国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用
プロフィール
芝浦工業大学 SIT 総合研究所
客員教授

1948 年生まれ。

油田

1978 年から 2012 年 筑波大学にて、情報工学、ロボット工学などの信一

1975 年慶應義塾大学大学院工学研究科（電気工学）修了、工学博士。
研究と教育に従事。その間、同理事・副学長、産学リエゾン共同研究センター長などを歴任。2012 年に筑波大学名誉教授、および、芝浦
工業大学特任教授。2018 年より現職。

はじめに
ロボット技術の中には、現場や自然環境の中で動くフィー
ルドロボットと呼ばれる分野があります。私はこの分野の技術を「きちんと発展させるべきである」、あるいは「ロボッ
トが生きるのはそういう分野である」と考えております。本日は、そのフィールドロボットについて説明した後、私が関わってきた災害対応やインフラ維持管理等におけるロボット
技術開発の紹介をさせていただきます。

1

建設分野におけるロボット技術への期待

建設分野の場合、ロボットへの期待の背景には、第１に、「人が足りない」「今後熟年エンジニア、労働者がいなくなる」

1 . 1 作業を遂行するロボットへの期待の背景という社会的状況があります。

ロボットには、検査をしたり、重たいものを運んだりとい

また、高度成長期に作られた道路、橋、トンネル、さらにう「作業を遂行する機械」という概念があり、それに対する国土交通省が作ったものだけではなく、石油プラントや電力期待が多くあります。

系・通信系の設備なども含めた物理的な社会インフラの老朽化が進んでいるという背景があります。今は人が管理している、老朽化しつつある構造物を、コストを抑えて効率的に維作業を遂行するロボットへの期待持していくためにロボット技術に対する期待が大きいと感じています。
さらに、日本は自然災害の多い国です。災害に対して、昔は我慢せざるを得ない場面が多かったと考えられますが、これからは被害の軽減あるいは事前対処のためにロボット技術が役立つだろうという期待を感じています。現在対処が求められている新型コロナ感染症の問題も、例えば、病院で多くの医療従事者が大変な仕事をしてくださっている中には、人でなくとも出来る仕事が少なからずあるはずです。ロボット
はコンピューターウィルスには罹患する恐れがありますが、幸いにしてリアルウィルスには罹らない構造です。こういう

図 1-1 作業を遂行するロボット

34｜ JICE REPORT ｜場面で、ロボット技術を活用したい。つまり、ロボットが人の行けない場所に行き、人にやらせたくない仕事をする。そ国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用

ういう働きが期待されると考えます。

ューセッツ工科大学の著名な教授であるロドニー・ブルックスという知能ロボットの大御所が、自分の想いに基づいて作

1.2

ロボット・ロボット技術に期待される働き

繰り返しになりますが、建設関係の作業に限定した場合、った機械だからです。「ロボット屋であるブルックス先生が作ったものであるから、ロボットで間違いない」と人々が同ロボットやロボット技術に期待されているのは、第一に、人意したのです。ブルックス氏によるロボットだからビジネスを苦しい作業や危険な作業から解放することです。それは同が成立した、という性質もありました。その他にも、社団法時に、人が働くための環境整備コストが削減されることでも人日本電子機械工業会に属している会社が作る製品が統計上あります。例えば、放射線がある場所で人が働かないといけ

電子機械として扱われる、といった例もありますので、「ロない場合、被ばくを避けるためには、まず除染をしなければボットコミュニティーから生まれて来た機械がロボットであなりません。放射線のある場所での作業をロボットが行うこる」というのは、線引きとして間違ってはいないと思います。

とが出来れば、除染費用つまりコストの削減にもなります。

一方、ロボット技術（R T , R o b o t T e c h n o l o g y ）とは、

宇宙空間まで含めて、こういった人が行けない場所で、ロボロボットを構成するための技術ですが、ロボット技術の方がットが人に代わって上手く働くことが期待されています。こ

一回り具体的でイメージしやすい。そこで、「ロボット技術

れらはロボットへの期待の片側です。

を用いた機械」という説明が「ロボットとは何か」に対するもう一方で、ロボットはあくまでも機械です。したがって、

もう１つの答えともなっています。

人の代替ではなく機械ならではの仕事、例えば、すごく大きな出力を出すこと、あるいは、人に出来ない精密な仕事、素2 . 2 どういう機械ならロボットと言えるか

晴らしい記憶力、情報蓄積力による仕事ができます。こうい

産業用ロボットは、明らかに世の中の誰もが認めているロ

った点を生かして上手く働いてくれることも期待されていまボットです。一方で、全自動洗濯機を私はロボットだと思いす。つまり、ロボットに期待される働きは、人ができること

ますが、そうではないと思われる方が多い。昔は川へ洗濯にとできないことの双方なのです。

行きました。暖かいシーズンなら悪くないですが、冬の寒い
季節だと川が凍っているので棒で叩いて割って洗濯をしまし2

改めてロボット技術を考えるた。すると手にアカギレが出来てひどい目に遭う。そんな時
代の人にとって「家の中にある箱の蓋を開けて、洗濯物をその中に放り込んで、ボタンを押して 30 分待てばピッと鳴っ

2 . 1 ロボットとは何かて『洗濯が終わったよ』と教えてくれる」というのは、明ら

今から 35 年程前、日本でロボット学会がスタートした頃

かにロボットのイメージです。しかし、それが実現された今に「ロボットとは何か」という大変楽しいディベートがありは誰もロボットだとは思っていない。「動かず、手も付いてました。5 年程ディベートをした結果、「結論は出ない」といいないのでロボットというには無理がある」と言われます。

うことになりました。つまり「ロボットに厳密な定義を与えようとするのは不毛だ」が結論でした。
ロボットは「人間や動物を参考にして作られた機械である」と言えます。また、一般社団法人ロボット工業会によれば「センサとアクチュエータ（駆動装置）、情報処理能力をどういう機械ならロボットと言えるか• 産業用ロボット

有する機械である」と定義されています。あるいは、「人間程度のサイズの中に多くの機能がインテグレート（集約）さ• 全自動洗濯機• ２足歩行機械

れた機械」をロボットの定義とする人もいます。また「ロボ• パワーシャベル• 空を飛ぶ機械ットというからには、何でも出来て欲しい」ということから、「汎用的な機械がロボットである」という概念があり、一方では「きちんと仕事してくれる機械がロボットである」という概念もあります。さらに「知能を持っている機械がロボッ
トである」という説明がされることもあります。
別の視点で、「ロボット研究者やロボットメーカが作った機械がロボットである」という見方もあります。例えば、ル• テレビゲーム• 自動運転の自動車• 自動掃除機• 遠隔操作の機械
図 2-1 どういう機械ならロボットと言えるか

ンバ（アイロボット社）という掃除機がありますが、あれは自動的に働くとはいえ、掃除しかできません。ロボットといではパワーショベル、バックホーはどうでしょうか。人がうからには、もう少し色んな働きをして欲しい。では、なぜ運転するとはいえ、自らが動き回り、手先で重たいものを持

世の中の人がルンバをロボットと認めたのか。それはマサチ

ち上げる仕事をする機械です。人がシャベルで掘る代わりに｜ JICE REPORT ｜35

効率よく仕事をしてくれるという点では素晴らしい操縦型のロボットです。しかし、現在、これもロボットとは言われません。

ボットと呼ばれるものの多くがこの働きをしています。
もう１つが、自分自身が動くというもの。例えば自動運転の自動車もロボットです。そのロボットの働きとしては、自全自動洗濯機やパワーショベルが、なぜロボットと言われないのか。それは、すでにきちんと働いているからです。50

分自身が動くことで目的の場所まで行くこと。そして、遠くまでモノを運びます。

年前なら明らかに夢の機械だったから、ロボットのイメージ

建設分野であれば、例えばパワーショベルは、自分で動くにピッタリですが、現在ではもはや夢の機械ではない。今なことが出来て、対象物に働きかける仕事も出来ることが求め

ら二足歩行機械や空飛ぶ機械が夢のロボットの代表格ですが、られる。つまり、これらの両方が上手く組み合わさっている

空を飛ぶ機械といっても、最近のドローンはもはや実用的にのが期待されているロボットです。しかし、学術的・技術的なり、もうロボットとは呼ばないような状況になっています。

