特開 2024-136838 作業機械

(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】P2024136838

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240927BHJP

   G05D 1/43 20240101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 N

G05D1/02 W

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023048119

(22)【出願日】2023-03-24

(71)【出願人】

【識別番号】000005522

【氏名又は名称】日立建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000279

【氏名又は名称】弁理士法人ウィルフォート国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】辺見 森象

(72)【発明者】

【氏名】山本 慎二郎

(72)【発明者】

【氏名】伊東 勝道

(72)【発明者】

【氏名】石井 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】金澤 亮

【テーマコード（参考）】

2D003

5H301

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB01

2D003BA02

2D003BA03

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB03

5H301AA03

5H301AA10

5H301BB03

5H301CC03

5H301CC06

5H301DD01

5H301DD06

5H301DD07

5H301DD15

5H301FF11

5H301HH01

5H301HH02

5H301HH15

5H301HH18

5H301HH19

(57)【要約】

【課題】超信地旋回動作において回転中心と車体中心との位置のずれが発生した場合であっても、適切な自動走行を行うことができるようにする。
【解決手段】車体１Ｂを構成する走行体１１と、車体１Ｂの位置及び方位を検出する位置情報処理装置３７と、走行体１１を制御して所定の目標経路に従って、超信地旋回動作と走行動作とを組み合わせた自動走行を行う制御装置６０を備えた作業機械であって、制御装置６０は、超信地旋回動作中において、油圧ショベルの位置及び方位に基づいて、前記超信地旋回動作を終わらせて後続の前記走行動作を開始した場合における目標ヨーレートを算出し、前記目標ヨーレートが０となった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させるように構成する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体を構成する走行体と、
前記車体の位置及び方位を検出する位置検出装置と、
前記走行体を制御して所定の目標経路に従って、超信地旋回動作と走行動作とを組み合わせた自動走行を行う制御装置を備えた作業機械であって、
前記制御装置は、
前記超信地旋回動作中において、前記作業機械の位置及び方位に基づいて、前記超信地旋回動作を終わらせて後続の前記走行動作を開始した場合における目標ヨーレートを算出し、
前記目標ヨーレートが０となった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させる、
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

前記制御装置は、
前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第一距離未満であるか否かを判定し、
前記ずれ量が前記第一距離未満である場合において、前記目標ヨーレートが０となった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記制御装置は、
前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第一距離未満であるか否かを判定し、
前記ずれ量が前記第一距離未満でない場合であって、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位を超過していない場合には、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位と同じになった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【請求項4】

前記制御装置は、
前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第一距離未満であるか否かを判定し、
前記ずれ量が前記第一距離未満でない場合であって、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位と平行となる方位を超過している場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【請求項5】

前記制御装置は、
前記作業機械に対して前方注視一次モデルを用いて前記走行動作を制御し、
前記第一距離は、前記前方注視一次モデルでの前方注視点までの距離である
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の作業機械。

【請求項6】

前記制御装置は、
前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第二距離未満であるか否かを判定し、
前記ずれ量が前記第二距離未満でない場合に、前記超信地旋回動作を終了させる
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【請求項7】

前記制御装置は、
前記目標ヨーレートが０となる前に、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位と同じになった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させる
ことを特徴とする請求項１に記載の作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、目標経路に従って、超信地旋回動作と走行動作とを組み合わせた自動走行が可能な作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、ショベル等の作業機械を自動走行させる技術が知られている。超信地旋回動作が可能な作業機械においては、超信地旋回動作と走行動作とが組み合わされて自動走行が行われる。超信地旋回動作は、左右のクローラをそれぞれ前方、後方に駆動して走行によりその場で旋回する動作である。

【0003】

自動走行に関する技術として、例えば、特許文献１には、駐車位置までの移動を支援できるショベルに関する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１８２０６６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

