JP7330064B2 - overhead wire collection system - Google Patents
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Description
本発明は、架線集材システムに関し、特にグラップル装置を用いた架線集材システムに関する。
BACKGROUND OF THE
従来、木材の伐採を行う木材伐採地から木材の集材を行う木材集材地へ伐採された木材を搬送する架線集材システムが知られている(例えば特許文献1参照)。この特許文献1には、搬器を索条(ワイヤ)に沿って移動させることによって、この搬器に吊り下げた木材を木材集材地まで搬送することが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an overhead wire lumber collection system that transports felled lumber from a lumber logging site where lumber is harvested to a lumber harvesting region where lumber is collected (see, for example, Patent Document 1). This
この特許文献1に記載の架線集材システムでは、木材集材地での木材の荷下ろし作業を容易に行うことが可能になっている。しかし、木材伐採地での木材の荷掛け作業を人手によって行わなければならなかった。加えて、荷掛け作業を行うには、例えば険しい山道等を登って木材伐採地まで行く必要があり、荷掛け作業は、作業者にとって煩わしく危険な作業となっていた。
In the overhead wire logging system described in
その一方で、木材伐採地での人手による荷掛け作業を不要にするために、木材を機械的に掴むことが可能なグラップル装置を用いて、木材を搬送することも検討されている。しかし、この場合、グラップル装置に駆動源を搭載する必要があり、グラップル装置の大型化や重量増加が懸念される。また、そのようなグラップル装置をワイヤに沿って円滑に移動させることは困難であった。 On the other hand, in order to eliminate the need for manual loading work at a lumber logging site, it is also being considered to transport lumber using a grapple device capable of mechanically grasping lumber. However, in this case, it is necessary to mount a driving source on the grapple device, and there is concern about an increase in the size and weight of the grapple device. Also, it has been difficult to move such a grapple device smoothly along the wire.
また、木材の荷掛けから搬送および荷下ろしまでグラップル装置を用いて作業を行う際には、グラップル装置の操作を行う作業者を木材伐採地や木材集材地に配置して、伐採された木材の位置等を視認しながら作業を行う必要があった。 In addition, when performing work using a grapple device, from loading to transporting and unloading of timber, workers who operate the grapple device are placed at the timber logging site and the timber collection site, and the felled timber is It was necessary to perform the work while visually checking the position of the
本発明は、上述したような実情を考慮してなされたものであって、木材伐採地と木材集材地での人手による荷掛け作業および荷下ろし作業が不要であり、しかも、木材の集材に必要な人員を削減することが可能な架線集材システムを提供することを目的としている。 The present invention has been devised in view of the above-described circumstances, and is capable of eliminating the need for manual loading and unloading operations at a lumber logging site and a lumber collecting site, and furthermore, providing a method for collecting lumber. It is an object of the present invention to provide an overhead wire lumber collection system capable of reducing the number of personnel required for
上記課題を解決するために本発明の架線集材システムは、グラップル装置と、前記グラップル装置を移動させる架線集材機を備え、木材伐採地から木材集材地へ伐採された木材を搬送する架線集材システムであって、前記グラップル装置および前記架線集材機の駆動を制御する駆動制御部と、前記グラップル装置の下方の画像を撮像する撮像部と、前記画像中の前記木材を認識する画像認識部とを有し、前記駆動制御部は、前記画像認識部の認識結果に応じて前記グラップル装置および前記架線集材機の駆動を制御することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the overhead wire logging system of the present invention includes a grapple device and an overhead wire logging device for moving the grapple device. A lumber collection system, comprising: a drive control unit for controlling the driving of the grapple device and the wire collection machine; an imaging unit for capturing an image below the grapple device; and an image for recognizing the lumber in the image. and a recognition unit, wherein the drive control unit controls driving of the grapple device and the overhead wire collector according to the recognition result of the image recognition unit.
このような本発明の架線集材システムでは、画像認識部の認識結果に応じてグラップル装置および前記架線集材機の駆動を制御するため、木材伐採地と木材集材地での人手による荷掛け作業および荷下ろし作業が不要であり、しかも、木材の集材に必要な人員を削減することが可能となる。 In such an overhead wire collection system of the present invention, since the driving of the grapple device and the overhead wire collection machine is controlled according to the recognition result of the image recognition unit, the load is manually placed at the lumber felling site and the lumber collection site. Work and unloading work are not required, and it is possible to reduce the number of workers required for collecting lumber.
また本発明の一態様では、前記駆動制御部は、前記画像中に前記木材が含まれない場合には前記グラップル装置の位置を変化させ、前記画像中に前記木材が含まれる場合には前記グラップル装置が前記木材を掴む把持動作を実施する。 In one aspect of the present invention, the drive control unit changes the position of the grapple device when the wood is not included in the image, and changes the position of the grapple device when the wood is included in the image. A device performs a gripping action to grip the wood.
また本発明の一態様では、前記駆動制御部は、前記木材の把持動作を機械強化学習する。 Further, in one aspect of the present invention, the drive control unit performs machine reinforcement learning of the wood gripping motion.
また本発明の一態様では、前記駆動制御部は、前記把持動作の後に、前記グラップル装置を前記木材集材地まで移動させ、前記木材集材地で前記グラップル装置が前記木材を離す配置動作を実施する。 In one aspect of the present invention, after the gripping operation, the drive control unit moves the grapple device to the timber collection site, and performs an arrangement operation in which the grapple device releases the timber at the timber collection site. implement.
また本発明の一態様では、前記グラップル装置は、本体部と、前記本体部の下方に設けられたグラップルアームとを有し、前記撮像部、前記画像認識部および前記駆動制御部は、前記本体部に設けられている。 In one aspect of the present invention, the grapple device includes a main body and a grapple arm provided below the main body, and the imaging section, the image recognition section, and the drive control section are connected to the main body. provided in the department.
また本発明の一態様では、前記グラップル装置は、加速度センサ部を備え、前記駆動制御部は、前記加速度センサ部の検出結果に基づいて、前記画像において鉛直下方位置を特定する。 Further, in one aspect of the present invention, the grapple device includes an acceleration sensor section, and the drive control section specifies a vertically downward position in the image based on a detection result of the acceleration sensor section.
また本発明の一態様では、スカイライン、エンドレスライン、およびリフチングラインを少なくとも有するエンドレスタイラー式の構成を備え、前記グラップル装置が、前記リフチングラインのワイヤに沿って移動可能に設けられている。 In one aspect of the invention, there is an endless tier configuration having at least a skyline, an endless line, and a lifting line, wherein the grapple device is movable along a wire of the lifting line.
