特許 7328157 施工管理方法及び施工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-07

(45)【発行日】2023-08-16

(54)【発明の名称】施工管理方法及び施工方法

(51)【国際特許分類】

   E21C 50/00 20060101AFI20230808BHJP

【ＦＩ】

E21C50/00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020009107

(22)【出願日】2020-01-23

(65)【公開番号】P2021116551

(43)【公開日】2021-08-10

【審査請求日】2022-08-03

(73)【特許権者】

【識別番号】000166627

【氏名又は名称】五洋建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000752

【氏名又は名称】弁理士法人朝日特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】杉本 英樹

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１８４９３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２５６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１７０６５１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１８１２５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１９６６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１３１５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２１２４６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００７０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１４４９２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｃ ５０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

情報処理装置が、水中作業機が水中で作業を行う領域の立体形状を示す立体図を当該領域について測定された立体形状に基づいて生成する生成工程と、
水中作業指示者が、生成された前記立体図に応じて前記水中作業機による作業を指示する指示工程と、
水中を移動できる機能と対象物の立体形状を測定する測定器とを有する情報取得装置が、前記指示工程の指示による前記水中作業機の作業が行われた後に、当該作業が行われた領域の立体形状を前記測定器で再測定する再測定工程と、
前記情報処理装置が、前記再測定工程において測定された立体形状に前記立体図を更新する更新工程と、
前記水中作業指示者が、前記水中作業機の稼働範囲外の領域を、前記情報取得装置の移動可能エリアとして指示するエリア指示工程と
を備える施工管理方法。

【請求項2】

前記水中作業指示者が、前記エリア指示工程において、前記水中作業機の非稼働時には前記稼働範囲内の領域を追加移動可能エリアとして指示する
請求項１に記載の施工管理方法。

【請求項3】

前記情報処理装置が、前記水中作業機の動きを示す動き情報を取得する取得工程と、
前記情報処理装置が、取得された前記動き情報により前記領域の形状が変化した場合に当該領域の測定を行うよう前記情報取得装置に指示する測定指示工程とを備える
請求項１又は２に記載の施工管理方法。

【請求項4】

前記情報処理装置が、前記水中作業機による前記指示工程中の前記水中作業機の動きを示す動き情報を取得する取得工程と、
前記情報処理装置が、取得された前記動き情報に基づいて前記立体図のうち前記動き情報が示す動き部分による前記立体図の形状変化を仮に更新する仮更新工程とを備える
請求項１から３のいずれか１項に記載の施工管理方法。

【請求項5】

前記情報処理装置が、前記立体図のうち前記仮更新工程において更新された部分を前記更新工程において上書きして更新する
請求項４に記載の施工管理方法。

【請求項6】

前記水中作業指示者が、前記水中作業機の作業位置に応じた位置から測定を行うよう前記情報取得装置に指示するアングル指示工程を備える
請求項１から５のいずれか１項に記載の施工管理方法。

【請求項7】

水中作業機が、請求項１から６のいずれか１項に記載の施工管理方法を用いて水中作業
指示者により行われる指示に従い作業を行う施工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、施工管理方法及び施工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、３次元ソナーシステムを作業船から吊り索により水中に吊り、水底の水中作業用装置による作業対象物の３次元形状を計測する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１９６６２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

水中作業機は、水中を移動したり自機の向きを変えたりしながら作業を行う場合がある。その場合、作業中の領域の３次元形状を測定するために適したアングルが変化し続ける。特許文献１の技術では、３次元ソナーシステムの移動及び方向転換のために作業船自体の移動及び方向転換が必要なので、測定に適したアングルとなるように３次元ソナーシステムを配置させることが容易ではない。
そこで、本発明は、水中作業機が水中で作業を行う領域の立体形状をより適したアングルで測定することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の請求項１に係る施工管理方法は、情報処理装置が、水中作業機が水中で作業を行う領域の立体形状を示す立体図を当該領域について測定された立体形状に基づいて生成する生成工程と、水中作業指示者が、生成された前記立体図に応じて前記水中作業機による作業を指示する指示工程と、水中を移動できる機能と対象物の立体形状を測定する測定器とを有する情報取得装置が、前記指示工程の指示による前記水中作業機の作業が行われた後に、当該作業が行われた領域の立体形状を前記測定器で再測定する再測定工程と、
前記情報処理装置が、前記再測定工程において測定された立体形状に前記立体図を更新する更新工程と、前記水中作業指示者が、前記水中作業機の稼働範囲外の領域を、前記情報取得装置の移動可能エリアとして指示するエリア指示工程とを備えることを特徴とする。

【0006】

本発明の請求項２に係る施工管理方法は、請求項１に記載の態様において、前記水中作業指示者が、前記エリア指示工程において、前記水中作業機の非稼働時には前記稼働範囲内の領域を追加移動可能エリアとして指示することを特徴とする。

