範囲に散乱した収集対象物を、容易且つ確実に、自動的に収集、清掃することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明によれば、広範囲に散乱した収集対象物を、容易且つ確実に、自動的に収集、清掃することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明の実施形態に係る清掃システムの構成を示す概要図である。

【図2】本発明の実施形態に係る清掃システムの概要的な構成を示すブロック図である。

【図3】本発明の実施形態に係る清掃システムの電気的な構成を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の手動飛行の対象となる清掃エリアの例を示す平面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の手動飛行の対象となる清掃エリアに収集対象物が散乱した場合の例を示す平面図である。

【図6】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、収集対象物が散乱した清掃エリアに対して無人飛行装置が手動飛行を行う場合の例を示す平面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置が手動飛行を行って収集対象物を収集位置に集めた場合の例を示す平面図である。

【図8】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の手動飛行の動作の例を示すフローチャートである。

【図9】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の手動飛行後の自律走行清掃装置の自動走行清掃の動作の例を示すフローチャートである。

【図10】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の自動飛行および自律走行清掃装置の自動走行清掃の動作の例を示すフローチャートである。

【図11】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の自動飛行および自律走行清掃装置の自動走行清掃の動作のその他の例を示すフローチャートである。

【図12】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の自動飛行の対象となる清掃エリアに対する自律走行清掃装置の計測部の計測範囲の例を示す平面図である。

【図13】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置の自動飛行の対象となる清掃エリアに対する無人飛行装置の撮像範囲の例を示す平面図である。

【図14】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、収集対象物が散乱した清掃エリアに対して無人飛行装置が自動飛行を行う場合の例を示す平面図である。

【図15】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、無人飛行装置が自動飛行を行って収集対象物を収集位置に集めた場合の例を示す平面図である。

【図16】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、収集位置を設定する非収集対象物がない清掃エリアの例を示す平面図である。

【図17】本発明の実施形態に係る清掃システムにおいて、収集位置を設定する非収集対象物がない清掃エリアに対して、収集位置を設定するためのランドマークを設置した例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の実施形態は、本発明の好適な具体例であって、種々の好ましい技術を開示しているが、本発明の技術範囲はこれらの態様に限定されるものではない。

【0032】

本発明の実施形態による清掃システム１について説明する。図１に示すように、清掃システム１は、無人飛行装置２と、無人飛行装置２を操縦するための操縦装置３と、自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置４とを備える。無人飛行装置２と自律走行清掃装置４とは、連携可能に構成される。

【0033】

本実施形態の無人飛行装置２について説明する。

【0034】

無人飛行装置２は、例えば、操縦装置３による操縦や予め設定されたプログラムに従って飛行動作を行うものであり、いわゆるドローンなどで構成される。図１に示すように、無人飛行装置２は、各部を収容するための装置本体１０と、装置本体１０を飛行させるための飛行部１１と、周囲の画像を撮像するための撮像部１２とを備える。

【0035】

また、無人飛行装置２は、図２に示すように、無人飛行装置２の位置情報を取得する測位部１３と、無人飛行装置２の飛行状態を検知する飛行検知部１４と、無人飛行装置２の各部に電力を供給し、バッテリー（図示せず）の残量監視や充電を制御するための電源部１５とを備える。

【0036】

更に、無人飛行装置２は、無人飛行装置２の各部および各種機能（飛行部１１による飛行、撮像部１２による撮像など）を統括制御する制御部１６と、飛行部１１の飛行プログラムである飛行プランや撮像部１２が撮像した撮像データなどを記憶する記憶部１７とを備える。なお、無人飛行装置２は、操縦装置３や自律走行清掃装置４などの外部機器と無線通信するための通信部１８（第２通信部）を備える。

【0037】

次に、無人飛行装置２の各部を説明する。飛行部１１は、装置本体１０の上部に複数（例えば、４つ）の飛行翼１１ａを備え、また、複数の飛行翼１１ａをそれぞれ回転駆動する複数の飛行用モータ１１ｂを備える。飛行部１１は、制御部１６によって各飛行用モータ１１ｂの回転数を制御することで、無人飛行装置２の飛行高度、飛行方向、飛行姿勢、飛行速度などを制御する。

【0038】

撮像部１２は、装置本体１０の下部に設けられ、無人飛行装置２の下方の空撮画像を撮像して撮像データを生成する。撮像部１２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラなどで構成される。撮像部１２は、撮像データとして、撮像した空撮画像の画像そのもの、または／および、撮像した空撮画像の画像解析データを生成して出力する。

【0039】

測位部１３は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）やＧＰＳ（Global Positioning System）などの衛星測位システムを利用して無人飛行装置２の位置情報を取得する。飛行検知部１４は、ジャイロセンサなどで構成され、飛行中の無人飛行装置２の姿勢変化や加速度などの飛行状態を検知する。

【0040】

電源部１５は、装置本体１０内部に搭載されたバッテリー（電源）および充電回路を備え、外部電源に接続することでバッテリーが充電され、また、無人飛行装置２の各部へと電力を供給する。

【0041】

制御部１６は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのコンピュータ用デバイスで構成され、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどを含む記憶部１７に接続されている。また、制御部１６は、上記の飛行部１１、撮像部１２、測位部１３、飛行検知部１４および電源部１５などの無人飛行装置２の各部に接続されている。

【0042】

また、制御部１６は、通信部１８を介して外部機器と通信可能に接続される。通信部１８は、例えば、操縦装置３や自律走行清掃装置４と、Bluetooth（登録商標）などの通信規格によって無線通信を行う。通信部１８は、例えば、操縦装置３から飛行指示を受信したり、操縦装置３から撮像部１２に対する空撮画像の撮像指示を受信したり、撮像部１２が撮像した空撮画像の撮像データを操縦装置３や自律走行清掃装置４へと送信したりする。

【0043】

記憶部１７は、無人飛行装置２の各部および各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御部１６が、記憶部１７に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、無人飛行装置２の各部および各種機能を統括制御する。例えば、制御部１６は、記憶部１７に記憶されたプログラムを実行することにより、図３に示すように、飛行制御部５０、飛行プラン作成部５１、撮像制御部５２、対象物判別部５３、収集位置設定部５４、清掃装置検出部５５および移動体判別部５６として動作する。

【0044】

飛行制御部５０は、通信部１８が操縦装置３から飛行指示を受信したときに、その飛行指示に応じて飛行部１１の複数の飛行用モータ１１ｂを制御して飛行翼１１ａをそれぞれ回転駆動し、飛行部１１の手動飛行を制御して、無人飛行装置２の飛行高度、飛行方向、飛行姿勢、飛行速度などを制御する。なお、飛行制御部５０は、飛行部１１を手動飛行するとき、飛行部１１の飛行翼１１ａの回転によって生じるダウンウォッシュによって、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を所定の収集方向（収集位置）に向けて収集することができる。

【0045】

また、飛行制御部５０は、記憶部１７に予め記憶された飛行プログラムである飛行プランに従って自動飛行を行うように飛行部１１を制御する。なお、飛行プランには、無人飛行装置２の飛行経路や、飛行経路の各位置の飛行高度、飛行方向、飛行姿勢、飛行速度などの情報が含まれる。

【0046】

例えば、飛行プランには、自律走行清掃装置４によって清掃する清掃エリアを事前に確認するために予め作成された事前飛行プランがある。事前飛行プランは、無人飛行装置２の撮像部１２によって清掃エリアの空撮画像を撮像するために、清掃エリアの所定位置で清掃エリアを見渡せるような飛行高度までホバリングする事前飛行を行うように作成される。事前飛行プランには、撮像部１２の撮像タイミングとして、無人飛行装置２の飛行経路上の撮像位置や撮像高度が設定される。なお、事前飛行プランは、清掃エリアの一つの撮像位置で空撮画像を撮像するために一回のホバリングを行うように作成されてもよく、あるいは、清掃エリアの複数の撮像位置で空撮画像を撮像するために各撮像位置への移動飛行と各撮像位置でのホバリングとを行うように作成されてもよい。

【0047】

飛行制御部５０は、通信部１８が操縦装置３から自動飛行指示を受信すると、事前飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して、無人飛行装置２の事前飛行を行う。

【0048】

飛行プラン作成部５１は、飛行プランとして、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を、飛行部１１の飛行翼１１ａの回転によって生じるダウンウォッシュによって収集補助（アシスト）する自動収集飛行を行うように収集飛行プランを作成する。清掃エリアの地形や大きさは、清掃エリア毎に異なり、また、清掃エリア上の収取対象物の散乱状況は、清掃を行う毎に異なるので、飛行プラン作成部５１は、清掃を行う毎に収集飛行プランを作成する。

