四足歩行ロボットがトンネル工事の危険エリアを自律探査、遠隔操作で観察を実現

落石・有害ガスが潜む掘削現場へ単独で歩行・観察して帰還。鴻池組×ポケット・クエリーズが実証実験に成功！

危険エリアに進入する四足歩行ロボット

株式会社鴻池組（本社：大阪市中央区 代表取締役社長 渡津弘己）は、株式会社ポケット・クエリーズ（本社：東京都新宿区、代表取締役 佐々木宣彦）と共同で、山岳トンネル工事の危険エリア観察における安全性向上を目的として、四足歩行ロボットの自律歩行による実証実験を2026年2月8日に実施いたしました。この実験により、危険エリアにおける無人探査、およびガス検知や点群データなどの環境情報の取得が可能であることを確認しました。

トンネル工事における危険性

山岳トンネル工事では地山の状態を把握・記録するため、掘削面の観察作業が不可欠です。しかしこの作業は落石や崩落、可燃性ガスの湧出など、様々な危険が存在します。鴻池組とポケット・クエリーズはこの課題に対して、作業員の安全性を確保しつつ正確に観察を行うため、四足歩行ロボットを用いた観察システムの開発に取り組んできました。

ロボットはどう動くのか──自律歩行のプロセス

はじめにトンネル掘削の最深部から手前約60m地点に設置された発進基地でロボットを起動し、以下の手順で観察を行います。

1. 発進基地からスタート地点に移動し、周辺環境をスキャニングして自身と障害物の位置情報を三次元空間データとして記録

2. 空間データを解析し、障害物を回避しながらトンネル先端方向へ自律歩行を開始

3. ロボットはあらかじめ設定した地点で自動停止し、掘削面の観察と環境データ収集を実施

4. 観察とデータ収集を終えたのち、往路で記録した空間データを参照し、同一経路をたどって発進基地に帰還

 発進基地は充電機能を備えており、観察作業の合間にロボットを充電することで継続的な運用を可能とします。

発進基地

搭載機器

四足歩行ロボット

実証実験では、Unitree社製の四足歩行ロボットB2-Wをベースに、周辺環境を検知することで自律歩行を可能とし、カメラによる遠隔での掘削面の観察、センサーによる環境モニタリングなどの機能を搭載しました。 

• センサーシステム

  3DLiDAR（空間認識・三次元環境マッピング・障害物検知用） ガスセンサーおよび専用端末（CH4、O2、H2S、CO、CO2の検知・濃度測定用）

• 撮影・映像システム

  ジンバルカメラ（高精度撮影用） POVカメラ（遠隔操作用映像撮影）

• 制御・処理システム

  制御PC（各種センサーデータ統合処理・移動制御用） 

• 通信システム

  通信モジュール（遠隔操作・監視用） 無線LAN接続機能

• 安全・表示機器

  フラッシュ表示灯（周囲への視認性向上用）

実験結果──精度と安全性の両立を確認

四足歩行ロボットから送信される観察データ

実験ではトンネル工事の最深部手前15m地点でロボットが停止するよう設定し、目標地点で停止後に掘削面の観察を実行しました。遠隔での観察により、風化変質や湧水の確認、ガス検知を行いました。データ収集後は往路と同一経路で帰還しました。この結果から、従来の目視作業と同程度の精度を保ちつつ、作業員の安全性向上と総合的な環境評価が可能となりました。

今後の展望

今後は、地山崩壊時の調査などに対応するため、より複雑な地形条件での適用性検証や長時間運用時の安定性確保などの課題に取り組み、本システムの実用化を目指します。鴻池組とポケット・クエリーズは、この取り組みを通じて、山岳トンネル工事の安全性と効率性の向上に貢献します。