JP2023015628A - Autonomous operation system of construction machine - Google Patents

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正剛 岩下
Masatake Iwashita
卓生 西本
Takuo Nishimoto
瞭登 集貝
Ryoto Tamegai
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Abstract

To provide an autonomous operation system of a construction machine, a system for autonomously controlling the operation of a construction machine, which can estimate a self position of the construction machine with high accuracy.SOLUTION: An autonomous operation system comprises: a map memory unit 51 for memorizing an overall map that shows a movable range of a construction machine; a 3D-LiDAR25 for acquiring point cloud information of the periphery of the construction machine; a mapping unit 52 for creating an environment map of the periphery of the construction machine based on the point cloud information; and a self position estimation unit 53 for estimating the self position of the construction machine in the overall map based on the overall map and the environment map.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、建設機械の自律運転システムに関する。 The present invention relates to an autonomous operation system for construction machinery.

例えば特許文献1には、建設機械を自動(自律)で運転させる自律運転技術として、全地球測位システム(GPS)などの衛星測位システム(GNSS)を用いて自己位置を推定するとともにその推定した自己位置に基づいて建設機械を自律運転させる技術が開示されている。 For example, in Patent Document 1, as an autonomous operation technology for automatically (autonomously) operating construction machinery, a global positioning system (GPS) or other satellite positioning system (GNSS) is used to estimate the self-position and the estimated self-position. A technique for autonomously operating a construction machine based on its position has been disclosed.

特開2008-8183号公報Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2008-8183

一方、建設現場においては、遮蔽物の多い場所や屋内、トンネル内など、建設機械の走行経路にGNSS(GPSなど)の受信環境が悪い場所が少なくないため、建設機械を自律運転させるうえで自己位置を正しく認識することが困難な場合がある。 On the other hand, at construction sites, there are many locations with poor reception conditions for GNSS (GPS, etc.) along the travel routes of construction machinery, such as places with many obstructions, indoors, and in tunnels. It may be difficult to recognize the position correctly.

上記課題を解決する建設機械の自律運転システムは、建設機械を自律運転制御するシステムであって、前記建設機械の移動可能範囲を示す全体マップを記憶するマップ記憶部と、前記建設機械周辺の点群情報を取得する点群情報取得部と、前記点群情報に基づいて前記建設機械周辺の環境マップを作成するマッピング部と、前記全体マップと前記環境マップとに基づいて、前記全体マップにおける前記建設機械の自己位置を推定する自己位置推定部と、を備える。 An autonomous operation system for a construction machine that solves the above problems is a system for autonomous operation control of a construction machine, comprising: a map storage unit for storing an overall map showing a movable range of the construction machine; a point group information acquisition unit that acquires group information; a mapping unit that creates an environment map around the construction machine based on the point group information; a self-position estimation unit that estimates the self-position of the construction machine.

本発明によれば、GPSなどのGNSSの受信環境が悪い場所であっても、建設機械の自己位置を高い精度で推定でき、好適に建設機械を自律運転させることが可能になる。 According to the present invention, the self-position of a construction machine can be estimated with high accuracy even in a place where the reception environment of GNSS such as GPS is poor, and the construction machine can be preferably operated autonomously.

建設機械の自律運転システムの一実施形態の概略構成を示す図。1 is a diagram showing a schematic configuration of an embodiment of an autonomous operation system for construction machinery; FIG. 建設機械の概略構成を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically showing the schematic configuration of a construction machine; 指示システムの概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an instruction system; FIG. 建設機械の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a construction machine; FIG. (a)障害物が存在しない場合の走行経路を模式的に示す図、(b)障害物が存在する場合に生成される迂回路の一例を模式的に示す図、(c)障害物が存在する場合に生成される迂回路の他の例を模式的に示す図。(a) A diagram schematically showing a travel route when no obstacle exists, (b) A diagram schematically showing an example of a detour route generated when an obstacle exists, (c) An obstacle exists The figure which shows typically the other example of the detour route produced|generated when doing. 準備処理を示すフローチャート。4 is a flowchart showing preparation processing; 自律運転処理を示すフローチャート。4 is a flowchart showing autonomous driving processing;

図1~図7を参照して、自律運転システム(建設機械の自律運転システム)の一実施形態について説明する。
図1に示すように、本実施形態の建設機械の自律運転システム10は、建設現場11において、例えばA地点からB地点に向かって自動的(自律的)に建設機械12を走行させる自律運転制御を実現するシステムである。自律運転システム10は、相互に無線通信可能な指示システム13と自律運転装置14とを備える。指示システム13は、例えば建設機械12の目的位置や建設機械12の姿勢など、オペレータの操作や音声などに基づく各種の信号を自律運転装置14に送信する。自律運転装置14は、建設機械12に搭載されており、指示システム13からの指示を受けて建設機械12を駆動制御する。
An embodiment of an autonomous operation system (autonomous operation system for construction machinery) will be described with reference to FIGS. 1 to 7. FIG.
As shown in FIG. 1, an autonomous operation system 10 for a construction machine according to the present embodiment provides autonomous operation control for automatically (autonomously) traveling a construction machine 12 from point A to point B at a construction site 11, for example. It is a system that realizes The autonomous driving system 10 includes an instruction system 13 and an autonomous driving device 14 that are wirelessly communicable with each other. The instruction system 13 transmits various signals, such as the target position of the construction machine 12 and the attitude of the construction machine 12, to the autonomous operation device 14 based on the operator's operation and voice. The autonomous operation device 14 is mounted on the construction machine 12 and receives instructions from the instruction system 13 to drive and control the construction machine 12 .

指示システム13や自律運転装置14は、各種の情報処理装置によって構成されている。情報処理装置は、各種情報を取得し、その取得した情報、および、メモリーに記憶したプログラムや各種のデータに基づいて各種の処理を実行する。情報処理装置は、ASIC等の1つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラム(ソフトウェア)に従って動作する1つ以上のプロセッサ、或いは、それらの組み合わせ、を含む回路として構成し得る。プロセッサは、CPU並びに、RAM及びROM等のメモリーを含み、メモリーは、処理をCPUに実行させるように構成されたプログラムコードまたは指令を格納している。メモリーすなわちコンピューター可読媒体は、汎用または専用のコンピューターでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。 The instruction system 13 and the autonomous driving device 14 are composed of various information processing devices. The information processing apparatus acquires various kinds of information and executes various processes based on the acquired information, programs and various data stored in a memory. The information processing device can be configured as a circuit including one or more dedicated hardware circuits such as ASIC, one or more processors that operate according to a computer program (software), or a combination thereof. A processor includes a CPU and memory, such as RAM and ROM, which stores program code or instructions configured to cause the CPU to perform processes. Memory or computer-readable media includes any available media that can be accessed by a general purpose or special purpose computer.

