自動走行可能な自律制御運搬台車の機能安全の実証手順開発

文献情報

• 文献番号: 202123005A
• 報告書区分: 総括
• 研究課題名: 自動走行可能な自律制御運搬台車の機能安全の実証手順開発
• 課題番号: 19JA1005
• 研究年度: 令和3(2021)年度
• 研究代表者(所属機関): 澤田 浩之(株式会社アラキ製作所 営業統括部 企画開発グループ)
• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 労働安全衛生総合研究
• 研究開始年度: 令和1(2019)年度
• 研究終了予定年度: 令和3(2021)年度
• 研究費: 770,000円
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

　近年、急速に様々なフィールドに普及しつつある、AMRを始めとした、自動走行可能な自律制御装置等の導入に向けて、人と機械との安全な協働作業にあたっての安全基準を定める必要性が有る。本研究では、それらの装置の社会実装前のリスクアセスメント手法、実証試験プロトコルの開発を行う。

研究方法

　国内外規格を、自律(AI)制御装置の導入を前提に精査(ハード・ソフト両面の安全機能の要求水準を確認)し、安全関連システム及び動作に対するリスクアセスメントを実践。保護方策を織り込んだ試験装置を製作。試験内容は単純に自動走行中の試験装置が障害物を検知した際に安全に停止（又は回避）できるかを検証する。社内のテストコースで様々な条件を設けて確実に停止出来るかの実証試験を実施し、その方法と結果を報告する。
　既にリリースされている各メーカーの装置・システムには様々な特色が織り込まれているが、試験装置は最低限自律制御が可能な、LRF (Laser rangefinder)を使用したSLAM (Simultaneous Localization and Mapping)制御と、デプスカメラによる画像処理を使ったシステムを採用。安全機能については、身近な自動車産業の生産ラインに実装可能なレベルを目標とした。但し、自律生成される移動経路や自己位置推定のバラつきによる検証データへの影響を抑える為に、経路上に設置されたマーカーにて位置補正する機能を持たせた。また、自律（AI）制御の定義に計画時より様々な指摘を受けた為、レーザーセンサーによる物理的な障害物検知に加え、画像処理による人検出機能（試験装置進行方向の画像内に於いて、人を判別し移動ベクトルを考慮したデータを試験装置に与え、動作指令に反映させる）を持たせた。

結果と考察

　リスクアセスメント手法については、今回新たな手法の開発には至っていない。ISO 3691-4:2020の危険源リストからリスクアセスメント時に要求安全度水準の決定が出来る様に「危険源」の同定時に「測定ポイント」や「目標値」の設定、対応する規格の紐づけ等を織り込んだ手法を検討していたが、専門家や経験豊富な人材の支援が無ければリスク低減の妥当性を検証する事は困難で、危険源の同定漏れや保護方策に対するリスク低減の評価が不適切になりがちになる問題が露呈し更なる検討が必要となっている。前提条件や様々な情報をリスクアセスメント時点に準備する事で後の３ステップメソッドによる保護方策検討からの反復的なリスク低減プロセスを短縮出来たと共にリスクアセスメントを実践する者の能力差の影響を少なく出来るとも考えられるが、現在はMBD（Model-based design）が主流になている為、そちらとの紐づけが有効かと考えている。実証試験については、トライアル結果を踏まえて改善（特に環境や条件定義については最新技術のベンチマークが再度必要）が若干必要と思われるが、試験装置で採用した要素技術に対しては一定のプロトコルとして提案出来る。

結論

　実証試験のプロトコルとして、試験方法や評価基準の規定だけでなく、事前のリスクアセスメントが重要になります。装置の仕様・要件資料の準備や前提条件の整理の、規格・規定を確認する事で機能安全の要求水準が明確になり評価ポイントを絞り込む事が出来、妥当性の評価の正確性が向上すると考えられます。リスクアセスメント手法の開発については継続して検討していますが、特定の装置に限定し必要資料をセット化する事は有効な手段と考えます。

