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特開2024-70473作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法
(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】P2024070473
(43)【公開日】2024-05-23
(54)【発明の名称】作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20240516BHJP
E02F 9/24 20060101ALI20240516BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20240516BHJP
B60W 40/02 20060101ALI20240516BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 B
E02F9/24 B
E02F9/20 N
B60W40/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022180994
(22)【出願日】2022-11-11
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】尾崎 将崇
(72)【発明者】
【氏名】田川 芳洋
(72)【発明者】
【氏名】尾▲崎▼ 亮太
【テーマコード（参考）】
2D003
2D015
3D241
【Ｆターム（参考）】
2D003AA02
2D003AC02
2D003BA07
2D003DB04
2D003DB05
2D003DB07
2D003FA02
2D015GA03
2D015HA03
2D015HB04
2D015HB05
3D241BA50
3D241BB24
3D241CA18
3D241CE05
3D241DC41Z
(57)【要約】
【課題】作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れること。
【解決手段】作業現場の現況地形データ作成システムは、複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える。
【選択図】図５
【解決手段】作業現場の現況地形データ作成システムは、複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、
前記第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、
前記第１現況地形データに基づいて前記作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、
前記第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、
所定時間内に前記第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、前記優先度に基づいて、前記第２現況地形データの前記地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える、
作業現場の現況地形データ作成システム。
前記第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、
前記第１現況地形データに基づいて前記作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、
前記第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、
所定時間内に前記第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、前記優先度に基づいて、前記第２現況地形データの前記地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える、
作業現場の現況地形データ作成システム。
【請求項2】
属性データは、第１属性データと、前記第１属性データよりも優先度が高い第２属性データと、を含み、
所定時間内に前記第１属性データと前記第２属性データとの両方が受信された場合、前記属性データ更新部は、前記第２現況地形データの前記地点に前記第２属性データを付与する、
請求項１に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
所定時間内に前記第１属性データと前記第２属性データとの両方が受信された場合、前記属性データ更新部は、前記第２現況地形データの前記地点に前記第２属性データを付与する、
請求項１に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
【請求項3】
前回に属性データを更新した時点から所定時間が経過した後に前記第１属性データが受信された場合、前記属性データ更新部は、前記第２現況地形データの前記地点に前記第１属性データを付与する、
請求項２に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
請求項２に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
【請求項4】
前記属性データが示す属性は、前記作業現場の地形に係る属性及び前記作業現場に存在する障害物に係る属性を含む、
請求項１に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
請求項１に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
【請求項5】
前記属性は、前記地点が崖であることを示す第１属性と、前記地点に障害物が存在することを示す第２属性と、前記地点が崖であり且つ前記地点に障害物が存在することを示す第３属性と、を含み、
前記第３属性に次いで前記第２属性の優先度が高く、前記第２属性に次いで前記第１属性の優先度が高い、
請求項４に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
