JP7159491B2 - 建設機械 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態を表す建設機械システム1を示す概要図である。図2は、本実施形態の建設機械システム1のブロック図である。以下、図1、図2を用いて建設機械システム1の構成を説明していく。本実施形態の建設機械システム1は、油圧ショベル10と、ダンプトラック85と、中央制御装置90とを有している。なお、ブロック図を簡単にするために図2では1つのドローン100のブロック図のみを図示している。
また、図1から明らかなように、本実施形態の油圧ショベル10は、運転席が無い自動運転タイプの物であり、後述の作業装置60を複数有するとともに、無人航空機であるUAV(Unmanned Aerial Vehicle、以下ドローン100という)を複数有している。なお、油圧ショベル10は、建設現場での走行を自動運転とし、公道ではトレーラに載置して運搬するようにしてもよい。また、油圧ショベル10の操作は、自動操作でもよく、掘削場所から離れた遠隔地での遠隔操作でもよい。
本実施形態の油圧ショベル10は、走行装置20と、旋回装置30と、本体装置40と、作業装置60と、を有している。また、油圧ショベル10は、本体装置40の上面に設けられた離着陸部に離着可能な複数のドローン100を有している。
走行装置20は、遊動輪21と駆動輪22とを巻装した一対の履帯23を有し、駆動輪22により一対の履帯23が駆動することにより油圧ショベル10を走行させている。なお、走行装置20を構成する内燃機関のエンジン24は、本体装置40に配置することができる。また、走行装置20は、内燃機関のエンジン24に代えて、バッテリーとモータにより駆動するようにしてもよく、内燃機関のエンジン24とモータとを組み合わせたハイブリッドタイプにしてもよい。なお、走行装置20は、タイヤタイプのホイール方式としてもよい。
第1質量体42および第2質量体45を駆動しない場合に比べて、第1質量体42および第2質量体45を駆動することにより、第1質量体42および第2質量体45の重量を小さくすることができる。
なお、第1質量体42と第2質量体45とのいずれか一方を省略するような構成としてもよい。
本実施形態において、第1作業装置61と第2作業装置73とは同じ構成としているので、第1作業装置61の構成につき説明を続ける。第1作業装置61は、第1ブーム62と、第1ブームシリンダ63と、第1アーム64と、第1アームシリンダ65と、第1バケット66と、第1バケットシリンダ67と、第1スイング部68と、を有している。
第1アーム64は、第1ブーム62の先端に接続されており、第1アームシリンダ65により回動するものである。
第1バケット66は、第1アーム64の先端に接続されており、第1バケットシリンダ67により回動するものである。なお、第1バケット66に代えて、第1アーム64の先端にブレーカを取り付けることも可能である。
本実施形態において、第1ブームシリンダ63と、第1アームシリンダ65と、第1バケットシリンダ67とは油圧シリンダであり、油圧により伸縮するものである。また、第1ブームシリンダ63と、第1アームシリンダ65と、第1バケットシリンダ67とは油圧装置41により伸縮動作がなされるものである。
なお、ワイヤレス給電に代えて接触式の給電方式としてもよい。この場合、送電装置95と受電装置103とのそれぞれに金属製の接点を設けて、互いの接点を機械的に接続して給電してもよい。例えば、離着陸部に凹形状の接点を設けて、ドローン100側に凸形状の接点を設けるようにしてもよい。凹形状の接点と、凸形状の接点とはそれぞれ1つでもよく、複数設けるようにしてもよい。
飛行装置101は、不図示のモータと、複数のプロペラと、を有しており、ドローン100を空中に浮上させるとともに、空中での移動を行う推力を発生させるものである。なお、離着陸部に着陸するドローンの機数は、図4では4機としているが任意に設定することができ、4機に限定されるものではない。また、それぞれのドローン100の構成も同じでもよく、その一部を変更してもよい。更に、それぞれのドローン100の大きさも同じとしてもよく、異なる大きさとしてもよい。
なお、撮像装置102として全方位型カメラ(360度カメラ)を用いてもよく、撮像装置102の代わりに3次元スキャナを用いてもよい。
