JP2024076741A - Work machine, information processor, and program - Google Patents

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JP2024076741A JP2022188448A JP2022188448A JP2024076741A JP 2024076741 A JP2024076741 A JP 2024076741A JP 2022188448 A JP2022188448 A JP 2022188448A JP 2022188448 A JP2022188448 A JP 2022188448A JP 2024076741 A JP2024076741 A JP 2024076741A
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Abstract

To provide a technique capable of appropriately grasping the shape of a work object of a work machine.SOLUTION: A shovel 100 includes a controller 30 for estimating the shape of a work object according to operation of the shovel 100, and sensors S1 to S6 for acquiring data relating on the track of a work part (bucket 6) of the shovel 100, wherein the controller 30 estimates the shape of the work object, on the basis of the data relating on the track of the bucket 6 at the time of execution of excavation operation.SELECTED DRAWING: Figure 8

Description

本開示は、作業機械等に関する。 This disclosure relates to work machines, etc.

従来、オペレータが操作する、或いは、自律運転を行うショベル等の作業機械が知られている(特許文献1参照)。 Conventionally, there are known work machines such as excavators that are operated by an operator or that operate autonomously (see Patent Document 1).

特開2021-188432号公報JP 2021-188432 A

ところで、例えば、ショベルに搭乗するオペレータは、土砂の凹凸やショベルのアタッチメント等によって、作業対象の地面の一部が死角になる可能性がある。また、ショベルの遠隔操作が行われる場合、オペレータは、ショベルに搭載されるカメラの画像を見ながら操作を行う必要があり、カメラの画像の状態によっては、作業対象の地面の形状を把握しにくくなる可能性がある。そのため、カメラや測距センサ(距離センサ)等のデータに基づき、作業対象の形状が認識され、作業機械のキャビンに搭載されるディスプレイや遠隔操作用のディスプレイに作業対象の形状が表示される場合がある。 However, for example, an operator riding on a shovel may have a blind spot for part of the ground to be worked on due to unevenness in the soil and sand, shovel attachments, etc. Furthermore, when a shovel is remotely operated, the operator must operate it while looking at images from a camera mounted on the shovel, and depending on the state of the camera image, it may be difficult to grasp the shape of the ground to be worked on. For this reason, the shape of the work target is recognized based on data from a camera, a ranging sensor (distance sensor), etc., and the shape of the work target may be displayed on a display mounted in the cabin of the work machine or a display for remote operation.

また、例えば、ショベルの自律運転が行われる場合、作業対象の地面の土砂の形状に応じて、ショベルの作業部位(バケット)の軌道が決定される場合がある。この場合、カメラや測距センサ等のデータに基づき、作業対象の形状が認識され、その作業対象の形状に基づき、作業機械の作業部位の軌道が決定される。 For example, when an excavator is operated autonomously, the trajectory of the working part of the shovel (bucket) may be determined according to the shape of the soil on the ground where the work is to be carried out. In this case, the shape of the work object is recognized based on data from a camera, distance measurement sensor, etc., and the trajectory of the working part of the work machine is determined based on the shape of the work object.

しかしながら、ショベルに搭載されるカメラや測距センサ等を利用する場合、ショベルのアタッチメントや土砂の凹凸に遮蔽されて作業対象の一部の形状を測定できないオクルージョンが発生する可能性がある。そのため、例えば、ディスプレイに表示される作業対象の形状の一部に穴が生じ、オペレータの操作支援の観点で好ましくない状況が生じる可能性がある。また、例えば、作業対象の一部の形状が測定できないことから、自律運転のための作業部位の軌道の生成に関する精度が悪化する可能性がある。 However, when using a camera or distance measurement sensor mounted on an excavator, there is a possibility that occlusion will occur, where the shape of part of the work object cannot be measured because it is blocked by the excavator attachment or unevenness in the soil. This may result in, for example, a hole appearing in part of the shape of the work object displayed on the display, creating an unfavorable situation in terms of supporting the operator's operation. In addition, for example, because part of the shape of the work object cannot be measured, there is a possibility that the accuracy of generating the trajectory of the work part for autonomous driving will deteriorate.

そこで、上記課題に鑑み、作業機械の作業対象の形状をより適切に把握することが可能な技術を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the objective is to provide a technology that can more appropriately grasp the shape of the work target of a work machine.

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
作業機械の動作に合わせて、作業対象の形状を推定する処理装置を備える、
作業機械が提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present disclosure,
A processing device is provided for estimating the shape of a work target in accordance with the operation of the work machine.
A work machine is provided.

また、本開示の他の実施形態では、
作業機械の動作に合わせて、前記作業機械の作業対象の形状を推定する、
情報処理装置が提供される。
In another embodiment of the present disclosure,
A shape of a work target of the work machine is estimated in accordance with the operation of the work machine.
An information processing device is provided.

また、本開示の更に他の実施形態では、
情報処理装置に、
作業機械の動作に合わせて、前記作業機械の作業対象の形状を推定させる、
プログラムが提供される。
In still another embodiment of the present disclosure,
In the information processing device,
A shape of a work target of the work machine is estimated in accordance with the operation of the work machine.
The program is provided.

また、本開示の更に他の実施形態では、
支援装置に、
作業機械の動作に合わせて、前記作業機械の作業対象の形状を推定させ、
前記作業対象の形状の推定結果を表示させる、
プログラムが提供される。
In still another embodiment of the present disclosure,
Support equipment:
A shape of a work target of the work machine is estimated in accordance with the operation of the work machine;
Displaying the estimated result of the shape of the work object;
The program is provided.

上述の実施形態によれば、作業機械の作業対象の形状をより適切に把握することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to more appropriately grasp the shape of the work target of the work machine.

稼働支援システムの一例を示す図である。FIG. 1 illustrates an example of an operation support system. ショベルの一例を示す上面図である。FIG. 2 is a top view showing an example of a shovel. ショベルの遠隔操作に関する構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a configuration for remote control of a shovel. ショベルのハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a shovel. 情報処理装置のハードウェア構成の一例を示す図である。FIG. 2 illustrates an example of a hardware configuration of an information processing device. 稼働支援システムの機能構成の第1例を示す機能ブロック図である。FIG. 2 is a functional block diagram showing a first example of a functional configuration of the operation support system. 稼働支援システムの機能構成の第2例を示す機能ブロック図である。FIG. 11 is a functional block diagram showing a second example of the functional configuration of the operation support system. 作業対象形状取得部の処理の一例を概略的に示すフローチャートである。11 is a flowchart illustrating an example of a process performed by a work object shape acquisition unit. 観測対象領域の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an observation target area. 影響領域の一例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an affected area.

以下、図面を参照して実施形態について説明する。 The following describes the embodiment with reference to the drawings.

[稼働支援システムの概要]
図1~図3を参照して、本実施形態に係る稼働支援システムSYSの概要について説明をする。
[Overview of the operation support system]
An overview of an operation support system SYS according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

図1は、稼働支援システムSYSの一例を示す図である。図1において、ショベル100は、左側面図が示される。図2は、ショベル100の一例を示す上面図である。図3は、ショベル100の遠隔操作に関する構成の一例を示す図である。以下、ショベル100の上面視でアタッチメントATが延び出す方向(図2の上方向)を"前"と規定して、ショベル100における方向、或いは、ショベル100から見た方向を説明する場合がある。 Figure 1 is a diagram showing an example of an operation support system SYS. In Figure 1, a left side view of a shovel 100 is shown. Figure 2 is a top view showing an example of the shovel 100. Figure 3 is a diagram showing an example of a configuration related to remote operation of the shovel 100. Below, the direction in which the attachment AT extends when viewed from above the shovel 100 (the upward direction in Figure 2) is defined as "front," and directions on the shovel 100 or directions seen from the shovel 100 may be described.

図1に示すように、稼働支援システムSYSは、ショベル100と、情報処理装置200と、センサ群300とを含む。 As shown in FIG. 1, the operation support system SYS includes an excavator 100, an information processing device 200, and a sensor group 300.

稼働支援システムSYSは、情報処理装置200を用いて、ショベル100と連携し、ショベル100の稼働に関する支援を行う。 The operation support system SYS uses the information processing device 200 to cooperate with the shovel 100 and provide support regarding the operation of the shovel 100.

稼働支援システムSYSに含まれるショベル100は、1台であってもよいし、複数台であってもよい。 The operation support system SYS may include one or more excavators 100.

ショベル100は、稼働支援システムSYSにおいて、稼働に関する支援の対象の作業機械である。 The excavator 100 is a work machine that receives operation support in the operation support system SYS.

図1、図2に示すように、ショベル100は、下部走行体1と、上部旋回体3と、ブーム4、アーム5、及び、バケット6を含むアタッチメントATと、キャビン10とを備える。 As shown in Figures 1 and 2, the excavator 100 includes a lower traveling body 1, an upper rotating body 3, an attachment AT including a boom 4, an arm 5, and a bucket 6, and a cabin 10.

下部走行体1は、クローラ1Cを用いて、ショベル100を走行させる。クローラ1Cは、左側のクローラ1CL及び右側のクローラ1CRを含む。クローラ1CLは、走行油圧モータ1MLで油圧駆動される。同様に、クローラ1CLは、走行油圧モータ1MRで油圧駆動される。これにより、下部走行体1は、自走することができる。 The lower traveling body 1 uses crawlers 1C to travel the excavator 100. The crawlers 1C include a left crawler 1CL and a right crawler 1CR. The crawler 1CL is hydraulically driven by a traveling hydraulic motor 1ML. Similarly, the crawler 1CL is hydraulically driven by a traveling hydraulic motor 1MR. This allows the lower traveling body 1 to travel on its own.

上部旋回体3は、旋回機構2を介して下部走行体1に旋回可能(旋回自在)に搭載される。例えば、上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Mで旋回機構2が油圧駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。 The upper rotating body 3 is mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable (freely rotatable) via the rotating mechanism 2. For example, the upper rotating body 3 rotates relative to the lower traveling body 1 when the rotating mechanism 2 is hydraulically driven by a rotating hydraulic motor 2M.

ブーム4は、左右方向に沿う回転軸を中心として俯仰可能なように、上部旋回体3の前部中央に取り付けられる。アーム5は、左右方向に沿う回転軸を中心として回転可能なように、ブーム4の先端に取り付けられる。バケット6は、左右方向に沿う回転軸を中心として回転可能なように、アーム5の先端に取り付けられる。 The boom 4 is attached to the front center of the upper rotating body 3 so that it can be raised and lowered around a rotation axis that runs along the left-right direction. The arm 5 is attached to the tip of the boom 4 so that it can rotate around a rotation axis that runs along the left-right direction. The bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 so that it can rotate around a rotation axis that runs along the left-right direction.

バケット6は、エンドアタッチメントの一例であり、例えば、掘削作業や法面作業や整地作業等に用いられる。 The bucket 6 is an example of an end attachment and is used, for example, for excavation work, slope work, and ground leveling work.

バケット6は、ショベル100の作業内容に応じて、適宜交換可能な態様で、アーム5の先端に取り付けられている。つまり、アーム5の先端には、バケット6に代えて、バケット6とは異なる種類のバケット、例えば、相対的に大きい大型バケット、法面用バケット、浚渫用バケット等が取り付けられてもよい。また、アーム5の先端には、バケット以外の種類のエンドアタッチメント、例えば、攪拌機、ブレーカ、クラッシャー等が取り付けられてもよい。また、アーム5と、エンドアタッチメントとの間には、例えば、クイックカップリングやチルトローテータ等の予備アタッチメントが設けられてもよい。 The bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 in a manner that allows it to be appropriately replaced depending on the work content of the excavator 100. In other words, instead of the bucket 6, a bucket of a different type from the bucket 6, such as a relatively large bucket, a bucket for slopes, or a dredging bucket, may be attached to the tip of the arm 5. In addition, an end attachment of a type other than a bucket, such as an agitator, breaker, or crusher, may be attached to the tip of the arm 5. In addition, a spare attachment such as a quick coupling or tilt rotator may be provided between the arm 5 and the end attachment.

ブーム4、アーム5、及び、バケット6は、それぞれ、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及び、バケットシリンダ9により油圧駆動される。 The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by a boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9, respectively.

キャビン10は、オペレータが搭乗し、ショベル100を操作するための操縦室である。キャビン10は、例えば、上部旋回体3の前部左側に搭載される。 The cabin 10 is a control room where an operator sits and operates the excavator 100. The cabin 10 is mounted, for example, on the front left side of the upper rotating body 3.

ショベル100は、通信装置60を搭載し、所定の通信回線NWを通じて、情報処理装置200と相互に通信を行うことができる。 The excavator 100 is equipped with a communication device 60 and can communicate with the information processing device 200 via a specified communication line NW.

通信回線NWは、例えば、作業現場のローカルネットワーク(LAN:Local Area Network)を含む。また、通信回線NWは、広域ネットワーク(WAN:Wide Area Network)を含んでもよい。広域ネットワークには、例えば、基地局を末端とする移動体通信網、通信衛星を利用する衛星通信網、インターネット網等が含まれる。また、通信回線NWは、例えば、WiFiやブルートゥース(登録商標)等の無線通信規格に基づく近距離通信回線が含まれてもよい。 The communication line NW may include, for example, a local network (LAN: Local Area Network) at a work site. The communication line NW may also include a wide area network (WAN: Wide Area Network). Wide area networks include, for example, mobile communication networks ending in base stations, satellite communication networks using communication satellites, and the Internet network. The communication line NW may also include, for example, short-distance communication lines based on wireless communication standards such as WiFi and Bluetooth (registered trademark).

例えば、ショベル100は、キャビン10に搭乗するオペレータの操作に応じて、下部走行体1(即ち、左右の一対のクローラ1CL,1CR)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を動作させる。 For example, the excavator 100 operates driven elements such as the lower traveling body 1 (i.e., a pair of left and right crawlers 1CL, 1CR), upper rotating body 3, boom 4, arm 5, and bucket 6 in response to the operation of an operator in the cabin 10.

また、ショベル100は、キャビン10に搭乗するオペレータによって操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、ショベル100の外部から遠隔操作(リモート操作)が可能に構成されてもよい。ショベル100が遠隔操作される場合、キャビン10の内部は、無人状態であってもよい。また、ショベル100が遠隔操作専用である場合、キャビン10は省略されてもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン10のオペレータの操作装置26に対する操作、及び外部のオペレータの遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。 In addition, instead of or in addition to being configured to be operable by an operator inside the cabin 10, the shovel 100 may be configured to be remotely operable from outside the shovel 100. When the shovel 100 is remotely operated, the interior of the cabin 10 may be unmanned. When the shovel 100 is dedicated to remote operation, the cabin 10 may be omitted. In the following description, it is assumed that the operation of the operator includes at least one of the operation of the operating device 26 by the operator inside the cabin 10 and the remote operation by an external operator.

例えば、図3に示すように、遠隔操作には、ショベル100と通信回線NWを通じて通信可能な遠隔操作支援装置400で行われるショベル100のアクチュエータに関する操作入力によって、ショベル100が操作される態様が含まれる。遠隔操作支援装置400は、情報処理装置200と別に設けられてもよいし、情報処理装置200であってもよい。 For example, as shown in FIG. 3, remote operation includes a mode in which the shovel 100 is operated by operation input related to the actuator of the shovel 100 performed by a remote operation support device 400 capable of communicating with the shovel 100 via a communication line NW. The remote operation support device 400 may be provided separately from the information processing device 200, or may be the information processing device 200.

遠隔操作支援装置400は、例えば、ショベル100の作業を外部から管理する管理センタ等に設けられる。また、遠隔操作支援装置400は、可搬型の操作端末であってもよく、この場合、オペレータは、ショベル100の周辺からショベル100の作業状況を直接確認しながらショベル100の遠隔操作を行うことができる。 The remote operation support device 400 is provided, for example, in a management center that manages the work of the shovel 100 from the outside. The remote operation support device 400 may also be a portable operation terminal, in which case the operator can remotely operate the shovel 100 while directly checking the work status of the shovel 100 from the vicinity of the shovel 100.

ショベル100は、例えば、後述の通信装置60を通じて、自身に搭載される撮像装置が出力する撮像画像に基づくショベル100の前方を含む周辺の様子を表す画像(以下、「周辺画像」)を遠隔操作支援装置400に送信してよい。また、ショベル100は、通信装置60を通じて、撮像装置の出力する撮像画像を遠隔操作支援装置400に送信し、遠隔操作支援装置400は、ショベル100から受信する撮像画像を加工し周辺画像を生成してもよい。そして、遠隔操作支援装置400は、ショベル100の前方を含む周辺の様子を表す周辺画像を自身の表示装置に表示させてよい。また、ショベル100のキャビン10の内部の出力装置50(表示装置50A)に表示される各種の情報画像(情報画面)は、同様に、遠隔操作支援装置400の表示装置にも表示されてよい。これにより、遠隔操作支援装置400を利用するオペレータは、例えば、表示装置に表示されるショベル100の周辺の様子を表す画像や情報画面等の表示内容を確認しながら、ショベル100を遠隔操作することができる。そして、ショベル100は、通信装置60により遠隔操作支援装置400から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してよい。 The shovel 100 may transmit, for example, an image (hereinafter, "peripheral image") representing the surroundings including the front of the shovel 100 based on an image captured by an imaging device mounted on the shovel 100 to the remote operation support device 400 through the communication device 60 described later. The shovel 100 may also transmit an image captured by the imaging device to the remote operation support device 400 through the communication device 60, and the remote operation support device 400 may process the captured image received from the shovel 100 to generate a peripheral image. The remote operation support device 400 may then display a peripheral image representing the surroundings including the front of the shovel 100 on its own display device. Various information images (information screens) displayed on the output device 50 (display device 50A) inside the cabin 10 of the shovel 100 may also be displayed on the display device of the remote operation support device 400. This allows an operator using the remote operation support device 400 to remotely operate the shovel 100 while checking the display contents of, for example, an image representing the surroundings of the shovel 100 and an information screen displayed on the display device. The excavator 100 may operate actuators and drive driven elements such as the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 in response to a remote operation signal indicating the content of the remote operation received from the remote operation support device 400 by the communication device 60.

また、遠隔操作には、例えば、ショベル100の周囲の人(例えば、作業者)のショベル100に対する外部からの音声入力やジェスチャ入力等によって、ショベル100が操作される態様が含まれてもよい。具体的には、ショベル100は、自身に搭載される音声入力装置(例えば、マイクロフォン)やジェスチャ入力装置(例えば、撮像装置)等を通じて、周囲の作業者等により発話される音声や作業者等により行われるジェスチャ等を認識する。そして、ショベル100は、認識した音声やジェスチャ等の内容に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1(左右のクローラ1C)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してもよい。 Remote operation may also include a mode in which the shovel 100 is operated by external voice input or gesture input to the shovel 100 by a person (e.g., a worker) around the shovel 100. Specifically, the shovel 100 recognizes voices uttered by surrounding workers and gestures made by workers through a voice input device (e.g., a microphone) or a gesture input device (e.g., an imaging device) mounted on the shovel 100. The shovel 100 may then operate actuators according to the contents of the recognized voices and gestures to drive driven elements such as the lower traveling body 1 (left and right crawlers 1C), upper rotating body 3, boom 4, arm 5, and bucket 6.

また、ショベル100は、オペレータの操作の内容に依らず、自動でアクチュエータを動作させてもよい。これにより、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、アタッチメントAT等の被駆動要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「自動運転機能」或いは「マシンコントロール(Machine Control:MC)機能」を実現することができる。 The excavator 100 may also automatically operate the actuators regardless of the content of the operator's operation. This allows the excavator 100 to realize a function for automatically operating at least some of the driven elements such as the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, and the attachment AT, i.e., a so-called "automatic driving function" or "machine control (MC) function."

自動運転機能には、例えば、半自動運転機能(操作支援型のMC機能)が含まれる。半自動運転機能は、オペレータの操作に応じて、操作対象の被駆動要素(アクチュエータ)以外の被駆動要素(アクチュエータ)を自動で動作させる機能である。また、自動運転機能には、完全自動運転機能(完全自動型のMC機能)が含まれてもよい。完全自動運転機能は、オペレータの操作がない前提で、複数の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の少なくとも一部を自動で動作させる機能である。ショベル100において、完全自動運転機能が有効な場合、キャビン10の内部は無人状態であってよい。また、ショベル100が完全自動運転専用である場合、キャビン10は省略されてもよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、例えば、ルールベースの自動運転機能が含まれる。ルールベースの自動運転機能は、自動運転の対象の被駆動要素(アクチュエータ)の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様の自動運転機能である。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、自律運転機能が含まれてもよい。自律運転機能は、ショベル100が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自動運転の対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の動作内容が決定される態様の自動運転機能である。 The automatic driving function includes, for example, a semi-automatic driving function (operation assistance type MC function). The semi-automatic driving function is a function that automatically operates a driven element (actuator) other than the driven element (actuator) to be operated in response to the operation of the operator. The automatic driving function may also include a fully automatic driving function (fully automatic MC function). The fully automatic driving function is a function that automatically operates at least a part of a plurality of driven elements (hydraulic actuators) on the premise that there is no operation of the operator. In the shovel 100, when the fully automatic driving function is enabled, the inside of the cabin 10 may be unmanned. In addition, when the shovel 100 is dedicated to fully automatic operation, the cabin 10 may be omitted. In addition, the semi-automatic driving function and the fully automatic driving function include, for example, a rule-based automatic driving function. The rule-based automatic driving function is an automatic driving function in which the operation content of the driven element (actuator) to be the target of automatic operation is automatically determined according to a rule that is specified in advance. In addition, the semi-automatic driving function and the fully automatic driving function may include an autonomous driving function. The autonomous driving function is a function in which the excavator 100 autonomously makes various decisions and determines the operation of the driven element (hydraulic actuator) that is the target of the autonomous driving based on the results of those decisions.

また、ショベル100の作業が遠隔監視されてもよい。この場合、遠隔操作支援装置400と同様の機能を有する遠隔監視支援装置が設けられてもよい。遠隔監視支援装置は、例えば、情報処理装置200である。これにより、遠隔監視支援装置のユーザである監視者は、遠隔監視支援装置の表示装置に表示される周辺画像を確認しながら、ショベル100の作業の状況を監視することができる。また、例えば、監視者は、安全性の観点から必要と判断した場合、遠隔監視支援装置の入力装置を用いて、所定の入力を行うことによって、ショベル100のオペレータによる操作や自動運転に介入しショベル100を緊急停止させることができる。 The work of the shovel 100 may also be remotely monitored. In this case, a remote monitoring support device having the same functions as the remote operation support device 400 may be provided. The remote monitoring support device is, for example, the information processing device 200. This allows a monitor, who is a user of the remote monitoring support device, to monitor the status of the work of the shovel 100 while checking the surrounding image displayed on the display device of the remote monitoring support device. Also, for example, if the monitor determines it is necessary from the viewpoint of safety, the monitor can use the input device of the remote monitoring support device to make a specified input, thereby intervening in the operation by the operator of the shovel 100 or automatic operation and bringing the shovel 100 to an emergency stop.

情報処理装置200は、ショベル100と通信を行うことにより相互に連携し、ショベル100の稼働に関する支援を行う。 The information processing device 200 communicates with the shovel 100 to cooperate with it and provide support for the operation of the shovel 100.

情報処理装置200は、例えば、ショベル100の作業現場内の管理事務所、或いは、ショベル100の作業現場とは異なる場所にある、ショベル100の稼働状況等を管理する管理センタ等に設置されるサーバ装置や管理用の端末装置である。サーバ装置は、オンプレミスサーバやクラウドサーバであってもよいし、エッジサーバであってもよい。管理用の端末装置は、例えば、デスクトップ型のPC(Personal Computer)等の定置型の端末装置であってもよいし、タブレット端末、スマートフォン、ラップトップ型のPC等の可搬型の端末装置(携帯端末)であってもよい。後者の場合、作業現場の作業者や作業を監督する監督者や作業現場を管理する管理者等は、可搬型の情報処理装置200を所持して作業現場内を移動することができる。また、後者の場合、オペレータは、例えば、可搬型の情報処理装置200をショベル100のキャビンに持ち込むことができる。 The information processing device 200 is, for example, a server device or a management terminal device installed in a management office in the work site of the shovel 100, or in a management center that manages the operating status of the shovel 100, which is located in a place different from the work site of the shovel 100. The server device may be an on-premise server, a cloud server, or an edge server. The management terminal device may be, for example, a stationary terminal device such as a desktop PC (Personal Computer), or a portable terminal device (mobile terminal) such as a tablet terminal, a smartphone, or a laptop PC. In the latter case, a worker at the work site, a supervisor who supervises the work, a manager who manages the work site, etc. can move around the work site carrying the portable information processing device 200. In the latter case, an operator can, for example, bring the portable information processing device 200 into the cabin of the shovel 100.

