JP2018133010A - 屋内空間の検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検査員の負担を軽減できる屋内空間の検査方法を提供すること。【解決手段】本発明の屋内空間の検査方法は、初期位置Ｐ１から出発して予定経路ＰＲに従って自律移動するＵＡＶ１０が備えるカメラ１５により、ＵＡＶ１０が移動する領域を取り囲む内壁面ＩＳの位置をずらしながら撮像して、予定される全ての撮像を終了した後に、初期位置Ｐ１まで帰還する第１ステップと、初期位置Ｐ１まで戻った後に、撮像した画像を表示する第２ステップと、を備える。本発明におけるＵＡＶは、蓄電池から供給される電力により駆動されるものであり、第１ステップにおいて、蓄電池の充電残量が予め定められている残量閾値に達すると、ＵＡＶ１０は、撮像を中断して初期位置Ｐ１に自律移動により帰還し、充電残量が不足する蓄電池が新たな蓄電池に交換された後に、撮像を中断した中断位置に自律移動により戻ってから撮像を再開する。【選択図】図５

Description

本発明は、閉鎖された屋内空間の状況を無人移動体、例えばＵＡＶ（Unmanned aerial vehicle：無人航空機）を用いて検査する方法に関する。

屋内閉鎖空間、例えばボイラの炉壁の損傷有無を点検するには、炉壁の全面に足場を架設してから、人手により目視点検や非破壊検査を行っている。ところが、足場架設の時間及び費用が嵩み、また、検査期間も長くかかる。

そこで、人手に頼るのではなく自律走行又は飛行するロボットを用いて検査業務をすることが検討されている。ところが、建屋内では、ＧＰＳ（全地球測位システム）を利用できないため、例えば、特許文献１に開示されるように自己位置を推定しながら自律走行又は飛行をする。

国際公開２０１３／０３０９２９号

ロボットを自律走行又は飛行させながら検査対象、例えば炉壁を撮像して、それを建屋の外にいる検査員が即時に目視により観察できる。ところが、大きな構造物の場合には点検時間が例えば一昼夜を超えることもあり、検査員が集中力を持ちながら点検作業を行うことが難しい。
そこで本発明は、検査員の負担を軽減できる屋内空間の検査方法を提供することを目的とする。

本発明の屋内空間の検査方法は、初期位置から出発して移動する無人移動体が備えるカメラにより、無人移動体が移動する領域を取り囲む内壁面の位置をずらしながら撮像して、予定される全ての撮像を終了した後に、初期位置まで帰還する第１ステップと、初期位置まで戻った後に、撮像した画像を表示する第２ステップと、を備える。
本発明における無人移動体は、蓄電池から供給される電力により駆動されるものであり、第１ステップにおいて、蓄電池の充電残量が予め定められている残量閾値に達すると、無人移動体は、撮像を中断して初期位置に自律移動により帰還し、充電残量が不足する蓄電池が新たな蓄電池に交換された後に、撮像を中断した中断位置に自律移動により戻ってから撮像を再開する、ことを特徴とする。

本発明における無人移動体は、初期位置に置かれてから内壁面についての地図データを生成するとともに、地図データに基づいて予定経路を生成し、この無人移動体は、生成された予定経路に従って、初期位置を出発し移動を続ける、ことができる。

本発明における無人移動体は、第１ステップにおいて、無人移動体が撮像した画像と撮像した無人移動体の位置情報を、無人移動体が対応付けて記憶し、第２ステップにおいて、表示された画像の中で、損傷していると認められる損傷部位があると、
無人移動体は、損傷部位に移動し、損傷部位に対して静止しながら損傷部位の画像を撮像し、損傷していると認められる全ての損傷部位についての撮像を終えると、初期位置に帰還する第３ステップを行う、ことができる。

本発明の第３ステップにおいて、蓄電池の充電残量が予め定められている残量閾値に達すると、無人移動体は、撮像を中断して初期位置に帰還し、充電残量が不足する蓄電池が新たな蓄電池に交換された後に、次の撮像の対象となる損傷部位に移動してから撮像を再開する、ことができる。

本発明の第１ステップ又は第３ステップにおいて、内壁面を撮像する際に、水平方向Ｈの位置を特定する情報及び鉛直方向Ｖの位置を特定する情報を撮像される内壁面にプロジェクションマッピングにより投影する、ことができる。

本発明における無人移動体は、無人移動体の動作を司る制御部と、地図データを記憶する地図データ記憶部と、撮像された画像を記憶する画像データ記憶部と、予定経路に関するデータを記憶する経路データ記憶部と、を備えることができる。そして、無人移動体が備える制御部は、地図データに基づいて予定経路に関する予定経路データを生成して、経路データ記憶部に記憶し、かつ、充電残量が残量閾値に達すると、中断位置に関する中断位置データを経路データ記憶部に記憶する、ことができる。

無人移動体が備える制御部は、無人移動体が実際に移動した経路についての実経路データを、経路データ記憶部に記憶する、ことができる。

本発明は、屋内空間の外部に、無人移動体の動作を制御する制御装置を備えることができる。
この制御装置は、無人移動体の動作を司る制御部と、地図データを記憶する地図データ記憶部と、撮像された画像を記憶する画像データ記憶部と、予定経路に関するデータを記憶する経路データ記憶部と、を備える。
そして、外部の制御装置が備える制御部は、地図データに基づいて予定経路に関する予定経路データを生成して、経路データ記憶部に記憶し、かつ、充電残量が残量閾値に達すると、中断位置に関する中断位置データを経路データ記憶部に記憶する、ことができる。

