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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】P2023049804
(43)【公開日】2023-04-10
(54)【発明の名称】軌道生成システム
(51)【国際特許分類】
   E02F 9/20 20060101AFI20230403BHJP
   E02F 3/43 20060101ALI20230403BHJP
【FI】
E02F9/20 N
E02F3/43 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021159775
(22)【出願日】2021-09-29
(71)【出願人】
【識別番号】000246273
【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001841
【氏名又は名称】弁理士法人ATEN
(72)【発明者】
【氏名】宮嵜 龍之介
(72)【発明者】
【氏名】秋山 将貴
【テーマコード(参考)】
2D003
【Fターム(参考)】
2D003AA01
2D003AB04
2D003AC06
2D003BA02
2D003BA04
2D003BB09
2D003CA02
2D003CA10
2D003DA04
2D003DB04
2D003DB05
2D003FA02
(57)【要約】
【課題】アタッチメントの目標軌道を補正する場合に、アタッチメントの動作が作業機械の周囲の作業者に不安感を与えることを抑制する。
【解決手段】目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRa上の複数の目標点Pから省略開始点Psと省略終了点Peとの間の目標点Pを省略した補正後目標軌道TRbを設定する。目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動距離および移動時間の少なくともいずれかに基づいて、省略開始点Psから省略終了点Peまでの補正後目標軌道TRbを設定する。
【選択図】図3
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械の機械本体と、
前記機械本体に取り付けられ、作業を行うアタッチメントと、
前記アタッチメントの特定部位の目標とする軌道である補正前目標軌道を設定する目標軌道設定部と、
前記補正前目標軌道を補正する目標軌道補正部と、
を備え、
前記目標軌道補正部は、
前記補正前目標軌道上の複数の目標点のうち2点を省略開始点および省略終了点として設定し、
前記補正前目標軌道上の前記複数の目標点から前記省略開始点と前記省略終了点との間の前記目標点を省略した補正後目標軌道を設定し、
前記補正前目標軌道における前記省略開始点から前記省略終了点までの前記特定部位の移動距離および移動時間の少なくともいずれかに基づいて、前記省略開始点から前記省略終了点までの前記補正後目標軌道を設定する、
軌道生成システム。
【請求項2】
請求項1に記載の軌道生成システムであって、
前記目標軌道補正部は、前記補正後目標軌道における前記省略開始点から前記省略終了点までの前記特定部位の移動時間が、前記補正前目標軌道における前記省略開始点から前記省略終了点までの前記特定部位の移動時間と等しくなるように、前記補正後目標軌道を設定する、
軌道生成システム。
【請求項3】
請求項1に記載の軌道生成システムであって、
前記目標軌道補正部は、前記補正後目標軌道における前記省略開始点から前記省略終了点までの前記特定部位の平均速さが、前記補正前目標軌道における前記省略開始点から前記省略終了点までの前記特定部位の平均速さと等しくなるように、前記補正後目標軌道を設定する、
軌道生成システム。
【請求項4】
請求項1~3のいずれか1項に記載の軌道生成システムであって、
前記アタッチメントを構成し、土を掘削するバケットと、
前記バケットに関する状況を検出するバケット状況検出部と、
を備え、
前記目標軌道補正部は、前記バケット内の土量が所定の土量閾値を超えたことが前記バケット状況検出部に検出されたこと、および、前記バケットに作用する負荷が所定の負荷閾値を超えたことが前記バケット状況検出部に検出されたこと、の少なくともいずれかの条件が満たされたときの前記特定部位の位置を、前記省略開始点として設定する、
軌道生成システム。
【請求項5】
請求項1~4のいずれか1項に記載の軌道生成システムであって、
前記目標軌道補正部が設定した前記補正後目標軌道の情報を表示する表示部を備える、
軌道生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械のアタッチメントの目標軌道を生成する軌道生成システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献1に、作業機械のアタッチメントの目標点(特許文献1では放土位置)を補正する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2000-64359号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