情報処理装置200は、例えば、ショベル100から稼働状態に関するデータを取得する。これにより、情報処理装置200は、ショベル100の稼働状態を把握し、ショベル100の異常の有無等を監視することができる。また、情報処理装置200は、例えば、後述の表示装置208を通じて、ショベル100の稼働状態に関するデータを表示し、ユーザに確認させることができる。また、情報処理装置200は、例えば、ショベル100の稼働状態を学習モデルに学習させ、ショベル100の稼働を支援するための学習済みモデルを生成することができる。 The information processing device 200, for example, acquires data on the operating state from the shovel 100. This enables the information processing device 200 to grasp the operating state of the shovel 100 and monitor the presence or absence of abnormalities in the shovel 100. The information processing device 200 can also display data on the operating state of the shovel 100 via, for example, a display device 208 described below, and allow a user to confirm the data. The information processing device 200 can also, for example, train a learning model to learn the operating state of the shovel 100, and generate a trained model for supporting the operation of the shovel 100.

また、情報処理装置200は、ショベル100にコントローラ30等の処理で利用されるプログラムや参照データ等の各種データをショベル100に送信してもよい。これにより、ショベル100は、情報処理装置200からダウンロードされる各種データを用いて、ショベル100の稼働に関する各種の処理を行うことができる。 The information processing device 200 may also transmit to the shovel 100 various data such as programs and reference data used in the processing of the controller 30, etc., to the shovel 100. This allows the shovel 100 to perform various processes related to the operation of the shovel 100 using the various data downloaded from the information processing device 200.

センサ群300は、ショベル100の作業現場に設けられる。作業対象は、例えば、ショベル100の周辺の作業領域の土砂である。 The sensor group 300 is installed at the work site of the shovel 100. The work target is, for example, soil and sand in the work area around the shovel 100.

例えば、稼働支援システムSYSに複数のショベル100が含まれる場合、ショベル100ごとにセンサ群300が設けられる。また、稼働支援システムSYSに含まれる複数のショベル100が同じ作業現場で作業を行う場合、複数のショベル100に対して、1つのセンサ群300が共用されてもよい。 For example, if the operation support system SYS includes multiple shovels 100, a sensor group 300 is provided for each shovel 100. Also, if multiple shovels 100 included in the operation support system SYS work at the same work site, one sensor group 300 may be shared by the multiple shovels 100.

センサ群300は、センサ300-1~300-M(M:2以上の整数)を含む。センサ300-1~300-Mは、ショベル100の周辺の作業現場の物体の状態を測定し、その状態に関する測定データを取得する。作業現場の物体には、ショベル100の周辺の作業対象(作業領域の土砂)の他、例えば、ショベル100の周辺の他のショベル、ブルドーザ等の作業機械や土砂運搬用のトラック等の作業車両が含まれる。物体の状態には、物体の形状や特性が含まれる。 The sensor group 300 includes sensors 300-1 to 300-M (M: an integer of 2 or more). The sensors 300-1 to 300-M measure the state of objects at the work site around the shovel 100 and acquire measurement data relating to the state. Objects at the work site include the work target around the shovel 100 (soil and sand in the work area), as well as other shovels around the shovel 100, work machines such as bulldozers, and work vehicles such as trucks for transporting soil and sand. The state of an object includes the shape and characteristics of the object.

センサ300-1~300-Mは、例えば、測距センサ(距離センサ)を含む。測距センサには、例えば、LIDAR(Light Detecting and Ranging)、ミリ波レーダ、超音波センサ、赤外線センサ等が含まれる。また、センサ300-1~300-Mは、例えば、ステレオカメラ、TOF(Time Of Flight)カメラ等、2次元の画像に加えて、距離(深度)に関するデータを取得可能な3Dカメラを含んでもよい。また、センサ300-1~300-Mの中には、測距センサ及び3Dカメラが混在していてもよい。これにより、センサ群300は、ショベル100の周辺の作業現場の物体の形状を表す測定データを取得することができる。以下、測距センサや3Dカメラ等、物体の形状を表す測定データを取得可能なセンサを便宜的に「形状センサ」と称する場合がある。 The sensors 300-1 to 300-M include, for example, a distance measurement sensor (distance sensor). The distance measurement sensor includes, for example, a LIDAR (Light Detecting and Ranging), a millimeter wave radar, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, and the like. The sensors 300-1 to 300-M may also include, for example, a stereo camera, a TOF (Time Of Flight) camera, and other 3D cameras capable of acquiring data related to distance (depth) in addition to two-dimensional images. The sensors 300-1 to 300-M may also include a mixture of distance measurement sensors and 3D cameras. This allows the sensor group 300 to acquire measurement data representing the shape of objects at the work site around the shovel 100. Hereinafter, sensors capable of acquiring measurement data representing the shape of objects, such as distance measurement sensors and 3D cameras, may be referred to as "shape sensors" for convenience.

また、センサ300-1~300-Mは、多波長分光カメラを含んでもよい。多波長分光カメラには、例えば、マルチスペクトルカメラやハイパースペクトルカメラ等が含まれる。これにより、例えば、センサ群300は、土砂の硬度や含水率等、ショベル100の周辺の作業現場の物体の特性を表す測定データを取得することができる。以下、多波長分光カメラ等、物体の特性を表す測定データを取得可能なセンサを便宜的に「特性センサ」と称する場合がある。 The sensors 300-1 to 300-M may also include a multi-wavelength spectroscopic camera. The multi-wavelength spectroscopic camera includes, for example, a multispectral camera and a hyperspectral camera. This allows the sensor group 300 to acquire measurement data that represents the characteristics of objects at the work site around the shovel 100, such as the hardness and moisture content of soil and sand. Hereinafter, for the sake of convenience, a sensor that can acquire measurement data that represents the characteristics of an object, such as a multi-wavelength spectroscopic camera, may be referred to as a "characteristic sensor."

例えば、センサ300-1~300-Mは、複数の形状センサを含む。そして、複数の形状センサは、ショベル100の周辺の作業現場の互いに異なる場所に、且つ、それぞれのセンシング可能な範囲が少なくとも1つの他の形状センサのセンシング範囲と重複するように設けられてもよい。これにより、例えば、一の形状センサの測定データでは、オクルージョンが発生し、センシング範囲の一部の物体の形状を表す測定データを取得できない場合でも、他の形状センサではその範囲の物体の形状を表す測定データを取得できる場合がある。そのため、センサ群300は、ショベル100の周辺の作業現場の物体の形状を表す測定データをより確実に取得することができる。 For example, sensors 300-1 to 300-M include multiple shape sensors. The multiple shape sensors may be provided in different locations on the work site around the shovel 100, and such that the sensing range of each sensor overlaps with the sensing range of at least one other shape sensor. As a result, even if occlusion occurs in the measurement data of one shape sensor and measurement data representing the shape of an object in a portion of the sensing range cannot be obtained, the other shape sensors may be able to obtain measurement data representing the shape of the object in that range. Therefore, the sensor group 300 can more reliably obtain measurement data representing the shape of objects in the work site around the shovel 100.

また、センサ300-1~300-Mは、複数の特性センサを含んでもよい。そして、複数の特性センサはショベル100の周辺の作業現場の互いに異なる場所に、且つ、それぞれのセンシング可能な範囲が少なくとも1つの他の特性センサと重複するように設けられてもよい。これにより、例えば、一の特性センサの測定データでは、オクルージョンが発生し、センシング範囲の一部の物体の特性を表す測定データを取得できない場合でも、他の形状センサではその範囲の物体の特性を表す測定データを取得できる場合がある。そのため、センサ群300は、ショベル100の周辺の作業現場の物体の特性を表す測定データをより確実に取得することができる。 The sensors 300-1 to 300-M may also include multiple characteristic sensors. The multiple characteristic sensors may be provided in different locations in the work site around the shovel 100, and so that the sensing range of each sensor overlaps with at least one other characteristic sensor. As a result, even if occlusion occurs in the measurement data of one characteristic sensor and measurement data representing the characteristics of an object in a portion of the sensing range cannot be obtained, the other shape sensors may be able to obtain measurement data representing the characteristics of the object in that range. Therefore, the sensor group 300 can more reliably obtain measurement data representing the characteristics of objects in the work site around the shovel 100.

また、センサ300-1~300-Mは、形状センサの機能及び特性センサの機能の双方を有するセンサ(以下、「統合センサ」)を含んでもよい。この場合、センサ300-1~300-Mは、複数の統合センサを含んでもよい。そして、複数の特性センサはショベル100の周辺の作業現場の互いに異なる場所に、且つ、それぞれのセンシング可能な範囲が少なくとも1つの他の特性センサと重複するように設けられてもよい。 The sensors 300-1 to 300-M may also include a sensor having both the functions of a shape sensor and a characteristic sensor (hereinafter, an "integrated sensor"). In this case, the sensors 300-1 to 300-M may include multiple integrated sensors. The multiple characteristic sensors may be provided at different locations in the work site around the shovel 100, and each of the sensing ranges may overlap with at least one other characteristic sensor.

尚、センサ群300は、簡易的に、形状センサや特性センサを1つだけ含んでいてもよい。また、稼働支援システムSYSは、センサ群300に代えて、簡易的に、ショベル100の周辺の作業現場の物体の状態に関する測定データを取得可能なセンサを1つだけ含んでいてもよい。 The sensor group 300 may simply include only one shape sensor or one characteristic sensor. Furthermore, instead of the sensor group 300, the operation support system SYS may simply include only one sensor capable of acquiring measurement data regarding the state of objects at the work site around the shovel 100.

センサ300-1~300-Mは、ショベル100の周辺の作業現場に固定されていてもよいし、ショベル100の周辺の作業現場の中を移動可能な移動体に搭載されていてもよい。移動体は、例えば、作業現場の中で移動する作業機械や作業車両を含む。また、作業現場の中を移動可能な移動体は、例えば、作業現場の上空を飛行するドローン等の飛行体を含んでもよい。 Sensors 300-1 to 300-M may be fixed to the work site around shovel 100, or may be mounted on a mobile object capable of moving within the work site around shovel 100. Mobile objects include, for example, work machines and work vehicles that move within the work site. Mobile objects that can move within the work site may also include, for example, flying objects such as drones that fly above the work site.

センサ300-1~300-Mの出力(測定データ)は、通信回線NWを通じて、情報処理装置200に取り込まれる。センサ300-1~300-Mの出力は、例えば、通信回線NWを通じて、情報処理装置200に直接取り込まれる。また、センサ300-1~300-Mの出力は、通信回線NWを通じてショベル100に一旦取り込まれ、ショベル100を経由して情報処理装置200に取り込まれてもよい。また、センサ300-1~300-Mは、上述の移動体等、所定の機器に搭載されている場合、センサ300-1~300-Mの出力は、所定の機器の内部に一旦取り込まれ、当該機器から情報処理装置200に取り込まれてもよい。 The output (measurement data) of the sensors 300-1 to 300-M is taken into the information processing device 200 through the communication line NW. The output of the sensors 300-1 to 300-M is taken into the information processing device 200 directly through the communication line NW, for example. The output of the sensors 300-1 to 300-M may also be taken into the shovel 100 once through the communication line NW, and then taken into the information processing device 200 via the shovel 100. If the sensors 300-1 to 300-M are mounted on a specific device, such as the above-mentioned mobile object, the output of the sensors 300-1 to 300-M may also be taken into the specific device once, and then taken into the information processing device 200 from that device.

[稼働支援システムのハードウェア構成]
次に、図1~図3に加えて、図4、図5を参照して、稼働支援システムSYSのハードウェア構成について説明する。
[Hardware configuration of operation support system]
Next, the hardware configuration of the operation support system SYS will be described with reference to FIGS. 4 and 5 in addition to FIGS. 1 to 3.

尚、遠隔操作支援装置400のハードウェア構成は、情報処理装置200と同様であってよい。そのため、遠隔操作支援装置400のハードウェア構成に関する図示及び説明を省略する。 The hardware configuration of the remote operation support device 400 may be the same as that of the information processing device 200. Therefore, illustrations and descriptions of the hardware configuration of the remote operation support device 400 will be omitted.

<ショベルのハードウェア構成>
図4は、ショベル100のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
<Excavator hardware configuration>
FIG. 4 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the shovel 100.

尚、図4では、機械的動力が伝達される経路は二重線、油圧アクチュエータを駆動する高圧の作動油が流れる経路は実線、パイロット圧が伝達される経路は破線、電気信号が伝達される経路は点線でそれぞれ示される。 In Figure 4, the paths through which mechanical power is transmitted are indicated by double lines, the paths through which high-pressure hydraulic oil that drives the hydraulic actuator flows are indicated by solid lines, the paths through which pilot pressure is transmitted are indicated by dashed lines, and the paths through which electrical signals are transmitted are indicated by dotted lines.

ショベル100は、被駆動要素の油圧駆動に関する油圧駆動系、被駆動要素の操作に関する操作系、ユーザとの情報のやり取りに関するユーザインタフェース系、外部との通信に関する通信系、及び各種制御に関する制御系等のそれぞれの構成要素を含む。 The excavator 100 includes various components, such as a hydraulic drive system for hydraulically driving the driven elements, an operation system for operating the driven elements, a user interface system for exchanging information with the user, a communication system for communicating with the outside world, and a control system for various controls.

≪油圧駆動系≫
図4に示すように、ショベル100の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1(左右のクローラ1C)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素のそれぞれを油圧駆動する油圧アクチュエータHAを含む。また、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17とを含む。
<Hydraulic drive system>
4 , the hydraulic drive system of the excavator 100 includes hydraulic actuators HA that hydraulically drive each of the driven elements, such as the lower traveling structure 1 (left and right crawlers 1C), upper rotating structure 3, boom 4, arm 5, and bucket 6, as described above. The hydraulic drive system of the excavator 100 according to this embodiment also includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, and a control valve 17.

油圧アクチュエータHAには、走行油圧モータ1ML,1MR、旋回油圧モータ2M、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等が含まれる。 The hydraulic actuator HA includes travel hydraulic motors 1ML, 1MR, swing hydraulic motor 2M, boom cylinder 7, arm cylinder 8, and bucket cylinder 9.

尚、ショベル100は、油圧アクチュエータHAの一部又は全部が電動アクチュエータに置換されてもよい。つまり、ショベル100は、ハイブリッドショベルや電動ショベルであってもよい。 In addition, in the shovel 100, some or all of the hydraulic actuators HA may be replaced with electric actuators. In other words, the shovel 100 may be a hybrid shovel or an electric shovel.

エンジン11は、ショベル100の原動機であり、油圧駆動系におけるメイン動力源である。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン11は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。エンジン11は、例えば、後述するコントローラ30による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。 The engine 11 is the prime mover of the excavator 100 and the main power source in the hydraulic drive system. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel. The engine 11 is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3. The engine 11 rotates at a constant speed at a preset target speed under direct or indirect control by the controller 30 (described later), for example, and drives the main pump 14 and the pilot pump 15.

尚、エンジン11に代えて、或いは、加えて、他の原動機(例えば、電動機)等がショベル100に搭載されてもよい。 In addition, other prime movers (e.g., electric motors) may be installed in the excavator 100 instead of or in addition to the engine 11.

レギュレータ13は、コントローラ30の制御下で、メインポンプ14の吐出量を制御(調節)する。例えば、レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じて、メインポンプ14の斜板の角度(以下、「傾転角」)を調節する。 The regulator 13 controls (adjusts) the discharge volume of the main pump 14 under the control of the controller 30. For example, the regulator 13 adjusts the angle of the swash plate of the main pump 14 (hereinafter, the "tilt angle") in response to a control command from the controller 30.

メインポンプ14は、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載される。メインポンプ14は、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ30の制御下で、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることによりピストンのストローク長が調整され、吐出流量や吐出圧が制御される。 The main pump 14 supplies hydraulic oil to the control valve 17 through a high-pressure hydraulic line. The main pump 14 is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3, similar to the engine 11. As described above, the main pump 14 is driven by the engine 11. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the tilt angle of the swash plate is adjusted by the regulator 13 to adjust the stroke length of the piston, thereby controlling the discharge flow rate and discharge pressure.

コントロールバルブ17は、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作の内容、或いは、自動運転機能に対応する操作指令に応じて、油圧アクチュエータHAを駆動する。コントロールバルブ17は、例えば、上部旋回体3の中央部に搭載される。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、オペレータの操作、或いは、自動運転機能に対応する操作指令に応じて、それぞれの油圧アクチュエータに選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータHAのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の制御弁(方向切換弁)を含む。 The control valve 17 drives the hydraulic actuators HA in response to the operator's operation of the operating device 26, the contents of remote operation, or operation commands corresponding to the automatic operation function. The control valve 17 is mounted, for example, in the center of the upper rotating body 3. As described above, the control valve 17 is connected to the main pump 14 via a high-pressure hydraulic line, and selectively supplies hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator in response to the operator's operation or operation commands corresponding to the automatic operation function. Specifically, the control valve 17 includes multiple control valves (directional control valves) that control the flow rate and flow direction of the hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator HA.

≪操作系≫
図4に示すように、ショベル100の操作系は、パイロットポンプ15と、操作装置26と、油圧制御弁31と、シャトル弁32と、油圧制御弁33とを含む。
<Controls>
As shown in FIG. 4 , the operating system of the excavator 100 includes a pilot pump 15 , an operating device 26 , a hydraulic control valve 31 , a shuttle valve 32 , and a hydraulic control valve 33 .

パイロットポンプ15は、パイロットライン25を介して各種油圧機器にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載される。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン11により駆動される。 The pilot pump 15 supplies pilot pressure to various hydraulic equipment via a pilot line 25. The pilot pump 15 is mounted, for example, at the rear of the upper rotating body 3, similar to the engine 11. The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.

尚、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。この場合、メインポンプ14から吐出される相対的に高い圧力の作動油が所定の減圧弁により減圧された後の相対的に低い圧力の作動油がパイロット圧として各種油圧機器に供給されてよい。 The pilot pump 15 may be omitted. In this case, the relatively high pressure hydraulic oil discharged from the main pump 14 is reduced in pressure by a specified pressure reducing valve, and the relatively low pressure hydraulic oil is supplied to various hydraulic equipment as pilot pressure.

操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種被駆動要素の操作を行うために用いられる。具体的には、操作装置26は、オペレータがそれぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータHAの操作を行うために用いられ、その結果として、油圧アクチュエータHAの駆動対象の被駆動要素のオペレータによる操作を実現することができる。操作装置26は、それぞれの被駆動要素(油圧アクチュエータHA)を操作するためのペダル装置やレバー装置を含む。 The operating device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is used by the operator to operate the various driven elements. Specifically, the operating device 26 is used by the operator to operate the hydraulic actuators HA that drive the respective driven elements, and as a result, the operator can operate the driven elements that are the targets of the drive of the hydraulic actuators HA. The operating device 26 includes pedal devices and lever devices for operating the respective driven elements (hydraulic actuators HA).

例えば、図4に示すように、操作装置26は、油圧パイロット式である。具体的には、操作装置26は、パイロットライン25及びそこから分岐するパイロットライン25Aを通じてパイロットポンプ15から供給される作動油を利用し、操作内容に応じたパイロット圧を二次側のパイロットライン27Aに出力する。パイロットライン27Aは、シャトル弁32の一方の入口ポートに接続され、シャトル弁32の出口ポートに接続されるパイロットライン27を介して、コントロールバルブ17に接続される。これにより、コントロールバルブ17には、シャトル弁32を介して、操作装置26における各種被駆動要素(油圧アクチュエータHA)に関する操作内容に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ17は、オペレータ等による操作装置26に対する操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータHAを駆動することができる。 For example, as shown in FIG. 4, the operating device 26 is of a hydraulic pilot type. Specifically, the operating device 26 uses hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 through the pilot line 25 and the pilot line 25A branching therefrom, and outputs pilot pressure corresponding to the operation content to the secondary pilot line 27A. The pilot line 27A is connected to one inlet port of the shuttle valve 32, and is connected to the control valve 17 via the pilot line 27 connected to the outlet port of the shuttle valve 32. As a result, pilot pressure corresponding to the operation content related to various driven elements (hydraulic actuators HA) in the operating device 26 can be input to the control valve 17 via the shuttle valve 32. Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator HA according to the operation content of the operating device 26 by the operator, etc.

また、操作装置26は、電気式であってもよい。この場合、パイロットライン27A、シャトル弁32、及び油圧制御弁33は省略される。具体的には、操作装置26は、操作内容に応じた電気信号(以下、「操作信号」)を出力し、操作信号は、コントローラ30に取り込まれる。そして、コントローラ30は、操作信号の内容に応じた制御指令、つまり、操作装置26に対する操作内容に応じた制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、油圧制御弁31からコントロールバルブ17に操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧が入力され、コントロールバルブ17は、操作装置26の操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータHAを駆動することができる。 The operating device 26 may also be electric. In this case, the pilot line 27A, the shuttle valve 32, and the hydraulic control valve 33 are omitted. Specifically, the operating device 26 outputs an electric signal (hereinafter, "operation signal") according to the operation content, and the operation signal is input to the controller 30. The controller 30 then outputs a control command according to the operation signal, that is, a control signal according to the operation content for the operating device 26, to the hydraulic control valve 31. As a result, a pilot pressure according to the operation content of the operating device 26 is input from the hydraulic control valve 31 to the control valve 17, and the control valve 17 can drive each hydraulic actuator HA according to the operation content of the operating device 26.

また、コントロールバルブ17に内蔵される、それぞれの油圧アクチュエータHAを駆動する制御弁(方向切換弁)は、電磁ソレノイド式であってもよい。この場合、操作装置26から出力される操作信号がコントロールバルブ17に(即ち、電磁ソレノイド式の制御弁に)直接入力されてもよい。 The control valves (directional control valves) built into the control valve 17 that drive the hydraulic actuators HA may be of the electromagnetic solenoid type. In this case, the operation signal output from the operating device 26 may be directly input to the control valve 17 (i.e., to the electromagnetic solenoid type control valve).

また、上述の如く、油圧アクチュエータHAの一部又は全部は電動アクチュエータに置換されてもよい。この場合、コントローラ30は、操作装置26の操作内容や遠隔操作信号で規定される遠隔操作の内容に応じた制御指令を電動アクチュエータ或いは電動アクチュエータを駆動するドライバ等に出力してよい。また、ショベル100が遠隔操作される場合、操作装置26は省略されてもよい。 Also, as described above, part or all of the hydraulic actuator HA may be replaced with an electric actuator. In this case, the controller 30 may output a control command to the electric actuator or a driver that drives the electric actuator according to the operation content of the operating device 26 or the remote operation content specified by the remote operation signal. Also, when the excavator 100 is remotely operated, the operating device 26 may be omitted.

油圧制御弁31は、操作装置26の操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータHA)ごと且つ被駆動要素(油圧アクチュエータHA)の駆動方向(例えば、ブーム4の上げ方向及び下げ方向)ごとに設けられる。例えば、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等を駆動するための複動式の油圧アクチュエータHAごとに、2つの油圧制御弁31が設けられる。油圧制御弁31は、例えば、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17との間のパイロットライン25Bに設けられ、その流路面積(即ち、作動油が通流可能な断面積)を変更可能に構成されてよい。これにより、油圧制御弁31は、パイロットライン25Bを通じて供給されるパイロットポンプ15の作動油を利用して、所定のパイロット圧を二次側のパイロットライン27Bに出力することができる。そのため、油圧制御弁31は、パイロットライン27Bとパイロットライン27の間のシャトル弁32を通じて、間接的に、コントローラ30からの制御信号に応じた所定のパイロット圧をコントロールバルブ17に作用させることができる。よって、例えば、コントローラ30は、油圧制御弁31から自動運転機能に対応する操作指令に応じたパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、自動運転機能によるショベル100の動作を実現することができる。 The hydraulic control valve 31 is provided for each driven element (hydraulic actuator HA) to be operated by the operating device 26 and for each driving direction of the driven element (hydraulic actuator HA) (for example, the lifting direction and the lowering direction of the boom 4). For example, two hydraulic control valves 31 are provided for each double-acting hydraulic actuator HA for driving the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc. The hydraulic control valve 31 may be provided, for example, in the pilot line 25B between the pilot pump 15 and the control valve 17, and may be configured to change its flow area (i.e., the cross-sectional area through which the hydraulic oil can flow). As a result, the hydraulic control valve 31 can output a predetermined pilot pressure to the secondary pilot line 27B using the hydraulic oil of the pilot pump 15 supplied through the pilot line 25B. Therefore, the hydraulic control valve 31 can indirectly apply a predetermined pilot pressure corresponding to a control signal from the controller 30 to the control valve 17 through the shuttle valve 32 between the pilot line 27B and the pilot line 27. Therefore, for example, the controller 30 can supply pilot pressure from the hydraulic control valve 31 to the control valve 17 in response to an operation command corresponding to the automatic driving function, thereby realizing the operation of the excavator 100 using the automatic driving function.

また、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御し、ショベル100の遠隔操作を実現してもよい。具体的には、コントローラ30は、通信装置60によって、遠隔操作支援装置400から受信される遠隔操作信号で指定される遠隔操作の内容に対応する制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、コントローラ30は、油圧制御弁31から遠隔操作の内容に対応するパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、オペレータの遠隔操作に基づくショベル100の動作を実現することができる。 The controller 30 may also control the hydraulic control valve 31 to realize remote operation of the excavator 100. Specifically, the controller 30 outputs a control signal corresponding to the content of the remote operation specified by the remote operation signal received from the remote operation support device 400 to the hydraulic control valve 31 via the communication device 60. As a result, the controller 30 can supply pilot pressure corresponding to the content of the remote operation from the hydraulic control valve 31 to the control valve 17, thereby realizing the operation of the excavator 100 based on the remote operation of the operator.

