特開 2024-130147 作業機械目標位置算出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024130147

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】作業機械目標位置算出システム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/26 20060101AFI20240920BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

E02F9/26 A

E02F9/20 N

E02F9/20 M

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039695

(22)【出願日】2023-03-14

(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】川本 真大

(72)【発明者】

【氏名】寺内 謙一

(72)【発明者】

【氏名】武本 靖充

(72)【発明者】

【氏名】島津 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】小岩井 一茂

【テーマコード（参考）】

2D003

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB00

2D003AC04

2D003BA02

2D003BA03

2D003CA02

2D003CA10

2D003DA04

2D003DB04

2D003DB05

2D015HA03

2D015HB00

(57)【要約】

【課題】作業機械の作業効率を向上できるような、作業機械の目標位置を算出する。
【解決手段】捕捉位置取得部５１ｃは、捕捉位置ＰＯを取得する。解放位置取得部５１ｂは、解放位置Ｐ２０を取得する。目標位置算出部５５は、目標位置Ｐｔを算出する。目標位置Ｐｔは、作業対象物Ｏを捕捉する作業および作業対象物Ｏを解放する作業のそれぞれを行うときに作業機械１０が配置される位置である。目標位置算出部５５は、目標位置Ｐｔから捕捉位置ＰＯまでの距離である捕捉作業半径Ｒ１と、目標位置Ｐｔから解放位置Ｐ２０までの距離である解放作業半径Ｒ２と、が等しくなるように目標位置Ｐｔを算出する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械に捕捉される作業対象物が配置された位置である捕捉位置を取得する捕捉位置取得部と、
前記作業機械から前記作業対象物が解放される位置であって、前記作業対象物が積み込まれる車両が配置された位置である解放位置を取得する解放位置取得部と、
前記作業対象物を捕捉する作業および前記作業対象物を解放する作業のそれぞれを前記作業機械が行うときに前記作業機械が配置される目標位置を算出する目標位置算出部と、
を備え、
前記目標位置算出部は、前記目標位置から前記捕捉位置までの距離である捕捉作業半径と、前記目標位置から前記解放位置までの距離である解放作業半径と、が等しくなるように前記目標位置を算出する、
作業機械目標位置算出システム。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械目標位置算出システムであって、
設定作業半径を取得する設定作業半径取得部を備え、
前記目標位置算出部は、前記捕捉作業半径および前記解放作業半径のそれぞれが、前記設定作業半径となる位置を前記目標位置とする、
作業機械目標位置算出システム。

【請求項3】

請求項１に記載の作業機械目標位置算出システムであって、
前記作業機械が前記作業対象物を解放するときの前記作業機械に対する前記車両の方向である設定方向を取得する設定方向取得部を備え、
前記目標位置算出部は、前記車両の方向と前記設定方向とに基づいて、前記目標位置を算出する、
作業機械目標位置算出システム。

【請求項4】

請求項１に記載の作業機械目標位置算出システムであって、
前記目標位置算出部に算出された前記目標位置を作業者に教示する教示部を備える、
作業機械目標位置算出システム。

【請求項5】

請求項１に記載の作業機械目標位置算出システムであって、
前記目標位置算出部に算出された前記目標位置に前記作業機械を自動運転により走行させる自動運転制御部を備える、
作業機械目標位置算出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機械の目標位置を算出する作業機械目標位置算出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に記載の技術では、作業機械の作業位置などに基づいて、車両の目標位置（特許文献１ではダンプトラックの停止位置）が算出される（同文献の請求項１などを参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１６８０７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

同文献に記載の技術では、車両の目標位置が算出される。一方、作業機械の作業効率を向上できるような、作業機械の目標位置を算出できることが望まれている。

【0005】

そこで、本発明は、作業機械の作業効率を向上できるような、作業機械の目標位置を算出することができる、作業機械目標位置算出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】

作業機械目標位置算出システムは、捕捉位置取得部と、解放位置取得部と、目標位置算出部と、を備える。前記捕捉位置取得部は、捕捉位置を取得する。前記捕捉位置は、作業機械に捕捉される作業対象物が配置された位置である。前記解放位置取得部は、解放位置を取得する。前記解放位置は、前記作業機械から前記作業対象物が解放される位置であって、前記作業対象物が積み込まれる車両が配置された位置である。前記目標位置算出部は、目標位置を算出する。前記目標位置は、前記作業対象物を捕捉する作業および前記作業対象物を解放する作業のそれぞれを前記作業機械が行うときに前記作業機械が配置される位置である。前記目標位置算出部は、前記目標位置から前記捕捉位置までの距離である捕捉作業半径と、前記目標位置から前記解放位置までの距離である解放作業半径と、が等しくなるように前記目標位置を算出する。

【発明の効果】

【0007】

上記の作業機械目標位置算出システムにより、作業機械の作業効率を向上できるような、作業機械の目標位置を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】作業機械目標位置算出システム１の作業機械１０などを上から見た図である。

【図2】図１に示す作業機械目標位置算出システム１のブロック図である。

【図3】図１に示す目標位置Ｐｔの算出例１の説明図である。

【図4】図１に示す目標位置Ｐｔの算出例２の説明図であり、解放作業時の車両２０が縦配置の場合の図である。

【図5】図４相当図であり、解放作業時の車両２０が横配置の場合の図である。

【図6】図１に示す作業機械目標位置算出システム１の作動のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１～図６を参照して、作業機械目標位置算出システム１について説明する。

【0010】

作業機械目標位置算出システム１は、図１に示すように、作業機械１０の目標位置Ｐｔ（後述）を算出するシステムである。作業機械目標位置算出システム１は、作業機械１０と、車両２０と、図２に示すセンサ３０と、入力部４０と、コントローラ５０と、出力部６０と、自動運転制御部７０と、を備える。

【0011】

作業機械１０は、図１に示すように、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、例えばショベルでもよく、クレーンでもよい。以下では、作業機械１０がショベルである場合について説明する。作業機械１０は、自動運転可能に構成されてもよい。作業機械１０は、運転室１３ａ内の作業者（オペレータ、操作者、操縦者）に操作される場合があってもよく、遠隔操作される場合があってもよい。作業機械１０は、機械本体１０ａと、アタッチメント１５と、駆動制御部１７（図２参照）と、を備える。

【0012】

機械本体１０ａは、作業機械１０の本体部分である。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、走行面（地面など）を走行可能である。下部走行体１１は、クローラを備えてもよく、ホイールを備えてもよい。上部旋回体１３は、下部走行体１１に旋回可能に搭載される。下部走行体１１に対する上部旋回体１３の旋回の中心軸（回転軸）を旋回中心１０ｏとする。上部旋回体１３は、運転室１３ａを備える。運転室１３ａは、作業者が作業機械１０を操作することが可能な部分である。

【0013】

（作業機械１０に関する方向）
旋回中心１０ｏが延びる方向を機械上下方向とする。上部旋回体１３に対するアタッチメント１５（例えばブーム１５ａ）の回転軸が延びる方向を機械横方向とする。機械上下方向および機械横方向のそれぞれに直交する方向を、機械前後方向とする。機械前後方向において、上部旋回体１３からアタッチメント１５が突出する側（向き）を機械前側とする。

