JP7770989B2 - 敷均し方法および自動化施工システム - Google Patents

Description

本発明は、自動走行可能な建設機械を用いた敷均し方法および自動化施工システムに関する。

ブルドーザなどの建設機械を自動走行させて土砂の敷均しを行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の技術では、ブレードが抱えている土砂の量を検出するセンサを設け、土砂がなくなった場合にブルドーザの走行を停止させる。

特開２０１９－１９００３９号公報

特許文献１に記載される技術では、敷均しを行う土砂に大粒径の岩石（例えば、数十センチメートル以上の岩石であり、以下では「大粒径岩」と称す）が含まれている場合を想定していないので、土砂に大粒径岩が含まれている状況では高品質な敷き均しを行えないという問題があった。例えば、ブルドーザでの撒き出しの後工程で振動ローラを用いて転圧を行う場合、振動ローラが大粒径岩に乗り上げてしまい、盛り立て密度が低くなるといった問題が発生する。ここで、大粒径岩が含まれる土砂は、例えば原石山において発破掘削されたダムの盛り立て材などである。
このような観点から、本発明は、大粒径岩が含まれる場合でも高品質の敷均しを行うことができる敷均し方法および自動化施工システムを提供する。

本発明に係る敷均し方法は、建設機械を用いた敷均し方法であって、前記建設機械は、オペレータによる操縦なしで自動走行可能であり、対象物を検出可能なセンサ部と接続される。この敷均し方法は、岩石サイズ検出工程と、優先作業工程と、敷均し工程とを有する。岩石サイズ検出工程では、前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出する。優先作業工程では、予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械が優先的に行う。敷均し工程では、前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械が行う。
本発明に係る敷均し方法においては、大粒径岩が含まれる場合に大粒径岩に対して優先的に作業を行い、その後に敷均し作業を行うので、高品質の敷均しを行うことができる。
前記優先作業工程では、第一閾値以上かつ第二閾値よりも小さいサイズの岩石である特大岩が検出された場合に、当該特大岩に向けて前記建設機械を移動させて前記土砂山から当該特大岩を押し出して除去するのがよい。例えば、除去した特大岩を設計面よりも低い凹部に優先して落とすようにし、特大岩が表面に露出し難くする。
また、前記優先作業工程では、前記第二閾値以上のサイズの岩石である極大岩が検出された場合に、当該極大岩が含まれていることを報知するのがよい。その後、何らかの方法（例えば作業員がバックホーなどの建設機械を用いて）で極大岩を排除する。

前記敷均し工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山のサイズを検出する土砂山サイズ検出工程を有してもよい。その場合、前記敷均し工程では、前記土砂山サイズ検出工程での検出結果に基づいて決定した敷均しの条件に従って敷均し作業を行うのがよい。
このようにすると、土砂山のサイズの検出結果に基づいて敷均し作業を行うので作業の効率化を図ることができる。
前記敷均し工程では、例えばグリッドマップによって現地形と基準面との高低差を求め、レーンに含まれるマスの高低差の合計値を求めることで各レーンの走行距離を決定する。
このようにすると、現地形に基づいた施工を行うことができるので、より高品質かつ高効率な敷均しを行うことができる。
また、前記岩石サイズ検出工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山の位置を検出する土砂山位置検出工程を有してもよい。

本発明に係る自動化施工システムは、敷均しを行う自動化施工システムである。この自動化施工システムは、オペレータによる操縦なしで自動走行可能である建設機械と、対象物を検出可能なセンサ部と、前記建設機械による施工を制御する制御装置と、を備える。
前記制御装置は、岩石サイズ検出処理部と、優先作業部と、敷均し制御部とを有する。岩石サイズ検出処理部は、前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出させる。優先作業部は、予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械に優先的に行わせる。敷均し制御部は、前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械に行わせる。
本発明に係る自動化施工システムにおいては、大粒径岩が含まれる場合に優先的に作業を行うので、高品質の敷均しを行うことができる。