また、操作装置26が電気式の場合、コントローラ30は、油圧制御弁31から操作装置26の操作内容(操作信号)に応じたパイロット圧を直接的にコントロールバルブ17に供給させ、オペレータの操作に基づくショベル100の動作を実現することができる。 In addition, when the operating device 26 is electric, the controller 30 can supply pilot pressure corresponding to the operation content (operation signal) of the operating device 26 directly to the control valve 17 from the hydraulic control valve 31, thereby realizing the operation of the excavator 100 based on the operation of the operator.

シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、油圧制御弁31と同様に、操作装置26の操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータHA)ごと且つ被駆動要素(油圧アクチュエータHA)の駆動方向ごとに設けられる。例えば、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等を駆動するための複動式の油圧アクチュエータHAごとに、2つのシャトル弁32が設けられる。シャトル弁32の2つの入口ポートのうちの一方が操作装置26(具体的には、操作装置26に含まれる上述のレバー装置やペダル装置)の二次側のパイロットライン27Aに接続され、他方が油圧制御弁31の二次側のパイロットライン27Bに接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットライン27を通じて、コントロールバルブ17の対応する制御弁のパイロットポートに接続される。対応する制御弁とは、シャトル弁32の一方の入口ポートに接続される上述のレバー装置或いはペダル装置の操作対象である油圧アクチュエータHAを駆動する制御弁である。そのため、これらのシャトル弁32は、それぞれ、操作装置26の二次側のパイロットライン27Aのパイロット圧と油圧制御弁31の二次側のパイロットライン27Bのパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、コントローラ30は、操作装置26の二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を油圧制御弁31から出力させることで、オペレータの操作装置26に対する操作に依らず、対応する制御弁を制御することができる。よって、コントローラ30は、オペレータの操作装置26に対する操作状態に依らず、被駆動要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6)の動作を制御し、自動運転機能や遠隔操作機能を実現することができる。 The shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs hydraulic oil having the higher pilot pressure of the two pilot pressures input to the inlet ports to the outlet port. The shuttle valve 32 is provided for each driven element (hydraulic actuator HA) to be operated by the operating device 26 and for each driving direction of the driven element (hydraulic actuator HA) in the same manner as the hydraulic control valve 31. For example, two shuttle valves 32 are provided for each double-acting hydraulic actuator HA for driving the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc. One of the two inlet ports of the shuttle valve 32 is connected to the secondary pilot line 27A of the operating device 26 (specifically, the above-mentioned lever device and pedal device included in the operating device 26), and the other is connected to the secondary pilot line 27B of the hydraulic control valve 31. The outlet port of the shuttle valve 32 is connected to the pilot port of the corresponding control valve of the control valve 17 through the pilot line 27. The corresponding control valve is a control valve that drives the hydraulic actuator HA that is the operation target of the above-mentioned lever device or pedal device connected to one inlet port of the shuttle valve 32. Therefore, each of these shuttle valves 32 can apply the higher of the pilot pressure of the pilot line 27A on the secondary side of the operating device 26 and the pilot pressure of the pilot line 27B on the secondary side of the hydraulic control valve 31 to the pilot port of the corresponding control valve. In other words, the controller 30 can control the corresponding control valve regardless of the operator's operation of the operating device 26 by outputting a pilot pressure higher than the pilot pressure on the secondary side of the operating device 26 from the hydraulic control valve 31. Therefore, the controller 30 can control the operation of the driven elements (lower traveling body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6) regardless of the operating state of the operating device 26 by the operator, thereby realizing an automatic driving function or a remote operation function.

油圧制御弁33は、操作装置26とシャトル弁32とを接続するパイロットライン27Aに設けられる。油圧制御弁33は、例えば、その流路面積を変更可能なように構成される。油圧制御弁33は、コントローラ30から入力される制御信号に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26が操作されている場合に、操作装置26から出力されるパイロット圧を強制的に減圧させることができる。そのため、コントローラ30は、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26の操作に対応する油圧アクチュエータHAの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、コントローラ30は、例えば、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26から出力されるパイロット圧を減圧させ、油圧制御弁31から出力されるパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ30は、油圧制御弁31及び油圧制御弁33を制御することで、例えば、操作装置26の操作内容とは無関係に、所望のパイロット圧をコントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポートに確実に作用させることができる。よって、コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31に加えて、油圧制御弁33を制御することで、ショベル100の自動運転機能や遠隔操作機能をより適切に実現することができる。 The hydraulic control valve 33 is provided in the pilot line 27A connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32. The hydraulic control valve 33 is configured to be able to change its flow area, for example. The hydraulic control valve 33 operates in response to a control signal input from the controller 30. As a result, the controller 30 can forcibly reduce the pilot pressure output from the operating device 26 when the operating device 26 is operated by the operator. Therefore, even when the operating device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly suppress or stop the operation of the hydraulic actuator HA corresponding to the operation of the operating device 26. In addition, the controller 30 can reduce the pilot pressure output from the operating device 26 to be lower than the pilot pressure output from the hydraulic control valve 31, for example, even when the operating device 26 is being operated. Therefore, the controller 30 can reliably apply the desired pilot pressure to the pilot port of the control valve in the control valve 17, for example, regardless of the operation content of the operating device 26, by controlling the hydraulic control valve 31 and the hydraulic control valve 33. Therefore, for example, the controller 30 can more appropriately realize the automatic operation function and remote control function of the excavator 100 by controlling the hydraulic control valve 33 in addition to the hydraulic control valve 31.

≪ユーザインタフェース系≫
図4に示すように、ショベル100のユーザインタフェース系は、操作装置26と、出力装置50と、入力装置52とを含む。
<User Interface>
As shown in FIG. 4 , the user interface system of the shovel 100 includes an operation device 26 , an output device 50 , and an input device 52 .

出力装置50は、ショベル100のユーザ(例えば、キャビン10のオペレータや外部の遠隔操作のオペレータ)やショベル100の周辺の人(例えば、作業者や作業車両の運転者)等に向けて各種情報を出力する。 The output device 50 outputs various information to a user of the excavator 100 (e.g., an operator of the cabin 10 or an external remote control operator) and people in the vicinity of the excavator 100 (e.g., a worker or a driver of a work vehicle).

例えば、出力装置50は、視覚的な方法で各種情報を出力する照明機器や表示装置50A(図7参照)等を含む。照明機器は、例えば、警告灯(インジケータランプ)等である。表示装置50Aは、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイ等である。例えば、図2に示すように、照明機器や表示装置50Aは、キャビン10の内部に設けられ、キャビン10の内部のオペレータ等に視覚的な方法で各種情報を出力してよい。また、照明機器や表示装置50Aは、例えば、上部旋回体3の側面等に設けられ、ショベル100の周囲の作業者等に視覚的な方法で各種情報を出力してもよい。 For example, the output device 50 includes lighting equipment and a display device 50A (see FIG. 7) that output various information in a visual manner. The lighting equipment is, for example, a warning light (indicator lamp), etc. The display device 50A is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electroluminescence) display, etc. For example, as shown in FIG. 2, the lighting equipment and the display device 50A may be provided inside the cabin 10 and output various information in a visual manner to an operator, etc. inside the cabin 10. The lighting equipment and the display device 50A may also be provided, for example, on the side of the upper rotating body 3 and output various information in a visual manner to workers, etc. around the excavator 100.

また、出力装置50は、聴覚的な方法で各種情報を出力する音出力装置を含んでもよい。音出力装置には、例えば、ブザーやスピーカ等が含まれる。音出力装置は、例えば、キャビン10の内部及び外部の少なくとも一方に設けられ、キャビン10の内部のオペレータやショベル100の周囲の人(作業者等)に聴覚的な方法で各種情報を出力してよい。 The output device 50 may also include a sound output device that outputs various information in an auditory manner. Sound output devices include, for example, a buzzer or a speaker. The sound output device may be provided, for example, at least one of the inside and outside of the cabin 10, and may output various information in an auditory manner to an operator inside the cabin 10 or to people (workers, etc.) around the excavator 100.

また、出力装置50は、操縦席の振動等の触覚的な方法で各種情報を出力する装置を含んでもよい。 The output device 50 may also include a device that outputs various information in a tactile manner, such as by vibration of the cockpit.

入力装置52は、ショベル100のユーザからの各種入力を受け付け、受け付けられた入力に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。例えば、図2に示すように、入力装置52は、キャビン10の内部に設けられ、キャビン10の内部のオペレータ等からの入力を受け付ける。また、入力装置52は、例えば、上部旋回体3の側面等に設けられ、ショベル100の周辺の作業者等からの入力を受け付けてもよい。 The input device 52 accepts various inputs from the user of the excavator 100, and signals corresponding to the accepted inputs are taken into the controller 30. For example, as shown in FIG. 2, the input device 52 is provided inside the cabin 10 and accepts inputs from an operator or the like inside the cabin 10. The input device 52 may also be provided, for example, on the side of the upper rotating body 3 and accept inputs from workers or the like in the vicinity of the excavator 100.

例えば、入力装置52は、ユーザからの機械的な操作による入力を受け付ける操作入力装置を含む。操作入力装置には、表示装置50Aに実装されるタッチパネル、表示装置50Aの周囲に設置されるタッチパッド、ボタンスイッチ、レバー、トグル、操作装置26(レバー装置)に設けられるノブスイッチ等が含まれてよい。 For example, the input device 52 includes an operation input device that accepts input from a user through mechanical operation. The operation input device may include a touch panel mounted on the display device 50A, a touch pad installed around the display device 50A, a button switch, a lever, a toggle, a knob switch provided on the operation device 26 (lever device), etc.

また、入力装置52は、ユーザの音声入力を受け付ける音声入力装置を含んでもよい。音声入力装置には、例えば、マイクロフォンが含まれる。 The input device 52 may also include an audio input device that accepts audio input from the user. The audio input device may include, for example, a microphone.

また、入力装置52は、ユーザのジェスチャ入力を受け付けるジェスチャ入力装置を含んでもよい。ジェスチャ入力装置には、例えば、ユーザが行うジェスチャの様子を撮像する撮像装置が含まれる。 The input device 52 may also include a gesture input device that accepts gesture input from the user. The gesture input device includes, for example, an imaging device that captures an image of a gesture made by the user.

また、入力装置52は、ユーザの生体入力を受け付ける生体入力装置を含んでもよい。生体入力には、例えば、ユーザの指紋、虹彩等の生体情報の入力が含まれる。 The input device 52 may also include a biometric input device that accepts biometric input from the user. The biometric input includes, for example, input of biometric information such as the user's fingerprint or iris.

≪通信系≫
図4に示すように、本実施形態に係るショベル100の通信系は、通信装置60を含む。
<Communications>
As shown in FIG. 4 , the communication system of the shovel 100 according to this embodiment includes a communication device 60 .

通信装置60は、外部の通信回線NWに接続し、ショベル100と別に設けられる装置と通信を行う。ショベル100と別に設けられる装置には、ショベル100の外部にある装置の他、ショベル100のユーザによってキャビン10に持ち込まれる可搬型の端末装置(携帯端末)が含まれてもよい。通信装置60は、例えば、4G(4th Generation)や5G(5th Generation)等の規格に準拠する移動体通信モジュールを含んでよい。また、通信装置60は、例えば、衛星通信モジュールを含んでもよい。また、通信装置60は、例えば、WiFi通信モジュールやブルートゥース(登録商標)通信モジュール等を含んでもよい。また、通信装置60は、接続可能な通信回線NWが複数ある場合、通信回線NWの種類に合わせて、複数の通信装置を含んでもよい。 The communication device 60 connects to an external communication line NW and communicates with a device provided separately from the shovel 100. The device provided separately from the shovel 100 may include a device outside the shovel 100, as well as a portable terminal device (mobile terminal) brought into the cabin 10 by the user of the shovel 100. The communication device 60 may include, for example, a mobile communication module conforming to standards such as 4G ( 4th Generation) and 5G ( 5th Generation). The communication device 60 may also include, for example, a satellite communication module. The communication device 60 may also include, for example, a WiFi communication module or a Bluetooth (registered trademark) communication module. When there are multiple connectable communication lines NW, the communication device 60 may include multiple communication devices according to the types of the communication lines NW.

例えば、通信装置60は、作業現場に構築される局所的な通信回線を通じて、作業現場内の情報処理装置200や遠隔操作支援装置400等の外部装置と通信を行う。局所的な通信回線は、例えば、作業現場に構築される局所的な5G(いわゆるローカル5G)による移動体通信回線やWiFi6によるローカルネットワークである。 For example, the communication device 60 communicates with external devices such as the information processing device 200 and the remote operation support device 400 at the work site through a local communication line established at the work site. The local communication line is, for example, a local 5G (so-called local 5G) mobile communication line established at the work site or a local network using Wi-Fi 6.

また、通信装置60は、作業現場を含む広域の通信回線、即ち、広域ネットワークを通じて、作業現場の外部にある情報処理装置200や遠隔操作支援装置400等と通信を行ってもよい。 The communication device 60 may also communicate with an information processing device 200 or a remote operation support device 400 outside the work site through a wide area communication line that includes the work site, i.e., a wide area network.

≪制御系≫
図4に示すように、ショベル100の制御系は、コントローラ30を含む。また、本実施形態に係るショベル100の制御系は、操作圧センサ29と、センサ40と、センサS1~S9とを含む。
<Control System>
4, the control system of the shovel 100 includes a controller 30. The control system of the shovel 100 according to this embodiment also includes an operating pressure sensor 29, a sensor 40, and sensors S1 to S9.

コントローラ30は、ショベル100に関する各種制御を行う。 The controller 30 performs various controls related to the excavator 100.

コントローラ30の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、図3に示すように、コントローラ30は、バスBS1で接続される、補助記憶装置30A、メモリ装置30B、CPU(Central Processing Unit)30C、及びインタフェース装置30Dを含む。 The functions of the controller 30 may be realized by any hardware or any combination of hardware and software. For example, as shown in FIG. 3, the controller 30 includes an auxiliary storage device 30A, a memory device 30B, a CPU (Central Processing Unit) 30C, and an interface device 30D, which are connected by a bus BS1.

補助記憶装置30Aは、不揮発性の記憶手段であり、インストールされるプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。補助記憶装置30Aは、例えば、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)やフラッシュメモリ等である。 The auxiliary storage device 30A is a non-volatile storage means that stores the programs to be installed as well as necessary files and data. The auxiliary storage device 30A is, for example, an EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) or a flash memory.

メモリ装置30Bは、例えば、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置30AのプログラムをCPU30Cが読み込み可能なようにロードする。メモリ装置30Bは、例えば、SRAM(Static Random Access Memory)である。 For example, when an instruction to start a program is received, the memory device 30B loads the program from the auxiliary storage device 30A so that the program can be read by the CPU 30C. The memory device 30B is, for example, a static random access memory (SRAM).

CPU30Cは、例えば、メモリ装置30Bにロードされるプログラムを実行し、プログラムの命令に従って、コントローラ30の各種機能を実現する。 The CPU 30C executes, for example, a program loaded into the memory device 30B and performs various functions of the controller 30 according to the program's instructions.

インタフェース装置30Dは、例えば、ショベル100の内部の通信回線に接続するための通信インタフェースとして機能する。インタフェース装置30Dは、接続する通信回線の種類に合わせて、複数の異なる種類の通信インタフェースを含んでもよい。 The interface device 30D functions, for example, as a communication interface for connecting to a communication line inside the excavator 100. The interface device 30D may include multiple different types of communication interfaces according to the type of communication line to be connected.

また、インタフェース装置30Dは、記録媒体からのデータの読み取りや記録媒体へのデータの書き込みのための外部インタフェースとして機能する。記録媒体は、例えば、キャビン10の内部に設置されるコネクタに着脱可能なケーブルで接続される専用ツールである。また、記録媒体は、例えば、SDメモリカードやUSB(Universal Serial Bus)メモリ等の汎用の記録媒体であってもよい。これにより、コントローラ30の各種機能を実現するプログラムは、例えば、可搬型の記録媒体によって提供され、コントローラ30の補助記憶装置30Aにインストールされうる。また、プログラムは、通信装置60を通じて、ショベル100の外部の他のコンピュータ(例えば、情報処理装置200)からダウンロードされ、補助記憶装置30Aにインストールされてもよい。 The interface device 30D also functions as an external interface for reading data from a recording medium and writing data to the recording medium. The recording medium is, for example, a dedicated tool connected to a connector installed inside the cabin 10 via a detachable cable. The recording medium may also be a general-purpose recording medium such as an SD memory card or a USB (Universal Serial Bus) memory. As a result, a program that realizes various functions of the controller 30 can be provided, for example, by a portable recording medium and installed in the auxiliary storage device 30A of the controller 30. The program may also be downloaded from another computer (for example, the information processing device 200) outside the excavator 100 through the communication device 60 and installed in the auxiliary storage device 30A.

尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、ショベル100に搭載される複数のコントローラにより分散して実現される態様であってもよい。 Note that some of the functions of the controller 30 may be realized by another controller (control device). In other words, the functions of the controller 30 may be realized in a distributed manner by multiple controllers mounted on the excavator 100.

操作圧センサ29は、油圧パイロット式の操作装置26の二次側(パイロットライン27A)のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの被駆動要素(油圧アクチュエータ)の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ29による、操作装置26におけるそれぞれの被駆動要素(油圧アクチュエータHA)に関する操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The operating pressure sensor 29 detects the pilot pressure on the secondary side (pilot line 27A) of the hydraulic pilot type operating device 26, i.e., the pilot pressure corresponding to the operating state of each driven element (hydraulic actuator) in the operating device 26. The detection signal of the pilot pressure by the operating pressure sensor 29 corresponding to the operating state of each driven element (hydraulic actuator HA) in the operating device 26 is input to the controller 30.

尚、操作装置26が電気式である場合、操作圧センサ29は省略される。コントローラ30は、操作装置26から取り込まれる操作信号に基づき、操作装置26を通じたそれぞれの被駆動要素の操作状態を把握することができるからである。 If the operating device 26 is an electrical type, the operating pressure sensor 29 is omitted. This is because the controller 30 can grasp the operating state of each driven element through the operating device 26 based on the operating signal received from the operating device 26.

センサ40は、例えば、ショベル100の周辺の物体の形状に関する測定データを取得する。 The sensor 40 acquires measurement data, for example, regarding the shape of objects around the shovel 100.

例えば、センサ40は、測距センサや3Dカメラ等の、ショベル100の周辺の物体の形状を表す測定データを取得可能な形状センサである。また、センサ40は、形状センサの機能に加えて、多波長分光カメラ等の、ショベル100の周辺の物体の特性を表す測定データを取得可能な特性センサの機能を有する統合センサであってもよい。 For example, the sensor 40 is a shape sensor, such as a distance sensor or a 3D camera, capable of acquiring measurement data representing the shape of objects around the shovel 100. The sensor 40 may also be an integrated sensor that has the function of a characteristic sensor, such as a multi-wavelength spectroscopic camera, capable of acquiring measurement data representing the characteristics of objects around the shovel 100, in addition to the function of a shape sensor.

例えば、図2に示すように、センサ40は、センサ40F,40B,40L,40Rを含む。センサ40Fは、上部旋回体3の前方の物体の状態(形状や特性)を測定する。センサ40Bは、上部旋回体3の物体の状態を測定する。センサ40Lは、上部旋回体3の左方の物体の状態を測定する。センサ40Rは、上部旋回体3の右方の物体の状態を測定する。これにより、センサ40は、ショベル100の上面視において、ショベル100を中心とする全周、即ち360度の角度方向に亘る範囲の物体の状態を測定することができる。以下、センサ40F,40B,40L,40Rを包括的に、或いは、個別に、「センサ40X」と称する場合がある。 2, the sensor 40 includes sensors 40F, 40B, 40L, and 40R. Sensor 40F measures the state (shape and characteristics) of an object in front of the upper rotating body 3. Sensor 40B measures the state of an object on the upper rotating body 3. Sensor 40L measures the state of an object to the left of the upper rotating body 3. Sensor 40R measures the state of an object to the right of the upper rotating body 3. In this way, the sensor 40 can measure the state of objects in a range around the shovel 100, that is, in an angular direction of 360 degrees, when viewed from above the shovel 100. Hereinafter, the sensors 40F, 40B, 40L, and 40R may be collectively or individually referred to as "sensor 40X."

センサ40(センサ40X)の出力データ(即ち、ショベル100の周辺の物体の状態に関する測定データ)は、一対一の通信線や車載ネットワークを通じて、コントローラ30に取り込まれる。これにより、例えば、コントローラ30は、センサ40Xの出力データに基づき、ショベル100の周辺の物体の形状や特性等の状態を把握することができる。 The output data of the sensor 40 (sensor 40X) (i.e., measurement data relating to the state of objects around the shovel 100) is input to the controller 30 via a one-to-one communication line or an on-board network. This allows the controller 30 to grasp, for example, the shape, characteristics, and other state of objects around the shovel 100 based on the output data of the sensor 40X.

尚、センサ40B,40L,40Rのうちの一部又は全部は省略されてもよい。 In addition, some or all of the sensors 40B, 40L, and 40R may be omitted.

センサS1は、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の姿勢状態を測定する。センサS1は、ブーム4の姿勢状態を表す測定データを出力する。ブーム4の姿勢状態は、例えば、ブーム4の上部旋回体3との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度(以下、「ブーム角度」)である。センサS1は、例えば、ロータリポテンショメータ、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)等を含む。以下、センサS2~S4についても同様であってよい。また、センサS1は、ブームシリンダ7の伸縮位置を検出するシリンダセンサを含んでもよい。以下、センサS2,S3についても同様であってよい。センサS1の出力(ブーム4の姿勢状態を表す測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、ブーム4の姿勢状態を把握することができる。 The sensor S1 is attached to the boom 4 and measures the attitude of the boom 4. The sensor S1 outputs measurement data representing the attitude of the boom 4. The attitude of the boom 4 is, for example, the attitude angle around the rotation axis of the base end corresponding to the connection part of the boom 4 with the upper rotating body 3 (hereinafter, "boom angle"). The sensor S1 includes, for example, a rotary potentiometer, a rotary encoder, an acceleration sensor, an angular acceleration sensor, a 6-axis sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), etc. The same may be true for the sensors S2 to S4 below. The sensor S1 may also include a cylinder sensor that detects the extension/retraction position of the boom cylinder 7. The same may be true for the sensors S2 and S3 below. The output of the sensor S1 (measurement data representing the attitude of the boom 4) is taken into the controller 30. This allows the controller 30 to grasp the attitude of the boom 4.

センサS2は、アーム5に取り付けられ、アーム5の姿勢状態を測定する。センサS2は、アーム5の姿勢状態を表す測定データを出力する。アーム5の姿勢状態は、例えば、アーム5のブーム4との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度(以下、「アーム角度」)である。センサS2の出力(アーム5の姿勢状態を表す測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、アーム5の姿勢状態を把握することができる。 Sensor S2 is attached to arm 5 and measures the posture of arm 5. Sensor S2 outputs measurement data representing the posture of arm 5. The posture of arm 5 is, for example, the posture angle around the rotation axis of the base end corresponding to the connection part of arm 5 with boom 4 (hereinafter referred to as "arm angle"). The output of sensor S2 (measurement data representing the posture of arm 5) is input to controller 30. This allows controller 30 to grasp the posture of arm 5.

センサS3は、バケット6に取り付けられ、バケット6の姿勢状態を測定する。センサS3は、バケット6の姿勢状態を表す測定データを出力する。バケット6の姿勢状態は、例えば、バケット6のアーム5との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度(以下、「アーム角度」)である。センサS3の出力(バケット6の姿勢状態を表す測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、バケット6の姿勢状態を把握することができる。 Sensor S3 is attached to bucket 6 and measures the attitude of bucket 6. Sensor S3 outputs measurement data that indicates the attitude of bucket 6. The attitude of bucket 6 is, for example, the attitude angle (hereinafter, "arm angle") around the rotation axis of the base end that corresponds to the connection part of bucket 6 with arm 5. The output of sensor S3 (measurement data that indicates the attitude of bucket 6) is input to controller 30. This allows controller 30 to grasp the attitude of bucket 6.

センサS4は、ショベル100の機体(例えば、上部旋回体3)の姿勢状態を測定する。センサS4は、ショベル100の機体の姿勢状態を表す測定データを出力する。ショベル100の機体の姿勢状態は、例えば、所定の基準面(例えば、水平面)に対する機体の傾斜状態である。例えば、センサS4は、上部旋回体3に取り付けられ、ショベル100の前後方向及び左右方向の2軸回りの傾斜角度(以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」)を測定する。センサS4の出力(ショベル100の機体の姿勢状態を表す測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、機体(上部旋回体3)の姿勢状態(傾斜状態)を把握することができる。 The sensor S4 measures the attitude of the shovel 100's body (e.g., the upper rotating body 3). The sensor S4 outputs measurement data representing the attitude of the shovel 100's body. The attitude of the shovel 100's body is, for example, the inclination of the body relative to a predetermined reference plane (e.g., a horizontal plane). For example, the sensor S4 is attached to the upper rotating body 3 and measures the inclination angles of the shovel 100 around two axes in the front-rear and left-right directions (hereinafter, "front-rear inclination angle" and "left-right inclination angle"). The output of the sensor S4 (measurement data representing the attitude of the shovel 100's body) is input to the controller 30. This allows the controller 30 to grasp the attitude (inclination) of the body (upper rotating body 3).

