WO2022005096A1 - Autonomous working construction machine and operation method thereof - Google Patents

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WO2022005096A1
WO2022005096A1 PCT/KR2021/007924 KR2021007924W WO2022005096A1 WO 2022005096 A1 WO2022005096 A1 WO 2022005096A1 KR 2021007924 W KR2021007924 W KR 2021007924W WO 2022005096 A1 WO2022005096 A1 WO 2022005096A1
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WO
WIPO (PCT)
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work
construction machine
excavator
processing point
processor
Prior art date
Application number
PCT/KR2021/007924
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
박민철
김동목
Original Assignee
두산인프라코어 주식회사
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/2025Particular purposes of control systems not otherwise provided for
    • E02F9/205Remotely operated machines, e.g. unmanned vehicles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions

Definitions

  • Various embodiments of the present disclosure relate to autonomous work of a construction machine, and more specifically, determine a driving route to and within the work area, and drive the construction machine by using the travel path and information obtained through a sensor It relates to an autonomous working construction machine for controlling a construction machine and an operation method thereof.
  • Construction machinery used in construction sites is designed to be operated by a skilled operator as a manipulator, riding on the construction machine and directly controlling it.
  • a site manager may generate a target drawing using work environment modeling, and a construction machine operator may perform a task according to the generated target drawing.
  • An object of the present disclosure is to provide an autonomous construction machine and an operating method thereof for enabling autonomous operation to be performed.
  • the problem to be solved by the present disclosure is to determine a driving route up to and within the work area, and control the driving of the construction machine by using the travel route and information obtained through a sensor, and an operating method thereof is to provide
  • An autonomous work construction machine includes a communication device configured to send and receive signals, a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine, and a processor electrically connected to the communication device and the positioning device Including, wherein the processor, based on a work instruction obtained through an external device or the communication device, obtains a work processing point for a work area, and is obtained based on information related to the location of the construction machine, the work Obtain a work path to the processing point, obtain a motion trajectory of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path, and control the construction machine to be driven based on the motion trajectory .
  • An operation method of an autonomous work construction machine includes an operation of obtaining a work processing point for a work area based on a work instruction obtained through an external device or the construction machine, and a location of the construction machine An operation of obtaining a work path to the work processing point obtained based on information related to an operation of obtaining a motion trajectory of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path, It may include an operation of controlling the driving of the construction machine based on the.
  • the autonomous work construction machine determines the driving route and controls the driving using the driving route and information obtained through the sensor, thereby enabling the automation of the work and improving the work quality and work speed.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an autonomous work system according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 2A is a view for explaining a construction machine according to various embodiments of the present disclosure.
  • 2B is a view for explaining a sensor provided in a construction machine.
  • FIG 3 is a view conceptually illustrating an excavator according to various embodiments of the present disclosure.
  • 4A and 4B are diagrams for explaining an operation of determining a work processing point in an excavator.
  • 5 is a view for explaining an operation of determining a motion trajectory in the excavator.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation method of an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of determining a work path in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of determining a motion trajectory in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of controlling driving in an excavator according to various embodiments of the present disclosure.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of processing a job in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of processing an emergency control event in an excavator according to various embodiments of the present disclosure
  • 12A to 12C are diagrams illustrating running performance of an excavator according to various embodiments of the present disclosure.
  • 'unit' or 'module' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and 'unit' or 'module' performs certain roles.
  • 'unit' or 'module' is not meant to be limited to software or hardware.
  • a 'unit' or 'module' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors.
  • 'part' or 'module' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables.
  • Components and functionality provided within 'units' or 'modules' may be combined into a smaller number of components and 'units' or 'modules' or additional components and 'units' or 'modules' can be further separated.
  • Steps of a method or algorithm described in connection with some embodiments of the present disclosure may be directly implemented in hardware executed by a processor, a software module, or a combination of the two.
  • a software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of recording medium known in the art.
  • An exemplary recording medium is coupled to the processor, the processor capable of reading information from, and writing information to, the storage medium. Alternatively, the recording medium may be integral with the processor.
  • the processor and recording medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC).
  • the ASIC may reside within the user terminal.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an autonomous work system 100 according to various embodiments of the present disclosure.
  • an autonomous work system 100 may include a control center 110 and at least one construction machine (or autonomous work construction machine) 120 to 150 .
  • the construction machines 120 to 150 refer to machines that perform autonomous work at the civil engineering or building construction site, and as shown in FIG. 1, a mixer truck 120, It may include a dump truck 130 , a bulldozer 140 , and an excavator 150 .
  • the construction machine may include various machines such as a drilling machine, a crane, a wheel loader, a scraper, and the like.
  • Autonomous work may mean including both an operation in which the working machines 120 to 150 autonomously move without a user's manipulation, an operation to autonomously perform a task that can be performed by the construction machines 120 to 150, and the like. .
  • the construction machines 120 to 150 may perform autonomous work according to a work instruction received from the control center 110 .
  • the work instruction may include information related to a work area in which the construction machine must work, a work to be performed in the work area, and the like.
  • the construction machines 120 to 150 may move to a work area and perform work according to a work instruction without a user's manipulation.
  • Construction machines 120 to 150 may be provided with various sensors, and based on the information obtained through the sensors, detect the state of the construction machine and / or the surrounding environment of the construction machine, , the detection result can be taken into account in performing the task.
  • control center 110 may be a system for managing at least one construction machine 120 to 150 input to a work site.
  • control center 110 may instruct work to at least one construction machine 120 to 150 .
  • control center 110 may generate a work instruction defining a work area and a work to be performed in the work area, and transmit it to the at least one construction machine 120 to 150 .
  • FIG. 2A is a view for explaining a construction machine according to various embodiments of the present disclosure.
  • Figure 2b is a view for explaining the sensor provided in the construction machine.
  • an excavator among the construction machines shown in FIG. 1 will be described as an example, but the construction machine is not limited to the excavator.
  • the excavator 200 includes a lower body 210 serving as a movement, an upper body 220 mounted on the lower body 210 and rotating 360 degrees, and a front coupled to the front of the upper body 220 . It may be configured as a working device 230 .
  • this is only an example, and the embodiment of the present disclosure is not limited thereto.
  • one or more other components eg, a plate coupled to the rear of the lower body 210 .
  • the upper body 220 may be provided with an internal space (not shown) in which a cab 222 that a driver can ride and operate is built-in and a power generating device (eg, an engine) can be mounted. have.
  • the cab 222 may be provided in a portion close to the work area.
  • the work area is a space in which the excavator 200 works, and is located in front of the excavator 200 .
  • the cab 222 is close to the work area as shown in FIG. 2A and the upper body ( 220) may be located in a biased position to one side.
  • the front working device 230 is mounted on the upper surface of the upper body 220 and may be a device for excavating land or transporting a heavy object.
  • the front working device 230 is a boom 231 rotatably coupled to the upper body 220 , a boom cylinder 232 for rotating the boom 231 , and rotation at the tip of the boom 231 .
  • Arm 233 rotatably coupled to arm 233, arm cylinder 234 for rotating arm 233, bucket 235 rotatably coupled to the distal end of arm 233, bucket cylinder 236 for rotating bucket 235 ) may be included.
  • one end of the boom 231, one end of the arm 233, and one end of the bucket 235 each rotate individually to maximize the area that the bucket 235 can reach.
  • the aforementioned front working device 230 is known in many documents, and detailed description thereof will be omitted.
  • the lower body 210 may be coupled to the lower surface of the upper body 220 .
  • the lower body 210 may include a traveling body formed of a wheel type using wheels or a crawler type using a caterpillar.
  • the traveling body can implement the forward, backward, left, and right movements of the excavator by using the power generated by the power generating device as a driving force.
  • the lower body 210 and the upper body 220 may be rotatably coupled by a center joint.
  • the excavator 200 is capable of performing unmanned automation, that is, autonomous operation, and may include a plurality of sensors.
  • the plurality of sensors may include a first sensor for detecting the state of the excavator 200 .
  • the state of the excavator 200 may include the rotational state of the upper body 220 (or the lower body 210 ).
  • the first sensor is disposed at the center joint to detect the rotational state of the upper body 220 .
  • the state of the excavator 200 may include the rotational state of the front working device 230.
  • the first sensor is at each of the boom 231, the arm 233, and the bucket 235.
  • first sensor disposed or disposed at an articulation (eg, a hinge connection) of the boom 231 , the arm 233 , and the bucket 235 to sense a rotational state for at least each of the boom 231 , the arm 233 , and the bucket 235 .
  • the location of the above-described first sensor is an example, and the present disclosure is not limited thereto, and the first sensor may be disposed at various locations capable of detecting the state of the excavator 200 .
  • the plurality of sensors may include a second sensor for detecting a work area in which the excavator 200 performs work.
  • the work area is a space in which the excavator works, and may be located in front of the excavator 200 .
  • the second sensor may be disposed on a portion of the upper body 220 close to the work area, for example, at one side close to the front work device 230 on the upper surface of the cab 222 to detect the work area.
  • this is only an example, and the position of the second sensor is not limited thereto.
  • a second sensor may be disposed on the front work device 230 , for example arm 233 or bucket 235 to additionally or selectively sense the work area.
  • the plurality of sensors may include a third sensor for detecting an obstacle around the excavator 200 .
  • the third sensor may be disposed at the front, side, and rear of the upper body 220 to detect obstacles around the excavator.
  • the location of the above-described third sensor is an example, and the present disclosure is not limited thereto, and the third sensor may be disposed at various locations capable of detecting obstacles around the excavator 200 .
  • the various sensors described above may include an angle sensor, an inertial sensor, a rotation sensor, an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor.
  • the first sensor may be configured as at least one of an angle sensor, an inertial sensor, or a rotation sensor
  • the second sensor and the third sensor may be configured as at least one of an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor.
  • a camera sensor disposed on the upper surface of the cab 222 and the arm 233 of the excavator 200 may be used as the second sensor.
  • a lidar disposed on the front of the excavator 200, ultrasonic sensors disposed on the side and rear surfaces of the excavator 200 as shown in reference numeral 260 of FIG. 2b, or reference numeral 270 of FIG. 2b , camera sensors disposed on the front, side, and rear of the excavator 200 may be used as the third sensor.
  • the image sensor when used as the second sensor and the third sensor, it may be configured as a stereo vision system capable of acquiring an image for identifying the distance information of the object.
  • each of the first sensor, the second sensor, and the third sensor may perform the same or similar operation as other sensors.
  • the operation of the second sensor for detecting a work area in which the excavator 200 performs work may be performed.
  • the excavator 200 may be capable of performing unmanned automation, that is, autonomous operation, and may include at least one positioning device.
  • a global navigation satellite system (GNNS) module capable of receiving a satellite signal may be used as the positioning device, and a real time kinematic (RTK) GNSS module may be used for precise measurement.
  • GNNS global navigation satellite system
  • RTK real time kinematic
  • at least one positioning device may be disposed on the upper body 220 of the excavator 200 .
  • FIG. 3 is a diagram conceptually illustrating an excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • 4A and 4B are views for explaining an operation of determining a work processing point in the excavator 300
  • FIG. 5 is a view for explaining an operation of determining a motion trajectory in the excavator 300 .
  • the excavator 300 is described as an example of a construction machine, but the present disclosure is not limited to the excavator 300 .
  • the excavator 300 may include a processor 310 , a communication device 320 , a storage device 330 , a sensor device 340 , and an operation control device 350 .
  • a processor 310 may control the operation of the excavator 300 .
  • the processor 310 may be configured to control the overall operation of the excavator 300 .
  • the processor 310 executes software (eg, a program) stored in the storage device 330, and a component connected to the processor 310 (eg, the communication device 320); At least one component of the storage device 330 , the sensor device 340 , or the job control device 350 may be controlled, and various data processing or calculations may be performed.
  • the processor 310 stores instructions or data received from other components in the storage device 330 , processes the instructions or data stored in the storage device 330 , and , the result data may be stored in the storage device 330 .
  • the processor 310 may include a main processor and an auxiliary processor that can operate independently of or together with the main processor. According to an embodiment, the processor 310 includes the above-described components (eg, the communication device 320 , the storage device 330 , the sensor device 340 or the operation control device 350 ) and a controller area (CAN). Network) communication may be performed, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the processor 310 includes the above-described components (eg, the communication device 320 , the storage device 330 , the sensor device 340 or the operation control device 350 ) and a controller area (CAN). Network) communication may be performed, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the communication device 320 may transmit/receive data to and from an external device using a wireless communication technology.
  • the external device may include a control center 110 and other construction machines 120 to 150 .
  • the communication device 320 may receive a work instruction from an external device, and transmit job-related information (eg, a job result) to the external device.
  • the communication technology used by the communication device 320 includes GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), LTE (Long Term Evolution), 5G, WLAN (Wireless LAN), Wi-Fi (Wireless- Fidelity), Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), ZigBee, NFC (Near Field Communication), and the like.
  • the communication device 320 may include at least one positioning device.
  • the storage device 330 includes at least one component of the excavator 300 (eg, the processor 310 , the communication device 320 , the sensor device 340 , or the operation control device 350 ). ) can store various data used by According to an embodiment, the storage device 330 may store specifications (eg, model name, unique number, basic specifications) of the excavator 300 , map data, and the like. For example, the storage device 330 may include at least one of a non-volatile memory device and a volatile memory device.
  • the sensor device 340 may collect information related to at least one of the state of the excavator 300 , the work area of the excavator 300 , or obstacles around the excavator 300 using various sensors.
  • the sensor device 340 may include a first sensor, a second sensor, and a third sensor.
  • at least one of an angle sensor, an inertial sensor, or a rotation sensor for collecting information related to the state of the excavator 300 may be used as the configuration of the sensor device 340 , and the working area and surroundings of the excavator 300 .
  • At least one of an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor for collecting information related to an obstacle may be used as a configuration of the sensor device 340 .
  • various types of sensors capable of collecting information related to the state of the excavator 300 , the work area of the excavator 300 , or obstacles around the excavator 300 may be used as the configuration of the sensor device 340 .
  • the operation control device 350 may control the operation of the excavator 300 .
  • the job control device 350 may include a job planning unit 352 and a driving control unit 354 .
  • the work control device 350 may receive a work instruction from the control center 110 and/or the excavator 300 .
  • the work instruction may include a work area and a work type (or work content) to be performed in the work area.
  • the type of work is a digging work that can be performed by the excavator 300, a digging work, a trench work, a leveling work, a breaking work, a dumping work to lift the excavated soil, It may include a swing operation for rotating the upper body 220 , a moving operation for changing the position of the excavator 300 , and the like.
  • the work area is a part of a work site, and may be an area (eg, an excavation area, a planarization area, etc.) in which at least one work is to be performed.
  • the work instruction may include a movement path for guiding the excavator 300 waiting out of the work site to the work site. In this case, the excavator 300 may move from the waiting area to the work site based on the movement path.
  • the work control device 350 may establish a work plan based on the work instruction.
  • the work plan may include work processing points for the work area, ie the stopping positions of the traveling body (eg wheels, caterpillar tracks).
  • the work control device 350 or the work plan establishment unit 352 ) may determine different work processing points in the same work area to ensure work efficiency and safety according to work types.
  • the operation control device 350 (or the operation planning unit 352 ) is the excavator 300 .
  • the work processing point may be determined as the first point of the work area in consideration of the working radius (eg, the rotation radius of the upper body 220 or the front working device 230 ).
  • the working radius e.g, specifications of the excavator 300, safety of work, etc. may be considered.
  • the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352) is a virtual area 401 having the horizontal excavation distance L h of the excavator 300 as a radius as shown in FIG.
  • the area 403 inscribed in the virtual area is determined based on the rotation radius (L s ) of the upper body 220 of the excavator 300 and the movement distance (L c ) for the operation ) (eg, the area of a rectangle) can be determined as the processing point.
  • the horizontal excavation distance (L h ) is the height from the ground to the center joint (L g ) based on the horizontal maximum reach (L max ) of the excavator 300, as in the example of FIG.
  • the end point of the bucket can be calculated from the point in contact with the ground through the depth (L d ) that can be excavated vertically, and the moving distance of the excavator 300 moving for work is as shown in the example of ⁇ Equation 2> below, It may be calculated through the horizontal excavation distance (L h ) and the rotation radius (L s ) of the upper body 220 of the excavator 300 .
  • the operation control device 350 determines the width of the bucket L bk ) can be used to determine the work processing point. For example, as shown in FIG. 4B, after dividing the work space based on the width of the bucket, the second point of the work area can be determined as the work processing point so that the bucket is located in one of the divided spaces. have.
  • the work control device 350 may determine a processing order of the work to be performed by the excavator 300 in the work area as part of the work plan. For example, when it is instructed to work on a plurality of work areas within the work site, the work control device 350 (or work plan establishment unit 352 ) sets the work area to be processed with priority and the work area to be processed with the next priority. can be decided As another example, when a plurality of tasks are instructed in one work area, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) plans a task to be processed with priority and a task to be processed with the next priority in the work area can do. However, this is only an example, and the present disclosure is not limited thereto. For example, at least a part of the work plan, for example, the processing order of the work may be specified by the control center 110 and provided to the excavator 300 .
  • the job control device 350 may acquire a job path for job processing based on the job plan.
  • the work path is a path through which the excavator 300 must move to the work area (or work processing point), and is distinguished from the moving path provided by the control center 110 described above.
  • the work path may determine a work path with the position of the excavator 300 in the work site as a starting point and the work processing point as a destination.
  • the job control device 350 uses the location information obtained through the communication device 320 (eg, a positioning device) and the map data stored in the storage device 330 .
  • a work path including waypoints of the first interval may be determined.
