JP2019167044A - 無人飛行体導入装置、無人飛行体を用いた管路内作業システム及び作業方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】無人飛行体に一端が接続されるケーブルの撓みを防止し、無人飛行体による管路内作業を好適に行い得る無人飛行体を用いた管路内作業システム、無人飛行体導入装置、及び作業方法を提供する。【解決手段】管路内作業システムは、管路２内を飛行し、管路内の動画及び／又は静止画を撮像するカメラと管路内の環境をセンシングするためのセンサを搭載すると共に所定の作業を行う無人飛行体８と、無人飛行体を管路と接続された人孔３から管路内に導入する無人飛行体導入装置１０を備える。無人飛行体は人孔外まで繋がるケーブル１１の一端を接続するケーブル接続部１６を有し、無人飛行体導入装置は、ケーブルと、人孔の長さよりも長いケーブルガイド１２と、ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機１４と、ケーブルガイドの上部が人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポート１３を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、下水管路や雨水貯留管路などの管路状の構造物内を、無人飛行体を用いて、点検、調査、補修等の作業を行う管路内作業システムに係り、特に、管路に接続された人孔（マンホール）の開口部から無人飛行体を導入するために使用される無人飛行体導入装置、それを用いた管路内作業システム及び作業方法に関する。

移動体を用いた管路内作業システムに関する従来技術として、例えば、特許文献１に記載される技術が提案されている。特許文献１には、複合ケーブル２介して陸上側と接続された状態で水中遊泳可能な水中ロボットに適用され、マンホール内で水中ロボットと共に昇降させることができる昇降台車と、昇降台車に支持されており、水中ロボットに接続された複合ケーブルを転向させることができるように配設された複数のガイドローラを有するケーブルガイド部とを備える、水中ロボット搬入出装置が開示されている。そして、水中ロボット搬入出装置では、複合ケーブルの転向半径がケーブル外径の８〜１０倍とされ、各ガイドローラの配設ピッチが５°〜８°とされている旨記載されている。

特開２００２−６６４８８号公報

しかしながら、特許文献１に記載される水中ロボットは、吸着用スラスタ及び遊泳用スラスタにより、水で満たされた管路の内壁面に沿って移動し、管路の内壁面を清掃するものであり、管路内を飛行する無人飛行体については何ら考慮されていない。無人飛行体を用いた管路内作業システムでは、管路に接続された人孔（マンホール）の開口部から導入された無人飛行体の移動時に、無人飛行体に一端が接続されたケーブルが撓むと、ケーブルが空中で暴れ、途中で絡まり易く、ケーブルの繰り出し或いは巻き取りに支障を来たす虞がある。
そこで、本発明は、無人飛行体に一端が接続されるケーブルの撓みを防止し、無人飛行体による管路内作業を好適に行い得る無人飛行体を用いた管路内作業システム、無人飛行体導入装置、及び作業方法を提供する。

上記課題を解決するため、本発明に係る無人飛行体を用いた管路内作業システムは、管路内を飛行し、少なくとも前記管路内の動画及び／又は静止画を撮像するカメラと前記管路内の環境をセンシングするためのセンサを搭載すると共に所定の作業を行う無人飛行体と、前記無人飛行体を管路と接続された人孔から前記管路内に導入する無人飛行体導入装置と、を備え、前記無人飛行体は、人孔外まで繋がるケーブルの一端を接続するケーブル接続部を有し、前記無人飛行体導入装置は、前記ケーブルと、前記人孔の長さよりも長いケーブルガイドと、前記ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機と、前記ケーブルガイドの上部が前記人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、前記ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポートと、を有することを特徴とする。
また、本発明に係る無人飛行体導入装置は、一端が管路内を飛行し作業する無人飛行体に接続され、管路に接続される人孔外まで繋がるケーブルと、人孔の長さよりも長いケーブルガイドと、前記ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機と、前記ケーブルガイドの上部が前記人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、前記ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポートと、を備えることを特徴とする。
また、本発明に係る無人飛行体を用いた管路内作業システムの作業方法は、一端が管路内を飛行し作業する無人飛行体に接続され、管路に接続される人孔外まで繋がるケーブルと、人孔の長さよりも長いケーブルガイドと、前記ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機と、前記ケーブルガイドの上部が前記人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、前記ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポートと、を備える無人飛行体導入装置を、人孔の開口部に設置する工程と、前記ケーブルガイドの前記ケーブルガイドサポートにより支持される側とは軸方向反対側の端部が管路内に進入するよう位置付けることにより無人飛行体を管路内に導入する工程と、管路内に導入された無人飛行体を、飛行させつつ前記管路内の点検作業を実行する工程と、前記ケーブル巻上げ機により無人飛行体を引き寄せ、前記ケーブルガイドの直下に位置付ける工程と、前記ケーブルガイド、及び、前記ケーブルガイドの下端部のケーブルガイドローラーに当接した状態の無人飛行体を前記人孔の開口部より外へと引き上げる工程と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、無人飛行体に一端が接続されるケーブルの撓みを防止し、無人飛行体による管路内作業を好適に行い得る無人飛行体を用いた管路内作業システム、無人飛行体導入装置、及び作業方法を提供することが可能となる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施例に係る実施例１の無人飛行体を用いた管路内作業システムの全体概略構成図である。 図１に示す無人飛行体導入装置の基本構成を示す概略図である。 図１に示す無人飛行体用コントローラの外観図である。 図３に示す無人飛行体用コントローラの機能ブロック図である。 図２に示す無人飛行体導入装置を構成する制御装置の機能ブロック図である。 図１に示す無人飛行体を用いた管路内作業システムによる作業工程フロー図である。 無人飛行体導入装置に伸縮可能なケーブルガイドを用いた変形例１の概略図であって、伸縮可能なケーブルガイドを縮小した状態を示す図である。 無人飛行体導入装置に伸縮可能なケーブルガイドを用いた変形例１の概略図であって、伸縮可能なケーブルガイドを延長した状態を示す図である。 無人飛行体導入装置を構成するケーブルガイドが長手方向の軸に対して回転可能な変形例２の概略図であって、ベアリング方式を用いた場合を示す図である。 無人飛行体導入装置を構成するケーブルガイドが長手方向の軸に対して回転可能な変形例２の概略図であって、入れ子方式を用いた場合を示す図である。 無人飛行体導入装置に防音蓋を備えた変形例３の概略図である。 本発明の他の実施例に係る実施例２の無人飛行体導入装置の基本構成を示す概略図であって、無人飛行体導入時の待機状態を示す図である。 図１２に示す無人飛行体導入装置の基本構成を示す概略図であって、無人飛行体作業状態を示す図である。