にはマニピュレータと移動ロボットには異なる技術体系が存

以上のように、夢の機械や開発中の機械がロボットのイメ在しているという状況にあります。

ージに重なります。つまり「実現されるとロボットではなくなる」ということです。これは、ロボット産業を国の基幹産業にしたいと思っている行政から見ると大問題かもしれません。しかし、本来求められるのは、夢の機械ではなく、本当

2 . 4 ロボットの動作制御
ロボットは動く機械です。これをどう動かすか。これも大きく 2 つに分けられます。

に信頼して使える機械なのです。以前、筑波大学の私の研究

1 つは、人が操縦するものです。例えばテレオペレーショ

室では、「今、世の中の人がロボットと言ってイメージしてンと呼ばれる遠隔操作で機械を動かすロボットがあります。

いる機械を、ロボットと呼ばないで使える機械にすること。

搭乗型のロボットというものも存在しています。人が乗ってつまり、ロボットでなくするのが自分たちの仕事です」と言いるかどうかに関わらず、とにかく人が操縦する。この場合、っていたことがありました。とはいえ、ロボットが何であれ

いかに操縦しやすいか、いかにきちんと操縦が出来るかが技「ロボットのための技術」というものはキーとして存在して術的なキーとなります。もう 1 つはロボットがロボット自体

おり、そちら側が重要なのだと思っています。

で自動的に動くものです。この技術は、自動化、自動制御、
あるいは、自律制御と呼ばれます。

2 . 3 ロボットの動き・働き

この２つは技術的には異なるもので、「自動化」と「人がロボットは、一方で人の代わりに働くという役割が期待さ操作する」には別の技術的な課題があります。ただし、本当

れ、もう一方では、機械として人間が出来ないことを行うこに有用に使えるものを作ろうと思うと「どこまで自動化して、とも期待されています。人が出来ることも、出来ないことも、

どこを人がやるのか」あるいは「何が自動化出来て、何を人全て行うのがロボットです。その中でいったい何をやっていがやらねばならないか」というように、これらを上手く組みるのかという技術的な話をいたします。

合わせることが必須です。

2 . 5 ロボットの作業環境

ロボットの動き・働き
物体の操作・
マニピュレーション<マニピュレータ、アーム>
対象物認識、器用な動作

自分自身の移動<移動ロボット>
環境認識、経路計画

図 2-2 ロボットの動き・働き

歴史的には約 40 年前に、産業ロボットとして工場の中で働く機械がある意味でブレイクして、様々なところで使われるようになりました。その時に「ロボットというのは役に立ロボットの作業環境
工場から
自然環境・
日常生活
空間へ

• 工場・生産ライン• 物流ライン• 建設作業現場• 農業・林業• 市街地• 公共の建物• 家庭• 産業用ロボット
工場内－ 工業生産活動をサポート• フィールドロボット
建設、農業、災害時－ 人の仕事をサポート• サービスロボット
家庭内、一般の生活環境－ 通常の生活をサポート

フィールドロボットの例

ロボットの動きや働きには大きく分けて 2 つあります。
1 つはマニピュレータと呼ばれるロボットで、手の動きをします。手先が空間を動いてモノを掴み、動かす。産業用ロ

36｜ JICE REPORT ｜農作業ロボット

調査・探査ロボット

建設系現場のロボット

図 2-3 ロボットの作業環境

国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用

つ」と世の中の人々が思うようになり、建設や農業といった( 2 ) 実環境で働くロボット：フィールドロボティクスの立場

他の場面や、家庭などでも使えるものにしていこうと考えら

工場ではない場所でロボットを働かせる際に課題となるのれるようになりました。その時点で産業用ロボット工業会とは、自然環境のような広い環境条件の中で働かせることです。

名付けられていた組織は、「やれることを広げたい」という整備された製造ラインや研究室内といった良い条件の中ではことで今は、日本ロボット工業会と名前を変えています。

なく、現場で仕事をさせる。つまり、環境を整備することな
く、あるがままの自然環境の中できちんと働く機械を実現す( 1 ) 産業用ロボット：大成功した工場内で働くロボット

ることが課題です。

ロボットを必要なところで働かせるという点では、産業用フィールドロボットにおける技術のキーは、作業そのもの

ロボットの導入は大成功した例です。産業用ロボットの導入の困難さより、対応すべき環境条件が広く、様々な条件の中により、工場の中から多くの人を減らし、生産性を上げ、かで働かなければならないという点にあります。しかし、「こつ、品質の向上も図れて、製造ラインを改革することに成功

んな場所でも働くことが出来ました」というのは定量化が難しました。しかも、産業用ロボットは、ある程度の汎用性がしい。「こんな重い物が持てました」「こんな精密な動きをしあり、様々なものつくりに対応出来る、あるいは作るものがました」「これだけ早く動きました」という動きの方が評価変わった時に簡単なプログラムで対処出来るというもので、される指標になりがちです。これが結果として、建設現場な見事にロボットの概念の実現でした。

どで働くロボットが思うように実用化されていかない 1 つの産業用ロボットは、開発され、導入されたあとから見ると、理由であると感じています。

たしかにロボット技術の集大成です。しかし、産業用ロボッ

90 年代のある時期、ビル建設の自動化がちょっとしたブトを開発した人達には「ロボットを作ろう」という意識はほームとなったことがありました。これは、ビル等も工場の中

とんどなかったと想像します。製造ラインの改革を狙い、多でモノを作るのと同じ作り方で作ろうというものでした。ま自由度のメカニズムの工夫に基づいてマニピュレータを作っず環境をきちんと整備し、部品は工場で作って、すべてモデたのです。マニピュレータは、片持ち梁を直列に繋いだ構造

ルに従って、計画通りに組み立てて、作り上げていく。それになっています。ところが、例えば橋などの構造物においてにより効率化を狙ったわけです。

も、エンジニアは普通、片持ち梁の設計をしません。つまり、これに対して、ロボットという概念は、むしろ反対の立場

片持ち梁を直列に繋ぐという発想は、基本的には採用してはにあります。ロボットに、「様々な環境に対処できる」すな

いけない技術だった筈です。しかし、この片持ち梁を直列にわち、複雑だったり、未知だったり、予定外の環境や予定外繋いだが故に、自由度が高く良い働きをする産業用ロボットの状況に対処できる能力をもたせ、大きな環境整備のためのが出来ました。素晴らしいアイディアだったのですが、当初コストをかけないで自動化したい。というのが、ロボット化

は、そのおぞましい動きも相まって「自由度が多いからロボへの期待です。また、完全自動建設の場では、そこに人がいット的だ」と思われて、それは必ずしも褒め言葉ではなかっると危険ですし、人は機械から見て思った通りの行動をしなただろうという気がします。

いため、自動化の大きな妨げになります。そこを、「人と機とはいえ、その問題解決に向けた開発努力の結果、産業用ロ

械の作業を共存させていきたい」というのがロボットに期待

ボットは、様々な製造ラインで使われるようになり、次は「製されている話です。それを実現していくことが、建設等の現造ラインではないところでも使いたい」ということで、工場場を自動化し、効率化していくためには必要なのです。

内ではないところでの適用が期待されることになりました。

産業用ロボット:大成功したロボット技術

ロボット技術が働く領域（作業の機械化の中で）作業機械の知能化の進化を考える• 工場の中で働くロボット

用途による分類• 溶接ロボット• 組立ロボット• 塗装ロボット• 研磨ロボット• 検査ロボット• 洗浄ロボット•• ロボットマニピュレータの形状による分類• 垂直多関節ロボット ：多関節ロボットと単純に言った場合はこれを指す事が多い。
• 水平多関節ロボット： スカラー型ロボットとも言う。
• 直交ロボット• パラレルリンクロボット

搬送ロボット• 人による作業• 道具・機械による作業

ロボットが
働く領域

• 機械に向いた作業形態• 環境整備による完全機械化

図 2-5 ロボット技術が働く領域

図 2-4 大成功した産業用ロボット｜ JICE REPORT ｜37

人による作業から、道具・機械による作業、機械に向いたな移動方法の技術開発がなされ、様々な経験が積まれてきて作業形態を経て、環境整備による完全機械化へという流れがいます。また、地上の路面上ではなく、壁面や天井面などをあるとすれば、その途中段階がロボットの働く領域です。完

