(57)【要約】【課題】飛行体を構造物に接触させないように飛行させることができるようにする。【解決手段】本発明は、略管状の構造体の内壁を撮像する飛行体であって、前記内壁との距離を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛行体を制御する制御部と、前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像部と、を備える飛行体であって、前記制御部は、前記飛行体を自律飛行で飛行制御し、前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、前記飛行体が当該飛行空間内を飛行するように制御する、ことを特徴とする飛行体。【選択図】図１０
2020169023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略管状の構造体の内壁を撮像する飛行体であって、
前記内壁との距離を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛
行体を制御する制御部と、
前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像部と、を備える飛行体であって、
前記制御部は、
前記飛行体を自律飛行で飛行制御し、
前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、前記飛行体が当該飛行空間内
を飛行するように制御する、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項２】
請求項１に記載の飛行体であって、
前記制御部は、前記飛行空間を前記構造体の延伸方向に沿って当該構造体の中心から所
定範囲内に設定し、当該飛行空間内を飛行させる、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の飛行体であって、
前記測定部は、前記内壁のうちの一の対象側面からの距離を測定し、
前記制御部は、前記対象側面から所定の距離を維持するように前記飛行体を制御する、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３に記載の飛行体であって、
前記制御部は、前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、前記飛行体が
当該飛行空間内を飛行するように制御する、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の飛行体であって、
前記制御部は、前記飛行体が前記構造体の延伸方向に沿って当該構造体の中心を飛行す
るように制御する、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の飛行体であって、
前記撮像部は、前記内壁の前記表面を撮像範囲がオーバーラップするようにして連続的
に撮像する、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項７】
請求項６に記載の飛行体であって、
前記構造体は、進行方向に沿って見た場合に、左側面、右側面、上側面及び下側面を有
しており、
少なくとも前記左側面、前記上側面及び前記右側面の順に撮像する第１撮像、並びに少
なくとも前記右側面、前記上側面及び前記左側面の順に撮像する第２撮像を交互に繰り返
すことにより、前記撮像範囲が前記進行方向と前記進行方向に直交方向との双方において
オーバーラップするように、前記撮像部を制御する撮像制御部を更に備えている、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の飛行体であって、
前記測定部は、３次元ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎ
ｇｉｎｇ）を含む、
ことを特徴とする飛行体。
【請求項９】
飛行体を利用して略管状の構造体の内壁を撮像して行う点検方法であって、
前記飛行体と前記内壁との距離を測定する測定ステップ、
測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛行体を制御する制
御ステップ、
前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像ステップ、
撮像された前記表面を分析する分析ステップを含む、点検方法であって、
前記制御ステップは、
前記飛行体を自律飛行で飛行制御し、
前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、前記飛行体が当該飛行空間内
を飛行するように制御する、
ことを特徴とする点検方法。
【請求項１０】
飛行体と分析装置とを備える点検システムであって、略管状の構造体の内壁を撮像する
点検システムにおいて、
前記飛行体は、
前記内壁との距離を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛
行体を制御する制御部と、
