ドローン技術がモバイルIoTの範囲を拡大

無人航空機（口語では「ドローン」と呼ばれる）は、航空業界に無人航空機を導入することで、ライト兄弟の有人飛行の夢を現実のものにしました。

ドローンは、長距離戦争の厳粛な任務からアマチュアパイロットのふざけた行動まで、さまざまな活動に使用できます。しかし、企業がドローンの性能の運用面と経済面でのメリットを認識し始めると、より多くのドローンの活用が軍事用ツールと趣味のおもちゃの間のギャップを埋めるようになります。

ドローンのサイズは、任務に応じて、わずか 1 フィートの長さから小型飛行機ほどの大きさまでさまざまです。これらのタスクの中で、より興味深いアプリケーションのいくつかは、モノのインターネット/産業用 IIoT/IIoT のコンテキストで生まれます。ドローンはモバイル IoT エンドポイントを効果的に追加し、物理的な制限を超えてネットワークを拡張できます。多くの企業プロセスがネットワークのエッジで発生するため、これは重要になります。一方で、ドローン技術は、多くのモバイル IoT デバイスの機能をエッジの新しい領域に拡張します。

「ドローンは、テクノロジー、顧客、使用事例の点で多くの点で重複する、まさにIoTデバイスだと考えています」と、カリフォルニア州レッドウッドシティのドローンハードウェアおよびソフトウェアメーカーであるSkydioのCEO、アダム・ブライ氏は指摘する。

無人航空機 (UAV) または無人航空システム (UAS) として知られるドローンは、他の方法ではアクセスできない場所を検出して報告する機能を備えている点で独特です。 IoT 環境では、ドローンはモバイル センサーとして機能し、データを収集してクラウド アプリケーションやその他の分析サービスに中継することができます。

ドローンは、IoT エンドポイントやその他のコンポーネントの保守に役立つリモート検査デバイスとしても使用できます。たとえば、ドローンはタワーセンサーやその他の IoT 接続デバイスの物理的な状態をチェックできるため、潜在的に危険なアイテムを直接検査する必要がなくなります。場合によっては、必要なメンテナンス作業や機器の修理を行うためにドローンが使用されることもあります。少なくとも、重要な機器を監視するための迅速、安全、かつ経済的な方法です。

ドローン市場の成長

調査会社ガートナーは商用ドローンの成長を予測している。ガートナーは予測分析で次のように指摘している。「2020年には、IoTエンタープライズドローン（飛行ドローンと定義）の世界出荷台数は52万6000台に達し、2019年より50％増加するだろう。」 「2023年までに世界出荷台数は130万台に達すると予想されている。」

「突然、ペースが速まった」とドローンアナリストの研究責任者、デビッド・ベノウィッツ氏は語った。 「ここ数年、産業用途が増えており、それが加速しているところです。しかし、ご存知のように、ドローン技術は過去 4 ～ 5 年で大きく成熟し、それがビジネスでの採用につながっています。」

顧客の採用状況の追跡と市場予測。ドローンソフトウェアプロバイダーのDroneDeployが顧客140社を対象に実施した調査では、53%が2020年にドローンとドローンソフトウェアへの支出を増やす予定だと回答した。同社の「2020年ドローン市場の現状：規模と成長」レポートで詳述されている調査結果によると、回答者の5％未満がドローンへの支出を削減する予定であることも指摘されている。

この朗報にもかかわらず、ドローン技術は、特にモノのインターネットの観点では、潜在性と成長の余地があるとはいえ、まだ初期段階の産業です。 「製品とテクノロジーの観点から見ると、ここはまだ無法地帯だ」とブライ氏は語った。

ドローン技術がどのように、そしてなぜ使用されるのか

ガートナーのレポートによると、ドローンは現在建設業界で最も広く使用されており、次いで火災監視サービス、保険会社、警察署となっている。これらすべての分野でのドローンの使用は、今後数年間で倍増すると予想されています。

