成果報告書詳細
管理番号20120000000870
タイトル平成18年度~平成23年度成果報告書
「戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト 被災建造物内移動RTシステム(特殊環境用ロボット分野)閉鎖空間内高速走行探査群ロボット
公開日2012/8/15
報告書年度2006 - 2011
委託先名特定非営利活動法人国際レスキューシステム研究機構 国立大学法人東北大学 独立行政法人産業技術総合研究所 独立行政法人情報通信研究機構 バンドー化学株式会社 株式会社シンクチューブ ビー・エル・オートテック株式会社 株式会社ハイパーウェブ
プロジェクト番号P06023
部署名技術開発推進部
和文要約研究開発の成果の要約(和文)

 本委託業務は以下の研究開発と実用化を目標とした。複数の遠隔操縦型ロボットが、階段やドアのある建物内でオリエンテーリングを行い、決められたエリアを人間よりも速く、迅速に移動する。場面としては、地下鉄駅、地下街、空港、高層ビル(オフィス、大規模店舗、劇場)で、非常に混雑しておらず、通常の営業時間としては比較的散らかった程度に障害物が散在し、人間が歩行している状況で、ドア(施錠していない丸型またはレバー型ノブ付きドア)を通り抜け、照明条件がミッション遂行まで不明であるケースを想定する。既存インフラの使用を前提とせず、必要な環境は自分で構築する。建物のGISマップをもとにして、決められた地点とそこに至るまでの映像情報等を迅速に取得できることを実証する。また、訓練所・地下街・建物内などで3回以上の実証試験を行い、最終的にはプロジェクト終了後1年以内に受注生産が可能な体制を構築する。
 上記目標は、以下に述べるように、高いレベルで達成された。
1)閉鎖災害空間における移動技術の開発、について下記の成果を上げた。
・高速移動が可能で、瓦礫環境での走破性が高く、階段途中での旋回すら可能な、重量30kg以下の小型軽量ロボット:Quince(クインス)、Kenaf(ケナフ)
・ドア開けが可能で、階段等がある屋内環境で探索可能な、重量30kg以下の小型軽量作業用ロボット:UMRS(ユーエムアールエス)、UMRS-2009
・知能やヒューマンインタフェースの共同開発を行いやすいアーキテクチャ
・耐衝撃性・高効率の伝動変速機構:平ベルトアクチュエータ
・机上訓練のためのダイナミクスシミュレータ
2)遠隔操作のための知能とヒューマンインタフェース、について下記の成果を上げた。
・瓦礫を注意深く迅速に移動するに適したマニュアル遠隔操縦インタフェース
・オペレータの操縦を楽にするための不整地半自律走破技術
・複雑な場所の状況確認のための、3D環境計測・地図構築
・半自律行動を実現するための、高精度3Dオドメトリ
・Disaster City、兵庫県広域防災センター、E‐defense木造倒壊建物、神戸市地下街さんちか、仙台市地下鉄、RoboCupRescue他で有効性を検証
・ロボカップ世界大会2007 Atlanta、2009 Graz運動性能部門で世界優勝
3)遠隔操作用複数映像の地下街等での700m通信技術、について下記成果を上げた。
・地下街実証試験、消防訓練塔実験、等により、683mを、ほとんど遅れなしにカバーできることを実証
4)地下街等の測位とGISマッピング、について下記の成果を上げた。
・情報のマッピングができることを実証
・データベース上の3次元データに対してSLAMを行い、データの位置情報を修正し、3次元地図を構築し、登録できることを実証
5)実用化、について下記の成果を上げた。
・数多くの実証試験、消防への試験配備により、実用化
・プロジェクト終了後に、福島第一原子力発電所での調査・軽作業に使用され、実績を上げることにより、その実用性と、受注生産可能であることを実証
 以上に示されるように、本委託業務の目標は高いレベルで達成された。
英文要約Summary of Results of Research and Development (English)

The goals of this R&D project are summarized as follows. Multiple teleoperated robots make surveillance of buildings with steps and doors by moving rapidly as human in specified area. The supposed confined places are such as subway stations, underground cities, airports, and tall buildings with offices, large-scale retail stores and theaters, and are not very crowded but messier with many obstacles than ordinary opening hours. Many humans are walking, robots must move through unlocked doors with round/lever knobs, and lighting condition is unknown beforehand. The robots must establish every necessary facility by themselves, and cannot use existing infrastructure. On the basis of GIS maps of the buildings, image information on the route toward the target is gathered in real time. More than 3 verification tests are performed at responder training sites, in underground cities, or in tall buildings. Production by order becomes possible within one year after the project.
The above goals were achieved in high level as explained below.

1) Mobility in Confined Disaster Space
- Quince and Kenaf, which can move in high speed, negotiate rubble piles, turn on steps, and is lighter than 30 kg.
- UMRS and UMRS-2009, which can open doors, search indoor environment including steps, and is lighter than 30 kg.
- Architecture by which cooperation in R&D of intelligence and human interface is easy.
- Flat belt actuator as a transmission system, which resists impact and has high efficiency.
- Dynamic simulator for desktop exercise.

2) Intelligence and Human Interface for Teleoperation
- Manual teleoperation interface suitable for careful rapid motion on rubble piles.
- Semi-autonomous motion on rubble piles for easy teleoperation.
- 3D shape measurement and map generation for situation awareness in complex environments.
- Accurate 3D odometry for the semi-autonomous motion.
- Verification at Disaster City, Hyogo Prefectural Emergency management and Training Center, collapsed wooden houses on E-defense large-scale shaking stage, Sanchika underground city in Kobe, Sendai Subway, RoboCupRescue competition, etc.
- World champion at mobility challenge of RoboCupRescue 2007 Atlanta, and 2009 Graz.

3) Wireless Communication
- Confirmed multiple images for teleoperation were transmitted without delay within area of 683 m wide in underground cities and firefighter training towers.

4) Positioning and GIS mapping in underground cities
- Verification of information mapping.
- Verification of SLAM for 3D data on the database by correcting position information, generating 3D maps, and registering the augmentation data.

5) Practical applications
- Verification of practical use by a number of testing and proof deployment to Chiba FD.
- Quince was used for monitoring in Nuclear Reactor Buildings in Fukushima-Daiichi Plant after the end of project. The practicality and the productivity by order were confirmed by this actual application.

As shown in the above, the goals of this project were achieved at a high level.
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