(57)【要約】【課題】特殊な構造物であっても正確な特徴マップを作成することができる撮影システムを提供する。【解決手段】飛行体（２０）の推力に対抗する抵抗を該飛行体に与える手段（４１）を有する。抵抗手段は、固定点（１２４、２２４）を経由して飛行体まで伸び、飛行体の位置に応じて、固定点から飛行体までの長さ（Ｌ１，Ｌ２）が変化する線材（１１３，２１３）と、線材の長さを調整する調整手段（１１４，２１４）と、線材の長さを検出する検出手段（１１２，２１２）を有する。制御手段（５２，６２）は、調整手段を制御して線材の長さを調整することにより飛行体を基準面に維持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面に沿って飛行体（２０）を飛行し、前記飛行体（２０）に搭載されたカメラ（２８）で被写体を撮影する撮影システム（１）であって、
前記飛行体は、
前記基準面に平行な第１の方向に向けた第１の推力を前記飛行体（２０）に与える第１の推進手段（３５）と、
前記基準面に垂直な第２の方向に向けた第２の推力を前記飛行体（２０）に与える第２の推進手段（３１）と、
前記第２の方向に向けて設けられたカメラ（２８）を備えており、
前記撮影システム（１）は、
前記第１の推力に対抗する第１の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第１の抵抗手段（４１）と、
前記第２の推力に対抗する第２の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第２の抵抗手段（４２）を備えており、
前記第１の抵抗手段（４１）は、
第１の固定点（１２４、２２４）を経由して前記飛行体（２０）まで伸び、前記飛行体（２０）の位置に応じて、前記第１の固定点（１２４、２２４）から前記飛行体（２０）までの第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）が変化する第１の線材（１１３，２１３）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を調整する第１の調整手段（１１４，２１４）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を検出する第１の検出手段（１１２，２１２）を備えており、
前記第２の抵抗手段（４２）は、
第２の固定点（３２４）を経由して前記飛行体（２０）まで伸び、前記飛行体（２０）の位置に応じて、前記第２の固定点（３２４）から前記飛行体（２０）までの第２の長さ（Ｌ３）が変化する第２の線材（３１３）と、
前記第２の長さ（Ｌ３）を調整する第２の調整手段（３１４）と、
前記第２の長さを検出する第２の検出手段（３１２）を備えており、
前記撮影システムはまた、
前記第１と第２の調整手段（１１４，２１４，３１４）を制御して前記第１と第２の長さ（Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３）を調整することにより前記飛行体（２０）を前記基準面に維持する制御手段（５２、６２）を備えている、ことを特徴とする撮影システム。
【請求項２】
前記撮影システムは電源（５３）を備えており、
前記第１と第２の推進手段（３１，３５）は電気モータ（３２，３７）を備えており、
前記第１と第２の線材（１１３，２１３，３１３）の少なくとも１つは電力供給ケーブル（３１３）を備えており、
前記電源（５３）と前記電気モータ（３２，３７）が前記電力供給ケーブル（３１３）によって電気的に接続されていることを特徴とする、請求項１の撮影システム。
【請求項３】
基準面に沿って飛行体（２０）を飛行し、前記飛行体（２０）に搭載されたカメラ（２８）で被写体を撮影する撮影システム（１）であって、
前記飛行体は、
前記基準面に平行な第１の方向に向けた第１の推力を前記飛行体（２０）に与える第１の推進手段（３５）と、
前記基準面に垂直な第２の方向に向けた第２の推力を前記飛行体（２０）に与える第２の推進手段（３１）と、
前記第２の方向に向けて設けられたカメラ（２８）を備えており、
前記撮影システム（１）は、
前記第１の推力に対抗する第１の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第１の抵抗手段（４１）と、
前記第２の推力に対抗する第２の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第２の抵抗手段（４２）を備えており、
前記第１の抵抗手段（４１）は、
