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エアロボウイング飛行経路と飛行中に撮影されたカメラ映像

LTEモジュール搭載の垂直離着型固定翼ドローンで長距離目視外飛行 災害復旧支援にはエアロボウイング

NTTドコモ 様

最大時速100km、最大航続距離50kmを実現するVTOL機(垂直離着型固定翼ドローン)“エアロボウイング(Aerobo Wing)”を自社で開発・設計から製造・販売まで国内で行うエアロセンス株式会社は、株式会社NTTドコモ様(以下、ドコモ様)と、LTEネットワークを活用したドローン物流実証実験を2021年4月23日に北海道北広島市で行いました。

背景と飛行内容

従来のドローンによる物流では、航続距離が短く物資を目的地に届けるまで時間がかかっていました。

また、B地点に着陸後はバッテリー交換の後、オペレーターは10km離れた配送拠点より機体の遠隔離陸操作を行い、B地点からA地点まで飛行をする往復フライトに成功しました。

通信を行い、A地点からB地点までの片道約10kmの距離を約10分で往復飛行し、薄いガラス製のアンプル剤を破損することなく届けることができました。

また、通信距離の課題により、通常の2.4GHz無線で運用する場合には機体の状態を確認しながら10km以上の遠隔地まで物資を届けることが困難でした。

飛行時の様子

飛行当日は向かい風も吹くなか機体内部の医薬品を傷つけることなく安定した飛行ができました。

また、機体の前方に装着したカメラ映像は飛行中一度も途切れることなくオペレーターの操作端末に届き、LTE通信を使用したドローンオペレーションの安全な運用を確認できました。

飛行時のカメラ映像は、別室にて実証実験を見守る関係者にも配信を行い、エアロボウイングのカメラの空撮映像をリアルタイムでご確認いただきました。

エアロボウイングによるリアルタイム映像配信の様子

使用後のご評価 5G・IOTビジネス部ドローンビジネス推進担当 佐藤様

上空におけるLTEネットワークを活用した機体制御および映像伝送等の技術検証を含め、ドローン物流の有用性を確認することができました。

一方で、離発着ポイントの選定や医薬品配送時における温度管理など、業務での実利用における課題も確認できました。

今後も医薬品物流に関わるサプライチェーンの企業様と連携しながら、レベル4(有人地帯における目視外飛行)を見据えたドローンの実務利用をめざしてまいります。

エアロセンスからドコモ様へ

LTE通信を利用したドローンオペレーションは、2.4GHz帯の無線通信との混信が心配される市街地でのオペレーションにおいても重要な役割を果たすと考えております。

今後はLTE通信を利用し、災害復旧支援をはじめとして、エアロボウイングによる広域な範囲での物流および空撮を実現してまいります。

ドコモ様には引き続きご相談することも多く大変恐縮ではございますが、今後とも何卒よろしくお願い申し上げます。

エアロボウイングによるリアルタイム映像配信の様子

本インタビューに登場する製品の情報はこちら

エアロボクラウド

有線ドローンシステム用光電複合ケーブルの全自動巻取り機を販売開始

~ドローンによる長時間の高画質映像伝送が、より簡便な運用で安全になり、使い勝手が向上~

エアロセンス株式会社(東京都文京区、代表取締役社長:佐部 浩太郎、以下エアロセンス)は、2020年に製品導入した有線ドローンシステム「エアロボオンエア」 (Aerobo on Air、AS-MC03-W2)の光電複合ケーブルを、自動で巻取りと巻出しを行う国産全自動巻取り機「エアロボリール」(Aerobo Reel、AS-IAR01)の販売を開始します。エアロボオンエアは、放送、警備、点検、建設、災害調査といった分野での活躍が期待されており、本製品と共に、開発・設計・製造・販売を一貫して国内で行っています。

 

巻き取り機がない有線ドローンシステムのままでは、手動でケーブルを地面に這わせているため、絡み等防止のためケーブルを整える人員が必要でした。本製品の導入により、エアロボオンエアを使用する現場での人員削減が可能になることに加え、光電複合ケーブルの使い勝手や安全性が向上し、エアロボオンエアと車両の連携等、より高度な活用が期待されます。

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全自動巻取機「エアロボリール」(AS-IAR01)と有線ドローンシステム「エアロボオンエア」飛行の様子

 

本製品のポイント① 光電複合ケーブルの自動巻取り・巻出し機能による人員削減、安全性と使い勝手の向上

通常、有線ドローンシステムにおいて、絡み等の防止のために光電複合ケーブルを注意深く整える人員が必要ですが、本製品はケーブルをドローンの状態に合わせた自動での巻取りと巻出しが可能なため、ケーブルを整える人員が必要ありません。特に、常時電源が供給できるために長時間のフライトを想定している有線ドローンシステムでは、より少ない人員でオペレーションができることは作業の負担の削減となり、有線ドローンシステムの使い勝手や安全性の向上にもつながります。

 

また、ケーブルを地上に這わす必要が無くなるため、車両等に本製品を搭載して飛行させるといったオペレーションも可能になります。今後、災害調査車両、映像中継システム、建設、消防車両、放送中継車、無線中継車等に、有線ドローンシステム「エアロボオンエア」と本製品が組み合わせられることを期待できます。

 

本製品のポイント② 光ファイバーケーブルの繊細なコントロールの実現により、光電複合ケーブルの性能を確保

エアロボオンエアは、専用に開発した光ファイバーと電源の光電複合ケーブルにより、ドローンと地上間の給電と高速信号通信を行っています。光ファイバーケーブルは繊細なため扱いが非常に難しいですが、本製品では、ドローンの飛行に対してテンションを最小となるようコントロールしています。さらに、耐久性に配慮した設計と繊細な制御を行うことで、光電複合ケーブルの性能を損なわない自動の巻取りと巻出しを実現しています。

