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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】P2024011184
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】作業機械を制御するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20240118BHJP
G05D 1/43 20240101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 N
G05D1/02 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022112996
(22)【出願日】2022-07-14
(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】中野 圭
(72)【発明者】
【氏名】津村 総一
(72)【発明者】
【氏名】清水 修
(72)【発明者】
【氏名】安藤 友起
【テーマコード（参考）】
2D003
5H301
【Ｆターム（参考）】
2D003AA02
2D003AB01
2D003BA02
2D003BA03
2D003CA01
2D003CA10
2D003DA04
5H301AA03
5H301BB02
5H301CC03
5H301CC06
5H301CC10
5H301GG07
5H301GG08
(57)【要約】
【課題】掘削壁を除去するための作業において、作業機械への負荷を軽減すると共に、作業の仕上がりの品質を向上させる。
【解決手段】システムは、機械位置センサとコントローラとを備える。機械位置センサは、作業機械の位置を示す現在位置データを出力する。コントローラは、現況地形データを取得する。現況地形データは、所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、第１スロットと第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む。コントローラは、第１掘削パスを決定する。第１掘削パスは、第１スロットから、第２スロット上の第１位置まで延び、第１掘削壁を横断する。コントローラは、運搬パスを決定する。運搬パスは、作業方向に向かって第１位置よりも後方から、第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる。コントローラは、第１掘削パスと運搬パスとに従って移動するように作業機械を制御する。
【選択図】図２３
【解決手段】システムは、機械位置センサとコントローラとを備える。機械位置センサは、作業機械の位置を示す現在位置データを出力する。コントローラは、現況地形データを取得する。現況地形データは、所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、第１スロットと第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む。コントローラは、第１掘削パスを決定する。第１掘削パスは、第１スロットから、第２スロット上の第１位置まで延び、第１掘削壁を横断する。コントローラは、運搬パスを決定する。運搬パスは、作業方向に向かって第１位置よりも後方から、第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる。コントローラは、第１掘削パスと運搬パスとに従って移動するように作業機械を制御する。
【選択図】図２３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
作業機械を制御するためのシステムであって、
前記作業機械の位置を示す現在位置データを出力する機械位置センサと、
前記現在位置データを取得するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、前記第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、前記第１スロットと前記第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む現況地形データを取得し、
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第１位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第１掘削パスを決定し、
前記作業方向に向かって前記第１位置よりも後方から、前記第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる運搬パスを決定し、
前記第１掘削パスと前記運搬パスとに従って移動するように前記作業機械を制御する、
システム。
前記作業機械の位置を示す現在位置データを出力する機械位置センサと、
前記現在位置データを取得するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、前記第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、前記第１スロットと前記第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む現況地形データを取得し、
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第１位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第１掘削パスを決定し、
前記作業方向に向かって前記第１位置よりも後方から、前記第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる運搬パスを決定し、
前記第１掘削パスと前記運搬パスとに従って移動するように前記作業機械を制御する、
システム。
【請求項2】
前記コントローラは、
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第２位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第２掘削パスを決定し、
前記第１位置と前記第２位置とを通るように前記運搬パスを決定する、
請求項１に記載のシステム。
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第２位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第２掘削パスを決定し、
前記第１位置と前記第２位置とを通るように前記運搬パスを決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記第２掘削パスは、前記作業方向に向かって前記第１掘削パスよりも前方に位置する、
請求項２に記載のシステム。
請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記第１掘削パスに従って前記作業機械を移動させた後、前記第２掘削パスに従って前記作業機械を移動させる、
請求項２に記載のシステム。
請求項２に記載のシステム。
【請求項5】
前記第１掘削パスは、前記第１スロット上の第３位置を含み、
前記第２掘削パスは、前記第１スロット上の第４位置を含み、
前記コントローラは、
前記第１掘削パスに従って、前記第３位置から前記第１位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削し、
前記第１位置から前記第４位置に前記作業機械を移動させ、
前記第２掘削パスに従って、前記第４位置から前記第２位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削する、
請求項４に記載のシステム。
前記第２掘削パスは、前記第１スロット上の第４位置を含み、
前記コントローラは、