外部の制御装置が備える制御部は、無人移動体が実際に移動した経路についての実経路データを、経路データ記憶部に記憶する、ことができる。

本発明の室内空間の検査方法によれば、蓄電池の充電残量が残量閾値に達すると、無人移動体は、撮像を中断して自律移動により初期位置に帰還し、かつ、自律移動により撮像を再開する位置まで移動するので、この帰還に関する作業員の操作も必要ない。したがって、本願発明によれば、作業員の負担を大幅に軽減された屋内空間の検査方法を提供できる。

本実施形態の検査方法が適用される建屋の一例を示す図である。 本実施形態の検査方法を実行するＵＡＶの構成概要を示すブロック図である。 本実施形態の検査方法を実行する制御装置の構成概要を示すブロック図である。 本実施形態の検査方法における環境地図データの取得手順を示す図である。 （ａ）は本実施形態の検査方法におけるＵＡＶの飛行経路を示す図であり、（ｂ）は本実施形態の検査方法における撮像手順を示す図である。 本実施形態の検査方法の手順を示すフローチャートである。 本実施形態の検査方法における予備検査の手順を示すフローチャートである。 本実施形態の検査方法における詳細検査の手順を示すフローチャートである。 本実施形態の検査方法において、位置情報を含むプロジェクションマッピングを示す図である。 本実施形態の予備検査にプロジェクションマッピングを適用したフローチャートである。 本実施形態の詳細検査にプロジェクションマッピングを適用したフローチャートである。

以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
本実施形態の屋内空間の検査方法は、図１に示す建屋１を構成する四つの側壁２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内壁面ＩＳに損傷が生じているか否かを、無人移動体であるＵＡＶを用いて建屋１の内部の屋内空間Ａから観察する。屋内空間Ａは、四つの側壁２ａ〜２ｄ、床３及び天井４で区画される直方体状の空間とする。建屋１は、ＵＡＶ１０を内部に搬入するための扉５を備える。扉５は、ＵＡＶ１０の搬入に限らず、他の機器、機材の搬入、その他に人の出入りにも利用される。
本実施形態の検査方法は、四つの側壁２ａ〜２ｄの全域を対象とする予備検査（第１ステップ，第２ステップ）と、予備検査により損傷が生じているとみなされた部位に絞って検査する詳細検査（第３ステップ）と、に区分される。なお、ここでは建屋１の側壁２ａ〜２ｄは、単純な壁である場合もあれば、壁の前に機器、例えば配管類が緻密に配設されている場合もある。

本実施形態における検査方法に関与する要素として、ＵＡＶ（Unmanned Aerial Vehicle）１０と、ＵＡＶ１０の動作を制御する制御装置２０と、を備える。ＵＡＶ１０は、初期位置Ｐ１となる離着陸ポート６に載せられてから、検査が行われる。各々の概略の機能を示すと、以下の通りである。
ＵＡＶ１０は、予備検査において、等速度で自律飛行しながら内壁面ＩＳを所定の撮像範囲毎に連続的に撮像する。また、ＵＡＶは、詳細検査において、空中で停止しながら損傷部位およびその周囲を撮像する。
制御装置２０は、ＵＡＶ１０が撮像した画像を取得して、検査員に向けて表示するなどの所定の処理を行う。制御装置２０は、建屋１の外部に設けられる。
以下、本実施形態をより具体的に説明する。

［ＵＡＶ１０の構成］
ＵＡＶ１０は、図２に示すように、送受信部１１と、制御部１３と、センサ１４と、カメラ１５と、駆動部１６を備える。また、ＵＡＶ１０は、地図データ記憶部１７と、画像データ記憶部１８と、経路データ記憶部１９と、を備えている。

送受信部１１は、制御装置２０との間でデータの送受信を担う。
送受信部１１が制御装置２０から受信する主要なデータとしては、ＵＡＶ１０の飛行経路に関するデータが掲げられる。送受信部１１が制御装置２０に向けて送信する主要なデータとしては、撮像した画像データが掲げられる。

制御部１３は、以下説明するように、ＵＡＶ１０の動作を司る機能を有している。
制御部１３は、センサ１４に対して、側壁２ａ〜２ｄ、床３及び天井４からなる建屋１の内部の地図データを取得することを指示する。この地図データの取得は、初期位置に置かれたＵＡＶ１０が自律飛行を始める前に行われる。取得した地図データは、制御部１３の指示により地図データ記憶部１７に記憶される。また、制御部１３は、取得した地図データに基づいて、ＵＡＶ１０が飛行する予定の予定経路データを生成するとともに、生成した飛行経路に従ってＵＡＶ１０が自律飛行するように、駆動部１６に指示する。生成した予定経路データは、経路データ記憶部１９に記憶される。

制御部１３は、ＵＡＶ１０が自律飛行している間に、カメラ１５に側壁２ａ〜２ｄを撮像するように指示する。撮像された側壁２ａ〜２ｄの画像データは、制御部１３の指示により画像データ記憶部１８に記憶される。
また、制御部１３は、ＵＡＶ１０が自律飛行している間に、実際にＵＡＶ１０が飛行した経路を地図データにより求め、実経路データとして経路データ記憶部１９に記憶させる。

また、制御部１３は、駆動部１６に含まれる蓄電池の充電残量を継続的に検知し、予め定められている残量閾値と比較する。制御部１３は、充電残量が残量閾値に達すると、予定経路に沿った飛行及び側壁２ａ〜２ｄの撮像を中断し、初期位置に帰還するように駆動部１６に指示する。制御部１３は、撮像を中断した位置を特定するとともに、中断した位置に関するデータである中断位置データを経路データ記憶部１９に記憶する。
制御部１３は、初期位置に帰還することを指示したこと、及び、撮像を中断した位置に関する情報を、送受信部１１を介して制御装置２０に転送するように指示する。