(建設機械について)
図2に示すように、建設機械12の一例は、キャリアダンプである。
キャリアダンプは、クローラ式の走行装置21、走行装置21に対して旋回可能な本体部22、本体部22に対して傾斜可能な荷台23を備えている。
(Concerning construction machinery)
As shown in FIG. 2, one example of construction machine 12 is a carrier dump.
The carrier dump includes a crawler-type travel device 21 , a body portion 22 that can turn with respect to the travel device 21 , and a loading platform 23 that can tilt with respect to the body portion 22 .

建設機械12には、建設機械12の周辺環境を検出するセンサや建設機械12の動作状況を検出するセンサなど、建設機械12の運転状況に関する情報を検出・取得するための各種センサが搭載されている。各種センサの検出結果は、自律運転装置14に入力される。 The construction machine 12 is equipped with various sensors for detecting and acquiring information about the operating status of the construction machine 12, such as a sensor for detecting the surrounding environment of the construction machine 12 and a sensor for detecting the operation status of the construction machine 12. there is Detection results of various sensors are input to the autonomous driving device 14 .

建設機械12の周辺環境を検出するセンサとして、建設機械12には、3D-LiDAR(Light Detection and Ranging)25、2D-LiDAR26、カメラ27A、カメラ27Bなどが搭載されている。 As sensors for detecting the surrounding environment of the construction machine 12, the construction machine 12 is equipped with a 3D-LiDAR (Light Detection and Ranging) 25, a 2D-LiDAR 26, a camera 27A, a camera 27B, and the like.

3D-LiDAR25は、建設機械12の周辺を計測範囲として、照射位置から計測範囲に存在する物体表面までの距離を計測するためのセンサである。3D-LiDAR25の計測結果に基づいて、自律運転装置14は、建設機械12を中心とした建設機械12周辺の点群情報を取得する。 The 3D-LiDAR 25 is a sensor for measuring the distance from the irradiation position to the surface of an object existing in the measurement range, with the circumference of the construction machine 12 as the measurement range. Based on the measurement results of the 3D-LiDAR 25, the autonomous operation device 14 acquires point group information around the construction machine 12 centering on the construction machine 12.

2D-LiDAR26は、建設機械12の前方及び側方などの建設機械12の周辺を計測範囲として、その計測範囲に存在する物体表面までの距離を計測する。2D-LiDAR26の計測結果に基づいて、自律運転装置14は、建設機械12の前方、すなわち進行方向における点群情報を取得する。自律運転装置14は、これらの点群情報に基づいて障害物を検出する。 The 2D-LiDAR 26 measures the distance to the surface of an object existing in the measurement range, with the periphery of the construction machine 12 such as the front and sides of the construction machine 12 set as the measurement range. Based on the measurement results of the 2D-LiDAR 26, the autonomous operation device 14 acquires point cloud information in front of the construction machine 12, that is, in the traveling direction. The autonomous driving device 14 detects obstacles based on these point group information.

カメラ27Aは、建設機械12の前方を撮像する。カメラ27Aは、進行方向における障害物を検知するセンサとして機能させることも可能である。また、建設機械12は、進行方向における障害物を検知するセンサとして、前方を検出範囲とする超音波距離計などを搭載していてもよい。カメラ27Bは、例えば建設機械12に搭乗した作業員の視点から建設機械12の前方を撮像する。 The camera 27A images the front of the construction machine 12 . The camera 27A can also function as a sensor that detects obstacles in the traveling direction. Further, the construction machine 12 may be equipped with an ultrasonic rangefinder or the like having a detection range in front as a sensor for detecting obstacles in the traveling direction. The camera 27B captures an image of the front of the construction machine 12, for example, from the viewpoint of a worker on the construction machine 12. As shown in FIG.

建設機械12の動作状況を検出するセンサとして、建設機械12には、ロータリエンコーダ28、リニアエンコーダ29、傾斜センサ30などが搭載されている。ロータリエンコーダ28は、走行装置21を構成する左右両側の履帯の回転数を各別に検出する。リニアエンコーダ29は、走行装置21に対する本体部22の旋回角度を検出する。傾斜センサ30は、旋回部22の傾斜角を検出するセンサや荷台23の傾斜角を検出するセンサなどを含んでいる。そのほか、建設機械12には、建設機械12の加速度(角速度)を計測するジャイロセンサ31なども搭載されている。自律運転装置14は、これらの各種センサの計測結果に基づく建設機械12の運転状況をステータス情報として指示システム13に送信する。 The construction machine 12 is equipped with a rotary encoder 28, a linear encoder 29, an inclination sensor 30, and the like as sensors for detecting the operation status of the construction machine 12. FIG. The rotary encoder 28 separately detects the number of rotations of the left and right crawler belts that constitute the traveling device 21 . The linear encoder 29 detects the turning angle of the body portion 22 with respect to the travel device 21 . The tilt sensor 30 includes a sensor that detects the tilt angle of the turning section 22, a sensor that detects the tilt angle of the loading platform 23, and the like. In addition, the construction machine 12 is also equipped with a gyro sensor 31 that measures the acceleration (angular velocity) of the construction machine 12 . The autonomous operation device 14 transmits the operation status of the construction machine 12 based on the measurement results of these various sensors to the instruction system 13 as status information.

(指示システムについて)
図3に示すように、指示システム13は、タブレット35、音声指示装置36、および、遠隔操作装置37を備えている。タブレット35、音声指示装置36、および、遠隔操作装置37の各々は、自律運転装置14と通信可能に構成されている。
(About instruction system)
As shown in FIG. 3, the pointing system 13 includes a tablet 35, a voice pointing device 36, and a remote control device 37. As shown in FIG. Each of the tablet 35 , the voice instruction device 36 , and the remote control device 37 is configured to be able to communicate with the autonomous driving device 14 .

タブレット35は、入力部42、および、表示部43を有する。
入力部42は、例えばタッチパネル等を備え、オペレータによって操作可能に構成されている。本実施形態において、入力部42は、建設機械12の目的位置や中継位置、建設機械12の走行速度や姿勢、積み荷の種類や積載量などを入力可能に構成されている。中継位置は、例えば、その中継位置の周辺領域において危険度が高い場合であっても建設機械12が通ることで建設機械12の安全な走行が確実に担保される位置である。タブレット35は、入力部42を通じて入力された内容を示す入力信号を建設機械12に送信する。
The tablet 35 has an input section 42 and a display section 43 .
The input unit 42 includes, for example, a touch panel and the like, and is configured to be operable by an operator. In this embodiment, the input unit 42 is configured to be capable of inputting the target position and relay position of the construction machine 12, the traveling speed and posture of the construction machine 12, the type and amount of cargo, and the like. The relay position is, for example, a position through which the construction machine 12 can reliably travel safely even if the area around the relay position has a high degree of danger. The tablet 35 transmits to the construction machine 12 an input signal indicating the content input through the input unit 42 .

