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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024122284
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】車両位置入力ブーム制御装置および方法
(51)【国際特許分類】
E21D 11/10 20060101AFI20240902BHJP
【ＦＩ】
E21D11/10 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023029736
(22)【出願日】2023-02-28
(71)【出願人】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(71)【出願人】
【識別番号】000165974
【氏名又は名称】古河機械金属株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】594149398
【氏名又は名称】古河ロックドリル株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100110928
【弁理士】
【氏名又は名称】速水 進治
(72)【発明者】
【氏名】森野 弘之
(72)【発明者】
【氏名】山本 信吾
(72)【発明者】
【氏名】谷口 信博
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 哲
(72)【発明者】
【氏名】吉田 悠
(72)【発明者】
【氏名】宮越 征一
(72)【発明者】
【氏名】今里 真之
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 宗一郎
【テーマコード（参考）】
2D155
【Ｆターム（参考）】
2D155BA06
2D155BB02
2D155DB02
2D155DB06
2D155LA12
(57)【要約】
【課題】移動体を所定の作業位置に位置させた状態でのブームとトンネルとの位置関係を示すデータを容易に入力できるようにする。
【解決手段】本発明は、トンネル２００の断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データと、車両１０２に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブーム１０１の先端をトンネル２００の内壁の所定箇所に当接させた時のブーム１０１の長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データとに基づき、トンネル２００の中心を原点とする座標系におけるブーム１０１と車両１０２との接続箇所である車両中心の座標を算出し、車両中心の座標と、ブーム１０１の長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、ブーム１０１の先端の位置を上記座標系で示す先端位置データを生成し、先端位置データと、断面輪郭形状データとに基づき、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面の周方向に移動させるブーム制御装置１０を提供する。
【選択図】図１４
【解決手段】本発明は、トンネル２００の断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データと、車両１０２に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブーム１０１の先端をトンネル２００の内壁の所定箇所に当接させた時のブーム１０１の長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データとに基づき、トンネル２００の中心を原点とする座標系におけるブーム１０１と車両１０２との接続箇所である車両中心の座標を算出し、車両中心の座標と、ブーム１０１の長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、ブーム１０１の先端の位置を上記座標系で示す先端位置データを生成し、先端位置データと、断面輪郭形状データとに基づき、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面の周方向に移動させるブーム制御装置１０を提供する。
【選択図】図１４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付部と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置。
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置。
【請求項2】
前記ブームは、前記車両に接続された第１の構成部品と、前記第１の構成部品に接続された第２の構成部品と、前記第２の構成部品に接続された第３の構成部品とを含み、
前記第３の構成部品の先端が前記ブームの先端となり、
前記位置関係データ受付部は、
前記断面輪郭形状データに基づき前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所と、前記第３の構成部品の先端との相対的な位置関係を示す情報、及び前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標に基づき、前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標と、前記位置関係データとに基づき、前記車両中心の座標を算出する請求項１に記載のブーム制御装置。
前記第３の構成部品の先端が前記ブームの先端となり、
前記位置関係データ受付部は、
前記断面輪郭形状データに基づき前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所と、前記第３の構成部品の先端との相対的な位置関係を示す情報、及び前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標に基づき、前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標と、前記位置関係データとに基づき、前記車両中心の座標を算出する請求項１に記載のブーム制御装置。
【請求項3】
前記断面輪郭形状データ受付部は、
半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状である前記トンネルの前記断面輪郭形状を示す前記断面輪郭形状データの入力を受付け、
前記ブーム制御部は、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項１又は２に記載のブーム制御装置。
半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状である前記トンネルの前記断面輪郭形状を示す前記断面輪郭形状データの入力を受付け、
前記ブーム制御部は、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項１又は２に記載のブーム制御装置。
【請求項4】
前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端の移動に応じて、前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出するとともに、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形を特定し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項３に記載のブーム制御装置。
前記ブームの先端の移動に応じて、前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出するとともに、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形を特定し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項３に記載のブーム制御装置。
【請求項5】
前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるモードに切り替わったことに応じて、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定するとともに、その時の前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離である基準距離を算出して登録し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の半径から前記基準距離を引いた対象距離を算出し、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を前記対象距離に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項４に記載のブーム制御装置。