本発明では、木材伐採地と木材集材地での人手による荷掛け作業および荷下ろし作業が不要であり、しかも、木材の集材に必要な人員を削減することが可能な架線集材システムを提供することができる。 The present invention provides an overhead wire timber collection system that does not require manual loading and unloading operations at timber logging sites and timber collection sites, and that can reduce the number of workers required for timber collection. can provide.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態に係るグラップル装置3を備えた架線集材システム100の概略構成を示す図である。図2は、図1の架線集材システム100の集材範囲R1の一例を示す平面図である。図3は、図1の架線集材システム100に備えられた架線集材機1を示す斜視図である。図4は、図3の架線集材機1の油圧回路の概略構成を示す図である。図5は、本発明の実施形態に係るグラップル駆動装置を備えたグラップル装置3の概略構成を示す図である。図6は、図5のグラップル装置3の一対のグラップルアーム(以下、トングと言う。)3cの開閉動作を示す図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a
まず、架線集材システム100の概略構成について、図1、図2を参照して説明する。本実施形態では、架線集材システム100は、エンドレスタイラー式の架線集材システムとして構成されている。図1、図2に示すように、架線集材システム100は、架線集材機1、搬器(キャリッジ)2、グラップル装置3、スカイライン(主索)SKL、エンドレスライン(エンドレス索)ELL、リフチングライン(荷上索)LFL、ホールバックライン(引戻索)HBL等から構成されている。
First, a schematic configuration of the overhead
スカイラインSKLは、元柱位置P4と、木材伐採地P3よりも遠い位置に設けられた先柱位置P2との間に架け渡されている。スカイラインSKLは、略一直線状に延びており、例えば、スカイラインSKLの一端は木材集材地P1外の元柱位置P4の樹木等に接続され、スカイラインSKLの他端が先柱位置P2の樹木等に連結されている。 The skyline SKL spans between a base pillar position P4 and a front pillar position P2 provided at a position farther than the lumber logging site P3. The skyline SKL extends in a substantially straight line. For example, one end of the skyline SKL is connected to a tree or the like at the original pillar position P4 outside the lumber collection site P1, and the other end of the skyline SKL is connected to a tree or the like at the leading pillar position P2. connected to
なお、木材集材地P1は架線集材システム100における木材の荷下ろし位置であり、この木材集材地P1は限定された一箇所だけでなく、木材集材地P1は先柱位置P2と元柱位置P4の間に架け渡されているスカイラインSKLの真下近傍になるところであればよく、特に限定されるものでもない。
The timber collection site P1 is a position where timber is unloaded in the overhead
スカイラインSKLには、搬器2が滑車Sを介して走行可能に取り付けられている。搬器2には、無限軌道を構成するエンドレスラインELLの両端部が連結されている。エンドレスラインELLは、複数の滑車E、および架線集材機1のエンドレスライン用ウインチ10Eのウインチドラム11Eに掛け渡されている。この場合、滑車Eは、木材集材地P1内に、先柱位置P2の近傍、架線集材機1の近傍等に設置されている。
A
架線集材機1に備えられたエンドレスライン用ウインチ10EによってエンドレスラインELLを走行させることにより、搬器2をスカイラインSKLに沿って移動させることが可能になっている。具体的には、エンドレスラインELLをE1方向へ繰り出すように、エンドレスライン用ウインチ10Eのウインチドラム11Eを駆動することにより、搬器2がスカイラインSKLに沿ってS1方向へ移動する。逆に、エンドレスラインELLをE2方向へ繰り出すように、ウインチドラム11Eを駆動することにより、搬器2がスカイラインSKLに沿ってS2方向へ移動する。
By causing the endless line ELL to run by the
搬器2には、一対の滑車La,Laがワイヤ等の連結部材を介して吊り下げられており、これら一対の滑車La,La間には、架線集材機1から引き出されたリフチングラインLFLの中間部分が架け渡されている。一対の滑車La,La間に位置するリフチングラインLFLの中間部分には、グラップル装置3が設けられている。グラップル装置3は、一対の滑車Lb,Lbを介してリフチングラインLFLに吊り下げられている。
A pair of pulleys La, La is suspended from the
リフチングラインLFLの一端は、例えば先柱位置P2の樹木等に連結されている。リフチングラインLFLの他端は、架線集材機1のリフチングライン用ウインチ10Lのウインチドラム11Lに巻回されている。リフチングラインLFLは、上述した一対の滑車La,La、一対の滑車Lb,Lb、木材集材地P1の近傍に設けられた滑車L、架線集材機1の近傍に設けられた滑車L等に掛け渡されている。
One end of the lifting line LFL is connected to, for example, a tree or the like at the front post position P2. The other end of the lifting line LFL is wound around the
架線集材機1に備えられたリフチングライン用ウインチ10Lのウインチドラム11LへのリフチングラインLFLの巻き取り・繰り出しを行うことにより、グラップル装置3を昇降させることが可能になっている。具体的には、リフチングラインLFLをウインチドラム11LからL1方向へ繰り出すように、ウインチドラム11Lを駆動することにより、一対の滑車La,La間に位置するリフチングラインLFLの中間部分の長さが大きくなってグラップル装置3が下降する。逆に、リフチングラインLFLをウインチドラム11Lに巻き取るように、ウインチドラム11Lを駆動することにより、上述したリフチングラインLFLの中間部分の長さが小さくなってグラップル装置3が上昇する。
The grapple
グラップル装置3の側面には、架線集材機1から引き出されたホールバックラインHBLの一端が連結されている。ホールバックラインHBLの他端は、架線集材機1のホールバックライン用ウインチ10Hのウインチドラム11Hに巻回されている。ホールバックラインHBLは、スカイラインSKLから離れた位置に設けられた滑車Ha、この滑車Haの近傍に設けられた滑車H、架線集材機1の近傍に設けられた滑車H等に掛け渡されている。ここで、上述した一対の滑車Lb,Lbがグラップル装置3の上側部分(本体部)3aに設けられており、ホールバックラインHBLがグラップル装置3の側面に連結されている。グラップル装置3の上側部分3aとグラップル装置3の下側部分3bとは、十字継手(自在継手)3dを介して連結されており、下側部分3bが上側部分3aに対してローテータ3rを介して旋回可能に設けられている。
One end of the haulback line HBL pulled out from the
グラップル装置3の下側部分3bには、トング3cが設けられており、トング3cを閉じることによって木材を左右両側から掴みとり、この状態で木材集材地P1へ搬送することが可能になっている。また、トング3cを開くことによって掴んだ木材を離して、木材集材地P1へ降ろすことが可能になっている。グラップル装置3およびこのグラップル装置3を駆動するためのグラップル駆動装置の詳細については後述する。
A
架線集材機1に備えられたホールバックライン用ウインチ10Hのウインチドラム11HへのホールバックラインHBLの巻き取り・繰り出しを行うことにより、グラップル装置3をスカイラインSKLの架け渡し方向に交差する横方向に移動させることが可能になっている。この場合、ホールバックライン用ウインチ10Hのウインチドラム11Hの駆動を、上述したリフチングライン用ウインチ10Lのウインチドラム11Lの駆動に同調して行うことによって、グラップル装置3が吊り下げられているリフチングラインLFLの張力が調整されるようになっている。
A