表示部43は、例えば、各種情報を表示可能なタッチパネルディスプレイである。表示部43は、建設現場11のマップが表示可能に構成されている。このマップは、建設現場11の地形や既設物を含んだ全体マップ情報に基づくものである。全体マップ情報は、例えば3D-LiDARを用いて建設現場11全体の計測を行うことにより得られる建設現場11全体の点群情報で構成される。全体マップ情報は、例えば、後述する自律運転装置14のマップ記憶部51に記憶されている。タブレット35は、自律運転装置14との通信を通じて、その全体マップ情報に基づくマップを表示部43に表示する。オペレータは、建設現場11のマップが表示された表示部43の画面上をタップすることにより、建設機械12の目的位置や中継位置を指示する。 The display unit 43 is, for example, a touch panel display capable of displaying various information. The display unit 43 is configured to display a map of the construction site 11 . This map is based on overall map information including the topography of the construction site 11 and existing structures. The overall map information is composed of point group information of the entire construction site 11 obtained by measuring the entire construction site 11 using 3D-LiDAR, for example. The overall map information is stored, for example, in a map storage unit 51 of the autonomous driving device 14, which will be described later. The tablet 35 displays a map based on the overall map information on the display unit 43 through communication with the autonomous driving device 14 . By tapping the screen of the display unit 43 on which the map of the construction site 11 is displayed, the operator designates the target position and intermediate position of the construction machine 12 .

また、表示部43は、自律運転装置14が指示システム13に送信したステータス情報を選択的に表示可能に構成されている。ステータス情報は、後述する環境マップ、全体マップにおける建設機械12の自己位置、建設機械12の走行経路、建設機械12の加速度や速度、建設機械12の姿勢、カメラ27(27A,27B)の撮像画像、走行経路における障害物の有無など、建設機械12の運転状況に関する情報である。オペレータは、表示部43に表示されるステータス情報により、建設機械12の運転状況を把握する。 Further, the display unit 43 is configured to selectively display the status information transmitted from the autonomous driving device 14 to the instruction system 13 . The status information includes an environment map to be described later, the self-position of the construction machine 12 on the overall map, the travel route of the construction machine 12, the acceleration and speed of the construction machine 12, the posture of the construction machine 12, and the captured images of the cameras 27 (27A, 27B). , the presence or absence of obstacles on the travel route, and other information relating to the operation status of the construction machine 12 . The operator grasps the operation status of the construction machine 12 from the status information displayed on the display section 43 .

音声指示装置36は、例えばオペレータが携帯可能に構成されている。音声指示装置36は、オペレータが発した音声による建設機械12への指示を受け付ける。音声指示装置36は、オンとオフを切り替えるスイッチのほか、オペレータの音声を電気信号に変換するマイクロホンなどを備えている。音声指示装置36は、スイッチがオン状態にあるときにマイクロホンが変換した電気信号を、オペレータの音声を示す音声信号として建設機械12に送信する。なお、音声指示装置36は、タブレット35に内蔵されていてもよい。 The voice instruction device 36 is configured to be portable by an operator, for example. The voice instruction device 36 accepts instructions to the construction machine 12 by voice uttered by the operator. The voice instruction device 36 includes a switch for switching on and off, a microphone for converting the operator's voice into an electric signal, and the like. The voice instruction device 36 transmits the electrical signal converted by the microphone when the switch is in the ON state to the construction machine 12 as an audio signal representing the operator's voice. Note that the voice instruction device 36 may be built in the tablet 35 .

遠隔操作装置37は、オペレータが建設機械12を遠隔操作する装置である。遠隔操作装置37は、例えば、建設現場11とは別の場所に設けられた操作室に設置されている。
遠隔操作装置37は、操作部46と視点表示部47とを備えている。操作部46は、オペレータが操作可能な各種のスイッチや操作レバーなどで構成されている。視点表示部47は、自律運転装置14が送信したステータス情報のうち、カメラ27Bが撮像した撮像画像を表示可能に構成されている。オペレータは、視点表示部47を見ながら操作部46を操作する。遠隔操作装置37は、オペレータによる操作部46の操作内容を示す手動操作信号を自律運転装置14に送信する。
The remote control device 37 is a device that allows an operator to remotely control the construction machine 12 . The remote control device 37 is installed, for example, in an operation room provided at a location different from the construction site 11 .
The remote control device 37 has an operation section 46 and a viewpoint display section 47 . The operation unit 46 is composed of various switches, operation levers, and the like that can be operated by the operator. The viewpoint display unit 47 is configured to be able to display the captured image captured by the camera 27</b>B among the status information transmitted by the autonomous driving device 14 . The operator operates the operation section 46 while looking at the viewpoint display section 47 . The remote control device 37 transmits to the autonomous operation device 14 a manual operation signal indicating the operation content of the operation unit 46 by the operator.

(自律運転装置について)
図4に示すように、本実施形態の自律運転装置14は、マップ記憶部51、マッピング部52、自己位置推定部53、自動経路生成部54、音声制御部55、走行制御部56、旋回制御部57、ダンプ制御部58、および、データ記憶部59を備えている。
(Regarding the autonomous driving device)
As shown in FIG. 4, the autonomous driving device 14 of this embodiment includes a map storage unit 51, a mapping unit 52, a self-position estimation unit 53, an automatic route generation unit 54, a voice control unit 55, a travel control unit 56, a turning control It has a unit 57 , a dump control unit 58 , and a data storage unit 59 .

マップ記憶部51は、全体マップ情報を記憶している。全体マップ情報は、タブレット35に記憶される全体マップ情報と同じく、建設現場11のマップを示す情報である。
マッピング部52は、建設機械12の周辺のマップである環境マップを作成する。具体的に、マッピング部52は、3D-LiDAR25からの点群情報に基づいて、建設機械12を中心とするマップを環境マップとして作成する。環境マップは、建設機械12の周辺の地形や既設物を含むマップである。また、環境マップは、既設物以外の物体、例えば、新たな設置物や周辺で作業する作業員を含むマップである。自律運転装置14は、マッピング部52が作成した環境マップを指示システム13へ送信する。
The map storage unit 51 stores overall map information. The overall map information is information indicating a map of the construction site 11, like the overall map information stored in the tablet 35. FIG.
The mapping unit 52 creates an environment map, which is a map of the surroundings of the construction machine 12 . Specifically, based on the point group information from the 3D-LiDAR 25, the mapping unit 52 creates a map centered on the construction machine 12 as an environment map. The environment map is a map including topography and existing facilities around the construction machine 12 . Also, the environment map is a map that includes objects other than existing objects, such as new installations and workers working around them. The autonomous driving device 14 transmits the environment map created by the mapping unit 52 to the instruction system 13 .

