Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
Initialising ...
横村 亮太*; 後藤 雅貴*; 吉田 健人*; 割澤 伸一*; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 福井 類*
IEEE Robotics and Automation Letters (Internet), 9(4), p.3275 - 3282, 2024/04
廃炉作業におけるロボットの遠隔操作のエラーを低減するため、作業環境を常時観察できるRail DRAGONを開発した。Rail DRAGONは、原子炉格納容器(PCV)内に長尺の軌道構造体(レールモジュール)を組み立てて押し込み、そのレール上に複数台のモニタリングロボットを繰り返し配置することで構築され、高放射線環境下での常時監視を可能にしたものである。特に、Rail DRAGONの構成要素である屈曲可能なレールモジュール、直線状のレールモジュール、基部ユニット、モニタリングロボットを開発した。具体的には、可搬性・作業性に優れた超長尺多関節構造物の実現手法を提案・実証している。また、処分を考慮しつつ、容易に展開・交換が可能な観測機器の展開手法を提案し、その実現可能性を検証する。
中村 啓太; 羽成 敏秀; 松本 拓; 川端 邦明; 八代 大*
Journal of Robotics and Mechatronics, 36(1), p.115 - 124, 2024/02
During the decommissioning activities, a movie was shot inside the reactor building during the investigation of the primary containment vessel by applying photogrammetry, which is one of the methods for three-dimensional (3D) reconstruction from images, to the images from this movie, it is feasible to perform 3D reconstruction of the environment around the primary containment vessel. However, the images from this movie may not be suitable for 3D reconstruction because they were shot remotely by robots owing to limited illumination, high-dose environments, etc. Moreover, photogrammetry has the disadvantage of easily changing 3D reconstruction results by simply changing the shooting conditions. Therefore, this study investigated the accuracy of the 3D reconstruction results obtained by photogrammetry with changes in the camera angle of view under shooting conditions. In particular, we adopted 3D computer graphics software to simulate shooting target objects for 3D reconstruction in a dark environment while illuminating them with light for application in decommissioning activities. The experimental results obtained by applying artificial images generated by simulation to the photogrammetry method showed that more accurate 3D reconstruction results can be obtained when the camera angle of view is neither too wide nor too narrow when the target objects are shot and surrounded. However, the results showed that the accuracy of the obtained results is low during linear trajectory shooting when the camera angle of view is wide.
馬場 啓多*; 渡部 有隆*; 中村 啓太*; 松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明
Proceedings of 29th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 2024) (Internet), p.751 - 756, 2024/01
This study proposes a partial-to-partial point cloud registration method based on estimated parameters in photogrammetry and QR code. Some research and development on Generating a 3D map of the workspace by photogrammetric methods have been proposed for the decommissioning work at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant. Photogrammetry is a method for 3D reconstruction of the location and shape of target objects from many images, and the processing time depends on the number of images. Considering the reconstruction of a large area, the number of images increases, and processing time also increases significantly. To reduce such computational time, this study considers applying SfM-MVS (Structure from Motion and Multi-View Stereo), which is one of the photogrammetry methods, to each segmented image group, aligning each obtained result, integrating them, and creating a model of the entire space. This alignment is called partial-to-partial registration and it is difficult to find the correspondence points for registration. Therefore, we place markers such as QR codes in the target reconstruction space to make it easy to find the correspondence points. We adopt the QR code as a 2D code because it is easy to reconstruct by photogrammetry. In this paper, we discuss the validity of this approach by comparing it with the integrated model using all images applying SfM-MVS. We verify the validation of the proposed method by simulation due to the large number of images and the ease of modifying the environment. The experiment about varying the number of image divisions shows that the reconstruction result from all images is more accurate than the integrated result. However, all of these models have high reconstruction accuracy. Moreover, the accuracy of the integrated model does not depend on the number of divisions.
亀割 隆世*; 藤島 裕典*; 川端 邦明; 鈴木 健太; 坂上 憲光*; 武村 史朗*; 高橋 悟*
Proceedings of the IUTAM Symposium on Optimal Guidance and Control for Autonomous Systems 2023 (IUTAM Bookseries No.40), p.85 - 101, 2024/01
The purpose of this paper is to construct an ocean simulator that is useful for training the operation of underwater robots, as mentioned above, and to effectively utilize actual seafloor observation data to measure the seafloor. The proposed ocean simulator can be made more similar to actual ocean current conditions by adding a physical engine, fluid resistance, virtual currents, etc. The simulator software is based on Choreonoid, an integrated software for robot development, to achieve high scalability. Furthermore, by installing FluidDynamicsPlugin, the underwater behavior of the ROV can be reproduced.
