JP2019093868A

JP2019093868A - 無人飛行体の制御方法

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Publication number: JP2019093868A
Application number: JP2017224201A
Authority: JP
Inventors: 勝久真壁; Katsuhisa Makabe; 清江本; Kiyoshi Emoto; 谷口　正和; Masakazu Taniguchi; 正和谷口; 大原　久征; Hisamasa Ohara; 久征大原
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2017-11-22
Filing date: 2017-11-22
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-22
Also published as: JP6954044B2

Abstract

【課題】無人飛行体を用いた架空電線の点検業務において、飛行距離や飛行時間を確保しつつ必要な情報を効率よく収集する。【解決手段】無人飛行体３は、飛行制御装置２５０、環の一部を開閉可能な環状のリング体４１１、電流発生装置４１、リング開閉装置４２、及び電力供給装置を備える。無人飛行体は、リング体の環の内側に架空電線２を収容して電磁誘導作用により生じる電流に基づく電力を推力発生装置又は飛行制御装置に供給する。２つの無人飛行体をケーブルで接続し、ケーブルの途中に枠体を設け、枠体に一つ以上の撮影装置を設ける。２つの無人飛行体は、枠体の内側に架空電線を収容するとともにリング体の環の内側に架空電線を収容した状態で架空電線に沿って飛行する。枠体に設けた撮影装置や無人飛行体に設けた撮影装置により、架空電線の様々な方向から情報を取得する。【選択図】図９

Description

本発明は、無人飛行体の制御方法に関する。

特許文献１には、「停電せず、低コストに架空送電線を点検する」、「架空地線に設置され、当該架空地線よりも低い位置に架設される送電線を撮影する送電線撮影装置であって、前記送電線撮影装置を前記架空地線に沿って移動させる移動手段と、前記送電線を撮影する撮影手段と、を備える」と記載されている。

特許文献２には、「架空電線のグランドワイヤに流れる架空電線からの誘導電流をとり出し、直流変換して蓄電池を充電し、蓄電池を電源として利用する。」、「架空電線のグランドワイヤには電流とり出し用としてグランドワイヤを１次巻線とする電流変成器を設け、電流変成器はグランドワイヤに沿って長形状に設け、グランドワイヤに流れる架空電線の誘導電流をとり出す」と記載されている。

特許文献３には、配電線を内挿するコアと、このコアに巻回された二次巻線（一次巻線は、測定対象の配電線が相当）を備えて構成された電源用ＣＴについて記載されている。

特許文献４には、「複数のドローンにより構成されるドローン群に対して、給電ケーブルを用いて複数のドローンに電力の供給を行う」、「ドローン群は、モータ手段を駆動制御することにより飛行姿勢制御を行うことが可能な複数のドローンと、複数のドローンの隣接するドローン同士を接続して、複数のドローンをネットワーク状に接続する有線ケーブルと、複数のドローンの少なくとも１つのドローンに一端が接続される給電ケーブルと、給電ケーブルの他端側に接続され、地上に配置される電力供給手段とを有する。ドローン群では、電力供給手段から給電ケーブルおよび有線ケーブルを通じて、複数のドローンを駆動するための電力が、電力供給手段から各ドローンへと供給される。」と記載されている。

非特許文献１には、架空地線に流れる誘導電流を活用した航空障害灯用電源装置について記載されている。

特開２０１３−６２９４６号公報特開昭４９−９５１５９号公報特開２００４−１０３７９１号公報特開２０１７−５２３８９号公報 "電気学術論文誌Ｂ"、「架空地線に流れる誘導電流を活用した航空障害灯用電源装置の開発」、公開日 2008/12/19 、121巻8号、山口達史, 長沼修, 松岡正憲, 高野誠治, 前崎恒司, 友永和之, 中村浩、一般社団法人電気学会、光電気東京電力

無人飛行体（ドローン等）を利用した架空電線の点検業務においては、蓄電装置（バッテリ）の容量と重量により飛行距離や飛行時間が制限されてしまうことが課題となる。また例えば、架空電線の点検業務においては、架空電線の様々な方向からの情報を効率よく収集する必要がある。

本発明はこうした背景に鑑みてなされたものであり、無人飛行体を用いた架空電線の点検業務において、飛行距離や飛行時間を確保しつつ必要な情報を効率よく収集することが可能な無人飛行体の制御方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明のうちの一つは、推力発生装置と、前記推力発生装置を制御する飛行制御装置と、環の一部を開閉可能な環状のリング体、及び前記リング体に巻回された導電コイルを有する電流発生装置と、前記リング体の前記環の一部を開閉するリング開閉装置と、前記導電コイルに生じる電流に基づく電力を前記推力発生装置又は前記飛行制御装置に供給する電力供給装置と、を備えた無人飛行体の制御方法であって、２つの前記無人飛行体をケーブルを介して接続し、前記ケーブルの途中にその下方の一部が開口する略環状の枠体を設け、前記枠体に少なくとも一つ以上のセンサを設け、前記２つの無人飛行体が、編隊飛行して架空電線に接近するステップ、飛行しつつ前記枠体の内側に前記開口から前記架空電線を収容するステップ、飛行しつつ夫々の前記リング体の前記環の一部を開いて夫々の前記環の内側に架空電線を収容するステップ、飛行しつつ夫々の前記リング体の前記環の一部を閉じるステップ、及び、前記架空電線を流れる電流の電磁誘導作用により前記導電コイルに生じる電流に基づく前記電力を前記推力発生装置又は前記飛行制御装置に供給するステップ、前記枠体の内側に前記架空電線を収容するとともに前記リング体の前記環の内側に前記架空電線を収容した状態で前記架空電線に沿って飛行するステップ、を実行する。

