大阪工业大学与清水建设、演算工房及Shrewd-Sekkei携手合作,成功开发并实用化了「Perch-RIM(Perch-Realtime Inspection & Monitoring)」系统。这是一套利用无人机吸附于钢材上,实现山区隧道工程中开挖面形状测量作业无人化的解决方案。该系统能让无人机吸附在开挖面附近的钢支保上,即时获取带有绝对座标的高精度点云数据。如此一来,工程相关人员便无需进入开挖面附近即可完成测量,安全性获得显著提升。 在山区隧道中,开挖面附近常因称为「肌落ち(岩石剥落)」的现象而引发严重的工安事故。近年来,这类事故的发生率停滞不前,在开挖面前方架设三脚架进行测量的传统做法依然普遍。因此,实现测量作业的完全无人化已成为一项迫切的课题。 「Perch-RIM」系统由搭载永电磁铁和光学雷达(LiDAR)的无人机,以及用于测量无人机绝对座标的全站仪所组成。测量时,首先从距离开挖面一段安全距离处操作无人机,使其以磁力吸附于开挖面附近的钢支保顶部。接着,由设置于开挖面后方的全站仪获取无人机的3D座标。最后,无人机上的LiDAR进行传感,取得开挖面的3D点云数据。通过集成这两组座标值,系统便能计算出开挖面几何形状的精确绝对座标。 此测量方法的最大优势在于,工程人员不再需要进入开挖面附近,从而完全消除了岩石剥落事故的风险。此外,它还能利用绝对座标对超挖等挖掘精度进行量化评估。作业时间的大幅缩短亦有助于优化人力配置、缩短工期,进而节省成本。不仅如此,利用无人机标配的摄影机,Perch-RIM还可扩展应用于远程隧道巡检、开挖面监控以及粉尘和有害气体的环境监测等多种任务。 该系统已在中央自动车道的新小佛隧道、米子自动车道的三平山隧道,以及北海道新干线的渡岛隧道(上二股工区)等工地进行了实地测试,其有效性已获确认与验证。未来,开发团队计划继续在建筑工地进行实证,并推动开挖面附近作业的进一步自动化与远程化。 在此次开发合作中,清水建设负责整体系统的构想与评估,演算工房负责开发3D点云数据测量软件,Shrewd-Sekkei负责无人机系统设计,并由大阪工业大学机器人学科的东善之副教授担任整体系统的总监修。