松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 八代 大*; 中村 啓太*
Proceedings of 2023 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics (IEEE ROBIO 2023) (Internet), 7 Pages, 2023/12
This paper describes an automatic system that performs three-dimensional (3D) modeling from image sequences acquired from a camera during a survey to understand the state of the environment sequentially. The developed system sequentially generates local 3D models from image sequences acquired from a camera by the Structure from Motion and Multi-View Stereo (SfM-MVS) and integrates the models. This system, consisting of a camera, a computer, and storage, handles streaming, image acquisition, 3D modeling, and integration processes. The system is designed to perform each process in parallel while performing image acquisition. Local 3D models are integrated based on the similarity of camera trajectories, which correspond to overlapped images in each sequence, estimated from SfM. Our experiments verified the operation of the developed system from the image acquisition to the integration of local 3D models in two cases. Consequently, we confirmed that an integrated model could be generated by automatically executing each process in the system through experiments.
秋山 陽一; 柴沼 蒼; 柳澤 憲一*; 山田 大地; 鈴木 健太; 吉田 萌夏; 大野 貴裕; 川端 邦明; 渡辺 夏帆; 森本 恭一; et al.
JAEA-Review 2023-015, 60 Pages, 2023/09
JAEA-Review-2023-015.pdf:4.78MB
楢葉遠隔技術開発センターは、東京電力ホールディングス株式会社が実施する福島第一原子力発電所の廃炉作業に資するため、遠隔操作機器・装置による廃炉作業の実証試験・要素試験が実施できる施設・設備を有している。2021年度は84件の施設利用を支援し、福島第一原子力発電所廃炉作業等に貢献した。また、福島第一原子力発電所の廃炉・除染に携わる事業者、災害対応分野においてロボット技術等を必要としている事業者との技術マッチングの機会として開催された廃炉・災害対応ロボット関連技術展示実演会に出展し、地域活性化・福島県の産業復興に協力した。さらに、第6回廃炉創造ロボコンや国際原子力人材育成イニシアチブ事業等の支援を通じて、長期にわたる福島第一原子力発電所の廃炉関連業務を担う次世代の人材育成に貢献した。新たな取組みとして、楢葉町教育委員会が実施している「ならはっ子こども教室」への協力として、楢葉町小学生を対象とした遠隔ロボット操作及びVRの体験会を実施し、地域教育活動に貢献した。本報告書は、2021年度における楢葉遠隔技術開発センターの施設・設備の整備・利用状況およびそれに係る取組み、遠隔基盤技術の開発状況、緊急時対応遠隔操作資機材の整備・訓練等の活動状況について取りまとめたものである。
松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 八代 大*; 中村 啓太*
Proceedings of 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC 2023) (Internet), p.12107 - 12112, 2023/07
This paper describes a method that integrates Three-Dimensional (3D) environment models reconstructed from image sequences to reduce the computation time of 3D environment modeling that estimates camera poses and simultaneously reconstructs a 3D environment model from images based on photogrammetry. However, 3D environment modeling is time-consuming when using many images because it finds correspondence points between them by feature matching. Therefore, we assume that the computation time is reduced by reconstructing 3D environment models from image sequences divided from an image sequence because the number of images used in 3D environment modeling becomes less. However, it is difficult to integrate the 3D environment models because the scale between them may not be the same, and overlapping regions between 3D environment models are small for integrating the models. In this paper, we propose a method that integrates 3D environment models based on camera trajectories corresponding to overlapped images between image sequences used in 3D environment modeling. To integrate them, transformation parameters are calculated from poses of camera trajectories between 3D environment models. After that, the transformed camera trajectory is aligned using coarse and fine registration. Consequently, compared with 3D environment modeling that processes an image sequence in batch, the proposed method could reduce the computation time and reconstruct a comparable integrated model.