さらに、制御部１３は、センサ１４で取得した地図データ、生成した予定経路データ、撮像した側壁２ａ〜２ｄの撮像画像データ及び実際に飛行した経路である実経路データを、送受信部１１を介して制御装置２０に転送するように指示する。

センサ１４は、ＵＡＶ１０が建屋１の内部の初期位置に置かれると、側壁２ａ〜２ｄ、床３及び天井４を含む建屋１の内部の環境について地図データを生成する。
センサ１４は、例えば、レーザレーダが適用される。レーザレーダは、レーザスキャナ、ＬＲＦ（レーザレンジファインダ）とも称される。
レーザレーダは、レーザの出射面を左右１８０度に繰り返して振りながら、レーザを短周期で出射するとともに、側壁２ａ〜２ｄの内壁面ＩＳに反射して戻ってきたレーザを受信する。そして、レーザレーダは、レーザを出射または受信した「計測時刻」と、レーザを出射した「方位」と、レーザを出射してから受信するまでの時間に基づく「距離」と、を「距離方位点」として計測する。レーザレーダにより計測された複数の距離方位点を示す点群データが本実施形態における地図データを構成する。
なお、レーザレーダは、地図データを取得するセンサの一例にすぎず、本実施形態のセンサ１４としては、他の三次元形状を特定できる手段を採用できる。他の手段としては、ステレオカメラ、超音波センサ（ソナー）が掲げられる。
また、センサ１４の台数に制限はなく、例えば、地図データを取得する領域ごと、つまり側壁２ａ〜２ｄのそれぞれに対応してレーザレーダを設けてもよいし、レーザの照射位置を変えることのできる一台のレーザレーダを設けてもよい。

次に、カメラ１５は、ＵＡＶ１０が自律飛行している間に、側壁２ａ〜２ｄの内壁面ＩＳを撮像する。
カメラ１５は、側壁２ａ〜２ｄの静止画像を撮像するが、予備検査のときには側壁２ａ〜２ｄの全域を撮像対象とし、詳細検査のときには側壁２ａ〜２ｄの特定の範囲だけを撮像対象とする。撮像は、カメラ１５の視野が重ならないように、必要な撮像の範囲を隙間なく行われる。

駆動部１６は、経路データ記憶部１９に記憶されている予定経路データに基づいて、制御部１３が生成する移動指令に従って動作することにより、ＵＡＶ１０を予定経路に沿って移動させる。
駆動部１６は、ＵＡＶ１０に推進力を与える電動モータと、ＵＡＶ１０が飛行する高度及び向きを調整する動翼と、電動モータに電力を供給する蓄電池と、を含んでいる。

地図データ記憶部１７は、センサ１４で取得した地図データを記憶する。
制御部１３は、地図データ記憶部１７に記憶された地図データを参照して、ＵＡＶ１０が飛行する予定の経路である予定経路データを生成する。
ここで、三次元空間である屋内空間Ａは、図１に示すｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向に所定間隔をあけて三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）が割り当てられている。地図データはこの三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）の集合として特定される。
なお、ｘ軸方向、ｙ軸方向及びｚ軸方向を、それぞれ幅方向、奥行き方向及び高さ方向ということがある。
地図データは、バックアップのために制御装置２０に転送され、制御装置２０の地図データ記憶部２７に記憶される。

画像データ記憶部１８は、カメラ１５で撮像した側壁２ａ〜２ｄの画像を記憶する。撮像された画像は、撮像された位置に対応付けて記憶される。例えば、ＵＡＶ１０が三次元座標（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）で撮像された画像は、三次元座標（ｘ_ｍ，ｙ_ｍ，ｚ_ｍ）と対応付けて、画像データ記憶部１８に記憶される。

経路データ記憶部１９は、制御部１３が生成した予定経路データを記憶するとともに、ＵＡＶ１０が実際に飛行した実経路データを記憶する。
予定経路データは、取得した地図データとカメラ１５の視野、及び、ＵＡＶ１０から側壁２ａ〜２ｄまでの距離が一定に保たれるように生成される。また、予定経路は、床３に平行に、かつ、床３と相似形の矩形をなしており、三次元座標の集合により構成される。
また、実経路データは、ＵＡＶ１０が飛行しながら制御部１３が計算により求める自己位置のデータにより構成される。自己位置は、ＵＡＶ１０の飛行速度、飛行方向と初期位置との差分として求められる。

なお、ここでは予定経路データを予め生成することとしているが、これは本発明の必須の要素ではなく、例えば生成した地図データと飛行しながら計算により求められる自己位置を比較しながら、側壁２ａ〜２ｄまでの距離を一定に保つように飛行することもできる。

以上説明した、送受信部１１〜経路データ記憶部１９は、説明の便宜上のために区分したものであり、以上で説明した機能をＵＡＶ１０が全体として有している限り、その区分は問われない。なお、センサ１４、カメラ１５及び駆動部１６を除いて、送受信部１１〜経路データ記憶部１９の機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリ手段を備えるコンピュータ装置により実行できる。このことは、制御装置２０についても同様に当てはまる。

［制御装置２０の構成］
制御装置２０は、図３に示すように、送受信部２１と、制御部２３と、入力部２４と、表示部２５と、地図データ記憶部２７と、画像データ記憶部２８と、経路データ記憶部２９、とを備えている。

送受信部２１は、ＵＡＶ１０との間でデータの送受信を担う。
送受信部２１がＵＡＶ１０から受信する主要なデータとしては、ＵＡＶ１０がカメラ１５を介して取得した撮像データが掲げられる。送受信部２１がＵＡＶ１０に向けて送信する主要なデータとしては、ＵＡＶ１０の飛行経路に関するデータが掲げられる。

