特開 2024-2100 作業機械の制御システム

(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】P2024002100

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】作業機械の制御システム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20231228BHJP

   E02F 9/24 20060101ALI20231228BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 N

E02F9/24 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022101091

(22)【出願日】2022-06-23

(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】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石井 宏紀

(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】辺見 森象

【テーマコード（参考）】

2D003

2D015

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AA02

2D003AB02

2D003AB03

2D003AB04

2D003BA02

2D003BA07

2D003CA02

2D003DB04

2D015GA03

2D015GB07

(57)【要約】

【課題】本開示は、複数の作業機械の作業時における衝突を回避しつつ作業効率の低下を抑制可能な作業機械の制御システムを提供する。
【解決手段】作業機械の制御システムは、動作計画部１２１と、占有領域判定部２２０（図１）と、動作制御部１２５と、干渉予測部１２２と、目標位置再設定部１２３と、備える。動作計画部１２１は、作業機械の目標動作ＴＭを計画する。占有領域判定部２２０は、共同作業領域に設定した複数の分割領域において作業機械の作業装置が位置している占有領域の有無を判定する。動作制御部１２５は、作業機械の作業装置が目標動作に追従するように各々の作業機械を動作させる。干渉予測部１２２は、目標動作ＴＭで動作する作業機械の作業装置と占有領域との干渉の有無を予測する。目標位置再設定部１２３は、干渉が予測された場合に、目標位置を、占有領域を除外した再設定可能範囲に含まれる修正目標位置に再設定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業装置と姿勢検出装置と位置検出装置と制御装置とを備えた複数の作業機械の各々を制御して各々の前記作業機械の前記作業装置の可動範囲が重複する共同作業領域において複数の前記作業機械に共同作業をさせる作業機械の制御システムであって、
前記制御装置は、
各々の前記作業機械の前記作業装置の目標位置を含む各々の前記作業機械の目標動作を計画する動作計画部と、
各々の前記作業機械の前記作業装置が前記目標動作に追従するように各々の前記作業機械を動作させる動作制御部と、
前記目標動作で動作する各々の前記作業機械の前記作業装置と各々の前記作業機械の前記作業装置の位置情報に基いて判定された前記共同作業領域に設定した分割領域において少なくとも１台の前記作業機械の前記作業装置が位置している占有領域との干渉の有無を予測する干渉予測部と、
前記干渉予測部によって干渉が予測された場合に、前記作業装置と前記占有領域とが干渉する前記目標位置を、複数の前記分割領域から前記占有領域を除外した再設定可能範囲に含まれる修正目標位置に再設定する目標位置再設定部と、
を備えることを特徴とする作業機械の制御システム。

【請求項2】

前記動作計画部は、前記干渉予測部によって前記作業装置と前記占有領域との干渉が予測された前記作業機械に対し、前記作業装置が前記占有領域に干渉することなく前記修正目標位置に到達する前記目標動作を再設定することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の制御システム。

【請求項3】

前記目標位置再設定部は、前記占有領域の手前に前記目標動作の前記目標位置が存在する場合に、前記占有領域の手前の前記目標位置を前記修正目標位置として設定することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の制御システム。

【請求項4】

前記目標位置再設定部は、前記共同作業領域において前記占有領域の手前に前記目標動作の前記目標位置が存在しない場合に、前記共同作業領域の外の前記再設定可能範囲に前記修正目標位置を設定することを特徴とする請求項１に記載の作業機械の制御システム。

【請求項5】

前記干渉予測部によって干渉が予測された前記作業装置の前記修正目標位置を前記目標位置再設定部が設定できなかった場合に、前記動作制御部は、前記干渉予測部によって干渉が予測された前記作業装置を備える前記作業機械の動作を停止させることを特徴とする請求項１に記載の作業機械の制御システム。

【請求項6】

前記干渉予測部は、各々の前記作業機械の前記作業装置と前記占有領域との干渉の有無の予測結果を随時更新し、
前記目標位置再設定部は、前記干渉予測部の最新の予測結果に基いて前記修正目標位置を随時更新し、
前記動作制御部は、前記干渉予測部の最新の予測結果と最新の前記修正目標位置とに基いて各々の前記作業機械を動作させることを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか一項に記載の作業機械の制御システム。

【請求項7】

前記再設定可能範囲は、各々の前記作業機械が単独で前記作業装置による作業を行う単独作業領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の作業機械の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械の制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から教示データにしたがって作業する複数のロボットが互いに干渉しないように各ロボットの教示データを作成する作業教示方法が知られている。下記特許文献１に記載された複数ロボットの作業教示方法は、次のような手順を含む（要約、請求項１等）。まず、他のロボットの存在を無視して作成したロボット単体の単体教示データを全てのロボットに関して入力する。

【0003】

次に、Ｋを１以上の整数とし、全ロボットの前記単体教示データの集合を単体教示データセットとする。このとき、その単体教示データセット内の作業点における動作命令と、作業点間の移動に関する動作命令のどちらか一方、あるいは両方の動作命令の実行開始順序を指定した動作命令開始スケジュールをＫ通り決定する。そして、Ｋ通りの前記動作命令開始スケジュールにしたがって前記単体教示データセットを修正し、修正教示データセットをＫ通り作成する。

【0004】

また、下記特許文献２は、ロボットと、そのロボットの動作を制御するコントローラと、を有するロボットシステムを開示している（第００２６段落等）。コントローラは、動作モード記憶部と、動作モード切替部と、を有している。動作モード記憶部は、予め設定された第１条件を満たしたときにロボットの動作態様を通常から特別な動作態様に切り替わるようにロボットを制御する動作モードを複数記憶する。動作モード切替部は、動作モード記憶部に記憶された特定の動作モードが実行されているとき、その特定の動作モードの実行条件を満たした状態で、さらに、予め設定された第２条件を満たすと、動作モードを別の動作モードに切り替える。

【0005】

この従来のロボットシステムは、前記ロボット以外の移動体の位置を検知する移動体検知手段を有している（特許文献２、第００３５段落等）。動作モード切替部は、複数の動作モードのうちの少なくとも１つが、ロボット周囲の所定エリア内に移動体を検知したことを第１条件としてロボットの動作態様を通常から通常よりも低出力で動作する特別な動作態様に切り替える第４動作モードである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００３－２００３６８号公報

【特許文献2】特開２０１４－１７６９３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来の作業教示方法によれば、ロボット間衝突回避が確実に保証される中間解およびスケジュール解を求めることができる（特許文献１、第００５８段落等）。しかし、作業機械においては、作業負荷によって動作速度が変化するだけでなく、その作業負荷を正確に予測することが困難である。そのため、作業機械は、事前に計画したとおりの動作ができない場合が多く、複数の作業機械の作業時に衝突回避が困難になるおそれがある。