センサS5は、上部旋回体3に取り付けられ、上部旋回体3の旋回状態を測定する。センサS5は、上部旋回体3の旋回状態を表す測定データを出力する。センサS5は、例えば、上部旋回体3の旋回角速度や旋回角度を測定する。センサS5は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含む。センサS5の出力(上部旋回体3の旋回状態を表す測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。これにより、コントローラ30は、上部旋回体3の旋回角度等の旋回状態を把握することができる。 The sensor S5 is attached to the upper rotating body 3 and measures the rotation state of the upper rotating body 3. The sensor S5 outputs measurement data representing the rotation state of the upper rotating body 3. The sensor S5 measures, for example, the rotation angular velocity and rotation angle of the upper rotating body 3. The sensor S5 includes, for example, a gyro sensor, a resolver, a rotary encoder, etc. The output of the sensor S5 (measurement data representing the rotation state of the upper rotating body 3) is input to the controller 30. This allows the controller 30 to grasp the rotation state of the upper rotating body 3, such as the rotation angle.

コントローラ30は、センサS1~S5の出力に基づき、アタッチメントATの先端(バケット6)の位置を把握(推定)することができる。 The controller 30 can grasp (estimate) the position of the tip of the attachment AT (bucket 6) based on the output of sensors S1 to S5.

尚、センサS4に3軸回りの角速度を検出可能なジャイロセンサ、6軸センサ、IMU等が含まれる場合、センサS4の検出信号に基づき上部旋回体3の旋回状態(例えば、旋回角速度)が検出されてもよい。この場合、センサS5は、省略されてもよい。 If sensor S4 includes a gyro sensor, a six-axis sensor, an IMU, or the like capable of detecting angular velocity around three axes, the rotation state (e.g., rotation angular velocity) of the upper rotating body 3 may be detected based on the detection signal of sensor S4. In this case, sensor S5 may be omitted.

センサS6は、ショベル100の位置を測定する。センサS6は、ワールド(グローバル)座標で位置を測定してもよいし、作業現場でのローカル座標で位置を測定してもよい。前者の場合、センサS6は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)センサである。後者の場合、センサS6は、作業現場の位置の基準となる機器と通信を行い、基準に対する位置に対応する信号を出力可能な送受信機である。センサS6の出力は、コントローラ30に取り込まれる。 The sensor S6 measures the position of the shovel 100. The sensor S6 may measure the position in world (global) coordinates, or may measure the position in local coordinates at the work site. In the former case, the sensor S6 is, for example, a Global Navigation Satellite System (GNSS) sensor. In the latter case, the sensor S6 is a transceiver that communicates with a device that serves as a reference for the position at the work site and can output a signal corresponding to the position relative to the reference. The output of the sensor S6 is taken into the controller 30.

センサS7は、ブームシリンダ7の油室の圧力(シリンダ圧)を測定する。センサS7は、例えば、ブームシリンダ7のロッド側の油室のシリンダ圧(ロッド圧)を測定するセンサと、ボトム側の油室のシリンダ圧(ボトム圧)を測定するセンサとを含む。センサS7の出力(ブームシリンダ7のシリンダ圧の測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。 Sensor S7 measures the pressure (cylinder pressure) in the oil chamber of boom cylinder 7. Sensor S7 includes, for example, a sensor that measures the cylinder pressure (rod pressure) in the oil chamber on the rod side of boom cylinder 7, and a sensor that measures the cylinder pressure (bottom pressure) in the oil chamber on the bottom side. The output of sensor S7 (measurement data of the cylinder pressure of boom cylinder 7) is input to controller 30.

センサS8は、アームシリンダ8の油室の圧力(シリンダ圧)を測定する。センサS8は、例えば、アームシリンダ8のロッド側の油室のシリンダ圧(ロッド圧)を測定するセンサと、アームシリンダ8のボトム側の油室のシリンダ圧(ボトム圧)を測定するセンサとを含む。センサS8の出力(アームシリンダ8のシリンダ圧の測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。 Sensor S8 measures the pressure (cylinder pressure) in the oil chamber of arm cylinder 8. Sensor S8 includes, for example, a sensor that measures the cylinder pressure (rod pressure) in the oil chamber on the rod side of arm cylinder 8, and a sensor that measures the cylinder pressure (bottom pressure) in the oil chamber on the bottom side of arm cylinder 8. The output of sensor S8 (measurement data for the cylinder pressure of arm cylinder 8) is taken into controller 30.

センサS9は、バケットシリンダ9の油室の圧力(シリンダ圧)を測定する。センサS9は、例えば、バケットシリンダ9のロッド側の油室のシリンダ圧(ロッド圧)を測定するセンサと、バケットシリンダ9のボトム側の油室のシリンダ圧(ボトム圧)を測定するセンサとを含む。センサS9の出力(バケットシリンダ9のシリンダ圧の測定データ)は、コントローラ30に取り込まれる。 Sensor S9 measures the pressure (cylinder pressure) in the oil chamber of bucket cylinder 9. Sensor S9 includes, for example, a sensor that measures the cylinder pressure (rod pressure) in the oil chamber on the rod side of bucket cylinder 9, and a sensor that measures the cylinder pressure (bottom pressure) in the oil chamber on the bottom side of bucket cylinder 9. The output of sensor S9 (measurement data of the cylinder pressure of bucket cylinder 9) is input to controller 30.

コントローラ30は、センサS7~S9の出力に基づき、アタッチメントATに作用する負荷状態を把握することができる。アタッチメントATに作用する負荷には、例えば、バケット6に作業対象(地面の土砂)から作用する反力やバケット6に収容される土砂の重量等が含まれる。 The controller 30 can grasp the load state acting on the attachment AT based on the output of the sensors S7 to S9. The load acting on the attachment AT includes, for example, the reaction force acting on the bucket 6 from the work target (soil on the ground) and the weight of the soil contained in the bucket 6.

<情報処理装置のハードウェア構成>
図5は、情報処理装置200のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。
<Hardware configuration of information processing device>
FIG. 5 is a block diagram showing an example of a hardware configuration of the information processing device 200. As shown in FIG.

情報処理装置200の機能は、任意のハードウェア或いは任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現される。例えば、図5に示すように、情報処理装置200は、外部インタフェース201、補助記憶装置202、メモリ装置203、CPU204、高速演算装置205、通信インタフェース206、入力装置207、表示装置208、及び音出力装置209を含む。これらは、バスBS2で接続される。 The functions of the information processing device 200 are realized by any hardware or any combination of hardware and software. For example, as shown in FIG. 5, the information processing device 200 includes an external interface 201, an auxiliary storage device 202, a memory device 203, a CPU 204, a high-speed calculation device 205, a communication interface 206, an input device 207, a display device 208, and a sound output device 209. These are connected by a bus BS2.

外部インタフェース201は、記録媒体201Aからデータの読み取りや記録媒体201Aへのデータの書き込みのためのインタフェースとして機能する。記録媒体201Aには、例えば、フレキシブルディスク、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blu-ray(登録商標) Disc)、SDメモリカード、USBメモリ等が含まれる。これにより、情報処理装置200は、記録媒体201Aを通じて、処理で利用する各種データを読み込み、補助記憶装置202に格納したり、各種機能を実現するプログラムをインストールしたりすることができる。 The external interface 201 functions as an interface for reading data from the recording medium 201A and writing data to the recording medium 201A. Examples of the recording medium 201A include flexible disks, CDs (Compact Discs), DVDs (Digital Versatile Discs), BDs (Blu-ray (registered trademark) Discs), SD memory cards, USB memories, and the like. This allows the information processing device 200 to read various data used in processing through the recording medium 201A, store the data in the auxiliary storage device 202, and install programs that realize various functions.

尚、情報処理装置200は、通信インタフェース206を通じて、外部装置から処理で利用する各種データやプログラムを取得してもよい。 In addition, the information processing device 200 may obtain various data and programs used in processing from an external device via the communication interface 206.

補助記憶装置202は、インストールされた各種プログラムを格納すると共に、各種処理に必要なファイルやデータ等を格納する。補助記憶装置202は、例えば、HDD(Hard Disc Drive)やSSD(Solid State Disc)やフラッシュメモリ等を含む。 The auxiliary storage device 202 stores various installed programs as well as files and data necessary for various processes. The auxiliary storage device 202 includes, for example, a hard disk drive (HDD), a solid state disk (SSD), flash memory, etc.

メモリ装置203は、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置202からプログラムを読み出して格納する。メモリ装置203は、例えば、DRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAMを含む。 When an instruction to start a program is received, the memory device 203 reads the program from the auxiliary storage device 202 and stores it. The memory device 203 includes, for example, a dynamic random access memory (DRAM) or an SRAM.

CPU204は、補助記憶装置202からメモリ装置203にロードされた各種プログラムを実行し、プログラムに従って情報処理装置200に関する各種機能を実現する。 The CPU 204 executes various programs loaded from the auxiliary storage device 202 to the memory device 203, and realizes various functions related to the information processing device 200 in accordance with the programs.

高速演算装置205は、CPU204と連動し、相対的に高い速度で演算処理を行う。高速演算装置205は、例えば、GPU(Graphics Processing Unit)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)等を含む。 The high-speed calculation device 205 works in conjunction with the CPU 204 to perform calculation processing at a relatively high speed. The high-speed calculation device 205 includes, for example, a GPU (Graphics Processing Unit), an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field-Programmable Gate Array), etc.

尚、高速演算装置205は、必要な演算処理の速度に応じて、省略されてもよい。 The high-speed calculation device 205 may be omitted depending on the required calculation processing speed.

通信インタフェース206は、外部機器と通信可能に接続するためのインタフェースとして用いられる。これにより、情報処理装置200は、通信インタフェース206を通じて、例えば、ショベル100等の外部機器と通信することができる。また、通信インタフェース206は、接続される機器との間の通信方式等によって、複数の種類の通信インタフェースを有してもよい。 The communication interface 206 is used as an interface for connecting to an external device so as to be able to communicate with the device. This allows the information processing device 200 to communicate with an external device, such as the shovel 100, through the communication interface 206. The communication interface 206 may also have multiple types of communication interfaces depending on the communication method between the connected device, etc.

入力装置207は、ユーザから各種入力を受け付ける。入力装置207には、ショベル100の遠隔操作を行うための遠隔操作用の操作装置が含まれる。 The input device 207 accepts various inputs from the user. The input device 207 includes a remote control operation device for remotely operating the excavator 100.

入力装置207は、例えば、ユーザからの機械的な操作入力を受け付ける形態の入力装置(以下、「操作入力装置」)を含む。遠隔操作用の操作装置は、操作入力装置であってよい。操作入力装置は、例えば、ボタン、トグル、レバー、キーボード、マウス、表示装置208に実装されるタッチパネル、表示装置208とは別に設けられるタッチパッド等を含む。 The input device 207 includes, for example, an input device that accepts mechanical operation input from a user (hereinafter, "operation input device"). The operation device for remote operation may be an operation input device. The operation input device includes, for example, a button, a toggle, a lever, a keyboard, a mouse, a touch panel implemented in the display device 208, a touch pad provided separately from the display device 208, etc.

また、入力装置207は、ユーザからの音声入力を受付可能な音声入力装置を含んでもよい。音声入力装置は、例えば、ユーザの音声を集音可能なマイクロフォンを含む。 The input device 207 may also include a voice input device capable of receiving voice input from a user. The voice input device may include, for example, a microphone capable of collecting the user's voice.

また、入力装置207は、ユーザからのジェスチャ入力を受付可能なジェスチャ入力装置を含んでもよい。ジェスチャ入力装置は、例えば、ユーザのジェスチャの様子を撮像可能なカメラを含む。 The input device 207 may also include a gesture input device capable of accepting gesture input from a user. The gesture input device includes, for example, a camera capable of capturing an image of the user's gesture.

また、入力装置207は、ユーザからの生体入力を受付可能な生体入力装置を含んでもよい。生体入力装置は、例えば、ユーザの指紋や虹彩に関する情報を内包する画像データを取得可能なカメラを含む。 The input device 207 may also include a biometric input device capable of accepting biometric input from a user. The biometric input device includes, for example, a camera capable of acquiring image data containing information about the user's fingerprint or iris.

表示装置208は、情報処理装置200のユーザに向けて、情報画面や操作画面を表示する。表示装置208は、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイ等である。 The display device 208 displays an information screen and an operation screen for a user of the information processing device 200. The display device 208 is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electroluminescence) display.

音出力装置209は、情報処理装置200のユーザに向けて、音によって各種情報を伝える。音出力装置209は、例えば、ブザー、アラーム、スピーカ等である。 The sound output device 209 conveys various information to the user of the information processing device 200 by sound. The sound output device 209 is, for example, a buzzer, an alarm, a speaker, etc.

[稼働支援システムの機能構成]
次に、図1~図5に加えて、図6、図7を参照して、稼働支援システムSYSの機能構成について説明する。具体的には、稼働支援システムSYSにおけるショベル100の作業部位の軌道の生成に関する機能構成について説明する。
[Functional configuration of the operation support system]
Next, the functional configuration of the operation support system SYS will be described with reference to Fig. 6 and Fig. 7 in addition to Fig. 1 to Fig. 5. Specifically, the functional configuration related to generation of a trajectory of a working part of the excavator 100 in the operation support system SYS will be described.

<第1例>
図6は、稼働支援システムSYSの機能構成の第1例を示す機能ブロック図である。
<First Example>
FIG. 6 is a functional block diagram showing a first example of the functional configuration of the operation support system SYS.

以下、「ショベル100の作業部位の軌道」をショベル100の作業部位が既に移動した経路(即ち、軌跡)、及び将来的に移動する可能性のある経路の双方を含む意図で用いる。作業部位は、作業対象に対して変化を加えるために用いるアタッチメントのATの先端部に相当する。具体的には、作業部位は、バケット6である。 Hereinafter, the term "the trajectory of the working part of the shovel 100" is used to include both the path (i.e., the track) that the working part of the shovel 100 has already traveled, and the path that it may travel in the future. The working part corresponds to the tip of the AT attachment that is used to make changes to the work target. Specifically, the working part is the bucket 6.

ショベル100は、支援装置150を含む。本例では、支援装置150は、自律運転機能により動作するショベル100に対する作業の実行に関する支援を行う。 The shovel 100 includes an assistance device 150. In this example, the assistance device 150 provides assistance to the shovel 100 operating using an autonomous driving function in carrying out tasks.

図6に示すように、支援装置150は、コントローラ30と、油圧制御弁31と、センサ40と、センサS1~S9とを含む。 As shown in FIG. 6, the support device 150 includes a controller 30, a hydraulic control valve 31, a sensor 40, and sensors S1 to S9.

コントローラ30は、機能部として、動作ログ提供部301と、作業支援部302とを含む。 The controller 30 includes, as functional units, an operation log providing unit 301 and a work support unit 302.

尚、稼働支援システムSYSに含まれるショベル100が複数台である場合、コントローラ30が動作ログ提供部301及び作業支援部302のうちの前者のみを含むショベル100と、後者のみを含むショベル100とが存在してもよい。この場合、前者のショベル100は、後者のショベル100の作業支援機能のために用いられる、ショベル100の動作ログを取得し情報処理装置200に提供する機能のみを有する。後述の第2例の場合についても同様であってよい。 When the operation support system SYS includes a plurality of shovels 100, there may be shovels 100 in which the controller 30 includes only the operation log providing unit 301 and the work support unit 302, and shovels 100 in which the controller 30 includes only the latter. In this case, the former shovel 100 only has the function of acquiring the operation log of the shovel 100 and providing it to the information processing device 200, which is used for the work support function of the latter shovel 100. The same may be true for the second example described below.

情報処理装置200は、機能部として、ログ取得部2001と、シミュレータ部2002と、ログ記憶部2003と、教師データ生成部2004と、機械学習部2005と、学習済みモデル記憶部2006と、配信部2007とを含む。 The information processing device 200 includes, as functional units, a log acquisition unit 2001, a simulator unit 2002, a log storage unit 2003, a teacher data generation unit 2004, a machine learning unit 2005, a trained model storage unit 2006, and a distribution unit 2007.

動作ログ提供部301は、ショベル100の所定の動作時の動作ログを取得し、情報処理装置200に提供するための機能部である。 The operation log providing unit 301 is a functional unit for acquiring operation logs during specific operations of the excavator 100 and providing them to the information processing device 200.

所定の動作は、例えば、掘削作業の際に利用される、掘削動作、ブーム上げ旋回動作、ブーム下げ旋回動作、排土動作、ほうき動作等を含む。また、所定の動作は、整地作業の際に利用される、掘削動作、排土動作、掃出し動作、水平引き動作、転圧動作、ほうき動作等を含んでもよい。また、所定の動作は、法面作業の際に利用される、切土動作、転圧動作等を含んでもよい。掃出し動作は、例えば、アタッチメントATを動作させ、バケット6を地面に沿って前方に押し出すことで、バケット6の背面で土砂を前方に掃出す動作である。掃出し動作では、例えば、アタッチメントATは、ブーム4の下げ動作、及びアーム5の開き動作を行う。水平引き動作は、例えば、アタッチメントATを動作させ、バケット6の爪先を地面に沿って略水平に手前に向かって引きつけるように移動させることで、地面(地形の表面)の凹凸を均す動作である。水平引き動作では、例えば、アタッチメントATは、ブーム4の上げ動作、アーム5の閉じ動作を行う。転圧動作は、例えば、アタッチメントATを動作させ、バケット6の背面で地面を押し付ける動作である。また、転圧動作は、バケット6を上下に移動させながら、バケット6の背面を地面に打ち付けるようにして地面を押し付ける動作であってもよい。また、転圧動作は、バケット6を地面に沿って前方に押し出すことで、バケット6の背面で土砂を前方の所定の位置まで掃出した後に、所定の位置の地面をバケット6の背面で地面を押し付ける動作であってもよい。転圧動作では、例えば、アタッチメントATは、地面を押し付ける際にブーム4の下げ動作を行う。ほうき動作は、例えば、上部旋回体3を動作させ、バケット6を地面に沿わせた状態で左右に旋回させる動作である。また、ほうき動作は、例えば、アタッチメントAT及び上部旋回体3を動作させ、バケット6を地面に沿わせた状態で左右交互に旋回させながら、バケット6を前方の押し出す動作であってもよい。ほうき動作では、例えば、上部旋回体3が左右の旋回動作を交互に繰り返す。また、ほうき動作では、例えば、上部旋回体3の左右交互の旋回動作に加えて、掃出し動作の場合と同様、アタッチメントATがブーム4の下げ動作及びアーム5の開き動作を行ってもよい。 The predetermined operation includes, for example, an excavation operation, a boom-raising and rotating operation, a boom-lowering and rotating operation, a soil dumping operation, a broom operation, etc., which are used during excavation work. The predetermined operation may also include an excavation operation, a soil dumping operation, a sweeping operation, a horizontal pulling operation, a rolling operation, a broom operation, etc., which are used during ground leveling work. The predetermined operation may also include a cutting operation, a rolling operation, etc., which are used during slope work. The sweeping operation is, for example, an operation in which the attachment AT is operated and the bucket 6 is pushed forward along the ground, thereby sweeping soil and sand forward with the back of the bucket 6. In the sweeping operation, for example, the attachment AT performs a lowering operation of the boom 4 and an opening operation of the arm 5. The horizontal pulling operation is, for example, an operation in which the attachment AT is operated and the tip of the bucket 6 is moved so as to be pulled toward the front substantially horizontally along the ground, thereby leveling out the unevenness of the ground (surface of the terrain). In the horizontal pulling operation, for example, the attachment AT performs a raising operation of the boom 4 and a closing operation of the arm 5. The rolling operation is, for example, an operation of operating the attachment AT and pressing the ground with the back surface of the bucket 6. The rolling operation may also be an operation of pressing the ground by striking the back surface of the bucket 6 against the ground while moving the bucket 6 up and down. The rolling operation may also be an operation of pushing the bucket 6 forward along the ground, sweeping the soil and sand to a predetermined position forward with the back surface of the bucket 6, and then pressing the ground at the predetermined position with the back surface of the bucket 6. In the rolling operation, for example, the attachment AT performs a lowering operation of the boom 4 when pressing the ground. The broom operation is, for example, an operation of operating the upper rotating body 3 and rotating the bucket 6 left and right while it is aligned with the ground. The broom operation may also be an operation of operating the attachment AT and the upper rotating body 3 and pushing the bucket 6 forward while rotating the bucket 6 alternately left and right while it is aligned with the ground. In the broom operation, for example, the upper rotating body 3 alternately repeats left and right rotating operations. In addition, in the broom operation, for example, in addition to the alternating left and right rotation of the upper rotating body 3, the attachment AT may lower the boom 4 and open the arm 5, as in the sweeping operation.

ショベル100の動作ログは、ショベル100の動作状態を表す時系列のデータである。例えば、ショベル100の動作ログは、オペレータの操作内容を表す時系列のデータを含む。オペレータの操作内容を表す時系列のデータは、例えば、油圧パイロット式の操作装置26に対応する操作圧センサ29の時系列の出力データや電気式の操作装置26に対応する操作装置26の時系列の出力データ(操作信号のデータ)である。また、ショベル100の動作ログは、センサS1~S5の時系列の出力データや、センサS1~S5の出力データから取得される、ショベル100の姿勢状態を表す時系列のデータであってもよい。 The operation log of the shovel 100 is time-series data representing the operating state of the shovel 100. For example, the operation log of the shovel 100 includes time-series data representing the operation contents of the operator. The time-series data representing the operation contents of the operator is, for example, time-series output data of the operating pressure sensor 29 corresponding to the hydraulic pilot type operating device 26 or time-series output data (operation signal data) of the operating device 26 corresponding to the electric type operating device 26. The operation log of the shovel 100 may also be time-series output data of the sensors S1 to S5 or time-series data representing the posture state of the shovel 100 acquired from the output data of the sensors S1 to S5.

例えば、動作ログ提供部301は、ショベル100の運転歴が長く、相対的に経験のあるオペレータ(以下、便宜的に「熟練者」)がショベル100を操作したときの動作ログを取得し、情報処理装置200に提供する。これにより、後述の如く、ショベル100の動作ログに基づく機械学習によって、熟練者の操作によるショベル100の動作を再現可能な学習済みモデルLM2を生成することができる。 For example, the operation log providing unit 301 acquires an operation log when an operator who has a long history of operating the shovel 100 and is relatively experienced (hereinafter, for convenience, referred to as an "expert") operates the shovel 100, and provides the operation log to the information processing device 200. As a result, as described below, a learned model LM2 capable of reproducing the operation of the shovel 100 operated by an expert can be generated by machine learning based on the operation log of the shovel 100.

また、後述の如く、学習済みモデルLM2は省略され、学習済みモデルLM1のみが生成されてもよい。この場合、情報処理装置200に提供されるショベル100の動作ログには、熟練者以外のオペレータがショベル100を操作したときの動作ログが含まれていてもよいし、自動運転機能によるショベル100の動作に対応する動作ログが含まれていてもよい。また、学習済みモデルLM1のためのショベル100の動作ログと、学習済みモデルLM2のためのショベル100の動作ログとが別々に取得されてもよい。 Also, as described below, the learned model LM2 may be omitted and only the learned model LM1 may be generated. In this case, the operation log of the shovel 100 provided to the information processing device 200 may include an operation log when an operator other than an expert operates the shovel 100, or may include an operation log corresponding to the operation of the shovel 100 by the automatic driving function. Also, the operation log of the shovel 100 for the learned model LM1 and the operation log of the shovel 100 for the learned model LM2 may be acquired separately.

動作ログ提供部301は、動作ログ記録部301Aと、動作ログ記憶部301Bと、動作ログ送信部301Cとを含む。 The operation log providing unit 301 includes an operation log recording unit 301A, an operation log storage unit 301B, and an operation log transmission unit 301C.

動作ログ記録部301Aは、ショベル100の所定の動作時の動作ログを取得し、動作ログ記憶部301Bに記録する。例えば、動作ログ記録部301Aは、ショベル100の所定の動作が実行されるごとに、その動作中の動作ログを動作ログ記憶部301Bに記録する。 The operation log recording unit 301A acquires an operation log during a specific operation of the shovel 100 and records it in the operation log storage unit 301B. For example, each time a specific operation of the shovel 100 is performed, the operation log recording unit 301A records the operation log during that operation in the operation log storage unit 301B.