本発明によれば、大粒径岩が含まれる場合でも高品質の敷均しを行うことができる。

本発明の実施形態に係る自動化施工システムの全体図である。 本発明の実施形態に係るブルドーザの側面図である。 本発明の実施形態に係るブルドーザが備える制御装置のブロック図である。 本発明の実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法の工程を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法の工程を示すフローチャートである。 岩石サイズ検出工程および優先作業工程のイメージ図である。 土砂山サイズ検出工程のイメージ図である。 土砂山の立米数の情報を基にして各レーンの走行距離（前移動量）を決める場合を説明するための図であり、（ａ）は土砂山の平面図であり、（ｂ）は土砂山の正面図である。 グリッドマップに基づいて各レーンの走行距離（前移動量）を決める場合を説明するための図である。 土砂山の荒崩しを行う場合におけるブレードの位置の一例である。 土砂山の荒崩しを行う順番の一例である。 本発明の実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法の効果を説明するための図であり、（ａ）は敷均し前の状態を示し、（ｂ）は敷均し完了後の状態を示す。

以下、本発明の実施をするための形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。各図は、本発明を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本発明は、図示例のみに限定されるものではない。なお、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。

≪実施形態に係る自動化施工システムの構成≫
実施形態に係る自動化施工システム１００の全体図を図１に示す。図１に示す自動化施工システム１００は、ブルドーザ１をオペレータによる操縦なしで走行させて、敷均しを自動で行う次世代型の自動化施工システムである。自動化施工システム１００は、主に、施工現場を自動走行するブルドーザ１と、施工現場から離れた場所にある管理室内に設置された管理用パソコン（ＰＣ：Personal Computer）２と、を備えて構成されている。なお、ブルドーザ１は、建設機械の一例である。
ブルドーザ１および管理用パソコン２は、無線通信を用いて通信可能である。また、ブルドーザ１は、測位用衛星３から発信される電波（測位用信号）を受信可能である。なお、自動化施工システム１００の構成はここで示すものに限定されず、例えば、ブルドーザ１が管理用パソコン２の機能を有していてもよい（つまり、管理用パソコン２を含めてブルドーザ１であってもよい）。

＜測位用衛星＞
測位用衛星３は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）で使用される衛星であって、自身の位置情報（軌道位置情報）や時刻情報を、ブルドーザ１に対して周期的に送信する。測位用衛星３は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星、ＧＬＯＮＡＳＳ（Global Navigation Satellite System）衛星、Ｇａｌｉｌｅｏ衛星、準天頂衛星などであってよい。測位用衛星３から送信される情報は、ブルドーザ１において、例えば、位置（緯度、経度、標高）の制御に使用される。

＜管理用パソコン＞
管理用パソコン２は、施工管理者により操作されるものである。施工管理者は、管理用パソコン２に、ブルドーザ１の制御に必要な情報を登録する。例えば、施工管理者は、管理用パソコン２に、施工を行う施工エリア１００Ａに関する施工エリア情報（例えば、施工エリア１００Ａの境界を特定する座標など）や施工条件に関する施工条件情報（例えば、設計面や仕上がり厚さ（層厚）の情報）などを予め登録する。
施工エリア１００Ａには、ブルドーザ１の制御に使用されるローカル座標系ｘｙｚが設定されている。ｘｙ平面は、例えば水平面に平行であり、ｚ軸は鉛直方向を指している。なお、ローカル座標系ｘｙｚを用いずにグローバル座標系ＸＹＺを用いてブルドーザ１の制御を行ってもよい。グローバル座標系ＸＹＺにおいて、Ｘ座標値は緯度であり、Ｙ座標値は経度であり、Ｚ座標値は高度である。

施工管理者は、管理用パソコン２に施工エリア情報や施工条件情報を登録した後に、施工開始の指示を入力する。これにより、ブルドーザ１による自動化施工が開始される。自動化施工が行われている期間、管理用パソコン２は、施工進捗情報やブルドーザ１の機体情報をブルドーザ１から周期的に受信し、これらの情報を画面に表示する。
施工管理者は、管理用パソコン２に表示される施工進捗情報やブルドーザ１の機体情報を確認することで、施工の進捗やブルドーザ１の状況を把握することが可能である。なお、施工管理者は、施工開始の指示を行った後は、原則としてブルドーザ１に対して指示を行わない。

