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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-12-13
(54)【発明の名称】シャフトに沿ってドローンを制御するための方法
(51)【国際特許分類】
G08G 5/00 20060101AFI20231206BHJP
B64U 20/80 20230101ALI20231206BHJP
B64U 10/13 20230101ALI20231206BHJP
【ＦＩ】
G08G5/00 A
B64U20/80
B64U10/13
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023533913
(86)(22)【出願日】2021-11-24
(85)【翻訳文提出日】2023-07-12
(86)【国際出願番号】 EP2021082813
(87)【国際公開番号】W WO2022117411
(87)【国際公開日】2022-06-09
(31)【優先権主張番号】20211465.8
(32)【優先日】2020-12-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ
(71)【出願人】
【識別番号】390040729
【氏名又は名称】インベンテイオ・アクテイエンゲゼルシヤフト
【氏名又は名称原語表記】ＩＮＶＥＮＴＩＯ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
(74)【代理人】
【識別番号】110001173
【氏名又は名称】弁理士法人川口國際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ビツィ，ラファエル
(72)【発明者】
【氏名】スチューダー，クリスティアン
【テーマコード（参考）】
5H181
【Ｆターム（参考）】
5H181AA26
5H181CC03
5H181CC04
5H181CC11
5H181CC12
5H181CC14
5H181FF05
5H181FF21
5H181LL09
(57)【要約】
本発明は、シャフト（１０６）に沿ってドローン（１０４）を制御するための方法であって、シャフト（１０６）は、第１のシャフト壁（１１８）と、第１のシャフト壁（１１８）に隣接する第２のシャフト壁（１２０）とを少なくとも有し、ドローン（１０４）は、ドローン（１０４）の、環境および／または飛行の状態を検出するためのセンサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）と、ドローン（１０４）を制御するためのアクチュエータシステム（１０２）と、アクチュエータシステム（１０２）を制御するための制御デバイス（１１０）とを有する、方法に関する。方法は、以下のステップ：制御デバイス（１１０）において、センサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）により生成されたセンサデータ（１１２）を受信するステップと；センサデータ（１１２）を処理することにより、第１のシャフト壁（１１８）に、および、第２のシャフト壁（１２０）に対するドローン（１０４）の実際の距離
を決定するステップと；目標距離（ｌｘ’、ｌｙ’）からの実際の距離（ｌｘ、ｌｙ）のずれ、および、ドローン（１０４）がシャフト（１０６）における目標位置に達するまで進むことになる目標飛行ルート（ｓｚ’）を基にして、ドローン（１０４）がシャフト（１０６）に沿って飛行するように、アクチュエータシステム（１０２）を作動させるための制御信号（１２８）を生成するステップとを含む。ドローン（１０４）の実際の飛行ルート（ｓｚ）が、センサデータ（１１２）を処理することにより決定され、制御信号（１２８）は、目標飛行ルート（ｓｚ’）からの実際の飛行ルート（ｓｚ）のずれを基にして生成される。本発明によれば、シャフト（１０６）におけるドア領域（２０４）および／または高さマーキング（２０５）が、センサデータ（１１２）を処理することにより認識され、実際の飛行ルート（ｓｚ）が、センサデータ（１１２）を処理することにより認識されたドア領域（２０４）および／または高さマーキング（２０５）を基にして決定される。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シャフト（１０６）に沿ってドローン（１０４）を制御するための方法であって、シャフト（１０６）は、第１のシャフト壁（１１８）と、第１のシャフト壁（１１８）に隣接する第２のシャフト壁（１２０）とを少なくとも有し、ドローン（１０４）は、ドローン（１０４）の、環境および／または飛行の状態を検出するためのセンサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）と、ドローン（１０４）を制御するためのアクチュエータシステム（１０２）と、アクチュエータシステム（１０２）を制御するための制御デバイス（１１０）とを有し、方法は、制御デバイス（１１０）において、センサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）により生成されたセンサデータ（１１２）を受信することと、
センサデータ（１１２）を処理することにより、第１のシャフト壁（１１８）に、および、第２のシャフト壁（１２０）に対するドローン（１０４）の実際の距離
【数1】
目標距離（ｌｘ’、ｌｙ’）からの実際の距離（ｌｘ、ｌｙ）のずれ、および、ドローン（１０４）がシャフト（１０６）における目標位置に達するまで進むことになる目標飛行ルート（ｓｚ’）を基にして、ドローン（１０４）がシャフト（１０６）に沿って飛行するように、アクチュエータシステム（１０２）を作動させるための制御信号（１２８）を生成すること
とを含み、
ドローン（１０４）の実際の飛行ルート（ｓｚ）が、センサデータ（１１２）を処理することにより決定され、制御信号（１２８）は、目標飛行ルート（ｓｚ’）からの実際の飛行ルート（ｓｚ）のずれを基にして生成される、方法において、
