2016 Fiscal Year Annual Research Report
平常時および災害時にも使用できる建物外壁の検査ロボットシステムと劣化診断方法
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15H02981
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| Research Institution | Shonan Institute of Technology |
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Principal Investigator |
井上 文宏 湘南工科大学, 工学部, 教授 (50211751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北洞 貴也 湘南工科大学, 工学部, 教授 (30204910)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 拠点ロボット / 検査ロボット / 不整地走行 / 垂直壁面移動 / 建物劣化診断 / 打音検査 / 画像処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では平常時や災害時にも使用できる検査ロボットの開発と災害損傷を受けた建物の劣化診断方法を確立し，検査ロボットの継続的な運用を行うことを目的とする。
28年度では以下の３つの内容について研究を進めた。
（１）拠点ロボットの基礎研究 不整地走行と壁面移動を行うために試作した拠点ロボット（メカナム機構）は不整地走行には適しているが、壁面移動には重量が大きくなるため、その軽量化と推進力の向上が求められた。そこで移動ロボット本体に中型のダクトファンを装備し、その反力による重量軽減と壁面への押付けを可能にする基礎実験を実施した。一方、吸着式の壁面移動では吸着時に自励振動が発生するため、その制御方法を検討した。上記の2つの壁面移動機構をハイブリットで適用することで、より安定した壁面移動の実現を目指す。
（２）自走検査ロボットの基礎研究 検査ロボットは拠点ロボットから降ろされたワイヤーで吊られ、そのワイヤーテンションを制御することで垂直方向の推進力を確保した。検査ロボットには小型ダクトファンを適用し、十分な反力を得ることを実験で確認した。また、ワイヤーの送り制御と検査ロボットの移動を相互に作用する実験を模擬壁面で実施し、その成果を基にさらに大きな壁面や屋外壁での実験を行う。
（３）建物劣化診断方法 昨年度開発した打音検査装置を用いて、模擬検査壁（様々な劣化状態を再現したタイル壁）を検査し、健全部、劣化部等の騒音波形や特徴を整理した。一方、壁面のひび割れ状態を検査するため、画像カメラ、画像解析用の開発プログラムを購入し、その実験準備が整った。今後、打音解析と画像解析を併用しながら、壁面検査ためのシステム化を目指して行く。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年の進捗状況を以下に示す。
（１）拠点ロボットの基礎研究 拠点ロボットの開発では壁面の移動を吊ワイヤーが無くても移動できる機構を目指している。そこで、ロボット本体にダクトファンを用いて押付ける機構を採用し、そのダクトファンの基礎実験を実施した。ファンの押付力は4～5kg／台あることを確認し、それを数台用いることで、押付が可能であることが確認できた。これまで開発した吸着機構と押付け機構を結合することで、壁面移動の基礎機構が確立できる見込みを得た。今後、移動実験で検証することでより効率的な改良を加えて行く。
（２）自走検査ロボットの基礎研究 拠点ロボットで使用するダクトファンを検査ロボットにも採用し、検査のための壁反力を維持することで安定した検査ができる見込みを得た。また、検査ロボットは通常ワイヤー巻き上げ機構を用いて利用するが、ロボットの自走力とワイヤーテンションを利用することで、垂直だけでなく水平方向の移動が可能となる。その実験設備がほぼ完成し、今後のその移動検証をできる実験環境を整備した。
（３）建物劣化診断方法 検査ロボットに搭載するための打音検査機構、騒音解析システムが整い、壁面劣化状態を診断するためのデータ取得ができる状況となった。騒音波形のパターンや周波数分析、ウエーブレット解析を用いて総合的に診断行うための研究開発を進めている。また、壁面ひび割れを画像解析するための実験機器が整い、その運用を今後進めて行く。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度（29年度）以降は以下の4つの内容について研究を進めて行く。
（１）拠点ロボットの機構と制御技術の確立 これまでに開発してきた拠点ロボット（壁面吸着式、壁面押付式）に対して、壁面移動時に生じる壁面反力やバランスを自律的に行うための機構や制御方法を実験的に検証する。また、ロボット本体を固定するための把持ハンド機構の高機能化を行い、様々な部位に対する把持性能を高め、その確実性を検出してゆく。
（２）自走検査ロボットの機構と制御技術の確立 これまでに開発してきた検査ロボットの移動を自律化することにより、より簡易なワイヤー巻取機構の開発を進める。自律ロボットはワイヤーテンションが常に一定となるように力制御する必要があり、この制御方式の安定化を実施する。こうした一連の制御方式を完成させ、模型壁および実壁面での検証を行う。
（３）建物外壁面の劣化診断方法の確立 これまで開発した打音検査機構、画像解析によるタイル面のひび割れ検査用機構を組み合わせて新しい検査システムを構築する。また、診断技術としてはウエーブレット解析手法の高速化、データの無線転送化、結果の簡易表示化を行い、検査結果が迅速に分かる診断ツールを開発する。
（４）検査ロボットの現場実験 これまで開発してきた拠点ロボットと検査ロボットが十分に機能した段階で、その性能を検証するため実際の建物壁面を利用して実験を行う。ここでは、移動時に発生する問題点（外環境の影響、現場自体の特性、他）を抽出し、それらをフィードバックすることにより、各ロボットの安定的な移動制御に反映する。
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Research Products
(11 results)
