JP2017109593A - 飛行型調査機、飛行型調査機を用いた調査システムおよび飛行型調査機を用いた調査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】２次災害のリスクを避け、安全、確実に、長時間にわたる調査が可能な飛行型調査機を提供することである。【解決手段】周囲の状況を調査する調査装置を搭載し、飛行装置により飛行する飛行型調査機において、飛行型調査機を任意の構造物に固定可能な固定装置を備えた。固定装置による固定を解除可能な固定解除装置をさらに備えてもよい。飛行型調査機の外部から受信した信号を飛行型調査機の外部の所定の装置に送信する中継装置をさらに備えてもよい。飛行装置は、２重反転式プロペラによって飛行を行う装置である場合がある。【選択図】図１

Description

本発明は、飛行型調査機、飛行型調査機を用いた調査システムおよび飛行型調査機を用いた調査方法に関し、詳しくは調査対象地点まで飛行して調査を実施する飛行型調査機、飛行型調査機を用いた調査システムおよび飛行型調査機を用いた調査方法に関する。

地震、火災、竜巻、洪水、津波等の災害が発生し構造物が損壊した場合、構造物内の負傷者の有無、危険物の状況の把握、建物、機器の損傷による危険の有無等の調査を安全かつ迅速に行う必要がある。しかし、構造物が損壊している場合には、通路が塞がっていたり、床面に様々なものが散乱していたりして進入を妨げられることが想定され、さらに人間が調査する場合には２次災害のリスクがある。２次災害のリスクを避けつつ対象を安全に調査するには、遠隔操作型のロボット等の利用が有効と考えられる。

災害時に構造物内に進入し調査を行うロボットは、日本では阪神淡路大震災以降多数開発されており、瓦礫内に進入するための蛇型のものや、不整地走行に適したクローラ式のものが既に知られている。これらのロボットは、崩壊した建物の下部等の狭隘部への進入には有効であるが、大きな建物や高所等の調査では効率が悪いという欠点がある。

この種の技術に関連して、特開２０１４−１０４７９７号公報には、床面を移動して建屋内に侵入するクローラ型の移動機構と、移動機構に設けられたカメラと、カメラのパンチルト機構と、移動機構に搭載可能な飛行体と、飛行体に設けられた発光体と、カメラが発光体を追尾するようにパンチルト機構を制御するパンチルト制御手段と、カメラで撮影された画像を表示する表示手段と、飛行体を操作する操作手段と、を備える建屋内調査システムが開示されている。

特開２０１４−１０４７９７号公報

しかし、特開２０１４−１０４７９７号公報に記載のシステムにおいて、飛行体の位置及び姿勢を地上または床面等から高い任意の点で保持したい場合（例えば、飛行体に搭載のカメラで定点観測したい場合）には、地上等を走行する移動体を任意の点で停止させる場合と異なり、その位置及び姿勢が保持されるように飛行体の制御を継続する必要がある。特に、飛行体がバッテリ駆動の場合には、継続飛行によりバッテリ電力が消費されるため、長時間の位置・姿勢保持が困難となる。

本発明の目的は、２次災害のリスクを避け、安全、確実に、長時間にわたる調査が可能な飛行型調査機を提供することである。

本発明は上記の目的を達成するために、周囲の状況を調査する調査装置を搭載し、飛行装置により飛行する飛行型調査機において、前記飛行型調査機を任意の構造物に固定可能な固定装置と、を備えた、ことを特徴とする。

本発明によれば、２次災害のリスクを避け、安全、確実に、長時間にわたる調査が可能な飛行型調査機を提供することができる。

上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態に係る飛行型調査機を用いた調査システムの構成を示すブロック図。 本発明に係る飛行型調査機を用いた調査システムの実施例としての災害時調査システムによって、建屋内を調査している状況を示した説明図。 本発明に係る飛行型調査機の実施例としての飛行体の概略構成を示す斜視図。 本発明に係る飛行型調査機の実施例としての飛行体の制御系を示すブロック図。 固定装置２２の近傍の断面図であって、固定解除装置２３の動作前を示す図。 固定装置２２の近傍の断面図であって、固定解除装置２３の動作時を示す図。 飛行体１０の上部に、固定装置２２としての鉤部であるフック状部材２２ｂを取り付けた例を示す斜視図。 本実施例の災害時調査システムによって建屋内を調査するときの流れを示したフローチャート。 本発明に係る飛行型調査機を用いた調査システムの実施例としての災害時調査システムによって、建屋内を調査している状況を示した説明図。

以下、図面を用いて、本発明の実施形態に係る飛行型調査機および飛行型調査機を用いた調査システムについて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る飛行型調査機を用いた調査システムの構成を示すブロック図である。

