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特開2023-102903作業機械、作業機械を制御するための方法、及びシステム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023102903
(43)【公開日】2023-07-26
(54)【発明の名称】作業機械、作業機械を制御するための方法、及びシステム
(51)【国際特許分類】
E02F 3/76 20060101AFI20230719BHJP
G01S 13/931 20200101ALI20230719BHJP
E02F 3/80 20060101ALI20230719BHJP
【ＦＩ】
E02F3/76 B
G01S13/931
E02F3/80 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022003646
(22)【出願日】2022-01-13
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000202
【氏名又は名称】弁理士法人新樹グローバル・アイピー
(72)【発明者】
【氏名】興津 彰宏
(72)【発明者】
【氏名】上前 健志
【テーマコード（参考）】
5J070
【Ｆターム（参考）】
5J070AB24
5J070AF03
(57)【要約】
【課題】作業機械の周辺に物体が存在するか否かを適切に判定する。
【解決手段】作業機械は、車体と、支持部材と、ブレードと、回転角度センサと、物体センサと、コントローラとを備える。支持部材は、車体に接続される。ブレードは、支持部材に回転可能に支持される。回転角度センサは、ブレードの回転角度を検出する。物体センサは、作業機械の周辺の物体を検出し、物体の有無を示す信号を出力する。コントローラは、作業機械の周辺に検出範囲を設定する。コントローラは、物体センサからの信号に基づいて、検出範囲内の物体の有無を判定する。コントローラは、ブレードの回転角度に応じて、検出範囲を設定する。
【選択図】図８
【解決手段】作業機械は、車体と、支持部材と、ブレードと、回転角度センサと、物体センサと、コントローラとを備える。支持部材は、車体に接続される。ブレードは、支持部材に回転可能に支持される。回転角度センサは、ブレードの回転角度を検出する。物体センサは、作業機械の周辺の物体を検出し、物体の有無を示す信号を出力する。コントローラは、作業機械の周辺に検出範囲を設定する。コントローラは、物体センサからの信号に基づいて、検出範囲内の物体の有無を判定する。コントローラは、ブレードの回転角度に応じて、検出範囲を設定する。
【選択図】図８
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械であって、
車体と、
前記車体に接続される支持部材と、
前記支持部材に回転可能に支持されるブレードと、
前記ブレードの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記作業機械の周辺の物体を検出し、前記物体の有無を示す信号を出力する物体センサと、
前記作業機械の周辺に検出範囲を設定し、前記物体センサからの信号に基づいて、前記検出範囲内の前記物体の有無を判定するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ブレードの回転角度に応じて、前記検出範囲を設定する、
作業機械。
車体と、
前記車体に接続される支持部材と、
前記支持部材に回転可能に支持されるブレードと、
前記ブレードの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記作業機械の周辺の物体を検出し、前記物体の有無を示す信号を出力する物体センサと、
前記作業機械の周辺に検出範囲を設定し、前記物体センサからの信号に基づいて、前記検出範囲内の前記物体の有無を判定するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ブレードの回転角度に応じて、前記検出範囲を設定する、
作業機械。
【請求項2】
前記コントローラは、
前記車体の幅に基づいて、前記検出範囲の基準範囲を設定し、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記検出範囲を前記基準範囲から拡大する、
請求項１に記載の作業機械。
前記車体の幅に基づいて、前記検出範囲の基準範囲を設定し、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記検出範囲を前記基準範囲から拡大する、
請求項１に記載の作業機械。
【請求項3】
前記コントローラは、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記ブレードの左端の位置と右端の位置とを検出し、
前記ブレードの左端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から左方に拡大し、
前記ブレードの右端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から右方に拡大する、
請求項２に記載の作業機械。
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記ブレードの左端の位置と右端の位置とを検出し、
前記ブレードの左端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から左方に拡大し、
前記ブレードの右端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から右方に拡大する、
請求項２に記載の作業機械。
【請求項4】
前記支持部材は、前記ブレードを左右にスライド可能に支持しており、
前記作業機械は、前記ブレードの左右の移動量を示すブレードシフト量を検出するブレードシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ブレードシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１から３のいずれかに記載の作業機械。
