特開 2025-7362 作業機械を制御するためのシステム及び方法

(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】P2025007362

(43)【公開日】2025-01-17

(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 9/22 20060101AFI20250109BHJP

【ＦＩ】

E02F9/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023108705

(22)【出願日】2023-06-30

(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】横尾 貴史

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB01

2D003BA01

2D003BA02

2D003BA03

2D003BA06

2D003CA02

2D003CA10

2D003DA04

2D003DB04

(57)【要約】

【課題】作業機械において、車体の位置合わせのための操作を容易にする。
【解決手段】作業機械を制御するためのシステムであって、作業機械は、車体と作業機とを含む。作業機は、車体に取り付けられる。当該システムは、コントローラを備える。コントローラは、施工される地形上において延びる設計線を取得する。コントローラは、設計線を直線状に延長した線を目標線として決定する。コントローラは、作業機械の走行中に、車体に含まれる走行基準点が目標線に沿うように作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体と、前記車体に取り付けられる作業機とを含む作業機械を制御するためのシステムであって、
コントローラを備え、
前記コントローラは、
施工される地形上において延びる設計線を取得し、
前記設計線を直線状に延長した線を目標線として決定し、
前記作業機械の走行中に、前記車体に含まれる走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行する、
システム。

【請求項2】

ディスプレイをさらに備え、
前記コントローラは、前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点とを前記ディスプレイに表示させる、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記作業機械の操舵を手動操作するために、オペレータによって操作可能なステアリング操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記走行基準点が所定領域外に位置する場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を操舵し、
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記作業機械を自動操舵する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記コントローラは、前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記ステアリング操作装置による手動操作が行われた場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作を優先する、
請求項３に記載のシステム。

【請求項5】

前記作業機械の前進、及び／又は、後進の走行を手動操作するために、オペレータによって操作可能な走行操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記走行基準点が所定領域内に位置する場合には、前記走行操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を走行させると共に、前記走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵する、
請求項３に記載のシステム。

【請求項6】

ディスプレイをさらに備え、
前記コントローラは、前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点と、前記所定領域とを前記ディスプレイに表示させる、
請求項３に記載のシステム。

【請求項7】

前記所定領域は、前記目標線から許容幅だけ離れた位置までの範囲である、
請求項３に記載のシステム。

【請求項8】

前記車体は、旋回中心周りに旋回可能な旋回体を含み、
前記走行基準点は、前記作業機械の上面視において、作業機平面と、前記旋回中心を中心とする円弧との接点であり、
前記作業機平面は、前記作業機械の上面視において、前記作業機が前記作業機械の前後方向に沿って配置されている状態で、前記作業機に含まれる作業基準点を通り、前記作業機械の前後方向に延びており、
前記コントローラは、前記走行アライメント制御において、前記走行基準点において、前記円弧が前記走行基準点において前記目標線に接するように、前記作業機械を自動操舵する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

車体と、前記車体に取り付けられる作業機とを含む作業機械を制御するための方法であって、
施工される地形上において延びる設計線を取得することと、
前記設計線を直線状に延長した線を目標線として決定することと、
前記作業機械の走行中に、前記車体に含まれる走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行すること、
を備える方法。

【請求項10】

前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点とを、ディスプレイに表示させることを備える、
請求項９に記載の方法。

【請求項11】

前記作業機械の操舵を手動操作するために、オペレータによって操作可能なステアリング操作装置からの操作信号を受信することと、
前記走行基準点が所定領域外に位置する場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を操舵することと、
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記作業機械を自動操舵すること、
を備える請求項９に記載の方法。

【請求項12】

前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記ステアリング操作装置による手動操作が行われた場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作を優先することを備える、
請求項１１に記載の方法。

【請求項13】

前記作業機械の前進、及び／又は、後進の走行を手動操作するために、オペレータによって操作可能な走行操作装置からの操作信号受信することと。
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合には、前記走行操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を走行させると共に、前記走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵すること、
を備える請求項１１に記載の方法。

【請求項14】

前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点と、前記所定領域とを、ディスプレイに表示させることを備える、
請求項１１に記載の方法。

【請求項15】

前記所定領域は、前記目標線から許容幅だけ離れた位置までの範囲である、
請求項１１に記載のシステム。

【請求項16】

前記車体は、旋回中心周りに旋回可能な旋回体を含み、
前記走行基準点は、前記作業機械の上面視において、作業機平面と、前記旋回中心を中心とする円弧との接点であり、
前記作業機平面は、前記作業機械の上面視において、前記作業機が前記作業機械の前後方向に沿って配置されている状態で、前記作業機に含まれる作業基準点を通り、前記作業機械の前後方向に延びており、
前記走行アライメント制御において、前記走行基準点において、前記円弧が前記走行基準点において前記目標線に接するように、前記作業機械を自動操舵することを備える、
請求項９に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、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】

作業機械には、車体と作業機とを備えるものがある。作業機は、例えばバケットを含み、掘削などの作業を行う。上記のような作業機械により、線状の長い溝を掘る作業を行うことがある。作業機械のオペレータは、作業機械を操作して、溝を形成する位置を示す設計線に沿って地形を掘削することで、溝を形成する。その場合、オペレータは、車体の所定の基準点の位置を、設計線に合わせるように、作業機械を移動させる。オペレータは、作業機によって設計線上の地形を掘削する。そして、オペレータは、設計線に沿って作業機械を後進させる。これらの掘削と後進とを繰り返すことで、地形上に線状の長い溝が施工される。

