特許 7525640 飛行経路特定装置、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体

(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】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】飛行経路特定装置、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/46 20240101AFI20240723BHJP

【ＦＩ】

G05D1/46

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022563776

(86)(22)【出願日】2021-11-16

(86)【国際出願番号】 JP2021042131

(87)【国際公開番号】W WO2022107774

(87)【国際公開日】2022-05-27

【審査請求日】2023-06-15

(31)【優先権主張番号】P 2020193371

(32)【優先日】2020-11-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001151

【氏名又は名称】あいわ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】三好 高史

【審査官】田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１６６３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１４６９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１７９４２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および前記産業機械の稼働状態に基づいて、前記産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部と、
前記無人飛行機に対する作業指令を受け付ける指令受付部と、
前記非干渉空間情報、および前記作業指令に基づいて、前記無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部と、
を備える飛行経路特定装置。

【請求項2】

前記産業機械から前記モデルデータを取得するモデル取得部をさらに備える請求項１に記載の飛行経路特定装置。

【請求項3】

前記無人飛行機に向けて前記飛行経路情報を出力する経路情報出力部をさらに備える請求項１または２に記載の飛行経路特定装置。

【請求項4】

前記産業機械を制御する制御情報を生成する制御情報生成部をさらに備える請求項１～３のいずれか１項に記載の飛行経路特定装置。

【請求項5】

前記制御情報は、前記産業機械の運転を禁止する制御情報を含む請求項４に記載の飛行経路特定装置。

【請求項6】

前記制御情報は、前記構造物の移動を禁止する制御情報を含む請求項４または請求項５に記載の飛行経路特定装置。

【請求項7】

前記制御情報は、前記構造物を移動させる制御情報を含む請求項４～６のいずれか１項に記載の飛行経路特定装置。

【請求項8】

産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および前記産業機械の稼働状態に基づいて、前記産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成することと、
前記無人飛行機に対する作業指令を受け付けることと、
前記非干渉空間情報、および前記作業指令に基づいて、前記無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成することと、
をコンピュータに実行させるための命令を記憶する、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行経路特定装置、およびコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。

【背景技術】

【0002】

工場で働く作業者は、産業機械の点検、産業機械へのワークの設置、産業機械に対する操作など各種作業を行う。作業者が行う作業の効率化を図るために、近年、無人飛行機が利用されている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１４２３２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、工場内で無人飛行機を飛行させる場合は、無人飛行機と工場内の産業機械との干渉を防ぐ必要がある。

【0005】

本発明は、無人飛行機と産業機械との干渉を確実に防ぐことが可能な飛行経路特定装置、およびコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

飛行経路特定装置が、産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械の稼働状態に基づいて、産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部と、無人飛行機に対する作業指令を受け付ける指令受付部と、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部と、を備える。

【0007】

コンピュータ読取可能な記憶媒体が、産業機械を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械の稼働状態に基づいて、産業機械と無人飛行機とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成することと、無人飛行機に対する作業指令を受け付けることと、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成することと、をコンピュータに実行させる命令を記憶する。

【発明の効果】

【0008】

本発明により、無人飛行機と産業機械との干渉を確実に防ぐことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】無人飛行機制御システム全体の一例を説明する図である。

【図2】飛行経路特定装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3】無人飛行機のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図4】産業機械のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】飛行経路特定装置の機能の一例を説明する図である。

【図6】産業機械の３次元モデルの一例を説明するである。

【図7】非干渉空間の一例を説明する図である。

【図8】指令情報記憶部が記憶する情報の一例を示す図である。

【図9】飛行経路の一例を説明する図である。

【図10】非干渉空間の一例を説明する図である。

【図11】非干渉空間の一例を説明する図である。

【図12】無人飛行機の機能の一例を示す図である。

【図13】数値制御装置の機能の一例を示す図である。

【図14】飛行経路特定装置において実行される処理の一例を示す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、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態で説明する特徴の組合わせのすべてが課題解決に必ずしも必要であるとは限らない。また、必要以上の詳細な説明を省略する場合がある。また、以下の実施形態の説明、および図面は、当業者が本発明を十分に理解するために提供されるものであり、特許請求の範囲を限定することを意図していない。

