半自走式ドローンによる 俯瞰運転の実現 Kosuke Kuwahara Kenta Wako 背景 交通事故件数 なぜ交差点で事故が多いのか？ 警視庁交通局、”平成25年中の交通事故の発生状況”より 減少傾向にはあるが、いまだ多い 対車両交通事故原因 1位 出会い頭 2位 右折時衝突 3位 左折時衝突 対人交通事故原因 1位 横断歩道 2位 背面通行中 3位 対面通行中 車は視野が狭い ２次災害につながる恐れ 既存の技術では、 交 差 点 事 故 ”シティエマージェンシーブレーキ”、フォルクスワーゲン 自動ブレーキシステム等の技術 しかし、センサの選別が一長一短 未来の車に求められることは? ～DENSOの取り組み～ • 安全（危険回避） 危険、渋滞回避の技術 • 快適な運転 自動走行技術 • ステレオ画像処理ECU – 歩行者の検知 • ITSを用いた交通制御 – 渋滞緩和 • 出会い頭衝突防止支援 • 前周囲モニター 車内の快適 • 選択透過膜 – 花粉や埃を取り除く • 眠気検出 危険回避に関するすべての技術は、 運転席からの一人称視点を 基準としていないだろうか？ 提案 俯瞰運転の実現により、安全で快適な運転を！ 子供の頃、運転しやすかったのは? 1人称視点（主観運転） 3人称視点（俯瞰運転） “マリオカート”、 任天堂 “Ridge Racer”、 バンダイナムコゲームス 実際には、 • ボンネット • フロントピラー さらに視界が狭くなる の存在がある • 障害物が多いゲーム • 攻撃・防御を行うゲーム ⇒周りの車を認識する必要あり • さらに、以下の環境で有用 初めて走るコース 変則的なコース 現実にありうる状況 俯瞰視点での運転には何より、周りが把握しやすいメリットがある！ 俯瞰運転技術を実現するために 例えば… ～WLANネットワーク技術を使う場合～ ・ 街頭や電柱にカメラを取り付け、リアルタイムで俯瞰映像を送信 ・ 車周りに車載カメラを搭載し、周りと情報を共有し画像処理 実現するための、要素となる技術 ・全周囲モニター ・GPSを使った位置取得による処理 ・フロントガラスの一部に画像投影 ・ITSスポットサービス ダイナミックルートガイダンス 安全運転支援 ETCサービス “全周囲モニタ”、 デンソー “カロッツェリア”、 Pioneer WLANネットワークでの問題点 ・ 取得情報を、ネットワークで伝送する必要がある ⇒通信失敗や情報の遅延と言った危険性がある ・ また、インフラが整備されないと実現できない ⇒すべての車がこれらの技術を積むことが前提となる つまり、これらの情報は自分で取得し、損失の少ない有線で処理する必要がある 提案：車上から運転補助しよう！！ 半自走式ドローンとヘッドマウントディスレイを使う 半自走式ドローン ワイヤ牽引モジュール ヘッドマウントディスプレイ接続 運転席 俯瞰運転に関する特許（約200件） 俯瞰運転システム 発明の名称 公報番号 出願者 側面鏡を有さない自動車 特許公開2014-015191 逸見 喬 車外視認装置 特許公開2013-193712 株式会社村上開明堂 ダンプトラック 特許公開2012-252675 株式会社小松製作所 障害物検知装置 特許公開2008-227646 クラリオン株式会社 車両周囲画像生成装置 特許公開2012-040883 パナソニック株式会社 これらの中に、 マルチコプターにカメラを載せた 出願例は出ていない。 仕組み１ 半自走式ドローン 主翼 プロペラ 側面 カメラ ミリ波レーダ(前方、後方、上面、下面) ドローン外観 • （市販のマルチコプターを改良） • 機体下部に取り付けられたカメラにより撮影、ワイヤを介して車に送信 各方面に取り付けられたセンサによって障害物を感知&回避 ドローンワイヤ牽引用モジュール エンコーダ（ピッチ角測定） ワイヤ駆動 マーカー ワイヤはフレキシブルに回転 ワイヤ牽引用アクチュエータ INNO HPより ルーフトップ マーカーを設置し、ドローンは マーカーに追従するように飛行 を行うことで旋回制御などを行う モジュール外観 (市販のルーフキャリアと 同様に車上に取り付け) 車上2箇所からワイヤを牽引し ドローンの位置を制御する ワイヤ材料：CFRP(鉄より軽く、強い!) →ペイロードの少ないマルチコプターに最適! 使い方 4.ヘッドマウントディスプレイ（HMD）装着 1.