前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像部と、を備えており、
前記分析装置は、
撮像された前記前記表面を分析する分析部を含み、
前記制御部は、
前記飛行体を自律飛行で飛行制御し、
前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、前記飛行体が当該飛行空間内
を飛行するように制御する、
ことを特徴とする点検システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
飛行体の制御にはＧＰＳ（Global Positioning System）が多く用いられているところ
、構造物の点検時などにはＧＰＳの電波が届かないこともあり、ＧＰＳに頼らない飛行制
御も行われている。たとえば、特許文献１には、測距データと２次元画像データとを用い
て自己位置を把握するシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１１１４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、構造体内部（例えば、トンネル、ダ
クト、暗渠のような管状の構造体内部）のような暗部を飛行する場合には光源を確保しな
ければ自己の位置を測定することができない。
【０００５】
本発明はこのような背景を鑑みてなされたものであり、ＧＰＳに依らずに飛行体を所望
の方向に構造体（の内壁等）に接触させないように飛行させて当該内壁の点検を実施する
技術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】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明の主たる発明は、略管状の構造体の内壁を撮像する飛
行体であって、前記内壁との距離を測定する測定部と、前記測定部による測定結果に基づ
いて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛行体を制御する制御部と、前記内壁
の少なくとも表面を撮像する撮像部と、を備える飛行体であって、前記制御部は、前記飛
行体を自律飛行で飛行制御し、前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、
前記飛行体が当該飛行空間内を飛行するように制御することとする。
【０００７】
その他本願が開示する課題やその解決方法については、発明の実施形態の欄及び図面に
より明らかにされる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、飛行体を構造物に接触させないように飛行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る飛行体１の機能ブロック図である。
【図２】本実施の形態による点検システムの概要を示す図である。
【図３】図２のトンネル内を垂直方向から示した図である。
【図４】図２のトンネル内を水平方向から示した図である。
【図５】図２の点検システムの撮像の様子を概念的に示す図である。
【図６】図５の点検システムの撮像の様子を概念的に示す他の図である。
【図７】図５の点検システムの撮像の様子を概念的に示す更に他の図である。
【図８】図５の点検システムの撮像により得られる画像例である。
【図９】本実施の形態による点検システムを他の構造体に応用した例を示す図である。
【図１０】本実施の形態による点検システムの飛行体の飛行の様子を示す図である。
【図１１】図１０に示す点検システムを水平方向から示した図である。
【図１２】本発明による他の実施の形態による飛行の様子を示す図である。
【図１３】図１２の飛行体による撮像の様子を示す図である。
【図１４】本発明による他の実施の形態による他の飛行の様子を示す図である。
【図１５】本発明による他の実施の形態による他の飛行の様子を示す図である。
【図１６】本発明による他の実施の形態による他の飛行の様子を示す図である。
【図１７】本発明による他の実施の形態による他の飛行の様子を示す図である。
【図１８】本発明による他の実施の形態による他の飛行の様子を示す図である。
【図１９】本発明による他の実施の形態による他の飛行の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による飛行体は、以
下のような構成を備える。
【００１１】
［項目１］
略管状の構造体の内壁を撮像する飛行体であって、
前記内壁との距離を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛
行体を制御する制御部と、
前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像部とを備える
飛行体。
［項目２］
請求項１に記載の飛行体であって、
前記測定部は、前記内壁のうちの一の対象側面からの距離を測定し、
前記制御部は、前記対象側面から所定の距離を維持するように前記飛行体を制御する
飛行体。
［項目３］
請求項１又は請求項２に記載の飛行体であって、