前記第１掘削パスに従って、前記第３位置から前記第１位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削し、
前記第１位置から前記第４位置に前記作業機械を移動させ、
前記第２掘削パスに従って、前記第４位置から前記第２位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削する、
請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記コントローラは、前記第１掘削パスと前記第２掘削パスとを含む複数の掘削パスに従って前記作業機械を移動させた後、前記運搬パスに従って前記作業機械を移動させる、
請求項２に記載のシステム。
請求項２に記載のシステム。
【請求項7】
前記作業機械は、掘削用の作業機を含み、
前記第２掘削パスに従う前記作業機の移動範囲は、前記第１掘削パスに従う前記作業機の移動範囲と部分的に重なる、
請求項２に記載のシステム。
前記第２掘削パスに従う前記作業機の移動範囲は、前記第１掘削パスに従う前記作業機の移動範囲と部分的に重なる、
請求項２に記載のシステム。
【請求項8】
前記作業機械は、掘削用の作業機を含み、
前記コントローラは、前記作業機に含まれる座標点が前記第１掘削パスと前記運搬パスとに追従するように前記作業機械を制御する、
請求項１に記載のシステム。
前記コントローラは、前記作業機に含まれる座標点が前記第１掘削パスと前記運搬パスとに追従するように前記作業機械を制御する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記コントローラは、
前記第１掘削壁上に所定距離ごとに配置される複数の基準点を決定し、
前記複数の基準点のそれぞれに基づいて、前記第１掘削パスを含む複数の掘削パスを決定する、
請求項１に記載のシステム。
前記第１掘削壁上に所定距離ごとに配置される複数の基準点を決定し、
前記複数の基準点のそれぞれに基づいて、前記第１掘削パスを含む複数の掘削パスを決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記現況地形データは、前記第２スロットの側方に位置する第３スロットの位置と、前記第２スロットと前記第３スロットとの間に位置する第２掘削壁の位置とを含み、
前記コントローラは、前記第１スロット、前記第２スロット、前記第１掘削壁、前記第３スロット、前記第２掘削壁の順に、掘削を行うよう前記作業機械を制御する、
請求項１に記載のシステム。
前記コントローラは、前記第１スロット、前記第２スロット、前記第１掘削壁、前記第３スロット、前記第２掘削壁の順に、掘削を行うよう前記作業機械を制御する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
作業機械を制御するための方法であって、
前記作業機械の位置を示す現在位置データを取得することと、
所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、前記第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、前記第１スロットと前記第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む現況地形データを取得することと、
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第１位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第１掘削パスを決定することと、
前記作業方向に向かって前記第１位置よりも後方から、前記第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる運搬パスを決定することと、
前記第１掘削パスと前記運搬パスとに従って移動するように前記作業機械を制御すること、
を備える方法。
前記作業機械の位置を示す現在位置データを取得することと、
所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、前記第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、前記第１スロットと前記第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む現況地形データを取得することと、
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第１位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第１掘削パスを決定することと、
前記作業方向に向かって前記第１位置よりも後方から、前記第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる運搬パスを決定することと、
前記第１掘削パスと前記運搬パスとに従って移動するように前記作業機械を制御すること、
を備える方法。
【請求項12】
前記第１スロットから、前記第２スロット上の第２位置まで延び、前記第１掘削壁を横断する第２掘削パスを決定することと、
前記第１位置と前記第２位置とを通るように前記運搬パスを決定すること、
を備える請求項１１に記載の方法。
前記第１位置と前記第２位置とを通るように前記運搬パスを決定すること、
を備える請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記第２掘削パスは、前記作業方向に向かって前記第１掘削パスよりも前方に位置する、
請求項１２に記載の方法。
請求項１２に記載の方法。
【請求項14】
前記第１掘削パスに従って前記作業機械を移動させた後、前記第２掘削パスに従って前記作業機械を移動させること、
をさらに備える請求項１２に記載の方法。
をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項15】
前記第１掘削パスは、前記第１スロット上の第３位置を含み、
前記第２掘削パスは、前記第１スロット上の第４位置を含み、
前記第１掘削パスに従って、前記第３位置から前記第１位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削することと、
前記第１位置から前記第４位置に前記作業機械を移動させることと、
前記第２掘削パスに従って、前記第４位置から前記第２位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削すること、
をさらに備える請求項１４に記載の方法。
前記第２掘削パスは、前記第１スロット上の第４位置を含み、
前記第１掘削パスに従って、前記第３位置から前記第１位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削することと、
前記第１位置から前記第４位置に前記作業機械を移動させることと、
前記第２掘削パスに従って、前記第４位置から前記第２位置に前記作業機械を移動させて前記第１掘削壁を掘削すること、
をさらに備える請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記第１掘削パスと前記第２掘削パスとを含む複数の掘削パスに従って、前記作業機械を移動させた後、前記運搬パスに従って前記作業機械を移動させること、
をさらに備える請求項１２に記載の方法。
をさらに備える請求項１２に記載の方法。
【請求項17】
前記作業機械は、掘削用の作業機を含み、
前記第２掘削パスに従う前記作業機の移動範囲は、前記第１掘削パスに従う前記作業機の移動範囲と部分的に重なる、
請求項１２に記載の方法。
前記第２掘削パスに従う前記作業機の移動範囲は、前記第１掘削パスに従う前記作業機の移動範囲と部分的に重なる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項18】
前記作業機械は、掘削用の作業機を含み、