【0011】

まず、飛行経路特定装置を有する無人飛行機制御システム全体について説明する。

【0012】

図１は、無人飛行機制御システム全体の一例を説明する図である。

【0013】

無人飛行機制御システム１は、飛行経路特定装置２と、無人飛行機３と、産業機械４と有する。

【0014】

飛行経路特定装置２は、無人飛行機３の飛行経路を特定する装置である。飛行経路特定装置２は、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、サーバに実装される。飛行経路は、例えば、産業機械４付近および産業機械４の内部に無人飛行機３を飛行させる経路である。

【0015】

無人飛行機３は、マルチコプタ型の小型無人飛行機である。無人飛行機３は、ドローンと称される。無人飛行機３は、飛行経路特定装置２によって特定された飛行経路に従って、産業機械４付近、および産業機械４の内部を飛行する。これにより、無人飛行機制御システム１は、産業機械４の検査、あるいは産業機械４に対する作業を行うことができる。

【0016】

産業機械４は、工場内に設置され、各種作業を行う装置である。産業機械４は、例えば、工作機械である。

【0017】

次に、無人飛行機制御システム１を構成する各装置のハードウェア構成について説明する。

【0018】

図２は、飛行経路特定装置２のハードウェア構成の一例を示す図である。飛行経路特定装置２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２０と、バス２１と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２２と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）２３と、不揮発性メモリ２４とを備えている。

【0019】

ＣＰＵ２０は、システムプログラムに従って飛行経路特定装置２全体を制御するプロセッサである。ＣＰＵ２０は、バス２１を介してＲＯＭ２２に格納されたシステムプログラムなどを読み出す。

【0020】

バス２１は、飛行経路特定装置２内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。飛行経路特定装置２内の各ハードウェアはバス２１を介してデータをやり取りする。

【0021】

ＲＯＭ２２は、飛行経路特定装置２全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。システムプログラムには、無人飛行機３の飛行経路を特定する飛行経路特定プログラムが含まれる。

【0022】

ＲＡＭ２３は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。ＲＡＭ２３は、例えば、外部から入力される無人飛行機３に対する作業指令のデータなどを一時的に記憶する。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２０が各種データを処理するための作業領域として機能する。

【0023】

不揮発性メモリ２４は、飛行経路特定装置２の電源が切られ、飛行経路特定装置２に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ２４は、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）で構成される。

【0024】

飛行経路特定装置２は、さらに、第１のインタフェース２５と、表示装置２６と、第２のインタフェース２７と、入力装置２８と、通信装置２９とを備えている。

【0025】

第１のインタフェース２５は、バス２１と表示装置２６とを接続する。第１のインタフェース２５は、例えば、ＣＰＵ２０が処理した各種データを表示装置２６に送る。

【0026】

表示装置２６は、第１のインタフェース２５を介して各種データを受け、各種データを表示する。表示装置２６は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）などのディスプレイである。

【0027】

第２のインタフェース２７は、バス２１と入力装置２８とを接続する。第２のインタフェース２７は、例えば、入力装置２８から入力されたデータをバス２１を介してＣＰＵ２０に送る。

【0028】

入力装置２８は、各種データを入力するための装置である。入力装置２８は、例えば、データの入力を受け、入力されたデータを第２のインタフェース２７を介して不揮発性メモリ２４に送る。入力装置２８は、例えば、キーボード、およびマウスである。なお、入力装置２８と表示装置２６とは、例えば、タッチパネルのように１つの装置として構成されてもよい。

【0029】

通信装置２９は、無人飛行機３と無線通信を行う装置である。通信装置２９は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを用いて通信を行う。

【0030】

また、通信装置２９は、産業機械４と有線または無線により通信を行う装置である。通信装置２９は、例えば、インターネット回線を用いて産業機械４と通信する。

【0031】

次に、無人飛行機３のハードウェア構成について説明する。

【0032】

図３は、無人飛行機３のハードウェア構成の一例を示す図である。無人飛行機３は、バッテリ３０と、プロセッサ３１と、バス３２と、メモリ３３と、モータ制御回路３４と、モータ３５と、センサ３６と、通信装置３７とを備えている。

【0033】

バッテリ３０は、無人飛行機３の各部に電力を供給する。バッテリ３０は、例えば、リチウムイオンバッテリである。

【0034】

プロセッサ３１は、制御プログラムに従って、無人飛行機３全体を制御する。プロセッサ３１は、例えば、フライトコントローラとして機能する。プロセッサ３１は、例えば、ＣＰＵである。