【0003】

上記の作業では、車体の基準点の位置を、精度よく設計線に合わせることが求められる。そのような位置合わせを支援するための技術として、例えば特許文献１では、車体の基準点と作業機の基準点と設計線とを示す画面をディスプレイに表示させる表示システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開ＷＯ２０１７／０１０５６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した技術により、オペレータは、車体の基準点と設計線との位置関係をディスプレイに表示された画面によって、容易に把握することができる。しかし、車体の基準点の位置を設計線に合わせるためには、作業機械を走行させるたびに、作業機械を精密に操舵する必要があり、オペレータへの負担が大きい。本開示の目的は、作業機械において、車体の位置合わせのための操作を容易にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様は、作業機械を制御するためのシステムである。作業機械は、車体と作業機とを含む。作業機は、車体に取り付けられる。当該システムは、コントローラを備える。コントローラは、施工される地形上において延びる設計線を取得する。コントローラは、設計線を直線状に延長した線を目標線として決定する。コントローラは、作業機械の走行中に、車体に含まれる走行基準点が目標線に沿うように作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行する。

【0007】

本開示の他の態様は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、車体と作業機とを含む。作業機は、車体に取り付けられる。当該方法は、施工される地形上において延びる設計線を取得することと、設計線を直線状に延長した線を目標線として決定することと、作業機械の走行中に、車体に含まれる走行基準点が目標線に沿うように作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行すること、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、走行アライメント制御により、車体の走行基準点が目標線に沿うように作業機械が自動操舵される。それにより、車体の位置合わせのための操作が容易になる。

【0009】

また、本開示では、設計線ではなく、設計線を直線状に延長した目標線に沿うように、作業機械が自動操舵される。もし、設計線に沿うように、作業機械が自動操舵されると、設計線が、直線部分と曲線部分とを含む場合に、作業機が設計線から外れてしまうことがある。例えば、作業機が車体の前側に配置されている場合、作業機械が後進して、走行基準点が直線部分から曲線部分に移ると、車体の向きが変わることに伴い、作業機の向きも変わる。それにより、作業機が直線部分から外れてしまう。しかし、本開示では、設計線ではなく、設計線を直線状に延長した目標線に沿うように、作業機械が自動操舵される。それにより、作業機が設計線から外れてしまうことが抑えられる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】作業機械の側面図である。

【図2】作業機械およびその制御システムの構成を示すブロック図である。

【図3】走行アライメント制御の処理を示すフローチャートである。

【図4】ガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図5】ガイドスクリーンに表示される作業機械を示すアイコンの拡大図である。

【図6】走行アライメント制御でのガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図7】制御実行領域を示すガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図8】走行基準点が目標線に合致している状態でのガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図9】自動操舵の停止中のガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図10】旋回アライメント制御の処理を示すフローチャートである。

【図11】旋回アライメント制御でのガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図12】作業基準点が目標線に合致している状態でのガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図13】制御停止領域を示すガイドスクリーンの一例を示す図である。

【図14】比較例に係る作業機械の動作を示す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係る作業機械について、図面を参照しながら説明する。図１は、作業機械１の側面図である。本実施形態において、作業機械１は、油圧ショベル、或いは電動ショベルなどの掘削機である。

【0012】

図１に示すように、作業機械１は、車体２と作業機３とを含む。車体２は、旋回体４と走行体５とを含む。作業機３は、旋回体４に取り付けられている。旋回体４は、走行体５に対して旋回可能に接続されている。旋回体４は、旋回中心Ｃ１周りに旋回可能である。旋回体４には、キャブ６が配置されている。走行体５は、履帯７を含む。なお、図１では、左右の履帯７のうち一方のみが図示されている。履帯７が駆動されることで、作業機械１は走行する。

【0013】

作業機３は、旋回体４に対して、上下に動作可能に取り付けられる。作業機３は、ブーム１１と、アーム１２と、バケット１３とを含む。ブーム１１は、旋回体４に対して、回転可能に取り付けられている。アーム１２は、ブーム１１に対して、回転可能に取り付けられている。バケット１３は、アーム１２に対して、回転可能に取り付けられている。

【0014】

作業機３は、ブームシリンダ１４と、アームシリンダ１５と、バケットシリンダ１６とを含む。ブームシリンダ１４と、アームシリンダ１５と、バケットシリンダ１６とは、例えば油圧シリンダである。ブームシリンダ１４は、ブーム１１を動作させる。アームシリンダ１５は、アーム１２を動作させる。バケットシリンダ１６は、バケット１３を動作させる。

【0015】

図２は、作業機械１およびその制御システムの構成を示すブロック図である。図２に示すように、作業機械１は、駆動源２１と、油圧ポンプ２２と、動力伝達装置２３と、コントローラ２４とを含む。駆動源２１は、コントローラ２４からの指令信号により制御される。駆動源２１は、例えば内燃エンジンである。或いは、駆動源２１は、電動モータ、或いは水素エンジンなどの駆動源を含んでもよい。油圧ポンプ２２は、駆動源２１によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２２から吐出された作動油は、ブームシリンダ１４と、アームシリンダ１５と、バケットシリンダ１６とに供給される。

【0016】

作業機械１は、旋回モータ２５を含む。旋回モータ２５は、例えば油圧モータである。旋回モータ２５は、油圧ポンプ２２からの作動油によって駆動される。或いは、旋回モータ２５は、電動モータであってもよい。旋回モータ２５は、旋回体４を旋回させる。なお、図２では、１つの油圧ポンプ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。