本実施形態の飛行型調査機を用いた調査システムは、飛行型調査機１００と端末装置２００とを有して構成される。

飛行型調査機１００は、バッテリ１０６と、バッテリ１０６を電源として動作する飛行装置１０１と、飛行装置１０１によって飛行した後、任意の構造物の被固定箇所に固定可能な固定装置１０２と、固定装置１０２によって被固定箇所に固定した状態を解除する固定解除装置１０４と、バッテリ１０６を電源として動作し、少なくとも固定装置によって被固定箇所に固定した状態で、周囲の調査を行う調査装置１０３と、少なくとも飛行装置１０１および調査装置１０３の制御を行う制御装置１０５と、を備えている。飛行装置１０１および調査装置１０３以外の構成も、バッテリ１０６を電源として動作するものであってもよい。制御装置１０５は、飛行装置１０１および調査装置１０３以外の構成も制御するものであってもよい。

固定装置１０２によって被固定箇所に固定した状態で調査装置１０３による調査を実行することで、被固定箇所に固定した状態では飛行装置１０１を停止することができるので飛行装置１０１によるバッテリ１０６の消費を低減することができ、その分、調査装置１０３を駆動する電源を確保することができ、長時間の調査を実行可能となる。

飛行型調査機１００は、飛行型調査機１００に対する動作指示を受信する動作指示受信装置１０７と、調査装置１０３による調査結果を送信する調査結果送信装置１０８と、をさらに備える場合があり、この場合、制御装置１０５は、前記動作指示受信装置によって受信した動作指示に基づき、前記飛行装置および前記調査装置の制御を行う。

端末装置２００は、操作者による飛行型調査機１００に対する動作指示の入力を受け付ける動作指示入力装置２０１と、動作指示入力装置２０１で受け付けた動作指示を送信する動作指示送信装置２０２と、調査結果を受信する調査結果受信装置２０３と、を有する。飛行型調査機１００に対する動作指示は、動作指示入力装置２０１で入力を受け付け、動作指示送信装置２０２から送信される。端末装置２００の調査結果受信装置２０３は、飛行型調査機１００の調査結果送信装置１０８によって送信された調査結果を受信する。この動作指示や調査結果の送受は、有線通信で行ってもよいが、無線通信で行うことが好ましく、電波通信、赤外線通信など既知の如何なる通信方式を用いてもよい。このように構成することで、端末装置２００による飛行型調査機１００の遠隔操作が可能となる。

本実施形態の飛行型調査機を用いた調査システムでは、飛行型調査機１００を複数設けてもよい。この場合、一の飛行型調査機１００は、この一の飛行型調査機１００とは別の他の飛行型調査機１００に対する動作指示を端末装置２００あるいはさらに別の飛行型調査機１００から受信し、該動作指示を該他の飛行型調査機１００に対して送信するとともに、該他の飛行型調査機１００からの調査結果を受信し、該調査結果を端末装置２００あるいはさらに別の飛行型調査機１００に対して送信する中継装置１０９をさらに備えている。なお、中継のみを行う飛行型調査機１００には、調査装置１０３や調査結果送信装置１０８を設けなくてもよい場合がある。

飛行装置１０１は、２重反転式プロペラによって飛行を行う装置である場合がある。飛行装置１０１は、他の如何なる機構によって飛行するものであってもよい。

固定装置１０２は磁石である場合があり、この場合、強磁性体の箇所（鉄製の柱、壁、梁、天井、天井クレーン、その他の重機など）である被固定箇所に磁石である固定装置１０２を吸着させ、飛行型調査機１００を固定装置１０２によって被固定箇所に固定する。この磁石である固定装置１０２は、電磁石であってもよいし、永久磁石であってもよい。固定装置１０２が電磁石である場合には、固定装置１０２は、制御装置１０５によって制御されて電磁石が励磁され、強磁性体の箇所である被固定箇所に固定するものであってもよいし、固定解除装置１０４は、制御装置１０５によって制御されて電磁石が消磁され、被固定箇所への固定を解除するものであってもよい。固定装置１０２が永久磁石である場合には、簡易な構成で強磁性体の箇所である被固定箇所への固定が実現できる。固定解除装置１０４は、固定装置１０２と被固定箇所との間を離間させることによって固定を解除するものであってもよい。例えば、固定解除装置１０４は、飛行型調査機１００から被固定箇所に向けて突出させるように移動制御可能な棒状部材を設け、制御装置１０５がこの棒状部材を被固定箇所に向けて突出させることで、固定装置１０２と被固定箇所との間を、磁石である固定装置１０２の吸着力が及ばない距離まで離間させ、被固定箇所への固定を解除するものであってもよい。

固定装置１０２は鉤部である場合がある。この場合、被固定箇所は、例えば天井クレーンのフックや露出した配管などの、鉤部である固定装置１０２を引っ掛けることが可能な個所である。

固定装置１０２としては、このほか、飛行装置１０１の重量に耐えられる程度の強度で、粘着面で被固定箇所に固定するものであってもよいし、両面テープ、ガムテープ、瞬間接着剤などを用いてもよいが、再利用可能な手段で固定するものであることが望ましい。

