橋梁点検でドローンを活用するシステムを展開する株式会社FLIGHTS（フライト、東京都渋谷区、峠下周平社長）と、容易に近接しにくい個所へのロープを使った近接目視を主力にしている特殊高所技術（京都府京都市、山本正和社長）は、5月16日に業務提携を開始した。
両技術は、お互いの強いところを生かし弱いところを補える組み合わせとなり、点検品質は確保して、点検業務の効率化や、コストの抑制が実現できると期待されている。これまできちんと整理されていなかった、ドローンとロープのそれぞれが得意とする点検範囲を明確化することで、適切な組み合わせ方法を検討して標準化を図る考えだという。
技術を相互補完すると、品質と効率そしてコストで相乗効果
峠下社長（左）。コンクリート橋脚の点検画像をドローンで取得している。機体は市販のDJI社のMatrice300RTKとし、カメラと自動飛行撮影アプリならびに精度管理アプリを自社開発として、点検品質とコストダウンの両立を図っている。自動飛行撮影アプリと精度管理アプリにより現場での作業効率が向上し、2名での運用が可能となった。
――フライトさんは橋梁点検でドローンを活用するシステムを展開され、点検品質の要となる精度管理においても定評がありましたが、今般、ロープを用いて人が近接目視する特殊高所技術さんと業務提携を開始されました。
峠下社長 そうなんです。これまできちんと整理されていなかった、ドローンとロープのそれぞれが得意とする点検範囲を明確化することで、点検の品質を確実なものにしながら業務を効率化する適切な組み合わせ方法を検討して標準化を図り、安全で確実な点検業務を促進していこうと提携しました。
当初は、ドローン点検と特殊高所技術を代表とするロープを用いた点検は、競合技術として認識されているものと考えていました。しかし、ドローン点検の適用実績が増えるにつれて、ドローンだけでは点検が難しい個所があり、ドローンとロープそれぞれが得意な個所の点検を担うと、それが弱いところを相互補完するかたちにもなって、品質や効率、そしてコスト面では相乗効果が生まれる、両技術を適切に組み合わせることは、全体に良い結果につながるという考えに至ったことが背景にあります。
メンテナンスサイクルも2巡目後半となり、点検の品質と効率において、それぞれの点検技術の得手不得手が分かってきて、ドローンで取得する画像点検に向く範囲、特殊高所技術のような人に頼る範囲というのが、点検の技術開発や現場などの当事者に近いところで仕事をしている人たちのなかには分かってきていまして、この知見を生かした技術の効率的な使い方とかミスマッチの是正とかが今、必要とされてきているのかな、と実感しています。
それでちょっと建設コンサルタントさんの領域になるのかもしれないんですけれども、情報の非対称性はまだやっぱりドローンの側にある状況ですから、ぼくたちのほうから点検範囲を明確にして、最適な技術の組み合わせや運用の情報を提供していくのが、点検業務の効率を上げ、コストも合理化しながら、安全で確実な点検業務を実施していくのに必要かなと思っているんです。
－－そうなんですね。技術のミスマッチとかが続くと、インフラの安全安心に直結するだけに、いろいろ大変そうです。
峠下社長 そうですね、心配しています。近年よくあった定型パターンとして、「上部工もドローンで点検できます」という契約をされた発注者さんが、1年やってみて、「点検できませんでした」となって、旧来のやり方へ揺り戻すみたいな、ドローンを活用した点検への期待値が落ちちゃった、ということが本当によくあったんですね。
これからもっと技術が進展して、ドローンでできる範囲も増えていく可能性はありますが、それは発展段階の現状に即した運用の積み重ねの先で実現できることだと思うんです。
なので、もともと、ぼくたちロボティクス業界は、国土交通省さんが示されてきた「人手と財源の不足が懸念されるなか、どうやってインフラの安心安全を担保していくか」という社会問題の解決に向けて、点検技術とシステム開発にも取り組んできた側面もあるので、近年の実装でたまってきた知見を生かしてミスマッチの是正にも取り組んでいかないと、ドローン技術が社会問題の解決に役立てられていくという未来感が遠景に退いてしまうのかなということも心配なんです。
