JP2019196630A - Unmanned construction system and bulldozer - Google Patents

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Abstract

To make it possible to construct cuts and embankments and perform ground leveling by making a bulldozer autonomously travel without manipulation by an operator.SOLUTION: An unmanned construction system of the present invention includes: a bulldozer 1 with topographical height detection means that can measure the topographical height of the front and rear; position acquiring means that acquires a position of the bulldozer 1; and autonomous travel control means that makes the bulldozer 1 travel autonomously in a preset area A on the basis of the acquired position of the bulldozer 1. The autonomous travel control means has earth pushing mode control means for determining a place in which cuts or embankments are constructed and making the bulldozer 1 travel on the basis of the topographical height measured by the topographical height detection means while the bulldozer 1 is traveling in the area A.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、無人化施工システムおよびブルドーザに関する。   The present invention relates to an unmanned construction system and a bulldozer.

従来、ブルドーザのブレードの制御に関する技術が開発されている(特許文献1参照)。この技術は、トランスミッションが前進状態とは異なる状態から前進状態に切り替えられた後に、下降指示信号と保持指示信号が順に入力されたとき、ブレードを所定位置(例えば、地面や設計面)まで下降させるものである。そのため、例えば、前後進が繰り返されるドージング作業において、オペレータのブレード操作の負荷を軽減できるものでありながら、オペレータの意図としないブレードの制御とならない。   Conventionally, a technique related to control of a bulldozer blade has been developed (see Patent Document 1). This technique lowers the blade to a predetermined position (for example, the ground or a design surface) when a lowering instruction signal and a holding instruction signal are sequentially input after the transmission is switched from a state different from the forward state to the forward state. Is. Therefore, for example, in a dosing operation in which forward and backward movement is repeated, the blade operation load of the operator can be reduced, but the blade control not intended by the operator is not achieved.

特開2014−173321号公報JP 2014-173321 A

建設業界では施工の自動化が進められており、ブルドーザの自律走行についてもその要望が多くある。つまり、オペレータの操縦なしでブルドーザを自律走行させて、切盛りや整地などを行うシステムの開発が望まれている。   The construction industry is automating construction, and there are many requests for autonomous running of bulldozers. In other words, it is desired to develop a system that makes a bulldozer autonomously run without operator's control and performs cutting and leveling.

このような観点から、本発明は、オペレータの操縦なしでブルドーザを自律走行させて、切盛りや整地などを行うことができる無人化施工システムおよびブルドーザを提供する。   From such a point of view, the present invention provides an unmanned construction system and a bulldozer that can make a bulldozer autonomously run without an operator's operation and perform cutting and leveling.

前記課題を解決するため、本発明に係る無人化施工システムは、ブルドーザと、前記ブルドーザの位置を取得する位置取得手段と、取得した前記ブルドーザの位置に基づいて、予め設定したエリア内において前記ブルドーザを自律走行させる自律走行制御手段と、を備える。
前記ブルドーザは、前方および後方の地形高さを計測することが可能な地形高さ検出手段を有する。前記自律走行制御手段は、前記ブルドーザが前記エリア内を走行している最中に前記地形高さ検出手段によって計測した地形高さに基づいて、切土または盛土を行う場所を決定して前記ブルドーザを走行させる押土モード用制御手段を有する。
In order to solve the above problems, an unmanned construction system according to the present invention includes a bulldozer, position acquisition means for acquiring the position of the bulldozer, and the bulldozer within a preset area based on the acquired position of the bulldozer. And autonomous traveling control means for autonomously traveling the vehicle.
The bulldozer has terrain height detection means capable of measuring front and rear terrain heights. The autonomous traveling control means determines a place to cut or fill based on the terrain height measured by the terrain height detecting means while the bulldozer is traveling in the area, and the bulldozer There is a control unit for the earthing mode that causes the vehicle to travel.

また、本発明に係るブルドーザは、予め設定したエリア内を自律走行する無人化施工用のブルドーザである。
このブルドーザは、前方および後方の地形高さを計測することが可能な地形高さ検出手段と、前記ブルドーザの位置を取得する位置取得手段と、取得した前記ブルドーザの位置を用いて前記エリア内を自律走行させる自律走行制御手段と、を備える。
前記自律走行制御手段は、前記ブルドーザが前記エリア内を走行している最中に前記地形高さ検出手段によって計測した地形高さに基づいて、切土または盛土を行う場所を決定して走行させる押土モード用制御手段を有する。
The bulldozer according to the present invention is a bulldozer for unmanned construction that autonomously travels within a preset area.
The bulldozer includes a terrain height detecting means capable of measuring front and back terrain heights, a position acquiring means for acquiring the position of the bulldozer, and the area using the acquired position of the bulldozer. Autonomous running control means for autonomous running.
The autonomous traveling control means determines a place to cut or fill based on the terrain height measured by the terrain height detecting means while the bulldozer is traveling in the area and travels. A control unit for the earthing mode is provided.

本発明に係る無人化施工システムおよびブルドーザにおいては、ブルドーザが走行したことによる地形変化をリアルタイムに検出することができる。そのため、時々刻々と変化する現地盤の切土または盛土を行う場所を特定することが可能であり、効率的な走行ルートを選択して作業を行うことができる。   In the unmanned construction system and the bulldozer according to the present invention, it is possible to detect in real time a terrain change due to the bulldozer traveling. For this reason, it is possible to specify a place for cutting or embankment of the local board that changes from moment to moment, and it is possible to perform work by selecting an efficient travel route.

前記エリアには複数の出来形確認点が設定されているのがよい。前記押土モード用制御手段は、各々の前記出来形確認点において前記地形高さが目標高さになっているか否かを判定し、前記地形高さが前記目標高さより高い場合は前記ブルドーザに切土させ、前記地形高さが前記目標高さより低い場合は前記ブルドーザに盛土させる。   It is preferable that a plurality of completed shape confirmation points are set in the area. The control unit for the earthing mode determines whether or not the terrain height is a target height at each of the finished shape confirmation points, and if the terrain height is higher than the target height, the bulldozer When the terrain height is lower than the target height, the bulldozer is filled with earth.

また、前記ブルドーザは、ブレードの位置を計測するブレード位置検出手段をさらに備え、前記押土モード用制御手段は、前記ブレード位置検出手段によって計測したブレードの位置に基づいて、前記ブレードの制御を行うのがよい。
このようにすると、作業の内容に則したブレードの制御が可能になる。
The bulldozer further includes blade position detecting means for measuring the position of the blade, and the press mode control means controls the blade based on the blade position measured by the blade position detecting means. It is good.
If it does in this way, control of a blade according to the contents of work will be attained.

また、前記自律走行制御手段は、現地盤の地形高さを計測するために前記ブルドーザを走行させる測量モード制御手段を有するのがよい。
このようにすると、エリア内の地形高さを計測することができる。
The autonomous travel control means may include survey mode control means for causing the bulldozer to travel in order to measure the topographic height of the local board.
In this way, the terrain height in the area can be measured.

本発明によれば、オペレータの操縦なしでブルドーザを自律走行させて、切盛りや整地などを行うことができる。   According to the present invention, the bulldozer can be autonomously driven without the operator's operation, and can perform cutting and leveling.