ドローン市場調査組織の「ドローン業界バロメーター2020」レポートに掲載された、ドローン業界インサイト（DII）が実施した調査によると、ドローンサービスプロバイダーの35％と商用ユーザーの18％が、点検・メンテナンスがドローンの最も一般的な使用例であると指摘しています。その他の主な用途としては、地図作成（25%/16%）、測量（15%/33%）、写真撮影または撮影（16%/19%）などが挙げられます。

DII の回答者は、ドローンを使用する理由を「非常に重要」、「重要」、「重要ではない」の 3 段階でランク付けしました。回答者の 60% が時間の節約が非常に重要であると回答し、次いで品質の向上 (59%) が挙げられました。回答者の 53% は、職場の安全性の向上が非常に重要であると回答し、最後に 47% はコスト削減が非常に重要であると回答しました。

いくつかの業界では、IoT 環境の拡張として、または他のデータ収集プロセスを補完するためにドローンを使用することを主導しています。

エネルギー企業は、自社の広範な IoT インフラストラクチャにドローン検査機能を追加しています。ドローンは、電力線、風力タービン、その他の発電および送電装置の上空を簡単に飛行して視覚的にスキャンできます。これは、手動で行う必要があるか、まったく実行できないタスクです。ドローンはより速く、より安く、より安全であるという考えは、電力会社にとってその使用を特に魅力的なものにしています。

農業ビジネスは、垂直ドローンのもう一つの先駆者です。大規模農場ではすでに、水、土壌の質、その他の重要な指標を測定するために IoT センサーを活用しています。しかし、多くの農場ではドローンによる検知装置を導入しています。ドローンは接続されたセンサーと同じ情報の一部を集めますが、より基本的な情報を超えて、赤外線写真やその他の航空画像などの高度な技術を使用してデータを収集できます。

建設業界や保険業界も、作業員が立ち会うことなく現場や建物を簡単に検査できるため、ドローン技術に最適です。

Skydio の Bry 氏は、ノースカロライナ州運輸局が Skydio のハードウェアとソフトウェアを使用して橋の下部と支持構造を検査する方法について説明しました。

「過去には、橋の上を走行し、その下の大きな片持ちアームで人を吊り下げる巨大な機械である偵察トラックを使用していましたが、これは非常に高価で危険でした」とブライ氏は語った。

言うまでもなく、偵察車の代わりにドローンを使用すると、従来の方法に伴う多くの費用と危険を回避できます。この場合、ドローンはオペレーターの視界外を飛行しなければならない可能性があるため、Skydio ドローンの自律操作能力が重要です。

UAV ペイロード

ドローンが処理できるタスクの多様性を考えると、データを収集し、それを分析のために IoT エンドポイントやその他の施設に送信するための特殊な機器を搭載する必要があります。

ドローンの基本装備には、GPSやデータを送信するためのWi-FiまたはLTE無線などのナビゲーションおよび通信機器が含まれます。

静止画や動画のカメラから、より高度な画像装置まで、カメラもドローンのツールセットの基本的な部分です。目的に応じて、ドローンは熱や湿度を感知する装置を搭載することもあります。画像データをリアルタイムで処理できるようになり、ドローンはモノのインターネットに接続された他のデータ収集デバイスと同じように見えるようになりました。

ドローンは商品の輸送にも利用でき、最も顕著な例としては、アマゾンがオンラインで販売された商品をドローンで配送するテストを行っていることが挙げられます。

ドローン導入の検討

ドローンには通常、2種類のソフトウェアが搭載されています。ドローンのハードウェアと緊密に統合されたソフトウェアは、ドローンとギアを操縦して飛行状態を維持すると同時に、ドローンの飛行経路を制御するオペレーターに接続します。 2 番目のタイプのソフトウェアはアプリケーションです。これは、ドローンが特定のミッションを完了し、関連情報を収集できるようにするプログラムです。

