原発対応ロボットで大きく社会貢献

原発対応版Quince 1号機の開発

2011年3月11日、東北地方を前例の無い巨大地震と津波が 襲いました。福島県にある東京電力福島第一原子力発電所も大き な損傷を受けました。一刻を争う事態の一方、強い放射線にさらさ れて内部の探査も困難を極める状況で、ロボットの投入が計画され ました。レスキューロボットで実績のあった千葉工業大学も打診を 受け、急遽、期待されるミッションを発電所建屋内の階段や通路等 の条件のもとで実現できるロボットの開発に取り掛かりました。今回用いられたロボットは、既存のQuinceをベースにしたもの ですが、東京電力から要請されたさまざまな観測のために必要と なる多数の機器を積んだ状態でも、狭い通路の通過、急斜度の階 段の昇降ができるように走行性能が強化されました。通信も確実 な有線で行うことにしました。搭載された観測機器は、水位計、カメ ラ（前方用、後方用、俯瞰用など多数）、線量計、温度計、湿度計、お よび通信・水位計ケーブルの巻取り器などです。これらを新たに搭 載したため総重量の増加に加え、斜面走行でバランスを崩しやす い恐れがあることから、サブクローラ先端に着けたカウンターウェ イトを利用した動的バランス機能も開発しました。また、階段昇降 において特に有効な手段として、クローラベルトのピッチ・高さを、 同発電所内の階段に合 わせ最適化することで、 踏み面の状態が良い場 合には最大60度、踏み 面エッジ部が丸みを帯 びていたり、濡れている 場合でも45度までの上 り下りを実現できました。

ロボット開発、訓練・運用試験の様子

活動開始/操作インタフェースの工夫

完成した1号機は6月20日に千葉工大を出発して福島に向かい、 作業が始まりました。最初に予定していた地下の汚水サンプリング こそできませんでしたが、2号建屋2、3階のダストサンプリング、3 号建屋2階スプレー冷却系の保全状態調査、2、3号建屋1階詳細な 線量測定と写真撮影など行いました。この成果は冷温停止のための 作業計画に必要な重要なデータであり、大きな貢献となりました。そして、10月20日には、2号建屋1～5階の線量分布測定や5 階燃料プールの撮影に成功しました。唯一このQuinceだけが強力 な走行性能により、上階に上がって行けたからでした。なお、この探 索の帰路、3階でケーブルの破断事故がおき、1号機は帰れなくな ってしまいました。

原子力発電所の作業員はこれまでにロボットの操縦経験もなく、 さらに放射性物質から身を守るための全身防護服を着け、とくに手 袋を三重にしているなど動作的な面での拘束も考慮した操作イン タフェースとする必要がありました。ロボットの姿勢をグラフィクス で表示し、ロボットの傾き状態、サブクローラの開閉状態を直感的 に把握できるようにしたり、狭い通路での方向変換が困難なことか ら進行方向逆転モードを備え、合わせて前方モニタカメラ画像が 操縦画面の中で自動的に中央に入れ替わるようにしました。これに より、移動ロボットの操縦に不慣れな作業員でもスムーズな操縦が できるようになりました。手先が自由に動かせない点については、 各種ボタンの大きさなど詳細なチューニングを行いました。

2011年10月20日に行われた2号建屋、1～5階の探索

操縦訓練と運用試験/後継機の開発

開発された「原発対応版Quince」を提供するにあたっては、キャ ンパス内に原発建屋内環境を模擬したモックアップフィールドを構 築し、ロボット搭載のカメラのみによる遠隔操縦、外部照明の存在しない暗闇での操縦、高温多湿を模擬した環境での操縦、原子炉 建屋内階段を再現した狭隘空間にて水位計を投下する操縦訓練な ど、作業員を対象に実ミッションを想定した訓練を行いました。これ は受け入れ側として運用上の問題がないか、受け入れ可能かとい う試験でもありました。このような密なやり取りが今回の成功の伴だったと考えています。

１号機の使用経験を元に、次のミッションに向け、さまざまな改良 を加えた2,3号機が開発されました。ケーブル巻き取り装置の改良 や、有線・無線の併用によりケーブルの破断事故にも対応できるよ うにしました。この2,3号機は2月20日に千葉工大から福島におく られ、現在に至るまでさまざまな調査に使われています。6月には再び2号建屋1～5階の探査を行い、燃料プールの鮮明 な撮影にも成功しました。

さまざまな改良が施されたQuince 2,3号機

より強化した後継機としてRosemaryが開発されています。外 形的にはQuinceと変わりませんが、走行性能、稼働時間、積載重 量を増強、またプラグイン充電方式を取り入れることで電池交換時 の二次的被曝を低減できるようにしたもので、さらなる活躍が期待 されています。 さまざまなセンサを搭載した１号機 （一部の画像はTEPCOホームページ掲載のもの）

改良された2,3号機による燃料プールの撮影