発明の名称 ： 無人航空機および検査方法

技術分野

[0001] 本開示は、 閉空間の検査技術に関し、 特に、 無人航空機を用いた検査技術 に関する。

背景技術

[0002] 例えば火力発電所で用いられるボイラなどの 燃焼炉は、 運転開始後には定 期的に運転を停止し、 内部に作業者が入るなどして保守検査を行う 必要があ る。 この保守検査時には、 炉内における検査箇所の位置 （検査位置） を明確 にする必要があるが、 燃焼炉は容量が大きく目視で検査位置を正確 に把握す ることが困難である。 そこで、 従来から、 検査箇所の高さ位置及び左右位置 を巻尺等により測定し、 マーキングすることで検査位置を把握する方 法があ るが、 この方法では、 作業員の足場架設やゴンドラ設置が必要とな り、 多大 な労力、 コスト及び点検期間が必要となっている。

[0003] 他方、 屋外の構造物に対する検査では、 無人機および G PS （G l o b a

I P o s i t i o n i n g S y s t e m） を使用することにより、 足場 架設を不要とすることが可能な無人点検技術 もある。 しかし、 この方法をボ イラや煙突など構造物の内部の点検に適用し ようとしても、 衛星からの電波 が届かないため、 G P Sによる飛行位置の把握ができず、 安定した操縦がで きない。 よって、 このような点検技術を構造物の内部の点検に 適用すること は困難である。

[0004] このような課題に対して、 例えば特許文献 1では、 ボイラ （ボイラ火炉） などの構造物の内壁面との距離を計測する距 離計測部 （例えばレーザスキヤ ナ、 超音波センサ等） 、 構造物の壁面側の構造体 （例えば配管、 継手等） を 撮像する撮像部などが搭載された、 例えばプロペラなどの浮遊手段を備えた 無人浮遊機 （無人航空機） が開示されている。 そして、 距離計測部の情報 （ 信号） などに基づいて撮像部の撮像位置の情報をえ ることができ、 構造物の \¥0 2020/175015 2 卩（：170? 2020 /003744

内部に対する無人の点検が可能とされる。

[0005] なお、 特許文献 2には、 ノイズ源となる物体の背後に存在する監視対 象物 を適正に検出することが可能な走査式測距装 置の信号処理装置が開示されて いる。 また、 非特許文献 1 には、 単一方向のレーザ光で複数の反射光を測定 することができるマルチエコーセンサが開示 されている。 この非特許文献 1 には、 従来の側域センサでは、 最初に返るエコーから距離値を算出するのに 対し、 マルチエコーセンサでは複数のエコー （反射波） が返ってくる際に、 それぞれに対して距離値を得ることが出来た め、 光透過物質や物体の境目、 雨や露、 雪などによるノイズの影響に強いという特徴 がある旨が開示されて いる。

先行技術文献

特許文献

[0006] 特許文献 1 :特開 2 0 1 6 - 1 5 6 2 8号公報

特許文献 2 :特開 2 0 1 2 _ 2 4 2 1 8 9号公報 非特許文献

[0007] 非特許文献 1 :佐藤功太、 他 1名著、 「マルチエコーを取得可能な測域センサ の性質に関する研究」 、 2 0 1 2年 5月 2 7日 発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0008] しかしながら、 例えば燃焼炉の内部のように外部から◦ 3等の位置捕捉 用手段を利用できない空間 （以下閉空間と記す） を、 運転開始後に保守検査 する際には、 燃焼炉等の内部には、 それまでの運転により生じた燃焼灰など の煤塵が堆積している。 このような閉空間の保守検査を、 プロペラなどを有 する無人航空機を用いて行う場合には、 プロペラなどにより生じる気流によ り堆積していた煤塵が舞い上がる。 このため、 このような煤塵 （反射源） が 存在しないことを前提とした側域センサでは 、 閉空間内に浮遊している無数 の煤塵による反射波の影響により、 無人航空機と炉壁の内壁面との間の距離 \¥0 2020/175015 3 卩（：170? 2020 /003744

が適切に計測できないことが新たに分かっ た。 また、 堆積していた煤塵が無 人航空機の飛行により飛散しないように水な どを事前に撒くことで、 堆積物 の飛散を抑制することも考えられるが、 このような事前作業が必要となって しまう。

[0009] 上述の事情に鑑みて、 本発明の少なくとも一実施形態は、 閉空間内に煤塵 等の反射物が存在している場合であっても、 静止物との間の距離を精度良く 測定することが可能な無人航空機を提供する ことを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] （ 1） 本発明の少なくとも一実施形態に係る無人航 空機は、

閉空間内を飛行するように構成された無人航 空機であって、

機体と、

前記機体が空中を飛行するための推力を発生 させるよう構成された推力発 生手段と、

前記機体に搭載される測長手段と、 を備え、

前記測長手段は、

測定波を送信するよう構成された送信部と、

前記測定波の反射波を受信するよう構成され た受信部と、

前記受信部で複数回受信される、 前記送信部から送信された前記測定波の 前記反射波に基づいて、 前記閉空間内に存在する静止物との間の距離 を算出 するよう構成された距離算出部と、 を有する。

