KR20210122246A - 쇼벨 - Google Patents

Abstract

토사를 쌓아올리는 작업이나 토사로 메우는 작업을 자동으로 행하는 것이 가능한 쇼벨을 제공한다. 본 개시의 일 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행한다. 예를 들면, 쇼벨(100)은, 소정 영역 내의 지면이 일정한 높이가 되도록 토사를 쌓아올리는 작업을 자동으로 행한다. 또, 예를 들면, 쇼벨(100)은, 오퍼레이터로부터 조작입력되거나, 외부로부터 취득되거나, 또는, 공간인식장치(70)에 의하여 미리 취득되는 지면의 목표형상에 관한 정보와, 공간인식장치(70)에 의하여 취득되는 지면의 실제의 형상에 관한 정보에 근거하여, 지면의 오목부를 검출하고, 오목부를 토사로 메운다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 지면의 볼록부를 검출하고, 볼록부의 토사로 오목부를 메워도 된다.

Description

쇼벨

본 개시는, 쇼벨에 관한 것이다.

예를 들면, 자동으로 굴삭작업을 행하는 쇼벨이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2016-130409호

그러나, 쇼벨은, 굴삭작업 이외를 행할 필요가 발생할 수 있다. 예를 들면, 쇼벨은, 지면의 평탄화작업이나 되메움작업 등, 지면의 오목부를 토사로 메우는 작업을 행하는 경우가 있다. 또, 예를 들면, 쇼벨은, 지면을 북돋워 높게 하기 위하여, 토사를 쌓아올리는 성토(盛土)작업을 행하는 경우가 있다. 그 때문에, 쇼벨은, 토사를 쌓아올리는 작업이나 토사로 메우는 작업을 자동으로 실행 가능한 것이 바람직하다.

그래서, 상기 과제를 감안하여, 토사를 쌓아올리는 작업이나 토사로 메우는 작업을 자동으로 행하는 것이 가능한 쇼벨을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 개시의 일 실시형태에서는,

토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행하는, 쇼벨이 제공된다.

상술한 실시형태에 의하면, 토사를 쌓아올리는 작업이나 토사로 메우는 작업을 자동으로 행하는 것이 가능한 쇼벨을 제공할 수 있다.

도 1a는 쇼벨의 측면도이다.
도 1b는 쇼벨의 상면도이다.
도 2a는 쇼벨의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.
도 2b는 쇼벨의 구성의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 3은 쇼벨의 제1예를 설명하는 도이다.
도 4는 쇼벨의 제2예를 설명하는 도이다.
도 5는 쇼벨의 제3예를 설명하는 도이다.
도 6a는 쇼벨의 제4예를 설명하는 도이다.
도 6b는 쇼벨의 제4예를 설명하는 도이다.
도 7은 쇼벨의 제7예를 설명하는 도이다.

이하, 도면을 참조하여 실시형태에 대하여 설명한다.

[쇼벨의 개요]

먼저, 도 1(도 1a, 도 1b)을 참조하여, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 개요에 대하여 설명을 한다.

도 1a, 도 1b는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 측면도 및 상면도이다.

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 선회기구(2)를 통하여 선회 가능하게 하부주행체(1)에 탑재되는 상부선회체(3)와, 어태치먼트(AT)를 구성하는 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)과, 오퍼레이터가 탑승하는 캐빈(10)을 구비한다. 이하, 쇼벨(100)의 전방은, 쇼벨(100)을 상부선회체(3)의 선회축을 따라 바로 위에서 평면시(平面視)(이하, 간단히 “평면시”라고 칭한다)에서 보았을 때에, 상부선회체(3)에 대한 어태치먼트(AT)의 연장방향에 대응한다. 또, 쇼벨(100)의 좌방 및 우방은, 각각, 캐빈(10) 내의 오퍼레이터로부터 본 좌방 및 우방에 대응한다.

하부주행체(1)는, 예를 들면, 좌우 한 쌍의 크롤러(1C)(즉, 좌측의 크롤러(1CL) 및 우측의 크롤러(1CR))를 포함한다. 하부주행체(1)는, 각각의 크롤러(1C)(1CL, 1CR)가 주행유압모터(1M)(즉, 좌측의 주행유압모터(1ML) 및 우측의 주행유압모터(1MR))로 유압구동됨으로써, 쇼벨(100)을 주행시킨다.

상부선회체(3)는, 선회기구(2)가 선회유압모터(2A)로 유압구동됨으로써, 하부주행체(1)에 대하여 선회한다.

붐(4)은, 상부선회체(3)의 전부(前部) 중앙에 부앙(俯仰) 가능하게 피봇장착되고, 붐(4)의 선단에는, 암(5)이 상하회동 가능하게 피봇장착되며, 암(5)의 선단에는, 버킷(6)이 상하회동 가능하게 피봇장착된다.

붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 각각, 유압액추에이터로서의 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)에 의하여 유압구동된다.

캐빈(10)은, 오퍼레이터가 탑승하는 조종실이며, 상부선회체(3)의 전부 좌측에 탑재된다.

[쇼벨의 구성]

다음으로, 도 1(도 1a, 도 1b)에 더하여, 도 2(도 2a, 도 2b)를 참조하여, 쇼벨(100)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다.

도 2a, 도 2b는, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 구성의 일례 및 다른 예를 나타내는 블록도이다.

다만, 도면 중에 있어서, 기계적 동력라인은 이중선, 고압유압라인은 실선, 파일럿라인은 파선, 전기구동·제어라인은 점선으로 각각 나타난다.

<쇼벨의 유압구동계>

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계는, 상술한 바와 같이, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)의 각각을 유압구동하는 주행유압모터(1M)(1ML, 1MR), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등의 유압액추에이터를 포함한다. 또, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계는, 엔진(11)과, 레귤레이터(13)와, 메인펌프(14)와, 컨트롤밸브(17)를 포함한다.

엔진(11)은, 유압구동계에 있어서의 메인동력원이며, 예를 들면, 경유를 연료로 하는 디젤엔진이다. 엔진(11)은, 예를 들면, 상부선회체(3)의 후부(後部)에 탑재되고, 후술하는 컨트롤러(30)에 의한 직접 혹은 간접적인 제어하에서, 미리 설정되는 목표회전수로 일정 회전하여, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)를 구동한다.

레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 메인펌프(14)의 토출량을 제어(조절)한다. 예를 들면, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라, 메인펌프(14)의 사판(斜板)의 각도(이하, “경전각”)를 조절한다.

메인펌프(14)는, 예를 들면, 엔진(11)과 동일하게, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되어, 고압유압라인을 통하여 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급한다. 메인펌프(14)는, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다. 메인펌프(14)는, 예를 들면, 가변용량식 유압펌프이며, 상술한 바와 같이, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 레귤레이터(13)에 의하여 사판의 경전각이 조절됨으로써 피스톤의 스트로크길이가 조정되어, 토출유량(토출압)이 제어된다.

컨트롤밸브(17)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 중앙부에 탑재되어, 오퍼레이터의 조작장치(26)에 대한 조작내용, 혹은, 컨트롤러(30)로부터 출력되는, 쇼벨(100)의 자동동작에 대응하는 제어지령(이하, “자동제어지령”)에 따라, 유압액추에이터의 제어를 행하는 유압제어장치이다. 컨트롤밸브(17)는, 상술한 바와 같이, 고압유압라인을 통하여 메인펌프(14)와 접속되고, 메인펌프(14)로부터 공급되는 작동유를, 조작장치(26)의 조작상태, 혹은, 컨트롤러(30)로부터 출력되는 자동제어지령에 따라, 유압액추에이터(주행유압모터(1M)(1ML, 1MR), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 등)에 선택적으로 공급한다. 구체적으로는, 컨트롤밸브(17)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터의 각각에 공급되는 작동유의 유량과 흐르는 방향을 제어하는 복수의 제어밸브(방향전환밸브)를 포함한다.

<쇼벨의 조작계>

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 유압구동계에 관한 조작계는, 파일럿펌프(15)와 조작장치(26)를 포함한다. 또, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)의 유압구동계에 관한 조작계는, 조작장치(26)가 유압파일럿식인 경우, 셔틀밸브(32)를 포함한다.

파일럿펌프(15)는, 예를 들면, 엔진(11)과 동일하게, 상부선회체(3)의 후부에 탑재되어, 파일럿라인(25)을 통하여 각종 유압기기에 파일럿압을 공급한다. 파일럿펌프(15)는, 예를 들면, 고정용량식 유압펌프이며, 상술한 바와 같이, 엔진(11)에 의하여 구동된다.

조작장치(26)는, 캐빈(10)의 조종석 부근에 마련되고, 오퍼레이터가 각종 피구동요소(하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 버킷(6) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 환언하면, 조작장치(26)는, 오퍼레이터가 각각의 피구동요소를 구동하는 유압액추에이터(즉, 주행유압모터(1ML, 1MR), 선회유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9) 등)의 조작을 행하기 위한 조작입력수단이다. 조작장치(26)는, 예를 들면, 붐(4)(붐실린더(7)), 암(5)(암실린더(8)), 버킷(6)(버킷실린더(9)), 및 상부선회체(3)(선회유압모터(2A))의 각각을 조작하는 레버장치를 포함한다. 또, 조작장치(26)는, 예를 들면, 하부주행체(1)의 좌우의 크롤러(1CL, 1CR)(주행유압모터(1ML, 1MR))의 각각을 조작하는 페달장치 혹은 레버장치를 포함한다.