第１の固定点（１２４、２２４）を経由して前記飛行体（２０）まで伸び、前記飛行体（２０）の位置に応じて、前記第１の固定点（１２４、２２４）から前記飛行体（２０）までの第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）が変化する第１の線材（１１３，２１３）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を調整する第１の調整手段（１１４，２１４）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を検出する第１の検出手段（１１２，２１２）を備えており、
前記撮影システムはまた、
前記第１の調整手段（１１４，２１４）を制御して前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を調整することにより前記飛行体（２０）を前記基準面に維持する制御手段（５２、６２）を備えている、ことを特徴とする撮影システム。
【請求項４】
前記撮影システムは電源（５３）を備えており、
前記第１と第２の推進手段（３１，３５）は電気モータ（３２，３７）を備えており、
前記第１の線材（１１３，２１３）は電力供給ケーブルを備えており、
前記電源（５３）と前記電気モータ（３２，３７）が前記電力供給ケーブルによって電気的に接続されていることを特徴とする、請求項３の撮影システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体（ドローン）を利用した撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物や土木構造物（以下、まとめて「構造物」という。）の表面に表れた特徴（例えば、ひび割れ、剥落又は剥離、汚れ）を、小型の無人飛行体（ドローン）を使って撮影する技術が、非特許文献１、２で提案されている。
【０００３】
これらの非特許文献１、２に開示された技術は、ドローンに搭載されたカメラと赤外線サーモカメラで構造物を空中から撮影し、その撮影画像から構造物表面の特徴を発見する、というものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】“ドローン空撮”株式会社「制作設計」、［平成２７年７月１０日検索］、インタネット〈URL: http://www.seisakusekkei.com/multicopter/pdfbox/dron20150401.pdf〉
【非特許文献２】“ドローンにおる大迫力空撮”東洋アドバンス株式会社、［平成２７年７月１０日検索］、インタネット〈URL: http://kuusatsu.toyo-adv.co.jp/
【０００５】
しかし、非特許文献１，２に開示の技術はいずれも、自由に飛行するドローンから構造物を撮影するというだけのもので、例えば、渓谷に架けられたコンクリート橋の床版下面やダムの壁面を撮影して全体の正確な特徴マップ（例えば、クラックマップ）を作成するには不向きであった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、風のある環境にあっても、構造物の特徴を正確に撮影できる、ドローンを使った撮影システムを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のために、本発明の第１の形態は、
基準面に沿って飛行体（２０）を飛行し、前記飛行体（２０）に搭載されたカメラ（２８）で被写体を撮影する撮影システム（１）であって、
前記飛行体は、
前記基準面に平行な第１の方向に向けた第１の推力を前記飛行体（２０）に与える第１の推進手段（３５）と、
前記基準面に垂直な第２の方向に向けた第２の推力を前記飛行体（２０）に与える第２の推進手段（３１）と、
前記第２の方向に向けて設けられたカメラ（２８）を備えており、
前記撮影システム（１）は、
前記第１の推力に対抗する第１の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第１の抵抗手段（４１）と、
前記第２の推力に対抗する第２の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第２の抵抗手段（４２）を備えており、
前記第１の抵抗手段（４１）は、
第１の固定点（１２４、２２４）を経由して前記飛行体（２０）まで伸び、前記飛行体（２０）の位置に応じて、前記第１の固定点（１２４、２２４）から前記飛行体（２０）までの第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）が変化する第１の線材（１１３，２１３）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を調整する第１の調整手段（１１４，２１４）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を検出する第１の検出手段（１１２，２１２）を備えており、
前記第２の抵抗手段（４２）は、
