情報処理学会研究報告
IPSJ SIG Technical Report

無線センサタグの RSSI による自動停止と走行アルゴリズム
坂口聖弥 1

李根浩 1

概要：日本の社会インフラは高度経済成長期に建設されたものが多く，耐用年数を過ぎるものが加速度的に増加しつつある．このように老朽化した構造物による事故を防ぐためには，定期的な検査が必要であるが検査に必要な人員は超高齢社会や建設業就業者減少といった問題により不足していることが現状である．
そこで，4 輪移動型自動打音検査ロボットによる検査の効率化と省力化を目指す．ロボットは，測域センサを用いて壁面を検知し壁面に沿いながら自動走行し，壁との距離や形状に応じて旋回を行う．また，検査点とロボットに無線センサタグを設置することで，RSSI による走行停止と検査点におけるロボットの自動検査を行うことを目的としている．
キーワード：無線・モバイルネットワーク-すべて，インテリジェントビークル，社会活動支援-すべて

RSSI-based Automatic Stop and Running Algorithm
for Wireless Sensor Tag
SEIYA SAKAGUCHI†1 GEUNHO LEE†1
Abstract: Many of Japan's social infrastructures were constructed during the period of rapid economic growth, and anincreasing number of them are reaching the end of their useful life. Periodic inspections are necessary to prevent accidents
caused by these aging structures, but the number of personnel required for inspections is insufficient due to social problems.
Therefore, a four-wheeled mobile automatic percussion inspection robot was developed to improve inspection efficiency andreduce labor requirements. The robot automatically travels along the wall surface using a range-finding sensor and turns
according to the distance and shape of the wall. The robot also has a wireless sensor tag installed to enable RSSI-based robot
travel and inspection operations.

Keywords: Wireless and Mobile Networks - all, Intelligent Vehicles, Social Activity Support - All

1. はじめに検査に必要な人員の削減や労働力の補完という社会的な需要の高まりから，検査の効率化だけではなく，検査の自動化もまた強く求められている．検査を構成する要素の内，「移動」「信号入力」「信号取得」の三要素に関してはデータを取得するために必ず検査現場で行う必要がある．しっていたが，測域センサの値から壁面との距離や車体角度の算出を行い自動走行する．また，無線センサタグの RSSIについては，基礎実験を通して自動停止を行うことの有効性を検証する．

2. 測域センサと無線センサタグを用いた自動走行

かしながら，四つめの「解析」要素に関しては，必ずしも１章で述べた社会問題を解決するために，本研究では打現場で行う必要はなく，機材や施設が整った場所に取得し音検査ロボットに測域センサと無線センサタグを搭載する．

たデータを持ち帰ることによっても実施することが可能で測域センサを，図１(a)のようにロボットの前方左右に設置ある．つまり，社会インフラの検査において「移動」「信号し壁から最も遠いセンサ SR と壁面間を一つの辺と捉え，壁入力」「信号取得」の三要素を統合的に自動化することがで面を垂直の一辺に捉えた際，SR が測定する範囲であるα角きれば，検査現場で実施する必要のある作業の自動化につ度分先の壁面までの一辺を斜辺とするとロボットと壁面とながり，最終的に検査業務の自動化に大きく貢献することの角度変化に関する直角三角形を生成することができる．

ができると考えられる．

また，図 1(b)に示すように壁面に向かってロボットが近づ

そこで本論文では，検査の効率化，省力化を目的としてく際，ロボットと壁面との角度の関係は，壁面を中心とし無人打音検査ロボットの走行アルゴリズム提案とた際に，正の方向に角度θが発生すると考えられる．逆に，ESP-NOW による RSSI 取得の基礎実験について提案する．

壁から離れようとする際には負の方向にθが発生する．加ロボットは，これまでコントローラー操作による走行を行えて，壁面と最も近いセンサであるセンサ SL は壁面距離を測定し角度だけでなく，壁面距離にも応じた走行性能を行

1 宮崎大学
University of Miyazakiⓒ2023 Information Processing Society of Japan

うことが可能である．

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また，自動走行に関しては測域センサを用いるが，測域センサのみでは打音検査点を把握することは困難である．
そのため，検査点把握のため無線センサタグの RSSI を利用する．具体的には，ロボットに RSSI 受信用センサタグを搭載し，各検査点に送信用センサタグを設置することで，ロボットが検査点に近づくにつれ RSSI が増加することを利用する．この時，RSSI がしきい値を超えた際に，ロボットが検査点に到達したこととする．使用する無線センサタ
グは，Espressif Systems 社製 ESP32-DevKitC 評価ボードを

図 2

仮想壁面を走行するロボットの軌跡

使 用 す る ． RSSI に つ い て は ， ESP32 を 使 用 す る た め
ESP-NOW といった通信方式を活用する．これにより，簡易かつ十分に情報を取得することが可能である．

3. 基礎実験
提案した走行アルゴリズムと RSSI による走行停止に関する基礎実験を行った．まず，走行アルゴリズムについて
はボードを台形のように設置した仮想壁面を，測域センサを搭載したロボットを用いて走行実験を行った．実験の目的は，走行アルゴリズムが機能しているのか測域センサが仮想壁面を読み取れているのかを目的に実施した．結果を

図 3

受信機を送信機側に近づけた際の RSSI 変化

4. おわりに

図 3 に示す．図 2 は実験場を上空から平面で見た際に，ロ

本研究では，無人打音検査ロボットの無人化による検査ボットが走行した軌跡となっている．緑線がセンサ R の軌業務の自動化および検査の効率化，省力化を目的としてロ跡であり，赤線がセンサ L の軌跡となっている．
結果から，ボットの走行アルゴリズムの提案と RSSI 取得方法の有効ロボットが壁面を認識しつつ，角度に応じた走行，旋回を性を示した．実験では，走行アルゴリズムによって壁面を行っていることを確認した．

読み取りつつ旋回走行を行っていたことを確認した．また，

RSSI の基礎実験では，ESP-NOW を用いた RSSI の送受ESP-NOW による RSSI 取得実験では，距離に応じた減衰も信が可能なのか，距離に応じて変化しているのかを目的に確認された．今後は，検査業務の 3 要素である「移動」「信実験を行った．図 3 に受信機を送信機側に近づけていった

号入力」「信号取得」を RSSI によるロボットの統合的な制際のばらつきを示す．この箱ひげ図から，20 ㎝，10 ㎝とい御を行い，実際のインフラ環境において評価実験を進めてった近距離における RSSI が卓越していることが確認されいきたいと考えている．

た．また，各地点でのばらつきも少ないため本研究ではRSSI を取得するための通信方式については ESP-NOW を使参考文献用することとする．

[1] ““土木工事設計要領”，国土交通省，九州地方整備局，(2018),pp.7-13.
[2] Hashiguchi, T., Lee, G., and Li, C., “Development of robot-assisted
acoustic inspection for social infrastructure”, Proceedings of the
26th International Symposium on Artificial Life and Robotics(2021), pp.264-267.
[3] Mizuguchi, T., Lee, G., and Li, C.,“Development of estimation
scheme for direction of signal arrival in concrete structures”,Proceedings of the 27th International Symposium on Artificial Lifeand Robotics (2022), pp.396-399.

図 1 (a)

ロボットが直進する場合

図 1

図 1 (b)

ロボットが右旋回する場合ロボットと壁面との姿勢角度の関係ⓒ2023 Information Processing Society of Japan2