特開 2023-128381 飛行装置、飛行制御方法及びプログラム

(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】P2023128381

(43)【公開日】2023-09-14

(54)【発明の名称】飛行装置、飛行制御方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G08G 5/04 20060101AFI20230907BHJP

【ＦＩ】

G08G5/04 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022032699

(22)【出願日】2022-03-03

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(71)【出願人】

【識別番号】000222037

【氏名又は名称】東北電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002365

【氏名又は名称】弁理士法人サンネクスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】伊郷 香織

(72)【発明者】

【氏名】宮古 尚

(72)【発明者】

【氏名】野▲崎▼ 倫宏

(72)【発明者】

【氏名】小林 典史

(72)【発明者】

【氏名】大場 啓太郎

【テーマコード（参考）】

5H181

【Ｆターム（参考）】

5H181AA26

5H181CC04

5H181CC11

5H181CC14

5H181FF04

5H181FF14

5H181LL01

(57)【要約】

【課題】点検対象物に沿って自律的に飛行体を飛行させ、点検を行う。
【解決手段】所定の点検対象物を空中で撮影する飛行装置であって、該飛行装置自体の周囲を撮影する１又は複数のカメラと、前記カメラからの映像を解析して前記点検対象物を検出する第１の画像処理部と、前記カメラからの映像を解析して飛行を阻害する自機周辺の障害物を検出する第２の画像処理部と、指定された飛行経路情報と、前記点検対象物の検出結果及び前記障害物の検出結果に応じて飛行経路を動的に決定し、決定した飛行経路に沿って前記飛行装置の飛行を制御する制御部とを備えることを特徴とする飛行装置を用いる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定の点検対象物を空中で撮影する飛行装置であって、
該飛行装置自体の周囲を撮影する１又は複数のカメラと、
前記カメラからの映像を解析して前記点検対象物を検出する第１の画像処理部と、
前記カメラからの映像を解析して飛行を阻害する障害物を検出する第２の画像処理部と、
指定された飛行経路情報、前記点検対象物の検出結果及び前記障害物の検出結果に応じて飛行経路を動的に決定し、決定した飛行経路に沿って前記飛行装置の飛行を制御する制御部と
を備えることを特徴とする飛行装置。

【請求項2】

前記制御部は、延在する点検対象物である延在対象物に沿って飛行経路を設定することを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項3】

前記制御部は、電線を前記延在対象物として用いることを特徴とする請求項２記載の飛行装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記延在対象物の中継機能を有する点検対象物である中継対象物を検知した場合に、前記中継対象物の周囲を周回する飛行経路を設定することを特徴とする請求項２記載の飛行装置。

【請求項5】

前記制御部は、前記延在対象物からの距離を維持しつつ前記飛行経路情報により指定された地点に接近する飛行経路を設定することを特徴とする請求項２記載の飛行装置。

【請求項6】

前記制御部は、前記障害物と所定の離隔を保つよう飛行経路を設定することを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項7】

前記制御部は、前記障害物に係る飛行経路の設定を前記点検対象物に係る飛行経路の設定に対して優先することを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項8】

前記飛行装置の進行方向に直交する方向を撮影可能な第１のカメラと、
前記飛行装置の進行方向を少なくとも撮像する第２のカメラと、を備え、
前記第１の画像処理部は、前記第１のカメラからの映像を解析して前記点検対象物を検出し、
前記第２の画像処理部は、前記第２のカメラからの映像を解析して前記障害物を検出する
ことを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項9】

前記第１のカメラおよび前記第２のカメラのうち少なくとも１つは対象物までの距離を測定する機能を有することを特徴とする請求項８記載の飛行装置。

【請求項10】

前記飛行経路情報は、前記飛行装置と離れた制御装置から通信手段によって伝送されることを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項11】

前記制御部が飛行の制御に用いる位置情報を、ＧＰＳ（Global Positioning System）を用いて取得することを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項12】

前記制御部が飛行の制御に用いる位置情報を、前記１又は複数のカメラからの映像を解析することにより算出することを特徴とする請求項１記載の飛行装置。

【請求項13】

所定の点検対象物を空中で撮影する飛行装置を制御する飛行制御方法であって、
前記飛行装置が具備する１又は複数のカメラからの映像を解析して前記点検対象物を検出する第１の画像処理ステップと、
前記飛行装置が具備する前記１又は複数のカメラからの映像を解析して飛行を阻害する障害物を検出する第２の画像処理ステップと、
指定された飛行経路情報、前記点検対象物の検出結果及び前記障害物の検出結果に応じて飛行経路を動的に決定し、決定した飛行経路に沿って前記飛行装置の飛行を制御する飛行制御ステップと
を含むことを特徴とする飛行制御方法。

【請求項14】

コンピュータに所定の点検対象物を空中で撮影する飛行装置を制御させるプログラムであって、
前記飛行装置が具備する１又は複数のカメラからの映像を解析して前記点検対象物を検出する第１の画像処理プロセスと、
前記飛行装置が具備する前記１又は複数のカメラからの映像を解析して飛行を阻害する障害物を検出する第２の画像処理プロセスと、
指定された飛行経路情報、前記点検対象物の検出結果及び前記障害物の検出結果に応じて飛行経路を動的に決定し、決定した飛行経路に沿って前記飛行装置の飛行を制御する飛行制御プロセスと
をコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行装置、飛行制御方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特開２０１６－１１１４１４（特許文献１）がある。該広報には、「［課題］ＧＰＳ信号に頼らずに無人飛行体の位置を精度良く求めることができる飛行体の位置検出システム及びそれを用いた飛行体を提供する。［解決手段］測距データと撮像により得られた２次元画像データとを利用して自己位置を把握する事により、ＧＰＳ信号に頼ることなく無人飛行体１００を構造物ＯＢＪとの距離を一定に保って飛行させ、検査を行う事ができる。」と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１１１４１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年の労働人口減少に伴い、作業効率化や、危険を伴う作業の削減・代替が求められている。このような背景のもと、ドローンに代表される無人航空機（ＵＡＶ，Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）を用いた農薬散布や空撮、点検、輸送等が行われるようになってきている。中でも点検業務、とりわけ高所点検や山間部等人が分け入りにくい箇所の点検は危険ポテンシャルが高く、直接目視に代わる検査方法が待ち望まれており、ＵＡＶはこのような目的に最適である。

【0005】

前記特許文献１では、ＧＰＳ信号が受信しにくい環境においても自己位置を推定し、ＵＡＶの飛行をさせることができることが記載されている。しかし、所望の点検対象をフレームアウトすることなく撮影するにあたり、ＵＡＶがどこを飛行するか精密なルーティングが必要であり、自己位置の精度や三次元マップの精度が要求される点、および飛行ルート上に障害物が存在した場合に回避する手段が存在しない点において、改善の余地がある。