 

本製品のポイント③ 自動巻取り・巻出しの状態通知や表示画面、異常時・緊急時対応等の安全機能を搭載

安全な運用のためにインジケータや音声によるステータスを知らせる機能に加え、万が一を想定した漏電遮断ブレーカー、モーター緊急停止ボタンといった安全機能を搭載しています。また、本体背面に液晶画面を備えており、光電複合ケーブルの長さや内部モーターの状態、モーターの回転速度等を表示でき、正確なケーブルの状態を確認しながらの運用もできます。

 

さらに、IP43相当の防塵・防水機能を備えているため、突然の天候変化にも対応できます。

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自動巻取り機「エアロボリール」(AS-IAR01)の背面パネル

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自動巻取り機「エアロボリール」(AS-IAR01)のシステム接続図

 

エアロセンスは、本製品と有線ドローンシステム「エアロボオンエア」により、放送、監視・警備、点検、建設、災害調査・対応、通信中継といった、より多様な現場の効率化に貢献してまいります。 ※掲載した内容は、発表時点の情報です。その後予告なしに変更となる場合があります。

仕様
サイズ(縦 x 横 x 高さ) 508 x 544 x 350 mm (取手、スタンド含まず)
508 x 646 x 374 mm (取手、スタンド含む)
※いずれも電源ケーブルは含まず
重量 36.5kg
※光電複合ケーブル、電源ケーブルを含む
使用電源 AC100V
定格消費電力 150W
ケーブル長さ ドローン側 光電複合ケーブル 100m
ベースステーション側 光電複合ケーブル 5m
電源コード 20m
動作保証温度 -10℃~40℃
操作ボタン Up / Down / Right / Left / Mode / Enter
インジケータ LED (Power / Alert)
LCD (モード状態、ケーブル長さ、モータースピード等)   
防水・防塵性能 IP43相当
安全機能 漏電遮断ブレーカー
モーター緊急停止ボタン
音声、インジケータによるステータスのお知らせ
エアロボクラウド

三井住友海上・あいおいニッセイ同和損保とエアロセンスとの提携による固定翼ドローンとAIを活用した水災損害調査の開始について


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三井住友海上火災保険株式会社
あいおいニッセイ同和損害保険株式会社
エアロセンス株式会社

 MS&ADインシュアランス グループの三井住友海上火災保険株式会社(社長:舩曵 真一郎、以下三井住友海上)とあいおいニッセイ同和損害保険株式会社(社長:金杉 恭三、以下あいおいニッセイ同和損保)は、2021年6月から、エアロセンス株式会社(代表取締役社長:佐部 浩太郎、以下エアロセンス)と共同で、固定翼ドローンとAIを活用した、水災時の損害調査を開始します。

 3社は、デジタルトランスフォーメーションを加速させ、「一日も早い保険金支払い」に努めていきます。

 

  1. 本調査手法導入の背景

    三井住友海上とあいおいニッセイ同和損保は、「令和2年7月熊本豪雨」から、ドローンとAIを活用した水災損害調査を導入し、広域に被災された家屋の浸水高を測定し、損害額を算出しています。これにより、迅速に保険金をお支払いできるほか、非対面での損害調査を実現しています。

    一方、被災地域が広範囲に及ぶと、従来型のマルチコプター型ドローンによる撮影では一定の時間を要すことが課題となっていました。

    こうした中、従来型ドローンと比較して1回のフライトで長時間の飛行・撮影が可能なエアロセンスの垂直離着型固定翼ドローン(エアロボウイング)を導入し、損害調査体制のさらなる強化を図ります。

     

  2. 本損害調査の概要

    三井住友海上とあいおいニッセイ同和損保は、水災が発生した際、ドローンとAI流体解析アルゴリズムを活用してデータ分析を行い、浸水高を測定する損害調査手法を導入しています。

    本調査手法では、ドローン等で撮影した画像をもとに水災被害地域の高精度な地表3Dモデルを作成していますが、エアロボウイングを活用することで、1フライトで従来型ドローンと比較し長時間の撮影が可能となり、より短期間に被災地域の撮影が完了します。

    例えば、極めて広範囲な被災が見込まれる荒川が氾濫した場合、従来型ドローンでは1か月以上の撮影期間を要するところ、数日程度で撮影を終えることができ、より迅速な保険金支払いが可能となります。


左図_トリミング_白帯.png右図_トリミング.png

左図:エアロボウイング(国産の垂直離着型固定翼ドローン)による球磨川流域の撮影の様子
右図:球磨川流域の3D点群モデルの一部

(ご参考)

  • エアロセンス株式会社の概要

社  名 エアロセンス株式会社
代表取締役社長  佐部 浩太郎
所 在 地 〒112-0002 東京都文京区小石川5-41-10 住友不動産小石川ビル
設立年月 2015年 8月3日
資 本 金 1億円
主要株主 ソニーグループ株式会社
株式会社ZMP
住友商事株式会社
事業内容 自律型無人航空機によるセンシング等とクラウドによるデータの処理・
管理を組み合わせた産業用ソリューションの開発・製造・販売
  • ドローンとAIを活用した水災損害調査