制御部２３は、制御装置２０の全体的な動作を司る機能を有している。
制御部２３は、ＵＡＶ１０から取得する地図データを地図データ記憶部２７に表示させるとともに、地図データ記憶部２７に記憶させるとともに、表示部２５に表示させる。表示される地図データは、建屋１の全体を対象にできるし、建屋１の一部だけを対象にすることもできる。この選択は、作業員が入力部２４からの入力により行うことができる。

また、制御部２３は、ＵＡＶ１０から取得するＵＡＶ１０の予定経路データ及び実経路データを経路データ記憶部２９に記憶させるとともに、表示部２５に表示される地図データに重ね合わせて表示させることができる。作業員は、表示部２５に表示される地図データ、予定経路データ及び実経路データを参照することにより、検査の進捗状況及びＵＡＶ１０の飛行経路の妥当性を把握できる。

さらに、制御部２３は、ＵＡＶ１０から取得する画像データを画像データ記憶部２８に記憶するとともに、表示部２５に表示させることができる。作業員は、表示部２５に表示される画像データを参照することにより、側壁２ａ〜２ｄに損傷が生じているか否かを判定できる。

［検査手順］
さて、以上の構成を備えるＵＡＶ１０と制御装置２０を用いて、屋内空間Ａに臨む側壁２ａ〜２ｄの内壁面ＩＳの画像データを取得して検査を行う一連の手順を、図４〜図８をも参照して説明する。
検査手順は、図６に示すように、予備検査（Ｓ１００）と詳細検査（Ｓ３００）の順に行われるが、詳細検査（Ｓ３００）は予備検査（Ｓ１００）により損傷が生じていると判定された場合（Ｓ２００ Ｙ）に行われる。以下、予備検査、詳細検査の順に説明する。

［予備検査］
予備検査は、図１に示すように、建屋１の扉５から挿入して離着陸ポート６を所定の位置に設置し、その上にＵＡＶ１０を載せてから開始される。
はじめに、ＵＡＶ１０はセンサ１４を動作させて建屋１の内部の地図データを取得する（図７ Ｓ１０１）。地図データは、図４に示すように、ＵＡＶ１０のセンサ１４からレーザＬを側壁２ａ〜２ｄに向けて出射し、側壁２ａ〜２ｄから反射されるレーザＬを受信することにより行われる。地図データは、例えば側壁２ａ、側壁２ｂ、側壁２ｃ及び側壁２ｄの順に、レーザＬの出射及び受信をすることにより側壁２ａ、側壁２ｂ、側壁２ｃ及び側壁２ｄごとに生成し、側壁ごとの地図データを繋ぎ合わせることで、建屋１の全体としての地図データを生成する。制御部１３は、取得した地図データに基づいて、ＵＡＶ１０が飛行する予定経路ＰＲに関する予定経路データを生成する。予定経路ＰＲは、側壁２ａ〜２ｄから所定の距離だけ離れた位置を結んでいる。

地図データの生成及び予定経路データの生成の後に、ＵＡＶ１０は飛行を開始する（図７ Ｓ１０３）。ＵＡＶ１０は予定経路データに従って飛行するが、例えば図５（ａ）に示すように予定経路ＰＲが設定される。なお、図５（ａ）は、屋内空間Ａの特定の平断面における経路を示しているが、実際には複数の予定経路ＰＲが高さ方向Ｚの位置をずらして設定される。
図５（ａ）に示す予定経路ＰＲは、屋内空間Ａを区画する側壁２ａ,２ｂ,２ｃ,２ｄから所定の距離だけ離れた点を結ぶ線上に設定される。予定経路ＰＲは、始点及び終点になる初期位置Ｐ１、地点Ｐ２、地点Ｐ３、地点Ｐ４、地点Ｐ５及び初期位置Ｐ１を繋ぐ矩形状の周回路をなしており、ＵＡＶ１０は初期位置Ｐ１を出発し、地点Ｐ２まで側壁２ａに平行に移動し、地点Ｐ２に達すると、ＵＡＶ１０は向きを変え、今度は、地点Ｐ３まで側壁２ｂに平行に移動し、地点Ｐ３に達すると、ＵＡＶ１０は向きを変える。以後は、同様にして、ＵＡＶ１０は、地点Ｐ４及び地点Ｐ５を通って初期位置Ｐ１まで飛行して、１周分の飛行を完了する。１周分の飛行を完了すると、ＵＡＶ１０は、例えば、それまで飛行していたときよりも高さ方向Ｚの位置を変えてから、次の１周分の飛行を開始する。

ＵＡＶ１０は、飛行しながら側壁２ａ〜２ｄの内壁面ＩＳを撮像する。撮像の手順を、図５（ｂ）を参照して説明する。図５（ｂ）は、側壁２ａ〜２ｄの全ての内壁面ＩＳを展開して示しており、破線で取り囲まれる一つの矩形が一度の撮像による視野ＦＶを示している。
ＵＡＶ１０は予定経路ＰＲを飛行しながら視野ＦＶごとに撮像し、内壁面ＩＳの全域を撮像する（図７ Ｓ１０５ Ｙ）。撮像された内壁面ＩＳの画像は、画像データ記憶部１８に記憶されるとともに、送受信部１１を介して制御装置２０に送信される。制御装置２０に送信された画像データは、送受信部２１を介して制御装置２０で受信され、画像データ記憶部２８に記憶される。

ＵＡＶ１０は、内壁面ＩＳの全域を撮像する過程で、駆動部１６をなす蓄電池の充電量が不足することがあるので、制御部１３は蓄電池の充電量の残量が閾値に達するか否かを検知する（図７ Ｓ１０７）。制御部１３は、蓄電池の残量が閾値に達していなければ（図７ Ｓ１０７ Ｎ）、そのまま飛行を継続して内壁面ＩＳの撮像を継続する。

