特開 2023-59397 作業機械のための表示システムおよび表示方法

(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】P2023059397

(43)【公開日】2023-04-27

(54)【発明の名称】作業機械のための表示システムおよび表示方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20230420BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20230420BHJP

   E02F 3/43 20060101ALI20230420BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 B

E02F9/20 N

E02F3/43 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 2021169385

(22)【出願日】2021-10-15

(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】横尾 貴史

(72)【発明者】

【氏名】島野 佑基

(72)【発明者】

【氏名】内田 陽介

【テーマコード（参考）】

2D003

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB04

2D003AC06

2D003BA02

2D003BA06

2D003BB05

2D003BB09

2D003CA02

2D003CA10

2D003DA04

2D003DB04

2D003DB05

2D003FA02

2D015HA03

2D015HB04

2D015HB05

(57)【要約】

【課題】作業機械の作業機と目標位置との位置合わせのための操作を容易化する。
【解決手段】表示システムは、ディスプレイとコントローラとを備える。コントローラは、作業機械の位置を示す機械位置データを取得する。コントローラは、作業機の作業点と、旋回軸との間の旋回体の幅方向における離間距離を取得する。作業点は、幅方向において旋回軸から離れて配置される。コントローラは、作業機の目標位置を示す目標位置データを取得する。コントローラは、機械位置データと目標位置データとに基づいて、目標位置を示すガイドラインと、作業機械の位置を示すガイドイメージとを含むガイド画面をディスプレイに表示させる。ガイドイメージは、第１イメージと第２イメージとを含む。第１イメージは、旋回軸の位置を示す。第２イメージは、旋回軸から離間距離だけ離れた位置を示す。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

走行体と、旋回軸回りに旋回可能に前記走行体に支持される旋回体と、前記旋回体に接続される作業機と、を含む作業機械の表示システムであって、
ディスプレイと、
前記ディスプレイと通信可能に接続されるコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記作業機械の位置を示す機械位置データを取得し、
前記旋回体の幅方向において前記旋回軸から離れて配置される前記作業機の作業点と、前記旋回軸との間の前記幅方向における離間距離を取得し、
前記作業機の目標位置を示す目標位置データを取得し、
前記機械位置データと前記目標位置データとに基づいて、前記目標位置を示すガイドラインと、前記作業機械の位置を示すガイドイメージとを含むガイド画面を前記ディスプレイに表示させ、
前記ガイドイメージは、
前記旋回軸の位置を示す第１イメージと、
前記旋回軸から前記離間距離だけ離れた位置を示す第２イメージと、
を含む、
表示システム。

【請求項2】

前記第２イメージは、前記旋回軸の位置を中心とし前記離間距離に相当する半径を有する円弧を含む、
請求項１に記載の表示システム。

【請求項3】

前記第１イメージは、
前記旋回軸を通り、前記走行体の前後方向に平行な第１直線と、
前記旋回軸において前記第１直線と交差する第２直線とを含む、
請求項１又は２に記載の表示システム。

【請求項4】

前記コントローラは、前記第２イメージが前記ガイドラインとの所定の位置関係を満たしたときには、前記ガイドイメージを強調表示する、
請求項１から３のいずれかに記載の表示システム。

【請求項5】

前記ガイドイメージは、前記走行体の向きを示す第３イメージをさらに含む、
請求項１から４のいずれかに記載の表示システム。

【請求項6】

前記コントローラは、前記走行体の前後方向が前記ガイドラインと平行になったときには、前記第３イメージを強調表示する、
請求項５に記載の表示システム。

【請求項7】

前記コントローラは、前記走行体の向きと前記作業機の向きとが異なるときには、前記走行体の向きに応じて、前記ガイドイメージを表示する、
請求項１から６のいずれかに記載の表示システム。

【請求項8】

前記コントローラは、自動制御の開始条件が満たされたときに、前記作業機械の自動制御を開始し、
前記開始条件は、前記第２イメージが前記ガイドラインと一致することと、前記走行体の前後方向が前記ガイドラインと平行であることを含む、
請求項１から７のいずれかに記載の表示システム。

【請求項9】

前記コントローラは、前記自動制御中には、前記ガイドイメージを強調表示する、
請求項８に記載の表示システム。

【請求項10】

オペレータによって操作可能な入力装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記入力装置の操作に応じて、前記ガイド画面を拡大又は縮小し、
前記ガイド画面の拡大又は縮小に応じて、前記第２イメージを拡大又は縮小する、
請求項１から９のいずれかに記載の表示システム。