前記作業機械は、前記ブレードの左右の移動量を示すブレードシフト量を検出するブレードシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ブレードシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１から３のいずれかに記載の作業機械。
【請求項5】
前記支持部材は、左右に揺動可能に前記車体に支持されるドローバを含み、
前記作業機械は、前記ドローバの左右の移動量を示すドローバシフト量を検出するドローバシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ドローバシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１から４のいずれかに記載の作業機械。
前記作業機械は、前記ドローバの左右の移動量を示すドローバシフト量を検出するドローバシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ドローバシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１から４のいずれかに記載の作業機械。
【請求項6】
作業機械を制御するための方法であって、前記作業機械は、車体と、前記車体に接続される支持部材と、前記支持部材に回転可能に支持されるブレードとを含み、前記方法は、
前記ブレードの回転角度を取得することと、
前記作業機械の周辺の物体の有無を示す信号を受信することと、
前記作業機械の周辺に検出範囲を設定することと、
前記信号に基づいて、前記検出範囲内の前記物体の有無を判定することと、
前記ブレードの回転角度に応じて、前記検出範囲を設定すること、
を備える方法。
前記ブレードの回転角度を取得することと、
前記作業機械の周辺の物体の有無を示す信号を受信することと、
前記作業機械の周辺に検出範囲を設定することと、
前記信号に基づいて、前記検出範囲内の前記物体の有無を判定することと、
前記ブレードの回転角度に応じて、前記検出範囲を設定すること、
を備える方法。
【請求項7】
前記車体の幅に基づいて、前記検出範囲の基準範囲を設定することと、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記検出範囲を前記基準範囲から拡大すること、
をさらに備える、
請求項６に記載の方法。
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記検出範囲を前記基準範囲から拡大すること、
をさらに備える、
請求項６に記載の方法。
【請求項8】
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記ブレードの左端の位置と右端の位置とを検出することと、
前記ブレードの左端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から左方に拡大することと、
前記ブレードの右端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から右方に拡大すること、
をさらに備える、
請求項７に記載の方法。
前記ブレードの左端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から左方に拡大することと、
前記ブレードの右端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から右方に拡大すること、
をさらに備える、
請求項７に記載の方法。
【請求項9】
前記支持部材は、前記ブレードを左右にスライド可能に支持しており、
前記ブレードの左右の移動量を示すブレードシフト量を取得することと、
前記ブレードシフト量に応じて、前記検出範囲を設定すること、
をさらに備える、
請求項６から８のいずれかに記載の方法。
前記ブレードの左右の移動量を示すブレードシフト量を取得することと、
前記ブレードシフト量に応じて、前記検出範囲を設定すること、
をさらに備える、
請求項６から８のいずれかに記載の方法。
【請求項10】
前記支持部材は、左右に揺動可能に前記車体に支持されるドローバを含み、
前記ドローバの左右の移動量を示すドローバシフト量を取得することと、
前記ドローバシフト量に応じて、前記検出範囲を設定すること、
をさらに備える請求項６から９のいずれかに記載の方法。
前記ドローバの左右の移動量を示すドローバシフト量を取得することと、
前記ドローバシフト量に応じて、前記検出範囲を設定すること、
をさらに備える請求項６から９のいずれかに記載の方法。
【請求項11】
作業機械を制御するためのシステムであって、前記作業機械は、車体と、前記車体に接続される支持部材と、前記支持部材に回転可能に支持されるブレードとを含み、前記システムは、
前記ブレードの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記作業機械の周辺の物体を検出し、前記物体の有無を示す信号を出力する物体センサと、
前記作業機械の周辺に検出範囲を設定し、前記物体センサからの信号に基づいて、前記検出範囲内の前記物体の有無を判定するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ブレードの回転角度に応じて、前記検出範囲を設定する、
システム。
前記ブレードの回転角度を検出する回転角度センサと、
前記作業機械の周辺の物体を検出し、前記物体の有無を示す信号を出力する物体センサと、
前記作業機械の周辺に検出範囲を設定し、前記物体センサからの信号に基づいて、前記検出範囲内の前記物体の有無を判定するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記ブレードの回転角度に応じて、前記検出範囲を設定する、
システム。
【請求項12】
前記コントローラは、
前記車体の幅に基づいて、前記検出範囲の基準範囲を設定し、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記検出範囲を前記基準範囲から拡大する、
請求項１１に記載のシステム。