本発明に係る無人飛行体を用いた管路内作業システムによる点検作業の適用対象は、下水管路や雨水貯留管路などの管路状の構造物であるが、以下では下水管路を点検作業の適用対象とした場合を一例として説明する。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の一実施例に係る実施例１の無人飛行体を用いた管路内作業システムの全体概略構成図である。本発明における無人飛行体８とは、主として小型無人飛行体であり、回転翼機、固定翼機、飛行船、気球等である。また、無人飛行体８に、管内点検機器のみならず、管内壁面等の補修に用いる補修装置や、管内を清掃する装置、光ファイバケーブル等を設置する装置などを付加した構成としても良い。ここで、補修装置としては、例えば、下水管路２の内壁面に内壁面に亀裂（クラック）が生じていた場合、当該クラックに対する応急措置として、充填剤をスプレイする装置などが用いられる。
図１に示すように、本実施例の管路内作業システム１は、主に、無人飛行体８、無人飛行体８を遠隔操作する無人飛行体用コントローラ５、及び無人飛行体導入装置１０から構成される。無人飛行体８は、φ６００ｍｍ程度の人孔を通過できる小型のものである。また、無人飛行体用コントローラ５は、無人飛行体８との間で信号を送受信する通信アンテナ７、及び、この通信アンテナ７を介して受信した無人飛行体８からの管内映像、環境データを表示する表示部６を有しており、点検作業員は表示部６を見ながら表示部６を操作できる。

この管路内作業システム１を用いて下水管路２を点検するには、例えば、図１の点線矢印で示すように、無人飛行体８を第１人孔３から、飛行体導入装置１０を用いて下水管路２内に導入し、下水管路２内の所望範囲をモニタリング（調査）した後、第２人孔４付近或いは第２人孔４の直下に到達した時点で折り返し、飛行体導入装置１０の直下まで移動させ、無人飛行体８を回収する。この場合、第２人孔４の蓋を開ける必要がなくなり、第２人孔４上の交通規制作業が省かれるため、交通規制を最小限にすることができるだけではなく、点検作業員による作業負荷が低減される。なお、図１では、第１人孔３より飛行体導入装置１０と共に下水管路２内に下ろした通信アンテナ７を介して、無人飛行体８を点検作業員が無人飛行体用コントローラ５により遠隔操作する場合を示したが、無人飛行体８に周辺環境を認識するセンサを搭載し、点検作業員の操作がない場合であっても、自動で点検作業できる構成としても良い。