【0014】

アタッチメント１５は、作業を行う部分であり、例えば、ブーム１５ａと、アーム１５ｂと、先端アタッチメント１５ｃと、を備える。ブーム１５ａは、上部旋回体１３に起伏可能（上下方向に回転可能）に取り付けられる。アーム１５ｂは、ブーム１５ａに回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント１５ｃは、アタッチメント１５の先端部に設けられ、アーム１５ｂに回転可能に取り付けられる。先端アタッチメント１５ｃは、例えば作業対象物Ｏをすくう作業や掘削などを行うバケットでもよく、作業対象物Ｏを挟む装置（グラップル、ニブラなど）でもよく、金属の作業対象物Ｏを吸着するマグネットでもよい。旋回中心１０ｏから先端アタッチメント１５ｃまでの、機械前後方向における距離を、作業半径Ｒという。作業対象物Ｏは、作業機械１０の作業の対象となる物である。作業対象物Ｏは、土砂でもよく、石でもよく、木材でもよく、金属でもよく、樹脂でもよく、廃棄物でもよく、構造物（ブロックなど）でもよい。作業対象物Ｏは、アタッチメント１５に捕捉（例えば掘削）される捕捉物である。作業対象物Ｏは、車両２０の真上で解放（例えば排土）され、車両２０に積み込まれる積込物である。作業対象物Ｏは、車両２０に運搬される運搬物である。

【0015】

駆動制御部１７（図２参照）は、作業機械１０を駆動させるアクチュエータ（図示なし）を制御する。駆動制御部１７は、油圧式のアクチュエータを制御する油圧回路を備えてもよい。駆動制御部１７は、電動式のアクチュエータを制御する電気回路を備えてもよい。

【0016】

車両２０は、作業対象物Ｏが積み込まれる機械である。車両２０は、荷台２３に収容された作業対象物Ｏを運ぶ運搬車両である。車両２０は、例えばダンプトラックなどである。車両２０は、車両本体部２１と、荷台２３と、を備える。

【0017】

（車両２０に関する方向）
車両２０に関する方向であって、車両２０が水平面に置かれた場合に鉛直方向と一致する方向を、車両上下方向とする。荷台２３の長手方向を、車両前後方向とする。車両前後方向において、荷台２３から車両運転室２１ａに向かう側を車両前側Ｄｆとし、その逆側を車両後側とする。車両上下方向および車両前後方向のそれぞれに直交する方向を、車両幅方向Ｅとする。

【0018】

車両本体部２１は、荷台２３を支持する。車両本体部２１は、走行可能であり、車輪により走行してもよく、クローラにより走行してもよい。車両本体部２１は、車両運転室２１ａを備える。

【0019】

荷台２３は、作業対象物Ｏを収容する。荷台２３は、車両運転室２１ａよりも、車両後側に配置される。荷台２３は、例えば蓋を有さない箱形などである。荷台２３は、車両本体部２１に対して可動でもよく、車両本体部２１に固定されてもよい。例えば、荷台２３は、床面２３ａと、あおり板面２３ｂと、鳥居面２３ｃと、を備える。床面２３ａは、荷台２３の底面である。あおり板面２３ｂは、荷台２３の車両後側および車両幅方向Ｅ外側の両側（左右）の面であり、床面２３ａから上に突出する。鳥居面２３ｃは、荷台２３の車両前側Ｄｆの面であり、床面２３ａから上に突出する。以下では、作業機械１０および車両２０については、図１を参照して説明する。

【0020】

センサ３０（図２参照）は、作業機械１０などの状態を検出する。図２に示すように、センサ３０は、作業機械姿勢センサ３１と、作業機械位置センサ３３と、車両位置センサ３５と、を備える。センサ３０は、作業機械１０に搭載されてもよく、作業機械１０の外部に配置されてもよい（入力部４０、コントローラ５０、および出力部６０についても同様）。

【0021】

作業機械姿勢センサ３１は、作業機械１０の姿勢を検出する。作業機械姿勢センサ３１は、下部走行体１１に対する上部旋回体１３の回転（旋回）の情報（例えば角度、角速度、角加速度など）を検出してもよい。作業機械姿勢センサ３１は、上部旋回体１３に対するブーム１５ａの回転の情報を検出してもよい。作業機械姿勢センサ３１は、ブーム１５ａに対するアーム１５ｂの回転の情報を検出してもよい。作業機械姿勢センサ３１は、アーム１５ｂに対する先端アタッチメント１５ｃの回転の情報を検出してもよい。

【0022】

作業機械位置センサ３３は、作業機械１０が作業を行う作業現場に対する、作業機械１０の位置を検出する。作業機械位置センサ３３は、作業機械１０の位置を検出することで、後述する作業機械位置Ｐ１０を検出する。作業機械位置センサ３３は、作業現場に対する上部旋回体１３の向き（方位、方角）を検出してもよい。

【0023】

この作業機械位置センサ３３は、例えば、光や電波を用いた測位システムにより検出を行うものでもよい。例えば、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）でもよく、衛星を用いない（地上の）発信機と受信機とを用いたシステムでもよい。例えば、測位システムは、トータルステーションを用いたものでもよい。

【0024】

この作業機械位置センサ３３は、例えば、作業機械１０を含む作業現場の画像を撮像する撮像装置により検出を行うものでもよい。例えば、撮像装置は、撮像対象物（ここでは作業機械１０）の二次元情報（例えば画像における位置や形状）を検出してもよい。撮像装置は、二次元情報を検出するカメラ（単眼カメラ）を備えてもよい。撮像装置は、距離画像（距離の情報（奥行きの情報）を有する画像）を取得してもよく、距離画像に基づいて撮像対象物の三次元情報（例えば三次元座標や三次元形状）を検出してもよい。撮像装置は、ステレオカメラを備えてもよい。撮像装置は、撮像対象物に電磁波（光、電波など）などの波を照射し、反射波を検出することで、撮像対象物までの距離を検出してもよい。撮像装置は、波の照射から反射波が返ってくるまでの時間に基づいて距離を検出するＴＯＦセンサ（ＴＯＦ；Time Of Flight）を備えてもよく、反射波の周波数に基づいて距離を検出する距離センサを備えてもよい。撮像装置は、光（例えばレーザー光）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）を備えてもよい。撮像装置は、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。撮像装置は、１つのみ設けられてもよく、複数設けられてもよい。

【0025】

車両位置センサ３５は、作業現場に対する車両２０の位置を検出する。車両位置センサ３５は、車両２０の位置を検出することで、後述する解放位置Ｐ２０を検出する。車両位置センサ３５は、測位システム（ＧＮＳＳなど）により検出を行うものでもよく、撮像装置により検出を行うものでもよい。車両位置センサ３５は、車両２０の方向（方位、方角）を検出してもよい。

【0026】

入力部４０は、作業者が情報を入力するための装置である。入力部４０は、作業者の操作に基づいて、コントローラ５０に信号を出力する。入力部４０が作業機械１０に設けられる場合は、入力部４０は、例えば運転室１３ａ内に設けられる表示器（クラスタゲージなど）でもよく、操作レバーなどでもよい。入力部４０は、タブレットでもよく、スマートフォンでもよく、パーソナルコンピュータでもよい。入力部４０は、サーバなどに設けられてもよい。入力部４０に入力される情報は、例えば、後述する方向指定モードがオンか否かの情報、または、後述する設定作業半径Ｒｓ（図３参照）の値などである。

【0027】

コントローラ５０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５０の機能は、コントローラ５０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。コントローラ５０と他の機器とは、無線通信により接続されてもよく、有線通信により接続されてもよい。例えば、コントローラ５０には、センサ３０から検出結果が入力される。例えば、コントローラ５０には、入力部４０から入力内容が入力される。例えば、コントローラ５０は、後述する目標位置Ｐｔの算出などの演算を行う。例えば、コントローラ５０は、出力部６０および自動運転制御部７０に信号（情報）を出力する。コントローラ５０は、情報取得部５１と、判定部５３と、目標位置算出部５５と、を備える。

【0028】

情報取得部５１は、目標位置Ｐｔの算出に用いられる情報を取得する。情報取得部５１は、目標位置Ｐｔの算出に用いられる情報を算出してもよい（算出は取得に含まれる）。情報取得部５１は、作業機械位置取得部５１ａと、解放位置取得部５１ｂと、捕捉位置取得部５１ｃと、設定作業半径取得部５１ｄと、設定方向取得部５１ｅと、を備える。

