スギマル
こんにちは。平成から令和に切り替わった5月も本日で終わりです。来月が終わるともう半年が終了、早いものですね。さて、本日31日は国際デーのひとつ、世界禁煙デーということです。
スギヤマ
世界デーということもあって世界中で呼びかけの運動が行われているな。喫煙者は世界中で見ると10億人を超えていて、大体5人に1人の割合だ。日本では約1880万人、うち男性が1406万人、女性が474万人となっている。
スギマル
多いのか少ないのか分かりませんが、確か年々減少してはいるんですよね?
スギヤマ
そうだな。ここ数年では毎年過去最低値を更新しているので、そのうち無くなる可能性も無くはない。
スギマル
僕は吸っていませんが喫煙マナーさえ守っていれば別に構わないと思います。無理に圧迫してまで根絶させる必要はないかと。体に悪いものなんか世の中いっぱいありますから。とはいえ一部マナーの悪い所が目立っている節があるから嫌悪されている部分はあると思いますが。
スギヤマ
まあ第三者にも害があるというのが一番の理由だろう。煙までは消せないからな。実際害があるのかないのかは分からないが、これも世の中の流れだな。

ミリ波レーダー技術のリアルタイム測定装置を搭載したコンクリート吹付けロボ

さて、本日は戸田建設株式会社、清水建設株式会社、株式会社銭高組、西松建設株式会社、前田建設工業株式会社、エフティエス株式会社という、錚々たる企業が共同でICT制御システムによる山岳トンネルの自動吹付けロボットの開発に着手したという話題。

ミリ波レーダー技術による、吹付け面の出来形リアルタイム測定装置を開発し、性能の確認までをおこなったそうです。ミリ波レーダーは自動車の自動運転などにも使われる技術です。

ミリ波レーダーとは?
周波数が30GHz ~ 300GHzで、波長にして1mm~1cmまでの電波。これは電波の中でも光に近い周波数帯となっており、光に近い性質を持っています。直進性が強く雨や雪、霧などへの耐環境性も強い。

開発の背景

国土交通省がICTの全面活用を柱とする「i-Construction」の推進の中で、建設業の省人化・省力化が急務となっています。

山岳トンネル工事においてもコンピュータ制御による機械も増加しつつありますが、トンネル掘削先端部(切羽)では、依然として熟練技術者のリモコン操作による目視確認に依存している作業が多く残っているそうです。

コンクリートの吹付け作業においても、切羽からの岩片崩落や吹付け飛散物との接触リスクを避けながら、トンネル壁面を平滑曲面に仕上げる高度な施工技量が必要となります。

ヒトの目に代わるミリ波レーダーシステムの開発と性能評価

そんな高度な技量が必要となる作業等を自動化すべく、吹付け作業中にリアルタイムでCIMと実測モデルを比較させながら、より精度の高い出来形確認と吹付け作業の自動化ニーズに応えるために開発されたのが「ミリ波レーダーシステム」。

ミリ波レーダーシステムとは

自動車の自動運転技術に期待されている技術の応用で、測定波が霧や塵で錯乱し難いのが特長です。3mまでの距離において1mmの精度で測定できるという技術になります。

レーザースキャナーでの吹付け作業前後での測定把握とは異なり、コンクリートの吹付け作業中でも高精度に厚さ変化を捉えることが可能。


出典:戸田建設 実証実験状況

リアルタイムで吹付け壁面の出来形を遠隔モニターで確認できるので、切羽近傍での作業リスクを減らすことが出来る他、得られるデジタルデータから吹付け面とのノズル距離や角度を正確に制御できるので、コンクリートの壁面付着率が向上します。

性能評価

吹付けロボットのノズル周囲に取り付けられたレーダーは、ミリ波を対象物に照射し、その反射波を補足して吹付面までの距離を測定します。


出典:戸田建設 リアルタイム吹付け出来形管理の出力結果

実証実験では、コンクリートの吹付けの自動化においてもっとも重要な要素技術となる「吹付け作業に伴うコンクリート厚さの変化をリアルタイムに計測する」技術を確認することができたそうです。

まとめ

今後、こちらのロボットは自動化技術の完成に向けて開発を進めるとともに、熟練技能者の吹付作業データを各社の多数の現場からデジタル値でクラウド収集し、最適吹付け作業の分析と機械学習を行い、最終的にはAI制御による自動吹付け技術の確率を目指すとのこと。

この技術もこれまで熟練技能者に依存していた部分を効率化するもの。ミリ波レーダーにおいてはこれまで、レーザースキャナで吹付け前後の計測から厚みを計測していたものが、リアルタイムで吹付けコンクリートの厚みを計測できるようになっています。

単純に工数が減る分、大きな効率化となりそうですね。様々な業界で熟練技能者の技術継承をテクノロジーを使って置き換える事例が増えてきました。最早個人の知的資産に頼るのではなく技能は共有し、個々企業の共通知として戦う時代と言えます。