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特許7443271作業機械

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(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】2024-02-26

(45)【発行日】2024-03-05

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

E02F 9/20 20060101AFI20240227BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 N

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021005248

(22)【出願日】2021-01-15

(65)【公開番号】P2022109755

(43)【公開日】2022-07-28

【審査請求日】2023-06-05

(73)【特許権者】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】ヴティアヴォン

(72)【発明者】

【氏名】國松聡美

(72)【発明者】

【氏名】青野正裕

【審査官】亀谷英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開平０９－２１８８５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－００１４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１２４４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００９６２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－２６２０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－０８４６３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１７９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３３４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－２６３３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－２０１８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０１７００８９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ９／２０－９／２２

Ｅ０２Ｆ３／４２－３／４３

Ｅ０２Ｆ３／８４－３／８５

Ｅ０２Ｆ９／２６

Ｇ０６Ｆ１／００－４０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業現場における作業を行うとともに、前記作業現場の地形情報を計測する作業機械であって、
１つのマスタ演算装置と、複数のスレイブ演算装置と、記憶装置とを有し、前記記憶装置に記憶された複数の情報からなる情報群に基づいて、前記１つのマスタ演算装置および複数のスレイブ演算装置によって前記作業現場の地形情報の演算処理を行う制御システムを備え、
前記制御システムは、
前記マスタ演算装置が、前記複数のスレイブ演算装置のうちの１つのスレイブ演算装置から送信された前記情報群に基づく演算処理の実行要求に応じて、前記情報群を予め定めた分割規則に基づいて複数の小情報群に分割するとともに、前記小情報群に基づく演算処理の実行を前記複数の小情報群のそれぞれについて前記複数のスレイブ演算装置の何れかに設定し、
前記複数のスレイブ演算装置が、前記マスタ演算装置で設定された前記小情報群に基づく演算処理をそれぞれ実行し、演算処理の結果とともに演算処理の実行に要した演算負荷の情報を前記マスタ演算装置に返信し、
前記マスタ演算装置が、前記複数のスレイブ演算装置からそれぞれ返信された演算結果を統合し、統合した演算結果を前記情報群に基づく演算処理の実行要求を送信したスレイブ演算装置に前記情報群の演算結果として返信するとともに、前記複数のスレイブ演算装置から返信された演算負荷の情報に基づいて、前記複数のスレイブ演算装置の演算負荷が均一になるように前記分割規則を変更する際に、１つのスレイブ演算装置あたりの演算負荷である平均演算負荷を算出するとともに、前記複数のスレイブ演算装置のそれぞれに前記小情報群に基づく演算処理を割り当てた場合に、現在の演算負荷の合計と、前記小情報群に基づく演算処理を割り当てる前の演算負荷の合計とのどちらが平均演算負荷に近いかを比較し、比較結果に基づいて、前記分割規則を変更することを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１記載の作業機械において、
前記情報群は、前記作業現場における物体の表面位置を前記作業現場に設定された現場座標系における複数の座標で示す点群情報であり、
前記制御システムは、
前記マスタ演算装置が、前記複数のスレイブ演算装置のうちの１つのスレイブ演算装置から送信された前記情報群に基づく演算処理の実行要求に応じて、前記作業現場の空間領域を予め定めた領域である複数のグリッドに分割することで、前記情報群である点群情報群を複数の小情報群に分割するともに、前記複数のグリッドに前記複数のスレイブ演算装置の何れかを設定し、
前記複数のスレイブ演算装置が、前記マスタ演算装置で設定された前記グリッドに含まれる座標からなる前記小情報群に基づく演算処理をそれぞれ実行し、演算処理の結果とともに演算処理の実行に要した演算負荷の情報を前記マスタ演算装置に返信し、
前記マスタ演算装置が、前記複数のスレイブ演算装置からそれぞれ返信された演算結果を統合し、統合した演算結果を前記情報群に基づく演算処理の実行要求を送信したスレイブ演算装置に前記情報群の演算結果として返信するとともに、前記複数のスレイブ演算装置から返信された演算負荷の情報に基づいて、前記複数のスレイブ演算装置の演算負荷が均一になるように前記複数のグリッドの領域をそれぞれ変更することを特徴とする作業機械。

【請求項3】

請求項１記載の作業機械において、
前記複数のスレイブ演算装置は、異なる演算性能のスレイブ演算装置を含むことを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項１記載の作業機械において、
前記記憶装置は、前記マスタ演算装置および前記複数のスレイブ演算装置にそれぞれ設けられた複数の記憶装置から成り、
前記複数のスレイブ演算装置の記憶装置は、前記マスタ演算装置の記憶装置に記憶されている情報から複製される情報をそれぞれ記憶することを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械による情報化施工や施工自動化においては、刻一刻と変化する現場の地形情報の把握が非常に重要である。また、作業現場における施工精度に影響するため、地形情報の精度の向上は必要不可欠である。

【0003】

このような作業機械における地形情報の演算に係る従来技術としては、例えば、特許文献１，２に記載のものがある。特許文献１には、作業機械に取り付けられ、対象を検出して、ｔ対象の情報を出力する対象検出部と、前記対象検出部によって検出された前記対象の情報を用いて、前記対象の三次元形状を表す形状情報を出力する形状検出部と、前記形状情報及び前記形状情報から得られた情報の少なくとも一方を含む、施工に関する情報を送信する通信部と、を含む、施工管理システムが開示されている。

【0004】

また、特許文献２には、作業機械に設けられた撮像装置によって撮像された画像対の中から、処理対象となる対象画像対を選択する選択部と、選択された前記対象画像対を撮像した前記撮像装置に係るカメラパラメータを用いて、選択された前記対象画像対から作業機械の周辺の地形を表す三次元データを生成するステレオ計測部とを備える施工管理装置が開示されている。

【0005】

また、演算処理の高速化に係る従来技術として、例えば、特許文献３には、所定の信号を基準として現用系（通常使用されるシステム）の送信装置から出力される無線周波信号の遅延時間と予備系（予備として使用されるシステム）の送信装置から出力される無線周波信号の遅延時間とを検出する検出部と、前記現用系の送信装置から出力される無線周波信号の遅延時間と前記予備系の送信装置から出力される無線周波信号の遅延時間との間の差分が小さくなるように、前記現用系の送信装置内の信号遅延時間または前記予備系の送信装置内の信号遅延時間を調整する調整部と、を備えた遅延時間調整装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－７１９１５号公報