――フライトさんの機体やシステムはかなり上位種で、カメラも高性能なものを載せていますし、また静止して画像を撮影できるとか、画像の精度管理を徹底されているとか、点検品質に対して業界には信頼感があったように感じるんですけれども、それでもドローンでの画像点検に不向きな部位は残るということですか？
峠下社長 そうですね、逆に精度管理が確実にできる部位に特化して効率的にやってきたので、その結果として信頼感が得られているとも言えますよね。
国土交通省さんも点検支援技術で代替することに関して、人と同等の品質を担保するために、点検品質はメンテナンスサイクルの要なので当然といえば当然なのですが、「点検支援技術使用計画」の明示や精度管理計画などを求めています。
手順の概要としては、受注者もしくは発注者が現場条件や構造、設置状況などを十分に把握したうえで、「点検支援技術の性能カタログ」から技術の特性および仕様を勘案し、技術を選定し選定理由と活用範囲、活用目的を「点検支援技術使用計画」として明示したうえで、点検業務発注者へ協議するという流れになります。「点検支援技術使用計画」には、対象部位・部材・変状、活用範囲、活用目的、活用程度、使用機器と選定理由、そして精度管理計画を含む必要があります。精度管理計画には点検支援技術の誤差要因や精度を満たすための条件を明確化することが求められています。
弊社はこの精度管理に非常に厳格に取り組んでいまして、橋梁を主力にされている老舗コンサルタントの大日本コンサルタントさんと協業してドローンによる橋梁点検システム「FLIGHTS橋梁点検システム」を作ってきた経緯もあって、専門的かつ実務的な知見を入れて精度管理アプリの開発をしているんですね。ですので、後ほどご説明しますが、AIに学習させる画像の量も膨大ですし、開発も「ドローンでこういう画像が撮影できるので、それを橋梁点検に生かすにはどうするか」というのとは逆で、「橋梁点検に必要な要素を満足する画像とはどういう画像か、それをドローンで取得するにはどういう技術を生かしてシステム化すればいいか」という目的から逆算するかたちで取り組んでいるんです。
それでもやっぱり現状では、ドローンで確実な精度管理ができるのは、コンクリートのフラットな面で明るい場所、つまりコンクリート橋脚などに限られるんですね。他の場所も同様に静止して撮影はできますけれど、橋梁点検に必要なクラスの精度管理を満足するには、照度が足りないとか課題が残るんです。
非GPS環境下においても点検に必要な飛行撮影を自動で行う自動飛行撮影アプリを開発。これによりパイロットの慣れ不慣れに左右されず、撮影距離・角度を一定に保ちつつ画像合成で必要になるラップ撮影を効率よく行うことができるようにしている。
コンクリート橋脚面はドローン、支承部などは特殊高所技術で
――ドローンと特殊高所技術でどう分担しますか？
峠下社長 ドローンと特殊高所技術を併用することにより、お互いの強みを生かし、お互いの弱みを補い合うことで点検精度を維持しつつ点検の効率化を達成します。
ドローンが活用できる範囲では、ドローン点検に置き換えることで点検効率をアップできますので、弊社のドローンはコンクリートのフラットな面を精度ならびに効率よく点検していくのが得意ですので、コンクリート橋脚を最も得意としていまして、そこは弊社のドローンが担います。一方、上部工や支承部のように、構造が複雑で照度が確保できない部材や、打音診断でないと判断できないコンクリートのうきの確認、鋼部材などはドローンでは難しく、特殊高所技術が点検を担います。人が近接することで例えば支承付近とかでは堆積物の除去もできます。
ドローンと特殊高所技術の組み合わせ方法。お互いの得意な部位を担当すると、弱い部位を補完し合う組み合わせにもなるので、点検品質を確実なものにしながら、コストの抑制が可能になる。さらに複数橋での束ねたロットに対して、品質とコストで最適な技術の組み合わせの標準化に向けて検討を進めている。
