特開 2024-141493 検査システムおよび検査方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141493

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】検査システムおよび検査方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 3/20 20060101AFI20241003BHJP

   B64U 70/93 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 20/83 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 20/87 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 50/19 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 50/30 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 70/83 20230101ALI20241003BHJP

   B64U 101/31 20230101ALN20241003BHJP

【ＦＩ】

G01M3/20 L

B64U70/93

B64U20/83

B64U20/87

B64U50/19

B64U50/30

B64U70/83

B64U101:31

【審査請求】未請求

【請求項の数】18

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023053183

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】000149790

【氏名又は名称】株式会社大気社

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 暢規

【テーマコード（参考）】

2G067

【Ｆターム（参考）】

2G067AA14

2G067BB17

2G067BB40

2G067CC04

2G067DD17

2G067EE12

(57)【要約】

【課題】高所に設置されている構造物の検査を、比較的単純な制御で実施する。
【解決手段】床面上を走行可能な地上機２と、検査装置３１を有し、地上機２を発着可能な飛行体３と、を備え、床面に対して位置固定された所定の基準点に対する地上機２の相対位置である第一相対位置を特定する第一位置特定機能、および、地上機２に対する飛行体３の相対位置である第二相対位置を特定する第二位置特定機能、を実現可能である。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

床面上を走行可能な地上機と、
検査装置を有し、前記地上機を発着可能な飛行体と、
演算装置と、を備え、
前記演算装置が、
前記床面に対して位置固定された所定の基準点に対する前記地上機の相対位置である第一相対位置を特定する第一位置特定機能、および、
前記地上機に対する前記飛行体の相対位置である第二相対位置を特定する第二位置特定機能、を実現可能である検査システム。

【請求項2】

前記第一相対位置と前記第二相対位置とに基づいて、前記基準点に対する前記飛行体の相対位置である第三相対位置を特定する第三位置特定機能をさらに実現可能である請求項１に記載の検査システム。

【請求項3】

撮影装置をさらに備える請求項１に記載の検査システム。

【請求項4】

前記第一位置特定機能において、前記撮影装置が撮影した画像に基づいて前記第一相対位置を特定する請求項３に記載の検査システム。

【請求項5】

前記演算装置が、前記撮影装置が撮影した画像に基づいて前記地上機の通行可否を判定する通行判定機能をさらに実現可能である請求項３に記載の検査システム。

【請求項6】

前記撮影装置が前記飛行体に設けられている請求項３に記載の検査システム。

【請求項7】

前記撮影装置が前記検査装置を兼ねる請求項６に記載の検査システム。

【請求項8】

前記演算装置が、検査の対象物の位置を特定する対象物位置特定機能をさらに実現可能である請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項9】

前記演算装置が、前記飛行体の飛行可否を判定する飛行判定機能をさらに実現可能である請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項10】

前記地上機が前記飛行体に給電できる請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項11】

前記地上機が、複数の検査装置を保持可能であり、前記飛行体が、当該複数の検査装置から選択される少なくとも一つの検査装置を着脱自在である請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項12】

前記地上機と前記飛行体とを接続し、前記地上機から前記飛行体に給電する給電線をさらに備える請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項13】

前記地上機と前記飛行体とを接続する通信線をさらに備える請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項14】

前記飛行体を複数備え、
複数の前記飛行体が同一の前記地上機を発着する請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項15】

前記飛行体が、空気中において前記飛行体を飛行させうる浮力を生ずる浮力体を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項16】

前記飛行体が飛行しているときに警報を発する警報部を有する請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項17】

前記演算装置が、前記地上機および前記飛行体の少なくとも一つに搭載されている請求項１～７のいずれか一項に記載の検査システム。

【請求項18】

床面上を走行可能な地上機と、
検査装置を有し、前記地上機を発着可能な飛行体と、を備える検査システムを用いる検査方法であって、
前記飛行体を前記地上機に着機させた状態で、前記地上機を走行させて、検査の対象物の下方の検査地点に到達させる工程と、
前記検査地点において、前記床面に対して位置固定された所定の基準点に対する前記地上機の相対位置である第一相対位置を特定する工程と、
前記飛行体を飛行させて、前記対象物の検査を行う工程と、
前記検査を行ったときの、前記地上機に対する前記飛行体の相対位置である第二相対位置を特定する工程と、を含む検査方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査システムおよび検査方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建築等の現場において、施工途中および施工後に、機器設置状態や施工品質などの検査が必要になる場合がある。この類の検査を支援する装置が、種々提案されている。たとえば特開２０２２－１２８８４６号公報（特許文献１）には、周囲に存在する物体を検知するセンサを有し、検査対象の構造物を検知可能な位置まで自走する自走ロボットを用いる管理支援方法が開示されている。また、特開２０１９－７８０３３号公報（特許文献２）には、撮影装置が搭載された飛行体を備えるオフセット図作成支援システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１２８８４６号公報

【特許文献2】特開２０１９－７８０３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

空調機器等を対象とする検査を行う場合、建築物等の天井付近の構造物が検査対象となる。そのため、特許文献１に記載の技術では、検査対象物が地上を走行する自走ロボットから遠く、有効な検査を行えない場合があった。また、特許文献２に記載の技術では、配管等が複雑に設置されている天井付近において、飛行体の制御が難しく、かつ、飛行体が行方不明になった場合の捜索が困難である場合があった。さらに、特許文献２に記載の技術では、検査を継続できる時間が飛行体の航続時間に限られるため、こまめな充電が必要になって効率的な検査を行えない場合があった。