一方、制御部１３は、蓄電池の残量が閾値に達すると（図７ Ｓ１０７ Ｎ）、内壁面ＩＳの撮像を中断して、ＵＡＶ１０を初期位置Ｐ１に帰還するように駆動部１６の動作を制御する（図７ Ｓ１０９）。初期位置Ｐ１への帰還は、予定経路ＰＲを逆戻りしてもよいし、初期位置Ｐ１まで最短距離で帰還することもできる。
制御部１３は、内壁面ＩＳの撮像を中断した位置を特定し、その位置を経路データ記憶部１９に記憶する。この中断位置データの記憶は、例えば中断した時間と対応付けて行われる。
制御部１３は、蓄電池の残量が閾値に達すると制御装置２０に通知し、制御装置２０はこの通知を受けると表示部２５にＵＡＶ１０が蓄電池の残量が不足するために初期位置Ｐ１に帰還することを表示し、作業員に対して、ＵＡＶ１０の蓄電池の交換の準備を促す。

作業員は、ＵＡＶ１０が初期位置に帰還したことを確認すると、扉５を開いてＵＡＶ１０のそれまで使用していた蓄電池を、充電量が満たされた新たな蓄電池に交換する。制御部１３は、新たな蓄電池の充電量が満充電を示す閾値を超えているか否かを判定することにより、蓄電池の交換がなされたか否かを判定する（図７ Ｓ１１１）。
制御部１３は、蓄電池の交換がなされると（図７ Ｓ１１１ Ｙ）、先に記憶していた中断位置を参照し、中断位置まで飛行するように、駆動部１６に指示を与える（図７ Ｓ１１３）。中断位置までの移動は、予定経路ＰＲに沿ってもよいし、最短距離でもよい。

制御部１３は、自己位置を推定しながら飛行し、中断位置まで達したならば（図７ Ｓ１１５ Ｙ）、予定経路ＰＲに沿う飛行を行いながら、撮像を再開する（図７ Ｓ１０３）。

以後は、内壁面ＩＳの全域を撮像するまで、必要に応じて蓄電池の交換（図７ Ｓ１０５ Ｎ）を繰り返し、内壁面ＩＳの全域を撮像すると、ＵＡＶ１０は撮像を終了して初期位置Ｐ１に帰還する（図７ Ｓ１１７）。ＵＡＶ１０は、内壁面ＩＳの全域を撮像すると、制御部１３が送受信部１１を介して制御装置２０にその旨を通知する。制御装置２０は、この通知を受けると、表示部２５にＵＡＶ１０が初期位置Ｐ１に帰還することを表示し、次の作業の準備を行うことを促す。

制御装置２０は、ＵＡＶ１０が初期位置Ｐ１に帰還すると、画像データ記憶部２８に記憶されている撮像画像を読みだして、表示部２５に撮像画像を表示する（図７ Ｓ１１９）。作業員は、表示される画像を参照して、内壁面ＩＳに損傷が生じているか否かを判定する。この画像の表示は、作業員が損傷部位を目視で認識できる程度の大きさ、解像度で行われる。具体的な表示にあたっては、表示部２５の一画面に複数枚の撮像画像を表示し、作業員が複数枚の画像を順番に観察することで、損傷が生じているか否かを判定する。

撮像画像を表示する場合には、当該画像の位置情報を合わせて表示させることもできる。位置情報は、前述した三次元座標（ｘ_０，ｙ_０，ｚ_０）〜（ｘ_ｎ，ｙ_ｎ，ｚ_ｎ）で特定される。
作業員は、損傷が生じているものと判定した撮像画像の位置情報を、入力部２４を介して入力すると、制御部１３は損傷に関する情報として、画像データ記憶部２８に記憶する。作業員は、全ての撮像画像について損傷の有無の判定を行い、損傷が生じているものと判定した撮像画像の位置情報を入力する（図７ Ｓ１２１）。
損傷部位の特定は、表示部２５をタッチパネルから構成して、作業員が損傷部位を含む撮像画像をタッチすることによって行うこともできる。

損傷部位の判定は、過去に取得した画像データを比較することによって行うこともできる。例えば、位置情報が同じであるが、撮像時期の異なる画像データを表示部２５に表示させることにより、経年劣化を判断できるし、損傷部位の過去の経緯を観察できる。

以上で、予備検査は終了し、次いで損傷部位に関して、図８に示す手順で詳細検査が行われる。
詳細検査は、初期位置Ｐ１に置かれているＵＡＶ１０に対して制御装置２０の入力部２４から指示することにより開始される。制御装置２０は詳細検査の指示を受けると、制御部２３が送受信部２１を介してＵＡＶ１０に詳細検査の指示を与える。この指示とともに、制御部２３は画像データ記憶部２８に記憶されている損傷部位に関する位置情報をＵＡＶ１０に送信する。ＵＡＶ１０は送受信部１１を介して詳細検査の開始指示及び損傷部位に関する位置情報を取得し、制御部１３は取得した損傷部位に関する位置情報を経路データ記憶部１９に記憶する。こうしてＵＡＶ１０は、損傷部位を特定すする（図８ Ｓ２０１）。

ＵＡＶ１０は、制御部１３が損傷部位に関する位置情報に基づいて損傷部位まで飛行するように、駆動部１６の駆動を制御する（図８ Ｓ２０３）。この飛行は、予定経路ＰＲに倣ってもよいし、損傷部位まで最短距離で飛行してもよい。また、損傷部位が複数存在する場合には、初期位置Ｐ１を飛び立ったあとに、複数の損傷部位を順番に訪ねることもできるし、一つの損傷部位について画像を取得したならば初期位置Ｐ１に一度戻ってから次の損傷部位を訪ねてもよい。