――今後ドローンの範囲が広がっていくことはありますか？
峠下社長 建設コンサルタントさんからは上部工をドローン点検してほしいというご意見をよくいただきます。現在使用しているMatrice 300 RTKはカメラを上向きにつけることも可能なドローンになるので対応できるように開発は進めておりますが、あくまで精度管理ができることを前提に開発を進めています。そのため対応できるだろう領域として、ラーメン橋のPC箱桁を対象に開発を進めています。
これまで点検で求められる精度を安定的に確保したうえで、そうした部材を点検していくのはなかなか難しい状況にありました。今はまだ研究開発の段階なのですが、弊社は写真を撮るときには画像精度を確保するため1枚1枚ホバリングして止まったうえで、静止撮影できることも強みにしていて、そこにDJI社のZenmuse P1というセンサーの中では1番大きい上位種のフルサイズセンサーを積んでいるので、ラーメン橋のPC箱桁部分には今後は可能性が出てくるのかなと思って取り組んでいます。
FLIGHTS（フライト）のドローン橋梁点検サービスはこちらから
精度管理アプリのバックヤードは膨大な作業
――そうなんですね。精度管理はどうやって品質を担保しているのでしょう？
峠下社長 これまで修練された点検員さんが目で見て判断されて点検調書を作られてきたところを、それを判断できる画像に置き換えて点検の効率化と高度化を図るという取り組みなので、判断できる画像が取得できているかというところが非常に重要で、それが精度管理ができているかどうか、ということなんです。
なので、精度管理は画像点検において生命線のようなもので、この品質が揺らぐと、点検行為自体がナンセンスになってしまいますので、先ほど大日本コンサルタントさんと協業して「FLIGHTS橋梁点検システム」を作ってきたお話をしましたが、従来の橋梁点検に加えドローン点検の知見も豊富な大日本コンサルタントさんの協力も得ながら厳格に取り組んでいます。この精度管理はシステムとしてアプリ開発をしていまして、精度管理を自動化しています。
精度管理アプリは画像精度試験を膨大な数量でやっていまして、もう日が昇ってから落ちるまでひたすらいろんな条件でドローンで写真、クラックを撮り続けて、いろんなひび割れ幅をいろんな条件で撮って、画像に関わるパラメーターと画像精度の関係性というのを、ものすごい膨大な組み合わせで確認しています。それで、試験の結果を 精度管理アプリケーションに実装して、こういう条件だったら、近接目視点検と同等の精度を担保できると言えます、というような膨大な結果を全部整理しているんです。
半年くらいかけて、丸1日かけて3～4回撮影して、解析も半年かけているので、枚数で言うと数千枚だと思いますが、そういう規模でAIに 読み込ませて、その撮影条件からクラックを抽出して、きちんと写っているかどうかを判断していって、その結果を全部整理して実装しています。そこまでしないと画像精度がどうだったのかという担保が難しいんです。
画像と一口にいっても、画像で点検する場合に、実際にピントが合う範囲は、レンズが球体なので、そのレンズの歪みによって中心部分はピントが合うんですけども、外側の部分はピントが合いにくい領域なんですね。
今、国交省さんのオルソモザイクの要領にも出されていますけれど、基本的にはオルソモザイクで極力撮影していくとなっていて、写真測量でやられているようにラップ撮影をして、3Dのモデルを作って、そこから橋脚の1面ごとにオルソモザイクを切り出して、その過程でピンボケしている外側の領域は自動で省いて、ピントが合ってる部分だけで、画像を合成していく作業を弊社でも行っていますし、国の流れとしてもそうした流れにはなっています。
なので、画像で点検する場合、複雑な構造に関しては、この3Dモデル化するのも大変ですし、上部工ですと面の数が非常に多くなってくるので、それを1枚1枚オルソを作成していくというのは、なかなか現実的ではないというところからもですね、そういう部位はドローンでなく、特殊高所技術で点検するほうが合理的にもなってくるんですね。
