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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】P2024070474
(43)【公開日】2024-05-23
(54)【発明の名称】作業現場の判定システム及び作業現場の判定方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20240516BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022180995
(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】田川 芳洋
(72)【発明者】
【氏名】谷本 貴頌
(72)【発明者】
【氏名】津村 総一
(72)【発明者】
【氏名】安藤 友起
(72)【発明者】
【氏名】中野 圭
【テーマコード（参考）】
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D015HA03
(57)【要約】
【課題】スロットドージングの実施の適否を判定すること。
【解決手段】作業現場の判定システムは、ブルドーザがスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する判定部と、を備える。
【選択図】図９
【解決手段】作業現場の判定システムは、ブルドーザがスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する判定部と、を備える。
【選択図】図９
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ブルドーザがスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、
前記スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、前記スロットドージングの実施の適否を判定する判定部と、を備える、
作業現場の判定システム。
前記スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、前記スロットドージングの実施の適否を判定する判定部と、を備える、
作業現場の判定システム。
【請求項2】
前記判定部は、前記傾斜角度を判定する判定エリアを前記掘削レーンの進行方向に所定距離ごとに変えて、前記判定エリアごとにスロットドージングの実施の適否を判定する、
請求項１に記載の作業現場の判定システム。
請求項１に記載の作業現場の判定システム。
【請求項3】
前記傾斜角度は、前記掘削レーンの進行方向の少なくとも一部の傾斜角度を含む、
請求項１に記載の作業現場の判定システム。
請求項１に記載の作業現場の判定システム。
【請求項4】
前記掘削レーンにおいて前記進行方向の傾斜角度が閾値以上の第１所定エリアを第１表示形態で表示装置に表示させる表示制御部を備える、
請求項３に記載の作業現場の判定システム。
請求項３に記載の作業現場の判定システム。
【請求項5】
前記傾斜角度は、前記掘削レーンの幅方向の少なくとも一部の傾斜角度を含む、
請求項１に記載の作業現場の判定システム。
請求項１に記載の作業現場の判定システム。
【請求項6】
前記掘削レーンにおいて前記幅方向の傾斜角度が閾値以上の第２所定エリアを第２表示形態で表示装置に表示させる表示制御部を備える、
請求項５に記載の作業現場の判定システム。
請求項５に記載の作業現場の判定システム。
【請求項7】
前記判定部は、前記幅方向の傾斜角度が閾値以上である場合、前記スロットドージングを実施できないと判定する、
請求項５に記載の作業現場の判定システム。
請求項５に記載の作業現場の判定システム。
【請求項8】
前記スロットドージングを実施できないと判定されたことを示す不可表示データを表示装置に表示させる表示制御部を備える、
請求項７に記載の作業現場の判定システム。
請求項７に記載の作業現場の判定システム。
【請求項9】
ブルドーザがスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信することと、
前記スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、前記スロットドージングの実施の適否を判定することと、を含む、
作業現場の判定方法。
前記スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、前記スロットドージングの実施の適否を判定することと、を含む、
作業現場の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業現場の判定システム及び作業現場の判定方法に関する。
【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スロットドージングが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１９－２１４８６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
例えば作業現場の地形によっては、スロットドージングの実施が困難になる可能性がある。
【0005】
本開示は、スロットドージングの実施の適否を判定す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、ブルドーザがスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信する現況地形データ受信部と、スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する判定部と、を備える、作業現場の判定システムが提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、スロットドージングの実施の適否を判定することができる。
