学位論文 安全性と開発効率を考慮した災害対応ロボットの実用化の方策に関する研究

五十嵐, 広希  ,  イガラシ, ヒロキ  ,  Igarashi, Hiroki

pp.1 - 118 , 2015-03-25 , The University of Electro-Communications
内容記述
本論文では,安全性と開発効率を考慮した災害対応ロボットの実用化の方策を提案している.災害対応ロボットは,早くから実用化が期待されてきた.しかし,日本では新たな産業を生み出すまでには至っていない.そこで,災害対応ロボットの実用化を焦点に,次の3点について研究を行った.まず,災害対応ロボットの基本機能の一つである移動機能の評価を目的とした実証実験における安全指針の提案を行っている.次に,災害対応ロボットの開発の効率化を目的に,部品や機能をモジュール化した研究開発用の災害対応ロボットを構築している.最後に,災害対応ロボットの自律移動に用いられるセンサモジュールの放射線照射試験を実施し,適用限界などの耐放射線性能を明らかにしている.第1章では,研究の背景について述べている.製品開発のための研究,研究成果の実用化,開発した製品を市場に投入する事業化に至るまでの過程には「魔の川」や「死の谷」と呼ばれる,研究や開発が停滞する時期があると言われている.このような時期を早期に脱し,効率的に事業化を進めることが求められている.サービスロボットは,2000年ごろから研究成果が社会を動かすほどの,産業化まで成長することが期待されてきた.サービスロボットの中でも災害対応ロボットは,用途が具体的であり,社会的ニーズも大きく,早くから事業化や産業化が期待されてきたが,現状ではこのレベルには至っていない.特に,2011年に発生した東日本大震災を契機に,災害対応ロボットの実用化や事業化のための研究開発が益々活発になってきている.しかし,多くの事例が未だ「魔の川」や「死の谷」に留まっており,研究成果を早期に実用化することが課題となっている.そこで,災害対応ロボットの研究成果の事業化のボトルネックとして,実用化フェーズにおける実環境での実証実験中の安全性確保の困難さ,開発において信頼性を低下させることなく短期間でロボットの仕様変更や改良を実施する困難さ,実運用に耐えうるセンサの選定とそれらの情報共有の困難さを挙げ,これらを解決することが本論文の目的と述べている.第2章では,災害対応ロボットの実証実験における安全性確保のための方策について提案している.研究開発途中の災害対応ロボットの実証実験において,製品開発と同等な安全管理を実施することはプロセスが煩雑になり,研究開発に支障をきたす可能性がある.また,安全管理が実施されている場合においても,研究者の経験により暗黙知的に実施されることが多い.そこで,災害対応ロボットの基本機能の一つである移動機能に焦点を当て,移動ロボットの公共空間における実証実験を実施するために必要な安全上の課題を,国際標準規格に基づいて明確化し,その課題を解決する方策を提案している.さらに,移動ロボットの実証実験の一つである「つくばチャレンジ」を事例として,提案した方策の有効性を評価している.第3章では,災害対応ロボットの研究フェーズから実用化への隔たりの問題について述べ,効率の良い開発方法について考察している.未知の環境で用いられることが多い,災害対応ロボットにおける模索的な開発の迅速化を目指し,現場の環境に合わせてデバイスや機能を挿げ替えることを可能とするハードウェアおよびソフトウェアのモジュール化と再利用性を考慮した開発方策を提案している.さらに,他の研究開発用移動ロボットの開発事例と比較し,提案する開発方策の有効性を検証している.第4章では,災害対応ロボットの実用化において考慮すべき開発情報の共有が困難である問題について述べ,その解決策を提案している.災害対応ロボットには,走破性能だけでなく防塵・防水などの耐環境性をはじめいくつかの基本機能が必要となる.その中でも,放射線耐性に関する情報は不足している.研究開発時に考慮していない機能を,実用化の段階になってから検討するのでは,非常に非効率である.また,電子部品の放射線性能評価には多額のコストと多くの時間を要する.このため,放射線性能評価情報は,開発企業のノウハウとなり情報が共有されにくい.そこで,災害対応ロボットの自律移動機能などに多用されている4種類のレーザーレンジセンサモジュールに対して実際に放射線照射試験を実施し,耐放射線性能を検証し,その実験結果をまとめている.さらに,実験結果より確認された個々のセンサによる異なる破損特性について,移動ロボットの各機能の信頼性に与える影響について考察し,取るべき方策について検討している.第5章では,本研究で得られた成果をまとめ,今後の課題や展望について述べている.
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http://ir.lib.uec.ac.jp/infolib/user_contents/9000000800/9000000800.pdf

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