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HOME > Discover MHI > ピックアップ製品 一覧 > ピックアップ製品 遠隔操作作業ロボット MHI-Super Giraffe

遠隔操作作業ロボット MHI-Super Giraffe

高放射線環境など人が近づけない場所で高所作業が可能な遠隔作業ロボットを開発しました。

MHI-Super Giraffe外観

特徴

  • 4輪駆動4輪操舵による高い走行自由度
  • 無線遠隔操作で7軸ロボットアームにより8メートルの高所作業が可能
  • モジュール設計思想による高い拡張性(本ロボットは以下4モジュール構成)
    台車モジュール:4輪駆動4輪操舵方式の移動台車
    荷揚げモジュール:8メートルの高所へ質量150キログラムをアクセスする5段テレスコ梯子構造
    搭載モジュール:2軸ベース(ヨー軸、ピッチ軸)に7軸ロボットアームを搭載
    エンドエフェクタモジュール:ロボットアーム先端に接続できるバルブ開閉ツール
  • EV(Electric Vehicle、電気自動車)で実績のあるリチウムイオンバッテリシステムを搭載
仕様
外形(走行時) 全長2530 [mm] 幅800 [mm] 全高2000 [mm]
質量 4 [ton]
移動方式 4輪駆動4輪操舵方式
荷揚げ機構 5段テレスコ梯子構造
ロボットアーム 7関節、可搬質量20 [kg]、繰返し位置決め精度 0.5 [mm]
バッテリ リチウムイオンバッテリ
三菱自動車工業のEV技術を提供頂き、高性能と高信頼性を両立
稼働時間 5時間
操作方式 ノートパソコン+ゲームコントローラによる無線遠隔操作

モジュール思想

モジュール設計思想により多用な現場ニーズに応じて、必要な時に様々なモジュールを開発し、ロボットを短時間で作り上げることができます。

モジュール思想

ロボット動作の紹介

各種走行

4輪駆動4輪操舵により前進後進、超信地旋回(その場旋回)、横や斜め方向への並進が可能。動作自由度の高い走行をご覧いただけます。

動画(各種走行)

50ミリメートル段差15度傾斜走行

質量4トンのロボットが50ミリメートル段差と15度傾斜を走行できる強靭な足回り。

動画(50ミリメートル段差15度傾斜走行)

高速走行(時速6キロメートル)

最高時速6キロメートルでの走行が可能。ロボットに搭載したカメラ映像による無線遠隔操作において十分な高速移動性能を誇ります。

動画(時速6キロメートル)

暗所走行

ロボットに搭載した照明により、SBO(Station Blackout、全電源喪失)時等の暗闇においても、ロボット動作が可能。

動画(暗所走行)

エンドエフェクタモジュール交換

7軸ロボットアームを操縦し、エンドエフェクタモジュール(先端ツール)を着脱可能。アーム先端に取り付けたカメラで、先端ツールのターゲットを狙いながら操作します。

動画(エンドエフェクタモジュール交換)

8メートル高所へのアプローチ

アウトリガでロボットを固定し、荷揚げモジュールで8メートル高所のバルブ操作を想定した作業を行います。エンドエフェクタモジュールとしてバルブ開閉ツールを装着し、アプローチします。

動画(8メートル高所へのアプローチ)

バルブ閉止作業

手動バルブハンドルを回転させる爪と、回転反力受けから構成されるバルブ開閉ツール。ツールはロボットアームに回転フリーで接続されており、反力受けに対して爪が回転する構造。動画ではバルブが徐々に閉まり、最終的には反力受けが配管に当たり増し閉め完了する状況がご覧いただけます。

動画(バルブ閉止作業)

写真解説


4輪を並行に操舵して並進

4輪を前後左右逆操舵して超信地旋回

15度斜面登坂走行

暗所走行

操作PC コントローラ
操作用PC(右)と、カメラ画像表示PC(左)と操作用ゲームコントローラ

ツールチェンジャ
ツールチェンジャは、メカニカル接続に加え、電気的接続も同時に行う構造。電源ラインには制御信号を従量したPLC(Power Line Communication、パワーラインコミュニケーション)システムで、ツールを制御する通信と電源供給を2本の線で実現しています。

