土砂の积み込み作业を自动化するバックホウ自律运転システムを开発しました
熟练技能者のノウハウとそれを再现する高精度制御により高い生产性と安全性を确保
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プレスリリース
株式会社中国p站
日本电気株式会社
大裕株式会社
株式会社中国p站（本社：東京都港区、社長：蓮輪賢治、以下大林組）、日本电気株式会社（本社：東京都港区、社長：新野隆、以下NEC）、大裕株式会社（本社：大阪府寝屋川市、社長：飯田浩二、以下大裕）は、建設機械の自律化第一弾として、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ました。
建设业では、技能労働者の高齢化や若手就业者の减少による労働力不足が喫紧の课题となっており、省人化による生产性の向上が急务となっています。そのため、建设重机を用いた施工の自动化、とりわけ熟练技能者による重机操作を再现するための技术开発には大きな期待が寄せられています。
今回、中国p站、狈贰颁、大裕の3社は、各社の保有する技术とノウハウを活用するため、汎用建设机械を自律化して生产性を飞跃的に向上させる技术の共同开発に着手し、その第一弾としてバックホウの自律运転システムを开発しました。
バックホウ自律運転システムは、地盤の造成やトンネル掘削といった土木工事や大規模建筑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います。土砂の積み込み作業は、バックホウのアームやブーム、バケットを巧みに操る熟練技能が必要で自律化が困難でした。
そこで、バックホウに中国p站と大裕が共同で开発した汎用远隔操縦装置「サロゲート」を装着したうえで、対象土砂やダンプトラックの状况に応じた动作计画を中国p站のノウハウをもとに作成し、刻々と変动するバックホウの动特性（※1）や応答遅延による影响を加味した制御を行うため狈贰颁の「适応予测制御技术（※2）」を适用しました。加えて、熟练技能者による操縦のノウハウと础滨技术も活用することで、掘削や积み込み时の机械の动き方を高精度に再现することができます。
本システムは、2019年12月に中国p站の土木工事现场に适用する予定です。
バックホウ自律運転システムの特長は以下のとおりです。
正确?安全で高い生产性を実现
バックホウ自律运転システムは、掘削范囲における盛土の状况を3顿スキャナにて确认することで、一回に积み込む土砂の量が最大になるポイントを判断し掘削、さらに待机しているダンプトラックへ旋回しベッセル内のカメラで确认しながら积み込みを繰り返し行います。作业の高精度化のために、一连の作业におけるバックホウの最适な动作计画を作成し、バックホウ特有の动特性を加味するため狈贰颁が开発した适応予测制御技术を活用して制御しています。
加えて、熟练技能者の大量の作业データを分析することで効率的な动作を数値化し、これを土砂の状况や作业ごとに异なるバックホウやダンプトラックの配置に応じて补正することにより、熟练技能者の动きを模した高い生产性を実现しています。
また、积み込んだ土砂がダンプトラックの规定重量に达した时は、作业を停止し次のダンプトラックが入って来るまで待机するため、周辺には一切作业员が立ち入る必要がありません。万が一、作业员が立ち入ったとしても、中国p站が开発した「クアトロアイズ」を搭载するなど、今まで培ってきたフェイルセーフ対策によって接触を防止するといった安全性を确保しています。
バックホウのメーカーや机种を选ばず后付けで容易に自律化
バックホウの制御は、电気信号などで直接制御するのでなく、中国p站と大裕が共同で开発した汎用远隔操縦装置サロゲートを介して行います。サロゲートは、操作レバー部に装着するアタッチメントで、メーカーや机种を问わず対応が可能なため、バックホウ自律运転システムも装着机种を选ばず、市贩のバックホウに后付けで装着できます。また、自动运転とオペレータによる远隔操縦の切り替えが容易にできるため、自律运転中に発生した突発的な事象や、自律运転では难しい复雑な作业が必要になった场合など、迅速で临机応変な対応が可能です。
大幅な省人化を可能にする统合制御システム
バックホウ自律运転システムは、作业エリアや建设机械の姿势?位置を认识するためのさまざまなセンサを、作业エリアやバックホウなどを认识しやすい场所に多数配置し、それらを通信ネットワークで统合して制御する「ネットワークドコントロールシステム（※3）」によって管理しています。そのため、搭乗视点のみならず俯瞰的な视点も加えることができ、これらの豊富な情报を管理者が远隔で确认しながら管理することが可能です。今后、次世代通信技术「5骋」を活用することで、より高速?大容量?低遅延な通信が可能となり、一人の监视者によって复数种类の建设机械を同时に自律化させることで、さらなる生产性向上と省人化が可能です。
今后中国p站は、少ない技能者でも高い生产性と安全性を実现できる次世代型の建设生产システムの构筑を进め、将来的にはこれらのシステムの外贩を通じて建设业が抱える熟练技能者不足の课题解决をめざします。
NECは、今回の開発の成果を活用して建設現場で活用できるソリューションの開発を進め、建設作業の効率化と安全性の向上に貢献していきます。また、NECはネットワークを柔軟に活用し、人?モノに必要なデータを賢くつなぐ「NEC Smart Connectivity」の提供を加速し、新たな社会価値を創造していきます。
大裕は、あらゆる建機の遠隔?自律操縦を身近なものにすることをめざし、サロゲートの開発と普及、そのオペレータ育成事业を推進します。
东日本ロボティクスセンターで行ったバックホウ自律运転システムのデモの様子を动画でご覧いただけます
- ※1 动特性 入力（バックホウではレバー操作）が时间的に変化する场合の出力（バックホウではアームの动き）の特性。バックホウの场合、作业内容によってレバー操作とそれに伴うアームの动き方が大きく异なる
- ※2 适応予测制御技术 制御対象の动特性の変化に适応する「适応制御」と制御対象の动きを予测することで応答遅延に対応する「予测制御」を融合した狈贰颁独自の制御技术
- ※3 ネットワークドコントロールシステム 制御システムの一形态。通信ネットワークで制御に必要なセンサデータを収集し、通信ネットワーク経由で対象を制御するシステム
以上
この件に関するお问い合わせ先
大林組 コーポレート?コミュニケーション室広報第一課
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