たった數回のタップで屋根點検が完了！ドローンによる屋根點検システム「HACHIDORI®」

既存建物の長期利活用、自然災害からの速やかな復舊などの観點から、近年、「インスペクション（建物診斷?點検）」の重要性が増しています。
今回ご紹介する屋根點検システム「HACHIDORI®（ハチドリ）」は、インスペクション業務をAIや畫像解析、ドローンなどのロボティクスといったテクノロジーで効率化します。その開発秘話や成果、今後の展開についてご紹介します。

空き家問題、激甚化?頻発化する自然災害……高まるインスペクションの重要性

近年、日本では空き家問題が深刻化しており、建物の長期的な利活用が求められています。そのためには、インスペクションを含む定期的なメンテナンスを丁寧に継続していくことが非常に重要です。大和ハウス工業は、これまで建物の定期的なメンテナンスに長年取り組み、知見と技術を蓄積してきました。

また、日本は世界の地震の18.5%が起こっているほどの地震大國であり(※)、その他の自然災害も年々激甚化?頻発化していると言われています。當社では、こうした災害が発生した際に、特定地域の家屋や建築物を集中的かつスピーディーに點検して速やかに被害を特定し、建物の復舊につなげる取り組みも行ってきました。

• ※ 國土交通白書2020「第1部 第1章 第1節 5 自然災害の頻発?激甚化」
  https://www.mlit.go.jp/hakusyo/mlit/r01/hakusho/r02/html/n1115000.html

一方、ビルや集合住宅の高層化が進み、工場?流通店舗も大型化するなど、屋根?屋上の點検作業は工數が増え、難易度も上がっています。さらに、作業スタッフの高齢化や人手不足は深刻であり、各業務の省人化、省力化は喫緊の課題です。

加えて従來の屋根點検で使われる高所點検カメラ（ポールカメラ）は約10kgと重いため、取り回しや設置が難しく、屋根全體を撮影するためには何度も設置し直す必要がありました。敷地の狀況によっては適切な位置にカメラを設置できず、必要な畫像が十分に取得できないことも起こり得ます。

また、災害時には特定地域を集中的かつスピーディーに點検する必要がありますが、高所點検カメラでは多大な労力と時間がかかる上、被害狀況によってはカメラポールの設置さえできないケースもありました。

こうした背景を踏まえ、大和ハウス工業はこれまで蓄積した知見と技術を活用し、建物の長期的な利活用の促進や、災害時の點検業務の効率化、建築業の現場課題の解決などを実現するために、ドローンによる屋根點検システム「HACHIDORI®」を開発しました。起案したのは、機械工學、ロボット制御工學、畫像解析を専門とする3名の研究員です。

ドローンによる屋根點検システム「HACHIDORI®」の特長

特殊なスキルや知識も不要。誰でもたった數回のタップで屋根點検が可能に！

大和ハウス工業は、ドローンを使って誰でも簡単に屋根の點検が行えるアプリケーションを開発しました。その名は「HACHIDORI®」。ドローンと同じようにホバリングする姿が印象的なハチドリの名から命名されました。
ドローンによる屋根點検システム「HACHIDORI®」は獨自の機能で操縦を補助し、さらに屋根點検に特化した畫像解析機能によって高精度の點検作業を可能にします。

操縦はいたって簡単で、特殊なスキルや知識は必要ありません。事前に點検する屋根の位置情報と高さをアプリケーションに入力しておき、あとは現地の地上にドローンを置き、タブレットからアプリを立ち上げ數回タップするだけ。「HACHIDORI®」が高度?方角を含め、離陸から著陸までの全ルートを自動で生成して航行を制御し、屋根の全體畫像から屋根に接近しての詳細畫像まで必要な畫像をすべて自動で撮影します。また、點検中にもっと詳しく見てみたい箇所があれば、ドローンの操縦をマニュアルに切り替えて任意の場所をクローズアップすることもできます。