【0007】

本発明の請求項３に係る施工管理方法は、請求項１又は２に記載の態様において、前記情報処理装置が、前記水中作業機の動きを示す動き情報を取得する取得工程と、前記情報処理装置が、取得された前記動き情報により前記領域の形状が変化した場合に当該領域の測定を行うよう前記情報取得装置に指示する測定指示工程とを備えることを特徴とする。

【0008】

本発明の請求項４に係る施工管理方法は、請求項１から３のいずれか１項に記載の態様において、前記情報処理装置が、前記水中作業機による前記指示工程中の前記水中作業機の動きを示す動き情報を取得する取得工程と、前記情報処理装置が、取得された前記動き情報に基づいて前記立体図のうち前記動き情報が示す動き部分による前記立体図の形状変化を仮に更新する仮更新工程とを備えることを特徴とする。

【0009】

本発明の請求項５に係る施工管理方法は、請求項４に記載の態様において、前記情報処理装置が、前記立体図のうち前記仮更新工程において更新された部分を前記更新工程において上書きして更新することを特徴とする。

【0010】

本発明の請求項６に係る施工管理方法は、請求項１から５のいずれか１項に記載の態様において、前記水中作業指示者が、前記水中作業機の作業位置に応じた位置から測定を行うよう前記情報取得装置に指示するアングル指示工程を備えることを特徴とする。

【0011】

本発明の請求項７に係る施工方法は、請求項１から６のいずれか１項に記載の施工管理方法を用いて水中作業指示者により行われる指示に従い作業を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0014】

請求項１、７に係る発明によれば、水中作業機が立体形状を測定する場合に比べて、水中作業機が水中で作業を行う領域の立体形状をより適したアングルで測定することができる。また、本発明の指示が行われない場合に比べて、水中作業機への情報取得装置の衝突を抑制し、さらに、稼働範囲外の領域を指示しない場合に比べて、稼働中の水中作業機への情報取得装置の衝突を抑制することができる。
請求項２に係る発明によれば、水中作業機の稼働時に比べて、より精度の高い立体図に
更新することができる。
請求項３に係る発明によれば、作業後の再測定の指示が行われない場合に比べて、作業
が行われた領域の立体形状をより早く立体図に反映することができる。
請求項４に係る発明によれば、立体形状の再測定を待つ場合に比べて、次の作業の目安
となる立体形状をより早く把握することができる。
請求項５に係る発明によれば、立体図の更新を仮更新で済ます場合に比べて、作業後の
作業領域の立体形状をより正確に立体図に反映することができる。
請求項６に係る発明によれば、本発明の指示が行われない場合に比べて、作業位置の立
体形状をより確実に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】水中作業支援システムの外観を表す図

【図2】水中作業支援システムの構成をブロック図で表す図

【図3】情報処理装置のハードウェア構成を表す図

【図4】水中ロボットのハードウェア構成を表す図

【図5】水中作業支援システムにおいて実現される機能構成を表す図

【図6】水中作業機による形状変化の一例を表す図

【図7】生成処理における動作手順の一例を表す図

【図8】更新処理における動作手順の一例を表す図

【発明を実施するための形態】

【0016】

［１］実施例
以下では図１、図２を参照して実施例に係る水中作業支援システム１の全体構成について説明する。
図１は水中作業支援システム１の外観を表す。
図２は水中作業支援システム１の構成をブロック図で表す。

【0017】

水中作業支援システム１は、水中（海中又は湖中等）で行われる作業を支援するためのシステムである。水中での作業は、例えば、水底７に構造物を設置したり水中で基礎を均したりする土工作業全般である。水中作業支援システム１は、情報処理装置１０と、水中ロボット２０と、起重機船２と、作業機電源３と、水中作業機４と、送受波器５と、測位装置６とを備える。

【0018】

情報処理装置１０は、水中作業機４、送受波器５、測位装置６及び水中ロボット２０とケーブルによって有線で電気的に接続されており、データの送受信が可能になっている。なお、データの送受信は、電波が届く範囲であれば無線通信で行われてもよい。起重機船２は、図示せぬクレーンを有し、作業機電源３を吊り下げて水中に配置したり作業後に作業機電源３を吊り上げて回収したりする。作業機電源３は、起重機船２上に設置されて水中作業機４と有線で繋がっており、水中作業機４に電力を供給する。

【0019】

水中作業機４は、水中での作業が可能な工事用の機械であり、本実施例では、水中を移動するための無限軌道（キャタピラ）及び水底７を掘削して基礎を均すためのショベル等の遠隔操作が可能な各部を有している。水中作業機４は、光学カメラ及び音響カメラを有し、各カメラの撮影データを情報処理装置１０に送信する。また、水中作業機４は、自機が有する各部の静的な状態（ショベルの角度等）及び動的な状態（キャタピラの回転速度等）を示す状態データを情報処理装置１０に送信する。

