JP7503927B2

JP7503927B2 - 建設作業管理システムおよび自動巡回移動体

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Publication number: JP7503927B2
Application number: JP2020059791A
Authority: JP
Inventors: 善経久保田; 二郎篠田
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2024-06-21
Anticipated expiration: 2040-03-30
Also published as: JP2021157706A

Description

本発明は、建設現場における作業進捗を管理する建設作業管理システムおよび自動巡回移動体に関する。

従来、地図データやＧＰＳ等を用いて自律的に移動可能な自動巡回移動体を用いて、建設現場における作業状態の監視を行う技術が開発されている。
例えば下記特許文献１は、移動体を用いて構造物の状態を点検する際の作業効率を向上させることを目的としており、構造物点検システムは、回転翼機を用いて構造物の状態を点検する。回転翼機は、構造物の状態を検出する検出部と、移動用動力を発生する駆動部と、駆動部を駆動するエネルギーを蓄積するエネルギー蓄積部と、エネルギー蓄積部のエネルギー蓄積率を監視する制御部と、を備える。

特開２０１７－０２６３８４号公報

自動巡回移動体を用いた作業監視を行う場合、効率的な移動を行うためにも監視領域（建設現場内）に予め巡回経路を設定することが多い。一方で、建設現場では日々様々な作業が行われており、巡回経路の変更の必要が頻繁に生じる。このような巡回経路の変更を毎回建設現場の作業者等が行うのは、作業者等の負担が大きくなり、建設現場の作業効率が低下するという課題がある。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、自動巡回移動体を用いて建設現場における作業状態の監視を行う際の作業効率を向上させることにある。

上述の目的を達成するため、本発明にかかる建設作業管理システムは、自動巡回移動体を用いて建設現場における作業進捗を管理する建設作業管理システムであって、前記自動巡回移動体は、前記建設現場の作業進捗状態を示す作業進捗データを取得する進捗データ取得部と、前記建設現場の地図データと、前記建設現場内の巡回経路を示す経路データとを取得する巡回データ取得部と、前記作業進捗データ、前記地図データおよび前記経路データに基づいて、前記自動巡回移動体を移動させる移動制御部と、前記進捗データ取得部により取得された前記作業進捗データに基づいて、前記地図データを更新する地図データ更新部と、前記地図データの更新があった場合、前記巡回経路データを更新する経路データ更新部と、を備えることを特徴とする。
また、本発明にかかる自動巡回移動体は、建設現場における作業進捗を管理する建設作業管理システムで用いる自動巡回移動体であって、前記建設現場の作業進捗状態を示す作業進捗データを取得する進捗データ取得部と、前記建設現場の地図データと、前記建設現場内の巡回経路を示す経路データとを取得する巡回データ取得部と、前記作業進捗データ、前記地図データおよび前記経路データに基づいて、前記自動巡回移動体を移動させる移動制御部と、前記進捗データ取得部により取得された前記作業進捗データに基づいて、前記地図データを更新する地図データ更新部と、前記地図データの更新があった場合、前記巡回経路データを更新する経路データ更新部と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、自動巡回移動体を用いて建設現場における作業状態の監視を行う際の作業効率を向上させることにある。

実施の形態にかかる建設作業管理システムの概要構成を示す図である。建設作業管理システムの機能的構成を示すブロック図である。自動巡回移動体による自動巡回時の処理手順を示すフローチャートである。自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。

以下に添付図面を参照して、本発明にかかる建設作業管理システムおよび自動巡回移動体の好適な実施の形態を詳細に説明する。

図１は、実施の形態にかかる建設作業管理システムの概要構成を示す図である。
建設作業管理システム１０は、建設現場における作業進捗を管理する。建設現場とは、ビルやマンション、倉庫などの建築建設現場であってもよいし、ダムや橋、トンネルなどの土木建設現場であってもよい。
建設作業管理システム１０は、作業進捗管理装置として機能するコンピュータ１２および自動巡回移動体１４（１４Ａ，１４Ｂ）を備える。