本発明によれば、架空電線を流れる電流の電磁誘導作用により導電コイルに生じる電流に基づく電力を推力発生装置又は飛行制御装置に供給するので、無人飛行体は、飛行しつつ架空電線から電力供給を受けることができ、無人飛行体の飛行距離や飛行時間を延ばすことができる。また２つの無人飛行体をケーブルで接続し、ケーブルの途中にその下方の一部が開口する略環状の枠体を設け、上記枠体に少なくとも一つ以上のセンサ（撮影装置等）を設け、上記枠体の内側に架空電線を収容するとともにリング体の環の内側に架空電線を収容した状態で架空電線に沿って飛行するようにしたので、枠体に設けられた一つ以上のセンサから架空電線に関する情報を取得することができる。また枠体に複数のセンサを設けることで、架空電線に関する情報を架空電線の様々な方向から取得することができる。また無人飛行体に搭載されている撮影装置と併せて、多様な方向から架空電線に関する情報を取得することができる。このように本発明によれば、無人飛行体を用いた架空電線の点検業務において、飛行距離や飛行時間を確保しつつ必要な情報を効率よく収集することができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記センサの少なくとも一つを、前記架空電線が前記枠体の内側に収容されている状態で前記架空電線よりも低い位置となるように前記枠体に設ける。

本発明によれば、架空電線よりも低い位置から架空電線に関する情報を取得することができ、無人飛行体に搭載されたセンサだけでは取得できない情報を取得することができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記センサは撮影装置であり、前記撮影装置を、撮影範囲に前記架空電線が含まれるように前記枠体に設ける。

このようにセンサとして撮影装置を設けることで、架空電線を様々な方向から撮影することができ、必要な情報を効率よく収集することができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記ケーブルに沿って、前記無人飛行体から前記センサの駆動電力を供給するための電力供給線を設ける。

このようにケーブルに沿って、無人飛行体からセンサの駆動電力を供給するための電力供給線を設けることで、センサの駆動時間を延ばすことができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記ケーブルに沿って、前記無人飛行体に設けられた電子機器と前記センサとが通信するための通信線を設ける。

このようにケーブルに沿って、無人飛行体に設けられた電子機器とセンサとが通信するための通信線を設けることで、例えば、無人飛行体からセンサを制御することができる。またセンサによって取得された情報を無人飛行体に送ることができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記枠体を、前記ケーブルの重心位置の近傍に取り付ける。

このように枠体をケーブルの重心位置の近傍に取り付けることで、飛行中に枠体やケーブルの挙動を安定させることができ、２つの無人飛行体を安全に飛行させることができる。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記電流発生装置は、貫通型の変流器を用いて構成される。

本発明の他の一つは、上記無人飛行体の制御方法であって、前記２つの無人飛行体のうちのいずれかは、前記飛行制御装置が設けられる台座部と、前記台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、前記推力発生装置が設けられる複数のアームと、前記台座部の下方に延出して設けられる複数の脚支柱と、を備え、前記電流発生装置は、前記複数の脚支柱によって囲まれる空間に、前記環の一部を下方に向けて設けられる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、無人飛行体を用いた架空電線の点検業務において、飛行距離や飛行時間を確保しつつ必要な情報を効率よく収集することができる。

無人飛行体の正面図である。無人飛行体を正面斜め上方から眺めた斜視図である。電流発生装置の構造及び原理を説明する図である。無人飛行体のハードウェア構成（ブロック図）並びに送信機を示す図である。制御回路が備える機能（ソフトウェア構成）を示す図である。充電制御装置の構成（ハードウェア構成）を示す図である。２つの無人飛行体により架空電線の点検業務を行う際の様子を説明する図である。２つの無人飛行体及び枠体を架空電線に結合する様子を説明する図である。無人飛行体が飛行しながらリング体の内側に架空電線を収容する手順を説明する図である。２つの無人飛行体及び枠体が架空電線に結合している様子を示す図である。飛行制御処理を説明するフローチャートである。

以下、発明を実施するための形態について説明する。尚、以下の説明において、同一の又は類似する構成について共通の符号を付して説明を省略することがある。

図１及び図２に本発明の一実施形態として説明する無人飛行体３の外観を示している。図１は無人飛行体３の正面図、図２は無人飛行体３を正面斜め上方から眺めた斜視図である。

無人飛行体３は、例えば、マルチコプタ（バイコプタ（bicopter）トリコプタ（tricopter）、クアッドコプタ(quadcopter）、ヘキサコプタ（hexacopter）、オクトコプタ（octocopter）等）、ヘリコプタ、飛行機、飛行ロボット等である。以下の説明において、無人飛行体３は、遠隔制御による飛行が可能であり、かつ、自律制御機構を備えて自律飛行が可能なクアッドコプタであるものとする。尚、後述するように、本実施形態では、２つの無人飛行体３を編隊飛行させる。