【0020】

水中作業機４は、撮影データが示す画像と状態データが示す状態とに基づいて、オペレータによる遠隔操作が行われる。また、水中作業機４は、それぞれが送受波器の応答に呼応する２つのトランスポンダ４１を有する。送受波器５は、複数の呼応信号受信用の受波器アレーを内蔵し、各トランスポンダ４１が発した呼応信号を各受波器アレーで受信する。送受波器５は、情報処理装置１０と有線で繋がっており、受信した呼応信号の波形データを情報処理装置１０に供給する。

【0021】

測位装置６は、自装置の位置を測定する装置であり、例えばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）を用いて自装置の緯度、経度及び標高を測定する。測位装置６は、測定した自装置の位置（緯度、経度及び標高）を示す位置データを情報処理装置１０に供給する。

【0022】

情報処理装置１０は、水中作業機４を用いた水中での作業を支援するため処理を行う装置であり、水中作業機４に対する作業の指示を出すオペレータによって操作される。情報処理装置１０は、例えば、送受波器５から供給される波形データに基づいてトランスポンダ４１の送受波器５に対する相対的な位置を水中作業機４の送受波器５に対する相対的な位置として算出する。また、情報処理装置１０は、２つのトランスポンダ４１の相対的な位置を算出することで、水中作業機４の向きを算出する。

【0023】

送受波器５の３次元位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は測位装置６から情報処理装置１０に供給される位置データから算出される。情報処理装置１０は、算出した相対位置と送受波器５の３次元位置から、水中作業機４の３次元空間における位置（緯度、経度及び水深）を算出する。また、情報処理装置１０は、水中作業機４から送信されてきた撮影データが示す画像及び状態データが示す状態をディスプレイに表示させる。

【0024】

水中作業機４の位置、向き、画像、状態は、オペレータが水中作業機４を遠隔操作する際の参考にされる情報である。オペレータは、水中ロボット２０によって取得される情報も遠隔操作の参考にする。水中ロボット２０は、水中を移動できる機能と対象物の立体形状を測定する測定器とを有する装置であり、例えばＲＯＶ（Remotely operated vehicle）又はＡＵＶ（autonomous underwater vehicle）である。水中ロボット２０は本発明の「情報取得装置」の一例である。

【0025】

水中ロボット２０は、ＲＯＶの場合はケーブル経由で供給される電力を、ＡＵＶの場合は蓄電池又は燃料電池等を動力としスクリュー等により推進力を生じさせる推進機構を有し、水中を自在に移動する。つまりＡＵＶの場合は図１に表すケーブルは不要である。水中ロボット２０は、水中での移動を制御するために必要な水圧センサ及び姿勢検出センサ等の他、光学カメラ及び水中音響装置を有する。水中音響装置は、指向性の強い超音波を発信して各方向に存在する物体までの距離を測定することで、対象物の立体形状を測定する測定器である。

【0026】

水中ロボット２０は、水中作業機４のトランスポンダ４１、４１が発信する音波とは区別できる呼応信号を発信する。この信号を受信する事によって、情報処理装置１０は、水中作業機４の場合と同様に、水中ロボット２０の３次元空間における位置（緯度、経度及び水深）を算出する。また、水中ロボット２０は、自機の傾き（ローリング、ピッチング、ヨーイング）を検出するセンサを有する。

【0027】

情報処理装置１０は、これらのセンサの測定値と、水中作業機４の３次元空間における位置とから、立体形状を測定する対象物（例えば水底７）の位置を算出する。また、水中ロボット２０が移動しながら水底７の立体形状を測定することで、情報処理装置１０は、水底７の立体地図を生成する。オペレータは、生成された立体地図に基づいて、水中作業機４に対する情報処理を行う。

【0028】

図３は情報処理装置１０のハードウェア構成を表す。情報処理装置１０は、プロセッサ１１と、メモリ１２と、ストレージ１３と、通信装置１４と、ＵＩ装置１５とを備えるコンピュータである。プロセッサ１１は、例えば、ＣＰＵ（＝Central Processing Unit）等の演算装置、レジスタ及び周辺回路等を有する。メモリ１２は、プロセッサ１１が読み取り可能な記録媒体であり、ＲＡＭ（＝Random Access Memory）及びＲＯＭ（＝Read Only Memory）等を有する。

【0029】

ストレージ１３は、プロセッサ１１が読み取り可能な記録媒体であり、例えば、ハードディスクドライブ又はフラッシュメモリ等を有する。プロセッサ１１は、ＲＡＭをワークエリアとして用いてＲＯＭやストレージ１３に記憶されているプログラムを実行することで各ハードウェアの動作を制御する。通信装置１４は、アンテナ及び通信回路等を有し、図示せぬ通信回線を介した通信を行う。

【0030】

ＵＩ装置１５（User Interface）は、自装置を利用するユーザに対して提供されるインターフェースである。ＵＩ装置１５は、例えば、表示手段であるディスプレイと、ディスプレイの表面に設けられたタッチパネルとを有するタッチスクリーンを有し、画像を表示するとともに、ユーザからの操作を受け付ける。また、ＵＩ装置１５は、タッチスクリーン以外にも、キーボード等の操作子を有し、それらの操作子への操作を受け付ける。

