(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方向に沿って伸長した形状を有するフレームと、
前記フレームの前方側に位置する２つの回転翼の組である、第１の回転翼の組と、該フレームの後方側に位置する２つの回転翼の組である、第２の回転翼の組とから構成される、前記フレームの内側に配置された４つの回転翼と、
前記４つの回転翼を駆動する駆動部と、
前記第１の回転翼の組と前記第２の回転翼の組との間に位置し、前記駆動部に前記４つの回転翼を駆動させるための制御信号を生成する制御信号生成部と
を備え、
前記第１の回転翼の組と前記第２の回転翼の組とが前記フレームの内側において前記前方向に沿って離間して配置され、且つ該離間した配置により生じる該第１の回転翼の組と該第２の回転翼の組との間の区域に前記制御信号生成部が位置することにより、該第１の回転翼の組、該制御信号生成部、該第２の回転翼の組の順序で該第１の回転翼の組と該制御信号生成部と該第２の回転翼の組とが該前方向に沿って互いに離間して配置された、無人飛行体であって、
前記フレームの上面と下面において、前記４つの回転翼の各々に対応する位置に開口部が形成されており、
前記無人飛行体の機体上の位置であって、且つ、前記前方側の２つの回転翼に対応する前記フレームの上面上の位置に形成された前記開口部と、前記後方側の２つの回転翼に対応する前記フレームの上面上の位置に形成された前記開口部との間の互いに異なる位置にある、調査カメラと進行方向撮影カメラとを備え、
前記無人飛行体の飛行中に前記進行方向撮影カメラによる進行方向の撮影で得られた進行方向撮影データを外部に送信する無人飛行体側通信部を更に備え、
前記進行方向撮影データより得られる動画又は静止画の解像度は、前記調査カメラの撮影データより得られる動画又は静止画の解像度よりも低く、
少なくとも部分的に液体が存在する面上を飛行する際、飛び散った液体が前記調査カメラの位置、又は前記進行方向撮影カメラの位置に達することを、前記４つの回転翼により少なくとも一部防止しつつ飛行する
無人飛行体。
【請求項２】
推力発生プロペラを更に備え、
前記４つの回転翼の回転により浮きつつ前記推力発生プロペラの回転により推進する、
請求項１に記載の無人飛行体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無人飛行体に関する。より詳細には、本発明は、管状空間内部、矩形状空間内部等の閉鎖性空間内部を初めとする調査空間内部で撮影調査を行うために適した無人飛行体に関する。
【背景技術】
【０００２】
下水道管路の耐用年数はおよそ５０年とされており、今後、耐用年数を迎える施設が飛躍的に増加すると想定されている。効率的な維持管理のためには、下水道管路状態の把握が不可欠である。【０００３】
従来、下水道管路状態の調査方法は、調査員が管内に潜行して直接目視により調査する方法、地上とケーブル接続されたテレビカメラを管内に配置して撮影する方法、地上とケーブル接続されたテレビカメラを自走式車両に搭載して管内に配置し、走行しつつ撮影する方法等が用いられていた。しかしながら、調査員の直接目視による方法においては、下水道管路内に有毒ガスが発生して人体に影響を及ぼす危険性や急な降雨時の浸水による危険性等、さまざまな問題があり、またテレビカメラを管内に配置する方法においても、十分な調査速度が得られなかったり、下水道管路内の水位が上昇した時に車両の制御が困難になったりする等の問題がある。【０００４】
また下水道管路に限らず、壁面や天井等、何らかの境界面との衝突が起こり得る環境で無人飛行機を飛行させるに際しては、当該境界面との衝突により無人航空機の制御可能性が損なわれたり、場合によっては機体に損傷が生じたりする恐れもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−０８７９１７号公報
【特許文献２】特開２０１７−２２６２５９号公報
【特許文献３】特開２０１８−００１９６７号公報
【特許文献４】特開２０１４−２３９６６５号公報
【特許文献５】特開２０１４−２３６７２８号公報
【特許文献６】特開２０１３−００００５９号公報
【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、無人飛行体を用いて下水道管路内をはじめとする調査空間内での撮影調査を行うための装置構成、手法等を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するべく、本発明は、少なくとも４つの回転翼と、少なくとも４つの回転翼の回転を制御する制御部とを備えた無人飛行体であって、無人飛行体の機体上の位置であって、且つ、少なくとも４つの回転翼のうち、進行方向側に位置する１以上の回転翼と、進行方向の逆側に位置する１以上の回転翼との間の位置にある、調査カメラを備え、少なくとも部分的に液体が存在する面上を飛行する際、飛び散った液体が前記機体よりも上方に達することを、少なくとも４つの回転翼により少なくとも一部防止しつつ飛行する、無人飛行体を提供する。【０００８】
上記無人飛行体は、推力発生プロペラを更に備えてよく、少なくとも４つの回転翼の回転により浮きつつ推力発生プロペラの回転により推進するものであってよい。【０００９】
上記無人飛行体は、無人飛行体の機体上の位置であって、少なくとも４つの回転翼のうち、進行方向側に位置する１以上の回転翼と、進行方向の逆側に位置する１以上の回転翼との間の位置であって、且つ、調査カメラの位置とは異なる位置にある、進行方向撮影カメラと、無人飛行体側通信部とを更に備えてよく、進行方向撮影カメラにより調査空間内で進行方向を撮影し、進行方向の撮影で得られた進行方向撮影データを無人飛行体側通信部から送信しつつ、調査空間内を飛行するものであってよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、無人飛行体を用いて撮影調査を行うための具体的な手順、装置等が提案され、これにより、下水道管路内等での安全な撮影調査が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本発明の一実施形態である無人航空機の斜視図。
【図１Ｂ】図１Ａの無人航空機をｚの正方向から見た図。
【図１Ｃ】図１Ａの無人航空機をｙの正方向から見た図。
【図１Ｄ】図１Ａの無人航空機を進行方向の後方側から見た斜視図。
【図１Ｅ】図１Ａの無人航空機をｚの負方向側から見た斜視図。
【図１Ｆ】図１Ａの無人航空機をｚの負方向側、且つ図１Ｅとは異なる方向から見た斜視図。
【図２】先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）を保持する保持部材と、保持部材が取り付けられる保持部材取付部材を示す図。
【図３Ａ】先行衝突部材を取り外した状態の保持部材を示す図。
【図３Ｂ】図３Ａ中のＡで示す矢印方向で見たときの保持部材、保持部材に取り付けられる先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）、及び先行衝突部材用軸部を示す図。
【図４】車輪、ローラー等の回転部材以外の先行衝突部材を取り付けた保持部材を示す図。
【図５Ａ】保持部材が対応するロータの組よりも低い位置を中心に回転するよう機体に取り付けられた時の位置関係を示す図。
【図５Ｂ】図５Ａに示す保持部材が機体に対して傾斜した時の位置関係を示す図。
【図５Ｃ】飛行中に図５Ｂに示す傾斜が起こった時に各ロータに作用する力と、それに起因して生じる機体の回転方向を示す図。
【図５Ｄ】図５Ｃに示すロータへの力の作用により機体が傾斜した時の位置関係を示す図。
【図５Ｅ】図５Ａ〜図５Ｄを用いて説明した機体の傾斜の原理を示す概念図。
【図６Ａ】保持部材が対応するロータの組よりも高い位置を中心に回転するよう機体に取り付けられた時の位置関係を示す図。
【図６Ｂ】図６Ａに示す保持部材が機体に対して傾斜した時の位置関係を示す図。
【図６Ｃ】飛行中に図６Ｂに示す傾斜が起こった時に各ロータに作用する力と、それに起因して生じる機体の回転方向を示す図。
【図６Ｄ】図６Ｃに示すロータへの力の作用により機体が傾斜した時の位置関係を示す図。
【図６Ｅ】図６Ａ〜図６Ｄを用いて説明した機体の傾斜の原理を示す概念図。
【図７Ａ】比較例におけるロータとモータ部材の位置関係を示す斜視図。
【図７Ｂ】図７Ａのロータとモータ部材をｘの正方向から見た図。
【図７Ｃ】図７Ａ中のモータ部材を図７Ｂ中のＡ−Ａ面で切断した断面、及び各々のモータ部材を示す図。
【図８】本実施形態におけるロータとモータ部材の位置関係を示す斜視図。
【図９】図１Ａの無人航空機の機能構成を示すブロック図。
【図１０】図１Ａの無人航空機を飛行させることができる下水道管路施設の構造を示す図。
【図１１】図１０の下水道管路施設内の管状空間の内部を飛行する、図１Ａの無人航空機を示す図。
【図１２Ａ】図１１で示す飛行中に先行衝突部材が下水道管路の内壁に衝突する様子を示す図。
【図１２Ｂ】図１２Ａに示す衝突に応じて保持部材が回転し、機体の上昇に応じて当該保持部材が保持する別の先行衝突部材も内壁に衝突する様子を示す図。
【図１２Ｃ】図１２Ｂに示す保持部材の傾斜後、機体が傾斜する様子を示す図。
【図１３Ａ】図１１で示す飛行中に先行衝突部材が下水道管路の内壁に（図１２Ａで示す衝突位置とは異なる位置において）衝突する様子を示す図。
【図１３Ｂ】図１３Ａに示す衝突に応じて保持部材が回転し、機体の上昇に応じて当該保持部材が保持する別の先行衝突部材も内壁に衝突する様子を示す図。
【図１４】図１Ａの無人航空機がｘ軸周りに回転（ロール回転）して傾斜した様子を示す図。
【図１５】前方カメラにより撮影される下水道管路内の画像の一例を示す図。
【図１６Ａ】本発明の一実施形態である無人飛行体の斜視図（座標軸は図１Ａと同様に定義する）。
【図１６Ｂ】図１６Ａの無人飛行体をｚの正方向から見た図。
【図１６Ｃ】図１６Ａの無人飛行体をｙの正方向から見た図。
【図１６Ｄ】図１６Ａの無人飛行体を進行方向の後方側から見た斜視図。
【図１６Ｅ】図１６Ａの無人飛行体をｚの負方向側から見た斜視図。
【図１６Ｆ】図１６Ａの無人飛行体をｚの負方向側、且つ図１６Ｅとは異なる方向から見た斜視図。
【図１６Ｇ】図１６Ｄに示す態様の変形例として、ピアノ線等のワイヤーを用いて無人飛行体と線状部材とをつないだ例を示す図。
【図１７】図１６Ａの無人飛行体の機能構成を示すブロック図。
【図１８】撮影調査を行うための、無人飛行体を含む撮影調査システムの構成例を示す図。
【図１９】撮影調査システムの一例における、無人飛行体と飛行開始台以外の装置等を示す図。
【図２０】図１９の構成例において、台車に設けられた窓が開けられ、無人飛行体を調査空間内に入れるための開口部が見える状態になったときの様子を示す図。
【図２１】外部制御装置の一例であるラップトップＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）の機能構成を示すブロック図。
【図２２】釣り糸、紐等の線状部材を巻く自動巻き装置の動作を説明するための概念図。
【図２３Ａ】飛行開始台を横から（図１８と同様の方向から）見た図。
【図２３Ｂ】図２３Ａに示す飛行開始台の斜視図。
【図２３Ｃ】図２３Ａに示す飛行開始台を棒状体に対してスイングさせたときの図。
【図２４Ａ】飛行開始台の一例の設計図（図１８中の上方から見た図に対応）。
【図２４Ｂ】飛行開始台の一例の設計図（図１８と同様の方向から見た図に対応）。
【図２４Ｃ】図２４Ａ，図２４Ｂに示すアンテナの設計図。
【図２４Ｄ】図２４Ａ，図２４Ｂに示すアンテナの設計図（飛行開始台における棒状体との接続を示す）。
【図２５】本発明による撮影調査の一例において、無人飛行体を載せた飛行開始台を地下空間内（図１０等）に挿入している様子を示す図。
【図２６】本発明による撮影調査の一例において、無人飛行体を載せた飛行開始台が地下で着地した様子を示す図。