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるモードに切り替わったことに応じて、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定するとともに、その時の前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離である基準距離を算出して登録し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の半径から前記基準距離を引いた対象距離を算出し、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を前記対象距離に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる請求項４に記載のブーム制御装置。
【請求項6】
コンピュータが、
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法。
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ブーム制御装置、及びブーム制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
本発明に関連する技術が、特許文献１乃至４に開示されている。
【0003】
特許文献１乃至３は、トンネルの内壁へのコンクリート吹付作業に関する技術を開示している。特許文献１は、吹付ノズルの先端部の位置を予め定められた平面内に維持する制御を実行する装置を開示している。特許文献２は、アームの先端がトンネルの断面における同一平面上を略円運動するように制御する装置を開示している。特許文献３は、予め手入力等で設定したトンネル断面形状関数、吹付距離、及び機体基準位置に基づき、トンネルの内壁から所定距離の位置を示すノズル位置関数を求め、当該ノズル位置関数で示される位置上に吹付ノズルを位置させるよう制御する装置を開示している。
【0004】
特許文献４は、ブームの先端を目的位置に移動させるためのブーム制御方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－１９９７８４号公報
【特許文献2】特開２００７－４４６６３号公報
【特許文献3】特開２０００－２１３２９３号公報
【特許文献4】特開２０１７－７８６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
トンネルの内壁へのコンクリート吹付作業においては、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保って吹付作業を行うことが要求されることがある。このため、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる技術が求められている。
【0007】
このような吹付ノズルの移動を実現する手段の１つとして、特許文献３に開示の技術のように、所定の座標系でトンネルの内壁と吹付ノズルとの位置関係を把握し、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を所定の状態に保つ手段が考えられる。
【0008】
ところで、吹付ノズルを備えるブームが移動体に設置される場合、移動体の移動に応じてブームの位置も変化する。そして、ブームの位置の変化に応じて、ブームとトンネルとの位置関係も変化する。上述のような所定の座標系でトンネルの内壁と吹付ノズルとの位置関係を把握する手段を採用する場合、移動体を所定の作業位置に位置させた状態でのブーム（移動体）とトンネルとの位置関係を把握する必要がある。
【0009】
特許文献３に開示の技術では、ノズル位置関数で示される位置上に吹付ノズルを位置させるよう制御することで、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保っている。そして、特許文献３に開示の技術では、ノズル位置関数は、予め手入力等で設定したトンネル断面形状関数、吹付距離、及び機体基準位置に基づき生成される。特許文献３に開示の技術では、このトンネル断面形状関数と、機体基準位置とにより、機体を所定の作業位置に位置させた状態での機体とトンネルとの位置関係が把握されていると推測される。しかし、特許文献３は、トンネル断面形状関数及び機体基準位置をどのように算出し、どのように入力するのか開示していない。機体とトンネルとの位置関係を示すデータを人間が生成するのは容易な作業でない。
【0010】
特許文献１及び２に開示の技術によれば、吹付ノズルの位置を同一平面内に維持しながら、吹付ノズルを移動させることができる。しかし、特許文献１及び２は、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる技術を開示していない。
【0011】
特許文献４は、トンネルの内壁と吹付ノズルとの距離を一定に保ちながら吹付ノズルを移動させる技術を開示していない。
【0012】
本発明の目的の一例は、上述した問題を鑑み、移動体を所定の作業位置に位置させた状態でのブームとトンネルとの位置関係を示すデータを容易に入力できるようにするという課題を解決するブーム制御装置及びブーム制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の一態様によれば、
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付部と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置が提供される。
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付部と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置が提供される。
【0014】
また、本発明の一態様によれば、
コンピュータが、
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法が提供される。
コンピュータが、
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法が提供される。
【発明の効果】
【0015】
本発明の一態様によれば、移動体を所定の作業位置に位置させた状態でのブームとトンネルとの位置関係を示すデータを容易に入力できるようにするという課題を解決するブーム制御装置及びブーム制御方法が実現される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
上述した目的、及びその他の目的、特徴及び利点は、以下に述べる公的な実施の形態、及びそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
【0017】
【図1】ブーム制御装置が行う制御の概要を説明するための図である。
【図2】ブームの構成の一例を示す図である。
【図3】ブーム制御装置のハードウエア構成の一例を示す図である。
【図4】ブーム制御装置の機能ブロック図の一例を示す図である。
【図5】ブーム制御装置が受付ける断面輪郭形状データの一例を示す図である。
【図6】位置関係データを説明するための図である。
【図7】ブーム制御装置が行う制御の一例を説明するための図である。
【図8】ブーム制御装置の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図9】ブーム制御装置が行う制御の一例を説明するための図である。
【図10】位置関係データを登録する処理を説明するための図である。
【図11】ブームの先端の位置を内包する扇形を特定する処理の一例を説明するための図である。
【図12】ブームの先端の位置を内包する扇形を特定する処理の一例を説明するための図である。
【図13】ブームの先端の位置を内包する扇形を特定する処理の一例を説明するための図である。
【図14】特定する座標の一例を示す図である。
【図15】ブーム制御装置が行う制御の一例を説明するための図である。
【図16】ブームの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、全ての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0019】
＜第１の実施形態＞
「概要」
本実施形態のブーム制御装置１０は、図１に示すように、ブーム１０１の先端がトンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながらトンネル２００の周方向に移動するように、ブーム１０１の動作を制御する。
「概要」
本実施形態のブーム制御装置１０は、図１に示すように、ブーム１０１の先端がトンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながらトンネル２００の周方向に移動するように、ブーム１０１の動作を制御する。
【0020】
トンネル２００の断面輪郭形状は、半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状である（例えば、３心円や５心円等）。ブーム制御装置１０は、特徴的な制御により、このような断面輪郭形状のトンネル２００に対して、上述のようなブーム１０１の先端の移動を実現する。以下、詳細に説明する。
【0021】
「ブームの構成」
ブーム制御装置１０が制御するブーム１０１の構成について説明する。本実施形態において、ブーム１０１の構成は特段制限されず、周知のあらゆる構成を採用できる。ただし、ブーム制御装置１０は、ブーム１０１の先端がトンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながらトンネル２００の周方向に移動するように、ブーム１０１の動作（ブーム１０１の姿勢）を制御する用途での利用に好適である。このような用途としては、トンネル２００の内壁へのコンクリート吹付作業等が例示されるが、これに限定されない。