前記作業機に含まれる座標点が前記第１掘削パスと前記運搬パスとに追従するように、前記作業機械を制御すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
前記作業機に含まれる座標点が前記第１掘削パスと前記運搬パスとに追従するように、前記作業機械を制御すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項19】
前記第１掘削壁上に所定距離ごとに配置される複数の基準点を決定することと、
前記複数の基準点のそれぞれに基づいて、前記第１掘削パスを含む複数の掘削パスを決定すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
前記複数の基準点のそれぞれに基づいて、前記第１掘削パスを含む複数の掘削パスを決定すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項20】
前記現況地形データは、前記第２スロットの側方に位置する第３スロットの位置と、前記第２スロットと前記第３スロットとの間に位置する第２掘削壁の位置とを含み、
前記第１スロット、前記第２スロット、前記第１掘削壁、前記第３スロット、前記第２掘削壁の順に、掘削を行うよう前記作業機械を制御すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
前記第１スロット、前記第２スロット、前記第１掘削壁、前記第３スロット、前記第２掘削壁の順に、掘削を行うよう前記作業機械を制御すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械を制御するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
作業機械によって行われる作業に、スロットドージングがある。スロットドージングでは、作業現場の現況地形が作業機によって掘削されることで、現況地形上に複数のスロットが形成される。また、複数のスロットの間には、掘削壁が形成される。掘削壁は、スロットに沿って残された土の山（windrow）である。
【0003】
特許文献１では、掘削壁を掘削して除去するための作業機械の制御について記載されている。例えば、第１スロットと第２スロットとの間の掘削壁を除去するために、コントローラは、作業パスを決定する。作業パスは、掘削パスと運土パスと後退パスとを含む。掘削パスは、第１スロット上のスタート位置から第２スロット上の位置まで延びており、掘削壁を横断している。運土パスは、掘削パスから排土位置まで延びている。後退パスは排土位置から第２スロット上の次のスタート位置まで延びている。コントローラは、作業パスに従って作業機械を移動させることで、掘削壁を掘削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開公報ＷＯ２０２１／１３１６４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
作業機械は、掘削パスに従って第１スロットから第２スロットへ移動することで、掘削壁から掘削された土を保持する。作業機械は、土を保持したまま、第２スロット上において向きを変えて、運土パスに従って移動する。そのため、作業機械は、土を保持したまま旋回することになり、作業機械には大きな負荷がかかる。また、旋回により作業機械から土がこぼれることで、作業の仕上がりの品質が低下してしまう。本発明の目的は、掘削壁を除去するための作業において、作業機械への負荷を軽減すると共に、作業の仕上がりの品質を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一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。当該システムは、機械位置センサとコントローラとを備える。機械位置センサは、作業機械の位置を示す現在位置データを出力する。コントローラは、現在位置データを取得する。コントローラは、現況地形データを取得する。現況地形データは、所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、第１スロットと第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む。コントローラは、第１掘削パスを決定する。第１掘削パスは、第１スロットから、第２スロット上の第１位置まで延び、第１掘削壁を横断する。コントローラは、運搬パスを決定する。運搬パスは、作業方向に向かって第１位置よりも後方から、第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる。コントローラは、第１掘削パスと運搬パスとに従って移動するように作業機械を制御する。
【0007】
本発明の他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。当該方法は、現在位置データを取得することと、現況地形データを取得することと、第１掘削パスを決定することと、運搬パスを決定することと、第１掘削パスと運搬パスとに従って移動するように作業機械を制御すること、を備える。現在位置データは、作業機械の位置を示す。現況地形データは、所定の作業方向に延びる第１スロットの位置と、第１スロットの側方に位置する第２スロットの位置と、第１スロットと第２スロットとの間に位置する第１掘削壁の位置とを含む。第１掘削パスは、第１スロットから、第２スロット上の第１位置まで延び、第１掘削壁を横断する。運搬パスは、作業方向に向かって第１位置よりも後方から、第２スロットに沿って、所定の排土位置に向かって延びる。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、作業機械は、第１掘削パスに従って第１位置まで移動することで、第１掘削壁を掘削する。その後、作業機械は、運搬パスに従って移動することで、第１掘削壁から掘削された土を、排土位置へ運ぶ。運搬パスは、第１位置よりも後方から、第２スロットに沿って、排土位置に向かって延びている。そのため、作業機械は、第１掘削壁から掘削された土を第１位置に置いた後、第１位置よりも後方の位置から、運搬パスに従って、排土位置まで移動する。そのため、作業機械は、土を保持していない状態で旋回することで、向きを変えることができる。それにより、第１掘削壁を除去するための作業において、作業機械への負荷が軽減されると共に、作業の仕上がりの品質が向上する。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態に係る作業機械を示す側面図である。
【図2】作業機械の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。
【図3】ワークサイトの現況地形の側面図である。
【図4】現況地形に形成されたスロットと掘削壁の一例を示す斜視図である。
【図5】作業機械の自動制御の処理を示すフローチャートである。
【図6】作業パスによる作業手順を示す現況地形の上面図である。
【図7】作業パスによる作業手順を示す現況地形の上面図である。
【図8】作業パスによる作業手順を示す現況地形の上面図である。
【図9】作業パスによる作業手順を示す現況地形の上面図である。
【図10】掘削壁を掘削するための作業パスを決定する処理を示すフローチャートである。
【図11】基準点を決定するための処理を示す図である。
【図12】基準点を決定するための処理を示す図である。
【図13】第１走行パスを示す図である。
【図14】第１走行パスを示す図である。
【図15】第１走行パスを示す図である。
【図16】第１走行パスを示す図である。
【図17】第１掘削パスを示す図である。
【図18】第２走行パスを示す図である。
【図19】第２走行パスを示す図である。
【図20】第２掘削パスを示す図である。
【図21】第３走行パスを示す図である。
【図22】掘削におけるブレードの第１移動範囲と第２移動範囲とを示す図である。
【図23】運搬パスを示す図である。
【図24】第４走行パスを示す図である。
【図25】第４走行パスを示す図である。
【図26】第４走行パスを示す図である。
