JPH08226296A

JPH08226296A - 推進用ヘッドのための制御方法

Info

Publication number: JPH08226296A
Application number: JP7035222A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Mukono; 勝彦向野; Takashi Oshima; 高大島; Masaya Hattori; 正也服部
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1995-02-23
Filing date: 1995-02-23
Publication date: 1996-09-03

Abstract

(57)【要約】【目的】推進工法における推進ヘッドの操舵制御にお
いて、推進ヘッドが湾曲する計画線を移動しなければな
らない際にも、正確に推進ヘッドが湾曲する計画線に追
従できる制御方法を提供する。【構成】推進計画線Ｋに対する前記推進用ヘッド４自
身の位置を検出し、推進計画線Ｋ上の基準位置Ｑよりの
距離と、推進計画線Ｋの基準方向Ｔkに対する推進用ヘ
ッドの姿勢角度を入力し、受圧面に対する制御方向と制
御量を出力するファジィルールを有するファジィ推論に
よる推進用ヘッドのための制御方法において、推進計画
線Ｋが湾曲する場合、基準位置Ｑと基準方向Ｔk を計画
線Ｋの径方向内側にオフセットしたのちにファジイ推論
を適応する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に光ファイバーケ
ーブルや、電線等を通すために、これらが通る孔を地中
に設けるための掘削装置に関し、具体的には、後方から
押圧力を受けて土中を推進する推進管の先端側に連結さ
れた推進用ヘッドに土中推進に伴って土中からの反力を
受けるように設けられた受圧面の方向を変更することに
よって前記推進用ヘッドの推進方向を制御する推進用ヘ
ッドのための制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の制御システムは、受圧面
を一定方向に向けたまま一定の推進力で推進する際、受
圧面の向きとは反対側の方向に受ける反力により推進用
ヘッドの推進方向が変化する現象を利用して、所定の目
標点に推進用ヘッドが達するように受圧面の向きを調節
する。この目的のために、推進計画線に対する前記推進
用ヘッドの位置を検出する位置検出手段と、前記推進用
ヘッド姿勢を検出する姿勢検出手段が備えられていると
ともに、受圧面は推進用ヘッドの前後軸芯周りに回動可
能に構成されている。例えば、推進用ヘッドの進路を右
側に調整したければ受圧面を左に向けて、推進用ヘッド
を１ストローク移動させる。この様な受圧面の方向調整
とストローク運動を繰り返しながら推進計画線に沿った
状態で推進用ヘッドを進行させるのである。この受圧面
の調節においては、推進計画線（推進計画線が曲線の場
合には、計画線の所定点における接線方向を仮想の計画
線とする。）より推進用ヘッドがずれている場合、推進
用ヘッドの推進計画線に対する位置と、姿勢を検出し、
この実際の位置と推進用ヘッドがあるべき位置と、実際
の姿勢ととっているべき姿勢とをそれぞれ比較し、これ
らの比較により得られたデータを入力値として、これら
のデータに基づき推進用ヘッドがより計画線に近づくよ
うに、受圧面に対する制御方向と制御量を決定する方法
があった。この方法で求められた制御方向と制御量に基
づき受圧面を制御し、推進用ヘッドを１ストローク分移
動させるのである。この制御方法の特徴は、推進用ヘッ
ドのある時点での位置と姿勢を、理想的にはあるべき位
置と姿勢に対して比較することにより次のストロークで
の、推進ヘッドの進むべき方向を判断することにある。
従って、推進計画線が直線である場合には制御は都合良
く行われることになるが、推進計画線が曲線の場合に
は、次のストロークで推進用ヘッドが行き着くべき目標
点が考慮されておらず、推進用ヘッドが推進計画線上に
位置していても、仮想の計画線であるその地点における
接線方向を基準に推進用ヘッドが押圧制御されるため
に、次のステップでは推進用ヘッドは、本来の計画線よ
り径方向外側に外れてしまう。それに対して推進路の補
正が加えられることから推進方向の補正が遅れがちにな
り、計画線の曲線よりも曲率の少ない大きなカーブを推
進ヘッドが移動しがちになるという問題があった。さら
に、例えば推進計画線が右の方に湾曲している場合、推
進計画線の右側方向（径方向内側）への進路の修正は、
左側方向（径方向外側）への進路の補正に比べると大き
くとらなければならないため、右側への修正能力が左側
への修正能力と比較すると劣るという問題も生じる。
尚、推進用ヘッドの位置と姿勢を検出し、この情報に基
づき、推進計画線に沿ってヘッドが移動するよう受圧面
の方向を設定する作業は人的に行っても、或いは数学的
アルゴリズム用いた従来の制御で行っても良いのである
が、エキスパートの経験を考慮に入れることができるフ
ァジィ制御で行うこともできる。即ち、前記位置検出手
段からの位置情報と前記姿勢検出手段からの姿勢情報を
入力値とし、受圧面に対する制御方向と制御量を出力値
とする複数のファジィルールを設定することにより、作
業の効率化に貢献するわけであるが、この様に制御を自
動化したとしても、制御方法において、次のストローク
で推進用ヘッドが行き着くべき目標点が考慮されていな
ければ、上記のような問題は解決することはできない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この様に推進用ヘッド
が直線上に移動する際には従来の方法は都合が良かった
ものの、特に曲率の大きな小さい径での曲線上の移動に
おいては、従来の制御方法では十分でなかった。本発明
の目的は、曲線上の移動においても推進用ヘッドの計画
線に対する追従を正確に行うことを可能にした、推進用
ヘッドのための制御方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による推進用ヘッドの推進方向を制御する制
御方法では、前記計画線が湾曲する場合、理想的には推
進用ヘッドが向いているべき方向である推進計画線に沿
った基準方向を、前記湾曲する計画線の径方向内側に方
向オフセット量だけオフセットした後、前記推進用ヘッ
ドの位置と基準位置との距離と、前記推進用ヘッドの姿
勢角度とオフセットされた基準方向との角度差とを入力
し、前記受圧面に対する制御方向と制御量を出力するの
である。