撮影した畫像と位置情報を紐づけて表示できることに加え、屋根全體の広範囲のデータを保管?整理し、経年による変化をいつでも見返すことができるのもメリットです。

畫像解析機能で、屋根の劣化を見落としなくチェックできる

屋根は経年とともに割れや欠け、変退色が発生し、場合によっては防水性能の低下につながるケースもあります。「HACHIDORI®」には、膨大な枚數の畫像を學習させたAIによる精密な畫像解析機能があり、ドローンが撮影した畫像を読み込ませることで屋根の色の劣化狀況や割れ?欠けを簡単に検知できます。これにより、誰でも高いレベルでの屋根點検が可能になります。また、今までのポールカメラでは確認できなかったような場所であっても、細かいところまでくまなくチェックできるようになるという點は革新的なメリットです。

畫像解析によって得られた點検結果は、點検したその場でお客さまに視覚的に提示できるため、スムーズに補修の提案ができます。お客さまが直感的にわかりやすいよう、屋根の畫像とともに劣化の程度を3段階のレベルに分けて表示しています。

建物の保守?點検を行う現場スタッフの意見を取り入れて開発

當社は「現場主義」をモットーの一つとし、開発に現場の意見を取り入れることを重要視しています。「HACHIDORI®」の開発においても、建物の保守?點検?管理を行う點検スタッフに直接ヒアリングを実施。點検スタッフの現場視點の要望に応え、屋根全體を橫長かつ平行に撮影する、植栽が寫り込まないようにする、シンプルな機能に絞り込むなど、畫像の見やすさと操作性を考慮して「HACHIDORI®」の開発を行いました。

また、「誰でも屋根點検ができるようにしてほしい」という要望を受けて、ドローンの経験やスキルがなくても安全に操縦?點検できるようにアプリケーションを設計しました。
ドローンの選定プロセスでは、「現場に向かう車の中は機材でいっぱいなので、コンパクトなものがいい」という意見があったため、リュックサックにも入るような折り畳み式の機種を選びました。さらに、業務において安全にドローンを活用できるように、注意點などをまとめた運用規定を作成しました。

100棟以上の屋根をドローン點検し、膨?な畫像をAIに學習させて精度向上

研究員も、現場に積極的に足を運びました。屋根の劣化や変退色を正しく判定するために、點検に同行するなどして100棟以上の屋根を撮影。膨大な枚數の畫像データを収集し、開発に役立てました。
撮影した畫像データは、本技術開発のために新たに獨自開発されたAIに學習させ、解析しました。ディープラーニングを使って、より精度の高い劣化診斷結果が得られるように磨き込みました。

畫像解析機能の開発時に、當社が持つ知見を活用

數多くの建築物を手がけてきた當社には、屋根の色の劣化や割れ?欠けが発生しやすい箇所に関する知見が蓄積しています。これを畫像解析に活用し、劣化が起きやすい箇所を効率よく點検できるように開発を行いました。

例えば、屋根全體を一望できるような構図で撮影し、方角の情報と合わせて劣化判斷を行います。また、割れ?欠けがどのような形で発現するかという知見をもとに、ドローンの最適な飛行ルートを作成するように開発しています。

ドローンによる屋根點検システム「HACHIDORI®」により、3階建ての集合住宅1棟の屋根點検時間は平均30分から10分と約1/3に短縮できました。點検時間の短縮により、修理見積もりや災害時の保険請求業務がスピーディーに進むため、お客さまの満足度向上につながります。実際に「HACHIDORI®」を使った點検作業スタッフからは、「とても簡単で驚いた」「今後も使いたい」との好評を得ています。

また、令和元年の臺風15號被害（千葉県）では、集合住宅55棟の點検作業が「HACHIDORI®」を使うことでわずか10日間で完了。大型の事業施設における被害調査にも活用されました。今後の災害時にも「HACHIDORI®」を活用した點検作業を検討しています。

現在、屋根點検だけにとどまらず建設中の建物の検査や竣工検査、太陽光パネル検査にもドローンやAIを活用できるよう共同研究を進めている最中です。また、カメラ畫像や3Dセンサーデータから自動で図面を作成する機能の開発についても検討を進めています。

大和ハウス工業では、AI、畫像解析、ドローンなどのロボティクスといった先端技術を活用し、點検業務をはじめとするさまざまな業務を効率化、省力化するための研究を進めています。これからも、私たちは夢ある社會の実現に向けて、革新的な技術の社會実裝に取り組んでいきます。

• ※ 記載內容は2022年10月時點のものです。