Microsoft PowerPoint - 石井 [互換モード]

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ありあこのえ
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1 最新 IT 技術のプラント保修解体作業支援への応用の可能性京都大学大学院エネルギー科学研究科石井裕剛 Outline プラント運転保修解体の現状拡張現実感技術環境計測認識技術モバイルデバイス技術作業効率化から人間強化へ今後の展望 1

2 自己紹介最近の主な研究テーマ知的オフィス作業のプロダクティビティ維持向上環境配慮行動促進拡張現実感のプラント解体作業支援への応用拡張現実感関係の共同研究拡張現実感のプラント解体作業支援への応用 ( 日本原子力研究開発機構 ) 広域トラッキング技術の開発 ( ノルウェーエネルギー技術研究所 ) 2

3 本講演の概要プラント運転保修解体の現状拡張現実感技術拡張現実感技術とは? 当研究室の過去の研究事例紹介環境計測認識技術 RGB-D カメラ画像処理点群処理等々モバイルデバイス技術 HMD タブレット等々作業効率化から人間強化へ今後の展望 3

4 プラント運転保修解体の現状石油ガス化学発電などのプラント新規に設備投資をすることに限界メンテナンスによる設備延命が必要特に発電プラントはコスト削減が今まで以上に急務さらに熟練者が減少そもそも働ける日本人が減ってきている人材が流動的少人数非精鋭厳しい条件下での運用になる 4

5 これまでの IT 導入アプローチプラント運転自動化が進展保守解体メンテナンス情報設備情報を電子化して一元管理インターネットイントラネットで遠隔連携や遠隔保守人間生活工学研究センター石油プラント保守点検支援東芝遠隔運転保守サービス (e-topstm) などこれまでのIT 化は主に電子化ネットワーク化情報の共有時間場所の隔たりを埋める作業の効率化これからは人間の能力増強が必要 5

6 拡張現実感とは実世界映像合成された映像 6 コンピュータ生成仮想物体 HMD 等による参照コンピュータで生成した仮想の物体や情報をあたかも現実の世界に存在するかのように見せることで現る実の世界を拡張する技術

7 拡張現実感とはどの位置や方向から見ても情報が現実世界のある定まった位置に存在するように見える短時間で直観的に情報提供を行えるようにするためのインタフェース設計のアイデアの一種 7

8 拡張現実感の採用により可能になること 1. 現実世界における3 次元的な位置や方向を分かりやすく示すことができる作業対象物の発見支援危険箇所の気づき支援目的地までのナビゲーション 2. 通常は見えないものを見えるようにできる 3. 現実世界と仮想世界 (3 次元 CAD データ等 ) の間の比較を容易にできる 8

9 3 次元的な位置や方向の提示作業対象物の発見支援 UP HMD 紙のマニュアル拡張現実感作業効率の向上ヒューマンエラーの減少 9

10 3 次元的な位置や方向の提示危険箇所の気づき支援目的地までのナビゲーション危険箇所の表示作業現場までのナビゲーション 10

11 拡張現実感の採用により可能になること 1. 現実世界における3 次元的な位置や方向を分かりやすく示すことができる作業対象物の発見支援危険箇所の気づき支援目的地までのナビゲーション 2. 通常は見えないものを見えるようにできる建築物設計案の可視化放射線の可視化物の透明化 3. 現実世界と仮想世界 (3 次元 CAD データ等 ) の間の比較を容易にできる 11

12 建築物設計案の可視化 12

13 拡張現実感の採用により可能になること 1. 現実世界における3 次元的な位置や方向を分かりやすく示すことができる作業対象物の発見支援危険箇所の気づき支援目的地までのナビゲーション 2. 通常は見えないものを見えるようにできる建築物設計案の可視化放射線の可視化物の透明化 3. 現実世界と仮想世界 (3 次元 CAD データ等 ) の間の比較を容易にできる 13

14 物の透明化構造物内部の可視化配管の内部状態の可視化 14

15 拡張現実感の採用により可能になること 1. 現実世界における3 次元的な位置や方向を分かりやすく示すことができる作業対象物の発見支援危険箇所の気づき支援目的地までのナビゲーション 2. 通常は見えないものを見えるようにできる建築物設計案の可視化放射線の可視化物の透明化 3. 現実世界と仮想世界 (3 次元 CAD データ等 ) の間の比較を容易にできる現場と管理データの間の異なっている箇所の発見支援 15

16 現実世界と管理データとの比較データベース上の CAD 実世界の配管 16

17 拡張現実感を用いた解体実施支援システム 17

18 業監督解体作業を実施する際の問題点切断箇所のマーキング時どこ? 切るの作作業終了時正確な記録が面倒難しい作業の反映紙面からデータベースへの転載が面倒指示書 18

19 切断カメラ禁止箇業所監督小型パソコン所解体対象機器 ARを用いた解体情報参照支援重畳画像作カメラ切断箇カメラの映像 3 次元 CAD モデル 19

20 ARを用いた解体進捗記録支援作業開始前の解体対象の状態重畳画像解体対象の現状と 3 次元 CAD モデルとを比較し異なっている箇所を電子ペンで指示 20

21 動作例 21

22 拡張現実感を用いた解体準備支援システム 22

23 解体作業計画を立てる際の問題点足場グリーンハウス設置位置決定必要資材量の見積もり作業内容の伝達この場所に足場を置いてあの場所に手が届く? どのくらいの資材が必要? どうやって説明する? 23