【文献】特開２０１９－４９１２１号公報

【文献】特開２０１７－２２６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献３に記載の従来技術においては、複数の演算装置によりタスク単位で並列して演算処理を行っている。しかしながら、作業機械が作業現場において行う地形情報の演算のように、タスクごとの計算量の偏りが大きい場合には、従来技術のようにタスク単位で並列して演算する方法では、演算処理の高速化を十分に行うことができなかった。

【0008】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、より高速に多くの情報に基づく演算を行うことができる作業機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、作業現場における作業を行うとともに、前記作業現場の地形情報を計測する作業機械であって、１つのマスタ演算装置と、複数のスレイブ演算装置と、記憶装置とを有し、前記記憶装置に記憶された複数の情報からなる情報群に基づいて、前記１つのマスタ演算装置および複数のスレイブ演算装置によって前記作業現場の地形情報の演算処理を行う制御システムを備え、前記制御システムは、前記マスタ演算装置が、前記複数のスレイブ演算装置のうちの１つのスレイブ演算装置から送信された前記情報群に基づく演算処理の実行要求に応じて、前記情報群を予め定めた分割規則に基づいて複数の小情報群に分割するとともに、前記小情報群に基づく演算処理の実行を前記複数の小情報群のそれぞれについて前記複数のスレイブ演算装置の何れかに設定し、前記複数のスレイブ演算装置が、前記マスタ演算装置で設定された前記小情報群に基づく演算処理をそれぞれ実行し、演算処理の結果とともに演算処理の実行に要した演算負荷の情報を前記マスタ演算装置に返信し、前記マスタ演算装置が、前記複数のスレイブ演算装置からそれぞれ返信された演算結果を統合し、統合した演算結果を前記情報群に基づく演算処理の実行要求を送信したスレイブ演算装置に前記情報群の演算結果として返信するとともに、前記複数のスレイブ演算装置から返信された演算負荷の情報に基づいて、前記複数のスレイブ演算装置の演算負荷が均一になるように前記分割規則を変更する際に、１つのスレイブ演算装置あたりの演算負荷である平均演算負荷を算出するとともに、前記複数のスレイブ演算装置のそれぞれに前記小情報群に基づく演算処理を割り当てた場合に、現在の演算負荷の合計と、前記小情報群に基づく演算処理を割り当てる前の演算負荷の合計とのどちらが平均演算負荷に近いかを比較し、比較結果に基づいて、前記分割規則を変更するものとする。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、より高速に多くの情報に基づく演算を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。

【図2】第１の実施の形態に係る制御システムの全体構成を模式的に示す図である。

【図3】スレイブＣＰＵの物体検知アプリケーションの処理内容を示すフローチャートである。

【図4】スレイブＣＰＵの物体検知アプリケーションにおける法線ベクトル演算処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図5】リクエスト送信処理において送信される分配処理の処理要求リクエストの一例を示す図である。

【図6】処理命令リクエスト送信処理において送信される演算処理の処理命令リクエストの一例を示す図である。

【図7】処理命令レスポンス送信処理において送信される処理命令レスポンスの一例を示す図である。

【図8】マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部の処理内容を示すフローチャートである。

【図9】マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部における処理分配処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図10】スレイブＣＰＵの地形処理部の法線ベクトル演算実行部の処理内容を示すフローチャートである。

【図11】マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理結果収集部の処理内容を示すフローチャートである。

【図12】第２の実施の形態に係るマスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部における処理分配処理の処理内容を示すフローチャートである。

【図13】第２の実施の形態に係るマスタＣＰＵの地形担当管理部の処理結果収集部の処理内容を示すフローチャートである。

【図14】第３の実施の形態に係る制御システムの全体構成を模式的に示す図である。

【図15】第３の実施の形態に係るマスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部の処理内容を示すフローチャートである。

【図16】データベース部分同期処理の処理内容を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として、フロント作業機を備える油圧ショベルを例示して説明するが、これに限られず、作業現場で稼動する他の作業機械においても本発明を適用することも可能である。

【0013】

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図８を参照しつつ詳細に説明する。

【0014】

図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。

【0015】

図１において、油圧ショベル１０１は、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３）を連結して構成された多関節型のフロント作業機１１０と、車体１３０を構成する上部旋回体１３１及び下部走行体１３２とを備え、上部旋回体１３１は下部走行体１３２に対して旋回可能に設けられている。また、フロント作業機１１０のブーム１１１の基端は上部旋回体１３１の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム１１２の一端はブーム１１１の基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム１１２の他端にはバケット１１３が垂直方向に回動可能に支持されている。ブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３、上部旋回体１３１、及び下部走行体１３２は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ１２１、アームシリンダ１２２、バケットシリンダ１２３、旋回モータ１２４、及び左右の走行モータ１２５，１２６（図１では右側の一方のみを図示し、他方については符号のみを括弧書きで示す）によりそれぞれ駆動される。

【0016】

上部旋回体１３１の上部前方には、オペレータが搭乗する運転室１５１が配置されている。運転室１５１には、油圧アクチュエータ１２１～１２６を操作するための操作信号を出力する複数の操作レバー（図示せず）や、オペレータに情報を通知するための表示装置としての機能と、オペレータによる情報の入力を可能とする入力装置としての機能を有するモニタ（図示せず）などが配置されている。モニタの画面には、例えば、タッチパネルが表層に形成されており、このタッチパネルの機能によりオペレータからの入力を受け付けることができる。

【0017】

ブームシリンダ１２１、アームシリンダ１２２、バケットシリンダ１２３、旋回モータ１２４及び左右の走行モータ１２５，１２６の動作制御は、図示を省略するが、エンジンなどの原動機によって駆動される油圧ポンプから各油圧アクチュエータ１２１～１２６に供給される作動油の方向及び流量をコントロールバルブで制御することにより行う。コントロールバルブは、パイロットポンプからパイロットバルブを介して出力される駆動信号（パイロット圧）により行われる。操作レバーからの操作信号に基づいて制御システムでパイロットバルブを制御することにより、各油圧アクチュエータ１２１～１２６の動作が制御される。

【0018】

上部旋回体１３１の上部の後方には、２つのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System)受信機１７１，１７２が左右に並べて配置されている。以降、これらのＧＮＳＳ受信機１７１，１７２を区別する場合は、左側に配置されているものを左ＧＮＳＳ受信機１７１、右側に配置されているものを右ＧＮＳＳ受信機１７２と称する。ＧＮＳＳ受信機１７１，１７２は、はるか上空を飛行しているＧＮＳＳ衛星から出力される測位信号を受信し、受信した測位信号に基づいて油圧ショベル１０１の地球座標系における位置を演算して位置情報として出力する機能を有している。また、ＧＮＳＳ受信機１７１，１７２の上部旋回体１３１に対する相対位置は固定であるので、２つのＧＮＳＳ受信機１７１，１７２で計測される位置情報の偏差から、上部旋回体１３１の向きを算出することができる。

