JP2829671B2 - Automatic direction control method for excavator etc. - Google Patents

Automatic direction control method for excavator etc.

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JP2829671B2 JP25660890A JP25660890A JP2829671B2 JP 2829671 B2 JP2829671 B2 JP 2829671B2 JP 25660890 A JP25660890 A JP 25660890A JP 25660890 A JP25660890 A JP 25660890A JP 2829671 B2 JP2829671 B2 JP 2829671B2
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、下水道用その他の用途をもつ中小口径管
の埋設工事に多く利用される推進工法の推進機、又はト
ンネル掘進工事に採用されるシールド工法のシールド機
の方向修正などに適用される自動方向制御方法に関す
る。
The present invention relates to a propulsion method of a propulsion method often used for burying small and medium-diameter pipes for sewerage and other uses, or a shield method used for tunnel excavation work. The present invention relates to an automatic direction control method applied to, for example, correcting the direction of a shield machine.

従来の技術 従来、シールド機や推進機など(以下、掘進機等と総
称する)の方向修正をコンピュターを利用して自動的に
行なう自動方向制御方法は、既に広く知られ実施もされ
ている(例えば特開昭63−280195号公報記載の方向制御
方法を参照)。
2. Description of the Related Art Conventionally, an automatic direction control method for automatically correcting the direction of a shield machine, a propulsion machine, and the like (hereinafter, collectively referred to as an excavator) using a computer has already been widely known and implemented ( For example, refer to the direction control method described in JP-A-63-280195).

本発明が解決しようとする課題 従来のコンピュターを利用して行なう掘進機等の自動
方向制御方法は、シールド機や推進機の現在位置や姿勢
の測定値を基に、そのまま掘進した場合の位置、姿勢の
予測を行なうと共に、掘進中及び掘進前後の変化率等を
コンピュターで演算して方向制御を行なうことを内容と
している。しかも前記の演算は数値演算であり、様々な
数式を用いて行なっている。しかし、こうした数値演算
は必ずしも全ての掘進機等、及び推進土質に適合すると
はかぎらない。また、演算方式を変更する場合の数式の
変更は非常に煩雑になると云う問題がある。
Problems to be Solved by the Present Invention Conventional automatic direction control method of a machine such as an excavator performed by using a computer is based on a measured value of a current position or attitude of a shield machine or a propulsion machine, a position when excavated as it is, In addition to predicting the attitude, the content of the calculation is such that the change rate before and after the excavation and before and after the excavation are calculated by a computer and the direction is controlled. Moreover, the above calculation is a numerical calculation, and is performed using various mathematical expressions. However, such numerical calculations are not necessarily suitable for all excavators and propulsion soils. Further, there is a problem that changing the formula when changing the arithmetic method is very complicated.

さらに、従来の自動方向制御方法は、推進機等の現在
位置と計画線との差(離れ量)に関しては、第10図に例
示したように、離れ量の大小如何にかかわらず、修正目
標を常に計画線に対して絶対値を±0mmとする方向制御
を実行するため、急激な変化によって推進軌跡に蛇行や
湾曲が生じやすい欠点があった。
Further, in the conventional automatic direction control method, the difference between the current position of the propulsion device or the like and the planned line (separation amount) is set as shown in FIG. Since the directional control with an absolute value of ± 0 mm is always performed with respect to the plan line, there is a disadvantage that the propulsion trajectory is likely to meander or curve due to a sudden change.

従って、本発明の目的は、第1に、数値演算を用いず
に方向制御を行なう自動制御方法を提供することであ
る。さらに云えば、方向制御のプログラム言語として推
論のプログラム言語を用い、パターンマッチングを主体
として方向制御を行なう自動方向制御方法を提供するこ
とにある。
Accordingly, it is an object of the present invention to firstly provide an automatic control method for performing direction control without using a numerical operation. In other words, an object of the present invention is to provide an automatic direction control method for performing direction control mainly by pattern matching, using an inference program language as a direction control program language.