前記第３属性に次いで前記第２属性の優先度が高く、前記第２属性に次いで前記第１属性の優先度が高い、
請求項４に記載の作業現場の現況地形データ作成システム。
【請求項6】
複数の作業機械のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信することと、
前記第１現況地形データに付与された属性データを受信することと、
前記第１現況地形データに基づいて前記作業現場の第２現況地形データを作成することと、
前記第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶することと、
所定時間内に前記第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、前記優先度に基づいて、前記第２現況地形データの前記地点に属性データを付与することと、を含む、
作業現場の現況地形データ作成方法。
前記第１現況地形データに付与された属性データを受信することと、
前記第１現況地形データに基づいて前記作業現場の第２現況地形データを作成することと、
前記第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶することと、
所定時間内に前記第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、前記優先度に基づいて、前記第２現況地形データの前記地点に属性データを付与することと、を含む、
作業現場の現況地形データ作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業現場の現況地形データ作成システム及び作業現場の現況地形データ作成方法に関する。
【背景技術】
【0002】
作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような現況地形データ作成方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】米国特許第２０１９／３８３６３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
鉱山のような作業現場には、障害物が存在したり崖が存在したりする可能性がある。作業現場の現況地形データを作成する場合、作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れたいという要望がある。
【0005】
本開示は、作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に従えば、複数の作業機械のそれぞれが有する３次元センサにより検出された作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部と、を備える、作業現場の現況地形データ作成システムが提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、作業現場の状況を現況地形データに適正に取り入れることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【0010】
［管理システム］
図１は、実施形態に係る作業現場の管理システム１を模式的に示す図である。実施形態において、作業現場は、鉱山である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。作業現場において、複数の作業機械２が稼働する。実施形態において、作業機械２は、ブルドーザである。作業機械２は、作業現場において所定の作業を実施する。作業機械２が実施する作業として、掘削作業、押土作業、及び整地作業が例示される。
図１は、実施形態に係る作業現場の管理システム１を模式的に示す図である。実施形態において、作業現場は、鉱山である。鉱山とは、鉱物を採掘する場所又は事業所をいう。鉱山として、金属を採掘する金属鉱山、石灰石を採掘する非金属鉱山、又は石炭を採掘する石炭鉱山が例示される。作業現場において、複数の作業機械２が稼働する。実施形態において、作業機械２は、ブルドーザである。作業機械２は、作業現場において所定の作業を実施する。作業機械２が実施する作業として、掘削作業、押土作業、及び整地作業が例示される。
【0011】
管理システム１は、管理装置３と、通信システム４とを備える。管理装置３は、コンピュータシステムを含む。管理装置３は、作業機械２の外部に配置される。管理装置３は、作業現場の管制施設５に設置される。管理装置３は、作業現場及び作業機械２を管理する。管制施設５に管理者が存在する。通信システム４として、インターネット（internet）、携帯電話通信網、衛星通信網、又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）が例示される。ローカルエリアネットワークとして、無線ＬＡＮの１つの規格であるＷｉ－Ｆｉ（登録商標）が例示される。
【0012】
作業機械２は、制御装置６と、無線通信機４Ａとを有する。制御装置６は、コンピュータシステムを含む。無線通信機４Ａは、制御装置６に接続される。通信システム４は、制御装置６に接続される無線通信機４Ａと、管理装置３に接続される無線通信機４Ｂとを含む。管理装置３と作業機械２の制御装置６とは、通信システム４を介して無線通信する。
【0013】
［作業機械］
図２は、実施形態に係る作業機械２を模式的に示す側面図である。図２に示すように、作業機械２は、車体７と、走行装置８と、掘削作業機９と、リッパ作業機１０と、位置センサ１１と、傾斜センサ１２と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４とを備える。車体７は、エンジン室１５を有する。エンジン室１５にエンジン１６が収容される。エンジン１６は、作業機械２の駆動源である。走行装置８は、車体７を支持して走行する。走行装置８は、一対の履帯１７を有する。履帯１７が回転することにより、作業機械２が走行する。
図２は、実施形態に係る作業機械２を模式的に示す側面図である。図２に示すように、作業機械２は、車体７と、走行装置８と、掘削作業機９と、リッパ作業機１０と、位置センサ１１と、傾斜センサ１２と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４とを備える。車体７は、エンジン室１５を有する。エンジン室１５にエンジン１６が収容される。エンジン１６は、作業機械２の駆動源である。走行装置８は、車体７を支持して走行する。走行装置８は、一対の履帯１７を有する。履帯１７が回転することにより、作業機械２が走行する。