同文献には、アタッチメントの一連の動作のうち1つの目標点(同文献では放土位置)の位置を補正することは記載されている。しかし、目標点が補正される場合に、この目標点以外でのアタッチメントの一連の動作がどのように行われるかについては、同文献に記載されていない。そのため、目標点の補正後のアタッチメントの動作が、作業機械の周囲の作業者に不安感を与えるおそれがある。
【0005】
そこで、本発明は、アタッチメントの目標軌道を補正する場合に、アタッチメントの動作が作業機械の周囲の作業者に不安感を与えることを抑制することができる、軌道生成システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
軌道生成システムは、作業機械の機械本体と、アタッチメントと、目標軌道設定部と、目標軌道補正部と、を備える。前記アタッチメントは、前記機械本体に取り付けられ、作業を行う。前記目標軌道設定部は、前記アタッチメントの特定部位の目標とする軌道である補正前目標軌道を設定する。目標軌道補正部は、前記補正前目標軌道を補正する。前記目標軌道補正部は、前記補正前目標軌道上の複数の目標点のうち2点を省略開始点および省略終了点として設定する。前記目標軌道補正部は、前記補正前目標軌道上の前記複数の目標点から前記省略開始点と前記省略終了点との間の前記目標点を省略した補正後目標軌道を設定する。前記目標軌道補正部は、前記補正前目標軌道における前記省略開始点から前記省略終了点までの前記特定部位の移動距離および移動時間の少なくともいずれかに基づいて、前記省略開始点から前記省略終了点までの前記補正後目標軌道を設定する。
【発明の効果】
【0007】
上記構成により、アタッチメントの目標軌道を補正する場合に、アタッチメントの動作が作業機械の周囲の作業者に不安感を与えることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】軌道生成システム1の作業機械10などを横から見た図である。
図2】軌道生成システム1のブロック図である。
図3図1に示すアタッチメント15の特定部位15eの目標軌道TRを示す図である。
図4図3に示すバケット15d1が掘削する場合の目標軌道TRを示す図である。
図5図1に示す作業機械10を上から見た図であり、上部旋回体13の旋回時の特定部位15eの目標軌道TRを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図1図5を参照して、軌道生成システム1について説明する。
【0010】
軌道生成システム1は、図1に示す作業機械10のアタッチメント15の特定部位15eの目標軌道TR(図3参照)を生成するシステムである。軌道生成システム1は、作業機械10と、姿勢センサ21と、状況検出部23(図2参照)と、通信機器25と、携帯端末30と、コントローラ40と、を備える。
【0011】
作業機械10は、作業を行う機械であり、例えば建設作業を行う建設機械であり、例えばショベルである。作業機械10は、コントローラ40により自動運転されることが可能に構成される。作業機械10は、機械本体10aと、アタッチメント15と、アクチュエータ17と、駆動制御部19(図2参照)と、を備える。
【0012】
機械本体10aは、作業機械10の本体部である。機械本体10aは、下部走行体11と、上部旋回体13と、を備える。下部走行体11は、作業機械10を走行させる。下部走行体11は、例えばクローラを備える。上部旋回体13は、下部走行体11に旋回可能に搭載される。
【0013】
アタッチメント15は、作業を行う部分であり、機械本体10a(さらに詳しくは上部旋回体13)に取り付けられる。アタッチメント15は、例えば、ブーム15bと、アーム15cと、先端アタッチメント15dと、を備える。ブーム15bは、上部旋回体13に起伏可能(上下に回転可能)に取り付けられる。アーム15cは、ブーム15bに対して回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント15dは、アタッチメント15の先端部に設けられ、アーム15cに回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント15dは、例えば土を掘削する(掬う)バケット15d1でもよく、物を挟む装置(グラップルなど)でもよく、破砕や掘削などを行う装置(ブレーカなど)でもよい。アタッチメント15の特定の部位を、特定部位15eとする。特定部位15eは、目標軌道TR(図3参照)に沿って移動させられる部分である。特定部位15eは、図1、3、および5に示す例では先端アタッチメント15d(さらに詳しくはバケット15d1)の先端部であり、図4に示す例ではバケット15d1の基端部(図1に示すアーム15cと先端アタッチメント15dとの接続部)である。
【0014】