【0035】

バス３２は、無人飛行機３内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。無人飛行機３内の各ハードウェアはバス３２を介してデータをやり取りする。

【0036】

メモリ３３は、各種プログラム、データなどを記憶する記憶装置である。メモリ３３は、例えば、無人飛行機３全体を制御するための制御プログラムを記憶する。メモリ３３は、例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＳＳＤの少なくとも何れかである。

【0037】

モータ制御回路３４は、モータ３５を制御するための回路である。モータ制御回路３４は、プロセッサ３１からの制御指令を受けてモータ３５を駆動制御する。

【0038】

モータ３５は、モータ制御回路３４によって制御される。モータ３５は回転軸に固定されたプロペラを回転させる。なお、図３には１つのモータ３５を図示しているが、無人飛行機３は、例えば、４つのモータ３５を備え、モータ制御回路３４は、各モータ３５の回転を制御して、無人飛行機３を飛行させる。

【0039】

センサ３６は、産業機械４の各種状態を検出する機器である。センサ３６は、例えば、イメージセンサである。センサ３６は、例えば、産業機械４の表示装置２６の表示画像を撮像し、産業機械４の運転状態を検出する。

【0040】

また、センサ３６は、例えば、測距センサを含む。センサ３６は、例えば、産業機械４の所定の位置に付された印までの距離を計測する。測距センサは、例えば、赤外線、電波、あるいは超音波を利用した測距センサである。センサ３６は、例えば、電子コンパスを含んでもよい。電子コンパスは、地球の磁気を検知して無人飛行機３が向く方向を取得する。また、センサ３６は、加速度センサ、角速度センサなどを含んでもよい。

【0041】

通信装置３７は、無線通信によって飛行経路特定装置２と通信を行う。上述したように、通信装置３７は、例えば、無線ＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈを用いて通信を行う。

【0042】

次に、産業機械４のハードウェア構成について説明する。

【0043】

図４は、産業機械４のハードウェア構成の一例を示す図である。産業機械４は、数値制御装置５と、通信装置６と、サーボアンプ７、およびサーボモータ８と、補助機器９とを備えている。

【0044】

数値制御装置５は、産業機械４全体を制御する装置である。数値制御装置５は、ＣＰＵ５０と、バス５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、不揮発性メモリ５４とを備えている。

【0045】

ＣＰＵ５０は、システムプログラムに従って数値制御装置５全体を制御するプロセッサである。ＣＰＵ５０は、バス５１を介してＲＯＭ５２に格納されたシステムプログラムなどを読み出す。また、ＣＰＵ５０は、加工プログラムに従って、サーボモータ８およびスピンドルモータ（不図示）を制御し、ワークの加工を行う。

【0046】

バス５１は、数値制御装置５内の各ハードウェアを互いに接続する通信路である。数値制御装置５内の各ハードウェアはバス５１を介してデータをやり取りする。

【0047】

ＲＯＭ５２は、数値制御装置５全体を制御するためのシステムプログラムなどを記憶する記憶装置である。

【0048】

ＲＡＭ５３は、各種データを一時的に格納する記憶装置である。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５０が各種データを処理するための作業領域として機能する。

【0049】

不揮発性メモリ５４は、産業機械４の電源が切られ、数値制御装置５に電力が供給されていない状態でもデータを保持する記憶装置である。不揮発性メモリ５４は、例えば、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）で構成される。

【0050】

数値制御装置５は、さらに、インタフェース５５と、軸制御回路５６と、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５７と、Ｉ／Ｏユニット５８とを備えている。

【0051】

インタフェース５５は、バス５１と通信装置６とを接続する通信路である。インタフェース５５は、例えば、通信装置６が受信した各種データをＣＰＵ５０に送る。

【0052】

通信装置６は、飛行経路特定装置２と通信を行う。上述したように、通信装置６は、例えば、インターネット回線を用いて飛行経路特定装置２と通信する。

【0053】

軸制御回路５６は、サーボモータ８を制御する回路である。軸制御回路５６は、ＣＰＵ５０からの制御指令を受けてサーボモータ８を駆動させるための指令をサーボアンプに出力する。軸制御回路５６は、例えば、サーボモータ８のトルクを制御するトルクコマンドをサーボアンプ７に送る。