自己位置推定部53は、建設現場11における建設機械12の自己位置を推定する。具体的に、自己位置推定部53は、全体マップと環境マップとの比較を行い、それらの特徴点に基づいて環境マップが全体マップにおけるどの領域に該当するかを特定する。そして、自己位置推定部53は、特定した領域の中心位置を、建設現場11における建設機械12の自己位置として推定する。自律運転装置14は、自己位置推定部53が推定した自己位置を指示システム13へ送信する。 The self-position estimation unit 53 estimates the self-position of the construction machine 12 at the construction site 11 . Specifically, the self-position estimating unit 53 compares the overall map and the environment map, and identifies which area in the overall map the environment map corresponds to based on their feature points. The self-position estimation unit 53 then estimates the center position of the specified area as the self-position of the construction machine 12 at the construction site 11 . The autonomous driving device 14 transmits the self-position estimated by the self-position estimation unit 53 to the instruction system 13 .

自動経路生成部54は、自律運転における建設機械12の経路を自動生成し、その生成した経路を建設機械12の走行経路に設定する。
自動経路生成部54は、タブレット35から目的位置を受信すると、自己位置から目的位置までの基本走行経路を生成し、その生成した基本走行経路を走行経路に設定する。基本走行経路は、自己位置から目的位置まで続くような全体マップ上の位置で構成される。基本走行経路は、全体マップ情報に含まれる建設現場11の地形や既設物の位置に基づいて、建設機械12が走行しやすく、かつ、既設物との離間距離が安全距離(例えば2m)以上に保持される経路である。また、基本走行経路は、中継位置が指示されている場合はその中継位置を経由して目的位置へと続く経路である。なお、安全距離は、タブレット35などを通じて、任意に設定可能に構成されている。
The automatic route generation unit 54 automatically generates a route for the construction machine 12 in autonomous operation, and sets the generated route as a travel route for the construction machine 12 .
Upon receiving the target position from the tablet 35, the automatic route generator 54 generates a basic travel route from the self position to the target position, and sets the created basic travel route as the travel route. The basic travel route is composed of positions on the overall map that continue from the self position to the target position. The basic travel route is based on the topography of the construction site 11 and the positions of existing structures included in the overall map information, and the construction machine 12 can easily travel, and the distance from the existing structures is a safe distance (for example, 2 m) or more. This is the route that is preserved. Also, the basic travel route is a route that leads to the target position via the relay position if the relay position is indicated. The safe distance can be arbitrarily set through the tablet 35 or the like.

自動経路生成部54は、自律運転中、環境マップに基づいて、その環境マップにおける建設機械12の経路を生成する。自動経路生成部54は、環境マップが作成されるたびに、基本走行経路をベースとした経路を生成し、その生成した経路を走行経路に設定する。 During autonomous operation, the automatic route generator 54 generates a route for the construction machine 12 on the environmental map based on the environmental map. The automatic route generator 54 generates a route based on the basic travel route each time an environment map is created, and sets the created route as the travel route.

自動経路生成部54は、自律運転中、上記設定した走行経路と環境マップとに基づいて迂回路を生成し、その生成した迂回路を部分的な走行経路に設定する。
自動経路生成部54は、環境マップに基づいて走行経路における障害物の有無を判断し、障害物が存在する場合に該障害物との衝突を回避する迂回路を生成する。具体的に、自動経路生成部54は、環境マップの作成に用いられた3D-LiDAR25の点群情報に加えて、2D-LiDAR26の点群情報に対してフィルタ処理を施すことにより、それらの点群情報から地面、雨や雪、砂や埃などの浮遊物等、非障害物の特徴点を示す点群情報を取り除く。そして、自動経路生成部54は、非障害物を取り除いた点群情報を用いて障害物の有無を判断する。これにより、例えば建設機械12の正面にある上り坂が障害物と検出されにくくなることから、障害物の誤検出が回避されやすくなる。
During autonomous operation, the automatic route generator 54 generates a detour based on the set travel route and the environment map, and sets the generated detour as a partial travel route.
The automatic route generation unit 54 determines whether there is an obstacle on the travel route based on the environment map, and generates a detour to avoid collision with the obstacle when the obstacle is present. Specifically, the automatic route generation unit 54 filters the point group information of the 2D-LiDAR 26 in addition to the point group information of the 3D-LiDAR 25 used to create the environment map. Point group information indicating feature points of non-obstacles such as the ground, rain, snow, sand, dust, and other floating objects is removed from the group information. Then, the automatic route generation unit 54 determines the presence or absence of obstacles using the point group information from which non-obstacles have been removed. As a result, for example, an uphill in front of the construction machine 12 is less likely to be detected as an obstacle, so erroneous detection of an obstacle can be easily avoided.

自動経路生成部54は、例えば、図5(a)に示すように走行経路61に障害物62が存在する場合、図5(b)に示すような障害物62を迂回する迂回路63を生成する。具体的には、自動経路生成部54は、環境マップと走行経路とに基づいて、環境マップ上における走行経路61を走行した場合に、建設機械12との離間距離が安全距離未満となる物体を障害物62と検知する。障害物62は、全体マップ情報には含まれていない物体である。障害物62を検知した自動経路生成部54は、その障害物62を迂回する経路であって、環境マップにおける既設物との離間距離が安全距離以上である経路を迂回路63として生成する。また、自動経路生成部54は、図5(c)に示すように、図5(b)に示す障害物62を迂回する迂回路63に障害物64が存在する場合には、障害物62,64を迂回する迂回路65を生成する。 For example, when an obstacle 62 exists on a travel route 61 as shown in FIG. 5(a), the automatic route generation unit 54 generates a detour 63 that bypasses the obstacle 62 as shown in FIG. 5(b). do. Specifically, based on the environment map and the travel route, the automatic route generation unit 54 selects an object whose separation distance from the construction machine 12 is less than the safe distance when the travel route 61 on the environment map is traveled. An obstacle 62 is detected. An obstacle 62 is an object that is not included in the overall map information. The automatic route generation unit 54 that has detected the obstacle 62 generates a detour route 63 that bypasses the obstacle 62 and that is separated from existing objects on the environment map by a safe distance or more. Further, as shown in FIG. 5(c), the automatic route generation unit 54, when the obstacle 64 exists in the detour 63 that bypasses the obstacle 62 shown in FIG. A detour 65 that bypasses 64 is generated.

