JP2005020669A - 災害対策支援ロボット、災害対策支援システムおよび災害対策支援システム構築方法 - Google Patents
災害対策支援ロボット、災害対策支援システムおよび災害対策支援システム構築方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】被災後に直ちに被災地で通信ネットワークを構築し、通信ネットワークの確保・災害についての情報収集を実現するための災害対策支援ロボット、災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法を提供する。
【解決手段】災害対策支援ロボット１００を複数箇所に配置して通信ネットワークを構築する災害対策支援システムであって、１の災害対策支援ロボット１００が存在通知コマンドを無線装置により送信し、存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボット１００が存在を認識し、以下同様に他の災害対策支援ロボット１００が存在通知コマンドを送受信して多数の災害対策支援ロボット１００間でリンクを確立し、全ての災害対策支援ロボット１００が存在通知コマンドを送信した後で通信ネットワークを確立することを特徴とする災害対策支援システムとした。
【選択図】 図１
【解決手段】災害対策支援ロボット１００を複数箇所に配置して通信ネットワークを構築する災害対策支援システムであって、１の災害対策支援ロボット１００が存在通知コマンドを無線装置により送信し、存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボット１００が存在を認識し、以下同様に他の災害対策支援ロボット１００が存在通知コマンドを送受信して多数の災害対策支援ロボット１００間でリンクを確立し、全ての災害対策支援ロボット１００が存在通知コマンドを送信した後で通信ネットワークを確立することを特徴とする災害対策支援システムとした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、災害発生後直ちに通信ネットワークを確保して、各種情報の収集・緊急連絡網の整備を可能とする災害対策支援ロボット、災害対策支援システムおよび災害対策システム構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本は世界的にも有数の地震多発国である。そこで、地震対策については世界的な技術水準を有している。例えば、建築物は厳しい耐震基準をクリアして建築され、地震が発生しても建築物の倒壊は極力防止される。この耐震基準は起きた地震に対処するものであるが、これ以外にも、地震発生前の予防処置について、また、地震発生後の二次災害防止対策についても研究・開発が鋭意行われている。
現在進められている研究・開発例として、例えば、予防処置としては気象庁等におる地震予知が、また、二次災害防止対策例として地震発生時に迅速に新幹線を停止させる“ゆれだす”などが、鋭意研究開発されている。
このようにあらゆる視点からアプローチが行われている。
【０００３】
さて、地震などの発生規模・地域・時間を正確に予測することは難しい。
地震のような災害はいかに予防措置を講じても現在の技術では災害を「ゼロ」にすることは不可能である。
近年では「東海沖地震」「東南海地震」「南海地震」の発生予想が地震研究の専門家などによって発表され、当該地区の自治体や住民は大きな不安を抱えている。不幸にして災害に見舞われた場合にいかに被災後の二次災害を防止するか、またいかに復興を早くするかが重要な課題になっている。
【０００４】
仮に予想を超えるような地震が発生した場合、災害は広範囲にわたって被害規模が大きくなることがある。この原因の一つとして、ガス・電気に起因する火災が挙げられる。
被災地において、ガス漏れによりガス爆発や火災が発生した場合、また、一部で漏電により火災が発生した場合、さらに被害が拡大する二次災害となる。このような二次災害が発生した場合、いわゆるライフラインの停止により復興作業が長期化し、支障を来すこととなる。
【０００５】
このため、当然のことながら災害時には直ちにガスや電気の供給を停止して二次災害の発生を防止し、生活の要であって供給再開が一刻も早く望まれるガス・電気の復興に向けて全力で作業に当たることとなる。
【０００６】
そこで二次災害を予防する仕組みが必要であるが、このような仕組みは現状では全く存在しなかった。例えば、メタルケーブルや光ファイバーケーブルなどの専用線を用いて定点監視し、情報の収集を行うシステムを電話会社や電力会社が運用しているが、電話回線や電力系統設置箇所という特定地域に限定されたものであり、どこで発生するかわからない災害に対する災害後の二次災害の防止や早期復興を支援するシステムの研究開発は行われていないのが現状である。
【０００７】
このように被災後の二次災害発生防止を目的とする先行技術は見あたらないが、災害に対処する先行技術の一例としては、災害予知に係るものが特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載された先行技術では、地滑り、土石流、雪崩などの災害危険地域に物理量を計測するセンサ、および、無線による通信ネットワークを含むシステムを予め構築し、物理量に基づいて災害を予知するというものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−６７７８号公報（段落番号０００５〜００１５，図１〜図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したが、従来技術や特許文献１に記載したシステムは予め災害の発生が予想されている特定地域や特定設備に前もって構築するシステムであり、このようなシステムが構築されていない地域や設備に災害が発生した場合には対処できないという問題があった。
【００１０】
また、いつどこで発生するかわからない災害に対してある特定地域・特定設備に限っての監視は効率的でなく、これを日本全国くまなく行き渡らせることは設備費用を考えても現実的でないという問題があった。
【００１１】
さらにまた、予め構築されたシステムの場合、災害により、例えば中継器が破損したような場合、システムの復旧に手間取り、情報の収集が困難になるというおそれもあった。適切な情報が収集できない場合、適切な対策が取れず初動対策が遅れて二次災害を防止できない事態が発生するという問題があった。
【００１２】
そこで、上記した問題を解決するため、本発明の目的は、被災後に直ちに被災地で通信ネットワークを構築し、通信ネットワークの確保・災害についての情報収集を実現するための災害対策支援ロボット、災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の災害対策支援ロボットは
送受信アンテナと、
送受信アンテナに接続される無線装置と、
無線装置に接続される信号処理部と、
を備える災害対策支援ロボットであって、
信号処理部は、
無線装置による通信処理を行う通信処理エンジンと、
通信ネットワークの構築処理を行うネットワーク構築エンジンと、
を有し、ネットワーク構築エンジンは無線送信範囲内にある他の災害対策支援ロボットとリンクし、通信処理エンジンが他のリンク済みの災害対策支援ロボットとルーティングしつつデータを送受信することを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、上記の災害対策支援ロボットは、
外界の状況を検知するセンサを備え、
信号処理部のセンサデータ処理エンジンがセンサデータを処理し、通信処理エンジンがセンサデータを所定形式に変換して送信することを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、上記の災害対策支援ロボットは、
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）データを受信するＧＰＳアンテナを備え、
信号処理部のＧＰＳデータ処理エンジンがＧＰＳデータを処理し、通信処理エンジンがＧＰＳデータを所定形式に変換して送信することを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記の災害対策支援ロボットは、
太陽光を受光するソーラパネルと、
ソーラパネルが発電した電力を受電し、充電用に調整した電力を出力する充電回路と、
充電回路から出力される電力により充電する電池と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の災害対策支援システムは、
上記の災害対策支援ロボットを複数箇所に配置して通信ネットワークを構築する災害対策支援システムであって、
１の災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを無線装置により送信し、
