WO2021210427A1 - 施工方法及び施工システム - Google Patents

施工方法及び施工システム Download PDF

Info

Publication number
WO2021210427A1
WO2021210427A1 PCT/JP2021/014333 JP2021014333W WO2021210427A1 WO 2021210427 A1 WO2021210427 A1 WO 2021210427A1 JP 2021014333 W JP2021014333 W JP 2021014333W WO 2021210427 A1 WO2021210427 A1 WO 2021210427A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
construction
work machine
hydraulic excavator
progress rate
range
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/014333
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
喜之 大西
充広 青木
正博 栗原
健二郎 嶋田
内薗　豊仁
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Priority to DE112021001043.3T priority Critical patent/DE112021001043T5/de
Priority to US17/918,372 priority patent/US20230143733A1/en
Priority to CN202180028404.XA priority patent/CN115398066B/zh
Priority to AU2021255285A priority patent/AU2021255285B2/en
Publication of WO2021210427A1 publication Critical patent/WO2021210427A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • E02F9/2054—Fleet management
    • 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
    • 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
    • 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
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • 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
    • 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
    • E02F9/2033—Limiting the movement of frames or implements, e.g. to avoid collision between implements and the cabin

Definitions

  • This disclosure relates to a construction method and a construction system.
  • a guidance display function that displays at least one of the current terrain and design terrain in the construction range and the cutting edge position of the work machine, or the current terrain and design terrain and work in the construction range.
  • Those equipped with an automatic control function that automatically controls the work machine (or performs intervention control for the operation of the operator) based on the position information of the machine are widely used (for example, Patent Documents 1 to 1 to 3).
  • Construction efficiency has been improved by using a work machine with an automatic control function, but there is room for improvement in efficiency improvement. Further, it is desired to reduce the number of work machines having an automatic control function, which is a relatively expensive machine for general work machines, to improve the efficiency of construction.
  • This disclosure has been made in view of the above, and is a construction method and construction capable of promoting efficiency of construction by using a work machine controlled by manual operation and a work machine having an automatic control function.
  • the purpose is to provide a system.
  • the second working machine is based on at least one of the current terrain and the design terrain in the construction range and the cutting edge position of the second working machine, which is controlled by manual operation.
  • the progress rate in the range is calculated, and if the progress rate is equal to or greater than the threshold value, the first work machine interrupts the construction of the construction range, and the second work machine takes over from the first work machine to the construction range.
  • the construction method is provided.
  • the second working machine is based on at least one of the current terrain and the design terrain in the construction range and the cutting edge position of the second working machine, which is controlled by manual operation.
  • a construction system using a second work machine having an automatic control unit for automatically controlling the work machine, the storage unit for storing the design topography in the construction range of the first work machine, and the construction of the first work machine.
  • the first work machine is instructed to suspend the construction of the construction range.
  • a construction system which includes an instruction unit for instructing the second work machine to take over the construction in the construction range.
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a construction system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a construction range to which the construction system according to the present embodiment is applied.
  • FIG. 3 is a schematic view of a hydraulic excavator as a first work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view of a hydraulic excavator as a first work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a hydraulic excavator as the first work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a hydraulic excavator as a second work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a server device of the construction system according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a construction system according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the construction method according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an
  • FIG. 1 is a schematic view showing an example of a construction system according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of a construction range to which the construction system according to the present embodiment is applied.
  • the construction system 1 uses a hydraulic excavator 2 as a first work machine in which the work machine is operated by an operator, and a hydraulic excavator 3 as a second work machine that is automatically controlled. More specifically, the construction system 1 is installed in a plurality of first work machines 2 operating at the construction site 1000, one or more second work machines 3 operating at the construction site 1000, and a construction company 1100. It has an information terminal 5 and a server device 10. Each of the plurality of first work machines 2 is assigned a construction range to be constructed at the construction site 1000.
  • FIG. 3 is a schematic view of a hydraulic excavator as a first work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic view of a hydraulic excavator as a first work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a hydraulic excavator as the first work machine according to the present embodiment.
  • the first work machine 2 is a work machine having a work machine (first work machine) such as a hydraulic excavator, a bulldozer, and a wheel loader.
  • the first work machine 2 is controlled by manual operation.
  • the first work machine 2 is not equipped with an automatic control function that automatically controls the work machine because the work machine can be controlled only by manual operation.
  • the first work machine 2 has a guide display function for displaying at least one of the current terrain, the design terrain, and the cutting edge position of the work machine in the construction range.
  • the first work machine 2 does not have to have a guidance display function.
  • the hydraulic excavator 2 will be described as an example of the first work machine.
  • the hydraulic excavator 2 has a vehicle body 400 and a working machine.
  • the hydraulic excavator 2 is operated by an operator.
  • the hydraulic excavator 2 has a guidance display function.
  • the hydraulic excavator 2 has a display unit 29 that displays guidance on at least one of the current terrain and the design terrain in the construction range of the construction site 1000, which is the construction target of the own machine, and the cutting edge position of the work machine.
  • the hydraulic excavator 2 has a boom 431 connected to the vehicle body 400 via the boom pin 433 and an arm 432 connected to the boom 431 via the arm pin 434.
  • the bucket 440 is connected to the arm 432 via the bucket pin 435.
  • the length of the boom 431, that is, the length from the boom pin 433 to the arm pin 434 is L1.
  • the length of the arm 432 that is, the length from the arm pin 434 to the bucket pin 435 is L2.
  • the length of the bucket 440, that is, the length from the bucket pin 435 to the cutting edge 440p of the bucket 440 is L3.
  • the hydraulic excavator 2 includes a boom cylinder 411 that drives the boom 431, an arm cylinder 412 that drives the arm 432, a bucket cylinder 413 that drives the bucket 440, and a boom cylinder stroke sensor 421 that detects the operating amount of the boom cylinder 411. It has an arm cylinder stroke sensor 422 that detects the operating amount of the arm cylinder 412, and a bucket cylinder stroke sensor 423 that detects the operating amount of the bucket cylinder 413.
  • the boom cylinder 411, arm cylinder 412, and bucket cylinder 413 are hydraulic cylinders.
  • the boom cylinder stroke sensor 421 detects boom cylinder length data indicating the stroke length of the boom cylinder 411.
  • the arm cylinder stroke sensor 422 detects arm cylinder length data indicating the stroke length of the arm cylinder 412.
  • the bucket cylinder stroke sensor 423 detects bucket cylinder length data indicating the stroke length of the bucket cylinder 413.
  • the vehicle body 400 of the hydraulic excavator 2 is supported by the traveling device 450.
  • the vehicle body 400 is an upper swivel body that can swivel around the swivel shaft AX.
  • the vehicle body 400 has a driver's cab provided with a driver's seat in which the driver sits.
  • the traveling device 450 has a track.
  • the cutting edge 440p is arranged at the tip of the bucket 440. In the ground leveling work and the cutting work (excavation work), the cutting edge 440p comes into contact with the ground of the construction site 1000.
  • Antenna 211 and antenna 212 are attached to the hydraulic excavator 2.
  • the antenna 211 and the antenna 212 are used to detect the current position of the hydraulic excavator 2.
  • the antenna 211 and the antenna 212 are electrically connected to a position detecting device 21 which is a position detecting unit for detecting the current position of the hydraulic excavator 2.
  • the control system 200 of the hydraulic excavator 2 includes a position detection device 21, a global coordinate calculation unit 22, an IMU (Inertial Measurement Unit) 23, a sensor controller 24, a controller 25, and a display unit 29. ..
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • the position detection device 21 detects the absolute position of the work machine.
  • the position detection device 21 detects the current position of the hydraulic excavator 2 by using RTK-GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems, GNSS means a global navigation satellite system).
  • RTK-GNSS Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems
  • GNSS means a global navigation satellite system
  • the antenna 211 and the antenna 212 are appropriately referred to as GNSS antenna 211 and GNSS antenna 212.
  • the signal corresponding to the GNSS radio wave received by the GNSS antenna 211 and the GNSS antenna 212 is input to the position detection device 21.
  • the position detection device 21 detects the installation positions of the GNSS antenna 211 and the GNSS antenna 212.
  • the position detection device 21 includes, for example, a three-dimensional position sensor.
  • the position detection device 21 includes the above-mentioned GNSS antenna 211 and GNSS antenna 212.
  • a signal corresponding to the GNSS radio wave received by the GNSS antenna 211 and the GNSS antenna 212 is input to the global coordinate calculation unit 22.
  • the GNSS antenna 211 receives the reference position data P1 indicating its position from the positioning satellite.
  • the GNSS antenna 212 receives reference position data P2 indicating its own position from the positioning satellite.
  • the GNSS antenna 211 and the GNSS antenna 212 receive the reference position data P1 and the reference position data P2 at a predetermined cycle.
  • the reference position data P1 and the reference position data P2 are information on the position where the GNSS antenna is installed.
  • the GNSS antenna 211 and the GNSS antenna 212 output to the global coordinate calculation unit 22 each time the reference position data P1 and the reference position data P2 are received.
  • the global coordinate calculation unit 22 calculates the position information in the global coordinate system (XgYgZg coordinate system) of the work machine from the detection result of the position detection device 21.
  • the global coordinate calculation unit 22 has a storage unit such as a RAM and a ROM, and a processing unit such as a CPU.
  • the global coordinate calculation unit 22 generates swivel body arrangement data indicating the placement of the upper swivel body of the hydraulic excavator 2 based on the two reference position data P1 and the reference position data P2.
  • the swivel body arrangement data includes the swivel body generated based on one of the reference position data of the two reference position data P1 and the reference position data P2, the two reference position data P1, and the reference position data P2.
  • the swivel body orientation data indicates the orientation in which the work machine of the hydraulic excavator 2 is facing.
  • the global coordinate calculation unit 22 acquires two reference position data P1 and reference position data P2 from the GNSS antenna 211 and the GNSS antenna 212 in a predetermined cycle, the swivel body arrangement data, that is, the reference position data and the swivel body orientation data Is updated and output to the display control unit 27.
  • the IMU23 detects the angular velocity and acceleration of the hydraulic excavator 2. Along with the operation of the hydraulic excavator 2, various accelerations such as an acceleration generated during traveling, an angular acceleration generated during turning, and a gravitational acceleration are generated in the hydraulic excavator 2, and the IMU 23 detects and outputs at least the gravitational acceleration.
  • the gravitational acceleration is an acceleration corresponding to the drag force against gravity.
  • the IMU 23 detects accelerations in the Xg-axis direction, Yg-axis direction, and Zg-axis direction, and angular velocities (rotational angular velocities) around the Xg-axis, Yg-axis, and Zg-axis.
  • the IMU 23 outputs the acquired information to the sensor controller 24. Twice
  • An IMU (Inertial Measurement Unit) 24 is connected to the sensor controller 24.
  • the IMU 23 is provided on the vehicle body 400.
  • the IMU 23 acquires vehicle body tilt information such as the pitch around the Yg axis of the hydraulic excavator 2 and the roll around the Xg axis, and outputs the information to the sensor controller 24.
  • the IMU 23 detects an inclination angle ⁇ 4 of the vehicle body 400 in the left-right direction and an inclination angle ⁇ 5 of the vehicle body 400 in the front-rear direction.
  • the sensor controller 24 has a storage unit such as a RAM (Random Access Memory) and a ROM (Read Only Memory), and a processing unit such as a CPU (Central Processing Unit).
  • the sensor controller 24 is orthogonal to the local coordinate system (XYZ coordinate system) of the hydraulic excavator 2 and, specifically, the horizontal plane (XY plane) in the local coordinate system of the vehicle body 400 from the boom cylinder length detected by the boom cylinder stroke sensor 421.
  • the inclination angle ⁇ 1 of the boom 431 with respect to the direction (Z-axis direction) is calculated and output to the work equipment control unit 26 and the display control unit 27.