【0005】

そこで、高所に設置されている構造物の検査を比較的単純な制御で実施しうる検査システムおよび検査方法の実現が求められる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る検査システムは、床面上を走行可能な地上機と、検査装置を有し、前記地上機を発着可能な飛行体と、演算装置と、を備え、前記演算装置が、前記床面に対して位置固定された所定の基準点に対する前記地上機の相対位置である第一相対位置を特定する第一位置特定機能、および、前記地上機に対する前記飛行体の相対位置である第二相対位置を特定する第二位置特定機能、を実現可能であることを特徴とする。

【0007】

本発明に係る検査方法は、床面上を走行可能な地上機と、検査装置を有し、前記地上機を発着可能な飛行体と、を備える検査システムを用いる検査方法であって、前記飛行体を前記地上機に着機させた状態で、前記地上機を走行させて、検査の対象物の下方の検査地点に到達させる工程と、前記検査地点において、前記床面に対して位置固定された所定の基準点に対する前記地上機の相対位置である第一相対位置を特定する工程と、前記飛行体を飛行させて、前記対象物の検査を行う工程と、前記検査を行ったときの、前記地上機に対する前記飛行体の相対位置である第二相対位置を特定する工程と、を含むことを特徴とする。

【0008】

これらの構成によれば、検査の対象物の付近に移動させた地上機から飛行体を発着させるので、飛行体の飛行区域を地上機の直上の領域に限定しながら、高所に設置されている構造物の検査を行うことができる。また、飛行区域が限られることによって、飛行体の制御が比較的容易である。加えて、水平方向の移動を地上機が担うことによって、飛行体の飛行距離を抑制できるため、検査を継続できる時間を長くしやすい。

【0009】

以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。

【0010】

本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第一の実施形態に係る検査システムの概略を示す図である。

【図2】第一の実施形態に係る検査システムの構成図である。

【図3】第一の実施形態の変形例に係る検査システムの概略を示す図である。

【図4】第二の実施形態に係る検査システムの概略を示す図である。

【図5】第二の実施形態に係る検査システムの構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

〔第一の実施形態〕
本発明に係る検査システムおよび検査方法の第一の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る検査システムを、工事途中の施工現場の巡回監視に使用される検査システム１に適用した例について説明する。

【0013】

（検査システムの構成）
本実施形態に係る検査システム１は、地上機２、飛行体３、および外部演算装置４（演算装置の一例である。）を備える（図１、図２）。地上機２は、自律的に床面上を走行可能なロボットであり、本実施形態では四足歩行型ロボットである。飛行体３は、地上機２を発着可能なドローンであり、本実施形態では回転翼を有する回転翼型ドローンである。

【0014】

地上機２は、飛行体３が発着可能な発着ポート２１と、地上を走行する走行具２２と、警報を発することができる警報部２３と、地上機２の各部に電力を供給する電源２４と、地上機２の各部を制御する制御部２５と、本体部２６と、を有する。発着ポート２１は本体部２６の上面に設けられており、警報部２３、電源２４、および制御部２５は本体部２６に収容されている。走行具２２は四本の脚部２２ａがモータ（不図示）によって駆動されるものであり、脚部２２ａは本体部２６から下方（床面方向）に延びている。

【0015】

発着ポート２１は、飛行体３が発着可能な部位である。すなわち、飛行体３が発着ポート２１に着機でき、かつ、飛行体３が発着ポート２１から離機できる。発着ポート２１は、着機状態の飛行体３を固定する固定具（不図示）を有し、これによって、飛行体３を地上機２に着機させた状態で地上機２を走行させることができる。また、発着ポート２１は給電コイル（不図示）を有し、飛行体３に対して非接触で給電できる。

【0016】

警報部２３は、飛行体３が飛行しているときに警報を発する装置である。警報の態様は音、光、およびこれらの組合せ等の公知の態様から選択され、警報部２３は選択された警報を発することができる装置として実装される。すなわち警報部２３は、音による警報を発するアラームや、光による警報を発する警告灯、などでありうる。

【0017】

電源２４は、公知のバッテリである。ただし、電源２４は地上機２の各部に電力を供給する役割に加えて、飛行体３に電力を供給する役割も果たす。そのため電源２４は、地上機２と同程度の寸法および機能を有する同種のロボットに搭載される電源に比べて容量が大きいものであることが好ましい。

【0018】

制御部２５としては、この種のロボットを制御するために搭載される装置として通常使用されるものを使用できる。すなわち、地上機２の各部を制御するための演算処理を行う演算装置、制御に用いられるデータを記憶する記憶装置、および、外部機器と通信するための通信装置、などが制御部２５に含まれうる。

【0019】

飛行体３は、カメラ３１と、三次元カメラ３２と、地上機２の発着ポート２１に固定される被固定部３３と、飛行体３を飛行させる回転翼３４と、飛行体３の各部に電力を供給する電源３５と、飛行体３の各部を制御する制御部３６と、本体部３７と、を有する。被固定部３３は本体部３７の下面に設けられており、電源３５および制御部３６は本体部３７に収容されている。回転翼３４は、本体部３７の腕部に設けられている。