公開日・更新日

• 公開日: 2022-06-07
• 更新日: -

文献情報

• 文献番号: 202123005B
• 報告書区分: 総合
• 研究課題名: 自動走行可能な自律制御運搬台車の機能安全の実証手順開発
• 課題番号: 19JA1005
• 研究年度: 令和3(2021)年度
• 研究代表者(所属機関): 澤田 浩之(株式会社アラキ製作所 営業統括部 企画開発グループ)
• 研究区分: 厚生労働科学研究費補助金 健康安全確保総合研究分野 労働安全衛生総合研究
• 研究開始年度: 令和1(2019)年度
• 研究終了予定年度: 令和3(2021)年度
• 研究者交替、所属機関変更: -

研究報告書（概要版）

研究目的

近年のセンシング技術、人工知能（AI）やGPS（Global Positioning System）技術の能力向上により、急速に生産工場、物流倉庫、建設現場、農作業等の様々な産業現場に、AMR（Autonomous Mobile Robot）を基板とした、自動走行可能な自律（AI）制御産業機械等が、特にLRF（Laser rangefinder）やデプスカメラ（Deth Sensing Camera）などの進歩とROS（Robot Operating System）を初めとしたソフトウェアプラットフォームの普及により開発・導入が進んでいる。こうした技術革新が進む上で、人と機械との安全な協働作業にあたっての安全基準を改めて定める必要がある。本研究では、それらの装置の社会実装前のリスクアセスメント手法と実証試験プロトコルの開発を目的とした。

研究方法

初めに現在の国内外規格を、自律制御装置の設計・開発・製作から導入を前提に精査し、最新技術動向や環境、客先ニーズに照らし合わせてリスクアセスメントを実践し、試験装置の構想を検討。現在導入が進められている各メーカーの装置・システムには様々な機能が織り込まれているが、試験装置は最低限自律制御が可能な、LRF (Laser rangefinder)を使用したSLAM（Simultaneous Localization and Mapping）制御と、デプスカメラ（Deth Sensing Camera）による画像処理を使ったシステムを採用。安全機能については、弊社製作設備の導入実績の多い自動車産業の生産ラインに実装可能なレベルとし、弊社工場内通路にて実証試験を行う前提で設計・開発を実施。リスクアセスメントによる安全関連システム及び動作に対する保護方策を織り込んだ試験装置を製作し実証試験を実施。試験内容は自動走行中の装置が障害物を検知した際に安全に停止（又は回避）できるかを検証。試験コースに様々な条件を設けて確実に停止出来るかの実証試験を実施し、その方法と結果を記録。但し、研究計画時や実証試験段階に於いて、自律（AI）制御の定義や試験結果の妥当性に様々な指摘を受けた事に対して、自律生成される移動経路や自己位置推定のバラつきによる検証データへの影響を抑える為に、経路上に設置されたマーカーにて位置補正する機能を持たせ、カメラの撮像を画像処理による人体検出機能（試験装置進行方向の画像内に於いて、人を判別し移動ベクトルを考慮したデータを試験装置に与え、動作指令に反映させる）を持たせるなどの改善を並行して行った。

結果と考察

リスクアセスメント手法については、今回新たな手法の開発に至っていない。ISO 3691-4:2020の危険源リストからリスクアセスメント時に要求安全度水準の決定が出来る様に「危険源」の同定時に「測定ポイント」や「目標値」の設定、対応する規格の紐づけ等を織り込んだ手法を検討していたが、専門家や経験豊富な人材の支援が無ければリスク低減の妥当性を検証する事は困難で、危険源の同定漏れや保護方策に対するリスク低減の評価が不適切になりがちになる問題が露呈し更なる検討が必要となっている。前提条件や様々な情報をリスクアセスメント時点に準備する事で後の３ステップメソッドによる保護方策検討からの反復的なリスク低減プロセスを短縮出来たと共にリスクアセスメントを実践する者の能力差の影響を少なく出来るとも考えられるが、現在はMBD（Model-based design）が主流になている為、そちらとの紐づけが有効かと考えている。特に、設計・開発時点ではガイドライン等多く発行されている資料通り、基本的なJIS B 9700 (ISO 12100) 及び、JIS B 9705-1 (ISO 13849-1) の組み合わせによるリスクアセスメント手順及びリスク低減のための方法論が適用されるべきだが、この時点で技術者が「使用上の情報の提供」によりリスク低減とした残留リスクの許容判断が導入決定者・使用者の段階で変わってくる。実証試験については、試験結果を踏まえて改善（特に環境や条件定義については最新技術のベンチマークが再度必要）が必要と思われるが、試験装置で採用した要素技術に対しては一定のプロトコルとして簡単にまとめた資料が作成出来た。