【0006】

そこで、本発明は、点検対象物に沿って自律的に飛行体を飛行させ、点検を行うことを目的とする。本発明によれば、例えば、点検対象および周辺の障害物を認識し、点検対象との相対位置を算出して、所定の位置関係を保持するよう制御することによって、厳密な自己位置推定やルート設定を必要とせず、大まかなウェイポイント指示だけで、ルート上の障害物を回避しながら、点検対象をフレームアウトすることなく撮影し続けることができるという効果を得ることができる。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を解決するために、代表的な本発明の飛行装置、飛行制御方法及びプログラムの一つは、飛行装置に備えた１又は複数のカメラで周囲を撮影し、カメラからの映像を解析して点検対象物と障害物を検出し、指定された飛行経路情報、点検対象物の検出結果及び障害物の検出結果に応じて飛行経路を動的に決定し、決定した飛行経路に沿って飛行を制御するものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、厳密な自己位置推定やルート設定を必要とせず、大まかなウェイポイント指示だけで、ルート上の障害物を回避しながら、点検対象をフレームアウトすることなく撮影し続けることができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施例１のＵＡＶの構成を示す構成図である。

【図2】実施例１における制御のフローチャートである。

【図3】点検動作時のＵＡＶのトラッキングモードにおける動作を示した図である。

【図4】点検動作時のＵＡＶの障害物回避時における動作を示した図である。

【図5】点検動作時のＵＡＶの通る経路を示した図である。

【図6】点検動作時のＵＡＶの動作を示した図（重要点検ポイントと障害物が経路上に混在する場合）である。

【図7】実施例２のＵＡＶの構成を示す構成図である。

【図8】実施例２における制御のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

【実施例0011】

本発明の一実施例である飛行装置、飛行管理方法及びプログラムの構成と動作について、図１、図２、図３、図４、図５、図６、を用いて説明する。

【0012】

図１は、実施例１のＵＡＶの構成を示す構成図である。図１に示すＵＡＶ１０は、点検に供される飛行体であり、点検用カメラ１０１、障害物検知用カメラ１０２、信号処理部１０３、ＧＰＳ受信部１０４、ＩＭＵ１０５、制御部１０６、記録部１０７を有してなる。
本実施例では、点検対象物として、電線、電柱および電柱に付随する配電設備を例示する。点検対象物は、延在する点検対象物である延在対象物と、延在対象物の中継機能を有する点検対象物である中継対象物とを包含する。電線は、延在対象物の一例であり、電線及び配電設備は、中継対象物の一例である。延在対象物は、当該延在対象物に沿った飛行経路の設定に用いることができる。中継対象物は、延在対象物の物理的な中継や、機能的な中継を行う。例えば、電柱は、電線を支持する物理的な中継対象物であり、配電設備は電線の電気特性を維持する中継対象物である。

【0013】

点検用カメラ１０１は、ＵＡＶ１０に取り付けられており、点検対象の外観画像を取得するカメラである。取得された外観画像は後段の信号処理部１０３へ送られる。

【0014】

障害物検知用カメラ１０２は、ＵＡＶ１０に取り付けられており、周辺障害物の外観画像および障害物までの距離情報を取得するカメラであり、例えばステレオカメラである。取得された外観画像および距離情報は後段の信号処理部１０３へ送られる。

【0015】

信号処理部１０３は、点検用カメラ１０１および障害物検知用カメラ１０２から送信された画像および距離情報を処理し、後段の制御部１０６へ処理結果を送出する。信号処理部１０３は、点検対象検出部１０３１、障害物検出部１０３２を有してなる。

【0016】

点検対象検出部１０３１は、点検用カメラ１０１および障害物検知用カメラ１０２から送信された点検対象の外観画像に対して認識処理を施し、当該点検対象が画像中のどこに、どの程度の大きさで写っているかを判断し、判断結果を制御部１０６へ送出する。

【0017】

障害物検出部１０３２は、障害物検知用カメラ１０２から送信された周辺障害物の外観画像および距離情報に対して認識処理を施し、当該障害物が画像内のどの位置に、どの程度の距離で存在するかを判断し、判断結果を制御部１０６へ送出する。

【0018】

ＧＰＳ受信部１０４は、ＧＰＳ衛星からの信号を受信し、ＵＡＶ１０の位置情報、具体的には緯度、経度、高度を算出し、制御部１０６へ送出する。

【0019】

ＩＭＵ１０５は、ＵＡＶ１０に取り付けられている慣性計測装置（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ，ＩＭＵ）であり、ジャイロ、加速度計、コンパスの信号を制御部１０６へ送出する。

【0020】

制御部１０６は、指定された飛行経路情報、点検対象物の検出結果及び障害物の検出結果に応じて飛行経路を動的に決定し、決定した飛行経路に沿ってＵＡＶ１０の飛行を制御する。飛行経路の動的な決定とは、例えば、点検対象物である電線を検出しつつ、これに沿って飛行するよう経路の修正を随時実行する処理である。同様に、検知された障害物を回避しつつ、点検対象物（電線、電柱、付随する配電設備等）を撮影可能な経路を決定する処理も含まれる。具体的には、制御部１０６は、記録部１０７に対して読み取り操作を行い、所定のルート情報を読み出し、ＧＰＳ受信部１０４から入力される現在位置情報を照合し、次の時間ステップにおけるＵＡＶ１０の進路を決定する。また、信号処理部１０３から入力される外観画像および距離情報、ＧＰＳ受信部１０４から入力される緯度、経度、高度情報、ＩＭＵ１０５から入力されるジャイロ、加速度計、コンパスの信号情報、後述する記録部１０７から入力される経路情報を元に、ＵＡＶ１０が安定するよう姿勢制御を行うと同時に、図示しない複数の推力発生用モータへ印加する電圧のバランスを制御することにより、ＵＡＶ１０が所望の方向へ移動するよう制御する。

【0021】

記録部１０７は、ＵＡＶ１０がたどるべきルート情報を格納する記録媒体であり、例えば不揮発性の半導体メモリである。

【0022】

図２は、実施例１における制御のフローチャートを表した図である。
図３は、点検動作時のＵＡＶ１０のトラッキングモードにおける動作を示した図を表した図である。
図４は、点検動作時のＵＡＶ１０の障害物回避時における動作を示した図を表した図である。
図５は、点検動作時のＵＡＶ１０の通る経路を示した図を表した図である。
図６は、点検動作時のＵＡＶ１０の動作を示した図（重要点検ポイントと障害物が経路上に混在する場合）を表した図である。

【0023】

本実施例の動作について、以下説明する。本実施例に示すのは、ＵＡＶを用いて電線、電柱、およびこれらに付属する配電設備を点検する方式についてである。

【0024】

本実施例の飛行装置、飛行管理方法及びプログラムは、ＵＡＶ１０が備える制御部１０６による制御の下、障害物検知用カメラ１０２によって検知された障害物を回避しつつ、点検用カメラ１０１によって点検対象である電線、電柱、付随する配電設備を撮影し、点検用途に活用可能な映像を取得するものである。飛行にあたっては、電線を検出しつつ、これに沿って飛行させることを特徴とする。

