(57)【要約】【課題】構造物の内部空間における安定した飛行を簡便に実現しつつ、構造物の内部の点検を行うことができる無人小型飛行体を用いた点検方法及びこれに用いる無人小型飛行体を提供する。【解決手段】構造物の内部空間に無人小型飛行体１を飛行させて、構造物の内部の点検を行う無人小型飛行体１を用いた点検方法であって、無人小型飛行体１に、線状体２３に沿って機体１０を案内させるためのガイド８を設け、内部空間内に線状体２３を伸びた状態で設置し、ガイド８により線状体２３に沿って無人小型飛行体１を飛行させながら、構造物の内部の点検を行う。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の内部空間に無人小型飛行体を飛行させて、構造物の内部の点検を行う無人小型飛行体を用いた点検方法であって、
前記無人小型飛行体に、線状体に沿って機体を案内させるためのガイドを設け、
前記内部空間内に前記線状体を伸びた状態で設置し、
前記ガイドにより前記線状体に沿って前記無人小型飛行体を飛行させながら、前記構造物の内部の点検を行い、
構造物の頂部にレバーを取り付け、前記レバーに固定用ワイヤを固定し、
前記固定用ワイヤの端部にシャックルを介して前記線状体を固定することを特徴とする無人小型飛行体を用いた点検方法。
【請求項２】
構造物の頂部にネットを被せる請求項1に記載の無人小型飛行体を用いた点検方法。
【請求項３】
前記無人小型飛行体に、前記線状体を押圧する押圧部材を設け、前記押圧部材で前記線状体を押圧することによる摩擦力により、前記無人小型飛行体の飛行速度を減速させる請求項1又は２に記載の無人小型飛行体を用いた点検方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の無人小型飛行体を用いた点検方法に用いる無人小型飛行体であって、前記線状体に沿って前記機体を案内させるためのガイドを設けていることを特徴とする無人小型飛行体。
【請求項５】
請求項３に記載の無人小型飛行体を用いた点検方法に用いる無人小型飛行体であって、前記線状体を押圧する押圧部材を設けていることを特徴とする無人小型飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙突、炉等の内部空間に無人小型飛行体を飛行させて構造物の内部の点検を行う無人小型飛行体を用いた点検方法及びこれに用いる無人小型飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高い煙突や焼却炉等の内壁の点検は、ゴンドラやバルーンを用いていたが、このような点検作業は、人手を要し手間と時間がかかることに加え、機材の準備や点検後の撤去に多くの労力と時間がかかるものであり、点検作業コストが高くなり、点検作業にも日数を要していた。
【０００３】
一方、近年では複数のプロペラを持つドローンやマルチコプタと呼ばれる無人小型飛行体が安価に入手できるようになり、カメラや測定機を搭載した無人小型飛行体を無線で遠隔操作することにより、点検や測定の労力が軽減されるようになってきた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、「ボイラ内部や煙突など構造物の屋内の点検では、衛星からの電波が届かないので、ＧＰＳによる飛行位置把握ができず、安定した操縦ができないため、既存の無人機による点検技術を適用することができない、という問題がある。」（特許文献１の段落[０００５]）ことに鑑み、「ボイラ火炉や煙突等の構造物の内部の位置情報を確実とした無人による点検が可能となり、例えば足場架設が不要となることによる労力、コスト及び点検期間の大幅な削減を図る」（特許文献１の段落[００２６]）ことができる無人浮遊機を用いた構造物の屋内監視システムが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の屋内監視システムでは、無人浮遊機に距離計測部や慣性計測部といった専用の装備を搭載する必要があり、さらに水平方向距離計測工程、姿勢角取得工程、水平方向距離補正工程、水平方向距離取得工程といった工程を実施するための専用のソフトウエアが必要であった。
【０００７】
すなわち、特許文献１記載の屋内監視システムは、専用の装備やソフトウエアを付加した無人浮遊機を用意することが前提になっており、簡便に構造物の内部の点検を実現するものではなかった。
【０００８】