羽成 敏秀; 川端 邦明; 中村 啓太*
Proceedings of 22nd World Congress of the International Federation of Automatic Control (IFAC 2023) (Internet), p.11597 - 11602, 2023/07
本論文では、時系列画像に基づく立体復元の計算効率を向上させるための多峰性検出による画像選択手法について述べる。立体復元にかかる計算時間を低減するためには、時系列画像から適切な画像を選択する必要がある。そのため、画像選択過程において統計的な検定による多峰性検出を導入し、カメラから取得した画像間のオプティカルフローに基づく変位の健全性評価に適用した。その結果、立体復元の計算時間を低減するために、時系列画像から適した画像を抽出可能であることが示唆された。このことから、提案手法によって選択された画像群は、立体復元計算の効率的な実行に寄与できることを確認した。
川端 邦明; 佐藤 徳孝*
計測と制御, 62(5), p.276 - 279, 2023/05
ドローンを代表するUAS技術分野は急速な発展と多様な分野への活用が期待されており技術開発が盛んに進められている。現状のUAS技術、また、今後開発されるUAS技術がそれらのニーズに対する適合性や技術発展を客観的にみるためには、性能を見極める標準的な試験方法についても開発、整備していくことが重要である。本稿では、著者らが取り組んでいる、飛行空間やセンシングに制約が課せられる状況下における小型UAVシステムを定量的に性能評価を行うための試験法開発の狙いと開発について解説する。
中村 啓太; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 馬場 啓多*
Artificial Life and Robotics, 28(2), p.352 - 360, 2023/02
In photogrammetry, when each image captures the features of the target object for 3D reconstruction, a more highly accurate 3D reconstruction can be obtained in a shorter time from a small number of images. For this reason, effective images for 3D reconstruction must be selected. We generate test images by constructing a virtual environment and changing the shooting conditions based on the simulation for this image selection. In particular, we focus on linear trajectory shooting, in which the camera moves on a straight rail and obtains images. We verify the 3D reconstruction considering the calculation time reduction based on effective image selection. The experimental result shows that the camera pose estimation can be improved by using images obtained at multiple shooting angles in the case of linear trajectory shooting. The additional experimental result reveals that the calculation time for the reconstruction result is reduced by applying the images selected at regular intervals.
今渕 貴志; 川端 邦明
Proceedings of 2023 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2023) (Internet), p.396 - 400, 2023/01
This paper describes a method for discrimination of structures in a plant facility by deep learning based on projected images created from a colored 3D point cloud data using a virtual camera system. In order to promote safe and secure decommissioning works, it is important to recognize a radiation condition in the workspace via calculation based on the measured sensor data. In our previous work, we proposed a structure discrimination method by 3D semantic segmentation network to obtain clues required for radiation dose simulation: shape regions for creating 3D shape model and structural category labels for assigning material information. However, in the evaluation, we confirmed that the network trained based on point geometric patterns had limited discrimination performance. In this paper, we introduce deep learning based on projected images created from colored 3D point cloud data to improve the accuracy of our structure discrimination method. The projected images are created by a virtual camera system, and after discrimination, predicted pixel-wise labels are back-projected into the 3D point cloud. In evaluation, we reported the discrimination performance and 2D-3D back projection result of our proposed method.
松本 拓; 羽成 敏秀; 川端 邦明; 八代 大*; 中村 啓太*
Proceedings of 28th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 28th 2023) (Internet), p.768 - 773, 2023/01
This paper reports on an automatic process for 3D environmental modeling from acquired image sequences. We have studied methods of 3D environment modeling to understand unknown environments. However, 3D environment modeling using acquired image sequences is a time-consuming task. When 3D environment modeling is performed using image sequences acquired in an unknown environment, the generated models do not always produce the expected result. Therefore, we consider that the quality of the generated 3D environment models could be quickly verified by realizing the sequential presentation of the generated models. To verify the effectiveness of the automatic process, we implemented it under different execution environments. Consequently, the automatic process could generate a 3D environment model from acquired image sequences.
鈴木 健太; 八代 大*; 川端 邦明
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR2022) (Internet), 4 Pages, 2022/10
This paper describes a development of PHITSPlugin for the radiation behavior calculation. The developed plugin calculates a dose distribution in conjunction with Choreonoid which is a physical simulator. It was developed to contribute to estimate an integral radiation dose on the robots. We discuss a procedure for calculating the dose distribution. Also, we demonstrate to calculate the dose distribution by utilizing experimental examples.