存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボットが存在を認識し、
以下同様に他の災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを送受信して多数の災害対策支援ロボット間でリンクを確立し、
全ての災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを送信した後で通信ネットワークを確立することを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記の災害対策支援システムは、
確立された通信ネットワークに対し、新たに他の通信装置が存在通知コマンドを送信した場合、存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボットが存在確認コマンドを送信し、他の通信装置と通信可能となるように通信ネットワークが更新されることを特徴とする。
【００１９】
さらに、上記の災害対策支援システムは、
前記通信装置は、据置型のコンピュータ、携帯型のデータ伝送装置、四足歩行型の探索犬ロボット、自走式の無人探索車であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の災害対策支援システム構築方法は、
災害発生箇所にて多数の災害対策支援ロボットを地上に配置することで、または、空中から投下散布することで多数箇所に分散配置し、災害対策支援ロボットが自律的に通信範囲内の他の災害対策支援ロボットとリンクを確立してネットワークを構築することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
図１は本形態の災害対策支援ロボットの説明図、図２は本形態の災害対策支援ロボットの回路ブロック図である。
この災害対策支援ロボット１００は、外観上では略球体に形成され、図１で示すように、多数（図１では六面とした）の入出力部１０を備えている。これは送受信範囲を広げるためである。
この災害対策支援ロボット１００は、図２で示すような回路ブロック構成を有し、多数（本形態では６個としたが数は限定されない）の入出力部１０と、充電装置２０と、電池３０と、無線装置４０と、信号処理部５０とを備えている。
【００２２】
入出力部１０は、詳しくはソーラパネル１１と、送受信アンテナ１２と、センサ１３と、ＧＰＳアンテナ１４と、が設けられている。
信号処理部５０は、具体的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、内部処理プログラムとしてセンサデータ処理エンジン５１と、ＧＰＳデータ処理エンジン５２と、ネットワーク構築エンジン５３と、通信処理エンジン５４とを備えている。
【００２３】
続いて、各部の機能について説明する。
ソーラパネル１１は、入出力部１０内に設けられ、太陽光を受光して発電し、電力を出力する。
充電装置２０は、発電電力を受電し、充電用に電圧・電流を調整して出力する。充電装置２０は、電圧・電流の変動を吸収して一定電圧・電流とした電気を出力する、いわばレギュレータとして機能したり、また、過充電防止のため充電終了後に電力の供給を停止させるように機能する。このような充電装置２０の出力電力により電池３０が充電される。電池３０は、無線装置４０、信号処理部５０へ安定して電力を供給する。
なお、電池３０は各種形態が可能であり、例えば、本形態のソーラ電源以外に、長期間使用可能な電池による電源、コンデンサによる電源としても良い。また、これら複数の電源を組み合わせたハイブリッド型電源としてもよい。
【００２４】
送受信アンテナ１２は、入出力部１０内に設けられたアンテナであって、無線装置４０と接続されている。無線装置４０はデータの送受信に用いられる。信号処理部５０の通信処理エンジン５４から無線装置４０へデータが伝送された場合、データを変調し、所定電力に増幅して無線信号に変換し、送受信アンテナ１２から送信する。また、送受信アンテナ１２が受信した無線信号は無線装置４０に入力され、無線信号を復調してデータに変換し、信号処理部５０へ伝送し、通信処理エンジン５４がデータを処理する。無線信号は、例えば、４３０ＭＨｚ帯特定小電力無線信号などが使用される。
【００２５】
センサ１３は、入出力部１０内に設けられて信号処理部５０と接続されている。このセンサ１３は、外界の状況を検知する機能を有し、例えば、被災地での二次災害の発生が検知できるような各種のセンサである。
例えば、温度センサ、熱センサ、炎センサなどを用いて火災の発生を検知するようにしてもよい。
また、ガス臭気センサとしてガス漏れを発見するようにしても良い。
さらにまた、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の画像センサとして画像により二次災害の発生を視覚的に検知するようにしても良い。
さらにまた、マイク等の音声センサにより二次災害の発生を聴覚的に検知するようにしても良い。
【００２６】
センサ１３からの出力が温度・熱・炎・映像・音声等の物理量を表すアナログ波形のセンサ信号の場合、図示しないＡ／Ｄ変換部を介してデジタル波形のセンサデータに変換され、信号処理部５０のセンサデータ処理エンジン５１がセンサデータを処理して、例えば数値等で表されたセンサデータを生成する。
なお、センサはこれ以外にも各種のセンサを搭載することができ、あらゆる種類のセンサを搭載して汎用型としたり、またはセンサを適宜変更する用途限定型としても良い。
【００２７】
ＧＰＳアンテナ１４は、入出力部１０内に設けられて信号処理部５０と接続されている。ＧＰＳアンテナ１４は、ＧＰＳデータを検出する機能を有しており、信号処理部５０のＧＰＳデータ処理エンジン５２がＧＰＳデータを処理し、位置を表す位置データを生成する。
【００２８】
信号処理部５０は、センサデータ処理エンジン５１が生成したセンサデータ、および、ＧＰＳデータ処理エンジン５２が生成した位置データを、通信処理エンジン５４が受け取り、通信に適したデータに変換（例えば、パケットデータ分割等）した上で、無線装置４０へ送信する。
さらに後述するが、ネットワーク構築エンジン５３は無線送信範囲内にある他の災害対策支援ロボット１００とリンクする。
また、通信処理エンジン５４はリンクした他の災害対策支援ロボット１００とルーティングしつつデータを送受信・転送する通信制御も行う。
【００２９】
なお、災害対策支援ロボット１００はランダムに散布、配置されるため、筐体は完全分解型または部分分解型の材料、例えば、生分解性プラスチックなどを使用することで分解消滅する構成を採用しても良い。これにより、回収しないでも土に還るため、地球環境に負荷を与えることはない。
また、災害対策支援ロボット１００の筐体は金属・樹脂で構成してもよい。このような場合でもＧＰＳにより災害対策支援ロボット１００の位置がわかるため回収が可能であり、地球環境に負荷をかけるような事態を回避する。
【００３０】
続いてこのような災害対策支援ロボットを用いる災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法について図を参照しつつ説明する。図３，図４は災害対策支援システム構築方法の具体例を説明する説明図である。
災害対策支援ロボット１００は持ち運びを容易にするため、小型・軽量に構成されている。このため、多数の災害対策支援ロボット１００を取り扱う場合でも、総容積・総重量は大きくならないように配慮されている。
【００３１】
このような多数の災害対策支援ロボット１００を配置する場合、例えば、図３で示すようにヘリコプター２００により上空から散布して被災地の地上に配置しても良い。このため、災害対策支援ロボット１００は空中から落下しても壊れないように耐衝撃性を向上させて構成されている。
または、複数の人間が災害対策支援ロボット１００を歩きながら手置きで、または車から散布するなどして地上に適正間隔で配置するようにしても良い。この場合、配置間隔等を厳密に考慮する必要はなく、おおよその配置間隔で良い。このようにして配置された災害対策支援ロボット１００は、図４で示すように地表面に適正間隔を保ちつつ、ランダムに分布配置される。図４ではＡ〜Ｎの地点に分布している。以下、単にロボットＡ〜ロボットＮとして説明する。
【００３２】
続いて、通信ネットワーク構築について図を参照しつつ説明する。図５〜図１１は、ネットワーク構築を説明する説明図である。このようなネットワーク構築処理はネットワーク構築エンジン５３により行われる。ここに述べるネットワーク構築は一例であり、他のネットワーク構築法を採用しても良いことはいうまでもない。なお、説明の簡略化のためロボットＡ〜ロボットＦのみに限定して説明する。
ロボットの散布・配布後しばらくして、ロボットＡ〜ロボットＦが起動し、ネットワーク構築エンジン５３が動作する。この起動であるが、例えば、散布時の衝撃を検知してスイッチを入れたり、または、配布時に作業員がスイッチを入れるなどして、各ロボットＡ〜Ｆはランダムな期間を経て動作を開始する。
