災害現場における人命救助機能をも有した油圧駆動パワーマシストショベルの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450101
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 北川 能 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (30153092)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 塚越 秀行 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (50313333)
• Keywords: 油圧パワーショベル / レスキュー / マスター・スレーブ / パワーアシスト / アクチュエータ

Research Abstract

本研究は、上砂崩れなどの災害現場において生き埋めになった被災者の救出作業機能を従来の油圧パワーショベルに付加することを目的とすているため、i)力制御しながら土砂・瓦礫などを撤去できる油圧ショベル先端のマスター・スレーブ制御系の構築、ii)i)の作業に時間を要する場合に備えた、瓦礫内部に直接延命用の飲料水を搬送できる駆動式生命線「能動ホース」の開発、これら2本を柱に本年度の研究を遂行してきた。その結果、以下のような研究実績を納めることができた。
i)においては、昨年度提案した臨場感の優れたマスター・スレーブ制御系「パラレルインピーダンス制御系」に加え、今年度はマスターとスレーブ間の通信遅れ補償した制御系を開発した。この制御系は、スレーブの受ける土砂・瓦礫等の対称物のインピーダンス特性変化にも適応できる機能があり、さまざまな瓦礫内に被災が存在する場の識別などにも発展する技術となり得る。マスターロボットの動作シミュレーションおよびスレーブロボットの機械モデルを用いた実験を行い、期待通りの結果を確認できた。
またii)においては、昨年開発した「象の鼻」のように柔軟かつ大きな屈曲力を生成できるアクチュエータに関して、今年度はその姿勢制御手法の提案と、その制御手法をもとにアクチュエータを複数ユニット直列に連結して狭隘な隙間を走行する実験を行った。実験では、連結したユニットを外部から押しこむと、各ユニットが瓦礫内部の形状にあわせて姿勢制御を行う受動走行と、隙間をグリップしながら自ら推進力を発生できる能動走行とを実現し、実際の瓦礫内部に生命線を搬送する移動手段が明らかになった。

Research Products

• [Publications] 留,北川: "油圧マスタ・スレーブのインピーダンス制御"平成12年春季フルイドパワーシステム講演会論文集. 25-27 (2000)
• [Publications] Kitagawa,Tsukagoshi,Segawa,Takeda: "Driving Method of Active Hose : an Artificial Elephant's Nose for Rescue Operation"Journal of Robotics and Mechatronics. 5号(掲載予定). (2001)
• [Publications] 北川,塚越,瀬川,武田: "人命救助活動に用いる連結式多自由度能動ホースの駆動特性"第18回日本ロボット学会学術講演会. 185-186 (2001)
• [Publications] Kitagawa,Tsukagoshi,Segawa: "Proposal of A Connective Type Active Hose with Many Degrees of Freedom for the Rescue Operation"FLUCOME 2000. 103 (2000)