橋梁やトンネルを人に代わって点検する特殊インフラ向けドローン

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2015.5.25（月）20:45

　国産ドローンのパイオニアとして知られる千葉大学大学院の野波健蔵特別教授が率いるベンチャー、自律制御システム研究所。同所は、幕張メッセで開催された「第1回国際ドローン展」にて、橋梁・トンネルや原子力発電所といった特殊なインフラの点検用ドローンなどを展示した。

　インフラ点検用ドローンの「橋梁・トンネル点検用 MS-06LAカスタム」は、小泉進次郎氏が視察時に運転したモデルと同様のもの。危険作業を人の代わりに行う目的で、標準モデルのMS-06LA（13インチ）をベースに開発。本機の特徴は、GPSと非GPSを切り替えられる点と、FPVで作業できることだ。

　例えば、トンネルの入口や橋まではGPSが使えるため自律飛行に利用し、そこから先のトンネル内部や、橋の下はGPSを切って、1つのレーザーレンジファインダー（上方または下方）に切り替えて、FPV（本機に乗った視点）で画面を見ながら飛行して作業を実施する。今後はビルや煙突など、GPSが使えない場所での用途にも応用していく構えだ。

　また原子力発電所の建屋内部など、まったくGPSが使えない状況もある。そこで開発したのが「原子力施設調査用 MS-06LAカスタム」だ。GPSを使わず作業を行うために、本機には水平／垂直方向に2つのレーザーレンジファインダーを搭載。これにより「SLAM」（Simultaneous Localization and Mapping）で、3Dマップ作成と位置を推定しながら半自律飛行を実施する。位置精度はcmオーダーと正確で、原発内で複雑に入り組んだ構造物に近づくと衝突を回避する。

　機体が見えない場所での作業となるため、搭載カメラからの操作だけでなく、外部コントローラでの運転にも対応している。本機は、Wi-Fiモジュール、LEDライトや、原発調査用に線量測定器とダストサンプラーも搭載。実際に、このモデルで福島第一原発の建屋（壊れていない5号機）で実証実験済だ。

　さらに本機は、ドッキングステーションのようなユニークなバッテリー自動交換機もセットで開発し、運用できるようにしたそうだ。ドローンの飛行時間はバッテリーの関係で数十分程度が一般的だ。だが原発建屋内の調査では、その都度外まで戻って、バッテリーを交換して再調査していては、なかなか仕事が捗らない。そこで原発建屋内に、このバッテリー自動交換機を設置し、効率的な調査を実現したという。

　バッテリー交換の流れは以下の通りだ。まずドローンのバッテリーの電圧が低下すると、バッテリー自動交換機に自動帰還する。すると、自動交換機の両側から2つの端子が現れ、ドローンを押さえつける。実は、これはプラス／マイナスの端子だ。バッテリーを交換する前に、事前に独立して仮給電しているのだ。というのも、バッテリー交換をする前に仮給電をしないと、無電状態になりCPUやメモリーなどがリセットされ、大切なデータが消えてしまうからだ。

　次に自動交換機のシャッターが開き、アームがせり上がって、ドローンのバッテリーをしっかりと持ち、内部ターンテーブルにセットされた充電済みバッテリーの1つと交換する。テーブルに装着された空バッテリーはすぐ充電が始まるため、8連スロットのバッテリーは常にフル充電され、ドローンが戻っても永続的にバッテリーを交換して運用できる仕組みとなっている。

《井上猛雄》