【０００５】

【作用】本発明による推進用ヘッドのための制御方法の
特徴は、推進用ヘッドが向くべき基準方向を、推進計画
線の接線方向より湾曲側方向にオフセットさせているた
め、推進計画線の湾曲を考慮に入れた制御が可能にな
る。

【０００６】

【発明の効果】上記のように推進計画線の湾曲を見越し
ての制御が可能であると、現時点での位置と方向を基に
して次のストロークにおける推進用ヘッドの方向を制御
する方法と比較し、推進用ヘッドによる湾曲する推進計
画線に対する追随がより正確になるとともに、推進計画
線に左右の非対称性がある場合でも、この非対称性を既
に考慮に入れているため、推進計画線の左右によって進
路の修正能力が異なる問題も軽減される。

【０００７】〔本発明によるその他の特徴と利点〕本発
明によるその他の好適な実施形態の一つに、上記のごと
く基準方向をオフセットするのみでなく、推進計画線上
にあり、理想的には推進用ヘッドがあるべき位置である
基準位置も湾曲する推進計画線の径方向内側にオフセッ
トする方法があり、この様に、基準方向と基準位置の両
方をオフセットする事により、推進計画線の湾曲に対し
て２つの自由度でもって対応することができ、基準方向
のみをオフセットする方法と比べて、推進用ヘッドの推
進計画線に対する追従を更に正確に制御することができ
る。また、ファジィ制御を利用することにより制御行程
を自動化し、効率の向上を図ることもできる。このファ
ジィ制御においては、推進用ヘッド自身の水平方向と垂
直方向の位置情報、例えば計画線に対して上側に大きく
ずれているといった情報と、推進用ヘッド自身の水平姿
勢角と垂直姿勢情報、例えば上方に少し機首を挙げてい
るといった情報とをＡＮＤ結合させてファジィルールの
前件部を構成し、その後件部を受圧面の向きとその制御
量として、エキスパールの経験則に基づいて必要なファ
ジィルールを作っているので、各検出手段からの情報が
入力されると各ルールから受圧面の向きとその制御量が
出力され、これらの出力からデファジィフィケーション
することにより最終的な受圧面の向きとその制御量が得
られる。この様に得られた受圧面の向きとその制御量は
エキスパートの経験則が生かされたものであるため、従
来の定量的手法では得られなかった蛇行の少ない推進工
法が実現するとともに、このシステムが人間が中心とな
るのではない自動制御システムであることから人件費の
低減と作業の効率化にも貢献できる。本発明によるその
他の特徴及び効果は、以下に図面を用いて述べる実施例
の説明によって明らかにされるだろう。