ＵＡＶ１０は、損傷部位に達したら、ホバリング、つまり移動せずに静止しながら損傷部位を撮像する（図８ Ｓ２０５）。ホバリングしながら撮像するのは、予備検査に比べて鮮明な画像を撮像するためである。鮮明な画像を撮像するためには、予備審査のときとはカメラ１５の撮像用レンズなどの機器を交換することもできる。

ＵＡＶ１０は、ホバリングしながら撮像した損傷部位の画像データを即時に制御装置２０に向けて送信する（図８ Ｓ２０５）。制御装置２０は、送受信部２１を介して損傷部位の画像データを取得すると、制御部２３が取得した損傷部位の画像データを表示部２５に表示させる。作業者は、表示部２５に映し出される損傷部位の画像をリアルタイムに観察する。

作業者は、損傷部位の画像を観察し、損傷が生じていることを確認したならば、詳細検査の結果として当該部位に損傷が生じていることを、入力部２４からの入力により特定する。制御部２３は、この入力があると、当該部位に対応する位置情報と対応付けて損傷の事実を画像データ記憶部２８に記憶する。制御部２３は、損傷部位の特定がなされると、ＵＡＶ１０に当該損傷部位の周囲もホバリングしながら撮像するように送受信部２１を介してＵＡＶ１０に指示する（図８ Ｓ２０７）。

ＵＡＶ１０は、制御装置２０からの指示にしたがって、当該損傷部位の周囲をホバリングにより飛行しながら撮像し、撮像した画像データを制御装置２０に向けて送信する（図８ Ｓ２０７）。
制御装置２０は、送受信部２１を介して損傷部位の周囲の画像データを取得すると、制御部２３は取得した周囲の画像データを表示部２５に表示させる。作業者は、表示部２５に映し出される周囲の画像をリアルタイムに観察し、当該周囲に損傷が生じているか否かの判定を行う。作業者は、損傷が生じていると判定すると、上記と同様に入力部２４からの入力により損傷を特定する。制御部２３は、この入力に基づいて、当該部位に対応する位置情報と対応付けて損傷の事実を画像データ記憶部２８に記憶する。

以上の手順を、予備検査で損傷部位と判定された全ての部位について行うと（図８ Ｓ２０９ Ｙ）、ＵＡＶ１０は初期位置Ｐ１に帰還し、詳細検査が終了する（図８ Ｓ２１１）。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態の検査方法は、予備検査と詳細検査に区分して内壁面ＩＳの損傷部分の特定を行う。つまり、予備検査により損傷部位である可能性の高い部位を絞り、この部位を対象に詳細検査を行うので、検査を効率よくかつ高い精度で行うことができる。

次に、予備検査において、ＵＡＶ１０が建屋１の内部を自律飛行するので、作業者はＵＡＶ１０の飛行のための操作を省くことかできる。建屋１が広域な場合には、予備検査に相当の時間を要するので、作業者がＵＡＶ１０の飛行を精度よく操作するのは難しいが、本実施形態のようにＵＡＶ１０が自律飛行すれば作業員の負担を軽減できる。

次に、予備検査においてＵＡＶ１０は、蓄電池の充電の残量を継続して検知し、残量が閾値に達すると撮像を中断して初期位置Ｐ１に戻り、その後蓄電池を交換すると中断位置まで飛行してから、撮像を再開する。したがって、建屋１の中が広域であっても、漏れなく撮像を行うことができるので、検査を高い精度で行うことができる。また、ＵＡＶ１０は、撮像を中断して自律移動により初期位置Ｐ１に帰還し、かつ、自律移動により中断位置まで飛行するので、この帰還に関する作業員の操作が必要ないので、作業員の負担を大幅に軽減できる。

次に、詳細検査において、予備検査において損傷部位と判定された部位は、ＵＡＶ１０がホバリングしながら撮像する、当該部位だけでなくその周囲を撮像範囲とするので、予備検査だけでは損傷部位と判定しきれない部位を、損傷しているか否かを明確に判定できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

その一例として、プロジェクションマッピングを利用して、撮像画像の中の任意の部位の位置を特定する手法について、図９及び図１０を参照して説明する。
内壁面ＩＳに鉛直方向Ｖに沿って複数のチューブが隙間なく緻密に配管されている場合、ＵＡＶ１０の自己位置が特定されていても、撮像データに基づいていずれのチューブが損傷しているかを特定するのは容易ではない。撮像データには、損傷の生じたチューブの周囲のチューブも含まれるが、全てが同じ形状のチューブであるため、例えば一見して側壁２ａの端から何番目のチューブであるかを特定するのが難しい。基準となるチューブを定め、この基準チューブから何番目の管であるかを丹念に数えて記録することはできるが、基準チューブと損傷の生じたチューブが離れていると、基準チューブと損傷の生じたチューブは異なる撮像データに含まれるので、何番目のチューブであるかの特定は、特に屋内空間Ａが広い場合には困難である。

そこで、本実施形態は、チューブの水平方向Ｈの位置を特定する情報及び鉛直方向Ｖの位置を特定する情報を撮像される内壁面ＩＳにプロジェクションマッピングにより投影し、投影された位置を特定する情報をチューブと合わせて撮像することを提案する。

水平方向Ｈの位置を特定する情報及び鉛直方向Ｖの位置を特定する情報として、図９（ａ）に示すように、格子状の画像を内壁面ＩＳに投影する。格子状の画像は、鉛直方向Ｖに延びる複数の線、及び、水平方向Ｈに延びる複数の線で構成されており、以下説明するように、鉛直方向Ｖに延びる複数の線が水平方向Ｈの位置を特定する情報をなし、水平方向Ｈに延びる複数の線が鉛直方向Ｖの位置を特定する情報をなす。