第２の固定点（３２４）を経由して前記飛行体（２０）まで伸び、前記飛行体（２０）の位置に応じて、前記第２の固定点（３２４）から前記飛行体（２０）までの第２の長さ（Ｌ３）が変化する第２の線材（３１３）と、
前記第２の長さ（Ｌ３）を調整する第２の調整手段（３１４）と、
前記第２の長さを検出する第２の検出手段（３１２）を備えており、
前記撮影システムはまた、
前記第１と第２の調整手段（１１４，２１４，３１４）を制御して前記第１と第２の長さ（Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３）を調整することにより前記飛行体（２０）を前記基準面に維持する制御手段（５２、６２）を備えている。
【０００８】
第１の形態の好ましい形態は、
前記撮影システムは電源（５３）を備えており、
前記第１と第２の推進手段（３１，３５）は電気モータ（３２，３７）を備えており、
前記第１と第２の線材（１１３，２１３，３１３）の少なくとも１つは電力供給ケーブルを備えており、
前記電源（５３）と前記電気モータ（３２，３７）が前記電力供給ケーブルによって電気的に接続されている。
【０００９】
本発明の第２の形態は、
基準面に沿って飛行体（２０）を飛行し、前記飛行体（２０）に搭載されたカメラ（２８）で被写体を撮影する撮影システム（１）であって、
前記飛行体は、
前記基準面に平行な第１の方向に向けた第１の推力を前記飛行体（２０）に与える第１の推進手段（３５）と、
前記基準面に垂直な第２の方向に向けた第２の推力を前記飛行体（２０）に与える第２の推進手段（３１）と、
前記第２の方向に向けて設けられたカメラ（２８）を備えており、
前記撮影システム（１）は、
前記第１の推力に対抗する第１の抵抗を前記飛行体（２０）に与える第１の抵抗手段（４１）を備えており、
前記第１の抵抗手段（４１）は、
第１の固定点（１２４、２２４）を経由して前記飛行体（２０）まで伸び、前記飛行体（２０）の位置に応じて、前記第１の固定点（１２４、２２４）から前記飛行体（２０）までの第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）が変化する第１の線材（１１３，２１３）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を調整する第１の調整手段（１１４，２１４）と、
前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を検出する第１の検出手段（１１２，２１２）を備えており、
前記撮影システムはまた、
前記第１の調整手段（１１４，２１４）を制御して前記第１の長さ（Ｌ１，Ｌ２）を調整することにより前記飛行体（２０）を前記基準面に維持する制御手段（５２、６２）を備えている。
【００１０】
第２の形態の好ましい形態は、
前記撮影システムは電源（５３）を備えており、
前記第１と第２の推進手段（３１，３５）は電気モータ（３２，３７）を備えており、
前記第１の線材（１１３，２１３）は電力供給ケーブルを備えており、
前記電源（５３）と前記電気モータ（３２，３７）が前記電力供給ケーブルによって電気的に接続されている。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された本発明の撮影システムによれば、飛行体を任意の位置に正確に誘導しそこに安定して維持できるので、特殊な構造物であっても正確な特徴マップを作成することができる。また、第１の線材が電力供給ケーブルを備えた形態によれば、飛行体は長時間に亘って連続的に駆動可能である。したがって、撮影面積の大きな被写体も一回の飛行で全体を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る撮影システムの構成を該撮影システムを用いてコンクリート橋床版下面を撮影する状況を示す斜視図である。
【図２】飛行体（ドローン）を斜め上方から見た斜視図である。
【図３】飛行体（ドローン）の斜め下方から見た斜視図である。
【図４】図１に示す撮影システムを横方向から見た側面図である。
【図５】図１に示す撮影システムに組み込まれたワイヤボックスの構成を示す平面図である。
【図６】図１に示す撮影システムの制御ブロック図である。
【図７】図１に示す床版の撮影領域を示す図である。
【図８】ワイヤが張られている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１４】
１．システムの適用：
図１は、本発明に係る撮影システム１を、コンクリート橋１０の下面に発生したクラック等の特徴を撮影する作業に適用した例を示す。一般に、コンクリート橋１０は、コンクリート製の床版１１と、床版１１の下面に沿って縦方向又は縦方向と横方向に伸びる桁で構成される。桁は鉄筋コンクリート又は鉄骨若しくは鉄骨鉄筋コンクリート等で構成されるが、説明を簡単にするために、図１に示すコンクリート橋では桁が省略されている。図１に示すコンクリート橋１０はまた、床版１１の縦方向縁に沿って床版１１から立ち上がる防護壁１２を備えている。
