次世代無人化施工技術研究組合

SIPプロジェクト(2014-2018)：
無人化施工の新展開～遠隔操作による半水中作業システムの実現～の実施と技組（UC-Tec）発足
2023.02.13～背景と経緯UC-Tec解散記念式典

次世代無人化施工技術研究組合
理事長

油田

信一

1

背景（１）： 無人化施工システム- 建機の遠隔操作による工事
作業現場 （オペレータは非搭乗）

遠隔操作室 （安全な場所）

無線等による通信22

無人化施工推進の組織・体制（建設無人化施工協会・HPより）

3

福島第１原子力発電所事故への無人化施工機械の導入 （2011年4月6日 瓦礫処理無人化施工開始）（東京電力提供）4背景（２）：【近年の災害】 集中豪雨による水災害（地滑り・土石流・出水）が頻発

平成27６年9月 集中豪雨
による鬼怒川の堤防決壊（茨城県常総市）
平成２３年 台風１２号災害
奈良県 赤谷地区

平成２６年８月 徳島県
阿南市を流れる那賀川の氾濫【被災現場の特徴】
・河道閉塞崩壊などによる２次災害発生のリスク
・ぬかるんだ環境や出水状況
下での水環境下施工
・出水による被災区域の分断による搬路の途絶

5

背景（３）：東日本震災後の、災害対応ロボット技術への期待と、COCNの活動• 東日本震災のあと、産業競争力懇談会（COCN）において、2011年～2019年に、災害対応ロボットの開発や社会実装を目指したプロジェクト（リーダー東京大学 淺間 一教授 ）が行われた。
• ２０１２年度には、【災害対応ロボットと運用システムのあり方】プロジェクトにおいて、ＷＧ２（主査 植木 睦央 鹿島建設(株)）により、無人化施工の技術開発と活用の推進について提言がなされた。
• その中では、新たに開発すべき災害対応ロボットとして、・ショベル系建設機械○災害発生後、最初に現場に入り走行路の確保、障害物撤去を行える高機能車
・水陸両用運搬車両○津波等の災害復旧に際し、陸上から浅水深域に侵入可能な運搬車両が提言された。
6

産業競争力懇談会（ＣＯＣＮ）
災害対応ロボットと運用システムのあり方プロジェクト••••••

プロジェクトリーダー
淺間 一 東京大学主査：田所 諭 東北大学
WG1（防災ロボット）
主査：植木睦央 鹿島建設
WG2（無人化施工システム）
WG3（インフラ点検/メンテナンスロボット） 主査：大石直樹 新日鐵
主査：川妻伸二 JAEA
WG4（運用システム及び事業化）
メンバー– 鹿島建設，清水建設，新日鐵，東芝，日立，ＨGＮＥ，富士通，三菱重工，三菱電機，コマツ，熊谷組，大林組，大成建設，竹中工務店，日立建機，安川電機，モリタホールディングス，トピー工業，双日エアロスペース，京大，早大，東大，産総研，JAEA，土研，ロボット学会，ロボット工業会，情報通信技術委
員会• オブザーバー– 経済産業省，文部科学省，国土交通省，総務省，ＮＥＤＯ• 事務局– 製造科学技術センター

7

（UC-Tecメンバーによる 戦略的イノベーション創造プログラム（SIP)
第1期 への応募(2014夏)8

9

SIP インフラ維持管理・更新。マネージメント技術（藤野陽三PD）の研究開発テーマ

10

11

次世代無人化施工技術研究組合(UC-TEC)の体制
建設無人化施工協会(任意団体、建無協)の会員と(一財)先端建設技術センター(ACTEC)と(一社)日本建設機械施工協会(JCMA)と(独)土木研究所 (PWRI)を組合員とする技術研究組合を設立する。
①NEDOのSIP事業に設立時組合員の一部の連名で応募②NEDOのSIP事業の採択後、建無協会員・ACTEC・JCMA・PWRIを設立時組合員として技術研究組合を設立(SIP事業を実施する組合員は、委員会を設置して明確に区別※１)
NEDOのSIP事業応募