本発明の第2の目的は、推進機の方向制御に影響する
要因を、掘進軌跡、姿勢角、計画線との離れ
(差)、過去の制御効果、の四つに大別し、それぞれ
の影響を加味して方向制御を行なう自動方向制御方法を
提供することにある。特に、計画線との離れの修正に関
しては、離れ量の大きさに応じて第7図のように複数の
エリアを設け、各エリアにおける個別の修正目標を設け
てそれなりの修正を少しずつゆるやかに行い、もって掘
進軌道に大きな変化が起こるのを防止し、云わば人のコ
ントロールに似せてジワーとスムーズになだらかに変化
させる方向制御を行なう自動方向制御方法を提供するこ
とになる。
A second object of the present invention is to roughly classify factors affecting directional control of a propulsion machine into four: excavation trajectory, attitude angle, separation (difference) from a planning line, and past control effects. An object of the present invention is to provide an automatic direction control method for performing direction control in consideration of an influence. In particular, with regard to the correction of the deviation from the planning line, a plurality of areas are provided as shown in FIG. 7 according to the magnitude of the distance, individual correction targets are set in each area, and moderate correction is gradually performed. Accordingly, it is possible to provide an automatic direction control method for preventing a large change in the excavation trajectory, and in other words, performing a direction control for smoothly and gently changing the movement in a manner similar to human control.

課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る掘進機等の自動方向制御方法は、図面の第
1図〜第9図に実施例を示したとおり、 掘進機2等のの現在位置、姿勢角を計測し演算、記録
する自動測量システム1と、前記自動測量システム1か
ら送られたデータと内部に記憶された知識データとに基
いて論理的な推論を行ない、掘進機2等の修正方向と修
正量を演算する方向制御演算部7と、前記方向制御演算
部7の指示通りに該当する方向修正ジャッキ11を選定し
ストローク量を調整して掘進機2等をコントロールする
ジャッキ制御演算部9とによる掘進機等の自動方向制御
方法において、 イ) 自動測量システム1によって得られた掘進機2等
の現在位置から所定の距離まで遡った過去の数点の位置
データ{第4図中の〜又は第5図中の(イ)〜
(ニ)}を第6図の基本パターンに当てはめ、基本パタ
ーンの組合せとして掘進機2等の軌跡をパターン化し、
データベースに記憶させてある多くの軌跡パターンデー
タの中から前記軌跡パターンと一致するものを選択して
制御方向と制御量を決定する段階と、 ロ) 自動測量システム1によって得られた掘進機2等
の姿勢角を、同掘進機2等の現在位置(例えば第8図の
距離10mの位置)から所定の距離まで遡った点(例えば
第8図の距離8mの位置)の姿勢角データとその変化量に
よってパターン化し、データベースに記憶させてある多
くの姿勢角パターンデータの中から前記姿勢角パターン
と一致するものを選択して制御方向と制御量を決定する
段階と、 ハ) 掘進機2等のの現在位置と計画線との離れ量をい
くつかのエリアに分け、各エリアにおける個別の修正目
標を設定して修正量を決定する段階(第7図)と、 より成ることを特徴とする。
Means for Solving the Problems As means for solving the problems of the prior art described above, an automatic direction control method for an excavator or the like according to the present invention is as shown in the embodiment in FIGS. 1 to 9 of the drawings. An automatic surveying system 1 for measuring, calculating and recording the current position and attitude angle of the excavator 2 and the like, and a logical system based on data sent from the automatic surveying system 1 and knowledge data stored therein. A direction control calculator 7 for performing inference and calculating a correction direction and a correction amount of the excavator 2 and the like, and a corresponding direction correction jack 11 as specified by the direction control calculator 7 are selected, and the stroke amount is adjusted and the excavation is performed. In the automatic direction control method of the excavator and the like by the jack control arithmetic unit 9 for controlling the excavator 2 and the like, a) the past number of the excavator 2 and the like obtained by the automatic surveying system 1 which is retroactive to a predetermined distance from the current position Point Location data {in ~ or FIG. 5 in FIG. 4 (a) to
(D) Applying} to the basic pattern in FIG. 6, patterning the trajectory of the excavator 2 etc. as a combination of the basic pattern,
A step of selecting a locus pattern that matches the locus pattern from a large number of locus pattern data stored in the database to determine a control direction and a control amount; b) an excavator 2 or the like obtained by the automatic surveying system 1 Angle data of a point (for example, a position at a distance of 8 m in FIG. 8) which is a predetermined distance from the current position (for example, a position of 10 m in FIG. 8) of the excavator 2 and the change thereof Selecting a control direction and a control amount by selecting a pattern that matches the posture angle pattern from among many posture angle pattern data stored in a database by patterning according to the amount, and c) excavating machine 2 or the like. Dividing the distance between the current position and the planning line into several areas, setting individual correction targets in each area, and determining the correction amount (FIG. 7).