鈴木 健太; 八代 大; 川端 邦明
JAEA-Testing 2021-004, 125 Pages, 2022/03
JAEA-Testing-2021-004.pdf:6.1MB
本稿は、日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)が開発したHAIROWorldPluginの利用手順書(HAIROWorldPluginマニュアル[JAEA-Testing2020-009])の改訂版である。原子力機構楢葉遠隔技術開発センターでは、東京電力ホールディングス株式会社(以下、東京電力HD)福島第一原子力発電所におけるロボットを用いた遠隔による廃炉作業を支援するための技術として、ロボット等の動力学シミュレーションが可能なオープンソースソフトウェアであるロボット用統合GUIソフトウェアChoreonoidを基盤としたロボットシミュレータを開発している。HAIROWorldPluginは、ロボットの遠隔操作により行われる廃炉作業を模擬するための拡張機能をChoreonoidプラグインとしてまとめたものである。改訂版の本利用手順書では、最新のHAIROWorldPluginが廃炉作業時を想定したロボットの遠隔操縦体験を提供するための機能(水中ロボット/無人航空機の挙動模擬、ノイズ・歪み・色相変化等を含む不鮮明なカメラ画像提示、遅延・帯域減少・パケットロス等の通信障害効果の付与)に加えて、新たに追加された機能の設定と操作手順を説明している。具体的には、シミュレーションをしているロボットと他の物体との間の干渉状態を記録する機能、ジョイスティックの入力状態を表示・記録する機能、環境物体のモデル(パイプ・グレーチング・スロープ)を生成する機能、慣性モーメントを計算する機能、使用頻度の高いシミュレーションの設定を簡易な操作で呼び出す機能、シミュレーションの履歴を記録・表示する機能について説明を追記した。本稿では、Ubuntu20.04LTSにChoreonoidを導入してHAIROWorldPluginをインストールする手順と、HAIROWorldPluginが提供する機能を利用する際の操作手順やパラメータの設定方法を、Choreonoidを初めて使用するユーザにもわかりやすいように画面のスナップショットを用いて説明している。
山田 大地; 川端 邦明; 阿部 浩之*
JAEA-Technology 2021-033, 18 Pages, 2022/03
JAEA-Technology-2021-033.pdf:1.58MB
本稿は、原子力災害対応および廃炉作業に用いるロボット等の遠隔操作機器(以下、ロボット)の性能を定量的に評価するとともに、その性能を比較するための試験法について記述したものである。東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所での事故発生後、多くの遠隔操作ロボットが作業に活用されている。災害は発生件数が少ないため、実際の事故対応の作業経験と教訓は、将来の遠隔操作ロボットの開発において重要となる。そこで、我々は福島第一原子力発電所での遠隔操作ロボットによる作業を参考にしてロボット性能評価のための試験方法の開発に取り組んでいる。福島第一原子力発電所の事故対応では、ロボットアームを備えたロボットがロボットアームにより作業対象への接触や作業対象の移動、作業対象を撮影するタスクがあった。また、それらの中には、壁などの障害物により作業対象までの直線的なアクセスを物理的、視覚的に遮られるため、ロボットアームにより障害物の上方を越えて作業対象に接近、接触するタスクがあった。本稿は、壁状の障害物の上方または障害物の奥にある作業対象への接近に関する性能を定量的に評価するための試験手順について記述するものである。試験実施の参考のために、具体的な試験環境の例とテスト実行のデモンストレーションの様子についても掲載している。
今渕 貴志; 谷藤 祐太; 川端 邦明
Proceedings of 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2022) (Internet), p.1036 - 1040, 2022/01
本稿は、3次元点群データに基づいた深層学習による原子力プラント内構造物の識別手法について報告するものである。安全かつ着実な廃炉作業の推進のためには、取得した作業空間情報に基づいて状態の推定や想定を行うことが重要である。特に空間内の放射線量に関わる情報をシミュレーション等の計算で正確に推定することができれば作業計画の立案等が容易になる。正確な放射線量に関する計算を行うためには、作業空間内に存在する物体の空間形状と材質のデータが必要不可欠であるが、その推定は容易ではない。そこで我々は、原子力プラント内の構造物の種別から材質を推定しうることに着目し、深層学習による構造物識別手法の研究開発に取り組んでいる。本稿では、学習データとして既存プラントの3次元点群データに基づき作成されたCADデータの属性ラベルをボクセルグリッドサンプリングによって当該点群データへ付与する手法を提案し、Hold-out学習による学習精度を示すことでその有用性についての考察を述べる。
