JPH05297942A - 土工事の自動搬送システム - Google Patents
土工事の自動搬送システムInfo
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- JPH05297942A JPH05297942A JP4126824A JP12682492A JPH05297942A JP H05297942 A JPH05297942 A JP H05297942A JP 4126824 A JP4126824 A JP 4126824A JP 12682492 A JP12682492 A JP 12682492A JP H05297942 A JPH05297942 A JP H05297942A
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Landscapes
- Operation Control Of Excavators (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
- Control Of Position Or Direction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 土砂等の積込みから、運搬、荷下ろしまでの
一連の作業を無人で自動的に行う。 【構成】 クローラダンプ9に設けた自動追尾装置19
と固定局14に設けた自動追尾装置20による双方向自
動追尾システムと、クローラダンプ9の座標演算システ
ムとにより、クローラダンプの現在位置をリアルタイム
に算出し、この現在位置と、予め定めた走行経路座標と
を比較しながら、クローラダンプ9を走行経路10に沿
って積込み位置P1と荷下ろし位置P2間を無人走行さ
せる。そして、パワーショベル1を、これに取り付けた
超音波センサ8により積込み対象物である土砂の形状を
測定し、これを基にパワーショベルの作業パターンを決
定して土砂の掘削と、積込み位置P1に待機するクロー
ラダンプ9への積込みを無人で行う。
一連の作業を無人で自動的に行う。 【構成】 クローラダンプ9に設けた自動追尾装置19
と固定局14に設けた自動追尾装置20による双方向自
動追尾システムと、クローラダンプ9の座標演算システ
ムとにより、クローラダンプの現在位置をリアルタイム
に算出し、この現在位置と、予め定めた走行経路座標と
を比較しながら、クローラダンプ9を走行経路10に沿
って積込み位置P1と荷下ろし位置P2間を無人走行さ
せる。そして、パワーショベル1を、これに取り付けた
超音波センサ8により積込み対象物である土砂の形状を
測定し、これを基にパワーショベルの作業パターンを決
定して土砂の掘削と、積込み位置P1に待機するクロー
ラダンプ9への積込みを無人で行う。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、土工事に使用される自
動搬送システムに関し、さらに詳しくは、パワーショベ
ルなどの掘削、積込み機械とクローラダンプ等の搬送車
を用いて土砂の積込みから、運搬、荷下ろしまでの一連
の作業の自動的に行う自動搬送システムに関する。
動搬送システムに関し、さらに詳しくは、パワーショベ
ルなどの掘削、積込み機械とクローラダンプ等の搬送車
を用いて土砂の積込みから、運搬、荷下ろしまでの一連
の作業の自動的に行う自動搬送システムに関する。
【0002】
【従来の技術】造成地の防災工事、トンネル工事、採土
採石場などのように危険で環境の悪い場所あるいは繰り
返し作業の多い土工事においては、その省力化、効率化
などの生産性を向上させるための方策として、主に施工
機械の大型化が進められてきた。しかし、近年の作業従
事者の減少や高齢化への対応あるいは安全性の確保や作
業環境の改善には、新たな対応策が要望されてきた。一
方、最近のエレクトロニクスやメカトロニクスの発展に
伴い、これらの最新技術を駆使して省力化、無人化を図
ることにより、上述の問題の解決が可能になってきてい
る。
採石場などのように危険で環境の悪い場所あるいは繰り
返し作業の多い土工事においては、その省力化、効率化
などの生産性を向上させるための方策として、主に施工
機械の大型化が進められてきた。しかし、近年の作業従
事者の減少や高齢化への対応あるいは安全性の確保や作
業環境の改善には、新たな対応策が要望されてきた。一
方、最近のエレクトロニクスやメカトロニクスの発展に
伴い、これらの最新技術を駆使して省力化、無人化を図
ることにより、上述の問題の解決が可能になってきてい
る。
【0003】従来、土工事における土砂の運搬システム
として、ダンプトラックの無人走行方式が知られてい
る。この無人走行システムは、予め設定した走行コース
をICカードなどの記憶媒体に記憶させ、また、ダンプ
トラックの走行経路に沿って多数のレーザ反射板を設置
しておき、ダンプトラックから発生されるレーザ光を反
射板に向けて照射したときの反射レーザの受信角度から
方向および距離を算出し、この算出データと記憶媒体の
走行経路データとを比較してダンプトラックの走行位置
を確認し、かつ位置補正しながらダンプトラックを記憶
されたコースに沿って無人走行させるものである。
として、ダンプトラックの無人走行方式が知られてい
る。この無人走行システムは、予め設定した走行コース
をICカードなどの記憶媒体に記憶させ、また、ダンプ
トラックの走行経路に沿って多数のレーザ反射板を設置
しておき、ダンプトラックから発生されるレーザ光を反
射板に向けて照射したときの反射レーザの受信角度から
方向および距離を算出し、この算出データと記憶媒体の
走行経路データとを比較してダンプトラックの走行位置
を確認し、かつ位置補正しながらダンプトラックを記憶
されたコースに沿って無人走行させるものである。
【0004】また、自動化を可能にしたパワーショベル
等の掘削施工機械としては、地上にレーザ発振器を設置
し、掘削重機本体にはレーザ受光器、ブーム角度セン
サ、アーム角度センサ、バケット角度センサおよびコン
ピュータを搭載し、レーザ発振器から送出されるレーザ
ビームを受光器で受信して、この受信ビームを基準に掘
削深度を求め、この求めたデータをコンピュータに入力
するとともに、各センサからの検出データをコンピュー
タにフィードバックすることにより、排水管理設溝など
を自動掘削するものが提案されている。