【0031】

図４は水中ロボット２０のハードウェア構成を表す。水中ロボット２０は、プロセッサ２１と、メモリ２２と、ストレージ２３と、通信装置２４と、推進装置２５と、センサ装置２６と、撮像装置２７と、水中音響装置２８とを備える。プロセッサ２１から通信装置２４までは、図３に表すプロセッサ１１から通信装置１４までと同種のハードウェアである。

【0032】

推進装置２５は、モータ、スクリュー及び舵等を備え、自機を水中で推進させる装置である。推進装置２５は、水中において、あらゆる方向に自機を移動させたり、自機を静止させることができる。センサ装置２６は、推進制御に必要な情報を取得するセンサ群を有する装置である。センサ装置２６は、例えば、自機の水深を測定する水圧センサ及び自機の姿勢（自機が向いている方向）を測定する姿勢検出センサや流速計等を有する。

【0033】

撮像装置２７は、イメージセンサ及び光学系の部品等を備え、レンズが向いている方向にある物体を撮影するいわゆるデジタルカメラ又はデジタルビデオである。水中音響装置２８は、上述したとおり、超音波を発信して対象物の立体形状を測定する測定器であり、例えば音響カメラ、３次元ソナー、音響測位装置又は対地速度計等である。水中ロボット２０が備える各装置は、いずれも水中で稼働するように防水処置が施されている。

【0034】

水中作業支援システム１においては、上記の各装置のプロセッサがプログラムを実行して各部を制御することで、以下に述べる機能が実現される。

【0035】

図５は水中作業支援システム１において実現される機能構成を表す。情報処理装置１０は、測定指示部１０１と、立体図反映部１０２と、立体図記憶部１０３と、立体図表示制御部１０４と、作業指示部１０５と、動き情報取得部１１１と、立体図仮更新部１１２と、アングル指示部１１３と、エリア指示部１１４とを備える。水中ロボット２０は、立体形状測定部２０１と、移動制御部２０２と、測定制御部２０３とを備える。

【0036】

情報処理装置１０の測定指示部１０１は、水中作業機４が水中で作業を行う作業領域の立体形状の測定を水中ロボット２０に対して指示する。測定指示部１０１は、例えば、作業領域の範囲を指定するオペレータの操作を受け付け、作業領域の範囲とその範囲の立体形状の測定の指示とを示す範囲データを水中ロボット２０に送信する。

【0037】

水中ロボット２０の立体形状測定部２０１は、送信されてきた範囲データが示す作業領域の立体形状を測定する。立体形状測定部２０１は、移動制御部２０２に対して作業領域の立体形状を測定可能な位置への移動を指示する。移動制御部２０２は、自機（水中ロボット２０）のスクリューの回転及び舵の向き等を制御して、自機の水中での移動を制御する。

【0038】

また、立体形状測定部２０１は、測定制御部２０３に対して作業領域の立体形状の測定を指示する。測定制御部２０３は、自機（水中ロボット２０）の水中音響装置２８を制御して、対象物の立体形状の測定を制御する。水底の土砂が舞い上がると光学カメラでは対象物が見えなくなるが、水中音響装置２８は超音波で対象物との距離を測定し立体形状を生成するので、土砂が舞い上がってもその先にある対象物までの距離を測定することができる。立体形状測定部２０１は、作業領域における移動と測定とを繰り返し指示することで、作業領域全体の立体形状を測定させる。

【0039】

立体形状測定部２０１は、作業領域全体の立体形状の測定結果を示す形状データを情報処理装置１０に送信する。情報処理装置１０の立体図反映部１０２は、送信されてきた形状データが示す作業領域全体の立体形状を立体図に反映する。立体図とは、対象物を立体的に表現した図であり、例えば、水底７の高低を等高線又は方眼を示す線を水底７の斜度に応じて傾斜させた線等によって表した立体図が用いられる。

【0040】

立体図反映部１０２は、作業領域全体の立体形状を示す立体図が立体図記憶部１０３に記憶されているか否かを確認する。立体図反映部１０２は、該当する立体図が記憶されていない場合は、作業領域全体の立体形状を示す立体図を新たに生成し、立体図記憶部１０３に供給する。立体図記憶部１０３は、立体図反映部１０２から供給された立体図を記憶する。

【0041】

以上のとおり、立体図反映部１０２は、水中作業機４が水中で作業を行う作業領域の立体形状を示す立体図を該当する作業領域について測定された立体形状に基づいて生成する。立体図表示制御部１０４は、オペレータの操作に応じて、立体図記憶部１０３に記憶されている立体図をディスプレイに表示させる。オペレータは、表示された立体図、すなわち立体図反映部１０２により生成された立体図に応じて水中作業機４による作業を指示する操作を行う。

【0042】

情報処理の操作は、例えば、作業内容、作業位置、作業手順及び作業速度等の各指示内容を文字列で入力する操作である。また、情報処理の操作は、各指示内容の選択肢を提示してそれを選択する操作であってもよいし、表示された立体図に対して作業位置及び作業範囲等を示す操作であってもよい。作業指示部１０５は、オペレータの操作に応じた作業の指示を示す指示データを生成して水中作業機４に送信することで、水中での作業を水中作業機４に指示する。