アクチュエータ17は、作業機械10を作動させる。アクチュエータ17は、旋回モータ17aと、ブームシリンダ17bと、アームシリンダ17cと、先端アタッチメントシリンダ17dと、を備える。旋回モータ17aは、下部走行体11に対して上部旋回体13を旋回させる。旋回モータ17aは、油圧モータでもよく、電動モータでもよい。ブームシリンダ17bは、上部旋回体13に対してブーム15bを起伏させる。ブームシリンダ17bは、例えば油圧式の伸縮シリンダ(油圧シリンダ)である(アームシリンダ17cおよび先端アタッチメントシリンダ17dも同様)。アームシリンダ17cは、ブーム15bに対してアーム15cを回転させる。先端アタッチメントシリンダ17dは、アーム15cに対して先端アタッチメント15dを回転させる。なお、先端アタッチメント15d自体が、例えば物を挟む装置などのように駆動可能である場合、先端アタッチメント15dを駆動させるためのシリンダやモータが設けられてもよい。
【0015】
駆動制御部19(図2参照)は、アクチュエータ17を制御する。駆動制御部19は、油圧回路を備えてもよく、電気回路を備えてもよい。
【0016】
姿勢センサ21は、作業機械10の姿勢を検出する。姿勢センサ21は、角度を検出するセンサ(例えばロータリエンコーダなど)を備えてもよく、水平面に対する傾斜を検出するセンサを備えてもよく、アタッチメント15を駆動する油圧シリンダのストロークを検出するセンサを備えてもよい。姿勢センサ21は、二次元画像および距離画像の少なくともいずれかに基づいて作業機械10の姿勢を検出してもよい。この場合、二次元画像または距離画像は、撮像装置23b(図2参照、後述)により撮像されてもよい。姿勢センサ21は、作業機械10に搭載されてもよく、作業機械10の外部(例えば作業現場)に配置されてもよい(状況検出部23、通信機器25、およびコントローラ40についても同様)。例えば、姿勢センサ21は、旋回角センサ21aと、ブーム角センサ21bと、アーム角センサ21cと、先端アタッチメント角センサ21dと、基準位置センサ21eと、を備える。
【0017】
旋回角センサ21aは、下部走行体11に対する上部旋回体13の旋回角度を検出する。ブーム角センサ21bは、上部旋回体13に対するブーム15bの回転角度を検出する。アーム角センサ21cは、ブーム15bに対するアーム15cの回転角度を検出する。先端アタッチメント角センサ21dは、アーム15cに対する先端アタッチメント15dの回転角度を検出する。基準位置センサ21eは、作業現場に対する作業機械10の位置および向きを検出する。基準位置センサ21eは、位置測位システムにより検出を行ってもよい。位置測位システムは、衛星測位システムでもよく、例えばGNSS(global navigation satellite system)でもよい。この場合、基準位置センサ21eは、GNSSアンテナ21e1などを備えてもよい。位置測位システムは、トータルステーションを用いたものなどでもよい。
【0018】
状況検出部23(図2参照)(バケット状況検出部)は、作業機械10の状況を検出する。状況検出部23は、作業機械10自体の状況(機械の状況、作業の状況など)を検出してもよく、作業機械10の周囲の状況を検出してもよい。例えば、図2に示すように、状況検出部23は、負荷検出部23aと、撮像装置23bと、を備える。
【0019】
負荷検出部23aは、図1に示す作業機械10に作用する負荷を検出する。負荷検出部23a(図2参照)は、アタッチメント15に作用する負荷を検出してもよい。負荷検出部23aは、アクチュエータ17に作用する負荷を検出してもよい。負荷検出部23aは、アクチュエータ17に作用する負荷を検出することで、アタッチメント15に作用する負荷を検出してもよい。具体的には例えば、負荷検出部23aは、先端アタッチメント15d(例えばバケット15d1)に作用する負荷を検出してもよい。例えば、負荷検出部23aは、先端アタッチメントシリンダ17d(例えば、バケットシリンダ)に作用する負荷(例えば油圧)を検出してもよい。
【0020】
撮像装置23b(図2参照)は、撮像対象物を撮像する。上記「撮像対象物」は、作業機械10でもよく、作業機械10の周囲の物でもよい。撮像装置23bは、撮像対象物の二次元情報(例えば、位置、形状)を検出してもよい。撮像装置23bは、撮像対象物の三次元情報を検出してもよく、距離の情報(奥行きの情報)を有する画像(距離画像)を取得してもよい。撮像装置23bは、距離画像と二次元画像とに基づいて、撮像対象物の三次元情報を検出してもよい。撮像装置23bは、二次元の情報を検出するカメラ(単眼カメラ)を備えてもよい。撮像装置23bは、レーザー光を用いて三次元の情報を検出する装置を備えてもよく、例えばLIDAR(Light Detection and Ranging)を備えてもよく、例えばTOF(Time Of Flight)センサを備えてもよい。撮像装置23bは、電波を用いて三次元の情報を検出する装置(例えばミリ波レーダなど)を備えてもよい。撮像装置23bは、ステレオカメラを備えてもよい。具体的には例えば、撮像装置23bは、先端アタッチメント15dがバケット15d1である場合に、バケット15d1内の土量を検出してもよい。