【0049】

飛行プラン作成部５１は、対象物判別部５３によって判別された収集対象物および非収集対象物や、収集位置設定部５４によって設定された収集位置に基づいて収集飛行プランを作成する。具体的には、飛行プラン作成部５１は、ダウンウォッシュによって収集対象物を収集位置に吹き寄せ集めるように飛行する飛行経路であって、非収集対象物を避けて飛行する飛行経路となるように収集飛行プランを作成する。

【0050】

また、飛行プラン作成部５１は、自動収集飛行の終了時に、無人飛行装置２の撮像部１２によって清掃エリアの空撮画像を撮像して清掃エリアの解析用の撮像データを生成するために、清掃エリアの所定位置で清掃エリアを見渡せるような飛行高度までホバリングする事後飛行を行うように収集飛行プランを作成する。なお、事後飛行は、事前飛行と同様に動作してよい。

【0051】

飛行プラン作成部５１は、飛行制御部５０が無人飛行装置２の事前飛行を行って清掃エリアの撮像データを生成すると、この撮像データにもとづいて収集飛行プランを作成する。また、飛行制御部５０は、飛行プラン作成部５１が収集飛行プランを作成すると、この収集飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して、無人飛行装置２の自動収集飛行を行う。

【0052】

撮像制御部５２は、無人飛行装置２が手動飛行または自動飛行する間に飛行状況を操縦装置３で確認するために、撮像部１２を制御して無人飛行装置２の下方の空撮画像を撮像する。このとき、撮像制御部５２は、撮像部１２によって定期的な静止画または動画を撮像させて確認用の撮像データを生成させ、通信部１８によって操縦装置３へと送信させる。

【0053】

撮像制御部５２は、清掃エリアを解析する撮像データを生成するために、操縦装置３から撮像指示を受信したときに、その撮像指示に応じて撮像部１２を制御して無人飛行装置２の下方の空撮画像を撮像する。また、撮像制御部５２は、清掃エリアを解析する撮像データを生成するために、無人飛行装置２が事前飛行プランに応じて自動飛行する際に、事前飛行プランに設定された撮像位置や撮像高度に応じて撮像部１２を制御して無人飛行装置２の下方の空撮画像を撮像する。このとき、撮像制御部５２は、撮像部１２によって静止画を撮像させて解析用の撮像データを生成させ、通信部１８によって操縦装置３や自律走行清掃装置４へと送信させる。

【0054】

対象物判別部５３は、飛行プラン作成部５１によって収集飛行プランを作成するために、撮像部１２によって撮像された解析用の撮像データに基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する。例えば、対象物判別部５３は、床面や地面と、落葉などの収集対象物と、壁などの非収集対象物とのそれぞれの形状や色の違いに基づいてセマンティックセグメンテーション手法などに代表される画像解析技術を利用して、収集対象物や非収集対象物を床面や地面と識別して判別し、更に、収集対象物や非収集対象物とを識別して判別する。対象物判別部５３は、判別した収集対象物や非収集対象物の清掃エリアにおける位置情報を算出する。

【0055】

収集位置設定部５４は、対象物判別部５３によって判別された収集対象物や非収集対象物の判別結果に基づいて、清掃エリアにおいて収集対象物を収集すべき収集位置を判定して設定する。例えば、収集位置設定部５４は、判別された非収集対象物のうち、自律走行清掃装置４に近い非収集対象物の一方の側であって、自律走行清掃装置４に近い側に収集位置を設定する。このとき、収集位置設定部５４は、清掃装置検出部５５によって検出された自律走行清掃装置４の位置に基づいて収集位置を設定すべき非収集対象物を判定する。

【0056】

あるいは、収集位置設定部５４は、収集対象物が最も集中している集中位置を判定し、その集中位置に近い非収集対象物の一方の側であって、その集中位置に近い側に収集位置を設定してもよい。なお、収集位置設定部５４は、清掃エリアに対して一つの収集位置を設定してもよく、あるいは複数の収集位置を設定してもよい。

【0057】

清掃装置検出部５５は、無人飛行装置２に対する自律走行清掃装置４の位置を検出するもので、例えば、無人飛行装置２がビーコン受信機を備えて、自律走行清掃装置４が送出した赤外線やBluetooth（登録商標）などのビーコン信号を受信し、清掃装置検出部５５は、自律走行清掃装置４が送出したビーコン信号を検出する。

【0058】

清掃装置検出部５５は、ビーコン信号を検出することで無人飛行装置２に対する自律走行清掃装置４の位置を認識して、清掃エリアにおける自律走行清掃装置４の位置を認識する。例えば、清掃装置検出部５５は、自律走行清掃装置４の計測部３４の後述するＬＲＦ３４ａによって送出した赤外線をビーコン信号として検出して自律走行清掃装置４の位置を認識する。なお、清掃装置検出部５５は、検出した自律走行清掃装置４の位置を撮像部１２によって撮像された撮像データに反映するとよい。

【0059】

移動体判別部５６は、無人飛行装置２の周囲（所定距離内）に移動または存在する人などの移動体を判別する。例えば、移動体判別部５６は、人感センサなどで構成されて移動体を判別してよく、あるいは、撮像部１２によって撮像された撮像データに基づいた画像解析技術を利用して移動体を判別してもよい。例えば、移動体判別部５６は、無人飛行装置２が自動飛行を行っている間に稼働し、移動体を判別した場合、飛行制御部５０は、自動飛行を一時中断して、その場でホバリングを行う。その後、移動体判別部５６が移動体を判別しなくなると、飛行制御部５０は、自動飛行を再開する。

【0060】

本実施形態の操縦装置３について説明する。

【0061】

操縦装置３は、無線通信によって無人飛行装置２を操縦するものであり、例えば、図２に示すように、操縦部２０と、表示部２１とを備えて構成される。また、操縦装置３は、操縦装置３の各部および各種機能を統括制御する制御部２２と、各種情報を記憶する記憶部２３とを備える。また、操縦装置３は、無人飛行装置２などの外部機器と無線通信するための通信部２４を備える。

【0062】

制御部２２は、ＣＰＵなどのコンピュータ用デバイスで構成され、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどを含む記憶部２３に接続されている。また、制御部２２は、上記の操縦部２０および表示部２１などの操縦装置３の各部に接続されている。

【0063】

また、制御部２２は、通信部２４を介して外部機器と通信可能に接続される。通信部２４は、例えば、無人飛行装置２と、Bluetooth（登録商標）などの通信規格によって無線通信を行う。通信部２４は、例えば、操縦部２０の操縦に応じた飛行指示や清掃エリアの空撮画像の撮像指示を無人飛行装置２へと送信したり、無人飛行装置２から撮像部１２が撮像した空撮画像の撮像データを受信したりする。

【0064】

記憶部２３は、操縦装置３の各部および各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御部２２が、記憶部２３に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、操縦装置３の各部および各種機能を統括制御する。

【0065】

操縦部２０は、例えば、左右のジョイスティックで構成され、ジョイスティックの操作に応じて無人飛行装置２の飛行指示を出力して、通信部２４によって無人飛行装置２へ送信させる。飛行指示は、例えば、無人飛行装置２の飛行高度、飛行方向、飛行姿勢、飛行速度などを示す。

【0066】

表示部２１は、タッチパネルなどで構成され、無人飛行装置２の操縦に関する情報を表示する。例えば、表示部２１は、無人飛行装置２の撮像部１２が撮像した清掃エリアの空撮画像の撮像データを通信部２４によって無人飛行装置２から受信して表示する。これにより、作業者は、表示部２１に表示された清掃エリアの空撮画像を確認しながら、操縦部２０によって無人飛行装置２の飛行を操縦することができる。

【0067】

また、無人飛行装置２の手動飛行において清掃エリアの解析用の撮像データを取得するために、表示部２１は、撮像部１２の撮像を指示する撮像ボタンを操作可能に表示し、撮像ボタンの操作に応じて撮像指示を通信部２４によって無人飛行装置２へ送信させる。

【0068】

更に、無人飛行装置２の自動飛行（事前飛行や自動収集飛行）を行うために、表示部２１は、清掃エリアにおける自動飛行を指示する自動飛行ボタンを操作可能に表示し、自動飛行ボタンの操作に応じて自動飛行指示を通信部２４によって無人飛行装置２へ送信させる。なお、表示部２１は、無人飛行装置２の事前飛行や自動収集飛行を個別に指示可能なボタンを備えていてもよい。