コンピュータ１２は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、他の装置との通信を行う通信部、周辺回路等とのインターフェースをとるインターフェース部などを備えている。

コンピュータ１２は、例えば建設現場の管理棟など建設現場の近傍に設置されてもよいし、建設工事を請け負う事業者の事業所やクラウド事業者が運営するデータセンターなど建設現場から離れた場所に設置されてもよい。図１では、コンピュータ１２をデスクトップ型パソコンとして図示しているが、ノートパソコンやタブレット端末等であってもよい。

コンピュータ１２は、例えば自動巡回移動体１４によって取得した作業進捗データに基づいて建設現場における作業進捗を推定する。
本実施の形態では、作業進捗データが３次元点群データであるため、コンピュータ１２は、例えば前回巡回時に取得された３次元点群データと今回巡回時に取得された３次元点群データとの差分に基づいて、前回から今回までの作業進捗箇所を抽出する。この作業進捗箇所を、コンピュータ１２のディスプレイ１２Ａ上に表示して、作業管理者や作業者が建設現場における作業進捗を確認することが可能である。

また、コンピュータ１２は、例えば建設現場における建設対象物の３次元設計データであるＢＩＭ（ＢｕｉｌｄｉｎｇＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎｇ）モデルを用いて、３次元点群データとＢＩＭモデルとを比較することにより、実際の建設物と設計データとの違いを抽出したり、建設作業が予定通りに進捗しているかを確認するようにしてもよい。

自動巡回移動体１４（１４Ａ，１４Ｂ）は、レーザスキャナ１８を搭載し、建設現場を自動巡回する。自動巡回移動体１４は、例えば建設現場内を巡回する巡回経路が設定されており、後述する地図データを確認しながら、所定のスキャン地点においてレーザスキャナ１８で周囲をスキャンし、建設現場内の３次元点群データを取得する。
自動巡回移動体１４は、ＣＰＵ、制御プログラムなどを格納・記憶するＲＯＭ、制御プログラムの作動領域としてのＲＡＭ、各種データを書き換え可能に保持するＥＥＰＲＯＭ、他の装置との通信を行う通信部等を備えている。

図１では、自動巡回移動体１４の一例としてドローン１４Ａと台車ロボット１４Ｂとを図示しているが、自律的に移動できる機器であれば従来公知の様々な機器を自動巡回移動体１４として利用することができる。例えば高所作業の頻度が高い建設現場（または建設現場のうち高所作業を実施する箇所）ではドローン１４Ａを用い、その他の現場では台車ロボット１４Ｂを用いる、など使い分けをしてもよい。

レーザスキャナ１８（３次元レーザースキャナ）は、計測対象物にレーザを放射状に照射し、レーザの反射時間から求められる計測対象までの距離と照射角度に基づいて計測対象物の表面形状の３次元座標を取得する。レーザスキャナ１８の性能にもよるが、毎秒数万点程度の速度で非接触により計測し、高密度で面的な点群データを得ることができる。
また、レーザスキャナ１８に内蔵されたカメラによって計測箇所で画像を撮影し、画像の色やレーザの反射強度（計測対象の材質や色によって変化するレーザの反射具合）に応じて点群データを着色することもできる。
また、１か所からでは計測ができない計測対象の裏側や広範囲なエリアでも、複数のスキャンデータ間でターゲットを共通点にして合成したり、座標付けをすることができる。

図２は、建設作業管理システムの機能的構成を示すブロック図であり、特に自動巡回移動体１４の機能的構成について示している。
自動巡回移動体１４は、上記ＣＰＵが上記制御プログラムを実行することにより、進捗データ取得部１４０、巡回データ取得部１４２、移動制御部１４４、地図データ更新部１４６、経路データ更新部１４８として機能する。
また、コンピュータ１２の記憶領域（ストレージ）であるＥＥＰＲＯＭには、作業進捗データ１２０および巡回データ１２２が記憶されている。なお、これらのデータの記憶場所はコンピュータ１２内に限らず、コンピュータ１２がアクセス可能な外部ストレージ等であってもよい。