シャフト（１０６）におけるドア領域（２０４）および／または高さマーキング（２０５）が、センサデータ（１１２）を処理することにより認識され、実際の飛行ルート（ｓｚ）が、センサデータ（１１２）を処理することにより認識されたドア領域（２０４）および／または高さマーキング（２０５）を基にして決定されること
を特徴とする、方法。
【請求項2】
実際の距離【数2】
制御信号（１２８）が、第１の目標距離（ｌｘ’）からの第１の実際の距離（ｌｘ）のずれ、および、第２の目標距離（ｌｙ’）からの第２の実際の距離（ｌｙ）のずれを基にして生成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項3】
実際の距離【数3】
【数4】
【数5】
ドローン（１０４）の実際の向きが、第１の実際の距離（ｌｘ）、および、追加的な第１の実際の距離
【数6】
制御信号（１２８）が、目標の向きからの実際の向きのずれを基にして、さらに生成される、
請求項２に記載の方法。
【請求項4】
さらに、シャフト（１０６）の天井（２０６）に対するドローン（１０４）の第３の実際の距離【数7】
制御信号（１２８）が、第３の目標距離
【数8】
【数9】
請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項5】
さらに、シャフト（１０６）の床（２０８）に対するドローン（１０４）の第４の実際の距離【数10】
制御信号（１２８）が、第４の目標距離
【数11】
【数12】
請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項6】
センサデータ（１１２）から、シャフト（１０６）の測定された幅、深さ、および／または長さを含む測定データ（１３２）を生成することをさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項7】
制御デバイス（１１０）から外部データ処理デバイス（１３６）に、センサデータ（１１２）、および／または、センサデータ（１１２）から生成されたデータ（１３２）を送信することをさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を遂行するように構成されるプロセッサ（１１６）を含む、制御デバイス（１１０）。
【請求項9】
ドローン（１０４）のアクチュエータシステム（１０２）を作動させるためのドローン制御システム（１００）であって、ドローン（１０４）の、環境および／または飛行の状態を検出するためのセンサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）と、
請求項８に記載の制御デバイス（１１０）と
を含む、ドローン制御システム（１００）。
【請求項10】
センサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）が、ドローン（１０４）の環境を検出するための超音波センサシステム（２１２；３００、３０２、３０４）および／またはレーザセンサシステム（２１０）を含み、ならびに／または、センサシステム（１０８；２１０、２１２；３００、３０２、３０４）が、ドローン（１０４）の飛行の状態を検出するための加速度センサシステムを含む、
請求項９に記載のドローン制御システム（１００）。
【請求項11】
第１のシャフト壁（１１８）、および第１のシャフト壁（１１８）に隣接する第２のシャフト壁（１２０）を少なくとも有するエレベータシャフト（１０６）と、エレベータシャフト（１０６）に沿って制御される少なくとも１つのドローン（１０４）であって、ドローン（１０４）を制御するためのアクチュエータシステム（１０２）、およびアクチュエータシステム（１０２）を作動させるための、請求項９または１０に記載のドローン制御システム（１００）を装備する、少なくとも１つのドローン（１０４）と を含む、エレベータ設備（２００）。
【請求項12】
コンピュータプログラムがプロセッサ（１１６）により実行されるときに、プロセッサ（１１６）に、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法を遂行させるコマンドを含む、コンピュータプログラム。
【請求項13】
請求項１２に記載のコンピュータプログラムが記憶される、コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、シャフトに沿ってドローンを制御するための方法に関する。さらに、本発明は、述べられた方法を遂行するための制御デバイス、コンピュータプログラム、およびコンピュータ可読媒体に関する。さらに、本発明は、この種類の制御デバイスを含むドローン制御システム、および、そのようなドローン制御システムを装備する少なくとも１つのドローンを含むエレベータ設備に関する。
【背景技術】
【0002】
例えばクアドロコプタの形態におけるドローンは、例えば、ドローンの部分的または完全に自動化された制御を可能にする、衛星ベースの航法システムを装備し得る。しかしながら、ある決まった状況のもとで、衛星信号の受信は、例えばドローンが建物の中で飛行しているときに、制限されることがある。建物内での使用に特に適しているインドアドローンは、それゆえに、それらのドローンの環境を検出するための画像センサシステムを装備し得る。しばしば、そのようなインドアドローンが飛行することになる環境は、前もって知られていない。航法のために、デジタルマップがそれゆえに、例えば、画像センサシステムの画像から生成され得る。この目的のために、相対的に複雑な画像処理アルゴリズムが、一般的には必要とされる。
【0003】
ドローンは、例えば、工業プラントまたはシャフトのカメラにより支援される検査のために使用され得る。シャフトを検査するためにカメラを装備するドローンの例が、ＥＰ３４８９１８４Ａ１において説明されている。この場合、ドローンは、シャフトに沿って垂直に延在する機械的誘導デバイスにより、シャフトに沿って飛行するときに機械的に誘導される。
【0004】
特開２０１７－２２６２５９およびＥＰ３７３９４２０Ａ１は、ドローンがシャフト壁から規定可能な距離において飛行する、シャフトに沿ってドローンを制御するための方法を説明している。
【0005】
特開２０１７－１２８４４０は、エレベータシャフトを検査するために、エレベータシャフトに沿ってドローンを制御するための方法を説明している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】欧州特許出願公開第３４８９１８４号明細書