【００３３】
まず、図５で示すように、最初にロボットＡが起動したとし、ロボットＡが送信元Ａであるというデータを含む存在通知コマンドを無線で送信する（以下、マルチキャストするという）。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＢ，Ｃはそれぞれ存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＢ，Ｃは、ロボットＡの存在通知コマンドを受信してロボットＡが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３４】
以下、時間を異ならせて他のロボットＢ〜Ｆが起動し、存在通知コマンドを送信していく。
続いて図６で示すように、ロボットＢが起動したとし、ロボットＢが送信元Ｂであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＡ，Ｃ，Ｅはそれぞれ存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＡ，Ｅは、ロボットＢの存在通知コマンドを受けてロボットＢが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
ロボットＣは、ロボットＢの存在通知コマンドを受けて先のロボットＡに続いてロボットＢが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３５】
続いて図７で示すように、ロボットＣが起動したとし、ロボットＣが送信元Ｃであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＡ，Ｂ，Ｄ，Ｆはそれぞれ存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＤ，Ｆは、ロボットＣの存在通知コマンドを受けてロボットＣが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
ロボットＡは、存在通知コマンドを受けて先のロボットＢに続きロボットＣが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
ロボットＢは、存在通知コマンドを受けて先のロボットＡに続きロボットＣが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３６】
続いて図８で示すように、ロボットＥが起動したとし、ロボットＥが送信元Ｅであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＢは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＢは、存在通知コマンドを受けて先のロボットＡ，Ｃに続きロボットＥが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３７】
続いて図９で示すように、ロボットＦが起動したとし、ロボットＦが送信元Ｆであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるＣは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＣは存在通知コマンドを受けて先のロボットＡ，Ｂに続きロボットＦが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３８】
続いて図１０で示すように、ロボットＤが起動したとし、ロボットＤが送信元Ｄであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＣは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＣは存在通知コマンドを受けて先のロボットＡ，Ｂ，Ｆに続きロボットＤが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３９】
結果、図１１で示すような通信ネットワークが構築されるものとする。
ロボットＡは、ロボットＢ，Ｃとリンクする。
ロボットＢは、ロボットＡ，Ｃ，Ｅとリンクする。
ロボットＣは、ロボットＡ，Ｂ，Ｄ，Ｆとリンクする。
ロボットＤは、ロボットＣとリンクする。
ロボットＥは、ロボットＢとリンクする。
ロボットＦは、ロボットＣとリンクする。
【００４０】
続いて、このようにして構築された通信ネットワークに新たに他の通信装置を接続する場合について説明する。図１２，図１３は確立された通信ネットワークへの通信装置の追加接続を説明する説明図である。このような追加接続処理はネットワーク構築エンジン５３により行われる。
確立された通信ネットワークに対し、新たに他の通信装置（災害対策支援ロボットに加え、後述する各種装置を含む）が存在通知コマンドを送信した場合、存在通知コマンドを受信した災害対策支援ロボットが存在確認コマンドを送信し、他の通信装置と通信可能となるように通信ネットワークが更新される。
【００４１】
例えば、災害対策センター側に監視用のコンピュータ３００（以下ロボットＯとして説明する）を設置し、このロボットＯが接続を確立する。
ロボットＯが送信元Ｏであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＡは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＡは存在通知コマンドを受けて先のロボットＢ，Ｃに加えてロボットＯが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。さらに、ロボットＡが送信元Ａであるというデータを含む存在確認コマンドをマルチキャストする。
ロボットＯは存在確認コマンドを受けてロボットＡが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
なお、ロボットＢ，Ｃは存在確認コマンドを受けてもロボットＡの存在は登録済みであり、そのまま存在確認コマンドを無視する。
【００４２】
続いて、ロボットＯが各ロボットへデータ通信する最適経路の発見を行う方式について説明する。この処理はネットワーク構築エンジン５３により行われる。まず、ロボットＯは、ロボットＯが起点である経路データを含む経路探索コマンドをマルチキャストする。
ロボットＡは経路探索コマンドを受信し、Ｏ→Ａという経路を通過したことを示す経路データを生成付加し、経路探索コマンドをマルチキャストする。
以下同様に各ロボットはマルチキャストされた経路探索コマンドを受信したとき、自らの経路を経たことを示す経路データを付加して経路探索コマンドをマルチキャストする。
【００４３】
ロボットＢが経路探索コマンドを受信する。
ロボットＢは、Ｏ→Ａ→Ｂという経路を通過したことを示す経路データを生成付加し、経路探索コマンドをマルチキャストする。
ロボットＥが経路探索コマンドを受信する。
ロボットＥは、Ｏ→Ａ→Ｂ→Ｅという経路を通過したことを示す経路データを生成付加する。なお、ロボットＥは、ロボットＢ以外にはリンクされていないことが登録されているため、経路探索コマンドの発信を行わない。
【００４４】
この場合、多数の経路選択が可能であり、ロボットＥは多数の経路データを取得する。
例えば、ロボットＯからロボットＥまでの経路Ｏ→Ａ→Ｂ→Ｅは最短経路であるが、例えば、Ｏ→Ａ→Ｃ→Ｂ→Ｅという経路を経てロボットＥに到達したり、または、Ｏ→Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａ→Ｂ→ＥというようにＡ，Ｂ，Ｃ間を巡回するような経路も取りうる。そこで、最も通過ロボットが少ない経路を最短経路とし、他を参考経路として登録する。なお、経路探索は所定期間経過後に終了し、あまりに長い経路を除去する。また、一個のロボットが発信する情報がどこまでリレーされていくかはフィルタ値によって予め制御することも可能であり、これによっても長い経路を除去することが可能である。
【００４５】
このようにして各ロボットでは、（１）接続ロボット情報（２）最短経路情報（３）参考経路情報を取得し、これら（１）〜（３）のデータを含む通知データを生成する。
各ノードのロボットは、このような通知データをロボットＯ（監視用のコンピュータ３００）へ送信する。具体的には、最短経路と反対の経路（例えばロボットＥからロボットＯまでならばＥ→Ｂ→Ａ→Ｏである。）を経るように通知データをマルチキャストする。各ロボットは経路データを見て、自らの情報が含まれていない場合には受信しても応答しないように設定する。最終的に、ロボットＯ（監視用のコンピュータ３００）は図１３で示すような（１）接続ロボット情報（２）最短経路情報（３）参考経路情報を登録する。