【0021】
通信機器25は、通信を行う。例えば、通信機器25は、コントローラ40と携帯端末30との通信を行ってもよい。例えば、通信機器25は、作業機械10の外部および内部のそれぞれ配置されたコントローラ40どうしの通信を行ってもよい。通信機器25による通信は、無線通信、有線通信、および光通信の少なくともいずれかを含んでもよい。
【0022】
携帯端末30は、作業者が使用する装置(コンピュータ)である。携帯端末30は、例えばタブレットでもよく、スマートフォンでもよい。図2に示すように、携帯端末30は、操作部31と、表示部33と、を備える。
【0023】
操作部31は、作業者に操作される。例えば、操作部31では、作業機械10(図1参照)の自動運転に関する設定を行うための操作が行われてもよい。操作部31では、目標軌道TR(図3参照、後述)の設定や補正の指示を行うための操作が行われてもよい。
【0024】
表示部33は、表示を行う。表示部33は、目標軌道TR(図3参照)に関する情報の表示を行う。例えば、表示部33は、補正後目標軌道TRb(図3参照)に関する表示などを行う(後述)。なお、表示部33が設けられる機器(例えば携帯端末30)と、操作部31が設けられる機器とは、一体でも別体でもよい。
【0025】
コントローラ40は、信号の入出力、演算(処理)、情報の記憶などを行うコンピュータである。例えば、コントローラ40の機能は、コントローラ40の記憶部に記憶されたプログラムが演算部で実行されることにより実現される。例えば、コントローラ40は、姿勢センサ21が検出した作業機械10(図1参照)の姿勢の情報を取得する。例えば、コントローラ40は、駆動制御部19を制御することで、作業機械10の自動運転を行う。コントローラ40は、目標軌道TR(図3参照)の設定および補正を行う。なお、コントローラ40は、携帯端末30とは別に設けられてもよく、携帯端末30に設けられてもよい。コントローラ40は、目標軌道設定部41と、目標軌道補正部43と、作動制御部45と、を備える。
【0026】
目標軌道設定部41は、図3に示す目標軌道TRを設定する。後述するように、目標軌道TRは補正されるところ、目標軌道設定部41(図2参照)は、補正前の目標軌道TRである補正前目標軌道TRaを設定する。目標軌道TRは、特定部位15eの目標とする軌道である。さらに詳しくは、アタッチメント15の特定部位15eの複数の目標点P(例えば三次元座標)の順序集合を「目標経路」という。図3に示す例では、目標点P1から目標点P12までの各位置および順序が、目標経路である。目標経路に、時間パラメータを付加したものを、目標軌道TRという。この「時間パラメータ」は、具体的には例えば、順序が連続する2つの目標点P間の特定部位15eの移動時間(2点間時間)である。
【0027】
この目標軌道設定部41(図2参照)は、ティーチングに基づいて補正前目標軌道TRaを設定してもよく、ティーチング以外の方法(例えば操作部31(図2参照)による座標の入力など)に基づいて補正前目標軌道TRaを設定してもよい。上記「ティーチング」は、次のように行われる。作業者(オペレータ)が、図1に示す作業機械10に搭乗して作業機械10を操作する、または、作業機械10を遠隔操作する。そして、作業者が、作業機械10を操作することで、図3に示す目標軌道TRとして設定したい目標経路に沿うように、目標軌道TRとして設定したい時間パラメータが設定されるような速度で、特定部位15eを移動させる。そして、目標軌道設定部41(図2参照)は、特定部位15eが移動した軌道を、補正前目標軌道TRaとして設定する。
【0028】
目標軌道補正部43(図2参照)は、補正前目標軌道TRaを補正する。目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaの目標点Pの一部を省略した補正後目標軌道TRbを設定する(詳細は後述)。
【0029】
作動制御部45(図2参照)は、作業機械10(図1参照)を自動運転させる。作動制御部45(図2参照)は、アタッチメント15の特定部位15eが目標軌道TRに従って移動するように、作業機械10を制御する。さらに詳しくは、作動制御部45(図2参照)は、目標軌道TRとして設定された目標経路(各目標点Pの座標、順序)と、時間パラメータ(例えば各目標点P間の移動時間)と、に従って特定部位15eが移動するように、作業機械10(図1参照)を制御する。作動制御部45(図2参照)は、駆動制御部19(図2参照)に指令を出力することで、作業機械10の作動(姿勢)を制御する。
【0030】
(目標軌道TRを補正するタイミング)
図2に示す目標軌道補正部43は、コントローラ40の判断に基づいて(自動的に)、目標軌道TR(図3参照)を補正してもよい。例えば、目標軌道補正部43は、コントローラ40に入力された状況検出部23の検出結果に基づいて、目標軌道TRを補正してもよい。さらに詳しくは、目標軌道補正部43は、作業機械10(図1参照)自体の状況、および作業機械10の周囲の状況の少なくともいずれかに基づいて、目標軌道TR(図3参照)を補正してもよい(具体例は後述)。目標軌道補正部43は、コントローラ40以外の指令(入力)があったときに、目標軌道TRを補正してもよい。例えば、目標軌道補正部43は、作業者による操作部31の手動操作(例えばタブレット操作)に応じて、目標軌道TRを補正してもよい。
