NEDOら5者、リモートでオペレーターが安全かつ迅速に現場の状況を把握できる革新的なドローン運用技術を開発
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（以下：NEDO）は、「人工知能活用による革新的リモート技術開発プロジェクト」において、東京大学大学院工学系研究科、産業技術総合研究所（以下：産総研）、イームズロボティクス、NTTドコモと共同で、オペレーターがリモートで安全かつ迅速に現場の状況を把握できる革新的なドローン運用技術を開発した
この技術は、危険性や緊急性の高い現場で迅速な状況把握が求められる警備や消防、防災分野において、自律分散協調飛行を行うドローン群を1人のオペレーターが運用することで高度な調査活動を可能にするという。複数ドローンで撮影した高解像度映像やLiDARセンサーから得た情報を統合処理し、現場の状況を即座にデジタル空間上に再現できる。
2024年10月と12月には福島ロボットテストフィールドにて警備業務を想定したシナリオで技術の実証を行い、安全性を確保しながら迅速な初動対応を実現する見通しを得た。同事業終了後には、実用化に向けたさらなる開発と実証を進め、幅広い場面でドローンを活用できる社会の実現を目指すとしている。
背景
将来的なスマートシティでは、通信網で接続された複数の遠隔ドローンを自律的またはリモート操作で防災や警備、点検に活用することが想定されているという。しかし、防災や警備といった迅速な対応を要する現場でのドローン活用では、現在は操縦者が1台ずつ操作し、映像を確認しながら被災状況を把握するという方法に限られている。これに伴い、高度な運用が可能な専門要員を確保することが課題となっている。
AIが飛行中の映像から人の状態を推定し、XRで情報を提示する技術が実現すれば、不審者や要救助者を効率的に識別でき、操縦者や補助者の負荷を大幅に軽減しつつ、安全で効果的な運用が可能となる。
こうした課題に対処するため、2021年度から東京大学、産総研、イームズロボティクス、NTTドコモは、AIやXRを活用して空のアバターを実現する革新的ドローンリモート技術の研究開発を進めている。2023年度には消防や防災分野での実証実験を行い、2024年には警備分野での実証実験に取り組んだ。
図1 開発した革新的ドローンリモート技術のイメージ
今回の成果
革新的ドローンリモート技術の開発
開発した技術は以下の要素で構成されている。
自律分散協調飛行技術：複数ドローンがフォーメーション飛行、衝突回避、対象物上空旋回を実現する。機体間通信により位置や速度情報を共有し、各ドローンが自律的に移動制御を行う仕組みを導入している。マルチセンサードローン：広角カメラやLiDARセンサー、LTE/5G通信機能、自律制御用コンピューターを搭載した機体を開発。自律分散協調飛行や高解像度映像の低遅延伝送、3次元点群データの生成が可能となっている。クラウドAI技術：複数ドローンから得られるデータをクラウドに低遅延で伝送し、AIを用いて要救助者や不審者をリアルタイムで認識する。3次元カラー化技術：ドローン搭載のLiDARセンサーとカメラ画像を用いて高精度な3次元環境モデルを構築し、カラー化処理を行う。遠隔操作インターフェース技術：オペレーターがデジタルツイン環境に没入し、俯瞰視点やドローン視点を切り替えて現場の状況を把握できるシステムを構築。
革新的ドローンリモート技術によるドローン機械警備の実証
今回開発した革新的ドローンリモート技術の機械警備への応用を検証するため、2024年10月16日～18日および12月4日～6日に、ALSOK福島株式会社の協力のもと、福島ロボットテストフィールドにおける従来の機械警備を拡張する3台のドローンを活用した警備運用シナリオ（図2〔1〕～〔7〕）に沿って、以下の実証を行った。
自律分散協調飛行技術：複数ドローンの自動巡回警備と相互衝突回避（図2〔1〕、〔2〕）クラウド上人状態推定AI：不審者の検出（図2〔3〕）複数ドローン：死角のない不審者上空旋回自動追跡（図2〔4〕、〔5〕）遠隔操作インターフェース：不審者モニタリング、ドローンの操作（図5）監視センター：無線指示による警備員の現場への急行（図2〔6〕）遠隔操作インターフェース：自動離着陸（図2〔7〕）
同事業で開発した要素技術の統合実証により、現場へ警備員が駆けつけるまでの間、急行した複数のドローンにより不審者を見失わず追跡するなどの迅速で安全な初動対応が可能であることを確認した。
図2 ドローン3台を活用した機械警備運用シナリオ
図3 自律分散協調飛行ドローンの外観（左）、遠隔操作インターフェースからの自動離陸（右）
図3 自律分散協調飛行ドローンの外観（左）、遠隔操作インターフェースからの自動離陸（右）
図3 自律分散協調飛行ドローンの外観（左）、遠隔操作インターフェースからの自動離陸（右）
図3 自律分散協調飛行ドローンの外観（左）、遠隔操作インターフェースからの自動離陸（右）
今後の予定
同事業終了後、東京大学、産総研、イームズロボティクス、NTTドコモは、今回実証した革新的ドローンリモート技術によるドローン機械警備への応用に加え、災害現場といった危険性・緊急性を有する現場の状況把握が必要とされる分野での実用化に向けた開発・実証を進める方針。これにより、オペレーターの安全を確保した上で、あらゆる場面でドローンを利活用できる社会の実現を目指すとしている。
NEDO