  • the sensor controller 24 calculates the inclination angle ⁇ 2 of the arm 432 with respect to the boom 431 from the arm cylinder length detected by the arm cylinder stroke sensor 422, and outputs it to the work equipment control unit 26 and the display control unit 27.
  • the sensor controller 24 calculates the inclination angle ⁇ 3 of the cutting edge 440p of the bucket 440 held by the bucket 440 with respect to the arm 432 from the bucket cylinder length detected by the bucket cylinder stroke sensor 423, and causes the work machine control unit 26 and the display control unit 27 to calculate the inclination angle ⁇ 3.
  • the inclination angles ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3 can be detected by other than the boom cylinder stroke sensor 421, the arm cylinder stroke sensor 422, and the bucket cylinder stroke sensor 423.
  • an angle sensor such as a potentiometer can also detect tilt angles ⁇ 1, ⁇ 2, and ⁇ 3.
  • the sensor controller 24 has a cutting edge of the bucket 440 with respect to the vehicle body 400 based on the tilt angle ⁇ 1, the tilt angle ⁇ 2, the tilt angle ⁇ 3, the boom 431 length L1, the arm 432 length L2, and the bucket 440 length L3.
  • the relative position of 440p is calculated.
  • the IMU23 is connected to the sensor controller 24.
  • the IMU 23 detects the inclination information of the vehicle body such as the pitch around the Yg axis of the hydraulic excavator 2 and the roll around the Xg axis.
  • the inclination information of the vehicle body of the hydraulic excavator 2 indicates the posture of the vehicle body.
  • the IMU 23 is attached to the vehicle body 400 of the hydraulic excavator 2.
  • the sensor controller 24 is based on the relative position of the cutting edge 440p of the bucket 440 with respect to the vehicle body 400 calculated by the sensor controller 24 and the absolute position of the vehicle body 400 acquired by the global coordinate calculation unit 22 and the IMU 23. The absolute position of the cutting edge 440p is calculated.
  • the controller 25 includes a work machine control unit 26, a display control unit 27, and a communication unit 28.
  • the work machine control unit 26 has a storage unit such as a RAM and a ROM, and a processing unit such as a CPU.
  • the work machine control unit 26 controls each part of the work machine based on the boom operation amount, the bucket operation amount, and the arm operation amount in which the operator operates the operation unit.
  • the storage unit of the work machine control unit 26 stores the work machine data of the hydraulic excavator 2.
  • Work equipment data includes boom length, arm length, bucket length.
  • the work equipment data includes the minimum and maximum values of the boom tilt angle, the arm tilt angle, and the bucket tilt angle, respectively.
  • Each inclination angle may be calculated by a known method.
  • the display control unit 27 provides the operator with information for excavating the ground in the construction range and forming it into a shape such as the design terrain data described later.
  • the display control unit 27 has a storage unit such as a RAM and a ROM, and a processing unit such as a CPU.
  • the display control unit 27 acquires reference position data and swivel body orientation data, which are swivel body arrangement data, from the global coordinate calculation unit 22.
  • the display control unit 27 generates bucket cutting edge position data indicating the three-dimensional position of the cutting edge 440p of the bucket 440.
  • the design terrain data is the data of the terrain of the final shape of the work target of the work machine provided in the hydraulic excavator 2, and in the embodiment, the construction target.
  • the work target of the work machine is, for example, the ground.
  • Examples of the work of the working machine include, but are not limited to, excavation work and ground leveling work.
  • the display control unit 27 causes the display unit 29 to display the design terrain data of the work target of the work machine as a guidance screen based on the design terrain data acquired from the server device 10 described later.
  • the display control unit 27 has a communication unit 28.
  • the communication unit 28 can communicate with an external communication device.
  • the communication unit 28 receives the current terrain data and the design terrain data from the server device 10 and the like.
  • the communication unit 28 may receive the current terrain data and the design terrain data of the construction site 1000 from an external storage device such as a USB memory, a PC, or a mobile terminal.
  • the guidance screen is a screen that shows the positional relationship between the cross section of the design terrain of the construction area and the bucket so that the operator can easily recognize the positional relationship between the two.
  • the guidance screen provides the operator with information for operating the work machine of the hydraulic excavator 2 so that the ground to be worked has the same shape as the cross section of the design terrain.
  • the display control unit 27 stores the design terrain data created in advance by the construction company 1100.
  • the design terrain data is information on the shape and position of the three-dimensional design terrain.
  • the design terrain indicates the final shape of the ground to be worked on.
  • the display control unit 27 causes the display unit 29 to display the guidance screen based on the design terrain data and the information such as the detection results from the various sensors described above.
  • the display control unit 27 displays an instruction to the hydraulic excavator 2 acquired from the takeover command unit 15 of the server device 10. Details of the instructions from the takeover headquarters 15 will be described later.
  • the display unit 29 is, for example, a liquid crystal display device that accepts input from a touch panel, but is not limited thereto.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a hydraulic excavator as a second work machine according to the present embodiment.
  • the second work machine 3 is a work machine having a work machine (second work machine) such as a hydraulic excavator, a bulldozer, and a wheel loader.
  • the second work machine 3 is equipped with an automatic control function that automatically controls the work machine based on the current topography of the construction range, the design topography, and the position information of the work machine.
  • the second work machine 3 can be automatically controlled to substitute the work of the hydraulic excavator 2 based on the instruction to the hydraulic excavator 3 acquired from the takeover command unit 15 of the server device 10 described later.
  • the hydraulic excavator 3 will be described as an example of the second work machine.
  • the hydraulic excavator 3 has a vehicle body and a working machine.
  • the hydraulic excavator 3 has an automatic control function for automatically controlling the work equipment. Since the hydraulic excavator 3 has an automatic control function for the work machine, it can be installed with higher accuracy than the hydraulic excavator 2 (first work machine).
  • the hydraulic excavator 3 has a work machine automatic control unit (work machine automatic control unit) 36 that automatically controls the work machine based on at least one of the current terrain and the design terrain in the construction range and the cutting edge position of the work machine. ..
  • the automatic control includes a fully automatic control that can be constructed unmanned and an intervention control that intervenes in the operation of the operator.
  • the hydraulic excavator 3 will be described as having a fully automatic control function, but the present invention is not limited to this.
  • the hydraulic excavator 3 may have an intervention control function.
  • the work machine is not limited to the type in which the operator rides on the work machine and operates, and may be the type in which the operator operates remotely without boarding the work machine.
  • the control system 300 of the hydraulic excavator 3 includes a position detection device 31, a global coordinate calculation unit 32, an IMU 33, a sensor controller 34, a controller 35, and a display unit 39.
  • the position detection device 31, the global coordinate calculation unit 32, the IMU 33, and the sensor controller 34 are configured in the same manner as the hydraulic excavator 2.
  • the controller 35 includes a work machine automatic control unit 36, a display control unit 37, and a communication unit 38.
  • the work machine automatic control unit 36 has a storage unit such as a RAM and a ROM, and a processing unit such as a CPU.
  • the work machine automatic control unit 36 substitutes the work of the hydraulic excavator 2 based on the instruction to the hydraulic excavator 3 acquired from the takeover command unit 15 of the server device 10 described later. Details of the instructions from the takeover headquarters 15 will be described later.
  • the storage unit of the work machine automatic control unit 36 stores the work machine data of the hydraulic excavator 3.
  • Work equipment data includes boom length, arm length, bucket length.
  • the work equipment data includes the minimum and maximum values of the boom tilt angle, the arm tilt angle, and the bucket tilt angle, respectively.
  • Each inclination angle may be calculated by a known method.
  • the work machine automatic control unit 36 acquires design terrain data from the display control unit 37.
  • the design terrain data is information on the construction range, which is the range in which the hydraulic excavator 3 will work from now on.
  • the design terrain data is the data of the design terrain which is the final shape of the work object of the work machine.
  • the design terrain data is acquired from the server device 10 via the communication unit 38 and stored in the display control unit 37.
  • the working machine automatic control unit 36 calculates the position of the cutting edge of the bucket (hereinafter, appropriately referred to as the cutting edge position) from the angle of the working machine acquired from the sensor controller 34.
  • the working machine automatic control unit 36 automatically controls the operation of the working machine based on the distance between the design terrain data and the cutting edge of the bucket and the speed of the working machine so that the cutting edge of the bucket moves along the design terrain data.
  • the automatic control is not limited to the fully automatic control, and may be an intervention control that intervenes in the operation of the operator.
  • the work machine automatic control unit 36 uses a boom operation amount, an arm operation amount, a bucket operation amount, design topography data acquired from the display control unit 37, bucket cutting edge position data, and an inclination angle acquired from the sensor controller 34 to command a boom. It generates signals, and if necessary, generates arm command signals and bucket command signals, and drives various valves to control the work equipment.
  • the display control unit 37 displays information for excavating the ground in the construction area and forming it into a shape such as the design terrain data described later.
  • the display control unit 37 has a storage unit such as a RAM and a ROM, and a processing unit such as a CPU.
  • the display control unit 37 acquires reference position data and swivel body orientation data, which are swivel body arrangement data, from the global coordinate calculation unit 32.
  • the display control unit 37 generates bucket cutting edge position data indicating the three-dimensional position of the cutting edge of the bucket.
  • the display control unit 37 stores the design terrain data created in advance.
  • the design terrain data is information on the shape and position of the three-dimensional design terrain.
  • the design terrain indicates the final shape of the ground to be worked on.
  • the display control unit 37 may display the guidance screen or the like on the display unit 39 based on the design terrain data and the information such as the detection results from the various sensors described above.
  • the display control unit 37 displays an instruction to the hydraulic excavator 3 acquired from the takeover command unit 15 of the server device 10 described later.
  • the display unit 39 is, for example, a liquid crystal display device that accepts input from a touch panel, but is not limited thereto.
  • An information terminal 5 such as a personal computer is installed in the construction company 1100.
  • the design terrain of the construction site 1000 is created.
  • the design terrain is the final shape of the ground at the construction site 1000.
  • the worker of the construction company 1100 uses the information terminal 5 to create two-dimensional or three-dimensional design terrain data.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a server device of the construction system according to the present embodiment.
  • the server device 10 can perform data communication with the hydraulic excavator 2 and the hydraulic excavator 3 at the construction site 1000 through the input / output interface circuit 105.
  • the server device 10 can perform data communication with the construction company 1100 through the input / output interface circuit 105.
  • the processor 101 of the server device 10 includes a current terrain data acquisition unit 11, a design terrain data acquisition unit 12, a construction record data acquisition unit (acquisition unit) 13, a progress rate calculation unit 14, and a takeover command unit (instruction unit). It has 15.
  • the current terrain data acquisition unit 11 acquires the current terrain data indicating the current terrain of the construction range of the construction site 1000.
  • the current terrain data is generated, for example, by measuring the current terrain of the construction range of the construction site 1000 using a known measurement method.
  • the measuring method includes, for example, a method of measuring the current terrain using the position information of a vehicle traveling on the construction site 1000, and a method of measuring the current state using the cutting edge position information of a working machine such as a hydraulic excavator 2 for constructing the construction site 1000.
  • a method of measuring the terrain a method of running a surveying vehicle to measure the current terrain, a method of measuring the current terrain using a stationary surveying instrument, a method of measuring the current terrain using a stereo camera, a three-dimensional laser scanner device
  • a method of measuring the current terrain using the above, or a method of measuring the current terrain with an unmanned air vehicle such as a drone can be mentioned.
  • the measurement by an unmanned vehicle such as a drone may be a method of photographing the current terrain using a stereo camera or the like and measuring the current terrain data from the photographed result, or may be a method of measuring the current terrain data using a three-dimensional laser scanner. Topographical data may be measured.