【0054】

サーボアンプ７は、軸制御回路５６からの指令を受けて、サーボモータ８に電力を供給する。

【0055】

サーボモータ８は、サーボアンプ７から電力の供給を受けて駆動する。産業機械４が工作機械である場合、サーボモータ８は、例えば、刃物台、主軸頭、テーブルを駆動させるボールねじに連結される。サーボモータ８が駆動することにより、刃物台、主軸頭、テーブルなどの工作機械の構造物は、例えば、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、またはＺ軸方向に移動する。

【0056】

ＰＬＣ５７は、ラダープログラムを実行して補助機器９を制御する装置である。ＰＬＣ５７は、Ｉ／Ｏユニット５８を介して補助機器９を制御する。

【0057】

Ｉ／Ｏユニット５８は、ＰＬＣ５７と補助機器９とを接続するインタフェースである。Ｉ／Ｏユニット５８は、ＰＬＣ５７から受けた指令を補助機器９に送る。

【0058】

補助機器９は、産業機械４に設置され、産業機械４がワークの加工を行う際の補助的な動作を行う。補助機器９は、産業機械４の周辺に設置される装置であってもよい。補助機器９は、例えば、工具交換装置、切削液噴射装置、または開閉ドア駆動装置である。

【0059】

次に、飛行経路特定装置２の各部の機能について説明する。

【0060】

図５は、飛行経路特定装置２の各部の機能の一例を示すブロック図である。飛行経路特定装置２は、モデル取得部２０１と、モデルデータ記憶部２０２と、稼働状態取得部２０３と、空間情報生成部２０４と、指令受付部２０５と、指令情報記憶部２０６と、経路情報生成部２０７と、経路情報出力部２０８と、制御情報生成部２０９と、制御情報出力部２１０とを備える。

【0061】

モデル取得部２０１、稼働状態取得部２０３、空間情報生成部２０４、指令受付部２０５、経路情報生成部２０７、経路情報出力部２０８、制御情報生成部２０９、および制御情報出力部２１０は、例えば、ＣＰＵ２０がＲＯＭ２２に記憶されているシステムプログラム、および各種データを用いて演算処理することにより実現される。また、モデルデータ記憶部２０２、および指令情報記憶部２０６は、例えば、入力装置などから入力されたデータ、またはＣＰＵ２０による演算処理の演算結果がＲＡＭ２３、または不揮発性メモリ２４に記憶されることにより実現される。

【0062】

モデル取得部２０１は、数値制御装置５から産業機械４を構成する構造物の３次元モデルを示すモデルデータを取得する。産業機械を４構成する構造物とは、例えば、主軸、主軸頭、テーブル、スプラッシュガード、開閉ドア、および、各種カバーである。また、産業機械４を構成する構造物には、工具、ワーク、治具などが含まれる。モデルデータは、例えば、３次元ＣＡＤ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ）のデータである。モデル取得部２０１は、３次元モデルを示すモデルデータを、複数の産業機械４を管理する管理サーバなどから取得してもよい。

【0063】

図６は、産業機械４を構成する構造物の３次元モデルの一例を示す図である。３次元モデルは、例えば、産業機械４において、各構造物と、工具と、ワークとの間での干渉をシミュレーションするために用いられるモデルである。

【0064】

図６には、開閉ドア４０１、タレット４０２、主軸４０３、工具４０４、テーブル４０５、スプラッシュガード４０６、テレスコピックカバー４０７、ワーク４０８、治具４０９などの３次元モデルが示されている。

【0065】

ここで、図５の説明に戻る。

【0066】

モデルデータ記憶部２０２は、モデル取得部２０１によって取得された産業機械４のモデルデータを記憶する。

【0067】

また、モデルデータ記憶部２０２は、無人飛行機３の３次元モデルを示すモデルデータを記憶する。このモデルデータは、例えば、３次元ＣＡＤのデータである。無人飛行機３の３次元モデルを示すモデルデータは、例えば、通信装置２９によって外部のサーバなどから取得される。なお、無人飛行機３の３次元モデルは、簡略化したものであってもよい。例えば、円柱形状のモデルを無人飛行機３のモデルとして利用してもよい。

