(57)【要約】【課題】外界センサを有する作業機械から得た情報を管制サーバへ送るタイミングを適切にする。【解決手段】作業機械は、作業機械の周辺を掘削するフロント作業機と、フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、フロント作業機の作業範囲を含む周辺の地形形状を示す地形形状情報を出力する外界センサと、地形形状情報の出力先となる出力装置と、姿勢センサ、前記外界センサ、および出力装置の其々に接続された地形形状情報出力装置と、を備える。地形形状情報出力装置は、姿勢センサからの出力に基づいてフロント作業機の姿勢の履歴を算出し、これに基づいてフロント作業機による作業の進捗度を演算する作業進捗度演算部と、作業の進捗度に応じて、出力装置への出力の要否を判定する出力判定部と、を含む。【選択図】図６
2019190193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機械の周辺の地形形状を取得して出力する作業機械であって、
前記作業機械は、
前記作業機械の周辺を掘削するフロント作業機と、
前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、
前記フロント作業機の作業範囲を含む周辺の地形形状を検知し、地形形状情報を生成する外界センサと、
前記地形形状情報の出力先となる出力装置と、
前記姿勢センサ、前記外界センサ、および前記出力装置の其々に接続された地形形状情報出力装置と、を備え、
前記地形形状情報出力装置は、
前記姿勢センサからの出力に基づいて前記フロント作業機の姿勢の履歴を算出し、当該姿勢の履歴から前記フロント作業機による作業の進捗度を演算する作業進捗度演算部と、
前記作業の進捗度に応じて、前記出力装置への出力の要否を判定する出力判定部と、を含む、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記地形形状情報出力装置は、前記作業機械の周辺の障害物を検知し、当該障害物の位置を示す障害物情報を出力する障害物センサ又は前記障害物情報を記録する障害物データベースに接続され、
前記地形形状情報出力装置は、
前記障害物情報を基に、前記外界センサの計測範囲内において前記障害物が存在する領域を算出する障害物存在領域算出部と、
前記障害物が存在する領域の大きさに応じて、前記地形形状情報の実際の地形形状に対する確度を評価する地形形状情報確度評価部と、を更に含み、
前記出力判定部は、前記地形形状情報の確度が予め定められた確度閾値以上の場合に、前記出力装置に対して前記地形形状情報を出力すると判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記作業進捗度演算部は、前記姿勢センサからの出力に基づいて前記フロント作業機の先端が掘削動作を行ったと見做せる振幅以上の往復運動した回数を数えることにより作業量を算出する作業量算出部を含み、
前記出力判定部は、前記作業量を基に前記出力装置への出力の要否を判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記作業進捗度演算部は、前記姿勢センサからの出力に基づいて前記フロント作業機の先端の移動軌跡を求め、当該移動軌跡を地面に投影した領域に基づいて前記フロント作業機が作業を行った地面からなる作業範囲を算出して記録する作業範囲記録部と、
前記記録された作業範囲を読み出して、前記フロント作業機が作業を行ったと推定される領域の大きさである作業範囲量を算出する作業範囲量算出部と、を更に備え、
前記出力判定部は、前記作業範囲量を基に前記出力装置への出力の要否を判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項４に記載の作業機械であって、
前記作業進捗度演算部は、前記姿勢センサからの出力に基づいて前記フロント作業機の先端が掘削動作を行ったと見做せる振幅以上の往復運動した回数を数えることにより作業量を算出する作業量算出部を更に含み、
前記出力判定部は、前記作業量があらかじめ定められた作業量閾値以上であり、かつ前記作業範囲量があらかじめ定められた作業範囲量閾値以上の場合に、前記地形形状情報を前記出力装置に出力すると判定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記地形形状情報出力装置は、複数の出力装置が其々に接続され、
前記出力判定部は、前記作業の進捗度に応じて前記地形形状情報の出力先を選択する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項６に記載の作業機械であって、
前記複数の出力装置は、前記作業機械に搭載された表示装置、および無線通信装置であって、
前記出力判定部は、前記作業の進捗度が予め定められた作業進捗度閾値未満の場合は、前記地形形状情報を前記表示装置に対してのみ出力し、前記作業の進捗度が前記作業進捗度閾値以上の場合は、少なくとも前記無線通信装置に対して前記地形形状情報を出力し、前記無線通信装置は前記作業機械の管制サーバに向けて前記地形形状情報を送信する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項７に記載の作業機械であって、
前記地形形状情報出力装置は、
前記外界センサからの出力を基に、点群データからなる地形形状情報を生成する地形計測部と、
前記出力装置に対して前記地形形状情報を出力する出力制御部と、を更に含み、
前記出力判定部が前記地形形状情報を前記出力装置に出力すると判定すると、前記出力制御部は、前記点群データからなる地形形状情報を、周辺の地形形状を示す２次元または３次元データであってグリッドに分割されたメッシュデータに変換し、前記表示装置に出力する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項９】
請求項１に記載の作業機械であって、
前記作業機械は、
下部走行体と、
前記下部走行体上に搭載される上部旋回体と、を備え、
前記フロント作業機は、前記上部旋回体に基端が俯仰可能に連結されたブームと、前記ブームの先端に揺動可能に連結されたアームと、前記アームの先端に揺動可能に連結されたバケットと、を含む多関節フロント作業機であり、
前記姿勢センサは、前記ブームの角度を検知するブーム角度検出器、前記アームの角度を検知するアーム角度検出器、および前記バケットの角度を検知するバケット角度検出器からなる、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項１０】
請求項２に記載の作業機械であって、
前記外界センサおよび前記障害物センサは、同一のセンサにより構成される、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項１１】
請求項２に記載の作業機械であって、
前記外界センサおよび前記障害物センサは、ステレオカメラ、レーザスキャナ、ミリ波レーダの少なくとも一つを用いて構成される、