【0029】

作業機械位置取得部５１ａは、図１に示す作業機械位置Ｐ１０を取得する。作業機械位置Ｐ１０は、作業機械１０の位置である。作業機械位置Ｐ１０は、作業機械１０の特定の部位の位置であり、具体的には、旋回中心１０ｏの位置である。作業機械位置Ｐ１０は、ＸＹ平面座標で表される（後述する捕捉位置ＰＯ、解放位置Ｐ２０、および目標位置Ｐｔも同様）。ＸＹ平面座標は、後述する目標位置Ｐｔの算出に用いられる座標である。ＸＹ平面座標は、作業現場を基準とした座標である。ＸＹ平面座標は、平面視における（鉛直方向から見たときの）位置を示す座標である。作業機械位置Ｐ１０は、鉛直方向における位置（高さ）の情報を含まなくてもよい（捕捉位置ＰＯ、解放位置Ｐ２０、および目標位置Ｐｔも同様）。作業機械位置Ｐ１０には、上部旋回体１３の方向（方位、方角）の情報が含まれてもよい。以下では、作業機械位置Ｐ１０については、図１を参照して説明する。図２に示す作業機械位置取得部５１ａ（機械方向取得部）は、上部旋回体１３の方向を取得してもよい。

【0030】

この作業機械位置取得部５１ａは、作業機械位置センサ３３の検出値から、作業機械位置Ｐ１０を取得する。例えば、作業機械位置センサ３３が、目標位置Ｐｔ（図１参照）の算出に用いられる座標（例えばＸＹ平面座標（図１参照））とは異なる座標（例えば地球の緯度および経度）により作業機械１０の位置を検出する場合がある。この場合は、作業機械位置取得部５１ａは、作業機械位置センサ３３の検出値を、目標位置Ｐｔ（図１参照）の算出に用いられる座標（例えばＸＹ平面座標（図１参照））に変換する。

【0031】

この作業機械位置取得部５１ａは、具体的には例えば、次のように作業機械位置Ｐ１０を取得する。作業機械位置Ｐ１０が、旋回中心１０ｏの位置である場合について説明する。この場合、作業機械位置センサ３３は、旋回中心１０ｏに配置（取り付け）されてもよい。また、作業機械位置センサ３３は、作業機械１０のうち旋回中心１０ｏ以外の位置に配置されてもよい。この場合、作業機械位置取得部５１ａには、作業機械位置センサ３３の取付位置と旋回中心１０ｏとの相対位置の情報が予め設定される。そして、作業機械位置取得部５１ａは、この相対位置の情報と、作業機械位置センサ３３の検出値（上部旋回体１３の向きを含む）と、に基づいて、旋回中心１０ｏの位置を算出することで、作業機械位置Ｐ１０を算出してもよい。

【0032】

解放位置取得部５１ｂは、図１に示す解放位置Ｐ２０を取得する。解放位置Ｐ２０は、作業機械１０から作業対象物Ｏが解放（例えば排土）される位置（解放ポイント）である。解放位置Ｐ２０は、車両２０が配置された位置である。解放位置Ｐ２０は、車両２０のうち、作業対象物Ｏが積載される位置（積載位置）であり、具体的には荷台２３の位置である。解放位置Ｐ２０は、面積を有する範囲（領域）でもよく、１点でもよい（捕捉位置ＰＯも同様）。解放位置Ｐ２０が領域である場合、解放位置Ｐ２０は、荷台２３の内部の領域である。具体的には、解放位置Ｐ２０は、あおり板面２３ｂと鳥居面２３ｃとに囲まれた領域であって、床面２３ａ上の領域である。なお、解放位置Ｐ２０が領域である場合、後述する目標位置Ｐｔの計算には、この領域内の１点が用いられる。解放位置Ｐ２０が１点である場合、解放位置Ｐ２０は、荷台２３の内部の１点である。この場合、解放位置Ｐ２０は、荷台２３の（床面２３ａの）中央部でもよい。解放位置Ｐ２０は、平面視における荷台２３の図心の位置でもよい。解放位置Ｐ２０には、車両２０の方向（方位、方角）の情報が含まれてもよい。以下では、解放位置Ｐ２０については、主に図１を参照して説明する（捕捉位置ＰＯおよび目標位置Ｐｔも同様）。図２に示す解放位置取得部５１ｂ（車両方向取得部）は、車両２０の方向を取得してもよい。

【0033】

この解放位置取得部５１ｂは、車両位置センサ３５の検出値から、解放位置Ｐ２０を取得する。車両位置センサ３５の検出値が、目標位置Ｐｔの算出に用いられる座標（例えばＸＹ平面座標（図１参照））とは異なる座標（例えば地球の緯度および経度）である場合がある。この場合は、解放位置取得部５１ｂは、車両位置センサ３５の検出値を、目標位置Ｐｔの算出に用いられる座標（例えばＸＹ平面座標（図１参照））に変換する。

【0034】

この解放位置取得部５１ｂは、具体的には例えば、次のように解放位置Ｐ２０を取得する。例えば、解放位置Ｐ２０が、荷台２３の中央の１点の位置である場合について説明する。例えば、車両位置センサ３５は、車両本体部２１の運転室１３ａ上などに配置される（取り付けられる）。解放位置取得部５１ｂには、荷台２３の中央の１点の位置と、車両位置センサ３５の取付位置との相対位置が予め設定される。そして、解放位置取得部５１ｂは、この相対位置の情報と、車両位置センサ３５の検出値（車両２０の向きを含む）と、に基づいて、荷台２３の中央の１点の位置を算出することで、解放位置Ｐ２０を算出してもよい。

【0035】

捕捉位置取得部５１ｃは、図１に示す捕捉位置ＰＯを取得する。捕捉位置ＰＯは、作業機械１０に捕捉（例えば掘削）される作業対象物Ｏが配置された位置（捕捉ポイント）である。捕捉位置ＰＯは、作業機械１０に捕捉される前の作業対象物Ｏが配置されている位置である。例えば、捕捉位置ＰＯは、作業対象物Ｏが山状に集められた位置（土砂山など）でもよく、作業対象物Ｏが収容された容器（例えば土砂ピットなど）内の位置でもよい。捕捉位置ＰＯは、解放位置Ｐ２０と同様に、面積を有する範囲（領域）でもよく、１点でもよい。捕捉位置ＰＯは、手動入力により設定されてもよく、自動的に設定されてもよい。

【0036】

［捕捉位置ＰＯの設定例１ａ］捕捉位置ＰＯは、作業者による入力部４０（図２参照）の操作（例えばＸＹ平面座標の値の入力）により設定されてもよい。

【0037】

［捕捉位置ＰＯの設定例１ｂ］捕捉位置ＰＯは、作業機械１０でのティーチングにより設定されてもよい。さらに詳しくは、作業者（操作者、操縦者）が、作業機械１０を操作し、捕捉位置ＰＯとして設定したい位置に、アタッチメント１５の特定の部位（例えば先端アタッチメント１５ｃの先端部など）を配置する。そして、作業者が、アタッチメント１５の特定の部位の位置を捕捉位置ＰＯとして決定する操作（例えばボタン操作など）を行う。このとき、作業機械位置センサ３３（図２参照）が、作業機械１０の位置（上部旋回体１３の向きを含む）を検出する。また、作業機械姿勢センサ３１（図２参照）が、作業機械１０の姿勢を検出する。そして、図２に示す捕捉位置取得部５１ｃが、作業機械１０の位置および姿勢に基づいて、アタッチメント１５の特定の部位の位置（座標）を算出する。捕捉位置取得部５１ｃは、この算出した位置を、捕捉位置ＰＯとしてもよい。

