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シールド坑内測量システム「わんワン測量(TM)」を開発
[26/06/12]
提供元：PRTIMES
提供元：PRTIMES
4足歩行ロボットで坑内測量の無人化を実現
株式会社奥村組（大阪市阿倍野区、代表取締役社長 奥村 太加典、以下「奥村組」）と、西松建設株式会社（東京都港区、代表取締役社長 細川 雅一、以下「西松建設」）は、シールド工事の掘進管理測量において、既知点※1へのプリズム据付作業を自動化する測量システム「わんワン測量」を共同開発しました。
本システムは、坑内測量作業における既知点へのプリズム据付作業を、人による作業から4足歩行ロボットによる作業へと置き換えることで、当該作業の無人化を実現するものです。また、西松建設が開発した自動測量対応TS（トータルステーション）を活用した「遠隔測量システム」と組み合わせることで、掘進管理測量の完全無人化を可能とします。
※1：既知点とは、座標や高さなどの情報が既に与えられている基準点
■背景
建設業界では労働人口の減少を背景に、ICT などを活用した生産性向上の取り組みが急速に進んでいます。シールド工事においても、作業時間の短縮や省人化、品質・安全管理の高度化が課題となっており、掘進管理における坑内測量の自動化に向けた取り組みが求められています。
シールド工事の坑内測量は掘進作業終了後に行う必要があり、従来は作業員が坑内に入って手作業で行っていました。シールド坑内を長距離にわたり移動する必要があることから、作業時間が長くなり、作業員の残業を招く一因となっていました。また、小口径シールドトンネル工事では、狭隘な坑内空間での移動や測量作業が、作業員に大きな身体的負担を強いていました。自動測量機（自動追尾TS）を使用する場合でも、別の既知点へプリズムを移設する際は人による作業が必要となります。これらの課題を解決するため、4足歩行ロボットによるプリズムの自動据付を可能とする測量システム「わんワン測量」を開発しました。
なお、本システムは、奥村組および西松建設の2社を中心に共同で特許を出願中です。
[画像1: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-90ccd69ca150370604358afd1c37fb8d-1000x338.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図1 「わんワン測量」全体イメージ図
■「わんワン測量」システムの概要
本システムは、シールド工事における掘進管理の坑内測量に4足歩行ロボットとロボットアームを活用して、既知点へのプリズム据付作業を自動化するものです。
測量開始後、ロボットは坑内を自律的に移動し、指定された既知点においてプリズムを自動設置します。これにより、坑内移動やプリズム据付作業の無人化を実現します。
[画像2: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-5a45226b6addce64a83aa6094440e4ba-1010x425.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図2 「わんワン測量」のシステム概要
1. 4足歩行ロボットについて
本システムで採用した4足歩行ロボットは、トンネルの線形や軌条設備※2に依存せず、足場上を柔軟に移動することが可能です。遠隔操作による自動発進、帰還機能を備えており、測量作業の合間に手動でロボットの配置や退避を必要としません。ロボット上部に搭載した3D-LiDARセンサーで取得した点群データを活用し、あらかじめ設定した座標点情報を参照することで、既知点までの移動を自動制御します。
※2：軌条設備とは、シールドトンネル工事において、後続台車や荷運搬車が走行するためのレールや枕木、固定治具などで構成される設備
[画像3: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-307e9d1ec27a29ff261a3d1bff999dc8-1998x1701.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真１ 4足歩行ロボット
[画像4: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-ae2f224b53c5aaa3417bc38c8aaf0657-2118x1727.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図３ 3次元測量結果のリアルタイム解析状況
2. ロボットアームについて
4足歩行ロボットは、既知点に到着後、プリズム据付時の転倒防止と安定性確保のため重心を低くした安定姿勢をとり、ロボットアームを展開します。その後、ロボットアームの先端に搭載したカメラで撮影した画像をもとに、AIによりロボットアームを最適に調整することで、既知点の鉛直上にプリズムを据え付けます。
[画像5: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-0c664bacadef25235d88213d11dfeb3e-1936x1354.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真２ ロボットアーム
3. 自動充電ステーション（犬小屋）について
4足歩行ロボットは、測量開始（システム起動）時に後方台車に設置した自動充電ステーション（接触型充電方式）から自動発進し、測量終了後に自動帰還して充電を行います。なお、ステーション付近にロボットが乗り越えるには困難となる段差がある場合は、スロープの設置を必要とします。
[画像6: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-620339aeb5d109fabbadf5e0c19d5777-545x397.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真３ 待機・充電状態
[画像7: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-20dea8681b2ab284c1cb11a334766220-1872x1364.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真４ 充電ステーションから既知点までの移動