進捗データ取得部１４０は、建設現場の作業進捗状態を示す作業進捗データを取得する。
本実施の形態では、作業進捗データは３次元点群データであり、進捗データ取得部１４０は、レーザスキャナ１８により作業進捗データを取得する。
なお、作業進捗データとして、例えば建設現場の画像データを取得するようにしてもよい。この場合、自動巡回移動体１４にカメラ（例えば全方位カメラ）を搭載し、自動巡回移動体１４が移動しながら建設現場内の画像を撮影する。

巡回データ取得部１４２は、建設現場の地図データと、建設現場内の巡回経路を示す経路データとを取得する。本実施の形態では、地図データと経路データとを合わせて巡回データという。
地図データは、建設現場の３次元形状を示す。本実施の形態では、前回の巡回時にレーザスキャナ１８で取得した３次元点群データを地図データとして用いる。
経路データは、例えば地図データ上に定義されており、また、後述するように、経路データには、巡回経路上の経由地点（ウェイポイント）が設定されている。経由地点は、例えば巡回経路上の所定距離毎に設定されていてもよいし、経路上で方向転換をする点としてもよい。

巡回データ取得部１４２は、例えば今回の巡回開始前にコンピュータ１２に記憶された巡回データ１２２を読み出す。この時、巡回エリア内の全ての巡回データを読み出してもよいし、一部の巡回データ（直近の巡回エリアを含んだ巡回データ）のみを読み出し、巡回中に適宜コンピュータ１２に接続し、必要な巡回データを順次読み出すようにしてもよい。

移動制御部１４４は、作業進捗データ、地図データおよび経路データに基づいて、自動巡回移動体１４を移動させる。
上述のように、本実施の形態では、地図データは前回の巡回時にレーザスキャナ１８で取得した３次元点群データである。移動制御部１４４は、今回の巡回中に取得した作業進捗データを地図データと照合し、自動巡回移動体１４の現在位置を推定する。そして、地図データ上に定義された経路データに沿うように自動巡回移動体１４の移動方向を制御する。
なお、３次元点群データと共に、建設現場内に設置されたビーコンやＧＰＳなどを用いて、より高精度に自動巡回移動体１４の位置を検出するようにしてもよい。

地図データ更新部１４６は、進捗データ取得部１４０により取得された作業進捗データに基づいて、地図データを更新する。
地図データ更新部１４６は、例えば前回の巡回時に取得した作業進捗データと今回の巡回時に取得した作業進捗データとの差分がある箇所について、今回の巡回時に取得した作業進捗データを地図データとする。すなわち、前回巡回時の３次元点群データ（現在の地図データ）と今回巡回時の３次元点群データとの差分がある箇所は、前回巡回時以降の作業によって、建設現場の状態が変化した箇所である。地図データ更新部１４６は、今回巡回時の３次元点群データを用いて、建設現場の最新の状態を地図データに反映させる。

より詳細には、地図データ更新部１４６は、建設現場上の同一領域に対応する３次元点群データ同士を比較して、一定距離（閾値）以内に対応する相手の点がいるか否かを判断し、対応する点がない場合に差分のあると判断する。この差分が、前回巡回時以降に行われた作業により変化した箇所、すなわち作業進捗箇所に対応する。
なお、差分が生じる箇所としては、例えば新しい部材が追加された箇所（例えばフロア内に内壁が追加された場合など）の他、例えば部材が撤去された箇所（例えば作業用足場を利用した作業が完了し、足場が撤去された場合など）や部材が変更された箇所などが挙げられる。

経路データ更新部１４８は、地図データの更新があった場合、巡回経路データを更新する。経路データ更新部は、例えば今回の巡回時に作業進捗データの取得が可能だった領域を最短時間で移動可能な経路を更新後の巡回経路とする。すなわち、建設現場の状況が変化した結果、今まで通過していた箇所を通過できない場合や、より短時間に建設現場内を巡回可能な経路を利用できるようになった可能性がある。経路データ更新部１４８は、地図データの更新に合わせて、現時点での最適な経路を算出する。
なお、地図データの更新があった場合でも、例えば高所の形状のみが変化した場合などは、経路の変更がない場合も考えられる。