動作ログ記憶部301Bには、ショベル100の動作ログが記憶される。例えば、動作ログ記憶部301Bには、ショベル100が実行した所定の動作ごとに、動作ログと、所定の動作が実行された時刻(日時)のデータとが紐づけられて記憶される。所定の動作が実行された時刻のデータは、ショベル100の所定の動作の開始及び終了の双方の時刻のデータを含む。また、複数の所定の動作が規定されている場合、動作ログ記憶部301Bには、ショベル100が実行した所定の動作ごとに、動作ログと、所定の動作が実行された時刻のデータと、実行された所定の動作の識別情報のデータとが紐づけられて記憶される。以下、ショベル100の動作ログと紐づけられるデータを便宜的に「付随データ」と称する場合がある。例えば、動作ログ記憶部301Bには、ショベル100が実行した所定の動作ごとに、動作ログと付随データとの対応関係を表すレコードデータが蓄積されることにより、ショベル100の所定の動作の実行時の動作ログのデータベースが構築される。 The operation log storage unit 301B stores the operation log of the shovel 100. For example, the operation log storage unit 301B stores the operation log and the data of the time (date and time) when the predetermined operation was performed for each predetermined operation performed by the shovel 100, linked to each other. The data of the time when the predetermined operation was performed includes data of both the start and end times of the predetermined operation of the shovel 100. Furthermore, when multiple predetermined operations are specified, the operation log storage unit 301B stores the operation log, the data of the time when the predetermined operation was performed, and the data of the identification information of the performed predetermined operation, linked to each other, for each predetermined operation performed by the shovel 100. Hereinafter, the data linked to the operation log of the shovel 100 may be referred to as "associated data" for convenience. For example, the operation log storage unit 301B stores record data representing the correspondence between the operation log and the associated data for each predetermined operation performed by the shovel 100, thereby constructing a database of the operation log when the predetermined operation of the shovel 100 is performed.

尚、後述の動作ログ送信部301Cにより情報処理装置200に送信済みの動作ログ記憶部301Bの動作ログは、事後的に消去されてもよい。 In addition, the operation log of the operation log storage unit 301B that has already been transmitted to the information processing device 200 by the operation log transmission unit 301C described below may be erased later.

動作ログ送信部301Cは、動作ログ記憶部301Bに記憶される、ショベル100が所定の動作を実行したときの動作ログ、及び動作ログに紐付けられる付随データを、通信装置60を通じて情報処理装置200に送信する。また、動作ログ送信部301Cは、ショベル100が実行した所定の動作ごとのショベル100の動作ログと付随データとの対応関係を表すレコードデータを併せて情報処理装置200に送信してもよい。 The operation log transmission unit 301C transmits the operation log stored in the operation log storage unit 301B when the shovel 100 performs a predetermined operation and the associated data linked to the operation log to the information processing device 200 via the communication device 60. The operation log transmission unit 301C may also transmit record data indicating the correspondence between the operation log of the shovel 100 and the associated data for each predetermined operation performed by the shovel 100 to the information processing device 200.

例えば、動作ログ送信部301Cは、情報処理装置200から受信される、ショベル100の動作ログの送信要求に応じて、動作ログ記憶部301Bに記憶される、未送信のショベル100の動作ログ及び付随データを情報処理装置200に送信する。また、動作ログ送信部301Cは、所定のタイミングで、動作ログ記憶部301Bに記憶される、未送信のショベル100の動作ログ及び付随データを自動的に情報処理装置200に送信してもよい。所定のタイミングは、例えば、ショベル100の稼働停止(キースイッチのオフ)時や稼働開始(キースイッチのオン)時等である。 For example, the operation log transmission unit 301C transmits the untransmitted operation log and associated data of the shovel 100 stored in the operation log storage unit 301B to the information processing device 200 in response to a request to transmit the operation log of the shovel 100 received from the information processing device 200. The operation log transmission unit 301C may also automatically transmit the untransmitted operation log and associated data of the shovel 100 stored in the operation log storage unit 301B to the information processing device 200 at a predetermined timing. The predetermined timing is, for example, when the shovel 100 stops operating (key switch off) or starts operating (key switch on), etc.

ログ取得部2001は、ショベル100が所定の動作を実行したときのログを取得する。 The log acquisition unit 2001 acquires logs when the excavator 100 performs a specified operation.

ショベル100が所定の動作を実行したときのログは、ショベル100が所定の動作を実行したときの動作ログ及び作業対象の状態ログを含む。作業対象の状態ログは、ショベル100の所定の動作の実行前及び実行後の作業対象の状態を表すデータを含む。作業対象の状態には、作業対象の土砂の形状(地形形状)や土砂の特性等が含まれる。ショベル100が所定の動作を実行したときの動作ログは、ショベル100からアップロードされる。ショベル100が所定の動作を実行したときの作業対象の状態ログは、センサ群300からアップロードされる測定データと、ショベル100からアップロードされる付随データ(所定の動作が実行された時刻のデータ)とに基づき取得される。 The log when the shovel 100 performs a predetermined operation includes an operation log when the shovel 100 performs the predetermined operation and a status log of the work object. The status log of the work object includes data representing the status of the work object before and after the shovel 100 performs the predetermined operation. The status of the work object includes the shape of the soil (topography) of the work object and the properties of the soil. The operation log when the shovel 100 performs a predetermined operation is uploaded from the shovel 100. The status log of the work object when the shovel 100 performs a predetermined operation is obtained based on the measurement data uploaded from the sensor group 300 and the associated data uploaded from the shovel 100 (data of the time when the predetermined operation was performed).

シミュレータ部2002は、ショベル100及び作業対象(土砂)の仮想モデルを用いて、ショベル100の所定の動作に関するコンピュータシミュレーションを行う。 The simulator unit 2002 performs a computer simulation of a specific operation of the shovel 100 using a virtual model of the shovel 100 and the work object (soil and sand).

例えば、個別要素法(DEM:Distinct Element Method)を用いて、作業対象の地面の土砂を微小粒子の集まりとしてモデル化する。これにより、シミュレータ部2002は、ショベル100の仮想モデルに掘削動作等の所定の動作を実行させて、微小粒子の個々の運動を解析することで集合体として作業対象の土砂の全体の挙動や土砂からの反力等を仮想的に再現することができる。 For example, the distinct element method (DEM) is used to model the soil on the ground as a collection of minute particles. This allows the simulator unit 2002 to virtually reproduce the overall behavior of the soil as a collection and the reaction force from the soil by having the virtual model of the shovel 100 perform a specified operation such as an excavation operation and analyzing the individual movements of the minute particles.

シミュレータ部2002は、コンピュータシミュレーションによりショベル100が所定の動作を実行したときのログとして、ショベル100の作業部位の軌道のデータ、及び所定の動作の実行前後の作業対象(土砂)の状態のデータを取得する。前者のデータは、コンピュータシミュレーションによりショベル100が所定の動作を実行したときの動作ログに相当し、後者のデータは、コンピュータシミュレーションによりショベル100が所定の動作を実行したときの作業対象の状態ログに相当する。 The simulator unit 2002 acquires data on the trajectory of the working part of the shovel 100 and data on the state of the work object (soil and sand) before and after the execution of the specified operation as a log when the shovel 100 executes a specified operation through computer simulation. The former data corresponds to an operation log when the shovel 100 executes a specified operation through computer simulation, and the latter data corresponds to a state log of the work object when the shovel 100 executes a specified operation through computer simulation.

シミュレータ部2002は、様々な作業対象(土砂)の状態、及び様々なショベル100の作業部位の軌道を用いて、ショベル100の所定の動作に関する多数のパターンのコンピュータシミュレーションを実施する。これにより、シミュレータ部2002は、互いに異なる条件下でコンピュータシミュレーションによりショベル100が所定の動作を実行したときのログをログ記憶部2003に蓄積させることができる。 The simulator unit 2002 performs computer simulations of numerous patterns of a predetermined operation of the shovel 100 using various conditions of the work object (soil and sand) and various trajectories of the working parts of the shovel 100. This allows the simulator unit 2002 to accumulate in the log storage unit 2003 logs of when the shovel 100 performs a predetermined operation through computer simulation under mutually different conditions.

ログ記憶部2003には、ログ取得部2001及びシミュレータ部2002により取得された、ショベル100が所定の動作を実行したときのログが蓄積される形で記憶される。例えば、ログ記憶部2003には、ショベル100が実際に或いはコンピュータシミュレーションにより実行した所定の動作ごとの動作ログと作業対象の状態ログと付随データとが紐づけられる形で記憶される。ログ記憶部2003において、ログ取得部2001により取得されたログと、シミュレータ部2002により取得されたログとは、識別可能な態様で記憶されていてもよいし、識別不可能な態様で混在して記憶されていてもよい。 The log storage unit 2003 stores logs acquired by the log acquisition unit 2001 and the simulator unit 2002 when the shovel 100 performs a predetermined operation in an accumulated form. For example, the log storage unit 2003 stores an operation log for each predetermined operation actually performed by the shovel 100 or performed by computer simulation, a status log of the work target, and associated data in a linked form. In the log storage unit 2003, the logs acquired by the log acquisition unit 2001 and the logs acquired by the simulator unit 2002 may be stored in an identifiable manner, or may be stored mixed together in an indistinguishable manner.

教師データ生成部2004は、ログ記憶部2003に記憶される、ショベル100が所定の動作を実行したときのログに基づき、機械学習用の教師データを生成し、多数の教師データの集合体である教師データセットを出力する。教師データ生成部2004は、バッチ処理によって、自動的に教師データを生成してもよいし、情報処理装置200のユーザからの入力に応じて、教師データを生成してもよい。教師データ生成部2004は、教師データ生成部2004A,2004Bを含む。 The teacher data generation unit 2004 generates teacher data for machine learning based on the log of when the excavator 100 performs a predetermined operation stored in the log storage unit 2003, and outputs a teacher data set that is a collection of a large number of teacher data. The teacher data generation unit 2004 may automatically generate teacher data by batch processing, or may generate teacher data in response to input from a user of the information processing device 200. The teacher data generation unit 2004 includes teacher data generation units 2004A and 2004B.

教師データ生成部2004Aは、学習済みモデルLM1を生成するための教師データセットを生成する。学習済みモデルLM1は、ショベル100の所定の動作の実行前の作業対象の形状のデータ、及びショベル100が所定の動作を実行したときの作業部位の軌道(軌跡)のデータを入力として、ショベル100の所定の動作の実行後の作業対象の形状を推論する。教師データは、入力データとしての、ショベル100の所定の動作の実行前の作業対象の状態、及びショベル100が所定の動作を実行したときの作業部位の軌道と、正解データとしての、所定の動作の実行後の作業対象の状態との組み合わせである。 The teacher data generation unit 2004A generates a teacher data set for generating the trained model LM1. The trained model LM1 infers the shape of the work object after the shovel 100 performs the specified operation, using as input data data on the shape of the work object before the shovel 100 performs the specified operation and data on the trajectory (track) of the work part when the shovel 100 performs the specified operation. The teacher data is a combination of the state of the work object before the shovel 100 performs the specified operation and the trajectory of the work part when the shovel 100 performs the specified operation as input data, and the state of the work object after the specified operation as correct answer data.

また、学習済みモデルLM1の入力データには、ショベル100の作業対象の土砂の特性を表すデータが含まれてもよい。例えば、土砂の特性を表すデータは、土砂の安息角のデータを含む。これにより、学習済みモデルLM1は、土砂の安息角を考慮して、より適切な土砂形状を推論することができる。この場合、教師データの中の入力データには、土砂の特性を表すデータ(安息角のデータ)が含まれる。 The input data of the trained model LM1 may also include data representing the characteristics of the soil that is the object of work by the shovel 100. For example, the data representing the characteristics of the soil includes data on the angle of repose of the soil. This allows the trained model LM1 to infer a more appropriate soil shape by taking into account the angle of repose of the soil. In this case, the input data in the training data includes data representing the characteristics of the soil (data on the angle of repose).

また、学習済みモデルLM1の入力データには、ショベル100の所定の動作の実行時の掘削反力を表すデータが含まれてもよい。これにより、学習済みモデルLM1は、例えば、地中の岩等にバケット6が当接し、結果として、土砂の掘削をすることができなかったような場合であっても、掘削反力を考慮して、適切な土砂形状を推定することができる。 The input data of the trained model LM1 may also include data representing the excavation reaction force when the shovel 100 performs a specified operation. This allows the trained model LM1 to estimate an appropriate soil shape by taking the excavation reaction force into account, for example, in a case where the bucket 6 hits a rock or the like underground and as a result the soil cannot be excavated.

尚、学習済みモデルLM1を生成するための教師データセットは、ログ取得部2001により取得されるログ、及びシミュレータ部2002から出力されるログのうちの前者のログのみから生成されてもよい。この場合、シミュレータ部2002は、省略されてもよい。同様に、学習済みモデルLM1を生成するための教師データセットは、ログ取得部2001により取得されるログ、及びシミュレータ部2002から出力されるログのうちの後者のログのみから生成されてもよい。この場合、センサ群300及びショベル100の動作ログ提供部301は、省略されてもよい。また、学習済みモデルLM1を生成するための教師データセットは、ベースの教師データセットと、最終調整用(ファインチューニング用)の教師データセットとを含んでもよい。この場合、ベースの教師データセットは、多数のデータが必要であることから、シミュレータ部2002から出力されるログに基づき生成され、最終調整用の教師データセットは、ログ取得部2001により取得されるログ基づき生成されてもよい。以下、学習済みモデルLM2についても同様であってよい。 The teacher data set for generating the trained model LM1 may be generated from only the log acquired by the log acquisition unit 2001 and the log output from the simulator unit 2002. In this case, the simulator unit 2002 may be omitted. Similarly, the teacher data set for generating the trained model LM1 may be generated from only the log acquired by the log acquisition unit 2001 and the log output from the simulator unit 2002. In this case, the operation log providing unit 301 of the sensor group 300 and the shovel 100 may be omitted. In addition, the teacher data set for generating the trained model LM1 may include a base teacher data set and a teacher data set for final adjustment (fine tuning). In this case, since a large amount of data is required, the base teacher data set may be generated based on the log output from the simulator unit 2002, and the teacher data set for final adjustment may be generated based on the log acquired by the log acquisition unit 2001. The same may be true for the trained model LM2.

教師データ生成部2004Bは、学習済みモデルLM2を生成するための教師データを生成する。学習済みモデルLM2は、ショベル100の周辺の作業対象の状態のデータを入力として、ショベル100の所定の動作での作業部位の目標軌道を推論する。教師データは、入力データとしての、ショベル100の所定の動作の実行前の作業対象の状態と、正解データとしての、熟練者の操作によりショベル100が所定の動作を実行したときの作業部位の軌道との組み合わせである。つまり、教師データ生成部2004は、ログ取得部2001により取得される、熟練者の操作によりショベル100が所定の動作をしたときのログに基づき、教師データセットを生成する。また、複数の種類の所定の動作が規定されている場合、学習済みモデルLM2は、所定の動作の種類ごとに生成されてよい。この場合、教師データ生成部2004Bは、所定の動作の種類ごとに、教師データセットを生成する。 The teacher data generating unit 2004B generates teacher data for generating the trained model LM2. The trained model LM2 uses data on the state of the work object around the shovel 100 as input and infers the target trajectory of the working part in a predetermined operation of the shovel 100. The teacher data is a combination of the state of the work object before the execution of the predetermined operation of the shovel 100 as input data and the trajectory of the working part when the shovel 100 executes the predetermined operation by the operation of the expert as correct answer data. In other words, the teacher data generating unit 2004 generates a teacher data set based on the log acquired by the log acquiring unit 2001 when the shovel 100 performs the predetermined operation by the operation of the expert. In addition, when multiple types of predetermined operations are specified, the trained model LM2 may be generated for each type of predetermined operation. In this case, the teacher data generating unit 2004B generates a teacher data set for each type of predetermined operation.

機械学習部2005は、教師データ生成部2004により生成される教師データセットに基づき、ベースの学習モデルに機械学習を行わせ、学習済みモデルLM1,LM2を生成する。学習済みモデル(ベースの学習モデル)は、例えば、DNN(Deep Neural Network)等のニューラルネットワークを含む。 The machine learning unit 2005 performs machine learning on the base learning model based on the teacher data set generated by the teacher data generation unit 2004, and generates trained models LM1 and LM2. The trained model (base learning model) includes, for example, a neural network such as a deep neural network (DNN).

機械学習部2005は、機械学習部2005A,2005Bを含む。 The machine learning unit 2005 includes machine learning units 2005A and 2005B.

機械学習部2005Aは、教師データ生成部2004Aから出力される教師データセットに基づき、ベースの学習モデルM1に機械学習を行わせる。これにより、機械学習部2005Aは、ショベル100の所定の動作の実行前の作業対象の状態のデータ、及びショベル100の所定の動作を実行したときの作業部位の軌道のデータ等を入力として、ショベル100の所定の動作の実行後の作業対象の状態を出力(推論)可能な学習済みモデルLM1を生成することができる。また、機械学習部2005Aは、学習済みモデルLM1による推論結果と、実際のセンサ40の測定結果との誤差が小さくなるように、学習済みモデルLM1を補正(追加学習)してもよい。この場合、学習済みモデルLM1による推論結果、及び実際のセンサ40の測定結果のデータは、ショベル100から情報処理装置200にアップロードされる。 The machine learning unit 2005A performs machine learning on the base learning model M1 based on the teacher data set output from the teacher data generation unit 2004A. As a result, the machine learning unit 2005A can generate a learned model LM1 that can output (infer) the state of the work object after the execution of the specified operation of the shovel 100, using as input data on the state of the work object before the execution of the specified operation of the shovel 100 and data on the trajectory of the work part when the specified operation of the shovel 100 is executed. In addition, the machine learning unit 2005A may correct (additionally learn) the learned model LM1 so that the error between the inference result by the learned model LM1 and the actual measurement result of the sensor 40 is reduced. In this case, the inference result by the learned model LM1 and the data of the actual measurement result of the sensor 40 are uploaded from the shovel 100 to the information processing device 200.

機械学習部2005Bは、教師データ生成部2004Bから出力される教師データセットに基づき、ベースの学習モデルM2に機械学習を行わせる。これにより、機械学習部2005Bは、ショベル100の周辺の作業対象の状態のデータを入力として、ショベル100の所定の動作での作業部位の目標軌道を出力(推論)可能な学習済みモデルLM2を生成することができる。 The machine learning unit 2005B performs machine learning on the base learning model M2 based on the teacher data set output from the teacher data generation unit 2004B. This allows the machine learning unit 2005B to generate a learned model LM2 that is capable of outputting (inferring) a target trajectory of a working part in a specified operation of the shovel 100, using data on the state of the work object around the shovel 100 as input.

学習済みモデル記憶部2006には、機械学習部2005により出力される学習済みモデルLM1,LM2が記憶される。また、機械学習部2005Aによって、学習済みモデルLM1の再学習や追加学習がされる場合、学習済みモデル記憶部2006の学習済みモデルLM1は更新される。学習済みモデルLM2が機械学習部2005Bによって再学習や追加学習がされる場合についても同様である。 The trained model storage unit 2006 stores trained models LM1 and LM2 output by the machine learning unit 2005. Furthermore, when the trained model LM1 is re-trained or additionally trained by the machine learning unit 2005A, the trained model LM1 in the trained model storage unit 2006 is updated. The same applies when the trained model LM2 is re-trained or additionally trained by the machine learning unit 2005B.

配信部2007は、学習済みモデルLM1,LM2のデータをショベル100に配信する。 The distribution unit 2007 distributes data of the trained models LM1 and LM2 to the excavator 100.

例えば、配信部2007は、機械学習部2005Aにより学習済みモデルLM1が生成或いは更新されると、直近で生成或いは更新された学習済みモデルLM1をショベル100に配信する。また、配信部2007は、ショベル100から受信される、学習済みモデルLM1の配信を要求する信号に応じて、学習済みモデル記憶部2006の最新の学習済みモデルLM1をショベル100に配信してもよい。学習済みモデルLM2についても同様であってよい。 For example, when the machine learning unit 2005A generates or updates the trained model LM1, the distribution unit 2007 distributes the most recently generated or updated trained model LM1 to the shovel 100. In addition, the distribution unit 2007 may distribute the latest trained model LM1 in the trained model memory unit 2006 to the shovel 100 in response to a signal received from the shovel 100 requesting distribution of the trained model LM1. The same may be true for the trained model LM2.

作業支援部302は、自律運転機能により動作するショベル100に対する作業の支援を行うための機能部である。 The work support unit 302 is a functional unit for providing work support to the excavator 100 operating using an autonomous driving function.

作業支援部302は、学習済みモデル記憶部302Aと、作業対象形状取得部302Bと、目標軌道生成部302Cと、動作制御部302Dとを含む。 The work support unit 302 includes a learned model storage unit 302A, a work object shape acquisition unit 302B, a target trajectory generation unit 302C, and a motion control unit 302D.

学習済みモデル記憶部302Aには、情報処理装置200から配信され通信装置60を通じて受信される、学習済みモデルLM1,LM2が記憶される。 The trained model storage unit 302A stores trained models LM1 and LM2 that are distributed from the information processing device 200 and received via the communication device 60.

作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の所定の動作の実行時の作業部位の軌道(軌跡)に基づき、ショベル100の作業対象の土砂の形状を表すデータを取得する。具体的には、作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の所定の動作の実行時の作業部位の軌道に基づき、所定の動作の実行前からの土砂の形状の変化を推定する形で、ショベル100の作業対象の土砂の形状を表すデータを取得してよい。また、作業対象形状取得部302Bは、センサ40(特性センサ)による作業対象の土砂の特性の測定データやセンサS7~S9の測定データ(作業部位への作業対象の土砂からの反力)のデータを考慮して、ショベル100の作業対象の土砂の形状を表すデータを取得してもよい。 The work object shape acquisition unit 302B acquires data representing the shape of the soil being the work object of the shovel 100 based on the trajectory (track) of the working part when the shovel 100 performs a predetermined operation. Specifically, the work object shape acquisition unit 302B may acquire data representing the shape of the soil being the work object of the shovel 100 by estimating a change in the shape of the soil from before the execution of the predetermined operation based on the trajectory of the working part when the shovel 100 performs a predetermined operation. The work object shape acquisition unit 302B may also acquire data representing the shape of the soil being the work object of the shovel 100 by taking into account measurement data of the properties of the soil being the work object obtained by the sensor 40 (property sensor) and measurement data from the sensors S7 to S9 (reaction force from the soil being the work object to the work part).

この際、作業対象形状取得部302Bは、センサ40による作業対象の土砂の形状の測定データを前提として、ショベル100の所定の動作の実行時の作業部位の軌跡に基づき、センサ40により測定できない箇所の土砂形状を補間してよい。また、作業対象形状取得部302Bは、センサ40を利用せずに、ショベル100の作業対象の土砂の形状の初期状態をベースに、ショベル100の所定の動作の実行ごとの作業部位の軌跡に基づき、土砂の形状の変化を推定しながら、土砂形状を表すデータを取得してもよい。この場合、センサ40は、省略されてもよい。ショベル100の作業対象の土砂の形状の初期状態は、例えば、通信装置60を通じて、ショベル100の外部から配信されたり、入力装置52を通じて、ユーザにより入力されたりすることにより取得される。また、ショベル100の作業対象の土砂の形状の初期状態は、例えば、ショベル100のクローラが設置している地面と同じ高さの平面等のように固定されていてもよい。 At this time, the work object shape acquisition unit 302B may interpolate the shape of the soil at a location that cannot be measured by the sensor 40 based on the trajectory of the working part when the shovel 100 performs a predetermined operation, based on the measurement data of the shape of the soil of the work object by the sensor 40. Also, the work object shape acquisition unit 302B may acquire data representing the soil shape while estimating the change in the shape of the soil based on the trajectory of the working part for each execution of the predetermined operation of the shovel 100, based on the initial state of the shape of the soil of the work object of the shovel 100, without using the sensor 40. In this case, the sensor 40 may be omitted. The initial state of the shape of the soil of the work object of the shovel 100 is acquired, for example, by being distributed from outside the shovel 100 through the communication device 60, or by being input by the user through the input device 52. Also, the initial state of the shape of the soil of the work object of the shovel 100 may be fixed, for example, as a flat surface at the same height as the ground on which the crawler of the shovel 100 is installed.

例えば、作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の所定の動作の実行前の土砂形状、及びショベル100の所定の動作の実行時の作業部位の軌跡に基づき、学習済みモデルLM1を用いて、ショベル100の所定の動作の実行後の土砂形状を推定する。そして、作業対象形状取得部302Bは、上記の推定結果と、センサ40による、ショベル100の所定の動作の実行後の土砂形状の測定データとを統合することにより、現在の作業対象の状態を表すデータを取得してよい。具体的には、作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の周辺の観測対象領域の中でセンサ40が土砂形状を測定できなかった箇所について、上記の推定結果のデータで補間する形でデータ統合が実行される。これにより、センサ40がオクルージョン等により観測対象領域の一部の箇所の作業対象の測定データを取得できない場合でも、コントローラ30は、その箇所の作業対象の形状を含む観測対象領域の作業対象の土砂の形状を表すデータを取得することができる。 For example, the work object shape acquisition unit 302B estimates the shape of the soil after the shovel 100 performs the specified operation using the learned model LM1 based on the shape of the soil before the shovel 100 performs the specified operation and the trajectory of the working part when the shovel 100 performs the specified operation. The work object shape acquisition unit 302B may then acquire data representing the current state of the work object by integrating the above estimation result with the measurement data of the soil shape after the shovel 100 performs the specified operation by the sensor 40. Specifically, the work object shape acquisition unit 302B performs data integration by interpolating the data of the above estimation result for points in the observation target area around the shovel 100 where the sensor 40 was unable to measure the soil shape. As a result, even if the sensor 40 is unable to acquire measurement data of the work object at a part of the observation target area due to occlusion or the like, the controller 30 can acquire data representing the shape of the soil of the work object in the observation target area, including the shape of the work object at that point.