前記車体の幅に基づいて、前記検出範囲の基準範囲を設定し、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記検出範囲を前記基準範囲から拡大する、
請求項１１に記載のシステム。
【請求項13】
前記コントローラは、
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記ブレードの左端の位置と右端の位置とを検出し、
前記ブレードの左端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から左方に拡大し、
前記ブレードの右端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から右方に拡大する、
請求項１２に記載のシステム。
前記ブレードの回転角度に基づいて、前記ブレードの左端の位置と右端の位置とを検出し、
前記ブレードの左端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から左方に拡大し、
前記ブレードの右端が、前記車体から幅方向に、はみ出している場合には、前記検出範囲を前記基準範囲から右方に拡大する、
請求項１２に記載のシステム。
【請求項14】
前記支持部材は、前記ブレードを左右にスライド可能に支持しており、
前記ブレードの左右の移動量を示すブレードシフト量を検出するブレードシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ブレードシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１１から１３のいずれかに記載のシステム。
前記ブレードの左右の移動量を示すブレードシフト量を検出するブレードシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ブレードシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１１から１３のいずれかに記載のシステム。
【請求項15】
前記支持部材は、左右に揺動可能に前記車体に支持されるドローバを含み、
前記ドローバの左右の移動量を示すドローバシフト量を検出するドローバシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ドローバシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１１から１４のいずれかに記載のシステム。
前記ドローバの左右の移動量を示すドローバシフト量を検出するドローバシフトセンサをさらに備え、
前記コントローラは、前記ドローバシフト量に応じて、前記検出範囲を設定する、
請求項１１から１４のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械、作業機械を制御するための方法、及びシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、作業機械において、レーダーなどのセンサによって、周辺の人、或いは障害物を検出する技術が用いられている。例えば、特許文献１には、物体検出システムを備えたフォークリフトが開示されている。物体検出システムは、ミリ波レーダーなどのレーダー装置を備えている。レーダー装置は、電波又は超音波を発信し、物体で反射された電波又は超音波を受信することで、物体の有無を検出する。
【0003】
上記の物体検出システムにおいて、レーダー装置の測定可能範囲に侵入した物体を全て検出して警報を出力する場合、警報が頻繁に発せられることになる。そのため、上記の物体検出システムでは、コントローラが、フォークリフトの周辺に検出範囲を設定し、検出範囲内において物体が検出された場合に、警報を発することとされている。また、フォークリフトの車速と操舵角とに応じて、検出範囲が変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２１－２８２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記の物体検出システムでは、車速と操舵角とに応じて、検出範囲が変更されることで、フォークリフトの周辺に物体が存在するか否かを適切に判定できるとされている。しかし、例えばモータグレーダのようにブレードなどの作業機の姿勢の自由度が大きい作業機械においては、上述した技術を適用するだけでは十分ではない。本発明の目的は、作業機械の周辺に物体が存在するか否かを適切に判定することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の第１の態様に係る作業機械は、車体と、支持部材と、ブレードと、回転角度センサと、物体センサと、コントローラとを備える。支持部材は、車体に接続される。ブレードは、支持部材に回転可能に支持される。回転角度センサは、ブレードの回転角度を検出する。物体センサは、作業機械の周辺の物体を検出し、物体の有無を示す信号を出力する。コントローラは、作業機械の周辺に検出範囲を設定する。コントローラは、物体センサからの信号に基づいて、検出範囲内の物体の有無を判定する。コントローラは、ブレードの回転角度に応じて、検出範囲を設定する。
【0007】
本発明の第２の態様に係る方法は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、車体と、支持部材と、ブレードとを含む。支持部材は、車体に接続される。ブレードは、支持部材に回転可能に支持される。当該方法は、ブレードの回転角度を取得することと、作業機械の周辺の物体の有無を示す信号を受信することと、作業機械の周辺に検出範囲を設定することと、信号に基づいて、検出範囲内の物体の有無を判定することと、ブレードの回転角度に応じて、検出範囲を設定すること、を備える。
【0008】
本発明の第３の態様に係るシステムは、作業機械を制御するためのシステムである。作業機械は、車体と、支持部材と、ブレードとを含む。支持部材は、車体に接続される。ブレードは、支持部材に回転可能に支持される。当該システムは、回転角度センサと、物体センサと、コントローラとを備える。回転角度センサは、ブレードの回転角度を検出する。物体センサは、作業機械の周辺の物体を検出し、物体の有無を示す信号を出力する。コントローラは、作業機械の周辺に検出範囲を設定する。コントローラは、物体センサからの信号に基づいて、検出範囲内の物体の有無を判定する。コントローラは、ブレードの回転角度に応じて、検出範囲を設定する。