【0020】

カメラ３１は、飛行体３の周囲の可視光画像を撮影可能なカメラであり、公知のデジタルカメラを使用できる。カメラ３１は、二つの役割を果たす。カメラ３１の第一の役割は、施工現場の巡回監視を実現する検査装置である。検査システム１が目的とする巡回監視は、概して、カメラ３１によって定期的にまたは不定期に撮影された新旧の撮影画像を比較して、施工の進捗状況を把握するものである。また、カメラ３１の第二の役割は、検査システム１の制御に使用される画像を撮影する撮影装置である。かかる制御については後述する。このように本実施形態では、飛行体３に設けられたカメラ３１が、検査装置としての役割と撮影装置としての役割とを兼ねる。

【0021】

三次元カメラ３２は、飛行体３の周囲の三次元画像を撮影可能なカメラであり、公知の三次元カメラを使用できる。三次元カメラ３２によって撮影される三次元画像は、地上機２に対する飛行体３の相対位置の特定に利用される。

【0022】

被固定部３３は、地上機２の発着ポート２１に固定される部位である。着機状態の飛行体３の被固定部３３が発着ポート２１に固定されることで、地上機２が飛行体３を搭載して走行できるようになる。また、被固定部３３は受電コイル（不図示）を有し、地上機２から非接触で受電できる。加えて、被固定部３３が発着ポート２１に固定されたときに、地上機２（制御部２５）と飛行体３（制御部３６）との間で、データの授受が可能な無線通信が確立される。

【0023】

電源３５は、公知のバッテリであり、この種のドローンに通常使用されるものを使用できる。本実施形態では、飛行体３が地上機２に着機したときに給電を受けることができるので、電源３５の容量を過度に大きくすることなく、航続時間を比較的長くできる。

【0024】

制御部３６としては、この種のドローンを制御するために搭載される装置として通常使用されるものを使用できる。すなわち、飛行体３の各部を制御するための演算処理を行う演算装置、制御に用いられるデータを記憶する記憶装置、および、外部機器と通信するための通信装置、などが制御部３６に含まれうる。

【0025】

外部演算装置４は、地上機２および飛行体３の制御、およびカメラ３１が撮影した画像の処理を行う演算装置である。外部演算装置４として通常のコンピュータ等を使用することができる。すなわち外部演算装置４は、演算処理を行うＣＰＵなどの演算装置、制御に用いられるデータを記憶するハードディスクドライブ等の記憶装置、ならびに、地上機２および飛行体３と通信する通信装置、などを含みうる。

【0026】

（検査システムの機能および検査方法）
次に、本実施形態に係る検査システム１の諸機能を、検査方法の例示とともに説明する。以下では便宜上、各機能に係る演算処理を行う主体を、地上機２の制御部２５、飛行体３の制御部３６、および外部演算装置４のいずれであるのかを特定して説明するが、本発明において各機能を実現する主体の所在を限定するものではない。また、以下では、施工現場の天井付近に設置されている配管の有無を確認する検査を例として説明することとする。ここで、検査の対象となる配管、またはその設置予定箇所を、まとめて「対象物」と称する。

【0027】

なお、以下の諸機能において、カメラ３１によって撮影された画像が利用される。したがって諸機能における判断は、当該判断が行われた瞬間の状態に対する判断ではなく、カメラ３１によって画像が撮影された瞬間の状態に対する判断である。この点について、以下では注記しない。

【0028】

（１）検査方法の概要
天井付近の配管の有無を確認する例について、検査方法の概要を説明する。まず、飛行体３を地上機２に着機させた状態で地上機２を走行させて、対象物の下方の検査地点に到達させる。次に、カメラ３１による一回目の撮影を行う。この撮影は、飛行体３が地上機２に着機した状態で行われるものであり、撮影される画像（以下、第一画像と称する。）は地上機２の周囲を撮影した画像である。第一画像は、後述する第一位置特定機能において、地上機２の位置を表す第一相対位置を特定する際に使用される。

【0029】

続いて、飛行体３を飛行させて、対象物を撮影できる高さまで上昇させる。このとき、警報部２３が警報を発する。これは、飛行中の飛行体３の下に人が立ち入ることを避けるためである。

【0030】

飛行体３が飛行している状態で、カメラ３１による二回目の撮影を行う。このとき、撮影される画像（以下、第二画像と称する。）の範囲に、対象物が含まれるようにする。なお、一度の飛行で複数の画像を撮影してもよい。

【0031】

また、このとき同時に、三次元カメラ３２による三次元画像の撮影が行われる。具体的には、地上機２および対象物を撮影範囲に含めるように、三次元画像の撮影が行われる。なお、地上機２と対象物とを同時に撮影範囲に含めることが難しい場合は、両者を別々の三次元画像として撮影してもよい。

【0032】

なお、飛行体３が水平方向に移動する場合は、当該移動に応じて地上機２を移動させてもよい。すなわち、地上機２と飛行体３との水平方向の位置が常に一致するように制御が行われてもよい。

【0033】

第二画像が撮影された後に、飛行体３を地上機２に着機させる。このとき、被固定部３３が発着ポート２１に固定されて、地上機２から飛行体３への給電が開始される。また、第二画像および三次元画像に係るデータが、飛行体３から地上機２に転送される。その後、地上機２は、飛行体３を地上機２に着機させた状態で、他の検査対象または初期位置に移動する。

