WO2021009873A1 - 掘削軌道生成方法、システム、及び掘削軌道生成装置 - Google Patents

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WO2021009873A1
WO2021009873A1 PCT/JP2019/028107 JP2019028107W WO2021009873A1 WO 2021009873 A1 WO2021009873 A1 WO 2021009873A1 JP 2019028107 W JP2019028107 W JP 2019028107W WO 2021009873 A1 WO2021009873 A1 WO 2021009873A1
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excavation
track
point
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PCT/JP2019/028107
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English (en)
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達也 吉本
裕志 吉田
Original Assignee
日本電気株式会社
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/261—Surveying the work-site to be treated
    • E02F9/262—Surveying the work-site to be treated with follow-up actions to control the work tool, e.g. controller
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205—Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles

Definitions

  • the present invention relates to an excavation track generation method, a system, and an excavation track generation device that generate a track for an excavator to excavate an object.
  • a drilling start point is determined so that a track that does not put a load on the bucket, in other words, the bucket is not overloaded.
  • a trajectory generator for generating a trajectory for this purpose is disclosed.
  • each excavation site is searched in the order of excavation order, and the cost function is optimized based on performance criteria such as excavation amount, energy consumption and time, thereby determining the position of the bucket of the excavator.
  • the earthwork work planning method for determining the orientation is disclosed.
  • Patent Documents 1 and 2 and the like disclose that an excavation track is generated, a track that can be efficiently excavated in consideration of the accumulation state of the excavation target such as the amount of deposition and the shape of the object Is desired to be generated.
  • An object of the present invention is to provide a track generation method, a system, and an excavation track generation device that can efficiently generate a track capable of excavating an object.
  • the track generation method of the present invention obtains information about an excavation point for excavating an object, information on the deposition height of the excavation point, the object at the excavation point, and excavation for excavating the object. Includes, based on the excavation range of the device, that the excavator creates a track for excavating the object.
  • the system of the present invention includes an excavation device for excavating an object and an excavation track generation device for generating a track for the excavation device to excavate the object, and the excavation track generation device excavates the object.
  • the excavation device Based on the acquisition unit that acquires information about the excavation point, the excavation point, the deposit height information of the object at the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device, the excavation device is described above. It has a generator that generates a track for excavating an object and a control unit that instructs the excavator to excavate the object along the track, and the excavator has the excavator along the track. Excavate the above object.
  • the excavation track generator of the present invention excavates the object, the acquisition unit that acquires the information about the excavation point for excavating the object, the excavation point, the deposit height information of the object at the excavation point, and the object. Based on the excavation movable range of the excavation device, the excavation device includes a generation unit that generates a track for excavating the object.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the excavation track generator 4 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a configuration realized by the excavation track generation device 4 and the position detection device 5 in the system 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of a calculation process of an excavation point from the main body of the excavation device 3.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of a process for calculating the amount of sediment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining each parameter calculated by the excavation track generation device 4 (parameter calculation unit 120).
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the calculation process of GRAD.
  • FIG. 8 is a diagram showing a calculation algorithm for calculating DRAG and GRADavg.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the calculation process of the average gradient GRADavg of the object 2.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the calculation process of the excavated sediment amount VOL expected from DRAG and GRADavg.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a process of generating an excavation track according to the excavation track generation algorithm.
  • FIG. 12 is a diagram showing a screen example of the excavation track displayed on the display device 46. It is a flowchart for demonstrating the example of the schematic flow of the excavation track generation processing which concerns on 1st Embodiment.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the excavation track generation device 4 according to the second embodiment.
  • automation of the drilling rig is realized by performing the following processes such as recognition, judgment, and control.
  • a recognition process the state of the drilling rig (backhoe) and the environment (earth and sand pits, dumps, etc.) is observed by the sensor network, and the observation information is collected in the automatic control system.
  • a judgment process the excavation position, excavation amount, track, and the like are determined.
  • a control process the drilling rig is controlled based on the determined track.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing an example of a schematic configuration of a system 1 according to an embodiment of the present invention.
  • the system 1 includes an excavation device 3 for excavating an object 2 such as earth and sand deposited in a sediment pit, and an excavation track generation device for generating a track for the excavation device 3 to excavate the object 2. 4 and a position detecting device 5 for detecting the position of the object 2.
  • the drilling track generator 4 is arranged at a location remote from the drilling device 3 and communicates with the drilling device 3 via the network 6.
  • the drilling track generator 4 can remotely control the drilling device 3.
  • the excavation track generation device 4 may be able to communicate with the position detection device 5 via the network 6.
  • the network 6 is a wired network (for example, LAN (Local Area Network), optical fiber, etc.) or a wireless network (for example, LTE (Long Term Evolution), WiFi (registered trademark) or local 5G).
  • the position detection device 5 detects information about the object 2 at the excavation site, and transmits information about the detection result to the excavation track generation device 4 via, for example, the network 6.
  • the position detection device 5 is, for example, a three-dimensional sensor (3D sensor) such as a 3D lidar (3D LiDAR), a stereo camera, or a TOF (Time of Flight) camera, but is not limited thereto.
  • 3D sensor such as a 3D lidar (3D LiDAR), a stereo camera, or a TOF (Time of Flight) camera
  • the information acquired as an example may be the three-dimensional coordinate information of the object 2.
  • the position detection device 5 is a stereo camera
  • the information acquired as an example may be a three-dimensional captured image of the object 2.
  • the information of the object 2 to be acquired is not limited to these two examples.
  • a backhoe whose working surface of the excavator (bucket) attached to the tip of the arm is on the front side will be described as a specific example of the drilling rig 3.
  • the drilling device 3 is not limited to the backhoe, and may be, for example, a power excavator in which the working surface of the excavator (bucket) faces forward.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the hardware configuration of the excavation track generator 4 according to the first embodiment.
  • the excavation track generator 4 includes a communication interface 41, an input / output unit 42, an arithmetic processing unit 43, a main memory 44, and a storage unit 45.
  • the communication interface 41 transmits / receives data to / from an external device.
  • the communication interface 41 communicates with an external device via a wired communication path or a wireless communication path.
  • the arithmetic processing unit 43 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), or the like.
  • the main memory 44 is, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), or the like.
  • the storage unit 45 is, for example, an HDD (Hard Disk Drive), an SSD (Solid State Drive), a memory card, or the like. Further, the storage unit 45 may be a memory such as a RAM or a ROM.
  • the excavation track generation device 4 for example, by reading the excavation track generation program stored in the storage unit 45 into the main memory 44 and executing it by the arithmetic processing unit 43, the functional unit as shown in FIG. 3 is realized. These programs may be read onto the main memory 44 and then executed, or may be executed without being read onto the main memory 44. In addition, the main memory 44 and the storage unit 45 also play a role of storing information and data held by the components included in the excavation track generation device 4.
  • Non-temporary computer-readable media include various types of tangible storage media.
  • Examples of non-temporary computer-readable media include magnetic recording media (eg, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), opto-magnetic recording media (eg, opto-magnetic disks), CD-ROMs (Compact Disc-ROMs), CDs. -R (CD-Recordable), CD-R / W (CD-ReWritable), semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM.
  • the program also includes.
  • the computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • the display device 46 is a device that displays a screen corresponding to drawing data processed by the arithmetic processing unit 43, such as an LCD (Liquid Crystal Display), a CRT (Cathode Ray Tube) display, and a monitor.
  • LCD Liquid Crystal Display
  • CRT Cathode Ray Tube
  • FIG. 3 is a block diagram showing an example of a configuration realized by the excavation track generation device 4 and the position detection device 5 in the system 1 according to the first embodiment.
  • the excavation track generation device 4 includes an excavation point acquisition unit 110, a parameter calculation unit 120, an excavation sediment amount acquisition unit 130, an excavation track generation unit 140, a control unit 150, and a display unit 160.
  • the excavation track generator 4 (excavation point acquisition unit 110) acquires information on the excavation point for excavating the object 2. Then, the excavation track generation device 4 (excavation track generation unit 140) generates a track for the excavation device 3 to excavate the object 2.
  • the excavation track generator 4 is based on, for example, the excavation point, the deposit height information of the object 2 at the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device 3 for excavating the object 2. 3 creates a track for excavating object 2.
  • the deposit height information of the object 2 at the excavation point is, for example, information represented by the depth of the object from the excavation point to the ground plane of the excavation device.
  • the drilling movable range of the drilling rig 3 is determined by, for example, the pulling width of the bucket (hereinafter, also referred to as the bucket pulling width) included in the drilling rig 3.
  • the depth of the object 2 and the bucket pulling width of the drilling device 3 are calculated by, for example, the parameter calculation unit 120.
  • the excavation point acquisition unit 110 includes an excavation area limiting unit 111, a sediment amount calculation unit 112, and an excavation position selection unit 113, as shown in FIG. 3, in order to acquire information on the excavation point.
  • the excavation point acquisition unit 110 (excavation area restriction unit 111) specifies the range in which the excavation device 3 can excavate.
  • the excavation area limiting unit 111 calculates, for example, the distance from the main body of the excavation device 3 to the excavation point, and specifies an area where excavation is possible based on the distance from the main body of the excavation device 3 to the excavation point.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of calculation processing of the target point 400 from the main body 31 of the drilling rig 3.