[001 1 ] 上記 （1） の構成によれば、 例えばドローンなどの無人航空機は、 送信部 から送信した例えばパルスレーザ、 ミリ波などの測定波の反射波に基づいて 、 例えばボイラなどの燃焼炉や煙突などを形成 する壁面などとなる静止物 （ 内壁面） との間の距離を測定する測長手段を備える。 この測長手段は、 送信 した測定波 （パルス） に対して受信される複数の反射波に基づいて 静止物と の間の距離を測定することが可能である。 このように、 複数の反射波に基づ いて静止物との間の距離を測定することによ り、 測長手段 （受信部） と静止 物との間に燃焼灰などの煤塵が存在する場合 であっても、 静止物との間の距 \¥0 2020/175015 4 卩（：170? 2020 /003744

離を精度良く測定することができ、 無人航空機による閉空間内の検査を実現 することができる。

[0012] すなわち、 例えば燃焼炉などの内部空間 （閉空間） をその運転後に保守点 検する場合には、 無人航空機が飛行することで閉空間に堆積し ていた燃焼灰 などの煤塵が舞い上がるため、 測長手段と静止物との間には、 浮遊している 無数の煤塵が存在するようになる。 このため、 送信部から送信した測定波は 、 静止物の他に、 この静止物との間に浮遊する煤塵からも反射 するため、 受 信部は、 様々な位置で反射した複数の反射を受信 （検出） することになる。 ところが、 静止物との間に煤塵が存在せず、 静止物のみからの反射波を受信 することを前提として距離を測定すると、 静止物との間の距離を正しく測定 できない。 しかし、 上記の通り、 測長手段が、 複数の反射波に基づいて静止 物との間の距離を測定することにより、 静止物との間の距離を精度良く測定 することができる。

[0013] また、 測長手段によって測定した距離に基づいて閉 空間内における無人航 空機の位置を求めるようにすれば、 その位置を精度良く算出できるので、 検 査位置を精度良く求めることや、 予め定めるなどした飛行ルートに沿って無 人航空機を自律的に飛行させることが可能と なる。 したがって、 無人航空機 による閉空間内の検査を効率化することもで きる。

[0014] （2） 幾つかの実施形態では、 上記 （1） の構成において、

前記測長手段は、 少なくとも水平方向における前記静止物まで の距離を測 定する。

上記 （2） の構成によれば、 測長手段によって少なくとも水平方向に存在 する静止物との間の距離を測定する。 これによって、 閉空間を無人で検査す ることが可能な無人航空機を提供することが できる。 なお、 鉛直方向の距離 （高さ） については、 例えば気圧計などの他の手段を用いても良い 。

[0015] （3） 幾つかの実施形態では、 上記 （1） 〜 （2） の構成において、

前記推力発生手段は、 プロペラを含み、

前記送信部は、 水平方向に前記測定波を送信するよう構成さ れた水平送信 \¥0 2020/175015 5 卩（：170? 2020 /003744

部を含み、

前記受信部は、 前記水平送信部から送信された前記測定波の 前記反射波を 受信するよう構成された水平受信部を含み、

前記水平送信部および前記水平受信部は、 前記プロペラよりも上方に設置 されている。

[0016] 上記 （3） の構成によれば、 無人航空機は、 プロペラを推力発生手段とす る例えばドローンなどである。 また、 測長手段は、 水平方向における静止物 との間の距離を測定する送信部 （水平送信部） および受信部 （水平受信部） を有すると共に、 この水平送信部および水平受信部は、 無人航空機の機体に おけるプロペラの上方に位置するように機体 に設置される。 本発明者らは、 プロペラの回転により浮遊した煤塵は、 主に、 プロペラの下方に浮遊してい ることを見出している。 よって、 水平方向における静止物との間の距離を測 定する測長手段をプロペラの上方に位置させ ることにより、 静止物との間に 浮遊する煤塵がより少ないような環境で、 水平方向に位置する静止物との間 の距離を測定することができる。 よって、 水平方向における上記の距離の測 定精度の向上を図ることができる。

[0017] （4） 幾つかの実施形態では、 上記 （ 1 ） 〜 （3） の構成において、

前記送信部は、 鉛直方向の下方に前記測定波を送信するよう 構成された鉛 直送信部を含み、

前記受信部は、 前記鉛直送信部から送信された前記測定波の 前記反射波を 受信するよう構成された鉛直受信部を含む。

[0018] 上記 （4） の構成によれば、 測長手段は、 鉛直方向における静止物との間 の距離 （高さ） を測定するための送信部 （鉛直送信部） および受信部 （鉛直 受信部） を有する。 これによって、 鉛直方向における上記の距離を測定する ことができる。