【図２７】本発明による撮影調査の一例において、無人飛行体が飛行開始台から離れて飛行を開始した直後を示す図。
【図２８】図１０の下水道管路施設内の管状空間の内部を飛行する、図１６Ａの無人飛行体を示す図。
【図２９】無人飛行体が図２８中のｘ方向への進行を停止し、浮いている状態で、自動巻き装置により線状部材を巻き取って無人飛行体を後方に引っ張っている様子を示す図。
【図３０】無人飛行体が自動巻き装置により引っ張られて飛行開始台の上まで戻ってきた様子を示す図。
【図３１】調査カメラの撮影により得られた静止画又は動画データを用いて外部制御装置の表示部に展開画像を描画した画面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第一実施形態）
以下、本発明の一実施形態である無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法を、図面を参照しつつ説明する。ただし本発明による無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法が以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能であることに留意する。例えば、本発明に係る無人航空機は自律飛行型の無人航空機である必要はなく、無人航空機の機能構成も、図９に示されるものに限らず同様の動作が可能であれば任意であり、例えば通信部の機能を主演算部に統合する等、複数の構成要素が実行すべき動作を単独の構成要素により実行してもよいし、あるいは主演算部の機能を複数の演算部に分散する等、図示される単独の構成要素の実行すべき動作を複数の構成要素により実行してもよい。無人航空機の自律制御プログラムは、ハードディスクドライブ等の記録デバイスに記録されて主演算部により読み出されて実行されるものであってもよいし（図示される自律制御プログラムが複数のプログラムモジュールに分解されてもよいし、その他の任意のプログラムが主演算部等により実行されてもよい。）、マイコン等を用いた組み込み型のシステムによって同様の動作が実行されてもよい。以下の実施形態で示される全ての構成要素を本発明に係る無人航空機、無人航空機の飛行制御機構が備える必要はなく（例えば、図１Ｂ中のロータ１３〜１６の制御により無人航空機の推進を制御する場合、推力発生プロペラ２５を備える必要はないし、自律制御を行わずに完全に外部からの制御で無人航空機を飛行させるならば自律制御プログラムや各種データベースを備える必要もない。）、また示される方法ステップの全てを本発明に係る方法が備える必要もない。無人航空機を浮揚させるための回転翼も、図１Ｂ等で示されるような４つのロータ１３〜１６に限らず４以上の任意の回転翼であってよい。推力を発生させるためのプロペラも、図１Ｄ等に示す推力発生プロペラ２５に限らず任意のプロペラであってよい。また本発明に係る無人航空機の飛行制御機構は、回転翼機、固定翼機等、任意の無人航空機を制御するために用いることができるのであり、本発明に係る無人航空機も回転翼機に限られない。無人航空機の機体サイズも任意である。以下の実施例においては無人航空機が閉鎖性空間内を撮影飛行する一例を示すが、閉鎖性空間に限らず任意の環境で、そして任意の目的で本発明の無人航空機を飛行させることができるのであり、飛行制御機構も閉鎖性空間内に限らず任意の環境で使用可能である。なお、閉鎖性空間が完全に閉鎖されている必要はなく、少なくとも部分的に閉鎖された、無人航空機の飛行が少なくとも一部制約される空間であればよい。例えば、以下の実施形態に示すようにマンホールを介して外部と接続されている下水道管路内の管状空間も閉鎖性空間であるし、高速道路のトンネルも閉鎖性空間である。保持部材によって保持される先行衝突部材の数も２に限らず任意であるし、機体に取り付けられる飛行制御機構の数も任意である。なお、保持部材は、例えば金属、プラスチック等から形成することができるが、保持部材としての機能が発揮できるならば弾性体等、任意の材料から形成されたものであっても構わない。その他の部材や構成要素も、本発明の機能を発揮できるならば任意の材料からなるものであってよい。
【００１３】
無人航空機の構成
図１Ａから図１Ｆに、本発明の一実施形態である無人航空機の外観を示す。図１Ａは斜視図であり、図１Ｂは図１Ａのｚの正方向から見た図であり、図１Ｃはｙの正方向から見た図であり、図１Ｄは進行方向の後方側から見た斜視図であり、図１Ｅ，図１Ｆは図１Ａのｚの負方向側（ただし互いに異なる方向）から見た斜視図である。無人航空機１は、一例においては口径４００ｍｍ程度の閉鎖性空間内を飛行できるよう、全幅（図１Ａ中、ｙ方向の幅）約２５０ｍｍ、全長（図１Ａ中、ｘ方向の幅）約５５０ｍｍのサイズで設計されており、本体部２（防水ケース３に収納されている。）と、本体部２からの制御信号により駆動する５つのモータ１７〜２１（図９参照。）と、モータ１７〜２０の各々の駆動により回転して無人航空機１を浮揚させる４つのロータ（回転翼）１３〜１６と（ロータ１３，１６はｚの正方向から見て時計回りに回転し、ロータ１４，１５はｚの正方向から見て反時計回りに回転する等、隣り合うロータ同士は逆向きに回転する。）、モータ２１の駆動により回転して無人航空機１の推力を発生させる推力発生プロペラ２５と、調査カメラ２２と、前方カメラ２３と、超音波センサ２４とを備えており、各構成要素はフレーム４を用いて統合されている。
【００１４】
無人航空機１は更に、先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）５，６を離間して無人航空機１の機体上方（ｚ軸の正方向）に保持し、機体内又は機体上の所定位置を中心に機体の側方側（ｙの正方向側、または負方向側。ただしｙ方向に完全に平行である必要はなく、ｘ方向に対して交差する方向であればよい。）へと回転することにより機体に対して傾斜可能な保持部材９と、同様に先行衝突部材（車輪、ローラー等の回転部材）７，８を保持して同様に機体に対して傾斜可能な保持部材１０とを前後（図１Ａのｘの正方向を前方とする。また図１Ａのｙの正方向を左方向とし、ｙの負方向を右方向とする。）に離間して備えている。保持部材９は、図１Ｅに示すとおり保持部材取付部材１１によって防水ケース３に取り付けられており（図１Ｅ）、保持部材１０も同様に、保持部材取付部材１２によって防水ケース３に取り付けられている（図１Ｆ）。なお、機体に対して取り付ける保持部材の数は任意であり、例えば保持部材９、１０のうち一方を取り外しても構わないし、機体の重心２６付近に保持部材を１つのみ取り付けて用いてもよいし、あるいは保持部材を３以上取り付けて用いても構わない。なお、本実施例においては図１Ａに示す無人航空機１の構成要素のうち、保持部９，１０及びこれらにより保持される先行衝突部材５〜８、そして先行衝突部材５〜８が車輪、ローラー等の回転部材である場合には先行衝突部材用軸部５Ａ〜８Ａや先行衝突部材取付部材９Ｂ−１，９Ｂ−２，１０Ｂ−１，１０Ｂ−２を除いたものを「機体」と称する。
【００１５】
図２に、先行衝突部材５，６を保持する保持部材９と、保持部材９が取り付けられる保持部材取付部材１１を示す。先行衝突部材７，８を保持する保持部材１０と、保持部材１０が取り付けられる保持部材取付部材１２の構成も同様であってよい。図１Ｅ，図１Ｆに示すとおり、保持部材取付部材１１，１２は防水ケース３に対して固定されている。保持部材９には孔９Ａが設けられており、この孔９Ａに保持部材取付部材１１の保持部材用軸部１１Ａを挿入することにより（図１Ｅ参照。図２において保持部材用軸部１１Ａは紙面に沿って伸びているが、これが紙面垂直方向へと伸びている状態で、当該軸部１１Ａを孔９Ａに挿入する。）、機体に保持部材９が取り付けられる。保持部材９は、保持部材用軸部１１Ａを回転軸（固定軸）として、孔９Ａの位置を中心に機体の側方側へと回転することにより機体に対して傾斜することができる。保持部材９が保持部材取付部材１１から離脱することを防止するためには、保持部材９を取り付けた後、保持部材用軸部１１Ａに対してさらに離脱防止用の部材（キャップ等）を嵌めるなどしてもよい。なお、ここにおける「回転」とは一方向側への回転に限らず双方向側（一例においては図１Ａのｙ方向の正負方向側。）の回転であってよく、また３６０度の完全な回転でなくてもよい（以降の「回転」についても同様。）。図１Ｅに示すとおり、保持部材９は保持部材取付部材１１によって防水ケース３に取り付けられつつ、図１Ａに示すとおりフレーム４に設けられた孔から機体上方（ｚの正方向）へと露出しているが、孔の側方側の境界位置（回転停止位置４Ａ，４Ｂ）において回転運動が阻止されるので、保持部材９の回転運動は所定の最大角度までの回転へと制限される。保持部材１０についても、同様に保持部材取付部材１２によって防水ケース３に取り付けられつつ、フレーム４に設けられた孔から機体上方（ｚの正方向）へと露出しており、孔の側方側の境界位置（回転停止位置４Ｃ，４Ｄ。図１Ｄ参照）において回転運動が阻止されるので、保持部材１０の回転運動も所定の最大角度までの回転へと制限される（保持部材９，１０の回転の最大角度はそれぞれ異なっていてよい。）。
【００１６】
先行衝突部材５，６を取り外した状態の保持部材９を図３Ａに示す。先行衝突部材７，８を取り外した状態の保持部材１０も同様であってよい。保持部材９には先行衝突部材取付部材９Ｂ−１，９Ｂ−２が設けられている。図３Ａ中のＡで示す矢印方向で見たときの保持部材９、保持部材９に取り付けられる先行衝突部材５、及び先行衝突部材用軸部５Ａを図３Ｂに示す。ここにおいては車輪、ローラー等の回転部材である先行衝突部材５は先行衝突部材用軸部５Ａに固定されており、先行衝突部材用軸部５Ａを保持部材９の先行衝突部材取付部材９Ｂ−１に設けられた孔９Ｃ−１に挿入する（図２に示すとおり貫通させてもよい。上述の孔９Ａへの保持部材用軸部１１Ａの挿入においても同様）ことにより（図３Ｂにおいて先行衝突部材用軸部５Ａは紙面に沿って伸びているが、これが紙面垂直方向へと伸びている状態で、当該軸部５Ａを孔９Ｃ−１に挿入する。）、保持部材９により保持される。なお、ここでいう「保持」とは保持部材９に対して先行衝突部材５が完全に固定されていることを要求するものではなく、先行衝突部材５が保持部材９から完全に離脱して自由に移動することを防止していればよい（他の保持部材や他の先行衝突部材においても同様。）。図３Ｂの構成においては、先行衝突部材（回転部材）５と先行衝突部材用軸部５Ａが一体となって、先行衝突部材用軸部５Ａを回転軸として、保持部材９に保持された状態で回転することができる。先行衝突部材５が保持部材９から離脱することを防止するためには、先行衝突部材５を上記のとおり保持部材９に取り付けた後、先行衝突部材用軸部５Ａに対してさらに離脱防止用の部材（キャップ等）を嵌めるなどしてもよい。保持部材９が先行衝突部材６を保持する態様や、保持部材１０が先行衝突部材７，８を保持する態様も同様であってよい。
【００１７】
なお、先行衝突部材５〜８としては車輪、ローラー等の回転部材以外の部材を用いてもよい。一例として、保持部材に対して固定された先行衝突部材を用いる例を図４に示す。図４において、先行衝突部材５，６は保持部材９に対して固定された部材として構成されており、低摩擦プラスチック材等によって形成されている。このような構成の先行衝突部材、保持部材を用いても、後述するような無人航空機の飛行制御は可能である。ただし、車輪、ローラー等の回転部材を用いる場合とは異なり、先行衝突部材が境界面上を滑りながら（例えばそりのように）進行することになるため、先行衝突部材は境界面との間の摩擦が小さい素材により形成することが好ましい。保持部材１０が先行衝突部材７，８を保持する態様においても同様であってよい。境界面と接触した状態で滑りながら進行することにより先行衝突部材５〜８がすり減った場合は先行衝突部材５〜８を新たなものへと交換するのが好ましい。
【００１８】