【0019】

ここで、ＧＮＳＳ受信機１７１，１７２は、作業機械である油圧ショベル１０１の作業現場における位置を計測し、計測結果を位置情報として出力する位置計測装置を構成している。

【0020】

ブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３、及び上部旋回体１３１には、それぞれ慣性計測装置（IMU: Inertial Measurement Unit）１８１～１８４が配置されている。以降、これらの慣性計測装置１８１～１８４を区別する必要が有る場合は、それぞれ、ブーム慣性計測装置１８１、アーム慣性計測装置１８２、バケット慣性計測装置１８３、及び、上部旋回体慣性計測装置１８４と称する。

【0021】

慣性計測装置１８１～１８４は、角速度及び加速度を計測するものである。慣性計測装置１８１～１８４が配置された被駆動部材１１１～１１３及び上部旋回体１３１が静止している場合を考えると、慣性計測装置１８１～１８４に設定されたＩＭＵ座標系における重力加速度の方向（つまり、鉛直下向き方向）と、慣性計測装置１８１～１８４の取り付け状態（つまり、慣性計測装置１８１～１８４と被駆動部材１１１～１１３や上部旋回体１３１との相対的な位置関係）とに基づいて、被駆動部材１１１～１１３及び上部旋回体１３１の向き（対地角度）を姿勢情報として検出することができる。そして、慣性計測装置１８１～１８４の検出結果から被駆動部材１１１～１１３及び上部旋回体１３１のそれぞれの相対角度を算出することができる。また、慣性計測装置１８４で検出される角速度に基づいて上部旋回体１３１の旋回角度を検出することができるとともに、重力加速度の方向に基づいて上部旋回体１３１の傾斜角を検出することができる。すなわち、慣性計測装置１８１～１８４の検出結果に基づいて、上部旋回体１３１に対して固定して設定される車体座標系における作業機械の姿勢（例えば、油圧ショベル１０１を構成する各部の位置、バケット１１３の爪先位置など）を求めることができる。

【0022】

上部旋回体１３１の、例えば、運転室１５１の上部には、油圧ショベル１０１の周囲の地形を計測し、計測結果を地形データとして出力する地形計測装置１００が配置されている。地形計測装置１００は、例えば、ステレオカメラ、レーザスキャナ、ミリ波レーダ等の外界センサである。地形計測装置１００から出力される地形データは、例えば、上部旋回体１３１に対して固定して設定される車体座標系における地形や物体の表面位置を示す点群データである。地形計測装置１００は、例えば、周期的に油圧ショベル１０１の周囲の地形を自動で計測し、地形データとして出力する。なお、地形計測装置１００の搭載位置は上記に限定されるものではなく、油圧ショベル１０１の周囲の地形の計測が十分に行える位置および姿勢で配置すれば良い。なお、地球座標系、ＩＭＵ座標系、及び車体座標系における位置情報（座標）は、座標系間において互いに変換可能である。

【0023】

図２は、制御システムの全体構成を模式的に示す図である。

【0024】

図２において、制御システムは、１つのマスタＣＰＵ（マスタ演算装置）１０と、複数のスレイブＣＰＵ（スレイブ演算装置）２０，３０と、データベースサーバ（記憶装置）４０とを有し、データベースサーバ４０に記憶された情報に基づくマスタＣＰＵ１０及び複数のスレイブＣＰＵ２０，３０による演算結果を用いて油圧ショベル１０１の動作を制御するものである。なお、本実施の形態においては、複数のスレイブＣＰＵのうち２つのみを図示して説明している。

【0025】

なお、図示を省略する、マスタＣＰＵ１０は、処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）に加え、処理装置が実行するアプリケーション及びそのアプリケーションの実行に必要な設定情報等が格納される記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ等の半導体メモリ）を有するコンピュータ相当のハードウェアである。同様に、複数のスレイブＣＰＵ２０，３０は、それぞれ、処理装置としてのＣＰＵに加え、処理装置が実行するアプリケーション及びそのアプリケーションの実行に必要な設定情報等が格納される記憶装置を有するコンピュータ相当のアプリケーションである。

【0026】

データベースサーバ４０は、例えば、ハードディスクドライブや大容量フラッシュメモリなどで構成されており、地形計測装置１００の計測結果や、計測結果に基づいた複数のスレイブＣＰＵ２０，３０による演算処理の演算負荷の情報（後述）などが記憶されている。

【0027】

制御システムのマスタＣＰＵ１０、スレイブＣＰＵ２０，３０、及び、データベースサーバ４０は、図示しないインタフェースによって接続されており、互いに高速での信号の授受が可能である。なお、各ＣＰＵ１０～３０間の通信は、例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルを使用するものとする。また、制御システムは、図示しないインタフェースによって、運転室１５１のモニタや、油圧アクチュエータの駆動系と接続されており、演算結果に基づいてモニタに情報を表示したり、油圧アクチュエータ１２１～１２６の動作を制御したりする。

【0028】

ここで、制御システムの構成および演算処理についてさらに詳細に説明する。本実施の形態においては、スレイブＣＰＵ２０において、アプリケーション２３を実行する場合を例示して説明する。アプリケーション２３は、例えば、物体検知アプリケーションであり、データベースサーバ４０に記憶された点群情報における各点の法線ベクトルを演算し、法線ベクトルの向きが連続している点の集合を物体として検知するものである。

【0029】

マスタＣＰＵ１０は、例示した物体検知アプリケーションに係る演算処理のような作業現場の地形に関する処理の管理を担当する機能部であって、マスタＣＰＵ１０上で実行されるアプリケーションにより実現される地形担当管理部１１と、１つ以上の他のアプリケーション１５とで構成されている。また、地形担当管理部１１は、地形担当管理部１１における処理を担当する機能部として、マスタＣＰＵ１０上で実行されるアプリケーションにより実現される処理分配部１２、情報格納部１３、及び、処理結果収集部１４を有している。

【0030】

スレイブＣＰＵ２０は、例示した物体検知アプリケーションに係る演算処理のような作業現場の地形に関する処理を行う機能部であって、スレイブＣＰＵ２０上で実行されるアプリケーションにより実現される地形処理部２１と、複数の他のアプリケーション２３，２４とで構成されている。また、地形処理部２１は、地形処理部２１における演算処理（例えば、法線ベクトル演算処理）の実行を担当する機能部として、スレイブＣＰＵ２０上で実行されるアプリケーションにより実現される法線ベクトル演算実行部２２を有している。なお、本実施の形態においては、スレイブＣＰＵ２０のアプリケーション２３が物体検知アプリケーションである場合を例示する。