  • the design terrain data acquisition unit 12 acquires design terrain data indicating the design terrain of the construction site 1000.
  • the design terrain is created by the construction company 1100.
  • the design terrain data acquisition unit 12 acquires the design terrain data from the construction company 1100 via a communication means such as the Internet.
  • the construction record data acquisition unit 13 acquires the construction record data of the work machine of the hydraulic excavator 2.
  • the construction record data acquisition unit 13 acquires construction record data indicating the construction record of the construction site 1000.
  • the construction record data is data showing the construction record of the hydraulic excavator 2 constructing the construction range of the construction site 1000.
  • the hydraulic excavator 2 acquires the construction record data of its own machine.
  • the hydraulic excavator 2 can detect the terrain as a construction record based on the trajectory of the absolute position of the cutting edge of the work machine in contact with the current terrain or the trajectory of the traveling device such as a crawler belt or a wheel.
  • a work machine such as a hydraulic excavator 2 compares the current terrain detected from the absolute position of the cutting edge with the design terrain in the controller 25, and shows how much work (constructed soil volume) has progressed with respect to the design terrain. It is possible to calculate the construction record data shown.
  • the construction record data acquisition unit 13 wirelessly acquires the construction record data from the hydraulic excavator 2.
  • the income of the construction record data may be obtained by stereo camera measurement by an unmanned flying object such as a drone or by a three-dimensional laser scanner, regardless of the hydraulic excavator.
  • the progress rate calculation unit 14 calculates the progress rate in the construction range of the hydraulic excavator 2 from the design terrain and the current terrain in the construction range of the hydraulic excavator 2. For example, the progress rate calculation unit 14 may calculate the progress rate from the distance of the cross section between the design terrain and the current terrain, in other words, the difference in the thickness of the soil in the cross section. More specifically, the progress rate calculation unit 14 calculates the progress rate from the distance between the cross section indicated by the current terrain data acquired by the current terrain data acquisition unit 11 and the cross section indicated by the design terrain data acquired by the design terrain data acquisition unit 12. You may.
  • the progress rate calculation unit 14 may calculate the ratio of the installed soil amount of the hydraulic excavator 2 to the target soil amount in the construction range of the hydraulic excavator 2 as the progress rate. More specifically, the progress rate calculation unit 14 may calculate the ratio of the constructed soil amount included in the construction record data acquired by the construction record data acquisition unit 13 to the target soil volume as the progress rate.
  • the target soil amount is a value obtained as the difference soil amount between the current topography and the design topography in the construction range, and is stored in the storage device 102 of the server device 10 described later.
  • the target soil amount corresponding to the final shape is set.
  • the target soil amount for the predetermined period may be set.
  • the daily target soil amount may be set.
  • the target soil amount may be, for example, numerical data indicating the excavation amount of earth and sand in the construction range numerically, or image data indicating the excavation amount of earth and sand in the construction range.
  • the progress rate calculation unit 14 calculates the progress rate of the construction site 1000 based on the current terrain data, the design terrain data, and the construction record data.
  • the progress rate calculation unit 14 calculates the progress rate for each construction range of the construction site 1000, in other words, for each hydraulic excavator 2. More specifically, the progress rate calculation unit 14 calculates the amount of soil constructed by the work machine of the hydraulic excavator 2 from the construction record data acquired by the construction record data acquisition unit 13. Then, the progress rate calculation unit 14 calculates the progress rate of the construction by the work machine of the hydraulic excavator 2 from the target soil amount stored in the storage device 102 of the server device 10 and the calculated completed soil amount.
  • the takeover command unit 15 Based on the design topography data, the takeover command unit 15 outputs a control signal for causing the hydraulic excavator 3 as the second work machine to take over the construction of the hydraulic excavator 2 as the first work machine. More specifically, when the progress rate calculated by the progress rate calculation unit 14 is equal to or greater than the threshold value, the takeover command unit 15 suspends the construction of the construction range on the hydraulic excavator 2 as the first work machine and withdraws from the construction range. To instruct. Further, the takeover command unit 15 instructs the hydraulic excavator 3 as the second work machine to take over the construction within the construction range.
  • the threshold value of the progress rate is set for each hydraulic excavator 2. For example, when the final shape of the construction range is set, the threshold value of the progress rate with respect to the final shape is set. For example, when the target shape for a predetermined period is set, the threshold value of the progress rate for the target shape for the predetermined period is set. For example, when the target shape is set on a daily basis, the threshold value of the progress rate for the daily target shape is set.
  • the progress rate threshold value can be set via the input device (input unit) 103 of the server device 10.
  • the takeover command unit 15 instructs the takeover of the construction of the construction range of the hydraulic excavator 2 located closest to the hydraulic excavator 3. May be good.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a construction system according to the embodiment.
  • the server device 10 includes a processor 101 such as a CPU, a storage device 102 including an internal memory such as a ROM or RAM and an external memory such as a hard disk device, and an input including an input device such as a keyboard, mouse, and touch panel. It has a device 103, an output device 104 including a display device such as a flat panel display device and a printing device such as an inkjet printer, and an input / output interface circuit 105 including a wired communication device or a wireless communication device.
  • the input device 103 can accept an input operation of the progress rate threshold value.
  • the input progress rate threshold value is stored in the storage device 102.
  • the hydraulic excavator 2 operating at the construction site 1000 has a processor 201, a storage device 202, and an input / output interface circuit 203 including a wired communication device or a wireless communication device.
  • the hydraulic excavator 3 operating at the construction site 1000 has a processor 301, a main memory 302, a storage 303, and an input / output interface circuit 304 including a wired communication device or a wireless communication device.
  • the information terminal 5 installed in the construction company 1100 has a processor 501, a storage device 502, an input device 503, an output device 504, and an input / output interface circuit 505 including a wired communication device or a wireless communication device.
  • the server device 10 can perform data communication with the hydraulic excavator 2 and the hydraulic excavator 3 at the construction site 1000.
  • the hydraulic excavator 2 and the hydraulic excavator 3 wirelessly perform data communication with the server device 10 via a communication satellite line or a mobile phone line.
  • the hydraulic excavator 2 and the hydraulic excavator 3 may wirelessly perform data communication with the server device 10 by using another communication mode such as a wireless LAN such as Wi-Fi.
  • the server device 10 can perform data communication with the information terminal 5 of the construction company 1100.
  • the information terminal 5 wirelessly communicates data with the server device 10 via a communication satellite line or a mobile phone line.
  • the information terminal 5 may wirelessly perform data communication with the server device 10 by using another communication mode such as a wireless LAN such as Wi-Fi.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an example of the construction method according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing an example of a construction method according to the present embodiment.
  • the construction method uses a hydraulic excavator 2 as a first work machine in which the work machine is operated by an operator, and a hydraulic excavator 3 as a second work machine in which the work machine is automatically controlled.
  • the ratio of the constructed soil amount to the target soil amount in the construction range of the hydraulic excavator 2 will be described as the progress rate.
  • the server device 10 acquires the current terrain data indicating the current terrain of the construction site 1000 by the current terrain data acquisition unit 11 (step SP1).
  • the current topographical data can be measured using a known measurement method, and the measurement method is not limited.
  • the server device 10 acquires the design terrain data indicating the design terrain of the construction site 1000 from the construction company 1100 by the design terrain data acquisition unit 12 (step SP2).
  • the server device 10 executes a progress monitoring process for all the hydraulic excavators 2 operating at the construction site 1000 (step SP3). More specifically, the server device 10 executes the processes of steps SP10 to SP50 for all the hydraulic excavators 2 operating at the construction site 1000 according to the flowchart shown in FIG.
  • the server device 10 acquires the work machine ID capable of identifying the hydraulic excavator 2 and the position information of the hydraulic excavator 2 from the hydraulic excavator 2 (step SP10).
  • the work machine ID can be acquired, for example, at the time of communication between the server device 10 and the hydraulic excavator 2. If the construction range of the hydraulic excavator 2 is known in advance and the position of the hydraulic excavator 2 can be estimated from the construction range, the acquisition of the position information may be omitted.
  • the server device 10 acquires the construction record data indicating the construction record of the construction range of the hydraulic excavator 2 at the construction site 1000 by the construction record data acquisition unit 13 (step SP20).
  • the method of acquiring construction record data is not limited.
  • the server device 10 calculates the progress rate of the construction range of the construction site 1000 based on the current terrain data, the design terrain data, and the construction record data by the progress rate calculation unit 14 (step SP30). More specifically, the progress rate calculation unit 14 calculates the progress rate, which is the completed soil amount of the hydraulic excavator 2, with respect to the target soil amount in the construction range of the hydraulic excavator 2.
  • the server device 10 determines whether or not the progress rate calculated by the progress rate calculation unit 14 is equal to or greater than the threshold value set for the hydraulic excavator 2 (step SP40). When it is determined that the progress rate is equal to or higher than the threshold value (Yes in step SP40), the process proceeds to step SP50. If it is not determined that the progress rate is equal to or higher than the threshold value (No in step SP40), the process ends.
  • the server device 10 uses the takeover command unit 15 to perform the construction of the hydraulic excavator 2 as the first work machine and the flood control as the second work machine. It is replaced by the excavator 3 (step SP50). More specifically, the takeover command unit 15 outputs a control signal instructing the hydraulic excavator 2 to suspend the construction of the construction range and to evacuate from the construction range.
  • the hydraulic excavator 2 that receives the instruction from the takeover command unit 15 interrupts the construction of the construction range by the operation of the operator and evacuates from the construction range.
  • the takeover command unit 15 outputs a control signal instructing the hydraulic excavator 3 to take over from the hydraulic excavator 2 and construct the construction range.
  • the hydraulic excavator 3 that receives the instruction from the takeover command unit 15 moves to the construction range, and while controlling the work machine based on the design terrain data, takes over from the hydraulic excavator 2 and performs the construction of the construction range.
  • the hydraulic excavator 2 when the progress rate of the construction range of the hydraulic excavator 2 is equal to or higher than the threshold value, the hydraulic excavator 2 interrupts the construction of the construction range, and the hydraulic excavator 3 takes over from the hydraulic excavator 2 to construct the construction range. ..
  • the construction at the finishing stage of the construction range where the progress rate is equal to or higher than the threshold value, the construction can be replaced by the hydraulic excavator 3 capable of high-precision construction. In this way, according to the present embodiment, it is possible to improve the efficiency of construction by using the hydraulic excavator 2 which has a guidance display function and is operated by the operator and the hydraulic excavator 3 which has an automatic control function. ..
  • the threshold value of the progress rate is set for each hydraulic excavator 2.
  • the construction can be replaced by the hydraulic excavator 3 at an appropriate timing according to the hydraulic excavator 2 arranged at the construction site 1000.
  • the construction of the construction range of the hydraulic excavator 2 located closest to the hydraulic excavator 3 may be taken over. .. According to this embodiment, the construction efficiency of the construction site 1000 can be further improved.
  • the server device 10 when it is determined that the progress rate is equal to or higher than the threshold value, substitutes the construction of the hydraulic excavator 2 as the first work machine with the hydraulic excavator 3 as the second work machine.
  • a transport machine such as a dump truck may be instructed to move the hydraulic excavator 2 to the vicinity of the construction range. In this way, the transportation work of the excavated soil generated by the construction of the hydraulic excavator 2 can be efficiently performed by the transportation machine. Twice

