JP7207575B2 - 作業支援システム、作業支援方法 - Google Patents
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Description
ここでマシンガイダンスは、トータルステーション(TS:Total Station)、GNSS(Global Navigation Satellite System)等の計測技術を利用して、施工目標値までの情報をオペレータに提供して建設機械の操作をサポートする技術である。このマシンガイダンスによれば、オペレータの作業を適切に支援して、作業効率、安全性、作業精度を向上することができる。
このようなICT建機に関して、特許文献1には、建設機械の傾き等を精度良く把握できるようにする工夫が提案されている。
しかしながら従来の建設機械においては、簡易かつ柔軟にマシンガイダンスの機能を導入し、さらには必要に応じてマシンガイダンスの機能をバージョンアップすることが困難な問題があった。
建設機械の可動部に保持されて姿勢情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部とのデータ通信により前記センサ部で取得した前記姿勢情報を収集する制御部と、
前記制御部で収集した前記姿勢情報により施工目標までの可動量を算出する携帯情報端末装置と、
前記携帯情報端末装置で算出した施工目標までの可動量を前記建設機械のオペレータに通知する通知部とを備える。
前記制御部は、前記センサ部との無線通信による前記データ通信により前記姿勢情報を収集する。
建設機械の可動部に保持されたセンサ部により姿勢情報を取得し、
前記姿勢情報により携帯情報端末装置で施工目標までの可動量を算出し、
算出した施工目標までの可動量を建設機械のオペレータに通知する。
図1は、本発明の第1実施形態に係る作業支援システム1を示す図であり、図2は、ブロック図である。
この作業支援システム1は、建設機械である油圧ショベル2において、マシンガイダンスの機能によりこの油圧ショベル2を操作するオペレータの作業を支援する。
ここで油圧ショベル2は、無限軌道により自走する本体3にブーム4、アーム5、バケット6が順次設けられる。なお作業支援システム1による支援対象は、油圧ショベルに限らず、例えば地盤改良に使用する建設機械等、土木、建築の作業に使用される各種建設機械を広く適用することができる。
ここでセンサ部11A、11B、11Cは、油圧ショベル2の可動部であるブーム4、アーム5、バケット6にそれぞれ設けられ、姿勢情報を取得して制御部12に出力する。ここで姿勢情報は、各可動部の姿勢を検出可能な情報であり、この実施形態では3次元の加速度、角速度情報が適用される。
ここで制御部12(図2)は、センサ部11A、11B、11Cと同様のセンサ31を備え、コントローラ33、データ通信部34を備える。制御部12は、携帯情報端末装置13からの指示により動作を立ち上げ、コントローラ33の制御によりセンサ部11A、11B、11Cの動作を立ち上げる。またセンサ部11A、11B、11Cで取得した姿勢情報を収集し、センサ31で姿勢情報を取得してセンサ部11A、11B、11Cで取得した姿勢情報と共にデータ通信部34を介して携帯情報端末装置13に出力する。またデータ通信部34を介して携帯情報端末装置13から出力される通知情報を取得して通知部14に出力する。
なお制御部12は、実用上十分な場合には、センサ31を省略してもよい。
これにより演算処理部41は、基準姿勢(例えばバケット6を施工開始時の地表に載置した姿勢)で取得される姿勢情報により本体3の傾きを検出する。またこの基準姿勢からの各姿勢情報の変化により各可動部の姿勢の変化(可動量)を算出してバケット6の現在位置を算出する。
演算処理部41は、このようにして姿勢情報からバケット6の現在位置を算出するようにして、例えばバケット6を施工開始時の地表に載置して施工開始位置の設定を受け付ける。さらにこの施工開始位置からバケット6を可動して施工目標まで仮掘削し、施工目標の設定を受け付ける。なおこの施工開始位置、施工目標の設定は、例えば掘削の深さ等の数値により受け付けるようにしてもよく、種々の手法を広く適用することができる。
