球体ガードのドローンを狭所で使う条件｜通れる幅と壁への当て方

球体ガードを持つ点検用ドローンのELIOS 3は、ぶつかった後も立て直し、狭く障害物の多い場所で飛び続けられると、メーカーのFlyabilityが説明しています。狭い空間では操縦ミスによる衝突から墜落に至る危険が高いとされ、ぶつかっても飛び続けられる性質は、狭い管や槽の点検で役立つと考えられます。

ただし、機体が通れる幅は、外形よりも広く見込まなければなりません。国の研究所がまとめた下水道管の調査機器のカタログは、球体ガードを持つ幅480mmのELIOS 3を使える管径を800mm以上としました。発注の前に、点検口の大きさと管径、水位、入口からの距離、可燃性ガスのおそれを確かめておくと、機体を入れられるかを早く判断できるでしょう。

球体ガードが狭所で役立つ理由

球体ガードが狭所で役立つのは、狭い空間では機体が壁にぶつかる危険が高いからだと考えられます。日本建築ドローン協会の『建築狭所空間ドローン利活用実施ガイドライン（案）・同解説』は、建物の天井裏などで小型ドローンを使うときの手順を示した指針です。ガイドラインは、衛星の電波を受けにくい狭い空間では小型ドローンの操縦が難しく、操縦ミスによる衝突から墜落に至る危険が高いと指摘しました。

ガイドラインは、球体に限らずプロペラのガード全般について、機体が触れた物の破損とプロペラの損傷を防ぎ、墜落の危険を下げると説明しました。反対に、ガードのない機体では、プロペラが壁に当たると損傷や墜落の危険が高まります。

メーカーのFlyabilityは機体の紹介ページで、ELIOS 3は球体ガードに独自の飛行制御装置と、プロペラの回転を逆にする技術を組み合わせた機体だと説明しています。この組み合わせで、ぶつかった後も立て直し、狭く障害物の多い場所で飛び続けられるとしました。

ELIOS 3は、周りの形を測って自分の位置を推定するSLAMという技術で、GPSが届かない下水道の管の中でも安定して飛んだと、販売会社のブルーイノベーションが発表しています。ただし、国土技術政策総合研究所のカタログによると、ELIOS 3の飛行は手動の操作です。

プロペラのガードには弱みもあり、ガイドラインは、風の抵抗を受けて姿勢を保つ性能が下がることと、重さが増えて飛べる時間が短くなることを挙げました。風が流れるダクトや、入口から遠い区間を撮る管路では、この2つの弱みが影響すると考えられます。

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球体ガードの機体が通れる管径と点検口

球体ガードの機体が通れる管径は、機体の外形がちょうど入る太さではなく、機種ごとに公表された下限で判断します。

ELIOS 3は管径800mm以上が目安

国土技術政策総合研究所の『下水道管路調査機器カタログ』第2版は、ELIOS 3の大きさを480×480×380mm、重さを約2,350gとしました。カタログが示す適用条件は管径800mm以上で、管径800mmの管では水位を管径の1割以下に限っています。

幅480mmの機体に対して下限の管径は320mm太い800mmで、外形がぎりぎり入る太さは条件に含まれていません。図面上の管径が600mmの管なら、ELIOS 3の外形は入っても、カタログの条件からは外れます。

点検口や開口部の大きさ

機体は点検口やマンホールの開口を通って中に入るため、開口の大きさも管径と同じように確かめます。カタログによると、ELIOS 3の搬入と搬出に、作業員がマンホールの中へ入る必要はありません。

タンクや焼却炉、ボイラーのように中の空間が広い設備では、機体を入れられるかが、中の広さより入口の開口の大きさで決まることもあると考えられます。開口の寸法が図面に無いときは、巻き尺を当てた写真を撮っておけば、相談の段階で大きさを確かめられるでしょう。

800mmより細い管に入る小型機

ELIOS 3が入れない細い管や小さな開口には、小型の機体を使います。カタログは、IBIS2の大きさを199×194×58mm、重さを243g、適用条件を管径400mm以上としました。この機体は転倒しても再び離陸できるタートルモードを備えており、カタログは帰還率の向上を挙げています。

