Remote size reduction by hydraulic cutter with buffer device attached to robotic arm using visual support system

緩衝機構付き油圧カッター及び視覚支援システムによるグローブボックス遠隔解体技術の開発

井口 啓; 吉田 将冬; 平野 宏志*; 和田 政臣*; 森 敬仁*; 北村 哲浩   

Iguchi, Satoshi; Yoshida, Masato; Hirano, Hiroshi*; Wada, Masaomi*; Mori, Yoshihito*; Kitamura, Akihiro

核燃料製造施設におけるグローブボックスや内装設備の解体は、通常手作業で行われている。ロボットアーム等を用いた遠隔解体技術の導入により、解体作業における作業効率の向上と被ばくリスクの低減が期待される。油圧カッターはグローブボックスの鉄骨構造を切断するための効率的なツールの一つと考えられているが、ロボットアームに取り付けた油圧カッターで対象物を遠隔切断する場合、その反力によりロボットアームや周辺の構造物を損傷する可能性がある。そのため、本研究では油圧カッターによる切断時の反力を吸収する「緩衝機構」を設計、製作し、機能確認のための鋼材切断試験を実施した。さらに「緩衝機構」を搭載したロボットアームと作業環境を3Dビューワに投影し、遠隔解体作業を支援する視覚支援システムを開発し、今回の切断試験でその機能確認を行った。その結果、「緩衝機構」が油圧カッターによる切断時の急激な動きを吸収し、ロボットアームの損傷を防いだことから「緩衝機構」が意図したとおりに機能することが確認できた。また、3Dビューワはロボットアームのオペレータに死角のないクリアな視界を提供し、視覚支援システムが油圧カッター等の解体ツールを使用した遠隔解体に有効であることを確認した。

In nuclear fuel fabrication facilities, gloveboxes are typically dismantled manually. The integration of remotely controlled equipment, comprising a robot arm and a size reduction tool, can enhance work efficiency and mitigate radiation exposure risks in dismantling operations. The hydraulic cutter is regarded as a highly effective tool for reducing the size of steel frame structures, which are commonly composed of gloveboxes. However, when an object is severed by a hydraulic cutter fixed to a robot arm, the resultant reaction force may compromise the integrity of the robot arm or nearby structures. Consequently, in this study, we designed and manufactured a buffer device that can loosely hold the cutter to automatically align the object and absorb the reaction force. Furthermore, a visual support system was developed to assist the operator in performing remote dismantling operations. This system utilized a 3D viewer to project the robot arm, the buffer device, and the working environment. The functionality of the buffer device and 3D viewer was evaluated for the glovebox test bed. The experimental results satisfactorily confirmed the functionality of the buffer device to self-align the object and absorb sudden movements of the hydraulic cutter. Moreover, the 3D viewer provided the robot arm operator with an unobstructed perspective of the work environment, thereby confirming the efficacy of the visual support system in facilitating remote dismantling operations.