2017 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 / 不聖地走行 / 垂直壁面移動 / 建物劣化診断 / 打検査 / 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システム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，検査システムの継続的な運用を行うことを目的とする。
平成29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 災害時には不整地であるため建物付近までロボットが移動できないことを想定し、ロボット本体に複数台の中型ダクトファンを装備することで、ＵＡＶの機能と同等である空中移動方法を検討した。建物到着時にはダクトファンによる水平力で壁からの反力を得、鉛直力によって浮上を行う機構と制御システムを製作した。また、拠点ロボットを固定する方法としては把持機構や突っ張り方式の機構を設計と試作を実施した。基礎実験では、浮力による重量軽減と壁面への押付けを可能にする各種のデータ取得、ロボットの固定方法などを検証し、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 検査ロボットが拠点ロボットから降ろされたワイヤーを昇降する機構として、新たに対向ローラによる自律移動機構を試作し、その性能を検証した。対向ローラではロボット本体に駆動機構を有するため、速度調整、移動方向が容易に制御できる利点がある。また、小型ダクトファンによって本体を壁面に押付け保持できるため、安定的な検査が実施できる可能性を得た。
（３）建物劣化診断方法 昨年度開発した打音検査装置の機構やマイクロホン性能、解析プログラムを修正し、模擬検査壁（様々な劣化状態を再現したタイル壁）を用いて、健全部、劣化部等の騒音波形や特徴を整理した。また、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修正した。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
（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。本年度はロボット本体に複数のダクトファン設置したシステムを構築し、十分なファンの浮力や押付力があることを確認できた。また、ファンの角度によって、浮力と押付力を調整する制御システムを開発中であり、新たな方式での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。一方、検査ロボットの移動に際し、新たに対向ローラによる昇降機構を導入したことにより、検査ロボットの移動方向や速度が調整し易くなり、安定した検査が実施できる見込みを得た。これまでのワイヤーテンション方式と併せて移動機構の検証を行い、検査機構との調整を図る。
（３）建物劣化診断方法 前年度に引き続き、検査ロボットに搭載するための打音検査機構、騒音解析システムの修正、改善を行い、壁面劣化状態を診断するためのデータ取得を実施した。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プログラム化、システム化を検討する段階となり、その検証を実施して行く。また、壁面ひび割れを画像解析するための実験機器を整え、その運用を今後進めて行く。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は研究の最終年度となるため、以下の研究開発を行う。
（１）拠点ロボットおよび自走検査ロボットの開発と検証 拠点ロボットの機構（高圧ダクトファンによる壁への押付け装置、不正地を移動できるクローラ、浮上機構、ロボット本体を固定する機構、など）を完成させ、実験によってその性能を確認する。また、検査ロボットの機構（垂直壁面を自走で昇降できる機構、壁面検査を行う検査システム機構、ロボットの位置計測機構、他）を完成させ、実験によってその性能を確認する。
（２）建物外壁面の劣化診断方法の開発と検証 これまで開発してきた検査システム（打撃ハンマーによる衝撃騒音所得機構、騒音データの波形を分析し手劣化状態を判定するアルゴリズム、データの記録システム、他）を完成させ、実験によってその性能を確認する。
（３）実現場での実験検証 （１段階）平常時の検査：拠点ロボットは必ずしもは必要としないが，建物壁面の高所で固定させ，拠点の移動を可能にする。拠点位置に即した壁面検査を実施する。（２段階）災害時を想定した検査：拠点ロボット遠隔操縦不整地を移動，建物壁面の高所で固定させる。その後，牽引した自走検査ロボットを引き上げ，拠点位置に即した壁面検査を実施する。（３段階）上記の実験が十分に完成した段階で，実規模の建物で実験検証を行い，有効性を検証する。作業の準備状況，検査精度，遠隔操縦性能を総合的に評価し，さらに改良を加える
（４）システムの維持・管理体制とビジネスモデルの考案 検査ロボットシステムが模擬実験の各段階を合格した段階で，システムの使用方法，維持・管理方法，災害時の適用範囲や対応物件の調査し，災害時に確実に利用ができるビジネスモデルを構築する。災害時でも活躍できる検査ロボットの普及・活用を実施する方法を考案する。
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[Presentation] Development and Driving Experiment of Climber Mechanism for Heavy Load in Space Elevator2017
Author(s)
F. Inoue , K. Ishizaki , S. Kwon, N. Sato, Y. Ishikawa , E. Omote , K. Otsuka
Organizer
Proceedings of 67rd International Astronautical Congress, Adelaide, Australia, Sept. 2017, IAC-17, D4, 3, x38329.
Int'l Joint Research