例えば、左右のクローラを有する作業機械において、超信地旋回動作を行う場合には、左右のクローラを同じ速度で逆回転させることにより、その場での回転を行うことができる。この超信地旋回動作は、理想的には、回転中心と車体中心が一致していることとなるが、実際には、例えば、横滑り等の外乱により、回転中心と車体中心とのずれが発生する虞がある。このずれの発生については、予測や抑制は困難な場合がある。

【0006】

例えば、超信地旋回動作については、作業機械の方向（前方の方向）が目標経路の方向と同じになった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行うことがあるが、この制御においては、回転中心（回転すべき地点）と車体中心とのずれが発生すると、その後の走行動作を行う際に、無駄な旋回動作が必要となったり、作業機械が移動に必要な範囲が大きくなったりする虞がある。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、超信地旋回動作において回転中心と車体中心との位置のずれが発生した場合であっても、適切な自動走行を行うことのできる技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、一観点に係る作業機械は、車体を構成する走行体と、前記車体の位置及び方位を検出する位置検出装置と、前記走行体を制御して所定の目標経路に従って、超信地旋回動作と走行動作とを組み合わせた自動走行を行う制御装置を備えた作業機械であって、前記制御装置は、前記超信地旋回動作中において、前記作業機械の位置及び方位に基づいて、前記超信地旋回動作を終わらせて後続の前記走行動作を開始した場合における目標ヨーレートを算出し、前記目標ヨーレートが０となった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させる。

【0009】

上記作業機械において、前記制御装置は、前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第一距離未満であるか否かを判定し、前記ずれ量が前記第一距離未満である場合において、前記目標ヨーレートが０となった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させてもよい。

【0010】

また、上記作業機械において、前記制御装置は、前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第一距離未満であるか否かを判定し、前記ずれ量が前記第一距離未満でない場合であって、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位を超過していない場合には、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位と同じになった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させてもよい。

【0011】

また、上記作業機械において、前記制御装置は、前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第一距離未満であるか否かを判定し、前記ずれ量が前記第一距離未満でない場合であって、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位と平行となる方位を超過している場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させてもよい。

【0012】

また、上記作業機械において、前記制御装置は、前記作業機械に対して前方注視一次モデルを用いて前記走行動作を制御し、前記第一距離は、前記前方注視一次モデルでの前方注視点までの距離であってもよい。

【0013】

また、上記作業機械において、前記制御装置は、前記目標経路における前記超信地旋回動作を行う地点と、前記作業機械の位置とのずれ量が第二距離未満であるか否かを判定し、前記ずれ量が前記第二距離未満でない場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させてもよい。

【0014】

また、上記作業機械において、前記制御装置は、前記目標ヨーレートが０となる前に、前記作業機械の方位が前記超信地旋回動作の終了目標方位と同じになった場合に、前記超信地旋回動作を終了し、後続の走行動作を開始させてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、超信地旋回動作において回転中心と車体中心との位置のずれが発生した場合であっても、適切な自動走行を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、一実施形態に係る油圧ショベルの構成図である。

【図2】図２は、一実施形態に係る油圧ショベルの油圧駆動装置の構成図である。

【図3】図３は、一実施形態に係る自動走行制御に関わる構成の構成図である。

【図4】図４は、一実施形態に係る目標経路情報の構成図である。

【図5】図５は、一実施形態に係る目標経路を説明する図である。

【図6】図６は、一実施形態に係る前方注視一次モデルによる走行制御を説明する図である。

【図7】図７は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理の第一のフローチャートである。

【図8】図８は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理の第二のフローチャートである。

【図9】図９は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理の第三のフローチャートである。

【図10】図１０は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第一の図である。

【図11】図１１は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第二の図である。

【図12】図１２は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第三の図である。

【図13】図１３は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第四の図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている諸要素及びその組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0018】

まず、一実施形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルについて説明する。

【0019】

図１は、一実施形態に係る油圧ショベルの構成図である。

【0020】

油圧ショベル１は、作業装置１Ａと、車体１Ｂとを備える。車体１Ｂは、下部走行体１１と、下部走行体１１の上に旋回可能に取り付けられる上部旋回体１２とを備える。上部旋回体１２は、旋回油圧モータ４により、旋回可能となっている。下部走行体１１は、走行左油圧モータ３ａを有する左側クローラ１３ａと、走行右油圧モータ３ｂを有する右側クローラ１３ｂとを備え、走行可能である。