ブーム制御装置１０が制御するブーム１０１の構成について説明する。本実施形態において、ブーム１０１の構成は特段制限されず、周知のあらゆる構成を採用できる。ただし、ブーム制御装置１０は、ブーム１０１の先端がトンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながらトンネル２００の周方向に移動するように、ブーム１０１の動作（ブーム１０１の姿勢）を制御する用途での利用に好適である。このような用途としては、トンネル２００の内壁へのコンクリート吹付作業等が例示されるが、これに限定されない。
【0022】
ブーム１０１や、ブームを搭載した車両１０２の構成は、例えば特許文献１に開示の構成と同様なものとすることができる。以下、図２を用いて本実施形態のブーム１０１の構成の一例を説明する。ブーム１０１は、第１の構成部品１０４と、第２の構成部品１００と、第３の構成部品１０３とを含むことができる。車両１０２に第１の構成部品１０４が接続されている。そして、第１の構成部品１０４に第２の構成部品１００が接続されている。そして、第２の構成部品１００に第３の構成部品１０３が接続されている。第１の構成部品１０４は、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能に構成されている。ブーム１０１には、第１の構成部品１０４の長さ、起伏角度及び旋回角度を検出するセンサが取り付けられている。第２の構成部品１００は、アームである。第３の構成部品１０３は、ノズルである。
【0023】
図１６を用いて、ブーム１０１の構成をより詳細に説明する。図１６（ａ）（ｂ）に示すように、支持部材６（第１の構成部品１０４）は、移動台車５に取り付けられた構成部品６ａと、構成部品６ａに取り付けられた角筒状の構成部品６ｂ（アウターブーム）と、構成部品６ｂに挿入された角柱状の構成部品６ｃ（インナーブーム）と、を備えている。また、構成部品６ｃに取り付けられた構成部品６ｄと、構成部品６ｄに取り付けられた構成部品６ｅと、を備えている。
【0024】
移動台車５と構成部品６ａとの間には、鉛直方向に延びている軸を回転軸（以下、「回転軸９ａ」とも呼ぶ）とする回転関節（以下、「関節１０ａ」とも呼ぶ）からなるブームスイング機構が形成されている。また、構成部品６ａと構成部品６ｂとの間には、移動台車５の左右方向（水平方向）に延びている軸を回転軸（以下、「回転軸９ｂ」とも呼ぶ）からなるブームリフト機構とする回転関節（以下、「関節１０ｂ」とも呼ぶ）が形成されている。さらに、構成部品６ｂと構成部品６ｃとの間には、構成部品６ｂの長手方向に延びている直動軸（以下、「直動軸９ｃ」とも呼ぶ）に沿って伸縮する直動関節（以下、「関節１０ｃ」とも呼ぶ）からなるブームスライド機構が形成されている。すなわち、関節１０ａは移動台車５と構成部品６ａとを相対変位可能とし、関節１０ｂは構成部品６ａと構成部品６ｂとを相対変位可能とし、関節１０ｃは構成部品６ｂと構成部品６ｃとを相対変位可能とする。
【0025】
構成部品６ｃと構成部品６ｄとの間には、回転軸９ｂと平行な移動台車５の左右方向に延びている軸を回転軸（以下、「回転軸９ｄ」とも呼ぶ）とする回転関節（以下、「関節１０ｄ」とも呼ぶ）からなるアームチルト機構が形成されている。また、構成部品６ｄと構成部品６ｅとの間には、回転軸９ｄと直交する方向に延びている軸を回転軸（以下、「回転軸９ｅ」とも呼ぶ）とする回転関節（以下、「関節１０ｅ」とも呼ぶ）からなるアームスイング機構が形成されている。図１６（ａ）（ｂ）の例では、回転軸９ｅは、回転軸９ａ（鉛直方向に延びている軸）と平行となっている。
【0026】
吹付ヘッド装置７（第２の構成部品１００）は、支持部材６の構成部品６ｅに取り付けられた構成部品７ｆと、構成部品７ｆに取り付けられた構成部品７ｇとを備えている。構成部品７ｇには、コンクリートを噴射する吹付ノズル７ｈ（第３の構成部品１０３）が取り付けられている。構成部品６ｅと構成部品７ｆとの間には、回転軸９ｅと直交する方向に延びている直動軸（以下、「直動軸９ｆ」とも呼ぶ）に沿って伸縮する直動関節（以下、「関節１０ｆ」とも呼ぶ）からなるノズルスライド機構が形成されている。図１６（ａ）（ｂ）の例では、直動軸９ｆは、直動軸９ｃと平行となっている。構成部品７ｆと構成部品７ｇとの間には、直動軸９ｆと平行な方向に延びている軸を回転軸（以下、「回転軸９ｇ」とも呼ぶ）とする回転関節（以下、「関節１０ｇ」とも呼ぶ）からなるノズルスイング機構が形成されている。また、構成部品７ｇと吹付ノズル７ｈ（構成部品）との間には、回転軸９ｇと直交する方向に延びている軸を回転軸（以下、「回転軸９ｈ」とも呼ぶ）とする回転関節（以下、「関節１０ｈ」とも呼ぶ）からなるノズルチルト機構が形成されている。図１６（ａ）（ｂ）の例では、回転軸９ｈは、回転軸９ｂ（左右方向に延びている軸）と平行となっている。
【0027】
ブーム制御装置１０は、関節１０ａ～１０ｈを駆動（回転、伸縮）させる。例えば、関節１０ａ～１０ｈのそれぞれに設けられた油圧シリンダや電動モータ等を制御することができる。例えば、関節１０ａの駆動には、油圧シリンダや電動モータ等として、スイングマスターシリンダ１１ａやブームスイングシリンダ１１ｂが用いられる。また、関節１０ｂの駆動には、チルトマスターシリンダ１１ｃやブームチルトシリンダ１１ｄが用いられる。さらに、関節１０ｃの駆動には、ブームスライドシリンダ１１ｅが用いられる。また、関節１０ｄの駆動には、アームチルトシリンダ１１ｆが用いられる。さらに、関節１０ｅの駆動には、アームスイングシリンダ１１ｇが用いられる。また、関節１０ｆの駆動には、ノズルスライドシリンダ１１ｈが用いられる。さらに、関節１０ｇの駆動には、ノズルスイングモータ１１ｉが用いられる。また、関節１０ｈの駆動には、ノズルチルトシリンダ１１ｊが用いられる。
【0028】
「ハードウエア構成」
次に、ブーム制御装置１０のハードウエア構成の一例を説明する。ブーム制御装置１０の各機能部は、任意のコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、メモリにロードされるプログラム、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット（予め装置を出荷する段階から格納されているプログラムの他、ＣＤ（Compact Disc）等の記録媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムをも格納できる）、ネットワーク接続用インターフェイスを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
次に、ブーム制御装置１０のハードウエア構成の一例を説明する。ブーム制御装置１０の各機能部は、任意のコンピュータのＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、メモリにロードされるプログラム、そのプログラムを格納するハードディスク等の記憶ユニット（予め装置を出荷する段階から格納されているプログラムの他、ＣＤ（Compact Disc）等の記録媒体やインターネット上のサーバ等からダウンロードされたプログラムをも格納できる）、ネットワーク接続用インターフェイスを中心にハードウエアとソフトウエアの任意の組合せによって実現される。そして、その実現方法、装置にはいろいろな変形例があることは、当業者には理解されるところである。
【0029】
図３は、ブーム制御装置１０のハードウエア構成を例示するブロック図である。図３に示すように、ブーム制御装置１０は、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、入出力インターフェイス３Ａ、周辺回路４Ａ、バス５Ａを有する。周辺回路４Ａには、様々なモジュールが含まれる。ブーム制御装置１０は周辺回路４Ａを有さなくてもよい。なお、ブーム制御装置１０は物理的及び／又は論理的に分かれた複数の装置で構成されてもよい。この場合、複数の装置各々が上記ハードウエア構成を備えることができる。
【0030】
バス５Ａは、プロセッサ１Ａ、メモリ２Ａ、周辺回路４Ａ及び入出力インターフェイス３Ａが相互にデータを送受信するためのデータ伝送路である。プロセッサ１Ａは、例えばＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）などの演算処理装置である。メモリ２Ａは、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などのメモリである。入出力インターフェイス３Ａは、入力装置、外部装置、外部サーバ、外部センサ、カメラ等から情報を取得するためのインターフェイスや、出力装置、外部装置、外部サーバ等に情報を出力するためのインターフェイスなどを含む。入力装置は、例えばキーボード、マウス、マイク、物理ボタン、タッチパネル等である。出力装置は、例えばディスプレイ、スピーカ、プリンター、メーラ等である。プロセッサ１Ａは、各モジュールに指令を出し、それらの演算結果をもとに演算を行うことができる。
【0031】
「機能構成」
次に、本実施形態のブーム制御装置１０の機能構成を詳細に説明する。図４に、ブーム制御装置１０の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、ブーム制御装置１０は、位置管理部１１と、断面輪郭形状データ受付部１２と、位置関係データ受付部１３と、ブーム制御部１４とを有する。
次に、本実施形態のブーム制御装置１０の機能構成を詳細に説明する。図４に、ブーム制御装置１０の機能ブロック図の一例を示す。図示するように、ブーム制御装置１０は、位置管理部１１と、断面輪郭形状データ受付部１２と、位置関係データ受付部１３と、ブーム制御部１４とを有する。