前記制御部は、前記構造体内の所定範囲内に仮想的な飛行空間を設定し、前記飛行体が
当該飛行空間内を飛行するように制御する、
飛行体。
［項目４］
請求項３に記載の飛行体であって、
前記制御部は、前記飛行空間を前記構造体の延伸方向に沿って当該構造体の中心から所
定範囲内に設定し、当該飛行空間内を飛行させる、
飛行体。
［項目５］
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の飛行体であって、
前記制御部は、前記飛行体が前記構造体の延伸方向に沿って当該構造体の中心を飛行す
るように制御する、
飛行体。
［項目６］
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の飛行体であって、
前記撮像部は、前記内壁の前記表面を撮像範囲がオーバーラップするようにして連続的
に撮像する、
飛行体。
［項目７］
請求項６に記載の飛行体であって、
前記構造体は、進行方向に沿って見た場合に、左側面、右側面、上側面及び下側面を有
しており、
少なくとも前記左側面、前記上側面及び前記右側面の順に撮像する第１撮像、並びに少
なくとも前記右側面、前記上側面及び前記左側面の順に撮像する第２撮像を交互に繰り返
すことにより、前記撮像範囲が前記進行方向と前記進行方向に直交方向との双方において
オーバーラップするように、前記撮像部を制御する撮像制御部を更に備えている、
飛行体。
［項目８］
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の飛行体であって、
前記測定部は、３次元ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｒａｎ
ｇｉｎｇ）を含む、
飛行体。
［項目９］
飛行体を利用して略管状の構造体の内壁を撮像して行う点検方法であって、
前記飛行体と前記内壁との距離を測定する測定ステップ、
測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛行体を制御する制
御ステップ、
前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像ステップ、
撮像された前記表面を分析する分析ステップを含む、
点検方法。
［項目１０］
飛行体と分析装置とを備える点検システムであって、略管状の構造体の内壁を撮像する
点検システムにおいて、
前記飛行体は、
前記内壁との距離を測定する測定部と、
前記測定部による測定結果に基づいて前記内壁から所定の距離を維持するように前記飛
行体を制御する制御部と、
前記内壁の少なくとも表面を撮像する撮像部とを備えており、
前記分析装置は、
撮像された前記前記表面を分析する分析部を含む、
点検システム。
【００１２】
＜実施の形態１＞
以下、本発明の実施形態に係る点検システムについて図面を参照しながら説明する。本
発明による点検システムは、例えば、トンネル、ダクト、暗渠のような少なくとも上下左
右を囲まれた管状の構造体の内部を点検するためのものである。
【００１３】
図１は、本実施形態に用いられる飛行体の機能ブロック図を示すものである。図示され
るブロック図は一例であり、これ以外の機能を備えていてもよい。
【００１４】
フライトコントローラ１１は、プログラマブルプロセッサ（たとえば、中央演算処理装
置（ＣＰＵ））などの１つ以上のプロセッサを有することができる。
【００１５】
フライトコントローラ１１は、メモリ１２を有しており、当該メモリ１２にアクセス可
能である。メモリ１２は、１つ以上のステップを行うためにフライトコントローラ１１が
実行可能であるロジック、コード、および／またはプログラム命令を記憶している。
【００１６】
メモリ１２は、たとえば、ＳＤカードやランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などの分離
可能な媒体または外部の記憶装置を含んでいてもよい。カメラやセンサ類１３から取得し
たデータは、メモリ１２に直接に伝達されかつ記憶されてもよい。たとえば、カメラ等１
３で撮影した静止画・動画データが内蔵メモリ又は外部メモリに記録される。カメラ１３
は飛行体にジンバル１４を介して設置される。
【００１７】
フライトコントローラ１１は、飛行体１の状態を制御するように構成された制御モジュ
ールを含んでいる。たとえば、制御モジュールは、６自由度（並進運動ｘ、ｙ及びｚ、並
びに回転運動θｘ、θｙ及びθｚ）を有する飛行体１の空間的配置、速度、および／また
は加速度を調整するために、ＥＳＣ１５を経由して飛行体１の推進機構（モータ１６等）
を制御する。モータ１６によりプロペラ１７が回転することで飛行体１の揚力を生じさせ
る。制御モジュールは、搭載部、センサ類の状態のうちの１つ以上を制御することができ
る。
【００１８】
フライトコントローラ１１は、１つ以上の外部のデバイス（たとえば、送受信機（プロ
ポ）、端末、表示装置、または他の遠隔の制御器）からのデータを送信および／または受
け取るように構成された送受信部１８と通信可能である。送受信機１８は、有線通信また