【0021】

作業装置１Ａは、上部旋回体１２の前部に支持されている。作業装置１Ａは、ブーム８、アーム９、及びバケット１０を有する。ブーム８の基端は、上部旋回体１２の前部に回動可能に支持され、ブーム８の先端には、アーム９の基端が回動可能に連結されている。アーム９の先端には、バケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８は、ブームシリンダ５によって駆動され、アーム９は、アームシリンダ６によって駆動され、バケット１０は、バケットシリンダ７によって駆動される。

【0022】

ブーム８には、ブーム８の各加速度及び加速度を計測する慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）３０が取り付けられ、アーム９には、アーム９の各加速度及び加速度を計測する慣性計測装置３１が取り付けられ、バケット１０には、バケット１０の各加速度及び加速度を計測する慣性計測装置３２が取り付けられ、ブーム８、アーム９、及びバケット１０の姿勢等に関する情報を検出可能となっている。

【0023】

上部旋回体１２に設けられた運転室内には、走行左油圧モータ３ａを操作するための走行左レバー２０と、走行右油圧モータ３ｂを操作するための走行右レバー２１と、アームシリンダ６及び旋回油圧モータ４を操作するための操作左レバー２２と、ブームシリンダ５及びバケットシリンダ７を操作するための操作右レバー２３と、設けられている。

【0024】

上部旋回体１２には、上部旋回体１２の角速度や加速度を計測する慣性計測装置３３と、上部旋回体１２と下部走行体１１との旋回角を検出する旋回角センサ３４が取り付けられている。旋回角センサ３４は、例えば、上部旋回体と下部走行体との回転角を検知するロータリーエンコーダであってもよい。

【0025】

上部旋回体１２には、衛星からの測位信号を受信可能なＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナ３６ａ，３６ｂが取り付けられている。ＧＮＳＳアンテナ３６ａ，３６ｂは、受信した測位信号を後述する位置情報処理装置３７（図３参照）に出力する。

【0026】

上部旋回体１２の内部には、原動機の一例としてのエンジン１８と、エンジン１８により駆動される油圧ポンプ２（２ａ，２ｂ，２ｃ）とが設けられている。

【0027】

次に、油圧ショベル１に構成されている油圧駆動装置１００について説明する。

【0028】

図２は、一実施形態に係る油圧ショベルの油圧駆動装置の構成図である。

【0029】

油圧駆動装置１００は、エンジン１８、油圧ポンプ２ａ、油圧ポンプ２ｂ、パイロットポンプ２ｃ、走行左油圧モータ３ａ、走行右油圧モータ３ｂ、コントロールバルブ１５、パイロットバルブ５０を備える。

【0030】

エンジン１８は、油圧ポンプ２ａ、油圧ポンプ２ｂ、パイロットポンプ２ｃを駆動する。油圧ポンプ２ａは、エンジン１８により駆動されることにより、走行左油圧モータ３ａ側への作動油の供給を行う。油圧ポンプ２ｂは、エンジン１８により駆動されることにより、走行右油圧モータ３ｂ側への作動油の供給を行う。パイロットポンプ２ｃは、エンジン１８により駆動されることにより、パイロットバルブ５０へのパイロット圧の供給を行う。

【0031】

コントロールバルブ１５は、走行左油圧モータ３ａへの作動油の供給方向及び流量を制御する流量制御弁１５ａと、走行右油圧モータ３ｂへの作動油の供給方向及び流量を制御する流量制御弁１５ｂとを含む。

【0032】

パイロットバルブ５０は、制御装置６０（図３参照）からの制御信号に従って、流量制御弁１５ａによる作動油の供給方向及び流量を制御するパイロット圧を調整する電磁比例弁５４ａ，５４ｂと、制御装置６０からの制御信号に従って、流量制御弁１５ｂによる作動油の供給方向及び流量を制御するパイロット圧を調整する電磁比例弁５５ａ，５５ｂと、を備える。