【００１５】
２．ドローン：
撮影システム１は、小型の無人飛行体（以下、「ドローン」という。）２０を使用する。図２，３に示すように、撮影システム１に使用するドローン２０は、本体を構成するフレーム２１を有する。実施形態では、フレーム２１は、例えば、図の上下方向（以下の説明では、この上下方向を「垂直方向」といい、これに直交する方向を「水平方向」という。）に向けられた中心軸２２を中心とする環状の枠２３と、枠２３の中央に配置されたカメラ搭載部２４と、枠２３とカメラ搭載部２４を連結する複数の連結部２５を有する。
【００１６】
実施形態では、中心軸２２から矢印２６で示す方向に伸びる前部連結部２５ａと、この方向に対して左右対称に伸びる前側連結部２５ｂと後側連結部２５ｃを備えている。本実施形態は５本の連結部２５を有するが、その数は限定的ではない。以下、矢印２６の方向を「前方」、これに逆行する方向を「後方」、矢印２６に平行な方向をドローンの「前後方向」、この前後方向に直交する水平方向をドローンの「横方向」、矢印２６に沿ったドローンの軸を「主軸２７」という。
【００１７】
カメラ搭載部２４はデジタルカメラ（以下、「カメラ」という。）２８を支持している。カメラ２８は、その光軸を中心軸２２にほぼ一致させて垂直方向に向けられている。カメラ搭載部２４はまた照明ランプ２９を支持している。照明ランプ２９は、カメラ２８の撮影領域を照明するように、上方に向けられている。
【００１８】
ドローン２０は、垂直方向と水平方向に推進するために、１つ又は複数の垂直方向推進手段（垂直方向推進部）３１と１つ又は複数の水平方向推進手段（水平方向推進部）３２を備えている。実施形態の撮影システム１は、２つの垂直方向推進手段３１と、２つの水平方向推進手段３５を有する。
【００１９】
垂直方向推進手段３１は、左右対象に配置された前側連結部２５ｂに設けてある。具体的に、垂直方向推進手段３１は、左右の対称に配置された一対の前側連結部２５ｂに固定されており、前側連結部２５ｂに固定された垂直方向推進用電気モータ３２（図６参照）を有する。垂直方向推進用電気モータ３２の回転軸は垂直上方に向けられており、この回転軸にプロペラ３３が固定されている。
【００２０】
水平方向推進手段３５は枠２３に設けてある。具体的に、水平方向推進手段３５は、枠２３の後方部分であってドローン前後方向（矢印２６方向）に関して左右対称に且つ斜めに取り付けた一対の支持部３６に固定されている。垂直方向推進手段と同様に、水平方向推進手段３５は、支持部３６に固定された水平方向推進用電気モータ３７（図６参照）を有する。水平方向推進用電気モータ３７の回転軸は中心軸２２に対してその放射方向に向けられており、この回転軸にプロペラ３８が固定されている。
【００２１】
垂直方向推進手段３１と水平方向推進手段３５の設置場所、設置方向、設置数は限定的ではなく、推進手段３１，３５は垂直方向と水平方向への推進力が得られるように配置すればよい。
【００２２】
図２、３では省略されているが、フレーム２１には姿勢センサ３９（図６参照）が搭載されている。姿勢センサ３９は、３個の振動ジャイロ、３個の加速度計、ＧＰＳ、磁気方位センサ、及び制御回路で構成されており、ドローン２０の位置、姿勢、速度、動きを測定できるもので、例えば、東京計器株式会社の「振動ジャイロ姿勢センサＶＳＡＳ−２ＧＭ」が利用可能である。
【００２３】
３．誘導装置：
以下の説明では、図１に示すように、ドローン前後方向２６（図２参照）と平行な水平方向を“ｘ方向”、それに直交する水平方向を“ｙ方向”、これらｘ方向とｙ方向に直交する垂直方向を“ｚ方向”とする。また、理解を容易にするために、必要に応じて、図１の左斜め下から右斜め上に向かう方向を“ｘ（＋）方向”、これに逆行する方向を“ｘ（−）方向”、図１の左斜め上から右斜め下に向かう方向を“ｙ（＋）方向”、これに逆行する方向を“ｙ（−）方向”、図１の下から上に向かう方向を“ｚ（＋）方向”、これに逆行する方向を“ｚ（−）方向”という。さらに、コンクリート橋１０の縦方向、横（幅方向）方向がｘ、ｙ方向にそれぞれ一致し、コンクリート橋１０、特に、撮影対象である床版１１の下面がｘ方向とｙ方向を含む水平面に沿って伸びているものとする。
【００２４】
コンクリート橋１０の下で、ドローン２０を３次元方向（ｘ、ｙ、ｚ方向）に位置制御する誘導装置について説明する。図１に示すように、誘導装置４０は、垂直方向推進手段３１による垂直上方向（Ｚ（＋）方向）の推進力と水平方向推進手段３５による水平後方（ｙ（−）方向）の推進力がドローン２０に作用している状態で、それらの推進力に対抗する垂直下方（Ｚ（−）方向）に向かう抵抗力と、前方（ｙ（＋）方向）に向かう抵抗力と、横方向（ｘ（＋）、ｘ（−）方向）の抵抗力をドローン２０に加えて、ドローン２０を目的の位置に安定的に維持するとともに、それらの抵抗力を増減することによってドローン２０を所望の位置に誘導するものである。そのために、誘導装置４０は、ドローン２０の前後方向及び横方向の位置を制御する水平方向誘導手段（抵抗手段）４１と、ドローン２０の垂直方向の位置を制御する垂直方向誘導手段（抵抗手段）４２を有する。