  • the drilling rig 3 includes a main body 31, a boom 32, an arm 33, and a bucket 34.
  • R is, for example, the horizontal distance from the position of the main body 31 (for example, the turning axis of the main body 31) to the target point 400.
  • D is a vertical distance from the ground plane of the drilling rig 3 to the target point 400.
  • H is a vertical distance from the ground contact surface of the drilling rig 3 to the position of the main body 31 (for example, the swivel axis of the main body 31).
  • both D and H have a positive value on the vertical axis Z shown in FIG.
  • the distance L from the main body 31 of the drilling rig 3 to the target point 400 can be calculated by the following formula.
  • the excavation point acquisition unit 110 limits the excavable area to a target point satisfying the following conditions based on the distance L calculated above.
  • the upper and lower limit values (boundary values) of D and L may be determined according to the size of the drilling rig 3 and the size of the object 2 (specifically, the earth and sand pit).
  • the excavation point acquisition unit 110 may acquire the information regarding the excavation point by determining the excavation point based on the accumulated amount of the object 2.
  • the excavation point acquisition unit 110 calculates the earth and sand amount according to the excavation reference point and the bucket passage area in the excavation area specified by the excavation area limiting unit 111.
  • the drilling reference point is a point where the drilling rig 3 starts drilling, and more specifically, a point where the bucket provided by the drilling rig 3 enters the earth and sand (object 2).
  • the bucket passage area is an area through which the bucket is moved by the pulling width from the excavation reference point (specifically, the point where the bucket enters the earth and sand).
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an example of the process of calculating the amount of sediment.
  • the bucket passage area is determined by the multiplication value of the bucket pull width D and the bucket width W.
  • the sediment amount calculation area is determined by the section from each excavation reference point A, B, C in the excavation area to the bucket pulling width D.
  • the amount of earth and sand VOL (deposited amount of the object 2) excavated from the excavation reference point A is calculated by the following formula.
  • (x, y) are the position coordinates in the horizontal direction.
  • the function z (x, y) is a function representing the depth of the object from the surface of the earth and sand (object 2) to the ground plane of the drilling rig.
  • the depth represented by the function z (x, y) is calculated based on, for example, the information acquired by the position detecting device 5.
  • the excavation point acquisition unit 110 (sediment amount calculation unit 112) can calculate the sediment amount (deposition amount of the object 2) for each of the excavation reference points A, B, and C.
  • the excavation point acquisition unit 110 selects the excavation reference point as the excavation point based on the calculated amount of earth and sand. For example, the excavation point acquisition unit 110 (excavation position selection unit 113) selects the excavation reference point having the maximum calculated amount of earth and sand as the excavation point. For example, in the example shown in FIG. 5B, the excavation reference point A is selected as the excavation point. That is, the excavation reference point A is determined as the excavation point. In this way, the earth and sand (object 2) can be excavated from the point where more earth and sand (object 2) is deposited.
  • the excavation point to be selected is not limited to the above-mentioned excavation reference point where the amount of earth and sand is maximum, and for example, the excavation point where the bucket can be loaded most may be set.
  • the excavation point acquisition unit 110 (sediment amount calculation unit 112) determines the amount of earth and sand that can be loaded on the bucket when excavated from the excavation reference point so that the point that can be most loaded on the bucket can be selected as the excavation point. calculate. Then, the excavation point acquisition unit 110 (excavation position selection unit 113) selects the excavation reference point that can be most loaded in the bucket as the excavation point based on the calculated amount of earth and sand.
  • the excavation track generator 4 (parameter calculation unit 120) includes a distance calculation unit 121, a depth calculation unit 122, a gradient calculation unit 123, and a bucket pull width calculation unit 124. It includes an average gradient calculation unit 125 and a parameter determination unit 126.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining each parameter calculated by the excavation track generator 4 (parameter calculation unit 120).
  • RANGE is, for example, a horizontal distance from the position of the main body of the drilling device 3 (for example, the turning axis Z of the main body) to the drilling point.
  • DEPTH is the depth of the object 2 at the excavation point.
  • GRAD is the slope of the excavation point.
  • DRAG is the width of the bucket during excavation.
  • GRADavg is the average gradient of the excavated area.
  • RANGE and DEPTH are used to determine the trajectory to the excavation point.
  • GRAD is also used to determine the bucket insertion angle during excavation.
  • DRAG is also used to determine the bucket passage range during excavation.
  • GRADavg is also used to determine the slope of the excavation track.
  • Parameter calculation unit 120 calculates RANGE.
  • the parameter calculation unit 120 calculates RANGE from the relative distance from the position of the main body of the excavation device 3 (for example, the turning axis Z of the main body) to the excavation point.
  • the parameter calculation unit 120 (depth calculation unit 122) sets the depth of the object from the excavation point to the ground plane of the excavation device as DEPTH, for example, based on the detection result by the position detection device 5. calculate.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the GRAD calculation process.
  • the gradient calculation unit 123 calculates the gradient of the excavation point 701 as GRAD based on the depth error between the excavation point 701 and the peripheral points 702 and 703.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a calculation algorithm for calculating DRAG and GRADavg. That is, with reference to FIG. 8, DRAG and GRADavg are calculated according to an algorithm as shown in FIG. 8, for example.
  • the parameter calculation unit 120 determines the minimum bucket pull width (DRAGmin) required to excavate a predetermined amount of earth and sand from the determined excavation point in DRAG.
  • the predetermined amount of sediment is acquired by, for example, the excavated sediment amount acquisition unit 130, and the excavated sediment amount acquisition unit 130 notifies the bucket pulling width calculation unit 124.
  • the parameter calculation unit 120 calculates the average gradient GRADavg of the object 2 deposited at the excavation point.
  • the parameter calculation unit 120 (average gradient calculation unit 125) is deposited at the excavation point based on the depth of the object 2, the excavation point, and the pulling width DRAG (excavation movable range) of the bucket.
  • the average gradient GRADavg of the object 2 is calculated.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the calculation process of the average gradient GRADavg of the object 2. With reference to FIG. 9, the average gradient GRADavg is calculated by dividing the integral value of the depth of the object 2 in the excavation area by the bucket pulling width D, as shown in the following equation.
  • H is the height from the ground plane of the drilling device 3 to the drilling point.
  • the DRAG calculated by the bucket pulling width calculation unit 124 is input to the bucket pulling width D.
  • the parameter calculation unit 120 calculates the excavated sediment amount VOL expected from the DRAG and GRADavg calculated as described above.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the calculation process of the excavated sediment amount VOL expected from DRAG and GRADavg.
  • the parameter calculation unit 120 calculates the amount of sediment VOL on the baseline whose slope is GRADavg, starting from the excavation point, by using the following formula.
  • H is the height from the ground plane of the excavator 3 to the excavation point.
  • L is the depth at which the bucket is inserted from the excavation point, that is, the bucket length.
  • the DRAG calculated by the bucket pulling width calculation unit 124 is input to D.
  • R is a distance in the estimated direction from the turning axis Z of the drilling rig 3 to the target point.
  • W is the width of the bucket.
  • the function z (x, y) is a function representing the depth of the object from the surface of the earth and sand (object 2) to the ground plane of the drilling rig. The depth represented by the function z (x, y) is calculated based on, for example, the information acquired by the position detecting device 5.
  • the parameter calculation unit 120 determines whether or not the VOL calculated by the above formula exceeds the predetermined sediment volume VOLth that can be loaded based on the bucket capacity. When the VOL exceeds the desired sediment volume VOLth, the current DRAG and GRADavg are sent to the excavation track generation unit 140.
  • the parameter calculation unit 120 (bucket pull width calculation unit 124) updates the current bucket pull width DRAG (minimum bucket pull width DRAGmin) to DRAG + ⁇ DRAG. , It is determined whether or not the updated DRAG exceeds the maximum bucket pull width DRAGmax. When the updated DRAG exceeds the maximum bucket pulling width DRAGmax, the current DRAG and GRADavg are sent to the excavation track generation unit 140. On the other hand, when the updated DRAG does not exceed the maximum bucket pulling width DRAGmax, the parameter calculation unit 120 (average gradient calculation unit 125) calculates GRADavg again according to the updated DRAG.
  • DRAG minimum bucket pull width DRAGmin
  • the parameter calculation unit 120 calculates RANGE, DEPTH, GRAD, DRAG, and GRADavg, and notifies the excavation track generation unit 140 of the calculated five parameters.
  • the excavation track generation device 4 (excavation track generation unit 140) generates a track for the excavation device 3 to excavate the object 2 based on the parameters received from the parameter calculation unit 120. Specifically, the excavation track generation device 4 (excavation track generation unit 140) starts with the depth of the object 2 at the excavation point, the excavation movable range (bucket pulling width) of the excavation device 3, and the excavation device 3. The track is generated based on the distance to the excavation point and the slope of the object 2 deposited at the excavation point.
  • the excavation track generation unit 140 generates an excavation track according to the following excavation track generation algorithm.
  • FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a process of generating an excavation track according to the excavation track generation algorithm.
  • the excavation track generation unit 140 calculates the upper point A'of the excavation point A according to the distance RANGE and the depth DEPTH, and calculates the linear path from the initial posture P to A'.
  • the excavation track generation unit 140 calculates a straight path from the A'point to the A point.