調査カメラ２２は、無人航空機１による閉鎖性空間の内部の飛行中に静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、一例においてはＧｏＰｒｏ  ｓｅｓｓｉｏｎ（タジマモーターコーポレーション）等の市販カメラを用いることができる。前方カメラ２３は、無人航空機１による閉鎖性空間の内部の飛行中に進行方向の静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、撮影された静止画又は動画のデータは随時外部装置（ディスプレイを備えたコンピュータ等）に送信され、操縦者はこれを確認しながら無人航空機１を操縦することができる。超音波センサ２４は前方の障害物等を検出するためのセンサであり、無人航空機１による閉鎖性空間の内部の飛行中に進行方向へ超音波を発信し、反射波を受信することで障害物等との距離を測定することができる。調査カメラ２２と前方カメラ２３は、赤外線カメラや紫外線カメラ等のカメラであってもよい。
【００１９】
保持部材９，１０における、上述の回転中心位置は、機体が傾斜していない状態で各々の保持部材に対応するロータの組の位置よりも下方（図１Ａのｚの負方向）にあることが好ましい。以下、図５Ａ〜図５Ｅを用いてその理由を説明する。なお、説明を簡略化する目的で、以降においては保持部材９（１０）の回転中心位置とロータ１３（１５），１４（１６）の回転中心位置が同一平面（図１Ａのｙｚ平面）にある（図１Ａのｘ座標が等しい）としたモデルを用いて説明する（図６Ａ〜図６Ｅの比較例においても同様）が、そうでない場合でも基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【００２０】
機体が傾斜していない状態で保持部材が対応するロータの組よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられた時の位置関係を図５Ａに示す（図１Ａのｘの正方向から見ている。）。以下、保持部材９と、これに対応するロータ１３，１４の組とを用いて説明するが、保持部材１０と、これに対応するロータ１５，１６の組においても同様の原理で動作を説明できる。以下では機体に対して傾斜していない状態での保持部材の中心線と、対応する組の２つのロータそれぞれの中心線と、の間のそれぞれの距離が等しい（図５Ａ中、１（エル））ものとし、また保持部材９（１０）の分岐箇所から両側の先行衝突部材５（７），６（８）までの距離も等しい（図５Ａ中、ｄ）とするが、それぞれの距離が等しくない場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【００２１】
図５Ｂに示すとおり、何らかの理由により保持部材９が機体に対して側方側へと傾斜したとする。この状態でロータ１３，１４が回転を続けると、図５Ｃに矢印で示すとおりロータ１３，１４に対して力ｆが作用する（働く）。なお図５Ｃにおいては、説明の便宜上図５Ｂに示す構成全体を傾けて描いているが、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜は図５Ｂの構成から変わらない。また、簡略化のためロータ１３，１４に働く力はそれぞれ等しいとしたが、回転数の違い等によりロータ１３，１４に作用する力が異なる場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【００２２】
この時、ロータ１４と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１４の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がｂであるのに対し、ロータ１３と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１３の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がａであり、ｂよりもａが大きいため（図５Ａにおける保持部材９の回転中心である保持部材取付部材１１上の位置から、ロータ１３，１４のそれぞれの回転中心までの距離、角度の大きさが等しいとした。そのような構成から外れた構成であっても、基本的には同様の原理で動作を説明できる。）、機体に対しては全体として図５Ｃ中のＲで示す矢印方向に回転させようとする力（トルク）が働く。この力は、機体に対する保持部材９の傾斜を打ち消す方向に働く力であり、図５Ｄに示すとおり、保持部材９の傾斜と同様の方向に機体が傾斜することにより、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜が少なくとも一部解消される。保持部材９とロータ１３，１４との位置関係を、保持部材９の取り付け位置（保持部材取付部材１１の位置）も含めて概念的に描けば図５Ｅのようになり、上述の相対的傾斜が少なくとも一部解消される原理が理解できる。保持部材１０においても、対応するロータ１５，１６の組の位置よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けることにより、保持部材１０と機体との間の相対的傾斜を同様の原理で少なくとも一部解消することができる。
【００２３】
次に比較例として、機体が傾斜していない状態で保持部材が対応するロータの組よりも高い（図１Ａのｚの正方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられた時の位置関係を図６Ａに示す（図１Ａのｘの正方向から見ている。）。以下、保持部材９と、これに対応するロータ１３，１４の組とを用いて説明するが、保持部材１０と、これに対応するロータ１５，１６の組においても同様の原理で動作を説明できる。以下では機体に対して傾斜していない状態での保持部材の中心線と、対応する組の２つのロータそれぞれの中心線と、の間のそれぞれの距離が等しい（図６Ａ中、１（エル））ものとするが、それぞれの距離が等しくない場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【００２４】
図６Ｂに示すとおり、何らかの理由により保持部材９が機体に対して側方側へと傾斜したとする。この状態でロータ１３，１４が回転を続けると、図６Ｃに矢印で示すとおりロータ１３，１４に対して力ｆが作用する（働く）。なお図６Ｃにおいては、説明の便宜上図６Ｂに示す構成全体を傾けて描いているが、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜は図６Ｂの構成から変わらない。また、簡略化のためロータ１３，１４に働く力はそれぞれ等しいとしたが、回転数の違い等によりロータ１３，１４に作用する力が異なる場合でも、基本的には同様の原理で動作を説明できる。
【００２５】
この時、ロータ１４と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１４の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がｃであるのに対し、ロータ１３と保持部材９の中心線との「距離」（ロータ１３の回転中心と保持部材９の中心線との間の、当該中心線に垂直な方向の距離）がｄであり、ｄよりもｃが大きいため（図６Ａにおける保持部材９の回転中心である保持部材取付部材１１上の位置から、ロータ１３，１４のそれぞれの回転中心までの距離、角度の大きさが等しいとした。そのような構成から外れた構成であっても、基本的には同様の原理で動作を説明できる。）、機体に対しては全体として図６Ｃ中のＲで示す矢印方向に回転させようとする力（トルク）が働く。この力は、機体に対する保持部材９の傾斜を増大させる方向に働く力であり、図６Ｄに示すとおり、保持部材９の傾斜と逆の方向に機体が傾斜することにより、保持部材９と機体との間の相対的な傾斜が増大する。保持部材９とロータ１３，１４との位置関係を、保持部材９の取り付け位置（保持部材取付部材１１の位置）も含めて概念的に描けば図６Ｅのようになり、上述の相対的傾斜が増大する原理が理解できる。保持部材１０においても、対応するロータ１５，１６の組の位置よりも高い（図１Ａのｚの正方向側）位置を中心に回転可能に機体に取り付けることにより、保持部材１０と機体との間の相対的傾斜が同様の原理で増大する。相対的傾斜を解消するためには図５Ａに対応する構成を採ることが好ましいが、本発明は図６Ａに対応する構成を採っても実施可能であることに留意すべきである。
【００２６】
図１Ｃに示すとおり、モータ１７，１９はそれぞれロータ１３，１５の上に位置して（重力ポテンシャルの高い位置において）、ロータ１３，１５をそれぞれ駆動するよう構成されている。モータ１８，２０（図９参照。）も、同様にそれぞれロータ１４，１６の上に位置してこれらロータをそれぞれ駆動するよう構成されている。このような構成を採る利点を、図７Ａ〜図７Ｃに示す、モータがロータの下に位置する比較例と比較しつつ説明する。ただし、本発明に係る無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法は当該比較例のようなロータとモータの位置関係を採っても実施可能であることに留意する。
【００２７】
図７Ａは比較例におけるロータとモータ部材の位置関係を示す斜視図であり、図７Ｂは図７Ａのロータとモータ部材を図７Ａ中のｘの正方向から見た図であり、図７Ｃは図７Ａ中のモータ部材を図７Ｂ中のＡ−Ａ面で切断した断面、及び各々のモータ部材を示す図である。ロータ１３，１４，１５，１６はモータ部材２７Ａの棒状突起部（図７Ｃ参照。）に固定され（図７Ｂ参照。）、棒状突起部を回転軸として回転する。ロータ１３，１４，１５，１６は、回転することにより図７Ａ中の矢印方向（ｚの正方向）に力を受け、モータ部材２７Ａを同方向に引っ張る。図７Ｃに示すとおり、モータ部材２７Ａとモータ部材２７Ｂとは互いに嵌め合わされており、両者が接着されているわけではない。したがって、モータ部材２７Ａがｚの正方向に引っ張られた場合、モータ部材２７Ｂから脱離する恐れがある。この脱離を防止するため、比較例の構成においては留め具としてモータ部材２７Ｃが用いられる（図７Ｂ，図７Ｃ参照。）。図７Ｃに示すとおり、モータ部材２７Ａに設けられた溝部２７Ａ−１に（モータ部材２７Ａとモータ部材２７Ｂとを嵌め合せた後に）モータ部材２７Ｃを嵌めることで、モータ部材２７Ａがモータ部材２７Ｂから脱離することを防止できるが、モータのメンテナンスの際にはモータ部材２７Ｃを外す必要がある。
【００２８】
本実施形態におけるロータとモータ部材の位置関係を、図８の斜視図に示す。ロータ１３，１４，１５，１６がモータ部材２７Ａ，２７Ｂの下に位置している点と、モータ部材２７Ｃを用いていない点とが比較例と異なり、それ以外の構成は比較例と同様である。ロータ１３，１４，１５，１６はモータ部材２７Ａの棒状突起部（図７Ｃ参照。）に固定され（図７Ｂ参照。）、棒状突起部を回転軸として回転する。ロータ１３，１４，１５，１６は、回転することにより図８中の矢印方向（ｚの正方向）に力を受け、モータ部材２７Ａを同方向に押す。これによりモータ部材２７Ａはモータ部材２７Ｂに押し付けられるため、モータ部材２７Ａがモータ部材２７Ｂから脱離することを防止する必要はない。したがって図８の構成においてはモータ部材２７Ｃが不要となり、モータのメンテナンスが容易となる。
【００２９】
