(57)【要約】【課題】水路トンネルの検査を効率的に及び／又は安全に行うための技術を提供する。【解決手段】水路トンネルの内部を飛行して水路トンネルを検査するように構成された水路トンネル検査装置が提供される。当該水路トンネル検査装置は、空気よりも比重が軽い気体が封入されているエンベロープと、エンベロープに搭載され、水路トンネルの壁面を撮影して撮影画像を取得する観測システムと、エンベロープに搭載された測距センサ装置と、エンベロープに搭載されたコントローラと、エンベロープに搭載され、推力を発生する推力発生システムとを具備する。コントローラは、測距センサ装置によって得られた水路トンネルの壁面の構造の情報に基づいて推力発生システムを制御することにより、当該水路トンネル検査装置の水路トンネルの内部における位置及び姿勢を制御するように構成されている。【選択図】図１
2018199915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水路トンネルの内部を飛行して前記水路トンネルを検査するように構成された水路トンネル検査装置であって、
空気よりも比重が軽い気体が封入されている第１エンベロープと、
前記第１エンベロープに搭載され、前記水路トンネルの壁面を撮影して撮影画像を取得する観測システムと、
前記第１エンベロープに搭載された測距センサ装置と、
前記第１エンベロープに搭載されたコントローラと、
前記第１エンベロープに搭載され、推力を発生する推力発生システム
とを具備し、
前記コントローラは、前記測距センサ装置によって得られた前記水路トンネルの壁面の構造の情報に基づいて前記推力発生システムを制御することにより、当該水路トンネル検査装置の前記水路トンネルの内部における位置及び姿勢を制御するように構成された
水路トンネル検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の水路トンネル検査装置であって、
前記測距センサ装置は、
前記水路トンネル検査装置の前方における前記水路トンネルの壁面の構造の情報を取得する第１測距センサと、
前記水路トンネル検査装置の後方における前記水路トンネルの壁面の構造の情報を取得する第２測距センサ
とを含み、
前記コントローラは、前記第１測距センサ及び前記第２測距センサによって取得された前記情報に基づいて前記推力発生システムを制御することにより、当該水路トンネル検査装置の前記水路トンネルの内部における位置及び姿勢を制御するように構成された
水路トンネル検査装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の水路トンネル検査装置であって、
前記第１エンベロープは、脱着可能に連結された複数のサブエンベロープを備えており、
前記複数のサブエンベロープのそれぞれの内部には、空気よりも軽い気体が封入されており、
当該水路トンネル検査装置に含まれる機器が、前記複数のサブエンベロープに分散して搭載されている
水路トンネル検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の水路トンネル検査装置であって、
更に、
撮像モニター端末との通信を行う無線装置を具備しており、
前記無線装置は、前記撮像モニター端末から送られる前記水路トンネル検査装置への指示を受信すると共に、前記撮影画像を前記撮像モニター端末に送信するように構成された
水路トンネル検査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の水路トンネル検査装置であって、
更に、
前記無線装置と前記撮像モニター端末との間の通信を中継するように構成された中継アンテナを含む中継アンテナユニットを放出する中継アンテナ放出装置
を具備する
水路トンネル検査装置。
【請求項６】
請求項５に記載の水路トンネル検査装置であって、
前記中継アンテナユニットは、空気よりも比重が軽い気体が封入されている第２エンベロープを具備しており、
前記中継アンテナが、前記第２エンベロープに連結されている
水路トンネル検査装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載の水路トンネル検査装置であって、
前記無線装置が、
電波による通信により前記撮像モニター端末と通信する第１通信ユニットと、
音波による通信により前記撮像モニター端末と通信する第２通信ユニット
とを含む
水路トンネル検査装置。
【請求項８】
水路トンネルの内部を飛行して前記水路トンネルを検査するように構成された水路トンネル検査装置と、
撮像モニター端末とを具備し、
前記水路トンネル検査装置は、
空気よりも比重が軽い気体が封入されている第１エンベロープと、
前記第１エンベロープに搭載され、前記水路トンネルの壁面を撮影して撮影画像を取得する観測システムと、
前記第１エンベロープに搭載された測距センサ装置と、
前記第１エンベロープに搭載されたコントローラと、
前記第１エンベロープに搭載され、推力を発生する推力発生システムと、
前記撮像モニター端末と通信する無線装置
とを備え、
前記コントローラは、前記測距センサ装置によって得られた前記水路トンネルの壁面の構造の情報に基づいて前記推力発生システムを制御することにより、当該水路トンネル検査装置の前記水路トンネルの内部における位置及び姿勢を制御するように構成され、
