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放射線環境下における解体がれきの自律搬送システム

福島第一原発における高線量がれきを人の手を介さず自動搬送

東京電力福島第一原子力発電所の解体工事のがれき撤去・解体工事は、放射線環境下の作業となるため、監視カメラや無線システムを利用した遠隔操作による無人化システムが適用されてきました。

鹿島では、放射線環境下における作業員の被ばく量の抑制と、遠隔操作で問題となる作業効率の向上を目指して、高線量がれきの搬送作業を、従来の遠隔操作ではなく、人手を介さず自動で行う自律搬送システムを開発、実用化しました。汎用重機を改造して自動化し、厳しい環境下の施工現場での実稼働は日本初です。

特許登録済
平成24年度土木学会 技術開発賞
2014年日本ロボット学会 実用化技術賞
平成26年度建設施工と建設機械シンポジウム 優秀論文賞

図版:クローラダンプへの自動化機器の実装

クローラダンプへの自動化機器の実装

図版:レーザスキャナ搭載のフォークリフト

レーザスキャナ搭載のフォークリフト

キーワード
自動運転、自律制御、クローラダンプ、フォークリフト、放射線、解体工事、安全性、効率化
改ページ

システムの概要

本システムは、高線量がれきを積み込んだ鋼製コンテナを原子炉建屋から構内保管施設まで搬送する1kmのクローラダンプによる屋外走行、そして、構内保管施設内で、保管場所まで運ぶ往復約800mのフォークリフトによる屋内走行の二つの作業を対象として、それぞれの搬送機械に自動制御装置、及びセンサ類を搭載して計測・認識機能を持った機械に改造し、搬送作業を自動で行うものです。

従来の遠隔操作による無人化施工システムでは、現場作業はオペレータの技量に頼らざるを得ず、その差によって作業時間にバラツキがありましたが、本システムによりオペレータの技量に関係なく一定時間での作業が可能となりました。本システムでは自動機械を新たに作るのではなく、汎用機械に計測・制御技術を付加することによって自動化を実現しているため、開発コストを抑制でき、また、適用した要素技術は他の機械へも容易に展開することが可能となっています。

図版:システムイメージ

システムイメージ

クローラダンプ自律走行システム

汎用のクローラダンプに様々な計測機器とコンピュータを搭載し、事前に設定した走行路上の前方障害物の有無などをリアルタイムで計測、認識、判断、制御することによって目的地まで無人かつ全自動で走行させます。クローラダンプへの自動運転指示や、自動運転中の状況監視は前方を走行する先導車から行っています。

従来の搬送作業では、先導車からクローラダンプを直接見ながら遠隔操作によって運転するため、クローラダンプに10~30mの距離まで近づく必要がありましたが、本システムでは100m程度の距離から指示、監視するだけで良いので、被ばく量が1/10以下に低減できました。

図版:屋外を自律走行するクローラダンプ

屋外を自律走行するクローラダンプ

図版:自律走行クローラダンプの効果

自律走行クローラダンプの効果

改ページ

フォークリフト自動走行システム

構内保管施設内では、地上の入口から保管場所まで傾斜7%のスロープや切り返し部を含む最少幅5mの走路を約800m走行します。屋内ではGPSによる位置計測ができないため、フォークリフトの前後左右に設置した4台のレーザスキャナによって車体周囲の空間形状を計測し、その形状を保管庫図面データと照合して機体の相対位置姿勢をコンピュータで推定します。この他、走行路状況を計測・認識して、障害物検知や保管施設との衝突回避を行いながら自動で走行します。

図版:自律走行中のフォークリフトと位置姿勢推定

自律走行中のフォークリフトと位置姿勢推定

図版:レーザスキャナによる位置姿勢推定法

レーザスキャナによる位置姿勢推定法

適用実績

図版:福島第一原子力発電所解体工事

福島第一原子力発電所解体工事

場所:福島県双葉郡

発注者:東京電力

学会論文発表実績

  • 「放射線環境下における搬送作業の自動化」,土木施工,VOL.54,No.1,2012年
  • 「放射線環境下における搬送作業の自動化」,土木学会,第68回年次学術講演会,2013年
  • 「放射線環境下における建設機械の自動運転システム」,第31回日本ロボット学会学術講演会,2013年
  • 「放射線環境下における建設機械の自動運転システム」,平成26年度建設施工と建設機械シンポジウム論文,2014年
  • 「放射線環境下における搬送作業の自動化システムの開発 ~無人化・自動化施工技術を応用した高線量がれきの自動搬送~」,土木学会誌,2015年

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