JP7425904B2 - 建設機械システム - Google Patents

Description

本発明は、掘削積込作業を行う油圧ショベル等の建設機械の建設機械システムに係り、特に自動運転用の建設機械の建設機械システムに関する。

従来より、油圧ショベル等の建設機械の自動運転の検討が進められており、手動運転と自動運転とを切替えることが特許文献１に開示されている。

特開２０１６－８９５５９号公報

しかしながら、建設機械の自動運転において工期短縮の提案はなかった。
また、手動運転と自動運転とを切替えるため有人での作業が前提となっていた。

そこで、本発明は、ドローンにより建設機械のアシストをすることができる建設機械システムを提供することを目的とする。

本発明に係る建設機械システムは、走行装置により走行する本体装置と、アーム部材と、該アーム部材の先端に接続された部材とを有し、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、撮像装置と、他の装置との衝突を回避する衝突防止センサとを備えたドローンが離着陸可能な離着陸部と、前記ドローンに異なる高度で前記接続された部材を撮像させる中央制御装置と、を備え、前記ドローンは、前記衝突防止センサにより前記接続された部材を認識して、前記接続された部材との衝突を回避しながら駆動中の前記接続された部材に近づいて前記駆動中の接続された部材を撮像し、前記中央制御装置は、駆動中の前記接続された部材の状態を確認する。

本発明に係る建設機械システムによれば、ドローンにより建設機械のアシストをすることができる。

本第１実施形態を表す建設機械システムの概要図である。 本第１実施形態の建設機械システムのブロック図である。 図３（ａ）は本第１実施形態の本体装置の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ矢視図である。 油圧ショベルを上面から見た概要図であり、図４（ａ）は第１スイングシリンダと第２スイングシリンダとがイニシャル位置にあるときの概要図であり、図４（ｂ）は第１スイングシリンダにより第１作業装置を反時計回りに駆動し、第２スイングシリンダにより第２作業装置を時計回りに駆動した様子を示している。 本第１実施形態の中央制御装置により実行されるフローチャートである。 本第１実施形態の重機制御装置により実行される掘削に関するフローチャートである。 本第２実施形態を表す建設機械システムの概要図である。 本第２実施形態の建設機械システムのブロック図である。 本第２実施形態の中央制御装置により実行されるフローチャートである。 本第２実施形態の建設機械システム１の様子を示す図であり、図１０（ａ）はドローン１００が測量をしている様子を示す図であり、図１０（ｂ）は掘削をしている作業装置をドローン１００が撮像している様子を示す図であり、図１０（ｃ）は掘削している第１バケットをドローン１００が撮像している様子を示す図である。

以下に、本発明の第１実施形態の建設機械システム１を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。本実施形態では建設機械として油圧ショベル１０を例に説明を続ける。

（第１実施形態）
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、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。

（油圧ショベル１０）
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。
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。

旋回装置３０は、走行装置２０と本体装置４０とに配設されている。旋回装置３０は、不図示のベアリングと、旋回油圧モータ３１とを備え、本体装置４０と作業装置６０とを旋回するものである。

図３（ａ）は本第１実施形態の本体装置４０の断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ－Ａ矢視図である。図３（ａ）、図３（ｂ）には、第１質量体４２と、第１ガイド軸４３と、第１ウエイトシリンダ４４と、第２質量体４５と、第２ガイド軸４６と、第２ウエイトシリンダ４７と、姿勢検出計４８と、が図示されている。

本体装置４０は、上面がフラットな形状をしており、側面に作業装置６０が接続されている。本体装置４０の内部には、前述のエンジン２４と、油圧装置４１と、第１質量体４２と、第１質量体４２をガイドする第１ガイド軸４３と、第１質量体４２を第１ガイド軸４３に沿って移動させる第１ウエイトシリンダ４４と、第２質量体４５と、第２質量体４５をガイドする第２ガイド軸４６と、第２質量体４５を第２ガイド軸４６に沿って移動させる第２ウエイトシリンダ４７と、姿勢検出計４８とが設けられている。油圧装置４１は、エンジン２４に接続された油圧ポンプや、油圧制御弁などを有しており、作業装置６０に設けられているアクチュエータとしての複数のシリンダの駆動を行うものである。複数のシリンダの一部には、第１ウエイトシリンダ４４と、第２ウエイトシリンダ４７とが含まれる。

