特開 2024-62709 作業機械及び作業機械を制御するための方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024062709

(43)【公開日】2024-05-10

(54)【発明の名称】作業機械及び作業機械を制御するための方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240501BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022170735

(22)【出願日】2022-10-25

(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】長▲崎▼ 裕貴

【テーマコード（参考）】

3D232

【Ｆターム（参考）】

3D232CC08

3D232CC20

3D232DA04

3D232DA24

3D232DA32

3D232DA96

3D232DB03

3D232DB05

3D232DB06

3D232DB07

3D232EA01

3D232EB04

3D232GG04

(57)【要約】

【課題】自動ステアリング制御中に、作業機械の前進と後進とが切り替えられた場合に、作業機械がふらつくことを抑える。
【解決手段】作業機械は、走行輪と、ステアリングアクチュエータと、コントローラとを備える。ステアリングアクチュエータは、走行輪の操舵角を中立角から左右に変化させる。コントローラは、ステアリングアクチュエータを制御する。コントローラは、作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように、ステアリングアクチュエータによって操舵角を制御する自動ステアリング制御を実行する。コントローラは、作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定する。コントローラは、自動ステアリング制御中に、進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、操舵角を中立角とする。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機械であって、
走行輪と、
前記走行輪の操舵角を中立角から左右に変化させるステアリングアクチュエータと、
前記ステアリングアクチュエータを制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように、前記ステアリングアクチュエータによって前記操舵角を制御する自動ステリング制御を実行し、
前記作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定し、
前記自動ステリング制御中に、前記進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、前記操舵角を前記中立角とする、
作業機械。

【請求項2】

前記コントローラは、
前記作業機械の前後の進行方向を指示する指令信号を取得し、
前記作業機械の車速を取得し、
前記指令信号と前記車速とに基づいて、前記進行方向ステータスを判定する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項3】

前記コントローラは、前記進行方向ステータスが前進である場合に、前記指令信号が前進以外の指示を示し、且つ、前記車速が所定の閾値未満である場合に、前記進行方向ステータスが不明であると判定する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項4】

前記コントローラは、前記進行方向ステータスが後進である場合に、前記指令信号が後進以外の指示を示し、且つ、前記車速が所定の閾値未満である場合に、前記進行方向ステータスが不明であると判定する、
請求項２に記載の作業機械。

【請求項5】

前記コントローラは、前記進行方向ステータスが前進又は後進と判定するまで、前記操舵角を前記中立角に維持する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項6】

前記コントローラは、
前記作業機械の前後の進行方向を指示する指令信号を取得し、
前記指令信号によって前記進行方向の切り替えが指示されたときに、前記進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、所定時間が経過するまで、前記操舵角を前記中立角に維持する、
請求項１に記載の作業機械。

【請求項7】

作業機械を制御するための方法であって、
前記作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように前記作業機械の操舵角を制御する自動ステリング制御を実行することと、
前記作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定することと、
自動ステリング制御中に、前記進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、前記操舵角を中立角とすること、
を備える方法。

【請求項8】

前記作業機械の前後の進行方向を指示する指令信号を取得することと、
前記作業機械の車速を取得することと、
前記指令信号と前記車速とに基づいて、前記進行方向ステータスを判定すること、
を備える請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記進行方向ステータスが前進である場合に、前記指令信号が前進以外の指示を示し、且つ、前記車速が所定の閾値未満である場合に、前記進行方向ステータスが不明であると判定すること、
を備える請求項８に記載の方法。

【請求項10】

前記進行方向ステータスが後進である場合に、前記指令信号が後進以外の指示を示し、且つ、前記車速が所定の閾値未満である場合に、前記進行方向ステータスが不明であると判定すること、
を備える請求項８に記載の方法。

【請求項11】

前記進行方向ステータスが前進又は後進と判定するまで、前記操舵角を前記中立角に維持すること、
を備える請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記作業機械の前後の進行方向を指示する指令信号を取得することと、
前記指令信号によって前記進行方向の切り替えが指示されたときに、前記進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、所定時間が経過するまで、前記操舵角を前記中立角に維持すること、
を備える請求項７に記載の方法。