【0032】
断面輪郭形状データ受付部１２は、トンネル２００の断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける。ユーザが、トンネル２００の設計データ等に基づきトンネル２００の断面輪郭形状を示す各種数値を特定し、特定した数値をブーム制御装置１０に入力する。
【0033】
上述のように、トンネル２００の断面輪郭形状は、半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状である。断面輪郭形状データ受付部１２は、このようなトンネル２００の断面輪郭形状を示す各種データの入力を受付けるように構成されている。
【0034】
図５に、断面輪郭形状データ受付部１２が受付けるデータの一例を示す。図示する例のトンネル２００の断面輪郭形状は、半径が互いに異なる３つの扇形の弧を繋ぎ合わせた形状となっている。具体的には、図示する例のトンネル２００の断面輪郭形状は、半径Ｒ１の１つの扇形（１）と、半径Ｒ２の２つの扇形（２）と、半径Ｒ３の２つの扇形（３）の弧を繋ぎ合わせた形状となっている。より詳細には、図示する例のトンネル２００の断面輪郭形状は、扇形（３）、扇形（２）、扇形（１）、扇形（２）及び扇形（３）の弧をこの順に繋ぎ合わせた形状となっている。図５に示す例のトンネル２００の場合、断面輪郭形状データ受付部１２は、３つの扇形各々の半径Ｒ１乃至Ｒ３と、３つの扇形各々の中心角Ａ１乃至Ａ３の入力を受付ける。
【0035】
また、断面輪郭形状データ受付部１２は、各扇形の２本の半径が交わる点の位置を指定する入力を受付けてもよい。変形例として、断面輪郭形状データ受付部１２は、入力された各扇形の半径と中心角とに基づき、複数の扇形の弧が互いに繋がるように各扇形の２本の半径が交わる点の位置を自動的に算出してもよい。
【0036】
また、断面輪郭形状データ受付部１２は、トンネル２００の断面輪郭形状の大きさを示すデータの入力を受付けることもできる。断面輪郭形状データ受付部１２は、例えばトンネル２００の断面の高さや幅を示すデータの入力を受付けることができる。図５に示す例の場合、断面輪郭形状データ受付部１２は、トンネル２００の最下部の幅Ｗ２（トンネル２００と地面とが当接する箇所間の距離）、トンネル２００の断面輪郭上の点の中のトンネル２００の幅方向の中心軸からの距離が最も大きい点（以下、「第１の地点」）とその中心軸との距離Ｗ１、地面から第１の地点までの高さＨ２、第１の地点からトンネル２００の最上部までの高さＨ１等の入力を受付けることができる。なお、トンネル２００の幅方向の中心軸上の地面からの高さＨ２の点をトンネル中心と定義する。
【0037】
断面輪郭形状データ受付部１２は、例えば図５に示すような画像を表示し、各パラメータの入力を受付けてもよい。このように構成した場合、ユーザは、各パラメータの内容を直感的に把握できる。
【0038】
なお、トンネル２００の断面輪郭形状は、図５に示すものに限定されない。例えば、トンネル２００の断面輪郭形状は、半径が互いに異なる２つの扇形の弧を繋ぎ合わせた形状であってもよい。また、トンネル２００の断面輪郭形状は、半径が互いに異なる４つ以上の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状であってもよい。
【0039】
図４に戻り、位置関係データ受付部１３は、ブーム１０１と、トンネル２００の断面の位置関係を示す位置関係データの入力を受付ける。
【0040】
上述の通り、ブーム１０１は車両１０２に取り付けられている。このため、ブーム１０１の位置、及び、ブーム１０１とトンネル２００との位置関係は、車両１０２の移動に応じて変化する。上記位置関係データは、車両１０２の位置をある位置に固定した状態での、ブーム１０１とトンネル２００との位置関係を示すデータである。車両１０２の位置が変化すると、位置関係データの再入力が必要となる。
【0041】
本実施形態のブーム１０１の動作を行う上で、車両１０２の位置を細かく調整し、車両１０２をトンネル２００の中心に置くことを条件とした場合、車両１０２とトンネル２００との位置関係は、必ず、図６に示す車両１０２と、図中「車両基準」として一点鎖線で示すトンネル２００との関係となる。このような車両１０２の位置の条件を車両１０２のオペレータに課す場合、上記位置関係データの入力は不要となる。しかし、このような細かな位置調整が必要となる場合、車両１０２のオペレータの負担が大きくなる。
【0042】
本実施形態のブーム制御装置１０は、このような細かな位置調整を不要とする構成を備える。本実施形態のブーム制御装置１０の場合、図示する「実際のトンネル位置」と車両１０２の位置との関係のように、車両１０２の位置がトンネル２００の中心からずれていてもよい。このようなズレが生じている状態であっても、ブーム制御装置１０は、入力された位置関係データにより、ズレの状態（方向、量）を把握することができる。そして、その内容に基づき、ワールド座標系で、ブーム１０１とトンネル２００の断面輪郭との位置関係を把握することができる。上記ズレは、トンネル２００の断面に平行な方向のズレを意味する。
【0043】
ここで、位置関係データの入力を受付ける手段の一例を説明する。まず、ユーザは、車両１０２を移動させ、車両１０２の位置をある位置に固定させる。この時、ユーザは、車両１０２とトンネル２００の向きが所定の関係（例：車両１０２の進行方向とトンネル２００の延伸方向とが略平行）となるようにすることが好ましい。
【0044】
そして、ユーザは、車両１０２の位置をその位置に固定した状態でブーム１０１を動作させ、ブーム１０１の所定部分、例えば第３の構成部品１０３をトンネル２００の内壁の所定箇所に当接させる。第３の構成部品１０３を当接させるトンネル２００の内壁の所定箇所は、例えば図６に示すように、トンネル中心の真上（トンネル２００の最上部）であるが、これに限定されない。ユーザは、第３の構成部品１０３を例えば支保工センタに当接させて、所定の登録操作を行う。当該ブーム１０１の動作は、例えば手動動作で実現される。
【0045】
位置関係データ受付部１３は、上記登録操作に応じて、上記当接した状態でのブーム１０１の姿勢を示すデータを位置関係データとして受付ける。ブーム１０１の姿勢を示すデータは、ブーム１０１の各箇所に取り付けられたセンサの値に基づき特定される。センサの値は、例えばブーム１０１の長さ、起伏角度及び旋回角度（第１の構成部品１０４の長さ、起伏角度及び旋回角度）を示す。
【0046】
そして、位置関係データ受付部１３は、当該位置関係データと、断面輪郭形状データ受付部１２が受付けた断面輪郭形状データとに基づき、ブーム１０１とトンネル２００の相対的な位置関係を示すデータを算出する。ブーム１０１とトンネル２００の相対的な位置関係を示すデータは、ワールド座標系におけるブーム１０１の所定箇所の座標及びトンネル中心の座標で示される。すなわち、ワールド座標系で示されるこれらの座標により、ブーム１０１とトンネル２００の相対的な位置関係が示される。ワールド座標系の原点はトンネル基準で定められてもよいし、ブーム１０１基準で定められてもよい。本実施形態では、図５及び図６に示すトンネル中心をワールド座標系の原点とする。そして、トンネルの左右方向をＸ軸方向とし、トンネルの高さ方向をＹ軸方向とする。
【0047】
ここで、図１４を用いて、トンネル中心を原点としたワールド座標系において、ブーム１０１の所定箇所の座標を算出する処理について説明する。
【0048】
まず、図示する「Ａ：トンネル頂点座標」は、断面輪郭形状データ受付部１２が受付けた断面輪郭形状データに基づき特定される。図５を用いて説明したように、断面輪郭形状データは、トンネル中心からトンネル２００の最上部までの高さＨ１を含む。「Ａ：トンネル頂点座標」は、原点から高さＨ１分だけトンネルの高さ方向に移動させた点である。縮尺は任意に設定できる。
【0049】
「Ｂ：ノズル先端とノズル基点の相対位置」は、ノズル先端とノズル基点の相対位置関係を示す。ノズル先端は、ブーム１０１のトンネル２００の所定位置（トンネル２００の最上部）に当接させる箇所であり、第３の構成部品１０３の先端である。ノズル基点は、第２の構成部品１００と第１の構成部品１０４との接続箇所である。ノズル先端とノズル基点の距離は、不変値であってもよい。この場合、予め当該値がブーム制御装置１０に登録されている。ノズル先端とノズル基点を結ぶ直線の傾きは、上述したブーム１０１に備えられたセンサの値に基づき特定することができる。その他、図１４に示すようにブーム１０１をトンネル２００に当接する際のルールとして、第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢（傾き等）が定められていてもよい。そして、ユーザは第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢をこのルールで示される状態に保って、ブーム１０１をトンネル２００に当接させてもよい。この場合、第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢（傾き等）は不変値となるので、予めブーム制御装置１０に登録しておくことができる。
【0050】