本損害調査は、高精度に座標(緯度・経度)を特定できるドローンで上空から水災被害地域を撮影し、その撮影画像をもとに正確な座標・標高を保有する高精度な地表の3Dモデルを作成します。加えて、アリスマー社が保有するAI流体解析アルゴリズム※を活用してデータ分析を行うことで、浸水高を算出します。立会調査を行うことなく損害額を算出することが可能となることから、早期にお客さまへ保険金をお支払することが可能となります。

(※)アリスマー社が保有している技術で、地図上で水量や水の流れを解析し、浸水状況の正確なシミュレーションを行います。

 

  • エアロセンス製エアロボウイングの外観と仕様



外形寸法 2130 x 1250 x 415mm(プロペラなし)
本体重量 9.0kg(バッテリー込み)
最大使用可能時間 40分
最大飛行距離 50km
標準巡航速度 65km/h
最高巡航速度 100km/h

https://aerosense.co.jp/vtol-as-vt01

エアロボクラウド

「検査・点検ロボット運用モデル検討会」が中間報告書を発表

~船舶でのドローンを含むロボティクス活用を業界横断で検討~

この度、エアロセンス株式会社(所在地:東京都文京区、代表取締役社長:佐部浩太郎、以下エアロセンス)が参加する、船舶の検査・点検業務におけるロボティクス活用に向けた業界横断の取り組みとして発足した「検査・点検ロボット運用モデル検討会」は、2020年中の検討成果を中間報告書として発表しました。この中間報告書では、ロボティクスの有効活用に向け、利用する側の海事業界関係者のニーズ、開発する側のロボティクス関連企業が有する技術のシーズを整理し、今後の検討対象を絞り込んでいます。

 

ドローンに代表されるロボティクスによる検査・点検業務は、作業者の安全確保や省力化、精密度の向上、また新型コロナウイルス感染拡大をふまえた遠隔利用への期待などから、様々な分野で検討が進んでいます。高所や狭小空間が多い上、移動範囲が世界中となる船舶についても、検査・点検業務へのロボティクスの有効活用が期待されている所です。エアロセンスは、自社の保有するドローンやAIなどのロボティクス技術を活用した船舶の検査・点検業務への貢献を目指して、この検討会に参加しています。

 

「検査・点検ロボット運用モデル検討会」は船社、修繕ドック、検査事業者、舶用機器メーカー、ロボティクス関連企業、研究機関、船級協会をメンバーとして、2020年8月より活動を開始しました。船舶でのロボティクスの有効活用には、個社を超え、業界としての協調領域を構築する必要があるとの課題認識の下、関係者の議論を通じ、ロボティクスの標準的な運用モデルの確立を目指しています。検討会の活動は2021年7月までを予定し、①ロボティクスに関するリテラシー向上を目的とした情報交換、②海事業界においてロボティクスを商用利用できるためのコンセプトの検討、③検討会での議論をふまえた概念実証の実施に取り組んでいます。

 

この度発表した中間報告書では、ロボティクスを利用する側である海事業界関係者(船社、修繕ドック、検査事業者、船級協会)の検査・点検、入出渠(船のドックへの出入り)、離着岸、修繕・改造工事、計測など、各々の業務におけるロボティクス技術への約50件のニーズ、及び、開発する側のロボティクス関連企業5社が有する技術のシーズを整理し、今後の検討対象の絞り込みに至った内容をまとめています。この報告書は以下リンクに掲載しています。

 

https://www.classnk.or.jp/classnk-rd/report/2017/013.html

 検討会では、今後の検討対象として挙げた①ドローン(船内飛行、船外飛行)、②配管点検ロボット、マグネット式ロボット、ROV等(ドローン以外のロボット)、③ステークホルダー間の情報共有について、さらに具体的な検討を進めることとしており、船舶の検査・点検でのロボティクス活用による安全性向上への貢献に努めます。

 

エアロセンスは、今後の船舶の検査におけるロボティクスの活用拡大のため、高品質、高精度、安全性に加え、より早く簡単に検査が行えるよう、屋内外における自律飛行ドローンの技術革新を進め、本検討会を通じて、検査現場での最適なドローンを目指してまいります。

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図1:今回の船外飛行実験で使用した、エアロセンス製のドローン(エアロボ:Aerobo)

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図2:今回の船外飛行実験で使用した、エアロセンス製の対空標識(エアロボマーカー:Aerobo Marker)

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図3:エアロボが上空から撮影している様子


「検査・点検ロボット運用モデル検討会」メンバー(2021年1月末現在)

船会社/船舶管理会社 川崎汽船株式会社、株式会社商船三井、エム・オーエル・シップマネージメント株式会社、日本郵船株式会社、NYK SHIPMANAGEMENT PTE LTD
修繕ドック ジャパン マリンユナイテッド株式会社因島工場、株式会社三和ドック、常石造船株式会社
検査事業者(板厚計測業者、非破壊検査等) サンキマリンサービス株式会社、テクノス三原株式会社
舶用機器メーカー BEMAC株式会社
ロボティクス関連企業 エアロセンス株式会社、株式会社A.L.I. Technologies、 株式会社日立システムズ、株式会社ジャパン・インフラ・ウェイマーク、東京電設サービス株式会社
研究機関 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 海上技術安全研究所
船級協会 一般財団法人日本海事協会
オブザーバー 国土交通省、株式会社シップデータセンター
トンネル内を自動飛行しているドローン