図３は、自動巡回移動体による自動巡回時の処理手順を示すフローチャートである。
なお、本フローチャートの前提として、以下の条件が成立しているものとする。
１）前回の巡回により更新済みの巡回データを取得可能である。
自動巡回の初回は、手動で巡回データを用意する必要がある。
２）巡回データは、建設現場の監視対象エリアを網羅している。
安全上、未知のエリアを許可なく巡回させることはない。
３）自動巡回移動体１４は、地図データまたは３次元点群データに基づいて、進行方向に自装置が通過できる空間（幅）があるか否かを判別可能である。
４）今回巡回時における建設現場の状況と、前回巡回時における建設現場の状況は、一定程度の共通部分がある。
前回巡回時から建設現場の状況が極端に異なる場合は有効に動作しない可能性がある。
５）自動巡回移動体１４の電力は、巡回終了まで確保されている。
６）下記の各ステップの処理は負荷が大きいと考えられるので、途中処理が間に合わない場合には、自動巡回移動体１４をその場で停止させ、処理が終了するまで待機する。

まず、自動巡回移動体１４の巡回データ取得部１４２は、コンピュータ１２から巡回データ（地図データ＋経路データ）を取得する（ステップＳ３００）。上述のように、監視対象エリア内の全ての巡回データを読み出してもよいし、一部の巡回データ（直近の巡回領域を含んだ巡回データ）のみを読み出し、巡回中に適宜コンピュータ１２に接続し、必要な巡回データを順次読み出すようにしてもよい。

自動巡回移動体１４は、最初の目標地点を、巡回経路上に設定された最初の経由地点に設定する（ステップS３０２）。そして、自動巡回移動体１４は、レーザスキャナ１８により建設現場内の３次元点群データを取得しながら、監視対象エリアを自動巡回する（ステップＳ３０４）。すなわち、進捗データ取得部１４０が建設現場の作業進捗データ（３次元点群データ）を取得するとともに、移動制御部１４４が３次元点群データと地図データとを照合し、現在位置を把握しながら経路データに沿って自動巡回移動体１４を移動させる。
なお、進捗データ取得部１４０で取得した３次元点群データは、随時コンピュータ１２に送信してもよいし、巡回が終了してからまとめてコンピュータ１２に送信してもよい。

また、地図データ更新部１４６は、進捗データ取得部１４０が取得した３次元点群データと地図データとを比較して、地図データ上の各点が計測（３次元点群データを取得）できているかを判断する。そして、監視対象エリアを、計測済みエリアと、未計測エリアと、計測不可エリアとに分類する（ステップＳ３０６）。
計測済みエリアとは、障害物などに阻害されずに計測を行うことができたエリアである。未計測エリアとは、監視対象エリア内でまだ計測ができていない（自動巡回移動体１４が到達していない）エリアである。また、計測不可エリアとは、前回巡回時には計測できていたが今回巡回時には例えば障害物等の影響により計測できないエリアである。

また、地図データ更新部１４６は、以下のような地点を「新規経由地点候補」として記録する（ステップＳ３０８）。
新規経由地点候補Ａ：部屋への入口（計測済みエリアと未計測エリアとの境界、かつ自動巡回移動体１４が通過可能な箇所）
新規経由地点候補Ｂ：未開拓エリアの入口（レーザスキャナ１８のレーザが届かない未計測エリアとの境界。まだ奥に進める可能性がある。なお、自動巡回移動体１４が移動することにより、現在の新規経由地点候補Ｂより先のエリアまで計測できるようになった場合には、新規経由地点候補Ｂを奥方向（現在の未計測エリアとの境界）に再設定する）

移動制御部１４４は、巡回経路上の経由地点に到達できたか否かを判断し（ステップＳ３１０）、経由地点に到達できた場合には（ステップＳ３１０：Ｙｅｓ）、当該経由地点を通過済み経由地点としてマークする（ステップＳ３１２）。監視対象エリア内に未通過の経由地点が残っている場合は（ステップS３１４：Yes）、次の経由地点を目標地点に設定し（ステップＳ３１６）、ステップS３０４に戻り以降の処理を繰り返す。