【図27】他の実施形態に係る作業機械の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。
【図28】変形例にかかる作業機械の自動制御による作業手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態に係る作業機械１の制御システムおよび制御方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１を示す側面図である。本実施形態に係る作業機械１は、ブルドーザである。作業機械１は、車体１１と、走行装置１２と、作業機１３と、を備えている。
【0011】
車体１１は、運転室１４と動力室１５とを有する。運転室１４には、図示しない運転席が配置されている。動力室１５は、運転室１４の前方に配置されている。走行装置１２は、車体１１の下部に取り付けられている。走行装置１２は、左右一対の履帯１６を有している。なお、図１では、左側の履帯１６のみが図示されている。履帯１６が回転することによって、作業機械１が走行する。
【0012】
作業機１３は、車体１１に取り付けられている。作業機１３は、リフトフレーム１７と、ブレード１８と、リフトシリンダ１９と、チルトシリンダ２０とを有する。リフトフレーム１７は、上下に動作可能に車体１１に取り付けられている。リフトフレーム１７は、ブレード１８を支持している。
【0013】
ブレード１８は、車体１１の前方に配置されている。ブレード１８は、リフトフレーム１７の上下動に伴って上下に動作する。リフトシリンダ１９は、車体１１とブレード１８とに連結されている。リフトシリンダ１９が伸縮することによって、リフトフレーム１７は、上下に動作する。チルトシリンダ２０は、リフトフレーム１７とブレード１８とに連結されている。チルトシリンダ２０が伸縮することで、ブレード１８の左右の端部が上下にチルト動作する。
【0014】
【0015】
駆動源２２は、例えば内燃エンジンを含む。或いは、駆動源２２は、電動モータを含んでもよい。油圧ポンプ２３は、駆動源２２によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２３から吐出された作動油は、油圧アクチュエータ２５に供給される。油圧アクチュエータ２５は、上述したリフトシリンダ１９とチルトシリンダ２０とを含む。なお、図２では、１つの油圧ポンプ２３が図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。
【0016】
油圧アクチュエータ２５と油圧ポンプ２３との間には、制御弁２６が配置されている。制御弁２６は、比例制御弁であり、油圧ポンプ２３からリフトシリンダ１９に供給される作動油の流量を制御する。なお、制御弁２６は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁２６は、電磁比例制御弁であってもよい。
【0017】
動力伝達装置２４は、駆動源２２の駆動力を走行装置１２に伝達する。動力伝達装置２４は、例えば、トルクコンバーター、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。或いは、動力伝達装置２４は、HST（Hydro Static Transmission）などの他の方式の動力伝達装置であってもよい。
【0018】
制御システム３は、コントローラ３１と、機械位置センサ３２と、通信装置３３と、ストレージ３４と、入力装置３５とを備える。コントローラ３１は、取得したデータに基づいて作業機械１を制御するようにプログラムされている。コントローラ３１は、メモリ３８とプロセッサ３９とを含む。メモリ３８は、例えばRAM（Random Access Memory）とROM（Read Only Memory）とを含む。ストレージ３４は、例えば、半導体メモリ、或いはハードディスクなどを含む。メモリ３８とストレージ３４とは、作業機械１を制御するためのコンピュータ指令およびデータを記録している。
【0019】
プロセッサ３９は、例えばCPUであるが、他の種類のプロセッサであってもよい。プロセッサ３９は、メモリ３８或いはストレージ３４に記憶されたコンピュータ指令およびデータに基づいて、作業機械１を制御するための処理を実行する。通信装置３３は、例えば無線通信用のモジュールであり、作業機械１の外部の機器と通信を行う。通信装置３３は、モバイル通信ネットワークを利用するものであってもよい。或いは、通信装置３３は、LAN（Local Area Network）、或いはインターネットなどの他のネットワークを利用するものであってもよい。
【0020】
機械位置センサ３２は、作業機械１の位置を検出する。機械位置センサ３２は、例えば、GPS（Global Positioning System）などのGNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバを含む。機械位置センサ３２は、車体１１に搭載されている。或いは、機械位置センサ３２は、作業機１３などの他の位置に搭載されてもよい。コントローラ３１は、作業機械１の現在位置を示す現在位置データを機械位置センサ３２から取得する。
【0021】
入力装置３５は、オペレータによって操作可能である。入力装置３５は、例えばタッチスクリーンを含む。或いは、入力装置３５は、ハードキーなどの他の操作子を含んでもよい。入力装置３５は、オペレータによる操作を受け付け、オペレータの操作を示す信号をコントローラ３１に出力する。
【0022】
コントローラ３１は、駆動源２２、油圧ポンプ２３、動力伝達装置２４、及び制御弁２６に指令信号を出力することで、これらの装置を制御する。例えば、コントローラ３１は、油圧ポンプ２３の容量、及び、制御弁２６の開度を制御することで、油圧アクチュエータ２５を動作させる。これにより、作業機１３を動作させることができる。
【0023】
コントローラ３１は、駆動源２２の回転速度、及び、動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を走行させる。例えば、動力伝達装置２４がHSTの場合、コントローラ３１は、HSTの油圧ポンプの容量と油圧モータの容量とを制御する。動力伝達装置２４が複数の変速ギアを有するトランスミッションの場合、コントローラ３１は、ギアシフト用のアクチュエータを制御する。また、コントローラ３１は、左右の履帯１６に速度差が生じるように、動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を旋回させる。
【0024】
次に、コントローラ３１によって実行される、作業機械１の自動制御について説明する。コントローラ３１は、駆動源２２及び動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を自動的に走行させる。また、コントローラ３１は、駆動源２２、油圧ポンプ２３、及び制御弁２６を制御することで、作業機１３を自動的に制御する。
【0025】
図３は、ワークサイトの現況地形４０の側面図である。図３に示すように、作業機械１は、目標設計面４１を決定する。目標設計面４１の少なくとも一部は、現況地形４０よりも下方に位置する。目標設計面４１は、所定の第１作業方向Ｙ１に延びている。目標設計面４１は、予め決定されて、ストレージ３４に保存されていてもよい。コントローラ３１は、現況地形４０から目標設計面４１を決定してもよい。或いは、目標設計面４１は、入力装置３５を介してオペレータによって入力されてもよい。
【0026】
コントローラ３１は、現況地形４０上に、掘削の開始位置１０１を決定する。例えば、コントローラ３１は、掘削される土量に基づいて、開始位置１０１を決定してもよい。コントローラ３１は、作業機械１を制御して、開始位置１０１から排土位置Ｄ１まで移動させる。それにより、開始位置１０１から現況地形４０が掘削され、掘削された土砂が排土位置Ｄ１まで運ばれる。コントローラ３１は、作業機械１が排土位置Ｄ１に到達したと判定した場合に、作業機械１の後退を開始させる。
【0027】
なお、排土位置Ｄ１は、目標設計面４１の終端であってもよい。コントローラ３１は、作業機械１が目標設計面４１の終端に到達したと判定した場合に、作業機械１の後退を開始させてもよい。コントローラ３１は、作業機械１が目標設計面４１の終端に到達する前に、目標設計面４１と作業機械１との高低差が閾値以上であると判定した場合に、作業機械１の後退を開始させてもよい。
