JP2023166204A - Even-out method and automatic construction system - Google Patents

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拓哉 中居
Takuya Nakai
真則 若山
Masanori Wakayama
和幸 佐野
Kazuyuki Sano
凌 中村
Ryo Nakamura
将 佐藤
Susumu Sato
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Abstract

To provide an even-out method and an automatic construction system capable of carrying out even-out work with quality even where large particle diameter rocks are included.SOLUTION: An even-out method using a construction machine, the construction machine allowed to automatically travel without any operation by an operator, comprises: a rock size detection process (step S3) of detecting a size of a rock included in a sediment mountain using a sensor part by moving the construction machine to the sediment mountain while an object is connected to the detectable sensor part; preferential work processes (steps S5, S6) of causing the construction machine to preferentially carry out work on a larger particle diameter rock when the larger particle diameter rock than a predetermined size rock is included; and an even-out process of causing the construction machine to carry out the even-out work on the sediment mountain.SELECTED DRAWING: Figure 4A

Description

本発明は、自動走行可能な建設機械を用いた敷均し方法および自動化施工システムに関する。 The present invention relates to a leveling method and automated construction system using a construction machine that can run automatically.

ブルドーザなどの建設機械を自動走行させて土砂の敷均しを行う技術がある(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術では、ブレードが抱えている土砂の量を検出するセンサを設け、土砂がなくなった場合にブルドーザの走行を停止させる。 There is a technique for leveling earth and sand by automatically driving a construction machine such as a bulldozer (for example, see Patent Document 1). In the technique described in Patent Document 1, a sensor is provided to detect the amount of dirt held by the blade, and when the dirt runs out, the bulldozer stops running.

特開2019-190039号公報JP 2019-190039 Publication

特許文献1に記載される技術では、敷均しを行う土砂に大粒径の岩石(例えば、数十センチメートル以上の岩石であり、以下では「大粒径岩」と称す)が含まれている場合を想定していないので、土砂に大粒径岩が含まれている状況では高品質な敷き均しを行えないという問題があった。例えば、ブルドーザでの撒き出しの後工程で振動ローラを用いて転圧を行う場合、振動ローラが大粒径岩に乗り上げてしまい、盛り立て密度が低くなるといった問題が発生する。ここで、大粒径岩が含まれる土砂は、例えば原石山において発破掘削されたダムの盛り立て材などである。
このような観点から、本発明は、大粒径岩が含まれる場合でも高品質の敷均しを行うことができる敷均し方法および自動化施工システムを提供する。
In the technology described in Patent Document 1, the soil to be leveled contains large-grain rocks (for example, rocks of several tens of centimeters or more, hereinafter referred to as "large-grain rocks"). Since the method does not take into account cases where large-grain rocks are included in the soil, there is a problem in that high-quality leveling cannot be achieved in situations where the soil contains large-grained rocks. For example, when rolling compaction is performed using a vibrating roller in the process after scattering with a bulldozer, the problem arises that the vibrating roller rides on large-grained rocks, resulting in a low heaping density. Here, the earth and sand containing large-grained rocks is, for example, dam embankment material that has been blasted and excavated from a rock pile.
From this point of view, the present invention provides a leveling method and automated construction system that can perform high-quality leveling even when large-grained rocks are included.

本発明に係る敷均し方法は、建設機械を用いた敷均し方法であって、前記建設機械は、オペレータによる操縦なしで自動走行可能であり、対象物を検出可能なセンサ部と接続される。この敷均し方法は、岩石サイズ検出工程と、優先作業工程と、敷均し工程とを有する。岩石サイズ検出工程では、前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出する。優先作業工程では、予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械が優先的に行う。敷均し工程では、前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械が行う。
本発明に係る敷均し方法においては、大粒径岩が含まれる場合に大粒径岩に対して優先的に作業を行い、その後に敷均し作業を行うので、高品質の敷均しを行うことができる。
前記優先作業工程では、第一閾値以上かつ第二閾値よりも小さいサイズの岩石である特大岩が検出された場合に、当該特大岩に向けて前記建設機械を移動させて前記土砂山から当該特大岩を押し出して除去するのがよい。例えば、除去した特大岩を設計面よりも低い凹部に優先して落とすようにし、特大岩が表面に露出し難くする。
また、前記優先作業工程では、前記第二閾値以上のサイズの岩石である極大岩が検出された場合に、当該極大岩が含まれていることを報知するのがよい。その後、何らかの方法(例えば作業員がバックホーなどの建設機械を用いて)で極大岩を排除する。
The leveling method according to the present invention is a leveling method using a construction machine, wherein the construction machine is capable of automatically traveling without operation by an operator, and is connected to a sensor unit capable of detecting an object. Ru. This leveling method includes a rock size detection step, a priority work step, and a leveling step. In the rock size detection step, the construction machine is moved to the earth and sand pile, and the sensor unit is used to detect the size of the rocks included in the earth and sand pile. In the priority work process, when a large-grain rock that is a rock larger than a preset size is included, the construction machine preferentially performs work on the large-grain rock. In the leveling step, the construction machine performs leveling work on the earth and sand pile.
In the leveling method according to the present invention, when large-grained rocks are included, work is performed preferentially on the large-grained rocks, and then the leveling work is performed, so high-quality leveling is achieved. It can be performed.
In the priority work process, when an oversized rock is detected, which is a rock that is larger than a first threshold value and smaller than a second threshold value, the construction machine is moved toward the oversized rock to remove the oversized rock from the earth and sand pile. It is best to push out the rock and remove it. For example, the removed oversized rock is preferentially dropped into a recess that is lower than the designed surface, making it difficult for the oversized rock to be exposed on the surface.
Further, in the priority work step, when an extremely large rock having a size equal to or larger than the second threshold value is detected, it is preferable to notify that the extremely large rock is included. Then, remove the large rock by some method (for example, workers use construction equipment such as a backhoe).

前記敷均し工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山のサイズを検出する土砂山サイズ検出工程を有してもよい。その場合、前記敷均し工程では、前記土砂山サイズ検出工程での検出結果に基づいて決定した敷均しの条件に従って敷均し作業を行うのがよい。
このようにすると、土砂山のサイズの検出結果に基づいて敷均し作業を行うので作業の効率化を図ることができる。
前記敷均し工程では、例えばグリッドマップによって現地形と基準面との高低差を求め、レーンに含まれるマスの高低差の合計値を求めることで各レーンの走行距離を決定する。
このようにすると、現地形に基づいた施工を行うことができるので、より高品質かつ高効率な敷均しを行うことができる。
また、前記岩石サイズ検出工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山の位置を検出する土砂山位置検出工程を有してもよい。
As a pre-process of the leveling step, the method may include a mound size detection step of detecting the size of the mound using the sensor section. In that case, in the leveling step, the leveling work is preferably performed in accordance with the leveling conditions determined based on the detection results in the earth and sand pile size detection step.
In this way, the leveling work is performed based on the detection result of the size of the earth and sand pile, so it is possible to improve the efficiency of the work.
In the leveling step, for example, the height difference between the field shape and the reference surface is determined using a grid map, and the travel distance of each lane is determined by determining the total value of the height differences of the squares included in the lane.
In this way, construction can be carried out based on the local topography, so that higher quality and more efficient leveling can be carried out.
Further, as a pre-process of the rock size detection step, the method may include a sand pile position detection step of detecting the position of the sand pile using the sensor section.