等の掘削施工機械としては、地上にレーザ発振器を設置
し、掘削重機本体にはレーザ受光器、ブーム角度セン
サ、アーム角度センサ、バケット角度センサおよびコン
ピュータを搭載し、レーザ発振器から送出されるレーザ
ビームを受光器で受信して、この受信ビームを基準に掘
削深度を求め、この求めたデータをコンピュータに入力
するとともに、各センサからの検出データをコンピュー
タにフィードバックすることにより、排水管理設溝など
を自動掘削するものが提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の運搬システムでは、運搬車の走行経路に沿
ってレーザ反射板を設置しなければならないため、走行
経路が変更されると、その都度レーザ反射板の設置位置
も変更しなければならず、その作業が煩雑になるととも
に、走行経路の設定も面倒になる問題がある。また、上
述する従来の掘削施工機械では、溝掘りなどの掘削に好
適であるが、土砂を掘削して運搬車に積込むという施工
機械には不向きであり、ほとんどの場合オペレータの操
作によって土砂の積込みを行うのが現状である。本発明
は、上述のような事情に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、土砂の掘削積込みから、運搬、荷下ろ
しまでの一連の作業を無人で自動的に行うことができる
自動搬送システムを提供するにある。
ような従来の運搬システムでは、運搬車の走行経路に沿
ってレーザ反射板を設置しなければならないため、走行
経路が変更されると、その都度レーザ反射板の設置位置
も変更しなければならず、その作業が煩雑になるととも
に、走行経路の設定も面倒になる問題がある。また、上
述する従来の掘削施工機械では、溝掘りなどの掘削に好
適であるが、土砂を掘削して運搬車に積込むという施工
機械には不向きであり、ほとんどの場合オペレータの操
作によって土砂の積込みを行うのが現状である。本発明
は、上述のような事情に鑑みなされたもので、その目的
とするところは、土砂の掘削積込みから、運搬、荷下ろ
しまでの一連の作業を無人で自動的に行うことができる
自動搬送システムを提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、土工事地域内に設置した固定局と、前記土
工事地域内の積込み位置と荷下ろし位置間を予め定めら
れた経路に沿って自律走行する搬送車と、前記固定局お
よび搬送車にそれぞれ設けられ、双方から送出される光
波により常に正対し合うよう動作する自動追尾装置と、
前記一方の自動追尾装置に設けられたターゲットに他方
の自動追尾装置から光波を照射することにより固定局と
搬送車間の距離を測定する距離測定手段と、前記固定局
の自動追尾装置の水平方向の振れ角および上下方向の傾
き角を検出する角度検出手段と、前記距離測定手段から
の距離情報および前記角度検出手段からの角度情報に基
づいて搬送車の走行経路上の座標を算出する演算手段
と、前記予め定められた走行経路情報と前記演算手段に
より算出した座標値に基づいて前記搬送車を前記走行経
路に沿い自動走行させる運転制御手段と、前記搬送車と
コントロールセンタとの間で通信を行う通信手段と、前
記土工事地域の土砂等の積込み対象物を前記搬送車に積
込む自律走行可能な積込み機械と、前記積込み機械によ
り積込まれる対象物の形状を測定する形状測定手段と、
前記形状測定手段により測定された形状情報に応じて積
込み作業パターンを決定し、この作業パターンに応じて
積込み機械を自動的に駆動する運転駆動制御手段と、前
記搬送車の積込み位置への到着を前記積込み機械に通知
して積込み機械を動作させるとともに搬送車への対象物
の積込み完了を検知して搬送車にスタート指令を与える
送受信手段と、前記積込み機械とコントロールセンタと
の間で通信を行う通信手段とを備えたことを特徴とす
る。また、本発明は、搬送車を土工事地域内で試行走行
し、固定局を基点にして双方向自動追尾させることによ
り搬送車の走行経路座標をティーチングするようにした
ことを特徴とする請求項1記載の土工事の自動搬送シス
テム。さらに、本発明は、コントロールセンタに送信さ
れてくる搬送車および積込み機械の作業情報に基づいて
搬送車および積込み機械の作業状況を監視することを特
徴とする。
に本発明は、土工事地域内に設置した固定局と、前記土
工事地域内の積込み位置と荷下ろし位置間を予め定めら
れた経路に沿って自律走行する搬送車と、前記固定局お
よび搬送車にそれぞれ設けられ、双方から送出される光
波により常に正対し合うよう動作する自動追尾装置と、
前記一方の自動追尾装置に設けられたターゲットに他方
の自動追尾装置から光波を照射することにより固定局と
搬送車間の距離を測定する距離測定手段と、前記固定局
の自動追尾装置の水平方向の振れ角および上下方向の傾
き角を検出する角度検出手段と、前記距離測定手段から
の距離情報および前記角度検出手段からの角度情報に基
づいて搬送車の走行経路上の座標を算出する演算手段
と、前記予め定められた走行経路情報と前記演算手段に
より算出した座標値に基づいて前記搬送車を前記走行経
路に沿い自動走行させる運転制御手段と、前記搬送車と
コントロールセンタとの間で通信を行う通信手段と、前
記土工事地域の土砂等の積込み対象物を前記搬送車に積
込む自律走行可能な積込み機械と、前記積込み機械によ
り積込まれる対象物の形状を測定する形状測定手段と、
前記形状測定手段により測定された形状情報に応じて積
込み作業パターンを決定し、この作業パターンに応じて
積込み機械を自動的に駆動する運転駆動制御手段と、前
記搬送車の積込み位置への到着を前記積込み機械に通知
して積込み機械を動作させるとともに搬送車への対象物
の積込み完了を検知して搬送車にスタート指令を与える
送受信手段と、前記積込み機械とコントロールセンタと
の間で通信を行う通信手段とを備えたことを特徴とす
る。また、本発明は、搬送車を土工事地域内で試行走行
し、固定局を基点にして双方向自動追尾させることによ
り搬送車の走行経路座標をティーチングするようにした
ことを特徴とする請求項1記載の土工事の自動搬送シス
テム。さらに、本発明は、コントロールセンタに送信さ
れてくる搬送車および積込み機械の作業情報に基づいて
搬送車および積込み機械の作業状況を監視することを特
徴とする。
【0007】
【実施例】以下、本発明の自動搬送システムを図1〜図
5に基づいて説明する。図1は、本発明の自動搬送シス