예를 들면, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 조작장치(26)는, 유압파일럿식이다. 구체적으로는, 조작장치(26)는, 파일럿라인(25) 및 파일럿라인(25)으로부터 분기되는 파일럿라인(25A)을 통하여 파일럿펌프(15)로부터 공급되는 작동유를 이용하여, 조작내용에 따른 파일럿압을 그 2차측의 파일럿라인(27)에 출력한다. 파일럿라인(27)은, 셔틀밸브(32)를 통하여 컨트롤밸브(17)에 접속된다. 이로써, 컨트롤밸브(17)에는, 조작장치(26)에 있어서의 각종 피구동요소(유압액추에이터)에 관한 조작내용에 따른 파일럿압이, 셔틀밸브(32)를 통하여, 입력될 수 있다. 그 때문에, 컨트롤밸브(17)는, 오퍼레이터 등의 조작장치(26)에 대한 조작내용에 따라, 각각의 유압액추에이터를 구동할 수 있다.

또, 예를 들면, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 조작장치(26)는, 전기식이다. 구체적으로는, 조작장치(26)는, 조작내용에 따른 전기신호를 출력하고, 당해 전기신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 전기신호의 내용, 즉, 조작장치(26)에 대한 조작내용에 따른 제어지령을 비례밸브(31)에 출력한다. 이로써, 비례밸브(31)로부터 컨트롤밸브(17)에 조작장치(26)에 대한 조작내용에 따른 파일럿압이 입력되고, 컨트롤밸브(17)는, 오퍼레이터 등의 조작장치(26)에 대한 조작내용에 따라, 각각의 유압액추에이터를 구동할 수 있다.

다만, 컨트롤밸브(17)에 내장되는 제어밸브(방향전환밸브)가 전자솔레노이드식인 경우, 조작장치(26)로부터 출력되는 전기신호가 직접적으로 컨트롤밸브(17), 즉, 전자솔레노이드식의 제어밸브에 입력되는 양태여도 된다.

도 2a에 나타내는 바와 같이, 셔틀밸브(32)는, 2개의 입구포트와 1개의 출구포트를 갖고, 2개의 입구포트에 입력된 파일럿압 중 높은 쪽의 파일럿압을 갖는 작동유를 출구포트에 출력시킨다. 셔틀밸브(32)는, 조작장치(26)의 조작대상의 피구동요소(크롤러(1CL), 크롤러(1CR), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6))마다 마련된다. 셔틀밸브(32)의 2개의 입구포트 중 일방이 조작장치(26)(구체적으로는, 조작장치(26)에 포함되는 상술한 레버장치 혹은 페달장치)에 접속되고, 타방이 비례밸브(31)에 접속된다. 셔틀밸브(32)의 출구포트는, 파일럿라인을 통하여, 컨트롤밸브(17)의 대응하는 제어밸브(구체적으로는, 셔틀밸브(32)의 일방의 입구포트에 접속되는 상술한 레버장치 혹은 페달장치의 조작대상인 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브)의 파일럿포트에 접속된다. 그 때문에, 이들 셔틀밸브(32)는, 각각, 조작장치(26)가 생성하는 파일럿압과 비례밸브(31)가 생성하는 파일럿압 중 높은 쪽을, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다. 즉, 후술하는 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)로부터 출력되는 2차측의 파일럿압보다 높은 파일럿압을 비례밸브(31)로부터 출력시킴으로써, 오퍼레이터의 조작장치(26)에 대한 조작에 관계없이, 대응하는 제어밸브를 제어할 수 있다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터의 조작장치(26)에 대한 조작상태에 관계없이, 피구동요소(하부주행체(1), 상부선회체(3), 어태치먼트(AT))의 동작을 자동제어할 수 있다.

<쇼벨의 제어계>

본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 컨트롤러(30)와, 연산장치(30E)와, 비례밸브(31)와, 공간인식장치(70)와, 방향검출장치(71)와, 입력장치(72)와, 측위장치(73)와, 붐자세센서(S1)와, 암자세센서(S2)와, 버킷자세센서(S3)와, 기체경사센서(S4)와, 선회상태센서(S5)를 포함한다. 또, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 제어계는, 조작장치(26)가 유압파일럿식인 경우, 조작압센서(29)를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 관한 각종 제어를 행한다. 컨트롤러(30)는, 그 기능이 임의의 하드웨어, 혹은, 임의의 하드웨어 및 소프트웨어의 조합 등에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, CPU(Central Processing Unit), RAM(Random Access Memory) 등의 메모리장치, ROM(Read Only Memory) 등의 불휘발성의 보조기억장치, 및 인터페이스장치 등을 포함하는 마이크로컴퓨터를 중심으로 구성된다. 컨트롤러(30)는, 예를 들면, 보조기억장치에 인스톨되는 하나 이상의 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 각종 기능을 실현한다.

예를 들면, 컨트롤러(30)는, 연산장치(30E)의 연산결과, 구체적으로는, 유압액추에이터의 구동지령에 근거하여, 비례밸브(31)를 제어하고, 오퍼레이터의 조작에 관계없이, 쇼벨(100)을 동작시켜도 된다.

다만, 컨트롤러(30)의 기능의 일부는, 다른 컨트롤러(제어장치)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 컨트롤러(30)의 기능은, 복수의 컨트롤러에 의하여 분산되어 실현되는 양태여도 된다.

연산장치(30E)는, 컨트롤러(30)의 제어하에서, 컨트롤러(30)의 각종 기능에 관한 연산처리를 행한다. 연산장치(30E)는, 임의의 하드웨어, 혹은, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 연산장치(30E)는, GPU(Graphical Processing Unit), ASIC(Application Specific Integrated Circuit), FPGA(field-programmable gate array) 등을 포함하여, 고속연산처리를 실현한다.

예를 들면, 연산장치(30E)는, 공간인식장치(70), 방향검출장치(71), 측위장치(73), 센서(S1~S5) 등의 일부 또는 전부의 출력정보에 근거하여, 자동으로 쇼벨(100)을 동작시키기 위한 유압액추에이터의 구동지령을 연산하여 생성한다.

비례밸브(31)는, 조작장치(26)의 조작대상의 피구동요소(크롤러(1CL), 크롤러(1CR), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6))마다 마련된다. 비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 컨트롤밸브(17)의 사이의 파일럿라인(25)(도 2a의 경우, 파일럿라인(25)으로부터 분기하는 파일럿라인(25B))에 마련되고, 그 유로면적(즉, 작동유가 통류(通流) 가능한 단면적)을 변경 가능하게 구성된다. 이로써, 비례밸브(31)는, 파일럿라인(25)(파일럿라인(25B))을 통하여 공급되는 파일럿펌프(15)의 작동유를 이용하여, 소정의 파일럿압을 2차측에 출력할 수 있다. 그 때문에, 비례밸브(31)는, 도 2a에 나타내는 바와 같이, 셔틀밸브(32)를 통하여, 혹은, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 직접적으로, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따른 소정의 파일럿압을 컨트롤밸브(17)에 작용시킬 수 있다. 즉, 컨트롤러(30)는, 전기식의 조작장치(26)로부터의 전기신호에 따른 자동제어지령을 비례밸브(31)에 출력함으로써, 비례밸브(31)로부터 조작장치(26)의 조작내용에 따른 파일럿압을 컨트롤밸브(17)에 공급시켜, 오퍼레이터의 조작에 근거하는 쇼벨의 동작을 실현할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 오퍼레이터에 의하여 조작장치(26)가 조작되고 있지 않은 경우이더라도, 비례밸브(31)로부터 소정의 파일럿압을 컨트롤밸브(17)에 공급시켜, 쇼벨(100)의 자동화를 실현할 수 있다.

공간인식장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위의 3차원 공간에 존재하는 물체를 인식(검출)하여, 공간인식장치(70) 혹은 쇼벨(100)로부터 인식된 물체까지의 거리 등의 위치관계를 측정한다. 공간인식장치(70)는, 예를 들면, 초음파센서, 밀리파레이더, 단안(單眼)카메라, 스테레오카메라, 뎁스카메라, LIDAR(Light Detection and Ranging), 거리화상센서, 적외선센서 등을 포함할 수 있다. 본 실시형태에서는, 공간인식장치(70)는, 캐빈(10)의 상면 전단에 장착된 전방인식센서(70F), 상부선회체(3)의 상면 후단에 장착된 후방인식센서(70B), 상부선회체(3)의 상면 좌단에 장착된 좌방인식센서(70L), 및, 상부선회체(3)의 상면 우단에 장착된 우방인식센서(70R)를 포함한다. 또, 상부선회체(3)의 상방의 공간에 존재하는 물체를 인식하는 상방인식센서가 쇼벨(100)에 장착되어 있어도 된다. 또, 후방인식센서(70B), 좌방인식센서(70L), 및 우방인식센서(70R)의 일부 또는 전부는, 쇼벨(100)의 자동동작에 요구되는 성능에 따라서는, 생략되어도 된다.

방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)의 방향과 하부주행체(1)의 방향의 상대적인 관계에 관한 정보(예를 들면, 하부주행체(1)에 대한 상부선회체(3)의 선회각도)를 검출한다.