ここで、周辺環境を認識するセンサは、周辺環境の状況を測定する場合には、例えば、ガスセンサ、風速センサ、温度センサ、或いは湿度センサなどが無人飛行体８に搭載される。ここでガスセンサは、一般的に、下水管路２内では硫化水素などのガスが発生している場合があり得る。そこでガスセンサの検出結果により、無人飛行体８による下水管路２内における作業に加え、作業員による作業が必要な場合、下水管路２内の安全性を確認することが可能となる。また、無人飛行体８は動画及び／又は静止画を撮像可能なカメラを搭載しており、撮像される動画及び／又は静止画により下水管路２内のつなぎ目の画像を点検、或いは、下水管路２の内壁面に亀裂（クラック）が生じているかの点検が可能である。
また、周辺環境を認識するセンサが無人飛行体８の自律飛行を可能とするためのセンサの場合には、例えば、超音波センサ、動画及び／又は静止画を撮像可能なカメラにより撮像された動画及び／又は静止画を撮像可能なカメラ、或いは、レーザーレンジファインダを搭載し、下水管路２内にて下水管路２の内壁面等に衝突することなく自律飛行可能となる。なお、当然のことながら、無人飛行体８が自律飛行可能である場合には、上述の無人飛行体用コントローラ５及び通信アンテナ７は不要となる。

次に、本実施例に係る無人飛行体を用いた管路内作業システム１を構成する無人飛行体導入装置１０につて説明する。図２は、図１に示す無人飛行体導入装置１０の基本構成を示す概略図である。まず、図２に示すように、無人飛行体８には、ケーブル１１を接続するためのケーブル接続部１６が備えられている。ケーブル１１を無人飛行体８へ接続する目的は、無人飛行体８に不具合が発生し、落下した際や、通信が途切れて制御が効かなくなってしまった際に確実に回収するためであるが、通信や給電機能を追加したケーブルでも良い。ここで、ケーブル１１に通信機能を追加した場合は、上述の通信アンテナ７は不要となる。

図２に示すように、無人飛行体導入装置１０は、無人飛行体８に設けられたケーブル接続部１６に一端が接続されたケーブル１１、及び、ケーブル１１を挿通可能とし、人孔３の長さより長いパイプ状（円筒状）のケーブルガイド１２を備える。ケーブルガイド１２は、その上端部が人孔３の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう設置される。また、無人飛行体導入装置１０は、ケーブル１１の巻き取り又は繰り出し可能な巻上げ機１４、ケーブルガイド１２を支持し人孔３の開口部を覆うように設置されたケーブルガイドサポート１３、及び巻上げ機１４を制御する制御装置１７を備える。なお、ケーブルガイドサポート１３は、上記に限られず、ケーブルガイド１２の上端部が人孔３の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、ケーブルガイド１２を支持することが可能な形状であれば良い。例えば、一端がケーブルガイド１２の上端部に固定され、他端が人孔３の開口部の外側の周囲に位置する部材を周方向（開口部の周方向）に所定の間隔にて相互に離間し配される複数の部材で構成しても良い。このような部材を３本にてケーブルガイドサポート１３を構成することが望ましい。また、ケーブルガイド１２の下端部が下水管路２内に進入するようケーブルガイド１２が位置付けられる。
更に図２に示すように、無人飛行体導入装置１０は、滑らかにケーブル１１を出し入れさせるため、ケーブルガイド１２の両端（上端部及び下端部）にケーブルガイドローラー１５を有する。なお、ケーブルガイドローラー１５として、例えば、円柱状のコロ、球体、或いは、滑車（プーリ）等が用いられる。これにより、ケーブル１１が屈曲すること、すなわち、ケーブル１１の１ヶ所に応力が集中することでケール１１が断線する等の不具合を防止できる。無人飛行体８に設けられたケーブル接続部１６に一端が接続されたケーブル１１は、巻上げ機１４を用いて、無人飛行体８の移動時に生じるケーブル１１の撓みを抑制し、人孔３より長いケーブルガイド１２を人孔３内に挿入し、ケーブルガイド１２の下端部を下水管路２内まで進入させることにより、人孔３の淵や人孔３内の突起物にケーブル１１が接触することを防ぐことができる。なお、ここで人孔３内の突起物とは、例えば、梯子などの構造物である。無人飛行体導入装置１０を構成する各部の材料は、例えば、アルミ合金或いはカーボンシャフトなどが用いられる。

次に、無人飛行体用コントローラ５について説明する。図３は図１に示す無人飛行体用コントローラ５の外観図であり、図４は図３に示す無人飛行体用コントローラの機能ブロック図である。
図３に示すように、無人飛行体用コントローラ５は、ジョイスティック又はレバー等の無人飛行体８に対する操作量を入力するための入力部４５ａ、及び、タッチパネル又は操作ボタンを備え、無人飛行体８への起動又は停止の指示入力と表示部６への表示形態の切り替え等を指定入力可能とする入力部４５ｂからなる入力部４５を有する。また、無人飛行体用コントローラ５は、無人飛行体８に搭載されるセンサにより計測された計測値（センサデータ）及び／又はカメラにより撮像される動画データ又は画像データ（静止画）等を画面上に表示する表示部６を備える。図３では、表示部６の画面上に下水管路２内の内壁面に管内のクラック４６が発生している動画データ又は画像データが表示されている状態を示している。