具体的には、リフチングラインLFLをウインチドラム11LからL1方向へ繰り出すように、ウインチドラム11Lを駆動することにより、一対の滑車La,La間に位置するリフチングラインLFLの中間部分の長さが大きくなって、グラップル装置3がスカイラインSKLから離れた横方向へ移動可能になる。この場合、ホールバックラインHBLをウインチドラム11Hに巻き取るように、ウインチドラム11Hを同調して駆動することにより、グラップル装置3が上述した滑車Haへ近づく方向に引っ張られ、スカイラインSKLから離れた横方向へグラップル装置3が移動する。
Specifically, by driving the
逆に、リフチングラインLFLをウインチドラム11Lに巻き取るように、ウインチドラム11Lを駆動することにより、上述したリフチングラインLFLの中間部分の長さが小さくなって、グラップル装置3がスカイラインSKLへ近づく方向へ引っ張られるようになる。この場合、ホールバックラインHBLをウインチドラム11HからH1方向へ繰り出すように、ウインチドラム11Hを同調して駆動することにより、スカイラインSKLへ近づく方向にグラップル装置3が移動する。
Conversely, by driving the
このようなホールバックラインHBLの繰り出し・巻き取りにより、グラップル装置3をスカイラインSKLの真下だけではなく、スカイラインSKLから離れた横方向へ移動させることが可能になっている。そして、このようなグラップル装置3の移動により、例えば、図2に示すような集材範囲R1の木材を集材することが可能になっている。この場合、集材範囲R1は、上述した滑車Haの設置位置を調整することによって、木材伐採地P3を含むような任意の範囲に変更することが可能になっている。なお、ホールバックラインHBLの繰り出し・巻き取りは、上述したエンドレスラインELLの走行による搬器2の移動時や、リフチングラインLFLの繰り出し・巻き取りによるグラップル装置3の昇降時にも同調して行うことが可能になっている。
By extending and winding the haulback line HBL in this manner, it is possible to move the grapple
架線集材機1は、図1、図3、図4に示すように、3つのウインチ(エンドレスライン用ウインチ10E、リフチングライン用ウインチ10L、およびホールバックライン用ウインチ10H)と、これら3つのウインチ10E,10L,10Hの駆動源であるエンジン21とを備えた3胴型油圧集材機として構成されている。つまり、架線集材機1には、エンドレスラインELLの巻き取り・繰り出しを行うエンドレスライン用ウインチ10E、リフチングラインLFLの巻き取り・繰り出しを行うリフチングライン用ウインチ10L、およびホールバックラインHBLの巻き取り・繰り出しを行うホールバックライン用ウインチ10Hが搭載されている。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the
各ウインチ10E,10L,10Hを回転駆動するためのウインチ駆動装置の構成部品が、ウインチ本体であるフレームASSY(フレームアッセンブリ)12に搭載されている。フレームASSY12は、エンジン21を内蔵するエンジンフレーム21aと一体的に設けられている。フレームASSY12およびエンジンフレーム21aは、地上に設置されるベースフレーム16上に設けられている。また、リフチングライン用ウインチ10Lおよびホールバックライン用ウインチ10Hの側方には、ウインチカバー17が取り付けられている。
Components of a winch driving device for rotating each
ホールバックライン用ウインチ10Hは、架線集材機1の前端部に設けられている。ホールバックライン用ウインチ10Hは、ウインチドラム11HがフレームASSY12に回転自在に支持された構成になっている。ウインチドラム11Hの回転軸は左右方向に沿って延びている。本実施形態では、ホールバックライン用ウインチ10Hのウインチドラム11Hが、フレームASSY12を構成する一対の壁部間に回転自在に支持されている。フレームASSY12の一対の壁部は、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配置されている。ホールバックライン用ウインチ10Hは、ウインチドラム11Hの回転軸方向の両端に、一対の油圧モータ13H,13Hが対向して配置された構成になっており、一対の油圧モータ13H,13Hによって、ウインチドラム11Hを駆動する構成になっている。
A haulback line winch 10</b>H is provided at the front end of the
ホールバックライン用ウインチ10Hの後方側にリフチングライン用ウインチ10Lが設けられている。リフチングライン用ウインチ10Lは、ウインチドラム11LがフレームASSY12に回転自在に支持された構成になっている。ウインチドラム11Lの回転軸は左右方向に沿って延びている。本実施形態では、リフチングライン用ウインチ10Lのウインチドラム11Lが、フレームASSY12を構成する一対の壁部間に回転自在に支持されている。リフチングライン用ウインチ10Lは、ホールバックライン用ウインチ10Hと同様、ウインチドラム11Lの回転軸方向の両端に、一対の油圧モータ13L,13Lが対向して配置された構成になっており、一対の油圧モータ13L,13Lによって、ウインチドラム11Lを駆動する構成になっている。
A lifting
リフチングライン用ウインチ10Lの後方側にエンドレスライン用ウインチ10Eが設けられている。エンドレスライン用ウインチ10Eは、ウインチドラム11EがフレームASSY12に回転自在に支持された構成になっている。ウインチドラム11Eの回転軸は左右方向に沿って延びている。本実施形態では、エンドレスライン用ウインチ10Eのウインチドラム11Eが、フレームASSY12を構成する一対の壁部のうち、一方の壁部の側方に設けられている。エンドレスライン用ウインチ10Eは、ホールバックライン用ウインチ10Hおよびリフチングライン用ウインチ10Lとは異なり、上記一方の壁部に支持された油圧モータ13によって、ウインチドラム11Eを駆動する構成になっている。本実施形態では、油圧モータ13は、3連モータによって構成されている。
An
架線集材機1は、例えば図4に示すような油圧回路20を備えている。この油圧回路20を介して、3つのウインチ10E,10L,10Hの油圧モータ13,13L,13Hに供給する作動油を制御することによって、3つのウインチ10E,10L,10Hの駆動制御が行われるようになっている。本実施形態では、図示しない操作レバー等を操作することや、後述する駆動制御部からの制御信号によって、3つのウインチ10E,10L,10Hの駆動制御をそれぞれ独立して行うことが可能になっている(単独制御)。また、図示しない操作レバー等を操作することや、後述する駆動制御部からの制御信号によって、上述したように、エンドレスライン用ウインチ10Eや、リフチングライン用ウインチ10Lと同調して、ホールバックライン用ウインチ10Hの駆動制御を行うことが可能になっている(同調制御)。
The
油圧回路20には、主に、作動油を貯留する作動油タンク22、エンジン21によって駆動される油圧ポンプ部23、各ウインチ10E,10L、10Hを駆動するウインチ駆動部24、切換制御部25、同調制御部26、張力制御部27等が備えられている。油圧ポンプ部23には、3つの油圧ポンプ(エンドレスライン用ポンプ23E、リフチングライン用ポンプ23L、およびホールバックライン用ポンプ23H)が備えられている。油圧ポンプ部23は、これら3つの油圧ポンプ23E,23L,23Hが、エンジン21の出力軸に直結されている3連直結型油圧ポンプとして構成されている。本実施形態では、エンジン21側から順に、ホールバックライン用ポンプ23H、エンドレスライン用ポンプ23E、およびリフチングライン用ポンプ23Lが、直列に配置されている。
The
油圧ポンプ部23の各ポンプ23E,23L,23Hは、例えば斜板の傾斜角度を調整することによってポンプ流量(吐出量)を変更可能な可変容量型油圧ポンプとして構成されており、エンジン21の駆動力によって、各ポンプ23E,23L,23Hをそれぞれ駆動可能になっている。この場合、各ポンプ23E,23L,23Hに内蔵された斜板の傾斜角度を調整することによって、各ポンプ23E,23L,23Hの吐出量をそれぞれ独立して制御することが可能になっている。具体的には、各ポンプ23E,23L,23Hの斜板の傾斜角度を0°(中立状態)とすることによって、エンジン21が駆動していたとしても、作動油を吐出しない空転状態に、各ポンプ23E,23L,23Hをそれぞれ独立して制御することが可能になっている。また、各ポンプ23E,23L,23Hの斜板の傾斜角度を正側(プラス側)に制御することによって、正側の油路へ作動油を吐出する正転状態に、各ポンプ23E,23L,23Hをそれぞれ独立して制御することが可能になっている。逆に、各ポンプ23E,23L,23Hの斜板の傾斜角度を負側(マイナス側)に制御することによって、負側の油路へ作動油を吐出する逆転状態に、各ポンプ23E,23L,23Hをそれぞれ独立して制御することが可能になっている。
Each of the
油圧ポンプ部23は、切換制御部25、同調制御部26、張力制御部27等を介して、ウインチ駆動部24に接続されている。切換制御部25には、油圧回路20の油路の切り換えを行うためのバルブ等が備えられている。同調制御部26には、上述したホールバックライン用ウインチ10Hの同調制御を行うためのバルブ等が備えられている。張力制御部27には、エンドレスラインELL、リフチングラインLFL、およびホールバックラインHBLの張力を所定値に保持するためのバルブ等が備えられている。