【0068】

稼働状態取得部２０３は、数値制御装置５から、産業機械４の稼働状態を示す情報を取得する。稼働状態を示す情報とは、例えば、ドアの開閉状態を示す情報、切削液の入切の状態を示す情報、主軸４０３に取り付けられた工具４０４に関する情報、各構造物の位置を示す情報である。稼働状態取得部２０３は、例えば、数値制御装置５が実行する加工プログラムから産業機械４の稼働状態を取得してもよい。

【0069】

空間情報生成部２０４は、産業機械４を構成する構造物のモデルデータ、無人飛行機３のモデルデータ、および産業機械４の稼働状態に基づいて、産業機械４と無人飛行機３とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する。非干渉空間は、産業機械４付近、または産業機械４の内部において、無人飛行機３と産業機械４とが衝突せずに飛行できる空間である。

【0070】

図７は、非干渉空間の一例を説明する図である。非干渉空間は、例えば、産業機械４を構成する各構造物、工具４０４、およびワーク４０８の外側面から所定の距離だけ離れた複数の面によって規定される。図７では、２点鎖線で描かれた各構造物と実線で示された面との間の空間が干渉空間であり、それ以外の空間が非干渉空間である。非干渉空間を構造物などからどの程度離れた位置で画定するかは、例えば、無人飛行機３をどの程度精密に制御できるかなどの要因を考慮して定められる。

【0071】

また、非干渉空間には、切削液が飛散する空間は含まれないようにしてもよい。例えば、ノズルなどから切削液が噴射されている場合は、あらかじめ定められた空間は非干渉空間から除外されるようにしてもよい。

【0072】

指令受付部２０５は、無人飛行機３が実行する作業の作業指令を受け付ける。作業指令は、例えば、産業機械４の検査作業の指令、ワーク４０８の搬送作業の指令である。

【0073】

検査作業は、例えば、切削液の温度を表示するモニタなどを撮像する作業、工具４０４の刃先を撮像する作業である。

【0074】

ワーク４０８の搬送作業は、例えば、電磁力でワーク４０８を吸着させるワーク保持器を用いて、無人飛行機３がワーク４０８をテーブル４０５に設置する作業である。

【0075】

指令情報記憶部２０６は、例えば、無人飛行機３に対する作業指令と、無人飛行機３によって実行される作業の作業位置の座標値とを関連付けた情報を記憶する。作業指令とは、無人飛行機３に実行させる作業を指定する指令である。また、作業位置とは、無人飛行機３が作業指令によって作業を実行する際の飛行位置である。

【0076】

図８は、指令情報記憶部２０６が記憶する情報の一例を示す図である。

【0077】

指令情報記憶部２０６には、作業指令と作業位置とが関連付けて記憶されている。例えば、指令情報記憶部２０６には、作業指令である「温度計の撮像」と作業位置を示す座標値（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）とが関連付けて記憶されている。

【0078】

また、指令情報記憶部２０６には、作業指令である「工具刃先の撮像」と作業位置を示す座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）とが関連付けて記憶されている。また、指令情報記憶部２０６には、作業指令である「ワークの設置」と作業位置を示す座標値（Ｘ３，Ｙ３，Ｚ３）とが関連付けて記憶されている。

【0079】

ここで、図５の説明に戻る。

【0080】

経路情報生成部２０７は、無人飛行機３の飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する。経路情報生成部２０７は、指令受付部２０５が受け付けた作業指令、および指令情報記憶部２０６に記憶された情報に基づいて、無人飛行機３が作業を実行する作業位置を特定する。また、経路情報生成部２０７は、空間情報生成部２０４が生成した非干渉空間情報、および作業位置に基づいて、非干渉空間における作業位置までの飛行経路を特定する。これにより、飛行経路情報が生成される。

【0081】

例えば、指令受付部２０５が「工具刃先の撮像」を示す作業指令を受け付けた場合、経路情報生成部２０７は、非干渉空間情報、および座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）に基づいて、無人飛行機３の現在地から作業位置までの飛行経路を特定する飛行経路情報を生成する。

【0082】

経路情報生成部２０７は、例えば、探索アルゴリズムを用いて、非干渉空間において座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）が示す作業位置までの最短経路を探索することにより、飛行経路情報を生成する。

【0083】

図９は、作業指令として「工具刃先の撮像」が指令された場合の飛行経路を示す図である。飛行経路ＦＰは、無人飛行機３が、座標値（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）が示す作業位置に到達するまでの最短経路である。