図４に示すように、無人飛行体用コントローラ５は、無人飛行体位置特定部３２、表示制御部３３、計測値取得部３４、送信部３５、受信部３６、入力Ｉ／Ｆ３７、及び出力Ｉ／Ｆ３８を備え、これらは相互に内部バス４０を介して接続されている。また、入力Ｉ／Ｆ３７は入力部４５に接続され、入力部４５を介して入力される、無人飛行体８に対する操作量、無人飛行体８への起動又は停止の指示入力、及び表示部６への表示形態の切り替え指示入力等を取り込む。出力Ｉ／Ｆ３８は表示部６に接続され、計測値取得部３４及び表示制御部３３を介して、無人飛行体８に搭載されるセンサにより計測された計測値（センサデータ）及び／又はカメラにより撮像される動画データ又は画像データ（静止画）等を表示部６へ出力する。

送信部３５は、入力部４５より入力された無人飛行体８に対する操作量及び無人飛行体８への起動又は停止の指示入力を、入力Ｉ／Ｆ３７及び内部バス４０を介して取得し、通信アンテナ７へ送信する。
受信部３６は、通信アンテナ７から送信される、無人飛行体８に搭載されるセンサにより計測された計測値（センサデータ）及び／又はカメラにより撮像される動画データ又は画像データ（静止画）等を受信し、これら計測値（センサデータ）及び／又は動画データ又は画像データ（静止画）等を、内部バス４０を介して計測値取得部３４へ転送する。

計測値取得部３４は、受信部３６より転送された計測値（センサデータ）及び／又は動画データ又は画像データ（静止画）等に対し、例えば、ノイズ除去等の処理を施し内部バス４０を介して無人飛行体位置特定部３２及び表示制御部３３へ転送すると共に、必要に応じて、記憶部３９の所定の記憶領域に格納する。

無人飛行体位置特定部３２は、計測値取得部３４より転送された計測値（センサデータ）及び／又は動画データ又は画像データ（静止画）等及び予め記憶部３９に格納される下水道管網図（下水配管図）に基づき、下水管路２内における無人飛行体８の位置を求め特定する。なお、無人飛行体位置特定部３２は、無人飛行体８が一定の速度にて下水管路２内を飛行している場合においては、無人飛行体８の飛行時間に基づき下水管路２内における無人飛行体８の位置を求め特定する。
また、例えば、無人飛行体８の上部に下水管路２内の内壁面と接する車輪を設け、当該車輪が下水管路２内の内壁面上を転動しつつ無人飛行体８が飛行する形態においては、上記車輪の回転数に基づき無人飛行体位置特定部３２は、無人飛行体８の下水管路２内における位置を求め特定する。このように無人飛行体８が下水管路２内の内壁面上を転動する車輪を有する場合、無人飛行体８はより安定的に下水管路２内を飛行することが可能となることから、無人飛行体８に搭載されるカメラにより撮像される動画データ又は画像データ（静止画）もより安定した状態で取得することが可能となる。

表示制御部３３は、計測値取得部３４より転送された計測値（センサデータ）及び／又は動画データ又は画像データ（静止画）等、或は予め記憶部３９に格納される下水道管網図（下水配管図）を画面上に表示するよう表示部６を制御すると共に、入力Ｉ／Ｆ３７より転送される表示形態の切り替え指示に対応して表示部６を制御する。例えば、表示制御部３３は、表示部６の画面上に表示される動画データ又は画像データ（静止画）に、計測値（センサデータ）を重畳して表示するスーパーインポーズ表示、或は、動画データ又は画像データ（静止画）を全画面表示する画面上の一部の領域にウィンドウを表示し、当該ウィンドウ内に計測値（センサデータ）を表示する等、種々の表示を行うよう表示部６を制御する。

記憶部３９は、計測値取得部３４転送された計測値（センサデータ）及び／又は動画データ又は画像データ（静止画）等、無人飛行体位置特定部３２により特定された無人飛行体８の位置情報、或は、下水道管網図（下水配管図）を格納する。なお、記憶部３９は、特定された無人飛行体８の位置情報に対応付けて計測値取得部３４転送された計測値（センサデータ）及び／又は動画データ又は画像データ（静止画）等を格納することが望ましい。

これら、無人飛行体位置特定部３２、表示制御部３３、及び計測値取得部３４は、例えば、図示しないＣＰＵ等のプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置等の記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵ等のプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。なお、ここで演算結果又は演算過程のデータをＲＡＭに代えて記憶部３８の所定の記憶領域に格納するよう構成しても良い。
なお、本実施例では、無人飛行体用コントローラ５が無人飛行体位置特定部３２を有する構成としたがこれに限られず、無人飛行体位置特定部３２を有しない構成としても良い。