【0025】

本実施例においては、電柱や配電設備が検出されるまで電線に沿って飛行する動作モード（トラッキングモード）、および電柱や配電設備を重点的に点検する動作モード（点検モード）の２つの動作モードが存在する。点検モードにおいては、例えば当該点検対象の周囲を、点検用に別途作成した周回軌道に沿って飛行し、点検対象の全周囲画像を得るように制御される。

【0026】

本実施例における設備点検の方法について、図２のフローチャートを用いて説明する。図２の処理手順は、ＵＡＶ１０が離陸し、最初に電線を検出したときに開始する。

【0027】

まず、制御部１０６は、ＩＭＵ１０５よりジャイロ、加速度計、コンパスの信号を受信し（ステップＳ１０１）、姿勢制御処理によりＵＡＶ１０がホバリングするために必要な推力発生用モータへの印加電圧をそれぞれ算出する（ステップＳ１０２）。次いで制御部１０６は、ＧＰＳ受信部１０４より緯度、経度、高度情報を受信し（ステップＳ１０３）、自己位置把握処理により現在の機体の位置を算出する（ステップＳ１０４）。ここで自己位置把握とは、得られた生の緯度、経度、高度情報をカルマンフィルタ等により適切にフィルタリングすることにより、ＧＰＳ信号が本来持っている誤差要因や不確実性を除去するための処理を指す。

【0028】

次いで、制御部１０６は、現在の動作モードが何であるかの分岐処理（ステップＳ１０５）により、動作モードに応じた分岐が発生する。動作モードがトラッキングモードであった場合には、制御部１０６は、記録部１０７に記録されているルート情報を読み出し、ステップＳ１０４にて算出した自己位置と照合することにより、次に進むべき方向を定める（ステップＳ１０６）。

【0029】

動作モードが点検モードであった場合には、制御部１０６は、前述の通り点検対象物を周回する周回軌道が設定されているので、この周回軌道とステップＳ１０４にて算出した自己位置とを照合することにより、次に進むべき方向を定める（ステップＳ１０７）。

【0030】

次いで、前述のステップＳ１０６もしくはステップＳ１０７で定めた進路方向の障害物を検出する（ステップＳ１０８）。障害物の有無は、障害物検知用カメラ１０２にて取得した障害物の外観画像、および距離情報を障害物検出部１０３２において解析することにより判断する。ここで、障害物検知用カメラ１０２の光軸方向はＵＡＶ１０の正面方向（進行方向と一致するように制御される）を向いて取り付けられており、角度の調節機能を持たない。したがって、例えば障害物検知用カメラ１０２の画角を広角に設定することにより、進行方向およびそこからずれた範囲における障害物をもれなく検出することが可能である。あるいは、障害物検知用カメラ１０２の角度が制御部１０６によって調整されるような構成でもよい。制御部１０６ではＵＡＶ１０の進行方向と障害物検知用カメラ１０２の光軸方向がどのような相対関係にあるかを把握することにより、進路方向に対してどの位置に障害物があるかを算出することができる。

【0031】

次いで、制御部１０６は、障害物の有無、および当該障害物との距離に応じて、進路の修正を行う（ステップＳ１０９）。具体的には、まず障害物までの距離が所定の閾値よりも遠い場合には、本ステップでは特段の処理を行わない。障害物までの距離が所定の閾値を下回る場合には、当該障害物を回避するようにルートの補正を行う。補正の方法は、例えば当該障害物を跨ぐように、ＵＡＶ１０を上昇させるように進路を修正する方式でもよいし、当該障害物の形状や種類を障害物検出部１０３２において検出し、その形状や種類に応じて（例えば障害物が樹木なら跨ぐように、街灯などの柱上であれば水平方向にかわすように）進路を修正する方式でもよい。

【0032】

次いで、現在の動作モードが何であるかの分岐処理（ステップＳ１１０）により、動作モードに応じた分岐が発生する。動作モードがトラッキングモードであった場合には、電線検出処理が実行される（ステップＳ１１１）。電線検出処理は、点検用カメラ１０１と障害物検知用カメラ１０２から入力される画像データのいずれか、あるいは両方を、点検対象検出部１０３１において処理することにより実現される。検出手段は例えばエッジ検出によってもよいし、ハフ変換のような直線検知アルゴリズムによってもよいし、ディープラーニングなどの機械学習を用いた方法でもよい。電線検出により、電線が画像中のどの位置に、どの角度で写るかが判定される。

【0033】

この情報をもとに、制御部１０６は、ＵＡＶ１０の進路にさらに修正を加える（ステップＳ１１２）。修正の方式は、例えば電線が画像上半分に写っていると判定された場合には、ＵＡＶ１０を上昇させるよう進路を修正する。また別の例では、電線が画像中に斜めの線として検出された場合にはＵＡＶの進行方向を調整（例えば右上がりなら右方向に旋回するように調整）することにより、電線と点検用カメラ１０１が正対するよう、相対位置を設定することができるようになり、電線に沿った飛行が実現できる。

【0034】

次いで、点検対象物検知処理が実行される（ステップＳ１１３）。電線検出処理は、点検用カメラ１０１と障害物検知用カメラ１０２から入力される画像データのいずれか、あるいは両方を、点検対象検出部１０３１において処理することにより実現される。検出手段は例えばテンプレートマッチングによってもよいし、弱識別器を直列に並べたカスケード識別器によってもよいし、ディープラーニングなどの機械学習を用いた方法でもよい。

【0035】

次いで、点検対象物の有無による分岐処理（ステップＳ１１４）が実行される。点検対象物が存在しないと判定された場合には、特段の処理を行わず、ステップＳ１０１に戻る。点検対象物が存在すると判定された場合には、その画像中における位置と大きさが算出される。その位置と大きさにより、点検対象物がＵＡＶ１０のどの方向に、どの程度の距離にあるかが推定できる。当該対象物が所定の閾値よりも近いと判定された場合には、これらの情報を元に、当該対象物の周囲を回る周回軌道（点検ルート）を設定する。次いで、現在位置を点検ルートの始点として記憶する（ステップＳ１１６）。記憶先は記録部１０７でもよいし、図示していないＲＡＭなどの一時記憶媒体でもよい。次いで、動作モードをトラッキングモードから点検モードへ遷移させ（ステップＳ１１７）、ステップＳ１０１に戻る。

【0036】

一方、前述のステップＳ１１０における分岐処理において、動作モードが点検モードであった場合には、現在位置がステップＳ１１６にて記憶された点検ルートの始点と一致、あるいは十分近いと判定（ステップＳ１１８；ＹＥＳ）された場合に、動作モードをトラッキングモードから点検モードへ遷移させ（ステップＳ１１９）、ステップＳ１０１に戻る。点検ルートの始点でなければ（ステップＳ１１８；ＮＯ）、そのままステップＳ１０１に戻る。