また、飛行型調査機１００における固定装置１０２を設ける位置、すなわち飛行型調査機１００のうち被固定箇所と接触する位置は、飛行型調査機１００の上面であってもよいし、側面、底面などいずれの位置であってもよい。後述の実施例１のように、飛行型調査機１００が外殻１１に覆われた飛行体１０である場合には、外殻１１の頭頂部に固定装置１０２としての固定装置２２を設けてもよいし（図３参照）、これ以外にも、外殻１１の球形を地球に見立てた場合の、赤道位置よりも上部（北半球）のいずれかの表面に固定装置２２を設けてもよいし、赤道位置のいずれかの表面に固定装置２２を設けてもよいし、赤道位置よりも下部（南半球）のいずれかの表面に固定装置２２を設けてもよい。

調査装置１０３は、周囲の映像を撮影する撮影装置を含む場合がある。この撮影装置で撮影した映像は、調査結果として端末装置２００に送信され、端末装置２００では表示装置（不図示）でこの映像を表示することが可能である。また、調査装置１０３は、飛行型調査機１００の周囲の温度を測定する温度測定装置を含んでもよいし、飛行型調査機１００の周囲のガス成分を測定するガス測定装置を含んでもよいし、飛行型調査機１００の周囲の音を収録する音収録装置を含んでもよいし、飛行型調査機１００の周囲の放射線線量を測定する放射線測定装置を含んでもよいし、その他、既知のあらゆる環境調査を行う装置を含んでもよい。

飛行型調査機１００を複数設けた場合、一の飛行型調査機１００の撮影装置が、この一の飛行型調査機１００とは別の他の飛行型調査機１００を撮影し、操作者は一の飛行型調査機１００の撮影装置で撮影した他の飛行型調査機１００の映像を見ながら、端末装置２００を操作して他の飛行型調査機１００を操縦することができる。

ところで、特開２０１４−１０４７９７号公報のクローラ型の移動機構のように、地表面又は床面等の上を移動するタイプの遠隔操作ロボットによる追尾映像に基づく飛行体の操作は、当該遠隔操作ロボットの移動範囲により制限されるため、結果的に走行体による調査範囲が限定されるという課題がある。例えば、クローラによる乗り越えが不可能な障害物が地上等に存在する場合、当該障害物を越えた領域の飛行体の追尾は困難となり、飛行体による調査も困難となる。また、床面上を移動する移動機構に搭載したカメラは床面近傍に設定されているため、当該移動機構より上方に障害物が存在する場合には、高い位置を飛ぶ飛行体を当該障害物の影響で追尾しにくくなり、飛行体による調査が困難となる。また、移動機構から出力される無線で飛行体を制御する場合に電波を反射する素材の構造物が存在すると、当該構造物が飛行体への信号到達の障害となり、所望の場所へ飛行体を移動できない虞もある。

本実施形態によれば、操作者は一の飛行型調査機１００の撮影装置で撮影した他の飛行型調査機１００の映像を見ながら、端末装置２００を操作して他の飛行型調査機１００を操縦することができ、一の飛行型調査機１００は、飛行装置１０１によって飛行するため移動範囲を広めることができ、さらに複数の中継用の飛行型調査機１００を用いることで障害物を越えてさらに奥の調査を行うことができる。

以下、本発明による飛行型調査機を用いた調査システムの実施例について図面を用いて詳細に説明する。

図２は、本発明に係る飛行型調査機を用いた調査システムの実施例としての災害時調査システムによって、建屋内を調査している状況を示した説明図である。

図３は、本発明に係る飛行型調査機の実施例としての飛行体の概略構成を示す斜視図である。

図４は、本発明に係る飛行型調査機の実施例としての飛行体の制御系を示すブロック図である。

本発明による飛行型調査機を用いた調査システムは、災害時の建屋内の調査に特化せずに、災害時以外の建屋、人口建造物内の調査や、洞窟、地下、山岳地帯などの調査などにも適用可能なものであるが、この実施例では、本発明に係る飛行型調査機を用いた調査システムの実施例としての災害時調査システムについて説明する。

まず、図２を用いて本実施例の災害時調査システムの構成について説明する。

災害時調査システムは、調査対象である建屋１内のオペレータ（操作者）が直接目視で確認可能な場所に固定する飛行型調査機１００としての飛行体１０（第一の飛行型調査機）と、飛行体１０を無線の中継局としてオペレータからは直接確認できない場所に侵入して調査を行う第二の飛行体３０（例えば飛行体１０と同じ構成、第二の飛行型調査機）と、オペレータが飛行体１０、第二の飛行体３０を操作するための端末装置２００としての遠隔制御装置４０と、から構成されている。図２の例では、飛行体１０は、建屋１内の各フロアの開口部２を通過して天井クレーン５０に、固定装置１０２としての固定装置２２（図３、図４参照）により固定された状態を示している。

