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 複数種かつ多数の無人重機を自律運転させて巨大な土木構造物を建設するという離れ業を実現した鹿島の「A4CSEL(クワッドアクセル)」。ダンプトラックが荷下ろしした材料をブルドーザーでまき出して、それを振動ローラーで固める。この一連の作業をこなす重機の運転席には誰もいない。リモートで操縦する人もいない──。そんな技術が、秋田県内で建設中の成瀬ダムの堤体工事で本格的に運用されている。

成瀬ダムの施工現場。ブルドーザーや振動ローラーが自律運転しながら施工を進めている(写真:日経クロステック)
成瀬ダムの施工現場。ブルドーザーや振動ローラーが自律運転しながら施工を進めている(写真:日経クロステック)
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 コンピューターによる指示に基づいて、複数種の無人重機が自律運転で大規模構造物を建設するという世界に例を見ない工事現場の工場化が現実の姿になっているのだ。本特集「鹿島流・全自動工事」では、国内外の建設現場に革命を巻き起こす力を秘めたこの技術を徹底取材。革新技術を分かりやすく解剖し、その拡張の可能性を探った。

 重機の自律運転による施工を成し遂げるには、まずはハードをそろえなければならない。そこで今回はまず、自律運転を実現するために鹿島が用意した重機に焦点を当てる。現場で扱う重機は自律運転できる特別な仕様だが、鹿島が重機自体を製造したわけではない。メーカーが製造した車両を改造して使っている。

 自律運転を実現するには、重機を操るオペレーターに代わる機能を車両に整備しなければならない。最初のステップとして必要なのは、“目”と“腕”の追加だ。

 ここで目と例えるのは、重機を自動で動かすために必要なセンシング機能だ。重機自体や周囲の状態を常に把握できなければ、刻々と状況が変わる建設現場での制御などかなうはずもない。そこで、重機にどのような目を付けていったのかを、鹿島が自律運転の開発対象として最初に取り組んだ振動ローラーを通して見ていく。

 振動ローラーとは、地盤を揺さぶりながら盛り土材料などを締め固めていく重機だ。造成や舗装といった工事で利用される。この重機に、人の目の代わりとして取り付けたのが、GPSアンテナやレーザースキャナー、ジャイロセンサー、アーティキュレート角計測センサーなどだ。

様々なセンサーを搭載した振動ローラー。頂部にGPSアンテナなどを搭載しているのが分かる(写真:鹿島)
様々なセンサーを搭載した振動ローラー。頂部にGPSアンテナなどを搭載しているのが分かる(写真:鹿島)
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 GPSは言うまでもなく、人工衛星を用いて重機の位置座標を確認できるシステムだ。複数の衛星から発信された位置や時刻の情報を基に、衛星との距離を算出し、受信点の位置を導き出す。クワッドアクセルではRTK(リアル・タイム・キネマティック)と呼ぶ補正の仕組みを取り入れたので、2~5cm程度の誤差で測位できる。