【請求項11】

前記コントローラは、前記ガイド画面の拡大又は縮小に応じて、前記第１イメージに対して前記第２イメージのみを拡大又は縮小する、
請求項１０に記載の表示システム。

【請求項12】

走行体と、旋回軸回りに旋回可能に前記走行体に支持される旋回体と、前記旋回体に接続される作業機と、を含む作業機械のための表示方法であって、
前記作業機械の位置を示す機械位置データを取得することと、
前記旋回体の幅方向において前記旋回軸から離れて配置される前記作業機の作業点と、前記旋回軸との間の前記幅方向における離間距離を取得することと、
前記作業機の目標位置を示す目標位置データを取得することと、
前記機械位置データと前記目標位置データとに基づいて、前記目標位置を示すガイドラインと、前記作業機械の位置を示すガイドイメージとを含むガイド画面をディスプレイに表示させること、
を備え、
前記ガイドイメージは、
前記旋回軸の位置を示す第１イメージと、
前記旋回軸から前記離間距離だけ離れた位置を示す第２イメージと、
を含む、
表示方法。

【請求項13】

前記第２イメージは、前記旋回軸の位置を中心とし前記離間距離に相当する半径を有する円弧を含む、
請求項１２に記載の表示方法。

【請求項14】

前記第１イメージは、
前記旋回軸を通り、前記走行体の前後方向に平行な第１直線と、
前記旋回軸において前記第１直線と交差する第２直線とを含む、
請求項１２又は１３に記載の表示方法。

【請求項15】

前記ガイドイメージは、前記走行体の向きを示す第３イメージをさらに含む、
請求項１２から１４のいずれかに記載の表示方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械のための表示システムおよび表示方法に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械の作業機と目標位置との位置合わせを支援する表示システムが、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１の表示システムでは、作業機械は、旋回体と作業機とを含む油圧ショベルである。目標位置は、地面に形成される溝の中心線である。この表示システムは、油圧ショベルの作業機と溝の中心線とを位置合わせするためのガイド表示をディスプレイに表示させる。ガイド表示は、センターガイドラインと指標マークとを含む。

【0003】

センターガイドラインは、溝の中心線の位置を示す。指標マークは、旋回体の旋回軸の位置と、作業機の作業点の位置を示す。作業点は、例えば作業機の刃先の中心に位置する。オペレータは、ガイド表示を参照して、旋回軸の指標マークがセンターガイドラインに一致するように、油圧ショベルを走行させる。それにより、溝の中心線と油圧ショベルの旋回軸とが一致する。そして、オペレータは、作業点の指標マークがセンターガイドライン上に位置するように、旋回体を旋回させる。それにより、作業機が溝の中心線に対して位置合わせされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開公報ＷＯ２０１７／０１０５６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の表示システムでは、旋回軸は、作業機の作業点を通り作業機の前後方向に延びる作業平面上に位置している。そのため、上記のように、旋回軸の指標マークと作業点の指標マークとが、センターガイドライン上に位置するように油圧ショベルが操作されることで、作業平面が溝の中心線上に位置するように、作業機が、精度よく位置合わせされる。

【0006】

しかし、作業機械には、作業点が、旋回軸から、旋回体の幅方向に離れて配置されているものがある。その場合、旋回軸と作業点とが溝の中心線上に位置するように作業機械が操作されても、作業平面は、溝の中心線に対して平行にならない。そのため、作業点の位置と、旋回軸の位置とのずれを考慮して、さらに位置合わせのための操作が必要となり、操作が煩雑になる。本発明の目的は、作業機械の作業機と目標位置との位置合わせのための操作を容易化することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、作業機械のための表示システムである。作業機械は、走行体と、旋回体と、作業機とを含む。旋回体は、旋回軸回りに旋回可能に走行体に支持される。作業機は、旋回体に接続される。表示システムは、ディスプレイとコントローラとを備える。コントローラは、ディスプレイと通信可能に接続される。コントローラは、作業機械の位置を示す機械位置データを取得する。コントローラは、作業機の作業点と、旋回軸との間の旋回体の幅方向における離間距離を取得する。作業点は、幅方向において旋回軸から離れて配置される。コントローラは、作業機の目標位置を示す目標位置データを取得する。コントローラは、機械位置データと目標位置データとに基づいて、目標位置を示すガイドラインと、作業機械の位置を示すガイドイメージとを含むガイド画面をディスプレイに表示させる。ガイドイメージは、第１イメージと第２イメージとを含む。第１イメージは、旋回軸の位置を示す。第２イメージは、旋回軸から離間距離だけ離れた位置を示す。