【0033】

次に、油圧ショベル１における自動走行制御に関わる構成について説明する。

【0034】

図３は、一実施形態に係る自動走行制御に関わる構成の構成図である。

【0035】

油圧ショベル１は、位置検出装置の一例としての位置情報処理装置３７と、制御装置６０とを備える。

【0036】

位置情報処理装置３７は、ＧＮＳＳアンテナ３６ａ，３６ｂからの測位情報、慣性計測装置３３からの上部旋回体１２の姿勢情報、及び旋回角センサ３４からの旋回角情報に基づいて、油圧ショベル１の所定の位置（例えば、下部走行体１１の中心の位置）及び下部走行体１１の前方の方位（車体方向）を算出し、制御装置６０に入力する。例えば、下部走行体１１の位置及び方位は、上部旋回体１２の位置及び方位に対して、旋回角センサ３４により出力される旋回角による調整を行うことで算出することができる。

【0037】

制御装置６０は、目標経路入力部６１と、車体情報入力部６２と、走行制御部６３と、電磁比例弁制御部６４と、停止条件演算部６５とを含む。制御装置６０は、プロセッサや、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを備えるコンピュータにより構成されてもよく、各部は、プロセッサがプログラムを実行することにより構成されてもよい。

【0038】

目標経路入力部６１は、施工管理システム４０から目標経路情報４２（図４参照）を受信し、走行制御部６３及び停止条件演算部６５に送信する。ここで、施工管理システム４０は、例えば、油圧ショベル１と離れた位置に配置され、目標経路情報４２を管理する目標経路管理部４１を有する。目標経路情報４２は、ユーザによって設定されてもよく、ユーザにより指定された自動走行を行う始点と終点とから目標経路管理部４１により作成されてもよい。

【0039】

車体情報入力部６２は、位置情報処理装置３７から油圧ショベル１（下部走行体１１）の位置及び車体方向を受信し、走行制御部６３及び停止条件演算部６５に送信する。また、車体情報入力部６２は、位置情報処理装置３７から下部走行体１１の旋回における角速度、加速度等を受信し、停止条件演算部６５に送信する。

【0040】

走行制御部６３は、目標経路情報に従って、下部走行体１１の位置及び車体方向に基づいて、油圧ショベル１の超信地旋回動作及び走行動作を制御する制御指令を作成し、電磁比例弁制御部６４に出力する。走行制御部６３は、走行動作の制御においては、例えば、目標経路情報と、下部走行体１１の位置及び車体方向とに基づいて、後述する前方注視一次モデルによる走行制御に従って制御指令を出力する。走行制御部６３は、超信地旋回動作の制御においては、超信地旋回動作を行う地点において、超信地旋回動作を開始させる制御指令を出力し、停止条件演算部６５からの動作終了信号に従って超信地旋回動作を終了させる制御指令を出力する。

【0041】

電磁比例弁制御部６４は、走行制御部６３からの制御指令に従って、パイロットバルブ５０に制御指令に従う制御信号を出力する。

【0042】

停止条件演算部６５は、目標経路情報と、下部走行体１１の位置及び車体方向とに基づいて、後述する超信地旋回動作制御処理を行って、超信地旋回動作を終了させる動作終了信号を走行制御部６３に出力する。

【0043】

次に、目標経路情報４２について説明する。

【0044】

図４は、一実施形態に係る目標経路情報の構成図である。

【0045】

目標経路情報４２は、各中継点（例えば、終点も含む）に対応するエントリを格納する。目標経路情報４２のエントリは、地点Ｎｏ． ４２ａと、ｘ座標４２ｂと、ｙ座標４２ｃと、目標速度４２ｄと、方向転換点４２ｅとのフィールドを含む。

