2021 Fiscal Year Research-status Report
橋梁狭隘箇所の変状認識を目的とするGNSSを援用したUAV自律航行システムの開発
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18K04305
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
奥松 俊博 長崎大学, 工学研究科, 教授 (30346928)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 千尋 宮崎大学, 工学部, 教授 (60230124)
松田 浩 長崎大学, 工学研究科, 教授 (20157324)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 橋梁維持管理 / i-construction / GNSS / UAV / 支承装置 / 日射および温度変化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
社会インフラの観測体制の構築，橋梁支承部など局所的かつ狭隘な部分の外観や機能劣化状態の早期把握は，構造物の長寿命化や安全供用に直結する。本研究では，橋梁の動きに影響を与える温度変化など環境要因の究明，またそれに伴い発生すると考えられる桁端部周辺の応力集中や支承自体の機能不全など環境変動によって生じる構造力学に関する問題を対象とし，プラットフォームであるUAVの飛行時の安全性確保を含めて検証を行うものである。前年度までの実績を踏まえ，本年度は，以下の項目を実施した。
(1)日射による橋体温度変動の観測：既存アーチ橋を対象とした日射，温度および支承変位データの観測により，当初予定していた年間を通したデータ蓄積を実施した。一部の期間についてはデータ欠損が生じているが，一連の観測データに基づき，日射に伴う部材熱伝導のメカニズム，日射および非日射部の存在による橋梁全体系の挙動を，数値シミュレーションにより明らかにした。
(2)UAVとSfMを利用したインフラ維持管理に関する検討：
UAVおよびSfM（Structure from Motion）を用いた画像情報に基づく，損傷および劣化情報の抽出，またGNSS情報軌道情報を内挿したUA飛行経路システムの開発を行った。コロナ禍の影響により十分な運用（実橋実験）が実現できなかったため，シミュレーションに限定して検討を行った。
(3)桁構造物の損傷に伴う変状抽出に関する検討：
損傷が認められた既存橋梁を対象に計測および解析的検討を行った。気温の日変動に対する桁伸縮，振動計測を実施し，FE解析とともに対象橋梁の静的および動的挙動を明らかにした。またクレーン構造物を対象とし，支承および桁の劣化を想定した数値シミュレーションを実施した。以上は，コロナ禍下の期間延長申請に伴って実施したものであり，本研究の目的を補間するための項目として位置づけている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
(1)日射－橋体温度の相関分析：
コロナ禍による延長措置により，一部の期間においてはデータ欠損がみられるものの，ほぼ年間のデータを蓄積することができた。これらのデータに基づき，日射に伴う部材熱伝導のメカニズム，日射および非日射部の存在による橋梁全体系の挙動を，数値シミュレーションにより明らかにすることができた。上記のように一部の限定期間においてのデータ欠損が生じているため，これらの補間が必要である。
(2)小型カメラによる支承機能の可視化：
本項目については前年度の報告にある通り，目的をおおむね達成したと考えている。
(3)UAV飛行のルーテイング検討：
GNSS情報軌道情報および地物幾何情報を内挿したソフトウェア，さらに研究分担者が有する構造物モデリングと3D計測技術などのSfM技術の知見を本研究に適用した。実橋梁での運用については，本年度についてもコロナ禍による観測上の制約が生じたため，実橋を対象とした検証に至っていない。以上のように，研究項目の一部において，コロナ禍に伴う遅延が生じているため，上記のような自己評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
コロナ禍の影響が継続拡大している現況を鑑みて，実構造物での運用および計測ができない場合を想定し，研究分担者との共同により，代替できるシミュレーションを強化するなど，当初の計画を達成するための研究方法の転換についても検討を行ってきた。最終年度となる次年度は，本年度実施できなかった実橋における環境および橋体変状データの蓄積を行うとともに，UAVからの遠隔診断を実現するためのシステムの運用を行うとともに，本研究の目的を補間するための追加実施した内容に基づく成果が期待できると考える。最終年度となる次年度は，過去の研究実績をもとに，研究全体を総括し，成果を取り纏める。
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| Causes of Carryover |
次年度使用額（9823円）は期間延長申請によるものであり、実橋実験時の消耗品（物品費）として計上する計画としています。
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