図９は、図１Ａの無人航空機の機能構成を示すブロック図である。無人航空機１の本体部２は、プロセッサ、一時メモリ等から構成されて各種演算を行う主演算部２８ａと、主演算部２８ａによる演算で得られた制御指令値データをパルス信号（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ信号）に変換する等の処理を担う、プロセッサ、一時メモリ等から構成される信号変換部２８ｂと（主演算部２８ａ、信号変換部２８ｂを含む演算部を制御信号生成部２９と称する。）、制御信号生成部２９により生成されたパルス信号をモータ１７〜２１への駆動電流へと変換するスピードコントローラ（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０〜３４と、外部との各種データ信号の送受信を担う通信アンテナ３５及び通信部（プロセッサ、一時メモリ等から構成される）３６と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、姿勢センサ、高度センサ、方位センサ等の各種センサを含むセンサ部３７と、自律飛行プログラム３８ａ、各種データベース３８ｂ等を記録するハードディスクドライブ等の記録デバイスから構成される記録装置３９と、リチウムポリマーバッテリやリチウムイオンバッテリ等のバッテリデバイスや各要素への配電系を含む電源系４０とを備えている。
【００３０】
その他に、無人航空機１は機能用途に応じて任意の機能部、情報等を備えていてよい。一例として、無人航空機１が飛行計画に従って自律飛行する場合には、飛行の開始位置、目的位置、開始位置から出発して目的位置に到達するまでに経由すべきチェックポイント位置（緯度、経度、高度）の集合である飛行計画経路や、速度制限、高度制限等、飛行中に従うべき何らかの規則である飛行計画を示すデータである飛行計画情報が記録装置３９に記録され、主演算部２８ａが飛行計画情報を読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより、飛行計画に従って無人航空機１が飛行する。具体的には、センサ部３７の各種センサから得られる情報により無人航空機１の現在位置、速度等を決定し、飛行計画で定められた飛行計画経路、速度制限、高度制限等の目標値と比較することにより主演算部２８ａでロータ１３〜１６、推力発生プロペラ２５に対する制御指令値を演算し、制御指令値を示すデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換して（制御信号の生成）スピードコントローラ３０〜３４に送信し、スピードコントローラ３０〜３４がそれぞれパルス信号を駆動電流へと変換してモータ１７〜２１にそれぞれ出力し、モータ１７〜２１の駆動を制御してロータ１３〜１６，推力発生プロペラ２５の回転速度等を制御することにより無人航空機１の飛行が制御される。一例として、無人航空機１の高度を上げる制御指令に対してはロータ１３〜１６の回転数が増加し（高度を下げる場合には減少）、無人航空機１を前進方向（図１Ａのｘの正方向）に加速する制御指令に対しては推力発生プロペラ２５の回転数が増加し（減速の場合には減少）、無人航空機１に図１Ａのｘ軸周りのロール回転（ｘの正方向から見て反時計回り）による傾斜をさせる制御指令に対しては、ロータ１４，１６の回転数を減らしてロータ１３，１５の回転数を維持する等の制御が行われる。なお、無人航空機１の前進方向の加速（減速）は、ロータ１３，１４の回転数を減らしてロータ１５，１６の回転数を増やす（減速であれば逆の制御）等、ロータ１３〜１６の回転数を制御することでも可能であり、推力発生プロペラ２５を用いずに無人航空機１を飛行させることも可能である。なお、ロータ１３〜１６の回転数を全て等しくして（４つのロータ１３〜１６全ての回転数を等しく増減させるのみの制御を行う）無人航空機１を浮揚、着陸（あるいは着水）させ、推力発生プロペラ２５の回転数を制御することにより前進方向（図１Ａのｘの正方向）の速度を制御する等、単純化された制御も可能である。無人航空機１が実際に飛行した飛行経路（各時刻における無人航空機１の機体位置等）や各種センサデータ等の飛行記録情報は、飛行中に随時各種データベース３８ｂに記録される。
【００３１】
自律飛行型無人航空機の一例としては、ミニサーベイヤーＡＣＳＬ−ＰＦ１（株式会社自律制御システム研究所）、Ｓｎａｐ（Ｖａｎｔａｇｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ社）、ＡＲ．Ｄｒｏｎｅ２．０（Ｐａｒｒｏｔ社）、Ｂｅｂｏｐ  Ｄｒｏｎｅ（Ｐａｒｒｏｔ社）等が市販されている。
【００３２】
なお、無人航空機１が外部からの制御で飛行する場合、無人航空機１は、操縦者のコントローラ装置等から受信される、制御指令値を示すデータを通信アンテナ３５及び通信部３６により受信し、このデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換して（制御信号の生成）、以下同様に、スピードコントローラ３０〜３４、モータ１７〜２１を用いてロータ１３〜１６、推力発生プロペラ２５の回転速度を制御して飛行制御を行う。この場合であっても、センサ部３７の各種センサ中、姿勢センサ（ジャイロセンサ、磁気センサ）から得られる無人航空機１の姿勢情報を示すデータを主演算部２８ａが読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより、姿勢センサからのデータと姿勢の目標値を比較する等して姿勢制御の指令値を演算して姿勢制御を行う等（この場合、外部コントローラ装置等から受信された制御指令値を示すデータと、姿勢制御の指令値を示すデータとから、主演算部２８ａが自律制御プログラム３８ａを実行することにより最終的な制御指令値を演算する。制御指令値を示すデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換することで、姿勢制御信号を含む制御信号が生成される。）、部分的な自律制御と外部からの制御とを組み合わせることもできる。以下に説明する撮影飛行において無人航空機１は基本的に外部コントローラ装置等からの制御信号により飛行し、姿勢のみが自律制御されるものとするが、完全自律制御飛行や完全外部制御飛行をする無人航空機１によっても同様の撮影飛行が可能である。
【００３３】
無人航空機による閉鎖性空間内部での撮影飛行
以下、無人航空機１による閉鎖性空間内部での撮影飛行の一例として、下水道管路内の撮影飛行を図１０から図１４を用いて説明する。ただし、既に述べたとおり本発明の無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法の用途がそのような撮影飛行に限られるわけではなく、任意の環境で、そして任意の目的で、本発明の無人航空機、無人航空機の飛行制御機構、及びこれらを用いる方法を用いることができる。
【００３４】
図１Ａの無人航空機を飛行させることができる下水道管路施設の構造を図１０に示す。地表面４１に設けられたマンホール４２ａは下水道管路４３に通じており、下水道管路４３を図１０中の右方向に進むことで別のマンホール４２ｂに到達する（図１０中では下水道管路４３が途中の２箇所で切断されて描かれているが、これは便宜上の表現であり実際には図示されるよりも長い連続した下水道管路４３として形成されている。）。下水道管路４３の内壁４４により閉鎖性空間の境界面が規定されており、また下水道管路４３内には図１０中の右方向、所定距離ごとに接続部４５が存在する。
【００３５】
無人航空機１により下水道管路４３の撮影飛行を行うにあたり、まずは無人航空機１をマンホール４２ａに進入させて下水道管路４３の深さまで降下させる。一例においては、マンホール４２ａ，４２ｂの深さと同程度の長さを有するポールの先端に保持台を設け、保持台に無人航空機１を載せてポールをマンホール４２ａに差し込むことにより無人航空機１を降下させる。自律飛行型の無人航空機１を用いる場合、あらかじめ飛行計画経路としてマンホール４２ａの位置や下水道管路４３の深さ等を記録装置３９に記録しておき、主演算部２８ａが飛行計画経路のデータを含む飛行計画情報を読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより無人航空機１を自律飛行させて下水道管路４３の一端（図１０中、下水道管路４３における左側の端。以下、撮影飛行の開始位置Ｓ。）に導いてもよいし、あるいは外部コントローラ装置から無人航空機１に制御信号を送信して操縦することにより無人航空機１を撮影飛行の開始位置Ｓに導いてもよい。
【００３６】
無人航空機１は、撮影飛行の開始位置から図１０中の右方向に向かって（当該方向を図１Ａ中のｘの正方向、すなわち進行方向として）撮影飛行を開始する（図１１）。外部コントローラからの操縦者によるマニュアル制御の場合、無人航空機１は前進を指示する制御信号を受信して進行方向に飛行しつつ、調査カメラ２２と前方カメラ２３により下水道管路４３内で静止画又は動画を撮影する。なお、下水道管路４３内には通常は水４６が存在し、その水位は随時変動しているが、ロータ１３〜１６の回転に伴う水面効果により浮揚力を得ることも可能である（水４６がない場合でも、内壁４４から同様の効果を得ることは可能。）。
【００３７】
調査カメラ２２により撮影された静止画又は動画のデータは調査カメラ２２の内蔵メモリに記録され、前方カメラ２３により撮影された静止画又は動画のデータは、前方カメラ２３の内蔵メモリに記録された上で通信部３６により通信アンテナ３５から操縦者の外部コンピュータに随時送信される。操縦者は、受信したデータを用いて外部コンピュータの備えるディスプレイに前方カメラ２３の撮影した静止画又は動画を表示し、これを確認しながら外部コントローラによる無人航空機１の操縦を行う（外部コントローラと通信アンテナ３５との間の通信品質が充分でない場合は、予め下水道管路４３内に無線中継局を設置する等しておくことが好ましい。ＧＰＳ信号の受信も、同様に無線中継局等を介して行うことができる。）。一例においては、表示された静止画又は動画に映っている接続部４５を目印として、無人航空機１の進行した距離を把握しつつ操縦を行う。
【００３８】
撮影飛行中、外部コントローラによるマニュアル制御の精度上の問題や、姿勢の自律制御の精度上の問題等、何らかの理由により無人航空機１が過度に上昇して下水道管路４３の内壁４４に衝突することがある。このときの様子を図１２Ａに示す。下水道管路４３と内壁４４との境界面４７に、無人航空機１の保持部材９により保持される先行衝突部材６（車輪、ローラー等の回転部材とする。）が接触しており、先行衝突部材６に対しては図１２Ａ中にＦで示す矢印方向の力が内壁４４から働く。この力は、図１２Ａ中にＲで示す矢印方向に保持部材９を（保持部材用軸部１１Ａを固定の回転軸として）回転させる力として作用する。
【００３９】
保持部材９が上記のとおり回転し、機体が更に上昇すると、図１２Ｂに示すとおり、保持部材９により保持される回転部材５，６の両方が境界面４７に接触する。保持部材１０により保持される回転部材７，８も同様の原理で境界面４７に接触する（境界面の形状によっては、一部の回転部材が境界面４７に接触しないこともある。）。ここで、機体が傾斜していない状態で保持部材９が対応するロータの組１３，１４よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられており、同じく機体が傾斜していない状態で保持部材１０が対応するロータの組１５，１６よりも低い（図１Ａのｚの負方向側）位置を中心に回転可能に取り付けられているとすると、図５Ａ〜図５Ｅを用いて説明したとおり、機体が保持部材９，１０の傾斜と同様の方向に傾斜する（図１２Ｃ）。この状態で、例えば無人航空機１を図１２Ｃ中のｘ方向に飛行させれば（本明細書における「飛行」とは、このように無人航空機の構成要素が境界面に接触した状態で当該無人航空機が浮きつつ移動することも含む。）、回転部材５〜８のうち境界面４７に接触している回転部材が回転しつつ（図３Ｂ参照）、無人航空機１が境界面４７に沿って飛行することとなる。ただし、図１２Ｃに示すように機体を傾けることは必須ではなく、機体が傾かない状態でも無人航空機１が境界面４７に沿って飛行することは可能であるし、或いは、図６Ａ〜図６Ｅを用いて説明したとおり機体が逆方向に傾いたとしても、無人航空機１は境界面４７に沿って飛行することができる。先行衝突部材５〜８が車輪、ローラー等の回転部材ではなく、例えば図４を用いて説明したとおり保持部材に対して固定された部材であれば、先行衝突部材５〜８のうち境界面４７に接触している部材が滑りながら、無人航空機１が境界面４７に沿って飛行することとなる。