ショベル100の所定の動作の実行前の作業対象の形状は、例えば、作業対象形状取得部302Bによる前回の出力に相当する。ショベル100の所定の動作における作業部位の軌道は、例えば、センサS1~S6の出力に基づき取得される。 The shape of the work object before the execution of a predetermined operation of the shovel 100 corresponds to, for example, the previous output by the work object shape acquisition unit 302B. The trajectory of the work part during the predetermined operation of the shovel 100 is acquired, for example, based on the output of the sensors S1 to S6.

尚、作業対象形状取得部302Bは、センサ40の出力に基づき、ショベル100の周辺の観測対象領域内に障害物が存在する場合、その障害物が存在する領域を作業対象の土砂の形状の推定対象から除外してもよい。障害物には、例えば、作業機械や作業車両等の移動体、電柱や柵等の地物が含まれる。また、同じ作業現場で稼働するショベル100が複数存在する場合、複数のショベル100は、互いに、所定の動作の実行時の作業部位の軌道(軌跡)を表すデータを共有してもよい。これにより、作業対象形状取得部302B(学習済みモデルLM1)は、他のショベル100の所定の動作による作業対象の土砂の形状の変化も考慮することができる。そのため、作業対象形状取得部302B(学習済みモデルLM1)は、ショベル100の周辺の作業対象の土砂の形状をより適切に推定することができる。作業対象形状取得部302Bの機能の一部又は全部は、処理能力が相対的に高い外部装置(例えば、情報処理装置200)に移管されてもよい。これにより、コントローラ30は、自身の処理能力が不足する場合であっても、ショベル100の所定の動作の実行時の作業部位の軌跡を考慮して、ショベル100の所定の動作の実行後における作業対象の土砂の形状を表すデータを取得することができる。 In addition, when an obstacle is present in the observation target area around the shovel 100 based on the output of the sensor 40, the work object shape acquisition unit 302B may exclude the area where the obstacle exists from the estimation target of the shape of the soil to be worked on. The obstacle includes, for example, a moving body such as a work machine or a work vehicle, and a feature such as a utility pole or a fence. In addition, when there are multiple shovels 100 operating at the same work site, the multiple shovels 100 may share data representing the trajectory (track) of the working part when performing a predetermined operation. This allows the work object shape acquisition unit 302B (trained model LM1) to take into account changes in the shape of the soil to be worked on due to the predetermined operation of the other shovels 100. Therefore, the work object shape acquisition unit 302B (trained model LM1) can more appropriately estimate the shape of the soil to be worked on around the shovel 100. Part or all of the functions of the work object shape acquisition unit 302B may be transferred to an external device (e.g., the information processing device 200) with a relatively high processing capacity. As a result, even if the controller 30's own processing power is insufficient, it can obtain data representing the shape of the soil and sand to be worked on after the shovel 100 has performed the specified operation, taking into account the trajectory of the working part when the shovel 100 is performing the specified operation.

目標軌道生成部302Cは、作業対象形状取得部302Bの推定結果(ショベル100の所定の動作の実行後の作業対象の状態)に基づき、ショベル100の所定の動作における目標軌道を生成する。 The target trajectory generating unit 302C generates a target trajectory for a specified operation of the shovel 100 based on the estimation result of the work object shape acquiring unit 302B (the state of the work object after the shovel 100 performs a specified operation).

例えば、目標軌道生成部302Cは、作業対象形状取得部302Bにより取得される作業対象の土砂の形状に基づき、学習済みモデルLM2を用いて、ショベル100の所定の動作における作業部位の目標軌道を生成する。 For example, the target trajectory generation unit 302C uses the learned model LM2 to generate a target trajectory for the work part in a specified operation of the shovel 100 based on the shape of the soil to be worked on acquired by the work object shape acquisition unit 302B.

尚、目標軌道生成部302Cは、学習済みモデルLM2に代えて、既知の任意の手法を適用することにより、ショベル100の周辺の作業対象の状態(予測結果)に合わせたショベル100の作業部位の目標軌道を生成してもよい。この場合、教師データ生成部2004C及び機械学習部2005Bは、省略されてもよい。例えば、目標軌道生成部302Cは、作業対象形状取得部302Bにより取得される作業対象の土砂の形状に基づき、MPC(Model Predictive Control:モデル予測制御)によって、ショベル100の作業部位の目標軌道のデータを生成してもよい。また、目標軌道生成部302Cは、作業対象形状取得部302Bにより取得される作業対象の土砂の形状に基づき、ショベル100の作業部位の予め規定される基準となる軌道を最適化することにより、ショベル100の作業部位の目標軌道のデータを生成してもよい。 The target trajectory generating unit 302C may generate a target trajectory of the working part of the shovel 100 according to the state (prediction result) of the work target around the shovel 100 by applying any known method instead of the learned model LM2. In this case, the teacher data generating unit 2004C and the machine learning unit 2005B may be omitted. For example, the target trajectory generating unit 302C may generate data of the target trajectory of the working part of the shovel 100 by MPC (Model Predictive Control) based on the shape of the soil of the work target acquired by the work target shape acquiring unit 302B. The target trajectory generating unit 302C may generate data of the target trajectory of the working part of the shovel 100 by optimizing a predetermined reference trajectory of the working part of the shovel 100 based on the shape of the soil of the work target acquired by the work target shape acquiring unit 302B.

動作制御部302Dは、目標軌道生成部302Cにより生成される目標軌道に沿ってショベル100の所定部位が移動するように、ショベル100に所定の動作を行わせる。具体的には、動作制御部302Dは、センサS1~S5の出力等から作業部位の位置を把握しながら、油圧制御弁31を制御することで、ショベル100の作業部位が目標軌道に沿って移動するようにショベル100に所定の動作を行わせる。これにより、ショベル100は、作業対象の形状に合わせて、所定の動作を実行しながら、自律的に作業を進めることができる。 The operation control unit 302D causes the shovel 100 to perform a predetermined operation so that a predetermined part of the shovel 100 moves along the target trajectory generated by the target trajectory generating unit 302C. Specifically, the operation control unit 302D controls the hydraulic control valve 31 while grasping the position of the working part from the outputs of the sensors S1 to S5, etc., to cause the shovel 100 to perform a predetermined operation so that the working part of the shovel 100 moves along the target trajectory. This allows the shovel 100 to autonomously proceed with work while executing a predetermined operation in accordance with the shape of the work target.

このように、本例では、コントローラ30は、ショベル100の所定の動作に合わせて、ショベル100の作業対象(地面)の土砂の形状を表すデータを取得する。具体的には、コントローラ30は、ショベル100の所定の動作の実行時の作業部位の軌道(軌跡)に基づき、ショベル100の作業対象(地面)の土砂の形状を表すデータを取得する。これにより、コントローラ30は、例えば、オクルージョン等によって、センサ40が土砂形状を測定できない箇所が生じるような状況であっても、ショベル100の作業部位の移動に伴う土砂形状の変化を考慮して、その箇所の土砂形状を補間することができる。また、センサ40を利用せずとも、ショベル100の作業部位の移動に伴う土砂形状の変化の履歴によって、ショベル100の作業対象の土砂形状を推定することができる。そのため、コントローラ30は、観測対象領域の中で、ショベル100の作業対象の土砂形状をより適切に把握し、その結果、ショベル100の作業部位の目標軌道をより適切に生成することができる。よって、コントローラ30は、ショベル100の自律運転をより適切に実行させることができる。 In this way, in this example, the controller 30 acquires data representing the shape of the soil on the work target (ground) of the shovel 100 in accordance with the predetermined operation of the shovel 100. Specifically, the controller 30 acquires data representing the shape of the soil on the work target (ground) of the shovel 100 based on the trajectory (track) of the work part when the shovel 100 performs the predetermined operation. As a result, even in a situation where the sensor 40 cannot measure the soil shape due to occlusion or the like, the controller 30 can interpolate the soil shape at that location, taking into account the change in the soil shape accompanying the movement of the work part of the shovel 100. In addition, even without using the sensor 40, the soil shape of the work target of the shovel 100 can be estimated based on the history of the change in the soil shape accompanying the movement of the work part of the shovel 100. Therefore, the controller 30 can more appropriately grasp the soil shape of the work target of the shovel 100 in the observation target area, and as a result, can more appropriately generate the target trajectory of the work part of the shovel 100. Therefore, the controller 30 can more appropriately perform autonomous operation of the excavator 100.

尚、作業対象形状取得部302B、目標軌道生成部302C、及び動作制御部302Dの機能の一部又は全部は、情報処理装置200に移管されてもよい。これにより、ショベル100の作業部位の目標軌道の生成に関する処理やショベル100の動作の制御に関する処理について、ショベル100の処理負荷を軽減することができる。 In addition, some or all of the functions of the work object shape acquisition unit 302B, the target trajectory generation unit 302C, and the operation control unit 302D may be transferred to the information processing device 200. This makes it possible to reduce the processing load on the shovel 100 for processing related to the generation of the target trajectory of the working part of the shovel 100 and processing related to the control of the operation of the shovel 100.

<第2例>
図7は、稼働支援システムSYSの機能構成の第2例を示す機能ブロック図である。
<Second Example>
FIG. 7 is a functional block diagram showing a second example of the functional configuration of the operation support system SYS.

以下、上述の第1例と同じ或いは対応する構成には同一の符号を付し、上述の第1例と異なる箇所を中心に説明を行う。 In the following, the same reference numerals will be used for configurations that are the same as or correspond to those in the first example described above, and the explanation will focus on the differences from the first example described above.

ショベル100は、上述の第1例と同様、支援装置150を含む。本例では、支援装置150は、ショベル100を操作し作業を実行する、或いは、ショベル100の作業を監視するユーザに対する支援を行う。 The shovel 100 includes an assistance device 150, as in the first example described above. In this example, the assistance device 150 assists a user who operates the shovel 100 to perform work, or who monitors the work of the shovel 100.

図7に示すように、本例では、支援装置150は、コントローラ30と、センサ40と、表示装置50Aと、センサS1~S9とを含む。また、ショベル100の遠隔操作が行われる場合、支援装置150は、通信装置60を含んでもよい。 As shown in FIG. 7, in this example, the support device 150 includes a controller 30, a sensor 40, a display device 50A, and sensors S1 to S9. In addition, when the shovel 100 is remotely operated, the support device 150 may include a communication device 60.

コントローラ30は、機能部として、上述の第1例と同様、動作ログ提供部301と、作業支援部302とを含む。 The controller 30 includes, as functional units, an operation log providing unit 301 and a work support unit 302, similar to the first example described above.

動作ログ提供部301は、上述の第1例と同様、動作ログ記録部301Aと、動作ログ記憶部301Bと、動作ログ送信部301Cとを含む。 The operation log providing unit 301 includes an operation log recording unit 301A, an operation log storage unit 301B, and an operation log transmission unit 301C, similar to the first example described above.

情報処理装置200は、機能部として、上述の第1例と同様、ログ取得部2001と、シミュレータ部2002と、ログ記憶部2003と、教師データ生成部2004と、機械学習部2005と、学習済みモデル記憶部2006と、配信部2007とを含む。 The information processing device 200 includes, as functional units, a log acquisition unit 2001, a simulator unit 2002, a log storage unit 2003, a teacher data generation unit 2004, a machine learning unit 2005, a trained model storage unit 2006, and a distribution unit 2007, similar to the first example described above.

本例では、情報処理装置200は、教師データ生成部2004B、機械学習部2005B、及び学習済みモデルLM2が省略される点で上述の第1例と異なる。 In this example, the information processing device 200 differs from the first example described above in that the teacher data generation unit 2004B, the machine learning unit 2005B, and the trained model LM2 are omitted.

作業支援部302は、ショベル100を操作し作業を実行する、或いは、ショベル100の作業を監視するユーザに対する支援を行うための機能部である。 The work support unit 302 is a functional unit for providing support to a user who operates the shovel 100 to perform work or monitors the work of the shovel 100.

作業支援部302は、学習済みモデル記憶部302Aと、作業対象形状取得部302Bと、表示処理部302Eとを含む。つまり、作業支援部302は、目標軌道生成部302C及び動作制御部302Dが省略され、表示処理部302Eが追加される点で上述の第1例と異なる。 The work support unit 302 includes a learned model storage unit 302A, a work object shape acquisition unit 302B, and a display processing unit 302E. In other words, the work support unit 302 differs from the first example described above in that the target trajectory generation unit 302C and the motion control unit 302D are omitted, and a display processing unit 302E is added.

表示処理部302Eは、ショベル100を操作し作業を実行する、或いは、ショベル100の作業を監視するユーザに対する作業支援に関する画面を表示装置50Aに表示させる。また、表示処理部302Eは、同様の画面に対応するデータを、通信装置60を通じて遠隔操作支援装置400や遠隔監視支援装置に送信し、遠隔操作支援装置400や遠隔監視支援装置に表示させてもよい。 The display processing unit 302E causes the display device 50A to display a screen related to work support for a user who operates the shovel 100 to perform work, or who monitors the work of the shovel 100. The display processing unit 302E may also transmit data corresponding to a similar screen to the remote operation support device 400 or the remote monitoring support device via the communication device 60, and cause the data to be displayed on the remote operation support device 400 or the remote monitoring support device.

例えば、表示処理部302Eは、作業対象形状取得部302Bの出力(ショベル100の所定の動作の実行後の作業対象の土砂の形状のデータ)に基づき、ショベル100の作業対象(地面)の土砂の形状を表す画像を表示装置50Aに表示させる。また、表示処理部302Eは、ショベル100の作業対象の土砂の形状を表す画像のデータを、通信装置60を通じて遠隔操作支援装置400や遠隔監視支援装置に送信し、遠隔操作支援装置400や遠隔監視装置に表示させてもよい。これにより、ユーザは、表示装置50A等に表示される、ショベル100の作業対象の土砂の形状を表す画像を通じて、ショベル100の作業対象の土砂の形状を把握しながら、ショベル100の操作を行ったり、ショベル100の作業を監視したりすることができる。また、表示装置50A等は、ショベル100の所定の動作の実行に合わせて、ショベル100の作業対象の土砂の形状を表す画像を更新することができる。そのため、ユーザは、リアルタイムにショベル100の作業対象の土砂の形状を把握しながらショベル100の操作やショベル100の作業の監視をより適切に行うことができる。 For example, the display processing unit 302E displays an image representing the shape of the soil of the work target (ground) of the shovel 100 on the display device 50A based on the output of the work target shape acquisition unit 302B (data on the shape of the soil of the work target after the shovel 100 performs a predetermined operation). The display processing unit 302E may also transmit image data representing the shape of the soil of the work target of the shovel 100 to the remote operation support device 400 or the remote monitoring support device via the communication device 60 and display it on the remote operation support device 400 or the remote monitoring device. This allows the user to operate the shovel 100 or monitor the work of the shovel 100 while grasping the shape of the soil of the work target of the shovel 100 through the image representing the shape of the soil of the work target of the shovel 100 displayed on the display device 50A or the like. The display device 50A or the like can update the image representing the shape of the soil of the work target of the shovel 100 in accordance with the execution of the predetermined operation of the shovel 100. This allows the user to more appropriately operate the shovel 100 and monitor the work being performed by the shovel 100 while understanding the shape of the soil and sand that the shovel 100 is working on in real time.

このように、本例では、コントローラ30は、観測対象領域の中で、ショベル100の作業対象の土砂形状をより適切に把握し、その結果、その土砂形状を表す画像の表示を通じて、ユーザは、作業対象の土砂形状をより適切に把握することができる。そのため、ユーザは、作業対象の土砂形状を把握しながら、より適切にショベル100を操作したり、より適切にショベル100の作業を監視したりすることができる。 In this way, in this example, the controller 30 more appropriately grasps the shape of the soil that is the target of work by the shovel 100 within the observation area, and as a result, the user can more appropriately grasp the shape of the soil that is the target of work through the display of an image representing the soil shape. Therefore, the user can more appropriately operate the shovel 100 and more appropriately monitor the work of the shovel 100 while grasping the shape of the soil that is the target of work.

尚、ショベル100が遠隔操作される場合、学習済みモデル記憶部302A、作業対象形状取得部302B、及び表示処理部302Eの機能の一部又は全部は、遠隔操作支援装置400に設けられてもよい。また、作業対象形状取得部302Bの機能は、情報処理装置200に移管されてもよい。これにより、ショベル100の処理負荷を軽減することができる。 When the shovel 100 is remotely operated, some or all of the functions of the learned model storage unit 302A, the work object shape acquisition unit 302B, and the display processing unit 302E may be provided in the remote operation support device 400. In addition, the function of the work object shape acquisition unit 302B may be transferred to the information processing device 200. This can reduce the processing load on the shovel 100.

[作業対象形状取得部の処理の具体例]
次に、図8~図10を参照して、作業対象形状取得部302Bの処理の具体例について説明する。
[Specific example of processing by the work object shape acquisition unit]
Next, a specific example of the processing of the work object shape acquisition section 302B will be described with reference to FIGS.

本例では、ショベル100の所定の動作が掘削動作である前提で説明を進める。 In this example, the explanation will be given under the assumption that the specified operation of the shovel 100 is an excavation operation.

図8は、作業対象形状取得部302Bの処理の一例を概略的に示すフローチャートである。図9は、観測対象領域の一例を示す図である。図10は、影響領域の一例を示す図である。 Figure 8 is a flow chart that shows an example of the processing of the work object shape acquisition unit 302B. Figure 9 is a diagram showing an example of the observation object area. Figure 10 is a diagram showing an example of the influence area.

図8のフローチャートは、例えば、ショベル100の掘削動作の実行後に行われる。以下、本フローチャートでは、作業開始からk回目(k:正の整数)のショベル100の掘削動作の実行後の作業対象の形状(土砂形状)を表すデータを取得する前提で説明を進める。 The flowchart in FIG. 8 is executed, for example, after the excavation operation of the shovel 100 is performed. In the following, the explanation of this flowchart will be given on the premise that data is acquired that represents the shape of the work target (soil and sand shape) after the kth (k: positive integer) excavation operation of the shovel 100 is performed since the start of work.

例えば、図9に示すように、ショベル100の周辺の観測対象領域TAが所定数Nの格子に区切られる。観測対象領域TAは、ショベル100の周囲において、作業対象形状取得部302Bが土砂形状を表すデータを取得する領域である。本例では、土砂形状を表すデータとして、観測対象領域TAの格子i(i=1~N)ごとの土砂の高さh 、及びその推定精度に対応する不確かさs を取得する。土砂の高さh 及び不確かさs は、以下の式(1),(2)で表される。 For example, as shown in Fig. 9, an observation target area TA around the shovel 100 is divided into a predetermined number N of lattices. The observation target area TA is an area around the shovel 100 from which the work target shape acquisition unit 302B acquires data representing the shape of the soil. In this example, the soil height h e k and the uncertainty s e k corresponding to the estimation accuracy are acquired for each lattice i (i = 1 to N) of the observation target area TA as data representing the soil shape. The soil height h e k and the uncertainty s e k are expressed by the following equations (1) and (2).

Figure 2024076741000002
Figure 2024076741000002

ステップS102にて、作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の掘削動作の実行前の土砂形状のデータを入力する。ショベル100の掘削動作の実行前の土砂形状のデータは、(k-1)回目の掘削動作の実行後の土砂形状のデータ(土砂の高さh k―1及び不確かさs k―1)に相当する。 In step S102, the work object shape acquisition unit 302B inputs data on the soil shape before the excavation operation of the shovel 100 is performed. The data on the soil shape before the excavation operation of the shovel 100 is equivalent to data on the soil shape after the (k-1)th excavation operation is performed (soil height h e k-1 and uncertainty s e k-1 ).

また、1回目の掘削動作(k=1)の場合、作業対象形状取得部302Bは、土砂形状のデータの初期値(土砂の高さh 及び不確かさs )を入力する。 Furthermore, in the case of the first excavation operation (k=1), the work object shape acquisition unit 302B inputs the initial values of the soil shape data (soil height he 0 and uncertainty s e 0 ).

尚、土砂形状のデータの初期値は、センサ40(形状センサ)の出力に基づき取得されてもよいし、ショベル100の外部から取得されてもよいし、予め規定される仮定値であってもよい。予め規定される仮定値は、例えば、観測対象領域TAの全体(全ての格子i)がショベル100の位置の地面と同じ高さであると仮定したときのゼロ(0)である。 The initial value of the soil shape data may be obtained based on the output of the sensor 40 (shape sensor), may be obtained from outside the shovel 100, or may be a predefined assumed value. The predefined assumed value is, for example, zero (0) when it is assumed that the entire observation target area TA (all grids i) is at the same height as the ground at the position of the shovel 100.

ステップS102の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、ステップS104に進む。 When the processing of step S102 is completed, the work object shape acquisition unit 302B proceeds to step S104.

ステップS104にて、作業対象形状取得部302Bは、観測対象領域TAの格子iごとのショベル100の今回の掘削動作のログを入力する。ログは、バケット6の刃先(爪先)の高さb、バケット6の刃先(爪先)の角度φ、掘削反力f、土砂特性λ、及び影響情報κを含む。また、ログは、その他の情報ωを含んでもよい。 In step S104, the work object shape acquisition unit 302B inputs a log of the current excavation operation of the excavator 100 for each grid i in the observation target area TA. The log includes the height b k of the blade tip (toe) of the bucket 6, the angle φ k of the blade tip (toe) of the bucket 6, the excavation reaction force f k , the soil characteristic λ k , and the impact information κ k . The log may also include other information ω k .

バケット6の刃先の高さbは、観測対象領域TAの格子iごとの、ショベル100の今回の掘削動作でバケット6の刃先が通過した高さを意味し、以下の式(3)で表される。 The height bk of the blade tip of the bucket 6 means the height passed by the blade tip of the bucket 6 during the current excavation operation of the shovel 100 for each grid i in the observation area TA, and is expressed by the following equation (3).

Figure 2024076741000003
Figure 2024076741000003

バケット6の刃先の高さbは、バケット6が通過しなかった位置に対応する格子iについては、入力されなくてもよいし、適当な値が入力されてもよい。後述のバケット6の刃先の角度φ、及び掘削反力fについても同様である。バケット6の刃先の高さbは、例えば、ショベル100の今回の掘削動作時のバケット6の軌跡のデータに基づき取得される。バケット6の軌跡のデータは、例えば、ショベル100の今回の掘削動作時のセンサS1~S6の出力の時系列データに基づき取得される。 The height bk of the blade edge of the bucket 6 does not need to be input for a grid i corresponding to a position where the bucket 6 has not passed, or an appropriate value may be input. The same applies to the angle φ k of the blade edge of the bucket 6 and the excavation reaction force f k described below. The height bk of the blade edge of the bucket 6 is acquired, for example, based on data on the trajectory of the bucket 6 during the current excavation operation of the shovel 100. The data on the trajectory of the bucket 6 is acquired, for example, based on time-series data of the outputs of the sensors S1 to S6 during the current excavation operation of the shovel 100.

バケット6の刃先の角度φは、観測対象領域TAの格子iごとの、ショベル100の今回の掘削動作でバケット6の刃先が通過したときの所定の基準面(例えば、水平面)に対するバケット6の刃先の角度を意味し、以下の式(4)で表される。 The angle φ k of the blade tip of the bucket 6 means the angle of the blade tip of the bucket 6 with respect to a predetermined reference plane (e.g., a horizontal plane) when the blade tip of the bucket 6 passes through each grid i of the observation area TA during the current excavation operation of the shovel 100, and is expressed by the following equation (4).

Figure 2024076741000004
Figure 2024076741000004

バケット6の刃先の角度φは、例えば、ショベル100の今回の掘削動作時のバケット6の軌跡のデータと、バケット6の姿勢角度の時系列データとに基づき取得される。バケット6の姿勢角度の時系列データは、例えば、ショベル100の今回の掘削動作時のセンサS3の出力の時系列データに基づき取得される。 The angle φk of the blade tip of the bucket 6 is acquired, for example, based on data of the trajectory of the bucket 6 during the current excavation operation of the shovel 100 and time-series data of the attitude angle of the bucket 6. The time-series data of the attitude angle of the bucket 6 is acquired, for example, based on time-series data of the output of the sensor S3 during the current excavation operation of the shovel 100.

掘削反力fは、観測対象領域TAの格子iごとの、ショベル100の今回の掘削動作で地面からバケット6に作用した反力を意味し、以下の式(5)で表される。 The excavation reaction force f k means the reaction force acting from the ground to the bucket 6 during the current excavation operation of the shovel 100 for each grid i in the observation area TA, and is expressed by the following equation (5).