本発明の自動方向制御方法はまた、掘進機2等の方向
制御を行なった結果が、予測したとおりの位置及び姿勢
角になったか否かを自動測量システム1により測量して
比較判断を行い、次回の制御量の変更に反映させる段階
を含むことも特徴とする。
The automatic directional control method of the present invention also performs a comparison judgment by measuring whether or not the result of performing the directional control of the excavator 2 or the like has the position and orientation angle as predicted by the automatic surveying system 1, It is also characterized by including a step of reflecting the change in the next control amount.

作 用 掘進機2等のの現在位置から例えば9m後方ぐらいまで
遡った過去の位置データ(第2図、第3図)の中から等
間隔に例えば4点の位置データを取り出し、第6図に示
した基本パターンの組合せとして掘進軌跡をパターン化
すると、この軌跡パターンをもとに方向制御の必要性の
有無が判定される。
Operation The position data of, for example, four points are taken out at equal intervals from the past position data (FIGS. 2 and 3) which are traced back, for example, about 9 m from the current position of the excavator 2 and the like, and shown in FIG. When the excavation trajectory is patterned as a combination of the indicated basic patterns, the necessity of the direction control is determined based on the trajectory pattern.

方向制御が必要と判定された場合、今度は現在位置か
ら3m後方ぐらいまで遡った過去の位置データの中から等
間隔に例えば4点ぐらいの位置データを取り出し(第5
図)、軌跡をパターン化する。即ち、予めデータベース
に記憶させてある多くの基本パターン(第6図)の中か
ら一致するものを選択する(パターンマッチング)。か
くして選択された基本パターンの組合せとして軌跡パタ
ーンを作成し、この軌跡パターンに基づいて今後の掘進
機2等の挙動を予測することで基本となる修正方向と修
正量を決定できる。こうしたパターンマッチングによる
修正方向と修正量の決定操作は、方向制御演算部7にお
いて行なわれる。
If it is determined that the direction control is necessary, then, for example, about four points of position data are extracted at equal intervals from the past position data that is traced back about 3 m from the current position (fifth point).
Figure), patterning the trajectory. That is, a matching pattern is selected from many basic patterns (FIG. 6) stored in the database in advance (pattern matching). Thus, a trajectory pattern is created as a combination of the selected basic patterns, and a basic correction direction and a correction amount can be determined by predicting a future behavior of the excavator 2 or the like based on the trajectory pattern. The operation of determining the correction direction and the correction amount by such pattern matching is performed in the direction control calculation unit 7.

掘進機2等のの姿勢角(ピッチング角、ヨーイング
角)についても、前記掘進軌跡の場合と全く同様な測量
データのパターン化とパターンマッチングの手法によ
り、修正方向と修正量が決定される(第8図)。
Regarding the attitude angles (pitching angle, yawing angle) of the excavator 2 and the like, the correction direction and the correction amount are determined by the same patterning and pattern matching of the survey data as in the case of the excavation trajectory (No. 8).

掘進機2等の現在位置と計画線との離れ(差)につい
ては、離れ量に応じて複数のエリアを設け、各エリアに
おいて個別の修正目標を設け、ゆるやかな修正を行なう
ことのできる修正量を決定する(第7図)ので、掘進軌
跡に大きな変化の生ずることは防止される。以上の姿勢
角の修正方向と修正量の決定操作及び離れ量に応じた個
別の修正目標の設定も、方向制御演算部7において行な
われる。
Regarding the difference (difference) between the current position of the excavator 2 or the like and the planning line, a plurality of areas are provided in accordance with the amount of separation, individual correction targets are set in each area, and a correction amount capable of performing a gradual correction. (FIG. 7), a large change in the excavation locus is prevented. The above-described operation of determining the direction and amount of correction of the posture angle and setting of individual correction targets according to the amount of separation are also performed by the direction control calculation unit 7.

掘進機2等の制御を行なった結果が、予測したとおり
の位置及び姿勢角になったか否かは自動測量システム1
の測量結果に基づいて判定する。その判定結果を必要に
応じて次回の制御に反映することによって学習機能が働
き、データの蓄積と共に制御の結果、精度がどんどん高
められ、より良い結果が得られることになる。
The automatic surveying system 1 determines whether or not the result of controlling the excavator 2 or the like has the predicted position and attitude angle.
Is determined on the basis of the survey result. The result of the determination is reflected in the next control as necessary, whereby the learning function operates. As a result of the accumulation of data, the accuracy of the control is steadily increased, and a better result is obtained.

