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報告書

2021年度楢葉遠隔技術開発センター年報

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。

論文

Development of performance evaluation method for nuclear emergency response robot

山田 大地; 渡辺 夏帆; 鈴木 壮一郎; 川端 邦明

Automation Systems, 39(464), p.88 - 92, 2023/09

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、FDNPS)での事故の対応のため人の活動が著しく制限される高放射線下では、遠隔操作ロボットによる作業が不可欠となっている。このように災害現場等の危険な場所では人に代わって遠隔操作ロボットによる作業が期待される。しかしながら、災害現場のように整備されていない環境においてロボットを運用することは容易ではなく、遠隔操作ロボットにより何がどこまでできるのか(性能)を把握し、現場の状況や要求される作業に足して適したロボットを選定することが求められる。そのために、まずは遠隔操作ロボットの性能を評価する方法が必要となる。このような背景から、われわれはロボット等遠隔操作機材の試験のための設備を整備しており、また、FDNPSでの遠隔操作作業の経験を参考に原子力災害対応において遠隔操作ロボットに求められる要素的な動作を分析し、その要素的な動作に対する性能を定量的に評価する試験法の開発に取り組んでいる。本稿では、この原子力災害対応ロボットのための性能評価方法の開発について紹介する。

論文

Development of test method for evaluation of UAS mobility capability in GNSS-denied environment

山田 大地; 阿部 浩之*; 大金 一二*; 川端 邦明

ROBOMECH Journal (Internet), 10, p.13_1 - 13_8, 2023/06

Unmand aircraft system (UAS)産業は将来の大きな発展が期待されている。しかし、UASによるサービスが提供される場所や場面においてUASがどの程度の性能を発揮できるかについて議論することは難しい。そこで、屋内などのGlobal Navigation Satellite System (GNSS)による測位が参照できない環境において、UASのユーザなど技術的な専門知識のない人にもUASの性能の理解が容易で、UAS間の性能の比較ができる性能評価およびその評価法を研究開発した。本研究開発では、UASメーカーやユーザーとデモやディスカッションを行い、その意見を取り入れながら評価法の改善を繰り返し実施した。また、評価法によりUASの性能の比較が可能であることを実験によって確認した。

論文

原子力災害対応用ロボットの性能試験法の開発と展望

山田 大地; 渡辺 夏帆; 鈴木 壮一郎; 川端 邦明

計測と制御, 62(5), p.268 - 271, 2023/05

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、FDNPS)での事故の対応のため人の活動が著しく制限される高放射線下では、遠隔操作ロボットによる作業が不可欠となっている。このように災害現場等の危険な場所では人に代わって遠隔操作ロボットによる作業が期待される。しかしながら、災害現場のように整備されていない環境においてロボットを運用することは容易ではなく、遠隔操作ロボットにより何がどこまでできるのか(性能)を把握し、現場の状況や要求される作業に足して適したロボットを選定することが求められる。そのために、まずは遠隔操作ロボットの性能を評価する方法が必要となる。このような背景から、われわれはロボット等遠隔操作機材の試験のための設備を整備しており、また、FDNPSでの遠隔操作作業の経験を参考に原子力災害対応において遠隔操作ロボットに求められる要素的な動作を分析し、その要素的な動作に対する性能を定量的に評価する試験法の開発に取り組んでいる。本稿では、この原子力災害対応ロボットのための性能評価方法の開発について紹介する。

報告書

原子力災害対応用ロボットの性能試験法; ロボットアームによる障害物の乗り越えを介した接近試験(JAEA-TM-0006)

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。

報告書

原子力災害対応用ロボットの性能試験法; 貫通孔を介した展開後の走破性能試験(JAEA-TM-0004、JAEA-TM-0005)

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。

報告書

原子力災害対応用ロボットの性能試験法; 走破性能試験(JAEA-TM-0001, JAEA-TM-0002, JAEA-TM-0003)

川端 邦明; 山田 大地; 阿部 浩之*

JAEA-Technology 2020-015, 37 Pages, 2020/11

JAEA-Technology-2020-015.pdf:3.81MB

本稿は、原子力緊急時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。このような作業経験と教訓は、将来の遠隔操作ロボットの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。これまでの著者らの調査により、原子力緊急時対応および廃炉作業のためのタスクをロボットによって実行するためには、スペースが十分にない空間において衝突を回避しながらの走行、階段上にて転倒や転倒を回避しながらの走行、ロボットに接続されたケーブルにより引き起こされる問題を回避しながらの走行、について高い性能が必要であることがわかっている。本稿は、これらを定量的に評価するための、狭隘通路走破性能試験,階段走破性能試験,ケーブル牽引走破性能試験の3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。

論文

Designing test methods for running capabilities of ground robots for nuclear disaster response

川端 邦明; 山田 大地; 白崎 令人; 石山 博紀

Proceedings of IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM 2019) (USB Flash Drive), p.559 - 564, 2019/07

This paper describes the development of some test methods for the robots utilized for nuclear disaster response and decommissioning tasks. From the experiences in the disaster response at Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), we have learned the importances of the development of the robots and the improvement of the operation capability. In this paper, we describe the test methods for running performances of the robots that are fundamental functions for the tasks in the nuclear disaster response. As the typical examples, we describe the tests for the performance of running through the narrow passage, climbing up and down the stairs and running with dragging the cable.

