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(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】P2023150704
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】作業機械および作業機械の制御方法
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20231005BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 F
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022059934
(22)【出願日】2022-03-31
(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】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小山 幹
(72)【発明者】
【氏名】新田目 啓敬
【テーマコード（参考）】
2D003
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AC08
2D003BA03
2D003BB07
2D003BB10
2D003CA02
2D003DA04
2D003DB03
2D003DC07
(57)【要約】
【課題】指定された土量を自動で正確に掬うことを可能とする作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械は、走行可能な車体と、バケットにて掘削作業を行う作業機と、コントローラとを備える。コントローラは、車体および作業機の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機の目標姿勢を算出する第１の算出手段と、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出する第２の算出手段とを有する。コントローラは、作業機の姿勢が目標姿勢となるように作業機の動作を制御するとともにアクセル開度に基づき車体の走行を制御する。
【選択図】図７
【解決手段】作業機械は、走行可能な車体と、バケットにて掘削作業を行う作業機と、コントローラとを備える。コントローラは、車体および作業機の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機の目標姿勢を算出する第１の算出手段と、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出する第２の算出手段とを有する。コントローラは、作業機の姿勢が目標姿勢となるように作業機の動作を制御するとともにアクセル開度に基づき車体の走行を制御する。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行可能な車体と、バケットを含み、かつ前記バケットにて掘削作業を行う作業機と、コントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記車体および前記作業機の動作に関する機械データを取得し、前記機械データに基づいて、掘削作業中の前記作業機の目標姿勢を算出する第１の算出手段と、
目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出する第２の算出手段とを有し、
前記作業機の姿勢が前記目標姿勢となるように前記作業機の動作を制御するとともに前記アクセル開度に基づき前記車体の走行を制御する、作業機械。
前記コントローラは、
前記車体および前記作業機の動作に関する機械データを取得し、前記機械データに基づいて、掘削作業中の前記作業機の目標姿勢を算出する第１の算出手段と、
目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出する第２の算出手段とを有し、
前記作業機の姿勢が前記目標姿勢となるように前記作業機の動作を制御するとともに前記アクセル開度に基づき前記車体の走行を制御する、作業機械。
【請求項2】
前記作業機は、ブームと、前記ブームを動作させるブームシリンダとを含み、
前記第２の算出手段は、
前記目標掘削土量に基づき、前記ブームシリンダに加える目標ブームシリンダ圧と、前記作業機械の目標牽引力とを算出し、
前記目標ブームシリンダ圧と、前記目標牽引力とに基づき、前記アクセル開度を算出する、請求項１に記載の作業機械。
前記第２の算出手段は、
前記目標掘削土量に基づき、前記ブームシリンダに加える目標ブームシリンダ圧と、前記作業機械の目標牽引力とを算出し、
前記目標ブームシリンダ圧と、前記目標牽引力とに基づき、前記アクセル開度を算出する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項3】
前記バケットは、前記ブームに接続され、
前記作業機械は、前記バケットに積み込んだ掘削対象物の重量を検出する検出手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記目標掘削土量と、検出された前記重量との差に基づき、前記目標掘削土量を補正する補正手段をさらに有し、
前記第２の算出手段は、補正後の前記目標掘削土量に基づき前記アクセル開度を算出する、請求項２に記載の作業機械。
前記作業機械は、前記バケットに積み込んだ掘削対象物の重量を検出する検出手段をさらに備え、
前記コントローラは、前記目標掘削土量と、検出された前記重量との差に基づき、前記目標掘削土量を補正する補正手段をさらに有し、
前記第２の算出手段は、補正後の前記目標掘削土量に基づき前記アクセル開度を算出する、請求項２に記載の作業機械。
【請求項4】
前記車体は、エンジンをさらに含み、
前記機械データは、前記ブームシリンダの圧力と、前記作業機械の車速と、前記エンジンの回転数と、前記作業機械の牽引力とである、請求項２または３に記載の作業機械。
前記機械データは、前記ブームシリンダの圧力と、前記作業機械の車速と、前記エンジンの回転数と、前記作業機械の牽引力とである、請求項２または３に記載の作業機械。
【請求項5】
前記作業機は、前記ブームを回動自在に支持するベルクランクをさらに有し、
前記コントローラは、アクセル操作が行われていない場合、または、前記ブームに対する前記ベルクランクの角度が最大となった場合、前記作業機の動作の制御と、前記アクセル開度に基づく前記車体の動作の制御とを終了する、請求項２から４のいずれか１項に記載の作業機械。
前記コントローラは、アクセル操作が行われていない場合、または、前記ブームに対する前記ベルクランクの角度が最大となった場合、前記作業機の動作の制御と、前記アクセル開度に基づく前記車体の動作の制御とを終了する、請求項２から４のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項6】
積込対象に積み込む掘削対象物の総重量の入力を受け付ける入力装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記総重量がバケット容量よりも多い場合、前記総重量を前記バケット容量以下の複数の重量に分割し、
前記第２の算出手段は、分割によって得られた前記重量を前記目標掘削土量として、前記アクセル開度を算出する、請求項１から５のいずれか１項に記載の作業機械。
前記コントローラは、前記総重量がバケット容量よりも多い場合、前記総重量を前記バケット容量以下の複数の重量に分割し、
前記第２の算出手段は、分割によって得られた前記重量を前記目標掘削土量として、前記アクセル開度を算出する、請求項１から５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項7】
前記コントローラは、前記総重量を均等に分割する、請求項６に記載の作業機械。
【請求項8】
前記第１の算出手段は、前記機械データを入力として受け付け、かつ前記目標姿勢を出力する学習済みモデルを含み、
前記学習済みモデルは、前記目標姿勢として、前記バケットにてバケット容量分の掘削対象物を掬える姿勢を出力するように学習されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の作業機械。
前記学習済みモデルは、前記目標姿勢として、前記バケットにてバケット容量分の掘削対象物を掬える姿勢を出力するように学習されている、請求項１から７のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項9】
走行可能な車体とバケットを有する作業機とを備えた作業機械の制御方法であって、
前記車体および前記作業機の動作に関する機械データを取得し、前記機械データに基づいて、掘削作業中の前記作業機の目標姿勢を算出するステップと、
目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出するステップと、
前記作業機の姿勢が前記目標姿勢となるように前記作業機の動作を制御するとともに前記アクセル開度に基づき前記車体の走行を制御するステップとを備える、作業機械の制御方法。
前記車体および前記作業機の動作に関する機械データを取得し、前記機械データに基づいて、掘削作業中の前記作業機の目標姿勢を算出するステップと、
目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出するステップと、
前記作業機の姿勢が前記目標姿勢となるように前記作業機の動作を制御するとともに前記アクセル開度に基づき前記車体の走行を制御するステップとを備える、作業機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業機械および作業機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、作業機械のオペレータが所望とする土量を作業機で掘削するには、オペレータの経験および技能を要する。このため、近年、学習済みモデルを用いて作業機の姿勢を制御する作業機械が開発されている。
【0003】
たとえば、特開２０２１－１４３５５５号公報（特許文献１）には、このような作業機械として、作業機による作業量の目標値と、作業機による作業開始からの経過時間と、作業機が取り付けられた車体および作業機の動作に関する機械データとを取得し、学習済み姿勢推定モデルを用いて目標値、経過時間および機械データから目標姿勢を推定した推定目標姿勢を出力するコンピュータを搭載したホイールローダが開示されている。
【0004】