テムを宅地造成工事などに適用した場合の概略構成図で
ある。図1において、1は土砂などの掘削、積込みを行
うパワーショベルであり、このパワーショベル1は、自
動走行するクローラ2、このクローラ2上に水平旋回可
能に設置した旋回台3、旋回台3上に上下方向に回動可
能に設置したブーム4、ブーム4の先端に屈曲可能に取
り付けたアーム5、アーム先端に回動可能に取り付けた
バケット6を備え、さらに旋回台3上には、クローラ
2、ブーム4、アーム5およびバケット6を駆動するた
めのディーゼルエンジン、油圧ポンプ等からなる駆動機
構7が設置されている。また、アーム5の先端部分に
は、掘削部の位置、形状および後述するクローラダンプ
上の積荷の形状等を測定する超音波センサ8が設置さ
れ、さらに、旋回台3の旋回角度を検出する旋回角セン
サ、ブーム4の傾斜角度を検出するブーム角度センサ、
アーム5の回動角を検出するアーム角度センサおよびバ
ケット6の回動角を検出するバケット角度センサ(いず
れも後述する)が設けられている。
5に基づいて説明する。図1は、本発明の自動搬送シス
テムを宅地造成工事などに適用した場合の概略構成図で
ある。図1において、1は土砂などの掘削、積込みを行
うパワーショベルであり、このパワーショベル1は、自
動走行するクローラ2、このクローラ2上に水平旋回可
能に設置した旋回台3、旋回台3上に上下方向に回動可
能に設置したブーム4、ブーム4の先端に屈曲可能に取
り付けたアーム5、アーム先端に回動可能に取り付けた
バケット6を備え、さらに旋回台3上には、クローラ
2、ブーム4、アーム5およびバケット6を駆動するた
めのディーゼルエンジン、油圧ポンプ等からなる駆動機
構7が設置されている。また、アーム5の先端部分に
は、掘削部の位置、形状および後述するクローラダンプ
上の積荷の形状等を測定する超音波センサ8が設置さ
れ、さらに、旋回台3の旋回角度を検出する旋回角セン
サ、ブーム4の傾斜角度を検出するブーム角度センサ、
アーム5の回動角を検出するアーム角度センサおよびバ
ケット6の回動角を検出するバケット角度センサ(いず
れも後述する)が設けられている。
【0008】図1において、9は、造成地内でパワーシ
ョベル1に近接する土砂積込み位置P1と、土砂を下ろ
す荷下ろし位置P2間を所定の走行経路10に沿って走
行するクローラダンプであり、このクローラダンプ9
は、走行経路10上を自動走行するクローラ11、この
クローラ11上に設けたダンプアップ可能な荷台12お
よび運転席13を備える。14は造成される地域を見渡
せる基準位置に設置した固定局、15は固定局14と同
様な位置に設置した中継局、16は造成地域の所定の場
所に設置したコントロールセンタであり、このコントロ
ールセンタ16と固定局14および中継局15との間
は、通信等を行うケーブル17,18によって接続され
ている。
ョベル1に近接する土砂積込み位置P1と、土砂を下ろ
す荷下ろし位置P2間を所定の走行経路10に沿って走
行するクローラダンプであり、このクローラダンプ9
は、走行経路10上を自動走行するクローラ11、この
クローラ11上に設けたダンプアップ可能な荷台12お
よび運転席13を備える。14は造成される地域を見渡
せる基準位置に設置した固定局、15は固定局14と同
様な位置に設置した中継局、16は造成地域の所定の場
所に設置したコントロールセンタであり、このコントロ
ールセンタ16と固定局14および中継局15との間
は、通信等を行うケーブル17,18によって接続され
ている。
【0009】クローラダンプ9および固定局14には、
図1および図2に示すように双方向性自動追尾装置1
9,20がそれぞれ設置されている。この自動追尾装置
19,20は、互いに相手側に向けて追尾用の光波を送
出し、この光波を受信することにより、その2次元受光
素子上の受光位置が常に中心となる方向にそれぞれの自
動追尾装置19,20をX,Y軸方向に動作させ、これ
によって、両自動追尾装置19と20との正面が常に向
き合うように自動制御する。また、自動追尾装置19,
20には図2に示すように、双方でデータ通信を行う空
間光波データ伝送用の光通信機21,22がそれぞれ設
けられている。
図1および図2に示すように双方向性自動追尾装置1
9,20がそれぞれ設置されている。この自動追尾装置
19,20は、互いに相手側に向けて追尾用の光波を送
出し、この光波を受信することにより、その2次元受光
素子上の受光位置が常に中心となる方向にそれぞれの自
動追尾装置19,20をX,Y軸方向に動作させ、これ
によって、両自動追尾装置19と20との正面が常に向
き合うように自動制御する。また、自動追尾装置19,
20には図2に示すように、双方でデータ通信を行う空
間光波データ伝送用の光通信機21,22がそれぞれ設
けられている。
【0010】固定局14側の自動追尾装置20には図2
に示すように、固定局14を基点にしてクローラダンプ
9のターゲット23までの距離、即ちクローラダンプ9
の現在位置を計測する光波距離計24と、自動追尾装置
19が固定局14の自動追尾装置20に正対するよう水
平方向に旋回した時の、自動追尾装置20の基準点から
の振れ角を測定する水平角測定器29と、自動追尾装置
19が固定局14の自動追尾装置20に正対するよう上
下方向に傾動した時の、自動追尾装置20の基準点から
の傾き角を測定する鉛直角測定器30とが設置されてい
る。更に、クローラダンプ9側の自動追尾装置19には
図2に示すように、固定局14側の光波距離計24から
クローラダンプ9に向けて送出される光波を反射するタ
ーゲット23が設置されている。
に示すように、固定局14を基点にしてクローラダンプ
9のターゲット23までの距離、即ちクローラダンプ9
の現在位置を計測する光波距離計24と、自動追尾装置
19が固定局14の自動追尾装置20に正対するよう水
平方向に旋回した時の、自動追尾装置20の基準点から
の振れ角を測定する水平角測定器29と、自動追尾装置
19が固定局14の自動追尾装置20に正対するよう上
下方向に傾動した時の、自動追尾装置20の基準点から
の傾き角を測定する鉛直角測定器30とが設置されてい
る。更に、クローラダンプ9側の自動追尾装置19には
図2に示すように、固定局14側の光波距離計24から
クローラダンプ9に向けて送出される光波を反射するタ
ーゲット23が設置されている。
【0011】固定局14は図2に示すように、固定局全
体を管理し制御する、マイクロコンピュータからなる制
