能動スコープカメラ挿入機を用いた自動挿入システムの構築

摘要

大地震や原子力発電所事故のような深刻な災害により倒壊した建物などの狭い環境の探査にはへビ型ロボットが有用である.これまでに，多くのへビ型ロボットが開発されている[1-4]. 我々はこれまでに狭隘空間の探査を目的とした繊毛振動駆動機構をもつ能動スコープカメラ（Active Scope Camera： ASC)を提案し，その有効性を確認している[5,6].繊毛振動駆動機構とは，後方に一定の角度傾いた繊毛を胴体に巻きつけ，内部に搭載した振動モータで繊毛を振動させることで推進力を発生し，自走することができる機構である.また，ASCの先端に空気噴射ノズルを搭載した空気浮上型ASCを提案しており，さらにモビリテイを向上できることを確認している.これまでに，ASCは福島第一原子力発電所での事故調査や，熊本地震後の倒壊家屋での揷入試験で用いられるなどの実績がある.実際にそのような環境でASCを用いるには，単にモビリティーが高いだけではなく，環境におけるさまざまな情報を収集する必要がある.我々は，ASCに環境の情報収集を行う機能を搭載した感覚機能統合型ASCを開発し，その有効性を確認してきた[7,8].感覚機能統合型ASCには，マイク，スピーカ，姿勢センサ，振動センサを搭載しており，それらを用いた様々な技術を開発してきた[9,10].また，先端部分に空気噴射ノズルを搭載し，空気を噴射する際に発生する噴射反力を利用し，先端を浮上させることができる機構を搭載し，走破性能の向上を行ってきた.さらに，ASCの揷入を機械化するASC揷入機を提案し，その有効性を確認している[11,12]. ASC揷入機は，ASCを揷入·引き戻すことが可能であり，ねじることでASC先端の姿勢を操作することが可能である.また，挿入量やねじり量を計測することができ，感覚機能統合型ASCと組み合わせることで，ASCの位置推定や姿勢推定の精度を向上することができる.本研究では，災害現場だけでなく，工場やインフラなどの定期点検にASCを適用することを検討する.具体的には，感覚機能統合型ASCとASC揷入機を組み合わせ，センサ情報に基づいて揷入を自動化することである.一番の課題は，限られた情報をもとに柔軟体であるASCをどのように操作するかである.通常のへビ型ロボットでは，関節角度をすべて操作·計測することができ，幾何的に操作入力を決めることができる.しかし，本研究で対象とするASCは，柔軟体であることから姿勢を直接計測できず，操作入力も限られている.