【0008】

本発明の他の態様は、作業機械のための表示方法である。作業機械は、走行体と、旋回体と、作業機とを含む。旋回体は、旋回軸回りに旋回可能に走行体に支持される。作業機は、旋回体に接続される。表示方法は、作業機械の位置を示す機械位置データを取得することと、旋回体の幅方向において旋回軸から離れて配置される作業機の作業点と、旋回軸との間の幅方向における離間距離を取得することと、作業機の目標位置を示す目標位置データを取得することと、機械位置データと目標位置データとに基づいて、目標位置を示すガイドラインと、作業機械の位置を示すガイドイメージとを含むガイド画面をディスプレイに表示させること、を備える。ガイドイメージは、第１イメージと第２イメージとを含む。第１イメージは、旋回軸の位置を示す。第２イメージは、旋回軸から離間距離だけ離れた位置を示す。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、作業機械のオペレータは、ディスプレイ上の第１イメージと第２イメージとを参照することで、作業点を通る作業平面と、旋回軸との位置関係を容易に把握することができる。そのため、作業点が、旋回軸から、旋回体の幅方向に離れて配置されている作業機械であっても、作業機と目標位置との位置合わせのための操作が容易化される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る作業機械の斜視図である。

【図2】作業機械の上面図である。

【図3】作業機械の制御システムを示すブロック図である。

【図4】ガイド画面の一例を示す図である。

【図5】設計地形の一例を示す図である。

【図6】ガイドイメージの拡大図である。

【図7】ガイド画面を参照した作業の方法を示す図である。

【図8】図７の拡大図である。

【図9】ガイド画面を参照した作業の方法を示す図である。

【図10】ガイド画面を参照した作業の方法を示す図である。

【図11】ガイド画面を参照した作業の方法を示す図である。

【図12】第１変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図13】第２変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図14A】第１変形例に係る第１ガイドイメージの強調表示を示す図である。

【図14B】第１変形例に係る第１ガイドイメージの強調表示を示す図である。

【図14C】第１変形例に係る第１ガイドイメージの強調表示を示す図である。

【図15A】第２変形例に係る第１ガイドイメージの強調表示を示す図である。

【図15B】第２変形例に係る第１ガイドイメージの強調表示を示す図である。

【図15C】第２変形例に係る第１ガイドイメージの強調表示を示す図である。

【図16A】他の変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図16B】他の変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図16C】他の変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図16D】他の変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図17A】他の変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図17B】他の変形例に係る第１ガイドイメージを示す図である。

【図18A】拡大縮小される第１ガイドイメージを示す図である。

【図18B】拡大縮小される第１ガイドイメージを示す図である。

【図18C】拡大縮小される第１ガイドイメージを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、実施形態に係る作業機械について説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１の斜視図である。図２は、作業機械１の上面図である。本実施形態において、作業機械１は、油圧ショベルである。作業機械１は、機械本体２と作業機３とを有する。機械本体２は、走行体４と旋回体５とを含む。

【0012】

旋回体５は、走行体４に支持されている。図２に示すように、旋回体５は、旋回軸８まわりに回転可能に、走行体４に支持されている。旋回軸８は、作業機械１の上下方向に延びている。旋回体５には、運転室６が配置されている。走行体４は、作業機械１を走行させる。走行体４は、履帯７ａ，７ｂを含む。履帯７ａ，７ｂが回転することで、作業機械１が走行する。なお、走行体４は、履帯７ａ，７ｂに代えて、タイヤを備えてもよい。

【0013】

作業機３は、旋回体５に取り付けられている。作業機３は、旋回体５から前方へ延びている。作業機３は、ブーム１１と、アーム１２と、作業具１３とを含む。ブーム１１は、旋回体５に回転可能に取り付けられている。アーム１２は、ブーム１１に回転可能に取り付けられている。作業具１３は、アーム１２に回転可能に取り付けられている。