Figure 2024076741000005
Figure 2024076741000005

掘削反力fは、例えば、ショベル100の今回の掘削動作時のセンサS7~S9の出力の時系列データに基づき取得される。 The excavation reaction force f k is acquired, for example, based on the time-series data of the outputs of the sensors S7 to S9 during the current excavation operation of the shovel 100.

尚、格子iごとの掘削反力は、ベクトルとして表現されてもよい。この場合、観測対象領域TAの格子iごとの土砂特性λ は、1次元でなく、3次元となる。 The excavation reaction force for each grid point i may be expressed as a vector. In this case, the soil characteristic λ i k for each grid point i in the observation target area TA is three-dimensional instead of one-dimensional.

土砂特性λは、観測対象領域TAの格子iごとの土砂の特性を意味し、以下の式(6)で表される。 The sediment characteristic λ k means the sediment characteristic for each grid i in the observation target area TA, and is expressed by the following equation (6).

Figure 2024076741000006
Figure 2024076741000006

土砂特性λは、例えば、観測対象領域TAの格子iごとの安息角である。土砂特性λは、例えば、予め規定されている。また、土砂特性λは、センサ40の出力やセンサS7~S9の出力の時系列データに基づき取得されてもよい。 The sediment characteristic λ k is, for example, the angle of repose for each grid i in the observation target area TA. The sediment characteristic λ k is, for example, specified in advance. The sediment characteristic λ k may also be obtained based on time series data of the output of the sensor 40 or the outputs of the sensors S7 to S9.

尚、格子iごとの土砂特性は、複数の種類あってもよい。この場合、観測対象領域TAの格子iごとの土砂特性λ は、1次元でなく、多次元となる。 Note that there may be multiple types of sediment characteristics for each grid point i. In this case, the sediment characteristics λ i k for each grid point i in the observation target area TA are multidimensional rather than one-dimensional.

影響情報κは、観測対象領域TAの格子iごとの、ショベル100の今回の掘削動作による土砂形状への直接の影響の有無を表す。例えば、影響情報κは、観測対象領域TAの格子iごとの、バケット6の刃先の通過の有無を意味し、以下の式(7)で表される。 The influence information κ k indicates whether or not the soil shape is directly influenced by the current excavation operation of the excavator 100 for each grid i of the observation target area TA. For example, the influence information κ k indicates whether or not the cutting edge of the bucket 6 passes through for each grid i of the observation target area TA, and is expressed by the following formula (7).

Figure 2024076741000007
Figure 2024076741000007

例えば、今回の掘削動作時に、観測対象領域TAの格子i(i=1,・・・,N)をバケット6の刃先が通過し、且つ、そのときのバケット6の刃先の高さが土砂の高さhe,i k―1以下である場合、影響情報κ は、"+1"に設定される(κ =+1)。一方、今回の掘削動作時に、観測対象領域TAの格子i(i=1,・・・,N)をバケット6の刃先が通過しなかった、或いは、通過したが、そのときの高さが土砂の高さhe,i k―1より高い場合、影響情報κ は、"-1"に設定される(κ =-1)。 For example, if the blade tip of the bucket 6 passes through a grid i (i=1,...,N) in the observation area TA during the current excavation operation, and the height of the blade tip of the bucket 6 at that time is equal to or less than the height of the soil he,i k-1 , the impact information κ i k is set to "+1" (κ i k = +1). On the other hand, if the blade tip of the bucket 6 does not pass through a grid i (i=1,...,N) in the observation area TA during the current excavation operation, or if the blade tip of the bucket 6 passes through a grid i (i=1,...,N) in the observation area TA but its height at that time is higher than the height of the soil he,i k-1 , the impact information κ i k is set to "-1" (κ i k = -1).

その他の情報ωは、例えば、ショベル100の掘削動作の実行後にバケット6に収容されていた土砂の重量w及び体積vを含み、以下の式(8)で表される。 The other information ω k includes, for example, the weight w k and volume v k of the soil contained in the bucket 6 after the shovel 100 has performed an excavation operation, and is expressed by the following equation (8).

Figure 2024076741000008
Figure 2024076741000008

ステップS104の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、ステップS106に進む。 When the processing of step S104 is completed, the work object shape acquisition unit 302B proceeds to step S106.

ステップS106にて、作業対象形状取得部302Bは、土砂形状の不確かさse,i k-1の更新を行う。 In step S106, the work object shape acquisition unit 302B updates the uncertainty s e,i k−1 of the soil shape.

例えば、作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の今回の掘削動作によって土砂の形状(土砂の高さhe,i )に影響がある領域(以下、「影響領域」)Ωを設定する。そして、作業対象形状取得部302Bは、影響領域Ωに含まれる格子iについて、土砂形状の不確かさse,i が高まったと判断し、以下の式(9)により更新する。 For example, the work object shape acquisition unit 302B sets an area (hereinafter, "influence area") Ω in which the soil shape (soil height h e,i k ) is affected by the current excavation operation of the shovel 100. Then, the work object shape acquisition unit 302B determines that the uncertainty s e,i k of the soil shape has increased for the grid i included in the influence area Ω, and updates it using the following formula (9).

Figure 2024076741000009
Figure 2024076741000009

例えば、図10に示すように、影響領域Ωは、掘削領域EAを四方に所定量だけ膨張させた範囲として設定される。掘削領域EAは、観測対象領域TAの中で、ショベル100の今回の掘削動作時に、バケット6の刃先が通過し、且つ、そのときのバケット6の刃先の高さが土砂の高さhe,i k―1以下であった格子iの集合に相当する領域である。 For example, as shown in Fig. 10, the influence area Ω is set as a range obtained by expanding the excavation area EA by a predetermined amount in all directions. The excavation area EA is an area within the observation area TA that corresponds to a set of lattices i through which the blade tip of the bucket 6 passed during the current excavation operation of the shovel 100 and whose height at that time was equal to or less than the height he ,i of the soil and sand.

不確かさse,i の増加分cは、例えば、影響領域Ωの中の格子ごとに同じ値である。また、不確かさse,i の増加分cは、影響領域Ωの中において、掘削領域EAが最も大きく掘削領域EAから離れるにつれて小さくなるように設定されてもよい。 The increment c i of the uncertainty s e,i k is, for example, the same value for each grid in the affected area Ω. In addition, the increment c i of the uncertainty s e,i k may be set so that it is largest in the excavation area EA in the affected area Ω and becomes smaller as it moves away from the excavation area EA.

ステップS106の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、ステップS108に進む。 When the processing of step S106 is completed, the work object shape acquisition unit 302B proceeds to step S108.

ステップS108にて、作業対象形状取得部302Bは、センサ40の出力に基づき、ショベル100の今回の掘削動作の実行前の土砂形状を特定する。これにより、作業対象形状取得部302Bは、観測対象領域TAの中で、センサ40が土砂の高さを測定することができた格子iについて、ショベル100の今回の掘削動作の実行後の土砂の形状を特定することができる。 In step S108, the work object shape acquisition unit 302B identifies the shape of the soil before the excavator 100 performs the current excavation operation based on the output of the sensor 40. This allows the work object shape acquisition unit 302B to identify the shape of the soil after the excavator 100 performs the current excavation operation for the grid i in the observation target area TA where the sensor 40 was able to measure the soil height.

例えば、作業対象形状取得部302Bは、カルマンフィルタを適用し、センサ40の出力に基づき、ショベル100の前回の掘削動作の実行後の土砂の形状を補正することで、ショベル100の今回の掘削動作の実行後の土砂の形状を特定する。 For example, the work object shape acquisition unit 302B applies a Kalman filter and corrects the shape of the soil after the previous excavation operation of the shovel 100 is performed based on the output of the sensor 40, thereby identifying the shape of the soil after the current excavation operation of the shovel 100 is performed.

カルマンフィルタを適用すると、ショベル100の掘削動作の実行後の観測対象領域TAの任意の格子iについて、分散sで土砂の高さzが観測されたときに、土砂の高さhe,i 及びその不確かさse,i は、以下の式(10)~(14)で表される。 When the Kalman filter is applied, when the soil height z i is observed with variance s i for any grid i in the observation area TA after the excavation operation of the shovel 100, the soil height h e,i k and its uncertainty s e,i k are expressed by the following equations (10) to (14).

Figure 2024076741000010
Figure 2024076741000010

式(10)~(14)を関数Kとしてまとめると以下の式で表される。 Equations (10) to (14) can be summarized as function K, as shown below.

Figure 2024076741000011
Figure 2024076741000011

よって、観測対象領域TAの格子iについて、センサ40により分散sl,iで土砂の高さzl,iが測定されたときに、センサ40の出力に基づく土砂の高さhl,i 及び不確かさsl,i は、以下の式(16)で表される。 Therefore, for a grid i in the observation area TA, when the soil height z l,i is measured by the sensor 40 with a variance s l,i , the soil height h l,i k and uncertainty s l,i k based on the output of the sensor 40 are expressed by the following equation (16).

Figure 2024076741000012
Figure 2024076741000012

これにより、作業対象形状取得部302Bは、ショベル100の今回の掘削動作の実行後において、センサ40の出力に基づく土砂の高さhl,i 及び不確かさsl,i を取得(特定)することができる。 As a result, the work object shape acquisition unit 302B can acquire (identify) the soil height h l,i k and uncertainty s l,i k based on the output of the sensor 40 after the shovel 100 has performed the current excavation operation.

観測対象領域TAにおける格子iごとの、センサ40の出力に基づく土砂の高さh は、以下の式(17)で表される。 The height h l k of soil for each grid point i in the observation target area TA, based on the output of the sensor 40, is expressed by the following equation (17).

Figure 2024076741000013
Figure 2024076741000013

センサ40は、オクルージョン等によって、観測対象領域TAの全ての格子iの高さを測定できない場合がある。そのため、土砂の高さhl,i 及び不確かさsl,i は、センサ40により土砂の高さを測定できた格子iについてのみ、式(16)により取得される。センサ40により土砂の高さを測定できなかった格子iについての土砂の高さhl,i 及び不確かさsl,i は、例えば、前回値(土砂の高さhl,i k―1及び不確かさsl,i k―1)に維持される。また、センサ40により土砂の高さを測定できなかった格子iについての土砂の高さhl,i 及び不確かさsl,i は、不明であることを示す値("unknown")に指定されてもよい。以下、観測対象領域TAにおける格子iごとの、センサ40が土砂形状を測定できたか否かを表す測定可否情報m が用いられる。例えば、測定可否情報m は、以下の式(18)~(20)で表される。 The sensor 40 may not be able to measure the height of all the lattices i in the observation target area TA due to occlusion or the like. Therefore, the height of the sediment h l,i k and the uncertainty s l,i k are obtained by formula (16) only for the lattices i in which the height of the sediment could be measured by the sensor 40. The height of the sediment h l,i k and the uncertainty s l,i k for the lattices i in which the height of the sediment could not be measured by the sensor 40 are maintained at, for example, the previous values (height of the sediment h l,i k-1 and uncertainty s l,i k-1 ). In addition, the height of the sediment h l,i k and the uncertainty s l,i k for the lattices i in which the height of the sediment could not be measured by the sensor 40 may be designated as a value indicating that they are unknown ("unknown"). Hereinafter, the measurement feasibility information m l k indicating whether or not the sensor 40 was able to measure the shape of the sediment for each lattice i in the observation target area TA is used. For example, the measurement feasibility information m l k is expressed by the following equations (18) to (20).

Figure 2024076741000014
Figure 2024076741000014

ステップS108の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、ステップS110に進む。 When the processing of step S108 is completed, the work object shape acquisition unit 302B proceeds to step S110.

ステップS110にて、作業対象形状取得部302Bは、学習済みモデルLM1に相当する関数gを用いて、格子iごとの土砂形状(土砂の高さz 及びその不確かさs )を推論する。 In step S110, the work object shape acquisition unit 302B uses a function g corresponding to the learned model LM1 to infer the soil shape (soil height z p k and its uncertainty s p k ) for each grid i.

Figure 2024076741000015
Figure 2024076741000015

関数gは、例えば、ディープニューラルネットワーク(DNN)を中心に構成される。また、入力及び出力を画像の形式とし、U-Netを用いることも可能である。この場合、上述の式(8)のその他の情報ωは、画像の形式を取らないため、画像の形式に展開されてもよいし、中間層に直接入力する形が採用されてもよい。 The function g is, for example, mainly configured with a deep neural network (DNN). It is also possible to use U-Net with the input and output in the form of an image. In this case, the other information ω k in the above formula (8) does not take the form of an image, so it may be expanded into the form of an image, or may be directly input to the intermediate layer.

そして、作業対象形状取得部302Bは、ステップS108の場合と同様、カルマンフィルタを適用し、関数gの推論の結果に基づき、ショベル100の今回の掘削動作の実行後の土砂の形状を推定する。観測対象領域の格子iについて、関数gの推論結果に基づく土砂の高さhp,i 及び不確かさsp,i は、以下の式(22)で表される。 Then, similarly to step S108, the work object shape acquisition unit 302B applies a Kalman filter and estimates the shape of the soil after the current excavation operation of the shovel 100 is performed based on the inference result of the function g. For the grid i in the observation target area, the soil height h p,i k and uncertainty s p,i k based on the inference result of the function g are expressed by the following formula (22).

Figure 2024076741000016
Figure 2024076741000016

ステップS110の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、ステップS112に進む。 When processing of step S110 is completed, the work object shape acquisition unit 302B proceeds to step S112.

ステップS112にて、作業対象形状取得部302Bは、ステップS108及びステップS110の双方の処理の出力に基づき、ショベル100の掘削動作の実行後の最終的な土砂の形状を表すデータ(土砂の高さh 及び不確かさs )を生成する。即ち、作業対象形状取得部302Bは、ステップS108の処理で出力される、センサ40の出力に基づく土砂の形状のデータと、ステップS110の処理で出力される、関数gの推論結果に基づく土砂の形状のデータとを統合する。 In step S112, the work object shape acquisition unit 302B generates data (height h e k and uncertainty s e k ) representing the final shape of the soil after the excavation operation of the shovel 100 is performed, based on the outputs of the processes in both steps S108 and S110 . That is, the work object shape acquisition unit 302B integrates the data on the soil shape based on the output of the sensor 40, which is output in the process of step S108, and the data on the soil shape based on the inference result of the function g, which is output in the process of step S110.

例えば、作業対象形状取得部302Bは、ステップS108の処理でセンサ40の出力に基づき特定された土砂形状のデータ(土砂の高さhl,i 及び不確かさsl,i )を、最終的な土砂形状のデータ(土砂の高さhe,i 及び不確かさse,i )とする。 For example, the work object shape acquisition unit 302B treats the data of the soil shape (soil height h l,i k and uncertainty s l,i k ) identified based on the output of the sensor 40 in the processing of step S108 as the final data of the soil shape (soil height h e,i k and uncertainty s e,i k ).

但し、上述の如く、センサ40のオクルージョン等によって、ステップS108の処理でセンサ40の出力に基づき土砂の形状が特定されない格子i、つまり、測定可否情報m の値が"-1"の格子iが存在する場合がある。そのため、この格子iについて、作業対象形状取得部302Bは、ステップS110の処理で関数gの推論の結果に基づき特定された土砂形状のデータ(土砂の高さhp,i 及び不確かさsp,i )を、最終的な土砂形状のデータとする。 However, as described above, due to occlusion of the sensor 40 or the like, there may be a lattice i where the shape of the soil is not identified based on the output of the sensor 40 in the processing of step S108, that is, a lattice i where the value of the measurement feasibility information m l k is "-1." Therefore, for this lattice i, the work object shape acquisition unit 302B sets the data of the soil shape (soil height h p,i k and uncertainty s p,i k ) identified based on the result of the inference of the function g in the processing of step S110 as the final data of the soil shape.

つまり、作業対象形状取得部302Bは、以下の式(23),(24)によって、最終的な土砂形状のデータを生成する。 In other words, the work object shape acquisition unit 302B generates the final soil shape data using the following equations (23) and (24).

Figure 2024076741000017
Figure 2024076741000017

尚、ショベル100の今回の掘削動作の実行後の土砂形状をセンサ40が測定できている格子iについても、ステップS110の処理で関数gによる推論の結果に基づき特定された土砂形状のデータが最終的な土砂形状のデータとして用いられてもよい。 In addition, for the grid i for which the sensor 40 has been able to measure the soil shape after the excavator 100 has performed the current excavation operation, the data on the soil shape identified based on the results of inference using the function g in the processing of step S110 may be used as the final soil shape data.

ステップS110の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、ステップS112に進む。 When processing of step S110 is completed, the work object shape acquisition unit 302B proceeds to step S112.

ステップS112にて、作業対象形状取得部302Bは、ステップS110で生成される土砂形状のデータ(土砂の高さh 及び不確かさs )を出力する。 In step S112, the work object shape acquisition unit 302B outputs data on the soil shape (soil height h e k and uncertainty s e k ) generated in step S110.

これにより、例えば、目標軌道生成部302Cは、作業対象形状取得部302Bから出力される土砂形状のデータに基づき、ショベル100の作業部位、つまり、バケット6(の刃先)の目標軌道を生成することができる。 As a result, for example, the target trajectory generating unit 302C can generate a target trajectory for the working part of the excavator 100, i.e., the bucket 6 (cutting edge), based on the soil shape data output from the work object shape acquiring unit 302B.

また、例えば、表示処理部302Eは、作業対象形状取得部302Bから出力される土砂形状のデータに基づき、ショベル100の周辺の観測対象領域TAの土砂形状を表す画像を生成することができる。そのため、表示処理部302Eは、ショベル100の周辺の観測対象領域TAの土砂形状を表す画像を表示装置50Aに表示させたり、通信装置60を通じて、遠隔操作支援装置400や遠隔監視支援装置に送信し、これらの表示装置に表示させたりすることができる。また、表示処理部302Eは、ショベル100の周辺の観測対象領域TAの土砂の形状を表す画像に不確かさs を反映させてもよい。例えば、表示処理部302Eは、ショベル100の周辺の観測対象領域TA内の格子iごとの不確かさs を土砂の形状を表す画像の格子iに対応する箇所の色によって表現する。これにより、表示処理部302Eは、ショベル100の周辺の観測対象領域TA内の格子iごとの不確かさの違いが認識可能なように、ショベル100の周辺の観測対象領域TAの土砂の形状を表す画像を表示することができる。 Further, for example, the display processing unit 302E can generate an image showing the shape of the soil in the observation target area TA around the shovel 100 based on the data of the soil shape output from the work target shape acquisition unit 302B. Therefore, the display processing unit 302E can display the image showing the soil shape in the observation target area TA around the shovel 100 on the display device 50A, or transmit it to the remote operation support device 400 or the remote monitoring support device via the communication device 60 and display it on these display devices. Furthermore, the display processing unit 302E may reflect the uncertainty s e k in the image showing the shape of the soil in the observation target area TA around the shovel 100. For example, the display processing unit 302E expresses the uncertainty s e k for each grid i in the observation target area TA around the shovel 100 by the color of the part corresponding to the grid i in the image showing the shape of the soil. This enables the display processing unit 302E to display an image showing the shape of the soil and sand in the observation area TA around the shovel 100 so that the difference in uncertainty for each grid i within the observation area TA around the shovel 100 can be recognized.

尚、作業対象形状取得部302Bは、土砂形状のデータに加えて、本フローチャートの処理の過程で得られる他のデータを出力してもよい。例えば、作業対象形状取得部302Bは、測定可否情報m を出力してもよい。これにより、コントローラ30は、観測対象領域TAの中で、センサ40が土砂形状を測定できた格子iと、センサ40が土砂形状を測定できなかった格子iとを識別することができる。そのため、例えば、表示処理部302Eは、観測対象領域TAの土砂形状を表す画像を表示装置50A等に表示させる際に、センサ40の出力が反映されている格子iとセンサ40の出力が反映されていない格子とを区別して表示させることができる。 In addition, the work object shape acquisition unit 302B may output other data obtained in the process of the present flowchart in addition to the data on the soil shape. For example, the work object shape acquisition unit 302B may output measurement feasibility information m l k . This allows the controller 30 to distinguish between the grid i in the observation target area TA in which the sensor 40 was able to measure the soil shape and the grid i in which the sensor 40 was unable to measure the soil shape. Therefore, for example, when displaying an image showing the soil shape in the observation target area TA on the display device 50A or the like, the display processing unit 302E can display the grid i in which the output of the sensor 40 is reflected and the grid in which the output of the sensor 40 is not reflected, in a distinguished manner.

ステップS114の処理が完了すると、作業対象形状取得部302Bは、今回のフローチャートの処理を終了する。 When the processing of step S114 is completed, the work object shape acquisition unit 302B ends the processing of this flowchart.

このように、本例では、作業対象形状取得部302Bは、関数gを用いて、ショベル100の掘削動作時のバケット6の軌道(軌跡)や掘削反力や土砂の特性等を考慮して、掘削動作の実行前の土砂形状から掘削動作後の土砂形状を推定することができる。 In this way, in this example, the work object shape acquisition unit 302B can use the function g to estimate the soil shape after the excavation operation from the soil shape before the excavation operation is performed, taking into account the trajectory (track) of the bucket 6 during the excavation operation of the shovel 100, the excavation reaction force, the soil characteristics, etc.

尚、本例では、所定の動作が排土動作である場合についても、作業対象形状取得部302Bは、上記と同様の処理によって、ショベル100の排土動作後の土砂形状のデータを生成し出力することができる。この場合、例えば、その他の情報ωkは、以下の式(25)で表される。 In this example, even if the specified operation is an earth-discharging operation, the work object shape acquisition unit 302B can generate and output data on the earth-discharging shape of the excavator 100 by the same process as described above. In this case, for example, the other information ωk is expressed by the following formula (25).

Figure 2024076741000018
Figure 2024076741000018

式(25)に示すように、その他の情報ωには、ショベル100の排土動作の実行前のバケット6に収容されていた土砂の重量Wk-1及び体積Vk-1及び排土動作の実行後のバケット6に収容されていた土砂の重量W及び体積Vが含まれる。また、式(25)に示すように、排土先がトラックの荷台である場合、その他の情報ωには、トラックの荷台の平面視の四辺の位置ρが含まれてもよい。これにより、作業対象形状取得部302Bは、トラックの荷台の形状を考慮した荷台の土砂形状を推定することができる。 As shown in formula (25), the other information ωk includes the weight Wk -1 and volume Vk-1 of the soil contained in the bucket 6 before the excavator 100 performs the soil discharge operation, and the weight Wk and volume Vk of the soil contained in the bucket 6 after the excavator 100 performs the soil discharge operation. Also, as shown in formula (25), when the soil discharge destination is the bed of a truck, the other information ωk may include the positions ρ of the four sides of the bed of the truck in a plan view. This allows the work object shape acquisition unit 302B to estimate the soil shape of the bed taking into account the shape of the bed of the truck.

また、ショベル100の掘削動作及び排土動作の組み合わせにより実行される作業についても、作業対象形状取得部302Bは、上記と同様の処理によって、ショベル100の掘削動作後或いは排土動作後の土砂形状のデータを生成し出力することができる。 In addition, for work performed by a combination of excavation and soil discharge operations of the shovel 100, the work object shape acquisition unit 302B can generate and output data on the soil shape after the excavation or soil discharge operation of the shovel 100 by processing similar to that described above.

[学習済みモデルの生成方法の具体例]
次に、学習済みモデルLM1の生成方法の具体例について説明する。
[Specific example of how to generate a trained model]
Next, a specific example of a method for generating the trained model LM1 will be described.

本例では、上述の図8の処理で利用される学習済みモデルLM1に対応する関数gの生成方法について説明する。 In this example, we explain how to generate a function g corresponding to the trained model LM1 used in the process of Figure 8 above.

教師データセットDの教師データcj(j=1~L)は、例えば、以下の式(26)で表される。 The teacher data cj (j = 1 to L) of the teacher dataset D is expressed, for example, by the following equation (26).

Figure 2024076741000019
Figure 2024076741000019

教師データcは、入力データh^ ,s^ ,h ,s ,m ,b,φ,f,λ,κ,ωと、正解データとしてのショベル100の掘削動作後の土砂の高さh との組み合わせである。入力データh^ ,s^ ,h ,s ,m ,b,φ,f,λ,κ,ωは、式(21)の関数gの入力データ(h k-1,s k-1,h ,s ,m ,b,φ,f,λ,κ,ω)に対応する。 The teacher data cj is a combination of input data h^ej, s^ej , hlj , slj , mlj , bj, φj , fj , λj , κj , ωj and the height of the soil hrj after the excavation operation of the shovel 100 as correct data. The input data h^ ej , s ^ ej , h lj , s lj , m lj , b j , φ j , f j , λ j , κ j , and ω j correspond to the input data (h e k-1 , s e k-1 , h l k , s l k, m l k , b k , φ k , f k , λ k , κ k , ω k ) of function g in equation (21).

以下の式(27)に示すように、関数gは、パラメータWを有し、そのパラメータWが教師データセットDによって最適化される形で機械学習が行われる。 As shown in the following equation (27), the function g has a parameter W, and machine learning is performed by optimizing the parameter W using the training data set D.