これにより、無駄な電力消費や他の経路へ転送されることなく、監視用のコンピュータ３００が各ロボットからの通知データを取得し、以後の通信ネットワークを用いる通信に利用することとなる。
このようにして通信ネットワークである災害対策支援システムが確立される。
【００４６】
続いて、このような災害対策支援システムを用いる災害対策支援について説明する。
図１４は災害対策支援システムを用いる災害対策支援を説明する説明図である。
例えば、監視用のコンピュータ３００からセンサ駆動コマンドを送信し、先に説明したセンサ１３が検知しているデータを出力させる。
例えば、ガスセンサならば有毒ガスの有無・酸素不足等が検出され、これらデータに基づいて人体に悪影響がない環境であるか否かが判定される。
【００４７】
そして、このようなセンサ１３による検出の結果、人体に悪影響がない環境であると判明した場合は、作業員がデータ伝送装置４００を携帯しつつ、被災地を探索することとなる。データ伝送装置４００は各種データの送受信が可能であり、例えば、音声データ、映像データ、文字データ、センサが検出したセンサデータ、等を送受信できる。そして、データ伝送装置４００は何れかのロボットと接続して送受信を行うこととなる。
【００４８】
例えばデータ伝送装置４００がロボットＥに近いような場合、データ伝送装置４００はロボットＥを介して監視用のコンピュータ３００とデータを送受信することとなるが、ロボットＥからロボットＯまでの最短経路がすでにロボットＯ，Ｅに登録されているため、転送先としてロボットＯを指定すれば、最短経路を経てロボットＯへ送受信することが可能となる。また、作業員が移動して他のロボットへ接続が変更されたとしても同様に最短経路を読み出してコンピュータ３００と送受信できる。この場合の各ロボットはルータのようにも機能する。
【００４９】
一方、センサによる検出の結果、人体に悪影響を及ぼす環境であると判明した場合は、例えば、探索犬ロボット５００が放たれる。探索犬ロボット５００は四足歩行により、障害等を乗り越えて、自在に動き回ることができる。例えば、探索犬ロボット５００は、図示しないがマイク、撮像装置、センサ等を内蔵している。探索犬ロボット５００は、各種データの送受信が可能であり、例えば、監視用のコンピュータ３００から送信される各種のコマンドに応じて音声データ、映像データ、文字データ、センサが検出したセンサデータ、等を送受信できる。そして、探索犬ロボット５００は何れかのロボットと接続して送受信を行うこととなる。
例えば探索犬ロボット５００がロボットＦに近いような場合、ロボットＦを介してデータを送受信することとなるが、ロボットＦからロボットＯ（コンピュータ３００）までの最短経路がすでに登録されているため、転送先としてロボットＯを指定すれば、最短経路を経てロボットＯ（コンピュータ３００）へ送信する。この場合も、各ロボットはルータのように機能する。
【００５０】
さらに、人体に悪影響を及ぼす環境下では、例えば、無人探索車６００が出動する。無人探索車６００はキャタピラーにより、障害等を乗り越えて、自在に動き回ることができ、図示しないがマイク、撮像装置、センサ等を内蔵している。無人探索車６００は、各種データの送受信が可能であり、例えば、コンピュータ３００から送信される各種のコマンドやデータを受信し、音声データ、映像データ、文字データ、センサが検出したセンサデータ、等を送信できる。そして、無人探索車６００は何れかのロボットと接続して送受信を行うこととなる。
【００５１】
この場合、例えば無人探索車６００がロボットＣに近いような場合、ロボットＣを介してデータを送受信することとなるが、ロボットＣからロボットＯ（コンピュータ３００）までの最短経路がすでに登録されているため、転送先としてロボットＯを指定すれば、最短経路を経てロボットＯ（コンピュータ３００）へ送信する。なお、ロボットＤへも送信されるが、ロボットＣで送信を破棄するようにして、不要なデータ送信を抑制し輻輳の発生を抑えるようにしても良い。
【００５２】
このような災害対策支援システムは多数のロボットによりその場でできるアドホックなネットワークであり、ロボットが何らかの原因で移動・消滅した場合や、追加的にロボットを配置してネットワークを拡大したような場合にも対応でき、ダイナミック（動的）であって自己組織化を実現可能なネットワークとすることができる。
また、多数ロボットを経由するマルチホップ通信が可能である。
さらにまた、災害対策支援システムは１００マルチホップ程度接続可能として１０キロのネットワークが構築可能であるが、インターネット接続可能として更に広域なネットワークとなるようなシステムとしてもよい。この場合、ＴＣＰ／ＩＰやＢｌｕｅｔｏｏｔｈというように汎用の通信プロトコルを採用して、インターネット等既存の回線に容易に接続できるようにしてもよい。
さらにまた、ＩＰ電話などを採用して緊急連絡網となる電話線を構築することも可能であり、１１０番・１１９番など緊急通報システムの通信インフラとして補間追加しても良い。
【００５３】
以上説明した災害対策支援システムは、
（１）地震・雷害・水害等の自然災害・人災に拘わらず適用可能であり、ガスや電力の供給を再開したときに起きるガス漏れ・漏電などを発見し、二次災害の防止・早期復興の支援に寄与する。
（２）また、人がいなくても二次災害の発生を検知し、位置情報と検出情報を緊急情報として送信し、ピンポイント探索による迅速な対応が可能となる。これに加えて、作業員が出向いてガス配管システムや電力系統システムに直接センサを配置して情報をセンサにより収集しても良い。
（３）さらにまた、小型・軽量として散布可能なロボットとし、ソーラ電力の利用により長期間動作が可能である。また、保管に場所を取らず、各県市町村のような地方公共団体、または、担当省庁が管理可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、被災後に直ちに被災地で通信ネットワークを構築し、通信ネットワークの確保・災害についての情報収集を実現するための災害対策支援ロボット、災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態の災害対策支援ロボットの説明図である。
【図２】本形態の災害対策支援ロボットの回路ブロック図である。
【図３】災害対策支援システム構築方法の具体例を説明する説明図である。
【図４】災害対策支援システム構築方法の具体例を説明する説明図である。
【図５】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図６】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図７】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図８】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図９】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図１０】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図１１】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図１２】確立された通信ネットワークへの通信装置の追加接続を説明する説明図である。
【図１３】確立された通信ネットワークへの通信装置の追加接続を説明する説明図である。
【図１４】災害対策支援システムを用いる災害対策支援を説明する説明図である。
【符号の説明】
１００：災害対策支援ロボット
１０：入出力部
１１：ソーラパネル
１２：送受信アンテナ
１３：センサ
１４：ＧＰＳアンテナ
２０：充電装置
３０：電池
４０：無線装置
５０：信号処理部
５１：センサデータ処理エンジン
５２：ＧＰＳデータ処理エンジン
５３：ネットワーク構築エンジン
５４：通信処理エンジン
２００：ヘリコプター
３００：コンピュータ
４００：データ伝送装置
５００：探索犬ロボット
６００：無人探索車
【発明の属する技術分野】
本発明は、災害発生後直ちに通信ネットワークを確保して、各種情報の収集・緊急連絡網の整備を可能とする災害対策支援ロボット、災害対策支援システムおよび災害対策システム構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
日本は世界的にも有数の地震多発国である。そこで、地震対策については世界的な技術水準を有している。例えば、建築物は厳しい耐震基準をクリアして建築され、地震が発生しても建築物の倒壊は極力防止される。この耐震基準は起きた地震に対処するものであるが、これ以外にも、地震発生前の予防処置について、また、地震発生後の二次災害防止対策についても研究・開発が鋭意行われている。
