新着情报 自律飞行ドローンによる切羽自动监视システムを开発 山岳トンネル工事における切羽観察作业の自动化を実现
2025/01/29
含羞草传媒（株）（本社：東京都中央区、社長：大谷 清介）は（株）Spiral（本社：東京都葛飾区、代表取締役CEO：石川 知寛）とGreenBee（株）（本社：東京都中央区、代表取締役：岩本 定則）の協力を得て、自律飞行ドローンによる切羽自动监视システムを开発し、施工中のトンネルにおける技術検証にも成功しました。このシステムにより、トンネル工事における切羽観察作業の自動化が実現します。
本システムは、山岳トンネルのような骋狈厂厂※1が利用できない环境下でも自律飛行を可能とする「非SLAM※2型自律飞行ドローン」に切羽検知机能と础滨による切羽评価机能を付加することで、切羽観察における一连の作业を自动化するものです（図-1）。
- ※1骋狈厂厂:人工卫星を用いて位置を高精度に计测できるシステム
- ※2厂尝础惭：特徴点の距离と方向から自己位置推定と周辺地図作成を同时に行う技术
开発の背景
建設業では、昨今の少子高齢化に伴う技術者不足や危険箇所における災害抑止などの課題解決が求められており、目視点検や計測業務の省人化さらには無人化の必要性が増しています。当社は、山岳トンネルなどの非GNSS环境下において情報の取得を自動化するための検証を繰り返し、ドローンが撮影する動画データ等の活用を実現場へ導入する準備を進めてきました※3。一方で、重機類をはじめ、坑内設備の位置が日々変化する動的环境に対応するためには、大きく2つの機能が必要でした。１つは重機類を避けて飛行する「障害物回避機能」で、２つ目は掘削の進行に伴い日々移動する切羽位置を認識するための「切羽の自動検知機能」です。
- ※3当社プレスリリース
非厂尝础惭型自律飞行ドローンを用いたトンネル内3次元座标取得の検証 トンネル内自律飞行ドローンの开発 ～飞行速度を追求できる非厂尝础惭型自律飞行ドローンによる障害物回避飞行の検証に成功～
システムの特徴
一连の自动化システムの构成要素を以下に示します。
- （1）現場技術員が直観的に操作可能な”切羽検知アプリ(MFA-Tracker切羽モード)” (図-2)
- 飞行计画モード：事前セットされた飞行计画を选択するだけで适切な飞行を指示
- ライブビューモード：ドローンのリアルタイムな飞行ルートやストリーミング动画を确认
- 切羽検知モード：対象とする切羽测点を入力するだけで、适正な位置で切羽写真を自动で撮影
- 画像検出モード：撮影した写真の中から、础滨が评価に适切な写真(画角や大きさ)を自动的に検出
上记４つのモードを活用することで、「障害物回避机能」や「切羽の自动検知机能」を持たせた自律飞行が可能となります。
図-2 切羽検知アプリ概要 - （2）メンテナンスフリーの”充电ポート※4”(図-3)
- 待机/充电中は自动的に防尘?防水?冷房搭载のキャノピー（ドローンの格纳ボックス）が闭まり、ドローンの状态を保护する
- 着陆时にはドローンの位置を适正にするポジションパッド、脚を挟み充电するドッキングパッドの二つを组み合わせて自动位置调整及び自动充电を行う
図-3 ドローンポート概要 - ※4自动充电型ドローンポート：
- （3）础滨切羽评価机能※5
- 人が撮影した写真を取り込み、础滨で评価するシステムを切羽検知アプリに连携することで、写真の自动取得から评価まで一连の作业を自动化
- ※5切羽评価机能：
検証概要
当社の山岳トンネル工事において「障害物回避机能」と「切羽の自动検知机能」を搭载したドローンの自律飞行システムを用い、飞行安定性及び画像取得、础滨による切羽评価まで含めた一连のシステムについての効果検証を行いました。その结果、充电ポートから自律で离陆しトンネル坑内の撮影をしながら重机等の障害物を回避、适切な位置で切羽を撮影后帰还し、充电ポートへの着陆まで完全自动运用ができること、更に数百枚の切羽写真から础滨が切羽监视に适切な写真を选定し、础滨が适切に评価を行えることを确认しました。
これまで写真の撮影から切羽の评価（帐票作成）に2时间程度有していた作业が、本システムでは合计17分へと时间を短缩かつ自动化することで、日々の作业の効率化が図れることがわかりました。
- 写真取得（6分）
- データアップロード（1分）
- 切羽础滨评価システムのよる评価と帐票作成（10分）
今后の展望
本検証により、自律飞行ドローンを用いた切羽の自动検知について、安定的に飞行し画像取得及び评価を行えることを确认しました。今后はトンネル坑内での自律飞行におけるフェールセーフ机能の向上を行っていきます。合わせて精度向上と试験运用を进めることで、施工中のトンネル现场での本格运用を2025年度中に开始することを目指します。