本発明は前記のような従来の問題を解決するものであり、構造物の内部空間における安定した飛行を簡便に実現しつつ、構造物の内部の点検を行うことができる無人小型飛行体を用いた点検方法及びこれに用いる無人小型飛行体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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の無人小型飛行体を用いた点検方法は、構造物の内部空間に無人小型飛行体を飛行させて、構造物の内部の点検を行う無人小型飛行体を用いた点検方法であって、前記無人小型飛行体に、線状体に沿って機体を案内させるためのガイドを設け、前記内部空間内に前記線状体を伸びた状態で設置し、前記ガイドにより前記線状体に沿って前記無人小型飛行体を飛行させながら、前記構造物の内部の点検を行うことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、無人小型飛行体は、線状体に沿って飛行するので、飛行コースが物理的に制限されて内壁との間に一定距離が保たれる。このことにより、内壁への接触を防止することができ、非ＧＰＳ環境である構造物の内部空間においても安定した飛行が可能になる。また、無人小型飛行体の構成は汎用品と特別に異なることはなく、専用の装備やソフトウエアを特別に付加する必要はなく、線状体の設置についても、大規模な設備を必要としない。すなわち、本発明においては、構造物の内部空間においても簡便に安定した無人小型飛行体の飛行や無人小型飛行体による点検が実現できるとともに、機材の準備や点検後の撤去の労力や時間が軽減され、少ない作業員かつ短時間で構造物の内部の点検が可能となる。
【００１１】
前記本発明の無人小型飛行体を用いた点検方法においては、前記無人小型飛行体に、前記線状体を押圧する押圧部材を設け、前記押圧部材で前記線状体を押圧することによる摩擦力により、前記無人小型飛行体の飛行速度を減速させることが好ましい。この構成によれば、無人小型飛行体の下降速度が急に大きくなったときに、無人小型飛行体の下降速度を減速させることができるので、無人小型飛行体の墜落を防止することができる。
【００１２】
本発明の無人小型飛行体は、前記本発明の無人小型飛行体を用いた点検方法に用いる無人小型飛行体であって、前記線状体に沿って前記機体を案内させるためのガイドを設けていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の別の無人小型飛行体は、前記本発明の無人小型飛行体を用いた好ましい点検方法に用いる無人小型飛行体であって、前記線状体を押圧する押圧部材を設けていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果は前記のとおりであり、要約すれば、構造物の内部空間において簡便に安定した無人小型飛行体の飛行や無人小型飛行体による点検が実現できるとともに、機材の準備や点検後の撤去の労力や時間が軽減され、少ない作業員かつ短時間で構造物の内部の点検が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る無人小型飛行体の外観斜視図。
【図２】本発明の一実施形態に係る無人小型飛行体による点検の様子を示す概略図。
【図３】本発明の一実施形態に係る無人小型飛行体の点検実施中における外観斜視図。
【図４】本発明の一実施形態において、事前準備の工程を示すフローチャート。
【図５】本発明の一実施形態において、煙突の頂部近傍を示す概略図。
【図６】本発明の一実施形態において、点検段取りと煙突内点検の工程を示すフローチャート。
【図７】本発明の一実施形態において、煙突の下部を示す概略図。
【図８】本発明の別の実施形態に係る無人小型飛行体の要部拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、無人小型飛行体を用いた点検に関するものである。無人小型飛行体は、ドローンやマルチコプタと呼ばれる無人機であり、例えば無線操縦による遠隔操作で飛行する。本発明に係る点検は、無人小型飛行体を例えば工場やゴミ焼却施設等の大型炉や煙突といった構造物の内部空間で飛行させ、構造物の内部を点検するものであるが、点検の種類には特に限定はない。点検は、例えばカメラによる撮影であるが、これに限るものではなく、測定器による測定も含んでいる。
【００１７】
本発明に係る点検は、衛星からの電波が受信できない非ＧＰＳ（GLOBAL POSITIONING SYSTEM）環境下での点検に適しており、無人小型飛行体を飛行させる構造物の内部空間は、大型炉や煙突等の縦方向に伸びた構造物の内部空間だけでなく、横方向や斜め方向に伸びた大径管路、トンネル、坑道、地下道、下水管等の内部空間であってもよく、地下鉄駅構内、地下街、地下施設、大型ドーム施設等の建造物の内部空間であってもよい。
【００１８】
また、構造物の内部空間は、煙突等の内部空間のように閉じた空間に限るものではなく、橋等の内側や下側の開放空間も含んでいる。