また、近年、電子制御を活用したＨＭＴ(Hydraulic Mechanical Transmission)方式のホイールローダ（非特許文献１）が開発されている。当該電子制御を活用したＨＭＴホイールローダは、トルクコンバータと機械式トランスミッションとを備えた方式のホイールローダの作業効率の高さと、ＨＳＴ（Hydrostatic transmission)方式のホイールローダが有する操作性の高さとの両立を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１４３５５５号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】村本 卓也 外２名 “電子制御を活用したＨＭＴ(Hydraulic Mechanical Transmission)ホイールローダの開発”、［online］、令和２年度 建設施工と建設機械シンポジウム 論文集・梗概集、［令和４年２月７日検索］、<URL：https://jcmanet.or.jp/bunken/symposium/2020/ronbun15.pdf>
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
指定された土量を作業機によって自動で従来よりもさらに正確に掬うことが求められている。本開示は、指定された土量を自動で正確に掬うことが可能な作業機械および作業機械の制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示のある局面に従うと、作業機械は、走行可能な車体と、バケットを含み、かつバケットにて掘削作業を行う作業機と、コントローラとを備える。コントローラは、車体および作業機の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機の目標姿勢を算出する第１の算出手段と、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出する第２の算出手段とを有する。コントローラは、作業機の姿勢が目標姿勢となるように作業機の動作を制御するとともにアクセル開度に基づき車体の走行を制御する。
【0009】
本開示の他の局面に従うと、走行可能な車体とバケットを有する作業機とを備えた作業機械の制御方法は、車体および作業機の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機の目標姿勢を算出するステップと、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度を算出するステップと、作業機の姿勢が目標姿勢となるように作業機の動作を制御するとともにアクセル開度に基づき車体の走行を制御するステップとを備える。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、指定された土量を自動で正確に掬うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】実施形態に基づく作業機械の一例としてのホイールローダの側面図である。
【図2】実施形態に基づくホイールローダの構成を示す概略ブロック図である。
【図3】作業機と走行との独立制御の概念を説明するための図である。
【図4】ホイールローダによる掘削作業を説明する図である。
【図5】ホイールローダで実行される処理の流れの概要を説明するためのフロー図である。
【図6】ホイールローダで実行される処理の流れの変形例を説明するためのフロー図である。
【図7】コントローラで実行される演算を説明するための図である。
【図8】算出部によって実行される処理を模式化した図である。
【図9】算出されたアクセル開度が大きい場合における掘削作業を説明するための図である。
【図11】作業機操作とアクセル操作との自動制御による掘削精度を説明するための図である。
【図12】ダンプトラックへの積込土量の総量を１８ｔｏｎとした場合において、作業機操作とアクセル操作との自動制御によって掘削したときと、マニュアル操作で掘削したときとにおける、１０回分のダンプトラックへの積込土量と積込精度とを示した図である。
【図14】作業機操作とアクセル操作との自動制御による燃費をさらに説明するための図である。
【図15】算出部の機能的構成を説明するための機能ブロック図である。
【図16】補正式の生成の流れを説明するためのフロー図である。
【図17】補正式を生成する際に用いる目標掘削土量とペイロードメータによる計測値との関係を説明するための図である。
【図18】ダンプトラックに積み込む土砂の総量の入力から、補正部による補正までの一連の処理の流れを説明するためのフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、実施の形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【0013】
＜Ａ．全体構成＞
実施の形態においては、作業機械の一例として、自走式の作業機械の一種であるホイールローダ１について説明する。図１は、実施形態に基づく作業機械の一例としてのホイールローダ１の側面図である。
実施の形態においては、作業機械の一例として、自走式の作業機械の一種であるホイールローダ１について説明する。図１は、実施形態に基づく作業機械の一例としてのホイールローダ１の側面図である。
【0014】
図１に示されるように、ホイールローダ１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行装置４と、キャブ５とを備えている。車体フレーム２、キャブ５などからホイールローダ１の車体２０が構成されている。車体２０には、作業機３および走行装置４が取り付けられている。
【0015】
走行装置４は、車体２０を走行させるものであり、走行輪４ａ、４ｂを含んでいる。ホイールローダ１は、走行輪４ａ、４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
【0016】
車体フレーム２は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとを含んでいる。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとは、互いに左右方向に揺動可能に取り付けられている。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとに亘って、一対のステアリングシリンダ１１が取り付けられている。ステアリングシリンダ１１は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１がステアリングポンプ（図示せず）からの作動油によって伸縮することによって、ホイールローダ１の進行方向が左右に変更される。
【0017】
本明細書中において、ホイールローダ１が直進走行する方向を、ホイールローダ１の前後方向という。ホイールローダ１の前後方向において、車体フレーム２に対して作業機３が配置されている側を前方向とし、前方向と反対側を後方向とする。ホイールローダ１の左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。ホイールローダ１の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。
【0018】
前フレーム２ａには、作業機３および一対の走行輪（前輪）４ａが取り付けられている。作業機３は、車体２０の前方に配設されている。作業機３は、作業機ポンプ１３（図２参照）からの作動油によって駆動される。作業機ポンプ１３は、エンジン２１により駆動され、吐出する作動油によって作業機３を作動させる油圧ポンプである。作業機３は、ブーム１４と、作業具であるバケット６とを含んでいる。バケット６は、作業機３の先端に配置されている。バケット６は、ブーム１４の先端に着脱可能に装着されたアタッチメントの一例である。作業の種類に応じて、アタッチメントが、グラップル、フォーク、またはプラウなどに付け替えられる。
【0019】
ブーム１４の基端部は、ブームピン９によって前フレーム２ａに回転自在に取付けられている。バケット６は、ブーム１４の先端に位置するバケットピン１７によって、回転自在にブーム１４に取付けられている。
【0020】
前フレーム２ａとブーム１４とは、一対のブームシリンダ１６により連結されている。ブームシリンダ１６は、油圧シリンダである。ブームシリンダ１６の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。ブームシリンダ１６の先端は、ブーム１４に取り付けられている。ブームシリンダ１６が作業機ポンプ１３（図２参照）からの作動油によって伸縮することによって、ブーム１４が昇降する。ブームシリンダ１６は、ブームピン９を中心としてブーム１４を上下に回転駆動する。
【0021】
作業機３は、ベルクランク１８と、バケットシリンダ１９と、リンク１５とをさらに含んでいる。ベルクランク１８は、ブーム１４のほぼ中央に位置する支持ピン１８ａによって、ブーム１４に回転自在に支持されている。バケットシリンダ１９は、ベルクランク１８と前フレーム２ａとを連結している。リンク１５は、ベルクランク１８の先端部に設けられた連結ピン１８ｃに連結されている。リンク１５は、ベルクランク１８とバケット６とを連結している。
【0022】
バケットシリンダ１９は、油圧シリンダであり作業具シリンダである。バケットシリンダ１９の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。バケットシリンダ１９の先端は、ベルクランク１８の基端部に設けられた連結ピン１８ｂに取り付けられている。バケットシリンダ１９が作業機ポンプ１３（図２参照）からの作動油によって伸縮することによって、バケット６が上下に回動する。バケットシリンダ１９は、バケットピン１７を中心としてバケット６を回転駆動する。
【0023】
後フレーム２ｂには、キャブ５および一対の走行輪（後輪）４ｂが取り付けられている。キャブ５は、ブーム１４の後方に配置されている。キャブ５は、車体フレーム２上に載置されている。キャブ５内には、ホイールローダ１のオペレータが着座するシート、および後述する操作装置８などが配置されている。
【0024】
＜Ｂ．システム構成＞
図２は、実施形態に基づくホイールローダ１の構成を示す概略ブロック図である。図２に示されるように、ホイールローダ１は、駆動源としてのエンジン２１、走行装置４、作業機ポンプ１３、操作装置８、コントローラ１０、ディスプレイ５０などを備えている。
図２は、実施形態に基づくホイールローダ１の構成を示す概略ブロック図である。図２に示されるように、ホイールローダ１は、駆動源としてのエンジン２１、走行装置４、作業機ポンプ１３、操作装置８、コントローラ１０、ディスプレイ５０などを備えている。
【0025】
