JP6269735B2 - 飛行装置、方法、及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、投擲者の手等から投擲されて無人で飛行を行う飛行装置に関する。

モータで駆動されるロータブレードによる駆動推進装置を例えば４基搭載した、いわゆる「ドローン」と総称される小型無人飛行装置にデジタルカメラを取り付け、この飛行装置及びデジタルカメラをタイマ撮影や無線などによってリモート操作をすることで、手の届かない、より高い位置からの撮影を行える飛行装置が普及し始めている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許第５４３２２７７号 特開２０１３−１２９３０１号公報

しかし、従来の小型無人飛行装置においては、リモートコントロールで制御するか、予めスマートフォン等で撮影位置や飛行軌跡を設定する必要があり、操作が難しいという課題があった。

そこで、本発明は、投擲者が簡単に意図したように投擲を行うことができるようにすることを目的とする。

態様の一例では、空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置であって、投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせるコントローラ部と、投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて軌道を算出する軌道算出部とを備え、前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点以降、前記軌道算出部が算出した軌道に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、ことを特徴とする飛行装置を提供するものである。

本発明によれば、投擲者が意図したように投擲を行うことが可能となる。

本実施形態による飛行装置のモータフレームの構造例を示す図ある。 本実施形態による飛行装置のシステム構成例を示す図である。 第１の実施形態の動作説明図である。 第１の実施形態による飛行装置の制御処理例を示すフローチャートである。 第２の実施形態の動作説明図である。 第２の実施形態による飛行装置の制御処理例を示すフローチャートである。 第２の実施形態による目的位置テーブルの生成処理の詳細例を示すフローチャートである。 第２の実施形態における目的位置の選択処理の詳細例を示すフローチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、投擲者により飛行装置の投擲が行われた時点の状態に基づいて、投擲が行われた時点以降、飛行装置の駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせることにより、飛行装置をコントロールできるようにするものである。この制御を実現するための第１の実施形態として、投擲者により飛行装置の投擲が行われた時点の軌道を算出し、投擲が行われた時点以降、算出した軌道に従うように、飛行装置の駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせることにより、飛行装置を投げ上げた後にどの方向にどれだけの飛距離で飛行させるかをコントロールできるようにするものである。また、第２の実施形態として、投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて目的地点を推定し、投擲が行われた時点以降、推定した目的地点へ向かうように、飛行装置の駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせることにより、飛行装置をどの地点まで飛行させるかをコントロールできるようにするものである。より具体的には、投擲により飛行装置が投擲者の身体（手）を離れた瞬間の速度が、加速度センサの出力に基づいて算出され、その速度値に基づいて、投擲時の初速と水平方向の角度と仰ぎ角とが算出される。この結果、投げ上げた瞬間に軌跡の放物線が決まって、その軌跡を描くようにロータブレードを回転させるモータが制御され自律的に飛んでゆく。これにより、投擲者が投げ上げたときの感覚で飛行装置が飛んでゆくように、コントロールすることが可能となる。すなわち、あの辺りに投げたいと思ったらこの位の力とこの位の角度で投げればよいという感覚を、イメージできるようになる。強く投げれば強く投げたなりの最高点まで達して、それ以降ホバリング状態になるように制御してカメラによる撮影等を行うことができる。

図１は、本発明の第１及び第２の実施形態に共通の飛行装置１００の外観例を示す図ある。

メインフレーム１０１に４つの円形のモータフレーム１０２（支持部）が取り付けられている。モータフレーム１０２は、モータ１０４を支持できるようになっていて、モータ１０４のモータ軸にはロータブレード１０３が固定されている。４組のモータ１０４とロータブレード１０３は、駆動推進部を構成している。

メインフレーム１０１の内部の回路ボックス１０５には、モータ１０４を駆動するためのモータドライバや、コントローラ、センサ類等が収められている。メインフレーム１０１の下部には、撮像装置であるカメラ１０６が取り付けられている。

図２は、図１に示される構造を有する実施形態による飛行装置１００の第１及び第２の実施形態に共通のシステム構成例を示す図である。コントローラ２０１には、カメラ１０６（図１参照）を含むカメラシステム２０２、例えば加速度センサ、ジャイロ、ＧＰＳ（全地球測位システム）センサ、気圧センサなどから構成されるフライトセンサ２０３、タッチセンサ２０４（接触検知センサ部）、それぞれ＃１から＃４の各モータ１０４（図１参照）を駆動する＃１から＃４のモータドライバ２０５、バッテリ２０７の電圧をモニタしながら各モータドライバ２０５に電力を供給するパワーセンサ２０６が接続される。ここでタッチセンサ２０４は接触を検知できれば押しボタン等でもよい。なお、特には図示しないが、バッテリ２０７の電力は、２０１〜２０６の各制御ユニットにも供給される。コントローラ２０１は、フライトセンサ２０３から、飛行装置１００の機体の姿勢に関する情報をリアルタイムで取得する。また、コントローラ２０１は、パワーセンサ２０６を介して、バッテリ２０７の電圧をモニタしながら、＃１から＃４の各モータドライバ２０５に、それぞれパルス幅変調に基づくデューティ比による電力指示信号を送信する。これにより、＃１から＃４のモータドライバ２０５はそれぞれ、＃１から＃４のモータ１０４の回転速度を制御する。また、コントローラ２０１は、カメラシステム２０２を制御して、カメラ１０６（図１）による撮影動作を制御する。

