3D屋内探査用ドローン - 文化遺産保護および屋内調査

ドローンは、車輪型ロボットよりも広い範囲を高速でカバーできるため、屋内環境で優れた性能を発揮します。空中移動能力を活用することで、ドローンは建物内の様々な高さを移動し、多様な構造物の正確な地図を作成できます。この機能により、複雑な屋内環境の効率的な探索とマッピングが可能になります。さらに、ドローンは汎用性にも優れており、狭い空間や煙突、階段などの困難な地形も容易に通過できます。これらの特長により、人間にとって困難または危険な作業を完了するための貴重なツールとなります。最終的に、これらの飛行ロボットは、安全性と自律性を確保しながら効率的な探索とマッピングを可能にすることで、産業界に潜在的なメリットをもたらす可能性があります。

専門チームが、さまざまなシナリオに対応した一連のソリューションを開発しました。アブダビ技術革新研究所（TII）との協力のもと、屋内空間の探索とマッピングに特化した3機のカスタムドローンを設計しました。これらのドローンには3D LiDARと3Dカメラが搭載されており、両方の技術からのデータを統合することで、正確な位置特定（ローカリゼーション）と環境マッピングを実現します。搭載カメラは、壁、テーブル、その他の物体をリアルタイムで識別することも可能です。高度な技術を統合することで、飛行中の効率的なデータ収集とマッピングが可能になります。

これらの特注ドローンは高い機動性を備えており、狭い空間を移動したり、特定の作業要件に基づいて構成を調整したりすることができます。この柔軟性により、同様の状況で困難に直面する可能性のある人間や他のロボットとは一線を画しています。様々な環境で迅速に移動し、関連データを収集できるため、捜索救助活動において有用であり、緊急対応要員が人の位置を特定したり、危険な状況を評価したりするのに役立ちます。

これらのソリューションは、屋内にあることが多い歴史的建造物や遺跡から、豊富な3Dデータを取得する上で計り知れない可能性を秘めています。革新的な手法と高度な技術を用いて屋内空間を探索することで、重要な遺跡を従来の方法よりも効果的に記録することが可能になります。

全体として、屋内でのドローンの使用は、研究と実用化の新たな道を開くものです。ドローンは、インフラ点検、危険区域の監視、建物の保守・記録のためのデータ収集などに役立ちます。建設、文化遺産保護、エンジニアリング、施設管理、セキュリティ監視、災害対応といった業界は、ドローンが提供する安全性と自律性から恩恵を受けることができます。

自律型ドローンが放水路調査に不可欠なデータを収集している。ブリティッシュコロンビア州北西海岸沿いのキティマット山脈には、山の中にある水力発電所から水を流す全長475メートル、幅8メートルの放水路トンネルがある。顧客は継続的なメンテナンスのためにトンネル内部の詳細な調査を必要としていたが、点検のために放水路を停止することは選択肢になかった。そこで専門チームが自律型ドローンによるミッションを開始し、トンネル内部の3Dスキャンを撮影することで、構造評価に不可欠な高解像度データを得た。

チームは操業を中断することなくトンネル内部を調査する必要があった。当初の検討では、遠隔操作無人探査機（ROV）、自律型水上艇、センサー搭載型浮体装置などが候補に挙がった。最終的に、彼らは空中からの調査方法を選択した。

チームは、安全な検査を確保し、リスクを最小限に抑えるために、次のような要素を考慮して、綿密にミッションを計画した。

湾曲したトンネル構造

山の中へ半キロメートルの道のり

視界不良または視界ゼロ

GPSが利用できない環境（オペレーターと機器間の信号伝送がない状態）

流出速度と乱流

プロジェクトマネージャーは、高解像度LiDAR、ビデオ、モーションユニットを搭載し、SLAM技術を用いた自律航法システムを組み合わせたドローンを選定した点を強調した。この構成により、ドローンは目視外飛行（BVLOS）やGPSが利用できない通信範囲での運用が可能になった。

包括的なリスク計画には、回収ネットの設置、障害物を回避するための綿密な飛行経路の計画、着陸進入時の送電線からの干渉を防ぐためのGNSSの無効化などが含まれていました。チームは、精密な制御点と独自のソフトウェアを使用して、点群、3Dモデル、および飛行中の動画を作成し、徹底的な構造評価を行いました。

GNSSが利用できない環境における検査

ドローン技術は、衛星信号が届きにくい地域での点検作業において、土木工学分野でますます普及しています。ドローンは、トンネル、換気シャフト、パイプライン、暗渠などの点検に役立ちます。定期的な点検は不可欠ですが、従来の方法では費用と時間がかかることが少なくありません。さらに、目視検査では潜在的な欠陥を見落とす可能性もあります。光学式で高感度なカメラを搭載したドローンは、初期評価に最適なソリューションを提供し、検査員や技術者のコスト、時間、リスクを軽減します。

開発チームは、GNSSが利用できない環境下でも高精度な位置特定とナビゲーションを実現するシステムを開発しました。この革新的な技術は、複雑なトンネル環境において、卓越した精度と効率で高品質な画像を撮影できるように設計されています。

このシステムは、チェコ共和国最長の道路トンネルが一時的に閉鎖された際に、実際の条件下でテストされました。その結果、低照度や埃といった厳しい条件下でも、詳細な画像を撮影できることが実証されました。

高度な技術を搭載したこれらのドローンは、排気ガスを排出するために使用される狭い補助トンネルの点検も可能です。有毒な環境は保守作業員にとって危険を伴います。自律型ドローンはトンネル作業中の点検を迅速化し、有害なガスへの人的曝露を減らし、保守作業に革命をもたらします。

自律型ドローンは、橋梁点検時にGNSS対応環境とGNSS非対応環境の間をスムーズに移行できるように設計されています。

ドローン技術は、GNSS信号が完全、限定的、あるいは全く届かない地域におけるインフラ点検において、土木工学分野でますます価値を高めている。ドローンは、橋梁、高架橋、その他手作業による介入が危険な構造物の点検において、極めて重要な役割を担っている。

定期的な点検は不可欠ですが、従来の方法は非効率的で、コストがかかり、時間もかかります。統合されたドローン技術は、リアルタイムでのデータ収集と分析を容易にし、エンジニアが迅速かつ的確な判断を下せるようにします。高解像度の画像と動画は詳細な評価をサポートし、欠陥の見落としがないよう繰り返し確認できます。ドローンは安全性と効率性を向上させ、従来の機器では困難な複雑な環境でも作業を行うことができます。