実 施 例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。Embodiment Next, the illustrated embodiment of the present invention will be described.

第1図は、推進工法の施工管理において、この発明の
自動方向制御方法が実施される推進機2の自動方向制御
システム全体の概要を示している。図中1は自動測量シ
ステムで、これは推進機2内に設置されたターゲット3
を視準するトータルステーション4、及び地上の監視室
に設置されたパーソナルコンピュター5、ビデオトラッ
カー6等の計測演算装置とで構成されている。この自動
測量システム1は、推進機2の現在位置、姿勢角をリア
ルタイムに計測し、その計測データを次の方向制御演算
部7へ送る。
FIG. 1 shows an outline of an entire automatic directional control system of a propulsion device 2 in which an automatic directional control method of the present invention is implemented in construction management of a propulsion method. In the figure, reference numeral 1 denotes an automatic surveying system, which is a target 3 installed in a propulsion device 2.
And a measurement computer such as a personal computer 5 and a video tracker 6 installed in a monitoring room on the ground. The automatic surveying system 1 measures the current position and attitude angle of the propulsion device 2 in real time, and sends the measurement data to the next direction control calculation unit 7.

方向制御演算部7は、前記自動測量システム1から送
られてきたデータを受信し、推論演算を行なうパーソナ
ルコンピュター8で構成され、推進機2の計画線からの
離れ(上下、左右の偏位量及び姿勢角の偏位量)をもと
に、論理的な推論(パターンマッチング)を行なう。前
記推論演算により推進機2の制御の必要性が判定される
と、次の処理で修正方向と推進量を決定し、次のジャッ
キ制御演算部9へ制御指示を転送する。この方向制御演
算部7はまた、制御結果の判定を行い、その制御が有効
と判断された場合には、その推論結果を記憶して次回の
制御に反映させる。
The direction control calculation unit 7 is composed of a personal computer 8 that receives data sent from the automatic surveying system 1 and performs an inference calculation, and separates the propulsion device 2 from a plan line (up and down, left and right deviation amounts). Logical inference (pattern matching) is performed on the basis of the position and the deviation amount of the attitude angle). When the necessity of the control of the propulsion unit 2 is determined by the inference operation, the correction direction and the propulsion amount are determined in the next process, and the control instruction is transferred to the next jack control operation unit 9. The direction control calculation unit 7 also determines a control result, and when it is determined that the control is valid, stores the inference result and reflects it in the next control.

ジャッキ制御演算部9はジャッキコントローラ10から
成る。ジャッキコントローラ10は、前記方向制御演算部
7から送られてきた制御指示に基いて、現時点の方向修
正ジャッキ11のストロークをストローク計12でモニター
しながらジャッキ油圧回路の電磁弁の制御を行なうもの
である。方向修正ジャッキ11の制御終了は、現時点のス
トローク差が制御指示量と一致した段階とし、制御終了
の信号を前記方向制御演算部7へ返送する。また、一定
時間制御を継続しても制御不完全の場合は、その旨の信
号と、推進機2の方向修正ジャッキ11のストローク量と
を方向修正演算部7へ返す。さらに停電などによる制御
データの消失を防ぐため、ジャッキコントローラ10は設
定ストロークなどのイニシャルデータ(初期値)をメモ
リーに記憶する機能を具備している。
The jack control operation unit 9 includes a jack controller 10. The jack controller 10 controls the solenoid valve of the jack hydraulic circuit while monitoring the current stroke of the direction correcting jack 11 with the stroke meter 12 based on the control instruction sent from the direction control calculation unit 7. is there. The control of the direction correcting jack 11 is terminated when the current stroke difference matches the control instruction amount, and a signal of the control termination is returned to the direction control calculation unit 7. If the control is still incomplete even though the control is continued for a certain period of time, a signal to that effect and the stroke amount of the direction correcting jack 11 of the propulsion device 2 are returned to the direction correction calculating unit 7. Further, in order to prevent loss of control data due to power failure or the like, the jack controller 10 has a function of storing initial data (initial values) such as set strokes in a memory.

