JP7768384B2 - 経路計画装置及び経路計画方法 - Google Patents

Description

本開示は、電柱工事を行う重機の経路計画を生成する経路計画装置及び経路計画方法に関する。

電柱工事は、操作者が重機を操作して行う。関連する作業手順を図１に示す。まず、作業者が現場調査を行い、電柱等の設備位置や電柱を建てる建柱位置を把握し（５１）、現場調査を基に、重機をどのように動作させればよいかの工事計画を作成していた（５２）。作業者は、重機操作者に重機の操作を指示し（５３）、操作者は作業者の指示に従って、重機を動作させていた（５４）。

現場の作業環境によっては、重機の配置する位置を変更したり、電柱を寝かせる位置を変更したりして、重機の経路計画を変更しなければならなかった。

"ＭＡＴＬＡＢではじめる自律移動システムのためのパスプランニング"， ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｔｈｗｏｒｋｓ．ｃｏｍ／ｃｏｎｔｅｎｔ／ｄａｍ／ｍａｔｈｗｏｒｋｓ／ｍａｔｈｗｏｒｋｓ－ｄｏｔ－ｃｏｍ／ｉｍａｇｅｓ／ｅｖｅｎｔｓ／ｍａｔｌａｂｅｘｐｏ／ｊｐ／２０１７／ｄ２－ｐａｔｈ－ｐｌａｎｎｉｎｇ－ｔｒａｊｅｃｔｏｒｙ－ＣＯＮＴＲＯＬ．ｐｄｆ

このような電柱工事で、重機を配置する位置や建柱する電柱を寝かせる位置の経路計画にはスキルが必要であり、その策定にはスキルを持つ作業者の経験や感覚に頼る部分が多かった。

本開示は、作業者のスキルに頼ることなく、効率的な経路計画を生成することができる経路計画装置及び経路計画方法を提供することを目的とする。

本開示の経路計画装置及び経路計画方法では、センサで読み取った設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを選択して作業者に出力し、作業者はその中から現場での設備位置に最も近いものを指定し、指定された建柱工事パターンに基づき経路計画を生成することとした。

具体的には、本開示は、
周囲をスキャンするセンサから設備位置を取得し、さらに入力された建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を取得する取得部と、
取得した前記設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを予め所有する複数の建柱工事パターンの中から選択して出力し、選択した複数の前記建柱工事パターンの中から指定された建柱工事パターンを取得する選択部と、
指定された前記建柱工事パターンの設備位置に基づいて、取得した前記設備位置を修正し、修正した前記設備位置と取得した前記建柱位置、前記重機位置及び前記電柱を寝かせる位置を使用して、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置を経由して前記建柱位置までの経路の中間姿勢を算出し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成する計画部と、
を備える経路計画装置
である。

本開示は、
前記計画部は、算出した前記中間姿勢を出力し、補正された中間姿勢を取得し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び補正された前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成する
ことを特徴とする。

具体的には、本開示は、
経路計画装置が、
周囲をスキャンするセンサから設備位置を取得し、さらに入力された建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を取得する取得ステップと、
取得した前記設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを予め所有する複数の建柱工事パターンの中から選択して出力し、選択した複数の前記建柱工事パターンの中から指定された建柱工事パターンを取得する選択ステップと、
指定された前記建柱工事パターンの設備位置に基づいて、取得した前記設備位置を修正し、修正した前記設備位置と取得した前記建柱位置、前記重機位置及び前記電柱を寝かせる位置を使用して、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置を経由して前記建柱位置までの経路の中間姿勢を算出し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成する計画ステップと、
を実行する経路計画方法
である。

本開示は、
前記計画ステップでは、算出した前記中間姿勢を出力し、補正された中間姿勢を取得し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び補正された前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成する
ことを特徴とする。

具体的には、本開示は、
コンピュータに上記記載の経路計画装置として機能させるためのプログラム
である。

なお、上記各開示の発明は、可能な限り組み合わせることができる。

本開示の経路計画装置及び経路計画方法によれば、作業者のスキルに頼ることなく、効率的な経路計画を生成することができる。

関連する重機の操作を説明する図である。 本開示の経路計画装置の構成を説明する図である。 本開示の経路計画方法を説明する図である。 建柱工事パターンの例を説明する図である。 建柱工事パターンの例の詳細を説明する図である。 作業エリアのマッピングの例を説明する図である。 重機の経路を示す図である。 本開示の経路計画装置の構成を説明する図である。 本開示の経路計画方法を説明する図である。 中間姿勢の補正を説明する図である。 重機の経路を示す図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本開示は、以下に示す実施形態に限定されるものではない。これらの実施の例は例示に過ぎず、本開示は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した形態で実施することができる。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。

