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公開番号2024086016
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-27
出願番号2022200863
出願日2022-12-16
発明の名称モーションキャプチャターゲットを備えた建設機械
出願人清水建設株式会社,戸田建設株式会社,西松建設株式会社,前田建設工業株式会社,エフティーエス株式会社
代理人弁理士法人永井国際特許事務所
主分類E21D 11/10 20060101AFI20240620BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】建設機械のアーム部及び前記アーム部の先端部に取り付けた機素を動かしながら建設作業する際に、前記機素の位置及び動きを適確に捉えて、所要の動作を実行させることができる。
【解決手段】建設機械のアーム部及び前記アーム部の先端部に取り付けた機素を動かしながら建設作業する際に、前記機素の位置及び動きを捕捉するために、前記アーム部の先端部に取り付けられるモーションキャプチャターゲット100を含み、前記ターゲット100は、自発光する少なくとも3個のLEDであり、その少なくとも3個のLEDの配置が、その3個のLEDの配置基準面の中心位置を定める関係にある。
【選択図】図15

特許請求の範囲【請求項１】
建設機械のアーム部及び前記アーム部の先端部に取り付けた機素を動かしながら建設作業する際に、前記機素の位置及び動きを捕捉するために、前記アーム部の先端部に取り付けられるモーションキャプチャターゲットを含み、
前記ターゲットは、自発光する少なくとも３個のＬＥＤであり、
その少なくとも３個のＬＥＤの配置が、その３個のＬＥＤの配置基準面の中心位置を定める関係にある、
ことを特徴とするモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記中心位置と前記３個のＬＥＤとの距離が等しい請求項１記載のモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項３】
前記３個のＬＥＤについて、前記中心位置を中心とする隣接するＬＥＤの間の角度が異なるように配置されている請求項１記載のモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項４】
建設機械のアーム部及び前記アーム部の先端部に取り付けた機素を動かしながら建設作業する際に、前記機素の位置及び動きを捕捉するために、前記アーム部の先端部に取り付けられるモーションキャプチャターゲットを含み、
前記ターゲットは、自発光する少なくとも４個のＬＥＤであり、そのうちの少なくとも３個のＬＥＤの配置が、その３個のＬＥＤの配置基準面の中心位置を定める関係にある、
ことを特徴とするモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項５】
前記中心位置と前記３個のＬＥＤとの距離が等しい請求項４記載のモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項６】
前記４個のＬＥＤと前記中心位置との距離が等しく、前記中心位置を中心とする隣接するＬＥＤの間の角度が異なるように配置されている請求項４記載のモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項７】
前記配置基準面上において、前記４個のＬＥＤの配置点が前記中心位置を中心として点対称でない関係にある請求項６記載のモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項８】
建設機械がコンクリート吹付機であり、前記機素が吹付ノズルであり、前記コンクリート吹付機のアーム部の先端部に取り付けた前記吹付ノズルを動かしながら前記ノズルからトンネル内壁面にコンクリート吹付する、請求項１又は４に記載のモーションキャプチャターゲットを備えた建設機械。
【請求項９】
請求項８の建設機械を運転するに際し、前記アーム部の先端部又は前記吹付ノズルの位置、並びにロール、ピッチ及びヨー角を含む動きを把握しながら建設機械の運転を行う、モーションキャプチャターゲットを備えた建設機械の運転方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モーションキャプチャターゲットを備えた建設機械に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
建設機械は、その建設作業のための各種のアーム（伸縮するブームであることもある。）を備え、そのアームの先端部に取り付けたアームなどの動作部を介して、作業するものが代表的である。
【０００３】
（山岳）トンネル内に搬入する建設機械としては、切羽面の削孔などを行ういわゆるトンネルジャンボ、吹付機、鋼製支保工の建込み装置などがある。
【０００４】
吹付機による吹付コンクリートは、リアルタイムに出来形を測定する方法がなく、作業員が目分量で吹き付けているのが実情である。リアルタイムに出来形を測定しながら、吹付を自動で行う技術が求められている。
【０００５】
関連ある技術を調査した。
特許文献１は、支保工の建て込み方法及び建て込みシステムに関し、支保工の位置をリアルタイムに把握することのできる技術に関し、複数のモーションキャプチャ用カメラによって鋼製支保工の予め定められた複数の定点に設置されたモーションキャプチャ用マーカを撮影し、各モーションキャプチャ用カメラによって取得した撮影画像及び各モーションキャプチャ用カメラの３次元座標に基づいて各モーションキャプチャ用マーカの３次元座標を取得し、取得した各モーションキャプチャ用マーカの３次元座標に基づいて鋼製支保工を設計位置に建て込むものである。
ここに、光照射装置からマーカに対して赤外線を照射し、マーカは照射された赤外線を反射する素材を表面に有する、例えば球体形状を有するものである。
【０００６】
この特許文献１のように、モーションキャプチャ技術を用いることによりリアルタイムに位置の算出ができる。モーションキャプチャ技術とは、動く対象物に取り付けた反射体を、並べて配置した複数のモーションキャプチャカメラで連続撮影し、得られた連続画像情報を画像分析することにより、対象物の位置及び動きをリアルタイムに算出するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１９－１７３３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このようなモーションキャプチャ用カメラを含むモーションキャプチャ技術の有用性については、本発明者らは十分認識している。
かかる背景技術に基づき、本発明者らは、吹付工において、リアルタイムに出来形を測定しながら、吹付を自動で行う技術を求めて、種々の開発を試みた。
すなわち、吹付コンクリートのノズルやブームの近傍に反射体を取り付け、それをモーションキャプチャカメラで連続撮影し、画像分析することにより、吹付ノズルの位置及び動きをリアルタイムに算出できるのではないかと考え、実証実験を試みてきた。
【０００９】
しかし、例えば、暗く、粉塵の舞うトンネル内の切羽近傍での吹付作業において、モーションキャプチャカメラでマーカを適確に捉えることは難しいことが判明した。
【００１０】
また、建設機械のアーム部及び前記アーム部の先端部に取り付けた機素を動かしながら建設作業する際に、前記機素の位置及び動きを適確に捉えることが困難である。
例えば、機素として吹付ノズルを考えると、吹付ノズルの先端位置を把握することは、マーカからの既知位置関係を考慮することで、ある程度の精度をもって可能と考えられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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