【0046】

地点Ｎｏ． ４２ａには、エントリに対応する中継点の番号が格納される。ｘ座標４２ｂには、エントリに対応する中継点の所定のｘ－ｙ座標系のｘ座標が格納される。ここで、所定のｘ－ｙ座標系は、例えば、油圧ショベル１の移動開始点を原点としてもよい。ｙ座標４２ｃには、エントリに対応する中継点のｙ座標が格納される。目標速度４２ｄには、エントリに対応する中継点までの目標速度が格納される。方向転換点４２ｅには、エントリに対応する中継点が、超信地旋回動作を行う地点（方向転換点）であるか否かの情報が格納される。本実施形態では、方向転換点４２ｅにおいては、エントリに対応する中継点が方向転換点である場合には、〇が設定され、方向転換点でない場合には、×が設定される。なお、方向転換点である中継点は、その点の位置を油圧ショベル１が通ることとなるが、方向転換点でない中継点は、油圧ショベル１がその点の位置を通るとは限らない。

【0047】

図５は、一実施形態に係る目標経路を説明する図である。図５は、図４に示す目標経路情報４２に対応する目標経路の例を示している。

【0048】

図５に示すように、目標経路は、目標経路ＯＲ１を通って地点２に進み、目標経路ＯＲ２を通って地点３に進み、地点３から目標経路ＯＲ３を通る経路となっている。この場合に、超信地旋回動作を行わずに走行制御のみで目標経路ＯＲ１，ＯＲ２、ＯＲ３に従って制御しようとすると、地点２の手前側の周囲（両側）に障害物Ｏ１，Ｏ２が存在するので、場合によっては、油圧ショベル１（下部走行体１１）が障害物Ｏ１，Ｏ２と接触してしまう虞がある。そこで、図４の地点２に対して、方向転換点に設定し、地点２で超信地旋回動作を行うようにすることにより、障害物Ｏ１，Ｏ２に接触することを防止できるように走行させることができる。

【0049】

次に、制御装置６０の走行制御部６３による前方注視一次モデルによる走行制御について説明する。

【0050】

図６は、一実施形態に係る前方注視一次モデルによる走行制御を説明する図である。

【0051】

まず、走行制御部６３は、油圧ショベル１の現在の位置の前方の所定の距離（前方注視距離Ｄ）だけ離れた点（前方注視点ＦＰ）を特定し、前方注視点ＦＰを通る、油圧ショベル１と前方注視点ＦＰとを結ぶ線に対する法線が目標経路ＯＲと交わる交点ＣＰを特定し、前方注視点ＦＰと交点ＣＰとの偏差（軌跡偏差Δ）を算出する。次いで、走行制御部６３は、軌跡偏差Δを０とするように、すなわち、交点ＣＰで油圧ショベル１が目標経路ＯＲ上に位置するように、油圧ショベル１の運動モデルからヨーレート（目標ヨーレート）を求める。走行制御部６３は、求めたヨーレートで走行するように、電磁比例弁制御部６４に制御指令を出力する。

【0052】

次に、停止条件演算部６５による超信地旋回動作制御処理について説明する。

【0053】

図７は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理の第一のフローチャートである。図８は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理の第二のフローチャートである。図９は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理の第三のフローチャートである。

【0054】

ここで、超信地旋回動作制御処理は、油圧ショベル１が方向転換点に位置した場合に停止条件演算部６５により実行される。なお、油圧ショベル１が方向転換点に位置した場合には、走行制御部６３は、車体方向が次の中間点への目標経路と同じ方向となるように超信地旋回動作を実行させる制御指令を電磁比例弁制御部６４に出力する。

【0055】

まず、停止条件演算部６５は、目標経路情報４２を取得する（Ｓ１１）。なお、すでに処理に必要な目標経路情報４２をメモリに格納している場合には、目標経路情報４２をメモリから取得してもよい。