■実証試験の実施
本システムの有効性を確認するため、奥村組技術研究所内に設置した実際のセグメントを用いた模擬トンネルおよび奥村組が施工中のシールドトンネル工事現場において、ロボットの歩行能力および測量精度の実証試験を行いました。
その結果、軌間※3に敷設した足場板（幅約480mm）上で自律移動が可能であること、そして、急曲線区間（曲線半径35ｍ）でも安定した歩行が可能であることを確認しました。また、プリズム据付精度については、2点間距離計測時の較差（測定値の差）が2mm程度であることを確認しました。
※3：軌間とは、後続台車が走行する2本のレールの間隔
[画像8: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-088e9cb3db28efd5e818d970c3a1c0a0-1858x1393.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真５ 模擬トンネル内部
[画像9: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-2b2c60fa0b438848262983e2ca12ceea-2477x1393.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真６ 足場板上歩行状況（施工中現場）
[画像10: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-b9d440677af9d55d669f48328fa481f1-2384x1257.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真７ プリズム据付状況（施工中現場）
[画像11: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-6aedcefed722855d89f8e8ee1f0d80ac-2158x2121.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真８ 既知点認識システムUI
■今後の展開
今後はさらなる精度向上を図るとともに、現場での実証試験を重ね、実用化に向けて開発を進めてまいります。また、「遠隔測量システム」と連携させることで、プリズムの設置から既知点測量、トータルステーションによる自動視準までの一連の作業を自動化し、測量作業の省人化と効率化を推進します。
◆第8回 国際 建設・測量展（CSPI-EXPO 2026）にて出展
2026年6月17日（水）から20日（土）に幕張メッセで開催される『第8回 国際 建設・測量展（CSPI-EXPO 2026）』における西松建設の出展ブース内で、本技術について、当社も共同で展示します。
【本件に関するお問い合わせ先】
株式会社奥村組
技術本部 技術研究所 企画管理グループ
TEL：029-865-1521
FAX：029-865-1522
E-mail：giken@okumuragumi.jp
【開発担当】
株式会社奥村組
技術本部 技術研究所 土木研究グループ
松本 隆太郎（まつもと りゅうたろう）
株式会社奥村組（大阪市阿倍野区、代表取締役社長 奥村 太加典、以下「奥村組」）と、西松建設株式会社（東京都港区、代表取締役社長 細川 雅一、以下「西松建設」）は、シールド工事の掘進管理測量において、既知点※1へのプリズム据付作業を自動化する測量システム「わんワン測量」を共同開発しました。
本システムは、坑内測量作業における既知点へのプリズム据付作業を、人による作業から4足歩行ロボットによる作業へと置き換えることで、当該作業の無人化を実現するものです。また、西松建設が開発した自動測量対応TS（トータルステーション）を活用した「遠隔測量システム」と組み合わせることで、掘進管理測量の完全無人化を可能とします。
※1：既知点とは、座標や高さなどの情報が既に与えられている基準点
■背景
建設業界では労働人口の減少を背景に、ICT などを活用した生産性向上の取り組みが急速に進んでいます。シールド工事においても、作業時間の短縮や省人化、品質・安全管理の高度化が課題となっており、掘進管理における坑内測量の自動化に向けた取り組みが求められています。
シールド工事の坑内測量は掘進作業終了後に行う必要があり、従来は作業員が坑内に入って手作業で行っていました。シールド坑内を長距離にわたり移動する必要があることから、作業時間が長くなり、作業員の残業を招く一因となっていました。また、小口径シールドトンネル工事では、狭隘な坑内空間での移動や測量作業が、作業員に大きな身体的負担を強いていました。自動測量機（自動追尾TS）を使用する場合でも、別の既知点へプリズムを移設する際は人による作業が必要となります。これらの課題を解決するため、4足歩行ロボットによるプリズムの自動据付を可能とする測量システム「わんワン測量」を開発しました。
なお、本システムは、奥村組および西松建設の2社を中心に共同で特許を出願中です。
[画像1: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-90ccd69ca150370604358afd1c37fb8d-1000x338.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図1 「わんワン測量」全体イメージ図
■「わんワン測量」システムの概要
本システムは、シールド工事における掘進管理の坑内測量に4足歩行ロボットとロボットアームを活用して、既知点へのプリズム据付作業を自動化するものです。
測量開始後、ロボットは坑内を自律的に移動し、指定された既知点においてプリズムを自動設置します。これにより、坑内移動やプリズム据付作業の無人化を実現します。
[画像2: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-5a45226b6addce64a83aa6094440e4ba-1010x425.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図2 「わんワン測量」のシステム概要
1. 4足歩行ロボットについて
