WO2024101391A1 - 作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法 - Google Patents

作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024101391A1
WO2024101391A1 PCT/JP2023/040222 JP2023040222W WO2024101391A1 WO 2024101391 A1 WO2024101391 A1 WO 2024101391A1 JP 2023040222 W JP2023040222 W JP 2023040222W WO 2024101391 A1 WO2024101391 A1 WO 2024101391A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
data
attribute
attribute data
current
work site
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/040222
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
将崇 尾崎
芳洋 田川
亮太 尾▲崎▼
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Publication of WO2024101391A1 publication Critical patent/WO2024101391A1/ja

Links

Images

Definitions

  • This disclosure relates to a system for creating current topographical data for a work site and a method for creating current topographical data for a work site.
  • Patent Document 1 In the technical field related to work machines, a method for creating current terrain data is known, as disclosed in Patent Document 1.
  • Work sites such as mines may contain obstacles or cliffs.
  • cliffs When creating current topographical data for a work site, there is a demand to accurately incorporate the conditions of the work site into the current topographical data.
  • the purpose of this disclosure is to appropriately incorporate work site conditions into current topographical data.
  • a current terrain data creation system for a work site, comprising: a current terrain data receiving unit that receives first current terrain data of the work site detected by a three-dimensional sensor possessed by each of a plurality of work machines; an attribute data receiving unit that receives attribute data assigned to the first current terrain data; a current terrain data creation unit that creates second current terrain data of the work site based on the first current terrain data; a priority storage unit that stores a priority associated with the attribute data assigned to the second current terrain data; and an attribute data update unit that assigns attribute data to a point in the second current terrain data based on the priority when multiple pieces of attribute data for a point in the first current terrain data are received within a specified time.
  • This disclosure makes it possible to appropriately incorporate the conditions of a work site into current topographical data.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a work site management system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side view that illustrates a schematic diagram of the work machine according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view illustrating a three-dimensional sensor and an obstacle sensor according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the operation of the work machine according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a detection system for a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining data stored in the current topographical data storage unit according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the priority of attribute data according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of assigning attribute data according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a method for updating attribute data according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a current topographical data generating method according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a block
  • FIG. 1 is a diagram that illustrates a work site management system 1 according to an embodiment.
  • the work site is a mine.
  • a mine refers to a place or business where minerals are mined. Examples of mines include metal mines that mine metals, non-metal mines that mine limestone, and coal mines that mine coal.
  • a plurality of work machines 2 operate at the work site. In the embodiment, the work machines 2 are bulldozers. The work machines 2 perform predetermined work at the work site. Examples of work performed by the work machines 2 include excavation work, earth-pulling work, and ground leveling work.
  • the management system 1 comprises a management device 3 and a communication system 4.
  • the management device 3 includes a computer system.
  • the management device 3 is placed outside the work machine 2.
  • the management device 3 is installed in a control facility 5 at the work site.
  • the management device 3 manages the work site and the work machine 2.
  • An administrator is present in the control facility 5.
  • Examples of the communication system 4 include the Internet, a mobile phone communication network, a satellite communication network, or a local area network (LAN).
  • LAN local area network
  • An example of a local area network is Wi-Fi (registered trademark), which is a standard for wireless LAN.
  • the work machine 2 has a control device 6 and a wireless communication device 4A.
  • the control device 6 includes a computer system.
  • the wireless communication device 4A is connected to the control device 6.
  • the communication system 4 includes a wireless communication device 4A connected to the control device 6 and a wireless communication device 4B connected to the management device 3.
  • the management device 3 and the control device 6 of the work machine 2 communicate wirelessly via the communication system 4.
  • FIG. 2 is a side view that shows a schematic diagram of the work machine 2 according to the embodiment.
  • the work machine 2 includes a vehicle body 7, a traveling device 8, an excavator 9, a ripper 10, a position sensor 11, an inclination sensor 12, a three-dimensional sensor 13, and an obstacle sensor 14.
  • the vehicle body 7 has an engine compartment 15.
  • An engine 16 is housed in the engine compartment 15.
  • the engine 16 is a drive source for the work machine 2.
  • the traveling device 8 supports the vehicle body 7 and travels.
  • the traveling device 8 has a pair of tracks 17.
  • the work machine 2 travels as the tracks 17 rotate.
  • the excavation machine 9 performs excavation work, pushing soil, or leveling work on the work target.
  • the excavation machine 9 is attached to the vehicle body 7. At least a portion of the excavation machine 9 is positioned in front of the vehicle body 7.
  • the excavation machine 9 has an excavation blade 18, a lift frame 19, a tilt cylinder 20, and a lift cylinder 21.
  • the excavation blade 18 is positioned in front of the vehicle body 7.
  • the excavation blade 18 has a cutting edge 18A.
  • the lift frame 19 supports the excavation blade 18.
  • One end of the lift frame 19 is connected to the back of the excavation blade 18 via a pivoting mechanism.
  • the other end of the lift frame 19 is connected to the vehicle body 7 via a pivoting mechanism.
  • the other end of the lift frame 19 may be connected to the traveling device 8 via a pivoting mechanism.
  • the tilt cylinder 20 and the lift cylinder 21 each operate the excavation blade 18.
  • the tilt cylinder 20 drives the excavation blade 18 to tilt.
  • the lift cylinder 21 drives the excavation blade 18 to move up and down.
  • One end of the tilt cylinder 20 is connected to the back of the excavation blade 18 via a pivot mechanism.
  • the other end of the tilt cylinder 20 is connected to the upper surface of the lift frame 19.
  • the tilt angle of the excavation blade 18 changes as the tilt cylinder 20 extends and retracts.
  • One end of the lift cylinder 21 is connected to the back of the lift frame 19 via a pivot mechanism.
  • the other end of the lift cylinder 21 is connected to the vehicle body 7 via a pivot mechanism.
  • the excavation blade 18 moves up and down as the lift cylinder 21 extends and retracts.
  • the ripper work machine 10 performs ripping work including cutting or crushing the work object.
  • the ripper work machine 10 is attached to the vehicle body 7. At least a part of the ripper work machine 10 is arranged rearward of the vehicle body 7.
  • the ripper work machine 10 has a shank 22, a ripper arm 23, a tilt cylinder 24, a lift cylinder 25, and a beam 26.
  • the shank 22 is arranged rearward of the vehicle body 7.
  • the shank 22 has a ripper point 22A.
  • the ripper point 22A is provided at the tip of the shank 22.
  • the ripper arm 23 supports the shank 22.
  • the ripper arm 23 connects the vehicle body 7 and the shank 22.
  • One end of the ripper arm 23 is connected to the rear of the vehicle body 7 via a pivot mechanism.
  • the other end of the ripper arm 23 is connected to the beam 26.
  • the beam 26 is rotatably connected to the ripper arm 23.
  • the shank 22 is connected to the ripper arm 23 via the beam 26.
  • the tilt cylinder 24 and the lift cylinder 25 each move the shank 22.
  • the tilt cylinder 24 and the lift cylinder 25 are each connected to the vehicle body 7.
  • the tilt cylinder 24 drives the shank 22 to tilt.
  • the lift cylinder 25 drives the shank 22 to move up and down.
  • One end of the tilt cylinder 24 is connected to the beam 26 via a rotating mechanism.
  • the other end of the tilt cylinder 24 is connected to the rear of the vehicle body 7.
  • the tilt cylinder 24 expands and contracts, changing the tilt angle of the shank 22.
  • the tilt cylinder 24 moves the shank 22 in the forward and backward directions.
  • One end of the lift cylinder 25 is connected to the beam 26 via a rotating mechanism.
