JP7101825B2 - 掘削機の自動制御方法 - Google Patents
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Description
アームを介して掘削機と可動に接続されている掘削機ショベルを備える掘削機は、周知である。今日、掘削機の操作を容易にするために、種々のアシスタント機能が使用されている。終端位置ダンピングは、アームのシリンダが機械的ストッパに衝突することを阻止する。さらに、掘削機が超えてはならない作業スペースの制限が設定される。このような作業スペースの制限によって、掘削機又は掘削機ショベルが障害物、例えば壁に衝突することが阻止される。座標制御においては、掘削機のオペレータは、アームの個々のシリンダを制御するのではなく、掘削機ショベルの経路を直接的に設定する。上述したアシスタントシステムには、アーム及び掘削機ショベルの位置を特定するためにセンサが必要である。これには、特に、慣性センサ及び光学センサ、例えばカメラが含まれる。
ここでは、アームを介して掘削機と可動に接続されている掘削機ショベルを備える掘削機の自動制御方法が提案されており、当該方法は、以下のステップを含む。
図1は、掘削機10及び建設ピット20の概略的な平面図を示している。この図においては、複数の時点における同一の掘削機10が示されている。掘削機10は、アーム12を介して掘削機10と可動に接続されている掘削機ショベル11を有している(分かり易くするために、参照符号は、1台の掘削機に対してのみ示されている)。さらに、掘削機10は、電子制御装置15と、電子制御装置15に接続されている、カメラ16の形態の光学センサとを有している。ここでは、光学センサは、1つだけ示されているが、光学センサが複数個設けられているものとしてもよい。掘削機10の電子制御装置15には、ビルディングインフォメーションモデルに基づいて、設定されている建設ピット20の座標が記入されているセマンティックマップ及び任意選択的にグローバルマップ(図示せず)が提供される。ここで、これらのマップは、特にマージされており、計画され、既に存在している対象物のグローバルな位置がセマンティックマップに転写されている。セマンティックマップと掘削機10の位置とに基づいて、図3に関連してより詳細に説明される材料除去軌道が提供される。掘削機10は、ルート計画を用いて特定されたルート30上を、掘削機の起点位置31から、材料処理軌道によって与えられた開始位置32へと自動的に向かう。ルート計画は、電子制御装置15上において実行されるものとしてもよく、ビルディングインフォメーションモデルを使用するものとしてもよい。ルート30は、カメラ16によって識別され、又は、セマンティックマップから特定される、固定された走行道若しくは走行可能な空き領域上に延在する。
Claims (15)
- アーム(12)を介して掘削機(10)と可動に接続されている掘削機ショベル(11)を備える掘削機(10)の自動制御方法であって、
・前記掘削機(10)に対して、変化させられる地盤(20)の座標を伴うセマンティックマップを提供するステップと、
・前記掘削機(10)に対して、前記セマンティックマップから特定され、前記掘削機ショベル(11)によって前記地盤を処理するための開始点と方向とを含む材料処理軌道(70)を提供するステップと、
・前記開始点に向かうように前記掘削機の駆動ユニットを制御するステップと、
・前記セマンティックマップを用いて、前記開始点に応じて運動軌道(50)を計算するステップと、
・前記セマンティックマップを用いて、掘削機ショベル軌道(40)を計算するステップと、
・前記材料処理軌道(70)、前記運動軌道(50)及び前記掘削機ショベル軌道(40)に従って作業ステップを実行するために制御信号を出力するステップと、
・前記セマンティックマップを更新するステップと、
を特徴とする、掘削機(10)の自動制御方法。 - 前記掘削機(10)の自動制御を、前記地盤(20,21,22,23)の一部の掘削のために使用し、
前記材料処理軌道は、開始点である前記掘削機ショベル(11)の穿孔箇所(42)と前記掘削機ショベル(11)の動作の方向とを含む材料除去軌道(70)であり、
前記掘削機ショベル軌道は、前記掘削機ショベル(11)の動作を示す掘削機ショベル受容軌道(40)であり、
前記材料除去軌道(70)、前記運動軌道(50)及び前記掘削機ショベル受容軌道(40)に従って前記作業ステップを実行する、請求項1に記載の方法。 - 前記掘削機ショベル(11)が掘削ウィンドウを超えないように、前記材料除去軌道(70)及び/又は前記掘削機ショベル受容軌道(40)を計算する、請求項2に記載の方法。
- 掘削機ショベル荷下ろし軌道を、前記掘削機(10)の位置、荷下ろし箇所の位置及び前記開始点から計算し、材料除去の後に、前記掘削機ショベル(11)の荷下ろしのための作業ステップを、少なくとも前記掘削機ショベル荷下ろし軌道に従って実行する、請求項2又は3に記載の方法。
- 前記材料除去軌道(70)の計算において、及び/又は、前記掘削機ショベル受容軌道(40)の計算において、及び/又は、前記掘削機ショベル荷下ろし軌道の計算において、前記掘削機(10)が前記地盤の掘削された部分(21)に進入してそこから再度退出することがあることを考慮し、
少なくとも最後の前記作業ステップを前記地盤の掘削された前記部分(21)の外側から実行する、請求項2乃至4のいずれか一項に記載の方法。 - 前記掘削機(10)の自動制御を、前記地盤の隆起のために使用し、
前記材料処理軌道は、前記掘削機ショベル(11)の荷下ろし箇所と前記掘削機ショベル(11)の動作の方向とを含む材料追加軌道であり、
前記掘削機ショベル軌道は、前記掘削機ショベル(11)の動作を示す掘削機ショベル荷下ろし軌道であり、
前記材料追加軌道、前記運動軌道及び前記掘削機ショベル荷下ろし軌道に従って前記作業ステップを実行する、請求項1に記載の方法。 - 前記掘削機(10)に対して、前記セマンティックマップに加えて、前記変化させられる地盤(20)の座標を伴うグローバルマップも提供し、前記軌道(40,50,70)を特定する際に前記グローバルマップを考慮する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の方法。
- 前記掘削機(10)は、自動的に、ルート計画を用いて、周辺領域のモデル又は前記掘削機(10)の電子制御装置(15)によって自身で開始位置(32)へ移動する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の方法。
- 光学センサ(16)を用いて前記周辺領域の3Dプロファイルを特定し、前記周辺領域の3Dプロファイルを、前記運動軌道(50)の計算及び/又は前記掘削機ショベル軌道(40)の計算に使用する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記軌道(40,50,70)を特定する際に、前記掘削機ショベル(11)の作業特性を考慮する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記作業ステップの実行後に前記掘削機ショベル軌道(40)を再計算する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。
- 現れた障害物(60,80)を、前記掘削機ショベル軌道(40)及び/又は前記運動軌道(50)及び/又は前記材料処理軌道(70)の計算の際に考慮する、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。
- 前記軌道(40,50,70)の計算を、少なくとも部分的にビルディングインフォメーションモデルによって実行し、又は、前記掘削機(10)の電子制御装置(15)によって実行する、請求項1乃至12のいずれか一項に記載の方法。
- 複数の掘削機(10,100)に対して前記軌道(40,50,70)を計算し、
前記掘削機(10,100)は、計算された前記軌道(40,50,70)に従って自身の作業ステップを実行する、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の方法。 - 請求項1乃至14のいずれか一項に記載の方法を用いて掘削機(10)を自動制御するように構成されている電子制御装置(15)。
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