御回路25(演算手段に相当)を備える。この制御回路
25には、光通信機22、光波距離計24、データ通信
回路26、水平角計測器29、鉛直角測定器30、およ
びこれらを制御する制御プログラムや通信用のデータ等
を格納する記憶回路27がそれぞれ接続され、データ通
信回路26はケーブル17を通してコントロールセンタ
16に接続されている。
体を管理し制御する、マイクロコンピュータからなる制
御回路25(演算手段に相当)を備える。この制御回路
25には、光通信機22、光波距離計24、データ通信
回路26、水平角計測器29、鉛直角測定器30、およ
びこれらを制御する制御プログラムや通信用のデータ等
を格納する記憶回路27がそれぞれ接続され、データ通
信回路26はケーブル17を通してコントロールセンタ
16に接続されている。
【0012】クローラダンプ9は図2に示すように、ク
ローラダンプ全体を管理し制御する、マイクロコンピュ
ータからなる主制御回路28を備える。この主制御回路
28には、光通信機21、安全監視装置31、パワーシ
ョベル1との通信を行う送受信器32、クローラダンプ
9の運転制御回路33、およびこれらを制御する制御プ
ログラムやクローラダンプのティーチング用処理プログ
ラム、走行経路データ等を格納する記憶回路34がそれ
ぞれ接続されている。
ローラダンプ全体を管理し制御する、マイクロコンピュ
ータからなる主制御回路28を備える。この主制御回路
28には、光通信機21、安全監視装置31、パワーシ
ョベル1との通信を行う送受信器32、クローラダンプ
9の運転制御回路33、およびこれらを制御する制御プ
ログラムやクローラダンプのティーチング用処理プログ
ラム、走行経路データ等を格納する記憶回路34がそれ
ぞれ接続されている。
【0013】安全監視装置31は、現場作業員その他の
障害物との追突防止、パワーショベル1との相互間距離
およびクローラダンプ9の転倒防止を行うためのもの
で、超音波センサおよびピッチング角、ローリング角検
出用のセンサ等から構成される。運転制御回路33は、
クローラダンプ9を走行/停止、方向転換、エンジンの
始動/停止、荷台12のアップ/ダウンなどを行うもの
で、この運転制御回路33には、クローラ駆動部35、
操舵部36、エンジンの始動/停止操作部37および荷
台12のアップ/ダウン駆動部38がそれぞれ接続され
ている。
障害物との追突防止、パワーショベル1との相互間距離
およびクローラダンプ9の転倒防止を行うためのもの
で、超音波センサおよびピッチング角、ローリング角検
出用のセンサ等から構成される。運転制御回路33は、
クローラダンプ9を走行/停止、方向転換、エンジンの
始動/停止、荷台12のアップ/ダウンなどを行うもの
で、この運転制御回路33には、クローラ駆動部35、
操舵部36、エンジンの始動/停止操作部37および荷
台12のアップ/ダウン駆動部38がそれぞれ接続され
ている。
【0014】パワーショベル1は、図3に示すようにパ
ワーショベル全体を管理し制御する、マイクロコンピュ
ータからなる主制御回路39を備える。この主制御回路
39には、超音波センサ8、旋回角センサ40、ブーム
角度センサ41、アーム角度センサ42、バケット角度
センサ42A、クローラダンプ9との通信を行う送受信
器43、制御プログラム、積荷時の作業パターンデータ
等を格納する記憶回路44、パワーショベル1の運転制
御回路45、中継局15との通信を行う送受信器46、
および安全監視装置47がそれぞれ接続されている。
ワーショベル全体を管理し制御する、マイクロコンピュ
ータからなる主制御回路39を備える。この主制御回路
39には、超音波センサ8、旋回角センサ40、ブーム
角度センサ41、アーム角度センサ42、バケット角度
センサ42A、クローラダンプ9との通信を行う送受信
器43、制御プログラム、積荷時の作業パターンデータ
等を格納する記憶回路44、パワーショベル1の運転制
御回路45、中継局15との通信を行う送受信器46、
および安全監視装置47がそれぞれ接続されている。
【0015】運転制御回路45は、パワーショベル1の
走行/停止、方向転換、エンジンの始動/停止、旋回台
3、ブーム4、アーム5およびバケット6を駆動制御す
るもので、この運転制御回路45には、クローラ駆動部
48、操舵部49、エンジンの始動/停止操作部50、
旋回台3、ブーム4とアーム5およびバケット6を駆動
する駆動部51がそれぞれ接続されている。安全監視装
置47は、現場作業員その他の障害物との追突防止、ク
ローラダンプ9との相互間距離監視、およびパワーショ
ベル1の転倒防止を行うもので、超音波センサおよびピ
ッチング角、ローリング角検出用のセンサなどから構成
される。
走行/停止、方向転換、エンジンの始動/停止、旋回台
3、ブーム4、アーム5およびバケット6を駆動制御す
るもので、この運転制御回路45には、クローラ駆動部
48、操舵部49、エンジンの始動/停止操作部50、
旋回台3、ブーム4とアーム5およびバケット6を駆動
する駆動部51がそれぞれ接続されている。安全監視装
置47は、現場作業員その他の障害物との追突防止、ク
ローラダンプ9との相互間距離監視、およびパワーショ
ベル1の転倒防止を行うもので、超音波センサおよびピ
ッチング角、ローリング角検出用のセンサなどから構成
される。
【0016】中継局15は、パワーショベル1とコント
ロールセンタ16間でのデータの中継を行うもので、こ
の中継局15とコントロールセンタ16間の通信はケー
ブル18を通して行われる。コントロールセンタ16に
は、図1に示すようにパワーショベル1およびクローラ
ダンプ9から伝送されてくる各種データを処理し、かつ
パワーショベル1およびクローラダンプ9に対し始動指
令などのデータを処理して送出するホストコンピュータ
52、パワーショベル1およびクローラダンプ9の作業
状況などを表示する監視用モニタ53、VR(バーチャ
ルクアリティ)方式を利用してパワーショベル1を遠隔
操作するためのVR表示部54等を備えている。なお、
VR方式によりパワーショベル1を遠隔操作する場合
は、図1に示すようにパワーショベル1に立体視カメラ
55を取り付け、この立体視カメラ55で撮影したバケ
ットおよび掘削箇所の映像をVR表示部54に表示す
る。
ロールセンタ16間でのデータの中継を行うもので、こ
の中継局15とコントロールセンタ16間の通信はケー
ブル18を通して行われる。コントロールセンタ16に