  • the excavation track generation unit 140 calculates the point B at which the bucket is inserted to the depth L in the direction orthogonal to the gradient GRAD at the point A, and calculates the linear path from A to B.
  • the excavation track generation unit 140 calculates the point C of the length of the pull width DRAG on a straight line inclined by the average gradient GRADavg from the point B, and calculates the straight line path from B to C.
  • the excavation track generation unit 140 calculates the point D above the point C, and calculates the linear path from C to D. In this way, the excavation track generation unit 140 can generate an excavation track connected by a straight line in the order of A', A, B, C, and D.
  • the excavation track generation device 4 (control unit 150) instructs the excavation device 3 to excavate the object 2 along the excavation track generated by the excavation track generation unit 140.
  • FIG. 12 is a diagram showing a screen example 1200 of the excavation track displayed on the display device 46.
  • the screen example 1200 shown in FIG. 12 mainly includes three display areas 1201, 1202, 1203.
  • the display device 46 displays, for example, the behavior of the drilling device 3 that changes according to the drilling track (display area 1201).
  • the display device 46 may indicate, for example, the excavation location, the position of the excavation device 3, and the excavation status.
  • the display device 46 may display, for example, the behavior of the excavation device 3 that changes according to the excavation track by arranging a plurality of images side by side, or by displaying the plurality of images continuously, the excavation device like a moving image.
  • the behavior of 3 may be displayed.
  • the display device 46 may display, for example, the track of the drilling device 3 generated by the drilling track generating unit 140.
  • the display device 46 displays, for example, numerical values of various state parameters that change according to the excavation track and information on the behavior of the bucket, boom, arm, and the like according to the excavation track (display area 1202).
  • the display device 46 includes, for example, Bucket (for example, the angle formed by the line segment between the bucket and the bucket cutting edge axis and the line segment between the bucket and the arm axis), Arm (for example, the line segment between the bucket and the arm axis). (Angle formed by the arm and boom axis line segment), Boom (for example, the angle formed by the arm and boom axis line segment and the horizon), Turn (for example, a turning angle with the front surface of the excavator 3 as 0 degree).
  • Status eg, the stage of operation such as excavation, loading, turning, or leveling).
  • the display device 46 may display, for example, the positions of the drilling device 3 and the object 2 in coordinates or drawings (display area 1203). Specifically, the display device 46 sets the turning angle of the drilling rig 3 as a reference angle (for example, 0 degrees) with a predetermined reference direction of the drilling rig 3 (for example, the front direction of the drilling rig 3 at the start of drilling) as a reference angle (for example, 0 degree). May be displayed.
  • a reference angle for example, 0 degrees
  • a predetermined reference direction of the drilling rig 3 for example, the front direction of the drilling rig 3 at the start of drilling
  • a reference angle for example, 0 degree
  • the display device 46 may display the information of the object 2 based on the information detected by the position detection device 5, for example. Specifically, the display device 46 is deposited based on, for example, the relative distance from the drilling device 3 to the object 2, the coordinates indicating the position of the object 2, and the information acquired by the position detection device 5. The shape of the object 2 may be displayed.
  • FIGS. 13 to 15 are flowcharts for explaining an example of a schematic flow of the excavation track generation process according to the first embodiment.
  • step S1301 the position detection device 5 detects the position of the drilling device 3 (for example, the position of the turning shaft). Further, in step S1302, the position detecting device 5 detects the position of the earth and sand area (object 2). Then, the process proceeds to step S1303.
  • the position of the drilling rig 3 may be detected by the drilling rig 3 itself using a positioning system such as GPS (Global Positioning System) or GNSS (Global Navigation Satellite System). Further, the position of the earth and sand area (object 2) is not limited to the case where it is detected by the position detecting device 5, and may be specified in advance.
  • step S1303 the excavation track generator 4 (excavation area limiting unit 111) calculates a candidate area to be the target of the excavation point from the earth and sand area (the area where the object 2 is deposited), and proceeds to step S1304.
  • step S1304 the excavation track generator 4 (earth and sand amount calculation unit 112) calculates the amount of earth and sand in the excavation bucket passage area from each point in the excavation candidate area, and proceeds to step S1305.
  • step S1305 the excavation track generator 4 (excavation position selection unit 113) selects a point in the bucket passage region where the amount of sediment is maximum as the excavation point, and proceeds to step S1401 shown in FIG.
  • step S1401 the excavation track generator 4 (distance calculation unit 121) calculates the distance from the position of the excavation device 3 (for example, the position of the turning shaft) to the excavation point, and proceeds to step S1402.
  • step S1402 the excavation track generator 4 (depth calculation unit 122) calculates the depth of the excavation point and proceeds to step S1403.
  • step S1403 the excavation track generator 4 (gradient calculation unit 123) calculates the gradient at the excavation point and proceeds to step S1404.
  • step S1404 the excavation track generator 4 (excavation sediment amount acquisition unit 130) acquires a predetermined excavation sediment amount set in response to an operation input by the operator, and proceeds to step S1405.
  • step S1405 the excavation track generator 4 (bucket pulling width calculation unit 124) calculates the minimum bucket pulling width required for excavating the predetermined excavated sediment amount, and proceeds to step S1406.
  • step S1406 the excavation track generator 4 (average gradient calculation unit 125) calculates the average gradient in the excavation area based on the bucket pull width, and proceeds to step S1501 shown in FIG.
  • step S1501 the excavation track generation device 4 (excavation track generation unit 140) generates a target excavation track based on the excavation track generation parameters calculated in steps S1401 to S1406, and proceeds to step S1502.
  • step S1502 the drilling track generator 4 (control unit 150) automatically controls the drilling device so as to follow the target drilling track, and ends the processes shown in FIGS. 13 to 15.
  • an appropriate amount of earth and sand is taken into consideration in consideration of the accumulation state of the excavation object such as the amount of earth and sand (object 2) deposited in the earth and sand pit and its shape. It is possible to generate a track that can be excavated efficiently so that it can be excavated.
  • FIG. 16 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of the excavation track generation device 4 according to the second embodiment.
  • the excavation track generation device 4 includes an acquisition unit 510 and a generation unit 520.
  • the acquisition unit 510 and the generation unit 520 may be implemented by one or more processors, a memory (for example, a non-volatile memory and / or a volatile memory), and / or a hard disk.
  • the acquisition unit 510 and the generation unit 520 may be implemented by the same processor, or may be separately implemented by different processors.
  • the memory may be contained in the one or more processors, or may be outside the one or more processors.
  • the excavation track generator 4 acquires information on the excavation point where the object is excavated. Then, the excavation track generation device 4 (generation unit 520) is based on the excavation point, the deposit height information of the object at the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device for excavating the object. The excavator creates a track for excavating the object.
  • the acquisition unit 510 and the generation unit 520 of the second embodiment operate the excavation point acquisition unit 110 and the excavation track generation unit 140 of the first embodiment, respectively. You may. In this case, the description of the first embodiment may also be applied to the second embodiment.
  • the second embodiment is not limited to this example.
  • the second embodiment has been described above. According to the second embodiment, for example, it is possible to efficiently generate a track capable of excavating an object.
  • the above-mentioned drilling track generator is not limited to the case where it is arranged remotely from the drilling rig, and may be provided inside the drilling rig, for example.
  • the steps in the processes described herein do not necessarily have to be performed in chronological order in the order described in the sequence diagram.
  • the steps in the process may be executed in an order different from the order described in the sequence diagram, or may be executed in parallel.
  • a part of the steps in the process may be deleted, and additional steps may be added to the process.
  • a plurality of devices including the components of the excavation track generation device described in the present specification (for example, an excavation point acquisition unit, a parameter calculation unit, and / or an excavation track generation unit).
  • One or more devices (or units) of the devices (or units), or modules for one of the plurality of devices (or units) described above) may be provided.
  • a method including the processing of the above-mentioned components may be provided, and a program for causing the processor to execute the processing of the above-mentioned components may be provided.
  • a non-transitory computer readable medium may be provided that can be read by the computer on which the program is recorded.
  • such devices, modules, methods, programs, and computer-readable non-temporary recording media are also included in the present invention.
  • Appendix 2 The excavation track generation method according to Appendix 1, wherein in the acquisition of the information regarding the excavation point, the excavation point is determined based on the accumulated amount of the object.
  • Appendix 3 The drilling track generation method according to Appendix 1 or 2, further comprising instructing the drilling rig to drill the object along the track.
  • Appendix 4 In the generation of the track, the deposit height information of the object, the excavation movable range of the excavation device, the distance from the excavation device to the excavation point, and the object to be deposited at the excavation point.
  • Appendix 5 The excavation track according to any one of Appendix 1 to 4, wherein the deposit height information of the object is information represented by the depth of the object from the excavation point to the ground plane of the excavation device. Generation method.
  • the excavation device includes an excavation track generator that generates a track for excavating the object.
  • the excavation track generator is An acquisition unit that acquires information about the excavation point where the object is excavated, and Based on the excavation point, the deposit height information of the object at the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device, a generation unit that generates a track for the excavation device to excavate the object. , It has a control unit that instructs the excavator to excavate the object along the track.
  • the drilling rig is a system that drills the object along the track.
  • Appendix 10 The system according to Appendix 9, wherein the acquisition unit acquires the information about the excavation point by determining the excavation point based on the accumulated amount of the object.