本発明に係る自動化施工システムは、敷均しを行う自動化施工システムである。この自動化施工システムは、オペレータによる操縦なしで自動走行可能である建設機械と、対象物を検出可能なセンサ部と、前記建設機械による施工を制御する制御装置と、を備える。
前記制御装置は、岩石サイズ検出処理部と、優先作業部と、敷均し制御部とを有する。岩石サイズ検出処理部は、前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出させる。優先作業部は、予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械に優先的に行わせる。敷均し制御部は、前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械に行わせる。
本発明に係る自動化施工システムにおいては、大粒径岩が含まれる場合に優先的に作業を行うので、高品質の敷均しを行うことができる。
The automated construction system according to the present invention is an automated construction system that performs leveling. This automated construction system includes a construction machine that can run automatically without operation by an operator, a sensor unit that can detect an object, and a control device that controls construction by the construction machine.
The control device includes a rock size detection processing section, a priority work section, and a leveling control section. The rock size detection processing unit moves the construction machine to the earth and sand pile, and detects the size of rocks included in the earth and sand pile using the sensor unit. The priority work section causes the construction machine to preferentially perform work on the large-grain rock when the construction machine includes a large-grain rock that is larger than a preset size. The leveling control unit causes the construction machine to perform leveling work on the earth and sand pile.
In the automated construction system according to the present invention, since work is performed preferentially when large-grained rocks are included, high-quality leveling can be performed.

本発明によれば、大粒径岩が含まれる場合でも高品質の敷均しを行うことができる。 According to the present invention, high-quality leveling can be performed even when large-grained rocks are included.

本発明の実施形態に係る自動化施工システムの全体図である。1 is an overall diagram of an automated 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。FIG. 1 is a side view of a bulldozer according to an embodiment of the present 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。1 is a block diagram of a control device included in a bulldozer according to an embodiment of the present invention. FIG. 本発明の実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the leveling method concerning the automated construction system concerning an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法の工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the leveling method concerning the automated construction system concerning an embodiment of the present invention. 岩石サイズ検出工程および優先作業工程のイメージ図である。It is an image diagram of a rock size detection process and a priority work process. 土砂山サイズ検出工程のイメージ図である。It is an image diagram of the sand pile size detection process. 土砂山の立米数の情報を基にして各レーンの走行距離(前移動量)を決める場合を説明するための図であり、(a)は土砂山の平面図であり、(b)は土砂山の正面図である。These figures are diagrams for explaining the case where the traveling distance (previous movement amount) of each lane is determined based on the information on the number of standing meters of the earth and sand pile, (a) is a plan view of the earth and sand pile, and (b) is a plan view of the earth and sand pile. It is a front view of a mountain. グリッドマップに基づいて各レーンの走行距離(前移動量)を決める場合を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a case where the travel distance (previous travel amount) of each lane is determined based on a grid map. 土砂山の荒崩しを行う場合におけるブレードの位置の一例である。This is an example of the position of the blade when demolishing an earth and sand pile. 土砂山の荒崩しを行う順番の一例である。This is an example of the order in which the earth and sand piles are demolished. 本発明の実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法の効果を説明するための図であり、(a)は敷均し前の状態を示し、(b)は敷均し完了後の状態を示す。FIG. 4 is a diagram for explaining the effect of the leveling method related to the automated construction system according to the embodiment of the present invention, in which (a) shows the state before leveling, and (b) shows the state after leveling is completed. Indicates the condition.

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 THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. The figures are only shown schematically to provide a thorough understanding of the invention. Therefore, the present invention is not limited to the illustrated example. In each figure, common or similar components are designated by the same reference numerals, and their overlapping explanations will be omitted.

≪実施形態に係る自動化施工システムの構成≫
実施形態に係る自動化施工システム100の全体図を図1に示す。図1に示す自動化施工システム100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、敷均しを自動で行う次世代型の自動化施工システムである。自動化施工システム100は、主に、施工現場を自動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。なお、ブルドーザ1は、建設機械の一例である。
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、自動化施工システム100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)。
<<Configuration of automated construction system according to embodiment>>
FIG. 1 shows an overall diagram of an automated construction system 100 according to an embodiment. The automated construction system 100 shown in FIG. 1 is a next-generation automated construction system that runs the bulldozer 1 without being operated by an operator and automatically levels the ground. The automated construction system 100 mainly includes a bulldozer 1 that automatically travels around a construction site, and a management personal computer (PC: Personal Computer) 2 installed in a management room located away from the construction site. ing. Note that the bulldozer 1 is an example of a construction machine.
The bulldozer 1 and the management personal computer 2 can communicate using wireless communication. Further, the bulldozer 1 can receive radio waves (positioning signals) transmitted from the positioning satellite 3. Note that the configuration of the automated construction system 100 is not limited to that shown here; for example, the bulldozer 1 may have the function of the management computer 2 (that is, the bulldozer 1 including the management computer 2 may have the function of the management computer 2). ).

<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 (orbital position information) and time information to the bulldozer 1. 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. The information transmitted from the positioning satellite 3 is used, for example, to control the position (latitude, longitude, altitude) in the bulldozer 1.

<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100Aに関する施工エリア情報(例えば、施工エリア100A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、設計面や仕上がり厚さ(層厚)の情報)などを予め登録する。
施工エリア100A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。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。
<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 may store construction area information regarding the construction area 100A (e.g., coordinates for specifying the boundaries of the construction area 100A) and construction condition information regarding the construction conditions (e.g., design aspects, etc.) on the management computer 2. Information such as finished thickness (layer thickness) etc. are registered in advance.
A local coordinate system xyz used to control the bulldozer 1 is set in the construction area 100A. The xy plane is, for example, parallel to the horizontal plane, and the z axis points in the vertical direction. 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に施工エリア情報や施工条件情報を登録した後に、施工開始の指示を入力する。これにより、ブルドーザ1による自動化施工が開始される。自動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。
After registering construction area information and construction condition information in the management computer 2, the construction manager inputs an instruction to start construction. As a result, automated construction by the bulldozer 1 is started. During the period when automated construction is being performed, the management personal computer 2 periodically receives construction progress information and machine information of the bulldozer 1 from the bulldozer 1, and displays this information on the screen.
The construction manager can grasp the progress of construction and the status of the bulldozer 1 by checking the construction progress information and the machine information of the bulldozer 1 displayed on the management personal computer 2. It should be noted that, in principle, the construction manager does not give any instructions to the bulldozer 1 after giving the instruction to start construction.

