建築分野におけるドローンに関わる環境整備と建築物調査技術の開発
国立研究開発法人
はじめに

Ⅲ ①係留式ドローンによる外壁調査技術開発

本研究では図1に示す建築分野におけるドローンの社会実装の実現に向けた研究開発過程を設定し、今年度は計12テーマの研究を実施した。その中から、本報では建築分野における産官学領域のドローン環境整備状況の調査結果、及び係留式ドローンによる外壁調査技術及び接触・微破壊式調査用ドローン技術開発の研究成果について報告する。
ドローン活用

屋内利用

屋外利用①建築分野における産官学領域のドローン環境整備状況調査

開発：ﾃﾞｼﾞﾀﾙ空間② PLATEAUドローンフライトシミュレーター開発

開発：ﾃﾞｼﾞﾀﾙﾂｲﾝ空間③外壁調査におけるMR（複合現実）技術開発

開発：現実空間

材料研究グループ 上席研究員 宮内 博之

高層建築物の外壁調査において安全面の観点から係留式ドローンの利用が有効とされている。しかし、コストへの課題や撮影環境への影響が懸念されているため高さ約90mの高層建築物外壁に対して2点係留装置を利用し、既存目視点検とドローンによる点検との比較を行った。見積コストの計算では係留装置の有無に関わらずドローンの利用によりコスト低減できることが示された（図2）。図3にドローンで撮影し画像合成した図に目視観察できた領域を示す。ドローンによる点検では図左下の2点係留装置を用いて、外壁面全に対して離隔距離6mから全面撮影が可能であった。

⑧建築狭所空間調査フライトシミュレーター開発④【非接触式】係留式ドローンによる外壁調査技術開発➈マイクロドローン用模擬狭所空間モデル開発⑤【非接触式】超高解像度カメラによる効率的調査法開発⑥【破壊式】接触・破壊式調査用ドローン技術開発⑦【歩行】ロボットによる被災建築物遠隔調査技術開発

既存点検結果：双眼鏡(倍率：10倍）により地上から調査した目視可能範囲

3000
外壁一面（ H89.9m×W39.9m）の見積額（万円）

Ⅰ

建築研究所

準備
仮設調査解析
診断
管理

2500
2000
1500

①遠方の地上から、目視可能な範囲（ただし、測定不可）②壁面近くの地上から、上裏のみ目視計測可能な範囲③壁面近くの地上から、目視計測可能な範囲

1000

ブラケット

500
ドローン

ルール：指針（国・民間連携）⑩JADA「建築狭所空間ドローン利活用実施ガイドライン(案)・同解説」制定

R３年度：外壁調査ガイドライン（12条点検）0

ドローン職種（民間連携） ⑪建築分野におけるドローンキャリアマップの開発
人材育成（民間連携）⑫JADA-JUIDAドローン建築物調査安全飛行技能者育成

ドローン利用図1 建築分野でのドローンの社会実装に向けた研究テーマ

Ⅱ

建築分野での産官学領域のドローン環境整備

表1にに建築分野における産官学領域のドローン環境整備の変遷を示す。建築研究所では各種ドローン技術の研究開発に加え、建築基準法12条点検に関わる2021年度の建築物の定期調査報告制度に関わる告示改正、及び「無人航空機による赤外線調査等の外壁調査ガイドライン」策定に参画した。学術分野においては、日本建築学会において2016年に「UAVを活用した建築保全技術開発WG」が設置され、2017年からは建築ドローンシンポジウムを定期的に開催している。
産業分野においては、2017年に日本建築ドローン協会を設立され、建築分野の各種業務においてドローン技術を活用できる人材の育成、及び技術支援、標準化等の事業を推進している。

図2 外壁点検・調査における見積額の例

Ⅲ年度

2015

段
階

接触・微破壊調査を可能とするドリルを搭載したドローンを設計・開発し、RC造壁面へのドローンの固定方法、加圧方法、ドリル削孔の可否について実証実験により検証を行った。本ドローンの調査・作業方法と活用例を図4に示す。
開発したドリル削孔可能な接触・微破壊式ドローンの概要を図5に示す。ドローンの寸法は幅1.7m×長さ1.4m×高さ1m、重量13.4kgである。ドローンに直径8mmのドリルが搭載されており、カメラによりドリル削孔時の状況を外部モニターで確認できる。ドローンによるドリル削孔の結果を図6に示す。壁面にドリル削孔箇所のマークを付け、ドローンの飛行後、壁面に固定しドリル削孔を計2回行った。その結果、コンクリート内の鉄筋の影響やドローンの固定状況により削孔深さと時間の差が生じたが、ドリル削孔することができた。