【0014】
掘削作業機９は、作業対象の掘削作業、押土作業、又は整地作業を実施する。掘削作業機９は、車体７に取り付けられる。掘削作業機９の少なくとも一部は、車体７の前方に配置される。掘削作業機９は、掘削ブレード１８と、リフトフレーム１９と、チルトシリンダ２０と、リフトシリンダ２１とを有する。
【0015】
掘削ブレード１８は、車体７の前方に配置される。掘削ブレード１８は、切刃１８Ａを有する。リフトフレーム１９は、掘削ブレード１８を支持する。リフトフレーム１９の一端部は、回動機構を介して掘削ブレード１８の背面に連結される。リフトフレーム１９の他端部は、回動機構を介して車体７に連結される。なお、リフトフレーム１９の他端部は、回動機構を介して走行装置８に連結されてもよい。
【0016】
チルトシリンダ２０及びリフトシリンダ２１のそれぞれは、掘削ブレード１８を動作させる。チルトシリンダ２０は、掘削ブレード１８をチルト動作させるために駆動する。リフトシリンダ２１は、掘削ブレード１８を上下動作させるために駆動する。チルトシリンダ２０の一端部は、回動機構を介して掘削ブレード１８の背面に連結される。チルトシリンダ２０の他端部は、リフトフレーム１９の上面に接続される。チルトシリンダ２０が伸縮することにより、掘削ブレード１８のチルト角が変化する。リフトシリンダ２１の一端部は、回動機構を介してリフトフレーム１９の背面に連結される。リフトシリンダ２１の他端部は、回動機構を介して車体７に接続される。リフトシリンダ２１が伸縮することにより、掘削ブレード１８が上下方向に移動する。
【0017】
リッパ作業機１０は、作業対象の切削又は破砕を含むリッピング作業を実施する。リッパ作業機１０は、車体７に取り付けられる。リッパ作業機１０の少なくとも一部は、車体７の後方に配置される。リッパ作業機１０は、シャンク２２と、リッパアーム２３と、チルトシリンダ２４と、リフトシリンダ２５と、ビーム２６とを有する。シャンク２２は、車体７の後方に配置される。シャンク２２は、リッパポイント２２Ａを有する。リッパポイント２２Ａは、シャンク２２の先端部に設けられる。リッパアーム２３は、シャンク２２を支持する。リッパアーム２３は、車体７とシャンク２２とを連結する。リッパアーム２３の一端部は、回動機構を介して車体７の後部に連結される。リッパアーム２３の他端部は、ビーム２６に連結される。ビーム２６は、リッパアーム２３に回動可能に連結される。シャンク２２は、ビーム２６を介してリッパアーム２３に連結される。
【0018】
チルトシリンダ２４及びリフトシリンダ２５のそれぞれは、シャンク２２を動作させる。チルトシリンダ２４及びリフトシリンダ２５のそれぞれは、車体７に連結される。チルトシリンダ２４は、シャンク２２をチルト動作させるために駆動する。リフトシリンダ２５は、シャンク２２を上下動作させるために駆動する。チルトシリンダ２４の一端部は、回動機構を介してビーム２６に連結される。チルトシリンダ２４の他端部は、車体７の後部に連結される。チルトシリンダ２４が伸縮することにより、シャンク２２のチルト角が変化する。チルトシリンダ２４は、シャンク２２を前後方向に移動させる。リフトシリンダ２５の一端部は、回動機構を介してビーム２６に連結される。リフトシリンダ２５の他端部は、車体７の後部に連結される。リフトシリンダ２５が伸縮することにより、シャンク２２が上下方向に移動する。リフトシリンダ２５は、シャンク２２を上下方向に移動させる。
【0019】
リッパ作業機１０は、リッパポイント２２Ａを作業対象に突き刺す。リッパポイント２２Ａが作業対象に突き刺された状態で走行装置８が走行することにより、作業対象が切削又は破砕される。走行装置８が走行中に、シャンク２２が上下方向及び前後方向に移動されてもよい。
【0020】
位置センサ１１は、作業機械２の位置を検出する。作業機械２の位置は、全地球航法衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して検出される。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定されるグローバル座標系の位置を検出する。グローバル座標系とは、地球に固定された座標系をいう。位置センサ１１は、ＧＮＳＳ受信機を含む。位置センサ１１は、グローバル座標系における作業機械２の位置を検出する。位置センサ１１は、車体７に配置される。
【0021】
傾斜センサ１２は、車体７の傾きを検出する。傾斜センサ１２は、水平面に対する車体７の傾斜角度を検出する。傾斜センサ１２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。傾斜センサ１２は、車体７に配置される。
【0022】
３次元センサ１３は、検出対象の３次元形状を検出する。３次元センサ１３は、検出対象に非接触で検出対象の３次元形状を検出する。３次元センサ１３の検出対象は、作業現場を含む。３次元センサ１３は、作業現場の３次元形状を検出する。作業現場の３次元形状は、作業現場の地形を含む。３次元センサ１３は、検出対象の表面までの距離を検出する。３次元センサ１３は、検出対象の表面の複数の検出点のそれぞれとの相対距離を検出することにより、検出対象の表面の３次元形状を検出する。検出対象の３次元形状を示す３次元データは、複数の検出点からなる点群データを含む。３次元データは、３次元センサ１３と検出対象に規定される複数の検出点のそれぞれとの相対距離及び相対位置を含む。３次元データは、複数の検出点のそれぞれの高さデータを含む。３次元センサ１３として、レーザ光を射出することにより検出対象を検出するレーザセンサ（ＬＩＤＡＲ：Light Detection and Ranging）が例示される。なお、３次元センサ１３は、ステレオカメラのような３次元カメラでもよい。３次元センサ１３は、車体７に配置される。
【0023】
障害物センサ１４は、作業現場に存在する作業機械２の障害物を検出する。障害物センサ１４は、障害物に非接触で障害物を検出する。障害物センサ１４として、電波を射出することにより障害物を検出するレーダセンサ（ＲＡＤＡＲ：Radio Detection and Ranging）が例示される。なお、障害物センサ１４は、赤外光を射出することにより障害物を検出する赤外線センサでもよい。障害物センサ１４は、車体７に配置される。