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Conveying And Assembling Of Building Elements In Situ (AREA)

Abstract

手動操作によって制御される油圧ショベル２と、施工現場１０００の施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと、第二作業機の刃先位置とに基づいて、第二作業機を自動制御する作業機自動コントロール部を有する油圧ショベル３と、を用いた施工方法であって、油圧ショベル２の施工範囲における目標土量に対する、油圧ショベル２の施工済み土量である進捗率を演算し、進捗率が閾値以上である場合、油圧ショベル２は、施工範囲の施工を中断し、油圧ショベル３は、油圧ショベル２から引き継いで施工範囲を施工する。

Description

施工方法及び施工システム
　本開示は、施工方法及び施工システムに関する。
　油圧ショベル及びブルドーザ等の作業機械において、施工範囲における現況地形と設計地形と作業機の刃先位置との少なくともいずれかの案内を表示する案内表示機能、または、施工範囲の現況地形と設計地形と作業機械の位置情報とに基づいて、作業機を自動制御する（もしくは、オペレータの操作に対して介入制御を行う）自動制御機能を搭載しているものが普及している（例えば、特許文献１ないし３参照）。
特開２０１２－１７２４３１号公報 国際公開２０１６／１１１３８４号 国際公開２０１７／１１５８７９号
　自動制御機能を有する作業機械を用いることで、施工の効率化が進んでいるが、効率化には改善の余地がある。また、一般の作業機械に対して比較的高価な機械である自動制御機能を有する作業機械の使用台数を抑制して、施工の効率化を進めることが望まれている。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、手動操作によって制御される作業機械と、自動制御機能を有する作業機械とを用いて、施工の効率化を進めることが可能な施工方法及び施工システムを提供することを目的とする。
　本開示の態様に従えば、手動操作によって制御される第一作業機械と、施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと第二作業機の刃先位置とに基づいて、前記第二作業機を自動制御する作業機自動制御部を有する第二作業機械と、を用いた施工方法であって、前記第一作業機械の施工範囲における前記設計地形と前記現況地形とから前記第一作業機械の施工範囲における進捗率を演算し、前記進捗率が閾値以上である場合、前記第一作業機械は前記施工範囲の施工を中断し、前記第二作業機械は前記第一作業機械から引き継いで前記施工範囲を施工する、施工方法が提供される。
　本開示の態様に従えば、手動操作によって制御される第一作業機械と、施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと第二作業機の刃先位置とに基づいて、前記第二作業機を自動制御する作業機自動制御部を有する第二作業機械と、を用いる施工システムであって、前記第一作業機械の施工範囲における前記設計地形を記憶する記憶部と、前記第一作業機械の施工範囲における施工実績を示す施工実績データを取得する取得部と、前記記憶部に記憶された前記第一作業機械の施工範囲における前記設計地形と前記取得部が取得した前記施工実績データとから前記第一作業機械による施工の進捗率を演算する進捗率演算部と、前記進捗率演算部が演算した前記進捗率が閾値以上である場合、前記第一作業機械に前記施工範囲の施工の中断を指示し、前記第二作業機械に前記施工範囲の施工の引き継ぎを指示する指示部と、を備える施工システムが提供される。
　本発明の態様によれば、手動操作によって制御される作業機械と、自動制御機能を有する作業機械とを用いて、施工の効率化を進めることが可能となる。
図１は、本実施形態に係る施工システムの一例を示す概略図である。 図２は、本実施形態に係る施工システムが適用される施工範囲の一例を示す概略図である。 図３は、本実施形態に係る第一作業機械としての油圧ショベルの概略図である。 図４は、本実施形態に係る第一作業機械としての油圧ショベルの概略図である。 図５は、本実施形態に係る第一作業機械としての油圧ショベルを示すブロック図である。 図６は、本実施形態に係る第二作業機械としての油圧ショベルを示すブロック図である。 図７は、本実施形態に係る施工システムのサーバ装置を示すブロック図である。 図８は、実施形態に係る施工システムを示すブロック図である。 図９は、本実施形態に係る施工方法の一例を示すフローチャートである。 図１０は、本実施形態に係る施工方法の一例を示すフローチャートである。
　以下、本発明に係る施工方法及び施工システムの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
＜施工システム＞
　図１は、本実施形態に係る施工システムの一例を示す概略図である。図２は、本実施形態に係る施工システムが適用される施工範囲の一例を示す概略図である。施工システム１は、オペレータによって作業機が操作される第一作業機械としての油圧ショベル２と、自動制御される第二作業機械としての油圧ショベル３とを用いる。より詳しくは、施工システム１は、施工現場１０００において稼働する、複数台の第一作業機械２と、施工現場１０００において稼働する、１台以上の第二作業機械３と、施工会社１１００に設置された情報端末５と、サーバ装置１０とを有する。複数台の第一作業機械２は、施工現場１０００において、それぞれが施工を行う施工範囲を割り当てられている。
＜第一作業機械＞
　図３は、本実施形態に係る第一作業機械としての油圧ショベルの概略図である。図４は、本実施形態に係る第一作業機械としての油圧ショベルの概略図である。図５は、本実施形態に係る第一作業機械としての油圧ショベルを示すブロック図である。第一作業機械２は、例えば、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダ等の、作業機（第一作業機）を有する作業機械である。第一作業機械２は、手動操作によって制御される。第一作業機械２は、作業機が手動操作によってのみ制御可能であり、作業機を自動制御する自動制御機能を搭載していない。第一作業機械２は、施工範囲における現況地形と設計地形と作業機の刃先位置との少なくともいずれかの案内を表示する案内表示機能を有することが望ましい。第一作業機械２は、案内表示機能を有していなくてもよい。本実施形態では、第一作業機械の一例として、油圧ショベル２について説明する。油圧ショベル２は、車両本体４００と作業機とを有する。油圧ショベル２は、オペレータによって作業機の操作が行われる。本実施形態では、油圧ショベル２は、案内表示機能を有する。油圧ショベル２は、自機の施工対象である施工現場１０００の施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと、作業機の刃先位置との案内を表示する表示部２９を有する。
　油圧ショベル２は、ブームピン４３３を介して車両本体４００に接続されるブーム４３１と、アームピン４３４を介してブーム４３１に接続されるアーム４３２とを有する。バケット４４０は、バケットピン４３５を介してアーム４３２に接続される。
　ブーム４３１の長さ、すなわち、ブームピン４３３からアームピン４３４までの長さは、Ｌ１である。アーム４３２の長さ、すなわち、アームピン４３４からバケットピン４３５までの長さは、Ｌ２である。バケット４４０の長さ、すなわち、バケットピン４３５からバケット４４０の刃先４４０ｐまでの長さは、Ｌ３である。
　油圧ショベル２は、ブーム４３１を駆動するブームシリンダ４１１と、アーム４３２を駆動するアームシリンダ４１２と、バケット４４０を駆動するバケットシリンダ４１３と、ブームシリンダ４１１の作動量を検出するブームシリンダストロークセンサ４２１と、アームシリンダ４１２の作動量を検出するアームシリンダストロークセンサ４２２と、バケットシリンダ４１３の作動量を検出するバケットシリンダストロークセンサ４２３とを有する。ブームシリンダ４１１、アームシリンダ４１２、及びバケットシリンダ４１３は、油圧シリンダである。ブームシリンダストロークセンサ４２１は、ブームシリンダ４１１のストローク長さを示すブームシリンダ長データを検出する。アームシリンダストロークセンサ４２２は、アームシリンダ４１２のストローク長さを示すアームシリンダ長データを検出する。バケットシリンダストロークセンサ４２３は、バケットシリンダ４１３のストローク長さを示すバケットシリンダ長データを検出する。
　油圧ショベル２の車両本体４００は、走行装置４５０に支持される。車両本体４００は、旋回軸ＡＸを中心に旋回可能な上部旋回体である。車両本体４００は、運転者が着座する運転席が設けられた運転室を有する。
　走行装置４５０は、履帯を有する。刃先４４０ｐは、バケット４４０の先端部に配置される。整地作業及び切土作業（掘削作業）において、刃先４４０ｐが施工現場１０００の地面に接触する。
　油圧ショベル２には、アンテナ２１１、アンテナ２１２が取り付けられている。アンテナ２１１、アンテナ２１２は、油圧ショベル２の現在位置を検出するために用いられる。アンテナ２１１、アンテナ２１２は、油圧ショベル２の現在位置を検出するための位置検出部である位置検出装置２１と電気的に接続されている。
　油圧ショベル２の制御システム２００は、位置検出装置２１と、グローバル座標演算部２２と、ＩＭＵ（Inertial　Measurement　Unit：慣性計測装置）２３と、センサコントローラ２４と、コントローラ２５と、表示部２９とを含む。