【0031】

同様に、スレイブＣＰＵ３０は、例示した物体検知アプリケーションに係る演算処理のような作業現場の地形に関する処理を行う機能部であって、スレイブＣＰＵ３０上で実行されるアプリケーションにより実現される地形処理部３１と、複数の他のアプリケーション３３，３４とで構成されている。また、地形処理部３１は、地形処理部３１における演算処理（例えば、法線ベクトル演算処理）の実行を担当する機能部として、スレイブＣＰＵ３０上で実行されるアプリケーションにより実現される法線ベクトル演算実行部３２を有している。

【0032】

以上のように構成した本実施の形態の制御システムにおいて、スレイブＣＰＵ２０のアプリケーション２３（物体検知アプリケーション）は、並列に処理すべき複数の演算処理（後述の法線ベクトル演算処理）を持っている。スレイブＣＰＵ２０でアプリケーション２３（物体検知アプリケーション）が起動されると、アプリケーション２３は、まず、複数の演算処理を並列に処理するために、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理分配部１２に分配処理の処理要求リクエストを送信する。処理分配部１２は、スレイブＣＰＵ２０からの分配処理の処理要求リクエストを受信すると、予め定めた分配処理手順に基づいて各スレイブＣＰＵ２０，３０に演算処理を分配し、スレイブＣＰＵ２０，３０の地形処理部２１，３１に演算処理の処理命令リクエストを送信する。なお、処理分配部１２は、分配処理において、データベースサーバ４０に格納されている処理計算量（演算負荷）を取得し、この処理計算量に基づいて分配処理を行う。スレイブＣＰＵ２０，３０の地形処理部２１，３１は、それぞれ、演算処理の処理命令リクエストを受信すると、その処理命令リクエストの情報に基づいて演算処理を実行し、演算結果と演算処理に要した演算負荷とをマスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理結果収集部１４に送信する。処理結果収集部１４は、処理命令リクエストを送信した全てのスレイブＣＰＵ２０，３０からの演算結果を受信して結合し、並列に処理すべき複数の演算処理の演算結果として、処理要求リクエストを送信したアプリケーション２３（物体検知アプリケーション）に送信する。また、処理結果収集部１４は、処理命令リクエストを送信した全てのスレイブＣＰＵ２０，３０からの処理計算量に基づいて、データベースサーバ４０に記憶されている処理計算量（演算負荷）を更新する。

【0033】

図３は、スレイブＣＰＵの物体検知アプリケーションの処理内容を示すフローチャートである。物体検知アプリケーションは、点群情報から物体を示す点の集合を抽出することで、物体の有無およびその位置を検知するものである。

【0034】

図３に示すように、スレイブＣＰＵ２０のアプリケーション２３（物体検知アプリケーション）は、まず、地形計測装置１００で計測されてデータベースサーバ４０に記憶された計測結果（点群情報）を取得し、点群情報を構成する各点の法線ベクトルを演算する（ステップＳ１００）。なお、本実施の形態においては、後に詳述するようにステップＳ１００の点群情報に対する法線ベクトルの演算を複数のスレイブＣＰＵ２０，３０で分配して並列に行うことにより、演算処理の高速化を実現している。

【0035】

続いて、物体検知アプリケーションは、点群情報を構成する各点について最も近い他の点を探索し（ステップＳ１１０）、点群の各点の法線ベクトルの向きが連続している近傍点の集合（以降、クラスタと称する）を抽出する（ステップＳ１２０）。以降、このような抽出処理をクラスタリングと称する。

【0036】

続いて、物体検知アプリケーションは、ステップＳ１２０で抽出したクラスタの数が２以上であるか否かを判定し（ステップＳ１３０）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、クラスタの数が２未満である場合には、エラーであると判定し、演算結果としてエラー値を返し（ステップＳ１３２）、処理を終了する。

【0037】

また、ステップＳ１３０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、クラスタ数が２以上である場合には、算出したクラスタを検知した物体として返し（ステップＳ１３１）、処理を終了する。

【0038】

図４は、スレイブＣＰＵの物体検知アプリケーションにおける法線ベクトル演算処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0039】

図４に示すように、スレイブＣＰＵ２０のアプリケーション２３（物体検知アプリケーション）は、法線ベクトル演算処理（図２のステップＳ１００）として、まず、点群情報を構成する各点の法線ベクトルの演算処理を並列に実行するための分配処理の処理要求リクエストを生成し、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理分配部１２に送信する（ステップＳ２００）。

【0040】

続いて、物体検知アプリケーションは、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理結果収集部１４から法線ベクトルの演算結果を受信するまで待機し（ステップＳ２１０）、マスタＣＰＵ１０から法線ベクトルの演算結果を受信すると（ステップＳ２２０）、受信した演算結果を用いて物体検知アプリケーションの後段の処理（図２のステップＳ１１０）に移る。

【0041】

図５は、リクエスト送信処理において送信される分配処理の処理要求リクエストの一例を示す図である。処理要求リクエストの送信は、例えば、オブジェクト言語であるＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式で記述されたデータファイルの送信により行われる。

【0042】

図５に示すように、リクエスト送信処理（図４のステップＳ２００）では、地形担当管理部１１の処理分配部１２に送信する処理要求リクエストを生成する。処理要求リクエストには、リクエスト元ＣＰＵ名、リクエスト元ＩＰアドレス、リクエスト元ポート番号、リクエストＩＤ、リクエスト処理内容、及び、対象地形領域情報が含まれている。

【0043】

リクエスト元ＣＰＵ名（requester）、リクエスト元ＩＰアドレス（IP-addr）、及び、リクエスト元ポート番号（Port num）は、地形担当管理部１１に対して、演算結果の返信先の情報を伝えるものである。地形担当管理部１１では、これらの情報を情報格納部１３に格納する。

【0044】

リエクスト処理内容（target_region）は、地形担当管理部１１に対して処理してほしい内容の情報を伝えるものである。本実施の形態においては、法線ベクトル演算である。

【0045】

対象地形領域情報（process_type）は、地形担当管理部１１に対して、処理してほしい地形の範囲の情報を伝えるものである。本実施の形態では、物体検知アプリケーションが物体を検知すべき作業現場の領域を示している。作業機械である油圧ショベル１０１が作業する領域は、あらかじめ複数の小さな領域に区切られており、例えば、現場座標系として与えられた座標により一意に特定できる。本実施の形態では、この小さな領域のことをグリッドと称する。対象地形領域情報が示すグリッドの領域が例えば、（０，０）（０，１０）（２０，０）（２０，１０）の４つの座標を頂点とする長方形である場合には、”０：２０，０：１０”と示される。

