일 대림조 건설, 백호우 자율 운전 시스템 개발 VIDEO: バックホウ自律運転システム/大林組、NEC、大裕/掘削、積込み位置を判断

バックホウ自律運転システム/大林組、NEC、大裕/掘削、積込み位置を判断

[2019-07-19　

  

　大林組とＮＥＣ、大裕（大阪府寝屋川市、飯田浩二社長）は、事前にプログラミングした動作を実行するのではなく、３次元レーザースキャナーやステレオカメラからの情報を元に土の掘削位置やダンプへの積み込み位置を自ら判断するバックホウの自律運転システムを開発した。１２月にも土木現場で複数台の適用を目指す。汎用建設機械の自律化を進める大林組の初弾技術となる。

システムのデモンストレーション

(시스템  구현 모습)

일 대림조 건설, 백호우 자율 운전 시스템 개발 굴착 위치와 덤프 상차 위치 스스로 판단    일본의 대림조건설과 NEC 등은 사전에 프로그래밍한 동작을 실행하는 것이 아니라 3차원 레이저 스캐너와 스테레오 카메라로부터의 정보를 바탕으로 흙의 굴착 위치와 덤프 상차 위치를 스스로 판단하는 백호우의 자율 운전 시스템을 개발했다. 백호우에 의한 흙의 굴착· 상차 작업은 터널 하천, 항만, 건축물의 지하 굴착 등 많은 장면에서 필요한 작업에서 1곳으로 옮겨진 엄청난 토사를 덤프에 싣는 반복 작업이 되지만 토사나 암 상태 등 상황에 따라서 버킷을 움직이는 조작은 숙련 기능이 필요하고 로봇의 자율화가 어렵다. 이번에 개발된 시스템은 천공 위치를 위에서 내려다 보며 모니터링하는 3D레이저 스캐너, 덤프를 모니터링하는 스테레오 카메라, 백호우에 설치 슬로프 센서, 쟈이로 중계 장치, 범용 원격 조종 장치"서로 게이트", 원격지의 사무실 내에 설치하는 자동 제어 장치로 구성한다. 굴착하는 범위의 성토의 상황을 3D스캐너에서 확인하고 한번에 싣고 토사량이 가장 많은 포인트를 스스로 판단하고 굴착, 덤프 트럭으로 선회해서 스테레오 카메라의 영상으로부터 덤프차에 균일하게 싣기 때문에 최적인 포인트를 판단하고 싣는다.동작지시에서 동작까지의 시간의 지연을 예측해 작동하거나 시시각각 변하는 파라미터에 맞추어 움직임을 조정할 수 있는 NEC의 "적응 예측 제어기술"을 활용해 백호우를 제어한다.숙련 기능자의 작업 데이터를 분석해 효율적인 동작을 수치화해, 토사의 상황이나 작업 마다 다른 백호·덤프의 배치에 따라 움직임을 보정하는 것으로, 숙련 기능자의 움직임을 모방할 수 있도록 했다. 백호우를 제어하는 사로게이트는, 조작 레버의 일부에 장착한 어터치먼트식으로, 메이커나 기종을 불문하고 백호우에 부착할 수 있다.자동운전과 운전자를 통한 원격조종도 쉽게 전환되기 때문에 자율운전 중 돌발사고 등이 발생했을 경우 운영자가 원격조작한다. 유튜브 갈무리 황기철 콘페이퍼 에디터 큐레이터 Ki Chul Hwang, conpaper editor, curator

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　バックホウによる土の掘削・積み込み作業は、トンネル、河川、港湾、建築物の地下掘削など多くの場面で必要な作業で、１カ所に運ばれた膨大な土砂をダンプに積み込み続ける繰り返し作業になるものの、アームとブーム、バケットを状況によって動かす操作は熟練の技能が必要で、ロボットによる自律化が難しい。

　今回開発したシステムは、掘削位置を俯瞰（ふかん）する３Ｄレーザースキャナー、ダンプを俯瞰するステレオカメラ、バックホウに取り付けるスロープセンサー、ジャイロ、中継装置、汎用遠隔操縦装置「サロゲート」、遠隔地の事務所内に設置する自動制御装置で構成する。

　掘削する範囲の盛土の状況を３Ｄスキャナーで確認し、１度に積み込む土砂量が最も多くなるポイントを自ら判断して掘削し、ダンプトラックに旋回してステレオカメラの映像からダンプに均一に積み込むために最適なポイントを判断して積み込む。動作指示から動作までの時間の遅延を予測して作動したり、刻々と変わるパラメーターに合わせて動きを調整できるＮＥＣの「適応予測制御技術」を活用してバックホウを制御する。熟練技能者の作業データを分析して効率的な動作を数値化し、土砂の状況や作業ごとに異なるバックホウ・ダンプの配置に応じて動きを補正することで、熟練技能者の動きを模倣できるようにした。

　バックホウを制御するサロゲートは、操作レバーの一部に装着するアタッチメント式で、メーカーや機種を問わず市販のバックホウに後付けできる。自動運転とオペレーターによる遠隔操縦も容易に切り替えられるため、自律運転中に突発事象などが発生した場合は、オペレーターが遠隔操作する。

システム構成図(시스템 구성도)

　作業エリアや建機の姿勢・位置を認識するさまざまなセンサーを作業エリアやバックホウが認識しやすい位置に配置し、通信ネットワークで統合制御する「ネットワーク度コントロールシステム」で管理するため、５Ｇ（第５世代移動通信システム）を活用すれば、１人で複数台を作業させられるため、大幅な生産性向上につながる。

　将来的には、建機にスキャナーやカメラ、センサーを搭載して自律的に移動・作業するシステムの開発を目指す。

https://www.kensetsunews.com/archives/345600

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