本発明の実施形態に係る無人化施工システムの全体図である。1 is an overall view of an unmanned construction system according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るブルドーザの側面図である。It is a side view of the bulldozer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るブルドーザの平面図である。It is a top view of the bulldozer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るブルドーザの正面図である。It is a front view of the bulldozer which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るブルドーザが備える制御装置のブロック図である。It is a block diagram of the control apparatus with which the bulldozer which concerns on embodiment of this invention is provided. 測量モード用制御手段による制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control by the control means for surveying modes. 押土モード用制御手段による制御を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the control by the control means for earth press modes.

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. Each figure is only schematically shown so that the invention can be fully understood. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example. In addition, in each figure, about the same component or the same component, the same code | symbol is attached | subjected and those overlapping description is abbreviate | omitted.

≪実施形態に係る無人化施工システムの構成≫
実施形態に係る無人化施工システムMの全体図を図1に示す。図1に示す無人化施工システムMは、ブルドーザ1をオペレータによる操縦なしで走行させて、切盛りや整地などの施工を行う次世代型の無人化施工システムである。無人化施工システムMは、主に、施工現場を自律走行するブルドーザ1と、施工現場から離れた場所にある管理室内に設置された管理用パソコン(PC:Personal Computer)2と、を備えて構成されている。
≪Configuration of unmanned construction system according to embodiment≫
An overall view of an unmanned construction system M according to the embodiment is shown in FIG. An unmanned construction system M shown in FIG. 1 is a next-generation unmanned construction system in which the bulldozer 1 is run without being operated by an operator, and construction such as cutting and leveling is performed. The unmanned construction system M mainly comprises a bulldozer 1 that autonomously runs on the construction site, and a management computer (PC: Personal Computer) 2 installed in a management room located away from the construction site. Has been.

ブルドーザ1および管理用パソコン2は、無線通信を用いて通信可能である。また、ブルドーザ1は、測位用衛星3から発信される電波(測位用信号)を受信可能である。なお、無人化施工システムMの構成はここで示すものに限定されず、例えば、ブルドーザ1が管理用パソコン2の機能を有していてもよい(つまり、管理用パソコン2を含めてブルドーザ1であってもよい)。   The bulldozer 1 and the management personal computer 2 can communicate using wireless communication. The bulldozer 1 can receive radio waves (positioning signals) transmitted from the positioning satellite 3. The configuration of the unmanned construction system M is not limited to that shown here. For example, the bulldozer 1 may have the function of the management personal computer 2 (that is, the bulldozer 1 including the management personal computer 2 may be May be).

<測位用衛星>
測位用衛星3は、全球測位衛星システム(GNSS:Global Navigation Satellite System)で使用される衛星であって、自身の位置情報(軌道位置情報)や時刻情報を、ブルドーザ1に対して周期的に送信する。測位用衛星3は、例えば、GPS(Global Positioning System)衛星、GLONASS(Global Navigation Satellite System)衛星、Galileo衛星、準天頂衛星などであってよい。測位用衛星3から送信される情報は、ブルドーザ1において、例えば、位置(緯度、経度、標高)の制御に使用される。
<Positioning satellite>
The positioning satellite 3 is a satellite used in the Global Navigation Satellite System (GNSS), and periodically transmits its own position information (orbit position information) and time information to the bulldozer 1. To do. The positioning satellite 3 may be, for example, a GPS (Global Positioning System) satellite, a GLONASS (Global Navigation Satellite System) satellite, a Galileo satellite, a quasi-zenith satellite, or the like. Information transmitted from the positioning satellite 3 is used in the bulldozer 1 to control the position (latitude, longitude, altitude), for example.

<管理用パソコン>
管理用パソコン2は、施工管理者により操作されるものである。施工管理者は、管理用パソコン2に、ブルドーザ1の制御に必要な情報を登録する。例えば、施工管理者は、管理用パソコン2に、施工を行う施工エリアAに関する施工エリア情報(例えば、施工エリアAの境界を特定する座標など)や施工条件に関する施工条件情報(例えば、設計地盤面の情報)などを予め登録する。
<Management PC>
The management personal computer 2 is operated by a construction manager. The construction manager registers information necessary for controlling the bulldozer 1 in the management personal computer 2. For example, the construction manager uses the management computer 2 to construct area information relating to the construction area A to be constructed (for example, coordinates specifying the boundary of the construction area A) and construction condition information relating to the construction conditions (eg, design ground surface). Information) and the like are registered in advance.

施工エリアAには、ブルドーザ1の制御に使用されるローカル座標系xyzが設定されており、xy平面上にx軸に平行な複数の基準線Axおよびy軸に平行な複数の基準線Ayが所定間隔で設定されている。xy平面は、例えば水平面に平行であり、z軸は鉛直方向を指している。その結果、施工エリアAには、基準線Ax,Ayによってxy平面上に仮想的なメッシュ形状が形成されている。基準線Ax,Ayの間隔は任意であってよく、基準線Axが設定される間隔と基準線Ayが設定される間隔とは異なっていてよい。基準線Ax,Ayの間隔を短くするにつれてブルドーザ1の制御をより精密に行うことができる。基準線Ax,Ayの交点は、出来形の確認を行う出来形確認点Pとして用いられる。全ての出来形確認点Pのz座標値は同じであり、ここでは「0(ゼロ)」である。なお、ローカル座標系xyzを用いずにグローバル座標系XYZを用いてブルドーザ1の制御を行ってもよい。グローバル座標系XYZにおいて、X座標値は緯度であり、Y座標値は経度であり、Z座標値は高度である。   In the construction area A, a local coordinate system xyz used for control of the bulldozer 1 is set, and a plurality of reference lines Ax parallel to the x axis and a plurality of reference lines Ay parallel to the y axis are set on the xy plane. It is set at a predetermined interval. The xy plane is parallel to the horizontal plane, for example, and the z-axis indicates the vertical direction. As a result, in the construction area A, a virtual mesh shape is formed on the xy plane by the reference lines Ax and Ay. The interval between the reference lines Ax and Ay may be arbitrary, and the interval at which the reference line Ax is set may be different from the interval at which the reference line Ay is set. As the distance between the reference lines Ax and Ay is shortened, the control of the bulldozer 1 can be performed more precisely. The intersection of the reference lines Ax and Ay is used as a finished shape confirmation point P for confirming the finished shape. The z coordinate values of all the finished shape confirmation points P are the same, and are “0 (zero)” here. Note that the bulldozer 1 may be controlled using the global coordinate system XYZ without using the local coordinate system xyz. In the global coordinate system XYZ, the X coordinate value is latitude, the Y coordinate value is longitude, and the Z coordinate value is altitude.

施工管理者は、管理用パソコン2に施工条件を登録した後に、施工開始の指示を入力する。これにより、ブルドーザ1による無人化施工が開始される。無人化施工が行われている期間、管理用パソコン2は、施工進捗情報やブルドーザ1の機体情報をブルドーザ1から周期的に受信し、これらの情報を画面に表示する。
施工進捗情報は、ブルドーザ1が施工中に取得した施工エリアAに関する情報であればよく、例えば、施工中の施工エリアAの現況の地形高さ等であってよい。機体情報は、ブルドーザ1の状態を確認できるものであればよく、例えば、ブルドーザ1の進行方向(前後左右方向を含む)、速度等であってよい。
施工管理者は、管理用パソコン2に表示される施工進捗情報やブルドーザ1の機体情報を確認することで、施工の進捗やブルドーザ1の状況を把握することが可能である。なお、施工管理者は、施工開始の指示を行った後は、原則としてブルドーザ1に対して指示を行わない。
The construction manager inputs the construction start instruction after registering the construction conditions in the management personal computer 2. Thereby, the unmanned construction by the bulldozer 1 is started. During the period when unmanned construction is performed, the management personal computer 2 periodically receives construction progress information and machine information of the bulldozer 1 from the bulldozer 1 and displays these information on the screen.
The construction progress information may be information on the construction area A acquired by the bulldozer 1 during construction, and may be, for example, the current terrain height of the construction area A being constructed. The body information may be any information as long as the state of the bulldozer 1 can be confirmed.
The construction manager can grasp the construction progress and the state of the bulldozer 1 by confirming the construction progress information displayed on the management personal computer 2 and the machine information of the bulldozer 1. Note that the construction manager does not instruct the bulldozer 1 in principle after giving the construction start instruction.