24 AR を用いた解体作業計画立案支援グリーンハウスや足場の設置を現場で視覚的に検討可能 ( 作業手順書や作業用要領書の作成を支援 ) マーカ ( カメラ位置推定用 ) マーカ板マーカ板操作者解体作業現場カメラタブレット PC 三脚システム操作者タブレット PC 画面上に表示される映像 ( 足場の重畳表示 ) 24

25 動作例 25

26 環境計測認識技術拡張現実感等のアイデアは昔から存在重要なのはコンテンツ安価にContext awareにする技術が台頭環境計測技術 RGB-D カメラレーザスキャナ DTAM 環境認識技術画像からの物体認識点群からの物体認識 26

27 RGB-D(RGB-Depth) カメラ通常の赤緑青の色情報に加えて各画素の奥行情報をリアルタイムに取得 27

28 RGB-D カメラが安価に RGB-D カメラ自体は昔から入手可能但し高価 ( 数百万円 ) Microsoft Kinectの販売により安価に入手可能 ( 数万円程度 ) インタラクションの研究者が競って RGB-Dカメラを用いて研究移動車者に搭載することにより環境形状色を取得 28

29 RGB-D SLAM Real-time appearance-based SLAM for RGB-D sensor (I3S CNRS, France) 29

30 レーザスキャナによる環境点群の取得 2Dレーザスキャナカラーカメラ電動雲台計測点群例 30

31 GPU コンピューティング高性能 GPU の登場により計算能力が安価に画像処理で高性能 GPU が使えるようになったアルゴリズムの処理速度 > アルゴリズムの安定な実行に必要な処理速度リアルタイムで実行可能なアルゴリズムが増加 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping) カメラ 1 台でカメラ自身の位置方向の推測と環境の密な 3 次元点群の取得を実現 31

32 DTAM マーカレス & 非平面状 & 同時に形状計測カメラのみで 3 次元の形状情報をリアルタイムで計測 32 R. A. Newcombe, S. J. Lovegrove and A. J. Davison, Imperial College London, UK

33 画像や点群からの物体認識 33 Wonwoo Lee, Nohyoung Park, Woontack Woo : Gwangju Institute of Science and Technology, Korea

34 フリー & オープンソースのライブラリ PCL(Point Cloud Library) VTK (Visualization Tool Kit) PCL and ParaView Demonstration 34

35 モバイルデバイス iphone & ipad Google Glass 35 急速に普及 (iphone は 2007 年 6 月 ipad は 2010 年 4 月 ) Google Glassは来春には販売の予定試験的に専門家が用いるのと一般の人が大量に使い始めるのとは大きく違う

36 つまり技術が成熟してきた情報提示デバイスとしてiPadや超軽量 HMD 環境計測認識技術が新しい段階を迎えようとしている情報の取得更新のタイムサイクル環境モデリングの頻度詳細度中長期サイクルでは今までも行われてきたプラント設計時の設計情報設備保守経歴情報 => 準リアルタイム更新手作業のため抜け落ちの危険性点検時の現場映像 => 蓄積のみ ( つかえそうで使えない ) 36

37 これからの支援環境情報の取得更新が秒単位 + 状況理解が加わるプラント運転保守解体のやり方が大きく変わる可能性がある状況依存ガイダンス必要な時に必要な形で情報が提示されるデータベースを検索という意識は無くなる? 37

38 今後の展望日本ではエンターテインメントへの応用が主プラントの運転保守解体に本格的に利用しようとする動きが非常に少ない情報漏えいを恐れて ipad の利用を禁止しているプラントもある海外ではいくつかプロジェクトが動いている ManuVAR (EU-funded d project) Leonardo da Vinci Projects (EU-funded project) Metaio, Fraunhofer 等の企業研究機関日本はどうすべきか? 38

2008 年度下期未踏 IT 人材発掘育成事業採択案件評価書 1. 担当 PM 田中二郎 PM ( 筑波大学大学院システム情報工学研究科教授 ) 2. 採択者氏名チーフクリエータ : 矢口裕明 ( 東京大学大学院情報理工学系研究科創造情報学専攻博士課程三年次学生 ) コクリエータ : なし 3.

2008 年度下期未踏 IT 人材発掘育成事業採択案件評価書 1. 担当 PM 田中二郎 PM ( 筑波大学大学院システム情報工学研究科教授 ) 2. 採択者氏名チーフクリエータ : 矢口裕明 ( 東京大学大学院情報理工学系研究科創造情報学専攻博士課程三年次学生 ) コクリエータ : なし 3. 2008 年度下期未踏 IT 人材発掘育成事業採択案件評価書 1. 担当 PM 田中二郎 PM ( 筑波大学大学院システム情報工学研究科教授 ) 2. 採択者氏名チーフクリエータ : 矢口裕明 ( 東京大学大学院情報理工学系研究科創造情報学専攻博士課程三年次学生 ) コクリエータ : なし 3. プロジェクト管理組織株式会社オープンテクノロジーズ 4. 委託金支払額 3,000,000 円 5.