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係り、特に作業機械の施工の進捗管理に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業機械においては、工程に沿った適切な施工を行うために、施工の進捗管理が重要である。施工の進捗管理技術の一例として、例えば、作業機械にステレオカメラを設置して、このステレオカメラが取得した地形データを管制サーバに無線で送信し、管制サーバで施工現場の進捗を管理する技術が特許文献１および特許文献２に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている技術では、「形状計測システムは、作業機械に取り付けられ、対象を検出して、前記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、前記形状情報に、前記形状情報を特定するための時刻情報を付けて出力する情報付与部と、を含む（要約抜粋）」とある。
【０００４】
また、特許文献２に開示されている技術では、「地形マッピングシステムが開示される。システムは、現場の現在の表面を定義する複数の現在の点を収集するように構成された少なくとも１つのセンサと、現場の以前の表面を定義するそれ以前に収集された複数の点を含むデータベースとを有する（要約抜粋）」とある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１７／０６１５１１号
【特許文献２】国際公開第２００９／１０２８２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示の技術では、作業機械から管制サーバへの地形データの送信を作業機械のオペレータの判断に委ねているため、施工管理者が施工中の状況をリアルタイムに管理できない。そこで、作業機械が適切なタイミングで周囲の地形を管制サーバへ送信することが必要となる。また、特許文献２に開示の技術では、管制サーバへ送信されたデータに対して構造物や障害物の写りこんだ部分を除くフィルタリング処理が行われている。したがって、作業機械が管制サーバへ地形データを送信する際に決まった周期で送信を行うと、前回の測定から余り変化のない地形形状情報もサーバに送られ、地形変化の少ない現況地形データに対して比較処理やサーバとの通信を行う可能性があり、サーバや通信量に不要な負荷がかかることが懸念される。
【０００７】
本発明は、上記事項に鑑みてなされたもので、外界センサを有する作業機械から得た情報を管制サーバへ送るタイミングを適切にすることで、管制サーバへの無駄な通信や管制サーバ上の処理を減らし、施工管理者が効率のよい施工現場の進捗管理を行うことができる技術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】
【０００８】
上記課題を達成するために、本発明の特徴は特許請求の範囲に記載の構成を備える。その一例を挙げるならば、作業機械の周辺の地形形状を取得して出力する作業機械であって、前記作業機械は、前記作業機械の周辺を掘削するフロント作業機と、前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、前記フロント作業機の作業範囲を含む周辺の地形形状を検知し、地形形状情報を生成する外界センサと、前記地形形状情報の出力先となる出力装置と、前記姿勢センサ、前記外界センサ、および前記出力装置の其々に接続された地形形状情報出力装置と、を備え、前記地形形状情報出力装置は、前記姿勢センサからの出力に基づいて前記フロント作業機の姿勢の履歴を算出し、当該姿勢の履歴から前記フロント作業機による作業の進捗度を演算する作業進捗度演算部と、前記作業の進捗度に応じて、前記出力装置への出力の要否を判定する出力判定部と、を含む、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、外界センサを有する作業機械から得た情報を管制サーバへ送るタイミングを適切にすることで、管制サーバへの無駄な通信やサーバ上の処理を減らし、施工管理者が効率のよい施工現場の進捗管理を行うことができる技術を提供することができる。上記した以外の課題および効果は、発明を実施するための形態で明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】油圧ショベルの概観を示す図
【図２】実施形態１の油圧ショベルの制御システムの一例を示す図
【図３】車体座標系について説明する図
【図４】車体座標系、センサ座標系およびサイト座標系の関係を説明する図
【図５】油圧ショベルの動作シーン例を示す図
【図６】実施形態１の地形形状情報出力装置の機能ブロック図
【図７】作業量算出処理の流れを示すフローチャート
【図８】バケットの先端距離を説明するための図
【図９】障害物存在領域算出処理を説明する図
【図１０】作業範囲記録処理の流れを示すフローチャート
【図１１】作業範囲量算出処理の流れを示すフローチャート
【図１２】地形形状情報出力判定処理のフローチャート
【図１３】出力制御処理の説明図
【図１４】実施形態２の油圧ショベルの制御システムの一例を示す図
【図１５】地形形状情報出力装置の機能ブロック図
【図１６】障害物情報取得処理の流れを示すフローチャート
【図１７】変換後障害物情報の一例を示す図
【図１８】障害物存在領域算出処理を説明する図
【図１９】障害物存在領域処理の流れを示すフローチャート
【図２０】地形形状情報確度評価部の処理内容の説明図
【図２１】地形形状情報確度評価処理の流れを示すフローチャート
【図２２】地形形状情報出力判定処理の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。全図を通じて同一の構成には同一の符号を付し、重複説明を省略する。
【００１２】
＜実施形態１＞
［構成］
まず、本実施形態の油圧ショベル１００の概略構成を説明する。図１は、本実施形態の油圧ショベル１００の概観を示す図である。
【００１３】
油圧ショベル１００は、多関節フロント作業機１１０と車体１３０とを備える。
【００１４】
車体１３０は、上部旋回体１３１と下部走行体１３２とを備える。上部旋回体１３１および下部走行体１３２は、旋回モータ１２４の駆動により旋回し、右走行モータ１２５、および左走行モータ１２６の駆動により前後方向に走行する。
【００１５】
多関節フロント作業機１１０は、基端が上部旋回体１３１に俯仰可能に連結されたブーム１１１と、ブーム１１１の先端に揺動可能に連結されたアーム１１２と、アーム１１２の先端に揺動可能に連結されたバケット１１３とを備える。ブーム１１１とアーム１１２とバケット１１３とは、それぞれ、ブームシリンダ１２１とアームシリンダ１２２とバケットシリンダ１２３との各アクチュエータにより駆動され、掘削および土砂の運搬を行う。
【００１６】
また、上部旋回体１３１は、運転室１５１を備える。運転室１５１には、操作レバー１５２、モニタ（表示装置）１５３、ブザー１５４（図２参照）が設置される。
【００１７】
さらに、ブーム１１１、アーム１１２、バケット１１３、および、上部旋回体１３１は、それぞれの回動角を検出するブーム角度検出器１８１、アーム角度検出器１８２、バケット角度検出器１８３、および、旋回体角度検出器１８４を備える。これら各種角度検出器１８１〜１８４は、姿勢センサに相当する。