現在進められている研究・開発例として、例えば、予防処置としては気象庁等におる地震予知が、また、二次災害防止対策例として地震発生時に迅速に新幹線を停止させる“ゆれだす”などが、鋭意研究開発されている。
このようにあらゆる視点からアプローチが行われている。
【０００３】
さて、地震などの発生規模・地域・時間を正確に予測することは難しい。
地震のような災害はいかに予防措置を講じても現在の技術では災害を「ゼロ」にすることは不可能である。
近年では「東海沖地震」「東南海地震」「南海地震」の発生予想が地震研究の専門家などによって発表され、当該地区の自治体や住民は大きな不安を抱えている。不幸にして災害に見舞われた場合にいかに被災後の二次災害を防止するか、またいかに復興を早くするかが重要な課題になっている。
【０００４】
仮に予想を超えるような地震が発生した場合、災害は広範囲にわたって被害規模が大きくなることがある。この原因の一つとして、ガス・電気に起因する火災が挙げられる。
被災地において、ガス漏れによりガス爆発や火災が発生した場合、また、一部で漏電により火災が発生した場合、さらに被害が拡大する二次災害となる。このような二次災害が発生した場合、いわゆるライフラインの停止により復興作業が長期化し、支障を来すこととなる。
【０００５】
このため、当然のことながら災害時には直ちにガスや電気の供給を停止して二次災害の発生を防止し、生活の要であって供給再開が一刻も早く望まれるガス・電気の復興に向けて全力で作業に当たることとなる。
【０００６】
そこで二次災害を予防する仕組みが必要であるが、このような仕組みは現状では全く存在しなかった。例えば、メタルケーブルや光ファイバーケーブルなどの専用線を用いて定点監視し、情報の収集を行うシステムを電話会社や電力会社が運用しているが、電話回線や電力系統設置箇所という特定地域に限定されたものであり、どこで発生するかわからない災害に対する災害後の二次災害の防止や早期復興を支援するシステムの研究開発は行われていないのが現状である。
【０００７】
このように被災後の二次災害発生防止を目的とする先行技術は見あたらないが、災害に対処する先行技術の一例としては、災害予知に係るものが特許文献１に開示されている。
特許文献１に記載された先行技術では、地滑り、土石流、雪崩などの災害危険地域に物理量を計測するセンサ、および、無線による通信ネットワークを含むシステムを予め構築し、物理量に基づいて災害を予知するというものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−６７７８号公報（段落番号０００５〜００１５，図１〜図３）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記したが、従来技術や特許文献１に記載したシステムは予め災害の発生が予想されている特定地域や特定設備に前もって構築するシステムであり、このようなシステムが構築されていない地域や設備に災害が発生した場合には対処できないという問題があった。
【００１０】
また、いつどこで発生するかわからない災害に対してある特定地域・特定設備に限っての監視は効率的でなく、これを日本全国くまなく行き渡らせることは設備費用を考えても現実的でないという問題があった。
【００１１】
さらにまた、予め構築されたシステムの場合、災害により、例えば中継器が破損したような場合、システムの復旧に手間取り、情報の収集が困難になるというおそれもあった。適切な情報が収集できない場合、適切な対策が取れず初動対策が遅れて二次災害を防止できない事態が発生するという問題があった。
【００１２】
そこで、上記した問題を解決するため、本発明の目的は、被災後に直ちに被災地で通信ネットワークを構築し、通信ネットワークの確保・災害についての情報収集を実現するための災害対策支援ロボット、災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の災害対策支援ロボットは
送受信アンテナと、
送受信アンテナに接続される無線装置と、
無線装置に接続される信号処理部と、
を備える災害対策支援ロボットであって、
信号処理部は、
無線装置による通信処理を行う通信処理エンジンと、
通信ネットワークの構築処理を行うネットワーク構築エンジンと、
を有し、ネットワーク構築エンジンは無線送信範囲内にある他の災害対策支援ロボットとリンクし、通信処理エンジンが他のリンク済みの災害対策支援ロボットとルーティングしつつデータを送受信することを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、上記の災害対策支援ロボットは、
外界の状況を検知するセンサを備え、
信号処理部のセンサデータ処理エンジンがセンサデータを処理し、通信処理エンジンがセンサデータを所定形式に変換して送信することを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、上記の災害対策支援ロボットは、
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）データを受信するＧＰＳアンテナを備え、
信号処理部のＧＰＳデータ処理エンジンがＧＰＳデータを処理し、通信処理エンジンがＧＰＳデータを所定形式に変換して送信することを特徴とする。
【００１６】
さらに、上記の災害対策支援ロボットは、
太陽光を受光するソーラパネルと、
ソーラパネルが発電した電力を受電し、充電用に調整した電力を出力する充電回路と、
充電回路から出力される電力により充電する電池と、
を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の災害対策支援システムは、
上記の災害対策支援ロボットを複数箇所に配置して通信ネットワークを構築する災害対策支援システムであって、
１の災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを無線装置により送信し、
存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボットが存在を認識し、
以下同様に他の災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを送受信して多数の災害対策支援ロボット間でリンクを確立し、
全ての災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを送信した後で通信ネットワークを確立することを特徴とする。
【００１８】
さらに、上記の災害対策支援システムは、
確立された通信ネットワークに対し、新たに他の通信装置が存在通知コマンドを送信した場合、存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボットが存在確認コマンドを送信し、他の通信装置と通信可能となるように通信ネットワークが更新されることを特徴とする。
【００１９】
さらに、上記の災害対策支援システムは、
前記通信装置は、据置型のコンピュータ、携帯型のデータ伝送装置、四足歩行型の探索犬ロボット、自走式の無人探索車であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の災害対策支援システム構築方法は、
災害発生箇所にて多数の災害対策支援ロボットを地上に配置することで、または、空中から投下散布することで多数箇所に分散配置し、災害対策支援ロボットが自律的に通信範囲内の他の災害対策支援ロボットとリンクを確立してネットワークを構築することを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図を参照しつつ説明する。
図１は本形態の災害対策支援ロボットの説明図、図２は本形態の災害対策支援ロボットの回路ブロック図である。
この災害対策支援ロボット１００は、外観上では略球体に形成され、図１で示すように、多数（図１では六面とした）の入出力部１０を備えている。これは送受信範囲を広げるためである。
この災害対策支援ロボット１００は、図２で示すような回路ブロック構成を有し、多数（本形態では６個としたが数は限定されない）の入出力部１０と、充電装置２０と、電池３０と、無線装置４０と、信号処理部５０とを備えている。
【００２２】
入出力部１０は、詳しくはソーラパネル１１と、送受信アンテナ１２と、センサ１３と、ＧＰＳアンテナ１４と、が設けられている。
信号処理部５０は、具体的にはＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、内部処理プログラムとしてセンサデータ処理エンジン５１と、ＧＰＳデータ処理エンジン５２と、ネットワーク構築エンジン５３と、通信処理エンジン５４とを備えている。
【００２３】
続いて、各部の機能について説明する。
ソーラパネル１１は、入出力部１０内に設けられ、太陽光を受光して発電し、電力を出力する。