【0056】

次いで、停止条件演算部６５は、油圧ショベル１（下部走行体１１）の現在の中心位置（自己位置）と、車体方向（方位）とを取得する（Ｓ１２）。

【0057】

次いで、停止条件演算部６５は、方向転換点（回転中心）と、自己位置とのずれ量（ずれ距離）を算出する（Ｓ１３）。

【0058】

次いで、停止条件演算部６５は、ずれ距離が所定の第二距離以上であるか否かを判定する（Ｓ１４）。ここで、本実施形態では、第二距離は、後述する第一距離より長い距離であり、油圧ショベル１又は地面状態が異常であることを考慮する必要がある距離である。

【0059】

この結果、ずれ距離が第二距離以上である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）には、油圧ショベル１又は地面状態が異常であると考えられるので、停止条件演算部６５は、油圧ショベル１の超信地旋回動作を終了させる信号（動作終了信号）を走行制御部６３に出力し（Ｓ１５）、処理を終了する。なお、ずれ距離が第二距離以上である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）おいては、動作終了信号は、以降の走行動作も停止させる指令を含む信号であってもよい。

【0060】

一方、ずれ距離が第二距離以上でない場合（Ｓ１４：ＮＯ）には、停止条件演算部６５は、ずれ距離が第一距離以上であるか否かを判定する（Ｓ１６）。ここで、本実施形態では、第一距離は、前方注視距離であってもよい。

【0061】

この結果、ずれ距離が第一距離以上である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）には、処理をステップＳ１７に進める一方、ずれ距離が第一距離以上でない場合（Ｓ１６：ＮＯ）には、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ２１（図８参照）に進める。

【0062】

ステップＳ１７では、停止条件演算部６５は、車体方向が目標経路と平行になる方位を超過しているか否かを判定する（Ｓ１７）。この結果、車体方向が目標経路と平行になる方位を超過している場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ１５に進めて、油圧ショベル１の超信地旋回動作を終了させる動作終了信号を走行制御部６３に出力する一方、車体方向が目標経路と平行になる方位を超過していない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ３１（図９参照）に進める。

【0063】

ステップＳ２１（図８参照）では、停止条件演算部６５は、油圧ショベル１の位置及び車体方位に基づいて、その時点で超信地旋回動作を停止するとした場合に油圧ショベル１が停止する車体方位（停止方位：終了目標方位）を予測する。例えば、超信地旋回動作において、旋回開始から角速度を徐々に増加させ、所定の角速度に到達した後にその角速度を維持し、旋回を停止する際に角速度を徐々に減少させる制御を行う場合には、停止方位は、現在の車体方向と、現在の角速度から旋回を停止するために角速度を徐々に減少させた場合に旋回する旋回角とに基づいて、予測することができる。

【0064】

次いで、停止条件演算部６５は、超信地旋回動作を停止した後の後続の走行動作制御において指令するヨーレート（指令ヨーレート：目標ヨーレート）を予測する（Ｓ２２）

【0065】

次いで、停止条件演算部６５は、指令ヨーレートが０であるか否かを判定する（Ｓ２３）。この結果、指令ヨーレートが０である場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、超信地旋回動作を停止し、走行動作を開始すると、無駄な旋回を行わずに済むことを意味しているので、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ１５に進めて、油圧ショベル１の超信地旋回動作を終了させる動作終了信号を走行制御部６３に出力する。

【0066】

一方、指令ヨーレートが０でない場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、停止条件演算部６５は、停止方位が目標経路の方位（経路方位）と同じ（平行）であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。この結果、停止方位が経路方位と同じ場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）には、さらに旋回を行うと旋回量が多くなり、ずれ距離をさらに大きくしてしまう可能性があるので、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ１５に進めて、油圧ショベル１の超信地旋回動作を終了させる動作終了信号を走行制御部６３に出力する。

【0067】

一方、停止方位が経路方位と同じでない場合（Ｓ２４：ＮＯ）には、旋回を継続する必要があるので、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ１２に進める。

【0068】

ステップＳ３１では、停止条件演算部６５は、油圧ショベル１の位置及び車体方位に基づいて、その時点で超信地旋回動作を停止するとした場合に油圧ショベル１が停止する停止方位を予測する。