一方、ステップS３１０で経由地点に到達できない場合（ステップＳ３１０：No）、移動制御部１４４は、計測済みエリア内にある最寄りの経由地点（新規経由地点候補を含む）に目標地点を設定し（ステップS３１８）、ステップS３０４に戻り以降の処理を繰り返す。すなわち、計測済みエリア内（安全に到達できる範囲）にある経由地点にひとまず移動して、計測済みエリアを広げていく。

また、ステップS３１４で未通過の経由地点が残っていない場合は（ステップＳ３１４：Ｎｏ）、全ての経由地点について、「通過済み」または「到達不可（計測不可エリア内）であることを確認済み」のいずれかの状態となっている。すなわち、計測を行える箇所は全て巡回したということになる。

巡回が終了すると、移動制御部１４４は、自動巡回移動体１４を巡回開始地点に移動させ（ステップS３２０）、地図データ更新部１４６は、今回巡回時に得られた３次元点群データを用いて地図データを更新する。また、経路データ更新部１４８は、更新された地図データを用いて、現時点における計測済みエリア（未計測エリアを除く領域）をより短時間で巡回できる経路を算出し、経路データを更新し（ステップＳ３２２）、本フローチャートの処理を終了する。

図４は、自動巡回移動体による自動巡回を模式的に示す図である。
図４では、自動巡回移動体１４が床面を移動する台車ロボット１４Ｂであるものとする。
図４（Ａ）は、前回巡回時の監視対象エリアＮを示す。監視対象エリアＮ内には、計測を阻害する部材がほとんどない。巡回経路は、巡回開始地点Ｓから経由地点Ｐ１～Ｐ１０を順次経由し、巡回終了地点Ｇに至る経路となっている。自動巡回移動体１４が巡回終了地点Ｇに到達した後は、巡回開始地点Ｓへと戻る。

図４（Ｂ）は、今回巡回時の監視対象エリアＮを示す。監視対象エリアＮ内には、経由地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ５を含む領域を囲う壁Ｗおよび出入口Ｄが設置され、部屋Ｒが形成されている。また、経由地点Ｐ１０付近に建設資材Ｍが置かれ、床面を走行できなくなっている。
このような場合の自動巡回移動体１４の巡回方法について、図５～図９を参照して説明する。

図５～図９において、監視対象エリアＮ内のグレー部分は未計測エリア、白部分は計測済みエリアを示す。
また、黒丸は未通過の経由地点（前回から設定されている巡回経路上の経由地点または今回の巡回で設定される新規経由地点候補）、網掛けの丸は通過済み経由地点を示す。
また、自動巡回移動体１４の移動経路を示す矢印のうち、点線矢印は当該図における移動経路、実線矢印（または実線）は既に通過した経路を示すものとする。

まず図５（Ａ）に示すように、自動巡回移動体１４は、前回と同様の巡回経路に従って移動しようとして、巡回開始地点Ｓから経由地点Ｐ１へ向かおうとする（図３のＳ３０２，Ｓ３０４に対応。以下、ステップ数のみ記載する）。しかし、壁Ｗにぶつかって止まってしまう。一方で、巡回開始地点Ｓから壁Ｗへの移動中のスキャンにより出入口Ｄを見つけ、出入口Ｄを新規経由地点候補Ｐ’１（上記新規経由地点候補Ａ、部屋への入口）として記録する（Ｓ３０８）。

また、図の上側の領域（巡回終了地点Ｇや建設資材Ｍが置かれている側）への移動が可能そう（まだ奥に行けそう）なので、当該方向に新規経由地点候補Ｐ’３，Ｐ’４，Ｐ’５（新規経由地点候補Ｂ、未開拓エリアの入口）として記録する（Ｓ３０８）。
現在の状態は経由地点まで到達できていない状態なので（Ｓ３１０：Ｎｏ）、自動巡回移動体１４は、次の目標地点を計測済みエリア内の最寄りの経由地点（新規経由地点候補を含む）に設定する（Ｓ３１８）。図５（Ａ）の例では、最寄りの経由地点は新規経由地点候補Ｐ’１なので次の目的地をＰ’１に設定し、Ｐ’１まで移動する。

