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今後、ドローンの活用と発展はどのように進んでいくのでしょうか?
それを占うものに、「空の産業革命に向けたロードマップ」があります。官民合同のロードマップを経産省は発表していまが、これは、いわば国の政策指針となるものです。
http://www.meti.go.jp/policy/mono_info_service/mono/robot/drone.html
補足資料によると「空の産業革命」とは、「小型無人機の飛行する領域がレベル1、2からレベル3、4へと広がり、多様な産業分野の幅広い用途に小型無人機が利用されるようになることで、小型無人機による空の活用を通じて、産業、経済、社会に変革をもたらすことと考えられる。将来的には、多数の自律飛行する小型無人機が空を飛び交って、都市における物流などの様々なサービスを提供する社会が実現することも想定される。」と定義されています。ドローンの活用と発展の技術レベルを分かり易く表にしたものがこれです。
表1 小型無人機の飛行レベル レベル1 目視内での操縦飛行 レベル2 目視内での自動・自律飛行 レベル3 無人地帯※での目視外飛行(補助者の配置なし) ※ 第三者が立ち入る可能性の低い場所(山、海水域、河川・湖沼、森林等)
レベル4 有人地帯(第三者上空)での目視外飛行(補助者の配置なし) 経産省
各レベルの飛行による利活用としては、例えば、表2のようなものが挙げられています。
表2 各レベルの飛行による利活用の具体例 レベル1 レベル2 ・ 農薬散布 ・ 映像コンテンツのための空撮
・ 橋梁、送電線等のインフラ点検 等
・ 空中写真測量 ・ ソーラーパネル等の設備の点検 等
レベル3 レベル4 ・ 離島や山間部への荷物配送 ・ 被災状況の調査、行方不明者の捜索
・ 長大なインフラの点検
・ 河川測量 等
・ 都市の物流、警備 ・ 発災直後の救助、避難誘導、消火活動の支援
・ 都市部のインフラ点検 等
経産省
素直にみると、空の産業革命は、まず地方から進み、実証や経験値が上がり、十分なデータの蓄積や安全面での課題の克服を経て、都市部での活用が本格的に始まると考えられます。
- そしてレベル3、4に向けた技術開発として技術的課題が明確になっています。
Ⅰ 目視を代替する機能の実現 <遠隔からの機体識別と飛行位置把握>
ⅰ 機体状態の把握と対応
(位置、進路、姿勢、高度、速度、異常の有無等)⇒運航管理システムの構築。(UTMS)
ⅱ 周辺環境の把握と対応
(航空機、小型無人機、地形、樹木、構造物及び人等)の存在を把握し衝突を防止するとともに、周囲の気象(風、雨及び雲等)等の状況の変化を把握し運用制限からの逸脱を防止。⇒各種センサー等衝突回避技術の開発。
Ⅱ 第三者に対する安全性の確保
ⅰ 信頼性の確保
- 機体や装備品の信頼性の確保
- 通信の信頼性の確保
- 耐環境性の確保
ⅱ 危害の抑制
異常が発生したときの第三者への危害を抑制する。
- 異常発生時の飛行継続
- 異常発生時の飛行中断
- 落下及び衝突時の危害抑制
- その他の技術開発
小型無人機の利活用の拡大に向けては、安全性を確保するための技術開発のみならず、例えば、軽量かつ高容量(高エネルギー密度)なバッテリーや軽量かつ高性能なモーター等の技術開発による航続距離、航続時間及び最大積載重量(ペイロード)の向上や機体の大型化、非GPS環境下での飛行制御、機体及びデータ利用の知能化、自動離着陸及び充電技術などの技術開発にも取り組んでいくことが重要とされています。
- レベル3、4の飛行による利活用の本格化に向けての環境整備として、制度整備や実証環境の整備等に取り組みが具体的に紹介されています。
- 空の産業革命に向けた総合的な検討
ドローンハイウェイ構想等の論点整理を行う。その後、国際的な動向を把握し連携しつつ、各論について検討。
- 目視外、第三者上空飛行等の要件に関する検討。
- 機体の性能評価基準の策定
・物流や災害対応、インフラ点検に用いられる機体の性能評価基準を検討及び策定。
・団体等による機体の認証や国際標準化。
