"자동 화약 장전 시스템"을 이용한 터널 표면 폭파 성공
햅틱 기술 “Real Haptics®”를 적용하여 터널 외부에서 안전한 작업 달성
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보도자료
NEDO(신에너지 및 산업기술개발기구)
게이오 대학
오바야시 주식회사
NEDO의 "관-민간 젊은 연구자 발견 지원 프로젝트"(이하 와카사포(*1)라고 함)의 일환으로 게이오 대학의 노자키 타카히로 부교수와 오바야시 주식회사가 이끄는 연구 그룹이 촉각을 원격으로 재현하는 기술을 개발했습니다 실제 촉각(*2)을 적용하여 2023년에 산악 터널 굴착면에서 화약 장전을 원격으로 자동화하는 "화약 자동 장전 시스템(*3)"(이하 본 시스템)을 개발했습니다 이 시스템을 사용하여 터널 외부에서 원격으로 실화약 장전 및 폭파에 성공했습니다 또한, 충전홀 검출 기술 등의 기술을 연계하여 본 시스템으로 작업을 자율화하는데 성공하여 생산성 향상이 기대됩니다
향후에는 폭약을 공급하는 장치(마스터 다이 공급 장치)를 설치하고 대형 중장비의 자동 작동과 연동하며 화약 각선 연결 과정을 더욱 자동화하는 등 일련의 기술을 현장에 적용하는 것을 목표로 합니다(*4) 또한, 각 작업을 자율적으로 학습하여 터널 굴착 작업이 무인화될 수 있도록 개발도 진행하겠슬롯 사이트 추천다
배경
산악 터널 공사 중 가장 심각한 사고는 지지대를 세우는 작업(*5)과 폭발물을 적재하고 표면 바로 아래에 전선을 연결하는 작업(*6)에서 발생합니다 이 중 중장비를 사용하는 지주 건설과 같은 작업은 점점 더 원격화되고 자동화되고 있슬롯 사이트 추천다(*7) 한편, 화약 장전 및 배선 작업은 화약 및 뇌관(*8)과 같은 위험도가 높은 물질과 미세한 다리 와이어를 다루는 작업이므로 섬세한 힘과 손가락의 민감도가 필요합니다 '산터널 작업면 낙상 사고 방지 지침'(후생노동성)에 따라 안전대책을 강구하면서 수작업으로 작업을 진행하고 있지만, 더욱 작업 안전 확보와 생산성 향상이 필요하다
NEDO의 젊은 지원 프로그램의 일환으로 게이오 대학의 노자키 타카히로 부교수와 슬롯 사이트 추천이 이끄는 연구 그룹은 실제 햅틱을 적용하여 얼굴 바로 아래에 있는 화약 적재 및 배선을 원격으로 제거했습니다 분리 및 자동화에 관한 연구를 진행하여 2023년 9월 화약자동장전 시스템을 개발하였고, 실험실 테스트에서는 원격장전 기술과 원격장전 기술로 전송되는 햅틱 데이터를 활용하여 자동 장전에 성공하였습니다
터널 건설 시 원격 로딩
이 시스템은 실제 햅틱을 사용하여 촉각을 전달하므로 마치 얼굴에 직접 작업하는 것처럼 얼굴에서 떨어진 안전한 위치에서 직관적인 화약 장전 작업을 수행할 수 있슬롯 사이트 추천다 이번 실증 실험에서는 나가노현 시모이나군 터널 건설 현장(국토교통성 중부지방 정비국 2020 산엔남부 신호 6호 터널 건설공사)에 이 시스템을 적용했다 대형 중장비에 탑재된 적재로봇은 정면에서 30m, 터널 외부에서는 정면에서 화약을 적재하고 폭발시키기 위해 320m에서 작동됐다
화약공급장치와의 조화
이 시스템은 종이롤이나 입상 화약 공급 장치와 연결되어 있으며, 다양한 화약을 원격으로 장전하는 데 성공했슬롯 사이트 추천다 본 실증 실험에서는 종이로 포장된 함수 화약류용으로 구마가이구미(주)가 개발한 장치(*9)와 입상 함수 화약류용 입상 화약 공급 장치(*10)를 사용했슬롯 사이트 추천다 또한 안호폭약, 벌크유화폭약 등의 폭발물 공급장치와도 연동이 가능해 안전한 장소에서 화약류 공급 및 장전이 가능하다
터널 외부에서 원격 로딩
원격 로딩은 터널 외부의 운전실에 설치된 원격 컨트롤러와 터널 내부의 정면에서 실제로 작동하는 로딩 로봇(*11)으로 구성됩니다 대형 중장비를 이용하여 장전 로봇을 장전 구멍 가까이로 이동시킨 후, 터널 외부 운전실의 장전 구멍 주변을 보여주는 모니터를 보면서 리모콘과 장전 로봇의 촉각을 상호 재현하는 실제 햅틱을 활용해 원격 조종으로 폭발물 장전을 성공적으로 할 수 있었슬롯 사이트 추천다
터널 외부에서 화약 적재 상태
이 시스템에서는 자동 로딩 작업
장전 로봇에 장착된 스테레오 카메라는 장전 구멍의 위치와 장전 구멍과 로봇 사이의 각도를 감지하고 장전 로봇을 자동으로 안내한 후 장전 로봇의 밀기 동작을 재현함으로써 화약 장전 작업을 자율화하는데 성공했슬롯 사이트 추천다 대형 중장비를 이용해 장전 로봇을 화약홀 가까이 접근시킨 후 폭발물 장전 과정의 자동화가 가능해진다
화약 장전 작업 자율성 테스트
향후 계획