【００４０】
なお、図１２Ａ〜図１２Ｃの例においては、先行衝突部材が衝突する領域で境界面４７が一方向に傾いていることを仮定して説明を行ったが、境界面４７上の平らな領域や、双方向に対称に傾斜した領域等に先行衝突部材が衝突したとしても、基本的には同様の原理で無人航空機１を境界面４７に沿って飛行させることができる。一例として、図１３Ａに示す境界面４７上の領域に先行衝突部材５が接触した時には、先行衝突部材５に対して図１３Ａ中のＦで示す矢印方向に内壁４４から力が働き、図１３Ａ中のＲで示す矢印方向に保持部材９が回転し、機体が更に上昇すると、図１３Ｂに示すとおり、保持部材９により保持される先行衝突部材５，６の両方が境界面４７に接触する。保持部材１０により保持される先行衝突部材７，８も同様の原理で境界面４７に接触する（境界面の形状によっては、一部の回転部材が境界面４７に接触しないこともある。）。以降、同様の原理で無人航空機１は境界面４７に沿って飛行することができる。先行衝突部材が車輪、ローラー等の回転部材であれば、境界面４７に接触した回転部材を回転させながら無人航空機１は境界面４７に沿って飛行し、図４を用いて説明した部材であれば、境界面４７上で当該部材を滑らせつつ、無人航空機１は境界面４７に沿って飛行する。
【００４１】
なお、上述のとおり先行衝突部材が境界面４７に衝突した場合に加えて、それ以外の場合においても、撮影飛行中、マニュアル制御や姿勢の自律制御の精度の問題等、何らかの理由により無人航空機１が傾斜することがある。一例として、無人航空機１が図１Ａのｘ軸周りに回転（ロール回転）して傾斜した様子を図１４に示す。先行衝突部材が境界面４７に接触していない場合等に、機体の姿勢を水平へと回復させるためには、ロータ１３，１５の回転数を増やすことにより機体の低い側（ｙの正方向側）を上昇させることが考えられるが、この場合には機体が上昇して無人航空機１が内壁４４上面に衝突する恐れがある。図１２Ａ〜図１３Ｂを用いて説明したとおり、無人航空機１を内壁４４との境界面４７に沿って飛行させるならば特段衝突を防止する必要はないが、境界面４７への接触を避けつつ無人航空機１を飛行させたい場合には、ロータ１４，１６の回転数を減らすことにより機体の高い側（ｙの負方向側）を下降させて姿勢を水平へと回復させることが好ましい。このような姿勢制御は、典型的には上述のとおり姿勢センサから得られる無人航空機１の姿勢情報を示すデータを主演算部２８ａが読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより行われるが、外部コントローラ装置から姿勢の制御指令値を示す制御信号（図１４の傾斜とは逆方向のロール回転を指示する姿勢制御信号を含む制御信号）を送信し、当該制御信号を無人航空機１が受信し、主演算部２８ａで自律制御プログラム３８ａを実行することにより行ってもよい。ｙ軸周り（ピッチ）、ｚ軸周り（ヨー）の回転等、任意の回転による無人航空機１の傾斜に対しても、同様に一部のロータの回転数を減らすことにより姿勢を回復させることができる。
【００４２】
無人航空機１が下水道管路４３の他端（図１０中、下水道管路４３における右側の端。以下、撮影飛行の終了位置Ｇ。）に到達することで撮影飛行は終了する。先端に保持台を設けたポールをマンホール４２ｂに差し込み、保持台に無人航空機１を載せて引き揚げる等して無人航空機１を回収する。撮影飛行の開始位置Ｓへの導入と同様に自律飛行により無人航空機１を終了位置Ｇから引き揚げてもよい。回収された無人航空機１から調査カメラ２２を取り外し、そのメモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、下水道管路４３や内壁４４等の状態を確認することができる。
【００４３】
図１５に、前方カメラで撮影される下水道管路内の画像の一例を示す。前方カメラ２３を搭載した無人航空機１の撮影飛行により同様の画像が得られると考えられる。操縦者は、図１５に示すような前方カメラ２３が撮影した一人称視点での静止画、又は動画を見ながら外部コントローラ装置により無人航空機１を操縦することができる。撮影飛行後、回収された無人航空機１から調査カメラ２２を取り外して、メモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、内壁４４のクラックや接続部４５におけるパッキンのずれ等、下水道管路４３の状態を確認することができる。
【００４４】
（第二実施形態）
次に、本発明の一実施形態である無人飛行体、撮影調査システム、及び撮影調査方法を、図面を参照しつつ説明する。ただし本発明による撮影調査システム、撮影調査方法が以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能であることに留意する。例えば、本発明による撮影調査に用いる無人飛行体は、図１６Ａ等に示すタイプの無人飛行体である必要はなく、図１Ａ等に示す無人飛行体（無人航空機）であっても、その他の任意の無人飛行体であってもよい。図１６Ａ等に示す無人飛行体は、先行衝突部材５〜８、保持部材９，１０等からなる飛行制御機構を備えていないこと以外は、図１Ａ等に示す無人飛行体と同様の原理で動作する無人飛行体であってよく、機能構成も図９に示すものであってよいが、本発明に用いることができる無人飛行体はそのようなものに限られず任意であり、例えば図１６Ａ等に示す無人飛行体に、図１Ａ等に示される飛行制御機構を備えてもよい。その他の構成も任意であり、例えば通信部の機能を主演算部に統合する等、複数の構成要素が実行すべき動作を単独の構成要素により実行してもよいし、あるいは主演算部の機能を複数の演算部に分散する等、図示される単独の構成要素の実行すべき動作を複数の構成要素により実行してもよい。無人飛行体の自律制御プログラムは、ハードディスクドライブ等の記録デバイスに記録されて主演算部により読み出されて実行されるものであってもよいし（図示される自律制御プログラムが複数のプログラムモジュールに分解されてもよいし、その他の任意のプログラムが主演算部等により実行されてもよい。）、マイコン等を用いた組み込み型のシステムによって同様の動作が実行されてもよい。以下の実施形態で示される全ての構成要素を無人飛行体が備える必要はなく（例えば、図１６Ｂ中のロータ１３〜１６の制御により無人飛行体の推進を制御する場合、推力発生プロペラ２５を備える必要はないし、自律制御を行わずに完全に外部からの制御で無人航空機を飛行させるならば自律制御プログラムや各種データベースを備える必要もない。）、また示される方法ステップの全てを本発明に係る方法が備える必要もない。無人飛行体を浮揚させるための回転翼も、図１６Ｂ等で示されるような４つのロータ１３〜１６に限らず４以上の任意の回転翼であってよい。推力を発生させるためのプロペラも、図１６Ｄ等に示す推力発生プロペラ２５に限らず任意のプロペラであってよい。本発明において用いることができる無人飛行体は回転翼機に限られない。無人飛行体の機体サイズも任意である。以下の実施例においては無人飛行体が下水道管路等の閉鎖性空間内を撮影飛行する一例を示すが、閉鎖性空間に限らず任意の調査空間で、そして任意の目的で本発明の撮影調査を行うことができる。なお、閉鎖性空間が完全に閉鎖されている必要はなく、少なくとも部分的に閉鎖された、無人飛行体の飛行が少なくとも一部制約される空間であればよい。例えば、以下の実施形態に示すようにマンホールを介して外部と接続されている下水道管路内の管状空間も閉鎖性空間であるし、高速道路のトンネルも閉鎖性空間である。撮影調査システムに含まれる、その他の部材や構成要素も、本発明の機能を発揮できるならば任意の材料からなるものであってよい。その他、第一実施形態の無人航空機に関連して説明した構成の任意性は、第二実施形態の撮影調査において用いられる無人飛行体においても全て同様に成立する。また図１Ａ〜図１５において説明した要素等と同様であってよい要素等には、図１６Ａ以降においても同様の参照符号、番号を付している。
【００４５】
無人飛行体の構成
図１６Ａから図１６Ｆに、本発明の撮影調査に用いることができる無人飛行体の外観を示す。図１６Ａは斜視図であり、図１６Ｂは図１６Ａのｚの正方向（座標系は図１Ａと同様に定義する。）から見た図であり、図１６Ｃはｙの正方向から見た図であり、図１６Ｄは進行方向の後方側から見た斜視図であり、図１６Ｅ，図１６Ｆは図１６Ａのｚの負方向側（ただし互いに異なる方向）から見た斜視図である。無人飛行体１は、一例においては口径４００ｍｍ程度の閉鎖性空間（調査空間）内を飛行できるよう、全幅（図１６Ａ中、ｙ方向の幅）約２５０ｍｍ、全長（図１６Ａ中、ｘ方向の幅）約５７０ｍｍのサイズで設計されており、本体部２（防水ケース３に収納されている。）と、本体部２からの制御信号により駆動する５つのモータ１７〜２１（図１７参照。）と、モータ１７〜２０の各々の駆動により回転して無人飛行体１を浮揚させる４つのロータ（回転翼）１３〜１６と（ロータ１３，１６はｚの正方向から見て時計回りに回転し、ロータ１４，１５はｚの正方向から見て反時計回りに回転する等、隣り合うロータ同士は逆向きに回転する。）、モータ２１の駆動により回転して無人飛行体１の推力を発生させる推力発生プロペラ２５と、調査カメラ２２と、前方カメラ２３と、前方を照明する照明ライト４８を備えており（さらに、不図示の超音波センサ２４を任意の位置に備えてもよい。）、各構成要素はフレーム４を用いて統合されている。またフレーム後部４ａには、図１６Ｄに示すとおり線状部材４９が結び付けられている（図１６Ｄ以外の図では線状部材４９を適宜省略する。）。
【００４６】
調査カメラ２２は、無人飛行体１による調査空間の内部の飛行中に静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、一例においてはＧｏＰｒｏ  ｓｅｓｓｉｏｎ（タジマモーターコーポレーション）等の市販カメラを用いることができる。後述のとおり、撮影調査の一例において、調査カメラ２２による撮影は、無人飛行体１が前方への飛行を停止し、引き寄せ装置５０により線状部材４９を巻き取って無人飛行体１を飛行開始台５２の方へ引き寄せている間に行われる（無人飛行体１を調査空間に入れる前に調査カメラ２２による撮影を開始し、無人飛行体１を調査空間から回収するまで調査カメラ２２による撮影を続けてもよいし、或いは遠隔操作により、任意のタイミングで撮影の開始、停止を制御してもよい。）。前方カメラ２３は、無人飛行体１による調査空間の内部の飛行中に進行方向の静止画、又は動画を撮影するためのカメラであり、撮影された静止画又は動画のデータは随時外部制御装置５１（ディスプレイを備えたコンピュータ等）に送信され、操縦者はこれを確認しながら無人飛行体１を操縦することができる。超音波センサ２４は前方の障害物等を検出するためのセンサであり、無人飛行体１による調査空間の内部の飛行中に進行方向へ超音波を発信し、反射波を受信することで障害物等との距離を測定することができる。調査カメラ２２と前方カメラ２３は、赤外線カメラや紫外線カメラ等のカメラであってもよい。撮影調査の一例においては、前方カメラ２３の撮影により得られた静止画又は動画をリアルタイムで確認しつつ無人飛行体１を操縦し、調査カメラ２２の撮影により得られた静止画又は動画は、無人飛行体１の調査空間からの回収後に調査カメラ２２を取り外して調査カメラ２２のメモリから撮影データを取得した上で確認されるため、前方カメラ２３の撮影データより得られる動画又は静止画の解像度を、調査カメラ２２の撮影データより得られる動画又は静止画の解像度よりも低くすることで、無人飛行体１の飛行中にリアルタイムで行われるデータ送受信の通信データ量を比較的低くしつつ、撮影飛行の終了後に解像度の高い（調査カメラ２２による）撮影データを用いて動画又は静止画の検討等を行うことができる。
【００４７】
