ドローン橋梁点検操縦者にインタビュー!「リアル現場の声」とは? ドローン橋梁点検パイロットに、リアルな現場事情をインタビュー!

2014年、全ての橋梁に対して5年に1回の点検を国土交通省が義務づけました。

それを受け、技術者不足が課題となっている橋梁点検へのドローン導入に注目が集まっています。

今回は、実際にドローンを使った橋梁点検現場に関わっている専門家の方に、インタビューを行わせていただきました

この記事を読めば、

  • 橋梁点検にドローンが導入された背景
  • 現在の橋梁点検におけるドローンの役割
  • ドローン橋梁点検の課題
  • ドローン橋梁点検のメリット
  • 橋梁点検における、ドローンの現状と今後

などがわかるかと思います。

そして最後の7章では、「橋梁点検において、ドローンを取り扱う人へ伝えたいこと」として、リアルな本音もお聞かせいただきました。

また、業界に精通され、ご自身も建設コンサルタント会社の立場からとして橋梁点検に携わる別の方にもドローン橋梁点検についてお話をお伺いしていますので、そちらもぜひご参考ください。

橋梁点検にドローンが使われるようになった背景

橋梁点検をするドローン

──まず、橋梁点検にドローンが使われるようになった背景を教えてください。

はい。そもそも、橋梁において定期点検は義務ではなかったんです。

ですが、2012年に笹子トンネルの天井板が崩落するという大事故(※)が起こり、橋梁・トンネル等の道路施設の構造物に対し、5年に1度の定期点検(道路橋定期点検要領 )を国が法律で定めました。

笹子トンネル崩落事

 2012年12月2日山梨県大月市笹子町、中央自動車道上り線笹子トンネルで起きた天井板落下事故。

 天井板のコンクリート板が約130メートルの区間にわたって落下し、走行中の車複数台が巻きこまれた。

 9名が死亡、3名が重軽傷を負う大事故となった。

 事故の原因について、NEXCO中日本は『つり金具の部分が壊れた可能性が高く、大きな理由として 老朽化が考えられる』と説明した。

──日本にはどれくらいの数の橋梁があるのでしょうか?

73万橋ほど存在します。その全てを近接目視などの従来のやり方で点検していくと、とてつもない時間がかかるといわれています。

土木技術者も減っている中で、デジタル化した新技術がどうしても必要になってくる。

そこでドローンが注目され、国が推進に力を入れて導入が進んだ(※)という流れがあります。

国が橋梁点検において、新技術(ドローン)導入に意欲的な理由

従来、人の近接目視点検が基本となっていた橋梁点検だが、2019年道路橋定期点検要領が改定され、近接目視と同等の健全性の診断ができると判断した支援技術(ドローン)を用いることが可能となった。

国は業務の効率化や、技術者不足といった課題解決の為、規制を緩和し、ドローン導入を後押ししている。

──国内の橋梁は、国が全て管理しているんですか?

国が管理する橋と、地方自治体が管理する橋の2種類あります。

──なるほど。国はドローンという新技術導入に意欲的ということからも、国が管理する橋梁の方が、自治体管理の橋梁よりもドローン導入は進んでいるのでしょうか?

一概にそうとは言えません。

確かに橋梁点検のデジタル化は国をあげてのプロジェクトなので、ドローン導入・使用には力を入れています。

国が管理する橋梁は規模も大きいので、点検にかけられる予算も多いですしね。

ただ、国内の橋梁73万橋の90%以上は地方自治体の管理下にある橋なんです。

自治体は保有する橋梁の数が多く、予算が少ない。だからこそ、人手不足の解消や人件費削減の為に、よりドローンを導入しようという動きが生まれます。

なので自治体によっては、ドローンの導入にとても積極的なところもありますよ。

国が管理する橋と地方自治体が管理する橋

──90%も自治体管理の橋梁とは知りませんでした。国、自治体ともにドローンを導入する必要性があるんですね。

橋梁点検を請け負うクライアントから“現場で求められる需要”とその変化

ネットワークのイメージ

──それでは続いて、ドローン操縦者として点検依頼を受けているということですが、どのような需要を持つクライアントから仕事の依頼をされるのでしょうか?