The
ウインチ駆動部24は、3つのウインチ駆動部(エンドレスライン用ウインチ駆動部24E、リフチングライン用ウインチ駆動部24L、およびホールバックライン用ウインチ駆動部24H)が備えられている。エンドレスライン用ウインチ駆動部24Eは、エンドレスライン用ポンプ23Eに接続されており、エンドレスライン用ポンプ23Eから吐出された作動油がエンドレスライン用ウインチ駆動部24Eの油圧モータ13へ供給されるようになっている。エンドレスライン用ポンプ23Eの駆動状態(正転状態、中立状態、および逆転状態)に応じて、油圧モータ13の駆動状態(正転状態、中立状態、および逆転状態)が切り換えられる。また、エンドレスライン用ポンプ23Eの吐出量に応じて、油圧モータ13の回転速度が制御される。
The
リフチングライン用ウインチ駆動部24Lは、リフチングライン用ポンプ23Lに接続されており、リフチングライン用ポンプ23Lから吐出された作動油がリフチングライン用ウインチ駆動部24Lの第1、第2の油圧モータ13L,13Lへ同時に供給されるようになっている。リフチングライン用ポンプ23Lの駆動状態(正転状態、中立状態、および逆転状態)に応じて、リフチングライン用ウインチ駆動部24Lの第1、第2の油圧モータ13L,13Lの駆動状態(正転状態、中立状態、および逆転状態)が同時に切り換えられる。また、リフチングライン用ポンプ23Lの吐出量に応じて、リフチングライン用ウインチ駆動部24Lの第1、第2の油圧モータ13L,13Lの回転速度が同時に制御される。つまり、リフチングライン用ウインチ駆動部24Lの第1、第2の油圧モータ13L,13Lが、同一方向、且つ同一の回転速度で回転し、この第1、第2の油圧モータ13L,13Lの回転によって、リフチングライン用ウインチ10Lのウインチドラム11Lが駆動するように構成されている。
The lifting line
ホールバックライン用ウインチ駆動部24Hは、ホールバックライン用ポンプ23Hに接続されており、ホールバックライン用ポンプ23Hから吐出された作動油がホールバックライン用ウインチ駆動部24Hの第1、第2の油圧モータ13H,13Hへ同時に供給されるようになっている。ホールバックライン用ポンプ23Hの駆動状態(正転状態、中立状態、および逆転状態)に応じて、ホールバックライン用ウインチ駆動部24Hの第1、第2の油圧モータ13H,13Hの駆動状態(正転状態、中立状態、および逆転状態)が同時に切り換えられる。また、ホールバックライン用ポンプ23Hの吐出量に応じて、ホールバックライン用ウインチ駆動部24Hの第1、第2の油圧モータ13H,13Hの回転速度が同一に制御される。つまり、ホールバックライン用ウインチ駆動部24Hの第1、第2の油圧モータ13H,13Hが、同一方向、且つ同一の回転速度で回転し、この第1、第2の油圧モータ13H,13Hの回転によって、ホールバックライン用ウインチ10Hのウインチドラム11Hが駆動するように構成されている。
The haul-back line
本実施形態では、グラップル装置3に搭載されたバッテリー3jに充電された電力により油圧シリンダ3pを作動させることによって、トング3cを駆動するようにしている。以下、グラップル装置3およびこのグラップル装置3を駆動するためのグラップル駆動装置について、図5および図6を参照して説明する。
In this embodiment, the
グラップル装置3においては、上述したように、本体部である上側部分3aが、十字継手3dを介して、アーム部である下側部分3bに連結されている。グラップル装置3の上側部分3aには、一対の滑車Lb,Lb、増速機構3e、情報処理部3f、オルタネータ(発電機)3h、バッテリー(蓄電器)3j、パワーユニット(油圧駆動装置)3k、撮像部3s等が搭載されている。パワーユニット3kには、電動モータ3l、油圧ポンプ3m、油圧バルブ3n等が備えられている。また、グラップル装置3の下側部分3bには、トング3c、油圧シリンダ3p、リンク機構3q等が搭載されている。グラップル装置3の上側部分3aと下側部分3bとの間には、十字継手3d、ローテータ(旋回機構)3r等が設けられている。
In the grapple
グラップル装置3の上側部分3aに設けられたオルタネータ3hは、発電リレー3iを介して、バッテリー3jに電気的に接続されており、オルタネータ3hによって発電された電力がバッテリー3jに充電されるようになっている。本実施形態では、一対の滑車Lb,Lbの回転エネルギーをオルタネータ3hによって電気的エネルギーに変換する回生発電を行うようにしている。詳細には、グラップル装置3がリフチングラインLFLに沿って移動すると、一対の滑車Lb,Lbが回転し、この回転が増速機構3eによって増速される。そして、増速機構3eによって増速された回転が、オルタネータ3hに伝達されることによって、オルタネータ3hによる発電が行われる。オルタネータ3hは、一対の滑車Lb,Lbが一方向側へ回転する場合にも発電可能であり、その反対方向側へ回転する場合にも発電可能になっている。例えば、上述したようにグラップル装置3の上昇時および下降時の両方の場合に、オルタネータ3hによる発電が可能になっている。また、エンドレスラインELLに沿って搬器2を移動する場合にも発電が可能であり、この場合の方が多く発電できる。オルタネータ3hによって発電された電力は、発電リレー3iを介してバッテリー3jに充電される。
The
バッテリー3jは、情報処理部3fおよび電動モータ3lに電気的に接続されており、バッテリー3jの電力が、情報処理部3f、撮像部3sおよび電動モータ3lにそれぞれ供給される。パワーユニット3kでは、油圧ポンプ3mおよび油圧バルブ3nが電動モータ3lによって駆動されるようになっている。
The battery 3j is electrically connected to the
グラップル装置3の下側部分3bに設けられたトング3cは、油圧シリンダ3pによって開閉駆動される。バッテリー3jの電力によってパワーユニット3kの電動モータ3lが駆動され、パワーユニット3kの油圧ポンプ3mおよび油圧バルブ3nが作動すると、パワーユニット3kを介して油圧シリンダ3pに作動油が供給される。これにより、油圧シリンダ3pが伸縮動作し、この油圧シリンダ3pの伸縮動作がリンク機構3qを介して伝達されることによって、トング3cが開閉動作する。具体的には、油圧シリンダ3pの収縮動作により、トング3cが開く方向に動作する。逆に、油圧シリンダ3pの伸張動作により、トング3cが閉じる方向に動作する。本実施形態では、トング3cは、図6の実線で示す開放位置と、2点鎖線で示す閉鎖位置との間で動作可能になっている。
A
そして、トング3cが開いており、トング3c間に木材が位置している状態で、油圧シリンダ3pを伸張動作させることによって、トング3cが徐々に閉じていき、トング3cにより左右両側から木材が掴まれる(挟み込まれる)。トング3cで木材を掴んだ状態で、架線集材機1を駆動することによって木材を上方へ持ち上げ、さらには、木材を木材集材地P1まで搬送することが可能になっている。また、木材集材地P1まで搬送した木材をトング3cで掴んだ状態で、架線集材機1を駆動することによって木材を下方へ降下させることが可能になっている。
With the
逆に、トング3cで木材を掴んだ状態で、油圧シリンダ3pを収縮動作させると、トング3cが徐々に開いていき、トング3cから木材が解放される。これにより、木材集材地P1まで搬送された木材を所定位置で降ろすことが可能になっている。
Conversely, when the
グラップル装置3の上側部分3aと下側部分3bとの間に設けられたローテータ3rは、バッテリー3jの電力でパワーユニット3kを駆動することによって駆動される。つまり、バッテリー3jの電力によってパワーユニット3kの電動モータ3lが駆動され、これにより、パワーユニット3kの油圧ポンプ3mおよび油圧バルブ3nが作動することで、ローテータ3rに作動油が供給される。これにより、ローテータ3rが回転動作し、ローテータ3rの回転動作に応じて、グラップル装置3の上側部分3aに対し、下側部分3bが旋回される。
A
本実施形態では、増速機構3eは、図5に示すように、2段階の増速機構として構成されている。つまり、増速機構3eは、一対の第1増速機構および第2増速機構を備えており、一対の滑車Lb,Lbの回転が、2段階に増速されてオルタネータ3hに入力されるようになっている。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, the
本実施形態では、上述したように、グラップル装置3には、架線集材システム100のリフチングラインLFLに沿って移動するための一対の滑車Lb,Lbと、木材を掴むためのトング3cと、トング3cの開閉動作を行うための油圧シリンダ3pと、一対の滑車Lb,Lbの回転により発電を行うオルタネータ3hと、オルタネータ3hによって発電された電力を充電するバッテリー3jと、バッテリー3jの電力により作動する油圧ポンプ3mおよび油圧バルブ3nを有するパワーユニット3kが設けられている。そして、バッテリー3jの電力でパワーユニット3kを駆動し、パワーユニット3kの油圧により油圧シリンダ3pを作動させることによって、トング3cが駆動される。つまり、バッテリー3jの電力がパワーユニット3kによって油圧に変換され、パワーユニット3kによって変換された油圧によりトング3cが駆動されるように構成されている。
In the present embodiment, as described above, the grapple