【0069】

なお、操縦装置３は、タブレット端末やスマートフォンで代替されてもよく、その場合に操縦部２０や撮像ボタンなどは、タッチパネル上のＧＵＩ（Graphical User Interface）により構成されてもよい。更に、操縦装置３は、音声入力操作技術を用いて操作可能に構成されてもよい。

【0070】

本発明の実施形態による自律走行清掃装置４について説明する。

【0071】

自律走行清掃装置４は、例えば、公園や駐車場などの広範囲な領域を清掃エリアとして、清掃エリアを走行しながら、清掃エリアの床面上または地面上に散乱した塵埃や落葉などのゴミを収集対象物として収集、清掃する。一例として、図４に示すように、清掃エリアである駐車場には、複数の駐車スペースが設けられ、駐車スペースには、非収集対象物である車両が駐車され、また、駐車場には、非収集対象物である壁が設けられている。そして、このような駐車場において、図５に示すように収集対象物である落葉が散乱した清掃エリアを自律走行清掃装置４は清掃の対象とする。

【0072】

図１に示すように、自律走行清掃装置４は、各部を収容するための装置本体３０と、装置本体３０を走行させる走行部３１と、装置本体３０の下方の床面や地面の清掃作業を実行する清掃部３２と、走行部３１の手動操作を受け付ける走行操作部３３とを備える。

【0073】

また、自律走行清掃装置４は、装置本体３０と周囲の壁、車両や障害物（例えば、置物など）などの非収集対象物との位置関係を計測する計測部３４と、装置本体３０の周囲の画像を撮像する撮像部３５とを備える。また、自律走行清掃装置４は、図２に示すように、自律走行清掃装置４の各種機能の操作や各種情報の表示のための操作表示部３６と、自律走行清掃装置４の各部に電力を供給し、バッテリー（図示せず）の残量監視や充電を制御するための電源部３７とを備える。

【0074】

更に、自律走行清掃装置４は、自律走行清掃装置４の各部および各種機能（走行部３１による走行、清掃部３２による清掃作業、計測部３４による計測など）を統括制御する制御部３８と、走行部３１の走行データや清掃部３２の清掃データからなる清掃プランを記憶する記憶部３９とを備える。また、自律走行清掃装置４は、無人飛行装置２などの外部機器と無線通信するための通信部４０（第１通信部）を備える。

【0075】

次に、自律走行清掃装置４の動作の概要を説明する。

【0076】

自律走行清掃装置４は、清掃エリアの自動走行清掃を実行する前に、事前に清掃エリアの環境地図を取得し、自動走行清掃の走行データおよび清掃データを含む清掃プランを環境地図に基づいて作成する。自律走行清掃装置４は、清掃エリアに環境地図および清掃プランを関連付けて記憶部３９に記憶する。走行データは、自動走行清掃の走行経路や走行状態を示し、清掃データは、自動走行清掃の清掃状態を示す。自律走行清掃装置４は、清掃エリアに所定の収集位置を設定して、この収集位置に収集対象物を収集した場合に、この収集位置における収集対象物を優先的に清掃するように清掃プランを作成する。自律走行清掃装置４は、清掃対象である清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プランに基づいて自動走行清掃を行うように制御部３８によって走行部３１および清掃部３２を制御する。

【0077】

清掃プランは、例えば、走行経路に沿った複数のステップで構成され、各ステップには、走行データおよび清掃データが関連付けられる。ステップの間隔は、所定の時間間隔（例えば、２５ｍｓ）に設定されてもよく、あるいは、所定の移動距離（例えば、０．５ｍ）に設定されてもよい。清掃プランは、清掃開始からの経過時間をステップ毎に関連付けて記憶してもよい。

【0078】

走行データは、例えば、走行部３１の走行経路上の自己位置データ（環境地図上の自己位置を示すＸ座標およびＹ座標、開始位置の向きに対する角度）、操舵フラグ（直進、左折、右折）、進行方向への走行速度［ｍ／ｓ］および旋回速度［ｄｅｇ／ｓ］を含み、走行データに基づいて走行経路を図化することができる。あるいは、走行速度は、複数段階の速度の何れかに切り替えられてよく、走行データは、走行速度の段階的な速度を数字（例えば、０～７の８段階）に換算して記憶するとよい。

【0079】

清掃データは、例えば、清掃部３２のブラシ３２ａの回転数および吸引部３２ｂの吸引量を含む。なお、ブラシ３２ａの回転数および吸引部３２ｂの吸引量は、複数段階の強度の何れかに切り替えられてよく、清掃データは、回転数および吸引量の段階的な強度を数字（例えば、０～２の３段階や、０～４の５段階など）に換算して記憶するとよい。なお、清掃データは、ブラシ３２ａや吸引部３２ｂの作動／停止、回転速度を含んでもよい。

【0080】

次に、自律走行清掃装置４の各部を説明する。

【0081】

走行部３１は、装置本体３０の下部に設けられていて、例えば、駆動輪として一対の前輪３１ａを備え、補助輪として後輪３１ｂを備える。前輪３１ａは、進行方向前側で装置幅方向両側（左右側）に設けられ、左右一対の走行駆動用モータ（図示せず）と前輪回転用エンコーダ（図示せず）とを備える。走行部３１は、走行駆動用モータを駆動して前輪３１ａを回転させることで装置本体３０を前進させ、前輪３１ａの回転を停止させることで装置本体３０を停止させる。走行駆動用モータの駆動を制御することで、自律走行清掃装置４（走行部３１）の走行速度の調整（加減速）が行われる。なお、走行部３１は、走行駆動用モータが前輪３１ａを逆転させることで装置本体３０を後退させてもよい。

【0082】

また、一対の前輪３１ａは、操舵回転用エンコーダ（図示せず）を備え、一対の前輪３１ａを互いに逆方向に回転させることで装置本体３０を左側または右側に信地旋回する。例えば、右前輪３１ａを正転させ、左前輪３１ａを逆転させることで左方向に旋回し、一方、右前輪３１ａを逆転させ、左前輪３１ａを正転させることで右方向に旋回する。一対の前輪３１ａのそれぞれの回転を制御することで、自律走行清掃装置４（走行部３１）の旋回半径が調整される。

【0083】

後輪３１ｂは、進行方向後側で装置幅方向中央に回転自在に設けられる。後輪３１ｂは、一対の前輪３１ａの駆動による装置本体３０の移動に応じて従動回転する。なお、本実施形態では、駆動輪の前輪３１ａと補助輪の後輪３１ｂとを備える例を説明したが、本発明はこの例に限定されず、例えば、他の実施形態では、補助輪の前輪３１ａと駆動輪の後輪３１ｂとを備えてもよい。

【0084】

走行部３１は、自律走行清掃装置４が清掃エリアの自動走行清掃を実行するとき、この清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プランの走行データに基づく制御部３８の制御に応じて動作する。

【0085】

清掃部３２は、装置本体３０の下部に設けられ、装置本体３０の下方の床面または地面を清掃するように構成される。清掃部３２は、自律走行清掃装置４が清掃エリアの自動走行清掃を実行するとき、この清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プランの清掃データに基づく制御部３８の制御に応じて動作する。

【0086】

清掃部３２は、床面上や地面上の塵埃や落葉などのゴミを収集対象物として収集、清掃する乾式の清掃機構で構成される。清掃部３２は、装置本体３０の下方の床面や地面を掃いて床面上や地面上の収集対象物を収集するブラシ３２ａと、ブラシ３２ａによって収集した収集対象物を吸引する吸引部３２ｂと、吸引部３２ｂによって吸引した収集対象物を回収して蓄積する回収部３２ｃと備える。また、清掃部３２は、ブラシ３２ａを床面上または地面上で回転させるブラシ用モータ（図示せず）や吸引部３２ｂによる吸引を稼働する吸引用モータ（図示せず）を備える。

【0087】

ブラシ３２ａは、装置幅方向両側（左右側）に並んで設けられ、左右のブラシ３２ａは、装置幅方向中央側で接触し、装置幅方向の外側に突出するような大きさで構成される。左ブラシ３２ａが上方視時計回りに回転し、右ブラシ３２ａが上方視反時計回りに回転して、幅方向中央側で前方から後方へ向かうように回転する。これにより、ブラシ３２ａの前方の収集対象物を幅方向中央側に収集しつつ後方へ収集する。吸引部３２ｂは、ブラシ３２ａの後方に設けられ、例えば、吸引ブロアで構成される。吸引部３２ｂは、回収部３２ｃに接続されていて、吸引した収集対象物を回収部３２ｃへと排出する。