  • the midpoint may be identification information for various objects disposed on a work path on which the excavator 300 moves for work.
  • the midpoint may include the name, type, location, direction, etc. of the object.
  • the working path may be determined by an external device.
  • the job control device 350 or the job plan establishment unit 352 ) may receive the job route from the external device.
  • the work control device 350 when a plurality of work areas exist within the work site, the work control device 350 (or work plan establishment unit 352 ) passes through the plurality of work areas to a stopover and a destination based on the work processing sequence. You can also decide which work path to take.
  • the work control device 350 when a plurality of work processing points exist in one work area, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) performs a plurality of work processing points based on the work processing sequence. It is also possible to determine a work route with a waypoint and a destination.
  • the work control device 350 may determine a motion trajectory of the excavator 300 based on the work path.
  • the motion trajectory may mean the movement of the excavator 300 to move along the work path.
  • the work control device 350 (or the driving controller 354 ) may determine an intermediate point close to the excavator 300 among intermediate points included in the work path as a part of the motion trajectory.
  • the work control device 350 may convert the work path into a precision work path in order to determine a precise motion trajectory, and among intermediate points included in the precision work path, the excavator A midpoint close to (300) can be selected.
  • the job control device 350 (or the drive control unit 354 ) performs 520 linear interpolation on the working path 510 including the midpoint of the first interval (eg, approximately 1 m) using linear interpolation. It may be converted into a precision work path 530 including a midpoint of a second interval (eg, approximately 0.1 m).
  • the operation control device 350 may check ( 550 ) an intermediate point close to the excavator 300 .
  • the job control device 350 (or the driving control unit 354 ) is a midpoint close to the excavator 300 among midpoints included in the precision work path based on the K-Dimensional Tree technique 540 . can be checked (550).
  • the K-Dimensional Tree technique is a technique for structuring points in the k-dimensional space based on the comparison of the magnitudes of the x-coordinate and y-coordinate. can In this case, the job control device 350 (or the driving control unit 354 ) may determine the position and direction of the midpoint by calculating the slope of the midpoint. This is just one example for improving the followability to the midpoint while reducing the amount of computation for determining the motion trajectory, and various techniques may be applied to determine the motion trajectory.
  • the operation control device 350 may acquire steering information of the excavator 300 based on the motion trajectory.
  • the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) may acquire steering information for following the midpoint determined as the motion trajectory.
  • the steering information may include a steering speed, a steering angle, and the like.
  • the operation control device 350 may include sensor information (eg, information related to the state of the excavator 300 ) obtained through the sensor device 340 (eg, an inertial sensor) or Excavator 300 (eg, lower body) based on at least one of information (eg, information related to the position and/or direction of the excavator 300 ) obtained through the communication device 320 (eg, RTK GNSS module)
  • sensor information eg, information related to the state of the excavator 300
  • Excavator 300 eg, lower body
  • information eg, information related to the position and/or direction of the excavator 300
  • the communication device 320 eg, RTK GNSS module
  • the position and direction of 210 may be determined, and the steering information may be obtained by comparing it with the determined position and direction of the midpoint.
  • the operation control device 350 may determine control information for controlling the excavator 300 based on the steering information.
  • the operation control device 350 may convert the steering information into a driving control value based on the specifications of the excavator 300 .
  • the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) converts the steering information into a speed control value and a direction control value for the traveling body of the excavator 300 based on the specifications of the excavator 300 . can do.
  • the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) may control the left and right driving bodies (eg, wheels, caterpillar tracks) so that the excavator 300 is driven according to the converted control value.
  • the processor 310 and the job control device 350 have been described as being separated from each other, but this is only an example, and the present disclosure is not limited thereto.
  • the job control device 350 and the processor 310 may be designed as one configuration.
  • at least a portion of the configuration of the above-described processor 310 may be designed as a configuration separated from the excavator.
  • at least a part of the configuration of the processor 310 may be configured as a configuration of an external device.
  • An autonomous working construction machine (eg, excavator 300) according to various embodiments is a communication device (eg, communication device 320) configured to send and receive signals, a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine , and a processor (eg, a processor 310) electrically connected to the communication device and the positioning device, wherein the processor is configured to: Obtaining (or determining) a work processing point, obtaining a work route to the work processing point obtained based on information related to the location of the construction machine, and moving to the work processing point based on the work path It is possible to obtain (or determine) the motion trajectory of the construction machine for the purpose, and control the construction machine to be driven based on the motion trajectory.
  • a communication device eg, communication device 320
  • a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine
  • a processor eg, a processor 310 electrically connected to the communication device and the positioning device, wherein the processor is configured to: Obtaining (or determining)
  • the work instruction includes the work area and a work type to be performed in the work area
  • the processor may control to obtain the work processing point based on the work type
  • the construction machine includes an unmanned excavator
  • the processor obtains the work processing point in consideration of the working radius of the unmanned excavator when a work involving a swing operation and a dumping operation is instructed, and , when a task that does not involve the swing operation and the dumping operation is instructed, it is possible to control to obtain the work processing point based on the width of the bucket of the unmanned excavator.
  • the working path includes midpoints of a first interval
  • the processor converts the working path into a precision working path including midpoints of a second interval narrower than the first interval, It is possible to control to obtain the motion trajectory composed of the midpoints satisfying a specified condition among the midpoints of the second interval.
  • the processor may control to convert the working path into the precise working path based on a linear interpolation method.
  • the processor may control to select a midpoint having a predetermined distance from the construction machine from among the midpoints of the second interval.
  • the processor may select a midpoint based on a K-Dimensional Tree technique.
  • the work instruction includes a plurality of work areas and a type of work to be performed in each of the plurality of work areas
  • the processor determines a work processing sequence based on the work instruction, and the work It is possible to control to obtain the job processing point according to the processing order.
  • the processor may obtain steering information for following the motion trajectory, and control to drive the construction machine based on the steering information.
  • the construction machine further includes a sensor device (eg, the sensor device 340 ) configured to collect information related to the state of the construction machine, wherein the processor includes information related to the location of the construction machine.
  • the processor includes information related to the location of the construction machine.
  • a traveling body configured to implement the movement of the construction machine
  • the processor converts the steering information into a control value of the traveling body based on the specifications of the construction machine, and Based on the control value, it is possible to control the traveling body.
  • the processor when receiving an emergency control event through the communication device, may control to stop the operation of the construction machine and perform an operation corresponding to the emergency control event.
  • each operation may be performed sequentially, but is not necessarily performed sequentially.
  • the following operations may be performed by the processor 310 of the excavator 300 or implemented as instructions executable by the processor 310 .
  • the excavator 300 may receive a work instruction from the control center 110 in operation S610 .
  • the work instruction may include information related to a work area in which the excavator 300 must work, a work type (or work content) to be performed in the work area, and the like.
  • the work instruction may include a command for controlling the starting of the excavator (300).
  • the excavator 300 may operate the power generating device in response to the work instruction.
  • the work instruction may be received from other construction machines 120 to 150 in addition to the control center 110 .
  • the excavator 300 may determine (or acquire) a work processing point based on a work instruction in operation S620 .
  • the work processing point may be a location at which a traveling body (eg, a wheel, a caterpillar track) must stop in order to perform work processing in the work area as part of the above-described work plan.
  • the efficiency and stability of the work may be determined by the work processing point where the excavator 300 is located. Accordingly, in order to ensure work efficiency and safety, the excavator 300 may determine an appropriate position in which the traveling body of the excavator 300 should be located in the work area based on the work details.
  • the work processing point of the excavator 300 for performing the work accompanying the swing motion and the dumping action may be determined in consideration of the working radius of the excavator 300, and the swing action and the dumping action are not involved.
  • a work processing point of the excavator 300 performing a non-operation eg, a flattening operation
  • the excavator 300 may acquire a work path to a work processing point in operation S630 .
  • the work path may be a travel path with the current location of the excavator 300 in the work area as a starting point and the work processing point as a destination.
  • the excavator 300 determines (or acquires) a work path including waypoints of a first interval (eg, 1 m) based on the stored map data and the location information obtained through the positioning device. )can do.
  • the working path may be determined by another external device, and the excavator 300 may acquire the working path from the external device.
  • the excavator 300 may determine (or acquire) a motion trajectory of the excavator 300 based on the work path.
  • the motion trajectory may mean the movement of the excavator 300 to move along the work path.
  • the excavator 300 may select an intermediate point close to the excavator 300 from among the intermediate points included in the work path, and determine the selected intermediate points as a part of the motion trajectory.
  • the excavator 300 may control the driving of the excavator 300 based on the motion trajectory.
  • the excavator 300 may acquire steering information of the excavator 300 based on a motion trajectory to control driving.
  • the steering information is information for following the midpoint determined by the motion trajectory, and may include a steering speed, a steering angle, and the like.
  • the excavator 300 may determine the state (eg, the position and direction of the lower body 210 ) of the excavator 300 based on the sensor information obtained through the sensor device 340 , and the position and direction of the determined intermediate point By comparing with , steering information may be obtained, for example, the excavator 300 may move to a work processing point while controlling driving.
  • the excavator 300 has been described as controlling a work processing point determination, a work path determination, a motion trajectory determination and driving, but the present disclosure is not limited thereto.
  • at least one operation among the operations disclosed through the above-described embodiment may be performed by an external device (eg, the control center 110 ).
  • at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of determining a work path in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 7 described below may represent various embodiments of operations S610 to 630 of FIG. 6 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 300 may acquire (or determine) a work processing sequence, as in operation S710 .
  • the work instruction may include information related to a work area in which the excavator 300 needs to work, work content to be performed by the excavator 300 in the work area, and the like.
  • the excavator 300 may determine a work area to be processed with priority and a work area to be processed with a next priority.
  • the excavator 300 may plan a task to be processed with priority and a task to be processed with the next priority within the work area.
  • the work processing order may be determined based on work characteristics such as a moving distance in the work area, work time, work type, and the like.
  • the excavator 300 may acquire (or determine) a work processing point at which each work is to be performed based on a work instruction. As described above, in order to ensure work efficiency and safety, the excavator 300 determines an appropriate position where the traveling body (eg, wheels, caterpillar track) of the excavator 300 should be located in the work area based on the work content. can decide
  • the excavator 300 may determine a work path to the work processing point based on the work processing order. According to an embodiment, the excavator 300 may acquire (or determine) a work route having a plurality of work processing points as a stopover and a destination, based on the work processing order.
  • the working path may be determined by an external device. Accordingly, at least one of operations S710 to S730 illustrated in FIG. 7 may be performed by an external device.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an operation of determining a motion trajectory in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 8 described below may represent various embodiments of the operation S640 of FIG. 6 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 300 may convert a work path into a precision work path, as in operation S810 .
  • the precision work path may be a work path that includes midpoints more precisely spaced than the work path.
  • the excavator 300 includes a midpoint of a second interval (eg, approximately 0.1 m) to a working path including a midpoint of a first interval (eg, approximately 1 m) using a linear interpolation method It can be converted to a precision work path that
  • the excavator 300 may select an intermediate point that satisfies a condition among intermediate points included in the precision work path.
  • the midpoint may be identification information for various objects disposed in a space (eg, a work path) in which the excavator 300 moves.
  • the excavator 300 may select an intermediate point close to the excavator 300 from among intermediate points included in the precision work path based on the K-Dimensional Tree technique.
  • the excavator 300 takes into account the driving characteristics of the excavator 300 , for example, the driving characteristics in which a driving delay occurs as driving is controlled by hydraulic pressure, and a midpoint separated by a certain distance or more based on the excavator 300 . can be selected.
  • the excavator 300 may acquire (or determine) a motion trajectory based on the selected intermediate points.
  • the motion trajectory may mean the movement of the excavator 300 to move along the work path.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation of controlling driving in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 8 described below may represent various embodiments of the operation S650 of FIG. 6 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 300 may acquire steering information based on a motion trajectory as in operation S910 .
  • the steering information is information for following the midpoint determined by the motion trajectory, and may include a steering speed, a steering angle, and the like.
  • the excavator 300 may determine the position and direction of the excavator 300 based on sensor information obtained through the sensor device 340 , and by comparing this with the position and direction of the midpoint, steering information can be obtained. Additionally, the excavator 300 may use information (eg, information related to the position and/or direction of the excavator 300 ) obtained through the communication device 320 to obtain clause information.
  • the excavator 300 may acquire (or generate) control information based on the steering information in operation S920 .
  • the control information may be control information of the excavator 300 to be controlled to travel according to the steering information.
  • the excavator 300 transmits steering information to the traveling body of the excavator 300 based on the specifications (eg, the width of the traveling body, the length of the traveling body, the rotational speed of the traveling body, etc.) of the excavator 300 .
  • Control information converted into a speed control value and a direction control value can be generated.
  • the excavator 300 may control driving based on control information in operation S930.
  • the excavator 300 may control the left and right driving bodies (eg, wheels and caterpillar tracks) to drive the excavator 300 according to the converted control value.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an operation of processing a job in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 10 described below may represent various embodiments of the operation S650 of FIG. 6 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 300 may move to a work processing point and perform work (or autonomous work), as in operation S1010 .
  • the excavator 300 may move to a work processing point and perform a work instructed by the control center 110 .
  • the excavator 300 may determine whether the work at the work processing point is completed in operation S1020 .
  • the excavator 300 may determine whether the work at all the work processing points is completed in operation S1030 .
  • the excavator 300 may move to the next work processing point and perform the work in operation S1040.
  • the excavator 300 determines a work path for work processing based on the next work processing point in order to move to the next work processing point (eg, operation S630 in FIG. 6 ), on the work path
  • At least one of an operation for determining the motion trajectory of the construction machine based on (eg, operation S640 of FIG. 6 ) or an operation for controlling driving based on the motion trajectory (eg, operation S650 of FIG. 6 ) may be performed .
  • the excavator 300 may report work completion to the control center 110 in operation S1050 when the work at all work processing points is completed.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating an operation of processing an emergency control event in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the operations of FIG. 11 described below may represent various embodiments of operations S1010 to S1050 of FIG. 10 .
  • each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
  • the excavator 300 may determine whether an emergency control event is detected while performing an autonomous operation, as in operation S1110 .
  • the emergency control event may include a first event of changing the operation of the excavator 300 to a operation based on the control of the control center 110 and a second event of temporarily stopping the autonomous operation of the excavator 300 .
  • the excavator 300 may maintain an autonomous operation without detecting an emergency control event.
  • the excavator 300 when detecting an emergency control event, may stop the autonomous operation as in operation S1120 and switch to an operation mode corresponding to the emergency event.
  • the excavator 300 in response to the occurrence of the first event, may switch to a remote operation mode for controlling the operation of the excavator 300 based on control information received from the control center 110 .
  • the excavator 300 in response to the occurrence of the second event, may stop work and switch to a standby mode. In this case, the excavator 300 may maintain a standby state until a separate instruction is received from the control center 110 .
  • the driver in response to detecting the emergency control event, may switch to a manual operation mode in which the operation of the excavator 300 is directly controlled.
  • 12A to 12C are diagrams illustrating driving performance of the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
  • the autonomous driving path 1220 of the excavator 300 and the actual working path 1210 are quite similar. This can be seen that the excavator 300 determines an appropriate working position based on the work instruction, generates a working path to the determined working position, and moves by accurately following the generated working path.
  • the left traveling body and the right traveling body are driven in opposite directions to accurately follow the work path, and as shown by reference numeral 1250 of FIG. 12C , it can be seen as following the work path while maintaining the correct direction so that yaw errors do not occur.
  • the operation method of the autonomous work construction machine acquires (or determines) a work processing point for a work area based on a work instruction obtained through an external device or the construction machine ), the operation of obtaining a work route to the work processing point obtained based on information related to the location of the construction machine, and the motion of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path It may include an operation of acquiring (or determining) a trajectory and an operation of controlling the driving of the construction machine based on the motion trajectory.
  • the work instruction includes the work area and a work type to be performed in the work area, and the work processing point may be obtained based on the work type.
  • the construction machine includes an unmanned excavator
  • the operation of obtaining the work processing point may include a swing operation and a dumping operation in consideration of the working radius of the unmanned excavator when an instruction is received.
  • the method may include an operation of obtaining the work processing point based on a width of a bucket of the unmanned excavator.
  • the working path includes the midpoints of the first interval
  • the operation of obtaining the motion trajectory includes converting the working path into a precision working path including the midpoint of the second interval; and obtaining the motion trajectory composed of midpoints satisfying a specified condition among midpoints of the second interval.
  • the working path may be converted into the precise working path based on linear interpolation.
  • a midpoint having a predetermined distance to the construction machine may be selected from among the midpoints of the second interval.
  • a midpoint having a predetermined distance from the construction machine may be selected from among the midpoints of the second interval based on the K-Dimensional Tree technique.
  • the work instruction includes a plurality of work areas and a type of work to be performed in each of the plurality of work areas
  • the operation of obtaining the work processing point includes: a work processing sequence based on the work instruction It may include an operation of determining , and an operation of acquiring the job processing point according to the job processing order.
  • the operation of controlling the driving may include acquiring steering information for following the motion trajectory and controlling driving of the construction machine based on the steering information.
  • the obtaining of the steering information may include obtaining at least one of information related to the location of the construction machine or information related to the state of the construction machine, and the at least one information and the motion. and obtaining the steering information based on the trajectory.
  • the construction machine further includes a traveling body configured to implement a movement
  • the operation of controlling the driving may include converting the steering information into a control value of the traveling body based on the specifications of the construction machine. It may include an operation of controlling the traveling body based on the converting operation and the control value.
  • the method of operating the autonomous construction machine further includes, when receiving an emergency control event from the external device, stopping the operation of the construction machine and performing an operation corresponding to the emergency control event.