第１質量体４２および第２質量体４５は、作業装置６０の駆動により油圧ショベル１０に作用する偏荷重を補正するものであり、カウンターマスとして機能するものである。後述の第１バケット６６が掘削を行う場合には、－Ｘ方向の偏荷重が油圧ショベル１０に作用するので、第１質量体４２を＋Ｘ方向に移動することにより、油圧ショベル１０に作用する偏荷重を補正することができる。

また、掘削を行った第１バケット６６が旋回装置３０により時計方向に沿って旋回する場合には、＋Ｙ方向の偏荷重が油圧ショベル１０に作用するので、第１質量体４２を－Ｙ方向に移動することにより、油圧ショベル１０に作用する偏荷重を補正することができる。
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。

第１ガイド軸４３は、Ｘ方向に沿って設けられており、第１質量体４２の移動をガイドするものである。第１ウエイトシリンダ４４は、本実施形態では油圧シリンダが用いられており、油圧により第１質量体４２を移動させる。

第２ガイド軸４６は、Ｙ方向に沿って設けられており、第２質量体４５の移動をガイドするものである。第２ウエイトシリンダ４７は、本実施形態では油圧シリンダが用いられており、油圧により第２質量体４５を移動させる。

なお、第１質量体４２および第２質量体４５の移動は、油圧シリンダではなく、リニアモータによるものでもいい。この場合、固定子をコイルとし、第１質量体４２および第２質量体４５側に磁石を設けたムービングマグネット型のリニアモータとすれば、磁石の重量も利用して油圧ショベル１０に作用する偏荷重を補正することができる。

第１質量体４２および第２質量体４５としては、金属ブロックでもよく、エンジン２４を利用してもよく、前述のバッテリーとしてもよい。エンジン２４やバッテリーなどの部品を流用することにより、部品点数を少な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。

姿勢検出計４８は、本体装置４０に取り付けられ、本体装置４０の姿勢を検出するセンサである。姿勢検出計４８としては、傾斜計や水準器などを用いることができる。第１質量体４２および第２質量体４５の移動は、姿勢検出計４８が検出した本体装置４０の姿勢に応じて行うことができる。なお、図３に示される姿勢検出計４８は、本体装置４０の下方周辺に設けられている。これは、本体装置４０の下方の中央部には、エンジン２４の出力を走行装置２０に伝達するための機械部品や電子部品が設けられているからである。

また、本実施形態において、本体装置４０は、全地球型測位システムである第１ＧＮＳＳ４９（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）と、第１通信装置５０と、第１メモリ５１と、油圧ショベル１０全体を制御する重機制御装置５２と、を有している。第１ＧＮＳＳ４９は、人工衛星を利用して油圧ショベル１０の位置を測位するものである。

第１通信装置５０は、中央制御装置９０やインターネット等の広域ネットワークにアクセスする無線通信ユニットである。本実施形態において、第１通信装置５０は、第１ＧＮＳＳ４９が検出した油圧ショベル１０の位置を第２通信装置９２を介して中央制御装置９０に送信するとともに、第２通信装置９２を介して中央制御装置９０から本体装置４０の自動運転に関するデータを受信する。

第１メモリ５１は、不揮発性のメモリ（例えばフラッシュメモリ）であり、油圧ショベル１０を駆動するための各種データやプログラム、油圧ショベル１０を自動運転するための各種データやプログラムが記憶されている。

重機制御装置５２は、ＣＰＵを備えており、油圧ショベル１０全体を制御する制御装置である。重機制御装置５２による油圧ショベル１０の制御については、図６を用いて後述する。

作業装置６０は、第１作業装置６１と第２作業装置７３とを有している。図１に示すように、第１作業装置６１と第２作業装置７３とはＸ方向に沿って１８０度ずらして設けているが、９０度ずらして設けるようにしてもよい。また、作業装置６０の数は２つに限らず３つ以上としてもよい。
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ブーム６２は、第１スイング部６８を介して本体装置４０に接続されたへの字状の部品であり、第１ブームシリンダ６３により回動するものである。
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。

図４は、油圧ショベル１０を上面から見た概要図であり、図４（ａ）は第１スイングシリンダ７２と第２スイングシリンダ８４とがイニシャル位置にあるときの概要図であり、図４（ｂ）は第１スイングシリンダ７２により第１作業装置６１を反時計回りに駆動し、第２スイングシリンダ８４により第２作業装置７３を時計回りに駆動した様子を示している。