エンジン２１は、たとえばディーゼルエンジンである。シリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより、エンジン２１の出力が制御される。この調整は、電子ガバナ（図示せず）がコントローラ１０によって制御されることで行われる。
【0026】
エンジン回転数は、エンジン回転数センサ９１によって検出される。エンジン回転数センサ９１の検出信号は、コントローラ１０に入力される。
【0027】
走行装置４は、エンジン２１からの駆動力によりホイールローダ１を走行させる装置である。走行装置４は、トランスミッション２３、ならびに上述した前輪４ａおよび後輪４ｂなどを有している。
【0028】
動力伝達装置であるトランスミッション２３は、エンジン２１からの駆動力を前輪４ａおよび後輪４ｂに伝達する装置である。ホイールローダ１においては、前フレーム２ａに取り付けられた前輪４ａと、後フレーム２ｂに取り付けられた後輪４ｂとの両方が、駆動力を受けてホイールローダ１を走行させる駆動輪を構成している。トランスミッション２３は、入力軸２７の回転を変速して出力軸２８に出力する。
【0029】
出力軸２８には、出力回転数センサ９２が設けられている。出力回転数センサ９２は、出力軸２８の回転数を検出する。出力回転数センサ９２からの検出信号は、コントローラ１０に入力される。コントローラ１０は、出力回転数センサ９２の検出信号に基づいて車速を算出する。
【0030】
トランスミッション２３から出力された駆動力は、車軸３２などを介して車輪４ａ，４ｂに伝達される。これにより、ホイールローダ１が走行する。エンジン２１からの駆動力の一部が走行装置４に伝達されて、ホイールローダ１が走行する。
【0031】
エンジン２１の駆動力の一部は、動力取出部３３を介して、作業機ポンプ１３に伝達される。
【0032】
作業機ポンプ１３およびステアリングポンプは、エンジン２１からの駆動力によって駆動される油圧ポンプである。作業機ポンプ１３から吐出された作動油は、作業機バルブ３４を介してブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９に供給される。作業機３は、エンジン２１からの駆動力の一部によって駆動される。
【0033】
第１油圧検出器９５は、ブームシリンダ１６に取り付けられている。第１油圧検出器９５は、ブームシリンダ１６の油室内の作動油の圧力を検出する。第１油圧検出器９５の検出信号は、コントローラ１０に入力される。
【0034】
第２油圧検出器９６は、バケットシリンダ１９に取り付けられている。第２油圧検出器９６は、バケットシリンダ１９の油室内の作動油の圧力を検出する。第２油圧検出器９６の検出信号は、コントローラ１０に入力される。
【0035】
第１角度検出器２９は、たとえば、ブームピン９に取り付けられたポテンショメータである。第１角度検出器２９は、車体２０に対するブーム１４の持ち上がり角度を表すブーム角度を検出する。第１角度検出器２９は、ブーム角度を示す検出信号をコントローラ１０に出力する。
【0036】
具体的には、図１に示すように、ブーム基準線Ｐは、ブームピン９の中心とバケットピン１７の中心とを通る直線である。水平線Ｈは、ホイールローダ１の前後方向に平行である。水平線Ｈは、ブームピン９の中心から前方に延びる。ブーム角度θ１は、ブームピン９の中心から前方に延びる水平線Ｈと、ブーム基準線Ｐとの成す角度である。ブーム基準線Ｐが水平である場合をブーム角度θ１＝０°と定義する。ブーム基準線Ｐが水平線Ｈよりも上方にある場合にブーム角度θ１を正とする。ブーム基準線Ｐが水平線Ｈよりも下方にある場合にブーム角度θ１を負とする。
【0037】
なお第１角度検出器２９は、ブームシリンダ１６に配置されたストロークセンサであってもよい。
【0038】
第２角度検出器４８は、たとえば、支持ピン１８ａに取り付けられたポテンショメータである。第２角度検出器４８は、ブーム１４に対するベルクランク１８の角度を表すベルクランク角度を検出する。第２角度検出器４８は、ベルクランク角度を示す検出信号をコントローラ１０に出力する。
【0039】
具体的には、図１に示すように、ベルクランク基準線Ｑは、支持ピン１８ａの中心と連結ピン１８ｂの中心とを通る直線である。ベルクランク角度θ２は、ブーム基準線Ｐとベルクランク基準線Ｑとの成す角度である。支持ピン１８ｂの中心（以下、「Ｕａ」とも称する）と、ブーム基準線Ｐとベルクランク基準線Ｑとの交点（以下、「Ｕｂ」とも称する）と、ブームピン９の中心（以下、「Ｕｃ」とも称する）とを頂点とする三角形ＵａＵｂＵｃ（図示せず）において、ベルクランク角度θ２は、∠ＵａＵｂＵｃである。
【0040】
第２角度検出器４８は、ブーム１４に対するバケット６の角度（バケット角度θ３）を検出してもよい。バケット角度θ３は、バケットピン１７の中心とバケット６の刃先６ａとを通る直線Ｒと、ブーム基準線Ｐとの成す角度である。バケット６の刃先６ａの位置（以下、「Ｕｄ」とも称する）と、ブーム基準線Ｐと直線Ｒとの交点（「Ｕｆ」）と、基準線Ｐ上に位置し、かつ上記交点に関してブームピン９の中心（Ｕｃ）の反対側に位置する点（以下、「Ｕｅ」とも称する）とを頂点とする三角形ＵｄＵｆＵｅ（図示せず）において、バケット角度θ３は、∠ＵｄＵｆＵｅである。
【0041】
第２角度検出器４８は、バケットピン１７に取り付けられたポテンショメータまたは近接スイッチであってもよい。または第２角度検出器４８は、バケットシリンダ１９に配置されたストロークセンサであってもよい。
【0042】
操作装置８は、オペレータによって操作される。操作装置８は、オペレータがホイールローダ１を動作させるために操作する、複数種類の操作部材を備えている。具体的には操作装置８は、アクセル操作部材８１ａと、ブーム操作部材８３ａと、バケット操作部材８４ａとを備えている。
【0043】
アクセル操作部材８１ａは、たとえばアクセルペダルである。アクセル操作部材８１ａの操作量（アクセルペダルの場合、踏み込み量）を増大すると、車体２０は加速する。アクセル操作部材８１ａの操作量を減少すると、車体２０は減速する。アクセル操作検出部８１ｂは、アクセル操作部材８１ａの操作量を検出する。アクセル操作部材８１ａの操作量は、「アクセル開度」または「アクセル操作量」とも称される。アクセル操作検出部８１ｂは、アクセル開度（以下、「アクセル開度Ｖ１」とも称する）を検出する。アクセル操作検出部８１ｂは、検出信号をコントローラ１０へ出力する。コントローラ１０は、アクセル操作検出部８１ｂからの検出信号に基づいてエンジン２１の出力と、トランスミッション２３の減速比とを制御する。
【0044】
アクセル操作検出部８１ｂは、たとえば、アクセル操作に基づく電圧値（操作信号）を読み取るセンサである。アクセル操作検出部８１ｂは、ホイールローダ１に予め搭載されている機器であってもよい。あるいは、アクセル操作検出部８１ｂは、車体２０に後付けされる機器であってもよい。アクセル操作検出部８１ｂは、「アクセル開度センサ」とも称される。
【0045】
ブーム操作部材８３ａは、ブーム１４を動作させるために操作される。ブーム操作部材８３ａは、たとえば操作レバーである。ブーム操作検出部８３ｂは、ブーム操作部材８３ａの位置を検出する。ブーム操作検出部８３ｂは、検出信号をコントローラ１０に出力する。コントローラ１０は、ブーム操作検出部８３ｂからの検出信号に基づいて、作業機バルブ３４を制御する。ブームシリンダ１６が伸縮して、ブーム１４が動作する。
【0046】
ブーム操作検出部８３ｂは、たとえば、レバー操作に基づく電圧値（操作信号）を読み取るセンサである。ブーム操作検出部８３ｂは、ホイールローダ１に予め搭載されている機器であってもよい。あるいは、ブーム操作検出部８３ｂは、車体２０に後付けされる機器であってもよい。
【0047】
バケット操作部材８４ａは、バケット６を動作させるために操作される。バケット操作部材８４ａは、たとえば操作レバーである。バケット操作検出部８４ｂは、バケット操作部材８４ａの位置を検出する。バケット操作検出部８４ｂは、検出信号をコントローラ１０に出力する。コントローラ１０は、バケット操作検出部８４ｂからの検出信号に基づいて、作業機バルブ３４を制御する。バケットシリンダ１９が伸縮して、バケット６が動作する。
【0048】
バケット操作検出部８４ｂは、たとえば、レバー操作に基づく電圧値（操作信号）を読み取るセンサである。バケット操作検出部８４ｂは、ホイールローダ１に予め搭載されている機器であってもよい。あるいは、バケット操作検出部８４ｂは、車体２０に後付けされる機器であってもよい。
【0049】
ディスプレイ５０は、コントローラ１０から指令信号の入力を受けて、各種情報を表示する。ディスプレイ５０に表示される各種情報は、たとえば、ホイールローダ１により実行される作業に関する情報、燃料残量、冷却水温度および作動油温度などの車体情報、ホイールローダ１の周辺を撮像した周辺画像、ペイロードメータ９９（図１５）による計測値などであってもよい。
【0050】
操作キー５１は、入力装置である。操作キー５１は、オペレータが各種の情報をコントローラ１０に入力するためのデバイスである。操作キーをソフトウェアキーとして構成してもよい。具体的には、ホイールローダ１は、入力装置として、ディスプレイ５０にタッチパネルが重畳されたタッチスクリーンを備えていてもよい。この場合、オペレータがディスプレイ５０の一部に触れることにより生成される信号が、タッチスクリーンからコントローラ１０に出力される。操作キー５１は、車内に搭載されていなくてもよい。操作キー５１は、外部端末であってもよい。
【0051】
コントローラ１０は、算出部１５０と、算出部２８０とを含む。算出部１５０は、車体２０および作業機３の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機３の目標姿勢を算出する。機械データは、ブームシリンダ１６の圧力と、ホイールローダ１の車速と、エンジン２１の回転数と、ホイールローダ１の牽引力とである。算出部１５０は、取得部１７０と、学習済みモデル１８０とを有する。取得部１７０は、車体２０および作業機３の動作に関する機械データを取得する。学習済みモデル１８０は、取得部１７０によって取得された機械データを入力として受け付ける。学習済みモデル１８０の機能と、算出部２８０の機能とについては、後述する。
【0052】
コントローラ１０は、一般的にＣＰＵ（Central Processing Unit）により各種のプログラムを読み込むことにより実現される。コントローラ１０は、メモリ１０Ｍを有している。メモリ１０Ｍは、ワークメモリとして機能するとともに、ホイールローダの機能を実現するための各種のプログラムを格納する。メモリ１０Ｍには、少なくともホイールローダ１に装着されているバケット６のバケット容量と学習済みモデル１８０とが記憶されている。
【0053】