そうですね。技術の高いパイロットを探しているからと依頼されることが多いです。

というのも、橋の下などはGPSが届かないケースも多く、非GPS環境下でも問題なくドローン操縦できる技術を持ったパイロットが求められるからだと思います。

◆なぜGPSのない環境では操縦技術が必要となるか、簡単にご説明します。

GPS搭載ドローンは、GPSで自分の位置情報を確認することで、機体の姿勢維持と、ホバリング(※)が可能となります。

※風などに流されることなく、一定の位置に留まって飛行すること。

そして、GPSが届く環境であれば、安定したフライトモード(Pモード)で飛行させることができます。

フライトモードとは

橋梁点検にも多く使われるDJI製ドローンでは、ドローンの飛行制御を行う3つのフライトモードが搭載されています。

それぞれのモードには特徴があり、使用用途によって使い分けることができます。 

Pモード(ポジショニングモード)

操作をしていない間も自動でホバリングする為、初心者でも安定した飛行ができる。

GPS・障害物センサーが有効で、1番安全性の高いモード。

Sモード(スポーツモード)

Pモードよりも、速度や機動性を活かした飛行ができる。

GPSは有効で、最高速度を時速60km程度まで上げることができるが、障害物センサーはオフとなる。

Aモード (ATTIモード)

非GPS環境下で利用するモード。

高度維持はできるが、自動でホバリングができなくなる為、常に手動で機体の操縦を行わなければならない。

周囲の様々な環境に機体が影響を受ける為、高い操縦技術が求められる。

GPS環境と非GPS環境

通常、操縦の簡単なPモードで飛行させますが、GPSがない環境下や、GPSが途切れた状態にドローンが陥るとATTIモードに切り替わってしまいます。

橋下の非GPS環境

この上の写真のように、橋の下は床版や橋の脚、樹木などに覆われており、GPSが入りづらい場合が多いです。このようなGPSのない環境下では、ATTIモード=手動で操縦をしなければならないので、高いフライト技術が求められるのです。

──そういったことを考えると、橋梁点検にはかなり高度なドローン操縦技術が必要ということでしょうか?