【００１８】
また、油圧ショベル１００は、障害物情報を取得する障害物センサ１５６（図２参照）を備える。障害物センサ１５６は、例えば、カメラ、レーダ、レーザスキャナ等である。
【００１９】
また、油圧ショベル１００は、周囲の地形を検知して地形形状を示す情報（地形形状情報）を生成する外界センサ１７０を備える。外界センサ１７０は、例えば、ステレオカメラ、レーザスキャナ、ミリ波レーダ等である。
【００２０】
また、油圧ショベル１００は、右ＧＮＳＳ受信機１７１および左ＧＮＳＳ受信機１７２を備える。
【００２１】
また、油圧ショベル１００は車体の重力に対する傾斜角度を検出する姿勢検出装置１７３を備える。姿勢検出装置１７３は例えばＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  Ｕｎｉｔ）などである。姿勢検出装置１７３は姿勢センサに相当する。
【００２２】
［制御システム］
次に、本実施形態の油圧ショベル１００の、制御システムの概要を説明する。図２は、油圧ショベル１００の制御システムの一例を示す図である。
【００２３】
油圧ショベル１００は、さらに、エンジン１４３と、油圧ポンプ１４２と、コントロールバルブ１４１と、メインコントローラ１６２と、情報コントローラ１６１とを備える。
油圧ポンプ１４２は、エンジン１４３の動力によって作動する。オペレータが操作レバー１５２を操作すると、その操作情報は、メインコントローラ１６２で制御信号に変換される。制御信号は、油圧ポンプ１４２とコントロールバルブ１４１とエンジン１４３に送られ、これらにより、旋回モータ１２４と、右走行モータ１２５、左走行モータ１２６と、ブームシリンダ１２１と、アームシリンダ１２２と、バケットシリンダ１２３とが、駆動される。
【００２４】
情報コントローラ１６１は、ＣＰＵ１６１１、ＲＡＭ１６１２、ＲＯＭ１６１３、および外部１／Ｆ１６１４がバス１６１５により互いに接続されたコンピュータを用いて構成される。
【００２５】
外部Ｉ／Ｆ１６１４は、メインコントローラ１６２、ブザー１５４、モニタ１５３（地形形状情報の出力装置の一つに相当する）、および記憶媒体１５５に接続される。情報コントローラ１６１は、ブザー１５４およびモニタ１５３を介したオペレータへの情報提示やメインコントローラ１６２へのコントロールバルブ１４１の制御指示の出力を行う。記憶媒体１５５には、処理動作データベース（ＤＢ）２３０が記憶される。処理動作ＤＢ２３０は、後述するように、各障害物に設定したレベル毎の制御動作を保持する。
【００２６】
また外部Ｉ／Ｆ１６１４は、右ＧＮＳＳ受信機１７１、左ＧＮＳＳ受信機１７２、各種角度検出器１８１〜１８４、姿勢検出装置１７３、外界センサ１７０、および障害物センサ１５６に接続される。情報コントローラ１６１内に構成される地形形状情報出力装置２００は、障害物情報や地形形状情報を用いた算出・出力処理を行う。
【００２７】
また、情報コントローラ１６１は、油圧ショベル１００の外部（例えば管制サーバ）と地形形状情報や管制データの送受信を行う無線通信装置１５７（地形形状情報の出力装置の一つに相当する）に接続される。無線通信装置１５７は、無線ＬＡＮ、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、携帯回線などに接続する通信機器である。無線通信装置１５７及びモニタ１５３は、情報コントローラ１６１から地形形状情報を出力する複数の出力装置に相当する。
【００２８】
本実施形態の地形形状情報出力装置２００の説明に先立ち、本実施形態の概要を説明する。
【００２９】
まず、本実施形態で用いる座標系について図３、図４を参照して説明する。図３は本実施形態で用いる車体座標系９００について説明する図である。図４は車体座標系９００、センサ座標系９１０およびサイト座標系９３０の関係を説明する図である。
【００３０】
本実施形態では、図３に示す車体１３０に固定された車体座標系９００、および図４に示す外界センサ１７０に固定されたセンサ座標系９１０、施工現場の基準となる位置に固定されたサイト座標系９３０を用いる。サイト座標系９３０として以下ではＧＮＳＳ座標系を用いるが、施工現場内で車体と施工現場の地面、障害物とに共通するローカル座標系でもよい。
【００３１】
図３に示す車体座標系９００は、油圧ショベル１００の旋回中心と下部走行体１３２が地面と接触する面とが交わる点を原点とし、水平面上にＸ軸とＹ軸とを取り、鉛直方向にＺ軸を取る直交座標系である。本実施形態では、車体１３０の左右方向にＸ軸をとり、水平面上でＸ軸に直交する方向をＹ軸とする。
【００３２】
つぎに、図４を参照し、車体座標系９００、センサ座標系９１０およびサイト座標系９３０の関係と、それら座標変換処理について説明する。
【００３３】
まず、外界センサ１７０が計測した、計測点９２０のセンサ座標系９１０から車体座標系９００への座標変換について説明する。図４において、計測点９２０は、センサ座標系９１０上でＰｓ（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）と表され、車体座標系９００上のＰｖ（ｘｖ、ｙｖ、ｚｙ）に変換される。このときの座標変換式は、例えば、以下の式（１）に表される。
【数１】
2019190193.tif 000003
【００３４】
Ｒｓｖはセンサ座標系９１０から車体座標系９００への回転行列であり、αｓ、βｓ、γｓ、はそれぞれ、センサ座標系９１０と車体座標系９００のＸ軸同士、Ｙ軸同士、Ｚ軸同士がなす角である。外界センサ１７０が油圧ショベル１００に固定されている場合、これらのなす角は、例えば、予め計測しておき、記憶媒体１５５に保存しておく。また、外界センサ１７０が稼動しながら計測する場合、外界センサ１７０に姿勢センサを備え付けるなどして、姿勢センサが検出した角度を用いてもよい。
【００３５】
Ｔｓはセンサ座標系９１０から車体座標系９００への並進行列である。ｘｔ、ｙｔ、ｚｔは車体座標系９００からみたセンサ座標系９１０の原点座標に等しく、外界センサ１７０の取り付け位置は、油圧ショベル１００に対して固定されている場合が多く、これらの値は、例えば、予め位置を計測し、記憶媒体１５５に保存しておく。
【００３６】
つぎに、センサ座標系９１０からサイト座標系への座標変換について説明する。図４において、計測点９２０は、センサ座標系９１０上でＰｓ（ｘｓ、ｙｓ、ｚｓ）と表され、車体座標系９００上のＰｇ（ｘｇ、ｙｇ、ｚｇ）に変換される。このときの座標変換式は、例えば、下式（２）の通りに表される。
【数２】
2019190193.tif 000004
【００３７】
Ｒｖｇは車体座標系９００からサイト座標系９３０への回転行列であり、θｒ、θｐ、θｙ、はそれぞれ、車体座標系９００とサイト座標系９３０のＸ軸同士、Ｙ軸同士、Ｚ軸同士がなす角である。θｒおよびθｐは、例えば、油圧ショベル１００に備え付けられた姿勢検出装置１７３の出力から重力に対する傾斜角を算出し、それらを用いる。また、θｙは油圧ショベル１００に備え付けられた右ＧＮＳＳ受信機１７１および左ＧＮＳＳ受信機１７２が受信した測位データから算出した油圧ショベル１００の方位を用いても良い。
【００３８】