【請求項13】

作業機械を制御するための方法であって、
前記作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように前記作業機械の操舵角を制御する自動ステリング制御を実行することと、
前記作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定することと、
自動ステリング制御中に、前記作業機械の前後の進行方向が切り替えられた際に、前記操舵角を中立角とすること、
を備える方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、作業機械及び作業機械を制御するための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

作業機械には、作業機械が所定の目標進路に沿って移動するように、自動ステアリング制御を行うものがある。例えば、特許文献１では、モータグレーダの位置及び方位と、モータグレーダの進行方向とに基づいて、走行経路が生成される。そして、モータグレーダが走行経路に沿って走行するように、操向機構が制御される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－５４２６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述した自動ステアリング制御では、作業機械が、走行経路から右方にずれている場合には、コントローラが、前進時には前輪を左方に操舵し、後進時には前輪を右方に操舵することで、作業機械の向きを修正する。作業機械が走行経路から左方にずれている場合には、コントローラは、前進時には前輪を右方に操舵し、後進時には前輪を左方に操舵することで、作業機械の向きを修正する。それにより、作業機械が、走行経路に沿って走行するように自動的に制御される。

【0005】

作業機械の前後の進行方向は、例えば作業機械の前後の進行方向を指示する指令信号によって判定される。例えば、作業機械は、作業機械の前進と後進とを切り替えるために操作されるシフトレバーを備えている。コントローラは、シフトレバーの位置を検出し、シフトレバーの位置に応じて、作業機械の前後の進行方向を判定する。

【0006】

しかし、作業機械では、シフトレバーが前進位置から後進位置に切り替えられても、慣性により前進し続ける場合がある。この場合、コントローラが、シフトレバーの位置によって作業機械の進行方向が後進と判断しても、実際には作業機械は前進している。そのため、自動ステアリング制御において、走行輪が適切な方向と逆方向に操舵されてしまうことで、作業機械がふらついてしまう。本開示の目的は、自動ステアリング制御中に、作業機械の前進と後進とが切り替えられた場合に、作業機械がふらつくことを抑えることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様に係る作業機械は、走行輪と、ステアリングアクチュエータと、コントローラとを備える。ステアリングアクチュエータは、走行輪の操舵角を中立角から左右に変化させる。コントローラは、ステアリングアクチュエータを制御する。コントローラは、作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように、ステアリングアクチュエータによって操舵角を制御する自動ステアリング制御を実行する。コントローラは、作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定する。コントローラは、自動ステアリング制御中に、進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、操舵角を中立角とする。

【0008】

本開示の他の態様に係る作業機械を制御するための方法は、作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように作業機械の操舵角を制御する自動ステアリング制御を実行することと、作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定することと、自動ステアリング制御中に、進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、操舵角を中立角とすること、を備える。

【0009】

本開示のさらに他の態様に係る作業機械を制御するための方法は、作業機械を制御するための方法であって、作業機械が所定の目標進路に沿って走行するように作業機械の操舵角を制御する自動ステリング制御を実行することと、作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスを判定することと、自動ステリング制御中に、作業機械の前後の進行方向が切り替えられた際に、操舵角を中立角とすること、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、自動ステアリング制御中に、作業機械の前後の進行方向を示す進行方向ステータスが不明であると判定された場合には、操舵角が中立角とされる。それにより、作業機械が、適切な方向と逆方向に操舵されることが防止される。そのため、自動ステアリング制御中に、作業機械の前進と後進とが切り替えられた場合に、作業機械がふらつくことが抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る作業機械の斜視図である。

【図2】作業機械の側面図である。

【図3】作業機械の構成を示す模式図である。

【図4】作業機械の前部を示す上面図である。

【図5】ステアリング操作部材の操作による作業機械の走行の一例を示す図である。

【図6】直進維持モードにおける操舵角の自動制御を示す図である。

【図7】進行方向ステータスに応じて目標角度を決定するための処理を示すフローチャートである。

【図8】進行方向ステータスの判定ロジックを示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１の斜視図である。図２は、作業機械１の側面図である。図１に示すように、作業機械１は、車体２と、走行輪３Ａ，３Ｂ，４Ａ－４Ｄと、作業機５とを備える。車体２は、フロントフレーム１１と、リアフレーム１２と、キャブ１３と、動力室１４とを含む。走行輪３Ａ，３Ｂ，４Ａ－４Ｄは、前輪３Ａ，３Ｂと、後輪４Ａ－４Ｄとを含む。前輪３Ａ，３Ｂが左右に操舵されることで、作業機械１が左右に旋回する。