＜ブルドーザ＞
図２を参照して（適宜、図１を参照）、ブルドーザ１の構成について説明する。図２は、実施形態に係るブルドーザ１の側面図である。ブルドーザ１は、主に、車体１０と、走行装置２０と、ブレード３０と、制御装置４０と、を備える。なお、ここで示すブルドーザ１の構成はあくまで例示である。
走行装置２０は、ブルドーザ１を走行させるための機構であり、車体１０の下部に設置される。ここでの走行装置２０は、前後方向に長尺な支持フレーム２１と、車輪２２と、履帯２３とを主に備える。車輪２２は、支持フレーム２１の前後端に軸支される。車輪２２は、スプロケットやアイドラなどとも呼ばれる。スプロケットは、動力軸に繋がっている歯車状の車輪であり、履帯２３と噛みあって動力を伝達する。アイドラは、スプロケットの反対側の端に位置する車輪である。履帯２３は、環状（無端状）を呈し、車輪２２に掛け回されている。履帯２３が周回移動することによって、ブルドーザ１が前後何れかの方向に進行する。

ブレード３０は、前方向に土砂を押し出すためのものである。ブレード３０は、排土板などとも呼ばれる。ブレード３０の前面側の構造は様々であるが、例えば後方に凹んだ形状であって下端に切刃を有し、また左右両端縁に囲い片を有している。ブレード３０は、揺動アーム３１の先端にピン連結されている。揺動アーム３１は、基端が支持フレーム２１の中間部に揺動可能に取付けられ、先端がブレード３０の背面側の下部に取り付けられている。また、ブレード３０は、チルトシリンダ３２のロッド先端に背面側の上部でピン連結されている。チルトシリンダ３２は、揺動アーム３１の中間部に揺動可能に取り付けられ、斜め上向きに配置される。また、ブレード３０は、リフトシリンダ３３のロッド先端に背面側の上部でピン連結されている。リフトシリンダ３３は、車体１０の前部に揺動可能に取り付けられ、斜め下向きに配置される。揺動アーム３１、チルトシリンダ３２およびリフトシリンダ３３は、左右に設けられ対になっている。この構成により、ブレード３０は、リフトシリンダ３３の伸縮動作により上下方向に移動し、チルトシリンダ３２の伸縮動作により傾き角を変更する。

図２に示す制御装置４０は、ブルドーザ１の全体の動作（特に、自動走行に関する動作）を制御する。制御装置４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。制御装置４０は、ブルドーザ１に予め内蔵されたものであってもよいし、後から取り付けられたもの（例えば、ＰＣ）であってもよい。例えば、前者は、自動走行可能に製造されたブルドーザを想定し、後者は、搭乗して操縦可能なブルドーザを自動走行可能なように改造したものを想定している。

図２に示すように、ブルドーザ１は、ここまで説明した構成要素の他に、通信アンテナ１１と、測位用受信機１２，１３と、センサ部１４とを有する。
通信アンテナ１１は、管理用パソコン２（図１参照）との通信を行うものである。具体的には、ブルドーザ１の制御装置４０は、通信アンテナ１１を介して管理用パソコン２からブルドーザ１の制御に必要な情報を受信する。また、制御装置４０は、通信アンテナ１１を介して管理用パソコン２に対して、施工進捗情報やブルドーザ１の機体情報を送信する。

測位用受信機１２，１３は、測位用衛星３（図１参照）から発信される電波（測位用信号）を受信するものである。測位用受信機１２，１３は、例えば測位用衛星３から軌道位置情報や時刻情報などを受信し、これらの情報を用いて自身の位置を計算する。測位用受信機１２は、ブルドーザ１の基準となる位置に設置され、測位用受信機１２によって計算された位置情報は主にブルドーザ１全体の位置制御に使用される。測位用受信機１３は、ブレード３０の基準となる位置に設置され、測位用受信機１３によって計算された位置情報は主にブレード３０の位置制御に使用される。測位用受信機１２，１３によって計算された位置情報は、制御装置４０に送られる。なお、測位用衛星３から発信される電波を受信できない場所においては、ブルドーザ１にプリズムを設けてトータルステーションで自動追尾することで、ブルドーザ１の位置情報を計算しても良い。