図２のコントローラ２０１、カメラシステム２０２、フライトセンサ２０３、モータドライバ２０５、パワーセンサ２０６、及びバッテリ２０７は、図１のメインフレーム１０１内の回路ボックス１０７に格納される。また、図１には明示していないが、タッチセンサ２０４は、図１のメインフレーム１０１及び／又はモータフレーム１０２に貼付され、投擲者の指等がメインフレーム１０１又はモータフレーム１０２にタッチしているときとタッチしていないときの電気的な物理量の差を検出する。

以上の構成を有する飛行装置１００の動作につき、以下に説明する。図３は、第１の実施形態の動作説明図である。第１の実施形態においては、図２のコントローラ２０１が、投擲者により飛行装置１００の投擲が行われた時点の軌道を算出する軌道算出部としてまず動作する。コントローラ２０１はまず、投擲が行われた時点の所定の絶対座標系における各座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向の速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ［ｍ／ｓ：メートル／秒］を算出する。ここで、コントローラ２０１は、投擲が行われた時点において図２のフライトセンサ２０３が出力する各座標軸方向の加速度値に基づき、上記各速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚを算出する。今、フライトセンサ２０３が出力する上記所定の絶対座標系におけるｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の加速度をそれぞれ、ａｘ、ａｙ、ａｚ［ｍ／ｓ² ］とすれば、コントローラ２０１は、これらの加速度値の何れかが所定の閾値を超えた投擲動作開始時の時点ｔ_s から、図２のタッチセンサ２０４の出力に基づいて投擲者の身体から飛行装置１００が離れたことを検知したリリース時点ｔ_r まで、上記各加速度ａｘ、ａｙ、ａｚをそれぞれ、下記数１式、数２式、及び数３式に示されるように積分演算することにより、投擲が行われた時点の各座標軸方向の速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚを算出する。

次に、コントローラ２０１は、これらの各座標軸方向の速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚに基づいて、図３（ａ）に示されるように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の原点を起点とする飛行方向のベクトル３０１を算出する。具体的には、コントローラ２０１はまず、下記数４式に示される演算を実行することにより、このベクトル３０１の大きさである、投擲時の初速度Ｖｉｎｉ［ｍ／ｓ］を算出する。

更にコントローラ２０１は、図３（ａ）のｘ軸とｙ軸が地面に水平な軸、ｚ軸が地面に垂直な軸とすれば、原点を起点とする飛行方向のベクトル３０１が、地面に対して水平な座標面方向すなわちｘ軸からｙ軸方向に回転する方向の水平角度αと、地面に対して垂直な座標面方向すなわちｘ軸からｚ軸方向に回転する方向の垂直角度βをそれぞれ、下記数５式及び数６式に対応する演算により算出する。

この結果、飛行装置１００が初速度Ｖｉｎｉ［ｍ／ｓ］、水平角度α、垂直角度βで投擲されたときに描く理想的な軌跡は、図３（ｂ）の３０２に示されるようになり、リリース時点ｔ_r 時点の位置を原点とする飛行高度Ｈ［ｍ］と水平飛行距離Ｌ［ｍ］は、それぞれ下記数７式及び数８式に示されるようになる。ただし、ｔ［秒］は前述したリリース時点ｔ_r を起点とする経過時間、ｇ［ｍ／ｓ² ］は重力加速度、Ｋは投擲の補正係数である。力が弱い又は遠くに投げたい投擲者は、飛行装置１００本体の特には図示しないスイッチを操作等することにより、このＫの値を調整することができる。

コントローラ２０１は、リリース時点ｔ_r を起点とする経過時間ｔに従って、リリース時点ｔ_r 時点の位置を原点として、水平角度α方向に、数７式により演算される高度Ｈ［ｍ］及び数８式により演算される水平距離Ｌ［ｍ］を維持するように、図２の＃１から＃４の各モータドライバ２０５を制御する。

そして、コントローラ２０１は、高度Ｈ［ｍ］の変化が正から負に転じる図３（ｂ）の３０２の最高高度時点以降、ホバリング状態となるように図２の＃１から＃４の各モータドライバ２０５を制御し、また、カメラシステム２０２を制御して図１のカメラ１０６による撮影を開始する。

図４は、第１の実施形態による飛行装置１００の制御処理例を示すフローチャートである。この処理は、図２のコントローラ２０１において、それが内蔵するＣＰＵ（中央演算処理装置）が、同じく内蔵する特には図示しないメモリに記憶された制御プログラムを実行する処理として実現することができる。