【0084】

経路情報生成部２０７は、飛行経路ＦＰを特定する飛行経路情報を生成できない場合、飛行経路情報の生成を中止する。飛行経路情報を生成できない場合とは、非干渉空間において、無人飛行機３が産業機械４の構造物などと衝突せずに作業位置まで到達する飛行経路ＦＰを特定できない場合である。

【0085】

ここで、図５の説明に戻る。

【0086】

経路情報出力部２０８は、経路情報生成部２０７が生成した飛行経路情報を出力する。経路情報出力部２０８は、例えば、通信装置を用いて無人飛行機３に飛行経路情報を送信する。

【0087】

制御情報生成部２０９は、産業機械４の制御情報を生成する。上述したように、経路情報生成部２０７が飛行経路情報の生成を中止した場合、制御情報生成部２０９は、産業機械４の構造物を移動させる制御情報を生成する。

【0088】

例えば、図１０に示すように、テーブル４０５上に大きなワーク４０８が設置されているために無人飛行機３が工具４０４に接近できない場合、制御情報生成部２０９は、産業機械４のテーブル４０５をＹ軸方向に沿って移動させる制御情報を生成する。

【0089】

制御情報出力部２１０は、制御情報生成部２０９によって生成された制御情報を出力する。制御情報出力部２１０は、例えば、通信装置を用いて制御情報を数値制御装置５に送信する。数値制御装置５は、制御指令を受けると、例えば、図１１に示すように、テーブル４０５を作動させて無人飛行機３の飛行経路ＦＰを確保する。つまり、飛行経路特定装置２は、制御情報生成部２０９、および制御情報出力部２１０により、産業機械４を構成する構造物の動作を間接的に制御する。

【0090】

なお、制御情報出力部２１０によって産業機械４の制御情報が出力された場合、稼働状態取得部２０３が、再び産業機械４の稼働状態を示す情報を取得するようにしてもよい。この場合、空間情報生成部２０４が、再度、非干渉空間情報を生成し、経路情報生成部２０７が、飛行経路情報を生成することができる。

【0091】

また、経路情報出力部２０８によって飛行経路情報が出力された場合、制御情報生成部２０９は、産業機械４の運転を禁止する制御情報を生成してもよい。また、経路情報出力部２０８によって飛行経路情報が出力された場合、制御情報生成部２０９は、構造物の移動を禁止する制御情報を生成してもよい。

【0092】

次に、無人飛行機３の各部の機能について説明する。

【0093】

図１２は、無人飛行機３の各部の機能の一例を示すブロック図である。

【0094】

無人飛行機３は、通信部３０１と、飛行位置特定部３０２と、飛行制御部３０３とを備える。

【0095】

通信部３０１は、飛行経路特定装置２と通信を行う。通信部３０１は、例えば、飛行経路特定装置２から飛行経路情報を取得する。

【0096】

飛行位置特定部３０２は、無人飛行機３の飛行位置を特定する。飛行位置特定部３０２は、例えば、工場内および産業機械４に付された印をセンサ３６によって検知して無人飛行機３の飛行位置、および向きを特定する。また、無人飛行機３がＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）受信機を備えている場合、飛行位置特定部３０２は、ＧＰＳを用いて無人飛行機３の飛行位置を特定してもよい。あるいは、工場内、または産業機械４に設置されたセンサにより無人飛行機３を検知し、飛行位置特定部３０２がセンサから受けた検知情報に基づいて無人飛行機３の位置、および向きを算出するようにしてもよい。あるいは、これらの方法を組み合わせることによって、無人飛行機３の位置を特定するようにしてもよい。

【0097】

飛行制御部３０３は、通信部３０１によって取得された飛行経路情報、および飛行位置特定部３０２によって特定される無人飛行機３の位置情報に基づいて、無人飛行機３の飛行制御を実行する。飛行制御部３０３は、各モータの回転速度を制御することにより飛行制御を行う。飛行制御部３０３は、飛行経路情報が示す飛行経路ＦＰに沿って無人飛行機３を飛行させる。また、飛行制御部３０３は、飛行位置特定部３０２で特定された無人飛行機３の飛行位置を示す情報を用いてフィードバック制御を行ってもよい。