図２では、端末装置２００としての遠隔制御装置４０を建屋１内に示したが、建屋１に崩落の可能性がある場合等は、飛行体１０と通信するためのアンテナ（例えば、動作指示送信装置２０２および調査結果受信装置２０３を構成するアンテナ）と、例えば雲台付きのカメラ（例えば、飛行体１０の周囲を撮影し、建屋１の外でこの撮影映像を見ながら飛行体１０の操縦を行うためのＴＶカメラ）のみを、図２に示した遠隔制御装置４０の位置に設置し、オペレータは建屋１の外から（例えば、動作指示入力装置２０１により）操作してもよい。さらに、他のフロアの開口部２付近の構造物に飛行体１０を固定し、そのフロアを第二の飛行体３０で調査可能なことは容易にわかる。

次に、飛行体１０の構成について図３、図４を用いて説明する。

飛行体１０は球形の外殻１１の中央部分にシャフト１２ａが取り付けられており、シャフト１２ａの中央部分に、飛行装置１０１としての２重反転式プロペラ１３を保持した構成となっている。２重反転式プロペラ１３は上プロペラ１３ａと下プロペラ１３ｂとを有し、これらを逆回転させることで反トルクを相殺し安定した飛行を実現する。

また、飛行体１０には、２重反転式プロペラ１３をシャフト１２ａの軸回り（ピッチ軸回り）に回動させるプロペラ方向制御装置１４ａと、２重反転式プロペラ１３をシャフト１２ｂの軸回り（ロール軸回り）に回動させるプロペラ方向制御装置１４ｂと、を備えている。シャフト１２ａの軸方向とシャフト１２ｂの軸方向とは直交している。

飛行体１０の下部には、飛行体各部に電源を供給するためのバッテリ１５と電源回路１６（図４参照）（バッテリ１０６に相当）が備えられており、さらにパンチルトを調整可能な雲台１７（図４参照）に搭載されたカメラ１８が備えられている。カメラ１８は、動画、静止画、暗視画像、暗視映像など各種撮影をすることができるものであってもよい。

外殻１１は、球形の外周形状を成すように湾曲した複数枚（本実施例では３０枚）の例えば樹脂製の外殻片１１ａを有し、その各外殻片１１ａの一端を接続部品１１ｂ（例えば樹脂製）に接続し他端を別の接続部品１１ｂに接続して球形を形成して成る。この外殻１１の内部に２重反転式プロペラ１３やカメラ１８等の構成を収容することにより、飛行体１０の飛行時に構造物の外壁等に衝突したり、地面に落下したりした場合に内部に擁した構成を衝撃から保護することができる。また、本実施例の外殻１１の構成によれば、外殻１１の内部が視認可能であり、２重反転式プロペラ１３の動作等を目視することができる。また、本実施例の外殻１１の構成によれば、外殻１１を軽量化することができ、２重反転式プロペラ１３の負荷を軽減することができる。

外殻１１には、カメラ１８で撮影する際の照明のための複数の白色ＬＥＤ１９、およびオペレータに例えば飛行体１０の進行方向を示すためのカラーＬＥＤ２０が備えられている。

例えば、図２の例で言えば、カラーＬＥＤ２０を点灯することで飛行体１０、３０の位置を認識可能とすることができる。飛行体３０のカラーＬＥＤ２０の灯りを飛行体１０のカメラ１８で追尾して（飛行体１０の雲台１７をパンチルト制御して）、オペレータはこの飛行体１０のカメラ１８の撮影映像を見ながら飛行体３０の操縦を行うことができる。

また、飛行体１０の外殻１１が球形であるが故に飛行体１０の前後左右が不明であり、飛行体１０を操縦する際の進行方向を確認することが困難であるが、カラーＬＥＤ２０を外殻１１の例えば前方に設けることで飛行体１０の前後左右が明確になる。すなわち、遠隔制御装置４０で飛行体１０が前方に進むように操縦すれば、カラーＬＥＤ２０を前方にした方向に飛行体１０が進むことがあらかじめ分かっているので、飛行体１０を操縦しやすくすることができる。

さらに、飛行体１０には、飛行時の姿勢を検出する姿勢検出装置（例えばジャイロ）２１が備えられている。さらに、飛行体１０の上部には、調査対象の近傍の被固定箇所に飛行体１０を固定するための固定装置２２とともに、固定装置２２の固定を解除するための固定解除装置１０４としての固定解除装置２３が備えられている。さらに、飛行体１０には、第二の飛行体３０の制御信号（動作指示に相当）を中継する無線中継機２４（図４参照）（中継装置１０９に相当）と、第二の飛行体３０のカメラ１８の映像信号（調査結果に相当）を中継する映像中継機２５（図４）（中継装置１０９に相当）も具備されている。

建屋１内の狭隘な場所の通過では、飛行体１０は構造物に接触することが想定されるが、図３に示すように、２重反転式プロペラ１３の周りを球形の外殻１１が囲っている構造であるため、２重反転式プロペラ１３が構造物に接触しにくい構造となっている。

