掘削機を操作するためのより直感的なシステムを開発(Mechanical engineers developed a more intuitive system for operating excavator machines)

2026-08-20 マサチューセッツ工科大学(MIT)

MITの研究チームは、油圧ショベルなどの建設機械を、熟練オペレーターに近い滑らかな動作で制御できる新しい制御手法を開発した。従来の油圧ショベル制御では、ジョイスティック操作から複数の油圧アクチュエータを協調させる際、動作がぎこちなくなったり、複雑な作業で精度が低下したりする課題があった。研究チームは、機械の物理モデルと実際のオペレーターの操作データを組み合わせ、複数の関節を同時に制御する「階層型」制御アーキテクチャを構築した。シミュレーションと実機試験では、掘削、土砂の移動などの作業において、従来方式より滑らかで正確な動作を実現した。特に、操作者の意図を維持しながら油圧システムの制約を考慮して各アクチュエータを調整できる点が特徴である。将来的には、自動運転・半自律型の建設機械に応用し、作業効率、安全性、燃料効率の向上につながることが期待される。

掘削機を操作するためのより直感的なシステムを開発(Mechanical engineers developed a more intuitive system for operating excavator machines)
“This is a more intuitive way to command the machine,” says Hermano Krebs. Krebs sees the interface as a faster way to train excavator operators, as well as a new way to physically operate the machines, both on-site and remotely. Image: Courtesy of the researchers

<関連情報>

掘削機オペレーターのための包括的なトレーニングプラットフォーム:仮想環境におけるジョイントスペースおよびワールドスペースインターフェースを用いたトレーニング A Comprehensive Training Platform for Excavator Operators: Training with Joint-Space and World-Space Interfaces in Virtual Environments

H. Ishida, M. Alencastre-Miranda, T. Hoshino, A. Martinez Guerra, S. Jeong, D. Suzuki, J. Buzzatto, E. Bamani Beeri, D. Usui, S. Tsukahara, and H. I. Krebs
Journal of Computing in Civil Engineering  Published:Aug 17, 2026
DOI:https://doi.org/10.1061/JCCEE5.CPENG-7488

Abstract

We developed a comprehensive hydraulic excavator training simulator to evaluate and train operator skills using both traditional joysticks (JS) and a novel world-space interface (WSI). The simulator features multiple virtual environments modeled after real construction sites, each with varying levels of difficulty to train and assess naive operators. The simulator accurately reproduces the excavator’s motion dynamics, including its hydraulic behavior, mass, and inertia. To simulate the environment dynamics in real time, we employed the Unity3D physics engine to interact with solids (e.g., when removing fallen rocks) and assets with modified shaders to simulate digging or dumping dirt. The novel WSI is a scaled version of the excavator’s linkage, affording a more intuitive control scheme to a naive operator. We conducted two complementary studies: (1) evaluating training effectiveness with traditional joysticks, and (2) comparing performance between joysticks and the WSI. Results showed that naive subjects could improve their performance with joysticks after 7 training days. Naive subjects’ posttraining performance was not significantly different from that of expert operators for simple tasks such as digging and dumping. The use of the WSI resulted in 37% faster cycle times than the joystick interface at first use, closely approximating the posttraining performance of naive operators.

0108交通物流機械及び建設機械
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