【0046】

リクエストＩＤ（request ID）は、送信した処理要求リクエストとレスポンス（演算結果）とを１対１で紐づけるために使用されるものである。例えば、同一のアプリケーションで複数のリクエストを送信する場合に必要となる。

【0047】

図８は、マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部の処理内容を示すフローチャートである。

【0048】

図８に示すように、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理分配部１２は、スレイブＣＰＵ２０のアプリケーション２３から処理要求リクエストを受信すると、まず、データベースサーバ４０から地形の処理負荷（処理計算量）を取得する（ステップＳ３００）。処理負荷は、地形のグリッド毎に与えられている。各グリッドに対して処理負荷は整数値で表示されている。

【0049】

続いて、取得した処理負荷に基づいて、各スレイブＣＰＵ２０，３０に割り当てる領域を決定する（ステップＳ３１０）。この処理分配処理では、領域の割り当てはグリッド単位で行われる。

【0050】

続いて、データベースサーバ４０から地形フィルターを取得する（ステップＳ３２０）。地形フィルターは、各グリッドが複数のスレイブＣＰＵ２０，３０の何れのスレイブＣＰＵに割り当てられているかを示す情報である。例えば、地形フィルタとして各グリッドに整数値を割り当て、数値が１であるグリッドは第１のスレイブＣＰＵが、数値が２であれば第２のスレイブＣＰＵがそのグリッドの演算処理を担当するというルールをあらかじめ定めておく。本実施の形態では、データベースサーバ４０に予め格納されている複数の地形フィルターの中から現在使用できる地形フィルターを取得する。データベースサーバ４０には、複数の地形フィルターを同時に使用するために、予め決まった数の複数の地形フィルターが格納されている。

【0051】

続いて、各グリッドに割り当てた領域を示す地形フィルターを作成し、データベースサーバ４０の情報を更新する（ステップＳ３３０）。

【0052】

続いて、各グリッドの演算処理を担当するスレイブＣＰＵ２０，３０に、それぞれ演算処理の処理命令リクエストを送信し（ステップＳ３４０）、処理を終了する。

【0053】

図６は、処理命令リクエスト送信処理において送信される演算処理の処理命令リクエストの一例を示す図である。処理命令リクエストの送信は、例えば、オブジェクト言語であるＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式で記述されたデータファイルの送信により行われる。

【0054】

図６に示すように、リクエスト送信処理（図８のステップＳ３４０）では、各スレイブＣＰＵ２０，３０に送信する処理命令リクエストを生成する。処理命令リクエストには、リクエストＩＤ、リクエストサブＩＤ、対象地形領域情報、地形フィルター名、及び、リクエスト処理内容が含まれている。

【0055】

リクエストＩＤ（request ID）、対象地形領域情報（target_region）、及び、リクエスト処理内容（process_type）は、処理要求リクエスト（図５参照）の情報と同じである。

【0056】

リクエストサブＩＤ（request_sub ID）は、処理を分担するスレイブＣＰＵ２０，３０ごとに割り振られており、全てのスレイブＣＰＵ２０，３０からレスポンス（演算結果の受信）があったことを確認するために使用するものである。すなわち、リクエストサブＩＤから全ての処理要求リクエストの数も判断できるようになっている。

【0057】

地形フィルター名（mask）は、データベースサーバ４０に格納されている地形フィルターを特定するための名前であり、スレイブＣＰＵ２０，３０がデータベースサーバ４０から地形情報を取得するのに使用されるものである。

【0058】

図９は、マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部における処理分配処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0059】

図９に示すように、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理分配部１２は、処理分配処理（図８のステップＳ３１０）として、まず、全グリッドの処理計算量を合算し、スレイブＣＰＵ２０，３０の数で割ることで、１つのスレイブＣＰＵが処理する平均の処理計算量を算出する（ステップＳ４００）。

【0060】

続いて、各スレイブＣＰＵ２０，３０が処理するグリッドを０（ゼロ）とし（ステップＳ４１０）、各スレイブＣＰＵを表す変数ｉ＝０（ゼロ）とすることで初期化を行う（ステップＳ４２０）。

【0061】

続いて、（ｉ＋１）＜Ｎ（Ｎ：スレイブＣＰＵの総数）であるか否か、すなわち、グリッドの割当処理を行っていないスレイブＣＰＵが存在するか否かを判定し（ステップＳ４３０）、判定結果がＹＥＳの場合には、未割当のグリッドがあるか否かを判定する（ステップＳ４４０）。ステップＳ４４０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、ｉ番目のスレイブＣＰＵに対して割り当てるべき未割当のグリッドが存在しない場合には処理を終了し、処理分配部１２の後段の処理（図８のステップＳ３２０）に移る。

【0062】

また、ステップＳ４４０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、未割当のグリッドが存在する場合は、その未割当のグリッドをｉ番目のスレイブＣＰＵに割り当てる（ステップＳ４５０）。

【0063】

続いて、ｉ番目のスレイブＣＰＵに割り当てられているグリッドの合計処理計算量が、ステップＳ４００で計算した平均処理計算量よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ４６０）、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４４０の処理に戻る。

【0064】

また、ステップＳ４６０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、ｉ番目のスレイブＣＰＵに割り当てられているグリッドの合計処理計算量が、ステップＳ４００で計算した平均処理計算量よりも大きい場合には、続いて、ｉ番目のスレイブＣＰＵの現在の合計処理計算量が最新のグリッドを追加する前の合計処理計算量よりも平均処理計算量に近くなったか否かを判定する（ステップＳ４７０）。すなわち、ステップＳ４７０では、ｉ番目のスレイブＣＰＵの現在の合計処理計算量と、最新のグリッドを追加する前の合計処理計算量とのどちらが平均処理計算量に近いかを比較している。

【0065】

ステップＳ４７０での判定結果がＮＯの場合、最新のグリッドを追加する前の合計処理計算量の方が平均処理計算量に近い場合には、最新のグリッドを未割当にもどし（ステップＳ４８０）、ステップＳ４３０の処理に戻って（ｉ＋１）番目のスレイブＣＰＵに対する割当処理に移行する。

【0066】

また、ステップＳ４７０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、現在の合計処理計算量の方が平均処理計算量に近い場合には、ステップＳ４３０の処理に戻って（ｉ＋１）番目のスレイブＣＰＵに対する割当処理に移行する。