技術研究組合の設立(株)ＩＨＩ
青木あすなろ建設(株)(株)大本組鹿島建設(株)(株)熊谷組(一財)先端建設技術センター
大成建設(株)(独)土木研究所(株)ニコン・トリンブル(一社)日本建設機械施工協会(五十音順)
7企業、1独法、1一財、1一社の計10法人で連名応募

次世代無人化施工技術研究組合※１

遠隔操作による半水中作業システム委員会

NEDOのSIP事業の委託契約(独)新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)

実証評価ＷＧ、機体開発ＷＧ、計測技術ＷＧ、遠隔操作ＷＧ※NEDO連名応募10法人

企画・支援委員会

SIP事業の委託契約※全組合員

連名応募した7企業、1一財、1一社、1独法＋建無協14会員の計24法人で設立

次世代無人化施工技術研究組合(UC-TEC)

技術研究組合でNEDOの事業を実施する組合員と、それ以外を明確に区別すること(委員会を設置するなど)を求められている。NEDOの事業を実施する組合員は、連名応募した組合員となる。(NEDOへ実施体制の変更申請をして承認された組合員も可)12

次世代無人化施工技術研究組合(UC-TEC)設立ｽｹｼﾞｭｰﾙ①技術研究組合の設立を前提※１に、NEDOのSIP事業※２に設立時組合員の一部の連名で応募②応募案件※３の採択後、その公的資金による研究を主な事業とする技術研究組合を設立※１
6月
NEDOのSIP事業

7月

6/16

8月
7/22

上～中旬

9月

中～下旬

10月

9月頃

10月頃

書面審査 ﾋｱﾘﾝｸﾞ審査 委託先決定 契約手続き公募期間

契約（実施計画書の作成等）
提案書類の作成

技術研究組合提案書類提出ﾋｱﾘﾝｸﾞ※NEDO応募案件の採択後、速やかに設立認可申請を行う※技術研究組合の設立後、速やかに契約※提案内容を申請書類に反映

上旬～
申請書類の作成
土研内手続き7/11

7/14

事前調整（申請書類の確認等）

事前調整開始

申請

登記手続き

認可

設立

幹事会 審査会※１

NEDOの事業は、技術研究組合を設立することを前提とした応募を想定した制度となっている。また、技術研究組合の事業計画に、採択前の公的資金による計画を記載することは適切でない（経産：行政指導）ため、採択後に設立認可申請を行う（国交：要確認）。

※２

NEDOのSIP事業とは、平成26年6月16日から7月22日の期間でJSTと合同で公募が実施されているSIP（戦略的イノベーション創造プログラム）「インフラ維持管理・更新・マネジメント技術」である。その事業の研究開発小項目である「災害対応ロボット」に設立時組合員の連名で応募する。

※３

応募案件は、「無人化施工の新展開 ～遠隔操作による半水中作業システムの実現～」として、遠隔操作型の災害対応ロボットを用いた施工システムである無人化施工において、半水中作業が可能な施工システムの研究開発を行う予定である。

13

技術研究組合について（UC-Tec）の発足
2014年11月

14
技術研究組合制度の概要（経済産業省HPより）
14

ＳＩＰインフラ維持管理・更新・マネジメント技術に係る採択審査

１１１

研究開発小項目（４）－（B） 「維持管理ロボット・災害対応ロボットの開発」②災害対応ロボット

無人化施工の新展開～遠隔操作による半水中作業システムの実現～
大成建設株式会社
青木あすなろ建設株式会社
株式会社大本組
鹿島建設株式会社
株式会社熊谷組
株式会社ＩＨＩ
株式会社ニコン・トリンブル
一般社団法人日本建設機械施工協会
一般財団法人先端建設技術センター
独立行政法人土木研究所

技術研究組合「次世代無人化施工技術研究組合」(UC-TEC)