<ブルドーザ>
図2A〜図2Cを参照して、ブルドーザ1の構成について説明する。ブルドーザ1は、主に、車体10と、走行装置20と、ブレード30と、制御装置40(図2A参照)と、を備える。なお、ここで示すブルドーザ1の構成はあくまで例示である。
<Bulldozer>
The configuration of the bulldozer 1 will be described with reference to FIGS. 2A to 2C. The bulldozer 1 mainly includes a vehicle body 10, a traveling device 20, a blade 30, and a control device 40 (see FIG. 2A). In addition, the structure of the bulldozer 1 shown here is an illustration to the last.

走行装置20は、ブルドーザ1を走行させるための機構であり、図2Aに示すように、車体10の下部に設置される。ここでの走行装置20は、各々が対をなす履帯20a、スプロケット20b及びアイドラ20cによって構成される(図2Aでは片側のみ表示)。履帯20aは、環状(無端状)を呈し、スプロケット20b及びアイドラ20cを囲む。スプロケット20bは、動力軸に繋がっている歯車状の車輪であり、履帯20aと噛みあって動力を伝達する。アイドラ20cは、スプロケット20bの反対側の端に位置する車輪である。ブルドーザ1は、スプロケット20bの駆動に応じて履帯20aが回転することによって走行する。   The traveling device 20 is a mechanism for causing the bulldozer 1 to travel, and is installed at the lower portion of the vehicle body 10 as shown in FIG. 2A. Here, the traveling device 20 is configured by a crawler belt 20a, a sprocket 20b, and an idler 20c that are paired with each other (only one side is shown in FIG. 2A). The crawler belt 20a has an annular shape (endless shape) and surrounds the sprocket 20b and the idler 20c. The sprocket 20b is a gear-shaped wheel connected to the power shaft, and is engaged with the crawler belt 20a to transmit power. The idler 20c is a wheel located at the opposite end of the sprocket 20b. The bulldozer 1 travels as the crawler belt 20a rotates according to the drive of the sprocket 20b.

ブレード30は、前方向に土砂を押し出すためのものであり、軸D1を中心として回動(昇降)可能な状態で車体10の前部に取り付けられている。ブレード30の下端部には、整地作業において地面に挿入される刃先30aが形成されている。図2Bに示すように、ブレード30は、平面視で略U字状のリフトフレーム31によって中央部を支持されており、リフトシリンダ32が伸縮することによって、軸D1を中心として上下に回動(昇降)する。また、ブルドーザ1は、上下左右からなる鉛直面に対してブレード30の左右端部を前後方向に傾斜させるアングル機構(例えば、アングルシリンダ33)と、前後左右からなる水平面に対してブレード30の左右端部を上下方向に傾斜させるチルト機構(図示せず)とを備える。   The blade 30 is for extruding earth and sand in the forward direction, and is attached to the front portion of the vehicle body 10 so as to be rotatable (lifted and lowered) about the axis D1. A blade edge 30a is formed at the lower end of the blade 30 to be inserted into the ground during leveling work. As shown in FIG. 2B, the blade 30 is supported at the center by a substantially U-shaped lift frame 31 in plan view, and is rotated up and down around the axis D1 by the expansion and contraction of the lift cylinder 32 ( Go up and down). The bulldozer 1 includes an angle mechanism (for example, an angle cylinder 33) that tilts the left and right end portions of the blade 30 in the front-rear direction with respect to a vertical plane including upper, lower, left, and right, and A tilt mechanism (not shown) for tilting the end portion in the vertical direction.

車体10には、図示しないエンジンやトランスミッションの他に、図2Aに示す測位装置12および慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)13が収納されている。また、車体10の上部中央には、通信アンテナ11が設置されている。なお、測位装置12および慣性計測装置13は、まとめて一つの装置であってもよい。   The vehicle body 10 houses a positioning device 12 and an inertial measurement unit (IMU: Inertial Measurement Unit) 13 shown in FIG. 2A in addition to an engine and a transmission (not shown). A communication antenna 11 is installed in the upper center of the vehicle body 10. Note that the positioning device 12 and the inertial measurement device 13 may be combined into one device.

通信アンテナ11は、管理用パソコン2(図1参照)との通信を行うものである。具体的には、ブルドーザ1の制御装置40は、通信アンテナ11を介して管理用パソコン2からブルドーザ1の制御に必要な情報を受信する。また、制御装置40は、通信アンテナ11を介して管理用パソコン2に対して、施工進捗情報やブルドーザ1の機体情報を送信する。   The communication antenna 11 communicates with the management personal computer 2 (see FIG. 1). Specifically, the control device 40 of the bulldozer 1 receives information necessary for controlling the bulldozer 1 from the management personal computer 2 via the communication antenna 11. Further, the control device 40 transmits construction progress information and machine information of the bulldozer 1 to the management personal computer 2 via the communication antenna 11.

測位装置12は、ブルドーザ1の位置を算出する装置であり、位置算出手段の一例である。測位装置12は、測位用衛星3(図1参照)から発信される電波(測位用信号)を図示しないアンテナを介して受信する。測位装置12は、例えば測位用衛星3から軌道位置情報や時刻情報などを受信する。そして、測位装置12は、測位用衛星3から受信した軌道位置情報や時刻情報を用いてブルドーザ1の位置を計算する。算出されたブルドーザ1の位置は、制御装置40に送られる。   The positioning device 12 is a device that calculates the position of the bulldozer 1 and is an example of a position calculation unit. The positioning device 12 receives radio waves (positioning signals) transmitted from the positioning satellite 3 (see FIG. 1) via an antenna (not shown). The positioning device 12 receives, for example, orbital position information and time information from the positioning satellite 3. The positioning device 12 calculates the position of the bulldozer 1 using the orbital position information and time information received from the positioning satellite 3. The calculated position of the bulldozer 1 is sent to the control device 40.

慣性計測装置13は、ブルドーザ1の姿勢や方向を算出する装置であり、姿勢算出手段の一例である。慣性計測装置13は、例えば3軸のジャイロセンサおよび3方向の加速度計を備え、3次元の角速度と加速度を算出する。算出されたブルドーザ1の姿勢や向きは、制御装置40に送られる。   The inertial measurement device 13 is a device that calculates the posture and direction of the bulldozer 1 and is an example of a posture calculation unit. The inertial measurement device 13 includes, for example, a three-axis gyro sensor and a three-direction accelerometer, and calculates a three-dimensional angular velocity and acceleration. The calculated attitude and orientation of the bulldozer 1 are sent to the control device 40.