は、図1に示すようにパワーショベル1およびクローラ
ダンプ9から伝送されてくる各種データを処理し、かつ
パワーショベル1およびクローラダンプ9に対し始動指
令などのデータを処理して送出するホストコンピュータ
52、パワーショベル1およびクローラダンプ9の作業
状況などを表示する監視用モニタ53、VR(バーチャ
ルクアリティ)方式を利用してパワーショベル1を遠隔
操作するためのVR表示部54等を備えている。なお、
VR方式によりパワーショベル1を遠隔操作する場合
は、図1に示すようにパワーショベル1に立体視カメラ
55を取り付け、この立体視カメラ55で撮影したバケ
ットおよび掘削箇所の映像をVR表示部54に表示す
る。
【0017】次に、上記のように構成された本実施例の
動作を説明する。搬送作業に先立ち、まず、運転席13
に乗り込んだオペレータによりクローラダンプ9を予め
決めた走行経路10に沿って試行させ、土砂積込み位置
P1および荷下ろし位置P2を含む走行ルートの座標デ
ータをクローラダンプ9に自動的にティーチングする。
動作を説明する。搬送作業に先立ち、まず、運転席13
に乗り込んだオペレータによりクローラダンプ9を予め
決めた走行経路10に沿って試行させ、土砂積込み位置
P1および荷下ろし位置P2を含む走行ルートの座標デ
ータをクローラダンプ9に自動的にティーチングする。
【0018】このティーチングは、次のようにして行わ
れる。まず、積込み位置P1を試行時のスタート点と
し、この位置P1にクローラダンプ9を位置させた後、
クローラダンプ9および固定局14の各自動追尾装置1
9,20を動作させて、この両自動追尾装置19と20
の正面が互いに正対するように双方向自動追尾状態に保
持する。そして、固定局14の光波距離計24を動作さ
せることにより、これから発生する光波をクローラダン
プ9のターゲット23に向け照射し、ターゲット23か
ら反射されてくる光波に基づいて固定局14からクロー
ラダンプ9までの距離を測定し、かつ水平角計測器29
により予め定めた基準点を中心にして自動追尾装置20
の水平方向の角度を測定し、さらに鉛直角測定器30に
より予め定めた基準点を中心にして自動追尾装置20の
上下方向の傾き角を測定する。
れる。まず、積込み位置P1を試行時のスタート点と
し、この位置P1にクローラダンプ9を位置させた後、
クローラダンプ9および固定局14の各自動追尾装置1
9,20を動作させて、この両自動追尾装置19と20
の正面が互いに正対するように双方向自動追尾状態に保
持する。そして、固定局14の光波距離計24を動作さ
せることにより、これから発生する光波をクローラダン
プ9のターゲット23に向け照射し、ターゲット23か
ら反射されてくる光波に基づいて固定局14からクロー
ラダンプ9までの距離を測定し、かつ水平角計測器29
により予め定めた基準点を中心にして自動追尾装置20
の水平方向の角度を測定し、さらに鉛直角測定器30に
より予め定めた基準点を中心にして自動追尾装置20の
上下方向の傾き角を測定する。
【0019】これらの測定データを制御回路25に取り
込んで演算することにより固定局14の位置出しを行
い、この固定局14の位置データに基づいてクローラダ
ンプ9のスタート点、すなわち積込み位置P1の造成地
域における地図座標を求め、これを光通信機21,22
を介してクローラダンプ9側の主制御回路28に伝送し
て、記憶回路34に走行ルート座標として格納する。
込んで演算することにより固定局14の位置出しを行
い、この固定局14の位置データに基づいてクローラダ
ンプ9のスタート点、すなわち積込み位置P1の造成地
域における地図座標を求め、これを光通信機21,22
を介してクローラダンプ9側の主制御回路28に伝送し
て、記憶回路34に走行ルート座標として格納する。
【0020】以下、同様にして、クローラダンプ9をオ
ペレータの判断により決めた走行経路10に沿い5(k
m/h)程度の速度で試行走行させることにより、走行
経路10を、例えば50cmないしそれ以下の間隔でサ
ンプリングし、この各サンプリング点の座標値を算出し
て順次記憶回路34に格納する。そして、荷下ろし位置
P2の座標も同様な方式で記憶回路34に格納し、格納
されたサンプリングデータを固定局14側の制御回路2
5に伝送することで、固定局14側でティーチングが行
われる。
ペレータの判断により決めた走行経路10に沿い5(k
m/h)程度の速度で試行走行させることにより、走行
経路10を、例えば50cmないしそれ以下の間隔でサ
ンプリングし、この各サンプリング点の座標値を算出し
て順次記憶回路34に格納する。そして、荷下ろし位置
P2の座標も同様な方式で記憶回路34に格納し、格納
されたサンプリングデータを固定局14側の制御回路2
5に伝送することで、固定局14側でティーチングが行
われる。
【0021】なお、ティーチングされた走行ルートの座
標データは、固定局14からデータ通信回路26、ケー
ブル17を通してコントロールセンタ16に伝送され
る。この走行ルートデータはホストコンピュータ52に
より処理した後、造成地域の地図とともに監視モニタ5
3に表示される。
標データは、固定局14からデータ通信回路26、ケー
ブル17を通してコントロールセンタ16に伝送され
る。この走行ルートデータはホストコンピュータ52に
より処理した後、造成地域の地図とともに監視モニタ5
3に表示される。
【0022】次に、パワーショベル1とクローラダンプ
9の協同動作による土砂の搬送作業を図4および図5の
フローチャートを参照して説明する。図4はパワーショ
ベル1の動作手順を示すもので、コントロールセンタ1
6のホストコンピュータ52を操作することによる作業
指令が中継局15を介してパワーショベル1に送信され
ると、この作業指令は送受信器46を通して主制御回路
39に取り込まれ、図4に示すプログラムがスタートす
る。
9の協同動作による土砂の搬送作業を図4および図5の
フローチャートを参照して説明する。図4はパワーショ
ベル1の動作手順を示すもので、コントロールセンタ1
6のホストコンピュータ52を操作することによる作業
指令が中継局15を介してパワーショベル1に送信され
ると、この作業指令は送受信器46を通して主制御回路
39に取り込まれ、図4に示すプログラムがスタートす
る。
【0023】まず、ステップS1では、パワーショベル
1が自動積込み作業を開始したかを判定する。ここで、