【0014】

作業機３は、複数のアクチュエータ１４－１６を含む。アクチュエータ１４－１６により、作業機３が動作する。アクチュエータ１４－１６は、例えば油圧シリンダである。アクチュエータ１４－１６が伸縮することで、作業機３が動作する。図２に示すように、作業機械１は、旋回モータ１７を備えている。旋回モータ１７は、走行体４に対して、旋回体５を旋回させる。旋回モータ１７は、例えば、油圧モータである。或いは、旋回モータ１７は、電動モータであってもよい。

【0015】

なお、以下の説明において、作業機３の前後方向、及び、旋回体５の前後方向は、作業機械１の上面視で、作業機３が延びている方向を意味する。旋回体５に対して作業機３が配置されている方向が前方であり、その反対の方向が後方である。旋回体５の幅方向は、水平面において旋回体５の前後方向に垂直な方向を意味する。走行体４の前後方向は、走行体４の直進方向を意味する。作業機械１の前後方向は、走行体４の前後方向を意味する。

【0016】

次に、作業機械１の制御システムについて説明する。図３は、作業機械１の制御システムの構成を示すブロック図である。図３に示すように、作業機械１は、コントローラ２０と、ディスプレイ２１と、操作装置２２と、入力装置２３とを備える。ディスプレイ２１は、コントローラ２０から入力される画像信号に応じた画像を表示する。

【0017】

操作装置２２は、オペレータによって操作可能である。オペレータは、操作装置２２によって、作業機３の動作、旋回体５の旋回、走行体４の走行を操作する。操作装置２２は、例えば、レバー、ペダル、或いはスイッチを含む。操作装置２２は、オペレータによる操作に応じた操作信号をコントローラ２０に出力する。

【0018】

入力装置２３は、オペレータによって操作可能である。オペレータは、入力装置２３によって、作業機械１の制御の設定を入力する。入力装置２３は、例えばディスプレイ２１と一体化されたタッチスクリーンである。或いは、入力装置２３は、スイッチ、キーボード、或いはポンティングデバイスを含んでもよい。入力装置２３は、オペレータによる操作に応じた操作信号をコントローラ２０に出力する。

【0019】

コントローラ２０は、ディスプレイ２１と、操作装置２２と、入力装置２３と通信可能に接続されている。コントローラ２０は、プロセッサ２４と記憶装置２５とを含む。プロセッサ２４は、例えばCPU（Central Processing Unit）であるが、他の種類のプロセッサであってもよい。

【0020】

記憶装置２５は、RAM（Random Access Memory）、及びROM（Read Only Memory）などのメモリを含む。記憶装置２５は、HDD（Hard Disk Drive）或いは、SSD（Solid State Drive）などのストレージを含んでもよい。記憶装置２５は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置２５は、作業機械１を制御するためのプログラム及びデータを記録している。プロセッサ２４は、プログラム及びデータに従って、作業機械１を制御するための処理を実行する。

【0021】

コントローラ２０は、操作装置２２からの操作信号に応じて、アクチュエータ１４－１６を制御して、作業機３を動作させる。例えば、コントローラ２０は、操作装置２２及び入力装置２３からの操作信号に応じて、作業具１３が上昇、或いは下降するように、作業機３を動作させる。コントローラ２０は、操作装置２２からの操作信号に応じて、旋回モータ１７を制御して、旋回体５を旋回させる。コントローラ２０は、操作装置２２からの操作信号に応じて、履帯７ａ，７ｂを回転させることで、作業機械１を走行させる。

【0022】

作業機械１は、位置センサ２６と、第１方向センサ２７と、第２方向センサ２８とを備える。位置センサ２６は、作業機械１の位置を検出する。位置センサ２６は、作業機械１の位置を示す機械位置データを出力する。位置センサ２６は、例えばGPS（Global Positioning System）などのGNSS(Global Navigation Satellite System)のセンサを含む。詳細には、位置センサ２６は、機械本体２に配置されている。機械位置データは、機械本体２の位置を示す。機械本体２の位置は、機械本体２に含まれる基準点の位置である。

【0023】

コントローラ２０は、機械位置データを受信する。コントローラ２０は、機械位置データから、機械本体２の位置を取得する。コントローラ２０は、機械位置データから旋回軸８の位置を取得する。例えば、コントローラ２０は、機械本体２の基準点の位置から、旋回軸８の位置を算出する。或いは、コントローラ２０は、旋回軸８の位置を検出するセンサにより、旋回軸８の位置を直接的に取得してもよい。