【0037】

以上、一連の動作により、ＵＡＶ１０が電線に沿って飛行し、点検対象物を周回する点検ルートと電線に沿って飛行する通常ルートを自律的に切り替えながら飛行する動作を実現することが可能である。特に、記録部１０７に格納されているルート情報が電線や点検対象物に必ずしも沿っているものではなくても、点検用カメラ１０１により得られた画像を解析することにより点検対象物に沿った飛行が可能である。

【0038】

続いて、電線に沿って飛行させるためのルート設定の方法について、図３から図６を用いて説明する。図３は記録部１０７に記録されているルート情報と、点検対象検出部１０３１で検出した電線の方向および電線までの距離を用いて電線に沿った経路設定をする方法を説明する図であり、電線およびＵＡＶ１０の経路を真上から見下ろすように描かれている。図中において、ＷＰ１、ＷＰ２は記録部１０７に記録されている通過点情報（ウェイポイント）である。これらの通過点情報は事前に設定しておく必要があるが、点検対象の位置情報は不明確なことが多いため、大まかな位置情報を設定しておき、ＵＡＶ１０がウェイポイントで指示される飛行ルートを、電線に沿った飛行ルートとなるよう適宜修正しながら飛行する。以下、その方法について説明する。

【0039】

ＵＡＶ１０は、本来はＷＰ１とＷＰ２を結ぶ経路Ｌ１（図中点線）に沿って飛行するよう制御される。しかしながら、経路Ｌ１は延在対象物である電線Ｐとは平行になっているとは限らず、例えば本図の例ではＵＡＶ１０は電線Ｐから徐々に遠ざかるように飛行する。このような場合、点検用カメラ１０１で取得した画像においては電線や点検対象物が想定より小さいサイズで写るため、想定する点検の用をなさない可能性がある。そこで、例えば以下に示すようなフィードフォワード制御によって、ＵＡＶ１０が電線に沿って平行に飛行するよう制御することが可能である。

【0040】

まず、初期状態としてＵＡＶ１０がＷＰ１に存在している状態を仮定する。次に、当初の設定経路Ｌ１に沿ってＵＡＶ１０が飛行した場合に、微小時刻Δｔ経過後に想定される位置をＵ１とする。この場合、ＵＡＶ１０はＷＰ１からＵ１へ向かう経路Ｌ１１に沿って飛行しようとする。ここで、点検用カメラ１０１がＵＡＶ１０の進行方向と直角に取り付けられているものとする。すると、点検用カメラ１０１で電線を撮影する場合には、経路Ｌ１と電線Ｐがなす角の分だけ電線を斜めに写すことになる。ここでどの程度の角度で撮影されているかは、例えば点検対象検出部１０３１における認識処理の過程で推定することができる。そこで、ＵＡＶ１０の飛行経路が電線Ｐと平行となるよう、当初の飛行経路Ｌ１１を飛行経路Ｌ２１のように補正することが可能である。この結果、ＵＡＶ１０の行き先はＵ１からＶ１へ補正されることになる。

【0041】

次の時間ステップにおいても同様の補正がなされ、現在位置Ｖ１からさらに微小時刻Δｔ経過後に想定される行先Ｕ２を向いた場合に、点検用カメラ１０１で撮影した電線の向きから経路Ｌ２１と電線Ｐのなす角を算出し、その角度分を補正するように新たな行き先Ｖ２を算出する。これを繰り返すことにより、電線Ｐに沿った経路Ｌ２２、Ｌ２３・・・を設定することが可能である。

【0042】

次に、経路中に障害物が発見された場合のルート設定の方法について、図４を用いて説明する。まず、初期状態としてＵＡＶ１０がＷＰ１に存在している状態を仮定する。次に、当初の設定経路Ｌ１に沿ってＵＡＶ１０が飛行した場合に、微小時刻Δｔ経過後に想定される位置をＵ１とする。この場合、ＵＡＶ１０はＷＰ１からＵ１へ向かう経路Ｌ１１に沿って飛行しようとする。ここで、点検用カメラ１０１がＵＡＶ１０の進行方向と直角に取り付けられているものとする。すると、点検用カメラ１０１で電線を撮影する場合には、経路Ｌ１と電線Ｐがなす角の分だけ電線を斜めに写すことになる。ここでどの程度の角度で撮影されているかは、例えば点検対象検出部１０３１における認識処理の過程で推定することができる。そこで、ＵＡＶ１０の飛行経路が電線Ｐと平行となるよう、当初の飛行経路Ｌ１１を飛行経路Ｌ２１のように補正することが可能である。この結果、ＵＡＶ１０の行き先はＵ１からＶ１へ補正されることになる。

【0043】

次の時間ステップにおいて同様の補正を行うべきところであるが、図中の位置に障害物Ｔ（この場合は樹木）が存在する場合には、障害物検知用カメラ１０２により障害物Ｔが存在することが検出される。ここで、Ｖ１から障害物Ｔまでの距離Ｄが所定の閾値を下回る（これ以上近づけない）状況を考える。この場合には、電線に沿って経路設定をするよりも、障害物Ｔと一定の距離を保つ方が優先される。そこで、障害物Ｔを中心として半径Ｄ仮想的な球面Ｑを考え、この球面Ｑ上に次の経路を設定することを考える。次の経路の設定方法はいくつか考えられ、たとえば前述のように、障害物Ｔの真上を通るように経路設定してもよいし、高度を保ちつつ障害物Ｔを回り込むように経路設定してもよいし、これらを障害物Ｔの種類の検出結果に応じて決定してもよい。図では障害物Ｔを回り込むような経路設定を示している。以上のように、次の経路Ｗ２を決定できる。これを繰り返すことにより、Ｗ３以降の経路を順次設定していくことが可能である。

【0044】

障害物を回り込んで回避する場合には、ＵＡＶ１０は、正面方向を維持したスライドによって障害物を迂回する。このため、障害物検知用カメラ１０２は同一方向を撮影し続ける。そして、障害物が障害物検知用カメラ１０２の撮影範囲を外れた時、すなわち障害物がフレームアウトしたときに、ＵＡＶ１０は障害物の迂回を終了し、電線をトラッキングする経路に戻る。