　位置検出装置２１は、作業機械の絶対位置を検出する。位置検出装置２１は、ＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Real　Time　Kinematic　-　Global　Navigation　Satellite　Systems、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムを言う）を利用して油圧ショベル２の現在位置を検出する。以下の説明において、アンテナ２１１、アンテナ２１２を、適宜ＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２という。ＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２が受信したＧＮＳＳ電波に応じた信号は、位置検出装置２１に入力される。位置検出装置２１は、ＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２の設置位置を検出する。位置検出装置２１は、例えば３次元位置センサを含む。
　位置検出装置２１は、前述したＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２を含む。ＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２で受信されたＧＮＳＳ電波に応じた信号が、グローバル座標演算部２２に入力される。ＧＮＳＳアンテナ２１１は、自身の位置を示す基準位置データＰ１を測位衛星から受信する。ＧＮＳＳアンテナ２１２は、自身の位置を示す基準位置データＰ２を測位衛星から受信する。ＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２は、所定の周期で基準位置データＰ１、基準位置データＰ２を受信する。基準位置データＰ１、基準位置データＰ２は、ＧＮＳＳアンテナが設置されている位置の情報である。ＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２は、基準位置データＰ１、基準位置データＰ２を受信する毎に、グローバル座標演算部２２に出力する。
　グローバル座標演算部２２は、位置検出装置２１の検出結果から、作業機械のグローバル座標系（ＸｇＹｇＺｇ座標系）における位置情報を演算する。グローバル座標演算部２２は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部と、ＣＰＵ等の処理部とを有する。グローバル座標演算部２２は、２つの基準位置データＰ１、基準位置データＰ２に基づいて、油圧ショベル２の上部旋回体の配置を示す旋回体配置データを生成する。本実施形態において、旋回体配置データには、２つの基準位置データＰ１、基準位置データＰ２の一方の基準位置データと、２つの基準位置データＰ１、基準位置データＰ２に基づいて生成された旋回体方位データとが含まれる。旋回体方位データは、油圧ショベル２の作業機が向いている方位を示している。グローバル座標演算部２２は、所定の周期でＧＮＳＳアンテナ２１１、ＧＮＳＳアンテナ２１２から２つの基準位置データＰ１、基準位置データＰ２を取得する毎に、旋回体配置データ、すなわち基準位置データと旋回体方位データとを更新して、表示コントロール部２７に出力する。
　ＩＭＵ２３は、油圧ショベル２の角速度及び加速度を検出する。油圧ショベル２の動作にともない、油圧ショベル２には、走行時に発生する加速度、旋回時に発生する角加速度及び重力加速度といった様々な加速度が生じるが、ＩＭＵ２３は少なくとも重力加速度を検出して出力する。ここで、重力加速度は、重力に対する抗力に対応した加速度である。ＩＭＵ２３は、例えばグローバル座標系において、Ｘｇ軸方向、Ｙｇ軸方向及びＺｇ軸方向の加速度と、Ｘｇ軸、Ｙｇ軸及びＺｇ軸周りの角速度（回転角速度）とを検出する。ＩＭＵ２３は、取得した情報をセンサコントローラ２４に出力する。　
　センサコントローラ２４には、ＩＭＵ（Inertial　Measurement　Unit：慣性計測装置）２４が接続されている。ＩＭＵ２３は、車両本体４００に設けられる。ＩＭＵ２３は、油圧ショベル２のＹｇ軸回りのピッチ、Ｘｇ軸回りのロール等といった車体の傾斜情報を取得し、センサコントローラ２４に出力する。ＩＭＵ２３は、車両本体４００の左右方向に対する傾斜角θ４と、車両本体４００の前後方向に対する傾斜角θ５とを検出する。
　センサコントローラ２４は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）及びＲＯＭ（Read　Only　Memory）等の記憶部と、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）等の処理部とを有する。センサコントローラ２４は、ブームシリンダストロークセンサ４２１が検出したブームシリンダ長から、油圧ショベル２のローカル座標系（ＸＹＺ座標系）、詳細には車両本体４００のローカル座標系における水平面（ＸＹ平面）と直交する方向（Ｚ軸方向）に対するブーム４３１の傾斜角度θ１を算出して、作業機コントロール部２６及び表示コントロール部２７に出力する。センサコントローラ２４は、アームシリンダストロークセンサ４２２が検出したアームシリンダ長から、ブーム４３１に対するアーム４３２の傾斜角度θ２を算出して、作業機コントロール部２６及び表示コントロール部２７に出力する。センサコントローラ２４は、バケットシリンダストロークセンサ４２３が検出したバケットシリンダ長から、アーム４３２に対するバケット４４０が有するバケット４４０の刃先４４０ｐの傾斜角度θ３を算出して、作業機コントロール部２６及び表示コントロール部２７に出力する。傾斜角度θ１，θ２，θ３の検出は、ブームシリンダストロークセンサ４２１、アームシリンダストロークセンサ４２２及びバケットシリンダストロークセンサ４２３以外であっても可能である。例えば、ポテンショメータ等の角度センサも、傾斜角度θ１，θ２，θ３を検出できる。センサコントローラ２４は、傾斜角θ１、傾斜角θ２、傾斜角θ３、ブーム４３１の長さＬ１、アーム４３２の長さＬ２、及びバケット４４０の長さＬ３に基づいて、車両本体４００に対するバケット４４０の刃先４４０ｐの相対位置を算出する。
　センサコントローラ２４には、ＩＭＵ２３が接続されている。ＩＭＵ２３は、油圧ショベル２のＹｇ軸回りのピッチ、Ｘｇ軸回りのロール等といった車体の傾斜情報を検出する。油圧ショベル２の車体の傾斜情報は、車体の姿勢を示す。ＩＭＵ２３は、油圧ショベル２の車両本体４００に取り付けられている。
　センサコントローラ２４は、センサコントローラ２４が算出した車両本体４００に対するバケット４４０の刃先４４０ｐの相対位置と、グローバル座標演算部２２及びＩＭＵ２３で取得された車両本体４００の絶対位置とに基づいて、バケット４４０の刃先４４０ｐの絶対位置を算出する。
　コントローラ２５は、作業機コントロール部２６と表示コントロール部２７と通信部２８とを含む。
　作業機コントロール部２６は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部と、ＣＰＵ等の処理部とを有する。作業機コントロール部２６は、オペレータが操作部を操作した、ブーム操作量、バケット操作量、及び、アーム操作量に基づいて、作業機の各部を制御する。
　作業機コントロール部２６の記憶部は、油圧ショベル２の作業機データを記憶している。作業機データは、ブームの長さ、アームの長さ、バケットの長さを含む。また、作業機データは、ブームの傾斜角と、アームの傾斜角と、バケットの傾斜角とのそれぞれの最小値及び最大値を含む。各傾斜角は、公知の方法によって算出すればよい。
　表示コントロール部２７は、施工範囲の地面を掘削して後述する設計地形データのような形状に形成するための情報をオペレータに提供する。表示コントロール部２７は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部と、ＣＰＵ等の処理部とを有する。表示コントロール部２７は、グローバル座標演算部２２から旋回体配置データである基準位置データ及び旋回体方位データを取得する。実施形態において、表示コントロール部２７は、バケット４４０の刃先４４０ｐの３次元位置を示すバケット刃先位置データを生成する。
　設計地形データは、油圧ショベル２が備える作業機の作業対象、実施形態では施工対象の最終的な形状の地形のデータである。作業機の作業対象は、例えば、地面である。作業機の作業としては、例えば、掘削作業及び地面の均し作業が挙げられるが、これらに限定されない。
　表示コントロール部２７は、後述するサーバ装置１０から取得した設計地形データに基づいて、表示部２９に作業機の作業対象の設計地形データを案内画面として表示させる。表示コントロール部２７は、通信部２８を有する。通信部２８は、外部の通信機器との間で通信が可能である。通信部２８は、サーバ装置１０等から現況地形データ及び設計地形データを受信する。通信部２８は、ＵＳＢメモリ等の外部記憶装置、ＰＣ、携帯端末から施工現場１０００の現況地形データ及び設計地形データを受信してもよい。
　案内画面は、施工範囲の設計地形の断面とバケットとの位置関係を示し、オペレータが両者の位置関係を容易に認識できるようにするための画面である。案内画面は、作業対象である地面が設計地形の断面と同じ形状になるように油圧ショベル２の作業機を操作するための情報をオペレータに提供する。
　表示コントロール部２７は、予め施工会社１１００において作成された設計地形データを記憶している。設計地形データは、３次元の設計地形の形状及び位置に関する情報である。設計地形は、作業対象となる地面の最終的な形状を示す。表示コントロール部２７は、設計地形データ及び上述した各種のセンサからの検出結果等の情報に基づいて、案内画面を表示部２９に表示させる。
　表示コントロール部２７は、サーバ装置１０の引継司令部１５から取得した、油圧ショベル２に対する指示を表示する。引継司令部１５からの指示の詳細については後述する。
　表示部２９は、例えば、タッチパネルによる入力を受け付ける液晶表示装置であるが、これに限定されるものではない。
＜第二作業機械＞