  • the method of operating the excavator 300 may be implemented with instructions that are stored in a computer-readable storage medium and executed by a processor (eg, the processor 310 ).
  • a storage medium may include a relational database, a non-relational database, an in-memory database; Alternatively, it may include a database, including a distributed one, such as any other suitable database capable of storing data and allowing access to such data through a storage controller.
  • the storage medium may include a primary storage device (storage), a secondary storage device, a tertiary storage device, an offline storage device, a volatile storage device, a non-volatile storage device, a semiconductor storage device, a magnetic storage device, an optical storage device, and a flash device. It may include any type of storage device, such as a storage device, a hard disk drive storage device, a floppy disk drive, magnetic tape, or other suitable data storage medium.

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Abstract

Embodiments of the present disclosure relate to an autonomous working construction machine and an operation method thereof. According to an embodiment, an autonomous driving-based construction machine comprises: a communication device configured to transmit and receive a signal; a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine; and a processor electrically connected to the communication device and the positioning device, wherein the processor may obtain a work processing point within a working area, on the basis of a work instruction obtained via an external device or the communication device, obtain a work path to the work processing point, obtained on the basis of the information related to the location of the construction machine, obtain a movement trajectory of the construction machine for moving to the work processing point, on the basis of the work path, and control the construction machine to operate on the basis of the movement trajectory.

Description

자율 작업 건설 기계 및 그의 동작 방법Autonomous working construction machine and method of operation thereof
본 개시의 다양한 실시 예들은 건설 기계의 자율 작업에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 작업 영역까지 그리고 작업 영역 안에서의 주행 경로를 결정하고, 주행 경로와 센서를 통해 획득되는 정보를 이용하여 건설 기계의 구동을 제어하기 위한 자율 작업 건설 기계 및 그의 동작 방법에 관한 것이다.Various embodiments of the present disclosure relate to autonomous work of a construction machine, and more specifically, determine a driving route to and within the work area, and drive the construction machine by using the travel path and information obtained through a sensor It relates to an autonomous working construction machine for controlling a construction machine and an operation method thereof.
건설 현장에서 토공 작업을 위한 장비들은 지속적으로 개선 및 발전해왔다. 건설 현장에서 사용되는 건설 기계는 숙련자가 조종자로서 건설 기계에 탑승하여 직접 조종하여 작업을 수행하도록 되어 있다.Equipment for earthworks at construction sites has been continuously improved and developed. Construction machinery used in construction sites is designed to be operated by a skilled operator as a manipulator, riding on the construction machine and directly controlling it.
하지만, 숙련된 기능공의 부재로 인한 어려움을 겪고 있으며, 안전 관리 문제, 숙련공의 임금 상승으로 인한 채산성이 계속해서 악화되고 있다. 또한, 기능공에 개개인의 숙련도 차이에 따라 시공 품질의 균일성 확보에 어려움을 겪고 있습니다.However, it is experiencing difficulties due to the absence of skilled craftsmen, and profitability continues to deteriorate due to safety management problems and an increase in the wages of skilled craftsmen. In addition, it is difficult to secure uniformity of construction quality due to differences in the skill level of each craftsman.
최근에는 숙련된 기능공의 부재, 안전 관리, 및 채산성 문제를 해결할 수 있는 자동화 시스템이 활발히 연구되고 있다. 이러한 자동화 시스템의 일환으로, 현장의 관리자는 작업 환경 모델링을 이용하여 목표 도면을 생성할 수 있으며, 건설 기계 조종자는 생성된 목표 도면에 따라 작업을 수행할 수 있다.In recent years, an automated system capable of solving problems of the absence of skilled craftsmen, safety management, and profitability has been actively studied. As part of such an automation system, a site manager may generate a target drawing using work environment modeling, and a construction machine operator may perform a task according to the generated target drawing.
하지만, 전술한 작업은 목표 도면만을 참고하여 건설 기계 조종자가 스스로 수립하도록 하는 것으로, 작업 품질과 작업 속도는 조종자의 숙련도에 크게 의존될 수밖에 없다. However, the above-described operation is to allow the construction machine operator to establish himself/herself by referring only to the target drawings, and the quality and speed of the operation are inevitably dependent on the skill level of the operator.
본 개시가 해결하기 위한 과제는 자율 작업 수행을 가능하게 하기 위한 자율 작업 건설 기계 및 그의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present disclosure is to provide an autonomous construction machine and an operating method thereof for enabling autonomous operation to be performed.
본 개시가 해결하기 위한 과제는 작업 영역까지 그리고 작업 영역 안에서의 주행 경로를 결정하고, 주행 경로와 센서를 통해 획득되는 정보를 이용하여 건설 기계의 구동을 제어하기 위한 자율 작업 건설 기계 및 그의 동작 방법을 제공하기 위한 것이다.The problem to be solved by the present disclosure is to determine a driving route up to and within the work area, and control the driving of the construction machine by using the travel route and information obtained through a sensor, and an operating method thereof is to provide
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved in the present disclosure are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. There will be.
본 개시의 다양한 실시 예에 따른 자율 작업 건설 기계는 신호를 주고받도록 구성되는 통신 장치, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보를 수집하도록 구성된 측위 장치 및 상기 통신 장치 및 상기 측위 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는, 외부 장치 또는 상기 통신 장치를 통해 획득되는 작업 지시에 기초하여, 작업 영역에 대한 작업 처리 지점을 획득하고, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보에 기초하여 획득된, 상기 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득하고, 상기 작업 경로에 기초하여 상기 작업 처리 지점으로 이동하기 위한 상기 건설 기계의 운동 궤적을 획득하고, 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 건설 기계가 구동하도록 제어할 수 있다.An autonomous work construction machine according to various embodiments of the present disclosure includes a communication device configured to send and receive signals, a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine, and a processor electrically connected to the communication device and the positioning device Including, wherein the processor, based on a work instruction obtained through an external device or the communication device, obtains a work processing point for a work area, and is obtained based on information related to the location of the construction machine, the work Obtain a work path to the processing point, obtain a motion trajectory of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path, and control the construction machine to be driven based on the motion trajectory .
본 개시의 다양한 실시 예들에 따른 자율 작업 건설 기계의 동작 방법은, 외부 장치 또는 상기 건설 기계를 통해 획득되는 작업 지시에 기초하여, 작업 영역에 대한 작업 처리 지점을 획득하는 동작, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보에 기초하여 획득된 상기 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득하는 동작, 상기 작업 경로에 기초하여 상기 작업 처리 지점으로 이동하기 위한 상기 건설 기계의 운동 궤적을 획득하는 동작 및 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 건설 기계의 구동을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.An operation method of an autonomous work construction machine according to various embodiments of the present disclosure includes an operation of obtaining a work processing point for a work area based on a work instruction obtained through an external device or the construction machine, and a location of the construction machine An operation of obtaining a work path to the work processing point obtained based on information related to an operation of obtaining a motion trajectory of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path, It may include an operation of controlling the driving of the construction machine based on the.
본 개시의 실시 예들에 따른 자율 작업 건설 기계가 주행 경로를 결정하고, 주행 경로와 센서를 통해 획득되는 정보를 이용하여 구동을 제어함으로써, 작업의 자동화를 가능하게 하고 작업 품질과 작업 속도를 향상시킬 수 있다.The autonomous work construction machine according to the embodiments of the present disclosure determines the driving route and controls the driving using the driving route and information obtained through the sensor, thereby enabling the automation of the work and improving the work quality and work speed. can
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Effects obtainable in the present disclosure are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned may be clearly understood by those of ordinary skill in the art to which the present disclosure belongs from the description below. will be.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 자율 작업 시스템을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an autonomous work system according to various embodiments of the present disclosure.
도 2a는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 설명하기 위한 도면이다.2A is a view for explaining a construction machine according to various embodiments of the present disclosure.
도 2b는 건설 기계에 구비된 센서를 설명하기 위한 도면이다.2B is a view for explaining a sensor provided in a construction machine.
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기를 개념적으로 나타낸 도면이다.3 is a view conceptually illustrating an excavator according to various embodiments of the present disclosure.
도 4a 및 도 4b는 굴삭기에서 작업 처리 지점을 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.4A and 4B are diagrams for explaining an operation of determining a work processing point in an excavator.
도 5는 굴삭기에서 운동 궤적을 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.5 is a view for explaining an operation of determining a motion trajectory in the excavator.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기의 동작 방법을 나타내는 플로우 차트다.6 is a flowchart illustrating an operation method of an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기에서 작업 경로를 결정하는 동작을 나타내는 플로우 차트다.7 is a flowchart illustrating an operation of determining a work path in an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기에서 운동 궤적을 결정하는 동작을 나타내는 플로우 차트다.8 is a flowchart illustrating an operation of determining a motion trajectory in an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
도 9은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기에서 구동을 제어하는 동작을 나타내는 플로우 차트다.9 is a flowchart illustrating an operation of controlling driving in an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기에서 작업을 처리하는 동작을 나타내는 플로우 차트다.10 is a flowchart illustrating an operation of processing a job in an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기에서 긴급 제어 이벤트를 처리하는 동작을 나타내는 플로우 차트다.11 is a flowchart illustrating an operation of processing an emergency control event in an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
도 12a 내지 12c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기의 주행 성능을 나타내는 도면이다.12A to 12C are diagrams illustrating running performance of an excavator according to various embodiments of the present disclosure;
본 개시물의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 장치 및 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 개시물은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 개시물의 개시가 완전하도록 하며, 본 개시물이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시물의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시물은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present disclosure, and apparatus and methods for achieving them will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present disclosure is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, and only the present embodiments allow the disclosure of the present disclosure to be complete, and common knowledge in the art to which the present disclosure belongs It is provided to fully inform those who have the scope of the disclosure, and the present disclosure is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 구성 요소와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 구성 요소가 다른 구성 요소와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소를 개재하지 않은 것을 나타낸다. "및/또는"은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.When one component is referred to as “connected to” or “coupled to” with another component, it means that it is directly connected or coupled to another component or intervening another component. including all cases. On the other hand, when one component is referred to as “directly connected to” or “directly coupled to” with another component, it indicates that another component is not interposed therebetween. “and/or” includes each and every combination of one or more of the recited items.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 개시물을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present disclosure. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, “comprises” and/or “comprising” refers to the presence of one or more other components, steps, operations, and/or elements mentioned. or addition is not excluded.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 구성 요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성 요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.Although the first, second, etc. are used to describe various elements, these elements are not limited by these terms, of course. These terms are only used to distinguish one component from another.
따라서, 이하에서 언급되는 제 1 구성 요소는 본 개시물의 기술적 사상 내에서 제2 구성 요소 일 수도 있음은 물론이다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 개시물이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Accordingly, it goes without saying that the first component mentioned below may be the second component within the spirit of the present disclosure. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein may be used with the meaning commonly understood by those of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. In addition, terms defined in a commonly used dictionary are not to be interpreted ideally or excessively unless clearly defined in particular.
본 실시 예에서 사용되는 '부' 또는 '모듈'이라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '부' 또는 '모듈'은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '부' 또는 '모듈'은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '부' 또는 '모듈'은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '부' 또는 '모듈'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '부' 또는 '모듈'들로 더 분리될 수 있다.The term 'unit' or 'module' used in this embodiment means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and 'unit' or 'module' performs certain roles. However, 'unit' or 'module' is not meant to be limited to software or hardware. A 'unit' or 'module' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to reproduce one or more processors. Thus, as an example, 'part' or 'module' refers to components such as software components, object-oriented software components, class components and task components, processes, functions, properties, may include procedures, subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. Components and functionality provided within 'units' or 'modules' may be combined into a smaller number of components and 'units' or 'modules' or additional components and 'units' or 'modules' can be further separated.
본 개시물의 몇몇 실시 예들과 관련하여 설명되는 방법 또는 알고리즘의 단계는 프로세서에 의해 실행되는 하드웨어, 소프트웨어 모듈, 또는 그 2 개의 결합으로 직접 구현될 수 있다. 소프트웨어 모듈은 RAM 메모리, 플래시 메모리, ROM 메모리, EPROM 메모리, EEPROM 메모리, 레지스터, 하드 디스크, 착탈형 디스크, CD-ROM, 또는 당업계에 알려진 임의의 다른 형태의 기록 매체에 상주할 수도 있다. 예시적인 기록 매체는 프로세서에 커플링되며, 그 프로세서는 기록 매체로부터 정보를 판독할 수 있고 저장 매체에 정보를 기입할 수 있다. 다른 방법으로, 기록 매체는 프로세서와 일체형일 수도 있다. 프로세서 및 기록 매체는 주문형 집적회로(ASIC) 내에 상주할 수도 있다. ASIC는 사용자 단말기 내에 상주할 수도 있다.Steps of a method or algorithm described in connection with some embodiments of the present disclosure may be directly implemented in hardware executed by a processor, a software module, or a combination of the two. A software module may reside in RAM memory, flash memory, ROM memory, EPROM memory, EEPROM memory, registers, hard disk, a removable disk, a CD-ROM, or any other form of recording medium known in the art. An exemplary recording medium is coupled to the processor, the processor capable of reading information from, and writing information to, the storage medium. Alternatively, the recording medium may be integral with the processor. The processor and recording medium may reside within an application specific integrated circuit (ASIC). The ASIC may reside within the user terminal.
도 1은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 자율 작업 시스템(100)을 도시한 도면이다.1 is a diagram illustrating an autonomous work system 100 according to various embodiments of the present disclosure.
도 1을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 자율 작업 시스템(100)은 관제 센터(110)와 적어도 하나의 건설 기계(또는 자율 작업 건설 기계)(120 내지 150)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1 , an autonomous work system 100 according to various embodiments may include a control center 110 and at least one construction machine (or autonomous work construction machine) 120 to 150 .
다양한 실시 예에 따르면, 건설 기계(120 내지 150)는 토목공사나 건축공사 현장에서 자율 작업을 수행하는 기계를 지칭하는 것으로, 도 1을 통해 도시된 바와 같이, 믹서트럭(mixer truck) (120), 덤프 트럭(dump truck)(130), 불도저(bulldozer)(140), 굴삭기(excavator)(150)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 건설 기계는 굴착기(drilling machine), 크레인(crane), 휠로더(wheel loader), 스크레이퍼(scraper) 등과 같은 다양한 기계를 포함할 수 있다. 자율 작업은 사용자의 조작없이 작업 기계(120 내지 150)가 자율적으로 이동하는 동작, 건설 기계(120 내지 150)에 의해 수행될 수 있는 작업을 자율적으로 수행하는 동작 등을 모두 포함하는 의미일 수 있다.According to various embodiments, the construction machines 120 to 150 refer to machines that perform autonomous work at the civil engineering or building construction site, and as shown in FIG. 1, a mixer truck 120, It may include a dump truck 130 , a bulldozer 140 , and an excavator 150 . However, this is only an example, and the construction machine may include various machines such as a drilling machine, a crane, a wheel loader, a scraper, and the like. Autonomous work may mean including both an operation in which the working machines 120 to 150 autonomously move without a user's manipulation, an operation to autonomously perform a task that can be performed by the construction machines 120 to 150, and the like. .
일 실시 예에 따르면, 건설 기계(120 내지 150)는 관제 센터(110)로부터 수신하는 작업 지시에 따라, 자율 작업을 수행할 수 있다. 작업 지시는 해당 건설 기계가 작업을 해야 하는 작업 영역, 작업 영역에서 수행해야 하는 작업 등과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 건설 기계(120 내지 150)는 작업 지시에 따라 사용자의 조작없이 작업 영역으로 이동하여 작업을 수행할 수 있다. 건설 기계(120 내지 150)는, 도 2a를 통해 후술하는 바와 같이, 다양한 센서를 구비할 수 있으며, 센서를 통해 획득되는 정보에 기초하여 건설 기계의 상태 및/또는 건설 기계의 주변 환경을 감지하고, 감지 결과를 작업 수행에 고려할 수 있다. According to an embodiment, the construction machines 120 to 150 may perform autonomous work according to a work instruction received from the control center 110 . The work instruction may include information related to a work area in which the construction machine must work, a work to be performed in the work area, and the like. For example, the construction machines 120 to 150 may move to a work area and perform work according to a work instruction without a user's manipulation. Construction machines 120 to 150, as will be described later with reference to FIG. 2A, may be provided with various sensors, and based on the information obtained through the sensors, detect the state of the construction machine and / or the surrounding environment of the construction machine, , the detection result can be taken into account in performing the task.
다양한 실시 예에 따르면, 관제 센터(110)는 작업 현장에 투입되는 적어도 하나의 건설 기계(120 내지 150)를 관리하는 시스템일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 관제 센터(110)는 적어도 하나의 건설 기계(120 내지 150)로 작업을 지시할 수 있다. 예를 들어, 관제 센터(110)는 작업 영역 및 해당 작업 영역에서 수행해야 하는 작업을 정의한 작업 지시를 생성하고, 이를 적어도 하나의 건설 기계(120 내지 150)로 전송할 수 있다. According to various embodiments, the control center 110 may be a system for managing at least one construction machine 120 to 150 input to a work site. According to an embodiment, the control center 110 may instruct work to at least one construction machine 120 to 150 . For example, the control center 110 may generate a work instruction defining a work area and a work to be performed in the work area, and transmit it to the at least one construction machine 120 to 150 .