点検支援技術セミナー(精度管理編) / YouTube（Drone Agent）
ドローン機があっても精度管理のシステムがなければ、橋梁点検は実現できない
――そこまで厳格に精度管理を行っているんですね。
峠下社長 そうなんです。先ほどお伝えしたとおり、ドローンによる点検業務を実現するには精度管理が重要です。逆に言えば、ドローンの機体だけでは適切な精度管理は難しく、点検業務での活用は期待できません。にも関わらず、ドローンの機体さえあれば点検業務ができると思い込み、いざ使ってみると点検業務が代替できるほどの精度が出ず、結果として「ドローンによる点検業務ができない」と誤解されてしまうケースをこれまで何度もみてきました。
我々は、精度管理アプリの開発・提供を通じて、これらの誤解と事実をしっかりと伝えなければと考えています。
――この精度管理アプリで精度管理を自動化しているということは、これから入ろうとする現場でいちから精度管理準備みたいなものをやらなくても、もうアプリでできているので、 現場に行ったらすぐに作業ができるって感じなんですか？
峠下社長 そうですね。今、国交省さんのほうから出されているオルソモザイクの要領ですと、橋脚面にクラックゲージ、カラーチャートを貼り付けて、橋脚1面当たり、オルソモザイクを作った時に、その1枚1枚をクラックゲージから、そのクラックがきちんと撮影できてるかどうか見たうえで、キャリブレーションみたいな作業を行うんですけれども、例えば、そのクラックゲージが写っている画像の領域に関しては、そこは精度担保できてると思うんですけれども、他のその上部とかクラックゲージが写っていないところの画像の精度って、どういう風に担保してるのかっていうと、担保されていないんですね。
ここがクラックゲージが写っているところで大丈夫だから他も大丈夫でしょう、というようなかたちなんですけれど、それに対して弊社の場合、先ほどお話ししたように膨大な画像精度、試験をやっていて、全ての画像1枚1枚の精度管理をきちんとできてるイメージなので、現場で速やかに点検画像撮影に入っても精度は担保できるようにしているんです。
高精度AIひび割れ検出画面
――なるほど、精度管理アプリって、「FLIGHTS橋梁点検システム」のなかの一つの機能なんですね。ついでに「FLIGHTS橋梁点検システム」についてもコンパクトに教えてください。
峠下社長 FLIGHTS橋梁点検システムは、コンクリート製の橋脚を対象にドローンによる橋梁点検を近接目視と同程度の精度で実現することができるシステムです。ドローンによる橋梁点検では、大きく飛行撮影、精度管理、画像処理、損傷検出、成果品作成という流れで点検作業を行います。
これらの工程において、非GPS環境下でも所定の撮影距離を保ち、撮影角度を正対に維持した状態で自動飛行撮影ができる「FLIGHTS CONTROL（フライトコントロール）」や、画像の撮影条件が近接目視と同等の精度が得られるかどうかの判定を行う「精度管理アプリ」、画像データから生成されるオルソモザイクの作成、オルソモザイク画像からAIによって自動で橋脚のコンクリート面のひびわれ等を検出する「高精度AIひび割れ検出」により、ドローン点検に必要な工程をワンストップで支援します。橋梁での近接目視点検をドローンによる点検で代替可能した業界初の取り組みとなります。
ドローンなど画像で点検する技術の場合は、飛行撮影、精度管理、画像処理、損傷抽出などの工程が必要になりますが、これらを人手で行うと作業者の技量によって作業の精度にムラが発生し、作業工数が膨大になり現実的ではないなどの課題がありました。
ですが、これらの課題を解決するためには、各工程を自動化したシステムが必要であり、加えて従来の点検にかかる費用よりも安価でなければなりません。しかし、ゼロからシステムを構築しようとすると膨大な費用がかかりますので、解決に向けた開発が大きく動くというに至っていない状況もありました。
