ドローンによる倉庫の自律点検 | Marvelmind

0:00 皆さん、今日は点検用ドローンについてお話しします。ここで扱うのは NIA アーキテクチャとドローンで、主に1〜2機、1〜4機のドローンです。なぜでしょうか。まず、IAとNIAの違いから始めましょう。IAとNIAの最大の違いは、NIAアーキテクチャでは、どの瞬間にも1台のモバイルビーコンだけが超音波を発信し、固定ビーコンがそれを受信するという点です。つまり、ドローンが4機あれば、1サイクルで1機が発信し、次のサイクルで別の1機、さらに3機目、4機目と順番に発信します。そのため、ドローンの数が多いと、更新レートがかなり低くなる可能性があります。要件次第ですが、低くなることがあります。たとえば、16 Hz

0:58 がシステム全体の更新レートだとします。これは比較的短い距離での、ごく標準的な更新レートです。つまり、ドローンが10機なら、1機あたりの更新レートは16÷10で、1機あたり毎秒1回強の位置更新となり、低すぎる場合があります。通常、NIAアーキテクチャは1〜4機のドローンに推奨しています。一方、IAアーキテクチャは、少なくとも現時点ではドローンにはあまり適していません。ドローンはうるさいからです。耳に聞こえる騒音だけでなく、超音波の領域でもノイズを出し、広帯域のノイズが超音波にも入ってきます。そのため、受信用のビーコンをドローンに搭載すると、プロペラのノイズで受信が飽和し、到達距離がかなり限られてしまう可能性が高いのです。そこで、ここではNIAアーキテクチャと、1

1:57 〜4機のドローンを前提に話を進めます。主な理由は更新レートです。更新レートが問題にならなければ100機のドローンを飛ばすこともできますが、通常は更新レートが要件になります。数Hz以上の妥当な更新レートを得るには、1〜4機が上限です。ここでは特定のケースに限った話ではなく、考えられるケース全般に当てはまる話をします。対象は倉庫や、点検対象の橋梁です。では、ここが倉庫だと想像してください。一般的な棚の高さは10〜12メートルで、棚と棚の間の幅は3メートルです。そこでドローンを飛ばして点検したいとします。このドローンではなく、もっと大きなドローンが空中を飛び、QRコードやパレットの置き場などを確認するイメージです。ドローンが3Dで飛行するには、

2:57 30メートル以内に少なくとも3台の固定ビーコンが必要です。通常どおり、3台に冗長用の1台を加えることを推奨します。推奨するビーコンの配置は次のとおりです。通路の上部、つまり棚の上に、ドローンに向けて下向きに設置します。ドローンは高さゼロから最大の高さまで飛行し、距離を考慮して決めたパターンで、通路を低い位置から高い位置へと飛びます。ご存じのとおり、固定ビーコンとモバイルビーコンの間の最大距離は30メートルですが、通路の高さがすでに10〜12メートルあり、ドローンの最低高度はゼロであることを考慮してください。つまり、

3:55 固定ビーコンを30メートル間隔で設置することはできません。最大距離を30メートル未満に抑えるには、現実的には15〜20メートル間隔にする必要があります。これが覚えておくべき1つ目のポイントです。もう1つ、非常に重要なポイントがあります。ここが通路だとします。固定ビーコンの間隔は3メートルで、こちらとあちらにあります。そして、これが床近くを飛んでいるときのドローンです。ご覧のとおり、三辺測量の三角形は非常に細長くなります。固定ビーコンまでの距離は1センチメートル未満の精度で非常に正確に測定できますが、位置はこの円とこの円の交点です。その結果、

4:51 高さは非常に正確ですが、こちらの方向はかなり不正確になります。仮にY方向と呼びましょう。なぜでしょうか。こことここ、ここまでの距離がほぼ同じになるため、その差がこの程度と同じくらいになってしまうからです。そのため、お出しできる位置の範囲はこのくらいになります。これは当社の技術の問題ではなく、あらゆる三辺測量システムに共通する問題です。ごくごく大まかに、厳密な理論ではありませんが、こう考えてください。精度が1センチメートルで、この基線に対する距離の比が30対3程度なら、1センチメートルではなく、最大10センチメートル程度の位置誤差を見込むことになります。非常に大まかで、厳密な数式ではありませんが、おおよそそのくらいの

5:47 範囲がこの方向に出ます。一方、こちらの方向は依然として1センチメートルです。なぜここのすぐ近くを飛べないのか、とよく聞かれますが、これがその理由です。固定ビーコンが並ぶ平面のすぐ近くを飛んでいるときには、非常に高い精度は得られません。たとえばドローンがここにある場合も、同じことが言えます。理屈は同じで、向きが逆になるだけです。ここでは角度が非常に狭いため、ある方向の位置は非常に正確でも、別の方向は不正確になります。これについては、ずっと前に撮影してYouTubeで公開した別の動画があります。ただし覚えておいてください。すべてのXY方向で妥当なトラッキングを得るには、基線とほぼ同じくらいの距離で飛行する必要があります。たとえば基線が5メートルなら、

6:47 5メートル前後が最適な範囲です。それより狭いとかなり悪くなり、たとえば0.5メートルしかなければ、やはり非常に悪くなります。そのような飛び方はしないでください。全体として、倉庫での推奨事項は次のとおりです。ビーコンは高い位置、棚の上に下向きに設置します。いつもどおり、必要なセンサーだけを有効にしてください。たとえば、このように向いているなら、これとこれとこれは必要ですが、これとこれは不要です。すべてを有効にしないでください。Super-Beaconは受信の指向範囲が広いので簡単ですが、モバイルビーコンにBeacon HW v4.9を使う場合はもっと難しくなります。もちろん、ドローンはあらゆる方向に飛ぶので、モバイルビーコンではすべてのセンサーを有効にする必要があります。距離が長いので、30メートルの距離まで届くように、超音波の周期数をデフォルトの5周期から30周期に変更する必要があります。以上です。ほかにご質問があれば、info@marvelmind.comまでお送りください。喜んで詳しくご説明します。ありがとうございました。