車体10の前端上部には、三つの測域センサS1,S2,S3が設置されており、さらに、車体10の後端上部には、測域センサS4が設置されている。測域センサS1〜S4は、走査型の光波距離計(いわゆる、レーザースキャナ)である。ここでの測域センサS1〜S4は、光学系を一つの回転軸で回転させることで走査を行う1軸走査型のものであり、二次元の空間データを得る二次元スキャナである。   Three range sensors S1, S2, S3 are installed on the upper front end of the vehicle body 10, and a range sensor S4 is installed on the upper rear end of the vehicle body 10. The range sensors S1 to S4 are scanning light wave distance meters (so-called laser scanners). The range sensors S <b> 1 to S <b> 4 here are of a one-axis scanning type that performs scanning by rotating the optical system around one rotation axis, and are two-dimensional scanners that obtain two-dimensional spatial data.

測域センサS1,S2は、ブレード30の位置を検出するものであり、ブレード位置検出手段の一例である。ブルドーザ1が水平面に平行な地面にある状態において、測域センサS1,S2の回転軸C1,C2は、水平面に平行であって左右方向に対して傾いている。その結果、測域センサS1,S2の検出領域K1,K2は、ブルドーザ1が水平面に平行な地面にある状態では、水平面に対して直交している。   The range sensors S1 and S2 detect the position of the blade 30 and are an example of a blade position detection unit. In the state where the bulldozer 1 is on the ground parallel to the horizontal plane, the rotation axes C1 and C2 of the range sensors S1 and S2 are parallel to the horizontal plane and inclined with respect to the left-right direction. As a result, the detection areas K1, K2 of the range sensors S1, S2 are orthogonal to the horizontal plane when the bulldozer 1 is on the ground parallel to the horizontal plane.

測域センサS1の設置角度は、ブレード30の左端部(近傍を含む)を検出領域K1に含むように調整されており、ブレード30の左端上部の位置を検出する。測域センサS1の走査角度θ1は、ブレード30の移動範囲に対応しており、ブレード30が最下部および最上部にある場合でも検出可能である。また、測域センサS2の設置角度は、ブレード30の右端部(近傍を含む)を検出領域K2に含むように調整されており、ブレード30の右端上部の位置を検出する。測域センサS2の走査角度θ2は、ブレード30の移動範囲に対応しており、ブレード30が最下部および最上部にある場合でも検出可能である。   The installation angle of the range sensor S1 is adjusted so that the left end portion (including the vicinity) of the blade 30 is included in the detection region K1, and the position of the upper left end of the blade 30 is detected. The scanning angle θ1 of the range sensor S1 corresponds to the movement range of the blade 30, and can be detected even when the blade 30 is at the lowermost part and the uppermost part. The installation angle of the range sensor S2 is adjusted so that the right end portion (including the vicinity) of the blade 30 is included in the detection region K2, and the position of the upper right end of the blade 30 is detected. The scanning angle θ2 of the range sensor S2 corresponds to the moving range of the blade 30, and can be detected even when the blade 30 is at the lowermost part and the uppermost part.

図2Aに示すように、ブレード30の上端位置Uは、測域センサS1,S2が検出した距離が大きくなった位置(測域センサS1,S2の距離が急変する位置)である。ブルドーザ1が傾いた状態の場合、測域センサS1,S2の検出結果をブルドーザ1の傾きで補正し、ブレード30の上端位置Uを算出するのがよい。なお、測域センサS1,S2により検出されるブレード30の位置は、基準位置(例えば、ブレード30が最下部にある状態)に対する相対的なものであってもよい。   As shown in FIG. 2A, the upper end position U of the blade 30 is a position where the distance detected by the range sensors S1 and S2 is increased (a position where the distance between the range sensors S1 and S2 changes suddenly). When the bulldozer 1 is tilted, it is preferable to calculate the upper end position U of the blade 30 by correcting the detection results of the range sensors S1 and S2 with the tilt of the bulldozer 1. The position of the blade 30 detected by the range sensors S1 and S2 may be relative to a reference position (for example, the state where the blade 30 is at the lowest position).

測域センサS3は、ブルドーザ1の前方の地形高さを検出するためのものであり、地形高さ検出手段の一例である。また、測域センサS3は、前進時において、進行方向における障害物の検出に使用される。ブルドーザ1が水平面に平行な地面にある状態において、測域センサS3の回転軸C3は、鉛直面に平行であって上下方向に対して傾いている。その結果、測域センサS3の検出領域K3は、ブルドーザ1が水平面に平行な地面にある状態では、鉛直面に対して直交している。測域センサS3は、図示しないジンバル機構(水平保持装置)に搭載されており、ブルドーザ1が水平面に対して傾斜した場合であっても、ブルドーザ1が水平面にある状態を維持する。   The range sensor S3 is for detecting the terrain height in front of the bulldozer 1, and is an example of the terrain height detection means. In addition, the range sensor S3 is used for detecting an obstacle in the traveling direction when moving forward. In a state where the bulldozer 1 is on the ground parallel to the horizontal plane, the rotation axis C3 of the range sensor S3 is parallel to the vertical plane and inclined with respect to the vertical direction. As a result, the detection area K3 of the range sensor S3 is orthogonal to the vertical plane when the bulldozer 1 is on the ground parallel to the horizontal plane. The range sensor S3 is mounted on a gimbal mechanism (horizontal holding device) (not shown), and maintains the state where the bulldozer 1 is in the horizontal plane even when the bulldozer 1 is inclined with respect to the horizontal plane.

測域センサS3を設置する角度は、ブルドーザ1の前方の所定距離L3において、検出領域K3が地面に交差するように調整されており、ブルドーザ1が前後方向に移動することによってブルドーザ1の前方の地形高さを検出する。測域センサS3の走査角度θ3および所定距離L3は任意であってよく、特に限定されない。なお、測域センサS3の走査角度θ3を大きくすることで、ブルドーザ1の左右の領域が測域センサS3の検出領域K3に含まれる場合、ブルドーザ1の左右両側の障害物検出に使用できる。   The angle at which the range sensor S3 is installed is adjusted so that the detection region K3 intersects the ground at a predetermined distance L3 in front of the bulldozer 1, and the bulldozer 1 moves in the front-rear direction to move in front of the bulldozer 1. Detect terrain height. The scanning angle θ3 and the predetermined distance L3 of the range sensor S3 may be arbitrary and are not particularly limited. In addition, by increasing the scanning angle θ3 of the range sensor S3, when the left and right regions of the bulldozer 1 are included in the detection region K3 of the range sensor S3, it can be used for obstacle detection on both the left and right sides of the bulldozer 1.

測域センサS4は、ブルドーザ1の後方の地形高さを検出するためのものであり、地形高さ検出手段の一例である。また、測域センサS4は、後進時において、進行方向における障害物の検出に使用される。ブルドーザ1が水平面に平行な地面にある状態において、測域センサS4の回転軸C4は、鉛直面に平行であって上下方向に対して傾いている。その結果、測域センサS4の検出領域K4は、ブルドーザ1が水平面に平行な地面にある状態では、鉛直面に対して直交している。測域センサS4は、図示しないジンバル機構(水平保持装置)に搭載されており、ブルドーザ1が水平面に対して傾斜した場合であっても、ブルドーザ1が水平面にある状態を維持する。   The range sensor S4 is for detecting the terrain height behind the bulldozer 1, and is an example of a terrain height detection means. In addition, the range sensor S4 is used for detecting an obstacle in the traveling direction during reverse travel. In a state where the bulldozer 1 is on the ground parallel to the horizontal plane, the rotation axis C4 of the range sensor S4 is parallel to the vertical plane and tilted with respect to the vertical direction. As a result, the detection area K4 of the range sensor S4 is orthogonal to the vertical plane when the bulldozer 1 is on the ground parallel to the horizontal plane. The range sensor S4 is mounted on a gimbal mechanism (horizontal holding device) (not shown), and maintains the state where the bulldozer 1 is in the horizontal plane even when the bulldozer 1 is inclined with respect to the horizontal plane.