そこで弊社では、橋梁点検においての大日本コンサルタントさんの知見を得ながら、ドローンやアプリなど先端技術側の開発を弊社が促進する開発を進め、システムをまとめることができたのです。
FLIGHTS（フライト）のドローン橋梁点検サービスはこちらから
ドローンの操作は「車と原付のあいだくらい」に
――ドローンの操作やシステムの運用は難しくないですか？ 地元の会社さんもストレスなくできるような感じでしょうか？
峠下社長 操作自体は車の免許よりもう少し軽くて、車と原付のあいだくらいなイメージです。元々ハードウェア自体が、写真測量でよく使われてるDJI社のMatrice 300 RTK で、市販の機体を使っていますので、非常にもともとの操作性に長けたハードですし、それに対して自動飛行の橋梁点検に特化したアプリケーションを開発して、アプリケーションをその市販の機体、ハードウェアにインストールするだけで、すぐに使えるというシステムなので、橋梁点検についてすでに知識がある点検会社さんとか、鳥瞰撮影とか簡単な現地調査とかでドローンを飛ばされてる測量会社さんとか、そういった方であれば、講習してだいたい1日くらいでアプリケーションも含めて使えるように導入できます。
システムはサブスクリプションで提供していますので、常に最新の状態にアップデートされるようになっています。
なので、先ほど少しお話したような、今後のラーメン橋のPC箱桁とか上部工の一部の対応についても、アップデートで適用されていくと思います。
――講習会とか見学会、あるいはウェブを活用したセミナーなどで、体験してみることってできますか？ 参加された方の反応などはどんな感じですか？
峠下社長 ええ、無料の座学講習会を随時で開催しています。実際に国土交通省さんの現場で実演させていただいたことがありまして、精度管理が自動でできていることや、点検費用を抑えられることなど、かなりの好感をいただきました。
実際の業務実績としては昨年度は80橋脚、国交省さんが管理してる点検業務で実施しているんですけれども、今年度に関しては、今時点で80脚くらいお声がけいただいてるので、国交省さんの直轄案件に関しては、年々需要が高まっていくかなと思っています。
ちょっと見込み的なんですけれど、今年度は300から400脚くらいにはなるのかなと思っていまして、最近もシステムを導入くださった建設コンサルタントさんがあるんですけれども、ちょっと体験されてみて、精度管理が自動でできていることや、点検費用を抑えられることなどに好感いただけたり、すでに導入いただいていてご実感いただけたりしているところが大きいのかなと思っています。
和田会長（特殊高所技術） 特殊高所技術も、点検業務にあたる技術者には非破壊検査資格等、様々な資格を取得させていまして、また弊社は建設業の資格も取得して、補修などの業務もしていますので、点検の次の段階の補修という視点も加えて構造物を近接目視するなど、点検品質を重視して取り組んできました。
そうしたなか点検支援技術の開発も進展し、点検品質は確保しながら、点検のやり方を効率的にすることで、コストを抑えたり、膨大な数の点検対象に対して数をもっとこなしていけたりする方法はないだろうか、というところからドローンとのハイブリッドで点検していくのが合理的ではないかと考えるようになりました。
フライトさんは精度管理に徹底的に取り組まれていて、加えて精度管理が担保できる部位に特化しているので、点検品質をとても重視されています。品質重視の2社の協業にとても期待しています。
一度ドローンなどの新技術を試されたけれども、費用が安くならない上に点検精度が下がったといって、新技術への期待感が失われて、結局もとの点検手法に戻ったというお話を耳にすることがありますが、ドローンと特殊高所技術の点検範囲をきちんと整理してお示し、適切な組み合わせをご提案していくことで、技術を適材適所で組み合わせて品質とコストで合理化することがスタンダードになっていけばいいな、と思っています。