　図６は、本実施形態に係る第二作業機械としての油圧ショベルを示すブロック図である。第二作業機械３は、例えば、油圧ショベル、ブルドーザ、ホイールローダ等の、作業機（第二作業機）を有する作業機械である。第二作業機械３は、施工範囲の現況地形と設計地形と作業機械の位置情報とに基づいて、作業機を自動制御する自動制御機能を搭載している。第二作業機械３は、後述するサーバ装置１０の引継司令部１５から取得した、油圧ショベル３に対する指示に基づいて、油圧ショベル２の作業を代替するよう自動制御可能である。本実施形態では、第二作業機械の一例として、油圧ショベル３について説明する。油圧ショベル３は、車両本体と作業機とを有する。油圧ショベル３は、作業機を自動制御する自動制御機能を有する。油圧ショベル３は、作業機の自動制御機能を備えているため、油圧ショベル２（第一作業機械）に比べてより高精度な施工が可能である。油圧ショベル３は、施工範囲における現況地形及び設計地形との少なくともどちらかと、作業機の刃先地位とに基づいて、作業機を自動制御する作業機自動コントロール部（作業機自動制御部）３６を有する。
　本実施形態では、自動制御とは、無人で施工可能な完全自動制御と、オペレータの操作に介入する介入制御とを含む。本実施形態では、油圧ショベル３は、完全自動制御機能を有するものとして説明するが、これに限定されない。油圧ショベル３は、介入制御機能を有するものであってもよい。また、作業機械は、オペレータが作業機械に搭乗して操作を行うタイプのものに限られず、オペレータが作業機械に搭乗することなく遠隔で操作を行うタイプのものであってもよい。
　油圧ショベル３の基本的な構成は、油圧ショベル２と同じであるので、油圧ショベル２と同じ構成については説明を省略する。
　油圧ショベル３の制御システム３００は、位置検出装置３１と、グローバル座標演算部３２と、ＩＭＵ３３と、センサコントローラ３４と、コントローラ３５と、表示部３９とを含む。位置検出装置３１とグローバル座標演算部３２とＩＭＵ３３とセンサコントローラ３４とは、油圧ショベル２と同様に構成される。
　コントローラ３５は、作業機自動コントロール部３６と表示コントロール部３７と通信部３８とを含む。
　作業機自動コントロール部３６は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部と、ＣＰＵ等の処理部とを有する。作業機自動コントロール部３６は、後述するサーバ装置１０の引継司令部１５から取得した、油圧ショベル３に対する指示に基づいて、油圧ショベル２の作業を代替させる。引継司令部１５からの指示の詳細については後述する。
　作業機自動コントロール部３６の記憶部は、油圧ショベル３の作業機データを記憶している。作業機データは、ブームの長さ、アームの長さ、バケットの長さを含む。また、作業機データは、ブームの傾斜角と、アームの傾斜角と、バケットの傾斜角とのそれぞれの最小値及び最大値を含む。各傾斜角は、公知の方法によって算出すればよい。
　作業機自動コントロール部３６は、表示コントロール部３７から、設計地形データを取得する。設計地形データは、油圧ショベル３がこれから作業する範囲である施工範囲の情報である。設計地形データは、作業機の作業対象の最終的な形状である設計地形のデータである。設計地形データは、通信部３８を介してサーバ装置１０から取得され、表示コントロール部３７に記憶される。
　作業機自動コントロール部３６は、センサコントローラ３４から取得した作業機の角度からバケットの刃先の位置（以下、適宜刃先位置と称する）を算出する。作業機自動コントロール部３６は、設計地形データに沿ってバケットの刃先が移動するように、設計地形データとバケットの刃先との距離及び作業機の速度に基づいて作業機の動作を自動制御する。なお、前述した通り、自動制御は、完全自動制御に限られず、オペレータの操作に介入する介入制御であってもよい。作業機自動コントロール部３６は、ブーム操作量、アーム操作量、バケット操作量、表示コントロール部３７から取得した設計地形データ、バケット刃先位置データ及びセンサコントローラ３４から取得した傾斜角度を用いて、ブーム指令信号を生成し、また必要に応じてアーム指令信号及びバケット指令信号を生成し、各種弁を駆動して作業機を制御する。
　表示コントロール部３７は、施工範囲の地面を掘削して後述する設計地形データのような形状に形成するための情報を表示する。表示コントロール部３７は、ＲＡＭ及びＲＯＭ等の記憶部と、ＣＰＵ等の処理部とを有する。表示コントロール部３７は、グローバル座標演算部３２から旋回体配置データである基準位置データ及び旋回体方位データを取得する。実施形態において、表示コントロール部３７は、バケットの刃先の３次元位置を示すバケット刃先位置データを生成する。
　表示コントロール部３７は、予め作成された設計地形データを記憶している。設計地形データは、３次元の設計地形の形状及び位置に関する情報である。設計地形は、作業対象となる地面の最終的な形状を示す。表示コントロール部３７は、設計地形データ及び上述した各種のセンサからの検出結果等の情報に基づいて、案内画面等を表示部３９に表示させてもよい。
　表示コントロール部３７は、後述するサーバ装置１０の引継司令部１５から取得した、油圧ショベル３に対する指示を表示する。
　表示部３９は、例えば、タッチパネルによる入力を受け付ける液晶表示装置であるが、これに限定されるものではない。
＜情報端末＞
　施工会社１１００には、パーソナルコンピュータのような情報端末５が設置される。施工会社１１００において、施工現場１０００の設計地形が作成される。設計地形は、施工現場１０００における地面の最終的な形状である。施工会社１１００の作業者は、情報端末５を使って、２次元又は３次元の設計地形データを作成する。
＜サーバ装置＞
　図７は、本実施形態に係る施工システムのサーバ装置を示すブロック図である。サーバ装置１０は、入出力インターフェース回路１０５を通じて、施工現場１０００の油圧ショベル２及び油圧ショベル３とデータ通信可能である。サーバ装置１０は、入出力インターフェース回路１０５を通じて、施工会社１１００とデータ通信可能である。サーバ装置１０のプロセッサ１０１は、現況地形データ取得部１１と、設計地形データ取得部１２と、施工実績データ取得部（取得部）１３と、進捗率演算部１４と、引継司令部（指示部）１５とを有する。
　現況地形データ取得部１１は、施工現場１０００の施工範囲の現況地形を示す現況地形データを取得する。現況地形データは、例えば施工現場１０００の施工範囲の現況地形を公知の測定手法を用いて測定することにより生成される。測定手法は、例えば、施工現場１０００を走行する車両の位置情報を用いて現況地形を測定する手法、施工現場１０００を施工する油圧ショベル２等の作業機械の作業機の刃先位置情報を用いて現況地形を測定する手法、測量車を走行させて現況地形を測量する手法、静止した測量器を用いて現況地形を測量する手法、ステレオカメラを用いて現況地形を測定する手法、３次元レーザスキャナ装置を用いて現況地形を測定する手法、または、ドローン等の無人飛行体により現況地形を測定する手法等が挙げられる。なお、ドローン等の無人飛行体による計測は、例えばステレオカメラ等を用いて現況地形を撮影し、撮影結果から現況地形データを測定する手法であってもよいし、３次元レーザスキャナを用いて現況地形データを測定してもよい。
　設計地形データ取得部１２は、施工現場１０００の設計地形を示す設計地形データを取得する。設計地形は、施工会社１１００において作成される。設計地形データ取得部１２は、設計地形データを施工会社１１００からインターネット等の通信手段を介して取得する。
　施工実績データ取得部１３は、油圧ショベル２の作業機の施工実績データを取得する。施工実績データ取得部１３は、施工現場１０００の施工実績を示す施工実績データを取得する。施工実績データは、油圧ショベル２が施工現場１０００の施工範囲を施工した施工実績を示すデータである。油圧ショベル２は、自機の施工実績データを取得する。油圧ショベル２は、現況地形に接触する作業機の刃先の絶対位置の軌跡又は履帯や車輪等の走行装置の走行軌跡に基づいて、施工実績としての地形を検出可能である。油圧ショベル２等の作業機械は、コントローラ２５において、刃先の絶対位置から検出される現況地形と設計地形とを比較して、設計地形に対してどれくらい作業（施工済み土量）が進んだのかを示す施工実績データを演算可能である。施工実績データ取得部１３は、施工実績データを油圧ショベル２から無線で取得する。なお、施工実績データの所得は、油圧ショベルによらず、ドローン等の無人飛行体によるステレオカメラ計測や、３次元レーザスキャナによるものであってもよい。
　進捗率演算部１４は、油圧ショベル２の施工範囲における設計地形と現況地形とから油圧ショベル２の施工範囲における進捗率を演算する。例えば、進捗率演算部１４は、設計地形と現況地形との断面の距離、言い換えると断面の土の厚みの差から進捗率を演算してもよい。より詳しくは、進捗率演算部１４は、現況地形データ取得部１１が取得した現況地形データが示す断面と設計地形データ取得部１２が取得した設計地形データが示す断面との距離から進捗率を演算してもよい。または、例えば、進捗率演算部１４は、油圧ショベル２の施工範囲における目標土量に対する、油圧ショベル２の施工済み土量の割合を進捗率として演算してもよい。より詳しくは、進捗率演算部１４は、目標土量に対する、施工実績データ取得部１３が取得した施工実績データに含まれる施工済み土量の割合を進捗率として演算してもよい。
　目標土量は、当該施工範囲における現況地形と設計地形との差分の土量として求められる値であり、後述するサーバ装置１０の記憶装置１０２に記憶される。例えば、施工範囲の最終的な形状が設定されている場合、最終的な形状に対応する目標土量が設定される。例えば、所定期間の目標形状が設定されている場合、所定期間の目標土量が設定されてもよい。例えば、日次で目標形状が設定されている場合、日次の目標土量が設定されてもよい。
　目標土量は、例えば、施工範囲の土砂の掘削量を数値で示す数値データでもよいし、施工範囲の土砂の掘削量を示す画像データでもよい。