【0045】

次に、経路中に点検対象物が検出された場合の動作について、図５を用いて説明する。まず、初期状態としてＵＡＶ１０がＷＰ１に存在している状態を仮定する。次に、当初の設定経路Ｌ１に沿ってＵＡＶ１０が飛行した場合に、微小時刻Δｔ経過後に想定される位置をＵ１とする。この場合、ＵＡＶ１０はＷＰ１からＵ１へ向かう経路Ｌ１１に沿って飛行しようとする。ここで、点検用カメラ１０１がＵＡＶ１０の進行方向と直角に取り付けられているものとする。すると、点検用カメラ１０１で電線を撮影する場合には、経路Ｌ１と電線Ｐがなす角の分だけ電線を斜めに写すことになる。ここでどの程度の角度で撮影されているかは、例えば点検対象検出部１０３１における認識処理の過程で推定することができる。そこで、ＵＡＶ１０の飛行経路が電線Ｐと平行となるよう、当初の飛行経路Ｌ１１を飛行経路Ｌ２１のように補正することが可能である。この結果、ＵＡＶ１０の行き先はＵ１からＶ１へ補正されることになる。

【0046】

次の時間ステップにおいて同様の補正を行うべきところであるが、図中の位置に点検対象物Ｏ（この場合は中継対象物である電柱および電柱に付随する配電設備）が存在する場合には、点検用カメラ１０１により点検対象物Ｏが存在することが検出される。ここで、Ｖ１から点検対象物Ｏまでの距離Ｄが所定の閾値を下回る状況を考える。この場合には、現在位置Ｖ１を通り、点検対象物Ｏを中心とした半径Ｄの円周軌道Ｘが定義され、ＵＡＶ１０はこの円周軌道Ｘに沿って飛行するよう制御されるよう、動作モードが切り替わる（点検モード）。現在位置Ｖ１は円周軌道Ｘの始点として記憶される。以降、ＧＰＳ受信部１０４から受信された位置情報を元に、円周軌道Ｘ上の点Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５・・・が順次決定され、ＵＡＶ１０はこれらの点を通過するよう制御されて飛行する。やがてＵＡＶ１０が円周軌道Ｘを一周し、現在位置が記憶された始点Ｖ１と一致するか十分近いと判定された場合には、再度動作モードが切り替わり（トラッキングモード）、前述の動作と同様に、電線の向きを点検用カメラ１０１で得られた画像から推定することにより、電線に沿って飛行するよう制御される。

【0047】

点検対象物を周回する場合には、ＵＡＶ１０は、点検用カメラ１０１の撮影範囲に点検対象物が入るように姿勢制御を行う。このため、障害物検知用カメラ１０２は、その時点のＵＡＶ１０の進行方向（周回軌道の周方向）を撮影することになる。

【0048】

またこれらの組み合わせとして、点検モードで周回軌道Ｘ上を飛行している際に障害物Ｔを発見した場合には、障害物Ｔを回避する方が優先される。具体例を図６に示す。図６は、点検対象物Ｏ（この場合は電柱）を点検すべく周回軌道Ｘを飛行中に、障害物Ｔ（この場合は樹木）を発見した場合の動作である。この場合、周回軌道Ｘが所定の障害物最近接距離を表す球面Ｑの内側に入っており、障害物Ｔと衝突の可能性がある。そこで、このような場合には、球面Ｑに沿って新たな周回軌道Ｘ’が定義され、ＵＡＶ１０はＸ’に沿って飛行するよう経路が変更される。障害物Ｔと十分離隔が取れたと判断された場合（球面Ｑの内側に入ることはないと判断された場合）には、ＵＡＶ１０は再度周回軌道Ｘ上を飛行するよう制御される。このような制御を行うことにより、障害物を回避しつつ点検対象物の周囲を旋回ながら点検に用いる画像データを取得することが可能となる。

【0049】

以上、図１から図６を用いて本実施例について説明してきたが、本実施例は上記の構成に限定されるものではない。例えば、点検用カメラ１０１と障害物検知用カメラ１０２は別のカメラとして説明してきたが、両方の機能を兼ね備える単一のカメラによって構成されてもよい。これにより、例えばＵＡＶ１０の総重量が軽減され、飛行時間の延長などのメリットがある。

【0050】

また、点検用カメラ１０１は、それ自身が距離計測機能を有するカメラ（例えばステレオカメラやＴＯＦカメラ等）であってもよい。これにより、点検用カメラ１０１で得られた電線画像から電線までの距離や電線との相対的な角度の情報をより正確に求めることができ、電線トラッキング動作の精度を向上させることができるというメリットがある。

【0051】

また、点検用カメラ１０１は、他に距離センサ（例えば超音波センサ、レーダー等）を備えていてもよい。これにより、点検用カメラ１０１で得られた電線画像から電線までの距離や電線との相対的な角度の情報をより正確に求めることができ、電線トラッキング動作の精度を向上させることができるというメリットがある。

【0052】

また、障害物検知用カメラ１０２は実施例ではステレオカメラとして説明したが、他の方式、例えばＴＯＦカメラや、カメラと他の距離センサ（例えば超音波センサ、レーダー等）の組み合わせによって距離情報を得る構成であってもよいし、これらのうち複数を備える構成であってもよい。これにより、ＵＡＶ１０の進行方向だけでなく、上方・下方・後方の障害物を検出し、ＵＡＶ１０の衝突可能性をより低減させることができるというメリットがある。

【0053】

また、障害物検知用カメラ１０２は、映像解析により距離情報を得る方式、例えばディープラーニングによる距離推定方式や、時間差をおいて撮影した複数の画像の変化から周辺物体との距離を推定する方式（Ｖｉｓｕａｌ ＳＬＡＭやＳｆＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ））等の方式であってもよい。これにより、ステレオカメラを単眼カメラで代替することができ、例えば超広角カメラを採用し周囲の障害物を広く検知することができるようになる等のメリットがある。

【0054】

また、障害物検知用カメラ１０２は単一のステレオカメラとして説明したが、障害物検知用カメラ１０２は複数のカメラ、あるいはセンサとの組み合わせであってもよい。例えば、ステレオカメラを複数配置し、ＵＡＶ１０の全周囲を撮影対象とする構成でもよい。あるいは、特定の方向はカメラで撮影しつつ、別の方向はセンサを用いて探査する方法でもよい。これにより、ＵＡＶ１０の進行方向だけでなく、上方・下方・後方の障害物を検出し、ＵＡＶ１０の衝突可能性をより低減させることができるというメリットがある。

【0055】

また、記録部１０７はＵＡＶ１０に付随するとして説明してきたが、記録部１０７の一部あるいは全部はＵＡＶ１０と異なる場所（例えば地上）に存在し、これらの間は例えば無線通信などにより接続されているという構成でもよい。これにより、記録部１０７の容量に関する制約が緩和されたり、あるいは図示しない他の装置（例えばＰＣ）からも書き換え可能とすることにより、ルートを動的に変更したり、追加したりすることが可能となり、システム運用の柔軟性を向上させることができるというメリットがある。