本実施形態によれば、グラップル装置3がリフチングラインLFLに沿って移動すると、一対の滑車Lb,Lbが回転し、一対の滑車Lb,Lbの回転によりオルタネータ3hで発電された電力がバッテリー3jに充電される。バッテリー3jに充電された電力によりパワーユニット3kが駆動され、パワーユニット3kの油圧によりトング3cが駆動される。本実施形態では、グラップル装置3にオルタネータ3hおよびバッテリー3jの両方を搭載しているので、トング3cを駆動するための駆動源として、大容量のバッテリー3jを搭載しなくてもよくなる。これにより、バッテリー3jの小型化および軽量化を図ることができる。
According to this embodiment, when the grapple
また、木材伐採地P3において、グラップル装置3に搭載されたバッテリー3jの電力でパワーユニット3kを駆動することによって、トング3cを駆動し、トング3cによって木材を左右両側から機械的に容易に掴むことができる。そして、トング3cによって木材を掴んだ状態で、木材伐採地P3から木材集材地P1まで容易に搬送することができる。また、木材集材地P1において、バッテリー3jの電力でパワーユニット3kを駆動することによって、トング3cを駆動し、トング3cによって掴まれた木材を解放して、木材集材地P1の所定の位置に容易に降ろすことができる。これにより、木材伐採地P3での人手による荷掛け作業、および木材集材地P1での人手による荷下ろし作業を不要とすることができ、架線集材システム100によって木材伐採地P3から木材集材地P1へ木材を容易に搬送することができる。この場合、荷掛け作業を行うために、例えば険しい山道等を登って木材伐採地まで行く必要がなくなり、作業者にとって煩わしく危険な作業である荷掛け作業を行わなくてもよくなる。
Further, in the logging site P3, the
また、本実施形態では、一対の滑車Lb,Lbの回転が、増速機構3eを介してオルタネータ3hへ伝達されるので、オルタネータ3hによる回生発電を効率よく行うことができる。この場合、増速機構3eが、多段階の増速機構として構成されているので、オルタネータ3hによる回生発電をさらに効率よく行うことができる。
Further, in this embodiment, the rotation of the pair of pulleys Lb, Lb is transmitted to the
また、本実施形態では、トング3cが搭載された下側部分3bが、一対の滑車Lb,Lbが搭載された上側部分3aに対し、ローテータ3rによって旋回可能に設けられている。そして、バッテリー3jに充電された電力によりパワーユニット3kが駆動され、パワーユニット3kによってバッテリー3jの電力が油圧に変換され、パワーユニット3kの油圧によりローテータ3rが駆動される。これにより、木材伐採地P3において、グラップル装置3に搭載されたバッテリー3jの電力でパワーユニット3kを駆動することによって、ローテータ3rを駆動して、下側部分3bを上側部分3aに対して旋回させることによって、トング3cの向きを、伐採された木材を左右両側から掴めるような向きに変更することができる。このように、木材伐採地P3で伐採された木材の向きに応じてトング3cの向きを容易に変更することができ、トング3cによって木材を容易に掴むことができる。
Further, in this embodiment, the
撮像部3sは、グラップル装置3に設けられたカメラ等の装置であり、グラップル装置3の下方領域を撮像して、撮像した画像データを情報処理部3fに送信する。図5および図6では、撮像部3sをグラップル装置3の上側部分3aに設けた例を示したが、下側部分3bに設けるとしてもよい。また、撮像部3sとしては、複数のカメラ等を用いてもよく、複数のカメラで異なる方向を撮像して合成して一つの画像を生成するとしてもよい。
The
情報処理部3fは、無線通信を介してコントローラ3gおよび架線集材機1との間で相互に情報通信可能に接続されている。また、情報処理部3fは、発電リレー3i、バッテリー3j、撮像部3sおよび電動モータ3lに接続されている。コントローラ3gは、グラップル装置3から離れた位置にある操作装置(図示省略)に設けられており、例えば木材集材地P1付近の作業者が、この操作装置を操作することによって、グラップル装置3の遠隔操作や撮像部3sが撮像した画像の表示が可能になっている。
The
グラップル装置3をコントローラ3gで遠隔操作する場合、木材集材地P1付近の作業者が操作装置を操作すると、操作信号がコントローラ3gから送信され、情報処理部3fによって受信される。情報処理部3fは操作信号に応じて、各部に対して制御信号を送出する。これにより、バッテリー3jの充電制御や、パワーユニット3kによるトング3cの駆動制御、パワーユニット3kによるローテータ3rの駆動制御、架線集材機1の駆動制御を、遠隔操作によって行うことが可能になっている。なお、情報処理部3fおよびコントローラ3g以外の通信手段によって、グラップル装置3の遠隔操作を行ってもよい。
When the grapple
後述するように、グラップル装置3を情報処理部3fが自動制御する場合には、作業者はコントローラ3gを用いて自動制御の開始や停止、手動操作への切り替え、自動操作時の映像確認等を行うことができる。自動制御時には、情報処理部3fが生成する制御信号に応じて、各部が自動制御されるほか、搬送のみを自動で行う半自動制御も行うことができる。
As will be described later, when the
次に、グラップル装置3の自動制御について図7~図13を用いて詳細に説明する。図7は、架線集材システム100の構成を示すブロック図である。図7に示すように、架線集材システム100は、グラップル装置3と架線集材機1とコントローラ3gとが相互に情報通信可能に接続されている。また、グラップル装置3には情報処理部3fと撮像部3s、駆動部40が含まれており、情報処理部3fは駆動制御部31、画像認識部32、機械強化学習部33、加速度センサ部34を備えている。
Next, automatic control of the grapple
情報処理部3fは、予め記録されたプログラムや機械強化学習によって情報処理を行い、架線集材システム100の各部との間で情報通信をする装置である。情報処理部3fの構成は限定されず、中央演算処理装置(CPU:Central Processing Unit)やメモリ、外部記憶装置、情報通信手段等を備えた公知のコンピュータ装置を用いることができる。
The
駆動制御部31は、情報処理部3fの一部として構成された部分であり、画像認識部32、機械強化学習部33および加速度センサ部34の出力に基づいて架線集材機1と駆動部40の駆動を制御する。駆動制御部31が架線集材機1の駆動を制御することで、グラップル装置3の集材範囲R1内での移動や上昇動作、下降動作が行われる。また、駆動制御部31が駆動部40の駆動を制御することで、グラップル装置3においてトング3cの開閉動作や下側部分3bの旋回動作が行われる。駆動制御部31による自動制御の詳細については後述する。
The
画像認識部32は、撮像部3sが撮像した画像を取得し、画像に含まれる木材やその他の構造物について形状やサイズ、位置、向きなどを認識する。画像認識部32による画像認識の技術としては公知の技術を用いることができる。
The image recognition unit 32 acquires the image captured by the
機械強化学習部33は、駆動制御部31による駆動部40と架線集材機1の制御と、荷掛け作業および荷下ろし作業の結果とを照らし合わせて、機械強化学習を実行することで駆動制御部31による制御効率を向上させる。機械強化学習部33による機械強化学習としては、多層のニューラルネットワーキングを用いた深層学習等の公知の技術を用いることができる。
The machine reinforcement learning unit 33 compares the control of the drive unit 40 and the
加速度センサ部34は、グラップル装置3の各部の移動や向き、加速度を検出する部分である。加速度センサ部34は複数の加速度センサで構成されていてもよく、グラップル装置3の上側部分3a、下側部分3b、撮像部3sのそれぞれについて位置や向き、加速度を検出するとしてもよい。
The acceleration sensor section 34 is a section that detects the movement, orientation, and acceleration of each section of the grapple
駆動部40は、グラップル装置3の各部を機械的に駆動するための部分であり、図5に示した例ではバッテリー3j、電動モータ3l、油圧ポンプ3m、油圧バルブ3n、ローテータ3r、油圧シリンダ3pを含んでいる。駆動部40は、駆動制御部31からの制御信号に基づいて駆動制御されることで、トング3cの開閉動作や下側部分3bの旋回動作を実現する。
The drive section 40 is a section for mechanically driving each section of the grapple
図8は、架線集材システム100の自動制御による木材の荷掛け、搬送、荷下ろし動作について模式的に示した図である。図8に示した例では、木材をトング3cで掴むまでをコントローラ3gで手動操作し、その後に自動制御を開始した例を示している。
