こんにちは。建築工事や電気工事等で必須になってくる作業に墨出し作業があります。図面を見て指定された場所に機器を配置したり屋内の配線を行ったりと、作業前において重要な作業となります。

昨今ではその墨出し作業にARを活用したり、自律的に行うロボットが開発されたりと、テクノロジーによる省力化が進んできています。

生産性が3倍。竹中工務店の墨出し自走ロボ

2019.04.16

本日は建設現場における穿孔作業をおこなう際の墨出し作業を、BIMデータとVR、ロボット技術を組み合わせることで、その効率化を実現したという話題。

ロボットと人との協働による穿孔作業効率化技術

その新たな穿孔作業の効率化技術ですが、三谷産業株式会社と株式会社エスイーフォー(SE4)による共同開発となります。

2社は、建設現場における穿孔作業の効率化を図るロボット技術の開発に向けた実証実験を行い、ロボットの自動制御と人間の遠隔指示による正確な穿孔作業のための要素技術を開発しました。


出典:三谷産業

この技術開発にあたって、空調設備工事において豊富な経験を持っている三谷産業が、実証実験のフィールドならびに現場での事例・施工ノウハウやBIMデータを提供。

SE4では、ロボティクス・コンピュータービジョン・VRの知見を組み合わせることで開発が実現したそうです。

開発背景

建設業界では熟練技術者の高齢化や人手不足が大きな問題となっており、働き方改革による業務効率化と作業者への負荷低減が喫緊の課題です。特に効率化や負荷低減が期待される作業の1つに、穿孔作業およびそこに必要な「墨出し」工程があります。


出典:三谷産業

空調設備機器や付帯する設備を取り付ける際に、事前の位置決めや配置確認を行い、吊り下げるパーツの取り付けや付帯設備を通す空間を確保するための工程があります。

これらの作業は、熟練工が図面と実際の現場の配置を照らし合わせながら現地を計測し、基準位置の墨出し(マーキング)を行っています。

近年、測量機を利用した作業効率手法などが進められており、作業者自体の負荷低減や作業省力化による、さらなる施工の合理化や自動化が望まれています。

墨出しから穿孔作業までをロボットへの遠隔指示で自動化する

この度開発された技術では、BIMデータ上で作成された建物・設備の3次元モデル上で穿孔位置を指定することで、ロボットが自らその位置に移動し、目標位置に自動で正確な穿孔作業を行うことを可能とします。


出典:三谷産業

これによって墨出しと穿孔作業を人が行うこと無く、作業者の負荷低減ならびに業務の効率化の実現が期待できます。

ロボットの指定位置への移動と穿孔作業の仕組み

通常、導入に数百万円程かかっていた測量機に代わって、数万円程度のデプスカメラ※を使用し建物内をスキャンし、そのデータを基に3次元空間にマップを生成。


出典:三谷産業

そのデータをBIMと組み合わせることで、現場の様子をVR空間上で再現します。

※デプスカメラ
デプスカメラとは、奥行きの情報を取得する深度センサーを内蔵したカメラのこと。最近ではスマートフォンにも搭載されている身近なカメラです。

次に、穿孔箇所の位置決めをVR空間を通じて行い、その位置に対する穿孔作業をロボットが実行する形となります。


出典:三谷産業

技術的な特長とメリット

SE4の技術の最大の特長は、全ての工程をロボットで自動化するというものではなく、敢えて人が介在するという点にあります。

ロボットに関しては、位置や距離などの特定の物事の分析や重労働を実行する点において、人よりも優れているということに対し、臨機応変な対応等の物事を総合的かつ柔軟に判断するという点では人に及びません。

SE4では、ロボットと人それぞれの強みを活かし、現場空間のスキャニング・マップの生成・穿孔作業はロボットによって自動化し、より柔軟な判断が求められる位置決め作業の最終確認やそれに伴う微調整は、ロボットの収集したデータを基に人が行うことで、作業効率を最大化します。

また、作業者は1対1の操作ではなく、ロボットへ指示をまとめて送信できるそうで、複数のロボット・現場を同時に管理することが可能とのこと。

まとめ

点群データをVR空間にし、そこにBIMの3次元モデルを重ねることで現場を再現しています。これは所謂デジタルツインのような状態ですね。今回の技術は墨出し作業への活用になりますが、その他にも活用できることはありそうです。

全ての工程をロボットに任せるのではなく、人が介在できるようにしているというSE4の技術ですが、やはり互いに補完し合うような運用が結果的にトラブルも少なくなるのかもしれません。

完全自動化したは良いが、使ってみると結果的に人が手をいれたり監視する必要が出てくる等、想定外のことが発生してくると、逆に効率が悪くなってしまいます。そういう部分では最初から補完し合うという思想で開発するのもひとつですね。