<ブルドーザ>
図2を参照して(適宜、図1を参照)、ブルドーザ1の構成について説明する。図2は、実施形態に係るブルドーザ1の側面図である。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。
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、車体10の下部に設置される。ここでの走行装置20は、前後方向に長尺な支持フレーム21と、車輪22と、履帯23とを主に備える。車輪22は、支持フレーム21の前後端に軸支される。車輪22は、スプロケットやアイドラなどとも呼ばれる。スプロケットは、動力軸に繋がっている歯車状の車輪であり、履帯23と噛みあって動力を伝達する。アイドラは、スプロケットの反対側の端に位置する車輪である。履帯23は、環状(無端状)を呈し、車輪22に掛け回されている。履帯23が周回移動することによって、ブルドーザ1が前後何れかの方向に進行する。
<Bulldozer>
The configuration of the bulldozer 1 will be described with reference to FIG. 2 (see FIG. 1 as appropriate). FIG. 2 is a side view of the bulldozer 1 according to the embodiment. The bulldozer 1 mainly includes a vehicle body 10, a traveling device 20, a blade 30, and a control device 40. Note that the configuration of the bulldozer 1 shown here is merely an example.
The traveling device 20 is a mechanism for causing the bulldozer 1 to travel, and is installed at the lower part of the vehicle body 10. The traveling device 20 here mainly includes a support frame 21 that is elongated in the front-rear direction, wheels 22, and crawler belts 23. The wheels 22 are pivotally supported by the front and rear ends of the support frame 21 . The wheels 22 are also called sprockets, idlers, etc. The sprocket is a gear-shaped wheel connected to the power shaft, and meshes with the crawler track 23 to transmit power. The idler is the wheel located at the opposite end of the sprocket. The crawler belt 23 has an annular shape (endless shape) and is wrapped around the wheel 22 . As the crawler belt 23 rotates, the bulldozer 1 moves forward or backward.

ブレード30は、前方向に土砂を押し出すためのものである。ブレード30は、排土板などとも呼ばれる。ブレード30の前面側の構造は様々であるが、例えば後方に凹んだ形状であって下端に切刃を有し、また左右両端縁に囲い片を有している。ブレード30は、揺動アーム31の先端にピン連結されている。揺動アーム31は、基端が支持フレーム21の中間部に揺動可能に取付けられ、先端がブレード30の背面側の下部に取り付けられている。また、ブレード30は、チルトシリンダ32のロッド先端に背面側の上部でピン連結されている。チルトシリンダ32は、揺動アーム31の中間部に揺動可能に取り付けられ、斜め上向きに配置される。また、ブレード30は、リフトシリンダ33のロッド先端に背面側の上部でピン連結されている。リフトシリンダ33は、車体10の前部に揺動可能に取り付けられ、斜め下向きに配置される。揺動アーム31、チルトシリンダ32およびリフトシリンダ33は、左右に設けられ対になっている。この構成により、ブレード30は、リフトシリンダ33の伸縮動作により上下方向に移動し、チルトシリンダ32の伸縮動作により傾き角を変更する。 The blade 30 is for pushing earth and sand forward. The blade 30 is also called a soil removal plate. The structure of the front side of the blade 30 varies, but for example, it has a shape that is concave toward the rear, has a cutting edge at the lower end, and has enclosing pieces on both left and right edges. The blade 30 is connected to the tip of the swing arm 31 with a pin. The swinging arm 31 has a base end swingably attached to the middle part of the support frame 21, and a tip end attached to the lower part of the back side of the blade 30. Further, the blade 30 is connected to the tip of the rod of the tilt cylinder 32 with a pin at the upper part on the back side. The tilt cylinder 32 is swingably attached to the middle part of the swing arm 31 and is arranged diagonally upward. Further, the blade 30 is connected to the tip of the rod of the lift cylinder 33 with a pin at the upper part on the back side. The lift cylinder 33 is swingably attached to the front part of the vehicle body 10 and is arranged diagonally downward. The swing arm 31, the tilt cylinder 32, and the lift cylinder 33 are provided in pairs on the left and right sides. With this configuration, the blade 30 moves in the vertical direction by the expansion and contraction movement of the lift cylinder 33, and changes the inclination angle by the expansion and contraction movement of the tilt cylinder 32.

図2に示す制御装置40は、ブルドーザ1の全体の動作(特に、自動走行に関する動作)を制御する。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、後から取り付けられたもの(例えば、PC)であってもよい。例えば、前者は、自動走行可能に製造されたブルドーザを想定し、後者は、搭乗して操縦可能なブルドーザを自動走行可能なように改造したものを想定している。 The control device 40 shown in FIG. 2 controls the overall operation of the bulldozer 1 (particularly the operation related to automatic travel). The control device 40 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 attached later (for example, a PC). For example, the former assumes a bulldozer manufactured to be able to run automatically, and the latter assumes a bulldozer that can be piloted by a passenger and modified to be able to run automatically.

図2に示すように、ブルドーザ1は、ここまで説明した構成要素の他に、通信アンテナ11と、測位用受信機12,13と、センサ部14とを有する。
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。
As shown in FIG. 2, the bulldozer 1 includes a communication antenna 11, positioning receivers 12 and 13, and a sensor section 14 in addition to the components described above.
The communication antenna 11 is for communicating 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 body information of the bulldozer 1 to the management computer 2 via the communication antenna 11.

測位用受信機12,13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)を受信するものである。測位用受信機12,13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し、これらの情報を用いて自身の位置を計算する。測位用受信機12は、ブルドーザ1の基準となる位置に設置され、測位用受信機12によって計算された位置情報は主にブルドーザ1全体の位置制御に使用される。測位用受信機13は、ブレード30の基準となる位置に設置され、測位用受信機13によって計算された位置情報は主にブレード30の位置制御に使用される。測位用受信機12,13によって計算された位置情報は、制御装置40に送られる。なお、測位用衛星3から発信される電波を受信できない場所においては、ブルドーザ1にプリズムを設けてトータルステーションで自動追尾することで、ブルドーザ1の位置情報を計算しても良い。 The positioning receivers 12 and 13 receive radio waves (positioning signals) transmitted from the positioning satellite 3 (see FIG. 1). The positioning receivers 12 and 13 receive orbital position information, time information, etc. from the positioning satellite 3, for example, and calculate their own position using this information. The positioning receiver 12 is installed at a reference position of the bulldozer 1, and the position information calculated by the positioning receiver 12 is mainly used for controlling the position of the bulldozer 1 as a whole. The positioning receiver 13 is installed at a reference position of the blade 30, and the position information calculated by the positioning receiver 13 is mainly used to control the position of the blade 30. The position information calculated by the positioning receivers 12 and 13 is sent to the control device 40. In addition, in a place where the radio waves transmitted from the positioning satellite 3 cannot be received, the position information of the bulldozer 1 may be calculated by providing a prism on the bulldozer 1 and automatically tracking it with a total station.