【0013】

リアフレーム１２は、フロントフレーム１１に接続されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２に対して、左右にアーティキュレート可能である。なお、以下の説明において、前後左右の各方向は、アーティキュレート角が０、すなわち、フロントフレーム１１とリアフレーム１２とが真っすぐな状態での車体２の前後左右の各方向を意味するものとする。

【0014】

キャブ１３と動力室１４とは、リアフレーム１２上に配置されている。キャブ１３には、図示しない運転席が配置されている。動力室１４は、キャブ１３の後方に配置されている。フロントフレーム１１は、リアフレーム１２から前方へ延びている。前輪３Ａ，３Ｂは、フロントフレーム１１に取り付けられている。後輪４Ａ－４Ｄは、リアフレーム１２に取り付けられている。

【0015】

作業機５は、車体２に対して可動的に接続されている。作業機５は、支持部材１５とブレード１６とを含む。支持部材１５は、車体２に可動的に接続されている。支持部材１５は、ブレード１６を支持している。支持部材１５は、ドローバ１７とサークル１８とを含む。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の下方に配置される。

【0016】

ドローバ１７は、フロントフレーム１１の前部１９に接続されている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１の前部１９から後方へ延びている。ドローバ１７は、フロントフレーム１１に対して、少なくとも車体２の上下方向と左右方向とに揺動可能に支持されている。例えば、前部１９は、ボールジョイントを含む。ドローバ１７は、ボールジョイントを介して、フロントフレーム１１に対して回転可能に接続されている。

【0017】

サークル１８は、ドローバ１７の後部に接続されている。サークル１８は、ドローバ１７に対して回転可能に支持される。ブレード１６は、サークル１８に接続される。ブレード１６は、サークル１８を介して、ドローバ１７に支持されている。図２に示すように、ブレード１６は、チルト軸２１回りに回転可能にサークル１８に支持されている。チルト軸２１は、左右方向に延びている。

【0018】

作業機械１は、作業機５の姿勢を変更するための複数のアクチュエータ２２－２６を備えている。複数のアクチュエータ２２－２６は、複数の油圧シリンダ２２－２５を含む。複数の油圧シリンダ２２－２５は、作業機５に接続されている。複数の油圧シリンダ２２－２５は、油圧によって伸縮する。複数の油圧シリンダ２２－２５は、伸縮することで、車体２に対する作業機５の姿勢を変更する。以下の説明では、油圧シリンダの伸縮を「ストローク動作」と呼ぶ。

【0019】

詳細には、複数の油圧シリンダ２２－２５は、左リフトシリンダ２２と、右リフトシリンダ２３と、ドローバシフトシリンダ２４と、ブレードチルトシリンダ２５とを含む。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、左右方向に互いに離れて配置されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、ドローバ１７に接続されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とは、リフタブラケット２９を介して、フロントフレーム１１に接続されている。左リフトシリンダ２２と右リフトシリンダ２３とのストローク動作により、ドローバ１７は、上下に揺動する。それにより、ブレード１６が上下に移動する。

【0020】

ドローバシフトシリンダ２４は、ドローバ１７とフロントフレーム１１とに接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、リフタブラケット２９を介してフロントフレーム１１に接続されている。ドローバシフトシリンダ２４は、フロントフレーム１１からドローバ１７に向かって、斜め下方に延びている。ドローバシフトシリンダ２４のストローク動作により、ドローバ１７は、左右に揺動する。ブレードチルトシリンダ２５は、サークル１８とブレード１６とに接続されている。ブレードチルトシリンダ２５のストローク動作により、ブレード１６がチルト軸２１回りに回転する。

【0021】

複数のアクチュエータ２２－２６は、回転アクチュエータ２６を含む。回転アクチュエータ２６は、ドローバ１７とサークル１８とに接続されている。回転アクチュエータ２６は、ドローバ１７に対してサークル１８を回転させる。それにより、ブレード１６が、上下方向に延びる回転軸回りに回転する。