また、Ｔｓはセンサ座標系９１０から車体座標系９００への並進行列である。ｘｖｇ、ｙｖｇ、ｚｖｇは車体座標系９００からみたセンサ座標系９１０の原点座標に等しく、これらの値は、例えば、右ＧＮＳＳ受信機１７１および左ＧＮＳＳ受信機１７２が受信した測位データから算出した油圧ショベル１００の位置を用いる。
【００３９】
次に、本実施形態の地形形状情報出力装置２００の動作概要について説明する。図５は油圧ショベル１００の動作シーン例を示す図である。図５（ａ）〜（ｃ）は油圧ショベル１００が周囲を掘削しており、油圧ショベル１００に備えられた外界センサ１７０が施工対象の地形４３０および４４０の計測を行うシーンである。図５（ａ）における施工対象の地形４３０は、前回の計測時と比べて地形の変化が少ない場合、図５（ｂ）および（ｃ）における施工対象の地形４４０は、前回の計測時と比べて十分に施工を行い、地形変化が大きい場合を示している。
【００４０】
図５（ａ）の施工対象の地形４３０は前回の計測時と比べてあまり進捗がない。このような場合、外界センサ１７０が計測した地形データはデータの加工処理や無線通信により管制サーバへ送信したとしても、変化が少ないため、通信・処理のコストの面から無駄になる。このような場合、地形形状情報出力装置２００は、外界センサ１７０が施工対象の地形を計測してもそのデータの処理や管制サーバへ通信を行わず、通信やデータ処理負荷を軽減する。
【００４１】
また、図５（ｂ）における施工対象の地形４４０は前回の計測時と比べて十分進捗があるが、外界センサ１７０の計測範囲４１０に第１障害物４２０が写りこんでいるため、地形形状のデータとしては確からしさ（確度）が小さい。したがって、外界センサ１７０の計測したデータから構造物を取り除くなどの処理が必要となり、通信・処理負荷が高くなる。このような場合、地形形状情報出力装置２００は、外界センサ１７０が施工対象の地形を計測してもそのデータの処理や管制サーバへ通信を行わず、通信や計算負荷を軽減する。本実施形態ではモニタ１５３のみに出力し、無線通信装置１５７への出力は行わない。
【００４２】
図５（ｃ）における施工対象の地形４４０は施工前と比べて十分進捗があり、さらに、外界センサ１７０の計測範囲４１０に地形以外の障害物が移りこんでいない。このような場合、本実施形態の地形形状情報出力装置２００では、外界センサ１７０が施工対象の地形４４０を計測したデータを加工し、モニタ１５３に表示し、更に無線通信装置１５７に出力する。無線通信装置１５７は無線通信回線を介して管制サーバに地形データを送信する。管制サーバへの出力は必須であるが、モニタ１５３は任意である。
【００４３】
［地形形状情報出力装置］
以下、上記のような進捗管理を実現する本実施形態の地形形状情報出力装置２００を説明する。図６は、本実施形態の地形形状情報出力装置２００の機能ブロック図である。
【００４４】
地形形状情報出力装置２００は、機械状態取得部５３１、地形計測部５４１、作業進捗度演算部５６１、出力判定部５７１、および出力制御部５８１を備える。これらの各部は、情報コントローラ１６１が、予め定めたプログラムをメモリにロードして実行することにより実現される。プログラムは、例えば、記憶媒体１５５等に格納される。なお、情報コントローラ１６１が、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｇａｔｅ  ａｒｒａｙ）などのハードウェアを備え、全部または一部の機能は、これらによって実現されてもよい。また、各部の処理に用いる各種のデータ、処理中に生成される各種のデータは、メモリ、または、記憶媒体１５５に格納される。
【００４５】
［機械状態取得部５３１］
機械状態取得部５３１はブーム角度検出器１８１、アーム角度検出器１８２、バケット角度検出器１８３、および、旋回体角度検出器１８４と、右ＧＮＳＳ受信機１７１および左ＧＮＳＳ受信機１７２から、上部旋回体１３１の測位位置、方位、およびバケット１１３の先端位置を算出する。
【００４６】
なお、本明細書では、バケット１１３の先端位置および油圧ショベル１００の位置・姿勢のことを、機械状態と呼ぶ。バケット１１３の先端位置は、車体座標系９００の座標値で表される。また、算出された機械状態は、記憶媒体１５５に保持されるとともに、地形形状情報確度評価部５５１および作業進捗度演算部５６１に出力される。
【００４７】
［地形計測部５４１］
地形計測部５４１は、外界センサ１７０が取得した周囲地形の点群データをサイト座標系９３０に変換して出力する。外界センサ１７０の計測タイミングは、任意であり、予め設定された周期で計測してもよいし、オペレータの判断や、ある計測アルゴリズムに沿った計測を行ってもよい。また、外界センサ１７０からサイト座標系９３０への変換式はあらかじめ保持しておく。
【００４８】
［作業進捗度演算部５６１］
作業進捗度演算部５６１は、機械状態取得部５３１が取得した機械状態より、油圧ショベル１００の作業量および作業範囲量を算出し、出力判定部５７１に送信する。作業進捗度演算部５６１は、作業量算出部５６２と、作業範囲記録部５６３と、作業範囲量算出部５６４と、を含む。
【００４９】
［作業量算出部５６２］
図７および図８を参照して作業量算出処理について説明する。図７は作業量算出処理の流れを示すフローチャートである。図８はバケットの先端距離を説明するための図である。
【００５０】
作業量算出部５６２は、機械状態取得部５３１から取得したバケット１１３の先端距離Ｄｔ（機械状態に相当する）より、油圧ショベル１００の作業量を算出する。本実施形態では、バケット１１３の先端が、所定の距離以上の振幅を往復運動した回数（作業量Ｃｇ）を用いて作業量を推定する。往復運動した回数はバケット１１３の姿勢の履歴に相当する。この「所定の距離」とは、バケット１１３が掘削動作を行ったと見做せる振幅に相当する。所定の距離以上の振幅を移動したか否かは、例えば、図８に示すように、バケット近地点Ｄｔｎおよびバケット遠地点Ｄｔｆを予め設定しておき、一方の地点を通過後にもう一方を通過したか否かにより判定する。以下、図７の各ステップに沿って作業量算出部５６２の作業量算出処理について説明する。
【００５１】
＜ステップＳ１０１＞
機械状態取得部５３１は、ブーム角度検出器１８１、アーム角度検出器１８２、バケット角度検出器１８３から取得した角度と、予め機械状態取得部５３１が保持していたブーム１１１、アーム１１２、およびバケット１１３の長さを基に、バケット１１３の先端距離Ｄｔを算出する。ここで、先端距離Ｄｔとは図８に示すように車体座標系９００の原点からバケット１１３の先端までの距離のことを指す。
【００５２】
＜ステップＳ１０２＞
作業量算出部５６２は、機械状態取得部５３１からバケット１１３の先端位置を取得し、それを基に、先端距離Ｄｔの値がＤｔｆ以上であるか、Ｄｔｎ以下であるか、それ以外かを判定する。Ｄｔの値がＤｔｆ以上である場合、ステップＳ１０２はステップＳ１０３に進む。Ｄｔの値がＤｔｎ以下である場合、ステップＳ１０２はステップＳ１０４に進む。それ以外の場合、ステップＳ１０２は作業量算出処理を終了する。
【００５３】
＜ステップＳ１０３＞
作業量算出部５６２は、記憶媒体１５５に保存されているＣｔｎ、Ｃｇの値を呼び出す。
【００５４】
＜ステップＳ１０４＞