コントローラ２０１はまず、タッチセンサ２０４の電圧変化を監視すること等により、飛行装置１００がユーザの手から離れた（投げられた）か否かを監視する（ステップＳ４０１の判定がＮＯの繰返し）。

ステップＳ４０１の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、前述した数１式から数８式に従って飛行軌道を計算する（ステップＳ４０２）。

次に、コントローラ２０１は、フライトセンサ２０３の出力に基づいて、飛行できる姿勢になったと判定するまで、飛行可能なようにする姿勢制御の動作を繰り返し実行する（ステップＳ４０３→Ｓ４０４の判定がＮＯ→Ｓ４０３の繰返し）。

ステップＳ４０４の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、前述した経過時間ｔに従って、水平角度α方向に、数７式により演算される高度Ｈ［ｍ］及び数８式により演算される水平距離Ｌ［ｍ］を維持するように、図２の＃１から＃４の各モータドライバ２０５を制御する（ステップＳ４０５）。

コントローラ２０１は、高度Ｈ［ｍ］の変化が正から負に転じたか否かを判定することにより、或いは、フライトセンサ２０３が出力するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸の３次元方向の各加速度値の変化を監視することにより、飛行装置１００の機体が上昇状態から落下状態に転じたか否かを監視する（ステップＳ４０６）。コントローラ２０１は、ステップＳ４０６の判定がＮＯであるならば、ステップＳ４０５の処理に戻り、ステップＳ４０５の軌道維持の制御処理とそれに続くステップＳ４０６の落下状態の判定処理を繰り返し実行する。

ステップＳ４０６の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、＃１から＃４のモータドライバ２０５を制御して、飛行装置１００の機体をホバリング状態に維持する（ステップＳ４０７）。

次に、コントローラ２０１は、撮影対象を探索する（ステップＳ４０８）。探索方法としては、既存の技術を採用することができる。例えばコントローラ２０１は、投げ上げを行ったユーザが保持する通信機器が飛行装置１００に送信するＧＰＳデータ（緯度、経度データ）及び気圧データ（高度データ）と、フライトセンサ２０３が出力する機体のＧＰＳデータ及び気圧データとを比較することにより、機体とユーザとの位置関係を算出して、カメラシステム２０２を介してカメラ１０６をユーザの方向に向ける。又は、コントローラ２０１は、カメラシステム２０２を介してカメラ１０６により地表方向を撮影しながら、人物を検出し、その方向にカメラ１０６をロックする。更にあるいは、コントローラ２０１は、カメラシステム２０２を介してカメラ１０６を、地表方向のランダムな方向に向ける等である。

撮影対象が見つかると、コントローラ２０１は、カメラシステム２０２を介してカメラ１０６を制御して、撮影を実行する（ステップＳ４０９）。コントローラ２０１は、撮影された画像データを、コントローラ２０１内のメモリに記憶する。あるいは、コントローラ２０１は、画像データを、無線通信により投げ上げを行ったユーザの端末装置に送信する。

一定時間又は一定回数、あるいはユーザからの指示により撮影が終了すると、コントローラ２０１は、投げ上げを行ったユーザ（所有者）の位置を探索する（ステップＳ４１０）。この探索方法は、ステップＳ４０８の場合と同様に、既存の技術を採用できる。

所有者の位置が見つかると、コントローラ２０１は、ＧＰＳデータ等により所有者との距離が一定距離以下になったと判定するまで、＃１から＃４のモータドライバ２０５を制御することにより、所有者の方向への飛行を行う（ステップＳ４１１→Ｓ４１２の判定がＮＯ→Ｓ４１１の繰返し）。

ステップＳ４１２の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、＃１から＃４のモータドライバ２０５を制御することにより、その場でのホバリング動作又は投擲者の手等への着陸動作を実行し、着陸動作時には＃１から＃４のモータを停止させて、制御動作を終了する（ステップＳ４１３）。

図５は、第２の実施形態の動作説明図である。第２の実施形態においては、図２のコントローラ２０１が、投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて目的地点を推定する推定部としてまず動作する。コントローラ２０１はまず、第１の実施形態の場合と同様にして、前述した数１式、数２式、及び数３式に対応する各演算に基づいて、投擲が行われた時点のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚ［ｍ／ｓ］を算出する。

次に、コントローラ２０１は、これらの各座標軸方向の速度Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚに基づいて、図５（ａ）に示されるように、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の原点を起点とする飛行方向のベクトル５０１を算出する。具体的には、コントローラ２０１はまず、第１の実施形態の場合と同様にして、前述した数５式及び数６式に対応する各演算に基づいて、原点を起点とする飛行方向のベクトル５０１が、ｘ軸からｙ軸方向に回転する方向の水平角度αと、ｘ軸からｚ軸方向に回転する方向の垂直角度βをそれぞれ算出する。