【発明の効果】
【0009】
本発明では、ブレードの回転角度に応じて、作業機械の周辺の物体の検出範囲が設定される。それにより、作業機械の周辺に物体が存在するか否かを適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る作業機械の側面図である。
【図2】作業機械の前部の斜視図である。
【図3】作業機械の駆動系及び制御システムを示す模式図である。
【図4】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図5】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図6】作業機の姿勢を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図7】作業機械の周辺の物体を検出するための処理を示すフローチャートである。
【図8】検出範囲の一例を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図9】検出範囲の一例を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図10】検出範囲の一例を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図11】検出範囲の一例を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図12】検出範囲の一例を示す作業機械の模式的な平面図である。
【図13】ブレード回転角の算出方法の他の例を示す図である・
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１の側面図である。図２は、作業機械１の前部の斜視図である。本実施形態に係る作業機械１は、モータグレーダである。図１に示すように、作業機械１は、車体２と作業機３とを備える。作業機３は、車体２に対して動作可能に支持される。車体２は、車体フレーム４と、タンデムドライブ５と、前輪６と、後輪７Ａ，７Ｂとを含む。
【0012】
車体フレーム４は、前輪６と作業機３とを支持する。車体フレーム４は、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とを含む。リアフレーム１２は、フロントフレーム１１に接続されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２に対して、左右にアーティキュレート可能である。なお、以下の説明において、前後左右の各方向は、アーティキュレート角が０、すなわち、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とが真っすぐな状態での車体２の前後左右の各方向を意味するものとする。
【0013】
リアフレーム１２上には、キャブ１３と動力室１４とが配置されている。キャブ１３には、図示しない運転席が配置されている。動力室１４には、後述する駆動系が配置されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２から前方へ延びている。前輪６は、フロントフレーム１１に取り付けられている。タンデムドライブ５は、リアフレーム１２に接続されている。タンデムドライブ５は、後輪７Ａ，７Ｂを支持すると共に、後輪７Ａ，７Ｂを駆動する。なお、図１では、左側の後輪７Ａ，７Ｂのみが図示されている。
【0014】
作業機３は、車体２に対して可動的に接続されている。作業機３は、支持部材１５とブレード１６とを含む。支持部材１５は、車体２に可動的に接続されている。支持部材１５は、ブレード１６を支持している。支持部材１５は、ドローバ１７とサークル１８とを含む。ドローバ１７とサークル１８とは、フロントフレーム１１の下方に配置される。
【0015】
図２に示すように、ドローバ１７は、フロントフレーム１１の軸支部１９に接続されている。軸支部１９は、フロントフレーム１１の前部に配置されている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の前部から後方へ延びている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１に対して、少なくとも車体２の上下方向と左右方向とに揺動可能に支持されている。例えば、軸支部１９は、ボールジョイントを含む。ドローバ１７は、ボールジョイントを介して、フロントフレーム１１に対して回転可能に接続されている。
【0016】
サークル１８は、ドローバ１７の後部に接続されている。サークル１８は、ドローバ１７に対して回転可能に支持される。ブレード１６は、サークル１８に接続される。ブレード１６は、サークル１８を介して、ドローバ１７に支持されている。ブレード１６は、チルト軸２１回りに回転可能にサークル１８に支持されている。チルト軸２１は、左右方向に延びている。ブレード１６は、左右方向にスライド可能にサークル１８に支持されている。
【0017】
作業機械１は、作業機３の姿勢を変更するための複数のアクチュエータ２２－２７を備えている。複数のアクチュエータ２２－２７は、複数の油圧シリンダ２２－２６を含む。複数の油圧シリンダ２２－２６は、作業機３に接続されている。複数の油圧シリンダ２２－２６は、油圧によって伸縮する。複数の油圧シリンダ２２－２６は、伸縮することで、車体２に対する作業機３の姿勢を変更する。以下の説明では、油圧シリンダの伸縮を「ストローク動作」と呼ぶ。
【0018】
詳細には、複数の油圧シリンダ２２－２６は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５と、ブレードシフトシリンダ２６とを含む。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、左右方向に互いに離れて配置されている。左リフトシリンダ２２は、ドローバ１７の左部分に接続されている。右リフトシリンダ２３は、ドローバ１７の右部分に接続されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、ドローバ１７に対して左右に揺動可能に接続されている。