・目視外及び第三者上空等での飛行を安全かつ環境にも配慮して行えるようにする性能評価基準を研究開発。
- 無人航空機JISの策定
JISの策定に取り組むとともにISO等における国際標準化を推進。
- 操縦・運航管理に係る人材等の育成
・操縦技能に係る講習を行う団体等を航空局HPに掲載し受講を奨励。
・運航管理について、民間団体等の自主的取組等を通じて、安全な運航を確保できる人材や、機体、制御及びシステムの開発を担う技術者等の人材の育成。
- 航空機、無人航空機相互間の安全確保と調和
無人航空機相互間の安全確保と調和に向けた検討会(2018年3月20日)においてとりまとめられた飛行情報共有機能のあり方を踏まえ、2018年度は詳細設計、機能構築、試験運用を行い、2019年度飛行情報共有機能の運用開始。
- ドローン情報基盤システム
国土交通省では、無人航空機の飛行に関する許可・承認の円滑化に向け、ドローン情報基盤システム(DIPS: Drone/UAS Information Platform System)を開発。2018年度から電子申請サービスを開始。
今後、民間企業が提供するアプリケーションとも接続できるようにするためのインターフェースを整備。利便性の向上や高度化の実施。
- 福島ロボットテストフィールドの整備・活用
福島イノベーション・コースト構想の下、福島県南相馬市及び浪江町において、無人航空機や災害対応ロボット等の実証実験拠点である「福島ロボットテストフィールド」を2018年7月に一部開所。
レベル3の目視外飛行を日常的に行うことのできる拠点として運用。
レベル4に向けた陸上での飛行実証試験も行い、その成果が第三者上空飛行等に求める要件の検討にも資する。
2019年度には無人航空機の物流、インフラ点検、災害対応分野での性能評価基準に基づく試験に用いる風洞、インフラ構造物などを開所、拠点機能を拡充 。
- 国家戦略特区制度による「規制のサンドボックス」制度の創設。
国家戦略特区において、地域限定型「規制のサンドボックス」制度を創設し、高度で革新的な近未来技術に関連する実証実験を迅速かつ円滑に実現。
実証実験を実施する民間事業者に対し、各種相談や情報提供、手続の代行等を行う「ドローン実証ワンストップセンター」を拡充。
- 電波利用の環境整備
2016年度に改正した制度の運用を推進するとともに、目視外飛行の実現に向けた電波利用の在り方について、小型無人機の運航ルール・技術開発の進展や国際動向も踏まえて、調査・検討。
小型無人機による携帯電話等の上空利用について、その性能評価や国際標準化に対応し、国内制度等の整備と新制度の運用につなげる。
このロードマップを見ると、空の産業革命に対する国の政策や取組が理解し易く、しかも、具体的に説明されている事が分かります。世界市場の動向を見ながら近い将来を予測してみるのも楽しいかも知れませんね。
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ドローン工場で働いていたマリリン・モンロー
第二次世界大戦末期の1945年の19歳の誕生日を迎えて間もなくのこと、ノーマ・ジーン・モーテンソン(後のマリリン・モンロー)は、ドローン製造工場で働いていた時に陸軍から取材に派遣された報道部員デビッド・コノバー一等兵に見出され、ターゲットドローンのプロペラを手にほほ笑むポートレートを撮影されました。この時の写真が陸軍の機関誌『ヤンク』に掲載されたことをきっかけににハリウッド女優への道をたどることになったそうです。
もう一人は、ドローンの技術の発展に大きく貢献したハリウッド女優のお話です。
ヘディ・ラマー(Hedy Lamarr、本名:Hedwig Eva Maria Kiesler、1914年11月9日 – 2000年1月19日)は、オーストリア・ウィーン出身の女優です。1930年に女優としてデビューし、1933年の『春の調べ』で映画史上初めての全裸シーンを披露し一世を風靡しました。同年、結婚を理由に映画界から引退しましたが、当時の夫への不満が高まったことから、1937年に夫の元から逃げ出し、密かにパリに転居。そこで彼女はMGMの創始者ルイス・B・メイヤーに出会い、彼の力を借りて1930年代から1950年代までの間、美人ハリウッドスターとして活躍しました。シャルル・ボワイエ、スペンサー・トレイシー、クラーク・ゲーブル、ジェームズ・ステュアート、ヴィクター・マチュアなど有名な俳優との共演経験が多いことでも知られます。
