JP7138018B2 - Scaffold design device and scaffold design method - Google Patents

Scaffold design device and scaffold design method Download PDF

Info

Publication number
JP7138018B2
JP7138018B2 JP2018211282A JP2018211282A JP7138018B2 JP 7138018 B2 JP7138018 B2 JP 7138018B2 JP 2018211282 A JP2018211282 A JP 2018211282A JP 2018211282 A JP2018211282 A JP 2018211282A JP 7138018 B2 JP7138018 B2 JP 7138018B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
design
scaffolding
bucket
unit
scaffold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018211282A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020076278A (en
Inventor
喜之 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Priority to JP2018211282A priority Critical patent/JP7138018B2/en
Publication of JP2020076278A publication Critical patent/JP2020076278A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7138018B2 publication Critical patent/JP7138018B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、作業車両の足場を形成するための足場設計面を生成する足場設計装置および足場設計方法に関する。 The present invention relates to a scaffold design device and a scaffold design method for generating a scaffold design surface for forming a scaffold for a work vehicle.

特許文献1には、目標地形データに基づいて施工を行う作業車両を用いて、予め目標地形データが用意されない水底の浚渫施工を行うための技術が開示されている。特許文献1によれば、作業車両は、水底の現況地形に基づいて水底の目標地形データを生成し、当該目標地形データに基づいて作業機を制御する。 Patent Literature 1 discloses a technique for dredging a water bottom for which target topographic data is not prepared in advance, using a work vehicle that performs construction based on target topographic data. According to Patent Document 1, a work vehicle generates target topography data of a water bottom based on the current topography of a water bottom, and controls a work implement based on the target topography data.

国際公開第2017/221692号WO2017/221692

作業車両を用いて施工を行うにあたり、まず作業車両の足場を形成する必要がある。足場は、作業車両が揺動しない程度に平らな面である。足場は、作業車両の作業機で地表を掘削し、または盛土することにより形成される。 In carrying out construction using a work vehicle, it is first necessary to form a scaffold for the work vehicle. The scaffolding is a flat surface to the extent that the work vehicle does not swing. A scaffold is formed by excavating or embanking the ground surface with a working machine of a working vehicle.

ところで、作業車両を用いて法面を施工する場合、法面の稜線とバケットの刃先とが片当たりしてしまうと、高い施工効率を得ることができない。そのため、法面の施工において施工効率を向上するためには、バケットの刃先が片当たりしないように適切な足場を形成する必要がある。
本発明の目的は、法面の施工効率を向上するための適切な足場を設計することができる足場設計装置および足場設計方法を提供することにある。
By the way, when constructing a slope using a work vehicle, high construction efficiency cannot be obtained if the ridgeline of the slope and the cutting edge of the bucket come into one-sided contact. Therefore, in order to improve construction efficiency in constructing a slope, it is necessary to form an appropriate scaffolding so that the cutting edge of the bucket does not hit one side.
An object of the present invention is to provide a scaffolding design device and a scaffolding designing method capable of designing an appropriate scaffolding for improving construction efficiency of a slope.

本発明の一態様によれば、足場設計装置は、作業車両の足場を形成するための足場設計面を生成する足場設計装置であって、現場座標系における設計地形の三次元形状を示す設計地形データから施工対象の法面である対象法面を選択する法面選択部213と、前記対象法面の稜線に対して平行となる前記足場設計面を生成する足場設計部217と、を備える。 According to one aspect of the present invention, a scaffolding design device is a scaffolding design device that generates a scaffolding design surface for forming a scaffolding for a work vehicle, the scaffolding designing device showing a three-dimensional shape of the designing terrain in a site coordinate system. A slope selection unit 213 that selects a target slope, which is a slope to be constructed, from data, and a scaffolding design unit 217 that generates the scaffolding design plane parallel to the ridge line of the target slope.

上記態様によれば、足場設計装置は、法面の施工効率を向上するための適切な足場を設計することができる。 According to the above aspect, the scaffolding design device can design an appropriate scaffolding for improving the construction efficiency of the slope.

作業車両および作業機の姿勢の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of postures of a work vehicle and a work machine; 第1の実施形態に係る作業車両の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the configuration of a work vehicle according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure inside the cab which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。1 is a schematic block diagram showing the configuration of a control device according to a first embodiment; FIG. 第1の実施形態に係る足場の設計方法を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a scaffolding design method according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る対象法面の選択画面の画面例である。It is a screen example of a selection screen of a target slope according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る稜線の選択画面の画面例である。4 is an example of a screen for selecting edges according to the first embodiment. 第1の実施形態に係る設計条件の入力画面の画面例である。It is an example of a screen for inputting design conditions according to the first embodiment. 第1の実施形態における介入制御処理を示すフローチャートである。4 is a flowchart showing intervention control processing in the first embodiment; 第1の実施形態に係る地形データの選択画面の画面例である。It is an example of a selection screen of terrain data according to the first embodiment.

〈座標系〉
図1は、作業車両100および作業機130の姿勢の例を示す図である。
以下の説明においては、三次元の現場座標系(Xg、Yg、Zg)および三次元の車体座標系(Xm、Ym、Zm)を規定して、これらに基づいて位置関係を説明する。
<Coordinate system>
FIG. 1 is a diagram showing an example of postures of work vehicle 100 and work implement 130 .
In the following description, a three-dimensional site coordinate system (Xg, Yg, Zg) and a three-dimensional vehicle body coordinate system (Xm, Ym, Zm) are defined, and positional relationships are described based on these.

現場座標系は、施工現場に設けられたGNSS(Global Navigation Satellite System)基準局の位置を基準点として南北に伸びるXg軸、東西に伸びるYg軸、鉛直方向に伸びるZg軸から構成される座標系である。GNSSの例としては、GPS(Global Positioning System)が挙げられる。なお、他の実施形態においては、現場座標系に代えて緯度および経度などで表されるグローバル座標系を用いてもよい。
車体座標系は、作業車両100の旋回体120に規定された代表点Oを基準として前後に伸びるXm軸、左右に伸びるYm軸、上下に伸びるZm軸から構成される座標系である。旋回体120の代表点Oを基準として前方を+Xm方向、後方を-Xm方向、左方を+Ym方向、右方を-Ym方向、上方向を+Zm方向、下方向を-Zm方向とよぶ。
現場座標系と車体座標系とは、現場座標系における作業車両100の位置および傾きを特定することで、互いに変換することができる。
The site coordinate system is a coordinate system composed of the Xg axis extending north and south, the Yg axis extending east and west, and the Zg axis extending vertically with the position of the GNSS (Global Navigation Satellite System) reference station installed at the construction site as the reference point. be. An example of GNSS is GPS (Global Positioning System). Note that in other embodiments, a global coordinate system represented by latitude and longitude may be used instead of the field coordinate system.
The vehicle body coordinate system is a coordinate system composed of a longitudinally extending Xm axis, a laterally extending Ym axis, and a vertically extending Zm axis with reference to a representative point O defined on the revolving body 120 of the work vehicle 100 . With the representative point O of the revolving body 120 as a reference, the front is called +Xm direction, the rear is called -Xm direction, the left is called +Ym direction, the right is called -Ym direction, the upward direction is called +Zm direction, and the downward direction is called -Zm direction.
The site coordinate system and the vehicle body coordinate system can be mutually converted by specifying the position and tilt of work vehicle 100 in the site coordinate system.

〈第1の実施形態〉
《作業車両100の構成》
図2は、第1の実施形態に係る作業車両100の構成を示す概略図である。
作業車両100は、施工現場にて稼働し、土砂などの施工対象を施工する。第1の実施形態に係る作業車両100は、油圧ショベルである。
作業車両100は、走行体110、旋回体120、作業機130および運転室140を備える。
走行体110は、作業車両100を走行可能に支持する。走行体110は、例えば左右2対の無限軌道である。旋回体120は、走行体110に旋回中心回りに旋回可能に支持される。作業機130は、油圧により駆動する。作業機130は、旋回体120の前部に上下方向に駆動可能に支持される。運転室140は、オペレータが搭乗し、作業車両100の操作を行うためのスペースである。運転室140は、旋回体120の前部に設けられる。
<First Embodiment>
<<Configuration of Working Vehicle 100>>
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the work vehicle 100 according to the first embodiment.
The work vehicle 100 operates at a construction site and constructs a construction target such as earth and sand. A work vehicle 100 according to the first embodiment is a hydraulic excavator.
Work vehicle 100 includes traveling body 110 , revolving body 120 , work implement 130 and driver's cab 140 .
The traveling body 110 supports the work vehicle 100 so that it can travel. The traveling body 110 is, for example, two pairs of left and right endless tracks. The revolving body 120 is supported by the traveling body 110 so as to be able to revolve about a revolving center. Work implement 130 is hydraulically driven. Work implement 130 is supported on the front portion of revolving body 120 so as to be vertically drivable. The operator's cab 140 is a space for an operator to operate the work vehicle 100 . The operator's cab 140 is provided in the front portion of the revolving body 120 .