第１スイング部６８は、第１本体側部材６９と第１ブーム側部材７０とが第１軸支部材７１により軸支され、第１ブーム６２に接続された第１スイングシリンダ７２によりＺ軸回りに第１作業装置６１を回転させている。本実施形態において、第１スイング部６８が第１作業装置６１を回転させる角度は５度から１５度程度である。また、第１スイングシリンダ７２は、油圧シリンダであり、油圧装置４１により伸縮動作がなされるものである。なお、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、本体装置４０の上面に天空から視認できる視認マーク５５を設けてもよい。なお、視認マークの形状は、円形状に限らず、矩形状でも楕円形上でも三角形状でもよく、二重マークでも一重マークでもよい。

（ダンプトラック８５）
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）
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、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。

（フローチャートの説明）
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、建設現場にある油圧ショベル１０に対して掘削場所に移動するように指示する（ステップＳ１）。中央制御装置９０は、第１通信装置５０と第２通信装置９２との通信を成立させて、油圧ショベル１０に掘削場所に向けた移動を指示する。

中央制御装置９０は、建設現場にあるダンプトラック８５に対して掘削場所近傍の放土場所に移動するように指示する（ステップＳ２）。中央制御装置９０は、第２通信装置９２と第３通信装置８７との通信を成立させて、ダンプトラック８５に放土場所に向けた移動を指示する。

中央制御装置９０は、油圧ショベル１０による掘削が可能かどうか判断する（ステップＳ３）。中央制御装置９０は、油圧ショベル１０が掘削場所に到着するとともに掘削が可能な状態であり、かつ、ダンプトラック８５が放土場所に到着していればステップＳ５に進み、そうでなければステップＳ４に進む。ここではステップＳ４に進むものとして説明を続ける。なお、中央制御装置９０は、ステップＳ３の判断としてダンプトラック８５を考慮せずに油圧ショベル１０が掘削場所近傍にいることで工程の判断をしてもよい。

中央制御装置９０は、第１通信装置５０と第２通信装置９２との通信や、第２通信装置９２と第３通信装置８７との通信により、油圧ショベル１０とダンプトラック８５との相対位置の調整が必要であることを認識し、ダンプトラック８５の位置を調整する指示を出すなどに各種の調整を実施して、再度ステップＳ３に進む（ステップＳ４）。

中央制御装置９０は、油圧ショベル１０による掘削が可能かどうか判断し（ステップＳ３）、第１通信装置５０と第２通信装置９２との通信および第２通信装置９２と第３通信装置８７との通信とにより、油圧ショベル１０とダンプトラック８５との相対位置が所定の範囲に入ったとしてステップＳ５に進む。ここで、所定の範囲は、ダンプトラック８５の近傍に位置するバケット（図１では第２バケット７８）がダンプトラック８５の荷台に放土可能な範囲にあることをいう。

中央制御装置９０は、油圧ショベル１０に掘削を指示する（ステップＳ５）。油圧ショベル１０の掘削については、図６のフローチャートを用いて後述する。
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。

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と、ダンプトラック８５を交換するかどうか判断する（ステップＳ７）。中央制御装置９０は、当日の作業が終了していなければステップＳ８に進み、当日の作業が終了していればダンプトラック８５を放土場所から移動させて本フローチャートを終了する。ここでは、中央制御装置９０がダンプトラック８５の交換が必要と判断するものとして説明を続ける。

中央制御装置９０は、ダンプトラック８５を交換するために、放土場所にいるダンプトラック８５を放土場所から移動させるとともに、荷台が空のダンプトラック８５（不図示）を放土場所に移動させる。なお、中央制御装置９０は、ダンプトラック８５の交換時間を短くするために、荷台が空のダンプトラック８５（不図示）を予め放土場所の近傍に待機させるようにしてもよい。

中央制御装置９０は、ダンプトラック８５の交換が終了すると次の掘削を行うために、ステップＳ３からステップＳ８を繰り返す。そして、中央制御装置９０は、予定の掘削量に達するとステップＳ７の判断をＮｏとして本フローチャートを終了する。