さらに、飛行体１０の下部にバッテリ１５等の重量物を配置することで、飛行体１０が予期せぬ着地をした場合にも、飛行体１０の重心位置によるモーメントのためバッテリが接地面近傍にきて２重反転式プロペラ１３がほぼ鉛直方向を向くため、２重反転式プロペラ１３を駆動することで再飛行可能な構成となっている。

さらに、飛行体１０を固定装置２２で調査対象近傍の構造物（被固定箇所）に固定することで、固定後はホバリングをする必要がなくなるため、バッテリ１５の消費が抑制され、雲台１７を用いたカメラ１８による調査を長時間行うことができる。

遠隔制御装置４０は、動作指示入力装置２０１としての操作入力装置４１、４３を備える。例えば、操作入力装置４１は飛行体１０に対する入力を行う装置であり、操作入力装置４３は第二の飛行体３０に対する入力を行う装置である。操作入力装置４１、４３は共通の装置にしてもよい。飛行体の数をより多く用いる場合には操作入力装置の数をそれに応じて増やしてもよい。

遠隔制御装置４０は、動作指示送信装置２０２としての無線送信機４２、４４を備える。例えば、無線送信機４２は飛行体１０に向けた送信を行う装置であり、無線送信機４４は第二の飛行体３０に向けた送信を行う装置である。無線送信機４２、４４は共通の装置にしてもよい。飛行体の数をより多く用いる場合には無線送信機の数をそれに応じて増やしてもよい。

遠隔制御装置４０は、調査結果受信装置２０３としての映像受信機４６を備え、調査結果受信装置２０３で受信した映像を表示する表示装置としてのモニタ４５を備える。

飛行体１０は、制御装置１０５としてのマイコン２７を備えている。マイコン２７は、調査装置１０３としてのカメラ１８や雲台１７の動作制御を行うことができる。雲台１７を動作させることでカメラ１８が撮影する向きを変えることができる。

２重反転式プロペラ１３の回転制御は、マイコン２７によって制御されたスピードコントローラ２７ｃが、２つのプロペラうちの上のプロペラを回すプロペラ上モータ２７ｅや２つのプロペラのうちの下のプロペラを回すプロペラ下モータ２７ｆを駆動することで実施される。

２重反転式プロペラ１３の傾き制御（向き制御）は、マイコン２７によって制御されたスピードコントローラ２７ｄが、プロペラ方向制御装置１４ａ、１４ｂを駆動するプロペラ方向制御（ロール）２７ｇやプロペラ方向制御（ピッチ）２７ｈを駆動することで実施される。

飛行体１０は、カメラ１８のほかに、さらにカメラ１８ａを備え、カメラ１８とは異なる映像を撮影することができるようにしてもよい。

マイコン２７は、固定解除装置２３の動作制御を行うことができる。

第二の飛行体３０は、飛行体１０と同じ構成にすることができる。また、第二の飛行体３０は、調査装置１０３としての環境計測センサ２８を備えてもよい。環境計測センサ２８は環境データ（温度、放射線線量等）を取得し、その環境データを調査結果として調査結果送信装置１０８（図４では対応する構成の図示省略）によって送信する。飛行体１０も環境計測センサ２８を備えてもよいことはもちろんである。

次に、固定装置２２、固定解除装置２３の一例について図５Ａ，Ｂを用いて説明する。図５Ａは、固定装置２２の近傍の断面図であり、固定解除装置２３の動作前を示す図である。図５Ｂは、固定装置２２の近傍の断面図であり、固定解除装置２３の動作時を示す図である。

本実施例では、固定装置２２としてドーナツ状の永久磁石を用いている。固定装置２２として磁石を用いれば、鉄製の構造物たとえば天井クレーンや天井空調機等に飛行体１０を磁力で吸着し固定することが可能となる。

本実施例では、固定解除装置２３としてソレノイドを用いている。ソレノイドに通電することでピン２６（棒状部材）をドーナツ状の磁石の中心の穴２２ａから磁石（固定装置２２）が吸着している鉄製の構造物（被固定箇所）に対して押しつけて固定装置２２と被固定箇所との間を離間させることが可能であり、このピン２６を被固定箇所に押しつける力を磁石の吸着力から飛行体の重量を引いた力より強くすることで固定解除装置２３による固定の解除を実現できる。

さらに、図２に示したような位置に飛行体１０を固定した場合は、固定解除装置２３として飛行体１０の下部にロープ（不図示）を結んでおき、解除の場合はロープを引っ張ることでも固定を解除することができる。この場合、ロープを電源ケーブルにしてバッテリの代わりに電源を供給すれば、バッテリの心配なく飛行体１０の雲台付きカメラ１８を使用することができる場合がある。