測域センサS4を設置する角度は、ブルドーザ1の後方の所定距離L4において、検出領域K4が地面に交差するように調整されており、ブルドーザ1が前後方向に移動することによってブルドーザ1の後方の地形高さを検出する。測域センサS4の走査角度θ4および所定距離L4は任意であってよく、特に限定されない。なお、測域センサS4の走査角度θ4を大きくすることで、ブルドーザ1の左右の領域が測域センサS4の検出領域K4に含まれる場合、ブルドーザ1の左右両側の障害物検出に使用できる。   The angle at which the range sensor S4 is installed is adjusted so that the detection region K4 intersects the ground at a predetermined distance L4 behind the bulldozer 1, and the rear of the bulldozer 1 is moved by the bulldozer 1 moving in the front-rear direction. Detect terrain height. The scanning angle θ4 and the predetermined distance L4 of the range sensor S4 may be arbitrary and are not particularly limited. Note that by increasing the scanning angle θ4 of the range sensor S4, when the left and right regions of the bulldozer 1 are included in the detection region K4 of the range sensor S4, it can be used for obstacle detection on both the left and right sides of the bulldozer 1.

図4に示す制御装置40は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により構成される。制御装置40は、ブルドーザ1に予め内蔵されたものであってもよいし、後から接続されたもの(例えば、PC(Personal Computer))であってもよい。   4 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like. The control device 40 may be built in the bulldozer 1 in advance or may be connected later (for example, a PC (Personal Computer)).

図3に示すように、制御装置40は、位置姿勢取得手段41と、ブレード位置算出手段42と、地形高さ算出手段43と、自律走行制御手段44と、通信制御手段47とを備える。通信制御手段47は、例えば通信モジュールであり、管理用パソコン2との通信を制御する。また、自律走行制御手段44は、測量モード用制御手段45と、押土モード用制御手段46とを備える。   As shown in FIG. 3, the control device 40 includes a position / orientation acquisition unit 41, a blade position calculation unit 42, a terrain height calculation unit 43, an autonomous travel control unit 44, and a communication control unit 47. The communication control means 47 is a communication module, for example, and controls communication with the management personal computer 2. Further, the autonomous traveling control means 44 includes surveying mode control means 45 and earthing mode control means 46.

なお、図3に示す制御装置40の各機能は、説明の便宜上分けたものであり、本発明を限定するものではない。また、ブルドーザ1以外の装置(例えば、管理用パソコン2)が制御装置40の一部の機能を備える構成であってもよい。その場合、管理用パソコン2は、ブルドーザ1から必要な情報を取得し、リアルタイムで計算を行う。そして、無線通信を介してブルドーザ1に対して走行ルートなどを送信する。   Note that the functions of the control device 40 shown in FIG. 3 are separated for convenience of explanation, and do not limit the present invention. In addition, a configuration in which a device other than the bulldozer 1 (for example, the management personal computer 2) includes a part of the functions of the control device 40 may be employed. In this case, the management personal computer 2 acquires necessary information from the bulldozer 1 and performs calculation in real time. And a travel route etc. are transmitted with respect to the bulldozer 1 via radio | wireless communication.

位置姿勢取得手段41は、測位装置12からブルドーザ1の位置の情報を取得する。また、位置姿勢取得手段41は、慣性計測装置13からブルドーザ1の姿勢や向きの情報を取得する。   The position / orientation acquisition unit 41 acquires information on the position of the bulldozer 1 from the positioning device 12. In addition, the position / orientation acquisition unit 41 acquires information on the attitude and orientation of the bulldozer 1 from the inertial measurement device 13.

ブレード位置算出手段42は、ブレード位置検出手段としての測域センサS1,S2から検出結果を受け取り、ブレード30の位置を算出する。ブレード位置算出手段42は、例えば、測域センサS1,S2が検出した距離が大きくなった位置(測域センサS1,S2の距離が急変する位置)をブレード30の上端位置U(図2A参照)として算出する。   The blade position calculation means 42 receives the detection results from the range sensors S1 and S2 as the blade position detection means, and calculates the position of the blade 30. For example, the blade position calculation means 42 determines the position at which the distance detected by the range sensors S1 and S2 is large (the position where the distance between the range sensors S1 and S2 changes suddenly) as the upper end position U of the blade 30 (see FIG. 2A). Calculate as

地形高さ算出手段43は、地形高さ検出手段としての測域センサS3,S4から検出結果を受け取り、ブルドーザ1の前方および後方の地形高さを算出する。地形高さ算出手段43は、例えば、測域センサS3,S4の取付位置や取付角度に基づき、出来形確認点Pに対応する位置(出来形確認点Pとx座標値およびy座標値が同じ位置か当該位置に最も近接する位置)の地形高さを算出する。   The terrain height calculation means 43 receives the detection results from the range sensors S3 and S4 as the terrain height detection means, and calculates the terrain heights in front of and behind the bulldozer 1. The terrain height calculation means 43 is, for example, based on the mounting position and mounting angle of the range sensors S3 and S4, the position corresponding to the completed shape confirmation point P (the same x coordinate value and y coordinate value as the completed shape confirmation point P). Calculate the terrain height of the position or the position closest to the position.

自律走行制御手段44は、ブルドーザ1の自律走行を制御する。ここでは、ブルドーザ1を「測量モード」および「押土モード」の二つのモードで制御する。ただし、ここで示すモードはあくまで例示であって、自律走行制御手段44がこの二つのモードを備えていなければならないということではなく、また、自律走行制御手段44がこれ以外のモードを備えていてもよい。   The autonomous traveling control means 44 controls the autonomous traveling of the bulldozer 1. Here, the bulldozer 1 is controlled in two modes of “surveying mode” and “pressing mode”. However, the modes shown here are merely examples, and it does not mean that the autonomous traveling control means 44 must have these two modes, and the autonomous traveling control means 44 has other modes. Also good.

測量モード用制御手段45は、測量モードにおけるブルドーザ1の制御を行う。測量モードは、土砂の切盛りを行わず、施工エリアAの全領域の地形高さを計測するようにブルドーザ1を走行させるモードである。測量モードは、例えば、施工エリアAの中で地形高さを計測していない領域がある場合などに使用される。測量モード用制御手段45は、施工エリアAに設定される全ての出来形確認点Pにおける地形高さを計測するようにブルドーザ1を走行させる。測量モードにおける走行ルートは任意であってよく、走行のし易さや効率性などを考えて走行ルートは決定される。   The survey mode control means 45 controls the bulldozer 1 in the survey mode. The surveying mode is a mode in which the bulldozer 1 is driven so as to measure the topographic height of the entire construction area A without performing earth and sand filling. The survey mode is used, for example, when there is a region in the construction area A where the terrain height is not measured. The survey mode control means 45 causes the bulldozer 1 to travel so as to measure the terrain height at all the finished shape confirmation points P set in the construction area A. The travel route in the surveying mode may be arbitrary, and the travel route is determined in consideration of ease of travel and efficiency.

