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機械制御

手作業が主体となるアスファルト舗装補修工事について、ひび割れ検出、ルート算出、充填を自動化

熊本県

株式会社ジメント

2022年1月25日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 迅速かつ低コストな施工で、舗装の長寿命化を可能にする、熊本発のひび割れ自動充填ロボットの開発
基盤技術分野 機械制御
対象となる産業分野 ロボット、建築物・構造物
産業分野でのニーズ対応 高性能化(インフラ老朽化の対策)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(工程短縮)、高効率化(人件費削減)、高効率化(生産性増加)
キーワード インフラ、アスファルト、ひび割れ、補修、自動
事業化状況 研究中止または停滞中
事業実施年度 平成30年度~令和2年度

プロジェクトの詳細

事業概要

手作業が主体の舗装ひび割れ補修工事を自動化することで、施工を省力化し、人手不足を解消するだけでなく、工事費を下げ、施工を高精度化・高速化することで、施工品質の悪さから生じるシール材の段差からの騒音を防止すると共に、工事に伴う交通規制時間を短縮化する。この開発の成果を広く普及させることによって、道路管理者と舗装工事会社の双方のニーズを満たし、舗装の長寿命化とライフサイクルコストの縮減に資する。

開発した技術のポイント

・ひび割れ自動検出プログラムの開発
機械学習に使用する教師データには、大量の路面画像データ取得とデータ拡張を施した。
これにより、舗装の色調や天候など外乱や画像のサイズに左右されずに、ひび割れが精度よく検出可能となった。
・シール材自動充填モジュール開発
検出したひび割れデータに対し、充填ノズルの移動やシール材の吐出をするためには制御が必要である。
外接矩形(OBB)を用いるアルゴリズムを活用し、ひび割れ充填経路を探索するプログラムを開発した。
・シール材溶融モジュール
舗装のひび割れに充填するシール材の溶融には電気式溶融釜を用いる。
小分けしたシール材を溶融することで、充填に必要な溶融シール材を供給できる。
・シール材充填モジュール
ひび割れ検出データから算出された充填経路データは、制御ユニットにおいて、電動モータでアームを駆動して充填ノズルのXYZ方向制御、ローラポンプを駆動してシール材の吐出を行った。

具体的な成果

・ひび割れ自動検出プログラム
U-Netと呼ばれる画像セグメンテーションモデルに基づいたアルゴリズムの開発を行った。
アスファルト舗装路面の画像から、ひび割れを自動検出するプログラムを実装できた。

・ひび割れ自動充填モジュール
検出したひび割れに対し、充填経路探索プログラムを実装できた。
また、ひび割れに対して溶融したシール材を充填するモジュールを実装できた。

・ひび割れ自動充填装置
ひび割れ自動検出モジュールと自動充填モジュールを搭載した試作機を開発した。

知財出願や広報活動等の状況

ひび修復方法及びひび補修システムについて出願 (特願 2019-159477)

研究開発成果の利用シーン

予防保全が行き届いておらず、ひび割れしてしまったアスファルト路面の補修工事において、
ひび割れ自動充填装置を使用することで、ひび割れの検出とシール材の充填を高精度化・高速化することが可能である。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

いくつか残された技術的課題の解決を行い、性能と品質の向上を図る必要がある。
事業化のための実証機・商用機を製作するに当たり、企業選定が課題である。
J-GoodTechなどを活用して製造企業を選定する。

提携可能な製品・サービス内容

試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術コンサルティング

製品・サービスのPRポイント

アスファルト舗装補修工事は手作業が主体である。
本開発では路面の撮影、ひび割れの検出、充填ルートの算出、充填の一連の流れを自動的な機械動作に置き換えた。
検証の結果、手作業で行うより約4倍の作業スピードかつ省力化できる可能性を示すことができた。

今後の実用化・事業化の見通し

本補助事業のアドバイザーから専門的知見を頂き実験を行う。
今後選定する装置製造会社との残課題に取り組み、実証機・商用機を完成させる。
さらに工事発注者となる自治体・地方公共団体へのアプローチを行なう。さらに工事会社へのサプライヤーとなる
・工事機材リース
・道路機材メーカー
・工事実施者となる舗装工事事業者
に対して機器販売・レンタル、リース方式にて営業活動を行い事業化を進める。

実用化・事業化にあたっての課題

本装置は画像処理、機械、流体、電気、制御と幅広い技術分野から構成され、それぞれに解決すべき課題がある。
インフラ保全については、社会的ニーズも高く、課題解決に向けて新たな体制を構築し、検証を重ねることが出来れば、事業化展開の実現性は高くなると推測している。

事業化に向けた提携や連携の希望

補完研究と検証において、装置製造事業者の選定を進める予定。

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 株式会社ジメント
事業管理機関 公益財団法人くまもと産業支援財団 産学連携推進室
研究等実施機関 国立大学法人熊本大学 田邉 将之
アドバイザー A氏:元熊都市建設局
B氏:元大手ゼネコン社員
A社:道路舗装工事業者
B社:生産機械、産業用ロボット製造

サポイン事業者 企業情報

企業名 株式会社ジメント(法人番号:5330001002321)
事業内容 建築企画設計全般、建築設計、監理、構造解析
社員数 15 名
生産拠点 熊本事務所:熊本県上益城郡嘉島町鯰2637
本社所在地 〒862-0941 熊本県熊本市中央区出水6丁目20番61号
ホームページ http://gement.co.jp
連絡先窓口 代表取締役 上農 悟司
メールアドレス ge.ment@nifty.com
電話番号 096-237-1501