センサ部14は、ブルドーザ1が置かれている環境に関する情報(例えば、周囲の情報)を取得する装置である。センサ部14により検出された情報は、自動運転の制御や監視に利用される。センサ部14は、検出した情報を制御装置40に送信する。本実施形態でのセンサ部14は、ステレオカメラ15と、LiDAR(Light Detection and Ranging)16とを含んで構成される。なお、ここで示すセンサ部14の構成は例示であり、ステレオカメラ15やLiDAR16に代えて、またはステレオカメラ15やLiDAR16に加えて他の種類のセンサを用いることもできる。なお、ステレオカメラ15およびLiDAR16の何れか一方のみを用いることもできる。センサ部14は、施工現場に配置されていてもよい(つまり、センサ部14がブルドーザ1に搭載されていなくてもよい)。ブルドーザ1にセンサ部14を搭載しない場合、例えば何らかの設置手段(例えば、脚部)を用いて施工現場に設置したり、空中を移動可能な飛行体(例えば、ドローン)に搭載することが可能である。センサ部14は、例えば検出した情報を無線通信によって制御装置40に送信する。 The sensor unit 14 is a device that acquires information about the environment in which the bulldozer 1 is placed (for example, surrounding information). Information detected by the sensor unit 14 is used for controlling and monitoring automatic driving. The sensor unit 14 transmits detected information to the control device 40. The sensor unit 14 in this embodiment includes a stereo camera 15 and a LiDAR (Light Detection and Ranging) 16. Note that the configuration of the sensor unit 14 shown here is an example, and other types of sensors may be used instead of or in addition to the stereo camera 15 and LiDAR 16. Note that it is also possible to use only one of the stereo camera 15 and LiDAR 16. The sensor section 14 may be placed at the construction site (that is, the sensor section 14 does not need to be mounted on the bulldozer 1). If the sensor unit 14 is not mounted on the bulldozer 1, it can be installed at the construction site using some installation means (for example, legs), or it can be mounted on a flying object that can move in the air (for example, a drone). be. The sensor unit 14 transmits, for example, detected information to the control device 40 by wireless communication.

ステレオカメラ15は、複数のカメラを備えている(本実施形態では左右に並べて配置した二台を想定)。ステレオカメラ15は、人間が対象物を見る原理と同じようにして、複数のカメラを用いて対象物を複数の異なる方向から同時に撮影する。その為、ステレオカメラ15によれば、撮影した画像から奥行き方向の情報を計測することが可能である。ステレオカメラ15は、ブルドーザ1の前方を撮影可能な位置に設置される。
LiDAR16は、レーザセンサ(距離センサ)の技術を用いて周囲の物体の形状を検出する装置である。LiDAR16は、周囲に多数のレーザ光を照射し、物体に当たって反射したレーザ光を受光する。これにより、LiDAR16は、周囲の物体の表面の形状を、表面を覆い尽くすような点の座標の集合(点群データ)として取得する。LiDAR16は、ブルドーザ1の前方を検出可能な位置に設置される。
The stereo camera 15 includes a plurality of cameras (in this embodiment, two cameras are assumed to be arranged side by side on the left and right). The stereo camera 15 uses a plurality of cameras to simultaneously photograph an object from a plurality of different directions, similar to the principle by which humans view objects. Therefore, according to the stereo camera 15, it is possible to measure information in the depth direction from the captured image. The stereo camera 15 is installed at a position where it can photograph the front of the bulldozer 1.
LiDAR 16 is a device that detects the shape of surrounding objects using laser sensor (distance sensor) technology. The LiDAR 16 irradiates the surrounding area with a large number of laser beams and receives the laser beams that hit an object and are reflected. Thereby, the LiDAR 16 acquires the shape of the surface of the surrounding object as a set of coordinates of points (point cloud data) that completely cover the surface. LiDAR 16 is installed at a position where it can detect the front of bulldozer 1.

図3を参照して、制御装置40が有する主な機能について説明する。図3は、ブルドーザ1が備える制御装置40のブロック図である。制御装置40は、土砂山位置検出処理部41と、岩石サイズ検出処理部42と、優先作業制御部43と、土砂山サイズ検出処理部44と、敷均し制御部45とを有する。これらの機能は、例えばプログラムの実行処理によって実現される。
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の一部の機能を有す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。ここでは各機能の概要のみ説明し、後記する「実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法」でこれらの機能の詳細を説明する。
The main functions of the control device 40 will be explained with reference to FIG. 3. FIG. 3 is a block diagram of the control device 40 included in the bulldozer 1. The control device 40 includes a sand pile position detection processing section 41, a rock size detection processing section 42, a priority work control section 43, a sand pile size detection processing section 44, and a leveling control section 45. These functions are realized, for example, by executing a program.
Note that each function of the control device 40 shown in FIG. 3 is divided for convenience of explanation, and does not limit the present invention. Further, a configuration may be adopted in which a device other than the bulldozer 1 (for example, the management computer 2) has some of the functions of the control device 40. In that case, the management personal computer 2 acquires necessary information from the bulldozer 1 and performs calculations in real time. Then, the driving route and the like are transmitted to the bulldozer 1 via wireless communication. Only the outline of each function will be explained here, and the details of these functions will be explained later in "Leveling method according to automated construction system according to embodiment".

土砂山位置検出処理部41は、センサ部14を用いて土砂山の位置(例えばxyz座標値)を検出させる。
岩石サイズ検出処理部42は、土砂山位置検出処理部41によって検出された土砂山にブルドーザ1を移動させる。また、岩石サイズ検出処理部42は、センサ部14を用いて土砂山に含まれる岩石の大きさを検出させる。
優先作業制御部43は、予め設定したよりも大きいサイズの岩石が土砂山の中に含まれている場合に、当該岩石に対する作業を優先的に行うように制御する。
土砂山サイズ検出処理部44は、センサ部14を用いて土砂山のサイズ(例えば土砂山の高さ、左右幅、奥行き、推定立米数など)を検出させる。
敷均し制御部45は、土砂山を対象とした敷均し作業を制御する。
The earth and sand pile position detection processing section 41 uses the sensor section 14 to detect the position (for example, xyz coordinate values) of the earth and sand pile.
The rock size detection processing section 42 moves the bulldozer 1 to the sand pile detected by the sand pile position detection processing section 41. Further, the rock size detection processing section 42 uses the sensor section 14 to detect the size of rocks included in the earth and sand pile.
When a rock of a larger size than a preset size is included in the earth and sand pile, the priority work control unit 43 performs control so that work on the rock is performed preferentially.
The sand pile size detection processing unit 44 uses the sensor unit 14 to detect the size of the sand pile (for example, the height, left and right width, depth, estimated number of cubic meters, etc.) of the earth and sand pile.
The leveling control unit 45 controls leveling work for the earth and sand pile.