非GPSなどの環境下で自動飛行!危険な現場はドローンにお任せ

飛島建設 様

“己の利を計らんと欲せば己の利を後とし、これを犠牲としてまず相手の利を計れ。相手に提供した自分の犠牲は己の努力と創意工夫をもって補え。これが自他共に繁栄し、ひいて究極は必ず己の利となる結果をもたらす。“という利他利己の創業精神のもと、お客様満足を常に追求され、防災・減災技術のさらなる進化を通じて安全で安心な社会づくりに貢献されている”New Business Contractor“である飛島建設株式会社様と、2020年8月29日から30日、GPS等の電波の入らない非GNSS※環境下のトンネルで自動飛行によるオルソ画像と3D点群作成に取り組みました。(※Global Navigation Satellite System/全球測位衛星システム、GPS等の衛星測位システムの総称)

トンネル工事では大型の重機を使用するため、人と接触した際は重大な事故となり得る危険な現場です。そんな現場で掘削状況を確認するのも簡単ではありません。通常、GNSS電波による自己位置推定ができない屋内の現場でドローンを飛行させるには、オペレーターによる高度な技術が求められます。エアロセンス株式会社で開発している新たな点検ドローン、エアロボインスペクション(Aerobo Inspection)は、非GNSS環境下でも自動飛行を行い指定された範囲をオペレーターの技術によらず飛行をし、写真を撮ってくることができました。今後はトンネル内での飛行はもちろん、GNSS電波の入りにくい建物の付近など様々な現場で人々の安全な社会に貢献してまいります。

 

飛行時の様子

飛行当日は切羽付近の壁面を自律飛行で空撮しました。トンネル内にあるロックボルト間の距離を計測したところ、3D点群で測定した距離間の誤差も小さく、実寸に近い形でデータを取ることができました。

さらに、カメラをドローン本体の上部に搭載して切羽方面に向かい動画撮影も行い、自動飛行もマニュアル飛行もできることを確認しました。

トンネル内の照明だけでなく、機体にも照明をつけて安定した飛行を行い、トンネル点検に有効活用可能なオルソ写真と3D点群を作成しました。

飛行時のカメラ映像は、別室にて実証実験を見守る関係者にも配信を行い、エアロボウイングのカメラの空撮映像をリアルタイムでご確認いただきました。

弊社クラウドで作成した3D点群

弊社クラウドで作成した3D点群

弊社クラウドで作成した壁面のオルソ画像

使用後のご評価 技術研究所 研究開発グループ第一研究室 勝部様:

3D点群の積極的な活用を視野に各種開発を進めている中で、エアロセンス様には、南三陸町の震災復興事業でのエアロボ測量を実施していただいた縁もあり、トンネルでの自動航行や出来形測量に繋がるトンネル内3D測量の共同検証の声がけをさせていただきました。

トンネル坑内は、非GNSS環境であるというだけでなく、各種重機が配置されることによる狭さや風管による局所的な風など、ドローンにとっては厳しい空間です。

このような条件下においても、安定した飛行をしており驚きました。今後も協力関係を継続できたらと考えています。よろしくお願い致します。

エアロセンスからドコモ様へ

この度は、トンネル内でのドローン活用について共同検証させていただきました。初めての経験となる掘削中のトンネルでの飛行ということで、緊張しましたが現場の皆様に温かく迎えていただき、実験を成功することができました。心よりお礼申し上げます。

トンネル内が想像していたよりも非常に明るく、機材も整頓されており、驚きの連続でしたが、本現場で確認できた課題や、飛島建設株式会社の勝部様から頂いた現場ニーズをくみ取り、非GNSS環境対応点検ドローン、エアロボインスペクションの改良を進めてまいります。今後とも何卒よろしくお願い申し上げます。

 

本インタビューに登場する製品の情報はこちら

エアロボクラウド

GPS等の電波の入らない環境下で自動飛行ドローンによるトンネル点検を実施。 これまで困難だった屋内点検の自動化を実証

この度、エアロセンス株式会社(所在地:東京都文京区、代表取締役社長:佐部浩太郎、以下エアロセンス)の開発している、GPS等の電波の入らない環境で自動飛行可能な非GNSS※環境対応点検ドローン、エアロボインスペクション(Aerobo Inspection)が、飛島建設株式会社(所在地:東京都港区、代表取締役社長:乘京正弘)と共同で、2020年8月29日から30日に同社施工中のトンネル工事現場において、掘削中のトンネル内での自動飛行と撮影を行い、トンネル点検に有効活用可能なオルソデータと3D点群データを生成しました。(※Global Navigation Satellite System/全球測位衛星システム、GPS等の衛星測位システムの総称)

トンネル工事は大型の重機を使用し人と接触した際には重大な事故となる危険な現場です。人が掘削状況を確認する際でも細心の注意が必要なため、ドローンの活用が期待されています。通常の自動飛行ドローンではGNSS電波の届かないトンネル内では自己位置推定ができないため、高度な操縦技術が必要ですが、今回の飛行では決められた範囲を自動飛行することができました。今後は危険な場所をドローンが自動飛行をすることで、人に代わって安全で簡単に状況を確認することが期待されています。

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図1:トンネル内点検の様子

【従来のドローンで困難だった屋内での自動飛行を実現】

 従来のドローンでは非GNSS環境下の現場では、ドローンの自己位置推定や方位推定が困難なた自動飛行を行うことができず、データを取るには熟練のドローン操縦者の高度な操縦技術が必要となる属人的な作業でした。今回開発した点検ドローン、エアロボインスペクションでは現在、非GNSS環境下でも自動飛行が可能な機能、性能を有しています。

 機体はGNSSの代わりにカメラで撮影された映像から環境の3次元情報と機体の位置姿勢を同時に推定するVisual SLAM技術によって、機体の自己位置、向きを認識しています。さらに屋内の点検用途のための高輝度照明を搭載しており、十分な明るさの写真から、点検対象のオルソ画像や3D点群をつくることができます。