センサ部１４は、ブルドーザ１が置かれている環境に関する情報（例えば、周囲の情報）を取得する装置である。センサ部１４により検出された情報は、自動運転の制御や監視に利用される。センサ部１４は、検出した情報を制御装置４０に送信する。本実施形態でのセンサ部１４は、ステレオカメラ１５と、ＬｉＤＡＲ（Light Detection and Ranging）１６とを含んで構成される。なお、ここで示すセンサ部１４の構成は例示であり、ステレオカメラ１５やＬｉＤＡＲ１６に代えて、またはステレオカメラ１５やＬｉＤＡＲ１６に加えて他の種類のセンサを用いることもできる。なお、ステレオカメラ１５およびＬｉＤＡＲ１６の何れか一方のみを用いることもできる。センサ部１４は、施工現場に配置されていてもよい（つまり、センサ部１４がブルドーザ１に搭載されていなくてもよい）。ブルドーザ１にセンサ部１４を搭載しない場合、例えば何らかの設置手段（例えば、脚部）を用いて施工現場に設置したり、空中を移動可能な飛行体（例えば、ドローン）に搭載することが可能である。センサ部１４は、例えば検出した情報を無線通信によって制御装置４０に送信する。

ステレオカメラ１５は、複数のカメラを備えている（本実施形態では左右に並べて配置した二台を想定）。ステレオカメラ１５は、人間が対象物を見る原理と同じようにして、複数のカメラを用いて対象物を複数の異なる方向から同時に撮影する。その為、ステレオカメラ１５によれば、撮影した画像から奥行き方向の情報を計測することが可能である。ステレオカメラ１５は、ブルドーザ１の前方を撮影可能な位置に設置される。
ＬｉＤＡＲ１６は、レーザセンサ（距離センサ）の技術を用いて周囲の物体の形状を検出する装置である。ＬｉＤＡＲ１６は、周囲に多数のレーザ光を照射し、物体に当たって反射したレーザ光を受光する。これにより、ＬｉＤＡＲ１６は、周囲の物体の表面の形状を、表面を覆い尽くすような点の座標の集合（点群データ）として取得する。ＬｉＤＡＲ１６は、ブルドーザ１の前方を検出可能な位置に設置される。

図３を参照して、制御装置４０が有する主な機能について説明する。図３は、ブルドーザ１が備える制御装置４０のブロック図である。制御装置４０は、土砂山位置検出処理部４１と、岩石サイズ検出処理部４２と、優先作業制御部４３と、土砂山サイズ検出処理部４４と、敷均し制御部４５とを有する。これらの機能は、例えばプログラムの実行処理によって実現される。
なお、図３に示す制御装置４０の各機能は、説明の便宜上分けたものであり、本発明を限定するものではない。また、ブルドーザ１以外の装置（例えば、管理用パソコン２）が制御装置４０の一部の機能を有する構成であってもよい。その場合、管理用パソコン２は、ブルドーザ１から必要な情報を取得し、リアルタイムで計算を行う。そして、無線通信を介してブルドーザ１に対して走行ルートなどを送信する。ここでは各機能の概要のみ説明し、後記する「実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法」でこれらの機能の詳細を説明する。

土砂山位置検出処理部４１は、センサ部１４を用いて土砂山の位置（例えばｘｙｚ座標値）を検出させる。
岩石サイズ検出処理部４２は、土砂山位置検出処理部４１によって検出された土砂山にブルドーザ１を移動させる。また、岩石サイズ検出処理部４２は、センサ部１４を用いて土砂山に含まれる岩石の大きさを検出させる。
優先作業制御部４３は、予め設定したよりも大きいサイズの岩石が土砂山の中に含まれている場合に、当該岩石に対する作業を優先的に行うように制御する。
土砂山サイズ検出処理部４４は、センサ部１４を用いて土砂山のサイズ（例えば土砂山の高さ、左右幅、奥行き、推定立米数など）を検出させる。
敷均し制御部４５は、土砂山を対象とした敷均し作業を制御する。