演算処理部41は、制御部12から順次入力される姿勢情報によりバケット6の現在位置を逐次算出し、施工目標からの偏差(差分値)を算出することにより、施工目標までの可動量を算出する。また制御部12を介して、通知部14によりこの算出した施工目標までの可動量を油圧ショベル2のオペレータに通知する。
演算処理部41は、液晶表示パネル等による表示部44において、施工目標までの可動量算出結果を逐次表示する。なおこの場合、後述する通知部14と同様に表示するようにしてもよい。
すなわち通知部14は、矩形形状のセグメントS11~S16、S21~S26を2列L1、L2により縦方向に順次一定間隔で配置して形成される。各列L1、L2の中央のセグメントS13、S14、S23、S24は発光色が緑色により形成され、このセグメントS13、S14、S23、S24より上方のセグメントS11、S12、S21、S22は発光色が黄色により形成され、セグメントS13、S14、S23、S24より下方のセグメントS15、S16、S25、S26は発光色が赤色により形成される。
通知部14は、施工目標までの可動量が一定値以下の場合、中央のセグメントS13、S14、S23、S24を点灯する。また施工目標までの可動量が大きく、バケット6をさらに可動することが必要な場合、可動量に応じてセグメントS11又はS12、S21又はS22を点灯する。また施工目標までの可動量が負の値であり、施工目標を超えてバケット6が可動している場合、施工目標までの超過量に応じてセグメントS15又はS16、S25又はS26を点灯する。
また通知部14は、このセグメントS11~S16、S21~S26の点灯を判断するしきい値の間隔が、左列L1のセグメントS11~S16に比して右列L2のセグメントS21~S26で小さくなるように設定され、これにより左列L1及び右列L2を租調整、微調整に利用できるように構成される。
またさらに携帯情報端末装置13の通信機能を利用する、記憶部42に保持する等により作業履歴を記録して保存することもでき、業務管理等に活用することができる。また携帯情報端末装置13の機能を利用して姿勢情報を取得したり、現在位置情報、車内外の照度情報等を取得して利用することもでき、一段と利便性を向上することができる。
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
2 油圧ショベル
3 本体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
11A、11B、11C センサ部
12 制御部
13 携帯情報端末装置
14 通知部
21、31 センサ
22 バッテリ
23、33 コントローラ
24、34、43 データ通信部
41 演算処理部
42 記憶部
44 表示部
S11~S16、S21~S26 セグメント
Claims (2)
- マシンガイダンスの機能によりオペレータの作業を支援する作業支援システムにおいて、
油圧ショベルの可動部に保持されて前記可動部の姿勢情報を取得するセンサ部と、
前記センサ部とのデータ通信により前記センサ部で取得した前記姿勢情報を収集する制御部と、
前記制御部で収集した前記姿勢情報により掘削目標までの可動量を算出する携帯情報端末装置と、
前記携帯情報端末装置で算出した前記掘削目標までの前記可動量を前記油圧ショベルのオペレータに通知する通知部とを備え、
前記可動部は、ブーム、アーム、バケットが備えられ、
前記姿勢情報は、前記可動部の姿勢を検出可能な情報であり、前記センサ部で取得された3次元の加速度及び角速度が適用され、
前記掘削目標は、前記バケットの掘削開始位置からの掘削深さであり、
前記可動量は、前記バケットの現在位置から前記掘削目標までの偏差であり、
前記姿勢情報は、前記バケットを地表に載置した状態が基準姿勢として取得され、
前記携帯情報端末装置は、前記基準姿勢からの前記姿勢情報の変化により前記可動部の姿勢の変化を算出して前記バケットの現在位置を算出し、
前記携帯情報端末装置は、前記制御部から順次入力される前記姿勢情報より前記バケットの前記現在位置を逐次算出し、前記掘削目標までの偏差を算出する、
作業支援システム。 - 前記制御部は、前記センサ部との無線通信による前記データ通信により前記姿勢情報を収集する
請求項1に記載の作業支援システム。
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