【0038】

［捕捉位置ＰＯの設定例２］捕捉位置ＰＯは、センサ３０の検出結果から自動的に設定されてもよい。具体的には例えば、撮像装置が、作業機械１０に捕捉される前の作業対象物Ｏが配置されている位置（例えば土砂山、土砂ピットなど）を含む画像を撮像する。捕捉位置取得部５１ｃは、画像認識により、捕捉位置ＰＯを検出してもよい。

【0039】

設定作業半径取得部５１ｄは、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）を取得する。さらに詳しくは、目標位置Ｐｔが、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）に基づいて算出される場合（後述する算出例１）がある。この場合に、設定作業半径取得部５１ｄは、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）を取得する。設定作業半径Ｒｓは、手動入力により設定されてもよく、自動的に設定されてもよい。

【0040】

［設定作業半径Ｒｓの設定例１ａ］設定作業半径Ｒｓ（図３参照）は、作業者による入力部４０の操作（例えば設定作業半径Ｒｓの値の入力）により設定されてもよい。

【0041】

［設定作業半径Ｒｓの設定例１ｂ］設定作業半径Ｒｓ（図３参照）は、図１に示す作業機械１０でのティーチングにより設定されてもよい。さらに詳しくは、作業者が、作業機械１０を操作し、作業機械１０の作業半径Ｒを、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）として設定したい長さにする。そして、図２に示す設定作業半径取得部５１ｄは、このときの作業半径Ｒ（図１参照）を、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）としてもよい。

【0042】

［設定作業半径Ｒｓの設定例２］設定作業半径取得部５１ｄが、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）として適切な値を自動的に算出してもよい。例えば、設定作業半径取得部５１ｄは、作業機械１０およびアタッチメント１５の、種類、大きさ、形状、作業の内容などの情報に基づいて、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）を自動的に算出してもよい。

【0043】

［設定作業半径Ｒｓの設定例３］設定作業半径取得部５１ｄは、コントローラ５０に予め設定された設定作業半径Ｒｓ（図３参照）の値（例えば初期値）を取得してもよい。

【0044】

設定方向取得部５１ｅは、「設定方向」（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照））を取得する。さらに詳しくは、目標位置Ｐｔ（図５参照）が、設定方向に基づいて算出される場合（算出例２）がある。この場合に、設定方向取得部５１ｅは、設定方向を取得する。設定方向は、図１に示す作業機械１０が作業対象物Ｏを解放するときの、作業機械１０に対する車両２０の方向である（具体例は後述）。図２に示す設定方向取得部５１ｅは、方向指定モードがオンか否かの情報を取得する。方向指定モードは、設定方向に基づいて目標位置Ｐｔを算出するモードである（詳細は後述）。設定方向（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照））は、手動入力により設定されてもよく、自動的に設定されてもよい。例えば、設定方向は、作業者による入力部４０の操作により設定されてもよい。例えば、設定方向取得部５１ｅは、作業現場の状況に応じて適切な設定方向を自動的に算出してもよい。例えば、設定方向取得部５１ｅは、コントローラ５０に予め設定された設定方向（例えば初期値）を取得してもよい。

【0045】

判定部５３は、情報取得部５１に取得された情報に関する判定を行う（詳細は後述）。判定部５３は、方向指定モード判定部５３ａと、設定エラー判定部５３ｂと、作業半径エラー判定部５３ｃと、を備える。方向指定モード判定部５３ａは、方向指定モードがオンか否かを判定する。設定エラー判定部５３ｂは、目標位置Ｐｔを算出するのに必要な設定が適切に行われたか否かを判定する。作業半径エラー判定部５３ｃは、作業半径エラー（後述）があるか否かを判定する。

【0046】

目標位置算出部５５は、図１に示す作業機械１０の目標位置Ｐｔを算出する（算出の詳細は後述）。目標位置Ｐｔは、作業対象物Ｏを捕捉する作業および作業対象物Ｏを解放する作業のそれぞれを作業機械１０が行うときに、作業機械１０が配置される位置である。目標位置Ｐｔは、作業機械１０の目標とする位置である。例えば、目標位置Ｐｔは、作業機械位置Ｐ１０の目標とする位置である。例えば、目標位置Ｐｔは、作業機械１０の旋回中心１０ｏの目標とする位置である。後述するように、目標位置Ｐｔと、実際の（現在の）作業機械１０の位置とが相違する場合は、作業機械１０が目標位置Ｐｔに向かって走行する。この場合、目標位置Ｐｔは、作業機械１０の目標とする走行停止位置（目標停止位置）である。

【0047】

出力部６０（図２参照）は、情報を出力する。図２に示す出力部６０は、コントローラ５０に制御され、コントローラ５０が出力した信号（情報）に基づいて出力を行う。出力部６０は、作業機械１０に設けられてもよく、例えば、運転室１３ａの内部に設けられてもよく、作業機械１０のうち運転室１３ａの外部の位置に設けられてもよい。出力部６０は、作業機械１０の外部に設けられてもよく、例えば、作業機械１０を遠隔操作する装置に設けられてもよい。出力部６０は、入力部４０と兼用されてもよい。出力部６０による情報の出力方法は、光による出力でもよく、音による出力でもよく、振動による出力でもよい。出力部６０は、画像を表示するものでもよく、例えば画面表示（モニタ表示）を行うものでもよい。この場合、出力部６０は、運転室１３ａ内の表示器（例えばクラスタゲージ）でもよい。出力部６０は、作業現場にレーザー光などの光を照射（投影）するものでもよく、プロジェクションマッピングを用いたものでもよい。出力部６０は、作業者が装着するＡＲ（Augmented Reality）またはＶＲ（Virtual Reality）を用いた装置（例えば、グラス、ゴーグルなど）でもよい。出力部６０は、音声によるガイダンス、エラー通知などを行うものでもよい。出力部６０は、エラー出力部６０ａと、教示部６０ｂと、を備える。

【0048】

エラー出力部６０ａは、「エラーが有る」と判定部５３が判定したときに、エラーの情報を出力する。例えば、エラー出力部６０ａは、エラーの有無を出力してもよく、エラーの内容を出力してもよく、エラーに対する対処方法などを出力してもよい。教示部６０ｂは、目標位置算出部５５に算出された目標位置Ｐｔ（図１参照）を、作業者に教示する（詳細は後述）。

【0049】

自動運転制御部７０は、作業機械１０の自動運転を制御する。自動運転制御部７０は、駆動制御部１７に指令を出力することで、作業機械１０を自動運転させる。自動運転制御部７０は、例えば、作業機械１０に搭載される。自動運転制御部７０は、作業機械１０を自動運転により走行させる。自動運転制御部７０は、目標位置算出部５５に算出された目標位置Ｐｔ（図１参照）に、作業機械１０を自動運転により走行させる（作業機械位置Ｐ１０を自動調整する）。自動運転制御部７０は、作業機械１０に、後述する一連の作業を自動運転により行わせてもよい。

【0050】

（作動）
図１に示す作業機械目標位置算出システム１は、以下のように作動するように構成される。

【0051】

（一連の作業）
作業機械１０が目標位置Ｐｔで行う一連の作業は、次の通りである。さらに詳しくは、目標位置Ｐｔが算出された後、作業機械１０が目標位置Ｐｔに配置された状態で、作業機械１０が行う一連の作業は、次の通りである。作業機械１０は、捕捉位置ＰＯ（またはその近傍）の作業対象物Ｏを、先端アタッチメント１５ｃで捕捉（例えば掘削）する、捕捉作業を行う。次に、作業機械１０は、捕捉位置ＰＯから解放位置Ｐ２０に先端アタッチメント１５ｃが移動するように、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を旋回させる、持ち上げ旋回を行う。次に、作業機械１０は、解放位置Ｐ２０（またはその近傍）で、先端アタッチメント１５ｃから作業対象物Ｏを解放（例えば排土）する、解放作業を行う。その結果、作業対象物Ｏは、荷台２３に収容される。次に、作業機械１０は、解放位置Ｐ２０から捕捉位置ＰＯに先端アタッチメント１５ｃが移動するように、下部走行体１１に対して上部旋回体１３を旋回させる、復帰旋回を行う。作業機械１０は、捕捉作業、持上げ旋回、解放作業、および復帰旋回の、一連の作業を繰り返し行う。