【0008】

上記従来のロボットシステムによれば、ロボットが低出力にて動作を再開することで、移動体に対する危険性が低減する（特許文献２、第００４０段落等）。しかし、ロボットと比較して大型で大重量の作業機械においては、動作態様を通常から通常よりも低出力で動作する特別な動作態様に切り替えたとしても、安全性の面で改善の余地があり、作業効率が低下するおそれがある。

【0009】

本開示は、複数の作業機械の作業時における衝突を回避しつつ作業効率の低下を抑制可能な作業機械の制御システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本開示の一態様は、作業装置と姿勢検出装置と位置検出装置と制御装置とを備えた複数の作業機械の各々を制御して各々の前記作業機械の前記作業装置の可動範囲が重複する共同作業領域において複数の前記作業機械に共同作業をさせる作業機械の制御システムであって、前記制御装置は、各々の前記作業機械の前記作業装置の目標位置を含む各々の前記作業機械の目標動作を計画する動作計画部と、各々の前記作業機械の前記作業装置が前記目標動作に追従するように各々の前記作業機械を動作させる動作制御部と、前記目標動作で動作する各々の前記作業機械の前記作業装置と各々の前記作業機械の前記作業装置の位置情報に基いて判定された前記共同作業領域に設定した分割領域において少なくとも１台の前記作業機械の前記作業装置が位置している占有領域との干渉の有無を予測する干渉予測部と、前記干渉予測部によって干渉が予測された場合に、前記作業装置と前記占有領域とが干渉する前記目標位置を、複数の前記分割領域から前記占有領域を除外した再設定可能範囲に含まれる修正目標位置に再設定する目標位置再設定部と、を備えることを特徴とする作業機械の制御システムである。

【0011】

本開示の別の一態様は、作業装置を備えた複数の作業機械の各々を制御して各々の前記作業機械の前記作業装置の可動範囲が重複する共同作業領域において複数の前記作業機械に共同作業をさせる作業機械の制御システムであって、各々の前記作業機械の前記作業装置の目標位置を含む各々の前記作業機械の目標動作を計画する動作計画部と、前記共同作業領域に設定した分割領域において少なくとも１台の前記作業機械の前記作業装置が位置している占有領域の有無を各々の前記作業機械の前記作業装置の位置情報に基いて判定する占有領域判定部と、各々の前記作業機械の前記作業装置が前記目標動作に追従するように各々の前記作業機械を動作させる動作制御部と、前記目標動作で動作する各々の前記作業機械の前記作業装置と前記占有領域との干渉の有無を予測する干渉予測部と、前記干渉予測部によって干渉が予測された場合に、前記作業装置と前記占有領域とが干渉する前記目標位置を、複数の前記分割領域から前記占有領域を除外した再設定可能範囲に含まれる修正目標位置に再設定する目標位置再設定部と、を備えることを特徴とする作業機械の制御システムである。

【発明の効果】

【0012】

本開示の上記態様によれば、複数の作業機械の作業時における衝突を回避しつつ作業効率の低下を抑制可能な作業機械の制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本開示に係る作業機械の制御システムの実施形態１を概略的に示す構成図。

【図2】図１の制御システムの制御対象である作業機械の一例を示す斜視図。

【図3】図１の制御システムを構成する作業機械の制御装置の機能ブロック図。

【図4】図１の作業機械の制御システムの処理の一例を示すフロー図。

【図5】図１の制御システムの制御による複数の作業機械の共同作業を示す平面図。

【図6】本開示に係る作業機械の制御システムの実施形態２の処理を示すフロー図。

【図7】図６の制御システムの制御による複数の作業機械の共同作業を示す平面図。

【図8】図６の制御システムの制御による複数の作業機械の共同作業を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本開示に係る作業機械の制御システムの実施形態を説明する。

【0015】

［実施形態１］
図１は、本開示に係る作業機械の制御システムの実施形態１を概略的に示す構成図である。図２は、図１の作業機械の制御システムＷＭＣＳの制御対象である作業機械１００の一例を、部分的に透視して示す斜視図である。なお、図１および図２では、同一の構成を有する複数の作業機械１００を代表して、１台の作業機械１００のみを示している。

【0016】

本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、作業装置１１０を備えた複数の作業機械１００の各々を制御するシステムである。以下で詳述するが、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、各々の作業機械１００の作業装置１１０の可動範囲が重複する共同作業領域ＣＡ（図５参照）において、複数の作業機械１００に共同作業をさせるように構成されている。

【0017】

図１に示すように、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、たとえば、複数の作業機械１００に搭載された制御装置１２０と、作業機械１００の外部に設置されて制御装置１２０と情報通信可能に接続されるサーバ２００と、によって構成されている。なお、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、たとえば、サーバ２００を使用することなく、複数の作業機械１００に搭載された制御装置１２０のみによって構成することも可能である。

【0018】

作業機械１００は、図１に示すように、たとえば、無線通信装置１０１と、姿勢検出装置１０２と、位置検出装置１０３と、電磁比例弁１０４と、制御装置１２０と、を備えている。また、作業機械１００は、図２に示すように、たとえば、作業装置１１０と、下部走行体１３０と、上部旋回体１４０と、を備えている。

【0019】

作業機械１００は、たとえば、多関節型のフロント作業装置である作業装置１１０によって、掘削および放下（放土）作業、積込作業、破砕作業、選別作業、整地作業、または、法面整備作業などの作業を行う油圧ショベルである。なお、作業機械の制御システムＷＭＣＳの制御対象としての作業機械１００は、油圧ショベルに限定されず、たとえば、ホイールローダ、双腕仕様機、道路機械、ブルドーザ、クレーンなど、任意の作業を行うための作業装置を備えた他の作業機械であってもよい。

【0020】

作業装置１１０は、たとえば、ブーム１１１と、アーム１１２と、バケット１１３とを備えている。ブーム１１１の基端部は、上部旋回体１４０の前部中央部に、上部旋回体１４０の幅方向に平行なブームピンを介して回動可能に支持されている。アーム１１２の基端部は、ブーム１１１の先端部に、上部旋回体１４０の幅方向に平行なアームピンを介して回動可能に支持されている。バケット１１３の一端は、アーム１１２の先端部に、上部旋回体１４０の幅方向に平行なバケットピンを介して回動可能に支持されている。

【0021】

また、作業装置１１０は、たとえば、ブームシリンダ１１４と、アームシリンダ１１５と、バケットシリンダ１１６と、を含む、複数の油圧シリンダを備えている。ブームシリンダ１１４のシリンダチューブの基端部とピストンロッドの先端部は、それぞれ、上部旋回体１４０の前部中央部とブーム１１１の長手方向の中間部に回動可能に取り付けられている。

【0022】

アームシリンダ１１５のシリンダチューブの基端部とピストンロッドの先端部は、それぞれ、ブーム１１１の長手方向の中間部とアーム１１２の基端部に回動可能に取り付けられている。バケットシリンダ１１６のシリンダチューブの基端部は、アーム１１２の基端部に回動可能に取り付けられ、バケットシリンダ１１６のピストンロッドの先端部は、リンク機構を介してバケット１１３の一端に取り付けられている。