また、自動経路生成部54は、自律運転中、建設機械12の環境状況を取得し、その環境状況に応じて迂回路を生成する。環境状況は、例えば天候や走路の剛性、路面状況など、建設機械12の走行に関する環境を示すものである。具体的に、自動経路生成部54は、障害物の検出において3D-LiDAR25および2D-LiDAR26の点群情報にフィルタ処理を実行して環境状況に応じた特徴点、すなわち障害物の検出のために取り除かれた地面のぬかるみや水たまり、降雨や降雪、霧、砂や埃などの浮遊物等の特徴点を抽出する。自動経路生成部54は、その抽出した特徴点に基づいて建設機械12の環境状況を取得する。自動経路生成部54は、取得した環境状況に応じた障害(例えば、地面のぬかるみや水たまり、降雨や降雪、霧、砂や埃などの浮遊物等の有無やその程度)を検出し、必要に応じてその障害を回避する迂回路を生成する。 In addition, the automatic route generator 54 acquires the environmental conditions of the construction machine 12 during autonomous operation, and generates detours according to the environmental conditions. The environmental condition indicates the environment related to the traveling of the construction machine 12, such as the weather, the rigidity of the road surface, and the condition of the road surface. Specifically, the automatic route generation unit 54 performs filtering on the point group information of the 3D-LiDAR 25 and 2D-LiDAR 26 in obstacle detection, and performs feature points according to the environmental situation, that is, for obstacle detection. Feature points such as mud and puddles on the removed ground, rainfall, snowfall, fog, and suspended matter such as sand and dust are extracted. The automatic route generator 54 acquires the environmental conditions of the construction machine 12 based on the extracted feature points. The automatic route generation unit 54 detects obstacles according to the acquired environmental conditions (for example, the presence or absence of floating objects such as mud and puddles on the ground, rain and snow, fog, sand and dust, etc.) Generates a detour to avoid the obstacle accordingly.

より具体的に、例えば、自動経路生成部54は、天候が雨であり、かつ、走路の剛性が低い(例えば地面が土である)場合、周囲よりも低い位置、すなわち雨水がたまりやすく、ぬかるみやすい位置を迂回する迂回路を生成する。また例えば、自動経路生成部54は、天候が雪である場合には、所定勾配よりも大きな勾配の上り坂を迂回する迂回路を生成する。 More specifically, for example, when the weather is rainy and the rigidity of the track is low (for example, the ground is dirt), the automatic route generation unit 54 selects a position lower than the surroundings, that is, rainwater tends to accumulate and the road becomes muddy. Generate detours around easy locations. Further, for example, when the weather is snow, the automatic route generation unit 54 generates a detour that bypasses an uphill with a gradient greater than a predetermined gradient.

また、自動経路生成部54は、上述した障害物や環境状況に基づいて複数の迂回路を生成し、その生成した複数の迂回路から最適な迂回路を選択する。例えば、自動経路生成部54は、環境状況を加味しつつ、障害物との離間距離が安全距離である迂回路、障害物との離間距離が安全距離よりも大きな複数の迂回路を生成する。そして、自動経路生成部54は、各迂回路における走行距離や安全性などについてスコアリングを行い、そのスコアリング値に基づいて最も適正な最適迂回路を選択する。 Further, the automatic route generation unit 54 generates a plurality of detours based on the above-described obstacles and environmental conditions, and selects an optimum detour from the plurality of generated detours. For example, the automatic route generation unit 54 generates a detour with a safe distance from obstacles and a plurality of detours with a larger distance from obstacles than the safe distance, while considering the environmental conditions. Then, the automatic route generation unit 54 scores the traveling distance, safety, etc. of each detour, and selects the most appropriate optimal detour based on the scored values.

自律運転装置14は、自動経路生成部54が設定した走行経路を指示システム13に送信する。これにより、タブレット35などにおいて建設機械12の走行経路を確認することができる。また、迂回路を用いたとしても安全な走行が担保できない場合、自律運転装置14は、自律運転を緊急停止し、その旨を示す信号を指示システム13に送信する。 The autonomous driving device 14 transmits the travel route set by the automatic route generation unit 54 to the instruction system 13 . As a result, the traveling route of the construction machine 12 can be confirmed on the tablet 35 or the like. Further, when safe driving cannot be ensured even if a detour is used, the autonomous driving device 14 makes an emergency stop of the autonomous driving and transmits a signal to that effect to the instruction system 13 .

音声制御部55は、音声指示装置36からの音声信号を解析することにより、オペレータからの指示内容を把握して建設機械12を制御する。例えば、音声制御部55は、各種の指示内容を示す音声信号の見本波形を予め保持している。音声制御部55は、音声指示装置36からの音声信号の波形と予め記憶した音声信号の見本波形とを比較することにより、オペレータの指示内容を把握する。 The voice control unit 55 analyzes the voice signal from the voice instruction device 36 to grasp the contents of instructions from the operator and control the construction machine 12 . For example, the voice control unit 55 holds in advance sample waveforms of voice signals indicating various instructions. The voice control unit 55 comprehends the instruction content of the operator by comparing the waveform of the voice signal from the voice instruction device 36 with a pre-stored sample waveform of the voice signal.

また、音声制御部55は、建設機械12の停止を示す音声信号については、そのままオペレータの指示内容を把握する。これにより、不測の事態が生じたときに、音声によって建設機械12を緊急停止させることができる。一方、音声制御部55は、建設機械12を走行させたり、建設機械12の姿勢を変化させたりする音声信号に対し、音声指示装置36に確認信号を送信し、その確認信号に対する返答を待ってオペレータの指示内容を把握する。これにより、音声による建設機械12の誤動作を回避することができる。 In addition, the voice control unit 55 grasps the content of the operator's instruction as it is with respect to the voice signal indicating the stop of the construction machine 12 . Thus, when an unforeseen situation occurs, the construction machine 12 can be brought to an emergency stop by voice. On the other hand, the voice control unit 55 transmits a confirmation signal to the voice instruction device 36 in response to a voice signal for causing the construction machine 12 to travel or change the posture of the construction machine 12, and waits for a response to the confirmation signal. Understand operator instructions. As a result, malfunction of the construction machine 12 due to voice can be avoided.

走行制御部56は、建設機械12の走行装置21を駆動制御する。
自律運転において、走行制御部56は、自己位置推定部53が推定した自己位置に基づいて、自動経路生成部54が設定した走行経路に沿って建設機械12が走行するように走行装置21を駆動制御する。
The travel control unit 56 drives and controls the travel device 21 of the construction machine 12 .
In autonomous operation, the traveling control unit 56 drives the traveling device 21 so that the construction machine 12 travels along the traveling route set by the automatic route generating unit 54 based on the self-position estimated by the self-position estimating unit 53. Control.