[001 9] （5） 幾つかの実施形態では、 上記 （4） の構成において、

前記推力発生手段は、 プロペラを含み、

前記鉛直送信部および前記鉛直受信部は、 前記プロペラよりも下方に設置 \¥0 2020/175015 6 卩（：170? 2020 /003744

されている。

[0020] 上記 （5） の構成によれば、 無人航空機は、 プロペラを推力発生手段とす る例えばドローンなどである。 また、 測長手段は、 鉛直方向における静止物 との間の距離 （高さ） を測定するための送信部 （鉛直送信部） および受信部 （鉛直受信部） を有すると共に、 この鉛直送信部および鉛直受信部は、 プロ ペラのよりも下方に位置するように機体に設 置される。 これによって、 鉛直 方向に位置する静止物との間の距離の測定に おいて、 プロペラからの反射波 の影響がないようにすることができる。 よって、 鉛直方向における上記の距 離の測定精度の向上を図ることができる。

[0021 ] （6） 幾つかの実施形態では、 上記 （1） 〜 （5） の構成において、

前記距離に基づいて、 前記無人航空機の位置を算出するよう構成さ れた位 置算出部を、 さらに備える。

上記 （6） の構成によれば、 無人航空機は、 静止物との間の距離に基づい て、 飛行中の位置を算出する。 このように、 飛行中の無人航空機の位置を上 記の距離!-に基づいて求めることで、 撮像手段による撮影時の位置を精度良 く求めることができる。 よって、 画像に基づく検査を通して実際の保守作業 が必要となった場合に、 その画像の撮影位置に対応する、 保守作業を行うベ き閉空間内の位置を迅速に特定し、 アクセスすることができる。 また、 プロ グラムなどされることにより予め定められた 飛行ルートに沿って、 無人航空 機を自律的に飛行させることができる。 よって、 無人航空機を人が遠隔地か ら操縦することなく検査作業 （飛行ルートに沿った飛行や画像の撮影など ） を行うことができ、 検査作業の容易化および効率化を図ることが できる。

[0022] （7） 幾つかの実施形態では、 上記 （1） 〜 （6） の構成において、

前記機体に搭載される撮像手段を、 さらに備える。

上記 （7） の構成によれば、 無人航空機は、 カメラ等の撮像手段を備える 。 これによって、 検査対象の撮影画像を得ることができる。 また、 撮影画像 と共に位置情報を得るようにすれば、 画像から検査対象の破損等の不具合を 確認した場合に、 不具合の生じている位置を容易に特定するこ とができ、 検 \¥0 2020/175015 7 卩（：170? 2020 /003744

査に基づく保守作業の容易化を図ることが できる。

[0023] （8） 幾つかの実施形態では、 上記 （1） 〜 （7） の構成において、

前記静止物は、 燃焼炉の内部空間である前記閉空間を形成す る壁である。 上記 （8） の構成によれば、 運転により燃焼灰などが堆積している燃焼炉 の炉内の保守検査を、 無人航空機により容易に行うことができる。 例えば足 場や架設を不要とすることができるので、 そのための労力や、 コスト、 点検 期間の削減も実現することができる。

[0024] （9） 本発明の少なくとも一実施形態に係る検査方 法は、

無人航空機を用いた閉空間内の検査方法であ って、

前記閉空間内で前記無人航空機を飛行させる 飛行ステップと、 前記無人航空機の飛行中に、 前記無人航空機と前記閉空間内に存在する静 止物との間の距離を測定する測長ステップと 、 を備え、

前記測長ステップは、

測定波を送信する送信ステップと、

前記測定波の反射波を受信する受信ステップ と、

前記受信ステップで複数回受信される、 前記送信ステップで送信された前 記測定波の前記反射波に基づいて、 前記静止物との間の距離を算出する距離 算出ステップと、 を有する。

上記 （9） の構成によれば、 上記 （1） と同様の効果を奏する。

[0025] （1 0） 幾つかの実施形態では、 上記 （9） の構成において、

前記距離に基づいて、 前記無人航空機の位置を算出する位置算出ス テップ を、 さらに備える。

上記 （1 〇） の構成によれば、 上記 （6） と同様の効果を奏する。

[0026] （1 1） 幾つかの実施形態では、 上記 （9） 〜 （1 0） の構成において、 前記閉空間内に存在する検査対象物における 少なくとも 1箇所を撮影する 撮影ステップを、 さらに備える。

上記 （1 1） の構成によれば、 上記 （7） と同様の効果を奏する。

発明の効果 \¥0 2020/175015 8 卩（：170? 2020 /003744

［0027］ 本発明の少なくとも一実施形態によれば、 閉空間内に煤塵等の反射物が存 在している場合であっても、 静止物との間の距離を精度良く測定すること が 可能な無人航空機が提供される。

図面の簡単な説明

［0028］ ［図 1］本発明の一実施形態に係る無人航空機を� �略的に示す図である。

［図 2］本発明の一実施形態に係る測長手段の構� �を概略的に示す図である。 ［図 3］本発明の一実施形態に係る検査方法を示� �図である。

発明を実施するための形態

［0029］ 以下、 添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形 態について説明する。

ただし、 実施形態として記載されている又は図面に示 されている構成部品の 寸法、 材質、 形状、 その相対的配置等は、 本発明の範囲をこれに限定する趣 旨ではなく、 単なる説明例にすぎない。