  • the generation unit includes the deposit height information of the object, the excavation movable range of the excavation device, the distance from the excavation device to the excavation point, and the gradient of the object deposited at the excavation point.
  • Appendix 12 The system according to any one of Appendix 9 to 11, wherein the deposit height information of the object is information represented by the depth of the object from the excavation point to the ground plane of the excavator.
  • a position detecting device for detecting the position of the object is further provided.
  • the excavation track generator is Further, there is a calculation unit for calculating the average gradient of the object deposited at the excavation point based on the deposit height information of the object, the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device. And Of the appendices 9 to 14, the generation unit generates the track based on the deposit height information of the object, the excavation movable range of the excavation device, and the average gradient of the object. , Any one of the systems described in item 1.
  • the acquisition department that acquires information about the excavation point where the object is excavated, Based on the excavation point, the deposit height information of the object at the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device for excavating the object, the orbit at which the excavation device excavates the object is determined.
  • the generator to generate and A drilling track generator equipped with.
  • Appendix 18 The drilling track generating device according to Appendix 16 or 17, further comprising a control unit instructing the drilling device to drill the object along the track.
  • the generation unit includes the deposit height information of the object, the excavation movable range of the excavation device, the distance from the excavation device to the excavation point, and the gradient of the object deposited at the excavation point.
  • the excavation track generator according to any one of Supplementary note 16 to 18, which generates the track based on the above.
  • Appendix 21 The excavation track generation device according to Appendix 20, further comprising a depth calculation unit that calculates the depth of the object based on the detection result of the position detection device that detects the position of the object.
  • An average gradient calculation unit that calculates the average gradient of the object deposited at the excavation point based on the deposit height information of the object, the excavation point, and the excavation movable range of the excavation device. Further prepare Of the appendices 16 to 22, the generator generates the track based on the deposit height information of the object, the excavation movable range of the excavator, and the average gradient of the object. , The excavation track generator according to any one of the items.

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Abstract

【課題】効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成すること。 【解決手段】掘削軌道生成装置４は、対象物２を掘削する掘削地点に関する情報を取得する掘削地点取得部１１０と、掘削軌道を生成するために用いられるパラメータを算出するパラメータ算出部１２０と、上記掘削地点と、上記掘削地点での対象物２の堆積高さ情報と、対象物２を掘削する掘削装置３の掘削可動範囲と、に基づいて、掘削装置３が対象物２を掘削する軌道を生成する掘削軌道生成部１４０と、を備える。

Description

掘削軌道生成方法、システム、及び掘削軌道生成装置
　本発明は、掘削装置が対象物を掘削する軌道を生成する掘削軌道生成方法、システム、及び掘削軌道生成装置に関する。
　作業人員削減による低コスト化、及び無人化による安全性向上などの観点から、バックホウなどの掘削装置を用いた土砂搬出作業の自動化するための取り組みがなされている。
　掘削装置を自動制御するにあたり、掘削装置の軌道を生成する方法として、例えば、特許文献１には、掘削開始点を決定し、バケットに負荷がかからない軌道、言い換えればバケットに積載し過ぎないようにするための軌道を生成する軌道生成装置が開示されている。
　また、特許文献２には、掘削順序の順番に各掘削部位を探索し、掘削量、消費エネルギー及び時間などの性能基準に基づいて費用関数を最適化することにより、掘削機のバケットの位置と向きを決定する土工作業計画方法が開示されている。
特開２０１６－１６０７１８号公報 特開平１１－２４７２３０号公報
　上述した特許文献１及び２などには掘削軌道を生成することが開示されているが、例えば堆積量や対象物の形状など、掘削対象物の堆積状況を考慮して、効率良く掘削可能な軌道を生成することが望まれる。
　本発明の目的は、効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成することを可能にする軌道生成方法、システム、及び掘削軌道生成装置を提供することにある。
　本発明の軌道生成方法は、対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得することと、上記掘削地点と、上記掘削地点での上記対象物の堆積高さ情報と、上記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、上記掘削装置が上記対象物を掘削する軌道を生成することと、を含む。
　本発明のシステムは、対象物を掘削する掘削装置と、上記掘削装置が上記対象物を掘削する軌道を生成する掘削軌道生成装置と、を備え、上記掘削軌道生成装置は、上記対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する取得部と、上記掘削地点と、上記掘削地点での上記対象物の堆積高さ情報と、上記掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、上記掘削装置が上記対象物を掘削する軌道を生成する生成部と、上記軌道に沿って上記対象物を掘削することを上記掘削装置に指示する制御部と、を有し、上記掘削装置は、上記軌道に沿って上記対象物を掘削する。
　本発明の掘削軌道生成装置は、対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する取得部と、上記掘削地点と、上記掘削地点での上記対象物の堆積高さ情報と、上記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、上記掘削装置が上記対象物を掘削する軌道を生成する生成部と、を備える。
　本発明によれば、効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成することが可能になる。なお、本発明により、当該効果の代わりに、又は当該効果とともに、他の効果が奏されてもよい。
図１は、本発明の実施形態に係るシステムの概略的な構成の一例を示す説明図である。 図２は、第１の実施形態に係る掘削軌道生成装置４のハードウェア構成の例を示すブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係るシステム１において、掘削軌道生成装置４及び位置検出装置５により実現される構成の例を示すブロック図である。 図４は、掘削装置３の本体部から掘削地点の算出処理の例を説明するための説明図である。 図５は、土砂量を算出する処理の例を説明するための説明図である。 図６は、掘削軌道生成装置４（パラメータ算出部１２０）により算出される各パラメータを説明するための図である。 図７は、ＧＲＡＤの算出処理を説明するための図である。 図８は、ＤＲＡＧおよびＧＲＡＤａｖｇを算出するための計算アルゴリズムを示す図である。 図９は、対象物２の平均勾配ＧＲＡＤａｖｇの算出処理を説明するための図である。 図１０は、ＤＲＡＧとＧＲＡＤａｖｇから見込まれる掘削土砂量ＶＯＬの算出処理を説明するための説明図である。 図１１は、掘削軌道生成アルゴリズムに従って掘削軌道を生成する処理を説明するための説明図である。 図１２は、表示装置４６に表示される掘削軌道の画面例を示す図である。 第１の実施形態に係る掘削軌道生成処理の概略的な流れの例を説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態に係る掘削軌道生成処理の概略的な流れの例を説明するためのフローチャートである。 第１の実施形態に係る掘削軌道生成処理の概略的な流れの例を説明するためのフローチャートである。 図１６は、第２の実施形態に係る掘削軌道生成装置４の概略的な構成の例を示すブロック図である。