《旋回体120の構成》
旋回体120は、位置方位検出器121および傾斜検出器122を備える。
<<Configuration of Revolving Body 120>>
The revolving body 120 includes a position and orientation detector 121 and an inclination detector 122 .

位置方位検出器121は、旋回体120の現場座標系における位置および旋回体120が向く方位を演算する。位置方位検出器121は、GNSSを構成する人工衛星から測位信号を受信する2つのアンテナを備える。2つのアンテナは、それぞれ旋回体120の異なる位置に設置される。例えば2つのアンテナは、旋回体120のカウンターウェイト部に設けられる。位置方位検出器121は、2つのアンテナの少なくとも一方が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体120の代表点Oの位置を検出する。位置方位検出器121は、2つのアンテナのそれぞれが受信した測位信号を用いて、現場座標系において旋回体120が向く方位を検出する。 The position/orientation detector 121 calculates the position of the revolving superstructure 120 in the field coordinate system and the azimuth to which the revolving superstructure 120 faces. The position and orientation detector 121 has two antennas that receive positioning signals from artificial satellites that form the GNSS. The two antennas are installed at different positions on the revolving body 120, respectively. For example, two antennas are provided on the counterweight portion of the rotating body 120 . The position and orientation detector 121 detects the position of the representative point O of the revolving superstructure 120 in the site coordinate system based on the positioning signal received by at least one of the two antennas. The position and orientation detector 121 uses the positioning signals received by each of the two antennas to detect the orientation of the revolving superstructure 120 in the field coordinate system.

傾斜検出器122は、旋回体120の加速度および角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体120の傾き(例えば、Xm軸に対する回転を表すロール、およびYm軸に対する回転を表すピッチ)を検出する。傾斜検出器122は、例えば運転室140の下方に設置される。傾斜検出器122の例としては、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)が挙げられる。 The tilt detector 122 measures the acceleration and angular velocity of the revolving structure 120, and detects the tilt of the revolving structure 120 (for example, roll representing rotation about the Xm axis and pitch representing rotation about the Ym axis) based on the measurement results. . The tilt detector 122 is installed, for example, below the driver's cab 140 . An example of the tilt detector 122 is an IMU (Inertial Measurement Unit).

《作業機130の構成》
作業機130は、ブーム131、アーム132、バケット133、ブームシリンダ134、アームシリンダ135、およびバケットシリンダ136を備える。
<<Configuration of Work Machine 130>>
Work implement 130 includes boom 131 , arm 132 , bucket 133 , boom cylinder 134 , arm cylinder 135 and bucket cylinder 136 .

ブーム131の基端部は、旋回体120にブームピンP1を介して取り付けられる。
アーム132は、ブーム131とバケット133とを連結する。アーム132の基端部は、ブーム131の先端部にアームピンP2を介して取り付けられる。
バケット133は、土砂などを掘削するための刃と掘削した土砂を収容するための収容部とを備える。バケット133の基端部は、アーム132の先端部にバケットピンP3を介して取り付けられる。
A base end of the boom 131 is attached to the revolving body 120 via a boom pin P1.
Arm 132 connects boom 131 and bucket 133 . The base end of the arm 132 is attached to the tip of the boom 131 via an arm pin P2.
The bucket 133 includes a blade for excavating earth and sand and a container for containing the excavated earth and sand. The base end of the bucket 133 is attached to the tip of the arm 132 via a bucket pin P3.

ブームシリンダ134は、ブーム131を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ134の基端部は、旋回体120に取り付けられる。ブームシリンダ134の先端部は、ブーム131に取り付けられる。ブームシリンダ134には、ブームシリンダ134のストローク量を検出するブームストロークセンサ137が設けられる。
アームシリンダ135は、アーム132を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ135の基端部は、ブーム131に取り付けられる。アームシリンダ135の先端部は、アーム132に取り付けられる。アームシリンダ135には、アームシリンダ135のストローク量を検出するアームストロークセンサ138が設けられる。
バケットシリンダ136は、バケット133を駆動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ136の基端部は、アーム132に取り付けられる。バケットシリンダ136の先端部は、バケット133に接続されるリンク部材に取り付けられる。バケットシリンダ136には、バケットシリンダ136のストローク量を検出するバケットストロークセンサ139が設けられる。
A boom cylinder 134 is a hydraulic cylinder for operating the boom 131 . A base end of the boom cylinder 134 is attached to the rotating body 120 . A tip of the boom cylinder 134 is attached to the boom 131 . The boom cylinder 134 is provided with a boom stroke sensor 137 that detects the stroke amount of the boom cylinder 134 .
Arm cylinder 135 is a hydraulic cylinder for driving arm 132 . A base end of the arm cylinder 135 is attached to the boom 131 . A tip of the arm cylinder 135 is attached to the arm 132 . The arm cylinder 135 is provided with an arm stroke sensor 138 that detects the stroke amount of the arm cylinder 135 .
Bucket cylinder 136 is a hydraulic cylinder for driving bucket 133 . A base end of the bucket cylinder 136 is attached to the arm 132 . A tip of the bucket cylinder 136 is attached to a link member connected to the bucket 133 . The bucket cylinder 136 is provided with a bucket stroke sensor 139 that detects the stroke amount of the bucket cylinder 136 .

《運転室140の構成》
図3は、第1の実施形態に係る運転室140の内部の構成を示す図である。
運転室140内には、運転席141、第1操作装置142および第2操作装置143が設けられる。
<<Configuration of Driver's Cabin 140>>
FIG. 3 is a diagram showing the internal configuration of the driver's cab 140 according to the first embodiment.
A driver's seat 141 , a first operating device 142 and a second operating device 143 are provided in the driver's cab 140 .

第1操作装置142は、オペレータの手動操作によって走行体110、旋回体120および作業機130を駆動させるためのインタフェースである。第1操作装置142は、左操作レバー1421、右操作レバー1422、フットペダル1423、走行レバー1424を備える。 The first operation device 142 is an interface for driving the traveling body 110, the revolving body 120, and the working machine 130 by manual operation by an operator. The first operating device 142 includes a left operating lever 1421 , a right operating lever 1422 , a foot pedal 1423 and a travel lever 1424 .

左操作レバー1421は、運転席141の左側に設けられる。右操作レバー1422は、運転席141の右側に設けられる。左操作レバー1421および右操作レバー1422は、旋回体120の旋回動作とブーム131、アーム132、バケット133の動作制御に用いられる。
フットペダル1423は、運転席141の前方の床面に配置される。走行レバー1424は、フットペダル1423に軸支され、走行レバー1424の傾斜とフットペダル1423の押し下げが連動するように構成される。フットペダル1423および走行レバー1424は、走行体110の走行制御に用いられる。
Left operation lever 1421 is provided on the left side of driver's seat 141 . The right operating lever 1422 is provided on the right side of the driver's seat 141 . A left operating lever 1421 and a right operating lever 1422 are used to control the turning motion of the turning body 120 and the motion control of the boom 131 , the arm 132 and the bucket 133 .
Foot pedal 1423 is arranged on the floor in front of driver's seat 141 . The travel lever 1424 is pivotally supported by the foot pedal 1423, and configured such that the inclination of the travel lever 1424 and the depression of the foot pedal 1423 are interlocked. Foot pedal 1423 and travel lever 1424 are used for travel control of travel body 110 .

第2操作装置143は、後述する制御装置150による作業機130の介入制御に関するオペレータの操作を受け付ける。第2操作装置143は、例えばタッチパネルを備えるタブレット端末である。 Second operation device 143 receives an operator's operation regarding intervention control of work implement 130 by control device 150, which will be described later. The second operation device 143 is, for example, a tablet terminal having a touch panel.