【0056】

また、ＵＡＶ１０はＧＰＳ受信部１０４およびＩＭＵ１０５を有する構成として説明してきたが、これらの一部機能、あるいは全部を点検用カメラ１０１および障害物検知用カメラ１０２を画像解析して得られる情報で代替する構成であってもよい。例えば、ＧＰＳによる自己位置推定の一部あるいは全部をＶｉｓｕａｌ ＳＬＡＭ等の別の自己位置推定方式により代替あるいは併用してもよい。これにより、例えば見通しの悪い箇所で点検を行うような場合で電波状況がよくなくても、トラッキング動作や周回動作の位置誤差を低減させることが可能であり、ＵＡＶ１０の衝突や墜落等の危険ポテンシャルを低減させることができるというメリットがある。

【0057】

また、信号処理部１０３において点検対象検出部１０３１と障害物検出部１０３２は別の構成要素として説明したが、これらは単一の構成要素であってもよい。この場合には、例えば単一の演算装置を時分割で使い分け、点検対象検出処理と障害物検出処理の両方を実施する構成であってもよい。これにより、構成点数を減らすことができ、ＵＡＶ１０の軽量化、飛行時間の延長などのメリットがある。

【0058】

また、上記実施例では点検対象物の周囲を周回飛行する点検モードが存在する例を示したが、点検モードは必須ではなく、トラッキングモードのみを有する構成でもよい。これにより、障害物回避動作との組み合わせパターンを減らすことができ、演算の高速化、およびこれに伴うフィードバック制御の時定数低減による飛行の安定化、さらに演算装置をより簡易にすることによりＵＡＶ１０の軽量化が可能であるというメリットがある。

【0059】

本実施例により、点検対象および周辺の障害物を認識し、点検対象との相対位置を算出して、所定の位置関係を保持するよう制御することにより、厳密な自己位置推定やルート設定を必要とせず、大まかなウェイポイント指示だけで、ルート上の障害物を回避しながら、点検対象をフレームアウトすることなく撮影し続けることができるという効果を得ることができる。

【実施例0060】

実施例１では、点検用カメラの撮影範囲がＵＡＶに対して固定された構成を例示した。本実施例２では、点検用カメラの撮影範囲を変更可能とする構成と動作について、図７、図８を用いて説明する。

【0061】

図７は、実施例２のＵＡＶの構成を示す構成図である。図７に示すＵＡＶ２０は、点検に供される飛行体であり、点検用カメラ２０１、障害物検知用カメラ１０２、信号処理部１０３、ＧＰＳ受信部１０４、ＩＭＵ１０５、制御部１０６、記録部１０７、雲台２０８、ズーム制御部２０９を有してなる。

【0062】

点検用カメラ２０１は、雲台２０８に取り付けられており、点検対象の外観画像を取得するカメラである。取得された外観画像は後段の信号処理部１０３へ送られる。

【0063】

制御部２０６は、記録部１０７に対して読み取り操作を行い、所定のルート情報を読み出し、ＧＰＳ受信部１０４から入力される現在位置情報を照合し、次の時間ステップにおけるＵＡＶ２０の進路を決定する。また、信号処理部１０３から入力される外観画像および距離情報、ＧＰＳ受信部１０４から入力される緯度、経度、高度情報、ＩＭＵ１０５から入力されるジャイロ、加速度計、コンパスの信号情報、後述する記録部１０７から入力される経路情報を元に、ＵＡＶ２０が安定するよう姿勢制御を行うと同時に、図示しない複数の推力発生用モータへ印加する電圧のバランスを制御することにより、ＵＡＶ２０が所望の方向へ移動するよう制御する。また、信号処理部１０３から入力される外観画像および距離情報をもとに、雲台２０８およびズーム制御部２０９の動作を制御する。

【0064】

雲台２０８は、ＵＡＶ２０に取り付けられ、点検用カメラ２０１を搭載する台座である。制御部１０６からの制御により、点検用カメラ２０１の向き（パン角、チルト角）を設定する。

【0065】

ズーム制御部２０９は、点検用カメラ２０１のレンズ部分に取り付けられ、制御部２０６からの制御により、点検用カメラ２０１のズーム倍率を設定する。

【0066】

本実施例の動作について、以下説明する。
本実施例に示すのは、ＵＡＶを用いて電線、電柱、およびこれらに付属する配電設備を点検する方式についてである。ただし、点検用カメラ２０１がＵＡＶ２０に固定角度で取り付けられているのではなく、点検用カメラ２０１が雲台２０８の上に取り付けられており、さらに点検用カメラのレンズ部分にズーム制御部２０９が取り付けられており、さらに雲台２０８およびズーム制御部２０９が制御部２０６から制御できるように接続されている点が実施例１と異なる。

【0067】

本実施例の飛行装置、飛行管理方法及びプログラムは、ＵＡＶ２０が備える制御部２０６による制御の下、障害物検知用カメラ１０２によって検知された障害物を回避しつつ、点検用カメラ２０１によって点検対象である電線、電柱、付随する配電設備を撮影し、点検用途に活用可能な映像を取得するものである。飛行にあたっては、電線を検出しつつ、これに沿って飛行させることを特徴とする。

【0068】

本実施例においては、電柱や配電設備が検出されるまで電線に沿って飛行する動作モード（トラッキングモード）、および電柱や配電設備を重点的に点検する動作モード（点検モード）の２つの動作モードが存在する。点検モードにおいては、例えば当該点検対象の周囲を、点検用に別途作成した周回軌道に沿って飛行し、点検対象の全周囲画像を得るように制御される。

【0069】

本実施例における設備点検の方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８の処理手順は、ＵＡＶ２０が離陸し、最初に電線を検出したときに開始する。

【0070】

まず、制御部２０６は、ＩＭＵ１０５よりジャイロ、加速度計、コンパスの信号を受信し（ステップＳ２０１）、姿勢制御処理によりＵＡＶ２０がホバリングするために必要な推力発生用モータへの印加電圧をそれぞれ算出する（ステップＳ２０２）。次いで制御部２０６は、ＧＰＳ受信部１０４より緯度、経度、高度情報を受信し（ステップＳ２０３）、自己位置把握処理により現在の機体の位置を算出する（ステップＳ２０４）。ここで自己位置把握とは、得られた生の緯度、経度、高度情報をカルマンフィルタ等により適切にフィルタリングすることにより、ＧＰＳ信号が本来持っている誤差要因や不確実性を除去するための処理を指す。

【0071】

次いで、制御部２０６は、現在の動作モードが何であるかの分岐処理（ステップＳ２０５）により、動作モードに応じた分岐が発生する。動作モードがトラッキングモードであった場合には、制御部２０６は、記録部１０７に記録されているルート情報を読み出し、ステップＳ２０４にて算出した自己位置と照合することにより、次に進むべき方向を定める（ステップＳ２０６）。

【0072】

動作モードが点検モードであった場合には、制御部２０６は、前述の通り点検対象物を周回する周回軌道が設定されているので、この周回軌道とステップＳ２０４にて算出した自己位置とを照合することにより、次に進むべき方向を定める（ステップＳ２０７）。