動く、船として水上を動く、水に潜って動くことなど、様々

全機械化へと向かうにつれて、うまく働けば、作業効率は上なことが求められ、開発されています。さらにドローンなどがります。しかし、準備すべき枠組みも多くなる。人によるの、空中を通ったアクセスも実用可能になってきています。

作業の方が、より大きなフレキシビリティ（柔軟性）があり、それを活かした作業も求められるのです。

（ 2 ）三次元形状計測の技術

繰り返しになりますが、実世界で働く作業ロボットに期待

目的地までアクセスするためには、自分が動こうとする環されているのは、様々な条件で働くということであり、構造

境や路面がどうなっているかを知る必要があります。それを化されていない環境で有用に働くことです。そういう意味で支えるのが、三次元形状計測の技術です。レーザーを利用し、は、改めて、作業環境への対応が技術的なキーであり、適用

光が往復する時間を測ったり、反射光の強度から物体までの分野としては災害対応や建設、農業、宇宙などから始まると距離を推測する技術が中心ですが、電磁波のレーダや超音波、考えております。

赤外光なども利用されています。また、画像を使い、三角測量の原理を用いる技術もあります。
三次元形状計測の技術を情報処理に繋いで、移動しながらフィールドロボットのための要素・基盤技術

計測を行い、広範囲の三次元形状計測をすることも普通になロボットは、キーとなる根幹の技術があり、そこを膨らま画像を用いる例としては、視点を変えて画像を多く撮ることせることにより派生的に役に立つロボットが生まれてくる、

で対象物の立体構造も捉えつつ、かつ、カメラがどう動いたというものではありません。様々なロボットに適用可能な要のかを知る S f M（Structure from Motion、ストラクチャ

素技術が続々と世の中に生まれて来る中で、それを上手く取ーフロムモーション）という技術などが普及して来ています。

3

り、ここ 10 ～ 20 年でかなり使えるものになってきました。

り込んで、きちんと働く１つのシステムに作り上げていく事が重要です。その要素技術には、様々なものがありますが、
最近 10 年の間でも随分と変化し、進化して来ました。それを活かすことにより、フィールドロボットの分野でも、確実に仕事が出来るロボットが増えてきています。
ここでは、それらの要素技術を紹介します。

中距離の三次元形状計測 ー センサ技術• 走査型レーザ測距器• 電磁波レーダ• 超音波（とくに水中）• 画像技術（三角測量） パッシブ・アクティブ

フィールドで作業するロボットの技術要素（基盤技術）
近年（この10年）、使える要素技術が大幅に進んできた。

• 移動しながら計測し、繋ぎ合わせることによる三次元モデル生成• 計測位置の測定・認識が重要

 通信技術 アクセス技術－ 無線／有線－ ドローン、地上移動体など
 三次元形状計測－ レーザ測距 センシングデータの再構成
 移動体の自己位置認識－ GPS、IMU
 制御・運転の自動化－ システムとして労働力を削減
 作業：人のスキルの機械への移転
 ヒューマンインタフェース－人・機械（操作）インタフェース技術、人への状況情報提示技術

図 3-1

 多機能システムの構築－ モジュール化 システム設計論
 画像処理・認識－ 信号・画像処理と認識技術による判断支援 大量データの取扱い－ 学習に基づく認識・制御、Deep
Learning
 情報の記録維持－ データ表現の標準化と長期に渡るデータの管理
 実世界指向システム構築技術－ フィールドロボティクスアプローチ

フィールドロボットの技術要素• SfM（Structure from Motion)• 画像のつなぎ合わせによる立体構造の再構成）• SLAM（Simultaneous Localization and Mapping）• 地図を生成しながらその上で自己位置を認識

図 3-2

中距離の三次元傾城計測（ 3 ）移動体の自己位置推定技術
移動するロボットにとって、自分の周りの三次元の形状と並んで重要なのが、「自分自身がどこにいるのか」の情報です。原理的には、その技術について、ここ 10 数年間でとくに新しいものはあまりありません。ところが、とにかく精度が良くなり、安くなり、軽くなりました。衛星を使って自分（ 1 ）目的の場所にアクセスする技術の位置を知る、G N S S（G l o b a l N a v i g a t i o n S a t e l l i t e

要素技術の 1 つとして、目的地に行くための移動ロボット

S y s t e m ）、 い わ ゆ る G P S（G l o b a l P o s i t i o n i n gの機能が挙げられます。地上を動こうとする場合、その路面

S y s t e m ） の 技 術 は、 広 く カ ー ナ ビ な ど に も 利 用 さ れは不整地だったり階段だったりします。そのような場所をそ

普 及 し て い ま す。G N S S 測 位 は、 当 初、 １m か ら 10 数

れなりに自由に動く技術が必要です。そのために、いろいろ

m 程 度 の 精 度 だ っ た の で す が、 近 年 R T K（R e a l T i m e

38｜ JICE REPORT ｜国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用

K i n e m a t i c ）測位と呼ばれる技術により、数㎝の精度がうになっています。また、例えば、人を認識する機能がカメ出るようになりました。その価格も当初は 1000 万円した装ラに内蔵されているものすらあります。

置が、今では５万円で手に入る受信機と、日々進歩している
オープンソースのソフトウェアで利用可能となっています。 （ 5 ）環境モデルの構築と三次元情報処理技術
また、宇宙を飛んでいる各国の衛星数が増えていることも、精度の向上に寄与しています。

三次元の環境モデルを作り、それをハンドリングする技術も大きく進歩しています。ロボットの側からみれば、事前にその他にも、I M U（慣性計測装置）があります。これは準備されるか、センサ情報から作られた三次元モデルが、容加速度や角速度を測るセンサを用い、そのデータを積分する

易にロボットの動作の計画や制御に使えるようになってきてことで自分の位置や向きを知るというものです。センサデ

います。

バイスは、半導体の中に、メカニカルに振動する部分を半導体のプロセス技術で作り込んだもので、M E M S（M i c r o（ 6 ）作業・運転の自動化と自動制御技術

E l e c t r o M e c h a n i c a l S y s t e m s ）と呼ばれ、市販され機械を制御する技術としては、いわゆる自動制御、あるいている半導体チップ自体が立派なセンサになっています。こは、制御工学と呼ばれる技術分野があります。この分野は、

れもどんどん性能が上がり、誤差が少なくなり、ドリフトがすでに 50 年以上の歴史があり、動的システムの理論やフィなくなってきています。I M U の価格も、以前は 100 万円程

ードバック制御系などを数学的に解析・設計する技術分野でで買った大きな慣性センサと同程度の精度を持つもので、今す。その基本的な体系は、今も同じフレームワークに基づいは数百円で手に入ります。

ています。とはいえ、コンピュータの進歩に基づいて、昔はレーザー測距で基準位置までの距離を正確に測って、自分計算出来なかったことが計算出来るようになり、多くの現実の位置を知るトータルステーションも、だんだん手軽になっのシステムが扱えるようになりました。現実の複雑な物理的てきました。さらに、基準位置をセットせずとも、三次元のシステムについて、より精密なモデルを作り、より精密な計

環境モデルと三次元のセンサデータをマッチングさせて自分算をして、より精密な制御が出来るようになるという目に見がどこにいるのかを知る技術もあります。このような処理が、える進歩が起こっています。

大学の卒業研究でも出来るようになり、また、この技術をまた、以前はモデル化が難しかった、人による制御操作も、使っている製品が多数出てきているという状況が起こっていデータの蓄積や解析が可能となり、人が持っている制御のスます。

キルを実際の機械に適用した制御系を組むことも可能となってきています。

（移動体の）自己位置認識 ー センサ技術• GNSS（衛星測位）• RTK測位の進歩 廉価な受信機（ハードウェア）とOSSによる低価格化• 衛星数の増加（GPS（米）、GLONASS（ロシア）、BeiDou（中国）など）

