JP2001055762A - 自動運転建設機械およびその位置計測手段の校正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 稼働現場での校正と建設機械の機種が変わる
ことによる影響を受けない位置計測装置の校正方法を提
供すること。 【解決手段】 教示データを順次読み出して、油圧ショ
ベルの掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行う
自動運転建設機械において、自動運転建設機械本体上に
設置される位置計測手段１０４１と、計測された掘削位
置によって教示された掘削位置を補正するとともに、計
測された放土位置によって教示された放土位置を補正す
る手段と１０４２，１０４３、前記自動運転建設機械本
体上または前記自動運転建設機械本体に取り付け可能に
設けられ、前記自動運転建設機械本体上での互いの位置
が既知である複数の基準点を備える手段とを備え、前記
位置計測手段１０４１により前記基準点の位置を計測す
ることにより、前記位置計測手段の自動運転建設機械に
対する位置を校正可能にしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転を行う建
設機械に係わり、特に、ダンプトラックやクラッシャ等
の作業機械へ自動積み込み作業を行う自動運転建設機械
およびその位置計測装置の校正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、砕石現場等において、油圧ショベ
ル等の建設機械によるダンプトラックやクラッシャ等へ
の積み込み作業は、ある決まった場所から土石を掘削
し、ダンプトラックのベッセルやクラッシャのホッパ等
の決まった場所へ放土するという単調な繰り返し作業で
ある。このような単調な繰り返し作業は、オペレータに
とって苦痛であり、人手を介在せずに自動的に行わせる
という欲求が高まっている。

【０００３】従来、このような積み込み作業の自動化の
一つの方法としては、掘削位置と放土位置とを教示し
て、これらの位置間で、油圧ショベルを走行させずに旋
回作業を主とする繰り返し作業を行わせている。例え
ば、特開平９−１９５３２１号公報には、教示された動
作を繰り返して、油圧ショベルの掘削から放土までの一
連の作業を自動的に行わせる技術が開示されている。

【０００４】しかし、この従来技術では、掘削によるジ
ャッキアップや旋回の慣性力等の原因により、自動運転
ショベル自体が位置ずれしてしまうという可能性があ
る。また、ダンプトラックが毎回、同じ場所に停車する
とは限らず、ダンプトラック上の放土すべき適切な位置
に積み込むことが出来ない可能性がある。そこで、この
問題を解決するために、自動運転ショベルにビデオカメ
ラ等の撮像手段を設置し、撮像データからダンプトラッ
ク等の目標物としての作業機械の所定の放土位置を算出
して放土することが考えられる。例えば、特開平１０−
８８６２５号公報には、ホイールローダーにステレオビ
ジョンシステムを塔載して、掘削目標場所までの距離を
測定して掘削を行い、また、放土目標場所までの位置を
測定して放土を行わせる技術が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
作業目標までの距離を測定して作業を行わせる場合、距
離センサをどこに設置してもその測定結果を自動運転建
設機械の制御系に反映させるためには、自動運転建設機
械上における距離センサの位置を校正しておく必要があ
る。通常、この校正は建設機械の寸法からその位置を求
めたり、外部に設けた校正装置によって校正を行ったり
する必要がある。

【０００６】しかし、距離センサの位置を動かしたり、
付け替えた時には校正を行わなければならない。この校
正に手間がかかると建設機械の稼働率の低下につながる
ので、作業現場ではこの校正を平易にかつ迅速に行う必
要がある。

【０００７】また、建設機械の寸法から校正を行う場合
は、取り付ける建設機械の大きさが変わるとその校正値
も変わるので、そのたびにシステムの変更を行う必要が
あり、この場合も稼働率の低下をきたすので、どのよう
な建設機械の機種にも迅速に対応できる校正方法が必要
となる。

【０００８】本発明の目的は、上記の間題点を鑑みてな
されたものであり、自動運転建設機械本体上に校正のた
めの基準点を設けることにより稼働現場での校正と建設
機械の機種が変わることによる影響を受けない校正方法
を可能にした自動運転建設機械およびその位置計測装置
の校正方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明では上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。

