客观日本

多台自律型机器人协作,防止山体滑坡灾害

2022年08月10日 抗灾防灾

目前,可以在泥石流和山体滑坡等灾害现场代替人进行恢复作业的自律型机器人正朝着实现的方向发展。东京大学的永谷圭司特任教授等人组成的研究团队正在开发能够根据现场情况与其他机器人相互协作自行移动的机器人。到2050年,当检测到灾害发生迹象时,机器人或许能将受灾损失降到最低。

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人工控制机器人等已经投入使用,但在灾害现场自主移动的机器人还处于试验阶段

发生大规模山体滑坡灾害之前,可能会先出现小规模的山体滑坡并堵塞河流。如果能及时应对这种情况,就有望预防大规模灾害并减少损失。

人类在出现灾害迹象的现场工作是很危险的,因此需要由机器人来工作。但大型机器人很难运到灾害现场。需要多台可以用直升机运输的相对较小的机器人协同工作。永谷特任教授指出:“小型机器人可以通过合作来应对不同的环境”。

用于灾害和建筑现场的技术方面,2008年前后引进了使液压挖掘机半自动工作来弥补人工操纵的“机器控制”技术。2011年发生的东京电力福岛第一核电站事故使用可以远程操作的建筑机械,在没有人员进入现场的情况下进行了瓦砾清除作业等。然而,能够根据环境自主工作的机器人尚处于试验阶段,技术上有待建立。

在以往的机器人开发中,大多会预先设想工厂等使用环境,并在这种环境中追求最佳动作。另一方面,由于灾害现场存在很多不确定性,所以要优先考虑根据现场情况临机应变地工作。因此,利用传感器逐渐掌握现场情况非常重要。

永谷特任教授的研究团队为利用通过多台机器人获得的传感器信息,将建立一个在虚拟空间再现灾害现场的“数字双胞胎”。6月份开发了一种可利用从地面设置的传感器获得的数据推测建筑机械所在位置的方法。使小型机器人也能完成与大型建筑机械相同的工作的硬件研发也正在进行中。

为了预防山体滑坡造成灾害,研究团队正在研究应对大量泥沙阻塞河水流动等的河道堵塞的方法。

发生山体滑坡后用机器人设置排水泵,利用水泵将上游被阻塞的水排到下游,以防止河道堵塞决堤。然后修建新的水路,以便机器人结束工作后,水也不会积聚。

设想利用直升机将这些机器人运到现场。计划2025年试制可以应对中等规模河道堵塞的多台协作型机器人,2030年将其投入到实际的河道堵塞现场。

应对河道堵塞的下一步是实现还能应对决堤等山体滑坡灾害的协作型机器人。最终目标是,可以临机应变地应对大雨造成的洪水和火山喷发等各种自然灾害。

还可用于月球的着陆基地

在灾害现场等使用的技术与未来展望
1994年 开始在云仙普贤岳远程操控建筑机械
2008年前后 导入铺装作业等机器控制技术
2011年 福岛第一核电站的瓦砾清除作业等利用了远程操控技术
2018年 鹿岛在水库建设中使用了多台实现自动化的建筑机械
2025年 试制可以应对中等规模河道堵塞灾害的协作型机器人
2030年 将协作型机器人投入实际的河道堵塞现场
2050年前后 机器人自主应对各种自然灾害,实现恢复作业

在山体滑坡灾害现场自主协同工作的机器人还可应用于太空开发的基地建设。例如,用自卸车运输土壤或者用推土机摊开土壤的技术可以在月球上使用。由于月球与地球之间的通信存在延迟,因此无法利用远程操作技术,而是需要可以自主移动的机器人。

研究团队设想的是用来建设月球着陆器的着陆基地。将利用自卸车和推土机等技术平整存在撞击坑等的凹凸不平的月球表面。从而使月球着陆器能安全着陆。

与使用直升机运送资材的地面灾害现场相比,月球着陆器能运到太空的资材有限。因此,在月球上首先设想让3~4台约100公斤的机器人协作。电源考虑使用太阳能电池等。

月球表面的重力只有地球的六分之一,因此机器人比在地面上更难传递动力。需要开发能提高工作效率的控制技术等。

研究团队计划2030年确立让多台机器人在月球上协作的基础技术,使其成为日本参与国际合作推进的月球开发项目的技术之一。2040年计划实际用于在月球上建设着陆基地。

日文:大越优树、《日经产业新闻》,2022/7/29
中文:JST客观日本编辑部