《制御装置150の構成》
作業車両100は、作業車両100を制御するための制御装置150を備える。
制御装置150は、施工現場において設定された設計面にバケット133が侵入しないようにバケット133が施工対象に接近する方向の動作を制限する。制御装置150が設計面に基づいてバケット133の動作を制限することを介入制御ともいう。
<<Configuration of Control Device 150>>
Work vehicle 100 includes a control device 150 for controlling work vehicle 100 .
The control device 150 restricts the movement of the bucket 133 in the direction toward the construction target so that the bucket 133 does not enter the design plane set at the construction site. The control device 150 restricting the operation of the bucket 133 based on the design aspect is also called intervention control.

例えば、オペレータがアーム131を引き寄せる操作のみを行って水平面の整地作業を行う場合の介入制御において、制御装置150は、アーム131の移動に伴うバケット133の刃先と設計面との距離に応じて、設計面にバケット133が侵入しないように、ブームシリンダ134の操作信号を生成する。これにより、オペレータがアーム131の動作を操作するだけで、制御装置150がブームシリンダ134の操作信号を生成してブーム131を上昇させることでバケット133の動作を制限し、設計面へのバケット133の刃先の侵入を自動的に防止する。。
同様に、制御装置150は、バケット133の刃先と設計面との距離に応じて、設計面にバケット133が侵入しないように、アームシリンダ135やバケットシリンダ136の動作も制限し、設計面へのバケット133の刃先の侵入を自動的に防止する。
For example, in intervention control when the operator only pulls the arm 131 to perform leveling work on a horizontal surface, the controller 150 controls the distance between the cutting edge of the bucket 133 and the design surface as the arm 131 moves. An operation signal for the boom cylinder 134 is generated so that the bucket 133 does not enter the design surface. As a result, when the operator only operates the arm 131, the control device 150 generates an operation signal for the boom cylinder 134 to raise the boom 131, restricting the movement of the bucket 133, thereby allowing the bucket 133 to move toward the design surface. Automatically prevent the entry of the cutting edge. .
Similarly, the control device 150 limits the movement of the arm cylinder 135 and the bucket cylinder 136 according to the distance between the cutting edge of the bucket 133 and the design surface so that the bucket 133 does not enter the design surface. To automatically prevent the cutting edge of a bucket 133 from entering.

また制御装置150は、第2操作装置143を介したオペレータの操作によって、作業車両100の足場を形成するための足場設計面を生成する。これにより、制御装置150は、足場設計面に基づく介入制御を行うことで、足場の形成を補助することができる。つまり、制御装置150は、足場設計装置の一例である。 Further, the control device 150 generates a scaffolding design surface for forming the scaffolding of the work vehicle 100 by the operation of the operator via the second operating device 143 . As a result, the control device 150 can assist the scaffold formation by performing intervention control based on the scaffold design surface. That is, the control device 150 is an example of a scaffolding design device.

図4は、第1の実施形態に係る制御装置150の構成を示す概略ブロック図である。
制御装置150は、プロセッサ210、メインメモリ230、ストレージ250、インタフェース270を備えるコンピュータである。
FIG. 4 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device 150 according to the first embodiment.
The control device 150 is a computer that includes a processor 210 , main memory 230 , storage 250 and interface 270 .

ストレージ250は、一時的でない有形の記憶媒体である。ストレージ250の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ250は、制御装置150のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース270または通信回線を介して制御装置150に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ250は、作業車両100を制御するためのプログラムを記憶する。 Storage 250 is a non-temporary, tangible storage medium. Examples of the storage 250 include HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), magnetic disk, magneto-optical disk, CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), DVD-ROM (Digital Versatile Disc Read Only Memory). , semiconductor memory, and the like. The storage 250 may be an internal medium directly connected to the bus of the control device 150, or an external medium connected to the control device 150 via the interface 270 or communication line. Storage 250 stores programs for controlling work vehicle 100 .

プログラムは、制御装置150に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ250に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、制御装置150は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてPLD(Programmable Logic Device)などのカスタムLSI(Large Scale Integrated Circuit)を備えてもよい。PLDの例としては、PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)が挙げられる。この場合、プロセッサによって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。 The program may be for realizing part of the functions that control device 150 is caused to perform. For example, the program may function in combination with another program already stored in the storage 250 or in combination with another program installed in another device. Note that in other embodiments, the control device 150 may include a custom LSI (Large Scale Integrated Circuit) such as a PLD (Programmable Logic Device) in addition to or instead of the above configuration. Examples of PLD include PAL (Programmable Array Logic), GAL (Generic Array Logic), CPLD (Complex Programmable Logic Device), and FPGA (Field Programmable Gate Array). In this case, part or all of the functions implemented by the processor may be implemented by the integrated circuit.

ストレージ250には、予め設計地形の三次元形状を示す設計地形データD1が記憶される。設計地形データD1は、現場座標系で表される三次元データであって、設計面を表す複数の三角形ポリゴンからなる立体地形データ等である。設計地形データD1を構成する三角形ポリゴンは、それぞれ隣接する他の三角形ポリゴンと共通の辺を有する。つまり、設計地形データD1は、複数の平面から構成される連続した平面を表す。 The storage 250 stores in advance designed landform data D1 representing the three-dimensional shape of the designed landform. The design landform data D1 is three-dimensional data expressed in the site coordinate system, and is three-dimensional landform data or the like composed of a plurality of triangular polygons representing a design surface. The triangular polygons forming the design landform data D1 have sides in common with other adjacent triangular polygons. In other words, the designed landform data D1 represents a continuous plane composed of a plurality of planes.

プロセッサ210は、プログラムを実行することで、検出情報取得部211、バケット位置特定部212、法面選択部213、稜線選択部214、傾き決定部215、条件入力部216、足場設計部217、設計面選択部218、操作量取得部219、制御線決定部220、介入制御部221、表示制御部222として機能する。 By executing the program, the processor 210 performs a detection information acquisition unit 211, a bucket position identification unit 212, a slope selection unit 213, a ridgeline selection unit 214, an inclination determination unit 215, a condition input unit 216, a scaffolding design unit 217, a design It functions as a surface selection unit 218 , an operation amount acquisition unit 219 , a control line determination unit 220 , an intervention control unit 221 and a display control unit 222 .

検出情報取得部211は、ブームストロークセンサ137、アームストロークセンサ138、バケットストロークセンサ139、位置方位検出器121、および傾斜検出器122のそれぞれが検出した情報を取得する。つまり、検出情報取得部211は、旋回体120の現場座標系における位置情報、旋回体120が向く方位、旋回体120の傾き、ブームシリンダ134のストローク長、アームシリンダ135のストローク長、およびバケットシリンダ136のストローク長を取得する。 The detection information acquisition unit 211 acquires information detected by each of the boom stroke sensor 137 , the arm stroke sensor 138 , the bucket stroke sensor 139 , the position/orientation detector 121 and the tilt detector 122 . That is, the detection information acquisition unit 211 obtains the position information of the revolving superstructure 120 in the field coordinate system, the orientation of the revolving superstructure 120, the inclination of the revolving superstructure 120, the stroke length of the boom cylinder 134, the stroke length of the arm cylinder 135, and the bucket cylinder. Get a stroke length of 136.

バケット位置特定部212は、検出情報取得部211が取得した情報に基づいて、バケット133の刃先の位置を特定する。バケット133の刃先の位置の特定方法は後述する。 The bucket position specifying unit 212 specifies the position of the cutting edge of the bucket 133 based on the information acquired by the detection information acquiring unit 211 . A method for specifying the position of the cutting edge of the bucket 133 will be described later.

