ROSConJP2022

建設重機における ROS と「ROS Construction」の提案
2022.10.19

田中 良道

自己紹介
田中 良道（Ryodo Tanaka）●

所属：ARAV株式会社
筑波大学 知能機能システム専攻 博士後期課程 伊達研究室（休学中）
元 九州工業大学 機能知能システム専攻 西田研究室●

ROS歴：indigo 〜●

趣味：クラリネット/ネットオークション漁り●

研究経験：Multi Contact Motion Planning，Motion Planning，産ロボ自動化●

Twitter : @RyodoTanaka●

GitHub : RyodoTanaka© ARAV Inc.

もくじ

●

ARAVの取り組み内容●

建設重機自動化までの課題と解決方法●

ROSの活用方法●○

通信システム○シミュレーション○

実証実験

ROS活用の課題○© ARAV Inc.

ROS Construction の提案

もくじ

●

ARAVの取り組み内容●

建設重機自動化までの課題と解決方法●

ROSの活用方法●○

通信システム○シミュレーション

○

実証実験

ROS活用の課題○© ARAV Inc.

ROS Construction の提案

会社概要
本郷キャンパス

設立

2020年4月1日

所在地

東京都文京区本郷7-3-1
東京大学 南研究棟

資本金64,332,700円
資本準備金含む

従業員

25名 13名
(常勤)

12名
(非常勤)

© ARAV Inc.

2名 (役員)10名 (正社員)
1名 (派遣社員)
8名 (アルバイト)
4名 (業務委託)

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建設現場の課題
インフラ需要に対する労働力の供給が喫緊の課題。
建設活動の実績を出来高ベースで表した「建設投資額」は増加傾向。
「有効求人数」は他産業と比較し減少に歯止めをかけられない状況。
2028年の建設業における人手不足は11万人不足の試算。

需要供給

2014
建設投資額

© ARAV Inc.

2021

47.5兆円 62.7兆円
24.4兆円 26.8兆円

国内総生産529兆円

2021

2028

63.6兆円

建設技術者12,891人 9,685人 7,276人(3.97倍) (6.10倍) (9.37倍)

建設技能工31,376人 21,736人 15,057人(2.96倍) (5.42倍) (9.92倍)

全産業
平均

1,438,538人 1,206,625人 1,012,099人(0.89倍)(1.06倍)(1.26倍)27.2兆円
国内総生産に対して5%536兆円

2014(月間有効求人倍率)

建設生産額に対して2.3倍

建設生産額

月間有効求職2028

543兆円
GDP成長率 1.013

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2021年度 建設業死傷者数

14,977名

国内の労働災害発生死亡事故の 32.1%、死傷者の11.4%は建設業。
危険な現場から離れて安全に作業可能な遠隔自動の必要性。

遠隔自律 納入実績
建機
レンタル
業界

建機メーカー

建機実績

大手
ゼネコン

研究所

41~件*

・油圧ショベル・ブルドーザ
・キャリアダンプ
・ホイールローダ・クレーン⋮林業
製鉄業

14件
3件

リサイクル業

初年度 2021年度 2022年度(計画)掲載ロゴは一部© ARAV Inc.

✔創業1年目から納品✔大手企業に納品✔初期設計の段階で実運用可能*遠隔操作・自動運転・ F/S・OCS等含8特願2021-000659
ARAV株式会社

危険作業への遠隔化の適用✔ 多種多様なデバイスに対応
遠隔操作

東京
佐賀

3面ディスプレイ + 遠隔操作専用操縦席

導入事例
距離 約 1141 km 遅延 約 0.3 秒
重機 油圧ショベル© ARAV Inc.

スマートフォン + 専用コントローラー

タブレット + ゲームコントローラー

ノートパソコン + ジョイスティック

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アタッチメント装着例

特願2021-037247
ARAV株式会社

パターンA（ジョイスティック & レバー）

パターンC
（CAN/PWM/RS232C）

特願2021-095391
ARAV株式会社✔ 全建機の84 に対応%*1その他
https://www.youtube.com/watch?v=5PumnndVAkE

パターンB

AC

https://www.youtube.com/watch?v=bf2deyaISUg（ステアリング & ペダル）

B
国内建機分類*2
https://www.youtube.com/watch?v=SIWA0I2CRJc© ARAV Inc.

https://www.youtube.com/watch?v=cMRETphP4gA*1 一部建機は対象外です。詳細はお問合せください。
*2 日本建設機械工業会 建設機械出荷・生産実績統計 2021年度

10危険作業への遠隔化の適用
千葉県消防との合同訓練、遠隔操作での大会開催
社会実装を強力に推進© ARAV Inc.