【0067】

また、ステップＳ４３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、全てのスレイブＣＰＵへの割り当て処理が終了し場合には、続いて、未割当のグリッドがあるか否かを判定する（ステップＳ４３１）。

【0068】

ステップＳ４３１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、未割当のグリッドが存在する場合には、平均処理計算量よりも合計処理計算量が低いスレイブＣＰＵにその未割当のグリッドを割り当て（ステップＳ４３２）、ステップＳ４３１の処理に戻る。すなわち、ステップＳ４３１，Ｓ４３２の処理を、未割当のグリッドが存在しなくなるまで繰り返す。ステップＳ４３１での判定結果がＹＥＳの場合のように未割当のグリッドが存在する場合には、合計処理計算量が平均処理計算量よりも低いスレイブＣＰＵが必ず存在するので、そのスレイブＣＰＵにその未割当のグリッドを割り当てることで、各スレイブＣＰＵに均一にグリッドを割り当てることができる。

【0069】

また、ステップＳ４３１での判定結果がＮＯの場合、すなわち、未割当のグリッドが存在しない場合には、処理を終了して処理分配部１２の後段の処理（図８のステップＳ３２０）に移る。

【0070】

図１０は、スレイブＣＰＵの地形処理部の法線ベクトル演算実行部の処理内容を示すフローチャートである。

【0071】

図１０に示すように、スレイブＣＰＵ２０，３０の地形処理部２１，３１の法線ベクトル演算実行部２２，３２は、処理命令リクエストを受領するまでは待ち受け状態であり（ステップＳ５００）、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理分配部からの演算処理の処理命令リクエストを受領すると、処理命令リクエストの対象地形領域情報と地形フィルター名とを用いて、データベースサーバ４０から点群情報を読み込む（ステップＳ５１０）。

【0072】

続いて、処理命令リクエストのリクエスト処理内容に基づいて、点群情報に対する処理方法（本実施の形態では、法線ベクトルの演算処理方法）をデータベースサーバ４０から読み出し（ステップＳ５２０）、読みだした処理方法を用いて点群情報に対する演算処理を実行するとともに（ステップＳ５３０）、演算処理の実行に要した処理計算量を計測する（ステップＳ５４０）。

【0073】

続いて、演算処理の結果と処理計算量とを処理命令レスポンスとしてマスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理結果収集部１４に送信し（ステップＳ５５０）、処理を終了する。

【0074】

図７は、処理命令レスポンス送信処理において送信される処理命令レスポンスの一例を示す図である。処理命令レスポンスの送信は、例えば、オブジェクト言語であるＪＳＯＮ（JavaScript Object Notation）形式で記述されたデータファイルの送信により行われる。

【0075】

図７に示すように、処理命令レスポンス送信処理（図１０のステップＳ５５０）では、マスタＣＰＵ１０に送信する処理命令レスポンス生成する。処理命令レスポンスには、リクエストＩＤ、リクエストサブＩＤ、処理結果、及び、処理計算量が含まれている。

【0076】

リクエストＩＤ（request ID）、及び、リクエストサブＩＤ（request_sub ID）は、処理要求リクエスト（図５参照）や処理命令リクエスト（図６参照）の情報と同じである。

【0077】

処理結果（serialized_result）は、各スレイブＣＰＵ２０，３０の法線ベクトル演算実行部２２，３２における演算結果と処理計算量とをシリアル形式で表したものである。

【0078】

図１１は、マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理結果収集部の処理内容を示すフローチャートである。

【0079】

【0080】

続いて、処理分配部１２が演算処理の処理命令リクエストを送信した全てのスレイブＣＰＵ２０，３０から処理命令レスポンスを受信したか否かを判定し（ステップＳ６３０）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、全ての処理命令レスポンスを受信していない場合には、全ての処理命令レスポンスを受信するまで、ステップＳ６００～Ｓ６３０の処理を繰り返す。

【0081】

また、ステップＳ６３０での判定結果がＹＥＳの場合には、統合した演算結果を処理要求レスポンスとして、処理要求リクエストを送信したスレイブＣＰＵ２０のアプリケーション２３に返信し（ステップＳ６４０）、処理を終了する。処理要求リクエストを発信したスレイブＣＰＵ２０の情報は、情報格納部１３に格納されている。

【0082】

以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。

【0083】

従来技術においては、複数の演算装置によりタスク単位で並列して演算処理を行っている。しかしながら、作業機械が作業現場において行う地形情報の演算のように、タスクごとの計算量の偏りが大きい場合には、従来技術のようにタスク単位で並列して演算する方法では、演算処理の高速化を十分に行うことができなかった。

【0084】

これに対して本実施の形態においては、マスタ演算装置が、複数のスレイブ演算装置のうちの１つのスレイブ演算装置から送信された情報群に基づく演算処理の実行要求に応じて、情報群を予め定めた分割規則に基づいて複数の小情報群に分割するとともに、小情報群に基づく演算処理の実行を複数の小情報群のそれぞれについて複数のスレイブ演算装置の何れかに設定し、複数のスレイブ演算装置が、マスタ演算装置で設定された小情報群に基づく演算処理をそれぞれ実行し、演算処理の結果とともに演算処理の実行に要した演算負荷の情報をマスタ演算装置に返信し、マスタ演算装置が、複数のスレイブ演算装置からそれぞれ返信された演算結果を統合し、統合した演算結果を情報群に基づく演算処理の実行要求を送信したスレイブ演算装置に情報群の演算結果として返信するとともに、複数のスレイブ演算装置から返信された演算負荷の情報に基づいて、複数のスレイブ演算装置の演算負荷が均一になるように分割規則を変更するように構成したので、複数のスレイブＣＰＵでの並列処理において均一に演算処理を割り当てることができ、より高速に多くの情報に基づく演算を行うことができる。

【0085】

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１２及び図１３を参照しつつ説明する。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

【0086】

本実施の形態は、異なる性能・状態の複数のスレイブＣＰＵにおいても、複数のスレイブＣＰＵでの並列処理において均一に演算処理を割り当てることができ、より高速に多くの情報に基づく演算を行うことができるように構成したものである。

【0087】

一般的に、ＣＰＵの性能が高いほど同じ処理計算量に対して早い処理が可能となる。また、あるアプリケーションをＣＰＵ実行させる場合において、他の優先度の高いアプリケーションが存在する状態では、そちらのアプリケーションに係る計算にＣＰＵ処理能力を使われるため、あるアプリケーションの処理完了が遅くなる。本実施の形態においては、このような状況を考慮するために、各スレイブＣＰＵ対してＣＰＵキャパシティ（許容量）を計算し、このＣＰＵキャパシティに基づいて分配処理を実行する。ＣＰＵキャパシティは、データベースサーバ４０に格納されている。ＣＰＵキャパシティは処理内容ごとに異なる可能性があるため、処理内容ごとに異なるＣＰＵキャパシティが格納されている。