次に、コントローラ２０１は、下記数９式に示される演算を実行することにより、投擲時の地面に水平な面方向の初速度Ｖｉｎｉ［ｍ／ｓ］を算出する。

更に、コントローラ２０１は、ｈを適当な係数として、下記数１０式に示される演算を実行することにより、投擲により予想される水平方向の距離（以下これを「予想投擲水平距離」と呼ぶ）ｄ［ｍ］を算出する。

この予想投擲水平距離ｄは、図５（ａ）に示されるように、原点を起点とする飛行方向のベクトル５０１を地面に水平なｘｙ座標面に写像させた長さに対応する。

一方、コントローラ２０１は、例えばある地点（観光地等）の撮影スポット毎に、その撮影スポットの被写体を綺麗に撮ることができる撮影位置の緯度経度情報及び高度情報を、飛行装置１００が飛行して到達すべき図５（ｂ）に示される目的位置５０２の情報として保持している。コントローラ２０１は、投擲者の身体から飛行装置が離れたリリース時点において、図２のフライトセンサ２０３内のＧＰＳセンサ及び気圧センサの出力に基づいて、リリース時点における緯度経度及び高度を図５（ｂ）に示される初期位置５０３として算出する。次に、コントローラ２０１は、上述の複数の目的位置毎に、その目的位置５０２の緯度経度及び高度と初期位置５０３の緯度経度及び高度とから、初期位置５０３と目的位置５０２の水平角度θ、初期位置５０３と目的位置５０２の垂直角度φ、及び初期位置５０３から目的位置５０２までの水平移動距離Ｄとを算出する。そして、コントローラ２０１は、複数の目的位置毎に、その目的位置に対応して算出した水平角度θ、垂直角度φ、及び水平移動距離Ｄをパラメータとして有する目的位置情報を記憶した目的位置テーブルを生成する。

続いて、コントローラ２０１は、数５式、数６式、及び数９式と数１０式に対応する各演算処理で算出した図５（ａ）に示される投擲時点の水平角度α、垂直角度β、及び予想投擲水平距離ｄを、上述の目的位置テーブルに記憶されている複数組の目的位置情報のそれぞれに対応する水平角度θ、垂直角度φ、及び水平移動距離Ｄと比較することにより、それらの複数組の目的位置情報の中から投擲自演の水平角度α、垂直角度β、及び予想投擲水平距離ｄに最も良く対応する目的位置情報を前記目的地点として選択する。

具体的には、コントローラ２０１は、πを円周率、目的位置テーブル内のｉ番目の目的位置情報に対応する水平角度、垂直角度、及び水平移動距離をそれぞれθi 、φi 、及びＤi とし、ａ、ｂ、及びｃをそれぞれ水平角度、垂直角度、及び水平移動距離の重みづけ係数とし、Ｄmax を水平方向に飛ぶことができる最大距離としたときに、下記数１１式と等価な演算処理により、水平角度α、垂直角度β、及び予想投擲水平距離ｄと、ｉ番目の目的位置情報に対応する水平角度θi 、垂直角度φi 、及び水平移動距離Ｄi との誤差Ｅを算出する。

コントローラ２０１は、目的位置テーブルに記憶されている複数組の目的位置情報のそれぞれに対して上記誤差Ｅを算出し、誤差Ｅが最も小さい目的位置情報を目的地点として選択する。そして、コントローラ２０１は、その選択した目的位置情報に対応する水平角度θ、垂直角度φ、及び水平距離Ｄに従うように、図２の＃１から＃４の各モータドライバ２０５を制御する。

このようにして、第２の実施形態では、被写体に対してだいたいこの位置の方向が良いと思う方向に飛行装置１００を投擲することにより、予め定められている最適な目的位置が自動的に選択され、その目的位置まで飛行装置１００を飛行させて撮影を行うことができる。これにより、初心者でも手軽に飛行装置１００による撮影を行うことが可能となる。

このとき、投擲者により、飛行装置１００を投擲できる力（能力）に差がある。そこで、第２の実施形態では例えば、予め投擲者に最大の力で投擲を試技させ、その試技投擲時の水平角度、垂直角度、及び初速度を、予め定められた最大力による投擲地点との相対関係をコントローラ２０１が計測することにより、前述した数１０式における係数ｈや、数１１式における水平角度、垂直角度、及び水平移動距離の重みづけ係数ａ、ｂ、及びｃを決定するようにしてよい。これは、投擲者により投擲が行われた時点の状態に対応する各モータドライバ２０４の推進力を推定する処理に相当し、投擲が行われた時点以降、この推定された推進力で各モータドライバ２０４が駆動推進されることになる。

図６は、第２の実施形態による飛行装置１００の制御処理例を示すフローチャートである。この処理は、図４の第１の実施形態の場合と同様に、図２のコントローラ２０１において、それが内蔵するＣＰＵが、同じく内蔵する特には図示しないメモリに記憶された制御プログラムを実行する処理として実現することができる。図６のフローチャートにおいて、図４の場合と同じステップ番号が付された処理は、第１の実施形態に係る図４のフローチャートの場合と同じ処理である。

