松野文俊 工学研究科教授、奥乃博 早稲田大学教授、亀川哲志 岡山大学講師、鈴木陽介 金沢大学助教らの研究グループは、プラント設備の配管内の日常点検や緊急時の点検を目的としたヘビ型ロボットを開発し、複雑な配管内を走破し、配管内の状況を正確に提供することに成功しました。
本研究成果は、内阁府総合科学技术?イノベーション会议が主导する革新的研究开発推进プログラム（滨尘笔础颁罢）タフ?ロボティクス?チャレンジにおける研究开発课题「タフな索状ロボットおよび极限ヒューマンインタフェースのための极限制御システムの开発」で得られた成果です。
研究者からのコメント
プラント设备等の実环境で运用するために、
?防水防尘机能を実装したヘビ型ロボットの开発
?各种センサの情报を用いた様々な环境でのヘビ型ロボットの半自律制御の开発
?故障诊断と故障时やタスク失败时のリカバリー机能の开発
?オペレータへの负担のさらなる軽减化のために直感的で柔软なユーザインタフェースの开発
を进めています。これらの技术の导入により、プラントの配管设备の日常点検だけでなく、灾害発生时の初动点検での运用も期待できると考えられます。
本研究成果のポイント
- ヘビ型ロボットに皮肤型触覚センサである全周圧力センサを搭载し、曲管を含む复雑な配管内の走破を実现
- 音响センサによる配管内距离情报、惯性センサ（物体の运动を司る3轴の角度（姿势）と加速度を検出する装置）からの进行方向情报、多関节モデルによる姿势推定情报を组み合わせて、精度良くロボットの位置を推定し、同时に配管のマップを作成できる技术（统合型厂尝础惭（自己位置决定と配管地図の同时生成））を开発
- 先端カメラによる画像、全周圧力センサの接触情报、统合型厂尝础惭との统合による収集情报の可视化を行う点検用情报表示を高度化
概要
ヘビ型ロボットは、脚型ロボットや车轮型ロボットでは进入できない空间かつファイバースコープでは到达できない场所へのアプローチを実现し、狭隘で复雑な环境への検査点検ソリューションを提供することを目的に开発がなされています。その适用の一つとして、プラント设备の配管内外の日常点検や紧急时の点検を行うことが期待されています。
これまでに配管内を走破するロボットは开発されてきましたが、オペレータに提供される情报が限られており、曲管などを含む复雑配管内でロボットを操作するのは困难でした。これは、オペレータはヘビ型ロボットの先头に搭载されたカメラからの映像をもとにマニュアルで操作する必要があり、ヘビ型ロボットの配管内での状况を十分に把握できないことに原因がありました。
また、これまでのヘビ型ロボットでは、移动が可能な场面であっても、配管内の情报を正确に収集することは困难でした。これについては、配管内をロボットが移动すると配管内の汚れの状态が変化し、カメラで取得したテキスチャ（视覚的な色や明るさの均质さ）が毎回変化することが多く、また、垂直の配管を上っている最中に滑り落ち、ロボットの位置が分からなくなるなど、従来の画像とオドメトリ（移动ロボットの车轮や関节の回転速度から移动速度を求め、それを积分して位置と姿势を求める自己位置推定法）によるビジュアル厂尝础惭が使用できないことに原因がありました。
本研究グループは、これらの课题を解决するためにヘビ型ロボットとそのインタフェースの开発を进めてきました。このたび本研究开発の要素技术を统合化し、复雑な配管内を走破し、配管内の状况を正确に提供することに成功しました。
図：（左）水平管から曲管を経て垂直管の内侧を走破するヘビ型ロボット、（右）配管内点検用远隔操作インタフェース
详しい研究内容について
- 複雑な配管内の情報を正確な地図として自動生成するヘビ型ロボットを開発 －ImPACTタフ?ロボティクス?チャレンジによるタフなヘビ型ロボットの開発－
- 朝日新聞（8月30日 29面）、京都新聞（8月30日 26面）、日刊工業新聞（8月30日 25面）、毎日新聞（8月30日 29面）、読売新聞（8月30日 25面）および科学新聞（9月8日 5面）に掲載されました。