【0088】

図１２は、マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部における処理分配処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0089】

図１２に示すように、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理分配部１２は、処理分配処理（図８のステップＳ３１０）として、まず、データベースサーバ４０から現在の処理内容に応じた各スレイブＣＰＵ２０，３０のキャパシティを取得し（ステップＳ４００Ａ）、スレイブＣＰＵの処理計算量の合計をキャパシティの合計で割ることにより平均処理時間を算出する（ステップＳ４０１Ａ）。

【0090】

【0091】

【0092】

【0093】

続いて、ｉ番目のスレイブＣＰＵに割り当てられているグリッドの合計処理計算時間が、ステップＳ４００で計算した平均処理計算時間よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ４６０Ａ）、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ４４０の処理に戻る。スレイブＣＰＵに割り当てられた処理計算量の合計をそのＣＰＵのキャパシティで割ることにより現在の処理時間が計算できる。

【0094】

また、ステップＳ４６０Ａでの判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、ｉ番目のスレイブＣＰＵに割り当てられているグリッドの合計処理計算時間が、ステップＳ４００で計算した平均処理計算時間よりも大きい場合には、続いて、ｉ番目のスレイブＣＰＵの現在の合計処理計算時間が最新のグリッドを追加する前の合計処理計算時間よりも平均処理計算時間に近くなったか否かを判定する（ステップＳ４７０Ａ）。すなわち、ステップＳ４７０Ａでは、ｉ番目のスレイブＣＰＵの現在の合計処理計算時間と、最新のグリッドを追加する前の合計処理計算時間とのどちらが平均処理計算時間に近いかを比較している。

【0095】

ステップＳ４７０Ａでの判定結果がＮＯの場合、最新のグリッドを追加する前の合計処理計算時間の方が平均処理計算時間に近い場合には、最新のグリッドを未割当にもどし（ステップＳ４８０）、ステップＳ４３０の処理に戻って（ｉ＋１）番目のスレイブＣＰＵに対する割当処理に移行する。

【0096】

また、ステップＳ４７０Ａでの判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、現在の合計処理計算時間の方が平均処理計算時間に近い場合には、ステップＳ４３０の処理に戻って（ｉ＋１）番目のスレイブＣＰＵに対する割当処理に移行する。

【0097】

【0098】

ステップＳ４３１での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、未割当のグリッドが存在する場合には、平均処理計算時間よりも合計処理計算時間時間が短いスレイブＣＰＵにその未割当のグリッドを割り当て（ステップＳ４３２Ａ）、ステップＳ４３１の処理に戻る。すなわち、ステップＳ４３１，Ｓ４３２Ａの処理を、未割当のグリッドが存在しなくなるまで繰り返す。ステップＳ４３１での判定結果がＹＥＳの場合のように未割当のグリッドが存在する場合には、合計処理計算時間が平均処理計算時間よりも短いスレイブＣＰＵが必ず存在するので、そのスレイブＣＰＵにその未割当のグリッドを割り当てることで、各スレイブＣＰＵに均一にグリッドを割り当てることができる。

【0099】

【0100】

図１３は、マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理結果収集部の処理内容を示すフローチャートである。

【0101】

図１１に示すように、マスタＣＰＵ１０の地形担当管理部１１の処理結果収集部１４は、各スレイブＣＰＵ２０，３０からの処理命令レスポンスを受領するまでは待ち受け状態であり（ステップＳ６００）、処理命令レスポンスを受領すると、各スレイブＣＰＵ２０，３０から受信した処理命令レスポンスに含まれる処理結果を統合するとともに（ステップＳ６１０）、処理命令レスポンスに含まれる処理計算量およびスレイブＣＰＵのキャパシティを用いて、データベースサーバ４０の処理計算量およびキャパシティを更新する（ステップＳ６２０Ａ）。キャパシティは処理にかかったＣＰＵ時間とそのＣＰＵの動作周波数を掛けることにより求められる。ＣＰＵ処理時間は、他のプロセス実行中は計測されず純粋にその処理に必要であった時間が求められる。複数のコアで並列に計算した場合も、各コアの時間が合計されるためマルチコアＣＰＵでも本方法で対応可能である。

【0102】

【0103】

【0104】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0105】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0106】

また、異なる性能・状態の複数のスレイブＣＰＵにおいても、複数のスレイブＣＰＵでの並列処理において均一に演算処理を割り当てることができ、より高速に多くの情報に基づく演算を行うことができる。

【0107】

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図１４～図１６を参照しつつ説明する。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。

【0108】

本実施の形態は、マスタＣＰＵがデータベースサーバを有するとともに、複数のスレイブＣＰＵがそれぞれ複製データベースを有する場合を示すものである。これにより、データベースサーバへのアクセス回数が減少し、処理完了がさらに速くなる。

【0109】

図１４は、本実施の形態に係る制御システムの全体構成を模式的に示す図である。

【0110】

図１４において、制御システムは、１つのマスタＣＰＵ（マスタ演算装置）１０Ｂと、複数のスレイブＣＰＵ（スレイブ演算装置）２０Ｂ，３０Ｂとを有し、マスタＣＰＵ１０Ｂに設けられたデータベースサーバ４１、及び、各スレイブＣＰＵ２０Ｂ，３０Ｂに設けられた複製データベース４２，４３に記憶された情報に基づくマスタＣＰＵ１０Ｂ及び複数のスレイブＣＰＵ２０Ｂ，３０Ｂによる演算結果を用いて油圧ショベル１０１の動作を制御するものである。なお、本実施の形態においては、複数のスレイブＣＰＵのうち２つのみを図示して説明している。

【0111】

マスタＣＰＵ１０Ｂは、例示した物体検知アプリケーションに係る演算処理のような作業現場の地形に関する処理の管理を担当する機能部であって、マスタＣＰＵ１０Ｂ上で実行されるアプリケーションにより実現される地形担当管理部１１と、１つ以上の他のアプリケーション１５と、データベースサーバ４１とで構成されている。また、地形担当管理部１１は、地形担当管理部１１における処理を担当する機能部として、マスタＣＰＵ１０Ｂ上で実行されるアプリケーションにより実現される処理分配部１２、情報格納部１３、及び、処理結果収集部１４を有している。