コントローラ２０１はまず、図４のステップＳ４０１の場合と同様に、タッチセンサ２０４の電圧変化を監視すること等により、飛行装置１００がユーザの手から離れた（投げられた）か否かを監視する（図６のステップＳ４０１の判定がＮＯの繰返し）。

ステップＳ４０１の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、目的位置テーブル生成処理を実行する（図６のステップＳ６０１）。図７は、図６のステップＳ６０１の目的位置テーブル生成処理の詳細例を示すフローチャートである。ここで、コントローラ２０１は予め、複数の目的位置毎に、その目的位置の緯度経度及び高度の情報を保持している。これは前述したように、例えばある地点（観光地等）の撮影スポット毎に、その撮影スポットの被写体を綺麗に撮ることができる撮影位置の緯度経度及び高度の情報である。この上で、コントローラ２０１ははまず、図２のフライトセンサ２０３に含まれるＧＰＳセンサ及び気圧センサの出力に基づいて、現時点（図６のステップＳ４０１で判定された手から離れたリリース時点）における緯度経度及び高度を、初期位置として取得する（図７のステップＳ７０１）。次に、コントローラ２０１は、複数の目的位置毎に、その目的位置の緯度経度及び高度と、ステップＳ７０１で取得した初期位置の緯度経度及び高度とから、図５（ｂ）に示されるような、その目的位置５０２の初期位置５０３に対する相対的な水平角度θ、垂直角度φ、水平移動距離Ｄを算出する（図７のステップＳ７０２）。そして、コントローラ２０１は、複数の目的位置毎に、その目的位置に対応して算出した水平角度θ、垂直角度φ、及び水平移動距離Ｄをパラメータとして有する目的位置情報を記憶した目的位置テーブルを生成し、コントローラ２０１内の特には図示しないメモリに記憶させる。

図６の説明に戻り、コントローラ２０１は、ステップＳ６０１で生成した目的位置テーブルから、投擲時の状態に応じた目的位置を目的地として選択する処理を実行する（図６のステップＳ６０２）。図８は、ステップＳ６０２の詳細例を示すフローチャートである。図８において、コントローラ２０１はまず、前述した数１式、数２式、数３式、数５式、数６式、及び数９式と数１０式に対応する各演算処理により、図５（ａ）に示される投擲時点の水平角度α、垂直角度β、及び予想投擲水平距離ｄを算出する（図８のステップＳ８０１）。次に、コントローラ２０１は、前述した数１１式に対応する演算処理により、投擲時点の水平角度α、垂直角度β、及び予想投擲水平距離ｄを、ステップＳ６０１で算出した目的位置テーブルに記憶されている複数組の目的位置情報のそれぞれに対応する水平角度θi 、垂直角度φi 、及び水平移動距離Ｄi との誤差Ｅを算出する（図８のステップＳ８０２）。そして、コントローラ２０１は、誤差Ｅが最小となる目的位置の情報を探索し、目的地点として選択する（図８のステップＳ８０３）。

図６の説明に戻り、ステップＳ６０２の処理の後、コントローラ２０１は、目的地と現在地との位置関係から、飛行経路を決定する（図６のステップＳ６０３）。具体的には、コントローラ２０１は、ステップＳ６０２で選択した目的位置情報に対応する水平角度θ、垂直角度φ、及び水平距離Ｄに従うように、図２の＃１から＃４の各モータドライバ２０５を制御することになる。

続いて、コントローラ２０１は、第１の実施形態に係る図４のフローチャートの場合と同様に、フライトセンサ２０３の出力に基づいて、飛行できる姿勢になったと判定するまで、飛行可能なようにする姿勢制御の動作を繰り返し実行する（図６のステップＳ４０３→Ｓ４０４の判定がＮＯ→Ｓ４０３の繰返し）。

ステップＳ４０４の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、ステップＳ６０３で決定した飛行経路、すなわちステップＳ６０２で選択した目的位置情報に対応する水平角度θ、垂直角度φ、及び水平距離Ｄに従うように、図２の＃１から＃４の各モータドライバ２０５を制御する（図６のステップＳ６０４）。具体的には、コントローラ２０１は、前述した初期位置を記憶しておき、現在の飛行時点の初期位置に対する相対位置が、水平角度θ、垂直角度φを維持するように各モータドライバ２０４を制御する。

コントローラ２０１は、目的地に到達したか否かを判定する（図６のステップＳ６０５）。具体的には、コントローラ２０１は、現在の飛行時点の初期位置に対する水平距離が、水平距離Ｄになったか否かを判定する。