【点検結果のデータ生成を大幅に効率化、コスト削減】

 従来は、非GNSS環境下での空撮写真を撮る過程も大変でしたが、空撮後も専用のパソコンを一つ占有し何時間もかけてオルソ画像を生成する必要がありました。そこで、この度の点検対応をした当社製クラウドサービス、エアロボクラウド(https://aerosense.co.jp/aerobocloud)を使用することで、既存ソフトに比較して簡単な操作で、かつ半分以下の処理時間でデータ生成までを実行できます。データの生成に必要な作業は写真をアップロードして計算開始ボタンを押すだけで、自動でオルソ画像や3D点群が生成されます。エアロボクラウドは、高速処理や簡易な操作により工数削減できることに加え、日々、追加コストなしに機能の改善・追加も行われ、導入コストからランニングコストまでのトータルの費用削減を実現できます。

【さまざまな点検に必要なカスタマイズに対応】

 点検に必要な機能は各点検対象、環境に応じて、多岐に渡りますが、エアロセンスではハードウエアから制御ソフトウエア、クラウドサービスまでを、自社開発しているため、それぞれの点検対象に応じたカスタマイズを可能としています。お客様の必要とする点検に合わせて、データを取得するドローン側のセンサー、カメラなどのペイロードや照明システムなどへの対応、データ処理側のクラウドシステムでのディープラーニング技術や各種処理への対応することで、今後、多くの要望を頂いている建設分野を始めとする点検のニーズに対応して世の中の課題に貢献してまいります。

エアロセンスの非GNSS環境対応点検ドローン、エアロボインスペクション(AEROBO INSPECTION)の特徴

  • GNSS電波なしで屋内での自動飛行が可能

  • 地磁気センサに頼らず飛行することで磁化した環境にも対応

  • 簡単操作の操作端末で高度な操縦技術が不要

  • APS-Cセンサーを搭載したジンバルカメラ搭載

  • 高輝度照明を搭載可能で暗所でも飛行、データ取得が可能

  • ペイロードのカスタマイズが可能

  • LTEなどの通信拡張が可能

  • 衝突回避機能を搭載

  • クラウドでデータ生成を大幅効率化、コスト削減


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図2:トンネル壁面の3D点群

図3:トンネル壁面の縦断面オルソ画像.jpg
図3:トンネル壁面の縦断面オルソ画像




エアロボクラウド

自律飛行ドローンを用いた船舶貨物艙内検査の実証実験を実施

~GPS等の電波の入らない暗闇の環境での自律飛行による検査手法を確認~

この度、エアロセンス株式会社(所在地:東京都文京区、代表取締役社長:佐部浩太郎、以下エアロセンス)と一般財団法人日本海事協会(所在地:東京都千代田区、代表:坂下広朗氏、以下日本海事協会)が、自律飛行ドローンを用い、甲板下にある貨物を積む船艙内における船舶貨物の検査(艙内検査)の実証実験を行いました。

 

エアロセンスは、GPS等の電波の入らない環境で自律飛行可能かつ暗所対応可能な非GNSS(※1)環境対応点検ドローン、エアロボインスペクション(Aerobo Inspection)を開発しました。そして、このエアロボインスペクションを用いて、船舶及び、船舶を模擬した暗所屋内にて、予め設定しておいた経路を元に自律飛行にて撮影を行い、船舶の検査に有効活用可能な写真データを取得し、3D点群データ及びオルソ画像を生成しました。この機体には、GNSSの代わりにカメラで撮影された映像から環境の3次元情報と機体の位置姿勢を同時に推定するVisual SLAM(※2))技術を用い、さらに、高輝度照明を搭載しております。(※1:Global Navigation Satellite System/全球測位衛星システム、※2:Simultaneous Localization and Mapping)

 

日本海事協会は、100年以上に及ぶ船舶での検査の経験を活かし、自律飛行ドローンの検査への適用の実現性に関するレビュー並びにドローンを用いた検査ワークフローの分析を行いました。

 

  • 船舶内での検査現場の課題

 船舶内での検査現場は一般に以下の3つの課題があります。

① 高所、狭所、屋内での検査

② 暗所での検査

③ 地磁気の問題

 

高所、狭所、屋内の検査

 船舶内の検査の現場では人手と時間がかかっていました。人が確認する際でも危険な場所も多く細心の注意が必要なため、無人で検査ができるドローンの活用が期待されています。通常の自動飛行ドローンでは屋内のGNSS電波の届かない環境ではドローン自身の位置の認識(自己位置推定)ができないため、一般には高度な操縦技術を持つパイロットが必要です。しかし、今回の共同開発では、GNSS電波の入らない環境でも自己位置推定が可能なドローンを用いて、飛行経路を事前に決め手入力しておくだけで、完全に自動で検査を完了することが確認できました。今後は人が検査を行うのが困難な高所や狭所などを、検査用自律飛行ドローンが代行することで、安全で簡単に状況を確認することできるようなります。

 今回開発した検査用ドローン(エアロボインスペクション)では、非GNSS環境下でも自律飛行が可能な機能、性能を有しています。この機体は、GNSSの代わりに、複数方向から撮影したステレオカメラ映像から、環境の3次元情報と機体の位置姿勢を同時に推定するVisual SLAM技術によって、機体の自己位置、向きを認識しています。

 

暗所の検査

船舶内は照明がつけられない暗所も多く、暗所の中で検査作業が行えることがロボットを用いた検査の重要な要件でした。この度、機体に高輝度照明を設置し、機体のバッテリーから100W供給することで、予備電源なしに、検査用のカメラ並びに、Visual SLAM用のステレオカメラに必要な光量を確保できることが確認できました。実際に機体の照明のみでVisual SLAMにより自律飛行、障害物検出を行いながら、全自動での検査対象の撮影を行うことが確認できました。

図1_照明がない環境での環境(左).png図1_機体の高輝度照明をつけたときの周囲の環境(右).png

図1:照明がない環境での環境(左)と機体の高輝度照明をつけたときの周囲の環境(右)


図2_自己照明とVisual+SLAMで完全自律飛行しながら検査している状態.png

図2:自己照明とVisual SLAMで完全自律飛行しながら検査している状態

 

動画: Aerobo Inspection on Dark site with vSLAM and Light (Aerosense Inc.)