また、走行制御部56は、走行装置21の駆動制御についてのキャリブレーションを行ったうえで走行装置21を駆動制御する。具体的に、走行制御部56は、各種センサの検出結果や自動経路生成部54が取得した環境状況に基づいて、どのような環境状況であっても予め定めた設定条件のもとで建設機械12が走行するように走行装置21を駆動制御する。設定条件は、例えば、直進時の速度や曲進時の速度などである。走行制御部56は、例えば、ジャイロセンサ31の検出結果と環境状況とに基づいて、直進時や曲進時における走行速度が各々の設定速度となるように走行装置21を駆動制御する。なお、走行制御部56は、積み荷の種類や積載量などに応じた複数の設定条件を保持し、入力信号に基づいて設定条件を選択するように構成されていてもよい。また、積載量は、環境状況の走路の剛性や路面の状態などを加味したうえで、各種センサの検出結果、例えば走行装置21の駆動量と建設機械12の速度とに基づいて算出されてもよい。 Further, the travel control unit 56 drives and controls the travel device 21 after calibrating the drive control of the travel device 21 . Specifically, based on the detection results of various sensors and the environmental conditions acquired by the automatic route generating unit 54, the travel control unit 56 controls the construction machine to operate under predetermined set conditions regardless of the environmental conditions. The driving device 21 is driven and controlled so that the motor 12 travels. The setting conditions are, for example, the speed when going straight, the speed when going around a curve, and the like. The traveling control unit 56 drives and controls the traveling device 21 based on the detection result of the gyro sensor 31 and the environmental conditions, for example, so that the traveling speed when traveling straight or when traveling in a curve becomes the respective set speed. Note that the travel control unit 56 may be configured to hold a plurality of setting conditions according to the type of cargo, the load amount, etc., and select the setting condition based on the input signal. Further, the load amount may be calculated based on the detection results of various sensors, such as the driving amount of the travel device 21 and the speed of the construction machine 12, after considering the rigidity of the road surface and the state of the road surface in the environmental conditions. good.

また、走行制御部56は、タブレット35からの入力信号や音声制御部55が把握した指示内容、遠隔操作装置37からの手動操作信号にしたがって建設機械12が走行するように走行装置21を駆動制御する。 In addition, the travel control unit 56 drives and controls the travel device 21 so that the construction machine 12 travels according to the input signal from the tablet 35, the instruction content grasped by the voice control unit 55, and the manual operation signal from the remote control device 37. do.

旋回制御部57は、旋回装置66を駆動制御することにより、走行装置21に対して本体部22を旋回させる旋回動作を行う。旋回制御部57は、タブレット35からの入力信号や音声指示装置36からの音声指示信号、遠隔操作装置37からの手動操作信号に基づいて本体部22を旋回させる。 The turning control unit 57 drives and controls the turning device 66 to perform a turning operation for turning the main body 22 with respect to the travel device 21 . The turning control unit 57 turns the main body 22 based on an input signal from the tablet 35 , a voice instruction signal from the voice instruction device 36 and a manual operation signal from the remote control device 37 .

ダンプ制御部58は、ダンプ装置67を駆動制御することにより、本体部22に対して荷台23のダンプ動作(上げ下ろし動作)を行う。ダンプ制御部58は、タブレット35からの入力信号や音声指示装置36からの音声指示信号、遠隔操作装置37からの手動操作信号に基づいて荷台23のダンプ動作を行う。 The dump control unit 58 performs a dump operation (lifting/lowering operation) of the loading platform 23 with respect to the main unit 22 by driving and controlling the dump device 67 . The dumping control unit 58 performs a dumping operation of the loading platform 23 based on an input signal from the tablet 35 , a voice instruction signal from the voice instruction device 36 and a manual operation signal from the remote control device 37 .

データ記憶部59は、自律運転中における各種データである運転データを記憶する。運転データは、各種センサの検出結果や建設機械12の環境状況、走行装置21の駆動量などを関連付けたデータである。こうしたデータ記憶部59を有することにより、例えば機械学習などを用いた自律運転における各種条件の設定に運転データを役立てることができる。 The data storage unit 59 stores operation data, which are various data during autonomous operation. The operation data is data that associates the detection results of various sensors, the environmental conditions of the construction machine 12, the driving amount of the travel device 21, and the like. By having such a data storage unit 59, the operation data can be used for setting various conditions in autonomous operation using machine learning, for example.

(自律運転の流れについて)
図6に示すように、自律運転装置14は、指示システム13から目的位置を受信すると準備処理を開始する。
(Regarding the flow of autonomous driving)
As shown in FIG. 6 , the autonomous driving device 14 starts preparatory processing upon receiving the target position from the instruction system 13 .

準備処理においては、まず、マッピング部52が環境マップを生成し(ステップS101)、その環境マップと全体マップとに基づいて自己位置推定部53が建設機械12の自己位置を推定する(ステップS102)。 In the preparation process, first, the mapping unit 52 generates an environment map (step S101), and the self-position estimation unit 53 estimates the self-position of the construction machine 12 based on the environment map and the overall map (step S102). .

次に、自動経路生成部54が、建設機械12の走行経路を設定する(ステップS103)。具体的に、自動経路生成部54は、ステップS101で推定した自己位置と指示された目的位置とに基づいて基本走行経路を生成し、その生成した基本走行経路を走行経路に設定する。なお、中継位置が指示されている場合、自動経路生成部54は、その中継位置を経由する基本走行経路を生成する。走行経路が設定されると、自律運転装置14は、準備処理を終了して自律運転処理を開始する。 Next, the automatic route generator 54 sets the travel route of the construction machine 12 (step S103). Specifically, the automatic route generator 54 generates a basic travel route based on the self-position estimated in step S101 and the designated target position, and sets the created basic travel route as the travel route. Note that when a relay position is indicated, the automatic route generator 54 generates a basic travel route that passes through the relay position. When the travel route is set, the autonomous driving device 14 ends the preparation process and starts the autonomous driving process.

図7に示すように、自律運転処理においては、設定された走行経路に沿うように走行制御部56が建設機械12を走行させながら、マッピング部52による環境マップの作成(ステップS201)、自己位置推定部53による自己位置の推定(ステップS202)が行われる。そして、自律運転装置14は、ステップS202において推定した自己位置が目的位置であるか否かを判断する(ステップS203)。 As shown in FIG. 7, in the autonomous operation process, the travel control unit 56 causes the construction machine 12 to travel along the set travel route, while the mapping unit 52 creates an environment map (step S201). The estimation unit 53 estimates the self-position (step S202). Then, the autonomous driving device 14 determines whether or not the self-position estimated in step S202 is the target position (step S203).

自己位置が目的位置でない場合(ステップS203:NO)、自動経路生成部54による経路生成(ステップS204)が行われる。経路生成(ステップS204)において、自動経路生成部54は、基本走行経路をベースとして環境マップにおける建設機械12の経路を生成し、その生成した経路を走行経路に設定する。 If the self-position is not the target position (step S203: NO), route generation by the automatic route generation unit 54 (step S204) is performed. In route generation (step S204), the automatic route generation unit 54 generates a route for the construction machine 12 on the environment map based on the basic travel route, and sets the generated route as the travel route.