【特許文献2】特開２０１７－２２６２５９号公報
【特許文献3】欧州特許出願公開第３７３９４２０号明細書
【特許文献4】特開２０１７－１２８４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
シャフトに沿ってドローンを制御するための方法であって、それによってドローンが、追加的な機械的誘導なしに、および／または、比較的単純な制御エレクトロニクスを使用して、シャフトに沿って部分的または完全に自動化された様式において制御され得る、方法に対する必要性が存在し得る。結果として、そのようなドローンを提供するためのコストは、著しく低減され得る。この方法において単純化される制御エレクトロニクスは、また、増大したロバストネスという利点を提供する。さらに、方法を遂行するための制御デバイス、コンピュータプログラム製品、およびコンピュータ可読媒体に対する、そのような制御デバイスによって構成されるドローン制御システムに対する、ならびに、そのようなドローン制御システムによって構成されるエレベータ設備に対する必要性が存在し得る。
【0008】
そのような必要性は、独立請求項のいずれかの主題により満たされ得る。有利な実施形態が、従属請求項において、および、以下の説明において定義される。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の第１の態様は、シャフトに沿ってドローンを制御するための方法に関する。シャフトは、第１のシャフト壁と、第１のシャフト壁に隣接する第２のシャフト壁とを少なくとも有する。ドローンは、ドローンの、環境および／または飛行の状態を検出するためのセンサシステムと、ドローンを制御するためのアクチュエータシステムと、アクチュエータシステムを制御するための制御デバイスとを有する。方法は、少なくとも、以下のステップ：制御デバイスにおいて、センサシステムにより生成されたセンサデータを受信するステップと；センサデータを処理することにより、第１のシャフト壁に、および、第２のシャフト壁に対するドローンの実際の距離を決定するステップと；目標距離からの実際の距離のずれ、および、ドローンがシャフトにおける目標位置に達するまで進むことになる目標飛行ルートを基にして、ドローンがシャフトに沿って飛行するように、アクチュエータシステムを作動させるための制御信号を生成するステップとを含む。ドローンの実際の飛行ルートが、センサデータを処理することにより決定される。制御信号は、目標飛行ルートからの実際の飛行ルートのずれを基にして生成される。
【0010】
本発明によれば、シャフトにおけるドア領域および／または高さマーキングが、センサデータを処理することにより認識される。実際の飛行ルートが、センサデータを処理することにより認識されたドア領域および／または高さマーキングを基にして決定される。
【0011】
ドア領域および／または高さマーキングは、例えば、センサシステムにより生成されたドローンの環境の画像データを処理することにより認識され得る。この実施形態によって、例えば、揺動する周囲圧力の場合でさえ、ドローンの実際の飛行高度を高い信頼性で検出することが可能となる。
【0012】
方法は、例えば、ドローンの制御デバイスのプロセッサにより自動的に実行され得る。
【0013】
ここおよび下記で述べられる制御デバイスのモジュールは、ソフトウェアおよび／またはハードウェアとして実装され得る。
【0014】
ドローンは、例えばマルチコプタの形態における、無人航空機を意味すると理解され得る。しかしながら、ドローンの他の設計が、また可能である。ドローンは、センサデータを基にしたアクチュエータシステムの部分的または完全に自動化された作動のための制御ソフトウェアを装備し得る。制御ソフトウェアは、制御デバイスのメモリに記憶され、制御デバイスのプロセッサにより実行され得る。
【0015】
シャフトは、例えば、エレベータシャフト、通気シャフト、またはケーブルシャフトであり得る。シャフトは、垂直に、水平に、および／または、斜めに延在し得る。センサシステムの構成または向きは、シャフトの進路に適合させられる。目標飛行ルートは、目標位置までドローンにより進行されるパスの長さを意味すると理解され得る。目標位置は、例えば、ドローンの動きの方向が、例えば初期位置に戻るようにドローンを動かすために反転させられることになる、反転位置であり得る。垂直シャフトの場合、目標飛行ルートは、例えば、ドローンが達することを意図される、最大値としての、または、マーキングに達する、目標飛行高度であり得る。
【0016】
第１のシャフト壁、および、第２のシャフト壁は、それらのそれぞれの長手縁部において一体となる、シャフトの細長い側壁とみなされ得る。例えば、第１のシャフト壁、および、第２のシャフト壁は、互いに直交して配向され得る。加えて、シャフトは、床、天井、第３のシャフト壁、および／または、第４のシャフト壁を有し得る。シャフト壁のうちの少なくとも１つが、１つ以上の開口部、例えば、通気もしくはドア開口部、または、他のアクセス開口部を有することが可能である。
【0017】
センサシステムは、カメラ、ライダー、超音波、またはレーダセンサなどの少なくとも１つの環境センサ、および／または、例えば慣性測定ユニットの形態における、加速度または回転レートセンサなどの少なくとも１つの飛行動力学センサを有し得る。さらに、センサシステムは、高度測定のための空気圧力センサを含み得る。本発明による方法の実行のためには必要でないとしても、センサシステムは、加えて、ＧＰＳ、ＧＬＯＮＡＳＳ、または類するものなどの全地球航法衛星システムを使用してドローンの地理的位置を決定するためのロケーションセンサを有し得る。
【0018】
飛行動力学センサにより生成された飛行動力学データは、例えば、ドローンの飛行の状態を安定化するための安定性制御のための入力データとして使用され得る。ドローンの、距離ベースのまたは、飛行ルートベースの制御は、安定性制御によりオーバーレイされ得る。
【0019】