【0043】

水中作業機４は、送信されてきた指示データが示す指示に従った動きを行う。指示される動きは、例えば、水底７で基礎を均すための動きであり、作業位置への移動、ショベルによる掘削及び掘削した土による埋め立て等の動きである。これらの動きは、詳細には、キャタピラの回転、アームの回転及びショベルの回転等を組み合わせた動きが適宜行われることで実現される。水中作業機４は、指示に従った動きを行うと、実行した動きを示す状態データを情報処理装置１０に送信する。

【0044】

情報処理装置１０の動き情報取得部１１１は、送信されてきた状態データが示す水中作業機４の動きを示す動き情報を取得する。動き情報取得部１１１は、取得した動き情報を立体図仮更新部１１２に供給する。立体図仮更新部１１２は、立体図記憶部１０３から立体図を読み出し、動き情報取得部１１１により取得された動き情報に基づいて立体図のうち動き情報が示す動き部分による立体図の形状変化を仮に更新する。

【0045】

図６は水中作業機４による形状変化の一例を表す。図６の例では、水中作業機４がショベルを動かして水底７を掘削している。立体図仮更新部１１２は、まず、上述した方法で水中作業機４（厳密にはトランスポンダ４１）の３次元空間における位置（緯度、経度及び水深）及び向きを算出する。

【0046】

そして、立体図仮更新部１１２は、例えば、動き情報が水中作業機４（トランスポンダ４１）の２ｍ前方の水底７を掘削するようにショベルが移動する動きを示す場合、立体図において水中作業機４の位置から水中作業機４が向いている方向に２ｍずれた位置の水底７とショベルの軌跡とが重なる部分（図中の形状変化部分８）を取り除いた形状に立体図を仮に更新する。

【0047】

動き情報取得部１１１は、取得した動き情報を測定指示部１０１にも供給する。測定指示部１０１は、動き情報が供給された後、すなわち、作業指示部１０５の指示による水中作業機４の作業が行われた後に、その作業が行われた作業領域の立体形状を再測定するよう水中ロボット２０に指示する。測定指示部１０１は、例えば図６に示す作業が行われた場合であれば、形状変化部分８を測定の範囲とし、測定範囲とその測定範囲の測定の指示とを示す範囲データを水中ロボット２０に送信する。

【0048】

水中ロボット２０の立体形状測定部２０１は、作業領域全体の立体形状を測定したときと同様に、送信されてきた範囲データが示す作業領域（今回は形状変化部分８をカバーする範囲）の立体形状を測定する。立体形状測定部２０１は、形状変化部分８の立体形状の測定結果を示す形状データを情報処理装置１０に送信する。立体図反映部１０２は、送信されてきた形状データが示す形状変化部分８の立体形状を立体図に反映する。

【0049】

以上のとおり、測定指示部１０１は、動き情報取得部１１１により取得された動き情報により作業領域の形状が変化した場合にその作業領域の測定を行うよう水中ロボット２０に指示する。そして、立体図反映部１０２は、測定指示部１０１の指示により測定された立体形状に立体図を更新する。このときに更新される部分は、立体図のうち立体図仮更新部１１２により仮に更新された部分となる。

【0050】

つまり、立体図反映部１０２は、立体図のうち立体図仮更新部１１２により仮に更新された部分を上書きして更新する。水中作業機４による作業が行われている間、測定指示部１０１による測定の指示と、立体図仮更新部１１２による立体図の仮更新と、水中ロボット２０による形状変化部分の立体形状の測定と、立体図反映部１０２による上書き更新とが繰り返し行われる。

【0051】

上記のとおり仮の更新が行われることで、立体形状の再測定を待つ場合に比べて、次の作業の目安となる立体形状をより早く把握することができる。一方、上記のとおり上書き更新が行われることで、立体図の更新を仮更新で済ます場合に比べて、作業後の作業領域の立体形状をより正確に立体図に反映することができる。

【0052】

また、上記のとおり水中作業機４の作業後に再測定が指示されるが、この指示が行われない場合に比べて、作業が行われた作業領域の立体形状をより早く立体図に反映することができる。また、水中ロボット２０が再測定を行うことで、水中作業機４が立体形状を測定する場合に比べて、水中作業機４が水中で作業を行う作業領域の立体形状をより適したアングルで測定することができる。

【0053】

アングル指示部１１３は、水中作業機４の作業位置に応じた位置から測定を行うよう水中ロボット２０に指示する。作業位置に応じた位置とは、例えば、水中ロボット２０及び作業位置の間に測定を邪魔する障害物が存在しない位置である。障害物とは、例えば、水中作業機４自身であったり、水底に存在する土手等であったりする。アングル指示部１１３には、作業指示部１０５から作業の指示を示す指示データが供給される。