【0028】
次に、コントローラ３１は、前の開始位置１０１よりも後方に位置する次の開始位置１０２に作業機械１を移動させる。そして、コントローラ３１は、作業機械１を制御して、開始位置１０２から排土位置Ｄ１まで移動させる。それにより、開始位置１０２から現況地形４０が掘削され、掘削された土砂が排土位置Ｄ１まで運ばれる。以上のような動作が繰り返されることで、図４に示すように、第１作業方向Ｙ１に延びる第１スロットＳ１が現況地形４０に形成される。なお、第１スロットＳ１を生成するための制御は、上述したものに限らず、変更されてもよい。
【0029】
コントローラ３１は、作業機械１を制御して、現況地形４０上に、複数のスロットＳ１，Ｓ２を順次、形成する。複数のスロットＳ１，Ｓ２は、横方向Ｘ１，Ｘ２に互いに並んでいる。横方向Ｘ１，Ｘ２は、第１作業方向Ｙ１に交差する方向である。複数のスロットＳ１，Ｓ２は、互いに間隔をおいて配置される。そのため、複数のスロットＳ１，Ｓ２の間には、掘削壁Ｗ１が形成される。同様に、スロットＳ２，Ｓ３の間には掘削壁Ｗ２が形成され、スロットＳ３，Ｓ４の間には掘削壁Ｗ３が形成される。掘削壁Ｗ１－Ｗ３を形成することによって、ブレード１８横からの土こぼれを抑制でき、更に直進安定性の効果も得られる。以下、ワークサイトにおいて作業機械１によって行われる掘削壁Ｗ１－Ｗ３の掘削作業の自動制御について説明する。
【0030】
図５は、作業機械１の自動制御の処理を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ３１は、現在位置データを取得する。コントローラ３１は、機械位置センサ３２から現在位置データを取得する。
【0031】
ステップＳ１０２では、コントローラ３１は、現況地形データを取得する。現況地形データは、ワークサイトの現況地形４０を示すデータである。例えば、現況地形データは、現況地形４０の表面の平面座標と高さとを含む。現況地形データは、上述したスロットＳ１－Ｓ４の位置と、掘削壁Ｗ１－Ｗ３の位置とを含む。
【0032】
図４に示すように、コントローラ３１は、ワークサイトにおける作業範囲１００において、掘削壁Ｗ１－Ｗ３の掘削を行う。作業範囲１００は、予め決定されて、ストレージ３４に記憶されていてもよい。作業範囲１００は、コントローラ３１によって自動的に決定されてもよい。或いは、作業範囲１００は、入力装置３５を介して、オペレータによって入力されてもよい。
【0033】
図４に示す例では、作業範囲１００内の現況地形４０は、第１～第４スロットＳ１－Ｓ４を含む。第１～第４スロットＳ１－Ｓ４は、第１作業方向Ｙ１に延びている。第１～第４スロットＳ１－Ｓ４は、横方向Ｘ１，Ｘ２に互いに並んでいる。第１～第４スロットＳ１－Ｓ４は、互いに間隔をおいて配置されている。作業範囲１００内の現況地形４０は、第１～第３掘削壁Ｗ１－Ｗ３を含む。第１掘削壁Ｗ１は、第１スロットＳ１と第２スロットＳ２との間に位置する。第２掘削壁Ｗ２は、第２スロットＳ２と第３スロットＳ３との間に位置する。第３掘削壁Ｗ３は、第３スロットＳ３と第４スロットＳ４との間に位置する。第１～第３掘削壁Ｗ１－Ｗ３は、第１作業方向Ｙ１に延びている。
【0034】
現況地形データは、予めストレージ３４に記憶されていてもよい。コントローラ３１は、作業機１３、或いは走行装置１２の底部の軌跡を記録することで、現況地形データを取得してもよい。或いは、現況地形データは、ライダ（LIDAR：Laser Imaging Detection and Ranging）或いは、カメラなどの測定機器によって測定されてもよい。コントローラ３１は、測定機器から現況地形データを取得してもよい。測定機器は、作業機械１に搭載されてもよい。測定機器は、作業機械１の外部に配置されてもよい。
【0035】
ステップＳ１０３では、コントローラ３１は、排土位置Ｄ１－Ｄ４を取得する。排土位置Ｄ１－Ｄ４は、第１作業方向Ｙ１において、スロットＳ１－Ｓ４の前方に位置する。図６に示す例では、排土位置Ｄ１－Ｄ４は、第１～第４排土位置Ｄ１－Ｄ４を含む。第１～第４排土位置Ｄ１－Ｄ４は、それぞれ、第１作業方向Ｙ１に向かって、第１～第４スロットＳ１－Ｓ４の前方に位置する。
【0036】
ステップＳ１０４では、コントローラ３１は、スロットＳ１－Ｓ４と掘削壁Ｗ１－Ｗ３を掘削するための作業パスを決定する。作業パスは、スロットＳ１－Ｓ４と掘削壁Ｗ１－Ｗ３を掘削するために作業機械１が移動する目標軌跡である。コントローラ３１は、第１スロットＳ１，第２スロットＳ２，第１掘削壁Ｗ１，第３スロットＳ３，第２掘削壁Ｗ２，第４スロットＳ４，第３掘削壁Ｗ３の順に掘削を行うように、作業パスを決定する。作業パスの決定の処理については後述する。
【0037】
ステップＳ１０５では、コントローラ３１は、作業パスに従って作業機械１を走行させる。それにより、第１スロットＳ１，第２スロットＳ２，第１掘削壁Ｗ１，第３スロットＳ３，第２掘削壁Ｗ２，第４スロットＳ４，第３掘削壁Ｗ３が、順に掘削される。
【0038】
例えば、図６に示すように、コントローラ３１は、まず第１スロットＳ１を掘削し、次に、第２スロットＳ２を掘削する。それにより、現況地形４０上に、第１掘削壁Ｗ１が形成される。次に、コントローラ３１は、第１掘削壁Ｗ１を掘削する。それにより、図７に示すように、第１掘削壁Ｗ１が現況地形４０上から除去される。
【0039】
次に、コントローラ３１は、第３スロットＳ３を掘削する。それにより、図８に示すように、現況地形４０上に、第２掘削壁Ｗ２が形成される。次に、コントローラ３１は、第２掘削壁Ｗ２を掘削する。それにより、図９に示すように、第２掘削壁Ｗ２が現況地形４０上から除去される。以下、同様に、コントローラ３１は、第４スロットＳ４を掘削する。それにより、現況地形４０上に、第３掘削壁Ｗ３が形成される。次に、コントローラ３１は、第３掘削壁Ｗ３を掘削する。それにより、第３掘削壁Ｗ３が現況地形４０上から除去される。
【0040】
次に、掘削壁Ｗ１－Ｗ３を掘削するための作業パスを決定する処理について、詳細に説明する。図１０は、掘削壁Ｗ１－Ｗ３を掘削するための作業パスを決定する処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、ステップＳ２０１では、コントローラ３１は、掘削壁Ｗ１－Ｗ３上に基準点を決定する。
【0041】
図１１は、第１掘削壁Ｗ１上に配置される基準点Ｂ１－Ｂ４の一例を示す図である。図１１に示すように、コントローラ３１は、第１掘削壁Ｗ１の始端に第１基準点Ｂ１を配置する。コントローラ３１は、第１基準点Ｂ１から第１作業方向Ｙ１に向かって、第１掘削壁Ｗ１上に、所定の第１距離Ａ１ごとに、基準点Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を配置する。ただし、コントローラ３１は、スロットＳ１，Ｓ２の終端から後方へ所定の第２距離Ａ２の範囲Ｃ１内には、基準点を配置しない。
【0042】
なお、図１２に示す例のように、スロットＳ１，Ｓ２の終端の位置が異なる場合には、コントローラ３１は、第１掘削壁Ｗ１が隣接する２つのスロットＳ１，Ｓ２のうち終端の位置が第１掘削壁Ｗ１の始端に近い方のスロットＳ２の終端に基づいて、範囲Ｃ１を決定する。基準点Ｂ１－Ｂ４の配置は、掘削壁に隣接するスロットを掘削した後の現況地形４０に基づいて決定されてもよい。或いは、基準点Ｂ１－Ｂ４の配置は、スロットの掘削開始前に、予め決定されてもよい。
【0043】
第１距離Ａ１は、以下の式（１）により決定される。
Ａ１＝２＊（ＷＬ／２）／ｓｉｎθ （１）
第２距離Ａ２は、以下の式（２）により決定される。
Ａ２＝（ＷＬ／２＋Ｗｗ＋ａ１）／ｔａｎθ＋（ＷＬ／２）／ｓｉｎθ＋ａ２ （２）
図１１に示すように、ＷＬは、各スロットＳ１，Ｓ２の幅である。Ｗｗは、各掘削壁Ｗ１－Ｗ３の幅である。θは、後述する掘削パスの第１作業方向Ｙ１に対する傾斜角である。ａ１，ａ２は、所定の定数である。ａ１，ａ２，θは変更可能であってもよい。ａ１，ａ２，θは、例えば、入力装置３５によってオペレータによって変更可能であってもよい。