【0031】
(目標軌道TRの補正内容)
目標軌道補正部43による、図3に示す目標軌道TR(さらに詳しくは補正前目標軌道TRa)の補正の概要は、次の通りである。以下では、目標軌道補正部43については図2を参照して説明する。目標軌道補正部43は、図3に示す補正前目標軌道TRaの複数の目標点Pの一部を省略することで、補正後目標軌道TRbの目標経路を設定する。そして、目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaの情報に基づいて(補正前目標軌道TRaを考慮して)、補正後目標軌道TRbの時間パラメータを決定する。目標軌道補正部43による目標軌道TRの補正の詳細は、次の通りである。
【0032】
(目標経路の設定)
目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRa上の複数の目標点Pのうち2点(互いに異なる2点)を、省略開始点Psおよび省略終了点Peとして設定する。省略終了点Peの順序は、省略開始点Psの順序よりも後である。そして、目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRa上の複数の目標点Pから、省略開始点Psと省略終了点Peとの間の目標点P(図3に示す例では目標点P5からP10まで)を省略した補正後目標軌道TRbを設定する。なお、省略開始点Psおよび省略終了点Peがどのように決まるかについては後述する。
【0033】
(時間パラメータの設定)
目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaに従って特定部位15eが移動したときと、補正後目標軌道TRbに従って特定部位15eが移動したときとで、作業者が感じる速度感が同じ程度になるように、補正後目標軌道TRbを設定する。これにより、補正後目標軌道TRbに従って特定部位15eが移動したときに、作業者に不安感を与えることが抑制される。例えば、補正後目標軌道TRbに従って特定部位15eが移動したときの、アタッチメント15の急峻な動きが抑制される。
【0034】
具体的には、目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動距離および移動時間の少なくともいずれかに基づいて、省略開始点Psから省略終了点Peまでの補正後目標軌道TRbを設定する。さらに具体的には、目標軌道補正部43は、下記の設定例1、設定例2のように、省略開始点Psから省略終了点Peまでの補正後目標軌道TRb(以下、省略後目標軌道TRnewともいう)を設定する。
【0035】
(設定例1)
目標軌道補正部43は、省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動時間が補正前後で等しくなるように、省略後目標軌道TRnewを(補正後目標軌道TRbを)設定してもよい。この場合、目標軌道補正部43は、下記の補正後移動時間Tnewが補正前移動時間Tと等しくなるように、省略後目標軌道TRnewを設定する。補正後移動時間Tnewは、補正後目標軌道TRbにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの(すなわち省略後目標軌道TRnewでの)特定部位15eの移動時間である。補正前移動時間Tは、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動時間である。この場合、補正前移動時間Tと補正後移動時間Tnewとが等しくなるので、省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eが移動するときに作業者が感じる速度感が、補正前後で同じ程度になる。よって、補正後目標軌道TRbに沿って移動する特定部位15eを見た作業者に不安感を与えることが抑制される。
【0036】
具体的には例えば、図3に示す例では、目標点P4が省略開始点Psであり、目標点P11が省略終了点Peである。この例において、補正前移動時間Tが、7秒であるとする。このとき、目標軌道補正部43は、補正後移動時間Tnewが7秒になるように、省略後目標軌道TRnewを設定する。
【0037】
(設定例2)
