自律型自動振動ローラによる転圧作業の自動化

汎用の振動ローラを自動運転可能に改造し、五ケ山ダムのRCDコンクリートの転圧作業に初めて実適用しました。直線走行、切り返し走行とも、誤差が±10cm以下に収まっていることが確認され、熟練オペレータと同等の施工精度を確保しています。大分川ダム、小石原川ダムではロックフィルダムのコア材の転圧を複数の自動振動ローラで行いました。

自律型自動ブルドーザによるまき出し作業の自動化

コマツ製のICTブルドーザに自動化機器・装置を搭載し、熟練オペレータの実施工における操作データを分析するとともに、走行経路やブレードの高さの違いによって、材料の広がり形状を予測するシミュレータを開発し、自動ブルドーザの制御方法に適用することにより、土砂はもとより、より条件の厳しいRCDコンクリートのまき出しにも適用できることを五ケ山ダムで確認、大分川ダム、小石原川ダムではコア材のまき出しを行いました。

自律型自動ダンプトラックによる運搬と荷下ろし作業の自動化

振動ローラとブルドーザの自動化に続き、ダンプトラックの自動化を行いました。55t積級の汎用ダンプトラックにGPS機器や制御PC、自動化機器等を搭載し、あらかじめ指示された位置までの自動運搬と、指定位置でのダンプアップ（荷下ろし作業）の自動化に成功しました。

中央コア型ロックフィルダムである大分川ダムにおいて、堤体のコア材盛立作業に自動ダンプトラックと自動ブルドーザの導入試験を行い、自動ダンプと自動ブルドーザを連動させ、コア材の運搬→荷下ろし→まき出し→整形の一連の自動化の流れを確認しました。

本システムは、RTK-GNSS測位法を利用した締固め機械の転圧回数管理システムです。

振動ローラの位置と各部の実転圧回数を段階的に色分けして、キャビン内のパソコンにリアルタイムで表示することで、締固め回数の過不足とその位置をオペレータが現場で把握することができます。また複数台の振動ローラを使用し施工している場合、お互いに他機が実施した転圧情報を共有することが可能で、複数の振動ローラで大量の施工を行う場合でも過不足のない転圧回数を維持継続することができます。

RTK-GNSS：測りたい移動局（未知点）の他に位置が分かっている固定局（既知点）を必要とする相対測位方式で、位置情報と誤差情報をリアルタイムに算定し移動局の測位を行う。

大分川ダム：令和元年度土木学会賞　技術賞（Ⅰグループ）

小石原川ダム：令和2年度土木学会賞　技術開発賞（遮水性盛土の総合的な品質管理法の開発）

転圧回数管理

締固め回数を色で区別し、リアルタイムにモニタ表示することができます。

転圧データの共有化

複数台の振動ローラを使用する場合、他機の実施した転圧情報をリアルタイムに共有することが可能で、全施工エリアに対して過不足のない転圧回数を維持継続することができます。

ダムなどの建設工事では、工事現場周辺で入手できる材料を有効的に使用することが基本であり、工事中は使用材料の品質管理を入念に行います。アースダムやロックフィルダム、台形CSGダムなどでは、使用材料の粒度分布を定期的に測定し、使用できる材料か否かを判断します。

鹿島では、市販のデジタルカメラで撮影した材料の画像を解析することで、使用材料の粒度分布を推定し、所定の品質を満足するか否かを瞬時に判定するシステム（画像粒度モニタリング）を開発しました。