【０００８】

【実施例】図１は、発進ピット１内に設置した推進装置
２によって、推進体Ｓを到達ピット（不図示）の所定位
置に向けて地中推進させている状況を示すものである。
前記発進ピット１は、土留め壁１ａを四方に設け、それ
らの土留め壁１ａの内方側で前記土留め壁１ａに作用す
る土圧を受ける支持フレーム１ｂを設けて構成してあ
る。前記推進装置２は、前記推進体Ｓを保持しつつ土中
に向けて押圧して推進させることができるように構成し
てある周知の装置である。前記推進体Ｓは、図２に示す
ように、複数の推進管３と、推進用ヘッド４とをそれぞ
れ長手方向に屈曲自在に連設し、前記各推進管３及び前
記推進用ヘッド４の内空部にわたって、前記推進用ヘッ
ド駆動用の圧油を流通させる複数の油圧ホース５や、推
進用ヘッド４に内装された計測手段につながる複数のケ
ーブル６を設けて構成してある。前記推進管３は、金属
製の円筒体で構成してあり、隣合う推進管３又は推進用
ヘッド４と屈曲自在に連結するために球状ジョイントＪ
が採用されている。

【０００９】前記推進用ヘッド４は、図２に示すよう
に、円筒状のヘッド本体４ａを備え、前記ヘッド本体４
ａの軸芯周りに回転自在で且つ軸芯方向に沿って出退自
在な嵌合筒部材４ｂを、前記ヘッド本体４ａに内嵌状態
に設け、さらに推進に伴う土圧を受ける傾斜受圧面７ａ
を設けた先導体７を、前記嵌合筒部材４ｂの先端部に固
着して構成してある。前記ヘッド本体４ａには、前記嵌
合筒部材４ｂ並びにそれに固着された先導体７を前記筒
軸芯周りに回転駆動する回転駆動機構Ｒと、前記嵌合筒
部材４ｂ・先導体７を前記筒軸芯方向に出退駆動自在な
出退駆動機構Ｔと、推進用ヘッド４の計画線Ｋに対する
鉛直方向の姿勢角のずれθ_v（図３ａ参照）を検出する
姿勢角検出手段の一例である公知の傾斜角センサーＣ１
と、前記軸芯周りの先導体７の回転角、結果的には受圧
面７ａの回転角を計測する回転角計測手段の一例である
回転角検出センサーＣ２とを内装してある。一方、前記
ヘッド本体４ａの外周部には、推進用ヘッド４の位置計
測のため用いられる発信コイルＣ３を設けてある。この
発信コイルＣ３からの電磁波は地上で位置検出手段の一
例である公知の電磁波検出ユニットＣ４によって受信さ
れ、処理されることによって、推進用ヘッド４の位置を
算出することができ、その結果から、推進経路の計画線
Ｋに対する推進用ヘッド４の鉛直方向の位置ずれ量Ｄv
（図３ａ参照）と水平方向の位置ずれ量Ｄh（図３ｂ参
照）が決定される。尚、各方向の位置ずれ量とは、推進
用ヘッド４の軸芯と前記傾斜受圧面７ａとの交点部分Ｐ
と、計画線Ｋ上におけるＰに一番近い点Ｑとを結んだ線
の長さの水平成分が水平方向の位置ずれ量Ｄhであり、
垂直成分が鉛直方向の位置ずれ量Ｄvである。前記傾斜
角センサーＣ１と回転角検出センサーＣ２と電磁波検出
ユニットＣ４は、後で詳しく述べる推進ヘッド４のため
の制御手段、即ちコンピュータ利用の制御ユニット５０
に接続されており、それらのデータはファジィ理論を利
用した推進ヘッド４の操舵制御に用いられる。前記先
導体７の傾斜受圧面７ａは、ヘッド本体４ａの筒軸芯に
対して傾斜させて形成してあるので、曲線推進時には、