ここで、ブーム１０１をトンネル２００に当接する際のルールの一例を説明する。図１０に、当該ルールに従いブーム１０１をトンネル２００の内壁に当接させる様子の一例を示す。なお、図１０では、車両１０２の記載は省略している。例えば、図１０に示すように、第２の構成部品１００の延伸方向がトンネル２００の延伸方向と平行になり、第３の構成部品１０３が真上を向く状態とする。当該ルールは、コンクリート吹付作業を行う場合にも適用されてもよい。なお、第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢を示すセンサ値に基づき、第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢を特定する場合、このようなルールに基づく制御は不要となる。
【0051】
「Ｃ：ノズル基点座標」は、第２の構成部品１００と第１の構成部品１０４との接続箇所の座標である。「Ｃ：ノズル基点座標」は、「Ｂ：ノズル先端とノズル基点の相対位置」を示す情報と「Ａ：トンネル頂点座標」とに基づき特定される。すなわち、上述のように特定された「Ａ：トンネル頂点座標」がノズル先端の座標となるので、その座標との関係が「Ｂ：ノズル先端とノズル基点の相対位置」を満たすように、「Ｃ：ノズル基点座標」を特定することができる。
【0052】
「Ｄ：車両中心とノズル基点の相対位置」は、車両中心とノズル基点の相対位置関係を示す。車両中心は、第１の構成部品１０４と車両１０２との接続箇所である。ノズル基点は、第２の構成部品１００と第１の構成部品１０４との接続箇所である。このようなノズル基点と車両中心の相対位置関係は、位置関係データ受付部１３が受付けた位置関係データで示される。すなわち、図１４に示すようにブーム１０１をトンネル２００に当接させた状態でのブーム１０１の姿勢を示すデータにより、ノズル基点と車両中心の相対位置関係が示される。
【0053】
「Ｅ：車両中心座標」は、第１の構成部品１０４と車両１０２との接続箇所の座標である。「Ｅ：車両中心座標」は、「Ｄ：車両中心とノズル基点の相対位置」を示す情報と、「Ｃ：ノズル基点座標」とに基づき特定される。すなわち、上述のように特定された「Ｃ：ノズル基点座標」との関係が「Ｄ：車両中心とノズル基点の相対位置」を満たすように、「Ｅ：車両中心座標」を特定することができる。
【0054】
なお、ここではトンネル中心をワールド座標系の原点とし、そこを基準に、各種座標を算出する例を説明した。変形例として、上述の通り、ブーム１０１基準でワールド座標系の原点を定めることもできる。例えば、上述した「Ｅ：車両中心座標」をワールド座標系の原点とすることもできる。この場合、上述した処理と逆の流れで、「Ｃ：ノズル基点座標」、「Ａ：トンネル頂点座標」及びトンネル中心の座標を算出することができる。
【0055】
また、変形例として、位置関係データ受付部１３は、ブーム１０１をトンネル２００の内壁の所定の複数箇所に当接させた時のブーム１０１の先端の位置を示す位置データを、位置関係データとして受付けてもよい。そして、ブーム制御装置１０は、当該位置関係データに基づき、特許文献１に開示のような「ブーム１０１の先端の位置を予め定められた平面内に維持する制御」を行ってもよい。
【0056】
図４に戻り、位置管理部１１は、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブーム１０１の先端の位置を所定の座標系（ワールド座標系）で示す先端位置データを生成する。先端位置データは、ブーム１０１の任意の箇所の位置を示す。好ましくは、先端位置データは、第３の構成部品１０３の先端の位置を示す。位置管理部１１は、ブーム１０１の長さ、ブーム１０１の起伏角度、及びブーム１０１の旋回角度に基づき、上述のような先端位置データを生成する。位置管理部１１は、上述したワールド座標系での「Ｅ：車両中心座標」と、「Ｂ：ノズル先端とノズル基点の相対位置」と、センサの値が示す各タイミングでの「Ｄ：車両中心とノズル基点の相対位置」に基づき、先端位置データを生成することができる。
【0057】
なお、「Ｂ：ノズル先端とノズル基点の相対位置」は、第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢を検出するセンサの値に基づき求めてもよい。その他、予め登録されたノズル先端とノズル基点の相対的な位置関係を示すオフセット情報が利用されてもよい。後者の場合、第２の構成部品１００及び第３の構成部品１０３の姿勢を検出するセンサをブーム１０１に設置する必要がない。結果、コスト面等でのメリットが得られる。
【0058】
図４に戻り、ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端の位置を示す先端位置データと、トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データと、ブーム１０１とトンネル２００の断面の位置関係を示す位置関係データとに基づきブーム１０１の姿勢を制御し、ブーム１０１の先端を移動させる。ブーム制御部１４は、図７に示すように、ブーム１０１の先端（第３の構成部品１０３の先端）を、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、トンネル２００の断面輪郭に沿って、トンネル２００の周方向に移動させる。以下、このようなブーム１０１の先端の移動を実現する処理を説明する。
【0059】
まず、ブーム制御部１４は、トンネル２００の断面輪郭形状を構成する複数の扇形の中のいずれの扇形の中に、ブーム１０１の先端が位置するかを特定する。「ブーム１０１の先端の位置」は、先端位置データで示される位置である。すなわち、ブーム１０１の先端は、好ましくは、第３の構成部品１０３の先端である。その後、ブーム制御部１４は、特定した扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１先端との距離を算出する。特定した扇形の２本の半径が交わる点は、その扇形と同じ長さの半径を有し、その扇形の弧を円弧の一部として有する円の中心と同じ点である。
【0060】
そして、ブーム制御部１４は、特定した扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離を一定（上記算出した距離）に保ちながら、ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面の周方向に移動させる。このように移動させることで、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながらブーム１０１の先端をトンネル２００の断面輪郭に沿って周方向に移動させることができる。ちなみに、移動の間維持される「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」は、「ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の半径」から「ブーム１０１の先端とその扇形の２本の半径が交わる点との距離」を引いた値となる。なお、当該移動の間、ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端を略同一平面内で（トンネル２００の１つの断面内で）、移動させる。
【0061】
ここで、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形を特定する処理の一例を、図１１及び図１２を用いて説明する。なお、以下で説明する処理はあくまで一例であり、その他の処理で当該特定を実現してもよい。ここでは、図１１に示すように、ブーム１０１の先端を反時計回りに移動させている時の処理を説明する。まず、図１２に示すように、扇形毎に、扇形の開始角度を示す方向ベクトル、扇形の終了角度を示す方向ベクトル、扇形の２本の半径が交わる点からブーム１０１の先端の位置に向けたベクトルを定義する。
【0062】
ベクトルｎm_startは、エリアｍの扇形の開始角度を示す方向ベクトルである。
ベクトルｎm_stopは、エリアｍの扇形の終了角度を示す方向ベクトルである。
ベクトルVmは、エリアｍの扇形の２本の半径が交わる点からブーム１０１の先端の位置に向けたベクトルである。
ベクトルｎm_stopは、エリアｍの扇形の終了角度を示す方向ベクトルである。
ベクトルVmは、エリアｍの扇形の２本の半径が交わる点からブーム１０１の先端の位置に向けたベクトルである。
【0063】
ブーム制御部１４は、図１２に示すように、ベクトルｎm_startとベクトルVmの外積、及びベクトルVmとベクトルｎm_stopの外積が所定条件を満たす場合、ブーム１０１の先端の位置はエリアｍの扇形に内包されると判断することができる。
【0064】
ところで、図１３に示すように、複数の扇形は互いに重なりあう場合がある。そして、複数の扇形が重なり合うエリアにブーム１０１の先端が位置する場合がある。このような場合、ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形として、複数の扇形を特定してしまう。そこで、ブーム制御部１４は、このような場合に１つの扇形を特定する手段を備える。具体的には、まず、ブーム制御部１４は、その複数の扇形各々の弧と、ブーム１０１の先端との距離を求める。そして、ブーム制御部１４は、その複数の扇形の中の当該距離が最も小さい扇形を特定する。ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端がこのようにして特定した１つの扇形の中にあるものとして、上記制御を行う。図１３の場合、エリア１、３及び６の扇形がブーム１０１の先端の位置の内包している。そこで、ブーム制御部１４は、その複数の扇形各々の弧と、ブーム１０１の先端との距離ｄ１、ｄ３及びｄ４を求める。そして、ブーム制御部１４は、当該距離が最も小さいエリア３の扇形がブーム１０１の先端の位置を内包すると特定する。
【0065】