≪実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法≫
図4Aおよび図4Bを参照して(適宜、図1ないし図3を参照)、自動化施工システム100に係る敷均し方法について説明する。図4Aおよび図4Bは、自動化施工システム100に係る敷均し方法の工程を示すフローチャートである。
(土砂山位置検出工程)
最初に、ブルドーザ1は、センサ部14を用いて、土砂山の位置を遠方より検出する(ステップS1)。土砂山位置検出処理部41は、例えば、施工エリア100Aの全体を見渡せる場所にブルドーザ1を移動させた後でセンサ部14に検出動作を行わせ、土砂山の位置を検出する。センサ部14のLiDAR16を用いることで、より遠くの土砂山の検出を行えるので望ましい。このような理由から、土砂山の位置の検出はLiDAR16を用いるのが望ましいが、ステレオカメラ15などの他の手段を用いて土砂山の位置の検出を行うこともできる。土砂山位置検出処理部41は、LiDAR16によって取得した点群データから、例えば土砂山の裾野や中央の位置(座標)を算出する。
≪Leveling method related to automated construction system according to embodiment≫
A leveling method according to the automated construction system 100 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B (see FIGS. 1 to 3 as appropriate). 4A and 4B are flowcharts showing the steps of the leveling method according to the automated construction system 100.
(Soil pile position detection process)
First, the bulldozer 1 uses the sensor unit 14 to detect the position of the earth and sand pile from a distance (step S1). For example, the earth and sand pile position detection processing unit 41 causes the sensor unit 14 to perform a detection operation after moving the bulldozer 1 to a place where the entire construction area 100A can be seen, and detects the position of the earth and sand pile. It is desirable to use the LiDAR 16 of the sensor unit 14 because it allows detection of more distant earth and sand piles. For these reasons, it is desirable to use LiDAR 16 to detect the position of the earth and sand pile, but it is also possible to use other means such as the stereo camera 15 to detect the position of the earth and sand pile. The earth and sand pile position detection processing unit 41 calculates, for example, the position (coordinates) of the base and center of the earth and sand pile from the point group data acquired by the LiDAR 16.

(岩石サイズ検出工程)
次に、ブルドーザ1は、ステップS1で検出した土砂山の前に移動する(ステップS2)。岩石サイズ検出処理部42は、例えば、ステップS1で検出した位置(土砂山の裾野や中央の位置(座標)など)を基にしてブルドーザ1の向きを変更し、当該位置にブルドーザ1を接近させる。これにより、センサ部14によって土砂山の詳細を検出しやすい位置にブルドーザ1が移動する。
続いて、ブルドーザ1は、センサ部14を用いて、土砂山内に含まれる大粒径岩8(図5参照)の検出を行う(ステップS3)。岩石サイズ検出工程のイメージを図5に示す。大粒径岩8は、予め決められたサイズ(例えば、直径)よりも大きな岩石であって、そのサイズは例えば敷均しの品質との関係で決定される。大粒径岩8は、例えば数十センチメートル以上の岩石である。大粒径岩8の検出は、品質管理や施工管理上の理由から使用できないまたは使用に注意を要する岩石を検出することを目的とするものであり、この目的を達成できるのであればサイズ以外の要素(例えば、形状)を考慮して検出を行ってもよい。この検出では、土砂山の表面に露出している大粒径岩8が検出対象となり、例えば大粒径岩8の座標値(xyz値)および最大径を検出する。
(Rock size detection process)
Next, the bulldozer 1 moves in front of the sand pile detected in step S1 (step S2). For example, the rock size detection processing unit 42 changes the direction of the bulldozer 1 based on the position detected in step S1 (such as the position (coordinates) of the base or center of the earth and sand mountain), and causes the bulldozer 1 to approach the position. . As a result, the bulldozer 1 moves to a position where the sensor unit 14 can easily detect the details of the mound.
Subsequently, the bulldozer 1 uses the sensor unit 14 to detect large-grained rocks 8 (see FIG. 5) included in the earth and sand pile (step S3). Figure 5 shows an image of the rock size detection process. The large-grained rock 8 is a rock larger than a predetermined size (for example, diameter), and the size is determined, for example, in relation to the quality of the leveling. The large grain size rock 8 is, for example, a rock of several tens of centimeters or more. The purpose of detecting large-grained rocks 8 is to detect rocks that cannot be used or that require care for reasons of quality control or construction management.If this purpose can be achieved, it is possible to detect rocks other than size. Detection may be performed in consideration of an element (for example, shape). In this detection, the large-grained rock 8 exposed on the surface of the earth and sand pile is the detection target, and, for example, the coordinate values (xyz values) and maximum diameter of the large-grained rock 8 are detected.

センサ部14のステレオカメラ15を用いると、精度が良くかつ広範囲(広い画角)の検出を行えるので望ましい。ステレオカメラ15を用いて大粒径岩8を検出する場合、岩石サイズ検出処理部42は、例えばステレオカメラ15で撮影された画像を、画像認識技術を用いて画像処理することで、土砂山に含まれる大粒径岩8を検出する。人工知能技術(例えばCNN(Convolutional Neural Network))を用いて大粒径岩8の形状を学習し、学習済みモデルによって大粒径岩8を検出してもよい。また、LiDAR16の座標情報とステレオカメラ15の片側(つまり単眼カメラ)のRGB情報(色情報)とを組み合わせたラプラシアンフィルタによるエッジ抽出法を用いて大粒径岩8の検出を行ってもよい。また、Difference of Normal 法、Difference of Curvatures 法、マルチスケール法などの特徴検出方法によって、LiDAR16の座標情報から大粒径岩8の検出を行ってもよい。 It is preferable to use the stereo camera 15 of the sensor unit 14 because it allows accurate detection over a wide range (wide angle of view). When detecting a large-grained rock 8 using the stereo camera 15, the rock size detection processing unit 42 processes the image taken by the stereo camera 15 using image recognition technology, so as to detect a large-grained rock 8. The included large-grained rock 8 is detected. The shape of the large-grained rock 8 may be learned using artificial intelligence technology (for example, CNN (Convolutional Neural Network)), and the large-grained rock 8 may be detected by the learned model. Alternatively, the large-grained rock 8 may be detected using an edge extraction method using a Laplacian filter that combines the coordinate information of the LiDAR 16 and the RGB information (color information) of one side (that is, a monocular camera) of the stereo camera 15. Further, the large-grained rock 8 may be detected from the coordinate information of the LiDAR 16 by a feature detection method such as the Difference of Normal method, the Difference of Curvatures method, or the multi-scale method.

