土砂の積み込み作業を自動化――、大林組、NEC、大裕の3社がバックホウの自律運転システムを開発

　株式会社大林組、日本電気株式会社（以下、NEC）、大裕株式会社は19日、建設機械自律化の第1弾として、土砂の積み込み作業を自動化するバックホウ自律運転システムを共同開発したと発表した。

　3社では、各社の保有する技術・ノウハウを活用するため、汎用建設機械を自律化し、生産性を向上させる技術の共同開発に着手していたが、今回はその第1弾として、バックホウ自律運転システムを開発したという。

システム構成図

　このシステムは、地盤の造成やトンネル掘削といった土木工事、大規模建築物の地下掘削などにおいて、膨大な作業量となる土砂の積み込み作業を自動で行うもの。掘削範囲における盛り土の状況を3Dスキャナで確認し、一回に積み込む土砂の量が最大になるポイントを判断し掘削したうえで、待機しているダンプトラックへ旋回して、ベッセル内のカメラで確認を行いながら積み込む、といった作業を繰り返し実行できる。

掘削位置のセンシング

　作業を高精度化するにあたっては、一連の作業におけるバックホウの最適な動作計画を作成し、バックホウ特有の動特性を加味するため、NECが開発した適応予測制御技術を活用して制御を行っている。

　また、熟練技能者の大量の作業データを分析して効率的な動作を数値化し、これを土砂の状況や作業ごとに異なるバックホウやダンプトラックの配置に応じて補正することにより、熟練技能者の動きを模した、高い生産性を実現しているとのこと。

　さらに、積み込んだ土砂がダンプトラックの規定重量に達した時には、作業を停止して次のダンプトラックが入って来るまで待機する仕組みを備えており、周辺に作業員を配置する必要はない。万一、作業員が立ち入ったとしても、大林組が開発した、作業員の接近を検知して建設重機との接触を防止する安全装置「クアトロアイズ」を搭載するなど、安全性を確保するための仕組みも備わっているとした。

　なおバックホウの制御は、大林組と大裕が共同で開発した汎用遠隔操縦装置「サロゲート」を介して行われる。サロゲートとは操作レバー部に装着するアタッチメントで、メーカーや機種を問わず対応が可能なことから、バックホウ自律運転システムも装着機種を選ばず、市販のバックホウに後付けで装着できる。

　また、自動運転とオペレータによる遠隔操縦の切り替えが容易にできるため、自律運転中に発生した突発的な事象や、自律運転では難しい複雑な作業が必要になった場合などには、臨機応変な対応が可能とした。

　管理面では、さまざまなセンサーを、作業エリアやバックホウなどを認識しやすい場所に多数配置し、作業エリアや建設機械の姿勢・位置を認識できるようにしており、それらを通信ネットワークで統合して制御する「ネットワークドコントロールシステム」によって管理を行っている。

　こうした仕組みのため、搭乗視点のみならず俯瞰（ふかん）的な視点も加えられ、さまざまな情報を管理者が遠隔で確認しながら管理できる点も特長。今後は5Gを活用することで、より高速・大容量・低遅延な通信を行えるようになることから、一人の監視者によって複数種類の建設機械を同時に自律化させ、さらなる生産性向上と省人化を実現可能としている。