作業・運転の自動化・自動制御技術• システムのダイナミクス（力学構造）に基づく自動制御技術• IMU（慣性測定装置）など：加速度・速度と角速度を測定• 移動量を知る（これを積分して、方位や位置を知る）• MEMS技術の適用により低価格化・普及• 画像技術による移動量計測• システムの数学的モデル• 精密でないシステムモデルへの対応／モデルの自動構築• フィードバック系による自動制御• 人の作業スキルを機械の上に実現• トータルステーション• 方位測定とレーザ測距• 対象物との力学的関わり合い• 力とコンプライアンスの制御• 地図（環境モデル）とスキャンデータのマッチング• 学習による習熟• 機械操作（建機運転など）のスキルを機械に載せる

図 3-3

自己位置認識（ 4 ）画像とその処理の技術
近年、ますます大きな要素技術となっているのが画像系の

図 3-4

作業・運転の自動化・自動制御技術（ 7 ）ヒューマンインタフェース技術、ヒューマンファクタの取り扱い技術です。カメラ自体も画素数が増え、カメラが識別できる

自動化が進んだとしても、機械をきちんと動かそうとする

明るさの範囲も大きくなっています。しかし、それ以上に、と、どうしても人が操作する部分は残ります。一方、機械や処理等のソフトウェア技術の進歩が著しい。結果として、カロボットが進歩して、複雑な動きや複雑な環境の中で様々なメラ画像から自動的に奥行を計算することができ、あるいは、ことが出来るようになると、その操作はますます難しくなり他の奥行センサと結び付けたカメラモジュールも手に入るよます。それに対処して、ヒューマンインタフェースやオペレ｜ JICE REPORT ｜39

ータインターフェースとして様々な開発がなされ、それが運ます。データをどんどん蓄積することで、ロボットがさらに転支援や遠隔操作に使われています。

賢くなり、対応できる場面が広がっています。

また、機械を操作する際に発生しうる誤操作などに関して、ヒューマンファクタ（人的要因）をどう扱うか、あるいは、
人と機械との役割分担をどうするのが良いか、についても多くの研究開発がなされており、人を含むシステムを構成する

4

実世界で働くロボットの開発法

際のガイドラインも検討されています。

～ユーザの主体的参加～（ 8 ）遠隔操作・監視のための無線（＋有線）通信技術

技術ですが、「それを使えばそれだけで良いロボットが出来上に述べたのが、フィールドロボットに使える最近の要素
通信技術に関しては、ひと昔前、光ファイバーで大量のデる」というほど単純ではありません。

ータを送ることが出来るようになるという、大きな進歩があ

これらの技術要素を使ってきちんと働くシステムを作ろうりました。その結果、画像、とくに動画をほぼリアルタイムと思ったらどうすればよいか。私がいつも申し上げているので伝送することができるようになりました。そして、最近のは、ロボットを使う人が「何に使いたいのか」「どういうと大きな変化は、w i fi や、携帯電話、５G 技術などの無線通ころで使いたいのか」をきちんと理解し、説明出来るよう

信の進歩と普及です。また、かつては「いかに長距離の通信になること。そして、できれば主体的にロボットの実現を引を可能にするか」が通信技術の中心でしたが、今は短距離のっ張っていくことが必要、ということです。

無線通信も大きく重要な働きをしているという状況にありま

建設ロボットに対して現場のニーズがあることは明らかです。ある意味で通信のパラダイムが変わり、システム作りやす。現状に満足し、新しい要求がないかというと、そんなこ

ロボット技術についても、パラダイムシフトが起こったと言とはありません。要素技術もある程度は存在しています。しうことができます。

かし、役に立つロボットが次々と出て来ているという状態で直接的なところで言えば、市販されている通信系において、はないのが現実です。何故、次々と新しいロボットが出てこ

画像電送の画質が良くなり、あるいは遅れ時間が少なくなっないのか。それは、ロボットに求められる働きが複雑であるて機械の遠隔操作が行いやすくなったのは、ここ数年の出来ため、ちょっとした思いつきで出来るものではなく、じっく事です。

り腰を据えて開発しなければならないのが理由です。

一方、通信のためには電波の帯域がないと通信が出来ず、その帯域が混雑すると通信に制限が発生します。今では随分

4 . 1 誰がロボットを企画・開発するかと改善されましたが、かつてはロボット展示会でも「今デモフィールドで役立つロボットを実現するためには、「何にをやっているので電波を切ってください」と言って頭を下げ使うか」「どこで使うか」「どのように使うか」をきちんと抑て回ることが普通でした。そのため、災害対応やフィールド

え、さらに、それを実現するためには、「基盤技術でどういロボットの分野でも専用の電波帯域が欲しいという要望があうことなら出来るか」も抑えておかなければいけません。

り、フィールドロボット用の無線通信帯域の割り当てが行わ

現場で役立つロボットの実現・実用化に対して、誰がロボれました。現在、ドローンの制御用に主に使われていますが、ットの企画開発をするか。つまり、ロボットを主体的に開発

災害時に優先的に他のユーザに邪魔されずに使えるロボット

するのは誰か、が重要です。

用の通信帯域が存在しています。

ユーザ側から見ると「座って待っていれば良いロボットが出てきて、自分の仕事を肩代わりしてくれると嬉しい」とい（ 9 ）大量データの処理・利用と学習技術
これは、近年話題の A I（A r t i fi c i a l I n t e l l i g e n c e、人工知能）の話です。

う期待があります。しかし、現実はそうはいきません。私は、実際に役立つロボットは、シーズ側ではなくニーズ側からアプローチをしていくべきだ、と考えています。歴史的に

C P U（C e n t r a l P r o c e s s i n g U n i t ）の処理能力の向上

も、産業用ロボットもシーズ側の人ではなくニーズ側、現場や、メモリの性能や大幅な進歩や容量の増大化、並びに、通側の人が作ったものでした。片持ち梁を直列で繋ぐというこ

信技術の進歩により、大量データを記録・蓄積し、処理する

ともシーズとしてのアイディアが最初にあったわけではなく、ことが可能となり、その技術も大きく進みました。蓄積されニーズ側が何とかしようと頑張ったらそういう形に行きつき、た大量のデータを利用して、それを学習したり統計処理した

結果としてそれがモノになったということだと考えています。

りして様々に活用する。それが実用の域に達したのが I o T
であり、また、それが A I ブームを引き起こしました。
これにより、丁寧な数学的なモデルを構築しなくとも、蓄積されたデータに基づいて状況の判断やシステムの制御が可能となり、ロボットを働かせる上でも重要な手法となってい40｜ JICE REPORT ｜システム開発には２つのモデルがあります。1 つはシステ
ム開発者が企画をして製品化し、それをユーザ側が見つけて自分たちのユースケースに合わせて使うというものです。これは量産品モデルと言えるでしょう。
もう 1 つはユーザ側が企画するもので、こちらは特注品モ

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フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用

デルと言えます。ユーザ側に目的があり、「こういったもの

経験していく。そういった態度が必要だと日頃感じています。

が欲しい」とシステム開発者に投げると、システム開発者が設計して、作って、納めるモデルです。そして、それを活用

4 . 3 ロボットの働きのシナリオの重要性しながら必要に応じて、要求仕様を修正して、設計にフィーロボットを開発する場合、１つの機能だけで満足出来るもドバックする。こういったループにより、実際に使えるもののではありません。と言っても、全てを一度に作ることも出が実現されながら進化していきます。

来ないため、システムの持つべき機能を、要素技術やユニッフィールドで働くロボットにとってこのモデルが必要なト毎に作っていかざるを得ません。そこで、的を射た開発ののは、「どのような環境に対処すべきか」という点について、ために必要なことは、ロボットが働くべき場面と、そこでのシステム開発者は基本的に知らないからです。「どのような動きと働きを、出来るだけ具体的に時間軸に沿って考え定め

環境で動くのか」を十分に分かっている人が、良いシステム

ることです。そして、それをユーザも含めた開発者が共有すを作るためのキー情報を持っている。つまり、ユーザによるることです。私たちは、この時間軸に沿った働きをシナリオ

