特許 7591858 飛行体の制御方法

(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】2024-11-21

(45)【発行日】2024-11-29

(54)【発明の名称】飛行体の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 1/46 20240101AFI20241122BHJP

   G05D 1/00 20240101ALI20241122BHJP

   B64C 27/08 20230101ALI20241122BHJP

   B64D 47/08 20060101ALI20241122BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20241122BHJP

   B61L 23/04 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

G05D1/46

G05D1/00

B64C27/08

B64D47/08

B64C39/02

B61L23/04

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019109964

(22)【出願日】2019-06-12

(65)【公開番号】P2020201849

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-05-17

(73)【特許権者】

【識別番号】591146893

【氏名又は名称】九州旅客鉄道株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】517106408

【氏名又は名称】株式会社Ａ．Ｌ．Ｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110002790

【氏名又は名称】Ｏｎｅ ｉｐ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼山 智宏

(72)【発明者】

【氏名】深江 良輔

(72)【発明者】

【氏名】隈部 佳

(72)【発明者】

【氏名】市村 彰

(72)【発明者】

【氏名】小松 周平

【審査官】田中 友章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１３３０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７４１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０２７３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００４／０３２０８６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１７９５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６５１５３６７（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２００４－１６８２１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ １／４６

Ｇ０５Ｄ １／００

Ｂ６４Ｃ ２７／０８

Ｂ６４Ｄ ４７／０８

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

Ｂ６１Ｌ ２３／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

飛行体の制御方法であって、
所定の位置を取得するステップと、
調査済みの位置がマッピングされた地図を含む地図情報を取得するステップと、
前記地図情報を参照して、前記所定の位置が調査済みか否かを判定するステップと、
前記所定の位置が調査済みでない場合に、前記所定の位置まで飛行体を移動させるよう制御するステップと、
当該所定の位置における所定の領域を撮像するステップと、
当該撮像された画像を送信するステップと、
前記撮像した画像を基に異常の有無を確認し、異常が確認されたときに、前記所定の位置を地図情報にマッピングするステップと、
を含む、飛行体の制御方法。

【請求項2】

飛行体の制御方法であって、
所定の位置を取得するステップと、
調査済みの位置がマッピングされた地図を含む地図情報を取得するステップと、
前記地図情報を参照して、前記所定の位置が調査済みか否かを判定するステップと、
前記所定の位置が調査済みでない場合に、前記所定の位置まで飛行体を移動させるよう制御するステップと、
当該所定の位置における所定の領域を撮像するステップと、
当該撮像された画像を送信するステップと、
を含み、
前記所定の位置は鉄道運行情報を参照して取得することを特徴とする、
飛行体の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、鉄道の線路の保守や点検は、作業員が線路内を歩行し、手作業で行っており、その分時間を要するとともに、保守区間を運行する路線の走行との関連で、危険を伴うものであった。

【0003】

このような保守作業を支援するシステムとして、保守作業を行おうとする線路閉鎖区間の安全をサーバ側で確認し、作業者が携行する携帯電話に対し作業承認を行うシステムが開示されている。（特許文献１）。また、予め設定された信号システムの連動図表情報に基づき、進路設定により連動して転換される他の分岐器の情報を表示することで、保守作業時の進路設定要求に際して安全性を向上させるシステムも開示されている（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－１６８３１６号公報

【文献】特開２０１７－０６５３２９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、特許文献に開示されるシステムにより、作業員の安全を確保し、また、安全確保のために要する時間を短縮できたとしても、鉄道運行時間中の人手による保守作業は、限られた時間内で作業をしなければならないことに変わりはない。

【0006】

そこで、本発明は、かかる課題を解決し、より効率的に鉄道運行の安全を担保可能な線路の検査方法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】

【0007】

本発明の一の実施形態は、飛行体の制御方法であって、所定の位置情報を取得するステップと、所定の位置まで飛行体を移動させるよう制御するステップと、当該所定の位置における所定の領域を撮像するステップと、撮像された画像を送信するステップとを含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、より効率的で安全性を担保できる線路の検査方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１の実施の形態による飛行体１０による検査方法の概観図である。