例えば、 「ある方向に」 、 「ある方向に沿って」 、 「平行」 、 「直交」 、 「中心」 、 「同心」 或いは 「同軸」 等の相対的或いは絶対的な配置を表す表 現は、 厳密にそのような配置を表すのみならず、 公差、 若しくは、 同じ機能 が得られる程度の角度や距離をもって相対的 に変位している状態も表すもの とする。

例えば、 「同一」 、 「等しい」 及び 「均質」 等の物事が等しい状態である ことを表す表現は、 厳密に等しい状態を表すのみならず、 公差、 若しくは、 同じ機能が得られる程度の差が存在している 状態も表すものとする。

例えば、 四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、 幾何学的に厳密な意 味での四角形状や円筒形状等の形状を表すの みならず、 同じ効果が得られる 範囲で、 凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものと する。

—方、 一の構成要素を 「備える」 、 「具える」 、 「具備する」 、 「含む」

、 又は、 「有する」 という表現は、 他の構成要素の存在を除外する排他的な 表現ではない。

［0030］ 本発明の一実施形態に係る無人航空機 1 を概略的に示す図である。 無人航 空機 1は、 例えばプロペラを備えるドローンなど、 閉空間 3内を飛行するよ うに構成された無人の航空機 （UAV : U n m a n n e d Ae r i a l Ve h i c l e） である。 上記の閉空間 Sは、 構造物の内部に形成された空 間である。 具体的には、 例えば、 ボイラやゴミ焼却炉などの燃焼炉や煙突な どの内部空間であり、 燃焼灰などの煤塵 dが堆積しているような空間である 。 この閉空間 Sは、 その一部が他に連通するための連通部を有し ていていも 良い。 例えば、 水平方向の断面形状が矩形であるようなボイ ラ （火炉） の内 部空間は、 燃料を燃焼させるための燃焼空間を含んだ空 間であるが、 上記の 断面が矩形となるように配置される側壁部と 、 この側壁部の上部に連なる天 井部と、 側壁部の下部に連なる底部とで形成されるが 、 例えば側壁部の上部 にはボイラの煙道に連通するための連通部が 形成されている。 また、 煙突の 内部空間は、 排ガスが通る流路を形成するために側壁部を 有するが、 上部が 外部 （大気） に連通されると共に、 下部は排ガス処理装置等に接続する配管 の内部に連通される。

[0031] そして、 図 1 に示すように、 上記の無人航空機 1は、 機体 2と、 この機体

2が空中を飛行するための推力を発生させる� �う構成された推力発生手段 3 と、 機体 2に搭載 （設置） される測長手段 4と、 を備える。 さらに、 無人航 空機 1は、 撮像手段 7などの検査情報取得手段を備えても良い。 また、 無人 航空機 1は、 位置算出部 5を備えても良い。

[0032] 詳述すると、 機体 2は、 無人航空機 1 における推力発生手段 3と、 測長手 段 4などの機体 2に搭載された物以外の部分である。 図 1 に示す実施形態で は、 機体 2は、 機体本体 2 1 と、 機体本体 2 1の周囲を防護するように設け られた機体ガード部 22 （前方側ガード部 22 A、 左側ガード部 22 B、 右 側ガード部 22 C、 後方側ガード部 22 D） と、 を備えている。 また、 推力 発生手段 3はプロペラ （回転羽） であり、 機体ガード部 22の四隅の上面に それぞれ設けられている （合計で 4つ） 。 なお、 プロペラの数は本実施形態 に限定されず、 任意の数で良い。

[0033] また、 機体 2には、 閉空間 Sを形成する壁などの構造物 （静止物 9） の内 壁面など、 閉空間 S内を検査するために必要な検査情報取得手� � （物） が搭 \¥0 2020/175015 10 卩（：170? 2020 /003744

載されている。 具体的には、 図 1 に示すように、 機体 2には、 静止画像や動 画像を構成する各フレームなどの画像◦を撮 影することが可能な撮像手段 7 が設置されても良い。 図 1 に示す実施形態では、 撮像手段 7は、 上述した前 方側ガード部 2 2八の一部に設置された第 1カメラ 7 ₃ と、 後方側ガード部 2 2 0に支持部 2 4を介して設置された第 2カメラ 7匕と、 を含んでいる。 また、 第 1カメラ 7 ₃ は静止画を撮影し、 第 2カメラ 7匕は、 動画を撮影す るようになっている。