無人飛行体３は、その基本骨格（フレーム）として、台座部３１と、台座部３１から＋ｙ方向を基準として、夫々、４５°、１３５°、２２５°、３１５°の角度で水平方向に延出する４つのアーム３２と、台座部３１の下方（−ｚ方向）に延出して設けられる脚部３３（後述の脚支柱３３１，水平脚３３２を含む。スキッドとも称される。）と、を備える。アーム３２や脚部３３は、例えば、筒状（円筒状、角筒状等）やトラス状の部材を用いて構成される。これらは例えば樹脂や金属等を素材として構成される。

台座部３１は、上下方向（ｚ軸方向）に複数段の板材を有する構造（本例では上下２段）になっている。脚部３３は、台座部３１から夫々左右方向（±ｘ軸方向）に開脚しつつ下方に所定長さで延出する２本の脚支柱３３１と、脚支柱３３１の下端に固定され水平（ｙ軸方向）に所定長さ（例えば、無人飛行体３の前後方向（ｙ軸方向）の長さ）で延出する水平脚３３２とを有する。

台座部３１の上段には、飛行制御装置２５０や撮影装置２８２が設けられている。また台座部３１の下段には、バッテリ２６０（蓄電装置）や後述の充電制御装置８２等が設けられている。これらは例えば、両面テープ、面ファスナ、ネジ等を用いて台座部３１に固定される。

４つのアーム３２の夫々の端部近傍には、その回転軸の方向を上下方向（ｚ軸方向）に向けて動力モータ２５５（推力発生装置）が設けられている。各動力モータ２５５の回転軸にはプロペラ２７１（回転翼）が取り付けられている。各動力モータ２５５にはモータ制御装置２５４が接続されている。

台座部３１の下方には、台座部３１の下段と２本の脚支柱３３１とで囲まれる空間Ｓが形成されており、この空間Ｓに電流発生装置４１とリング開閉装置４２とが設けられている。

図３は電流発生装置４１の構造及び原理を説明する図である。電流発生装置４１は、充電制御装置８２及びバッテリ２６０とともに、無人飛行体３の各構成に駆動電力を供給する電力供給装置２４０を構成する。

同図に示すように、電流発生装置４１は、磁性材料からなる環状（リング状）のリング体４１１と、リング体４１１に沿って巻回された導電コイル４１２とを含む。導電コイル４１２の両端部は充電制御装置８２の入力端子に接続される。

リング体４１１は、その環の内側の孔４１５に架空電線２を貫通させて収容するように架空電線２に結合する。リング体４１１が架空電線２に結合した状態では、架空電線２を流れる電流による電磁誘導作用により導電コイル４１２に電流（誘導電流）が生じ、この電流は充電制御装置８２に入力される。

充電制御装置８２は、導電コイル４１２を通じて入力される交流を直流に変換してバッテリ２６０の充電電流として利用する。尚、このような電流発生装置４１の構成は、例えば、既存の貫通型の電源用ＣＴ（変流器（Current Transformer））を用いて実現することもできる（例えば、特許文献３，４、非特許文献２を参照）。

リング体４１１の内側表面は、架空電線２との間の摩擦係数が小さな素材からなる。そのため、無人飛行体３は、リング体４１１を架空電線２と結合した状態のまま、架空電線２に沿って飛行（移動）することができる。リング体４１１の形状は必ずしも限定されないが、例えば、環内に収容される架空電線２との間で摩擦が生じにくい形状（例えば、円環状や楕円環状等）とすることが好ましい。

図４に、無人飛行体３のハードウェア構成（ブロック図）並びにユーザが利用する送信機６を示している。同図に示すように、無人飛行体３は、飛行制御装置２５０、推力発生装置２７０、電力供給装置２４０（電流発生装置４１、充電制御装置８２、バッテリ２６０）、リング開閉装置４２、及び撮影装置２８２を備える。尚、無人飛行体３の各構成（推力発生装置２７０、飛行制御装置２５０、リング開閉装置４２、及び撮影装置２８２）は、電力供給装置２４０から供給される電力によって動作する。上記各構成への駆動電力の供給は、バッテリ２６０から行ってもよいし、充電制御装置８２から直接行ってもよい。同図に示すように、無人飛行体３の飛行制御装置２５０は、後述するケーブルＣに沿って設けられた通信／制御線を介して接続している。また無人飛行体３の電力供給装置２４０は、後述するケーブルＣに沿って設けられた電力供給線を介して接続している。

推力発生装置２７０は、モータ制御装置２５４及び動力モータ２５５を備える。モータ制御装置２５４（ＥＳＣ（Electronic Speed Controller）、アンプ等とも称される。）は、例えば、電気抵抗値の大きさの制御やＰＷＭ(Pulse Width Modulation)制御によって動力モータ２５５の回転を制御する。モータ制御装置２５４は、飛行のための推力を発生する。制御回路２５１は、各種センサ２５３から入力される情報に基づき複数の動力モータ２５５の夫々の回転数を制御することにより、無人飛行体３の動作（姿勢（ピッチ、ロール、ヨー）、移動（前進、後退、左右移動、上昇、下降）等）を制御する。動力モータ２５５は、電動モータであり、例えば、ブラシレスモータである。尚、推力発生装置２７０は、エンジン（内燃機関）によるものであってもよい。

