【国土交通省】「施工DXチャレンジ」を開催。遠隔施工技術の開発は”災害復旧”と”月面”の両にらみ

国土交通省は11月21、22日の両日、遠隔施工などの革新的な施工技術を実演する「遠隔施工等実演会 ～施工DXチャレンジ2022～」を、茨城県・つくば市の建設DX実験フィールドで実施した。遠隔施工技術をはじめ、建設用3Dプリンターなど官民の20技術を実演、宇宙での無人建設に関する革新技術開発を13件紹介し、技術力の向上や技術開発の促進を目指していく。両日には国土交通省職員をはじめ、建設企業や研究者など延べ600名が現地で、300名がオンラインで参加した。

司会をつとめた国土交通省 総合政策局 公共事業企画調整課 企画専門官の増竜郎氏は、イベントの趣旨について「遠隔施工は災害対応で培われた経験から、技術的にも大きく進歩している。これからの働き方や人類の新たな活動領域として月面での活用を期待している。それ以外でも、スキャニング・プリンティング技術もそろっています。ここ建設DX実験フィールドではこれらの技術が一堂に会し、技術と人の交流が図れれば望ましい」と語った。

今回は「施工DXチャレンジ」のもようをリポートする。

司会などをつとめた国土交通省 総合政策局 公共事業企画調整課 企画専門官の増竜郎氏

人類が活躍する宇宙での無人建設への活用に期待

「遠隔施工等実演会 ～施工DXチャレンジ2022～」は、各企業が保有する災害対応・働き方改革や宇宙開発に資する革新的な施工技術力、各地方整備局などや研究所のDX施策との連携を図り、官民の各遠隔技術を実演し、その効果と課題を共有し、今後の継続的な技術研鑽を目指すもの。これから人類が大いに活躍する宇宙での無人建設に関する施工や測量・調査、建材製造などに関する技術が紹介された。

開会式では主催者を代表し、国土交通省 技監 吉岡幹夫氏は次のように語った。

「建設業は人口減少社会を迎える中、他産業と同様に担い手確保を課題として掲げており、生産性を高めることが大きな課題である。一方、暮らしと経済を支えるインフラの整備や維持管理、そして気候変動下の災害対応を将来にわたって的確に行うことが求められている。このため、国土交通省は2025年度までに建設現場の生産性を2割向上することを目指し、2016年度から関係する業界と連携し、「i-construction（アイ・コンストラクション）」に取組んでいる。

この度、新型コロナウイルスやデジタル化への急速な対応のため、従来の取組みを発展させ、社会資本や公共サービスの変革に取組むインフラ分野全体のDXに展開することになった。このインフラDXに非常な重要な地位を占める施工器具の高度化、遠隔施工、3Dスキャン、3Dプリンティングなど、全国から選りすぐりの技術が建設DX実験フィールドに集結し、実演する。会場には現場で災害対応にあたる国交省職員、建設企業、先端技術の開発者、施工ロボットや宇宙開発の有識者の方々が一堂に会している。まさに技術の活用を担う会合を通じて、技術の革新と現場改善のイノベーションを起こすことを期待する。また、世界各国では宇宙分野の競争と協調が盛んになっており、今回の遠隔施工やスキャニング技術が新たな人類の活動の場である月での活躍も期待したい」

国土交通省 技監 吉岡幹夫氏は、「遠隔施工やスキャニング技術が新たな人類の活動の場である月での活躍も期待する」と語った。

地球と月は同じ経済圏になり、ビジネスも生まれる

次に無人建設革新技術開発推進協議会の委員長をつとめる慶応義塾大学 理工学部 機械工学科 准教授の石上玄也氏は、次のように呼びかけた。

「宇宙無人建設革新技術開発推進事業（国土交通省及び文部科学省連携）は13件が行われ、地球の技術を宇宙に活用し、宇宙でできた技術が地球で、あるいは両にらみで活用するなどいろんなフェーズが可能になる。

宇宙飛行士の月への着陸を目指す国際プロジェクト「アルテミス計画」で無人の宇宙船を搭載した大型ロケットが今回、発射されたことを受けて、2つ確信したことがある。1つめは、必ずや大量輸送時代が到来すること、2つめは地球と月が同じ経済圏になってビジネスが発展していくようになり、建設施工が非常に重要な役割を果たしていくことだ。