[0034] そして、 撮像手段 7によって、 静止物 9の内面側に位置する配管や継手等 を撮影した画像◦を得ることで、 その画像◦に基づく静止物 9の損傷の有無 といった外観検査などの検査が可能となる。 このような検査のために撮影さ れる画像◦は、 撮像手段 7や機体 2に搭載された記憶媒体 に記憶されるよ うになっていても良い。 この記憶媒体 は、 撮像手段 7等に着脱可能に搭載 されたフラッシュメモリなどであっても良い 。 この際、 記憶媒体 には、 画 像◦と共に飛行位置 （後述） が記憶されるようになっていても良い。 ある いは、 構造物の外部に設置されたコンピュータ （不図示） に送られることで 、 不図示のディスプレイの画面への表示や記憶 装置 （不図示） への保存する ようになっていても良い。 これらの両方が実行されても良い。

[0035] ただし、 本実施形態に本発明は限定されない。 他の幾つかの実施形態では 、 機体 2は、 機体本体 2 1 を防護するような機体ガード部 2 2を備えていな くても良い。 例えば、 鉛直方向が長手方向となるなど任意の形状を 有する機 体本体 2 1 を中心として、 機体本体 2 1から複数の方向 （例えば 4方向など ） にそれぞれ伸びるように設けられた棒状の部 材の先端側にプロペラなどの 推力発生手段 3が設けられていても良い。 この際、 機体本体 2 1は、 無人航 空機 1が自立するための脚部を備えていても良い� � また、 推力発生手段 3は 、 ジェッ ト推進を行うなど、 他の周知な推力発生装置でも良い。 撮像手段 7 は 1台以上のカメラを有していても良く、 各カメラが静止画あるいは動画の 少なくとも一方の撮影が可能になっていれば 良い。

[0036] 上述したような構成を備える無人航空機 1の測長手段 4は、 図 2に示すよ \¥0 2020/175015 1 1 卩（：170? 2020 /003744

うに、 例えばレーザやミリ波といった指向性を有す る電磁波などである測定 を送信するよう構成された送信部 4 1 と、 この測定波 の反射波 「を受信 （検出） するよう構成された受信部 4 2と、 受信部 4 2で複数回受 信される、 送信部 4 1から送信された測定波 3の反射波 「に基づいて、 閉空間 3内に存在する静止物 9との間の距離！-を算出するよう構成された� �� 離算出部 4 3と、 を有する。 換言すれば、 上記の距離！-は、 静止物 9との間 の相対距離である。 つまり、 測長手段 4は、 ノイズ源となる物体の背後に存 在する監視対象物を適正に検出することがで きる走査式測距装置の信号処理 装置 （特許文献 2参照） や、 最初に返るエコー （反射波 〇 から距離！-を 算出するのではなく、 複数のエコーに基づいて距離！-を算出する� �ルチエコ —センサ （非特許文献 1参照） である。

[0037] このような測長手段 4によって、 閉空間 3内に燃焼灰などの煤麈 が浮遊 し、 測長手段 4と静止物 9との間に無数の煤麈 が存在していたとしても、 静止物 9との間の距離！-を精度良く測定することが� ��能となる。 すなわち、 本発明者らは、 燃焼灰などの煤麈 が堆積しているような閉空間 3内におい て無人航空機 1 を飛行させると、 プロペラなどの推力発生手段 3によって生 じる気流によって、 閉空間 3は無数の煤麈 が浮遊した状態になることを見 出した。 また、 このような状態において、 最初に返る反射波 「から距離値 を算出するような側域センサを用いて静止物 9との間の距離！-を測定しよう としても、 測長手段 4と静止物 9との間に存在する無数の煤塵 から反射さ れた測定波 3の反射波 「により距離値を算出することになり、 静止物 9 までの距離！-が測定できないことを見出し� �。 しかしながら、 上記の測長手 段 4を用いることにより、 無人航空機 1 と静止物 9との間の距離！-が、 実用 上問題ないレベルまで精度良く測定すること が可能となることを確認した。

[0038] 上記の構成によれば、 例えばドローンなどの無人航空機 1は、 送信部 4 1 から送信した例えばパルスレーザ、 ミリ波などの測定波 3の反射波 「に 基づいて、 例えばボイラなどの燃焼炉や煙突などを形成 する壁面などとなる 静止物 9 （内壁面） との間の距離！-を測定する測長手段 4を備える。 この測 \¥0 2020/175015 12 卩（：170? 2020 /003744

長手段 4は、 送信した測定波 3 （パルス） に対して受信される複数の反射 波 「に基づいて静止物 9との間の距離！-を測定することが可能であ� ��。 こ のように、 複数の反射波 「に基づいて静止物 9との間の距離！-を測定する ことにより、 測長手段 4 （受信部 4 2） と静止物 9との間に燃焼灰などの煤 麈 が存在する場合であっても、 静止物 9との間の距離！-を精度良く測定す ることができ、 無人航空機による閉空間内の検査を実現する ことができる。

[0039] また、 後述するように、 測長手段 4によって測定した距離 1_に基づいて閉 空間 3内における無人航空機 1の位置を求めるようにすれば、 その位置を精 度良く算出できるので、 検査位置を精度良く求めることや、 予め定めるなど した飛行ルートに沿って無人航空機 1 を自律的に飛行させることが可能とな る。 したがって、 無人航空機 1 による閉空間 3内の検査を効率化することも できる。