平成26年8月22日

15研究開発の目的：半水中における無人化施工の実現
行うべき作業と作業環境
・ 災害時に河川の水中の土砂等の除去や土のう等による堤防の補強等
・ 浅水域および水際、作業員にとって入り込むことが危険な現場

遠隔操作の条件・ オペレータが現場を目視できない状況で数百メートル先から建機を操作

半水中作業の難しさ
・水中地盤の安全性
無人化施工のシナリオ
・耐水機構
施工の準備
 災害・環境状況の観察と作業計画の策定 ・可視化の困難さ
 遠隔操作ステーションョンの設置
 必要な通信系の設置重機による水中作業等

半水中運搬機は存在しなかった。

遠隔操作による施工の実施① 無人水中ブルや無人バックホウにより、河川等を閉塞させる恐れのある土砂のすくい取り･除石を行う② 遠隔操作型重運搬車両（ロボット）により、その土砂を有人機への積替え場所まで運搬③ 遠隔操作型重運搬車両（ロボット）により資材（根固めブロックや土のう等）を有人区域から作業現場（無人区域）に運搬④ 現場（無人区域）の浅水域に配置した無人バッ
クホウにより運搬したブロック等を設置

重運搬機による運搬

遠隔操作

16

研究開発の内容
・ 水深2m 程度の水際や半水中部で、作業・運搬などの一連の施工を達成する無人化施工の実証システムの構築
・ 浅水域から陸上にわたる数百メートルの多様な状況下を効率よく走破可能な遠隔操作型重運搬ロボットの開発※災害対応では重量物の運搬が必須となる場合が多い。通常の土木施工の場合、50～100mを超える運搬を伴う作業では、ほとんどの場合、運搬専用機械を用いる。しかし、これに使える水陸両用の運搬機械は現存しない.

組合せ

土砂・機材・瓦礫等の運搬

水中の土砂の掘削や水路の開削、掘削後の根固めブロックの設置等の作業

新たに開発
遠隔操作室

【期待される効果】 ・ 浅水域を含む領域における無人化施工の技術の確立
・ 近年頻発する水災害への対処能力の向上

17研究実施体制と開発実施項目
研究開発の実施体制
次世代無人化施工技術研究組合(UC-TEC・設立準備中）
遠隔操作による半水中作業システム開発委員会
研究開発責任者：油田信一（UC-TEC理事長・予定）

建設
無人
（化建施
無工協協）会［総合建設業（主に機械・機材担当部局）］
・大成建設(株)・青木あすなろ建設(株) 担当：無人化施工の経験に基づく
・(株)大本組
システム構築と運用
・鹿島建設(株)・(株)熊谷組［重機械・センサメーカ］ 担当：機器の開発

・(株)ＩＨＩ・株式会社ニコン・トリンブル

担当：技術評価、・（独）土木研究所
運用の検討・(一社）日本建設機械施工協会
・(一財）先端建設技術センター（再委託） 芝浦工業大学

研究開発実施項目と項目リーダa) 遠隔操作による半水中作業シ
ステムの構築と実証・評価
・リーダ：船迫 俊雄（鹿島建設(株) ）［建無協・顧問］b) 遠隔操作型重運搬ロボットの開発
・リーダ：早瀬 幸知（(株)大本組）［建無協・技術委員長］
村上弘記（(株) ＩＨＩ）

c) 作業・走行支援センシング技術［公的法人］［大学］

施工業者が責任を持って、メーカや研究機関等の協力を得る、ニーズ主導の開発体制

担当:ロボット技術

・リーダ：北原 成郎（(株)熊谷組）［建無協・元技術委員長］

d) 操作支援システム技術

・リーダ：立石 洋二（大成建設(株)）［建無協・会長］

18研究開発の課題･内容と実現の見通し：
実施項目１
遠隔操作による半水中作業システムの構築と実証・評価【具体的開発内容：研究全体のコーディネート・統合システムの設計と構築／実利用への道筋】①実施項目のとりまとめ ：開発の前提条件と目標の整理②システム設計 ：施工システムとしての基本設計と詳細設計の実施③統合実証システムの構築 ：統合実証システムを構築
システムの機能評価・検証を実施④現場運用上の課題整理・対策 ：機器の故障や回収不能な事態等も含めた、運用上の課題の抽出や対策の検討⑤マニュアル等の策定 ：実証テストの成果や評価・検討結果に基づく、ガイドライン等の策定

