3次元点群データを活用した安全航路設計イメージ
株式会社センシンロボティクス（本社：東京都品川区、代表取締役社長 CEO：北村 卓也、以下「センシンロボティクス」）は、ドローンを活用した架空送電設備点検アプリケーション『POWER GRID Check』（以下「PGC」）に、3次元点群データを活用した「安全航路設計機能」および「測距座標取得機能」を実装いたしました。
本機能は、中部電力パワーグリッド株式会社（本社：愛知県名古屋市、代表取締役 社長執行役員：清水 隆一、以下「中部電力パワーグリッド」）との共同研究において確立した技術を、実業務で利用可能な機能としてPGCに実装したものです。これにより、これまで現地での目視確認や手動飛行に依存していた飛行ルートの安全確認および支持物座標の取得が事務所内のPC上で可能となり、現地作業の大幅な削減を実現します。
背景
架空送電設備の点検業務では、ドローンの自動航行による点検が広く活用されるようになった一方で、その前段となる「飛行ルートの設計」には依然として人手と現地作業が必要とされてきました。飛行ルートの安全性は、現地に出向した操縦者が周囲の樹木や地形を目視で確認し、安全な離隔距離を判断したうえでPGCへ入力することで担保されており、判断の一部が操縦者の技量や感覚に依存していました。
また、ルート生成の基礎となる支持物の座標情報も、現地での手動飛行によって取得する必要があり、事前準備に相応の工数を要していました。
こうした課題に対し、センシンロボティクスと中部電力パワーグリッドの両社はLiDARによる計測や航空測量によって取得した3次元点群データを活用することで、飛行ルートの安全確認と座標取得を自動化・省人化するアプローチを検討してまいりました。
従来の業務フローと、3次元点群データ活用後の業務フローの比較
これまでの共同研究の取り組み
両社は2021年よりPGCを中部電力パワーグリッドの送電設備点検業務に実装し、運用を継続してまいりました。あわせて、点検業務のさらなる高度化に向けた共同研究を継続的に実施しています。
2023年には、ドローンの目視外飛行の適用を見据え、3次元点群データを活用した自動点検飛行ルートの補正技術について、業務実装に向けた技術的な実現性の調査を完了しています。*1
本研究では、点群データと現実空間の高度情報を一致させる基準を検証し、飛行ルートの高度と点群データの高度の双方をGNSS測位に基づく楕円体高度 *2 に統一することで、実機による測距結果との誤差を数cm～数十cm程度まで抑えられることを確認いたしました。さらに、実際の送電設備において、点群データとの衝突判定にもとづき自動補正した飛行ルートでドローンによる自動航行を実施し、仮想空間上で設計した離隔距離と実機による測距結果が高い精度で一致することを確認しています。
3次元点群を活用した安全航路設計の考え方
今回のリリースは、これらの研究成果をPGCの標準機能として業務実装したものです。
今回実装した機能
＜1．3次元点群データのインポート・管理＞
PGC上で、支持物ごとに3次元点群データを登録・管理できるようになりました。LiDAR搭載ドローンによる計測データや、航空測量によって取得した点群データを、支持物マスタ情報と紐づけて保持します。登録された点群データは、以下の「測距座標取得機能」「安全航路設計機能」の双方から参照され、支持物マスタ情報画面上で登録状況や計測日を確認できます。樹木の成長や地形の変化に応じてデータを更新することで、常に最新の現地状況にもとづいた運用が可能です。
支持物ごとに3次元点群データの登録状況と計測日を一元管理
＜2．測距座標取得機能 ― 現地での手動飛行による座標取得が不要に＞
これまで、飛行ルートの生成に必要な支持物の座標情報は、現地に出向き、手動飛行によって取得する必要がありました。今回のリリースにより、登録済みの3次元点群データを3Dビューア上に表示し、座標を取得したい地点をクリックするだけで、その地点の3次元座標をPGCの支持物マスタ情報へ直接反映できるようになりました。3Dビューアには、視点の回転・拡大縮小に加え、高度に応じて点群を色分けする高さ強調表示を備えており、対象箇所を正確に指定できます。
