戸田建設は、山岳トンネル発破作業の安全性向上に向けて、切り羽作業の無人化に寄与する爆薬装てんホース自動挿入装置を開発した。照度や色調の影響を受けないラインスキャナーとAI(人工知能)画像処理技術により装薬孔の位置を正確に検出。AIロボットアームで爆薬装てんホースを自動で高精度に挿入した後、送り装置で装薬孔の奥まで押し込む。遠隔化・自動化により安全性が大幅に向上する。 UP設計コンサルタント(大阪市、道上敦之代表取締役)とHCI(大阪府泉大津市、奥山浩司社長)、虎乃門建設機械(東京都渋谷区、櫻井弘毅代表取締役)が開発に協力した。
爆薬を自動装てんするためには、切り羽に開けた装薬孔の位置を正確に検出し、高精度に爆薬装てんホースを挿入する必要があるが、トンネル内では機械の影や岩盤の色調の違いがあり、映像による手法では位置検出が難しいという課題があった。
開発装置は、ラインスキャナーとAIロボットアーム、送り装置で構成する。ラインスキャナーは、対象物を線状にスキャンして距離情報を取得する。このスキャナーをAIロボットアームで横方向に移動させながら縦方向に連続スキャンすることで、平面的に距離情報を取得。この情報から、遠方を暗く表示して装薬孔内部を際立たせることで、照度や色調などの環境条件の影響を受けずに装薬孔の位置を可視化できるようにした。
ラインスキャナーで可視化した装薬孔付近の画像から、AI画像処理技術により装薬孔の中心位置を検出し、その位置にアームが自動で爆薬装てんホースを運んで挿入。挿入時には、アーム先端の力覚センサーがホースと孔壁の接触を感知し、自動的に位置を微調整する。送り装置は、装薬孔に挿入後のホースを上下2組のローラーで挟み込み、回転動作によりホースを奥まで押し込む。
検証実験で一連の工程を自動で実施できることを確認した。今後は、装置の精度や速度を向上させ、現場への適用を進める。
さらに、原材料が非爆薬で自動化機械での扱いに適した「現場製造バルクエマルジョン爆薬」や、起爆用の配線の結線作業が不要となる「無線発破システム」との連携により発破作業の完全自動化を目指す。
爆薬を自動装てんするためには、切り羽に開けた装薬孔の位置を正確に検出し、高精度に爆薬装てんホースを挿入する必要があるが、トンネル内では機械の影や岩盤の色調の違いがあり、映像による手法では位置検出が難しいという課題があった。
開発装置は、ラインスキャナーとAIロボットアーム、送り装置で構成する。ラインスキャナーは、対象物を線状にスキャンして距離情報を取得する。このスキャナーをAIロボットアームで横方向に移動させながら縦方向に連続スキャンすることで、平面的に距離情報を取得。この情報から、遠方を暗く表示して装薬孔内部を際立たせることで、照度や色調などの環境条件の影響を受けずに装薬孔の位置を可視化できるようにした。
ラインスキャナーで可視化した装薬孔付近の画像から、AI画像処理技術により装薬孔の中心位置を検出し、その位置にアームが自動で爆薬装てんホースを運んで挿入。挿入時には、アーム先端の力覚センサーがホースと孔壁の接触を感知し、自動的に位置を微調整する。送り装置は、装薬孔に挿入後のホースを上下2組のローラーで挟み込み、回転動作によりホースを奥まで押し込む。
検証実験で一連の工程を自動で実施できることを確認した。今後は、装置の精度や速度を向上させ、現場への適用を進める。
さらに、原材料が非爆薬で自動化機械での扱いに適した「現場製造バルクエマルジョン爆薬」や、起爆用の配線の結線作業が不要となる「無線発破システム」との連携により発破作業の完全自動化を目指す。