(優先作業工程)
優先作業工程では、大粒径岩8(図5参照)が含まれている場合に、大粒径岩8に対する作業をブルドーザ1に優先的に行わせる。ステップS3で大粒径岩8を検出しなかった場合(ステップS4a)、「優先作業工程」を行わずにステップS7に処理を進める。一方、ステップS3で大粒径岩8を検出した場合、岩石の大きさによって優先して行う作業が異なる。
第一閾値以上かつ第二閾値よりも小さいサイズの岩石である特大岩8A(図5参照)が検出された場合(ステップS4b)、図5の符号Kで示すように、優先作業制御部43はブルドーザ1を特大岩8Aに向かって押土制御し、土砂山から特大岩8Aを押し出して除去する(ステップS5)。例えば、特大岩8Aを設計面よりも低い凹部に優先して落とすようにする。第二閾値は、例えば設計図書等に書かれた上限値である。このような基準で検出された特大岩8Aは、設計図書で規定された使用可能範囲に含まれるものの、比較的大きい岩である。第一閾値は、例えば敷均しの品質との関係でサイズが決定され、数十センチメートルである。全ての特大岩8Aの処理が完了した後で、ステップS7に処理を進める。
第二閾値以上のサイズの岩石である極大岩(図示せず)が検出された場合(ステップS4c)、優先作業制御部43は、例えばブルドーザ1の作業を一時中断させ、管理者にエラーを通知するなどして極大岩が含まれていることを報知する(ステップS6)。極大岩は設計図書等に書かれた上限値を超える岩であり、盛り立てに使うことができないので何らかの方法(例えば作業員がバックホーなどの建設機械を用いて)で極大岩を排除する。全ての極大岩の処理が完了した後で、作業員が作業の再開命令をブルドーザ1に送信し、優先作業制御部43は、ステップS7に処理を進める。
(Priority work process)
In the priority work process, when large-grained rocks 8 (see FIG. 5) are included, the bulldozer 1 is made to perform work on the large-grained rocks 8 preferentially. If large-grain rock 8 is not detected in step S3 (step S4a), the process proceeds to step S7 without performing the "priority work process". On the other hand, when a large-grain rock 8 is detected in step S3, the priority work to be performed differs depending on the size of the rock.
When an extra large rock 8A (see FIG. 5) is detected (step S4b), which is a rock with a size larger than the first threshold value and smaller than the second threshold value, the priority work control unit 43 The bulldozer 1 is controlled to move toward the oversized rock 8A, and the oversized rock 8A is pushed out and removed from the earth and sand pile (step S5). For example, the oversized rock 8A is preferentially dropped into a recess that is lower than the designed surface. The second threshold value is, for example, an upper limit value written in a design document or the like. The extra large rock 8A detected based on such criteria is a relatively large rock, although it is within the usable range specified in the design documents. The first threshold value is determined, for example, in relation to the quality of the leveling, and is several tens of centimeters. After the processing of all the oversized rocks 8A is completed, the processing proceeds to step S7.
If an extremely large rock (not shown), which is a rock with a size equal to or larger than the second threshold value, is detected (step S4c), the priority work control unit 43 temporarily suspends the work of the bulldozer 1, for example, and notifies the administrator of the error. It is notified that an extremely large rock is included (step S6). Extremely large rocks are rocks that exceed the upper limits written in design documents and cannot be used for heaping, so they must be removed by some method (for example, workers use construction equipment such as a backhoe). After processing of all the extremely large rocks is completed, the worker transmits a work restart command to the bulldozer 1, and the priority work control unit 43 advances the process to step S7.

(土砂山サイズ検出工程)
次に、ブルドーザ1は、土砂山のサイズに関する情報(例えば土砂山の高さ、左右幅、奥行き、推定立米数など)を検出する(ステップS7)。土砂山サイズ検出処理部44は、例えば、図6の符号Aで示す「重心」、符号Bで示す「中央」、符号「C」で示す頂点(最高点)、符号「D」で示す「裾野中央点」、符号「E」で示す「裾野左端点」、符号「F」で示す「裾野右端点」を検出する。図6は、土砂山サイズ検出工程のイメージ図である。なお、岩石サイズ検出工程のタイミングで土砂山のサイズを検出してもよい。
(Soil pile size detection process)
Next, the bulldozer 1 detects information regarding the size of the earth and sand pile (for example, the height, left and right width, depth, estimated number of cubic meters, etc.) of the earth and sand pile (step S7). The sand pile size detection processing unit 44 detects, for example, the "center of gravity" indicated by the symbol A in FIG. 6, the "center" indicated by the symbol B, the apex (highest point) indicated by the symbol "C", and the "base" indicated by the symbol "D" The "center point", the "left end point of the base" indicated by the symbol "E", and the "right end point of the base" indicated by the symbol "F" are detected. FIG. 6 is an image diagram of the sand pile size detection process. Note that the size of the earth and sand pile may be detected at the timing of the rock size detection step.

(敷均し工程)
次に、ブルドーザ1は、土砂山を対象とした敷均し作業を行う(ステップS8)。敷均し制御部45は、例えば、ステップS7で検出した土砂山のサイズに関する情報を基にして、敷均し回数、横移動量、前移動量などを決定し、決定した条件に従って押土制御を行う。例えば、土砂山の左右幅が大きい場合にはレーン数を増やしたり、立米数が大きい場合にはレーンの走行距離(前移動量)を長くしたりする。
(Leveling process)
Next, the bulldozer 1 performs leveling work on the earth and sand pile (step S8). For example, the leveling control unit 45 determines the number of times of leveling, the amount of lateral movement, the amount of forward movement, etc. based on the information regarding the size of the earth and sand pile detected in step S7, and performs dozing control according to the determined conditions. I do. For example, if the horizontal width of the dirt pile is large, the number of lanes may be increased, or if the number of cubic meters is large, the travel distance of the lanes (previous movement amount) may be increased.

図7を参照し、土砂山の立米数の情報を基にして、各レーンLの走行距離(前移動量)を決める場合を説明する。図7(a)は土砂山の平面図であり、図7(b)は土砂山の正面図である。各レーンLの幅は、ブルドーザ1の幅に対応している。図7に示す土砂山には、頂点を構成する第一凸部T1が正面側に存在し、頂点よりも低い第二凸部T2が右側に存在する。第二凸部T2は、第一凸部T1よりも前後方向の距離が長く、第二凸部T2の立米数は第一凸部T1の立米数よりも大きくなっている。この場合、例えばレーンL4の走行距離(前移動量)を最も長くする。このような制御を行う場合、土砂山を俯瞰的に見ることが可能なように、センサ部14の設置位置を高くするのがよい。 With reference to FIG. 7, a case will be described in which the traveling distance (previous movement amount) of each lane L is determined based on information on the number of standing meters of earth and sand piles. FIG. 7(a) is a plan view of the earth and sand pile, and FIG. 7(b) is a front view of the earth and sand pile. The width of each lane L corresponds to the width of the bulldozer 1. In the earth and sand pile shown in FIG. 7, a first convex portion T1 forming the apex exists on the front side, and a second convex portion T2 lower than the apex exists on the right side. The second protrusion T2 has a longer distance in the front-rear direction than the first protrusion T1, and the number of cubic meters of the second protrusion T2 is larger than the number of cubic meters of the first protrusion T1. In this case, for example, the traveling distance (forward movement amount) of lane L4 is set to be the longest. When performing such control, the sensor unit 14 is preferably installed at a high position so that the earth and sand pile can be viewed from above.

