製品技術紹介

AI ごみクレーン全自動システムを開発〒 815-0035

営業本部 営業部
福岡市南区向野 1 丁目 22 番 11 号
TEL 092-551-2121
FAX 092-561-5100

1．はじめに近年、日本は少子高齢化が進み、労働を担う若者が減少傾向にある。このため、廃棄物処理施設においても、運転人員の確保、運転技術の継承などに苦労する状況である。一方、環境問題への意識の高まり、地方財政の逼迫などから、安全かつ適切な廃棄物処理および合理化による処理コスト低減が廃棄物処理施設に求められる。
このような要求に対応するため、株式会社川崎技研（以下、当社）は AI（人工知能）によるごみクレーンの全自動システムを開発した。

図1

AI ごみクレーン全自動システムの概要

ごみクレーンの全自動化により、運転作業の合理化、ごみピットの適切な管理を行い、省力化、高精度化および低コスト化を図る。

ごみクレーン全自動システムは、様々なタイプが大規模施設において運用されているが、日処理量 100t 以下の小規模施設での運用は、ごみ

2．AI ごみクレーン全自動システム

ピットが小さいことから実運用において難しい2.1ケースが多かった。それゆえ、当社の AI ごみ概要開発した AI ごみクレーン全自動システムにクレーン全自動システムの開発においては、小は、東芝デジタルソリューションズ株式会社の規模施設での運用が可能なシステムを構築するAI「ＳＡＴＬＹＳ（サトリス）」を採用。ごみクことを目標とした。開発および実証運転においレーン運転技術を反映させた当社独自開発のごては、山鹿市環境センターにご協力頂いた。本みクレーン自動制御システムに、AI による画像施設は日処理量 46t、16 時間稼働の施設である。

認識機能を組み込み、AI ごみクレーン全自動シ

AI 画像認識に関しては、ごみピット画像をステムを開発した。AI 画像認識により、ごみピ元に撹拌状態、ごみ種別などの状態を学習させ、ット内のごみ種別、撹拌状態などをリアルタイ識別精度の向上を行った。現在も学習を継続しムで識別すると共に、焼却量および焼却状況、ており、状態画像のパターンを増やすことで、搬入車両情報など、様々なデータを元に、自動より高い識別精度を目指している。

で投入、撹拌、積み替えのモード選択を行う。

撹拌状態の認識に関しては、クレーンバケッ

41

JEFMA No.70［2022.3］

トの 4 分の 1 サイズを 1 ブロックとして、ごみピットを細分化し、ブロックごとに識別して数値化。撹拌状態をリアルタイムで数値化して管理することで、ごみピット内のごみ状況の把握と投入ごみの選択が可能となった。AI 画像認識により撹拌がしっかり行われたごみを常時焼却炉に投入することで、安定した焼却を維持する。
ごみ種別の認識に関しては、可燃ごみ、汚泥、剪定枝を識別。汚泥と剪定枝は、ごみピット搬入段階での識別だけでなく、ごみピット内での可燃ごみに対する混入状況を識別し、各混入率を数値化して管理することを可能とした。汚泥や剪定枝のような燃焼状況に大きな影響を与えるごみ種の混入率を管理コントロールすることで、投入ごみの均質化を図り、安定した焼却を維持する。
2.2

システム構成図2

AI によるごみの自動識別AI ごみクレーン全自動システムは、ごみピット内に設置したカメラ、AI ユニット、ごみクレーンコントロールユニットなどで構成される。操作端末は、ごみ焼却炉のオペレータコンソール画面を共用することで、運転員が焼却炉の運転とごみクレーンの稼働状況を離席せずに監視できるようにした。
オペレータコンソール画面では、ごみクレー

図3

ごみピット管理画面 3D イメージン稼働状況、ごみピット内の撹拌状態およびごみ積み上げ高さなどがリアルタイム表示され最短距離で目標位置までごみクレーンを移動さる。特にごみの撹拌状態は、ごみピットグラフせる。一方、汎用的な自動運転制御では、これィック上で段階的な色表示を行い、運転員に視らの制御を個別に行うため、移動距離が比較的覚認識されやすいよう配慮している。