は無線通信などの任意の適当な通信手段を使用することができる。
【００１９】
送受信部１８は、たとえば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネ
ットワーク（ＷＡＮ）、赤外線、無線、ＷｉＦｉ、ポイントツーポイント（Ｐ２Ｐ）ネッ
トワーク、電気通信ネットワーク、クラウド通信などのうちの１つ以上を利用することが
できる。
【００２０】
送受信部１８は、センサ類１９で取得したデータ、フライトコントローラ１１が生成し
た処理結果、所定の制御データ、端末または遠隔の制御器からのユーザコマンドなどのう
ちの１つ以上を送信および／または受け取ることができる。
【００２１】
本実施の形態によるセンサ類１９は、慣性センサ（加速度センサ、ジャイロセンサ）、
ＧＰＳセンサ、近接センサ（たとえば、ソナー）、またはビジョン／イメージセンサ（た
とえば、カメラ）を含み得る。
【００２２】
本実施の形態による測定部２０は、３次元ＬＩＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏ
ｎ  ａｎｄ  Ｒａｎｇｉｎｇ）で構成されている。なお、測定部２０は、ステレオカメラ
等のように、奥行きを認識することができる機構、離隔した対象物（との距離）を検知可
能な機構であれば、どのようなものでも採用可能である。
【００２３】
図２に示されるように、本実施の形態においては、トンネル状の構造体５の内部を当該
構造体５の延伸方向ｄに沿って飛行体１を飛行させる。
【００２４】
構造体５は、延伸方向ｄ（即ち、進行方向）に沿って見た場合に、左側面ＬＷ、右側面
ＲＷ、上側面ＴＷ及び下側面ＧＮＤを有している。飛行体１は、入口Ｉｎから入り出口Ｏ
ｕｔに向けて飛行する。
【００２５】
飛行体１は入口Ｉｎの手前までは手動操作などにより操作され、構造体５の内部におい
ては後述する自律飛行で飛行制御される。
【００２６】
図３及び図４に示されるように、飛行体１は、左側面ＬＷ及び右側面ＲＷから等距離で
あり、且つ上側面ＴＷ及び下側面ＧＮＤからも等距離を維持して飛行する。即ち、飛行体
１が、構造体５の延伸方向ｄに沿って当該構造体５の中心付近を飛行するように制御され
る（（ａ）乃至（ｃ）参照）。
【００２７】
飛行体１が構造体５の内部にある状態において、ＬＩＤＡＲによって左側面ＬＷ、右側
面ＲＷ、上側面ＴＷ及び下側面ＧＮＤまだの距離とその形状を検知する。検知の結果によ
って、飛行体１は、各側面までの距離と方向に関する情報を取得することが可能となり、
当該情報に基づいて飛行を行う。
【００２８】
図５乃至図８に示されるように、飛行体１は、カメラ１３を撮像方向ＰＤ、即ち、左側
面ＬＷの最下部、上側面ＴＷ及び右側面ＲＷの最下部まで連続的に撮像する（第１撮像ス
テップ：ＰＤ１）。その後、進行方向に移動して（ＰＤ２）、右側面ＲＷの最下部、上側
面ＴＷ及び左側面ＬＷの最下部まで連続的に撮像する（第２撮像ステップ：ＰＤ３）本実
施の形態による飛行体１は、第１撮像ステップと第２撮像ステップとを反復しながら進行
方向ｄへの飛行と撮像とを行う。
【００２９】
詳しくは、図５乃至図７に示されるように、撮像範囲を撮像方向ＰＤに沿って所定の割
合でオーパラップさせて撮像する。オーバーラップさせて撮像することにより、構造体５
の内壁をもれなく撮像することができる。
【００３０】
飛行体１が進行方向ｄに移動すると、図６に示されるように反対方向へ向かって撮像を
行う。このとき、撮像範囲は進行方向ｄにおいても所定の割合でオーバーラップさせて撮
像する。また、飛行体１は、カメラに対して、かかる動きを行うようにするための方向制
御部を備えている。方向制御部によって、カメラは、所謂ワイパーのような反復変位を行
うことができる。
【００３１】
撮像された画像は、図８に示されるように、夫々の撮像範囲が合成されて、左側面ＬＷ
、上側面ＴＷ及び右側面ＲＷが開かれた状態の１枚の画像として加工される。この際、例
えば、壁面に欠陥（ヒビ等の異常）がある場合には、それを目視にて確認することとして
もよいし、自動で分析することとしてもよい。
【００３２】
＜実施の形態２＞
上述した実施の形態は、上側面ＴＷの高さが一定であったが、例えば、図９に示される
ように、構造体５の上側面ＴＷの高さが途中から変化するような場合であっても、同様に
飛行することが可能である。
【００３３】
即ち、上下方向における中心を飛行するように制御されることによって上側面ＴＷの高
さが低くなる箇所に来るとそれに対応して飛行高度が下がることとなる。
【００３４】
図１０及び図１１に示されるように、本実施の形態においては、構造体５の中心から所
定範囲内に仮想的な飛行空間Ｖを設定し、飛行体１を当該飛行空間内において飛行させる
。
【００３５】
即ち、図１０に示されるように、飛行体１は、水平方向においては幅Ｖｗの範囲に収ま
るように飛行制御がされ、図１１に示されるように、垂直方向においては、幅Ｖｈの範囲
に収まるように飛行制御される。
【００３６】
飛行経路を構造体４の中心に厳密に定めた場合、当該中心から少しでも外れた場合に、
当該飛行体１の位置を中心に戻そうとする制御が頻繁に働くこととなり、カメラによる撮