【0022】

図３は、作業機械１の構成を示す模式図である。図３に示すように、作業機械１は、駆動源３１と、油圧ポンプ３２と、動力伝達装置３３と、作業機バルブ３４とを含む。駆動源３１は、例えば内燃機関である。或いは、駆動源３１は、電動モータ、或いは内燃機関と電動モータとのハイブリッドであってもよい。油圧ポンプ３２は、駆動源３１によって駆動されることで、作動油を吐出する。

【0023】

作業機バルブ３４は、油圧回路を介して、油圧ポンプ３２と複数の油圧シリンダ２２－２５とに接続されている。作業機バルブ３４は、複数の油圧シリンダ２２－２５にそれぞれ接続される複数の弁を含む。作業機バルブ３４は、油圧ポンプ３２から複数の油圧シリンダ２２－２５に供給される作動油の流量を制御する。作業機バルブ３４は、例えば電磁比例制御弁である。或いは、作業機バルブ３４は、油圧パイロット式の比例制御弁であってもよい。

【0024】

本実施形態では、回転アクチュエータ２６は、油圧モータである。作業機バルブ３４は、油圧回路を介して油圧ポンプ３２と回転アクチュエータ２６とに接続されている。作業機バルブ３４は、油圧ポンプ３２から回転アクチュエータ２６に供給される作動油の流量を制御する。なお、回転アクチュエータ２６は、電動モータであってもよい。

【0025】

動力伝達装置３３は、駆動源３１からの駆動力を後輪４Ａ－４Ｄに伝達する。動力伝達装置３３は、トルクコンバータ、及び／又は、複数の変速ギアを含んでもよい。或いは、動力伝達装置３３は、ＨＳＴ（Hydraulic Static Transmission）、或いは、ＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）などのトランスミッションであってもよい。

【0026】

作業機械１は、作業機操作部材３５と、シフト操作部材５３と、アクセル操作部材３６と、ブレーキ操作部材４７と、コントローラ３７とを含む。作業機操作部材３５は、作業機５の姿勢を変更するためにオペレータによって操作可能である。作業機操作部材３５は、例えば複数の操作レバーを含む。或いは、作業機操作部材３５は、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。作業機操作部材３５は、オペレータによる作業機操作部材３５への操作を示す信号を出力する。

【0027】

シフト操作部材５３は、作業機械１の前後の進行方向を指示するためにオペレータによって操作可能である。シフト操作部材５３は、例えばシフトレバーを含む。或いは、シフト操作部材５３は、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。シフト操作部材５３は、前進位置（Ｆ）と、後進位置（Ｒ）と、中立位置（Ｎ１）とに操作可能である。シフト操作部材５３は、シフト操作部材５３の操作位置を示す信号を出力する。

【0028】

アクセル操作部材３６は、作業機械１を走行させるためにオペレータによって操作可能である。アクセル操作部材３６は、例えばアクセルペダルを含む。或いは、アクセル操作部材３６は、スイッチ、或いはタッチパネルなどの他の部材であってもよい。アクセル操作部材３６は、オペレータによるアクセル操作部材３６への操作を示す信号を出力する。ブレーキ操作部材４７は、作業機械１を制動するためにオペレータによって操作可能である。ブレーキ操作部材４７は、例えばブレーキペダルを含む。

【0029】

コントローラ３７は、シフト操作部材５３の操作に応じて、動力伝達装置３３を制御することで、作業機械１の前進と後進とを切り換える。或いは、シフト操作部材５３は、機械的に動力伝達装置３３に接続されてもよい。シフト操作部材５３の動作が機械的に動力伝達装置３３に伝達されることで、動力伝達装置３３の前進と後進のギアが切り替えられてもよい。

【0030】

コントローラ３７は、アクセル操作部材３６の操作に応じて、駆動源３１及び動力伝達装置３３を制御することで、作業機械１を走行させる。また、コントローラ３７は、作業機操作部材３５の操作に応じて、油圧ポンプ３２と作業機バルブ３４とを制御することで、作業機５を動作させる。

【0031】

コントローラ３７は、記憶装置３８とプロセッサ３９とを含む。プロセッサ３９は、例えばＣＰＵであり、作業機械１を制御するためのプログラムを実行する。記憶装置３８は、ＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリと、ＳＳＤ或いはＨＤＤなどの補助記憶装置を含む。記憶装置３８は、作業機械１を制御するためのプログラムとデータとを記憶している。