【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】
［判定システム］
図５は、実施形態に係る作業機械２の判定システム１００を示すブロック図である。管理システム１は、判定システム１００を含む。判定システム１００は、スロットドージングの実施の適否を判定する。判定システム１００は、制御装置６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、管理装置３と、入力装置４０と、表示装置４１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、現況地形データ記憶部６５とを有する。管理装置３は、現況地形データ受信部３１と、障害物データ受信部３２と、現況地形データ作成部３３と、現況地形データ記憶部３４と、掘削レーン設定部３５と、判定部３６と、表示制御部３７とを有する。
図５は、実施形態に係る作業機械２の判定システム１００を示すブロック図である。管理システム１は、判定システム１００を含む。判定システム１００は、スロットドージングの実施の適否を判定する。判定システム１００は、制御装置６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、管理装置３と、入力装置４０と、表示装置４１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、現況地形データ記憶部６５とを有する。管理装置３は、現況地形データ受信部３１と、障害物データ受信部３２と、現況地形データ作成部３３と、現況地形データ記憶部３４と、掘削レーン設定部３５と、判定部３６と、表示制御部３７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。
【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。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。
【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、及び位置データ取得部６１により取得された作業機械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、作業現場の現況地形データを作成する。
【0033】
現況地形データ記憶部６５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現況地形データを記憶する。
【0034】
現況地形データ受信部３１は、現況地形データ記憶部６５から通信システム４を介して作業現場の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６５に記憶されている現況地形データを、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現況地形データを受信する。
【0035】
障害物データ受信部３２は、障害物データ取得部６３から通信システム４を介して障害物データを受信する。複数の作業機械２のそれぞれは、障害物データを、通信システム４を介して管理装置３に送信する。障害物データ受信部３２は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された障害物データを受信する。
【0036】
現況地形データ作成部３３は、現況地形データ受信部３１により受信された現況地形データに基づいて、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部３３は、複数の作業機械２のそれぞれから送信された現況地形データを統合して、作業現場の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、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、現況地形データを受信する度に現況地形データを作成する。現況地形データ作成部３３が現況地形データを作成する度に、現況地形データ記憶部３４に記憶される現況地形データが更新される。
【0037】
掘削レーン設定部３５は、スロットドージングの掘削レーンを設定する。上述のように、作業機械２は、作業現場においてスロットドージングを実施することができる。スロットドージングにおいて、作業機械２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前進と後進とを繰り返しながら作業対象を掘削する。管理者は、入力装置４０を操作して、掘削レーンを設定することができる。入力装置４０として、コンピュータ用キーボード、タッチパネル、又はマウスが例示される。掘削レーン設定部３５は、入力装置４０が操作されることにより生成された入力データに基づいて、掘削レーンを設定する。
【0038】
判定部３６は、スロットドージングの掘削レーンの少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する。
【0039】
表示制御部３７は、現況地形データ受信部３１により受信された現況地形データを表示装置４１に表示させる。表示装置４１として、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬディスプレイのようなフラットパネルディスプレイが例示される。
【0040】
［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６５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が検出点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６５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が検出点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。