　以下、添付の図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、同様に説明されることが可能な要素については、同一の符号を付することにより重複説明が省略され得る。
　説明は、以下の順序で行われる。
　１．本発明の実施形態の概要
　２．システムの構成
　３．第１の実施形態
　　３．１．掘削軌道生成装置４の構成
　　３．２．技術的特徴
　４．第２の実施形態
　　４．１．掘削軌道生成装置４の構成
　　４．２．技術的特徴
　５．他の実施形態
　＜＜１．本発明の実施形態の概要＞＞
　まず、本発明の実施形態の概要を説明する。
　（１）技術的課題
　作業人員削減による低コスト化、及び無人化による安全性向上などの観点から、バックホウなどの掘削装置を用いた土砂搬出作業の自動化するための取り組みがなされている。
　例えば以下のような、認識、判断、及び制御などの処理を行うことにより、掘削装置の自動化が実現される。まず、認識処理として、センサネットワークにより掘削装置（バックホウ）や環境（土砂ピット、ダンプなど）の状態を観測して、その観測情報を自動制御システムに収集する。次に、判断処理として、掘削位置、掘削量、及び軌道などを決定する。次に、制御処理として、上記決定された軌道に基づいて掘削装置を制御する。
　ここで、例えば堆積量や対象物の形状など、掘削対象物の堆積状況を考慮して、効率良く掘削可能な軌道を生成することが望まれる。そこで、本実施形態では、効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成することを目的とする。
　（２）技術的特徴
　本発明の実施形態では、例えば、対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得し、上記掘削地点と、上記掘削地点での上記対象物の堆積高さ情報と、上記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、上記掘削装置が上記対象物を掘削する軌道を生成する。
　これにより、例えば、効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成することが可能になる。なお、上述した技術的特徴は本発明の実施形態の具体的な一例であり、当然ながら、本発明の実施形態は上述した技術的特徴に限定されない。
　＜＜２．システムの構成＞＞
　図１を参照して、本発明の実施形態に係るシステム１の構成の例を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシステム１の概略的な構成の一例を示す説明図である。図１を参照すると、システム１は、例えば土砂ピットに堆積されている土砂などの対象物２を掘削する掘削装置３と、掘削装置３が対象物２を掘削する軌道を生成する掘削軌道生成装置４と、対象物２の位置を検出する位置検出装置５と、を含む。
　以上のような構成のシステム１では、例えば、掘削軌道生成装置４は、掘削装置３から遠隔した場所に配置され、ネットワーク６を介して掘削装置３との間で通信を行う。これにより、掘削軌道生成装置４は、掘削装置３を遠隔制御することができる。また、例えば、掘削軌道生成装置４は、ネットワーク６を介して位置検出装置５との間で通信可能であってもよい。ネットワーク６は、有線のネットワーク（例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）、光ファイバ等）、又は無線のネットワーク（例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、ＷｉＦｉ（登録商標）又はローカル５Ｇ）である。
　位置検出装置５は、掘削場所における対象物２に関する情報を検出し、例えばネットワーク６を介して検出結果に関する情報を掘削軌道生成装置４に送信する。位置検出装置５は、例えば、３Ｄライダ（３Ｄ　ＬｉＤＡＲ）、ステレオカメラ、又はＴＯＦ（Time of Flight）カメラ等の３次元センサ（３Ｄセンサ）であるが、これに限定されない。位置検出装置５が上記３Ｄライダである場合、一例として取得される情報は対象物２の３次元座標情報であり得る。また、位置検出装置５がステレオカメラである場合、一例として取得される情報は対象物２の３次元撮像画像であり得る。なお、取得される対象物２の情報は、これら２つの例に限定されない。
　また、本実施形態では、アームの先端に取り付けたショベル（バケット）の作用面が手前側であるバックホウを、掘削装置３の具体例として説明する。なお、掘削装置３は、バックホウに限定されず、例えば、ショベル（バケット）の作用面が前方を向いているパワーショベルなどであってもよい。
　＜＜３．第１の実施形態＞＞
　続いて、図２～図１５を参照して、第１の実施形態に係る掘削軌道生成装置４を説明する。
　＜３．１．掘削軌道生成装置４の構成＞
図２は、第１の実施形態に係る掘削軌道生成装置４のハードウェア構成の例を示すブロック図である。図２を参照すると、掘削軌道生成装置４は、通信インタフェース４１、入出力部４２、演算処理部４３、メインメモリ４４、及び記憶部４５を備える。
　通信インタフェース４１は、外部の装置との間でデータを送受信する。例えば、通信インタフェース４１は、有線通信路または無線通信路を介して外部装置と通信する。　
演算処理部４３は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等である。メインメモリ４４は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等である。記憶部４５は、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、またはメモリカード等である。また、記憶部４５は、ＲＡＭやＲＯＭ等のメモリであってもよい。　
掘削軌道生成装置４では、例えば記憶部４５に記憶された掘削軌道生成用プログラムをメインメモリ４４に読み出して演算処理部４３により実行することにより、図３に示すような機能部が実現される。これらのプログラムをメインメモリ４４上に読み出してから実行してもよいし、メインメモリ４４上に読み出さずに実行してもよい。また、メインメモリ４４や記憶部４５は、掘削軌道生成装置４が備える構成要素が保持する情報やデータを記憶する役割も果たす。　
また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えば、フレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば、光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc-ROM）、ＣＤ－Ｒ（CD-Recordable）、ＣＤ－Ｒ／Ｗ（CD-ReWritable）、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭを含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。　
表示装置４６は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、モニターのような、演算処理部４３により処理された描画データに対応する画面を表示する装置である。
　図３は、第１の実施形態に係るシステム１において、掘削軌道生成装置４及び位置検出装置５により実現される構成の例を示すブロック図である。図３を参照すると、掘削軌道生成装置４は、掘削地点取得部１１０、パラメータ算出部１２０、掘削土砂量取得部１３０、掘削軌道生成部１４０、制御部１５０、及び表示部１６０を備える。
　＜３．２．技術的特徴＞
　次に、図２～１５を参照して、第１の実施形態の技術的特徴を説明する。
　第１の実施形態によれば、掘削軌道生成装置４（掘削地点取得部１１０）は、対象物２を掘削する掘削地点に関する情報を取得する。そして、掘削軌道生成装置４（掘削軌道生成部１４０）は、掘削装置３が対象物２を掘削する軌道を生成する。掘削軌道生成装置４は、例えば、上記掘削地点と、上記掘削地点での対象物２の堆積高さ情報と、対象物2を掘削する掘削装置３の掘削可動範囲と、に基づいて、掘削装置３が対象物２を掘削する軌道を生成する。
　ここで、上記掘削地点での対象物２の堆積高さ情報は、例えば、上記掘削地点から上記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である。また、上記掘削装置３の上記掘削可動範囲は、例えば掘削装置３が備えるバケットの引き幅（以下、バケット引き幅ともいう。）によって決まる。上記対象物２の上記深度、及び上記掘削装置３の上記バケット引き幅などは、例えばパラメータ算出部１２０により算出される。
　（１）掘削地点の取得
　具体的に、掘削地点取得部１１０は、上記掘削地点に関する情報を取得するため、図３に示すように、掘削領域制限部１１１、土砂量算出部１１２、及び掘削位置選択部１１３を備える。
　－掘削可能領域の絞り込み
　掘削地点取得部１１０（掘削領域制限部１１１）は、掘削装置３が掘削可能な範囲を特定する。掘削領域制限部１１１は、例えば、掘削装置３の本体部から掘削地点までの距離を算出して、掘削装置３の本体部から掘削地点までの距離に基づいて掘削可能となる領域を特定する。
　図４は、掘削装置３の本体部３１から対象地点４００の算出処理の例を説明するための説明図である。図４を参照すると、掘削装置３は、本体部３１、ブーム３２、アーム３３、及びバケット３４を備える。
　Ｒは、例えば、本体部３１の位置（例えば、本体部３１の旋回軸）から対象地点４００までの水平方向の距離である。また、Ｄは、掘削装置３の接地面から対象地点４００までの垂直方向の距離である。また、Ｈは、掘削装置３の接地面から本体部３１の位置（例えば、本体部３１の旋回軸）までの垂直方向の距離である。ここで、Ｄ及びＨは、両方とも、図４に示す垂直軸Ｚを正の値とする。
　このように、Ｒ、Ｄ、Ｈの値を定義すると、掘削装置３の本体部３１から対象地点４００までの距離Ｌは、下記式により算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　掘削地点取得部１１０（掘削領域制限部１１１）は、上述して算出された距離Ｌに基づいて、掘削可能領域を、以下の条件を満たす対象地点に制限する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　なお、上記のＤおよびＬの上下限値（境界値）は、掘削装置３のサイズ、対象物２（具体的には土砂ピット）のサイズなどに応じて決定されてもよい。
　－土砂量による掘削地点選択
　掘削地点取得部１１０は、対象物２の堆積量に基づいて上記掘削地点を決定することにより、上記掘削地点に関する前記情報を取得してもよい。