その一方、各国が検討している宇宙探査ではコンストラクションやインフラストラクチャーという単語が、計画書になかなか出てこない。ここが狙い目であり、そこに切り込むような研究開発が大切だ。建設DX実験フィールドにおいてコア技術を保有する方とのブリッジングを行い、将来の大きな一歩を踏み出す実演会に臨む。これらの技術が10～20年後、宇宙に飛び出す姿を想像すると、実に興奮する。ぜひオール・チームジャパンで地上と宇宙の建設まで盛り上げていこう」

無人建設革新技術開発推進協議会の委員長をつとめる慶応義塾大学 理工学部 機械工学科 准教授の石上玄也氏

また、2日目には、建設DXの第一人者であり、国土交通省でICTに関わる様々な委員や土木学会建設ロボット委員長をつとめた立命館大学 理工学部 教授の建山和由氏が次のように述べた。

「国土交通省は数年前からロボットの開発を進める意欲を示しており、ふたを開けてみると技術の進展は素晴らしい。一般製造業と比較して建設業でのロボット技術の導入は難しいことは否めない。しかし、今や不確定要因がある中でも作業ができるようになるほどの進化を見せている。これまでは土木というクローズな分野での開発であったが、異業種の技術が参入したことが進歩を速めたことが大きい」

「建設業でのロボット開発の進化は目を見張るよう」と語る立命館大学 理工学部 教授の建山和由氏

さらに、今回の実演会の支援を行った（一社）先端建設技術センター 次長の吉田貴氏は、雲仙普賢岳で実施した無人化施工について解説。無人化施工の技術の肝は、遠隔操作や映像通信の無線通信技術そして映像処理技術。今回はその最新の技術をリアルとバーチャル双方で体験できる点を強調した。プレゼンテーションでは各地方整備局の遠隔施工の取組みなどが紹介された。

その後、建設DX実験フィールドでの実演を実施したほか、遠隔操作を体験できるブースなどに参加者の関心が集まった。各社のプレゼンテーションでは、大林組の事例として、福島県で建設機械の遠隔操作や、自動・自律運転による盛土工事の現場実証を紹介。また、埼玉県・春日部市の地域ゼネコン・金杉建設によるリアルタイム点群表示3Dスキャニングでの解説では、アメリカのフェニックスライダーシステム社の無人航空機搭載型のレーザースキャナーを導入、ドローンによる測量も可能だ。実験フィールドを走行し、点群データをトラックのデジタルサイネージに表示した。

そのほか、宇宙建設の革新技術開発について、鹿島、大林組、清水建設、コマツ、大成建設、など各企業が施工の高度化などを紹介したため、その一部を紹介する。

「遠隔施工等実演会 ～施工DXチャレンジ2022～」は2日間にわたって開催された

宇宙建設の革新技術開発の施工系は4グループから発表

鹿島、国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構（JAXA）と芝浦工業大学の3者は、月面での建設機械の遠隔操作・自動運転を目指している。事前に月面での実験はできないため、それまでに十分技術を蓄積する必要がある。そこで、これまで月面での作業を想定し、バックホウやキャリアダンプにより拠点建設の基本となる掘削、運搬や埋め戻しの連携作業を自動化している。

その結果、神奈川県・相模原市JAXA相模原キャンパスから1000km以上離れた、鹿児島県・南種子町JAXA種子島宇宙センター衛星系エリア新設道路等整備工事の建設機械を遠隔で操作し、さらに相模原からの指令で自動運転に切り替えて作業を実施したところ、高い精度での施工が可能なことを確認している。

国土交通省の成瀬ダム（秋田県）の施工現場では、5機種23台の高度な自動運転技術を搭載した自動化機械が活躍。最適化された生産計画に基づき、建設現場の工場化を展開し、将来的には宇宙での展開と地上を結んで行うことを目標にしている。

月面での建設機械の遠隔操作・自動運転を目指す/ 鹿島建設

清水建設とボッシュの両者は、「自律施工のための環境認識基盤システムの開発及び自律施工の実証」の研究を進めている。清水建設では土工事を対象に自律建機の開発を進めているが、こうした技術を月面の基地建設への導入を目指す。

月面を想定した場合、通信遅延による施工不具合が起こりうることから、地球側での判断を極力少なくした建機の開発が求められる。そこでAIによって建機の判断の幅を広げ、自律施工を実証し、環境認識基盤システムの現場環境の耐久性や認識精度の有効性の確認を目指しており、実現場での実証は2025年度を目指している。