測量モードにおけるブルドーザ1の走行ルートEの一例を図4に示す。走行ルートEは、平行な直線区間E1(ここではx軸方向に平行)と、方向転換のためのカーブ区間E2とからなる。カーブ区間E2の半径は、例えば、隣接する直線区間E1をブルドーザ1が走行した場合に、測域センサS3の検出領域K3の一部が重なる程度であるのがよい。その結果、ブルドーザ1をスタート地点STからゴール地点ENまで走行させることで、施工エリアAの全領域(すべての出来形確認点P)の地形高さを計測する。この際、ブレード30が地面に接触しないように、ブレード30を持ち上げた状態で走行させるとよい。   An example of the travel route E of the bulldozer 1 in the survey mode is shown in FIG. The travel route E includes a parallel straight section E1 (here, parallel to the x-axis direction) and a curve section E2 for direction change. The radius of the curve section E2 may be, for example, such that when the bulldozer 1 travels in the adjacent straight section E1, a part of the detection region K3 of the range sensor S3 overlaps. As a result, the bulldozer 1 is caused to travel from the start point ST to the goal point EN, thereby measuring the terrain height of the entire construction area A (all the finished form confirmation points P). At this time, it is preferable to run the blade 30 in a lifted state so that the blade 30 does not contact the ground.

なお、測量モードでは、地形高さを計測していない領域を走行することになるので、測量モード用制御手段45は、検出した前方の地形高さから傾斜角度を算出し、走行可能か否かを判定するようにしてもよい。走行不能な場合には、迂回するなどして走行を続行してもよいし、管理者に走行不能であることを通知してもよい。   In the survey mode, the vehicle travels in an area where the terrain height is not measured. Therefore, the survey mode control means 45 calculates an inclination angle from the detected terrain height in front and determines whether or not the vehicle can travel. May be determined. When the vehicle cannot travel, the vehicle may continue traveling by detouring or the administrator may be notified that the vehicle cannot travel.

押土モード用制御手段46は、押土モードにおけるブルドーザ1の制御を行う。押土モードは、切盛りや整地を行うようにブルドーザ1を走行させるモードである。押土モードは、例えば、施工エリアAの全領域の地形高さを計測し終わっている場合に使用される。施工エリアAの全領域における地形高さの計測は、前記した測量モードで行われてもよいし、作業員による測量の結果(例えば、ドローンを使用)が施工管理者によって登録されたものであってもよい。   The presser mode control means 46 controls the bulldozer 1 in the press mode. The earthing mode is a mode in which the bulldozer 1 is driven so as to cut and level the ground. The earthing mode is used, for example, when the topographic height of the entire construction area A has been measured. The measurement of the topographic height in the entire area of the construction area A may be performed in the survey mode described above, or the survey result by the worker (for example, using a drone) is registered by the construction manager. May be.

押土モード用制御手段46は、各々の出来形確認点Pにおいて地形高さが設計高さになっているか否かを判定する。なお、現地盤の地形高さと設計高さとの間に所定量の開きがある場合には、複数回に分けて切盛りや整地作業を行うことも想定される。その場合、押土モード用制御手段46は、各々の出来形確認点Pにおいて地形高さが各作業における目標高さになっているか否かを判定する。そのため、目標高さは、設計高さを含む概念である。なお、地形高さが設計高さ(目標高さ)になっている場合とは、設計高さ(目標高さ)の誤差範囲に地形高さが含まれている場合であってよく、例えば、「設計高さ(目標高さ)±所定値」に含まれている場合である。   The earthing mode control means 46 determines whether or not the terrain height is the design height at each of the completed shape confirmation points P. In addition, when there is a predetermined amount of gap between the topographical height of the local board and the design height, it is also assumed that the cut and leveling work is performed in multiple times. In that case, the control mode 46 for the earthing mode determines whether or not the terrain height is the target height in each work at each of the completed shape confirmation points P. Therefore, the target height is a concept including the design height. The case where the terrain height is the design height (target height) may be a case where the terrain height is included in the error range of the design height (target height). For example, This is a case where it is included in “design height (target height) ± predetermined value”.

押土モード用制御手段46は、地形高さが設計高さ(目標高さ)よりも高い場合に、その場所をブルドーザ1に切土させる。また、押土モード用制御手段46は、地形高さが設計高さ(目標高さ)よりも低い場合に、その場所をブルドーザ1に盛土させる。ブルドーザ1による切土および盛土の方法は特に限定されるものではなく、種々の条件に基づいて最適な方法を選択するのがよい。切土および盛土の方法には、ブルドーザ1の進入場所、進入速度および進入方向、ならびにブレード30の位置制御などが含まれる。   When the terrain height is higher than the design height (target height), the press mode control means 46 cuts the place into the bulldozer 1. Further, when the landform height is lower than the design height (target height), the earth press mode control means 46 fills the bulldozer 1 with the place. The method of cutting and filling by the bulldozer 1 is not particularly limited, and it is preferable to select an optimum method based on various conditions. The cutting and embankment methods include the entry location of the bulldozer 1, the entry speed and the entry direction, and the position control of the blade 30.

また、押土モード用制御手段46は、各々の出来形確認点Pにおける地形高さと設計高さ(目標高さ)との関係に基づいて切盛りする場所を決定した後で、切盛りを行う順番(つまり、切盛りを行う走行ルート)を算出する。押土モードにおける走行ルートは、効率的なものであるのがよい。   Further, the control unit 46 for the earthing mode performs the filling after determining the place to cut based on the relationship between the topographic height and the design height (target height) at each finished shape confirmation point P. The order (that is, the travel route for performing the truncation) is calculated. The travel route in the earthing mode should be efficient.

押土モードにおけるブルドーザ1の走行ルートFの一例を図5に示す。図5に示す施工エリアAには、山部A11,A12および穴部A21が存在する。山部A11,A12は、設計高さよりも高く、穴部A21は、設計高さよりも低いこととする。そのため、押土モード用制御手段46は、山部A11,A12をブルドーザ1に切土させる場所として決定し、穴部A21をブルドーザ1に盛土させる場所として決定する。山部A11は、ブルドーザ1の現在位置に対して近い場所にあり、山部A12は、ブルドーザ1の現在位置に対して遠い場所にある。   An example of the travel route F of the bulldozer 1 in the earthing mode is shown in FIG. In the construction area A shown in FIG. 5, there are mountain parts A11, A12 and a hole part A21. The peaks A11 and A12 are higher than the design height, and the hole A21 is lower than the design height. Therefore, the press mode control means 46 determines the hills A11 and A12 as places where the bulldozer 1 is cut and determines the holes A21 as places where the bulldozer 1 is filled. The mountain portion A11 is located near the current position of the bulldozer 1, and the mountain portion A12 is located far from the current position of the bulldozer 1.