　具体的には、掘削地点取得部１１０（土砂量算出部１１２）は、掘削領域制限部１１１により特定された掘削領域内の掘削基準地点、及びバケット通過領域に応じて、土砂量を算出する。ここで、上記掘削基準地点は、掘削装置３が掘削を開始する地点、より具体的には、掘削装置３が備えるバケットが土砂（対象物２）に入る地点である。また、上記バケット通過領域は、上記掘削基準地点（具体的には、バケットが土砂に入る地点）からバケットを引き幅分移動させるまでに通過する領域である。
　図５は、土砂量を算出する処理の例を説明するための説明図である。図５（Ａ）を参照すると、バケット通過領域は、バケット引き幅Ｄ、及びバケット横幅Ｗの乗算値によって決まる。また、図５（Ｂ）を参照すると、土砂量算出領域は、掘削領域内の各々の掘削基準地点Ａ、Ｂ、Ｃからバケット引き幅Ｄまでの区間によって決まる。
　したがって、図５（Ｂ）に示す例では、掘削基準地点Ａから掘削される土砂量ＶＯＬ（対象物２の堆積量）が、下記式により算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、（ｘ，ｙ）は、水平方向の位置座標である。また、関数ｚ（ｘ，ｙ）は、土砂（対象物２）の表面から上記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度を表す関数である。関数ｚ（ｘ，ｙ）により表される深度は、例えば、位置検出装置５により取得される情報に基づいて算出される。
　このようにして、掘削地点取得部１１０（土砂量算出部１１２）は、掘削基準地点Ａ、Ｂ、Ｃのそれぞれについて土砂量（対象物２の堆積量）を算出することができる。
　なお、図５（Ｂ）に示す例において、掘削基準地点Ｃから土砂（対象物２）を掘削する場合には土留めがあるため、土留めのサイズに応じてバケット引き幅Ｄが制限されてもよい。
　掘削地点取得部１１０（掘削位置選択部１１３）は、算出した土砂量に基づいて、掘削基準地点を掘削地点として選択する。例えば、掘削地点取得部１１０（掘削位置選択部１１３）は、算出した土砂量が最大となる掘削基準地点を掘削地点として選択する。例えば、図５（Ｂ）に示す例では、掘削基準地点Ａが、上記掘削地点として選択される。つまり、掘削基準地点Ａが上記掘削地点として決定される。このようにして、土砂（対象物２）がより多く堆積された地点から土砂（対象物２）を掘削することができる。
　なお、選択対象となる掘削地点は、上述した土砂量が最大となる掘削基準地点に限らず、例えば、最もバケットに積載できる地点を掘削地点としてもよい。この場合、掘削地点取得部１１０（土砂量算出部１１２）は、最もバケットに積載できる地点を掘削地点として選択できるようにするために，掘削基準地点から掘削した場合にバケットに積載できる土砂量を算出する。そして、掘削地点取得部１１０（掘削位置選択部１１３）は、算出した土砂量に基づいて、最もバケットに積載できる掘削基準地点を掘削地点として選択する。
　（２）パラメータの算出
　掘削軌道生成装置４（パラメータ算出部１２０）は、例えば、図３に示すように、距離算出部１２１、深度算出部１２２、勾配算出部１２３、バケット引き幅算出部１２４、平均勾配算出部１２５、及びパラメータ決定部１２６を備える。
　－パラメータの定義
　図６は、掘削軌道生成装置４（パラメータ算出部１２０）により算出される各パラメータを説明するための図である。
　ＲＡＮＧＥは、例えば掘削装置３の本体部の位置（例えば本体部の旋回軸Ｚ）から掘削地点までの水平距離である。ＤＥＰＴＨは、掘削地点での対象物２の深度である。ＧＲＡＤは、掘削地点の勾配である。ＤＲＡＧは、掘削時のバケット引き幅である。ＧＲＡＤａｖｇは掘削領域の平均勾配である。
　例えば、ＲＡＮＧＥ及びＤＥＰＴＨは、掘削地点までの軌道を決定するために用いられる。また、ＧＲＡＤは、掘削時のバケット挿入角度を決定するために用いられる。また、ＤＲＡＧは、掘削時のバケット通過範囲を決定するのに用いられる。また、ＧＲＡＤａｖｇは、掘削軌道の傾斜度を決定するために用いられる。
　－ＲＡＮＧＥの算出
　パラメータ算出部１２０（距離算出部１２１）は、ＲＡＮＧＥを算出する。例えば、パラメータ算出部１２０（距離算出部１２１）は、掘削装置３の本体部の位置（例えば本体部の旋回軸Ｚ）から掘削地点までの相対距離により、ＲＡＮＧＥを算出する。
　－ＤＥＰＴＨの算出
　パラメータ算出部１２０（深度算出部１２２）は、例えば、位置検出装置５による検出結果に基づいて、上記掘削地点から上記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度を、ＤＥＰＴＨとして算出する。
　－ＧＲＡＤの算出
　図７は、ＧＲＡＤの算出処理を説明するための図である。勾配算出部１２３は、例えば図７に示すように、掘削地点７０１と周辺地点７０２、７０３の深度誤差に基づいて、掘削地点７０１の勾配をＧＲＡＤとして算出する。
　－ＤＲＡＧおよびＧＲＡＤａｖｇの算出
　図８は、ＤＲＡＧおよびＧＲＡＤａｖｇを算出するための計算アルゴリズムの例を示す図である。すなわち、図８を参照すると、ＤＲＡＧおよびＧＲＡＤａｖｇは、例えば図８に示すようなアルゴリズムに従って算出される。
　まず、パラメータ算出部１２０（バケット引き幅算出部１２４）は、決定した掘削地点から所定の土砂量を掘削するのに必要となる最小バケット引き幅（ＤＲＡＧｍｉｎ）をＤＲＡＧに決定する。ここで、上記所定の土砂量は、例えば掘削土砂量取得部１３０により取得され、掘削土砂量取得部１３０からバケット引き幅算出部１２４へ通知される。
　次に、パラメータ算出部１２０（平均勾配算出部１２５）は、上記掘削地点に堆積される対象物２の平均勾配ＧＲＡＤａｖｇを算出する。例えば、パラメータ算出部１２０（平均勾配算出部１２５）は、対象物２の深度と、上記掘削地点と、バケットの引き幅ＤＲＡＧ（上記掘削可動範囲）とに基づいて、上記掘削地点に堆積される対象物２の平均勾配ＧＲＡＤａｖｇを算出する。図９は、対象物２の平均勾配ＧＲＡＤａｖｇの算出処理を説明するための図である。図９を参照すると、平均勾配ＧＲＡＤａｖｇは、下記式に示すように、掘削領域内の対象物２の深度の積分値をバケット引き幅Ｄで除算することにより算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　ここで、Ｈは、掘削装置３の接地面から掘削地点までの高さである。また、バケット引き幅Ｄには、バケット引き幅算出部１２４により算出されたＤＲＡＧが入力される。
　次に、パラメータ算出部１２０（パラメータ決定部１２６）は、上記のように算出されたＤＲＡＧとＧＲＡＤａｖｇから見込まれる掘削土砂量ＶＯＬを算出する。図１０は、ＤＲＡＧとＧＲＡＤａｖｇから見込まれる掘削土砂量ＶＯＬの算出処理を説明するための説明図である。具体的には、パラメータ算出部１２０（パラメータ決定部１２６）は、下記式を用いることにより、掘削地点を起点として、傾斜度がＧＲＡＤａｖｇであるベースライン上の土砂量ＶＯＬを算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　ここで、Ｈは掘削装置３の接地面から掘削地点までの高さである。Ｌは、掘削地点からバケットが挿入される深さ、すなわちバケット長さである。また、Ｄにはバケット引き幅算出部１２４により算出されたＤＲＡＧが入力される。また、Ｒは、掘削装置３の旋回軸Ｚから対象地点までの推定方向の距離である。Ｗはバケット横幅である。関数ｚ（ｘ，ｙ）は、土砂（対象物２）の表面から上記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度を表す関数である。関数ｚ（ｘ，ｙ）により表される深度は、例えば、位置検出装置５により取得される情報に基づいて算出される。
　パラメータ算出部１２０（パラメータ決定部１２６）は、上記式により算出されたＶＯＬが、バケット容量に基づき積載可能な所定の土砂体積ＶＯＬｔｈを越えているか否かを判断する。ＶＯＬが所望の土砂体積ＶＯＬｔｈを越えている場合には、現在のＤＲＡＧとＧＲＡＤａｖｇが掘削軌道生成部１４０に送られる。
　一方、ＶＯＬが所定の土砂体積ＶＯＬｔｈを越えていない場合には、パラメータ算出部１２０（バケット引き幅算出部１２４）は、現在のバケット引き幅ＤＲＡＧ（最小バケット引き幅ＤＲＡＧｍｉｎ）を、ＤＲＡＧ＋ΔＤＲＡＧに更新し、更新後のＤＲＡＧが最大バケット引き幅ＤＲＡＧｍａｘを越えているか否かを判断する。更新後のＤＲＡＧが上記最大バケット引き幅ＤＲＡＧｍａｘを越えている場合には、現在のＤＲＡＧとＧＲＡＤａｖｇが掘削軌道生成部１４０に送られる。一方、更新後のＤＲＡＧが最大バケット引き幅ＤＲＡＧｍａｘを越えていない場合には、パラメータ算出部１２０（平均勾配算出部１２５）により、更新後のＤＲＡＧに応じてＧＲＡＤａｖｇが再び算出される。
　（まとめ）
　以上のようにして、パラメータ算出部１２０は、ＲＡＮＧＥ、ＤＥＰＴＨ、ＧＲＡＤ、ＤＲＡＧ、及びＧＲＡＤａｖｇを算出して、算出した５つのパラメータを掘削軌道生成部１４０に通知する。
　（３）掘削軌道の生成
　掘削軌道生成装置４（掘削軌道生成部１４０）は、パラメータ算出部１２０から受信したパラメータに基づいて、掘削装置３が対象物２を掘削する軌道を生成する。具体的には、掘削軌道生成装置４（掘削軌道生成部１４０）は、上記掘削地点での対象物２の深度と、掘削装置３の上記掘削可動範囲（バケット引き幅）と、掘削装置３から上記掘削地点までの距離と、掘削地点に堆積される対象物２の勾配とに基づいて、上記軌道を生成する。
　例えば、掘削軌道生成部１４０は、次のような掘削軌道生成アルゴリズムに従って、掘削軌道を生成する。図１１は、掘削軌道生成アルゴリズムに従って掘削軌道を生成する処理を説明するための説明図である。
　まず、掘削軌道生成部１４０は、距離ＲＡＮＧＥと深さＤＥＰＴＨとに応じて掘削地点Ａの上方地点Ａ’を算出し，初期姿勢ＰからＡ’までの直線経路を算出する。次に、掘削軌道生成部１４０は、Ａ’地点からA地点への直線経路を算出する。次に、掘削軌道生成部１４０は、Ａ地点の勾配ＧＲＡＤに対して直交な方向で、深さＬまでバケットを挿入する地点Ｂを算出し、ＡからＢへの直線経路を算出する。次に、掘削軌道生成部１４０は、Ｂ地点から平均勾配ＧＲＡＤａｖｇだけ傾けた直線上で引き幅ＤＲＡＧの長さの地点Ｃを算出し、ＢからＣへの直線経路を算出する。次に、掘削軌道生成部１４０は、Ｃ地点の上方地点Ｄを算出し、ＣからＤまでの直線経路を算出する。このようにして、掘削軌道生成部１４０は、Ａ’、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順番に直線で結ぶ掘削軌道を生成することができる。
　（４）掘削軌道に基づく制御
　掘削軌道生成装置４（制御部１５０）は、掘削軌道生成部１４０により生成された掘削軌道に沿って対象物２を掘削することを、掘削装置３に指示する。
　（５）掘削軌道の表示
　掘削軌道生成装置４（表示部１６０）は、掘削軌道生成部１４０により生成された掘削軌道を表示装置４６に表示する。図１２は、表示装置４６に表示される掘削軌道の画面例１２００を示す図である。例えば、図１２に示す画面例１２００は、主に、３つの表示領域１２０１、１２０２、１２０３を含む。
　図１２に示すように、表示装置４６は、例えば、掘削軌道に応じて変化する掘削装置３の挙動を表示する（表示領域１２０１）。表示装置４６は、例えば、掘削箇所と掘削装置３の位置と掘削状況とを示すようにしてもよい。表示装置４６は、例えば、掘削軌道に応じて変化する掘削装置３の挙動を複数の画像を並べて表示してもよいし、複数の画像を連続して表示することで、動画のように掘削装置３の挙動を表示してもよい。表示装置４６は、例えば、掘削軌道生成部１４０によって生成された掘削装置３の軌道を表示してもよい。