【００１０】第１の手段は、教示して記憶された教示デ
ータを順次読み出して、油圧ショベルの掘削から放土ま
での一巡する作業を繰り返し行う自動運転建設機械にお
いて、前記自動運転建設機械本体上に設置される位置を
計測する位置計測手段と、該位置計測手段によって掘削
位置を計測し、計測された掘削位置によって教示された
掘削位置を補正するとともに、前記位置計測手段によっ
て放土位置を計測し、計測された放土位置によって教示
された放土位置を補正する手段と、前記自動運転建設機
械本体上または前記自動運転建設機械本体に取り付け可
能に設けられ、前記自動運転建設機械本体上での互いの
位置が既知である複数の基準点を備える手段とを備え、
前記位置計測手段により前記基準点の位置を計測するこ
とにより、前記位置計測手段の前記自動運転建設機械に
対する位置を校正可能にしたことを特徴とする。

【００１１】第２の手段は、第１の手段において、前記
基準点を備える手段は、前記油圧ショベルのフロント部
に設けられることを特徴とする。

【００１２】第３の手段は、第２の手段において、前記
基準点を備える手段は、前記フロント部に取り付けられ
る校正用治具であることを特徴とする。

【００１３】第４の手段は、第１の手段ないし第３の手
段のいずれか１つの手段おいて、前記位置計測手段は、
少なくとも１台のカメラにより構成される視覚センサを
備えることを特徴とする。

【００１４】第５の手段は、前記自動運転建設機械本体
上に設置される位置を計測する位置計測手段と、該位置
計測手段によって掘削位置を計測し、計測された掘削位
置によって教示された掘削位置を補正するとともに、前
記位置計測手段によって放土位置を計測し、計測された
放土位置によって教示された放土位置を補正する手段
と、前記自動運転建設機械本体上に設けられ、前記自動
運転建設機械本体上での互いの位置が既知である複数の
基準点とを備え、教示して記憶された教示データを順次
読み出して、油圧ショベルの掘削から放土までの一巡す
る作業を繰り返し行う自動運転建設機械に設けられる位
置計測手段の校正方法において、前記位置計測手段によ
り前記基準点の位置を計測することにより、前記位置計
測手段の前記自動運転建設機械に対する位置を校正する
ことを特徴とする。

【００１５】第６の手段は、教示して記憶された教示デ
ータを順次読み出して、油圧ショベルの掘削から放土ま
での一巡する作業を繰り返し行う自動運転建設機械に設
けられる位置計測手段の校正方法において、前記油圧シ
ョベルを校正のための所定の姿勢にするステップと、前
記油圧ショベルのフロントの各関節における角度を検出
して自動運転建設機械本体の制御座標系から前記自動運
転建設機械本体上での互いの位置が既知である複数の基
準点を備える基準点座標系への第１の変換行列を求める
ステップと、前記自動運転建設機械本体に設けられる撮
影手段により前記基準点を撮像して前記基準点座標系か
ら撮像座標系への第２の変換行列を求めるステップと、
前記第１の変換行列と前記第２の変換行列から前記制御
座標系から前記撮像座標系への第３の変換行列を求める
ステップと、前記第３の変換行列の逆変換行列を求める
ステップとからなることを特徴とする。

【００１６】第７の手段は、第５の手段または第６の手
段のいずれか１つの手段において、前記位置計測手段の
校正は、前記油圧ショベルのフロント部の姿勢を複数回
変更して実施することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１から図９を用いて説明する。