【0088】

走行操作部３３は、装置本体３０の後上側に設けられ、作業者が手動操作可能なハンドルおよびスロットルを備える。なお、走行操作部３３は、例えば、環境地図を作成する場合に、作業者による手動操作を受け付けるが、自動走行清掃を行う場合には、緊急停止ボタンの操作以外の手動操作を受け付けない。

【0089】

走行操作部３３は、作業者によるハンドルの操舵量を電気信号に変換し、電気信号を走行駆動用モータに出力して駆動させることで、一対の前輪３１ａを回転させて装置本体３０を左折（左旋回）または右折（右旋回）させる。走行操作部３３のハンドルの操舵量に応じて自律走行清掃装置４（走行部３１）の旋回半径が調整される。

【0090】

また、走行操作部３３は、作業者によるスロットルの回動量（開度）を電気信号に変換し、電気信号を走行駆動用モータに出力して駆動させることで、一対の前輪３１ａを回転させて装置本体３０を進行方向に前進させる。走行操作部３３のスロットルの回動量に応じて自律走行清掃装置４（走行部３１）の走行速度が調整される。

【0091】

計測部３４は、装置本体３０と周囲の壁や障害物などの非収集対象物との位置情報（例えば、装置本体３０の進行方向に対する角度や距離）を計測するレーザーレンジファインダ（ＬＲＦ：Laser Range Finder）３４ａなどを備える。計測部３４は、装置本体３０が走行している間、例えば、所定のタイミング毎（例えば、２５ｍｓ毎）に非収集対象物との位置情報を計測する。ＬＲＦ３４ａは、装置本体３０の前側で左右方向に亘って切り欠いて形成された切り欠き部に配置され、図１２に示すように、前側および左右両側に亘って計測範囲を有する。なお、図１２では、ＬＲＦ３４ａの計測範囲は、ＬＲＦ３４ａの周囲の扇形で示されている。

【0092】

また、計測部３４は、装置本体３０から所定距離内の壁や障害物などの非収集対象物の有無を検知する超音波センサや赤外線センサなどの障害物検知部（図示せず）を備える。障害物検知部は、装置本体３０が走行している間、常時稼働していてよく、走行を継続することで装置本体３０と接触する可能性のある非収集対象物を検知して警報信号を出力する。

【0093】

撮像部３５は、装置本体３０の上部などに設けられ、自律走行清掃装置４の周囲画像を撮像して周囲画像データを生成する。撮像部３５は、例えば、ＣＣＤカメラなどで構成される。

【0094】

操作表示部３６は、装置本体３０の後上側に設けられ、例えば、操作表示部３６は、キースイッチと、緊急停止ボタンと、タッチパネルとを備える。また、操作表示部３６は、環境地図作成ボタンと、環境地図入力ボタンと、自動走行清掃実行ボタンとを備える。操作表示部３６は、装置本体３０に取り付けられる操作表示パネルなどで構成されてよく、あるいは、装置本体３０に対して着脱可能に装着されるタブレット端末などで構成されてもよい。なお、タブレット端末などで構成される操作表示部３６は、通信部４０によって無線通信を介して制御部３８に接続されて、自律走行清掃装置４を遠隔操作可能となる。

【0095】

キースイッチは、オン、オフを切替可能に構成されている。キースイッチをオンに切り替えることで、電源部３７から各部に電力が供給されて自律走行清掃装置４が稼働する一方、キースイッチをオフに切り替えることで、電源部３７から各部への電力供給が停止されて自律走行清掃装置４の稼働が停止する。緊急停止ボタンは、操作されることで、自律走行清掃装置４の各部の動作、特に、自動走行清掃を強制的に停止（制動）する。

【0096】

タッチパネルは、制御部３８からの制御信号に応じて様々な画面を表示し、各画面でのタッチ操作に基づく操作信号を制御部３８へと送信する。例えば、キースイッチをオンにして自律走行清掃装置４を稼働すると、タッチパネルは、自律走行清掃装置４の自動走行清掃を操作可能な操作画面を表示する。操作画面は、例えば、自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図や走行経路、清掃プランの走行データや清掃データを識別可能に表示する。また、操作画面は、走行部３１の走行速度、清掃部３２のブラシ３２ａの回転数や吸引部３２ｂの吸引量などを操作可能に構成されてよい。

【0097】

環境地図作成ボタンは、操作されることで、自律走行清掃装置４が清掃エリアを走行している間の計測部３４の計測結果に基づいて制御部３８にこの清掃エリアの環境地図を作成させる。このとき、自律走行清掃装置４は、走行操作部３３の操作に応じて清掃エリアを手動走行してもよく、あるいは、計測部３４の計測結果に基づいて清掃エリアを簡易的に自動走行してもよい。環境地図入力ボタンは、操作されることで、制御部３８に外部機器から環境地図のデータを入力させる。自動走行清掃実行ボタンは、操作されることで、制御部３８に自律走行清掃装置４の自動走行清掃を実行させる。なお、環境地図作成ボタン、環境地図入力ボタンおよび自動走行清掃実行ボタンは、タッチパネルの操作画面に操作可能に表示されてもよい。

【0098】

電源部３７は、装置本体３０内部に搭載されたバッテリー（電源）および充電回路を備え、外部電源に接続することでバッテリーが充電され、また、自律走行清掃装置４の各部へと電力を供給する。電源部３７は、バッテリーの残量を示す信号を制御部３８へと出力してもよい。

【0099】

制御部３８は、ＣＰＵなどのコンピュータで構成され、図２に示すように、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤ、フラッシュメモリなどを含む記憶部３９に接続されている。また、制御部３８は、上記の走行部３１、清掃部３２、走行操作部３３、計測部３４、操作表示部３６および電源部３７などの自律走行清掃装置４の各部に接続されている。

【0100】

また、制御部３８は、通信部４０を介して外部機器と通信可能に接続される。通信部４０は、装置本体３０と別体となるタブレット端末などで構成される操作表示部３６や、作業者の操縦装置３などの外部機器と、Bluetooth（登録商標）などの通信規格によって無線通信を行う。

【0101】

記憶部３９は、自律走行清掃装置４の各部および各種機能を制御するためのプログラムやデータを記憶し、制御部３８が、記憶部３９に記憶されたプログラムやデータに基づいて演算処理を実行することにより、各部および各種機能を統括制御する。例えば、制御部３８は、記憶部３９に記憶されたプログラムを実行することにより、図３に示すように、環境地図取得部６０、データ反映部６１、対象物判別部６２、障害物認識部６３、収集位置設定部６４、清掃プラン作成部６５、自動走行清掃制御部６６および移動体判別部６７として動作する。これにより、自律走行清掃装置４は、事前に記憶された清掃プランに従って自律的に走行し自動で作業することができる。記憶部３９は、自動走行清掃の対象となる清掃エリアに関連付けて環境地図および清掃プランを記憶していて、複数の清掃エリアのそれぞれについて環境地図および清掃プランを記憶してよい。

【0102】

環境地図取得部６０は、自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得して記憶部３９に記憶するものである。例えば、環境地図取得部６０は、操作表示部３６の環境地図作成ボタンの操作に応じて、自律走行清掃装置４が清掃エリアを走行している間に、ＳＬＡＭ（Simultaneous Localization and Mapping）などの技術を用いて、リアルタイムで自己位置の推定と環境地図の作成とを行う。なお、環境地図を作成する際の自律走行清掃装置４の走行は、走行操作部３３の操作に応じて手動走行されてよく、あるいは、計測部３４の計測結果に基づいて清掃エリアを簡易的に自動走行されてもよい。

【0103】

このとき、環境地図取得部６０は、清掃エリアを走行している間に、計測部３４の計測結果として、装置本体３０と装置本体３０の周囲の障害物との位置情報を取得し、この計測部３４の計測結果に基づいて、所定の時間間隔毎または所定の距離間隔毎に、装置本体３０の周囲の局所地図を作成する。環境地図取得部６０は、局所地図と走行部３１の各エンコーダによる検出結果（走行部３１の移動量）とに基づいて、局所地図中の自律走行清掃装置４の自己位置（座標）を推定する。環境地図取得部６０は、各局所地図をつなぎ合わせる（合成する）ことで清掃エリアの環境地図を作成する。

【0104】

あるいは、環境地図取得部６０は、操作表示部３６の環境地図入力ボタンの操作に応じて、外部機器からＣＡＤデータなどの環境地図のデータを入力してもよい。

【0105】

データ反映部６１は、自動走行清掃の対象とする清掃エリアについて、無人飛行装置２が撮像した空撮画像の撮像データを環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶すると共に、環境地図に対して撮像データを反映させる。例えば、データ反映部６１は、環境地図取得部６０が清掃エリアの環境地図を取得した状態で、この清掃エリアの空撮画像の撮像データを通信部４０によって無人飛行装置２から受信したとき、撮像データと環境地図との関連付けを行う。