前記無線装置は、前記撮像モニター端末から送られる前記水路トンネル検査装置への指示を受信すると共に、前記撮影画像を前記撮像モニター端末に送信するように構成された
水路トンネル検査システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水路トンネル検査装置及びシステムに関し、特に、水路トンネル（地下水路）を検査するために用いられる装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
利水、灌漑その他の目的で、多くの水路が建設され、また、供用されている。水路の中には、地下に建設されているもの、即ち、水路トンネル（地下水路）として建設されているものもある。
【０００３】
このような水路トンネルについて検査するという要望がある。水路トンネルは、経年劣化し得るので、水路トンネルの安全で安定的な供用のためには、水路トンネルの状態を定期的に検査することが望ましい。特に、大きな地震が発生したような場合には、水路トンネルの健全性を確認するために水路トンネルの壁面を検査することが望ましい。
【０００４】
水路トンネルの検査における問題の一つは、水路トンネルの各位置へのアクセスの困難性である。水路トンネルには、長大なもの、例えば、数ｋｍの長さに及ぶものもある。加えて、特に古い水路トンネルには、検査用の縦穴が設けられていることは期待できない。このような水路トンネルの検査には、労力や安全面において課題がある。例えば、検査員が、水路トンネルの中に入って直接に目視により水路トンネルを検査することは、多大な労力を要するし、また、安全性の確保の観点からも好ましくない。
【０００５】
なお、特開２０１６−２１８８１３号公報は、画像取得手段（カメラ）を搭載する無人飛行体を用いて下水管路施設を点検する技術を開示している。下水管路施設には、通常、検査用の縦穴の一種であるマンホールが設置されているので、この公報に開示されている技術では、マンホールにアンテナが設置され、そのアンテナを用いて無人飛行体が操縦されている。また、この公報には、無人飛行体の例として、飛行船が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−２１８８１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、水路トンネルの検査を効率的に及び／又は安全に行うための技術を提供することにある。本発明の他の目的及び新規な特徴は、以下の開示から当業者には理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一の観点では、水路トンネルの内部を飛行して前記水路トンネルを検査するように構成された水路トンネル検査装置が提供される。当該水路トンネル検査装置は、空気よりも比重が軽い気体が封入されている第１エンベロープと、第１エンベロープに搭載され、前記水路トンネルの壁面を撮影して撮影画像を取得する観測システムと、第１エンベロープに搭載された測距センサ装置と、第１エンベロープに搭載されたコントローラと、第１エンベロープに搭載され、推力を発生する推力発生システムとを具備する。コントローラは、前記測距センサ装置によって得られた前記水路トンネルの壁面の構造の情報に基づいて前記推力発生システムを制御することにより、当該水路トンネル検査装置の前記水路トンネルの内部における位置及び姿勢を制御するように構成されている。
【０００９】
このような水路トンネル検査装置は、自律的に水路トンネル内を飛行しながら水路トンネルの壁面の撮影画像を取得してもよい。
【００１０】
また、水路トンネル検査装置を遠隔的に操作可能な撮像モニター端末が設けられたシステムに適用されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、水路トンネルの検査を効率的に及び／又は安全に行うための技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。
【図２】第１の実施形態における水路トンネル検査装置の構成を示す側面図である。
【図３】第１の実施形態の水路トンネル検査装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図４】自律飛行観測モードにおける水路トンネル検査装置の動作を概念的に示す図である。
【図５】第２の実施形態の水路トンネル検査装置の構成を概念的に示す図である。
【図６】第３の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。
【図７】第３の実施形態の水路トンネル検査装置の構成を示す側面図である。
