SLAMが使えないトンネル暗所でも自律飛行 戸田建設とSpiralが障害物回避飛行に成功：ドローン

戸田建設とSpiralは、山岳トンネル工事の安全性と生産性を向上させるべく、両社が共同開発した非SLAM型自律飛行ドローンによる障害物回避飛行を検証した。今後も現場実証を繰り返し、2025年度の本格運用を目指す。

[BUILT]

　戸田建設とSpiralは2023年12月19日、2023年10月末に共同開発した「非SLAM型自律飛行ドローン」の飛行検証を茨城県つくば市にある実大トンネルで実施したと発表した。

　その結果、RTK-GNSS（全地球航法衛星システム）が届かず、重機などが輻輳（ふくそう）する環境でも、自動で障害物を検知し、安全なルートを選択しながら飛行することを証明した。

非GNSSに加え、照度不足でSLAMが使えない山岳トンネルでも、自律飛行が可能に

　両社は、山岳トンネルなどの非GNSS環境下で情報取得を自動化するため、これまでに自律飛行ドローンを用いて3回の実証実験を行っている。ドローンが撮影する画像などのデータ取得や坑内に設置した設備の位置情報把握など、実現場への導入に向けた準備を進めてきた。

　しかし、重機類をはじめ、坑内設備の位置が日々変化する動的環境に対応するには、障害物検知センサーが不可欠だった。そのため、トンネル内でドローンによるデータ取得の自動化を目的に、障害物検知センサーを搭載した機体を共同開発するに至った。

　障害物検知センサーは、自動で障害物を検知して回避しながら、定められた飛行経路を維持する。SLAM技術も必要としないため、照度不足で特徴点も少なく、山岳トンネルのような屋内暗所かつ障害物の多い場所でも、高速かつ長距離の自律飛行が実現する。

　自律飛行の制御機構は、Spiralの「MarkFlexAir（マークフレックスエアー：MFA）」を採用。屋内などのRTK-GNSSが届かない環境でも、マーカーを用いることで、ドローンの自律飛行を可能にするSpiralの特許技術となっている。ドローンと飛行情報を記憶させた専用マーカーのみで自律飛行が可能なため、飛行中に操縦機や遠隔操縦システムなどの制御は不要で、通信不良による事故も起きない。搭載したカメラで撮影した画像（4K／30fps）は、Wi-Fiを介し、専用のアプリケーション上にアップロードされる。

　今回、動的環境への対応として、茨城県つくば市の実大トンネル実験施設内で、障害物検知センサーと障害物回避システムを搭載したドローンを用いた飛行実験を行った。

　検証では、障害物検知センサーを搭載したドローンの自律飛行システムで、飛行の安定性や障害物回避の正確性を確かめた。その結果、毎時7キロの速度で1800メートル区間の飛行に成功した。障害物回避飛行では、設置した障害物を避けながら、定められた飛行経路を通過し、障害物検知センサーが正しく作動していることを確認した。

実大トンネルの飛行試験　出典：戸田建設プレスリリース

　今回の検証を受け、非SLAM型自律飛行ドローンの安定的な飛行と、障害物検知センサーの正確性で一定の成果を得たため、重機類が輻輳する実現場での実用性がさらに高まり、トンネル坑内での情報取得の高精度化につながると期待される。

　今後は、現場での外乱影響が障害物検知センサーに及ぼす影響を研究し、誤作動回避を設計するなど、精度向上と試験運用を進め、2025年度までに施工中のトンネル現場での本格運用を目指す。