図５（Ｂ）に示すように、自動巡回移動体１４が新規経由地点候補Ｐ’１に向かう間のスキャンにより、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’３，Ｐ’４，Ｐ’５が計測済みエリアに入る（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。一方で、図の上側の領域への更なる移動が可能そうなので、新規経由地点候補Ｐ’３，Ｐ’４，Ｐ’５の位置を更に図の上側（自動巡回移動体１４から見て奥側）に再設定する（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が新規経由地点候補Ｐ’１まで到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、Ｐ’１を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点として最寄りの経由地点を設定する（Ｓ３１６）。Ｐ’１からは経由地点Ｐ２とＰ３が略等距離であるが、ここでは経由地点Ｐ２に向かうものとする。

図５（Ｃ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ２へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。図５（Ｃ）では、新規経由地点候補は発見できない（ステップＳ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ２に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、経由地点Ｐ２を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を選定する。既存の巡回経路上では（移動方向は逆ではあるが）、経由地点Ｐ２は経由地点Ｐ１との経路がつながっているので、次の目標地点は経由地点Ｐ１とする（Ｓ３１６）。

図５（Ｄ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ１へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。図５（Ｄ）では、新規経由地点候補は発見できない（ステップＳ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ１に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、経由地点Ｐ１を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を選定する。既存の巡回経路上では（移動方向は逆ではあるが）、経由地点Ｐ１は巡回開始地点Ｓとつながっているが、巡回開始地点Ｓは巡回開始時に通過済みである。このため、計測済みエリア中の最寄りの未通過経由地点であるＰ５を目標地点とする（Ｓ３１６）。この時の移動経路として、まずＰ５に一番近い通過済み経由地点であるＰ２に向かう。

図６（Ｅ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ２へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。図６（Ｅ）では、新規経由地点候補は発見できない（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ２に到達すると、更に経由地点P５に向かって移動する。

図６（Ｆ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ５へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。図６（Ｆ）では、新規経由地点候補は発見できない（ステップＳ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ５に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、経由地点Ｐ５を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を選定する。既存の巡回経路上で経由地点Ｐ５に接続するのは経由地点Ｐ４と経由地点Ｐ６である。経由地点Ｐ４は移動方向は逆ではあるが未通過かつ計測済みエリア内にあり、経由地点Ｐ６は計測済みエリア内にないので、経由地点Ｐ４を目標地点とする（Ｓ３１６）。

図６（Ｇ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ４へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。しかし、壁Ｗにぶつかって止まってしまい、経由地点Ｐ４に到達することができない（Ｓ３１０：Ｎｏ）。このため、移動制御部１４４は、次の目標地点として、計測済みエリアの中で最寄りの未通過経由地点であるＰ３を選択する（ステップＳ３１８）。この時の移動経路として、これまでの進行経路を逆方向に進み、経由地点Ｐ３に一番近い通過済み経由地点であるＰ’１へ移動した上で経由地点Ｐ３に移動する。

図６（Ｈ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ’１へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。図６（Ｈ）では、新規経由地点候補は発見できない（ステップＳ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ１に到達すると、更に経由地点Ｐ３に向かって移動する。

図７（Ｉ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ３へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。この時、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’３，Ｐ’４が計測済みエリアに入るため削除する（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ３に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、経由地点Ｐ３を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を選定する。既存の巡回経路上で経由地点Ｐ３に接続するのは経由地点Ｐ４なので、経由地点Ｐ４を目標地点とする（Ｓ３１６）。

図７（Ｊ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ４へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。この時のスキャンにより、図の上側の領域への更なる移動が可能と判断し、新規経由地点候補Ｐ’６，Ｐ’７を設定する（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ４まで到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、経由地点Ｐ４を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を設定する。既存の巡回経路における次の経由地点であるＰ５は既に通過済みなので、最寄りの未通過経由地点であるＰ７を目標地点として設定する（Ｓ３１６）。