例えば、実際の距離を決定するためのセンサシステムは、ライダーセンサの形態における２Ｄ距離センサを含み得る。ライダーセンサは、例えば、ドローンの環境をスキャンするために約３６０度回転可能なレーザ光学部品を含み得る。この場合、レーザ光学部品の回転平面は、第１のシャフト壁および／または第２のシャフト壁の壁表面に対して、直角をなして、または、斜めに配向され得る。斜めの向きは、第１および第２のシャフト壁に対する実際の距離に加えて、シャフトの床および／または天井に対する実際の距離がセンサデータから決定されることが、複数のセンサがこの目的のために必要とされることなくできるという利点を有する。
【0020】
代替として、実際の距離を決定するためのセンサシステムは、例えば超音波センサまたはライダーセンサの形態における、複数の１Ｄ距離センサを含み得る。しかしながら、１つ以上の１Ｄ距離センサとの２Ｄ距離センサの組み合わせが、また可能である。
【0021】
目標距離は、例えば、シャフトの所与の幅および／または深さを考慮に入れて選択されていることがある。同じように、例えば、目標飛行ルートは、シャフトの所与の高さまたは長さを考慮に入れて選択されていることがある。目標距離または目標飛行ルートは、ドローンのユーザにより、対応するユーザインターフェースを介して、ドローンの制御ソフトウェア内へと入力されることが可能である。しかしながら、例えばドローンの地理的位置を基にした、目標距離または目標飛行ルートの自動的なセッティングが、また可能である。目標飛行ルートは、また、シャフトにおけるマーキングにより示され得るものであり、特に、述べられたマーキングは、目標または反転位置であり得る。マーキングは、例えば、センサシステムにより、光学的に認識され得る。
【0022】
例えば、目標距離または目標飛行ルートが、シャフトの所与のジオメトリ、例えば、そのシャフトの幅、深さ、および／または長さを規定するジオメトリデータを基にして決定されることが可能である。
【0023】
ジオメトリデータは、例えば、異なるシャフトに関する異なるジオメトリデータを記憶するための外部データ記憶デバイスから、制御デバイスにおいて受信され得る。外部データ記憶デバイスは、例えば、中央サーバ、ＰＣ、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、または、別のモバイル端末であり得る。この場合、ジオメトリデータは、有線またはワイヤレスデータ接続を介して、例えば、ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、またはモバイル無線接続を介して、制御デバイスに提供され得る。代替として、異なるジオメトリデータはまた、制御デバイスのメモリに記憶され得る。
【0024】
シャフトに沿ってドローンを制御するために、ドローンの実際の飛行ルート、例えば、実際の飛行高度を決定することは、絶対的に必要であるわけではないということが留意される。目標飛行ルートへの順守は、また、例えば、目標飛行ルートに応じて事前定義された速度プロファイルに従って、シャフトに沿ってドローンを制御することにより確実にされ得る。例えば、異なる目標飛行ルートについての異なる事前定義された速度プロファイルが、制御デバイスに記憶され得る。代替として、速度プロファイルは、対応する数学関数を使用して、目標飛行ルートに応じて算出され得る。ドローンが、ドローンの飛行高度、速度、および／または向きを調整する人間オペレータにより遠隔制御されること、ならびに、シャフト壁からの距離のみが自動的に設定されることが、また可能である。加えて、シャフトの床および天井との衝突が、自動的に防止され得る。このことは、半自動動作と呼称され得る。
【0025】
アクチュエータシステムは、３次元空間におけるドローンの位置および／または向きを変化させるように構成され得る。この目的のために、アクチュエータシステムは、１つ以上のロータと、１つまたは複数のロータを駆動するための１つ以上の駆動モータとを含み得る。加えて、アクチュエータシステムは、例えばロータの向きを変化させるための、１つ以上のサーボモータを含み得る。ロータは、例えば、同じ回転平面において配置され得る。しかしながら、他の駆動構成が、また可能である。
【0026】
実際の飛行ルートは、例えば、シャフトの床および／または天井に対するドローンの実際の距離を基にした実際の飛行高度として決定され得る。しかしながら、実際の飛行高度は、また、ドローンの空気圧力センサのセンサデータから決定され得る。この実施形態によって、また、ドローンが、シャフトに沿って飛行するときに目標位置を越えて飛行することを高い信頼性で防止することが可能となる。
【0027】
手短に言えば、ここで提示される手法によって、ドローンの所与の目標位置において、２つの隣り合うシャフト壁からのその距離のみが、検出および評価されることを必要とするということにおいて、最小限のハードウェアおよび／またはソフトウェアの複雑さを伴う、シャフトに沿ったドローンの制御が可能になる。飛行動作中のドローンの環境のデジタルマップの複雑な作成は、したがって不要にされ得るものであり、または、機上の測定システムにより完了され得る。大規模なセンサシステムおよび対応して複雑な制御エレクトロニクスを一般的には装備する、普通のインドアドローンとは対照的に、この方法において単純化されるドローンについてのコストは、著しく、より低くなり得る。
【0028】
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の実施形態による方法を遂行するように構成されるプロセッサを有する、制御デバイスに関する。さらに上で述べられたように、制御デバイスは、ハードウェアおよび／またはソフトウェアモジュールを含み得る。プロセッサに加えて、制御デバイスは、メモリ、および、周辺デバイスとのデータ通信のためのデータ通信インターフェースを含み得る。本発明の第１の態様の実施形態による方法の特徴は、また、制御デバイスの特徴であり得るものであり、逆も然りである。
【0029】
本発明の第３の態様は、ドローンのアクチュエータシステムを作動させるためのドローン制御システムに関する。ドローン制御システムは、ドローンの、環境および／または飛行の状態を検出するためのセンサシステムと、本発明の第２の態様の実施形態による制御デバイスとを含む。本発明の第１の態様の実施形態による方法の特徴は、また、ドローン制御システムの特徴であり得るものであり、逆も然りである。
【0030】