エンジン起動時 参考：SONY ドローンは車と一体化 2.走行開始 HMD装着イメージ 市販のHMDを 運転用に改良 俯瞰運転を行いたい時は座席と一体化された ヘッドマウントディスプレイをボタン操作で装着 5.俯瞰運転開始 ドローンを展開、ワイヤを開放 3.撮影開始 フロントガラスにワ イプ表示も可能 走行中イメージ 撮影開始、画像を車へ送信 広い視野を確保 想定される外乱と制御方法1 旋回時（遠心力） 一時停車時・低速時移動時(重力) プロペラ回転数制御 揚力 マーカー追従ワイヤ長制御 重力 マーカー 低速時はドローンのプロペラによって制御可能 制御なし軌跡 走行時・加速時（空気抵抗・慣性力） 主翼傾き制御 上昇時↗ ワイヤで牽引 ↙下降時 制御あり軌跡 高速走行時はプロペラの揚力は期待できない →主翼の傾きを変えることでドローン高さを制御 旋回時、遠心力によってドローンの軌道が車 の中心からずれる。マーカーに追従するよう にワイヤ長を制御することで車線逸脱を回避 想定される外乱と制御方法2 障害物回避時 主翼傾き制御 障害物回避行動 障害物発見時 減速時・急制動（慣性力） ワイヤ長制御 減速時、慣性力によってドローンが前方に移動し危険 →ワイヤ長と角度をセンシング後、制御することで安全 に減速 慣性力 制御なし軌跡 前の車両 ワイヤが長いと前の車両と衝突するリスク 制御あり軌跡 ワイヤで牽引 走行時 減速開始 シーン：曲がり角 • 視界の狭い交差点 • 塀やフェンス等によって、曲がり先が見にくい場合 主観時 右折先の視界が悪い 俯瞰時 フェンスの上から右折先の 状況が予測できる 塀が高い場合、ドローンのみを先に送り、 視界を確保するといった手法も考えられる トラックなど、車長が長い車の場合、ドローンを交差点上空に送り、 内輪差を確認しながら右左折することも シーン：駐車 主観時 俯瞰時 真上から見ると、 前後左右の間隔 が直感的に分か る 視界が狭く、完全に後ろを見る ことは難しい 既存の技術はあるが、 ・カメラを多数使う ・画像処理が必要 ・後付けが不可能 ドローンによる俯瞰運転では、 これらの課題をすべてクリア ドローンを任意の位置に移動さ せて自分にあった視野を確保 することも!! 参考：日産/アラウンドビューモニター シーン：視界不明瞭時 • 前方を車高が高い車（トラック）が走る場合、 前方の視野が確保しにくい →信号・標識が確認できず危険 →不快な運転 主観時 通常視野 • ドローンを展開することで前方の視野を 簡単に確保できる →運転の快適性の向上 →重大事故の回避 ドローン展開時視野 見えにくい 俯瞰時 見える! 将来的にはWLANネットワークの信頼性が高まり、 より鮮明かつ高速に情報を共有 より軽くて強い繊維の開発 ドローンを高く伸ばせば伸ばすほど より俯瞰的な運転ができる! 運転手はHMDを被った際、首や眼球の 動きでドローンを操縦 他にも… 二輪車への適応 自動運転補助 渋滞予知 事故検地 夜間運転時は ナイトビジョン 新幹線に取り付けて 景色を楽しむ など… 将来的に… • • • マルチコプターの性能向上 無線給電の実用化 WLAN技術の進化 もしこれらの技術が実用化されれば • ワイヤを切り離しドローンを自動駆動 • WLANを利用し他のドローンとの視野の共有 も可能に！ 本当に空を飛んでいる感覚!! 市場 本提案のマーケット戦略上での最大のメリット ほぼすべての車に後付けで俯瞰運転を実装できる ターゲット；先進国～発展途上国でも可 • 要素技術の組み合わせで実現可能 →低コストで実現 • 有線通信なので給電、信号損失が 少ない→事故リスクの最小化 • 有線接続であるためITインフラが整っていな い途上国でも俯瞰運転可能 • 新車～中古車まで車種を選ばない 車の形状を選ばず俯瞰運転可能 →時代・環境適応性が高い • 新しい車の乗り方の提案によって車離れに 歯止めがかかる!? • 車載カメラだとこれまでに車体ごとに画像信 号処理系を設計する必要があったが不要に FOURIN世界自動車統計年刊 2009より 発展途上国を中心に 車の需要はこれからも増大 まとめ ・新しい自動車の乗り方によって、車の需要が増える！！ ・しかし、交通事故は増えない未来に！！
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