【００１９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る無人小型飛行体１の外観斜視図を示している。中央部に本体２が配置されており、本体２を構成する４本のアーム３にプロペラ４が取り付けられている。各アーム３の端部にはプロペラガード５が設けられており、プロペラ４が壁面に接触するのを防止するようにしている。
【００２０】
本体２の下部には、脚６及びカメラ７が取り付けられている。カメラ７は点検対象物を撮影するためのものである。図示はしていないが本体２内には、受信機、モータ、フライトコントローラ、バッテリ及び各種センサが内蔵されている。操縦者による送信機１１の操作により、上昇下降等の指令が受信機に向けて発せられ、この指令は受信機を経てフライトコントローラーに送られ、各種センサーからの情報と共に処理され、プロペラ４の回転数が決定される。
【００２１】
無人小型飛行体１の構成は汎用品と特別に異なることはなく、無人小型飛行体１は前記の構成に限るのものではなく、遠隔操作可能なものであればよい。無人小型飛行体１が汎用品と異なっているのは、ガイド８を設けている点である。以下、本実施形態では、説明の便宜のため、無人小型飛行体１の本体２を含む要部を機体１０という。
【００２２】
ガイド８は、線状体（図１では図示せず）に沿って機体１０を案内させるためのものである。線状体は例えばワイヤ（図２のガイドワイヤ２３参照）であるが、糸でもロープでもよく、長いロッド状の棒状体でもよい。
【００２３】
ガイド８は機体１０とは別部品であってもよく、機体１０の一部として機体１０と一体に形成してもよい。図１の例ではガイド８は機体１０とは別部品であり、機体１０と一体のクランパ９によりに機体１０に取り付けられている。ガイド８は線状体を挿通できるパイプであるが、線状体に沿って機体１０を案内させることができるものであればよく、リング等の環状体でもよく、機体１０に形成した孔でもよい。
【００２４】
無人小型飛行体１は、ガイド８に線状体を挿通させることにより、機体１０は線状体に沿って案内されるので、詳細は後に説明するとおり、無人小型飛行体１は安定して飛行でき、無人小型飛行体１による点検作業が容易になる。以下、図２〜７を参照しながら具体的に説明する。
【００２５】
図２は、無人小型飛行体１による点検の様子を示す概略図である。煙突２０の頂部にレバー２１が取り付けられており、レバー２１に固定用ワイヤ２２が固定され、固定用ワイヤ２２の端部にシャックル２４を介してガイドワイヤ２３が固定されている。ガイドワイヤ２３は煙突２０内に垂らされており、下端がガイドワイヤ固定冶具２５で支持されている。
【００２６】
図３に煙突２０内の無人小型飛行体１近傍の拡大図を示している。無人小型飛行体１が備えるガイド８にガイドワイヤ２３が挿通している。このことにより、図２において、無人小型飛行体１はガイドワイヤ２３に沿って飛行可能である。無人小型飛行体１はガイドワイヤ２３に沿って飛行しながら、カメラ７により煙突２０の内部を撮影することにより点検可能である。図２の例では点検対象は、煙突２０の内壁のライニング（表面処理）である。点検対象は内壁に限るものではなく、構造物の内部全体が対象となり、例えば内壁に設けたマンホールや温度計等も点検対象になる。
【００２７】
以下、無人小型飛行体１による点検について工程順に説明する。図４は事前準備の工程を示すフローチャートであり、図５は煙突２０の頂部近傍を示す概略図である。最初に煙突２０の頂部に資機材を荷揚げする（図４のステップ１００）。図５に示したように、煙突２０を取り囲むようにステージ２６が設けられており、ステージ２６上に資機材を荷揚げが可能であり、作業者はステージ２６上で事前準備作業が可能である。
【００２８】
資機材の荷揚げ後は、図５に示したように、煙突２０の頂部にレバー２１と固定用ワイヤ２２を設置し（図４のステップ１０１）、続いて、シャックル２４を介して固定用ワイヤ２２の端部に固定したガイドワイヤ２３を煙突２０内に垂らす（図４のステップ１０２）。事前準備作業の最後に、図５に示したように、煙突２０の頂部に、ネット２７を被せる。ネット２７は無人小型飛行体１が煙突２０から飛び出すのを防止するためのものである。
【００２９】
図６は点検段取りと煙突内点検の工程を示すフローチャートであり、図７は煙突２０の下部を示す概略図である。事前準備工程において、ガイドワイヤ２３が煙突２０内に垂らされており、ガイドワイヤ２３に無人小型飛行体１を取り付ける（図６のステップ１０４）。この取り付けは、図３に示したように、ガイド８にガイドワイヤ２３を挿通させることにより行う。
【００３０】
続いて、煙突２０の底部に設置したガイドワイヤ固定冶具２５に、ガイドワイヤ２３を取り付けて、ガイドワイヤ２３を展張する（図６のステップ１０５）。このとき、ガイドワイヤ２３は、煙突２０の内部空間内に伸びた状態で設置されることになる。本実施形態では、ガイドワイヤ２３は垂直に伸びているが、構造物の内壁に対向するように伸びていればよく、傾斜していてもよい。