≪実施形態に係る自動化施工システムに係る敷均し方法≫
図４Ａおよび図４Ｂを参照して（適宜、図１ないし図３を参照）、自動化施工システム１００に係る敷均し方法について説明する。図４Ａおよび図４Ｂは、自動化施工システム１００に係る敷均し方法の工程を示すフローチャートである。
（土砂山位置検出工程）
最初に、ブルドーザ１は、センサ部１４を用いて、土砂山の位置を遠方より検出する（ステップＳ１）。土砂山位置検出処理部４１は、例えば、施工エリア１００Ａの全体を見渡せる場所にブルドーザ１を移動させた後でセンサ部１４に検出動作を行わせ、土砂山の位置を検出する。センサ部１４のＬｉＤＡＲ１６を用いることで、より遠くの土砂山の検出を行えるので望ましい。このような理由から、土砂山の位置の検出はＬｉＤＡＲ１６を用いるのが望ましいが、ステレオカメラ１５などの他の手段を用いて土砂山の位置の検出を行うこともできる。土砂山位置検出処理部４１は、ＬｉＤＡＲ１６によって取得した点群データから、例えば土砂山の裾野や中央の位置（座標）を算出する。

（岩石サイズ検出工程）
次に、ブルドーザ１は、ステップＳ１で検出した土砂山の前に移動する（ステップＳ２）。岩石サイズ検出処理部４２は、例えば、ステップＳ１で検出した位置（土砂山の裾野や中央の位置（座標）など）を基にしてブルドーザ１の向きを変更し、当該位置にブルドーザ１を接近させる。これにより、センサ部１４によって土砂山の詳細を検出しやすい位置にブルドーザ１が移動する。
続いて、ブルドーザ１は、センサ部１４を用いて、土砂山内に含まれる大粒径岩８（図５参照）の検出を行う（ステップＳ３）。岩石サイズ検出工程のイメージを図５に示す。大粒径岩８は、予め決められたサイズ（例えば、直径）よりも大きな岩石であって、そのサイズは例えば敷均しの品質との関係で決定される。大粒径岩８は、例えば数十センチメートル以上の岩石である。大粒径岩８の検出は、品質管理や施工管理上の理由から使用できないまたは使用に注意を要する岩石を検出することを目的とするものであり、この目的を達成できるのであればサイズ以外の要素（例えば、形状）を考慮して検出を行ってもよい。この検出では、土砂山の表面に露出している大粒径岩８が検出対象となり、例えば大粒径岩８の座標値（ｘｙｚ値）および最大径を検出する。

センサ部１４のステレオカメラ１５を用いると、精度が良くかつ広範囲（広い画角）の検出を行えるので望ましい。ステレオカメラ１５を用いて大粒径岩８を検出する場合、岩石サイズ検出処理部４２は、例えばステレオカメラ１５で撮影された画像を、画像認識技術を用いて画像処理することで、土砂山に含まれる大粒径岩８を検出する。人工知能技術（例えばＣＮＮ（Convolutional Neural Network））を用いて大粒径岩８の形状を学習し、学習済みモデルによって大粒径岩８を検出してもよい。また、ＬｉＤＡＲ１６の座標情報とステレオカメラ１５の片側（つまり単眼カメラ）のＲＧＢ情報（色情報）とを組み合わせたラプラシアンフィルタによるエッジ抽出法を用いて大粒径岩８の検出を行ってもよい。また、Difference of Normal 法、Difference of Curvatures 法、マルチスケール法などの特徴検出方法によって、ＬｉＤＡＲ１６の座標情報から大粒径岩８の検出を行ってもよい。