企画開発が、少なくとも企画に積極的に携わるということがと呼んでいます。

どうしても必要となります。そして、建設分野のロボットに

例えば土を掘るという仕事の場合、ほとんどが繰り返しでついても、ユーザである建設側の主体性の下で、ロボット側

す。ところが一度掘れば、次は掘る場所が違う。繰り返しとの人間との良いコミュニケーションと協力関係があって、は言いながら、生産・製造現場での単純作業の繰り返しとは異じめて十分に使える機械が出来てくると考えています。

なっており、ほとんど同じ場面には戻ってきません。したがって、例えば、この仕事を自動化するプログラムから見ると、

4 . 2 実世界で働くロボットの実現法－実世界問題のためのキー
従来のロボットの開発とその実用化におけるアプローチの多くは、「良いものを作ったので、それが働くように環境をこれは決して単純繰り返し作業ではなく、繰り返し部分の外側にある手順の進行をしっかり管理することの方が重要です。
つまり、（戻っては来ない）時間の流れに沿って変わっていく「働き」を、大きく意識する必要があるのです。

整備しましょう」というものでした。しかし、建設等の分野
では、それではうまくいきません。したがって、「現場で働く機械」を考える際には、改めて、「実世界（リアルワールド）の問題」を強く意識する必要があります。

5

建設分野で働くロボットに期待される役割

実世界の問題を解決するためのキーは、繰り返しになりま

建設現場で働くロボットを、どう具体化するか。とにかくすが、「開発者がいかに環境を理解しているか」「その環境の「具体的な役割を考えよう」ということで、ロボット技術を上でミッションやタスクが何かをきちんと分かっているか」

活かしたい場面（ロボットのユースケース）の例を図 5 - 1です。その上で、必要な様々な機能を上手く結び付けて全体に挙げました。これらは、ロボット技術が活きそうなキーワのシステムをまとめ上げていくことが重要です。

ードですが、これに答えるシーズが、すでに存在しているわ

ロボットが働く環境を理解すると言っても、そのためにけではありません。これらの目的について、問題解決の手段「どのような項目を抑えれば良いか」は、普通は分かっていとして、ロボット技術を使って行こう、というのが私の意見ません。ユーザ側から見ても、個々の技術を具体的な問題解です。

決に使うために、どれだけの条件が必要かは容易にはわかりません。それを互いに理解するためには、一歩ずつ進んでい
くしかありません。
つまり、プロトタイプを作って現場で働かせてみて「こうロボット技術要素を活かしたいユースケース（ロボット導入の目的）いう問題がある」「こういうことがあると働かない」「こんな• 仮設足場の削減：作業コストの削減

事態が起こる」というようなことを見出しつつ、頻繁にフィ• 危険地域から人を排除

ードバックして改善・改良していくというインクリメンタル
な開発がどうしても必要です。インクリメンタルな開発は、－ ロボットによるアクセス技術の適用－

アクセス技術・自動化技術により、人の安全や快適化のためのコストを開放• （労働者不足のための）自動化－ センシングに基づく自動制御：システムとして労働力を削減

改良する度に最初から仕様書を起こし、設計のプロセスを踏• オペレータを支援し、その負荷を軽減

み、入札をして…、とループが長いとうまくいきません。い• 点検・診断における情報処理：人間を超える情報処理機能の利用かに開発におけるフィードバックのサイクルを短くするかが重要です。このプロセスを速く回すためにも、出来る限り現場で実問題に適応しながら、少しでも使えるものがあればまずは導入してみて、それが「どう意味があるのか」「どう使えるのか」「どういう問題があるのか」というようなことを－ 人・機械（操作）インタフェース技術－ 信号・画像処理と認識技術による判断支援• 経年変化等のモニタリングとの融合：ディジタル情報とすることの意義－ データ表現の標準化と長期に渡るデータの管理

具体的なロボットシステムは、技術の応用ではなく、問題解決として企画・検討することが重要図 5-1

ロボット技術要素を活かしたいユースケース｜ JICE REPORT ｜41

（ 1 ）仮設足場の削減
プラントのメンテナンスのために、私は「仮設足場の不要な検査システム」という視点で、ロボット技術の利用を考え

6

無人化施工に学ぶロボット活用技術の開発たことがあり、このときは、パイプに跨って走行するシステ

無人化施工は災害対応のために重機を遠隔操作によって動ムが開発されました。構造物の点検でも、仮設足場のコスト

かすもので、1990 年代の雲仙普賢岳の噴火に伴う火砕流とは大きいので、その削減には意味があります。そのためには、土石流に対処する必要に応じて生まれ、育ってきた技術です。

壁面を登ったり、例えば橋げたにぶら下がって、目的地まで

ここで働いている機械は、メカニカルには基本的に通常の建行き、あるいは、動きながら点検するという、アクセス技術機です。しかし、これを遠隔操作により働かせ、いろいろなの利用が期待されます。

工事・施工を実現しているという点で、ロボット技術の実利用法として、まさしくわが国が世界に誇るべき技術になって（ 2 ）危険エリアからの人の排除いると考えています。

目的は、人を危険な状態にしないことです。そのためには無人化施工は技術的にはロボットの技術そのものです。し人が危険エリアに行かないで済むようにする。つまり、機械かし、これを主体的に開発し実用化に至らしめたのは、ロボやロボットが、そのエリアで単独で働いてくれることが求めット研究者や開発者ではなく、施工を行ったゼネコンの現場られます。そのために、どのようなアクセス技術と、機械のの施工担当者と、それに協力した機械屋さんや関係企業のエ遠隔操作や自動化した制御の技術が必要かを、機械が働くべンジニアたちでした。この章のタイトルが、無人化施工に学き環境と作業内容に基づいてユースケースとして考える必要

ぶ、となっているのは、ロボット屋として、この経験からしがあります。

っかり学ぶ必要がある、と考えているからです。

無人化施工の様子＝2011紀伊半島豪雨による崩落現場（北俣地区）の対処工事（熊谷組）

メインテナンスロボットの例：

仮設足場の不要な検査･維持システム： アクセス技術
壁面の検査

橋梁桁部の点検
図 5-2

メンテナンスロボットの例

福島原発の例では、原子炉建屋の中に行ってみないとどう

写真 6-1

無人化施工の様子

6 . 1 無人化施工の歴史なっているかが解からない階段の昇降を、遠隔にいるオペレ

無人化施工とは、現場で動く様々な建機を遠隔にある操作ーターが操作する必要がありました。アクセス技術としては、室で操作するというもので、雲仙普賢岳で使われ始め、その階段の昇降ができれば良いのですが、オペレーターにどれだ

後、各地の火山噴火への対処や、地震や豪雨による土砂崩落

けの情報が提供されれば、どれだけの制御操作が出来るか、現場の復旧、福島の原発での瓦礫除去、最近では熊本の阿曽が問題になりました。このような環境では、アクセス技術と大橋の復旧現場で働いています。

遠隔操作法は、まさに一対の問題です。
また、人が行けないところで仕事をする例として、無人化( 1 ) 雲仙普賢岳の被害と作業施工があります。これは、アクセスのための遠隔操作ではな

雲仙普賢岳の土石流災害は、大火砕流により多くの方が亡

く、作業自体を遠隔操作で行うものです。こういった１つずくなった後、火砕流の危険性から現地には入れない状況の中、つの課題に対して、アプローチしてロボットを実現していく

火山灰等の堆積物が雨による土石流となって下の町を押し流必要があります。

したというものでした。

42｜ JICE REPORT ｜国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用想定して対処が考えられ、オペレーターも訓練されていました。つまり、非常時といいながら、それなりの頻度で使われ無人化施工の歴史
雲仙普賢岳の被害と作業（平成3年～）ていたという状況が、ロボット的に見ても大変すばらしい役
立つフィールドロボットシステムが実現された理由であると▼雲仙・普賢岳大火砕流後の土石流被害（島原市内）

