ロボットによる鉄道トンネル内面の損傷検出とその検査実行計画

Research Project

Project/Area Number	13750464
Research Category	Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Research Field	構造工学・地震工学
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	北川徹哉名古屋大学, 工学研究科, 助手 (10287584)
Project Period (FY)	2001 – 2002
Project Status	Completed (Fiscal Year 2002)
Budget Amount *help	¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000) Fiscal Year 2002: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000) Fiscal Year 2001: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Keywords	トンネル / 維持管理 / ロボット / クラック / ウェーブレット / レーザー変位計 / PWM制御
Research Abstract	トンネルの壁面の損傷を検出する簡易ロボットのハードウェアを実験室スケールで製作した.また,これを制御するとともに壁面の変動データを計測するためのソフトウェアを開発した.開発した小型ロボットは1自由度系のアームの先端にCDDレーザー変位センサーを有するものである.アームはパーソナルコンピュータからRS-232C経由で指令を受けてPWM制御により回転運動を行う.CCDレーザー変位センサーは壁面の変動を電圧信号としてパーソナルコンピュータに送信する.この電圧信号はパーソナルコンピュータ内部でAD変換が施されて変位に換算後,保存される.本システムはこれらの作業を同時に行い,計測を進めてゆくものである.本システムの稼動テストを行い,計測精度を検証しつつアームの回転運動の制御を最適化を図った.次に,トンネルを実験室スケールに落とした半円形のコンクリート模型を作成し,クラックや様々な変形を与え,開発したロボットを設置して計測実験を行った.計測結果は良好であり,トンネル断面の形状の把握が可能となり,微小なクラックの形状やトンネル模型表面の緩やかな変形も計測することができた.さらに,計測された壁面変動データを離散ウェーブレット変換を用いて解析した.その結果,クラックのような局所的微小変形と大きなスケールの変形を分離するとともに,クラックの発生位置を特定できた.これらの結果を実務に適用するノウハウの確立が今後の課題である.