  • the other end of the lift cylinder 25 is connected to the rear of the vehicle body 7.
  • the lift cylinder 25 expands and contracts, moving the shank 22 in the vertical direction.
  • the lift cylinder 25 moves the shank 22 in the vertical direction.
  • the ripper work machine 10 pierces the work target with the ripper point 22A. With the ripper point 22A pierced into the work target, the traveling device 8 travels, cutting or crushing the work target. While the traveling device 8 is traveling, the shank 22 may be moved in the up-down and back-and-forth directions.
  • the position sensor 11 detects the position of the work machine 2.
  • the position of the work machine 2 is detected using a Global Navigation Satellite System (GNSS).
  • the Global Navigation Satellite System includes a Global Positioning System (GPS).
  • GPS Global Positioning System
  • the Global Navigation Satellite System detects the position of a global coordinate system defined by coordinate data of latitude, longitude, and altitude.
  • the global coordinate system is a coordinate system fixed to the Earth.
  • the position sensor 11 includes a GNSS receiver.
  • the position sensor 11 detects the position of the work machine 2 in the global coordinate system.
  • the position sensor 11 is arranged on the vehicle body 7.
  • the tilt sensor 12 detects the inclination of the vehicle body 7.
  • the tilt sensor 12 detects the inclination angle of the vehicle body 7 with respect to a horizontal plane.
  • the tilt sensor 12 includes an inertial measurement unit (IMU).
  • IMU inertial measurement unit
  • the tilt sensor 12 is disposed on the vehicle body 7.
  • the three-dimensional sensor 13 detects the three-dimensional shape of the detection target.
  • the three-dimensional sensor 13 detects the three-dimensional shape of the detection target without contacting the detection target.
  • the detection target of the three-dimensional sensor 13 includes the work site.
  • the three-dimensional sensor 13 detects the three-dimensional shape of the work site.
  • the three-dimensional shape of the work site includes the topography of the work site.
  • the three-dimensional sensor 13 detects the distance to the surface of the detection target.
  • the three-dimensional sensor 13 detects the three-dimensional shape of the surface of the detection target by detecting the relative distance to each of the multiple detection points on the surface of the detection target.
  • the three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the detection target includes point cloud data consisting of multiple detection points.
  • the three-dimensional data includes the relative distance and relative position between the three-dimensional sensor 13 and each of the multiple detection points defined on the detection target.
  • the three-dimensional data includes height data of each of the multiple detection points.
  • An example of the three-dimensional sensor 13 is a laser sensor (LIDAR: Light Detection and Ranging) that detects the detection target by emitting laser light.
  • the three-dimensional sensor 13 may be a three-dimensional camera such as a stereo camera.
  • the three-dimensional sensor 13 is disposed on the vehicle body 7.
  • the obstacle sensor 14 detects obstacles to the work machine 2 that exist at the work site.
  • the obstacle sensor 14 detects obstacles without contacting the obstacles.
  • An example of the obstacle sensor 14 is a radar sensor (RADAR: Radio Detection and Ranging) that detects obstacles by emitting radio waves.
  • the obstacle sensor 14 may also be an infrared sensor that detects obstacles by emitting infrared light.
  • the obstacle sensor 14 is disposed on the vehicle body 7.
  • the three-dimensional sensor 13 has a detection range 130.
  • the three-dimensional sensor 13 detects three-dimensional data of a detection target arranged in the detection range 130.
  • the three-dimensional sensor 13 includes a three-dimensional sensor 13F that detects three-dimensional data in front of the vehicle body 7, and a three-dimensional sensor 13B that detects three-dimensional data in the rear of the vehicle body 7.
  • the detection range 130 of the three-dimensional sensor 13 includes a detection range 130F of the three-dimensional sensor 13F and a detection range 130B of the three-dimensional sensor 13B. At least a portion of the detection range 130F is defined forward of the excavation work machine 9. At least a portion of the detection range 130B is defined rearward of the ripper work machine 10.
  • the obstacle sensor 14 has a detection range 140.
  • the obstacle sensor 14 detects obstacles located within the detection range 140.
  • the obstacle sensor 14 detects obstacles behind the vehicle body 7.
  • the obstacle sensor 14 includes an obstacle sensor 14L located to the left of the center of the vehicle body 7 in the left-right direction, and an obstacle sensor 14R located to the right.
  • the detection range 140 of the obstacle sensor 14 includes a detection range 140L of the obstacle sensor 14L and a detection range 140R of the obstacle sensor 14R. At least a portion of the detection range 140L and at least a portion of the detection range 140R are defined behind the vehicle body 7. At least a portion of the detection range 140L is defined to the left of the vehicle body 7. At least a portion of the detection range 140R is defined to the right of the vehicle body 7.
  • FIG. 4 is a diagram showing a schematic example of the operation of the work machine 2 according to the embodiment.
  • the work machine 2 can perform slot dozing.
  • Slot dozing refers to a construction method in which the work machine 2 excavates the work object while repeatedly moving forward and backward along a slot-shaped excavation lane formed in the work object.
  • the work machine 2 performs slot dozing by automatic control. As shown in FIG. 4, the work machine 2 performs slot dozing so that the current topography has a shape along the final design surface 27Z. In the example shown in FIG.
  • the work machine 2 excavates the work object with the excavation machine 9 while moving forward from the excavation start point 27S so that the current topography has a shape along the first intermediate design surface 27A. After the first excavation is completed, the work machine 2 moves backward to return to the excavation start point 27S. In the second excavation, the work machine 2 excavates the work object with the excavation machine 9 while moving forward from the excavation start point 27S so that the current topography has a shape along the second intermediate design surface 27B. The work machine 2 repeatedly moves forward and backward until the current terrain is shaped along the final design surface 27Z.
  • the automatic control of the work machine 2 may be semi-automatic control performed in conjunction with manual operation by an operator, or may be fully automatic control performed without manual operation.
  • an operating device for manual operation may be mounted on the work machine 2 and operated by an operator on board the work machine 2.
  • An operating device for manual operation may be located outside the work machine 2 and remotely operated by an operator located outside the work machine 2.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a current terrain data creation system 100 for a work machine 2 according to an embodiment.
  • the management system 1 includes the current terrain data creation system 100.
  • the current terrain data creation system 100 creates current terrain data for a work site.
  • the current terrain data creation system 100 has a control device 6, a position sensor 11, a three-dimensional sensor 13, an obstacle sensor 14, and a management device 3.
  • the control device 6 has a position data acquisition unit 61, a three-dimensional data acquisition unit 62, an obstacle data acquisition unit 63, a current terrain data creation unit 64, an attribute data creation unit 65, and a current terrain data storage unit 66.
  • the position data acquisition unit 61 acquires position data indicating the current position of the work machine 2.
  • the current position of the work machine 2 includes detection data from the position sensor 11.
  • the position data acquisition unit 61 acquires the detection data from the position sensor 11 as position data.
  • the position data acquisition unit 61 acquires posture data indicating the posture of the work machine 2.
  • the posture of the work machine 2 includes detection data from the tilt sensor 12.
  • the position data acquisition unit 61 acquires the detection data from the tilt sensor 12 as posture data.
  • the three-dimensional data acquisition unit 62 acquires three-dimensional data that indicates the three-dimensional shape of the work site where the work machine 2 is operating.
  • the three-dimensional data of the work site includes detection data from the three-dimensional sensor 13.
  • the three-dimensional data acquisition unit 62 acquires the detection data from the three-dimensional sensor 13 as three-dimensional data.
  • the obstacle data acquisition unit 63 acquires obstacle data indicating obstacles present at the work site.
  • the obstacle data acquisition unit 63 acquires obstacle data indicating obstacles present around the work machine 2.
  • the obstacle data includes detection data from the obstacle sensor 14.