【0098】

次に、産業機械４が有する数値制御装置５の各部の機能について説明する。

【0099】

図１３は、数値制御装置５の各部の機能の一例を示すブロック図である。

【0100】

数値制御装置５は、通信部５１０と、記憶部５１１と、制御部５１２とを備える。

【0101】

通信部５１０は、飛行経路特定装置２と通信する。通信部５１０は、例えば、飛行経路特定装置２の制御情報出力部２１０から出力された制御情報を受ける。また、通信部５１０は、産業機械４の稼働状態を示す情報を飛行経路特定装置２に向けて送る。

【0102】

記憶部５１１は、例えば、数値制御装置５全体を制御するためのシステムプログラム、加工プログラム、工具補正に関する情報を記憶する。また、記憶部５１１は、産業機械４を構成する構造物の３次元モデルを示すモデルデータを記憶する。記憶部５１１に記憶されたモデルデータは、通信部５１０により飛行経路特定装置２に送信される。

【0103】

制御部５１２は、産業機械４全体を制御する。制御部５１２は、例えば、加工プログラムに従ってワーク４０８の加工を実行する。また、制御部５１２は、通信部５１０によって受信された制御情報に基づいて、産業機械４を構成する構造物を作動させる。制御部５１２は、例えば、主軸頭をＺ軸方向に移動させる制御を実行する。また、制御部５１２は、テーブル４０５をＸ軸方向、およびＹ軸方向に移動させる制御を実行する。また、制御部５１２は、切削液の噴射、および停止、あるいは、開閉ドア４０１の開閉を制御する。

【0104】

次に、飛行経路特定装置２において実行される処理の流れについて説明する。

【0105】

図１４は、飛行経路特定装置２において実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【0106】

まず、モデル取得部２０１が産業機械４から、産業機械４の３次元モデルを示すモデルデータを取得する（ステップＳ１）。

【0107】

次に、モデルデータ記憶部２０２が、モデル取得部２０１によって取得されたモデルデータを記憶する（ステップＳ２）。

【0108】

次に、稼働状態取得部２０３が、数値制御装置５から、産業機械４の稼働状態を示す情報を取得する（ステップＳ３）。

【0109】

次に、空間情報生成部２０４が、産業機械４を構成する構造物のモデルデータ、無人飛行機３のモデルデータ、および産業機械４の稼働状態に基づいて、非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する（ステップＳ４）。

【0110】

次に、指令受付部２０５が、無人飛行機３が実行する作業の作業指令を受け付ける（ステップＳ５）。

【0111】

次に、経路情報生成部２０７が、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機３の飛行経路ＦＰを特定する飛行経路情報を生成する（ステップＳ６）。

【0112】

経路情報生成部２０７によって飛行経路情報が生成された場合（ステップＳ７においてＮｏの場合）、経路情報出力部２０８が、飛行経路情報を出力し（ステップＳ８）、処理を終了する。

【0113】

経路情報生成部２０７によって飛行経路情報の生成が中止された場合（ステップＳ７においてＹｅｓの場合）、制御情報生成部２０９は、産業機械４の制御情報を生成する（ステップＳ９）。

【0114】

次に、制御情報出力部２１０は、制御情報生成部２０９によって生成された制御情報を出力して（ステップＳ１０）、処理を終了する。

【0115】

上述したように、制御情報出力部２１０が制御情報を出力した場合、稼働状態取得部２０３は再び産業機械４から最新の稼働状態を示す情報を取得してもよい。すなわち、飛行経路特定装置２は、ステップＳ１０の処理を実行した後に、ステップＳ３の処理に戻ってもよい。

【0116】

以上説明したように、飛行経路特定装置２は、産業機械４を構成する構造物のモデルデータ、および産業機械４の稼働状態に基づいて、産業機械４と無人飛行機３とが干渉しない非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成する空間情報生成部２０４と、無人飛行機３に対する作業指令を受け付ける指令受付部２０５と、非干渉空間情報、および作業指令に基づいて、無人飛行機３の飛行経路ＦＰを特定する飛行経路情報を生成する経路情報生成部２０７と、を備える。そのため、作業指令に従って無人飛行機３に作業をさせるときに、無人飛行機３と産業機械４との干渉を確実に防ぐことができる。

【0117】

また、飛行経路特定装置２は、産業機械４からモデルデータを取得するモデル取得部２０１をさらに備える。そのため、作業者は、産業機械４を構成する構造物の３次元モデルを示すモデルデータを作成する必要がなく、作業者の作業負荷を低減することができる。

