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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。
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 Fluid Dynamics Plugin, the underwater behavior of the ROV can be reproduced.
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。
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。
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。
森下 日出喜*; 吉田 稔*; 西村 昭彦; 松平 昌之*; 平山 義治*; 菅野 裕一*
保全学, 20(1), p.101 - 108, 2021/04
福島第一原子力発電所の廃止措置においては、遠隔計測技術とロボット技術の融合が不可欠である。損傷を受けた原子炉建屋の健全性を評価するために、現場にロボットにより地震計を設置する模擬試験を実施した。試験には、原子力機構の楢葉遠隔技術開発センターのロボット試験水槽を、原子炉格納容器に見立てて実施した。遠隔計測技術として、白山工業開発の光パルス干渉方式地震計を使用した。ロボット試験水槽の水位を5mから順次下げることで、振動特性の変化を記録した。試験では、偶然に起こった震度1の微小地震を計測することができた。水槽は微小振動の増幅体として振舞うことが判明した。水槽の揺れを表す物理モデルを考察することで、将来の廃止措置の現場適用の問題点を抽出した。
鈴木 健太; 阿部 文明; 八代 大; 川端 邦明
JAEA-Testing 2020-009, 254 Pages, 2021/03
JAEA-Testing-2020-009.pdf:18.61MB
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のマニュアル(利用手順書)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機能を提供するChoreonoidの拡張機能である。具体的には、我々がこれまでに開発を行った水中ロボットの挙動、無人航空機の挙動、視覚効果(ノイズ・歪み・色相変化)を含む不鮮明なカメラ画像の提示、ネットワーク通信障害(遅延・帯域減少・パケットロス)を模擬し、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をChoreonoidプラグインとしてまとめたものである。本稿では、Ubuntu18.04-LTS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等を、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。
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。
川端 邦明
Japanese Journal of Applied Physics, 59(5), p.050501_1 - 050501_9, 2020/05
被引用回数：11 パーセンタイル：18.54(Physics, Applied)本論文では、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所で行われて遠隔操作ロボットによる廃炉作業やそこで得られた教訓などをについて記している過去の作業経験に基づいて、今後安全で安定、かつ効率的な遠隔作業を推進するために重要と思われるポイントについてまとめ、これをうけて現在原子力機構で実施されている研究開発項目とその内容について記した。具体的には、廃炉用ロボットの性能脳評価のための標準試験法、操作習熟訓練のためのロボットシミュレータ、遠隔地の状況把握支援のための情報生成手法等の開発状況について述べた。
荒川 了紀; 野崎 信久
JAEA-Technology 2019-018, 157 Pages, 2020/03
JAEA-Technology-2019-018.pdf:12.97MB
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福島第一原子力発電所(1F)の事故後の廃炉作業に向けて必要となる各種試験設備を設置し、外部利用を受け入れている。試験設備のうち、水中ロボットの試験用水槽は、室温から60
Cまで昇温させた温度条件下で試験が可能な設備となっている。この試験用水槽の温度上昇挙動を把握するため、室温から60C(最高設定温度)まで昇温させる試験を行い、データを取得した。そこで、開発した評価法を用いて、昇温時, 一定温度保持時(試験時)及び降温時における温度挙動に及ぼす流量, 湿度などの様々な因子の影響を調べ、試験用水槽の温度特性を解析的に明らかにするとともに、合理的な運用方法を提案した。本報告は、昇温時, 一定温度保持時及び降温時の解析的検討結果についてまとめたものである。
田村 浩司*; 遠山 伸一
日本原子力学会誌ATOMO
, 61(5), p.413 - 415, 2019/05
原子炉廃止措置では、原子炉構造物の切断解体が必要とされる。従来の切断法に加え、レーザー法は遠隔制御性が高くブレードなどの交換部品の必要性がないなど利点が多く、有力な選択肢となり得る。原子炉は圧力容器など100mmを超える板厚の大きい鋼材で構成されており、このような厚板鋼材の切断に関してレーザー法は知見や実績に乏しい。そこで、近年利用が進んでいる高出力ファイバーレーザーを用い、鋼材切断を様々な条件で試行した結果、原子炉に用いられるような厚板に関してもレーザー切断が可能であることを実証した。また、廃炉現場の厚板鋼材切断に適用するためロボットを用いた遠隔制御を用いた切断の技術開発を行った。本稿ではその開発成果について解説する。
西村 昭彦; 吉田 稔*; 山田 知典; 荒川 了紀
Proceedings of International Topical Workshop on Fukushima Decommissioning Research (FDR 2019) (Internet), 3 Pages, 2019/05
