Development of garbage collecting robot for marine microplastics

海洋微塑料垃圾收集机器人的研制

基本信息

批准号：
20H00230
负责人：
倉爪亮
金额：
$ 28.45万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では研究項目①3D LiDARの高精度化と破砕プラスチックごみの検出手法の開発、および研究項目②破砕プラスチックごみ回収ロボットシステムの開発の2つの研究項目を設定し、5年間で研究開発を行う。令和4年度は、研究項目①に対して、昨年に引き続き3D LiDARから得られるリフレクタンスデータに着目した破砕プラスチックごみの検出原理について検討を進め、全方位3D LiDARから得られるリフレクタンス値をAIで学習することでマイクロプラスチックごみを検出する手法について、新たな海岸漂着ごみデータセットを構築して精度検証実験を行った。また、開発したシステムを実際に昨年度までに構築した防水型クローラを用いた移動ロボットに組み込み、糸島市の寺崎海岸において、マイクロプラスチックごみの検出実験を行った。さらに、検出されたマイクロプラスチックごみの位置を投票してごみの分布を推定し、移動ロボットを誘導する手法を開発し、寺崎海岸においてロボットの誘導実験を行った。また研究項目②に対して、昨年度に開発した吸引型マイクロプラスチック回収機構に加え、網目状のふるい機構を用いたふるい型回収機構を設計、製作した。さらに公衆5G回線を用いてROS2ネットワークを構築し、360度動画像やロボットの状態を高速に送受信するシステム、公衆5G回線とVPNを用いた移動ロボットの遠隔誘導システム、作業現場で安全を確保するための3D LiDARを用いた人物認証手法、3D LiDARの計測値を学習により高解像度化する技術などを開発した。

在这项研究中，我们设定了两个研究项目：①开发高精度3D激光雷达和破碎塑料垃圾检测方法，以及研究项目②开发收集破碎塑料垃圾的机器人系统。该研究开发将在为期5年。 2020财年，对于研究项目①，继去年之后，我们将继续以3D LiDAR获得的反射率数据为中心，研究检测破碎塑料废物的原理，并使用AI计算从全向3D获得的反射率值我们构建了新的沿海垃圾数据集，并通过学习对微塑料垃圾检测方法进行了准确性验证实验。此外，开发的系统实际上被集成到使用去年建造的防水履带的移动机器人中，并在糸岛市寺崎海滩进行了检测微塑料垃圾的实验。此外，我们开发了一种引导移动机器人的方法，通过对检测到的微塑料垃圾的位置进行投票来估计垃圾分布，并在寺崎海滩进行了机器人引导实验。对于研究项目2，除了去年开发的抽吸式微塑料收集机构外，我们还设计并制造了采用网状筛子机构的筛子式收集机构。此外，我们将利用公共5G线路构建ROS2网络，以高速发送和接收360度视频图像和机器人状态，利用公共5G线路和VPN构建移动机器人远程引导系统，并确保工作现场的安全。开发了一种使用 3D LiDAR 的人员身份验证方法，以及一种通过学习提高 3D LiDAR 测量分辨率的技术。