否定判定されたときは作業が終了し、また、肯定判定さ
れたときはステップS2に移行して積荷(土砂)の形状
測定を行う。すなわち、掘削部位の土砂に超音波センサ
8から超音波を出射し、その反射波を超音波センサ8に
より受信して主制御回路39に取り込むことにより、土
砂の形状を測定する。そして、土砂の形状結果に基づい
てパワーショベル1、すなわちブーム4およびアーム5
の作業パターンを設定する。
1が自動積込み作業を開始したかを判定する。ここで、
否定判定されたときは作業が終了し、また、肯定判定さ
れたときはステップS2に移行して積荷(土砂)の形状
測定を行う。すなわち、掘削部位の土砂に超音波センサ
8から超音波を出射し、その反射波を超音波センサ8に
より受信して主制御回路39に取り込むことにより、土
砂の形状を測定する。そして、土砂の形状結果に基づい
てパワーショベル1、すなわちブーム4およびアーム5
の作業パターンを設定する。
【0024】次のステップS3では、クローラダンプ9
が積込み位置に到着しているかを判定する。すなわち、
クローラダンプ9が積込み位置に到着すると、その送受
信器32から到着合図信号が送出され、この合図信号が
パワーショベル1側の送受信器46で受信されると、ス
テップS4に進み、安全監視装置47内の超音波センサ
などにより、クローラダンプ9の位置(パワーショベル
1からクローラダンプ9までの距離)を測定する。
が積込み位置に到着しているかを判定する。すなわち、
クローラダンプ9が積込み位置に到着すると、その送受
信器32から到着合図信号が送出され、この合図信号が
パワーショベル1側の送受信器46で受信されると、ス
テップS4に進み、安全監視装置47内の超音波センサ
などにより、クローラダンプ9の位置(パワーショベル
1からクローラダンプ9までの距離)を測定する。
【0025】次のステップS5では、主制御回路39か
ら運転制御回路45に掘削動作指令および作業パターン
信号を与え、運転制御回路45により、駆動部51を制
御することで旋回台3、ブーム4、アーム5およびバケ
ット6を駆動して土砂を掘削しバケット6に詰め込む。
土砂の掘削が終了すると、ブーム4およびアーム5は作
業パターン指令にしたがってバケット6を積込みレベル
まで上げ、かつ前記測定したクローラダンプ9の位置情
報に基づいてパワーショベル1を積込み適正位置まで移
動させる。その後、ステップS6において旋回台3を旋
回駆動し、バケット6をクローラダンプ9の荷台12上
に位置させる。次のステップS7では、バケット6を駆
動部51により傾動させてバケット6内の土砂を荷台1
2内に投下し積込む、このとき、超音波センサ8は荷台
12内の土砂の積込み状態を監視する。
ら運転制御回路45に掘削動作指令および作業パターン
信号を与え、運転制御回路45により、駆動部51を制
御することで旋回台3、ブーム4、アーム5およびバケ
ット6を駆動して土砂を掘削しバケット6に詰め込む。
土砂の掘削が終了すると、ブーム4およびアーム5は作
業パターン指令にしたがってバケット6を積込みレベル
まで上げ、かつ前記測定したクローラダンプ9の位置情
報に基づいてパワーショベル1を積込み適正位置まで移
動させる。その後、ステップS6において旋回台3を旋
回駆動し、バケット6をクローラダンプ9の荷台12上
に位置させる。次のステップS7では、バケット6を駆
動部51により傾動させてバケット6内の土砂を荷台1
2内に投下し積込む、このとき、超音波センサ8は荷台
12内の土砂の積込み状態を監視する。
【0026】次のステップS8では、荷台12内に所定
量の土砂の積込みがなされたかを判定する。この判定は
パワーショベル1による土砂の積込み回数か、或は、ク
ローラダンプ9に載せた荷重計により積み込み重量を測
定して行われる。ステップS8において、所定の積込み
回数や積み込み重量に達しないときは、ステップS5に
戻る。また、所定回数や所定重量に達したときは、送受
信器43から積込み完了合図信号をクローラダンプ9に
送信する。
量の土砂の積込みがなされたかを判定する。この判定は
パワーショベル1による土砂の積込み回数か、或は、ク
ローラダンプ9に載せた荷重計により積み込み重量を測
定して行われる。ステップS8において、所定の積込み
回数や積み込み重量に達しないときは、ステップS5に
戻る。また、所定回数や所定重量に達したときは、送受
信器43から積込み完了合図信号をクローラダンプ9に
送信する。
【0027】次に、クローラダンプ9の動作を図5のフ
ローチャートを参照して説明する。まず、ステップS1
1では、コントロールセンタ16からの作業開始指令を
固定局14を介してクローラダンプ9に送信することに
より、その制御部を動作モードに設定し、かつティーチ
ングした経路座標を設定する。次のステップS12で
は、パワーショベル1からの積込み完了合図を受信した
かを判定する。
ローチャートを参照して説明する。まず、ステップS1
1では、コントロールセンタ16からの作業開始指令を
固定局14を介してクローラダンプ9に送信することに
より、その制御部を動作モードに設定し、かつティーチ
ングした経路座標を設定する。次のステップS12で
は、パワーショベル1からの積込み完了合図を受信した
かを判定する。
【0028】積込み完了合図信号を受信したことが判断
されると、ステップS13において、主制御回路28か
ら運転制御回路33に発車指令を出力し、クローラ駆動
部35を駆動することによりクローラダンプ9を発車さ
せる。そして、クローラダンプ9はティーチングされた
経路座標にしたがって走行経路10上を自律走行される
(ステップS14)。このとき、クローラダンプ9の実
際の走行座標は、固定局14を基点にして固定局14の
光波距離計24、水平角計測器29、鉛直角測定器30
により測定され、ティーチングされた経路座標と比較さ
れる。そして、その偏差がゼロとなるようにクローラダ
ンプ9の走行方向を修正する。
されると、ステップS13において、主制御回路28か
ら運転制御回路33に発車指令を出力し、クローラ駆動
部35を駆動することによりクローラダンプ9を発車さ
せる。そして、クローラダンプ9はティーチングされた
経路座標にしたがって走行経路10上を自律走行される
(ステップS14)。このとき、クローラダンプ9の実
際の走行座標は、固定局14を基点にして固定局14の
光波距離計24、水平角計測器29、鉛直角測定器30
により測定され、ティーチングされた経路座標と比較さ
