JP2014043682A - 作業モード判定装置、作業モード判定方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】油圧ショベルなどの機器を用いてオペレータを行う作業を、より包括的なレベルで判定できるようにする。
【解決手段】基本操作判定部１２０は、オペレータ操作検出部１１０の検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する。そして、作業モード判定部１３０は、基本操作判定部１２０が判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する。このように、作業モードを２段階で判定することで、作業モード判定装置１００は、より長い時間を単位時間として、より包括的なレベルでの作業としての作業モードを判定することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、作業モード判定装置、作業モード判定方法およびプログラムに関する。

油圧ショベルでの作業の記録に関連して、特許文献１〜４には、ブーム用、アーム用およびバケット用の各操作レバーの操作量に基づいてファジー推論によって作業種別を判別することが記載されている。

特開平１０−０１８３５５号公報 特開平１０−０６０９４８号公報 特開平１０−２６６２７３号公報 特開２０００−２０４６００号公報

しかしながら、特許文献１〜４に記載の技術にて判別しようとする作業種別は、個々のレバーの操作量に基づく個別的なレベルでの作業を示すものであり、作業日報に記載するような、より包括的なレベルでの作業を判定することはできない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、より包括的なレベルでの作業を判定することのできる作業モード判定装置、作業モード判定方法およびプログラムを提供することにある。

この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の一態様による作業モード判定装置は、オペレータ操作を検出するオペレータ操作検出部と、前記オペレータ操作検出部の検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する基本操作判定部と、前記基本操作判定部が判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する作業モード判定部と、を具備することを特徴とする。

また、本発明の一態様による作業モード判定装置は、上述の作業モード判定装置であって、前記基本操作判定部は、連続するオペレータ操作を検出したか否かに基づいて前記基本操作の少なくとも一部を判定することを特徴とする。

また、本発明の一態様による作業モード判定装置は、上述の作業モード判定装置であって、前記基本操作判定部は、前記オペレータ操作毎の前記オペレータ操作検出部の検出値の時間積分に基づいて前記基本操作の少なくとも一部を判定することを特徴とする。

また、本発明の一態様による作業モード判定方法は、作業モード判定装置の作業モード判定方法であって、オペレータ操作を検出するオペレータ操作検出ステップと、前記オペレータ操作検出ステップにて検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する基本操作判定ステップと、前記基本操作判定ステップにて判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する作業モード判定ステップと、を具備することを特徴とする。

また、本発明の一態様によるプログラムは、作業モード判定装置としてのコンピュータに、オペレータ操作を検出するオペレータ操作検出ステップと、前記オペレータ操作検出ステップにて検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する基本操作判定ステップと、前記基本操作判定ステップにて判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する作業モード判定ステップと、を実行させるためのプログラムである。

本発明によれば、より包括的なレベルでの作業を判定することができる。

本発明の一実施形態における作業モード判定装置の機能構成を示す概略ブロック図である。 同実施形態におけるオペレータ操作検出部が検出対象とするオペレータ操作の例を示す説明図である。 同実施形態におけるオペレータ操作検出部が検出するオペレータ操作の例を示す説明図である。 同実施形態における荒すき判定部が用いる判定フローの例を示す説明図である。 同実施形態における転圧判定部が用いる判定フローの例を示す説明図である。 同実施形態における基本掘削積込判定部が行う操作量の時間積分の例を示す説明図である。 同実施形態における基本掘削積込判定部が用いる判定フローの例を示す説明図である。 同実施形態における時間割合算出部が算出する基本操作の時間割合の例を示す説明図である。 同実施形態における適合度評価部が適合度の評価に用いる推定テーブルの例を示す説明図である。 同実施形態における適合度取得部が求めた適合度を推定テーブルに代入した例を示す説明図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態における作業モード判定装置の機能構成を示す概略ブロック図である。同図において、作業モード判定装置１００は、オペレータ操作検出部１１０と、基本操作判定部１２０と、作業モード判定部１３０と、通信部１４０とを具備する。基本操作判定部１２０は、荒すき判定部１２１と、転圧判定部１２２と、基本掘削積込判定部１２３とを具備する。作業モード判定部１３０は、時間割合算出部１３１と、適合度取得部１３２と、適合度評価部１３３とを具備する。

作業モード判定装置１００は、油圧ショベルに搭載され、オペレータ操作に基づいて基本操作を判定し、判定した基本操作に基づいて所定時間毎の作業モードを判定する。
ここで、オペレータ操作とは、油圧ショベルのオペレータ（操作者）が油圧ショベルに対して行う操作の最小単位として設定されている操作である。