  • the obstacle data acquisition unit 63 acquires the detection data from the obstacle sensor 14 as the obstacle data.
  • the obstacle data may include three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the object detected by the three-dimensional sensor 13.
  • the obstacle data acquisition unit 63 may acquire, as the obstacle data, a position determined by integrating a representative point of a parked object detected from point cloud data included in the three-dimensional data and the detection data from the obstacle sensor 14.
  • the current terrain data creation unit 64 creates first current terrain data of the work site based on the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit 62, the position data indicating the current position of the work machine 2 acquired by the position data acquisition unit 61, and the attitude data indicating the attitude of the work machine 2.
  • the current terrain data creation unit 64 creates first current terrain data of the work site based on the detection data of the three-dimensional sensor 13, the detection data of the position sensor 11, and the detection data of the tilt sensor 12.
  • the attribute data creation unit 65 creates attribute data to be assigned to the first current terrain data.
  • the current terrain data storage unit 66 stores the first current terrain data of the work site created by the current terrain data creation unit 64.
  • the current terrain data storage unit 66 stores the first current terrain data and the attribute data in association with each other.
  • the current terrain data receiving unit 31 receives the first current terrain data of the work site from each of the multiple work machines 2.
  • the current terrain data receiving unit 31 receives the first current terrain data of the work site from the current terrain data storage unit 66 via the communication system 4.
  • Each of the multiple work machines 2 transmits the first current terrain data stored in the current terrain data storage unit 66 to the management device 3 via the communication system 4.
  • the current terrain data receiving unit 31 receives the first current terrain data transmitted from each of the multiple work machines 2.
  • the attribute data receiving unit 32 receives the attribute data assigned to the first current terrain data.
  • the attribute data receiving unit 32 receives the attribute data assigned to the first current terrain data from the current terrain data storage unit 66 via the communication system 4.
  • the current terrain data creation unit 33 creates second current terrain data of the work site based on the first current terrain data received by the current terrain data receiving unit 31.
  • the current terrain data creation unit 33 integrates the first current terrain data transmitted from each of the multiple work machines 2 to create second current terrain data of the work site.
  • the current terrain data storage unit 34 stores the second current terrain data created by the current terrain data creation unit 33.
  • Each of the multiple work machines 2 transmits the first current terrain data to the management device 3 at a predetermined time interval.
  • Each of the multiple work machines 2 transmits the first current terrain data to the management device 3, for example, every second.
  • the current terrain data creation unit 33 creates second current terrain data each time it receives the first current terrain data. In order for the current terrain data creation unit 33 to create the first current terrain data, the second current terrain data stored in the current terrain data storage unit 34 is updated.
  • the priority storage unit 35 stores the priority of the attribute data to be assigned to the second current topography data.
  • the attribute data update unit 36 assigns the attribute data to the point in the second current topography data based on the priority.
  • the specified time is, for example, 10 minutes.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the stored data stored in the current topography data storage unit 66 according to the embodiment.
  • the three-dimensional data of the work site includes height data of each of the multiple detection points 28 defined on the surface of the topography of the work site.
  • the positions of each of the multiple detection points 28 in the global coordinate system are determined based on the current position of the work machine 2 at the time the three-dimensional data is acquired, the attitude of the work machine 2, and the three-dimensional data.
  • the positions of the detection points 28 may be defined in the global coordinate system, or may be defined in a predetermined coordinate system such as a local coordinate system set in the work machine 2. Time data indicating a time is assigned to each of the multiple detection points 28.
  • the time indicated by the time data refers to the time when the three-dimensional data acquisition unit 62 acquires the detection point 28, or the time when the position data acquisition unit 61 acquires position data corresponding to the detection point 28.
  • the time of the time data may be considered to be the time when the three-dimensional sensor 13 detects the detection point 28.
  • the time data is stored in association with each of the multiple detection points 28.
  • attribute data indicating an attribute is assigned to each of the multiple detection points 28.
  • the attributes indicated by the attribute data refer to the attributes of the detection points 28.
  • the attributes of the detection points 28 include attributes related to the topography of the work site and attributes related to obstacles present in the work site.
  • the attribute data is stored in association with each of the multiple detection points 28.
  • Attributes indicated by the attribute data include attributes related to the topography of the work site and attributes related to obstacles present at the work site.
  • the attributes include a first attribute indicating that a certain point (detection point 28) in the topography data is a cliff, a second attribute indicating that an obstacle exists at the point, a third attribute indicating that the point is a cliff and that an obstacle exists at the point, and a zeroth attribute indicating that neither a cliff nor an obstacle exists.
  • the third attribute has the highest priority, followed by the second attribute, followed by the first attribute, and the zeroth attribute has the lowest priority.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a method of assigning attribute data according to an embodiment.
  • the attribute data updating unit 36 determines whether the attribute data received by the attribute data receiving unit 32 is attribute data transmitted from each of multiple different work machines 2 or from the same work machine 2.
  • Identification data (vehicle ID) of the work machine 2 is assigned to the attribute data transmitted from the work machine 2 to the management device 3.
  • the attribute data updating unit 36 can determine, based on the vehicle ID, whether the attribute data received by the attribute data receiving unit 32 is attribute data transmitted from each of multiple different work machines 2 or from the same work machine 2.
  • one detection target may be detected by multiple mutually different three-dimensional sensors 13 or obstacle sensors 14.
  • FIG. 8 shows a state in which a detection target is detected by multiple mutually different work machines 2. That is, a state in which one point (detection target) is detected by a three-dimensional sensor 13 mounted on a first work machine 2A and a three-dimensional sensor 13 mounted on a second work machine 2B is shown.
  • the attribute data assigned to the point (detection point 28) by the attribute data creation unit 65 of the first work machine 2A may differ from the attribute data assigned to the point (detection point 28) by the attribute data creation unit 65 of the second work machine 2B.
  • FIG. 8 shows a state in which a detection target is detected by multiple mutually different work machines 2. That is, a state in which one point (detection target) is detected by a three-dimensional sensor 13 mounted on a first work machine 2A and a three-dimensional sensor 13 mounted on a second work machine 2B is shown.
  • the attribute data creation unit 65 of the first work machine 2A determines that no cliff or obstacle exists at the point based on the detection data of the three-dimensional sensor 13. That is, the attribute data creation unit 65 of the first work machine 2A assigns the zeroth attribute to the point (detection point 28).
  • the attribute data creation unit 65 of the second work machine 2B determines that an obstacle exists at the point based on the detection data of the 3D sensor 13. That is, the attribute data creation unit 65 of the second work machine 2B assigns the first attribute to the point (detection point 28).
  • the attribute data receiving unit 32 receives both the 0th attribute data and the first attribute data that has a higher priority than the 0th attribute data within a specified time
  • the attribute data update unit 36 assigns the first attribute data to the point of the second current topography data.
  • Fig. 9 is a diagram for explaining the attribute data updating method according to the embodiment.
