戸田建設が山岳トンネル工事のずり出し自動化システムを開発：山岳トンネル工事

戸田建設は産業機械メーカーの大裕の協力を得て、山岳トンネル工事におけるずり（岩砕）出し自動化システムを開発し、GNSSが利用できないトンネル内でのホイールローダの自律運転を実現した。

[BUILT]

　戸田建設は2024年7月26日、産業機械メーカーの大裕の協力のもと、山岳トンネル工事におけるずり（岩砕）出し自動化システム「L-CROSS（Loading-Construction Robot Operating Systems）」を開発したと発表した。

　 GNSSが利用できないトンネル内でも、汎用の外付け操作機構を使用することで、ホイールローダの自律運転を実現する。新システムの適用により、ずり出し作業を省人化し、安全性と生産性の向上につなげる。

ホイールローダ自律運転状況、外付け操作機構　出典：戸田建設プレスリリース

　新システムでは、ホイールローダは機体上部に設置したLiDARを使用して周囲の状況を把握しながら自己位置を推定し、ずりのすくい上げから搬出用のクラッシャーに投入するまでの走行ルートを自ら考え、ハンドルなどに取り付けた操作機構で自律的走行する。

　操作機構は、ホイールローダの機種ごとに異なる内部の制御信号への介入を必要としないため、複数のメーカーや機種に対応可能だ。また、オペレーターの操作と機械の動作をあらかじめ学習し、操作を再現する機能を搭載している。

　実証施工では、掘削中の切羽においてホイールローダの自律運転を試行し、切羽への前進から、ずりのすくい上げ、クラッシャーまでの後進、クラッシャーへのずりの積込みまでの一連の動作がスムーズに行えることを確認できた。

LiDARによるマッピング　出典：戸田建設プレスリリース

　新システムではまず、使用開始前にオペレーターがホイールローダに搭乗し、切羽からクラッシャー間を1〜2回前後進を行いながら操作を行い、LiDARで作業エリア周辺をマッピングする。ホイールローダはマッピングにより、ずりとクラッシャーを認識し、走行ルートを設定（パスプランニング）をして自律運転を開始する。自律運転中はLiDARにより周囲の状況を把握し、トンネル内での自己位置を推定しながら走行。残りのずり形状から、ずりが多い位置への走行ルートを自律的に設定する。なお、クラッシャーにもLiDARを設置し、データを連携することでホイールローダの自己位置の推定精度を向上させている。

　エンジンの起動と停止、前後進のシフト操作などは電子制御で行う。走行中は可動部に取り付けた各種センサーと三軸傾斜計などの各種計器によって、ホイールローダの動作、姿勢を把握し、データに基づいてAIが姿勢制御を行う。

　これらの情報は、外部と通信することなくホイールローダに搭載したシステム単体で処理する。なお、各種センサーによる自動停止機能や、外部からの非常停止機能を有している。

　今後は走行データを分析し、熟練オペレーターの操作データを学習させて、AIによる姿勢制御の精度と施工効率の向上を図ることで、実作業での運用を目指す。また、1台ごとに停止位置の異なるダンプトラックへの積込みまで適用範囲を拡大し、山岳トンネル施工におけるずり出しの自動化を推進する。