本発明の第４の態様は、エレベータ設備、例えば、貨物または乗用エレベータに関する。エレベータ設備は、第１のシャフト壁、および第１のシャフト壁に隣接する第２のシャフト壁を少なくとも有する少なくとも１つのエレベータシャフトと、エレベータシャフトに沿って制御される少なくとも１つのドローンであって、ドローンを制御するためのアクチュエータシステム、および本発明の第３の態様の実施形態による、ドローンを作動させるためのドローン制御システムを装備する、少なくとも１つのドローンとを含む。１つまたは複数のドローンによって、例えば、特に、エレベータシャフトにおける、エレベータ設備の要素、例えば、ガイドレールまたはエレベータかごの設置の前に、エレベータシャフトを測定および／または検査することが可能である。さらに、１つまたは複数のドローンは、エレベータシャフトを通って荷物を運搬するように、例えば、エレベータシャフトにおいて、自動化された様式において、それらの荷物を受け取る、および／または、預けるように構成され得る。
【0031】
本発明の第５の態様は、コンピュータプログラムに関する。コンピュータプログラムは、コンピュータプログラムがプロセッサにより実行されるときに、プロセッサに、本発明の第１の態様の実施形態による方法を遂行させるコマンドを含む。
【0032】
本発明の第６の態様は、本発明の第５の態様の実施形態によるコンピュータプログラムが記憶される、コンピュータ可読媒体に関する。コンピュータ可読媒体は、揮発性または不揮発性データメモリであり得る。例えば、コンピュータ可読媒体は、ハードディスク、ＵＳＢメモリデバイス、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、またはフラッシュメモリであり得る。コンピュータ可読媒体は、また、インターネットまたはデータクラウドなどの、プログラムコードがダウンロードされることを可能にするデータ通信ネットワークであり得る。
【0033】
本発明の第１の態様の実施形態による方法の特徴は、また、コンピュータプログラムの、および／または、コンピュータ可読媒体の特徴であり得るものであり、逆も然りである。
【0034】
本発明の実施形態の可能な特徴および利点は、とりわけ、および、本発明を限定することなく、下記で説明される概念および所見に基づくと考えられ得る。
【0035】
１つの実施形態によれば、実際の距離が、第１の空間方向における第１のシャフト壁に対するドローンの第１の実際の距離と、第１の空間方向に直交する第２の空間方向における第２のシャフト壁に対するドローンの第２の実際の距離とを含む。この場合、制御信号が、第１の目標距離からの第１の実際の距離のずれ、および、第２の目標距離からの第２の実際の距離のずれを基にして生成される。
【0036】
第１の空間方向は、例えば、シャフトの幅方向に対応し得る。第２の空間方向は、例えば、シャフトの深さ方向に対応し得る。この場合、制御信号は、シャフトの垂直または長手方向においてドローンを制御するために生成され得る。第１の実際の距離、および、第２の実際の距離は、例えば、例えば超音波センサの形態における、１Ｄ距離センサにより検出されていることがある。しかしながら、すでに上で述べられたように、例えばライダーセンサの形態における、２Ｄ距離センサの使用が、また、第１および第２の実際の距離を検出するために可能である。制御信号は、目標距離からの実際の距離のずれが可能な限り小さい、および／または、実際の距離が可能な限り一定であるような方法で生成され得る。第１の目標距離、および、第２の目標距離は、同じであることがあり、または、異なることがある。この実施形態によって、単純な手段により、ドローンが、シャフトに沿って飛行するときにシャフト壁と接触することを防止することが可能である。例えば、第１の目標距離、および、第２の目標距離は、ドローンがシャフトにおいて可能な限り中央で飛行するように選択され得る。しかしながら、第１の目標距離、および、第２の目標距離は、また、所望される際に、異なって選択され得る。目標距離が、ドローンの飛行中に変化されることが、また可能である。このことは、例えば、飛行高度、シャフトにおけるマーキングの検出に応じて、または、人間オペレータにより手動で行われ得る。
【0037】
１つの実施形態によれば、実際の距離が、第１の空間方向における第１のシャフト壁に対するドローンの追加的な第１の実際の距離を含む。この場合、第１の実際の距離、および、追加的な第１の実際の距離が、第１のシャフト壁の異なる点と関連付けられる。第１の実際の距離、および、追加的な第１の実際の距離を基にして、ドローンの実際の向きが決定される。この場合、制御信号が、目標の向きからの実際の向きのずれを基にして、さらに生成される。例えば、第１の実際の距離、および、追加的な第１の実際の距離を検出するために、ドローンは、規定された間隔において互いの隣に配置される２つの１Ｄ距離センサを有し得る。この実施形態によって、ドローンの実際の向き、例えば、そのドローンのヨー角度が、第１の実際の距離と、追加的な第１の実際の距離との間の差を算出することにより、非常に容易に決定され得る。ドローンの実際の向きの説明された決定は、２Ｄセンサの測定データから類似的に決定され得る。
【0038】
１つの実施形態によれば、シャフトの天井に対するドローンの第３の実際の距離が、センサデータを処理することにより、さらに決定される。この場合、制御信号が、第３の目標距離からの第３の実際の距離のずれを基にして、さらに生成される。目標飛行ルートは、例えば、第３の目標距離により規定され得る。第３の実際の距離は、例えば、おそらくは天井に斜めに配向される、１Ｄ距離センサまたは２Ｄ距離センサによって検出され得る。単純な手段により、ドローンが目標位置を越えて飛行しないということを確実にすることが、したがって可能である。第３の目標距離は、ドローンが、天井と接触すること、または、天井にあまりにも近く接近することを防止されるように選択され得る。したがって、シャフトに沿って飛行する間のドローンへの損傷が回避され得る。
【0039】