ここで、図１６Ａ等に示されているとおり、調査カメラ２２は、無人飛行体１の機体上の位置であって、４つのロータ１３〜１６のうち、進行方向側（ｘの正方向側）に位置するロータ１３，１４と、進行方向の逆側（ｘの負方向側）に位置するロータ１５，１６と、の間の位置に搭載されている。無人飛行体１が、下水道管路内等の少なくとも部分的に液体（水等）が存在する面の上の空間を飛行する際においては、ロータ１３〜１６の回転により液体が飛び散るため、仮に調査カメラ２２が機体の下部や機体前方に搭載されている場合には液体が調査カメラ２２にかかることとなり、調査カメラ２２の撮影により得られる動画、静止画にも液体（水しぶき、水滴等）が映り込む恐れがあるが、図１６Ａ等に示すとおり調査カメラ２２を配置すれば、飛び散った液体が機体よりも上方に達することが、ロータ１３〜１６により少なくとも一部防止されるため（ロータ１３〜１６に液体が付着することにより、及び、ロータ１３〜１６の回転によって引き起こされる、機体下方側（ｚの負方向側）の気体の流れにより、液体が調査カメラ２２の位置に達することが少なくとも一部防止される。）、下水道管路内の様子をより良好に写した動画、又は静止画を得ることが可能となる。前方カメラ２３も、同様の位置（ただし調査カメラ２２の位置とは異なる位置）に配置することが好ましい。
【００４８】
なお、無人飛行体１と線状部材４９とのつなぎ方は、図１６Ｄに示す態様に限らず任意である。例えば、図１６Ｅ，図１６Ｆに示すとおり、フレーム４に貫通孔４ｂと貫通孔４ｃを形成し、貫通孔４ｂ，４ｃにピアノ線等の１本のワイヤー４９ａを通して結い、当該ワイヤー４９ａに対して線状部材４９を、スナップやカラビナ等を用いて結合することによっても、無人飛行体１と線状部材４９とをつなぐことができる（図１６Ｇ）。
【００４９】
図１７は、図１６Ａの無人飛行体の機能構成を示すブロック図である。無人飛行体１の本体部２は、プロセッサ、一時メモリ等から構成されて各種演算を行う主演算部２８ａと、主演算部２８ａによる演算で得られた制御指令値データをパルス信号（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ信号）に変換する等の処理を担う、プロセッサ、一時メモリ等から構成される信号変換部２８ｂと（主演算部２８ａ、信号変換部２８ｂを含む演算部を制御信号生成部２９と称する。）、制御信号生成部２９により生成されたパルス信号をモータ１７〜２１への駆動電流へと変換するスピードコントローラ（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０〜３４と、外部との各種データ信号の送受信を担う通信アンテナ３５及び通信部（プロセッサ、一時メモリ等から構成される）３６と、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）センサ、姿勢センサ、高度センサ、方位センサ等の各種センサを含むセンサ部３７と、自律飛行プログラム３８ａ、各種データベース３８ｂ等を記録するハードディスクドライブ等の記録デバイスから構成される記録装置３９と、リチウムポリマーバッテリやリチウムイオンバッテリ等のバッテリデバイスや各要素への配電系を含む電源系４０と、照明ライト４８とを備えている。一例においては、無人飛行体１内にラップトップＰＣ等のコンピュータを格納して主演算部２８ａ、記録装置３９、通信部３６等の機能を実現してもよく、例えば外部制御装置５１の通信部６７（通信回路、通信アンテナ等）と無人飛行体に搭載されたラップトップＰＣの通信アンテナ３５、通信部３６（通信回路等）とが、無線ＬＡＮ中継器５６を介して５ＧＨｚの通信周波数で通信する。
【００５０】
その他に、無人飛行体１は機能用途に応じて任意の機能部、情報等を備えていてよい。一例として、無人飛行体１が飛行計画に従って自律飛行する場合には、飛行の開始位置、目的位置、開始位置から出発して目的位置に到達するまでに経由すべきチェックポイント位置（緯度、経度、高度）の集合である飛行計画経路や、速度制限、高度制限等、飛行中に従うべき何らかの規則である飛行計画を示すデータである飛行計画情報が記録装置３９に記録され、主演算部２８ａが飛行計画情報を読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより、飛行計画に従って無人飛行体１が飛行する。具体的には、センサ部３７の各種センサから得られる情報により無人飛行体１の現在位置、速度等を決定し、飛行計画で定められた飛行計画経路、速度制限、高度制限等の目標値と比較することにより主演算部２８ａでロータ１３〜１６、推力発生プロペラ２５に対する制御指令値を演算し、制御指令値を示すデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換して（制御信号の生成）スピードコントローラ３０〜３４に送信し、スピードコントローラ３０〜３４がそれぞれパルス信号を駆動電流へと変換してモータ１７〜２１にそれぞれ出力し、モータ１７〜２１の駆動を制御してロータ１３〜１６，推力発生プロペラ２５の回転速度等を制御することにより無人飛行体１の飛行が制御される。一例として、無人飛行体１の高度を上げる制御指令に対してはロータ１３〜１６の回転数が増加し（高度を下げる場合には減少）、無人飛行体１を前進方向（図１６Ａのｘの正方向）に加速する制御指令に対しては推力発生プロペラ２５の回転数が増加し（減速の場合には減少）、無人飛行体１に図１６Ａのｘ軸周りのロール回転（ｘの正方向から見て反時計回り）による傾斜をさせる制御指令に対しては、ロータ１４，１６の回転数を減らしてロータ１３，１５の回転数を維持する等の制御が行われる。なお、無人飛行体１の前進方向の加速（減速）は、ロータ１３，１４の回転数を減らしてロータ１５，１６の回転数を増やす（減速であれば逆の制御）等、ロータ１３〜１６の回転数を制御することでも可能であり、推力発生プロペラ２５を用いずに無人飛行体１を飛行させることも可能である。なお、ロータ１３〜１６の回転数を全て等しくして（４つのロータ１３〜１６全ての回転数を等しく増減させるのみの制御を行う）無人飛行体１を浮揚、着陸（あるいは着水）させ、推力発生プロペラ２５の回転数を制御することにより前進方向（図１６Ａのｘの正方向）の速度を制御する等、単純化された制御も可能である。無人飛行体１が実際に飛行した飛行経路（各時刻における無人飛行体１の機体位置等）や各種センサデータ等の飛行記録情報は、飛行中に随時各種データベース３８ｂに記録される。
【００５１】
自律飛行型無人飛行体の一例としては、ミニサーベイヤーＡＣＳＬ−ＰＦ１（株式会社自律制御システム研究所）、Ｓｎａｐ（Ｖａｎｔａｇｅ  Ｒｏｂｏｔｉｃｓ社）、ＡＲ．Ｄｒｏｎｅ２．０（Ｐａｒｒｏｔ社）、Ｂｅｂｏｐ  Ｄｒｏｎｅ（Ｐａｒｒｏｔ社）等が市販されている。
【００５２】
なお、無人飛行体１が外部からの制御で飛行する場合、無人飛行体１は、操縦者のコントローラ装置等から受信される、制御指令値を示すデータを通信アンテナ３５及び通信部３６により受信し、このデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換して（制御信号の生成）、以下同様に、スピードコントローラ３０〜３４、モータ１７〜２１を用いてロータ１３〜１６、推力発生プロペラ２５の回転速度を制御して飛行制御を行う。この場合であっても、センサ部３７の各種センサ中、姿勢センサ（ジャイロセンサ、磁気センサ）から得られる無人飛行体１の姿勢情報を示すデータを主演算部２８ａが読み込んで自律制御プログラム３８ａを実行することにより、姿勢センサからのデータと姿勢の目標値を比較する等して姿勢制御の指令値を演算して姿勢制御を行う等（この場合、外部コントローラ装置等から受信された制御指令値を示すデータと、姿勢制御の指令値を示すデータとから、主演算部２８ａが自律制御プログラム３８ａを実行することにより最終的な制御指令値を演算する。制御指令値を示すデータを信号変換部２８ｂでパルス信号に変換することで、姿勢制御信号を含む制御信号が生成される。）、部分的な自律制御と外部からの制御とを組み合わせることもできる。以下に説明する撮影飛行において無人飛行体１は基本的に外部コントローラ装置等からの制御信号により飛行し、姿勢のみが自律制御されるものとするが、完全自律制御飛行や完全外部制御飛行をする無人飛行体１によっても同様の撮影飛行が可能である。
【００５３】
無人飛行体を用いた撮影調査
以下、無人飛行体１を用いた調査空間内部での撮影調査の一例として、下水道管路内の撮影飛行を図１８から図３０を用いて説明する。
【００５４】
下水道管路施設の構造は、例えば、第一実施形態においても説明した図１０に示すとおりの構造である。地表面４１に設けられたマンホール４２ａは下水道管路４３に通じており、下水道管路４３を図１０中の右方向に進むことで別のマンホール４２ｂに到達する（図１０中では下水道管路４３が途中の２箇所で切断されて描かれているが、これは便宜上の表現であり実際には図示されるよりも長い連続した下水道管路４３として形成されている。）。下水道管路４３の内壁４４や、マンホール４２ａ，４２ｂから地下へと続く縦穴の壁面等により調査空間の境界面が規定されており、また下水道管路４３内には図１０中の右方向、所定距離ごとに接続部４５が存在する。
【００５５】
撮影調査システム
図１８は、撮影調査を行うための、無人飛行体を含む撮影調査システムの構成例を示す図である。撮影調査システムは、無人飛行体１と、無人飛行体１を置くことができる飛行開始台（発射台）５２と、ラップトップＰＣ等の外部制御装置５１と、釣り用の電動リールと同様の原理で釣り糸等の線状部材４９を自動的に巻き取る自動巻き装置等の引き寄せ装置５０と、を備える。一例において、撮影調査は、（１）外部制御装置５１を用いて無人飛行体１の飛行を制御する操縦者、（２）無人飛行体１を載せた飛行開始台５２の調査空間への挿入作業と、調査空間内で目的地まで到達した、或いは管きょの破損や堆積物の存在等、何らかの理由により進むことができなくなった無人飛行体１を、引き寄せ装置５０を用いて飛行開始台５２へと引き寄せて、飛行開始台５２と無人飛行体１とを地上へと回収する作業とを行う、発射台・巻取機操作者、及び（３）補助者、の３名の作業員により撮影調査システムを用いて行われる。
【００５６】
図１９は、撮影調査システムの一例における、無人飛行体と飛行開始台以外の装置等を示す図である。台車５４には、引き寄せ装置５０と、外部制御装置５１と、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）中継機（Ｗｉ−Ｆｉ中継機）５６と、外部電源装置５７ａ，５７ｂが搭載されており、また窓５５が設けられている。引き寄せ装置５０と外部制御装置５１は、それぞれ柱上部材を用いて搭載されており、引き寄せ装置５０を取り付けている柱上部材に無線ＬＡＮ中継機５６が取り付けられている。外部制御装置５１と無線ＬＡＮ中継機５６は、電源ケーブルを介して外部電源装置５７ａから電力の供給を受け、引き寄せ装置５０は電源ケーブルを介して外部電源装置５７ｂから電力の供給を受ける。また外部制御装置５１と無線ＬＡＮ中継機５６とはＬＡＮケーブルで接続されて互いに通信可能である。窓５５は、図２０に示すとおり開くことが可能であり、窓５５の位置がマンホール４２ａの真上となるよう、無人飛行体１が置かれた飛行開始台５２が置かれた状態の台車５４を移動した上で窓５５を開き、挿入口（貫通孔）５５ａからマンホール４２ａを通って、無人飛行体１を載せた飛行開始台５２を調査空間（地下空間）に入れる。
【００５７】
