2021年3月18日、エアロセンス株式会社と一般財団法人日本海事協会が、自律飛行ドローンを用い、甲板下にある貨物を積む船艙内における船舶貨物の検査(艙内検査)の実証実験を行いました。
エアロセンスは、GPS等の電波の入らない環境で自律飛行可能かつ暗所対応可能な非GNSS環境対応点検ドローン「エアロボインスペクション(Aerobo Inspection)」を開発しています。そして、「エアロボインスペクション」を用いて、船舶及び船舶を模擬した暗所屋内にて、予め設定しておいた経路を元に自律飛行にて撮影を行い、船舶の検査に有効活用可能な写真データを取得し、3D点群データ及びオルソ画像を生成しました。「エアロボインスペクション」には、GNSSの代わりにカメラで撮影された映像から環境の3次元情報と機体の位置姿勢を同時に推定するVisual SLAM技術が用いられています。また、高輝度照明を搭載しています。
日本海事協会は、100年以上に及ぶ船舶での検査の経験を活かし、自律飛行ドローンの検査への適用の実現性に関するレビュー並びにドローンを用いた検査ワークフローの分析を行いました。
実証実験の内容と結果は以下の3つになります。
① 高所、狭所、屋内の検査
従来、船舶内の検査の現場では人手と時間がかかります。そして、人が確認する際でも危険な場所も多く細心の注意が必要なため、無人で検査ができるドローンの活用が期待されています。
一般的な自動飛行ドローンでは、屋内のGNSS電波の届かない環境下ではドローン自身の位置の認識(自己位置推定)ができないため、高度な操縦技術を持つパイロットが必要です。しかし、「エアロボインスペクション」はGNSS電波の入らない環境下でも自己位置推定が可能です。今回、飛行経路を事前に決め手入力しておくだけで、完全に自動で検査を完了することが確認できました。
今後は、人が検査を行うのが困難な高所や狭所などを、検査用自律飛行ドローンが代行することで、安全で簡単に状況を確認することできるようなります。
② 暗所の検査
一般的に、船舶内は照明のない暗所も多く、暗所の中で検査作業が行えることがロボットを用いた検査の重要な要件でした。
今回、「エアロボインスペクション」に高輝度照明を設置し、機体のバッテリーから100W供給しました。これにより、予備電源無しに、検査用のカメラ並びに、Visual SLAM用のステレオカメラに必要な光量を確保できることが確認できました。また、実際に機体の照明のみでVisual SLAMにより自律飛行、障害物検出を行いながら、全自動での検査対象の撮影を行うことが確認できました。
③ 地磁気問題の解決
一般的に、ドローンを用いる際の特有の問題として地磁気問題がありました。ドローンは地磁気を用いて向きを認識しますが、船舶のような鉄の塊の中は地磁気が安定せず、自動飛行や簡易操縦ができません。
しかし、今回はVisual SLAMを使うことで地磁気問題を解決しています。この確認のため、実際の船舶の高所での自律飛行実験を行いました。通常、ステレオカメラを用いたVisual SLAMの場合、対象物との距離が離れると精度が低下するため、高所での自己位置推定が不安定になることがあります。しかし、エアロセンスが開発した「エアロボインスペクション」の場合、船舶内の高所を想定して設計されているため、GNSS電波の入らない状態でも安定して自律飛行することができることが確認できました。また、Visual SLAMを用いることで地磁気センサーも必要とせず、船舶の検査においても、極めて安定して作業を行えることが確認できました。
出典「[プレスリリース]自律飛行ドローンを用いた船舶貨物艙内検査の実証実験を実施~GPS等の電波の入らない暗闇の環境での自律飛行による検査手法を確認~」