[0040] 幾つかの実施形態では、 上述した測長手段 4は、 上述したような複数回受 信される反射波 「に基づいて、 少なくとも水平方向 （例えば、 水平面に沿 って設定された互いに直交する X方向および丫方向） における静止物 9まで の距離!-を測定すれば良い。 すなわち、 幾つかの実施形態では、 図 1〜図 2 に示すように、 測長手段 4は、 水平方向および鉛直方向 （X方向および丫方 向に直交する方向である 方向） にそれぞれ位置する静止物 9までの距離 !_ し V） を、 それぞれ測定するように構成されても良い。

[0041 ] 図 1〜図 2に示す実施形態では、 図 1〜図 2に示すように、 測長手段 4は 、 水平方向に位置する静止物 9との間の距離 1_ IIを測定するための水平測長 手段 4 8と、 鉛直方向に位置する静止物 9との間の距離!- Vを測定するため の鉛直測長手段 4 13と、 を備えている。

水平測長手段 4 ₃ は、 少なくとも、 水平方向に測定波 を送信するよう 構成された水平送信部 4 1 ₃ と、 水平送信部 4 1 3から送信された測定波 3の反射波 「を受信するよう構成された水平受信部 4 2 ₃ と、 有している 他方、 鉛直測長手段 4 13は、 鉛直方向の下方に測定波 を送信するよう \¥0 2020/175015 13 卩（：17 2020 /003744

構成された鉛直送信部 4 1 6と、 鉛直送信部 4 1 6から送信された測定波 \/\/ 3の反射波\/\/「を受信するよう構成された鉛� ��受信部 4 2 6と、 を有してい る。

[0042] なお、 水平送信部 4 1 3および水平受信部 4 2 ₃ は、 水平測長手段 4 ₃ は 、 水平方向における 2方向 （X方向、 丫方向） を測長するために、 一緒に回 転などするように構成されていても良い。 あるいは、 水平測長手段 4 ₃ は、 水平方向における 2方向をそれぞれ測定するための水平送信部 4 1 3および 水平受信部 4 2 ₃ を有していても良い。 また、 図 2では、 水平測長手段 4 ₃ および鉛直測長手段 4匕は測長方向が異なるものの構成は同じで� �るため、 図 2では鉛直測長手段 4匕の詳細は省略している。

[0043] 図 2に示すように、 上記の水平測長手段 4 ₃ は、 水平受信部 4 2 ₃ で複数 回受信される、 水平送信部 4 1 3から送信された測定波 3の反射波 「に 基づいて、 閉空間 3内に存在する静止物 9との間の距離 !_ を算出するよう 構成された水平距離算出部 4 3 ₃ を、 さらに備えていても良い。 また、 鉛直 測長手段 4匕は、 鉛直受信部 4 2匕で複数回受信される、 鉛直送信部 4 1 匕 から送信された測定波 3の反射波 「に基づいて、 閉空間 3内に存在する 静止物 9との間の距離 !_ Vを算出するよう構成された鉛直距離算出部 4 3匕 を、 さらに備えていても良い。 あるいは、 測長手段 4が備える距離算出部 4 3は、 水平距離算出部 4 3 3および鉛直距離算出部 4 3匕にそれぞれ接続さ れ、 水平方向および鉛直方向の両方の距離！- [- V） を算出するよう に構成されていても良い。

[0044] また、 図 1 に示す実施形態では、 水平測長手段 4 ₃ は、 プロペラ （推力発 生手段 3） よりも上方に設置されている。 また、 鉛直測長手段 4匕はプロべ ラよりも下方に設置されている。

[0045] 本発明者らは、 プロペラの回転により浮遊した煤麈 は、 主に、 プロペラ の下方に浮遊していることを見出している。 よって、 水平方向における静止 物 9との間の距離！- を測定する測長手段 4をプロペラの上方に位置 させることにより、 静止物 9との間に浮遊する煤麈 がより少ないような環 \¥0 2020/175015 14 卩（：170? 2020 /003744

境で、 水平方向に位置する静止物 9との間の距離！-を測定することが可能と なる。 よって、 水平方向における上記の距離！- の測定精度の向上を 図ることができる。

[0046] また、 鉛直送信部 4 1 匕および鉛直受信部 4 2匕は、 プロペラのよりも下 方に位置するように機体 2に設置されることで、 鉛直方向に位置する静止物 9との間の距離！- （[- V） の測定において、 プロペラからの反射波 「の影 響がないようにすることが可能となる。 よって、 鉛直方向における上記の距 離！- （!_▽） の測定精度の向上を図ることができる。

[0047] 他の幾つかの実施形態では、 測長手段 4は、 水平方向に位置する静止物 9 との間の距離！- IIのみを測定し、 鉛直方向に位置する静止物 9との間の距離 [- Vについては、 例えば気圧計など、 他の手段により測定するよう構成され ても良い。