【００２５】
水平方向誘導手段４１は、コンクリート橋１０の縦方向（ｘ方向）に伸びる一方の縁の両端側に配置された一対の水平方向誘導ユニット、すなわち、第１の水平方向誘導ユニット１００と第２の水平方向誘導ユニット２００を有する。
【００２６】
図４に示すように、第１の水平方向誘導ユニット１００は、後述する線材（以下、「ワイヤ」という。）を繰り出すための架台１０１を有する。架台１０１は、床版１１に固定されるベース１０２と、ベース１０２に固定されたワイヤボックス１０３と、ベース１０２から垂直上方に伸びる内側垂直部材１０４と、内側垂直部材１０４の上端から水平方向に伸びる水平部材１０５と、水平部材１０５の先端から下方に伸びる外側垂直部材１０６を有する。図示するように、内側垂直部材１０４、外側垂直部材１０６、及び水平部材１０５の長さは、ワイヤボックス１０３を床版１１に固定した状態で、水平部材１０５が防護壁１２の上を越えて床版１１の外側に突出し、外側垂直部材１０６の下端が床版１１の下面から所定長さ下方に突出するように決められる。
【００２７】
図５に示すように、ワイヤボックス１０３は、リニアエンコーダ１０７を有する。リニアエンコーダ１０７には、サンテスト株式会社から販売されている「ワイヤ式リニアエンコーダＳＧＬシリーズ」が利用できる。
【００２８】
リニアエンコーダ１０７は、ワイヤ繰り出し部（巻き取り部）１１１とエンコーダ部１１２を備えており、ワイヤ繰り出し部１１１から繰り出されたワイヤ１１３の長さに比例した信号をエンコーダ部（検出手段）１１２が生成し、その信号を出力するものである。ワイヤボックス１０３はまた、誘導用電気モータ（調整手段）１１４と、該電気モータ１１４の回転軸に固定されたプーリ１１５を有し、ワイヤ繰り出し部１１１から繰り出されたワイヤ１１３がプーリ１１５の周囲に巻回されている。したがって、ワイヤボックス１０３は、誘導用電気モータ１１４の回転を制御することにより、ワイヤ１１３の繰り出し量を制御できるとともに、ワイヤ１１３に張力が作用した状態でワイヤの繰り出し量を一定に維持するよう制御できる。誘導用電気モータ１１４の回転をワイヤ１１３に伝えるために、プーリ外周面に近接してこれに平行に配置された回転可能な押圧部材１１６を設け、これによりワイヤ１１３をプーリ１１５の外周面（ワイヤ支持面）に押し付けて両者の間に適当な摩擦を発生させることが好ましい。
【００２９】
図４に示すように、内側垂直部材１０４の下端と上端にはワイヤ案内部材１２１，１２２が取り付けてあり、外側垂直部材１０６の下端と上端にはワイヤ案内部材１２３、１２４が取り付けてある。ワイヤ案内部材１２１，１２２，１２３，１２４は例えばプーリで構成することが好ましい。後述するように、撮影（動作）状態では、外側垂直部材１０６の下端のワイヤ案内部材１２４（固定点）から繰り出されるワイヤ１１３の引き出し方向がドローン２０の水平位置（ｘ、ｙ座標）に応じて変化する。したがって、外側垂直部材１０６の下端のワイヤ案内部材１２４は、ワイヤ繰り出し方向に応じて方向（角度）を変えることができるように構成することが好ましい。
【００３０】
第２の水平方向誘導ユニット２００の基本的構成は第１の水平方向誘導ユニット１００のそれと実質的に同じである。したがって、第２の水平方向誘導ユニット２００の構成に関して、第１の水平方向誘導ユニット１００の構成と同一又は類似の構成には、第１の水平方向誘導ユニット１００の構成要素に付した符号に“１００”を加えた符号を付して説明を省略する。
【００３１】
垂直方向誘導手段４２は垂直方向誘導ユニット３００を有する。垂直方向誘導ユニット３００は、２つの水平方向誘導ユニット１００，２００の中間に配置されている。以下に説明する点を除いて、垂直方向誘導ユニット３００の基本的構造は水平方向誘導手段４１のそれと実質的に同じである。したがって、垂直方向誘導ユニット３００の構成に関して、第１の水平方向誘導ユニット１００の構成と同一又は類似の構成には、第１の水平方向誘導ユニット１００の構成要素に付した符号に“２００”を加えた符号を付して説明を省略する。
【００３２】
垂直方向誘導ユニット３００が、水平方向誘導ユニット１００，２００と違う点は、図１，４に示すように、垂直方向誘導ユニット３００の外側垂直部材３０６の長さが水平方向誘導ユニット１００，２００の外側垂直部材１０６，２０６の長さよりも長いことで、そのために、水平誘導ユニット１００，２００と垂直方向誘導ユニット３００をコンクリート橋１０に設置した状態で、図１，４に示すように、垂直方向誘導ユニット３００における外側垂直部材３０６の下端ワイヤ案内部材３２４（固定点）の位置が水平誘導ユニット１００，２００における外側垂直部材１０６，２０６の下端ワイヤ案内部材１２４，２２４（固定点）の位置よりも、所定の高さ（ｈ２）だけ低くなる。