目標軌道補正部43は、省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの平均速さ(移動速度の大きさの平均値)が補正前後で等しくなるように、省略後目標軌道TRnewを設定してもよい。この場合、目標軌道補正部43は、下記の補正後平均速さVnewが補正前平均速さVと等しくなるように、省略後目標軌道TRnewを設定する。補正前平均速さVは、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの平均速さである。補正後平均速さVnewは、補正後目標軌道TRbにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの(すなわち省略後目標軌道TRnewでの)特定部位15eの平均速さである。この場合、補正前平均速さVと補正後平均速さVnewとが等しくなるので、省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eが移動するときに作業者が感じる速度感が、補正前後で同じ程度になる。よって、補正後目標軌道TRbに沿って移動する特定部位15eを見た作業者に不安感を与えることが抑制される。また、省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eが移動する時間が、補正前よりも補正後の方が短くなる。よって、アタッチメント15を効率良く移動させることができ、アタッチメント15による作業効率が向上する。
【0038】
具体的には例えば、図3に示す例では、補正前移動時間Tが7秒であるとする。また、補正前目標軌道TRaの目標点P4から目標点P11までの目標経路に沿った移動距離をL(図3に示すL4+L5+…+L9+L10)とする。このとき、補正前平均速さVは、V=L/Tで表される。Tが7秒の場合は、V=L/7である。また、補正後目標軌道TRbの目標点P4から目標点P11まで(すなわち省略後目標軌道TRnew)の移動距離(直線距離)を、Lnewとする。このとき、補正後平均速さVnewは、Vnew=Lnew/Tnewである。補正後平均速さVnewと補正前平均速さVとが等しいので(L/T=Lnew/Tnewなので)、補正後移動時間Tnewは、Tnew=T×Lnew/Lで表される。Tが7秒の場合は、Tnew=7×Lnew/Lである。
【0039】
なお、目標軌道補正部43による補正後目標軌道TRbの設定は様々に行うことが可能である。例えば、目標軌道補正部43は、補正前移動時間Tおよび補正前平均速さVの両方に基づいて補正後目標軌道TRbを設定してもよい。目標軌道補正部43は、補正前移動時間Tや補正前平均速さVに対して、補正値の加算、減算、乗算、および除算の少なくともいずれかなどを行った値に基づいて、補正後目標軌道TRbを設定してもよい。
【0040】
(省略開始点Psおよび省略終了点Peの設定の具体例)
目標軌道補正部43は、省略開始点Psおよび省略終了点Peを例えば次のように設定する。
【0041】
(設定例3)
目標軌道補正部43は、状況検出部23(図2参照)に検出された作業機械10(図1参照)自体の状況(機械の状況、作業の状況など)に基づいて、省略開始点Psおよび省略終了点Peの少なくともいずれかを設定してもよい。この場合の具体例は、次の通りである。
【0042】
(設定例3の具体例:掘削動作の省略)
例えば、図4に示すように、バケット15d1が、土を掘削する動作(掘削動作)を行うときの、補正前目標軌道TRaの目標点Pの一部が省略されてもよい。
【0043】
(省略開始点Psの設定例)
目標軌道補正部43は、バケット15d1内の土量が所定の土量閾値を超えたとき(条件A)の特定部位15eの位置を、省略開始点Psとして設定してもよい。目標軌道補正部43は、バケット15d1に作用する負荷が所定の負荷閾値を超えたとき(条件B)の特定部位15eの位置を、省略開始点Psとして設定してもよい。上記条件Aが満たされたときの特定部位15eの位置が、省略開始点Psとして設定されることで、バケット15d1が土を掘削しすぎることが抑制され、掘削作業の効率を向上させることができる(条件Bも同様)。バケット15d1が土を掘削しすぎた場合は、バケット15d1が掘削動作をしてもバケット15d1に土が入らず、掘削動作が無駄な動きとなる場合がある。また、バケット15d1が土を掘削しすぎた場合は、バケット15d1から土が落下する結果、掘削動作が無駄な動きとなる場合がある。バケット15d1内の土量、およびバケット15d1に作用する負荷は、上記の状況検出部23(図2参照)に検出される。状況検出部23は、バケット15d1内の土量、および、バケット15d1に作用する負荷のうち、いずれか一方のみを検出してもよい。図4に示す例では、特定部位15eは、バケット15d1の基端部である。
【0044】
(省略終了点Peの設定例)
目標軌道補正部43は、バケット15d1による掘削動作の終了点を、省略終了点Peとして設定する。この掘削動作は、バケット15d1の先端部が地中(地面Gよりも下側)に向かって下側および上部旋回体13(図1参照)側に移動しながら、アーム15c(図1参照)に対してバケット15d1が上部旋回体13側(掘削側)に回転する動作を含む。また、この掘削動作は、土を掘削したバケット15d1が、土を保持可能な姿勢(角度)で、地面Gよりも上側に移動する(持ち上がる)動作を含んでもよい。このようなバケット15d1の一連の掘削動作の終了点が、省略終了点Peとして設定される。バケット15d1による掘削動作の終了の次の動作は、例えば、上部旋回体13(図1参照)の旋回を含む動作(持ち上げ旋回)などである。なお、バケット15d1の一連の掘削動作の終了点よりも前の点が、省略終了点Peとして設定されてもよい。
