鋼鈑桁橋点検ロボットの磁気吸引懸架式移動機構

摘要

高度経済成長期に造られた多くの橋梁やトンネルなどの社会インフラの老朽化が問題となっている．1980 年頃，アメリカでは，道路，トンネルや橋梁など社会インフラの老朽化に伴う事故の可能性が指摘された．そのため，点検作業や補修保全作業が重要とされ，インフラに対する維持管理費予算が計上されるようになった．日本では，点検ミスなどによる事故が起きている．トンネルでは笹子トンネル天井板崩落事故（2012 年12 月2 日），橋梁では岐阜県茂群坂祝町にある大門橋でのボルトが脱落するという事故例（2007 年11 月）がある．2014 年から，国土交通省と経済産業省が連携し，社会インフラ構造物に対するロボット技術応用を推進する研究開発プロジェクトとして，「次世代社会インフラ用ロボット開発・導入」が始まった．トンネル災害調査分野では，受動適応クローラロボットのトンネルにおける災害調査や点検作業を想定した模擬トンネル施設で行った現場検証実験等が行われている. 日本では，現在ある橋梁の全体のうち建設後50 年を経過した橋梁の割合は，2017 年時から2027 年までの10 年間で2 割から5 割に急増する．これら社会インフラの崩壊や機能不全は人命や社会に大きな影響を及ぼすことから，適切な維持管理の必要性が望まれている．橋梁点検では，高所作業車やクレーン式の作業車等を用いて橋梁へ接近し，人の手による点検が主流となっているが，高所での作業であるため安全面や，検査を適正に行うための技能や知識が必要であることによる人員の不足，高所作業車やクレーン車を用いるための車線規制等，多くの問題がある．そこで，現在，点検作業者によって行われている橋梁点検作業を行うためのロボットの開発が求められている．そこで，本研究では，鋼鈑桁橋に磁着しながらフランジを挟み込み，桁や支承の画像を取得する移動ロボットの開発をしてきた．本論文では，製作した試作ロボットの磁気吸引自重補償機構及びローラ推進移動機構を紹介し機構の有用性について述べる．先行研究として点検対象の橋梁のデータを精査し，フランジの幅・厚みの変化，垂直補剛材や添接板等がロボットが走行する際の障害として挙げた．フランジ幅の変化への対応としローラ推進移動機構と磁石による自重の緩和のため磁気吸引自重補償機構を試作ロボットへ搭載し走行が可能か検証した．