核燃料デブリ除去用のロボットア，ムを三菱重工が開発

原子力発電所内の状況は建造時から大幅に変わっていました。現在の状況に関する情報が不足していたため，ロボットア，ムの仕様を作成することは困難でした。初期段階では設計上の制約が明確ではなかったため,三菱重工チームは,制御設計の調整と検証を行うために数えきれないほど多くのシミュレーションとハードウェアインザループ(边境)テストを実行する必要がありました。

ロボットのサイズ,およびアーム用に計画された油圧駆動システムはどちらも,三菱重工では前例のないものでした。建設現場で使用される掘削機のブームが4軸式(1個の回転軸と3個の屈曲軸)であるのに対して,このロボットアームは6軸式(3個の回転軸と3個の屈曲軸)で,ターゲットの10毫米以内にツールの先端を位置決めすることが可能です。ロボットの並外れたサイズと油圧構造,さらにこのような機器で検証不足の制御アルゴリズムをテストすることに伴うリスクも加わって,制御設計に関する大規模なモデリングとシミュレーションの必要性が浮き彫りになりました。

Mhiのエンジニアは，matlab^®および仿万博1manbetx真软件でモデルベースデザインを使用して,ロボットアームの制御ソフトウェアの開発と検証を行いました。

要件仕様に基づいて設計概要を作成した後,三菱重工チームは回転軸と屈曲軸のハードウェアテストを実施し,非線形性,応答性,および摩擦抵抗の影響といった要因を測定しました。こうした測定を自動化するために,三菱重工チームは,MATLAB仿万博1manbetx真软件,およびリアルタイムLinux^®のプラットフォ，ムを使用してテスト制御システムを開発しました。

万博1manbetx仿真软件を使用して,三菱重工チームはハードウェアテスト中に収集した測定データに基づいて,油圧シリンダーとサーボ弁を搭載した単軸モデルを作成しました。

また,三菱重工チームは,万博1manbetx仿真软件および控制系统工具箱™を使用して自由度2のPIDコントローラーモデルを開発しました。このモデルには,差圧フィードバックなどの油圧制御手法と,重力補正などのロボット制御手法が取り入れられています。

コントローラーゲインの調整,位置を維持するために必要なトルクの決定,重力補正アルゴリズムの実装確認を行うために,仿万博1manbetx真软件でシミュレーションを実施しました。

据三菱重工チームは,こうしたシミュレーションを実施してから完全なロボットモデルを露台で作成し,边境テストを実施しました。露台で作成されたロボットモデルはROSにより仿真软件万博1manbetxのコントローラーに接続されています。次に,三菱重工チームはロボットの可動範囲,位置決め精度,掘削能力を検証するためにMATLABを使用して完全な機能テストを実施し,テスト結果を分析しました。

このプロジェクトは，福島での燃料摘出作業の開始スケジュ，ルに合わせて進められています。据三菱重工では,高精度の位置決めと重量物を運搬する能力の両方が必要になる将来的な油圧マニピュレーターに対して,今回の作業で得られたモデルとシミュレーションを再利用する計画です。

• 開発期間を半減。“国の工程表によって課された燃料摘出期限に間に合わせるため,制御開発のスケジュールは6か月に設定されました。最初，この期間はあまりにも短すぎると思われました”と村田氏は話します。“実際には，モデルベスデザンを利用することで，開発期間をわずか3か月に短縮できました”
• 要件を上回る位置決め精度。このシステムは高精度で動作する必要があります。要件は、500公斤の過重をかけた状態でツールの先端を10毫米以内の誤差で位置決めすることです”と村田氏は話します。“万博1manbetx仿真软件で実施したシミュレーションとテストのおかげで,私たちはこの目標を上回る5毫米の精度を達成できました”
• 組織間で協力するための共有プラットフォ，ムの確立。“プロジェクトの期間中,私たちは大阪大学の研究グループに助言を求め,有益なアドバイスをいただきました”と村田氏は話します。“制御設計の議論においては仿万博1manbetx真软件を共通語として使用することで,全員がアルゴリズムや設計に関する共通認識を迅速に形成することができました”