コマツは、「デジタルツイン技術を活用した、月面環境に適応する建設機械実現のための研究開発」を紹介。未来の技術として自律化・電動化を推進し、カーボンニュートラルや安全な現場を目指すとともに、地上でシミュレーションした技術を月面に活かす方針だ。そこで、デジタルツイン技術の構築可能性を検証するフィージビリティスタディ（実現可能性検証）を実施。シミュレーション上では、土量・掘削抵抗をおおむね再現できたものの、月面の重力が1/6となるため、刃先荷重が低下し、十分な掘削ができず、掘削後も車体が安定しないことが分かった。そこで重量バランスや作業機の動かし方を検討している。2022年度から、低重力下での掘削能力の確保と軽量化の両立や月面走行でも安定して稼働できる研究に本腰を入れている。

デジタルツイン技術を活用した月面建設機械への適応（イメージ） / コマツ

また、大成建設とパナソニック アドバンストテクノロジーの両者は、「月面環境に適応するSLAM自動運転技術の開発」を進めている。無人建設を目的として建設機械を制御するためには、正確に機械の位置情報を得る必要がある。測位衛星システムがない月面環境で位置情報を取得するため、環境情報を活用するLiDAR-SLAM技術と人工的な特徴点を活用するランドマークSLAM技術を統合し、月面のような特殊な環境に適応可能な自動運転技術の構築を目指している。

SLAM自動運転技術の月面での実用イメージ / 大成建設

建設施工技術は「月での活用」という新たなステージへ

これからの遠隔施工の技術開発は、災害復旧と人類が新たな活躍のステージとなる月面での活用の両にらみになることが想定される。今回は企業や大学などの技術者が一堂に会し、技術開発の成果やノウハウの水平展開を図れたことは大きな意味を持ち、建設技術も新たなステージに入ったといえるだろう。

なお、当日実演のあった技術は次のとおり。

遠隔施工技術（リアル）　5技術

• 簡易遠隔操縦装置 ロボQS / 九州地方整備局九州技術事務所、フジタ、IHI ⇒ 「設置、操作、撤去」の実演及び取り組み紹介を全国の8地方整備局及び北海道開発局で実施
• ロボコンストラクション用カナタッチ / カナモト・富士建
• MODEL V（e-建機チャレンジ大会とのコラボ） / ARAV、運輸デジタルビジネス協議会等
• 汎用遠隔操縦装置 サロゲート / 大林組
• CAT Command 遠隔操作ソリューション / CATERPILLAR

遠隔施工技術（ヴァーチャル）　5技術

• 遠隔操縦操作訓練用シミュレータ / 九州地方整備局九州技術事務所、フォーラムエイト
• 重機でGO（VR による月面重機操作体験 / トライアロー＆寿建設
• 複数建設機械の遠隔操縦～マルチコックピット～ / 加藤組、日立建機日本、西尾レントオール
• 無人化施工VR 技術～シンクロアスリート～ / 熊谷組・国立東京工業高等専門学校
• TENSTAR シミュレータ / 国土技術政策総合研究所

遠隔施工支援技術　4技術

• 臨場型遠隔映像システム「T-iROBO® Remote Viewer」 / 大成建設
• 重機遠隔操縦サービス / 日本電気
• 360度半天球カメラを用いた無線でのリアルタイム高画質動画配信システム / FCNT
• VR 国総研（F8VPS） / 国土技術政策総合研究所、フォーラムエイト　※遠隔参加支援

革新的施工技術　6技術

• スマホLiDAR×遠隔臨場システム（モバイルスキャン協会、ykuw-design）
• リアルタイム点群表示３Ｄスキャニング（金杉建設）
• モバイル端末活用の災害状況把握（関東地方整備局）
• コンパクト、オールインワン 写真測量ツール Leica BLK3D（ライカジオシステムズ）
• リアルタイム情報活用ダッシュボード（ウイングアーク1st）
• 建設用3D プリンター（Polyuse、加藤組、砂子組）
• （コンクリート3D プリンター c3dp / 曾澤高圧コンクリート　※動画紹介）

宇宙無人建設革新技術開発（実施中の研究開発の紹介） 13件

• 施工高度化系 / 鹿島、清水建設、コマツ、大成建設
• 測量・調査・輸送・全体システム系 / 立命館大学、熊谷組、技研製作所、有人宇宙システム
• 建材製造系 / 大林組、早稲田大学
• 簡易施設建設系 / 清水建設、大林組、東京大学
• など

※各技術の詳細は、国土交通省 資料を参照。