鉛直方向Ｖに延びる複数の線は、チューブが配列される間隔（ピッチ）をＰとすると、ｎ×Ｐのピッチで投影される。つまり、鉛直方向Ｖに延びる線はｎ本おきにチューブの上に投影され、投影される線は線種が異なっている。なお、ｎは２以上の整数である。
図９（ａ）に示す例は、３本おきに異なる種別の鉛直方向Ｖに延びる線が描かれている。ここでは異なる種別として、太い実線、破線、一点鎖線及び二点鎖線が選択されており、これらが３本おきに描かれている。

ここで、図９（ａ）に示す例は、図中の最も左側の太い実線が基準となるチューブ（基準チューブ）の上に描かれているものとすると、破線が描かれているチューブは基準チューブを含めて基準チューブから４本目であることが特定される。４本目は、破線が描かれているチューブの基準チューブからの管Ｎｏを示している。
同様に、一点鎖線が描かれているチューブは基準チューブを含めて基準チューブから７本目、つまり管番号が７であることが特定でき、二点鎖線が描かれているチューブは基準チューブを含めて基準チューブから１０本目であること、つまり管Ｎｏが１０であることを特定できる。また、例えば一点鎖線と二点鎖線の間の実線が描かれているチューブの管Ｎｏは、一点鎖線の管Ｎｏと二点鎖線の管Ｎｏから特定できる。

水平方向Ｈに延びる複数の線は、例えば０．５ｍおきに投影され、投影される線は鉛直方向Ｖに延びる線と同様に線種が異なっている。
図９（ａ）に示す例は、１本おきに異なる種別の鉛直方向Ｖに延びる線が描かれている。ここでは異なる種別として、太い実線、破線、一点鎖線及び二点鎖線が選択されており、これらが３本おきに描かれている。そして、図中の最も下側の太い実線が基準位置、例えば０ｍに描かれているものとすると、破線は基準位置から１．５ｍの位置にあることを特定でき、一点鎖線は基準位置から２ｍの位置にあることを特定でき、さらに、二点鎖線は基準位置から３ｍの位置にあることを特定できる。

以上説明した水平方向Ｈの位置及び鉛直方向Ｖの位置の双方を特定する情報を内壁面ＩＳに投影しながら、ＵＡＶ１０で内壁面ＩＳを撮像すれば、図９（ｂ）に示すように、撮像された画像には水平方向Ｈの位置及び鉛直方向Ｖの双方の位置を特定する情報に加えて、星印で示す損傷の部位が重ねて映し出される。したがって、作業者はこの画像を観察すれば、損傷の部位を容易に特定できる。
撮像された内壁面ＩＳの画像と水平方向Ｈの位置及び鉛直方向Ｖの双方の位置を特定する情報が重ねられた画像データは、画像データ記憶部１８及び画像データ記憶部２８に記憶される。

プロジェクションマッピングによる投影は、屋内空間Ａの定点にプロジェクタを置いて行われる。例えば、内壁面ＩＳのうちで側壁２ａを検査対象とする場合には、プロジェクタは側壁２ａに投影するようにその向きが定められ、側壁２ｂを検査対象とする場合には、プロジェクタは側壁２ｂに投影するようにその向きが変更される。
このように、プロジェクションマッピングによる投影を行う複数の面に場合でも、側壁２ａ〜２ｄに配設されるチューブの径及びピッチが一定であれば、同じ画像データを側壁２ａ〜２ｄのいずれにも共通に用いることができる。

プロジェクションマッピングによる投影を行って予備検査を行う場合には、図１０のフローチャートに示される手順に従えばよい。この手順は、位置情報をプロジェクションマッピングするステップ（図７ Ｓ１０２）が加わる以外は、図７に示される手順と同じである。
また、プロジェクションマッピングによる投影を伴う検査は、図１１に示すように、詳細検査にも適用できる。図１１のフローチャートに示される手順は、位置情報をプロジェクションマッピングするステップ（図８ Ｓ２０２）が加わる以外は、図８に示される手順と同じである。

また、本実施形態は単純な形態の屋内空間Ａを例示したが、本発明は、複雑な形態を有する屋内空間Ａにも適用することができる。また、建屋１は、地上に設けられたものとして説明したが、水中において周囲と区画された領域についても、本発明を適用することができる。さらに、撮像する主体としてＵＡＶを例示したが、地上を走行するＵＳＶ（Unmanned Surface Vehicle）を用いることもできる。この場合には、高いところを撮像するために、センサ１４及びカメラ１５を昇降装置に取り付けることができる。また、水中に区画された領域を対象とする場合には、ＵＵＶ（Unmanned Undersea Vehicle）にセンサ１４及びカメラ１５を搭載して撮像することができる。

また、本実施形態では、一台のＵＡＶ１０により検査を行う例を示したが、本発明は複数台のＵＡＶ１０、その他の無人移動体を同時に用いて検査を行うことができる。例えば、鉛直方向Ｖの異なる複数の位置において、この数に応じた台数の移動体を投入すれば、検査を終了するまでの時間を短縮することができる。この場合、同種の移動体に限らず、異なる種類の移動体を用いることもできる。

また、以上説明した実施形態は、建屋１の内壁面ＩＳの静止画を撮像して作業員が目視により破損状態を検査することにしているが、本発明による検査方法の対象はこれに限定されず、作業員が立ち入ることが困難な状況で、無人移動体が作業員の代わりに様々な検査を行うことができる。

目視検査以外の検査例としては、例えば、非破壊検査、打音検査、放射線量測定、温度・湿度測定などがある。これら検査のそれぞれに適した機器が無人移動体に搭載される。例えば非破壊検査を行うには超音波センサを搭載し、打音検査を行うにはハンマー及びスピーカを搭載する。
また、本発明において、静止画または動画を撮像する場合のカメラの種別は問われず、例えば暗所を撮影するには赤外線カメラを用いることができる。

