【WRS特集】Vol.3：標準性能評価ドローンチャレンジ（STM）－ 過酷環境ドローンの新たな標準を確立する －

この記事では、AIロボットのFR-1が大学生のレイさんに、WRS2025過酷環境F-REIチャレンジの競技の一つ「標準性能評価ドローンチャレンジ（STM）」について、その目的と意義、ルールについて解説しています。

 

FR-1：STMチャレンジでは、主に以下の4つの性能が評価されます。

      1.運動性能（MOB）: 競技フィールドの往復回数が評価されます。通信遅延（COM）環境下で飛行した場合は得点が2倍に、
完全自律で飛行した場合は10倍に重み付けされます。
      2.探査性能（EXP）: ミッションの完遂度が評価の対象です。
　         ○知覚ミッションでは、熱画像識別や有害物質ラベルの識別、物体の運動検知、QRコードの自動認識、近接磁力計による磁石検知、
クラックやサビの自動認識と割合表示などが含まれます。
　         ○作業ミッションでは、ペアバケツ底部確認、バケツ内のランドルト環読み取り、サンプルへの接触および回収、拭き取り作業、
そして傾斜面や垂直面、天井に静止して作業する「パーチ」などが評価されます。こちらも自律探査でない課題は、通信遅延で2倍、
                 完全自律で10倍の得点となります。
      3.地図生成能力（MAP）: 競技フィールドの地図生成や、探査対象の位置推定と意味理解、それらの情報の地図内埋め込み性能が評価されます。
  競技終了直後の「リアルタイムマップ」と、処理時間を経た後の「詳細地図」の2種類で評価が行われ、基本的に3次元
                                                   地図が求められます。
      4.自律性能（AUT）: MOBとEXPの自律化のレベルに応じて評価されます。通信遅延（COM）環境下での自律飛行は2倍、
                                          完全自律飛行は10倍に得点が重み付けされます。

レイ：自律飛行だと点数がグンと上がるのね！やっぱりロボットには自分で考えて動いてほしいってことね。
            ところで、「過酷環境」って具体的にどんなフィールドでどんな状況を想定しているの？

FR-1：STMチャレンジの競技フィールドは、大きく分けて4種類あります。

●狭隘空間水平スラローム（図1）: 幅2〜3m、高さ2〜3mの閉鎖空間に、高さ2〜3m、幅1〜1.5mの縦長の開口部が左右交互に配置された
    フィールドで、水平方向の移動能力が評価されます。
●狭隘空間垂直スラローム（図2）: こちらは、水平壁に設けられた開口部を通過しながら、上下方向に移動する能力が評価されるフィールド
                                                                         です。
●トラスフィールド（図3）: パイプで構成された正四面体と三角柱を組み合わせたトラス状のフィールドで、傾斜した開口部を通過する能力
                                                             が求められます。
●複合型（シークレットフィールド）: これは、これまでの3種類の基本単位を組み合わせたり、独自の構造物を用いたりするフィールドで、
          競技当日に公開されます。

これらのフィールドはすべて動的な環境変化を伴うことがあります。

レイ：わぁ、閉鎖空間での狭い通路をくぐったり、斜めになってる場所を移動したり、色々な状況があるのね！それはまさに過酷環境だわ。
さらに「過酷環境因子」が追加されることもあるって聞いたんだけど？

FR-1：はい、STMチャレンジでは、もともと狭隘かつ閉鎖空間、そして非GPS環境という過酷な因子が含まれています。
それに加えて、以下のような因子が導入・検討されています。

●狭隘開口部（TRA）: 消防のブリーチングによる開口部形状に基づいた正三角形や正方形の狭い開口部を通過します。
●風（WND）: 送風機でフィールドの特定セグメントに風を起こし、ドローンに外乱を与えます。
●閉鎖空間: 特定セグメントを壁で囲み、回転翼による気流の乱れが発生する中で作業を行います。
●粉塵（DST）: プロペラのダウンウォッシュで紙片などが舞い上がる状況を設定します。
●煙: フォグマシンやドライアイスで競技フィールドに煙を充満させ、視界不良の環境を作り出します。
●強光: 強い光源を置いたり、自然光を利用したりして、強い光の中で作業を行います。
●暗所: 特定のセグメントを暗くし、暗闇の中での移動や探査を求めます。
●ネゴシエイト（NEG）: 開口部に可動壁や紐、ケーブルのような索状柔軟障害物を配置し、
       それに接触して空間を作りながら通過する能力が評価されます。
●雨（防滴防水性）: 競技は原則雨天決行で、防水対策が必須です。防滴防水性を証明できる場合は得点が2倍になります。
●可燃性物質（防爆性）: 可燃性物質や爆発物の存在を想定し、防爆性能が証明できる場合は得点が2倍になります。

レイ: うわぁ、風や煙の中を飛んだり、紐が絡まってるところを抜けたり、本当に現実の災害現場みたいね！
   安全に競技するために、他に何かルールはあるの？

FR-1: はい。安全確保も非常に重要です。

●競技フィールドには「コールドゾーン」と「ホットゾーン」が設定されています。コールドゾーンは安全が確保された領域で、
離着陸が可能です。ここでなら修理やバッテリー交換、オペレータ交代もできますが、競技時間は止まりません。
ホットゾーンは災害発生領域であり、修理やバッテリー交換はできません。
●ロボットが走行不能になったり、競技の続行が困難になったりした場合に「リセット」を申請し、人の手で復帰させることも可能ですが、
その際にはペナルティとして再開まで1分から2分間、競技が中断されます。
●また、フィールドへの破損やドローンの墜落には減点や失格の対象となるペナルティが課されます。
●チームメンバーは、ヘルメットやゴーグルなどの適切な保護具の着用が義務付けられています。

レイ: 色々な厳しい条件が想定されているのね。でも、それだけ技術が試されるってことだものね！
  STMチャレンジの目的やルール、とてもよく理解できたわ。ありがとう、FR-1！

FR-1: どういたしまして、レイさん！ このSTMチャレンジが、ドローン性能評価の国際標準化への取り組みと、
   未来の災害対応ロボットの開発に貢献することを願っています。

図１．狭隘空間水平スラロームの構造と経路

図２．狭隘空間垂直スラロームの構造と経路

図３．トラストフィールドの概念図と例（ReAMo意見交換会）

※図１〜3は、World Robot Summit 過酷環境F-REIチャレンジ 標準性能評価ドローンチャレンジ 競技ルールVer.1.1から引用。