動画URL: https://youtu.be/Ov9YtEqZpbI


図3_暗所の中、その場で取得した壁面データを確認.png
図3:暗所の中、その場で取得した壁面データを確認

図4_使用したエアロセンス製、非GNSS環境対応自律飛行ドローン(エアロボインスペクション).png

図4:使用したエアロセンス製、非GNSS環境対応自律飛行ドローン(エアロボインスペクション)

100W高輝度照明とAPS-Cサイズセンサーを搭載したジンバルカメラを搭載


地磁気問題の解決

 ドローンを用いる際の特有の問題として地磁気問題がありました。一般に、ドローンは地磁気を用いて向きを認識しますが、船舶のような鉄の塊の中は地磁気が安定せず、自動飛行や簡易操縦ができません。

 今回はVisual SLAMを使うことで地磁気問題を解決しており、その確認のため、実際の船舶の高所での自律飛行実験を行いました。通常、ステレオカメラを用いたVisual SLAMの場合、対象物との距離が離れると精度が低下するため、高所での自己位置推定が不安定になることがあります。しかしながら、エアロセンスが開発したドローン(エアロボインスペクション)を用いた場合は、船舶内の高所を想定して設計されているため、GNSS電波の入らない状態でも安定して自律飛行することができることが確認できました。Visual SLAMを用いることで地磁気センサーも必要とせず、船舶の検査においても、極めて安定して作業を行えることが確認できました。


図5_非GNSS環境下で高所を自律飛行している様子.png
図5:非GNSS環境下で高所を自律飛行している様子


図6_高度な操縦スキルを必要とせず、簡単操作で奥まった箇所を検査している様子.png
図6:高度な操縦スキルを必要とせず、簡単操作で奥まった箇所を検査している様子



動画: Autonomous Surveying ship cargo hold with vSLAM drone by Aerosense Inc.

動画URL: https://youtu.be/KbcruMZHyls

 
  • VISUAL SLAMを採用する優位性

 GNSS電波の入らない環境でドローンが自律飛行をするためには、IMUと呼ばれる慣性センサーだけでは誤差が大きくなってしまうため、位置情報の補正のためにGNSSに代わる自己位置を認識するセンサーが必要になります。

一般に自己位置の認識には

• 画像によるビジョンセンサーを用いる方法

• LiDARなどのレーザー測距計を用いる方法

• 外部からのセンシングにより位置情報を機体に送る方法

などが存在しますが、本実験ではビジョンセンサーとしてステレオカメラによるVisual SLAMを採用しています。ビジョンセンサーを使うことにより、安価で且つ小型軽量な機体にシステムを統合する事が可能です。検査用途に求められる要件として小型化は重要な要素になります。また、特徴点があれば、平面の続く場所でも自己位置の特定ができることも利点です。Visual SLAMの短所である暗所での運用は、独自の100Wの照明システムを搭載することで解決しています。


表1_自律飛行のためのセンサーの種類と長所・短所.png
表1:自律飛行のためのセンサーの種類と長所・短所


  • ドローンによる検査ワークフロー

 開発したドローン(エアロボインスペクション)を用いた船舶検査のワークフローは以下の流れになります。

① ドローンを用いて検査対象を撮影

② 撮り逃しや撮影状態の良し悪しを、現場で簡易ツールで確認

③ データ処理用のクラウド(エアロボクラウド https://aerosense.co.jp/aerobocloud )を用いて3次元点群、オルソ画像を作成

④ 検査員の見やすい形で詳細確認

⑤ 検査調査報告書の作成

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図7:エアロボインスペクションを用いた検査ワークフロー


今回、エアロボインスペクションにより、この検査フローを手間、コストを掛けずに行えるようにする技術が確立できました。

 今後、自動化を進めることで船員だけで主な検査作業を行えるようにするなど、海事業界のさらなる発展のための開発を進めてまいります。


補足

  • エアロセンスの非GNSS環境対応検査ドローンシステム(エアロボインスペクション)の特徴

① Visual SLAMによりGNSS電波なしで屋内での自律飛行が可能

② 高輝度照明を搭載し暗所でも明るく照らし、飛行、データ取得が可能

③ 地磁気センサに頼らず飛行することで磁化した環境にも対応

④ 簡単操作の操作端末で高度な操縦技術が不要

⑤ APS-Cセンサーを搭載したジンバルカメラ搭載

⑥ Edge Computer搭載でペイロードのカスタマイズが可能

⑦ LTEなどの通信拡張が可能

⑧ 衝突回避機能を搭載

⑨ クラウドでデータ生成を大幅効率化、データの共有、遠隔利用

検査に必要なドローンの機能は、各検査対象や環境に応じて多岐に渡りますが、エアロセンスではハードウエアから制御ソフトウエア、クラウドサービスまでを自社開発しているため、それぞれの検査対象に応じたカスタマイズを可能としています。お客様の必要とする検査に合わせて、データを取得するドローン側のセンサー、カメラなどのペイロードや照明システムなどへの対応、データ処理側のクラウドシステムでのディープラーニング技術や各種処理への対応することで、今後、多くの要望を頂いている検査分野のニーズに対応して世の中の課題に貢献してまいります。