【0024】

また、コントローラ２０は、機械位置データから、作業機３の作業点Ｐ１の位置を取得する。図２に示すように、作業点Ｐ１は、作業具１３上に位置する。例えば、作業具１３がバケットである場合、作業点Ｐ１は、バケットの刃先の幅方向における中心に位置する。コントローラ２０は、機械位置データから作業点Ｐ１の位置を取得する。例えば、コントローラ２０は、機械本体２の基準点の位置から、作業点Ｐ１の位置を算出する。或いは、コントローラ２０は、作業点Ｐ１の位置を検出するセンサにより、作業点Ｐ１の位置を直接的に取得してもよい。

【0025】

図２に示すように、本実施形態に係る作業機械１では、作業平面Ａ１が、旋回軸８から旋回体５の幅方向に離れて配置される。作業平面Ａ１は、旋回軸８と平行であり、作業点Ｐ１を通り、作業機３の前後方向に延びる面である。コントローラ２０は、旋回体５の幅方向における作業平面Ａ１と旋回軸８との間の距離を、作業点Ｐ１の離間距離Ｄ１として記憶している。離間距離Ｄ１は、コントローラ２０の記憶装置２５に予め保存されていてもよい。コントローラ２０は、オペレータによる入力装置２３の操作によって、離間距離Ｄ１を取得してもよい。コントローラ２０は、外部のコンピュータから離間距離Ｄ１を取得してもよい。

【0026】

第１方向センサ２７は、旋回体５の方向を検出する。第１方向センサ２７は、旋回体５の方向を示す第１方向データを出力する。旋回体５の方向は、旋回体５の前方が向く方向である。第１方向データは、例えば、磁北などの基準方向に対する角度で示される。第１方向センサ２７は、例えば、GNSSのセンサ、IMU、或いはそれらの組み合わせであってもよい。

【0027】

第２方向センサ２８は、走行体４の方向を検出する。第２方向センサ２８は、走行体４の方向を示す第２方向データを出力する。走行体４の方向は、走行体４の前方が向く方向である。第２方向データは、例えば磁北などの基準方向に対する角度で示される。第２方向センサ２８は、例えば、GNSSのセンサ、IMU、或いはそれらの組み合わせであってもよい。

【0028】

第１方向センサ２７と第２方向センサ２８との一方は、走行体４に対する旋回体５の旋回角度を検出するセンサであってもよい。その場合、旋回体５の方向と旋回角度から、走行体４の方向が算出されてもよい。或いは、走行体４の方向と旋回角度から、旋回体５の方向が算出されてもよい。

【0029】

次に、コントローラ２０によるディスプレイ２１の制御について説明する。コントローラ２０は、作業機械１による作業を補助するためのガイド画面３０を、ディスプレイ２１に表示させる。図４は、ガイド画面３０の一例を示す図である。ガイド画面３０は、作業機械１と、作業機械１の周囲のワークサイト２００とを示す上面図で表現される。ガイド画面３０は、ガイドライン３１と、機械イメージ３２と、第１ガイドイメージ３３と、第２ガイドイメージ３４とを含む。

【0030】

ガイドライン３１は、作業機械１による作業の目標位置を示す。図５に示すように、作業機械１は、ワークサイト２００において、設計地形１００を形成する作業を行う。本実施形態において、設計地形１００は、溝状の形状を有する。作業機械１は、ワークサイト２００において、地面を掘削して溝状の設計地形１００を形成する。ガイドライン３１は、目標とする溝の中心線１０１に相当する。

【0031】

コントローラ２０は、ガイドライン３１の位置を示す目標位置データを取得する。目標位置データは、溝の中心線１０１上の複数の地点の座標を含む。コントローラ２０は、目標位置データに基づいて、ガイド画面３０上に、ガイドライン３１を表示する。

【0032】

例えば、コントローラ２０は、設計データを取得する。設計データは、設計地形１００の形状を示す複数の地点の座標と高度とを含む。コントローラ２０は、設計データから、溝の中心線１０１の位置を算出して、目標位置データとして取得する。或いは、コントローラ２０は、外部のコンピュータから、或いは入力装置２３からの操作信号により、目標位置データを取得してもよい。

【0033】

なお、図４に示すように、コントローラ２０は、設計地形１００の形状を示す設計地形ライン３５をガイド画面３０に表示させてもよい。コントローラ２０は、設計データから設計地形ライン３５の位置を取得してもよい。図４では、溝状の設計地形１００の左右の縁が、設計地形ライン３５としてガイド画面３０に表示されている。