【0054】

この指示データは、水中作業機４の水中での作業の指示を示している。アングル指示部１１３は、この指示どおりに作業が行われた場合の作業位置と算出した水中作業機４の現在位置とから水中作業機４が測定の邪魔にならない領域（以下「測定可能領域」と言う）を特定する。また、アングル指示部１１３は、立体図を参照し、作業位置の測定に地形が邪魔にならない領域を測定可能領域として特定する。

【0055】

アングル指示部１１３は、特定した測定可能領域の境界を示す３次元空間上の座標群とその測定可能領域からの測定の指示とを示す測定領域データを水中ロボット２０に送信することで作業位置に応じた位置からの測定を指示する。水中ロボット２０の移動制御部２０２は、立体形状測定部２０１からの指示で作業領域の立体形状を測定可能な位置へ移動する際に、送信されてきた測定領域データが示す測定可能領域に自機を移動させる制御を行う。

【0056】

作業領域の立体形状は、特に水中作業機４の作業位置において変化するので、その作業位置について測定されることが重要である。上記のとおり作業位置に応じた位置からの測定が指示されることで、この指示が行われない場合に比べて、水中作業機４や障害物に測定を邪魔されにくくなり、作業位置の立体形状をより確実に測定することができる。

【0057】

水中ロボット２０は、形状変化部分の測定が可能な位置に移動するが、水中作業機４に近づきすぎると、例えばショベルのアームに衝突して故障するおそれがある。そこで、エリア指示部１１４は、水中ロボット２０の移動可能エリアを指示する。エリア指示部１１４は、例えば、水中作業機４の稼働範囲外の領域を移動可能エリアとして指示する。水中作業機４の稼働範囲とは、本実施例では、水中作業機４が現在の位置に停止している状態でショベル及びアームを可動させた際にショベル及びアームが届く範囲である。

【0058】

エリア指示部１１４は、まず、上述した方法で水中作業機４の３次元空間における位置及び向きを算出する。エリア指示部１１４は、水中作業機４のショベル及びアームの長さ及びジョイント部分が取り得る角度等を記憶しておき、算出した位置及び向きから、ショベル及びアームが届く範囲を稼働範囲として算出する。エリア指示部１１４は、水中作業機４が移動した場合は、移動した後の新たな位置及び向きを測定して稼働範囲を算出し直す。

【0059】

エリア指示部１１４は、例えば算出した稼働範囲の境界を示す３次元空間上の座標群と稼働範囲への移動を禁止する指示とを示す稼働範囲データを水中ロボット２０に送信することで、移動可能エリアを指示する。水中ロボット２０の移動制御部２０２は、立体形状測定部２０１からの指示で作業領域の立体形状を測定可能な位置へ移動する際に、送信されてきた稼働範囲データが示す稼働範囲外の領域に自機を移動させる制御を行う。

【0060】

このように移動可能エリアが指示されることで、この指示が行われない場合に比べて、すなわち、水中ロボット２０が移動するエリアに制限がない場合に比べて、水中作業機４への水中ロボット２０の衝突を抑制することができる。また、移動可能エリアとして稼働範囲外の領域を指示することで、この領域を指示しない場合に比べて、稼働中の水中作業機４への水中ロボット２０の衝突を抑制することができる。

【0061】

なお、水中での作業中には、オペレータが水中作業機４の操作を一時停止する場合がある。その場合は水中ロボット２０が水中作業機４に近づいても衝突する危険が少ない。そこで、エリア指示部１１４は、水中作業機４の非稼働時には稼働範囲内の領域を追加移動可能エリアとして指示する。エリア指示部１１４は、例えば、動き情報取得部１１１が一定時間動き情報を取得しなかった場合に、水中作業機４の操作が一時停止されたと判断する。

【0062】

エリア指示部１１４は、一時停止と判断すると、算出した稼働範囲内の領域のうち、例えば水中作業機４の下側（アーム及びショベルの下側）を除く領域を追加移動可能エリアとして指定する。これにより、作業の一時停止時は、作業中（水中作業機４の稼働時）に比べて、作業領域により近い位置から立体形状の測定ができるので、より精度の高い立体図に更新することができる。

【0063】

水中作業支援システム１が備える各装置は、立体図を生成する生成処理と、立体図を更新する更新処理とを行う。
図７は生成処理における動作手順の一例を表す。生成処理は、情報処理装置１０及び水中ロボット２０によって行われる。まず、情報処理装置１０（測定指示部１０１）は、水中作業機４が水中で作業を行う作業領域の範囲と立体形状の測定の指示とを示す範囲データを生成して（ステップＳ１１）、水中ロボット２０に送信する（ステップＳ１２）。

【0064】

水中ロボット２０（立体形状測定部２０１）は、送信されてきた範囲データが示す作業領域の立体形状を測定し（ステップＳ１３）、作業領域全体の立体形状の測定結果を示す形状データを情報処理装置１０に送信する（ステップＳ１４）。情報処理装置１０（立体図反映部１０２）は、送信されてきた形状データが示す作業領域全体の立体形状を示す立体図を生成する（ステップＳ１５）。