　表示装置４６は、例えば、掘削軌道に応じて変化する各種状態パラメータの数値や掘削軌道に応じたバケット、ブーム、及びアームなどの挙動に関する情報を表示する（表示領域１２０２）。具体的には、表示装置４６は、例えば、Ｂｕｃｋｅｔ（例えば、バケット及びバケット刃先軸間の線分とバケット及びアーム軸間線分とがなす角度）、Ａｒｍ（例えば、バケット及びアーム軸間線分とアーム及びブーム軸間線分とがなす角度）、Ｂｏｏｍ（例えば、アーム及びブーム軸間線分と水平線とがなす角度）、Ｔｕｒｎ（例えば、掘削装置３の正面を0度とする旋回角度）、Ｓｔａｔｕｓ（例えば、掘削、積込、旋回、又は均し等の動作の段階）を表示する。
　表示装置４６は、例えば、掘削装置３や対象物２の位置を座標や図面で表示してもよい（表示領域１２０３）。具体的には、表示装置４６は、掘削装置３における所定の基準方向（例えば、掘削開始時点での掘削装置３の正面方向）を基準角度（例えば、０度）として、掘削装置３の旋回角度を表示してもよい。
　　表示装置４６は、例えば、位置検出装置５が検出した情報に基づいて、対象物２の情報を表示してもよい。具体的には、表示装置４６は、例えば、掘削装置３から対象物２までの相対距離、対象物２の位置を示す座標、及び位置検出装置５の取得した情報に基づいて算出された堆積した対象物２の形状などを表示してもよい。
　（６）処理の流れ
　図１３から図１５を参照して、第１の実施形態に係る掘削軌道を生成する処理の例を説明する。図１３、図１４、及び図１５は、第１の実施形態に係る掘削軌道生成処理の概略的な流れの例を説明するためのフローチャートである。
　ステップＳ１３０１において、位置検出装置５は、掘削装置３の位置（例えば旋回軸の位置）を検出する。またステップＳ１３０２において、位置検出装置５は、土砂エリア（対象物２）の位置を検出する。次いで、ステップＳ１３０３に進む。なお、掘削装置３の位置は、掘削装置３自身がＧＰＳ（Global　Positioning　System）又はＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）などの測位システムを利用することにより、検出されてもよい。また、土砂エリア（対象物２）の位置は、位置検出装置５により検出される場合に限らず、予め特定されていてもよい。
　ステップＳ１３０３において、掘削軌道生成装置４（掘削領域制限部１１１）は、土砂エリア（対象物２が堆積した領域）から掘削地点の対象となる候補領域を算出して、ステップＳ１３０４に進む。
　ステップＳ１３０４において、掘削軌道生成装置４（土砂量算出部１１２）は、掘削候補領域内の各地点から掘削時バケット通過領域内の土砂量を算出して、ステップＳ１３０５に進む。
　ステップＳ１３０５において、掘削軌道生成装置４（掘削位置選択部１１３）は、バケット通過領域内の土砂量が最大となる地点を掘削地点として選択して、図１４に示すステップＳ１４０１に進む。
　ステップＳ１４０１において、掘削軌道生成装置４（距離算出部１２１）は、掘削装置３の位置（例えば旋回軸の位置）から掘削地点までの距離を算出して、ステップＳ１４０２に進む。
　ステップＳ１４０２において、掘削軌道生成装置４（深度算出部１２２）は、掘削地点の深度を算出して、ステップＳ１４０３に進む。
　ステップＳ１４０３において、掘削軌道生成装置４（勾配算出部１２３）は、掘削地点における勾配を算出して、ステップＳ１４０４に進む。
　ステップＳ１４０４において、掘削軌道生成装置４（掘削土砂量取得部１３０）が、例えばオペレータによる操作入力に応じて設定される所定の掘削土砂量を取得して、ステップＳ１４０５に進む。
　ステップＳ１４０５において、掘削軌道生成装置４（バケット引き幅算出部１２４）は、上記所定の掘削土砂量を掘削するのに必要となる最小バケット引き幅を算出して、ステップＳ１４０６に進む。
　ステップＳ１４０６において、掘削軌道生成装置４（平均勾配算出部１２５）は、バケット引き幅に基づく掘削領域内の平均勾配を算出して、図１５に示すステップＳ１５０１に進む。
　ステップＳ１５０１において、掘削軌道生成装置４（掘削軌道生成部１４０）は、ステップＳ１４０１～Ｓ１４０６により算出された掘削軌道生成用パラメータに基づき目標掘削軌道を生成して、ステップＳ１５０２に進む。
　ステップＳ１５０２において、掘削軌道生成装置４（制御部１５０）は、目標掘削軌道に追従するように、掘削装置を自動制御して、図１３から図１５に示す処理を終了する。
　上記図１３から図１５に示す処理によれば、土砂ピットに積載された土砂（対象物２）の堆積量やその形状など、掘削対象物の堆積状況を考慮して、例えば、適切な土砂量を掘削できるように効率良く掘削可能な軌道を生成することができる。
　＜＜４．第２の実施形態＞＞
　続いて、図１６を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。上述した第１の実施形態は、具体的な実施形態であるが、第２の実施形態は、より一般化された実施形態である。
　＜４．１．掘削軌道生成装置４の構成＞
　図１６は、第２の実施形態に係る掘削軌道生成装置４の概略的な構成の例を示すブロック図である。図１６を参照すると、掘削軌道生成装置４は、取得部５１０、及び生成部５２０を備える。
　取得部５１０、及び生成部５２０は、１つ以上のプロセッサと、メモリ（例えば、不揮発性メモリ及び／若しくは揮発性メモリ）並びに／又はハードディスクとにより実装されてもよい。取得部５１０、及び生成部５２０は、同一のプロセッサにより実装されてもよく、別々に異なるプロセッサにより実装されてもよい。上記メモリは、上記１つ以上のプロセッサ内に含まれていてもよく、又は、上記１つ以上のプロセッサ外にあってもよい。
　＜４．２．技術的特徴＞
　第２の実施形態に係る技術的特徴を説明する。
　第２の実施形態によれば、掘削軌道生成装置４（取得部５１０）は、対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する。そして、掘削軌道生成装置４（生成部５２０）は、上記掘削地点と、上記掘削地点での対象物の堆積高さ情報と、対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、掘削装置が対象物を掘削する軌道を生成する。
　－第１の実施形態との関係
　一例として、第２の実施形態の取得部５１０及び生成部５２０は、それぞれ、第１の実施形態の掘削地点取得部１１０及び掘削軌道生成部１４０の動作を行ってもよい。この場合に、第１の実施形態についての説明は、第２の実施形態にも適用されうる。
　なお、第２の実施形態は、この例に限定されない。
　以上、第２の実施形態を説明した。第２の実施形態によれば、例えば、効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成することが可能になる。
　＜＜５．他の実施形態＞＞
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は例示にすぎないということ、及び、本発明のスコープ及び精神から逸脱することなく様々な変形が可能であるということは、当業者に理解されるであろう。
　例えば、上述した掘削軌道生成装置は、掘削装置と遠隔して配置される場合に限らず、例えば掘削装置内部に設けられてもよい。また、本明細書に記載されている処理におけるステップは、必ずしもシーケンス図に記載された順序に沿って時系列に実行されなくてよい。例えば、処理におけるステップは、シーケンス図として記載した順序と異なる順序で実行されても、並列的に実行されてもよい。また、処理におけるステップの一部が削除されてもよく、さらなるステップが処理に追加されてもよい。
　また、本明細書において説明した掘削軌道生成装置の構成要素（例えば、掘削地点取得部、パラメータ算出部、及び／又は掘削軌道生成部）を備える装置（例えば、掘削軌道生成装置を構成する複数の装置（又はユニット）のうちの１つ以上の装置（又はユニット）、又は上記複数の装置（又はユニット）のうちの１つのためのモジュール）が提供されてもよい。また、上記構成要素の処理を含む方法が提供されてもよく、上記構成要素の処理をプロセッサに実行させるためのプログラムが提供されてもよい。また、当該プログラムを記録したコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体（Non-transitory　computer　readable　medium）が提供されてもよい。当然ながら、このような装置、モジュール、方法、プログラム、及びコンピュータに読み取り可能な非一時的記録媒体も本発明に含まれる。
　上記実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。
（付記１）
　対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得することと、
　前記掘削地点と、前記掘削地点での前記対象物の堆積高さ情報と、前記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成することと、
　を含む、掘削軌道生成方法。
（付記２）
　前記掘削地点に関する前記情報の取得では、前記対象物の堆積量に基づいて前記掘削地点を決定する、付記１記載の掘削軌道生成方法。
（付記３）
　前記軌道に沿って前記対象物を掘削することを前記掘削装置に指示することを、更に含む、付記１又は２記載の掘削軌道生成方法。
（付記４）
　前記軌道の生成では、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記掘削装置から前記掘削地点までの距離と、前記掘削地点に堆積される前記対象物の勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、付記１乃至３のうち何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
（付記５）
　前記対象物の前記堆積高さ情報は、前記掘削地点から前記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である、付記１乃至４のうち何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
（付記６）
　前記対象物の位置を検出する位置検出装置による検出結果に基づいて、前記対象物の前記深度を算出することを、更に含む、付記５記載の掘削軌道生成方法。
（付記７）
　前記軌道を表示装置に表示することを、更に含む付記１乃至６のうち何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
（付記８）
　前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削地点と、前記掘削装置の掘削可動範囲とに基づいて、前記掘削地点に堆積される前記対象物の平均勾配を算出することを、更に含み、
　前記軌道の生成では、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記対象物の前記平均勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、付記１乃至７のうち、何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
（付記９）
　対象物を掘削する掘削装置と、
　前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成する掘削軌道生成装置と、を備え、
　前記掘削軌道生成装置は、
　　前記対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する取得部と、