像のブレ等が生じる恐れがある。しかしながら、上述したように、飛行範囲に所定の幅を
持たせることによって、このような問題を解決することか可能となる。
【００３７】
＜実施の形態３＞
図１２に示されるように、飛行体１は、いずれか一の側面（例えば、右側面ＲＷ）を撮
像することとしてもよい。この場合、例えば、右側面ＲＷから所定の距離Ｌ’’を維持し
た状態で、位置（ａ）乃至位置（ｃ）の飛行を行いつつ当該側面を連続的に撮像する。
【００３８】
図１３に示されるように、飛行体１は、右側面ＲＷを上方ＰＤ１及び下方ＰＤ２に連続
的にその撮像範囲をオーバーラップさせながら移動する。
【００３９】
＜実施の形態４＞
図１０及び図１１のように、飛行体１は、構造体５の中心から所定範囲に設定された飛
行空間Ｖ内を飛行するように制御されていたが、本発明はこれに限られない。即ち、図１
４及び図１５に示されるように、構造体５内に任意の飛行空間Ｖ’を設定し、当該飛行空
間Ｖ’内を飛行するように制御することとしてもよい。即ち、図１４に示されるように、
上方から見た場合に左側寄りに、且つ、図１５に示されるように、水平方向から見た場合
に下寄りに飛行経路が設定される。この場合、飛行体１は、水平方向の飛行空間Ｖｗと垂
直方向の飛行空間Ｖｈ内を飛行することとなる。
【００４０】
なお、当該飛行空間Ｖ’は、撮像する側面や撮像の範囲等に応じて、その位置、大きさ
（ＶｗやＶｈ）、延伸する方向、形状は適宜設定することとすればよい。
【００４１】
＜実施の形態５＞
上述した実施の形態においては、飛行体１は、直線的に飛行するように制御されていた
が、例えば、図１６に示されるように、構造体５の途中から飛行位置を変更することとし
てもよい。
【００４２】
例えば、図示されるように、位置（ａ）乃至位置（ｂ）まだは、右側面ＲＷから所定距
離Ｌ’’を維持して飛行し、位置（ｂ）に到達すると、左側面から所定距離Ｌ’’’を維
持するようにして飛行するように制御される。
【００４３】
かかる飛行制御によれば、例えば、図１７に示されるような所謂クランク状の構造体で
あったとしても、自律的な飛行と撮像を行うことができる。
【００４４】
＜実施の形態６＞
上述した実施の形態による飛行体１は、左側面ＬＷ、上側面ＴＷ及び右側面ＲＷの３面
の撮像を行うこととしていた。しかしながら、例えば、図１８に示されるように、左側面
ＬＷ、上側面ＴＷ、右側面ＲＷ及び下側面ＧＮＤの４面を撮像することとしてもよい。即
ち、撮像方向ＰＤ１、ＰＤ２及びＰＤ３の順に連続的に撮像を行う。
【００４５】
＜実施の形態７＞
図７及び図１８に示されるように、飛行体１は、構造体５の内壁側面を一周するように
して撮像した後、飛行体１を進行方向へ飛行させて進行させ、更に構造体５の内壁側面を
一周するようにして撮像することを繰り返して撮像を行った。しかしながら、例えば、図
１９に示されるように、進行しながら撮像を行うこととしてもよい。
【００４６】
以上説明したように、本発明によれば、ＧＰＳが機能しない（機能しにくい）閉所のよ
うな場所であっても、ＬＩＤＡＲを利用することによって構造体の内壁をあたかも飛行の
ためのガイドのように利用して、飛行体１を自律的に飛行させ構造体の内部の点検（撮像
）を行うことが可能となる。
【００４７】
本発明の飛行体は、マルチコプター・ドローン等の飛行機関連産業において利用するこ
とができ、さらに、本発明は、カメラ等を搭載した空撮用の飛行体としても好適に使用す
ることができる他、セキュリティ分野、農業、インフラ監視等の様々な産業にも利用する
ことができる。
【００４８】
上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定
して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良
することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１  飛行体
５  構造体（トンネル）
【図１】
2020169023.tif 000003
【図２】
2020169023.tif 000004
【図３】
2020169023.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2020169023.tif 000008
【図７】
2020169023.tif 000009
【図８】
2020169023.tif 000010
【図９】
2020169023.tif 000011
【図１０】
2020169023.tif 000012
【図１１】
2020169023.tif 000013
【図１２】
2020169023.tif 000014
【図１３】
2020169023.tif 000015
【図１４】
2020169023.tif 000016
【図１５】
2020169023.tif 000017
【図１６】
2020169023.tif 000018
【図１７】
2020169023.tif 000019
【図１８】
2020169023.tif 000020
【図１９】
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