コントローラ１０は、アクセル操作部材８１ａ、ブーム操作部材８３ａおよびバケット操作部材８４ａなどのオペレータ操作と、作業機３の負荷および車速等の車両状態とを認識し、トランスミッション２３内の油圧モータ２３２，２３３とエンジン２１とを電子制御する。コントローラ１０は、エンジン２１への燃料供給量に基づいて、エンジン２１の単位稼働時間あたりの燃料消費量、ホイールローダ１の単位走行距離あたりの燃料消費量、および、バケット６内の単位積載重量あたりの燃料消費量を、算出可能である。
【0054】
コントローラ１０は、出力回転数センサ９２の検出信号に基づいて、ホイールローダ１の車速を算出する。コントローラ１０は、ホイールローダ１の車速と牽引力との関係を規定するマップをメモリ１０Ｍから読み出し、当該マップに基づいて、牽引力を算出する。コントローラ１０は、エンジン回転数センサ９１から、エンジン回転数の検出信号の入力を受ける。コントローラ１０は、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を規定するマップをメモリから読み出し、当該マップに基づいて、エンジントルクを算出する。
【0055】
牽引力およびエンジントルクは、マップの参照とは異なる形態で算出されてもよい。たとえば、テーブルの参照または関数による演算などによって、牽引力およびエンジントルクを算出してもよい。コントローラ１０は、ブーム１４およびバケット６の動作を自動制御する。この自動制御の詳細については後述する。
【0056】
次に、トランスミッション２３について、より詳しく説明する。トランスミッション２３は、本例では、電子制御を活用したＨＭＴ(Hydraulic Mechanical Transmission)である。トランスミッション２３は、遊星歯車２３１と、油圧モータ２３２，２３３とを有する。
【0057】
トランスミッション２３は、遊星歯車２３１と２つの油圧モータ２３２，２３３との組み合わせにより無段変速を行う。遊星歯車２３１は、リングギアと、キャリアと、サンギアと、プラネタリギアとを含む。動力は、リングギアとキャリアとサンギアとから外部に伝達される。トランスミッション２３は、キャリアにエンジン２１、リングギアに油圧モータ２３３、サンギアに油圧モータ２３２と車軸３２とが接続される。遊星歯車２３１と各部２１，３２，２３２，２３３との間は減速されて接続されている。
【0058】
トランスミッション２３は、走行に必要な目標エンジン回転数およびオペレータ操作による車速要求を演算し、２つの油圧モータ２３２，２３３を電子制御することによりトランスミッションとしての減速比を作り上げる。
【0059】
トランスミッション２３は、無段変速機能の特性を生かし、エンジン２１の回転数制御とアクセル操作部材８１ａの操作とを切り離している。これにより、作業機３の速度は作業機レバー（ブーム操作部材８３ａ、バケット操作部材８４ａ）のみ、車速はアクセル操作部材８１ａのみで操作する制御（作業機と走行との独立制御）を実現している。
【0060】
図３は、作業機と走行との独立制御の概念を説明するための図である。図３に示されているように、コントローラ１０は、作業機レバー（ブーム操作部材８３ａ、バケット操作部材８４ａ）と、アクセル操作部材８１ａの情報を取得する。作業機３と走行との独立制御では、これらの情報を、それぞれ、作業機速度要求、車速要求と認識する（処理（i）,（ii））。
【0061】
オペレータが作業機３を素早く動かす目的で作業機レバーを操作した際、コントローラ１０は、必要な作業機速度を出すためのポンプ流量を演算し、搭載する作業機ポンプ１３のサイズに基づき目標とするエンジン回転数を算出する（処理（iii））。エンジン２１は、当該目標回転数を元に、アクセルペダル操作とは関係なくコントローラ１０によって制御される。すなわち、作業機レバー操作によってエンジン回転数が自動で制御される。
【0062】
一方で、コントローラ１０はアクセル操作部材８１ａにより認識した車速要求を実現するため、トランスミッション２３に必要とされる減速比を演算する。当該減速比は、作業機レバー操作により決まるエンジン回転数とアクセルペダル操作により決まる車速要求の比を演算することで得られる。トランスミッション２３は、目標の減速比を実現するため２つの油圧モータ２３２，２３３を電子制御することで、オペレータの車速要求での走行を可能とする。
【0063】
このような、ホイールローダ１では、作業機と走行との独立制御によって、作業機速度と車速とを独立して操作可能となり、シンプルで直感的な操作性が実現できる。なお、電子制御を活用したＨＭＴの構成については既に知られているため、ここでは、さらに詳細には説明しない。
【0064】
＜Ｃ．掘削作業＞
ホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物を掬い取る掘削作業を実行する。図４は、実施形態に基づくホイールローダ１による掘削作業を説明する図である。
ホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物を掬い取る掘削作業を実行する。図４は、実施形態に基づくホイールローダ１による掘削作業を説明する図である。
【0065】
図４に示されるように、ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませた後に、図４中の曲線矢印のように、バケット軌跡Ｌに沿ってバケット６を上昇させる。これにより、バケット６に掘削対象物１００を掬い取る掘削作業が実行される。
【0066】
ホイールローダ１は、掘削対象物１００をバケット６に掬い取る掘削動作と、バケット６内の荷（掘削対象物１００）をダンプトラックなどの積込対象（運搬機械）に積み込む積込動作とを実行する。
【0067】
より具体的には、ホイールローダ１は、次のような複数の作業工程を順次に行うことを繰り返して、掘削対象物１００を掘削し、積込対象に掘削対象物１００を積み込む。以下では、積込対象としてダンプトラックを例に挙げて説明する。
【0068】
第一の工程は、掘削対象物１００に向かって前進する空荷前進工程である。第二の工程は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませ、バケット６の中に所定量の掘削対象物１００が入るまでホイールローダ１を前進させる掘削工程（突込み）である。第三の工程は、ブームシリンダ１６を操作してバケット６を上昇させるとともにバケットシリンダ１９を操作してバケット６をチルトバックさせる掘削工程（掬込み）である。第四の工程は、バケット６に掘削対象物１００が掬い込まれた後にホイールローダ１を後進させる積荷後進工程である。
【0069】
第五の工程は、バケット６を上昇させた状態を維持しながら、またはバケット６を上昇させながら、ホイールローダ１を前進させてダンプトラックに接近させる、積荷前進工程である。第六の工程は、所定位置でバケット６をダンプして掘削対象物１００をダンプトラック荷台上に積み込む排土工程である。第七の工程は、ホイールローダ１を後進させながらブーム１４を下げ、バケット６を掘削姿勢に戻す、後進・ブーム下げ工程である。以上が、掘削積込作業の１サイクルをなす典型的な作業工程である。
【0070】
ホイールローダ１の現在の作業工程が掘削工程であり作業機３が掘削作業中であるか、現在の作業工程が掘削工程ではなく作業機が掘削作業中でないかは、たとえば、ホイールローダ１を前後進させるオペレータの操作に基づく操作信号、作業機３に対するオペレータの操作に基づく操作信号、および作業機３のシリンダの現在の油圧についての判定条件の組み合わせを用いることにより、判定することができる。
【0071】
＜Ｄ．コントローラによる制御＞
（ｄ１：制御構造）
図５は、ホイールローダ１で実行される処理の流れの概要を説明するためのフロー図である。図５に示されているように、ステップＳ１において、オペレータの操作に基づき、コントローラ１０はエンジン２１を始動する。ステップＳ２において、コントローラ１０は、作業機３のオペレータ操作と、アクセル操作部材８１ａのオペレータ操作との操作を受け付ける。コントローラ１０は、作業機操作と走行とに関し、オペレータの操作に基づくマニュアル制御を実行する。
（ｄ１：制御構造）
図５は、ホイールローダ１で実行される処理の流れの概要を説明するためのフロー図である。図５に示されているように、ステップＳ１において、オペレータの操作に基づき、コントローラ１０はエンジン２１を始動する。ステップＳ２において、コントローラ１０は、作業機３のオペレータ操作と、アクセル操作部材８１ａのオペレータ操作との操作を受け付ける。コントローラ１０は、作業機操作と走行とに関し、オペレータの操作に基づくマニュアル制御を実行する。
【0072】
ステップＳ３において、コントローラ１０は、ダンプトラックに積み込む土砂の総量の入力を受け付けたか否かを判断する。当該入力は、入力装置である操作キー５１を介して行われる。土砂の総量の入力を受け付けたと判断された場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ４において、目標掘削土量を算出する。コントローラ１０は、目標掘削土量として、１回の掘削当たりの土量を算出する。
【0073】
たとえば、入力された土砂の総量が３０ｔｏｎであり、かつバケット６のバケット容量（最大容量）が７ｔｏｎである場合、コントローラ１０は、一例として、目標掘削土量を６ｔｏｎとする。この場合、ホイールローダ１は、５回の掘削作業を行ない、合計３０ｔｏｎ（＝６ｔｏｎ×５回）の土砂をダンプトラックに積み込む。
【0074】
なお、この例では、目標掘削土量を５回とも同じ値（均等）としているが、必ずしも、これに限定されない。たとえば、コントローラ１０は、最初の４回の目標掘削土量をバケット容量である７ｔｏｎとし、最後の５回目の目標掘削土量を残量の２ｔｏｎとしてもよい。
【0075】
ダンプトラックに積み込む土砂の総量がバケット容量以下である場合、コントローラ１０は、目標掘削土量を土砂の総量と同じにしてもよい。あるいは、コントローラ１０は、目標掘削土量を土砂の総量を分割した量としてもよい。
【0076】
土砂の総量の入力を受け付けていないと判断された場合（ステップＳ３においてＮＯ）、コントローラ１０は、処理をステップＳ１１に進める。コントローラ１０は、ステップＳ１１において、エンジン停止操作を受け付けたか否かを判断する。コントローラ１０は、エンジン停止操作を受け付けたと判断した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、エンジン２１を停止させ、一連の処理を終了する。コントローラ１０は、エンジン停止操作を受け付けていないと判断した場合（ステップＳ１１においてＮＯ）、処理をステップＳ２に進める。
【0077】
ステップＳ４の後、コントローラ１０は、ステップＳ５において、アクセル操作部材８１ａの操作が行われたか否かを判断する。当該判断は、コントローラ１０は、アクセル操作検出部８１ｂによって検出されたアクセル開度Ｖ１に基づき行う。