【0032】

作業機械１は、車速センサ５１を備えている。車速センサ５１は、作業機械１の車速を検出する。車速センサ５１は、作業機械１の車速を示す信号を出力する。車速センサ５１は、例えば、動力伝達装置３３の出力回転速度を検出する。動力伝達装置３３の出力回転速度は、作業機械１の車速に相当する。或いは、車速センサ５１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）などのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）レシーバであってもよい。

【0033】

作業機械１は、方向センサ５２を備えている。方向センサ５２は、車体２の進行方向を検出する。方向センサ５２は、車体２の進行方向を示す方向信号を出力する。コントローラ３７は、方向センサ５２からの方向信号により、車体２の進行方向を取得する。車体２の進行方向は、例えば車体２のヨー角で示される。方向センサ５２は、例えばＩＭＵ（慣性計測装置）である。コントローラ３７は、車体２の加速度および角速度に基づいて、車体２の進行方向を算出する。或いは、方向センサ５２は、などのＧＮＳＳレシーバであってもよい。コントローラ３７は、方向センサ５２が検出した作業機械１の位置の変化から、車体２の進行方向を取得してもよい。

【0034】

図３に示すように、作業機械１は、操舵角センサ４０と、ステアリングアクチュエータ４１と、ステアリングバルブ４２とを備えている。ステアリングアクチュエータ４１は、油圧シリンダである。ステアリングアクチュエータ４１は、油圧ポンプ３２からの作動油によって伸縮する。ステアリングアクチュエータ４１は、伸縮することで、前輪３Ａ，３Ｂを操舵する。

【0035】

図４は、作業機械１の前部を示す上面図である。図４に示すように、前輪３Ａ，３Ｂは、第１前輪３Ａと第２前輪３Ｂとを含む。第１前輪３Ａと第２前輪３Ｂとは、左右方向に離れて配置されている。第１前輪３Ａは、第１ステアリング軸４３回りに回動可能にフロントフレーム１１に支持されている。第２前輪３Ｂは、第２ステアリング軸４４回りに回動可能にフロントフレーム１１に支持されている。第１ステアリング軸４３と第２ステアリング軸４４とは、上下方向に延びている。

【0036】

ステアリングアクチュエータ４１は、前輪３Ａ，３Ｂとフロントフレーム１１とに接続されている。ステアリングアクチュエータ４１は、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１を所定の中立角から左右に変化させる。図４に示すように、操舵角θ１は、作業機械１の前後方向に対する前輪３Ａ，３Ｂの向きの角度である。作業機械１の前後方向は、フロントフレーム１１の前後方向を意味するものとする。ただし、作業機械１の前後方向は、リアフレーム１２の前後方向を意味してもよい。

【0037】

中立角は、０度の操舵角θ１である。従って、操舵角θ１が中立角であることは、前輪３Ａ，３Ｂが作業機械１の真正面を向いていることを意味する。なお、図４において、３Ａ’は、中立角から左方に操舵角θ１だけ操舵された第１前輪３Ａを示している。３Ｂ’は、中立角から左方に操舵角θ１だけ操舵された第２前輪３Ｂを示している。

【0038】

ステアリングバルブ４２は、油圧回路を介して、油圧ポンプ３２とステアリングアクチュエータ４１とに接続されている。ステアリングバルブ４２は、油圧ポンプ３２からステアリングアクチュエータ４１に供給される作動油の流量を制御する。

【0039】

操舵角センサ４０は、操舵角θ１を検出する。操舵角センサ４０は、操舵角θ１を示す角度信号を出力する。コントローラ３７は、操舵角センサ４０からの角度信号により現在の操舵角θ１を取得する。操舵角センサ４０は、例えば、ステアリングアクチュエータ４１のストローク量を検出する。操舵角θ１は、ステアリングアクチュエータ４１のストローク量から算出される。或いは、操舵角センサ４０は、操舵角θ１を直接的に検出してもよい。

【0040】

図３に示すように、作業機械１は、ステアリング操作部材４５を含む。ステアリング操作部材４５は、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１を左右に変化させるために、オペレータによって操作可能である。ステアリング操作部材４５は、中立位置（Ｎ２）から左操舵範囲（Ｌ）と右操舵範囲（Ｒ）に操作可能である。ステアリング操作部材４５は、例えばレバーである。或いは、ステアリング操作部材４５は、ステアリングホイール、或いはスイッチなどの他の部材であってもよい。ステアリング操作部材４５は、オペレータによるステアリング操作部材４５への操作を示す信号を出力する。