  • the attribute data receiving unit 32 receives attribute data transmitted from each of a plurality of different work machines 2
  • the attribute data updating unit 36 assigns attribute data with a high priority to the second current terrain data.
  • the attribute data updating unit 36 updates the attribute data assigned to the second current terrain data based on the priority.
  • the attribute data updating unit 36 updates the attribute data assigned to the second current terrain data to the latest attribute data received after the predetermined time has elapsed, regardless of priority.
  • the attribute data updating unit 36 updates the attribute data assigned to the second current terrain data to the latest attribute data, regardless of the priority.
  • the attribute data updating unit 36 assigns [None] to the point of the second current terrain data. If the first attribute data, [Obstacle], is received from the work machine 2B at time t2, it has a higher priority than the [None] received at time t1, and was sent from a work machine 2B other than the work machine 2A that sent the attribute data at time t1, so it is updated from [None] to [Obstacle] based on the priority.
  • [None] is received from the work machine 2A at time t3, it has a lower priority, the specified time has not passed since time t2, and was sent from a work machine 2A other than the work machine 2B that sent the attribute data at time t2, so [Obstacle] is retained. If [Obstacle] is received from the work machine 2B at time t4, [Obstacle] is retained. If [None] is received from the work machine 2B at time t5, the priority is low, and the specified time has not yet elapsed, but it was sent from the same work machine 2B as the work machine 2B that sent the attribute data at time t4, so it is immediately updated from [Obstacle] to [None] regardless of the priority.
  • [Obstacle] is received from the work machine 2A at time t6, it was sent from a work machine 2A different from the work machine 2B that sent the attribute data at time t5, so it is updated from [None] to [Obstacle] based on the priority. If [None] is received from the work machine 2B at time t7, the priority is low, the specified time has not yet elapsed since time t6, and it was sent from a work machine 2B different from the work machine 2A that sent the attribute data at time t6, so [Obstacle] is maintained. If [None] is received from the work machine 2B at time t18, the specified time has elapsed since time t7, so it is immediately updated from [Obstacle] to [None] regardless of the priority.
  • [Current topographical data creation method] 10 is a flowchart showing a current terrain data creation method according to an embodiment.
  • the attribute data receiving unit 32 receives attribute data from the work machine 2 (step S1).
  • the attribute data receiving unit 32 determines whether the vehicle ID assigned to the attribute data received in step S1 is the same as the vehicle ID of the previously received attribute data (step S2). If it is determined in step S2 that the vehicle IDs are the same (step S2: Yes), the attribute data updating unit 36 updates the attribute data assigned to the point of the second current terrain data to the attribute data received in step S1, regardless of the priority (step S3).
  • step S2 determines whether the priority of the attribute data received in step S1 is higher than the priority of the previously received attribute data (step S4). If it is determined in step S4 that the priority of the attribute data received in step S1 is higher (step S4: Yes), the attribute data update unit 36 updates the attribute data to be assigned to the point in the second current topography data based on the priority to the attribute data received in step S1 (step S5).
  • step S4 determines whether a predetermined time has passed since the attribute data to be assigned to the point in the second current topography data was last updated (step S6). If it is determined in step S6 that a predetermined time has passed since the attribute data was last updated (step S6: Yes), the attribute data update unit 36 updates the attribute data to be assigned to the point in the second current topography data to the attribute data received in step S1, regardless of the priority (step S7).
  • step S6 If it is determined in step S6 that a predetermined time has not elapsed since the attribute data was last updated (step S6: No), the attribute data update unit 36 does not update the attribute data assigned to the point in the second current topography data (step S8).
  • FIG. 11 is a block diagram showing a computer system 1000 according to an embodiment.
  • the computer system 1000 has a processor 1001 such as a CPU (Central Processing Unit), a main memory 1002 including a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory) and a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), a storage 1003, and an interface 1004 including an input/output circuit.
  • the functions of the above-mentioned management device 3 and control device 6 are stored in the storage 1003 as computer programs.
  • the processor 1001 reads the computer program from the storage 1003, expands it in the main memory 1002, and executes the above-mentioned processing according to the program.
  • the computer program may be distributed to the computer system 1000 via a network.
  • the computer system 1000 or computer program, according to the above-described embodiment, can execute the following: receiving first current terrain data of the work site from each of the multiple work machines 2; receiving attribute data assigned to the first current terrain data; creating second current terrain data of the work site based on the first current terrain data; storing a priority for the attribute data assigned to the second current terrain data; and, when multiple pieces of attribute data for a point in the first current terrain data are received within a specified time, assigning the attribute data to the point in the second current terrain data based on the priority.
  • the current terrain data creation system 100 for a work site includes a current terrain data receiving unit 31 for receiving first current terrain data for the work site from each of the multiple work machines 2, an attribute data receiving unit 32 for receiving attribute data assigned to the first current terrain data, a current terrain data creation unit 33 for creating second current terrain data for the work site based on the first current terrain data, a priority storage unit 35 for storing a priority for attribute data assigned to the second current terrain data, and an attribute data updating unit 36 for assigning attribute data to a point in the second current terrain data based on the priority when multiple pieces of attribute data for a point in the first current terrain data are received within a predetermined time.
  • the attribute data updating unit 36 assigns attribute data to the point in the second current terrain data based on the priority. Since attribute data with a high priority is assigned to the point in the second current terrain data, appropriate attribute data is incorporated into the second current terrain data. For example, when attribute data with high priority and attribute data with low priority are received alternately, the attribute data update unit 36 must update the attribute data frequently. When multiple attribute data for the same location received within a predetermined period are different from each other, the attribute data with high priority is retained, so that the attribute data update unit 36 does not need to update the attribute data frequently.
  • the attribute data when a state in which certain attribute data is received exceeds a predetermined time, the attribute data is incorporated into the second current topography data even if the priority of the attribute data is low. When a state in which certain attribute data is received exceeds a predetermined time, the attribute data is considered to represent the true situation of the work site. When a state in which certain attribute data is received exceeds a predetermined time, the attribute data is incorporated into the second current topography data, and appropriate current topography data (second current topography data) is created.
  • the current terrain data creation unit 64 may create current terrain data of the work site based on at least the three-dimensional data acquired by the three-dimensional data acquisition unit 62.
  • the current terrain data creation unit 64 may also create current terrain data of the work site based on at least the position data indicating the current position of the work machine 2 acquired by the position data acquisition unit 61.
  • At least some of the functions of the control device 6 may be provided in the management device 3. At least some of the functions of the management device 3 may be provided in the control device 6.
  • each of the position data acquisition unit 61, the three-dimensional data acquisition unit 62, the obstacle data acquisition unit 63, the current terrain data creation unit 64, the attribute data creation unit 65, and the current terrain data storage unit 66 may be configured as separate hardware.
  • the work machine 2 is a bulldozer.
  • the work machine 2 may be another work machine such as a hydraulic excavator, a wheel loader, or a motor grader.