방향검출장치(71)는, 예를 들면, 하부주행체(1)에 장착된 지자기(地磁氣)센서와 상부선회체(3)에 장착된 지자기센서의 조합을 포함해도 된다. 또, 방향검출장치(71)는, 하부주행체(1)에 장착된 GNSS(Global Navigation Satellite System) 수신기와 상부선회체(3)에 장착된 GNSS 수신기의 조합을 포함해도 된다. 또, 방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)의 하부주행체(1)에 대한 상대적인 선회각도를 검출 가능한 로터리인코더, 로터리포지션센서 등, 즉, 상술한 선회상태센서(S5)를 포함해도 되고, 예를 들면, 하부주행체(1)와 상부선회체(3)의 사이의 상대회전을 실현하는 선회기구(2)에 관련하여 마련되는 센터조인트에 장착되어 있어도 된다. 또, 방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)에 장착된 카메라를 포함해도 된다. 이 경우, 방향검출장치(71)는, 상부선회체(3)에 장착되어 있는 카메라가 촬상한 화상(입력화상)에 이미 알려진 화상처리를 실시함으로써, 입력화상에 포함되는 하부주행체(1)의 화상을 검출한다. 그리고, 방향검출장치(71)는, 이미 알려진 화상인식기술을 이용하여, 하부주행체(1)의 화상을 검출함으로써, 하부주행체(1)의 길이방향을 특정하고, 상부선회체(3)의 전후축의 방향과 하부주행체(1)의 길이방향의 사이에 형성되는 각도를 도출해도 된다. 이때, 상부선회체(3)의 전후축의 방향은, 카메라의 장착위치로부터 도출될 수 있다. 특히, 크롤러(1C)는 상부선회체(3)로부터 돌출되어 있기 때문에, 방향검출장치(71)는, 크롤러(1C)의 화상을 검출함으로써, 하부주행체(1)의 길이방향을 특정할 수 있다. 또, 상부선회체(3)가 선회유압모터(2A) 대신에, 전동기로 선회구동되는 구성인 경우, 방향검출장치(71)는, 전동기에 장착되는 리졸버여도 된다.

입력장치(72)는, 캐빈(10) 내의 착좌(着座)한 오퍼레이터로부터 손이 닿는 범위에 마련되어, 오퍼레이터에 의한 각종 조작입력을 받아들이고, 조작입력에 대응하는 신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 예를 들면, 입력장치(72)는, 각종 정보화상을 표시하는 캐빈(10) 내의 표시장치의 디스플레이에 실장되는 터치패널, 표시장치의 주위에 설치되는 버튼스위치, 레버, 토글, 조작장치(26)에 마련되는 노브스위치 등의 하드웨어에 의한 조작입력수단을 포함한다. 또, 입력장치(72)는, 표시장치에 표시되는 각종 조작화면에 표시되는 가상적인 조작대상(예를 들면, 조작아이콘) 등의 하드웨어의 조작입력수단에 의하여 조작 가능한 소프트웨어의 조작입력수단을 포함해도 된다. 입력장치(72)에 대한 조작내용에 대응하는 신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

입력장치(72)는, 자동제어스위치(72a)를 포함한다.

자동제어스위치(72a)는, 쇼벨(100)에 자동으로 작업을 행하게 하게 위하여 이용되는 조작부이다. 즉, 자동제어스위치(72a)는, 쇼벨(100)의 자동화 기능을 ON/OFF하기 위한 조작부이다. 구체적으로는, 자동제어스위치(72a)가 ON조작되면, 컨트롤러(30)는, 조작장치(26)로부터의 조작에 관계없이, 쇼벨(100)에 자동으로 소정의 작업을 행하게 한다(도 3~도 7 참조).

측위장치(73)는, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 측정한다. 측위장치(73)는, 예를 들면, GNSS 컴퍼스이며, 상부선회체(3)의 위치 및 방향을 검출하고, 상부선회체(3)의 위치 및 방향에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 측위장치(73)의 기능 중 상부선회체(3)의 방향을 검출하는 기능은, 상부선회체(3)에 장착된 방위센서에 의하여 대체되어도 된다.

다만, 쇼벨(100)의 자동동작에 관한 요구성능에 따라서는, 측위장치(73)가 생략되어도 된다. 쇼벨(100)을 기준으로 하는 로컬좌표계로, 공간인식장치(70)에서 검출되는 쇼벨(100)의 주위의 물체의 위치를 표현할 수 있기 때문이다.

통신장치(74)는, 예를 들면, 기지국을 말단으로 하는 이동체통신망, 통신위성을 이용하는 위성통신망, 인터넷망 등을 포함할 수 있는 소정의 통신네트워크에 접속하여, 쇼벨(100)의 외부장치(예를 들면, 후술하는 관리장치(200))와 통신을 행한다.

붐자세센서(S1)는, 붐(4)에 장착되며, 붐(4)의 상부선회체(3)에 대한 자세각도, 구체적으로는, 부앙각도(이하, “붐각도”) θ1을 검출한다. 붐자세센서(S1)는, 예를 들면, 측면시에 있어서, 상부선회체(3)의 선회평면에 대하여 붐(4)의 양단(兩端)의 지점(支点)을 잇는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 붐자세센서(S1)는, 예를 들면, 로터리인코더, 가속도센서, 각(角)가속도센서, 6축센서, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성계측장치) 등을 포함해도 되고, 이하, 암자세센서(S2), 버킷자세센서(S3), 기체경사센서(S4)에 대해서도 동일해도 된다. 붐자세센서(S1)에 의한 붐각도 θ1에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

암자세센서(S2)는, 암(5)에 장착되며, 암(5)의 붐(4)에 대한 자세각도, 구체적으로는, 회동각도(이하, “암각도”) θ2를 검출한다. 암자세센서(S2)는, 예를 들면, 측면시에 있어서, 붐(4)의 양단의 지점을 잇는 직선에 대하여 암(5)의 양단의 지점을 잇는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 암자세센서(S2)에 의한 암각도 θ2에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

버킷자세센서(S3)는, 버킷(6)에 장착되며, 버킷(6)의 암(5)에 대한 자세각도, 구체적으로는, 회동각도(이하, “버킷 각도”) θ3을 검출한다. 버킷자세센서(S3)는, 예를 들면, 측면시에 있어서, 암(5)의 양단의 지점을 잇는 직선에 대하여 버킷(6)의 지점과 선단(버킷의 경우, 날끝)을 잇는 직선이 이루는 각도를 검출한다. 버킷자세센서(S3)에 의한 버킷 각도 θ3에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

기체경사센서(S4)는, 소정의 기준면(예를 들면, 수평면)에 대한 기체(예를 들면, 상부선회체(3))의 경사상태를 검출한다. 기체경사센서(S4)는, 예를 들면, 상부선회체(3)에 장착되며, 쇼벨(100)(즉, 상부선회체(3))의 전후방향 및 좌우방향의 2축 둘레의 경사각도(이하, “전후경사각” 및 “좌우경사각”)를 검출한다. 기체경사센서(S4)에 의하여 검출되는 경사각도(전후경사각 및 좌우경사각)에 대응하는 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

선회상태센서(S5)는, 상부선회체(3)에 장착되며, 상부선회체(3)의 선회상태에 관한 검출정보를 출력한다. 선회상태센서(S5)는, 예를 들면, 상부선회체(3)의 선회각속도나 선회각도를 검출한다. 선회상태센서(S5)는, 예를 들면, 자이로센서, 리졸버, 로터리인코더 등을 포함한다. 선회상태센서(S5)에 의하여 검출되는 선회상태에 관한 검출정보는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

다만, 기체경사센서(S4)에 3축 둘레의 각속도를 검출 가능한 자이로센서, 6축센서, IMU 등이 포함되는 경우, 기체경사센서(S4)의 검출신호에 근거하여 상부선회체(3)의 선회상태(예를 들면, 선회각속도)가 검출되어도 된다. 이 경우, 선회상태센서(S5)는, 생략되어도 된다.

도 2a에 나타내는 바와 같이, 조작압센서(29)는, 조작장치(26)의 2차측(파일럿라인(27))의 파일럿압, 즉, 조작장치(26)에 있어서의 각각의 피구동요소(유압액추에이터)의 조작상태에 대응하는 파일럿압을 검출한다. 조작압센서(29)에 의한 조작장치(26)에 있어서의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등에 관한 조작상태에 대응하는 파일럿압의 검출신호는, 컨트롤러(30)에 입력된다.

[쇼벨의 자동동작]

다음으로, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 오퍼레이터의 조작에 관계없는 자동동작에 대하여 설명한다.

<쇼벨의 자동동작의 개요>

먼저, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 자동동작의 개요에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행한다.

예를 들면, 쇼벨(100)은, 작업대상의 소정 영역(이하, “작업영역”) 내의 요철을 고르게 하여 평탄하게 하는 평탄화작업을 자동으로 행한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 작업영역 내의 볼록부를 깎아(굴삭하여), 오목부를 토사로 메우는 작업을 자동으로 행한다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 상대적으로 큰 요철이 없어지도록, 거친 평탄화작업을 자동으로 행해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 작업영역 내에서, 상대적으로 큰 볼록부를 깎아, 상대적으로 큰 오목부를 메우는 작업을 행한 후에, 작업영역 내의 지면이 소정의 목표형상이 되도록, 즉, 목표시공면에 일치하도록, 전압(轉壓)작업 등을 행하는 양태의 평탄화작업을 자동으로 행해도 된다.

또, 예를 들면, 쇼벨(100)은, 작업영역 내에 소정의 물체(매설물)를 매설할 때의 되메움작업을 자동으로 행해도 된다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 매설물이 설치된 홈 등의 오목부를 토사로 메우는 되메움작업을 자동으로 행한다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 일련의 매설작업 중, 이미 매설물이 설치된 홈 등의 오목부를 토사로 메우는 되메움작업만을 자동으로 행해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 일련의 매설작업 중, 홈 등의 오목부를 형성하기 위한 굴삭작업, 매설물을 설치하기 위한 설치작업(예를 들면, 크레인작업) 등의 되메움작업 이외의 작업의 일부 또는 전부를 자동으로 행해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 되메움작업의 대상의 오목부를 토사로 메우기 위하여, 오목부에 토사를 배토하는 작업만을 자동으로 행해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 오목부에 토사를 배토하여, 주위의 지면을 넘는 높이까지 오목부의 토사의 표면을 도달시킨 후에, 오목부의 토사의 표면(지면)이 소정의 목표형상, 즉, 목표시공면에 일치하도록, 전압작업 등을 행하는 양태의 되메움작업을 자동으로 행해도 된다.