論文

生活環境における移動ロボットの自己位置推定のためのレーザスキャナの統計的計測モデル

山田 大地; 大矢 晃久*

計測自動制御学会論文集, 52(12), p.661 - 670, 2016/12

本論文では、移動ロボットの自己位置推定を目的として、過去のスキャンデータの統計量によるレーザスキャナの計測モデルについて述べる。ロボットの自律移動において、一般的にロボットはあらかじめ用意した地図上の自己位置と目的地をもとに走行する。このため、自己位置推定が要素技術となる。レーザスキャナは高精度かつ高速に周囲の形状情報を取得できるセンサであり、自己位置推定に広く用いられている。しかし、人が生活する環境では歩行者などの移動物、路面の傾きやロボットの振動など様々な原因により、レーザスキャナの形状情報が曖昧となる。このため、地図に記述するランドマークの情報を得ることが困難となる、また地図と自律走行時のセンサデータの照合が困難となる。本研究では過去のスキャンデータにおける統計量を地図に用いる。統計量を用いることで、形状情報が曖昧であっても、頻度や分布などの傾向から自己位置推定可能な特徴が得られる。本論文では、この地図を用いたレーザスキャナの計測モデルと、この計測モデルをパーティクルフィルタに適用して自己位置を推定する方法について述べる。実際の歩道において評価実験を行った結果、本手法を用いた自己位置推定は高い正確さを示し、ロボットが安定して目的地まで到達することに成功した。

論文

Maintaining formation of multiple robotic wheelchairs for smooth communication

鈴木 亮太*; 小林 貴訓*; 久野 義徳*; 山田 大地; 山崎 敬一*; 山崎 晶子*

International Journal on Artificial Intelligence Tools, 25(5), p.1640005_1 - 1640005_19, 2016/10

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.51(Computer Science, Artificial Intelligence)

高齢化の進む現代社会において、知能化/ロボット化した車椅子に関する研究が注目されている。高齢者介護施設において、高齢者の心身の健康のために介護士からの積極的なコミュニケーションが重要視されている。一方で、車椅子による移動において、従来通り同伴者が背後から押して移動すると、搭乗者と同伴者の円滑で自然なコミュニケーションの妨げになる。そこで、我々は同伴者と車椅子が自然に隊列を組んでためのロボット車椅子のシステムを開発している。本稿では、車椅子搭乗者と同伴者のふるまいとコミュニケーションについての調査について報告する。また、エスノメソドロジーによってコミュニケーションをとるための自然な隊列について分析した。これらの調査の結果を基に、車椅子搭乗者とコミュニケーションしやすい隊列を組むための複数台ロボット車椅子システムを提案する。

口頭

福島第一原子力発電所廃炉のためのSLAMの試験用データセットの開発; PCV内部通路の模擬環境の構築

山田 大地; 阿部 浩之*; 川端 邦明

no journal, , 

東京電力福島第一原子力発電所(1F)廃炉において効率的かつ安全に作業するために、原子炉建屋内の様子を知ることが重要となる。このため移動ロボットの地図作成技術(SLAM)の適用が期待されるが、一方で1F現地での実験は実質不可能であり、研究開発は困難となっている。そこで、本研究では1Fのように危険な場所にSLAMを適用するために、現地実験に代わる試験方法として、模擬環境において試験用のデータセットの作成に取り組んでいる。本発表では格納容器(PCV)内部の通路の調査を参考に想定したシナリオとこれを基に構築した模擬環境について紹介する。

口頭

ロボットの地図作成技術(SLAM)の性能を試験・評価する方法の開発

山田 大地; 川端 邦明

no journal, , 

福島第一原子力発電所廃止措置において、作業を効率的に進めるにために現場の情報共有が重要となる。現場の情報共有のために、ロボットの地図作成技術SLAMを応用して、人に現場の状況を提示する地図を作成することが有効と考えられる。一方で、原子力施設ではノイズや機材の制限のためにSLAMの適用が困難であり、更なる研究開発が必要と考えられる。そこで、本発表では原子力施設のためのSLAMの研究開発の促進を目的としたSLAMの性能を試験・評価する方法について報告する。