次に、自動経路生成部54による迂回路の要否判断(ステップS205)が行われる。この要否判断において、自動経路生成部54は、ステップS204で設定した走行経路における障害物の有無に基づいて迂回路が必要か否かを判断する。そして、迂回路が必要な場合(ステップS205:YES)、自動経路生成部54は、迂回路の生成(ステップS206)および最適迂回路の選択(ステップS207)を行い、その最適迂回路を部分的な走行経路に設定する。 Next, the automatic route generator 54 determines whether a detour is necessary (step S205). In this necessity determination, the automatic route generation unit 54 determines whether a detour is necessary based on the presence or absence of obstacles on the travel route set in step S204. Then, if a detour is necessary (step S205: YES), the automatic route generator 54 generates a detour (step S206), selects an optimal detour (step S207), and partially selects the optimal detour. set a suitable driving route.

自律運転処理においては、ステップS201からステップS207までの一連の処理が目的位置に到達するまで(ステップS203:YES)繰り返し行われる。ステップS204の経路生成では、ステップS207にて選択された最適迂回路を含めた経路が生成される。これにより、建設機械12は、基本走行経路を走行しつつ、必要な場合は迂回路を走行することで障害を回避しながら目的位置まで走行する。 In the autonomous driving process, a series of processes from step S201 to step S207 are repeated until the target position is reached (step S203: YES). In the route generation in step S204, a route including the optimum detour route selected in step S207 is generated. As a result, the construction machine 12 travels to the target position while avoiding obstacles by traveling along the basic travel route and, if necessary, traveling through detours.

本実施形態の効果について説明する。
(1)建設機械12を自律運転する自律運転システム10は、建設機械12の移動可能範囲を示す全体マップを記憶するマップ記憶部51と、建設機械12周辺の点群情報を取得する点群情報取得部である3D-LiDAR25と、点群情報に基づいて建設機械12周辺の環境マップを作成するマッピング部52と、全体マップと環境マップとに基づいて、全体マップにおける建設機械12の自己位置を推定する自己位置推定部53と、を備える。これにより、GPSなどのGNSSの受信環境が悪い場所であっても、建設機械12の自己位置を高い精度のもとで推定することができる。
Effects of the present embodiment will be described.
(1) The autonomous operation system 10 that autonomously operates the construction machine 12 includes a map storage unit 51 that stores an overall map showing the movable range of the construction machine 12, and point group information that acquires point group information around the construction machine 12. Based on the 3D-LiDAR 25 as an acquisition unit, the mapping unit 52 that creates an environment map around the construction machine 12 based on the point cloud information, and the overall map and the environment map, the self-position of the construction machine 12 on the overall map is determined. and a self-position estimation unit 53 for estimating. As a result, the self-position of the construction machine 12 can be estimated with high accuracy even in a place where the reception environment for GNSS such as GPS is poor.

(2)自律運転システム10は、建設機械12の走行経路を自動生成する自動経路生成部54を備える。これにより、自動経路生成部54により建設機械12の走行経路が自動的に生成されるため、走行経路の設定に要する時間を短縮することができる。 (2) The autonomous operation system 10 includes an automatic route generator 54 that automatically generates a travel route for the construction machine 12 . As a result, the travel route for the construction machine 12 is automatically generated by the automatic route generator 54, so that the time required for setting the travel route can be shortened.

(3)自動経路生成部54は、環境マップに基づいて、走行経路に障害物がある場合に該障害物との衝突を回避する迂回路を生成する。これにより、全体マップ情報には含まれていない障害物が建設機械12の走行経路上にあったとしても、その障害物を迂回するように建設機械12を走行させることができる。 (3) Based on the environment map, the automatic route generation unit 54 generates a detour that avoids collisions with obstacles in the travel route. As a result, even if there is an obstacle that is not included in the overall map information on the travel route of the construction machine 12, the construction machine 12 can travel around the obstacle.

(4)自動経路生成部54は、3D-LiDAR25や2D-LiDAR26が取得した点群情報に対して、建設機械12周辺の環境状況に応じた特徴点を抽出するフィルタ処理を実行して環境状況に基づく障害を検出し、該障害を回避するように迂回路を生成する。これにより、その時々の天候や路面状態に応じた障害を回避するように建設機械12を走行させることができる。 (4) The automatic route generation unit 54 executes a filtering process for extracting feature points according to the environmental conditions around the construction machine 12 from the point cloud information acquired by the 3D-LiDAR 25 and 2D-LiDAR 26, and performs environmental conditions. , and generate detours to avoid the obstacles. As a result, the construction machine 12 can be driven so as to avoid obstacles depending on the weather and road surface conditions at that time.

(5)自動経路生成部54は、複数の迂回路を生成し、その生成した複数の迂回路から最適迂回路を選択する。これにより、走行距離や安全性などについて最適な迂回路を走行経路として選択することができる。 (5) The automatic route generation unit 54 generates a plurality of detours and selects an optimum detour from the generated detours. As a result, it is possible to select an optimal detour as the travel route in terms of travel distance, safety, and the like.

(6)自律運転システム10は、建設機械12の運転状況に関する情報を検出するセンサと、センサの検出結果を反映させて、建設機械12の走行制御を行う走行制御部56と、を備える。これにより、走行制御部56は、各種センサの検出結果に基づいて、予め定めた設定条件のように建設機械12を走行させる。これにより、環境状況が異なっていたとしても、これに応じた好適な態様で建設機械12を走行させることができる。 (6) The autonomous operation system 10 includes a sensor that detects information about the operation status of the construction machine 12, and a travel control unit 56 that controls the travel of the construction machine 12 by reflecting the detection result of the sensor. As a result, the travel control unit 56 causes the construction machine 12 to travel according to the predetermined set conditions based on the detection results of various sensors. As a result, even if the environmental conditions are different, the construction machine 12 can be driven in a suitable manner according to the conditions.

(7)自律運転システム10は、オペレータが発した音声を示す音声信号に基づいて建設機械12を制御するための音声制御部55を備えている。これにより、オペレータによる音声指示によって建設機械12を制御することができる。 (7) The autonomous driving system 10 includes a voice control unit 55 for controlling the construction machine 12 based on voice signals representing voices uttered by the operator. Thereby, the construction machine 12 can be controlled by the operator's voice instruction.

(8)自律運転システム10においては、目的位置のほか、中継位置を設定可能に構成されている。これにより、建設現場11の施工状況が変化したり、不測の事態が生じたりしたとしても建設機械12の安全な自律運転を実現することができる。 (8) The autonomous driving system 10 is configured to be able to set a relay position in addition to the target position. As a result, safe autonomous operation of the construction machine 12 can be realized even if the construction status of the construction site 11 changes or an unforeseen situation occurs.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・自律運転システム10においては、タブレット35および遠隔操作装置37の操作によって建設機械12の自律運転や動作が指示される構成であってもよい。
This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
The autonomous operation system 10 may be configured to instruct the autonomous operation and movement of the construction machine 12 by operating the tablet 35 and the remote control device 37 .