【0024】
図３は、実施形態に係る３次元センサ１３及び障害物センサ１４を模式的に示す平面図である。図３に示すように、３次元センサ１３は、検出範囲１３０を有する。３次元センサ１３は、検出範囲１３０に配置された検出対象の３次元データを検出する。実施形態において、３次元センサ１３は、車体７の前方の３次元データを検出する３次元センサ１３Ｆと、車体７の後方の３次元データを検出する３次元センサ１３Ｂとを含む。３次元センサ１３の検出範囲１３０は、３次元センサ１３Ｆの検出範囲１３０Ｆと、３次元センサ１３Ｂの検出範囲１３０Ｂとを含む。検出範囲１３０Ｆの少なくとも一部は、掘削作業機９よりも前方に規定される。検出範囲１３０Ｂの少なくとも一部は、リッパ作業機１０よりも後方に規定される。
【0025】
図３に示すように、障害物センサ１４は、検出範囲１４０を有する。障害物センサ１４は、検出範囲１４０に配置された障害物を検出する。実施形態において、障害物センサ１４は、車体７の後方の障害物を検出する。障害物センサ１４は、左右方向において車体７の中心よりも左側に配置される障害物センサ１４Ｌと、右側に配置される障害物センサ１４Ｒとを含む。障害物センサ１４の検出範囲１４０は、障害物センサ１４Ｌの検出範囲１４０Ｌと、障害物センサ１４Ｒの検出範囲１４０Ｒとを含む。検出範囲１４０Ｌの少なくとも一部及び検出範囲１４０Ｒの少なくとも一部は、車体７の後方に規定される。検出範囲１４０Ｌの少なくとも一部は、車体７よりも左方に規定される。検出範囲１４０Ｒの少なくとも一部は、車体７よりも右方に規定される。
【0026】
［作業機械の動作］
図４は、実施形態に係る作業機械２の動作の一例を模式的に示す図である。実施形態において、作業機械２は、スロットドージング（slot dozing）を実施することができる。スロットドージングとは、作業対象に形成されたスロット状の掘削レーンに沿って作業機械２が前進と後進とを繰り返しながら作業対象を掘削する施工法をいう。実施形態において、作業機械２は、自動制御によりスロットドージングを実施する。図４に示すように、作業機械２は、現況地形が最終設計面２７Ｚに沿った形状になるように、スロットドージングする。図４に示す例において、作業機械２は、第１回目の掘削において、現況地形が第１中間設計面２７Ａに沿った形状になるように、掘削開始点２７Ｓから前進しながら掘削作業機９で作業対象を掘削する。第１回目の掘削が終了した後、作業機械２は、掘削開始点２７Ｓに戻るために後進する。作業機械２は、第２回目の掘削において、現況地形が第２中間設計面２７Ｂに沿った形状になるように、掘削開始点２７Ｓから前進しながら掘削作業機９で作業対象を掘削する。作業機械２は、現況地形が最終設計面２７Ｚに沿って形状になるまで、前進と後進とを繰り返す。
図４は、実施形態に係る作業機械２の動作の一例を模式的に示す図である。実施形態において、作業機械２は、スロットドージング（slot dozing）を実施することができる。スロットドージングとは、作業対象に形成されたスロット状の掘削レーンに沿って作業機械２が前進と後進とを繰り返しながら作業対象を掘削する施工法をいう。実施形態において、作業機械２は、自動制御によりスロットドージングを実施する。図４に示すように、作業機械２は、現況地形が最終設計面２７Ｚに沿った形状になるように、スロットドージングする。図４に示す例において、作業機械２は、第１回目の掘削において、現況地形が第１中間設計面２７Ａに沿った形状になるように、掘削開始点２７Ｓから前進しながら掘削作業機９で作業対象を掘削する。第１回目の掘削が終了した後、作業機械２は、掘削開始点２７Ｓに戻るために後進する。作業機械２は、第２回目の掘削において、現況地形が第２中間設計面２７Ｂに沿った形状になるように、掘削開始点２７Ｓから前進しながら掘削作業機９で作業対象を掘削する。作業機械２は、現況地形が最終設計面２７Ｚに沿って形状になるまで、前進と後進とを繰り返す。
【0027】
なお、作業機械２の自動制御は、操作者による手動操作と合わせて実施される半自動制御でもよいし、手動操作無しで実施される完全自動制御でもよい。半自動制御の場合、手動操作のための操作装置が作業機械２に搭載され、作業機械２に搭乗した操作者により搭乗操作されてもよい。手動操作のための操作装置が作業機械２の外部に配置され、作業機械２の外部に存在する操作者により遠隔操作されてもよい。
【0028】
［現況地形データ作成システム］
図５は、実施形態に係る作業機械２の現況地形データ作成システム１００を示すブロック図である。管理システム１は、現況地形データ作成システム１００を含む。現況地形データ作成システム１００は、作業現場の現況地形データを作成する。現況地形データ作成システム１００は、制御装置６と、位置センサ１１と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４と、管理装置３とを有する。制御装置６は、位置データ取得部６１と、３次元データ取得部６２と、障害物データ取得部６３と、現況地形データ作成部６４と、属性データ作成部６５と、現況地形データ記憶部６６とを有する。
図５は、実施形態に係る作業機械２の現況地形データ作成システム１００を示すブロック図である。管理システム１は、現況地形データ作成システム１００を含む。現況地形データ作成システム１００は、作業現場の現況地形データを作成する。現況地形データ作成システム１００は、制御装置６と、位置センサ１１と、３次元センサ１３と、障害物センサ１４と、管理装置３とを有する。制御装置６は、位置データ取得部６１と、３次元データ取得部６２と、障害物データ取得部６３と、現況地形データ作成部６４と、属性データ作成部６５と、現況地形データ記憶部６６とを有する。
【0029】
位置データ取得部６１は、作業機械２の現況位置を示す位置データを取得する。作業機械２の現況位置は、位置センサ１１の検出データを含む。位置データ取得部６１は、位置データとして、位置センサ１１の検出データを取得する。位置データ取得部６１は、作業機械２の姿勢を示す姿勢データを取得する。作業機械２の姿勢は、傾斜センサ１２の検出データを含む。位置データ取得部６１は、姿勢データとして、傾斜センサ１２の検出データを取得する。
【0030】