【0023】

このような構成により、ブームシリンダ１１４のピストンロッドが伸縮すると、ブーム１１１がブームピンを中心に上下に回動する。また、アームシリンダ１１５のピストンロッドが伸縮すると、アーム１１２がアームピンを中心に上下に回動する。また、バケットシリンダ１１６のピストンロッドが伸縮すると、バケット１１３がバケットピンを中心に上下に回動する。

【0024】

下部走行体１３０は、たとえば、左右一対の履帯１３１と、左右一対の油圧モータ１３２とを備えている。下部走行体１３０は、各々の油圧モータ１３２の回転により各々の履帯１３１を回転させることで、作業機械１００を走行させる。

【0025】

上部旋回体１４０は、下部走行体１３０の上に旋回可能に取り付けられ、たとえば、図２に示す旋回モータ１４１、原動機１４２、および油圧ポンプ１４３などの他、図１に示す無線通信装置１０１、位置検出装置１０３、および制御装置１２０などを収容している。旋回モータ１４１は、たとえば、油圧モータであり、下部走行体１３０の上部および上部旋回体１４０の下部に取り付けられ、上部旋回体１４０を、作業機械１００の高さ方向に平行な回転軸を中心に、下部走行体１３０に対して旋回させる。

【0026】

原動機１４２は、たとえば、内燃エンジンであり、出力軸が油圧ポンプ１４３の入力軸に連結されている。油圧ポンプ１４３は、原動機１４２によって入力軸が回転されて駆動され、作動油を電磁比例弁１０４へ圧送する。電磁比例弁１０４は、たとえば、制御装置１２０から入力される制御信号ＣＳに従って、油圧ポンプ１４３から圧送された作動油を、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、バケットシリンダ１１６、油圧モータ１３２、および旋回モータ１４１へ分配する。

【0027】

これにより、制御装置１２０は、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、およびバケットシリンダ１１６を伸縮させて作業装置１１０を作動させ、前述の掘削および放下作業などの作業を自動的に行うことができる。また、制御装置１２０は、下部走行体１３０の油圧モータ１３２を回転または停止させ、作業機械１００を自動的に走行または停止させることができ、旋回モータ１４１を回転または停止させ、上部旋回体１４０を自動的に旋回または停止させることができる。

【0028】

図２では図示を省略するが、図１に示す無線通信装置１０１は、たとえば、コントロールエリアネットワーク（ＣＡＮ）やローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）などの車載ネットワークを介して、制御装置１２０と情報通信可能に接続されている。また、無線通信装置１０１は、たとえば、無線通信回線を介して、ネットワーク上のサーバ２００や、携帯情報端末（ＰＤＡ）３１０および外部サーバ３２０などの外部システム３００と情報通信可能に接続される。

【0029】

また、図２では図示を省略するが、図１に示す姿勢検出装置１０２は、たとえば、ブーム１１１、アーム１１２、およびバケット１１３のそれぞれの回転角度または姿勢を検出する角度センサまたは姿勢センサを含んでいる。また、姿勢検出装置１０２は、たとえば、水平面などの基準面に対する上部旋回体１４０の傾斜角を検出する傾斜角センサを含んでいる。姿勢検出装置１０２は、検出した情報を、たとえば、姿勢情報ＡＩとして制御装置１２０へ出力する。

【0030】

また、図２では図示を省略するが、図１に示す位置検出装置１０３は、たとえば、全球衛星測位システム（ＧＮＳＳ）のアンテナと受信機によって構成され、上部旋回体１４０に搭載されている。位置検出装置１０３は、たとえば、緯度、経度、および高度、ならびに方位などを含む作業機械１００の位置情報ＬＩを検出して制御装置１２０へ出力する。

【0031】

図１に示すように、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、たとえば、外部システム３００と情報通信可能に接続されている。より詳細には、作業機械の制御システムＷＭＣＳを構成する作業機械１００の制御装置１２０は、たとえば、無線通信装置１０１、無線通信回線およびネットワークを介して、外部システム３００を構成するＰＤＡ３１０および外部サーバ３２０に接続されている。

【0032】

同様に、作業機械の制御システムＷＭＣＳを構成するサーバ２００は、たとえば、無線通信回線やネットワークを介して、外部システム３００を構成するＰＤＡ３１０および外部サーバ３２０に接続されている。なお、外部システム３００は、ＰＤＡ３１０と外部サーバ３２０のうち、いずれか一方によって構成されていてもよい。また、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、たとえば、外部システム３００を構成の一部として含んでいてもよい。

【0033】

サーバ２００は、たとえば、ネットワークに接続されたコンピュータである。サーバ２００は、たとえば、中央処理装置（ＣＰＵ）と、ＲＡＭおよびＲＯＭなどのメモリと、ハードディスクなどの不揮発性の記憶装置と、その記憶装置に記憶されたプログラムおよびデータと、入出力部などを備えている。また、サーバ２００は、たとえば、後述する領域設定部２１０と、占有領域判定部２２０とを有している。これらのサーバ２００の各部は、たとえば、メモリや記憶装置に記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって実現されるサーバ２００の各機能を表している。

【0034】

図３は、図１の作業機械の制御システムＷＭＣＳを構成する作業機械１００の制御装置１２０の構成を示す機能ブロック図である。制御装置１２０は、たとえば、ＣＰＵ、メモリ、タイマ、および入出力部を備えた一つ以上のマイクロコントローラによって構成することができる。制御装置１２０は、たとえば、動作計画部１２１と、干渉予測部１２２と、目標位置再設定部１２３と、動作制御部１２５と、を有している。

【0035】

また、制御装置１２０は、たとえば、位置姿勢演算部１２４と、アクチュエータ制御部１２６と、電磁比例弁制御部１２７と、を有している。図３に示す制御装置１２０の各部は、たとえば、制御装置１２０のＣＰＵにより、メモリに記憶されたプログラムを実行することによって実現される制御装置１２０の各機能を表している。なお、作業機械の制御システムＷＭＣＳを複数の作業機械１００の制御装置１２０のみで構成する場合には、各々の作業機械１００制御装置１２０は、図３に示す各部に加えて、図１に示すサーバ２００の領域設定部２１０と、占有領域判定部２２０とを有してもよい。

【0036】

以下、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳの動作を説明する。図４は、図１の作業機械の制御システムＷＭＣＳの処理の一例を示すフロー図である。図５は、図１の作業機械の制御システムＷＭＣＳの制御による複数の作業機械１００の共同作業を示す平面図である。