【図８】第３の実施形態における水路トンネル検査装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図９】第３の実施形態における中継アンテナユニットの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。本実施形態の水路トンネル検査システムは、水路トンネル１を検査するためのものであり、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３とを備えている。本明細書でいう「水路トンネル」とは、地下に設けられている水路（地下水路）をいう。後に詳細に説明するように、本実施形態の水路トンネル検査システムは、長大な水路トンネル１を検査するために好適に構成されている。水路トンネル検査装置２は、水路トンネル１の内部を飛行し、水路トンネル１の壁面の状態に関する情報、具体的には、壁面を撮影して得られる撮影画像を取得する。撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２によって取得された撮影画像を表示部に表示して目視にて確認するために用いられる。加えて、撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２を遠隔的に操作するためにも使用される。なお、本実施形態の水路トンネル検査システムによって水路トンネル１の検査を行う場合、水路トンネル１への水の供給が止められ、又は、水の供給量が減少され、これにより、水路トンネル１の内部に、水路トンネル検査装置２が飛行する空間が確保される。
【００１５】
図２は、水路トンネル検査装置２の構成を示す側面図である。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系が導入され、方向がＸＹＺ直交座標系を用いて示されることがある。
【００１６】
図２に図示されているように、本実施形態の水路トンネル検査装置２は、いわゆる飛行船として構成されており、柔軟性のあるエンベロープ１０を備えている。エンベロープ１０の内部には空気よりも軽い気体（例えば、ヘリウム）が封入されており、水路トンネル検査装置２は、エンベロープ１０により得られる浮力を利用して飛行する。本実施形態では、水路トンネル検査装置２が、水滴が滴り落ちることが想定される水路トンネル１の内部を飛行することを鑑み、エンベロープ１０が防水素材で形成されている。エンベロープ１０は、水路トンネル検査装置２の前後方向（図２においては、＋Ｘ方向）に長い形状を有している。エンベロープ１０には、水路トンネル１の検査のための様々な機器が搭載される。エンベロープ１０への機器の固定には、様々な機構を用いてもよく、例えば、機器（図２では、撮影ユニット４２〜４４、無線装置５０）が取り付けられたベルト１０ａが、エンベロープ１０に取り付けられてもよい。
【００１７】
図３は、水路トンネル検査装置２のシステム構成を示すブロック図であり、エンベロープ１０に搭載されている機器を図示している。水路トンネル検査装置２は、概略的には、航法システム２０と、推力発生システム３０と、観測システム４０と、無線装置５０と、メインコントローラ６０と、バッテリ７０とを備えている。
【００１８】
航法システム２０は、水路トンネル検査装置２の飛行に用いられる様々な情報を取得する。後述されるように、本実施形態の水路トンネル検査装置２は、自律的に（即ち、撮像モニター端末３からの制御なしに）飛行可能に構成されており、航法システム２０は、自律的な飛行のために用いられる情報を取得する。
【００１９】
本実施形態では、航法システム２０は、前方測距センサ２１と、後方測距センサ２２と、慣性航法装置２３と、速度計２４と、高度計２５とを備えている。
【００２０】
前方測距センサ２１と後方測距センサ２２とは、水路トンネル１の壁面の構造に関する情報を取得する測距センサ装置を構成している。前方測距センサ２１は、エンベロープ１０の進行方向前方の端に設けられており、水路トンネル検査装置２の進行方向前方における水路トンネル１の構造を測定する。一方、後方測距センサ２２は、エンベロープ１０の進行方向後方の端に設けられており水路トンネル検査装置２の進行方向前方における水路トンネル１の構造を測定する。一実施形態では、前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２として、例えば、レーザ測距センサを用いてもよい。後述のように、前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２によって得られた情報（水路トンネル１の構造の情報）は、水路トンネル検査装置２の位置及び姿勢の制御に用いられる。
【００２１】
慣性航法装置２３、速度計２４、高度計２５は、水路トンネル検査装置２の状態を得るために用いられる。詳細には、慣性航法装置２３は、加速度計及びジャイロスコープを備えており、水路トンネル検査装置２の加速度及び姿勢を検出するように構成されている。速度計２４は、水路トンネル検査装置２の速度を検出する。高度計２５は、水路トンネル検査装置２の高度を検出する。慣性航法装置２３と速度計２４と高度計２５によって得られる情報により、航法システム２０は、水路トンネル検査装置２の位置、速度、姿勢を特定可能であるように構成されている。
【００２２】
水路トンネル１の内部に目印（例えば、タグプレート）が設けられている場合には、航法システム２０は、その目印を参照して水路トンネル検査装置２の位置を特定してもよい。例えば、航法システム２０は、後述の観測システム４０によって特定の時刻で撮影された撮影画像に目印の像が含まれている場合、該特定の時刻で撮影された撮影画像に目印の像が含まれている事実を考慮しながら水路トンネル検査装置２の位置を特定してもよい。
【００２３】
推力発生システム３０は、所望の向きに推力を発生する一連の装置で構成されている。推力発生システム３０によって発生された推力により、水路トンネル検査装置２が所望の方向に移動し、姿勢が制御される。
【００２４】