【0118】

また、飛行経路特定装置２は、無人飛行機３に向けて飛行経路情報を出力する経路情報出力部２０８をさらに備える。そのため、作業者は、飛行経路特定装置２で生成された飛行経路情報を記憶媒体などを介して無人飛行機３に入力する作業をする必要がない。その結果、作業者の作業負荷を低減することができる。

【0119】

また、飛行経路特定装置２は、産業機械４の制御情報を生成する制御情報生成部２０９を備える。そのため、非干渉空間における飛行経路ＦＰを特定できないときには、産業機械４を構成する構造物を移動させて、再度、飛行経路情報の生成を行うことができる。

【0120】

また、制御情報生成部２０９が生成する制御情報には、産業機械４の運転を禁止する制御情報が含まれる。そのため、無人飛行機３が飛行経路情報に従って飛行している間に産業機械４が作動するおそれがなく、無人飛行機３と産業機械４との干渉を確実に防ぐことができる。

【0121】

また、制御情報生成部２０９が生成する制御情報には、構造物の移動を禁止する制御情報が含まれる。そのため、無人飛行機３が飛行経路情報に従って飛行している間に産業機械４を構成する構造物が移動するおそれがなく、無人飛行機３と産業機械４との干渉を確実に防ぐことができる。

【0122】

なお、上述した実施形態では、飛行経路特定装置２は、ＰＣ、サーバなどに実装されているが、飛行経路特定装置２は、産業機械４の数値制御装置５に実装されてもよい。

【0123】

また、上述した実施形態では、産業機械４の一例として工作機械を示したが、産業機械４は、マニピュレータなどの産業用ロボットであってもよい。

【0124】

また、上述した実施形態では、空間情報生成部２０４が、産業機械４を構成する構造物のモデルデータ、無人飛行機３のモデルデータ、および産業機械４の稼働状態に基づいて、非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成している。しかし、無人飛行機３が比較的小さく、干渉空間を比較的大きく設定する場合、空間情報生成部２０４は、産業機械４を構成する構造物のモデルデータと、産業機械４の稼働状態とに基づいて、非干渉空間を示す非干渉空間情報を生成してもよい。

【0125】

また、稼働状態取得部２０３は、数値制御装置５から加工プログラムを取得してもよい。この場合、空間情報生成部２０４は、産業機械４を構成する構造物の動き、切削液の飛散状況などを解析して、産業機械４の稼働中の非干渉空間情報を生成してもよい。このようにすれば、産業機械４が稼働中であっても、無人飛行機３と産業機械４とが衝突することなく無人飛行機３に所定の作業を行わせることができる。

【符号の説明】

【0126】

１ 無人飛行機制御システム
２ 飛行経路特定装置
２０ ＣＰＵ
２１ バス
２２ ＲＯＭ
２３ ＲＡＭ
２４ 不揮発性メモリ
２５ 第１のインタフェース
２６ 表示装置
２７ 第２のインタフェース
２８ 入力装置
２９ 通信装置
２０１ モデル取得部
２０２ モデルデータ記憶部
２０３ 稼働状態取得部
２０４ 空間情報生成部
２０５ 指令受付部
２０６ 指令情報記憶部
２０７ 経路情報生成部
２０８ 経路情報出力部
２０９ 制御情報生成部
２１０ 制御情報出力部
３ 無人飛行機
３０ バッテリ
３１ プロセッサ
３２ バス
３３ メモリ
３４ モータ制御回路
３５ モータ
３６ センサ
３７ 通信装置
３０１ 通信部
３０２ 飛行位置特定部
３０３ 飛行制御部
４ 産業機械
４０１ 開閉ドア
４０２ タレット
４０３ 主軸
４０４ 工具
４０５ テーブル
４０６ スプラッシュガード
４０７ テレスコピックカバー
４０８ ワーク
４０９ 治具
５ 数値制御装置
５０ ＣＰＵ
５１ バス
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５４ 不揮発性メモリ
５５ インタフェース
５６ 軸制御回路
５７ ＰＬＣ
５８ Ｉ／Ｏユニット
５１０ 通信部
５１１ 記憶部
５１２ 制御部
６ 通信装置
７ サーボアンプ
８ サーボモータ
９ 補助機器
ＦＰ 飛行経路

【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】