成果報告書詳細
管理番号20160000000657
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト インフラ維持管理用ロボット技術・非破壊検査装置開発 複眼式撮像装置を搭載した橋梁近接目視代替ロボットシステムの研究開発
公開日2016/7/27
報告書年度2014 - 2015
委託先名富士フイルム株式会社 株式会社イクシスリサーチ
プロジェクト番号P14011
部署名ロボット・AI部
和文要約件名:平成26年度ー27年度成果報告書 インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト/インフラ維持管理用ロボット技術・非破壊検査装置開発/複眼式撮像装置を搭載した橋梁近接目視代替ロボットシステムの研究開発
本委託研究では、道路橋のうち鋼橋を対象とした「桁の腐食、亀裂、ゆるみ・脱落、破断、防食機能の劣化」について、点検要領に基づく近接目視の代替または支援ができるロボットシステムを開発した。具体的な開発目標は、当コンソーシアムメンバーである(一財)首都高速道路技術センターと協議の上、下記のように設定した。
開発目標
(1)橋梁点検員による近接目視と同等レベルの計測精度を有すること。
(2)現場点検から点検調書作成までの橋梁点検員の業務量が、画像処理技術を活用することにより、橋梁点検員による点検と同等であること。(橋梁点検車等を不要とし、総コストを縮減)
(3)現場での人員は、現状の橋梁点検員等3人と同等の人数であること。
(4)ロボットの落下防止等安全対策がなされていること。
開発目標(1)を実現するため、桁内の全ての箇所にアクセスでき(添架物等の点検困難箇所を除く)、二眼カメラ及びステレオ処理によって桁内にある損傷等の寸法を高精度に計測することができる、懸垂型ロボットを開発した。本ロボットにより撮影した静止画像から、0.1mm付近のひびまで解像可能であることを確認した。今後は走行モジュールの走破性の向上と多様化を進め、点検対象橋梁種の拡大を図る。
開発目標(2)を実現するため、懸垂型ロボットに加えステレオ処理による平面推定を応用した自動正対補正による床版画像合成処理、びび割れの自動検出・ひび幅測定処理、および現場での点検と事務所作業を画像処理により支援するソフトウェアのプロトタイプを開発した。点検時間は目標12分/格間(2.5m x 5.0m)に対し30分/格間を要している。また事務所ソフトウェアの性能は未評価である。今後はスクリプトに従って動作する半自動運転を実現すること、第三者評価を通して使い勝手を改良することなどにより目標達成を目指す。
開発目標(3)を実現するため、小型で設置撤去が容易、また操縦も比較的容易なロボットを開発した。点検補助員2人による設置・撤去・操縦の目途は立ったが、設置・撤去時間は目標とする15分に対して設置40分・撤去20分かかる、ロボットが完全なマニュアル操作のため習熟が必要、などの残課題があり、機体の軽量化と脱着機構改良、スクリプトに従って動作する半自動運転の実現、などにより目標達成を目指す。
開発目標(4)を実現するため、桁に安定的に懸垂するロボットとし、落下防止機能を検討した。現状では径間に安全綱を設置し機材を絡ませる対策であるが、今後はより確実な落下防止対策の検討、および軽量化により設置・撤去時の安全性向上を図る。
英文要約Title: Robot and Sensor System Development Project for Infrastructure Maintenance and Disaster Survey/Development of Robot System Which Substitutes Close Visual Inspection Incorporated with a Stereo Camera (FY2014-FY2015) Final Report
We developed a bridge inspection robot system which can support close visual inspection of the corrosion, cracks, looseness/falling of bolts, fracture and degradation of corrosion protection of steel girders, based on the bridge maintenance procedures defined by Ministry of Land, Infrastructure and Transport. We defined our goals as follows receiving advice from Highway Technology Research Center, one of the members of our consortium.
Goals
(1) The system should have the precision of measurement which can be obtained by close visual inspection by bridge inspectors.
(2) Total volume of the inspection and desk work to prepare the inspection report supported by the system should be comparable to that of the conventional procedures by bridge inspectors.
(3) Inspection by the system should be executed by 3 persons, which is the same as the conventional procedures.
(4) The robot system should be designed properly considering safety and fall prevention.
To achieve goal (1), we developed a robot system which hangs down from bridge girders and moves to every points to be inspected, and measure the dimensions of the damages by a stereo camera and stereo image processing. We confirmed that the system can detect and measure cracks which are about 0.1mm wide. We will continue to improve running-through performance and develop various driving modules to expand the adaptability.
To achieve goal (2), we developed the robot described above and software to compose a panoramic image of the floor slab incorporated with ortho-correction utilizing the stereo image processing, software to detect cracks and measure their width and software to support inspection and desk work incorporated with image processing. Actual inspection time was 30 minutes per panel (2.5m x 5.0m), which is longer than our goal, 12 minutes/panel. We have not evaluated the performance of support software for desk work, yet. We will achieve our goal by implementing semi-automatic inspection, i.e., control the robot by script program, and by improving the system performance and U/I through third-party evaluations.
To achieve goal (3), we designed the robot as small as possible and easy to be installed, controlled and removed. We confirmed that the robot can be installed, controlled and removed by 2 persons, but actual installation time was 40 minutes and removal time was 20 minutes, which are longer than our goal, 15 minutes. Also the robot is operated manually and the operator should have some skills to move it smoothly. We should downsize the driving units and improve the detachable mechanism, and implement semi-automatic control to minimize human intervention.
To achieve goal (4), we designed the robot to stably hang down from bridge girders and studied to implement fall prevention mechanism. Currently we stretch safety ropes to prevent a fall, but we have to introduce more reliable fall prevention and downsize the robot to improve safety of installation/removal.
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