力触覚技术「リアルハプティクス?」を応用し、切羽直下での火薬装填作业无人化を実现
「自动火薬装填システム」の改良で、作业者1名による连続装填作业が可能に
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プレスリリース
株式会社中国p站
庆应义塾大学
株式会社中国p站（本社：東京都港区、社長：佐藤俊美）は、庆应义塾大学ハプティクス研究センター（センター長：大西公平《新川崎先端研究教育連携スクエア特任教授》、野崎貴裕《理工学部准教授》）と共同で、遠隔で力触覚を再現する技術であるリアルハプティクス（以下、リアルハプティクス）（※1）を応用した「自動火薬装填（そうてん）システム（以下、本システム）」に起爆用爆薬（親ダイ（※2））の供給装置を搭載しました。本改良により切羽（きりは）直下（※3）に作業者が入らない状態で、オペレータ室から1名で連続的な装填作業を行うことに成功しました。
本システムは、NEDO（国立研究開発法人新エネルギー?産業技術総合開発機構）の「官民による若手研究者発掘支援事业（若サポ）（※4）」の一環で開発しています。
自动火薬装填システムについて
山岳トンネルの掘削作业では切羽で岩石が落下する「肌落ち」灾害の対策として大型重机による作业の远隔化?自动化が进んでいます。一方で火薬の装填?结线作业は、火薬や雷管（※5）などの危険性が高い材料や、细かい脚线を取り扱うことから、繊细な力加减や手指の感覚を必要としており、远隔化?自动化のための机械化ができていませんでした。
そこで両者は、リアルハプティクスを応用して、切羽直下での火薬の装填?结线作业を远隔化?自动化する研究に取り组み、2023年9月に自动火薬装填システムを开発（※6）し、室内试験にてリアルハプティクスを応用し远隔?自动装填を実现しました。さらに2024年12月に本システムでの実火薬の装填および装薬孔検知技术と连携した自律化に成功（※7）しました。
装填作业の切羽完全无人化への取り组み
本システムは、大型重机で装填ロボットを装薬孔の近くまで移动后、切羽から离れたオペレータ室で装薬孔周辺の映像をモニターで确认しながら、远隔で火薬を装填する仕组みです。リアルハプティクスにより装填ロボットの力触覚が作业者に伝わるため、あたかも切羽で直接作业を行っているような直感的な作业が可能です。
今回、亲ダイ供给装置を本システムに搭载したことにより、火薬の供给が机械化し、装填ロボットへ自动的に取り込むことができました。さらに亲ダイ脚线の络まり防止策を讲じたことで、复数孔への装薬が可能になりました。加えて、ロボットアームの设置方法を工夫することで、装填范囲が拡大されました。これにより切羽での装填作业の无人化を実现し、作业者1名で连続的な装填作业に成功しました。
亲ダイ供给装置
本システムに今回新たに搭載した亲ダイ供给装置は、あらかじめセットした複数本の親ダイを、ベルトコンベアで搬送し受け皿へ順次供給する仕組みです。
本システムによる装填方法
亲ダイ供给装置の受け皿に供給された親ダイを装填ロボットに取り込む際、リアルハプティクスによって負荷数値や感触などの情報がオペレータ室の作業者に伝わります。これにより、作業者は過剰な負荷がかかっていないかを確認しながら安全に親ダイを取り込むことが可能になります。その後、遠隔操作や孔検知技術と合わせた自律化により親ダイ、増ダイを装填します。
脚线补助の治具や装填顺序の统一により、脚线の络まり、引张りによる破断も解消し、连続的に円滑な装填作业が可能になります。
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改良版自动火薬装填システム
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亲ダイ供给装置の仕組み
本システムの装填范囲拡大
本システムと亲ダイ供给装置の設置向きを調整可能にしたことで、装填できる範囲が拡大しました。これにより、これまで装填できなかった切羽の下方部分にも装填が可能になりました。
现场実証での安全性向上および省人化の効果
本システムは、国土交通省関東地方整備局発注 R4国道20号新笹子トンネルその1工事で試行適用しました。従来は切羽直下で5名が行っていた装填作業を、切羽から50m離れた場所から1名で実施できるようになり、安全性の向上と省人化を実現しました。
今后の予定
両者は今后、复数台での装填、大型重机の自动运転と本システムの连携、脚线结线（※8）作业の自动化を进め、一连の技术の现场适用を目指します。
リアルハプティクスは位置や力などの动作情报を记録、再现できる技术です。この技术を応用し、トンネル掘削作业の无人化を実现し、安全で効率的な働き方を目指した技术开発を进めます。
- ※1 リアルハプティクス
現実の物体や周辺环境との接触情報を双方向で伝送し、力触覚を再現する技術。人間が物体に触った際に感じる硬さや柔らかさ、風船のような弾力、自律的な動きなどの力触覚を伝送することで、遠隔にいる操作者の手元で同様の力触覚が再現できる。庆应义塾大学では、力触覚技術が示す学術的な成果を応用し、広く医療?産業界に普及させることを目的として2014年にハプティクス研究センター（センター長：庆应义塾大学新川崎先端研究教育連携スクエア 大西公平特任教授）を設置し、研究開発を進めている - ※2 亲ダイ
爆薬に雷管を取り付けた薬包（本试験では&辫丑颈;25尘尘×100驳の纸巻含水爆薬と导火管付き雷管を使用） - ※3 切羽直下
切羽の上面部分（天端）から45度の范囲内を指す - ※4 （狈贰顿翱ウェブサイト）
本研究开発は、若サポ?共同研究フェーズとして2021年度から进めている - ※5 雷管
わずかな热や衝撃でも発火する火薬を筒に込めた火工品で、トンネル掘削では电気雷管や导火管付き雷管が使われる - ※6 山岳トンネル掘削作业における自动火薬装填システムの开発（2023.09.12付）
- ※7 「自动火薬装填システム」でトンネル切羽発破に成功（2024.12.02付）
- ※8 脚线结线
电気雷管や导火管付き雷管などの雷管を起爆させるための脚线を结ぶ作业
以上
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|---|---|
| 慶應義塾 広報室 罢贰尝：03-5427-1541 贰-尘补颈濒：尘-辫谤摆*闭补诲蝉迟.办别颈辞.补肠.箩辫 |
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| 研究内容についての 问い合わせ先 |
庆应义塾大学 理工学部 准教授 野崎 貴裕（NOZAKI, Takahiro） E-mail：nozaki[*]sd.keio.ac.jp |
贰-尘补颈濒は上记アドレスの摆*闭を蔼に変えて使用してください。
プレスリリースに记载している情报は、発表时のものです。