法面選択部213は、足場の設計にあたり、設計地形データD1を構成する複数の平面から、当該足場を用いた施工対象の法面である対象法面の選択を受け付ける。
稜線選択部214は、対象法面のうち足場の設計の基準となる稜線の選択を受け付ける。なお、本実施形態において「稜線」とは、法面の法肩および法尻をいう。すなわち、稜線選択部214は、対象法面の法肩および法尻のいずれを足場の設計の基準に用いるかを示す情報の入力を受け付ける。
傾き決定部215は、選択された稜線に基づいて、足場のロール角を決定する。足場のロール角とは、作業車両100が対象法面と正対するように足場の上に位置するときの作業車両100のロール角に等しい。具体的には、傾き決定部215は、選択された稜線の傾きを、足場のロール角に決定する。
When designing a scaffolding, the slope selection unit 213 receives a selection of a target slope, which is a slope to be constructed using the scaffolding, from a plurality of planes that constitute the design landform data D1.
The ridge line selection unit 214 receives selection of a ridge line that serves as a scaffold design reference from among the target slopes. In addition, in this embodiment, the "ridge line" refers to the shoulder and foot of the slope. That is, the ridge line selection unit 214 receives input of information indicating which of the slope shoulder and the slope bottom of the target slope is to be used as a scaffold design reference.
The inclination determination unit 215 determines the roll angle of the scaffold based on the selected ridgeline. The scaffold roll angle is equal to the roll angle of the work vehicle 100 when the work vehicle 100 is positioned on the scaffold so as to face the target slope. Specifically, the inclination determination unit 215 determines the inclination of the selected ridgeline as the roll angle of the foothold.

条件入力部216は、オペレータから足場の設計条件の入力を受け付ける。設計条件の例としては、高さのオフセット、足場の広さ、足場のピッチ角、足場の形状が挙げられる。足場のピッチ角とは、作業車両100が対象法面と正対するように足場の上に位置するときの作業車両100のピッチ角に等しい。つまり、足場のピッチ角は、稜線の軸回りの回転角である。条件入力部216は、オフセット入力部の一例である。 The condition input unit 216 receives input of scaffolding design conditions from the operator. Examples of design conditions include height offset, scaffold width, scaffold pitch angle, and scaffold shape. The pitch angle of the scaffold is equal to the pitch angle of the work vehicle 100 when the work vehicle 100 is positioned on the scaffold so as to face the target slope. In other words, the pitch angle of the scaffolding is the angle of rotation of the ridge around the axis. Condition input section 216 is an example of an offset input section.

足場設計部217は、傾き決定部215が決定したロール角および条件入力部216に入力された設計条件に基づいて、足場設計面を表す三次元データである足場データD2を生成する。足場設計部217は、生成した足場データD2をストレージ250に記憶させる。 The scaffold design unit 217 generates scaffold data D2, which is three-dimensional data representing a scaffold design surface, based on the roll angle determined by the inclination determination unit 215 and the design conditions input to the condition input unit 216. The scaffolding design unit 217 causes the storage 250 to store the generated scaffolding data D2.

設計面選択部218は、設計地形データD1を構成する設計面と、足場データD2が表す足場設計面とのうち、介入制御に用いる設計面の選択を受け付ける。 The design surface selection unit 218 receives a selection of a design surface to be used for intervention control from among the design surface that constitutes the design topography data D1 and the scaffolding design surface represented by the scaffolding data D2.

操作量取得部219は、第1操作装置142から操作量を示す操作信号を取得する。操作量取得部219は、少なくともブーム131の上げ操作および下げ操作に係る操作量、アーム132の押し操作および引き操作に係る操作量、並びにバケット133の掘削操作およびダンプ操作に係る操作量を取得する。 The operation amount acquisition unit 219 acquires an operation signal indicating the operation amount from the first operation device 142 . The operation amount acquiring unit 219 acquires at least the operation amount related to the boom 131 raising operation and lowering operation, the operation amount related to the arm 132 pushing operation and pulling operation, and the operation amount related to the bucket 133 digging operation and dumping operation. .

制御線決定部220は、バケット133の介入制御に用いられる制御線を決定する。制御線決定部220は、例えば、バケット133の縦断面と選択された設計面との交線を制御線に決定する。 A control line determination unit 220 determines a control line used for intervention control of the bucket 133 . The control line determination unit 220 determines, for example, the line of intersection between the longitudinal section of the bucket 133 and the selected design surface as the control line.

介入制御部221は、操作量取得部219が取得した第1操作装置142の操作量と、制御線決定部220が決定した制御線とバケット133の距離とに基づいて、作業機130の介入制御を行う。 The intervention control unit 221 performs intervention control of the work implement 130 based on the operation amount of the first operating device 142 acquired by the operation amount acquisition unit 219 and the distance between the control line determined by the control line determination unit 220 and the bucket 133. I do.

表示制御部222は、第2操作装置143に表示させる画像を生成し、第2操作装置143に出力する。 Display control unit 222 generates an image to be displayed on second operation device 143 and outputs the image to second operation device 143 .

《バケット133の刃先位置の特定方法》
ここで、図1を参照しながらバケット133の刃先の位置の特定方法について説明する。車体座標系におけるバケット133の刃先の位置は、ブーム長さL1、アーム長さL2、バケット長さL3、ブーム角α、アーム角β、バケット角γ、および車体座標系におけるブームピンP1の位置、および現場座標系における代表点Oの位置に基づいて特定することができる。
<<Method of Identifying Position of Edge of Bucket 133>>
Here, a method for identifying the position of the cutting edge of the bucket 133 will be described with reference to FIG. The position of the cutting edge of bucket 133 in the vehicle body coordinate system includes boom length L1, arm length L2, bucket length L3, boom angle α, arm angle β, bucket angle γ, and the position of boom pin P1 in the vehicle body coordinate system, and It can be specified based on the position of the representative point O in the field coordinate system.

ブーム長さL1は、ブームピンP1からアームピンP2までの既知の距離である。
アーム長L2は、アームピンP2からバケットピンP3までの既知の距離である。
バケット長L3は、バケットピンP3からバケット133の刃先までの既知の距離である。
Boom length L1 is the known distance from boom pin P1 to arm pin P2.
Arm length L2 is the known distance from arm pin P2 to bucket pin P3.
Bucket length L3 is the known distance from bucket pin P3 to the cutting edge of bucket 133 .

ブーム角αは、ブームピンP1から旋回体120の上方向(+Zm方向)に伸びる半直線と、ブームピンP1からアームピンP2へ伸びる半直線とがなす角によって表される。なお、旋回体120の傾きθによって、旋回体120の上方向(+Zm方向)と鉛直上方向(+Zg方向)は必ずしも一致しない。
アーム角βは、ブームピンP1からアームピンP2へ伸びる半直線と、アームピンP2からバケットピンP3へ伸びる半直線とがなす角によって表される。
バケット角γは、アームピンP2からバケットピンP3へ伸びる半直線と、バケットピンP3からバケット133の刃先へ伸びる半直線とがなす角によって表される。
The boom angle α is represented by an angle formed by a half line extending upward (+Zm direction) of the revolving structure 120 from the boom pin P1 and a half line extending from the boom pin P1 to the arm pin P2. Note that the upward direction (+Zm direction) of the revolving body 120 and the vertically upward direction (+Zg direction) of the revolving body 120 do not necessarily match due to the inclination θ of the revolving body 120 .
The arm angle β is represented by an angle formed by a half line extending from the boom pin P1 to the arm pin P2 and a half line extending from the arm pin P2 to the bucket pin P3.
The bucket angle γ is represented by an angle formed by a half line extending from the arm pin P2 to the bucket pin P3 and a half line extending from the bucket pin P3 to the cutting edge of the bucket 133.

