2019 Fiscal Year Research-status Report
緊急災害対応における無人化施工のためのオペレータ支援システム
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18K13810
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| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 浩光 千葉工業大学, 先進工学部, 准教授 (30781215)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 無人建機 / i-Construction / ICT建機 / センサフュージョン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，災害対応における無人建機の投入・稼働を支援する目的で，建設ロボットの遠隔操作のための知能化システムの構築を目的とする．災害発生直後の無人建機投入のためのプロセスを【１】測量，【２】計画，【３】稼働の3つのフェーズに分割して，それぞれにおいてオペレータを支援する技術を研究開発する．
今年度は，【１】について，現場における異常発熱体および水系の物体を検出するための技術であるマルチモーダルセンシングシステムについて，温度カメラで取得した温度情報やInGASカメラで取得した近赤外線の反射強度情報などの環境情報を3次元距離画像データに重畳し，3次元的に可視化するシステムを構築し検証実験を行った．
また【２】については，災害現場における土砂崩れなどによる地形変化に対して，前年度に提案した堆積土砂量の推定手法を発展させ，複数視点からの計測のための位置合わせ手法を提案し2019年6月にロボティクス・メカトロニクス講演会（ROBOMECH2019），12月には第20回計測自動制御学会システムインテグレーション部門講演会（SI2019）で発表した．さらに，遠距離からの広範囲な計測のために3次元LiDAR（Light Detection and Ranging）を導入し，LiDARによる計測・推定手法に適用可能な手法を提案した．
【３】については，複数の建機が協調作業をする上で必要不可欠な相互の位置姿勢推定の課題に対して，前年度提案した点群処理ベースの位置姿勢推定手法を拡張し，画像を用いた機械学習ベースの推定手法と組み合わせることで，稼働範囲を大きく拡大させ，実験により検証した．その成果も上記のSI2019で発表済みである．
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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
昨年度は，建設ロボットの遠隔操作のための知能化システムの構築を機能分解し，各機能において必須となる要素技術の研究開発を行った．本年度は，主にそのモジュール実装と検証および改善を実施した．
本研究における実施項目，【１】測量，【２】計画，【３】稼働の３つのフェーズに対して当初の計画通りの進捗を達成しており，学会発表などの成果報告も計画的に実施できている．結果として，研究期間2年目の成果に関しては，6件の口頭発表（内2本は次年度の成果）を既に実施済みであり，1件の雑誌論文として投稿を完了し現在は審査中である．
次年度は，これら各要素技術の統合やシステム化を実施し，検証実験を執り行う予定である．以上のように，本研究の遂行については概ね順調であり，計画通りに進められていると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は，本研究における実施項目，【１】測量，【２】計画，【３】稼働の3つのフェーズに対して，本年度までに取り組んできた各要素技術の研究成果の統合やシステム化を行う．
具体的には，温度センサや近赤外線カメラ，偏光カメラ，3次元測距画像センサ，LiDAR，広角カメラなどの異種複数センサを統合し，その結果を遠隔操作のオペレータに可視化するための映像提示システムを検討する．例えば，近赤外線カメラでは水系の物質を検出可能であり，偏光カメラでは水面の反射の影響を軽減することができるなど，移動ロボットの運用において深刻な問題となる溜水などの回避に利用可能である．本研究では，このようにマルチモーダル情報を利用することでマルチファンクション（多機能）な映像の提示を目的とするため，最終年度も引き続き要素技術の研究開発を継続するとともに，それらの統合・システムのプロトタイプを完成させる．また，研究室内外での屋内・屋外環境での検証実験を行い，その性能の評価を行う．
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| Causes of Carryover |
初年度は要素技術のアルゴリズム構築に注力し，本年度はそのモジュール実装と検証・改善を行ってきた．特に今年度は，既に所有している旧式の機材の流用や共同研究先からのレンタルができたため，モジュール単体での検証実験を行うとともに，適切な機材の選定を並行して行うことができた．次年度は本年度の検証と機材の評価結果を踏まえ，適切な機材を実際の移動ロボットなどの移動体に組み込み，システム化する予定である．そのため，センシングに用いる異種複数センサ，機械学習のためのGPU搭載の計算機などの高額な研究機材を導入するために繰り越しを行っている．これらの機材は技術的な進展が著しく早い製品であるため，実際に研究を実施する時期に合わせて導入することで，より性能が高い機材を用いて効率の高い研究を遂行することが可能である．
これらの残額と，3年目の予算については最終年度終了までに計画的に執行し，研究を遂行する予定である．
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Research Products
(4 results)