（優先作業工程）
優先作業工程では、大粒径岩８（図５参照）が含まれている場合に、大粒径岩８に対する作業をブルドーザ１に優先的に行わせる。ステップＳ３で大粒径岩８を検出しなかった場合（ステップＳ４ａ）、「優先作業工程」を行わずにステップＳ７に処理を進める。一方、ステップＳ３で大粒径岩８を検出した場合、岩石の大きさによって優先して行う作業が異なる。
第一閾値以上かつ第二閾値よりも小さいサイズの岩石である特大岩８Ａ（図５参照）が検出された場合（ステップＳ４ｂ）、図５の符号Ｋで示すように、優先作業制御部４３はブルドーザ１を特大岩８Ａに向かって押土制御し、土砂山から特大岩８Ａを押し出して除去する（ステップＳ５）。例えば、特大岩８Ａを設計面よりも低い凹部に優先して落とすようにする。第二閾値は、例えば設計図書等に書かれた上限値である。このような基準で検出された特大岩８Ａは、設計図書で規定された使用可能範囲に含まれるものの、比較的大きい岩である。第一閾値は、例えば敷均しの品質との関係でサイズが決定され、数十センチメートルである。全ての特大岩８Ａの処理が完了した後で、ステップＳ７に処理を進める。
第二閾値以上のサイズの岩石である極大岩（図示せず）が検出された場合（ステップＳ４ｃ）、優先作業制御部４３は、例えばブルドーザ１の作業を一時中断させ、管理者にエラーを通知するなどして極大岩が含まれていることを報知する（ステップＳ６）。極大岩は設計図書等に書かれた上限値を超える岩であり、盛り立てに使うことができないので何らかの方法（例えば作業員がバックホーなどの建設機械を用いて）で極大岩を排除する。全ての極大岩の処理が完了した後で、作業員が作業の再開命令をブルドーザ１に送信し、優先作業制御部４３は、ステップＳ７に処理を進める。

（土砂山サイズ検出工程）
次に、ブルドーザ１は、土砂山のサイズに関する情報（例えば土砂山の高さ、左右幅、奥行き、推定立米数など）を検出する（ステップＳ７）。土砂山サイズ検出処理部４４は、例えば、図６の符号Ａで示す「重心」、符号Ｂで示す「中央」、符号「Ｃ」で示す頂点（最高点）、符号「Ｄ」で示す「裾野中央点」、符号「Ｅ」で示す「裾野左端点」、符号「Ｆ」で示す「裾野右端点」を検出する。図６は、土砂山サイズ検出工程のイメージ図である。なお、岩石サイズ検出工程のタイミングで土砂山のサイズを検出してもよい。

（敷均し工程）
次に、ブルドーザ１は、土砂山を対象とした敷均し作業を行う（ステップＳ８）。敷均し制御部４５は、例えば、ステップＳ７で検出した土砂山のサイズに関する情報を基にして、敷均し回数、横移動量、前移動量などを決定し、決定した条件に従って押土制御を行う。例えば、土砂山の左右幅が大きい場合にはレーン数を増やしたり、立米数が大きい場合にはレーンの走行距離（前移動量）を長くしたりする。

図７を参照し、土砂山の立米数の情報を基にして、各レーンＬの走行距離（前移動量）を決める場合を説明する。図７（ａ）は土砂山の平面図であり、図７（ｂ）は土砂山の正面図である。各レーンＬの幅は、ブルドーザ１の幅に対応している。図７に示す土砂山には、頂点を構成する第一凸部Ｔ１が正面側に存在し、頂点よりも低い第二凸部Ｔ２が右側に存在する。第二凸部Ｔ２は、第一凸部Ｔ１よりも前後方向の距離が長く、第二凸部Ｔ２の立米数は第一凸部Ｔ１の立米数よりも大きくなっている。この場合、例えばレーンＬ４の走行距離（前移動量）を最も長くする。このような制御を行う場合、土砂山を俯瞰的に見ることが可能なように、センサ部１４の設置位置を高くするのがよい。