結論

様々なタイプの装置が有り、実際に試験を行った結果を積み上げて行くしか無いと考えますが、資料のまとめ中に発行された「令和２年度 厚生労働省委託　技術革新に対応した機械設備の安全対策の推進事業 報告書」に記載されている８パターンの実証試験プロトコル作成例の一つに丁度合致する実証試験が出来ました。実証試験の前提として、リスクアセスメントが重要になる事は明白ですので、手法開発については継続して取り組んで行きます。

公開日・更新日

• 公開日: 2023-02-10
• 更新日: -

行政効果報告

• 文献番号: 202123005C

成果

• 専門的・学術的観点からの成果: 本研究にて、試験装置を設計・製作し実証試験まで行う事で、LiDARでのSLAM制御時の問題点（位置精度や経路の誤差）や、安全機能の盲点（運行上必要に応じて設定される死角）、障害物検知の正確性など、多くの要素技術について検証する事が出来ました。勿論、各メーカーが発表しているAMRは様々な高度な技術で制御され、保護方策も取られています。但し、機能の詳細については情報収集が難しく自律移動時の判断結果を導入前に検証する事は難しい。同条件での実証試験と結果の提示が望まれます。
• 臨床的観点からの成果: リスクアセスメントは、既に提案されているガイドラインを基に、設計・製作段階から導入を検討する管理部署、実際に運用する現場まで一貫して実践する事で、各パートの携わる人の経験値や安全機能に対する知見のレベル差から、危険源の同定、リスクの見積り、評価に認識差が出る事が浮き彫りになり、例として、メーカー（設計・製作者）が「使用上の情報の提供」にて許容範囲と評価したリスクが必ずしも現場では許容出来ない事が確認出来た。その認識差を少なくするための、前提として必要な情報提示の必要性を提案した
• ガイドライン等の開発: 新たなリスクアセスメント手法の開発には至っていないが、実際に設計段階からリスクアセスメントを実践した結果、前以って必要な情報や各パートでの課題を確認する事ができたので、それらのまとめと定形的な参考資料作成を継続し提案をしたい。実証試験プロトコルについては、試験を実際に行い、データ収集する所まで完了し報告出来ました。
• その他行政的観点からの成果: 本研究では対象として取り上げていませんが、どのパートのリスクアセスメントでも課題とされる安全機能に、移動体の「非常停止」機能が有ります。緊急時、又はメンテナンス時に移動中の装置を人が任意に安全に停止させ、且つ不用意に再起動しない保護方策は、発表されている装置の殆どが物理的なボタンが決して押し易いとは言えない位置に設置されています。本研究では、遠隔非常停止システムの検証も同時に行い、メーカーと今後の課題について協議、そのシステムの社会実装に向けての取り組みに貢献得来ました。
• その他のインパクト: 試験装置及び試験内容と実装した障害物検知システムについては、弊社HPへの掲載及び要素技術として特許出願の予定をしています。また、弊社を訪問されるユーザー様より、今回の実証試験内容及び障害物検知システムについては、他の協働システムに於いても転用可能との評価を頂きました。

発表件数

• 原著論文（和文）: 0件
• 原著論文（英文等）: 0件
• その他論文(和文): 0件
• その他論文(英文等): 0件
• 学会発表(国内学会): 0件
• 学会発表(国際学会等): 0件
• その他成果(特許の出願): 0件
• その他成果(特許の取得): 0件
• その他成果(施策への反映): 0件
• その他成果(普及・啓発活動): 0件

公開日・更新日

• 公開日: 2022-06-09
• 更新日: 2024-06-06

収支報告書

• 文献番号: 202123005Z
• 報告年月日: 2022年05月27日

収入

• (1)補助金交付額: 1,000,000円
• (2)補助金確定額: 1,000,000円
• 差引額 [(1)-(2)]: 0円

支出

研究費 (内訳)	直接研究費	物品費	72,595円
		人件費・謝金	0円
		旅費	0円
		その他	697,405円
	間接経費		230,000円
	合計		1,000,000円

備考

• 備考: -

公開日・更新日

• 公開日: 2022-06-10
• 更新日: -