れる。そして、その偏差がゼロとなるようにクローラダ
ンプ9の走行方向を修正する。
【0029】クローラダンプ9が荷下ろし位置P2に達
すると停止し、荷台12の後部を排出方向に向けるとと
もに、アップ/ダウン駆動部38をアップ動作させて荷
台12をアップし、荷台12内の土砂を排出する(ステ
ップS15)。荷下ろしが完了すると、クローラダンプ
9は再び走行経路10上を積込み位置P1に向けて移動
を開始する(ステップS16)。そして、クローラダン
プ9が積込み位置P1に到着すると停止する(ステップ
S17)。これと同時に、クローラダンプ9の送受信器
32から到着合図信号が発信されたかを判定する(ステ
ップS18)。ここで、肯定判定された場合はステップ
S2に戻り、次の積込み完了まで待機する。また、否定
判定されたときは、肯定判定されるまでステップS18
の処理を繰り返す。
すると停止し、荷台12の後部を排出方向に向けるとと
もに、アップ/ダウン駆動部38をアップ動作させて荷
台12をアップし、荷台12内の土砂を排出する(ステ
ップS15)。荷下ろしが完了すると、クローラダンプ
9は再び走行経路10上を積込み位置P1に向けて移動
を開始する(ステップS16)。そして、クローラダン
プ9が積込み位置P1に到着すると停止する(ステップ
S17)。これと同時に、クローラダンプ9の送受信器
32から到着合図信号が発信されたかを判定する(ステ
ップS18)。ここで、肯定判定された場合はステップ
S2に戻り、次の積込み完了まで待機する。また、否定
判定されたときは、肯定判定されるまでステップS18
の処理を繰り返す。
【0030】なお、パワーショベル1およびクローラダ
ンプ9の作業状況データは、それぞれの通信系を通して
コントロールセンタ16へ伝送され、モニタ53を通し
て監視される。
ンプ9の作業状況データは、それぞれの通信系を通して
コントロールセンタ16へ伝送され、モニタ53を通し
て監視される。
【0031】このような本実施例においては、パワーシ
ョベルとクローラダンプを用いて土砂の積込み、運搬、
荷下ろしを全自動で、かつ無人で行うことができる。ま
た、クローラダンプと固定局に双方向自動追尾システム
を組み込むことにより、固定局からクローラダンプの走
行経路を無人で監視できるとともに、クローラダンプを
走行経路に沿って正確に自律走行させることができる。
さらに、双方向自動追尾システムと、クローラダンプの
経路座標をリアルタイムに算出できるから、クローラダ
ンプの走行経路を自動でティーチングすることができ、
その走行経路の変更も容易となる。
ョベルとクローラダンプを用いて土砂の積込み、運搬、
荷下ろしを全自動で、かつ無人で行うことができる。ま
た、クローラダンプと固定局に双方向自動追尾システム
を組み込むことにより、固定局からクローラダンプの走
行経路を無人で監視できるとともに、クローラダンプを
走行経路に沿って正確に自律走行させることができる。
さらに、双方向自動追尾システムと、クローラダンプの
経路座標をリアルタイムに算出できるから、クローラダ
ンプの走行経路を自動でティーチングすることができ、
その走行経路の変更も容易となる。
【0032】また、パワーショベルに超音波センサを設
け、この超音波センサにより掘削部位の形状を自動的に
測定し、その部位形状データに合わせてブーム、アーム
等を駆動するようになっているから、土砂の掘削および
ダンプへの積込みを自動化できる。さらに、クローラダ
ンプおよびパワーショベルの作業情報をコントロールセ
ンタに吸い上げることによりクローラダンプおよびパワ
ーショベルの作業状況を監視することができる。
け、この超音波センサにより掘削部位の形状を自動的に
測定し、その部位形状データに合わせてブーム、アーム
等を駆動するようになっているから、土砂の掘削および
ダンプへの積込みを自動化できる。さらに、クローラダ
ンプおよびパワーショベルの作業情報をコントロールセ
ンタに吸い上げることによりクローラダンプおよびパワ
ーショベルの作業状況を監視することができる。
【0033】なお、上記実施例では、クローラダンプの
走行経路の座標データをティーチングにより行う場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、キーボードな
どにより入力するようにしても良い。また、本発明は、
土砂の掘削、積込みに限らず、砕石等の積込み、運搬に
も適用できるほか、請求項に記載した範囲を逸脱しない
かぎり、種々に変形することができる。
走行経路の座標データをティーチングにより行う場合に
ついて述べたが、本発明はこれに限らず、キーボードな
どにより入力するようにしても良い。また、本発明は、
土砂の掘削、積込みに限らず、砕石等の積込み、運搬に
も適用できるほか、請求項に記載した範囲を逸脱しない
かぎり、種々に変形することができる。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、搬
送車と積込み機械を用いて土砂等の積込み対象物の積込
み運搬、荷下ろし作業を自動的にかつ無人で行うことが
可能となる。また、本発明によれば、搬送車を土工事地
域内で試行走行させるだけで搬送車の走行経路をティー
チングでき、走行経路の設定が容易になる。さらに、本
発明によれば、搬送車および積込み機械の作業状況をセ
ンタで監視することができる。
送車と積込み機械を用いて土砂等の積込み対象物の積込
み運搬、荷下ろし作業を自動的にかつ無人で行うことが
可能となる。また、本発明によれば、搬送車を土工事地
域内で試行走行させるだけで搬送車の走行経路をティー
チングでき、走行経路の設定が容易になる。さらに、本
発明によれば、搬送車および積込み機械の作業状況をセ
ンタで監視することができる。
【図1】本発明の自動搬送システムの概略構成図であ
る。
る。
【図2】本発明の自動搬送システムの全体を示す構成図
である。
である。
【図3】本発明の自動搬送システムの一部を示す構成図
である。
である。
【図4】本実施例におけるパワーショベルの動作手順を
示すフローチャートである。
示すフローチャートである。
【図5】本実施例のクローラダンプの動作手順を示すフ
ローチャートである。
ローチャートである。