【0078】
アクセル操作部材８１ａの操作が行われたと判断された場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ６において、掘削作業が開始されたか否かを判断する。コントローラ１０は、ブーム角度と、バケット６の刃先角度と、ブームボトム圧と、車速と、ブーム１４の操作レバーのストロークとに基づき、掘削作業が開始されたか否かを判断する。アクセル操作部材８１ａの操作が行われていないと判断された場合（ステップＳ５においてＮＯ）、コントローラ１０は、処理をステップＳ２に進める。
【0079】
掘削作業が開始されたと判断された場合（ステップＳ６においてＹＥＳ）、ステップＳ７において、コントローラ１０は、作業機操作と、アクセル操作とを自動制御する。当該自動制御においては、コントローラ１０が、作業機３の姿勢を自動制御するとともに、アクセル操作部材８１ａの操作量（すなわち、検出されたアクセル開度Ｖ１）にかかわらず、ホイールローダ１の走行（車速）を自動で制御する。なお、ステップＳ７から後述するステップＳ１０の自動制御の間は、オペレータによるアクセル操作部材８１ａの操作（アクセル操作）が行われている。アクセル操作が行われている間、コントローラ１０は、作業機操作と、アクセル操作とを自動制御する。ステップＳ７の処理の詳細については、後述する。
【0080】
ステップＳ８において、コントローラ１０は、アクセル操作部材８１ａの操作が行われているかを判断する。コントローラ１０は、アクセル操作部材８１ａが踏み続けられているかを判断する。コントローラ１０は、アクセル操作検出部８１ｂによって検出されたアクセル開度Ｖ１から、アクセル操作が行われているか否かを判断する。アクセル操作部材８１ａの操作が行われていると判断された場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ９において、ベルクランク角度θ２が最大となったか否かを判断する。ベルクランク角度θ２が最大となった状態は、バケット６に目標掘削土量分の土砂が掬い込まれ、掘削工程が終了したことを示す。
【0081】
オペレータによるアクセル操作部材８１ａの操作が行われていないと判断された場合（ステップＳ８においてＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ１０において、作業機操作と、アクセル操作との自動制御を終了する。オペレータがアクセル操作部材８１ａの操作を終了すると、コントローラ１０は、自動制御を終了し、エンジン２１を停止する操作を受け付けていないことを条件に、マニュアル制御（ステップＳ２）に移行する。
【0082】
ベルクランク角度θ２が最大となったと判断された場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）、コントローラ１０は、処理をステップＳ１０に進める。ベルクランク角度θ２が最大となっていないと判断された場合（ステップＳ９においてＮＯ）、コントローラ１０は、処理をステップＳ７に進める。
【0083】
このように、コントローラ１０は、アクセル操作検出部８１ｂによって検出されたアクセル開度Ｖ１からアクセル操作が行われていないと判断される場合、または、ブーム１４に対するベルクランク１８の角度が最大となった場合、学習済みモデル１８０を用いた作業機３の動作の制御と、算出されたアクセル開度に基づく車体２０の動作の制御とを終了する。アクセル操作が行われていないと判断される場合とは、アクセル開度Ｖ１が所定値以下となった場合を意味する。
【0084】
ホイールローダ１で実行される処理の流れは、図５に示したものに限定されない。図６は、ホイールローダ１で実行される処理の流れの変形例を説明するためのフロー図である。図６に示されるように、コントローラ１０は、ステップＳ７の後に、ステップＳ８Ａとして、図５のステップＳ９と同じ処理を実行する。コントローラ１０は、ステップＳ８Ａの後に、ステップＳ９Ａとして、図５のステップＳ８と同じ処理を実行する。
【0085】
具体的には、コントローラ１０は、ステップＳ８Ａにて肯定的な判断がなされた場合（ステップＳ８ＡでＹＥＳの場合）、処理をステップＳ１０に進める。コントローラ１０は、ステップＳ８Ａにて否定的な判断がなされた場合（ステップＳ８ＡでＮＯの場合）、処理をステップＳ９Ａに進める。コントローラ１０は、ステップＳ９Ａにて肯定的な判断がなされた場合（ステップＳ９ＡでＹＥＳの場合）、処理をステップＳ７に進める。コントローラ１０は、ステップＳ９Ａにて否定的な判断がなされた場合（ステップＳ９ＡでＮＯの場合）、処理をステップＳ１０に進める。
【0086】
【0087】
（ｄ２：自動制御）
以下では、上述した、コントローラ１０による作業機操作とアクセル操作との自動制御（図５のステップＳ７）について、詳しく説明する。
以下では、上述した、コントローラ１０による作業機操作とアクセル操作との自動制御（図５のステップＳ７）について、詳しく説明する。
【0088】
図７は、コントローラ１０で実行される演算を説明するための図である。図７に示されているように、コントローラ１０は、学習済みモデル１８０と、所定のプログラムを実行する算出部２８０とを有する。学習済みモデル１８０と、当該プログラムとは、メモリ１０Ｍに予め格納されている。
【0089】
学習済みモデル１８０は、ニューラルネットワークを含んでいる。ニューラルネットワークは、入力層１８１と、中間層（隠れ層）１８２と、出力層１８３とを含んでいる。中間層１８２は多層化されている。
【0090】
学習済みモデル１８０は、掘削作業中の作業機３の目標姿勢を求めるための人工知能である。学習済みモデル１８０は、取得部１７０によって取得された、車体２０および作業機３の動作に関する機械データから目標姿勢を算出する。学習済みモデル１８０は、目標姿勢として、バケット６にてバケット容量分（すなわち、バケット６の最大容量）の掘削対象物１００を掬える姿勢を出力するように学習（構成）されている。
【0091】
具体的には、学習済みモデル１８０は、ブームシリンダ圧と、車速と、エンジン回転数と、牽引力とに基づき、ブーム角度θ１の単位時間当たりの変化量Δθ１と、ベルクランク角度θ２の単位時間当たりの変化量Δθ２とを算出する。詳しくは、所定の制御周期Ｔ毎に、ブームシリンダ圧と、車速と、エンジン回転数と、牽引力とが学習済みモデル１８０に入力され、かつ、推定結果として、ブーム角度θ１の単位時間当たりの変化量Δθ１と、ベルクランク角度θ２の単位時間当たりの変化量Δθ２とが学習済みモデル１８０から出力される。
【0092】
コントローラ１０は、算出された変化量Δθ１，Δθ２に基づき、作業機３の姿勢を制御する。具体的には、コントローラ１０は、変化量Δθ１に基づき、ブーム１４の姿勢を制御する。コントローラ１０は、変化量Δθ２に基づき、バケット６の姿勢を制御する。
【0093】
学習済みモデル１８０は、学習用データセットを利用して生成される。学習用データセットは、複数の学習用データを含む。各学習用データは、入力データとして、ブームシリンダ圧と、車速と、エンジン回転数と、牽引力とを含み、正解データ（教師データ）として、ブーム角度θ１の単位時間当たりの変化量Δθ１と、ベルクランク角度θ２の単位時間当たりの変化量Δθ２とを含む。
【0094】
入力データを学習用のモデルに入力したときに得られる出力と、正解データとの誤差に基づき、学習用のモデルのパラメータが逐次更新される。なお、当該パラメータの更新は、学習用プログラムを用いて行われる。このような更新作業（学習）を繰り返すことにより、学習済みモデル１８０が生成される。詳しくは、学習済みモデル１８０は、同車格および同質の土砂に対するデータから作成されている。なお、学習済みモデルの生成は、ホイールローダのコントローラによって行われてもよいし、あるいは、外部のコンピュータで行われてもよい。
【0095】
算出部２８０は、目標掘削土量に基づき、アクセル開度（以下、「アクセル開度Ｖ２」とも称する）を算出する。算出部２８０は、目標掘削土量が入力されると、アクセル開度Ｖ２を出力する。詳しくは、算出部２８０は、目標掘削土量が指定されると、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２を算出する。
【0096】
算出部２８０は、アクセル操作検出部８１ｂによって検出されたアクセル開度Ｖ１とは別に、所定のアルゴリズムに基づき、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２を算出する。算出部２８０は、アクセル操作検出部８１ｂからのアクセル開度Ｖ１を逐次受信するとともに、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２を別途算出する。なお、「目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２」とは、目標掘削土量の掘削を行う際に、コントローラ１０がアクセル操作検出部８１ｂから本来受け取るべきアクセル開度（オペレータが本来操作すべきアクセル操作量）を意味する。
【0097】
１つの目標掘削土量に対して、１つのアクセル開度Ｖ２（一定値）が算出される。たとえば、目標掘削土量６ｔｏｎに対して数値ｕ１（０＜ｕ１≦１）がアクセル開度Ｖ２として算出され、目標掘削土量２ｔｏｎに対して数値ｕ２（０＜ｕ２＜ｕ１）がアクセル開度Ｖ２として算出される。
【0098】
図８は、算出部２８０によって実行される処理を模式化した図である。図８に示されるように、算出部２８０は、平均ブームボトム圧算出部２８１と、平均牽引力算出部２８２と、アクセル開度算出部２８３とを有する。算出部２８０は、学習済みモデル１８０と同様、同車格および同質の土砂に対するデータから作成されている。
【0099】
平均ブームボトム圧算出部２８１は、目標掘削土量（ｔｏｎ）が指定（入力）されると、平均ブームボトム圧（Ｍｐａ）を算出する。具体的には、平均ブームボトム圧算出部２８１は、目標掘削土量（ｘ）と平均ブームボトム圧（ｙ）との関係を示した関数（ｙ＝ａｘ２＋ｂｘ＋ｃ … （ｆ１））を用いて、目標掘削土量から平均ブームボトム圧（以下では、「目標ブームシリンダ圧」とも称する）を算出する。平均ブームボトム圧算出部２８１は、算出された平均ブームボトム圧を、平均牽引力算出部２８２と、アクセル開度算出部２８３とに送る。
【0100】
なお、上記の関数ｆ１は、ホイールローダ１と同車格の車両によって、同質の土砂を対象として得られた数万個のデータ（掘削土量（詳しくは、ペイロードメータによる計測値）、および当該掘削土量の際のブームボトム圧の平均値）をもとに、最小二乗法を用いて生成された関数である。なお、グラフの黒丸は、各データを表している。
【0101】