【0034】

第一画像、第二画像、および三次元画像は、外部演算装置４に転送され、外部演算装置４に蓄積される。この転送が行われる時期は任意であり、たとえば、各画像が撮影される都度、第二画像に係るデータが飛行体３から地上機２に転送された後、地上機２が初期位置に戻った後、などでありうる。同一の検査対象について撮影された新旧の第二画像を比較することによって、検査対象の配管が設置されているか否か、および、設置されている場合にその設置状態が適切であるか、を判定できる。この判定は、人為的に行われてもよいし、外部演算装置４等による演算処理として行われてもよい。

【0035】

（２）第一位置特定機能
第一位置特定機能は、地上機２が走行する床面に対して位置固定された所定の基準点に対する地上機２の相対位置である第一相対位置を特定する機能である。第一位置特定機能は、外部演算装置４によって実現される。第一相対位置は、たとえば、施工現場における三次元座標として特定されうる。この場合は、当該三次元座標系の原点が基準点にあたる。基準点は、床面に対して位置固定されている限りにおいて限定されず、上記の三次元座標系の原点のように実体物を伴わない仮想的な点であってもよいし、床面上に位置固定される実体物が基準点として取り扱われてもよい。また、絶対座標系（経度、緯度、高度）によって第一相対位置が表されてもよい。この場合は赤道と子午線との交点が基準点にあたり、当該基準点が移動することはないから、床面に対して位置固定された基準点に該当する。

【0036】

飛行体３が地上機２に着機した状態でカメラ３１によって撮影される画像は、地上機２の現在地の周囲を撮影した画像である。第一位置特定機能では、当該画像中に顕れる特徴点（たとえば、施工現場における構造物の角や配置などである。）と、あらかじめ外部演算装置４が記憶している施工現場のＣＡＤデータ上における当該特徴点と、を照合することによって、当該画像が撮影された時点における第一相対位置を特定する。

【0037】

（３）第二位置特定機能
第二位置特定機能は、地上機２に対する飛行体３の相対位置である第二相対位置を特定する機能である。第二位置特定機能は、外部演算装置４によって実現される。第二相対位置は、たとえば、地上機２の位置から飛行体３の位置へのベクトルとして特定される。

【0038】

飛行体３が飛行している状態で三次元カメラ３２によって撮影される三次元画像は、飛行中の飛行体３から見た地上機２を含むものであるので、当該三次元画像が撮影した時点における地上機２と飛行体３との位置関係を、当該三次元画像に基づいて特定できる。第二位置特定機能では、三次元画像中に顕れる地上機２に基づいて、当該三次元画像が撮影された時点における第二相対位置を特定する。

【0039】

（４）第三位置特定機能
第三位置特定機能は、第一位置特定機能によって特定される第一相対位置と、第二位置特定機能によって特定される地上機２に対する第二相対位置と、に基づいて、上記の基準点に対する飛行体３の相対位置である第三相対位置を特定する機能である。第三位置特定機能は、外部演算装置４によって実現される。上記に例示したように、第一相対位置が施工現場における三次元座標として特定され、第二相対位置が地上機２の位置から飛行体３の位置へのベクトルとして特定されている場合は、第一相対位置を表す三次元座標に、第二相対位置を表すベクトルを加算すれば、第三相対位置が特定される。

【0040】

（５）対象物位置特定機能
対象物位置特定機能は、検査の対象物の位置を特定する機能であり、外部演算装置４によって実現される。本実施形態では、対象物を含む三次元画像に基づいて、地上機２に対する対象物の相対位置（対象物および地上機２が同一の三次元画像に写っている場合。）、または飛行体３に対する対象物の相対位置（対象物および地上機２が別々の三次元画像に写っている場合。）を特定できる。また、第一相対位置および第三相対位置（基準点に対する地上機２および飛行体３の相対位置）がすでに特定されている。したがって、第一相対位置または第三相対位置と、地上機２または飛行体３に対する対象物の相対位置と、に基づいて、基準点に対する対象物の相対位置を特定できる。

【0041】

上記の通り、第一位置特定機能、第二位置特定機能、第三位置特定機能、および対象物位置特定機能は、いずれも外部演算装置４によって実現される。ここで、第一画像、第二画像、および三次元画像の外部演算装置４への転送が撮影の都度行われる場合以外は、第二画像が撮影される時期と、外部演算装置４が各画像を取得する時期とが異なることになる。この場合、第一位置特定機能、第二位置特定機能、第三位置特定機能、および対象物位置特定機能は、第二画像が撮影された瞬間に行われるのではなく、各画像が外部演算装置４に転送された後に事後的に行われることになる。本実施形態において行われる巡回監視は、たとえば一日程度の期間に行われた施工の実績を把握する等の目的で行われるので、即時の検査を行う性質のものではなく、位置の特定が事後的に行われることに差し支えはない。なお、事後的に特定された各相対位置は、対象物を撮影した第二画像に関連付けられて、外部演算装置４に記憶される。

【0042】

（６）通行判定機能
続いて、地上機２または飛行体３の移動中に実現される機能について説明する。通行判定機能は、カメラ３１が撮影した画像に基づいて地上機２の通行可否を判定する機能である。通行判定機能は、地上機２の走行中に、制御部２５によって実現される。

【0043】

制御部２５は、まず、地上機２の走行中にカメラ３１によって撮影された画像に基づいて、地上機２の進路上の障害物や狭窄部等を認識する。なお、地上機２が走行する際は飛行体３が地上機２に着機しているため両者が近接しており、地上機２（制御部２５）と飛行体３（制御部３６）との間のデータの授受が妨げられにくい状態にあるので、カメラ３１が撮影した画像が即時に地上機２に転送され、制御部２５がこれを利用できる。