도 2a는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 건설 기계를 설명하기 위한 도면이다. 그리고, 도 2b는 건설 기계에 구비된 센서를 설명하기 위한 도면이다. 이하 설명에서는, 도 1에 도시된 건설 기계 중 굴삭기를 예를 들어 설명하나 건설 기계를 굴삭기로 한정하는 것은 아니다.2A is a view for explaining a construction machine according to various embodiments of the present disclosure. And, Figure 2b is a view for explaining the sensor provided in the construction machine. In the following description, an excavator among the construction machines shown in FIG. 1 will be described as an example, but the construction machine is not limited to the excavator.
도 2a를 참조하면, 굴삭기(200)는 이동 역할을 하는 하부체(210), 하부체(210)에 탑재되어 360도 회전하는 상부체(220) 및 상부체(220)의 전방에 결합된 프론트 작업 장치(230)로 구성될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 전술한 굴삭기(200)의 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성 요소(예: 하부체(210)의 후방에 결합된 플레이드 등)가 추가될 수도 있다.Referring to FIG. 2A , the excavator 200 includes a lower body 210 serving as a movement, an upper body 220 mounted on the lower body 210 and rotating 360 degrees, and a front coupled to the front of the upper body 220 . It may be configured as a working device 230 . However, this is only an example, and the embodiment of the present disclosure is not limited thereto. For example, in addition to the components of the excavator 200 described above, one or more other components (eg, a plate coupled to the rear of the lower body 210 ) may be added.
다양한 실시 예에 따르면, 상부체(220)는 운전자가 탑승하여 조작할 수 있는 운전실(222)이 내장되고 동력발생 장치(예: 엔진)가 장착될 수 있는 내부공간(미도시)이 구비될 수 있다. 운전실(222)은 작업 영역과 가까운 부분에 구비될 수 있다. 작업 영역은 굴삭기(200)가 작업을 하는 공간으로서, 굴삭기(200) 전방에 위치한다. 예를 들어, 탑승한 운전자가 확보된 시야 아래에서 작업을 진행하고, 프론트 작업 장치(230)가 장착되는 위치를 고려하여 운전실(222)은, 도 2a에서와 같이 작업 영역과 근접하면서 상부체(220)에서 일측으로 편향된 곳에 위치할 수 있다.According to various embodiments, the upper body 220 may be provided with an internal space (not shown) in which a cab 222 that a driver can ride and operate is built-in and a power generating device (eg, an engine) can be mounted. have. The cab 222 may be provided in a portion close to the work area. The work area is a space in which the excavator 200 works, and is located in front of the excavator 200 . For example, in consideration of the position where the driver on board works under the secured field of view and the front work device 230 is mounted, the cab 222 is close to the work area as shown in FIG. 2A and the upper body ( 220) may be located in a biased position to one side.
다양한 실시 예에 따르면, 프론트 작업 장치(230)는 상부체(220)의 상면에 장착되고, 토지 굴삭이나 하중이 큰 물체의 운반 등의 작업을 진행하기 위한 장치일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프론트 작업 장치(230)는 상부체(220)에 회전 가능하게 결합되는 붐(231), 붐(231)을 회전시키는 붐 실린더(232), 붐(231)의 선단부에 회전 가능하게 결합되는 암(233), 암(233)을 회전시키는 암 실린더(234), 암(233)의 선단부에 회전 가능하게 결합되는 버켓(235), 버켓(235)을 회전시키는 버켓 실린더(236)를 포함할 수 있다. 굴삭기(200)의 작업시에는 붐(231)의 일단과 암(233)의 일단 그리고 버켓(235)의 일단에서 각각 개별적으로 회전 운동하여 버켓(235)이 도달할 수 있는 영역을 최대화할 수 있다. 전술한 프론트 작업 장치(230)는 많은 문서에서 공지되어 있는 바, 이에 대한 상세한 설명을 생략한다.According to various embodiments, the front working device 230 is mounted on the upper surface of the upper body 220 and may be a device for excavating land or transporting a heavy object. According to one embodiment, the front working device 230 is a boom 231 rotatably coupled to the upper body 220 , a boom cylinder 232 for rotating the boom 231 , and rotation at the tip of the boom 231 . Arm 233 rotatably coupled to arm 233, arm cylinder 234 for rotating arm 233, bucket 235 rotatably coupled to the distal end of arm 233, bucket cylinder 236 for rotating bucket 235 ) may be included. During the operation of the excavator 200, one end of the boom 231, one end of the arm 233, and one end of the bucket 235 each rotate individually to maximize the area that the bucket 235 can reach. . The aforementioned front working device 230 is known in many documents, and detailed description thereof will be omitted.
다양한 실시 예에 따르면, 하부체(210)는 상부체(220)의 하면에 결합될 수 있다. 하부체(210)는 바퀴를 사용하는 휠 타입 또는 무한궤도를 사용하는 크롤러 타입으로 형성된 주행체를 포함할 수 있다. 주행체는 동력발생 장치에 의해 발생되는 동력을 구동력으로 하여 굴삭기의 전후좌우 움직임을 구현할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 하부체(210)와 상부체(220)는 센터 조인트(center joint)에 의해 회전 가능하게 결합될 수 있다.According to various embodiments, the lower body 210 may be coupled to the lower surface of the upper body 220 . The lower body 210 may include a traveling body formed of a wheel type using wheels or a crawler type using a caterpillar. The traveling body can implement the forward, backward, left, and right movements of the excavator by using the power generated by the power generating device as a driving force. According to an embodiment, the lower body 210 and the upper body 220 may be rotatably coupled by a center joint.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(200)는 무인 자동화, 다시 말해서, 자율 작업을 수행할 수 있는 것으로, 다수의 센서들을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the excavator 200 is capable of performing unmanned automation, that is, autonomous operation, and may include a plurality of sensors.
일 실시 예에 따르면, 다수의 센서들은 굴삭기(200)의 상태를 감지하기 위한 제 1 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(200)의 상태는 상부체(220)(또는 하부체(210)의 회전 상태를 포함할 수 있다. 제 1 센서는 센터 조인트에 배치되어 상부체(220)의 회전 상태를 감지할 수 있다. 또한, 굴삭기(200)의 상태는 프론트 작업 장치(230)의 회전 상태를 포함할 수 있다. 제 1 센서는 붐(231), 암(233), 및 버켓(235) 각각에 배치되거나 붐(231), 암(233), 및 버켓(235)의 관절부(예: 힌지 연결부)에 배치되어 적어도 붐(231), 암(233) 및 버켓(235) 각각에 대한 회전 상태를 감지할 수도 있다. 전술한 제 1 센서의 위치는 하나의 실시 예로 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 센서는 굴삭기(200)의 상태를 감지할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the plurality of sensors may include a first sensor for detecting the state of the excavator 200 . For example, the state of the excavator 200 may include the rotational state of the upper body 220 (or the lower body 210 ). The first sensor is disposed at the center joint to detect the rotational state of the upper body 220 . In addition, the state of the excavator 200 may include the rotational state of the front working device 230. The first sensor is at each of the boom 231, the arm 233, and the bucket 235. disposed or disposed at an articulation (eg, a hinge connection) of the boom 231 , the arm 233 , and the bucket 235 to sense a rotational state for at least each of the boom 231 , the arm 233 , and the bucket 235 . The location of the above-described first sensor is an example, and the present disclosure is not limited thereto, and the first sensor may be disposed at various locations capable of detecting the state of the excavator 200 .
일 실시 예에 따르면, 다수의 센서들은 굴삭기(200)가 작업을 진행하는 작업 영역을 감지하기 위한 제 2 센서를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 작업 영역은 굴삭기가 작업을 하는 공간으로서, 굴삭기(200) 전방에 위치할 수 있다. 제 2 센서는 상부체(220)에서 작업 영역과 가까운 부분, 예를 들어, 운전실(222)의 상면에서 프론트 작업 장치(230)에 근접한 일측에 배치되어 작업영역을 감지할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 제 2 센서의 위치가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 제 2 센서는 추가적으로 또는 선택적으로 작업 영역을 감지하도록 프론트 작업 장치(230), 예를 들어, 암(233) 또는 버켓(235)에 배치될 수 있다. According to an embodiment, the plurality of sensors may include a second sensor for detecting a work area in which the excavator 200 performs work. As described above, the work area is a space in which the excavator works, and may be located in front of the excavator 200 . The second sensor may be disposed on a portion of the upper body 220 close to the work area, for example, at one side close to the front work device 230 on the upper surface of the cab 222 to detect the work area. However, this is only an example, and the position of the second sensor is not limited thereto. For example, a second sensor may be disposed on the front work device 230 , for example arm 233 or bucket 235 to additionally or selectively sense the work area.
일 실시 예에 따르면, 다수의 센서들은 굴삭기(200) 주변의 장애물을 감지하기 위한 제 3 센서를 포함할 수 있다. 제 3 센서는 상부체(220)의 전방, 측방 및 후방에 배치되어 굴삭기 주변의 장애물을 감지할 수 있다. 전술한 제 3 센서의 위치는 하나의 실시 예로 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 제 3 센서는 굴삭기(200) 주변의 장애물을 감지할 수 있는 다양한 위치에 배치될 수 있다.According to an embodiment, the plurality of sensors may include a third sensor for detecting an obstacle around the excavator 200 . The third sensor may be disposed at the front, side, and rear of the upper body 220 to detect obstacles around the excavator. The location of the above-described third sensor is an example, and the present disclosure is not limited thereto, and the third sensor may be disposed at various locations capable of detecting obstacles around the excavator 200 .
다양한 실시 예에 따르면, 전술한 다양한 센서들은 각도 센서, 관성 센서, 회전 센서, 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 센서는 각도 센서, 관성 센서 또는 회전 센서 중 적어도 하나로 구성될 수 있으며, 제 2 센서 및 제 3 센서는 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 2b의 참조부호 240과 같이, 운전실(222)의 상면과 굴삭기(200)의 암(233)에 배치된 카메라 센서가 제 2 센서로 사용될 수 있다. 또한, 도 2b의 참조부호 250과 같이 굴삭기(200) 전면에 배치된 라이다, 도 2b의 참조부호 260과 같이 굴삭기(200) 측면 및 후면에 배치된 초음파 센서 또는 도 2b의 참조부호 270과 같이, 굴삭기(200) 전면, 측면 및 후면에 배치된 카메라 센서가 제 3 센서로 사용될 수 있다. 추가적으로 또는 선택적으로, 이미지 센서가 제 2 센서 및 제 3 센서로 사용되는 경우, 대상체의 거리 정보를 알 수 있는 영상을 획득할 수 있는 스테레오 비전 시스템으로 구성될 수 있다. According to various embodiments, the various sensors described above may include an angle sensor, an inertial sensor, a rotation sensor, an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor. For example, the first sensor may be configured as at least one of an angle sensor, an inertial sensor, or a rotation sensor, and the second sensor and the third sensor may be configured as at least one of an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor. can For example, as indicated by reference numeral 240 of FIG. 2B , a camera sensor disposed on the upper surface of the cab 222 and the arm 233 of the excavator 200 may be used as the second sensor. In addition, as shown in reference numeral 250 of FIG. 2b, a lidar disposed on the front of the excavator 200, ultrasonic sensors disposed on the side and rear surfaces of the excavator 200 as shown in reference numeral 260 of FIG. 2b, or reference numeral 270 of FIG. 2b , camera sensors disposed on the front, side, and rear of the excavator 200 may be used as the third sensor. Additionally or alternatively, when the image sensor is used as the second sensor and the third sensor, it may be configured as a stereo vision system capable of acquiring an image for identifying the distance information of the object.
또한, 제 1 센서, 제 2 센서, 제 3 센서 각각은 다른 센서와 동일하거나 또는 유사한 동작을 수행할 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(200) 주변의 장애물을 감지하기 위한 제 3 센서를 이용하여, 굴삭기(200)가 작업을 진행하는 작업 영역을 감지하는 제 2 센서의 동작을 수행할 수도 있다.In addition, each of the first sensor, the second sensor, and the third sensor may perform the same or similar operation as other sensors. For example, by using the third sensor for detecting an obstacle around the excavator 200 , the operation of the second sensor for detecting a work area in which the excavator 200 performs work may be performed.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(200)는 무인 자동화, 다시 말해서, 자율 작업을 수행할 수 있는 것으로, 적어도 하나의 측위 장치를 포함할 수 있다. According to various embodiments, the excavator 200 may be capable of performing unmanned automation, that is, autonomous operation, and may include at least one positioning device.
일 실시 예에 따르면, 측위 장치는 위성 신호를 수신할 수 있는 GNNS(Global Navigation Satellite System) 모듈이 사용될 수 있으며, 정밀한 측정을 위해 RTK(Real Time Kinematic) GNSS 모듈이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 굴삭기(200)의 상부체(220)에는 적어도 하나의 측위 장치가 배치될 수 있다. According to an embodiment, a global navigation satellite system (GNNS) module capable of receiving a satellite signal may be used as the positioning device, and a real time kinematic (RTK) GNSS module may be used for precise measurement. For example, at least one positioning device may be disposed on the upper body 220 of the excavator 200 .
도 3은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)를 개념적으로 나타낸 도면이다. 그리고, 도 4a 및 도 4b는 굴삭기(300)에서 작업 처리 지점을 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 굴삭기(300)에서 운동 궤적을 결정하는 동작을 설명하기 위한 도면이다. 이하 설명에서는, 굴삭기(300)를 건설 기계의 예로 설명하나, 본 개시가 굴삭기(300)에 한정되는 것은 아니다.3 is a diagram conceptually illustrating an excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. 4A and 4B are views for explaining an operation of determining a work processing point in the excavator 300 , and FIG. 5 is a view for explaining an operation of determining a motion trajectory in the excavator 300 . In the following description, the excavator 300 is described as an example of a construction machine, but the present disclosure is not limited to the excavator 300 .
도 3을 참조하면, 굴삭기(300)는 프로세서(310), 통신 장치(320), 저장 장치(330), 센서 장치(340) 및 작업 제어 장치(350)를 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 전술한 굴삭기(300)의 구성요소 중 적어도 하나가 생략되거나 또는 하나 이상의 다른 구성 요소(예: 입력 장치, 출력 장치 등)가 굴삭기(300)의 구성으로 추가될 수도 있다.Referring to FIG. 3 , the excavator 300 may include a processor 310 , a communication device 320 , a storage device 330 , a sensor device 340 , and an operation control device 350 . However, this is only an example, and the embodiment of the present disclosure is not limited thereto. For example, at least one of the above-described components of the excavator 300 may be omitted or one or more other components (eg, an input device, an output device, etc.) may be added as a configuration of the excavator 300 .
다양한 실시 예에 따르면, 프로세서(310)는 굴삭기(300)의 전반적인 동작을 제어하도록 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(310)는, 저장 장치(330)에 저장된 소프트웨어(예를 들어, 프로그램)를 실행하여, 프로세서(310)에 연결된 구성 요소(예를 들어, 통신 장치(320), 저장 장치(330), 센서 장치(340) 또는 작업 제어 장치(350)) 중 적어도 하나의 구성 요소를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다. 예를 들어, 데이터 처리 또는 연산의 적어도 일부로서, 프로세서(310)는 다른 구성 요소로부터 수신된 명령 또는 데이터를 저장 장치(330)에 저장하고, 저장 장치(330)에 저장된 명령 또는 데이터를 처리하고, 결과 데이터를 저장 장치(330)에 저장할 수 있다. 프로세서(310)는 메인 프로세서 및 메인 프로세서와 독립적으로 또는 함께 운영 가능한 보조 프로세서로 구성될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서(310)는 전술한 구성 요소(예를 들어, 통신 장치(320), 저장 장치(330), 센서 장치(340) 또는 작업 제어 장치(350))와 CAN(Controller Area Network) 통신을 수행할 수 있으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. According to various embodiments, the processor 310 may be configured to control the overall operation of the excavator 300 . According to an embodiment, the processor 310 executes software (eg, a program) stored in the storage device 330, and a component connected to the processor 310 (eg, the communication device 320); At least one component of the storage device 330 , the sensor device 340 , or the job control device 350 may be controlled, and various data processing or calculations may be performed. For example, as at least part of data processing or operation, the processor 310 stores instructions or data received from other components in the storage device 330 , processes the instructions or data stored in the storage device 330 , and , the result data may be stored in the storage device 330 . The processor 310 may include a main processor and an auxiliary processor that can operate independently of or together with the main processor. According to an embodiment, the processor 310 includes the above-described components (eg, the communication device 320 , the storage device 330 , the sensor device 340 or the operation control device 350 ) and a controller area (CAN). Network) communication may be performed, but the present disclosure is not limited thereto.
다양한 실시 예에 따르면, 통신 장치(320)는 무선 통신 기술을 이용하여 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 외부 장치는 관제 센터(110) 및 다른 건설 기계(120 내지 150)를 포함할 수 있다. 예컨대, 통신 장치(320)는 외부 장치로부터 작업 지시를 수신하고, 외부 장치로 작업과 관련된 정보(예: 작업 결과)를 전송할 수 있다. 이때, 통신 장치(320)가 이용하는 통신 기술에는 GSM(Global System for Mobile communication), CDMA(Code Division Multi Access), LTE(Long Term Evolution), 5G, WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless-Fidelity), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(Infrared Data Association; IrDA), ZigBee, NFC(Near Field Communication) 등이 있다. 또한, 통신 장치(320)는 도 2를 통해 전술한 바와 같이, 적어도 하나의 측위 장치를 포함할 수 있다. According to various embodiments, the communication device 320 may transmit/receive data to and from an external device using a wireless communication technology. The external device may include a control center 110 and other construction machines 120 to 150 . For example, the communication device 320 may receive a work instruction from an external device, and transmit job-related information (eg, a job result) to the external device. At this time, the communication technology used by the communication device 320 includes GSM (Global System for Mobile communication), CDMA (Code Division Multi Access), LTE (Long Term Evolution), 5G, WLAN (Wireless LAN), Wi-Fi (Wireless- Fidelity), Bluetooth, RFID (Radio Frequency Identification), Infrared Data Association (IrDA), ZigBee, NFC (Near Field Communication), and the like. Also, as described above with reference to FIG. 2 , the communication device 320 may include at least one positioning device.