１つの実施形態によれば、シャフトの床に対するドローンの第４の実際の距離が、センサデータを処理することにより、さらに決定される。この場合、制御信号が、第４の目標距離からの第４の実際の距離のずれを基にして、さらに生成される。目標飛行ルートは、例えば、第４の目標距離により規定され得る。第４の実際の距離は、例えば、おそらくは地面に斜めに配向される、１Ｄ距離センサまたは２Ｄ距離センサによって検出され得る。単純な手段により、ドローンが目標位置を越えて飛行しないということを確実にすることが、したがって可能である。シャフトの床上へのドローンの安全な着陸が、したがって、また確実にされ得る。
【0040】
ドローンは、例えば、初期位置において、シャフトの床上に位置し得る。例えば、ドローンは、シャフトの床上に、第１および第２のシャフト壁の間で中央に、または、第１および第２のシャフト壁の間で中央に対してオフセットされて、初期位置において置かれ得る。制御信号は、例えば、初期位置に位置するドローンが、シャフトの床から離昇し、目標位置まで飛行し、そこからシャフトの床に戻るように飛行し、最終的にシャフトの床上に着陸するような方法で生成され得る。シャフトの床上でのドローンの説明された位置決めによって、ドローンの、シャフト壁からの目標距離、および、目標の向きが、決定または固定される。
【0041】
１つの実施形態によれば、方法は、センサデータから、シャフトの測定された幅、深さ、および／または長さを含む測定データを生成するステップをさらに含む。この目的のために、センサデータは、制御デバイスにより、適した様式において、フィルタリングおよび／または変換され得る。測定データは、例えば、３次元座標系におけるシャフトのジオメトリをマッピングする、複数の測定点の座標を含み得る。この実施形態によって、したがって、シャフトの自動化された測定が可能になる。
【0042】
１つの実施形態によれば、方法は、制御デバイスから外部データ処理デバイスに、センサデータ、および／または、センサデータから生成されたデータを送信するステップをさらに含む。制御デバイスにより送信されたセンサデータは、例えば、シャフトの画像データを含み得る。センサデータから生成されたデータは、例えば、センサデータのフィルタリングおよび／または変換により生成されたデータ、例えば測定データであり得る。送信は、例えば、ドローンの飛行動作中に行われ得る。センサデータの、および／または、センサデータから生成されたデータの外部評価が、したがって可能とされる。このことは、制御ユニットのハードウェアおよび／またはソフトウェアが非常に単純に保たれ得るという利点を有する。例えば、外部データ処理デバイスは、センサデータ、および／または、センサデータから生成されたデータから、ジオメトリデータ（さらに上を確認されたい）を生成するように構成され得る。
【0043】
１つの実施形態によれば、センサシステムが、ドローンの環境を検出するための超音波センサシステムおよび／またはレーザセンサシステムを含む。加えて、または代替として、センサシステムが、ドローンの飛行の状態を検出するための加速度センサシステムを含み得る。加速度センサシステムは、例えば、慣性測定ユニットまたはジャイロスコープセンサを含み得る。例えば、ドローンの生産コストは、ドローンのカメラおよび衛星ベースのロケーティングの省略により、大幅に低減され得る。
【0044】
本発明の実施形態は、付随する図面を参照して、下記で説明されることになり、図面も説明も、本発明を限定すると解釈されることを意図されない。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】シャフトにおける、本発明の実施形態によるドローン制御システムを含むドローンの概略図である。
【図2】本発明の実施形態によるドローン制御システムの拡大概略図である。
【図3】本発明の実施形態によるエレベータ設備の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0046】
図面は、ただ単に概略的であり、一定の縮尺ではない。異なる図において、同一の参照符号は、同一または同様の特徴を指し示す。
【0047】
図１および図２は、ここではクアドロコプタの例として、ドローン１０４のアクチュエータシステム１０２を作動させるためのドローン制御システム１００を示し、クアドロコプタのアクチュエータシステム１０２は、互いとは別々に作動させられ得る４つのプロペラユニットを含む。ドローン１０４は、シャフト１０６、例えば、エレベータ、通気、またはケーブルシャフトに位置する。ドローン制御システム１００は、ドローン１０４が、シャフト１０６に沿って、すなわち、シャフト１０６の長手方向において飛行するように、アクチュエータシステム１０２を作動させるように構成される。
【0048】
この目的のために、ドローン制御システム１００は、ドローン１０４の、環境および／または飛行の状態を検出するためのセンサシステム１０８と、ドローン１０４の、環境および／または飛行の状態の検出中にセンサシステム１０８により生成されたセンサデータ１１２を基にしてアクチュエータシステム１０２を作動させるための制御デバイス１１０とを含む。
【0049】
下記で説明される制御デバイス１１０のモジュールが、制御デバイス１１０のメモリ１１４に、対応するコンピュータプログラムの形態において記憶され、制御デバイス１１０のプロセッサ１１６によりコンピュータプログラムを実行することにより実行され得る（図１を確認されたい）。しかしながら、モジュールがハードウェアとして実装されることが、また可能である。
【0050】
この例において、シャフト１０６は、第１のシャフト壁１１８、および、第２のシャフト壁１２０の形態における２つの側壁を含み、それらは、それらの側壁の長手縁部において互いに隣接する。ここでは、第１のシャフト壁１１８、および、第２のシャフト壁１２０は、例として、互いに直角をなして配向される。シャフト１０６が、さらなる側壁、床、および／または天井を含むことが可能である（さらには図３および図４を確認されたい）。
【0051】
シャフト１０６に沿ってドローン１０４を制御するために、センサデータ１１２は、制御デバイス１１０の距離決定モジュール１２２（図２を確認されたい）内へと入力され、距離決定モジュール１２２は、センサデータ１１２から、第１のシャフト壁１１８に、および、第２のシャフト壁１２０に対するドローン１０４の実際の距離を決定するように構成される。この例において、距離決定モジュール１２２は、３次元ｘ、ｙ、ｚ座標系１２４における実際の距離を決定する。この場合、座標系１２４のｘ軸の方向における第１のシャフト壁１１８に対する第１の実際の距離ｌｘ、および、座標系１２４のｙ軸の方向における第２のシャフト壁１２０に対する第２の実際の距離ｌｙが決定される。
