成果報告書詳細
管理番号20160000000897
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 引火性ガス雰囲気内探査ロボットの研究開発
公開日2016/12/20
報告書年度2014 - 2015
委託先名三菱重工業株式会社
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/引火性ガス雰囲気内探査ロボットの研究開発
 本委託研究は、既存インフラの1つであるトンネルにおいて崩落災害が起こった場合、人にかわって引火性ガス等に係る情報および崩落状態や規模を把握するための高精細な画像・映像等の取得ができる装置を開発することを目的とし、原子力発電プラント事故収束支援活動などで実績のあるロボットQuinceの改良型として開発された「櫻2号」をベースに、防爆性能や探査機能の付加および小型軽量化により、最終的には、トンネル崩落現場において遠隔操作により人に代わって引火性ガスの有無や崩落状態を探査する走行型ロボットを開発する。
 本委託研究における開発項目と成果を以下に示す。
1.防爆ロボットシステムの開発
 引火性ガス雰囲気内での活動を可能とするために、国際整合防爆指針(Ex2015)に適合した探査ロボット(Ex px [d] 2B + H2 T4 Gbの防爆性能を持つ)を開発することを目的とし、遮断機能付きBMSの開発を含む保護回路の二重化、耐圧防爆バッテリケース、掃気ユニット等を開発した。また、開発した機器を探査ロボットに組込み、防爆検定申請に必要となる公的検定機関(国内では産業安全技術協会のみ)立会のもと試験・検査を実施し、ほぼ全ての試験に合格した。
 これにより、バッテリを搭載し、無線+有線遠隔操作が可能な移動ロボットとしては国内初となる防爆検定申請の準備が整った。
2.高踏破ロボットの軽量化開発
 原子力発電プラント事故収束支援活動などで実績のあるロボットQuinceの改良型として開発された「櫻2号」をベースとし、ロボット開発を行った。しかし、ベースとする「櫻2号」は、高い踏破性と可搬能力・すぐれた耐環境性(防塵・防水)を備える反面、本体質量が47.5kgあり搬入・設置および搬出における取扱い性が悪い。
 そこで、災害現場での取扱い性を向上させるため、上記性能を維持しつつ、小型・軽量化を実施し、防爆性能を付加したうえで質量60kg(台車部30kg+上部筐体30kg)を実現した。開発したロボットは櫻2号と同様本体のほぼ全面を覆う2つのメインクローラと4つの独立サブクローラを有し、環境情報取得用センサとしてPTZカメラ、ガス検知器を搭載している。
 また、走破性能の確認として、階段昇降を実施し、滑落することなく昇降できることを確認した。
3.ロボットによる探査技術の開発
 防爆仕様の光ファイバ自動ケーブルリール(ケーブル長1000m)を開発し、有線により遠隔操作が可能で高精細な映像を取得できること、ロボットの前進/後進に伴うケーブルの吐出し/巻取り動作に問題ないことを確認した。
 また、トンネル内などの閉鎖空間において、ロボット駆動モータ回転数、加速度計の情報等を用いたオドメトリ情報に、ケーブルリールから送り出される通信線長情報を併用し自己位置を推定する技術を開発し、評価試験にて誤差が目標値以内であることを確認した。
 以上により、遠隔操作により人にかわって引火性ガス等に係る情報および崩落状態や規模を把握するための高精細な画像の取得ができる装置の製作および基本的な動作確認が完了した。今後、屋内・外における様々なフィールドにおいて走破性能の試験を実施する。
英文要約Title: Research and development of an investigation robot in the flammable gas atmosphere (FY2014-FY2015) Final Report
The purpose of this research is to develop the equipment which can acquire information about flammable gas and high-definition picture to grasp the state and the scale of an accident, instead of a person, when a collapse of a tunnel which is one of the existent infrastructures has happened.
Now, there is a mobile robot “Sakura II” which has been developed based on “Quince” which has a good record of performance in investigation activity of a nuclear power plant accident. Addition of the explosion-proof performance and the investigation function and weight saving will be performed based on this robot. And finally, we will develop the crawler type robot which prospects for a presence of flammable gas and the state of the accident by remote control operation in a tunnel which collapsed.
The following items are the outlines of the result.
1. Development of the explosion-proof robot system
The purpose of this item is to develop the explosion-proof robot which adapt to Ex2015 to enable the activity in the flammable gas atmosphere. Therefore we developed the dualization of the protective circuit including BMS with the interception function, a battery case with flameproof enclosure, a unit which fills nitrogen, etc. In addition, we incorporated the above devices in the robot and carried out an examination to be necessary for application of the explosion-proof official approval. As a result, the robot passed almost all examinations.
2. Lightweighting of the robot that maintained the performance
“Sakura II” is equipped with the high road ability, the load capacity and environmental resistance. We carried out small size, lightweighting while maintaining the above performance based on “Sakura II” to improve handling.
The robot which we developed has two main crawlers which almost cover the entire surface of the main body and four independent sub crawlers like “Sakura II”. And, it has a PTZ camera and a gas analyzer to obtain environmental information.
3. Development of the exploration technology with the robot
We developed an automatic cable reel of the optical fiber with an explosion-proof function.
And we confirmed that remote control by the cable broadcasting, the acquisition of the high-definition pictures, and the automatic delivery and rewind of the cable with the operation of the robot were possible.
In addition, we developed a technique to estimate a self-position by using hodometer information such as the number of revolutions of the motor and information of the cable head together. And we confirmed that there was the error of the position within the aim.
As a result, we produced a robot which prospects for a presence of flammable gas and the state of the accident by remote control operation, and confirmed basic movement.
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