作業機130の刃先の現場座標系における位置は、例えば以下の手順で特定される。バケット位置特定部212は、車体座標系におけるブームピンP1の位置とブーム相対角αとブーム長さL1とに基づいて、車体座標系におけるアームピンP2の位置を特定する。バケット位置特定部212は、車体座標系におけるアームピンP2の位置とアーム相対角βとアーム長L2とに基づいて、車体座標系におけるバケットピンP3の位置を特定する。バケット位置特定部212は、車体座標系におけるバケットピンP3の位置と、バケット相対角γと、バケット長L3とに基づいて、車体座標系におけるバケット133の刃先の位置を特定する。ブーム相対角α、アーム相対角β、バケット相対角γは、それぞれ、ブームストロークセンサ137の検出値、アームストロークセンサ138の検出値、バケットストロークセンサ139の検出値によって特定される。バケット位置特定部212は、旋回体120の現場座標系における位置情報、旋回体120が向く方位、および旋回体120の姿勢に基づいて、車体座標系におけるバケット133の刃先の位置を、現場座標系における位置に変換する。
なお、ブーム相対角α、アーム相対角β、バケット相対角γの検出は、ストロークセンサによって行うものに限られず、角度センサによって行ってもよいことは言うまでもない。
The position of the cutting edge of work implement 130 in the field coordinate system is specified, for example, by the following procedure. The bucket position specifying unit 212 specifies the position of the arm pin P2 in the vehicle body coordinate system based on the position of the boom pin P1 in the vehicle body coordinate system, the boom relative angle α, and the boom length L1. Bucket position specifying unit 212 specifies the position of bucket pin P3 in the vehicle body coordinate system based on the position of arm pin P2, arm relative angle β, and arm length L2 in the vehicle body coordinate system. Bucket position specifying unit 212 specifies the position of the cutting edge of bucket 133 in the vehicle body coordinate system based on the position of bucket pin P3 in the vehicle body coordinate system, bucket relative angle γ, and bucket length L3. The boom relative angle α, the arm relative angle β, and the bucket relative angle γ are specified by the detection values of the boom stroke sensor 137, the arm stroke sensor 138, and the bucket stroke sensor 139, respectively. Based on the position information of the revolving body 120 in the field coordinate system, the orientation of the revolving body 120, and the posture of the revolving body 120, the bucket position specifying unit 212 determines the position of the cutting edge of the bucket 133 in the vehicle body coordinate system to the field coordinate system. Convert to a position in .
Needless to say, detection of the boom relative angle α, the arm relative angle β, and the bucket relative angle γ is not limited to being performed by the stroke sensor, and may be performed by the angle sensor.

《足場の設計方法》
図5は、第1の実施形態に係る足場の設計方法を示すフローチャートである。
オペレータは、施工現場における足場の形成にあたり、まず足場設計面を表す足場データを生成する。オペレータは、第1操作装置142を操作し、バケット133の刃先を足場を形成したい位置に移動させる。例えば、オペレータは、対象法面から一定距離だけ離れた位置にバケット133の刃先を移動させる。なお、足場を成形したい位置が地表より下方にある場合は、足場を成形したい位置の直上の位置にバケット133の刃先を移動させる。
《Scaffolding design method》
FIG. 5 is a flow chart showing a scaffolding design method according to the first embodiment.
When forming a scaffold at a construction site, an operator first generates scaffold data representing a scaffold design surface. The operator operates the first operating device 142 to move the cutting edge of the bucket 133 to a position where it is desired to form a foothold. For example, the operator moves the cutting edge of the bucket 133 to a position a fixed distance away from the target slope. If the position where the scaffolding is desired to be formed is below the ground surface, the cutting edge of the bucket 133 is moved to a position directly above the position where the scaffolding is desired to be formed.

バケット133の刃先を足場を形成したい位置の上に移動させると、オペレータは、第2操作装置143を操作し、制御装置150に足場設計処理の実行を指示する。例えば、オペレータは、第2操作装置143の画面に表示された足場設計ボタンを押下する。 After moving the cutting edge of the bucket 133 to a position where the scaffolding is to be formed, the operator operates the second operating device 143 to instruct the control device 150 to execute the scaffolding design process. For example, the operator presses a scaffolding design button displayed on the screen of the second operating device 143 .

制御装置150が足場設計処理を開始すると、検出情報取得部211は、ブームストロークセンサ137、アームストロークセンサ138、バケットストロークセンサ139、位置方位検出器121、および傾斜検出器122のそれぞれが検出した情報を取得する(ステップS1)。バケット位置特定部212は、検出情報取得部211が取得した情報に基づいて、現場座標系におけるバケット133の刃先の位置を特定する(ステップS2)。 When the control device 150 starts scaffolding design processing, the detection information acquisition unit 211 acquires information detected by each of the boom stroke sensor 137, the arm stroke sensor 138, the bucket stroke sensor 139, the position and orientation detector 121, and the tilt detector 122. (step S1). The bucket position specifying unit 212 specifies the position of the cutting edge of the bucket 133 in the field coordinate system based on the information acquired by the detection information acquiring unit 211 (step S2).

表示制御部222は、ストレージ250から設計地形データD1を読み出して対象法面の選択画面を生成し、第2操作装置143に出力する(ステップS3)。これにより第2操作装置143は、図6に示すような対象法面の選択画面を表示する。図6は、第1の実施形態に係る対象法面の選択画面の画面例である。
対象法面の選択画面には、設計地形データD1から描画された設計地形画像G1と、当該設計地形上に配置された作業車両100の三次元モデルから描画された作業車両画像G2とが含まれる。作業車両画像G2のバケットは、バケット位置特定部212が特定した刃先の位置に基づいて描画される。
The display control unit 222 reads out the designed landform data D1 from the storage 250, generates a target slope selection screen, and outputs it to the second operation device 143 (step S3). As a result, the second operating device 143 displays a target slope selection screen as shown in FIG. FIG. 6 is a screen example of a target slope selection screen according to the first embodiment.
The target slope selection screen includes a designed landform image G1 drawn from the designed landform data D1 and a work vehicle image G2 drawn from a three-dimensional model of the work vehicle 100 placed on the designed landform. . The bucket of work vehicle image G2 is drawn based on the position of the cutting edge specified by bucket position specifying unit 212 .

法面選択部213は、オペレータから対象法面の選択を受け付ける(ステップS4)。例えばオペレータが設計地形画像G1における対象法面の位置を押下することで、法面選択部213は、選択された対象法面を特定することができる。対象法面が選択されると、表示制御部222は、稜線の選択画面を生成し、第2操作装置143に出力する(ステップS5)。これにより第2操作装置143は、図7に示すような稜線の選択画面を表示する。図7は、第1の実施形態に係る稜線の選択画面の画面例である。
稜線の選択画面には、設計地形画像G1と、作業車両画像G2と、選択された対象法面を示す対象法面画像G3と、選択された稜線を示す稜線画像G4と、対象法面の上側の稜線すなわち法肩の選択のための上ボタンG5と、対象法面の下側の稜線すなわち法尻の選択のための下ボタンG6と、選択を確定するための決定ボタンG7とが含まれる。
The slope selection unit 213 receives selection of a target slope from the operator (step S4). For example, when the operator presses the position of the target slope in the designed landform image G1, the slope selection unit 213 can specify the selected target slope. When the target slope is selected, the display control unit 222 generates a ridgeline selection screen and outputs it to the second operation device 143 (step S5). As a result, the second operating device 143 displays a ridge line selection screen as shown in FIG. FIG. 7 is a screen example of a ridge line selection screen according to the first embodiment.
The ridge line selection screen includes a design terrain image G1, a work vehicle image G2, a target slope image G3 representing the selected target slope, a ridge line image G4 representing the selected ridge, and an upper side of the target slope. , an upper button G5 for selecting the edge of the slope, that is, the top of the slope, a lower button G6 for selecting the lower edge of the target slope, that is, the bottom of the slope, and an enter button G7 for confirming the selection.

稜線選択部214は、対象法面のうち足場の設計の基準となる稜線の選択を受け付ける(ステップS6)。例えばオペレータは、第2操作装置143を操作し、上ボタンG5または下ボタンG6を押下することで、稜線を選択する。上ボタンG5または下ボタンG6の押下により、稜線画像G4は法肩または法尻のいずれかを表す。稜線画像G4が所望の稜線を表しているときにオペレータが決定ボタンG7を押下することで、稜線選択部214は、選択された稜線を特定することができる。 The ridge line selection unit 214 receives selection of a ridge line that serves as a scaffold design reference from among the target slopes (step S6). For example, the operator operates the second operating device 143 and presses the upper button G5 or the lower button G6 to select a ridgeline. By pressing the upper button G5 or the lower button G6, the ridge line image G4 represents either the shoulder of the slope or the bottom of the slope. When the edge line image G4 represents a desired edge line, the edge line selection unit 214 can specify the selected edge line by pressing the enter button G7.