彼女のもう一つの顔は発明家としての顔であり、非常に聡明な女性であり、初期の発明として、交通信号機の改良型と水に溶かして炭酸水を作る錠剤が挙げられます。もっとも錠剤の方は本人も認める失敗作だったようです。
第二次世界大戦が激化していた最中、彼女は海軍の作戦において重要な役割を果たした魚雷の無線誘導システムが、頻繁に枢軸国側の通信妨害を受け、目標を攻撃することに失敗したことを知り、作曲家で友人のジョージ・アンタイルに協力を求めて、妨害の影響を受けないような無線誘導システムを開発しようとしました。最初の夫であるマンドルと結婚していた間に得た無線の知識を元に、ピアノロールの仕組みを参照しながら、魚雷に送る電波の周波数を頻繁に変えれば妨害されにくいと考え、周波数ホッピングシステムの設計案を作成し、1942年8月11日に、特許を取得しています。当時は実装が困難であり、残念ながら軍に採用される事はなかったようですが、20年後のキューバ危機に見直され、改良版が海軍に採用されるようになりました。
彼女の発明は現在でも、周波数ホッピングスペクトラム拡散技術の原理に生かされ、ドローンのフライトに必要なGPS、Wi-Fi、無線LANといった技術に必要不可欠なものとなっています。
2000年に亡くなった後の2014年には「全米発明家殿堂」入りを果たし、オーストリア、ドイツ、スイスなどのドイツ語圏では誕生日である11月9日を「発明家の日」としてその業績が称えられています。
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2015年は、日本では、ドローン元年と呼ばれます。なぜなのでしょうか。2015年の出来事を並べるとそれが理解できます。
1月アメリカのホワイトハウスに墜落
3月ヨドバシカメラにドローンコーナー登場
4月Bebop Drone日本発売開始
DJIがphantom3 ProfessionalとAdvanceを発表
3DR社がSoloを発表
首相官邸ドローン事件
国際ドローン展が、開催
5月クラウドファウンディングLilyが募集開始
ドローン少年関連ニュース相次ぐ
7月近未来技術実証特区検討会が開催
Parrot社が、mini droneシリーズ水上ドローン陸上ドローン発表
8月DJI社が10万円を切るPhantom3 Standerdを発表
9月航空法の改正成立(施行12月)
DJI社がドローン搭載型業務用高精細カメラx5、X5R発表
Phantom3,Inspire1シリーズがオートフライト機能に対応
10月Bebop Droneがオートフライト機能対応へ
11月DJI社が農薬散布用ドローンを発表
Parrto社が、BebopDroneの新型を発表
12月Amazonが最新宅配ドローン映像を公開
航空法の改正施行
DJI社がドローン搭載型産業用赤外線カメラZENMUSE XLを発表
セコムが、ドローン警備サービスを受付開始
ドローンの事故や事件、危険性がマスコミを賑わし、あまり、良い影響では無いかも知れませんが、これによって、一般社会へのドローンの認知度は一気に高まりました。また、法規制の必要性が説かれ、改正航空法が制定されました。これによって、ドローンの法的な位置付けが整理されました。問題もありますが、産業としての法基盤が整備されたといえるでしょう。
それと同時期に、GPSを利用した飛行安定性の非常に高いドローンモデルが各社から提供され、価格も操作方法も、一般の方の手にも届く範囲内となりました。このことが産業用利用の進むきっかけになりました。DJI社からは、農薬散布モデルが発表され、セコムがドローンを使用した警備サービスを開始した事も注目されます。
2015年がドローン元年といわれる背景には、ドローンの性能向上と操作の簡易化に伴い大衆化が進み、ドローンの所有者に責任ある行動を促す社会的な要請が法制化につながったという一連の流れが含まれます。同時に産業の発展基盤としての法体制が整備されたことにより、大きな節目となった年ともいます。