다양한 실시 예에 따르면, 저장 장치(330)는 굴삭기(300)의 적어도 하나의 구성요소(예를 들어, 프로세서(310), 통신 장치(320), 센서 장치(340) 또는 작업 제어 장치(350))에 의해 사용되는 다양한 데이터를 저장할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 저장 장치(330)는 굴삭기(300)의 제원(예: 모델명, 고유번호, 기본 사양), 맵 데이터 등을 저장할 수 있다. 예를 들어, 저장 장치(330)는 비휘발성 메모리 장치 및 휘발성 메모리 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.According to various embodiments, the storage device 330 includes at least one component of the excavator 300 (eg, the processor 310 , the communication device 320 , the sensor device 340 , or the operation control device 350 ). ) can store various data used by According to an embodiment, the storage device 330 may store specifications (eg, model name, unique number, basic specifications) of the excavator 300 , map data, and the like. For example, the storage device 330 may include at least one of a non-volatile memory device and a volatile memory device.
다양한 실시 예에 따르면, 센서 장치(340)는 다양한 센서들을 이용하여 굴삭기(300)의 상태, 굴삭기(300)의 작업 영역 또는 굴삭기(300) 주변의 장애물 중 적어도 하나와 관련된 정보를 수집할 수 있다. 센서 장치(340)는 도 2를 통해 전술한 바와 같이, 제 1 센서, 제 2 센서 및 제 3 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(300)의 상태와 관련된 정보를 수집하기 위한 각도 센서, 관성 센서 또는 회전 센서 중 적어도 하나가 센서 장치(340)의 구성으로 사용될 수 있으며, 굴삭기(300)의 작업 영역 및 주변 장애물과 관련된 정보를 수집하기 위한 전자기파 센서, 카메라 센서, 레이다, 라이다 또는 초음파 센서 중 적어도 하나가 센서 장치(340)의 구성으로 사용될 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 굴삭기(300)의 상태, 굴삭기(300)의 작업 영역 또는 굴삭기(300) 주변의 장애물과 관련된 정보를 수집할 수 있는 다양한 종류의 센서들이 센서 장치(340)의 구성으로 사용될 수 있다.According to various embodiments, the sensor device 340 may collect information related to at least one of the state of the excavator 300 , the work area of the excavator 300 , or obstacles around the excavator 300 using various sensors. . As described above with reference to FIG. 2 , the sensor device 340 may include a first sensor, a second sensor, and a third sensor. For example, at least one of an angle sensor, an inertial sensor, or a rotation sensor for collecting information related to the state of the excavator 300 may be used as the configuration of the sensor device 340 , and the working area and surroundings of the excavator 300 . At least one of an electromagnetic wave sensor, a camera sensor, a radar, a lidar, or an ultrasonic sensor for collecting information related to an obstacle may be used as a configuration of the sensor device 340 . However, this is only an example, and the embodiment of the present disclosure is not limited thereto. For example, various types of sensors capable of collecting information related to the state of the excavator 300 , the work area of the excavator 300 , or obstacles around the excavator 300 may be used as the configuration of the sensor device 340 .
다양한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)는 굴삭기(300)의 작업을 제어할 수 있다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)는 작업 계획 수립부(352) 및 구동 제어부(354)를 포함할 수 있다. According to various embodiments, the operation control device 350 may control the operation of the excavator 300 . For example, the job control device 350 may include a job planning unit 352 and a driving control unit 354 .
다양한 한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)는, 관제 센터(110) 및/또는 굴삭기(300)로부터 작업 지시를 수신할 수 있다. According to various embodiments, the work control device 350 may receive a work instruction from the control center 110 and/or the excavator 300 .
일 실시 예에 따르면, 작업 지시는 작업 영역 및 해당 작업 영역에서 수행되어야 하는 작업 종류(또는 작업 내용)를 포함할 수 있다. 작업 종류는 굴삭기(300)에 의해 수행될 수 있는 굴삭(digging) 작업, 호파기(trench) 작업, 평탄화 (grading) 작업, 파쇄(breaking) 작업, 굴삭한 토사를 상차시키는 덤핑(dumping) 작업, 상부체(220)를 회전시키는 스윙(swing) 작업, 굴삭기(300)의 위치를 변경하는 이동(moving) 작업 등을 포함할 수 있다. 또한, 작업 영역은 작업 현장의 일부분으로, 적어도 하나의 작업이 수행되어야 하는 영역(예: 굴삭 영역, 평탄화 영역 등)일 수 있다. 추가적으로, 작업 지시는 작업 현장으로부터 벗어나 대기하고 있는 굴삭기(300)를 작업 현장으로 안내하는 이동 경로를 포함할 수 있다. 이러한 경우, 굴삭기(300)는 이동 경로에 기초하여 대기 장소를 출발하여 작업 현장으로 이동할 수 있다.According to an embodiment, the work instruction may include a work area and a work type (or work content) to be performed in the work area. The type of work is a digging work that can be performed by the excavator 300, a digging work, a trench work, a leveling work, a breaking work, a dumping work to lift the excavated soil, It may include a swing operation for rotating the upper body 220 , a moving operation for changing the position of the excavator 300 , and the like. In addition, the work area is a part of a work site, and may be an area (eg, an excavation area, a planarization area, etc.) in which at least one work is to be performed. Additionally, the work instruction may include a movement path for guiding the excavator 300 waiting out of the work site to the work site. In this case, the excavator 300 may move from the waiting area to the work site based on the movement path.
다양한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 작업 지시에 기초하여, 작업 계획을 수립할 수 있다. 작업 계획은 작업 영역에 대한 작업 처리 지점, 다시 말해서, 주행체(예: 바퀴, 무한궤도 트랙)의 정지 위치를 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는, 작업 종류에 따라 작업 효율성과 안전성을 보장하기 위하여, 동일한 작업 영역에서 서로 다른 작업 처리 지점을 결정할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) may establish a work plan based on the work instruction. The work plan may include work processing points for the work area, ie the stopping positions of the traveling body (eg wheels, caterpillar tracks). For example, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) may determine different work processing points in the same work area to ensure work efficiency and safety according to work types.
일 실시 예에 따르면, 스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되는 작업(예: 굴삭 또는 호파기 작업)을 지시받은 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 굴삭기(300)의 작업 반경(예: 상부체(220) 또는 프론트 작업 장치(230)의 회전 반경)을 고려하여 작업 영역의 제 1 지점을 작업 처리 지점을 결정할 수 있다. 작업 반경은 굴삭기(300)의 제원, 작업의 안전성 등이 고려될 수 있다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 도 4a와 같이, 굴삭기(300)의 수평 굴삭 거리(Lh)를 반지름으로 하는 가상의 영역(401)(예: 가상의 원)을 설정한 후, 굴삭기(300) 상부체(220)의 회전 반경(Ls) 및 작업을 위한 이동 거리(Lc)에 기초하여 결정되는, 가상 영역에 내접하는 영역(403)(예: 사각형의 영역)을 작업 처리 지점으로 결정할 수 있다. 예컨대, 수평 굴삭 거리(Lh)는 도 4a 및 하기 <수학식 1>의 예시와 같이, 굴삭기(300)의 수평 최대 도달 거리(Lmax)를 기준으로 지면에서 센터 조인트까지의 높이(Lg)와 버켓의 끝점이 지면에 접하는 지점부터 수직으로 굴착이 가능한 깊이(Ld) 통해 계산될 수 있으며, 작업을 위해 이동하는 굴삭기(300)의 이동 거리는 하기 <수학식 2>의 예시와 같이, 수평 굴삭 거리(Lh)와 굴삭기(300) 상부체(220)의 회전 반경(Ls)을 통해 계산될 수 있다. According to one embodiment, when the operation (eg, excavation or hopper operation) accompanied by the swing operation and the dumping operation is instructed, the operation control device 350 (or the operation planning unit 352 ) is the excavator 300 . The work processing point may be determined as the first point of the work area in consideration of the working radius (eg, the rotation radius of the upper body 220 or the front working device 230 ). As for the working radius, specifications of the excavator 300, safety of work, etc. may be considered. For example, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352) is a virtual area 401 having the horizontal excavation distance L h of the excavator 300 as a radius as shown in FIG. 4A (eg, : After setting the virtual circle), the area 403 inscribed in the virtual area is determined based on the rotation radius (L s ) of the upper body 220 of the excavator 300 and the movement distance (L c ) for the operation ) (eg, the area of a rectangle) can be determined as the processing point. For example, the horizontal excavation distance (L h ) is the height from the ground to the center joint (L g ) based on the horizontal maximum reach (L max ) of the excavator 300, as in the example of FIG. 4A and <Equation 1> below ) and the end point of the bucket can be calculated from the point in contact with the ground through the depth (L d ) that can be excavated vertically, and the moving distance of the excavator 300 moving for work is as shown in the example of <Equation 2> below, It may be calculated through the horizontal excavation distance (L h ) and the rotation radius (L s ) of the upper body 220 of the excavator 300 .
Figure PCTKR2021007924-appb-img-000001
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다른 실시 예에 따르면, 스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되지 않는 작업(예: 평탄화 작업)을 지시받은 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 버켓의 너비(Lbk)를 기준으로 작업 처리 지점을 결정할 수 있다. 예를 들어, 도 4b에 도시된 바와 같이, 작업 공간을 버켓의 너비를 기준으로 분할한 후, 분할된 공간 중 하나의 공간에 버켓이 위치하도록 작업 영역의 제 2 지점을 작업 처리 지점을 결정할 수 있다. According to another embodiment, when a task (eg, a flattening operation) not accompanied by a swing operation and a dumping operation is instructed, the operation control device 350 (or the operation planning unit 352 ) determines the width of the bucket L bk ) can be used to determine the work processing point. For example, as shown in FIG. 4B, after dividing the work space based on the width of the bucket, the second point of the work area can be determined as the work processing point so that the bucket is located in one of the divided spaces. have.
또한, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는, 작업 계획의 일부로, 작업 영역에서 굴삭기(300)가 수행하고자 하는 작업의 처리 순서를 결정할 수 있다. 예를 들어, 작업 현장 내의 복수의 작업 영역에 대한 작업을 지시받은 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 우선 순위로 처리해야하는 작업 영역과 차순위로 처리해야하는 작업 영역을 결정할 수 있다. 다른 예로, 하나의 작업 영역에서 복수의 작업을 지시받은 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 작업 영역에서 우선순위로 처리할 작업과 차순위로 처리할 작업을 계획할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 작업 계획의 적어도 일부, 예를 들어, 작업의 처리 순서는 관제 센터(110)에 의해 지정되어 굴삭기(300)로 제공될 수도 있다.In addition, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) may determine a processing order of the work to be performed by the excavator 300 in the work area as part of the work plan. For example, when it is instructed to work on a plurality of work areas within the work site, the work control device 350 (or work plan establishment unit 352 ) sets the work area to be processed with priority and the work area to be processed with the next priority. can be decided As another example, when a plurality of tasks are instructed in one work area, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) plans a task to be processed with priority and a task to be processed with the next priority in the work area can do. However, this is only an example, and the present disclosure is not limited thereto. For example, at least a part of the work plan, for example, the processing order of the work may be specified by the control center 110 and provided to the excavator 300 .
다양한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는, 작업 계획에 기초하여, 작업 처리를 위한 작업 경로를 획득할 수 있다. 작업 경로는 작업 영역(또는 작업 처리 지점)으로 굴삭기(300)가 이동해야 하는 경로로, 앞서 설명한 관제 센터(110)에 의해 제공되는 이동 경로와는 구분된다. 일 실시 예에 따르면, 작업 경로는 작업 현장 내의 굴삭기(300)의 위치를 시작점으로 하고, 작업 처리 지점을 목적지로 하는 작업 경로를 결정할 수 있다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 통신 장치(320)(예: 측위 장치)를 통해 획득된 위치 정보와 저장 장치(330)에 저장된 맵 데이터를 이용하여, 제 1 간격(예: 대략 1m)의 중간점(waypoint)들로 포함하는 작업 경로를 결정할 수 있다. 중간점은 굴삭기(300)가 작업을 위해 이동하는 작업 경로에 배치된 다양한 객체들에 대한 식별 정보일 수 있다. 또한, 중간점은 객체의 명칭, 종류, 위치, 방향 등을 포함할 수 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시의 실시 예가 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 작업 경로는 외부 장치에 의해 결정될 수 있다. 이러한 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는, 외부 장치로부터 작업 경로를 수신할 수 있다.According to various embodiments, the job control device 350 (or the job plan establishment unit 352 ) may acquire a job path for job processing based on the job plan. The work path is a path through which the excavator 300 must move to the work area (or work processing point), and is distinguished from the moving path provided by the control center 110 described above. According to an embodiment, the work path may determine a work path with the position of the excavator 300 in the work site as a starting point and the work processing point as a destination. For example, the job control device 350 (or the job plan establishment unit 352 ) uses the location information obtained through the communication device 320 (eg, a positioning device) and the map data stored in the storage device 330 . Accordingly, a work path including waypoints of the first interval (eg, approximately 1 m) may be determined. The midpoint may be identification information for various objects disposed on a work path on which the excavator 300 moves for work. In addition, the midpoint may include the name, type, location, direction, etc. of the object. However, this is only an example, and the embodiment of the present disclosure is not limited thereto. For example, the working path may be determined by an external device. In this case, the job control device 350 (or the job plan establishment unit 352 ) may receive the job route from the external device.
일 실시 예에 따르면, 작업 현장 내에 복수의 작업 영역이 존재하는 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 작업 처리 순서에 기초하여, 복수의 작업 영역을 경유지와 목적지로 하는 작업 경로를 결정할 수도 있다. 다른 실시 예에 따르면, 하나의 작업 영역에 복수의 작업 처리 지점이 존재하는 경우, 작업 제어 장치(350)(또는 작업 계획 수립부(352))는 작업 처리 순서에 기초하여, 복수의 작업 처리 지점을 경유지와 목적지로 하는 작업 경로를 결정할 수도 있다.According to an embodiment, when a plurality of work areas exist within the work site, the work control device 350 (or work plan establishment unit 352 ) passes through the plurality of work areas to a stopover and a destination based on the work processing sequence. You can also decide which work path to take. According to another embodiment, when a plurality of work processing points exist in one work area, the work control device 350 (or the work plan establishment unit 352 ) performs a plurality of work processing points based on the work processing sequence. It is also possible to determine a work route with a waypoint and a destination.
다양한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 작업 경로에 기초하여, 굴삭기(300)의 운동 궤적을 결정할 수 있다. 운동 궤적은 작업 경로를 따라 이동하기 위한 굴삭기(300)의 움직임을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 작업 경로에 포함된 중간점들 가운데 굴삭기(300)와 가까운 중간점을 운동 궤적의 일부로 결정할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, the work control device 350 (or the driving controller 354 ) may determine a motion trajectory of the excavator 300 based on the work path. The motion trajectory may mean the movement of the excavator 300 to move along the work path. According to an embodiment, the work control device 350 (or the driving controller 354 ) may determine an intermediate point close to the excavator 300 among intermediate points included in the work path as a part of the motion trajectory.
예를 들어, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 정밀한 운동 궤적을 결정하기 위하여, 작업 경로를 정밀 작업 경로로 변환시킬 수 있으며, 정밀 작업 경로에 포함된 중간점들 중 굴삭기(300)와 가까운 중간점을 선택할 수 있다. 도 5를 참조하면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 제 1 간격(예: 대략 1m)의 중간점을 포함하는 작업 경로(510)를 선형 보간법을 이용(520)하여 제 2 간격(예: 대략 0.1m)의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로(530)로 변환시킬 수 있다. 이후 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 굴삭기(300)와 가까운 중간점을 확인(550)할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 K-Dimensional Tree 기법(540)에 기초하여 정밀 작업 경로에 포함된 중간점들 중 굴삭기(300)와 가까운 중간점을 확인(550)할 수 있다. K-Dimensional Tree 기법은, x 좌표와 y 좌표의 대소 크기의 비교에 기초하여 k 차원 공간의 점들을 구조화하는 기법으로, 제곱과 루트를 사용하지 않고 계산 횟수도 줄어들어 중간점 확인에 대한 연산량을 줄일 수 있다. 이때, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 중간점의 기울기를 계산하여 중간점의 위치 및 방향을 확인할 수 있다. 이는 운동 궤적을 결정하기 위한 연산량을 줄이면서 중간점에 대한 추종성을 향상시키기 위한 하나의 예시일 뿐, 운동 궤적 결정을 위해 다양한 기법이 적용될 수 있다.For example, the work control device 350 (or the drive control unit 354 ) may convert the work path into a precision work path in order to determine a precise motion trajectory, and among intermediate points included in the precision work path, the excavator A midpoint close to (300) can be selected. Referring to FIG. 5 , the job control device 350 (or the drive control unit 354 ) performs 520 linear interpolation on the working path 510 including the midpoint of the first interval (eg, approximately 1 m) using linear interpolation. It may be converted into a precision work path 530 including a midpoint of a second interval (eg, approximately 0.1 m). Thereafter, the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) may check ( 550 ) an intermediate point close to the excavator 300 . According to an embodiment, the job control device 350 (or the driving control unit 354 ) is a midpoint close to the excavator 300 among midpoints included in the precision work path based on the K-Dimensional Tree technique 540 . can be checked (550). The K-Dimensional Tree technique is a technique for structuring points in the k-dimensional space based on the comparison of the magnitudes of the x-coordinate and y-coordinate. can In this case, the job control device 350 (or the driving control unit 354 ) may determine the position and direction of the midpoint by calculating the slope of the midpoint. This is just one example for improving the followability to the midpoint while reducing the amount of computation for determining the motion trajectory, and various techniques may be applied to determine the motion trajectory.