【0065】

そして、情報処理装置１０（立体図記憶部１０３）は、生成された立体図を記憶する（ステップＳ１６）。ステップＳ１５は、情報処理装置１０が、水中作業機４が水中で作業を行う作業領域の立体形状を示す立体図をその作業領域について測定された立体形状に基づいて生成する工程であり、本発明の「生成工程」の一例である。次に、更新処理について説明する。

【0066】

図８は更新処理における動作手順の一例を表す。更新処理は、水中作業機４、情報処理装置１０及び水中ロボット２０によって行われる。まず、情報処理装置１０（立体図表示制御部１０４）は、生成処理で記憶された立体図をディスプレイに表示させる（ステップＳ２１）。次に、情報処理装置１０（作業指示部１０５）は、オペレータの操作に応じた作業の指示を示す指示データを生成して水中作業機４に送信する（ステップＳ２２）。

【0067】

ステップＳ２２は、オペレータにより操作された情報処理装置１０が、生成された立体図に応じて水中作業機４による作業を指示する工程であり、本発明の「指示工程」の一例である。水中作業機４は、送信されてきた指示データが示す指示に従った動きを行い、水中での作業を行う（ステップＳ２３）。

【0068】

次に、水中作業機４は、実行した動きを示す状態データを情報処理装置１０に送信する（ステップＳ２４）。情報処理装置１０（動き情報取得部１１１）は、送信されてきた状態データが示す水中作業機４の動きを示す動き情報を取得する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５は、情報処理装置１０が、水中作業機４による指示工程中（ステップＳ２２の動作中）の水中作業機４の動きを示す動き情報を取得する工程であり、本発明の「取得工程」の一例である。

【0069】

次に、情報処理装置１０（立体図仮更新部１１２）は、取得された動き情報に基づいて立体図のうち動き情報が示す動き部分による立体図の形状変化を仮に更新する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６は、情報処理装置１０が、取得された動き情報に基づいて立体図のうち動き情報が示す動き部分による立体図の形状変化を仮に更新する工程であり、本発明の「仮更新工程」の一例である。

【0070】

続いて、情報処理装置１０（測定指示部１０１）は、取得された動き情報により作業領域の形状が変化した場合に、形状が変化した測定範囲とその測定範囲の測定の指示とを示す範囲データを水中ロボット２０に送信する（ステップＳ３１）。ステップＳ３１は、情報処理装置１０が、取得された動き情報により作業領域の形状が変化した場合にその作業領域の測定を行うよう水中ロボット２０に指示する工程であり、本発明の「測定指示工程」の一例である。

【0071】

ステップＳ３１においては、情報処理装置１０（アングル指示部１１３）が、水中作業機４の作業位置に応じた位置から測定を行うよう水中ロボット２０に指示する指示データを水中ロボット２０に送信する。ステップＳ３１は、情報処理装置１０が、水中ロボット２０の移動可能エリアを指示する工程でもあり、本発明の「エリア指示工程」の一例である。

【0072】

また、ステップＳ３１においては、情報処理装置１０（エリア指示部１１４）が、水中ロボット２０の移動可能エリアと水中作業機４の稼働範囲データを水中ロボット２０に送信する。ステップＳ３１は、情報処理装置１０が、水中作業機４の作業位置に応じた位置から測定を行うよう水中ロボット２０に指示する工程でもあり、本発明の「アングル指示工程」の一例である。

【0073】

水中ロボット２０（立体形状測定部２０１）は、送信されてきた範囲データが示す作業領域の立体形状を測定し（ステップＳ３２）、形状変化部分の立体形状の測定結果を示す形状データを情報処理装置１０に送信する（ステップＳ３３）。ステップＳ３２は、水中ロボット２０が、指示工程（ステップＳ２２）の指示による水中作業機４の作業が行われた後に、その作業が行われた作業領域の立体形状を水中ロボット２０の測定器で再測定する工程であり、本発明の「再測定工程」の一例である。

【0074】

情報処理装置１０（立体図反映部１０２）は、立体図のうちステップＳ２６において仮に更新した部分を上書きして更新する（ステップＳ３４）。ステップＳ３４は、情報処理装置１０が、再測定工程（ステップＳ３２）において測定された立体形状に立体図を更新する工程であり、本発明の「更新工程」の一例である。

【0075】

以上で述べたステップＳ１１～Ｓ１６と、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２５～Ｓ３４は、水中作業機４を用いた水中での施工を管理する施工管理方法である。一方、ステップＳ２３、Ｓ２４は、水中作業機４が、前述の施工管理方法を用いて情報処理装置１０により行われる指示に従い作業を行う施工方法である。

【0076】

［２］変形例
上述した実施例は本発明の実施の一例に過ぎず、以下のように変形させてもよい。また、実施例及び各変形例は、必要に応じて組み合わせて実施してもよい。

【0077】

［２－１］立体図の生成
立体図反映部１０２は、実施例では、水中ロボット２０が測定した立体形状に基づいて立体図を生成したが、これに限らず、例えば立体形状を測定する測定器を備える別の装置による測定結果又は事前に人の手で行われた測量の結果等に基づいて立体図を生成してもよい。