【0045】
(設定例4)
目標軌道補正部43は、状況検出部23(図2参照)に検出された作業機械10(図1参照)の周囲の状況に基づいて、省略開始点Psおよび省略終了点Peの少なくともいずれかを設定してもよい。この場合の具体例は、次の通りである。
【0046】
(設定4の具体例:旋回動作の省略)
例えば、図5に示すように、上部旋回体13が、下部走行体11に対して旋回する動作(旋回動作)を行うときの、補正前目標軌道TRaの目標点Pの一部が省略されてもよい。目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaの経路を省略し、補正前よりも短い経路を特定部位15eが通るように(遠回りしないように)、補正後目標軌道TRbを設定する。この例では、目標軌道補正部43は、省略開始点Psおよび省略終了点Peを次のように設定する。
【0047】
例えば、補正前目標軌道TRaに従って特定部位15eが移動すると、アタッチメント15が侵入禁止領域に入る場合が想定される。この場合に、目標軌道補正部43は、アタッチメント15が侵入禁止領域に侵入しないように、省略開始点Psおよび省略終了点Peを設定する。上記の「侵入禁止領域」は、例えば、障害物(地形、ダンプカーなどの車両など)が存在する領域などである。
【0048】
(設定例5)
目標軌道補正部43は、操作部31(図2参照)で指定された情報に基づいて、省略開始点Psおよび省略終了点Peの少なくともいずれかを設定してもよい。さらに詳しくは、作業者が、補正前目標軌道TRaの目標点Pの中から、省略開始点Psとして設定したい目標点Pを操作部31で指定する。そして、目標軌道補正部43は、操作部31で指定された目標点Pを省略開始点Psとして設定してもよい。省略終了点Peについても同様である。
【0049】
(表示)
表示部33(図2参照)は、目標軌道補正部43が設定した補正後目標軌道TRbの情報を表示する。具体的には例えば、表示部33は、補正後目標軌道TRbを表す図形(例えば図3図5参照)を表示してもよい。表示部33は、特定部位15eを含むアタッチメント15が、補正後目標軌道TRbに従って移動する様子を表す動画を表示してもよい。
【0050】
(第1の発明の効果)
図1に示すように、軌道生成システム1は、作業機械10の機械本体10aと、アタッチメント15と、目標軌道設定部41(図2参照)と、目標軌道補正部43(図2参照)と、を備える。アタッチメント15は、機械本体10aに取り付けられ、作業を行う。目標軌道設定部41(図2参照)は、アタッチメント15の特定部位15eの目標とする軌道である補正前目標軌道TRa(図3参照)を設定する。目標軌道補正部43(図2参照)は、補正前目標軌道TRa(図3参照)を補正する。
【0051】
[構成1]目標軌道補正部43(図2参照)は、図3に示す補正前目標軌道TRa上の複数の目標点Pのうち2点を省略開始点Psおよび省略終了点Peとして設定する。目標軌道補正部43(図2参照)は、補正前目標軌道TRa上の複数の目標点Pから省略開始点Psと省略終了点Peとの間の目標点Pを省略した補正後目標軌道TRbを設定する。目標軌道補正部43は、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動距離および移動時間の少なくともいずれかに基づいて、省略開始点Psから省略終了点Peまでの補正後目標軌道TRbを設定する。
【0052】
上記[構成1]により、次の効果が得られる。補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動距離および移動時間の少なくともいずれかが考慮された、省略開始点Psから省略終了点Peまでの補正後目標軌道TRb(省略後目標軌道TRnew)が設定される。よって、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動距離および移動時間のいずれも考慮されない場合に比べ、次の効果が得られる。補正後目標軌道TRbに従って移動する特定部位15eの動きが、補正前目標軌道TRaに従って移動する特定部位15eの動きに近い動きになるように、補正後目標軌道TRbを設定することができる。よって、省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eが移動するときに作業者が感じる速度感が、目標軌道TRの補正前後で同じ程度になるように、補正後目標軌道TRbを設定することができる。その結果、軌道生成システム1(図1参照)は、アタッチメント15の目標軌道TRを補正する場合に、アタッチメント15の動作が作業機械10の周囲の作業者に不安感を与えることを抑制することができる。
【0053】
(第2の発明の効果)
