GPSの位置情報が届かない坑内で無人建機を自動運転する技術を開発、大成建設：i-Construction

大成建設は、SLAMを活用した位置情報取得技術「T-iDraw Map」を開発し、国交省国土技術政策総合研究所に設置された実大トンネル実験施設と国内の道路トンネル建設現場で、T-iDraw Mapを用いて建設機械の自動運転に関する実証を行った。実証の結果、GPSなどの位置情報を取得することが難しいトンネル坑内でも、無人建設機械の自動運転が実現した。

[BUILT]

　大成建設は、建設機械の周辺環境を示す地図作成と自己位置推定を3次元で同時に行うSLAM※1を活用した位置情報取得技術「T-iDraw Map（ティーアイドローマップ）」を開発したことを2021年6月11日に発表した。

※1 SLAM：Simultaneous Localization And Mappingの略称。自己位置推定と環境地図作成を同時に行い、移動体が「センシングによって得た計測値」と「移動することで得た計測値」を照らし合わせ、その誤差を収束計算することで、作成した地図上に自己位置を推定する技術

障害物を認識し自動で回避ルートを作成

　国内では、生産労働人口の減少や高齢化が社会問題となっており、労働力不足の解消や生産性向上は建設業でも対応を迫られている。解決策として、国土交通省では、作業性を高めるi-Constructionを推進ししている。とくに、i-Constructionの中でも建機の自動化に関連する技術は、建設現場で早期に確立が望まれる技術の1つだ。

　上記のような状況を踏まえて、大成建設は、これまで遠隔操作や自動で作業を行う建機「T-iROBO（ティーアイロボ）シリーズ」の開発に取り組んできたが、T-iROBOシリーズは、GNSSでGPSを取得可能な施工場所でしか使えないという問題があった。さらに、トンネル坑内など位置情報の取得が困難なエリアでは、光波測距儀の自動追尾機能などを利用する必要があるが、この方法では支障物や曲線部などで光波が遮られるケースや長距離で使用が困難になるなどの課題があった。

　そこで大成建設は、SLAM技術を活用して位置情報を取得するT-iDraw Mapを開発し、GNSSを利用できないトンネル坑内でも、土砂運搬する無人建機「クローラダンプ」の自動運転を実現した。

SLAM技術を利用したトンネル坑内での自動運転状況　出典：大成建設

　T-iDraw Mapは、SLAM技術を活用し、無人建機に搭載したセンシング装置による計測情報から、建機の周辺環境を把握するための地図作成と自己位置推定を同時に行う。両データを基に、あらかじめ設定したルートを自動走行しながら、重機の位置情報などを取得するため、GNSSを使えない坑内や地下でも自動運転が可能になる。

センシング装置で取得したデータを基に作成した環境地図と建機自己位置推定状況、トンネル内地図情報を緑点と青点で表示し、建設機械位置・走行予定ルートを赤点と青線で表示　出典：大成建設

　また、無人建機の自動運転時、突然障害物が現れても、センシング装置で認識し、自動で回避ルートを作成して、減速もするので、環境が刻々と変化する施工現場の状況に応じられる。

　現在、大成建設は、T-iDraw Mapを活用した無人建機の自動運転を現在施工中のトンネル現場に順次導入するとともに、実用性の高いタイヤ式建機への利用を進め、将来は、屋内と地下での自動運転や災害発生時における探査・点検への適用拡大を目指す。加えて、T-iROBOシリーズにもT-iDraw Mapを積極的に展開し、無人・有人の建機が協調して動作する技術「T-iCraft※2」との連携を図る。

※2 T-iCraft：建機メーカーに限定せず､自動運転・有人運転に対応し、条件が整えば複数機種の建機を協調制御可能なシステム。T-iCraft は､Taisei ict Construction Robot Automatic Fit Teamの略称