３次元データ取得部６２は、作業機械２が稼働する作業現場の３次元形状を示す３次元データを取得する。作業現場の３次元データは、３次元センサ１３の検出データを含む。３次元データ取得部６２は、３次元データとして、３次元センサ１３の検出データを取得する。
【0031】
障害物データ取得部６３は、作業現場に存在する障害物を示す障害物データを取得する。障害物データ取得部６３は、作業機械２の周辺に存在する障害物を示す障害物データを取得する。障害物データは、障害物センサ１４の検出データを含む。障害物データ取得部６３は、障害物データとして、障害物センサ１４の検出データを取得する。障害物データは、３次元センサ１３の検出対象の３次元形状を示す３次元データを含んでもよい。障害物データ取得部６３は、３次元データに含まれる点群データから検出される立駐物の代表点と障害物センサ１４の検出データとを統合して求められた位置を、障害物データとして取得してもよい。
【0032】
現況地形データ作成部６４は、３次元データ取得部６２により取得された３次元データ、位置データ取得部６１により取得された作業機械２の現況位置を示す位置データ、及び作業機械２の姿勢を示す姿勢データに基づいて、作業現場の第１現況地形データを作成する。現況地形データ作成部６４は、３次元センサ１３の検出データ、位置センサ１１の検出データ、及び傾斜センサ１２の検出データに基づいて、作業現場の第１現況地形データを作成する。属性データ作成部６５は、第１現況地形データに付与する属性データを作成する。現況地形データ記憶部６６は、現況地形データ作成部６４により作成された作業現場の第１現況地形データを記憶する。現況地形データ記憶部６６は、第１現況地形データと属性データとを対応付けて記憶する。
【0033】
現況地形データ受信部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信する。現況地形データ受信部３１は、現況地形データ記憶部６６から通信システム４を介して作業現場の第１現況地形データを受信する。上述のように、作業現場に複数の作業機械２が存在する。複数の作業機械２のそれぞれは、現況地形データ記憶部６６に記憶されている第１現況地形データを、通信システム４を介して管理装置３に送信する。現況地形データ受信部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された第１現況地形データを受信する。
【0034】
属性データ受信部３２は、第１現況地形データに付与された属性データを受信する。属性データ受信部３２は、現況地形データ記憶部６６から通信システム４を介して第１現況地形データに付与された属性データを受信する。
【0035】
現況地形データ作成部３３は、現況地形データ受信部３１により受信された第１現況地形データに基づいて、作業現場の第２現況地形データを作成する。現況地形データ作成部３３は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された第１現況地形データを統合して、作業現場の第２現況地形データを作成する。現況地形データ記憶部３４は、現況地形データ作成部３３により作成された第２現況地形データを記憶する。複数の作業機械２のそれぞれは、第１現況地形データを所定の時間間隔で管理装置３に送信する。複数の作業機械２のそれぞれは、例えば１秒ごとに第１現況地形データを管理装置３に送信する。現況地形データ作成部３３は、第１現況地形データを受信する度に第２現況地形データを作成する。現況地形データ作成部３３が第１現況地形データを作成するために、現況地形データ記憶部３４に記憶される第２現況地形データが更新される。
【0036】
優先度記憶部３５は、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する。属性データ更新部３６は、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する。所定時間は、例えば１０分間である。
【0037】
［記憶データ］
図６は、実施形態に係る現況地形データ記憶部６６に記憶される記憶データを説明するための図である。図６に示すように、作業現場の３次元データは、作業現場の地形の表面に規定される複数の検出点２８のそれぞれの高さデータを含む。３次元データが取得されたときの作業機械２の現況位置、作業機械２の姿勢、及び３次元データに基づいて、グローバル座標系における複数の検出点２８のそれぞれの位置が定められる。なお、検出点２８の位置は、グローバル座標系において規定されてもよいし、作業機械２に設定されたローカル座標系のような所定の座標系において規定されてもよい。複数の検出点２８のそれぞれに、時刻を示す時刻データが付与される。時刻データが示す時刻とは、３次元データ取得部６２が検出点２８を取得した時刻、又は位置データ取得部６１により検出点２８に対応する位置データを取得した時刻をいう。なお、時刻データの時刻は、３次元センサ１３が検出点２８を検出した時刻とみなされてもよい。時刻データは、複数の検出点２８のそれぞれに対応付けて記憶される。また、複数の検出点２８のそれぞれに、属性を示す属性データが付与される。属性データが示す属性とは、検出点２８の属性をいう。検出点２８の属性は、作業現場の地形に係る属性及び作業現場に存在する障害物に係る属性を含む。属性データは、複数の検出点２８のそれぞれに対応付けて記憶される。
図６は、実施形態に係る現況地形データ記憶部６６に記憶される記憶データを説明するための図である。図６に示すように、作業現場の３次元データは、作業現場の地形の表面に規定される複数の検出点２８のそれぞれの高さデータを含む。３次元データが取得されたときの作業機械２の現況位置、作業機械２の姿勢、及び３次元データに基づいて、グローバル座標系における複数の検出点２８のそれぞれの位置が定められる。なお、検出点２８の位置は、グローバル座標系において規定されてもよいし、作業機械２に設定されたローカル座標系のような所定の座標系において規定されてもよい。複数の検出点２８のそれぞれに、時刻を示す時刻データが付与される。時刻データが示す時刻とは、３次元データ取得部６２が検出点２８を取得した時刻、又は位置データ取得部６１により検出点２８に対応する位置データを取得した時刻をいう。なお、時刻データの時刻は、３次元センサ１３が検出点２８を検出した時刻とみなされてもよい。時刻データは、複数の検出点２８のそれぞれに対応付けて記憶される。また、複数の検出点２８のそれぞれに、属性を示す属性データが付与される。属性データが示す属性とは、検出点２８の属性をいう。検出点２８の属性は、作業現場の地形に係る属性及び作業現場に存在する障害物に係る属性を含む。属性データは、複数の検出点２８のそれぞれに対応付けて記憶される。