ところで、ブーム１０１の先端の移動に応じて、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形は切り替わる。次に、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形が切り替わった場合の処理を説明する。
【0066】
ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端の移動に応じて、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形が切り替わっていないか監視する。ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出すると、新たにブーム１０１の先端の位置を内包することとなった扇形を特定する。そして、ブーム制御部１４は、その扇形の中での移動において維持する「その扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離」を決定する。次いで、ブーム制御部１４は、その扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離を一定（上記決定した距離）に保ちながら、ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面の周方向に移動させる。
【0067】
ここで、新たにブーム１０１の先端の位置を内包することとなった扇形の中での移動において維持するその扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離（以下、「対象距離」と呼ぶ）を決定する処理について説明する。
【0068】
当該処理の一例として、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形が切り替わったタイミングにおけるその扇形（新たにブーム１０１の先端の位置を内包することとなった扇形）の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離を、対象距離として算出する例が考えられる。しかし、ブーム１０１の先端が前の扇形の中を移動している間に「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」が制御誤差の範囲内でずれる可能性がある。そして、そのずれが生じている状態でブーム１０１の先端の位置が他の扇形に切り替わると、当該算出例の場合、そのずれている状態の距離が維持する距離として決定されてしまう。結果、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の切り替わりに応じて、「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」が徐々に変化していく恐れがある。
【0069】
そこで、当該不都合を抑制するため、ブーム制御部１４は、以下のようにして対象距離を算出することができる。まず、ブーム制御部１４は、最初にブーム１０１の先端の位置を内包する扇形（例えば、後述する輪郭モードに切り替わったタイミングでブーム１０１の先端の位置を内包する扇形）を特定する。次いで、ブーム制御部１４は、特定した扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端とのその時点における距離を、その扇形の中を移動している間維持する扇形の２本の半径が交わる点とブーム１０１の先端との距離として決定する。次いで、ブーム制御部１４は、その時の「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」を算出する。当該「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」は、「ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の半径」から「ブーム１０１の先端とその扇形の２本の半径が交わる点との距離」を引いた値となる。そして、ブーム制御部１４は、算出した「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離（基準距離）」を登録しておく。
【0070】
そして、ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形が切り替わると、「その扇形（新たにブーム１０１の先端の位置を内包することとなった扇形）の半径」から上記登録している「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離（基準距離）」を引いた値を、対象距離として算出する。このように対象距離を算出することで、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形が切り替わっても、「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」を一定（基準距離）に保つことができる。
【0071】
なお、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離を一定に保ちながらブーム１０１の先端を移動させる処理を実現する手段は様々である。例えば、ブーム１０１の先端を移動させるトンネルの断面（平面）内の点であって、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点からの距離が所定の値となる点の集合を示す関数を求めることができる。ブーム１０１の先端がこの関数によって示される点上に位置するようにブーム１０１の先端を移動させることで、上記移動を実現できる。なお、ここで例示した処理はあくまで一例であり、上記移動を実現する処理はこれに限定されない。ブーム１０１の先端を、ワールド座標系の所定位置を目標位置として移動させる手段は、広く知られているので、ここでの説明は省略する。
【0072】
なお、図７に示すように、トンネル２００の内壁に沿った周方向の移動は、時計回りの移動と、反時計回りの移動の２パターンがある。ブーム制御部１４は、いずれの周方向に移動させるかを特定するユーザ入力を受付けることができる。また、ブーム制御部１４は、ブーム１０１の先端の移動速度を特定するユーザ入力を受付けることができる。そして、ブーム制御部１４は、ユーザ入力で特定された周方向に、ユーザ入力で特定された移動速度で、ブーム１０１の先端を移動させることができる。
【0073】
当該ユーザ入力を受付ける手段の一例として、操作レバーの利用が考えられる。この例の場合、操作レバーを所定方向に傾ける操作により、時計回りの移動が指定される。また、操作レバーを他の所定方向に傾ける操作により、反時計回りの移動が指定される。そして、操作レバーを傾ける量により、ブーム１０１の先端の移動速度が指定される。なお、操作レバーの利用はあくまで一例であり、他の入力装置により、移動方向及び移動速度が指定されてもよい。
【0074】
ブーム制御部１４は、輪郭モードと手動モードを含む複数のモードを備えることができる。「輪郭モード」は、上述したブーム１０１の先端を、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、トンネル２００の断面輪郭に沿って、トンネル２００の周方向に移動させるモードである。「手動モード」は、ブーム１０１の先端の移動において輪郭モードのような制限がなく、ユーザの操作に応じてブーム１０１が備える複数の動作機構を独立して動かしながら、ブーム１０１の先端を自由に任意の方向に移動させることができるモードである。
【0075】
ブーム１０１が備える複数の動作機構は、上述したように、ブームスイング機構、ブームリフト機構、ブームスライド機構、アームチルト機構、アームスイング機構、ノズルスライド機構、ノズルスイング機構、ノズルチルト機構等を含む。ちなみに、輪郭モードでは、ブームスイング機構、ブームリフト機構及びブームスライド機構の動作が自動制御される。
【0076】
そして、ブーム制御部１４は、手動モードでブーム１０１の先端を移動させた後、輪郭モードに切り替わると、輪郭モードに切り替わったタイミングにおいて複数の扇形の中のブーム１０１の先端の位置を内包する扇形を特定し、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端とのその時点の距離を算出し、登録する。そして、ブーム制御部１４は、登録した距離を一定に保ちながら、ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面の周方向に移動させることができる。
【0077】
ユーザは、図１５に示すように、まず、手動モードでブーム１０１の先端を任意の場所に移動する。そして、ユーザは、手動モードにおいて、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を所望の状態とする。この状態で、ユーザは、手動モードから輪郭モードに切り替える。そして、ユーザは、輪郭モードで、ブーム１０１の先端を、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、トンネル２００の断面輪郭に沿って、トンネル２００の周方向に移動させる。モードの切替は、スイッチ操作等、任意の手段で実現される。
【0078】
このように、複数のモードが存在する場合、モード毎に操作対象（操作レバーや操作ボタン）を用意すると、操作対象の数が多くなり、作業性が悪くなる。そこで、各操作対象への操作で入力される指示内容は、その時のモードに応じて変更されてもよい。このようにすれば、各操作対象を複数の操作用に利用することができる。