다양한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 운동 궤적에 기초하여 굴삭기(300)의 조향 정보를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 운동 궤적으로 결정된 중간점을 추종하기 위한 조향 정보를 획득할 수 있다. 조향 정보는 조향 속도, 조향 각도 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 센서 장치(340)(예: 관성 센서)를 통해 획득된 센서 정보(예: 굴삭기(300)의 상태와 관련된 정보) 또는 통신 장치(320)(예: RTK GNSS 모듈)를 통해 획득되는 정보(예: 상기 굴삭기(300)의 위치 및/또는 방향과 관련된 정보) 중 적어도 하나에 기초하여 굴삭기(300)(예: 하부체(210))의 위치 및 방향을 결정할 수 있으며, 이를 결정된 중간점의 위치 및 방향과 비교하여 조향 정보를 획득할 수 있다.According to various embodiments, the operation control device 350 (or the driving controller 354 ) may acquire steering information of the excavator 300 based on the motion trajectory. According to an embodiment, the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) may acquire steering information for following the midpoint determined as the motion trajectory. The steering information may include a steering speed, a steering angle, and the like. For example, the operation control device 350 (or the drive control unit 354 ) may include sensor information (eg, information related to the state of the excavator 300 ) obtained through the sensor device 340 (eg, an inertial sensor) or Excavator 300 (eg, lower body) based on at least one of information (eg, information related to the position and/or direction of the excavator 300 ) obtained through the communication device 320 (eg, RTK GNSS module) The position and direction of 210 ) may be determined, and the steering information may be obtained by comparing it with the determined position and direction of the midpoint.
다양한 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 조향 정보에 기초하여 굴삭기(300)를 제어하기 위한 제어 정보를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 굴삭기(300)의 제원에 기초하여 조향 정보를 구동 제어 값으로 변환할 수 있다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 굴삭기(300)의 제원에 기초하여, 조향 정보를 굴삭기(300)의 주행체에 대한 속도 제어 값 및 방향 제어 값으로 변환할 수 있다. 또한, 작업 제어 장치(350)(또는 구동 제어부(354))는 변환된 제어 값에 따라 굴삭기(300)가 구동되도록 좌측 및 우측 주행체(예: 바퀴, 무한궤도 트랙)를 제어할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the operation control device 350 (or the driving controller 354 ) may determine control information for controlling the excavator 300 based on the steering information. According to an embodiment, the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) may convert the steering information into a driving control value based on the specifications of the excavator 300 . For example, the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) converts the steering information into a speed control value and a direction control value for the traveling body of the excavator 300 based on the specifications of the excavator 300 . can do. Also, the operation control device 350 (or the driving control unit 354 ) may control the left and right driving bodies (eg, wheels, caterpillar tracks) so that the excavator 300 is driven according to the converted control value.
전술한 실시 예에서는 프로세서(310)와 작업 제어 장치(350)가 서로 분리된 구성으로 설명하였으나, 이는 예시적일 뿐, 본 개시가 이에 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, 작업 제어 장치(350)와 프로세서(310)는 하나의 구성으로 설계될 수 있다. 또한, 전술한 프로세서(310)의 구성 중 적어도 일부는 굴삭기와 분리된 구성으로 설계될 수 있다. 예를 들어, 프로세서(310)의 구성 중 적어도 일부는 외부 장치의 구성으로 구성될 수도 있다. In the above-described embodiment, the processor 310 and the job control device 350 have been described as being separated from each other, but this is only an example, and the present disclosure is not limited thereto. For example, the job control device 350 and the processor 310 may be designed as one configuration. In addition, at least a portion of the configuration of the above-described processor 310 may be designed as a configuration separated from the excavator. For example, at least a part of the configuration of the processor 310 may be configured as a configuration of an external device.
다양한 실시 예에 따른 자율 작업 건설 기계(예: 굴삭기(300))는 신호를 주고받도록 구성되는 통신 장치(예: 통신 장치(320)), 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보를 수집하도록 구성된 측위 장치, 및 상기 통신 장치 및 상기 측위 장치와 전기적으로 연결된 프로세서(예: 프로세서(310))를 포함하며, 상기 프로세서는, 외부 장치 또는 상기 통신 장치를 통해 획득되는 작업 지시에 기초하여, 작업 영역에 대한 작업 처리 지점을 획득(또는 결정)하고, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보에 기초하여 획득된, 상기 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득하고, 상기 작업 경로에 기초하여 상기 작업 처리 지점으로 이동하기 위한 상기 건설 기계의 운동 궤적을 획득(또는 결정)하고, 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 건설 기계가 구동하도록 제어할 수 있다.An autonomous working construction machine (eg, excavator 300) according to various embodiments is a communication device (eg, communication device 320) configured to send and receive signals, a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine , and a processor (eg, a processor 310) electrically connected to the communication device and the positioning device, wherein the processor is configured to: Obtaining (or determining) a work processing point, obtaining a work route to the work processing point obtained based on information related to the location of the construction machine, and moving to the work processing point based on the work path It is possible to obtain (or determine) the motion trajectory of the construction machine for the purpose, and control the construction machine to be driven based on the motion trajectory.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 작업 지시는 상기 작업 영역 및 상기 작업 영역에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며, 상기 프로세서는 상기 작업 종류에 기초하여 상기 작업 처리 지점을 획득하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the work instruction includes the work area and a work type to be performed in the work area, and the processor may control to obtain the work processing point based on the work type.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 건설 기계는 무인 굴삭기를 포함하고, 상기 프로세서는, 스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 작업 반경을 고려하여 상기 작업 처리 지점을 획득하고, 상기 스윙 동작 및 상기 덤핑 동작이 수반되지 않는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 버켓의 너비에 기초하여 상기 작업 처리 지점을 획득하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the construction machine includes an unmanned excavator, and the processor obtains the work processing point in consideration of the working radius of the unmanned excavator when a work involving a swing operation and a dumping operation is instructed, and , when a task that does not involve the swing operation and the dumping operation is instructed, it is possible to control to obtain the work processing point based on the width of the bucket of the unmanned excavator.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 작업 경로는 제 1 간격의 중간점들을 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 작업 경로를 상기 제1 간격보다 좁은 제 2 간격의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로로 변환하고, 상기 제 2 간격의 중간점들 중 지정된 조건을 만족하는 중간점으로 구성된 상기 운동 궤적을 획득하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the working path includes midpoints of a first interval, and the processor converts the working path into a precision working path including midpoints of a second interval narrower than the first interval, It is possible to control to obtain the motion trajectory composed of the midpoints satisfying a specified condition among the midpoints of the second interval.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 선형 보간법에 기초하여, 상기 작업 경로를 상기 정밀 작업 경로로 변환하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the processor may control to convert the working path into the precise working path based on a linear interpolation method.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 제 2 간격의 중간점들 중 상기 건설 기계와 일정 거리를 가지는 중간점을 선택하도록 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 상기 프로세서는 K-Dimensional Tree 기법에 기초하여 중간점을 선택할 수 있다.According to various embodiments, the processor may control to select a midpoint having a predetermined distance from the construction machine from among the midpoints of the second interval. According to an embodiment, the processor may select a midpoint based on a K-Dimensional Tree technique.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 작업 지시는 복수의 작업 영역 및 상기 복수의 작업 영역 각각에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 작업 지시에 기초하여 작업 처리 순서를 결정하고, 상기 작업 처리 순서에 따라 상기 작업 처리 지점을 획득하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the work instruction includes a plurality of work areas and a type of work to be performed in each of the plurality of work areas, and the processor determines a work processing sequence based on the work instruction, and the work It is possible to control to obtain the job processing point according to the processing order.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 운동 궤적을 추종하기 위한 조향 정보를 획득하고, 상기 조향 정보에 기초하여 상기 건설 기계를 구동하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the processor may obtain steering information for following the motion trajectory, and control to drive the construction machine based on the steering information.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 건설 기계는 상기 건설 기계의 상태와 관련된 정보를 수집하도록 구성된 센서 장치(예: 센서 장치(340))를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보 또는 상기 건설 기계의 상태와 관련된 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하고, 상기 적어도 하나의 정보와 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 조향 정보를 획득하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, the construction machine further includes a sensor device (eg, the sensor device 340 ) configured to collect information related to the state of the construction machine, wherein the processor includes information related to the location of the construction machine. Alternatively, it is possible to obtain at least one piece of information among the information related to the state of the construction machine, and control to obtain the steering information based on the at least one piece of information and the motion trajectory.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 건설 기계의 움직임을 구현하도록 구성된 주행체를 더 포함하며, 상기 프로세서는, 상기 건설 기계의 제원에 기초하여, 상기 조향 정보를 상기 주행체의 제어 값으로 변환하고, 상기 제어 값에 기초하여, 상기 주행체를 제어하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments, further comprising a traveling body configured to implement the movement of the construction machine, wherein the processor converts the steering information into a control value of the traveling body based on the specifications of the construction machine, and Based on the control value, it is possible to control the traveling body.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 프로세서는, 상기 통신 장치를 통해 긴급 제어 이벤트를 수신하는 경우, 상기 건설 기계의 구동을 중단시키고 상기 긴급 제어 이벤트에 대응하는 동작을 수행하도록 제어할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when receiving an emergency control event through the communication device, the processor may control to stop the operation of the construction machine and perform an operation corresponding to the emergency control event.
도 6은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)의 동작 방법을 나타내는 플로우 차트다. 이하 실시 예에서 각 동작들은 순차적으로 수행될 수도 있으나, 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니다. 또한, 이하의 동작들은 굴삭기(300)의 프로세서(310)에 의해 수행되거나 프로세서(310)에 의해 실행 가능한 명령어들로 구현될 수 있다.6 is a flowchart illustrating an operation method of the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. In the following embodiment, each operation may be performed sequentially, but is not necessarily performed sequentially. In addition, the following operations may be performed by the processor 310 of the excavator 300 or implemented as instructions executable by the processor 310 .
도 6을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)는, S610 동작에서, 관제 센터(110)로부터 작업 지시를 수신할 수 있다. 작업 지시는 굴삭기(300)가 작업을 해야 하는 작업 영역, 작업 영역에서 수행해야 하는 작업 종류(또는 작업 내용) 등과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 또한, 작업 지시는 굴삭기(300)의 시동을 제어하는 명령을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 굴삭기(300)는 작업 지시에 응답하여, 동력발생 장치를 동작시킬 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 작업 지시는 관제 센터(110) 외에 다른 건설 기계(120 내지 150)로부터 수신될 수도 있다.Referring to FIG. 6 , the excavator 300 according to various embodiments may receive a work instruction from the control center 110 in operation S610 . The work instruction may include information related to a work area in which the excavator 300 must work, a work type (or work content) to be performed in the work area, and the like. In addition, the work instruction may include a command for controlling the starting of the excavator (300). In this case, the excavator 300 may operate the power generating device in response to the work instruction. According to an embodiment, the work instruction may be received from other construction machines 120 to 150 in addition to the control center 110 .
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S620 동작에서, 작업 지시에 기초하여 작업 처리 지점을 결정(또는 획득)할 수 있다. 작업 처리 지점은 전술한 작업 계획의 일부로서 작업 영역에서 작업 처리를 수행하기 위해 주행체(예: 바퀴, 무한궤도 트랙)가 정지해야 하는 위치일 수 있다. 작업의 효율성과 안정성은 굴삭기(300)가 위치하는 작업 처리 지점에 의해 결정될 수 있다. 이에 따라, 작업 효율성과 안전성을 보장하기 위하여, 굴삭기(300)는 작업 내용에 기초하여 작업 영역 중 굴삭기(300)의 주행체가 위치해야 하는 적절한 위치를 결정할 수 있다. 예컨대, 전술한 바와 같이, 스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되는 작업을 수행하는 굴삭기(300)의 작업 처리 지점은 굴삭기(300)의 작업 반경을 고려하여 결정될 수 있으며, 스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되지 않는 작업(예: 평탄화 작업)을 수행하는 굴삭기(300)의 작업 처리 지점은, 버켓의 너비를 기준으로 결정될 수 있다.According to various embodiments, the excavator 300 may determine (or acquire) a work processing point based on a work instruction in operation S620 . The work processing point may be a location at which a traveling body (eg, a wheel, a caterpillar track) must stop in order to perform work processing in the work area as part of the above-described work plan. The efficiency and stability of the work may be determined by the work processing point where the excavator 300 is located. Accordingly, in order to ensure work efficiency and safety, the excavator 300 may determine an appropriate position in which the traveling body of the excavator 300 should be located in the work area based on the work details. For example, as described above, the work processing point of the excavator 300 for performing the work accompanying the swing motion and the dumping action may be determined in consideration of the working radius of the excavator 300, and the swing action and the dumping action are not involved. A work processing point of the excavator 300 performing a non-operation (eg, a flattening operation) may be determined based on the width of the bucket.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S630 동작에서, 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득할 수 있다. 작업 경로는 작업 영역 내의 굴삭기(300)의 현재 위치를 시작점으로 하고, 작업 처리 지점을 목적지로 하는 주행 경로일 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(300)는 측위 장치를 통해 획득되는 위치 정보와 저장된 맵 데이터에 기초하여, 제 1 간격(예: 1m)의 중간점(waypoint)들로 포함하는 작업 경로를 결정(또는 획득)할 수 있다. 다른 예로, 작업 경로는 다른 외부 장치에 의해 결정될 수 있으며, 굴삭기(300)는 외부 장치로부터 작업 경로를 획득할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the excavator 300 may acquire a work path to a work processing point in operation S630 . The work path may be a travel path with the current location of the excavator 300 in the work area as a starting point and the work processing point as a destination. For example, the excavator 300 determines (or acquires) a work path including waypoints of a first interval (eg, 1 m) based on the stored map data and the location information obtained through the positioning device. )can do. As another example, the working path may be determined by another external device, and the excavator 300 may acquire the working path from the external device.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S640 동작에서, 작업 경로에 기초하여 굴삭기(300)의 운동 궤적을 결정(또는 획득)할 수 있다. 운동 궤적은 작업 경로를 따라 이동하기 위한 굴삭기(300)의 움직임을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 작업 경로에 포함된 중간점들 중 굴삭기(300)와 가까운 중간점을 선택하고, 선택된 중간점들을 운동 궤적의 일부로 결정할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in operation S640 , the excavator 300 may determine (or acquire) a motion trajectory of the excavator 300 based on the work path. The motion trajectory may mean the movement of the excavator 300 to move along the work path. According to an embodiment, the excavator 300 may select an intermediate point close to the excavator 300 from among the intermediate points included in the work path, and determine the selected intermediate points as a part of the motion trajectory.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S650 동작에서, 운동 궤적에 기초하여 굴삭기(300)의 구동을 제어할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 구동을 제어하기 위하여 운동 궤적에 기초하여 굴삭기(300)의 조향 정보를 획득할 수 있다. 조향 정보는 운동 궤적으로 결정된 중간점을 추종하기 위한 정보로, 조향 속도, 조향 각도 등을 포함할 수 있다. 굴삭기(300)는 센서 장치(340)를 통해 획득된 센서 정보에 기초하여 굴삭기(300)의 상태(예: 하부체(210)의 위치 및 방향을 결정할 수 있으며, 이를 결정된 중간점의 위치 및 방향과 비교함으로써, 조향 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(300)는 구동을 제어하면서 작업 처리 지점으로 이동할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, in operation S650 , the excavator 300 may control the driving of the excavator 300 based on the motion trajectory. According to an embodiment, the excavator 300 may acquire steering information of the excavator 300 based on a motion trajectory to control driving. The steering information is information for following the midpoint determined by the motion trajectory, and may include a steering speed, a steering angle, and the like. The excavator 300 may determine the state (eg, the position and direction of the lower body 210 ) of the excavator 300 based on the sensor information obtained through the sensor device 340 , and the position and direction of the determined intermediate point By comparing with , steering information may be obtained, for example, the excavator 300 may move to a work processing point while controlling driving.