【００３３】
実施形態の撮影システム１では、水平方向誘導ユニット１００，２００のワイヤ１１３，２１３と垂直方向誘導ユニット３００のワイヤ３１３の少なくとも１つは、電力供給ケーブルを兼ねる。実施形態では、垂直方向誘導ユニット３００のワイヤ３１３が電力供給ケーブルを兼ねている。したがって、図５に示すように、垂直方向誘導ユニット３００において、リニアエンコーダ３０７のワイヤ繰り出し部３１１に巻かれたワイヤ３１３の基端は本体電源回路５３に接続されている。
【００３４】
水平方向誘導ユニット１００，２００と垂直方向誘導ユニット３００から繰り出されたワイヤ１１３，２１３，３１３の末端は、ドローン２０の前方に設けたワイヤ連結部４５に連結でき、この連結状態では、電力供給ケーブルを兼ねたワイヤ３１３はドローン２０に搭載されたドローン電源回路６３（図６参照）に接続されるように構成されている。
【００３５】
図６は、例えば床版１１に設置されるシステム本体（図示せず）の本体制御回路５１及びそれに接続された機器と、ドローン２０に搭載されるドローン制御回路６１とそれに接続された機器とを示す。
【００３６】
図示するように、本体制御回路５１は、本体プロセッサ５２と、誘導用電気モータ１１４，２１４，３１４（調整手段）に電力を供給する本体電源回路５３を有する。本体プロセッサ５２と本体電源回路５３は電気的に接続されている。本体電源回路５３は、誘導用電気モータ１１４，２１４，３１４と電気的に接続されており、本体プロセッサ５２から出力される制御信号に基づいて本体電源回路５３から誘導用電気モータ１１４，２１４，３１４に必要な電力が供給されるようにしてある。本体プロセッサ５２は、エンコーダ部１１２，２１２，３１２（検出手段）と電気的に接続されており、エンコーダ部１１２，２１２，３１２から出力される信号に基づいて、ワイヤ１１３、２１３，３１３の繰り出し量が本体プロセッサ５２で計算されるようにしてある。本体プロセッサ５２はまた、第１の記憶部（ＲＡＭ）５４、第２の記憶部（ＲＯＭ）５５、ディスプレイ５６、操作部（コントローラ）５７が接続されている。
【００３７】
ドローン制御回路６１は、ドローンプロセッサ６２と、推進用電気モータ３２，３７に電力を供給するドローン電源回路６３を有する。ドローンプロセッサ６２とドローン電源回路６３は電気的に接続されている。ドローンプロセッサ６２は、本体プロセッサ５２と無線通信６４によって通信可能である。上述のように、ドローン電源回路６３はワイヤ（電力供給ケーブル）３１３を介して本体電源回路５３と電気的に接続可能である。ドローン電源回路６３は、推進用電気モータ３２，３７と電気的に接続されており、ドローンプロセッサ６２から出力される制御信号に基づいてドローン電源回路６３から推進用電気モータ３２，３７のそれぞれに必要な電力が供給されるようにしてある。ドローンプロセッサ６２は、カメラ２８、照明ランプ２９、姿勢センサ３９と電気的に接続されている。図示しないが、カメラ２８、照明ランプ２９、及び姿勢センサ３９は、ドローン電源回路６３に接続されている。したがって、ドローンプロセッサ６２から出力される信号に基づいて、照明ランプ２９はカメラ２８の撮影領域を照明し、カメラ２８は照明ランプ２９の照明領域を撮影してその撮影画像をドローンプロセッサ６２から無線通信６４により本体プロセッサ５２に送信され、本体プロセッサ５２が受信した画像がディスプレイ５６に表示され、第１の記憶部５４に記憶されるようにしてある。
【００３８】
３．動作：
以上の構成を備えた撮影システム１を用いて床版１１の下面に発生した特徴（ひび割れ、剥離等）を撮影する方法を説明する。
【００３９】
準備作業として、図１に示すように、第１及び第２の水平方向誘導ユニット１００，２００と垂直方向誘導ユニット３００を、撮影対象である床版１１の一方の防護壁１２の両端側と中央部の近くに固定する。例えば、図４に示すように、ベース１０２，２０２，３０２が床版１１に固定され、水平部材１０５，２０５，３０５が防護壁１２の上に配置され、内側垂直部材１０４，２０４，３０４と外側垂直部材１０６，２０６，３０６が防護壁１２の内側と外側に位置される。説明を簡略化するため、３つの外側垂直部材１０６，２０６，３０６はｙ方向に一列に配置されるものとする。この状態で、水平方向誘導ユニット１００，２００の外側垂直部材１０６，２０６の下端（ワイヤ案内部材１２４，２２４）［固定店］は同じ高さ（ｚ０）に位置する。この高さｚ０を通る水平面を「基準面」とする。上述のように床版１１の下面は、基準面よりも高さｈ１だけ高い位置（ｚ０＋ｈ１）にある。また、上述のように垂直方向誘導ユニット３００の外側垂直部材３０６は水平方向誘導ユニット１００，２００の外側垂直部材１０６，２０６よりも長いため、垂直方向誘導ユニット３００の外側垂直部材３０６の下端（ワイヤ案内部材３２４）［固定点］は水平方向誘導ユニット１００，２００の外側垂直部材１０６，２０６の下端（ワイヤ案内部材１２４，２２４）［固定店］よりも高さｈ２だけ下方に位置している。図７，８では、外側垂直部材１０６，２０６、３０６の下端（ワイヤ案内部材１２４，２２４，３２４）［第１〜第３の固定点］の座標をＱ１（ｘ１，ｙ１，ｚ０），Ｑ２（ｘ２，ｙ２，ｚ０），Ｑ３（ｘ３，ｙ３，ｚ０―ｈ２）で示す。