また、以上の実施形態は、ＵＡＶ１０が予定経路を飛行する例を説明したが、本発明における無人移動体の移動はこれに限らず、以下の移動の形態を採用できる。
初期位置から出発した無人移動体が飛行しながら撮像対象の内壁面を見つけ出し、見つけ出した内壁面に沿って飛行する、というものである。無人移動体は、内壁面に沿って水平方向の飛行及び鉛直方向の飛行を組み合わせて飛行するが、この水平方向及び鉛直方向については、あらかじめ指示をしておく必要がある。

また、本発明は、目標地点に関する情報をＵＡＶ１０に与えておき、ＵＡＶ１０は目標地点の情報に基づいて飛行経路を計算し、計算した飛行経路に従って飛行する。
さらに本発明は、作業者がＵＡＶ１０を遠隔操作により操縦することができる。

１ 建屋
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 側壁
３ 床
４ 天井
５ 扉
６ 離着陸ポート
１０ ＵＡＶ
１１ 送受信部
１３ 制御部
１４ センサ
１５ カメラ
１６ 駆動部
１７ 地図データ記憶部
１８ 画像データ記憶部
１９ 経路データ記憶部
２０ 制御装置
２１ 送受信部
２３ 制御部
２４ 入力部
２５ 表示部
２７ 地図データ記憶部
２８ 画像データ記憶部
２９ 経路データ記憶部
Ａ 屋内空間
ＦＶ 視野
ＩＳ 内壁面
ＰＲ 予定経路

Claims (9)

1. 初期位置から出発して移動する無人移動体が備えるカメラにより、前記無人移動体が移動する領域を取り囲む内壁面の位置をずらしながら撮像して、予定される全ての撮像を終了した後に、前記初期位置まで帰還する第１ステップと、
   前記初期位置まで戻った後に、撮像した画像を表示する第２ステップと、を備え、
   前記無人移動体は、蓄電池から供給される電力により駆動されるものであり、
   前記第１ステップにおいて、
   前記蓄電池の充電残量が予め定められている残量閾値に達すると、
   前記無人移動体は、撮像を中断して前記初期位置に自律移動により帰還し、充電残量が不足する前記蓄電池が新たな蓄電池に交換された後に、撮像を中断した中断位置に自律移動により戻ってから撮像を再開する、
   ことを特徴とする屋内空間の検査方法。
2. 前記無人移動体は、前記初期位置に置かれてから前記内壁面についての地図データを生成するとともに、前記地図データに基づいて予定経路を生成し、
   前記無人移動体は、生成された前記予定経路に従って、前記初期位置を出発し移動を続ける、
   請求項１に記載の屋内空間の検査方法。
3. 前記第１ステップにおいて、前記無人移動体が撮像した前記画像と撮像した前記無人移動体の位置情報を、前記無人移動体が対応付けて記憶し、
   前記第２ステップにおいて、表示された前記画像の中で、損傷していると認められる損傷部位があると、
   前記無人移動体は、前記損傷部位に移動し、前記損傷部位に対して静止しながら前記損傷部位の前記画像を撮像し、損傷していると認められる全ての前記損傷部位についての撮像を終えると、前記初期位置に帰還する第３ステップを行う、
   請求項１又は請求項２に記載の屋内空間の検査方法。
4. 前記第３ステップにおいて、
   前記蓄電池の充電残量が予め定められている残量閾値に達すると、
   前記無人移動体は、撮像を中断して前記初期位置に帰還し、充電残量が不足する前記蓄電池が新たな蓄電池に交換された後に、次の撮像の対象となる前記損傷部位に移動してから撮像を再開する、
   請求項３に記載の屋内空間の検査方法。
5. 前記内壁面を撮像する際に、
   水平方向Ｈの位置を特定する情報及び鉛直方向Ｖの位置を特定する情報を撮像される前記内壁面にプロジェクションマッピングにより投影する、
   請求項1〜請求項４のいずれか一項に記載の屋内空間の検査方法。
6. 前記無人移動体は、前記無人移動体の動作を司る制御部と、前記地図データを記憶する地図データ記憶部と、撮像された前記画像を記憶する画像データ記憶部と、前記予定経路に関するデータを記憶する経路データ記憶部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記地図データに基づいて前記予定経路に関する予定経路データを生成して、前記経路データ記憶部に記憶し、かつ、
   前記充電残量が前記残量閾値に達すると、前記中断位置に関する中断位置データを前記経路データ記憶部に記憶する、
   請求項２に記載の屋内空間の検査方法。
7. 前記制御部は、
   前記無人移動体が実際に移動した経路についての実経路データを、前記経路データ記憶部に記憶する、
   請求項６に記載の屋内空間の検査方法。
8. 前記屋内空間の外部に、前記無人移動体の動作を制御する制御装置を備え、
   前記制御装置は、前記無人移動体の動作を司る制御部と、前記地図データを記憶する地図データ記憶部と、撮像された前記画像を記憶する画像データ記憶部と、前記予定経路に関するデータを記憶する経路データ記憶部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記地図データに基づいて前記予定経路に関する予定経路データを生成して、前記経路データ記憶部に記憶し、かつ、
   前記充電残量が前記残量閾値に達すると、前記中断位置に関する中断位置データを前記経路データ記憶部に記憶する、
   請求項２に記載の屋内空間の検査方法。
9. 前記制御部は、
   前記無人移動体が実際に移動した経路についての実経路データを、前記経路データ記憶部に記憶する、
   請求項８に記載の屋内空間の検査方法。

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