【0044】

制御部２５は、次に、飛行体３が着機している地上機２の寸法や可動範囲等を考慮して、画像に基づいて認識された障害物等が地上機２の通行を妨げるか否かを判定する。地上機２の通行が妨げられないと判定した場合は地上機２の走行を継続し、地上機２の通行が妨げられると判定した場合は、可能であれば障害物等を回避する回避行動（進路の変更など）を取り、回避行動が不可能な場合は地上機２の走行を停止する。なお、このとき、警報部２３から警報を発して、検査システム１の管理者等に地上機２が走行できない状態にあることを知らせてもよい。

【0045】

（７）飛行判定機能
飛行判定機能は、飛行体３の飛行可否を判定する機能である。飛行判定機能は、飛行体３の飛行中に、制御部３６によって実現される。なお、この機能の実現の根拠として利用される情報は限定されず、たとえば、カメラ３１によって撮影された画像、三次元カメラ３２によって撮影された三次元画像、飛行体３の周囲の風速、などが例示される。

【0046】

（検査システムの作用効果）
以上の機能を実現することで、対象物について撮影した画像（第二画像）を得るとともに、当該画像が撮影された際の地上機２、飛行体３、および対象物の所定の基準点に対する相対位置を特定することができる。この撮影を定期的にまたは不定期に複数回行い、撮影された新旧の撮影画像を比較することで、施工の進捗状況を把握できる。また、対象物の相対位置が特定されることから、それぞれの画像について、施工現場のどの位置を撮影したものであるのかを特定でき、したがって把握される施工の進捗状況が施工現場のいずれの位置についてのものであるのかを特定できる。

【0047】

また、対象物の撮影を飛行体３が行うため、天井付近の対象物について、作業員が脚立等を用いて直接に撮影する必要がない。また、飛行体３の飛行区域が地上機２の直上の領域に限られるため、飛行体３の水平方向の移動は限定的である。そのため、配管等を回避するための飛行体３の制御が比較的容易になる。加えて、仮に飛行体３が制御不能に陥る等して天井付近において行方不明になった場合であっても、飛行区域が限られているため発見が容易である。さらに、通行判定機能および飛行判定機能を実現することで、地上機２および飛行体３の往来が妨げられる自体を未然に防ぎやすい。

【0048】

なお、検査システム１は、天井付近の対象物に限らず、床面付近の対象物も検査対象とすることができる。この場合は、飛行体３が地上機２に着機した状態のままでカメラ３１による撮影を行うとともに、第一位置特定機能および対象物位置特定機能を実現して対象物の位置を特定すればよい。飛行体３が地上機２に着機しており、両者の位置を同一視できることから、第二位置特定機能および第三位置特定機能を実現する必要はない。

【0049】

（変形例）
変形例に係る検査システム１Ａでは、一基の地上機２Ａに二基の飛行体３が発着する構成としてある（図３）。なお、二基の飛行体３が同時に着機した状態で地上機２Ａが走行できるように、発着ポート２１が二つ設けられている。この構成では、二基の飛行体３が交替で飛行することによって、飛行体３が一基の場合に比べて天井付近などの高所における稼働時間を長くすることができる。天井付近の構造物が複雑な場合や検査対象の構造物が多い場合などに比較的長い時間の飛行を要する場合があるが、このような場合には検査システム１Ａのように複数の飛行体３を備える構成が有利である。

【0050】

また、変形例に係る検査システム１Ａでは、二基の飛行体３が連携して行う検査を行いやすい。たとえば、二基の飛行体３に、センサを有する渡り線の両端を保持して飛行させ、当該センサを検査装置として利用する検査を行ってもよい。

【0051】

〔第二の実施形態〕
本発明に係る検査システムおよび検査方法の第二の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る検査システムを、工事が完了した施工現場の品質検査に使用される検査システム５に適用した例について説明する。

【0052】

（検査システムの構成）
本実施形態に係る検査システム５は、地上機６、飛行体７、および外部演算装置８（演算装置の一例である。）を備える（図４，図５）。地上機６は、自律的に床面上を走行可能なロボットであり、本実施形態では車両型ロボットである。飛行体７は、地上機６を発着可能なドローンであり、本実施形態では浮力体を有する飛行船型ドローンである。

【0053】

地上機６は、飛行体７が発着可能な発着ポート６１と、発着ポート６１と飛行体７とを接続する係留線６２と、地上を走行する走行具６３と、地上機６の各部に電力を供給する電源６４と、地上機２の各部を制御する制御部６５と、複数の検査装置（後述する。）を保持するツールホルダ６６と、本体部６７と、を有する。発着ポート６１およびツールホルダ６６は本体部６７の上面に設けられており、電源６４および制御部６５は本体部６７に収容されている。走行具６３は無限軌道６３ａがモータ（不図示）によって駆動されるものであり、無限軌道６３ａは本体部６７の側面下部に装着されている。

【0054】

発着ポート６１、電源６４、および制御部６５の構成は、第一の実施形態における発着ポート２１、電源２４、および制御部２５と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【0055】