【００３１】
ここまでの工程を経て点検段取りが完了し、無人小型飛行体１は飛行可能な状態になる。この状態で仮設のビティ足場３１内の操縦者３０は送信機１１を操作して無人小型飛行体１を飛行させる（図６のステップ１０６）。このとき無人小型飛行体１はガイドワイヤ２３に沿って飛行する。
【００３２】
図７において、操縦者３０は無人小型飛行体１を飛行させながら、送信機１１を操作して無人小型飛行体１が備えるカメラ７で煙突２０内を撮影する（図６のステップ１０７）。本実施形態では、カメラ７は暗所内でも撮影可能な高感度カメラを用いている。無人小型飛行体１はカメラ７とｌは別に、３６０°カメラを装着してもよい。この場合は、カメラ７による撮影の前に３６０°カメラで煙突２０内の全景を撮影し事前点検を行うことができる。
【００３３】
前記のとおり、無人小型飛行体１は、送信機１１を用いた遠隔操作が可能であるが、下降速度が急に大きくなると、墜落の危険がある。このため、無人小型飛行体１には制動機構を設けることが望ましい。図８は本発明の別の実施形態に係る無人小型飛行体１２の要部拡大図を示している。無人小型飛行体１２は本体１３に制動機構４０を取り付けている。制動機構４０を構成する基体４５にはサーボ機構４４が取り付けられている。サーボ機構４４が内蔵するモータの回転軸（図示せず）には、押圧部材である制動ピン４２と一体のカム４１が取り付けられている。
【００３４】
操縦者は、下降速度が急に大きくなったことを送信機１１のモニタで確認すると、送信機１１を操作して制動機構４０を駆動させる。制動機構４０を駆動するとカム４１が回転し、ガイドワイヤ２３は、制動ピン４２と基体４５の壁面４３との間に挟み込まれ、無人小型飛行体１２の下降速度が減速し、無人小型飛行体１２の墜落を防止することができる。
【００３５】
図８に示した制動機構４０は一例であり、押圧部材で線状体を押圧することによる摩擦力により、無人小型飛行体の飛行速度を減速させる機構であればよい。例えば、押圧部材が直線的に移動する機構を構成し、押圧部材を前進させて線状体を壁面との間で挟み込み、線状体に摩擦力を付与するようにしてもよい。
【００３６】
以下、効果を列挙しながら本実施形態をより具体的に説明する。無人小型飛行体１は、ガイドワイヤ２３に沿って飛行するので、飛行コースが物理的に制限されて内壁との間に一定距離が保たれる。このことにより、内壁への接触を防止することができ、非ＧＰＳ環境である構造物の内部空間においても安定した飛行が可能になる。
【００３７】
より具体的には、通常、無人小型飛行体１の飛行は、機体１０を三次元的に飛行させる操縦が必要であり、狭所空間での操縦ではより細かな操縦が必要となるが、本実施形態では、無人小型飛行体１はガイドワイヤ２３に沿って飛行するので、１方向に飛行させる操縦で足り、操縦が容易になる。
【００３８】
また、煙突内等の狭所空間で無人小型飛行体１を飛行させる場合、機体１０自体が発生させる風の影響を受け、慣性の法則によって機体１０が前後左右に移動してしまう。本実施形態では、無人小型飛行体１はガイドワイヤ２３に沿って飛行するので、ガイドワイヤ２３によって前後左右の移動が規制され、機体１０を安定して飛行させることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、例えば図２において煙突２０の中心付近にガイドワイヤ２３を設置しているが、ガイドワイヤ２３は干渉物のない位置に任意に設置できるので、内部構造物を避ける必要や、壁面に接近した撮影が必要な場合にでも、ガイドワイヤ２３の設置位置を適宜変更することにより、機体と内部構造物や壁面との距離を容易に調整することが可能になる。
【００４０】
以上、本発明の効果について説明したが、前記のとおり、無人小型飛行体１の構成は汎用品と特別に異なることはなく、専用の装備やソフトウエアを特別に付加する必要はなく、ガイドワイヤ２３の設置についても、大規模な設備を必要としない。すなわち、本発明においては、簡便に安定した無人小型飛行体の飛行や無人小型飛行体による点検が実現できるとともに、機材の準備や点検後の撤去の労力や時間が軽減され、少ない作業員かつ短時間で構造物の内部の点検が可能となる。
【符号の説明】
【００４１】
１，１２  無人小型飛行体
７  カメラ
８  ガイド
１０  機体
１１  送信機
２０  煙突
２３  ガイドワイヤ（線状体）
４０  制動機構
４２  制動ピン（押圧部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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