【0041】

コントローラ３７は、ステアリング操作部材４５の操作に応じて、ステアリングバルブ４２を制御することで、ステアリングアクチュエータ４１を動作させる。それにより、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１が左右に変化することで、作業機械１が左右に旋回する。

【0042】

次に、操舵角θ１を自動的に制御する自動ステアリング制御について説明する。自動ステアリング制御では、コントローラ３７は、操舵角θ１を所定の目標角度とするように、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。自動制御は、センターリターンモードと直進維持モードとを含む。

【0043】

センターリターンモードでは、コントローラ３７は、ステアリング操作部材４５が左操舵範囲（Ｌ）から中立位置（Ｎ２）に戻されたとき、又は、右操舵範囲（Ｒ）から中立位置（Ｎ２）に戻されたときに、操舵角θ１を自動的に中立角に戻すように、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。

【0044】

例えば、操舵角θ１が、左方への所定角度であるときに、ステアリング操作部材４５が、中立位置（Ｎ２）に戻されると、コントローラ３７は、操舵角θ１が、左方への所定角度から中立角に戻るように、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。操舵角θ１が、右方への所定角度であるときに、ステアリング操作部材４５が、中立位置（Ｎ２）に戻されると、コントローラ３７は、操舵角θ１が、右方への所定角度から中立角に戻るように、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。

【0045】

図５は、ステアリング操作部材４５の操作による作業機械１の走行の一例を示す図である。図５に示すように、作業機械１が地点Ｐ１では、ステアリング操作部材４５は中立位置（Ｎ２）に位置している。操舵角θ１は中立角であり、作業機械１は直進している。地点Ｐ２において、オペレータがステアリング操作部材４５を左操作範囲内の操作量Ｌ１に操作すると、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１が中立角から左方へ変化し始める。それにより、作業機械１は左方へ旋回する。

【0046】

地点Ｐ２から地点Ｐ３までの間、オペレータがステアリング操作部材４５を操作量Ｌ１に保持すると、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１は、左方への最大操舵角θｍａｘまで増大し続ける。それにより、作業機械１は、左方へ旋回し続ける。

【0047】

そして、地点Ｐ３において、オペレータがステアリング操作部材４５を中立位置（Ｎ２）に戻すと、センターリターンモードにより、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１は、最大操舵角θｍａｘから中立角へ向かって減少する。そして、地点Ｐ５において、前輪３Ａ，３Ｂの操舵角θ１が中立角に戻る。

【0048】

直進維持モードでは、コントローラ３７は、作業機械１が直線状の目標進路に沿って走行するように、操舵角θ１を制御する。詳細には、コントローラ３７は、車体２の進行方向を目標方向に保持するように、操舵角θ１を制御する。例えば、コントローラ３７は、図５に示すように、地点Ｐ５において、操舵角θ１が中立角に戻ったときの車体２の進行方向（Ｈ１）を、目標方向として決定する。そして、コントローラ３７は、車体２の進行方向を目標方向Ｈ１に保持するように、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。それにより、作業機械１は、目標方向Ｈ１に延びる直線状の目標進路Ｒ１に沿って移動する。

【0049】

詳細には、コントローラ３７は、車体２の現在の進行方向と目標方向Ｈ１との差に基づいて、操舵角θ１の目標角度を決定する。コントローラ３７は、操舵角θ１が目標角度となるように、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。例えば、コントローラ３７は、車体２の現在の進行方向と目標方向Ｈ１との差に、所定のゲインを乗じることで、操舵角θ１の目標角度を決定する。コントローラ３７は、操舵角θ１が目標角度に保持されるように、フィードバック制御により、ステアリングアクチュエータ４１を制御する。

【0050】

直進維持モードにおいて、コントローラ３７は、車体２が後進しているときには、車体２が前進しているときに対して操舵角θ１の目標角度を左右逆にする。例えば、図６に示すように、作業機械１の向きが目標進路Ｒ１から右方にずれている状態で、矢印Ａ１で示すように、作業機械１が前進する場合には、コントローラ３７は、目標角度を中立角よりも左方の角度に決定する。作業機械１の向きが目標進路Ｒ１から右方にずれている状態で、矢印Ａ２で示すように、作業機械１が後進する場合には、コントローラ３７は、目標角度を中立角よりも右方の角度に決定する。