　進捗率演算部１４は、現況地形データと設計地形データと施工実績データとに基づいて、施工現場１０００の進捗率を算出する。進捗率演算部１４は、施工現場１０００の施工範囲毎に、言い換えると、油圧ショベル２毎に、進捗率を算出する。より詳しくは、進捗率演算部１４は、施工実績データ取得部１３が取得した施工実績データから、油圧ショベル２の作業機による施工済み土量を算出する。そして、進捗率演算部１４は、サーバ装置１０の記憶装置１０２に記憶した目標土量と、算出した施工済み土量とから、油圧ショベル２の作業機による施工の進捗率を演算する。
　引継司令部１５は、設計地形データに基づいて、第二作業機械としての油圧ショベル３に、第一作業機械としての油圧ショベル２の施工を引き継ぎさせるための制御信号を出力する。より詳しくは、引継司令部１５は、進捗率演算部１４が演算した進捗率が閾値以上である場合、第一作業機械としての油圧ショベル２に施工範囲の施工の中断と、施工範囲からの退避を指示する。また、引継司令部１５は、第二作業機械としての油圧ショベル３に施工範囲の施工の引き継ぎを指示する。
　進捗率の閾値は、油圧ショベル２毎に設定されることが好ましい。例えば、施工範囲の最終的な形状が設定されている場合、最終的な形状に対する進捗率の閾値が設定される。例えば、所定期間の目標形状が設定されている場合、所定期間の目標形状に対する進捗率の閾値が設定される。例えば、日次で目標形状が設定されている場合、日次の目標形状に対する進捗率の閾値が設定される。進捗率の閾値は、サーバ装置１０の入力装置（入力部）１０３を介して設定可能である。
　引継司令部１５は、進捗率が閾値以上であると判定された油圧ショベル２が複数台である場合、油圧ショベル３から最も近くに位置する油圧ショベル２の施工範囲の施工の引き継ぎを指示してもよい。
＜ハードウエア構成＞
　図８は、実施形態に係る施工システムを示すブロック図である。サーバ装置１０は、ＣＰＵのようなプロセッサ１０１と、ＲＯＭ又はＲＡＭのような内部メモリ及びハードディスク装置のような外部メモリを含む記憶装置１０２と、キーボード、マウス、及びタッチパネルのような入力デバイスを含む入力装置１０３と、フラットパネルディスプレイ装置のような表示装置及びインクジェットプリンタのような印刷装置を含む出力装置１０４と、有線通信機器又は無線通信機器を含む入出力インターフェース回路１０５と、を有する。入力装置１０３は、進捗率の閾値の入力操作を受け付け可能である。入力された進捗率の閾値は、記憶装置１０２に記憶される。
　施工現場１０００で稼働する油圧ショベル２は、プロセッサ２０１と、記憶装置２０２と、有線通信機器又は無線通信機器を含む入出力インターフェース回路２０３と、を有する。
　施工現場１０００で稼働する油圧ショベル３は、プロセッサ３０１と、メインメモリ３０２と、ストレージ３０３と、有線通信機器又は無線通信機器を含む入出力インターフェース回路３０４と、を有する。
　施工会社１１００に設置された情報端末５は、プロセッサ５０１と、記憶装置５０２と、入力装置５０３と、出力装置５０４と、有線通信機器又は無線通信機器を含む入出力インターフェース回路５０５と、を有する。
　サーバ装置１０は、施工現場１０００の油圧ショベル２及び油圧ショベル３とデータ通信可能である。油圧ショベル２及び油圧ショベル３は、通信衛星回線又は携帯電話回線を介して、サーバ装置１０と無線でデータ通信する。なお、油圧ショベル２及び油圧ショベル３は、Ｗｉ－Ｆｉのような無線ＬＡＮ等、他の通信形態を用いてサーバ装置１０と無線でデータ通信してもよい。
　サーバ装置１０は、施工会社１１００の情報端末５とデータ通信可能である。情報端末５は、通信衛星回線又は携帯電話回線を介して、サーバ装置１０と無線でデータ通信する。なお、情報端末５は、Ｗｉ－Ｆｉのような無線ＬＡＮ等、他の通信形態を用いてサーバ装置１０と無線でデータ通信してもよい。
＜施工方法＞
　次に、施工システム１を用いる施工方法について説明する。図９は、本実施形態に係る施工方法の一例を示すフローチャートである。図１０は、本実施形態に係る施工方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態では、施工方法は、オペレータによって作業機が操作される第一作業機械としての油圧ショベル２と、作業機が自動制御される第二作業機械としての油圧ショベル３とを用いる。ここでは、油圧ショベル２の施工範囲における目標土量に対する施工済み土量の割合を進捗率として演算するものとして説明する。
　サーバ装置１０は、現況地形データ取得部１１によって、施工現場１０００の現況地形を示す現況地形データを取得する（ステップＳＰ１）。現況地形データは、公知の測定手法を用いて測定可能であり、測定方法は限定されない。
　サーバ装置１０は、設計地形データ取得部１２によって、施工現場１０００の設計地形を示す設計地形データを施工会社１１００から取得する（ステップＳＰ２）。
　サーバ装置１０は、施工現場１０００において稼働するすべての油圧ショベル２について、進捗監視処理を実行する（ステップＳＰ３）。より詳しくは、サーバ装置１０は、図１０に示すフローチャートに従って、施工現場１０００において稼働するすべての油圧ショベル２について、ステップＳＰ１０ないしステップＳＰ５０の処理を実行する。
　サーバ装置１０は、油圧ショベル２から、油圧ショベル２を識別可能な作業機ＩＤと当該油圧ショベル２の位置情報を取得する（ステップＳＰ１０）。作業機ＩＤは、例えば、サーバ装置１０と油圧ショベル２との通信時に取得可能である。なお、当該油圧ショベル２の施工範囲があらかじめ設定された既知のものであり、当該施工範囲から当該油圧ショベル２の位置が推定可能な場合には、位置情報の取得は省略してもよい。
　サーバ装置１０は、施工実績データ取得部１３によって、施工現場１０００における、油圧ショベル２の施工範囲の施工実績を示す施工実績データを取得する（ステップＳＰ２０）。施工実績データを取得する方法は限定されない。
　サーバ装置１０は、進捗率演算部１４によって、現況地形データと設計地形データと施工実績データとに基づいて、施工現場１０００の施工範囲の進捗率を算出する（ステップＳＰ３０）。より詳しくは、進捗率演算部１４によって、油圧ショベル２の施工範囲における目標土量に対する、油圧ショベル２の施工済み土量である進捗率を演算する。
　サーバ装置１０は、進捗率演算部１４によって算出した進捗率が、当該油圧ショベル２について設定された閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＰ４０）。進捗率が閾値以上であると判定する場合（ステップＳＰ４０でＹｅｓ）、ステップＳＰ５０へ進む。進捗率が閾値以上であると判定しない場合（ステップＳＰ４０でＮｏ）、処理を終了する。
　進捗率が閾値以上であると判定する場合（ステップＳＰ４０でＹｅｓ）、サーバ装置１０は、引継司令部１５によって、第一作業機械としての当該油圧ショベル２の施工を、第二作業機械としての油圧ショベル３によって代替させる（ステップＳＰ５０）。より詳しくは、引継司令部１５によって、油圧ショベル２に対して、施工範囲の施工を中断することと、施工範囲から退避することとを指示する制御信号を出力する。引継司令部１５からの指示を受けた油圧ショベル２は、オペレータの操作によって、施工範囲の施工を中断して、施工範囲から退避する。また、引継司令部１５によって、油圧ショベル３に対して、油圧ショベル２から引き継いで施工範囲を施工することを指示する制御信号を出力する。引継司令部１５からの指示を受けた油圧ショベル３は、施工範囲へ移動して、設計地形データに基づいて、作業機を制御しながら、油圧ショベル２から引き継いで施工範囲の施工を行う。
＜効果＞
　本実施形態では、油圧ショベル２の施工範囲の進捗率が閾値以上である場合、油圧ショベル２は、施工範囲の施工を中断し、油圧ショベル３は、油圧ショベル２から引き継いで施工範囲を施工する。本実施形態は、進捗率が閾値以上である、施工範囲の仕上げ段階においては、高精度な施工が可能な油圧ショベル３によって施工を代替できる。このようにして、本実施形態によれば、案内表示機能を有し、オペレータが操作する油圧ショベル２と、自動制御機能を有する油圧ショベル３とを用いて、施工の効率化を進めることができる。
　本実施形態では、進捗率の閾値は、油圧ショベル２毎に設定される。本実施形態によれば、施工現場１０００に配置された油圧ショベル２に応じて、適切なタイミングで、油圧ショベル３によって施工を代替できる。
　本実施形態において、進捗率が閾値以上であると判定された油圧ショベル２が複数台である場合、油圧ショベル３から最も近くに位置する油圧ショベル２の施工範囲の施工を引き継ぐようにしてもよい。本実施形態によれば、施工現場１０００の施工効率をより向上できる。
　なお、本実施形態において、進捗率が閾値以上であると判定する場合に、サーバ装置１０は、第一作業機械としての当該油圧ショベル２の施工を第二作業機械としての油圧ショベル３によって代替させることに加え、ダンプトラック等の運搬機械に対して当該油圧ショベル２の施工範囲付近への移動を指示するようにしてもよい。このようにすれば、油圧ショベル２の施工によって生じた掘削土砂の運搬機械による運搬作業を効率よく行うことができる。　
＜変形例＞
　上記では、油圧ショベル３が１台である場合について説明したが、これに限定されない。油圧ショベル３は、複数台であってもよい。この場合、例えば、進捗率が閾値以上であると判定された油圧ショベル２からから最も近くに位置する油圧ショベル３が、施工の引き継ぐように指示してもよい。
１…施工システム、１０…サーバ装置、１１…現況地形データ取得部、１２…設計地形データ取得部、１３…施工実績データ取得部（取得部）、１４…進捗率演算部、１５…引継司令部（指示部）、２…油圧ショベル（第一作業機械）、２１…位置検出装置、２２…グローバル座標演算部、２３…ＩＭＵ、２４…センサコントローラ、２５…コントローラ、２６…作業機コントロール部、２７…表示コントロール部、２９…表示部、３…油圧ショベル（第二作業機械）、３１…位置検出装置、３２…グローバル座標演算部、３３…ＩＭＵ、３４…センサコントローラ、３５…コントローラ、３６…作業機自動コントロール部（作業機自動制御部）、３７…表示コントロール部、３９…表示部。

