特許 6995687 積込機械の制御装置及び積込機械の制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-17

(45)【発行日】2022-01-17

(54)【発明の名称】積込機械の制御装置及び積込機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20220106BHJP

   G05D 1/02 20200101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 M

G05D1/02 Y

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018087774

(22)【出願日】2018-04-27

(65)【公開番号】P2019190237

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-03-01

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】関 洋平

(72)【発明者】

【氏名】尾崎 将崇

【審査官】亀谷 英樹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－１３６５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５５４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２２７４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８０１９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００８－２４８５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１０４１３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１１／０７４５８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４３０９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／０４３１０４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－３５０５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３１０９３９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０－９／２２

Ｅ０２Ｆ ３／４２－３／４３

Ｅ０２Ｆ ３／８４－３／８５

Ｇ０５Ｄ １／００－１／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機を有する積込機械が前記作業機のバケットにより掘削された掘削物を積み込むために積込対象に向かって前進する積込作業モードにおいて、前記積込機械に搭載された計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、
前記計測データから前記積込対象に関する計測データである積込対象データを抽出し、前記積込対象データに基づいて、前記積込対象の上端部の高さデータ及び前記積込機械から積込対象までの距離データを算出する対象算出部と、
前記高さデータ及び前記距離データに基づいて、前記作業機を制御する作業機制御部と、
前記バケットの位置データを算出する位置データ算出部と、を備え、
前記対象算出部は、前記バケットの位置データに基づいて、前記計測データから前記バケットを示す部分データを除去し、前記部分データが除去された前記計測データに基づいて、前記積込対象データを抽出する、
積込機械の制御装置。

【請求項2】

前記対象算出部は、前記計測データの中から前記積込機械からの距離が所定範囲内に存在する計測データを前記積込対象データとして抽出する、
請求項１に記載の積込機械の制御装置。

【請求項3】

前記対象算出部は、前記計測データを複数のグループに分類し、前記複数のグループから積込対象グループの積込対象データを抽出する、
請求項１又は請求項２に記載の積込機械の制御装置。

【請求項4】

作業機を有する積込機械が前記作業機のバケットにより掘削された掘削物を積み込むために積込対象に向かって前進する積込作業モードにおいて、前記積込機械に搭載された計測装置の計測データを取得することと、
前記計測データから前記積込対象に関する計測データである積込対象データを抽出し、前記積込対象データに基づいて、前記積込対象の上端部の高さデータ及び前記積込機械から積込対象までの距離データを算出することと、
前記高さデータ及び前記距離データに基づいて、前記作業機を制御することと、
前記バケットの位置データを算出することと、を含み、
前記バケットの位置データに基づいて、前記計測データから前記バケットを示す部分データを除去し、前記部分データが除去された前記計測データに基づいて、前記積込対象データを抽出する、
積込機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積込機械の制御装置及び積込機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

作業現場において積込機械が使用される。掘削対象物及び積込対象までの距離を求めるための計測器を備える自動掘削機の一例が特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１０－０８８６２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

積込機械による積込作業の自動化を実現する場合、積込機械と積込対象との距離を良好に計測できる技術が要望される。

【0005】

本発明の態様は、積込機械と積込対象との距離を良好に計測することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、作業機を有する積込機械に搭載された計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、前記計測データから前記作業機により掘削された掘削物が積み込まれる積込対象に関する計測データである積込対象データを抽出し、前記積込対象データに基づいて、前記積込対象の上端部の高さデータ及び前記積込機械から積込対象までの距離データを算出する対象算出部と、前記高さデータ及び前記距離データに基づいて、前記作業機を制御する作業機制御部と、を備える積込機械の制御装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、積込機械と積込対象との相対位置を良好に計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る作業機械の一例を示す側面図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る作業機械の動作を示す模式図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る作業機械の積込作業モードを示す模式図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る作業機械の制御装置を示す機能ブロック図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートであって、ステレオカメラの計測データに基づく積込作業を示す。

【図6】図６は、本実施形態に係るステレオカメラにより取得された画像データに基づいて算出された画像データの一例を示す図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る画像データから抽出された１つの分割データの一例を示す図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る分割データにおける作業機械からの距離と同一の距離を示す画素のデータ数との関係を示すヒストグラムである。

【図9】図９は、本実施形態に係る１つの分割データにおいて抽出されたベッセルの一例を示す図である。

【図10】図１０は、本実施形態に係る分割データにおけるｊ座標とそのｊ座標に存在する運搬車両を示す画素のデータ数との関係を示す図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係るレーザレーダの動作を示す図である。

【図12】図１２は、本実施形態に係るグループ分割を説明するための模式図である。

【図13】図１３は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートであって、レーザレーダによる運搬車両の計測データを処理する方法を示す。