平均牽引力算出部２８２は、平均ブームボトム圧（ｔｏｎ）が入力されると、平均牽引力（Ｎ）を算出する。具体的には、平均牽引力算出部２８２は、平均ブームボトム圧（ｘ）と平均牽引力（ｙ）との関係を示した関数（ｙ＝ａ’ｘ２＋ｂ’ｘ＋ｃ’ … （ｆ２））を用いて、平均ブームボトム圧から平均牽引力（以下では、「目標牽引力」とも称する）を算出する。平均牽引力算出部２８２は、算出された平均牽引力をアクセル開度算出部２８３に送る。
【0102】
なお、上記の関数ｆ２は、ホイールローダ１と同車格の車両によって、同質の土砂を対象として得られた数万個のデータ（掘削作業時のブームボトム圧の平均値と、当該掘削作業時の平均牽引力）をもとに、最小二乗法を用いて生成された関数である。なお、グラフの黒丸は、各データを表している。
【0103】
アクセル開度算出部２８３は、平均ブームボトム圧と平均牽引力とが入力されると、アクセル開度Ｖ２を算出する。具体的には、アクセル開度算出部２８３は、平均ブームボトム圧（ｘ）と平均牽引力（ｙ）とアクセル開度（ｚ）の関係を示した関数（Ｚ＝Ａｘ＋Ｂｙ … （ｆ３））を用いて、平均ブームボトム圧と平均牽引力とからアクセル開度Ｖ２を算出する。なお、本例では、平均ブームボトム圧と平均牽引力とを正規化している。本例では、係数Ａ，Ｂは、各々、０以上かつ１以下である。
【0104】
上記の関数ｆ３における係数Ａ，Ｂは、重回帰分析に基づき決定されている。このように、アクセル開度算出部２８３は、１つの目的変数であるアクセル開度を、複数の説明変数である平均ブームボトム圧と平均牽引力とによって予測する。関数ｆ１、関数ｆ２、関数ｆ３はメモリ１０Ｍに記憶されている。
【0105】
アクセル開度算出部２８３は、算出されたアクセル開度Ｖ２を出力する。この場合、コントローラ１０は、算出されたアクセル開度Ｖ２に基づき、車体２０の走行を制御する。これにより、コントローラ１０は、算出されたアクセル開度Ｖ２に応じた速度で走行（前進）する。
【0106】
コントローラ１０が、上記のように、目標掘削土量に基づきアクセル開度Ｖ２を算出する理由は以下のとおりである。上述したように、学習済みモデル１８０にて、掘削作業時の作業機３の姿勢が決定される。コントローラ１０は、決定された姿勢となるように作業機３を動作させる。
【0107】
ところで、学習済みモデル１８０は、作業機３がバケット６にてバケット容量分の掘削対象物１００を掬える姿勢となるように構成されている。それゆえ、コントローラ１０は、算出されたアクセル開度Ｖ２に基づき車体２０の走行（車速）を制御することにより、バケット６で掬う土量を調整する。
【0108】
具体的には、コントローラ１０は、算出されたアクセル開度Ｖ２に基づく車速を実現するために、トランスミッション２３で必要とされる減速比を演算する。当該減速比は、作業機３の自動制御により決まるエンジン回転数と、算出されたアクセル開度Ｖ２により決まる車速要求との比を演算することで得られる。トランスミッション２３が当該減速比で動作することにより、バケット６で掬う土量が調整される。ホイールローダ１では、算出されたアクセル開度Ｖ２が小さいほど、掘削対象物１００を掬う量が少なくなる。
【0109】
詳しくは、アクセル開度が小さい場合、地山への貫入量も小さい。それゆえ、掘削の土工量（掘削土量）は、低土工量となる（図１０参照）。アクセル開度が大きい場合、地山への貫入量も大きい。それゆえ、掘削の土工量は、高土工量となる（図９参照）。このように、アクセル開度によって掘削土量が調整可能となる。そこで、ホイールローダ１では、アクセル開度の大小にかかわらず目標姿勢を共通としつつ、アクセル開度の制御によって自在に掘削土量を調整可能としている。
【0110】
なお、上記においては、学習済みモデル１８０によって決定される目標姿勢は「バケット容量分の掘削対象物１００を掬える姿勢」とした。しかしながら、当該目標姿勢は、一例であって、これに限定されない。たとえば、学習済みモデル１８０によって決定される目標姿勢を、「バケット容量の９０％の掘削対象物１００を掬える姿勢」、「バケット容量の５０％の掘削対象物１００を掬える姿勢」としてもよい。
【0111】
なお、上記においては、算出部２８０は、重回帰分析で得られた関数ｆ３を用いて、目標掘削土量からスロットル開度を算出した。しかしながら、これに限定されず、算出部２８０を、学習済みのプログラム（たとえば、ニューラルネット）で構成してもよい。
【0112】
（ｄ３：掘削状態）
図９は、算出されたアクセル開度Ｖ２が大きい場合（たとえば、“１”）における掘削作業を説明するための図である。図９に示されるように、ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませた後に、図９中の曲線矢印のように、バケット軌跡Ｌａに沿ってバケット６を上昇させる。これにより、バケット６に掘削対象物１００を掬い取る掘削作業が実行される。本例の場合には、ホイールローダ１は、バケット容量分の土砂を掬うことが可能となる。
図９は、算出されたアクセル開度Ｖ２が大きい場合（たとえば、“１”）における掘削作業を説明するための図である。図９に示されるように、ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませた後に、図９中の曲線矢印のように、バケット軌跡Ｌａに沿ってバケット６を上昇させる。これにより、バケット６に掘削対象物１００を掬い取る掘削作業が実行される。本例の場合には、ホイールローダ１は、バケット容量分の土砂を掬うことが可能となる。
【0113】
たとえば、バケット容量が７ｔｏｎであり、指定（算出）された目標掘削土量が７ｔｏｎである場合には、ホイールローダ１は、略７ｔｏｎ分の土砂を掬うことが可能となる。
【0114】
図１０は、算出されたアクセル開度Ｖ２が図９のアクセル開度Ｖ２よりも小さい場合における掘削作業を説明するための図である。図１０に示されるように、ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象物１００に食い込ませた後に、図１０中の曲線矢印のように、バケット軌跡Ｌｂに沿ってバケット６を上昇させる。これにより、バケット６に掘削対象物１００を掬い取る掘削作業が実行される。本例の場合には、ホイールローダ１は、バケット容量以下の所定量（たとえば、２ｔｏｎ）の土砂を掬うことが可能となる。
【0115】
このように、ホイールローダ１は、学習済みモデル１８０を用いて作業機３の姿勢が目標姿勢となるように作業機３の動作を制御するととともに、目標掘削土量に基づいて算出されたアクセル開度Ｖ２に基づき車体２０の走行を制御することにより、目標掘削土量分の土量を掘削可能となる。
【0116】
＜Ｅ．実験結果＞
以下、実験結果に基づき、ホイールローダ１の利点を具体的に説明する。
以下、実験結果に基づき、ホイールローダ１の利点を具体的に説明する。
【0117】
図１１は、作業機操作とアクセル操作との自動制御による掘削精度を説明するための図である。図１１に示されるように、目標掘削土量が７ｔｏｎに設定されたときに、ホイールローダ１によって掘削された土量の６回の平均値（ペイロードメータによって検出された土砂の重量の平均値）は、７．１トンであった。この場合の、誤差は、１．４％（＝（７．１－７．０）／７．０×１００）であった。なお、ペイロードメータは、ホイールローダ１に予め搭載されていてもよい。あるいは、ペイロードメータは、ホイールローダ１に後付けされてもよい。また、ペイロードメータの代わりに、トラックスケールを使用して、掘削対象物１００の重量を測定してもよい。
【0118】
同様に、目標掘削土量が、６．３ｔｏｎ、５．６ｔｏｎ、４．９ｔｏｎ、４．２ｔｏｎ、３．５トンの場合の誤差は、それぞれ、０．０％、１．８％、０．０％、２．４％、８．６％となった。このように、いずれの場合においても、誤差が１０．０％以下に収まることが確認できた。
【0119】
図１２は、ダンプトラックに積み込む土砂の総量を１８ｔｏｎとした場合において、作業機操作とアクセル操作との自動制御によって掘削（自動掘削）したときと、マニュアル操作で掘削（マニュアル掘削）したときとにおける、１０回分のダンプトラックへの積込土量と積込精度とを示した図である。図１３は、図１２に示したデータの平均値と、サイクルタイムと、燃料消費量とを示した図である。なお、サイクルタイムについては、ダンプトラックへの３回の積込動作の合計値である。
【0120】
図１２および図１３に示されるように、上述した自動掘削によれば、マニュアル掘削と同程度の積込土量（掘削土量に対応）および積込精度を確保できている。図１３に示されるように、自動掘削によれば、積み直しおよびチップオフ作業を削減することで、サイクルタイムをマニュアル掘削のときよりも低減することができる。さらに、自動掘削によれば、マニュアル掘削のときに比べ、燃料消費量も削減できている。
【0121】
図１４は、作業機操作とアクセル操作との自動制御による燃費をさらに説明するための図である。図１４に示されるように、目標掘削土量が７ｔｏｎに設定されたときのホイールローダ１の燃費は、６６．５ｍｌであった。同様に、目標掘削土量が、６．３ｔｏｎ、５．６ｔｏｎ、４．９ｔｏｎ、４．２ｔｏｎ、３．５トンの場合の燃費は、それぞれ、４６．６ｍｌ、２７．６ｍｌ、２４，５ｍｌ、２３．９ｍｌ、２０．４ｍｌとなった。
【0122】
この結果、たとえば、ダンプトラックに積み込む土砂の総量が１１．２ｔｏｎである場合、５．６ｔｏｎずつ土砂を掘削してダンプトラックに積み込むときには、燃費の合計は、５５．２ｍｌ（＝２７．６×２）となる。一方、７．０ｔｏｎだけ土砂を掘削し、その後、４．２ｔｏｎだけ土砂を掘削してダンプトラックに積み込むときには、燃費の合計は、９０．４ｍｌ（＝６６．５＋２３．９）となる。
【0123】
このように、ダンプトラックに積み込む土砂の総量から目標掘削土量を算出するときには、燃費の観点から、各回の掘削土量を平均化することが好ましいことが分かった。
【0124】
＜Ｆ．小括＞
（１）ホイールローダ１は、走行可能な車体２０と、バケット６を含み、かつバケット６にて掘削作業を行う作業機３と、コントローラ１０とを備える。コントローラ１０は、車体２０および作業機３の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機３の目標姿勢を算出する算出部１５０と、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２を算出する算出部２８０とを有する。本例では、算出部１５０は、機械データを取得する取得部１７０と、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機の目標姿勢を算出する学習済みモデル１８０とを有する。コントローラ１０は、作業機３の姿勢が目標姿勢となるように作業機３の動作を制御するとともにアクセル開度Ｖ２に基づき車体２０の走行を制御する。