또, 예를 들면, 쇼벨(100)은, 작업영역 내에 토사를 쌓아올려 지면의 높이를 더 높이는 성토작업을 자동으로 행해도 된다. 구체적으로는, 작업영역의 단부 혹은 작업영역의 주위에 덤프트럭 등에 의하여 운반되어 오는 토사를 버킷(6)으로 퍼올리고 작업영역 내의 소정의 장소에 버킷(6)으로부터 배토하여, 작업영역 전체의 지면을 더 높인다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 일련의 성토작업 중, 작업영역 내의 소정의 장소에 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 배토하여, 작업영역 전체에 토사를 골고루 퍼지게 하는 작업만을 자동으로 행해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 작업영역 내의 토사를 크롤러(1C)로 누르거나, 버킷(6)의 배면으로 압압하거나 하면서 지면을 평탄하게 하는 작업, 즉, 지면이 소정의 목표형상(목표시공면)에 일치하도록 하는 작업을 자동으로 행해도 된다. 즉, 쇼벨(100)은, 일련의 성토작업 중, 작업영역 전체에 토사를 골고루 퍼지게 하는 작업 이외의 작업의 일부 또는 전부를 자동으로 행해도 된다.

이하, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 자동동작의 구체예에 대하여 설명한다.

<쇼벨의 제1예>

계속해서, 도 3을 참조하여, 쇼벨(100)의 제1예의 자동동작에 대하여 설명한다.

도 3은, 쇼벨(100)의 제1예를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 3은, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 자동동작에 의한 지면의 평탄화작업의 흐름을 나타내는 작업상태천이도이며, 쇼벨(100)을 바로 위로부터 부감(俯瞰)하는 형태로 작업상태 310부터 작업상태 340까지의 흐름을 나타내고 있다.

본 예에서는, 작업상태 310에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)의 작업대상의 영역(이하, “작업영역”)에는, 기준이 되는 목표시공면보다 위로 나와 있는 볼록부(311, 312)와, 아래로 파여 있는 오목부(313, 314)가 존재하고 있다. 이때, 작업영역은, 예를 들면, 입력장치(72)를 통하여, 유저의 조작입력에 의하여 설정되어도 되고, 통신장치(74)를 통하여, 쇼벨(100)의 외부장치(예를 들면, 후술하는 관리장치(200) 등)로부터 취득되어도 된다. 또, 본 예의 작업은, 예를 들면, 자동제어스위치(72a)의 ON조작에 따라 일의적으로 개시되는 양태여도 되고, 입력장치(72)를 통한 조작입력이나 쇼벨(100)의 외부장치로부터 수신되는 조작입력으로 본 예에 대응하는 작업내용이 선택된 후, 자동제어스위치(72a)가 ON조작됨으로써, 개시되는 양태여도 된다. 이하, 후술하는 쇼벨(100)의 제2예~제5예의 자동동작에 의한 작업에 대해서도 동일해도 된다.

먼저, 작업상태 310에서, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 목표시공면에 관한 정보(지면의 목표형상에 관한 정보의 일례)와, 공간인식장치(70)의 출력정보(지면의 실제의 형상에 관한 정보의 일례)에 근거하여, 작업영역을 대상으로 하여, 목표시공면을 기준으로 하는 모든 볼록부 및 오목부(본 예에서는, 볼록부(311, 312) 및 오목부(313, 314))를 인식한다. 이때, 목표시공면에 관한 정보는, 예를 들면, 입력장치(72)를 통하여, 유저의 조작입력에 의하여 취득되어도 되고, 통신장치(74)를 통하여, 쇼벨(100)의 외부(예를 들면, 후술하는 관리장치(200) 등)로부터 취득되어도 된다. 이하, 후술하는 쇼벨(100)의 제2예~제5예의 경우에 대해서도 동일해도 된다. 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 인식한 볼록부(311, 312) 및 오목부(313, 314)의 각각으로부터 토사의 공급원으로서의 볼록부 및 토사의 공급처로서의 오목부를 하나씩 선택한다(스텝 S102). 구체적으로는, 볼록부의 목표시공면보다 위로 나와 있는 토사의 양과 오목부의 목표시공면보다 아래의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양이 상대적으로 가까워지도록(본 예에서는, 대략 동일해지도록), 볼록부 및 오목부를 하나씩 선택해도 된다. 본 예에서는, 볼록부(311)의 토사의 양과 오목부(313)의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양이 대략 동일하기 때문에, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 볼록부(311) 및 오목부(313)의 조합을 선택하고 있다.

계속해서, 작업상태 320에서, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 볼록부(311)의 목표시공면보다 위의 토사를 굴삭하여 버킷(6)으로 퍼올림과 함께, 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 오목부(313)에 배토하여 메우는 일련의 작업을 자동적으로 행한다(스텝 S104, S106).

다만, 볼록부(311)의 토사의 양이 오목부(313)의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양보다 많은 경우, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 남은 토사를 소정의 장소에 임시로 두고, 다음의 작업(후술하는 스텝 S112의 작업)에 이용해도 된다. 예를 들면, 쇼벨(100)은, 남은 토사를 다음의 작업장소의 근처(즉, 오목부(314) 부근)에 임시로 두어도 된다. 또, 볼록부(311)의 토사의 양이 오목부(313)의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양보다 적은 경우, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 다른 볼록부(볼록부(312))로부터도 토사를 굴삭하여, 이 토사로 부족한 분을 보전(補塡)해도 된다. 이하, 후술하는 쇼벨(100)의 제2예~제5예의 자동동작에 의한 작업의 경우에 대해서도 동일해도 된다.

계속해서, 작업상태 330에서, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 토사의 공급원으로서의 볼록부 및 토사의 공급처로서의 오목부를 하나씩 선택한다(스텝 S108). 작업상태 330에서, 남아 있는 것은 볼록부(312) 및 오목부(314)뿐이기 때문에, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 필연적으로, 볼록부(312) 및 오목부(314)의 조합을 선택하고 있다.

계속해서, 작업상태 340에서, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 볼록부(312)의 목표시공면보다 위의 토사를 굴삭하여 버킷(6)으로 퍼올림과 함께, 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 오목부(314)에 배토하여 메우는 일련의 작업을 자율적으로 행한다(스텝 S110, S112). 본 예에서는, 볼록부(312)의 목표시공면보다 위의 토사의 양과 오목부(314)의 목표시공면보다 아래의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양이 대략 동일하기 때문에, 쇼벨(100)의 평탄화작업은 종료된다.

다만, 오목부(313)를 메우는 토사가 남은 경우, 즉, 작업영역 전체의 작업에서 토사가 남은 경우, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 미리 규정된 토사의 보관장소까지 남은 토사를 운반해도 된다. 또, 오목부(313)를 메우는 토사가 부족한 경우, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 토사의 보관장소까지 이동하여 토사를 작업영역까지 운반하거나, 통신장치(74)를 통하여, 외부장치에 토사의 작업영역으로의 운반을 요청하거나 해도 된다. 이들의 경우, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 작업개시 시에, 모든 오목부를 메우기 위하여 필요한 토사의 양과, 모든 볼록부의 토사의 양을 비교하여, 토사가 부족할 가능성이 있는지, 남을 가능성이 있는지를 판정해도 된다. 이로써, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 미리, 부족한 토사를 보관장소로부터 운반하는 등 하여 준비하거나, 남는 토사의 양을 파악하여, 작업 후에 토사의 보관장소에 운반하기 쉬운 장소(예를 들면, 작업영역의 보관장소에 상대적으로 가까운 장소)에 토사를 임시로 두거나 할 수 있다. 이하, 후술하는 쇼벨(100)의 제2예~제5예의 자동동작에 의한 작업의 경우에 대해서도 동일해도 된다.

이와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 작업영역 내의 복수의 오목부 및 복수의 볼록부를 대상으로 하여, 볼록부 및 오목부의 조합을 개별적으로 선택하고, 선택한 조합의 볼록부의 토사를 오목부에 보충하는 작업을 반복한다. 이로써, 쇼벨(100)은, 작업영역의 평탄화작업을 자동으로 실행할 수 있다.

<쇼벨의 제2예>

계속해서, 도 4를 참조하여, 쇼벨(100)의 제2예의 자동동작에 대하여 설명한다.

도 4는, 쇼벨(100)의 제2예를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 4는, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 자동동작에 의한 지면의 평탄화작업의 흐름을 나타내는 작업상태천이도이며, 쇼벨(100)을 바로 위로부터 부감하는 형태로 작업상태 410부터 작업상태 440까지의 흐름을 나타내고 있다.

본 예에서는, 작업상태 410에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)의 작업영역에는, 기준이 되는 목표시공면보다 위로 나와 있는 볼록부(411, 412)와, 아래로 파여 있는 오목부(413, 414)가 존재하고 있다.

먼저, 작업상태 410에서, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 목표시공면에 관한 정보와, 공간인식장치(70)의 출력정보에 근거하여, 작업영역을 대상으로 하여, 목표시공면을 기준으로 하는 모든 볼록부 및 오목부(본 예에서는, 볼록부(411, 412) 및 오목부(413, 414))를 인식한다. 그리고, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 모든 볼록부 및 오목부의 상호간의 거리를 계산한다(스텝 S202). 구체적으로는, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 각각의 볼록부 및 오목부에 대하여 대표위치(예를 들면, 오목부 및 볼록부를 상면시에서 원형상이라고 가정했을 때의 중심위치 등)를 규정하여, 대표위치간의 거리를 계산해도 된다.