 
ミュージックステーション生放送! 生放送で空撮するならエアロボオンエア

ミュージックステーション生放送! 生放送で空撮するならエアロボオンエア

株式会社テレビ朝日 様

“Mステ”の愛称でおなじみの音楽番組ミュージックステーション。この1986年から続く伝説の番組で、2020年7月24日(金)に”みんなでつながる”をテーマに、『ミュージックステーション 3時間半スペシャル』が放送され、弊社の有線ドローンシステムであるエアロボオンエアーが使用されました。当日は、デビュー35周年を迎えられたTUBEの人気楽曲『あ~夏休み』を含むスペシャルメドレーと、約1,000発の打ち上げ花火、その両方ともまさに夏の代名詞を空撮させていただきました!
空を飛ぶドローンによる空撮映像が生放送で使用できるのは、有線ドローンシステムによる空撮だけとなります。エアロボオンエアーはリアルタイム伝送に強みを発揮するので、このようなライブ中継に活用が期待されています。

空撮時の様子

前日までに念入りな打合せをさせていただき、一つの番組作成にかける情熱とディレクターやカメラのご担当者様のプロの技を学ばせていただきました。

当日は照明とカメラの櫓の間から離発着させ、低い高度から最大40m程度まで上げて空撮をしています。ケーブルが櫓に引っかからないように気をつけながら、機体の操縦を弊社で、カメラの操作をテレビ関係者様に操作していただき、ディレクターご担当者様の指示のもと迫力ある映像を空撮することができました。

TUBEの皆様の音楽と打ち上げ花火がとても美しく、とても元気が出る最高の夏の1日でした!

ドローン離発着場所:櫓の間・ステージ正面で飛行しました(左:全体図、右:拡大図)

使用後のご評価 技術局 運用統括センター 福元様

当日有線ドローンが空撮した映像を確認し、俯瞰映像は建設機械を遠隔操作する際には非常に有効だと感じました。

リハーサルから生放送までの長時間に対応が出来、生放送で1台のカメラとして生テイクの実現出来ました。
今後も、今回と違う映像提供を楽しみにしています。

エアロセンス担当者からテレビ朝日様・関係者の皆様へ

生まれる前から続く、ずっと視てきた、あの「ミュージックステーション」の収録に携わることができ光栄でした。準備段階から当日も、常に温かなお心遣いで弊社の機体カメラの映像を取り扱っていただき、心より御礼申し上げます。

どこか憂鬱なニュースが続き、梅雨のように晴れない心が全国で広がるこの時期に、あの音楽と花火は本当に元気をいただきました。有線ドローンが、この日の番組のテーマでもある“みんなでつながる”の一つとなれましたら、これほどにない幸せです。

今後は、より高い高度からの飛行やアクティブな動きをした映像など新しい映像をお届けできればと思い、テレビ関係者様のまたのご利用を心よりお待ちしております。

ミュージックステーション公式Twitter(7月24日)

本インタビューに登場する製品の情報はこちら

福留開発株式会社_土木統括部_田村様_武村様

「ドローン写真測量の手間を約74%削減」

福留開発株式会社

http://www.fukudome.co.jp

事業内容

■土木建設業
トンネル、河川、造成 道路改良、維持補修(橋・トンネル)
橋梁工事(上部・下部)、上下水道
■太陽光発電事業

導入サービス

エアロボマーカー

エアロボクラウド

設立

1958年(昭和33年)5月

Q1:これまでの貴社の ICT 取組(ないし本件に関連した取組)についてお聞かせください。

弊社は2015年7月にドローン第1号(DJI社製)を購入し、飛行に必要な許可申請を行い、同年12月から取得工事現場にて着工・完成などの空撮を開始しました。

2016年度から本格的にICT施工に取組むべく「i-Construction推進チーム」を設置。他県でICT施工に取組んでいる建設業者様を訪ねドローンや解析ソフトといったICT活用に必要な情報収集から作業を開始しました。同年5月からはドローンによる3次元起工測量の試行を開始すると共に、現場ではICT建設機械「マシンガイダンスバックホウ」を初導入し、活用効果について検証を実施。ICT建機リース会社様やソフトメーカー様の協力のもと徐々に自社での解析マニュアルを確立し、試行開始から5か月後の2016年9月に直轄工事では初となる「施工者希望Ⅰ型」による全面的ICT活用工事(河床掘削)を実施するに至りました。

2020年4月時点では現在施工中の工事も含め、12件の全面的ICT活用を実施しています。

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Q2:そのなかで、エアロセンスを知ったきっかけ、エアロセンス製品・サービスを選ばれた理由は何でしょうか?

 弊社ではドローンによる空中写真測量を活用する頻度が多く、対空標識の設置及び対空標識に対する基準点測量に掛かる作業時間の多さに大変苦慮をしていました。そんな中、測量機器販売代理店様よりエアロボマーカーの存在を聞きすぐさま当社でプレゼンをして頂きました。

マーカーを紹介して頂いた当初、社内では費用対効果が見込めるのかという不安の言葉も少なくありませんでした。しかし一方では、エアロボマーカーを導入することにより対空標識に掛かる作業時間ロスの軽減をすることが可能だと感じる者も多く、更なるICT活用の充実を図る為弊社での購入に踏み切りました。

Q3:どのようにエアロセンス製品・サービスを活用されましたか/されていますか?