長くなる。AI ごみクレーン全自動システムで2.3

は、ごみクレーンの位置を空間座標としてリア主要開発要素

AI ごみクレーン全自動システムの開発は、ルタイムで 3D 認識しているので、ごみの高低前述した小規模施設での運用の他に、熟練運転差を考慮した最短コースでの移動を可能とし員によるごみクレーン動作およびごみ質把握のた。さらに、動作精度は± 3cm 程度で、機械再現、リアルタイム判断での運用管理を開発目制御だからなしうる高精度で無駄の少ない運転標とした。

を実現した。

熟練運転員によるごみクレーン操作は、走行ごみ質についても、熟練運転員は視覚情報の・横行・巻き上げ下げを同時に行うことにより他にクレーンバケットでのつかみ重量、容量等、42



製品技術紹介様々な要素からごみの状態を判別しており、

日処理量 46t の山鹿市環境センターのごみピAI ごみクレーン全自動システムにおいても画ットにおいて、AI ごみクレーン全自動システ像認識情報に加え、計量データ等から総合的にムの稼働率を通常運転時に 88％以上で運用すごみ質を把握している。

ることに成功した。稼働率が低下した要因とし

ごみクレーンの運用においては、焼却炉へのては、ごみ搬入車両集中による受入対応、撹拌ごみ投入、ピット内でのごみ移動、ごみ均質化・積み替えスペース不足による作業効率低下がのための破袋撹拌などの動作がある。汎用的な挙げられる。

自動運転制御では、運転員のモード選択によりこれらの稼働率低下要因は、ごみピット面積動作を確定する必要があるが、AI ごみクレーを従来設計より広く確保し、受入および撹拌・ン全自動システムではごみ処理量、投入ホッパ積み替えスペースに余裕を持たせることで解消残量、ごみピット受入エリアや貯留エリアの貯することが可能である。AI ごみクレーン全自留量、撹拌状態などを総合的に判断して自動で動システムに対応したごみピット設計を行うこモード選択を行う。これにより、運転員によるとで、100％近い稼働率での運用が可能と期待モード選択のタイムラグを減少させ、効率的なできる。

ごみクレーン運用を可能とした。

今後は、ごみ積み上げ高さおよびごみ質の識別精度向上を図るため、AI の学習量を増加さ

3．山鹿市環境センターにおける実証運転結果せ、より信頼性の高いシステムとなるよう開発3.1を継続する。

山鹿市環境センターについて

AI ごみクレーン全自動システムの開発にご協力頂いた山鹿市環境センターは、熊本県の北4．おわりに部に位置する山鹿市が管理運営する一般廃棄物当初目標である『小規模施設での運用が可能処理施設である。古来より温泉地として栄えた

なごみクレーン全自動システム構築』は、今回街で、市内には山鹿温泉、平山温泉等、多くのの実証運転により達成した。当社の AI ごみク温泉がある。また、金、銀のきらびやかな金灯レーン全自動システムが、廃棄物処理施設の適籠を頭にのせ踊り歩く山鹿灯籠まつりもこの地正かつ合理的な運営の一助となることを期待で行われ、観光名所としても有名な地である。

し、さらなる開発・改良を進めていく。

かなとうろう本施設の運転は、包括運転委託を拝命した当最後となりますが、本実証運転を行うにあた社の山鹿事業所が担当している。実証運転に際り、多大なご協力を頂きました山鹿市様に心よし、AI ごみクレーン全自動システムを本施設りお礼申し上げます。に設置したことにより、当社山鹿事業所の運転管理がより精度の高い効率的なものとなり、長期に亘り安定した施設運転を維持できると期待している。
3.2

AI ごみクレーン全自動システム実証運転
結果

AI による画像識別精度は 98.9％以上と高く、ごみピット内のごみ質把握を確実に行えるレベルとなった。

図4

山鹿市環境センター

43