3Dビューア上で対象地点を指定するだけで、三次元座標を支持物マスタ情報へ反映
これにより、これまで現地作業として実施していた座標取得を事務所内のPC上で代替でき、現地出向および手動飛行に要していた工数を削減します。
＜3．安全航路設計機能 ― 人の感覚に依存していた安全確認を自動化＞
これまで、飛行ルートの安全性は、現地で周囲の樹木や障害物を目視確認し、確保すべき離隔距離を人の感覚で判断してPGCへ入力することで担保していました。今回のリリースにより、生成した飛行ルートと3次元点群データをシステムが照合し、樹木や構造物などの障害物との衝突リスクを自動で判定します。任意に設定した高さ方向・横方向の離隔距離を基準に、ルート上の各地点の周辺を解析し、設定した飛行ルートが樹木などの障害物に近すぎる場合など、衝突リスクが検出された際は警告を表示したうえで、安全な高度へルート全体を自動補正します。補正量はルート情報の確認画面で確認できます。
点群データとの衝突リスクを検出し、安全な高度へ飛行ルートを自動補正
本機能は支持物点検ルートおよび架渉線点検ルートの作成に対応しており、点群データが登録されている支持物では標準で安全確認が実行されます。これにより、飛行ルートの安全確認が操縦者の技量に依存しない均一な基準で行えるようになり、点検品質の均一化と安全性の向上に寄与します。
今後の展開
センシンロボティクスは、今回実装した3次元点群データの活用機能を起点に、点検業務の一連のプロセスにおけるデータ利活用をさらに推進してまいります。将来的にはドローンの目視外飛行への適用も見据え、飛行ルート設計の自動化・高度化に継続して取り組むとともに、点群データを活用した測量業務の代替など、適用範囲の拡大を目指してまいります。
両社は今後も、送電設備点検業務の高度化・効率化に貢献してまいります。
注釈
*1 3次元点群を活用した自動点検飛行ルート補正機能など業務実装に向けた技術調査を完了（2023.11.9公開）
*2 楕円体高度…地球をモデル化した楕円体面を基準とする高度。GNSS測位により直接得られる高さ情報であり、データの高度統一や高精度な位置合わせに適しています。
『POWER GRID Check』とは
架空送電設備の保守業務に特化した業務アプリケーションです。自動航行させたドローンで鉄塔（支持物・がいし）と送電線（架空地線・電力線）を一括で自動点検でき、ドローンと設備の間の安全な離隔距離を確保したうえで、均一なデータ取得を実現します。ドローンに関する特別な知識を持たない作業員でも送電設備の点検業務を実施することが可能です。
＜送電線自動点検の手順＞
1.Webアプリケーション『POWER GRID Check』に送電設備情報と座標情報を入力し、自動航行ルートを生成
2.ドローンとの通信・制御を行うモバイルアプリケーション『SENSYN Flight Edge』で航行ルートを取得し、ドローンへ送信
3.ドローンがその飛行ルートに沿って自動航行し、送電設備を撮影
『POWER GRID Check』による送電設備自動点検の流れ
センシンロボティクスについて
センシンロボティクスは『社会の「当たり前」を進化させていく』をミッションに掲げ、社会や企業が抱える課題を、AI×Dataの力で解決する社会インフラDXのリーディングカンパニーです。
日本、そして世界を支える社会・産業インフラの現場に存在する「労働力不足・安全に対するリスク・上昇するコスト」などの課題を、AIを始めとする最新のテクノロジーを駆使し、誰にでも扱えるデータ利活用のためのソフトウェアソリューションで解決します。
豊富なプロジェクトで得られたノウハウと、独自のソフトウェア開発プラットフォーム「SENSYN CORE」を活用し、コンサルティングからシナリオ策定、ビジネス実現性の評価、技術・システム開発、実業務への定着化まで一気通貫で支援、老朽化するインフラの点検や、少子高齢化による労働人口の減少、激甚化する災害といった社会課題を解決しサステイナブルな未来を実現していきます。
本社所在地：東京都品川区大井一丁目28番1号 住友不動産大井町駅前ビル4階
設立：2015年10月
代表：代表取締役社長 CEO 北村 卓也
https://www.sensyn-robotics.com/