【００４０】
水平方向誘導ユニット１００，２００と垂直方向誘導ユニット３００のワイヤ案内部材１２４，２２４，３２４から繰り出されたワイヤ１１３，２１３，３１３の末端は、ドローン２０の前方ワイヤ連結部４５に連結される。また、垂直方向誘導ユニット３００のワイヤ（電力供給ケーブル）３１３は、ドローン制御回路６１のドローン電源回路６３に電気的に接続される。
【００４１】
本体制御回路５１の第２の記憶部５５には、図７に示すように、撮影対象（床版１１の下面）をｘ方向とｙ方向にそれぞれ所定の間隔をあけた格子線で区画した多数の撮影領域（四角形領域Ｐ１１〜Ｐｍｎ）のデータ、例えば各撮影領域の中心座標Ｐｉｊ（ｘｉ，ｙｊ、ｚ０＋ｈ１）〕が記憶される。以下、各撮影領域中心座標の直下にある基準面上の座標（以下、この座標を「撮影位置」という。）をＰｉｊ’（ｘｉ，ｙｊ、ｚ０）で表す。
【００４２】
以上の準備作業が完了すると、オペレータは、操作部５７を操作し、ドローン２０を発進させる。操作部５７で入力された信号は本体プロセッサ５２に入力される。本体プロセッサ５２は、本体電源回路５３を起動し、電力供給ワイヤ３１３とドローン電源回路６３を介して、ドローン２０の推進用電気モータ３２，３７を駆動する。また、操作部５７から入力された飛行信号は、本体プロセッサ５２から無線通信６４によってドローンプロセッサ６２に送信される。ドローンプロセッサ６２は、姿勢センサ３９から入力される信号（現在の位置を示す信号を含む。）を参照しながら、推進用電気モータ３２，３７を制御し、ドローン２０を目的の位置まで自立飛行させる。他方、本体プロセッサ５２は、ドローンプロセッサ６２から本体プロセッサ５２に送信されるドローン２０の現在位置信号をもとに、誘導用電気モータ１１４，２１４，３２４を駆動してワイヤ１１３，２１３，３１３を送り出す。この時点では、ワイヤ１１３，２１３，３１３の繰り出し量は、ドローン２０の動きを規制しないように制御される。
【００４３】
図１に示すように、床版１１の下面を撮影する場合、図１に示すように、ドローン２０を床版１１の下に飛行させる。また、操作部５７から入力される操作信号、又は、第２の記憶部（ＲＯＭ）５５に記憶されている飛行計画に基づき、図７に示すように分割された多数の撮影領域Ｐ１１〜Ｐｍｎのうち、計画された最初の撮影領域Ｐ１１の下の撮影位置（ｘ０、ｙ０、ｚ０）にドローン２０の中心を移動させる。撮影位置で、ドローンプロセッサ６２は、姿勢センサ３９からの信号を利用しながら、推進用電気モータ３２，３７を制御してドローン主軸２７をｙ（+）方向に向ける。また、本体プロセッサ５２は、姿勢センサ３９からの信号に基づき、誘導用電気モータ１１４，２１４，３１４を駆動し、ワイヤ１１３，２１３，３１３の長さ、特に、ワイヤ案内部材（固定点）からドローン２０のワイヤ連結部までの長さ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を調整するとともに、ドローンプロセッサ６２は特に推進用電気モータ３２，３７を制御してドローン２０にｙ（-）方向の推進力を与える。この状態でワイヤ１１３，２１３，３１３は張った状態になり、ｙ（-）方向の推進力がワイヤ１１３，２１
３，３１３の張力（抵抗力）とバランスし、ワイヤ案内部材１２４，２２４、３２４からワイヤ連結部４５までの長さ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）によって一義的に定まる空間位置Ｐｉｊ’（ｘ１’，ｙ１’，ｚ０）にワイヤ連結部４５が維持され、ドローン２０の中心が撮影位置Ｐｉｊ（ｘ１，ｙ１，ｚ０）に安定して維持される。
【００４４】
この状態で、本体プロセッサ５２からの指令に基づき、ドローンプロセッサ６２がカメラ２８と照明ランプ２９を起動し、撮影領域Ｐ１１を撮影する。撮影された画像データは、カメラ２８からドローンプロセッサ６２、無線通信６４、本体プロセッサ５２を介して、第１の記憶部（ＲＡＭ）５４に保存される。また、第１記憶部５４に記憶された画像データは、操作部５７の指令に基づいて、又は、第２の記憶部５５に記憶されているプログラムからの指令に基づいて適宜読み出され、ディスプレイ５６に表示される。
【００４５】