考えています。
▲平成３年雲仙・普賢岳噴火千本木地区で発生した大火砕流

雲仙復興以後の無人化施工が働いた自然災害（代表例） 北海道・有珠山噴火災害（２０００）
洞爺湖温泉街 火山灰等で壊滅的被害
堆積火山灰等の除石去作業

図 6-1

雲仙普賢岳の被害と作業

土石流を防ぐため、現場の除石をしたくても、まだ火砕流

 小笠原 三宅島噴火災害（２０００） 新潟県中越地震（２００４）
 岩手／宮城地震（荒砥沢：２０１０）
 鹿児島県南大隅深層崩壊（２０１０）
 紀伊半島豪雨（２０１１－２０１２）の危険性が高いから人は入ることが出来ないという状況でした。そこで、当時の建設省が技術評価制度を作り、その下で「遠隔施工の試験フィールド」として「ともかくこの仕事をしてください」と工事発注がなされて、技術が生まれました。

図 6-2

無人化施工が働いた自然災害例

こうした中で「どんな通信なら使えるか」「どんな機械をどう操作したらいいか」「オペレーターはどれぐらい訓練が必6.2 SIP プロジェクト「無人化施工の新展開」（2014-2018）

要か」というように、遠隔施工システムの構築とその運用法

無人化施工は、優れた技術ですが、それは使われないと維について、経験が積まれていきました。未だ危険性の残る普持・向上が難しい。とくに、技術やシステムの維持は、施工

賢岳直下の水無川の現場は、その後も、無人化施工の技術開を行う施工業者の担当となっており、ビジネス的にそれなり発と確認実証の場として使われ、遠隔操作で作られた砂防堰の仕事がないと、技術の継承や必要時にそれを実施する体制

堤により下流に人が戻ることが可能になりました。

の継続すら難しいという状況が起こっています。

( 2 ) 雲仙復興以後の無人化施工が働いた自然災害の例

ムを組み、次世代無人化施工技術研究組合という組織を作り、そこで、今まで無人化施工を担ってきた建設会社等でチー
雲仙で開発され経験が積まれた技術は、その後、有珠山等

S I P（戦略的イノベーション創造プログラム）の中で、新しの噴火や、紀州豪雨による深層崩壊、地震による崩落など、

い無人化施工技術の開発に関する研究開発プロジェクトを実に適用され、「危険な場所における、人が入らない、安全性施しました。ここでは、今までの技術を整理して継続させ、を確保した工事」が行われました。東日本大震災に伴う福島

実際に災害に対応する体制を作ることも 1 つの目的でした。

第一原子力発電所の事故の際も、直ちに無人化施工の機械が持ち込まれて、高濃度放射性の瓦礫の除去が行われたことにより、目に見えて対処が進みました。遠隔操作による建機による作業は、現在も、原子力建屋の解体などで続いています
が、これがなければ、作業員の被ばく量がもう１周り多くなった恐れがあったと想像されます。
また、比較的最近では、熊本の阿蘇大橋の現場で、新しい通信システムや自動化等の新しい技術を使った効率の良い無人化施工が実施されました。
無人化施工は実作業で現実的な優れた技術であり、使いな
がら進歩してきたということがポイントです。それが実現した大きな理由は、「自然災害であり、今後も必ず土砂崩れはあるだろう、その時に対応出来るような準備をしておかなけ
ればいけない」という考えに基づいて、それなりに準備がなされる状態にあった事が考えられます。予め、様々な状況を

図 6-3 次世代無人化施工技術研究組合による SIP プロジェクト｜ JICE REPORT ｜43

( 1 ) 研究開発の目的

さらに、未経験の人でも操作が簡単となるようジョイステ

研究開発の目的は、最近、出水を伴う災害が多い中で、土砂崩れ等の災害現場が水際だった場合にも対処するため、従ィック型の一本レバーを採用した操作インタフェースを実装しています。

来ドライな場所に限定されていた無人化施工を、水際でも出来るようにすることです。とくに、緊急対処工事で重要なの（ 3 ）実河川等での無人化施工実験システムの実証

は、土石や資材の運搬を仮設道路がなくても行うことです。

遠隔操作型重運搬ロボットの基礎実験は、施工技術総合研

そこで、２m 程度の深さの半水中でも、遠隔操作で土砂等究所が所有する水深 1 . 5 m の河床地試験場を使用して半水を運搬することができるクローラーダンプ型の運搬ロボット

中走行性能実験を繰り返し実施しました。

を作り、それを用いて、水際の遠隔無人化施工のモデル工事を実施することを、プロジェクトの目的としました。

また、実証試験用フィールドは、歴史的にも氾濫の多かった富山県常願寺川の河川敷を利用しました。ここで、長時間

具体的には、半水中で数百ｍに渡ってものを運搬することの耐水試験、長距離の走行実験とともに、遠隔操作によるバの可能な遠隔操作型の運搬機と、その遠隔操作システムを開ックホーと組み合わせた、水際における土嚢やコンクリート

発し、これを用いた、半水中環境における無人化施工の実証

ブロックなどの運搬を伴う作業を実験しました。

システムを構築しました。

さらに、熊本県球磨川で、河床に堆積した土砂を水中バックホーが掘削し、積み込んだ土砂を左岸側から右岸側へ半水研究開発の目的と内容（2014-2018）66

 水深 2m 程度の水際や半水中部で、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
 浅水域で稼働する遠隔操作型重運搬ロボットの開発

中走行する、繰り返し実験を実施しました。この実証フィー
ルド実験は、最大水深 1 . 8 m 程度の河川を約 100 m 横断する運搬実験であり、これにより、実際に、1 万㎥に近い土砂の浚渫が行われました。この実験においては、水深 1 . 8 m
で平均 2 . 5 ノット（秒速 1 . 3 ｍ）の流速の河川を、人が搭乗した運転では最大時速 8㎞の走行速度で横断し、ロボットの十分な走破性能が確認されました。

NEDO インフラロボットプロジェクト
7 （2014-2018）の紹介
最後にもう１つ、プロジェクトの紹介をさせていただきま
図 6-4 SIP プロジェクトの研究開発の目的と内容す。2014 年から 2018 年に N E D O（国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構）がインフラ維持管理更新等の社会課題対応システム開発プロジェクトを行いました。

( 2 ) 開発された半水中運搬ロボット「カストール」

これは技術シーズ開発ではなく、社会課題に対応するシステ

半水中運搬ロボットで重要なのは、気密性、防水性を実現

ムを開発する、ソリューションを提供するというものでした。

することです。一方、防水性のために密閉すると地上を走る

私は、N E D O から依頼を受け、このプロジェクトのプロ時の放熱が問題となります。また、半水中を走る時に浮力がジェクトリーダ（P L ）を務めました。

発生し走破性（トラクタビリティ）が低下します。これらを考慮したシステムを設計、構築しました。
また、水中走行時はどこが走路か分からないため、正しい7 . 1 プロジェクトの概要
このプロジェクトは、以下の３つのテーマについて実施さ走路を逸脱してしまい、はまってしまって脱出不可となる可れました。

能性があります。そこで、遠隔操作用インタフェースとし①インフラ状態モニタリング用のセンサの開発：振動や加速て、G N S S の R T K 測位法で得たロボットの絶対位置座標

度計を使ったセンサのネットワークで、橋梁などの構造物と、I M U で計測した進行方向・車体傾斜に基づく操作支援の健全性をチェックするシステム

システムを開発しました。また、水中を走行する場合、濁り②インフラ維持管理のための画像技術：ディープラーニング

で底が目視出来ないという状況で遠隔操作する必要がありま

により画像の中からひび割れを見つける技術の開発と実用す。そこで、濁度に影響を受けにくい電磁波レーダを利用し化、および、カメラを固定して遠く離れた場所から微小なた、路面の地形と地盤を把握可能な非接触型水中探査技術を

動きを検出し、例えば、鉄橋を鉄道車両が走ったときの振開発・搭載しました。さらに、それを支える通信システムに動を定量的に測定する技術

ついても検討しました。走行支援として整地では走行を自動化する試みも実現しました。

44｜ JICE REPORT ｜③インフラの維持管理のためのロボット技術
以下、③のインフラ用ロボットのテーマについて説明します。

国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用

本プロジェクトの前年の 2013 年に、国交省と経産省は連NEDO インフラ維持管理・更新等の社会課題対応システム開発プロジェクト（H26～） ：ロボットシステム