【0069】

次いで、停止条件演算部６５は、停止方位が目標経路の方位（経路方位）と同じ（平行）であるか否かを判定する（ステップＳ３２）。この結果、停止方位が経路方位と同じ場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）には、無駄に旋回を行う可能性があるので、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ１５に進めて、油圧ショベル１の超信地旋回動作を終了させる動作終了信号を走行制御部６３に出力する。一方、停止方位が経路方位と同じでない場合（Ｓ３２：ＮＯ）には、旋回を継続する必要があるので、停止条件演算部６５は、処理をステップＳ１２に進める。

【0070】

次に、本実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例について説明する。

【0071】

図１０は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第一の図である。図１０は、超信地旋回動作制御処理のステップＳ２３で、指令ヨーレートが０であると判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）に、超信地旋回動作を終了する例を説明する図である。図１０（２）及び図１０（３）は、比較例である、油圧ショベル１の車体方向が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行う場合の例であり、図１０（４）及び図１０（５）は、実施形態に係る指令ヨーレートが０となった場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）に、超信地旋回動作を終了させる制御を行う場合の例である。

【0072】

油圧ショベル１は、図１０（１）に示すように超信地旋回動作を開始する方向転換点ＴＮに到達し、時計回り方向に旋回する超信地旋回動作を開始するものとする。

【0073】

ここで、図１０（２）に示すように、油圧ショベル１の車体方向が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行い、この超信地旋回動作において車体中心が方向転換点ＴＮから図面下方向にずれが発生したとする。この場合には、超信地旋回動作後に走行動作を開始すると、図１０（３）に示すように、油圧ショベル１は、反時計回り方向に旋回する動作を行って目標経路ＯＲに至るよう走行するので、必要走行幅ＲＷは、図示したものとなる。

【0074】

これに対して、図１０（４）に示すように、指令ヨーレートが０となった場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）に、超信地旋回動作を終了させる制御を行い、この超信地旋回動作において車体中心が方向転換点ＴＮから図面下方向にずれが発生したとする。この場合には、超信地旋回動作後に走行動作を開始すると、図１０（５）に示すように、油圧ショベル１は、指令ヨーレート０に従って直進を開始して目標経路ＯＲに至るよう走行するので、必要走行幅ＲＷは、図示したものとなる。この場合の必要走行幅ＲＷは、図１０（３）における必要走行幅ＲＷよりも狭くなる。

【0075】

このように、指令ヨーレートが０となった場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）に、超信地旋回動作を終了させる制御を行うことにより、走行動作において、超信地旋回動作における旋回方向と逆方向の無駄な旋回を行うことを低減でき、必要走行幅を狭くすることができる。

【0076】

図１１は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第二の図である。図１１は、超信地旋回動作制御処理のステップＳ１６で、ずれ距離が第一距離以上であり（Ｓ１６：ＹＥＳ）、車体方向が目標経路ＯＲと平行になる方位を超過していない場合（Ｓ１７：ＮＯ）における超信地旋回動作の例を説明する図である。図１１（２）は、比較例である、指令ヨーレートが０となった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行う場合の例であり、図１１（３）は、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行う場合の例である。

【0077】

油圧ショベル１は、図１１（１）に示すように、方向転換点ＴＮにおいて時計回り方向に旋回する超信地旋回動作を実行中であり、この超信地旋回動作により車体中心が方向転換点ＴＮから図面上方向にずれ、ずれ距離が第一距離よりも長くなったとする。

【0078】

この場合において、指令ヨーレートが０となった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行うようにすると、図１１（２）に示すように、油圧ショベル１は、車体方向が目標経路ＯＲと垂直となるところまで時計回り方向の旋回を行ってしまい、その後の走行動作では、反時計回り方向の旋回を行いつつ目標経路ＯＲに至るよう走行することとなる。

【0079】

これに対して、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行うと、図１１（３）に示すように、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）に超信地旋回動作を終了させる制御を行う。この場合には、超信地旋回動作後の走行動作を行うと、油圧ショベル１は、時計回り方向の旋回を行いつつ目標経路ＯＲに至るよう走行することとなる。