전술한 실시 예는 굴삭기(300)가 작업 처리 지점 결정, 작업 경로 결정, 운동 궤적 결정 및 구동을 제어하는 것으로 기재하였으나, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전술한 실시 예를 통해 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 외부 장치(예: 관제 센터(110))에 의해 수행될 수 있다. 또한, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)의 동작 방법과 관련하여, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.In the above-described embodiment, the excavator 300 has been described as controlling a work processing point determination, a work path determination, a motion trajectory determination and driving, but the present disclosure is not limited thereto. For example, at least one operation among the operations disclosed through the above-described embodiment may be performed by an external device (eg, the control center 110 ). In addition, in relation to the method of operating the excavator 300 according to various embodiments, at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
도 7은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)에서 작업 경로를 결정하는 동작을 나타내는 플로우 차트다. 이하 설명되는 도 7의 동작들은, 도 6의 S610 내지 630 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.7 is a flowchart illustrating an operation of determining a work path in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. The operations of FIG. 7 described below may represent various embodiments of operations S610 to 630 of FIG. 6 . In addition, in the following embodiments, each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
도 7을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)는, S710 동작과 같이, 작업 처리 순서를 획득(또는 결정)할 수 있다. 전술한 바와 같이, 작업 지시는 굴삭기(300) 가 작업을 해야 하는 작업 영역, 작업 영역에서 굴삭기(300)가 수행해야 하는 작업 내용 등과 관련된 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 작업 현장 내의 복수의 작업 영역에 대한 작업을 지시받은 경우, 굴삭기(300)는 우선 순위로 처리해야하는 작업 영역과 차순위로 처리해야하는 작업 영역을 결정할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 하나의 작업 영역에서 복수의 작업을 처리하도록 지시받은 경우, 굴삭기(300)는 작업 영역 내에서 우선순위로 처리할 작업과 차순위로 처리할 작업을 계획할 수 있다. 작업 처리 순서는 작업 영역에서의 이동 거리, 작업 시간, 작업 종류 등과 같은 작업 특성에 기초하여 결정될 수 있다.Referring to FIG. 7 , the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure may acquire (or determine) a work processing sequence, as in operation S710 . As described above, the work instruction may include information related to a work area in which the excavator 300 needs to work, work content to be performed by the excavator 300 in the work area, and the like. According to an embodiment, when an operation for a plurality of work areas within the work site is received, the excavator 300 may determine a work area to be processed with priority and a work area to be processed with a next priority. According to another embodiment, when instructed to process a plurality of tasks in one work area, the excavator 300 may plan a task to be processed with priority and a task to be processed with the next priority within the work area. The work processing order may be determined based on work characteristics such as a moving distance in the work area, work time, work type, and the like.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S720 동작에서, 작업 지시에 기초하여 각각의 작업이 수행되어야 하는 작업 처리 지점을 획득(또는 결정)할 수 있다. 전술한 바와 같이, 굴삭기(300)는 작업 효율성과 안전성을 보장하기 위하여, 작업 내용에 기초하여 작업 영역 중 굴삭기(300)의 주행체(예: 바퀴, 무한궤도 트랙)가 위치해야 하는 적절한 위치를 결정할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in operation S720 , the excavator 300 may acquire (or determine) a work processing point at which each work is to be performed based on a work instruction. As described above, in order to ensure work efficiency and safety, the excavator 300 determines an appropriate position where the traveling body (eg, wheels, caterpillar track) of the excavator 300 should be located in the work area based on the work content. can decide
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S730 동작에서, 작업 처리 순서에 기초하여, 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 결정할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 작업 처리 순서에 기초하여, 복수의 작업 처리 지점을 경유지와 목적지로 하는 작업 경로를 획득(또는 결정)할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in operation S730 , the excavator 300 may determine a work path to the work processing point based on the work processing order. According to an embodiment, the excavator 300 may acquire (or determine) a work route having a plurality of work processing points as a stopover and a destination, based on the work processing order.
전술한 바와 같이, 작업 경로는 외부 장치에 의해 결정될 수도 있다. 따라서, 도7에 도시된 S710 동작 내지 S730 동작 중 적어도 하나의 동작은 외부 장치에 의해 수행될 수도 있다.As described above, the working path may be determined by an external device. Accordingly, at least one of operations S710 to S730 illustrated in FIG. 7 may be performed by an external device.
도 8은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)에서 운동 궤적을 결정하는 동작을 나타내는 플로우 차트다. 이하 설명되는 도 8의 동작들은, 도 6의 S640 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.8 is a flowchart illustrating an operation of determining a motion trajectory in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. The operations of FIG. 8 described below may represent various embodiments of the operation S640 of FIG. 6 . In addition, in the following embodiments, each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
도 8을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)는, S810 동작과 같이, 작업 경로를 정밀 작업 경로로 변환시킬 수 있다. 정밀 작업 경로는 작업 경로보다 정밀한 간격의 중간점을 포함하는 작업 경로일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 선형 보간법을 이용하여, 제 1 간격(예: 대략 1m)의 중간점을 포함하는 작업 경로를 제 2 간격(예: 대략 0.1m)의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로로 변환시킬 수 있다.Referring to FIG. 8 , the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure may convert a work path into a precision work path, as in operation S810 . The precision work path may be a work path that includes midpoints more precisely spaced than the work path. According to an embodiment, the excavator 300 includes a midpoint of a second interval (eg, approximately 0.1 m) to a working path including a midpoint of a first interval (eg, approximately 1 m) using a linear interpolation method It can be converted to a precision work path that
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S820 동작에서, 정밀 작업 경로에 포함된 중간점들 가운데 조건을 만족하는 중간점을 선택할 수 있다. 중간점은 굴삭기(300)가 이동하는 공간(예: 작업 경로)에 배치된 다양한 객체들에 대한 식별 정보일 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 K-Dimensional Tree 기법에 기초하여 정밀 작업 경로에 포함된 중간점들 중 굴삭기(300)와 가까운 중간점을 선택할 수 있다. 이때, 굴삭기(300)는 굴삭기(300)의 주행 특성, 예를 들어, 유압으로 구동을 제어함에 따라 주행 지연이 발생되는 주행 특성을 고려하여, 굴삭기(300)를 기준으로 일정 거리 이상 떨어진 중간점을 선택할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, in operation S820 , the excavator 300 may select an intermediate point that satisfies a condition among intermediate points included in the precision work path. The midpoint may be identification information for various objects disposed in a space (eg, a work path) in which the excavator 300 moves. According to an embodiment, the excavator 300 may select an intermediate point close to the excavator 300 from among intermediate points included in the precision work path based on the K-Dimensional Tree technique. At this time, the excavator 300 takes into account the driving characteristics of the excavator 300 , for example, the driving characteristics in which a driving delay occurs as driving is controlled by hydraulic pressure, and a midpoint separated by a certain distance or more based on the excavator 300 . can be selected.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S830 동작에서, 선택된 중간점들에 기초하여 운동 궤적을 획득(또는 결정)할 수 있다. 운동 궤적은 작업 경로를 따라 이동하기 위한 굴삭기(300)의 움직임을 의미할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, in operation S830 , the excavator 300 may acquire (or determine) a motion trajectory based on the selected intermediate points. The motion trajectory may mean the movement of the excavator 300 to move along the work path.
도 9은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)에서 구동을 제어하는 동작을 나타내는 플로우 차트다. 이하 설명되는 도 8의 동작들은, 도 6의 S650 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.9 is a flowchart illustrating an operation of controlling driving in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. The operations of FIG. 8 described below may represent various embodiments of the operation S650 of FIG. 6 . In addition, in the following embodiments, each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
도 9를 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)는, S910 동작과 같이, 운동 궤적에 기초하여 조향 정보를 획득할 수 있다. 조향 정보는 운동 궤적으로 결정된 중간점을 추종하기 위한 정보로, 조향 속도, 조향 각도 등을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 센서 장치(340)를 통해 획득된 센서 정보에 기초하여 굴삭기(300)의 위치 및 방향을 결정할 수 있으며, 이를 중간점의 위치 및 방향과 비교함으로써, 조향 정보를 획득할 수 있다. 추가적으로, 굴삭기(300)는 조항 정보를 획득하기 위하여 통신 장치(320)를 통해 획득되는 정보(예: 상기 굴삭기(300)의 위치 및/또는 방향과 관련된 정보)를 사용할 수도 있다.Referring to FIG. 9 , the excavator 300 according to various embodiments may acquire steering information based on a motion trajectory as in operation S910 . The steering information is information for following the midpoint determined by the motion trajectory, and may include a steering speed, a steering angle, and the like. According to an embodiment, the excavator 300 may determine the position and direction of the excavator 300 based on sensor information obtained through the sensor device 340 , and by comparing this with the position and direction of the midpoint, steering information can be obtained. Additionally, the excavator 300 may use information (eg, information related to the position and/or direction of the excavator 300 ) obtained through the communication device 320 to obtain clause information.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S920 동작에서, 조향 정보에 기초하여 제어 정보를 획득(또는 생성)할 수 있다. 제어 정보는 조향 정보에 따라 주행하도록 제어되어야 하는 굴삭기(300)의 제어 정보일 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(300)는 굴삭기(300)의 제원(예: 주행체의 폭, 주행체의 길이, 주행체의 회전 속도 등)에 기초하여 조향 정보를 굴삭기(300)의 주행체에 대한 속도 제어 값 및 방향 제어 값으로 변환한 제어 정보를 생성할 수 있다. According to various embodiments, the excavator 300 may acquire (or generate) control information based on the steering information in operation S920 . The control information may be control information of the excavator 300 to be controlled to travel according to the steering information. For example, the excavator 300 transmits steering information to the traveling body of the excavator 300 based on the specifications (eg, the width of the traveling body, the length of the traveling body, the rotational speed of the traveling body, etc.) of the excavator 300 . Control information converted into a speed control value and a direction control value can be generated.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S930 동작에서, 제어 정보에 기초하여 구동을 제어할 수 있다. 예를 들어, 굴삭기(300)는 변환된 제어 값에 따라 굴삭기(300)가 구동되도록 좌측 및 우측 주행체(예: 바퀴, 무한궤도 트랙)를 제어할 수 있다.According to various embodiments, the excavator 300 may control driving based on control information in operation S930. For example, the excavator 300 may control the left and right driving bodies (eg, wheels and caterpillar tracks) to drive the excavator 300 according to the converted control value.
도 10은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)에서 작업을 처리하는 동작을 나타내는 플로우 차트다. 이하 설명되는 도 10의 동작들은, 도 6의 S650 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.10 is a flowchart illustrating an operation of processing a job in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. The operations of FIG. 10 described below may represent various embodiments of the operation S650 of FIG. 6 . In addition, in the following embodiments, each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
도 10을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)는, S1010 동작과 같이, 작업 처리 지점으로 이동하여 작업(또는 자율 작업)을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 작업 처리 지점으로 이동하여, 관제 센터(110)로부터 지시받은 작업을 수행할 수 있다.Referring to FIG. 10 , the excavator 300 according to various embodiments may move to a work processing point and perform work (or autonomous work), as in operation S1010 . According to an embodiment, the excavator 300 may move to a work processing point and perform a work instructed by the control center 110 .
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, S1020 동작에서, 작업 처리 지점에서의 작업을 완료하는지를 판단할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, the excavator 300 may determine whether the work at the work processing point is completed in operation S1020 .
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, 작업 처리 지점에서의 작업이 완료되면, S1030 동작에서, 모든 작업 처리 지점에서의 작업을 완료하는지를 판단할 수 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when the work at the work processing point is completed, the excavator 300 may determine whether the work at all the work processing points is completed in operation S1030 .
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, 모든 작업 처리 지점에서의 작업이 완료되지 않으면, S1040 동작에서, 다음 작업 처리 지점으로 이동하여 작업을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 다음 작업 처리 지점으로 이동하기 위하여, 다음 작업 처리 지점에 기초하여 작업 처리를 위한 작업 경로를 결정하는 동작(예: 도 6의 S630 동작), 작업 경로에 기초하여 건설 기계의 운동 궤적을 결정하는 동작(예: 도 6의 S640 동작) 또는 운동 궤적에 기초하여 구동을 제어하는 동작(예: 도 6의 S650 동작) 중 적어도 하나의 동작을 수행할 수 있다. According to various embodiments of the present disclosure, if the work at all the work processing points is not completed, the excavator 300 may move to the next work processing point and perform the work in operation S1040. According to an embodiment, the excavator 300 determines a work path for work processing based on the next work processing point in order to move to the next work processing point (eg, operation S630 in FIG. 6 ), on the work path At least one of an operation for determining the motion trajectory of the construction machine based on (eg, operation S640 of FIG. 6 ) or an operation for controlling driving based on the motion trajectory (eg, operation S650 of FIG. 6 ) may be performed .
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는, 모든 작업 처리 지점에서의 작업이 완료되면, S1050 동작에서, 관제 센터(110)로 작업 완료를 보고할 수 있다.According to various embodiments, the excavator 300 may report work completion to the control center 110 in operation S1050 when the work at all work processing points is completed.
도 11은 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)에서 긴급 제어 이벤트를 처리하는 동작을 나타내는 플로우 차트다. 이하 설명되는 도 11의 동작들은, 도 10의 S1010 동작 내지 S1050 동작에 대한 다양한 실시 예를 나타낸 것일 수 있다. 또한, 이하 실시 예에서 각 동작들은 반드시 순차적으로 수행되는 것은 아니며, 개시된 동작 중 적어도 하나의 동작이 생략되거나 다른 동작이 추가될 수도 있다.11 is a flowchart illustrating an operation of processing an emergency control event in the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure. The operations of FIG. 11 described below may represent various embodiments of operations S1010 to S1050 of FIG. 10 . In addition, in the following embodiments, each operation is not necessarily performed sequentially, and at least one operation among the disclosed operations may be omitted or another operation may be added.
도 11을 참조하면, 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)는, S1110 동작과 같이, 자율 작업을 수행하는 중 긴급 제어 이벤트가 감지되는지 여부를 판단할 수 있다. 긴급 제어 이벤트는 굴삭기(300)의 작업을 관제 센터(110)의 제어에 기반한 작업으로 변경하는 제 1 이벤트와 굴삭기(300)의 자율 작업을 일시적으로 중단하는 제 2 이벤트를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 11 , the excavator 300 according to various embodiments may determine whether an emergency control event is detected while performing an autonomous operation, as in operation S1110 . The emergency control event may include a first event of changing the operation of the excavator 300 to a operation based on the control of the control center 110 and a second event of temporarily stopping the autonomous operation of the excavator 300 .
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 긴급 제어 이벤트가 감지되지 않으며, 자율 작업을 유지할 수 있다.According to various embodiments, the excavator 300 may maintain an autonomous operation without detecting an emergency control event.
다양한 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 긴급 제어 이벤트를 감지하면, S1120 동작과 같이 자율 작업을 중단하고 긴급 이벤트에 대응하는 동작 모드로 전환할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 제 1 이벤트의 발생에 응답하여, 관제 센터(110)로부터 수신하는 제어 정보에 기초하여 굴삭기(300)의 동작을 제어하는 원격 작업 모드로 전환할 수 있다. 다른 실시 예에 따르면, 굴삭기(300)는 제 2 이벤트의 발생에 응답하여, 작업을 중단하고 대기하기 대기 모드로 전환할 수 있다. 이때, 굴삭기(300)는 관제 센터(110)로부터 별도의 지시를 수신할 때까지 대기 상태를 유지할 수 있다. 또 다른 실시 예에 따르면, 긴급 제어 이벤트를 감지하는 것에 응답하여, 운전자가 굴삭기(300)의 동작을 직접 제어하는 수동 작업 모드로 전환할 수도 있다.According to various embodiments of the present disclosure, when detecting an emergency control event, the excavator 300 may stop the autonomous operation as in operation S1120 and switch to an operation mode corresponding to the emergency event. According to an embodiment, in response to the occurrence of the first event, the excavator 300 may switch to a remote operation mode for controlling the operation of the excavator 300 based on control information received from the control center 110 . . According to another embodiment, in response to the occurrence of the second event, the excavator 300 may stop work and switch to a standby mode. In this case, the excavator 300 may maintain a standby state until a separate instruction is received from the control center 110 . According to another embodiment, in response to detecting the emergency control event, the driver may switch to a manual operation mode in which the operation of the excavator 300 is directly controlled.
도 12a 내지 12c는 본 개시의 다양한 실시 예에 따른 굴삭기(300)의 주행 성능을 나타내는 도면이다.12A to 12C are diagrams illustrating driving performance of the excavator 300 according to various embodiments of the present disclosure.
도 12a의 참조부호 1230에 도시된 바와 같이, 굴삭기(300)가 자율 주행 경로(1220)와 실제 작업 경로(1210)가 상당히 유사한 것을 확인할 수 있다. 이는 굴삭기(300)가 작업 지시에 기초하여 적절한 작업 위치를 결정하고, 결정된 작업 위치로의 작업 경로를 생성하고, 생성된 작업 경로를 정확하게 추종하여 이동하는 것으로 볼 수 있다. As illustrated by reference numeral 1230 of FIG. 12A , it can be confirmed that the autonomous driving path 1220 of the excavator 300 and the actual working path 1210 are quite similar. This can be seen that the excavator 300 determines an appropriate working position based on the work instruction, generates a working path to the determined working position, and moves by accurately following the generated working path.
또한, 도 12b의 참조부호 1240에 도시된 바와 같이, 제자리 회전 구간에서는 좌측 주행체와 우측 주행체를 서로 반대 방향으로 구동시켜 작업 경로를 정확하게 추종하며, 도 12c의 참조부호 1250에 도시된 바와 같이, 요 에러(Yaw Error)가 발생되지 않도록 정확한 방향을 유지하면서 작업 경로를 추종하는 것으로 볼 수 있다.In addition, as shown by reference numeral 1240 of FIG. 12B , in the stationary rotation section, the left traveling body and the right traveling body are driven in opposite directions to accurately follow the work path, and as shown by reference numeral 1250 of FIG. 12C , , it can be seen as following the work path while maintaining the correct direction so that yaw errors do not occur.