【0106】

データ反映部６１は、対象物判別部６２によって撮像データから取得された非収集対象物の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータや、非収集対象物のデータに基づいて収集位置設定部６４によって設定された収集位置の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータを環境地図に反映させ、同様に撮像データから取得された収集対象物の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータを環境地図に重畳させる。あるいは、データ反映部６１は、無人飛行装置２において対象物判別部５３によって撮像データから取得された非収集対象物の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータや、収集位置設定部５４によって設定された収集位置の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータを環境地図に反映させ、収集対象物の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータを環境地図に重畳させてもよい。

【0107】

対象物判別部６２は、通信部４０によって無人飛行装置２から受信した清掃エリアの空撮画像の撮像データに基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する。例えば、対象物判別部６２は、床面や地面と、落葉などの収集対象物と、壁などの非収集対象物とのそれぞれの形状や色の違いに基づいてセマンティックセグメンテーション手法などに代表される画像解析技術を利用して、収集対象物や非収集対象物を床面や地面と識別して判別し、更に、収集対象物や非収集対象物とを識別して判別する。対象物判別部６２は、判別した収集対象物や非収集対象物の清掃エリアにおける位置（座標）や大きさ（範囲）のデータを判別結果として算出する。

【0108】

また、対象物判別部６２は、清掃エリアの空撮画像の撮像データだけでなく、計測部３４の計測結果に基づいて障害物認識部６３が認識した障害物の認識情報に基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の非収集対象物を判別する。なお、対象物判別部６２は、撮像部３５によって自律走行清掃装置４の周囲画像を撮像した周囲画像データに基づいて、自律走行清掃装置４の周囲の収集対象物および非収集対象物を判別してもよい。

【0109】

障害物認識部６３は、計測部３４によって装置本体３０と装置本体３０の周囲の障害物との位置関係を計測した計測結果に基づいて、装置本体３０の周囲の障害物を認識し、例えば、障害物の形状を認識する。また、障害物認識部６３は、装置本体３０に対する障害物の位置情報を取得する。障害物認識部６３は、認識した障害物の形状や位置情報を認識情報とする。なお、障害物認識部６３は、撮像部３５によって自律走行清掃装置４の周囲画像を撮像した周囲画像データに基づいて、自律走行清掃装置４の周囲の障害物を認識してもよい。

【0110】

収集位置設定部６４は、清掃エリアの撮像データおよび／または清掃エリアにおける障害物の認識情報に基づいて、または対象物判別部６２によって判別された収集対象物や非収集対象物の判別結果に基づいて、清掃エリアにおいて収集対象物を収集すべき収集位置を判定して設定する。例えば、収集位置設定部６４は、判別された非収集対象物のうち、自律走行清掃装置４に近い非収集対象物の一方の側であって、自律走行清掃装置４に近い側に収集位置を設定する。

【0111】

あるいは、収集位置設定部６４は、収集対象物が最も集中している集中位置を判定し、その集中位置に近い非収集対象物の一方の側であって、その集中位置に近い側に収集位置を設定してもよい。なお、収集位置設定部６４は、清掃エリアに対して一つの収集位置を設定してもよく、あるいは複数の収集位置を設定してもよい。

【0112】

清掃プラン作成部６５は、データ反映部６１によって清掃エリアの撮像データから取得された非収集対象物に関するデータが環境地図に反映されると、清掃エリアの床面上または地面上の土や砂などのゴミを清掃するように自動走行清掃を実行するための清掃プランを作成し、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶する。更に、収集対象物に関するデータが環境地図に重畳されると、清掃プラン作成部６５は、この環境地図に基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を清掃するように自動走行清掃を実行するための特別清掃プランを作成して、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて、通常の清掃プランとは別に記憶部３９に記憶する。なお、収集位置設定部６４によって収集位置が設定されている場合には、清掃プラン作成部６５は、収集位置における収集対象物を優先的に清掃するように自動走行清掃を実行するための特別清掃プランを作成する。清掃プラン作成部６５は、環境地図における非収集対象物や障害物から安全距離を保つような走行経路の清掃プランを作成する。清掃プラン作成部６５は、収集対象物がない位置では、清掃を停止するように清掃プランを作成してもよい。なお、清掃プラン作成部６５は、作成した通常の清掃プランや特別清掃プランを操作表示部３６に表示して、操作表示部３６の操作に応じて編集可能にしてもよい。

【0113】

自動走行清掃制御部６６は、操作表示部３６の自動走行清掃実行ボタンの操作に応じて、自動走行清掃の対象となる清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プランまたは特別清掃プランを記憶部３９から読み出し、この環境地図や清掃プランまたは特別清掃プランの走行データおよび清掃データに基づいて、走行部３１および清掃部３２を制御して自動走行清掃を行う。自動走行清掃制御部６６は、清掃エリアを清掃プランで自動走行清掃中、収集対象物を判別した位置では、自動走行清掃中の清掃プランを特別清掃プランに変更して自動走行清掃を継続してもよい。つまり、自動走行清掃制御部６６は、環境地図に反映された収集対象物の分布状況に応じて、清掃プランおよび特別清掃プランの何れか一方に切り替え更新して自動走行清掃を継続してもよい。

【0114】

このとき、自動走行清掃制御部６６は、清掃プランまたは特別清掃プランに対応する環境地図上の自律走行清掃装置４の自己位置を推定しながら自動走行清掃を実行する。例えば、自動走行清掃制御部６６は、環境地図取得部６０を利用してＳＬＡＭなどの技術を用いて局所地図を作成し、局所地図中の自律走行清掃装置４の自己位置を推定して、局所地図を環境地図にマッチングさせることで、環境地図上の自己位置を推定する。そして、自動走行清掃制御部６６は、清掃プランまたは特別清掃プランの走行データのステップ毎の自己位置データと、環境地図上で推定される自己位置を合わせて走行部３１を制御しつつ、清掃部３２の清掃データに基づいてステップ毎に清掃作業を制御する。

【0115】

更に、自動走行清掃制御部６６は、自動走行清掃において、計測部３４の計測結果に基づいて非収集対象物の検知を行い、自律走行清掃装置４と非収集対象物との距離が所定の安全距離に近づくと減速するように走行部３１を制御し、非収集対象物との距離が所定の安全距離以下になると停止するように走行部３１を制御するとよい。

【0116】

なお、自動走行清掃制御部６６は、移動体判別部６７によって自律走行清掃装置４の周囲に移動または存在する移動体を判別した場合には、自動走行清掃を一時中断する。その後、移動体判別部６７が移動体を判別しなくなると、自動走行清掃制御部６６は、自動走行清掃を再開する。

【0117】

移動体判別部６７は、自律走行清掃装置４の周囲（所定距離内）に移動または存在する人などの移動体を判別する。例えば、移動体判別部６７は、人感センサなどで構成されて移動体を判別してよく、あるいは、撮像部３５によって撮像された周囲画像データに基づいた画像マッチング技術を利用して移動体を判別してもよい。

【0118】

本実施形態の清掃システム１において、作業者が無人飛行装置２を操縦して手動飛行させる場合の自律走行清掃装置４の自動走行清掃の動作を図８～図９のフローチャートを参照しながら説明する。

【0119】

先ず、図８に示すように、作業者は、操縦装置３を操作して無人飛行装置２を起動し（ステップＳ１）、操縦装置３の操縦部２０を操作して無人飛行装置２を操縦して、自動走行清掃の対象となる清掃エリアの上空を手動飛行させる。このとき、操縦装置３は、飛行指示を無人飛行装置２へと送信し（ステップＳ２）、無人飛行装置２は、受信した飛行指示に応じて飛行制御部５０が飛行部１１を制御して手動飛行する（ステップＳ３）。なお、手動飛行中、無人飛行装置２は、撮像制御部５２が撮像部１２を制御して、無人飛行装置２の下方の空撮画像を撮像して確認用の撮像データを生成させて、操縦装置３へ送信する（ステップＳ４）。無人飛行装置２は、確認用の撮像データとして、動画を撮影して送信してもよいが、動画に限らず、数秒毎に静止画を撮影して逐一送信してもよい。