また、基本操作とは、オペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である。基本操作は、例えば数秒ないし１分程度など、比較的短い時間で行われる。
また、作業モードとは、基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である。作業モードの判定は、様々な時間幅で行うことができる。特に、１５分毎、３０分毎、あるいは１時間毎など、基本操作に対してより長い時間で作業モードを判定することができる。
オペレータ操作や、基本操作や、作業モードの具体例については後述する。
作業モード判定装置１００は、例えばパソコン（Personal Computer；ＰＣ）などの情報処理装置にて実現される。あるいは、作業モード判定装置１００の各部を専用の回路にて構成してもよい。

但し、本発明の適用範囲は、油圧ショベルにおける作業モードの判定に限らない。機器が行う処理を基本操作と作業モードとの２階層に分けて定義可能な様々な機器で行われる作業モード（作業種別）の判定に本発明を適用可能である。
また、作業モード判定装置１００の設置場所は油圧ショベルに限らない。例えば、作業モード判定装置１００が、油圧ショベルの外部に設置され、油圧ショベルに設けられたセンサ（後述する油圧センサ）のセンシングデータを通信にて取得するようにしてもよい。

オペレータ操作検出部１１０は、オペレータ操作を検出する。
図２は、オペレータ操作検出部１１０が検出対象とするオペレータ操作の例を示す説明図である。同図は、左右１対のレバーの各々に割り当てられたオペレータ操作を示している。また、同図では、オペレータ操作として、アーム排土操作と、アーム掘削操作と、右旋回操作と、左旋回操作と、バケット掘削操作と、バケット排土操作と、ブーム下げ操作と、ブーム上げ操作とが示されている。なお、以下では、左旋回操作と右旋回操作とを総称して「旋回操作」と表記する。

オペレータは、左レバーを奥（オペレータと反対側）へ傾ける（押下する）操作にてアーム排土操作を行い、左レバーを手前（オペレータ側）へ傾ける操作にてアーム掘削操作を行う。アーム排土操作やアーム掘削操作は、ブームに対するアームの角度を変化させる操作である。例えば、アームが垂れ下がった状態で、アームを運転席側（バケットの開口部側）へ引き寄せることで掘削を行い、アームを前進させる（バケットの底部側へ動かす）ことで排土を行う。
また、オペレータは、左レバーを右へ傾ける操作にて右旋回操作を行い、左レバーを左へ傾ける操作にて左旋回操作を行う。右旋回操作、左旋回操作は、それぞれ、上部旋回体を右、左へ旋回させる操作である。

また、オペレータは、右レバーを左へ傾ける操作にてバケット掘削操作を行い、右レバーを右へ傾ける操作にてバケット排土操作を行う。バケット掘削操作やバケット排土操作は、アームに対するバケットの角度を変化させる操作である。具体的には、バケットを当該バケットの開口部側へ動かすことで掘削を行い、当該バケットの底部側へ動かすことで排土を行う。
また、オペレータは、右レバーを奥へ傾ける操作にてブーム下げ操作を行い、右レバーを手前へ傾ける操作にてブーム上げ操作を行う。

図３は、オペレータ操作検出部１１０が検出するオペレータ操作の例を示す説明図である。同図の例では、図２に示すオペレータ操作のうち、右旋回操作と、左旋回操作と、バケット掘削操作と、バケット排土操作との検出データの時系列が示されている。具体的には、線Ｌ１１は、バケット掘削操作の検出データを示し、線Ｌ１２は、左旋回操作の検出データを示し、線Ｌ１３は、バケット排土操作の検出データを示し、線Ｌ１４は、右旋回操作の検出データを示す。オペレータ操作検出部１１０は、アーム排土操作と、アーム掘削操作と、ブーム下げ操作と、ブーム上げ操作とについても同様に検出を行う。

ここで、オペレータがレバーを傾けると、レバーの傾きに応じてＰＰＣ（Proportional Pressure Control）圧が変化し、ＰＰＣ圧に応じた動作量または速度にて油圧シリンダないし油圧モータが動作することで、ブームやアームなど各部が動作する。
そこで、オペレータ操作検出部１１０は、ＰＰＣ圧を検出する油圧センサからのセンシングデータに基づいて、各オペレータ操作の操作量を検出し、検出した操作量を示す検出データを基本操作判定部１２０へ出力する。