【0079】
次に、図８のフローチャートを用いて、ブーム制御装置１０の処理の流れの一例を説明する。
【0080】
図８に示す処理の前に、ユーザは、ブーム１０１と、トンネル２００の断面の位置関係を示す位置関係データを入力する作業を行う。
【0081】
具体的には、ユーザは、車両１０２を移動させ、車両１０２の位置をトンネル２００内の所定位置に固定させる。
【0082】
そして、ユーザは、車両１０２の位置をその位置に固定した状態でブーム１０１を動作させ、ブーム１０１の先端をトンネル２００の内壁の所定箇所（例えば支保工センタ）に当接させて、所定の登録操作を行う。当該ブーム１０１の動作は、例えば上述した手動モードでの手動動作で実現される。
【0083】
ブーム制御装置１０は、当該登録操作に応じて、上記当接した状態でのブーム１０１の姿勢（ブーム１０１の長さ、起伏角度及び旋回角度）を示すデータを位置関係データとして取得する。そして、図１４を用いて説明した手法で、ワールド座標系で、「Ｅ：車両中心座標」等の各種座標を算出する。
【0084】
その後、ユーザは、例えば上述した手動モードでの手動動作でブーム１０１の先端を移動させ、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を所望の状態とする。そして、ユーザは、この状態で、ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の周方向に移動させる輪郭モードに切り替える。
【0085】
すると、ブーム制御装置１０は、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形を特定する（Ｓ１０）。例えば、ブーム制御装置１０は、その時点でブーム１０１の先端が位置するトンネル２００の断面における複数の扇形各々のエリアを示すデータと、ブーム１０１の先端の位置を示す先端位置データとに基づき、先端位置データで示される位置を内包する扇形を特定する。この時、ブーム制御装置１０は、その時の「ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離」を算出し、登録しておくことができる。
【0086】
その後、ブーム制御装置１０は、ユーザからの操作待ちとなる。ユーザが行う操作は、時計回りの移動又は反時計回りの移動を指定する操作である。また、ユーザが行う操作は、ブーム１０１の先端の移動速度を指定する操作である。例えば、上述した操作レバーを介して、これらの操作が行われる。
【0087】
ブーム制御装置１０は、ユーザ操作（例えば、上記操作レバーを所定方向に所定量倒す操作）に応じて、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端との距離を一定に保ちながら、ブーム１０１の先端をトンネルの断面の周方向に移動させる（Ｓ１１）。ブーム制御装置１０は、ユーザ操作で指定された方向に、ユーザ操作で指定された移動速度で、ブーム１０１の先端を移動させる。
【0088】
なお、ユーザは、ブーム１０１の先端を移動中、ブーム１０１の先端にある第３の構成部品１０３からコンクリートを噴射させることができる。例えば、ユーザは、ブーム１０１の先端の移動を開始する前に、又は移動を開始した直後に、第３の構成部品１０３からのコンクリートの噴射を開始させる操作を行う。そして、ユーザは、ブーム１０１の先端をトンネル２００の内壁に沿って移動させている間、当該噴射を継続させる。例えばこのようにして、トンネル２００の内壁へのコンクリートの吹き付け作業が行われる。
【0089】
「作用効果」
本実施形態のブーム制御装置１０によれば、特徴的な制御により、半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた輪郭断面形状のトンネル２００の断面輪郭に沿って、トンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、トンネル２００の周方向にブーム１０１の先端を移動させることができる。また、本実施形態のブーム制御装置１０は、上記機能構成で説明したように、複数の特徴的な構成を有し、各構成により特徴的な作用効果が実現される。
本実施形態のブーム制御装置１０によれば、特徴的な制御により、半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた輪郭断面形状のトンネル２００の断面輪郭に沿って、トンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、トンネル２００の周方向にブーム１０１の先端を移動させることができる。また、本実施形態のブーム制御装置１０は、上記機能構成で説明したように、複数の特徴的な構成を有し、各構成により特徴的な作用効果が実現される。
【0090】
また、本実施形態のブーム制御装置１０によれば、ユーザは、図１５に示すように、まず、手動モードでブーム１０１の先端を任意の場所に移動し、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を所望の状態とした状態で、手動モードから輪郭モードに切り替えることができる。そして、ユーザは、輪郭モードで、ブーム１０１の先端を、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながら、トンネル２００の断面輪郭に沿って、トンネル２００の周方向に移動させることができる。このような本実施形態のブーム制御装置１０によれば、ユーザは、手動モード時に、実際のブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を目視等で確認しながらその距離を所望の状態とすることができる。そして、ユーザは、その状態で輪郭モードに切り替えることができる。このように、本実施形態のブーム制御装置１０は、操作性に優れている。ユーザは、現場の状況に応じた任意の地点から任意の距離を保って、ブーム１０１の先端をトンネル２００の内壁に沿って移動させることができる。
【0091】
＜第２の実施形態＞
本実施形態のブーム制御装置１０は、ユーザ操作に応じて、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を調整する機能を有する。以下、詳細に説明する。
本実施形態のブーム制御装置１０は、ユーザ操作に応じて、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を調整する機能を有する。以下、詳細に説明する。
【0092】
ブーム制御部１４は、第１の実施形態で説明した「ブーム１０１の先端をトンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の周方向に移動させる輪郭モード」の間、ユーザから、周方向移動操作と、距離調整操作とを受付けることができる。
【0093】
周方向移動操作は、ブーム１０１の先端をトンネル２００の内壁に沿ってトンネル２００の周方向に移動させるための操作である。ブーム制御部１４は、周方向移動操作に応じて、図９において「トンネル断面輪郭に沿った周方向移動」として示すように、ブーム１０１の先端を、トンネル２００の断面輪郭に沿ってトンネル２００の内壁との距離を一定に保ちながらトンネル２００の周方向に移動させる。
【0094】
周方向移動操作では、ブーム１０１の先端を、トンネル２００の内壁に沿って時計回りに移動させるか、反時計回りに移動させるかが指定される。また、周方向移動操作では、ブーム１０１の先端の移動速度が指定される。これらの操作は、第１の実施形態で説明した通りである。
【0095】
距離調整操作は、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を調整するための操作である。ブーム制御部１４は、距離調整操作に応じて、図９において「半径方向への移動」として示すように、ブーム１０１の先端を、トンネル２００の内壁に近づけたり、トンネル２００の内壁から遠ざけたりする。
【0096】
距離調整操作では、ブーム１０１の先端を、トンネル２００の内壁に近づけるか、トンネル２００の内壁から遠ざけるかが指定される。
【0097】
ブーム制御部１４は、このような距離調整操作に応じて、ブーム１０１の先端を、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端の位置とを結ぶ直線に沿って移動させる。
【0098】
このようなブーム１０１の先端の移動を実現する手段は様々である。例えば、ワールド座標系において、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端の位置とを結ぶ直線の関数を求める。そして、ブーム１０１の先端がこの関数によって示される点上に位置するようにブーム１０１の先端を移動させることで、上記移動を実現できる。なお、ここで例示した処理はあくまで一例であり、上記移動を実現する処理はこれに限定されない。
【0099】
その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【0100】
本実施形態のブーム制御装置１０によれば、第１の実施形態のブーム制御装置１０と同様の作用効果が実現される。また、本実施形態のブーム制御装置１０によれば、ブーム１０１の先端とトンネル２００との距離を調整することができる。
【0101】