【0041】
［掘削レーンの傾斜角度の算出方法］
図７は、実施形態に係る掘削レーン４２の傾斜角度の算出方法を説明するための図である。上述のように、掘削レーン４２は、管理者によって設定される。判定部３６は、掘削レーン４２と、掘削レーン４２の内側の現況地形データとに基づいて、掘削レーン４２の地面の傾斜角度を算出する。掘削レーン４２の傾斜角度は、掘削レーン４２の進行方向（長手方向）の少なくとも一部の傾斜角度を含む。掘削レーン４２の傾斜角度は、掘削レーン４２の幅方向（短手方向）の少なくとも一部の傾斜角度を含む。
図７は、実施形態に係る掘削レーン４２の傾斜角度の算出方法を説明するための図である。上述のように、掘削レーン４２は、管理者によって設定される。判定部３６は、掘削レーン４２と、掘削レーン４２の内側の現況地形データとに基づいて、掘削レーン４２の地面の傾斜角度を算出する。掘削レーン４２の傾斜角度は、掘削レーン４２の進行方向（長手方向）の少なくとも一部の傾斜角度を含む。掘削レーン４２の傾斜角度は、掘削レーン４２の幅方向（短手方向）の少なくとも一部の傾斜角度を含む。
【0042】
進行方向の傾斜角度を算出する場合、傾斜角度を判定する判定エリアが進行方向に設定される。図７に示す例において、判定エリアは、掘削レーン４２に設定された第１位置４３と第２位置４４との間のエリアである。掘削レーン４２の進行方向において、第１位置４３と第２位置４４とは相互に異なる位置に設定される。判定部３６は、現況地形データに基づいて、第１位置４３と第２位置４４との間の傾斜角度を算出する。判定エリアの傾斜角度は、第１位置４３の高さと第２位置４４の高さの差である。第１位置４３と第２位置４４との間の判定エリアの傾斜角度を算出した後、判定部３６は、判定エリアを進行方向に所定距離Ｕｍだけ移動させる。判定部３６は、判定エリアを進行方向に所定距離Ｕｍだけ移動させた後、移動させた後の判定エリアの傾斜角度を算出する。判定部３６は、判定エリアの進行方向の移動と移動後の判定エリアの傾斜角度の算出とを繰り返す。これにより、掘削レーン４２の進行方向に設定された複数の判定エリアごとに傾斜角度が算出される。また、判定部３６は、掘削レーン４２の幅方向の傾斜角度も算出する。判定部３６は、進行方向の異なる位置のそれぞれに設定された判定エリアにおける幅方向の傾斜角度を算出する。これにより、掘削レーン４２の進行方向及び幅方向のそれぞれについて設定された複数の判定エリアごとに傾斜角度が算出される。
【0043】
判定部３６は、掘削レーン４２の進行方向及び幅方向のそれぞれの判定エリアごとに算出された傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する。判定部３６は、例えば幅方向の傾斜角度が予め定められた閾値以上である場合、その掘削レーン４２でスロットドージングを実施できないと判定する。閾値は、例えば水平面に対して３０度である。なお、判定部３６は、進行方向の傾斜角度が予め定められた閾値以上である場合、その掘削レーン４２でスロットドージングを実施できないと判定してもよい。
【0044】
［障害物の位置算出方法］
図８は、実施形態に係る障害物の位置算出方法を説明するための図である。障害物データ受信部３２は、作業現場に存在する障害物を示す障害物データを受信する。障害物データ受信部３２は、複数の作業機械２のそれぞれから、障害物データを受信する。障害物データは、障害物の部位の位置を示す。
図８は、実施形態に係る障害物の位置算出方法を説明するための図である。障害物データ受信部３２は、作業現場に存在する障害物を示す障害物データを受信する。障害物データ受信部３２は、複数の作業機械２のそれぞれから、障害物データを受信する。障害物データは、障害物の部位の位置を示す。
【0045】
図８に示すように、１つの障害物の複数の部位４５が相互に異なる障害物センサ１４により検出される可能性がある。図８に示す例において、障害物データ受信部３２は、第１の障害物センサ１４、又は第１の障害物センサ１４及び第１の３次元センサ１３により検出された障害物の第１部位４５Ａを示す障害物データと、第２の障害物センサ１４、又は第２の障害物センサ１４及び第２の３次元センサ１３により検出された障害物の第２部位４５Ｂを示す障害物データと、第３の障害物センサ１４、又は第３の障害物センサ１４及び第３の３次元センサ１３により検出された障害物の第３部位４５Ｃを示す障害物データとを受信する可能性がある。１つの障害物の複数の部位４５のそれぞれを示す複数の障害物データを受信した場合、障害物データ受信部３２は、複数の障害物データを１つの障害物データに統合する。実施形態において、障害物データ受信部３２は、複数の障害物データの相対距離が予め定められた所定値以下である場合、複数の障害物データが示す部位４５を１つの位置に統合する。障害物データ受信部３２は、複数の障害物データの相対距離が所定値以下である場合、複数の障害物データの重心位置を、障害物の位置として決定する。
【0046】
［表示装置］
図９は、実施形態に係る表示装置４１に表示された表示データを示す図である。図９に示すように、表示制御部３７は、現況地形データ受信部３１により受信された現況地形データを表示装置４１に表示させる。表示制御部３７は、掘削レーン設定部３５により設定された掘削レーン４２を現況地形データとともに表示装置４１に表示させる。図９に示す例において、第１掘削レーン４２Ａと第２掘削レーン４２Ｂとが表示装置４１に表示される。
図９は、実施形態に係る表示装置４１に表示された表示データを示す図である。図９に示すように、表示制御部３７は、現況地形データ受信部３１により受信された現況地形データを表示装置４１に表示させる。表示制御部３７は、掘削レーン設定部３５により設定された掘削レーン４２を現況地形データとともに表示装置４１に表示させる。図９に示す例において、第１掘削レーン４２Ａと第２掘削レーン４２Ｂとが表示装置４１に表示される。