図６は、飛行体１０の上部に、固定装置２２としての鉤部であるフック状部材２２ｂを取り付けた例を示す斜視図である。

このような固定装置２２の場合は、水平に設置された配管や天井クレーンのフック等にフック状部材２２ｂを引っ掛けることで飛行体１０を固定することができる。この場合の解除は、２重反転式プロペラ１３を駆動して再度飛行し、横方向に移動して配管からフック状部材２２ｂを外すことで実現でき、この制御が固定解除装置１０４に相当する。

次に、本実施例の災害時調査システムを用いて建屋内の調査を行う手順について図７を用いて説明する。図７は、本実施例の災害時調査システムによって建屋内を調査するときの流れを示したフローチャートである。

オペレータは、遠隔制御装置４０で飛行体１０を直接目視または目視と飛行体１０搭載のカメラ映像を見ながら操縦し、調査対象フロアに固定装置２２を使って飛行体１０を固定する。次に、飛行体１０に搭載した雲台１７を操作し、飛行体１０を固定した周囲の映像をカメラ１８により取得し、建物の損傷、障害物の状況等の調査を行う（ステップＳ１１０、Ｓ１１１）。

飛行体１０の周辺に建物等の損傷がなく、調査対象フロアのさらに奥まで調査可能である場合は第二の飛行体３０を飛行させて調査を行う。さらに、第二の飛行体３０に搭載した環境計測センサ２８により環境データ（温度、放射線線量等）も取得する（ステップＳ１１２、Ｓ１１３）。このとき、オペレータは第二の飛行体３０用の操作入力装置４３を操作し、制御信号は飛行体１０の無線中継機２４を経由して第二の飛行体３０に送られる。第二の飛行体３０のカメラ１８の映像は飛行体１０の映像中継機２５を経由して遠隔制御装置４０のモニタ４５に表示される。

オペレータは、予め調べておいた第二の飛行体３０の満充電からの飛行可能時間と現在の飛行時間を比較し、バッテリの残存状況を考慮しつつ第二の飛行体３０による調査を行う（ステップＳ１１４、Ｓ１１５）。バッテリの残りが少なくなった場合は、第二の飛行体３０を操縦し帰還させる（ステップＳ１１６）。また、必要な範囲の調査が終了した場合も第二の飛行体３０を操縦し帰還させる（ステップＳ１１６）。

その後、飛行体１０の２重反転式プロペラ１３を動作させて（ステップＳ１１７）ホバリング状態にして、固定解除装置２３を動作させることで固定を解除し（ステップＳ１１８）飛行体１０を操縦して帰還させる（ステップＳ１１９）。このような手順により、災害時の建屋内等の調査を２次災害の危険を避けながら安全に実施することができる。

さらに、図８に示したように第二の飛行体３０を飛行体１０と同様に調査対象フロアの飛行体１０から確認できる位置に固定し、飛行体１０、第二の飛行体３０を中継局として第三の飛行体６０を飛行させることでさらに広いエリアの調査を行うことが可能となる。飛行体１０や第二の飛行体３０の固定は、フロアの高い位置の方が第三の飛行体６０の監視が容易となる可能性が高いが、無線途絶の原因となる障害物が少ない場合は、床面５１に着地させて、中継局として使用可能なことは明らかである。図８の例では、飛行体１０は床面５１に着地させている。

以上説明した調査システムによれば、オペレータは目視やカメラの映像と飛行体に搭載したカメラの映像を見ながら、飛行体を遠隔操作して、調査対象近傍に固定し、飛行体に搭載したカメラの雲台を操作することで、飛行中と異なり安定した画像で調査が可能となる。さらに、調査対象があるフロアの無線が届く範囲に固定した第一の飛行体を中継局とし、第一の飛行体の雲台カメラの映像を使って第二の飛行体を飛行させることで、通信の途絶による操縦不能を防ぐことができ、調査範囲を拡大することができる。さらに、前記第一、第二の飛行体に無線の中継装置を搭載して無線の中継局とし、第三の飛行体を制御する方式とすることで、飛行体の移動可能範囲をさらに拡大して、調査範囲の拡大が可能となり、２次災害のリスクを抑えた調査を行うという目的は達成される。なお、いうまでもないが中継局とする飛行体の数に限定は無く３機以上の飛行体を中継局としても良い。

＜付記＞
なお、以上説明した実施形態は、
１．
周囲の状況を調査する調査装置を搭載し、飛行装置により飛行する飛行型調査機において、
前記飛行型調査機を任意の構造物に固定可能な固定装置と、
を備えた、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・２次災害のリスクを避け、安全、確実に、長時間にわたる調査が可能な飛行型調査機を提供することができる。
・すなわち、本実施形態によれば、固定装置によって任意の構造物に固定することで、飛行装置を停止しても被固定箇所に停止していることができるので、飛行装置を停止してエネルギ消費を低減した状態で調査装置による調査を行うことができ、省エネルギで長時間にわたる調査が可能となる。

