客觀日本

多臺自律型機器人協作,防止山體山崩災害

2022年08月10日 抗災防災

目前,可以在土石流和山體山崩等災害現場代替人進行恢復作業的自律型機器人正朝着實施的方向隊形變換。東京大學的永穀圭司特任教授等人組成的研究團隊正在開發能夠根據現場情況與其他機器人相互協作自行行程的機器人。到2050年,當檢測到災害發生跡象時,機器人或許能將受災有效能損失降到最低。

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人工控制機器人等已經投入使用,但在災害現場自主行程的機器人還處於試驗階段

發生大規模山體山崩災害之前,可能會先出現小規模的山體山崩並堵塞河流。如果能及時因應這種情況,就有望預防大規模災害並減量有效能損失。

人類在出現災害跡象的現場工作是很危險的,因此需要由機器人來工作。但大型機器人很難運到災害現場。需要多臺可以用直昇機運輸的相對較小的機器人統合工作。永谷特任教授指出:「小型機器人可以透過合作來因應不同的環境」。

用於災害和建築現場的技術方面,2008年前後引進了使液壓挖掘機半自動工作來彌補人工操縱的「機器控制」技術。2011年發生的東京電力福島第一核能電廠事故使用可以遠程操作的建築機械,在沒有人員進入現場的情況下進行了瓦礫清除作業等。然而,能夠根據環境自主工作的機器人尚處於試驗階段,技術上有待建立。

在以往的機器人開發中,大多會預先設想工廠等使用環境,並在這種環境中追求最佳動作。另一方面,由於災害現場存在很多不確定性,所以要優先考慮根據現場情況臨機應變地工作。因此,利用感測器逐漸掌握現場情況非常重要。

永谷特任教授的研究團隊爲利用透過多臺機器人獲得的感測器資訊,將建立一個在虛擬空間再現災害現場的「數位雙胞胎」。6月份開發了一種可利用從地面設置的感測器獲得的資料推測建築機械所在位置的方法。使小型機器人也能完成與大型建築機械相同的工作的硬體研發也正在進行中。

爲了預防山體山崩造成災害,研究團隊正在研究因應大量泥沙阻塞河水流動等的河道堵塞的方法。

發生山體山崩後用機器人設置排水泵,利用水泵將上游被阻塞的水排到下游,以防止河道堵塞決堤。然後修建新的水路,以便機器人結束工作後,水也不會積聚。

設想利用直昇機將這些機器人運到現場。計劃2025年試製可以因應中等規模河道堵塞的多臺協作型機器人,2030年將其投入到實際的河道堵塞現場。

因應河道堵塞的下一步是實施還能因應決堤等山體山崩災害的協作型機器人。最終目標是,可以臨機應變地因應大雨造成的洪水和火山噴發等各種天然災害。

還可用於月球的着陸基地

在災害現場等使用的技術與未來展望
1994年 開始在雲仙普賢嶽遠程操控建築機械
2008年前後 導入鋪裝作業等機器控制技術
2011年 福島第一核能電廠的瓦礫清除作業等利用了遠程操控技術
2018年 鹿島在水庫建設中使用了多臺實施自動化的建築機械
2025年 試製可以因應中等規模河道堵塞災害的協作型機器人
2030年 將協作型機器人投入實際的河道堵塞現場
2050年前後 機器人自主因應各種天然災害,實施恢復作業

在山體山崩災害現場自主統合工作的機器人還可應用於太空開發的基地建設。例如,用倒垃圾運輸土壤或者用推土機攤開土壤的技術可以在月球上使用。由於月球與地球之間的通訊存在延遲,因此無法利用遠程操作技術,而是需要可以自主行程的機器人。

研究團隊設想的是用來建設月球登陸器的着陸基地。將利用倒垃圾和推土機等技術平整存在撞擊坑等的凹凸不平的月球表面。從而使月球登陸器能安全着陸。

與使用直昇機運送資材的地面災害現場相比,月球登陸器能運到太空的資材有限。因此,在月球上首先設想讓3~4臺約100公斤的機器人協作。電流源考慮使用太陽能電池等。

月球表面的重力只有地球的六分之一,因此機器人比在地面上更難傳遞動力。需要開發能提高工作效率的控制技術等。

研究團隊計劃2030年確立讓多臺機器人在月球上協作的基礎技術,使其成爲日本參與國際合作推進的月球發展專案的技術之一。2040年計劃實際用於在月球上建設着陸基地。

日文:大越優樹、《日經產業新聞》,2022/7/29
中文:JST客觀日本編輯部