계속해서, 작업상태 420에서, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 어태치먼트(AT)(구체적으로는, 버킷(6))의 이동거리가 상대적으로 짧아지도록(예를 들면, 이동거리가 가장 짧아지도록), 볼록부의 토사를 오목부에 보충하는 작업을 반복하는 양태의 작업경로를 설정한다(스텝 S204). 이때, 상술한 제1예의 경우와 동일하게, 토사의 공급원의 볼록부의 토사의 양과 토사의 공급처의 오목부의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양이 상대적으로 가까워지도록(예를 들면, 대략 동일해지도록), 작업경로가 결정되어도 된다. 구체적으로는, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 최적계획문제(수리계획문제)에 관한 이미 알려진 알고리즘을 적용함으로써, 작업경로를 결정해도 된다. 본 예에서는, 볼록부(411)의 토사를 오목부(413)에 보충하고, 버킷(6)을 오목부(413)로부터 볼록부(412)로 이동시켜, 볼록부(412)의 토사를 오목부(414)에 보충하는 이동경로가 설정된다.

계속해서, 작업상태 430에서, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 결정한 작업경로를 따라, 작업을 개시한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 볼록부(411)의 목표시공면보다 위의 토사를 굴삭하여 버킷(6)으로 퍼올림과 함께, 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 오목부(413)에 배토하여 메우는 일련의 동작을 자동적으로 행한다(스텝 S206, S208). 본 예에서는, 볼록부(411)의 목표시공면보다 위의 토사의 양과 오목부(413)의 목표시공면보다 아래의 파임부분의 체적에 대응하는 토사의 양이 대략 동일하기 때문에, 부족한 토사나 잉여의 토사는 발생하지 않는다.

계속해서, 작업상태 440에서, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 결정한 작업경로를 따라, 작업을 계속한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 버킷(6)을 오목부(413)로부터 볼록부(412)로 이동시켜, 볼록부(412)의 목표시공면보다 위의 토사를 굴삭하여 버킷(6)으로 퍼올림과 함께, 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 오목부(414)에 배토하여 메우는 일련의 작업을 자동적으로 행한다(스텝 S210, S212). 본 예에서는, 볼록부(412)의 목표시공면보다 위의 토사의 양(체적)과 오목부(414)의 목표시공면보다 아래의 파임부분의 체적이 대략 동일하기 때문에, 쇼벨(100)의 평탄화작업은 종료된다.

이와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 작업영역 내의 복수의 오목부 및 복수의 볼록부를 대상으로 하여, 볼록부의 토사를 오목부에 보충하는 작업을 반복하는 양태의 전체의 작업경로를 미리 설정하고, 결정한 작업경로를 따라, 평탄화작업을 진행시킨다. 이로써, 쇼벨(100)은, 효율적으로, 작업영역의 평탄화작업을 자동으로 실행할 수 있다.

<쇼벨의 제3예>

계속해서, 도 5를 참조하여, 쇼벨(100)의 제3예의 자동동작에 대하여 설명한다.

도 5는, 쇼벨(100)의 제3예를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 상대적으로 범위가 넓은 작업영역 500을 대상으로 하여, 본 예에 관한 쇼벨(100)이 자동동작에 의한 지면의 평탄화작업을 행하는 모습을 나타내는 도이다.

도 5에 나타내는 바와 같이, 작업영역 500은, 평면시에서 직사각형상을 갖고, 그 직사각형상의 종횡이 삼등분되는 형태로, 9개의 상대적으로 범위가 좁은 소작업영역 510~590이 구성된다. 소작업영역 510~590은, 예를 들면, 입력장치(72)를 통한 조작입력에 의하여 설정되어도 되고, 예를 들면, 통신장치(74)를 통하여 수신되는 조작입력에 의하여 설정되어도 된다. 이하, 후술하는 이동경로(RT)에 대해서도 동일해도 된다. 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 소작업영역 510~590을 대상으로 하여, 하나의 소작업영역의 평탄화작업을 완료시키면, 다음의 소작업영역으로 이동하여 평탄화작업을 행하는 일련의 동작을 반복한다. 이때, 쇼벨(100)은, 예를 들면, 상술한 제1예나 제2예의 수법을 적용함으로써, 소작업영역마다의 평탄화작업을 행해도 된다.

쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 소작업영역 510~590을 이동경로(RT)를 따라 이동하면서, 소작업영역마다의 평탄화작업을 완료시켜 간다.

구체적으로는, 이동경로(RT)는, 직사각형상의 작업영역 500의 일단(一端)의 소작업영역으로부터 작업영역 500의 한 변을 따라 직선이동하면서 소작업영역마다의 작업을 진행시켜, 타단의 소작업영역의 작업이 완료되면, 작업영역 500의 다른 변을 따라 인접하는 소작업영역으로 이동하여, 이 소작업영역으로부터 한 변을 따른 반대방향으로 직선이동하면서 소작업영역마다의 작업을 진행시키는 형태의 반복으로 설정된다. 즉, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 상대적으로 범위가 넓은 작업영역 500의 일단과 타단의 사이를 직선적으로 왕복이동하면서, 소작업영역마다의 평탄화작업을 행한다. 이로써, 쇼벨(100)은, 작업영역 500이 상대적으로 넓은 범위에 달하는 경우이더라도, 효율적으로, 작업영역 500의 평탄화작업을 자동으로 행할 수 있다.

쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 미리, 이동경로(RT)를 이동하여, 소작업영역마다의 토사의 잉여량 혹은 부족량을 파악해도 된다. 이로써, 작업영역 500 전체적으로 토사가 부족한 경우, 쇼벨(100)은, 연산장치(30E) 및 컨트롤러(30)의 제어하에서, 미리, 토사의 보관장소까지 이동하여, 필요한 토사를 작업영역 500에 운반하거나, 통신장치(74)를 통하여, 외부장치에 토사의 작업영역 500으로의 운반을 요청하거나 할 수 있다.

쇼벨(100)은, 어떤 소작업영역의 평탄화작업에 있어서, 토사가 남는 경우, 다음의 소작업영역에 상대적으로 가까운 장소에 남은 토사를 임시로 두어도 된다. 이로써, 쇼벨(100)은, 다음의 소작업영역으로의 이동 시에 남은 토사를 운반하기 쉬워지기 때문에, 평탄화작업의 작업효율을 향상시킬 수 있다.

<쇼벨의 제4예>

계속해서, 도 6(도 6a, 도 6b)을 참조하여, 쇼벨(100)의 제4예의 자동동작에 대하여 설명한다.

도 6a, 도 6b는, 쇼벨(100)의 제4예를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 도 6a는, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 자동동작에 의한 굴삭작업, 매설작업, 및 되메움작업에 대응하는 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 처리의 일례를 개략적으로 나타내는 플로차트이다. 도 6b는, 본 예에 관한 쇼벨(100)의 자동동작에 의한 굴삭작업, 매설작업, 및 되메움작업의 흐름을 나타내는 작업상태천이도이며, 쇼벨(100)을 바로 위로부터 부감하는 형태로 작업상태 610부터 작업상태 640까지의 흐름을 나타내고 있다. 도 6a의 플로차트는, 예를 들면, 입력장치(72)를 통하여, 작업내용(즉, 굴삭작업, 매설작업, 및 되메움작업의 일련의 작업)이 설정된 후, 자동제어스위치(72a)가 ON조작된 경우에 실행된다.

도 6a에 나타내는 바와 같이, 스텝 S302에서, 연산장치(30E)는, 공간인식장치(70)를 이용하여, 작업영역(예를 들면, 도 6b의 작업영역 611)의 작업개시 전의 지형형상의 데이터(이하, “지형형상데이터”)(목표형상에 관한 정보의 일례)를 취득하고(예를 들면, 도 6b의 작업상태 610 참조), 스텝 S304로 진행된다.

다만, 연산장치(30E)는, 공간인식장치(70)를 이용하여 작업개시 전의 지형데이터를 취득하는 대신에, 상술한 제1예 등의 경우와 동일하게, 되메움작업 시의 목표시공면에 관한 정보를 입력장치(72)로부터의 조작입력을 통하여 취득하거나, 외부장치로부터 취득하거나 해도 된다. 또, 연산장치(30E)는, 소정의 동작지령을 출력하여, 어태치먼트(AT)의 선단(예를 들면, 버킷(6)의 치선)으로 작업개시 전의 지면의 형상을 따라 움직여, 어태치먼트(AT)의 선단의 궤도를 계측함으로써, 작업개시 전의 지형형상데이터를 취득해도 된다.

스텝 S304에서, 연산장치(30E)는, 작업개시 전의 지형형상데이터와 자기(自機)의 위치정보를 포함하는 3차원 맵(이하, “작업개시 전 맵”)을 보조기억장치 등에 기억시켜, 스텝 S306으로 진행된다.

스텝 S306에서, 컨트롤러(30)는, 연산장치(30E)로부터 출력되는, 유압액추에이터의 구동지령에 근거하여, 비례밸브(31)를 제어하고, 쇼벨(100)에 작업영역의 굴삭작업을 행하게 한다. 이때, 연산장치(30E)는, 굴삭작업의 목표시공면에 관한 정보와 실제의 지형형상에 관한 정보(예를 들면, 공간인식장치(70)의 출력정보)의 차분이나, 쇼벨(100)의 상태에 관한 정보(예를 들면, 방향검출장치(71), 측위장치(73), 센서(S1~S5) 등의 출력정보)에 근거하여, 유압액추에이터의 구동지령을 생성한다.

예를 들면, 도 6b의 작업상태 620에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 작업영역 611을 굴삭하여, 소정의 매설물을 매설하기 위한 홈(621)(오목부의 일례)을 형성한다. 이때, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 홈(621)의 굴삭작업으로 버킷(6)에 수용한 토사를 작업영역 611의 주변의 소정의 배토장소에 배토하여, 배토산(622, 623)(볼록부의 일례)이 형성된다. 또, 작업영역 611의 주변에는, 운반용 트럭 등에 의하여, 되메움작업용으로 추가되는 추가토사(624)(볼록부의 일례)가 준비된다.