【0017】

油圧ポンプ２２は可変容量ポンプである。油圧ポンプ２２にはポンプ制御装置２６が接続されている。ポンプ制御装置２６は、油圧ポンプ２２の傾転角を制御する。ポンプ制御装置２６は、例えば電磁弁を含み、コントローラ２４からの指令信号により制御される。コントローラ２４は、ポンプ制御装置２６を制御することで、油圧ポンプ２２の容量を制御する。

【0018】

作業機械１は、制御弁２７を含む。油圧ポンプ２２とシリンダ１４－１６と旋回モータ２５とは、制御弁２７を介して油圧回路によって接続されている。制御弁２７は、コントローラ２４からの指令信号によって制御される。制御弁２７は、油圧ポンプ２２からシリンダ１４－１６及び旋回モータ２５に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ２４は、制御弁２７を制御することで、作業機３の動作を制御する。コントローラ２４は、制御弁２７を制御することで、旋回体４の旋回を制御する。なお、シリンダ１４－１６は、油圧シリンダに限らず、電動モータによって駆動されるメカニカルシリンダであってもよい。

【0019】

動力伝達装置２３は、駆動源２１の駆動力を走行体５に伝達する。履帯７は、動力伝達装置２３からの駆動力によって駆動されて、作業機械１を走行させる。動力伝達装置２３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２３は、ＨＳＴ（Hydro Static Transmission）、或いはＨＭＴ（Hydraulic Mechanical Transmission）などの他の形式のトランスミッションであってもよい。

【0020】

コントローラ２４は、ＣＰＵなどのプロセッサ３１と、記憶装置３２とを含む。プロセッサ３１は、作業機械１の制御のための処理を行う。記憶装置３２は、ＲＡＭ或いはＲＯＭなどのメモリ、及び、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）或いはＳＳＤ（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含む。記憶装置３２は、作業機械１の制御のためのデータ及びプログラムを記憶している。

【0021】

制御システムは、操作装置３３と、入力装置３４と、ディスプレイ３５とを含む。操作装置３３と、入力装置３４と、ディスプレイ３５とは、キャブ６内に配置される。操作装置３３は、オペレータによって操作可能である。操作装置３３は、走行操作装置３３Ａと、ステアリング操作装置３３Ｂと、旋回操作装置３３Ｃと、作業機操作装置３３Ｄとを含む。

【0022】

走行操作装置３３Ａは、作業機械１の前進と後進の走行を手動操作するために、オペレータによって操作可能である。走行操作装置３３Ａは、例えばスイッチを含む。ただし、走行操作装置３３Ａは、レバーなどの他の部材を含んでもよい。走行操作装置３３Ａは、中立位置Ｎ１から前進方向Ａ１と後進方向Ｂ１とに操作可能である。走行操作装置３３Ａは、オペレータの操作に応じた操作信号をコントローラ２４に出力する。

【0023】

ステアリング操作装置３３Ｂは、作業機械１の操舵を手動操作するために、オペレータによって操作可能である。ステアリング操作装置３３Ｂは、例えばスイッチを含む。ただし、ステアリング操作装置３３Ｂは、レバーなどの他の部材を含んでもよい。ステアリング操作装置３３Ｂは、中立位置Ｎ２から右操舵方向Ａ２と左操舵方向Ｂ２とに操作可能である。ステアリング操作装置３３Ｂは、オペレータの操作に応じた操作信号をコントローラ２４に出力する。

【0024】

旋回操作装置３３Ｃは、旋回体４の旋回を手動操作するために、オペレータによって操作可能である。旋回操作装置３３Ｃは、例えばレバーを含む。ただし、旋回操作装置３３Ｃは、スイッチなどの他の部材を含んでもよい。旋回操作装置３３Ｃは、中立位置Ｎ３から右旋回方向Ａ３と左旋回方向Ｂ３とに操作可能である。旋回操作装置３３Ｃは、オペレータの操作に応じた操作信号をコントローラ２４に出力する。

【0025】

作業機操作装置３３Ｄは、作業機３を手動操作するために、オペレータによって操作可能である。作業機操作装置３３Ｄは、例えばレバーを含む。ただし、作業機操作装置３３Ｄは、スイッチなどの他の部材を含んでもよい。例えば、作業機操作装置３３Ｄは、中立位置Ｎ４から上げ方向Ａ４と下げ方向Ｂ４とに操作可能である。旋回操作装置３３Ｃは、オペレータの操作に応じた操作信号をコントローラ２４に出力する。なお、操作装置３３Ａ－３３Ｄのそれぞれは、共通の部材によって構成されてもよい。

【0026】

コントローラ２４は、オペレータによる走行操作装置３３Ａの操作に応じて、作業機械１を走行させるように、駆動源２１及び動力伝達装置２３を制御する。それにより、作業機械１は、走行操作装置３３Ａの操作に応じて、前進又は後進する。コントローラ２４は、オペレータによるステアリング操作装置３３Ｂの操作に応じて、作業機械１を左右に操舵するように、駆動源２１及び動力伝達装置２３を制御する。例えば、コントローラ２４は、左右の履帯７の速度差により、作業機械１を左右に操舵する。それにより、作業機械１は、走行操作装置３３Ａの操作に応じて、左方又は右方に操舵される。