Claims (8)

  1. 　手動操作によって制御される第一作業機械と、
    　施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと第二作業機の刃先位置とに基づいて、前記第二作業機を自動制御する作業機自動制御部を有する第二作業機械と、を用いた施工方法であって、
    　前記第一作業機械の施工範囲における前記設計地形と前記現況地形とから前記第一作業機械の施工範囲における進捗率を演算し、
    　前記進捗率が閾値以上である場合、前記第一作業機械は前記施工範囲の施工を中断し、前記第二作業機械は前記第一作業機械から引き継いで前記施工範囲を施工する、
    　施工方法。
  2. 　手動操作によって制御される第一作業機械と、
    　施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと第二作業機の刃先位置とに基づいて、前記第二作業機を自動制御する作業自動機制御部を有する第二作業機械と、を用いる施工システムであって、
    　前記第一作業機械の施工範囲における前記設計地形を記憶する記憶部と、
    　前記第一作業機械の施工範囲における施工実績を示す施工実績データを取得する取得部と、
    　前記記憶部に記憶された前記第一作業機械の施工範囲における前記設計地形と前記取得部が取得した前記施工実績データとから前記第一作業機械による施工の進捗率を演算する進捗率演算部と、
    　前記進捗率演算部が演算した前記進捗率が閾値以上である場合、前記第一作業機械に前記施工範囲の施工の中断を指示し、前記第二作業機械に前記施工範囲の施工の引き継ぎを指示する指示部と、
    　を備える施工システム。
  3. 　前記記憶部は、前記第一作業機械の目標土量を記憶し、
    　前記取得部は、前記第一作業機械の動作情報を取得し、
    　前記取得部が取得した前記動作情報から前記第一作業機械による施工済み土量を算出し、前記目標土量と前記施工済み土量とから前記第一作業機械による施工の進捗率を演算する、
    　請求項２に記載の施工システム。
  4. 　前記第一作業機械は、施工範囲における現況地形及び設計地形の少なくともどちらかと、第一作業機の刃先位置との案内を表示する表示部を有する、
    　請求項２または３に記載の施工システム。
  5. 　前記第一作業機械は、施工範囲における現況地形と設計地形と第一作業機の刃先位置との少なくともいずれかの案内を表示する案内表示機能を有する、
    　請求項２から４のいずれか一項に記載の施工システム。
  6. 　前記第一作業機械は、複数台であり、
    　前記進捗率の閾値は、前記第一作業機械毎に設定される、
    　請求項２から５のいずれか一項に記載の施工システム。
  7. 　前記指示部は、前記進捗率が閾値以上であると判定された前記第一作業機械が複数台である場合、前記第二作業機械から最も近くに位置する前記第一作業機械の前記施工範囲の施工の引き継ぎを指示する、
    　請求項６に記載の施工システム。
  8. 　前記進捗率の閾値を入力可能な入力部、
    　を備える、請求項２から７のいずれか一項に記載の施工システム。
PCT/JP2021/014333 2020-04-14 2021-04-02 施工方法及び施工システム WO2021210427A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE112021001043.3T DE112021001043T5 (de) 2020-04-14 2021-04-02 Bauverfahren und bausystem
US17/918,372 US20230143733A1 (en) 2020-04-14 2021-04-02 Construction method and construction system
CN202180028404.XA CN115398066B (zh) 2020-04-14 2021-04-02 施工方法及施工系统
AU2021255285A AU2021255285B2 (en) 2020-04-14 2021-04-02 Construction method and construction system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-072476 2020-04-14
JP2020072476A JP7349956B2 (ja) 2020-04-14 2020-04-14 施工方法及び施工システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021210427A1 true WO2021210427A1 (ja) 2021-10-21

Family

ID=78083958

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2021/014333 WO2021210427A1 (ja) 2020-04-14 2021-04-02 施工方法及び施工システム

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230143733A1 (ja)
JP (1) JP7349956B2 (ja)
CN (1) CN115398066B (ja)
AU (1) AU2021255285B2 (ja)
DE (1) DE112021001043T5 (ja)
WO (1) WO2021210427A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002188183A (ja) * 2000-10-12 2002-07-05 Komatsu Ltd 作機機械の管理装置
WO2016208276A1 (ja) * 2015-06-23 2016-12-29 株式会社小松製作所 施工管理システム及び施工管理方法
JP2019215672A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 コベルコ建機株式会社 施工管理システム

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003242158B2 (en) * 2002-06-12 2007-12-13 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Information providing system of construction machine and information providing method of construction machine
JP4856163B2 (ja) * 2008-12-26 2012-01-18 日立建機株式会社 建設機械の診断情報提供装置
JP5555190B2 (ja) 2011-02-22 2014-07-23 株式会社小松製作所 油圧ショベルの表示システム及びその制御方法
JP5476450B1 (ja) * 2012-11-19 2014-04-23 株式会社小松製作所 掘削機械の表示システム及び掘削機械
JP5789279B2 (ja) * 2013-04-10 2015-10-07 株式会社小松製作所 掘削機械の施工管理装置、油圧ショベルの施工管理装置、掘削機械及び施工管理システム
JP6496182B2 (ja) * 2015-04-28 2019-04-03 株式会社小松製作所 施工計画システム
DE112015000101B4 (de) * 2015-09-25 2018-10-18 Komatsu Ltd. Arbeitsmaschinensteuervorrichtung, Arbeitsmaschine und Arbeitsmaschinensteuerverfahren
DE112016000011B4 (de) 2016-02-29 2020-10-01 Komatsu Ltd. Arbeitsmaschinensteuervorrichtung, Arbeitsmaschine und Arbeitsmaschinensteuerverfahren
AU2017239878B2 (en) * 2016-03-30 2019-11-07 Komatsu Ltd. Simulation system and simulation method
JP6550358B2 (ja) * 2016-09-16 2019-07-24 日立建機株式会社 建設機械の施工時間予測システム
JP2017008719A (ja) * 2016-10-20 2017-01-12 株式会社小松製作所 油圧ショベルの掘削制御システム
WO2017115879A1 (ja) 2017-01-13 2017-07-06 株式会社小松製作所 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法
CN114482157A (zh) * 2017-03-07 2022-05-13 住友重机械工业株式会社 挖土机及施工机械的作业支援系统
KR102539675B1 (ko) * 2017-03-22 2023-06-01 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 쇼벨
JPWO2019012988A1 (ja) * 2017-07-14 2019-11-07 株式会社小松製作所 地形情報送信装置、施工管理システム及び地形情報送信方法
DE112018001316T5 (de) * 2017-07-18 2019-12-05 Komatsu Ltd. Baustellenverwaltungsvorrichtung, Ausgabevorrichtung und Baustellenverwaltungsverfahren
EP3666982B1 (en) * 2017-08-08 2023-07-19 Sumitomo (S.H.I.) Construction Machinery Co., Ltd. Excavator and excavator assist device
WO2019175917A1 (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 日立建機株式会社 作業機械
JP6782270B2 (ja) * 2018-03-12 2020-11-11 日立建機株式会社 施工管理システムおよび作業機械
JP6841784B2 (ja) * 2018-03-28 2021-03-10 日立建機株式会社 作業機械
CN108797669B (zh) * 2018-06-20 2020-12-22 清华大学 一种自主3d挖掘施工机器人
JP6823036B2 (ja) * 2018-11-05 2021-01-27 株式会社小松製作所 建設機械の表示システムおよびその制御方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002188183A (ja) * 2000-10-12 2002-07-05 Komatsu Ltd 作機機械の管理装置
WO2016208276A1 (ja) * 2015-06-23 2016-12-29 株式会社小松製作所 施工管理システム及び施工管理方法
JP2019215672A (ja) * 2018-06-12 2019-12-19 コベルコ建機株式会社 施工管理システム

Also Published As

Publication number Publication date
US20230143733A1 (en) 2023-05-11
JP7349956B2 (ja) 2023-09-25
AU2021255285A1 (en) 2022-11-10
AU2021255285B2 (en) 2024-03-14
CN115398066A (zh) 2022-11-25
CN115398066B (zh) 2024-05-28
JP2021169714A (ja) 2021-10-28
DE112021001043T5 (de) 2023-03-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6987186B2 (ja) 表示システム、建設機械、及び表示方法
CN107002383B (zh) 作业机械的控制系统、作业机械及作业机械的控制方法
JP6162807B2 (ja) 作業機械の制御システム及び作業機械
US9617709B2 (en) Work vehicle and method of controlling work vehicle
WO2017061518A1 (ja) 施工管理システム、施工管理方法、及び管理装置
JP6322612B2 (ja) 施工管理システム及び形状計測方法
JP6585697B2 (ja) 施工管理システム
JP6289534B2 (ja) 作業機械の制御システム及び作業機械
JP6918716B2 (ja) 建設機械
JP6606230B2 (ja) 形状計測システム
JP6815462B2 (ja) 形状計測システム及び形状計測方法
WO2017061512A1 (ja) 施工方法、作業機械の制御システム及び作業機械
JP6553702B2 (ja) 作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法及びナビゲーションコントローラ
WO2021210427A1 (ja) 施工方法及び施工システム
JP6905007B2 (ja) 作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法及びナビゲーションコントローラ
JP2018178711A (ja) 施工現場の形状情報の生成方法及び作業機械の制御システム
JP7536580B2 (ja) 表示制御装置及び表示方法
WO2020218120A1 (ja) 作業機械、作業機械の制御方法、施工管理装置および施工管理装置の制御方法
CN114341436A (zh) 作业机械
JP2021059970A (ja) 施工管理システム
US20230092265A1 (en) Laser reference tracking and target corrections for work machines
JP7065002B2 (ja) 作業機械
WO2020255622A1 (ja) 作業機械および作業機械の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 21788231

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2021255285

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20210402

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 21788231

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1