前記傾斜受圧面７ａが、推進カーブ径方向外側へ向くよ
うに前記回転駆動機構Ｒによって先導体７を筒軸芯周り
に回転駆動操作し、その状態で前記先導体７を前方へ押
し進めると、前記傾斜受圧面７ａに作用する土圧によっ
て、推進用ヘッド４を推進カーブ方向へ誘導することが
できる。ここに言う推進ヘッド４の操舵制御とは傾斜受
圧面７ａの操作方向、及び、その操作方向での推進操作
量を決定して、所定のストロークで推進用ヘッド４を押
し進めることである。図４には、推進ヘッド４の操舵制
御を行う制御ユニット５０の構成が示されている。制御
ユニット５０は、前記傾斜角センサーＣ１と回転角検出
センサーＣ２と電磁波検出ユニットＣ４と接続された入
力インターフェース５１と、この入力インターフェース
５１から送られた情報から鉛直方向に関する制御量を出
力する鉛直方向ファジィ推論部５２及び水平方向に関す
る制御量を出力する水平方向ファジィ推論部５３と、こ
の両ファジィ推論部５２、５３からの出力結果を合成し
て受圧面の制御方向と制御量を決定する信号合成部５４
と、この信号合成部５４からの制御信号を入力して回転
駆動機構Ｒと推進装置２に動作信号を出力するドライバ
５５とから構成されている。鉛直方向ファジィ推論部５
２は、入力インターフェース５１から、鉛直方向に関す
る姿勢角のずれθvと、このずれθvの変化量Δθvと、
位置ずれ量Ｄvと、さらに鉛直方向ファジィ推論部５２
で決定された前回の制御量ｐＵvとを入力され、鉛直方
向制御用ファジィルールを用いて鉛直方向に関する制御
量Ｕvを決定する。水平方向ファジィ推論部５３は、入
力インターフェース５１から、水平方向の姿勢角のずれ
θhと、このずれθhの変化量Δθhと、この水平方向の
位置ずれ量Ｄhとを入力され、水平方向制御用ファジィ
ルールを用いて鉛直方向に関する制御量Ｕhを決定す
る。鉛直方向制御のための基本ファジィルールは以下の
ような９つのルールからなっている；ｉｆＤv＝ＮＭａｎｄ θv＝ＮＭｔｈｅｎＵv＝ＰＢｉｆＤv＝ＺＲａｎｄ θv＝ＮＭｔｈｅｎＵv＝ＰＭｉｆＤv＝ＰＭａｎｄ θv＝ＮＭｔｈｅｎＵv＝ＺＲｉｆＤv＝ＮＭａｎｄ θv＝ＺＲｔｈｅｎＵv＝ＰＭｉｆＤv＝ＺＲａｎｄ θv＝ＺＲｔｈｅｎＵv＝ＺＲｉｆＤv＝ＰＭａｎｄ θv＝ＺＲｔｈｅｎＵv＝ＮＭｉｆＤv＝ＮＭａｎｄ θv＝ＰＭｔｈｅｎＵv＝ＺＲｉｆＤv＝ＺＲａｎｄ θv＝ＰＭｔｈｅｎＵv＝ＮＭｉｆＤv＝ＰＭａｎｄ θv＝ＰＭｔｈｅｎＵv＝ＮＢさらに、姿勢角のずれθvの変化量Δθv、つまり一回の
ストロークでの姿勢角の変化が大きい場合に上記基本ル
ールに優先して働く以下の優先ファジィルールがある；ｉｆ Δθv＝ＰＢａｎｄＤv＝ＰＢｔｈｅｎＵv＝ＮＢｉｆ Δθv＝ＰＢａｎｄＤv＝ＺＲｔｈｅｎＵv＝ＮＭｉｆ Δθv＝ＮＢａｎｄＤv＝ＮＢｔｈｅｎＵv＝ＰＢｉｆ Δθv＝ＮＢａｎｄＤv＝ＺＲｔｈｅｎＵv＝ＰＭ上記の記号を使って表現されたファジィルールにおい
て、ＰＢは正の大きな値、ＰＭは正の中ぐらい、ＺＲは
およそゼロ、ＮＢは負の大きな値、ＮＭは負の中ぐら
い、であり、正と負の意味は図３ａと図３ｂに示す通り
である。このことから、例えば上記基本ファジィルール
の一番上のルールを自然な文章で表現すると、『もし推
