鹿島建設、SkydioのドローンとLivestreamingでトンネル掘削面の地質観察

導入の背景

山岳トンネル工事において、切羽（掘削面）の地質観察は非常に重要な管理項目だという。事前の設計段階では地質状況を正確に把握することが困難であるため、トンネル掘削時に切羽を直接観察し、地質に応じて適切な掘削を行う。掘削作業中は重機が複数台稼働し、岩盤崩落などの危険性も伴うため、近傍への人の立ち入りは基本的に禁止されている。そのため、これまでは切羽観察を行うたびに重機を停止させ、切羽から離れた安全な位置から地質観察を行っており、安全性と生産性のバランスが課題だったという。

導入の効果

今回、地下のトンネル内という非衛星測位システム（GNSS）環境下においても、安全に飛行可能なSkydioドローンとLivestreaming機能を活用することで、掘削作業を停止することなく、掘削中の切羽直近までドローンが近づいて撮影し、遠隔地からその状況をリアルタイムで観察することが可能となった。

これにより、経験豊富なトンネル有識者が掘削現場に立ち会わずとも、地山の健全性をリアルタイムで判断することができ、生産性と安全性を大幅に高めることができるという。また、掘削作業の過程で崩れる地山の様子を近距離から観察できるようになり、地山の硬軟・地質など詳細な性状を把握できるようになった。トンネル壁面に吹き付けるコンクリートの厚さの合理的な決定や、亀裂や湧水の有無を確認し補助工法の必要性の有無の判断など、状況に応じた判断と対応をすることが可能となったとしている。

Skydioドローン導入により、これまで不可能であった危険な切羽直近で、安全性を確保しながら高画質撮影とリアルタイム共有を行えるようになったとして、同社のソリューションは山岳トンネル施工における安全性、効率、品質の向上に大きく寄与するとしている。

Skydioの特徴

Skydioのドローンは、AIによる自律飛行技術、360°全方位障害物回避機能を搭載し、安全な飛行を実現。マニュアル操作ドローンでは飛行が難しい非GPS環境下や磁界環境下においてもVisual SLAMにより安定した飛行が可能なため、特に橋梁やインフラ等の点検業務に適しているという。自律飛行技術によって、複雑な構造物もあらゆる角度から精確かつ自動的に撮影できるため、Skydio 3D Scan機能を使って優れた3Dモデルを提供するとしている。

「Skydio 2＋」は、重量800g（バッテリー搭載後）、持続飛行時間最大27分と軽量でコンパクトな設計。「Skydio X2」は、低温下や高温下といった過酷な環境下でも利用可能な耐久性と、夜間飛行を実現する赤外線カメラを搭載し、特殊なミッションに適している。重量1,325g（バッテリー搭載後）、持続飛行時間最大35分と、頑丈な機体で長時間飛行が可能な設計となっている。

遠隔操作を可能とするRemote Ops（リモートオペレーションズ）ソフトウェアを搭載したドローンポート「Skydio DOCK（スカイディオ・ドック）」は、最小、最軽量、最もスマートなクラウド接続型のドローンステーションで、屋内外や距離を問わず、現場の点検・監視、マッピング、状況確認などのタスクの可視化を世界中のどこからでも自律的に行える。