次に、無人飛行体導入装置１０を構成する制御装置１７について説明する。図５は、図２に示す無人飛行体導入装置１０を構成する制御装置１７の機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置１７は、張力制御部５１、ケーブル繰り出し量／巻き取り量算出部５２、タイミング制御部５３、記憶部５４、入力Ｉ／Ｆ５５、及び出力Ｉ／Ｆ５６を備え、これらは相互に内部バス５７を介して接続されている。
入力Ｉ／Ｆ５５は、巻上げ機１４に設置されるモータトルクを検出するトルクセンサからの信号を取得し、内部バス５７を介して張力制御部５１へ転送する。また、入力Ｉ／Ｆ５５は、無人飛行体用コントローラ５からの無人飛行体８に対する操作信号（飛行方向及び／又は飛行速度の指令信号）を取得し、内部バス５７を介してタイミング制御部５３へ転送する。

張力制御部５１は、予め設定され記憶部５４に格納される張力の閾値と内部バス５７を介して入力Ｉ／Ｆ５５より転送されたトルクセンサからの信号を張力に換算した値とを比較する。張力制御部５１は、比較結果をケーブル繰り出し量／巻き取り量算出部５２へ内部バス５７を介して転送する。
ケーブル繰り出し量／巻き取り量算出部５２は、張力制御部５１より転送された比較結果の差分に応じて、ケーブル繰り出し量又はケーブル巻き取り量を算出する。そして、ケーブル繰り出し量／巻き取り量算出部５２は、算出したケーブル１１の繰り出し量又は巻き取り量に対応するモータの回転数又は回転角度を指令値として、出力Ｉ／Ｆ５６を介して巻上げ機１４に出力する。なお、巻上げ機１４への出力のタイミングは、以下に説明するタイミング制御部５３からの出力に基づき設定される。

タイミング制御部５３は、入力Ｉ／Ｆ５５より転送された、無人飛行体用コントローラ５からの無人飛行体８に対する操作信号（飛行方向及び／又は飛行速度の指令信号）を、例えば、無人飛行体８の飛行速度を距離に換算し、換算した距離をケーブル繰り出し量／巻き取り量算出部５２へ内部バス５７を介して転送する。これにより、無人飛行体用コントローラ５の操作に同期して巻上げ機１４を制御することが可能となる。
なお、本実施例では、制御装置１７がタイミング制御部５３を有する構成を説明したがこれに限られるものではない。例えば、下水管路２内を飛行する無人飛行体８の飛行速度がそれほど速くなく、むしろ低速の場合においては、制御装置１７は必ずしもタイミング制御部５３を有さずとも良い。

また、本実施例では、制御装置１７が張力制御部５１を有する構成としたがこれに限られず、巻上げ機１４に張力制御部５１を実装する構成としても良い。また、上述の制御装置１７による巻上げ機１４の制御に加え、例えば、電源遮断時或いは電源喪失時、又は無人飛行体８を緊急に回収すべき場合などに対対応可能に、手動にて急速なケーブル１１の巻き取りを可能とするハンドルを巻上げ機１４に備える構成としても良い。

次に本実施例に係る無人飛行体を用いた管路内作業システム１を用いた下水管路２内の点検作業（下水道管調査作業）の工程について説明する。
図６は、図１に示す無人飛行体を用いた管路内作業システム１による作業工程フロー図である。
ステップＳ１１における無人飛行体導入装置設置工程では、無人飛行体導入装置１０を第１人孔３の開口部に設置する。具体的には、無人飛行体導入装置１０を構成するケーブルガイドサポート１３が第１人孔３の開口部を覆うよう無人飛行体導入装置１０が設置される。

ステップＳ１２における無人飛行体導入工程では、例えば、図１及び図２に示すように、ケーブルガイド１２の上端部が第１人孔３の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、且つ、ケーブルガイド１２の下端部が下水管路２内まで進入するよう、第１人孔３内にケーブルガイド１２を導入することにより、ケーブル１１の一端にケーブル接続部１６を介して接続された無人飛行体８を下水管路２内へ第１人孔３を介して導入する。

ステップＳ１３における無人飛行体による作業工程では、例えば、無人飛行体用コントローラ５からの操作信号により無人飛行体８が起動し、下水管路２内を無人飛行体８が飛行しつつ下水管路２内の点検作業等の作業を実行する。なお、無人飛行体８が自律飛行可能である場合には、上述のように、超音波センサ、動画及び／又は静止画を撮像可能なカメラにより撮像された動画及び／又は静止画を撮像可能なカメラ、或いは、レーザーレンジファインダにより、下水管路２内にて下水管路２の内壁面等に衝突することなく自律飛行しつつ、点検作業等の作業を実行する。