飛行制御装置２５０は、制御回路２５１、無線通信装置２５２、各種センサ２５３、各種インタフェース（以下、各種Ｉ／Ｆ２５８と称する。）、及び通信回路２５９を含む。

制御回路２５１は、プロセッサ（ＣＰＵ、ＭＰＵ等）や記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＮＶＲＡＭ、外部記憶装置等）を含んで構成され、情報処理装置として機能する。制御回路２５１は、例えば、プロセッサ及び記憶素子が一体的にパッケージングされてマイクロコンピュータ（マイコン）として実現されるものであってもよい。

各種センサ２５３は、例えば、ジャイロセンサ（角速度センサ）、３軸加速度センサ、気圧センサ、磁気センサ、超音波センサ、深度カメラ（タイムオブフライト（TOF: Time Of Flight）カメラ、ステレオカメラ、レーザレーダ（LiDAR: Laser imaging Detection and Ranging）、赤外線深度センサ、超音波センサ等）、ＧＰＳ信号（GPS:Grobal Positioning System）の受信装置（以下、ＧＰＳとも称する。）、感圧センサ、赤外線センサ等である。

ジャイロセンサは、例えば、無人飛行体３の前後左右の傾きや回転の角速度を示す信号を出力する。３軸加速度センサは、例えば、無人飛行体３の加速度（前後左右上下の各方向の加速度）を検出する。気圧センサは、気圧を示す信号を出力する。気圧センサの情報は、例えば、無人飛行体３の高度や昇降速度等を求める際に用いられる。磁気センサは、例えば、無人飛行体３の機軸が現在向いている方位を示す信号を出力する。

超音波センサは、例えば、無人飛行体３と周囲の物体（送配電設備、障害物、地面等）との間の距離を示す信号を出力する。深度カメラは、無人飛行体３の周囲に存在する物体までの距離を示す情報を出力する。

ＧＰＳ信号の受信装置（ＧＰＳ）は、無人飛行体３の現在位置を示す情報を出力する。例えば、ＧＰＳ信号の受信装置（ＧＰＳ）が受信した、準天頂衛星から送られてくるＧＰＳ信号を用いることで、数ｃｍ程度の誤差で無人飛行体３の現在位置をリアルタイムに特定することができる。

感圧センサは、例えば、無人飛行体３の脚部３３の所定位置に設けられ、無人飛行体３の所定部位が他の物体に接触したことを示す信号を出力する。無人飛行体３は、例えば、感圧センサの信号に基づき自身が送電設備等の外部の物体に接触したことを検知し、物体を回避したり物体から離脱するための飛行制御を行う。

無線通信装置２５２は、遠隔地に存在する送信機６と直接的又は間接的に無線通信する。無線通信装置２５２は、送信機６から送られてくる無線信号を受信し、受信した無線信号の内容を制御回路２５１に入力する。送信機６は、無人飛行体３から送られてくる映像をリアルタイムに表示する映像受信表示装置（ＦＰＶ（First Persons View）装置等）を備えていてもよい。

各種Ｉ／Ｆ２５８は、ユーザからの情報の受け付けやユーザへの情報提供を行うためのインタフェースであり、例えば、プッシュボタン、スイッチ、タッチパネル、ＬＥＤ、スピーカ等を含む。

通信回路２５９は、無人飛行体３の他の構成（モータ制御装置２５４、充電制御装置８２、リング開閉装置４２、撮影装置２８２等）や後述する枠体６０に設けられた撮影装置２８３と通信するための回路（ＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）、ＲＴＰ（Real-time Transport Protocol）、シリアル通信方式（ＲＳ−２３２Ｃ等）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）等）により通信する回路等）を含む。

バッテリ２６０は、例えば、リチウムポリマー二次電池、電気二重層キャパシタ（電気二重層コンデンサ）、リチウムイオン二次電池等である。バッテリ２６０の端子間電圧は充電制御装置８２から制御回路２５１に通知され、制御回路２５１は上記端子間電圧に基づきバッテリ２６０の残量を把握する。

リング開閉装置４２は、リング体４１１を架空電線２に装着する際にリング体４１１の開閉制御（リング体４１１の環の孔４１５に架空電線２を出し入れするための、リング体４１１の環の一部に設けられる導入口４１６の開閉制御）を行うための機構（制御回路２５１によって制御されるサーボモータ、機械式開閉機構等）を含む。本例ではリング体４１１は半円状の左右一対の部材からなり、リング開閉装置４２は、リング体４１１を二つ割れさせることによりリング体４１１の下方側に架空電線２の導入口４１６を形成する構造である。