また、図８に示すように、現地形をグリッドマップＭ（等間隔で区切られた格子状のマス単位で標高を表したもの）のような形で検出し、このグリッドマップＭに基づいてレーン数や各レーンの走行距離（前移動量）を決定してもよい。エリアによって仕上がり厚さ（層厚）が決まっており、例えば層厚が「0.5m」の場合を想定し、図８に示すドットが最も荒いマスＭ１が「0ｍ（設計面）」、ドットが無いマスＭ０が「-0.5ｍ」、ドットが二番目に細かいマスＭ２が「+0.25ｍ」、ドットが最も細かいマスＭ３が「+0.5ｍ」だとする。この場合、例えば一番左のレーンＬ１では一番奥のマスまでブルドーザ１を走行させ、それ以外のレーンＬ２～Ｌ４では一番奥のマスよりも少し奥まで走行させるといった形で押土距離を可変制御する。つまり、グリッドマップＭを用いて現地形と設計面（基準面）との高低差をマスごとに求め、レーンＬに含まれるマスの高低差の合計値を求めることで、各レーンＬの走行距離を決定する。このようにすると、層厚と１つのマスの大きさを設定すれば、その情報を基にレーン数と押土距離を自動で認識し、適切な敷き均しが可能となる。

なお、土砂山の高さ情報に基づいて、土砂山の荒崩しを行ってもよい。荒崩しは、例えば土砂山の高さが予め設定した値よりも高い場合に行う。押土した場合におけるブルドーザ１の負荷は、土砂山の高さに応じて上昇するので、土砂山が高いことはスタック（足滑り）が発生する原因となる。荒崩しでのブレード３０の位置の目安は、例えばブレード３０上端と土砂山の高さが一致する程度とするのがよい（図９参照）。図９は、土砂山の荒崩しを行う場合におけるブレード３０の位置の一例である。ブレード３０より高い部分の土砂は、ブレード３０上部から土砂が漏れてブレード３０と車体１０の間に入り込み、車体１０のエンジンルーム他を傷つける恐れがある。また、ブルドーザ１の大きさ（「xxトン級（xxには自然数が入る）」という表現）が、施工の規模に対して極端に乖離するものを使用することは少ない。その為、荒崩しでのブレード３０の位置は、土砂山の高さを目安にすることが現実的である。ブレード３０の位置は、測位用受信機１３で検出可能であり、例えば測位用受信機１３でブレード３０の下端の位置を検出する場合、測位用受信機１３で検出した位置にブレード３０の高さ寸法を加えることでブレード３０の上端の位置を算出できる。

また、土砂山を高さ方向に輪切りにすることで層を設定し、高い層から順番に押土して荒崩しを行ってもよい（図１０参照）。この制御は、土砂山が比較的高い場合（例えば、ブルドーザ１の高さよりも土砂山の高さが高い場合）を想定している。図１０に示す土砂山では、例えば最初に一番上の層Ｎ３を押土し、次にその下の層Ｎ２を押土し、最後に一番下の層Ｎ１を押土する。

（敷均し確認工程）
図４Ｂに示すように、ブルドーザ１は、敷均しの完了を確認するために、土砂山のセンシングを再び行う（ステップＳ９）。ステップＳ９で敷均し完了を確認できた場合（ステップＳ１０ａ）、敷均し制御部４５は、当該土砂山を対象とした敷均し作業を完了し、ステップＳ１１に処理を進める。一方、ステップＳ９で均し残しが確認された場合（ステップＳ１０ｂ）、敷均し制御部４５は、処理をステップＳ８に戻して再び敷均し作業を行う。

（次の土砂山のセンシング工程）
敷均し完了を確認できた場合（ステップＳ１０ａ）、ブルドーザ１は、次の土砂山のセンシング開始位置に移動し（ステップＳ１１）、次に敷均しを行う新たな土砂山の位置を遠方より検出する（ステップＳ１２）。土砂山位置検出処理部４１は、例えば、事前に設定した分だけ斜め後ろの位置（例えば、横方向は一つの山分、後方向は任意）にブルドーザ１を移動させて、移動後の位置で次の土砂山を検出させる。ステップＳ１２で次の土砂山を検出した場合、岩石サイズ検出処理部４２は、ブルドーザ１を次の土砂山の前に移動させて（ステップＳ２）、次の土砂山を対象とした敷均しを行う。一方、ステップＳ１２で次の土砂山を検出しなかった場合、設定された個数の土砂山の敷均しが完了したとして作業を完了する（ステップＳ１３）。

