【市販ラジコンバックホウ自動化計画】#00 概要

はじめに

　弊社の建設技術開発課では、バックホウやブルドーザ、ダンプトラックなどの建設機械（以降、建機）の自動化システムを開発している。建機（バックホウ）の施工のイメージは、以下の動画のようなものである。建機関連の開発では、システムテストが大掛かりであり、何度も実施するのは非効率であるという特徴がある。そのため、シミュレーション環境を活用して、事前に課題点を抽出し解決するなどして、効率化を図っている。
　最近、我々の課では、シミュレーションよりも手触り感のあるテスト環境やデモ環境の構築などを目的として、以下の画像のようなスケールモデル環境を導入し、自動化システムの構築に取り組んでいる。本記事では、今回構築したラジコンバックホウの自動化システムについて、7回に分けて紹介していく。
　著者の熱いこだわりにより、ですます調は使わない。ちょっと素っ気なく感じるかもしれないが、著者はいつでも読者の隣で微笑んでいるつもりである😸また、猫をこよなく愛しているので、度々猫の絵文字を挿入するが許してほしい...🐈。

スケールモデル環境

目次

1. ラジコンバックホウ自動化の取り組み
2. スケールモデル環境の狙い
3. 今後の連載予定

1. ラジコンバックホウ自動化の取り組み

　市販の油圧で動くラジコンバックホウを購入[1]し、標準装備のプロポによる操縦システムを取り外し、RaspberryPiやIMUセンサを搭載し、ROS2を用いて自動運転できるようにした。今回はその環境を用いて、遠隔(手動)操作機能と自動掘削・積込み機能を有する自動化システムを構築した。遠隔/自動操作は、以下の動画ようなものである（左:手動×6、右:自動×6）。
　遠隔操作では、PS4コントローラやX52フライトコントローラを用いて、スケールモデルバックホウを操縦することができる。特に、フライトコントローラでの操縦は、実機のレバー操作をそのまま再現しており、実機さながらの操縦感を味わうことができる。これが慣れるまではなかなか難しい...😼
　自動掘削・積込みでは、自作のHMIから、積込ダンプ台数と1台当たりの積込み回数を指定し、開始ボタンを押すと、指定した回数分だけ土砂（猫砂）を掘削して、ダンプに積み込む。HMIには、実際のバックホウへの搭載を意識して、緊急停止ボタンや姿勢の表示、遠隔操作用カメラ、施工進捗表示など、実際の建機の自動化システムにあるような機能も搭載している。

2. スケールモデル環境の狙いと実績

　ラジコンバックホウ自動化の活動は、一見ただ遊んでいるようにしか見えないが（間違いではない...😸）、以下のような狙いを明確に定めて取り組んでいる。

1. 社外プレゼンス向上
   来客の方などに、操縦の難しさと自動化の有益性を実感していただける。
   ついでにこうしてQiitaの記事にもなる🐱
2. 個人の技術獲得
   建機の自動化における認知・判断・制御やHMIに関する技術習得ができる。
3. 新規機能・アルゴリズムの検証
   各種施工や動作、管制システムなどの機能・アルゴリズムの検証を行える。
4. 実機に近いテスト環境の提供
   油圧で作業機を動かせるため、より手触り感のあるテスト環境を提供できる。
5. 建設会社への販売
   デモ環境導入を考えている建設会社などへのシステムの販売を個人的に夢見ている。

現時点(2025/11/17時点)では、「1.社内外プレゼンス向上」と「2.個人の技術獲得」を達成できている。それ以外の狙いについては、これから達成を目指していく。

3. 今後の連載予定

現状確定している連載予定は、以下の通りである。
今のところ、適当にしか計画していないのと、著者の優柔不断な性格により、連載予定は大きく変わるはずである...🐱

タイトル	内容
#00 概要	ラジコンバックホウ自動化の取り組みについて紹介
#01 専門用語説明と要件定義	土木や建機の専門用語の説明・導入と自動化システムの要件定義（要は何をしたいか）を紹介！
#02 システム構成	一番本気を出したジオラマと操縦席の製作から、自動化するためのシステム構成について紹介!
#03 HMI構成	今回作成したバックホウ自動掘削・積込みのHMIを紹介!
#04 ソフトウェア構成	自動化するためのROSノードの構成を紹介!
#05 手動操作	手動操作について紹介！
#06 シナリオによる自動掘削・積込み	シナリオによる自動運転の全貌を紹介!
#07 センシングによる自動掘削・積込み	センシングによる自動運転の全貌を紹介!
#99 更新履歴	手動/自動操作共に機能変更・追加した際に、随時記事を変更し、更新履歴を記す。

参考文献

[1] 1/14スケール 油圧式ラジコンバックホウ
　 https://store.rc4wd.com/114-Scale-RTR-Earth-Digger-360L-Hydraulic-Excavator-Yellow_p_5187.html?srsltid=AfmBOophHB6SEK-jA9rQfKWMFixGsFarNG4FIbzYN6GkxTBZYHRMwHPs