また、本実施形態のブーム制御装置１０によれば、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を調整する際、ブーム１０１の先端を、ブーム１０１の先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、ブーム１０１の先端の位置とを結ぶ直線に沿って移動させることができる。このように構成することで、ブーム１０１の先端が対峙するトンネル２００の内壁の箇所を変化させずに、ブーム１０１の先端とトンネル２００の内壁との距離を調整することができる。
【0102】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。上述した実施形態の構成は、互いに組み合わせたり、一部の構成を他の構成に入れ替えたりしてもよい。また、上述した実施形態の構成は、趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。また、上述した各実施形態や変形例に開示される構成や処理を互いに組み合わせてもよい。
【0103】
上記の実施の形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下に限られない。
１． トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付部と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置。
２． 前記ブームは、前記車両に接続された第１の構成部品と、前記第１の構成部品に接続された第２の構成部品と、前記第２の構成部品に接続された第３の構成部品とを含み、
前記第３の構成部品の先端が前記ブームの先端となり、
前記位置関係データ受付部は、
前記断面輪郭形状データに基づき前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所と、前記第３の構成部品の先端との相対的な位置関係を示す情報、及び前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標に基づき、前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標と、前記位置関係データとに基づき、前記車両中心の座標を算出する１に記載のブーム制御装置。
３． 前記断面輪郭形状データ受付部は、
半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状である前記トンネルの前記断面輪郭形状を示す前記断面輪郭形状データの入力を受付け、
前記ブーム制御部は、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる１又は２に記載のブーム制御装置。
４． 前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端の移動に応じて、前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出するとともに、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形を特定し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる３に記載のブーム制御装置。
５． 前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるモードに切り替わったことに応じて、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定するとともに、その時の前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離である基準距離を算出して登録し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の半径から前記基準距離を引いた対象距離を算出し、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を前記対象距離に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる４に記載のブーム制御装置。
６． コンピュータが、
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法。
１． トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付部と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付部と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理部と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御部と、
を有するブーム制御装置。
２． 前記ブームは、前記車両に接続された第１の構成部品と、前記第１の構成部品に接続された第２の構成部品と、前記第２の構成部品に接続された第３の構成部品とを含み、
前記第３の構成部品の先端が前記ブームの先端となり、
前記位置関係データ受付部は、
前記断面輪郭形状データに基づき前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所と、前記第３の構成部品の先端との相対的な位置関係を示す情報、及び前記トンネルの内壁の前記所定箇所の座標に基づき、前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標を算出し、
前記第１の構成部品と前記第２の構成部品との接続箇所の座標と、前記位置関係データとに基づき、前記車両中心の座標を算出する１に記載のブーム制御装置。
３． 前記断面輪郭形状データ受付部は、
半径が互いに異なる複数の扇形の弧を繋ぎ合わせた形状である前記トンネルの前記断面輪郭形状を示す前記断面輪郭形状データの入力を受付け、
前記ブーム制御部は、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定し、前記ブームの先端の位置を内包する扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる１又は２に記載のブーム制御装置。
４． 前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端の移動に応じて、前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出するとともに、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形を特定し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる３に記載のブーム制御装置。
５． 前記ブーム制御部は、
前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるモードに切り替わったことに応じて、複数の前記扇形の中の前記ブームの先端の位置を内包する扇形を特定するとともに、その時の前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離である基準距離を算出して登録し、
前記ブームの先端の位置を内包する扇形が切り替わったことを検出した後、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の半径から前記基準距離を引いた対象距離を算出し、新たに前記ブームの先端の位置を内包することとなった扇形の２本の半径が交わる点と、前記ブームの先端との距離を前記対象距離に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させる４に記載のブーム制御装置。
６． コンピュータが、
トンネルの断面輪郭形状を示す断面輪郭形状データの入力を受付ける断面輪郭形状データ受付工程と、
車両に取り付けられ、伸縮動作、起伏動作及び旋回動作が可能なブームの先端を前記トンネルの内壁の所定箇所に当接させた時の前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度を示す位置関係データの入力を受付け、前記位置関係データと前記断面輪郭形状データとに基づき、前記トンネルの中心を原点とする座標系における前記ブームと前記車両との接続箇所である車両中心の座標を算出する位置関係データ受付工程と、
前記車両中心の座標と、前記ブームの長さ、起伏角度及び旋回角度に基づき、前記ブームの先端の位置を前記座標系で示す先端位置データを生成する位置管理工程と、
前記先端位置データと、前記断面輪郭形状データとに基づき、前記ブームの先端と前記トンネルの内壁との距離を一定に保ちながら、前記ブームの先端を前記トンネルの断面の周方向に移動させるブーム制御工程と、
を実行するブーム制御方法。
【符号の説明】
【0104】
１０ ブーム制御装置
１１ 位置管理部
１２ 断面輪郭形状データ受付部
１３ 位置関係データ受付部
１４ ブーム制御部
１００ 第２の構成部品
１０１ ブーム
１０２ 車両
１０３ 第３の構成部品
１０４ 第１の構成部品
２００ トンネル
１Ａ プロセッサ
２Ａ メモリ
３Ａ 入出力Ｉ／Ｆ
４Ａ 周辺回路
５Ａ バス
１１ 位置管理部
１２ 断面輪郭形状データ受付部
１３ 位置関係データ受付部
１４ ブーム制御部
１００ 第２の構成部品
１０１ ブーム
１０２ 車両
１０３ 第３の構成部品
１０４ 第１の構成部品
２００ トンネル
１Ａ プロセッサ
２Ａ メモリ
３Ａ 入出力Ｉ／Ｆ
４Ａ 周辺回路
５Ａ バス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】