口頭

原子炉建屋内調査のためのSLAM研究支援用センサデータベースの作成

山田 大地

no journal, , 

福島第一廃止措置において、SLAM(Simultaneous Localization And Mapping)の技術が重要となる。ロボットが原子炉建屋内の調査を実施しているが、詳細な情報を得るためには、ロボット自身の位置・姿勢を認識する必要がある。このため、SLAMによりロボットの位置・姿勢を推定することが要求される。しかし、福島第一廃止措置におけるSLAMの研究開発において2つ問題がある。1つ目はロボットが活動する多くの環境は未調査ということである。SLAMによる位置・姿勢の推定には環境中の位置姿勢特定可能な特徴(ランドマーク)が必要であるため、SLAMの性能は環境に依存する。もう1つは環境が未調査であるため、ロボットの仕様も明確とならず、ロボットに適用可能なSLAMの手法も明確とならないことである。これらの問題のため、福島第一廃止措置におけるSLAMの開発は困難となる。そこで、われわれは福島第一廃止措置におけるSLAMの研究基盤となるセンサデータベースを開発している。画像処理における画像データベースのように、センサデータベースがあれば、多くの研究者がSLAMの研究に容易に取り組むことができる。本発表では、このセンサデータベースに要求される仕様とそのデータの記録方法について述べる。

口頭

原子力災害対応用ロボットのための試験法の開発

川端 邦明; 山田 大地; 白崎 令人; 石山 博紀

no journal, , 

This paper proposed test methods for the robots for nuclear emergency response. Our motivation is to enhance the development of the robots and the improvement of the operator proficiency for decommissioning of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station. We describe some proposals of developed test method for nuclear disaster response ground robots. Subject of the robots' performance to be evaluated and required conditions are described. Practical example courses and testing procedure utilizing the mockup facility and developed test field are also introduced.

口頭

廃止措置に向けたロボットの試験法開発; ロボット作業の抽象化とリスクの分析方法の検討

山田 大地; 川端 邦明

no journal, , 

福島第一原子力発電所の廃止措置では高放射線環境下での作業のためロボットが用いられており、今後も作業の進捗に応じて、適宜、開発、投入されることが予想される。ロボットについて共通的なリスクを回避するために標準的に要求される機能について、その性能を評価する試験法があれば開発の促進が期待される。このため、本研究は試験法の開発のために共通的なリスクの分析方法の構築を目的としている。本発表では共通的なリスクの分析方法の検討を行った結果について報告する。

口頭

空間線量率および計測位置の同期収集センサユニットの開発

川端 邦明; 白崎 令人*; 阿部 浩之*; 羽成 敏秀; 伊藤 倫太郎; 今渕 貴志; 山田 大地

no journal, , 

本講演では、原子力施設内で効率的な空間線量率計測を目的とした空間線量率と計測位置を同期して収集を行うシステム開発について述べる。現在開発を行っているプロトタイプシステムの構成と動作実験結果について報告する。

口頭

1F廃止措置のためのSLAMの試験用のセンサデータベースの構築

山田 大地; 川端 邦明

no journal, , 

福島第一原子力発電所(以下、1F)の原子力建屋内の調査について、高放射線環境であることが予想されるため、遠隔操作ロボットを用いた調査が実施されている。この調査で得られたデータをもとに構造物の位置や線量の分布などの地図が作成できれば、廃止措置の計画に役立てられると考えられる。このため、移動ロボットの地図作成技術であるSLAMが注目される。筆者らは1F廃止措置のため、SLAM手法の研究開発の促進を目的として、試験用のセンサデータベースの構築に取り組んでいる。本稿では、試験用のセンサデータを計測する試験環境とロボットに関するシナリオについて報告する。また、本研究のデータベースによる試験の有効性を検証するために、実際にSLAM手法を実施し評価する必要がある。そこで、本稿では想定したシナリオに対してSLAMのためのランドマークを検出する方法について提案する。

口頭

非GPS環境における小型飛行体の性能試験法の開発

川端 邦明; 大金 一二*; 佐藤 徳孝*; 山田 大地; 阿部 浩之*; 五十嵐 広希*

no journal, , 

本発表では、現在我々が取り組んでいる非GPS環境において小型飛行体が飛行するために必要となる性能を評価する手法の開発状況について報告する。これまでに、非GPS環境での飛行に重要となる、狭隘な環境下での飛行能力、飛行体に搭載可能なセンサの環境計測能力に注目して、機体間、センサ間での相対的な性能比較を可能とするための試験供試体の設計開発および試験手順の開発を行っている。開発を行ってきた内容や開発アプローチや具体的な活動について紹介する。

口頭

非GPS環境下において飛行するドローンのための性能試験法の開発

川端 邦明; 大金 一二*; 佐藤 徳孝*; 山田 大地; 阿部 浩之*; 五十嵐 広希*

no journal, , 

本講演では、NEDO DRESSプロジェクトにおいて実施された、非GPS環境において飛行する小型UAV(ドローン)のための性能試験法を開発する課題において得られた成果について紹介することを目的とする。ユーザー,メーカーとの意見交換に基づいて開発された試験方法について述べるとともに、試験結果についても紹介する。

口頭

原子力災害対応用ロボットのための性能試験法の開発

川端 邦明; 山田 大地; 阿部 浩之*

no journal, , 

本講演では、日本原子力研究開発機構において開発に取り組んでいる原子力災害対応用ロボットの性能試験法についての開発状況について紹介するものである。

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