ステップＳ６０５の判定がＹＥＳになると、コントローラ２０１は、第１の実施形態に係る図４のステップＳ４０７からＳ４１３と同様の処理を実行する。

上述の第１及び第２の実施形態では、ホバリングをしながら撮影をするように制御を行ったが、ホバリングによりその場で静止しながら撮影しても、飛行しながら撮影してもよい。

飛行装置１００は、撮影のタイミングを、ＬＥＤ（半導体発光ダイオード）や液晶等を用いて明示するようにしてもよい。

飛行装置１００が撮影する静止画の枚数は任意である。

飛行装置１００が撮影を行うのは、静止画に限らず、動画でもよい。その場合の動画の撮影時間も任意である。

飛行装置１００は、例えば投擲者が保持する端末と通信を行い、撮影の映像を送り、映像を見ながら撮影できてもよい。

飛行装置１００による撮影の撮影位置、撮影方向、撮影タイミングなどは、例えば投擲者が保持する端末等から無線操作できてもよい。

飛行装置１００に持ち運び用のモータフレーム１０２の折り畳み機構を採用した場合には、投擲開始直後にモータフレーム１０２を飛行可能状態へ変形する処理が実行されてもよい。

上述の第１及び第２の実施形態では、情報収集装置の一例として、情報取得センサ部がカメラ１０６である飛行装置１００の実施形態について説明を行ったが、本発明はこれに限られるものではなく、情報取得センサ部が例えば温度分布や大気成分の分布を収集するセンサによって構成される情報収集装置として実施されてもよい。

また、上述の第１及び第２の実施形態の説明では、駆動推進部がモータ１０４とロータブレード１０３を含む例について説明したが、空気圧やエンジン出力により推進される機構により駆動推進部が実現されてもよい。