次に、上述した自動方向制御システムによる推進機2
の自動方向制御方向について説明する。
Next, the propulsion device 2 using the above-described automatic direction control system
Will be described.

推進工法の施工管理として、推進機2の軌跡は最も重
要である。自動測量システム1によって得られる測量デ
ータに基き、推進中の推進機2の位置と推進方向、姿勢
角(ピッチング角及びヨーイング角)を常にリアルタイ
ムで把握し記録する。推進機2の過去の軌跡の管理手法
としては、蓄積データから推進機2に対する方向修正の
必要性の判定及び修正方向、修正量の決定の2段階に分
けて行なう。例えば推進機2が1m進む毎に1回の割合で
方向修正の必要があるか否かの演算を行なう。方向修正
の必要があると判定された場合は、1回の制御の最長継
続時間を20秒とし、この最長継続時間を超えた場合に
は、同じ制御を計3回(合計60秒)連続して行い、3回
とも制御不完全の場合には制御を打ち切る。
The trajectory of the propulsion device 2 is the most important as the construction management of the propulsion method. Based on the survey data obtained by the automatic survey system 1, the position, the propulsion direction, and the attitude angle (pitching angle and yawing angle) of the propulsion device 2 during propulsion are always grasped and recorded in real time. As a method of managing the past trajectory of the propulsion device 2, it is divided into two stages of determining the necessity of the direction correction for the propulsion device 2 from the accumulated data, and determining the correction direction and the correction amount. For example, every time the propulsion device 2 travels 1 m, a calculation is performed as to whether or not the direction needs to be corrected once. If it is determined that the direction needs to be corrected, the maximum duration of one control is set to 20 seconds. If the maximum duration is exceeded, the same control is repeated three times in total (60 seconds in total). When the control is incomplete all three times, the control is terminated.

ところで、推進工法等の施工者によれば、後方のヒュ
ーム管が推進機2の方向制御に影響を与える範囲は5〜
10m(ヒューム管2〜4本分)ぐらいということであ
る。そこで自動測量システム1から送られてきた推進機
2の現在位置から9mまで過去に遡った範囲内の位置デー
タ(第2図)に基いて推進機2の軌跡をパターン化(第
3図)する。即ち、前記位置データの中から等間隔に4
点(例えば第4図中の〜)の位置データを取出し、
推進軌跡をパターン化する(第4図)。そして、この軌
跡パターンと計画線からの偏位量(離れ量)をもとに方
向制御の必要性の有無を判定する。
By the way, according to the builder of the propulsion method, the range in which the rear fume pipe affects the direction control of the propulsion device 2 is 5 to 5.
It means about 10m (2-4 fume tubes). Therefore, the trajectory of the propulsion device 2 is patterned (FIG. 3) based on the position data (FIG. 2) in the range retroactive to 9 m from the current position of the propulsion device 2 sent from the automatic surveying system 1 (FIG. 2). . That is, four times at regular intervals from the position data
The position data of a point (for example, in FIG. 4) is extracted, and
The propulsion trajectory is patterned (FIG. 4). Then, it is determined whether or not the direction control is necessary based on the trajectory pattern and the deviation amount (distance) from the planning line.

前記の過程で推進機2の方向制御が必要と判定された
場合には、前記した等間隔に4点(第4図の〜)の
位置データの中から、さらに現在位置に直近の−の
範囲(3m前)までの位置データを選択し、この位置デー
タの中から等間隔に4点{第5図の(イ)〜(ニ)}を
取り出し、軌跡の詳細をパターン化する。この軌跡パタ
ーンから今後の推進機2の挙動を予測して、基本となる
修正方法、修正量を決定する。
If it is determined that the direction control of the propulsion unit 2 is necessary in the above-described process, the position data of the four points (-in FIG. 4) at the equal intervals described above can be selected from the range of- The position data up to (3 m before) is selected, and four points {(a) to (d) in FIG. 5) are extracted from the position data at equal intervals, and the details of the trajectory are patterned. The behavior of the propulsion device 2 in the future is predicted from this trajectory pattern, and the basic correction method and correction amount are determined.