【0037】

作業機械の制御システムＷＭＣＳは、たとえば、サーバ２００が外部システム３００からタスク情報ＴＩを受信すると、図４に示す処理フローＰ１００を開始する。より具体的には、たとえば、複数の作業機械１００を管理するユーザが、ＰＤＡ３１０にタスク情報ＴＩを入力して送信すると、各々の作業機械１００の制御装置１２０およびサーバ２００が、ＰＤＡ３１０から送信されたタスク情報ＴＩを受信する。

【0038】

または、たとえば、上記ユーザが所有する外部サーバ３２０にインストールされた施工管理アプリケーションからタスク情報ＴＩが送信され、各々の作業機械１００の制御装置１２０およびサーバ２００が外部サーバ３２０から送信されたタスク情報ＴＩを受信する。タスク情報ＴＩは、たとえば、複数の作業機械１００に実行させる共同作業の種類と、各々の作業機械１００の作業装置１１０の目標位置ＴＰに関連する再設定可能範囲ＲＡとを含む。

【0039】

より詳細には、タスク情報ＴＩに含まれる共同作業の種類は、たとえば、作業機械１００が実施可能な掘削および放下作業、整地作業、積込作業、法面整備作業などの作業を含む。図５に示す例において、二台の作業機械１００による共同作業の種類は、掘削および放下作業である。より具体的には、図５に示す共同作業は、たとえば、一台の作業機械１００Ａが掘削範囲ＥＡで掘削した土砂などの対象物を放下範囲ＤＡに放下し、もう一台の作業機械１００Ｂが放下範囲ＤＡに積み上げられた対象物を掘削して図示を省略する別の放下範囲ＤＡに放下する、対象物の受け渡し作業である。

【0040】

また、タスク情報ＴＩに含まれる作業装置１１０の目標位置ＴＰの再設定可能範囲ＲＡは、各々の作業機械１００の作業装置１１０の目標位置ＴＰを修正した修正目標位置ＣＴＰを再設定することが可能な範囲である。図５に示す例において、一方の作業機械１００Ａの再設定可能範囲ＲＡは、一方の作業機械１００Ａが単独で作業装置１１０による作業を行う単独作業領域としての掘削範囲ＥＡと、各々の作業機械１００Ａ，１００Ｂが作業を行う放下範囲ＤＡとを含む。

【0041】

次に、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、図４に示す共同作業領域ＣＡおよび分割領域ＳＡを設定する処理Ｐ１０１を実行する。より具体的には、図１に示すサーバ２００が外部システム３００からタスク情報ＴＩを受信すると、領域設定部２１０は、タスク情報ＴＩに基いて、複数の作業機械１００が接触する可能性のある範囲の全体を含むように、共同作業領域ＣＡを設定する。さらに、領域設定部２１０は、共同作業領域ＣＡを分割した複数の分割領域ＳＡを設定する。

【0042】

図５に示す例において、二台の作業機械１００が接触する可能性のある範囲は、二台の作業機械１００がそれぞれ作業を行う放下範囲ＤＡである。領域設定部２１０は、たとえば、二台の作業機械１００の幅方向を長手方向とする長方形の放下範囲ＤＡの外側に外縁を有する長方形の共同作業領域ＣＡを設定する。さらに、図５に示す例において、領域設定部２１０は、長方形の共同作業領域ＣＡを長手方向に５等分するとともに短手方向に２等分して、合計１０個の分割領域ＳＡを設定している。

【0043】

分割領域ＳＡの数、すなわち共同作業領域ＣＡの分割数は、たとえば、タスク情報ＴＩに含まれている。この場合、領域設定部２１０は、共同作業領域ＣＡの分割数に応じて分割領域ＳＡを設定する。また、領域設定部２１０は、たとえば、作業機械１００のバケット１１３の寸法に応じて分割領域ＳＡの縦横の寸法を決定し、分割領域ＳＡの縦横の寸法に基いて共同作業領域ＣＡの分割数を決定してもよい。たとえば、分割領域ＳＡの縦横の寸法は、バケット１１３の姿勢を変化させたときに最大となるバケット１１３の縦横の寸法に等しくしてもよい。

【0044】

また、分割領域ＳＡの縦横の寸法は、バケット１１３の姿勢を変化させたときに最小となるバケット１１３の縦横の寸法と等しいか、その縦横の寸法より小さくてもよい。分割領域ＳＡの縦横の寸法の下限値、または、共同作業領域ＣＡの分割数の上限値は、たとえば、領域設定部２１０による処理負荷が過大にならない範囲で決定することができる。また、図５に示す例において、領域設定部２１０は、共同作業領域ＣＡを高さ方向において複数の分割領域ＳＡに分割していないが、共同作業領域ＣＡを高さ方向において複数の分割領域ＳＡに分割してもよい。

【0045】

次に、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、各々の作業機械１００の位置姿勢情報ＰＩを取得する処理Ｐ１０２を実行する。この処理Ｐ１０２において、サーバ２００の占有領域判定部２２０は、領域設定部２１０から複数の分割領域ＳＡの情報を取得するとともに、各々の作業機械１００から位置姿勢情報ＰＩを取得する。

【0046】

より詳細には、図３に示すように、各々の作業機械１００の制御装置１２０において、位置姿勢演算部１２４は、姿勢検出装置１０２と位置検出装置１０３から、それぞれ、作業機械１００および作業装置１１０の姿勢情報ＡＩと、作業機械１００の位置情報ＬＩとを取得する。位置姿勢演算部１２４は、取得した姿勢情報ＡＩと位置情報ＬＩに基いて位置姿勢情報ＰＩを生成し、生成した位置姿勢情報ＰＩを動作制御部１２５へ出力するとともに、無線通信装置１０１を介してサーバ２００へ送信する。位置姿勢情報ＰＩは、たとえば、作業機械１００の位置座標、作業装置１１０の姿勢、およびバケット１１３の爪先の位置を含む。

【0047】

サーバ２００の占有領域判定部２２０は、各々の作業機械１００の制御装置１２０から送信されてサーバ２００によって受信された位置姿勢情報ＰＩを取得する。占有領域判定部２２０は、領域設定部２１０が共同作業領域ＣＡに設定した分割領域ＳＡにおいて、少なくとも１台の作業機械１００の作業装置１１０が位置している占有領域ＯＡの有無を、各々の作業機械１００の作業装置１１０の位置情報を含む位置姿勢情報ＰＩに基いて判定する。

【0048】

この占有領域判定部２２０による占有領域ＯＡの有無の判定は、各々の作業機械１００から随時送信される位置姿勢情報ＰＩに基いて、たとえば、１００ｍｓｅｃ程度の周期で、随時更新される。なお、占有領域判定部２２０は、たとえば、作業機械１００の作業装置１１０の一部、下部走行体１３０の一部、または上部旋回体１４０の一部が含まれる分割領域ＳＡを占有領域ＯＡと判定してもよい。占有領域判定部２２０は、たとえば、共同作業領域ＣＡ、分割領域ＳＡ、および占有領域ＯＡの判定結果を含む領域情報ＲＩを、各々の作業機械１００へ送信する。