進ヘッド４が計画線に対して下にずれており、かつその
姿勢が下方を向いているならば、推進ヘッド４を上方に
操舵すべく受圧面を下向きにする制御量を大きくする』
となり、上記優先ファジィルールの一番上のルールを自
然な文章で表現すると、『もし推進ヘッド４の姿勢角変
化が上向きに大きく、かつ計画線に対して上に大きくず
れているならば、推進ヘッド４を下方に操舵すべく受圧
面を上向きにする制御量を大きくする』となる。同様な
ファジィルールが水平方向制御のためにも用意されてい
るが、その基本ルールは、ｉｆＤh＝ＮＭａｎｄ θh＝ＮＭｔｈｅｎＵh＝ＰＢｉｆＤh＝ＺＲａｎｄ θh＝ＮＭｔｈｅｎＵh＝ＰＭｉｆＤh＝ＰＭａｎｄ θh＝ＮＭｔｈｅｎＵh＝ＺＲｉｆＤh＝ＮＭａｎｄ θh＝ＺＲｔｈｅｎＵh＝ＰＭｉｆＤh＝ＺＲａｎｄ θh＝ＺＲｔｈｅｎＵh＝ＺＲｉｆＤh＝ＰＭａｎｄ θh＝ＺＲｔｈｅｎＵh＝ＮＭｉｆＤh＝ＮＭａｎｄ θh＝ＰＭｔｈｅｎＵh＝ＺＲｉｆＤh＝ＺＲａｎｄ θh＝ＰＭｔｈｅｎＵh＝ＮＭｉｆＤh＝ＰＭａｎｄ θh＝ＰＭｔｈｅｎＵh＝ＮＢであり、姿勢角の変化が大きい場合の優先ファジィルー
ルは、ｉｆ Δθh＝ＰＢａｎｄＤh＝ＰＢｔｈｅｎＵh＝ＮＢｉｆ Δθh＝ＰＢａｎｄＤh＝ＺＲｔｈｅｎＵh＝ＮＭｉｆ Δθh＝ＮＢａｎｄＤh＝ＮＢｔｈｅｎＵh＝ＰＢｉｆ Δθh＝ＮＢａｎｄＤh＝ＺＲｔｈｅｎＵh＝ＰＭである。例えば、水平方向制御に関しても、上記基本フ
ァジィルールの一番上のルールを自然な文章で表現する
と、『もし推進ヘッド４が計画線に対して右にずれてお
り、かつその姿勢が右を向いているならば、推進ヘッド
４を左方向に操舵すべく受圧面を右向きにする制御量を
大きくする』となり、上記優先ファジィルールの一番上
のルールを自然な文章で表現すると、『もし推進ヘッド
４の姿勢角変化が左向きに大きく、かつ計画線に対して
左に大きくずれているならば、推進ヘッド４を右方に操
舵すべく受圧面を左向きにする制御量を大きくする』と
なる。このファジィ推論において用いられるメンバーシ
ップ関数は図５ａから図５ｄに表されている。図５ａは
位置ずれに関するメンバーシップ関数であり、図５ｂは
姿勢ずれに関するメンバーシップ関数であり、図５ｃは
姿勢ずれの変動に関するメンバーシップ関数であり、い
ずれも三角形型のファジィ変数を用いており、この実施
例では鉛直方向と水平方向のために兼用されている。図
５ｄは制御量に関するメンバーシップ関数であり、シン
グルトンとなっている。各ファジィ推論部５２、５３
は、入力インターフェース５１によって与えられた入力
値を各ファジィルールの前件部にマッチングさせ、後件
部のメンバーシップ関数から該当方向の制御量を推論す
る。この各ファジィルールの推論結果は合成されて最終
的な推論結果として制御量ＵvとＵhが出力される。この
ファジィ推論部におけるマッチングと合成に関しては公
知のファジィ制御理論に基づいているためここでは詳し
い説明を省略するが、例えば、このファジィ推論部５２
と５３は入力インターフェース５１から送られたデータ
を用いてファジィルールの前件部の各変数の値とマッチ
ングするグレード値を図５ａ、５ｂ、５ｃで示したメン
バーシップ関数に基づいて求め、その内の小さい方のグ
