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公開番号2024136158
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-04
出願番号2023047163
出願日2023-03-23
発明の名称操作量指示情報生成方法、学習済モデル生成方法、操作量指示情報生成装置、及びプログラム
出願人五洋建設株式会社,東亜建設工業株式会社,東洋建設株式会社,株式会社小島組,株式会社エス・ケー・ケー
代理人弁理士法人 HARAKENZO WORLD PATENT & TRADEMARK
主分類E02D 23/02 20060101AFI20240927BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】土木作業を行う作業船上の重機を自律動作させるための操作量指示情報を生成する。
【解決手段】情報処理装置(10)は、土木作業を行う作業船上の重機に対して行われるオペレータの操作内容を表す時系列データを用いて特定された、時刻と操作内容ごとの操作量との関係を表すS字型又は逆S字型の関数であって、シグモイド関数、tanh関数及び指数関数のうちの少なくとも一つを含む関数を用いて、上記作業船上の重機を操作するための操作量指示情報を生成する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
土木作業を行う作業船上の重機に対して行われるオペレータの操作内容を表す時系列データを用いて特定された、時刻と前記操作内容ごとの操作量との関係を表すＳ字型又は逆Ｓ字型の関数であって、シグモイド関数、ｔａｎｈ関数及び指数関数のうちの少なくとも一つを含む関数を用いて、前記作業船上の重機を操作するための操作量指示情報を生成する第１ステップ、
を情報処理装置が実行する操作量指示情報生成方法。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記関数に含まれるパラメータを決定する第２ステップ、
を前記情報処理装置が更に実行する請求項１に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項３】
前記土木作業の作業環境を表す環境情報を取得する第３ステップ、を前記情報処理装置が更に実行し、
前記第２ステップにおいては、（ｉ）過去に行われた土木作業の作業環境を表す環境情報と、（ｉｉ）過去に行われた土木作業を行った作業船上の重機に対してなされた操作内容ごとの操作量と時刻との関係を表すＳ字型又は逆Ｓ字型の関数を規定するパラメータと、の相関関係を機械学習させた学習済モデルに、前記第３ステップにおいて取得した前記環境情報を入力することにより、前記操作量指示情報の生成に用いる関数のパラメータを決定する、
請求項２に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項４】
前記機械学習の方法として、線形回帰、決定木法、サポートベクターマシン、ニューラルネットワークのいずれかを用いる請求項３に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項５】
前記第１ステップにおいては、前記土木作業における前記重機の複数の動作の各々に対応する関数を用いて、各動作のための操作量指示情報を生成する、
請求項１又は２に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項６】
前記操作量指示情報は、前記重機による操作内容である浚渫用のバケット又は捨石マウンド締固め用の重錘の昇降、前記バケットの開閉、前記重錘又は前記バケットを吊持するクレーンの起伏及び前記クレーンの旋回の少なくとも１つを制御する情報である、
請求項３に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項７】
前記関数は、前記バケット又は前記重錘の高さ、前記バケットの開口度、前記クレーンの起伏及び前記クレーンの旋回角の少なくとも１つを示す情報と、時刻との関係を表す関数である、
請求項６に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項８】
前記環境情報は、作業船および土木作業対象箇所の平面位置、水深、潮位、地盤条件、掘削深度、捨石マウンド高、外力条件、バケット容量、重錘重量、作業船の仕様、及び作業船の動揺特性、の少なくとも１つを示す情報を含む、
請求項３に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項９】
前記第１ステップにおいて生成された操作量指示情報を用いて前記作業船上の重機に土木作業を行わせる第４ステップ、
を前記情報処理装置が更に実行する請求項１又は２に記載の操作量指示情報生成方法。
【請求項１０】
（ｉ）入力変数としての作業船上の重機が過去に行った土木作業の作業環境を表す環境情報と、
（ｉｉ）出力変数としての当該土木作業を行った作業船上の重機に対してなされた操作内容ごとの操作量と時刻との関係を表すＳ字型又は逆Ｓ字型の関数であってシグモイド関数、ｔａｎｈ関数及び指数関数のうちの少なくとも一つを含む関数を規定するパラメータと、の相関関係を機械学習させた学習済モデルを生成するステップ、
を情報処理装置が実行する学習済モデル生成方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業船上の重機により土木作業を行うための技術に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
作業船による浚渫、捨石マウンドの重錘締固め等の土木工事においてはバケットの昇降、クレーンの旋回等の各種の操作が必要である。例えば港湾工事として代表的な浚渫工事のうち、グラブ浚渫については、作業船上のクレーンを用いて、浚渫用バケットの上昇・下降、水平移動、開閉をオペレータが操作し、浚渫が行われる。また、マウンドの構築のために海底に投入する捨石についても同様にバケットによる石材の掴み、上昇・下降、水平移動、石材の投入等の操作を、また重錘締固めにおいては、重錘の上昇・下降・落下、水平移動をオペレータが操作して、工事が行われる。
【０００３】
また、作業機械の動作を把握する技術として、特許文献１には、時系列で変化する稼働に伴う機械の情報を特徴量とする特徴ベクトルを時分割で演算し、複数の特徴ベクトルを複数のクラスタに分類して識別ＩＤを付与することにより分類モデルを作成し、分類モデルに基づいて所定の動作を把握するための出力情報を生成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－８３４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、捨石、浚渫、捨石マウンド締固め工事等での土木作業を行う作業船で用いられるクレーン等の建設機械（以下重機ともいう）の操作は経験則によるものが大きく、オペレータの技能によって作業の効率が大きく異なることから熟練のオペレータの豊富な経験と技能が求められるが、高齢化による熟練オペレータの退職により、そのような経験と技能を有するオペレータを確保することは難しくなる一方である。また、若いオペレータにおいても、熟練オペレータの減少により、そのような熟練オペレータから経験と技能を取得する機会が減ってきている。そのため、近年、労働生産性の向上等を目的として、重機の操作を自動化する技術が求められている。特許文献１に記載の技術では、短時間で荷役作業を行うものの、クレーン等の重機を用いた土木作業を自動化することはできなかった。
【０００６】
本発明の一態様は、上記問題点に鑑みたものである。本発明の一態様は、浚渫作業や捨石マウンドの締固め作業に用いられる重機のための操作量指示情報を生成し、当該情報に基づき自動操作できる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る操作量指示情報生成方法は、土木作業を行う作業船上の重機に対して行われるオペレータの操作内容を表す時系列データを用いて特定された、時刻と前記操作内容ごとの操作量との関係を表すＳ字型又は逆Ｓ字型の関数であって、シグモイド関数、ｔａｎｈ関数及び指数関数のうちの少なくとも一つを含む関数を用いて、前記作業船上の重機を操作するための操作量指示情報を生成する第１ステップ、を情報処理装置が実行する。
【０００８】
上記の構成によれば、土木作業を行う作業船上の重機を操作内容に応じた自律動作をさせるための操作量指示情報を生成することができる。
【０００９】
上記操作量指示情報生成方法において、前記関数に含まれるパラメータを決定する第２ステップ、を前記情報処理装置が更に実行してもよい。
【００１０】
上記の構成によれば、情報処理装置が決定したパラメータで表現される簡便な関数を用いて、複雑な演算を行うことなく操作量指示情報を生成することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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