そのやり方としては、方向制御演算部7のデータベー
スに第6図のような基本パターンのモデルNo.1〜No.8を
予め記憶させておく。そして、第5図の〜間の軌跡
パターン(イ)→(ロ)→(ハ)→(ニ)について、例
えば現在位置の(イ)点から遡って(ロ)点までの軌
跡(イ)→(ロ)に一致する基本パターンをNo.1と選択
する。次に(ロ)→(ハ)点の軌跡に一致する基本パタ
ーンを第6図から同じくNo.1と選択する。さらに(ハ)
→(ニ)点のまでの軌跡に一致する基本パターンをNo.5
と選択する。
As a method, models No. 1 to No. 8 of the basic pattern as shown in FIG. 6 are stored in advance in the database of the direction control calculation unit 7. Then, regarding the trajectory pattern (a) → (b) → (c) → (d) in FIG. 5, for example, the trajectory (a) from the current position (a) to the (b) point retroactively → Select the basic pattern that matches (b) as No. 1. Next, a basic pattern corresponding to the locus of point (b) → (c) is similarly selected as No. 1 from FIG. (C)
→ The basic pattern that matches the locus up to the point (d) is No. 5
Select

かくして選択し決定された推進機2の軌跡パターン
は、基本パターンのNo.として後方から現在位置に向か
って順に、No.5、No.1、No.1と求め、このようにして求
めた軌跡パターンにより、現在位置より先の推進機2の
挙動を予測して方向制御を行なうための制御方向(修正
方向)と基本制御量(修正量)とが決定される。
The trajectory pattern of the propulsion device 2 thus selected and determined is No. 5, No. 1, and No. 1 in order from the rear toward the current position as the basic pattern No. Based on the pattern, a control direction (correction direction) and a basic control amount (correction amount) for performing direction control by predicting the behavior of the propulsion device 2 ahead of the current position are determined.

但し、このときの修正量の最終決定については、計画
線に対して絶対値が±0mmとなるような修正を行なうの
ではない。たとえば第7図のように±0mmの計画線から
の偏位量(離れ量)について、±0mm→±20mmまでを第
1エリアとし、±20mm→±50mmまでを第2エリアとし、
±50mm以上を第3エリアと設定する。このように±0mm
の計画線からの離れ量に応じた三つ(又は複数)のエリ
アを設定した上で、各々のエリア内における個別の修正
目標を設け、これまでの軌跡パターンに対して各エリア
で最適と考えられる修正目標に対する制御量を選択す
る。
However, regarding the final determination of the correction amount at this time, correction is not performed so that the absolute value is ± 0 mm with respect to the plan line. For example, as shown in FIG. 7, regarding the deviation amount (deviation amount) from the ± 0 mm planning line, the first area is from ± 0 mm to ± 20 mm, and the second area is from ± 20 mm to ± 50 mm.
Set ± 50mm or more as the third area. Thus ± 0mm
After setting three (or more) areas according to the amount of deviation from the planning line, set individual correction targets in each area, and consider that each area is optimal for the past trajectory pattern. The control amount for the correction target to be adjusted.

例えば第7図の右半分に図示したように、現在位置の
推進機2が第3エリアに位置するときは、とりあえず第
2エリア内の第1エリア寄りの位置に修正目標を置く。
また、第7図の左半分に図示したように、推進機2の現
在位置が第1エリア内に属するときは、およそそのまま
の位置を保つように修正目標を設定する。要するに、推
進機2の軌道に急激な、又は大きな変化が起こるのはで
きるだけ回避するのである。
For example, as shown in the right half of FIG. 7, when the propulsion device 2 at the current position is located in the third area, the correction target is set at a position closer to the first area in the second area.
Also, as shown in the left half of FIG. 7, when the current position of the propulsion device 2 belongs to the first area, a correction target is set so as to keep the position as it is. In short, a sudden or large change in the trajectory of the propulsion device 2 is avoided as much as possible.

次に、自動測量システム1は、推進機2の姿勢角、即
ちピッチング角とヨーイング角も測量する。ピッチング
角は、推進機2の垂直、水平方向の動き(変化)に対応
しており、第8図に示した通り、推進機2の姿勢角は計
画線からの偏位量(位置データ)に先だって変化する。
本発明の制御方法としては、現在の姿勢角、及び現在位
置から1mまで遡った姿勢角との変化量をパターン化し、
やはりデータベースに記憶させてある姿勢角の基本パタ
ーンとのパターンマッチングの操作を行い、推進機2の
これからの挙動を予測する。そして、上述の推進軌跡か
ら求めた制御量を総合的に判定して制御方向と制御量を
決定する。
Next, the automatic surveying system 1 also measures the attitude angle of the propulsion device 2, that is, the pitching angle and the yawing angle. The pitching angle corresponds to the vertical (horizontal) movement (change) of the propulsion device 2, and as shown in FIG. 8, the attitude angle of the propulsion device 2 depends on the deviation amount (position data) from the planning line. Change ahead.
As the control method of the present invention, the current attitude angle, and the amount of change from the current position and the attitude angle retroactive to 1m from the pattern,
The operation of pattern matching with the basic pattern of the attitude angle also stored in the database is performed, and the future behavior of the propulsion device 2 is predicted. Then, the control direction and the control amount are determined by comprehensively determining the control amount obtained from the above-described propulsion trajectory.