レード値をとり、後件部の処理においてそのグレード値
を図５ｄのメンバーシップ関数（シングルトン）から求
められる制御量と掛け合わせ（例えばグレート値が０．
５のＮＭなら、０．５×（−０．５）＝−０．２５とな
る）、そのファジィルールの制御量とする。このように
して求められた各ファジィルールの制御の総和をとるこ
とで（もちろん、この総和値に所定値を加算したり、乗
算してもよい）、最終的な各方向の制御量Ｕv又はＵhが
決定される。なお、このルールマッチングの際、姿勢角
のずれθvの変化量Δθvが大きい場合には上述したよう
に優先ファジィルールが採用される。鉛直方向ファジィ
推論部５２から出力された鉛直方向制御量Ｕvと水平方
向ファジィ推論部５３から出力された水平方向制御量Ｕ
hとは信号合成部５４で合成され、操舵部材としての受
圧面７ａに対する制御方向と制御量が決定される。この
合成の方法は、図６に模式的に示されている。図６で
は、縦軸に鉛直方向制御量Ｕvが、横軸に水平方向制御
量Ｕhがとられており、入力された鉛直方向制御量Ｕvと
水平方向制御量Ｕhは、図５ｄから理解できるように、
１から−１の値をとる。図の例では、Ｕv＝−０．２、
Ｕh＝−０．２である。ここで、Ｕvの値をもつ垂直なベ
クトルとＵhの値をもつ水平なベクトルとの和であるベ
クトルＲを受圧面７ａに対する制御方向と制御量とす
る。つまりこの例では、制御方向Ψは１３５度（真上を
０度とする）、制御量は０．２８となる。この制御方向
Ψと受圧面７ａの向きとの関係はちょうど１８０度反対
の方向となるので、この例では、受圧面７ａの向きを右
上方（３１５度）に調節することになる。この推進ヘッ
ド４では受圧面７ａ自身の傾斜面角度は変更できないこ
とから方向修正能力は一定であるため、制御量に応じた
能力調整はできない。このため、１ストロークの推進中
（通常３００ｍｍ）に制御された方向に進む動作とその
方向と１８０度逆の方向に進む動作を制御量に応じて比
例配分し、つまりストロークが分割され、擬似的に制御
量に応じた制御を行っている。この比例配分の例が図７
に示されている。図７に従うと、上記の例では制御量は
０．２８なので、受圧面を右上方（３１５度）に向けて
２００ｍｍの分割ストロークで推進させ、受圧面を１８
０度反転させた向き（１３５度）で１００ｍｍの分割ス
トロークで推進させることになる。以上のような受圧面
の向きと推進ストロークの決定はドライバ５５により行
われ、動作信号に変換された後、回転駆動機構Ｒと推進
装置２へ送られる。上記のような推進ヘッド４の進行方
向制御方法では、直線の計画線に対する推進ヘッド４の
追随は都合よく行われるが、図３ｃに見られるように、
計画線Ｋが曲線の場合、上記のファジィルールでは、推
進ヘッド４の計画線への追随が遅れ、軌跡が湾曲する計
画線より外側に外れてしまう場合がある。さらに、進行
方向の右側と左側の対象性が崩れ、方向修正能力が曲線
の曲がり方向により左右大きく異なることになる。本発
明はこのような問題の解決手段を提供するものであり、
本発明による改善方法を図３ｃを利用して以下に説明す
る。以下では、説明を簡略化するため、水平面上で湾曲
する計画線に関してのみ説明するが、３次元的に湾曲す
