油圧ショベルでの土砂掘削／ダンプ積載作業を自動化、清水建設：i-Construction 2.0

清水建設、土木研究所、日立建機は共同で、建設機械の自動施工技術基盤「OPERA」を活用し、油圧ショベルによる土砂の掘削からダンプカーへの積載までの一連作業の自動化に成功した。

[BUILT]

　清水建設は2025年6月6日、土木研究所、日立建機と共同で、建設機械の自動施工技術基盤「OPERA」を活用し、油圧ショベルによる土砂の掘削からダンプカーへの積載までの一連作業の自動化に成功したと発表した。今後は複数の建設機械を制御する自動施工システムのプラットフォームとしてOPERAを活用し、土工事の無人化施工の社会実装を加速する。

≪≫　出典：清水建設プレスリリース

　OPERAは、土木研究所が整備を進める自動施工の研究開発用プラットフォーム。ロボットシステムの構築に利用される制御システム「ROS」に対応し、自動運転対応型の各種建設機械を共通の信号で制御できる通信インタフェースを備えている。

　従来は建設会社と建設機械メーカーが個別に秘密保持契約を結び、特定メーカー向けの制御プログラムを開発する必要があった。OPERAの導入により、異なるメーカーの建設機械を統合制御する自動施工システムの構築が容易になる。

　今回の実験では建設機械に動作指令を与えるROSに、内閣府が主導する「戦略的イノベーション創造プログラム（SIP）」の一環として九州大学が開発中のオープンソース「ROS2-TMS for Construction」を使用した。

　自動施工実験は、シールドトンネル工事に伴う掘削土砂の場外搬出作業を想定して実施。実験エリアに仮置きした土砂を油圧ショベルで掘削し、指定位置に停車したダンプカーに積載する一連の作業を自動化した。

　現場には油圧ショベルの周辺に複数の3D-LiDARを設置し、土砂仮置場やダンプの停止位置付近の3D形状を常時取得。認識した地形情報を基に、掘削や積載の指令が油圧ショベルに自動で出力されるシステムを構築した。

　油圧ショベルは仮置場の形状応じて効率的に土砂をすくい、ダンプ荷台の空き状況を踏まえて最適な位置に積載するように制御。荷台が満杯になった段階で土砂の積載を自動で停止する仕組みも組み込んだ。実験の結果、掘削から積載までの一連の作業をシームレスに実現した。

　清水建設は今後、OPERAを中核とした建機制御技術の現場適用を進めるとともに、無人での自動施工に向けた技術開発を推進していく考え。