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東急建設、日立建機と共同開発の次世代マニピュレータを使った廃棄物分離・選別システムを発表 |
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「次世代マニピュレータ」は2本のアームを持つ油圧ショベルベースの建機。全長6m91cm、全幅2m73cm、運転質量13.4t。シオマネキのような左右非対称の双腕が特徴だ。腕は右に取り付けられた破砕作業を行なう大きな主腕(6自由度)と、切断作業などを行なえる左の副腕(9自由度)からなり、両腕を使った建設現場での解体作業ができる。両腕がぶつかって干渉しないための干渉防止機能や、把持した物体の質量を計測して旋回速度を制御する機能などを持ち、把持した廃棄物を落下させることなく移送できる。 日立建機ではこれまでにも「ASTACO(アスタコ)、(意味はザリガニ)」という双腕機を開発していたが、それぞれ片方で出せる力が同じ質量の機械に比べると小さく、大きな仕事を行なうには非効率だった。日立建機株式会社 商品開発事業部 開発企画室 室長の生田正治氏は、今回のモデルは右腕で11t級、左腕で3t半級の力が出せることから、より本格的な双腕機と言えると述べた。腕先端の位置精度は6自由度の右腕がプラスマイナス10cm程度、9自由度ある左腕が同じく15cm程度だという。
今回のシステムは独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO技術開発機構)の委託研究業務「戦略的先端ロボット要素技術開発プロジェクト」のミッションの1つ、「特殊環境ロボット分野 建設系産業廃棄物処理RTシステム」の一環として開発されたもの。このプロジェクトでは同じテーマに複数の研究体が取り組んでおり、今年度11月に「ステージゲート」と呼ばれる選抜を受ける。ステージゲートを通過した研究体だけがさらに2カ年研究を続けられる。ただし東急建設と日立建機ではシステム開発に目処がついていることから、仮にNEDOの審査を通過しなくても独自に開発を続ける予定だという。 ● 開発の背景
コンクリート造の建物の解体は3つの工程からなる。1) 内装解体、2) アスベスト除去、3) 躯体解体。このシステムは躯体解体に適用される。躯体解体は以下の8つの手順で行なわれる。1) 建設副産物(廃棄物)の投下口を開ける、2) 解体機を載せる階下に補強のサポートを設置する、3) 解体機を最上階に吊り上げる、4) 階上から床を解体する、5) 建設副産物を階下に落とす、6) 解体機を下階へ移動する、7) 床を下の解から解体する、8) 壁を倒す(4－8を繰り返す)。このシステムは3－8の作業を行なう。 このなかでさまざまな廃棄物が出る。これら廃棄物の排出は困難を伴う。まず容積を減らすことが重要だが熟練オペレータでもそれはなかなか難しいという。またプラスチックは細かく砕くと選別が難しくなるので砕かずに運ぶことが必要だ。トラックで廃棄する排出物から異物を排出するには最終的に人の手で行なわなければならないが、解体機周辺での作業は危険が伴う。 そこで次世代マニピュレータによる廃棄物の分離・移送が可能な双腕マニピュレータ、5品目(コンクリート、鉄、アルミ、木材、プラスチック)の材質判定技術、解体機周辺の作業員検知技術、建設副産物の寸法形状データ取得技術、騒音振動等の周辺環境モニター技術を開発したという。
● デモンストレーション 当日行なわれたデモでは、実際に解体作業を模した実験スペースでの作業の様子が披露された。現場ではまず「大割機」と呼ばれる既存の解体機で建物を大きく壊し、その後の「小割」そして「選別」と呼ばれる作業で「次世代マニピュレータ」が活躍することになる。次世代マニピュレータによるコンクリート片からアルミ部材を外して分別する様子や、対象物を認識して適切な速度で移送する模様などがデモされたあと、識別装置によるデモが行なわれた。次世代マニピュレータは双腕であり、操作系はこれまでのバックホウとは全く別物となっている。ただし操縦系に関しては今後大きく変わる可能性もあるそうで、今後のロボット技術の発展も睨みながら今後も研究を続けていくとのことだ。
デモでは双腕機のデモはスムーズに行なわれたものの、識別に関しては手間取ったり、木材を識別しようとしたのに「不明」と識別されてしまうシーンもあった。ただしこのシステムは、屋内では既に十分機能するそうだ。同社では屋内でセンサーが完全に動作するという研究開発計画を「フェーズ1」と位置づけ、すでにこの目標はクリア。現在は屋外での識別を可能とする研究段階である「フェーズ2」を先取りして開発を始めたところだという。しかしながら屋外現場での識別は非常に困難であり、今後も研究を継続していくという。 東急建設では在来機を次世代マニピュレータに置き換えることによる工期短縮ならびに解体機台数の削減、そしてリサイクル率の向上で、環境面においても10%～25%程度のCO2削減効果があり、混合廃棄物全体のボリュームを半分くらいに削減できると考えられるという。 なお日立建機が開発している双腕機はセンサー類がついてない単体の機械で3,000万円くらいの価格を想定し、2012年あたりから販売したいと考えているという。また東急建設としてもフェーズ1までの開発が終了し、システムが安定したら現場に持っていきたいとし、具体的には2012年くらいには現場で使い始めたいと考えているという 今後両社は遠隔操縦技術や、対象に自動で近づいたり定型作業をコマンドで行なう運転などの半自律的な機能を向上させていく予定。解体現場のほか、中間処分場、最終処分場、不法廃棄物処理、被災地での応用も可能となると考えており、次世代マニピュレータによる実用化普及をすすめ、作業の効率と安全性向上を計るとしている。
■URL 東急建設 http://const.tokyu.com/ 東急建設技術研究所 http://const.tokyu.com/lab/index.html 日立建機 http://www.hitachi-kenki.co.jp/ ■ 関連記事 ・ テムザック、小型レスキューロボット「T-53援竜」発表 ～腕部の制御に同期動作制御技術を導入（2007/07/18） ・ ロボット化する建設機械の可能性 ～本当の屋外現場で活躍する「ロボット」たち（2007/05/25）
（ 森山和道 ）
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