【0052】

（目標位置Ｐｔの算出）
目標位置算出部５５（図２参照）は、次のように目標位置Ｐｔを算出する。目標位置算出部５５は、作業機械１０が移動することなく一連の作業を行えるように目標位置Ｐｔを算出する。目標位置算出部５５は、作業機械１０が一連の作業を行うときの作業半径Ｒの変化をできるだけ小さくできるように目標位置Ｐｔを算出する。

【0053】

具体的には、目標位置算出部５５（図２参照）は、捕捉作業半径Ｒ１と、解放作業半径Ｒ２と、が等しくなるように、目標位置Ｐｔを算出する。捕捉作業半径Ｒ１は、目標位置Ｐｔから捕捉位置ＰＯまでの距離（平面視における直線距離）である。解放作業半径Ｒ２は、目標位置Ｐｔから解放位置Ｐ２０までの距離（平面視における直線距離）である。捕捉位置ＰＯおよび解放位置Ｐ２０の少なくともいずれかが、１点ではなく、面積を有する範囲（領域）である場合、目標位置算出部５５（図２参照）は、領域内の１点の位置（例えば領域の図心の位置）を用いて目標位置Ｐｔを算出する。目標位置算出部５５（図２参照）は、等距離直線Ｌ１２上の位置を目標位置Ｐｔとする。等距離直線Ｌ１２は、捕捉位置ＰＯおよび解放位置Ｐ２０の２点から等距離にある直線である。なお、目標位置算出部５５（図２参照）が、目標位置Ｐｔを算出しない場合があってもよい（後述）。

【0054】

目標位置算出部５５（図２参照）による目標位置Ｐｔの算出の具体例は、次の通りである。目標位置算出部５５は、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）に基づいて目標位置Ｐｔを算出してもよい（算出例１）。目標位置算出部５５は、設定方向（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照））に基づいて目標位置Ｐｔを算出してもよい（算出例２）。

【0055】

（算出例１：設定作業半径Ｒｓに基づく目標位置Ｐｔの算出）
目標位置算出部５５（図２参照）は、図３に示すように、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２のそれぞれが、設定作業半径Ｒｓとなる位置を、目標位置Ｐｔとしてもよい。

【0056】

ここで、捕捉位置ＰＯから解放位置Ｐ２０までの距離（平面視における直線距離）を、捕捉解放距離Ｌａとする。捕捉解放距離Ｌａの１／２の長さを長さＬｂとする。［例１ａ］長さＬｂが、設定作業半径Ｒｓの値未満である場合は、目標位置Ｐｔの候補が２つある。この場合、目標位置算出部５５（図２参照）は、２つの目標位置Ｐｔの候補の一方を目標位置Ｐｔとしてもよく、例えば作業機械位置Ｐ１０（図１参照）に近い方を目標位置Ｐｔとしてもよい。目標位置算出部５５（図２参照）は、２つの目標位置Ｐｔの候補の両方を目標位置Ｐｔとしてもよい。［例１ｂ］長さＬｂが、設定作業半径Ｒｓの値と等しい場合は、目標位置Ｐｔの候補は１つのみである。［例１ｃ］長さＬｂが、設定作業半径Ｒｓの値よりも大きい場合は、目標位置Ｐｔの候補はない。この場合、捕捉位置ＰＯと解放位置Ｐ２０との距離が離れすぎている（捕捉解放距離Ｌａが大きすぎる）。この場合、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）が、「作業半径エラー」があると判定する（後述）。

【0057】

目標位置算出部５５（図２参照）が設定作業半径Ｒｓに基づいて目標位置Ｐｔを算出する場合（算出例１）の、算出の具体例は、次の通りである。

【0058】

（算出例１の具体例１－１）
目標位置算出部５５（図２参照）は、捕捉位置ＰＯと解放位置Ｐ２０との２点を通る円Ｃであって、半径が設定作業半径Ｒｓの円Ｃの中心の位置（座標）を算出する（例えば方程式を解く）。目標位置算出部５５は、算出した円Ｃの中心の位置（座標）を、目標位置Ｐｔとする。

【0059】

（算出例１の具体例１－２）
目標位置算出部５５（図２参照）は、次のように目標位置Ｐｔを算出してもよい。目標位置算出部５５は、次の情報を取得する。
・解放位置取得部５１ｂ（図２参照）に取得された解放位置Ｐ２０の座標。
・捕捉位置取得部５１ｃ（図２参照）に取得された捕捉位置ＰＯの座標。
・設定作業半径取得部５１ｄ（図２参照）に取得された設定作業半径Ｒｓ。

【0060】

目標位置算出部５５は、次の計算を行う。なお、計算式は一例である。
・（捕捉解放距離Ｌａ）＝（捕捉位置ＰＯから解放位置Ｐ２０までの距離）
・Ｌｂ＝（捕捉解放距離Ｌａ）／２
・θｃ＝ｃｏｓ^-1（Ｌｂ／Ｒｓ）
・θｄ＝ｔａｎ^-1（Ｌｅ／Ｌｆ）
Ｌｅ＝｜（捕捉位置ＰＯのＹ座標）－（解放位置Ｐ２０のＹ座標）｜
Ｌｆ＝｜（捕捉位置ＰＯのＸ座標）－（解放位置Ｐ２０のＸ座標）｜
・θｇ＝９０°－θｃ－θｄ
・Ｌｈ＝ｃｏｓθｇ×Ｒｓ
・Ｌｉ＝（Ｒｓ²－Ｌｈ²）^1/2
・（目標位置ＰｔのＸ座標）＝（捕捉位置ＰＯのＸ座標）－Ｌｉ
・（目標位置ＰｔのＹ座標）＝（捕捉位置ＰＯのＹ座標）－Ｌｈ

【0061】

（算出例２：設定方向に基づく目標位置Ｐｔの算出）
目標位置算出部５５（図２参照）は、設定方向（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照））に基づいて目標位置Ｐｔを算出してもよい（算出例２）。この場合、目標位置算出部５５は、図４に示す車両２０の方向と、設定方向と、に基づいて、目標位置Ｐｔを算出する。車両２０の方向は、車両位置センサ３５（図２参照）に検出され、捕捉位置取得部５１ｃ（図２参照）に取得される。

【0062】

設定方向は、図１に示す作業機械１０が作業対象物Ｏを解放するときの、作業機械１０に対する車両２０の方向である。さらに詳しくは、作業機械１０が作業対象物Ｏを解放するとき、作業機械１０は目標位置Ｐｔに配置され、上部旋回体１３の機械前側の正面に解放位置Ｐ２０が配置される。このときの機械前側の方向（向き）を、解放時機械前側Ｆとする。上記「作業機械１０に対する車両２０の方向」は、例えば、解放時機械前側Ｆに対する、車両２０の方向（例えば車両前側Ｄｆの方向）である。図５に示すように、解放時機械前側Ｆと車両前側Ｄｆとがなす角度を、解放時車両角度θｓ（設定方向の一例）とする。図４に示す例では、解放時車両角度θｓは、０°である。この例では、解放時機械前側Ｆは、車両前側Ｄｆと等しい。この例では、解放時機械前側Ｆに対して、車両２０が縦向きに配置される（「縦配置」される）。図５に示す例では、解放時車両角度θｓは、９０°である。この例では、解放時機械前側Ｆに対して、車両前側Ｄｆが横を向く（「横配置」される）。なお、解放時車両角度θｓは、上記以外の角度でもよい（図１参照）。