遠隔操作でツールラックからバルブ開閉ツールを装着

先端ツール装着時のツールターゲット捕捉カメラ映像

バルブ開閉ツール

8メートル高所のバルブを操作
(アウトリガでロボットを固定し車輪が浮いている状態)

ロボットの各部説明(右側)

ロボットの各部説明(左側)

台車モジュールの内部構造

台車モジュールの構造

アウトリガ力センサとインタロック

荷揚げモジュールを操作している際のロボット転倒防止対策として、以下の2重のインタロックを搭載しています。

1. 重心位置計算によるインタロック

各アクチュエータの移動量から、ロボットの重心位置を常に計算し、操作画面上に表示しています。操縦者に視覚的に重心位置を表示すると共に、アウトリガで支持しているエリアから重心が外れる(=転倒の可能性が高くなる)前に、操作画面に警告を表示します。

2. 荷重センサによるインタロック

作業時にロボットを安定して設置させるアウトリガの先端には、荷重センサが装備されており、制御システムは荷重センサの値を常に監視しています。荷重計の値が一定の荷重を下回った際は、ロボットが転倒する可能性があるため、マニピュレータや荷揚げモジュール(クレーン)の動作を停止させ、転倒しない方向へのみ動作が可能なインタロックを備えています。


操作画面(アウトリガ荷重、重心位置表示)

バッテリシステム概要

台車本体に搭載している駆動バッテリおよび充電システムは三菱自動車製電気自動車i-MiEV(アイ・ミーブ)の技術を用いています。


三菱自動車製電気自動車:i-MiEV

駆動用バッテリパック(三菱自動車製)

三菱自動車製i-MiEVに搭載しているバッテリパックを採用。3.7V/50Ahのバッテリをモジュール化して直列接続することで、公称電圧直流330ボルトで総電力量16キロワットアワーのバッテリシステムとして搭載しています。


リチウムイオンバッテリセル

バッテリモジュール

台車モジュール下部バッテリユニット

i-MiEV駆動用バッテリパックの高電圧システム部分をロボットの台車モジュール下部バッテリユニットにレイアウト変更して配置。

バッテリユニット構造説明図

バッテリマネジメントシステム(三菱自動車製)

バッテリのマネジメントは、駆動バッテリ、電流センサ、漏電センサ、BMU(Battery Management Unit、バッテリマネジメントユニット)、CMU(Cell Monitor Unit、セルモニターユニット)で構成されるシステムで実現しています。

〔主要機能〕

  • バッテリ容量と充電率の推定
  • セル電圧バランサー
  • 故障診断(バッテリ異常、センサ異常、通信異常、高電圧回路の漏電)
バッテリマネジメントシステム

車載充電制御システム(三菱自動車製)

コントローラは、BMUから送信される駆動用バッテリの状態に基づいて充電電流指令値を演算し、車載充電器に指令する。バッテリの電圧が低い時は一定の電流で充電し、電圧がある閾値に達するとバッテリ保護の為、充電電流を徐々に低減させています。

車載充電制御システム

車載充電器&DC/DCコンバーターの車載充電器部分は交流100ボルトおよび交流200ボルトの普通電源でのバッテリ充電を可能とする装置。今回は交流200ボルトを採用し、7時間で満充電可能。なお、急速充電システムは専用のバッテリ冷却システムが必要となりますが、搭載スペースが無いため、採用を見送りました。

車載充電器&DC/DCコンバーターの冷却には、i-MiEVに搭載しているウォータポンプに三菱重工で設計したラジエーターと冷却ファンを組み合わせた冷却ユニットを搭載しています。

冷却ユニット

問い合わせ先:
三菱重工業株式会社 原子力事業本部
電話:03-6716-3111
E-mail:bハイフンm、a、r、sアットマークm、h、iドットc、oドットj、p

この開発は、独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)の委託事業「災害対応無人化システム研究開発プロジェクト」により行われました。