傾き決定部215は、選択された稜線と水平面とがなす角を足場のロール角に決定する(ステップS7)。次に、表示制御部222は、足場の設計条件の入力画面を生成し、第2操作装置143に出力する(ステップS8)。これにより第2操作装置143は、図8に示すような設計条件の入力画面を表示する。図8は、第1の実施形態に係る設計条件の入力画面の画面例である。
設計条件の入力画面には、設計地形画像G1と、作業車両画像G2と、選択された対象法面を示す対象法面画像G3と、設計条件の入力ウィンドウG8と、足場設計面のプレビュー画像G9とが含まれる。入力ウィンドウG8は、高さのオフセット、足場の広さ、足場のピッチ角、足場の形状の入力フォームおよび決定ボタンを含む。足場の広さは、例えば足場の形状の内接円の直径として入力されてよい。足場設計面の形状は、例えば円、正方形、正六角形、および正八角形などが挙げられる。
The inclination determination unit 215 determines the angle formed by the selected ridgeline and the horizontal plane as the roll angle of the foothold (step S7). Next, the display control unit 222 generates an input screen for scaffolding design conditions, and outputs it to the second operating device 143 (step S8). As a result, the second operating device 143 displays a design condition input screen as shown in FIG. FIG. 8 is a screen example of a design condition input screen according to the first embodiment.
The design condition input screen includes a design terrain image G1, a working vehicle image G2, a target slope image G3 indicating the selected target slope, a design condition input window G8, and a preview image G9 of the scaffolding design surface. and are included. The input window G8 includes an input form for height offset, scaffold width, scaffold pitch angle, scaffold shape, and an enter button. The scaffold width may be entered, for example, as the diameter of the inscribed circle of the scaffold shape. Examples of the shape of the scaffold design surface include circles, squares, regular hexagons, and regular octagons.

条件入力部216は、オペレータから足場の設計条件の入力を受け付ける(ステップS9)。例えばオペレータは、第2操作装置143を操作し、入力ウィンドウG8の入力フォームに値を入力する。表示制御部222は、入力フォームの値が変化するたびに、プレビュー画像G9の形状を変化させてよい。なお、足場のピッチ角の初期値は0°である。ピッチ角が0°の場合、足場設計面は、稜線を水平方向に延長した面に対して平行となる。オペレータが入力ウィンドウG8の決定ボタンを押下することで、条件入力部216は、設計条件の入力を確定することができる。 The condition input unit 216 receives an input of scaffolding design conditions from the operator (step S9). For example, the operator operates the second operating device 143 to input values into the input form of the input window G8. The display control section 222 may change the shape of the preview image G9 each time the value of the input form changes. The initial value of the scaffold pitch angle is 0°. When the pitch angle is 0°, the scaffold design plane is parallel to the plane extending the ridgeline in the horizontal direction. When the operator presses the enter button on the input window G8, the condition input unit 216 can confirm the input of the design conditions.

そして、足場設計部217は、傾き決定部215が決定したロール角および条件入力部216に入力された設計条件に基づいて、足場設計面を表す三次元データである足場データD2を生成する(ステップS10)。足場設計部217は、生成した足場データD2をストレージ250に記憶させる(ステップS11)。 Then, the scaffold design unit 217 generates scaffold data D2, which is three-dimensional data representing a scaffold design plane, based on the roll angle determined by the inclination determination unit 215 and the design conditions input to the condition input unit 216 (step S10). The scaffolding design unit 217 stores the generated scaffolding data D2 in the storage 250 (step S11).

《操作時の制御方法》
図9は、第1の実施形態における介入制御処理を示すフローチャートである。
オペレータは、第2操作装置143を操作し、制御装置150に介入制御処理の実行を指示する。例えば、オペレータは、第2操作装置143の画面に表示された整地アシスト開始ボタンを押下する。
<<Control method during operation>>
FIG. 9 is a flowchart showing intervention control processing in the first embodiment.
The operator operates the second operation device 143 to instruct the control device 150 to execute intervention control processing. For example, the operator presses a ground leveling assistance start button displayed on the screen of the second operating device 143 .

制御装置150が整地アシスト処理を開始すると、表示制御部222は、地形データの選択画面を生成し、第2操作装置143に出力する(ステップS31)。これにより第2操作装置143は、図10に示すような地形データの選択画面を表示する。図10は、第1の実施形態に係る地形データの選択画面の画面例である。地形データの選択画面は、設計地形データD1の選択ボタンG10と、足場データD2の選択ボタンG11とを含む。
設計面選択部218は、設計地形データD1および足場データD2のうち介入制御に用いる地形データの選択を受け付ける(ステップS32)。すなわち設計面選択部218は、設計地形データD1に含まれる設計面および足場設計面のうち介入制御に用いる設計面の選択を受け付ける。例えばオペレータが設計地形データD1の選択ボタンG10または足場データD2の選択ボタンG11を押下することで、設計面選択部218は、選択された地形データを特定することができる。
When the control device 150 starts the ground leveling assist process, the display control unit 222 generates a selection screen for terrain data and outputs it to the second operation device 143 (step S31). As a result, the second operating device 143 displays a terrain data selection screen as shown in FIG. FIG. 10 is an example of a selection screen for terrain data according to the first embodiment. The terrain data selection screen includes a selection button G10 for design terrain data D1 and a selection button G11 for scaffolding data D2.
The design surface selection unit 218 receives selection of terrain data to be used for intervention control from among the design terrain data D1 and the scaffolding data D2 (step S32). That is, the design surface selection unit 218 receives selection of a design surface to be used for intervention control from among the design surface and the scaffolding design surface included in the designed landform data D1. For example, when the operator presses the selection button G10 for the design landform data D1 or the selection button G11 for the scaffolding data D2, the design surface selection unit 218 can specify the selected landform data.

設計面選択部218は、選択された地形データが足場データであるか否かを判定する(ステップS33)。選択された地形データが足場データD2でない場合、すなわち設計地形データD1である場合(ステップS33:NO)、表示制御部222は、図6に示すような設計面の選択画面を生成し、第2操作装置143に出力する(ステップS34)。設計面選択部218は、設計地形データD1の複数の設計面の中から介入制御に用いる設計面の選択を受け付ける(ステップS35)。介入制御に用いる設計面が選択されると、設計面選択部218は、ストレージ250の設計地形データD1から選択された設計面を読み出す(ステップS36)。
他方、選択された地形データが足場データD2である場合(ステップS33:YES)、表示制御部222は、ストレージ250の足場データD2から足場設計面を読み出す(ステップS37)。
The design surface selection unit 218 determines whether the selected terrain data is scaffolding data (step S33). If the selected terrain data is not the scaffolding data D2, that is, if it is the design terrain data D1 (step S33: NO), the display control unit 222 generates a design surface selection screen as shown in FIG. Output to the operation device 143 (step S34). The design surface selection unit 218 receives a selection of a design surface to be used for intervention control from among the plurality of design surfaces of the design landform data D1 (step S35). When the design surface to be used for intervention control is selected, the design surface selection unit 218 reads the selected design surface from the design landform data D1 of the storage 250 (step S36).
On the other hand, if the selected terrain data is the scaffolding data D2 (step S33: YES), the display control unit 222 reads the scaffolding design surface from the scaffolding data D2 in the storage 250 (step S37).

次に、検出情報取得部211は、ブームストロークセンサ137、アームストロークセンサ138、バケットストロークセンサ139、位置方位検出器121、および傾斜検出器122のそれぞれが検出した情報を取得する(ステップS38)。バケット位置特定部212は、検出情報取得部211が取得した情報に基づいて、現場座標系におけるバケット133の刃先の位置を特定する(ステップS39)。 Next, the detection information acquisition unit 211 acquires information detected by each of the boom stroke sensor 137, the arm stroke sensor 138, the bucket stroke sensor 139, the position/orientation detector 121, and the tilt detector 122 (step S38). The bucket position specifying unit 212 specifies the position of the cutting edge of the bucket 133 in the field coordinate system based on the information acquired by the detection information acquiring unit 211 (step S39).

操作量取得部219は、第1操作装置142からブーム131に係る操作量、アーム132に係る操作量、バケット133に係る操作量を取得する(ステップS40)。
制御線決定部220は、バケット133の刃先と設計面選択部218が読み出した設計面とに基づいて制御線を決定する(ステップS41)。
The operation amount acquisition unit 219 acquires the operation amount related to the boom 131, the operation amount related to the arm 132, and the operation amount related to the bucket 133 from the first operation device 142 (step S40).
The control line determination unit 220 determines a control line based on the cutting edge of the bucket 133 and the design surface read by the design surface selection unit 218 (step S41).