FIG. 8 is a diagram schematically showing loading, transporting, and unloading operations of lumber under automatic control of the overhead wire
架線集材システム100の自動制御では、駆動制御部31の制御によって、図8にA~I段階に示したよう動作を繰り返し行う。A段階の巻上げ工程では、LFLを正方向に回転させるとともにLFLカウンタで巻上げ長さを計測し、HBLを同調して動作させる。B段階の搬送工程では、ELLを正方向に回転させるとともにELLカウンタで移動距離を計測し、HBLを同調して動作させる。また、搬送工程でグラップル装置3を移動させている間は、画像認識部32で画像認識を実行し木材集材地P1の検出を行う。C段階の巻下げ工程では、LFLを逆方向に回転させるとともにLFLカウンタで巻下げ長さを計測し、HBLを同調して動作させる。また、巻下げ工程中にも画像認識部32での画像認識と、加速度センサ部34での距離検知を行い、地上高の検出を行う。D段階の荷下ろし工程では、トング3cを開き、木材集材地P1で木材を離す配置動作を実行する。
In the automatic control of the
E段階の巻上げ工程では、LFLを正方向に回転させるとともにLFLカウンタで巻上げ長さを計測し、HBLを同調して動作させる。F段階の空搬器送り工程では、ELLを逆方向に回転させるとともにELLカウンタで移動距離を計測し、HBLを同調して動作させる。また、空搬器送り工程でグラップル装置3を移動させている間は、画像認識部32で画像認識を実行し集材範囲R1内で木材の検出を行う。G段階の引込工程では、LFLを逆方向に回転させるとともにLFLカウンタで巻下げ長さを計測し、HBLを同調して動作させる。また、引込工程中にも画像認識部32での画像認識で木材の位置や向きを検出し、下側部分3bの旋回動作も行う。
In the E-stage winding process, the LFL is rotated in the forward direction, the winding length is measured by the LFL counter, and the HBL is synchronized and operated. In the empty carrier feeding process of stage F, the ELL is rotated in the reverse direction, the movement distance is measured by the ELL counter, and the HBL is operated in synchronization. Further, while the grapple
H段階の巻下げ工程では、LFLを逆方向に回転させるとともにLFLカウンタで巻下げ長さを計測し、HBLを同調して動作させる。また、巻下げ工程中にも画像認識部32での画像認識と、加速度センサ部34での距離検知を行い、地上高の検出を行う。I段階の荷掛け工程では、トング3cを閉じて木材の把持動作を実行する。また、荷掛け工程中にも画像認識部32での画像認識をして、木材やトング3cを認識する。
In the lowering step of the H stage, the LFL is rotated in the opposite direction, the lowering length is measured by the LFL counter, and the HBL is operated in synchronization. Also, during the lowering process, image recognition by the image recognition unit 32 and distance detection by the acceleration sensor unit 34 are performed to detect ground clearance. In stage I, the loading process, the
次に、図9~図12を用いて、架線集材システム100の自動制御による木材の荷掛け、搬送、荷下ろし動作について、さらに詳細に説明する。図9は、自動制御開始からの制御を示すフローチャートである。図10は、図9に続く制御を示すフローチャートである。図11は、図10に続く制御を示すフローチャートである。図12は、図11に続く制御を示すフローチャートである。
Next, with reference to FIGS. 9 to 12, the operation of loading, transporting, and unloading lumber under the automatic control of the overhead wire
はじめに、撮像部3sが撮像してコントローラ3gに表示されているグラップル装置3の下方領域の画像見ながら、作業者はコントローラ3gでグラップル装置3と架線集材機1を遠隔操作して手動で荷掛け動作を実行する。ここではA段階の巻上げ工程から自動運転を開始した例を示すが、他の工程まで手動操作を行って任意の段階から自動運転を実行することができる。
First, while viewing the image of the lower area of the grapple
自動運転を開始すると、駆動制御部31は架線集材機1に対して制御信号を送ってA段階の巻上げ工程を実行する。巻上げ工程を実行中にはトング3cが木材を掴んでいるかを判断し、木材を掴んでいないと判断した場合には、木材が脱落したと判断して段階Eの巻上げ工程における巻上げ停止動作に移行する。木材を掴んでいると判断した場合には、巻上げ限度位置まで巻上げられたかを判断し、NOの場合には巻上げ工程を継続し、YESの場合にはLFLの回転を止めて巻上げ停止動作に移行する。巻上げ停止動作の後に、B段階の搬送工程に移行する。
When the automatic operation is started, the
ここで、木材をトング3cが掴んでいるかの判断は、別途設けられた荷重センサが計測した荷重量の変化や、撮像部3sが撮像した画像を画像認識部32での木材の認識によって判断することができる。また、巻上げ限度位置までの巻上げかの判断は、LFLカウンタでの計測結果や、別途設けられた高度計やGPS装置、レーザセンサによる地上との距離測定等を用いることができる。
Here, whether or not the
巻上げ停止動作後には、駆動制御部31は架線集材機1に対して制御信号を送ってB段階の搬送工程を実行し、グラップル装置3を木材集材地P1方向に移動させる。搬送工程を実行中にはグラップル装置3が集材限度位置にまで到達していないかを判断し、到達した場合には搬送方向が木材集材地P1となるように搬送方向の再設定を行い、搬送工程を継続する。集材限度位置にまで達していない場合には、荷下ろし位置まで到達したかを判断し、荷下ろし位置でない場合には搬送工程を継続し、荷下ろし位置の場合にはELLの回転を止めて搬送停止動作に移行する。搬送停止動作の後に、C段階の巻下げ工程に移行する。
After the hoisting stop operation, the
ここで、グラップル装置3が集材限度位置にまで到達したかの判断は、ELLカウンタでの計測結果や別途設けられたGPS装置等で位置を算出して、予め設定された集材限度位置であるかを判断する。また、グラップル装置3が荷下ろし位置であるかの判断は、ELLカウンタでの計測結果や、撮像部3sで撮像した画像の認識により行う。荷下ろし位置の画像認識には、予め木材集材地P1に二次元バーコード等のマークを配置しておくことなどを用いてもよい。
Here, whether or not the grapple
搬送停止動作後には、駆動制御部31は架線集材機1に対して制御信号を送ってC段階の巻下げ工程を実行する。巻下げ工程を実行中にはグラップル装置3の下端が地上高に到達しているかを判断し、地上高でない場合には巻下げ工程を継続し、地上高の場合には巻下げ停止動作に移行する。巻下げ停止動作の後に、D段階の荷下ろし工程に移行する。
After the conveying stop operation, the
ここで、グラップル装置3の下端が地上高であるかの判断は、LFLカウンタでの計測結果や、別途設けられた高度計やGPS装置、レーザセンサによる地上との距離測定等を用いることができる。
Here, whether or not the lower end of the grapple
巻下げ停止動作後には、駆動制御部31は駆動部40に対して制御信号を送ってD段階の荷下ろし工程を実行する。荷下ろし工程では、木材集材地P1まで移動したグラップル装置3において、駆動制御部31からの制御信号に応じて油圧シリンダ3pが駆動されてトング3cが開き、把持していた木材を離す配置動作が実行される。配置動作の実施後にはE段階の巻上げ工程に移行する。
After the lowering stop operation, the
配置動作後には、駆動制御部31は架線集材機1に対して制御信号を送ってE段階の巻上げ工程を実行する。このとき、トング3cは開状態でよいが、必要に応じてトング3cを閉じた後に巻上げ工程を実行するとしてもよい。巻上げ工程を実行中にはグラップル装置3が巻上げ限度位置に到達しているかを判断し、巻上げ限度位置でない場合には巻上げ工程を継続し、巻上げ限度位置の場合にはLFLの回転を止めて巻上げ停止動作に移行する。巻上げ停止動作後の後に、F段階の空搬器送り工程に移行する。