[構成2]目標軌道補正部43(図2参照)は、下記の補正後移動時間Tnewが補正前移動時間Tと等しくなるように、図3に示す補正後目標軌道TRbを設定する。補正後移動時間Tnewは、補正後目標軌道TRbにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの(省略後目標軌道TRnewでの)特定部位15eの移動時間である。補正前移動時間Tは、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの移動時間である。
【0054】
上記[構成2]により、省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eが移動するときに作業者が感じる速度感を、目標軌道TRの補正前後で同じ程度にすることができる。よって、図1に示す軌道生成システム1は、作業機械10の周囲の作業者に不安感を与えることを抑制することができる。
【0055】
(第3の発明の効果)
[構成3]目標軌道補正部43(図2参照)は、下記の補正後平均速さVnewが補正前平均速さVと等しくなるように、図3に示す補正後目標軌道TRbを設定する。補正後平均速さVnewは、補正後目標軌道TRbにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの(省略後目標軌道TRnewでの)特定部位15eの平均速さである。補正前平均速さVは、補正前目標軌道TRaにおける省略開始点Psから省略終了点Peまでの特定部位15eの平均速さである。
【0056】
上記[構成3]により、省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eが移動するときに作業者が感じる速度感を、目標軌道TRの補正前後で同じ程度にすることができる。よって、図1に示す軌道生成システム1は、作業機械10の周囲の作業者に不安感を与えることを抑制することができる。また、図3に示す省略開始点Psから省略終了点Peまで特定部位15eの移動時間を、補正前目標軌道TRaよりも補正後目標軌道TRbで短くすることができる。よって、特定部位15eを(アタッチメント15を)効率良く移動させることができ、アタッチメント15による作業効率を向上させることができる。
【0057】
(第4の発明の効果)
軌道生成システム1(図1参照)は、図4に示すバケット15d1と、状況検出部23(バケット状況検出部)(図2参照)と、を備える。バケット15d1は、アタッチメント15を構成し、土を掘削する。状況検出部23(図2参照)は、バケット15d1に関する状況を検出する。
【0058】
[構成4]目標軌道補正部43(図2参照)は、下記の[条件4A]および[条件4B]の少なくともいずれかの条件が満たされたときの特定部位15eの位置を、省略開始点Psとして設定する。[条件4A]バケット15d1内の土量が所定の土量閾値を超えたことが状況検出部23(図2参照)に検出されたこと。[条件4B]バケット15d1に作用する負荷が所定の負荷閾値を超えたことが状況検出部23(図2参照)に検出されたこと。
【0059】
上記[構成4]により、バケット15d1が土を掘削しすぎることを抑制することができる。なお、上記[構成4]には、状況検出部23が、バケット15d1内の土量およびバケット15d1に作用する負荷のいずれか一方のみを検出し、目標軌道補正部43が、[条件4A]および[条件4B]のいずれか一方のみを判定することが含まれる。
【0060】
(第5の発明の効果)
[構成5]図2に示すように、軌道生成システム1は、目標軌道補正部43が設定した補正後目標軌道TRb(図3参照)の情報を表示する表示部33を備える。
【0061】
上記[構成5]により、図3に示す補正後目標軌道TRbに従って実際に特定部位15eを移動させなくても(事前に)、表示部33(図2参照)の表示を見る作業者に、補正後目標軌道TRbの情報を知らせることができる。
【0062】
(変形例)
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、図2などに示す各構成要素の接続は変更されてもよい。例えば、閾値(例えば、土量閾値、負荷閾値)などの値は、一定でもよく、手動操作により変えられてもよく、何らかの条件に応じて自動的に変えられてもよい。例えば、構成要素の数が変更されてもよく、構成要素の一部が設けられなくてもよい。例えば、構成要素どうしの固定や連結などは、直接的でも間接的でもよい。例えば、互いに異なる複数の部材や部分として説明したものが、一つの部材や部分とされてもよい。例えば、一つの部材や部分として説明したものが、互いに異なる複数の部材や部分に分けて設けられてもよい。例えば、各構成要素は、各特徴(作用機能、配置、形状、作動など)の一部のみを有してもよい。
【符号の説明】
【0063】
1 軌道生成システム
10 作業機械
10a 機械本体
15 アタッチメント
15d1 バケット
15e 特定部位
23 状況検出部(バケット状況検出部)
33 表示部
41 目標軌道設定部
43 目標軌道補正部
P 目標点
Pe 省略終了点
Ps 省略開始点
TRa 補正前目標軌道
TRb 補正後目標軌道
図1
図2
図3
図4
図5