【0019】
左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、フロントフレーム１１に対して、左右に揺動可能に接続されている。詳細には、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、リフタブラケット２９を介して、フロントフレーム１１に接続されている。リフタブラケット２９は、フロントフレーム１１に接続されている。リフタブラケット２９は、左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とを左右に揺動可能に支持している。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とのストローク動作により、ドローバ１７は、軸支部１９回りに上下に揺動する。それにより、ブレード１６が上下に移動する。
【0020】
ドローバシフトシリンダ２４は、ドローバ１７とフロントフレーム１１とに接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、リフタブラケット２９を介してフロントフレーム１１に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１に対して、揺動可能に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、ドローバ１７に対して、揺動可能に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１からドローバ１７に向かって、斜め下方に延びている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１の左右の一側方から反対の側方へ向かって延びている。ドローバシフトシリンダ２４のストローク動作により、ドローバ１７は、軸支部１９回りに左右に揺動する。
【0021】
図１に示すように、ブレードチルトシリンダ２５は、サークル１８とブレード１６とに接続されている。ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作により、ブレード１６がチルト軸２１回りに回転する。図２に示すように、ブレードシフトシリンダ２６は、サークル１８とブレード１６とに接続されている。ブレードシフトシリンダ２６のストローク動作により、ブレード１６がサークル１８に対して左右にスライドする。
【0022】
複数のアクチュエータ２２－２７は、回転アクチュエータ２７を含む。回転アクチュエータ２７は、ドローバ１７とサークル１８とに接続されている。回転アクチュエータ２７は、ドローバ１７に対してサークル１８を回転させる。それにより、ブレード１６が、上下方向に延びる回転軸回りに回転する。
【0023】
図３は、作業機械１の駆動系８及び制御システム９を示す模式図である。図３に示すように、作業機械１は、駆動源３１と、油圧ポンプ３２と、動力伝達装置３３と、制御弁３４とを備えている。駆動源３１は、例えば内燃機関である。或いは、駆動源３１は、電動モータ、或いは内燃機関と電動モータとのハイブリッドであってもよい。油圧ポンプ３２は、駆動源３１によって駆動されることで、作動油を吐出する。
【0024】
制御弁３４は、油圧回路を介して油圧ポンプ３２と複数の油圧シリンダ２２－２６とに接続されている。制御弁３４は、複数の油圧シリンダ２２－２６にそれぞれ接続される複数の弁を含む。制御弁３４は、油圧ポンプ３２から複数の油圧シリンダ２２－２６に供給される作動油の流量を制御する。
【0025】
回転アクチュエータ２７は、油圧モータである。制御弁３４は、油圧回路を介して油圧ポンプ３２と回転アクチュエータ２７とに接続されている。制御弁３４は、油圧ポンプ３２から回転アクチュエータ２７に供給される作動油の流量を制御する。なお、回転アクチュエータ２７は、電動モータであってもよい。
【0026】
動力伝達装置３３は、駆動源３１からの駆動力を後輪７Ａ，７Ｂに伝達する。動力伝達装置３３は、トルクコンバータ、及び／又は、複数の変速ギアを含んでもよい。或いは、動力伝達装置３３は、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）、或いは、ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）などのトランスミッションであってもよい。
【0027】
図３に示すように、作業機械１は、操作装置３５とコントローラ３６とを備えている。操作装置３５は、作業機３の姿勢を変更するためにオペレータによって操作可能である。作業機３の姿勢は、車体２に対するブレード１６の位置と向きとを示す。操作装置３５は、例えば複数のレバーを含む。操作装置３５の操作に応じて、複数の油圧シリンダ２２－２６のストローク動作と、回転アクチュエータ２７の回転動作とが制御される。それにより、作業機３の姿勢が変更される。
【0028】
コントローラ３６は、駆動源３１及び動力伝達装置３３を制御することで、作業機械１を走行させる。また、コントローラ３６は、油圧ポンプ３２と制御弁３４とを制御することで、作業機３を動作させる。コントローラ３６は、プロセッサ３７と記憶装置３８とを含む。プロセッサ３７は、例えばＣＰＵであり、作業機械１を制御するためのプログラムを実行する。記憶装置３８は、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリと、ＳＳＤ或いはＨＤＤなどの補助記憶装置を含む。記憶装置３８は、作業機械１を制御するためのプログラムとデータとを記憶している。
【0029】
図３に示すように、作業機械１は、回転角度センサ４１と、ブレードシフトセンサ４２と、ドローバシフトセンサ４３とを備えている。回転角度センサ４１は、ブレードの回転角度θｓ（以下、「ブレード回転角」と呼ぶ）を検出する。図４に示すように、ブレード回転角θｓは、作業機械１の前後方向に延びる車体２の中心線Ｃ１に対するブレード１６の角度である。なお、以下の説明では、アーティキュレート角が０度、すなわちフロントフレーム１１とリアフレーム１２とが真っすぐな状態であるものとする。回転角度センサ４１は、例えば、ＩＭＵ、或いはカメラである。回転角度センサ４１は、ブレード回転角θｓを示す信号を出力する。