19

研究開発の課題･内容と実現の見通し
実施項目２
遠隔操作型重運搬ロボットの開発【具体的開発内容： 浅水域の水中から陸上までの数百メートルの安定した資機材の運搬を実現 】①耐水性 ：
機体の防水性と気密性の確保②エンジン機構

目標仕様：

••
•
•
•
•

積載荷重10t
走行速度3km～10km
登坂能力10%
左右傾斜3°
段差20cm
連続走行区間200m①耐水性②エンジン機構 ：エンジン系における水中での吸排気対策⑤積荷の安定性③走破性確保 ：軟弱地盤の走破性を確保するクローラ機構④本体の走行安定性 ：浮力を受ける水深2m 程度の浅水域のための浮力対策 ＋ 転倒防止機能⑤積荷の安定性 ：水没時の積み荷の安定性を維持するためのカバー構造⑥走行のロバスト性・非常時対応 ：
走行時に亀の子状態に陥った場合等にそこから脱出するメカニズム③走破性確保④ロボット本体の安定性⑥走行のロバスト性

2段階に分けて開発･ 第1次プロトタイプ ／ 第2次プロトタイプ

20

研究開発の課題･内容と実現の見通し
実施項目３
作業・走行支援センシング技術【具体的開発内容：安定した遠隔走行・作業のため、地形情報や機体状況情報と地盤の情報を正確に把握する】①走行地盤状況の観測②空間把握技術①走行地盤状況 ：
走行する地盤の状況の把握②空間把握技術 ：・ 混濁した水中で地形の形状を知る
・ 電磁波レーダーや緑色レーザによる水中探査技術

電磁波レーダを水中で利用した例（利岡（応用地質（株））、地質ニュース、1999．5）堆積物の比重差でその層が判別できる可能性③位置・姿勢検知 ：・ リアルタイムで車体の位置や姿勢を計測
・ GNSSおよびIMUによる水中向け位置・姿勢検知シス
テムを構築
作業・走行支援センシング技術 イメージ図21

研究開発の課題･内容と実現の見通し
実施項目４
操作支援システム技術①ガイダンス機能【具体的開発目標：操作支援、表示技術、および、安定した通信システムによって、操作の容易な無人化施工システムを構築する】（地形マッピング）

ガイダンスの提示①ガイダンス機能 ：小型飛行体等による地形情報等を利用したナビゲーション支援②重機の状態の提示機能 ：重機の位置・姿勢をオペレータに表示③半自律走行機能 ：オペレータ操作を支援する自律走行機能②重機の状態提示③半自律走行機能④高精細画像の採用 ：高精細度映像による水面・混濁水中・地盤状態の観察⑤通信システムの高度化 ：広帯域で遅れの少ない無線LAN （2.4GHz）

