成果報告書詳細
管理番号20140000000015
タイトル平成23年度-平成24年度成果報告書 災害対応無人化システム研究開発プロジェクト 作業移動機構の開発(2)
公開日2014/3/21
報告書年度2011 - 2012
委託先名株式会社移動ロボット研究所
プロジェクト番号P11018
部署名技術開発推進部
和文要約本研究開発プロジェクトの目的は以下の通りである.
2011年3月11日に発生した東日本大震災の大津波により,福島第一原子力発電所は,これまで経験したことのない原子力災害を引き起こした.水素爆発による瓦礫で覆われ,放射能で汚染された被災地は作業員の立ち入りが困難である.このため,復旧対応を行う際の初期調査,現場モニタリング,軽作業を行うために有効となる各種作業移動機構の開発を目的とする.
災害時に作業員の立ち入りが困難な場所で,狭隘・過酷な環境下にある設備内においても,現場環境の調査を可能とする高踏破性を有する小型遠隔移動装置を開発することにより,安全かつ確実に福島原発の廃炉工程を支援するシステムを構築する.
原子炉という特殊環境に対応した開発であり,プラントメーカとしての知見を有する(株)日立製作所,(株)東芝,三菱重工(株)の3社と,(株)移動ロボット研究所の4社でコンソーシアムを組み,それぞれ委託先の研究成果を反映した総合的なシステムを構築する.
開発では福島原発を視察し,面マスクに防護服,過酷環境下での作業の実態と問題点を確認し,狭隘空間先行調査型ロボットSakuraの仕様を決定した.また,ガンマカメラを搭載する重量計測器搭載型ロボットTsubaki では2011年6月に,国産ロボットの1号機として現場に投入されたQuinceの建屋内運用実績を分析しその知見を反映する.
この問題に対して,次の成果を上げ,当初の目的はほぼ達成された.
1)狭隘・過酷な環境下で高踏破性を有する移動機構に関しては,下記の成果を上げた.
 ・瓦礫環境での走破性が高く,幅70cmの階段踊り場を通過できる小型移動ロボットSakura
 ・30cm段差踏破,傾斜角度45度の階段昇降機・br> ・瓦礫走行,段差踏破,階段走行時の衝撃吸収機・br> ・グレーチング上の走行と方向転換機・br>2)重量計測器(ガンマカメラ)を搭載可能な移動機構に関しては,下記の成果を上げた.
 ・90kgのガンマカメラを搭載し,狭隘環境を走行できる小型ロボットTsubaki
 ・35cm段差踏破,傾斜角度42度の階段昇降機・br> ・段差踏破,階段走行時の衝撃吸収機・br>3)通信ケーブルによる高速大容量通信に関しては,下記の成果を上げた.
 ・オートテンショナーを装備した完全自動通信ケーブル巻き取り装置
 ・ケーブル長さ最大500m,20MbpsのVDSL方式
 ・通信ケーブルの製作では抵抗値,引張強度,屈曲強度,耐摩耗性,耐久性,視認性を考慮し,芯線材料,被覆材料を選定.
4)ヒューマンインタフェースに関しては,下記の成果を上げた.
 ・被災環境を慎重かつ迅速に活動するための遠隔操縦インタフェース
・小型ノートPCを利用した現場サイト向け操作機器
 ・免震重要棟からの操作をイメージした大型タッチパネルによる操作機器
 ・東芝が開発した非常停止スイッチの実装
 ・ヒヤリハットを未然に防ぐインターロックの実装
5)簡易なメンテナンスに関しては,下記の成果を上げた.
 ・長期間のメンテナンスを必要としない機構的なメンテナンスフリー性
 ・主バッテリの充電をプラグイン方式とし,バッテリ交換時の被曝を軽減
 ・作業用手袋,面マスクを装備しても容易に扱える操作系,接続機材
 ・すべてのロボットと操作卓,通信機器に共通したバッテリの採用
6)小型移動ロボット除染システムに関しては,下記の成果を上げた.