バッテリー105は、受電装置103に接続された二次電池であり、リチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池などを用いることができるがこれに限定されるものではない。バッテリー105は、飛行装置101と、撮像装置102と、第4通信装置106と、第3メモリ107と、UAV制御装置108とに電力を供給することが可能である。
ダンプトラック85は、周知のダンプトラック85を用いることもできるが、本実施形態では中央制御装置90の制御による自動運転を行うため、第2GNSS86と、第3通信装置87と、ダンプトラック85全体を制御する駆動制御装置88とを有している。第2GNSS86はダンプトラック85の位置を測位するものである。なお、ダンプトラック85は、建設現場での走行は自動運転とし、公道での走行は人による運転としてもよい。
第3通信装置87は、第2GNSS86が検出したダンプトラック85の位置を第2通信装置92を介して中央制御装置90に通信するものである。また、第3通信装置87は、中央制御装置90から自動運転に関するデータを受信する。なお、第3通信装置87は、無線通信ユニットを用いることができる。
中央制御装置90は、建設機械システム1全体を制御する制御装置である。中央制御装置90は、制御装置91と、第2通信装置92と、第2メモリ93とを有している。制御装置91は、CPUを備えており、油圧ショベル10やダンプトラック85を制御するものである。第2通信装置92は、無線通信ユニットであり、第1通信装置50と第3通信装置87と通信を行うものである。なお、第2通信装置92は、インターネット等の広域ネットワークにもアクセス可能である。第2メモリ93は、不揮発性のメモリ(例えばフラッシュメモリ)であり、複数のドローン100を含む油圧ショベル10やダンプトラック85を制御するための各種データやプログラムが記憶されている。
図5は本実施形態の中央制御装置90により実行されるフローチャートであり、図6は本第1実施形態の重機制御装置52により実行される掘削に関するフローチャートである。以下、図5と図6のフローチャートについて順次説明を続ける。
中央制御装置90は、油圧ショベル10によるダンプトラック85への放土が終了しているかどうか判断する(ステップS6)。中央制御装置90は、ダンプトラック85の荷台が掘削物によりほぼ一杯になるまでステップS5よびステップS6を繰り返す。
図7は、建設現場でドローン100aおよびドローン100bが測量領域ARにて測量を行い、ドローン100cおよびドローン100dが油圧ショベル10の本体装置40に設けられた離着陸部で充電を行っている様子を示す概要図である。また、図8は、測量領域ARを2つの領域AR1とAR2に分けた様子を示す概要図である。
次いで、重機制御装置52は、第1バケット66による掘削を行う(ステップS103)。重機制御装置52は、油圧装置41により第1ブームシリンダ63と、第1アームシリンダ65と、第1バケットシリンダ67とを駆動制御して、第1バケット66による掘削を行う。
UAV制御装置108は、センサ群104の赤外線センサにより第1バケット66を認識して、第1バケット66とドローン100dとの衝突を回避しながら、ドローン100dを第1バケット66に近づけることができる。なお、重機制御装置52は、ドローン100cの撮像装置102の撮像に基づいて、油圧ショベル10とダンプトラック85とが所定距離(例えば数十cm~1m)に近づいたときに、油圧ショベル10とダンプトラック85との少なくとも一方の移動を中止するようにしてもよい。これにより、油圧ショベル10とダンプトラック85との接触や衝突を防ぐことができる。
重機制御装置52は、旋回装置30により本体装置40および作業装置60を180度旋回させる(ステップS114)。重機制御装置52は、ステップS107において本体装置40および作業装置60を時計方向に沿って旋回した場合には、本体装置40および作業装置60を反時計方向に沿って旋回させる。これとは逆に、重機制御装置52は、ステップS105において本体装置40および作業装置60を反時計方向に沿って旋回した場合には、本体装置40および作業装置60を時計方向に沿って旋回させる。このようにすることにより、180度の旋回範囲において、作業装置60が他の装置と干渉しないようにすればよくなり、360度の旋回範囲において、作業装置60が他の装置と干渉しないようにする場合に比べて安全確認が容易になるとともに、建設現場を有効に使用することができる。