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ドローンの歴史は意外に古く、1918年第一次大戦中に完成したケタリング空中魚雷 (Kettering Aerial Torpedo) が元祖です。後にはケタリング・バグとして知られるようになります。これにより、主に軍用として利用が進められて来ました。実戦には投入されませんでしたが、ジャイロスコープ、気圧計、高度計等が投入されていました。米陸軍航空局の依頼により、ライト兄弟が設計に加わった機体で、75マイル(120km)先の目標を攻撃できる能力を持っていました。1944年には、米国無人爆撃機BQ-7(B-17爆撃機を無人化)の開発と第二次世界大戦投入がありました。対するドイツは、パルスジェット推進の無人航空機「V-1」を2万機以上実戦に投入しています。凄い数ですね。1990年代以降RQ-4 グローバルホーク、RQ-1 プレデターなどが開発されイラク戦争等実戦に投入されてきました。米軍は、2023年までに1/3を無人化する計画です。
それでは、日本の改正航空法で対象となる無人航空機の歴史についてみていきましょう。
民間利用は、1987年ヤマハ発動機が世界初の産業用無人ヘリを開発し、農薬散布に投入しました。現在登録台数は2500台を超え、海外に輸出もされています。
軍用は別にして一般的なコンシューマー向けドローンとして認知が広がったのは、2010年に発売されたフランスのパロット社のAR.Droneが世界的なヒット商品となり、人気を博したことが切っ掛けになりました。iPhone/iPad/iPod Touchなどに専用アプリをダウンロードすることで、それをコントローラとして使用できる画期的なクワッドコプターとして登場しました。また、スマホとWi-fi によりつながることで、機首と腹部に搭載されたカメラの映像をスマホの画面で見ながら飛行させることができました。要は今でいう FPV飛行 がすでにできていたのですね。6軸ジャイロ搭載、超音波センサーによる高度計測などGPSは搭載されていませんが、今のドローンとも遜色ないくらいの性能として登場しました。
2012年に、現在も主力商品として発売されているDJI「PHANTOM」シリーズが発売されました。それまでデバイスごとにさまざまなメーカーから発売されていたものを組み合わせて構成していましたが、この機体はドローンが飛行するに必要な要素をすべて詰め込んだオールインワンパッケージの機体として注目を集めました。
モーターやESC、リポバッテリーはもちろん、飛行に必要な送信機、そしてDJIのフライトコントローラーまでを流線型のボディに詰め込み、簡単な設定で非常に安定感良く飛ぶドローンとして、リリース後爆発的なヒットを記録しました。 カメラやジンバルは別途用意する必要がありましたが、「ドローンを使った空撮」という新しいマーケットが登場した瞬間でもありました。
2014年「PHANTOM2 Vision+」という機体の登場が、大きなターニングポイントと
なりました。具体的には、まずDJIがオリジナルでカメラを機体に搭載しました。
それまでのGoProなどサードパーティのアクションカメラと決別したタイミングであるとも言えます。そして、そのカメラからの映像を、スマートフォンにインストールしたアプリで見ることができるようになったのもこの機体からです。この機体は世界中で大ヒットし、DJI社の躍進を大きく支えることになりました。
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ウィキペディアで、ドローンを検索すると、雄のハチ、ハチの(ブーンという低い)羽音、遠隔操縦あるいは自律式の無人航空機一般を指して使われている。英語圏では単に無人航空機のことを指すこともあるが特に無線機と区別して自立性を持っている機体を指して使われる。などと紹介されています。