本開示の経路計画装置の構成を図２に示す。図２において、経路計画装置１０は、周囲をスキャンするセンサから設備位置を取得し、さらに入力された建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を取得する取得部１１と、取得した設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを予め所有する複数の建柱工事パターンの中から選択して出力し、選択した複数の建柱工事パターンの中から指定された建柱工事パターンを取得する選択部１２と、指定された建柱工事パターンの設備位置に基づいて、取得した設備位置を修正し、修正した設備位置と取得した建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を使用して、重機位置から電柱を寝かせる位置を経由して建柱位置までの経路の中間姿勢を算出し、重機位置から電柱を寝かせる位置及び中間姿勢を経由して建柱位置までの経路計画を生成する計画部と、を備える。

本開示の経路計画方法を図３に示す。図３において、本開示の経路計画方法は、取得ステップ２１と、選択ステップ２２と、計画ステップ２３と、を備える。以下、図２及び図３を参照しながら説明する。

（取得ステップ）
作業エリアをスキャンするセンサ（不図示）が電柱や電線などの設備をスキャンして設備位置を特定する。経路計画装置１０の取得部１１は、センサから設備位置を取得する。センサが設備をスキャンして設備位置を特定すれば、人手を介さず設備位置を取得することができる。作業者は作業エリアの中の電柱を建てる建柱位置、重機を配置する重機位置及び電柱を寝かせる位置を入力する。経路計画装置１０の取得部１１は、入力された建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を取得する。

（選択ステップ）
選択部１２は、想定される設備位置を表した複数の建柱工事パターンを予め所有している。選択部１２は、その多くの建柱工事パターンの中から、センサから取得した設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを選択して出力する。選択部１２の所有する建柱工事パターンの例を図４に、建柱工事パターンの詳細を図５に示す。

図４に示すように、同じようにスキャンされる既設電柱であっても、その機能によって電線の配置、支線の有無が異なる。また、図５に示すように、ケーブルと道路の位置関係や建柱位置によっても工事パターンを分類してもよい。選択部１２は、想定される設備位置を表した多くの建柱工事パターンを予め所有しておき、センサから取得した設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを選択する。

作業者は選択された複数の建柱工事パターンの中から現場での設備位置に最も近いものを指定する。作業者が介在することにより、実際の現場の設備位置に従って、正確な経路計画を生成することができる。

（計画ステップ）
計画部１３は、作業者の指定した建柱工事パターンの設備位置に基づいて、センサから取得した設備位置に修正を加える。センサの特定した設備位置では、設備の種類や設備の関連性が不十分なため、作業者の指定した建柱工事パターンの設備位置に基づいてセンサから取得した設備位置に修正を加える。逆に、センサから取得した設備位置に対して、作業者の指定した建柱工事パターンの設備位置や作業者から取得した建柱位置の情報で修正してもよい。

計画部１３は、修正した設備位置、作業者から取得した建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を作業エリアのマップにマッピングする。作業エリアのマッピングの例を図６に示す。図６において、３１は設備位置、３２は建柱位置、３４は重機位置、３５は電柱を寝かせる位置である。計画部１３は、図６の重機位置３４から電柱を寝かせる位置３５を経由して、建柱位置３２までの経路の中間姿勢を算出する。次に、重機位置３４から電柱を寝かせる位置３５及び中間姿勢を経由して、建柱位置３２までの経路計画を生成する。中間姿勢とは、重機位置３４から電柱を寝かせる位置３５を経由して、建柱位置３２までの重機が移動する経路をつなぐ中間地点の座標をいう。中間姿勢は予め指定した座標でもよいし、ルールベースで決定してもよい。

経路探索手法としては、ランダムサンプリング手法を用いたパスプラニングがある。具体的には、ＲＲＴ（Ｒａｐｉｄｌｙ Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ Ｒａｎｄｏｍ Ｔｒｅｅ）やＲＲＴ＊（Ｒａｐｉｄｌｙ Ｅｘｐｌｏｒｉｎｇ Ｒａｎｄｏｍ Ｔｒｅｅ Ｓｔａｒ）が例示できる。

生成した経路計画の例を図７に示す。図７において、３１は設備位置、３２は建柱位置、３４は重機位置、３５は電柱を寝かせる位置、３６は中間姿勢である。重機位置３４から、電柱を寝かせる位置３５及び中間姿勢３６を経由して建柱位置３２までの経路計画が生成されている。経由する中間姿勢を算出することにより、経路計画を生成しやすくなる。

作業者は経路計画を入手すると、この経路計画を基に重機を操作する。重機は作業者の操作に従って動作する（図３の２６）。

他の経路計画装置の構成を図８に示す。図８の経路計画装置は、取得部１１及び選択部１２の構成は図２の経路計画装置と同様の構成である。計画部１３は、図８に示すように、算出した中間姿勢を出力し、補正された中間姿勢を取得し、重機位置から電柱を寝かせる位置及び補正された中間姿勢を経由して建柱位置までの経路計画を生成する。