【0030】
ブレードシフトセンサ４２は、ブレードシフト量Ｌｂｓを検出する。図５に示すように、ブレードシフト量Ｌｂｓは、中立位置からのブレード１６の左右の移動量を示す。ブレード１６が中立位置に位置する場合、ドローバ１７の前後方向に延びる中心線Ｃ２からブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとまでの距離は、それぞれ等しい。ブレードシフトセンサ４２は、ブレードシフト量Ｌｂｓを示す信号を出力する。
【0031】
ドローバシフトセンサ４３は、ドローバシフト量Ｌｄｓを検出する。図６に示すように、ドローバシフト量Ｌｄｓは、ドローバ１７の左右の移動量を示す。例えば、ドローバシフト量Ｌｄｓは、ドローバ１７の中心点Ｐ１と、車体２の中心線Ｃ１との間の距離である。ドローバ１７の中心点Ｐ１は、作業機械１の平面視で、上述したドローバ１７の中心線Ｃ２とブレード１６の刃先とが交わる点である。ドローバシフトセンサ４３は、ドローバシフト量Ｌｄｓを示す信号を出力する。例えば、コントローラ３６は、ブレードチルトシリンダ２５のストローク長から、ブレード１６の刃先の位置を算出してもよい。或いは、ブレード１６の刃先の位置は、ＩＭＵによって検出されてもよい。ドローバ１７の中心点Ｐ１は、サークル１８の中心であってもよい。
【0032】
回転角度センサ４１と、ブレードシフトセンサ４２と、ドローバシフトセンサ４３とは、例えばＩＭＵ（慣性計測装置）である。或いは、回転角度センサ４１と、ブレードシフトセンサ４２と、ドローバシフトセンサ４３とは、カメラであってもよい。その場合、コントローラ３６は、回転角度センサ４１と、ブレードシフトセンサ４２と、ドローバシフトセンサ４３とが取得した画像を解析することにより、ブレード回転角θｓと、ブレードシフト量Ｌｂｓと、ドローバシフト量Ｌｄｓとを算出してもよい。或いは、ブレードシフトセンサ４２は、ブレードシフトシリンダ２６のストローク長を検出するセンサであってもよい。ドローバシフトセンサ４３は、ドローバシフトシリンダ２４のストローク長を検出するセンサであってもよい。
【0033】
図３に示すように、作業機械１は、物体センサ４４と出力装置４５とを備えている。物体センサ４４は、作業機械１の周辺の物体を検出する。物体センサ４４は、例えば、ミリ波レーダーなどのレーダー装置である。或いは、物体センサ４４は、超音波センサ、カメラ、LIDAR（Light Detection and Ranging）装置などの他の種類のセンサであってもよい。物体センサ４４は、作業機械１の周辺における物体の有無を示す信号を出力する。
【0034】
出力装置４５は、例えばディスプレイである。出力装置４５は、コントローラ３６からの指令信号に応じて画像を表示する。或いは、出力装置４５は、スピーカーであってもよい。出力装置４５は、コントローラ３６からの指令信号に応じて音声を出力してもよい。
【0035】
コントローラ３６は、作業機械１の周辺に検出範囲５０を設定し、物体センサ４４からの信号に基づいて、検出範囲５０内の物体の有無を判定する。例えば、図８に示すように、コントローラ３６は、車体２の後方に検出範囲５０を設定する。ただし、コントローラ３６は、車体２の前方に検出範囲５０を設定してもよい。或いは、コントローラ３６は、車体２の前方と後方とにそれぞれ検出範囲５０を設定してもよい。コントローラ３６は、検出範囲５０内に物体１００を検出した場合には、出力装置４５に警報を出力させる。
【0036】
コントローラ３６は、ブレード回転角θｓと、ブレードシフト量Ｌｂｓと、ドローバシフト量Ｌｄｓとに応じて、検出範囲５０を設定する。以下、コントローラ３６による検出範囲５０の設定方法について説明する。図７は、コントローラ３６によって実行される検出範囲５０を設定するための処理を示すフローチャートである。
【0037】
図７に示すように、ステップＳ１では、コントローラ３６は、ブレード回転角θｓを取得する。コントローラ３６は、回転角度センサ４１からの信号により、ブレード回転角θｓを取得する。ステップＳ２では、コントローラ３６は、ブレードシフト量Ｌｂｓを取得する。コントローラ３６は、ブレードシフトセンサ４２からの信号により、ブレードシフト量Ｌｂｓを取得する。ステップＳ３では、コントローラ３６は、ドローバシフト量Ｌｄｓを取得する。コントローラ３６は、ドローバシフトセンサ４３からの信号により、ドローバシフト量Ｌｄｓを取得する。
【0038】
ステップＳ４では、コントローラ３６は、左ブレード長Ｌｗｌを算出する。図８に示すように、左ブレード長Ｌｗｌは、車体２の中心線Ｃ１からブレード１６の左端１６Ｌまでの距離である。左ブレード長Ｌｗｌは、車体２の中心線Ｃ１に対するブレード１６の左端１６Ｌの位置を示す。コントローラ３６は、以下の式（１）により、ブレード１６の長さＬｂと、ブレード回転角θｓと、ブレードシフト量Ｌｂｓと、ドローバシフト量Ｌｄｓとから、左ブレード長Ｌｗｌを算出する。
Ｌｗｌ＝（Ｌｂ／２＋Ｌｂｓ）ｓｉｎθｓ＋Ｌｄｓ （１）
ステップＳ５では、コントローラ３６は、右ブレード長Ｌｗｒを算出する。図８に示すように、右ブレード長Ｌｗｒは、車体２の中心線Ｃ１からブレード１６の右端１６Ｒまでの距離である。右ブレード長Ｌｗｒは、車体２の中心線Ｃ１に対するブレード１６の右端１６Ｒの位置を示す。コントローラ３６は、以下の式（２）により、ブレード１６の長さＬｂと、ブレード回転角θｓと、ブレードシフト量Ｌｂｓと、ドローバシフト量Ｌｄｓとから、右ブレード長Ｌｗｒを算出する。
Ｌｗｒ＝（Ｌｂ／２－Ｌｂｓ）ｓｉｎθｓ－Ｌｄｓ （２）
なお、上記の式（１）及び式（２）では、左方へのブレードシフト量Ｌｂｓ及びドローバシフト量Ｌｄｓは正の値、右方へのブレードシフト量Ｌｂｓ及びドローバシフト量Ｌｄｓは負の値として定義されている。
Ｌｗｌ＝（Ｌｂ／２＋Ｌｂｓ）ｓｉｎθｓ＋Ｌｄｓ （１）