る計画線に対しても、簡単に応用できる。図３ｃは、図
３ｂのように推進ヘッド４部分を上から見た図であり、
計画線Ｋがこの図では、右方向に湾曲している。以前の
通り、点Ｐは、推進用ヘッド４の軸芯と前記傾斜受圧面
７ａとの交点であり、Ｑは湾曲する計画線Ｋ上で点Ｐに
最も近い点で、理想的には推進用ヘッド４が位置すべき
点であり、この点より推進用ヘッド距離が計測されるた
め、この点Ｑを基準点と呼ぶ。図上のＴkは、計画線Ｋ
の点Ｑにおける接線に沿うベクトルであり、基準方向を
定義している。従って、上記のファジィルールでは、基
準点よりの推進用ヘッドの距離の水平要素Ｄhと、推進
用ヘッドの基準方向に対する姿勢角の水平方向のずれθ
hをファジィルールの入力として、水平方向に対する制
御量を確定したのである。しかし、この方法で制御を行
うと、もし仮に、推進用ヘッド４が点Ｑにあり、Ｔkで
定義される方向に進んだとしても、推進用ヘッド４は湾
曲する計画線上に進まない。これは推進用ヘッド４が１
ストローク分推進すると、計画線は接線Ｔkの右側にず
れ、目標点は、Ｒにずれているためである。従って、計
画線の湾曲によりもたらされる制御目標の変化を考慮に
入れる必要がある。本発明では、基準点Ｐと基準方向に
オフセット値を加える事により、計画線の湾曲に対処す
るのである。即ち、このように計画線が進行方向右側に
湾曲している場合、基準点をＱよりＱ’に移動させ、更
に基準方向をＴkで定義されるものから、Ｔk”により定
義されるものに変位させるのである。即ち、推進用ヘッ
ド４の目標を、点ＱとＴkで定義される方向から、点
Ｑ’とＴk”により定義される方向に変えてしまうこと
により計画線の湾曲による問題点を除去し、より正確な
制御を行うことが可能になるのである。上記の基準点
と、基準方向の偏位は、実際には次の変換と同等であ
る。Ｄh −＞Ｄh＋Ｄ₀ θh −＞ θh＋θ₀ ここで、Ｄ₀は、位置に対するオフセット量であり、θ₀
は、角度に対するオフセット量である。このオフセット
量を加えた後に、これらのデータに対し上記のファジィ
ルールを適応する事により、計画線の湾曲を考慮に入れ
た制御量が出力されてくるのである。位置に対するオフ
セット量Ｄ₀と角度に対するオフセット量θ₀を設定する
には、推進用ヘッド４が１ストローク推進した場合の、
上記制御目標の変化量が考慮され、さらに掘削機械の能
力、土質などにより調節されるマージンが加えられる。
推進計画線の曲率が大きい場合、即ち湾曲半径が小さい
場合、制御目標の変化量が大きくなるため、位置と角度
に対するオフセット量の少なくともどちらか一方を、好
適には両方とも大きくする必要がある。１ｍの直線とそ
れに続く半径５ｍの９０度の円弧を計画線として行われ
たシミュレーションでは、推進用ヘッド４を推進計画線
から上下と左右の両方に１００ｍｍずつずらして開始し
たにも関わらず、位置に対するオフセット量Ｄ₀を１０
０ｍｍに設定し、角度に対するオフセット量θ₀を５度
に設定した結果、位置ずれを±２００ｍｍ以内に納める
ことができた。また、異なる条件下で実際に実験を行っ
た結果、半径５ｍの弧を有する計画線では、±２００ｍ
ｍの追従精度を確保することができた。