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危険作業への遠隔化の適用© ARAV Inc.

もくじ

●

ARAVの取り組み内容●

建設重機自動化までの課題と解決方法●

ROSの活用方法●○

通信システム○シミュレーション○

実証実験

ROS活用の課題○© ARAV Inc.

ROS Construction の提案

自律掘削システム HW構成概要

LiDAR
GNSS GPSIMU© ARAV Inc.

IMU

GPSActuator© ARAV Inc.

CANSAE J1939 準拠 /独自プロトコル●●
関節角度推定関節角度制御ROS Control

joint_state_controller

Visualizer（Rviz）

State Machine（FlexBE）

Motion Planner（MoveIt）

trajectory_controller

Controller Manager

Hardware
Interface

Micro Controller

自律掘削システム SW構成概要

多関節自動化事例: 油圧ショベル
油圧ショベルの掘削・積み込みタスクの自動化© ARAV Inc.

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移動体自動化事例 (GNSS ベース) : 草刈り機
屋外の移動体には LiDAR ベースで自動化を実装© ARAV Inc.

画像処理ベース

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もくじ

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ARAVの取り組み内容●

建設重機自動化までの課題と解決方法●

ROSの活用方法●○通信システム○シミュレーション○

実証実験

ROS活用の課題○© ARAV Inc.

ROS Construction の提案

シミュレーター開発実績
国内発の建機オープンソースシミュレータを開発
国立研究開発法人土木研究所へ技術提供
国交省所管
国立研究開発法人

OPERA
OSS 運営
技術提供

OSS 運営
技術提供© ARAV Inc.

連携

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OCS の運用について
顧客A

コンサルティング

一般 開発者

ノウハウ
還元

機能開発

個人利用

オープンソースOpen Construction Simulator

機能リクエスト/実装

継承顧客 A
独自機能追加ライセンス販売© ARAV Inc.

顧客B

機能開発

商用利用

継承顧客B
SaaS/PaaS化
サービス販売成果物還元Why Unity ?

Unity

Gazebo/Ignition© ARAV Inc.

●ROS/ROS2連携が容易●

ROS/ROS2連携が可能●

一通りのセンサが揃っている●

一通りのセンサが揃っている●

シミュレータ中の変更が楽●シミュレータ中の変更が楽

●

重い●

軽い

●

ドキュメントが分かりづらい●

ドキュメントが分かりやすい●

環境作るの大変●環境作るのが簡単●

プラグインが作りづらい●プラグインが作り易い

次のGazeboになれるか...？
●URDF <-> Unity model converter

Spawner以外完了！

●

URDF Spawner

Spawnerは正直無くても良いかも...

●Sensor Plugins（CPUで軽量に）

ほぼ Done.

●ros_control / ros2_control

joint_trajectory_controller，diff_drive_controllerとか使いたい...！

© ARAV Inc.

まだ誰もやっていない...！
Unity Robotics Hubも手を付けてない！

Demo Time

© ARAV Inc.

Why Unity ?

© ARAV Inc.

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建設重機自動化までの課題と解決方法●

ROSの活用方法●○

通信システム○シミュレーション○

実証実験

ROS活用の課題○© ARAV Inc.

ROS Construction の提案

ROS Construction

User Application Community
作りたい...！
ROS Agriculture が最も近いイメージ

ROSConJP2022 Sony 藤田様 の発表を引用© ARAV Inc.

ROS Construction
施工全体での問題点を皆で洗い出したい！！
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掘削施工
運搬施工
撒き出し施工
遠隔操作・監視
安全基準
通信プロトコル
シミュレーション
実用上の問題不足パッケージの追加

一緒に運営しましょう！！！ m(_ _)m

http://wiki.ros.org/agriculture より引用

© ARAV Inc.

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ryodo.tanaka@arav.jp
Twitter：@RyodoTanaka