次いで、図６のフローチャートを用いて、重機制御装置５２により実行される掘削について説明を続ける。なお、図６のフローチャートは、前述したように、図５のフローチャートのステップＳ５で中央制御装置９０からの掘削指示を第１通信装置５０が受信すると開始される。
重機制御装置５２は、掘削を開始するのに先立ち、第１バケット６６位置の微調整が必要かどうかを判断する（ステップＳ１０１）。重機制御装置５２は、バケット位置の微調整が必要であればステップＳ１０２に進み、バケット位置の微調整が不必要であればステップＳ１０３に進む。ここでは、重機制御装置５２は、バケット位置の微調整が必要としてステップＳ１０２に進むものとする。

重機制御装置５２は、第１スイングシリンダ７２を駆動して第１バケット６６位置の微調整を行う（ステップＳ１０２）。
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。

重機制御装置５２は、ステップＳ１０３の掘削制御と並行して、第１質量体４２及び第２質量体４５の移動による油圧ショベル１０の偏荷重補正を行う（ステップＳ１０４）。前述したように、重機制御装置５２は、第１バケット６６が掘削を行う際に、－Ｘ方向の偏荷重が油圧ショベル１０に作用するので、第１質量体４２を＋Ｘ方向に移動させて油圧ショベル１０に作用する偏荷重を補正している。この場合、重機制御装置５２は、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との駆動量から油圧ショベル１０に作用する偏荷重を演算して、ステップＳ１０３の掘削開始とともに、第１質量体４２及び第２質量体４５を移動させるフィードフォワード制御を行う。また、重機制御装置５２は、姿勢検出計４８の検出結果に基づいて第１質量体４２及び第２質量体４５の移動を制御するフィードバック制御を行う。なお、第１バケット６６および第２バケット７８に重量計を設けて、この重量計により掘削物の重量を測定して、前述のフィードフォワード制御およびフィードバック制御に用いてもよい。

重機制御装置５２がフィードフォワード制御を行うことにより、油圧ショベル１０に偏荷重が作用するとほぼ同時に偏荷重補正を行うので、油圧ショベル１０に大きな偏荷重が作用する前に油圧ショベル１０に作用する偏荷重補正を早く行うことができる。また、重機制御装置５２が姿勢検出計４８の検出結果に基づくフィードバック制御を行うので、油圧ショベル１０に作用する偏荷重を精度よく補正することができる。なお、重機制御装置５２は、第１バケット６６が掘削を行う際に第２バケット７８を駆動することにより偏荷重補正を行ってもよく、第１質量体４２と、第２質量体４５と、第２バケット７８とを併用してもよい。この場合、前述のフィードフォワード制御を行う際に、第２バケット７８の駆動を考慮したフィードバック制御とすることが好ましい。

重機制御装置５２は、ステップＳ１０３の掘削が終了すると、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Ｓ１０５）。旋回装置３０による本体装置４０および作業装置６０の旋回により第１バケット６６がダンプトラック８５の近傍に位置するとともに、第２バケット７８が掘削場所近傍に位置するようになる。この場合も、第１バケット６６が旋回装置３０により時計方向に沿って旋回する場合には、＋Ｙ方向の偏荷重が油圧ショベル１０に作用するので、油圧ショベル１０に作用する偏荷重を補正するように第１質量体４２を移動することが好ましい。

重機制御装置５２は、第１バケット６６および第２バケット７８位置の微調整が必要かどうかを判断する（ステップＳ１０６）。重機制御装置５２は、第１バケット６６と第２バケット７８との少なくとも一方のバケット位置の微調整が必要であればステップＳ１０７に進み、バケット位置の微調整が不必要であればステップＳ１０８に進む。ここでは、重機制御装置５２は、バケット位置の微調整が必要としてステップＳ１０７に進むものとする。

重機制御装置５２は、第１スイングシリンダ７２および第２スイングシリンダ８４を駆動して、第１バケット６６および第２バケット７８位置の微調整する（ステップＳ１０７）。具体的には、重機制御装置５２は、第１バケット６６がダンプトラック８５の荷台に放土できるように第１スイングシリンダ７２を駆動する。また、重機制御装置５２は、第２バケット７８が掘削場所に位置決めされるように第２スイングシリンダ８４を駆動する。

重機制御装置５２は、第１バケット６６が掘削した掘削物をダンプトラック８５の荷台に放土するとともに、第２バケット７８による掘削を行う（ステップＳ１０８）。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による放土を行う。また、重機制御装置５２は、油圧装置４１により第２ブームシリンダ７５と、第２アームシリンダ７７と、第２バケットシリンダ７９とを駆動制御して、第２バケット７８による掘削を行う。