・自律運転システム10においては、走行制御部56は、ロータリエンコーダ28の検出する回転数にかかわらず、駆動量が一定に保持されるように走行装置21を駆動制御してもよい。 - In the autonomous driving system 10, the travel control unit 56 may drive and control the travel device 21 so that the drive amount is kept constant regardless of the number of revolutions detected by the rotary encoder 28.

・自動経路生成部54は、複数の迂回路を生成することなく、例えば、障害物との離間距離が安全距離以上となる1つの迂回路を生成する構成であってもよい。
・自動経路生成部54は、点群情報に対するフィルタ処理によって環境状況を取得する構成に限らず、例えば、路面状況については、走行装置21の駆動量とロータリエンコーダ28の検出した回転数とに基づいて取得する構成であってもよい。
- The automatic route generation unit 54 may be configured to generate one detour where the separation distance from the obstacle is equal to or greater than the safe distance, for example, without generating a plurality of detours.
The automatic route generation unit 54 is not limited to the configuration that acquires the environmental conditions by filtering the point cloud information. It may be configured to acquire by

・自動経路生成部54は、基本走行経路を生成することなく、その時々の環境マップにおいて目的位置に向かうような経路を生成し、その生成した経路を走行経路に設定してもよい。 - The automatic route generation unit 54 may generate a route that leads to the target position in the environmental map at that time without generating a basic travel route, and set the generated route as the travel route.

・自律運転システム10において、自律運転装置14は、建設現場11に建設機械12の専用路が形成されている場合などには、建設機械12の経路を自動生成することなく、その専用路を走行するように走行装置21を駆動制御してもよい。 In the autonomous operation system 10, when a dedicated road for the construction machine 12 is formed at the construction site 11, the autonomous driving device 14 travels on the dedicated road without automatically generating a route for the construction machine 12. The traveling device 21 may be drive-controlled so as to do so.

10…自律運転システム、11…建設現場、12…建設機械、13…指示システム、14…自律運転装置、21…走行装置、22…本体部、23…荷台、25…3D-LiDAR、26…2D-LiDAR、27(27A,27B)…カメラ、28…ロータリエンコーダ、29…リニアエンコーダ、30…傾斜センサ、31…ジャイロセンサ、35…タブレット、36…音声指示装置、37…遠隔操作装置、42…入力部、43…表示部、46…操作部、47…視点表示部、51…マップ記憶部、52…マッピング部、53…自己位置推定部、54…自動経路生成部、55…音声制御部、56…走行制御部、57…旋回制御部、58…ダンプ制御部、59…データ記憶部、61…走行経路、62…障害物、63…迂回路、64…障害物、65…迂回路、66…旋回装置、67…ダンプ装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Autonomous operation system, 11... Construction site, 12... Construction machine, 13... Instruction system, 14... Autonomous operation apparatus, 21... Travel apparatus, 22... Main part, 23... Cargo platform, 25... 3D-LiDAR, 26... 2D - LiDAR, 27 (27A, 27B)... camera, 28... rotary encoder, 29... linear encoder, 30... tilt sensor, 31... gyro sensor, 35... tablet, 36... voice instruction device, 37... remote control device, 42... Input unit 43 Display unit 46 Operation unit 47 Viewpoint display unit 51 Map storage unit 52 Mapping unit 53 Self-position estimation unit 54 Automatic route generation unit 55 Voice control unit 56 Traveling control unit 57 Turning control unit 58 Dump control unit 59 Data storage unit 61 Traveling route 62 Obstacle 63 Detour 64 Obstacle 65 Detour 66 ... swivel device, 67 ... dump device.

Claims (7)

建設機械を自律運転制御するシステムであって、
前記建設機械の移動可能範囲を示す全体マップを記憶するマップ記憶部と、
前記建設機械周辺の点群情報を取得する点群情報取得部と、
前記点群情報に基づいて前記建設機械周辺の環境マップを作成するマッピング部と、
前記全体マップと前記環境マップとに基づいて、前記全体マップにおける前記建設機械の自己位置を推定する自己位置推定部と、
を備える
建設機械の自律運転システム。
A system for autonomous operation control of construction machinery,
a map storage unit that stores an overall map indicating the movable range of the construction machine;
a point cloud information acquisition unit that acquires point cloud information around the construction machine;
a mapping unit that creates an environment map around the construction machine based on the point cloud information;
a self-position estimation unit that estimates the self-position of the construction machine on the overall map based on the overall map and the environment map;
Equipped with an autonomous driving system for construction machinery.
前記環境マップに基づいて前記建設機械の走行経路を自動生成する自動経路生成部を備える
請求項1に記載の建設機械の自律運転システム。
The autonomous operation system for a construction machine according to claim 1, further comprising an automatic route generation unit that automatically generates a travel route for the construction machine based on the environment map.
前記自動経路生成部は、前記走行経路における障害物を検出し、該障害物との衝突を回避する迂回路を生成する
請求項2に記載の建設機械の自律運転システム。
The autonomous operation system for construction machinery according to claim 2, wherein the automatic route generator detects an obstacle on the travel route and generates a detour to avoid collision with the obstacle.
前記自動経路生成部は、前記点群情報取得部が取得した点群情報に対して、前記建設機械周辺の環境状況に応じた特徴点を抽出するフィルタ処理を実行して前記環境状況に基づく障害を検出し、前記検出した障害を回避する迂回路を生成する
請求項2または3に記載の建設機械の自律運転システム。
The automatic route generation unit performs filtering for extracting feature points according to the environmental conditions around the construction machine from the point cloud information acquired by the point cloud information acquisition unit, and detects obstacles based on the environmental conditions. 4. The construction machine autonomous operation system according to claim 2 or 3, wherein a detour is generated to avoid the detected obstacle.
前記自動経路生成部は、複数の迂回路を生成し、前記生成した複数の迂回路から最適な迂回路を選択する
請求項3または4に記載の建設機械の自律運転システム。
The autonomous operation system for construction machinery according to claim 3 or 4, wherein the automatic route generation unit generates a plurality of detours and selects an optimum detour from the generated plurality of detours.
前記建設機械の運転状況に関する情報を検出するセンサと、
前記センサの検出結果を反映させて、前記建設機械の走行制御を行う走行制御部と、を備える
請求項1~5のいずれか一項に記載の建設機械の自律運転システム。
a sensor that detects information about the operating status of the construction machine;
The autonomous operation system for a construction machine according to any one of claims 1 to 5, further comprising a travel control unit that reflects the detection result of the sensor and controls the travel of the construction machine.
オペレータが発した音声を示す音声信号に基づいて前記建設機械の制御を行うための音声制御部を備える
請求項1~6のいずれか一項に記載の建設機械の自律運転システム。
The autonomous operation system for a construction machine according to any one of Claims 1 to 6, further comprising a voice control unit for controlling the construction machine based on a voice signal indicating voice uttered by an operator.
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