향후 와카사포에서 노자키 타카히로 교수의 연구 그룹과 오바야시 주식회사는 [1] 자동 폭발물 장전 시스템에 모금형 공급 장치를 장착하고, [2] 대형 중장비의 자동 작동을 자동 폭발물 장전 시스템과 연결하고, [3] 다리 와이어 연결을 자동화함으로써 일련의 기술을 현장에 적용하는 것을 목표로 할 것입니다 일하다
실제 햅틱은 위치, 힘과 같은 동작 정보를 기록하고 재현할 수 있슬롯 사이트 추천다 이 기술을 적용함으로써 터널의 무인굴착작업을 실현할 수 있으며, 안전하고 효율적인 작업스타일 창출을 목표로 하는 기술개발을 진전시킬 수 있을 것입니다
또한 게이오 대학과 오바야시 주식회사는 일본 토목 학회의 제34회 터널 공학 연구 발표회(2024년 12월 3~4일)와 암석 역학 연맹의 제16회 암석 역학에 관한 전국 심포지엄(2025년 1월 14~16일)에서 이 연구 개발 결과를 발표할 계획입니다
- ※1 젊은 지원
NEDO 민관 젊은 연구자 발굴 지원사업
본 연구개발은 청소년 지원/공동연구 단계로 2021년부터 진행되고 있슬롯 사이트 추천다 - ※2 실제 햅틱
실물 객체 및 주변 환경과의 접촉 정보를 양방향으로 전송하여 촉감을 재현하는 기술입니다 인간이 물체를 만졌을 때 느끼는 단단함, 부드러움, 풍선과 같은 탄력성, 자율적 움직임 등 촉각을 전달함으로써 동일한 촉각을 원격 조작자의 손에서도 재현할 수 있다 게이오대학에서는 햅틱 기술의 학문적 성과를 의료 및 산업계에 적용하고 널리 보급하는 것을 목표로 2014년에 햅틱 연구 센터(소장: 게이오 대학 신카와사키 첨단 연구 및 교육 협력 스퀘어 특임 오니시 코헤이 교수)를 설립하고 연구 개발을 진행하고 있슬롯 사이트 추천다 - ※3 자동 화약 장전 시스템
마운틴 터널에서 발굴 작업을위한 자동 화약 로딩 프라그마틱 슬롯 무료체험 - ※4 다리 와이어 연결
전기뇌관, 뇌관 등 뇌관의 다리선을 퓨즈로 연결하는 작업입니다 - ※5 지주설치공사
산악 터널 건설시 지반을 지탱하는 아치형 H형 강재인 강철 버팀목을 설치하는 작업입니다 - ※6 얼굴 바로 아래
얼굴 윗면(볏)으로부터 45도 이내의 영역을 말합니다 - ※7 중장비를 이용한 지주 설치 등의 작업은 점점 더 원격화되고 자동화되고 있슬롯 사이트 추천다
게이오 대학과 오바야시 주식회사는 유압 구동식 건설 기계 및 미장 작업에 실제 햅틱을 적용하는 등 건설 현장에서 햅틱 감각을 활용하기 위한 시스템을 개발 및 시연해 왔슬롯 사이트 추천다
실제 햅틱을 활용한 시공 기술 작품 재현 시스템 개발(20210324 기준)
우리는 유압 구동식 건설 중장비에 햅틱 기술을 사용하는 시스템을 시연했슬롯 사이트 추천다(2019년 10월 10일 현재)
유압 구동 중장비 건설 기계에 햅틱 기술을 사용할 수 있는 시스템 개발(2018년 10월 15일 기준) - ※8 기폭 장치
화약을 실린더에 담고 있는 불꽃 장치는 약간의 열이나 충격에도 발화합니다 전기 뇌관 및 퓨즈가 있는 뇌관은 터널 굴착에 사용됩니다 - ※9 Kumagai Gumi가 개발한 장치
https://wwwkumagaigumicojp/news/2024/pr-20241202-003697html - ※10 입상폭약 공급장치
공기를 사용하여 입상 수분 함유 폭발물이나 부정한 폭발물을 충전 구멍에 공급하고 장전하는 장치입니다 - ※11 원격제어측, 로봇측
원격 제어에서는 운영 시스템인 리더와 작업 시스템인 팔로워가 실제 햅틱 기술에 사용되지만, 이번 릴리스에서는 일반적인 표현으로 작업자가 조작하는 리더 측을 "원격 제어 측", 팔로워 측을 "로봇 측"이라고 부릅니다
또는 그 이상
| 이 보도자료의 내용 연락처 정보 |
NEDO 프론티어부 젊은 연구자 지원 유닛 담당자: 히로타, 와카바야시 TEL: 044-520-5174 |
|---|---|
| 게이오대학 홍보실 전화:03-5427-1541 이메일: m-pr[*]adstkeioacjp 게이오대학 공식 홈페이지 |
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| 오바야시 주식회사 기업커뮤니케이션실 홍보부 프라그마틱 슬롯 무료체험 연락처 |
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| 연구 내용에 대하여 연락처 정보 |
게이오대학교 이공학부 부교수 노자키 타카히로(NOZAKI, 타카히로) 이메일: nozaki[*]sdkeioacjp |
| 기타 NEDO 프로젝트 정보 일반 문의 |
NEDO 기업 기획부 홍보 기획 및 뉴스 부문 전화: 044-520-5151 이메일: nedo_press[*]mlnedogojp |
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