【0027】

コントローラ２４は、オペレータによる旋回操作装置３３Ｃの操作に応じて、旋回体４を走行体５に対して旋回させるように、制御弁２７を制御する。それにより、旋回体４は、旋回操作装置３３Ｃの操作に応じて、右回り又は左回りに旋回する。コントローラ２４は、オペレータによる作業機操作装置３３Ｄの操作に応じて、作業機３を動作させるように、制御弁２７を制御する。それにより、作業機３は、作業機操作装置３３Ｄの操作に応じて、上下に動作する。

【0028】

入力装置３４は、オペレータによって操作可能である。入力装置３４は、タッチスクリーンである。ただし、入力装置３４は、ハードウェアキーを含んでもよい。オペレータは、入力装置３４を操作することで、作業機械１に関する各種の設定を入力する。入力装置３４は、オペレータの操作に応じた入力信号を出力する。ディスプレイ３５は、例えばＬＣＤ、ＯＥＬＤ、或いは他の種類のディスプレイである。ディスプレイ３５は、コントローラ２４からの表示信号に応じた画面を表示する。

【0029】

制御システムは、位置センサ３６と、姿勢センサ３７と、作業機センサ３８とを含む。位置センサ３６は、作業機械１の位置と方位とを検出する。位置センサ３６は、例えば、ＧＮＳＳ(Global Navigation Satellite System)によるセンサを含む。詳細には、位置センサ３６は、旋回体４の位置と方位とを検出する。位置センサ３６は、旋回体４の位置と方位とを示す位置データを出力する。

【0030】

姿勢センサ３７は、旋回体４に取り付けられている。姿勢センサ３７は、旋回体４の姿勢を検出する。旋回体４の姿勢は、例えば、旋回体４のヨー角と、ピッチ角と、ロール角とを含む。姿勢センサ３７は、例えばＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）である。姿勢センサ３７は、旋回体４の姿勢を示す第１姿勢データを出力する。

【0031】

作業機センサ３８は、作業機３の姿勢を検出する。作業機３の姿勢は、ブーム角と、アーム角と、バケット角とを含む。ブーム角は、旋回体４に対するブーム１１の角度である。アーム角は、ブーム１１に対するアーム１２の角度である。バケット角は、アーム１２に対するバケット１３の角度である。作業機センサ３８は、ブーム角と、アーム角と、バケット角とを示す第２姿勢データを出力する。作業機センサ３８は、例えば、各シリンダ１４－１６のストローク長を検出し、コントローラ２４は、各シリンダ１４－１６のストローク長から、ブーム角と、アーム角と、バケット角とを算出してもよい。或いは、作業機センサ３８は、ブーム角と、アーム角と、バケット角とを直接的に検出する角度センサであってもよい。

【0032】

コントローラ２４は、操作装置３３から操作信号を受信する。コントローラ２４は、入力装置３４から入力信号を受信する。コントローラ２４は、ディスプレイ３５に表示信号を出力する。コントローラ２４は、位置センサ３６から位置データを受信する。コントローラ２４は、姿勢センサ３７から第１姿勢データを受信する。コントローラ２４は、作業機センサ３８から第２姿勢データを受信する。

【0033】

コントローラ２４は、位置データと、第１姿勢データと、第２姿勢データとから、作業機械１の位置と方位とを算出する。例えば、コントローラ２４は、位置データと第１姿勢データとに基づいて、走行体５の位置と方位と、旋回体４の位置と方位とを算出する。コントローラ２４は、位置データと、第１姿勢データと、第２姿勢データとに基づいて、作業機３の位置と方位とを算出する。なお、作業機３の位置と方位とは、作業機３に取り付けられる位置センサによって直接的に検出されてもよい。作業機械１の位置は、作業現場における平面座標と高度で示される。作業機械１の方位は、東西南北の方位座標で示される。

【0034】

次に、作業機械１の自動制御について説明する。コントローラ２４は、作業機械１の位置と方位とに基づいて、作業機械１の自動制御を実行する。本実施形態では、作業機械１は、施工される地形上において延びている設計線に沿って地形を掘削することで、作業現場に長い溝を形成する作業を行う。その際、自動制御は、オペレータによる手動操作をアシストする。設計線は、例えば、施工計画に基づいて設定される。或いは、設計線は、作業現場の地形の測量に基づいて設定されてもよい。

【0035】

自動制御は、走行アライメント制御と旋回アライメント制御とを含む。走行アライメント制御では、コントローラ２４は、作業機械１の走行時に、作業機械１の走行方向が設計線の延びる方向に合うように、作業機械１の操舵を自動制御する。旋回アライメント制御では、コントローラ２４は、作業機械１の掘削作業時に、バケット１３が設計線の位置に合うように、旋回体４を自動停止させる。なお、オペレータは、入力装置３４を操作することによって、走行アライメント制御と旋回アライメント制御とのそれぞれの有効と無効とを設定可能である。

【0036】

図３は、走行アライメント制御の処理を示すフローチャートである。図３に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ２４は、設計線を取得する。設計線の位置は、記憶装置３２に保存されている。例えば、コントローラ２４は、外部のコンピュータから設計線の位置を示すデータを取得する。或いは、コントローラ２４は、入力装置３４を介して設計線の位置を取得してもよい。

【0037】

図４に示すように、コントローラ２４は、設計線４１と作業機械１との位置関係を示すガイドスクリーン４０をディスプレイ３５に表示させる。ガイドスクリーン４０は、作業機械１と設計線４１とを上面視で示す。作業機械１は、上面視における作業機械１の形状を有するアイコンによって示される。コントローラ２４は、作業機械１の実際の位置と方位とに応じて、ガイドスクリーン４０上に作業機械１と設計線４１とを表示する。