【００１８】図２は、本実施形態に係わる自動運転建設
機械およびその作業形態の一例を示す図である。

【００１９】同図において、１は後述する土石貯留所４
に貯留された土石４１を掘削して後述するダンプトラッ
ク３に放土する自動運転建設機械の一例としての自動運
転ショベル、２は自動運転ショベル１から遠隔の位置に
配置され自動運転ショベル１を遠隔操作する遠隔操作装
置、３は土石４１が積み込まれるベッセル３１を備え、
自動運転ショベル１から放土された土石を積み込み運搬
するダンプトラック、４は土石貯留所、４２は土石貯留
所４の範囲を示すために設け た目印である。ここで、
自動運転ショベル１は、さらに走行体１１と、走行体１
１上に旋回可能に設けた旋回体１２と、旋回体１２に俯
仰動可能に設けたブーム１４と、ブーム１４の先端に回
動可能に設けたアーム１５と、アーム１５の先端に回動
可能に設けたバケット１６と、旋回体１２とブーム１４
との俯仰角を検出する角度センサ１７と、ブーム１４と
アーム１５との回動角を検出する角度センサ１８と、ア
ーム１５とバケット１６との回動角を検出する角度セン
サ１９と、旋回体１２の旋回角を検出する角度センサ６
０と、旋回体１２に設けた運転台１３と、運転台１３の
屋上に設けたダンプトラック３の積み込み場所と土石貯
留所４を撮像するために設けたビデオカメラ６１と、ビ
デオカメラ６１を水平方向及び垂直方向に旋回可能にす
る雲台６２と、自動運転ショベル１と遠隔操作装置２と
の間で各種のデータの送受信を行う無線機６３とから構
成されている。

【００２０】なお、本実施形態では、ビデオカメラ６１
を運転台１３の屋上に設置したが、撮像に適した場所で
あるならば自動運転ショベル１のどこに設置してもよ
い。

【００２１】図１は、本実施形態に係る自動運転建設機
械の主として再生動作時の制御機構を示すブロック図で
ある。

【００２２】なお、同図において図２に示す同一符号の
箇所は同一箇所を示す。

【００２３】同図において、１０は自動運転ショベル１
に搭載される装置の範囲を示し、１００は主としてコン
ピュータで構成される自動運転を行うための各種の制御
を行う自動運転コントローラ、１０１は後述するサーボ
制御部１００６から出力する駆動信号によって駆動され
る補助制御弁、１０２は補助制御弁１０１から出力され
る油圧信号によって制御され、後述するアクチュエータ
１０３に流入する油量を制御する主制御弁、１０３は自
動運転ショベル１の旋回体１２、ブーム１４、アーム１
５およびバケット１６の各シリンダおよび旋回モータを
作動するためのアクチュエータ、１０４は後述するサー
ボ前処理部１００５へ補正値を出力する補正値計算部、
１０４４は後述する位置計測部１０４１で取り込まれる
画像等を確認するモニタ、６４は雲台６２の俯仰角度と
旋回角度を検出して、これらを制御する雲台制御部、６
５は雲台制御部６４を介してオペレーターが雲台の俯仰
角度と旋回角度を操作する雲台操作部、６６は再生動作
時の作業位置の教示時に、後述する教示位置格納部１０
０１に教示位置データおよび教示コマンド格納部１００
２に教示コマンドをそれぞれ格納させる教示操作部であ
る。

【００２４】さらに、自動運転コントローラ１００は、
教示時に教示操作部６６による教示操作に従って作成さ
れた教示位置データと各教示位置での雲台６２の教示位
置データを記憶する教示位置格納部１００１と、教示時
に作成された教示コマンドを記憶する教示コマンド格納
部１００２と、教示コマンド格納部１００２からの教示
コマンドをシーケンシャルに読み出し、教示位置出力部
１００４に教示位置データを出力させるための指令信号
を出力すると共に、教示位置データ間の移動速度等の指
令信号を出力するコマンドインタプリタ部１００３と、
コマンドインタプリタ部１００３からの指令に従って教
示位置格納部１００１に格納されている教示位置データ
を出力する教示位置出力部１００４と、教示位置出力部
１００４から出力される教示位置データを補間処理して
補間された位置データに後述する補正値算出部１０４３
から出力される補正値を加算して目標位置データを出力
するサーボ前処理部１００５と、サーボ前処理部１００
５からの入力値と現在位置演算部１００７からの帰還値
とを比較してその偏差を補正する駆動信号を補助制御弁
１０１に出力するサーボ制御部１００６と、角度センサ
１７〜１９，６０からの検出信号に基づいて自動運転シ
ョベル１の現在位置を演算する現在位置演算部１００７
と、から構成される。