今現在はそういった流れが強いですが、今後は「高度な操縦技術がマストだ」とは一概に言えなくなると思います。

その大きな理由はドローンの性能進化です。

近年、様々な国内外の企業や団体が、インフラ点検に特化した機体の開発に取り組んでいます。

そのいくつかの例をご紹介します。

機体概要 橋梁点検においてのメリット

マルコ®︎

大日本コンサルタント株式会社と川田テクノロジーズ株式会社が共同開発した、可変ピッチプロペラ搭載ドローン。

可変ピッチプロペラは、羽根の角度を可変させ上下推力を発生させる。

耐風性と、姿勢維持できる安定性が特徴のため、風の強い環境下でも橋梁に近接できる。

MATRICE 300 RTK

DJI社の産業ドローン。

デュアルビジョンセンサーとToFセンサーを機体の全6側面に搭載。

複雑な動作環境にも対応可能。

6方向検知&測位システムにより、非GPS環境によるATTIモード飛行でも、高い安全性と機体の安定性を確保できる。

Skydio 2

アメリカ・スカイデュオ社のドローン。

4k/60fps HDRの高画質・角度も200度まで動かせる高性能カメラ6台搭載。

AIコンピューティングデバイスはNVDIA社のJetsonTX2を搭載。

高度なAI性能による周囲環境を把握する機能で衝突を防ぎ、非GPS環境下でも安全な飛行が可能。

上記のような機体が次々と開発され、GPSのない環境でも自律飛行が可能となってきています。

よって、現状は操縦技術や、その場の判断といったパイロットの技量が必要ですが、今後は高度な技術などはそこまで求められなくなっていくと思いますよ。

──なるほど。レベルの高い操縦技術がそれほど求められなくなれば、より多くの人がドローンを使った橋梁点検を行うことができますね。

ドローン橋梁点検の方法

ドローンを操縦する作業員

──それでは次に、ドローンを使った橋梁点検を行う方法を教えてください。

はい。橋梁の点検は「点検」「診断」という作業をします。

まず「点検」ですが、橋梁点検の方法として、近接目視を基本とした人による点検=従来の方法と、ドローンを使った点検方法があります。

ドローンを使った点検のやり方は、大きく分けて2通りあります。

【点検】

1.全体をドローンで点検する

ドローンで広範囲の空撮をし、3Dモデルを作る。その画像を分析してヒビや錆を確認する。

2.人による点検+ドローン

従来の近接目視点検と、高所作業車などが必要な高い場所などはドローンで行う。

ドローンは点検技術者の補助のような役割で使う。

そして次に「診断」です。4つのレベルに応じて点検結果を診断します。

 【診断】

区分 状態
Ⅰ健全 構造物の機能に支障が生じていない状態
Ⅱ 予防保全段階 構造物の機能に支障が生じていないが、予防保全の観点から措置を講ずることが望ましい状態
Ⅲ 早期措置段階 構造物の機能に支障が生じる可能性があり、早期に措置を講ずべき状態
Ⅳ 緊急措置段階 構造物の機能に支障が生じている、又は生じる可能性が著しく高く、緊急に措置を講ずべき状態

参考:我が国の道路メンテナンスの現状(国土交通省 道路局)

診断結果をもとに、修繕・保全計画を立てます。

──点検方法として今現在多く採用されているのは、「全体をドローン」、「従来点検+ドローン」どちらですか?

現在は、従来点検+ドローンのやり方が多いです。

橋梁全体の点検をドローンだけで行うことはまだ難しく、その理由はドローンが持つ課題にあります。その課題を下の章で解説します。

ドローンを使った橋梁点検の課題

──それでは、ドローン橋梁点検の課題を教えてください。

はい。現在のドローンの課題として、

  • ドローンが適応できない場所や環境が多い
  • カメラ性能

この2つを詳しくご説明します。

橋梁点検ドローンの課題

1.ドローンが適応できない場所・環境が多い

狭く入り組んだ場所

入り組んだ構図の鉄橋やトラス橋下など。また、橋を支える支承(ジョイントのような部分)が1番錆 びやすく壊れやすいが、機体が入ることができずドローンでは点検できない。

ドローンが適応できない狭く入り組んだ場所


風の強い場所

山の中にある橋などは、環境的に強風になりやすい。気流が不安定だとドローンの機体が安定せず操縦も撮影も難しい。

橋の上

車や人の往来がある道路上の飛行は、墜落やトラブルが起きた際大きな事故に繋がる恐れがある。法律的・モラル的にドローンの道路上空飛行はNG。

暗所

橋の下は影が出来やすく暗い場所も多いので、画質が低下してしまう。

2.カメラ性能の問題

ドローンのカメラ性能は日々進化しているが、コンクリート橋の近接目視点検の定義は0.1mmのクラック(傷・ひび割れ)を見つけるというもの。

ドローンでその傷を発見するためには、かなりの高画質カメラが求められる。

高画質なカメラを搭載するとなると、機体が大きくなってしまい取り扱いが大変になったり、せまい場所に機体が入れなくなる。

──なるほど。0.1mのクラックをドローンで発見するのはかなり難しそうな気がしますが…。

そうですね。

ですが、上でもご紹介したマルコ®︎(株)デンソーのドローンは0.1mmのクラックをオルソ3Dモデルに落とし込むところまで成功しています。

今後さらにドローンの性能向上が進めば、画像だけを見て橋の状態を確認して、措置の必要性を判断するという未来が来るかもしれません。

──それはすごいですね。今後のさらなる性能向上に期待したいですね。

ドローンを使った橋梁点検のメリット

グットマーク

──それでは課題をお伺いしたところで、次は橋梁点検にドローンを使うことのメリットを教えてください。

はい。私が感じる大きなメリットを下にまとめました。

ドローン橋梁点検のメリット

1.時間短縮、人員削減に繋がる

人よりもドローンを使用した方がいい点検箇所・環境下【橋桁の裏、橋脚、山間部にある橋など】での点検は、高所作業車や橋梁点検車を使う必要がないので、車の準備や交通規制に要する時間の短縮、人員の削減ができる。