この場合、押土モード用制御手段46は、ブルドーザ1の現在位置から近い山部A11の土砂を穴部A21に運ぶ走行ルートF1,F2を選択する。山部A12に土砂を取りに行くと、迂回しなければならず、走行距離が長いためである。その結果、ブルドーザ1は、走行ルートF1,F2に従って、山部A11の土砂を穴部A21に運ぶ。この際、押土モード用制御手段46は、地形高さに基づいてブレード30の位置制御を行い、適切な量の土砂を穴部A21に運ぶようにする。例えば、押土を行っている最中(ブレード30に土砂を抱えているとき)は、ブレード30の下端位置を地面(現地盤の地形高さ)に合わせてリアルタイムに上下動させる。そして、穴部A21に近づいたらブレード30を上げて、徐々に土砂を穴部A21に降ろすようにする。なお、一度の運搬で穴部A21の地形高さが設計高さ(目標高さ)にならなかった場合、例えば、ブレード30を持ち上げた状態でブルドーザ1を後進させて山部A11まで移動させ、山部A11の土砂を穴部A21に再び運んでもよい。   In this case, the pressing mode control means 46 selects traveling routes F1 and F2 that carry the earth and sand of the mountain portion A11 close to the current position of the bulldozer 1 to the hole portion A21. This is because if you go to the mountain part A12 to get earth and sand, you have to make a detour and the traveling distance is long. As a result, the bulldozer 1 carries the earth and sand of the mountain portion A11 to the hole portion A21 according to the traveling routes F1 and F2. At this time, the soil pressure mode control means 46 controls the position of the blade 30 based on the height of the terrain so as to carry an appropriate amount of earth and sand to the hole A21. For example, during the earthing (when holding the earth and sand in the blade 30), the lower end position of the blade 30 is moved up and down in real time according to the ground (the topographic height of the local board). Then, when approaching the hole A21, the blade 30 is raised, and the earth and sand are gradually lowered into the hole A21. In addition, when the topographic height of the hole A21 does not reach the design height (target height) by one transport, for example, the bulldozer 1 is moved backward to the mountain portion A11 while the blade 30 is lifted, You may carry the earth and sand of mountain part A11 to hole A21 again.

押土モード用制御手段46は、押土モードにおける切盛り後の地形高さを測域センサS3,S4で検出し、検出結果に基づいて現地盤の地形高さを最新のものに更新する。ブルドーザ1の後部に設置される測域センサS4は、主に、前進走行時における切盛り後の地形高さを検出する。また、ブルドーザ1の前部に設置される測域センサS3は、主に、後進走行時における切盛り後の地形高さを検出する。例えば、山部A11の土砂を穴部A21に運んだことにより、山部A11の地形高さが設計高さ(目標高さ)になった場合に、押土モード用制御手段46は、山部A12の土砂を穴部A21に運ぶ走行ルートF3を選択する。そして、全ての出来形確認点Pにおいて地形高さが設計高さ(目標高さ)になった場合に、押土モードでの作業が終了する。   The earthing mode control means 46 detects the terrain height after the cut in the earthing mode by the range sensors S3 and S4, and updates the terrain height of the local board to the latest one based on the detection result. A range sensor S4 installed at the rear of the bulldozer 1 mainly detects the height of the terrain after the squatting during forward traveling. In addition, the range sensor S3 installed at the front of the bulldozer 1 mainly detects the height of the topography after the cut-up during reverse travel. For example, when the topography height of the mountain portion A11 becomes the design height (target height) by carrying the earth and sand of the mountain portion A11 to the hole portion A21, The traveling route F3 for carrying the earth and sand of A12 to the hole A21 is selected. Then, when the topography height becomes the design height (target height) at all the finished shape confirmation points P, the work in the earthing mode is finished.

以上のように、本発明に係る無人化施工システムMおよびブルドーザ1においては、ブルドーザ1が走行したことによる地形変化をリアルタイムに検出することができる。そのため、時々刻々と変化する現地盤の切土または盛土を行う場所を特定することが可能であり、効率的な走行ルートを選択して作業を行うことができる。   As described above, in the unmanned construction system M and the bulldozer 1 according to the present invention, it is possible to detect in real time a terrain change caused by the bulldozer 1 traveling. For this reason, it is possible to specify a place for cutting or embankment of the local board that changes from moment to moment, and it is possible to perform work by selecting an efficient travel route.

[変形例]
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。実施形態の変形例を以下に例示する。
[Modification]
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, It can implement in the range which does not change the meaning of a claim. The modification of embodiment is illustrated below.

本実施形態では、図2Aに示すように、測域センサS1,S2を用いてブレード30の位置の検出を行っていたが、ブレード30の位置の検出方法はこれに限定されるものではない。例えば、ブレード30に測位用アンテナを設置し、測位用衛星3から受信した信号を用いてブレード30の位置を算出してもよい。また、ブレード30が映る位置にカメラを設置し、カメラが撮影した映像を画像解析することでブレード30の位置を算出してもよい。つまり、ブレード位置検出手段は、測位用アンテナやカメラなどであってもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, the position of the blade 30 is detected using the range sensors S1 and S2, but the method of detecting the position of the blade 30 is not limited to this. For example, a positioning antenna may be installed on the blade 30 and the position of the blade 30 may be calculated using a signal received from the positioning satellite 3. Alternatively, the position of the blade 30 may be calculated by installing a camera at a position where the blade 30 is reflected and analyzing the image captured by the camera. That is, the blade position detecting means may be a positioning antenna or a camera.

また、本実施形態では、図2Aに示すように、車体10の前端上部に測域センサS3が設置され、車体10の後端上部に測域センサS4が設置されていた。そして、測域センサS3によってブルドーザ1の前方の地形高さを検出し、測域センサS4によってブルドーザ1の後方の地形高さを検出していた。しかしながら、地形高さの検出方法はこれに限定されるものではない。例えば、走査角度が360°の測域センサ(図示せず)を車体10の上部に設置し、ブルドーザ1の周囲の地形高さを検出してもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2A, the range sensor S3 is installed at the upper front end of the vehicle body 10, and the range sensor S4 is installed at the upper rear end of the vehicle body 10. Then, the topographic height in front of the bulldozer 1 is detected by the range sensor S3, and the topographic height in the back of the bulldozer 1 is detected by the range sensor S4. However, the terrain height detection method is not limited to this. For example, a range sensor (not shown) having a scanning angle of 360 ° may be installed on the upper portion of the vehicle body 10 to detect the height of the terrain around the bulldozer 1.

また、本実施形態では、測域センサS3,S4は、地形高さを検出するとともに、進行方向における障害物の検出に使用されていた。しかしながら、測域センサS3,S4とは別に障害物を検出するセンサをブルドーザ1に設置してもよい。本実施形態では、障害物を検出した後で回避できるように、例えば、ブルドーザ1の前方および後方の所定距離L3,L4として「5〜10m」程度を想定していたが、測域センサS3,S4で障害物の検出を行わない場合、より近い距離の地形高さを検出してもよい。   In the present embodiment, the range sensors S3 and S4 are used for detecting the topography height and detecting obstacles in the traveling direction. However, a sensor for detecting an obstacle may be installed in the bulldozer 1 separately from the range sensors S3 and S4. In the present embodiment, for example, about 5 to 10 m is assumed as the predetermined distances L3 and L4 in front of and behind the bulldozer 1 so that it can be avoided after the obstacle is detected. When the obstacle is not detected in S4, the terrain height at a closer distance may be detected.