また、図8に示すように、現地形をグリッドマップM(等間隔で区切られた格子状のマス単位で標高を表したもの)のような形で検出し、このグリッドマップMに基づいてレーン数や各レーンの走行距離(前移動量)を決定してもよい。エリアによって仕上がり厚さ(層厚)が決まっており、例えば層厚が「0.5m」の場合を想定し、図8に示すドットが最も荒いマスM1が「0m(設計面)」、ドットが無いマスM0が「-0.5m」、ドットが二番目に細かいマスM2が「+0.25m」、ドットが最も細かいマスM3が「+0.5m」だとする。この場合、例えば一番左のレーンL1では一番奥のマスまでブルドーザ1を走行させ、それ以外のレーンL2~L4では一番奥のマスよりも少し奥まで走行させるといった形で押土距離を可変制御する。つまり、グリッドマップMを用いて現地形と設計面(基準面)との高低差をマスごとに求め、レーンLに含まれるマスの高低差の合計値を求めることで、各レーンLの走行距離を決定する。このようにすると、層厚と1つのマスの大きさを設定すれば、その情報を基にレーン数と押土距離を自動で認識し、適切な敷き均しが可能となる。 In addition, as shown in Figure 8, the local topography is detected in the form of a grid map M (which expresses altitude in units of grid-like squares divided at equal intervals), and lanes are determined based on this grid map M. The number and travel distance (previous movement amount) of each lane may be determined. The finished thickness (layer thickness) is determined depending on the area. For example, assuming the layer thickness is "0.5 m", the square M1 with the roughest dots shown in Figure 8 is "0 m (design surface)" and there are no dots. Assume that the square M0 is "-0.5m", the square M2 with the second smallest dot is "+0.25m", and the square M3 with the smallest dot is "+0.5m". In this case, for example, in the leftmost lane L1, the bulldozer 1 is run to the farthest square, and in the other lanes L2 to L4, it is run a little farther than the farthest square, so that the dozing distance is determined. Variable control. In other words, by using the grid map M to find the height difference between the site shape and the design surface (reference surface) for each square, and then finding the total value of the height difference of the squares included in lane L, the travel distance of each lane L can be calculated. Determine. In this way, once the layer thickness and the size of one square are set, the number of lanes and dozing distance are automatically recognized based on that information, making it possible to spread the material appropriately.

なお、土砂山の高さ情報に基づいて、土砂山の荒崩しを行ってもよい。荒崩しは、例えば土砂山の高さが予め設定した値よりも高い場合に行う。押土した場合におけるブルドーザ1の負荷は、土砂山の高さに応じて上昇するので、土砂山が高いことはスタック(足滑り)が発生する原因となる。荒崩しでのブレード30の位置の目安は、例えばブレード30上端と土砂山の高さが一致する程度とするのがよい(図9参照)。図9は、土砂山の荒崩しを行う場合におけるブレード30の位置の一例である。ブレード30より高い部分の土砂は、ブレード30上部から土砂が漏れてブレード30と車体10の間に入り込み、車体10のエンジンルーム他を傷つける恐れがある。また、ブルドーザ1の大きさ(「xxトン級(xxには自然数が入る)」という表現)が、施工の規模に対して極端に乖離するものを使用することは少ない。その為、荒崩しでのブレード30の位置は、土砂山の高さを目安にすることが現実的である。ブレード30の位置は、測位用受信機13で検出可能であり、例えば測位用受信機13でブレード30の下端の位置を検出する場合、測位用受信機13で検出した位置にブレード30の高さ寸法を加えることでブレード30の上端の位置を算出できる。 Note that the earth and sand pile may be demolished based on the height information of the earth and sand pile. The landslide is performed, for example, when the height of the earth and sand pile is higher than a preset value. The load on the bulldozer 1 when pushing the earth increases depending on the height of the earth and sand pile, and therefore, a high earth and sand pile causes the occurrence of stuck (foot slip). A good guideline for the position of the blade 30 during rough breakage is, for example, such that the upper end of the blade 30 and the height of the earth and sand pile match (see FIG. 9). FIG. 9 shows an example of the position of the blade 30 when demolishing an earth and sand mountain. The earth and sand in the portion higher than the blade 30 may leak from the upper part of the blade 30 and enter between the blade 30 and the vehicle body 10, and may damage the engine room and other parts of the vehicle body 10. Further, the size of the bulldozer 1 (expressed as "xx ton class (xx is a natural number)") is rarely used if it deviates significantly from the scale of the construction work. Therefore, it is practical to use the height of the earth and sand pile as a guide for the position of the blade 30 during rough breakage. The position of the blade 30 can be detected by the positioning receiver 13. For example, when the positioning receiver 13 detects the position of the lower end of the blade 30, the height of the blade 30 is set to the position detected by the positioning receiver 13. By adding the dimensions, the position of the upper end of the blade 30 can be calculated.

また、土砂山を高さ方向に輪切りにすることで層を設定し、高い層から順番に押土して荒崩しを行ってもよい(図10参照)。この制御は、土砂山が比較的高い場合(例えば、ブルドーザ1の高さよりも土砂山の高さが高い場合)を想定している。図10に示す土砂山では、例えば最初に一番上の層N3を押土し、次にその下の層N2を押土し、最後に一番下の層N1を押土する。 Alternatively, layers may be set by cutting the earth and sand pile into rings in the height direction, and the earth may be crushed by pushing the earth in order from the highest layer (see FIG. 10). This control assumes a case where the earth and sand pile is relatively high (for example, when the earth and sand pile is higher than the height of the bulldozer 1). In the earth and sand pile shown in FIG. 10, for example, first the top layer N3 is tamped, then the layer N2 below it is tamped, and finally the bottom layer N1 is tamped.

(敷均し確認工程)
図4Bに示すように、ブルドーザ1は、敷均しの完了を確認するために、土砂山のセンシングを再び行う(ステップS9)。ステップS9で敷均し完了を確認できた場合(ステップS10a)、敷均し制御部45は、当該土砂山を対象とした敷均し作業を完了し、ステップS11に処理を進める。一方、ステップS9で均し残しが確認された場合(ステップS10b)、敷均し制御部45は、処理をステップS8に戻して再び敷均し作業を行う。
(Leveling confirmation process)
As shown in FIG. 4B, the bulldozer 1 performs sensing of the earth and sand pile again in order to confirm the completion of leveling (step S9). When the completion of leveling is confirmed in step S9 (step S10a), the leveling control unit 45 completes the leveling work for the earth and sand pile, and advances the process to step S11. On the other hand, if it is confirmed that there is no leveling remaining in step S9 (step S10b), the leveling control unit 45 returns the process to step S8 and performs leveling work again.

(次の土砂山のセンシング工程)
敷均し完了を確認できた場合(ステップS10a)、ブルドーザ1は、次の土砂山のセンシング開始位置に移動し(ステップS11)、次に敷均しを行う新たな土砂山の位置を遠方より検出する(ステップS12)。土砂山位置検出処理部41は、例えば、事前に設定した分だけ斜め後ろの位置(例えば、横方向は一つの山分、後方向は任意)にブルドーザ1を移動させて、移動後の位置で次の土砂山を検出させる。ステップS12で次の土砂山を検出した場合、岩石サイズ検出処理部42は、ブルドーザ1を次の土砂山の前に移動させて(ステップS2)、次の土砂山を対象とした敷均しを行う。一方、ステップS12で次の土砂山を検出しなかった場合、設定された個数の土砂山の敷均しが完了したとして作業を完了する(ステップS13)。
(Next sediment mountain sensing process)
When the completion of leveling is confirmed (step S10a), the bulldozer 1 moves to the sensing start position of the next earth and sand mound (step S11), and detects the position of the new earth and sand mound to be next leveled from a distance. Detected (step S12). For example, the earth and sand pile position detection processing unit 41 moves the bulldozer 1 to a position diagonally backward by a preset amount (for example, one mountain in the lateral direction, and arbitrary in the rear direction), and detects the position after the movement. Detect the next sand pile. When the next pile of earth and sand is detected in step S12, the rock size detection processing unit 42 moves the bulldozer 1 in front of the next pile of earth and sand (step S2), and starts leveling the next pile of earth and sand. conduct. On the other hand, if the next pile of earth and sand is not detected in step S12, it is assumed that leveling of the set number of piles of earth and sand has been completed, and the work is completed (step S13).