図２１は、外部制御装置の一例であるラップトップＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）の機能構成を示すブロック図である。外部制御装置５１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ：中央処理装置）を備えた処理部６４（処理部６４が、外部制御装置５１に含まれる各要素の動作を制御する）と、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶装置を備えた記憶部６５と、液晶ディスプレイ装置等の表示装置を備えた表示部６６と、通信回路等を備えＬＡＮケーブルを介して無線ＬＡＮ中継器５６と通信し、更に無線ＬＡＮ中継器５６経由で（さらに飛行開始台５２に取り付けられたアンテナを経由してもよい）無人飛行体１の通信部３６と（通信アンテナ３５を介して）通信するか、或いは無線ＬＡＮ中継器５６を介さずに直接無人飛行体１と無線通信する通信部６７と、操縦者からの入力を受けるための入力キー等を備えた入力部６８と、を備える。記憶部６５には、操縦者からの入力に応じて無人飛行体１への命令信号を生成するための操縦プログラムや、無人飛行体１から通信部６７が受信した動画又は静止画の撮影データを表示部６６に表示するための描画プログラムや、調査カメラ２２のメモリから取得して記憶部６５に記憶させた動画又は静止画の撮影データを画像処理して調査空間の内壁４４等の展開図又は展開画像を生成するための画像処理プログラム等が記憶されており、処理部６４がこれらプログラムを実行することにより、無人飛行体１の制御や画像処理等を行う。
【００５８】
図２２は、引き寄せ装置５０の一例として、釣り糸、紐等の線状部材を巻く自動巻き装置の動作を説明するための概念図である。不図示のモータの駆動により、線状部材４９の端部に接続された円筒類似部材（スプール）６３が図２２中の矢印方向に回転することで、線状部材４９が円筒類似部材６３に自動的に巻き取られる。線状部材４９の、円筒類似部材６３とは逆側の端部には無人飛行体１がつながれており、無人飛行体１が飛行して線状部材４９を引っ張ることにより、円筒類似部材６３は図２２中の矢印方向とは逆方向に回転し、線状部材４９は円筒類似部材６３からとかれていく（延びていく）が、モータの駆動により円筒類似部材６３を図２２中の矢印方向に回転させることで線状部材４９を巻き取れば、そのように飛行した無人飛行体１を引き寄せて回収することができる。自動巻き装置としては、公知の又は新規なさまざまなリール装置等を使用することが可能であり、例えば特許文献４〜６に記載の電動リール装置を用いることができる。
【００５９】
図２３Ａは、飛行開始台５２を横から（図１８と同様の方向から）見た図である。飛行開始台５２は棒状体５３の先端部に取り付けられており（図２３Ａ中の矢印で示すとおり、開始台５２は棒状体５３に対してスイング可能に構成してもよいし、棒状体５３に対して完全に固定されていてもよい。）、また無人飛行体１を回収し易くするために傾斜部６１が設けられている。棒状体５３にはガイド部材５９が取り付けられている。図２３Ｂに示すとおり、ガイド部材５９には貫通孔６２が設けられており、引き寄せ装置５０の円筒類似部材６３から延びる線状部材４９を貫通孔６２に通した上で、その一端が無人飛行体１の後端部につながれる。また図２３Ｂに示されるとおり、傾斜部６１には２つのスリット６１ａ，６１ｂが設けられている（下水中の固形物（例えばティッシュペーパーなどの汚物）や汚水の流れを阻害しない目的）。なお、図２３Ａに示す飛行開始台５２、又は飛行開始台５２に載せた無人飛行体１が、挿入口５５ａ又はマンホール４２ａよりも大きく、そのままでは調査空間内に挿入できない場合には、スイングアーム５３ａを設けて飛行開始台５２が棒状体５３に対してスイングアーム５３ａを軸にスイング（又は回転）可能となるよう構成してもよい。図２３Ｃに示すとおり飛行開始台５２をスイングさせれば（図２３Ａと同様の角度から見て棒状体５３と飛行開始台５２が一直線に沿うようスイングしてもよいし、調査空間に挿入可能な範囲で、図２３Ｃに示すとおり棒状体５３と飛行開始台５２とが或る程度の角度をなしていてもよい。）、挿入口５５ａやマンホール４２ａが比較的小さい場合であっても無人飛行体１を載せた飛行開始台５２を調査空間に挿入できる。なお、スイングさせた場合に無人飛行体１が落下することを防ぐためには、図２３Ｂ等に示すとおり飛行開始台５２にストッパー５２ａ（図２４Ｂ中のストッパーフックに対応）を設け、また無人飛行体１の機体下部に、機体をストッパー５２ａに引っ掛けるための凹部（又は穴等）を設けることが好ましい（図１６Ｅに示す防水ケース３にくぼみを形成する等）。なお、図２３Ａ〜図２３Ｃ等に示したスイングアーム、ストッパーフック等は、機能を説明するために概略的に描いたものにすぎず、棒状体５３に対して飛行開始台５２をスイングさせるための具体的構成、及び飛行開始台５２から無人飛行体１が落下することを防ぐための具体的構成は、公知のあらゆる構成のうちどのようなものであってもよいし、新規なあらゆる構成のうちどのようなものであってもよい。或いは、飛行開始台５２及び無人飛行体１を、予め挿入口５５ａとマンホール４２ａのどちらに比べても小さく（挿入口５５ａとマンホール４２ａの両方を通過できるよう）構成しておけば、飛行開始台５２をスイングさせることなく挿入できる（この場合、飛行開始台５２をスイング可能に構成する必要はなく、スイングアームやストッパーも不要である。）。
【００６０】
図２４Ａは飛行開始台の一例の設計図（図１８中の上方から見た図に対応）であり、図２４Ｂは、飛行開始台の当該一例の設計図（図１８と同様の方向から見た図に対応）である。飛行開始台５２は、棒状体５３に対してスイング可能であり、例えば棒状体５３に沿うような向きにスイングさせることで、マンホールが小さい場合でも無人飛行体１を挿入可能である（図２４Ａのストッパーベース、図２４Ｂのストッパーフックを用いて無人飛行体１を飛行開始台５２に固定できる。）。また図２４Ａ，図２４Ｂに示すとおり、飛行開始台５２を取り付ける棒状体５３に対してアンテナを搭載し、当該アンテナを用いて外部制御装置５１と無人飛行体１との間の通信を行ってもよいし、棒状体５３にアンテナを搭載せず、外部制御装置５１、無線ＬＡＮ中継器５６、無人飛行体（通信アンテナ３５，通信部３６）により通信してもよいし、或いは無線ＬＡＮ中継器５６を用いずに、外部制御装置５１の通信部６７（必要に応じて通信アンテナ、通信回路等を含む。）と無人飛行体１（通信アンテナ３５，通信部３６）とが直接通信してもよい。図２４Ｃは、図２４Ａ，図２４Ｂに示すアンテナの設計図であり、図２４Ｄも、図２４Ａ，図２４Ｂに示すアンテナの設計図（飛行開始台における棒状体との接続を示す）である。図２４Ａ〜図２４Ｄにおいて、単位のない長さの数値はｍｍの単位で表している。
【００６１】
撮影調査方法
次に、撮影調査システムを用いて行う撮影調査方法を説明する。まず発射台・巻取機操作者は、棒状体５３を持って、挿入口５５ａ、そしてマンホール４２ａから調査空間内へと、当該棒状体５３を飛行開始台５２の側から挿入することにより、無人飛行体１を載せた飛行開始台５２を調査空間（地下空間）内に入れる（図２５）。なお、既に述べたとおり、挿入口５５ａとマンホール４２ａの少なくとも一方よりも、無人飛行体１又は飛行開始台５２の方が大きい場合は、飛行開始台５２を棒状体５３に沿うように、或いは挿入口５５ａとマンホール４２ａを通過できる範囲で図２３Ｃに示すとおり棒状体５３と飛行開始台５２との間で或る程度の角度をなすようスイングさせて（飛行開始台５２にストッパーフック（図２４Ｂ）を設ける等して、無人飛行体１を飛行開始台５２に固定しておく。なお、後の飛行開始時においては、無人飛行体１を適切に操縦して離陸させることにより無人飛行体１をストッパーフックから解放することができるし、あるいは遠隔制御によりストッパーフックが動いて無人飛行体１から外れてから無人飛行体１が飛行を開始するよう構成する等、飛行を開始する際に無人飛行体１をストッパーフックから解放する方法は任意である。）から、飛行開始台５２及び棒状体５３を挿入し、挿入後にスイングしていた飛行開始台５２を元に戻す（遠隔制御により電動で元に戻してもよいし、単純に飛行開始台５２を下に押し付ける等して元に戻してもよい。）。或いは、飛行開始台５２及び無人飛行体１を、予め挿入口５５ａとマンホール４２ａのどちらに比べても小さく（挿入口５５ａとマンホール４２ａの両方を通過できるよう）構成しておけば、飛行開始台５２をスイングさせることなく挿入できる（この場合、飛行開始台５２をスイング可能に構成する必要はないしストッパーも不要である。）。飛行開始台５２が調査空間内で着地後（図２６）、操縦者は、外部制御装置５１（記憶部６５に記憶された操縦プログラムが処理部６４により実行中であるとする。）の入力部６８から制御命令を入力することにより、無人飛行体１の飛行を開始させる（図２７）。無人飛行体１の後端部には線状部材４９がつながれており、無人飛行体１は線状部材４９を引っ張りながら調査空間内を飛行する。これに伴い、引き寄せ装置５０の円筒類似部材（スプール）６３は図２２中の矢印方向とは逆方向に回転し、線状部材４９がとかれていく（延びていく）。
【００６２】
外部制御装置５１から送信される制御信号が示す制御命令に従い、無人飛行体１は、線状部材４９を引っ張りながら下水道管路４３内を図２８のｘ方向に飛行する。またこのとき、無人飛行体１は前進を指示する制御信号を受信して進行方向に飛行しつつ、調査カメラ２２と前方カメラ２３により下水道管路４３内で静止画又は動画を撮影する（進行方向への飛行中、調査カメラ２２による撮影は行わなくてもよい。）。なお、下水道管路４３内には通常は水４６が存在し、その水位は随時変動しているが、ロータ１３〜１６の回転に伴う水面効果により浮揚力を得ることも可能である（水４６がない場合でも、内壁４４から同様の効果を得ることは可能。）。
【００６３】
飛行中、前方カメラ２３により撮影された静止画又は動画のデータは、前方カメラ２３の内蔵メモリに記録された上で通信部３６により通信アンテナ３５から操縦者の外部制御装置５１に随時（好ましくはリアルタイムで）送信される。外部制御装置５１は、前方カメラ２３により撮影された静止画又は動画のデータを通信部６７において受信し、受信したデータを用いて、外部制御装置５１の備えるディスプレイ（表示部６６）に前方カメラ２３の撮影した静止画又は動画を表示する（処理部６４が記憶部６５に記憶された描画プログラムを実行することで表示部６６の動作を制御し、処理部６４の制御を受けた表示部６６が静止画又は動画を表示する。）。操縦者は、表示部６６に表示された静止画又は動画を確認しながら一人称視点（ＦＰＶ：Ｆｉｒｓｔ  Ｐｅｒｓｏｎ  Ｖｉｅｗ）で外部制御装置５１に制御命令を入力することで（外部制御装置５１の入力部６８が制御命令の入力を受け付ける。）、無人飛行体１の操縦を行う（操縦者の入力した制御命令を示す信号が、外部制御装置５１の通信部６７から無人飛行体１に送信され、無人飛行体１は通信アンテナ３５、通信回路３６により当該信号を受信し、当該信号の示す制御命令に従って飛行する。既に述べたとおり、外部制御装置５１の通信部６７と無人飛行体１の通信アンテナ３５、通信回路３６が直接通信してもよいし、無線ＬＡＮ中継器５６や棒状体５３に取り付けたアンテナ等を用いつつ無線ＬＡＮ通信規格に従って通信してもよい。）。一例においては、引き寄せ装置５０から引き出された線状部材４９の長さに基づき、無人飛行体１の進んだ距離を決定することができる。
【００６４】
無人飛行体１が目的地点に達した場合、又は何らかの理由によりそれ以上進行できなくなった場合等、進行方向（図２８中のｘ方向）への飛行を終えると、無人飛行体１は、操縦者が外部制御装置５１に入力した制御命令を示す信号を外部制御装置５１から受信して、当該信号が示す制御命令に従い、その場で停止飛行（ホバリング）を行う。一例においては、推力発生プロペラ２５の回転を停止させ、ロータ１３〜１６の回転速度を全て等しい回転速度に制御すること（ロータ１３，１６はｚの正方向から見て時計回りに回転し、ロータ１４，１５はｚの正方向から見て反時計回りに回転する等、隣り合うロータ同士は逆向きに回転する。）で、無人飛行体１は停止飛行を行う。無人飛行体１が停止飛行を行っている状態で、発射台・巻取機操作者が引き寄せ装置５０を操作することにより、引き寄せ装置５０は線状部材４９を巻き取り、これにより無人飛行体１は飛行開始台５２の方向へ引き寄せられる（図２９）。