Ａ１＝２＊（ＷＬ／２）／ｓｉｎθ （１）
第２距離Ａ２は、以下の式（２）により決定される。
Ａ２＝（ＷＬ／２＋Ｗｗ＋ａ１）／ｔａｎθ＋（ＷＬ／２）／ｓｉｎθ＋ａ２ （２）
図１１に示すように、ＷＬは、各スロットＳ１，Ｓ２の幅である。Ｗｗは、各掘削壁Ｗ１－Ｗ３の幅である。θは、後述する掘削パスの第１作業方向Ｙ１に対する傾斜角である。ａ１，ａ２は、所定の定数である。ａ１，ａ２，θは変更可能であってもよい。ａ１，ａ２，θは、例えば、入力装置３５によってオペレータによって変更可能であってもよい。
【0044】
ステップＳ２０２では、コントローラ３１は、第１走行パスを決定する。第１走行パスは、第２スロットＳ２の掘削の完了後、後述する第１掘削パスＰＡ７の第１開始位置Ｆ１まで、作業機械１が移動するための目標経路である。第１走行パスは、図１３～図１６に示すパスＰＡ１－ＰＡ６を含む。コントローラ３１は、図１３から図１６に示すように、車体１１に含まれる第１座標点Ｏ１がパスＰＡ１－ＰＡ６に追従するように、作業機械１を移動させる。第１座標点Ｏ１は、例えば、作業機械１の設計上の重心位置である。或いは、第１座標点Ｏ１は、車体１１の中心位置であってもよい。或いは、第１座標点Ｏ１は、車体１１と走行装置１２とを含めた中心位置であってもよい。
【0045】
図１３は、第２スロットＳ２の掘削の完了後の作業機械１の位置ＰＯ１を示している。位置ＰＯ１では、作業機械１は第１作業方向Ｙ１を向いており、ブレード１８の刃先が第２スロットＳ２の始端に置かれている。コントローラ３１は、位置ＰＯ１から位置ＰＯ２まで延びるパスＰＡ１を決定する。位置ＰＯ２は、位置ＰＯ１から第１横方向Ｘ１へ距離Ｌ１だけ離れた位置である。第１横方向Ｘ１は、第１作業方向Ｙ１に対して垂直であり、第１スロットＳ１から第２スロットＳ２へ向かう方向である。
【0046】
コントローラ３１は、パスＰＡ１に沿って、作業機械１を後進させる。それにより、図１４に示すように、作業機械１は、第２横方向Ｘ２を向いて、位置ＰＯ１から位置ＰＯ２へ移動する。第２横方向Ｘ２は、第１横方向Ｘ１と反対の方向である。第２横方向Ｘ２は、第１作業方向Ｙ１に対して垂直であり、第２スロットＳ２から第１スロットＳ１へ向かう方向である。なお、図面において、実線の矢印は、前進のパスを示している。また、破線の矢印は、後進のパスを示している。
【0047】
図１４に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ２から位置ＰＯ３へ延びるパスＰＡ２と、位置ＰＯ３から位置ＰＯ４へ延びるパスＰＡ３とを決定する。位置ＰＯ３は、第１基準点Ｂ１から第１後退方向Ｙ２に距離Ｌ２だけ離れ、第１スロットＳ１の横方向Ｘ１，Ｘ２における中心を通る直線Ｅ１上の位置である。第１後退方向Ｙ２は、第１作業方向Ｙ１と反対の方向である。位置ＰＯ４は、第１基準点Ｂ１から第１作業方向Ｙ１に距離Ｌ３だけ離れた直線Ｅ１上の位置である。コントローラ３１は、パスＰＡ２、ＰＡ３に沿って、作業機械１を前進させる。それにより、図１５に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ２から位置ＰＯ３を通り位置ＰＯ４へ移動する。
【0048】
図１５に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ４から位置ＰＯ５へ延びるパスＰＡ４と、位置ＰＯ５から位置ＰＯ６へ延びるパスＰＡ５とを決定する。位置ＰＯ５は、第１開始位置Ｆ１から第２後退方向Ｚ２に、距離Ｌ５だけ離れた位置である。第１開始位置Ｆ１は、第１基準点Ｂ１から第２横方向Ｘ２に距離Ｌ４だけ離れた位置であり、第１スロットＳ１上に位置する。第２後退方向Ｚ２は、第２作業方向Ｚ１と反対の方向である。第２作業方向Ｚ１は、第１作業方向Ｙ１を角度θだけ回転させた方向である。位置ＰＯ６は、位置ＰＯ５から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ６だけ離れた位置である。コントローラ３１は、パスＰＡ４，ＰＡ５に沿って、作業機械１を後進させる。それにより、図１６に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ４から位置ＰＯ５を通り、第２作業方向Ｚ１を向いて位置ＰＯ６へ移動する。
【0049】
図１６に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ６から位置ＰＯ７へ延びるパスＰＡ６を決定する。位置ＰＯ７は、第１開始位置Ｆ１から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ７だけ離れた位置である。位置ＰＯ７は、第２作業方向Ｚ１において、後述するブレード１８に含まれる第２座標点Ｏ２が第１開始位置Ｆ１に位置している場合の第１座標点Ｏ１の位置である。コントローラ３１は、パスＰＡ６に沿って、作業機械１を前進させる。それにより、図１７に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ６から位置ＰＯ７へ移動する。
【0050】
ステップＳ２０３では、コントローラ３１は、第１掘削パスＰＡ７を決定する。第１掘削パスＰＡ７は、第１掘削壁Ｗ１を掘削するための目標経路である。第１掘削パスＰＡ７は、第１開始位置Ｆ１から第２スロットＳ２上の第１目標位置Ｇ１まで延びており、第１掘削壁Ｗ１を横断している。第１掘削パスＰＡ７は、第１作業方向Ｙ１に対して角度θで傾斜している。第１目標位置Ｇ１は、第１開始位置Ｆ１から第２作業方向Ｚ１に延びる直線Ｅ３と、第２スロットＳ２の横方向Ｘ１，Ｘ２における中心を通る直線Ｅ２との交点である。コントローラ３１は、第１掘削パスＰＡ７に沿って、作業機械１を前進させる。図１７に示すように、コントローラ３１は、ブレード１８の刃先に含まれる第２座標点Ｏ２が第１掘削パスＰＡ７に追従するように、作業機械１を移動させる。それにより、図１８に示すように、第１掘削壁Ｗ１が掘削され、第１掘削壁Ｗ１から掘削された第１の土の山Ｈ１が第２スロットＳ２上に置かれる。例えば、第２座標点Ｏ２は、ブレード１８の刃先の下端の幅方向における中心位置である。
【0051】
ステップＳ２０４では、コントローラ３１は、第２走行パスを決定する。第２走行パスは、第１目標位置Ｇ１から、後述する第２掘削パスＰＡ１２の第２開始位置Ｆ２まで移動するための目標経路である。図１８及び図１９に示すように、第２走行パスは、パスＰＡ８－ＰＡ１１を含む。コントローラ３１は、上述した第１座標点Ｏ１がパスＰＡ８－ＰＡ１１に追従するように、作業機械１を移動させる。
【0052】
図１８に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ８から位置ＰＯ９まで延びるパスＰＡ８と、位置ＰＯ９から位置ＰＯ１０まで延びるパスＰＡ９と、位置ＰＯ１０から位置ＰＯ１１まで延びるパスＰＡ１０を決定する。位置ＰＯ８は、上述した第２座標点Ｏ２が第１目標位置Ｇ１に位置している状態での第１座標点Ｏ１の位置である。位置ＰＯ９は、位置ＰＯ８から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ８だけ離れた位置である。位置ＰＯ１０は、第２開始位置Ｆ２から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ９だけ離れた位置である。位置ＰＯ１１は、位置ＰＯ１０から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ１０だけ離れた位置である。なお、距離Ｌ９，Ｌ１０は、上述したＬ５，Ｌ６とそれぞれ同じであってもよい。
【0053】
第２開始位置Ｆ２は、第１開始位置Ｆ１から第１作業方向Ｙ１に距離Ａ３だけ離れた位置である。距離Ａ３は、以下の式（３）により決定される。
Ａ３＝（ＷＬ／２）／ｓｉｎθ （３）
コントローラ３１は、パスＰＡ８－ＰＡ１０に沿って、作業機械１を後進させる。それにより、図１９に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ８から位置ＰＯ９，ＰＯ１０を通り、位置ＰＯ１１へ移動する。
Ａ３＝（ＷＬ／２）／ｓｉｎθ （３）