図７（Ｋ）に示すように、自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ７に向かう間のスキャンにより、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’５，Ｐ’６，Ｐ’７が計測済みエリアに入る（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。一方で、図の上側の領域への更なる移動が可能そうなので、新規経由地点候補Ｐ’５，Ｐ’６，Ｐ’７の位置を更に図の上側（自動巡回移動体１４から見て奥側）に再設定する（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ７まで到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、Ｐ７を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点として既存の巡回経路通りに経由地点Ｐ８を設定する（Ｓ３１６）。

図７（Ｌ）に示すように、自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ８に向かう間のスキャンにより、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’６，Ｐ’７が計測済みエリアに入る（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。一方で、図の左側の領域への更なる移動が可能そうなので、新規経由地点候補Ｐ’６，Ｐ’７の位置を図の左側に再設定する（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ８まで到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、Ｐ８を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を設定する。既存の巡回経路に沿うと次の経由地点はＰ９であるが、経由地点Ｐ９は未計測エリア内にあるので、計測済みエリア内にある最寄りの未通過経由地点である巡回終了地点Ｇを目標地点に設定する（Ｓ３１６）。

図８（Ｍ）に示すように、自動巡回移動体１４が巡回終了地点Ｇに向かう間のスキャンにより、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’５，Ｐ’６，Ｐ’７が計測済みエリアに入る（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。新規経由地点候補Ｐ’５，Ｐ’６については、図の左側の領域への更なる移動が可能そうなので、その位置を図の左側に再設定する（Ｓ３０８）。一方、新規経由地点候補Ｐ’７の近傍には、建設資材Ｍ（障害物）があり、これより奥には到達できなそうなので、このエリアは計測不可エリア（網掛け領域）として設定し（ステップ３０６）、新規経由地点候補Ｐ’７は消去する。
自動巡回移動体１４が巡回終了地点Ｇまで到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、Ｇを通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を設定する。既存の巡回経路において巡回終了地点Ｇに接続する経由地点はＰ１０であるが、経由地点Ｐ１０は計測不可エリア内にあるので、計測済みエリア内にある最寄りの未通過経由地点であるＰ’６を目標地点に設定する（Ｓ３１６）。

図８（Ｎ）に示すように、自動巡回移動体１４が未通過経由地点Ｐ’６に向かう間のスキャンにより、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’５が計測済みエリアに入る（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。一方で、図の左側の領域への更なる移動が可能そうなので、図の左側の領域に新規経由地点候補Ｐ’７，Ｐ’８，Ｐ’９を設定する（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が未通過経由地点Ｐ’６に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、Ｐ’６を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を設定として計測済みエリア内にある最寄りの未通過経由地点であるＰ９を目標地点に設定する（Ｓ３１６）。

図８（Ｏ）に示すように、自動巡回移動体１４が未通過経由地点Ｐ９に向かう間のスキャンにより、先に設定した新規経由地点候補Ｐ’７，Ｐ’８，Ｐ’９が計測済みエリアに入ったため削除する（Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０６）。そして、その先は壁であり更なる移動は不可能そうなので、新規経由地点候補は設定しない（Ｓ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点Ｐ９に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、Ｐ９を通過済み経由地点としてマークし（Ｓ３１２）、次の目標地点を設定として計測済みエリア内にある最寄りの未通過経由地点であるＰ６を目標地点に設定する（Ｓ３１６）。

図８（Ｐ）に示すように、自動巡回移動体１４は、スキャンを行いながら経由地点Ｐ６へ向かう（Ｓ３０４，Ｓ３０６）。図８（Ｐ）では、新規経由地点候補は発見できない（ステップＳ３０８）。
自動巡回移動体１４が経由地点６に到達すると（Ｓ３１０：Ｙｅｓ）、移動制御部１４４は、経由地点Ｐ６を通過済み経由地点としてマークする（Ｓ３１２）。
これにより、計測不可エリア以外の未通過経由地点がなくなるため（ステップＳ３１４：Ｎｏ）、移動制御部１４４は、巡回開始地点Ｓに自動巡回移動体１４を戻す。
すなわち、図８（Ｑ）に示すように、部屋Ｒ内以外の経由地点を行きと反対方向に進むことにより、自動巡回移動体１４が巡回開始地点Ｓに戻るようにする。