【0073】

次いで、前述のステップＳ２０６もしくはステップＳ２０７で定めた進路方向の障害物を検出する（ステップＳ２０８）。障害物の有無は、障害物検知用カメラ１０２にて取得した障害物の外観画像、および距離情報を障害物検出部１０３２において解析することにより判断する。ここで、障害物検知用カメラ１０２の光軸方向はＵＡＶ２０の正面方向（進行方向と一致するように制御される）を向いて取り付けられており、角度の調節機能を持たない。したがって、例えば障害物検知用カメラ１０２の画角を広角に設定することにより、進行方向およびそこからずれた範囲における障害物をもれなく検出することが可能である。あるいは、障害物検知用カメラ１０２の角度が制御部２０６によって調整されるような構成でもよい。制御部２０６ではＵＡＶ２０の進行方向と障害物検知用カメラ１０２の光軸方向がどのような相対関係にあるかを把握することにより、進路方向に対してどの位置に障害物があるかを算出することができる。

【0074】

次いで、制御部２０６は、障害物の有無、および当該障害物との距離に応じて、進路の修正を行う（ステップＳ２０９）。具体的には、まず障害物までの距離が所定の閾値よりも遠い場合には、本ステップでは特段の処理を行わない。障害物までの距離が所定の閾値を下回る場合には、当該障害物を回避するようにルートの補正を行う。補正の方法は、例えば当該障害物を跨ぐように、ＵＡＶ２０を上昇させるように進路を修正する方式でもよいし、当該障害物の形状や種類を障害物検出部１０３２において検出し、その形状や種類に応じて（例えば障害物が樹木なら跨ぐように、街灯などの柱上であれば水平方向にかわすように）進路を修正する方式でもよい。

【0075】

次いで、現在の動作モードが何であるかの分岐処理（ステップＳ２１０）により、動作モードに応じた分岐が発生する。動作モードがトラッキングモードであった場合には、電線検出処理が実行される（ステップＳ２１１）。電線検出処理は、点検用カメラ２０１と障害物検知用カメラ１０２から入力される画像データのいずれか、あるいは両方を、点検対象検出部１０３１において処理することにより実現される。検出手段は例えばエッジ検出によってもよいし、ハフ変換のような直線検知アルゴリズムによってもよいし、ディープラーニングなどの機械学習を用いた方法でもよい。電線検出により、電線が画像中のどの位置に、どの角度で写るかが判定される。

【0076】

この情報を元に、制御部２０６は、雲台２０８およびズーム制御部２０９の設定値を調整する（ステップＳ２１２）。調整の方式は、例えば電線が画像上半分に写っていると判定された場合には、雲台２０８のチルト角を調整し、カメラの角度が上向きになるよう調整する。また、電線が斜めに写っているような場合には、雲台２０８のパン角を調整することにより、カメラと電線を正対する向きに設定する。

【0077】

次いで、点検対象物検知処理が実行される（ステップＳ２１３）。点検対象物検知処理は、電線以外の点検対象物を検知する処理であり、点検用カメラ２０１と障害物検知用カメラ１０２から入力される画像データのいずれか、あるいは両方を、点検対象検出部１０３１において処理することにより実現される。検出手段は例えばテンプレートマッチングによってもよいし、弱識別器を直列に並べたカスケード識別器によってもよいし、ディープラーニングなどの機械学習を用いた方法でもよい。

【0078】

次いで、点検物検知処理の結果を用い、点検対象物の有無による分岐処理（ステップＳ２１４）が実行される。点検物検知処理で点検対象物が存在しないと判定された場合には、特段の処理を行わず、ステップＳ２０１に戻る。点検物検知処理で点検対象物が存在すると判定された場合には、その画像中における位置と大きさが算出される。その位置と大きさにより、点検物検知処理で検知された点検対象物がＵＡＶ２０のどの方向に、どの程度の距離にあるかが推定できる。当該対象物が所定の閾値よりも近いと判定された場合には、これらの情報を元に、当該対象物の周囲を回る周回軌道（点検ルート）を設定する。次いで、現在位置を点検ルートの始点として記憶する（ステップＳ２１６）。記憶先は記録部１０７でもよいし、図示していないＲＡＭなどの一時記憶媒体でもよい。次いで、点検対象検出部１０３１において点検対象の大きさ・位置を判定し、当該点検対象が画像内で大きなサイズで、かつ画像中心部付近に写るよう、雲台２０８によりカメラのパン角及びチルト角を、同時にズーム制御部２０９によりズーム倍率を制御する（ステップＳ２２０）。その後、動作モードをトラッキングモードから点検モードへ遷移させ（ステップＳ２１７）、ステップＳ２０１に戻る。

【0079】

一方、前述のステップＳ２１０における分岐処理において、動作モードが点検モードであった場合には、現在位置がステップＳ２１６にて記憶された点検ルートの始点と一致、あるいは十分近いと判定（ステップＳ２１８；ＹＥＳ）された場合に、動作モードをトラッキングモードから点検モードへ遷移させ（ステップＳ２１９）、ステップＳ２０１に戻る。点検ルートの始点でなければ（ステップＳ２１８；ＮＯ）、点検対象検出部１０３１において点検対象の大きさ・位置を判定し、当該点検対象が画像内で大きなサイズで、かつ画像中心部付近に写るよう、雲台２０８によりカメラのパン角及びチルト角を、同時にズーム制御部２０９によりズーム倍率を制御する（ステップＳ２２１）。その後、ステップＳ２０１に戻る。

【0080】

以上、一連の動作により、ＵＡＶ２０が電線に沿って飛行し、電線以外の点検対象物を周回する点検ルートと電線に沿って飛行する通常ルートを自律的に切り替えながら飛行する動作を実現することが可能である。特に、記録部１０７に格納されているルート情報が電線や他の点検対象物に必ずしも沿っているものではなくても、点検用カメラ２０１により得られた画像を解析することにより点検対象物に沿った飛行が可能であり、かつ雲台２０８およびズーム制御部２０９の連動動作により、点検対象物の拡大画像を安定的に得ることができる点が本実施例の大きな優位点である。

【0081】

以上、図７から図８を用いて本実施例について説明してきたが、本実施例は上記の構成に限定されるものではない。例えば、点検用カメラ２０１と障害物検知用カメラ１０２は別のカメラとして説明してきたが、両方の機能を兼ね備える単一のカメラによって構成されてもよい。これにより、例えばＵＡＶ２０の総重量が軽減され、飛行時間の延長などのメリットがある。

【0082】

また、点検用カメラ２０１は、それ自身が距離計測機能を有するカメラ（例えばステレオカメラやＴＯＦカメラ等）であってもよい。これにより、点検用カメラ２０１で得られた電線画像から電線までの距離や電線との相対的な角度の情報をより正確に求めることができ、電線トラッキング動作の精度を向上させることができるというメリットがある。