基本操作判定部１２０は、オペレータ操作検出部１１０の検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する。より具体的には、基本操作判定部１２０は、オペレータ操作検出部１１０からの検出データに基づいて、基本操作として基本掘削積込と、荒すきと、転圧とのいずれかが行われているか否かを判定する。また、基本操作判定部１２０は、基本掘削積込と、荒すきと、転圧とのいずれも行われていないと判定した場合、その他の操作が行われていると判定する。

基本掘削積込は、土砂等を掘削し、掘削した土砂等をダンプカーの荷台などに排土する操作である。オペレータは、バケット掘削操作、旋回操作、バケット排土操作、旋回操作を順に行うことで、基本掘削積込を油圧ショベルに行わせる。より具体的には、油圧ショベルは、バケット掘削操作にて土砂等を掘削し、旋回操作にてバケットをダンプカーの荷台など排土位置へ移動させる。そして、バケット排土操作にて土砂等を排土し、旋回操作にてバケットを掘削位置へ戻す。

荒すきは、地面等を均す操作である。オペレータは、アーム掘削操作、アーム排土操作を順に行うことで、荒すきを油圧ショベルに行わせる。より具体的には、油圧ショベルは、アーム掘削操作およびアーム排土操作にてバケットの爪を前後させることで、地面等を均す。
転圧は、地面等に圧を加えて固める操作である。オペレータは、ブーム上げ操作、ブーム下げ操作を順に行うことで、転圧を油圧ショベルに行わせる。より具体的には、ブーム上げ操作にてブームを持ち上げ、ブーム下げ操作にてブームを下げて地面等にバケットを押し付けることで、地面等に圧を加えて固める。

基本操作判定部１２０は、荒すき判定部１２１にて荒すきが行われたか否かを判定し、転圧判定部１２２にて転圧が行われたか否かを判定し、基本掘削積込判定部１２３にて基本掘削積込が行われたか否かを判定する。ここで、荒すき判定部１２１および転圧判定部１２２と、基本掘削積込判定部１２３とは異なる判定方法を用いて判定を行う。

荒すき判定部１２１は、アーム掘削操作とアーム排土操作とを連続して検出したか否かに基づいて、荒すきが行われたか否かを判定する。このように、基本操作判定部１２０（荒すき判定部１２１）は、連続するオペレータ操作を検出したか否かに基づいて基本操作の少なくとも一部を判定する。
具体的には、荒すき判定部１２１は、まず、オペレータ操作検出部１１０からの検出データにて値（操作量）が最大のオペレータ操作を主レバー操作として検出する。

そして、荒すき判定部１２１は、荒すきが行われたか否かを、予め記憶している判定フローに基づいて判定する。
図４は、荒すき判定部１２１が用いる判定フローの例を示す説明図である。
同図のフローにおいて、荒すき判定部１２１は、まず、主レバー操作におけるアーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しを検出し、当該繰り返しの終了を検出するまで繰り返し回数を計数する（ステップＳ１０１）。すなわち、荒すき判定部１２１は、主レバー操作としてのアーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しの出現を待ち受け、アーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しを検出しなくなるまで繰り返し回数を計数する。

ここで、荒すき判定部１２１は、例えば以下の二つの基準のいずれかが満たされたことをもって、アーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しが終了したと判定する。すなわち、その第一の基準として、荒すき判定部１２１は、アーム掘削操作あるいはアーム排土操作のいずれかが主レバー操作として継続して検出され続けているアーム操作時間を計測し、少なくともいずれか一方のアーム操作時間が予め設定されている閾値より長い場合に、アーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しが終了したと判定する。この場合の閾値は、荒すきにおけるアーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しにかかるアーム操作時間をもとに設定しておく。一方、第二の基準として、荒すき判定部１２１は、アーム掘削操作が主レバー操作として検出された後、アーム掘削操作が主レバー操作として検出されなくなってから、予め設定されている閾値の待機時間が経過しても、荒すきとして次に行われるべきアーム排土操作が主レバー操作として検出されない場合に、アーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しが終了したと判定する。同様に、荒すき判定部１２１は、アーム排土操作が主レバー操作として検出された後、アーム排土操作が主レバー操作として検出されなくなってから、予め設定されている閾値の待機時間が経過してもアーム掘削操作が主レバー操作として検出されない場合、アーム排土操作とアーム掘削操作との繰り返しが終了したと判定する。

ステップＳ１０１においてアーム掘削操作およびアーム排土操作の繰り返しの終了を検出すると、荒すき判定部１２１は、アーム掘削操作およびアーム排土操作の繰り返し回数が、予め設定されている規定回数に達しているか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
規定回数に達していないと判定した場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ステップＳ１０１へ戻る。