マルチコプターが飛行する際にプロペラから出る「ブーン」という音が蜂が飛ぶ時の羽音に似ていることから、マルチコプターを「ドローン」と呼ぶようになったという説もありますが、1935年イギリスで開発された無線遠隔操縦の標的機(Queen Bee)に対して、米国の模型飛行機の射撃訓練用標的機を女王に敬意を表して(Drone)と呼称したことから、無人航空機の総称として広がったという説が一般的です。固定翼、回転翼、軍事用の大型機から、玩具の超小型のものを含めた呼称であり、マルチコプターはその一部です。
日本における法的定義を簡単に言えば、無人航空機の法対象は、構造上人が乗ることのできない飛行機、回転翼機、滑空機、飛行船と政令で定める機体で、遠隔操作又は自動操縦が可能で200g以上の機体になります。※
※【我が国の航空法第2条第22項2015年12月10日改正施行による無人航空機の法的な定義
、「無人航空機」とは、「航空の用に供することができる飛行機、回転翼航空機、滑空機、飛行船その他政令で定める機器であって構造上人が乗ることができないもののうち、遠隔操作又は自動操縦(プログラムにより自動的に操縦を行うことをいう)により飛行させることができるもの(その重量その他の事由を勘案してその飛行により航空機の航行の安全並びに地上及び水上の人及び物件の安全が損なわれるおそれがないものとして国土交通省令で定めるものを除く。)をいう」と定義しています。
また、無人航空機から除くものについては、2015 年の航空法改正当時から2019 年現在も、重量が200g未満のものとされています(航空法施行規則5条の2)】
しかし、ドローンの定義をもう少し拡大解釈する見方もあり、遠隔操縦や自律制御で移動できる、無人航空機(UAV)や地上の車両を含む無人機を指す名称とし、地上走行ドローンや水上、水中ドローン、宇宙ドローンもあるとの意見もあります。この場合、無人航空機という呼称ではなく遠隔操作や自律制御可能な無人機(ロボット)として理解した方がよさそうです。ロボットの定義を人の仕事を代わりに作業をする装置であって遠隔操作や自動的・自律的に作業が行えるものとするとドローンは、ロボットの一種という事になります。飛行ロボットと呼ばれる所以です。
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斜め集合煙突内での安定飛行に必要な装置の開発に成功
弊社内実験飛行に成功
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2018年12月4日の山陽新聞に、玉島信用金庫主催
たましん地域経済振興支援制度「夢キックオフ」の授与式の様子が掲載されました。
弊社の取り組みとしての「煙突をはじめとするプラント内設備のドローンによる点検」に使用する
機体購入を支援していただきました。
倉敷発、ドローンによる点検サービスを、水島工業地帯を中心に全国に広げてまいります。
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関東某所にて、180m煙突の内部状況確認にドローンを使用して、点検撮影を実施しました。
高度150m以上の煙突のため、航空法に抵触する恐れや、万が一の機体の外部への飛び出し防止の為に
頂部にネットを張る等、安全対策を万全にしたうえで点検を行いました。
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関東某所での石油製油所構内フレアスタック装置(高さ 約60m×内径2~6m)のドローンによる内部点検に成功しました。通常の煙突と違い2mを切る直径のため、壁との接触や風圧による不安定な挙動を懸念していましたが、無事点検撮影を完了できました。プラント設備の内部点検で大口径のものだけでなく、小口径の煙突やダクトなど、今後さらに幅広い点検ができるようになりましたので、よりよいサービスを提案させていただきます。MORE VIEW
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2018年9月10日号の地域誌「ビジョンおかやま」に掲載されました。
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