【0083】

また、点検用カメラ２０１は、他に距離センサ（例えば超音波センサ、レーダー等）を備えていてもよい。これにより、点検用カメラ２０１で得られた電線画像から電線までの距離や電線との相対的な角度の情報をより正確に求めることができ、電線トラッキング動作の精度を向上させることができるというメリットがある。

【0084】

また、障害物検知用カメラ１０２は実施例ではステレオカメラとして説明したが、他の方式、例えばＴＯＦカメラや、カメラと他の距離センサ（例えば超音波センサ、レーダー等）の組み合わせによって距離情報を得る構成であってもよいし、これらのうち複数を備える構成であってもよい。これにより、ＵＡＶ２０の進行方向だけでなく、上方・下方・後方の障害物を検出し、ＵＡＶ２０の衝突可能性をより低減させることができるというメリットがある。

【0085】

また、障害物検知用カメラ１０２は、映像解析により距離情報を得る方式、例えばディープラーニングによる距離推定方式や、時間差をおいて撮影した複数の画像の変化から周辺物体との距離を推定する方式（Ｖｉｓｕａｌ ＳＬＡＭやＳｆＭ（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｆｒｏｍ Ｍｏｔｉｏｎ））等の方式であってもよい。これにより、ステレオカメラを単眼カメラで代替することができ、例えば超広角カメラを採用し周囲の障害物を広く検知することができるようになる等のメリットがある。

【0086】

また、障害物検知用カメラ１０２は単一のステレオカメラとして説明したが、障害物検知用カメラ１０２は複数のカメラ、あるいはセンサとの組み合わせであってもよい。例えば、ステレオカメラを複数配置し、ＵＡＶ２０の全周囲を撮影対象とする構成でもよい。あるいは、特定の方向はカメラで撮影しつつ、別の方向はセンサを用いて探査する方法でもよい。これにより、ＵＡＶ２０の進行方向だけでなく、上方・下方・後方の障害物を検出し、ＵＡＶ２０の衝突可能性をより低減させることができるというメリットがある。

【0087】

また、記録部１０７はＵＡＶ２０に付随するとして説明してきたが、記録部１０７の一部あるいは全部はＵＡＶ２０と異なる場所（例えば地上）に存在し、これらの間は例えば無線通信などにより接続されているという構成でもよい。これにより、記録部１０７の容量に関する制約が緩和されたり、あるいは図示しない他の装置（例えばＰＣ）からも書き換え可能とすることにより、ルートを動的に変更したり、追加したりすることが可能となり、システム運用の柔軟性を向上させることができるというメリットがある。

【0088】

また、ＵＡＶ２０はＧＰＳ受信部１０４およびＩＭＵ１０５を有する構成として説明してきたが、これらの一部機能、あるいは全部を点検用カメラ２０１および障害物検知用カメラ１０２を画像解析して得られる情報で代替する構成であってもよい。例えば、ＧＰＳによる自己位置推定の一部あるいは全部をＶｉｓｕａｌ ＳＬＡＭ等の別の自己位置推定方式により代替あるいは併用してもよい。これにより、例えば見通しの悪い箇所で点検を行うような場合で電波状況がよくなくても、トラッキング動作や周回動作の位置誤差を低減させることが可能であり、ＵＡＶ２０の衝突や墜落等の危険ポテンシャルを低減させることができるというメリットがある。

【0089】

また、信号処理部１０３において点検対象検出部１０３１と障害物検出部１０３２は別の構成要素として説明したが、これらは単一の構成要素であってもよい。この場合には、例えば単一の演算装置を時分割で使い分け、点検対象検出処理と障害物検出処理の両方を実施する構成であってもよい。これにより、構成点数を減らすことができ、ＵＡＶ２０の軽量化、飛行時間の延長などのメリットがある。

【0090】

また、上記実施例では点検対象物の周囲を周回飛行する点検モードが存在する例を示したが、点検モードは必須ではなく、トラッキングモードのみを有する構成でもよい。これにより、障害物回避動作との組み合わせパターンを減らすことができ、演算の高速化、およびこれに伴うフィードバック制御の時定数低減による飛行の安定化、さらに演算装置をより簡易にすることによりＵＡＶ２０の軽量化が可能であるというメリットがある。

【0091】

また、本実施例では電線や点検対象物を検出し撮影する際に、雲台２０８およびズーム制御部２０９を制御し、ＵＡＶ２０のルートに関しては電線・点検対象物の検出結果による修正は行わない例を示したが、本発明は本実施例に限定されるものではない。例えば、実施例１で示したルート修正の考え方と、実施例２で示したパン・チルト・ズームを調整するという考え方は排他的なものではなく、双方を実現するようなシステムとしてもよい。これにより、本実施例のメリットである点検対象物の拡大映像が得られるという点と、ルート変更により撮影に適した角度でＵＡＶ２０の姿勢を設定できるという双方のメリットを併せ持つシステムを構成することができる。

【0092】

本実施例により、点検対象および周辺の障害物を認識し、点検対象との相対位置を算出して、所定の位置関係を保持するよう制御することにより、厳密な自己位置推定やルート設定を必要とせず、大まかなウェイポイント指示だけで、ルート上の障害物を回避しながら、点検対象をフレームアウトすることなく撮影し続けることができるという効果を得ることができる。

【0093】

以上、説明したように、厳密な自己位置推定やルート設定を必要とせず、大まかなウェイポイント指示だけで、ルート上の障害物を回避しながら、点検対象をフレームアウトすることなく撮影し続けることができる。

【0094】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0095】

例えば、上記の各実施例では、飛行経路情報としてのルート情報を記録部１０７に格納する構成を例示して説明を行ったが、飛行経路情報は、飛行装置と離れたサーバなどの制御装置から通信手段によって伝送されてもよい。

【0096】

また、上記の各実施例では、延在する延在対象物として電線を例示し、延在対象物の中継機能を有する点検対象物（中継対象物）として電柱などを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、電車の架線、モノレール、ケーブルカー、索道などに適用可能である。ここで、索道には、ロープウェイ、ゴンドラリフト、スキー場のリフトなどが含まれる。

【0097】

また、上記の実施例では、延在対象物をトラッキングに用い、中継対象物の周囲を周回する場合を例示したが、例えば延在対象物に異常を検知したならば、異常を検知した箇所を中心として延在対象物の周囲を周回してもよい。

【0098】

また、延在対象物や中継対象物の点検に加え、ウェイポイントの点検に用いることもできる。すなわち、延在対象物に沿って飛行中に、ウェイポイントの方向と飛行方向の差分を記録することで、ウェイポイントの位置が適正であるか否かを判定するのである。

【0099】

また、上記の各構成は、それらの一部又は全部が、ハードウェアで構成されても、プロセッサでプログラムが実行されることにより実現されるように構成されてもよい。また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。