【0049】

図１に示すように、各々の作業機械１００の制御装置１２０は、サーバ２００の占有領域判定部２２０から送信された領域情報ＲＩを、無線通信装置１０１を介して受信する。図３に示すように、制御装置１２０の干渉予測部１２２は、無線通信装置１０１を介して受信した領域情報ＲＩを取得する。この領域情報ＲＩは、前述のように、たとえば、図５に示す共同作業領域ＣＡ、分割領域ＳＡ、および占有領域ＯＡの情報を含んでいる。

【0050】

なお、作業機械の制御システムＷＭＣＳがサーバ２００を有しない場合、各々の制御装置１２０の占有領域判定部が、各々の作業機械１００の周囲の物体の位置情報を検出可能な外界センサの検出結果に基いて、占有領域ＯＡの有無を判定することも可能である。

【0051】

次に、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、作業機械１００の目標動作を取得する処理Ｐ１０３を実行する。この処理Ｐ１０３において、制御装置１２０の干渉予測部１２２は、動作計画部１２１によって計画された作業機械１００の目標動作ＴＭを取得する。

【0052】

より具体的には、図３に示すように、動作計画部１２１は、無線通信装置１０１を介して共同作業の種類および再設定可能範囲ＲＡを含むタスク情報ＴＩを取得する。動作計画部１２１は、取得したタスク情報ＴＩに基いて、各々の作業機械１００の目標動作ＴＭを計画して、干渉予測部１２２および目標位置再設定部１２３へ出力する。

【0053】

目標動作ＴＭは、たとえば、各々の作業機械１００の作業装置１１０の目標位置を含む。より詳細には、目標動作ＴＭは、たとえば、作業の開始から終了までの各時刻における作業機械１００の目標動作ＴＭと、作業装置１１０の目標姿勢と、バケット１１３の爪先の目標軌道を含む。干渉予測部１２２は、動作計画部１２１から目標動作ＴＭを取得する。

【0054】

次に、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、作業機械１００と占有領域ＯＡとの干渉の有無を判定する処理Ｐ１０４を実行する。この処理Ｐ１０４において、図３に示すように、制御装置１２０の干渉予測部１２２は、作業機械１００の目標動作ＴＭと、占有領域ＯＡを含む領域情報ＲＩとに基いて、目標動作ＴＭで動作する各々の作業機械１００の作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉の有無を予測する。

【0055】

図５に示す例において、一方の作業機械１００Ａが掘削範囲ＥＡで行う掘削作業の目標動作ＴＭは、放下範囲ＤＡにおいて他の作業機械１００Ｂの作業装置１１０が位置している占有領域ＯＡに干渉しない。そのため、作業機械１００Ａに搭載された制御装置１２０の干渉予測部１２２は、作業機械１００Ａが掘削範囲ＥＡで掘削作業を行う場合、処理Ｐ１０４において、作業機械１００Ａの作業装置１１０と占有領域ＯＡとが干渉しないこと（ＮＯ）を判定し、判定結果ＤＲを目標位置再設定部１２３へ出力する。この場合、作業機械１００Ｂに搭載された制御装置１２０の干渉予測部１２２も同様に、処理Ｐ１０４において、作業機械１００Ｂの作業装置１１０と作業機械１００Ａの占有領域（掘削範囲ＥＡ）とが干渉しないこと（ＮＯ）を判定し、判定結果ＤＲを目標位置再設定部１２３へ出力する。

【0056】

この場合、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、図４に示すように、次の処理Ｐ１０５で作業機械１００の自動制御を実行する。この処理Ｐ１０５において、制御装置１２０の目標位置再設定部１２３は、干渉予測部１２２から入力された判定結果ＤＲに基いて、動作計画部１２１によって計画された目標動作ＴＭをそのまま動作制御部１２５へ出力する。作業機械１００Ａの動作制御部１２５は、たとえば、目標動作ＴＭに応じた動作信号ＭＳを出力して、作業機械１００Ａの作業装置１１０が掘削範囲ＥＡにおける掘削作業の目標動作ＴＭに追従するように作業機械１００Ａを動作させる。作業機械１００Ｂの動作制御部１２５も同様に、目標動作ＴＭに応じた動作信号ＭＳを出力して、作業機械１００Ｂの作業装置１１０が放下範囲ＤＡに積み上げられた対象物を掘削して別の放下範囲に放下する作業の目標動作ＴＭに追従するように作業機械１００Ｂを動作させる。

【0057】

より具体的には、動作制御部１２５から出力された動作信号ＭＳは、たとえば、ブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、バケットシリンダ１１６、油圧モータ１３２、および旋回モータ１４１の速度指令を含み、アクチュエータ制御部１２６へ入力される。アクチュエータ制御部１２６は、入力された動作信号ＭＳに基く目標パイロット圧ＰＰを演算して電磁比例弁制御部１２７へ出力する。電磁比例弁制御部１２７は、アクチュエータ制御部１２６から入力された目標パイロット圧ＰＰに基く制御信号ＣＳを演算して電磁比例弁１０４へ出力する。

【0058】

これにより、制御装置１２０によって作業機械１００Ａのブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、バケットシリンダ１１６、油圧モータ１３２、および旋回モータ１４１が制御され、掘削範囲ＥＡにおいて作業機械１００Ａが目標動作ＴＭに従って自動掘削作業を実行する。その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、図４に示す処理フローＰ１００を終了し、所定の周期で処理フローＰ１００を繰り返す。

【0059】

その後、作業機械１００Ａによる掘削範囲ＥＡでの掘削作業と、作業機械１００Ｂによる掘削および放下作業が終了すると、図３に示す作業機械１００Ａの動作計画部１２１は、作業機械１００Ａによる放下範囲ＤＡでの放下作業の目標動作ＴＭを計画して、干渉予測部１２２および目標位置再設定部１２３へ出力する。同様に、作業機械１００Ｂの動作計画部１２１は、作業機械１００Ｂによる放下範囲ＤＡでの掘削作業と別の放下範囲での放下作業の目標動作ＴＭを計画して、干渉予測部１２２および目標位置再設定部１２３へ出力する。図５に示す例において、作業機械１００Ａの放下作業の目標動作ＴＭは、上部旋回体１４０の旋回動作を含み、作業装置１１０の目標位置ＴＰが占有領域ＯＡに含まれている。

【0060】

この場合、図４に示す処理Ｐ１０４において、干渉予測部１２２は、動作計画部１２１から取得した目標動作ＴＭと、無線通信装置１０１を介して占有領域判定部２２０から取得した領域情報ＲＩとに基いて、作業機械１００Ａと占有領域ＯＡとの干渉があること（ＹＥＳ）を判定する。すると、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、修正目標位置を再設定する処理Ｐ１０６を実行する。