【0038】

また、ガイドスクリーン４０は、アシスト画像５１－５３を含む。アシスト画像５１－５３は、作業機械１の所定部分の位置、或いは方位を示す。図５は、作業機械１を示すアイコンとアシスト画像５１－５３の拡大図である。図５に示すように、アシスト画像は、作業アシスト画像５１と、走行アシスト画像５２と、方位アシスト画像５３とを含む。

【0039】

作業アシスト画像５１は、作業機３に含まれる作業基準点Ｐ１の位置を示す。作業基準点Ｐ１は、例えばバケット１３の刃先の左右方向における中央である。或いは、作業基準点Ｐ１は、バケット１３の刃先の左端、又は、右端であってもよい。作業基準点Ｐ１は、入力装置３４によって、バケット１３の左端、中央、右端から選択可能であってもよい。作業アシスト画像５１は、十字線の形状を有する。作業アシスト画像５１の十字線の交点が、作業基準点Ｐ１の位置を示している。

【0040】

走行アシスト画像５２は、旋回中心Ｃ１と、車体２に含まれる走行基準点Ｐ２との位置を示す。走行アシスト画像５２は、十字線と円弧とが組み合わされた形状を有する。走行アシスト画像５２の十字線の交点が、旋回中心Ｃ１の位置を示している。走行基準点Ｐ２は、旋回中心Ｃ１から走行体５の左右方向にオフセットした位置である。走行アシスト画像５２の十字線の円弧の頂点が、走行基準点Ｐ２を示している。

【0041】

走行基準点Ｐ２は、作業機平面ＰＬ１と、旋回中心Ｃ１を中心とする円弧との接点で示される。作業機平面ＰＬ１は、作業機３が上下に動作する場合の作業基準点Ｐ１の軌跡を含む平面である。作業機平面ＰＬ１は、作業機械１の上面視において、作業機３が走行体５の前後方向に沿って配置されている状態で、作業基準点Ｐ１を通り、作業機械１の前後方向に延びる直線で示される。

【0042】

方位アシスト画像５３は、走行体５の方位を示す。方位アシスト画像５３は、履帯７の向きを示す。方位アシスト画像５３は、例えば三角形の形状で示される。

【0043】

ステップＳ１０２で、コントローラ２４は、走行アライメント制御が有効であるかを判定する。例えば、コントローラ２４は、走行アライメント制御がオンに設定されている状態で、オペレータがガイドスクリーン４０上の設計線４１をタッチしたときに、走行アライメント制御が有効であると判定する。走行アライメント制御のオン・オフの設定は、例えば入力装置３４によって行われる。走行アライメント制御が有効である場合には、処理はステップＳ１０３に進む。

【0044】

ステップＳ１０３で、コントローラ２４は、目標線４２を決定する。コントローラ２４は、設計線４１を直線状に延長した線を目標線４２として決定する。図６に示すように、コントローラ２４は、目標線４２をガイドスクリーン４０表示する。設計線４１が直線部分４１Ａと曲線部分４１Ｂとを含み、直線部分４１Ａがタッチされた場合は、コントローラ２４は、直線部分４１Ａを延長した線を、目標線４２として決定する。

【0045】

なお、図６に示すように、コントローラ２４は、図４に示す設計線４１と異なる態様で、目標線４２をガイドスクリーン４０に表示する。例えば、コントローラ２４は、設計線４１と異なる色で、目標線４２をガイドスクリーン４０に表示する。また、コントローラ２４は、走行アライメント制御が開始されていることを示す制御アイコンＩＣ１をガイドスクリーン４０に表示する。オペレータは、走行操作装置３３Ａを操作して、作業機械１が目標線４２に近づくように、作業機械１を前進又は後進させる。

【0046】

ステップＳ１０４で、コントローラ２４は、走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３内に位置しているかを判定する。制御実行領域４３は、目標線４２から、目標線４２の左右それぞれの方向に、許容幅だけ離れた位置までの領域である。許容幅は、例えば入力装置３４によって設定可能である。走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３内に位置している場合、図７に示すように、コントローラ２４は、制御実行領域４３をガイドスクリーン４０に表示する。制御実行領域４３は、目標線４２から左右それぞれの方向に離れており、目標線４２と平行な方向に延びる２つの直線Ｌ１，Ｌ２で示される。

【0047】

走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３外に位置する場合には、コントローラ２４は、自動操舵を実行せず、ステアリング操作装置３３Ｂによる手動操作に応じて作業機械１を操舵する。また、図６に示すように、走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３外に位置する場合には、コントローラ２４は、ガイドスクリーン４０に、制御実行領域４３を表示させない。

【0048】

走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３内に位置している場合、処理はステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、コントローラ２４は、走行アライメント制御を実行する。図７及び図８に示すように、コントローラ２４は、作業機械１の走行中に、走行基準点Ｐ２が目標線４２に沿うように、作業機械１を自動操舵する。すなわち、コントローラ２４は、走行アシスト画像５２の円弧が走行基準点Ｐ２において目標線４２に接するように、作業機械１を自動操舵する。それにより、コントローラ２４は、走行操作装置３３Ａによる手動操作に応じて作業機械１を走行させると共に、走行基準点Ｐ２が目標線４２に沿うように作業機械１を自動操舵する。

