成果報告書詳細
管理番号20140000000019
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 災害対策用作業アシストロボットの開発
公開日2014/3/19
報告書年度2011 - 2012
委託先名CYBERDYNE株式会社
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では、放射線汚染や高温多湿な極限作業環境下での使用を想定した災害対策用ロボットスーツHALの開発を行い、
実証試験においてその運用可能性を検証することを目的とする。
開発項目としては、以下の7項目を設定し設計・開発・評価を行った。

1.耐過酷環境性能の向上
高温・高湿度、放射線雰囲気の環境、屋外の全天候環境においても使用できる設計を行い、評価試験により要求仕様を満たす事を検証した。
2.重作業対応性能の向上
ロボットスーツ装着による作業性を損なわない為に、実作業で必要な関節稼働域を確保した設計開発を行った。
また稼働時間を延長させるために、大容量バッテリーを採用し2時間以上の連続動作が可能なことを確認した。
3.管理性能の向上
作業員のバイタル情報(心拍、体温)を計測可能な小型なバイタルセンサを開発した。
本センサは、バッテリーで駆動できBluetooth技術を用いてホストPCへデータ通信が可能である。
さらに、遠隔で作業員の作業および安全管理を行う為の遠隔管理システムの構築を行った。
4.過酷環境からの作業員の安全
作業員の放射性被ばくを低減するためにロボットスーツに取り付け可能な放射線防護装備を開発した。
本防護装備は、ロボットスーツ本体がその重量を支えるため作業者への負担にならない特徴をもつ。作業者の体温上昇を抑える為に、
ロボットスーツに取り付け可能な小型なクーリングシステムを開発した。
クーリングシステムからの冷気は直接作業者のタイベック内へ送風されるため、効率よく体温上昇を抑える事ができた。
装着性に関しては、作業者一人でもロボットスーツを着脱できる構造とした。
5.安全性試験
開発したロボットスーツの安全性を評価するために、破壊試験、疲労試験、振動試験、EMC試験、耐放射性試験、熱耐性試験、機能試験を行った。
いずれの試験においても設定した試験項目に適合した。
6.モックアップ試験
特殊建屋を模擬した環境において、実作業に必要となる歩行性能、階段昇降の評価を行った。
7.実証試験
被災した現場環境を想定して特殊施設内で実フィールドにおいて要求仕様の妥当性確認および安全運用技術の構築を行った。
二重扉の開閉作業、弁操作や点検作業の模擬試験を実施した。歩行試験として、階段昇降の模擬、垂直梯子の使用について評価を行った。
以上より災害対策用ロボットスーツの開発は実用に耐えうるレベルで達成された。
英文要約Title: Research and Development Project for Automated Disaster Response System, Development of Work-Assist Robot Suit for Automated Disaster Response, Development of Work-Assist Robot Suit,(FY2011-FY2012) Final Report

The purpose of this project is (1)to develop Hybrid Assistive Limb (HAL) for disaster response on the presumption of an extreme environment (e.g. radioactive contamination, high temperature and high humidity) and (2)to evaluate the developed HAL in experiments. Design, development and evaluation of the newly designed HAL system were performed according to seven research divisions below.

1. Improvement of extreme environment resistance
An improved HAL system was designed so that the system works under the environment of high temperature, high humidity and radioactivity contamination, and all weather type of outside. Satisfaction for requirements specification was confirmed with developed HAL system through evaluation experiments.
2. Improvement of heavy work assist performance
In order to maintain working performance during wearing robot suit, the HAL system with enough range of motion that is required in practical usage was designed and developed. Efficacy of high capacity battery was confirmed from experiment results that HAL system was continuously driven more than two hours.
3. Improvement of supervision function
A miniaturized vital sensor that can measure vital information (heart beat and body temperature) was developed. The developed sensor is driven by battery and communicate with PC to transmit data via bluetooth technology. In addition, a remote supervision system to supervise operation and safety of workers from a remote site was constructed.
4. Development of a system to protect wearer's safety from extreme environment
In order to reduce radiation dose, particular radiation protection equipment that can be attached on robot suit was developed. This protection equipment does not become a load to wearer because robot suit props the weight of the protection equipment. In order to prevent fever of wearer, cooling system that can be attached on robot suit was developed. Efficacy of two cooling systems was confirmed from experiment results that the developed system can reduces fever of wearer by ventilating cool air into tyvek coveralls. As for wearability, wearers can put on/off HAL system by themselves.
5. Safety tests
Destructive testing, fatigue testing, vibration testing, EMC testing, radiation resistance testing, thermal resistance testing and function testing were performed to evaluate the safety of the developed robot suit. In every testing, conformity for test items was confirmed with the developed HAL system.
6. Mock-up experiments
Walking performance and stair ascent/descent performance in mock-up environment of particular building were evaluated through mock-up experiments.
7. Feasibility experiments
Through experiments in practical field at inside of particular building on the presumption of suffered place, the validity to requirements specification was confirmed and safe operation technologies was constructed. Experiments of double-entry doors operation (open/close) and valve operation (open/close and checking) were performed. Performances of ascent/descent of stair and vertical ladder as locomotion test were evaluated.
To develop practical HAL system for disaster response was accomplished.
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