ステップＳ５では、コントローラ３６は、右ブレード長Ｌｗｒを算出する。図８に示すように、右ブレード長Ｌｗｒは、車体２の中心線Ｃ１からブレード１６の右端１６Ｒまでの距離である。右ブレード長Ｌｗｒは、車体２の中心線Ｃ１に対するブレード１６の右端１６Ｒの位置を示す。コントローラ３６は、以下の式（２）により、ブレード１６の長さＬｂと、ブレード回転角θｓと、ブレードシフト量Ｌｂｓと、ドローバシフト量Ｌｄｓとから、右ブレード長Ｌｗｒを算出する。
Ｌｗｒ＝（Ｌｂ／２－Ｌｂｓ）ｓｉｎθｓ－Ｌｄｓ （２）
なお、上記の式（１）及び式（２）では、左方へのブレードシフト量Ｌｂｓ及びドローバシフト量Ｌｄｓは正の値、右方へのブレードシフト量Ｌｂｓ及びドローバシフト量Ｌｄｓは負の値として定義されている。
【0039】
ステップＳ６では、コントローラ３６は、図８に示すように、ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの両方が、車体２の幅Ｌ０（以下、「車幅」と呼ぶ）から、はみ出しているかを判定する。コントローラ３６は、以下の第１条件が満たされている場合に、ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの両方が、車幅Ｌ０から、はみ出していると判定する。
（第１条件）Ｌｗｌ＞Ｌ０／２、且つ、Ｌｗｒ＞Ｌ０／２
ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの両方が、車幅Ｌ０から、はみ出していると、コントローラ３６が判定した場合には、処理はステップＳ７に進む。
（第１条件）Ｌｗｌ＞Ｌ０／２、且つ、Ｌｗｒ＞Ｌ０／２
ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの両方が、車幅Ｌ０から、はみ出していると、コントローラ３６が判定した場合には、処理はステップＳ７に進む。
【0040】
ステップＳ７では、コントローラ３６は、検出範囲５０を左右の両側に拡大する。図８に示すように、コントローラ３６は、検出範囲５０の基準範囲５１を記憶している。基準範囲５１は、車幅Ｌ０に基づいて設定される。基準範囲５１の幅は、車幅Ｌ０と同じである。コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌの位置と右端１６Ｒの位置とに合わせて、検出範囲５０を基準範囲５１から左方と右方とに拡大する。この場合、検出範囲５０の幅Ｌａｌｌは、以下の式（３）で表される。
Ｌａｌｌ＝Ｌｗｌ＋Ｌｗｒ （３）
ステップＳ６において、ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの少なくとも一方が、車幅Ｌ０から、はみ出していない場合には、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８では、コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌのみが、車幅Ｌ０から、はみ出しているかを判定する。すなわち、コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出し、ブレード１６の右端１６Ｒが、車幅Ｌ０内に位置しているかを判定する。
Ｌａｌｌ＝Ｌｗｌ＋Ｌｗｒ （３）
ステップＳ６において、ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの少なくとも一方が、車幅Ｌ０から、はみ出していない場合には、処理はステップＳ８に進む。ステップＳ８では、コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌのみが、車幅Ｌ０から、はみ出しているかを判定する。すなわち、コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出し、ブレード１６の右端１６Ｒが、車幅Ｌ０内に位置しているかを判定する。
【0041】
コントローラ３６は、以下の第２条件が満たされている場合に、ブレード１６の左端１６Ｌのみが、車幅Ｌ０から、はみ出していると判定する。
（第２条件）Ｌｗｌ＞Ｌ０／２、且つ、Ｌｗｒ≦Ｌ０／２
ブレード１６の左端１６Ｌのみが、車幅Ｌ０から、はみ出していると、コントローラ３６が判定した場合には、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、コントローラ３６は、検出範囲５０を左方に拡大する。図９に示すように、コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌの位置に合わせて、検出範囲５０を基準範囲５１から左方に拡大する。また、コントローラ３６は、検出範囲５０を右方には拡大せずに基準範囲５１に維持する。この場合、検出範囲５０の幅Ｌａｌｌは、以下の式（４）で表される。
Ｌａｌｌ＝Ｌｗｌ＋Ｌ０／２ （４）
なお、図９では、ブレード１６が回転すると共に、左方へスライドしていることで、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出している。或いは、図１０のように、ブレード１６が回転すると共に、ドローバ１７が左方に揺動することで、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出している場合にも、コントローラ３６は、検出範囲５０を基準範囲５１から左方に拡大する。
（第２条件）Ｌｗｌ＞Ｌ０／２、且つ、Ｌｗｒ≦Ｌ０／２
ブレード１６の左端１６Ｌのみが、車幅Ｌ０から、はみ出していると、コントローラ３６が判定した場合には、処理はステップＳ９に進む。ステップＳ９では、コントローラ３６は、検出範囲５０を左方に拡大する。図９に示すように、コントローラ３６は、ブレード１６の左端１６Ｌの位置に合わせて、検出範囲５０を基準範囲５１から左方に拡大する。また、コントローラ３６は、検出範囲５０を右方には拡大せずに基準範囲５１に維持する。この場合、検出範囲５０の幅Ｌａｌｌは、以下の式（４）で表される。
Ｌａｌｌ＝Ｌｗｌ＋Ｌ０／２ （４）
なお、図９では、ブレード１６が回転すると共に、左方へスライドしていることで、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出している。或いは、図１０のように、ブレード１６が回転すると共に、ドローバ１７が左方に揺動することで、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出している場合にも、コントローラ３６は、検出範囲５０を基準範囲５１から左方に拡大する。