[0048] 上記の構成によれば、 測長手段 4によって少なくとも水平方向に存在する 静止物 9との間の距離！-を測定する。 これによって、 閉空間 3を無人で検査 することが可能な無人航空機 1 を提供することができる。

[0049] また、 幾つかの実施形態では、 図 2に示すように、 無人航空機 1は、 測長 手段 4によって測定された静止物 9までの距離！-に基づいて、 無人航空機 1 の距離！-の測定時の位置 （以下、 飛行位置 ） を算出するよう構成された位 置算出部 5を、 さらに備えても良い。 これによって、 無人航空機 1は、 飛行 中の飛行位置 を得ることが可能となる。 なお、 本発明者らは、 このうよう に算出した飛行位置 が、 検査上あるいは自律的な飛行 （後述） を実現する 上で問題ないレベルまで精度良く求められる ことを確認している。

[0050] 図 2に示す実施形態では、 無人航空機 1は、 撮像手段 7により撮影された 画像◦と、 位置算出部 5によって算出された、 撮像手段 7による撮影時の飛 行位置 が関連付けられるように、 構造物の外部に設置された上記のコンビ ュータ （不図示） や記憶媒体 などに出力する出力部 6を、 さらに備えてい る。 この出力部 6は、 上記の位置算出部 5に接続されことにより、 X方向、 丫方向、 方向の位置で特定される閉空間 3内の 3次元の位置を求めるよう \¥0 2020/175015 15 卩（：170? 2020 /003744

になっている。 なお、 出力部 6は、 記憶媒体 または上記のコンピュータ （ 不図示） の少なくとも一方に出力すれば良い。

[0051 ] 上記の構成によれば、 無人航空機 1は、 静止物 9との間の距離！-に基づい て、 飛行中の位置を算出する。 このように、 飛行中の無人航空機 1の位置を 上記の距離!-に基づいて求めることで、 撮像手段 7による撮影時の位置を精 度良く求めることができる。 よって、 画像〇に基づく検査を通して実際の保 守作業が必要となった場合に、 その画像〇の撮影位置に対応する、 保守作業 を行うべき閉空間 3内の位置を迅速に特定し、 アクセスすることができる。 また、 プログラムなどされることにより予め定めら れた飛行ルートに沿って 、 無人航空機 1 を自律的に飛行させることができる。 よって、 無人航空機 1 を人が遠隔地から操縦することなく検査作業 （飛行ルートに沿った飛行や画 像の撮影など） を行うことができ、 検査作業の容易化および効率化を図るこ とができる。 なお、 無人航空機 1は、 構造物の外部から、 画面に表示されて いる画像◦ （動画など） を見ながら、 人が手動により遠隔操縦しても良い。

[0052] 以下、 上述した無人航空機 1 を用いた検査方法について、 図 3を用いて説 明する。 図 3は、 本発明の一実施形態に係る検査方法を示す図 である。

この検査方法は、 無人航空機 1 を用いた閉空間 3内の検査方法である。 図 3に示すように、 検査方法は、 閉空間 3内で無人航空機 1 を飛行させる飛行 ステップ （3 1） と、 無人航空機 1の飛行中に、 無人航空機 1 と閉空間 3内 に存在する上述した静止物 9との間の距離！-を測定する測長ステップ （3 3 ） と、 を備える。 また、 上記の測長ステップ （3 3） は、 上述した測定波 3を送信する送信ステップ （3 3 1） と、 測定波 「を受信す る受信ステップ （3 3 2） と、 上記の受信ステップ （3 3 1） で複数回受信 される、 上記の送信ステップ （3 3 2） で送信された測定波 3の反射波 「に基づいて、 静止物 9との間の距離！-を算出する距離算出ステッ� �� （3 3 3） と、 を有する。

[0053] 上記の測長ステップ （3 3） 、 およびこの測長ステップ （3 3） が有する 送信ステップ、 受信ステップ、 距離算出ステップは、 それぞれ、 既に説明し \¥0 2020/175015 16 卩（：17 2020 /003744

た、 測長手段 4、 送信部 4 1、 受信部 4 2、 距離算出部 4 3が実行する処理 内容と同様であるため、 詳細は省略する。 また、 飛行ステップ （3 1） は、 既に説明した推力発生手段 3を用いて機体 2を飛行させることにより実行す る。

[0054] 図 3に示す実施形態では、 ステップ 3 1 において飛行ステップを実行する ようになっている。 例えば予め定められた飛行ルートを飛行させ ても良い。 ステップ 3 2において、 飛行ルートに沿って飛行している際に、 飛行ルート 上に定められた少なくとも 1箇所の停止位置に到達したか否かを確認す� �よ うになっている。 そして、 停止位置に到達した場合には、 無人航空機 1 を空 中で停止させた状態で、 測長ステップ （3 3） を実行するようになっている 。 すなわち、 ステップ 3 2において停止位置に到達した場合には、 ステップ 3 3において、 無人航空機 1が空中で停止した状態において、 測長ステップ （3 3） を実行するようになっている。 具体的には、 ステップ 3 3では、 上 述した送信ステップ （3 3 1） 、 受信ステップ （3 3 2） 、 および距離算出 ステップ （3 3 3） を実行する。 このように、 測長ステップ （3 3） におい て、 複数の反射波 「に基づいて静止物 9との間の距離！-を測定することに より、 煤麈〇1が存在する場合であっても、 水平方向の 2方向 （X方向、 丫方 向） 、 鉛直方向 （ 方向） における距離！-などを、 それぞれ精度良く測定す ることが可能となる。