充電装置２０は、発電電力を受電し、充電用に電圧・電流を調整して出力する。充電装置２０は、電圧・電流の変動を吸収して一定電圧・電流とした電気を出力する、いわばレギュレータとして機能したり、また、過充電防止のため充電終了後に電力の供給を停止させるように機能する。このような充電装置２０の出力電力により電池３０が充電される。電池３０は、無線装置４０、信号処理部５０へ安定して電力を供給する。
なお、電池３０は各種形態が可能であり、例えば、本形態のソーラ電源以外に、長期間使用可能な電池による電源、コンデンサによる電源としても良い。また、これら複数の電源を組み合わせたハイブリッド型電源としてもよい。
【００２４】
送受信アンテナ１２は、入出力部１０内に設けられたアンテナであって、無線装置４０と接続されている。無線装置４０はデータの送受信に用いられる。信号処理部５０の通信処理エンジン５４から無線装置４０へデータが伝送された場合、データを変調し、所定電力に増幅して無線信号に変換し、送受信アンテナ１２から送信する。また、送受信アンテナ１２が受信した無線信号は無線装置４０に入力され、無線信号を復調してデータに変換し、信号処理部５０へ伝送し、通信処理エンジン５４がデータを処理する。無線信号は、例えば、４３０ＭＨｚ帯特定小電力無線信号などが使用される。
【００２５】
センサ１３は、入出力部１０内に設けられて信号処理部５０と接続されている。このセンサ１３は、外界の状況を検知する機能を有し、例えば、被災地での二次災害の発生が検知できるような各種のセンサである。
例えば、温度センサ、熱センサ、炎センサなどを用いて火災の発生を検知するようにしてもよい。
また、ガス臭気センサとしてガス漏れを発見するようにしても良い。
さらにまた、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）等の画像センサとして画像により二次災害の発生を視覚的に検知するようにしても良い。
さらにまた、マイク等の音声センサにより二次災害の発生を聴覚的に検知するようにしても良い。
【００２６】
センサ１３からの出力が温度・熱・炎・映像・音声等の物理量を表すアナログ波形のセンサ信号の場合、図示しないＡ／Ｄ変換部を介してデジタル波形のセンサデータに変換され、信号処理部５０のセンサデータ処理エンジン５１がセンサデータを処理して、例えば数値等で表されたセンサデータを生成する。
なお、センサはこれ以外にも各種のセンサを搭載することができ、あらゆる種類のセンサを搭載して汎用型としたり、またはセンサを適宜変更する用途限定型としても良い。
【００２７】
ＧＰＳアンテナ１４は、入出力部１０内に設けられて信号処理部５０と接続されている。ＧＰＳアンテナ１４は、ＧＰＳデータを検出する機能を有しており、信号処理部５０のＧＰＳデータ処理エンジン５２がＧＰＳデータを処理し、位置を表す位置データを生成する。
【００２８】
信号処理部５０は、センサデータ処理エンジン５１が生成したセンサデータ、および、ＧＰＳデータ処理エンジン５２が生成した位置データを、通信処理エンジン５４が受け取り、通信に適したデータに変換（例えば、パケットデータ分割等）した上で、無線装置４０へ送信する。
さらに後述するが、ネットワーク構築エンジン５３は無線送信範囲内にある他の災害対策支援ロボット１００とリンクする。
また、通信処理エンジン５４はリンクした他の災害対策支援ロボット１００とルーティングしつつデータを送受信・転送する通信制御も行う。
【００２９】
なお、災害対策支援ロボット１００はランダムに散布、配置されるため、筐体は完全分解型または部分分解型の材料、例えば、生分解性プラスチックなどを使用することで分解消滅する構成を採用しても良い。これにより、回収しないでも土に還るため、地球環境に負荷を与えることはない。
また、災害対策支援ロボット１００の筐体は金属・樹脂で構成してもよい。このような場合でもＧＰＳにより災害対策支援ロボット１００の位置がわかるため回収が可能であり、地球環境に負荷をかけるような事態を回避する。
【００３０】
続いてこのような災害対策支援ロボットを用いる災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法について図を参照しつつ説明する。図３，図４は災害対策支援システム構築方法の具体例を説明する説明図である。
災害対策支援ロボット１００は持ち運びを容易にするため、小型・軽量に構成されている。このため、多数の災害対策支援ロボット１００を取り扱う場合でも、総容積・総重量は大きくならないように配慮されている。
【００３１】
このような多数の災害対策支援ロボット１００を配置する場合、例えば、図３で示すようにヘリコプター２００により上空から散布して被災地の地上に配置しても良い。このため、災害対策支援ロボット１００は空中から落下しても壊れないように耐衝撃性を向上させて構成されている。
または、複数の人間が災害対策支援ロボット１００を歩きながら手置きで、または車から散布するなどして地上に適正間隔で配置するようにしても良い。この場合、配置間隔等を厳密に考慮する必要はなく、おおよその配置間隔で良い。このようにして配置された災害対策支援ロボット１００は、図４で示すように地表面に適正間隔を保ちつつ、ランダムに分布配置される。図４ではＡ〜Ｎの地点に分布している。以下、単にロボットＡ〜ロボットＮとして説明する。
【００３２】
続いて、通信ネットワーク構築について図を参照しつつ説明する。図５〜図１１は、ネットワーク構築を説明する説明図である。このようなネットワーク構築処理はネットワーク構築エンジン５３により行われる。ここに述べるネットワーク構築は一例であり、他のネットワーク構築法を採用しても良いことはいうまでもない。なお、説明の簡略化のためロボットＡ〜ロボットＦのみに限定して説明する。
ロボットの散布・配布後しばらくして、ロボットＡ〜ロボットＦが起動し、ネットワーク構築エンジン５３が動作する。この起動であるが、例えば、散布時の衝撃を検知してスイッチを入れたり、または、配布時に作業員がスイッチを入れるなどして、各ロボットＡ〜Ｆはランダムな期間を経て動作を開始する。
【００３３】
まず、図５で示すように、最初にロボットＡが起動したとし、ロボットＡが送信元Ａであるというデータを含む存在通知コマンドを無線で送信する（以下、マルチキャストするという）。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＢ，Ｃはそれぞれ存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＢ，Ｃは、ロボットＡの存在通知コマンドを受信してロボットＡが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３４】
以下、時間を異ならせて他のロボットＢ〜Ｆが起動し、存在通知コマンドを送信していく。
続いて図６で示すように、ロボットＢが起動したとし、ロボットＢが送信元Ｂであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＡ，Ｃ，Ｅはそれぞれ存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＡ，Ｅは、ロボットＢの存在通知コマンドを受けてロボットＢが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
ロボットＣは、ロボットＢの存在通知コマンドを受けて先のロボットＡに続いてロボットＢが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３５】
続いて図７で示すように、ロボットＣが起動したとし、ロボットＣが送信元Ｃであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＡ，Ｂ，Ｄ，Ｆはそれぞれ存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＤ，Ｆは、ロボットＣの存在通知コマンドを受けてロボットＣが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
ロボットＡは、存在通知コマンドを受けて先のロボットＢに続きロボットＣが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
ロボットＢは、存在通知コマンドを受けて先のロボットＡに続きロボットＣが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３６】
続いて図８で示すように、ロボットＥが起動したとし、ロボットＥが送信元Ｅであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＢは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＢは、存在通知コマンドを受けて先のロボットＡ，Ｃに続きロボットＥが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３７】