다양한 실시 예에 따른 자율 작업 건설 기계(예: 굴삭기(300))의 동작 방법은, 외부 장치 또는 상기 건설 기계를 통해 획득되는 작업 지시에 기초하여, 작업 영역에 대한 작업 처리 지점을 획득(또는 결정)하는 동작, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보에 기초하여 획득된, 상기 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득하는 동작, 상기 작업 경로에 기초하여 상기 작업 처리 지점으로 이동하기 위한 상기 건설 기계의 운동 궤적을 획득(또는 결정)하는 동작 및 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 건설 기계의 구동을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.The operation method of the autonomous work construction machine (eg, the excavator 300) according to various embodiments acquires (or determines) a work processing point for a work area based on a work instruction obtained through an external device or the construction machine ), the operation of obtaining a work route to the work processing point obtained based on information related to the location of the construction machine, and the motion of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path It may include an operation of acquiring (or determining) a trajectory and an operation of controlling the driving of the construction machine based on the motion trajectory.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 작업 지시는 상기 작업 영역 및 상기 작업 영역에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며, 상기 작업 처리 지점은 상기 작업 종류에 기초하여 획득될 수 있다.According to various embodiments, the work instruction includes the work area and a work type to be performed in the work area, and the work processing point may be obtained based on the work type.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 건설 기계는 무인 굴삭기를 포함하고, 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작은, 스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 작업 반경을 고려하여 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작 및 상기 스윙 동작 및 상기 덤핑 동작이 수반되지 않는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 버켓의 너비에 기초하여 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the construction machine includes an unmanned excavator, and the operation of obtaining the work processing point may include a swing operation and a dumping operation in consideration of the working radius of the unmanned excavator when an instruction is received. When an operation for obtaining a work processing point and a work that does not involve the swing operation and the dumping operation are instructed, the method may include an operation of obtaining the work processing point based on a width of a bucket of the unmanned excavator.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 작업 경로는 제 1 간격의 중간점들을 포함하며, 상기 운동 궤적을 획득하는 동작은, 상기 작업 경로를 제 2 간격의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로로 변환하는 동작 및 상기 제 2 간격의 중간점들 중 지정된 조건을 만족하는 중간점으로 구성된 상기 운동 궤적을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the working path includes the midpoints of the first interval, and the operation of obtaining the motion trajectory includes converting the working path into a precision working path including the midpoint of the second interval; and obtaining the motion trajectory composed of midpoints satisfying a specified condition among midpoints of the second interval.
다양한 실시 예에 따르면, 선형 보간법에 기초하여, 상기 작업 경로를 상기 정밀 작업 경로로 변환할 수 있다.According to various embodiments, the working path may be converted into the precise working path based on linear interpolation.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 제 2 간격의 중간점들 중 상기 건설 기계와 일정 거리를 가지는 중간점을 선택할 수 있다. 일 실시 예에 따라, K-Dimensional Tree 기법에 기초하여 상기 제 2 간격의 중간점들 중 상기 건설 기계와 일정 거리를 가지는 중간점을 선택할 수 있다.According to various embodiments, a midpoint having a predetermined distance to the construction machine may be selected from among the midpoints of the second interval. According to an embodiment, a midpoint having a predetermined distance from the construction machine may be selected from among the midpoints of the second interval based on the K-Dimensional Tree technique.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 작업 지시는 복수의 작업 영역 및 상기 복수의 작업 영역 각각에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며, 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작은, 상기 작업 지시에 기초하여 작업 처리 순서를 결정하는 동작, 및 상기 작업 처리 순서에 따라 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the work instruction includes a plurality of work areas and a type of work to be performed in each of the plurality of work areas, and the operation of obtaining the work processing point includes: a work processing sequence based on the work instruction It may include an operation of determining , and an operation of acquiring the job processing point according to the job processing order.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 구동을 제어하는 동작은, 상기 운동 궤적을 추종하기 위한 조향 정보를 획득하는 동작 및 상기 조향 정보에 기초하여 상기 건설 기계의 구동을 제어하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the operation of controlling the driving may include acquiring steering information for following the motion trajectory and controlling driving of the construction machine based on the steering information.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 조향 정보를 획득하는 동작은, 상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보 또는 상기 건설 기계의 상태와 관련된 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하는 동작 및 상기 적어도 하나의 정보와 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 조향 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the obtaining of the steering information may include obtaining at least one of information related to the location of the construction machine or information related to the state of the construction machine, and the at least one information and the motion. and obtaining the steering information based on the trajectory.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 건설 기계는 움직임을 구현하도록 구성된 주행체를 더 포함하며, 상기 구동을 제어하는 동작은, 상기 건설 기계의 제원에 기초하여, 상기 조향 정보를 상기 주행체의 제어 값으로 변환하는 동작 및 상기 제어 값에 기초하여, 상기 주행체를 제어하는 동작을 포함할 수 있다.According to various embodiments, the construction machine further includes a traveling body configured to implement a movement, and the operation of controlling the driving may include converting the steering information into a control value of the traveling body based on the specifications of the construction machine. It may include an operation of controlling the traveling body based on the converting operation and the control value.
다양한 실시 예에 따르면, 상기 자율 작업 건설 기계의 동작 방법은 상기 외부 장치로부터 통해 긴급 제어 이벤트를 수신하는 경우, 상기 건설 기계의 구동을 중단시키고 상기 긴급 제어 이벤트에 대응하는 동작을 수행하는 동작을 더 포함할 수 있다.According to various embodiments, the method of operating the autonomous construction machine further includes, when receiving an emergency control event from the external device, stopping the operation of the construction machine and performing an operation corresponding to the emergency control event. may include
본 개시의 실시 예들에 따른 굴삭기(300)의 동작 방법은 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 프로세서(예: 프로세서(310))에 의해 실행될 수 있는 명령어들로 구현될 수 있다.The method of operating the excavator 300 according to the embodiments of the present disclosure may be implemented with instructions that are stored in a computer-readable storage medium and executed by a processor (eg, the processor 310 ).
저장 매체는, 직접 및/또는 간접적이든, 원시 상태, 포맷화된 상태, 조직화된 상태 또는 임의의 다른 액세스 가능한 상태이든 관계없이, 관계형 데이터베이스, 비관계형 데이터베이스, 인-메모리(in-memory) 데이터베이스, 또는 데이터를 저장할 수 있고 저장 제어기를 통해 이러한 데이터에 대한 액세스를 허용할 수 있는 다른 적절한 데이터베이스와 같이 분산형을 포함하는 데이터베이스를 포함할 수 있다. 또한, 저장 매체는, 1차 저장 장치(storage), 2차 저장 장치, 3차 저장 장치, 오프라인 저장 장치, 휘발성 저장 장치, 비휘발성 저장 장치, 반도체 저장 장치, 자기 저장 장치, 광학 저장 장치, 플래시 저장 장치, 하드 디스크 드라이브 저장 장치, 플로피 디스크 드라이브, 자기 테이프, 또는 다른 적절한 데이터 저장 매체와 같은 임의의 타입의 저장 장치를 포함할 수 있다. A storage medium, whether directly and/or indirectly, in a raw, formatted, organized or any other accessible state, may include a relational database, a non-relational database, an in-memory database; Alternatively, it may include a database, including a distributed one, such as any other suitable database capable of storing data and allowing access to such data through a storage controller. In addition, the storage medium may include a primary storage device (storage), a secondary storage device, a tertiary storage device, an offline storage device, a volatile storage device, a non-volatile storage device, a semiconductor storage device, a magnetic storage device, an optical storage device, and a flash device. It may include any type of storage device, such as a storage device, a hard disk drive storage device, a floppy disk drive, magnetic tape, or other suitable data storage medium.
본 개시는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 개시의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the present disclosure has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present disclosure will have to be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (20)

  1. 자율 작업 건설 기계에 있어서,An autonomous construction machine comprising:
    신호를 주고받도록 구성되는 통신 장치;a communication device configured to send and receive signals;
    상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보를 수집하도록 구성된 측위 장치; 및a positioning device configured to collect information related to the location of the construction machine; and
    상기 통신 장치 및 상기 측위 장치와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며,a processor electrically connected to the communication device and the positioning device;
    상기 프로세서는, The processor is
    외부 장치 또는 상기 통신 장치를 통해 획득되는 작업 지시에 기초하여, 작업 영역에 대한 작업 처리 지점을 획득하고,Based on the work instruction obtained through the external device or the communication device, obtain a work processing point for the work area,
    상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보에 기초하여 획득된, 상기 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득하고,Obtaining a work route to the work processing point, obtained on the basis of the information related to the location of the construction machine,
    상기 작업 경로에 기초하여 상기 작업 처리 지점으로 이동하기 위한 상기 건설 기계의 운동 궤적을 획득하고,obtaining a motion trajectory of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path;
    상기 운동 궤적에 기초하여 상기 건설 기계가 구동하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling the construction machine to be driven based on the motion trajectory.
  2. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 작업 지시는 상기 작업 영역 및 상기 작업 영역에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며,The work instruction includes the work area and the type of work to be performed in the work area,
    상기 프로세서는 상기 작업 종류에 기초하여 상기 작업 처리 지점을 획득하도록 제어하는 건설 기계.and the processor controls to acquire the work processing point based on the type of work.
  3. 제 2 항에 있어서,3. The method of claim 2,
    상기 건설 기계는 무인 굴삭기를 포함하고,The construction machine includes an unmanned excavator,
    상기 프로세서는, The processor is
    스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 작업 반경을 고려하여 상기 작업 처리 지점을 획득하고,When an operation involving a swing operation and a dumping operation is instructed, the operation processing point is acquired in consideration of the operation radius of the unmanned excavator,
    상기 스윙 동작 및 상기 덤핑 동작이 수반되지 않는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 버켓의 너비에 기초하여 상기 작업 처리 지점을 획득하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling to acquire the work processing point based on a width of a bucket of the unmanned excavator when an instruction is received for a work not accompanied by the swing operation and the dumping operation.
  4. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 작업 경로는 제 1 간격의 중간점들을 포함하며,the working path includes midpoints of a first interval;
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 작업 경로를 제 2 간격의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로로 변환하고,converting the working path into a precision working path including the midpoint of the second interval;
    상기 제 2 간격의 중간점들 중 지정된 조건을 만족하는 중간점으로 구성된 상기 운동 궤적을 획득하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling to acquire the motion trajectory composed of midpoints satisfying a specified condition among midpoints of the second interval.
  5. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 프로세서는, The processor is
    선형 보간법에 기초하여, 상기 작업 경로를 상기 정밀 작업 경로로 변환하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling to convert the working path into the precise working path based on a linear interpolation method.
  6. 제 4 항에 있어서,5. The method of claim 4,
    상기 프로세서는, The processor is
    상기 제 2 간격의 중간점들 중 상기 건설 기계와 일정 거리를 가지는 중간점을 선택하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling to select a midpoint having a predetermined distance from the construction machine from among the midpoints of the second interval.
  7. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 작업 지시는 복수의 작업 영역 및 상기 복수의 작업 영역 각각에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며,The work instruction includes a plurality of work areas and a type of work to be performed in each of the plurality of work areas,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 작업 지시에 기초하여 작업 처리 순서를 결정하고, determining a work processing sequence based on the work instruction;
    상기 작업 처리 순서에 따라 상기 작업 처리 지점을 획득하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling to obtain the work processing point according to the work processing sequence.
  8. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 운동 궤적을 추종하기 위한 조향 정보를 획득하고,Acquire steering information for following the motion trajectory,
    상기 조향 정보에 기초하여 상기 건설 기계를 구동하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for controlling to drive the construction machine based on the steering information.
  9. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1,
    상기 건설 기계의 상태와 관련된 정보를 수집하도록 구성된 센서 장치를 더 포함하며;a sensor device configured to collect information related to the state of the construction machine;
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보 또는 상기 건설 기계의 상태와 관련된 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하고, 상기 적어도 하나의 정보와 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 조향 정보를 획득하도록 제어하는 건설 기계.A construction machine for acquiring at least one of information related to a location of the construction machine and information related to a state of the construction machine, and controlling to acquire the steering information based on the at least one information and the motion trajectory.
  10. 제 8 항에 있어서,9. The method of claim 8,
    상기 건설 기계의 움직임을 구현하도록 구성된 주행체를 더 포함하며,Further comprising a traveling body configured to implement the movement of the construction machine,
    상기 프로세서는,The processor is
    상기 건설 기계의 제원에 기초하여, 상기 조향 정보를 상기 주행체의 제어 값으로 변환하고, converting the steering information into a control value of the traveling body based on the specifications of the construction machine;
    상기 제어 값에 기초하여, 상기 주행체를 제어하도록 제어하는 건설 기계.Based on the control value, a construction machine for controlling to control the traveling body.
  11. 외부 장치 또는 건설 기계를 통해 획득되는 작업 지시에 기초하여, 작업 영역에 대한 작업 처리 지점을 획득하는 동작;acquiring a work processing point for a work area based on a work instruction obtained through an external device or a construction machine;
    상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보에 기초하여 획득된 상기 작업 처리 지점으로의 작업 경로를 획득하는 동작;obtaining a work route to the work processing point obtained based on information related to the location of the construction machine;
    상기 작업 경로에 기초하여 상기 작업 처리 지점으로 이동하기 위한 상기 건설 기계의 운동 궤적을 획득하는 동작; 및obtaining a motion trajectory of the construction machine for moving to the work processing point based on the work path; and
    상기 운동 궤적에 기초하여 상기 건설 기계의 구동을 제어하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and controlling the driving of the construction machine based on the motion trajectory.
  12. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 작업 지시는 상기 작업 영역 및 상기 작업 영역에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며,The work instruction includes the work area and the type of work to be performed in the work area,
    상기 작업 처리 지점은 상기 작업 종류에 기초하여 획득하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.The method of operating an autonomous work construction machine, wherein the work processing point is obtained based on the work type.
  13. 제 12 항에 있어서,13. The method of claim 12,
    상기 건설 기계는 무인 굴삭기를 포함하고,The construction machine includes an unmanned excavator,
    상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작은,The operation of obtaining the work processing point is,
    스윙 동작 및 덤핑 동작이 수반되는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 작업 반경을 고려하여 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작; 및acquiring the work processing point in consideration of the working radius of the unmanned excavator when a work involving a swing motion and a dumping motion is instructed; and
    상기 스윙 동작 및 상기 덤핑 동작이 수반되지 않는 작업을 지시받은 경우, 상기 무인 굴삭기의 버켓의 너비에 기초하여 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and acquiring the work processing point based on a width of a bucket of the unmanned excavator when an operation that does not involve the swing operation and the dumping operation is instructed.
  14. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 작업 경로는 제 1 간격의 중간점들을 포함하며,the working path includes midpoints of a first interval;
    상기 운동 궤적을 획득하는 동작은, The operation of obtaining the motion trajectory is
    상기 작업 경로를 제 2 간격의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로로 변환하는 동작; 및converting the working path into a precision working path including a midpoint of a second interval; and
    상기 제 2 간격의 중간점들 중 지정된 조건을 만족하는 중간점으로 구성된 상기 운동 궤적을 획득하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and acquiring the motion trajectory composed of a midpoint satisfying a specified condition among the midpoints of the second interval.
  15. 제 14 항에 있어서,15. The method of claim 14,
    상기 작업 경로를 제 2 간격의 중간점을 포함하는 정밀 작업 경로로 변환하는 동작은,The operation of converting the working path into a precision working path including the midpoint of the second interval,
    선형 보간법에 기초하여, 상기 작업 경로를 상기 정밀 작업 경로로 변환하는 동작을 포함하는, 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and converting the working path into the precision working path based on a linear interpolation method.
  16. 제 14 항에 있어서,15. The method of claim 14,
    상기 제 2 간격의 중간점들 중 지정된 조건을 만족하는 중간점으로 구성된 상기 운동 궤적을 획득하는 동작은,The operation of obtaining the motion trajectory consisting of an intermediate point that satisfies a specified condition among the intermediate points of the second interval comprises:
    상기 제 2 간격의 중간점들 중 상기 건설 기계와 일정 거리를 가지는 중간점으로 구성된 상기 운동 궤적을 획득하는 동작을 포함하는, 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and acquiring the motion trajectory composed of a midpoint having a predetermined distance from the construction machine among the midpoints of the second interval.
  17. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 작업 지시는 복수의 작업 영역 및 상기 복수의 작업 영역 각각에서 수행해야 하는 작업 종류를 포함하며,The work instruction includes a plurality of work areas and a type of work to be performed in each of the plurality of work areas,
    상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작은, The operation of obtaining the work processing point is,
    상기 작업 지시에 기초하여 작업 처리 순서를 결정하는 동작; 및 determining a work processing sequence based on the work instruction; and
    상기 작업 처리 순서에 따라 상기 작업 처리 지점을 획득하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and acquiring the work processing point according to the work processing sequence.
  18. 제 11 항에 있어서,12. The method of claim 11,
    상기 구동을 제어하는 동작은,The operation of controlling the driving is,
    상기 운동 궤적을 추종하기 위한 조향 정보를 획득하는 동작; 및obtaining steering information for following the motion trajectory; and
    상기 조향 정보에 기초하여 상기 건설 기계의 구동을 제어하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and controlling the driving of the construction machine based on the steering information.
  19. 제 18 항에 있어서,19. The method of claim 18,
    상기 조향 정보를 획득하는 동작은, The operation of obtaining the steering information includes:
    상기 건설 기계의 위치와 관련된 정보 또는 상기 건설 기계의 상태와 관련된 정보 중 적어도 하나의 정보를 획득하는 동작; 및obtaining at least one of information related to the location of the construction machine and information related to the state of the construction machine; and
    상기 적어도 하나의 정보와 상기 운동 궤적에 기초하여 상기 조향 정보를 획득하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and acquiring the steering information based on the at least one piece of information and the motion trajectory.
  20. 제 18 항에 있어서,19. The method of claim 18,
    상기 건설 기계는 움직임을 구현하도록 구성된 주행체를 더 포함하며,The construction machine further includes a traveling body configured to implement movement,
    상기 구동을 제어하는 동작은,The operation of controlling the driving is,
    상기 건설 기계의 제원에 기초하여, 상기 조향 정보를 상기 주행체의 제어 값으로 변환하는 동작; 및converting the steering information into a control value of the traveling body based on the specifications of the construction machine; and
    상기 제어 값에 기초하여, 상기 주행체를 제어하는 동작을 포함하는 자율 작업 건설 기계의 동작 방법.and controlling the traveling body based on the control value.
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