係留線６２は、発着ポート６１と飛行体７（被固定部７３）とを接続する線状の部材である。係留線６２は、地上機６から飛行体７に給電する給電線６２ａと、地上機６と飛行体７とをデータ通信可能に接続する通信線６２ｂと、を含む。なお、係留線６２の巻取装置（不図示）が本体部６７に内蔵されている。

【0056】

ツールホルダ６６は、複数の検査装置を保持するものであり、たとえば産業用ロボット等に使用される類のツールホルダを使用できる。本実施形態では、飛行体７に装着される検査装置である気流検査装置７１ａ、ガス検査装置７１ｂ、およびガス採取装置７１ｃのうち使用されていないものが、ツールホルダ６６に保持される。

【0057】

飛行体７は、ツールチェンジャ７１と、レーザーセンサ７２と、地上機６の発着ポート６１に固定される被固定部７３と、飛行体７を飛行させうる浮力を生ずる浮力体７４と、飛行体７の各部を制御する制御部７５と、本体部７６と、を有する。被固定部７３は本体部７６の下面に設けられており、前述の通り係留線６２を介して地上機６（発着ポート６１）と接続されている。制御部７５は、本体部７６に収容されている。浮力体７４は、本体部７６の上面に接続されている。

【0058】

制御部７５の構成は、第一の実施形態における制御部３６と概ね同様である。ただし本実施形態では、制御部７５が外部演算装置８と直接に通信することがない構成としてある。

【0059】

ツールチェンジャ７１は、気流検査装置７１ａ、ガス検査装置７１ｂ、およびガス採取装置７１ｃから選択される一つの検査装置を着脱自在に把持できる装置であり、たとえば産業用ロボット等に使用される類のツールチェンジャを使用できる。ツールチェンジャ７１は、飛行体７が地上機６に着機しているときに、ツールホルダ６６に保持されている検査装置のうちの一つを把持する。すなわちツールチェンジャ７１が把持する検査装置によって、飛行体７が実施できる検査が変わる。

【0060】

気流検査装置７１ａは、温度計、湿度計、および風速計を含み、飛行体７の周囲の温度、湿度、および風速を測定可能である。ガス検査装置７１ｂは、飛行体７の周囲におけるガス漏れの有無を検査できる装置である。ガス検査装置７１ｂの仕様は、検知対象とするガスの種類によって適宜選択されうる。ガス採取装置７１ｃは、飛行体７の周囲に存在するガスをサンプルとして採取できる装置である。なお、ガス採取装置７１ｃは自身が検査を行うものではないが、検査に供される試料を採取するという意味で、検査装置にあたる。これらの検査装置として、いずれも公知の仕様の装置を用いることができる。

【0061】

レーザーセンサ７２は、レーザー光を用いて飛行体７の周囲の物体を検知できるセンサであり、公知のレーザーセンサを使用できる。レーザーセンサ７２の検出結果は、地上機６に対する飛行体７の相対位置の特定に利用される。

【0062】

浮力体７４は、飛行体７が飛行するための駆動力を浮力によって与えるものである。浮力体７４は、具体的には、空気より密度が小さい気体（たとえばヘリウムガスである。）が封入された気球である。浮力体７４が受ける浮力が、飛行体７が受ける重力を上回るため、飛行体７は、固定されていない場合は上昇する。

【0063】

なお、浮力体７４は、検査システム５の起動当初から気体が封入されている態様であってもよいし、飛行体７が飛行する直前に気体が充填される態様であってもよい。前者の場合は地上機６に充填装置を設ける必要がないため地上機６の構成を単純化する点で有利であり、後者の場合は飛行体７が地上機６に着機した状態で地上を走行する際の検査システム５の体積を抑制できるため地上での移動を行いやすい点で有利である。本実施形態では前者の構成を前提として説明する。

【0064】

飛行体７は、係留線６２に接続されている。これによって飛行体７は、給電線６２ａを介して地上機６から給電を受けることができる。より詳細には、給電線６２ａを通じて被固定部７３に供給された電力が、飛行体７の各部に配電される。そのため飛行体７には電源が搭載されていない。また、飛行体７は、通信線６２ｂを介して地上機６と通信可能である。

【0065】

外部演算装置８の構成は、第一の実施形態における外部演算装置４と同様であるので、ここでは説明を省略する。

【0066】

（検査システムの機能および検査方法）
次に、本実施形態に係る検査システム５の諸機能を、検査方法の例示とともに説明する。なお、第一の実施形態に係る機能及び検査方法の説明と同様に、本発明において各機能を実現する主体の所在は限定されない。

【0067】

（１）検査方法の概要
本実施形態に係る検査システム５は、気流検査装置７１ａ、ガス検査装置７１ｂ、およびガス採取装置７１ｃにそれぞれ対応する三つの検査を行うことができる。

【0068】

第一の検査は天井付近の温度、湿度、および風速の測定であり、検査装置として気流検査装置７１ａが使用される。たとえば天井付近に空調機が設置された場合に、温度等の測定をもって、空調機が想定通りの性能を発揮しているか否かを確認できる。この検査は、工事が完了した施工現場の品質検査の一種である。

【0069】

ツールチェンジャ７１が気流検査装置７１ａを把持した状態で、発着ポート６１の固定具による飛行体７（被固定部７３）の固定を解除すると、飛行体７が飛行可能な状態になる。この状態で、係留線６２を徐々に送り出すと、飛行体７が浮力体７４の浮力によって浮上する。

