アラヤと西松建設、山岳トンネル工事における計測用装置の自動運転化へ

アラヤは建設現場における自動化技術の実装を推進しており、今回、西松建設が取り組んでいる山岳トンネル工事の切羽作業の無人化において、各種建設機械の遠隔化・自動化技術構築システムの一つにあたる計測用装置に、アラヤの自動化技術を組み込んだ。

背景

山岳トンネルの施工では、切羽（きりは）における岩盤の崩落事故に対する安全性向上や若手入職者の減少による労働力不足に対する生産性向上が課題だ。この対策の１つとして、特に過酷な環境下である切羽近傍で従事する現場技術者や作業員の立ち入りを不要とする切羽作業の無人化（建設機械の遠隔化・自動化）が求められている。

このような背景から、西松建設では山岳トンネルの施工に使用する各種建設機械の遠隔化・自動化技術「Tunnel RemOS」の構築を進めています。これまでは、切羽から離れた場所より建設機械を遠隔操作する“遠隔化“技術を中心に開発を進めていたが、そこにアラヤが得意とするAIやSLAM等の技術を組み込み、建設機械の“自動化”を加速させていくという。

そしてこの度、自動化技術の開発の第一歩として、山岳トンネル工事の計測作業を遠隔操作で行うための装置「Tunnel RemOS-Meas.」の自動運転化技術の開発や現場試行を行った。これにより、駐機場所から切羽までの装置の移動が自動化されるため、これまでに必要とされていたタブレットによる遠隔操作が不要となる。

概要

今回開発した自動運転化技術は、SLAMにより駐機場所と切羽の間の装置の移動を自動化する。

計測用の装置には複数のカメラやLiDARやカメラ、制御用PCを搭載している。LiDARで取得したトンネル壁面や周辺環境の点群データを基に、制御用PC内のSLAMソフトで自己位置の推定を行い、側壁と一定の距離を保ちながら駐機場所と切羽の間を自動運転する。

また、周囲の建設機械や人、切羽等もLiDARで検知するため、障害物との衝突の危険性を察知し停止・回避するだけでなく、ゴールとなる切羽地点への到着・停止も可能だ。駐機場所においては、事前に設置したARマーカーをカメラで視認することで、良好な精度で駐機・出発を行う。なお、装置の走行や計測作業はタブレットを用いた遠隔操作による制御を基本とし、画面上で設定を切り替えて自動運転する。

切羽写真の撮影等、日々行われる定常的な計測作業の際に自動運転を活用することで、装置の移動操作が不要となり、労働生産性の向上が見込まれる。また、今後は本開発のノウハウを他の各種建設機械の自動化に活用することで、切羽作業の無人化の早期実現が期待される。

計測用装置の自動運転の概要

計測用装置への搭載機器

SLAMによる取得データの例と自動運転中の様子

今後について

今後は、実験ヤードや現場での試行を重ねることで、開発した自動運転化技術を継続的に改良していくとともに、切羽写真の撮影等、切羽における計測作業全般の自動化にアラヤの技術で貢献していくとしている。

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