【0120】

操縦装置３は、確認用の撮像データを無人飛行装置２から受信して表示部２１に表示し（ステップＳ５）、作業者は、表示部２１に表示された空撮画像を確認しながら、無人飛行装置２を操縦可能となる。例えば、作業者は、表示部２１の空撮画像から、図６および図７に示すように、清掃エリアの床面上または地面上の落葉などの収集対象物を確認して、飛行部１１のダウンウォッシュを利用して、収集対象物を所定の収集方向（収集位置）に向けて吹き寄せ集めるように無人飛行装置２が飛行するように操縦することができる（ステップＳ６）。また、作業者は、表示部２１の空撮画像から、図７に示すように、清掃エリアの床面上または地面上の壁などの非収集対象物を確認して、この非収集対象物の隣接位置を収集位置として収集対象物を吹き寄せ集めるように無人飛行装置２が飛行するように操縦することができる。

【0121】

収集対象物を収集位置に集めた後、清掃エリアの上空で無人飛行装置２を手動飛行させている間に、作業者は、操縦装置３の撮像送信ボタンを操作して、清掃エリアの解析用の撮像データを取得するために、無人飛行装置２に清掃エリアの空撮画像を撮像させる。このとき、操縦装置３は、撮像送信指示を無人飛行装置２へと送信し（ステップＳ７）、無人飛行装置２は、受信した撮像送信指示に応じて撮像制御部５２が撮像部１２を制御して、無人飛行装置２の下方の空撮画像を撮像させて撮像データを生成させる（ステップＳ８）。また、無人飛行装置２は、撮像した解析用の撮像データを自律走行清掃装置４へと送信する。無人飛行装置２は、解析用の撮像データとして、少なくとも１つの静止画を撮影して送信すればよい。

【0122】

なお、清掃エリアの解析用の撮像データの取得操作を完了すると、作業者は、操縦装置３の操縦部２０を操作して無人飛行装置２を操縦して、手動飛行を終了させる。このとき、操縦装置３は、飛行終了の操縦指示を無人飛行装置２へと送信し（ステップＳ９）、無人飛行装置２は、受信した飛行終了の操縦指示に応じて、飛行制御部５０が飛行部１１を制御して手動飛行を終了し（ステップＳ１０）、例えば、手動飛行の開始位置に戻るように制御する。あるいは、作業者は、無人飛行装置２の飛行終了までのすべての飛行を、操縦装置３の操作による手動飛行によって行ってもよい。なお、作業者は、無人飛行装置２を飛行終了させずにそのままホバリングさせ続けてもよい。

【0123】

一方、図９に示すように、自律走行清掃装置４は、起動後（ステップＳ１１）、環境地図取得部６０によって自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得して記憶部３９に記憶しておく（ステップＳ１２）。また、自律走行清掃装置４は、無人飛行装置２が撮像した清掃エリアの解析用の撮像データを無人飛行装置２から受信し（ステップＳ１３）、対象物判別部６２によって撮像データを画像解析して、非収集対象物の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータおよび収集対象物の位置（座標）や大きさ（範囲）に関するデータを取得する（ステップＳ１４）。更に、データ反映部６１によって、取得した非収集対象物のデータを環境地図に反映させ、取得した収集対象物のデータを環境地図に重畳させる（ステップＳ１５）。

【0124】

自律走行清掃装置４は、対象物判別部６２によって、無人飛行装置２から受信した撮像データから取得した収集対象物および非収集対象物や収集位置のデータに基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する（ステップＳ１６）。

【0125】

清掃エリアに収集対象物がない場合には（ステップＳ１６：Ｎｏ）、自律走行清掃装置４は、清掃プラン作成部６５によって、土や砂などのゴミを清掃するように自動走行清掃を実行するための通常の清掃プランを作成して（ステップＳ１７）、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶する。

【0126】

一方、清掃エリアに収集対象物がある場合には（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）、自律走行清掃装置４は、清掃プラン作成部６５によって、清掃エリアの非収集対象物のデータが反映され、収集対象物のデータが重畳された環境地図に基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を優先的・重点的に清掃するように自動走行清掃を実行するための特別清掃プランを作成して（ステップＳ１８）、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶する。

【0127】

次に、自律走行清掃装置４は、自動走行清掃制御部６６によって、自動走行清掃の対象となる清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プランまたは特別清掃プランに基づいて、走行部３１および清掃部３２を制御して自動走行清掃を実行する（ステップＳ１９）。

【0128】

本実施形態の清掃システム１において、無人飛行装置２を自動飛行させる場合の自律走行清掃装置４の自動走行清掃の動作を図１０のフローチャートを参照しながら説明する。

【0129】

先ず、作業者は、操縦装置３を操作して無人飛行装置２を起動し（ステップＳ２１）、操縦装置３の自動飛行ボタンを操作して、自動走行清掃の対象となる清掃エリアにおける無人飛行装置２の自動飛行を行う（ステップＳ２２）。このとき、操縦装置３は、自動飛行指示を無人飛行装置２へと送信し、無人飛行装置２は、受信した自動飛行指示に応じて自動飛行を開始し、先ず、飛行制御部５０が事前飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して事前飛行する。なお、事前飛行中、無人飛行装置２は、撮像制御部５２が撮像部１２を制御して、清掃エリアの空撮画像を撮像して清掃エリアの解析用の撮像データを生成させる。すなわち、収集対象物の収集前の清掃エリアの撮像データを生成する（ステップＳ２３）。

【0130】

清掃エリアの撮像データが生成されると、無人飛行装置２の対象物判別部５３が、生成した撮像データを画像解析し（ステップＳ２３）、清掃エリアの床面上または地面上の非収集対象物のデータを取得して自律走行清掃装置４に送信する（ステップＳ２４）。更に、対象物判別部５３は、生成した撮像データを画像解析することで清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物のデータを取得する（ステップＳ２５）。その後、対象物判別部５３は、飛行プラン作成部５１によって収集飛行プランを作成するために、撮像データに基づいて清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する。また、無人飛行装置２の収集位置設定部５４は、取得された収集対象物や非収集対象物のデータに基づいて、図１４に示すように、清掃エリアにおいて収集対象物を収集すべき収集位置を判定して設定する（ステップＳ２６）。

【0131】

清掃エリアの撮像データの画像解析により収集対象物および非収集対象物のデータが取得されると、無人飛行装置２の飛行プラン作成部５１が、判別された収集対象物および非収集対象物や、設定された収集位置に基づいて収集飛行プランを作成する（ステップＳ２７）。このとき、飛行プラン作成部５１は、非収集対象物を避けて飛行しながら、ダウンウォッシュによって収集対象物を収集位置に吹き寄せ集めるように飛行する収集飛行プランを作成する。

【0132】

収集飛行プランが作成されると、飛行制御部５０は、図１４に示すように、収集飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して自動収集飛行を行う（ステップＳ２８）。この自動収集飛行によって、無人飛行装置２は、図１４および図１５に示すように、飛行部１１のダウンウォッシュを利用して、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を収集位置に向けて吹き寄せ集める収集補助動作をするように飛行する。

【0133】

自動収集飛行の終了時に、飛行制御部５０は、収集飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して事後飛行を行い、撮像制御部５２が撮像部１２を制御して、清掃エリアの空撮画像を撮像して清掃エリアの解析用の撮像データを生成させる。すなわち、収集対象物の収集後の清掃エリアの撮像データを生成し、生成した撮像データを対象物判別部５３が画像解析する（ステップＳ２９）。無人飛行装置２は、画像解析の結果より撮像データ中の収集対象物のデータを取得し、既に設定された収集位置のデータと共に自律走行清掃装置４へと送信する（ステップＳ３０）。

【0134】

なお、取得された収集対象物のデータおよび既に設定された収集位置のデータを自律走行清掃装置４へと送信すると、無人飛行装置２は、自動飛行を終了する。飛行制御部５０は、飛行部１１を制御して自動飛行を終了し、例えば、自動飛行の開始位置に戻るように制御する。または、飛行制御部５０は、無人飛行装置２を清掃エリア上でそのままホバリングし続けていてもよい。

【0135】

一方、自律走行清掃装置４は、起動後（ステップＳ３１）、環境地図取得部６０によって自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得して記憶部３９に記憶しておく（ステップＳ３２）。環境地図取得部６０は、例えば、計測部３４のＬＲＦ３４ａの計測結果に応じて環境地図を作成する。このとき、図１２に示すように、清掃エリアにおけるＬＲＦ３４ａの計測範囲は、自律走行清掃装置４（ＬＲＦ３４ａ）の周囲の扇形で示されるが、ランダムに駐車された車両がＬＲＦ３４ａから見て障害物となって計測範囲を遮り、ＬＲＦ３４ａの計測に死角が生じ、計測部３４の計測結果からは検出できない非収集対象物が存在することがある。

