センサフュージョンによる大岩の自動破砕システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555284
• Research Institution: TOHOKU UNIVERSITY
• Principal Investigator: 高橋 弘 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90188045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金子 勝比古 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20128268) ; 斎藤 清次 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80302173)
• Keywords: センサフュージュン / 画像処理 / 大岩破砕 / 力覚センサ / 視覚センサ / 油圧ブレーカ / 自動化

Research Abstract

目的:本研究では,大岩の破砕を自動的に検出する手法として,過去の研究でその有効性が実証された力覚による方法の他に,いくつかの知的センサ情報を融合して,大岩破砕判断アルゴリズムを開発し,一連の大岩自動検出・破砕システムの構築を目指すことを目的としている.本年度では,昨年度に作成された油圧ユニットを用いたブレーカモデルを用いて詳細な大岩破砕実験を行うとともに,個別要素法を用いて大岩内に形成される亀裂に進展状況を数値シミュレーションにより検討する.
研究結果:
(1)大岩破砕実験による歪データの取得
油圧ブレーカモデルに設置された力覚センサより,「のみ」に作用する歪のデータを計測した.また歪データより,破砕の有無を判断するアルゴリズムを提案した.
(2)大岩破砕実験による大岩画像データの取得
油圧ブレーカモデルに設置された視覚センサより,破砕の前後における大岩の画像を取得した.また画像データより,破砕の有無を判断するアルゴリズムを提案した.
(3)力覚と視覚の融合による制御実験および自動破砕判断システムの開発
昨年度の実験結果および本年度の実験結果を基に,大岩破砕の有無を判断するアルゴリズムについて検討した.力覚センサでは,リアルタイムによる判断が可能であるので,まず力覚センサの情報を基に大岩破砕の有無を判断し,破砕が行われていないと判断された場合についてのみ,画像データを処理し,破砕の有無を確認した.その結果,成功率の高い判断アルゴリズムの構築が可能となった.
(4)個別要素法による大岩破砕の数値シミュレーション
個別要素法を用いて大岩破砕の数値シミュレーションを行い,破砕に及ぼすのみの先端の形状および大岩内に形成される亀裂の進展過程について考察した.

Research Products

• [Publications] H.Takahashi et al.: "Automatic System for Boulder Breakage by using Force Sensors and Image Processing"Proc. of 18th Int. Symposium on Automation and Robotics in Construction. 1. 287-292 (2001)
• [Publications] 高橋 弘 他: "力覚と画像処理を用いた大岩自動破砕システムに関する研究"資源・素材学会誌. (発表予定).
• [Publications] 高橋 弘 他: "油圧ブレーカによる大岩破砕の数値シミュレーション"応用力学論文集. 4. 307-316 (2001)
• [Publications] 高橋 弘, 泉亘: "油圧ブレーカによる岩石破砕の数値シミュレーション"第1回オーガナイズド・テラメカニックス・ワークショップin 仙台 講演論文集. 1. 36-39 (2001)