【００２５】また、補正位置計算部１０４は、ビデオカ
メラ６１により撮像した画像信号を取り込み、コマンド
インタプリタ部１００３や教示操作部６６からの指令に
より目標位置を計測する位置計測部１０４１と、自動運
転ショベル１とダンプトラック３との教示時の位置関係
および自動運転ショベル１と土石貯留所４との教示時の
位置関係を記憶する基準教示位置格納部１０４２と、コ
マンドインタプリタ部１００３からの指令による位置計
測部１０４１の計算結果と基準教示位置格納部１０４２
に格納されているの基準位置とにより目標位置の補正値
を算出する補正値算出部１０４３と、から構成される。

【００２６】また、遠隔操作装置２は、再生動作時に、
後述するコマンドインタプリタ部１００３に自動運転シ
ョベル１の再生動作の起動指令または停止指令を出力す
る再生操作部２１と、前記指令を車載装置１０に送信す
る無線機２２とから構成される。

【００２７】ここで、教示時は、オペレーターは、教示
操作部６６によって自動運転ショベル１の姿勢を教示す
ると共に、自動運転ショベルが掘削動作に入る前には放
土位置がモニタ１０４４に映し出されるように、また、
放土動作に入る前には掘削位置がモニタ１０４４に映し
出されるように、雲台操作部６５により雲台６２の姿勢
を操作する。この時の姿勢は雲台の教示位置として教示
位置格納部１００１に記憶される。

【００２８】次に、図１に示す位置計測部１０４１にお
ける位置計測の処理手順を図３に示すフローチャートを
用いて説明する。

【００２９】再生動作時、ビデオカメラ６１によって撮
像された画像信号は、位置計測部１０４１に入力され
る。位置計測部１０４１に取り込まれた画像信号は、ス
テップ３０１において、フィルタでノイズ除去され、ス
テップ３０２でエッジ抽出のオペレータを用いてエッジ
の抽出が行われる。次に、ステップ３０３では抽出した
エッジからハフ変換等の手法を用いて直線の抽出を行
う。ステップ３０４においてはステップ３０３で抽出し
た直線とステップ３０２で抽出したエッジとから、画像
内の線分の端点と交点を検出する。次に、ステップ３０
５において、あらかじめ登録してある対象物のモデルと
ステップ３０４で得られた線分の情報とから対象物の形
状の認識を行う。形状の認識が出来ると、ステップ３０
６において、ベッセル４１上の特徴点の位置を算出す
る。

【００３０】ここで、位置計測部１０４１が認識したベ
ッセル４１の形状および特徴点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４
の例を図４に示す。

【００３１】また、特徴点抽出を簡略化するためにダン
プトラック３のベッセル３１に特徴点を明確にするため
の目印として光源等を取り付けて、明るさの違いによっ
て特徴点を抽出するようにしてもよい。

【００３２】ここで、上記の特徴点の算出は、図５に示
すように、一般に、少なくともベッセル３１等の対象物
の３点の特徴点間の距離が既知であって、ビデオカメラ
６１で撮像した画面内でのこれらの点の位置ｓ１〜ｓ４
が解れば、後述する公知の計算方法によって各点の空間
での位置を求めることが出来る。