以上の第１及び第２の実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置であって、
投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせるコントローラ部を備える、
ことを特徴とする飛行装置。
（付記２）
投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて軌道を算出する軌道算出部を更に備え、
前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点以降、前記軌道算出部が算出した軌道に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行装置。
（付記３）
投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて目的地点を推定する推定部をさらに備え、
前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点以降、前記推定部が推定した目的地点へ向かうように、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、
ことを特徴とする付記１に記載の飛行装置。
（付記４）
前記軌道算出部又は前記推定部は、前記投擲が行われた時点の所定の絶対座標系における各座標軸方向の速度を算出し、当該各座標軸方向の速度に基づいて、初速度と、地面に対して水平な座標面方向及び垂直な座標面方向の前記投擲の水平角度及び垂直角度とを算出し、
前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点において、前記軌道算出部が算出した前記初速度、前記水平角度、及び前記垂直角度に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させる、
付記２又は３の何れか記載の飛行装置。
（付記５）
飛行を制御するフライトセンサ部を更に備え、
前記軌道算出部又は前記推定部は、前記投擲が行われた時点において前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値に基づいて、前記投擲が行われた時点の前記各座標軸方向の速度を算出し、
前記コントローラ部は、前記フライトセンサ部の出力に基づいて前記駆動推進部の姿勢制御を行いながら当該駆動推進部を駆動推進させる、
付記４記載の飛行装置。
（付記６）
接触を検出する接触検知センサ部を更に備え、
前記軌道算出部は、前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値が所定の閾値を超えた時点から、前記接触検知センサ部の出力に基づいて前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたことを検知した時点まで、前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値をそれぞれ積分することにより、前記投擲が行われた時点の前記各座標軸方向の速度を算出する、
付記５記載の飛行装置。
（付記７）
前記座標系は互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる３次元座標系であり、
前記軌道算出部又は前記推定部は、
前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値が所定の閾値を超えた時点をｔ_s 、前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたことを検知した時点をｔ_r 、前記各座標軸方向の速度をＶ_x 、Ｖ_y 、Ｖ_z とし、前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値をａ_x 、ａ_y 、ａ_z としたときに、下記数１２式、数１３式、及び数１４式と等価な演算処理により、前記各座標軸方向の速度Ｖ_x 、Ｖ_y 、及びＶ_z を算出する、
付記６記載の飛行装置。
（付記８）
前記座標系は互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる３次元座標系であり、
前記軌道算出部又は前記推定部は、
前記水平角度をα、前記垂直角度をβとしたときに、下記数１５式と等価な演算処理により前記水平角度αを算出し、
下記数１６式と等価な演算処理により前記垂直角度βを算出する、
付記４乃至７の何れかに記載の飛行装置。
（付記９）
前記軌道算出部は、
前記各座標軸方向の速度をＶ_x 、Ｖ_y 、Ｖ_z とし、前記初速度をＶ_ini としたときに、下記数１７式と等価な演算処理により前記初速度Ｖ_ini を算出し、
前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたリリース時点をｔ_r 、前記リリース時点ｔ_r を起点とする経過時間をｔ、前記リリース時点ｔ_r における位置を原点とする飛行高度及び水平飛行距離をそれぞれＨ及びＬ、重力加速度をｇ、投擲の補正係数をＫとしたときに、下記数１８式と等価な演算処理により前記飛行高度Ｈを算出し、
下記数１９式と等価な演算処理により前記水平飛行距離Ｌを算出し、
前記コントローラ部は、前記経過時間ｔに従って、前記数１５式と等価な演算処理で算出される前記水平角度αの方向に、前記数１８式と等価な演算処理により演算される前記高度Ｈ及び前記数１９式と等価な演算処理により演算される前記水平距離Ｌを維持するように、前記駆動推進部を駆動推進させる、
付記８記載の飛行装置。
（付記１０）
初期位置と目的位置の水平角度θ、前記初期位置と前記目的位置の垂直角度φ、及び前記初期位置から前記目的位置までの水平移動距離Ｄとで定まる目的位置情報を複数組記憶する目的位置テーブルを更に備え、
前記推定部は、
前記各座標軸方向の速度をＶ_x 、Ｖ_y 、とし、前記初速度をＶ_ini としたときに、下記数２０式と等価な演算処理により前記初速度Ｖ_ini を算出し、
ｈを適当な係数として下記数２１式と等価な演算処理により予想投擲水平距離ｄを算出し、
前記数１５式と等価な演算処理で算出される前記水平角度α、前記数１６式と等価な演算処理で算出される前記垂直角度β、及び前記数２０式と等価な演算処理で算出される前記予想投擲水平距離ｄを、前記目的位置テーブルに記憶されている複数組の目的位置情報のそれぞれに対応する前記水平角度θ、前記垂直角度φ、及び前記水平移動距離Ｄと比較することにより、当該複数組の目的位置情報の中から前記水平角度α、前記垂直角度β、及び前記予想投擲水平距離ｄに最も良く対応する目的位置情報を前記目的地点として選択し、 当該選択した目的位置情報に対応する前記水平角度θ、前記垂直角度φ、及び前記水平距離Ｄに従うように、前記駆動推進部を駆動推進させる、
ことを特徴とする付記８記載の飛行装置。
（付記１１）
前記推定部は、πを円周率、１つの前記目的位置情報に対応する前記水平角度、前記垂直角度、及び前記水平移動距離をそれぞれθ_i 、φ_i 、及びＤ_i とし、ａ、ｂ、及びｃをそれぞれ前記水平角度、前記垂直角度、及び前記水平移動距離の重みづけ係数とし、Ｄ_max を水平方向に飛ぶことができる最大距離としたときに、下記数２２式と等価な演算処理により、前記水平角度α、前記垂直角度β、及び前記予想投擲水平距離ｄと、前記１組の目的位置情報に対応する前記水平角度θ_i 、前記垂直角度φ_i 、及び前記水平移動距離Ｄ_i との誤差Ｅを前記目的位置テーブルに記憶されている複数組の目的位置情報のそれぞれに対して算出し、当該誤差Ｅが最も小さい目的位置情報を前記目的地点として選択する、
ことを特徴とする付記１０記載の飛行装置。
（付記１２）
前記推定部は、前記複数の目的位置毎に、当該目的位置の緯度経度及び高度の情報を保持し、
前記推定部は、前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたリリース時点において、ＧＰＳセンサ及び／又は気圧センサの出力に基づいて前記リリース時点における緯度経度及び高度を前記初期位置として取得し、前記複数の目的位置毎に、当該目的位置の緯度経度及び高度と前記初期位置の緯度経度及び高度とから、前記初期位置と前記目的位置の水平角度θ、前記初期位置と前記目的位置の垂直角度φ、及び前記初期位置から前記目的位置までの水平移動距離Ｄとを算出し、前記複数の目的位置毎に当該目的位置に対応して算出した前記水平角度θ、前記垂直角度φ、及び前記水平移動距離Ｄをパラメータとして有する目的位置情報を記憶した前記目的位置テーブルを生成する、
ことを特徴とする付記１０又は１１の何れか記載の飛行装置。
（付記１３）
前記推定部は、前記投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部の推進力を推定し、
前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点以降、前記推定部が推定した推進力で、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、
ことを特徴とする付記３に記載の飛行装置。
（付記１４）
デジタルカメラユニットを更に備え、
前記コントローラ部は、前記軌道の最高高度地点又は前記目的地点に達した時点以降、前記デジタルカメラユニットによる撮影を行う、
付記２乃至１３の何れかに記載の飛行装置。
（付記１５）
前記駆動推進部は、モータと当該モータによって回転駆動されるロータブレードとからなるユニットを複数ユニット備える、付記１乃至１４の何れかに記載の飛行装置。
（付記１６）
空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置の飛行方法であって、
投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、
ことを特徴とする飛行方法。
（付記１７）
空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置を制御するコンピュータに、投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせるステップを実行させるためのプログラム。

１００ 飛行装置
１０１ メインフレーム
１０２ モータフレーム
１０３ ロータブレード
１０４ モータ
１０５ 回路ボックス
１０６ カメラ
２０１ コントローラ
２０２ カメラシステム
２０３ フライトセンサ
２０４ タッチセンサ
２０５ モータドライバ
２０６ パワーセンサ
２０７ バッテリ