本実施形態では、推力発生システム３０は、前方サイドスラスタ３１と、後方サイドスラスタ３２と、垂直スラスタ３３と、推進プロペラ３４、３５とを備えている。図２を参照して、前方サイドスラスタ３１と後方サイドスラスタ３２とは、前後方向（図２における、Ｘ軸方向）にずれて位置しており、いずれも、横方向（図２における、Ｙ軸方向）に推力を発生可能に構成されている。垂直スラスタ３３は、上下方向（図２における、Ｚ軸方向）に推力を発生可能に構成されている。推進プロペラ３４、３５は、前後方向に推力を発生可能に構成されている。推進プロペラ３４、３５は、横方向にずれて位置しており、それぞれ、エンベロープ１０の左側、右側に配置されている。推進プロペラ３４、３５が異なる大きさの推力を発生することで、水路トンネル検査装置２は旋回可能である。
【００２５】
図３を再度に参照して、観測システム４０は、水路トンネル１の内壁を観測する一連の装置で構成されている。本実施形態では、観測システム４０は、４つの撮影ユニット４１〜４４を備えている。図２に図示されているように、撮影ユニット４１は、エンベロープ１０の前後方向前側の端に設けられており、撮影ユニット４２は、エンベロープ１０の上側に設けられている。撮影ユニット４３、４４は、エンベロープ１０の左右に設けられている。
【００２６】
図３に示されているように、撮影ユニット４１〜４４のそれぞれは、カメラ４５と照明装置４６とを備えている。カメラ４５は、水路トンネル１の内壁を撮影するために用いられる。照明装置４６は、水路トンネル１の内壁の撮影の際に、水路トンネル１の内壁を照明するために用いられる。照明装置４６は、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode）により照明光を発生するように構成されてもよい。
【００２７】
無線装置５０は、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の無線通信に用いられる。本実施形態では、無線装置５０が、メイン通信モジュール５１と音波通信モジュール５２とを備えている。メイン通信モジュール５１は、撮像モニター端末３との間で電波による無線通信を行う。通常の状態では、無線装置５０は、メイン通信モジュール５１を用いて撮像モニター端末３と通信する。音波通信モジュール５２は、撮像モニター端末３との間で音波通信を行う。後述されるように、音波通信モジュール５２は、電波による無線通信に問題が生じた場合のために用意されている。
【００２８】
メインコントローラ６０は、水路トンネル検査装置２の各機器の制御を行う。詳細には、メインコントローラ６０は、航法システム２０によって得られた情報（例えば、水路トンネル１の壁面の構造、水路トンネル検査装置２の姿勢、速度、高度等）に基づいて、推力発生システム３０の各機器を制御して所望の向きに推力を発生し、これによって水路トンネル検査装置２の移動や姿勢を制御する。また、メインコントローラ６０は、観測システム４０を制御して、水路トンネル１の内壁の情報を取得する。例えば、メインコントローラ６０は、撮影ユニット４１〜４４を制御して、水路トンネル１の内壁の撮影画像を取得する。更に、メインコントローラ６０は、取得した水路トンネル１の内壁の情報や水路トンネル検査装置２の状態の情報を無線装置５０によって撮像モニター端末３に送信し、また、無線装置５０を介して撮像モニター端末３から受け取った指示に応じて、水路トンネル検査装置２の各機器を制御する。
【００２９】
バッテリ７０は、水路トンネル検査装置２の各機器に電力を供給する。
【００３０】
撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２と通信して水路トンネル検査装置２を遠隔的に操作するために用いられる。本実施形態では、撮像モニター端末３は、表示部３ａと操作部３ｂとを備えている。撮像モニター端末３は、水路トンネル検査装置２から受け取った水路トンネル１の内壁の情報や水路トンネル検査装置２の状態の情報を表示部３ａに表示するように構成されている。また、撮像モニター端末３は、検査員によって操作部３ｂになされた操作に応じて、水路トンネル検査装置２に指示を送るように構成されている。
【００３１】
続いて、本実施形態の水路トンネル検査システムを用いた水路トンネル１の検査について説明する。
【００３２】
本実施形態では、水路トンネル１の内部で水路トンネル検査装置２を飛行させながら、観測システム４０の撮影ユニット４１〜４４によって水路トンネル１の壁面の撮影画像を取得することで、水路トンネル１の検査を行う。取得された水路トンネル１の壁面の撮影画像は、撮像モニター端末３に送られ、表示部３ａに表示される。水路トンネル１を検査する検査員は、表示部３ａに表示された撮影画像から、水路トンネル１の壁面の状態を把握することができる。このような手法によれば、水路トンネル１の内部に検査員が入ることなく水路トンネル１の壁面の検査を行うことができ、検査の効率性や安全性の向上に有効である。
【００３３】
水路トンネル１の壁面の撮影画像の画質を向上するためには、水路トンネル検査装置２を水路トンネル１の内部の所望の位置に停止させ、又は、低速で移動させることが好ましい。本実施形態の水路トンネル検査装置２は、このような運用に好適である。水路トンネル検査装置２は、飛行船として構成されているから、少ないエネルギーで揚力（浮力）を得ることができる。水路トンネル検査装置２を水路トンネル１の内部で停止させ、又は、低速で移動させても、それに要するエネルギーが少ない。これは、水路トンネル検査装置２を長時間運用することを可能にする。