22

スケジュール(5年間)と中間・最終目標
実施項目a) 遠隔操作による半水中作業システムの構築と実証・評価b) 遠隔操作型重運搬ロボットの開発

Ｈ２６年度

Ｈ２７年度

Ｈ２８年度

Ｈ２９年度

Ｈ３０年度

○使用環境条件の設定と要求事項の整理○１次統合システムの設計○１次統合システムの構築○2次統合システムの構築○実証フィールドにおける統合実験と実用性評価○利用可能な要素技術の評価○実証フィールドでの実証実験計画の策定○実証フィールドでの実証実験と結果のフィードバック○一次プロトタイプの完成・評価実験○二次プロトタイプの構築○センサ機能を搭載した統合システムの構築○実フィールドにおける走行・運搬機能の確認○耐水性能・水中走行特性の解析○水中での走破能力等の個別検証○実証フィールドにおける検証の開始○搭載制御機器の信頼性の確認と課題点の改良○システムの実装と調整○実フィールドにおける計測機能の確認○実環境でのセンサー類の適用性検証・評価○搭載機器の信頼性の評価・確認と課題点の改良○実現場を想定したフィールドでの検証
評価○実オペレータによる作業実験と操作性能の評価○水中部における操作性の評価実験○支援機能の信頼性の評価・確認と課題点の改良○概略・基本設計○既存の重運搬機
械に防水機能等を付加した一次プロトタイ
プの設計・構築開始○二次プロトタイプの設計c) 作業・走行支援センシング技術○環境形状を把握す
るセンサの検討、評
価・実験○位置・姿勢センサ
システムの設計○操作・通信システ
ムの基本設計d) 操作支援システム
技術○ガイダンス・半自律走行機能の検討○機械式プローブ・電磁波レーダ等による水中地盤性状調査の実験○ロボットに搭載可能な電磁波レーダ等の選定とシステムの試作○位置・姿勢センサ
システムの試作と実験○各センサの遠隔操作型重運搬ロボットに搭載時の機能評価○重運搬ロボットの操作方式・支援機能の検討・開発○操作支援システムの試作○通信部と遠隔操作システムのハード・ソフトの設計○ガイダンス・半自律走行機能の評価・検証実験○施工・運用方法のガイドライン、マニュアルの策定

23予算の規模と計画
実施項目a) 遠隔操作による半水中作業システムの構築と実証・評価b) 遠隔操作型重運搬ロボットの開発c) 作業・走行支援センシング技術d) 操作支援システム
技術

合

計

単位：百万円 （ ）内は人数

Ｈ２６年度

Ｈ２７年度

Ｈ２８年度

Ｈ２９年度

Ｈ３０年度

計

17(5)

23(5)

19(5)

50(8)

44(8)

153(31)

要求事項の整理、設計

要素評価、
詳細設計

ｼｽﾃﾑ構築、実験計画

実証・評価、
ｼｽﾃﾑ改良実証・評価、ﾏﾆｭｱﾙ整備109(3)

120(6)

144(6)

105(5)

117(5)

機能検討、1次設計・試作

1次試作・評価、2次設計

2次試作・評価

実装・調整、
実証・評価

実証・評価、
改良

50(8)

57(7)

37(7)

31(6)

33(6)

ｾﾝｻ検討、ｼｽﾃﾑ設計

位置・姿勢ｼｽﾃﾑ試作

地盤・空間ｼｽﾃﾑ試作

実装・調整、
実証・評価

実証・評価、改良

24(10)

36(10)

38(10)

31(9)

30(9)

機能検討、ｼｽﾃﾑ設計

操作支援機
能開発

操作支援ｼｽ
ﾃﾑ試作

実装・調整、
実証・評価

実証・評価、改良

200(26)236(28)238(28)217(28)224(28)595(25)208(35)159(48)

1,115(138)24成果の実用化・実利用の体制と見通し


開発期間後半（H28～H30）– 実際の災害の発生に対応して、現場で利用可能な要素技術を適用– 実施工現場を用いて開発システムの有効性を積極的に検証

 開発期間後（H31～)– 災害時における半水中無人化施工の積極的実施（建無協所属のゼネコンによる）– 大雨による土砂崩落等の災害へ対応する施工における無人化（作業者の危険回避）の採用推進（国交省への働きかけ）– 半水中用遠隔操作型重運搬機械(開発製品）の各地方整備局等への配備（の働きかけ）– 技術研究組合による普及活動の展開と継続的な研究開発の実施
25

まとめ ～遠隔操作による半水中作業システムの実現～
機材・瓦礫等の運搬

水中の土砂の掘削や水路の開削、掘削後の根固めブロックの設置等の作業

遠隔操作室

軟弱地盤瓦礫 わが国が誇る無人化施工技術のさらなる適用範囲の拡大→ 従来対応できなかった水中・水際現場での迅速な施工の実現
 無人化施工技術への先端的技術の適用・高度化