【0034】

機械イメージ３２は、作業機械１の位置と向きとを示す。図４に示すように、機械イメージ３２は、作業機械１の形状を有するアイコンで示される。機械イメージ３２は、旋回体イメージ３６と、走行体イメージ３７とを含む。旋回体イメージ３６は、旋回体５と作業機３との形状を有している。旋回体イメージ３６は、旋回体５の位置と方向とを示す。走行体イメージ３７は、走行体４の形状を有している。走行体イメージ３７は、走行体４の位置と方向とを示す。

【0035】

旋回体５が走行体４に対して旋回した状態であるときには、図４に示すように、コントローラ２０は、旋回体イメージ３６を走行体イメージ３７に対して旋回した状態でガイド画面３０に表示させる。すなわち、コントローラ２０は、旋回体イメージ３６を走行体イメージ３７と異なる向きに表示する。

【0036】

第１ガイドイメージ３３は、作業機械１の位置を示す。第１ガイドイメージ３３は、機械イメージ３２と重なって表示される。詳細には、第１ガイドイメージ３３は、旋回軸８の位置を示す。コントローラ２０は、旋回軸８の位置に対応するガイド画面３０上の位置に第１ガイドイメージ３３を表示させる。第１ガイドイメージ３３については後に詳細に説明する。

【0037】

第２ガイドイメージ３４は、作業点Ｐ１の位置を示す。第２ガイドイメージ３４は、機械イメージ３２の作業点上に表示される。コントローラ２０は、作業点Ｐ１の位置に対応するガイド画面３０上の位置に、第２ガイドイメージ３４を表示させる。第２ガイドイメージ３４は、例えば、十字線で示される。ただし、第２ガイドイメージ３４は、点、円形、多角形などの他の形状であってもよい。

【0038】

図６は、機械イメージ３２及び第１ガイドイメージ３３の拡大図である。図６に示すように、第１ガイドイメージ３３は、第１イメージ４１と第２イメージ４２とを含む。第１イメージ４１は、旋回軸８の位置を示す。第１イメージ４１は、十字線の形状を有している。詳細には、第１イメージ４１は、第１直線４３と第２直線４４とを含む。第１直線４３は、旋回軸８の位置を通り、走行体４の前後方向に平行に表示される。第１直線４３は、走行体４の前後方向に延びている。

【0039】

第２直線４４は、旋回軸８の位置において第１直線４３と垂直に交差する。第１直線４３と第２直線４４との交点が、旋回軸８の位置を示している。第２直線４４は、走行体４の左右方向に延びている。図４に示すように、コントローラ２０は、走行体４の向きと作業機３の向きとが異なるときには、走行体４の向きに応じて、第１ガイドイメージ３３を表示する。

【0040】

第２イメージ４２は、旋回軸８から離間距離Ｄ１だけ離れた位置を示す。第２イメージ４２は、旋回軸８に相当する位置を中心として、離間距離Ｄ１に相当する半径Ｒ１を有する円弧を含む。円弧の少なくとも一部は、旋回体５の幅方向において、第１イメージ４１に対して作業点Ｐ１側に配置される。言い換えれば、円弧の少なくとも一部は、第１イメージ４１に対して作業面Ａ１側に配置される。

【0041】

次に、ガイド画面３０を参照した作業機械１による作業方法について説明する。まず、ワークサイト２００において、作業機械１は、設計地形１００から離れて位置しているものとする。その場合、図４に示すように、ガイド画面３０では、機械イメージ３２は、ガイドライン３１から離れている。

【0042】

図７に示すように、オペレータは、ガイドライン３１に近づくように、作業機械１を移動させる。図８は、図７の拡大図である。図８に示すように、オペレータは、第１イメージ４１の第１直線４３が、ガイドライン３１と概ね平行になるように、且つ、第２イメージ４２がガイドライン３１と一致するように、作業機械１を移動させる。すなわち、オペレータは、第１イメージ４１の第１直線４３が、ガイドライン３１と概ね平行になるように、且つ、第２イメージ４２の円弧がガイドライン３１に接するように、作業機械１を移動させる。