【0052】
実際の距離ｌｘ、ｌｙは、続いて、制御デバイス１１０の制御信号生成モジュール１２６内へと入力され、制御信号生成モジュール１２６は、実際の距離ｌｘ、ｌｙ、実際の距離ｌｘ、ｌｙと関連付けられる目標距離ｌｘ’、ｌｙ’、および、目標位置に達するまでシャフト１０６に沿ってすなわちｚ方向において飛行する間にドローン１０４が進行することを意図される目標飛行ルートｓｚ’から、アクチュエータシステム１０２を作動させるための制御信号１２８を生成するように構成される。制御信号１２８は、アクチュエータシステム１０２に、目標飛行ルートｓｚ’および目標距離ｌｘ’、ｌｙ’を考慮に入れて、ドローン１０４を、それがシャフト１０６においてｚ方向において動くような方法で制御させる。この目的のために、制御信号生成モジュール１２６は、第１の目標距離ｌｘ’からの第１の実際の距離ｌｘのずれ、および、第２の目標距離ｌｙ’からの第２の実際の距離ｌｙのずれを決定し、これらのずれを基にして制御信号１２８を生成する。
【0053】
加えて、距離決定モジュール１２２は、センサデータ１１２を処理することにより、座標系１２４のｚ軸の方向における、シャフト１０６の天井２０６（図３を確認されたい）に対する第３の実際の距離
、および／または、シャフト１０６の床２０８（図３および図４を確認されたい）に対する第４の実際の距離
を決定するように構成され得る。よって、制御信号生成モジュール１２６は、第３の実際の距離
、および／または、第４の実際の距離
を基にして、例えば、第３の目標距離
からの第３の実際の距離
のずれ、および／または、第４の目標距離
からの第４の実際の距離
のずれを基にして、制御信号１２８を追加的に生成するように構成され得る。
【数1】
【数2】
【数3】
【数4】
【数5】
【数6】
【数7】
【数8】
【0054】
例えば、距離決定モジュール１２２においてセンサデータ１１２を処理することにより、シャフト１０６における、ドローン１０４の実際の飛行ルートｓｚ、すなわち、ｚ方向においてドローン１０４により進行されるパス、または、ドローン１０４の現在の高度が決定されるということが、また可能である。この場合、制御信号生成モジュール１２６は、実際の飛行ルートｓｚを基にして、より正確には、目標飛行ルートｓｚ’からの実際の飛行ルートｓｚのずれを基にして、制御信号１２８を追加的に生成するように構成され得る。
【0055】
加えて、制御デバイス１１０は、例えばセンサデータ１１２の対応するフィルタリングおよび／または変換によって、センサデータ１１２を測定データ１３２へと変えるための測定モジュール１３０を含み得る。測定データ１３２は、座標系１２４におけるシャフト１０６の測定されたジオメトリ、例えば、その幅、深さ、および／または、長さもしくは高さを示し得る。
【0056】
センサデータ１１２、および／または、測定データ１３２などの、センサデータ１１２から生成されたデータは、外部記憶および／またはさらなる処理のために、制御デバイス１１０の通信モジュール１３４を介して、ここでは例として、ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、モバイル無線、または類するものなどのワイヤレスデータ通信接続を介して、外部データ処理デバイス１３６に送出されるということが、さらに可能である。外部データ処理デバイス１３６は、例えば、サーバ、ＰＣ、ラップトップ、スマートフォン、タブレット、または類するものであり得る。
【0057】
代替として、または加えて、通信モジュール１３４が外部データ処理デバイス１３６からデータを受信することが可能である。前記データは、例えば、目標距離ｌｘ’、ｌｙ’、
、および／もしくは
、ならびに／または目標飛行ルートｓｚ’についての値、あるいは、シャフト１０６に関するジオメトリデータであって、、ジオメトリデータであり得る。
【数9】
【数10】
【0058】
図３は、エレベータ設備２００の部分を示す。この例において、シャフト１０６は、エレベータ設備２００の垂直エレベータシャフト１０６である。この場合、第２のシャフト壁１２０と反対側の、エレベータシャフト１０６の第３のシャフト壁２０２が、ドア開口部を各々が有する複数のドア領域２０４を有し、ドア開口部を介して、エレベータシャフト１０６は、外側から、例えば、建物の異なる階からアクセス可能である。例えば、距離決定モジュール１２２は、センサデータ１１２においてドア領域２０４を認識することにより、ここではドローン１０４の実際の飛行高度に対応する実際の飛行ルートｓｚを決定するように構成され得る。エレベータシャフト１０６の天井２０６および床２０８が、さらには示される。
【0059】
エレベータシャフト１０６における規定された位置または高さを示す高さマーキング２０５が、エレベータシャフト１０６内または上に配置され得る。これらは、例えば、カッティングチェックとして知られているものであり得る。例えば、距離決定モジュール１２２は、センサデータ１１２において高さマーキング２０５を認識することにより、ここではドローン１０４の実際の飛行高度に対応する実際の飛行ルートｓｚを決定するように構成され得る。
【0060】
エレベータ設備２００は、ドローン制御システム１００およびアクチュエータシステム１０２を装備する、ドローン１０４、または、その複数もまたさらに含む。例えば、ドローン１０４は、すでにさらに上で述べられたように、エレベータシャフト１０６の内部を検査するために、および／または、エレベータシャフト１０６の自動化された測定を遂行するために、エレベータシャフト１０６に沿って上および下に動かされ得る。
【0061】
加えて、図３は、例として、ドローン１０４の環境を検出するためのセンサシステム１０８の２つの構成を示す。
【0062】
