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協調運転制御システム「T-iCraft®」を開発し、施工現場のDXを推進

様々な機種・制御方式の自動建機の協調運転を実証

2021年2月9日
大成建設株式会社

 大成建設株式会社(社長:相川善郎)は、複数の自動運転建設機械(以下、自動建機)の協調運転を制御するシステム「T-iCraft」※1(図1参照)を開発し、この度、造成現場(東京都稲城市、南山造成作業所)において4機種の協調運転性能を実証しました。本システムの適用による、有人建機との連携や自社開発に加え他社開発の様々な機種・制御方式の自動建機との協調運転の実用性を確認し、施工現場におけるDX(デジタルトランスフォーメーション)戦略を推進します。

 生産労働人口の減少や高齢化が社会的な問題となる中、生産性向上や労働力不足の解消は、建設産業においても大きな課題となっています。近年、国土交通省では『i-Construction』を推進しており、今後、予想される人手不足に対応するとともに、生産性向上への取り組みを加速させています。また、その中でも建設機械の自動化関連技術は、建設現場で早期に確立が望まれる技術の一つであり、同省では、2020年12月に「国土強靭化に関する施策のデジタル化」※2の中で、無人化施工技術の安全性・生産性を向上させ、2025年度までに建設機械の自律制御・走行技術の確立を掲げています。

 当社は、2013年より自律型や遠隔操作で作業を行う建設機械「T-iROBO®シリーズ」※3の開発に取り組んでおり、すでに3機種(バックホウ、クローラダンプ、振動ローラ)の建設機械の自動運転を実現させ、これらを組み合わせ協調運転させることで、更なる生産性向上を目指してきました。この度、開発した「T-iCraft」は「T-iROBO®シリーズ」の施工現場におけるDX戦略の一翼を担う技術です。
 今回の実証では、新規に開発したブルドーザ※4を加えた4機種の自動建機を用いて、「掘削・積込」、「運搬」、「敷均し」、「転圧」の施工を制御し、一連の作業の協調運転を業界に先駆けて検証しました。

「T-iCraft」の特徴は以下のとおりです。

  1. 1

    様々な機種の自動建機の協調運転を制御(写真1参照)
    各自動建機には、全地球測位衛星システム(GNSS)と自動運転プログラムが搭載されており、設定された作業シナリオをそれぞれが自動で実行します。「T-iCraft」が司令塔となり、各自動建機の位置情報と作業進捗を監視しながら、建機各々の自動運転の実行および停止を指示するなど協調運転の制御を行います。

  2. 2

    適用可能な建設機械の自由度が高いプラットフォームを実現
    「T-iCraft」は、適用可能な建設機械の自由度が高く、当社開発建機に限らず、他社開発建機やロボット搭乗式など、あらゆる制御方式の自動建機に対して協調運転を行うことが可能であり、協調制御のプラットフォームとして確立されています。

  3. 3

    有人建機との協働も可能
    有人建機のオペレータがタブレットを用いて「T-iCraft」と通信する新たなHOG(Human Operating Guidance)システム※5を開発し、有人建機との協働運転が可能となります。また、HOGシステムの性能については、2020年3月に複数の自動建機と有人建機の協調運転について5G通信を使用して実証し、その有効性を確認しています。

 今後、当社は「T-iCraft」を水資源機構発注の南摩ダム本体建設工事に導入し、実用を予定しています。本ダム建設工事では施工データを蓄積し、施工エリア、運搬ルートを入力するだけで工程の最適化を図れる機能や、デジタルツイン技術を利用したモニタリングシステムを追加・実装し、土木施工における「DX」の推進につなげてまいります。

図1 T-iCraft概念図
図1 T-iCraft概念図
写真1 T-iCraft実証実験状況
写真1 T-iCraft実証実験状況
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  1. ※1

    協調制御システム「T-iCraft」: 
    建設機械のメーカーによらず、自動運転、有人運転のいずれにも対応でき、条件が整えば最大32台までの複数機種の建設機械の協調制御を可能とするシステムで、家電総合メーカーパナソニック株式会社の関連会社であるパナソニック アドバンストテクノロジー株式会社の独自技術であるロボット自律制御および協調タスクプランニング技術を活用したシステム。同社は、モビリティ等、数多くのロボット製品の研究開発、事業展開にも取り組んでいる。T-iCraft はTaisei ict Construction Robot Automatic Fit Teamの略称。

  2. ※2

    「国土強靭化に関する施策のデジタル化」:
    2020年12月11日に国土交通省から発表された「防災・減災、国土強靱化のための5か年加速化対策」の中で、「国土強靭化に関する施策を効率的に進めるためのデジタル化等の推進」-「国土強靭化に関する施策のデジタル化」-「無人化施工技術の安全性・生産性向上対策」として、5G・AI 等を用いた自律制御・走行技術を搭載した建設機械として、バックホウ、クローラダンプ、ブルドーザ、振動ローラの4機種を挙げ、2025年度までの実現を掲げている。

  3. ※3

    T-iROBO®シリーズ: 
    人とロボットの協働を目的として、大成建設が開発した建設作業用ロボットシリーズを示しており、建設機械自動運転システムのラインナップは以下のとおり。
    「T-iROBO® Excavator」:バックホウによる掘削・積込。キャタピラージャパン合同会社と共同開発
    「T-iROBO® Crawler Carrier」:クローラダンプによる土砂運搬。(株)諸岡と共同開発
    「T-iROBO® Roller」:振動ローラによる転圧。ただし、今回の実証試験では酒井重工業(株)、JIG-SAW(株)の技術協力を得て、自動操縦標準機SV513DAUTOを採用

  4. ※4

    「T-iROBO® Bulldozer」:ブルドーザによる敷均し。(株)カナモトとカナタッチブルドーザ仕様を共同開発

  5. ※5

    HOG(Human Operating Guidance)システム:
    T-iCraftと通信できるタブレットに作業の指示が表示されオペレータはその作業を実行します。作業毎に「開始」「終了」を画面操作でT-iCraftに報告することで無人機との協調運転を行うシステム。