鹿島建設株式会社（本社：東京都港区、代表取締役社長：押味至一、以下、鹿島）と株式会社Preferred Networks（本社：東京都千代田区、代表取締役 最高経営責任者：西川徹、以下PFN）は、建築現場で使用するロボットが現場内を自律移動するためのシステム「iNoh」（アイノー）（商標登録出願中）を共同開発しました。本システムを搭載することで、GNSS（全球測位衛星システム）や人による事前設定がなくても、各種ロボットがリアルタイムに自己位置や周辺環境を認識し、日々刻々と状況が変化する現場内を安全かつ確実に移動できるようになります。このたび、iNohを初搭載したAI清掃ロボット「raccoon」（ラクーン）（商標登録出願中）を開発、首都圏の現場に導入を開始しました。

今後、iNohを巡回や資材搬送などを担う各種ロボットに実装することで、建築現場へのロボット導入をさらに促進していきます。

開発の背景

鹿島は、生産性向上や働き方改革の実現に向けて、建築現場でのロボット活用を進めています。一方PFNは、自動運転やロボットの自律移動に必要な深層学習による高度な物体認識・制御等の技術を有しており、その実用化を目指し、建設業界向けには鹿島と共同研究に取り組んできました。

建築現場は、工事の進捗に応じて作業場所や周辺状況が刻々と変化します。また、屋内での作業が多く、GNSSによる位置計測ができません。このため、建築現場内におけるロボットの自律移動の実現には、そのような状況下でも開口部、資機材、高所作業車などの移動物や障害物、立入禁止エリア、さらには作業員を安全かつ確実に回避できるようにしなければならず、実用化には多くの技術的課題がありました。

システムの開発と概要

両社は、これらの課題解決に取り組む共同研究を2018年に開始しました。その後、現場の画像、3Dデータ、図面情報の収集および深層学習、コストを含めた実用的なセンサ構成の検討、現場での試行実験を積み重ね、iNohの開発に至りました。今後、さらにデータを蓄積し、環境認識精度を継続的に向上させる予定です。

iNohの主な機能は以下のとおりです。

1．マルチセンサによる自己位置推定および3次元空間マッピング（SLAM技術）

魚眼カメラ、 LiDAR（レーザー照射による測距装置）、 IMU（慣性計測装置）など複数のセンサを高度に統合することで、変化の激しい非GNSS環境においても自己位置の正確な推定が可能。また、得られたデータから3次元空間をマッピング。

2．深層学習による高度な周辺環境認識

深層学習技術を用いて現場の膨大な画像データを学習することにより、障害物や高所作業車などの移動物、立入禁止エリア、作業員などを正確に、かつ安定して認識可能。

3．リアルタイムナビゲーション

ロボットが自己位置や周辺環境を認識し、障害物を回避した作業ルートをリアルタイムに自動生成するため、作業範囲を限定するマーカー類の設置など、人による事前設定が不要であり、現場納入後、即座に利用可能。

自律移動システム「iNoh」のイメージ図

清掃ロボット「raccoon」への実装

両社は、iNohを初実装した建築現場用のAI清掃ロボット「raccoon」を共同開発しました。raccoonは、次の2つの清掃モードを搭載しており、本体の操作画面から最短3タッチの指示で、コンクリート床面にあるゴミや粉塵を自律移動しながら清掃します。このたび、raccoonを首都圏の複数現場に試験導入した結果、100分の連続稼働で約500㎡のエリアを清掃できるなど、iNohの実用性を確認しました。

• おまかせ清掃モード
  現場内の地図や作業員の指示がなくても、自ら清掃可能エリアを探索しながら自律清掃
• 領域清掃モード
  清掃可能エリアの地図を自動作成後、連携する施工図面上から清掃領域の指定が可能

raccoonに搭載された各種センサ

raccoonの操作画面　（左：おまかせ清掃モード、右：領域清掃モード）

今後の展開

今後、raccoonを鹿島の建築現場に順次展開していきます。併せて、iNohを巡回ロボットや資材搬送ロボットなどに搭載し、建築現場へのロボットの普及・展開を促進します。さらには、自律移動が求められる他産業のロボットへの展開も視野に入れて、iNohのさらなる機能向上に取り組んでいきます。

（参考）

　建築の生産プロセスを変革する 「鹿島スマート生産ビジョン」 を策定　（2018年11月12日プレスリリース）