工学院大学 工学部 機械システム工学科 ヒューマンインターフェース研究室


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レスキューロボットのためのインタフェース開発

背景

日本は世界有数の地震大国ということもあり,大学や研究機関などで数多くのレスキューロボットが研究されている.しかし,レスキュー活動という特殊な状況でのみ使用となるとマーケットがあまりに限られてしまうため,レスキューロボットをビジネスにすることは難しく,ほとんど実用化まで至っていないのが現状である.レスキューロボットの問題点を考えると,確実性,可搬性,メンテナンス体制,準備期間,数量,使用頻度の問題,マーケットサイズが挙げられ,中でも「大量生産できない」「オペレータの確保や教育が困難」は特に問題である.
本研究ではこれらの問題の改善を目的とし,「小型探索レスキューロボットシステム」を提案する.構想としては,遠隔地から多数のロボットを少人数で操作できるシステムである.

基本技術

(1)不整地移動機構
 不整地移動機構の必要機能は,「単純・安価」「災害地における不整地に対応」「瓦礫に侵入できるサイズ・構造」「自動化」である.それらの項目を踏まえ移動機構を設計するが,移動機構の種類は多岐にわたっており,本システムに合致する機構を予測することは難しい.よって,本研究では構造の異なる次の3種類の移動機構を製作し,それぞれを比較して本システムに合致する不整地移動機構を検証する.
・多脚リンク移動機構
「DASH」を参考にした,体幹型機構の脚型移動機構.
・ロッカーボギー機構
惑星探査機として有名であるが,レスキューロボットとしてあまり研究されていない「ロッカーボギーサスペンション」を参考にした,本体変形型機構の車輪型移動機構.
・単駆動クローラ・ホイール連結走行車
レスキューロボットの中でも小型で不整地に強いヘビ型ロボットを参考にした,体幹型機構のクローラ・車輪併用型移動機構.

(2)コントローラ
  コントローラの必要機能は,「多数のロボットを操作できる」「1人で同時に操作できる」「2人以上の人数でも操作できる」「操作に熟練が要らない」「ロボットが取得した情報の表示ができる」である.それらの項目を踏まえ,本システムではタンジブルユーザインタフェース(以後はTUIと記述する)をコントローラに導入する.TUIとは,石井らによって提案されている新しいユーザインタフェースで,コンピュータ上の形のない情報に触れることができ,1つのインタフェースで複数人が同時に直感的に作業できる.本研究では,カメラでオブジェクトや指を認識し,プロジェクタで処理画像を反映するという「テーブルトップ型TUI」を用いる.
(3)ネットワーク
 ネットワークの必要機能は,「安価な機器を使用する」「操作するロボットを選択可能」「全ロボットの通信確立」「要救助者の位置発見」「ロボットが取得した情報の基地局への送信」である.それらの項目を踏まえ,本システムでは,柔軟で広範囲な通信範囲を実現できることからメッシュネットワークを各ロボットに構築する.メッシュネットワークとは,従来のスター型ネットワークとは違いネットワーク中心がなく,各端末が全てルータとして機能し数珠繋ぎ的に情報を伝達するもので,瓦礫内でも通信接続できる可能性がある

研究成果

 本研究では,小型探索レスキューロボットシステムの各要素を開発し, その有効性について,個別の要素に関しては目標をおおよそ達成することができた.今後は,本研究では行わなかった「ロボット位置の検出や人感知などのセンシング」などの要素をさらに加えることで,各レスキューロボットの構成要素を統合することで小型探索レスキューロボットシステムを実現できるだろう.

[1]小型レスキューロボット:解説,日本設計工学会誌, 第48巻,第4号, pp.165-171,
[2]Development of a multi-leg type micro rescue robot for disaster victim search, 2011 IEEE International Conference Robotics and Biomimetics (IEEE-ROBIO 2011), 平成24年12月10日,タイプーケット
[3] 小型レスキューロボット群をもちいた被災者探索に関する研究, 第22回インテリジェント・システム・シンポジウム | FAN 2012,平成24年8月30日,実施場所:浦添市
[4] 小型探索レスキューロボットのための不整地移動機構の開発,
ロボティクス・メカトロニクス講演会2012, 平成24年5月29日,実施場所:浜松

受賞

[1]第 23 回フェン・ルーカップ(Feng Ru Cup 馮如杯)学生科学技術競技会,スマートシティー2位入賞,発表タイトルResearch of TUI and a rescue robot system,北京,2013 (HP)

(本研究は、平成24年度 財団法人JKA 競輪補助事業の補助により研究をおこなっております。)
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