以上の演算は方向制御演算部7で行なわれ、決定され
た修正方向と修正量はジャッキ制御演算部9のジャッキ
コントローラ10へ送る。ジャッキコントローラ10は、方
向制御演算部7から指示された修正方向と修正量のとお
りに該当する方向修正ジャッキ11を選択し、そのストロ
ーク量を調整する。
The above operation is performed by the direction control operation unit 7, and the determined correction direction and correction amount are sent to the jack controller 10 of the jack control operation unit 9. The jack controller 10 selects a corresponding direction correction jack 11 according to the correction direction and correction amount specified by the direction control calculation unit 7, and adjusts the stroke amount.

こうして推進機2の方向修正が実行されると、その結
果は自動測量システム1がリアルタイムで自動測量し、
その測量データは再び方向制御演算部7に送られて制御
結果の判定が行なわれ、必要があれば次回の制御量の変
更に反映される。これが所謂学習機能の働きである。
When the direction correction of the propulsion device 2 is performed in this manner, the result is automatically measured by the automatic surveying system 1 in real time,
The survey data is sent again to the direction control calculation unit 7 to determine the control result, and if necessary, reflected in the next change in the control amount. This is the function of the learning function.

以上述べたように自動方向制御方法をトータルのブロ
ック図にして示したのが第9図である。
FIG. 9 shows a total block diagram of the automatic direction control method as described above.

本発明が奏する効果 本発明に係る掘進機等の自動方向制御方法は、推論と
バターンマッチングの演算処理を主体とした制御方法で
あるため、データベース(基本的には知識ベースとな
る)の追加、変更が簡単である。従って、シールド機で
あれ、推進機であれ、その機種の変更や掘進土質など条
件変化の対応がきわめて容易である。
Advantageous Effects of the Present Invention Since the automatic direction control method for an excavator and the like according to the present invention is a control method mainly based on arithmetic processing of inference and pattern matching, addition of a database (which basically becomes a knowledge base), Easy to change. Therefore, it is extremely easy to change the model of the shield machine or the propulsion machine and to cope with a change in conditions such as excavated soil quality.

また、ソフトウエアー自体でデータベースの更新も可
能であり、実績を重ねる度毎により良い条件で適正な制
御を任意のタイミングで行なうことができるので、まる
で人間(熟練オペレータ)が行なうのと同様以上に優れ
た方向制御ができ、掘進機等の施工の品質、精度の向上
に付与するのである。
In addition, the database itself can be updated by the software itself, and the appropriate control can be performed at an arbitrary timing under better conditions each time the results are accumulated, so that it is more like a human (skilled operator). Excellent directional control can be provided, which improves the quality and accuracy of construction of excavators and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明に係る自動方向制御方法を実施するシス
テムの概要図、第2図と第3図は推進機の現在位置から
所定の距離まで遡った位置データとそれに基づく軌跡パ
ターンの例図、第4図は方向制御の必要性の判定を行な
うための例図、第5図は制御方向と修正量の判定図、第
6図は基本パターンのモデル図、第7図は推進機の現在
位置と修正目標の説明図、第8図は位置データと姿勢角
の変化を示した例図、第9図は本発明に係る自動方向制
御方法の概要を示したブロック図、第10図は従来におけ
る推進機の現在位置と修正目標との説明である。 2……推進機、1……自動測量システム 12……ストローク計、11……方向修正ジャッキ 7……方向制御演算部、9……ジャッキ制御演算部
FIG. 1 is a schematic diagram of a system for implementing an automatic direction control method according to the present invention, and FIGS. 2 and 3 are examples of position data traced from a current position of a propulsion device to a predetermined distance and a trajectory pattern based thereon. FIG. 4 is an example diagram for determining the necessity of the direction control, FIG. 5 is a diagram for determining the control direction and the correction amount, FIG. 6 is a model diagram of the basic pattern, and FIG. FIG. 8 is an example diagram showing changes in position data and attitude angle, FIG. 9 is a block diagram showing an outline of an automatic direction control method according to the present invention, and FIG. Is a description of the current position of the propulsion unit and the correction target. 2 ... propulsion device, 1 ... automatic surveying system 12 ... stroke meter, 11 ... direction correction jack 7 ... direction control calculation unit, 9 ... jack control calculation unit