また、本実施形態では、測域センサS3,S4を図示しないジンバル機構(水平保持装置)に搭載することで、ブルドーザ1が水平面に対して傾斜した場合であっても、ブルドーザ1が水平面にある状態を維持していた。しかしながら、測域センサS3,S4をジンバル機構に搭載せずにブルドーザ1に設置し、ブルドーザ1の傾きに基づいて測域センサS3,S4によって検出される地形高さを補正してもよい。   In the present embodiment, the bulldozer 1 is in the horizontal plane even when the bulldozer 1 is inclined with respect to the horizontal plane by mounting the range sensors S3 and S4 on a gimbal mechanism (horizontal holding device) (not shown). The state was maintained. However, the range sensors S3 and S4 may be installed in the bulldozer 1 without being mounted on the gimbal mechanism, and the terrain height detected by the range sensors S3 and S4 may be corrected based on the inclination of the bulldozer 1.

また、本実施形態では、図1に示すように、基準線Ax,Ayによってxy平面上に仮想的なメッシュ形状が施工エリアAに形成されており、このメッシュ形状は、平面視で矩形状を呈していた。しかしながら、メッシュ形状の構成はこれに限定されず、平面視で平行四辺形や三角形などであってもよい。つまり、出来形確認点Pの配置は、本実施形態で示すものに限定されず、任意であってよい。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a virtual mesh shape is formed in the construction area A on the xy plane by the reference lines Ax and Ay, and this mesh shape has a rectangular shape in plan view. It was presenting. However, the configuration of the mesh shape is not limited to this, and may be a parallelogram or a triangle in plan view. That is, the arrangement of the completed shape confirmation points P is not limited to that shown in the present embodiment, and may be arbitrary.

また、本実施形態では、ブルドーザ1を「測量モード」および「押土モード」の二つのモードで制御していた。そして、測量モードによって施工エリアAの全領域の地形高さを計測した後で、ブルドーザ1を押土モードで走行させていた。しかしながら、施工エリアAの地形高さの計測が終わっていない状態で、ブルドーザ1を押土モードで走行させてもよい。その場合、例えば、最初は狭いエリアでブルドーザ1を走行させ、この狭いエリアを走行する中で地形高さを計測したエリアを走行可能なエリアとして徐々に広げるようにする。   In the present embodiment, the bulldozer 1 is controlled in two modes of “surveying mode” and “pressing mode”. And after measuring the topographic height of the whole area of the construction area A by surveying mode, the bulldozer 1 was made to drive by the earthing mode. However, the bulldozer 1 may be run in the earthing mode in a state where the measurement of the topographic height of the construction area A is not finished. In this case, for example, the bulldozer 1 is initially run in a narrow area, and the area where the terrain height is measured is gradually expanded as a travelable area while traveling in this narrow area.

1 ブルドーザ
2 管理用パソコン
3 測位用衛星
10 車体
11 通信アンテナ
12 測位装置(位置算出手段)
13 慣性計測装置(姿勢算出手段)
20 走行装置
30 ブレード
40 制御装置
41 位置姿勢取得手段
42 ブレード位置算出手段
43 地形高さ算出手段
44 自律走行制御手段
45 測量モード用制御手段
46 押土モード用制御手段
47 通信制御手段
S1,S2 測域センサ(ブレード位置検出手段)
S3,S4 測域センサ(地形高さ検出手段)
M 無人化施工システム
A 施工エリア
P 出来形確認点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bulldozer 2 Management personal computer 3 Satellite for positioning 10 Car body 11 Communication antenna 12 Positioning device (position calculation means)
13 Inertial measurement device (attitude calculation means)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Traveling apparatus 30 Blade 40 Control apparatus 41 Position and orientation acquisition means 42 Blade position calculation means 43 Terrain height calculation means 44 Autonomous traveling control means 45 Surveying mode control means 46 Pressing mode control means 47 Communication control means S1, S2 Area sensor (blade position detection means)
S3, S4 Range sensor (terrain height detection means)
M Unmanned construction system A Construction area P Finished point confirmation

Claims (5)

前方および後方の地形高さを計測することが可能な地形高さ検出手段を有するブルドーザと、
前記ブルドーザの位置を取得する位置取得手段と、
取得した前記ブルドーザの位置に基づいて、予め設定したエリア内において前記ブルドーザを自律走行させる自律走行制御手段と、を備え、
前記自律走行制御手段は、
前記ブルドーザが前記エリア内を走行している最中に前記地形高さ検出手段によって計測した地形高さに基づいて、切土または盛土を行う場所を決定して前記ブルドーザを走行させる押土モード用制御手段、を有する、
ことを特徴とする無人化施工システム。
A bulldozer having terrain height detection means capable of measuring front and rear terrain heights;
Position acquisition means for acquiring the position of the bulldozer;
Based on the acquired position of the bulldozer, autonomous running control means for autonomously running the bulldozer in a preset area, and
The autonomous traveling control means includes
For the earthing mode in which the bulldozer is driven by deciding where to cut or fill based on the terrain height measured by the terrain height detection means while the bulldozer is traveling in the area. Control means,
An unmanned construction system characterized by this.
前記エリアには複数の出来形確認点が設定されており、
前記押土モード用制御手段は、
各々の前記出来形確認点において前記地形高さが目標高さになっているか否かを判定し、前記地形高さが前記目標高さより高い場合は前記ブルドーザに切土させ、前記地形高さが前記目標高さより低い場合は前記ブルドーザに盛土させる、
ことを特徴とする請求項1に記載の無人化施工システム。
In the area, a plurality of completed confirmation points are set.
The control unit for the earthing mode is
It is determined whether or not the terrain height is a target height at each of the completed shape confirmation points. If the terrain height is higher than the target height, the bulldozer is cut, and the terrain height is If it is lower than the target height, the bulldozer is filled with earth,
The unmanned construction system according to claim 1.
前記ブルドーザは、ブレードの位置を計測するブレード位置検出手段をさらに備え、
前記押土モード用制御手段は、前記ブレード位置検出手段によって計測したブレードの位置に基づいて、前記ブレードの制御を行う、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の無人化施工システム。
The bulldozer further comprises blade position detecting means for measuring the position of the blade,
The earthing mode control means controls the blade based on the blade position measured by the blade position detecting means.
The unmanned construction system according to claim 1 or 2, wherein the system is an unmanned construction system.
前記自律走行制御手段は、
現地盤の地形高さを計測するために前記ブルドーザを走行させる測量モード制御手段、を有する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3の何れか一項に記載の無人化施工システム。
The autonomous traveling control means includes
Surveying mode control means for running the bulldozer to measure the terrain height of the local board,
The unmanned construction system according to any one of claims 1 to 3, wherein the system is an unmanned construction system.
予め設定したエリア内を自律走行する無人化施工用のブルドーザであって、
前方および後方の地形高さを計測することが可能な地形高さ検出手段と、
前記ブルドーザの位置を取得する位置取得手段と、
取得した前記ブルドーザの位置を用いて前記エリア内を自律走行させる自律走行制御手段と、を備え、
前記自律走行制御手段は、
前記ブルドーザが前記エリア内を走行している最中に前記地形高さ検出手段によって計測した地形高さに基づいて、切土または盛土を行う場所を決定して走行させる押土モード用制御手段、を有する、
ことを特徴とするブルドーザ。
It is a bulldozer for unmanned construction that autonomously runs in a preset area,
Terrain height detection means capable of measuring front and back terrain height;
Position acquisition means for acquiring the position of the bulldozer;
Autonomous running control means for autonomously running in the area using the acquired position of the bulldozer,
The autonomous traveling control means includes
Pressing mode control means for determining a place to cut or fill based on the terrain height measured by the terrain height detecting means while the bulldozer is traveling in the area; Having
A bulldozer characterized by that.
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