Landscapes

  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)
  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)

Abstract

作業現場の現況地形データ作成システムは、複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える。

Description

作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法
　本開示は、作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法に関する。
　作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような現況地形データ作成方法が知られている。
米国特許第２０１９／３８３６３１号明細書
　鉱山のような作業現場には、障害物が存在したり崖が存在したりする可能性がある。作業現場の現況地形データを作成する場合、作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れたいという要望がある。
　本開示は、作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れることを目的とする。
　本開示に従えば、複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える、作業現場の現況地形データ作成システムが提供される。
　本開示によれば、作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れることができる。
図１は、実施形態に係る作業現場の管理システムを模式的に示す図である。 図２は、実施形態に係る作業機械を模式的に示す側面図である。 図３は、実施形態に係る３次元センサ及び障害物センサを模式的に示す平面図である。 図４は、実施形態に係る作業機械の動作の一例を模式的に示す図である。 図５は、実施形態に係る作業機械の検出システムを示すブロック図である。 図６は、実施形態に係る現況地形データ記憶部に記憶される記憶データを説明するための図である。 図７は、実施形態に係る属性データの優先度を説明するための図である。 図８は、実施形態に係る属性データの付与方法を説明するための図である。 図９は、実施形態に係る属性データの更新方法を説明するための図である。 図１０は、実施形態に係る現況地形データ作成方法を示すフローチャートである。 図１１は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。
　以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［管理システム］
　図１は、実施形態に係る作業現場の管理システム１を模式的に示す図である。実施形態において、作業現場は、鉱山である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。作業現場において、複数の作業機械２が稼働する。実施形態において、作業機械２は、ブルドーザである。作業機械２は、作業現場において所定の作業を実施する。作業機械２が実施する作業として、掘削作業、押土作業、及び整地作業が例示される。
　管理システム１は、管理装置３と、通信システム４とを備える。管理装置３は、コンピュータシステムを含む。管理装置３は、作業機械２の外部に配置される。管理装置３は、作業現場の管制施設５に設置される。管理装置３は、作業現場及び作業機械２を管理する。管制施設５に管理者が存在する。通信システム４として、インターネット（internet）、携帯電話通信網、衛星通信網、又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local　Area　Network）が例示される。ローカルエリアネットワークとして、無線ＬＡＮの１つの規格であるＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が例示される。
　作業機械２は、制御装置６と、無線通信機４Ａとを有する。制御装置６は、コンピュータシステムを含む。無線通信機４Ａは、制御装置６に接続される。通信システム４は、制御装置６に接続される無線通信機４Ａと、管理装置３に接続される無線通信機４Ｂとを含む。管理装置３と作業機械２の制御装置６とは、通信システム４を介して無線通信する。
［作業機械］
　図２は、実施形態に係る作業機械２を模式的に示す側面図である。図２に示すように、作業機械２は、車体７と、走行装置８と、掘削作業機９と、リッパ作業機１０と、位置センサ１１と、傾斜センサ１２と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４とを備える。車体７は、エンジン室１５を有する。エンジン室１５にエンジン１６が収容される。エンジン１６は、作業機械２の駆動源である。走行装置８は、車体７を支持して走行する。走行装置８は、一対の履帯１７を有する。履帯１７が回転することにより、作業機械２が走行する。
　掘削作業機９は、作業対象の掘削作業、押土作業、又は整地作業を実施する。掘削作業機９は、車体７に取り付けられる。掘削作業機９の少なくとも一部は、車体７の前方に配置される。掘削作業機９は、掘削ブレード１８と、リフトフレーム１９と、チルトシリンダ２０と、リフトシリンダ２１とを有する。
　掘削ブレード１８は、車体７の前方に配置される。掘削ブレード１８は、切刃１８Ａを有する。リフトフレーム１９は、掘削ブレード１８を支持する。リフトフレーム１９の一端部は、回動機構を介して掘削ブレード１８の背面に連結される。リフトフレーム１９の他端部は、回動機構を介して車体７に連結される。なお、リフトフレーム１９の他端部は、回動機構を介して走行装置８に連結されてもよい。
　チルトシリンダ２０及びリフトシリンダ２１のそれぞれは、掘削ブレード１８を動作させる。チルトシリンダ２０は、掘削ブレード１８をチルト動作させるために駆動する。リフトシリンダ２１は、掘削ブレード１８を上下動作させるために駆動する。チルトシリンダ２０の一端部は、回動機構を介して掘削ブレード１８の背面に連結される。チルトシリンダ２０の他端部は、リフトフレーム１９の上面に接続される。チルトシリンダ２０が伸縮することにより、掘削ブレード１８のチルト角が変化する。リフトシリンダ２１の一端部は、回動機構を介してリフトフレーム１９の背面に連結される。リフトシリンダ２１の他端部は、回動機構を介して車体７に接続される。リフトシリンダ２１が伸縮することにより、掘削ブレード１８が上下方向に移動する。
　リッパ作業機１０は、作業対象の切削又は破砕を含むリッピング作業を実施する。リッパ作業機１０は、車体７に取り付けられる。リッパ作業機１０の少なくとも一部は、車体７の後方に配置される。リッパ作業機１０は、シャンク２２と、リッパアーム２３と、チルトシリンダ２４と、リフトシリンダ２５と、ビーム２６とを有する。シャンク２２は、車体７の後方に配置される。シャンク２２は、リッパポイント２２Ａを有する。リッパポイント２２Ａは、シャンク２２の先端部に設けられる。リッパアーム２３は、シャンク２２を支持する。リッパアーム２３は、車体７とシャンク２２とを連結する。リッパアーム２３の一端部は、回動機構を介して車体７の後部に連結される。リッパアーム２３の他端部は、ビーム２６に連結される。ビーム２６は、リッパアーム２３に回動可能に連結される。シャンク２２は、ビーム２６を介してリッパアーム２３に連結される。
　チルトシリンダ２４及びリフトシリンダ２５のそれぞれは、シャンク２２を動作させる。チルトシリンダ２４及びリフトシリンダ２５のそれぞれは、車体７に連結される。チルトシリンダ２４は、シャンク２２をチルト動作させるために駆動する。リフトシリンダ２５は、シャンク２２を上下動作させるために駆動する。チルトシリンダ２４の一端部は、回動機構を介してビーム２６に連結される。チルトシリンダ２４の他端部は、車体７の後部に連結される。チルトシリンダ２４が伸縮することにより、シャンク２２のチルト角が変化する。チルトシリンダ２４は、シャンク２２を前後方向に移動させる。リフトシリンダ２５の一端部は、回動機構を介してビーム２６に連結される。リフトシリンダ２５の他端部は、車体７の後部に連結される。リフトシリンダ２５が伸縮することにより、シャンク２２が上下方向に移動する。リフトシリンダ２５は、シャンク２２を上下方向に移動させる。
　リッパ作業機１０は、リッパポイント２２Ａを作業対象に突き刺す。リッパポイント２２Ａが作業対象に突き刺された状態で走行装置８が走行することにより、作業対象が切削又は破砕される。走行装置８が走行中に、シャンク２２が上下方向及び前後方向に移動されてもよい。
　位置センサ１１は、作業機械２の位置を検出する。作業機械２の位置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global　Navigation　Satellite　System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global　Positioning　System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定されるグローバル座標系の位置を検出する。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置センサ１１は、ＧＮＳＳ受信機を含む。位置センサ１１は、グローバル座標系における作業機械２の位置を検出する。位置センサ１１は、車体７に配置される。
　傾斜センサ１２は、車体７の傾きを検出する。傾斜センサ１２は、水平面に対する車体７の傾斜角度を検出する。傾斜センサ１２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial　Measurement　Unit）を含む。傾斜センサ１２は、車体７に配置される。
　３次元センサ１３は、検出対象の３次元形状を検出する。３次元センサ１３は、検出対象に非接触で検出対象の３次元形状を検出する。３次元センサ１３の検出対象は、作業現場を含む。３次元センサ１３は、作業現場の３次元形状を検出する。作業現場の３次元形状は、作業現場の地形を含む。３次元センサ１３は、検出対象の表面までの距離を検出する。３次元センサ１３は、検出対象の表面の複数の検出点のそれぞれとの相対距離を検出することにより、検出対象の表面の３次元形状を検出する。検出対象の３次元形状を示す３次元データは、複数の検出点からなる点群データを含む。３次元データは、３次元センサ１３と検出対象に規定される複数の検出点のそれぞれとの相対距離及び相対位置を含む。３次元データは、複数の検出点のそれぞれの高さデータを含む。３次元センサ１３として、レーザ光を射出することにより検出対象を検出するレーザセンサ（ＬＩＤＡＲ：Light　Detection　and　Ranging）が例示される。なお、３次元センサ１３は、ステレオカメラのような３次元カメラでもよい。３次元センサ１３は、車体７に配置される。
　障害物センサ１４は、作業現場に存在する作業機械２の障害物を検出する。障害物センサ１４は、障害物に非接触で障害物を検出する。障害物センサ１４として、電波を射出することにより障害物を検出するレーダセンサ（ＲＡＤＡＲ：Radio　Detection　and　Ranging）が例示される。なお、障害物センサ１４は、赤外光を射出することにより障害物を検出する赤外線センサでもよい。障害物センサ１４は、車体７に配置される。