撮影装置２８２は、例えば、カメラ（ビデオカメラやデジタルカメラ）、カメラ制御機構、カメラの撮影方向を一定に保つためのジンバル（Gimbal）（２軸ジンバル、３軸ジンバル等）、地上局と通信するための通信装置等を含む。撮影装置２８２は、各種センサ２５３の一つとしても位置付けられる。撮影装置２８２は、点検対象（架空電線２や送電鉄塔等）である物体の映像を撮影し、撮影した映像（映像データ）を地上局に無線伝送する。映像の無線伝送はリアルタイムでもよいしそうでなくてもよい。尚、地上局では、無人飛行体３から受信した映像について、例えば、画像処理、ＡＩ（Artificial Intelligence）、機械学習による解析を行って点検対象の状態を把握する。撮影装置２８２は、撮影した映像（映像データ）を記録媒体に記録（録画）する機能を備えていてもよい。尚、後述する撮影装置２８３についても撮影装置２８２と同様の構成及び機能を備える。

図５に制御回路２５１が備える機能（ソフトウェア構成）を示している。同図に示すように、制御回路２５１は、姿勢制御部５１１、操舵制御部５１２、飛行制御部５１３、リング開閉装置制御部５１５、及び撮影装置制御部５１６を備える。これらの機能は、例えば、制御回路２５１のプロセッサが、制御回路２５１の記憶装置に格納されているプログラムを読み出して実行することにより実現される。

また同図に示すように、制御回路２５１は、地図情報５３１及び飛行経路５３２を記憶する。地図情報５３１は３次元の地図情報を含む。飛行経路５３２は、出発地点から最終の着陸地点までを結ぶ経路（点検ルートを含む経路）を示す情報を含む。

姿勢制御部５１１は、各種センサ２５３から入力される信号に応じてモータ制御装置２５４（動力モータ２５５）を制御して無人飛行体３の姿勢制御を行う。

操舵制御部５１２は、無線通信装置２５２から入力される信号に応じてモータ制御装置２５４（動力モータ２５５）を制御し、無人飛行体３の動作（移動、回転、上昇、下降等）を制御する。

飛行制御部５１３は、各種センサ２５３から取得される情報に基づき推力発生装置２７０を制御して無人飛行体３の自律的な飛行制御を行う。この自律的な飛行制御は、例えば、ＡＩ技術を利用して自動又は半自動で行われるものであってもよい。手動制御等の受動的な制御時、飛行制御部５１３は、無線通信装置２５２が受信した送信機６からの指示に応じて推力発生装置２７０を制御することにより無人飛行体３の飛行姿勢や動作を制御する。

飛行制御部５１３は、各種センサ２５３から入力される信号（例えば、ＧＰＳ信号）に基づき、予め設定された飛行経路（出発地点、点検ルート、及び各着陸地点を結ぶ飛行経路）に沿って無人飛行体３を飛行させる。飛行経路は、手動設定されたものでもよいしＡＩ技術等を用いて自動設定されたものでもよい。また飛行制御部５１３は、各種センサ２５３から入力される信号に基づき、架空電線２との間の距離を高精度かつリアルタイムに把握する。

リング開閉装置制御部５１５は、リング開閉装置４２の開閉を制御（例えば、リング開閉装置４２のサーボモータを制御）する。

撮影装置制御部５１６は、撮影装置２８２及び後述する撮影装置２８３の動作（撮影の開始や停止、撮影方向、ズーム倍率制御等）を制御する。

図６に図４に示した充電制御装置８２の詳細な構成を示している。同図に示すように、充電制御装置８２は、充電制御回路８１１、及び通信回路８１２を備える。

充電制御回路８１１は、バッテリ２６０の充電を効率よく行うための回路、バッテリ２６０の端子間電圧の監視回路、各種保護回路等を備える。充電制御回路８１１は、バッテリ２６０の端子間電圧を監視しつつ受電電力をバッテリ２６０に効率よく供給することによりバッテリ２６０の充電を行う。充電制御回路８１１は、例えば、ＣＶＣＣ（Constant Voltage. Constant Current）方式の制御を行いつつバッテリ２６０を充電する。充電制御回路８１１は、電流発生装置４１から供給される電力によりバッテリ２６０を充電する。また充電制御回路８１１は、電流発生装置４１から供給される電力を、後述するケーブルＣに沿って設けられた電力供給線を通じて、後述する撮影装置２８３に供給する。また充電制御回路８１１は、バッテリ２６０の電力を撮影装置２８３に供給することもできる。

通信回路８１２は、飛行制御装置２５０の通信回路２５９と通信する。充電制御回路８１１は、通信回路８１２を介してバッテリ２６０の情報を制御回路２５１に伝達する。

［架空電線の点検］
図７は、以上に説明した構成からなる２つの無人飛行体３により架空電線２の点検業務を行う際の様子を説明する図である。同図に示すように、架空電線２の点検に際しては、２つの無人飛行体３を、ケーブルＣで接続した状態で編隊飛行させる。同図に示すように、ケーブルＣの途中には、その所定位置に一つ以上の撮影装置２８３が設けられた枠体６０が取り付けられている。