フロントページの続き (72)発明者 大西 常康 東京都中央区銀座8丁目21番1号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 菅野 正徳 東京都中央区銀座8丁目21番1号 株式 会社竹中土木内 (56)参考文献 特開 平3−228996(JP,A) 特公 平1−52560(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301Continuation of the front page (72) Inventor Tsuneyasu Onishi 8-2-1-1, Ginza, Chuo-ku, Tokyo Co., Ltd. (72) Inventor Masanori Sugano 8-2-1, Ginza, Chuo-ku, Tokyo Co., Ltd. (56) References JP-A-3-228996 (JP, A) JP-B-1-52560 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) E21D 9/06 301

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】掘進機等の現在位置、姿勢角を計測し、演
算、記録する自動測量システムと、前記自動測量システ
ムから送られたデータと内部に記憶された知識データと
に基いて論理的な推論を行ない、掘進機等の修正方向と
修正量を演算する方向制御演算部と、前記方向制御演算
部の指示通りに該当する方向修正ジャッキを選択しスト
ローク量を調整して掘進機等をコントロールするジャッ
キ制御演算部とによる掘進機等の自動方向制御方法にお
いて、 イ) 自動測量システムによって得られた掘進機等の現
在位置から所定の距離まで遡った過去の数点の位置デー
タを基本パターンに当てはめ、基本パターンの組合せと
して掘進機等の軌跡をパターン化し、データベースに記
憶させてある多くの軌跡パターンデータの中から前記軌
跡パターンと一致するものを選択して制御方向と制御量
を決定する段階と、 ロ) 自動測量システムによって得られた掘進機等の姿
勢角を、掘進機等の現在位置から所定の距離まで遡った
点の姿勢角データとその変化量によってパターン化し、
予めデータベースに記憶させてある多くの姿勢角パター
ンデータの中から前記姿勢角パターンと一致するものを
選択して制御方向と制御量を決定する段階と、 ハ) 掘進機等の現在位置と計画線との離れ量をいくつ
かのエリアに分け、各エリアにおける個別の修正目標を
設定して修正量を決定する段階と、 より成ることを特徴とする掘進機等の自動方向制御方
法。
An automatic surveying system for measuring, calculating and recording the current position and attitude angle of an excavator, etc., and a logical system based on data sent from the automatic surveying system and knowledge data stored therein. Directional control calculation unit for calculating the correction direction and correction amount of the excavator, etc., and selecting the corresponding direction correction jack as instructed by the direction control calculation unit, adjusting the stroke amount, and controlling the excavator. In the automatic direction control method of an excavator or the like by a jack control arithmetic unit to be controlled, a) The position data of several past points that have been traced back to a predetermined distance from the current position of the excavator or the like obtained by the automatic survey system are used as basic patterns. And the locus of an excavator etc. is patterned as a combination of basic patterns, and the locus pattern is selected from among many locus pattern data stored in a database. (B) determining a control direction and a control amount by selecting a coincident one; Patterned by attitude angle data and its change amount,
Selecting from the many attitude angle pattern data stored in the database in advance the one that matches the attitude angle pattern to determine the control direction and control amount; Dividing the amount of separation into several areas, setting individual correction targets in each area and determining the amount of correction, and an automatic direction control method for an excavator or the like.
【請求項2】掘進機等の方向制御を行なった結果が、予
測した通りの位置及び姿勢角になったか否かを測量して
比較判断を行ない、次回の制御量の変更に反映させる段
階を含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
した掘進機等の自動方向制御方法。
2. A step of measuring whether or not the result of performing the direction control of the excavator or the like attains the position and attitude angle as predicted, making a comparison judgment, and reflecting the result in the next change of the control amount. An automatic direction control method for an excavator or the like according to claim 1, wherein the method includes:
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