【0047】
表示制御部３７は、掘削レーン４２において進行方向の傾斜角度が閾値以上の第１所定エリア４６を第１表示形態で表示装置４１に表示させる。図９に示す例において、第１所定エリア４６は、第２掘削レーン４２Ｂに存在する。第１所定エリア４６は、例えば黄色表示される。また、表示制御部３７は、掘削レーン４２において幅方向の傾斜角度が閾値以上の第２所定エリア４７を第２表示形態で表示装置４１に表示させる。図９に示す例において、第２所定エリア４７は、第１掘削レーン４２Ａに存在する。第２所定エリア４７は、例えば赤色表示される。
【0048】
第１所定エリア４６は、第２掘削レーン４２Ｂに存在する崖であるとみなされる。表示制御部３７は、スロットドージングの第２掘削レーン４２Ｂに存在する崖の位置を示す第１シンボル４８を現況地形データとともに表示装置４１に表示させる。第１シンボル４８は、例えば黄色の三角形アイコンでもよい。表示制御部３７は、第１シンボル４８を第２掘削レーン４２Ｂの幅方向の中心に表示させる。図９に示す例において、第１所定エリア４６は、第２掘削レーン４２Ｂの進行方向に複数存在する。表示制御部３７は、第２掘削レーン４２Ｂに存在する複数の崖（第１所定エリア４６）のうち、スロットドージングの掘削開始点２７Ｓに最も近い崖の位置に第１シンボル４８を表示させる。表示制御部３７は、第２掘削レーン４２Ｂに存在する崖が１つである場合、その崖の位置に第１シンボル４８を表示させてもよい。
【0049】
表示制御部３７は、作業現場に存在する障害物の位置を示す第２シンボル４９を表示装置４１に表示させる。第２シンボル４９は、例えば赤色の三角形アイコンでもよい。図８を参照して説明したように、複数の障害物データの相対距離が所定値以下である場合、表示制御部３７は、複数の障害物データの重心位置に第２シンボル４９を表示させる。表示制御部３７は、複数の障害物データの相対距離が所定値以下である場合、複数の障害物データが示す部位４５を１つの位置に統合した領域のいずれかの位置に第２シンボル４９を表示してもよい。
【0050】
上述のように、判定部３６は、掘削レーン４２の幅方向の傾斜角度が閾値以上である場合、スロットドージングを実施できないと判定する。図９に示す例において、第１掘削レーン４２Ａの第２所定エリア４７の傾斜角度が閾値以上である場合、判定部３６は、第１掘削レーン４２Ａにおいてスロットドージングを実施できないと判定する。表示制御部３７は、スロットドージングを実施できないと判定されたことを示す不可表示データ５０を表示装置４１に表示させる。図９に示す例において、表示制御部３７は、第１掘削レーン４２Ａにおいてスロットドージングを実施できないことを示す文字データを不可表示データ５０として表示装置４１に表示させる。図９に示す例において、表示制御部３７は、スロットドージングの掘削開始点２７Ｓに最も近い第２所定エリア４７の位置に第１シンボル４８を表示させてもよい。
【0051】
［表示方法］
図１０及び図１１のそれぞれは、実施形態に係る作業現場の表示方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、現況地形データ受信部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから現況地形データを受信する（ステップＳＡ１）。判定部３６は、ステップＳＡ１において受信された現況地形データに基づいて、掘削レーン設定部３５により設定された掘削レーン４２の傾斜角度を算出する（ステップＳＡ２）。判定部３６は、掘削レーン４２の進行方向の傾斜角度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ３）。判定部３６は、ステップＳＡ３の処理と並行して、掘削レーン４２の幅方向の傾斜角度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ６）。
図１０及び図１１のそれぞれは、実施形態に係る作業現場の表示方法を示すフローチャートである。図１０に示すように、現況地形データ受信部３１は、複数の作業機械２のそれぞれから現況地形データを受信する（ステップＳＡ１）。判定部３６は、ステップＳＡ１において受信された現況地形データに基づいて、掘削レーン設定部３５により設定された掘削レーン４２の傾斜角度を算出する（ステップＳＡ２）。判定部３６は、掘削レーン４２の進行方向の傾斜角度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ３）。判定部３６は、ステップＳＡ３の処理と並行して、掘削レーン４２の幅方向の傾斜角度が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳＡ６）。
【0052】
ステップＳＡ３において、掘削レーン４２の進行方向の傾斜角度が閾値以上ではないと判定された場合（ステップＳＡ３：Ｎｏ）、及び、ステップＳＡ６において、掘削レーン４２の幅方向の傾斜角度が閾値以上ではないと判定された場合（ステップＳＡ６：Ｎｏ）、ステップＳＡ１の処理に戻る。
【0053】
ステップＳＡ３において、掘削レーン４２の進行方向の傾斜角度が閾値以上であると判定された場合（ステップＳＡ３：Ｙｅｓ）、表示制御部３７は、進行方向の傾斜角度が閾値以上の第１所定エリア４６を第１表示形態で表示装置４１に表示させる（ステップＳＡ４）。また、表示制御部３７は、掘削レーン４２に存在する崖の位置を示す第１シンボル４８を表示装置４１に表示させる（ステップＳＡ５）。
【0054】
ステップＳＡ６において、掘削レーン４２の幅方向の傾斜角度が閾値以上であると判定された場合（ステップＳＡ６：Ｙｅｓ）、表示制御部３７は、幅方向の傾斜角度が閾値以上の第２所定エリア４７を第２表示形態で表示装置４１に表示させる（ステップＳＡ７）。また、表示制御部３７は、第２所定エリア４７を含む掘削レーン４２においてスロットドージングを実施できないと判定されたことを示す不可表示データ５０を表示装置４１に表示させる（ステップＳＡ８）。また、表示制御部３７は、掘削レーン４２に存在する崖の位置を示す第１シンボル４８を表示装置４１に表示させる（ステップＳＡ５）。