【００３３】同図において、７０に示すＸｏ，Ｙｏ，Ｚ
ｏはベッセル４１の目標物に設定した目標物座標系であ
り、この座標系７０は特徴点の座標を表わすことが出来
れば空間中のどこにとってもよいが、ここでは特徴点Ｓ
１〜Ｓ４のうちの１つである点ｓ１を目標物座標系の原
点としている。７１に示すＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃはカメラ６
１のレンズ中心を原点としたカメラ座標系である。７２
に示すＸｗ，Ｙｗ，Ｚｗは自動運転ショベル１を自動制
御するための基準となる制御座標系である。

【００３４】なお、前述の公知の計算方法としては、大
村等によって発表された電子情報通信学会論文誌Ｄ−Ｉ
ＩＶｏ１．Ｊ７２−Ｄ−ＩＩＮｏ．９ｐｐ１４４１−１
４４７が知られている。

【００３５】一般的に、座標系同士の位置関係は４行４
列の同次変換行列で表すことができる。以下に、本実施
形態に係る座標系同士の位置関係を表わす４行４列の同
次変換行列について説明する。

【００３６】図５において、目標物座標系７０からカメ
ラ座標系７１への変換行列をｃＨｏ、カメラ座標系７１
から制御座標系７２への変換行列をｗＨｃ、目標物座標
系７０から制御座標系７２への変換行列をｗＨｏとする
と、各変換行列間の関係は、 ｗＨｏ＝ｗＨｃ×ｃＨｏ …（１） で表わすことが出来る。

【００３７】この変換行列は、例えば、目標物座標系７
０での任意の点の座標を（ｘｏ，ｙｏ，ｚｏ）とし、同
じ点が制御座標系７２で（ｘｗ，ｙｗ，ｚｗ）という座
標で表わせる時、

【数１】 という関係が成り立つ。

【００３８】前述した公知の計算方法を用いれば、目標
物座標系７０上の配置が既知である基準点とカメラで撮
像した基準点の画像から３次元空間上での基準点の座標
が求まるので、（１）式における目標物座標系７０から
カメラ座標系７１への変換行列ｃＨｏを求めることが出
来る。また、カメラ座標系７１から制御座標系７２への
変換行列ｗＨｃは、カメラの車体上の設置場所によって
求まるが後述する方法によって校正を行う。このように
して変換行列ｃＨｏと変換行列ｗＨｃが求まると、
（１）式により、目標物座標系７０から制御座標系７２
への変換行列ｗＨｏが求まり、その結果、目標物と制御
座標系の位置関係を求めることが出来る。

【００３９】次いで、ステップ３０７において、算出さ
れた特徴点の位置情報からカメラ座標系７１における目
標位置を算出する。次いで、ステップ３０８において前
述した方法で算出した校正値を基にカメラ座標系７１か
ら制御座標系７２への変換を行って制御座標系７２にお
ける目標位置を算出する。

【００４０】掘削位置の抽出については、図６に示すよ
うに、土石貯留所４の左右にその範囲を示すための４つ
の特徴点Ｓ１’，Ｓ２’，Ｓ３’，Ｓ４’をもった目印
４２を設置する。ここでも目印４２の位置関係は既知と
することが出来るので、目印４２をビデオカメラ６１に
より撮像し、前記と同様の方法により土石貯留所４の位
置を算出することができる。

【００４１】自動運転を行う際には、以上のようにして
計測した目標位置と基準教示位置格納部１０４２に格納
している基準位置とを補正値算出部１０４３で比較して
補正値を算出する。算出した補正値をサーボ前処理部１
００５に補正値として与えることにより位置補正をしな
がら作業を行う。

【００４２】次に、（１）式における変換行列ｗＨｏを
求める方法、即ち、ビデオカメラ６１の位置を校正する
方法について図７から図９を用いて説明する。

【００４３】図７はバケット１６に校正用治具を取り付
けた自動運転ショベルを示す図であり、図８は図７に示
すバケット１６付近の拡大図である。

【００４４】これらの図において、１６１は校正時にバ
ケット１６に取り付けられる校正用の治具、１６１３は
治具１６１上に原点を持つ治具座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚ
ｓ）、１６１１，１６１２は両者が交差する点を治具座
標系の原点として示すための線、１６１４は治具１６１
の表面に施され、それぞれの配置が既知であるマークで
ある。