【0051】

逆に、作業機械１の向きが目標進路Ｒ１から左方にずれている状態で、作業機械１が前進する場合には、コントローラ３７は、目標角度を中立角よりも右方の角度に決定する。作業機械１の向きが目標進路Ｒ１から左方にずれている状態で、作業機械１が後進する場合には、コントローラ３７は、目標角度を中立角よりも左方の角度に決定する。すなわち、コントローラ３７は、車体２の進行方向ステータスを判定し、進行方向ステータスに応じて目標角度を決定する。進行方向ステータスは、作業機械１の前後の進行方向を示す。

【0052】

図７は、進行方向ステータスに応じて目標角度を決定するための処理を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１０１で、コントローラ３７は、車速を取得する。コントローラ３７は、車速センサ５１からの信号により、車速を取得する。ステップＳ１０２で、コントローラ３７は、シフト操作位置を取得する。シフト操作位置は、シフト操作部材５３の操作位置である。コントローラ３７は、シフト操作部材５３から信号により、シフト操作位置を取得する。コントローラ３７は、前進位置（Ｆ）と、後進位置（Ｒ）と、中立位置（Ｎ２）とのいずれかを、シフト操作位置として取得する。

【0053】

ステップＳ１０３で、コントローラ３７は、進行方向ステータスを判定する。コントローラ３７は、車速とシフト操作位置とに基づいて、進行方向ステータスを判定する。図８は、進行方向ステータスの判定ロジックを示すブロック図である。図８に示すように、進行方向ステータスは、「停止」と、「前進」と、「後進」と、「不明」とを含む。

【0054】

図８に示すように、初期状態では、進行方向ステータスは「停止」である。コントローラ３７は、進行方向ステータスが「停止」である状態で、前進条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「前進」であると判定する。前進条件は、シフト操作位置が前進位置（Ｆ）であることを含む。

【0055】

コントローラ３７は、進行方向ステータスが「停止」である状態で、後進条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「後進」であると判定する。後進条件は、シフト操作位置が後進位置（Ｒ）であることを含む。

【0056】

コントローラ３７は、進行方向ステータスが「前進」である状態で、第１不明条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「不明」であると判定する。第１不明条件は、シフト操作位置が前進位置（Ｆ）以外の位置であり、且つ、車速が第１閾値未満であることを含む。すなわち、第１不明条件は、シフト操作位置が後進位置（Ｒ）又は中立位置（Ｎ２）であり、且つ、車速が第１閾値未満であることを含む。第１閾値は、例えば、作業機械１の前後の進行方向を正確に判定することが不可能な程度の遅い速度を示す。

【0057】

コントローラ３７は、進行方向ステータスが「後進」である状態で、第２不明条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「不明」であると判定する。第２不明条件は、シフト操作位置が後進位置（Ｒ）以外の位置であり、且つ、車速が第２閾値未満であることを含む。すなわち、第２不明条件は、シフト操作位置が前進位置（Ｆ）又は中立位置（Ｎ２）であり、且つ、車速が第２閾値未満であることを含む。第２閾値は、第１閾値と同じであってもよい。第２閾値は、第１閾値と異なってもよい。第２閾値は、例えば、作業機械１の前後の進行方向を正確に判定することが不可能な程度の遅い速度を示す。

【0058】

コントローラ３７は、進行方向ステータスが「不明」である状態で、前進条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「前進」であると判定する。コントローラ３７は、進行方向ステータスが「不明」である状態で、後進条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「後進」であると判定する。コントローラ３７は、進行方向ステータスが「不明」である状態で、停止条件が成立した場合に、進行方向ステータスが「停止」であると判定する。停止条件は、車速が第３閾値未満である状態が所定時間以上、継続することを含む。第３閾値は、例えば、作業機械１が停止していると見なせる程度の遅い速度を示す。以上のように、コントローラ３７は、進行方向ステータスが、「停止」と、「前進」と、「後進」と、「不明」とのいずれであるかを判定する。