【0070】

飛行体７が検査対象の天井付近まで上昇したら、気流検査装置７１ａを運転して温度、湿度、および風速を測定する。測定された温度、湿度、および風速の値は、通信線６２ｂを介して即時に地上機６へ転送される。

【0071】

天井付近の温度等の測定が完了したら、係留線６２を引き込んで飛行体７を降下させ、地上機６に着機させる。飛行体７の着機後、地上機６および飛行体７を他の場所に移動させて他の場所の検査を行ってもよいし、同じ場所において検査装置を交換して他の検査を行ってもよい。

【0072】

第二の検査は、天井付近のガス漏れ検査であり、検査装置としてガス検査装置７１ｂが使用される。この検査は、天井付近に敷設されている配管を流通するガス（たとえば都市ガスなど）の漏洩の有無を検査し、漏洩がない場合に当該配管の施工が適切であると判断するものである。この検査も、工事が完了した施工現場の品質検査の一種である。

【0073】

ツールチェンジャ７１が把持する検査装置がガス検査装置７１ｂであること、および、天井付近で測定される測定値がガス濃度であること、の他は、上記の気温等の測定と同様である。すなわち、飛行体７を天井付近へ浮上させて、ガス濃度の測定を行い、飛行体７を降下させる。

【0074】

第三の検査は、天井付近のガス採取検査であり、検査装置としてガス採取装置７１ｃが使用される。この検査は、第二の検査においてガス漏れが検出された場合等に、天井付近のガスを採取して詳細な分析を行うためのものである。この検査も、工事が完了した施工現場の品質検査の一種である。

【0075】

ツールチェンジャ７１が把持する検査装置がガス採取装置７１ｃであること、および、天井付近で測定を行う替わりにガスの採取を行うこと、の他は、上記の気温等の測定と同様である。すなわち、飛行体７を天井付近へ浮上させて、ガスの採取を行い、飛行体７を降下させる。

【0076】

なお、いずれの検査においても、第一の実施形態における三次元画像の撮影と同様に、飛行体７の飛行前および飛行中に、レーザーセンサ７２によるスキャンが行われる。飛行中のスキャンにおいては、スキャン範囲に地上機６が含まれるようにする。

【0077】

また、第一の検査および第二の検査において検査装置が取得した測定値、および、各検査におけるレーザーセンサ７２のスキャンデータが、外部演算装置８に転送される。この転送が行われる時期は任意である。転送された測定値は、測定対象とした箇所における施工の品質の判定に使用される。この判定は、人為的に行われてもよいし、外部演算装置８等による演算処理として行われてもよい。

【0078】

（２）第一位置特定機能および第二位置特定機能
第一位置特定機能および第二位置特定機能について、カメラ３１が撮影した画像を用いる替わりにレーザーセンサ７２によるスキャンデータを用いるほかは、概ね第一の実施形態と同様である。すなわち、飛行体７の飛行前に取得したスキャンデータ（以下、第一スキャンデータと称する。）における特徴点と、あらかじめ外部演算装置８が記憶している施工現場のＣＡＤデータ上における当該特徴点と、を照合することによって、第一スキャンデータが取得された時点における第一相対位置（基準点に対する地上機６の相対位置）を特定する。また、飛行体７の飛行中に取得したスキャンデータ（以下、第二スキャンデータと称する。）に基づいて、第二スキャンデータが取得された時点における第二相対位置（地上機６に対する飛行体７の相対位置）を特定する。なお、第一の実施形態と同様に、第三位置特定機能および対象物位置特定機能を実現することも可能である。

【0079】

（検査システムの作用効果）
本実施形態に係る検査システム５の、第一の実施形態に係る検査システム１と異なる作用効果について説明する。まず、飛行体７の周囲の気流を乱しにくい点が挙げられる。飛行体７を浮上させる駆動力を浮力体７４が担っていることによって、回転翼等の動的な装置を用いる場合に比べて、飛行体７の周囲の空気の流れが穏やかである。そのため、気流の影響を受けやすい測定値（たとえば温度、湿度、および風速など）を正確に測定しやすい。

【0080】

また、地上機６と飛行体７とが係留線６２によって接続されているので、飛行体７に電源を搭載する必要がない。これによって飛行体７の重量を抑制できるので、飛行体７の航続時間を長くしやすい。すなわち、連続的な検査に有利である。また、地上機６に搭載した電源６４から飛行体７に給電するから、電源６４は飛行体７の飛行を前提とした制約を受けない。そのため、電源６４の大型化が容易であり、このことも連続的な検査に有利に働く。

【0081】

さらに、ツールホルダ６６とツールチェンジャ７１とを有することによって、一組の地上機６および飛行体７が、複数の種類の検査を実施できる。そのため、複数の種類の検査を要する施工現場等の検査を効率よく実施できる。

【0082】

〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る検査システムおよび検査方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

【0083】

上記の実施形態では、地上機が四足歩行型ロボットである例（第一の実施形態）および
無限軌道を有する車両型ロボットである例（第二の実施形態）について説明した。しかしこれらは例示に過ぎず、本発明に係る地上機が地上を移動する態様は限定されない。ただし、本発明が工事途中の施工現場の検査に使用される場合、地上機が走行する範囲に窪み、突起、障害物などが存在する場合が少なくない。そのため地上機は、障害物等が存在しても走行しやすい類の走行具を有することが好ましく、四足歩行型ロボットおよび無限軌道を有する車両型ロボットは、その具体例だといえる。