主にドローンによる3次元起工測量及び出来形測量の対空標識にエアロボマーカーを活用しています。又、現場杭の基準点測量にも導入を実施しています。

Q4:実際に使ってみて、いかがでしたでしょうか?(良かった点や改善要望など)

購入前に感じていた不安は実際に使用することで完全に払拭されました。弊社では主にエアロボマーカー及びエアロボクラウドでの基準点測量計算をよく活用しています。エアロボマーカーは既定どおり配置し1時間程度電源をいれておくだけで測位情報が取得でき、エアロボクラウドによる自動計算及び測量成果報告書の自動作成も行え、精度も問題無く公共工事で使用できるという大変画期的な機能が充実しています。

エアロボマーカー活用以前に懸念していた空中写真測量でネックとなる対空標識設置の煩わしさが軽減されました。従来対空標識の使用と比較すれば約74%の作業短縮・人員削減を実現することが出来ており、測量面積の大きさにほぼ比例して作業日数・人員の削減率も向上すると思われます。(※グラフ参照) 又、エアロボマーカーを活用することにより当初予定していなかった突発的な空中写真測量にも迅速に対応することが出来、施工のロス時間低減や発注者からの要望に素早く応えることが可能となりました。

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Q5:今後エアロセンスに期待することや、これからの貴社の ICT 取組(ないし本件に関連した取組)について、その展望をお聞かせください。

エアロボクラウドには現時点でも充分な機能が多く備わっており、ICT活用工事を進めるうえで当社では無くてはならないものとなっています。更なる測位・計算速度の向上を期待しています。

エアロセンスから貴社へのメッセージ

エアロボマーカー/エアロボクラウドをご活用いただき、また、詳細なレポートを誠にありがとうございます。

高知県における弊社パートナーと製品の初回導入説明に同行させていただいときの、皆様の自社で・自分でものにしていこうとされる姿勢を、今でもとても印象深く覚えております。

作業工数の中でとくに基準点測量関連処理は、弊社想定を上回るほどの削減効率でした。このように現場で最大限活用されていることが、弊社にとって、何よりの喜びです。ICT施工現場のさらなる効率化に貢献できるよう、今後もサービスを改善、提案し続けて参ります。引き続き、よろしくお願い致します。

エアロボの飛行イメージ

AEROBO(エアロボ)飛行の仕組み

今回紹介するのは、「AEROBO(エアロボ)の飛行の仕組み」についてです。私たちが開発したドローン(AEROBO)を見て、「どうして空中に浮いて移動出来るのだろう、急に落ちてきたりしないのだろうか」といった疑問、不安を持った方は、私以外にもいると思います。
ですので、この記事でドローンの飛行の仕組みについて紹介し、「だからドローンはきちんと飛ばせば安心なんだ!」と思っていただければ幸いです。

飛行する仕組み

1. 物体を浮かす力、その名は「揚力」

揚力についての説明図
AEROBOの飛行について解説をする前に、ドローンやヘリコプターの浮く仕組みについて解説します。
ドローンが飛ぶ原理の基本は、飛行機と同じ「揚力」による飛行です。飛行機の飛行原理は、機体を前進させ、翼で空気をおしわけることで翼の上側と下側で圧力に差が出来ます。
この圧力の差により生まれる、物体を上に押し上げる力、これを「揚力」と呼びます。ドローンの場合、飛行機の翼のかわりにブレード(ドローンに4~8個ついているプロペラの事)を回転させて、空気をおしわけ「揚力」を生んで飛行します。

 

2. ドローンはこうやって移動する「プロペラの制御」

エアロボのプロペラ制御の説明図
次は、「どうやって空中で移動しているのか」を説明します。浮くだけでは飛行とは呼べません、浮いて移動して始めて飛行と呼ぶのです。ドローンは各ブレードの回転量を調整することで、飛行します。上下移動する際は、それぞれのブレードの回転量を一律に上げる事で上昇し、一律に下げる事で下降していきます。
また、前後左右に移動する場合も、特定のブレードの回転量を一律に上げる事で機体を傾かせて移動します。上の図の、後ろ2つのブレードの回転量を上げ、機体を前に傾かせることで、前に移動します。後左右に移動する時も基本は同じです。行きたい方向とは逆方向のブレードの回転数を上げて、機体を傾けて移動します。
機体の回転についても原理は同じで、一部ブレードの回転量を上げることにより回転します。前述したように、ブレードが一つでは本体がブレードの回転方向とは逆方向に回転してしまいます。それを防ぐために時計回りと反時計回りのブレードを、同時に回転させて力を相殺しているのです。つまり、時計回りのブレードの回転量を上げれば反時計回りに、反時計回りのブレードの回転量を上げれば、時計回りに機体が回るということです。
しかし、ここで思い出して下さい。先ほど「上下移動する際は、全体の回転量を上げる事で上昇、下げる事で下降していきます。」と説明しました。機体の前後左右移動、及び回転するためにブレードの回転量を上げると少しずつ機体が上昇してしまうではありませんか!それを防ぐために、一部ブレードの回転量を上げる代わりに、他のブレードの回転量を下げる事で全体の回転量を一定に保ち、機体の上昇を防いでいます。

AEROBOの飛行についてのまとめ

AEROBOは自律飛行型のドローンですので、操縦することは基本的にありませんが、ドローンがどのように飛行するのか、仕組みを分かって頂けたら、飛行機のようにもっと安心して、みなさまに利用して頂けるのではないかと思います。

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