【００３４】
検査員は、撮像モニター端末３の操作部３ｂによって水路トンネル検査装置２をマニュアルで操作して水路トンネル１の壁面の撮影画像を取得してもよい。例えば、マニュアル操作によって水路トンネル検査装置２が所望の位置に移動され、水路トンネル１の壁面の撮影画像が取得されてもよい。
【００３５】
ただし、本実施形態において検査の対象となっている水路トンネル１は、長大であり、更に、曲がっていることが想定されていることに留意されたい。このような場合、マニュアル操作によって水路トンネル検査装置２を操作して水路トンネル１の壁面を逐次に撮影することには、大変な労力がかかる。
【００３６】
このような問題に対応するために、本実施形態の水路トンネル検査装置２には、自律飛行観測モードが用意されている。自律飛行観測モードとは、水路トンネル検査装置２が自律的に飛行しながら水路トンネル１の壁面を逐次に撮影するモードである。
【００３７】
まず、水路トンネル検査装置２が所望の位置（例えば、水路トンネル１の入口）に移動された後、撮像モニター端末３への操作により、水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定される。水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定されると、水路トンネル検査装置２は、自律的な飛行を開始する。例えば、水路トンネル１の内部を飛行するように飛行経路が水路トンネル検査装置２に予め設定され、水路トンネル検査装置２は、航法システム２０によって特定された水路トンネル検査装置２の位置を参照しながら、設定された飛行経路を飛行するように推力発生システム３０によって発生される推力を制御してもよい。
【００３８】
図４は、自律飛行観測モードにおける水路トンネル検査装置２の動作を概念的に示す図である。水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定されると、水路トンネル検査装置２は、推進プロペラ３４、３５によって発生した推力により、水路トンネル１の内部において所望の進行方向に自律的に飛行する。水路トンネル検査装置２は、水路トンネル１を飛行しながら水路トンネル１の壁面を自律的に逐次に撮影する。このような手法によれば、水路トンネル１の検査を効率的に、且つ、安全に行うことができる。
【００３９】
水路トンネル検査装置２の自律的な飛行においては、水路トンネル検査装置２の水路トンネル１の壁面への接触を避けることが望ましい。このため、水路トンネル検査装置２は、前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２を用いて水路トンネル検査装置２の近傍における水路トンネル１の壁面の構造に関する情報を取得し、得られた情報に基づいて、水路トンネル１の内部における水路トンネル検査装置２の位置及び姿勢を制御する。
【００４０】
詳細には、前方測距センサ２１は、プローブ信号２１ａを出射し、プローブ信号２１ａが水路トンネル１の壁面によって反射されて生成される反射波を検出する。前方測距センサ２１は、検出した反射波から、進行方向前方における水路トンネル１の壁面の構造の情報を取得するように構成されている。より具体的には、前方測距センサ２１は、進行方向前方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該前方測距センサ２１との間の距離を測定可能に構成されている。同様に、後方測距センサ２２は、プローブ信号２２ａを出射し、プローブ信号２２ａが水路トンネル１の壁面によって反射されて生成される反射波を検出する。後方測距センサ２２は、検出した反射波から、進行方向後方における水路トンネル１の壁面の構造の情報を取得するように構成されている。より具体的には、後方測距センサ２２は、進行方向後方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該後方測距センサ２２との間の距離を測定可能に構成されている。前方測距センサ２１及び後方測距センサ２２としてレーザ測距センサが用いられる場合、プローブ信号２１ａ、２２ａとしては、レーザ光が用いられる。
【００４１】
メインコントローラ６０は、前方測距センサ２１によって得られた進行方向前方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該前方測距センサ２１との間の距離から、水路トンネル検査装置２の進行方向前方における水路トンネル１の壁面の構造を特定する。同様に、後方測距センサ２２によって得られた進行方向後方における水路トンネル１の壁面の各位置と当該後方測距センサ２２との間の距離から、水路トンネル検査装置２の進行方向後方における水路トンネル１の壁面の構造を特定する。
【００４２】
メインコントローラ６０は、上記のようにして特定した進行方向前方及び進行方向後方における水路トンネル１の壁面の構造に基づいて、水路トンネル１の内部における水路トンネル検査装置２の所望の位置及び姿勢を決定する。メインコントローラ６０は、更に、航法システム２０（即ち、前方測距センサ２１、後方測距センサ２２、慣性航法装置２３、速度計２４、高度計２５）によって取得した情報に基づいて、現時点における水路トンネル１の内部における水路トンネル検査装置２の位置及び姿勢を特定する。これらの情報に基づいて、メインコントローラ６０は、水路トンネル検査装置２が所望の位置及び姿勢を取るように、推力発生システム３０の前方サイドスラスタ３１、後方サイドスラスタ３２、垂直スラスタ３３及び推進プロペラ３４を制御する。