続いて図９で示すように、ロボットＦが起動したとし、ロボットＦが送信元Ｆであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるＣは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＣは存在通知コマンドを受けて先のロボットＡ，Ｂに続きロボットＦが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３８】
続いて図１０で示すように、ロボットＤが起動したとし、ロボットＤが送信元Ｄであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＣは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＣは存在通知コマンドを受けて先のロボットＡ，Ｂ，Ｆに続きロボットＤが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
【００３９】
結果、図１１で示すような通信ネットワークが構築されるものとする。
ロボットＡは、ロボットＢ，Ｃとリンクする。
ロボットＢは、ロボットＡ，Ｃ，Ｅとリンクする。
ロボットＣは、ロボットＡ，Ｂ，Ｄ，Ｆとリンクする。
ロボットＤは、ロボットＣとリンクする。
ロボットＥは、ロボットＢとリンクする。
ロボットＦは、ロボットＣとリンクする。
【００４０】
続いて、このようにして構築された通信ネットワークに新たに他の通信装置を接続する場合について説明する。図１２，図１３は確立された通信ネットワークへの通信装置の追加接続を説明する説明図である。このような追加接続処理はネットワーク構築エンジン５３により行われる。
確立された通信ネットワークに対し、新たに他の通信装置（災害対策支援ロボットに加え、後述する各種装置を含む）が存在通知コマンドを送信した場合、存在通知コマンドを受信した災害対策支援ロボットが存在確認コマンドを送信し、他の通信装置と通信可能となるように通信ネットワークが更新される。
【００４１】
例えば、災害対策センター側に監視用のコンピュータ３００（以下ロボットＯとして説明する）を設置し、このロボットＯが接続を確立する。
ロボットＯが送信元Ｏであるというデータを含む存在通知コマンドをマルチキャストする。マルチキャスト可能な範囲にあるロボットＡは存在通知コマンドを読み込む。
ロボットＡは存在通知コマンドを受けて先のロボットＢ，Ｃに加えてロボットＯが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。さらに、ロボットＡが送信元Ａであるというデータを含む存在確認コマンドをマルチキャストする。
ロボットＯは存在確認コマンドを受けてロボットＡが存在して通信可能であることを認識し、その旨を登録する。
なお、ロボットＢ，Ｃは存在確認コマンドを受けてもロボットＡの存在は登録済みであり、そのまま存在確認コマンドを無視する。
【００４２】
続いて、ロボットＯが各ロボットへデータ通信する最適経路の発見を行う方式について説明する。この処理はネットワーク構築エンジン５３により行われる。まず、ロボットＯは、ロボットＯが起点である経路データを含む経路探索コマンドをマルチキャストする。
ロボットＡは経路探索コマンドを受信し、Ｏ→Ａという経路を通過したことを示す経路データを生成付加し、経路探索コマンドをマルチキャストする。
以下同様に各ロボットはマルチキャストされた経路探索コマンドを受信したとき、自らの経路を経たことを示す経路データを付加して経路探索コマンドをマルチキャストする。
【００４３】
ロボットＢが経路探索コマンドを受信する。
ロボットＢは、Ｏ→Ａ→Ｂという経路を通過したことを示す経路データを生成付加し、経路探索コマンドをマルチキャストする。
ロボットＥが経路探索コマンドを受信する。
ロボットＥは、Ｏ→Ａ→Ｂ→Ｅという経路を通過したことを示す経路データを生成付加する。なお、ロボットＥは、ロボットＢ以外にはリンクされていないことが登録されているため、経路探索コマンドの発信を行わない。
【００４４】
この場合、多数の経路選択が可能であり、ロボットＥは多数の経路データを取得する。
例えば、ロボットＯからロボットＥまでの経路Ｏ→Ａ→Ｂ→Ｅは最短経路であるが、例えば、Ｏ→Ａ→Ｃ→Ｂ→Ｅという経路を経てロボットＥに到達したり、または、Ｏ→Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａ→Ｂ→ＥというようにＡ，Ｂ，Ｃ間を巡回するような経路も取りうる。そこで、最も通過ロボットが少ない経路を最短経路とし、他を参考経路として登録する。なお、経路探索は所定期間経過後に終了し、あまりに長い経路を除去する。また、一個のロボットが発信する情報がどこまでリレーされていくかはフィルタ値によって予め制御することも可能であり、これによっても長い経路を除去することが可能である。
【００４５】
このようにして各ロボットでは、（１）接続ロボット情報（２）最短経路情報（３）参考経路情報を取得し、これら（１）〜（３）のデータを含む通知データを生成する。
各ノードのロボットは、このような通知データをロボットＯ（監視用のコンピュータ３００）へ送信する。具体的には、最短経路と反対の経路（例えばロボットＥからロボットＯまでならばＥ→Ｂ→Ａ→Ｏである。）を経るように通知データをマルチキャストする。各ロボットは経路データを見て、自らの情報が含まれていない場合には受信しても応答しないように設定する。最終的に、ロボットＯ（監視用のコンピュータ３００）は図１３で示すような（１）接続ロボット情報（２）最短経路情報（３）参考経路情報を登録する。
これにより、無駄な電力消費や他の経路へ転送されることなく、監視用のコンピュータ３００が各ロボットからの通知データを取得し、以後の通信ネットワークを用いる通信に利用することとなる。
このようにして通信ネットワークである災害対策支援システムが確立される。
【００４６】
続いて、このような災害対策支援システムを用いる災害対策支援について説明する。
図１４は災害対策支援システムを用いる災害対策支援を説明する説明図である。
例えば、監視用のコンピュータ３００からセンサ駆動コマンドを送信し、先に説明したセンサ１３が検知しているデータを出力させる。
例えば、ガスセンサならば有毒ガスの有無・酸素不足等が検出され、これらデータに基づいて人体に悪影響がない環境であるか否かが判定される。
【００４７】
そして、このようなセンサ１３による検出の結果、人体に悪影響がない環境であると判明した場合は、作業員がデータ伝送装置４００を携帯しつつ、被災地を探索することとなる。データ伝送装置４００は各種データの送受信が可能であり、例えば、音声データ、映像データ、文字データ、センサが検出したセンサデータ、等を送受信できる。そして、データ伝送装置４００は何れかのロボットと接続して送受信を行うこととなる。
【００４８】
例えばデータ伝送装置４００がロボットＥに近いような場合、データ伝送装置４００はロボットＥを介して監視用のコンピュータ３００とデータを送受信することとなるが、ロボットＥからロボットＯまでの最短経路がすでにロボットＯ，Ｅに登録されているため、転送先としてロボットＯを指定すれば、最短経路を経てロボットＯへ送受信することが可能となる。また、作業員が移動して他のロボットへ接続が変更されたとしても同様に最短経路を読み出してコンピュータ３００と送受信できる。この場合の各ロボットはルータのようにも機能する。
【００４９】
一方、センサによる検出の結果、人体に悪影響を及ぼす環境であると判明した場合は、例えば、探索犬ロボット５００が放たれる。探索犬ロボット５００は四足歩行により、障害等を乗り越えて、自在に動き回ることができる。例えば、探索犬ロボット５００は、図示しないがマイク、撮像装置、センサ等を内蔵している。探索犬ロボット５００は、各種データの送受信が可能であり、例えば、監視用のコンピュータ３００から送信される各種のコマンドに応じて音声データ、映像データ、文字データ、センサが検出したセンサデータ、等を送受信できる。そして、探索犬ロボット５００は何れかのロボットと接続して送受信を行うこととなる。
例えば探索犬ロボット５００がロボットＦに近いような場合、ロボットＦを介してデータを送受信することとなるが、ロボットＦからロボットＯ（コンピュータ３００）までの最短経路がすでに登録されているため、転送先としてロボットＯを指定すれば、最短経路を経てロボットＯ（コンピュータ３００）へ送信する。この場合も、各ロボットはルータのように機能する。
【００５０】