次いで、重機制御装置52は、第2バケット78が掘削した掘削物をダンプトラック85の荷台に放土する(ステップS116)。なお、ここでは、第1バケット66による掘削は行われないので、油圧ショベル10に大きな偏荷重は作用しない。このため、第1質量体42及び第2質量体45による偏荷重補正は行ってもよく、省略してもよい。
また、本実施形態によれば、ドローン100が建設機械システム1のアシストをするので自動化した建設工事を効率良く実現することができる。
上述の実施形態では、油圧ショベル10を掘削に適用する場合について説明したが、油圧ショベル10の用途はこれに限定されるものではない。例えば、大型の台風などの自然災害で河川が氾濫し、孤立した集落が発生した場合にも油圧ショベル10を適用することができる。重機制御装置52は、作業装置60を用いて障害物を除去しながら孤立した集落に近づいて、複数のドローン100を孤立した集落に向けて飛行させる。複数のドローン100の第4通信装置106は、孤立した集落の携帯電話の基地局として用いてもよい。この場合は、複数のドローン100をほぼ均等の間隔で配置させるとともに、バッテリー105の消費を抑えるため複数のドローン100を学校やホテルなどの建物に着陸させて飛行しない状態にすることが好ましい。また、複数のドローン100のバッテリー105は電源として用いてもよい。また、複数のドローン100により、食料、水、電池、毛布、などの生活必需品やAEDや薬などの医療機器や医療品を搬送するようにしてもよい。
10 油圧ショベル
20 走行装置
30 旋回装置
40 本体装置
41 油圧装置
42 第1質量体
45 第2質量体
48 姿勢検出計
52 重機制御装置
60 作業装置
61 第1作業装置
73 第2作業装置
85 ダンプトラック
90 中央制御装置
95 送電装置
100 ドローン
102 撮像装置
103 受電装置
104 センサ群
105 バッテリー
108 UAV制御装置
Claims (7)
- 走行装置により走行する本体装置と、
前記本体装置に接続された作業装置と、
前記本体装置に設けられた離着陸部と、
前記離着陸部に離着陸する複数の無人飛行体と、
前記複数の無人飛行体それぞれに設けられた第1撮像装置と第2撮像装置と、を備え、
前記第1撮像装置と前記第2撮像装置とにより、前記複数の無人飛行体が前記離着陸部に着陸している際に、第1方向と、前記第1方向とは反対の第2方向の撮像を行う建設機械。 - 前記第1撮像装置は前記作業装置を撮像し、前記第2撮像装置は前記作業装置と異なるものを撮像する請求項1に記載の建設機械。
- 前記第1撮像装置により撮像した第1画像データを前記建設機械と異なる装置に送信する第1通信装置と、
前記第2撮像装置により撮像した第2画像データを前記建設機械と異なる装置に送信する第2通信装置と、を備える請求項1又は請求項2に記載の建設機械。 - 走行装置により走行する本体装置と、
前記本体装置に接続された作業装置と、
前記本体装置に設けられた離着陸部と、
第1撮像装置を有し、前記離着陸部に離着陸する第1無人飛行体と、
第2撮像装置を有し、前記離着陸部に着陸しているときまたは飛行中に前記第2撮像装置により撮像を行う第2無人飛行体と、
前記作業装置はバケットを有し、
前記第2撮像装置により撮像された画像に基づいて、前記第1無人飛行体が前記バケットとの衝突を回避しながら駆動中の前記バケットに近づいて前記駆動中のバケットを前記第1撮像装置が撮像する必要性を確認する制御装置と、を備えた建設機械。 - 前記第1および前記第2無人飛行体に電力を供給する電力供給部の一部は、前記離着陸部に設けた請求項4に記載の建設機械。
- 前記作業装置は、前記本体装置に接続された第1作業装置と、前記本体装置に接続された第2作業装置とを有している請求項4または請求項5に記載の建設機械。
- 前記第1撮像装置は前記第1作業装置を撮像し、前記第2撮像装置は前記第1作業装置と異なるものを撮像する請求項6に記載の建設機械。
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