　図３は、実施形態に係る３次元センサ１３及び障害物センサ１４を模式的に示す平面図である。図３に示すように、３次元センサ１３は、検出範囲１３０を有する。３次元センサ１３は、検出範囲１３０に配置された検出対象の３次元データを検出する。実施形態において、３次元センサ１３は、車体７の前方の３次元データを検出する３次元センサ１３Ｆと、車体７の後方の３次元データを検出する３次元センサ１３Ｂとを含む。３次元センサ１３の検出範囲１３０は、３次元センサ１３Ｆの検出範囲１３０Ｆと、３次元センサ１３Ｂの検出範囲１３０Ｂとを含む。検出範囲１３０Ｆの少なくとも一部は、掘削作業機９よりも前方に規定される。検出範囲１３０Ｂの少なくとも一部は、リッパ作業機１０よりも後方に規定される。
　図３に示すように、障害物センサ１４は、検出範囲１４０を有する。障害物センサ１４は、検出範囲１４０に配置された障害物を検出する。実施形態において、障害物センサ１４は、車体７の後方の障害物を検出する。障害物センサ１４は、左右方向において車体７の中心よりも左側に配置される障害物センサ１４Ｌと、右側に配置される障害物センサ１４Ｒとを含む。障害物センサ１４の検出範囲１４０は、障害物センサ１４Ｌの検出範囲１４０Ｌと、障害物センサ１４Ｒの検出範囲１４０Ｒとを含む。検出範囲１４０Ｌの少なくとも一部及び検出範囲１４０Ｒの少なくとも一部は、車体７の後方に規定される。検出範囲１４０Ｌの少なくとも一部は、車体７よりも左方に規定される。検出範囲１４０Ｒの少なくとも一部は、車体７よりも右方に規定される。
［作業機械の動作］
　図４は、実施形態に係る作業機械２の動作の一例を模式的に示す図である。実施形態において、作業機械２は、スロットドージング（slot　dozing）を実施することができる。スロットドージングとは、作業対象に形成されたスロット状の掘削レーンに沿って作業機械２が前進と後進とを繰り返しながら作業対象を掘削する施工法をいう。実施形態において、作業機械２は、自動制御によりスロットドージングを実施する。図４に示すように、作業機械２は、現況地形が最終設計面２７Ｚに沿った形状になるように、スロットドージングする。図４に示す例において、作業機械２は、第１回目の掘削において、現況地形が第１中間設計面２７Ａに沿った形状になるように、掘削開始点２７Ｓから前進しながら掘削作業機９で作業対象を掘削する。第１回目の掘削が終了した後、作業機械２は、掘削開始点２７Ｓに戻るために後進する。作業機械２は、第２回目の掘削において、現況地形が第２中間設計面２７Ｂに沿った形状になるように、掘削開始点２７Ｓから前進しながら掘削作業機９で作業対象を掘削する。作業機械２は、現況地形が最終設計面２７Ｚに沿って形状になるまで、前進と後進とを繰り返す。
　なお、作業機械２の自動制御は、操作者による手動操作と合わせて実施される半自動制御でもよいし、手動操作無しで実施される完全自動制御でもよい。半自動制御の場合、手動操作のための操作装置が作業機械２に搭載され、作業機械２に搭乗した操作者により搭乗操作されてもよい。手動操作のための操作装置が作業機械２の外部に配置され、作業機械２の外部に存在する操作者により遠隔操作されてもよい。
［現況地形データ作成システム］
　図５は、実施形態に係る作業機械２の現況地形データ作成システム１００を示すブロック図である。管理システム１は、現況地形データ作成システム１００を含む。現況地形データ作成システム１００は、作業現場の現況地形データを作成する。現況地形データ作成システム１００は、制御装置６と、位置センサ１１と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４と、管理装置３とを有する。制御装置６は、位置データ取得部６１と、３次元データ取得部６２と、障害物データ取得部６３と、現況地形データ作成部６４と、属性データ作成部６５と、現況地形データ記憶部６６とを有する。
　位置データ取得部６１は、作業機械２の現況位置を示す位置データを取得する。作業機械２の現況位置は、位置センサ１１の検出データを含む。位置データ取得部６１は、位置データとして、位置センサ１１の検出データを取得する。位置データ取得部６１は、作業機械２の姿勢を示す姿勢データを取得する。作業機械２の姿勢は、傾斜センサ１２の検出データを含む。位置データ取得部６１は、姿勢データとして、傾斜センサ１２の検出データを取得する。
　３次元データ取得部６２は、作業機械２が稼働する作業現場の３次元形状を示す３次元データを取得する。作業現場の３次元データは、３次元センサ１３の検出データを含む。３次元データ取得部６２は、３次元データとして、３次元センサ１３の検出データを取得する。
　障害物データ取得部６３は、作業現場に存在する障害物を示す障害物データを取得する。障害物データ取得部６３は、作業機械２の周辺に存在する障害物を示す障害物データを取得する。障害物データは、障害物センサ１４の検出データを含む。障害物データ取得部６３は、障害物データとして、障害物センサ１４の検出データを取得する。障害物データは、３次元センサ１３の検出対象の３次元形状を示す３次元データを含んでもよい。障害物データ取得部６３は、３次元データに含まれる点群データから検出される立駐物の代表点と障害物センサ１４の検出データとを統合して求められた位置を、障害物データとして取得してもよい。
　現況地形データ作成部６４は、３次元データ取得部６２により取得された３次元データ、位置データ取得部６１により取得された作業機械２の現況位置を示す位置データ、及び作業機械２の姿勢を示す姿勢データに基づいて、作業現場の第１現況地形データを作成する。現況地形データ作成部６４は、３次元センサ１３の検出データ、位置センサ１１の検出データ、及び傾斜センサ１２の検出データに基づいて、作業現場の第１現況地形データを作成する。属性データ作成部６５は、第１現況地形データに付与する属性データを作成する。現況地形データ記憶部６６は、現況地形データ作成部６４により作成された作業現場の第１現況地形データを記憶する。現況地形データ記憶部６６は、第１現況地形データと属性データとを対応付けて記憶する。
　現況地形データ受信部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信する。現況地形データ受信部３１は、現況地形データ記憶部６６から通信システム４を介して作業現場の第１現況地形データを受信する。上述のように、作業現場に複数の作業機械２が存在する。複数の作業機械２のそれぞれは、現況地形データ記憶部６６に記憶されている第１現況地形データを、通信システム４を介して管理装置３に送信する。現況地形データ受信部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された第１現況地形データを受信する。
　属性データ受信部３２は、第１現況地形データに付与された属性データを受信する。属性データ受信部３２は、現況地形データ記憶部６６から通信システム４を介して第１現況地形データに付与された属性データを受信する。
　現況地形データ作成部３３は、現況地形データ受信部３１により受信された第１現況地形データに基づいて、作業現場の第２現況地形データを作成する。現況地形データ作成部３３は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された第１現況地形データを統合して、作業現場の第２現況地形データを作成する。現況地形データ記憶部３４は、現況地形データ作成部３３により作成された第２現況地形データを記憶する。複数の作業機械２のそれぞれは、第１現況地形データを所定の時間間隔で管理装置３に送信する。複数の作業機械２のそれぞれは、例えば１秒ごとに第１現況地形データを管理装置３に送信する。現況地形データ作成部３３は、第１現況地形データを受信する度に第２現況地形データを作成する。現況地形データ作成部３３が第１現況地形データを作成するために、現況地形データ記憶部３４に記憶される第２現況地形データが更新される。
　優先度記憶部３５は、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する。属性データ更新部３６は、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する。所定時間は、例えば１０分間である。
［記憶データ］
　図６は、実施形態に係る現況地形データ記憶部６６に記憶される記憶データを説明するための図である。図６に示すように、作業現場の３次元データは、作業現場の地形の表面に規定される複数の検出点２８のそれぞれの高さデータを含む。３次元データが取得されたときの作業機械２の現況位置、作業機械２の姿勢、及び３次元データに基づいて、グローバル座標系における複数の検出点２８のそれぞれの位置が定められる。なお、検出点２８の位置は、グローバル座標系において規定されてもよいし、作業機械２に設定されたローカル座標系のような所定の座標系において規定されてもよい。複数の検出点２８のそれぞれに、時刻を示す時刻データが付与される。時刻データが示す時刻とは、３次元データ取得部６２が検出点２８を取得した時刻、又は位置データ取得部６１により検出点２８に対応する位置データを取得した時刻をいう。なお、時刻データの時刻は、３次元センサ１３が検出点２８を検出した時刻とみなされてもよい。時刻データは、複数の検出点２８のそれぞれに対応付けて記憶される。また、複数の検出点２８のそれぞれに、属性を示す属性データが付与される。属性データが示す属性とは、検出点２８の属性をいう。検出点２８の属性は、作業現場の地形に係る属性及び作業現場に存在する障害物に係る属性を含む。属性データは、複数の検出点２８のそれぞれに対応付けて記憶される。
［属性データの優先度］
　図７は、実施形態に係る属性データの優先度を説明するための図である。属性データが示す属性は、作業現場の地形に係る属性及び作業現場に存在する障害物に係る属性を含む。属性は、地形データのある地点（検出点２８）が崖であることを示す第１属性と、地点に障害物が存在することを示す第２属性と、地点が崖であり且つ地点に障害物が存在することを示す第３属性と、崖及び障害物が存在しない第０属性とを含む。第３属性の優先度が最も高く、第３属性に次いで第２属性の優先度が高く、第２属性に次いで第１属性の優先度が高く、第０属性の優先度が最も低い。
　図８は、実施形態に係る属性データの付与方法を説明するための図である。属性データ受信部３２により属性データが複数受信された場合、属性データ更新部３６は、属性データ受信部３２により受信された属性データが相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データであるか同一の作業機械２から送信された属性データであるかを判定する。作業機械２から管理装置３に送信される属性データに作業機械２の識別データ（車両ＩＤ）が付与される。属性データ更新部３６は、車両ＩＤに基づいて、属性データ受信部３２により受信された属性データが相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データであるか同一の作業機械２から送信された属性データであるかを判定することができる。