さらに、人体に悪影響を及ぼす環境下では、例えば、無人探索車６００が出動する。無人探索車６００はキャタピラーにより、障害等を乗り越えて、自在に動き回ることができ、図示しないがマイク、撮像装置、センサ等を内蔵している。無人探索車６００は、各種データの送受信が可能であり、例えば、コンピュータ３００から送信される各種のコマンドやデータを受信し、音声データ、映像データ、文字データ、センサが検出したセンサデータ、等を送信できる。そして、無人探索車６００は何れかのロボットと接続して送受信を行うこととなる。
【００５１】
この場合、例えば無人探索車６００がロボットＣに近いような場合、ロボットＣを介してデータを送受信することとなるが、ロボットＣからロボットＯ（コンピュータ３００）までの最短経路がすでに登録されているため、転送先としてロボットＯを指定すれば、最短経路を経てロボットＯ（コンピュータ３００）へ送信する。なお、ロボットＤへも送信されるが、ロボットＣで送信を破棄するようにして、不要なデータ送信を抑制し輻輳の発生を抑えるようにしても良い。
【００５２】
このような災害対策支援システムは多数のロボットによりその場でできるアドホックなネットワークであり、ロボットが何らかの原因で移動・消滅した場合や、追加的にロボットを配置してネットワークを拡大したような場合にも対応でき、ダイナミック（動的）であって自己組織化を実現可能なネットワークとすることができる。
また、多数ロボットを経由するマルチホップ通信が可能である。
さらにまた、災害対策支援システムは１００マルチホップ程度接続可能として１０キロのネットワークが構築可能であるが、インターネット接続可能として更に広域なネットワークとなるようなシステムとしてもよい。この場合、ＴＣＰ／ＩＰやＢｌｕｅｔｏｏｔｈというように汎用の通信プロトコルを採用して、インターネット等既存の回線に容易に接続できるようにしてもよい。
さらにまた、ＩＰ電話などを採用して緊急連絡網となる電話線を構築することも可能であり、１１０番・１１９番など緊急通報システムの通信インフラとして補間追加しても良い。
【００５３】
以上説明した災害対策支援システムは、
（１）地震・雷害・水害等の自然災害・人災に拘わらず適用可能であり、ガスや電力の供給を再開したときに起きるガス漏れ・漏電などを発見し、二次災害の防止・早期復興の支援に寄与する。
（２）また、人がいなくても二次災害の発生を検知し、位置情報と検出情報を緊急情報として送信し、ピンポイント探索による迅速な対応が可能となる。これに加えて、作業員が出向いてガス配管システムや電力系統システムに直接センサを配置して情報をセンサにより収集しても良い。
（３）さらにまた、小型・軽量として散布可能なロボットとし、ソーラ電力の利用により長期間動作が可能である。また、保管に場所を取らず、各県市町村のような地方公共団体、または、担当省庁が管理可能である。
【００５４】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、被災後に直ちに被災地で通信ネットワークを構築し、通信ネットワークの確保・災害についての情報収集を実現するための災害対策支援ロボット、災害対策支援システム、および、災害対策支援システム構築方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本形態の災害対策支援ロボットの説明図である。
【図２】本形態の災害対策支援ロボットの回路ブロック図である。
【図３】災害対策支援システム構築方法の具体例を説明する説明図である。
【図４】災害対策支援システム構築方法の具体例を説明する説明図である。
【図５】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図６】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図７】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図８】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図９】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図１０】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図１１】通信ネットワーク構築を説明する説明図である。
【図１２】確立された通信ネットワークへの通信装置の追加接続を説明する説明図である。
【図１３】確立された通信ネットワークへの通信装置の追加接続を説明する説明図である。
【図１４】災害対策支援システムを用いる災害対策支援を説明する説明図である。
【符号の説明】
１００：災害対策支援ロボット
１０：入出力部
１１：ソーラパネル
１２：送受信アンテナ
１３：センサ
１４：ＧＰＳアンテナ
２０：充電装置
３０：電池
４０：無線装置
５０：信号処理部
５１：センサデータ処理エンジン
５２：ＧＰＳデータ処理エンジン
５３：ネットワーク構築エンジン
５４：通信処理エンジン
２００：ヘリコプター
３００：コンピュータ
４００：データ伝送装置
５００：探索犬ロボット
６００：無人探索車
Claims (11)
- 送受信アンテナと、
送受信アンテナに接続される無線装置と、
無線装置に接続される信号処理部と、
を備える災害対策支援ロボットであって、
信号処理部は、
無線装置による通信処理を行う通信処理エンジンと、
通信ネットワークの構築処理を行うネットワーク構築エンジンと、
を有し、ネットワーク構築エンジンは無線送受信範囲内にある他の災害対策支援ロボットとリンクする処理を行い、通信処理エンジンが他のリンク済みの災害対策支援ロボットとルーティングしつつデータを送受信することを特徴とする災害対策支援ロボット。 - 請求項１に記載の災害対策支援ロボットにおいて、
外界の状況を検知するセンサを備え、
信号処理部のセンサデータ処理エンジンがセンサデータを処理し、通信処理エンジンがセンサデータを所定形式に変換して送信することを特徴とする災害対策支援ロボット。 - 請求項１または請求項２に記載の災害対策支援ロボットにおいて、
ＧＰＳデータを受信するＧＰＳアンテナを備え、
信号処理部のＧＰＳデータ処理エンジンがＧＰＳデータを処理し、通信処理エンジンがＧＰＳデータを所定形式に変換して送信することを特徴とする災害対策支援ロボット。 - 請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の災害対策支援ロボットにおいて、
太陽光を受光するソーラパネルと、
ソーラパネルが発電した電力を受電し、充電用に調整した電力を出力する充電回路と、
充電回路から出力される電力により充電する電池と、
を備えることを特徴とする災害対策支援ロボット。 - 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の災害対策支援ロボットを複数箇所に配置して通信ネットワークを構築する災害対策支援システムであって、
１の災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを無線装置により送信し、
存在通知コマンドを受信した他の災害対策支援ロボットが存在を認識し、
以下同様に他の災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを送受信して多数の災害対策支援ロボット間でリンクを確立し、
全ての災害対策支援ロボットが存在通知コマンドを送信した後で通信ネットワークを確立することを特徴とする災害対策支援システム。 - 請求項５に記載の災害対策支援システムにおいて、
確立された通信ネットワークに対し、新たに他の通信装置が存在通知コマンドを送信した場合、存在通知コマンドを受信した災害対策支援ロボットが存在確認コマンドを送信し、他の通信装置と通信可能となるように通信ネットワークが更新されることを特徴とする災害対策支援システム。 - 請求項６に記載の災害対策支援システムにおいて、
前記通信装置は、据置型のコンピュータであることを特徴とする災害対策支援システム。 - 請求項６または請求項７に記載の災害対策支援システムにおいて、
前記通信装置は、携帯型のデータ伝送装置であることを特徴とする災害対策支援システム。 - 請求項６〜請求項８の何れか一項に記載の災害対策支援システムにおいて、
前記通信装置は、四足歩行型の探索犬ロボットであることを特徴とする災害対策支援システム。 - 請求項６〜請求項９の何れか一項に記載の災害対策支援システムにおいて、
前記通信装置は、自走式の無人探索車であることを特徴とする災害対策支援システム。 - 請求項５に記載の災害対策支援システムを構築するための災害対策支援システム構築方法であって、
災害発生箇所にて多数の災害対策支援ロボットを地上に配置することで、または、空中から投下散布することで多数箇所に分散配置し、災害対策支援ロボットが自律的に通信範囲内の他の災害対策支援ロボットとリンクを確立してネットワークを構築することを特徴とする災害対策支援システム構築方法。
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