創成・首相官邸無人機落下事件
・航空法改正2018

活用2019・国交省：インフラ
点検分野：「新技術利用のガイドラ
イン（案）」及び「点検支援技術性能カタログ（案）」策定

2020・9月：係留に関わる航空法改正

2021

実装

国交省住宅局・国プロ（建築）

学術分野（日本建築学会）

産業分野（日本建築ドローン協会）

ドリル削孔観察用カメラ

本研究で開発・検討した項目

ドリル
ドリル移動・回転制御

加圧部

機体開発 ①接触・ドリル削孔可能な微破壊式ドローンの開発

転倒モーメントのための傾斜【ドローンによる調査と作業】モニターで遠隔監視

状況調査 ②ドローン搭載（非接触式）カメラによる点検・調査・研究課題「RC造建築物の変状・損傷の早期確認と鉄筋腐食の抑制技術等に関する研究」実施：建築分
野におけるドロー→レベル3：無人地 ン技術の導入、及帯目視外飛行 び点検調査・定期検査報告における建物外皮の変状・損傷を早期に確認する技術を開発

2017

2022

建築研究所

・空の産業革命に向けたロードマッ
プ策定→レベル1：目視内操縦飛行、レベル2：目視内で自動飛行

2016【調査用装置】

建築分野におけるドローン環境整備

図3 ドローンを利用した外壁調査結果②接触・微破壊式調査用ドローン技術開発

表1 建築分野での産官学領域のドローン環境整備の変遷
ドローン分野における国のドローン環境整備（重要項目）

壁面からの離隔距離6m地点で、ドローン搭載カメラにより撮影し、画像合成した図

2点係留装置・研究課題「建築材料の状態・挙動に基づくRC造建築物の耐久性評価に関する研究」実施：
建築分野におけるドローン技術の活用、及びドローンに関わる安全技
術・点検調査技
術・災害調査技
術・デジタル技術の開発

・UAVを活用した建築保全技術開発WG設置・第1回建築ドローンシンポジ
ウム企画開催・国交省建築基準整備促進
事業T3「非接触方式による外壁調査の診断手法及び調査基準に関する検討」→「定期報告制度における赤外線装置法による外壁調査実施要領（案）」及び「ドローンを活用した建築物調査 実施要領（案）」策定

・ドローン技術活用小委員会
設置
・災害調査におけるUAV利活用の可能性検討WG設置
・第2回建築ドローンシンポジ
ウム開催

日本建築ドローン協会
設立

・建築ドローン安全教育講習会開催
・「居住者から見た建築物調査時等のドローンの評価手法研究会報
告書」公表

・第3回建築ドローンシンポジ
ウム開催

・成長戦略実施計画：赤外線装置 を搭載したドローンを外壁調査に使用可能かを検討

・災害調査におけるドローン利活用検討小委員会設置

・NEDO事業「ドローン等を活 ・NEDO事業・近接調査
用した建築物の外壁の定期 用ドローンシステム開調査に係る技術開発」
発・日本建築学会大会研究協議会開催「ドローン技術の社会実装に向けて」

・建築物の定期調査報告制度に関わる告示改正（法12条）
・「無人航空機による赤外線調査等の外壁調査ガイドラ
イン」策定（建築ドローン分野における次・無人航空機の機 ・建築物の安全・体登録、機体認証、 維持管理に資する 世代リーダーの育成）
ドローンを活用し操縦ライセンス、た建築保全技術の運航管理ルール
開発：微破壊調査等の制度整備→
レベル4：有人地帯 技術の開発等目視外飛行

定期報告制度におけるドローンによる赤外線調査

定期報告制度における赤外線調査（無人航空機による赤外線調査を含む）による外壁調査 ガイドライン

位置決め ③ドリル削孔の位置決めのためのドローン壁面固定

カーボンフレーム

削孔作業 ④ドリル搭載ドロ ーンによる壁面削孔作業

加圧用ワイヤー

有線給電

高度維持
センサー

【各種目的に応じた活用】

FC（ArduPilot制御）

最終目的 ・樹脂注入・アンカー固定等（多用途） ・コン クリートの強度測定・中性化深さ等
・その他工事・耐久性評価技術への適用と応用展開

図4 ドローンによるドリル削孔法の概要

・「建築ドローン標準業
務仕様書(案)【点検・調査編】」制定
・「建築ドローン安全教育講習レベルアップ研修会」開催①ターゲット（赤丸）までドローン飛行

ドリル制御回路

滑車

電源

ドリル制御用送信機とPC

図5 接触・微破壊式ドリル搭載ドローン②位置決め固定・ドローン×赤外線調査
コンソーシアム設置

・「建築狭所空間ドローン利活用実施ガイドライン(案)・同解説」制定
・JADA-JUIDA 「ドローン建築物調査安全飛行技能者コース」設置

定期報告制度における赤外線調査（無人航空機による赤外線調査を含む）による外壁調
査 ガイドライン 動画（10分版）
JADA「建築狭所空間ドローン利活用実施ガイドライン(案)・同解説」③ドリル削孔開始

図6 ドローンに搭載したドリルによる壁面削孔状況

Ⅳ．
まとめ

建築分野におけるドローンの社会実装に必要な研究テーマを設定した。また、建築分野におけるドローン環境整備の変遷を整理し、高層建築物外壁調査への係留式ドローンの有効性、及び接触・微破壊式ドリル搭載ドローンによりコンクリート壁面にドリルで削孔可能であることを示した。