タダノインフラ、クレーンの運転支援機能の3Dシミュレーターをゲームエンジン使い開発

　タダノグループで運搬機械を開発するタダノインフラソリューションズ（IHI運搬機械の旧運搬システム事業）が開発したのは、クレーンの運転支援機能の3D（3次元）シミュレーター（図1）。実機を使わずに運転支援機能の動きを再現し、仕様検討と初期開発の期間を短縮するのが目的だ。

図1：タダノインフラソリューションズが開発した雲煙支援機能シミュレーターの画面例

　開発したシミュレーターの概念を同社は「仮想環境一体型センシングおよび制御シミュレーター（VECS：Virtual Environment Based machine Control simulator with virtual Sensors）」と呼んでいる。クレーンの位置や速度などの状態挙動を3D空間に再現し、障害物検知や安全制御のための機能開発に利用する。3次元LiDAR（Light Detection And Ranging：光による検知と測距）を使った検証には、実機の準備や計測環境の設営、関係者の日程調整など多数の工程を要していた。

　シミュレーションしているのは、3次元LiDARセンサーによって取得するクレーン稼働時の周辺環境と、クレーンを制御した際の挙動。そのために、実機仕様に基づく3次元LiDARセンサーの照射特性や検知レンジなどを示すモデルと、クレーンおよび周辺構造物の物理モデルとを用いている。

　センサーのモデルを使って、構造物に対して照射したレーザーの交点を計算し、その座標群からクレーンと構造物の位置関係などを示す点群データを生成する（図2）。点群データをクレーンの制御ロジックに入力することで、クレーンの挙動を再現する。

図2：シミュレーターによって生成した点群データの解析画面の例

　シミュレーターは、オープンソースのゲームエンジン「Godot（ゴドー）」を使って開発した。産業用途に合わせたレンダリングや物理演算、センサーモデルを実装するための機能をカスタマイズして利用している。

　開発プロジェクトは、タダノインフラソリューションズが主導し、産業向けソフトウェア開発のイーソル（eSOL）と、XR（Extended Reality：拡張現実）システムを手掛けるフレームシンセシスが協力した。3社は国内でのGodotの活用促進に関する基本合意を結んでおり、今回のプロジェクトはその一環だ。

　今後は、実環境で取得した3次元LiDARの計測データと、仮想空間で生成した点群データを比較し、両者の整合性を検証する。実機挙動とのかい離を縮小し、より現実に即したシミュレーション技術へと高度化を図りたい考えだ。