After the arranging operation, the
ここで、グラップル装置3が巻上げ限度位置であるかの判断は、LFLカウンタでの計測結果や、別途設けられた高度計やGPS装置、レーザセンサによる地上との距離測定等を用いることができる。
Here, the judgment as to whether the grapple
巻上げ停止動作後には、駆動制御部31は架線集材機1に対して制御信号を送ってF段階の空搬器送り工程を実行し、グラップル装置3を集材範囲R1内の木材伐採地P3方向に移動させる。空搬器送り工程を実行中にはグラップル装置3が集材限度位置にまで到達していないかを判断し、到達した場合には搬送方向が木材伐採地P3となるように空搬器を送る方向の再設定を行い空搬器送り工程を継続する。集材限度位置にまで達していない場合には、撮像部3sが撮像する下方領域の画像を画像認識部32で認識し木材が存在するかを判断する。画像中に木材が存在しない場合には空搬器送り工程を継続し、木材が存在した場合にはELLの回転を止めて空搬器送り停止動作に移行する。空搬器送り停止動作の後に、G段階の引込工程に移行する。
After the hoisting stop operation, the
ここで、空搬器送り工程でグラップル装置3の移動先とされる木材伐採地P3としては、前回の荷掛け工程を実行した位置やその周辺を設定してもよく、その他の位置を新たに設定するとしてもよい。また、画像認識部32で木材を認識する際には、トング3cにより把持できるサイズや向き、重なりであるかについて、機械強化学習部33を用いて判断し、把持できないサイズや向き、重なりである場合にも空搬器送り工程を継続するとしてもよい。
Here, as the lumber felling site P3 to which the grapple
空搬器送り停止動作後には、駆動制御部31は架線集材機1および駆動部40に対して制御信号を送ってG段階の引込工程を実行する。引込工程を実行中には、画像認識部32は撮像部3sで撮像した下方領域の画像を認識し木材が存在するかを判断し、木材が存在しない場合には引込工程を継続する。画像に木材が存在する場合には、駆動制御部31は当該木材がグラップル装置3の鉛直下方に位置するかを判断し、鉛直下方でない場合には引込工程を継続する。木材がグラップル装置3の鉛直下方に位置する場合には、駆動制御部31はLFLの回転を停止して引込停止動作に移行する。
After the empty carrier feeding stop operation, the
ここで、画像認識部32で木材を認識する際には、トング3cにより把持できるサイズや向き、重なりであるかについて、機械強化学習部33を用いて判断し、把持できるサイズや向き、重なりの場合にのみ木材が存在すると判断するとしてもよい。また、木材がグラップル装置3の鉛直下方に位置するかを判断する際には、加速度センサ部34の検出結果によりグラップル装置3や撮像部3sの向きや傾きを特定し、撮像部3sが撮像した画像においてどの位置が鉛直下方位置であるかを特定する。
Here, when recognizing wood by the image recognition unit 32, the machine reinforcement learning unit 33 is used to determine whether the size, orientation, and overlap can be grasped by the
引込停止動作後には、駆動制御部31はローテータ3rを駆動してグラップル装置3の下側部分3bを回転させてトング3cの向きを調整するトング旋回動作に移行する。トング旋回動作中にも、駆動制御部31はトング3cと目的とする木材とが交差する方向となっているかを判断し、交差しない場合にはトング旋回動作を継続し、交差する場合にはローテータ3rを停止してトング旋回停止動作に移行する。トング旋回停止動作の後に、H段階の巻下げ工程に移行する。
After the pull-in stop operation, the
図13は、撮像部3sによってグラップル装置3の下方領域を撮像した画像の一例を示し模式図である。図13に示した例では、複数のカメラで撮像した画像を合成して一枚の画像を生成しており、画像中央にグラップル装置3の下側部分3bがあり、中央近傍に斜め方向に伸びる木材が配置されている。この図において、グラップル装置3の鉛直下方位置は画像の上下左右における中央であり、鉛直下方に木材が存在していると判断される。また、木材の配置方向とトング3cの向きが交差する方向であると判断される。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of an image of the lower area of the grapple
トング旋回停止動作後には、駆動制御部31は架線集材機1に対して制御信号を送ってH段階の巻下げ工程を実行する。巻下げ工程を実行中にはグラップル装置3の下端が地上高に到達しているかを判断し、地上高でない場合には巻下げ工程を継続し、地上高の場合には巻下げ停止動作に移行する。巻下げ停止動作の後に、I段階の荷掛け工程に移行する。
After the tong rotation stop operation, the
ここで、グラップル装置3の下端が地上高であるかの判断は、LFLカウンタでの計測結果や、別途設けられた高度計やGPS装置、レーザセンサによる地上との距離測定等を用いることができる。
Here, whether or not the lower end of the grapple
巻下げ停止動作後には、駆動制御部31は駆動部40に対して制御信号を送ってI段階の荷掛け工程を実行する。荷掛け工程では、駆動制御部31は油圧シリンダ3pを駆動してトング3cを閉じ、木材を掴む把持動作を行う。このとき、トング3cと木材との位置関係は図13に示したようにトング旋回動作によって互いに交差する方向とされており、H段階の巻下げ工程でグラップル装置3の下端が地上高となっているため、トング3cを閉じるだけで木材をトング3cの間に挟み込むことができる。荷掛け工程の後には再びA段階の巻上げ工程に移行し、自動制御による木材の集材を繰り返し実行する。
After the lowering stop operation, the
以上に述べた自動制御において、駆動制御部31は機械強化学習部33を用いて画像中の木材の画像認識、把持できる木材の判断、木材とトング3cとの交差方向、把持動作や配置動作におけるトング3cの開閉動作等について機械強化学習を行って、動作の最適化を図る。
In the automatic control described above, the
以上に述べたように、本実施形態の架線集材システム100では、撮像部3sでグラップル装置3の下方の画像を撮像し、画像認識部32で画像中の木材を認識して、認識結果に応じて駆動制御部31がグラップル装置3および架線集材機1の駆動を制御する。これにより、自動制御で木材伐採地P3から木材集材地P1へ伐採された木材を搬送することができる。よって、人手による荷掛け作業および荷下ろし作業が不要であり、しかも、木材の集材に必要な人員を削減することが可能なとなる。
As described above, in the
また、駆動制御部31が機械強化学習部33を用いて木材の把持動作等を機械強化学習することで、荷掛け、搬送、荷下ろしの作業効率を向上させることができる。また、グラップル装置3が加速度センサ部34を備え、加速度センサ部34の検出結果に基づいて、撮像部3sが撮像した画像における鉛直下方位置を特定するため、グラップル装置3が揺れる状況や傾斜した状態であっても、木材や木材集材地P1を適切に認識して、把持動作や配置動作を実施することができる。
In addition, the
上記実施形態では、架線集材システム100の自動制御による木材の集材中に、機械強化学習部33が最適な動作を学習するとしたが、予め縮小サイズの模型や学習用データ画像を用いて機械強化学習を実行してから実物でさらに機械強化学習を繰り返すとしてもよい。
In the above embodiment, the machine reinforcement learning unit 33 learns the optimum operation during the lumber collection by automatic control of the overhead wire
上記実施形態では、グラップル装置3の上側部分(本体部)に、増速機構3e、情報処理部3f、オルタネータ3h、バッテリー3j、パワーユニット3k等の構成部品を配置したが、これに限らず、これらの構成部品のうち一部または全部を、グラップル装置3の下側部分(アーム部)に設ける構成としてもよい。
In the above-described embodiment, components such as the
上記実施形態では、エンドレスタイラー式の架線集材システム100に備えられたグラップル装置3を駆動するグラップル駆動装置に本発明を適用した場合について説明した。しかし、これに限らず、上記以外の方式の架線集材システム100に用いられるグラップル駆動装置に本発明を適用してもよい。例えば架線集材システム100が、リフチングラインLFL以外のワイヤに沿ってグラップル装置3が移動可能な構成であってもよい。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the grapple driving device that drives the grapple