【0049】

図８に示すように、走行基準点Ｐ２が目標線４２に合致している場合には、コントローラ２４は、走行アシスト画像５２を、走行基準点Ｐ２が目標線４２に合致していない場合と異なる態様で表示する。

【0050】

なお、走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３内に位置していても、ステアリング操作装置３３Ｂによる手動操作が行われた場合には、コントローラ２４は、走行アライメント制御よりもステアリング操作装置３３Ｂによる手動操作を優先とする。すなわち、コントローラ２４は、走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３内に位置していても、ステアリング操作装置３３Ｂによる手動操作が行われた場合には、走行アライメント制御を停止し、ステアリング操作装置３３Ｂによる手動操作に応じて、作業機械１を操舵する。

【0051】

なお、図７及び図８に示すように、コントローラ２４は、走行アライメント制御の実行中には、制御アイコンＩＣ１を、走行アライメント制御の停止中と異なる態様で表示する。例えば、コントローラ２４は、走行アライメント制御の実行中には、制御アイコンＩＣ１を、走行アライメント制御の停止中と異なる色で表示する。図９に示すように、走行基準点Ｐ２が制御実行領域４３内に位置していても、走行アライメント制御の停止中には、コントローラ２４は、制御実行領域４３をディスプレイ３５に表示させない。なお、オペレータが走行操作装置３３Ａを操作しておらず、作業機械１の走行が停止している場合にも、コントローラ２４は、走行アライメント制御の停止中と同じ態様で、制御アイコンＩＣ１を表示する。

【0052】

走行操作装置３３Ａによる走行操作が終了すると、コントローラ２４は、走行アライメント制御を中止する。ただし、走行アライメント制御は有効な状態であるため、走行操作装置３３Ａによる走行操作が再開されると、コントローラ２４は、引き続き、走行アライメント制御を実行する。

【0053】

次に、旋回アライメント制御について説明する。図１０は、旋回アライメント制御の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、コントローラ２４は、設計線４１を取得する。コントローラ２４は、上述した走行アライメント制御と同様に、設計線４１を取得する。

【0054】

ステップＳ２０２で、コントローラ２４は、旋回アライメント制御が有効であるかを判定する。例えば、コントローラ２４は、旋回アライメント制御がオンに設定されている状態で、オペレータがガイドスクリーン４０上の設計線４１をタッチしたときに、旋回アライメント制御が有効であると判定する。旋回アライメント制御のオン・オフの設定は、例えば入力装置３４によって行われる。旋回アライメント制御が有効である場合には、処理はステップＳ２０３に進む。

【0055】

ステップＳ２０３で、コントローラ２４は、目標線４２を決定する。コントローラ２４は、走行アライメント制御の処理と同様に、目標線４２を決定する。図１１は、旋回アライメント制御中のガイドスクリーン４０を示す図である。走行アライメント制御と同様に、コントローラ２４は、設計線４１と異なる態様で、目標線４２をガイドスクリーン４０に表示する。例えば、コントローラ２４は、設計線４１と異なる色で、目標線４２をガイドスクリーン４０に表示する。また、コントローラ２４は、旋回アライメント制御が開始されていることを示す制御アイコンＩＣ２をガイドスクリーン４０に表示する。

【0056】

目標線４２が決定された後、オペレータは、旋回操作装置３３Ｃを操作して、旋回体４を旋回させる。なお、図１１では、作業基準点Ｐ１は、目標線４２から外れた位置、例えば排土位置に位置している。オペレータは、旋回操作装置３３Ｃを操作して、作業基準点Ｐ１が目標線４２に近づくように、旋回体４を旋回させる。

【0057】

ステップＳ２０４で、コントローラ２４は、旋回体４の旋回操作量が目標旋回速度よりも大きいかを判定する。コントローラ２４は、旋回体４の旋回操作装置３３Ｃの操作に応じた旋回速度が、目標旋回速度よりも大きい場合に、旋回体４の旋回操作量が目標旋回速度よりも大きいと判定する。旋回体４の旋回操作量が目標旋回速度よりも大きい場合には、処理はステップＳ２０５に進む。

【0058】

ステップＳ２０５で、コントローラ２４は、旋回体４を減速させる。コントローラ２４は、作業基準点Ｐ１が目標線４２上に到達するまで旋回体４を減速させ、目標線４２上に到達したときに、旋回体４の旋回を自動停止させる。それにより、図１２に示すように、作業基準点Ｐ１が目標線４２に合致した状態で、旋回体４が停止する。この状態で、オペレータは、作業機操作装置３３Ｄを操作することで、目標線４２上の地形を掘削することができる。なお、ステップＳ２０４で、旋回体４の旋回操作量が目標旋回速度以下である場合には、旋回体４は、減速・自動停止せず、旋回操作装置３３Ｃの操作に応じて旋回を続ける。

【0059】

作業基準点Ｐ１が目標線４２に合致している状態では、コントローラ２４は、作業アシスト画像５１を、作業基準点Ｐ１が目標線４２から外れている状態とは異なる態様で表示する。例えば、作業基準点Ｐ１が目標線４２に合致している状態では、コントローラ２４は、作業アシスト画像５１を、作業基準点Ｐ１が目標線４２から外れている状態とは異なる色で表示する。

【0060】

また、旋回体４の自動停止中には、コントローラ２４は、制御アイコンＩＣ２を、旋回体４の自動停止中ではない場合と異なる態様で表示する。例えば、旋回体４の自動停止中には、コントローラ２４は、制御アイコンＩＣ２を、旋回体４の自動停止中ではない場合と異なる色で表示する。