原子力機構は楢葉遠隔技術研究開発センターにおいて、遠隔センシングロボット技術の開発を支援している。センターに設置されている水槽を模擬的な原子炉格納容器に見立てた。光ファイバ干渉方式の小型の地震振動計が使用された。特別設計されたロボットシステムが地震計ユニットの設置のために試験された。本試験では地面の振動を利用して、水槽の振動応答関数を明らかにする準備を行った。
千葉 悠介; 西山 裕; 椿 裕彦; 岩井 正樹
JAEA-Technology 2019-002, 29 Pages, 2019/03
JAEA-Technology-2019-002.pdf:2.43MB
原子力災害対策特別措置法及び同法「計画等命令」の改正が、2017年10月30日に実施された。この改正への対応のため、楢葉遠隔技術開発センター遠隔機材整備運用課は、原子力機構内原子力緊急事態支援組織として、対象となる機構各施設から選出された要員に対して緊急時対応用遠隔操作資機材の操作訓練を開始した。当該訓練は、偵察用ロボット(クローラベルト使用の走行ロボット・小型)、作業用ロボット(同前・大型、作業機構(腕状又は長尺トング)付)及び小型無線ヘリの3種の機材の操作訓練を一式とし、受講する要員の訓練経験及び熟練度に応じて初級, 中級及び上級の3段階に分けて実施することとした。本報告は、2018年度上期に実施した初級及び中級の訓練のため策定した要員育成プログラムについて述べたものである。
荒川 了紀; 野崎 信久
JAEA-Technology 2018-013, 51 Pages, 2019/02
JAEA-Technology-2018-013.pdf:7.75MB
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福島第一原子力発電所(1F)の事故後の廃炉作業に向けて必要となる各種試験設備が設置され、外部利用を受け入れている。試験設備のうち、水中ロボットの試験用水槽は、室温から60Cまで昇温させた温度条件下で試験が可能な設備となっている。この試験用水槽を昇温させた場合の温度上昇挙動を把握するため、室温から60C(最高設定温度)まで昇温させる昇温試験を行い、昇温時のデータを取得している。そこで、得られた昇温時のデータを基に温度挙動を評価する伝熱モデルを構築し、水槽の温度挙動評価法として確立した。本報告は、構築した伝熱モデルについてまとめるとともに、昇温時及び降温時の温度評価法についてまとめたものである。なお、本開発において作成した温度評価コードの使用マニュアルも策定した。
荒川 了紀; 野崎 信久; 平田 雄二*
JAEA-Technology 2018-009, 28 Pages, 2019/01
JAEA-Technology-2018-009.pdf:2.94MB
楢葉遠隔技術開発センターは、試験棟と研究管理棟から構成され、東京電力ホールディングス福島第一原子力発電所(1F)の事故後の廃炉作業に向けて必要となる各種試験設備が設置されている。試験設備のうち、水中ロボットの試験用水槽は、室温から60Cまで昇温させた温度条件下で試験が可能な設備となっている。そこで、設置した試験用水槽を昇温させた場合の水槽内の温度分布及び温度上昇挙動を把握することを目的に、室温から60C(最高設定温度)まで昇温させる昇温試験を行うとともに、解析的検討を行った。本報告は、その昇温試験で得られた実測結果と解析による比較検討結果をまとめたものである。
川端 邦明
日本ロボット学会誌, 36(7), p.460 - 463, 2018/09
日本原子力研究開発機構は、廃炉作業におけるロボット等の遠隔技術の開発支援および操縦者訓練を目的とするモックアップや要素試験施設の整備を行う楢葉遠隔技術開発センターを設置して2016年4月より運用を開始している。楢葉遠隔技術開発センターでは、施設の整備、運用と並行して、福島第一原子力発電所での作業経験や知見を参考にして廃炉作業環境を想定した遠隔機器の開発支援やオペレータの操作習熟度向上に資する技術の研究開発にも取り組んでいる。本稿では、遠隔機器による廃炉作業支援のために取り組んでいる技術開発内容について紹介する。
武村 史朗*; 田場 凌*; 平山 慶太*; Tansuriyavong, S.*; 川端 邦明; 相良 慎一*; 小笠原 敬*
Artificial Life and Robotics, 22(4), p.405 - 411, 2017/12
本論文では、サンゴ礁生態系調査のためのダイバーによるマンタ法を手本に、水中ロボットによってこれを実現する際に必要不可欠な、水中での水深を一定に維持制御するためのシステムについての研究開発を報告したものである。開発システムは、レーザースポット光を海底に照射し、画像処理によりそれを検出することで水深を推定し、制御に反映させるものである。開発したプロトタイプによる実験結果について述べた。
川端 邦明; 鈴木 健太; 磯和 充*; 堀内 一憲; 伊藤 倫太郎
Proceedings of 14th International Conference on Ubiquitous Robots and Ambient Intelligence (URAI 2017) (USB Flash Drive), p.561 - 564, 2017/06
本論文では、遠隔操作ロボットのためのシミュレーションシステムの開発について報告する。開発中のシステムは、操作習熟度訓練およびロボット等の性能試験のために用いることを目的としたものであり、特に福島第一原子力発電所の廃炉に貢献するものである。シミュレータには産総研の開発したChoreonoidをベースにし、視覚的なノイズや通信障害などの機能を設計開発して実装している。また、水中ロボットのシミュレーションについても実装している。開発システムの現状について報告を行う。
大道 博行
保全学, 15(3), p.20 - 25, 2016/10
原子力機構・楢葉遠隔技術開発センターは、廃炉、復興に向け、多くの方々に利用していただくことを前提にした施設であり、その趣旨に従った新しいスタイルの運営が求められている。当センターは福島第一原子力発電所から20km圏内に初めて建設され運用を開始した最初の国立研究開発法人の開発拠点であり、関係方面の期待も大きい。本解説論文でセンター内に整備された施設を説明するとともに今後の方向性などを述べる。