도 6a로 되돌아가, 스텝 S308에서, 연산장치(30E)는, 쇼벨(100)의 굴삭작업과 병행하여, 공간인식장치(70)를 이용하여, 작업영역 611의 작업 중의 지형형상데이터를 취득하고, 스텝 S310으로 진행된다.

예를 들면, 도 6b의 작업상태 620에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 공간인식장치(70)를 이용하여, 굴삭작업 중의 홈(621), 배토산(622, 623), 및 추가토사(624)를 포함하는 작업영역 611의 지형형상데이터를 취득한다.

도 6a로 되돌아가, 스텝 S310에서, 연산장치(30E)는, 스텝 S308에서 취득된 작업 중의 지형형상데이터와 자기의 위치정보를 포함하는 3차원 맵(이하, “작업 중 맵”)을 보조기억장치 등에 기억시켜, 스텝 S312로 진행된다. 이때, 과거의 본 스텝의 처리에서 생성된 작업 중 맵이 이미 기억되어 있는 경우, 연산장치(30E)는, 기존의 작업 중 맵을 최신의 작업 중 맵으로 갱신해도 된다.

스텝 S312에서, 연산장치(30E)는, 굴삭작업의 목표시공면에 관한 정보와, 현재의 지형형상에 관한 정보(즉, 작업 중 맵)에 근거하여, 굴삭작업이 종료되었는지 아닌지를 판정한다. 연산장치(30E)는, 굴삭작업이 종료된 경우, 스텝 S314로 진행되고, 굴삭작업이 종료되어 있지 않은 경우, 스텝 S306으로 되돌아가, 스텝 S306~S312의 처리가 반복된다.

스텝 S314에서, 컨트롤러(30)는, 연산장치(30E)로부터 출력되는 구동지령에 근거하여, 소정의 매설물을 굴삭작업에 의하여 형성된 홈이나 구멍 등에 매설하는 매설작업을 쇼벨(100)에 행하게 하고, 매설작업이 완료되면, 스텝 S316으로 진행된다.

예를 들면, 도 6b의 작업상태 630에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 완성된 홈(621)에 매설물(631)을 매설한다.

도 6a로 되돌아가, 스텝 S316에서, 컨트롤러(30)는, 연산장치(30E)로부터 출력되는 구동지령에 근거하여, 비례밸브(31)를 제어하고, 쇼벨(100)에 매설물이 매설된 홈이나 구멍 등의 되메움작업을 행하게 한다.

예를 들면, 도 6b의 작업상태 630에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 매설물(631)이 매설된 홈(621)에 배토산(622, 623)으로부터 버킷(6)으로 토사를 퍼올려 배토함으로써, 되메움작업을 진행시킨다. 또, 쇼벨(100)은, 어떠한 이유로, 배토산(622, 623)만으로는 토사가 부족한 경우, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 추가토사(624)를 이용하여, 홈(621)의 되메움작업을 행해도 된다.

도 6a로 되돌아가, 스텝 S318에서, 연산장치(30E)는, 쇼벨(100)의 되메움작업과 병행하여, 공간인식장치(70)를 이용하여, 작업영역 611의 작업 중의 지형형상데이터(지면의 실제의 형상에 관한 정보의 일례)를 취득하고, 스텝 S320으로 진행된다.

예를 들면, 도 6b의 작업상태 630에 나타내는 바와 같이, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 공간인식장치(70)를 이용하여, 되메움작업 중의 홈(621), 배토산(622, 623), 및 추가토사(624)를 포함하는 작업영역 611의 지형형상데이터를 취득한다.

도 6a로 되돌아가, 스텝 S320에서, 연산장치(30E)는, 스텝 S318에서 취득된 작업 중의 지형형상데이터와 자기의 위치정보에 근거하여, 보조기억장치 등에 기억되는 기존의 작업 중 맵을 갱신하여, 스텝 S322로 진행된다.

스텝 S322에서, 연산장치(30E)는, 작업개시 전 맵과 작업 중 맵에 근거하여, 작업영역이 작업개시 전의 지형형상으로 되돌아갔는지 아닌지를 판정한다. 연산장치(30E)는, 작업영역이 작업개시 전의 지형형상으로 되돌아가 있지 않은 경우, 스텝 S316으로 되돌아가, 스텝 S316~S322의 처리가 반복되고, 작업개시 전의 지형형상으로 되돌아가 있는 경우(예를 들면, 도 6b의 작업상태 640 참조), 이번 처리를 종료한다.

이와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)(연산장치(30E))은, 작업영역의 굴삭작업의 개시 전의 지형형상데이터를 미리 취득한다. 이로써, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 굴삭작업의 개시 전의 지형형상데이터와 작업 중의 지형형상데이터의 비교에 근거하여, 자동으로 작업영역의 되메움작업을 행할 수 있다.

다만, 굴삭작업이나 매설작업은, 다른 쇼벨에 의하여 실시되어도 된다. 굴삭작업이 다른 쇼벨에 의하여 실시되는 경우, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 예를 들면, 입력장치(72)를 통하여 입력되거나, 혹은, 외부장치로부터 수신되는 목표시공면에 관한 정보와, 작업 중의 지형형상데이터에 근거하여, 자동으로 작업영역의 되메움작업을 행해도 된다.

<쇼벨의 제5예>

계속해서, 쇼벨(100)의 제5예의 자동동작에 대하여 설명한다.

본 예에서는, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 상대적으로 범위가 좁은 작업영역의 성토작업을 자동으로 행한다.

먼저, 쇼벨(100)은, 작업영역의 단부에 준비되는 토사를 버킷(6)으로 퍼올려, 하부주행체(1)에 의하여 주행하거나, 상부선회체(3)를 선회시키거나 함으로써, 버킷(6)을 작업영역 내의 소정의 장소(이하, “배토장소”) 부근까지 자동으로 이동시킨다. 배토장소는, 예를 들면, 작업영역의 중앙부여도 된다. 그리고, 쇼벨(100)은, 어태치먼트(AT)를 동작시켜, 버킷(6)의 토사를 배토장소에 자동으로 배토한다. 이로써, 작업영역에 토사가 쌓아올려진다.

쇼벨(100)은, 토사를 배토장소에 배토하는 작업을 반복하여 행하여, 지면의 높임량에 따른 토사를 작업영역에 쌓아올린다.

계속해서, 쇼벨(100)은, 공간인식장치(70)를 이용하여 지형데이터를 취득하고, 실제의 지형형상과 목표형상(목표시공면)의 차분을 인식하면서, 배토장소에 쌓아올려진 토사를 지면의 높임량에 맞추어 평탄하게 고르는 작업을 자동으로(자율적으로) 행한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 크롤러(1C)로 토사를 누르거나, 버킷(6)의 배면을 토사에 압압하거나 하면서, 지면을 평탄하게 해 간다.

쇼벨(100)은, 예를 들면, 실제의 지형형상이 목표형상과 대략 일치하고 있다고 인식하면, 작업을 종료해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 지면이 평탄하게 된 상태에서 지형형상이 목표형상(목표시공면)의 높이보다 높은 경우, 높이조정을 위하여 지면을 절토(굴삭)하는 작업을 자동으로(자율적으로) 행해도 된다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 굴삭된 나머지의 토사를 버킷(6)으로 퍼올려, 하부주행체(1)를 주행시키거나 상부선회체(3)를 선회시키거나 함으로써, 원래의 토사적재장까지 자동으로 이동시켜도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 지면이 평탄하게 된 상태에서 지형형상이 목표형상(목표시공면)의 높이에 도달하지 않는다고 인식하는 경우, 추가로 토사를 쌓아올리는 작업을 자동으로(자율적으로) 행해도 된다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 예를 들면, 하부주행체(1)를 주행시키거나 상부선회체(3)를 선회시키거나 하여, 원래의 토사적재장으로부터 버킷(6)으로 토사를 퍼올려 작업영역에 토사를 배토(추가)하는 작업을 자동으로 행한다.

이와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 일련의 성토작업 중, 지면의 높임량에 맞추어, 작업영역 내의 배토장소(1개소)에 토사를 쌓아올리는 작업을 자동으로 행할 수 있다. 또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 아울러, 일련의 성토작업 중, 토사를 지면의 목표형상(목표시공면)에 맞추도록, 구체적으로는, 지면이 목표시공면으로 규정되는 일정한 높이가 되도록, 평탄하게 하는 작업을 자동으로 행할 수 있다.

<쇼벨의 제6예>

계속해서, 쇼벨(100)의 제6예의 자동동작에 대하여 설명한다.

본 예에서는, 쇼벨(100)은, 컨트롤러(30) 및 연산장치(30E)의 제어하에서, 상대적으로 범위가 넓은 작업영역의 성토작업을 행한다.

먼저, 쇼벨(100)은, 작업영역으로 설정되는 복수의 소영역마다, 소영역의 배토장소에 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 배토하여, 토사를 쌓아올리는 작업을 자동으로 행한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 어떤 소영역에 토사를 쌓아올리는 작업을 완료하면, 인접하는 다음의 소영역에 토사를 쌓아올리는 작업을 행하는 형태로, 복수의 소영역 모두에 지면의 높임량에 맞춘 토사를 골고루 퍼지게 한다. 예를 들면, 쇼벨(100)은, 상술한 제3예(도 5)의 이동경로(RT)와 동일한 순서로, 소영역마다 토사를 쌓아올리는 작업을 행해도 된다.