一方、ステップＳ１０１におけるアーム掘削操作およびアーム排土操作の繰り返しが規定回数に達していると判定した場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、荒すき判定部１２１は、荒すきが行われたと判定し、判定結果を作業モード判定部１３０へ出力する（ステップＳ１０３）。その後、ステップＳ１０１へ戻る。

ここで、荒すきにおけるアーム掘削操作およびアーム排土操作は、通常、複数回繰り返して行われる。そこで、荒すき判定部１２１は、アーム掘削操作およびアーム排土操作の検出の繰り返しが規定回数に達しているか否かを判定している。これにより、荒すき判定部１２１は、他の基本操作においてたまたまアーム掘削操作とアーム排土操作とが連続して行われた場合に荒すきと誤判定することを防止することができる。

例えば、荒すき判定部１２１はカウンタを具備し、図４の処理の開始時にカウンタを初期化（ゼロリセット）してステップＳ１０１におけるアーム掘削操作およびアーム排土操作の繰り返しの検出回数を計数する。そして、ステップＳ１０１においてアーム掘削操作およびアーム排土操作の連続を検出した場合、荒すき判定部１２１は、カウントアップを行う。
一方、アーム掘削操作とアーム排土操作との繰り返しが終了した場合、荒すき判定部１２１は、ステップＳ１０２における繰り返し回数と規定回数との比較を行った後、カウンタをゼロリセットする。

このように、荒すき判定部１２１は、主レバー操作としてアーム掘削操作とアーム排土操作とを連続して検出したか否かに基づいて、荒すきが行われたか否かを判定する。すなわち、基本操作判定部１２０（荒すき判定部１２１）は、連続するオペレータ操作を検出したか否かに基づいて基本操作（荒すき）を判定する。以下では、連続するオペレータ操作を検出したか否かに基づく基本操作の判定方法を「主レバー操作法」と称する。

転圧判定部１２２は、転圧が行われたか否かを主レバー操作法にて判定する。
具体的には、転圧判定部１２２は、まず、荒すき判定部１２１と同様、オペレータ操作検出部１１０からの検出データにて値が最大のオペレータ操作を主レバー操作として検出する。なお、荒すき判定部１２１における主レバー操作の検出と、転圧判定部１２２における主レバー操作の検出とを共通モジュール化するなど、主レバー操作の検出結果を荒すき判定部１２１と転圧判定部１２２とが共用するようにしてもよい。

次に、転圧判定部１２２は、転圧が行われたか否かを、予め記憶している判定フローに基づいて判定する。
図５は、転圧判定部１２２が用いる判定フローの例を示す説明図である。
同図のフローにおいて、転圧判定部１２２は、まず、主レバー操作におけるブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しを検出し、当該繰り返しの終了を検出するまで繰り返し回数を計数する（ステップＳ２０１）。すなわち、転圧判定部１２２は、主レバー操作としてのブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しの出現を待ち受け、ブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しを検出しなくなるまで繰り返し回数を計数する。

ここで、転圧判定部１２２は、例えば以下の二つの基準のいずれかが満たされたことをもって、ブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しが終了したと判定する。すなわち、その第一の基準として、転圧判定部１２２は、ブーム上げ操作あるいはブーム下げ操作のいずれかが主レバー操作として継続して検出され続けているブーム操作時間を計測し、少なくともいずれか一方のブーム操作時間が予め設定されている閾値より長い場合に、ブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しが終了したと判定する。この場合の閾値は、転圧におけるブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しにかかるブーム操作時間をもとに設定しておく。一方、第二の基準として、転圧判定部１２２は、ブーム上げ操作が主レバー操作として検出された後、ブーム上げ操作が検出されなくなってから、予め設定されている閾値の待機時間が経過しても、転圧として次に行われるべきブーム下げ操作が主レバー操作として検出されない場合に、ブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しが終了したと判定する。同様に、転圧判定部１２２は、ブーム下げ操作が主レバー操作として検出された後、ブーム下げ操作が検出されなくなってから、予め設定されている閾値の待機時間が経過してもブーム上げ操作が主レバー操作として検出されない場合、ブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しが終了したと判定する。

ステップＳ２０１においてブーム上げ操作およびブーム下げ操作の繰り返しの終了を検出すると、転圧判定部１２２は、ブーム上げ操作およびブーム下げ操作の繰り返し回数が、予め設定されている規定回数に達しているか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
規定回数に達していないと判定した場合（ステップＳ２０２：ＮＯ）、ステップＳ２０１へ戻る。