介入制御部221は、刃先と制御線との距離が所定距離未満であるか否かを判定する(ステップS42)。介入制御部221は、刃先と制御線との距離が所定距離未満でない場合(ステップS42:NO)、介入制御を行わず、操作量取得部219が取得した操作量に基づく作業機130の制御指令を生成する(ステップS43)。他方、介入制御部221は、刃先と制御線との距離が所定距離未満である場合(ステップS42:YES)、操作量取得部219が取得した操作量に基づき、刃先と制御線との距離に応じた介入を行って、作業機130の制御指令を生成する(ステップS44)。 The intervention control unit 221 determines whether or not the distance between the cutting edge and the control line is less than a predetermined distance (step S42). When the distance between the cutting edge and the control line is not less than the predetermined distance (step S42: NO), the intervention control unit 221 does not perform intervention control, and issues a control command for the work machine 130 based on the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 219. is generated (step S43). On the other hand, if the distance between the cutting edge and the control line is less than the predetermined distance (step S42: YES), the intervention control unit 221 determines the distance between the cutting edge and the control line based on the operation amount acquired by the operation amount acquisition unit 219. Intervention is performed accordingly to generate a control command for work implement 130 (step S44).

次に、介入制御部221は、オペレータの操作によって介入制御を終了するか否かを判定する(ステップS45)。例えば介入制御部221は、第2操作装置143の画面に表示された整地アシスト終了ボタンが押下されたか否かを判定する。介入制御が終了しない場合(ステップS45:NO)、制御装置150はステップS38に処理を戻し、介入制御を継続する。他方、介入制御が終了する場合(ステップS45:YES)、制御装置150は介入制御処理を終了する。 Next, the intervention control unit 221 determines whether or not the intervention control should be ended by the operator's operation (step S45). For example, the intervention control unit 221 determines whether or not the ground leveling assistance end button displayed on the screen of the second operating device 143 has been pressed. If the intervention control does not end (step S45: NO), the control device 150 returns the process to step S38 and continues the intervention control. On the other hand, if the intervention control ends (step S45: YES), the control device 150 ends the intervention control process.

《作用・効果》
このように、第1の実施形態によれば、制御装置150は、対象法面の選択を受け付け、対象法面の稜線に対して平行となる足場設計面を生成する。当該足場設計面に基づいて形成された足場に作業車両100が位置すると、作業車両100のバケット133の刃先と対象法面の稜線とが平行になる。これにより、バケット133の刃先が稜線に片当たりすることを防ぎ、効率よく法面の掘削を行うことができる。
《Action and effect》
Thus, according to the first embodiment, the control device 150 receives selection of the target slope and generates a scaffolding design plane parallel to the ridgeline of the target slope. When the work vehicle 100 is positioned on the scaffold formed based on the scaffold design surface, the cutting edge of the bucket 133 of the work vehicle 100 and the ridgeline of the target slope become parallel. As a result, the edge of the bucket 133 can be prevented from making one-sided contact with the ridgeline, and the slope can be efficiently excavated.

また第1の実施形態によれば、制御装置150は、足場設計処理の開始のタイミングにおいて特定された作業機の位置に基づいて足場設計面を生成する。これにより、オペレータは座標の入力をすることなく制御装置150に足場設計面の位置を知らせることができる。なお、他の実施形態においては、制御装置150はオペレータから足場設計面の中心位置の入力を受け付けてよい。また、他の実施形態においては、制御装置150はバケット133の刃先の位置でなく、例えばバケット133の最下点の位置に基づいて足場設計面を生成してもよい。 Further, according to the first embodiment, the control device 150 generates a scaffolding design plane based on the position of the work implement specified at the start timing of the scaffolding design process. As a result, the operator can inform the control device 150 of the position of the scaffolding design surface without inputting the coordinates. Note that in another embodiment, the control device 150 may receive an input of the center position of the scaffolding design plane from the operator. In another embodiment, the control device 150 may generate a scaffold design surface based on, for example, the position of the lowest point of the bucket 133 instead of the position of the cutting edge of the bucket 133 .

また第1の実施形態によれば、制御装置150はバケット133の刃先の位置に対する足場設計面の高さのオフセットの値の入力を受け付ける。これにより、足場を成形したい位置が地表より下方にある場合において、地表が固くバケット133の刃先を足場を成形したい位置へ移動させることが困難な場合にも、容易に足場設計面の位置を決定することができる。 Further, according to the first embodiment, the control device 150 receives an input of the offset value of the height of the scaffold design surface with respect to the position of the cutting edge of the bucket 133 . As a result, even if the position where the scaffolding is desired to be formed is below the ground surface and it is difficult to move the cutting edge of the bucket 133 to the position where the scaffolding is desired to be formed because the ground surface is hard, the position of the scaffolding design surface can be easily determined. can do.

また第1の実施形態によれば、制御装置150は、対象法面の上下の2つの稜線のうち1つの稜線の選択を受け付ける。これにより、オペレータは上下の任意の稜線に対応する足場を設計することができる。なお、他の実施形態においては、足場の設計に用いられる稜線が、予め上の稜線または下の稜線に固定されていてもよい。 Further, according to the first embodiment, the control device 150 receives selection of one edge line from two edge lines above and below the target slope. This allows the operator to design scaffolds corresponding to arbitrary upper and lower ridgelines. In other embodiments, the ridge line used for designing the scaffolding may be fixed in advance to the upper ridge line or the lower ridge line.

また第1の実施形態によれば、制御装置150は、足場設計面および設計地形データD1の面のうち1つの設計面の選択を受け付け、選択された前記設計面に基づいて介入制御を行う。これにより、オペレータは、足場の形成と設計地形データD1に基づく施工とを切り替えて作業車両100を運転することができる。 Further, according to the first embodiment, the control device 150 accepts selection of one design surface from the scaffolding design surface and the surface of the design terrain data D1, and performs intervention control based on the selected design surface. Accordingly, the operator can drive the work vehicle 100 by switching between scaffolding formation and construction based on the design landform data D1.

以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、制御装置150が足場設計面を生成するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、第2操作装置143が足場設計面の生成機能を有していてもよい。また他の実施形態においては、設計者が操作する設計端末において足場設計面を生成し、当該足場設計面を示す足場データD2を制御装置150に記憶させてもよい。つまり、他の実施形態においては、足場設計装置が他の装置によって実現されてもよく、また足場設計装置が複数の機器によって構成されてもよい。
Although one embodiment has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the one described above, and various design changes and the like can be made.
For example, in the above-described embodiment, the control device 150 generates the scaffolding design surface, but the invention is not limited to this. For example, in another embodiment, the second operating device 143 may have a scaffolding design plane generation function. In another embodiment, a design terminal operated by a designer may generate a scaffolding design plane, and scaffolding data D2 representing the scaffolding design plane may be stored in the control device 150 . In other words, in other embodiments, the scaffolding design device may be realized by another device, and the scaffolding design device may be configured by a plurality of devices.

また上述した実施形態では、条件入力部216によって足場の設計条件の入力を受け付けるが、これに限られない。例えば他の実施形態に係る制御装置150は予め定められた設計条件に従って足場設計面を生成してもよい。このとき、足場設計面は、稜線を水平方向に延長した面に対して平行となる面であってよい。 Further, in the above-described embodiment, the condition input unit 216 receives input of scaffolding design conditions, but is not limited to this. For example, the control device 150 according to another embodiment may generate a scaffolding design surface according to predetermined design conditions. At this time, the scaffolding design plane may be a plane parallel to the plane extending the ridgeline in the horizontal direction.

