成果報告書詳細
管理番号20160000000601
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 水中構造物の近接目視等を位置計測しつつ安定に実施可能なテザー伸展操舵型ROVの研究開発
公開日2016/9/10
報告書年度2014 - 2015
委託先名株式会社ハイボット 株式会社建設技術研究所 国立大学法人東京工業大学
プロジェクト番号P14011
部署名ロボット・AI部
和文要約平成26年度ー平成27年度成果報告書 概要
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
テーマ名:水中構造物の近接目視等を位置計測しつつ安定に実施可能なテザー伸展操舵型ROVの研究開発
本研究は、ダムなどの水中構造物の健全性点検作業を、潜水士(ダイバー)に代わって、危険な水中に作業員を送り込まずに、安全かつ効率的に実施できる、新しいタイプの遠隔操縦型水中ロボットROV(Remotely Operated Vehicle) であるAnchor Diver5.2(以降ADと呼ぶ)を研究開発することである。
通常のROVは、水中での運動性を確保するため水上の制御装置と繋ぐワイヤを緩めて動き回るが、このようなROVでは自分が水中のどの位置をモニタしているかが分らなくなるという問題があった。超音波でROVの自動操舵技術の位置を計測するトランスポンダもダム堤体のような大きな反射板がある場合には、2次反射が強くて使うことが出来ないからである。それに対して開発するADは、ダム天端あるいはボート上から垂れ下げられるワイヤに結び付けられてダム堤体に沿って降下させるタイプの運動を行うため、ワイヤの支持部の座標と水深計によって、要請される100mm程度の位置座標が計測できるものである。
またADには、カメラだけでなく、その前に透明板と、カメラと透明板の間に透明水を充填するウォータルーペと名付ける容器を装備させ、この透明板をスラスタでダム堤体に押し付けることによって、濁度の高いダム湖内でもダム堤体の状況を撮影することが出来るという実用性の高い特長を有している。また、装備しているスラスタの逆噴射で堤体に障害物がある場合にADを堤体から離することも可能である。これらの特性により開発するADは、従来、観察できなかった40m程度以深の100mまでのダム上流面堤体の映像を、観測位置の位置座標とともに観測でき、さらに、それを統合したダム堤体のデータベースを構築できるという特性を有しているものである。
本年度は、ダム壁面に対するADの固定技術の開発とロボットによるダム点検の評価方法についての研究を行うと同時に、これまで開発してきたAnchor Diver4.1、Anchor Diver5.0の性能をさらに向上させるAnchor Diver5.2の開発を実施した。このAnchor Diver 5.2は、広角カメラを使用することによるウォータルーペの軽量化と高性能化、高輝度LEDを使用した照明システムの装備、さらにスラスタや堤体清掃用ブラシなどの改善など行ったものである。
そして、宮ヶ瀬ダムと天ヶ瀬ダムにおける実証実験を行ってダム堤体を高い視認性を持って撮影できることを検証すると同時に、天ヶ瀬ダムの実験ではダム堤体に設置しておいた模擬体すべてを観察することに成功している。
来年度さらに若干の改造を施すことによって、現在開発しているAnchor Diver 5.2は、ダム堤体損傷箇所の早期発見などによるダムの安全管理や点検とダムの長寿命化に活用できるようになると考えられる。
英文要約Abstract from 2014 to 2015
Robot and Sensor System Development Project for
Infrastructure Maintenance and Disaster Survey
Development of Extended-Tether-Maneuvered ROV with the Function of
Stable and Localized Visual Inspection of Underwater Structure
ABSTRACT
This project is to develop new type of ROV, Remotely Operated Vehicle, named Anchor Diver 5.2, which can dive in deep water and performs inspection of the surface of the dam wall.
One of the biggest problems of observing the dam surface by conventional ROV is the difficulty to identify the observing position of the ROV. ーTranspondersー are sometimes claimed to be useful for this purpose, but since there is a huge dam wall just beside the ROV, the emitted sound from ROV reflects on the surface of the dam and the secondly reflected sound greatly damages the accuracy of the position data. Anchor Diver 5.2, instead, employs a simple method to know the position of the ROV. As it is hung down by gravity from a boat fixed to the dam wall, the position of Anchor Diver 5.2 can be estimated by measuring the position of the boat and the depth information from the depth sensor with accuracy of 0.1%, mounted inside the ROV. Anchor Diver 5.2 is also equipped with what we call ーwater loupeー, which consists of a video camera, a transparent plate and casing covering these parts and filled with transparent water. Thus, when pressing the transparent plate to the surface of the dam by the thrusters installed on the main body of the robot, Anchor Diver 5.2 can always maintain the camera at a stable distance from the dam surface, which enables it to take pictures of the surface of the dam wall clearly even in dirty water. By using the thrusters in the opposite direction, suspended Anchor Diver 5.2 can keep its distance from the dam wall when it is lifted, to avoid contact with obstacles attached to the surface of the dam wall. By using these features, Anchor Diver 5.2 can dive up to 100m, where human divers cannot reach, and obtain clear and close views of the surface of the dam surface together with its position, making it possible to generate a database to be used for long-term maintenance of the dam.
This year, we studied the technology to attach the boat to the dam surface and evaluation methodology of dam inspection. We also designed and manufactured Anchor Diver 5.2, which has evolved from former models Anchor Diver 4.1 and Anchor Diver 5.0. The features that set Anchor Diver 5.2 apart from its predecessors are the lightweight and thinner water loupe casing, the super-wide angle camera, a new lighting system with high brightness LEDs, and improved thrusters and brush units.
We performed experiments at Miyagase dam and Amagase dam, and we could obtain clear pictures of the dam surface. Especially during the experiment at Amagase dam, we succeeded to inspect all the target objects attached to one of the gates of the dam.
We believe that Anchor Diver 5.2 can be made into a practical dam inspection ROV by adding several remained points to be improved next year, and it will have a positive impact in the safety of inspection missions, as well as on the longevity of dams currently in operation.
ダウンロード成果報告書データベース(ユーザ登録必須)から、ダウンロードしてください。

▲トップに戻る