　図８に示すように、例えば１つの検出対象が相互に異なる複数の３次元センサ１３又は障害物センサ１４により検出される可能性がある。図８は、検出対象が相互に異なる複数の作業機械２により検出されている状態を示す。すなわち、１つの地点（検出対象）が第１の作業機械２Ａに搭載されている３次元センサ１３と、第２の作業機械２Ｂに搭載されている３次元センサ１３とに検出されている状態を示す。第１の作業機械２Ａの属性データ作成部６５が地点（検出点２８）に付与する属性データと、第２の作業機械２Ｂの属性データ作成部６５が地点（検出点２８）に付与する属性データとが異なる可能性がある。図８に示す例では、第１の作業機械２Ａの属性データ作成部６５は、３次元センサ１３の検出データに基づいて、地点に崖及び障害物が存在しないと判定する。すなわち、第１の作業機械２Ａの属性データ作成部６５は、地点（検出点２８）に第０属性を付与する。一方、第２の作業機械２Ｂの属性データ作成部６５は、３次元センサ１３の検出データに基づいて、地点に障害物が存在すると判定する。すなわち、第２の作業機械２Ｂの属性データ作成部６５は、地点（検出点２８）に第１属性を付与する。所定時間内に第０属性データと第０属性データよりも優先度が高い第１属性データとの両方が属性データ受信部３２により受信された場合、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に第１属性データを付与する。
［属性データの更新方法］
　図９は、実施形態に係る属性データの更新方法を説明するための図である。図８を参照して説明したように、属性データ受信部３２が相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データを受信した場合、属性データ更新部３６は、優先度が高い属性データを第２現況地形データに付与する。すなわち、属性データ更新部３６は、第２現況地形データに付与される属性データを優先度に基づいて更新する。
　属性データ受信部３２が相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データを受信した場合において、属性データを更新した直近の時点から予め定められている所定時間が経過した場合、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データに付与される属性データを所定時間の経過後に受信した最新の属性データに更新する。
　属性データ受信部３２が同一の作業機械２から送信された属性データを受信した場合、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データに付与される属性データを最新の属性データに更新する。
　例えば、所定時間を１０とした場合において、時点ｔ１において作業機械２Ａから第０属性データである［なし］を属性データ受信部３２が受信した場合、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に［なし］を付与する。時点ｔ２において作業機械２Ｂから第１属性データである［障害物］を受信した場合、時点ｔ１に受信された［なし］よりも優先度が高く、時点ｔ１で属性データを送信した作業機械２Ａとは異なる作業機械２Ｂから送信されているので、優先度に基づいて、［なし］から［障害物］に更新される。時点ｔ３において作業機械２Ａから［なし］を受信した場合、優先度が低く、時点ｔ２から所定時間が経過してなく、時点ｔ２で属性データを送信した作業機械２Ｂとは異なる作業機械２Ａから送信されているので、［障害物］が保持される。時点ｔ４において作業機械２Ｂから［障害物］を受信した場合、［障害物］が保持される。時点ｔ５において作業機械２Ｂから［なし］を受信した場合、優先度が低く、所定時間が経過していないものの、時点ｔ４で属性データを送信した作業機械２Ｂと同一の作業機械２Ｂから送信されているので、優先度にかかわらず、［障害物］から［なし］に即時更新される。時点ｔ６において作業機械２Ａから［障害物］を受信した場合、時点ｔ５で属性データを送信した作業機械２Ｂとは異なる作業機械２Ａから送信されているので、優先度に基づいて、［なし］から［障害物］に更新される。時点ｔ７において作業機械２Ｂから［なし］を受信した場合、優先度が低く、時点ｔ６から所定時間が経過してなく、時点ｔ６で属性データを送信した作業機械２Ａとは異なる作業機械２Ｂから送信されているので、［障害物］が保持される。時点ｔ１８において作業機械２Ｂから［なし］を受信した場合、時点ｔ７から所定時間が経過しているので、優先度にかかわらず、［障害物］から［なし］に即時更新される。
［現況地形データ作成方法］
　図１０は、実施形態に係る現況地形データ作成方法を示すフローチャートである。属性データ受信部３２は、作業機械２から属性データを受信する（ステップＳ１）。属性データ受信部３２は、ステップＳ１において受信した属性データに付与されている車両ＩＤが前回に受信した属性データの車両ＩＤと同一であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、車両ＩＤが同一であると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ３）。
　ステップＳ２において、車両ＩＤが同一ではないと判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、属性データ更新部３６は、ステップＳ１において受信した属性データの優先度が前回に受信した属性データの優先度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、ステップＳ１において受信した属性データの優先度が高いと判定した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ５）。
　ステップＳ４において、ステップＳ１において受信した属性データの優先度が低いと判定した場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に付与する属性データを前回に更新した時点から所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、属性データを前回に更新した時点から所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ７）。
　ステップＳ６において、属性データを前回に更新した時点から所定時間が経過していない判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に付与する属性データを更新しない（ステップＳ８）。
［コンピュータシステム］
　図１１は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
　コンピュータシステム１０００又はコンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信することと、第１現況地形データに付与された属性データを受信することと、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成することと、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶することと、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与することと、を実行することができる。
［効果］
　以上説明したように、実施形態に係る作業現場の現況地形データ作成システム１００は、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部３１と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部３２と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部３３と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部３５と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部３６と、を備える。所定期間内に受信された同一地点（検出点２８）の複数の属性データが相互に異なる場合、属性データ更新部３６は、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する。第２現況地形データの地点には、優先度が高い属性データが付与されるので、適正な属性データが第２現況地形データに取り入れられる。優先度が高い属性データと優先度が低い属性データとが例えば交互に受信された場合、属性データ更新部３６は、属性データの更新を高頻度に実施しなければならなくなる。所定期間内に受信された同一地点の複数の属性データが相互に異なる場合、優先度が高い属性データが保持されるので、属性データ更新部３６は、属性データの更新を高頻度に実施しなくても済む。また、ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データの優先度が低くても、第２現況地形データにはその属性データが取り入れられる。ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データは作業現場の真の状況を表していると考えられる。ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データが第２現況地形データに取り入れられることにより、適正な現況地形データ（第２現況地形データ）が作成される。
［その他の実施形態］
　上述の実施形態において、現況地形データ作成部６４は、少なくとも３次元データ取得部６２により取得された３次元データに基づいて、作業現場の現況地形データを作成してもよい。また、現況地形データ作成部６４は、少なくとも位置データ取得部６１により取得された作業機械２の現況位置を示す位置データに基づいて、作業現場の現況地形データを作成してもよい。
　上述の実施形態において、制御装置６の機能の少なくとも一部が、管理装置３に設けられてもよい。管理装置３の機能の少なくとも一部が、制御装置６に設けられてもよい。
　上述の実施形態において、例えば、位置データ取得部６１、３次元データ取得部６２、障害物データ取得部６３、現況地形データ作成部６４、属性データ作成部６５、及び現況地形データ記憶部６６のそれぞれが、別々のハードウエアにより構成されてもよい。
　上述の実施形態において、作業機械２は、ブルドーザであることとした。作業機械２は油圧ショベル、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の作業機械でもよい。
　１…管理システム、２…作業機械、３…管理装置、４…通信システム、４Ａ…無線通信機、４Ｂ…無線通信機、５…管制施設、６…制御装置、７…車体、８…走行装置、９…掘削作業機、１０…リッパ作業機、１１…位置センサ、１２…傾斜センサ、１３…３次元センサ、１３Ｆ…３次元センサ、１３Ｂ…３次元センサ、１４…障害物センサ、１４Ｌ…障害物センサ、１４Ｒ…障害物センサ、１５…エンジン室、１６…エンジン、１７…履帯、１８…掘削ブレード、１８Ａ…切刃、１９…リフトフレーム、２０…チルトシリンダ、２１…リフトシリンダ、２２…シャンク、２２Ａ…リッパポイント、２３…リッパアーム、２４…チルトシリンダ、２５…リフトシリンダ、２６…ビーム、２７Ａ…第１中間設計面、２７Ｂ…第２中間設計面、２７Ｓ…掘削開始点、２７Ｚ…最終設計面、２８…検出点、３１…現況地形データ受信部、３２…属性データ受信部、３３…現況地形データ作成部、３４…現況地形データ記憶部、３５…優先度記憶部、３６…属性データ更新部、６１…位置データ取得部、６２…３次元データ取得部、６３…障害物データ取得部、６４…現況地形データ作成部、６５…属性データ作成部、６６…現況地形データ記憶部、１００…現況地形データ作成システム、１３０…検出範囲、１３０Ｆ…検出範囲、１３０Ｂ…検出範囲、１４０…検出範囲、１４０Ｌ…検出範囲、１４０Ｒ…検出範囲、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース。