【0038】
［属性データの優先度］
図７は、実施形態に係る属性データの優先度を説明するための図である。属性データが示す属性は、作業現場の地形に係る属性及び作業現場に存在する障害物に係る属性を含む。属性は、地形データのある地点（検出点２８）が崖であることを示す第１属性と、地点に障害物が存在することを示す第２属性と、地点が崖であり且つ地点に障害物が存在することを示す第３属性と、崖及び障害物が存在しない第０属性とを含む。第３属性の優先度が最も高く、第３属性に次いで第２属性の優先度が高く、第２属性に次いで第１属性の優先度が高く、第０属性の優先度が最も低い。
図７は、実施形態に係る属性データの優先度を説明するための図である。属性データが示す属性は、作業現場の地形に係る属性及び作業現場に存在する障害物に係る属性を含む。属性は、地形データのある地点（検出点２８）が崖であることを示す第１属性と、地点に障害物が存在することを示す第２属性と、地点が崖であり且つ地点に障害物が存在することを示す第３属性と、崖及び障害物が存在しない第０属性とを含む。第３属性の優先度が最も高く、第３属性に次いで第２属性の優先度が高く、第２属性に次いで第１属性の優先度が高く、第０属性の優先度が最も低い。
【0039】
図８は、実施形態に係る属性データの付与方法を説明するための図である。属性データ受信部３２により属性データが複数受信された場合、属性データ更新部３６は、属性データ受信部３２により受信された属性データが相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データであるか同一の作業機械２から送信された属性データであるかを判定する。作業機械２から管理装置３に送信される属性データに作業機械２の識別データ（車両ＩＤ）が付与される。属性データ更新部３６は、車両ＩＤに基づいて、属性データ受信部３２により受信された属性データが相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データであるか同一の作業機械２から送信された属性データであるかを判定することができる。
【0040】
図８に示すように、例えば１つの検出対象が相互に異なる複数の３次元センサ１３又は障害物センサ１４により検出される可能性がある。図８は、検出対象が相互に異なる複数の作業機械２により検出されている状態を示す。すなわち、１つの地点（検出対象）が第１の作業機械２Ａに搭載されている３次元センサ１３と、第２の作業機械２Ｂに搭載されている３次元センサ１３とに検出されている状態を示す。第１の作業機械２Ａの属性データ作成部６５が地点（検出点２８）に付与する属性データと、第２の作業機械２Ｂの属性データ作成部６５が地点（検出点２８）に付与する属性データとが異なる可能性がある。図８に示す例では、第１の作業機械２Ａの属性データ作成部６５は、３次元センサ１３の検出データに基づいて、地点に崖及び障害物が存在しないと判定する。すなわち、第１の作業機械２Ａの属性データ作成部６５は、地点（検出点２８）に第０属性を付与する。一方、第２の作業機械２Ｂの属性データ作成部６５は、３次元センサ１３の検出データに基づいて、地点に障害物が存在すると判定する。すなわち、第２の作業機械２Ｂの属性データ作成部６５は、地点（検出点２８）に第１属性を付与する。所定時間内に第０属性データと第０属性データよりも優先度が高い第１属性データとの両方が属性データ受信部３２により受信された場合、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に第１属性データを付与する。
【0041】
［属性データの更新方法］
図９は、実施形態に係る属性データの更新方法を説明するための図である。図８を参照して説明したように、属性データ受信部３２が相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データを受信した場合、属性データ更新部３６は、優先度が高い属性データを第２現況地形データに付与する。すなわち、属性データ更新部３６は、第２現況地形データに付与される属性データを優先度に基づいて更新する。
図９は、実施形態に係る属性データの更新方法を説明するための図である。図８を参照して説明したように、属性データ受信部３２が相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データを受信した場合、属性データ更新部３６は、優先度が高い属性データを第２現況地形データに付与する。すなわち、属性データ更新部３６は、第２現況地形データに付与される属性データを優先度に基づいて更新する。
【0042】
属性データ受信部３２が相互に異なる複数の作業機械２のそれぞれから送信された属性データを受信した場合において、属性データを更新した直近の時点から予め定められている所定時間が経過した場合、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データに付与される属性データを所定時間の経過後に受信した最新の属性データに更新する。
【0043】
属性データ受信部３２が同一の作業機械２から送信された属性データを受信した場合、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データに付与される属性データを最新の属性データに更新する。
【0044】