本システムを活用することで、使用材料のリアルタイムな品質管理が可能となり、ダムなどの建設工事の高度化ならびに合理化に貢献できます。

平成23年度ダム工学会賞　技術開発賞
特許登録済

実際の施工現場での適用実績あり

画像粒度モニタリングはすでに鹿島の建設現場で活躍しています。

• CSG製造時のCSG材品質管理（最大粒径80mm）
• ロック材の品質管理（最大粒径500mm）
• CSG材製造管理（最大粒径80mm）

迅速な判定が可能

従来の粒度試験方法に比べて、粒度分布を得るために要する時間を大幅に短縮できます。

• CSG材の場合、15分程度（従来の簡易方法による試験の場合は1時間）
• ロック材の場合、2～3時間程度（従来の試験方法の場合1日程度）

新しい品質管理方法で試験回数を大幅低減

台形CSGダム建設工事のCSG材品質管理に導入し、新しく構築したCSG材品質管理フローに従って管理を行いました。

• 本システムでCSG材粒度の変動を検知した場合に、従来方法による試験を実施（従来は、品質変動の有無を考慮せずに、定時または定量毎に試験を実施していた）
• リアルタイムに品質変動を監視することにより、品質変動の大小に応じた試験頻度の設定が可能となった（実績として、従来方法による試験回数が約40%低減）

本システムは、RTK-GNSS測位法を利用したブルドーザの施工補助システム（MG）と施工自動制御システム（MC）です。GNSSから得られるブルドーザの３D位置データと３D設計データから現地盤と設計地盤との差をリアルタイムに算出し、キャビン内のモニタに設計地盤との差を表示するMG（Machine Guidance）システムと排土板を設計地盤の高さと勾配に合わせて自動制御するMC（Machine Control）システムがあります。いずれのシステムでも作業の大幅な効率化や品質の向上・均一化が図れます。

RTK-GNSS：測りたい移動局（未知点）の他に位置が分かっている固定局（既知点）を必要とする相対測位方式で、位置情報と誤差情報をリアルタイムに算定し移動局の測位を行う。

MGシステム（Machine Guidance）

縦断、横断、勾配、曲線などを含めた設計地盤と現在の排土板位置との差をモニタにリアルタイムに表示できます。

MCシステム（Machine Control）

設計地盤や設定した高さに合わせて、排土板位置を自動制御することができます。

本システムは、RTK-GNSS測位法を利用したバックホウの施工支援システムです。

GNSSから得られるバックホウの3D位置データとブーム、アーム、バケットに取付けた角度センサのデータからバケット刃先位置をリアルタイムに算出し、設計データと共に刃先位置をキャビン内のモニタに表示します。オペレータはモニタの画面より設計データとバケット刃先の現在位置の差を常時確認できるので、丁張がなくても法面の施工を容易に行えます。

RTK-GNSS：測りたい移動局（未知点）の他に位置が分かっている固定局（既知点）を必要とする相対測位方式で、位置情報と誤差情報をリアルタイムに算定し移動局の測位を行う。

3Dによる高度な施工支援機能

• 走行・出来高記録機能：当該重機の走行履歴や施工エリアでの出来高の記録
• 面合せ設定：掘削する面とバケット軸の合せ設定
• 掘削断面表示：掘削する面の画面上での断面表示

2D仕様でも可能な施工支援機能

• 勾配設定：指定した勾配での掘削作業
• 深さ設定：指定した深さの掘削作業
• 距離測定：斜距離や水平距離のバケット移動距離測定

中間貯蔵施設の建設工事では、山林の伐採作業が多く発生することが予想されますが、山林は住宅地、道路と違い未除染区域であることから、重機オペレータの被ばく量低減が重要な課題です。

鹿島では、運転席に搭載するだけで様々な重機を遠隔操作できる人工筋肉ロボット「アクティブロボットSAM^※1」と、伐採用アタッチメントである「フェラーバンチャザウルスロボ^※2」を組み合わせた伐採用無人化施工システム「キッタロー君」をコーワテックと共同開発しました。

※1　コーワテックの製品
※2　松本システムエンジニアリングの製品

人工筋肉ロボットによる遠隔操作

人工筋肉ロボットは、重量52kg程度で、3分割が可能で、運転席への設置も2名で1時間程度で行うことができます。また、リモコンでの遠隔操作については、目視並びにカメラ映像による操作が可能で、10分程度の練習で行うことができます。