【0043】

次に、オペレータは、図９に示すように、第２ガイドイメージ３４がガイドライン３１と一致するように、旋回体５を旋回させる。それにより、作業機械１の作業平面Ａ１が設計地形１００の中心線１０１と一致し、作業機３と設計地形１００とが位置合わせされる。この状態で、オペレータは、作業具１３を下降させ、地面を掘削する。

【0044】

掘削後、オペレータは、作業具１３を上昇させると共に、図１０に示すように、旋回体５を旋回させる。そして、オペレータは、掘削された土を、作業具１３から排出する。そして、再び、第２ガイドイメージ３４がガイドライン３１と一致するように、旋回体５を旋回させる。その後、上記操作が繰り返される。設計地形データに規定された深さまで溝が掘られると、オペレータは、図１１に示すように、作業機械１をガイドライン３１に沿って後退させる。そして、設計地形データに規定された深さ且つ長さの溝が完成するまで、上記の操作が繰り返される。

【0045】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１の制御システムによれば、作業機械１のオペレータは、ディスプレイ２１上の第１イメージ４１と第２イメージ４２とを参照することで、旋回軸８と、作業点Ｐ１とを通る作業平面Ａ１との位置関係を容易に把握することができる。そのため、作業点Ｐ１が、旋回軸８から、旋回体５の幅方向に離れて配置されている作業機械１であっても、作業機３と目標位置との位置合わせのための操作が容易化される。

【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、上述した油圧ショベルに限らず、電動ショベルなどの他の掘削機であってもよい。作業機３の回転軸の数は、３つに限らず、３つより少なくてもよく、３つより多くてもよい。作業具１３は、バケットに限らず、ブレーカ、コンパクタ、或いはブレードなどの他の作業具であってもよい。その場合、作業点Ｐ１は、作業具１３において、地面などの作業対象と接触する部分上に位置してもよい。作業点Ｐ１は、バケットの刃先の中心と異なる位置に位置してもよい。

【0048】

作業機械１は、遠隔操縦可能な車両であってもよい。その場合、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、コントローラ２０は、作業機械１の外部に配置されてもよい。コントローラ２０は、無線通信によって作業機械１を制御してもよい。ディスプレイ２１、操作装置２２、入力装置２３は、作業機械１の外部に配置されてもよい。運転室６は、省略されてもよい。

【0049】

コントローラ２０は、互いに別体の複数のコントローラを含んでもよい。上述したコントローラ２０による処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。コントローラ２０は、複数のプロセッサを含んでもよい。上述したコントローラ２０による処理は、複数のプロセッサに分散して実行されてもよい。

【0050】

コントローラ２０による処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述した処理の一部が省略されてもよい。或いは、上述した処理の一部が変更されてもよい。ガイド画面３０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、ガイド画面３０は、斜視図であってもよい。

【0051】

第１ガイドイメージ３３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、図１２は、第１変形例に係る第１ガイドイメージ３３を示す図である。図１２に示すように、第１ガイドイメージ３３は、第３イメージ４５をさらに含んでもよい。第３イメージ４５は、走行体４の向きを示す。すなわち、第３イメージ４５は、走行体４の前方を示す。第３イメージ４５は、先細りの形状を有しており、走行体４の向きを指すようにガイド画面３０に表示されてもよい。第３イメージ４５は、例えば三角形であり、第１直線４３の後端に接続されてもよい。

【0052】

図１３は、第２変形例に係る第１ガイドイメージ３３を示す図である。図１３に示すように、第３イメージ４５は、第３直線４６と第４直線４７とを含んでもよい。第３直線４６と第４直線４７とは、第２直線４４の左右の端部にそれぞれ接続されてもよい。第３直線４６と第４直線４７とは、走行体４の前後方向に延びていてもよい。第３直線４６と第４直線４７とは、それぞれ先細りの形状を有する先端部を有しており、走行体４の向きを指すようにガイド画面３０に表示されてもよい。

【0053】

コントローラ２０は、作業機械１と設計地形１００との位置関係に応じて、第１ガイドイメージ３３を強調表示してもよい。第２イメージ４２がガイドライン３１との所定の位置関係を満たしたときには、第１ガイドイメージ３３を強調表示してもよい。例えば、第２イメージ４２の円弧が、ガイドライン３１に接したときに、第１ガイドイメージ３３が強調教示されてもよい。この場合、通常時には、図１２に示す第１変形例に係る第１ガイドイメージ３３が、ガイド画面３０に表示されてもよい。第２イメージ４２がガイドライン３１と一致したときには、例えば、図１４Ａに示すように、第１イメージ４１と第２イメージ４２とが、通常時と異なる色で表示されてもよい。なお、図面においては、ハッチングの種類によって、色の違いが表現されている。