例えば、所定時間を１０とした場合において、時点ｔ１において作業機械２Ａから第０属性データである［なし］を属性データ受信部３２が受信した場合、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に［なし］を付与する。時点ｔ２において作業機械２Ｂから第１属性データである［障害物］を受信した場合、時点ｔ１に受信された［なし］よりも優先度が高く、時点ｔ１で属性データを送信した作業機械２Ａとは異なる作業機械２Ｂから送信されているので、優先度に基づいて、［なし］から［障害物］に更新される。時点ｔ３において作業機械２Ａから［なし］を受信した場合、優先度が低く、時点ｔ２から所定時間が経過してなく、時点ｔ２で属性データを送信した作業機械２Ｂとは異なる作業機械２Ａから送信されているので、［障害物］が保持される。時点ｔ４において作業機械２Ｂから［障害物］を受信した場合、［障害物］が保持される。時点ｔ５において作業機械２Ｂから［なし］を受信した場合、優先度が低く、所定時間が経過していないものの、時点ｔ４で属性データを送信した作業機械２Ｂと同一の作業機械２Ｂから送信されているので、優先度にかかわらず、［障害物］から［なし］に即時更新される。時点ｔ６において作業機械２Ａから［障害物］を受信した場合、時点ｔ５で属性データを送信した作業機械２Ｂとは異なる作業機械２Ａから送信されているので、優先度に基づいて、［なし］から［障害物］に更新される。時点ｔ７において作業機械２Ｂから［なし］を受信した場合、優先度が低く、時点ｔ６から所定時間が経過してなく、時点ｔ６で属性データを送信した作業機械２Ａとは異なる作業機械２Ｂから送信されているので、［障害物］が保持される。時点ｔ１８において作業機械２Ｂから［なし］を受信した場合、時点ｔ７から所定時間が経過しているので、優先度にかかわらず、［障害物］から［なし］に即時更新される。
【0045】
［現況地形データ作成方法］
図１０は、実施形態に係る現況地形データ作成方法を示すフローチャートである。属性データ受信部３２は、作業機械２から属性データを受信する（ステップＳ１）。属性データ受信部３２は、ステップＳ１において受信した属性データに付与されている車両ＩＤが前回に受信した属性データの車両ＩＤと同一であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、車両ＩＤが同一であると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ３）。
図１０は、実施形態に係る現況地形データ作成方法を示すフローチャートである。属性データ受信部３２は、作業機械２から属性データを受信する（ステップＳ１）。属性データ受信部３２は、ステップＳ１において受信した属性データに付与されている車両ＩＤが前回に受信した属性データの車両ＩＤと同一であるか否かを判定する（ステップＳ２）。ステップＳ２において、車両ＩＤが同一であると判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ３）。
【0046】
ステップＳ２において、車両ＩＤが同一ではないと判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）、属性データ更新部３６は、ステップＳ１において受信した属性データの優先度が前回に受信した属性データの優先度よりも高いか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、ステップＳ１において受信した属性データの優先度が高いと判定した場合（ステップＳ４：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ５）。
【0047】
ステップＳ４において、ステップＳ１において受信した属性データの優先度が低いと判定した場合（ステップＳ４：Ｎｏ）、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に付与する属性データを前回に更新した時点から所定時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、属性データを前回に更新した時点から所定時間が経過したと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、属性データ更新部３６は、優先度にかかわらず、第２現況地形データの地点に付与する属性データをステップＳ１において受信した属性データに更新する（ステップＳ７）。
【0048】
ステップＳ６において、属性データを前回に更新した時点から所定時間が経過していない判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、属性データ更新部３６は、第２現況地形データの地点に付与する属性データを更新しない（ステップＳ８）。
【0049】
［コンピュータシステム］
図１１は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
図１１は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の管理装置３及び制御装置６のそれぞれの機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
【0050】
コンピュータシステム１０００又はコンピュータプログラムは、上述の実施形態に従って、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信することと、第１現況地形データに付与された属性データを受信することと、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成することと、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶することと、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与することと、を実行することができる。
【0051】
［効果］
