NECと大林組、大裕は、共同開発した「new windowバックホウ自律運転システム」を、トンネル工事現場にて土砂の積み込み搬出に適用する実証実験を行った。
バックホウ自律制御システム概観
バックホウは、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における土砂の積み込みなどの施工における膨大な作業に用いるため、その自律化による効果が非常に高い建設重機という。
3社は、2019年にセンシング技術とそれらを統合管理する「ネットワークドコントロールシステム」や、NECの「適応予測制御技術」、大林組と大裕が共同で開発した汎用遠隔操縦装置「new windowサロゲート」を活用したバックホウ自律運転システムを開発した。
今回の実証実験は、バックホウ自律運転システムに建設現場に適用するための機能を拡張した上で、大林組が施工するトンネル現場で行われた。複数台の異なるメーカーのバックホウが、土砂ピット内に堆積した土砂を掘削しダンプトラックに積み込む一連の作業を自律運転で行っている。また、自律運転中は、遠隔地から1人のオペレーターが監視し、いつでも遠隔操縦に切り替えられる体制を整備することで、バックホウに搭乗するオペレーターの省人化を実現している。
自律運転中のシステム管理画面
効率の良い掘削作業を実施するためには、バックホウが掘削しやすい位置に土砂をかき寄せ、安定した土砂量を正確に掘削できることが重要となる。また、ダンプトラックで搬出、運搬する際には、過積載の抑制や運搬中に崩れ落ちないよう適切な荷姿を形成する必要がある。
今回は、センサーを活用してピット内の土砂形状を基に土砂を最適な位置にかき寄せる機能や、掘削したバケット内の土砂体積を推定する機能を開発し制御に組み込んだ。これにより、搬出時の総重量を目標値の98～100％の精度で積載することができた。
また、バックホウの動作を高精度に制御することで、正確な掘削作業と公道運搬に適した荷姿に整形するなど、人手と同等の作業を実現した。また、ベッセル（荷台）の形状を深度カメラで認識し積み込みを制御することで、あらゆる形状のダンプトラックに適応できた。
今回の結果を受け、今後は、施工現場への実適用はもとより、台数を増加させることによるさらなる生産性向上や、屋外環境への対応、他の建設重機との連携といった技術の拡張に取り組む予定だ。
