高層マンション内でエレベーターよりも早いドローンの“垂直配送”、東大と三井不：ドローン

東京大学と三井不動産の共同研究グループは、高層マンションなどでドローンを用いた配送システムを考案した。一定の需要レベルまでは、ドローンを用いた方がエレベーターよりも省電力で早く配送できることが判明した。

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　東京大学 先端科学技術研究センターと三井不動産は2024年5月22日、高層マンションなどの建物内でドローンを用いる配送システムの有効性を数理モデルで解明したと発表した。

　両者の研究グループは、東京大学 先端科学技術研究センター 特任講師 江崎貴裕氏、特任研究員 井村直人氏、教授 西成活裕氏と、三井不動産 藤塚和弘氏がメンバーとして参加した。

ドローン配送の有効性を数理モデルで解明

　ドローン配送システムは、垂直飛行可能なドローン専用空間を建物内に構築し、各階に設けた垂直離着陸可能なポートで荷物を配送する。上下飛行や荷物の脱着、バッテリー交換といった配送プロセスを想定し、現実に近い数理モデルを構築した。ドローン機体は、国産のACSL製「PF2-AE Delivery」の仕様をもとにしている。

ドローンによる垂直配送システムの概略図　出典：東京大学プレスリリース

　シミュレーションでは前提として、高層マンションの各家庭で、時間や空間内で無作為に発生するイベントをモデル化する「ポワソン過程」によってニーズが生じると想定。さまざまなドローンの台数に対する配送のパフォーマンスを調べた。サービスを行う際に待ち時間や発生する行列の長さについて分析する「待ち行列理論」に基づいた数理学的な解析で、必要なドローンの台数などを算出した。確率的な現象をシミュレートする方法論「モンテカルロ・シミュレーション」で一定の需要レベルまでは、ドローンを用いた方がエレベーターよりも、消費電力、待ち時間ともに有利になる条件を導き出した。

ドローン配送とエレベーター配送の比較　出典：東京大学プレスリリース

　大量輸送が可能なエレベーター配送と個別の即時対応が可能なドローンを組み合わせることで、さまざまな輸送手段を用いた物流システムの実用化につながることが期待される。

　今回の研究では、基礎的なモデリングによる概念実証を実施したが、今後は実機を用いたさらなる検証につなげていくという。