【００４５】なお、図７の各座標系は座標軸が２本しか
記載されていないが、残りの軸は右手系でとると考え
る。

【００４６】また、マーク１６１４には十字の図形が用
いられているが、このマーク１６１４は画像処理により
検出することができ、また、各マーク１６１４の配置が
分かるようなものであればどのような形状でもよい。治
具座標系（Ｘｓ，Ｙｓ，Ｚｓ）が設定されると、各マー
ク１６１４の原点からの配置を確定することができる。

【００４７】治具１６１はバケット１６に固定してあ
り、バケット１６に対する取り付け位置は既知であり、
また、この治具１６１は校正の時にだけ取り付け、通常
の作業を行っている時は外ずしておく。

【００４８】この治具１６１上のマーク１６１４の位置
は、バケット１６への取り付け位置が既知であるので、
フロント部の各関節に取り付けてある角度計１７〜１９
の出力から、ショベル本体に対するそれぞれの位置、即
ち、制御座標系７２における治具１６１上のマーク１６
１４の位置が既知となる。即ち、制御座標系７２から治
具座標系１６１３への変換行列ｓＨｗは治具１６１の取
り付け位置とフロントの角度より求まる。

【００４９】一方、治具１６１を本実施形態に係る位置
計測装置のカメラ６１で撮影し、前述の方法にて位置計
測を行うと治具座標系１６１３からカメラ座標系７１へ
の変換行列ｃＨｓを求めることが出来る。

【００５０】従って、上記の２つの変換行列ｓＨｗ，ｃ
Ｈｓから以下の式により制御座標系７２からカメラ座標
系７１への変換行列ｃＨｗを求めることができる。

【００５１】ｃＨｗ＝ｃＨｓ×ｓＨｗ …（３） ここで、ｗＨｃ＝ｃＨｗ^−１ …（４） であるので、（３）式と（４）式により変換行列ｗＨｃ
が求まり、（１）式において、変換行列ｗＨｃおよび変
換行列ｃＨｏが求まることにより、制御座標系７２とカ
メラ座標系７１の位置関係を表わす変換行列ｗＨｏを求
めることができる。

【００５２】ここで、上記の変換行列ｗＨｃを求める、
即ち、制御座標系７２に対するカメラ座標系７１の校正
に係わる処理手順を図９に示すフローチャートを用いて
説明する。

【００５３】まず、ステップ９０１において、フロント
を校正の姿勢に移動させる。校正の姿勢は治具１６１上
のマークがカメラ６１で撮影した画面内に入っていれば
どのような姿勢でも良いが、出来るだけ光軸と治具１６
１が垂直になるように、即ち、画面と治具１６１の面が
平行となるような姿勢が望ましい。次に、ステップ９０
２において、校正の姿勢の状態のフロントの姿勢を、各
関節に取り付けてある角度計から検出する。次に、ステ
ップ９０３において、ステップ９０２で検出したフロン
トの姿勢より制御座標系７２から治具座標系１６１３へ
の変換行列であるｓＨｗを算出する。次にステップ９０
４において、治具１６１の画像を取り込む。次にステッ
プ９０５において撮像した治具１６１の画像から線分を
抽出し交差する線分であるマーク１６１４の画面上の座
標を抽出する。次にステップ９０６において、既知であ
る治具座標系１６１３上のマーク１６１４の座標とステ
ップ９０５で抽出した画面上のマークの座標から前述の
公知の計算方法によって空間上のマーク１６１４の座標
を求め、その結果から治具座標系１６１３からカメラ座
標系７１への変換行列ｃＨｓを算出する。次にステップ
９０７において、ステップ９０３で算出した制御座標系
７２から治具座標系１６１３への変換行列ｓＨｗとステ
ップ９０６で算出した治具座標系１６１３からカメラ座
標系７１への変換行列ｃＨｓを（３）式へ代入して制御
座標系７２からカメラ座標系７１への変換行列ｃＨｗを
算出する。次にステップ９０８において、ステップ９０
７で算出した制御座標系７２からカメラ座標系７１への
変換行列ｃＨｗを（４）式へ代入して、カメラ座標系７
１から制御座標系７２への変換行列ｗＨｃを算出する。