【0063】

目標位置算出部５５（図２参照）は、図１に示す車両２０の方向（車両位置センサ３５（図２参照）に検出された方向）と、設定方向（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照））と、に基づいて、解放時機械前側Ｆの向きを算出する。そして、目標位置算出部５５（図２参照）は、目標位置Ｐｔから解放位置Ｐ２０に向かう向きが、解放時機械前側Ｆとなるように、目標位置Ｐｔを算出する。

【0064】

なお、解放時機械前側Ｆと等距離直線Ｌ１２とが互いに平行である場合は、目標位置Ｐｔは存在しない。また、解放時機械前側Ｆと等距離直線Ｌ１２とが略平行である場合などにも、目標位置Ｐｔは算出されない。これらの場合、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）が、「作業半径エラー」があると判定する（後述）。

【0065】

目標位置算出部５５（図２参照）が設定方向に基づいて目標位置Ｐｔを算出する場合の、算出の具体例は、次の通りである。

【0066】

（算出例２の具体例２－１）
目標位置算出部５５（図２参照）は、図４に示す解放位置Ｐ２０を通ると共に解放時機械前側Ｆに延びる直線と、等距離直線Ｌ１２と、の交点の位置（座標）を算出する（例えば方程式を解く）。目標位置算出部５５（図２参照）は、算出した交点の位置（座標）を、目標位置Ｐｔとする。

【0067】

（算出例２の具体例２－２）
目標位置算出部５５（図２参照）は、次のように目標位置Ｐｔを算出してもよい。目標位置算出部５５は、次の情報を取得する。
・解放位置取得部５１ｂ（図２参照）に取得された解放位置Ｐ２０の座標。
・捕捉位置取得部５１ｃ（図２参照）に取得された捕捉位置ＰＯの座標。
・車両位置センサ３５（図２参照）に（解放位置取得部５１ｂ（図２参照）に）取得された車両２０の方向。
・設定方向取得部５１ｅ（図２参照）に取得された設定方向。この例では、解放時車両角度θｓ＝０°（縦配置）。

【0068】

目標位置算出部５５（図２参照）は、車両２０の方向と、設定方向（解放時車両角度θｓ）と、に基づいて、解放時機械前側Ｆの向きを算出する。この例では、解放時機械前側Ｆは、車両前側Ｄｆと等しい。

【0069】

さらに目標位置算出部５５（図２参照）は、次の計算を行う。なお、計算式は一例である。
・（捕捉解放距離Ｌａ）＝（捕捉位置ＰＯから解放位置Ｐ２０までの距離）
・Ｌｂ＝（捕捉解放距離Ｌａ）／２
・θｄ＝ｔａｎ^-1（Ｌｅ／Ｌｆ）
Ｌｅ＝｜（捕捉位置ＰＯのＹ座標）－（解放位置Ｐ２０のＹ座標）｜
Ｌｆ＝｜（捕捉位置ＰＯのＸ座標）－（解放位置Ｐ２０のＸ座標）｜
・Ｙ軸の方向と解放時機械前側Ｆとがなす角度を、θｍとする。
・θｎ＝９０°－θｍ
このθｎは、Ｘ軸方向と解放時機械前側Ｆとがなす角度である。
・θｏ＝θｎ＋θｄ
・Ｌｐ＝Ｌｂ／ｃｏｓθｏ
このＬｐは、作業機械１０が目標位置Ｐｔに配置され、捕捉位置ＰＯおよび解放位置Ｐ２０のそれぞれで作業するときの作業半径Ｒである。
・Ｌｑ＝ｓｉｎθｍ×Ｌｐ
・Ｌｒ＝ｃｏｓθｍ×Ｌｐ
・（目標位置ＰｔのＸ座標）＝（解放位置Ｐ２０のＸ座標）＋Ｌｑ
・（目標位置ＰｔのＹ座標）＝（解放位置Ｐ２０のＹ座標）－Ｌｒ

【0070】

（算出例２の具体例２－３）
図４に示す例（具体例２－２）では、解放時車両角度θｓは０°（縦配置）であり、解放時機械前側Ｆは車両前側Ｄｆと等しい。図５に示す例では、解放時車両角度θｓは９０°（横配置）であり、解放時機械前側Ｆは、車両幅方向Ｅと等しい。この場合、車両前側Ｄｆは、車両２０に対して、捕捉位置ＰＯとは反対側である（捕捉位置ＰＯから見ると、荷台２３よりも車両運転室２１ａの方が遠い）。

【0071】

（作動の具体例）
図６に示すフローチャートを参照して、作業機械目標位置算出システム１の作動の具体例を説明する。以下では、フローチャートの各ステップについては、図６を参照して説明する。

【0072】

作業機械位置センサ３３（図２参照）は、図１に示す作業機械１０の位置を検出（図６では「測位」）する（ステップＳ１１）。車両位置センサ３５（図２参照）は、車両２０の位置（方向を含む）を検出（図６では「測位」）する（ステップＳ１３）。

【0073】

作業機械位置取得部５１ａ（図２参照）は、作業機械位置センサ３３（図２参照）の検出結果に基づいて、作業機械位置Ｐ１０を取得する。解放位置取得部５１ｂ（図２参照）は、車両位置センサ３５（図２参照）の検出結果に基づいて、解放位置Ｐ２０および車両２０の方向を取得する。作業機械位置センサ３３（図２参照）および車両位置センサ３５（図２参照）の検出結果が、目標位置Ｐｔの算出に使われる座標（ＸＹ平面座標）ではない場合（例えば緯度および経度である場合）がある。この場合、作業機械位置取得部５１ａ（図２参照）および解放位置取得部５１ｂ（図２参照）は、検出結果を、目標位置Ｐｔの算出に使われる座標（ＸＹ平面座標）に変換する（ステップＳ１５）。捕捉位置ＰＯが、例えば入力部４０（図２参照）などで設定される（ステップＳ１７）。捕捉位置取得部５１ｃ（図２参照）が、捕捉位置ＰＯを取得する。

【0074】

方向指定モードが、例えば入力部４０（図２参照）などで、「オン」またはオン以外（例えばオフ）に設定される。方向指定モード判定部５３ａ（図２参照）は、方向指定モードがオンか否かを判定する（ステップＳ２１）。

【0075】

方向指定モードがオンでない（オフである）場合（ステップＳ２１でＮＯの場合）、図３に示す設定作業半径Ｒｓに基づいて目標位置Ｐｔが算出される。この場合、設定作業半径Ｒｓが、例えば入力部４０（図２参照）などで入力される（ステップＳ２３）。設定作業半径取得部５１ｄは、この設定作業半径Ｒｓを取得する。

【0076】

方向指定モードがオンである場合（ステップＳ２１でＹＥＳの場合）、設定方向に基づいて目標位置Ｐｔが算出される。この場合、設定方向が、例えば入力部４０（図２参照）などに入力される。例えば、「縦配置」、「横配置」などの設定、または、図５に示す解放時車両角度θｓの値（０°、９０°など）が、入力部４０（図２参照）などに入力される。設定方向取得部５１ｅ（図２参照）は、この設定方向を取得する。目標位置算出部５５（図２参照）は、車両２０の方向と、設定方向と、に基づいて、解放時機械前側Ｆの向きを算出する（ステップＳ２５）。

【0077】

設定エラー判定部５３ｂ（図２参照）は、設定エラーが有るか否かを判定する（ステップＳ３１）。設定エラー判定部５３ｂ（図２参照）は、例えば、図１に示す目標位置Ｐｔの算出に必要な情報であって、コントローラ５０（図２参照）に取得されていない情報（未設定項目）があるか否かを判定する。具体的には、設定エラー判定部５３ｂ（図２参照）は、解放位置Ｐ２０および捕捉位置ＰＯがコントローラ５０（図２参照）に取得されているかを判定する。方向指定モードがオンの場合は、設定エラー判定部５３ｂ（図２参照）は、例えば解放時機械前側Ｆがコントローラ５０（図２参照）に算出されているかを判定する。方向指定モードがオンでない場合は、設定エラー判定部５３ｂ（図２参照）は、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）がコントローラ５０（図２参照）に取得されているかを判定する。設定エラー判定部５３ｂ（図２参照）は、各設定値に異常（例えば許容範囲に対して大きすぎる、小さすぎるなど）が有るか否かを判定してもよい。