撮影領域Ｐ１１の撮影が終了すると、ドローン２０は次の撮影位置Ｐ２１’に向けて移動する。そのために、ドローンプロセッサ６２が推進用モータ３２，３７を駆動しながら、本体プロセッサ５２が誘導用電気モータ１１４，２１４，３１４を制御することによりワイヤの長さ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）を調整し、ドローン２０を撮影位置Ｐ２１’に案内する。
【００４６】
ドローン２０が撮影位置Ｐ２１’に到着すると、姿勢センサ３９からの出力をもとに、推進用電気モータ３２，３７を制御し、ドローン２０を撮影位置Ｐ２１’に維持する。その後、本体プロセッサ５２からの指令に基づき、ドローンプロセッサ６２がカメラ２８と照明ランプ２９を起動し、撮影領域Ｐ２１を撮影する。
【００４７】
以上の操作を繰り返し、ドローン２０を順次撮影位置Ｐｉｊ’に停止させて対応する撮影領域Ｐｉｊをカメラ２８で撮影し、床版１１下面の全体の画像データが得られる。
【００４８】
４．他の実施形態：
上述した撮影システムは種々改変可能である。
【００４９】
例えば、上述の実施形態では、第１と第２の水平方向誘導ユニット１００，２００のそれぞれにワイヤボックス１０３，２０３を設けたが、一方の水平方向誘導ユニット１００又は２００にのみワイヤボックスを設けるとともに、ドローン２０の前方連結部４５にプーリを設け、ワイヤボックスから繰り出された一本のワイヤを該プーリを介して他方の水平方向誘導ユニットの外側垂直部材の下端に連結し、実質的に１つの水平方向誘導ユニットの誘導用電気モータだけで、ドローン２０の水平位置を制御するようにしてもよい。
【００５０】
上記実施形態では、垂直方向誘導ユニット３００は水平方向誘導ユニット１００，２００と同様に床版１１に設けたが、例えば、コンクリート橋１０の下に垂直方向誘導ユニットを設置できる土地がある場合、垂直方向誘導ユニットをその土地に据えてもよい。
【００５１】
上記実施形態では、垂直方向誘導ユニット３００によって、ドローン２０の垂直位置を正確に制御するものとしたが、水平方向誘導ユニットから伸びるワイヤによって規制された状態では姿勢センサからの情報をもとに垂直方向の推進用電気モータを制御するだけでも比較的安定した高さにドローンを維持することができ、そのような状況では垂直方向誘導ユニットは省略してもよい。
【００５２】
以上の説明では、本発明に係る撮影システムを、床版下面の撮影作業に適用した例を示したが、その他の構造物、例えば、ビル壁面の撮影作業、ダム壁面の撮影作業にも適用可能である。この場合、基準面は、垂直方向の面、又は、垂直面又は水平面に対して斜めの面である。
【００５３】
以上の説明では、発明の理解を容易にするために、ワイヤ案内部材１２４，２２４から繰り出されたワイヤ１１３，２１３を基準面に沿って水平に張るものとしたが、同一平面上に張る必要はなく、それぞれを上下方向に斜めに張ってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１：撮影システム
１０：コンクリート橋
１１：床版
１２：防護壁
２０：ドローン
２１：フレーム
２２：中心軸
２３：枠
２４：カメラ搭載部
２５：連結部
２５ａ：前方連結部
２５ｂ：前側連結部
２５ｃ：後側連結部
２６：矢印
２７：主軸
２８：カメラ
２９：照明ランプ
３１：垂直方向推進手段（垂直方向推進部）
３２：電気モータ
３３：プロペラ
３５：水平方向推進手段（水平方向推進部）
３６：支持部
３７：電気モータ
３８：プロペラ
３９：姿勢センサ
４０：誘導装置
４１：水平方向誘導手段（抵抗手段）
４２：垂直方向誘導手段（抵抗手段）
４５：ワイヤ連結部
５１：本体制御回路
５２：本体プロセッサ
５３：本体電源回路
５４：第１の記憶部（ＲＡＭ）
５５：第２の記憶部（ＲＯＭ）
５６：ディスプレイ
５７：操作部（コントローラ）
６１：ドローン制御回路
６２：ドローンプロセッサ
６３：ドローン電源回路
６４：無線通信
１００：第１の水平方向誘導ユニット
２００：第２の水平方向誘導ユニット
３００：垂直方向誘導ユニット
１０１、２０１，３０１：架台
１０２、２０２，３０２：ベース
１０３、２０３，３０３：ワイヤボックス
１０４、２０４，３０４：内側垂直部材
１０５、２０５，３０５：水平部材
１０６、２０６，３０６：外側垂直部材
１０７，２０７，３０７：リニアエンコーダ
１１１、２１１，３１１：ワイヤ繰り出し部（ワイヤ巻き取り部）
１１２、２１２，３１２：エンコーダ部
１１３、２１３，３１３：ワイヤ（線材）
１１４、２１４，３１４：誘導用電気モータ
１１５、２１５，３１５：プーリ
１１６、２１６，３１６：押圧部材
１２１、２２１，３２１：ワイヤ案内部材
１２２，２２２，３２２：ワイヤ案内部材
１２３，２２３，３２３：ワイヤ案内部材
１２４、２２４，３２４：ワイヤ案内部材（固定点）
【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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