コントローラ３１は、パスＰＡ８－ＰＡ１０に沿って、作業機械１を後進させる。それにより、図１９に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ８から位置ＰＯ９，ＰＯ１０を通り、位置ＰＯ１１へ移動する。
【0054】
図１９に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ１１から位置ＰＯ１２まで延びるパスＰＡ１１を決定する。位置ＰＯ１２は、第２開始位置Ｆ２から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ１１だけ離れた位置である。なお、距離Ｌ１１は、上述した距離Ｌ７と同じであってもよい。位置ＰＯ１２は、第２作業方向Ｚ１において、第２座標点Ｏ２が第２開始位置Ｆ２に位置している場合の第１座標点Ｏ１の位置である。コントローラ３１は、パスＰＡ１１に沿って、作業機械１を前進させる。それにより、図２０に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ１１から位置ＰＯ１２へ移動する。
【0055】
ステップＳ２０５では、コントローラ３１は、第２掘削パスＰＡ１２を決定する。第２掘削パスＰＡ１２は、第１掘削壁Ｗ１を掘削するための目標経路である。第２掘削パスＰＡ１２は、第１作業方向Ｙ１に向かって第１掘削パスＰＡ７よりも前方に位置する。第２掘削パスＰＡ１２は、第２開始位置Ｆ２から第２スロットＳ２上の第２目標位置Ｇ２まで延びており、第１掘削壁Ｗ１を横断している。第２掘削パスＰＡ１２は、第１作業方向Ｙ１に対して角度θで傾斜している。
【0056】
第２目標位置Ｇ２は、第２開始位置Ｆ２から第２作業方向Ｚ１に延びる直線Ｅ４と、第２スロットＳ２の横方向Ｘ１，Ｘ２における中心を通る直線Ｅ２との交点である。第２目標位置Ｇ２は、第１作業方向Ｙ１に向かって、第１目標位置Ｇ１よりも前方に位置する。コントローラ３１は、第２掘削パスＰＡ１２に沿って、作業機械１を前進させる。コントローラ３１は、上述した第２座標点Ｏ２が第２掘削パスＰＡ１２に追従するように、作業機械１を移動させる。それにより、図２１に示すように、第１掘削壁Ｗ１が掘削され、第１掘削壁Ｗ１から掘削された第２の土の山Ｈ２が第２スロットＳ２上に置かれる。
【0057】
図２２は、第１掘削パスＰＡ７に従うブレード１８の第１移動範囲Ｒ１と、第２掘削パスＰＡ１２に従うブレード１８の第２移動範囲Ｒ２とを示す図である。図２２に示すように、第２移動範囲Ｒ２は、第１移動範囲Ｒ１と部分的に重なる。
【0058】
ステップＳ２０６では、コントローラ３１は、第３走行パスを決定する。第３走行パスは、第２目標位置Ｇ２から、後述する運搬パスＰＡ１６の第３開始位置Ｆ３まで移動するための目標経路である。図２１に示すように、第３走行パスは、パスＰＡ１３－ＰＡ１５を含む。コントローラ３１は、上述した第１座標点Ｏ１がパスＰＡ１３－ＰＡ１５に追従するように、作業機械１を移動させる。
【0059】
図２１に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ１３から位置ＰＯ１４まで延びるパスＰＡ１３と、位置ＰＯ１４から位置ＰＯ１５まで延びるパスＰＡ１４と、位置ＰＯ１５から位置ＰＯ１６まで延びるパスＰＡ１５を決定する。位置ＰＯ１３は、第２座標点Ｏ２が第２目標位置Ｇ２に位置している状態での第１座標点Ｏ１の位置である。位置ＰＯ１４は、位置ＰＯ１３から第２後退方向Ｚ２に距離Ｌ１２だけ離れた位置である。位置ＰＯ１５は、第１目標位置Ｇ１から第１後退方向Ｙ２に距離Ｌ１３だけ離れた位置である。位置ＰＯ１６は、位置ＰＯ１５から第１後退方向Ｙ２に距離Ｌ１４だけ離れた位置である。なお、距離Ｌ１２は、上述した距離Ｌ８と同じであってもよい。
【0060】
コントローラ３１は、パスＰＡ１３－ＰＡ１５に沿って、作業機械１を後進させる。それにより、図２１に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ１３から位置ＰＯ１４，ＰＯ１５を通り、第１作業方向Ｙ１を向いて位置ＰＯ１６へ移動する。
【0061】
ステップＳ２０７では、コントローラ３１は、運搬パスＰＡ１６を決定する。図２３に示すように、運搬パスＰＡ１６は、第３開始位置Ｆ３から、第２スロットＳ２に沿って、排土位置Ｄ２まで延びる。第３開始位置Ｆ３は、第１作業方向Ｙ１に向かって、第１目標位置Ｇ１よりも後方に位置する。コントローラ３１は、第１目標位置Ｇ１と第２目標位置Ｇ２とを通るように、運搬パスＰＡ１６を決定する。
【0062】
コントローラ３１は、第３開始位置Ｆ３から排土位置Ｄ２まで延びる運搬パスＰＡ１６を決定する。第３開始位置Ｆ３は、位置ＰＯ１６から第１作業方向Ｙ１に距離Ｌ１５だけ離れた位置である。なお、距離Ｌ１５は、上述した距離Ｌ７、或いは距離Ｌ１１と同じであってもよい。位置ＰＯ１６は、第１作業方向Ｙ１において、第２座標点Ｏ２が第３開始位置Ｆ３に位置している場合の第１座標点Ｏ１の位置である。コントローラ３１は、上述した第２座標点Ｏ２が運搬パスＰＡ１６に追従するように、作業機械１を移動させる。それにより、第２スロットＳ２上の第１の土の山Ｈ１と第２の土の山Ｈ２とが、排土位置Ｄ２に運搬される。
【0063】
ステップＳ２０８では、コントローラ３１は、第４走行パスを決定する。第４走行パスは、排土位置Ｄ２から、第２基準点Ｂ２に基づく次の第１掘削パスの第１開始位置まで、作業機械１が移動するための目標経路である。第４走行パスは、図２４及び図２５に示すパスＰＡ１７－ＰＡ２０を含む。コントローラ３１は、上述した第１座標点Ｏ１がパスＰＡ１７－ＰＡ２０に追従するように、作業機械１を移動させる。
【0064】
図２４に示すように、コントローラ３１は、位置ＰＯ１７から位置ＰＯ１８まで延びるパスＰＡ１７を決定する。位置ＰＯ１７は、上述した第２座標点Ｏ２が排土位置Ｄ２に位置している状態での第１座標点Ｏ１の位置である。位置ＰＯ１８は、第１基準点Ｂ１を通り、横方向Ｘ１，Ｘ２に延びる直線Ｅ５と、第２スロットＳ２の横方向Ｘ１，Ｘ２における中心を通る直線Ｅ２との交点である。コントローラ３１は、パスＰＡ１７に沿って、作業機械１を後進させる。それにより、図２５に示すように、作業機械１は、位置ＰＯ１７から位置ＰＯ１８へ移動する。
【0065】
コントローラ３１は、位置ＰＯ１８から位置ＰＯ１９まで延びるパスＰＡ１８と、位置ＰＯ１９から位置ＰＯ２０まで延びるパスＰＡ１９と、位置ＰＯ２０から位置ＰＯ２１まで延びるパスＰＡ２０とを決定する。位置ＰＯ１９は、履帯１６全体がスロット２の始端より前方にあるときの第１座標点Ｏ１の位置である。位置ＰＯ１９は、作業機械１が安定して旋回可能な位置である。なお、作業機械１は、パスＰＡ１７において、必ずしも位置ＰＯ１８まで戻る必要は無く、位置ＰＯ１９まで後退してもよい。或いは、コントローラ３１は、次の基準点の位置に基づいて、パスＰＡ１７における後退の到達位置を決定してもよい。位置ＰＯ２０は、第２基準点Ｂ２から第１後退方向Ｙ２に距離Ｌ１６だけ離れ、第１スロットＳ１の横方向Ｘ１，Ｘ２における中心を通る直線Ｅ１上の位置である。位置ＰＯ２１は、第２基準点Ｂ２から第１作業方向Ｙ１に距離Ｌ１７だけ離れた直線Ｅ１上の位置である。距離Ｌ１６，１７は、それぞれ上述した距離Ｌ２，Ｌ３と同じであってもよい。
【0066】
コントローラ３１は、パスＰＡ１８、ＰＡ１９、ＰＡ２０に沿って、作業機械１を前進させる。それにより、作業機械１は、位置ＰＯ１９から位置ＰＯ２０を通り、図２６に示すように位置ＰＯ２１へ移動する。その後、コントローラ３１は、上述したパスＰＡ４－ＰＡ６と同様のパスに沿って、作業機械１を移動させる。それにより作業機械１は、第２基準点Ｂ２に基づく次の第１掘削パスの第１開始位置に移動する。
【0067】
以降、コントローラ３１は、第２基準点Ｂ２に基づいて、上述したステップＳ２０３－Ｓ２０８と同様の処理を実行する。それにより、コントローラ３１は、第１基準点Ｂ１と同様に、第２基準点Ｂ２に基づく第１掘削パスと第２掘削パスとに従って作業機械１を移動させることで、第１掘削壁Ｗ１を掘削する。そして、第２基準点Ｂ２に基づく運搬パスに従って作業機械１を移動させる。
【0068】