作業量算出部５６２は、記憶媒体１５５に保存されているＣｔｆ、Ｃｇの値を呼び出す。
【００５５】
＜ステップＳ１０５＞
作業量算出部５６２は、Ｃｔｆが１であるか否かを判定する。Ｃｔｆ＝１である場合、ステップＳ１０５はステップＳ１０８へ進む。Ｃｔｆが１でない場合、ステップＳ１０５はステップＳ１０７へ進む。
【００５６】
＜ステップＳ１０６＞
作業量算出部５６２は、Ｃｔｆが１であるか否かを判定する。Ｃｔｆ＝１である場合、ステップＳ１０６はステップＳ１０８へ進む。Ｃｔｆが１でない場合、ステップＳ１０６はステップＳ１０９へ進む。
【００５７】
＜ステップＳ１０７＞
作業量算出部５６２は、Ｃｔｆ、Ｃｇの値を、それぞれＣｔｆ＝１、Ｃｇ＝ＣｇとしてステップＳ１４１０に進む。
【００５８】
＜ステップＳ１０８＞
作業量算出部５６２は、Ｃｇ、Ｃｔｆ、Ｃｔｎの値を、それぞれＣｇ＝Ｃｇ＋１、Ｃｎｆ＝０、Ｃｔｎ＝０として作業量算出処理を終了する。
【００５９】
＜ステップＳ１０９＞
作業量算出部５６２は、Ｃｔｎ、Ｃｇの値を、それぞれＣｔｎ＝１、Ｃｇ＝ＣｇとしてステップＳ１１０に進む。
【００６０】
＜ステップＳ１１０＞
作業量算出部５６２は、Ｃｔｆ、Ｃｔｎ、Ｃｇの値を保存して、作業量算出処理を終了する。
【００６１】
［作業範囲記録部５６３］
つぎに、作業範囲記録部５６３における作業範囲記録処理について説明する。図９は障害物存在領域算出処理を説明する図である。図１０は、作業範囲記録処理の流れを示すフローチャートである。
【００６２】
作業範囲記録処理は、図９に示すように、油圧ショベル１００の作業範囲量算出を行うための周囲領域７００を、車体座標系９００を基準として格子状に分割した作業グリッドデータ７１１について、バケット１１３が通過した領域を判定する。作業グリッドデータ７１１の各グリッドには、グリッドの中心座標（Ｘｎ、Ｙｎ）およびバケット１１３の通過の有無を示すフラグＢｂｋｎが格納されている。作業グリッドデータ７１１において、バケット１１３が通過した作業グリッド７２１にはＢｂｋｎ＝１が割り当てられ、それ以外のグリッドはＢｂｋｎ＝０とする。また、各グリッドにはインデックスｎが割り当てられている。各グリッドの中心座標（Ｘｎ、Ｙｎ）とインデックスｎは、予め対応づけを記憶媒体１５５に保存して置き、与えられた座標（Ｘ、Ｙ）に対して、その座標が含まれるグリッドが瞬時に探索できるようにしておくことが望ましい。なお、作業グリッドデータ７１１の格子の大きさは、車体の大きさおよび情報コントローラ１６１のスペック、外界センサ１７０の分解能、などを考慮して予め設定された値を用いる。なお、障害物存在領域算出のための周囲領域８００（図１８参照）と作業範囲算出のための周囲領域７００は、同じ範囲の領域であってもよいし、外界センサ１７０の計測範囲９１１や、障害物の検出可能な領域に応じてそれぞれ別の領域から抽出してもよい。また障害物グリッドデータ８１１（図１８参照）と作業グリッドデータ７１１のグリッドのサイズに関しても、同様に、同じ分割幅でもよいし、異なるものを採用しても良い。
【００６３】
以下、図１０の作業範囲記録処理の各ステップ順に沿って説明する。
【００６４】
＜ステップＳ２０１＞
機械状態取得部５３１は、ブーム角度検出器１８１、アーム角度検出器１８２、バケット角度検出器１８３から取得した角度と、予め機械状態取得部５３１が保持していたブーム１１１、アーム１１２、およびバケット１１３の長さを基に、車体座標系９００の原点の位置および、車体座標系９００でのバケット先端位置を算出する。
【００６５】
＜ステップＳ２０２＞
作業範囲記録部５６３は、油圧ショベル１００の周囲領域７００における、作業グリッドデータ７１１を記憶媒体１５５から読み出す。なお、初期ステップなどで作業グリッドデータ７１１が存在しない場合は、ステップＳ２０２が算出した油圧ショベル１００の車体座標系９００の位置を原点とした作業グリッドデータ７１１を作成する。
【００６６】
＜ステップＳ２０３＞
作業範囲記録部５６３は、ステップＳ２０２で呼び出した作業グリッドデータ７１１の、サイト座標系９３０における原点座標（Ｘｖｇ１、Ｙｖｇ１、Ｚｖｇ１）と、ステップＳ２０１で算出したサイト座標系９３０に置ける車体座標系９００の原点位置（Ｘｖｇ２、Ｙｖｇ２、Ｚｖｇ２）との距離Ｒ０を、以下の式（３）を用いて算出する。
【数３】
2019190193.tif 000005
【００６７】
＜ステップＳ２０４＞
作業範囲記録部５６３は、ステップＳ２０３で算出したＲ０が距離閾値Ｒｄｔｈ以下であるか否を判定する。Ｒ０が距離閾値Ｒｄｔｈ未満である場合、ステップＳ２０６へ進む。Ｒ０が距離閾値Ｒｄｔｈ以上である場合、ステップＳ２０５に進む。
【００６８】
＜ステップＳ２０５＞
作業範囲記録部５６３は、作業グリッドデータ７１１の原点をステップＳ２０３が算出したサイト座標系９３０における車体座標系９００の原点位置に移動し、作業グリッドデータ７１１内の値を移動後の原点を基準した値（Ｘｎ、Ｙｎ、Ｂｂｋｎ）に更新する。更新方法は、例えば、原点移動後の作業グリッドデータ７１１の配列を新たに作成し、原点移動前のグリッドデータの各グリッドの中心座標について、移動後の作業グリッドデータから探索を行い、対応箇所が存在する場合は、移動後の作業グリッドデータの対応箇所のＢｂｋｎを移動前の作業グリッドデータのＢｋｎと同じ値にする。
【００６９】
＜ステップＳ２０６＞
作業範囲記録部５６３は、作業グリッドデータ７１１のバケット先端の最近傍格子を探索し、そのグリッドのインデックスｎを取得する。
【００７０】
＜ステップＳ２０７＞
作業範囲記録部５６３は、ステップＳ２０６で取得したインデックスｎに対応する作業グリッドデータ７１１のＢｂｋｎをＢｂｋｎ＝１にする。
【００７１】
＜ステップＳ２０８＞
作業範囲記録部５６３は、作業グリッドデータ７１１を記憶媒体１５５に保存し、作業範囲記録処理を終了する。
【００７２】
［作業範囲量算出部５６４］
作業範囲量算出部５６４は、機械状態取得部５３１が取得した機械状態より、油圧ショベル１００の作業範囲量を算出する。本実施形態では、バケット１１３の先端の移動軌跡を求め、移動軌跡を地面に投影した領域を作業範囲と推定する。「投影」は、バケット１１３の車体座標系９００で表されたＸ，Ｙ座標を、サイト座標系９３０に変換することにより実現できる。図１１は作業範囲量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【００７３】
作業範囲量算出部５６４は、作業範囲記録部５６３が出力した周囲領域７００における作業グリッドデータ７１１から外界センサ１７０の計測範囲９１１を抽出し、抽出された領域内のバケット１１３が通過した領域の割合から、作業範囲量Ａｇを算出する。以下、図１１の各ステップ順に沿って説明する。
【００７４】
＜ステップＳ３０１＞
作業範囲量算出部５６４は、外界センサ１７０の計測範囲９１１を抽出する。外界センサ１７０の計測範囲は、センサ座標系９１０が車体座標系９００に対して固定されている場合、あらかじめ対応する作業グリッドデータ７１１のインデックスｎを保存しておいたものを用いて、作業グリッドデータ７１１の対象領域を抽出しても良い。また、センサ座標系９１０が車体座標系９００に対して可変な場合、機械状態取得部５３１が算出した機械状態から、外界センサ１７０の計測範囲９１１を抽出してもよい。