계속해서, 쇼벨(100)은, 복수의 소영역마다, 공간인식장치(70)를 이용하여 지형데이터를 취득하고, 실제의 지형형상과 목표형상(목표시공면)의 차분을 인식하면서, 배토장소에 쌓아올려진 토사를 지면의 높임량에 맞추어 평탄하게 고르는 작업을 자동으로(자율적으로) 행한다. 구체적으로는, 쇼벨(100)은, 상술한 제5예의 경우와 동일하게, 크롤러(1C)로 토사를 누르거나, 버킷(6)의 배면을 토사에 압압하거나 하면서, 지면을 평탄하게 해 간다.

쇼벨(100)은, 복수의 소영역마다, 예를 들면, 실제의 지형형상이 목표형상과 대략 일치하고 있다고 인식하면, 작업을 종료하고, 다음의 소영역으로 이동하여, 지면을 평탄하게 고르는 작업을 개시하는 양태로, 마지막의 소영역까지 지면을 평탄하게 고르는 작업을 반복한다. 예를 들면, 쇼벨(100)은, 상술한 제3예(도 5)의 이동경로(RT)와 동일한 순서로, 소영역마다 지면을 평탄하게 하는 작업을 행해도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 어떤 소영역에서, 지면이 평탄하게 된 상태에서 지형형상이 목표형상(목표시공면)의 높이보다 높은 경우, 높이조정을 위하여 지면을 절토(굴삭)하는 작업을 자동으로(자율적으로) 행해도 된다. 이 경우, 쇼벨(100)은, 굴삭된 나머지의 토사를 버킷(6)으로 퍼올려, 하부주행체(1)를 주행시키거나 상부선회체(3)를 선회시키거나 함으로써, 다음의 소영역이 있는 경우, 다음의 소영역까지, 다음의 소영역이 없는 경우, 원래의 토사적재장까지 자동으로 이동시켜도 된다. 또, 쇼벨(100)은, 어떤 소영역에서, 지면이 평탄하게 된 상태에서 지형형상이 목표형상(목표시공면)의 높이에 도달하지 않는다고 인식하는 경우, 추가로 토사를 쌓아올리는 작업을 자동으로(자율적으로) 행해도 된다. 이 경우, 추가의 토사는, 최초의 토사를 쌓아올리는 작업의 경우와 동일한 원래의 토사적재장으로부터 이동시켜도 되고, 다음의 소영역이 있는 경우, 인접하는 다음의 소영역으로부터 이동시켜도 된다.

이와 같이, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 하나의 성토작업 중, 지면의 높임량에 맞추어, 작업영역 내의 복수의 소영역마다의 배토장소, 즉, 복수의 배토장소에 토사를 쌓아올리는 작업을 자동으로 행할 수 있다. 또, 본 예에서는, 쇼벨(100)은, 아울러, 일련의 성토작업 중, 작업영역 내의 복수의 소영역마다, 토사를 지면의 목표형상(목표시공면)에 맞추도록(지면이 목표시공면으로 규정되는 일정한 높이가 되도록), 평탄하게 하는 작업을 자동으로 행할 수 있다.

<쇼벨의 제7예>

계속해서, 도 7을 참조하여, 쇼벨(100)의 제7예의 자동동작에 대하여 설명한다.

도 7은, 쇼벨(100)의 제5예를 설명하는 도이다. 구체적으로는, 본 예에 관한 쇼벨(100)을 포함하는 쇼벨관리시스템(SYS)의 일례의 구성을 나타내는 도이다.

다만, 도 7에서는, 도 2a의 쇼벨(100)의 구성이 채용되고 있지만, 도 2b의 쇼벨(100)의 구성이 채용되어도 된다.

쇼벨관리시스템(SYS)은, 쇼벨(100)과, 관리장치(200)를 포함한다.

쇼벨(100)은, 예를 들면, 기지국을 말단으로 하는 이동체통신망, 통신위성을 이용하는 위성통신망, 인터넷망 등을 포함할 수 있는 소정의 통신네트워크를 통하여, 관리장치(200)와 통신 가능하게 접속된다. 쇼벨(100)은, 관리장치(200)로부터 배신(配信)되는, 유압액추에이터의 자동제어지령을 생성하는 학습완료모델(이하, “지령생성모델”)을 이용하여, 자율적으로, 소정의 작업(예를 들면, 작업영역의 평탄화작업이나 되메움작업 등)을 행한다. 이때, 자율적으로 행해지는 평탄화작업에는, 상술한 제3예에서 설명한 소작업영역 간의 이동작업이 포함될 수 있다.

관리장치(200)는, 소정의 통신네트워크를 통하여, 쇼벨(100)과 통신 가능하게 접속되고, 강화학습을 이용하여, 쇼벨(100)이 평탄화작업을 자율적으로 실행하기 위한 지령생성모델을 생성하여, 쇼벨(100)에 배신한다.

관리장치(200)는, 임의의 하드웨어, 혹은, 임의의 하드웨어 및 소프트웨어의 조합 등에 의하여 실현되어도 된다. 예를 들면, 관리장치(200)는, CPU, CPU의 제어하에서 연산을 행하는 GPU, FPGA, ASIC 등의 연산장치, RAM 등의 메모리장치, ROM 등의 불휘발성의 보조기억장치, 및 인터페이스장치 등을 포함하는 서버컴퓨터를 중심으로 구성된다. 관리장치(200), 예를 들면, 보조기억장치에 인스톨되는 하나 이상의 프로그램을 CPU상에서 실행함으로써 실현되는 기능부로서, 시뮬레이터부(210)와, 강화학습부(220)와, 배신부(240)를 포함한다. 또, 관리장치(200)는, 기억부(230)를 이용한다. 기억부(230)는, 예를 들면, 내부의 보조기억장치나 관리장치(200)와 통신 가능하게 접속되는 외부의 기억장치 등에 의하여 실현될 수 있다.

시뮬레이터부(210)는, 소정의 작업(예를 들면, 평탄화작업이나 되메움작업 등)을 대상으로 하여, 입력되는 환경조건(예를 들면, 작업범위나 지형형상)이나 작업패턴 등의 입력조건에 근거하여, 쇼벨(100)의 동작시뮬레이션을 행한다.

강화학습부(220)는, 시뮬레이터부(210)를 이용하여, 쇼벨(100)의 소정의 작업에 관한 강화학습을 행하여, 쇼벨(100)의 소정의 작업에 있어서의 자동제어지령을 생성하기 위한 지령생성모델(MD)을 출력한다. 지령생성모델(MD)은, 환경조건(예를 들면, 공간인식장치(70), 방향검출장치(71), 측위장치(73), 센서(S1~S5) 등의 일부 또는 전부의 출력정보)을 입력정보로 하여, 자동제어지령을 출력하는 학습완료모델이다. 구체적으로는, 강화학습부(220)는, 시뮬레이터부(210)를 이용하여 다양한 환경조건하에서 쇼벨(100)의 소정의 작업을 행하게 하면서, 작업효율이나 안전성 등에 공헌하는 행동에 대하여 부여되는 보수(報酬)가 최대화되는 행동(방책)을 에이전트에 학습시킨다. 강화학습부(220)에는, 이미 알려진 강화학습의 방법이 임의로 적용되어도 되고, 상태의 축약표현으로서 딥뉴럴네트워크(DNN: Deep Neural Network)를 채용하는 심층강화학습이 적용되어도 된다.

또, 강화학습부(220)는, 한 번 생성한 학습완료모델(지령생성모델(MD))을 기점으로 하여, 다시 추가의 강화학습을 행하여, 추가학습완료 지령생성모델(MD)을 생성해도 된다. 즉, 강화학습부(220)는, 강화학습에 근거하여, 기억부(230)의 지령생성모델(MD)을 갱신해도 된다.

다만, 강화학습부(220)는, 시뮬레이터부(210) 대신에, 실기(예를 들면, 쇼벨(100))를 이용하여, 다양한 환경조건하에서 쇼벨(100)의 소정의 작업을 행하게 하면서, 쇼벨(100)의 소정의 작업에 관한 강화학습을 행해도 된다.

기억부(230)에는, 강화학습부(220)에 의하여 생성되는 지령생성모델(MD)이 기억된다.

배신부(240)는, 기억부(230)에 기억되는 최신의 지령생성모델(MD)을 쇼벨(100)에 배신한다. 이로써, 쇼벨(100)의 연산장치(30E)는, 배신된 지령생성모델(MD)을 이용하여, 공간인식장치(70), 방향검출장치(71), 측위장치(73), 센서(S1~S5) 등의 일부 또는 전부의 출력정보로부터 자동제어지령을 생성할 수 있다.

이와 같이, 본 예에서는, 연산장치(30E)는, 강화학습에 근거하는 지령생성모델(MD)을 이용하여 자동제어지령을 생성한다. 이로써, 쇼벨(100)은, 자율적으로, 평탄화작업이나 되메움작업이나 성토작업 등의 소정의 작업을 행할 수 있다. 또, 본 예에서는, 상술한 바와 같이, 작업효율이나 안전성 등에 관한 보수가 최대화되는 것 같은 강화학습에 근거하여, 지령생성모델(MD)이 생성된다. 이로써, 쇼벨(100)은, 보다 효율적인 평탄화작업이나 되메움작업이나 성토작업 등을 실현하거나, 보다 안전성이 높은 평탄화작업이나 되메움작업이나 성토작업 등을 실현하거나 할 수 있다.

[작용]

다음으로, 본 실시형태에 관한 쇼벨(100)의 작용에 대하여 설명한다.

본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행한다.