【0054】

コントローラ２０は、走行体４の前後方向がガイドライン３１と平行になったときには、第３イメージ４５を強調表示してもよい。例えば、図１４Ｂに示すように、第１イメージ４１と第２イメージ４２と第３イメージ４５とが、通常時と異なる色で表示されてもよい。

【0055】

コントローラ２０は、自動制御の開始条件が満たされたときに、作業機械１の自動制御を開始してもよい。開始条件は、第２イメージ４２がガイドライン３１と一致することと、走行体４の前後方向がガイドライン３１と平行であることを含んでもよい。自動制御において、コントローラ２０は、オペレータによる作業機械１の走行操作中に、作業機械１の位置がガイドライン３１から外れないように、作業機械１の走行を支援してもよい。自動制御中、コントローラ２０は、第１ガイドイメージ３３を強調表示してもよい。例えば、図１４Ｃに示すように、第３イメージ４５を第１、第２イメージ４１，４２と異なる色で表示してもよい。

【0056】

第２変形例に係る第１ガイドイメージ３３についても、第１変形例に係る第１ガイドイメージ３３と同様に、作業機械１と設計地形１００との位置関係に応じて、強調表示されてもよい。例えば、第２イメージ４２がガイドライン３１と一致したときには、図１５Ａに示すように、第１イメージ４１と第２イメージ４２とが、通常時と異なる色で表示されてもよい。走行体４の前後方向がガイドライン３１と平行になったときには、図１５Ｂに示すように、第１イメージ４１と第２イメージ４２と第３イメージ４５とが、通常時と異なる色で表示されてもよい。自動制御中、図１５Ｃに示すように、第３イメージ４５が第１、第２イメージ４１，４２と異なる色で表示されてもよい。なお、強調表示は、異なる色に限らず、点滅などの他の方法によって表現されてもよい。

【0057】

第１イメージ４１は、十字線に限らず、他の形状であってもよい。第２イメージ４２は、円弧に限らず、他の形状であってもよい。例えば、図１６Ａ～図１６Ｄ、図１７Ａ，１７Ｂは、他の変形例に係る第１ガイドイメージ３３を示す図である。図１６Ａに示すように、第１イメージ４１と第２イメージ４２とは、それぞれ点であってもよい。図１６Ｂに示すように、第１イメージ４１が点で、第２イメージ４２が前後方向に延びる直線であってもよい。

【0058】

図１６Ｃに示すように、第１イメージ４１が点と左右方向に延びる直線の組み合わせであり、第２イメージ４２が点であってもよい。図１６Ｄに示すように、第１イメージ４１が点と左右方向に延びる直線の組み合わせであり、第２イメージ４２が前後方向に延びる直線であってもよい。

【0059】

図１７Ａに示すように、第１イメージ４１が点であり、第２イメージ４２が円弧であってもよい。図１７Ｂに示すように、第１イメージ４１が点と左右方向に延びる直線の組み合わせであり、第２イメージ４２が円弧であってもよい。

【0060】

第２イメージ４２の大きさは変更可能であってもよい。例えば、コントローラ２０は、オペレータによる入力装置２３の操作に応じて、ガイド画面３０を拡大及び縮小する。コントローラ２０は、ガイド画面３０の拡大縮小に応じて、第２イメージ４２を拡大縮小してもよい。すなわち、コントローラ２０は、機械イメージ３２の拡大縮小に応じて、第２イメージ４２を拡大縮小してもよい。この場合、図１８Ａ～図１８Ｃに示すように、第１イメージ４１の大きさは変わらずに、第２イメージ４２のみが拡大縮小されてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0061】

本発明によれば、ガイド画面によって、作業機械の作業機と目標位置との位置合わせのための操作を容易化することができる。

【符号の説明】

【0062】

３：作業機
４：走行体
５：旋回体
８：旋回軸
２１：ディスプレイ
２０：コントローラ
３０：ガイド画面
３１：ガイドライン
３３：第１ガイドイメージ
４１：第１イメージ
４２：第２イメージ
４５：第３イメージ

【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14A】

【図14B】

【図14C】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16A】

【図16B】

【図16C】

【図16D】

【図17A】

【図17B】

【図18A】

【図18B】

【図18C】