国土強靱化への貢献

 無人化施工技術及びその経験の「次世代への伝承」と「共有化」
 世界的に類のない技術の海外展開による「経済再生への貢献」

26

■研究開発項目 ：ＳＩＰ(戦略的イノベーション創造プログラム)インフラ維持管理・更新・マネジメント技術(4)-(B)「維持管理ロボット・災害対応ロボットの開発」 ②災害対応ロボット■研究開発テーマ ：無人化施工の新展開～遠隔操作による半水中作業システムの実現～■研究責任者：次世代無人化施工技術研究組合 理事長 油田 信一（芝浦工業大学 特任教授）■共同研究グループ：次世代無人化施工技術研究組合，(株)ＩＨＩ、(国研)土木研究所

研究開発の目的・内容
研究開発の内容背景水深2m 程度の水際や半水中部で、作業・運搬などの一連の施工を実現する無人化施工の実証システムの構築
浅水域から陸上にわたる数百メートルの多様な状況下を効率よく安定して走破可能な
遠隔操作型重運搬ロボットの開発

遠隔・無人化施工は、噴火や地震災害時などの緊急工事に適用されている我が国特有な技術
近年、集中豪雨等による水災害（地滑り・土石流・出水）が頻発【具体的研究開発内容】②エンジン機構
平成２３年 台風１２号災害
奈良県 赤谷地区

平成２６年８月 徳島県阿南市を流れる那賀川の氾濫①耐水性施工で重要な運搬は、現有の機器では対応できず、水際や半水中部の災害対応に課題⑧走行支援センシング技術

画面表示④本体の安定性⑤積荷の安定性研究開発の目的無人化施工の適用範囲を、作業員が入り込
むことは危険な浅水域,水際に拡大し、頻発する水災害への迅速な対応を可能とする③走破性確保⑦操作支援システム技術

27⑥走行のロバスト性

遠隔操作室

インフラ維持管理・更新・マネジメント技術27

最終目標 （SIP研究開発終了時）【開発の最終（数値）目標】
半水中運搬ロボット
１．水中での走破能力：
 積載荷重：10ｔ
 走行速度：3km/h
 登坂能力：10%
 左右傾斜：3度
 段差乗越え：20cm
 連続走行区間：200m
２．遠隔操作機能
 無線による遠隔操作
 遠隔操作支援ガイダンス装置の実装
半水中における無人化施工の実現
 モデルシステムの構築

国土強靱化に貢献【災害時の活用イメージ】
無人化施工による、河川閉塞、堤防決壊、天然ダム決壊等の災害の拡大防止
従来型の遠隔操作水中バックホウ

河川等を閉塞させる恐れのある
水中の土砂の掘削
水路の開削、掘削
堤防の決壊や損傷等を防ぐための根固めブロック等の設置作業【社会実装：想定している
災害対応のための保有・維持体制】
保有者と使用者
 国土交通省／地方整備局／技術事務所
 地方自治体
 河川管理者
 民間会社（工事会社、レンタル会社等）
 研究機関（さらなる活用法の開発と評価）
活用のための管理体制
 保有者：運用時の計画／保管／輸送／定期点
検，ﾒﾝﾃﾅﾝｽ
 使用者：現地取扱い／運用教育（使用方法、安全注意事項）／日常点検

本開発による半水中運搬ロボット

 土砂、瓦礫等の運搬 根固めブロック等の
28 運搬

遠隔操作室



資機材の運搬【普及と維持のための平時利用との共用化（検討中）】
平時の利用法（水陸両用運搬車として使用：主に搭乗操作による）
 河川・湖沼の浚渫，護岸工事
 河川・湖沼・海岸部の防災工事など
災害時・平時共用のための体制
１．半水中用車両と遠隔操作機能を分離して整備
２．平時向けにレンタル、リースの導入を検討
生産・販売台数の拡大
３．災害時は国・地方自治体主導で運用する体制を構築
４．海外への展開（運用技術と機械）

インフラ維持管理・更新・マネジメント技術

28