ステップＳ１４における無人飛行体引き寄せ工程では、巻上げ機１４によるケーブル１１の巻き取り動作により、無人飛行体８を、無人飛行体導入装置１０を構成するケーブルガイドローラー１５付近へ引き寄せる。具体的には、無人飛行体８がケーブルガイドローラー１５付近に到達した段階で、巻上げ機１４によるケーブル１１の巻き取り速度を低速にし、無人飛行体８の機体の一部がケーブルガイドローラー１５に当接した段階（無人飛行体８がケーブルガイドローラー１５の直下に位置する段階）でケーブル１１の巻上げ機１４による巻き取りを停止する。

ステップＳ１５における無人飛行体を人孔外に引き上げる工程では、ケーブルガイド１２、及び、ケーブルガイド１２の下端部のケーブルガイドローラー１５にケーブル１１により当接した状態の無人飛行体８を第１人孔３の開口部より外へと引き上げる。

〔変形例１〕
次に、図７及び図８を用いて、実施例１の無人飛行体導入装置１０の変形例１を説明する。図７は無人飛行体導入装置に伸縮可能なケーブルガイドを用いた変形例１の概略図であって、伸縮可能なケーブルガイドを縮小した状態を示す図であり、図８は無人飛行体導入装置に伸縮可能なケーブルガイドを用いた変形例１の概略図であって、伸縮可能なケーブルガイドを延長した状態を示す図である。
上述の実施例１における無人飛行体導入装置１０を構成するケーブルガイド１２は長いパイプ状（円筒状）のものであったが、実際の使用時や運搬時には取り回しが困難となる場合が想定される。そこで、図７及び図８に示すように、無人飛行体導入装置１０ａを構成するケーブルガイドとして、入れ子式ケーブルガイド２０を用いる。図７に示す状態は、入れ子式ケーブルガイド２０を最も縮めた状態であり、図８に示す状態は、入れ子式ケーブルガイド２０を最も伸ばした状態である。入れ子式ケーブルガイド２０は、直径の異なるパイプを入れ子のように組み合わせることで、人孔３の長さに合った入れ子式ケーブルガイド２０に長さを調整可能である。
本変形例１の無人飛行体導入装置１０ａによれば、実際の使用時や運搬時における取り回しが容易となる。

〔変形例２〕
次に、図９及び図１０を用いて、実施例１の無人飛行体導入装置１０の変形例２を説明する。図９は無人飛行体導入装置を構成するケーブルガイドが長手方向の軸に対して回転可能な変形例２の概略図であって、ベアリング方式を用いた場合を示す図であり、図１０は無人飛行体導入装置を構成するケーブルガイドが長手方向の軸に対して回転可能な変形例２の概略図であって、入れ子方式を用いた場合を示す図である。
図９に示すように、無人飛行体導入装置１０ｂは、ケーブルガイド１２を、ケーブルガイド１２の長手方向の軸に対して回転可能に支持するベアリング２１を備え、ベアリング２１の外側がケーブルガイドサポート１３にて支持される構造となっている。これにより、第１人孔３を介して下水管路２内に無人飛行体８を下ろした際に、初期の機体方向を所望の向きに調整することが可能となる。
また、図９に示す構成に代えて、例えば図１０に示すように、ケーブルガイド１２より僅かに直径の大きな支入れ子式の外側パイプ２２の中にケーブルガイド１２を入れ、入れ子方式を取り、ケーブルガイド１２が長手方向の軸に対して回転可能な構造にすることもできる。両者共に、ケーブルガイド１２がずり落ちないように、ケーブルガイド１２にフランジが設けられ、或いは、ストッパー機能が設けられている。
本変形例２の無人飛行体導入装置１０ｂによれば、下水管路２内に無人飛行体８を下ろした際に、初期の機体方向を所望の向きに調整することが可能となる。

〔変形例３〕
次に、図１１を用いて、実施例１の無人飛行体導入装置１０の変形例３を説明する。図１１は、無人飛行体導入装置に防音蓋を備えた変形例３の概略図である。図１１に示すように、無人飛行体導入装置１０ｃは、上述の実施例１の無人飛行体導入装置１０のケーブルガイドサポート１３の下部に、人孔３の開口部を覆う防音蓋２３を付加した構成を備える。ここで、防音蓋２３は、例えば、中央部にケーブルガイド１２を挿通可能とする開口を有する金網が設置され、さらの金網の下に防音マットなどが設置された構造を有する。本変形例３の無人飛行体導入装置１０ｃによれば、地上の点検作業員の転落を防ぐと共に、下水管路２内で作業を行う無人飛行体８から発せられる音が人孔３を通って、地上に拡散するのを抑制することが可能となる。

以上の通り本実施例によれば、無人飛行体に一端が接続されるケーブルの撓みを防止し、無人飛行体による管路内作業を好適に行い得る無人飛行体を用いた管路内作業システム、無人飛行体導入装置、及び作業方法を提供することが可能となる。
また、本実施例よれば、無人飛行体導入装置を構成するケーブルガイドの下端部を下水管路内まで進入させることにより、人孔の淵や人孔内の突起物にケーブルが接触することを防止することが可能となる。