【００６５】
無人飛行体１が飛行開始台５２の方向に引き寄せられている間（後退している間、すなわち図２９中の矢印方向に進んでいる間）、調査カメラ２２は、下水道管路４３内で静止画又は動画を撮影し続ける（無人飛行体１を調査空間に入れる前に調査カメラ２２の撮影を開始し、地上に回収するまで調査カメラ２２による撮影を続けていてもよいし、遠隔制御により、無人飛行体１を引き寄せている間のみに調査カメラ２２による撮影を行ってもよい。）。無人飛行体１が前進している時に比べて、後退している時には、推力発生プロペラ２５の回転を停止させており無人飛行体１の周りに飛び散る水しぶきの量が少ないため、後退中に調査カメラ２２で前方の撮影を行うことにより、より水しぶきの影響が少ない動画又は静止画を得られる。調査カメラ２２により撮影された静止画又は動画のデータは調査カメラ２２の内蔵メモリに記録される。なお、このとき前方カメラ２３も静止画又は動画の撮影を続けており、前方カメラ２３により撮影された静止画又は動画のデータは、前方カメラ２３の内蔵メモリに記録された上で通信部３６により通信アンテナ３５から操縦者の外部制御装置５１に随時（好ましくはリアルタイムで）送信される。既に述べたとおり外部制御装置５１は、前方カメラ２３により撮影された静止画又は動画のデータを通信部６７において受信し、受信したデータを用いて、外部制御装置５１の備えるディスプレイ（表示部６６）に前方カメラ２３の撮影した静止画又は動画を表示する。
【００６６】
図３０に示すとおり、無人飛行体１は飛行開始台５２の方へと引き寄せられる。無人飛行体１が飛行開始台５２の上まで戻ってくると（表示部６６に表示される、前方カメラ２３が撮影した動画又は静止画から、無人飛行体１が飛行開始台５２の上まで戻ってきたと判断してもよいし、引き寄せ装置５０から引き出された線状部材４９の長さが所定の長さ以下となったことから、無人飛行体１が飛行開始台５２の上まで戻ってきたと判断してもよい。）、発射台・巻取機操作者は、引き寄せ装置５０を操作して、引き寄せ装置５０による線状部材４９の巻き取りを停止させる。そして操縦者が無人飛行体１の停止飛行の終了を指示する制御命令を外部制御装置５１に入力すると、制御命令を示す信号が外部制御装置５１から無人飛行体１に送信され、当該信号が示す制御命令に従い無人飛行体１が停止飛行を終了させて、飛行開始台５２上に着地する。さらに発射台・巻取機操作者は、棒状体５３を地上に引き上げることにより、発射台５２及び無人飛行体１を地上に引き上げて回収する（調査空間に挿入した時と同様に、必要に応じて飛行開始台５２を棒状体５３に対してスイングさせることにより、無人飛行体１を載せた飛行開始台５２がマンホール４２ａと挿入口５５ａとを通過できるようにする。一例においては、無人飛行体１が地上に近づいてきた段階で手動により飛行開始台５２をスイングさせてもよいし（このときに無人飛行体１の機体をストッパー５２ａに手動で引っ掛けてよい。）、遠隔制御により電動で飛行開始台５２をスイングさせてもよい（同じく遠隔制御により電動でストッパー５２ａを動かして、無人飛行体１の機体をストッパー５２ａに引っ掛けてから飛行開始台５２をスイングさせる等、具体的方法は任意である。）。或いは、飛行開始台５２及び無人飛行体１を、予め挿入口５５ａとマンホール４２ａのどちらに比べても小さく（挿入口５５ａとマンホール４２ａの両方を通過できるよう）構成しておけば、飛行開始台５２をスイングさせることなく回収できる（この場合、飛行開始台５２をスイング可能に構成する必要はないしストッパーも不要である。）。回収された無人飛行体１から調査カメラ２２を取り外し、そのメモリに記録された静止画、又は動画を見ることにより、下水道管路４３や内壁４４等の状態を確認することができる。また、外部制御装置５１の記憶部６５に、調査カメラ２２が撮影した静止画、又は動画のデータを記憶させたうえで、記憶部６５に記憶された画像処理プログラムを処理部６４が実行することにより当該静止画、又は動画のデータを画像処理して、調査空間の内壁４４等の展開図又は展開画像データを生成し、展開図又は展開画像として表示部６６に表示することにより下水道管路施設内の状態をより適切に把握できる（図３１参照。図３１においては表示部６６に展開画像６９を表示しているが、展開画像６９を適宜加工する等して、線図等の展開図として表示してもよい。）。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、上水道管路内、下水道管路内、排水路内、高速道路のトンネル内、高速道路の排水管内、洞道内、ダクト内、パイプシャフト内、ガス管路内等、任意の調査空間における撮影調査に利用することができる。また任意の空間において任意の目的で無人航空機（無人飛行体）を飛行させる際にも利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１              無人航空機、無人飛行体
２              本体部
３              防水ケース
４              フレーム
４ａ            フレーム後部
４ｂ，４ｃ      貫通孔
４Ａ〜４Ｄ      回転停止位置
５〜８          先行衝突部材
５Ａ〜８Ａ      先行衝突部材用軸部
９，１０        保持部材
９Ａ，１０Ａ    孔
９Ｂ−１，９Ｂ−２，１０Ｂ−１，１０Ｂ−２
先行衝突部材取付部材
９Ｃ−１，９Ｃ−２，１０Ｃ−１，１０Ｃ−２
孔
１１，１２      保持部材取付部材
１１Ａ，１２Ａ  保持部材用軸部
１３〜１６      ロータ
１７〜２１      モータ
２２            調査カメラ
２３            前方カメラ
２４            超音波センサ
２５            推力発生プロペラ
２６            重心
２７Ａ          モータ部材
２７Ｂ          モータ部材
２７Ｃ          モータ部材
２７Ａ−１      溝
２８Ａ          主演算部
２８ｂ          信号変換部
２９            制御信号生成部
３０〜３４      スピードコントローラ
３５            通信アンテナ
３６            通信部
３７            各種センサ
３８ａ          自律制御プログラム
３８ｂ          各種データベース
３９            記録装置
４０            電源系
４１            地表面
４２ａ，４２ｂ  マンホール
４３            下水道管路、調査空間
４４            内壁
４５            接続部
４６            水
４７            境界面
４８            照明ライト
４９            線状部材
４９ａ          ワイヤー（ピアノ線等）
５０            引き寄せ装置
５１            外部制御装置
５２            飛行開始台（発射台）
５２ａ          ストッパー
５３            棒状体
５３ａ          スイングアーム
５４            台車
５５            窓
５５ａ          挿入口
５６            無線ＬＡＮ（Ｗｉ−Ｆｉ）中継機
５７ａ，５７ｂ  外部電源装置
５８            車輪（４つ）
５９            ガイド部材
６０            車輪（４つ）
６１            傾斜部
６１ａ，６１ｂ  スリット
６２            貫通孔
６３            円筒類似部材（スプール）
６４            処理部
６５            記憶部
６６            表示部
６７            通信部
６８            入力部
６９            展開画像
【図１Ａ】
0006977202.tif 000002
【図１Ｂ】
0006977202.tif 000003
【図１Ｃ】
0006977202.tif 000004
【図１Ｄ】
0006977202.tif 000005
【図１Ｅ】
0006977202.tif 000006
【図１Ｆ】
0006977202.tif 000007
【図２】
0006977202.tif 000008
【図３Ａ】
0006977202.tif 000009
【図３Ｂ】
0006977202.tif 000010
【図４】
0006977202.tif 000011
【図５Ａ】
0006977202.tif 000012
【図５Ｂ】
0006977202.tif 000013
【図５Ｃ】
0006977202.tif 000014
【図５Ｄ】
0006977202.tif 000015
【図５Ｅ】
0006977202.tif 000016
【図６Ａ】
0006977202.tif 000017
【図６Ｂ】
0006977202.tif 000018
【図６Ｃ】
0006977202.tif 000019
【図６Ｄ】
0006977202.tif 000020
【図６Ｅ】
0006977202.tif 000021
【図７Ａ】
0006977202.tif 000022
【図７Ｂ】
0006977202.tif 000023
【図７Ｃ】
0006977202.tif 000024
【図８】
0006977202.tif 000025
【図９】
0006977202.tif 000026
【図１０】
0006977202.tif 000027
【図１１】
0006977202.tif 000028
【図１２Ａ】
0006977202.tif 000029
【図１２Ｂ】
0006977202.tif 000030
【図１２Ｃ】
0006977202.tif 000031
【図１３Ａ】
0006977202.tif 000032
【図１３Ｂ】
0006977202.tif 000033
【図１４】
0006977202.tif 000034
【図１５】
0006977202.tif 000035
【図１６Ａ】
0006977202.tif 000036
【図１６Ｂ】
0006977202.tif 000037
【図１６Ｃ】
0006977202.tif 000038
【図１６Ｄ】
0006977202.tif 000039
【図１６Ｅ】
0006977202.tif 000040
【図１６Ｆ】
0006977202.tif 000041
【図１６Ｇ】
0006977202.tif 000042
【図１７】
0006977202.tif 000043
【図１８】
0006977202.tif 000044
【図１９】
0006977202.tif 000045
【図２０】
0006977202.tif 000046
【図２１】
0006977202.tif 000047
【図２２】
0006977202.tif 000048
【図２３Ａ】
0006977202.tif 000049
【図２３Ｂ】
0006977202.tif 000050
【図２３Ｃ】
0006977202.tif 000051
【図２４Ａ】
0006977202.tif 000052
【図２４Ｂ】
0006977202.tif 000053
【図２４Ｃ】
0006977202.tif 000054
【図２４Ｄ】
0006977202.tif 000055
【図２５】
0006977202.tif 000056
【図２６】
0006977202.tif 000057
【図２７】
0006977202.tif 000058
【図２８】
0006977202.tif 000059
【図２９】
0006977202.tif 000060
【図３０】
0006977202.tif 000061
【図３１】
0006977202.tif 000062