２つの構成のうちの上側のものは、２Ｄ距離センサとしてのライダーセンサシステム２１０を含む。ライダーセンサシステム２１０は、この例において、１つ以上の斜め平面において距離を検出するように構成される。この場合、「斜め平面」は、座標系１２４のすべての３つの平面と交差する平面を意味する。例えば、ライダーセンサシステム２１０は、ドローン１０４の飛行動作中に、そのライダーセンサシステム２１０が、垂直線に対して、この場合はｚ軸に対して、傾いて配向されるような方法で、ドローン１０４上で配置され得る。ライダーセンサシステム２１０の検出角度は、例えば、９０度から３６０度の間であり得る。シャフト壁１１８、１２０、２０２からの、天井２０６までの、および、床２０８までの距離を同時に検出することが、したがって可能である。
【0063】
２つの構成のうちの下側のものは、２Ｄ距離センサとしてのライダーセンサシステム２１０に加えて、天井２０６からのまたは床２０８からの距離を検出するために、反対の方向を向く２つの１Ｄ距離センサを有する超音波センサシステム２１２を含む。この構成において、ライダーセンサシステム２１０は、ｘ、ｙ平面と平行の１つ以上の平面における距離を検出するように構成される。
【0064】
超音波センサシステム２１２の別の可能な構成が、図４において示される。この例において、超音波センサシステム２１２は、第１の実際の距離ｌｘを検出するための第１の１Ｄ距離センサ３００と、ｘ方向における第１のシャフト壁１１８に対する、追加的な第１の実際の距離
を検出するための第２の１Ｄ距離センサ３０２と、第２の実際の距離ｌｙを検出するための第３の１Ｄ距離センサ３０４とを含む。図４において確認され得るように、第１の実際の距離ｌｘ、および、追加的な第１の実際の距離
は、第１のシャフト壁１１８の異なる点と関連付けられる。よって、制御信号生成モジュール１２６は、第１の実際の距離ｌｘ、および、追加的な第１の実際の距離
を基にして、ｚ軸に関するヨー角度などの、ドローン１０４の実際の向きを決定するように、ならびに、対応する目標の向きからの実際の向きのずれを基にして、制御信号１２８を生成するように構成され得る。
【数11】
【数12】
【数13】
【0065】
エレベータシャフト１０６においてドローン１０４を制御するために、制御デバイス１１０は、例えば、２つのシャフト壁１１８、１２０からのドローン１０４の距離を制御するための水平コントローラと、目標飛行ルートｓｚ’を考慮に入れてドローン１０４の垂直速度を制御するための速度コントローラとを含み得る。この場合、垂直速度は、初期には一定に保たれ得るものであり、目標位置に達する少し前に、すなわち、エレベータシャフト１０６の端部に達する少し前に低減され得る。
【0066】
垂直速度は、例えば、固定された前進と定義され得る。ドローン１０４の実際の速度は、例えば、加速度センサシステムの加速度値を積分することにより、例えば空気圧力センサの形態における高度センサの高度値を導出することにより、または、付加的に、センサデータ１１２に含まれるカメラ画像を評価することにより、決定され得る。
【0067】
例として、ドローン１０４の飛行操縦のシーケンスが、下記で説明される。
１．ドローン１０４が、床２０８上で位置決めされおよび配向される。
２．水平コントローラが、ゼロにリセットされ、または初期化される。
３．ドローン１０４は、一定の垂直速度で、エレベータシャフト１０６に沿って、上方に、すなわち、天井２０６の方向において飛行する。
４．天井２０６が、センサシステム１０８により検出される。よって、垂直速度が、ドローン１０４が空中での静止に達するまで低減される。続いて、ドローン１０４は、床２０８の方向において戻るように飛行する。
５．床２０８が、センサシステム１０８により検出される。よって、垂直速度が、空中でのドローン１０４の静止まで低減され、または、少なくとも、ドローン１０４が床２０８へと非常に低速で動くような程度に低減される。続いて、ドローン１０４は、床２０８上に穏やかに着陸する。
１．ドローン１０４が、床２０８上で位置決めされおよび配向される。
２．水平コントローラが、ゼロにリセットされ、または初期化される。
３．ドローン１０４は、一定の垂直速度で、エレベータシャフト１０６に沿って、上方に、すなわち、天井２０６の方向において飛行する。
４．天井２０６が、センサシステム１０８により検出される。よって、垂直速度が、ドローン１０４が空中での静止に達するまで低減される。続いて、ドローン１０４は、床２０８の方向において戻るように飛行する。
５．床２０８が、センサシステム１０８により検出される。よって、垂直速度が、空中でのドローン１０４の静止まで低減され、または、少なくとも、ドローン１０４が床２０８へと非常に低速で動くような程度に低減される。続いて、ドローン１０４は、床２０８上に穏やかに着陸する。
【0068】
距離測定のために、ステレオカメラ、深度カメラ、追跡センサ、および／または飛行時間センサが、代替として、または加えて使用され得る。
【0069】
エレベータシャフト１０６におけるドローン１０４の位置が、任意選択で慣性測定ユニットにより支援される、ビジュアルオドメトリを基にして決定されることが可能である。ドローン１０４の基準位置、例えば、床２０８上でのその初期位置に関する、位置における変化が、次いで、センサデータ１１２において認識された特徴、例えばエレベータシャフト１０６におけるドア領域２０４もしくは特殊な高さマーキング２０５の時間的追跡によって、または、オプティカルフローを基にして算出され得る。
【0070】
ドローン１０４の（自動化された）制御について図１、図２、図３、および図４を参照して説明された方法に加えて、または、その方法に対する代替として、ドローン１０４は、人間オペレータにより遠隔制御可能であり得る。この場合、人間オペレータは、ドローンの飛行高度、速度、および／または向きを調整し、シャフト壁までの距離は、自動的に設定される。加えて、シャフトの床および天井との衝突が、自動的に防止され得る。このことは、半自動動作と呼称され得る。
【0071】
終わりにあたって、「含む」、「備える」、その他などの用語は、他の要素またはステップを排除せず、「１つ（ａ）」または「１つ（ａｎ）」などの用語は、複数を排除しないということが留意されるべきである。さらに、上記の実施形態のうちの１つを参照して説明された特徴またはステップは、また、上記で説明された他の実施形態の他の特徴またはステップと組み合わせて使用され得るということが留意されるべきである。特許請求の範囲における参照符号は、限定的であると考えられるべきではない。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【国際調査報告】