【００１０】〔別実施例〕上記実施例では、本発明であ
るオフセット機能をファジィ制御に適応したものを示し
たのであるが、本発明は、ファジィ制御のみならず、推
進用ヘッド４の位置と、姿勢角度を入力値とする進行方
向制御方法であれば他の方法へも適応できる。また、上
記実施例では、基準位置と基準方向の両方をオフセット
したが、いずれか一方のみをオフセットし、他方をオフ
セットしないで入力することも考えられる。例えば、基
準方向のみをオフセットさせ、基準位置にはオフセット
値を加えないで推進方向の制御方法の入力値とすること
が考えられる。なお、特許請求の範囲の項に、図面との
対照を便利にするために符号を記すが、各記入により本
発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による推進工法の実施状況を示す側面視
断面図

【図２】推進体の側面図

【図３】推進計画線に対する推進ヘッドのずれを説明す
る説明図

【図４】本発明による制御システムを模式的に示すブロ
ック図

【図５】ファジィ推論部で用いられるメンバーシップ関
数を示す図

【図６】信号合成部における垂直方向制御量と水平方向
制御量との合成処理を説明する説明図

【図７】制御量に応じた推進ストロークの分割を示す図

【符号の説明】４推進用ヘッドＣ１姿勢検出手段Ｃ４位置検出手段Ｋ推進計画線Ｑ基準位置Ｄh 基準位置よりの推進用ヘッドの距離Ｄ₀ 位置オフセット量Ｔk 推進計画線の基準方向 θh 推進用ヘッドの姿勢角度と推進計画線の基準方向
との角度差 θ₀ 方向オフセット量

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後方から押圧力を受けて土中を推進する
推進管の先端側に連結された推進用ヘッド（４）に土中
推進に伴って土中からの反力を受けるように設けられた
受圧面の方向を変更することによって前記推進用ヘッド
（４）の推進方向を制御する制御手段（５０）に、前記
推進用ヘッド（４）の位置を検出する位置検出手段（Ｃ
４）からの位置情報と、前記推進用ヘッド（４）の姿勢
を検出する姿勢検出手段（Ｃ１）からの姿勢情報を基
に、前記推進用ヘッド（４）の位置と推進計画線（Ｋ）
上の基準位置（Ｑ）との距離（Ｄｈ）と、前記推進用ヘ
ッドの姿勢角度と前記推進計画線（Ｋ）の基準方向（Ｔ
k) との角度差（θh）とを入力し、前記受圧面に対する
制御方向と制御量を出力する推進用ヘッドのための制御
方法において、前記計画線（Ｋ）が湾曲する場合、前記
基準方向（Ｔk) を前記湾曲する計画線（Ｋ）の径方向
内側に方向オフセット量（θ₀）だけオフセットした
後、前記推進用ヘッド（４）の位置と前記基準位置
（Ｑ）との距離（Ｄh）と、前記推進用ヘッド（４）の
姿勢角度とオフセットされた基準方向との角度差とを入
力し、前記受圧面に対する制御方向と制御量を出力する
推進用ヘッドのための制御方法。
【請求項２】前記計画線（Ｋ）が湾曲する場合、前記
基準方向（Ｔk) をオフセットすることに加えて、前記
湾曲する計画線（Ｋ）の径方向内側に前記基準位置
（Ｑ）を位置オフセット量（Ｄ₀）だけオフセットした
後、前記推進用ヘッド（４）の位置と前記オフセットし
た基準位置（Ｑ’）との距離と、前記推進用ヘッド
（４）の姿勢角度とオフセットされた基準方向（Ｔk'')
との角度差とを入力し、前記受圧面に対する制御方向と
制御量を出力する請求項１記載の推進用ヘッドのための
制御方法。
【請求項３】前記制御が複数のファジィルールを有す
るファジィ推論により行われる請求項１又は２記載の推
進用ヘッドのための制御方法。