一方、ステップＳ２０１におけるブーム上げ操作およびブーム下げ操作の繰り返しが規定回数に達していると判定した場合（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、転圧判定部１２２は、転圧が行われたと判定し、判定結果を作業モード判定部１３０へ出力する（ステップＳ２０３）。その後、ステップＳ２０１へ戻る。

ここで、荒すきにおけるアーム掘削操作およびアーム排土操作と同様、転圧におけるブーム上げ操作とブーム下げ操作とは、通常、複数回繰り返して行われる。そこで、転圧判定部１２２は、ブーム上げ操作およびブーム下げ操作の検出の繰り返しが規定回数に達しているか否かを判定している。これにより、他の基本操作においてたまたまブーム上げ操作とブーム下げ操作とが連続して行われた場合に転圧と誤判定することを防止することができる。

例えば、転圧判定部１２２はカウンタを具備し、図５の処理の開始時にカウンタをゼロリセットしてステップＳ２０１におけるブーム上げ操作およびブーム下げ操作の繰り返しの検出回数を計数する。そして、ステップＳ２０１においてブーム上げ操作およびブーム下げ操作の連続を検出した場合、転圧判定部１２２は、カウントアップを行う。
一方、ブーム上げ操作とブーム下げ操作との繰り返しが終了した場合、転圧判定部１２２は、ステップＳ２０２における繰り返し回数と規定回数との比較を行った後、カウンタをゼロリセットする。

基本掘削積込判定部１２３は、オペレータ操作検出部１１０からの検出データの値（操作量）をオペレータ操作毎に時間積分し、積分値をもとに判定されるオペレータ操作の出現順序に基づいて基本掘削積込が行われたか否かを判定する。このように、基本操作判定部１２０（基本掘削積込判定部１２３）は、オペレータ操作毎のオペレータ操作検出部１１０の検出値の時間積分に基づいて基本操作の少なくとも一部を判定する。

ここで、基本掘削積込を構成するオペレータ操作は、バケット掘削→旋回→バケット排土→旋回と、荒すきにおけるアーム掘削→アーム排土や、転圧におけるブーム上げ→ブーム下げよりも複雑であり、一連の操作時間が長い。このため、基本掘削積込を行っている間に、複数のオペレータ操作が同時に入力されることがある。このような場合、主レバー操作法では、基本掘削積込を正しく判定できないおそれがある。

すなわち、基本掘削積込の判定に主レバー操作法を用いた場合、かかる複数のオペレータ操作の同時入力により、基本掘削積込を構成するオペレータ操作を連続するオペレータ操作として検出できず、基本掘削積込が行われたとの判定ができない場合が生じ得る。
そこで、基本掘削積込判定部１２３は、かかる同時オペレータ操作を処理する方法として、操作量の時間積分を行う。

図６は、基本掘削積込判定部１２３が行う操作量の時間積分の例を示す説明図である。同図の例では、図２に示すオペレータ操作のうち、右旋回操作と、左旋回操作と、バケット掘削操作と、バケット排土操作との検出データ値（操作量）の積分値の時系列が示されている。具体的には、線Ｌ２１は、バケット掘削操作の検出データ値の時間積分を示し、線Ｌ２２は、右旋回操作の検出データ値の時間積分を示し、線Ｌ２３は、バケット排土操作の検出データ値の時間積分を示し、線Ｌ２４は、左旋回操作の検出データ値の時間積分を示す。基本掘削積込判定部１２３は、アーム排土操作と、アーム掘削操作と、ブーム下げ操作と、ブーム上げ操作とについても同様に検出データ値の時間積分を行う。
なお、以下では、オペレータ操作の検出データ値の積分値を、単に、オペレータ操作の積分値と称する。

ここで、オペレータ操作の積分値の大きさはオペレータ操作によって異なるため、基本掘削積込判定部１２３は、オペレータ操作の積分値がオペレータ操作毎に予め定められた閾値を超えた場合に、オペレータ操作が開始された（オペレータ操作が遷移した）と判定する。

具体的には、基本掘削積込を構成するあるオペレータ操作Ａの検出データ値の時間積分を行っている間に、基本掘削積込のために次に行われるべきオペレータ操作Ｂの時間積分が予め定められた閾値以上の大きさになった場合、基本掘削積込判定部１２３は、オペレータ操作Ａからオペレータ操作Ｂへ遷移したと判定する。そして、基本掘削積込判定部１２３は、そして、それまで行っていたオペレータ操作Ａの検出データ値の時間積分を中断し、その積分値をゼロにリセットする。

