スペースデータ、現場実装基盤「RobotBrain」にタワークレーン作業の物理シミュレーションを搭載

株式会社スペースデータは、ロボットの現場実装基盤「RobotBrain」にタワークレーン作業の物理シミュレーション機能を組み込んだと発表しました。東名高速道路と圏央道が交わる海老名ジャンクションの地形と高架を仮想空間上で再現し、クレーン4台と工事車両6台を物理計算で連動させて6つの作業を検証できます。

機能追加の背景

日本の高速道路では老朽化に伴う大規模な更新・修繕工事が進められています。これらの工事は供用中の高架や交通に近接した限られたヤードで行われることが多く、クレーンの配置や吊り上げ手順、作業員の立ち位置を誤ると、構造物との接触や吊り荷の落下といった事故につながる懸念があります。クレーン作業の安全性は荷の重さや作業半径、風や操作による揺れなどに左右されますが、着工前に現地で同じ条件を再現して試すことは困難でした。施工計画や安全教育が図面や経験に頼り、関係者間でのイメージ共有が難しい点も課題とされていました。

RobotBrainでの建設機械シミュレーションの概要

RobotBrainは、ロボットの機種・台数・配置・制御・安全条件を仮想空間で検証してから実機へ反映し、現場のデータを仮想空間に戻して更新する実装基盤です。今回の機能追加では、この導入前検証の仕組みを建設現場のクレーンや建設機械へ適用しました。第一弾として海老名ジャンクションの地形と高架を空間知能（空間を情報化してAIに物理を学ばせる技術）上で再現し、ランプ橋の拡幅を想定した作業ヤードを配置しています。ヤード内ではタワークレーン3基と移動式クレーン1台の計4台、トレーラー、バックホウ、ダンプ、コンクリートポンプ車など工事車両6台が連動して動作します。

再現されるクレーンは、国内外メーカーが公表する定格総荷重表、速度、寸法といった仕様数値を基にスペースデータが独自に構築したモデルです。起伏式および水平式（フラットトップ）のタワークレーンと100t級の移動式クレーンを対象としています。物理シミュレーションソフトウェアを活用し、操作のたびに重さ・ワイヤの張力・吊り荷の揺れを計算します。公表されていない数値は同クラスの公表値から推定し、画面上に「推定」と明記されます。

再現されている6つの作業

本シミュレーションでは、クレーンや建設機械を用いる以下の6つの作業を再現しています。

• 架設：長さ12mの鋼桁を高架の上で旋回させて据え付ける手順を再生し、高架との距離を毎秒10回計測して最接近箇所と距離を赤色で表示
• 荷役：3t〜25tのおもりをトレーラーへ積み込み、張力・負荷率・揺れ・マストのたわみを重さごとに比較
• 相吊り：2台のクレーンで長さ20m・重さ26tの箱桁を吊り上げ、片方だけ巻き上げた際に桁が10.1°傾く危険な動作などを比較
• 掘削：バックホウで土砂を掘削してダンプへ積み込み、深く掘りすぎた場合に腕部の能力を超えて停止する挙動を再現
• 打設：コンクリートポンプ車で橋脚に生コンクリート29.9m3を打設し、速度超過で型枠にかかる側圧が設計値の1.7倍に達した際に作業を停止
• 安全教育：玉掛け・合図の「3・3・3運動」を再現し、吊り荷の周囲3m以内に体験者アバターを含む人が入るとクレーンを停止

打設のシミュレーションでは、打ち込み速度が速すぎると型枠にかかる側圧が設計値を超過して停止する挙動を視覚的・数値的に確認できます。

安全教育では、吊り荷から周囲3m以内の立ち入りを検知して警告を表示し、クレーンを自動停止させる安全規則の検証が可能です。

想定される活用場面と今後の展開

本機能は、高速道路会社、鉄道事業者、ゼネコン、建設コンサルタントなど、供用中のインフラ近接工事を担う事業者での活用が想定されています。施工計画段階での配置や手順の比較、関係者協議における完成イメージの共有、着工前の安全教育といった場面での利用を見込んでいます。

スペースデータは今後、八王子ジャンクションをはじめとする全国の主要ジャンクションを舞台にしたシミュレーション整備を進める計画です。高速道路更新工事に携わる事業者との検証を通じて、空間知能上で検証した手順を建設機械の自動化や遠隔操作につなげるフィジカルAIとしての活用を目指すとしています。なお、今回のシミュレーションにおける工事内容は想定であり、実在の工事計画とは関係ありません。登場するクレーンも公表仕様に基づく独自のモデルであり、メーカー公式モデルではない旨が明記されています。

• 本記事で使用している画像は、メディアユーザーとしてPR TIMESより提供されたプレスリリース素材を利用しています。