【００７５】
＜ステップＳ３０２＞
作業範囲量算出部５６４は、ステップＳ３０１が抽出した計測範囲９１１の格子数Ｎｇ、および外界センサ１７０の計測範囲９１１内に含まれる、バケット１１３が通過したグリッド数Ｎｗから、作業範囲量Ａｇを算出し、作業範囲量算出処理を終了する。外界センサ１７０の計測範囲９１１内に含まれる格子数Ｎｇは、例えば、抽出した配列の長さを計算する。外界センサ１７０の計測内に含まれる作業グリッドの数Ｎｗは、例えば、抽出した格子内のすべてのＢｂｋｎの合計を取るなどする。作業範囲量ＡｇはＮｇ、Ｎｗを用いて以下の式（４）により算出する。
【数４】
2019190193.tif 000006
【００７６】
［出力判定部５７１］
出力判定部５７１は、地形形状情報確度評価部５５１が算出した地形形状情報の確度と、作業進捗度演算部５６１が算出した油圧ショベル１００の作業量および作業範囲を用いて、出力判定部５７１の処理内容を決定し、出力制御部５８１に出力する。図１２は地形形状情報出力判定処理のフローチャートである。以下、図２の各ステップ順に沿って説明する。
【００７７】
＜ステップＳ４０１＞
出力判定部５７１は、地形計測部５４１が出力した点群データを受信する。点群データを受信しない場合、ステップＳ４０６に進む。
【００７８】
＜ステップＳ４０２＞
出力判定部５７１は、作業範囲量算出部５６４が算出した作業範囲量Ａｇが予め設定された作業範囲量閾値Ａｔｈ（作業進捗度閾値の一つである）以上か否かを判定する。ＡｇがＡｔｈ未満である場合、ステップＳ４０６に進む。ＡｇがＡｔｈ以上である場合、ステップＳ４０３に進む。
【００７９】
＜ステップＳ４０３＞
出力判定部５７１は、作業量算出部５６２が算出した作業量Ｃｇが予め設定された作業量閾値Ｃｔｈ（作業進捗度閾値の一つである）以上か否かを設定する。ＣｇがＣｔｈ未満である場合、ステップＳ４０５に進む。ＣｇがＣｔｈ以上である場合、ステップＳ４０４に進む。
【００８０】
＜ステップＳ４０４＞
出力判定部５７１は、制御値βをβ＝１に設定し、地形形状情報出力判定処理を終了する。
【００８１】
＜ステップＳ４０５＞
出力判定部５７１は、制御値βをβ＝２に設定し、地形形状情報出力判定処理を終了する。
【００８２】
＜ステップＳ４０６＞
ステップＳ４０６は制御値βをβ＝３に設定し、地形形状情報出力判定処理を終了する。
【００８３】
［出力制御部５８１］
出力制御部５８１は、地形計測部５４１から油圧ショベル１００の周囲の地形形状情報を受け取った際に、出力判定部５７１が出力の要否を判定し、要と判定した際に選択した出力先（制御値βで表す）に基づいて地形形状情報を加工し、モニタ１５３に地形を出力、または無線通信装置１５７から無線通信によって管制サーバに地形形状情報を送信する。図１３は出力制御処理の説明図であって、（ａ）は、本発明の実施形態の動作データベースの一例を説明するための説明図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態のモニタに表示される表示画面例を説明するための説明図である。
【００８４】
図１３（ａ）に示すように、出力判定部５７１が算出した制御値βが３のとき、出力制御部５８１は、点群データ処理（点群データからメッシュデータ３３３への変換処理）を行わず、モニタ１５３に地形の表示・更新を行わない。メッシュデータ３３３は、周辺の地形形状を示す２次元または３次元データをグリッドに分割したデータである。
【００８５】
出力判定部５７１が算出した制御値βが２のとき、出力制御部５８１は、点群をメッシュデータ３３３に変換し、モニタ１５３に地形へ表示する。モニタ１５３に出力する際、地形の高低差が分かり易いように、例えばバー表示３３４を表示しても良い。図１３（ｂ）の例では、モニタ１５３には、メッシュデータ３３３上にバケット１１３が重畳して表示されるが、作業範囲上を移動しないアーム１１２、ブーム１１１はメッシュデータ３３３上には重畳表示されない。
【００８６】
出力判定部５７１が算出した制御値βが３のとき、出力制御部５８１は、点群をメッシュデータ３３３に変換し、モニタ１５３に地形へ表示する。さらに、変換したメッシュデータ３３３を無線通信装置１５７に出力する。無線通信装置１５７は変換したメッシュデータ３３３を管制サーバに送信し、作業量Ｃｇおよび作業範囲量Ａｇの値を０にする。
【００８７】
このように本実施形態によれば、作業進捗量に基づいて、外界センサ１７０が撮影した点群データ処理の有無や管制サーバへの送信の有無を判定することで、施工前やデータ送信前の地形と比較して、進捗の少ない地形を計測した点群データを管制サーバへ送信することや、情報コントローラ１６１などで処理することを抑制できる。また、施工進捗に応じて、計測した地形データを油圧ショベル１００のモニタ１５３のみに出力する等、出力先を限定することによって管制サーバとの通信の負荷を軽減し、かつ、オペレータに対して油圧ショベル１００の周囲の施工状況を認識させることが出来る。したがって、施工現場の進捗管理の効率を向上できる。
【００８８】
＜実施形態２＞
以下、実施形態１との相違点について説明し、重複説明を省略する。
【００８９】
［制御システム］
実施形態２の油圧ショベル１００の制御システムの概要を説明する。図１４は実施形態２に係る油圧ショベル１００の制御システムの一例を示す図である。
【００９０】
本実施形態では、実施形態１の制御システムに加え、記憶媒体１５５には、処理動作データベース（処理動作ＤＢ）２３０の他に、障害物データベース（障害物ＤＢ）２１０と、ＩＤ管理ＤＢ２４０が記憶される。
【００９１】
障害物ＤＢ２１０は、油圧ショベル１００の周囲の障害物情報を保持する。保持する障害物情報は、例えば、障害物センサ１５６等で取得される。なお、障害物情報は、例えば、油圧ショベル１００の外部に設置されたセンサにより取得され、無線通信により情報コントローラ１６１に送信されてもよい。また、障害物センサ１５６で取得した情報と、送信された情報との組み合わせであってもよい。障害物ＤＢ２１０が保持する障害物情報は、所定の時間間隔で、障害物センサ１５６等から送信され、更新される。
【００９２】
以下、本実施形態では、障害物は、油圧ショベル１００が作業の対象としない物体または構造物を指す。
【００９３】
ＩＤ管理ＤＢ２４０は、後述するように、各障害物に設定した物体の大きさを保持する。
【００９４】
［地形形状情報出力装置２００ａ］
図１５は、本実施形態の地形形状情報出力装置２００ａの機能ブロック図である。実施形態２に係る地形形状情報出力装置２００ａは、実施形態１に係る地形形状情報出力装置２００の各構成に加えて、障害物情報取得部５１１および障害物存在領域算出部５２１をさらに備える。
【００９５】
［障害物情報取得部５１１］
障害物情報取得部５１１は、所定の時間間隔で、障害物ＤＢ２１０から障害物情報を取得する。なお、取得するタイミングは、障害物ＤＢ２１０の情報更新と同期していてもよいし、予め定めたタイミングであってもよい。このとき、まず、障害物情報取得部５１１の出力から、油圧ショベル１００の周囲の障害物の有無を判定する。そして、障害物有りと判定された場合、障害物情報から得られる各障害物の位置情報を、それぞれ、車体座標系９００に変換し、変換後障害物情報として算出する。変換式は、予め保持しておく。