図１２は本発明の他の実施例に係る実施例２の無人飛行体導入装置の基本構成を示す概略図であって、無人飛行体導入時の待機状態を示す図であり、図１３は図１２に示す無人飛行体導入装置の基本構成を示す概略図であって、無人飛行体作業状態を示す図である。本実施例では、無人飛行体導入装置を構成するケーブルガイドに無人飛行体の姿勢を制御又は変更し得る姿勢変更サーボアームを設けた点が実施例１と異なる。実施例１と同様の構成要素に同一符号を付し、以下では実施例１と重複する説明を省略する。

人孔３の開口部の大きさには制限があるため、無人飛行体８のサイズによっては、無人飛行体８が離陸可能（飛行可能）な姿勢を維持した状態では人孔３を通過できない場合もあり得る。そこで本実施例では、図１２に示すように、無人飛行体を用いた管路内作業システム１を構成する無人飛行体導入装置１０ｄが、ケーブルガイド１２の下端部近傍、換言すれば、ケーブルガイド１２の端部のうちケーブルガイドサポート１３により支持される側とは軸方向（ケーブルガイド１２の長手方向）反対側の端部に、無人飛行体８を保持・解放する飛行体接続部３０、及び無人飛行体８の姿勢を傾いた状態或いは離陸可能（飛行可能）な状態に変更し得る姿勢変更サーボアーム３１を備える。姿勢変更サーボアーム３１のケーブルガイド１２への設置部は、例えば、ケーブルガイド１２が円筒状（おパイプ状）の形状を有する場合、ケーブルガイド１２の外周面と当接し、ケーブルガイド１２への当接面とは反対側の面が平坦面を有する部材をケーブルガイド１２へ例えばボルトなどの締結具により取り付け、その平坦面に姿勢変更サーボアーム３１が設置される。また、ケーブルガイド１２が中空の角柱状（例えば四角柱）を成す場合、ケーブルガイド１２の側面に直接、姿勢変更サーボアーム３１が設置される。なお、姿勢変更サーボアーム３１は少なくも１自由度を有すれば良い。すなわち、無人飛行体８を上方へ引き上げる動作が可能であれば、いずれの構成としても良い。姿勢変更サーボアーム３１及び飛行体接続部３０は、内蔵バッテリー或いは給電線により駆動電力が供給される。

図１２に示すように、無人飛行体８を人孔３へ導入する場合においては、飛行体接続部３０により保持された無人飛行体８を、姿勢変更サーボアーム３１によって傾けた状態に維持する。換言すれば、無人飛行体８の投影面積が最も小さくなるよう、無人飛行体８の姿勢を飛行体接続部３０及び姿勢変更サーボアーム３１により維持し、人孔３に導入する。無人飛行体８が下水管路２内に導入された後、図１３に示すように、姿勢変更サーボアーム３１を鉛直方向上方へと引き上げることで、無人飛行体８の姿勢を離陸可能（飛行可能）な姿勢に変更する。その後、無人飛行体８を起動させ、飛行体接続部３０を解放し、無人飛行体８を下水管路２内において飛行させる。この場合、無人飛行体８が自重を支えるだけの十分な揚力を発生しているかどうか検出する圧力センサ等を飛行体接続部３０に設けるのが望ましい。また、無人飛行体８の姿勢変化を確認するためのカメラや照明等をケーブルガイド１２の端部に取り付ける構成としても良い。無人飛行体８を保持・解放する飛行体接続部３０は、例えば、電磁石式、ロボットハンド式、ソレノイド式など、無人飛行体８の形状及び重量に合わせ適宜選択することが望ましい。

本実施例によれば、実施例１の効果に加え、適用可能な人孔のサイズの許容度を拡大することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例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、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

１…無人飛行体を用いた管路内作業システム
２…下水管路
３…第１人孔
４…第２人孔
５…無人飛行体用コントローラ
６…表示部
７…通信アンテナ
８…無人飛行体
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…無人飛行体導入装置
１１…ケーブル
１２…ケーブルガイド
１３…ケーブルガイドサポート
１４…巻上げ機
１５…ケーブルガイドローラー
１６…ケーブル接続部
１７…制御装置
２０…入れ子式ケーブルガイド
２１…ベアリング
２２…入れ子式の外側パイプ
２３…防音蓋
３０…飛行体接続部
３１…姿勢変更サーボアーム
３２…無人飛行体位置特定部
３３…表示制御部
３４…計測値取得部
３５…送信部
３６…受信部
３７…入力Ｉ／Ｆ
３８…出力Ｉ／Ｆ
３９…記憶部
４０…内部バス
４５，４５ａ，４５ｂ…入力部
４６…管内のクラック４６
５１…張力制御部５１
５２…ケーブル繰り出し量／巻き取り量算出部５２
５３…タイミング制御部６３
５４…記憶部５４
５５…入力Ｉ／Ｆ５５
５６…出力Ｉ／Ｆ５６
５７…内部バス５７

