複雑な配管内の情報を正確な地図として自動生成するヘビ型ロボットを開発

本学理工研究域機械工学系の鈴木陽介助教,京都大学大学院工学研究科の松野文俊教授,早稲田大学理工学術創造理工学研究科の奥乃博教授,岡山大学大学院自然科学研究科の亀川哲志講師らの研究グループは,プラント設備の配管内の日常点検や緊急時の点検を目的としたヘビ型ロボットを開発しました。

これまでにも配管内を走破するヘビ型ロボットは開発されてきましたが,オペレータに提供される情報が限られているため,曲管などを含む複雑配管内でロボットを操作するのは困難でした。また,これまでのヘビ型ロボットでは,移動が可能な場面であっても,配管内の情報を正確に収集することが困難でした。

今回,本研究グループは,これらの課題を解決するためのさまざまな機能を備えたヘビ型ロボットを開発しました。開発したロボットは,皮膚型の触覚センサである全集圧力センサを搭載しており,曲管を含む複雑な配管内を走破できます(図)。また,音響センサによる配管内距離情報,慣性センサ(※1)からの進行方向情報,多関節モデルによる姿勢推定情報を組み合わせて,精度良くロボットの位置を推定し,同時に配管のマップを作成できる技術(統合型SLAM(※2))を開発しました。さらに,この統合型SLAMを用いて,ヘビ型ロボットの先頭に搭載されたカメラで撮影された写真を配管地図上にマッピングする技術を開発し,詳細な情報収集を可能としました。

現在,プラント設備等の実環境で運用するために,防水防壁機能の実装や故障診断および故障時やタスク失敗時のリカバリー機能の開発などを進めています。これらの技術の導入により,プラント配管設備の日常点検だけでなく,災害発生時の初動点検での運用も期待されます。

本研究成果は,内閣府総合科学技術・イノベーション会議が主導する革新的研究開発推進プログラム(ImPACT)タフ・ロボティクス・チャレンジ(プログラム・マネージャー:東北大学大学院情報科学研究科 田所 諭 教授)の一環として行われたものです。

 

 図.水平菅から曲管を経て垂直管の内側を走破するヘビ型ロボット


【用語解説】
※1 慣性センサ
正確には慣性計測装置(英語: Inertial Measurement Unit、略称:IMU)であり,物体の運動を司る3軸の角度(姿勢)と加速度を検出する装置。

※2 SLAM
自己位置決定と配管地図の同時生成 (Simultaneous Localization and Mapping)のこと。



詳しくはこちら[PDF]

研究者情報:鈴木陽介

 

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