他の経路計画方法を図９に示す。本開示の経路計画方法は、取得ステップ２１及び選択ステップ２２の動作は図３の経路計画方法と同様である。図９において、計画ステップ２３で、計画部１３が図１０に示すような中間姿勢を算出して出力する。図１０において、３１は設備位置、３２は建柱位置、３４は重機位置、３５は電柱を寝かせる位置、３６は中間姿勢、３７は障害物位置である。図１０に示すように、算出した中間姿勢では、重機は現実の作業エリアの障害物位置３７に接触してしまう。障害物とは、路面上の設置物や縁石など、重機の移動に障害となる物をいう。重機が設備位置に接触してしまうこともある。また、重機が電柱を寝かせる位置３５に到達して、建柱する電柱を把持した後では、把持した電柱が障害物位置や設備位置に接触してしまうことがある。さらに、重機が設備位置３１に接触してしまうこともある。

そこで、作業者は中間姿勢３６の一つを補正する。補正は座標の数値入力でもよいし、移動方向と移動距離の数値入力でもよいし、画面へのタッチ入力でもよい。計画部１３は補正された中間姿勢を取得し、重機位置３４から、電柱を寝かせる位置３５及び補正された中間姿勢３６を経由して、建柱位置３２までの経路計画を生成する。

生成した経路計画の例を図１１に示す。図１１において、３１は設備位置、３２は建柱位置、３４は重機位置、３５は電柱を寝かせる位置、３６は中間姿勢である。重機位置３４から、電柱を寝かせる位置３５及び中間姿勢３６を経由して建柱位置３２までの経路計画が生成されている。作業者が中間姿勢を補正することによって、経路計画装置１０は、精度の高い経路計画を生成することができる。なお、作業者が補正した中間姿勢を経路計画装置に入力後、経路計画装置が、再度算出した中間姿勢を出力し、作業者に確認させてもよい。補正する必要がなければ、経路計画装置１０は経路計画を生成する。

作業者は経路計画を入手すると、この経路計画を基に重機を操作する。重機は作業者の操作に従って動作する（図９の２６）。

以上説明したように、本開示の経路計画装置及び経路計画方法によれば、作業者のスキルに頼ることなく、効率的な経路計画を生成することができる。作業者は経路計画を事前に明確化することができ、建柱工事の時間短縮が可能になる。

本開示の経路計画装置はコンピュータとプログラムによっても実現でき、コンピュータに経路計画装置として機能させるプログラムを記録媒体に記録することも、ネットワークを通して提供することも可能である。

本開示は情報通信産業を始め各種産業に適用することができる。

１０：経路計画装置
１１：取得部
１２：選択部
１３：計画部
２１：取得ステップ
２２：選択ステップ
２３：計画ステップ
３１：設備位置
３２：建柱位置
３４：重機位置
３５：電柱を寝かせる位置
３６：中間姿勢
３７：障害物位置

Claims (5)

1. 周囲をスキャンするセンサから設備位置を取得し、さらに入力された建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を取得する取得部と、
   取得した前記設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを予め所有する複数の建柱工事パターンの中から選択して出力し、選択した複数の前記建柱工事パターンの中から指定された建柱工事パターンを取得する選択部と、
   指定された前記建柱工事パターンの設備位置に基づいて、取得した前記設備位置を修正し、修正した前記設備位置と取得した前記建柱位置、前記重機位置及び前記電柱を寝かせる位置を使用して、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置を経由して前記建柱位置までの経路の中間姿勢を算出し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成する計画部と、
   を備える経路計画装置。
   なお、前記中間姿勢とは、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置を経由して、前記建柱位置までの重機が移動する経路をつなぐ中間地点の座標をいう。
2. 前記計画部は、算出した前記中間姿勢を出力し、補正された中間姿勢を取得し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び補正された前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成することを特徴とする請求項１に記載の経路計画装置。
3. 経路計画装置が、
   周囲をスキャンするセンサから設備位置を取得し、さらに入力された建柱位置、重機位置及び電柱を寝かせる位置を取得する取得ステップと、
   取得した前記設備位置に類似する複数の建柱工事パターンを予め所有する複数の建柱工事パターンの中から選択して出力し、選択した複数の前記建柱工事パターンの中から指定された建柱工事パターンを取得する選択ステップと、
   指定された前記建柱工事パターンの設備位置に基づいて、取得した前記設備位置を修正し、修正した前記設備位置と取得した前記建柱位置、前記重機位置及び前記電柱を寝かせる位置を使用して、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置を経由して前記建柱位置までの経路の中間姿勢を算出し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成する計画ステップと、
   を実行する経路計画方法。
   なお、前記中間姿勢とは、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置を経由して、前記建柱位置までの重機が移動する経路をつなぐ中間地点の座標をいう。
4. 前記計画ステップでは、算出した前記中間姿勢を出力し、補正された中間姿勢を取得し、前記重機位置から前記電柱を寝かせる位置及び補正された前記中間姿勢を経由して前記建柱位置までの経路計画を生成することを特徴とする請求項３に記載の経路計画方法。
5. コンピュータを請求項１に記載の経路計画装置として機能させるためのプログラム。