【0061】

この処理Ｐ１０６において、目標位置再設定部１２３は、図５に示すように、作業機械１００Ａの作業装置１１０と占有領域ＯＡとが干渉する目標位置ＴＰを、複数の分割領域ＳＡから占有領域ＯＡを除外した再設定可能範囲ＲＡに含まれる修正目標位置ＣＴＰに再設定する。より詳細には、目標位置再設定部１２３は、図５に示すように、たとえば、占有領域ＯＡの手前に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在する場合に、占有領域ＯＡの手前の目標位置ＴＰを修正目標位置ＣＴＰとして設定する。この場合、目標位置再設定部１２３は、たとえば、占有領域ＯＡの直前の目標位置ＴＰを修正目標位置ＣＴＰとして設定する。

【0062】

なお、占有領域ＯＡの奥に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在し、占有領域ＯＡの奥の目標位置ＴＰが修正目標位置ＣＴＰに設定された場合、図３に示す作業機械１００Ａの動作計画部１２１は、修正目標動作ＣＴＭを再設定してもよい。この場合、作業機械１００Ａの動作計画部１２１は、たとえば、干渉予測部１２２によって作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉が予測された作業機械１００Ａに対し、作業装置１１０が占有領域ＯＡに干渉することなく修正目標位置ＣＴＰに到達する修正目標動作ＣＴＭを再設定する。より具体的には、動作計画部１２１は、たとえば、図５に示す作業機械１００Ａの上部旋回体１４０の旋回を、左回転ではなく、右回転とする目標動作ＴＭを再設定する。

【0063】

その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、処理Ｐ１０５において、作業機械１００の自動制御を実行する。この処理Ｐ１０５において、目標位置再設定部１２３は、動作計画部１２１から入力された目標動作ＴＭと、干渉予測部１２２から入力された判定結果ＤＲに基いて、修正目標位置ＣＴＰを含む修正目標動作ＣＴＭを演算して動作制御部１２５へ出力する。

【0064】

その結果、動作制御部１２５は、修正目標動作ＣＴＭに応じた動作信号ＭＳをアクチュエータ制御部１２６へ出力する。アクチュエータ制御部１２６は、動作制御部１２５から入力された動作信号ＭＳに基く目標パイロット圧ＰＰを電磁比例弁制御部１２７へ出力する。電磁比例弁制御部１２７は、アクチュエータ制御部１２６から入力された目標パイロット圧ＰＰに基く制御信号ＣＳを電磁比例弁１０４へ出力する。

【0065】

これにより、制御装置１２０によって作業機械１００Ａのブームシリンダ１１４、アームシリンダ１１５、バケットシリンダ１１６、油圧モータ１３２、および旋回モータ１４１が制御される。その結果、作業機械１００Ａの上部旋回体１４０および作業装置１１０が修正目標動作ＣＴＭに従って旋回し、作業装置１１０が占有領域ＯＡの手前の修正目標位置ＣＴＰで放下作業を行う。したがって、作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉が回避される。

【0066】

以上のように、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、作業装置１１０と姿勢検出装置１０２と位置検出装置１０３と制御装置１２０とを備えた複数の作業機械１００の各々を制御して各々の作業機械１００の作業装置１１０の可動範囲が重複する共同作業領域ＣＡにおいて複数の作業機械１００に共同作業をさせる作業機械の制御システムＷＭＣＳである。制御装置１２０は、動作計画部１２１と、動作制御部１２５と、干渉予測部１２２と、目標位置再設定部１２３と、を備えている。動作計画部１２１は、各々の作業機械１００の作業装置１１０の目標位置ＴＰを含む各々の作業機械１００の目標動作ＴＭを計画する。動作制御部１２５は、各々の作業機械１００の作業装置１１０が目標動作ＴＭに追従するように各々の作業機械１００を動作させる。干渉予測部１２２は、目標動作ＴＭで動作する各々の作業機械１００の作業装置１１０と各々の作業機械１００の作業装置１１０の位置情報ＰＩに基いて判定された共同作業領域ＣＡに設定した分割領域ＳＡにおいて少なくとも１台の作業機械１００の作業装置１１０が位置している占有領域ＯＡとの干渉の有無を予測する。目標位置再設定部１２３は、干渉予測部１２２によって干渉が予測された場合に、作業装置１１０と占有領域ＯＡとが干渉する目標位置ＴＰを、複数の分割領域ＳＡから占有領域ＯＡを除外した再設定可能範囲ＲＡに含まれる修正目標位置ＣＴＰに再設定する。

【0067】

換言すると、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、作業装置１１０を備えた複数の作業機械１００の各々を制御して、各々の作業機械１００の作業装置１１０の可動範囲が重複する共同作業領域ＣＡにおいて複数の作業機械１００に共同作業をさせるシステムである。作業機械の制御システムＷＭＣＳは、動作計画部１２１と、占有領域判定部２２０と、動作制御部１２５と、干渉予測部１２２と、目標位置再設定部１２３とを備える。動作計画部１２１は、各々の作業機械１００の作業装置１１０の目標位置ＴＰを含む各々の作業機械１００の目標動作ＴＭを計画する。占有領域判定部２２０は、共同作業領域ＣＡに設定した分割領域ＳＡにおいて、少なくとも１台の作業機械１００の作業装置１１０が位置している占有領域ＯＡの有無を、各々の作業機械１００の作業装置１１０の位置情報を含む位置姿勢情報ＰＩに基いて判定する。動作制御部１２５は、各々の作業機械１００の作業装置１１０が目標動作ＴＭに追従するように各々の作業機械１００を動作させる。干渉予測部１２２は、目標動作ＴＭで動作する各々の作業機械１００の作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉の有無を予測する。目標位置再設定部１２３は、干渉予測部１２２によって干渉が予測された場合に、作業装置１１０と占有領域ＯＡとが干渉する目標位置ＴＰを、複数の分割領域ＳＡから占有領域ＯＡを除外した再設定可能範囲ＲＡに含まれる修正目標位置ＣＴＰに再設定する。

【0068】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、各々の作業機械１００の作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉の有無を予測し、干渉が予測された作業機械１００の目標位置ＴＰを、占有領域ＯＡを除外した再設定可能範囲ＲＡ内の修正目標位置ＣＴＰに再設定することができる。したがって、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳによれば、作業機械１００同士が接触する可能性のある共同作業領域ＣＡにおいて、作業負荷によって動作速度が変化し、かつ、作業負荷の正確な予測が困難な作業機械１００間の接触を回避しつつ、複数の作業機械１００に共同作業を行わせることができる。また、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、占有領域ＯＡとの干渉が予測された目標位置ＴＰが占有領域ＯＡを除く再設定可能範囲ＲＡの修正目標位置ＣＴＰに再設定するだけで、作業機械１００を低出力で動作させたり停止させたりすることがない。したがって、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳによれば、作業機械１００の作業効率の低下を抑制することができる。