100…作業車両 110…走行体 120…旋回体 130…作業機 140…運転室 121…位置方位検出器 122…傾斜検出器 131…ブーム 132…アーム 133…バケット 134…ブームシリンダ 135…アームシリンダ 136…バケットシリンダ 137…ブームストロークセンサ 138…アームストロークセンサ 139…バケットストロークセンサ 141…運転席 第1142…操作装置 第2143…操作装置 150…制御装置 1421…左操作レバー 1422…右操作レバー 1423…フットペダル 1424…走行レバー 210…プロセッサ 230…メインメモリ 250…ストレージ 270…インタフェース 211…検出情報取得部 212…バケット位置特定部 213…法面選択部 214…稜線選択部 215…傾き決定部 216…条件入力部 217…足場設計部 218…設計面選択部 219…操作量取得部 220…制御線決定部 221…介入制御部 222…表示制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100... Work vehicle 110... Traveling body 120... Revolving body 130... Working machine 140... Driver's cab 121... Position and direction detector 122... Inclination detector 131... Boom 132... Arm 133... Bucket 134... Boom cylinder 135... Arm cylinder 136... Bucket cylinder 137 Boom stroke sensor 138 Arm stroke sensor 139 Bucket stroke sensor 141 Driver's seat No. 1142 Operating device No. 2143 Operating device 150 Control device 1421 Left operating lever 1422 Right operating lever 1423 Foot pedal 1424 ... Traveling lever 210 ... Processor 230 ... Main memory 250 ... Storage 270 ... Interface 211 ... Detection information acquisition part 212 ... Bucket position specifying part 213 ... Slope selection part 214 ... Ridge line selection part 215 ... Inclination determination part 216 ... Condition input part 217 Scaffold design unit 218 Design surface selection unit 219 Manipulated amount acquisition unit 220 Control line determination unit 221 Intervention control unit 222 Display control unit

Claims (7)

作業車両の足場を形成するための足場設計面を生成する足場設計装置であって、
設計地形の三次元形状を示す設計地形データから施工対象の法面である対象法面を選択する法面選択部と、
前記対象法面の稜線に対して平行となる前記足場設計面を生成する足場設計部と、
を備える足場設計装置。
A scaffolding design device for generating a scaffolding design surface for forming a scaffolding for a work vehicle,
a slope selection unit that selects a target slope, which is a slope to be constructed, from design landform data representing a three-dimensional shape of the design landform;
a scaffolding design unit that generates the scaffolding design surface parallel to the ridgeline of the target slope;
A scaffolding design device comprising:
前記作業車両の作業機の位置を特定する作業機位置特定部を備え、
前記足場設計部は、一のタイミングで特定された前記作業機の位置に基づいて前記足場設計面を生成する
請求項1に記載の足場設計装置。
a work machine position identifying unit that identifies the position of the work machine of the work vehicle;
The scaffolding design device according to claim 1, wherein the scaffolding design unit generates the scaffolding design plane based on the position of the work machine specified at one timing.
特定された前記作業機の位置に対する前記足場設計面の高さのオフセットの値の入力を受け付けるオフセット入力部を備え、
前記足場設計面は、特定された前記作業機の位置より前記オフセットの値だけ移動した点を通り、かつ前記稜線に対して平行となる面である
請求項2に記載の足場設計装置。
an offset input unit that receives an input of an offset value of the height of the scaffolding design surface with respect to the identified position of the work machine;
The scaffold design device according to claim 2, wherein the scaffold design plane is a plane that passes through a point that is shifted by the offset value from the identified position of the working machine and that is parallel to the ridgeline.
前記対象法面の上下の2つの稜線のうち、1つの稜線の選択を受け付ける稜線選択部を備え、
前記足場設計面は、選択された前記稜線に対して平行となる面である
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の足場設計装置。
a ridgeline selection unit that receives selection of one ridgeline from two ridgelines above and below the target slope;
The scaffolding design device according to any one of claims 1 to 3, wherein the scaffolding design plane is a plane parallel to the selected ridgeline.
前記足場設計面または前記設計地形データの1つの面と前記作業車両の作業機との距離に基づいて、前記作業機の制御指令を出力する制御部
を備える請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の足場設計装置。
5. The controller according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control unit that outputs a control command for the work implement based on a distance between the scaffolding design surface or one surface of the design terrain data and the work implement of the work vehicle. 2. The scaffolding design device according to item 1.
前記足場設計面および前記設計地形データの面のうち1つの設計面の選択を受け付ける設計面選択部を備え、
前記制御部は、選択された前記設計面に基づいて前記制御指令を出力する
請求項5に記載の足場設計装置。
a design surface selection unit that receives selection of one design surface from the scaffolding design surface and the surface of the design terrain data;
The scaffolding design device according to claim 5, wherein the control unit outputs the control command based on the selected design surface.
作業車両の足場を形成するための足場設計面を生成する足場設計方法であって、
現場座標系における設計地形の三次元形状を示す設計地形データから施工対象の法面である対象法面を選択するステップと、
前記対象法面の稜線に対して平行となる前記足場設計面を生成するステップと、
を備える足場設計方法。
A scaffold design method for generating a scaffold design surface for forming a scaffold for a work vehicle, comprising:
a step of selecting a target slope, which is a slope to be constructed, from the designed terrain data representing the three-dimensional shape of the designed terrain in the field coordinate system;
generating the scaffolding design surface parallel to the ridgeline of the target slope;
A scaffolding design method comprising:
JP2018211282A 2018-11-09 2018-11-09 Scaffold design device and scaffold design method Active JP7138018B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018211282A JP7138018B2 (en) 2018-11-09 2018-11-09 Scaffold design device and scaffold design method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018211282A JP7138018B2 (en) 2018-11-09 2018-11-09 Scaffold design device and scaffold design method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020076278A JP2020076278A (en) 2020-05-21
JP7138018B2 true JP7138018B2 (en) 2022-09-15

Family

ID=70723611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018211282A Active JP7138018B2 (en) 2018-11-09 2018-11-09 Scaffold design device and scaffold design method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7138018B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024047145A (en) * 2022-09-26 2024-04-05 株式会社小松製作所 CONTROL SYSTEM FOR WORK MACHINE, CONTROL MACHINE, AND CONTROL METHOD FOR WORK MACHINE

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014061790A1 (en) 2012-10-19 2014-04-24 株式会社小松製作所 Excavation control system for hydraulic shovel
WO2017221692A1 (en) 2016-06-21 2017-12-28 株式会社小松製作所 Construction system and construction method
WO2018179962A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 株式会社小松製作所 Control system for work vehicle, method for setting trajectory of work machine, and work vehicle

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10245865A (en) * 1997-03-04 1998-09-14 Hitachi Constr Mach Co Ltd Hydraulic shovel
JP6633464B2 (en) * 2016-07-06 2020-01-22 日立建機株式会社 Work machine
JP7122800B2 (en) * 2016-08-05 2022-08-22 株式会社小松製作所 WORK VEHICLE CONTROL SYSTEM, CONTROL METHOD, AND WORK VEHICLE

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014061790A1 (en) 2012-10-19 2014-04-24 株式会社小松製作所 Excavation control system for hydraulic shovel
WO2017221692A1 (en) 2016-06-21 2017-12-28 株式会社小松製作所 Construction system and construction method
WO2018179962A1 (en) 2017-03-30 2018-10-04 株式会社小松製作所 Control system for work vehicle, method for setting trajectory of work machine, and work vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020076278A (en) 2020-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4205676B2 (en) Construction information processing equipment for construction machinery
JP7408761B2 (en) Work machine control device and control method
JP7285051B2 (en) Display control device and display control method
US11414839B2 (en) Display control device and method for generating target line or control line of work machine
JP6974217B2 (en) Construction management equipment
WO2019175917A1 (en) Work machine
JP7402026B2 (en) Work machine control system, work machine, work machine control method
JPWO2018179963A1 (en) Work vehicle control system, work machine trajectory setting method, and work vehicle
JPWO2018159435A1 (en) Work vehicle control system, work machine trajectory setting method, and work vehicle
JP2020117982A (en) Work machine
JP7372029B2 (en) Display control device, display control system, and display control method
WO2020003633A1 (en) Display control system, display control device, and display control method
JPWO2018179962A1 (en) Work vehicle control system, work machine trajectory setting method, and work vehicle
JP7401370B2 (en) working machine
JP7215742B2 (en) Construction Machinery Management System, Construction Machinery Management Program, Construction Machinery Management Method, Construction Machinery and External Management Device for Construction Machinery
JP7138018B2 (en) Scaffold design device and scaffold design method
JP7107792B2 (en) construction machinery
JP7396875B2 (en) Work machine control system, work machine, and work machine control method
JP7317926B2 (en) Construction management device, display device and construction management method
WO2024070357A1 (en) Work machine control system, work machine, and work machine control method
WO2021256528A1 (en) Calibration device and calibration method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211014

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220705

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20220830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220905

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7138018

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150