　　前記掘削地点と、前記掘削地点での前記対象物の堆積高さ情報と、前記掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成する生成部と、
　　前記軌道に沿って前記対象物を掘削することを前記掘削装置に指示する制御部と、を有し、
　前記掘削装置は、前記軌道に沿って前記対象物を掘削する、システム。
（付記１０）
　前記取得部は、前記対象物の堆積量に基づいて前記掘削地点を決定することにより、前記掘削地点に関する前記情報を取得する、付記９記載のシステム。
（付記１１）
　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記掘削装置から前記掘削地点までの距離と、前記掘削地点に堆積される前記対象物の勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、付記９又は１０記載のシステム。
（付記１２）
　前記対象物の前記堆積高さ情報は、前記掘削地点から前記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である、付記９乃至１１のうち何れか１項記載のシステム。
（付記１３）
　前記対象物の位置を検出する位置検出装置を更に備え、
　前記掘削軌道生成装置は、前記位置検出装置による検出結果に基づいて、前記対象物の前記深度を算出する深度算出部を、更に有する、付記１２記載のシステム。
（付記１４）
　前記軌道を表示する表示装置を更に備える付記９乃至１３のうち何れか１項記載のシステム。
（付記１５）
　前記掘削軌道生成装置は、
　　前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削地点と、前記掘削装置の掘削可動範囲とに基づいて、前記掘削地点に堆積される前記対象物の平均勾配を算出する算出部を、更に有し、
　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記対象物の前記平均勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、付記９乃至１４のうち、何れか１項記載のシステム。
（付記１６）
　対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する取得部と、
　前記掘削地点と、前記掘削地点での前記対象物の堆積高さ情報と、前記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成する生成部と、
　を備える、掘削軌道生成装置。
（付記１７）
　前記取得部は、前記対象物の堆積量に基づいて前記掘削地点を決定することにより、前記掘削地点に関する前記情報を取得する、付記１６記載の掘削軌道生成装置。
（付記１８）
　前記軌道に沿って前記対象物を掘削することを前記掘削装置に指示する制御部を、更に備える、付記１６又は１７記載の掘削軌道生成装置。
（付記１９）
　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記掘削装置から前記掘削地点までの距離と、前記掘削地点に堆積される前記対象物の勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、付記１６乃至１８のうち何れか１項記載の掘削軌道生成装置。
（付記２０）
　前記対象物の前記堆積高さ情報は、前記掘削地点から前記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である、付記１６乃至１９のうち何れか１項記載の掘削軌道生成装置。
（付記２１）
　前記対象物の位置を検出する位置検出装置による検出結果に基づいて、前記対象物の前記深度を算出する深度算出部を、更に備える、付記２０記載の掘削軌道生成装置。
（付記２２）
　前記軌道を表示装置に表示する表示部を、更に備える付記１６乃至２１のうち何れか１項記載の掘削軌道生成装置。
（付記２３）
　前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削地点と、前記掘削装置の掘削可動範囲とに基づいて、前記掘削地点に堆積される前記対象物の平均勾配を算出する平均勾配算出部を、更に備え、
　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記対象物の前記平均勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、付記１６乃至２２のうち、何れか１項記載の掘削軌道生成装置。
　土砂などの対象物を掘削装置により掘削するシステムにおいて、効率良く対象物を掘削可能な軌道を生成することができる。
　１　システム
　２　対象物
　３　掘削装置
　４　掘削軌道生成装置
　５　位置検出装置
　６　ネットワーク
　１１０　掘削地点取得部
　１２０　パラメータ算出部
　１３０　掘削土砂量取得部
　１４０　掘削軌道生成部
　１５０　制御部
　１６０　表示部
　５１０　取得部
　５２０　生成部

 

Claims (20)

  1. 　対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得することと、
    　前記掘削地点と、前記掘削地点での前記対象物の堆積高さ情報と、前記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成することと、
    　を含む、掘削軌道生成方法。
  2. 　前記掘削地点に関する前記情報の取得では、前記対象物の堆積量に基づいて前記掘削地点を決定する、請求項１記載の掘削軌道生成方法。
  3. 　前記軌道に沿って前記対象物を掘削することを前記掘削装置に指示することを、更に含む、請求項１又は２記載の掘削軌道生成方法。
  4. 　前記軌道の生成では、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記掘削装置から前記掘削地点までの距離と、前記掘削地点に堆積される前記対象物の勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、請求項１乃至３のうち何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
  5. 　前記対象物の前記堆積高さ情報は、前記掘削地点から前記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である、請求項１乃至４のうち何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
  6. 　前記対象物の位置を検出する位置検出装置による検出結果に基づいて、前記対象物の前記深度を算出することを、更に含む、請求項５記載の掘削軌道生成方法。
  7. 　前記軌道を表示装置に表示することを、更に含む請求項１乃至６のうち何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
  8. 　前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削地点と、前記掘削装置の掘削可動範囲とに基づいて、前記掘削地点に堆積される前記対象物の平均勾配を算出することを、更に含み、
    　前記軌道の生成では、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記対象物の前記平均勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、請求項１乃至７のうち、何れか１項記載の掘削軌道生成方法。
  9. 　対象物を掘削する掘削装置と、
    　前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成する掘削軌道生成装置と、を備え、
    　前記掘削軌道生成装置は、
    　　前記対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する取得部と、
    　　前記掘削地点と、前記掘削地点での前記対象物の堆積高さ情報と、前記掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成する生成部と、
    　　前記軌道に沿って前記対象物を掘削することを前記掘削装置に指示する制御部と、を有し、
    　前記掘削装置は、前記軌道に沿って前記対象物を掘削する、システム。
  10. 　前記取得部は、前記対象物の堆積量に基づいて前記掘削地点を決定することにより、前記掘削地点に関する前記情報を取得する、請求項９記載のシステム。
  11. 　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記掘削装置から前記掘削地点までの距離と、前記掘削地点に堆積される前記対象物の勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、請求項９又は１０記載のシステム。
  12. 　前記対象物の前記堆積高さ情報は、前記掘削地点から前記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である、請求項９乃至１１のうち何れか１項記載のシステム。
  13. 　前記対象物の位置を検出する位置検出装置を更に備え、
    　前記掘削軌道生成装置は、前記位置検出装置による検出結果に基づいて、前記対象物の前記深度を算出する深度算出部を、更に有する、請求項１２記載のシステム。
  14. 　前記軌道を表示する表示装置を更に備える請求項９乃至１３のうち何れか１項記載のシステム。
  15. 　前記掘削軌道生成装置は、
    　　前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削地点と、前記掘削装置の掘削可動範囲とに基づいて、前記掘削地点に堆積される前記対象物の平均勾配を算出する算出部を、更に有し、
    　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記対象物の前記平均勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、請求項９乃至１４のうち、何れか１項記載のシステム。
  16. 　対象物を掘削する掘削地点に関する情報を取得する取得部と、
    　前記掘削地点と、前記掘削地点での前記対象物の堆積高さ情報と、前記対象物を掘削する掘削装置の掘削可動範囲と、に基づいて、前記掘削装置が前記対象物を掘削する軌道を生成する生成部と、
    　を備える、掘削軌道生成装置。
  17. 　前記取得部は、前記対象物の堆積量に基づいて前記掘削地点を決定することにより、前記掘削地点に関する前記情報を取得する、請求項１６記載の掘削軌道生成装置。
  18. 　前記軌道に沿って前記対象物を掘削することを前記掘削装置に指示する制御部を、更に備える、請求項１６又は１７記載の掘削軌道生成装置。
  19. 　前記生成部は、前記対象物の前記堆積高さ情報と、前記掘削装置の前記掘削可動範囲と、前記掘削装置から前記掘削地点までの距離と、前記掘削地点に堆積される前記対象物の勾配とに基づいて、前記軌道を生成する、請求項１６乃至１８のうち何れか１項記載の掘削軌道生成装置。
  20. 　前記対象物の前記堆積高さ情報は、前記掘削地点から前記掘削装置の接地面までの前記対象物の深度によって表される情報である、請求項１６乃至１９のうち何れか１項記載の掘削軌道生成装置。

     
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