【0080】

このように、ずれ距離が第一距離以上であり（Ｓ１６：ＹＥＳ）、車体方向が目標経路ＯＲと平行になる方位を超過していない場合（Ｓ１７：ＮＯ）には、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）に、超信地旋回動作を終了させる制御を行うことにより、その後の走行動作において、超信地旋回動作における旋回方向と逆方向の無駄な旋回を行うことを低減できる。

【0081】

図１２は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第三の図である。図１２は、超信地旋回動作制御処理のステップＳ１６で、ずれ距離が第一距離以上であり（Ｓ１６：ＹＥＳ）、車体方向が目標経路ＯＲと平行になる方位を超過している場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）における超信地旋回動作の例を説明する図である。

【0082】

この場合には、車体方向が目標経路ＯＲと平行になる方位を超過しており、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と同じにはならないので、直ちに超信地旋回動作を終了させる制御を行う。これにより、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と大きくずれることを防止でき、その後の走行動作において、超信地旋回動作における旋回方向と逆方向の無駄な旋回を行うことを低減できる。

【0083】

図１３は、一実施形態に係る超信地旋回動作制御処理における具体例を説明する第四の図である。図１３は、超信地旋回動作制御処理のステップＳ２３で、指令ヨーレートが０であると判定されていない場合（Ｓ２３：ＮＯ）に、油圧ショベル１の車体方向が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合（Ｓ２４：ＮＯ）に超信地旋回動作を終了する例を説明する図である。図１３（２）は、比較例である、指令ヨーレートが０となった場合に、超信地旋回動作を終了させる制御を行う場合の例であり、図１３（３）は、油圧ショベル１の停止方位が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合に超信地旋回動作を終了させる制御を行う場合の例である。

【0084】

油圧ショベル１は、図１３（１）に示すように超信地旋回動作を開始する方向転換点ＴＮに到達し、時計回り方向に旋回する超信地旋回動作を開始するものとする。

【0085】

ここで、指令ヨーレートが０となった場合に、超信地旋回動作を終了させる制御を行い、この超信地旋回動作において車体中心が方向転換点ＴＮから図面上方向にずれが発生した場合には、図１３（２）に示す状態となる。

【0086】

これに対して、油圧ショベル１の車体方向が目標経路ＯＲの方位と同じになった場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）に超信地旋回動作を終了させる制御を行い、この超信地旋回動作において車体中心が方向転換点ＴＮから図面下方向にずれが発生した場合には、図１３（３）に示すようになる。この場合には、図１３（２）に示す場合よりも超信地旋回動作における旋回量を抑えることができるので、ずれ距離を抑えることができる。

【0087】

なお、本発明は、上述の実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

【0088】

例えば、上記実施形態では、作業機械の一例として油圧ショベルを例に説明していたが、本発明はこれに限られず、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械にも本発明を適用することができ、要は、クローラ等の超信地旋回動作が可能な作業機械であればよい。

【0089】

また、上記実施形態では、第二距離を第一距離よりも長い距離としていたが、第二距離を第一距離よりも短い距離としてもよい。

【0090】

また、本実施形態では、走行制御を、前方注視一次モデルを使用した走行制御としていたが、本発明はこれに限られず、他の走行制御であってもよく、この場合は、前方注視距離が存在しないので、第一距離は、任意の値としてもよい。例えば、他の走行制御としては、油圧ショベル１の車体方向及び位置と、目標経路とを用いたＰＩＤ制御を行う走行制御であってもよい。

【符号の説明】

【0091】

１…油圧ショベル、１Ａ…作業装置、１Ｂ…車体、２ａ…油圧ポンプ、２ｂ…油圧ポンプ、２ｃ…パイロットポンプ、３ａ…走行左油圧モータ、３ｂ…走行右油圧モータ、１１…下部走行体、１２…上部旋回体、６０…制御装置、６１…目標経路入力部、６２…車体情報入力部、６３…走行制御部、６４…電磁比例弁制御部、６５…停止条件演算部

【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】