【0078】

作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）は、作業半径エラーが有るか否かを判定する（ステップＳ３３）。作業半径エラーの具体例は、次の通りである。

【0079】

［作業半径エラーの例１］目標位置算出部５５（図２参照）が、図４に示す設定作業半径Ｒｓに基づいて目標位置Ｐｔを算出する場合（上記の算出例１）がある。［作業半径エラーの例１ａ］この場合に、捕捉位置ＰＯと解放位置Ｐ２０とが離れすぎており、設定作業半径Ｒｓが、捕捉解放距離Ｌａの１／２（すなわち長さＬｂ）よりも短い場合は、目標位置Ｐｔが存在しない。この場合は、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）は、作業半径エラーが有ると判定する。［作業半径エラーの例１ｂ］設定作業半径Ｒｓが、作業半径Ｒ（図１参照）の許容範囲（「作業半径許容範囲」という）の範囲外である場合、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）は、作業半径エラーが有ると判定する。作業半径許容範囲は、例えば、作業機械１０が取り得る作業半径Ｒ（図１参照）に基づいて設定される。作業半径許容範囲は、作業半径Ｒの下限値、および、作業半径Ｒの上限値の、少なくともいずれかを有する。作業半径許容範囲は、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）に予め（作業半径エラーの判定前に）設定される。

【0080】

［作業半径エラーの例２］目標位置算出部５５（図２参照）が、設定方向（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照））に基づいて目標位置Ｐｔを算出する場合（上記の算出例２）がある。［作業半径エラーの例２ａ］この場合に、解放時機械前側Ｆが、等距離直線Ｌ１２と平行である場合は、目標位置Ｐｔが存在しない。この場合は、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２が無限大とみなすことができる。この場合、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）は、作業半径エラーが有ると判定する。

【0081】

［作業半径エラーの例２ｂ］目標位置算出部５５（図２参照）が、設定方向に基づいて目標位置Ｐｔの候補を算出し、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２を算出する。このとき、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２が、作業半径許容範囲の範囲外である場合、作業半径エラー判定部５３ｃ（図２参照）は、作業半径エラーが有ると判定する。［例２ｂ－１］具体的には例えば、捕捉位置ＰＯと解放位置Ｐ２０とが離れすぎている場合には、捕捉解放距離Ｌａの１／２（すなわち長さＬｂ）が、作業半径許容範囲の上限値よりも大きくなる場合がある。この場合は、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２は、作業半径許容範囲の上限値よりも大きくなる場合がある。［例２ｂ－２］また、例えば、解放時機械前側Ｆが、等距離直線Ｌ１２と略平行である場合などには、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２は、作業半径許容範囲の上限値よりも大きくなる場合がある。［例２ｂ－３］また、設定方向によっては、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２は、作業半径許容範囲の下限値よりも小さくなる場合がある。

【0082】

設定エラーおよび作業半径エラーの少なくともいずれかが有る場合（ステップＳ３１でＮＯ、または、ステップＳ３３でＮＯの場合）、目標位置算出部５５（図２参照）は、目標位置Ｐｔを算出しない。この場合、エラー出力部６０ａ（図２参照）は、エラーの情報を出力する（ステップＳ３５）。エラー出力部６０ａは、エラーの有無を出力してもよく、エラーの内容を出力してもよい。エラー出力部６０ａは、エラーに対する対処方法などを出力してもよい。例えば、エラー出力部６０ａは、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）または設定方向を変更すればエラーが解消されることを出力してもよく、設定作業半径Ｒｓまたは設定方向をどのように変更すればエラーが解消されるかを出力してもよい。

【0083】

設定エラーおよび作業半径エラーが無い場合（ステップＳ３１およびステップＳ３３でＮＯの場合）、目標位置算出部５５（図２参照）は、目標位置Ｐｔを算出する（ステップＳ４１）（算出の具体例は上述）。

【0084】

目標位置Ｐｔが算出された後、教示部６０ｂ（図２参照）は、目標位置Ｐｔを作業者に教示してもよい（ステップＳ５１）。教示部６０ｂは、目標位置Ｐｔがどこであるかを教示する。教示部６０ｂは、現在の作業機械１０の位置から目標位置Ｐｔに向かう方向（進行方向、走行方向）を教示してもよい。教示部６０ｂは、目標位置Ｐｔに作業機械１０を走行する操作を行うように作業者を促してもよい。教示部６０ｂは、作業機械１０が目標位置Ｐｔに到達したときに、目標位置Ｐｔに到達したことを教示してもよい。作業者（操作者）は、教示部６０ｂの教示に基づいて、作業機械１０を操作できる。作業者は、作業機械位置Ｐ１０が目標位置Ｐｔ（またはその近傍）と等しくなるように、作業機械１０に走行させる。

【0085】

目標位置Ｐｔが算出された後、自動運転制御部７０（図２参照）は、作業機械１０を自動運転により走行させてもよい（ステップＳ５１）。この場合、自動運転制御部７０は、作業機械位置Ｐ１０が目標位置Ｐｔ（またはその近傍）と等しくなるように、作業機械１０を自動運転により走行させる。この場合、作業者（操作者）が作業機械１０を走行させる操作は不要である（操縦操作レスである）。よって、作業者の操作負担が軽減される。

【0086】

作業機械１０が目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に移動した後は、作業機械１０は、移動することなく、捕捉位置ＰＯでの捕捉作業、および、解放位置Ｐ２０での解放作業（例えば上記「一連の作業」）を行うことができる。このとき、作業機械１０は、作業半径Ｒを変えずに、または、作業半径Ｒを大きく変えなくても、作業を行うことができる。よって、作業機械１０による作業の作業効率が向上する。また、作業機械１０が作業者に操作される場合は、作業半径Ｒを調整する操作を不要または少なくできるので、作業者の操作負担が軽減される。

【0087】

なお、作業機械１０が移動しなくても、目標位置Ｐｔまたはその近傍に作業機械位置Ｐ１０が配置されている場合は、作業機械１０は走行する必要はない。この場合、教示部６０ｂ（図２参照）は、既に目標位置Ｐｔに作業機械１０が配置されていることを教示してもよい。また、目標位置Ｐｔまたはその近傍に作業機械位置Ｐ１０が配置されている場合は、自動運転制御部７０（図２参照）は、作業機械１０を目標位置Ｐｔに自動運転により走行させない。

【0088】

（車両２０の停車位置について）
作業現場における、車両２０の停車位置は、様々に変更される。例えば車両２０が入れ替わると、その都度、車両２０の停車位置がランダムに変更される。車両２０の停車位置が変更された場合、作業機械目標位置算出システム１は、目標位置Ｐｔを再度算出する。そして、作業機械１０は、作業者の操作または自動運転により、目標位置Ｐｔに移動する。よって、車両２０の停車位置が変更された場合でも、作業機械１０は、効率良く作業できる。また、作業機械目標位置算出システム１では、車両２０には特別な装置は不要である。例えば、作業機械１０が効率良く作業できるような位置に、車両２０を自動的に移動させ、車両２０を自動的に停止させるような、特別な装置は、車両２０に設けられる必要はない。作業機械目標位置算出システム１では、車両２０は一般的な構成（例えば一般的なダンプトラックなど）でも、作業機械１０の作業効率を向上させることができる。