以上のように、実施形態に係る自動化施工システム100においては、大粒径岩8が含まれる場合に大粒径岩8に対して優先的に作業を行い、その後に敷均し作業を行うので、高品質の敷均しを行うことができる。
例えば、図11(a)に示すように、設計面よりも低い凹部に特大岩8Aを優先して落とすことで、図11(b)に示すように、粒径の小さい岩や細粒分が特大岩8Aの上に撒き出されるようになり、特大岩8Aが表面に露出し難くなるので、仕上がり面を平らにすることができる。図11は、実施形態に係る自動化施工システム100に係る敷均し方法の効果を説明するための図であり、(a)は敷均し前の状態を示し、(b)は敷均し完了後の状態を示す。
ここまで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。
As described above, in the automated construction system 100 according to the embodiment, when large-grained rocks 8 are included, work is performed preferentially on the large-grained rocks 8, and then the leveling work is performed. , high-quality leveling can be performed.
For example, as shown in Figure 11(a), by preferentially dropping extra large rock 8A into a recess that is lower than the design surface, rocks with small grain sizes and fine grains can be dropped as shown in Figure 11(b). The oversized rock 8A is now thrown out on top of the oversized rock 8A, making it difficult for the oversized rock 8A to be exposed on the surface, so that the finished surface can be made flat. FIG. 11 is a diagram for explaining the effect of the leveling method according to the automated construction system 100 according to the embodiment, in which (a) shows the state before leveling, and (b) shows the leveling completed. Shows the later state.
Although the embodiments of the present invention have been described so far, the present invention is not limited thereto, and can be implemented within the scope of the scope of the claims.

1 ブルドーザ(建設機械)
2 管理用パソコン
3 測位用衛星
8 大粒径岩
8A 特大岩
10 車体
11 通信アンテナ
12,13 測位用受信機
14 センサ部
15 ステレオカメラ
16 LiDAR
20 走行装置
30 ブレード
40 制御装置
41 土砂山位置検出処理部
42 岩石サイズ検出処理部
43 優先作業制御部
44 土砂山サイズ検出処理部
45 敷均し制御部
100 自動化施工システム
L1~L5,L レーン
M グリッドマップ
1 Bulldozer (construction equipment)
2 Management PC 3 Positioning satellite 8 Large grain rock 8A Extra large rock 10 Vehicle body 11 Communication antenna 12, 13 Positioning receiver 14 Sensor unit 15 Stereo camera 16 LiDAR
20 Travel device 30 Blade 40 Control device 41 Earth and sand pile position detection processing unit 42 Rock size detection processing unit 43 Priority work control unit 44 Earth and sand pile size detection processing unit 45 Leveling control unit 100 Automated construction system L1 to L5, L lane M grid map

Claims (7)

建設機械を用いた敷均し方法であって、
前記建設機械は、オペレータによる操縦なしで自動走行可能であり、対象物を検出可能なセンサ部と接続され、
前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出する岩石サイズ検出工程と、
予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械が優先的に行う優先作業工程と、
前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械が行う敷均し工程と、を有する、
ことを特徴とする敷均し方法。
A leveling method using a construction machine,
The construction machine is capable of automatically traveling without operation by an operator, and is connected to a sensor unit capable of detecting a target object,
a rock size detection step of moving the construction machine to the earth and sand pile and detecting the size of rocks included in the earth and sand pile using the sensor unit;
a priority work process in which the construction machine preferentially performs work on the large-grained rock when a large-grained rock that is a rock with a size larger than a preset size is included;
a leveling step in which the construction machine performs leveling work on the earth and sand pile;
A leveling method characterized by:
前記優先作業工程では、第一閾値以上かつ第二閾値よりも小さいサイズの岩石である特大岩が検出された場合に、当該特大岩に向けて前記建設機械を移動させて前記土砂山から当該特大岩を押し出して除去する、
ことを特徴とする請求項1に記載の敷均し方法。
In the priority work process, when an oversized rock is detected, which is a rock that is larger than a first threshold value and smaller than a second threshold value, the construction machine is moved toward the oversized rock to remove the oversized rock from the earth and sand pile. push out and remove rocks,
The leveling method according to claim 1, characterized in that:
前記優先作業工程では、前記第二閾値以上のサイズの岩石である極大岩が検出された場合に、当該極大岩が含まれていることを報知する、
ことを特徴とする請求項2に記載の敷均し方法。
In the priority work step, when an extremely large rock having a size equal to or larger than the second threshold is detected, it is notified that the extremely large rock is included.
The leveling method according to claim 2, characterized in that:
前記敷均し工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山のサイズを検出する土砂山サイズ検出工程をさらに有し、
前記敷均し工程では、前記土砂山サイズ検出工程での検出結果に基づいて決定した敷均しの条件に従って敷均し作業を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載の敷均し方法。
As a pre-process of the leveling step, further comprising a sand pile size detection step of detecting the size of the sand pile using the sensor unit,
In the leveling step, leveling work is performed according to the leveling conditions determined based on the detection results in the soil pile size detection step.
The leveling method according to claim 1, characterized in that:
前記敷均し工程では、グリッドマップによって現地形と基準面との高低差を求め、レーンに含まれるマスの高低差の合計値を求めることで各レーンの走行距離を決定する、
ことを特徴とする請求項4に記載の敷均し方法。
In the leveling step, the height difference between the site shape and the reference surface is determined using a grid map, and the travel distance of each lane is determined by determining the total value of the height difference of the squares included in the lane.
The leveling method according to claim 4, characterized in that:
前記岩石サイズ検出工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山の位置を検出する土砂山位置検出工程をさらに有する、
ことを特徴とする請求項1に記載の敷均し方法。
As a pre-process of the rock size detection step, further comprising a sand pile position detection step of detecting the position of the sand pile using the sensor unit,
The leveling method according to claim 1, characterized in that:
敷均しを行う自動化施工システムであって、
オペレータによる操縦なしで自動走行可能である建設機械と、
対象物を検出可能なセンサ部と、
前記建設機械による施工を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出させる岩石サイズ検出処理部と、
予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械に優先的に行わせる優先作業部と、
前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械に行わせる敷均し制御部と、を有する、
ことを特徴とする自動化施工システム。
An automated construction system that performs leveling,
Construction machinery that can run automatically without operator control;
A sensor unit capable of detecting a target object,
A control device that controls construction by the construction machine,
The control device includes:
a rock size detection processing unit that moves the construction machine to the earth and sand pile and uses the sensor unit to detect the size of rocks included in the earth and sand pile;
a priority work unit that causes the construction machine to preferentially perform work on the large-grained rock when a large-grained rock that is larger than a preset size is included;
a leveling control unit that causes the construction machine to perform leveling work on the earth and sand pile;
An automated construction system characterized by:
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