本システムで採用した4足歩行ロボットは、トンネルの線形や軌条設備※2に依存せず、足場上を柔軟に移動することが可能です。遠隔操作による自動発進、帰還機能を備えており、測量作業の合間に手動でロボットの配置や退避を必要としません。ロボット上部に搭載した3D-LiDARセンサーで取得した点群データを活用し、あらかじめ設定した座標点情報を参照することで、既知点までの移動を自動制御します。
※2：軌条設備とは、シールドトンネル工事において、後続台車や荷運搬車が走行するためのレールや枕木、固定治具などで構成される設備
[画像3: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-307e9d1ec27a29ff261a3d1bff999dc8-1998x1701.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真１ 4足歩行ロボット
[画像4: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-ae2f224b53c5aaa3417bc38c8aaf0657-2118x1727.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
図３ 3次元測量結果のリアルタイム解析状況
2. ロボットアームについて
4足歩行ロボットは、既知点に到着後、プリズム据付時の転倒防止と安定性確保のため重心を低くした安定姿勢をとり、ロボットアームを展開します。その後、ロボットアームの先端に搭載したカメラで撮影した画像をもとに、AIによりロボットアームを最適に調整することで、既知点の鉛直上にプリズムを据え付けます。
[画像5: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-0c664bacadef25235d88213d11dfeb3e-1936x1354.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真２ ロボットアーム
3. 自動充電ステーション（犬小屋）について
4足歩行ロボットは、測量開始（システム起動）時に後方台車に設置した自動充電ステーション（接触型充電方式）から自動発進し、測量終了後に自動帰還して充電を行います。なお、ステーション付近にロボットが乗り越えるには困難となる段差がある場合は、スロープの設置を必要とします。
[画像6: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-620339aeb5d109fabbadf5e0c19d5777-545x397.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真３ 待機・充電状態
[画像7: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-20dea8681b2ab284c1cb11a334766220-1872x1364.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真４ 充電ステーションから既知点までの移動
■実証試験の実施
本システムの有効性を確認するため、奥村組技術研究所内に設置した実際のセグメントを用いた模擬トンネルおよび奥村組が施工中のシールドトンネル工事現場において、ロボットの歩行能力および測量精度の実証試験を行いました。
その結果、軌間※3に敷設した足場板（幅約480mm）上で自律移動が可能であること、そして、急曲線区間（曲線半径35ｍ）でも安定した歩行が可能であることを確認しました。また、プリズム据付精度については、2点間距離計測時の較差（測定値の差）が2mm程度であることを確認しました。
※3：軌間とは、後続台車が走行する2本のレールの間隔
[画像8: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-088e9cb3db28efd5e818d970c3a1c0a0-1858x1393.jpg?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真５ 模擬トンネル内部
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写真６ 足場板上歩行状況（施工中現場）
[画像10: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-b9d440677af9d55d669f48328fa481f1-2384x1257.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真７ プリズム据付状況（施工中現場）
[画像11: https://prcdn.freetls.fastly.net/release_image/126184/70/126184-70-6aedcefed722855d89f8e8ee1f0d80ac-2158x2121.png?width=536&quality=85%2C75&format=jpeg&auto=webp&fit=bounds&bg-color=fff ]
写真８ 既知点認識システムUI
■今後の展開
今後はさらなる精度向上を図るとともに、現場での実証試験を重ね、実用化に向けて開発を進めてまいります。また、「遠隔測量システム」と連携させることで、プリズムの設置から既知点測量、トータルステーションによる自動視準までの一連の作業を自動化し、測量作業の省人化と効率化を推進します。
◆第8回 国際 建設・測量展（CSPI-EXPO 2026）にて出展
2026年6月17日（水）から20日（土）に幕張メッセで開催される『第8回 国際 建設・測量展（CSPI-EXPO 2026）』における西松建設の出展ブース内で、本技術について、当社も共同で展示します。
【本件に関するお問い合わせ先】
株式会社奥村組
技術本部 技術研究所 企画管理グループ
TEL：029-865-1521
FAX：029-865-1522
E-mail：giken@okumuragumi.jp
【開発担当】
株式会社奥村組
技術本部 技術研究所 土木研究グループ
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