【００５４】次にステップ９０９においてその計算結果
を保存する。保存した変換行列ｗＨｃは、図３に示す再
生動作時のフローチャートのステップ３０８における
（１）式による演算に使用する。

【００５５】以上のような手順により、実際の取り付け
位置から校正した位置関係を求めることが出来る。

【００５６】本実施形態では、校正のために取る姿勢を
一つにしているが、図９に示すフローチャートのステッ
プ９０５の抽出が終わったところでフロントの姿勢を変
更し、処理を繰り返しサンプルする点数を増やすことに
より結果の冗長性を増すことが出来る。

【００５７】また、本実施形態では、校正用の治具１６
１をバケット１６に取り付けているが、油圧ショベル１
上のその他の部位に治具を取り付けて校正を行うことも
出来る。

【００５８】さらに、本実施形態では、バケット１６に
治具１６１を取り付けて校正を行っているが、治具を取
り付けずにバケット１６そのものの特徴点、例えば、爪
の先やバケットの縁を抽出して算出することにより、校
正を行うこともできる。

【００５９】

【発明の効果】本発明によれば、位置計測手段により自
動運転建設機械本体に設けた基準点の位置を計測するこ
とにより、位置計測手段の自動運転建設機械に対する位
置を校正することができるので、平易な手段で位置計測
手段の校正を行うことができ、自動運転建設機械の稼働
率を低下させずにメンテナンスを行うことができる。

【００６０】また、制御対象となるフロント部に基準点
を設けたので、制御座標系に対する基準点の位置を校正
するために別途計測する必要がなく、建設機械の機種に
よって計測方法を変更する必要がなくなり、機種や取り
付け位置を変更しても迅速に校正を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る自動運転建設機械の
主として再生動作時の制御機構を示すブロック図であ
る。

【図２】本実施形態に係わる自動運転建設機械およびそ
の作業形態の一例を示す図である。

【図３】図１に示す位置計測部１０４１における位置計
測の処理手順を示すフローチャートである。

【図４】図１に示す位置計測部１０４１が認識したベッ
セル４１の形状および特徴点Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を
示す図である。

【図５】図２に示すベッセル３１等の目標物に設定した
目標物座標系７０、テレビカメラ６１のレンズ中心を原
点にしたカメラ座標系７１、および自動運転ショベルを
自動運転するための基準となる制御座標系７２を示す図
である。