IBIS2も、どの管でも同じように飛べるわけではありません。国土交通省の上下水道DX技術カタログに載るIBIS2の紹介は、管路の水深や流れの速さによっては点検できない場合があり、管路の素材や形、長さで飛べる距離が変わるとしています。

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壁に当てながら進めるときの当て方

球体ガードの機体を壁に当てながら進めるときは、ガードも障害物に当たって傷むことがあるため、勢いをつけてぶつけるより、壁に沿わせるように軽く触れさせる当て方が考えられます。

障害物に当たったときのガードの傷み

ガードは障害物に当たって傷んだり凹んだりすることがあり、日本建築ドローン協会のガイドラインは、飛ぶ前の点検の例として、フレームやプロペラのガードに損傷がないかの確認を挙げました。

カーボン部品の加工を手がける共和製作所は、点検用球体ドローンの製作事例を公開しています。事例の依頼者は、ガードが障害物に当たると凹んで、プロペラや内部の部品に当たる問題の解決を求めていました。共和製作所は、プロペラの近くにリング状のガードを足し、凹んだ球体ガードがプロペラに当たらないようにしました。事例の機体はドローンサッカーの球体ガードを使って作られた点検用ドローンで、ELIOS 3のガードにそのまま当てはまるとは限りません。

壁際に寄せて撮る管の頂部と水際

壁際に寄せれば、壁の表面を近くから撮れるでしょう。国土技術政策総合研究所のカタログによると、ELIOS 3のカメラは飛行中に向きを180度変えられます。機体の高さを保ったまま、カメラを上に向ければ管の頂部を、下に向ければ水際の壁を撮れるでしょう。

カタログには、0.2mmのひび割れをカメラで確かめた例も載っています。ただし、異状の程度がどこまで分かるかは、飛ぶ環境の条件で変わるとされています。

触れた箇所も残す記録

日本建築ドローン協会のガイドラインに載る撮影の例では、漏水の位置や特徴のある地点とあわせて、機体が接触した箇所も記録に挙げました。報告書に触れた箇所が載っていれば、次の点検で同じ区間を飛ぶとき、機体が壁に寄りやすい狭い場所を先に知っておけるでしょう。

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狭所の操縦で映像が乱れる原因

狭所の操縦で映像が乱れる原因の例として、日本建築ドローン協会のガイドラインは、壁で跳ね返る電波と、機体の風で舞い上がるほこりを挙げています。

壁で跳ね返る電波

ドローンの電波は、狭い空間では壁で何度も跳ね返り、受ける信号の強さが細かく変わります。日本建築ドローン協会のガイドラインは、信号が弱まった瞬間に途切れることがあり、操縦者が見る映像にノイズが混じる原因になると説明しました。

ガイドラインは、機体を入れる前の確かめ方として、複数の点検口を開けて機体と操縦用の送信機をそれぞれ入れ、電波を受けられるかを見る方法を挙げています。国土技術政策総合研究所のカタログによると、ELIOS 3はアンテナの延長ケーブルを使う機体で、電波が途切れたときに電波の届く場所まで自動で戻る機能を備えます。IBIS2も延長用のアンテナで管の中に電波の届く範囲を作るため、作業員は地上から操作でき、マンホールや管に入る必要はありません。

機体の風で舞い上がるほこり

ドローンのプロペラが起こす風は、積もったほこりを巻き上げます。日本建築ドローン協会のガイドラインは、巻き上がったほこりで画面が真っ白になり、視界を遮られて危険な状態になることがあると注意しました。

ガイドラインは、撮影の前に離陸した場所の近くで確認の飛行をする例として、粉じんの巻き上げやレンズの曇りが心配な場所を挙げました。焼却炉やダクトのように、灰やほこりが積もっているおそれのある設備では、先に確認の飛行で画面の見え方を確かめる進め方が考えられます。