【0069】

また、前述のように、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、動作計画部１２１は、次のような動作することが可能である。すなわち、動作計画部１２１は、干渉予測部１２２によって作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉が予測された作業機械１００に対し、作業装置１１０が占有領域ＯＡに干渉することなく、修正目標位置ＣＴＰに到達する目標動作ＴＭを再設定する。

【0070】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳの動作計画部１２１は、次のように動作することができる。すなわち、動作計画部１２１は、図５に示す作業機械１００Ａの修正目標位置ＣＴＰに対して二つの占有領域ＯＡを挟んで反対側の分割領域ＳＡに修正目標位置ＣＴＰが再設定された場合に、占有領域ＯＡに干渉しない右回りの修正目標動作ＣＴＭを生成することができる。これにより、作業機械１００間の接触をより確実に回避することが可能になる。

【0071】

また、前述のように、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、目標位置再設定部１２３は、占有領域ＯＡの手前に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在する場合に、占有領域ＯＡの手前の目標位置ＴＰを修正目標位置ＣＴＰとして設定する。

【0072】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、作業機械１００の目標動作ＴＭの変更を最小限に留めた修正目標動作ＣＴＭに従って作業機械１００Ａを動作させることができ、作業機械１００Ａの作業効率の低下を抑制することができる。また、目標位置再設定部１２３が占有領域ＯＡの直前の目標位置ＴＰを修正目標位置ＣＴＰとして設定する場合には、作業機械１００Ａの作業効率の低下をより確実に抑制することができる。

【0073】

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の作業機械１００の作業時における衝突を回避しつつ作業効率の低下を抑制可能な作業機械の制御システムＷＭＣＳを提供することができる。

【0074】

［実施形態２］
以下、前述の実施形態１の図１から図３および図５を援用し、図６から図８を参照して、本開示に係る作業機械の制御システムの実施形態２を説明する。なお、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、前述の実施形態１と同様の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

【0075】

図６は、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳの処理の一例を示すフロー図である。図７および図８は、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳの制御による複数の作業機械１００の共同作業を示す平面図である。図７および図８に示す共同作業は、たとえば、一台の作業機械１００Ａと他の二台の作業機械１００Ｂ，１００Ｃとの間の対象物の受け渡し作業である。

【0076】

より具体的には、図７および図８に示す例では、一台の作業機械１００Ａが掘削範囲ＥＡで掘削した土砂などの対象物を放下範囲ＤＡに放下し、他の二台の作業機械１００Ｂ，１００Ｃが放下範囲ＤＡに積み上げられた対象物を掘削して、図示を省略する別の放下範囲ＤＡに放下する。また、図８では、図７に示す左下の作業機械１００Ｂの上部旋回体１４０が旋回して作業装置１１０の位置が変化している。

【0077】

本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、たとえば、前述の実施形態１の作業機械の制御システムＷＭＣＳと同様に、サーバ２００が外部システム３００からタスク情報ＴＩを受信すると、図６に示す処理フローＰ２００を開始する。本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳの処理Ｐ２０１から処理Ｐ２０３までは、前述の実施形態１の作業機械の制御システムＷＭＣＳの処理Ｐ１０１から処理Ｐ１０３までと同様である。

【0078】

処理Ｐ２０４において、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳは、前述の実施形態１の作業機械の制御システムＷＭＣＳと同様に、作業機械１００と占有領域ＯＡとの干渉の有無を判定する。図８に示す例において、作業機械１００Ａの目標動作ＴＭの目標位置ＴＰは、共同作業領域ＣＡの複数の分割領域ＳＡのうち、作業機械１００Ｃの作業装置１１０が位置している占有領域ＯＡに干渉しない。

【0079】

そのため、作業機械１００Ａが目標動作ＴＭで掘削した対象物の放下作業を行う場合、作業機械１００Ａに搭載された制御装置１２０の干渉予測部１２２は、処理Ｐ２０４において、作業機械１００Ａの作業装置１１０と占有領域ＯＡとが干渉しない（ＮＯ）ことを判定し、判定結果ＤＲを目標位置再設定部１２３へ出力する。この場合、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、図６に示すように、次の処理Ｐ２０５で作業機械１００の自動制御を実行する。

【0080】

この処理Ｐ２０５において、制御装置１２０の目標位置再設定部１２３は、干渉予測部１２２から入力された判定結果ＤＲに基いて、動作計画部１２１によって計画された目標動作ＴＭをそのまま動作制御部１２５へ出力する。動作制御部１２５は、たとえば、目標動作ＴＭに応じた動作信号ＭＳを出力して作業機械１００Ａを動作させ、上部旋回体１４０を旋回させて作業装置１１０を共同作業領域ＣＡである放下範囲ＤＡの目標位置ＴＰに移動させる目標動作ＴＭに追従するように移動させる。

【0081】

その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、図６に示す処理フローＰ２００を終了させて所定の周期で繰り返す。そのため、占有領域判定部２２０は、処理Ｐ２０２および処理Ｐ２０３において、各々の作業機械１００の位置に基いて占有領域ＯＡを随時更新する。また、干渉予測部１２２は、処理Ｐ２０４において、各々の作業機械１００の前記作業装置と占有領域ＯＡとの干渉の有無の予測結果を随時更新する。

【0082】

そのため、図７に示すように、作業機械１００Ｂの作業装置１１０が共同作業領域ＣＡに位置する場合、作業機械１００Ａの制御装置１２０の干渉予測部１２２は、処理Ｐ２０４において、作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉あり（ＹＥＳ）と判定する。この場合、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、共同作業領域ＣＡにおいて占有領域ＯＡの手前に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在するか否かを判定する処理Ｐ２０６を実行する。

【0083】

この処理Ｐ２０６において、たとえば、図５に示す例のように、目標位置再設定部１２３が、共同作業領域ＣＡにおいて占有領域ＯＡの手前に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在すること（ＹＥＳ）を判定したとする。この場合、目標位置再設定部１２３は、図５に示す例と同様に、共同作業領域ＣＡにおいて占有領域ＯＡの手前の目標位置ＴＰに修正目標位置ＣＴＰを再設定する処理Ｐ２０７を実行する。

【0084】

その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、次の処理Ｐ２０５で作業機械１００の自動制御を実行する。この場合、図５に示す例と同様に、作業機械１００Ａの作業装置１１０は、共同作業領域ＣＡにおいて占有領域ＯＡの手前の目標位置ＴＰまで移動する。その結果、共同作業領域ＣＡにおける作業機械１００間の接触を回避しつつ、作業効率の低下を抑制することができる。

【0085】

一方、図７に示す例では、共同作業領域ＣＡにおいて、作業機械１００Ａの目標動作ＴＭの最後の目標位置ＴＰの手前に占有領域ＯＡが存在し、その占有領域ＯＡの手前に作業機械１００Ｂが占有していない分割領域ＳＡが存在しない。この場合、作業機械１００Ａに搭載された制御装置１２０の目標位置再設定部１２３は、前述の処理Ｐ２０６において、占有領域ＯＡの手前に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在しないこと（ＮＯ）を判定する。