【0059】

図７に示すように、直進維持モードにおいて、進行方向ステータスが前進である場合には、ステップＳ１０４で、コントローラ３７は、操舵角θ１の目標角度を、前進目標角度に決定する。前進目標角度は、上述した前進時の操舵角θ１の目標角度である。直進維持モードにおいて、進行方向ステータスが後進である場合には、ステップＳ１０５で、コントローラ３７は、操舵角θ１の目標角度を、後進目標角度に決定する。後進目標角度は、後進時の操舵角θ１の目標角度である。後進目標角度は、前進目標角度と左右逆の角度である。

【0060】

直進維持モードにおいて、進行方向ステータスが不明である場合には、ステップＳ１０６で、コントローラ３７は、操舵角θ１の目標角度を、中立角に決定する。直進維持モードの実行中には、コントローラ３７は、上記の処理を繰り返し実行する。従って、コントローラ３７は、進行方向ステータスが不明と判定した場合には、操舵角を中立角に設定し、その後、進行方向ステータスが前進又は後進と判定するまで、操舵角を中立角に維持する。

【0061】

コントローラ３７は、進行方向ステータスが不明から前進に変わった場合には、操舵角を、中立角から前進目標角度に変更する。コントローラ３７は、進行方向ステータスが不明から後進に変わった場合には、操舵角を、中立角から後進目標角度に変更する。

【0062】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、自動ステアリング制御中に、進行方向ステータスが不明であると判定された場合には、操舵角が中立角とされる。それにより、作業機械１が、適切な方向と逆方向に操舵されることが防止される。それにより、自動ステアリング制御中に、作業機械１の前進と後進とが切り替えられた場合に、作業機械１がふらつくことが抑えられる。

【0063】

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。

【0064】

作業機械１は、モータグレーダに限らず、ホイールローダ、ダンプトラック、フォークリフトなどの他の作業機械であってもよい。ステアリングアクチュエータ４１の数は１つに限らず、２つ以上であってもよい。ステアリングアクチュエータ４１は、油圧シリンダに限らず、油圧モータ、或いは電動モータであってもよい。上記の実施形態では、前輪が左右に操舵されることで、作業機械１が左右に旋回する。しかし、後輪が左右に操舵されることで、作業機械１が左右に旋回してもよい。

【0065】

自動ステアリング制御の処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、コントローラ３７は、進行方向ステータスが不明であると判定した場合には、所定時間が経過するまで、操舵角を中立角に維持してもよい。コントローラ３７は、進行方向ステータスが不明であるかに関わらず、作業機械１の前後の進行方向が切り替えられた際に、操舵角を中立角としてもよい。コントローラ３７は、作業機械１の前後の進行方向が切り替えられた際に、所定時間が経過するまで、操舵角を中立角に維持してもよい。

【0066】

目標方向Ｈ１は、操舵角θ１が中立角に戻ったときの車体２の進行方向に限らず、他の方法によって決定されてもよい。例えば、目標方向Ｈ１は、ステアリング操作部材が中立位置（Ｎ２）に戻ったときの車体２の進行方向であってもよい。或いは、目標方向Ｈ１は、オペレータによって入力されてもよい。目標方向Ｈ１は、外部のコンピュータから入力されてもよい。

【0067】

上記の実施形態では、作業機械１の前後の進行方向を指示する指令信号は、シフト操作部材５３からのシフト操作位置を示す信号である。しかし、作業機械１の前後の進行方向を指示する指令信号は、他の信号であってもよい。例えば、コントローラ３７が作業機械１の走行を自動制御する場合には、作業機械１の前後の進行方向を指示する指令信号は、コントローラ３７によって生成されてもよい。

【0068】

上記の実施形態では、目標進路Ｒ１は、直進維持モードにおける目標方向Ｈ１によって規定されているが、他の方法によって目標進路Ｒ１が設定されてもよい。例えば、目標進路Ｒ１は、オペレータによって入力される任意の経路であってもよい。目標進路Ｒ１は、外部のコンピュータから入力される任意の経路であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0069】

本開示によれば、自動ステアリング制御中に、作業機械の前進と後進とが切り替えられた場合に、作業機械がふらつくことが抑えられる。

【符号の説明】

【0070】

１：作業機械
３Ａ，３Ｂ：走行輪
３７：コントローラ
４１：ステアリングアクチュエータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】