入口から奥へ進める距離と戻り方

機体が入口から奥へ進める距離は、電波が届く範囲と、電池が切れる前に入口まで戻れる範囲で決まります。国土技術政策総合研究所のカタログに載る1回の飛行時間は、ELIOS 3が約9分、IBIS2が約11分とされ、往復の時間を飛行時間の中に収めなければなりません。

日本建築ドローン協会のガイドラインに載る模擬運用の例では、実際に使う飛行時間を最大の60%とし、飛べる距離を、使う時間と飛ぶ速さから出しました。例に挙げた最大12分の機体では、使う時間を7分としています。曲がりの先や入口から遠い区間ほど、電波が弱まりやすく、戻る時間も長くかかるでしょう。

長い管路では、途中のマンホールから機体を入れ直し、区間を分けて撮る計画を立てます。カタログによると、ELIOS 3には離陸した地点まで自動で戻る機能と、戻るのに要る電池の残りを見張る機能もあります。

ガイドラインは、操縦者が機体の位置を見失うことがあるとして、補助者が映像を見ながら位置を伝え、点検口の近くに置いた照明を目印に機体を戻す手順を示しました。ELIOS 3は飛んだ経路と撮った場所を3次元の地図に記録するため、映像に写った異状の位置を後から特定できます。

発注前に用意したい設備の情報

発注前に用意したい設備の情報は、次の7つです。分かるものが一部だけでも相談はできますが、そろうほど、球体ガードの機体を入れるか小型機を使うかを早く決められるでしょう。

• 点検口やマンホールの開口の寸法
• 管径か、槽や炉の内側の寸法
• 水位と、水位が下がる時間帯
• 管底の堆積物や段差の位置
• 入口から撮りたい区間までの距離と、曲がりの位置
• 送風機や排風機による風の有無
• 可燃性ガスのおそれの有無

風について、国土技術政策総合研究所のカタログは、使える条件を、ELIOS 3は風速7m/s以下、IBIS2は3m/s以下としました。ダクトのように風が流れる設備では、その風速がこの条件の範囲に収まっているかを先に確かめる必要があります。

ELIOS 3は防爆仕様ではなく、メーカーは、可燃性や爆発性の物質がある環境や、あるおそれのある環境では飛ばさないよう定めました。可燃性ガスのおそれがある設備では、換気とガス検知で可燃性ガスがないことを確かめてから機体を入れます。

清美環が引き受ける点検と対象の設備

清美環は、管内点検ドローン『フクロウ』で、管やタンク、炉などの中を撮る点検調査を引き受けます。機体は小型のIBIS2と球体ガードのELIOS 3の2機を運用し、IBIS2は自社の機体、ELIOS 3は協力会社と組んで飛ばす機体です。

2機は現場の条件で使い分け、操縦は専任のオペレーターが担当するので、どちらの機体が合うかも相談の際にお尋ねください。

調査は、区間の全体を撮るスクリーニング調査と、異状が疑われた箇所を詳しく撮る本格調査の2段階で進めます。映像と報告書はデータで納品するので、次の点検で同じ箇所を見比べるときにも使えるでしょう。点検で見つけた堆積や詰まりは、本業の清掃で取り除けます。

機体を入れる対象の設備は、次の3つの種類です。

• 管路：下水道管、マンホール
• 炉と槽：焼却炉、煙突、大型タンク、ボイラー本体
• 建物や工場の中：ピット、天井裏、ダクト、プラントの設備の内部

排水管と配水管は、清美環では機体を入れる対象にしていません。受水槽と貯水槽は、機体が落ちたときの衛生上の影響を考えて、対象から外しています。

狭い管や設備のドローン点検のご相談

私たち清美環は、神奈川県相模原市で下水道管やタンクの清掃を本業として創業30年を超え、その仕事で管の中の汚泥や水位、硫化水素、段差を知ったうえで、管内点検ドローン『フクロウ』で管やタンクの中を撮ります。

首都圏を中心に全国の現場に対応していますので、遠方の設備もご相談ください。機体はあるのに狭い管の中を飛ばす人がいない点検・調査会社は、操縦委託のお問い合わせからご連絡ください。