（１）ホイールローダ１は、走行可能な車体２０と、バケット６を含み、かつバケット６にて掘削作業を行う作業機３と、コントローラ１０とを備える。コントローラ１０は、車体２０および作業機３の動作に関する機械データを取得し、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機３の目標姿勢を算出する算出部１５０と、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２を算出する算出部２８０とを有する。本例では、算出部１５０は、機械データを取得する取得部１７０と、機械データに基づいて、掘削作業中の作業機の目標姿勢を算出する学習済みモデル１８０とを有する。コントローラ１０は、作業機３の姿勢が目標姿勢となるように作業機３の動作を制御するとともにアクセル開度Ｖ２に基づき車体２０の走行を制御する。
【0125】
このような構成によれば、目標掘削土量が指定されると、目標掘削土量の掘削に必要なアクセル開度Ｖ２が、算出部２８０によって算出される。したがって、ホイールローダ１は、学習済みモデル１８０によって得られた目標姿勢となるように作業機３の動作を制御し、かつ、算出部２８０によって算出されたアクセル開度Ｖ２に基づき走行することによって、指定された目標掘削土量を自動で正確に掬うことを可能となる。
【0126】
詳しくは、学習済みモデル１８０によって得られた目標姿勢は、アクセル開度Ｖ２の大小にかかわらず同じである。目標姿勢が同じでも、バケット６の地山への貫入量、つまりアクセル開度を制御することで、掘削土量を制御できる。典型的には、掘削土量は、地山への貫入量、つまりアクセル開度（車速）と、作業機速度とによって変わる。しかしながら、本実施の形態の構成では、学習済みモデル１８０によって制御される目標姿勢に、作業機速度の制御も含まれる。つまり、目標姿勢が同じであれば、作業機速度の変化も共通である。そのため、アクセル開度（車速）の制御のみで掘削土量を制御できる。厳密には、学習済みモデル１８０によって決定される作業機速度は、車速によっても変わる。具体的には、車速が小さいほど、作業機速度が大きくなるように決定されている。しかしながら、作業機速度は車速以外の変数（ブームシリンダ圧、エンジン回転数、牽引力）にも影響されるため、車速の変化に対する作業機速度の変化は小さい。つまり、車速の変化に対する作業機速度の変化よりも、車速の変化に対する地山への掘削量の変化の方が大きい。したがって、アクセル開度（車速）で掘削土量を制御できる。また車速の変化に対する作業機速度の変化を考慮した補正をすることにより、さらに精度を向上することができる。具体的には、後述する、土質が変わった場合の変形例と同様の方法で補正が可能である。以上より、作業機３の目標姿勢が同じでも、アクセル開度で掘削土量を自在に制御できる。このように、アクセル開度Ｖ２を制御することにより、掘削土量を調整できる。
【0127】
（２）作業機３は、ブーム１４と、ブーム１４を動作させるブームシリンダ１６とを含む。図８に基づいて説明したように、算出部２８０は、目標掘削土量に基づき、ブームシリンダ１６に加える目標ブームシリンダ圧と、ホイールローダ１の目標牽引力とを算出する。算出部２８０は、目標ブームシリンダ圧と、目標牽引力とに基づき、アクセル開度Ｖ２を算出する。このような構成によれば、コントローラ１０は、目標掘削土量からアクセル開度Ｖ２を算出することができる。
【0128】
（３）車体２０は、エンジン２１をさらに含む。機械データは、ブームシリンダ１６の圧力と、ホイールローダ１の車速と、エンジン２１の回転数と、ホイールローダ１の牽引力とである。このような構成によれば、学習済みモデル１８０は、４つの入力パラメータのみで、作業機３の目標姿勢を出力できる。
【0129】
（４）作業機３は、ブーム１４を回動自在に支持するベルクランク１８をさらに有する。コントローラ１０は、アクセル操作検出部８１ｂによって検出されたアクセル開度Ｖ１から、アクセル操作が行われていないと判断される場合、または、ブーム１４に対するベルクランク１８の角度が最大となった場合、学習済みモデル１８０を用いた作業機３の動作の制御と、算出されたアクセル開度Ｖ２に基づく車体２０の動作の制御とを終了する。
【0130】
このような構成によれば、１回の掘削作業の終了が判定できる。また、１回の掘削作業の終了判定に基づき、学習済みモデル１８０を用いた作業機３の動作の制御と、算出されたアクセル開度Ｖ２に基づく車体２０の動作の制御とを終了させることができる。
【0131】
（５）コントローラ１０は、操作キー５１等の入力装置を介して、ダンプトラックに積み込む土砂（掘削対象物）の総重量の入力を受け付ける。コントローラ１０は、総重量がバケット容量よりも多い場合、総重量をバケット容量以下の複数の重量に分割する。コントローラ１０（詳しくは、算出部２８０）は、分割によって得られた重量を目標掘削土量として、アクセル開度Ｖ２を算出する。このような構成によれば、ダンプトラックに積み込む土砂の総重量を入力すると、目標掘削土量が算出される。それゆえ、オペレータは、総重量のみを入力すればすむ。
【0132】
（６）好ましくは、コントローラ１０は、総重量を均等に分割する。このような構成によれば、総重量を均等に分割しない場合に比べて、ホイールローダ１の燃費を低減できる。
【0133】
＜Ｇ．変形例＞
（１）掘削する土砂の質が変化した場合には、算出部２８０の精度が低下することが想定される。たとえば、目標掘削土量を３ｔｏｎに指定した場合に、４ｔｏｎの土砂が掘削されることが起こりえる。そこで、土砂の質に応じたアクセル開度Ｖ２を出力可能な調整機能（チューニング機能）を有する算出部２８０の構成について説明する。以下では、このような調整機能を有する算出部２８０を、説明の便宜上、算出部２８０Ａと称する。
（１）掘削する土砂の質が変化した場合には、算出部２８０の精度が低下することが想定される。たとえば、目標掘削土量を３ｔｏｎに指定した場合に、４ｔｏｎの土砂が掘削されることが起こりえる。そこで、土砂の質に応じたアクセル開度Ｖ２を出力可能な調整機能（チューニング機能）を有する算出部２８０の構成について説明する。以下では、このような調整機能を有する算出部２８０を、説明の便宜上、算出部２８０Ａと称する。
【0134】
図１５は、算出部２８０Ａの機能的構成を説明するための機能ブロック図である。算出部２８０Ａは、平均ブームボトム圧算出部２８１と、平均牽引力算出部２８２と、アクセル開度算出部２８３と、補正部２８４とを備える。算出部２８０Ａは、補正部２８４を備える点において、算出部２８０（図８参照）とは異なる。
【0135】
先ず、補正部２８４による補正式の生成について説明する。その後、補正部２８４による、補正式を用いた目標掘削土量の補正について説明する。
【0136】
補正部２８４には、目標掘削土量と、ホイールローダ１に搭載されたペイロードメータ９９によって検出された土砂の重量（計測値）とが入力される。補正部２８４は、目標掘削土量と、実際の掘削土量（計測値）とを用いて、補正式を生成する。具体的には、補正部２８４は、後述する３つのデータ（詳しくは、３つの座標値（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３））を用いて、補正式を生成する。なお、ペイロードメータ９９は、バケット６に積み込んだ掘削対象物１００の重量を検出する検出部の例である。ペイロードメータ９９は、ホイールローダ１に予め搭載されていてもよい。あるいは、ペイロードメータ９９は、ホイールローダ１に後付けされてもよい。
【0137】
【0138】
図１７に示されるように、補正式を生成する前提として、コントローラ１０は、目標掘削土量をＸ座標の値とし、ペイロードメータ９９による計測値をＹ座標の値とした座標系を用いる。
【0139】
図１６に示されるように、ステップＳ３１において、コントローラ１０は、目標掘削土量を第１の土量（ｘ１）（図１７参照）として、上述した自動制御による掘削作業を行う（「アクセル開度：小」）。ステップＳ３２において、コントローラ１０は、目標掘削土量を第１の土量（ｘ１）としたときのペイロードメータ９９による計測値（ｙ１）（図１７参照）を取得する。
【0140】
ステップＳ３３において、コントローラ１０は、目標掘削土量を第２の土量（ｘ２）（＞ｘ１）として、上述した自動制御による掘削作業を行う。この場合、目標掘削土量を第１の土量（ｘ１）としたときよりも、アクセル開度は大きくなる（「アクセル開度：中」）。ステップＳ３４において、コントローラ１０は、目標掘削土量を第２の土量（ｘ２）としたときのペイロードメータ９９による計測値（ｙ２）を取得する。
【0141】
ステップＳ３５において、コントローラ１０は、目標掘削土量を第３の土量（ｘ３）（＞ｘ２）として、上述した自動制御による掘削作業を行う。この場合、目標掘削土量を第２の土量（ｘ２）としたときよりも、アクセル開度は大きくなる（「アクセル開度：大」）。ステップＳ３６において、コントローラ１０は、目標掘削土量を第３の土量（ｘ３）としたときのペイロードメータ９９による計測値（ｙ３）を取得する。
【0142】
ステップＳ３７において、コントローラ１０は、３つの座標値（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３）に基づき最小二乗法を用いて関数（ｘ＝αｙ２＋βｙ＋γ … （ｆ４））を生成する。
【0143】
第１の土量（ｘ１）と、第２の土量（ｘ２）と、第３の土量（ｘ３）とは、コントローラ１０が適宜決定してもよい。また、２つ以下の土量（たとえば、ｘ１，ｘ２）または４つ以上の土量（ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４，…）を用いて関数ｆ４を生成してもよい。
【0144】
補正部２８４は、上述した関数ｆ４を生成すると、関数ｆ４を記憶する。この後、関数ｆ４を用いた実運用がなされる。詳細については後述するが、補正部２８４は、関数ｆ４を用いて、入力される目標掘削土量を補正する。補正部２８４は、補正後の目標掘削土量を平均ブームボトム圧算出部２８１に送る。なお、実運用時には、算出部２８０Ａは、アクセル開度Ｖ２の算出にあたり、ペイロードメータ９９による計測値を利用しない。
【0145】
平均ブームボトム圧算出部２８１は、補正後の目標掘削土量に基づき、上述した関数ｆ１を用いて平均ブームボトム圧を算出する。平均ブームボトム圧算出部２８１は、平均ブームボトム圧を平均牽引力算出部２８２とアクセル開度算出部２８３とに送る。平均牽引力算出部２８２における処理と、アクセル開度算出部２８３における処理とは、既に説明したため、ここでは繰り返し説明しない。以上により、算出部２８０Ａからアクセル開度Ｖ２の情報が出力される。
【0146】