【００４３】
水路トンネル検査装置２の水路トンネル１の内部での位置及び姿勢の制御においては、前後方向（エンベロープ１０の長さ方向）に平行な基準軸２ａが水路トンネル検査装置２に設定されてもよい。この場合、メインコントローラ６０は、測定された進行方向前方及び進行方向後方における水路トンネル１の構造に基づいて基準軸２ａの所望の位置及び方向を決定し、基準軸２ａが該所望の位置及び方向になるように推力発生システム３０の前方サイドスラスタ３１、後方サイドスラスタ３２、垂直スラスタ３３及び推進プロペラ３４を制御する。一実施形態では、メインコントローラ６０は、測定された進行方向前方における水路トンネル１の構造に基づいて進行方向前方における水路トンネル１の目標位置（以下、「前方目標位置」という。）を決定し、進行方向後方における水路トンネル１の構造に基づいて進行方向後方における水路トンネル１の目標位置（以下、「後方目標位置」という。）を決定する。メインコントローラ６０は、基準軸２ａが、前方目標位置と後方目標位置とを結ぶ直線上に位置するように、推力発生システム３０の前方サイドスラスタ３１、後方サイドスラスタ３２、垂直スラスタ３３及び推進プロペラ３４を制御する。
【００４４】
このような制御により、水路トンネル検査装置２が水路トンネル１の壁面に接触することが回避される。
【００４５】
水路トンネル検査装置２が、柔軟性を有するエンベロープ１０を備えた飛行船として構成されていることは、自律飛行観測モードによる水路トンネル１の壁面の検査に好適である。本実施形態では、水路トンネル検査装置２が、柔軟性を有するエンベロープ１０を備えた飛行船として構成されているので、自律飛行観測モードにおいて水路トンネル検査装置２が水路トンネル１の壁面に多少接触しても、水路トンネル検査装置２の重大な故障に繋がりにくい。
【００４６】
水路トンネル１が長大であり且つ曲がっている場合、水路トンネル検査装置２から撮像モニター端末３に、又は、撮像モニター端末３から水路トンネル検査装置２に電波が届かなくなる問題が生じ得る。無線装置５０の音波通信モジュール５２は、このような問題に対応するために用意されている。
【００４７】
音波通信モジュール５２は、電波による無線通信に問題が発生したときに水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間で音波通信を行う。音波は、波長が長いため直進性は高くなく、水路トンネル１が曲がっていても屈折及び反射により遠くまで到達する。また、水路トンネル１は、多くの場合、静粛である。このような音波の特性及び水路トンネル１の状況は、水路トンネル１の内部における通信に好適である。音波通信は、電波による通信よりも単位時間当たり伝送可能な情報量は少ないが、撮像モニター端末３から水路トンネル検査装置２に簡単な指示を与える等の用途であれば、十分に有用である。
【００４８】
例えば、水路トンネル検査装置２が自律飛行観測モードに設定され、自律的な飛行が開始した後で、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との電波による通信が途絶した場合、検査員は、撮像モニター端末３を操作して、音波通信によって水路トンネル検査装置２に指示を送信することができる。例えば、検査員は、元の場所に戻るように水路トンネル検査装置２に指示することができる。水路トンネル検査装置２は、自律的に飛行可能なので、この指示を受けて元の場所に戻ることができる。
【００４９】
以上に説明されているように、本実施形態の水路トンネル検査装置２は、水路トンネル１の内部を飛行して水路トンネル１の壁面の撮影画像を取得するように構成されている。加えて、本実施形態の水路トンネル検査装置２には自律飛行観測モードが用意されており、水路トンネル１の検査を効率的に、且つ、安全に行うことができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成を概念的に示す図である。第２の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成は、第１の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成と類似している。ただし、第２の実施形態の水路トンネル検査装置２Ａは、複数のコンパートメント４１〜４５を備えており、コンパートメント４１〜４５が連結された連結構造として構成されている。コンパートメント４１〜４５には、水路トンネル検査装置２Ａを構成する機器が分散して設けられている。
【００５１】
詳細には、本実施形態では、エンベロープ１０が、複数のサブエンベロープ１１１〜１１５を含んでいる。複数のサブエンベロープ１１１〜１１５のそれぞれの内部には、空気よりも軽い気体（例えば、ヘリウム）が独立して封入されている。サブエンベロープ１１１〜１１５は、一列に連結されている。
【００５２】