Claims (6)

  1. 　複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、
    　前記第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、
    　前記第１現況地形データに基づいて前記作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、
    　前記第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、
    　所定時間内に前記第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、前記優先度に基づいて、前記第２現況地形データの前記地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える、
    　作業現場の現況地形データ作成システム。
  2. 　属性データは、第１属性データと、前記第１属性データよりも優先度が高い第２属性データと、を含み、
    　所定時間内に前記第１属性データと前記第２属性データとの両方が受信された場合、前記属性データ更新部は、前記第２現況地形データの前記地点に前記第２属性データを付与する、
    　請求項１に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
  3. 　前回に属性データを更新した時点から所定時間が経過した後に前記第１属性データが受信された場合、前記属性データ更新部は、前記第２現況地形データの前記地点に前記第１属性データを付与する、
    　請求項２に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
  4. 　前記属性データが示す属性は、前記作業現場の地形に係る属性及び前記作業現場に存在する障害物に係る属性を含む、
    　請求項１に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
  5. 　前記属性は、前記地点が崖であることを示す第１属性と、前記地点に障害物が存在することを示す第２属性と、前記地点が崖であり且つ前記地点に障害物が存在することを示す第３属性と、を含み、
    　前記第３属性に次いで前記第２属性の優先度が高く、前記第２属性に次いで前記第１属性の優先度が高い、
    　請求項４に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
  6. 　複数の作業機械のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信することと、
    　前記第１現況地形データに付与された属性データを受信することと、
    　前記第１現況地形データに基づいて前記作業現場の第２現況地形データを作成することと、
    　前記第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶することと、
    　所定時間内に前記第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、前記優先度に基づいて、前記第２現況地形データの前記地点に属性データを付与することと、を含む、
    　作業現場の現況地形データ作成方法。
PCT/JP2023/040222 2022-11-11 2023-11-08 作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法 WO2024101391A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-180994 2022-11-11
JP2022180994A JP2024070473A (ja) 2022-11-11 2022-11-11 作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024101391A1 true WO2024101391A1 (ja) 2024-05-16

Family

ID=91032953

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/040222 WO2024101391A1 (ja) 2022-11-11 2023-11-08 作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024070473A (ja)
WO (1) WO2024101391A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11222882A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Komatsu Ltd 危険領域監視装置
JP2010198519A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 周囲監視装置
JP2018165098A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 マクセル株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11222882A (ja) * 1998-02-05 1999-08-17 Komatsu Ltd 危険領域監視装置
JP2010198519A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 周囲監視装置
JP2018165098A (ja) * 2017-03-28 2018-10-25 マクセル株式会社 ヘッドアップディスプレイ装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024070473A (ja) 2024-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6496182B2 (ja) 施工計画システム
JP4205676B2 (ja) 建設機械の出来形情報処理装置
US9945100B2 (en) Positioning system and method for determining location of machine
CN112424427B (zh) 作业机械的控制装置及控制方法
JPWO2017119517A1 (ja) 作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及びナビゲーションコントローラ
JP7134223B2 (ja) 作業機械の制御システム、方法、及び作業機械
JP2020521076A (ja) 設計より下のブレード制御
JP2020117982A (ja) 作業機械
JP7169760B2 (ja) 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両
WO2024101391A1 (ja) 作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法
WO2024070557A1 (ja) 作業現場の検出システム及び作業現場の検出方法
WO2024070558A1 (ja) 作業現場の検出システム及び作業現場の検出方法
WO2024070520A1 (ja) 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法
US20160109583A1 (en) Method of determining location of machine
JP2018021885A (ja) 施工管理システム
WO2024070519A1 (ja) 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法
WO2024101147A1 (ja) 作業現場の判定システム及び作業現場の判定方法
WO2024101146A1 (ja) 作業現場の表示システム及び作業現場の表示方法
JP2020133234A (ja) 作業機械の制御システム、及び制御方法
JP2018112051A (ja) 作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法及びナビゲーションコントローラ
WO2024101392A1 (ja) 作業機械の校正システム及び作業機械の校正方法
US20210156111A1 (en) Blade control device and blade control method
JP2021096129A (ja) 衛星測位方法、衛星測位装置、衛星測位システム及び建設機械
US20230383496A1 (en) Systems and methods for determining poor implement penetration
JP7396875B2 (ja) 作業機械の制御システム、作業機械、および作業機械の制御方法