その後、地図データ更新部１４６は、今回取得した３次元点群データに基づいて地図データを更新する。また、経路データ更新部１４８は、更新された地図データに基づいて巡回経路を更新する。例えば図８（Ｑ）の点線で囲った部分は冗長部分として削除して、これ以外の経路を次回からの巡回経路として保存する。

以上説明したように、実施の形態にかかる建設作業管理システム１０は、自動巡回移動体１４が巡回時に取得した作業進捗データに基づいて建設現場内の地図データを更新し、これに基づいて適宜経路を変更するので、建設現場の最新の状態を巡回経路に反映させることができる。
また、建設現場の作業者が巡回経路の変更を行うのと比較して、作業者の負担を軽減し、建設現場の作業効率を向上させる上で有利となる。
また、自動巡回移動体１４は、作業進捗データとして取得する３次元点群データを用いて自装置の現在位置を把握することができるので、例えば建設現場内にビーコンを設置する必要がなく、建設工事にかかるコストを低減することができる。また、ＧＰＳと異なり、例えば厚い壁に囲まれた構造物や地下構造物などにも適用することができる。

１０建設作業管理システム
１２コンピュータ
１２０作業進捗データ
１２２巡回データ
１４自動巡回移動体
１４０進捗データ取得部
１４２巡回データ取得部
１４４移動制御部
１４６地図データ更新部
１４８経路データ更新部
１８レーザスキャナ

Claims

自動巡回移動体を用いて建設現場における作業進捗を管理する建設作業管理システムであって、
前記自動巡回移動体は、
前記建設現場の作業進捗状態を示す作業進捗データを取得する進捗データ取得部と、
前回の巡回時に取得した前記作業進捗データである地図データと、前記建設現場内の巡回経路を示す経路データとを取得する巡回データ取得部と、
前記作業進捗データ、前記地図データおよび前記経路データに基づいて、前記自動巡回移動体を移動させる移動制御部と、
今回の巡回時に取得した作業進捗データを用いて、前記建設現場の最新の状態を前記地図データに反映させ、前記地図データを更新する地図データ更新部と、
前記地図データの更新があった場合、更新された前記地図データを用いて、前記今回の巡回時に前記作業進捗データの取得が可能だった領域をより短時間で巡回できる経路を算出し、前記経路データを更新する経路データ更新部と、
を備えることを特徴とする建設作業管理システム。
前記地図データ更新部は、前記前回の巡回時に取得した作業進捗データと前記今回の巡回時に取得した作業進捗データとの差分がある箇所について、前記今回の巡回時に取得した作業進捗データを前記地図データとする、
ことを特徴とする請求項１記載の建設作業管理システム。
前記進捗データ取得部は、前記建設現場の３次元点群データを取得するレーザスキャナにより前記作業進捗データを取得する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の建設作業管理システム。
建設現場における作業進捗を管理する建設作業管理システムで用いる自動巡回移動体であって、
前記建設現場の作業進捗状態を示す作業進捗データを取得する進捗データ取得部と、
前回の巡回時に取得した前記作業進捗データである地図データと、前記建設現場内の巡回経路を示す経路データとを取得する巡回データ取得部と、
前記作業進捗データ、前記地図データおよび前記経路データに基づいて、前記自動巡回移動体を移動させる移動制御部と、
今回の巡回時に取得した作業進捗データを用いて、前記建設現場の最新の状態を前記地図データに反映させ、前記地図データを更新する地図データ更新部と、
前記地図データの更新があった場合、更新された前記地図データを用いて、前記今回の巡回時に前記作業進捗データの取得が可能だった領域をより短時間で巡回できる経路を算出し、前記経路データを更新する経路データ更新部と、
を備えることを特徴とする自動巡回移動体。