1 パワーショベル 8 超音波センサ 9 クローラダンプ 10 走行経路 P1 積込み位置 P2 荷下ろし位置 14 固定局 16 コントロールセンタ 17,18 通信ケーブル 19,20 自動追尾装置 21,22 光通信機 23 ターゲット 24 光波距離計 25 制御回路 26 データ通信回路 28 主制御回路 29 水平角計測器 30 鉛直角計測器 32 送受信器 33 運転制御回路 39 主制御回路 43,46 送受信器 45 運転制御回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 E02F 1/00 8809−2D 9/20 C G05D 1/00 B 7828−3H 1/10 7828−3H 3/00 M 9179−3H (72)発明者 正木 徹 東京都渋谷区千駄ヶ谷4丁目6番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 間野 実 東京都渋谷区千駄ヶ谷4丁目6番15号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 栗城 佐吉雄 東京都渋谷区千駄ヶ谷4丁目6番15号 株 式会社フジタ内
Claims (3)
- 【請求項1】 土工事地域内に設置した固定局と、 前記土工事地域内の積込み位置と荷下ろし位置間を予め
定められた経路に沿って自律走行する搬送車と、 前記固定局および搬送車にそれぞれ設けられ、双方から
送出される光波により常に正対し合うよう動作する自動
追尾装置と、 前記一方の自動追尾装置に設けられたターゲットに他方
の自動追尾装置から光波を照射することにより固定局と
搬送車間の距離を測定する距離測定手段と、 前記固定局の自動追尾装置の水平方向の振れ角および上
下方向の傾き角を検出する角度検出手段と、 前記距離測定手段からの距離情報および前記角度検出手
段からの角度情報に基づいて搬送車の走行経路上の座標
を算出する演算手段と、 前記予め定められた走行経路情報と前記演算手段により
算出した座標値に基づいて前記搬送車を前記走行経路に
沿い自動走行させる運転制御手段と、 前記搬送車とコントロールセンタとの間で通信を行う通
信手段と、 前記土工事地域の土砂等の積込み対象物を前記搬送車に
積込む自律走行可能な積込み機械と、 前記積込み機械により積込まれる対象物の形状を測定す
る形状測定手段と、 前記形状測定手段により測定された形状情報に応じて積
込み作業パターンを決定し、この作業パターンに応じて
積込み機械を自動的に駆動する運転駆動制御手段と、 前記搬送車の積込み位置への到着を前記積込み機械に通
知して積込み機械を動作させるとともに搬送車への対象
物の積込み完了を検知して搬送車にスタート指令を与え
る送受信手段と、 前記積込み機械とコントロールセンタとの間で通信を行
う通信手段と、 を備えたことを特徴とする土工事の自動搬送システム。 - 【請求項2】 搬送車を土工事地域内で試行走行し、固
定局を基点にして双方向自動追尾させることにより搬送
車の走行経路座標をティーチングするようにしたことを
特徴とする請求項1記載の土工事の自動搬送システム。 - 【請求項3】 コントロールセンタに送信されてくる搬
送車および積込み機械の作業情報に基づいて搬送車およ
び積込み機械の作業状況を監視することを特徴とする請
求項1記載の土工事の自動搬送システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4126824A JP2711612B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 土工事の自動搬送システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4126824A JP2711612B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 土工事の自動搬送システム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05297942A true JPH05297942A (ja) | 1993-11-12 |
JP2711612B2 JP2711612B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=14944847
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4126824A Expired - Fee Related JP2711612B2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 土工事の自動搬送システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2711612B2 (ja) |
Cited By (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996030815A1 (fr) * | 1995-03-24 | 1996-10-03 | Komatsu Ltd. | Procede et dispositif de preparation de donnees d'itineraire pour un camion-benne sans pilote |
JPH09508740A (ja) * | 1994-10-24 | 1997-09-02 | キャタピラー インコーポレイテッド | 自律走行車両システムにおける資源に対するアクセスを管理するシステム及び方法 |
WO1998011305A1 (fr) * | 1996-09-13 | 1998-03-19 | Komatsu Ltd. | Excavatrice automatique, procede d'excavation automatique et procede de chargement automatique |
JPH11247231A (ja) * | 1997-12-19 | 1999-09-14 | Carnegie Mellon Univ | 土工機械の自律制御のためのソフトウェア・アーキテクチュア |
WO2000026735A1 (fr) * | 1998-11-04 | 2000-05-11 | Komatsu Ltd. | Dispositif de guidage de vehicule |
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