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公開番号2025079161
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-21
出願番号2023191655
出願日2023-11-09
発明の名称制御システムおよび制御方法
出願人西松建設株式会社
代理人弁理士法人MIP
主分類E21D 9/10 20060101AFI20250514BHJP(地中もしくは岩石の削孔;採鉱)
要約【課題】実際に施工が必要な箇所を容易に判断できるシステムおよび方法を提供すること。
【解決手段】制御システムは、建設機械の位置および姿勢に関する情報と、建設機械により施工を行う施工対象の形状を計測した計測結果と、建設機械の状態を検知した検知結果とを取得する取得部30と、取得した情報と計測結果とを用いて、施工対象上の選択された箇所の位置座標を算出し、取得した情報と算出した位置座標と検知結果とを用いて、選択された箇所へ建設機械の施工に使用する要素を移動させるための該建設機械の制御量を算出する演算部31と、算出した制御量に基づき、建設機械を制御する制御部32とを含む。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
建設機械を制御するシステムであって、
前記建設機械の位置および姿勢に関する情報と、前記建設機械により施工を行う施工対象の形状を計測した計測結果と、前記建設機械の状態を検知した検知結果とを取得する取得手段と、
取得した前記情報と前記計測結果とを用いて、前記施工対象上の選択された箇所の位置座標を算出し、取得した前記情報と算出した前記位置座標と前記検知結果とを用いて、前記選択された箇所へ前記建設機械の施工に使用する要素を移動させるための該建設機械の制御量を算出する演算手段と、
算出した前記制御量に基づき、前記建設機械を制御する制御手段と
を含む、制御システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記建設機械は、アームとブームと本体とを備える油圧ショベルであって、前記アームの先端にアタッチメントが取り付けられており、
前記施工対象は、トンネルの切羽であり、
前記演算手段は、前記要素として前記アタッチメントを前記箇所へ移動させるための前記本体の旋回角度、前記ブームに対する前記アームの角度、前記本体に対する前記ブームの角度、前記アームに対する前記アタッチメントの角度を前記制御量として算出する、請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記油圧ショベルは、前記アタッチメントとしてチゼルが取り付けられたブレーカーであり、前記選択された箇所が選択されたアタリ箇所であり、
前記演算手段は、前記チゼルの先端が前記選択されたアタリ箇所に対してトンネル断面の中心に向かう法線方向に最も近い方向へ向き、前記チゼルの先端が前記選択されたアタリ箇所に対して所定の距離内に位置するように、前記本体の旋回角度、前記ブームに対する前記アームの角度、前記本体に対する前記ブームの角度、前記アームに対する前記アタッチメントの角度を算出する、請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記計測結果をコンター図として表示し、施工を行う箇所の選択を受け付ける受付手段を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項５】
前記演算手段は、トンネルの設計断面と前記計測結果とから施工を行う必要がある範囲を抽出し、抽出した前記範囲を１以上の領域に分割し、分割された前記領域を順に施工を行う箇所として選択する、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項６】
前記演算手段により算出された前記施工対象上の選択された箇所の位置座標に光を照射し、前記選択された箇所を明示する照射手段を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の制御システム。
【請求項７】
建設機械を制御する方法であって、
前記建設機械の位置および姿勢に関する情報と、前記建設機械により施工を行う施工対象の形状を計測した計測結果と、前記建設機械の状態を検知した検知結果とを取得するステップと、
取得した前記情報と前記計測結果とを用いて、前記施工対象上の選択された箇所の位置座標を算出し、取得した前記情報と算出した前記位置座標と前記検知結果とを用いて、前記選択された箇所へ前記建設機械の施工に使用する要素を移動させるための該建設機械の制御量を算出するステップと、
算出した前記制御量に基づき、前記建設機械を制御するステップと
を含む、制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設機械を制御するシステムおよび方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
山岳トンネルの施工では、発破後の掘り足りていない部分をブレーカー等の建設機械で掘削するアタリ取りが行われる。従来、掘り足りていない部分は、人が切羽に立ち入って目視にて確認を行っていたが、安全性を向上させ、作業環境を改善するために、建設機械の上に３Ｄスキャナを搭載し、掘削形状をスキャニングして、掘削の過不足を可視化するシステムが採用されるようになってきている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１９－１５８６３７号公報
特開２０２２－１５１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記システムを採用した施工では、コンター図上に施工が必要な箇所を表示しており、オペレータは、それを確認しながら、建設機械を操作する。しかしながら、コンター図上への表示では、施工が必要な箇所が実際の施工対象のどの箇所であるかが分かりづらいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、建設機械を制御するシステムであって、
建設機械の位置および姿勢に関する情報と、建設機械から施工対象の形状を計測した計測結果と、建設機械の状態を検知した検知結果とを取得する取得手段と、
取得した情報と計測結果とを用いて、施工対象上の選択された箇所の位置座標を算出し、取得した情報と算出した位置座標と検知結果とを用いて、選択された箇所へ建設機械の施工に使用する要素を移動させるための該建設機械の制御量を算出する演算手段と、
算出した制御量に基づき、建設機械を制御する制御手段と
を含む、制御システムが提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、実際に施工が必要な箇所を容易に判断することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
建設機械の一例を示した図。
施工対象の形状を計測する計測システムの構成例を示した図。
図２に示した計測システムの計測結果を可視化したコンター図の一例を示した図。
制御システムのハードウェア構成の一例を示した図。
制御システムの機能構成の一例を示したブロック図。
建設機械としてのブレーカーの各関節の角度情報をセンサで計測している様子を示した図。
コンター図においてアタリ箇所を選択している様子を示した図。
選択されたアタリ箇所をレーザ光により明示している様子を示した図。
制御システムにより実行される建設機械の制御の流れを示したフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、建設機械の一例を示した図である。建設機械は、土木建築の作業に使用される機械であり、例えばドリルジャンボ、ロードヘッダー、コンクリート吹付機、支保工建込機、ブレーカー、ホイールローダー、シャフローダー、油圧ショベル、クレーン等がある。建設機械は、山岳トンネル工事、建築物の建築や解体、河川や橋梁工事等に使用される。以下、建設機械を山岳トンネル工事に使用されるブレーカーとして説明するが、これに限られるものではない。
【０００９】
山岳トンネルは、シールドマシン等の掘削機を使用して掘削することができるが、掘削機で掘削できない硬い岩盤が存在する場合、穿孔機械としてのドリルジャンボを使用して岩盤に複数の穴を開け、ダイナマイトを挿入し、発破して掘削を行う。発破後、破砕した岩石や土砂等は、ずりとして、ずり積載機としてのシャフローダー等によりトンネル坑外へ搬送し、除去される。
【００１０】
発破により掘削したトンネルの先端である切羽は、設計断面より内側に突出した掘り足りていない部分（アタリ）が存在し、設計断面のトンネルを構築するには、アタリを除去する必要がある。ブレーカーは、アタリを除去するために使用される建設機械である。
（【００１１】以降は省略されています）

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