携して次世代インフラ用ロボットの開発導入に関する検討会を開きました。その結果、経産省が技術シーズを担当し、国◆ アクセス技術（水中：ダム堤体の検査など）

交省側が現場で評価するという枠組みで、進めることが決まりました。そして、具体的課題としては、維持管理として橋梁の点検、トンネル点検、河川ダムの水中部の点検、災害対策として、災害調査と応急復旧の５課題が選ばれ、各々について「ロボットがどう使えるか」ということをきちんと評価
して、開発・導入を図ることになりました。それに基づき、

 Anchor Diver5 （ハイボットチーム）

経産省が担当するシーズ開発の部分として、この N E D O プ
ロジェクトが計画されました。

 ROV （Q-I 社チーム）

図 7-2

NEDOのインフラプロジェクトロボットＰＪで開発されたロボット一覧

開発例（水中のアクセス技術）

水中点検用ロボット

橋梁点検用ロボット

さらに、空中を飛ぶアクセス法として、ドローンに関しても様々な開発が行われました。監視や調査のためのドローン
真空吸着型開発設計ｺﾝｻﾙﾀﾝﾄ

懸垂型
富士ﾌｲﾙﾑ

飛行・懸架型
川田ﾃｸﾉﾛｼﾞｰｽﾞ

複合型
キュー・アイ

水上航行型
朝日航洋

非破壊検査装置の利用には、遠くの目的地まで飛行する、という課題と、橋梁等の構造物に沿って一定の離隔を保ちながら飛行し写真や画像を取得する、という使い方があります。その各々に適し

磁力吸着型
熊谷組

飛行型
ﾙｰﾁｪｻｰﾁ

アーム型
ｼﾞﾋﾞﾙ調査設計

産総研

たシステムが開発されました。また、通信路をいかにして確＜トンネル災害＞

保するか、通信が切れたときにいかに安全に動くためのフレ

災害調査用ロボット＜土砂・火山災害＞

ームワークを作るかという研究開発もありました。墜落という課題についても、現場の状況によって持つべき機能が異な

飛行型
国際航業

図 7-1

移動・飛行型
日立

走行型
大林組

移動型（防爆）三菱重工

プロジェクトで開発されたロボット

ります。例えば噴火等を観測する場合、コストが低いドローンが使用できれば、複数台を飛ばして、そのうち１機がデータを持って帰ってくることが出来れば十分情報が得られます。
一方、民家や道路の近くの点検等では、それらへの墜落はど

7 . 2 プロジェクトで開発されたロボット
このプロジェクトでは、公募により開発実施者が選考され、うしても避ける必要があり、いかに安全を確保するかが重要です。ロープで係留をして飛ぶ技術の実用化や、強風の中で11 テーマのロボット開発がなされました。技術開発として構造物に安定して近づくための方法について様々な工夫がな重要だったのは、個別の点検対象等に対応するアクセス技術されました。

と、その上で計測する技術、ならびに、目的の点検を達成するための総合システムの開発です。

これらのアクセス技術を用いて調査や点検を行います。取得する情報としては、写真や画像が基本ですが、それ以外のアクセス技術としては不整地を走るため、加重が上手く分

データを取ってくるシステムもあります。調査や点検のため散されるよう工夫されたクローラ型の車両や、可燃性ガスがに、いかに確実に欲しい情報が得られるかについて、いくつ噴出した中で探査することを想定した防爆性を持つクローラ

もの工夫がなされました。

車両、あるいは、ワーム型で形を変えながら進行するメカニ
ズムや、真空吸着で壁面に張り付いて移動するメカニズム、さらに、磁石による吸着で鋼橋の橋げたに張り付いて動く機構などのアクセス技術の開発がなされました。
また、橋げたをレールとして使い、そこを走行しつつ三次元の直交軸上を移動する移動機構と、その先につけたカメラの方位を自由に動かすメカニズムを有し橋梁をくまなく点検する実用的なシステムも開発されました。

7 . 3 プロジェクトのアプローチ
私は本プロジェクトのマネジメントをする立場として、
P L として、各開発チームに対し以下を求めました。
①ユースケース指向のシステム開発を行こと②開発体制の中にユーザ企業も必ず入れること、あるいはユーザ企業が中心になって開発すること③シナリオを定め、ユーザと開発側でシナリオを共有し、そ水中の点検のためのアクセス技術については、水中を自由れに沿ってどれだけ動くかという議論をすることに泳ぐという課題とともに、点検のためにいかにダムの堤体④現場での実証を繰り返しつつ開発を推進することと適切な距離を保って操作をするかという課題があり、そのための水中移動機構の工夫がなされました。

｜ JICE REPORT ｜45

特筆すべき成果(1)88（２） ユーザを含む開発体制

91■ 現場でシステムを使用するユーザを開発チームに含め、連携して開発を進める■ 実用化開発と実証試験を協力して行う体制を構築。
コンソ名実証試験に参加・協力のユーザ

川田テクノﾛｼﾞｰｽﾞ

大日本コンサルタント

ルーチェサーチ

建設技術研究所

富士フイルム首都高速道路技術センター

ジビル調査設計

ジビル調査設計（自社使用）

開発設計ｺﾝｻﾙﾀﾝﾄ

J-POWERおよびグループ会社

熊谷組

西日本高速エンジニアリング

キュー・アイキュー・アイ（自社使用）、ノダック

朝日航洋

朝日航洋（自社使用）

国際航業

国際航業（自社使用）

日立製作所

エンルート、八千代エンジヤリング

三菱重工業（自社オペレータによる操作）

図 7-3

NEDOムービー
(MHI）

開発体制

図 7-5

図7-3に開発チームの一覧があります。ここで「自社使用」と書いてあるものは、ユーザが開発企業の協力を得て開発し防爆性能を備えた探査ロボット

検証事業に重ねて実施し、後半は実証する現場を独自に見つ
けて行いました。

た例です。そうでないところは開発企業が中心だったのです
が、それを使うユーザと一緒になってチームが組まれているところです。現場における実証実験は、前半は国交省の現場

7 . 4 代表的な成果
ここで、このプロジェクトの成果として N E D O により90

実務現場における実証実験の様子

広島県大積橋茨城県幸久橋神奈川県相模川河口付近

栃木県稲荷川砂防堰堤付近

神奈川県湘南鷹取跨線橋
福島県吾妻橋北海道豊平峡ダム
長崎県雲仙普賢岳

茨城県幸久橋福井県板垣橋静岡県新豊根ダム取水設備
図 7-4

46

｜ JICE REPORT ｜実証実験の様子神奈川県城山ダム

国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用

ニュースリリースされたものの代表例をいくつか紹介します。

からカメラ等を搭載した軽量のロングアームを伸ばして橋の下を見に行くロボットシステムです。ベースマシーンから遠( 1 ) 防爆性能を備えた探査ロボット

隔操作でアームを動かして点検作業を実施します。必要に応防爆機能を持った探査ロボットです。八箇峠トンネル工事
現場における可燃性ガスの噴出の事故が問題設定の背景でじて水を噴射して狭隘部の清掃もできます。これはすでに多くの地方自治体の橋の点検現場で使われています。

した。
引火性ガスの中で動くために、自身が発火源にならないよ( 5 ) 実測データに基づく土石流予測システム

うに、モーターも含めて電気が通っている箇所は完全に遮断

火山噴火の後、ドローンを使って降灰量等を測り、そのデ

し、外気を一切入れない構造となっています。このシステム

ータに基づくシミュレーションによって、土石流を予測する

は、開発後、洋上の石油リグの検査などにも使われるケースシステムです。背景には、新燃岳の噴火の際、土石流が発生がいくつか出てきていると聞いています。

することが予測されて下流の人たちが退避をしたのですが、結果として土石流は起きなかったことがありました。土石流( 2 ) 橋げたをレールとして用いる橋梁点検用ロボットの予測の精度を上げるためには、降灰量と灰の性質を知るこ

橋梁の２本の橋げたをレールとして使い、その間を渡す補とが必要です。ドローンから、色々なサイズの色を塗った正助レールと上下に伸縮する機構により直交型の三次元移動機

四面体を撒き、次に行った時にそれがどれだけ見えるかで降構を作リ、その先にカメラを搭載しています。このため、安灰量を推定したり、着陸して火山灰を採取したり、あるいは、定して確実に橋梁の各部を観察することができるのが特徴で