重機制御装置５２は、ステップＳ１０８の掘削制御と並行して、第１質量体４２及び第２質量体４５の移動による油圧ショベル１０の偏荷重補正を行う（ステップＳ１０９）。重機制御装置５２は、ステップＳ１０９の偏荷重補正についてもフィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用することが好ましい。

重機制御装置５２は、更なる掘削が必要かどうかの判断を行う（ステップＳ１１０）。重機制御装置５２は、当日予定されている掘削が終了していなければステップＳ１０５に進み、当日予定されている掘削が終了していればステップＳ１１１に進む。
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Ｓ１１１）。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。

重機制御装置５２は、掘削は行わないので、ダンプトラック８５の近傍にあるバケット位置の調整を行うかどうかを判断する（ステップＳ１１２）。ここでは、第２バケット７８がダンプトラック８５の近傍にあり、微調整が必要であるとして説明を続ける。

重機制御装置５２は、第２スイングシリンダ８４を駆動して、第２バケット７８位置の微調整をする（ステップＳ１１３）。具体的には、重機制御装置５２は、第２バケット７８がダンプトラック８５の荷台に放土できるように第２スイングシリンダ８４を駆動する（Ｓ１１４）。
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。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。

以上、詳述したように本実施形態においては、２つの作業装置６０を有しているので、掘削と放土とをほぼ同時に行うことが可能なので、作業性のよい油圧ショベル１０を実現することができる。なお、上述の本実施形態において、第１バケット６６や、第２バケット７８、本体装置４０に撮像装置を設けて、第１バケット６６および第２バケット７８の掘削状況を撮像するようにしてもよい。

（第２実施形態）
以下、図７、図８を用いて第２実施形態につき説明するが、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を割愛もしくは簡略化する。
図７は本第２実施形態を表す建設機械システム１の概要図であり、図８は本第２実施形態の建設機械システム１のブロック図である。本実施形態では、無人航空機であるＵＡＶ(Unmanned Aerial Vehicle、以下ドローン１００という)を設けた点が第１実施形態とは異なっている。また、本実施形態の油圧ショベル１０は、本体装置４０の上面がドローン１００の離着陸可能な離着陸部となっており、この離着陸部にドローン１００に送電可能な送電装置９５が設けられている。また、離着陸部には、ドローン１００が着陸する際に目安となるマークが形成されている。

送電装置９５は、後述のドローン１００側の受電装置１０３に電力を供給するものであり、本実施形態においてはワイヤレス給電を採用している。ワイヤレス給電は、非接触で電力を受電装置１０３に供給するものであり、磁界共鳴方式や電磁誘導方式などが知られている。本実施形態の送電装置９５は、電源や、制御回路や、送電コイルを備えている。この送電コイルは離着陸部に設けることが好ましい。
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。

ドローン１００が離着陸部に着陸した状態で油圧ショベル１０が凹凸のある建設現場を移動する場合に、ドローン１００が離着陸部から離れないように、ドローン１００と離着陸部とを機械的に係合したり、電磁的に接続するようにしたりすることが望ましい。本実施形態では、ドローン１００が離着陸部に着陸した際に機械的なロックをかけるロック機構が採用されている。

本実施形態のドローン１００は、飛行装置１０１と、撮像装置１０２と、受電装置１０３と、センサ群１０４と、バッテリー１０５と、第４通信装置１０６と、第３メモリ１０７と、ＵＡＶ制御装置１０８と、を備えている。
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。

撮像装置１０２は、レンズや撮像素子や画像処理エンジンなどを有し、動画や静止画を撮像するデジタルカメラである。本実施形態において、撮像装置１０２は、測量を行ったり、掘削箇所の撮像を行なったりするものである。図７の一点鎖線で囲む拡大図において、撮像装置１０２のレンズはドローン１００の側面（正面）に取り付けられているが、撮像装置１０２のレンズをドローン１００の下面に取り付けてもよく、複数のレンズをドローン１００に設けてもよい。また、側面に取り付けたれたレンズを下面に向けて移動させる移動機構を設けるようにしてもよい。
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。

受電装置１０３は、ドローン１００の脚部１０９に設けられた受電コイルや充電回路などを有しており、バッテリー１０５に送電装置９５からの電力を充電させるものである。
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。

センサ群１０４は、ＧＮＳＳや、ドローン１００と他の装置（例えば作業装置６０）との衝突回避するための赤外線センサや、ドローン１００の姿勢を検出するジャイロセンサや、ドローン１００に作用する加速度を検出する加速度センサなどである。