【0112】

スレイブＣＰＵ２０Ｂは、例示した物体検知アプリケーションに係る演算処理のような作業現場の地形に関する処理を行う機能部であって、スレイブＣＰＵ２０Ｂ上で実行されるアプリケーションにより実現される地形処理部２１と、複数の他のアプリケーション２３，２４と、複製データベース４２とで構成されている。また、地形処理部２１は、地形処理部２１における演算処理（例えば、法線ベクトル演算処理）の実行を担当する機能部として、スレイブＣＰＵ２０Ｂ上で実行されるアプリケーションにより実現される法線ベクトル演算実行部２２を有している。なお、本実施の形態においては、スレイブＣＰＵ２０Ｂのアプリケーション２３が物体検知アプリケーションである場合を例示する。複製データベース４２には、マスタＣＰＵ１０Ｂのデータベースサーバ４１の情報の複製が格納されている。

【0113】

同様に、スレイブＣＰＵ３０Ｂは、例示した物体検知アプリケーションに係る演算処理のような作業現場の地形に関する処理を行う機能部であって、スレイブＣＰＵ３０Ｂ上で実行されるアプリケーションにより実現される地形処理部３１と、複数の他のアプリケーション３３，３４と、複製データベース４３とで構成されている。また、地形処理部３１は、地形処理部３１における演算処理（例えば、法線ベクトル演算処理）の実行を担当する機能部として、スレイブＣＰＵ３０Ｂ上で実行されるアプリケーションにより実現される法線ベクトル演算実行部３２を有している。複製データベース４３には、マスタＣＰＵ１０Ｂのデータベースサーバ４１の情報の複製が格納されている。

【0114】

図１５は、マスタＣＰＵの地形担当管理部の処理分配部の処理内容を示すフローチャートである。

【0115】

図１５に示すように、マスタＣＰＵ１０Ｂの地形担当管理部１１の処理分配部１２は、スレイブＣＰＵ２０Ｂのアプリケーション２３から処理要求リクエストを受信すると、まず、データベースサーバ４１から地形の処理負荷（処理計算量）を取得する（ステップＳ３００）。処理負荷は、地形のグリッド毎に与えられている。各グリッドに対して処理負荷は整数値で表示されている。

【0116】

続いて、データベースサーバ４１から地形フィルターを取得する（ステップＳ３２０）。地形フィルターは、各グリッドが複数のスレイブＣＰＵ２０Ｂ，３０Ｂの何れのスレイブＣＰＵに割り当てられているかを示す情報である。例えば、地形フィルタとして各グリッドに整数値を割り当て、数値が１であるグリッドは第１のスレイブＣＰＵが、数値が２であれば第２のスレイブＣＰＵ２がそのグリッドの演算処理を担当するというルールをあらかじめ定めておく。本実施の形態では、データベースサーバ４１に予め格納されている複数の地形フィルターの中から現在使用できる地形フィルターを取得する。データベースサーバ４１には、複数の地形フィルターを同時に使用するために、予め決まった数の複数の地形フィルターが格納されている。

【0117】

続いて、データベース部分同期処理を行い（ステップＳ３２１）、複製データベース４２，４３の情報をデータベースサーバ４１の情報に同期させる。

【0118】

続いて、取得した処理負荷に基づいて、各スレイブＣＰＵ２０Ｂ，３０Ｂに割り当てる領域を決定する（ステップＳ３２２）。この処理分配処理では、領域の割り当てはグリッド単位で行われる。

【0119】

続いて、各グリッドに割り当てた領域を示す地形フィルターを作成し、データベースサーバ４１の情報を更新する（ステップＳ３３０）。

【0120】

続いて、各グリッドの演算処理を担当するスレイブＣＰＵ２０Ｂ，３０Ｂに、それぞれ演算処理の処理命令リクエストを送信し（ステップＳ３４０）、処理を終了する。

【0121】

図１６は、データベース部分同期処理の処理内容を示すフローチャートである。

【0122】

図１６において、マスタＣＰＵ１０Ｂの地形担当管理部１１の処理分配部１２は、まず、更新リストを初期化し（ステップＳ７００）、対象地形領域情報の領域に含まれるすべてのグリッドに対して未チェックのグリッドがあるか否かを判定する（ステップＳ７１０）。

【0123】

ステップＳ７１０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、未チェックのグリッドがある場合には、そのグリッドの同期時刻を取得し（ステップＳ７２０）、続いて、センサなどからデータベースサーバ４１へのデータ更新が複製データベース４２，４３との同期時刻より後か否かを判定する（ステップＳ７３０）。複製データベース４２，４３には、各グリッドが最後に同期を実施した時間が記録されており、それらを参照することでステップＳ７２０の同期時刻を取得することができる。

【0124】

ステップＳ７３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、同期時刻の後にセンサなどからデータベースサーバ４１へのデータ更新がなされていた場合には、そのグリッドを更新リストに追加し（ステップＳ７４０）、ステップＳ７１０の処理に戻る。また、ステップＳ７３０での判定結果がＹＥＳの場合には、データベースサーバ４１と複製データベース４２，４３は同期された状態であり、ステップＳ７３０の処理に戻る。

【0125】

また、ステップＳ７１０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、全てのグリッドに対して同期のチェックが終了した場合には、更新リストのグリッドの全てについてスレイブＣＰＵ２０Ｂ，３０Ｂの複製データベース４２，４３の同期を行い（ステップＳ７１１）、処理を終了する。

【0126】

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

【0127】

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

【0128】

また、データベースサーバへのアクセス回数が減少するので、処理完了をさらに速くすることができる。

【0129】

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。また、各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くように構成してもよい。

【符号の説明】

【0130】

１０，１０Ｂ…マスタＣＰＵ、１１…地形担当管理部、１２…処理分配部、１３…情報格納部、１４…処理結果収集部、１５…アプリケーション、２０，２０Ｂ…スレイブＣＰＵ、２１…地形処理部、２２…法線ベクトル演算実行部、２３，２４…アプリケーション、３０，３０Ｂ…スレイブＣＰＵ、３１…地形処理部、３２…法線ベクトル演算実行部、３３，３４…アプリケーション、４０，４１…データベースサーバ、４２，４３…複製データベース、１００…地形計測装置、１０１…油圧ショベル、１１０…フロント作業機、１１１…ブーム、１１２…アーム、１１３…バケット、１２１…ブームシリンダ、１２２…アームシリンダ、１２３…バケットシリンダ、１２４…旋回モータ、１２５，１２６…走行モータ、１３０…車体、１３１…上部旋回体、１３２…下部走行体、１５１…運転室、１７１，１７２…ＧＮＳＳ受信機、１８１，１８２，１８３，１８４…慣性計測装置

【図1】