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be modified in various ways within the scope of the claims, and can be obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、グラップル装置を用いた架線集材システムに利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in a wire collection system using a grapple device.
100…架線集材システム
P1…木材集材地
P2…先柱位置
P3…木材伐採地
P4…元柱位置
R1…集材範囲
1…架線集材機
2…搬器
3…グラップル装置
10E…エンドレスライン用ウインチ
10H…ホールバックライン用ウインチ
10L…リフチングライン用ウインチ
11E,11H,11L…ウインチドラム
13…油圧モータ
13L、13H…油圧モータ
16…ベースフレーム
17…ウインチカバー
20…油圧回路
21…エンジン
21a…エンジンフレーム
22…作動油タンク
23…油圧ポンプ部
23E…エンドレスライン用ポンプ
23H…ホールバックライン用ポンプ
23L…リフチングライン用ポンプ
24…ウインチ駆動部
24E…エンドレスライン用ウインチ駆動部
24H…ホールバックライン用ウインチ駆動部
24L…リフチングライン用ウインチ駆動部
25…切換制御部
26…同調制御部
27…張力制御部
31…駆動制御部
32…画像認識部
33…機械強化学習部
34…加速度センサ部
3a…上側部分
3b…下側部分
3c…トング
3d…十字継手
3e…増速機構
3f…情報処理部
3g…コントローラ
3h…オルタネータ
3i…発電リレー
3j…バッテリー
3k…パワーユニット
3l…電動モータ
3m…油圧ポンプ
3n…油圧バルブ
3p…油圧シリンダ
3q…リンク機構
3r…ローテータ
3s…撮像部
40…駆動部
Reference numerals 100: Overhead wire collecting system P1: Timber collecting site P2: Leading pole position P3: Timber logging site P4: Base pole position R1: Timber collecting range 1: Overhead wire collecting machine 2: Carriage 3: Grapple
Claims (6)
前記グラップル装置および前記架線集材機の駆動を制御する駆動制御部と、
前記グラップル装置の下方の画像を撮像する撮像部と、
前記画像中の前記木材を認識する画像認識部とを有し、
前記駆動制御部は、前記画像認識部の認識結果に応じて前記グラップル装置および前記架線集材機の駆動を制御し、
さらに前記グラップル装置は、加速度センサ部を備え、
前記駆動制御部は、前記加速度センサ部の検出結果に基づいて、前記画像において鉛直下方位置を特定することを特徴とする架線集材システム。 An overhead wire logging system that includes a grapple device and an overhead wire logging machine that moves the grapple device, and transports felled timber from a logging area to a logging area,
a drive control unit that controls driving of the grapple device and the overhead wire collector;
an imaging unit that captures an image below the grapple device;
an image recognition unit that recognizes the wood in the image;
The drive control unit controls driving of the grapple device and the wire collector according to the recognition result of the image recognition unit,
Further, the grapple device includes an acceleration sensor unit,
The overhead wire collection system, wherein the drive control unit identifies a vertically lower position in the image based on the detection result of the acceleration sensor unit .
前記駆動制御部は、前記画像中に前記木材が含まれない場合には前記グラップル装置の位置を変化させ、前記画像中に前記木材が含まれる場合には前記グラップル装置が前記木材を掴む把持動作を実施することを特徴とする架線集材システム。 In the overhead wire collection system according to claim 1,
The drive control unit changes the position of the grapple device when the wood is not included in the image, and grips the wood by the grapple device when the wood is included in the image. An overhead wire collection system characterized by carrying out.
前記駆動制御部は、前記木材の把持動作を機械強化学習することを特徴とする架線集材システム。 In the overhead wire collection system according to claim 2,
The overhead wire lumber collection system, wherein the drive control unit performs machine reinforcement learning of the gripping motion of the lumber.
前記駆動制御部は、前記把持動作の後に、前記グラップル装置を前記木材集材地まで移動させ、前記木材集材地で前記グラップル装置が前記木材を離す配置動作を実施することを特徴とする架線集材システム。 In the overhead wire collection system according to claim 2 or 3,
After the gripping operation, the drive control unit moves the grapple device to the lumber collection site, and the grapple device performs an arrangement operation in which the grapple device separates the lumber at the lumber collection site. collection system.
前記グラップル装置は、本体部と、前記本体部の下方に設けられたグラップルアームとを有し、
前記撮像部、前記画像認識部および前記駆動制御部は、前記本体部に設けられていることを特徴とする架線集材システム。 In the overhead wire collection system according to any one of claims 1 to 4,
The grapple device has a main body and a grapple arm provided below the main body,
The overhead wire collection system, wherein the imaging section, the image recognition section, and the drive control section are provided in the main body section.
スカイライン、エンドレスライン、およびリフチングラインを少なくとも有するエンドレスタイラー式の構成を備え、
前記グラップル装置が、前記リフチングラインのワイヤに沿って移動可能に設けられていることを特徴とする架線集材システム。 In the overhead wire collection system according to any one of claims 1 to 5 ,
with an endless tiler style configuration having at least a skyline, an endless line and a lifting line,
The overhead wire collecting system, wherein the grapple device is provided movably along the wire of the lifting line.
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