Claims (10)

1. 空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置であって、
   投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせるコントローラ部と、
   投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて軌道を算出する軌道算出部とを備え、
   前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点以降、前記軌道算出部が算出した軌道に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、
   ことを特徴とする飛行装置。
2. 前記軌道算出部は、前記投擲が行われた時点の所定の絶対座標系における各座標軸方向の速度を算出し、当該各座標軸方向の速度に基づいて、初速度と、地面に対して水平な座標面方向及び垂直な座標面方向の前記投擲の水平角度及び垂直角度とを算出し、
   前記コントローラ部は、前記投擲が行われた時点において、前記軌道算出部が算出した前記初速度、前記水平角度、及び前記垂直角度に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させる、
   請求項１記載の飛行装置。
3. 飛行を制御するフライトセンサ部を更に備え、
   前記軌道算出部は、前記投擲が行われた時点において前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値に基づいて、前記投擲が行われた時点の前記各座標軸方向の速度を算出し、
   前記コントローラ部は、前記フライトセンサ部の出力に基づいて前記駆動推進部の姿勢制御を行いながら当該駆動推進部を駆動推進させる、
   請求項２記載の飛行装置。
4. 接触を検出する接触検知センサ部を更に備え、
   前記軌道算出部は、前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値が所定の閾値を超えた時点から、前記接触検知センサ部の出力に基づいて前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたことを検知した時点まで、前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値をそれぞれ積分することにより、前記投擲が行われた時点の前記各座標軸方向の速度を算出する、
   請求項３記載の飛行装置。
5. 前記絶対座標系は互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる３次元座標系であり、
   前記軌道算出部は、
   前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値が所定の閾値を超えた時点をｔs 、前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたことを検知した時点をｔr 、前記各座標軸方向の速度をＶx 、Ｖy 、Ｖz とし、前記フライトセンサ部が出力する前記各座標軸方向の加速度値をａx 、ａy 、ａz としたときに、下記数１２式、数１３式、及び数１４式と等価な演算処理により、前記各座標軸方向の速度Ｖx 、Ｖy 、及びＶz を算出する、
   請求項４記載の飛行装置。
6. 前記絶対座標系は互いに直交するｘ軸、ｙ軸、ｚ軸からなる３次元座標系であり、
   前記軌道算出部は、
   前記各座標軸方向の速度をＶx 、Ｖy 、Ｖz とし、前記水平角度をα、前記垂直角度をβとしたときに、下記数１５式と等価な演算処理により前記水平角度αを算出し、
   下記数１６式と等価な演算処理により前記垂直角度βを算出する、
   請求項２乃至５の何れかに記載の飛行装置。
7. 前記軌道算出部は、
   前記各座標軸方向の速度をＶx 、Ｖy 、Ｖz とし、前記初速度をＶini としたときに、下記数１７式と等価な演算処理により前記初速度Ｖini を算出し、
   前記垂直角度をβ、前記投擲者の身体から前記飛行装置が離れたことを検知した時点であるリリース時点をｔr 、前記リリース時点ｔr を起点とする経過時間をｔ、前記リリース時点ｔr における位置を原点とする飛行高度及び水平飛行距離をそれぞれＨ及びＬ、重力加速度をｇ、投擲の補正係数をＫとしたときに、下記数１８式と等価な演算処理により前記飛行高度Ｈを算出し、
   下記数１９式と等価な演算処理により前記水平飛行距離Ｌを算出し、
   前記コントローラ部は、前記経過時間ｔに従って、前記水平角度をαとしたときの前記水平角度αの方向に、前記数１８式と等価な演算処理により演算される前記飛行高度Ｈ及び前記数１９式と等価な演算処理により演算される前記水平飛行距離Ｌを維持するように、前記駆動推進部を駆動推進させる、
   請求項４又は５の何れかに記載の飛行装置。
8. デジタルカメラユニットを更に備え、
   前記コントローラ部は、前記軌道の最高度地点に達した時点以降、前記デジタルカメラユニットによる撮影を行う、
   請求項１記載の飛行装置。
9. 空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置の飛行方法であって、
   コントローラ部が、
   投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせ、
   投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて軌道を算出し、
   前記投擲が行われた時点以降、前記算出した軌道に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる、
   ことを特徴とする飛行方法。
10. 空中を飛行するための駆動推進部を備えた飛行装置を制御するコンピュータに、
    投擲者により投擲が行われた時点以降、前記投擲が行われた時点の状態に基いて前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる機能と、
    投擲者により投擲が行われた時点の状態に基いて軌道を算出する機能と、
    前記投擲が行われた時点以降、前記算出した軌道に従うように、前記駆動推進部を駆動推進させて飛行を行わせる機能と、
    を実行させるためのプログラム。