現在、制御ソフトウェアやアプリケーション ソフトウェアの標準は存在しないため、購入を検討しているユーザーは、アプリケーション ソフトウェアは特定のメーカーのドローンとその基本オペレーティング システムで動作するようにカスタマイズする必要があることが多いことに注意する必要があります。したがって、必要なソフトウェアが購入予定のドローン ハードウェア上で実行できることを確認する必要があります。たとえば、Skydio は Skydio 3D Scan や Skydio House Scan などのアプリケーションをドローンとともに販売しており、サードパーティのドローン ソフトウェア メーカーと協力して他のアプリケーションも開発しています。もちろん、潜在的なユーザーは、ドローンによって収集および配信されるデータが、既存のデータ分析プログラムで現在使用されている他の形式と一致する形式であることを確認する必要があります。何らかの統合作業が必要になる場合があります。

各メーカーは通常、API（アプリケーションプログラミングインターフェース）として機能する独自のSDK（ソフトウェア開発キット）を持っているため、さまざまなアプリをインストールしたり、さまざまなコントロールを使用したり、さまざまな自動化を実行したりできます」とベノウィッツ氏は指摘します。

もう 1 つの考慮事項は、ドローンに搭載されている通信の種類と、既存の IoT やその他のネットワーク環境とどれだけ簡単に統合できるかです。

「独自の通信形式があり、ほとんどのドローンはリモートコントローラーと独自の通信を行っています」とベノウィッツ氏は言う。「一般的に、AES-256を使用して暗号化されています。」

ほとんどのドローンは Wi-Fi またはその標準の独自のバリエーションを使用していますが、LTE ブロードバンドが代替手段として注目されています。これはドローンにSIMチップを組み込むことで実現可能で、これによりドローンは4Gまたは5Gテクノロジーを活用して運用範囲を大幅に拡大できるようになります。

「時間の経過とともにLTEが業界の大きな部分を占めるようになると私は考えています」とSkydioのBry氏は語った。

航続距離の延長は単なる技術的なハードルではありません。 FAAの規制では現在、ドローンの飛行は「目視外」および人の上空または夜間に制限されている。上記のいずれかの条件下でドローンを操作するには、FAA の免除と、場合によってはオペレーターの操縦スキルを証明するテストが必要になります。

もう一つの範囲の問題はバッテリー寿命です。バッテリーはドローンの飛行とデータの収集および送信の両方に電力を供給する必要があるため、バッテリー寿命が短いということは、ミッションがより短く、より頻繁になることを意味します。バッテリー技術は向上しており、他のバッテリー駆動の輸送機器と同様に、この技術は多くの注目と開発を受けています。 xSunというフランスの企業は、ドローンに太陽電池を搭載することでバッテリー問題を解決しようとしている。

「ほとんどの用途では、バッテリー寿命は大きな問題ではないと思います」とベノウィッツ氏は指摘する。「自律的な画像撮影ミッションを行っている場合、ドローンが十分に自動化されているため、バッテリーを交換する必要があるときは、ドローンが戻ってきて、バッテリーを交換するだけで、再び作業を開始できます。」 ”

注目すべきその他の開発としては、ドローンを充電して発射できる高度なドッキング装置や、より正確な飛行制御を可能にする交通管理システムなどがある。

ドローンの価格はさまざま

ドローンは、特定の環境、特にヘリコプターやその他の航空機で有人飛行を行う場合のパフォーマンスを考えると、非常に経済的なソリューションです。

ドローンのコストは、その用途、使用目的、使用期間および使用条件によって大きく異なります。つまり、商用ドローンは消費者向けドローンとほぼ同じくらい安く、約 1,000 ドルで購入できることになります。しかし、産業目的で使用されるドローンは確かに高価ですが、それでも数万ドルではなく「数千ドル」の範囲になるのが一般的です。

「幅広い範囲がありますが、ほとんどの購入はまだ1,000ドルから2,000ドルの範囲です」とベノウィッツ氏は語った。

この手頃な価格により、ドローンはほとんどの企業にとって IoT/IIoT インフラストラクチャの非常に手頃な代替手段となります。