以上説明したように、実施形態に係る作業現場の現況地形データ作成システム１００は、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部３１と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部３２と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部３３と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部３５と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部３６と、を備える。所定期間内に受信された同一地点（検出点２８）の複数の属性データが相互に異なる場合、属性データ更新部３６は、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する。第２現況地形データの地点には、優先度が高い属性データが付与されるので、適正な属性データが第２現況地形データに取り入れられる。優先度が高い属性データと優先度が低い属性データとが例えば交互に受信された場合、属性データ更新部３６は、属性データの更新を高頻度に実施しなければならなくなる。所定期間内に受信された同一地点の複数の属性データが相互に異なる場合、優先度が高い属性データが保持されるので、属性データ更新部３６は、属性データの更新を高頻度に実施しなくても済む。また、ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データの優先度が低くても、第２現況地形データにはその属性データが取り入れられる。ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データは作業現場の真の状況を表していると考えられる。ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データが第２現況地形データに取り入れられることにより、適正な現況地形データ（第２現況地形データ）が作成される。
以上説明したように、実施形態に係る作業現場の現況地形データ作成システム１００は、複数の作業機械２のそれぞれから作業現場の第１現況地形データを受信する現況地形データ受信部３１と、第１現況地形データに付与された属性データを受信する属性データ受信部３２と、第１現況地形データに基づいて作業現場の第２現況地形データを作成する現況地形データ作成部３３と、第２現況地形データに付与される属性データに係る優先度を記憶する優先度記憶部３５と、所定時間内に第１現況地形データのある地点の属性データが複数受信された場合、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する属性データ更新部３６と、を備える。所定期間内に受信された同一地点（検出点２８）の複数の属性データが相互に異なる場合、属性データ更新部３６は、優先度に基づいて、第２現況地形データの地点に属性データを付与する。第２現況地形データの地点には、優先度が高い属性データが付与されるので、適正な属性データが第２現況地形データに取り入れられる。優先度が高い属性データと優先度が低い属性データとが例えば交互に受信された場合、属性データ更新部３６は、属性データの更新を高頻度に実施しなければならなくなる。所定期間内に受信された同一地点の複数の属性データが相互に異なる場合、優先度が高い属性データが保持されるので、属性データ更新部３６は、属性データの更新を高頻度に実施しなくても済む。また、ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データの優先度が低くても、第２現況地形データにはその属性データが取り入れられる。ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データは作業現場の真の状況を表していると考えられる。ある属性データが受信される状態が所定時間を超えた場合、その属性データが第２現況地形データに取り入れられることにより、適正な現況地形データ（第２現況地形データ）が作成される。
【0052】
［その他の実施形態］
上述の実施形態において、現況地形データ作成部６４は、少なくとも３次元データ取得部６２により取得された３次元データに基づいて、作業現場の現況地形データを作成してもよい。また、現況地形データ作成部６４は、少なくとも位置データ取得部６１により取得された作業機械２の現況位置を示す位置データに基づいて、作業現場の現況地形データを作成してもよい。
上述の実施形態において、現況地形データ作成部６４は、少なくとも３次元データ取得部６２により取得された３次元データに基づいて、作業現場の現況地形データを作成してもよい。また、現況地形データ作成部６４は、少なくとも位置データ取得部６１により取得された作業機械２の現況位置を示す位置データに基づいて、作業現場の現況地形データを作成してもよい。
【0053】
上述の実施形態において、制御装置６の機能の少なくとも一部が、管理装置３に設けられてもよい。管理装置３の機能の少なくとも一部が、制御装置６に設けられてもよい。
【0054】
上述の実施形態において、例えば、位置データ取得部６１、３次元データ取得部６２、障害物データ取得部６３、現況地形データ作成部６４、属性データ作成部６５、及び現況地形データ記憶部６６のそれぞれが、別々のハードウエアにより構成されてもよい。
【0055】
上述の実施形態において、作業機械２は、ブルドーザであることとした。作業機械２は油圧ショベル、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の作業機械でもよい。
【符号の説明】
【0056】
１…管理システム、２…作業機械、３…管理装置、４…通信システム、４Ａ…無線通信機、４Ｂ…無線通信機、５…管制施設、６…制御装置、７…車体、８…走行装置、９…掘削作業機、１０…リッパ作業機、１１…位置センサ、１２…傾斜センサ、１３…３次元センサ、１３Ｆ…３次元センサ、１３Ｂ…３次元センサ、１４…障害物センサ、１４Ｌ…障害物センサ、１４Ｒ…障害物センサ、１５…エンジン室、１６…エンジン、１７…履帯、１８…掘削ブレード、１８Ａ…切刃、１９…リフトフレーム、２０…チルトシリンダ、２１…リフトシリンダ、２２…シャンク、２２Ａ…リッパポイント、２３…リッパアーム、２４…チルトシリンダ、２５…リフトシリンダ、２６…ビーム、２７Ａ…第１中間設計面、２７Ｂ…第２中間設計面、２７Ｓ…掘削開始点、２７Ｚ…最終設計面、２８…検出点、３１…現況地形データ受信部、３２…属性データ受信部、３３…現況地形データ作成部、３４…現況地形データ記憶部、３５…優先度記憶部、３６…属性データ更新部、６１…位置データ取得部、６２…３次元データ取得部、６３…障害物データ取得部、６４…現況地形データ作成部、６５…属性データ作成部、６６…現況地形データ記憶部、１００…現況地形データ作成システム、１３０…検出範囲、１３０Ｆ…検出範囲、１３０Ｂ…検出範囲、１４０…検出範囲、１４０Ｌ…検出範囲、１４０Ｒ…検出範囲、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】