例えば、図６の例では、バケット掘削操作（線Ｌ２１参照）が行われている場合、基本掘削積込判定部１２３は、掘削積込操作の一連のオペレータ操作で次に行われるべき旋回操作の積分値（線Ｌ２２）が旋回操作に対して予め設定された閾値よりも大きくなることで、オペレータ操作がバケット掘削操作から旋回操作に遷移したと判定し、バケット掘削操作の検出データ値の積分を中断して、積分値をゼロにリセットする。同様に、基本掘削積込判定部１２３は、バケット排土操作の積分値（線Ｌ２３）がバケット排土操作に対して予め定められた閾値よりも大きくなることで、旋回操作からバケット排土操作に遷移したと判定し、旋回操作の時間積分を中断して、積分値をリセットする。次に、基本掘削積込判定部１２３は、旋回操作の積分値（Ｌ２４）が旋回操作に対して予め定められた閾値よりも大きくなることで、バケット排土操作から旋回操作に遷移したと判断し、バケット排土操作の時間積分を中断して、積分値をゼロにリセットする。

基本掘削積込判定部１２３は、かかる検出データ値の時間積分を行い、基本掘削積込が行われたか否かを、予め記憶している判定フローに基づいて判定する。
図７は、基本掘削積込判定部１２３が用いる判定フローの例を示す説明図である。
同図のフローにおいて、基本掘削積込判定部１２３は、まず、上述したように、オペレータ操作検出部１１０からの検出データ値をオペレータ操作毎に時間積分する（ステップＳ３０１）。なお、基本掘削積込判定部１２３が、オペレータ操作検出部１１０からの検出データ値を取得する毎に積分値を算出するようにしてもよいし、検出データの履歴に対して纏めて積分を行うようにしてもよい。

次に、基本掘削積込判定部１２３は、バケット掘削操作の積分値がバケット掘削操作に対して予め定められた閾値より大きい値となっているか否かを判定して、当該積分値が当該閾値より大きい値となるのを待ち受ける（ステップＳ３０２）。

ステップＳ３０２において、バケット掘削操作の積分値がバケット掘削操作に対して予め定められた閾値より大きいと判定した場合、基本掘削積込判定部１２３は、当該バケット掘削操作の積分値に次いで、旋回操作の積分値が旋回操作に対して予め定められた閾値より大きい値となっているか否かを判定して、当該積分値が当該閾値より大きい値となるのを待ち受ける（ステップＳ３０３）。ここでの旋回操作は、右旋回操作でも左旋回操作でもよい。

ステップＳ３０３において、旋回操作の積分値が旋回操作に対して予め定められた該閾値より大きいと判定した場合、基本掘削積込判定部１２３は、当該旋回操作の積分値に次いで、バケット排土操作の積分値がバケット排土操作に対して予め定められた閾値より大きい値となっているか否かを判定して、当該積分値が当該閾値より大きい値となるのを待ち受ける（ステップＳ３０４）。

ステップＳ３０４において、バケット排土操作の積分値がバケット排土操作に対して予め定められた閾値より大きいと判定した場合、基本掘削積込判定部１２３は、当該バケット排土操作の積分値に次いで、旋回操作の積分値が旋回操作に対して予め定められた閾値より大きい値となっているか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここでの旋回操作も、右旋回操作でも左旋回操作でもよい。あるいは、ステップＳ３０３にて検出した旋回操作と逆向きの旋回操作について判定するようにしてもよい。

ステップＳ３０５において、旋回操作の積分値が旋回操作に対して予め定められた閾値より大きいと判定した場合、基本掘削積込判定部１２３は、基本掘削積込が行われたと判定し、判定結果を作業モード判定部１３０へ出力する（ステップＳ３０６）。その後、ステップＳ３０１へ戻る。

このように、基本掘削積込判定部１２３は、オペレータ操作検出部１１０からの検出データの値をオペレータ操作毎に時間積分し、閾値を超えた積分値のオペレータ操作の出現順序に基づいて基本掘削積込が行われたか否かを判定する。すなわち、基本操作判定部１２０（基本掘削積込判定部１２３）は、オペレータ操作毎のオペレータ操作検出部１１０の検出値の時間積分に基づいて基本操作（基本掘削積込）を判定する。以下では、オペレータ操作毎のオペレータ操作検出部１１０の検出値の時間積分に基づく基本操作の判定方法を「積分法」と称する。

作業モード判定部１３０は、基本操作判定部１２０が判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する。より具体的には、作業モード判定部１３０は、基本操作判定部１２０の判定結果における基本操作の時間割合に基づいて、所定時間毎に、当該時簡における作業モードが単純掘削積込、溝掘削、法面（切土）、法面（盛土）のいずれに該当するかを判定する。作業モード判定部１３０は、例えば１５分毎、３０分毎あるいは１時間毎など、比較的長い時間毎に作業モードの判定を行う。