[0055] 幾つかの実施形態では、 図 3に示すように、 検査方法は、 上述した距離 !_ に基づいて、 無人航空機 1の位置 （飛行位置 ） を算出する位置算出ステッ プ （3 4） を、 さらに備えても良い。 位置算出ステップ （3 4） は、 既に説 明した位置算出部 5が実行する処理内容と同様であるため、 詳細は省略する 。 図 3に示す実施形態では、 ステップ 3 4において、 位置算出ステップを実 行するようになっている。 この際、 位置算出ステップ （3 4） の実行により 算出された飛行位置 を記憶するようになっている。

[0056] また、 幾つかの実施形態では、 図 3に示すように、 検査方法は、 閉空間 3 内に存在する検査対象物における少なくとも 1箇所を撮影する撮影ステップ \¥0 2020/175015 17 卩（：170? 2020 /003744

（3 5） を、 さらに備えても良い。 検査対象物は、 例えば上述した静止物 9 （内壁面） などである。 撮影ステップ （3 5） は、 既に説明した無人航空機 1 が備える撮像手段 7を用いて行う。 図 3に示す実施形態では、 ステップ 3 5において、 撮影ステップを実行するようになっている。 この際、 撮影ステ ップ （3 5） の実行により撮影された画像〇を記憶するよ うになっている。

[0057] また、 図 3に示す実施形態では、 ステップ 3 5の実行後には、 位置算出ス テップ （3 4） の実行により得られた飛行位置 と、 撮影ステップ （3 5） の実行により得られた画像◦とが関連付けら れるように出力する出カステッ プ （3 6） を備えている。 この出カステップ （3 6） は、 幾つかの実施形態 では、 上述した記憶媒体 に出力し、 画像◦と飛行位置 とを関連付けて記 憶しても良い。 他の幾つかの実施形態では、 出カステップ （3 6） は、 閉空 間 3外のコンピュータなどに無線通信などの通� �により出力しても良い。 こ の場合には、 同一の画面上に飛行位置 と画像◦とが同時に出力されるよう にしても良い。 これらの実施形態の両方を行っても良い。

[0058] その後、 ステップ 3 7において、 飛行ルート上に設定された全ての停止位 置に到達したかを確認するようになっている 。 そして、 全ての停止位置で停 止済みではない場合には、 ステップ 3 8において、 飛行による移動を再開し 、 ステップ 3 2の直前 （3 1 と 3 2との間） に戻るようになっている。 他方 、 全ての停止位置で停止済みの場合には、 飛行を停止 （着陸） するなどする 。 その後、 ステップ 3 9において、 画像〇に基づいて、 検査対象物の破損等 の有無をチェック （検査） するようになっている。 この際、 破損等が確認さ れた画像◦が存在する場合には、 その画像◦に飛行位置？が関連付けられて いるので、 画像〇が撮影された飛行位置 に基づいて、 閉空間 3内の実際の 位置を特定し、 保守作業を行うことが可能となる。

[0059] なお、 図 3に示す実施形態では、 位置算出ステップ （3 4） 実行後に撮影 ステップ （3 5） を実行しているが、 この順番は逆でも良い。 また、 飛行中 （ステップ 3 7で丫 6 3になる前） に、 ステップ 3 9を並行して行っても良 い。 \¥02020/175015 18 卩（：170? 2020 /003744

[0060] 本発明は上述した実施形態に限定されること はなく、 上述した実施形態に 変形を加えた形態や、 これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む 。

符号の説明

[0061] 1 無人航空機

2 機体

2 1 機体本体

22 機体ガード部

22八 前方側ガード部

22巳 左側ガード部

220 右側ガード部

220 後方側ガード部

24 支持部

3 推力発生手段

4 測長手段

4 ₃ 水平測長手段

4匕 鉛直測長手段

4 1 送信部

4 1 3 水平送信部

4 1 鉛直送信部

42 受信部

423 水平受信部

42 鉛直受信部

43 距離算出部

43 ₃ 水平距離算出部

43 鉛直距離算出部

5 位置算出部

6 出力部

7 撮像手段 \¥0 2020/175015 19 卩（：170? 2020 /003744

7 3 第 1カメラ

7匕 第 2カメラ

9 静止物

3 閉空間

!- 距離

1- II 水平方向の距離

1- V 鉛直方向の距離

3 測定波

「 反射波

飛行位置

記憶媒体

煤塵