第４通信装置１０６は、無線通信ユニットを有しており、第１通信装置５０や第２通信装置９２と通信するものである。本実施形態において、第４通信装置１０６は、撮像装置１０２が撮像した画像データやセンサ群１０４が検出した検出結果を第２通信装置９２に送信したり、第２通信装置９２からの飛行指令をＵＡＶ制御装置１０８に送信したりするものである。

第３メモリ１０７は、不揮発性のメモリ（例えばフラッシュメモリ）であり、ドローン１００を飛行するための各種データやプログラムを記憶したり、撮像装置１０２が撮像した画像データやセンサ群１０４が検出した検出結果などを記憶したりするものである。

ＵＡＶ制御装置１０８は、ＣＰＵや、姿勢制御回路や、飛行制御回路などを備えており、ドローン１００全体を制御するものである。また、ＵＡＶ制御装置１０８は、バッテリー１０５の残量から充電のタイミングを判断したり、撮像装置１０２の撮像位置や画角やフレームレートなどを制御したりするものである。

（フローチャートの説明）
図９は本第２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１０は本第２実施形態の建設機械システム１の様子を示す図である。
以下、図９及び図１０を用いてドローン１００の制御を中心に説明を続ける。なお、図９のフローチャートは、油圧ショベル１０が掘削場所に近傍に到着した際に実行されるものとする。

中央制御装置９０は、第２通信装置９２と第４通信装置１０６との通信を成立させ、ＵＡＶ制御装置１０８に対してドローン１００に測量を指示する（ステップＳ２０１）。ＵＡＶ制御装置１０８は、中央制御装置９０からの測量指示に応じて飛行装置１０１を駆動してドローン１００を上昇させて撮像装置１０２による測量を開始する。図１０（ａ）はドローン１００が測量をしている様子を示す図であり、本実施形態において、ＵＡＶ制御装置１０８はドローン１００を地上６ｍ～１２ｍ程度の高さに上昇させて撮像装置１０２による測量を開始する。
撮像装置１０２は、前述の移動機構により側面に取り付けたれたレンズを下面に向けて移動させて掘削場所の撮像を開始する。撮像装置１０２が撮像した画像データは、第３メモリ１０７に記憶された後に、第４通信装置１０６から第２通信装置９２に送信される。中央制御装置９０は、ドローン１００から送信された画像データにより測量が終了した時点でステップＳ２０１を終了する。なお、測量が十分かどうかの判断は人間が行うようにしてもよい。

中央制御装置９０は、第１通信装置５０と第２通信装置９２との通信を成立させ、重機制御装置５２に対して掘削と放土とを指示する（ステップＳ２０２）。中央制御装置９０は、第１実施形態で説明したように第１バケット６６と第２バケット７８とを用いて掘削と放土とを実施する。図１０（ｂ）は掘削をしている作業装置６０をドローン１００が撮像している様子を示す図であり、本実施形態において、撮像装置１０２は、掘削の様子を上空より撮像するものとする。この場合、測量を行った場所よりも低い、地上３ｍ～６ｍ程度の高さで行うことにより、掘削の様子を撮像することができる。また、掘削の様子の撮像は連続的に行ってもよく、バッテリー１０５を有効にするために一定間隔毎に撮像するようにしてもよい。

中央制御装置９０は、撮像装置１０２からの画像データに基づき掘削状況の確認が必要かどうかを判断する（ステップＳ２０３）。ここでは、第１バケット６６の状態を確認する必要があるものとしてステップＳ２０４に進むものとする。

中央制御装置９０は、ＵＡＶ制御装置１０８に対して第１バケット６６の撮像を指示する（ステップＳ２０４）。ＵＡＶ制御装置１０８は、飛行装置１０１によりドローン１００を降下させて第１バケット６６に近づけるとともに撮像装置１０２による撮像を指示する。図１０（ｃ）は掘削している第１バケット６６をドローン１００が撮像している様子を示す図である。この場合、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１００との衝突を回避しながら、ドローン１００を第１バケット６６に近づけることができる。なお、中央制御装置９０は、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。