単純掘削積込は、土砂等を掘削し、掘削した土砂等をダンプカーの荷台などに排土する作業モードである。単純掘削積込では、主に基本掘削積込が行われる。
溝掘削は、例えば水道管やガス管を埋める溝を道路に掘るなど、溝を掘る作業モードである。溝掘削では、基本掘削積込にて溝が切られ、荒すきにて溝の面が整えられる。

法面（切土）は、高速道路の路肩における法面の形成など、下（法尻側）から法面を形成する作業モードである。法面（切土）では、主に荒すきにて法面が整えられる。
法面（盛土）は、あぜ道の形成など、平地に土を盛って造成する作業モードである。法面（盛土）では、パワーショベルが盛土の上に乗ってパワーショベル自らの足元の部分を叩いて固めるなど、主に転圧が行われる。

時間割合算出部１３１は、作業モードの判定のために、まず、基本操作の時間割合を算出する。時間割合算出部１３１が算出する基本操作の時間割合は、作業モード判定部１３０が、ファジー推論を用いて作業モードを判定するのに用いられる。
図８は、時間割合算出部１３１が算出する基本操作の時間割合の例を示す説明図である。同図の例において、時間割合算出部１３１は、１０時から１０時１５分までの１５分間における基本操作の時間割合を算出している。具体的には、時間割合算出部１３１は、基本掘削積込、荒すき、転圧、その他の各々について、基本操作判定部１２０の判定結果における基本操作の時間を累積して時間割合を算出している。

適合度取得部１３２は、時間割合算出部１３１が算出した時間割合に基づいて、各基本操作の適合度を算出する。
具体的には、適合度取得部１３２は、基本掘削積込について、時間割合高、中、低（以下、この高、中、低を「レベル」と称する）それぞれのメンバシップ関数を予め記憶しておく。そして、適合度取得部１３２は、これらのメンバシップ関数を用いて、単純掘削積込について、時間割合高の適合度、中の適合度、低の適合度をそれぞれ求める。

同様に、適合度取得部１３２は、荒すきについて、時間割合高、中、低それぞれのメンバシップ関数を予め記憶しておく。そして、適合度取得部１３２は、これらのメンバシップ関数を用いて、荒すきについて、時間割合高の適合度、中の適合度、低の適合度をそれぞれ求める。
さらに、適合度取得部１３２は、転圧について、時間割合高、中、低それぞれのメンバシップ関数を予め記憶しておく。そして、適合度取得部１３２は、これらのメンバシップ関数を用いて、転圧について、時間割合高の適合度、中の適合度、低の適合度をそれぞれ求める。
適合度取得部１３２は、得られた適合度を、適合度評価部１３３へ出力する。

適合度評価部１３３は、適合度取得部１３２が求めた適合度を評価して作業モードを判定する。
図９は、適合度評価部１３３が適合度の評価に用いる推定テーブルの例を示す説明図である。適合度評価部１３３は、作業モード毎に、推定テーブルに示されるレベルにおける適合度から最も小さい適合度を抽出し、抽出した中で最大の適合度を示す作業モードを、該当する作業モードと判定する。そして、適合度評価部１３３は、判定結果の作業モードを示す情報を通信部１４０へ出力する。

図１０は、適合度取得部１３２が求めた適合度を推定テーブルに代入した例を示す説明図である。
同図に示す例の場合、適合度評価部１３３は、単純掘削積込の適合度について、当該単純掘削積込の行における適合度から最小の適合度である０．４を抽出する。また、適合度評価部１３３は、溝掘削の適合度について、当該溝掘削の行における適合度から最小の適合度である０．２を抽出する。同様に、適合度評価部１３３は、法面（切土）の適合度について、当該法面（切土）の行における適合度から最小の適合度である０を抽出し、法面（盛土）の適合度について、当該法面（盛土）の行における適合度から最小の適合度である０を抽出する。
そして、適合度評価部１３３は、抽出された適合度の中で適合度が最も大きい単純掘削積込を該当する作業モードと判定する。

通信部１４０は、適合度評価部１３３の判定結果の作業モードを示す情報を、油圧ショベルの具備するパソコンや、現場監督の所持するパソコンや、本社のサーバ装置など、作業モード判定装置１００の外部へ送信する。当該情報を受信した機器は、作業モードの記載を含む作業日誌を電子情報にて生成することができる。当該作業日誌を、オペレータが閲覧したり現場監督が閲覧したり、あるいは本社の担当者が閲覧するなど、いろいろなところで閲覧することができる。