【0089】

また、車両２０の停車方向も、車両２０の停車位置と同様に、様々に変更される。この場合でも、作業機械目標位置算出システム１は、例えば上記の算出例２により、作業機械１０が効率良く作業できるような目標位置Ｐｔを算出することができる。よって、作業機械１０が作業者（操作者）に操作される場合は、次の効果が得られる。操作者は、車両２０の方向（具体的には、あおり板面２３ｂの方向など）を確認して、作業機械１０が効率良く作業できる位置を検討する必要はない。よって、操作者の負担を軽減することができる。

【0090】

（第１の発明の効果）
図１に示す作業機械目標位置算出システム１による効果は、次の通りである。作業機械目標位置算出システム１は、図２に示すように、捕捉位置取得部５１ｃと、解放位置取得部５１ｂと、目標位置算出部５５と、を備える。捕捉位置取得部５１ｃは、図１に示す捕捉位置ＰＯを取得する。捕捉位置ＰＯは、作業機械１０に捕捉される作業対象物Ｏが配置された位置である。解放位置取得部５１ｂ（図２参照）は、解放位置Ｐ２０を取得する。解放位置Ｐ２０は、作業機械１０から作業対象物Ｏが解放される位置であって、作業対象物Ｏが積み込まれる車両２０が配置された位置である。

【0091】

［構成１］目標位置算出部５５（図２参照）は、目標位置Ｐｔを算出する。目標位置Ｐｔは、作業対象物Ｏを捕捉する作業および作業対象物Ｏを解放する作業のそれぞれを作業機械１０が行うときに、作業機械１０が配置される位置（目標とする位置）である。目標位置算出部５５（図２参照）は、目標位置Ｐｔから捕捉位置ＰＯまでの距離である捕捉作業半径Ｒ１と、目標位置Ｐｔから解放位置Ｐ２０までの距離である解放作業半径Ｒ２と、が等しくなるように目標位置Ｐｔを算出する。

【0092】

上記［構成１］により、目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に作業機械１０が配置された場合、作業機械１０が捕捉作業を行うときの作業半径Ｒと、作業機械１０が解放作業を行うときの作業半径Ｒと、の差異を無くす、または小さくすることができる。よって、この場合、作業機械１０が、捕捉作業および解放作業を含む作業を行うときの、作業半径Ｒの変更量（調整量）を抑制することができる。よって、作業機械１０が作業良く作業できる。よって、作業機械目標位置算出システム１は、作業機械１０の作業効率を向上できるような、作業機械１０の目標位置Ｐｔを算出することができる。

【0093】

（第２の発明の効果）
［構成２］作業機械目標位置算出システム１は、図３に示す設定作業半径Ｒｓを取得する設定作業半径取得部５１ｄ（図２参照）を備える。目標位置算出部５５（図２参照）は、捕捉作業半径Ｒ１および解放作業半径Ｒ２のそれぞれが、設定作業半径Ｒｓとなる位置を、目標位置Ｐｔとする。

【0094】

上記［構成２］により、図１に示す目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に作業機械１０が配置された場合、作業機械１０は、設定作業半径Ｒｓ（図３参照）（または略設定作業半径Ｒｓ）で、捕捉作業および解放作業を行うことができる。例えば、作業者（設定者）が設定作業半径Ｒｓ（図３参照）を設定する場合は、作業者の所望の作業半径Ｒで、捕捉作業および解放作業を作業機械１０が行える。また、コントローラ５０（図２参照）などが適切な作業半径Ｒを設定作業半径Ｒｓ（図３参照）として算出する場合は、コントローラ５０（図２参照）が算出した適切な作業半径Ｒで、捕捉作業および解放作業を作業機械１０が行える。

【0095】

（第３の発明の効果）
［構成３］作業機械目標位置算出システム１は、設定方向取得部５１ｅ（図２参照）を備える。設定方向取得部５１ｅ（図２参照）は、設定方向（例えば解放時車両角度θｓ（図５参照）など）を取得する。設定方向は、作業機械１０が作業対象物Ｏを解放するときの作業機械１０に対する車両２０の方向である。目標位置算出部５５（図２参照）は、車両２０の方向と設定方向とに基づいて、目標位置Ｐｔを算出する。

【0096】

上記［構成３］により、目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に作業機械１０が配置された場合、作業機械１０に対する車両２０の方向を設定方向（または略設定方向）とした状態で、作業機械１０が解放作業を行える。例えば、作業者（設定者）が設定方向を設定する場合は、作業機械１０に対する車両２０の方向を作業者の所望の方向とした状態で、作業機械１０が解放作業を行える。また、コントローラ５０（図２参照）などが設定方向を算出する場合は、作業機械１０に対する車両２０の方向を、コントローラ５０（図２参照）が算出した適切な設定方向とした状態で、作業機械１０が解放作業を行える。

【0097】

（第４の発明の効果）
［構成４］作業機械目標位置算出システム１は、教示部６０ｂ（図２参照）を備える。教示部６０ｂは、目標位置算出部５５（図２参照）に算出された目標位置Ｐｔを作業者に教示する。

【0098】

上記［構成４］により、教示部６０ｂ（図２参照）から教示された作業者は、目標位置Ｐｔの情報を知ることができる。よって、例えば、作業者は、教示に従って作業機械１０を操作し、目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に作業機械１０を移動（走行）させることができる。この場合、作業機械１０が目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に配置されるので、作業機械１０の作業効率を向上させることができる。

【0099】

（第５の発明の効果）
［構成６］作業機械目標位置算出システム１は、自動運転制御部７０（図２参照）を備える。自動運転制御部７０は、目標位置算出部５５（図２参照）に算出された目標位置Ｐｔに、作業機械１０を自動運転により走行させる。

【0100】

上記［構成６］により、作業機械１０を目標位置Ｐｔに、自動的に移動させることができる。その結果、作業機械１０が目標位置Ｐｔ（またはその近傍）に配置されるので、作業機械１０の作業効率を向上させることができる。例えば、作業者（操作者）が作業機械１０を操作して捕捉作業および解放作業を行う場合でも、作業機械１０を目標位置Ｐｔに移動（走行）させる操作は不要になる。この場合、操作者による作業機械１０の操作の手間を減らすことができる。

【0101】

（変形例）
上記実施形態は様々に変形されてもよい。例えば、上記実施形態の構成要素（変形例を含む）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、上記実施形態の変形例どうしが様々に組み合わされてもよい。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、図２に示す各構成要素の接続は変更されてもよい。例えば、構成要素の配置は変更されてもよい。例えば、構成要素の包含関係は様々に変更されてもよい。例えば、ある上位の構成要素に含まれる下位の構成要素として説明したものが、この上位の構成要素に含まれなくてもよく、他の構成要素に含まれてもよい。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、各種パラメータ（設定値、範囲など）は、コントローラ５０に予め設定されてもよく、作業者の手動操作（作業機械１０の操作、入力部４０の操作など）により直接的に設定されてもよい。各種パラメータは、センサ３０に検出された情報に基づいてコントローラ５０に算出されてもよい。例えば、各種パラメータは、変えられなくてもよく、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コントローラ５０が自動的に変えてもよい。例えば、図６に示すフローチャートのステップの順序が変更されてもよく、ステップの一部が行われなくてもよい。例えば、コントローラ５０による計算は、様々に行われてもよい。計算に用いられる数式および計算手順は様々に変形可能である。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】

【0102】

１ 作業機械目標位置算出システム
１０ 作業機械
２０ 車両
５１ｂ 解放位置取得部
５１ｃ 捕捉位置取得部
５１ｄ 設定作業半径取得部
５１ｅ 設定方向取得部
５５ 目標位置算出部
６０ｂ 教示部
７０ 自動運転制御部
Ｏ 作業対象物
Ｐ２０ 解放位置
ＰＯ 捕捉位置
Ｐｔ 目標位置
Ｒ１ 捕捉作業半径
Ｒ２ 解放作業半径
Ｒｓ 設定作業半径
θｓ 解放時車両角度（設定方向の一例）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】