サブエンベロープ１１１とそれに搭載されている機器により、コンパートメント４１が構成されている。図５の構成では、サブエンベロープ１１１に前方測距センサ２１と撮影ユニット４１、４２とが搭載されており、サブエンベロープ１１１に前方測距センサ２１と撮影ユニット４１、４２とにより、コンパートメント４１が構成されている。
【００５３】
同様に、サブエンベロープ１１２とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４２が構成され、サブエンベロープ１１３とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４３が構成されている。更に、サブエンベロープ１１４とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４４が構成され、サブエンベロープ１１５とそれに搭載されている機器によりコンパートメント４５が構成されている。
【００５４】
ただし、サブエンベロープ１１１〜１１５と、それぞれに搭載されている機器の組み合わせは、図５に図示されている組み合わせに限定されない。
【００５５】
サブエンベロープ１１１〜１１５は、互いに脱着可能である。本実施形態では、サブエンベロープ１１１、１１２が、連結機構１２１によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１２、１１３が、連結機構１２２によって脱着可能に連結されている。同様に、サブエンベロープ１１３、１１４が、連結機構１２３によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１４、１１５が、連結機構１２４によって脱着可能に連結されている。
【００５６】
このような構成では、水路トンネル１の検査において水路トンネル検査装置２に求められる要求に応じてコンパートメントを組み替えることで、水路トンネル検査装置２の構成の自由度を向上させることができる。例えば、水路トンネル１の上側の壁面の検査を重点的に行う要求がある場合には、上側に撮影ユニットが取り付けられたコンパートメントを複数個用意して水路トンネル検査装置２に組み込むことで、このような要求を満足させることができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
図６は、本発明の第３の実施形態における水路トンネル検査システムの構成を概念的に示す図である。上述のように、水路トンネル１は、長大であり、且つ、曲がっていることが想定されている。このような場合、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の電波による通信に問題が生じ得ることは、上述された通りである。
【００５８】
このような問題に対処するために、本実施形態では、水路トンネル１の適宜の位置に、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の通信を中継する中継アンテナ８０が設けられる。水路トンネル検査装置２は、撮像モニター端末３からの距離が離れた場合、中継アンテナ８０を介して撮像モニター端末３と通信する。これにより、水路トンネル検査装置２と撮像モニター端末３との間の通信の途絶の問題に対応することができる。
【００５９】
このような手法を採用する場合に生じ得る問題は、中継アンテナ８０の設置である。水路トンネル１は、長大であることが想定されており、検査員が自ら水路トンネル１に中継アンテナ８０を設置することは、労力や安全性の観点から好ましくない。第３の実施形態においては、水路トンネル検査装置２が、このような問題に対応するための構成を有している。
【００６０】
図７は、第３の実施形態の水路トンネル検査装置２の構成を示す側面図であり、図８は、第３の実施形態における水路トンネル検査装置２のシステム構成を示すブロック図である。第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、第１の実施形態及び第２の実施形態の水路トンネル検査装置２と類似した構成を有している。ただし、第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、中継アンテナ８０を水路トンネル１の適宜の位置で放出する中継アンテナ放出装置８１を備えている。一実施形態では、中継アンテナ放出装置８１から放出された中継アンテナ８０は、水路トンネル１の内部で落下して所望の位置に設置されてもよい。
【００６１】
中継アンテナ８０は、水路トンネル１の内部で浮遊するように構成された中継アンテナユニットに搭載されてもよい。図９は、このように構成された中継アンテナユニット８２の構成の例を概念的に示す図である。中継アンテナユニット８２は、エンベロープ８３に中継アンテナ８０が連結されて構成されている。エンベロープ８３は、柔軟性のある材料で構成されており、エンベロープ８３の内部に空気よりも軽い気体（例えば、ヘリウム）が封入されている。中継アンテナユニット８２は、エンベロープ８３により得られる浮力を利用して水路トンネル１の内部で浮遊する。中継アンテナ８０が中継アンテナユニット８２に搭載される場合、中継アンテナ放出装置８１は、中継アンテナユニット８２を放出するように構成される。
【００６２】