【図2】図２は、第１の実施の形態にかかる飛行体１０の機能ブロック図である。

【図3】図３は、第１の実施の形態による飛行体の検査に関連する制御を示す機能ブロック図である。

【図4】図４は、第１の実施の形態による飛行体及び管理端末の同制御を示すフローチャート図である。

【図5】図５は、第２の実施の形態による飛行体の検査に関連する制御を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による飛行体は、以下のような構成を備える。
［項目１］
飛行体の制御方法であって、
所定の位置情報を取得するステップと、
当該所定の位置まで飛行体を移動させるよう制御するステップと、
当該所定の位置における所定の領域を撮像するステップと、
当該撮像された画像を送信するステップと、
を含む、飛行体の制御方法。
［項目２］
項目１に記載の飛行体の制御方法であって、
前記所定の位置において調査が実施済であるか、を確認するステップをさらに含む飛行体の制御方法。
［項目３］
項目１に記載の飛行体の制御方法であって、
前記撮像した画像を基に異常の有無を確認するステップをさらに含む飛行体の制御方法。
［項目４］
項目３に記載の飛行体の制御方法であって、
前記確認するステップにおいて、異常が確認されたときに、前記所定の位置を地図情報にマッピングすることを特徴とする、飛行体の制御方法。
［項目５］
請求項１に記載の飛行体の制御方法であって、
前記位置情報は鉄道運行情報を参照して取得することを特徴とする、飛行体の制御方法。

【0011】

（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態による飛行体について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態による飛行体１０による線路の検査方法の概観図である。

【0012】

図１に示すように、飛行体１０は、線路１の上方を飛行し、カメラにより線路１の周辺の領域を撮像することができる。撮像した画像を管理端末等の外部装置にネットワーク経由で送信することができる。

【0013】

図２は、第１の実施の形態にかかる飛行体１０の機能ブロック図である。まず、フライトコントローラ２１は、プログラマブルプロセッサ（例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。カメラ５は、ジンバルを介して機体に装備され、ジンバルによって、例えば、機体に対して上下方向に回転することができる。好ましくは、機体に対して３軸方向（ピッチ角、ロール角、ヨー角）に回転できることが好ましい。

【0014】

また、フライトコントローラ２１は、メモリ２２を有しており、当該メモリにアクセス可能である。メモリ２２は、１つ以上のステップを行うためにフライトコントローラが実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶している。

【0015】

メモリ２２は、例えば、ＳＤカードやランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの分離可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類から取得したデータは、メモリに直接に伝達されかつ記憶されてもよい。例えば、カメラ等で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。カメラは飛行体にジンバルを介して設置される。

【0016】

フライトコントローラ２１は、飛行体の状態を制御するように構成された制御モジュールを含んでいる。例えば、制御モジュールは、６自由度（並進運動ｘ、ｙ及びｚ、並びに回転運動θ_ｘ、θ_ｙ及びθ_ｚ）を有する飛行体の空間的配置、速度、および／または加速度を調整するために、ＥＳＣを経由して飛行体の推進機構（モータ等）を制御する。モータによりプロペラが回転することで飛行体の揚力を生じさせる。制御モジュールは、搭載部、センサ類の状態のうちの１つ以上を制御することができる。

【0017】

フライトコントローラ２１は、１つ以上の外部のデバイス（例えば、送受信機（プロポ）２３、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器）からのデータを送信および／または受け取るように構成された送受信部２４と通信可能である。送受信機２３は、有線通信または無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。

【0018】

例えば、送受信部２４は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネットワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの１つ以上を利用することができる。

【0019】

送受信部２４は、センサ類で取得したデータ、フライトコントローラが生成した処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのうちの１つ以上を送信および／または受け取ることができる。