羽成 敏秀; 川端 邦明; 中村 啓太
Proceedings of 2022 IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII 2022) (Internet), p.1041 - 1045, 2022/01
被引用回数：3 パーセンタイル：87.14(Computer Science, Interdisciplinary Applications)本稿では、時系列画像からの立体復元計算を効率に行うための画像選択法について述べる。立体復元計算の効率を向上させるためには、時系列画像から適切な画像を選択する必要がある。そこで本研究では、遠隔操作ロボットに搭載されたカメラから得られた画像間の変位に基づくしきい値を検討した。その結果、提案手法は時系列画像からオプティカルフローに基づくしきい値を設定することで、効率的な立体復元のために適切な画像を選択できることが確認された。これにより、重複画像や類似度の高い画像を除外して効率的な立体復元を行うことで、計算コストを削減できることが示唆された。
中村 啓太; 羽成 敏秀; 川端 邦明
Proceedings of 27th International Symposium on Artificial Life and Robotics (AROB 27th 2022) (Internet), p.771 - 775, 2022/01
画像からの三次元復元において、画像枚数が少なくても、各画像が三次元復元の対象物の特徴を捉えていれば、短時間で高精度な三次元復元を実現できることが知られている。そこで、三次元復元に有効な画像を選択するために、シミュレーションによる仮想環境の構築と撮影条件の変更により、画像選択のためのテストデータを生成することが考えられる。本研究では、直線レール上をカメラが移動して画像を撮影する場合に着目し、この場合における、三次元復元にかかる計算時間短縮を考慮した有効な画像選択条件をシミュレーションにより調査・検証する。
鈴木 健太; 川端 邦明
New Trends in Intelligent Software Methodologies, Tools and Techniques; Frontiers in Artificial Intelligence and Applications, Vol.355, p.248 - 257, 2022/00
This paper describes the development of PHITS Plugin for calculating an integral radiation dose. PHITS Plugin is an extension of Choreonoid, and it was developed to estimate the effects of radiation on robots by calculating the integral radiation dose. We discuss the functional requirements to compute the dose distribution for calculating the integral radiation dose during the simulation.
川端 邦明; 山田 大地; 阿部 浩之*
JAEA-Technology 2021-021, 30 Pages, 2021/11
JAEA-Technology-2021-021.pdf:2.55MB
本稿は、原子力災害対応および廃炉作業に用いるロボット等の遠隔操作機器(以下、ロボット)の性能を定量的かつ相対的に評価するための試験法について記述したものである。東京電力ホールディングス株式会社福島第一原子力発電所(以下、1F)での事故発生後から現在まで、作業やタスクに応じて多種多様な遠隔操作ロボットが導入されている。このような作業経験と教訓は、将来のロボットの設計、開発に重要であることから、我々はこれらを参考にしてロボット性能評価のための試験方法の開発に取り組んでいる。近年の廃炉作業においては、原子炉格納容器内の核燃料デブリの分布や状態に関する調査が実施されている。格納容器内部へロボット等の投入・展開は、放射性物質の飛散の防止のために小口径の貫通孔を介して行われている。著者らが1Fの1、2号機での作業実施について調査したところ、貫通孔を介して格納容器内に展開した後にロボットによって調査作業を実行するためには、貫通孔にケーブルを通した状態で、貫通孔の出口から下方にある床面上での自在な走行および貫通孔の出口から下方に位置する傾斜面上での自在な走行について高い性能が必要であることがわかった。本稿は、これらの性能に注目して、定量的かつ相対的なロボットの性能比較・評価に資する、貫通孔を介した展開後の床面上走破性能試験と貫通孔を介した展開後の傾斜面上走破性能試験の2つの試験手順について記述するものである。試験実施の参考のために、具体的な試験環境の例とテスト実行のデモンストレーションの様子についても掲載している。