また本実施形態は、
２．
１．に記載の飛行型調査機において、
前記飛行装置を駆動する電源としてのバッテリと、
をさらに備えた、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・固定装置によって任意の構造物に固定することで、飛行装置を停止しても被固定箇所に停止していることができるので、飛行装置を停止してバッテリ消費を低減した状態で調査装置による調査を行うことができ、長時間にわたる調査が可能となる。

また本実施形態は、
３．
１．に記載の飛行型調査機において、
前記固定装置による固定を解除可能な固定解除装置と、
をさらに備えた、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・固定解除装置で固定を解除した後、飛行装置を動作させることで、再度、飛行することができる。

また本実施形態は、
４．
１．に記載の飛行型調査機において、
該飛行型調査機に対する動作指示を外部から受信する動作指示受信装置と、
前記調査装置による調査結果を外部に送信する調査結果送信装置と、
をさらに備えた、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・動作指示を送信する動作指示送信装置を有する端末装置によって、飛行型調査機を遠隔操作することができ、また、調査結果送信装置によって送信された調査結果を遠隔で受信することができ、より安全、確実な調査を実施することができる。

また本実施形態は、
５．
１．に記載の飛行型調査機において、
前記飛行型調査機の外部から受信した信号を前記飛行型調査機の外部の所定の装置に送信する中継装置と、
をさらに備えた、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・複数の飛行型調査機を用いて、中継装置によって中継することで、人間が操作する地点から、より遠方、より複雑な形状の地域の調査を行うことができる。

また本実施形態は、
６．
１．に記載の飛行型調査機において、
前記飛行装置は、２重反転式プロペラによって飛行を行う装置である、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・反トルクを相殺し、安定した飛行を行うことができる。

また本実施形態は、
７．
３．に記載の飛行型調査機において、
前記固定装置は、磁石によって前記構造物に固定可能な装置である、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・強磁性体、例えば鉄製の柱、壁、梁、天井、天井クレーン、その他の重機などに磁石で固定することによって、簡易な構成で飛行型調査機を固定することができる。固定装置の磁石は、電磁石であってもよいし、永久磁石であってもよい。固定装置の磁石が電磁石である場合には、固定解除装置は、電磁石への通電を停止することで固定を解除する装置であってもよい。

また本実施形態は、
８．
７．に記載の飛行型調査機において、
前記磁石は永久磁石である、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・電磁石のように通電する構成が不要であり、簡易な構成で飛行型調査機を固定することができる。

また本実施形態は、
９．
８．に記載の飛行型調査機において、
前記固定解除装置は、前記構造物と前記永久磁石との間を離間させることで固定を解除する装置である、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・固定解除装置は、被固定箇所と永久磁石との間を離間させることで確実に固定を解除することができ、簡易な構成で飛行型調査機を固定することができる。

また本実施形態は、
１０．
１．に記載の飛行型調査機において、
前記調査装置は、周囲の映像を撮影する撮影装置を含む、
ことを特徴とする飛行型調査機、としたので、
・人間が進入できない場所を撮影することができ、容易に状況把握をすることができる。
・また、飛行型調査機が、他の飛行型調査機に対する動作指示を受信し、該動作指示を該他の飛行型調査機に対して送信するとともに、該他の飛行型調査機からの調査結果を受信し、該調査結果を送信する中継装置をさらに備えた場合には、飛行型調査機が、周囲の映像を撮影する撮影装置によって他の飛行型調査機を撮影することで、他の飛行型調査機の周囲を映像で確認することができ、他の飛行型調査機を操縦しやすくすることができる。

また本実施形態は、
１１．
４．に記載の飛行型調査機と、
操作者が操作する端末装置と、
を備え、
前記端末装置は、
操作者による前記飛行型調査機に対する動作指示の入力を受け付ける動作指示入力装置と、
前記動作指示入力装置で受け付けた動作指示を送信する動作指示送信装置と、
調査結果を受信する調査結果受信装置と、
を有する、
ことを特徴とする飛行型調査機を用いた調査システム、としたので、
・操作者は端末装置を操作することで、離れた場所にある飛行型調査機を操作することができ、より安全、確実な調査を実施することができる。

また本実施形態は、
１２．
周囲の状況を調査する調査装置を搭載し、飛行装置により飛行する飛行型調査機を用いた調査方法において、
前記飛行装置によって飛行した後、固定装置によって任意の構造物に固定し、
前記固定装置によって固定した状態で、前記調査装置によって周囲の調査を行う、
ことを特徴とする飛行型調査機を用いた調査方法、としたので、
・２次災害のリスクを避け、安全、確実に、長時間にわたる調査が可能な飛行型調査機を用いた調査方法を提供することができる。