補正部２８４の補正処理を具体的に説明すると、以下のとおりである。図１８は、ダンプトラックに積み込む土砂の総量の入力から、補正部２８４による補正までの一連の処理の流れを説明するためのフロー図である。図１８に示されているように、ステップＳ３１において、コントローラ１０は、オペレータの入力操作に基づき、ダンプトラックに積み込む土砂の総量の入力を受け付ける。ステップＳ３２において、コントローラ１０は、目標掘削土量（１回の掘削当たりの土量）を算出する。
【0147】
ステップＳ３３において、コントローラ１０（詳しくは、補正部２８４）は、関数ｆ４（ｘ＝αｙ２＋βｙ＋γ）のｙに、ステップＳ３２において算出された目標掘削土量の値を入力することにより、ｘの値を算出する。ステップＳ３４において、コントローラ１０（詳しくは、補正部２８４）は、ｘの値を目標掘削土量（補正後の目標掘削土量）に設定する。
【0148】
関数ｆ４を生成するときには、ｘを目標掘削土量の値としたが、補正を行う場合には、上記のようにｙを目標掘削土量の値とする。逆関数的に関数ｆ４のｙに目標掘削土量を入力する。これにより、ｘの値として、補正後の目標掘削土量が得られる。
【0149】
単純化した具体例を挙げて説明すると、以下のとおりである。たとえば、３つの座標値（ｘ１，ｙ１），（ｘ２，ｙ２），（ｘ３，ｙ３）が、それぞれ、（４，５），（６，７．５），（８，１０）であったとする。このように、目標掘削土量に対して、１．２５倍だけ多く土砂を掘削しているとする。換言すれば、目標掘削土量が、実際に掘削された土量の０．８倍であったとする。
【0150】
この場合には、関数ｆ４として、ｘ＝０．８ｙが得られる。実運用で目標掘削土量が７．５ｔｏｎの場合、ｙに７．５を代入し、補正後の目標掘削土量（ｘ）として、６ｔｏｎが得られる。このように、目標掘削土量を７．５ｔｏｎから６ｔｏｎに補正（調整）することにより、結果として、７．５ｔｏｎの土砂を掬うことができる。算出部２８０Ａに入力された目標掘削土量を調整することにより、算出部２８０Ａに入力された目標掘削土量分の土砂を掘削することが可能となる。
【0151】
本補正は、土砂の質の変化による、算出部２８０の精度低下に限定されない。本補正は、車体２０の制御方法が変わることによる、算出部２８０の精度低下にも適用できる。典型的には、掘削土量は、地山への貫入量と、作業機速度とによって決まる。たとえば、車速に応じて作業機速度が変化する制御が行われる場合、アクセル開度（車速）の制御のみでは掘削土量を精度良く制御できない場合が考えられる。このような場合でも、本補正によってアクセル開度と掘削土量との関係性を適正化し、掘削土量の精度を上げることができる。つまり、本補正によれば、車体２０の制御方法が変わることによる、算出部２８０の精度低下を改善できる。
【0152】
以上のように、ホイールローダ１は、バケット６に積み込んだ掘削対象物１００の重量を検出するペイロードメータ９９を備える。コントローラ１０は、目標掘削土量と、ペイロードメータ９９によって検出された重量との差に基づき、目標掘削土量を補正する補正部２８４を有する。算出部２８０Ａは、補正後の目標掘削土量に基づきアクセルの開度を算出する。これにより、掘削対象物１００の土質に応じた制御が可能となる。
【0153】
（２）上記においては、ホイールローダ１として、電子制御を活用したＨＭＴ(Hydraulic Mechanical Transmission)方式のホイールローダを例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。トルクコンバータ方式のホイールローダであっても、掘削土量はアクセル開度（車速）で制御できるため、トルクコンバータ方式のホイールローダに対しても、上述した自動制御を適用可能である。この点について、詳しく説明すると、以下のとおりである。
【0154】
トルクコンバータ方式のホイールローダでは、目標掘削土量が小さい場合、地山への貫入量を下げるために、アクセル開度（車速）を下げる。少ない掘削土量を実現するには、作業機速度が大きい方が好ましいものの、トルクコンバータ方式のホイールローダでは、このような制御ができない。しかしながら、車速（アクセル開度）を下げることによる作業機速度が小さくなる効果より、地山への貫入量が小さくなる効果が大きいため、トルクコンバータ方式のホイールローダでも掘削土量を調整できる。
【0155】
さらには、車速（アクセル開度）が下がることによる作業機速度が小さくなる効果を考慮した補正をすることにより、掘削土量の精度をより向上させることができる。本補正は、車体２０の制御方法が変わることによる、算出部２８０の精度低下の改善と同様の方法で可能である。
【0156】
このように、アクセル開度を制御することにより、掘削土量を制御できる。さらに、作業機３の動作が変わらなくても、アクセル開度を変えたときの地山への貫入量を調整できれば（アクセル開度と掘削可能な土量との関係を補正できれば）、掘削土量の精度をより向上させることができる。
【0157】
（３）上記においては、アクセル操作部材８１ａが操作されている間だけ作業機操作とアクセル操作とを自動制御する構成を説明した。具体的には、たとえば図５のステップＳ５～Ｓ７に示すように、アクセル操作部材８１ａが操作されている状態で掘削作業の開始が検知されたことに基づき、コントローラ１０が作業機操作とアクセル操作との自動制御を開始する構成を説明した。また、たとえば図５のステップＳ８，Ｓ１０に示すように、アクセル操作部材８１ａの操作（アクセル操作）が行われていないと判断されたことに基づき、コントローラ１０が作業機操作とアクセル操作との自動制御を終了する構成を説明した。しかしながら、自動制御の開始および終了の各タイミングは、このような条件に限定されない。コントローラ１０は、事前に決められたロジック（タイミング）または所定のレバー操作を条件として、自動制御を開始または終了してもよい。
【0158】
（４）積込対象は、ダンプトラックに限定されない。積込対象は、自走式の車両に限定さない。たとえば、積込対象は、牽引される車両であってもよい。排土工程は、所定の場所に掘削対象物１００を排出させるだけでもよい。
【0159】
（５）上記においては、人工知能である学習済みモデル１８０を用いて目標姿勢を算出する構成を説明した。しかしながら、ある決まった作業機制御（位置制御、負荷制御等）に対して、アクセル制御により地山への貫入量を調整できれば、目標姿勢の算出に人工知能を用いる必要は必ずしもない。
【0160】
コントローラ１０は、予め作成された算出ロジック（計算ロジック）を用いて、目標姿勢を算出してもよい。たとえば、コントローラ１０は、作業機３が受ける負荷から目標姿勢を決めてもよい。コントローラ１０は、地山からの反力で変化するブームシリンダ圧の変化に対して、事前に決められた目標姿勢にしたがって作業機３を制御してもよい。具体的には、ブームシリンダ圧に対する、ブーム角度θ１の単位時間当たりの変化量Δθ１と、ベルクランク角度θ２の単位時間当たりの変化量Δθ２ブーム操作量とがメモリ１０Ｍに記憶されていて、コントローラ１０は、当該変化量θ１，θ２に基づき、作業機３の制御を行ってもよい。
【0161】
なお、作業機３が受ける負荷を検知する方法は、ブームシリンダ圧の検知に限定されない。たとえば、作業機３に歪みセンサまたはトルクセンサを設置し、当該センサによって作業機３が地山から受ける負荷を検知し、かつ、コントローラ１０が、検知結果に基づいて作業機３を制御してもよい。
【0162】
（６）上述したように学習済みモデル１８０を用いて目標姿勢を算出する場合には、コントローラ１０は、掘削作業の開始前から目標姿勢の算出を開始しており、かつ掘削作業の開始を作業機３の目標姿勢への制御のトリガにしているに過ぎない。それゆえ、掘削作業の開始の検知と目標姿勢の算出開始との時間的な先後は問わない。すなわち、コントローラ１０は、先に目標姿勢を算出し、その後掘削作業の開始を検知してから、目標姿勢となるように車体２０を制御してもよい。逆に、コントローラ１０は、掘削作業の開始を検知した後に目標姿勢を算出し、目標姿勢となるように車体２０を制御してもよい。学習済みモデル１８０の代わりに上述した算出ロジックを用いる場合も、掘削作業の開始の検知と目標姿勢の算出開始との時間的な先後は問わない。
【0163】
（７）上記においては、全ての制御をコントローラ１０が実行する構成となっているが、一部または全ての制御を外部コントローラが実行してもよい。たとえば、自動掘削中は、エッジ端末などの外部コントローラから操作電圧（操作信号）を送り、当該操作信号をコントローラ１０で受け取ることにより、ホイールローダ１が操作されてもよい。自動掘削以外の作業時は、レバー操作の電圧値を読み取るセンサが検出した値を外部コントローラ（図示せず）で常時読み取り、当該値を示す信号をコントローラ１０に流すことにより、ホイールローダ１が操作されてもよい。
【0164】
たとえば、車体２０に内蔵されているコントローラ１０に自動掘削のロジックを織込むことにより、外部コントローラから信号を与えなくてもホイールローダ１を制御してもよい。また、コントローラ１０を介さず、バルブを直接開閉させる信号を外部コントローラから送ることでも本技術を適用してもよい。
【0165】
今回開示された実施の形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0166】
１ ホイールローダ、２ 車体フレーム、２ａ 前フレーム、２ｂ 後フレーム、２ｂ フレーム、２ｔｏｎ，６ｔｏｎ 目標掘削土量、３ 作業機、４ 走行装置、４ａ 前輪、４ａ 車輪、５ キャブ、６ バケット、６ａ 刃先、６ｂ 背面、８ 操作装置、９ ブームピン、１０ コントローラ、１０Ｍ メモリ、１１ ステアリングシリンダ、１３ 作業機ポンプ、１４ ブーム、１５ リンク、１６ ブームシリンダ、１７ バケットピン、１８ ベルクランク、１８ａ 支持ピン、１８ｂ，１８ｃ 連結ピン、１９ バケットシリンダ、２０ 車体、２１ エンジン、２３ トランスミッション、２７ 入力軸、２８ 出力軸、２９ 第１角度検出器、３２ 車軸、３３ 動力取出部、３４ 作業機バルブ、４８ 第２角度検出器、５０ ディスプレイ、５１ 操作キー、８１ａ アクセル操作部材、８１ｂ アクセル操作検出部、８３ａ ブーム操作部材、８３ｂ ブーム操作検出部、８４ａ バケット操作部材、８４ｂ バケット操作検出部、８５ｂ 変速操作検出部、９１ エンジン回転数センサ、９２ 出力回転数センサ、９５ 第１油圧検出器、９６ 第２油圧検出器、９９ ペイロードメータ、１００ 掘削対象物、１５０，２８０，２８０Ａ 算出部、１７０ 取得部、１８０ 学習済みモデル、１８１ 入力層、１８２ 中間層、１８３ 出力層、２３１ 遊星歯車、２３２，２３３ 油圧モータ、２８１ 平均ブームボトム圧算出部、２８２ 平均牽引力算出部、２８３ アクセル開度算出部、２８４ 補正部、Ｈ 水平線、Ｌ，Ｌａ，Ｌｂ バケット軌跡、Ｐ ブーム基準線、Ｑ ベルクランク基準線。
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】