Claims (14)

1. 管路内を飛行し、少なくとも前記管路内の動画及び／又は静止画を撮像するカメラと前記管路内の環境をセンシングするためのセンサを搭載すると共に所定の作業を行う無人飛行体と、
   前記無人飛行体を管路と接続された人孔から前記管路内に導入する無人飛行体導入装置と、を備え、
   前記無人飛行体は、人孔外まで繋がるケーブルの一端を接続するケーブル接続部を有し、
   前記無人飛行体導入装置は、
   前記ケーブルと、
   前記人孔の長さよりも長いケーブルガイドと、
   前記ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機と、
   前記ケーブルガイドの上部が前記人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、前記ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポートと、を有することを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
2. 請求項１に記載の無人飛行体を用いた管路内作業システムにおいて、
   前記ケーブルガイドの下端部が管路内に進入するよう前記ケーブルガイドが位置付けられることを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
3. 請求項２に記載の無人飛行体を用いた管路内作業システムにおいて、
   前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドが、前記人孔の長さ方向に沿って伸縮可能であることを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
4. 請求項２に記載の無人飛行体を用いた管路内作業システムにおいて、
   前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドが前記ケーブルガイドの長手方向の軸に対して回転可能であることを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
5. 請求項２に記載の無人飛行体を用いた管路内作業システムにおいて、
   前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドサポート下部に、人孔の開口部を覆う蓋を備えることを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
6. 請求項２に記載の無人飛行体を用いた管路内作業システムにおいて、
   前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドの前記ケーブルガイドサポートにより支持される側とは軸方向反対側の端部に、前記無人飛行体の姿勢を変更し得る姿勢変更部と、前記姿勢変更部に接続され前記無人飛行体を保持又は解放し得る飛行体接続部と、を備えることを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
7. 請求項２乃至請求項６のうち何れか１項に記載の無人飛行体を用いた管路内作業システムにおいて、
   前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドの少なくとも軸方向一端に前記ケーブルが接するローラー或いは滑車を備えることを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システム。
8. 一端が管路内を飛行し作業する無人飛行体に接続され、管路に接続される人孔外まで繋がるケーブルと、
   人孔の長さよりも長いケーブルガイドと、
   前記ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機と、
   前記ケーブルガイドの上部が前記人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、前記ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポートと、を備えることを特徴とする無人飛行体導入装置。
9. 請求項８に記載の無人飛行体導入装置において、
   前記ケーブルガイドの下端部が管路内に進入するよう前記ケーブルガイドが位置付けられることを特徴とする無人飛行体導入装置。
10. 請求項８に記載の無人飛行体導入装置において、
    前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドが、前記人孔の長さ方向に沿って伸縮可能であることを特徴とする無人飛行体導入装置。
11. 請求項８に記載の無人飛行体導入装置において、
    前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドが前記ケーブルガイドの長手方向の軸に対して回転可能であることを特徴とする無人飛行体導入装置。
12. 請求項８に記載の無人飛行体導入装置において、
    前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドサポートの下部に、人孔の開口部を覆う蓋を備えることを特徴とする無人飛行体導入装置。
13. 請求項８に記載の無人飛行体導入装置において、
    前記無人飛行体導入装置のケーブルガイドの前記ケーブルガイドサポートにより支持される側とは軸方向反対側の端部に、前記無人飛行体の姿勢を変更し得る姿勢変更部と、前記姿勢変更部に接続され前記無人飛行体を保持又は解放し得る飛行体接続部と、を備えることを特徴とする無人飛行体導入装置。
14. 一端が管路内を飛行し作業する無人飛行体に接続され、管路に接続される人孔外まで繋がるケーブルと、人孔の長さよりも長いケーブルガイドと、前記ケーブルの張力を制御可能なケーブル巻上げ機と、前記ケーブルガイドの上部が前記人孔の開口部よりも所定の高さ上方に位置するよう、前記ケーブルガイドを支持するケーブルガイドサポートと、を備える無人飛行体導入装置を、人孔の開口部に設置する工程と、
    前記ケーブルガイドの前記ケーブルガイドサポートにより支持される側とは軸方向反対側の端部が管路内に進入するよう位置付けることにより無人飛行体を管路内に導入する工程と、
    管路内に導入された無人飛行体を、飛行させつつ前記管路内の点検作業を実行する工程と、
    前記ケーブル巻上げ機により無人飛行体を引き寄せ、前記ケーブルガイドの直下に位置付ける工程と、
    前記ケーブルガイド、及び、前記ケーブルガイドの下端部のケーブルガイドローラーに当接した状態の無人飛行体を前記人孔の開口部より外へと引き上げる工程と、を有することを特徴とする無人飛行体を用いた管路内作業システムの作業方法。

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