コントローラ３１は、第１掘削壁Ｗ１上の全ての基準点Ｂ１－Ｂ４に対して、上述した処理を繰り返す。それにより、第１掘削壁Ｗ１が掘削される。コントローラ３１は、第１掘削壁Ｗ１上の最後の基準点Ｂ４に対する処理が完了すると、第３スロットＳ３の掘削を行う。そして、第３スロットと第２スロットＳ２との間に形成された第２掘削壁Ｗ２に対して、上述した第１掘削壁Ｗ１と同様の処理を実行する。それにより、第２掘削壁Ｗ２が掘削される。以降、コントローラ３１は、残りのスロットＳ４と掘削壁Ｗ３に対しても、同様の処理を繰り返す。それにより、作業範囲１００における全てのスロットＳ１－Ｓ４と掘削壁Ｗ１－Ｗ３の掘削が完了する。
【0069】
なお、上述した距離Ｌ１－Ｌ１７は、変更可能であってもよい。例えば、距離Ｌ１－Ｌ１７は、オペレータによる入力装置３５の操作に応じて、変更可能であってもよい。
【0070】
以上説明した本実施形態に係る作業機械１の制御システムおよび制御方法では、作業機械１は、第１掘削パスＰＡ７に従って移動することで、第１掘削壁Ｗ１を掘削する。その後、作業機械１は、運搬パスＰＡ１６に従って移動することで、第１掘削壁Ｗ１から掘削された土の山Ｈ１を、排土位置Ｄ２へ運ぶ。運搬パスＰＡ１６は、第１目標位置Ｇ１よりも後方から、第２スロットＳ２に沿って、排土位置Ｄ２まで延びている。そのため、作業機械１は、第１掘削壁Ｗ１から掘削された土の山Ｈ１を第１目標位置Ｇ１に置いた後、負荷がかかっていない状態で旋回して、第１目標位置Ｇ１よりも後方に位置する、運搬パスの第３開始位置Ｆ３へ移動する。その後、作業機械１は、運搬パスＰＡ１６に従って、排土位置Ｄ２まで移動する。作業機械１は、土の山Ｈ１を保持した状態で旋回しないので、第１掘削壁Ｗ１を除去するための作業において、作業機械１への負荷が軽減されると共に、作業の仕上がりの品質が向上する。
【0071】
また、作業機械１は、第１掘削パスＰＡ７に従う掘削と第２掘削パスＰＡ１２に従う掘削との後に、運搬パスＰＡ１６による土の山Ｈ１，Ｈ２の運搬を行う。そのため、各掘削における作業機械１への負荷が軽減される。それにより、自動制御時の掘削時の作業機械１の移動方向のズレが抑えられる。
【0072】
各掘削パスＰＡ７，ＰＡ１２に従う掘削時において、作業機械１の移動方向に、まだ掘削されていない掘削壁Ｗ２が位置している。そのため、掘削時において、ブレード１８の横から土がこぼれることが抑えられる。また、運搬時において、作業機械１の両側方に掘削壁Ｗ１，Ｗ２が位置している。それにより、運搬時において、ブレード１８から土がこぼれることが抑えられる。それにより、作業の品質が向上する。
【0073】
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。作業機械１は、ブルドーザに限らず、ホイールローダ等の他の機械であってもよい。走行装置１２は、履帯に限らず、タイヤを含んでもよい。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から運転室が省略されてもよい。
【0074】
制御システム３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３１は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。図２７に示すように、コントローラ３１は、作業機械１の外部に配置されるリモートコントローラ３１１と、作業機械１に搭載される車載コントローラ３１２とを含んでもよい。リモートコントローラ３１１と車載コントローラ３１２とは通信装置３３,３６を介して無線により通信可能であってもよい。そして、上述したコントローラ３１の機能の一部がリモートコントローラ３１１によって実行され、残りの機能が車載コントローラ３１２によって実行されてもよい。例えば、作業パスを決定する処理がリモートコントローラ３１１によって実行され、作業機械１を動作させる処理が車載コントローラ３１２によって実行されてもよい。
【0075】
作業機械１の自動制御は、オペレータによる手動操作と合わせて行われる半自動制御であってもよい。或いは、自動制御は、オペレータによる手動操作無しで行われる完全自動制御であってもよい。例えば、図２７に示すように、作業機械１の外部に配置された操作装置３７をオペレータが操作することによって作業機械１が遠隔操作されてもよい。
【0076】
掘削壁の掘削を行うための処理は、上述した処理に限らず、変更されてもよい。例えば、上記の処理の一部が、変更、或いは省略されてもよい。掘削壁の掘削を行うための処理に、上記の処理と異なる処理が追加されてもよい。例えば、スロットと掘削壁との掘削の順序は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。図２８は、変形例にかかる作業機械１の自動制御による作業手順を示す図である。
【0077】
図２８に示すように、コントローラ３１は、第１～第４スロットＳ１－Ｓ４を順次、掘削してもよい。その後、コントローラ３１は、第３掘削壁Ｗ３、第２掘削壁Ｗ２、第１掘削壁Ｗ１の順に、掘削を行ってもよい。その場合、コントローラ３１は、上述した走行パス、掘削パス、及び運搬パスを、横方向Ｘ１，Ｘ２において反転させるように、走行パス、掘削パス、及び運搬パスを決定してもよい。変形例における他の処理については、上述した実施形態の処理と概ね同様である。
【0078】
スロットの数は、４つに限られない。スロットの数は、４つより少なくてもよく、或いは４つより多くてもよい。掘削壁の数は、３つに限られない。掘削壁の数は、３つより少なくてもよく、或いは３つより多くてもよい。
【0079】
上記の実施形態では、コントローラ３１は、第１掘削パスＰＡ７と第２掘削パスＰＡ１２とによる２回の掘削の後に、運搬パスＰＡ１６による運搬を作業機械１に行わせる。しかし、コントローラ３１は、２回以上の掘削の後に、運搬パスＰＡ１６による運搬を作業機械１に行わせてもよい。或いは、コントローラ３１は、１回の掘削の後に、運搬パスＰＡ１６による運搬を作業機械１に行わせてもよい。
【0080】
上記の実施形態では、コントローラ３１は、車体１１に含まれる第１座標点Ｏ１が、第１～第４走行パスに追従するように、作業機械１を移動させる。また、コントローラ３１は、ブレード１８に含まれる第２座標点Ｏ２が、第１、第２掘削パスと運搬パスとに追従するように、作業機械１を移動させる。すなわち、コントローラ３１は、ブレード１８に掘削、或いは運搬による負荷がかかっているときには、ブレード１８に含まれる第２座標点Ｏ２を基準として、作業機械１を移動させる。一方、コントローラ３１は、ブレード１８に掘削、或いは運搬による負荷がかかっていないときには、車体１１に含まれる第１座標点Ｏ１を基準として、作業機械１を移動させる。ただし、作業機械１を移動させる場合に基準となる座標点は、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、コントローラ３１は、第２座標点Ｏ２が、第１～第４走行パスに追従するように、作業機械１を移動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0081】
本発明によれば、掘削壁を除去するための作業において、作業機械への負荷が軽減されると共に、作業の仕上がりの品質が向上する。
【符号の説明】
【0082】
１・・・作業機械、 １３・・・作業機、 ３２・・・機械位置センサ、 ３１・・・コントローラ、 Ｙ１・・・第１作業方向、 Ｓ１・・・第１スロット、 Ｓ２・・・第２スロット、 Ｓ３・・・第３スロット、 Ｗ１・・・第１掘削壁、 Ｗ２・・・第１掘削壁、 Ｄ２・・・排土位置、 ＰＡ７・・・第１掘削パス、 ＰＡ１２・・・第２掘削パス、 ＰＡ１６・・・運搬パス、 Ｂ１－Ｂ４・・・基準点、 Ｇ１・・・第１目標位置（第１位置）、 Ｇ２・・・第２目標位置（第２位置）、 Ｆ１・・・第１開始位置（第３位置）、 Ｆ２・・・第２開始位置（第４位置）、 Ｏ２・・・第２座標点
【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】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】