【0136】

また、自律走行清掃装置４は、無人飛行装置２が取得した清掃エリアの非収集対象物のデータを無人飛行装置２から受信し、データ反映部６１によって、この非収集対象物のデータを環境地図に反映させる（ステップＳ３３）。このとき、無人飛行装置２の撮像範囲は、図１３に破線で示すように、広範囲に亘っていて、撮像される清掃エリアの撮像データは、計測部３４の計測結果では把握できない範囲を含む。そのため、撮像データを画像解析して取得した非収集対象物を環境地図に反映することで、計測部３４の計測結果からは車両などの障害物の死角となって検出できない清掃エリアの存在を環境地図に反映することができる。その後、収集対象物と収集位置を反映すればよい。死角の無い清掃エリア全体を環境地図に反映することで、死角に存在する収集対象物を確実に清掃することができる。

【0137】

自律走行清掃装置４は、データ反映部６１によって、無人飛行装置２から受信した収集対象物および収集位置のデータに基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を環境地図に重畳し、収集位置を環境地図に反映する（ステップＳ３５）。

【0138】

清掃エリアに収集対象物がない場合には（ステップＳ３６：Ｎｏ）、自律走行清掃装置４は、清掃プラン作成部６５によって、土や砂などのゴミを清掃するように自動走行清掃を実行するための通常の清掃プランを作成して（ステップＳ３７）、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶する。

【0139】

一方、清掃エリアに収集対象物がある場合には（ステップＳ３６：Ｙｅｓ）、自律走行清掃装置４は、清掃プラン作成部６５によって、清掃エリアの非収集対象物と収集位置のデータが反映され、収集対象物のデータが重畳された環境地図に基づいて、図１５に示すように、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を清掃するように自動走行清掃を実行するための特別清掃プランを作成して（ステップＳ３８）、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶する。

【0140】

次に、自律走行清掃装置４は、自動走行清掃制御部６６によって、自動走行清掃の対象となる清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プランまたは特別清掃プランに基づいて、走行部３１および清掃部３２を制御して自動走行清掃を実行する（ステップＳ３９）。

【0141】

上記のように無人飛行装置２が対象物判別部５３および収集位置設定部５４を備える構成では、無人飛行装置２の制御部１６に大きな演算能力が求められ、実施できる無人飛行装置２が限られてしまう。そこで、自律走行清掃装置４の対象物判別部６２や障害物認識部６３および収集位置設定部６４を利用して、撮像データ中に収集対象物、非収集対象物、収集位置を設定する場合の動作について、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。

【0142】

作業者は、操縦装置３を操作して無人飛行装置２を起動し（ステップＳ４１）、操縦装置３の自動飛行ボタンを操作して、自動走行清掃の対象となる清掃エリアにおける無人飛行装置２の自動飛行を行う（ステップＳ４２）。このとき、操縦装置３は、自動飛行指示を無人飛行装置２へと送信し、無人飛行装置２は、受信した自動飛行指示に応じて事前の自動飛行を開始しする。自動飛行中、無人飛行装置２は、撮像制御部５２が撮像部１２を制御して、清掃エリアの空撮画像を撮像して清掃エリアの解析用の撮像データを生成し、自律走行清掃装置４に送信する（ステップＳ４３）。

【0143】

一方、自律走行清掃装置４は、上記と同様に、起動後（ステップＳ５１）、環境地図取得部６０によって自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得して記憶部３９に記憶しておく（ステップＳ５２）。また、自律走行清掃装置４は、無人飛行装置２から撮像データを受信すると（ステップＳ５３）、対象物判別部６２が、撮像データに基づいて画像解析を実施し、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物のデータを取得して判別する（ステップＳ５４）。一方、データ反映部６１によって非収集対象物のデータを環境地図に反映し（ステップＳ５５）、清掃プラン作成部６５によって、清掃エリアの土や砂などのゴミを清掃するように自動走行清掃を実行するための通常の清掃プランを事前に作成する（ステップＳ５６）。その後、画像解析の結果から取得して判別した非収集対象物および収集対象物のデータに基づいて、収集位置設定部６４は、図１４に示すように、清掃エリアにおいて収集対象物を収集すべき収集位置を設定する。自律走行清掃装置４は、判別した非収集対象物および収集対象物のデータおよび設定した収集位置のデータを無人飛行装置２に送信する（ステップＳ５７）。

【0144】

無人飛行装置２は、非収集対象物および収集対象物のデータおよび設定した収集位置のデータを受信すると（ステップＳ４４）、飛行プラン作成部５１が、判別された収集対象物および非収集対象物や、設定された収集位置に基づいて収集飛行プランを作成する（ステップＳ４５）。無人飛行装置２の飛行制御部５０は、作成された収集飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して自動収集飛行を行い、収集対象物を収集位置に向けて吹き寄せ集める（ステップＳ４６）。自動収集飛行の終了時に、飛行制御部５０は、収集飛行プランに基づいて飛行部１１を制御して事後飛行を行い、撮像制御部５２が撮像部１２を制御して、清掃エリアの空撮画像を撮像して清掃エリアの解析用の撮像データを生成させる。すなわち、収集対象物の収集後の清掃エリアの撮像データを生成し、自律走行清掃装置４に送信する（ステップＳ４７）。

【0145】

自律走行清掃装置４は、自動収集飛行を行った無人飛行装置２から解析用の撮像データを受信すると、対象物判別部６２が、撮像データに基づいて画像解析を実施し、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物のデータを取得し判別する（ステップＳ５８）。画像解析の結果、受信した撮像データ中に収集対象物がない場合には（ステップＳ５９：Ｎｏ）、自動走行清掃制御部６６は、清掃エリアに関連付けられた環境地図および清掃プラン作成部６５によって既に作成済みの土や砂などのゴミを清掃するように自動走行清掃を実行するための通常の清掃プランの走行データおよび清掃データに基づいて、走行部３１および清掃部３２を制御して自動走行清掃を行う（ステップＳ６２）。

【0146】

一方、画像解析の結果、受信した撮像データ中に収集対象物がある場合には（ステップＳ５９：Ｙｅｓ）、データ反映部６１によって、取得した収集対象物のデータを環境地図に重畳し、収集位置のデータを環境地図に反映して設定し（ステップＳ６０）、清掃プラン作成部６５によって、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物を清掃するように自動走行清掃を実行するための特別清掃プランを作成して、清掃エリアおよび環境地図に関連付けて記憶部３９に記憶する。その後、清掃プラン作成部６５によって、清掃エリアを自動走行清掃するための通常の清掃プランが特別清掃プランに更新される（ステップＳ６１）。次に、自律走行清掃装置４は、自動走行清掃制御部６６によって、自動走行清掃の対象となる清掃エリアに関連付けられた環境地図および特別清掃プランに基づいて、走行部３１および清掃部３２を制御して自動走行清掃を実行する（ステップＳ６２）。

【0147】

例えば、自律走行清掃装置４は、上述の無人飛行装置２から送信された撮像データの画像解析により取得された非収集対象物のデータを先行で環境地図に反映して事前に清掃プランを作成した後すぐに自動走行清掃を実施してもよい。更に、自律走行清掃装置４は、通常の清掃プランの自動走行清掃を実施中に無人飛行装置２から送信された撮像データを画像解析して収集対象物のデータを判別した場合、この収集対象物のデータに基づいて特別清掃プランを作成し、清掃プランから特別清掃プランに更新して自動走行清掃を継続してもよい。

【0148】

上記のように、本実施形態によれば、自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置４を備えた清掃システム１は、無人飛行装置２を更に備える。自律走行清掃装置４は、装置本体３０と、装置本体３０を走行させる走行部３１と、装置本体３０の走行経路上で清掃を行う清掃部３２と、自動走行清掃を行う清掃エリアの環境地図を取得する環境地図取得部６０として機能する制御部３８と、無人飛行装置２と無線通信を行う通信部４０（第１通信部）と、を備える。無人飛行装置２は、撮像部１２と、自律走行清掃装置４と無線通信を行う通信部１８（第２通信部）と、を備える。撮像部１２は、無人飛行装置２が清掃エリアの上空を飛行したときに、清掃エリアを上空から撮像して撮像データを生成する。通信部１８は、通信部４０と無線通信を行って撮像データを自律走行清掃装置４へ送信する。自律走行清掃装置４の制御部３８は、撮像部１２によって撮像された撮像データを環境地図に関連付けることで、撮像データを環境地図に反映させるデータ反映部６１として機能する。

【0149】

このような構成により、清掃システム１は、無人飛行装置２が撮影した清掃エリアの撮像データを環境地図に反映させることで、自律走行清掃装置４が確認できない死角の情報を取得することができ、清掃エリアをより詳細に示す環境地図を取得することができる。従って、自律走行清掃装置４は、清掃エリアの全体を認識することができる。

