Development of ground strength estimation method collaborating force and visual information during excavation to improve the efficiency of unmanned construction

开发挖掘过程中力与视觉信息协同的地基强度估算方法，提高无人施工效率

• 批准号: 22K04303
• 负责人: 里見 知昭
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04303/
• 关键词: 地盤情報施工; バケット掘削; 掘削実験; 力覚; 視覚; 掘削抵抗力; 土の破壊形状; 土の性状; 掘削; 地盤強度

無人化施工の効率向上には地盤情報の把握が不可欠である．そこで研究代表者は，どの現場でも必ず導入されている油圧ショベルのバケットの力覚情報に注目し，地盤強度を推定する研究を行ってきた．しかし，力覚情報のみでは推定精度を大幅に向上させる難しさを実感してきた．バケットを応用した地盤強度推定の精度を向上させるためには，掘削時に刻々と変化する掘削抵抗力（力覚情報）と土の破壊形状（視覚情報）の相互作用の解明が不可欠という考えに至った．今年度は当初の計画にもとづき，力覚センサおよびビデオカメラを設置したバケット掘削模型実験を行い，掘削抵抗力と土の破壊形状に及ぼす土の性状の影響について検討した．はじめに粒度が比較的揃っている砂質土を対象に，掘削時の土の破壊形状は土の性状に応じて変化し，土のせん断破壊線は含水比が高くなるにつれて不明瞭になり，同じ含水比の場合でも粒径の大きさによって異なることが認められた．コーン指数（建設機械のトラフィカビリティの評価指標）と平均掘削抵抗力の関係は正の相関関係を示すものの，その傾向は土の種類によって異なった．一方，土の破壊形状はコーン指数と調和的であることが示唆された．次に，粘土を含む一般的な土を対象に，土の破壊形状とコーン指数との関係における細粒分の影響を考察したところ，細粒分が多くなるとせん断破壊線が明瞭で多方向に現れた．砂質土地盤と同様に，コーン指数と平均掘削抵抗力の関係は正の相関関係を示すものの，その傾向は土の種類によって異なり，土の破壊形状はコーン指数と調和的であることが示された．

了解地面信息对于提高无人建筑的效率至关重要。因此，研究代表一直在进行研究以估计地面强度，重点关注液压铲的桶的功率，该铲子始终在任何地点引入。但是，我已经意识到，仅通过基于功率的信息，很难大大提高估计的准确性。为了通过施加铲斗来提高估算地面强度的准确性，必须阐明发掘阻力（基于功率的信息）和土壤破坏（视觉信息）的相互作用，以在挖掘过程中改变每一刻。今年，根据原始计划，我们使用功能强大的传感器和摄像机进行了铲斗挖掘模型实验，并检查了发掘阻力和土壤特征对土壤破坏形状的特征的影响。首先，在挖掘时的破坏形状会根据土壤的特性而变化，并且随着水合比率的增加，土壤的破坏是不确定的。即使在水合之比的情况下，粒度也是如此。圆锥指数（构造机的交易碳型评估指标）与平均发掘电阻之间的关系表明是正相关的，但趋势因土壤类型而变化。另一方面，有人建议土壤的破坏形状与锥体指数和谐。接下来，考虑到土壤破坏形状与含有粘土的一般土壤的锥形指数之间的关系的影响，较小的谷物增加，清晰的破坏线是清晰的，并且在各种方向上出现。与沙质板一样，圆锥指数与平均开挖电阻之间的关系表明是正相关的，但是趋势取决于土壤的类型，而土壤的破坏形状与锥体指数和谐相处完毕。

项目成果

砂質土地盤のコーン指数と掘削時のバケットに作用する抵抗力の関係に関する実験的検討

砂土圆锥指数与挖掘过程中铲斗阻力关系的试验研究

• 发表时间: 2023
• 期刊: テラメカニックス
• 作者: Xie;Y.;Kato;T.;Takai;A.;Gathuka;L.W.;and Katsumi;T.;谷口直哉，劉暁東，里見知昭，高橋弘
• 通讯作者: 谷口直哉，劉暁東，里見知昭，高橋弘

砂質土地盤のバケット掘削による土の破壊形状とコーン指数との関係評価

砂土斗挖土体裂隙形态与圆锥指数关系评价

• 发表时间: 2023
• 作者: Xie;Y.;Kato;T.;Takai;A.;Gathuka;L.W.;and Katsumi;T.;谷口直哉，劉暁東，里見知昭，高橋弘;里見知昭，谷口直哉，高橋弘
• 通讯作者: 里見知昭，谷口直哉，高橋弘

バケット掘削による土の破壊形状とコーン指数との関係に及ぼす細粒分の影響

细颗粒对斗挖土体裂隙形态与圆锥指数关系的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: Xie;Y.;Kato;T.;Takai;A.;Gathuka;L.W.;and Katsumi;T.;谷口直哉，劉暁東，里見知昭，高橋弘;里見知昭，谷口直哉，高橋弘;里見知昭，谷口直哉，高橋弘
• 通讯作者: 里見知昭，谷口直哉，高橋弘