 ・遠隔操作で半自動除染が可能,作業員の被曝軽減
・除染後に発生する汚染水の処理が容易な除染方式
 ・ロボットの高度な防水機能が不要,汚染水の飛散がない除染槽方式
7)自動充電機能に関しては,下記の成果を上げた.
 ・バッテリ交換時の被曝軽減のため,プラグイン方式の自動充電方式
 ・充電中のロボットは定点モニタリングポスト,通信ターミナルとして機・br> ・充電ステーションへロボットは遠隔操作で進入,無人化被曝ゼロを実現
8)クローラの自律制御システムに関しては,下記の成果を上げた.
 ・ロボットの走行系は6自由度で構成され,その操作は煩雑であり熟練を要する.このため,平坦地の走行では,左右のメインクローラを1本のジョイスティックで操作し,その他4本のサブクローラは指定したポジションに同期制御する方式,操作者の負担軽減を実現.
9)開発成果促進による小型高踏破性遠隔移動装置に関しては,下記の成果を上げた.
 ・ISO9001の調達基準を満たす日立アドバンスドディジタル社によるレプリカの制作
 ・調達基準を満たす品質管理,書類管理,標準化により量産化に向けた技術水準の向上
英文要約Title: Unmanned Anti-disaster System R&D Project/Development of work movement mechanism
Summary
 This project was development of the systems which we could manage on the site of the nuclear power plant of Fukushima. The general system reflected each result of research with Hitachi, Toshiba, Mitsubishi Heavy Industries, Mobile Robot Research and was built.
We inspected Fukushima prior to development and confirmed the actual situation and the problems that person in the site wore a full-faced mask and an anti-radiation suit. Then specifications of narrow space precedence investigation type robot "Sakura" was decided.
Tsubaki which equipped heavy measurement robot with a gamma camera was reflected the knowledge of Quince which was already managed in a nuclear power plant in Fukushima.
1.Development of small size high mobility remote control device: High mobility mobile robot:   Sakura
 The small robot that can run 70cm width staircase landing and narrow space was developed.
 The special pattern crawler was developed to go up and down stairs of slant 45 degrees and to  run grating floor.
 Sub crawler equipped with a counterweight was developed to go up and down the steep stairs.
2.Development of robot that can equip heavy measurement : mobile robot of environment monitoring; Tsubaki 
  Tsubaki equipped weight 90kg gamma camera could go up and down stairs of slant 40 degree.
  Tsubaki had sub-crawler with counterweight like Sakura had.
Sakura and Tsubaki equipped automatic charge circuit and communications cable to run gaps and rubbles, and to do maintenance-free.
 3.Development of the decontamination system, automatic charge system , and crawlers independence control system.
 Robot's crawlers surface were contaminated by radiations when robots run in the building of nuclear reactor. Person who replace battery and set up and transportation was exposed by the contaminated robot with radiation. Therefore, the decontamination system which the crawlers surface of the small robot were washed with water was developed.
The development of the crawler autonomous control system we built an interface operation system was common in each company in order to facilitate the work-site based on the results of Quince.
In response to near-miss that actually occurred in the site, emergency stop device developed by Toshiba was installed, and constructed a more secure system.
4.A mock-up examination and an inspection examination.
The effectiveness of ad hoc network system developed by Hitachi GE was inspected in a mock-up field at Chiba Institute of Technology. The possibility and problems were inspected by Tsubaki equipped a gamma camera scale model of 90kg that went stairs up and down of 40 degrees.
5.Additional development
 Small high-mobility remote control device
 For the robot of 2 models of the development result, for the purpose of examining possibility of a quality control and confirmation of the safety of the product, practical use and the mass production of the robot, then a replica of the Tsubaki and Sakura were produced by Hitachi Advanced Digital Co. of certified factory of ISO9001.
6.Development of the manipulator system
 The manipulator system which put on a mobile robot for disaster was developed. The manipulator, in the three link structure camera , lighting and hand, is approximately 15kg weighs.It had a structure that can be run only by the operation command and external power supply.
For the purpose of use in outdoor environments, dustproof and waterproof was provided, and structure of damage protective against such collisions was enhanced.
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