以上のように、基本操作判定部１２０は、オペレータ操作検出部１１０の検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する。そして、作業モード判定部１３０は、基本操作判定部１２０が判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する。
このように、作業モードを２段階で判定することで、作業モード判定装置１００は、より長い時間を単位時間として、より包括的なレベルでの作業としての作業モードを判定することができる。これにより、例えば、作業日報に対応した作業モード（作業種別）を記録し、施工管理に活用することができる。

また、基本操作の判定と作業モードの判定との２階層に階層化することで、判定アルゴリズムに汎用性を持たせることができる。具体的には、上述した基本掘削積込、荒すきおよび転圧に限らず様々な基本操作を採用することができる。また、上述した単純掘削積込、溝掘削、法面（切土）、法面（盛土）に限らず様々な作業モードを採用することができる。さらには、基本操作や作業モードの変更も比較的容易に行える。
また、顧客ニーズに応じて基本操作の判定結果を提示することも可能である。

また、基本操作の判定の段階において誤判定が生じた場合でも、個々の基本操作は作業モードを判定する時間幅に対して短時間で行われるので、基本操作の時間割合に対する影響は小さい。従って、作業モードを正しく判定することができる。
また、ファジー推論にて作業モードの判定を行うことで、基本操作の判定の段階における誤判定に起因して作業モードを誤判定する可能性をさらに低減させることができる。さらに、作業モードを判定する時間幅を変えることで、施工管理の分解能を選択することができる。

また、作業モード判定装置１００は、複雑な演算を行う必要が無いので処理負荷が軽い。従って、例えば油圧ショベルに既に搭載されている演算装置を用いて作業モード判定装置１００を実現することも可能である。

また、通信部１４０は、作業モードの判定結果や基本操作の判定結果を、運転管理を行う管理システムに送信することができる。これにより、判定結果を参照して、様々な視点からの油圧ショベル（母機）の監視や管理やアドバイスを行うことが可能となる。

また、基本操作判定部１２０は、連続するオペレータ操作を検出したか否かに基づいて、基本操作の判定を行う。これにより、荒すきや転圧といった比較的単純な基本操作を、簡単な判定方法で精度よく判定することができる。

また、基本操作判定部１２０は、オペレータ操作毎のオペレータ操作検出部１１０の検出値の時間積分に基づいて、基本操作の判定を行う。これにより、単純掘削積込といった比較的複雑な基本操作を、簡単な判定方法で精度よく判定することができる。

なお、基本操作判定部１２０や作業モード判定部１３０の全部または一部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することで各部の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。

以上、本発明の実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

１００ 作業モード判定装置
１１０ オペレータ操作検出部
１２０ 基本操作判定部
１２１ 荒すき判定部
１２２ 転圧判定部
１２３ 基本掘削積込判定部
１３０ 作業モード判定部
１３１ 時間割合算出部
１３２ 適合度取得部
１３３ 適合度評価部
１４０ 通信部

Claims (5)

1. オペレータ操作を検出するオペレータ操作検出部と、
   前記オペレータ操作検出部の検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する基本操作判定部と、
   前記基本操作判定部が判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する作業モード判定部と、
   を具備することを特徴とする作業モード判定装置。
2. 前記基本操作判定部は、連続するオペレータ操作を検出したか否かに基づいて前記基本操作の少なくとも一部を判定することを特徴とする請求項１に記載の作業モード判定装置。
3. 前記基本操作判定部は、前記オペレータ操作毎の前記オペレータ操作検出部の検出値の時間積分に基づいて前記基本操作の少なくとも一部を判定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の作業モード判定装置。
4. 作業モード判定装置の作業モード判定方法であって、
   オペレータ操作を検出するオペレータ操作検出ステップと、
   前記オペレータ操作検出ステップにて検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する基本操作判定ステップと、
   前記基本操作判定ステップにて判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する作業モード判定ステップと、
   を具備することを特徴とする作業モード判定方法。
5. 作業モード判定装置としてのコンピュータに、
   オペレータ操作を検出するオペレータ操作検出ステップと、
   前記オペレータ操作検出ステップにて検出したオペレータ操作の時系列に含まれる、出現順序の規定されている複数のオペレータ操作である基本操作を判定する基本操作判定ステップと、
   前記基本操作判定ステップにて判定した基本操作の時系列に含まれる、出現順序が任意の複数の基本操作である作業モードを判定する作業モード判定ステップと、
   を実行させるためのプログラム。
   

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