【0042】
ステップＳ８において、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０から、はみ出していない場合には、処理は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０では、コントローラ３６は、ブレード１６の右端１６Ｒのみが、車幅Ｌ０から、はみ出しているかを判定する。すなわち、コントローラ３６は、ブレード１６の右端１６Ｒが車幅Ｌ０から、はみ出し、ブレード１６の左端１６Ｌが車幅Ｌ０内に位置しているかを判定する。
【0043】
コントローラ３６は、以下の第３条件が満たされている場合に、ブレード１６の右端１６Ｒのみが、車幅Ｌ０から、はみ出していると判定する。
（第３条件）Ｌｗｒ＞Ｌ０／２、且つ、Ｌｗｌ≦Ｌ０／２
ブレード１６の右端１６Ｒのみが、車幅Ｌ０から、はみ出していると、コントローラ３６が判定した場合には、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、コントローラ３６は、検出範囲５０を右方に拡大する。図１１に示すように、コントローラ３６は、ブレード１６の右端１６Ｒの位置に合わせて、検出範囲５０を基準範囲５１から右方に拡大する。また、コントローラ３６は、検出範囲５０を左方には拡大せずに基準範囲５１に維持する。この場合、検出範囲５０の幅Ｌａｌｌは、以下の式（５）で表される。
Ｌａｌｌ＝Ｌｗｒ＋Ｌ０／２ （５）
なお、図示を省略するが、ブレード１６が右方へスライドしていることで、及び、ドローバ１７が右方に揺動することで、ブレード１６の右端１６Ｒの位置が車幅Ｌ０から、はみ出している場合にも、コントローラ３６は、検出範囲５０を基準範囲５１から右方に拡大する。
（第３条件）Ｌｗｒ＞Ｌ０／２、且つ、Ｌｗｌ≦Ｌ０／２
ブレード１６の右端１６Ｒのみが、車幅Ｌ０から、はみ出していると、コントローラ３６が判定した場合には、処理はステップＳ１１に進む。ステップＳ１１では、コントローラ３６は、検出範囲５０を右方に拡大する。図１１に示すように、コントローラ３６は、ブレード１６の右端１６Ｒの位置に合わせて、検出範囲５０を基準範囲５１から右方に拡大する。また、コントローラ３６は、検出範囲５０を左方には拡大せずに基準範囲５１に維持する。この場合、検出範囲５０の幅Ｌａｌｌは、以下の式（５）で表される。
Ｌａｌｌ＝Ｌｗｒ＋Ｌ０／２ （５）
なお、図示を省略するが、ブレード１６が右方へスライドしていることで、及び、ドローバ１７が右方に揺動することで、ブレード１６の右端１６Ｒの位置が車幅Ｌ０から、はみ出している場合にも、コントローラ３６は、検出範囲５０を基準範囲５１から右方に拡大する。
【0044】
ステップＳ１０において、ブレード１６の右端１６Ｒが車幅Ｌ０から、はみ出していない場合には、処理は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、コントローラ３６は、図１２に示すように、基準範囲５１を検出範囲５０として設定する。すなわち、ブレード１６の左端１６Ｌと右端１６Ｒとの両方が車幅Ｌ０内に位置している場合には、コントローラ３６は、検出範囲５０を左右に拡大せずに、基準範囲５１を検出範囲５０として設定する。
【0045】
以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、ブレード回転角θｓと、ブレードシフト量Ｌｂｓと、ドローバシフト量Ｌｄｓとに応じて、作業機械１の周辺の物体の検出範囲５０が設定される。それにより、作業機械１の周辺に物体が存在するか否かを適切に判定することができる。
【0046】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0047】
作業機械１は、モータグレーダに限らず、他の種類の作業機械であってもよい。作業機械１の構成は、上記のものに限らず、変更されてもよい。例えば、作業機３の構成が変更されてもよい。作業機械１の制御システムの一部は、作業機械１の外部に配置されてもよい。例えば、操作装置３５と出力装置４５とが作業機械１の外部に配置されてもよい。
【0048】
コントローラ３６は、複数のコントローラによって構成されてもよい。上述した処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。複数のコントローラの一部は、作業機械１の外部に配置されてもよい。
【0049】
物体が検出範囲５０内で検出された場合の処理は、上記の実施形態のものに限らず変更されてもよい。例えば、物体が検出範囲５０内で検出された場合、コントローラ３６は、作業機３、及び／又は、車体２を停止させる、或いは動作を制限するなどの処理を行ってもよい。
【0050】
検出範囲５０を設定するための処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、検出の誤差を考慮して、コントローラ３６は、上記の検出範囲５０の幅Ｌａｌｌに、任意のマージン幅を追加してもよい。
【0051】
図１３に示すように、コントローラ３６は、ドローバ回転角θｄとサークル回転角θｃとから、ブレード回転角度θｓを算出してもよい。ドローバ回転角θｄは、車体２の中心線Ｃ１に対するドローバ１７の中心線Ｃ２の角度である。サークル回転角θｃは、ドローバ１７の中心線Ｃ２に対するブレード１６の角度である。この場合、回転角度センサ４１は、ドローバ回転角θｄを検出する回転角度センサと、サークル回転角θｃを検出する回転角度センサとによって構成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0052】
本発明によれば、作業機械の周辺に物体が存在するか否かを適切に判定することができる。
【符号の説明】
【0053】
２：車体、 １５：支持部材、 １６：ブレード、 １８：ドローバ、 ３６：コントローラ、 ４１：回転角度センサ、 ４２：ブレードシフトセンサ、 ４３：ドローバシフトセンサ、 ４４：物体センサ、 ５０：検出範囲、 ５１：基準範囲
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】