同図に示すように、枠体６０は略環状（略矩形状のフレーム構造体）の構造体であり、その下方の一部には、架空電線２を収容する（取り込む）ための開口が形成されている。尚、この例では、枠体６０を略矩形状としているが、枠体６０は、例えば、略円形状や略楕円形状等の他の形状としてもよい（いずれの形状とした場合でもその下方の一部には、架空電線２を収容する（取り込む）ための開口が形成される）。

前述したように、枠体６０の所定位置には、一つ以上の撮影装置２８３（センサの一種として位置づけられる）が設けられている。撮影装置２８３は、無人飛行体３に設けられている撮影装置２８２と供に、架空電線２の全体の映像を多様な方向から撮影することができるように配置することが好ましい。同図の例では、枠体６０の異なる位置に４つの撮影装置２８３ａ〜２８３ｄを設けている。撮影装置２８２及び撮影装置２８３の夫々の撮影方向は、架空電線２の全体の映像を効率よく（例えば、一回の飛行で）撮影できるように設定される。また撮影装置２８３を枠体６０に設けたことで、架空電線２を至近距離から接写することもできる。これにより精度の高い映像を撮影することができ、架空電線２の点検精度や質を向上することができる。

この例では、２つの撮影装置２８３ａ，２８３ｂを、これらが点検飛行時に架空電線２よりも低い位置になるように設けており、これらにより架空電線２の下部の様子を撮影することができる。またこの例では、２つの撮影装置２８３ｃ，２８３ｄを、これらが点検飛行時に架空電線２の高さ程度の位置になるように設けており、これらにより架空電線２の側方の様子を撮影することができる。尚、架空電線２の上部の様子は、例えば、無人飛行体３に設けられている撮影装置２８２によって撮影することができる。

撮影装置２８３には、２つの無人飛行体３の少なくともいずれかからケーブルＣに沿って延出する電力供給線から電力が供給される。供給された電力は、例えば、直接、撮影装置２８３の電力とされてもよいし、また例えば、撮影装置２８３に内蔵されているバッテリの充電に用いられてもよい。このように撮影装置２８３は、ケーブルＣを介して無人飛行体３から電力供給を受けることができるので、撮影時間を増やすことができる。

撮影装置２８３は、２つの無人飛行体３の少なくともいずれかからケーブルＣに沿って延出する通信／制御線を介して、無人飛行体３の制御回路２５１（電子機器）と接続されている。これにより無人飛行体３から、撮影装置２８３を制御（撮影制御（撮影開始／停止等）、ズーム制御、撮影方向の制御、ジンバルの設定や動作等）することができる。通信／制御線を介して撮影装置２８３から無人飛行体３に映像等の情報を送ることができる。

尚、一方の無人飛行体３が他方の無人飛行体３の飛行制御や姿勢制御に与える影響を抑えるため、無人飛行体３の飛行中、ケーブルＣは常に緊張しない状態に維持されることが好ましい。そのような制御は、例えば、各無人飛行体３が夫々各種センサ２５３の情報を利用して精密な位置制御を行い、ケーブルＣを弛ませた状態で編隊飛行することで実施することができる。ケーブルＣは、例えば、柔軟な素材を用いて構成され、例えば、化学繊維（樹脂繊維、ガラス繊維等）や天然繊維等の素材からなる。尚、衝突等によりケーブルＣやケーブルＣに沿って設けられている電力供給線や通信／制御線が傷つくのを防ぐため、例えば、蛇腹ホース等のカバーで覆うようにしてもよい。

無人飛行体３の飛行制御や姿勢制御に与える影響を抑えるため、枠体６０は、ケーブルＣの重心位置もしくは重心位置の近傍に設けることが好ましい。飛行制御や姿勢制御に与える影響を抑えることで、撮影装置２８３を安定して支持することができ、撮影映像の品質を向上することができる。枠体６０をケーブルＣに取り付ける方法は、螺子止めや接着、一体成型等、必ずしも限定されない。例えば、枠体６０にケーブルＣを嵌通させるようにしてもよい。尚、枠体６０を、例えば、「やじろべえ」（Balancing toy）の原理を利用してケーブルＣに設けることで、飛行時の安定性を高めることができる。

［架空電線との結合と飛行］
図８に示すように、２つの無人飛行体３は、ケーブルＣで接続された状態のまま飛行して架空電線２に近づき、リング体４１１に架空電線２を収容し、枠体６０の内側にその下方の開口から架空電線２を収容することにより、架空電線２に結合する。

図９は、無人飛行体３の夫々が飛行しながらリング体４１１の内側に架空電線２を収容する手順を説明する図である。無人飛行体３は、まず（ａ）に示すように、架空電線２に上方から近づく。続いて（ｂ）に示すように、無人飛行体３は、リング体４１１の環の一部を開いて下降し、リング体４１１の孔４１５に架空電線２を収容する。そして無人飛行体３は、（ｃ）に示すように、リング体４１１を閉じて架空電線２と結合する。

図１０に示すように、２つの無人飛行体３は、架空電線２に結合した後、いずれも架空電線２を流れる電流による電磁誘導作用によって生じる電流によりバッテリ２６０を充電しつつ架空電線２が延出する方向に沿って飛行し、架空電線２等の点検（撮影装置２８２及び撮影装置２８３による架空電線２の撮影や撮影した映像の伝送等、ＡＩや機械学習を利用した撮影映像のデータ分析による異常有無の判定等）を行う。