水を撒いて浸み込む様子を観測するなどの機能があり、土石す。補助レールなどは分解でき、15 キロ以下のいくつかの流シミュレーションの精度の向上に寄与するシステムが実現

ユニットを人が背負って持ち運ぶことで、点検孔などを通っされました。

て持ち込み、現場でセットすることが出来ます。

特筆すべき成果(2)92

NEDO インフラロボットプロジェクト
フィールドロボティクスとしての96

アプローチ法を実践• 目的：

実際の問題を解決• 実際のニーズから開発するシステムの仕様を策定
現実社会の問題• 実地テストを開発サイクルに組み込む
実利用による評価
技術へのニーズ側
インフラ維持管理等の担当者

技術シーズ側ロボット開発研究者

専門分野間の障壁を越えて協力

富士フィルム記録ムービー

図 7-6

異分野間のコミュニケーションのもとでの開発がなされたこと自体、本プロジェクトの大きな成果

図 7-7

フィールドロボティクスとしてのアプローチ法

橋梁点検用ロボット

このプロジェクトでは、インフラ構造物の点検や災害時の( 3 ) 橋梁点検用マルチコプタ

調査に関して、具体的なニーズに基づき解決すべき問題を設

ドローン技術を利用した高橋脚や橋げたの点検用システム

定し、それをロボット技術で解決しようとしたものです。開です。ドローンを使って橋脚等の写真を撮りに行く際に重要発においては、現場による実証実験を開発サイクルに取り込なのは、風が吹いても安定して飛行出来ることです。風によんで、「どれだけ使えるか」を評価しました。プロジェクトって橋脚に衝突して機械が壊れるのであればまだ良いのですの成果として、具体的に現場で働く、実用に近いシステムがが、道路上で交通を障害したり、他の場所に落ちたりする事多く開発されたと感じています。

態は避ける必要があります。そのため、安全策をセットしてまた、この現場実証の様子を多くの方に見て頂くことによ

これに沿って飛行するもので、見事にニーズに基づいた開発って、使えるか否かを判断して頂きました。これは、ポテン

がなされました。

シャルユーザを広げることにも役立ったと考えています。
なお、この N E D O のプロジェクトの成果紹介は、( 4 ) アーム型橋梁点検用ロボット
橋梁点検のため、橋の上にベースマシーンを置いて、そこ

NEDO のホームページ

http://www.nedo.go.jp/

library/pamphlets/RB_201803_project.html （※１）

｜ JICE REPORT ｜47

にあり、また、動画が、YouTube の NEDO Channel
https://www.youtube.com/playlist?list=PLZH3AKTCr
VsXbC-wFJDNMFV7Tlxk1QImd（※２）にあるので、一度ご覧いただければと思います。

8

作業するロボットで考えるべきこと～まとめに変えて現場で作業するロボットに求められる機能は複雑であり、一般に量産化は難しく、個別のシステム開発をニーズ主導で進めていく必要があります。ここでは、ユーザの主体性が重要です。
一般的な話ですが、鉄腕アトムなどのロボットアニメの場るようなアシスト機能といったものも、それなりに実用化し合、敵から攻められて頑張ったけれどもどうにもならない場ているように思います。いわゆるマシンガイダンスやマシン

面で、「ロボットさん助けて」というと、ロボットが来て敵コントロールですが、以前は熟練を必要としたものが、熟練を蹴散らしてくれる。そして、「良かったね」と言って終わしなくても扱えるようになってきています。そういうところる。これが、ありがちなストーリーです。これは、最後は「ロからコツコツと進むのではないかと思います。

ボット」と唱えさえすれば、自分は考えて努力をしなくとも、

もっとも最近、「これは使い物になるな」と思わされたのが、ロボットが助けてくれる話になっています。しかし、実際に先の国交省がやった橋梁点検等の現場検証でした。橋梁点検

そのようなロボットはいません。それより、「ロボット」とは「近接目視」が規則として定められているので、現状では、唱えることによって思考停止が起こる方がよっぽど弊害があ

どうしても人が行なわなければなりません。つまり、ロボッ

ります。

トが優れていても、近接目視のルールがある限り、人手不足解決すべき問題に対処するためには、（『ロボット』と唱えの解消にはなりません。しかし、良い写真をきちんと撮るこるのではなく）「どう解決すればいいか」を自ら考えることとが出来るということが確認されつつあり、それにより人がです。具体的な方法については、ロボット技術者と協力する

やらなければいけないことを機械に置き換えるということが、のが良いでしょう。その一歩が踏み出し、「使いながら改良進むだろうと確信させられました。ロボットメーカは、「人していく」サイクルを回すこと。それが重要なキーです。思

手不足解消を直接的に妨げているのは、技術ではなく近接目

いつきや流行は多くの場合で上手くいかない上に、継続して視というルールだ」と指摘しますが、逆に「これだけきちん

進めるべきプロセスの芽を摘みます。「現場を見ながら、1 つと見えます」ということを示せば、ルールも変わってくるとずつ問題を解決していくしかない」というのが、ロボット屋

私は感じております。その意味では、このプロジェクトそのとして感じているところです。

ものがそういう性格でした。例えば、今は人がロープアクセ
スでぶら下がって検査しに行かなければいけない部分などは

9

会場との意見交換

かなり機械に変われば、作業時間はずっと短くなるだろうと感じております。
しかし一方で、重たいものを動かすような作業については、【質問者 A 】

自動化は簡単ではなく、すぐに効率を向上させる機械が生ま

昨今の建設業界一般の大きな問題として労働者不足というれるという話にはなりにくい。むしろ、「人にとって便利なのがあるのですが、労働者不足解消に役立ちそうなシステム

道具」という面で、様々な要素技術が活きていくように思い

で近々に「例えばこういうモノが実用化しそうだ」というもます。

のがございましたら、ご紹介頂けますでしょうか。
【質問者 B 】【油田】

中小河川の維持工事のような、地味な仕事に対するものに正直なところ、ご期待に添える答えは持っておりません。

ついての開発は、注目されているのでしょうか。

例えば、人がシャベルで土を掘っていたという状況に比べて、パワーショベルは圧倒的に人を減らしています。そういう意【油田】

味では、うまく人を機械に代替出来るものについては、実ははい、むしろ小さな規模の仕事の方がロボットの出る幕はもう見事に、すでに代替されている気がいたします。様々な

大きいと感じています。今、人が行っている部分を少しアシ工夫がされている中で、例えば重機の運転が初心者でも出来

ストしながらどう自動化していくか、どう省力化していくか48｜ JICE REPORT ｜国土政策研究所 講演会

フィールドロボット技術と、その災害対応やインフラ点検への適用という場面が、ロボットの出る幕だと思うからです。そういう意味では、様々な現場で各々の困ったケースについて色々と聞かせて頂きお手伝いをさせて頂いて、ロボットが働くケースを増やしていくのが良いと思います。
例えば、畔の除草の話ですが、農業の方の話では「くたびれてくると、何となくロボットの仕事が雑になるので、ひっくり返らないように、危険な角度まで傾いたときにピッと音が鳴ってくれるようにしてくれるだけでいい」と言われたことがあります。
「それぐらいなら出来そうですね」と申し上げたのですが、そういう場面で使える機械を作れば、「じゃあ、これももっとこうしたい」というような要望が出てきます。そこから進めていくのが現実的なアプローチだろうと感じています。
日本中の若手のロボット研究者のネットワークの中には、この種の具体的なテーマを見つけたいと思っている者が間違いなくおります。そういった具体的な問題を聞かせて頂いた
り見せて頂いたりしながら、その解決法にアプローチしていくのが良いのではないかと思っています。
※１

N E D O のホームページ

http://www.nedo.go.jp/library/pamphlets/
R B _ 201803 _ p r o j e c t . h t m l※２YouTube の NEDO Channel

https://www.youtube.com/playlist?list=PLZH3AKTCr
VsXbC-wFJDNMFV7Tlxk1QImd

本内容は 2020 年 5 月 18 日に国土政策研究所講演会として収録した内容によるものです。

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