Development of a Shot-type Wire Installation Device for Bridge Inspection

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高度経済成長時に建造された橋梁の多くは建造後50年以上経過している。それらの老朽橋に関し、点検頻度を高め、小規模補修のみを行うことで、長寿命化することが重要視されている。点検頻度を高めることは、点検員の数と業務時間の増大化に繋がるため、ロボット化が急務となっている。ここで橋梁点検用として、鋼橋に張り付く車両型または歩行型ロボット、橋梁の傍を飛行するドローン、橋梁下部に設置したワイヤー上を移動するロボットが存在する。ワイヤー移動ロボットは、橋梁から落下する恐れが少なく、ドローンでは不可能な近接点検が容易に可能、重い検査装置も搭載可能などの利点がある。しかし、橋梁下部にワイヤーを設置すること自体が難しい。そこで、本研究では、橋の片側から矢を放ち、もう片側で放たれた矢を受ける（リングに通す）ことでワイヤーを張る研究を行っている。矢には糸を取り付け、リングに矢が通らなくても、矢は橋梁から落下しない。しかし、心象が悪く、一発で矢がリングを通ることが望まれる。そのため、矢の軌道解析と軌道予測を可能にするプログラムを作成した。具体的には、糸が付いた矢の3次元シミュレーションモデルを、高階非線形常微分方程式として構築し、その数値計算を行った。また、本科研費で購入した高速度カメラを用い、放たれた矢の2次元的軌道を座標として捉え、上記のシミュレーション結果と比較検討した。さらに、射出された矢に関して、外乱の影響による軌道逸脱を察知し、軌道修正することが重要になりうると考えた。そこで、矢の上下に羽（薄板）を取り付け、矢自身を折り曲げ、羽に空気を当てて、軌道変更を試みた。ただし、この研究は途上にある。また、上述の羽付きの矢の運動を立式化した常微分方程式を線形化し、制御工学の伝達関数として表現した。この伝達関数は、今後、制御系設計を行う上で役立つものと考えている。