【００９６】
障害物情報取得部５１１による障害物情報取得処理の流れを説明する。図１６は、障害物情報取得処理の流れを示すフローチャートである。
【００９７】
＜ステップＳ５０１＞
障害物情報取得部５１１は、障害物ＤＢ２１０から障害物情報を取得する。
【００９８】
＜ステップＳ５０２＞
障害物情報取得部５１１は、障害物ＤＢ２１０から取得した障害物情報を参照し、油圧ショベル１００の周囲の障害物の有無を判定する。例えば、障害物情報として送信される位置情報の数で判定し、障害物情報として送信される位置情報がなければ障害物なし、と判定し、それ以外は障害物有りと判定する。
【００９９】
＜ステップＳ５０３＞
障害物情報取得部５１１が障害物有り、と判定した場合、障害物の数を、障害物数Ｍｏｂｊ（Ｍｏｂｊは、１以上の整数）に設定する。また、各障害物について、その位置情報を、それぞれ、車体座標系９００の値に変換し、変換後障害物情報として、例えば、記憶媒体１５５等に一時的に保持し、処理を終了する。
【０１００】
＜ステップＳ５０４＞
なお、ステップＳ５０２において、障害物情報取得部５１１が障害物無しと判定した場合、障害物情報取得部５１１は、障害物の数Ｍｏｂｊ（Ｍｏｂｊは、１以上の整数）に０を設定し、変換後障害物情報として保持し、処理を終了する。
【０１０１】
ここで、変換後障害物情報の一例を、図１７に示す。本図に示すように、本実施形態の変換後障害物情報３１１は、障害物毎の、位置情報（ｘ、ｙ、ｚ）３１４を保持する。なお、障害物毎に、障害物ＩＤ３１３を付し、併せて保持してもよい。また、障害物毎に、レコード番号３１２を付し、レコード番号をさらに保持してもよいし、障害物の大きさが判別可能な場合は障害物ＩＤ３１３と各障害物の大きさを対応付けて、障害物毎の大きさを保持してもよい。
【０１０２】
［障害物存在領域算出部５２１］
図１８は障害物存在領域算出処理を説明する図であり、図１９は障害物存在領域処理の流れを示すフローチャートである。
【０１０３】
障害物存在領域算出部５２１は、障害物情報取得部５１１が取得した変換後障害物情報３１１の障害物情報を用いて油圧ショベル１００の周囲の障害物が存在する領域を算出する。生成した障害物存在領域情報は、地形形状情報確度評価部５５１に出力される。
【０１０４】
障害物存在領域情報は、図１８に示すように、車体座標系９００を原点として、油圧ショベル１００の周囲領域８００を格子状に分割した障害物グリッドデータ８１１について、障害物の存在を判定する。障害物グリッドデータ８１１の各グリッドには、グリッドの中心座標（Ｘｎ、Ｙｎ）および障害物の存在を示すフラグＢｏｂｎが格納されている。障害物グリッドデータ８１１において、障害物が存在する障害物存在グリッド８２１にはＢｏｂｎ＝１が割り当てられ、それ以外のグリッドはＢｏｂｎ＝０とする。また、各グリッドにはインデックスｎが割り当てられている。各グリッドの中心座標（Ｘｎ、Ｙｎ）とインデックスｎは、予め対応づけを記憶媒体１５５に保存しておき、与えられた座標（Ｘ、Ｙ）に対して、その座標が含まれるグリッドが瞬時に探索できるようにしておくことが望ましい。なお、障害物グリッドデータ８１１の格子の大きさは、車体の大きさおよび情報コントローラ１６１のスペック、外界センサ１７０の分解能、などを考慮して予め設定された値を用いる。
【０１０５】
以下、図１９の障害物存在領域処理の各ステップ順に沿って説明する。
【０１０６】
＜ステップＳ６０１＞
障害物存在領域算出部５２１は、変換後障害物情報３１１を用い、油圧ショベル１００の周囲の障害物の有無を判定する。ここでは、例えば、障害物数Ｍｏｂｊ等を用いて判定する。障害物存在領域算出部５２１が障害物は存在しないと判定した場合、すなわち、Ｍｏｂｊが０の場合、障害物存在領域算出処理を終了する。障害物がないため、障害物グリッドデータ８１１の算出が不要である。
【０１０７】
＜ステップＳ６０２＞
一方、障害物存在領域算出部５２１が障害物があると判定した場合、すなわち、Ｍｏｂｊが１以上の場合、障害物存在領域算出部５２１は、各障害物について、障害物存在領域算出処理を行う。ここでは、各障害物に連番を付し、１番から順に以下の処理を行う。まず、連番のカウンタｍに１を設定する。ここで、ｍは１以上の整数である。
【０１０８】
＜ステップＳ６０４＞
障害物存在領域算出部５２１は、処理対象障害物Ｏｂｊ（ｍ）の位置および大きさから、障害物が存在する範囲を算出する。ここで処理対象障害物Ｏｂｊ（ｍ）の大きさはセンサ等で実際に測定された値を用いてもよいし、あらかじめ、変換後障害物情報３１１の障害物ＩＤ３１３と記憶媒体１５５に格納されているＩＤ管理ＤＢ２４０と対応付けておき、ＩＤ管理ＤＢ２４０に保存しておいた障害物ごとの大きさを用いてもよいし、あらかじめ設定された値を全ての障害物に対して用いてもよい。出力する障害物存在領域は、例えば車体座標系９００を基準としたＸの最大値および最小値とＹの最大値および最小値の形で出力する。
【０１０９】
＜ステップＳ６０５＞
障害物存在領域算出部５２１は、ステップＳ６０４において算出された障害物存在領域情報に該当する領域を、障害物グリッドデータ８１１から探索する。そして、探索されたすべての障害物存在グリッド８２１のＢｏｂｎにＢｏｂｎ＝１を代入する。
【０１１０】
＜ステップＳ６０６，ステップＳ６０３＞
障害物存在領域算出部５２１は、全障害物について処理を終えたか否かを判定し（ｍ＝Ｍｏｂｊ？）、未処理の障害物情報がある場合、ｍを１インクリメントし（ｍ＝ｍ＋１）、ステップＳ６０４へ戻る。障害物存在領域算出部５２１は、全ての障害物情報について処理を終えると、障害物グリッドデータ８１１を地形形状情報確度評価部５５１に出力し、処理を終了する。
【０１１１】
［地形形状情報確度評価部］
地形形状情報確度評価部５５１の処理内容について説明する。図２０は地形形状情報確度評価部５５１の処理内容の説明図であり、図２１は地形形状情報確度評価処理の流れを示すフローチャートである。
【０１１２】
地形形状情報確度評価部５５１は、障害物存在領域算出部５２１が算出した障害物グリッドデータ８１１と機械状態取得部５３１が取得した機械状態とより、外界センサ１７０の計測範囲９１１内に占める障害物の存在割合を算出し、地形の確度として出力判定部５７１に送信する。ここで地形の確度とは外界センサ１７０が地面撮像する領域において、障害物が存在する領域が占める割合である。
【０１１３】
図２０（ａ）のように、油圧ショベル１００の周囲に第１障害物４２０および第２障害物４６０が存在するとする。この状況において、障害物存在領域算出部５２１は図２０（ｂ）のように、障害物存在グリッド８２１を含む障害物グリッドデータ８１１を算出する。そこで、地形形状情報確度評価部５５１は、この障害物グリッドデータ８１１から外界センサ１７０の計測範囲９１１を探索し、抽出する。その後、この計測範囲９１１において、図２０（ｃ）のように、計測範囲９１１の格子数Ｎｇと、計測範囲９１１に含まれる障害物存在グリッド８２１の格子数Ｍｏｂから、地形の確度Ｒｇを算出する。
【０１１４】
図２１の各ステップ順に沿って、地形形状情報確度評価部５５１の処理フローについて説明する。
【０１１５】