中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）の放出は、撮像モニター端末３による指示に応じて行ってもよい。例えば、検査員が撮像モニター端末３に対して特定の操作を行うと、撮像モニター端末３は、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する指示を水路トンネル検査装置２に送信する。水路トンネル検査装置２のメインコントローラ６０は、当該指示に応じて中継アンテナ放出装置８１を制御し、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する。
【００６３】
また、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）の放出は、水路トンネル検査装置２のメインコントローラ６０が自律的に行ってもよい。この場合、メインコントローラ６０は、撮像モニター端末３からの距離が一定程度離れたことを検知すると、中継アンテナ放出装置８１を制御して中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出してもよい。
【００６４】
水路トンネル検査装置２が中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出するように構成される場合、当該水路トンネル検査装置２が複数のコンパートメントを備えて構成され、複数のコンパートメントが中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメントを含んでいることが好ましい。図７に図示されている第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、このように構成されている。
【００６５】
詳細には、第３の実施形態の水路トンネル検査装置２は、第２の実施形態の水路トンネル検査装置２と同様に、複数のコンパートメント４１〜４６を備えている。コンパートメント４１〜４６は、それぞれ、サブエンベロープ１１１〜１１６と、それぞれに搭載された機器とで構成されている。第２の実施形態と同様に、サブエンベロープ１１１〜１１５は、互いに脱着可能である。本実施形態では、サブエンベロープ１１１、１１２が、連結機構１２１によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１２、１１３が、連結機構１２２によって脱着可能に連結されている。同様に、サブエンベロープ１１３、１１４が、連結機構１２３によって脱着可能に連結され、サブエンベロープ１１４、１１５が、連結機構１２４によって脱着可能に連結されている更に、同様に、サブエンベロープ１１５、１１６が、連結機構１２５によって脱着可能に連結されている。
【００６６】
図７の構成では、上記の中継アンテナ放出装置８１が、コンパートメント４１〜４６のうちのコンパートメント４５に搭載されている。コンパートメント４５は、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメントとして構成されており、サブエンベロープ１１５と、それに搭載された中継アンテナ放出装置８１とを備えている。
【００６７】
中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメントを設けることは、水路トンネル検査装置２の運用の自由度を向上するために好適である。例えば、中継アンテナ８０を必要としない水路トンネル１の検査を行う場合には、中継アンテナ８０（又は中継アンテナユニット８２）を放出する専用のコンパートメント４５を、水路トンネル検査装置２から取り除くことができる。
【００６８】
以上には、本発明の実施形態が具体的に記述されているが、本発明は、上記の実施形態に限定されない。本発明が種々の変更と共に実施され得ることは、当業者には理解されよう。
【符号の説明】
【００６９】
１      ：水路トンネル
２、２Ａ：水路トンネル検査装置
２ａ    ：基準軸
３      ：撮像モニター端末
３ａ    ：表示部
３ｂ    ：操作部
４１〜４６：コンパートメント
１０    ：エンベロープ
１０ａ  ：ベルト
１１１〜１１６：サブエンベロープ
１２１〜１２５：連結機構
２０    ：航法システム
２１    ：前方測距センサ
２１ａ  ：プローブ信号
２２    ：後方測距センサ
２２ａ  ：プローブ信号
２３    ：慣性航法装置
２４    ：速度計
２５    ：高度計
３０    ：推力発生システム
３１    ：前方サイドスラスタ
３２    ：後方サイドスラスタ
３３    ：垂直スラスタ
３４、３５：推進プロペラ
４０    ：観測システム
４１〜４４：撮影ユニット
４５    ：カメラ
４６    ：照明装置
５０    ：無線装置
５１    ：メイン通信モジュール
５２    ：音波通信モジュール
６０    ：メインコントローラ
７０    ：バッテリ
８０    ：中継アンテナ
８１    ：中継アンテナ放出装置
８２    ：中継アンテナユニット
８３    ：エンベロープ
【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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【図９】
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