【0150】

また、本実施形態では、自律走行清掃装置４の制御部３８は、撮像部１２によって撮像された撮像データに基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する対象物判別部６２として機能する。データ反映部６１は、対象物判別部６２によって判別された収集対象物および非収集対象物を環境地図に反映する。自律走行清掃装置４の制御部３８は、環境地図に基づいて収集対象物を清掃するように自動走行清掃を実行するための清掃プランを作成する清掃プラン作成部６５として機能し、清掃プランに基づいて自動走行清掃を実行する自動走行清掃制御部６６として機能する。

【0151】

これにより、自律走行清掃装置４が確認できない死角の情報を取得することができ、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より確実に収集することができる清掃プランを作成することができる。

【0152】

また、本実施形態では、無人飛行装置２は、飛行時のダウンウォッシュを利用して収集対象物を清掃エリア内の所定の収集位置に吹き寄せ集める収集動作を制御する飛行制御部５０として機能する制御部１６を備える。撮像部１２は、収集動作の実行後に、収集位置を含む清掃エリアを撮像して撮像データを生成する。データ反映部６１は、撮像データに撮像された収集位置を環境地図に反映する。清掃プラン作成部６５は、環境地図に基づいて収集位置における収集対象物を優先的に清掃するように自動走行清掃を実行するための清掃プランを作成する。

【0153】

これにより、自律走行清掃装置４は、収集対象物を収集させた収集位置の清掃をすれば、清掃エリアの収集対象物の大部分を清掃できることになり、清掃効率を向上することができる。そのため、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集することができる。

【0154】

また、本実施形態では、自律走行清掃装置４の制御部３８は、装置本体３０の周囲の障害物の位置関係を計測した計測結果に基づいて、障害物を認識する障害物認識部６３として機能する。対象物判別部６２は、障害物認識部６３によって認識された障害物の認識情報に基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の非収集対象物を判別する。また、自律走行清掃装置４の制御部３８は、対象物判別部６２によって撮像データまたは認識情報に基づいて判別された非収集対象物の一方の側に収集位置を設定する収集位置設定部６４として機能する。

【0155】

これにより、収集位置で非収集対象物を利用することで、収集対象物をより確実に吹き寄せ集めることができ、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集して清掃することができる。

【0156】

換言すれば、本実施形態では、無人飛行装置２は、清掃エリアの上空を飛行したときに、清掃エリアの空撮画像を上空から撮像して撮像データを生成する撮像部１２と、制御部１６と、自律走行清掃装置４と無線通信を行う通信部１８とを備える。制御部１６は、撮像部１２によって撮像された撮像データに基づいて、清掃エリアの床面上または地面上の収集対象物および非収集対象物を判別する対象物判別部５３として機能し、対象物判別部５３によって撮像データに基づいて判別された非収集対象物の一方の側に収集位置を設定する収集位置設定部５４として機能し、飛行時のダウンウォッシュを利用して収集対象物を清掃エリア内の収集位置に吹き寄せ集める収集動作を制御する飛行制御部５０として機能する。撮像部１２は、収集動作の実行後に、収集位置を含む清掃エリアを撮像して撮像データを生成する。通信部１８は、収集動作の実行後に撮像部１２によって撮像した撮像データを、自律走行清掃装置４と無線通信を行って自律走行清掃装置４へ送信する。

【0157】

これにより、無人飛行装置２は、収集対象物を収集させた収集位置を自律走行清掃装置４に提供することができるので、自律走行清掃装置４はこの収集位置の清掃をすれば、清掃エリアの収集対象物の大部分を清掃できることになり、清掃効率を向上することができる。そのため、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集することができる。

【0158】

また、本実施形態では、無人飛行装置２は、撮像データに基づいて自律走行清掃装置４の位置を検出する清掃装置検出部５５を更に備える。収集位置設定部５４は、対象物判別部５３によって判別された非収集対象物のうち、自律走行清掃装置４に近い非収集対象物の一方の側に収集位置を設定する。

【0159】

これにより、自律走行清掃装置４に近い非収集対象物を収集位置として利用することで、収集対象物をより確実に吹き寄せ集めることができ、清掃エリアの収集対象物を残すことのないように、より容易且つより確実に収集することができる。

【0160】

また、本実施形態では、清掃装置検出部５５は、自律走行清掃装置４が送出したビーコン信号を検出して自律走行清掃装置４の位置を検出する。

【0161】

例えば、清掃装置検出部５５は、自律走行清掃装置４が周囲の障害物の位置関係を計測するためにレーザーレンジファインダによって送出した赤外線をビーコン信号として検出して自律走行清掃装置４の位置を検出する。

【0162】

これにより、自律走行清掃装置４の位置をより容易且つより確実に把握した上で、自律走行清掃装置４に近い非収集対象物を、収集対象物の収集位置として利用することができ、収集対象物をより確実に吹き寄せ集めることができる。

【0163】

また、本実施形態では、無人飛行装置２は、清掃エリアの床面上または地面上を移動する移動体を判別する移動体判別部５６を備え、飛行制御部５０は、移動体判別部５６によって移動体を判別した場合には、飛行を中断する。

【0164】

これにより、無人飛行装置２が、清掃エリアの空撮画像を撮像するための飛行や、収集対象物を収集するための飛行において、人などの移動体が存在する場合には飛行を中断することで、安全性を向上することができる。

【0165】

なお、上記した実施形態では、清掃エリアに非収集対象物がある場合に、無人飛行装置２の収集位置設定部５４や、自律走行清掃装置４の収集位置設定部６４が、非収集対象物の一方の側に収集位置を設定する例を説明したが、本発明はこの例に限定されない。例えば、図１６に示すように、清掃エリアに非収集対象物がない場合には、収集位置設定部５４や収集位置設定部６４は、収集位置を設定する非収集対象物を判別することができない。

【0166】

そこで、作業者は、図１７に示すように、清掃エリアを区切る屏風や衝立などのランドマークを清掃エリアの床面上または地面上に立設し、収集位置設定部５４や収集位置設定部６４は、撮像部１２が撮像した清掃エリアの撮像データに基づいてランドマークを認識し、認識したランドマークの一方の側に収集位置を設定してもよい。なお、ランドマークは、無人飛行装置２の撮像部１２が撮像した撮像データや自律走行清掃装置４の計測部３４が計測した計測結果から識別できるように、繰り返し形状を有して構成されるとよい。

【0167】

例えば、無人飛行装置２の対象物判別部５３や自律走行清掃装置４の対象物判別部６２によって、清掃エリアの撮像データに基づいて非収集対象物が判別されない場合、無人飛行装置２、操縦装置３または自律走行清掃装置４によって、非収集対象物がないことを作業者へ報知し、ランドマークの設置を促してもよい。

【0168】

これにより、収集対象物を吹き寄せ集める非収集対象物が清掃エリアにない場合でも、収集対象物を吹き寄せ集めるためのランドマークを簡単に清掃エリアに設置することができ、収集対象物を吹き寄せ集めることができるようになる。

【0169】

また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う清掃システム、無人飛行装置および自律走行清掃装置もまた本発明の技術思想に含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0170】

本発明は、自律的に走行し自動で清掃する自動走行清掃を実行可能な自律走行清掃装置によって、公園や駐車場などの広範囲な領域を清掃エリアとして、清掃エリアを走行しながら、清掃エリアの床面上または地面上に散乱した塵埃や落葉などのゴミを収集対象物として収集、清掃する清掃ロボットに好適に利用することができる。また、本発明は、カメラなどの撮像部を備えたドローンなどの無人飛行装置を、自動走行清掃を行う清掃ロボットなどの自律走行清掃装置を備える清掃システムに好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0171】

１ 清掃システム
２ 無人飛行装置
３ 操縦装置
４ 自律走行清掃装置
１１ 飛行部
１２ 撮像部
１６ 制御部
１８ 通信部（第２通信部）
３１ 走行部
３２ 清掃部
３４ 計測部
３８ 制御部
４０ 通信部（第１通信部）
５０ 飛行制御部
５１ 飛行プラン作成部
５２ 撮像制御部
５３ 対象物判別部
５４ 収集位置設定部
５５ 清掃装置検出部
５６ 移動体判別部
６０ 環境地図取得部
６１ データ反映部
６２ 対象物判別部
６３ 障害物認識部
６４ 収集位置設定部
６５ 清掃プラン作成部
６６ 自動走行清掃制御部
６７ 移動体判別部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】