尚、架空電線２に沿った編隊飛行中、２つの無人飛行体３は、夫々各種センサ２５３から取得される情報に基づき、架空電線２からの離隔距離や他機との間の距離が適正位置になるようにリアルタイムに制御する。

前述したように、リング体４１１の内側表面は、架空電線２との間の摩擦係数が小さな素材からなるので、２つの無人飛行体３はいずれも架空電線２に沿ってスムーズに移動することができる。尚、このように２つの無人飛行体３が架空電線２に結合した状態において、例えば、バッテリ２６０の不足や故障により浮力が失われたり突風が吹いた場合でも、リング体４１１が架空電線２に掛かっているので落下したり飛行ルートを逸脱してしまうようなことはない。

２つの無人飛行体３は、送電鉄塔等の飛行の妨げとなる物体が近づいてくると、夫々図９に示した手順を逆に辿ることによりリング体４１１を架空電線２の結合を解いて架空電線２から離脱する。

［飛行制御処理］
図１１は、ケーブルＣで接続された２つの無人飛行体３が、点検のための編隊飛行に際して行う処理（以下、飛行制御処理Ｓ１１００と称する。）を説明するフローチャートである。以下、同図とともに飛行制御処理Ｓ１１００について説明する。

同図に示すように、まず出発地において、２つの無人飛行体３は、ユーザの登録操作等により飛行経路５３２を記憶し（Ｓ１１１１）、地上に設けられている充電設備を利用してバッテリ２６０の充電（飛行前充電）を行う（Ｓ１１１２）。尚、飛行経路５３２の設定に際し、ユーザは、編隊飛行中における２つの無人飛行体３の間隔を設定する。

続いて、２つの無人飛行体３は、ケーブルＣで接続された状態で編隊飛行しつつ出発地を離陸し、飛行経路５３２に沿って編隊飛行を開始する（Ｓ１１１３）。飛行中、各無人飛行体３は、ＧＰＳ等の各種センサ２５３の情報に基づきリアルタイムに自身の現在位置を把握し、架空電線２に接近したか否かを判定する（Ｓ１１１４）。２つの無人飛行体３は、例えば、現在位置と架空電線２までの距離が予め設定された距離以下となった場合に架空電線２に接近したと判定する。

２つの無人飛行体３は、架空電線２に接近したと判定すると（Ｓ１１１４：ＹＥＳ）、前述の手順により、枠体６０の内側に下方の開口から架空電線２を収容するとともに（Ｓ１１１５）、リング体４１１を架空電線２に結合する（Ｓ１１１６）。

続いて、２つの無人飛行体３は、各種センサ２５３から取得される情報に基づき架空電線２に沿って飛行を開始し、架空電線２の点検（撮影装置２８２及び撮影装置２８３による架空電線２の撮影及び撮影した映像（映像データ）の地上局への送信等）を開始する（Ｓ１１１７）。尚、撮影に際しては、例えば、送信機６から無人飛行体３に制御信号を送り、これに応じて無人飛行体３の制御回路が２５１が撮影装置２８２や撮影装置２８３をリアルタイムに制御することも可能である。

点検中、２つの無人飛行体３は、架空電線２に沿って編隊飛行しつつ、架空電線２から離脱するタイミングが到来したか否かをリアルタイムに判定する（Ｓ１１１８）。尚、架空電線２から離脱するタイミングは、例えば、無人飛行体３が障害物（送電鉄塔、難着雪リング、捻れ防止ダンパ等）に接近した場合や、現在位置が予め飛行経路５３２に設定されている点検対象区間の点検が終了した場合等に到来する。

架空電線２から離脱するタイミングが到来すると（Ｓ１１１８：ＹＥＳ）、２つの無人飛行体３は夫々リング体４１１を開いて架空電線２から離脱する（Ｓ１１１９）。架空電線２から離脱するタイミングが到来していなければ（Ｓ１１１８：ＮＯ）、２つの無人飛行体３はそのまま架空電線２に沿って飛行を続ける。

続いて、２つの無人飛行体３は、帰投のタイミングが到来したか否かを判定する（Ｓ１１２０）。尚、帰投のタイミングは、例えば、予定されていた全ての点検作業が終了した場合や何らかの障害が発生した場合、地上局から帰投指示を受信した場合等に到来する。

帰投のタイミングが到来していなければ（Ｓ１１２０：ＮＯ）、処理はＳ１１１４に戻り、２つの無人飛行体３は点検のための飛行を続ける。帰投のタイミングが到来していれば（Ｓ１１２０：ＹＥＳ）、処理はＳ１１２１に進み、２つの無人飛行体３は帰投のための飛行を開始し（Ｓ１１２１）、着陸地の上空に到達すると着陸のための制御を行って着陸地に着陸する（Ｓ１１２２）。

以上詳細に説明したように、本実施形態の構成及び方法によれば、無人飛行体３は、飛行しながら架空電線２から電力供給を受けることができ、飛行距離や飛行時間を延ばすことができる。