次いで、中央制御装置９０は、ダンプトラック８５の荷台が満載かどうかを判断する（ステップＳ２０５）。中央制御装置９０は、ＵＡＶ制御装置１０８に対してダンプトラック８５の荷台の撮像を指示する。ＵＡＶ制御装置１０８は、ドローン１００をダンプトラック８５の荷台に近づけるとともに撮像装置１０２による撮像を指示する。この場合も、ＵＡＶ制御装置１０８は、センサ群１０４の赤外線センサによりダンプトラック８５の荷台を認識して、ダンプトラック８５とドローン１００との衝突を回避しながら、ドローン１００をダンプトラック８５の荷台に近づけることができる。
中央制御装置９０は、ダンプトラック８５の荷台が満載でなければステップＳ２０２に戻り、ダンプトラック８５の荷台が満載であればステップＳ２０６に進む。ここでは、ダンプトラック８５の荷台が満載としてステップＳ２０６に進むものとする。

中央制御装置９０は、ダンプトラック８５の交換が必要かどうか判断する（ステップＳ２０６）。中央制御装置９０は、所定の掘削が終了していれば、ダンプトラック８５の交換が必要ないと判断し、満載となったダンプトラック８５を放土場所から移動させて本フローチャートを終了する。一方、中央制御装置９０は、所定の掘削が終了しておらずダンプトラック８５の交換が必要と判断すればステップＳ２０７に進む。

中央制御装置９０は、ダンプトラック８５の交換を行い（ステップＳ２０７）、所定の掘削が終了するまでステップＳ２０２以降のステップを繰り返す。
なお、本実施形態において、中央制御装置９０によりドローン１００を制御したが、重機制御装置５２によりドローン１００を制御してもよい。
以上のように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。

以上で説明した実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることは可能である。例えば、撮像装置１０２として赤外線カメラを用いれば夜間においても掘削や放土などの一連の工事を行うことができ、工期を短縮することができる。第１バケットに代えてブレーカやフォークやリッパーやリフターを第１アーム６４に取り付けるようにしてもよい。また、第１実施形態と第２実施形態とを適宜組み合わせてもよい。また、ドローン１００が離着陸部に着陸する際に、撮像装置１０２により図４の視認マーク５５を視認して、着陸位置を認識させるようにしてもよい。また、この視認マーク５５内に送電装置９５の送電コイルまたは接点を設ければ、ドローン１００が離着陸部に着陸した後、速やかに受電装置１０３を介してバッテリー１０５を充電することでできる。

１ 建設機械システム １０ 油圧ショベル ２０ 走行装置２０
３０ 旋回装置 ４０ 本体装置４０ 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 (6)

1. 走行装置により走行する本体装置と、
   アーム部材と、該アーム部材の先端に接続された部材とを有し、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、撮像装置と、他の装置との衝突を回避する衝突防止センサとを備えたドローンが離着陸可能な離着陸部と、
   前記ドローンに異なる高度で前記接続された部材を撮像させる中央制御装置と、を備え、
   前記ドローンは、前記衝突防止センサにより前記接続された部材を認識して、前記接続された部材との衝突を回避しながら駆動中の前記接続された部材に近づいて前記駆動中の接続された部材を撮像し、
   前記中央制御装置は、駆動中の前記接続された部材の状態を確認する建設機械システム。
2. 前記ドローンは、第１の高度で前記接続された部材を撮像したのちに、前記第１の高度よりも低い第２の高度で前記接続された部材を撮像する請求項１に記載の建設機械システム。
3. ダンプトラック等の荷台を有した移動手段を有し、
   前記ドローンは、前記本体装置と、前記荷台を有した移動手段とを撮像し、
   前記中央制御装置は、前記ドローンの撮像結果に基づいて、前記本体装置と前記荷台を有した移動手段との少なくとも一方の移動を中止する請求項１または請求項２に記載の建設機械システム。
4. ダンプトラック等の荷台を有した移動手段を有し、
   前記作業装置は、掘削した掘削物を前記荷台に放出し、
   前記ドローンは、前記荷台に放出された前記掘削物を撮像する請求項１または請求項２に記載の建設機械システム。
5. 前記作業装置は、第１作業装置と第２作業装置とを有し、前記第１作業装置と前記第２作業装置とは前記本体装置の前後方向に沿って１８０度又は９０度ずらして設けられており、前記第１作業装置と前記第２作業装置とは同じ構成としている請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の建設機械システム。
6. 前記ドローンは、前記ドローンのバッテリー残量を検出する請求項１から５のいずれか一項に記載の建設機械システム。
   

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