【0078】

［２－２］立体形状の測定器
水中ロボット２０が備える立体形状の測定器は水中音響装置２８に限らない。例えば、水中ロボット２０は、レーザーの反射光により対象までの距離を測定する装置が測定器として用いられてもよい。また、測定器が遠距離でも精度をあまり落とさずに測定する機能（いわゆるズーム機能）を有する場合がある。

【0079】

その場合、エリア指示部１１４は、実施例では水中作業機４の非稼働時に稼働範囲内の領域を追加移動可能エリアとして指定したが、ズーム機能により稼働範囲外の領域から高精度で立体形状を測定可能なので、追加移動可能エリアを指定しなくてもよい。

【0080】

［２－３］作業出来高の確認
立体図を作業出来高の確認に利用してもよい。例えば、立体図表示制御部１０４が、前日の最終的な立体図と、当日の最終的な立体図との差分となっている部分の体積を算出する。

【0081】

［２－４］各部を実現する装置
図５に表す各機能を実現する装置は、図中に表された装置に限らない。例えば情報処理装置１０が実現する機能を水中ロボット２０がまとめて実現してもよい。その場合、水中ロボット２０に各情報が集約される。また、情報処理装置１０が実現する機能を２以上の装置又はクラウドコンピューティングサービスで提供されるリソースで分散して実現してもよい。

【0082】

また、例えば、実施例では立体図反映部１０２が立体図の生成と立体図の更新との両方を行ったが、これら２つの動作を別々の機能が行ってもよい。また、立体図反映部１０２及び立体図仮更新部１１２の行う動作を１つの統合された機能が行ってもよい。要するに、水中作業支援システム全体として図５に表された機能が実現されていれば、装置毎の機能分担及び各機能が行う動作の範囲は自由に定められてよい。

【0083】

［２－５］各工程の主体
実施例では、図７及び図８に表す施工管理方法における各工程の動作の主体が、情報処理装置１０、水中ロボット２０及び水中作業機４のいずれかであったが、これに限らない。例えば、作業指示部１０５による水中作業機４の作業を指示する指示工程は、オペレータが情報処理装置１０を操作することで実行されるので、オペレータが主体であってもよい。

【0084】

また、アングル指示部１１３が移動可能エリアを指示するアングル指示工程及びエリア指示部１１４が水中ロボット２０に指示するエリア指示工程も、オペレータが情報処理装置１０を操作することで実行されるので、オペレータが主体であってもよい。これらの場合のオペレータは、水中作業機４又は水中ロボット２０に対して水中での作業を指示する者であり、本発明の「水中作業指示者」の一例である。

【0085】

なお、オペレータによる水中作業機４又は水中ロボット２０に対する作業の指示は、情報処理装置１０とは別の操作装置を介して行われてもよい。その場合でも、情報処理装置１０とは別の水中作業機４又は水中ロボット２０操作装置からは、実施例と同様に各種の必要データ（例えば動き情報や実行した動きを示す状態データ等）を情報処理装置１０に送信する。

【0086】

また、指示工程で指示を行う作業指示部１０５、アングル指示工程で指示を行うアングル指示部１１３及びエリア指示工程で指示を行うエリア指示部１１４は、オペレータの操作ではなく例えばＡＩ（Artificial Intelligence）の操作によって各指示を行ってもよい。その場合はＡＩが本発明の「水中作業指示者」の一例となる。また、実施例における作業指示部１０５、アングル指示部１１３及びエリア指示部１１４も、各指示を行う主体なので、本発明の「水中作業指示者」の一例として捉えられる。

【0087】

［２－６］発明のカテゴリ
本発明は、情報処理装置１０のような情報処理装置の他、情報処理装置１０及び水中ロボット２０を備える水中作業支援システム１のような情報処理システムとしても捉えられる。また、本発明は、情報処理装置が実施する処理を実現するための情報処理方法（施工管理方法及び施工方法に相当）としても捉えられるし、各情報処理装置を制御するコンピュータを機能させるためのプログラムとしても捉えられる。このプログラムは、それを記憶させた光ディスク等の記録媒体の形態で提供されてもよいし、インターネット等の通信回線を介してコンピュータにダウンロードさせ、それをインストールして利用可能にするなどの形態で提供されてもよい。

【符号の説明】

【0088】

１…水中作業支援システム、２…起重機船、３…作業機電源、４…水中作業機、５…送受波器、６…測位装置、１０…情報処理装置、２０…水中ロボット、２８…水中音響装置、１０１…測定指示部、１０２…立体図反映部、１０３…立体図記憶部、１０４…立体図表示制御部、１０５…作業指示部、１１１…動き情報取得部、１１２…立体図仮更新部、１１３…アングル指示部、１１４…エリア指示部、２０１…立体形状測定部、２０２…移動制御部、２０３…測定制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】