【0061】

旋回体４の自動停止後、オペレータが旋回操作装置３３Ｃを中立位置に戻すと、図１３に示すように、コントローラ２４は、制御無効領域４４をガイドスクリーン４０に表示させる。制御無効領域４４は、目標線４２から、目標線４２の左右それぞれの方向に、許容幅だけ離れた位置までの領域である。許容幅は、例えば入力装置３４によって設定可能である。制御無効領域４４は、目標線４２から左右それぞれの方向に離れており、目標線４２と平行な方向に延びる２つの直線Ｌ３，Ｌ４で示される。また、オペレータが旋回操作装置３３Ｃを中立位置に戻した後は、コントローラ２４は、旋回操作装置３３Ｃの操作に応じて、旋回体４を旋回させる。

【0062】

ステップＳ２０６で、コントローラ２４は、作業基準点Ｐ１が制御無効領域４４内に位置しているかを判定する。作業基準点Ｐ１が制御無効領域４４内に位置している場合には、ステップＳ２０７で、コントローラ２４は、旋回体４の自動停止を無効とする。すなわち、コントローラ２４は、旋回体４の自動停止後、オペレータが手動操作によって旋回体４を旋回させて、作業基準点Ｐ１が目標線４２上に到達しても、作業基準点Ｐ１が制御無効領域４４内に位置している場合には、旋回体４を自動停止させない。それにより、オペレータは、制御無効領域４４内で、作業基準点Ｐ１を手動で旋回させることで、目標線４２の近傍の地形を容易に掘削することができる。

【0063】

オペレータが手動操作によって旋回体４を旋回させることで、作業基準点Ｐ１が制御無効領域４４外に出た場合には、図１１に示すように、コントローラ２４は、ガイドスクリーン４０から制御無効領域４４を消去する。例えば、オペレータは、作業機３によって目標線４２上の地形を掘削した後、旋回体４を旋回させて、目標線４２から外れた位置に、バケット１３から土砂を排土する。それにより、ガイドスクリーン４０から制御無効領域４４が消去される。

【0064】

また、作業基準点Ｐ１が制御無効領域４４外に出ると、コントローラ２４は、旋回体４の自動停止を再び有効とする。それにより、上述したように、旋回体４の旋回速度が旋回操作よりも小さい場合に、旋回体４の旋回が減速され、作業基準点Ｐ１が目標線４２上に到達したときに、コントローラ２４は、旋回体４を自動停止させる。このような作業機械１の動作が繰り返されることで、目標線４２上の地形に溝が形成される。

【0065】

次に、オペレータは、作業機械１を後進させる。このとき、上述した走行アライメント制御により、走行基準点Ｐ２が目標線４２に沿って移動するように、作業機械１が自動操舵される。そして、再び、旋回体４の旋回による掘削と排土とが繰り返されることで、目標線４２上の地形に溝が形成される。このような作業機械１の動作が繰り返されることで、目標線４２に沿った長い溝が地形に形成される。

【0066】

なお、走行アライメント制御と同様に、旋回アライメント制御においても、制御終了操作ありの場合に、旋回アライメント制御が終了されてもよい。

【0067】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１では、走行アライメント制御により、車体２の走行基準点Ｐ２が目標線４２に沿うように作業機械１が自動操舵される。それにより、車体２の位置合わせのための操作が容易になる。

【0068】

また、設計線４１ではなく、設計線４１を直線状に延長した目標線４２に沿うように、作業機械１が自動操舵される。もし、設計線４１に沿うように、作業機械１が自動操舵されると、設計線４１が、上述のように直線部分４１Ａと曲線部分４１Ｂとを含む場合に、作業機３が設計線４１から外れてしまうことがある。

【0069】

例えば、図１４は、比較例に係る作業機械の動作を示す上面図である。図１４に示す比較例では、設計線４１そのものを目標線として、走行アライメント制御が行われている。図１４に示すように、作業機械１が後進して、走行基準点Ｐ２が直線部分４１Ａから曲線部分４１Ｂに移ると、車体２の向きが変わることに伴い、作業機３の向きも変わる。それにより、作業機３の作業基準点Ｐ１が直線部分４１Ａから外れてしまう。しかし、本実施形態に係る作業機械１では、設計線４１ではなく、設計線４１を直線状に延長した目標線４２に沿うように、作業機械１が自動操舵される。それにより、作業機３が設計線４１から外れてしまうことが抑えられる。

【0070】

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。

【0071】

作業機械１は、履帯７に代えてホイールを備えてもよい。作業機械１は、遠隔から操作可能であってもよい。操作装置３３と、入力装置３４と、ディスプレイ３５とは、作業機械１の外部に配置されてもよい。上述した自動制御の処理の一部は、作業機械１の外部のコントローラによって実行されてもよい。自動制御の処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。

【0072】

自動制御による作業機械１の作業は、溝を形成する作業に限らず、他の作業であってもよい。例えば、溝に土砂を埋める作業に対して自動制御が適用されてもよい。自動制御の処理は、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、走行アライメント制御、或いは旋回アライメント制御の開始は、設計線４１のタッチに限らず、他の操作であってもよい。旋回アライメント制御は、省略されてもよい。

