JP2015059380A - センサ埋設システム及びその方法 - Google Patents
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- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
しかし、これらの装置は、センサの配置場所が地表に限定されるため、地中に埋設して使用するセンサについては対応できないという問題があった。
また、地面の掘削作業とセンサの埋設作業を単一の装置によって行う場合、掘削が完了した後もセンサの埋設が完了するまで装置を移動させることができないため、効率的にセンサの埋設を行うことができないといった問題があった。
前記先導車両の後方を前記先導車両に追従して自律走行し、前記センサ埋設孔に前記センサを順次埋設する追従車両と、を備え、
前記追従車両は、前記先導車両によって掘削中の前記埋設位置を遠隔から検出可能な位置検出装置を有する、ことを特徴とするセンサ埋設システムが提供される。
前記追従車両の絶対位置を検出する自己位置検出装置と、
前記追従車両に対する前記埋設位置の相対位置を検出する相対位置検出装置と、
前記絶対位置と前記相対位置から前記埋設位置の第1絶対位置を演算し記憶する演算記憶装置と、を有する。
前記埋設位置の第2絶対位置を検出する埋設位置検出装置と、
前記追従車両に向けて前記第2絶対位置を送信する送信装置と、を有し、
前記追従車両は、
前記第2絶対位置を受信し記憶する受信記憶装置と、
前記第1絶対位置と前記第2絶対位置とを比較する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第1絶対位置と前記第2絶対位置とのうち、精度が高い方の位置に前記センサを埋設させる。
前記相対位置検出装置は、前記検出対象物を検出することによって前記追従車両に対する前記埋設位置の相対位置を検出する。
前記先導車両の後方を前記先導車両に追従して自律走行し、前記センサ埋設孔に前記センサを順次埋設する追従車両と、を準備し、
前記先導車両によって掘削中の前記埋設位置を、前記追従車両によって遠隔から検出する、ことを特徴とするセンサ埋設方法が提供される。
本発明のセンサ埋設システム30は、地中にセンサ13を埋設する装置である。
この図において、センサ埋設システム30は、先導車両10と追従車両20とを備えている。また、21は埋設位置である。
また、追従車両20は、先導車両10の位置を検出する位置検出装置18を有しており、これによって先導車両10を追従することが可能になる。また、この位置検出装置18によって先導車両10が掘削を行った埋設位置21を検出し、その検出した位置にセンサ13の埋設を行うことが可能になる。
この位置検出装置18は、具体的には、追従車両20の絶対位置を検出する自己位置検出装置14と、追従車両20に対する埋設位置21の相対位置を検出する相対位置検出装置16と、この絶対位置と相対位置から埋設位置21の絶対位置(以下、第1絶対位置とする。)を演算し記憶する演算記憶装置17とからなるものを想定している。
そのため、本発明においては、埋設位置21は、実際に先導車両10が掘削を行った位置(行う予定の位置)又はその位置から一定の範囲内(例えば、半径3m〜5mの範囲内)をいうものとする。
なお、センサ13は、例えば、火薬や機械式の振動発生装置による衝撃を検出する振動センサを想定している。
なお、図1においては、先導車両10は連続して掘削を行っているが、先導車両10による掘削と追従車両20による埋設を交互に行うことによって埋設を行うものであってもよい。
この図において、4は埋設位置検出装置、5は送信装置である。
また、この例においては、追従車両20による先導車両10の追従や、追従車両20の位置検出装置18による埋設位置21の検出を可能にするために、アーム2bの一部に検出対象物2cを取り付けているものを想定している。この検出対象物2cについての詳細は後述する。
この図において、14は自己位置検出装置、15は受信記憶装置、16は相対位置検出装置、17は演算記憶装置、19は制御装置である。
なお、例えばアーム12bに、実際に先導車両10が掘削を行った埋設位置21を正確に検知するための検知装置(図示しない)を設ける構成であってもよい。この検知装置は、例えば、伸縮可能なアーム状の装置であって、地表よりも低い位置に空洞があることを確認することによって、その位置が実際に掘削を行った位置であるが否かを検出するものを想定している。
これによって、追従車両20が位置検出装置18によって検出した埋設位置21と、実際に先導車両10が掘削を行った埋設位置21とが多少異なっている場合においても、センサ13の埋設が可能になる。