2.3Dモデルが作れる

点検画像を3Dモデルにすることで、誰でも客観的に橋梁の状況を確認することができる。

5年に1回の点検時に同じデータを記録していけば、重ね合わせることで状況の変化が分かりやすい。

──時間短縮や人員削減は、まさに橋梁点検業界に求められている要素ですね。

そうですね。山の中を開発して作られた100m以上の高さがある橋や、河川部などに架けられた橋などは、立ち入るだけでも多くのコストと人員が必要です。

このような橋梁において、ドローンはかなり重要な点検手段となりますね。

──そして、3Dモデル作成(3次元データ化)は、インフラ点検業界において、新技術導入の大きな目的の一つですね。

そうです。点検計画時から効率良く作業できますし、立体的に橋梁の状態をわかりやすく把握できるのはもちろん、変化がわかるというのも特徴です。

例えば、ヒビがどれだけ広がっているかなどの比較ができるのは、安全・健全な橋梁を維持する為に大きなメリットだと思います。

◆従来の2次元データと比較すると、より3Dデータのメリットがわかります。

点検計画

3Dモデルを用いると、構造形状や周辺状況の把握、侵入経路を立体的に捉えることができるため、高所作業車、足場の配置等の確認や検討がしやすくなる。

3次元モデルを利用した橋梁の維持管理

3Dモデルを用いることにより、ひび割れの位置や連続性、橋梁全体の損傷が簡単に把握できることから、原因究明に役立つ。

参考:3次元モデルを利用した橋梁の維持管理/国土交通省国土技術政策総合研究所)

橋梁点検における、ドローンの現状と今後

橋梁点検に向かうドローン

──実際にドローンで橋梁の点検をされてきた立場から、橋梁点検の全てをドローンで行うことは難しいと思われますか?

先でも述べましたが、現在は人による点検+ドローンのやり方が主流です。

ドローンが自動で作る3Dモデルは、活用幅が広いですしメリットも多くあります。

ですが、その画像で点検箇所の細部全てを確認できるかといったら、そこまでの水準にはまだ達しておらず、ドローンのみで全ての点検を完結させるのは難しいのが現状だと思います。

5年に1回の点検が義務付けられ、人手不足という問題もあるので、ドローンが使えない場所はマンパワーで点検するなどの従来の方法で行い、ドローンが活用できる部分はドローンを使って点検するというように、適材適所で橋梁点検を進めていくのが正しいやり方だと思います。

──ドローンを適切な場所で有効活用するということが重要なんですね。

そうですね。橋梁点検の目的は「橋を安全に保つ為の確実な点検」ですから、あくまで手段・道具であるドローンを使い、適さない場所まで点検をすることに意味はないと感じます。

人(従来点検方法)だけ、ドローンだけではないマンパワーと新技術を使い分けることが大事だと思います。

──なるほど。部分的利用であれば、ドローンは今後も使われていくと思われますか?

はい。そう思います。

2021年に和歌山で水管橋が落下した事故があり、原因は人手不足などによる点検不備だったといわれています。

その事故を受け、各地で水管橋の緊急点検が実施されました。早急に点検を行わなければならず、さらには水管橋の上は人が渡ることはできないといった状況の中、ドローンはとても適した点検手段となりました。

──今後、「ドローン使用に適した点検箇所」が技術の進化と共に増えていけば、橋梁点検業界においてのドローンの可能性はさらに広がりそうですね。

そうですね。最近ですと、首都高技術株式会社とNTTdocomoがタッグを組んで、大型ドローンと小型ドローンを併用し、橋梁をくまなく点検する手法を確立したと話題になりました。(首都高技術株式会社)

大型ドローンで橋梁全体の撮影を効率的に行い、大型ドローンで入り込めない箇所を小型ドローンで点検するといったやり方です。

このケースは、首都高速を管理する現場側が、自分たちの課題を考え、ドローンがその解決策になるのではと考えての取り組みなので、かなり実用的であると思います。

──なるほど。現場の声から生まれたドローン活用技術なんですね。今後の活躍が期待できますね。

橋梁点検でドローンを取り扱う人へ伝えたいこと

インタビューする人──それでは最後に、橋梁点検にドローン導入を考えている人、またはすでに運用している人へアドバイスや伝えたいことなどはありますか?