【0020】

本実施の形態によるセンサ類２５は、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、ＧＰＳセンサ、近接センサ（例えば、ライダー）、またはビジョン／イメージセンサ（例えば、カメラ）を含み得る。

【0021】

また、検査部３１は、カメラ５で撮像した画像データ等検査に必要な情報をメモリ３２に格納し、線路検査を実行する。別の例として、検査部３１の全部又は一部の機能を、図示しない飛行体外部の管理端末等に備えることも可能である。

【0022】

次に図３及び図４を用いて、本実施の形態における飛行体の制御方法について説明する。図３は、本実施の形態による飛行体の線路の検査に関連する飛行体制御にかかる機能ブロック図である。また、図４は、本実施の形態による飛行体及び管理端末の同制御にかかるフローチャート図である。

【0023】

本実施の形態における、飛行体が線路を検査するための制御方法は、フライトコントローラ２１におけるＣＰＵ及び／または検査部３１におけるＣＰＵにおいて、制御プログラムを実行することで実現することが可能である。また、別の例として、フライトコントローラ１０及び／または検査部３１の全部又は一部の機能を、外部装置２８（例えば、サーバや管理端末）に備えることもでき、かつ、必要な処理を飛行体１０と外部装置２８とが連携して実行することができる。

【0024】

まず、図３において、路線情報取得部５１は、例えば、メモリ２２の路線情報格納部６１に格納された鉄道の路線位置及び／又は運行時間に関連する路線情報を参照し、調査の対象となる位置を確認する。路線情報を参照して確認した位置情報に対し、現在位置情報取得部５２は、ＧＰＳセンサ５４や加速度センサ５５等から現在位置情報を取得し、飛行制御部５３は、モータ２６を制御し、目的地となる検査位置まで飛行体１０を移動させるよう制御することができる（Ｓ４０１）。取得された現在位置情報は、メモリ２２内の現在位置情報格納部６２に格納される。なお、本ステップは手動により飛行体を操作することにより置き換えも可能であり、位置情報に依存せずに、画像認識技術により線路を認識することで、飛行体を線路上を飛行させるよう制御させることで置き換えることも可能である。

【0025】

次に、飛行体１０が調査対象となる線路上に位置づけされると、検査部３１の線路検査部７１は、例えば、地図情報８３を参照し、対象となる線路が既に調査済であるか否かを確認する（Ｓ４０３）。本例においては、地図において調査済の位置がマッピング等されている例を想定しているが、位置情報として理解できれば、他の形式を問わない。また、本情報について、飛行体１０は、送受信部２４及びネットワークを介して、管理端末等の外部装置２８に問い合わせを行うこともできる。本ステップにおいて、対象となる線路が調査されていないことを確認した場合、次のステップに進み、調査済であることを確認した場合、元の処理に戻る。また、別の例において、飛行体１０は、調査済・未実施の位置を事前に理解しておき、調査未実施の位置のルーティング設定を事前に行い、飛行することができる。また、さらに別の例において、飛行体１０は、調査済の位置においては、カメラの電源をオフにしておくことができる。これらにより、バッテリー資源を節約することができる。

【0026】

次に、検査部３１の撮像制御部７４は、カメラ５を制御し、対象となる線路周辺の領域を撮像する（Ｓ４０３）。撮像に際しては、目視に変わる画像取得という意味において、いわゆるデジカメ等のエリアカメラを用いることもできる。また、夜間の撮影時には、赤外線カメラを用いたり、ＬＥＤ照明を当てた撮影を行うこともできる。撮像された画像は、メモリ３２内に格納することができる。

【0027】

続いて、検査部３１の通知生成部７２は送受信部２４を介して、管理端末等の外部装置２８に通知を送信する（Ｓ４０４）。通知内容として、位置情報、画像等を含むことができる。通知処理は、画像を蓄積して周期的に行うこともできるが、撮像と同時に実行されることが好ましい。

