2020 Fiscal Year Annual Research Report

Development of underground drone for tailings dam investigation

Research Project

Project/Area Number	18K18872
Research Institution	Akita University
Principal Investigator	川村洋平秋田大学, 国際資源学研究科, 教授 (40361323)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	伊達央筑波大学, システム情報系, 准教授 (50531985) 澁谷長史筑波大学, システム情報系, 助教 (90582776)
Project Period (FY)	2018-06-29 – 2021-03-31
Keywords	DigBot / 地中ドローン / 2重反転ドリル / テーリングダム / 汚染物質 / へび型推進機構 / 機械学習
Outline of Annual Research Achievements	採鉱活動の副産物となる“ずり”の貯蔵場である“テーリングダム”はその性質上長期間の保存で汚染物質が地下水となって流出する恐れがある。また、部分的にそれらの汚染物質が高濃集してしまうことがある。本研究はそのテーリングダム内部を調査可能な地中ドローンを開発するものである。これまでの非接触や計測器の挿入によるサンプリングは試みられたが現場で実用化できるようなものではなかった。そこで、テーリングダム内を自由に動き希望観測箇所の物質サンプリングが可能となる機構を開発しようとした。研究は次の４つの研究開発領域からなる。【二重反転ドリル掘削機構の開発】、【3次元ヘビ型推進機構設計・製作】、【機械学習による制御系設計とモータートルク分配の最適化】、【全開発項目実装と実証実験】であった。開発した2つの機構を地中ドローンのプロトタイプに実装し、実砂槽にて自由に移動が可能であるか検証実験を行った。結果として本助成期間中では掘削部分と推進部分の相互作用の最適化が実現できず、双方の部分最適に止まった。しかしながら、へび型推進機構によるスラリー内の自由な移動を実現した。また、へび型推進機構によるスラリー内の自由な移動を実現し、掘削部分の小型化により本構想の完全な実現が可能である見通しを得た。さらに、テーリングダムでの調査を視野に入れた自己位置推定とRGB-Dカメラを用いた遠隔操作のための第三者視点提示を開発するに至った。ここで得られた要素技術および実験結果は、今後の実テーリングでの実用のために活用されることが期待できる。