Figure 2024076741000020
Figure 2024076741000020

例えば、以下の式(28)の損失関数E(W)が最小になるようにパラメータWが最適化されることにより、学習済みモデルLM1に対応する関数gが生成される。 For example, the parameter W is optimized so that the loss function E(W) in the following equation (28) is minimized, and a function g corresponding to the trained model LM1 is generated.

Figure 2024076741000021
Figure 2024076741000021

教師データセットDは、上述の如く、ログ取得部2001により取得されるログから生成されてもよいし、シミュレータ部2002により取得されるログから生成されてもよいし、双方のログから生成されてもよい。 As described above, the teacher dataset D may be generated from the log acquired by the log acquisition unit 2001, may be generated from the log acquired by the simulator unit 2002, or may be generated from both logs.

シミュレータ部2002では、例えば、上述の如く、DEM等の粒子シミュレーションが採用され、粒子の位置に対して仮想的に配置されるLIDAR等の形状センサのレイトレースにより、土砂の高さh が取得される。 In the simulator unit 2002, for example, as described above, particle simulation such as DEM is adopted, and the height h r j of the soil is obtained by ray tracing of a shape sensor such as a LIDAR that is virtually placed with respect to the position of the particle.

また、教師データセットDは、上述の如く、シミュレータ部2002により取得されるログから生成される、ベースの教師データセットと、ログ取得部2001により取得されるログから生成される、ファインチューニング用の教師データセットとを含んでもよい。この場合、ファインチューニング用の教師データセットに含まれる教師データの数は、比較的少数であってよい。 The teacher dataset D may also include a base teacher dataset generated from the log acquired by the simulator unit 2002, as described above, and a teacher dataset for fine tuning generated from the log acquired by the log acquisition unit 2001. In this case, the number of teacher data included in the teacher dataset for fine tuning may be relatively small.

入力データh ,S ,m の取得に関連して、仮想的にセンサ群300の測定データやシミュレータ部2002の仮想空間上に配置される仮想的な形状センサの測定データの一部をマスクしてもよい。これにより、仮に、センサ群300やシミュレータ部2002の仮想空間上に配置される仮想的な形状センサにオクルージョンが生じていない場合でも、仮想的にオクルージョンを発生させた測定データを取得することができる。また、シミュレータ部2002の仮想空間上に配置される形状センサのレイトレースによって、観測対象領域TAの中でのオクルージョン領域が具体的に演算されてもよい。また、シミュレータ部2002の仮想空間上に配置される形状センサの位置を変化させながらオクルージョン領域を変化させてもよい。これにより、関数gについてのロバストな機械学習を実現することができる。 In relation to the acquisition of the input data h l j , S l j , and m l j , a part of the measurement data of the sensor group 300 or the measurement data of the virtual shape sensor arranged in the virtual space of the simulator unit 2002 may be virtually masked. As a result, even if occlusion does not occur in the sensor group 300 or the virtual shape sensor arranged in the virtual space of the simulator unit 2002, it is possible to acquire measurement data in which occlusion has virtually occurred. In addition, an occlusion area in the observation target area TA may be specifically calculated by ray tracing the shape sensor arranged in the virtual space of the simulator unit 2002. In addition, the occlusion area may be changed while changing the position of the shape sensor arranged in the virtual space of the simulator unit 2002. In this way, it is possible to realize robust machine learning for the function g.

また、入力データh^ ,s^ は、前回の関数gの出力(推論結果)に相当し、時系列で繰り返される複数回の掘削動作を利用して取得されてよい。また、データの点数の増加を抑制する観点から、仮想的に大きなノイズを混ぜながら学習させることによって代用されてもよい。これにより、関数gについてよりロバストが機械学習を実現することができる。 In addition, the input data h^ej, s^ej correspond to the previous output (inference result) of the function g, and may be obtained by using multiple excavation operations repeated in time series. In addition, from the viewpoint of suppressing an increase in the number of data points, they may be substituted by learning while mixing a virtually large noise. This makes it possible to realize more robust machine learning for the function g.

このように、情報処理装置200は、教師データcを含む教師データセットDを生成し、教師データセットDに基づく機械学習によって、学習済みモデルLM1に相当する関数gを生成することができる。 In this way, the information processing device 200 can generate a teacher data set D including the teacher data cj , and generate a function g corresponding to the trained model LM1 by machine learning based on the teacher data set D.

[作用]
次に、本実施形態に係る作業機械、情報処理装置、及びプログラムの作用について説明する。
[Action]
Next, the operations of the work machine, information processing device, and program according to this embodiment will be described.

本実施形態では、作業機械は、処理装置を備える。作業機械は、例えば、上述のショベル100である。処理装置は、例えば、上述のコントローラ30である。具体的には、処理装置は、作業機械の動作に合わせて、作業対象の形状を推定する。 In this embodiment, the work machine is equipped with a processing device. The work machine is, for example, the above-mentioned shovel 100. The processing device is, for example, the above-mentioned controller 30. Specifically, the processing device estimates the shape of the work target in accordance with the operation of the work machine.

また、本実施形態では、情報処理装置は、作業機械の動作に応じて、作業機械の作業対象の形状を推定してもよい。情報処理装置は、例えば、上述のコントローラ30や情報処理装置200や遠隔操作支援装置400である。 In addition, in this embodiment, the information processing device may estimate the shape of the work target of the work machine according to the operation of the work machine. The information processing device is, for example, the above-mentioned controller 30, information processing device 200, or remote operation support device 400.

また、本実施形態では、プログラムは、情報処理装置に、作業機械の動作に応じて、作業機械の作業対象の形状を推定させてもよい。 In addition, in this embodiment, the program may cause the information processing device to estimate the shape of the work target of the work machine based on the operation of the work machine.

これにより、作業機械等は、例えば、作業機械の動作に応じた作業対象の形状の変化を考慮して作業対象の状態を推定することができる。そのため、作業機械等は、作業対象の形状をより適切に把握することができる。 This allows the work machine etc. to estimate the state of the work object by taking into account changes in the shape of the work object according to the operation of the work machine, for example. As a result, the work machine etc. can more appropriately grasp the shape of the work object.

また、本実施形態では、作業機械は、第1の取得装置を備えてもよい。第1の取得装置は、例えば、上述のセンサS7~S9である。具体的には、第1の取得装置は、作業機械の作業部位の軌道に関するデータを取得してもよい。そして、処理装置や情報処理装置は、所定の動作の実行時の作業部位の軌道に関するデータに基づき、作業対象の形状を推定してもよい。 In this embodiment, the work machine may also be equipped with a first acquisition device. The first acquisition device is, for example, the above-mentioned sensors S7 to S9. Specifically, the first acquisition device may acquire data related to the trajectory of the work part of the work machine. The processing device or information processing device may then estimate the shape of the work object based on the data related to the trajectory of the work part when a specified operation is performed.

これにより、作業機械等は、作業部位の軌道から作業部位と作業対象との位置関係から作業対象の形状の変化を考慮し、作業対象の状態を推定することができる。 This allows the work machine, etc. to estimate the state of the work object by taking into account changes in the shape of the work object from the trajectory of the work area and the positional relationship between the work area and the work object.

また、本実施形態では、作業機械は、測定装置を備えてもよい。測定装置は、例えば、上述のセンサ40である。具体的には、測定装置は、作業機械の周辺の作業対象の形状を測定してもよい。そして、処理装置や情報処理装置は、作業対象の形状の測定データと、所定の動作の実行時の作業部位の軌道に関するデータとに基づき、作業対象の形状を推定してもよい。 In this embodiment, the work machine may also be equipped with a measuring device. The measuring device is, for example, the sensor 40 described above. Specifically, the measuring device may measure the shape of a work object around the work machine. The processing device or information processing device may then estimate the shape of the work object based on the measurement data of the shape of the work object and data related to the trajectory of the work part when a specified operation is performed.

これにより、作業機械等は、例えば、ある時点の作業対象の形状を起点として、作業部位の軌道から作業対象の形状の変化を考慮して、作業対象の形状を推定することができる。 This allows a work machine or the like to estimate the shape of a work object, for example, starting from the shape of the work object at a certain point in time, and taking into account changes in the shape of the work object from the trajectory of the work area.

また、本実施形態では、処理装置や情報処理装置は、所定の動作の実行前の作業対象の形状の測定データと、所定の動作の実行後の作業対象の形状の測定データと、所定の動作の実行時の作業部位の軌道に関するデータとに基づき、所定の動作の実行後の作業対象の形状を推定してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing device or information processing device may estimate the shape of the work object after the specified operation is performed based on measurement data of the shape of the work object before the specified operation is performed, measurement data of the shape of the work object after the specified operation is performed, and data related to the trajectory of the work part when the specified operation is performed.

これにより、作業機械等は、例えば、作業機械の所定の動作の実行後の作業対象の形状について、測定装置の測定データをベースとしつつ、オクルージョン等により測定不可の箇所について、作業部位の軌道から作業対象の形状を推定することができる。 This allows the work machine, etc., to estimate the shape of the work object after the work machine has performed a specified operation, for example, based on the measurement data from the measuring device, and from the trajectory of the work area for areas that cannot be measured due to occlusion, etc.

また、本実施形態では、処理装置や情報処理装置は、作業対象の土砂、又は、作業機械の動作に応じて作業対象に追加される土砂の特性に基づき、作業対象の形状を推定してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing device or information processing device may estimate the shape of the work object based on the characteristics of the soil to be worked on, or the soil to be added to the work object in response to the operation of the work machine.

これにより、作業機械等は、土砂の特性を考慮して、より適切に作業対象の形状を推定することができる。 This allows work machines, etc. to take into account the characteristics of the soil and sand and more accurately estimate the shape of the work target.

また、本実施形態では、土砂の特性は、土砂の安息角、土砂の含水率、及び土砂の粒度の少なくとも1つを含んでもよい。 In addition, in this embodiment, the characteristics of the soil may include at least one of the angle of repose of the soil, the moisture content of the soil, and the grain size of the soil.

これにより、作業機械等は、土砂の安息角や土砂の含水率や土砂の粒度を考慮して、より適切に作業対象の形状を推定することができる。 This allows work machines, etc. to more accurately estimate the shape of the work object by taking into account the angle of repose, moisture content, and grain size of the soil.

また、本実施形態では、作業機械は、第2の取得装置を備えてもよい。第2の取得装置は、例えば、上述のセンサS7~S9である。具体的には、第2の取得装置は、作業対象から作業部位への反力に関するデータを取得してもよい。そして、処理装置や情報処理装置は、所定の動作の実行時の作業部位への反力に関するデータに基づき、作業対象の形状を推定してもよい。 In this embodiment, the work machine may also be equipped with a second acquisition device. The second acquisition device is, for example, the sensors S7 to S9 described above. Specifically, the second acquisition device may acquire data related to the reaction force from the work object to the work part. The processing device or information processing device may then estimate the shape of the work object based on the data related to the reaction force to the work part when a specified operation is performed.

これにより、作業機械等は、例えば、作業機械の所定の動作の実行時の作業部位への反力から地中の岩等との接触を認識したり、土砂の硬度等の特性を認識したりすることができる。そのため、作業機械等は、これらの認識結果を考慮して、より適切に作業対象の形状を推定することができる。 This allows the work machine etc. to, for example, recognize contact with underground rocks from the reaction force on the working part when the work machine is performing a specified operation, and to recognize characteristics such as the hardness of the soil. Therefore, the work machine etc. can take these recognition results into account and more appropriately estimate the shape of the work target.

また、本実施形態では、処理装置や情報処理装置は、作業対象の形状の推定結果と、推定結果の出力後に測定装置により取得される、作業対象の形状の測定データとに基づき、作業対象の形状を推定してもよい。 In addition, in this embodiment, the processing device or information processing device may estimate the shape of the work object based on the estimated shape of the work object and measurement data of the shape of the work object obtained by the measuring device after the estimated shape is output.

これにより、処理装置や情報処理装置は、例えば、作業対象の形状の推定結果と、推定結果の出力後の測定装置の測定結果との差異に基づく機械学習の結果を利用して、より適切に作業対象の形状を推定することができる。 This allows the processing device or information processing device to more appropriately estimate the shape of the work object by using the results of machine learning based on the difference between the estimated result of the shape of the work object and the measurement result of the measuring device after the estimated result is output.

また、本実施形態では、作業機械の所定の動作は、複数あってもよい。そして、処理装置や情報処理装置は、複数の所定の動作のうちの作業機械が実行する所定の動作に応じて、作業対象の形状を推定してもよい。 In addition, in this embodiment, there may be multiple predetermined operations of the work machine. The processing device or information processing device may estimate the shape of the work target according to the predetermined operation performed by the work machine among the multiple predetermined operations.

これにより、作業機械等は、作業機械が実行する所定の動作に合わせて、作業対象の状態を推定することができる。 This allows the work machine, etc. to estimate the state of the work target in accordance with the specified operation performed by the work machine.

また、本実施形態では、作業機械の作業部位は、バケットであってもよい。そして、作業機械の所定の動作は、掘削動作又は排土動作であってもよい。 In addition, in this embodiment, the working part of the work machine may be a bucket. And the specified operation of the work machine may be an excavation operation or an earth removal operation.

これにより、作業機械等は、作業機械の掘削動作や排土動作に応じた作業対象の形状の変化を考慮して、より適切に作業対象の土砂の形状を推定することができる。 This allows the work machine, etc. to more appropriately estimate the shape of the soil being worked on, taking into account changes in the shape of the work object in response to the excavation and soil removal operations of the work machine.

また、本実施形態では、作業機械は、作業対象の形状の推定結果に基づき、作業機械の動作を制御する制御装置を備えてもよい。また、情報処理装置は、作業対象の形状の推定結果に基づき、作業機械の動作を制御する制御部を備えてもよい。 In addition, in this embodiment, the work machine may be equipped with a control device that controls the operation of the work machine based on the estimated result of the shape of the work object. Furthermore, the information processing device may be equipped with a control unit that controls the operation of the work machine based on the estimated result of the shape of the work object.

これにより、作業機械等は、作業対象の形状に合わせて、作業機械の動作を制御することができる。 This allows the work machine, etc. to control its operation according to the shape of the work object.

また、本実施形態では、作業機械は、作業対象の形状の推定結果を表示する表示装置を備えてもよい。表示装置は、例えば、上述の出力装置50である。 In addition, in this embodiment, the work machine may be equipped with a display device that displays the estimated results of the shape of the work target. The display device is, for example, the output device 50 described above.

また、本実施形態では、プログラムは、支援装置に、作業機械の動作に応じて、作業機械の作業対象の形状を推定させ、作業対象の形状の推定結果を表示させてもよい。支援装置は、例えば、遠隔操作支援装置400である。 In addition, in this embodiment, the program may cause the support device to estimate the shape of the work target of the work machine in accordance with the operation of the work machine and display the estimated shape of the work target. The support device is, for example, the remote operation support device 400.

これにより、作業機械等は、作業対象の形状の推定結果をオペレータ等に提示することができる。 This allows the work machine, etc. to present the estimated shape of the work object to the operator, etc.

また、本実施形態では、作業機械は、作業対象の形状の推定結果を表示する表示装置を備えてもよい。また、処理装置や情報処理装置は、作業機械の動作に合わせて、作業対象の形状を推定すると共に、作業対象内の位置に応じた作業対象の形状の推定結果の不確かさを出力してもよい。そして、表示装置は、作業対象内の位置に応じた不確かさの違いが識別可能なように、作業対象の形状の推定結果を表示させてもよい。 In addition, in this embodiment, the work machine may be equipped with a display device that displays the estimated shape of the work object. The processing device or information processing device may estimate the shape of the work object in accordance with the operation of the work machine, and output the uncertainty of the estimated shape of the work object according to the position within the work object. The display device may then display the estimated shape of the work object so that the difference in uncertainty according to the position within the work object can be identified.

また、本実施形態では、プログラムは、支援装置に、作業機械の動作に応じて、作業機械の作業対象の形状を推定させると共に、作業対象内の位置に応じた作業対象の形状の推定結果の不確かさを出力させてもよい。そして、プログラムは、支援装置に、作業対象内の位置に応じた不確かさの違いが識別可能なように、作業対象の形状の推定結果を表示させてもよい。 In addition, in this embodiment, the program may cause the support device to estimate the shape of the work object of the work machine in accordance with the operation of the work machine, and output the uncertainty of the estimated result of the shape of the work object depending on the position within the work object. The program may then cause the support device to display the estimated result of the shape of the work object so that the difference in uncertainty depending on the position within the work object can be identified.

これにより、作業機械等は、作業対象の形状の推定結果をユーザに認識させることができると同時に、観測対象範囲内の位置に応じた推定結果の不確かさの違いをユーザに認識させることができる。 This allows the work machine, etc., to make the user aware of the estimated results of the shape of the work object, while at the same time making the user aware of the difference in the uncertainty of the estimated results depending on the position within the observation range.

以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the present disclosure is not limited to such specific embodiments, and various modifications and variations are possible within the scope of the gist of the invention as described in the claims.

1 下部走行体
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
30 コントローラ
31 油圧制御弁
32 シャトル弁
33 油圧制御弁
40 センサ
40B センサ
40F センサ
40L センサ
40R センサ
50 出力装置
50A 表示装置
52 入力装置
60 通信装置
100 ショベル
150 支援装置
200 情報処理装置
300 センサ群
300-1~300-M センサ
301 動作ログ提供部
301A 動作ログ記録部
301B 動作ログ記憶部
301C 動作ログ送信部
302 作業支援部
302A 学習済みモデル記憶部
302B 作業対象形状取得部
302C 目標軌道生成部
302D 動作制御部
302E 表示処理部
400 遠隔操作支援装置
2001 ログ取得部
2002 シミュレータ部
2003 ログ記憶部
2004 教師データ生成部
2004A 教師データ生成部
2004B 教師データ生成部
2005 機械学習部
2005A 機械学習部
2005B 機械学習部
2006 学習済みモデル記憶部
2007 配信部
AT アタッチメント
EA 掘削領域
LM1,LM2 学習済みモデル
S1~S9 センサ
SYS 稼働支援システム
TA 観測対象領域
Ω 影響領域
1 Lower traveling body 3 Upper rotating body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 30 Controller 31 Hydraulic control valve 32 Shuttle valve 33 Hydraulic control valve 40 Sensor 40B Sensor 40F Sensor 40L Sensor 40R Sensor 50 Output device 50A Display device 52 Input device 60 Communication device 100 Shovel 150 Support device 200 Information processing device 300 Sensor group 300-1 to 300-M Sensor 301 Operation log providing unit 301A Operation log recording unit 301B Operation log storage unit 301C Operation log transmission unit 302 Work support unit 302A Learned model storage unit 302B Work object shape acquisition unit 302C Target trajectory generation unit 302D Operation control unit 302E Display processing unit 400 Remote operation support device 2001 Log acquisition unit 2002 Simulator unit 2003 Log storage unit 2004 Teacher data generation unit 2004A Teacher data generation unit 2004B Teacher data generation unit 2005 Machine learning unit 2005A Machine learning unit 2005B Machine learning unit 2006 Learned model storage unit 2007 Distribution unit AT Attachment EA Excavation areas LM1, LM2 Learned models S1 to S9 Sensor SYS Operation support system TA Observation target area Ω Affected area

Claims (16)

作業機械の動作に合わせて、作業対象の形状を推定する処理装置を備える、
作業機械。
A processing device is provided for estimating the shape of a work target in accordance with the operation of the work machine.
Working machinery.
作業機械の作業部位の軌道に関するデータを取得する第1の取得装置を備え、
前記処理装置は、所定の動作の実行時の前記作業部位の軌道に関するデータに基づき、作業対象の形状を推定する、
請求項1に記載の作業機械。
A first acquisition device is provided for acquiring data relating to a trajectory of a working portion of a work machine,
The processing device estimates a shape of a work object based on data regarding a trajectory of the work part when a predetermined operation is performed.
2. The work machine of claim 1.
作業機械の周辺の作業対象の形状を測定する測定装置を備え、
前記処理装置は、前記作業対象の形状の測定データと、前記所定の動作の実行時の前記作業部位の軌道に関するデータとに基づき、前記作業対象の形状を推定する、
請求項2に記載の作業機械。
A measuring device is provided for measuring the shape of a work target around the work machine,
The processing device estimates a shape of the work object based on measurement data of the shape of the work object and data related to a trajectory of the work part when the predetermined operation is performed.
3. A work machine according to claim 2.
前記処理装置は、前記所定の動作の実行前の前記作業対象の形状の測定データと、前記所定の動作の実行後の前記作業対象の形状の測定データと、前記所定の動作の実行時の前記作業部位の軌道に関するデータとに基づき、前記所定の動作の実行後の前記作業対象の形状を推定する、
請求項3に記載の作業機械。
the processing device estimates the shape of the work object after the execution of the predetermined motion based on measurement data of the shape of the work object before the execution of the predetermined motion, measurement data of the shape of the work object after the execution of the predetermined motion, and data relating to a trajectory of the working part during the execution of the predetermined motion.
4. A work machine according to claim 3.
前記処理装置は、前記作業対象の土砂、又は、作業機械の動作に応じて前記作業対象に追加される土砂の特性に基づき、前記作業対象の形状を推定する、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
The processing device estimates a shape of the work object based on characteristics of the soil of the work object or soil added to the work object in response to the operation of the work machine.
A work machine according to any one of claims 1 to 4.
前記特性は、土砂の安息角、土砂の含水率、及び土砂の粒度の少なくとも1つを含む、
請求項5に記載の作業機械。
The characteristics include at least one of an angle of repose of the soil, a moisture content of the soil, and a grain size of the soil.
6. A work machine according to claim 5.
前記作業対象から前記作業部位への反力に関するデータを取得する第2の取得装置を備え、
前記処理装置は、前記所定の動作の実行時の前記作業部位への反力に関するデータに基づき、前記作業対象の形状を推定する、
請求項2乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
a second acquisition device that acquires data on a reaction force from the work object to the work part;
the processing device estimates a shape of the work object based on data relating to a reaction force on the work part when the predetermined motion is performed;
A work machine according to any one of claims 2 to 4.
前記処理装置は、前記作業対象の形状の推定結果と、前記推定結果の出力後に前記測定装置により取得される、前記作業対象の形状の測定データとに基づき、前記作業対象の形状を推定する、
請求項3又は4に記載の作業機械。
the processing device estimates a shape of the work object based on an estimation result of the shape of the work object and measurement data of the shape of the work object acquired by the measuring device after output of the estimation result;
A work machine according to claim 3 or 4.
前記所定の動作は、複数あり、
前記処理装置は、複数の前記所定の動作のうちの作業機械が実行する前記所定の動作に応じて、前記作業対象の形状を推定する、
請求項2乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
The predetermined operation may be a plurality of operations.
the processing device estimates a shape of the work target in accordance with a predetermined operation executed by a work machine among the plurality of predetermined operations;
A work machine according to any one of claims 2 to 4.
前記作業部位は、バケットであり、
前記所定の動作は、掘削動作又は排土動作である、
請求項2乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
the working part is a bucket,
The predetermined operation is an excavation operation or an earth removal operation.
A work machine according to any one of claims 2 to 4.
前記作業対象の形状の推定結果に基づき、作業機械の動作を制御する制御装置を備える、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
a control device that controls an operation of a work machine based on the estimation result of the shape of the work object;
A work machine according to any one of claims 1 to 4.
前記作業対象の形状の推定結果を表示する表示装置を備える、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
A display device is provided for displaying an estimation result of the shape of the work object.
A work machine according to any one of claims 1 to 4.
前記作業対象の形状の推定結果を表示する表示装置を備え、
前記処理装置は、作業機械の動作に合わせて、前記作業対象の形状を推定すると共に、前記作業対象内の位置に応じた前記作業対象の形状の推定結果の不確かさを出力し、
前記表示装置は、前記作業対象内の位置に応じた前記不確かさの違いが識別可能なように、前記作業対象の形状の推定結果を表示する、
請求項1乃至4の何れか一項に記載の作業機械。
a display device that displays an estimation result of the shape of the work object;
the processing device estimates a shape of the work object in accordance with an operation of a work machine, and outputs an uncertainty of an estimation result of the shape of the work object according to a position within the work object;
the display device displays the estimation result of the shape of the work object so that a difference in the uncertainty according to a position within the work object can be identified.
A work machine according to any one of claims 1 to 4.
作業機械の動作に応じて、前記作業機械の作業対象の形状を推定する、
情報処理装置。
A shape of a work target of the work machine is estimated according to an operation of the work machine.
Information processing device.
情報処理装置に、
作業機械の動作に応じて、前記作業機械の作業対象の形状を推定させる、
プログラム。
In the information processing device,
A shape of a work target of the work machine is estimated according to an operation of the work machine.
program.
支援装置に、
作業機械の動作に応じて、前記作業機械の作業対象の形状を推定させ、
前記作業対象の形状の推定結果を表示させる、
プログラム。
Support equipment:
A shape of a work target of the work machine is estimated according to an operation of the work machine;
Displaying the estimated result of the shape of the work object;
program.
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