また２つの無人飛行体３をケーブルＣにより接続し、ケーブルの途中にその下方の一部が開口する略環状の枠体６０を設け、上記枠体に少なくとも一つ以上の撮影装置２８３を設け、枠体６０の内側に架空電線２を収容するとともにリング体４１１の環の内側に架空電線２を収容した状態で架空電線２に沿って飛行するようにしたので、枠体６０に設けられた一つ以上の撮影装置２８３から架空電線２に関する情報を取得することができる。また枠体６０に複数の撮影装置２８３を設けることで、架空電線２に関する情報を架空電線２の様々な方向から取得することができる。また無人飛行体３の撮影装置２８２と併せて、架空電線２の多様な方向から多くの情報を取得することができる。このように本実施形態の構成及び方法によれば、無人飛行体３を用いた架空電線２の点検業務において、飛行距離や飛行時間を確保しつつ必要な情報を効率よく収集することができる。

ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上記の実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また上記実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

例えば、以上では、枠体６０の所定位置に、一つ以上の撮影装置２８３を設けたが、架空電線２の他の種類の情報を取得するためのセンサ（例えば、超音波センサ、深度カメラ（タイムオブフライトカメラ、ステレオカメラ、レーザレーダ、赤外線深度センサ、超音波センサ等）、赤外線センサ等）を設け、これらセンサから架空電線２の情報を取得するようにしてもよい。

また上記の各構成、機能部、処理部、処理手段等は、それらの一部または全部を、例えば、集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、またはＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

上記の各図において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、必ずしも実装上の全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。例えば、実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

以上に説明した実施形態における各種機能部の配置形態は一例に過ぎない。各種機能部の配置形態は、ハードウェアやソフトウェアの性能、処理効率、通信効率等の観点から最適な配置形態に変更し得る。

２架空電線、３無人飛行体、６送信機、Ｃケーブル、４１電流発生装置、４２リング開閉装置、６０枠体、８２充電制御装置、２４０電力供給装置、２５０飛行制御装置、２５１制御回路、２６０バッテリ、２７０推力発生装置、２８２撮影装置、２８３撮影装置、４１１リング体、４１２導電コイル、４１５孔、４１６導入口、５１３飛行制御部、５１５リング開閉装置制御部、８１１充電制御回路、８１２通信回路、Ｓ１１００飛行制御処理

Claims

推力発生装置と、
前記推力発生装置を制御する飛行制御装置と、
環の一部を開閉可能な環状のリング体、及び前記リング体に巻回された導電コイルを有する電流発生装置と、
前記リング体の前記環の一部を開閉するリング開閉装置と、
前記導電コイルに生じる電流に基づく電力を前記推力発生装置又は前記飛行制御装置に供給する電力供給装置と、
を備えた無人飛行体の制御方法であって、
２つの前記無人飛行体をケーブルを介して接続し、
前記ケーブルの途中にその下方の一部が開口する略環状の枠体を設け、
前記枠体に少なくとも一つ以上のセンサを設け、
前記２つの無人飛行体が、
編隊飛行して架空電線に接近するステップ、
飛行しつつ前記枠体の内側に前記開口から前記架空電線を収容するステップ、
飛行しつつ夫々の前記リング体の前記環の一部を開いて夫々の前記環の内側に架空電線を収容するステップ、
飛行しつつ夫々の前記リング体の前記環の一部を閉じるステップ、及び、
前記架空電線を流れる電流の電磁誘導作用により前記導電コイルに生じる電流に基づく前記電力を前記推力発生装置又は前記飛行制御装置に供給するステップ、
前記枠体の内側に前記架空電線を収容するとともに前記リング体の前記環の内側に前記架空電線を収容した状態で前記架空電線に沿って飛行するステップ、
を実行する、無人飛行体の制御方法。
請求項１に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記センサの少なくとも一つを、前記架空電線が前記枠体の内側に収容されている状態で前記架空電線よりも低い位置となるように前記枠体に設ける、
無人飛行体の制御方法。
請求項１又は２に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記センサは撮影装置であり、
前記撮影装置を、撮影範囲に前記架空電線が含まれるように前記枠体に設ける、
無人飛行体の制御方法。
請求項１に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記ケーブルに沿って、前記無人飛行体から前記センサの駆動電力を供給するための電力供給線を設ける、
無人飛行体の制御方法。
請求項１に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記ケーブルに沿って、前記無人飛行体に設けられた電子機器と前記センサとが通信するための通信線を設ける、
無人飛行体の制御方法。
請求項１に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記枠体を、前記ケーブルの重心位置の近傍に取り付ける
無人飛行体の制御方法。
請求項１に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記電流発生装置は、貫通型の変流器を用いて構成される、
無人飛行体の制御方法。
請求項１に記載の無人飛行体の制御方法であって、
前記２つの無人飛行体のうちのいずれかは、
前記飛行制御装置が設けられる台座部と、
前記台座部から当該台座部の外周方向に所定長さで延出し、前記推力発生装置が設けられる複数のアームと、
前記台座部の下方に延出して設けられる複数の脚支柱と、
を備え、
前記電流発生装置は、前記複数の脚支柱によって囲まれる空間に、前記環の一部を下方に向けて設けられる、
無人飛行体の制御方法。