＜ステップＳ７０１＞
地形形状情報確度評価部５５１は、油圧ショベル１００の周囲に存在する障害物の有無を判定する。ここでは、例えば、障害物数Ｍｏｂｊ等を用いて判定する。障害物が存在すると判定した場合、ステップＳ７０３へ進む。障害物が存在しないと判定した場合、ステップＳ７０２へ進む。
【０１１６】
＜ステップＳ７０２＞
地形形状情報確度評価部５５１は、地形の確度Ｒｇを１に設定し、地形形状情報確度評価処理を終了する。
【０１１７】
＜ステップＳ７０３＞
地形形状情報確度評価部５５１は、外界センサ１７０の計測範囲９１１を算出する。外界センサ１７０の計測範囲は、センサ座標系９１０が車体座標系９００に対して固定されている場合、あらかじめ対応する障害物存在グリッド８２１のインデックスｎを保存しておいたものを用いてもよい。また、センサ座標系９１０が車体座標系９００に対して可動する場合、機械状態取得部５３１が算出した機械状態から、外界センサ１７０の計測範囲９１１を算出してもよい。外界センサ１７０の計測範囲９１１は対応する障害物グリッドのインデックスｎの集合として算出する。
【０１１８】
＜ステップＳ７０４＞
地形形状情報確度評価部５５１は、ステップＳ７０３で算出した計測範囲９１１を障害物グリッドデータ８１１から抽出する。
【０１１９】
＜ステップＳ７０５＞
地形形状情報確度評価部５５１は、ステップＳ７０４が抽出した障害物グリッドデータ８１１における、外界センサ１７０の計測範囲９１１内に含まれる格子数Ｎｇ、および外界センサ１７０の計測範囲９１１内に含まれる障害物が存在する格子数Ｎｏｂを算出する。外界センサ１７０の計測範囲９１１内に含まれる格子数Ｎｇは、例えば、抽出した配列の長さを計算する。外界センサ１７０の計測範囲９１１内に含まれる障害物存在グリッド８２１の格子数Ｎｏｂは、例えば、抽出した格子内のすべてのＢｏｂｎ合計を取るなどの処理をする。地形の確度ＲｇはＮｇ、Ｎｏｂを用いて以下の式（５）により算出し、処理を終了する。
【数５】
2019190193.tif 000007
【０１２０】
［出力判定部５７１］
出力判定部５７１は、地形形状情報確度評価部５５１が算出した地形形状情報の確度と、作業進捗度演算部５６１が算出した油圧ショベル１００の作業量および作業範囲を用いて、出力制御部５８１の処理内容を決定し、その処理内容を示す制御値を出力制御部５８１に出力する。
【０１２１】
図２２は地形形状情報出力判定処理の流れを示すフローチャートである。
【０１２２】
＜ステップＳ８０１＞
出力判定部５７１は、地形計測部５４１が出力した点群データ受信する。点群データを受信しない場合、ステップＳ８０７に進む。
【０１２３】
＜ステップＳ８０２＞
出力判定部５７１は、地形形状情報確度評価部５５１が算出した地形の確度Ｒｇが予め設定された確度閾値Ｒｔｈ以上か否かを判定する。ＲｇがＲｔｈ未満である場合、ステップＳ８０７に進む。ＲｇがＲｔｈ以上である場合、ステップＳ８０３に進む。
【０１２４】
＜ステップＳ８０３＞
出力判定部５７１は、作業範囲量算出部５６４が算出した作業範囲量Ａｇが予め設定された作業範囲量閾値Ａｔｈ以上か否かを判定する。ＡｇがＡｔｈ未満である場合、ステップＳ８０７に進む。ＡｇがＡｔｈ以上である場合、ステップＳ８０４に進む。
【０１２５】
＜ステップＳ８０４＞
出力判定部５７１は、作業量算出部５６２が算出した作業量Ｃｇが予め設定された作業量閾値Ｃｔｈ以上か否かを設定する。ＣｇがＣｔｈ未満である場合、ステップＳ８０７に進む。ＣｇがＣｔｈ以上である場合、ステップＳ８０５に進む。
【０１２６】
＜ステップＳ８０５＞
出力判定部５７１は、制御値βをβ＝１に設定し、地形形状情報出力判定処理を終了する。
【０１２７】
＜ステップＳ８０６＞
出力判定部５７１は、制御値βをβ＝２に設定し、地形形状情報出力判定処理を終了する。
【０１２８】
＜ステップＳ８０７＞
出力判定部５７１は、制御値βをβ＝３に設定し、地形形状情報出力判定処理を終了する。
【０１２９】
このように本実施形態によれば、油圧ショベル１００の周囲の障害物情報および、作業進捗量に基づいて、外界センサ１７０が計測した点群データの管制サーバへの送信の有無を判定することで、施工前やデータ送信前の地形と比較して、進捗の少ない地形を計測した点群データを管制サーバへ送信することや、情報コントローラ１６１などで計測した地形形状情報の処理をすることを抑制できる。また、実施形態１に加えて、外界センサ１７０が計測した地形形状情報に車両や作業員などが写りこんだデータの処理や管制サーバへの送信を防ぐことが出来る。さらに、施工進捗に応じて、計測した地形形状情報を油圧ショベル１００のモニタ１５３のみに出力する等、出力先を限定することによって管制サーバとの通信の負荷を軽減し、かつ、オペレータに対して油圧ショベル１００の周囲の施工状況を認識させることが出来る。したがって、施工現場の進捗管理の効率を向上できる。
【０１３０】
上記実施形態は本発明を限定する趣旨ではなく、本発明の要旨を逸脱しない様々な変更態様は、本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、作業機械は油圧ショベルに限定されず、ホイールローダやドーザでもよい。その場合、ホイールローダやドーザの其々に搭載されたフロント作業機の先端位置を用いて、本実施形態の各処理を実行することができる。
【０１３１】
また、上記実施形態では、外界センサ１７０と障害物センサ１５６とを別センサで構成したが、外界センサ１７０と障害物センサ１５６を同一のセンサを用いて構成してもよい。これにより、従来から搭載されていた障害物センサ１５６又は外界センサ１７０のいずれかがあれば、それを用いて地面を計測し、本実施形態を適用して出力制御が行える。
【符号の説明】
【０１３２】
１００      ：油圧ショベル
１１０      ：多関節フロント作業機
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      ：右走行モータ
１２６      ：左走行モータ
１３０      ：車体
１３１      ：上部旋回体
１３２      ：下部走行体
１４１      ：コントロールバルブ
１４２      ：油圧ポンプ
１４３      ：エンジン
１５１      ：運転室
１５２      ：操作レバー
１５３      ：モニタ
１５４      ：ブザー
１５５      ：記憶媒体
１５６      ：障害物センサ
１５７      ：無線通信装置
１６１      ：情報コントローラ
１６２      ：メインコントローラ
１７０      ：外界センサ
１７１      ：右ＧＮＳＳ受信機
１７２      ：左ＧＮＳＳ受信機
１７３      ：姿勢検出装置
１８１      ：ブーム角度検出器
１８２      ：アーム角度検出器
１８３      ：バケット角度検出器
１８４      ：旋回体角度検出器
２００      ：地形形状情報出力装置
２００ａ    ：地形形状情報出力装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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