【0028】

管理端末等の外部装置２８は、飛行体１０から送信された画像を受信する（Ｓ４０５）。続いて、管理端末等の外部装置２８は、受信された画像を基に線路の検査を実施する（Ｓ４０６）。検査にあたっては、例えば、管理端末の（図示しない）画像処理部にて、画像の二値化処理、エッジ及び特徴量の検出等の既知の方法を用いて画像処理された画像を用いることもできる。または、画像処理された線路周辺領域の検査画像と通常時に撮像され、画像処理された通常画像とを比較することで異常の有無を確認することもできる。ここで検査項目としては、レールの損傷、変形、位置ずれ等が想定される。

【0029】

このように、飛行体を用いた線路の検査を行うことで、従来の目視作業を自動化できるだけでなく、安全性確保のためにかかる時間を短縮できるため、より効率的に鉄道運行の安全を担保可能な線路の検査方法を提供することができる。

【0030】

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態にかかる飛行体の線路の検査に関連する飛行体制御にかかるフローチャートを示す。本実施の形態における飛行体２０の特徴は、第１の実施の形態において管理端末により実施していた検査を飛行体２０自身において実施することにある。

【0031】

本実施の形態の飛行体２０の構造や機能ブロックは、特に言及される部分を除き、図２に示される、第１の実施の形態に開示される飛行体１０と同等とすることができる。

【0032】

図５の線路を飛行するステップ（Ｓ５０１）、調査対象の位置が調査済であるか否かを確認するステップ（Ｓ５０２）、及び調査対象の位置周辺を撮像するステップ（Ｓ５０３）については、図４に記載された第１の実施の形態における方法と同等であるので、説明を省略する。

【0033】

図５において、飛行体２０の検査部３１の線路検査部７１は、撮像された画像を基に線路の検査を実施する（Ｓ４５４）。検査にあたっては、例えば、画像処理部７３にて、画像の二値化処理、エッジ及び特徴量の検出等の既知の方法を用いて画像処理された画像を用いることもできる。または、画像処理された線路周辺領域の検査画像８１と通常時に撮像され、画像処理された通常画像８２とを比較することで異常の有無を確認することもできる。ここで検査項目としては、レールの損傷、変形、位置ずれ等が想定される。

【0034】

続いて、線路検査部７１は、検査の結果、調査対象の線路について異常があるか否かを確認する（Ｓ５０５）。異常として、例えば、レールに損傷が発見された、レール幅が通常と異なる、レールの中心がずれている等が考えられる。

【0035】

異常が確認されない場合、元の処理に戻るが、異常が確認された場合、線路検査部７１は、異常が確認された旨と異常の内容、画像等を地図情報８３に含まれる地図に入力する（Ｓ５０６）。さらに、調査済・未実施についても地図に入力することができる。更新された地図情報は、通知生成部７２により、通知として管理端末等の外部装置２８に送信され、これにより、管理端末のオペレータは、調査済の位置や検査結果を、地図上で一目で確認することが可能となる。

【0036】

このように、本実施の形態においては、飛行体２０が調査を全て担うことができるので、作業効率をさらに向上させることが可能となる。

【0037】

本発明の飛行体は、主に鉄道事業における調査、測量、観察等における産業用の飛行体としての利用が期待できる。また、本発明の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業において利用することができ、さらに、本発明を通じて、これらの飛行体及び飛行体の飛行に関連する安全性の向上に寄与することができる。

【0038】

上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0039】

１ 線路
５ カメラ
１０ 飛行体
２１ フライトコントローラ
２２ メモリ
２３ センサ類
２４ 送受信部
２５ 送受信機
２６ モータ
２８ 外部装置
３１ 検査部
３２ メモリ
５１ 路線情報取得部
５２ 現在位置情報取得部
５３ 飛行制御部
５４ ＧＰＳセンサ
５５ 加速度センサ
６１ 路線情報格納部
６２ 現在位置情報格納部
７１ 線路検査部
７２ 通知生成部
７３ 画像処理部
７４ 撮像制御部
８１ 検査画像
８２ 通常画像
８３ 地図情報

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】