特に検出対象物2cがアーム2bに取り付けられている場合は、掘削中において、その検出対象物2cの位置がそのまま埋設位置21の位置を示すことになるため、検出対象物2cの位置から埋設位置21の位置を求める際に補正等の計算を行う必要がなくなる。
この環境地図は、例えば、埋設位置21や障害物等の情報を座標上に表示するものであってよい。
例えば、先導車両10又は追従車両20の走行位置によっては、通信状況等が悪く、GPS情報等を取得できない場合等が考えられる。この場合、第1絶対位置と第2絶対位置との比較した結果が大幅に異なる可能性がある。
このような場合に、先導車両10の埋設位置検出装置4によって検出した埋設位置21である第2絶対位置と、追従車両20の自己位置検出装置14及び相対位置検出装置16によって検出した埋設位置21である第1絶対位置とを比較することによって、所定の精度の高い方の位置にセンサ13を埋設させることが可能になる。これによって、先導車両10又は追従車両20の走行位置の通信状況等に影響されにくくなり、センサ13の埋設作業への影響を少なくすることが可能になる。
なお、この所定の精度は、GPS情報を取得した際におけるGPS状態(捕捉衛星数、DOP等)を評価して算出したものを用いることを想定している。
また、上記のように追従車両20が自律走行又は遠隔操作による走行をする場合において、先導車両10との間隔が所定の距離(例えば約30m)以下になった際に追従車両20が自動的に停止する構成であってもよい。
図5は、追従車両20が第1絶対位置及び第2絶対位置を取得するまでのフローチャートであり、図6は、追従車両20が第1絶対位置及び第2絶対位置を取得した時からセンサ13の埋設が完了するまでのフローチャートである。
このS1では、先導車両10は有人走行を想定しており、少なくとも埋設位置21が記載された地図を有している。そして、この地図と埋設位置検出装置4に基づいて埋設位置21に移動しそこで停止する。
この例において、追従車両20は、例えば、レーザレーダ16によって先導車両10の反射部2cに照射し、これに反射したものを検出することによって先導車両10を検出するものを想定している。よって、追従車両20は、常にレーザレーダ16の検出範囲内(約30m〜100m)に先導車両10を捉えている必要があるため、必要に応じて先導車両10を追従し又は停止するようになっている。
また、この際において、追従車両20は、自らの位置を基準とする埋設位置21の相対位置や障害物等の情報が含まれた環境地図を取得する。
なお、追従車両20が、先導車両10を見失った場合には、上述の第2絶対位置に基づいて追従を行う構成であってよい。
先導車両10が埋設位置21に到着した際において、その時初めて障害物を発見する場合が考えられるからである。この場合、排除が可能な障害物であれば排除を行ってから掘削を行い、排除が不可能な障害物である場合にはその場所における掘削を断念する必要がある。
なお、掘削を断念する場合においては、後述する基地局(図示しない)にその旨の信号を送信し、基地局から指示がある場合には他の場所の掘削を行う。
この比較の結果、第1絶対位置と第2絶対位置が等しい場合には、S8−1においてその位置を埋設位置21と認定する。また、第1絶対位置と第2絶対位置が異なっている場合には、S8−2において所定の精度の高い方を埋設位置21として認定する。なお、このS8−2で用いられる所定の精度は、すでに上述した通り、GPS情報を取得した際におけるGPS状態(捕捉衛星数、DOP等)を評価して算出したものを用いることを想定している。
その後、S9において、追従車両20から後述する基地局(図示しない)に埋設位置21の認定結果を送信する。
ここで、追従車両20は、S2において取得した環境地図を用いて埋設位置21まで移動することが望ましい。追従車両20は、レーザレーダ16によって、追従車両20の位置から埋設位置21までにおける障害物等の情報も含む環境地図を取得しており、この中に上述の相対位置が含まれているものを想定している。そのため、追従車両20が移動する際には、この環境地図を用いることで、この障害物等を避ける形で走行することも可能になるからである。
なお、障害物等が存在しない平坦な場所を走行させる場合には、第1絶対位置又は第2絶対位置に基づいて追従車両20を移動させるものであってもよい。
第1絶対位置と第2絶対位置とを取得する際にGPSを用いた場合、0.5[s]間隔で記録されるものであるため、上記のステップによって追従車両20が検出した埋設位置21は、実際の埋設位置21と差異がある場合がある。そのため、追従車両20がセンサ13の埋設を開始する前に、実際の埋設位置21を確認する必要があるからである。