はい。ドローンは万能ではなく、様々なリスクもあるという意識を、現場でも持っていて欲しいと思います。

正直、それを理解していない事業者も多いと感じることもあります。

例えば、橋梁点検の過程の中で、ドローンを橋の真上に飛ばしたいケースがあるとします。

そういった場合、その橋はもちろん封鎖しなければなりません。

そしてそれだけではなく、付近に車や歩行者が行き来する橋や道路があれば、そちらの通行も制限しなければ、確実なリスク管理ができているとはいえないと思います。

──確かにそうですね。リスク管理の徹底は重要ですよね。

はい。梁点検業界は人手不足という課題がある中、5年に1度の定期点検義務が定められたので、新技術としてドローンへの期待は高いですし、導入をどんどん進めていきたいという気持ちもわかります。

ですが、導入を進めたいがために安全性やリスクを軽視してしまうことは、大変危険だと思います。

──新技術が故に、依頼する側もあまり知識や経験がないという問題もあるのでしょうか。

依頼側もそうですし、ドローン操縦者側も、ドローンを取り扱う上での注意点や規制などをしっかりと理解して、安全な橋梁点検を行ってほしいです。

事故が起こってからでは手遅れになってしまいますからね。

橋梁点検だけでなく、全てのインフラ点検にいえることだと思いますが、リスク管理を徹底することで、より発展したドローン活用の未来につながると思います。

──本当にその通りだと思います。今日は貴重なお話をありがとうございました。

まとめ

インタビューさせていただいた内容を簡単にまとめました。

■橋梁点検にドローンが使われるようになった背景

笹子トンネル崩落事故を受け、2014年に橋梁・トンネル等の道路施設の構造物に対し、5年に1度の定期点検が義務付けられた。

■クライアントの需要とその変化

現在ATTIモード(非GPS環境下)でも問題なく操縦できる高度な技術を持ったパイロットが望まれている。

今後】ドローンの性能進化などにより、非GPS環境下でも操縦しやすくなると思われるため、高度な操縦技術はそれほど求められなくなる可能性が高い。

​​■ドローン橋梁点検の方法

現在従来の近接目視点検+ドローン点検といったやり方が主流。→ドローンの持つ課題に理由がある。

■ドローンを使った橋梁点検の課題

  • ドローンが適応できない場所や環境が多い
  • カメラ性能の水準が追いついていない

■ドローンを使った橋梁点検のメリット

  • 時間短縮、人員削減に繋がる
  • 3Dモデルが作れる

■橋梁点検における、ドローンの現状と今後

現状】全ての橋梁点検をドローンで行うにはまだ性能が追いついていない。

しかし、ドローンを使うことには多くのメリットがあり、さらには人手不足という問題もあるので、

ドローンが使えない場所はマンパワー、ドローンが活用できる部分はドローンを使うというように、適材適所で橋梁点検を進めていくのが正しいやり方。

今後】「ドローン使用に適した点検箇所」が技術の進化と共に増えていけば、橋梁点検業界においてのドローンの可能性はさらに広がると思われる。

■橋梁点検でドローンを取り扱う人へ伝えたいこと

ドローンは万能な新技術ではなく、様々なリスクもあるという意識を持って欲しい。

導入を進めたいがために、安全性やリスクを軽視してしまうことは大変危険だと感じる。

リスク管理を徹底することで、より発展したドローン活用の未来につながると思う」

実際の橋梁点検の現場で活躍されている方ならではの、リアルなお話は非常に為になったかと思います。

ドローンという新技術は確かに素晴らしいですが、取り扱う上での注意点や規制などを改めて見直し、安全な橋梁点検を行う事が重要ですね。