以上のように、実施形態に係る自動化施工システム１００においては、大粒径岩８が含まれる場合に大粒径岩８に対して優先的に作業を行い、その後に敷均し作業を行うので、高品質の敷均しを行うことができる。
例えば、図１１（ａ）に示すように、設計面よりも低い凹部に特大岩８Ａを優先して落とすことで、図１１（ｂ）に示すように、粒径の小さい岩や細粒分が特大岩８Ａの上に撒き出されるようになり、特大岩８Ａが表面に露出し難くなるので、仕上がり面を平らにすることができる。図１１は、実施形態に係る自動化施工システム１００に係る敷均し方法の効果を説明するための図であり、（ａ）は敷均し前の状態を示し、（ｂ）は敷均し完了後の状態を示す。
ここまで本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の趣旨を変えない範囲で実施することができる。

１ ブルドーザ（建設機械）
２ 管理用パソコン
３ 測位用衛星
８ 大粒径岩
８Ａ 特大岩
１０ 車体
１１ 通信アンテナ
１２，１３ 測位用受信機
１４ センサ部
１５ ステレオカメラ
１６ ＬｉＤＡＲ
２０ 走行装置
３０ ブレード
４０ 制御装置
４１ 土砂山位置検出処理部
４２ 岩石サイズ検出処理部
４３ 優先作業制御部
４４ 土砂山サイズ検出処理部
４５ 敷均し制御部
１００ 自動化施工システム
Ｌ１～Ｌ５，Ｌ レーン
Ｍ グリッドマップ

Claims (7)

1. 建設機械を用いた敷均し方法であって、
   前記建設機械は、オペレータによる操縦なしで自動走行可能であり、対象物を検出可能なセンサ部と接続され、
   前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出する岩石サイズ検出工程と、
   予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械が優先的に行う優先作業工程と、
   前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械が行う敷均し工程と、を有する、
   ことを特徴とする敷均し方法。
2. 前記優先作業工程では、第一閾値以上かつ第二閾値よりも小さいサイズの岩石である特大岩が検出された場合に、当該特大岩に向けて前記建設機械を移動させて前記土砂山から当該特大岩を押し出して除去する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の敷均し方法。
3. 前記優先作業工程では、前記第二閾値以上のサイズの岩石である極大岩が検出された場合に、当該極大岩が含まれていることを報知する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の敷均し方法。
4. 前記敷均し工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山のサイズを検出する土砂山サイズ検出工程をさらに有し、
   前記敷均し工程では、前記土砂山サイズ検出工程での検出結果に基づいて決定した敷均しの条件に従って敷均し作業を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載の敷均し方法。
5. 前記敷均し工程では、グリッドマップによって現地形と基準面との高低差を求め、レーンに含まれるマスの高低差の合計値を求めることで各レーンの走行距離を決定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の敷均し方法。
6. 前記岩石サイズ検出工程の前工程として、前記センサ部を用いて前記土砂山の位置を検出する土砂山位置検出工程をさらに有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の敷均し方法。
7. 敷均しを行う自動化施工システムであって、
   オペレータによる操縦なしで自動走行可能である建設機械と、
   対象物を検出可能なセンサ部と、
   前記建設機械による施工を制御する制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記建設機械を土砂山に移動させ、前記センサ部を用いて前記土砂山に含まれる岩石の大きさを検出させる岩石サイズ検出処理部と、
   予め設定したサイズよりも大きいサイズの岩石である大粒径岩が含まれている場合に、当該大粒径岩に対する作業を前記建設機械に優先的に行わせる優先作業部と、
   前記土砂山を対象とした敷均し作業を前記建設機械に行わせる敷均し制御部と、を有する、
   ことを特徴とする自動化施工システム。