【0086】

この場合、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、再設定可能範囲ＲＡに目標動作ＴＭの修正目標位置ＣＴＰを設定することが可能か否かを判定する処理Ｐ２０８を実行する。図７に示すように、作業機械１００Ａの目標動作ＴＭは、再設定可能範囲ＲＡである掘削範囲ＥＡに含まれる目標位置ＴＰを有している。この場合、目標位置再設定部１２３は、処理Ｐ２０８において、再設定可能範囲ＲＡに修正目標位置ＣＴＰを設定可能であること（ＹＥＳ）を判定する。

【0087】

その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、再設定可能範囲ＲＡに修正目標位置ＣＴＰを設定する処理Ｐ２０９を実行する。この処理Ｐ２０９において、目標位置再設定部１２３は、掘削範囲ＥＡに含まれる作業機械１００Ａの目標動作ＴＭの目標位置ＴＰのうち、目標動作ＴＭの最後の目標位置ＴＰに最も近い目標位置ＴＰを、修正目標位置ＣＴＰに設定する。

【0088】

その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、次の処理Ｐ２０５で作業機械１００の自動制御を実行する。この場合、図７に示すように、作業機械１００Ａの作業装置１１０は、掘削範囲ＥＡにおいて、目標動作ＴＭの最後の目標位置ＴＰに最も近い修正目標位置ＣＴＰまで移動する。その結果、共同作業領域ＣＡにおける作業機械１００間の接触を回避しつつ、作業効率の低下を抑制することができる。

【0089】

一方、作業機械１００Ａの作業装置１１０が、図７に示す掘削範囲ＥＡの修正目標位置ＣＴＰに移動した後は、目標位置再設定部１２３は、処理Ｐ２０８において、再設定可能範囲ＲＡに新たな修正目標位置ＣＴＰを設定不能であること（ＮＯ）を判定する。この場合、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、対象の作業機械１００Ａの動作を停止する処理Ｐ２１０を実行する。

【0090】

この処理Ｐ２１０において、動作制御部１２５は、干渉予測部１２２によって干渉が予測された作業装置１１０を備える作業機械１００Ａの動作を停止させる。その後、作業機械の制御システムＷＭＣＳは、図６に示す処理Ｐ２０２以降の処理を繰り返す。その結果、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、干渉予測部１２２は、処理Ｐ２０４において、各々の作業機械１００の作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉の有無の予測結果を随時更新する。

【0091】

また、目標位置再設定部１２３は、処理Ｐ２０７および処理Ｐ２０９において、干渉予測部１２２の最新の予測結果に基いて修正目標位置ＣＴＰを随時更新する。そして、動作制御部１２５は、処理Ｐ２０５において、干渉予測部１２２の最新の予測結果と最新の修正目標位置ＣＴＰとに基いて各々の作業機械１００を動作させる。

【0092】

以上のように、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、目標位置再設定部１２３は、共同作業領域ＣＡにおいて占有領域ＯＡの手前に目標動作ＴＭの目標位置ＴＰが存在しない場合に、共同作業領域ＣＡの外の再設定可能範囲ＲＡである掘削範囲ＥＡに修正目標位置ＣＴＰを設定する。

【0093】

このような構成により、図７に示す状態から図８に示す状態に変化した場合に、作業機械１００Ａの作業装置１１０を、掘削範囲ＥＡにおいて目標動作ＴＭの最後の目標位置ＴＰに最も近い修正目標位置ＣＴＰから、目標動作ＴＭの最後の目標位置ＴＰへ移動させることができる。したがって、共同作業領域ＣＡにおける作業機械１００間の接触を回避しつつ、作業効率の低下を抑制することができる。なお、目標位置再設定部１２３は、再設定可能範囲ＲＡにおいて、目標動作ＴＭに含まれる目標位置ＴＰ以外の位置に修正目標位置ＣＴＰを設定してもよい。

【0094】

また、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、干渉予測部１２２によって干渉が予測された作業機械１００の修正目標位置ＣＴＰを目標位置再設定部１２３が設定できなかった場合に、動作制御部１２５は、干渉予測部１２２によって干渉が予測された作業装置１１０を備える作業機械１００Ａの動作を停止させる。これにより、作業機械１００間の接触をより確実に防止して、複数の作業機械１００による共同作業の安全性を向上させることができる。

【0095】

また、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、干渉予測部１２２は、各々の作業機械１００の作業装置１１０と占有領域ＯＡとの干渉の有無の予測結果を随時更新する。また、目標位置再設定部１２３は、干渉予測部１２２の最新の予測結果に基いて修正目標位置ＣＴＰを随時更新する。また、動作制御部１２５は、干渉予測部１２２の最新の予測結果と最新の修正目標位置ＣＴＰとに基いて各々の作業機械１００を動作させる。

【0096】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳによれば、複数の作業機械１００による共同作業が、たとえば、図７に示す状態から図８に示す状態に変化したときに、その変化に対応して作業機械１００Ａを目標動作ＴＭに沿って動作させることが可能になる。したがって、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳによれば、複数の作業機械１００の作業時における衝突を回避しつつ作業効率の低下を抑制することができる。

【0097】

また、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳにおいて、再設定可能範囲ＲＡは、各々の作業機械１００が単独で作業装置１１０による作業を行う単独作業領域としての掘削範囲ＥＡを含む。

【0098】

このような構成により、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳによれば、共同作業領域ＣＡに修正目標位置ＣＴＰが設定できない場合に掘削範囲ＥＡに修正目標位置ＣＴＰを設定することが可能になる。したがって、本実施形態の作業機械の制御システムＷＭＣＳによれば、複数の作業機械１００の作業時における衝突を回避しつつ作業効率の低下を抑制することができる。

【0099】

以上説明したように、本実施形態によれば、前述の実施形態１と同様に複数の作業機械１００の作業時における衝突を回避しつつ、作業効率の低下を抑制可能な作業機械の制御システムＷＭＣＳを提供することができる。

【0100】

以上、図面を用いて本開示に係る作業機械の制御システムの実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。

【符号の説明】

【0101】

１００ 作業機械
１００Ａ 作業機械
１００Ｂ 作業機械
１００Ｃ 作業機械
１０２ 姿勢検出装置
１０３ 位置検出装置
１１０ 作業装置
１２０ 制御装置
１２１ 動作計画部
１２２ 干渉予測部
１２３ 目標位置再設定部
１２５ 動作制御部
２２０ 占有領域判定部
ＣＡ 共同作業領域
ＣＴＰ 修正目標位置
ＥＡ 掘削範囲（単独作業領域）
ＯＡ 占有領域
ＰＩ 位置情報（位置姿勢情報）
ＲＡ 再設定可能範囲
ＳＡ 分割領域
ＴＭ 目標動作
ＴＰ 目標位置
ＷＭＣＳ 作業機械の制御システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】