トンネル維持管理部会

No.3

技術名称

近接目視・打音検査等を用いた飛行ロボットによる点検システム

副題

近接目視・打音検査を接触状態で実施する飛行型点検ロボット

技術概要

 本装置は、インフラ構造物の健全性評価と長寿命化を目的とし、飛行体(マルチ

コプター)により橋梁・トンネル*などのコンクリート構造物に接近して、壁面に走行

車輪を押し付け車輪駆動により移動しながら、近接目視と打音検査を接触状態で

実施する点検ロボットシステムである。また同一ロボットに超音波検査装置を搭載

し、鋼製部材の厚さ測定を行うことも可能とする。

(*現在開発中であり、本年度はトンネルのみ適用)

適用分野

 ■:対象

 □:非対象

トンネル維持管理
 ■近接目視          ■打音検査

技術特徴

 本点検ロボットは飛行体(マルチコプター)に車輪移動機構、検査機構を搭載し、

マルチコプターの飛行機能と車輪回転による走行機能を組み合わせて、トンネル

や橋梁の床板・桁の壁面に接触しながら移動することで、連続的点検を可能とす

ることを特徴とした点検ロボットである。また、点検はコンクリート構造物であれば

近接目視と打音検査、鋼橋など鋼製部材は近接目視と超音波検査を接触状態で

高速に実施ことも合わせて特徴としている。

 本点検ロボットは、これまで人では容易に点検出来なかった箇所の点検を可能

とし、高所作業車などの特殊作業車両の使用を削減することで、点検作業の効率

化と低コスト化を可能とすると共に作業員のリスクも低減するものである。また、

これまでの点検作業では検査員の技量に依存する部分が多かった点検結果を、

信号処理技術を用いた解析により客観的な評価を可能とし、検査結果のバラつき

を抑えることも可能とする。

 (現在開発中)

移動手法

 マルチコプターにより点検位置周辺へ飛行、搭載している車輪移動機構をマル

チコプターの推進力で壁面に押し当る。マルチコプターは壁面に車輪を押し付け

た状態で姿勢を維持し、車輪の回転により壁面を走行する。(開発中、現在トンネ

ルの天井面付近での移動が可能)

操作方法

 点検位置までの飛行はオペーレータによるマニュアルまたは半自動操作とし、

車輪押し付け時の姿勢制御は自立、車輪による壁面走行と装置の移動に合わ

せた点検動作は自動とする予定。(開発中、現在マニュアル操作で実施中)

情報取得方法

・複数のカメラを搭載し、広範囲で詳細な表面情報を取得する。(開発中、現在は

 1台のカメラで画像を取得)

・複数のハンマーを連続的に回転させる打音検査機構を試作中。回転打音機構

  により高速で詳細な打音を採取する予定。(開発中、現在機構を試作中)

・位置情報取得方法として、車輪の回転により距離測定を実施する予定。位置

  情報が明確な付帯設備や打ち継ぎ目などを起点とし、そこからの相対的な移動

  量を計測し位置情報とする。(開発中、現在検討中)

取得情報の整

理・分析方法

・画像処理により変状部を検出し、その形状を採寸。接触移動により観察面と

 カメラの距離が一定と成ることから形状測定も容易となる。また高速処理により

 変状部抽出まではリアルタイムで実施する予定。(開発中、現在オフラインで

 ひび割れのみ対応)

・打音信号を周波数解析し周波数、時間分布等により内部ひび割れや空洞の

 有無を検出し、連続検査で分布状態も計測する。また高速処理により内部ひび

 割れや空洞の有無についてはリアルタイムで検出する予定(開発中、現在空洞

 サンプルのデータから特徴を評価中)

コメント

[要素検証技術]

検証項目:[1]トンネルにおいて、覆工、坑門等に発生した変状(ひび割れ、うき、

                       はく離、はく落、変形、漏水など)の全てまたは一部に対して、近接

                       目視の代替または支援ができる技術・システム

                 [2]トンネルにおいて、覆工、坑門等に発生した変状(うき、はく離、はく

                       落、打継目の目地切れなど)の全てまたは一部に対して、打音検査

                       の代替または支援ができる技術・システム


検証場所:施工技術総合研究所模擬トンネル

 

・移動機構とセンサー・データ収集機構の実用化に向けて更なる開発が必要で

  ある。

・点検時の安全確保対策の開発が必要である。

応募者

新日本非破壊検査株式会社

共同開発者

名古屋大学大学院 工学研究科、九州工業大学大学院、

福岡県工業技術センター機械電子研究所

連絡先

新日本非破壊検査株式会社  メカトロニクス部  和田

〒803-8517 北九州市小倉北区井堀4 丁目10-13

電話番号:093-581-1256、 FAX番号:093-581-2232

E-mail:h-wada@shk-k.co.jp

 

【参考図 等】

【静止画】

新日本非破壊検査01
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新日本非破壊検査02
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新日本非破壊検査03
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