【図６】図１に示す位置計測部１０４１が土石貯留所４
の特徴点Ｓ１’，Ｓ２’，Ｓ３’，Ｓ４’として認識す
る目印４２を示す図である。

【図７】本実施形態に係る治具１６１がバケット１６に
取り付けられた自動運転ショベル１を示す図である。

【図８】図７に示す治具１６１が取り付けられたバケッ
ト１６付近の拡大図である。

【図９】本実施形態に係る位置計測装置の制御座標系７
２に対するカメラ座標系７１の校正に係る処理手順を示
すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 自動運転建設機械本体 １０ 車載装置 １００１ 教示位置格納部 １００２ 教示コマンド格納部 １００３ コマンドインタプリタ部 １００４ 教示位置出力処理部 １００５ サーボ前処理部 １００６ サーボ制御部 １００７ 現在位置演算部 １０１ 補助制御弁 １０２ 主制御弁 １０３ アクチュエータ １０４ 補正位置計算部 １０４１ 位置計測部 １０４２ 基準位置格納部 １０４３ 補正値算出部 １０４４ モニタ １６ バケット １６１ 校正用治具 ２ 遠隔操作装置 ２１ 再生操作部 ２２，６３ 無線機 ３ ダンプトラック ３１ ベッセル ４ 土石貯留所 ４１ 土石 ４２ 土石貯留範囲目印 ６１ ビデオカメラ ６２ 雲台 ６４ 雲台制御部 ６５ 雲台操作部 ６６ 教示操作部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 教示して記憶された教示データを順次読
   み出して、油圧ショベルの掘削から放土までの一巡する
   作業を繰り返し行う自動運転建設機械において、 自動運転建設機械本体上に設置される位置を計測する位
   置計測手段と、該位置計測手段によって掘削位置を計測
   し、計測された掘削位置によって教示された掘削位置を
   補正するとともに、前記位置計測手段によって放土位置
   を計測し、計測された放土位置によって教示された放土
   位置を補正する手段と、前記自動運転建設機械本体上ま
   たは前記自動運転建設機械本体に取り付け可能に設けら
   れ、前記自動運転建設機械本体上での互いの位置が既知
   である複数の基準点を備える手段とを備え、前記位置計
   測手段により前記基準点の位置を計測することにより、
   前記位置計測手段の自動運転建設機械に対する位置を校
   正可能にしたことを特徴とする自動運転建設機械。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記基準点を備える手段は、前記油圧ショベルのフロン
   ト部に設けられることを特徴とする自動運転建設機械。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記基準点を備える手段は、前記フロント部に取り付け
   られる校正用治具であることを特徴とする自動運転建設
   機械。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれか１つ
   の請求項おいて、 前記位置計測手段は、少なくとも１台のカメラにより構
   成される視覚センサを備えることを特徴とする自動運転
   建設機械。
5. 【請求項５】 自動運転建設機械本体上に設置される位
   置を計測する位置計測手段と、該位置計測手段によって
   掘削位置を計測し、計測された掘削位置によって教示さ
   れた掘削位置を補正するとともに、前記位置計測手段に
   よって放土位置を計測し、計測された放土位置によって
   教示された放土位置を補正する手段と、前記自動運転建
   設機械本体上に設けられ、前記自動運転建設機械本体上
   での互いの位置が既知である複数の基準点とを備え、教
   示して記憶された教示データを順次読み出して、油圧シ
   ョベルの掘削から放土までの一巡する作業を繰り返し行
   う自動運転建設機械に設けられる位置計測手段の校正方
   法において、 前記位置計測手段により前記基準点の位置を計測するこ
   とにより、前記位置計測手段の前記自動運転建設機械に
   対する位置を校正することを特徴とする自動運転建設機
   械に設けられる位置計測手段の校正方法。
6. 【請求項６】 教示して記憶された教示データを順次読
   み出して、油圧ショベルの掘削から放土までの一巡する
   作業を繰り返し行う自動運転建設機械に設けられる位置
   計測手段の校正方法において、 前記油圧ショベルを校正のための所定の姿勢にするステ
   ップと、前記油圧ショベルのフロントの各関節における
   角度を検出して自動運転建設機械本体の制御座標系から
   前記自動運転建設機械本体上での互いの位置が既知であ
   る複数の基準点を備える基準点座標系への第１の変換行
   列を求めるステップと、前記自動運転建設機械本体に設
   けられる撮影手段により前記基準点を撮像して前記基準
   点座標系から撮像座標系への第２の変換行列を求めるス
   テップと、前記第１の変換行列と前記第２の変換行列か
   ら前記制御座標系から前記撮像座標系への第３の変換行
   列を求めるステップと、前記第３の変換行列の逆変換行
   列を求めるステップとからなることを特徴とする自動運
   転建設機械に設けられる位置計測手段の校正方法。
7. 【請求項７】 請求項５または請求項６のいずれか１つ
   の請求項において、 前記位置計測手段の校正は、前記油圧ショベルのフロン
   ト部の姿勢を複数回変更して実施することを特徴とする
   自動運転建設機械に設けられる位置計測手段の校正方
   法。