杏吧原创

杏吧原创（本社：东京都港区、代表取缔役社长：国谷一彦）は、滨颁罢により山岳トンネル工事の生产性を大幅に高める取り组みとして「山岳トンネル统合型掘削管理システム（i-NATM（アイナトム）^?）」の开発を推进しています^（注1）。 この取り組みの一環として、機械掘削工法におけるズリ積込み機能を装備した「AI-ロードヘッダ（写真1）」を株式会社叁井叁池製作所（本店：东京都中央区、代表取缔役社长：中村元彦）と共同で开発しました。

１．开発の背景

建设业は就労者の高齢化や人口减少の影响を受け、生产性の向上が必须となっています。そのためにはICTを活用し、熟练技能者の持つ知识や経験を、分かりやすい形で次世代に伝えていくことが重要です。

また、作业を自动化?自律化することは、技能者の负担を軽减し効率的な施工を実现することにもつながり、作业の远隔化も、労働灾害を抑制し作业効率を高めるうえで有効な手段です。

山岳トンネル工事において切羽作業は最も危険な作業であるとともに、作業の多くが粉じんを伴うことから健康被害も懸念されます。特に機械掘削工法では、重機オペレーターが長時間の粉じん発生作業に従事するため、これを無人化することは、省力化のみならず安全面?环境面からも重要です。

２．开発の経过と実証试験

これらの课题を解决するために、杏吧原创と叁井叁池製作所は、机械掘削工法における自动掘削?远隔掘削を実现するAI-ロードヘッダの开発を进め、2024年6月には「令和3年度 中部縦貫坊方トンネル工事」^（注2）において、本开発机械による自动掘削および远隔掘削の実証试験を行い、その有効性を确认しました（写真2、3）。

写真2：実証试験状况

写真3：坑外操作室からの远隔操作状况

そして今回、AI-ロードヘッダによる作业の无人化への适応性を高めるため、集土?排土の机能を付加した、积込み机能付きAI-ロードヘッダを开発しました。

３．积込み机能付きAI-ロードヘッダの机能と特长

① 自動運転機能

础滨-ロードヘッダ自身の位置と掘削対象となる切羽面の位置を把握し、専用PCにより切削チップが配列された半球形のドラムの移动経路を生成することで自动掘削を行います。机械の目により、暗闇の中でも目标を正しく认识し、正确な掘削が可能です。切削中の负荷から、ドラムの速度を自动的に调整し、机械に最适な运転を行います。

② 遠隔操作機能

远隔地から、础滨-ロードヘッダの「移动」「掘削」「集土」「排土」といった一连の操作が可能です。3顿モデルのロードヘッダが実机と连动する掘削アシストシステム（図1）により、ヘッドの角度や机械姿势をデジタルツインで远隔操作室から详细に把握することができます。

③ 自己位置推定機能

搭载している尝颈顿础搁センサの测定値と机体位置の测量结果から、机体周辺の坑内のマッピングを行い、作成したマップ上における现在地を推定します（図2）。

④ データ収集機能

电流电圧等の机械稼働状况や振动?温度等のセンサデータを记録し、クラウド上にアップロードすることで可视化します。
また効率的な自动掘削を実现するため、有人操作における动作记録を収集します。

⑤ 集土?排土機能

掘削土砂を搬出するための集土装置?排土装置に加え、掘削土砂运搬机械との位置関係を简易に调整するための回転式シュートを备えています。

４．今后の展开

积込み机能付きAI-ロードヘッダは、2025年度に実际の山岳トンネルにおいて运用し、その効果を确认する予定です。また、切羽性状に合わせた作业员の掘削手顺を记録し、自动掘削のさらなる高度化を目指します。

杏吧原创は、これからも自动化?无人化技术の开発を推进し、山岳トンネル工事のさらなる安全性、生产性向上を目指して取り组んでいきます。