【0055】
図１１に示すように、障害物データ受信部３２は、複数の作業機械２のそれぞれから障害物データを受信する（ステップＳＢ１）。障害物データ受信部３２は、作業現場に障害物が存在するか否かを判定する（ステップＳＢ２）。ステップＳＢ２において、障害物が存在しないと判定された場合（ステップＳＢ２：Ｎｏ）、ステップＳＢ１の処理に戻る。ステップＳＢ２において、障害物が存在すると判定した場合（ステップＳＢ２：Ｙｅｓ）、障害物データ受信部３２は、複数の障害物データの相対距離が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳＢ３）。ステップＳＢ３において、複数の障害物データの相対距離が所定値以下であると判定された場合（ステップＳＢ３：Ｙｅｓ）、障害物データ受信部３２は、複数の障害物データの重心位置を算出する（ステップＳＢ５）。表示制御部３７は、複数の障害物データの重心位置に第２シンボル４９を表示させる（ステップＳＢ４）。ステップＳＢ３において、複数の障害物データの相対距離が所定値以下ではないと判定された場合（ステップＳＢ３：Ｎｏ）、表示制御部３７は、複数の障害物データの位置に基づいて第２シンボル４９を表示させる（ステップＳＢ４）。
【0056】
［コンピュータシステム］
図１２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１２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。
【0057】
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、ブルドーザである作業機械２がスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信することと、スロットドージングの掘削レーン４２の少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定することと、を実行することができる。
【0058】
［効果］
以上説明したように、実施形態に係る作業現場の判定システム１００は、ブルドーザである作業機械２がスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信する現況地形データ受信部３１と、スロットドージングの掘削レーン４２の少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する判定部３６と、を備える。判定システム１００は、例えば傾斜角度が閾値以上である場合、スロットドージングの実施が不適であると判定することができる。判定システム１００は、例えば傾斜角度が閾値未満である場合、スロットドージングの実施が適切であると判定することができる。
以上説明したように、実施形態に係る作業現場の判定システム１００は、ブルドーザである作業機械２がスロットドージングする作業現場の現況地形データを受信する現況地形データ受信部３１と、スロットドージングの掘削レーン４２の少なくとも一部の傾斜角度に基づいて、スロットドージングの実施の適否を判定する判定部３６と、を備える。判定システム１００は、例えば傾斜角度が閾値以上である場合、スロットドージングの実施が不適であると判定することができる。判定システム１００は、例えば傾斜角度が閾値未満である場合、スロットドージングの実施が適切であると判定することができる。
【0059】
［その他の実施形態］
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。
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。
【0060】
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、及び現況地形データ記憶部６５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。
【0061】
上述の実施形態において、表示制御部３７は、３次元センサ１３の３次元データに基づいて判定された崖の位置に第１表示形態又は第２表示形態、若しくは第３表示形態で表示装置４１に表示させてもよい。制御装置６は、３次元データに含まれる検出点の高さデータに基づいて、地形が一定斜度以上である場合は、その位置は崖であると判定することができる。表示制御部３７は、制御装置６によって判定された崖の位置に第１表示形態又は第２表示形態、若しくは第３表示形態で表示装置４１に表示させてもよい。表示制御部３７は、掘削レーン４２に存在する複数の崖（第１所定エリア４６、第２所定エリア４７、制御装置６によって判定された崖）のうち、スロットドージングの掘削開始点２７Ｓに最も近い崖の位置に第１シンボル４８を表示させてもよい。
【0062】
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】
【0063】
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…障害物データ受信部、３３…現況地形データ作成部、３４…現況地形データ記憶部、３５…掘削レーン設定部、３６…判定部、３７…表示制御部、４０…入力装置、４１…表示装置、４２…掘削レーン、４２Ａ…第１掘削レーン、４２Ｂ…第２掘削レーン、４３…第１位置、４４…第２位置、４５…部位、４５Ａ…第１部位、４５Ｂ…第２部位、４５Ｃ…第３部位、４６…第１所定エリア、４７…第２所定エリア、４８…第１シンボル、４９…第２シンボル、５０…不可表示データ、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…現況地形データ記憶部、１００…判定システム、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】
【図12】