이로써, 쇼벨(100)은, 예를 들면, 지면을 더 높이는 성토작업, 오목부를 메우면서 정지하는 평탄화작업, 소정의 물체를 매설하는 매설작업 등을 자동으로 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 쌓아올리거나 또는 메우는 토사에 의한 지면이 목표형상이 되도록, 토사를 쌓아올리는 작업이나 토사로 메우는 작업을 자동으로 행해도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 자동으로 토사를 쌓아올리거나 토사로 메우거나 할 뿐만 아니라, 쌓아올려진 토사나 메워진 토사에 의한 지면을 목표형상이 되도록 자동으로 마무리할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 소정 영역 내의 쌓아올리거나 또는 메우는 토사에 의한 지면이 일정한 높이가 되도록, 토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행해도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 작업대상의 소정 영역 내에서, 토사를 쌓아올리거나 토사로 메우거나 하면서, 일정한 높이의 지면을 자동으로 시공할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 소정 영역 내의 복수의 위치에 토사를 배토함으로써, 지면이 일정한 높이가 되도록, 토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행해도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 예를 들면, 작업대상의 소정 영역이 상대적으로 넓은 경우에, 필요한 지면의 높이에 맞춘 양의 토사를 소정 영역 내에 골고루 퍼지게 할 수 있다. 그 때문에, 쇼벨(100)은, 구체적으로, 지면이 일정한 높이가 되도록 자동으로 시공작업을 진행시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 지면의 목표형상에 관한 정보와 지면의 실제의 형상에 관한 정보에 근거하여, 지면의 오목부를 검출(인식)하여, 오목부를 토사로 메운다.

이로써, 쇼벨(100)은, 자동으로 지면의 오목부를 토사로 메우는 작업을 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 지면의 목표형상에 관한 정보와 지면의 실제의 형상에 관한 정보에 근거하여, 지면의 볼록부를 검출하고, 볼록부의 토사로 오목부를 메워도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 볼록부의 토사를 오목부에 보충하는 양태로, 오목부를 메우는 작업을 자동으로 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 버킷(6)으로 퍼올린 토사를 오목부에 배토함으로써, 오목부를 토사로 메워도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 버킷(6)을 이용하여 구체적으로 오목부를 메우는 작업을 행할 수 있다.

다만, 쇼벨(100)은, 버킷(6)의 배면으로 토사를 오목부에 밀어 넣는 것(즉, 전압)에 의해서 오목부를 메워도 된다. 예를 들면, 쇼벨(100)의 연산장치(30E)는, 공간인식장치(70)를 이용하여, 볼록부의 토사의 양을 취득하고, 그 양이 소정량보다 많은 경우, 버킷(6)으로 퍼올려 오목부에 배토하며, 그 양이 소정량 이하인 경우, 버킷(6)의 배면으로 토사를 오목부에 밀어 넣어도 된다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 지면에 있는 복수의 볼록부 중 상대적으로 오목부에 거리가 가까운 볼록부의 토사로 오목부를 메워도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 어태치먼트(AT)나 상부선회체(3)의 동작을 보다 간략화할 수 있다. 따라서, 쇼벨(100)은, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 지면의 오목부를 볼록부의 토사로 완전히 메울 수 없는 경우, 소정의 보관장소로부터 토사를 운반하여 오목부를 메워도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 작업영역 내의 볼록부의 토사만으로 오목부를 완전히 메울 수 없는 경우이더라도, 필요한 토사를 자동으로 보충하여 오목부를 메우는 작업을 완료시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 자기에서의 조작입력, 또는, 외부로부터 수신되는 조작입력에 따라, 소정 영역 내의 오목부를 메우는 작업을 자동으로 행해도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 자기에서의 조작이나 원격조작에 의한 조작입력을 트리거로 하여, 자동으로 오목부를 메우는 작업을 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 소정 영역을 한 방향으로 직선적으로 이동하면서 오목부를 메우는 작업을 진행시키고, 그 후, 한 방향과 반대의 다른 방향으로 직선적으로 이동하면서 오목부를 메우는 작업을 반복해도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 상대적으로 넓은 작업영역이어도, 일단으로부터 타단을 향하여, 한 방향으로 이동하면서의 작업, 및 타단으로부터 일단을 향하여 반대방향으로 이동하면서의 작업의 왕복작업의 반복에 의하여, 효율적으로 오목부를 메우는 작업을 행할 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 지면의 오목부를 메우기 위한 볼록부의 토사가 남은 경우에, 소정의 장소로 이동시켜도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 작업영역의 오목부를 메우기 위한 볼록부의 토사가 남아 버린 경우이더라도, 자동으로 소정의 장소까지 이동시킬 수 있다.

또, 본 실시형태에서는, 작업대상의 하나의 영역(예를 들면, 도 5의 소작업영역 510) 내에서 지면의 오목부를 메우기 위한 볼록부의 토사가 남은 경우에, 당해 하나의 영역에 있어서의 다음의 작업대상의 다른 영역(예를 들면, 도 5의 작업영역 520)쪽의 소정의 장소로 이동시켜도 된다.

이로써, 쇼벨(100)은, 하나의 영역에서 토사가 남아 버린 경우이더라도, 다음의 작업대상의 다른 영역에서 이용하기 쉬운 장소로 자동으로 이동시킬 수 있다. 따라서, 쇼벨(100)은, 작업효율을 향상시킬 수 있다.

[변형·변경]

이상, 실시형태에 대하여 상세하게 설명했지만, 본 개시는 이러한 특정의 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형·변경이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 하부주행체(1), 상부선회체(3), 붐(4), 암(5), 및 버킷(6) 등의 각종 동작요소를 모두 유압구동하는 구성이었지만, 그 일부가 전기구동되는 구성이어도 된다. 즉, 상술한 실시형태에서 개시되는 구성 등은, 하이브리드쇼벨이나 전동쇼벨 등에 적용되어도 된다.

또, 상술한 실시형태 및 변형예에 있어서, 조작장치(26)는, 생략되어도 된다. 즉, 상술한 실시형태 및 변형예에 있어서, 쇼벨(100)은, 오퍼레이터의 조작을 받아들이지 않고, 완전 자동화되어 있어도 된다.

마지막으로, 본원은, 2019년 2월 4일에 출원한 일본 특허출원 2019-18048호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 일본 특허출원의 전체 내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1 하부주행체
3 상부선회체
4 붐
5 암
6 버킷
7 붐실린더
8 암실린더
9 버킷실린더
10 캐빈
11 엔진
13 레귤레이터
14 메인펌프
15 파일럿펌프
17 컨트롤밸브
30 컨트롤러
30E 연산장치
31 비례밸브
32 셔틀밸브
70 공간인식장치
71 방향검출장치
72 입력장치
73 측위장치
74 통신장치
100 쇼벨
S1 붐자세센서
S2 암자세센서
S3 버킷자세센서
S4 기체경사센서
S5 선회상태센서

Claims (13)

1. 토사를 쌓아올리는 작업 및 토사로 메우는 작업 중 적어도 일방을 자동으로 행하는, 쇼벨.
2. 제1항에 있어서,
   쌓아올리거나 또는 메우는 토사에 의한 지면이 목표형상이 되도록 상기 작업을 자동으로 행하는, 쇼벨.
3. 제2항에 있어서,
   소정 영역 내의 상기 지면이 일정한 높이가 되도록 상기 작업을 자동으로 행하는, 쇼벨.
4. 제3항에 있어서,
   상기 소정 영역 내의 복수의 위치에 토사를 배토함으로써, 상기 작업을 자동으로 행하는, 쇼벨.
5. 제1항에 있어서,
   지면의 목표형상에 관한 정보와 상기 지면의 실제의 형상에 관한 정보에 근거하여, 상기 지면의 오목부를 검출하고, 상기 오목부를 토사로 메우는, 쇼벨.
6. 제5항에 있어서,
   상기 목표형상에 관한 정보와 상기 실제의 형상에 관한 정보에 근거하여, 상기 지면의 볼록부를 검출하고, 상기 볼록부의 토사로 상기 오목부를 메우는, 쇼벨.
7. 제5항에 있어서,
   버킷의 배면으로 토사를 상기 오목부에 밀어 넣는 것에 의해서, 또는, 상기 버킷으로 퍼올린 토사를 상기 오목부에 배토함으로써, 상기 오목부를 토사로 메우는, 쇼벨.
8. 제6항에 있어서,
   상기 지면에 있는 복수의 상기 볼록부 중 상대적으로 상기 오목부에 거리가 가까운 상기 볼록부의 토사로 상기 오목부를 메우는, 쇼벨.
9. 제6항에 있어서,
   상기 지면의 상기 오목부를 상기 볼록부의 토사로 완전히 메울 수 없는 경우, 소정의 보관장소로부터 토사를 운반하여 상기 오목부를 메우는, 쇼벨.
10. 제5항에 있어서,
    자기에서의 조작입력, 또는, 외부로부터 수신되는 조작입력에 따라, 소정 영역 내의 상기 오목부를 메우는 작업을 자동으로 행하는, 쇼벨.
11. 제5항에 있어서,
    소정 영역을 한 방향으로 직선적으로 이동하면서 상기 오목부를 메우는 작업과, 상기 한 방향과 반대의 다른 방향으로 직선적으로 이동하면서 상기 오목부를 메우는 작업을 반복하는, 쇼벨.
12. 제6항에 있어서,
    상기 지면의 상기 오목부를 메우기 위한 상기 볼록부의 토사가 남은 경우에, 소정의 장소로 이동시키는, 쇼벨.
13. 제12항에 있어서,
    작업대상의 하나의 영역 내에서 상기 지면의 상기 오목부를 메우기 위한 상기 볼록부의 토사가 남은 경우에, 상기 하나의 영역에 있어서의 다음의 작업대상의 다른 영역 근처의 상기 소정의 장소로 이동시키는, 쇼벨.

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