なお、この例においては、先導車両10による掘削と追従車両20によるセンサ13の埋設を交互に行う場合について説明したが、図1に示すように、先導車両10によって連続して掘削を行い、その後追従車両20によって連続してセンサ13の埋設を行う方法であってもよい。ただし、この場合においては、追従車両20は、複数の埋設位置21をそれぞれ区別して検出しておく必要がある。
基地局は、複数ペアの先導車両10及び追従車両20によってセンサ13の埋設を行う場合において、全体の作業進捗について一元的に管理するものであり、障害物の存在や通信障害等に起因してセンサ13の埋設が完了していないペアがある場合等にもこの情報を管理する。この一元的な管理によって、例えば通信障害によって、センサ13の埋設が完了していない部分については、その近傍に待機しており、かつ通信状況が良好な先導車両10及び追従車両20に対し、その部分の埋設を行うように指示を出すこと等が可能になる。
また、この基地局は、GPS等を用いることによって、常に精度の高い絶対位置についての情報を有しているものを想定している。そのため、先導車両10及び追従車両20と通信可能な通信装置(図示しない)を有することによって、先導車両10と追従車両20の絶対位置を修正することが可能な構成であってもよい。
また、追従車両20が先導車両10の位置を検出する位置検出装置18を有することによって、先導車両10を追従して走行し、又は先導車両10が掘削を行った埋設位置21を把握してその位置にセンサ13の埋設を行うことができる。そのため、人手をよる作業量を削減し、かつ、地中にセンサ13を埋設することが可能になる。
2b アーム、2c 検出対象物(反射部)
4 埋設位置検出装置、5 送信装置、10 先導車両、
11 車両、11a 車輪、12 埋設装置
12a センサ把持装置、12b アーム、13 センサ
14 自己位置検出装置、15 受信記憶装置
16 相対位置検出装置(レーザレーダ)、16a レーザ
17 演算記憶装置、18 位置検出装置、19 制御装置
19a ケーブル、20 追従車両、21 埋設位置
21a センサ埋設孔、30 センサ埋設システム
Claims (7)
- 埋設位置にセンサを埋設するためのセンサ埋設孔を順次掘削する先導車両と、
前記先導車両の後方を前記先導車両に追従して自律走行し、前記センサ埋設孔に前記センサを順次埋設する追従車両と、を備え、
前記追従車両は、前記先導車両によって掘削中の前記埋設位置を遠隔から検出可能な位置検出装置を有する、ことを特徴とするセンサ埋設システム。 - 前記位置検出装置は、
前記追従車両の絶対位置を検出する自己位置検出装置と、
前記追従車両に対する前記埋設位置の相対位置を検出する相対位置検出装置と、
前記絶対位置と前記相対位置から前記埋設位置の第1絶対位置を演算し記憶する演算記憶装置と、を有する、ことを特徴とする請求項1に記載のセンサ埋設システム。 - 前記先導車両は、
前記埋設位置の第2絶対位置を検出する埋設位置検出装置と、
前記追従車両に向けて前記第2絶対位置を送信する送信装置と、を有し、
前記追従車両は、
前記第2絶対位置を受信し記憶する受信記憶装置と、
前記第1絶対位置と前記第2絶対位置とを比較する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記第1絶対位置と前記第2絶対位置とのうち、精度が高い方の位置に前記センサを埋設させる、ことを特徴とする請求項2に記載のセンサ埋設システム。 - 前記先導車両は、前記相対位置検出装置によって検出可能な位置に取り付けられた検出対象物を有しており
前記相対位置検出装置は、前記検出対象物を検出することによって前記追従車両に対する前記埋設位置の相対位置を検出する、ことを特徴とする請求項2、又は3に記載のセンサ埋設システム。 - 前記相対位置検出装置は、3次元レーザレーダ又は撮像装置である、ことを特徴とする請求項2乃至4のいずれか一項に記載のセンサ埋設システム。
- 先導車両及び追従車両と通信可能な通信装置を有し、先導車両及び追従車両の絶対位置を修正する基地局を備える、ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のセンサ埋設システム。
- 埋設位置にセンサを埋設するためのセンサ埋設孔を順次掘削する先導車両と、
前記先導車両の後方を前記先導車両に追従して自律走行し、前記センサ埋設孔に前記センサを順次埋設する追従車両と、を準備し、
前記先導車両によって掘削中の前記埋設位置を、前記追従車両によって遠隔から検出する、ことを特徴とするセンサ埋設方法。
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