また実施形態は、
１３．
１２．に記載の飛行型調査機を用いた調査方法において、
複数の前記飛行型調査機を用い、
前記複数の飛行型調査機のうちの一は第一の飛行型調査機であり、
前記複数の飛行型調査機のうちの一は第二の飛行型調査機であり、
前記第一の飛行型調査機を前記固定装置によって任意の構造物に固定し、
前記第一の飛行型調査機を前記固定装置によって固定した状態で、該第一の飛行型調査機によって前記第二の飛行型調査機を撮影し、
操作者は、前記第一の飛行型調査機によって撮影した前記第二の飛行型調査機の映像を見ながら、前記第二の飛行型調査機を操縦する、
ことを特徴とする飛行型調査機を用いた調査方法、としたので、
・複数の飛行型調査機を用いて、第二の飛行型調査機の操縦をしやすくすることができる。

以上説明したように、例えば災害により損傷した建屋や崩壊の可能性があるトンネル等の例えば閉空間の人手による調査では２次災害の危険が伴う。本実施形態によれば、このような閉空間の調査を２次災害のリスクを避けて、安全に調査することができる。さらに、工場、プラントではフロアの天井が高い場合も多く、調査対象が高所に存在する場合も多い。そのような対象を調査する場合、人が行ける場合でも調査時の２次災害のリスクは高くなる。さらに、建屋内に複数のフロアを持っている場合も、例えば、上層階フロアは移動に時間がかかるため放射線環境下である場合等は調査のリスクが高い。そのような場合にも本実施形態の飛行型調査機によれば安全に調査を実施することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０…飛行体、１１…外殻、１３…２重反転式プロペラ、１４ａ、１４ｂ…プロペラ方向制御装置、１５…バッテリ、１７…雲台、１８…カメラ、２１…姿勢検出装置、２２…固定装置、２３…固定解除装置、２４…無線中継機、２５…映像中継機、３０…第二の飛行体、４０…遠隔制御装置。

Claims (13)

1. 周囲の状況を調査する調査装置を搭載し、飛行装置により飛行する飛行型調査機において、
   前記飛行型調査機を任意の構造物に固定可能な固定装置と、
   を備えた、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
2. 請求項１に記載の飛行型調査機において、
   前記飛行装置を駆動する電源としてのバッテリと、
   をさらに備えた、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
3. 請求項１に記載の飛行型調査機において、
   前記固定装置による固定を解除可能な固定解除装置と、
   をさらに備えた、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
4. 請求項１に記載の飛行型調査機において、
   該飛行型調査機に対する動作指示を外部から受信する動作指示受信装置と、
   前記調査装置による調査結果を外部に送信する調査結果送信装置と、
   をさらに備えた、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
5. 請求項１に記載の飛行型調査機において、
   前記飛行型調査機の外部から受信した信号を前記飛行型調査機の外部の所定の装置に送信する中継装置と、
   をさらに備えた、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
6. 請求項１に記載の飛行型調査機において、
   前記飛行装置は、２重反転式プロペラによって飛行を行う装置である、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
7. 請求項３に記載の飛行型調査機において、
   前記固定装置は、磁石によって前記構造物に固定可能な装置である、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
8. 請求項７に記載の飛行型調査機において、
   前記磁石は永久磁石である、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
9. 請求項８に記載の飛行型調査機において、
   前記固定解除装置は、前記構造物と前記永久磁石との間を離間させることで固定を解除する装置である、
   ことを特徴とする飛行型調査機。
10. 請求項１に記載の飛行型調査機において、
    前記調査装置は、周囲の映像を撮影する撮影装置を含む、
    ことを特徴とする飛行型調査機。
11. 請求項４に記載の飛行型調査機と、
    操作者が操作する端末装置と、
    を備え、
    前記端末装置は、
    操作者による前記飛行型調査機に対する動作指示の入力を受け付ける動作指示入力装置と、
    前記動作指示入力装置で受け付けた動作指示を送信する動作指示送信装置と、
    調査結果を受信する調査結果受信装置と、
    を有する、
    ことを特徴とする飛行型調査機を用いた調査システム。
12. 周囲の状況を調査する調査装置を搭載し、飛行装置により飛行する飛行型調査機を用いた調査方法において、
    前記飛行装置によって飛行した後、固定装置によって任意の構造物に固定し、
    前記固定装置によって固定した状態で、前記調査装置によって周囲の調査を行う、
    ことを特徴とする飛行型調査機を用いた調査方法。
13. 請求項１２に記載の飛行型調査機を用いた調査方法において、
    複数の前記飛行型調査機を用い、
    前記複数の飛行型調査機のうちの一は第一の飛行型調査機であり、
    前記複数の飛行型調査機のうちの一は第二の飛行型調査機であり、
    前記第一の飛行型調査機を前記固定装置によって任意の構造物に固定し、
    前記第一の飛行型調査機を前記固定装置によって固定した状態で、該第一の飛行型調査機によって前記第二の飛行型調査機を撮影し、
    操作者は、前記第一の飛行型調査機によって撮影した前記第二の飛行型調査機の映像を見ながら、前記第二の飛行型調査機を操縦する、
    ことを特徴とする飛行型調査機を用いた調査方法。

Images