【0073】

ガイドスクリーン４０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、作業アシスト画像５１は、十字線に限らず、点などの他の形状であってもよい。走行アシスト画像５２は、十字線と円弧に限らず、点などの他の形状であってもよい。方位アシスト画像５３は、三角形に限らず、矢印などの他の形状であってもよい。上述したガイドスクリーン４０の表示における「異なる態様」とは、異なる色に限らず、異なる形状であってもよい。制御無効領域４４の形状は、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、制御無効領域４４は、台形、或いは扇形状の形状を有してもよい。

【0074】

（付記１）
車体と、前記車体に取り付けられる作業機とを含む作業機械を制御するためのシステムであって、
コントローラを備え、
前記コントローラは、
施工される地形上において延びる設計線を取得し、
前記設計線を直線状に延長した線を目標線として決定し、
前記作業機械の走行中に、前記車体に含まれる走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行する、
システム。

【0075】

（付記２）
ディスプレイをさらに備え、
前記コントローラは、前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点とを前記ディスプレイに表示させる、
付記１に記載のシステム。

【0076】

（付記３）
前記作業機械の操舵を手動操作するために、オペレータによって操作可能なステアリング操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記走行基準点が所定領域外に位置する場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を操舵し、
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記作業機械を自動操舵する、
付記１又は付記１に記載のシステム。

【0077】

（付記４）
前記コントローラは、前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記ステアリング操作装置による手動操作が行われた場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作を優先する、
付記３に記載のシステム。

【0078】

（付記５）
前記作業機械の前進、及び／又は、後進の走行を手動操作するために、オペレータによって操作可能な走行操作装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記走行基準点が所定領域内に位置する場合には、前記走行操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を走行させると共に、前記走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵する、
付記３又は付記４に記載のシステム。

【0079】

（付記６）
ディスプレイをさらに備え、
前記コントローラは、前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点と、前記所定領域とを前記ディスプレイに表示させる、
付記３から付記５のいずれかに記載のシステム。
（付記７）
前記所定領域は、前記目標線から許容幅だけ離れた位置までの範囲である、
付記３から付記６のいずれかに記載のシステム。

【0080】

（付記８）
前記車体は、旋回中心周りに旋回可能な旋回体を含み、
前記走行基準点は、前記作業機械の上面視において、作業機平面と、前記旋回中心を中心とする円弧との接点であり、
前記作業機平面は、前記作業機械の上面視において、前記作業機が前記作業機械の前後方向に沿って配置されている状態で、前記作業機に含まれる作業基準点を通り、前記作業機械の前後方向に延びており、
前記コントローラは、前記走行アライメント制御において、前記走行基準点において、前記円弧が前記走行基準点において前記目標線に接するように、前記作業機械を自動操舵する、
付記１から付記７のいずれかに記載のシステム。

【0081】

（付記９）
車体と、前記車体に取り付けられる作業機とを含む作業機械を制御するための方法であって、
施工される地形上において延びる設計線を取得することと、
前記設計線を直線状に延長した線を目標線として決定することと、
前記作業機械の走行中に、前記車体に含まれる走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵する走行アライメント制御を実行すること、
を備える方法。

【0082】

（付記１０）
前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点とを、ディスプレイに表示させることを備える、
付記９に記載の方法。

【0083】

（付記１１）
前記作業機械の操舵を手動操作するために、オペレータによって操作可能なステアリング操作装置からの操作信号を受信することと、
前記走行基準点が所定領域外に位置する場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を操舵することと、
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記作業機械を自動操舵すること、
を備える付記９又は付記１０に記載の方法。

【0084】

（付記１２）
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合に、前記ステアリング操作装置による手動操作が行われた場合には、前記ステアリング操作装置による手動操作を優先することを備える、
付記１１に記載の方法。

【0085】

（付記１３）
前記作業機械の前進、及び／又は、後進の走行を手動操作するために、オペレータによって操作可能な走行操作装置からの操作信号受信することと。
前記走行基準点が所定領域内に位置する場合には、前記走行操作装置による手動操作に応じて前記作業機械を走行させると共に、前記走行基準点が前記目標線に沿うように前記作業機械を自動操舵すること、
を備える付記１１又は付記１２に記載の方法。

【0086】

（付記１４）
前記作業機械と、前記目標線と、前記走行基準点と、前記所定領域とを、ディスプレイに表示させることを備える、
付記１１から付記１３のいずれかに記載の方法。

【0087】

（付記１５）
前記所定領域は、前記目標線から許容幅だけ離れた位置までの範囲である、
付記１１から付記１４のいずれかに記載のシステム。

【0088】

（付記１６）
前記車体は、旋回中心周りに旋回可能な旋回体を含み、
前記走行基準点は、前記作業機械の上面視において、作業機平面と、前記旋回中心を中心とする円弧との接点であり、
前記作業機平面は、前記作業機械の上面視において、前記作業機が前記作業機械の前後方向に沿って配置されている状態で、前記作業機に含まれる作業基準点を通り、前記作業機械の前後方向に延びており、
前記走行アライメント制御において、前記走行基準点において、前記円弧が前記走行基準点において前記目標線に接するように、前記作業機械を自動操舵することを備える、
付記９から付記１５のいずれかに記載の方法。

【産業上の利用可能性】

【0089】

作業機械において、車体の位置合わせのための操作を容易にする。

【符号の説明】

【0090】

１：作業機械
３：作業機
４：旋回体
２４：コントローラ
３３Ａ：走行操作装置
３３Ｂ：ステアリング操作装置
３５：ディスプレイ
４１：設計線
４２：目標線
Ｃ１：旋回中心
Ｐ２：走行基準点
ＰＬ１：作業機平面

【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】