【0084】

上記の実施形態では、飛行体が回転翼型ドローンである例（第一の実施形態）および飛行船型ドローンである例（第二の実施形態）について説明した。しかしこれらは例示に過ぎず、本発明に係る飛行体が飛行する態様は限定されない。なお、飛行体の飛行の態様は、飛行体に搭載される検査装置を用いて行われる検査の内容を考慮して決定されうる。

【0085】

上記の実施形態では、検査装置がカメラ３１である例（第一の実施形態）、ならびに、気流検査装置７１ａ、ガス検査装置７１ｂ、およびガス採取装置７１ｃから選択される一つの検査装置である例（第二の実施形態）について説明した。しかし、本発明に係る検査装置は任意である。かかる検査装置として、上記に例示したものも含め、撮影装置、気流検査装置、ガス検査装置、ガス採取装置、液採取装置、酸素濃度計、液位計、水準器、照度計、粒子分布測定器、などが例示されるが、これらに限定されない。

【0086】

本発明に係る検査システムによって実施されうる検査の例として、機器の型番の確認、機器の設置の有無、配置、および設置姿勢などの確認、配管および配線の接続の有無、経路、勾配などの確認、断熱施工の有無および状態の確認、振れ止め施工の有無および適否の確認、防火区画貫通処理の有無の確認、計器の指示値や機器の運転状態表示等の確認、機器や配管などの温度の確認、サイトグラス撮影による配管内の流通状態、燃焼室内の燃焼状態、液漏れの有無などの確認、ガス漏れの有無の確認、検査員立ち入り前の酸素濃度測定、タンク等の液位確認、液やガスなどのサンプル採取、環境温度測定、環境湿度測定、照度測定、風速測定、風速分布測定、施工写真撮影、などが挙げられるが、これらに限定されない。

【0087】

上記の各実施形態における、地上機の態様、飛行体の態様、および検査装置の態様、の組合せは一例にすぎず、これらの三者の態様は任意に組み合わされうる。たとえば、第一の実施形態において例示した四足歩行型ドローンを地上機として、第二の実施形態において例示した飛行船型ドローンを飛行体としてもよく、さらにこのとき飛行体に搭載される検査装置が任意に選択されうる。

【0088】

上記の実施形態では、地上機および飛行体がそれぞれ演算装置を備え、かつ、これらと別体の外部演算装置を有する検査システムを例として説明した。しかし本発明において、演算装置が地上機または飛行体に搭載されているか、これらと別体で設けられているかは任意である。すなわち、第一位置特定機能および第二位置特定機能を実現できる限りにおいて、演算装置の構成および配置を任意に選択できる。

【0089】

上記の実施形態では、第一位置特定機能について、カメラ３１を用いる例（第一の実施形態）およびレーザーセンサ７２を用いる例（第二の実施形態）について説明した。しかし本発明において、第一位置特定機能を実現するための具体的な方式は限定されない。第一位置特定機能の態様として、たとえば、ＬｉＤＡＲセンサの検出値に基づく自己位置推定および環境地図作成（ＳＬＡＭ）を用いる態様が例示される。

【0090】

上記の実施形態では、第二位置特定機能について、三次元カメラ３２を用いる例（第一の実施形態）およびレーザーセンサ７２を用いる例（第二の実施形態）について説明した。しかし本発明において、第二位置特定機能を実現するための具体的な方式は限定されない。第二位置特定機能の態様として、たとえば、飛行体の水平方向の位置を維持する公知の技術（原点マーカーとカメラとの組合せなど）と、飛行体の高度を特定する公知の技術（高度計など）とを組合せて、地上機に対する飛行体の相対位置を特定する態様が例示される。また、地上機の側から飛行体の相対位置を把握するための装置として、たとえばカメラや超音波センサなどが搭載されてもよい。

【0091】

上記の第一の実施形態では、検査システム１が、第三位置特定機能、対象物位置特定機能、通行判定機能、および飛行判定機能を実現可能である構成を例として説明した。しかし本発明において、これらの機能の一部または全部を実現できなくてもよい。

【0092】

上記の第一の実施形態では、飛行体３が地上機２に着機しているときに、地上機２から飛行体３に給電される構成を例として説明した。しかし本発明において、地上機から飛行体に対する給電の可否は任意である。

【0093】

上記の第一の実施形態では、地上機２が警報部２３を有する構成を例として説明した。しかし本発明において、警報部の有無は任意である。また、飛行体が警報部を有する構成としてもよい。

【0094】

上記の第二の実施形態では、地上機６と飛行体７とが給電線６２ａおよび通信線６２ｂを含む係留線６２によって接続されている構成を例として説明した。しかし本発明において、給電線および通信線の有無は、それぞれ独立して任意である。また、これらの有無は、地上機および飛行体の態様と無関係に選択されうる。たとえば、第一の実施形態において例示した回転翼型ドローンを飛行体とする場合に、給電線および通信線の一方または双方を設けてもよい。

【0095】

その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0096】

〔第一の実施形態〕
１ ：検査システム
２ ：地上機
３ ：飛行体
３１ ：カメラ
１Ａ ：検査システム（変形例）
２Ａ ：地上機（変形例）
〔第二の実施形態〕
５ ：検査システム
６ ：地上機
７ ：飛行体
７１ ：ツールチェンジャ
７１ａ ：気流検査装置
７１ｂ ：ガス検査装置
７１ｃ ：ガス採取装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】