【図14】図１４は、本実施形態に係るレーザレーダによる計測方法を模式的に示す図である。

【図15】図１５は、コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

第１実施形態．
［ホイールローダ］
図１は、本実施形態に係る作業機械１の一例を示す側面図である。作業機械１は、作業現場において作業対象に対して所定の作業を実施する。本実施形態においては、作業機械１がアーティキュレート作業機械の一種であるホイールローダ１であることとする。所定の作業は、掘削作業及び積込作業を含む。作業対象は、掘削対象及び積込対象を含む。ホイールローダ１は、掘削対象を掘削する掘削作業、及び掘削作業により掘削した掘削物を積込対象に積み込む積込作業を実施する。積込作業は、掘削物を排出対象に排出する排出作業を含む概念である。掘削対象として、地山、岩山、石炭、及び壁面の少なくとも一つが例示される。地山は、土砂により構成される山であり、岩山は、岩又は石により構成される山である。積込対象として、運搬車両、作業現場の所定エリア、ホッパ、ベルトコンベヤ、及びクラッシャの少なくとも一つが例示される。

【0011】

図１に示すように、ホイールローダ１は、車体２と、運転席が設けられる運転台３と、車体２を支持する走行装置４と、車体２に支持される作業機１０と、作業機１０の角度を検出する角度センサ５０と、トランスミッション装置３０と、車体２よりも前方の計測対象を計測する三次元計測装置２０と、制御装置８０とを備える。

【0012】

車体２は、車体前部２Ｆと車体後部２Ｒとを含む。車体前部２Ｆと車体後部２Ｒとは、関節機構９を介して屈曲可能に連結される。

【0013】

運転台３は、車体２に支持される。ホイールローダ１の少なくとも一部は、運転台３に搭乗した運転者によって操作される。

【0014】

走行装置４は、車体２を支持する。走行装置４は、車輪５を有する。車輪５は、車体２に搭載されているエンジンが発生する駆動力により回転する。タイヤ６が車輪５に装着される。車輪５は、車体前部２Ｆに装着される２つの前輪５Ｆと、車体後部２Ｒに装着される２つの後輪５Ｒとを含む。タイヤ６は、前輪５Ｆに装着される前タイヤ６Ｆと、後輪５Ｒに装着される後タイヤ６Ｒとを含む。走行装置４は、地面ＲＳを走行可能である。

【0015】

前輪５Ｆ及び前タイヤ６Ｆは、回転軸ＦＸを中心に回転可能である。後輪５Ｒ及び後タイヤ６Ｒは、回転軸ＲＸを中心に回転可能である。

【0016】

以下の説明においては、前輪５Ｆの回転軸ＦＸと平行な方向を適宜、車幅方向、と称し、地面ＲＳと接触する前タイヤ６Ｆの接地面と直交する方向を適宜、上下方向、と称し、車幅方向及び上下方向の両方と直交する方向を適宜、前後方向、と称する。ホイールローダ１の車体２が直進状態で走行するとき、回転軸ＦＸと回転軸ＲＸとは平行である。

【0017】

走行装置４は、駆動装置４Ａと、ブレーキ装置４Ｂと、操舵装置４Ｃとを有する。駆動装置４Ａは、ホイールローダ１を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置４Ａは、ディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。駆動装置４Ａで発生した駆動力がトランスミッション装置３０を介して車輪５に伝達され、車輪５が回転する。ブレーキ装置４Ｂは、ホイールローダ１を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置４Ｃは、ホイールローダ１の走行方向を調整可能である。ホイールローダ１の走行方向は、車体前部２Ｆの向きを含む。操舵装置４Ｃは、油圧シリンダによって車体前部２Ｆを屈曲させることによって、ホイールローダ１の走行方向を調整する。

【0018】

本実施形態において、走行装置４は、運転台３に搭乗した運転者によって操作される。作業機１０は、制御装置８０に制御される。走行装置４を操作する走行操作装置４０が運転台３に配置される。運転者は、走行操作装置４０を操作して、走行装置４を作動させる。走行操作装置４０は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングレバー、及び前後進を切り換えるためのシフトレバー４１を含む。アクセルペダルが操作されることにより、ホイールローダ１の走行速度が増大する。ブレーキペダルが操作されることにより、ホイールローダ１の走行速度が減少したり走行が停止したりする。ステアリングレバーが操作されることにより、ホイールローダ１が旋回する。シフトレバー４１が操作されることにより、ホイールローダ１の前進又は後進が切り換えられる。

【0019】

トランスミッション装置３０は、駆動装置４Ａで発生した駆動力を車輪５に伝達する。

【0020】

作業機１０は、車体前部２Ｆに回動可能に連結されるブーム１１と、ブーム１１に回動可能に連結されるバケット１２と、ベルクランク１５と、リンク１６とを有する。

【0021】

ブーム１１は、ブームシリンダ１３が発生する動力によって作動する。ブームシリンダ１３が伸縮することにより、ブーム１１は上げ動作又は下げ動作する。

【0022】

バケット１２は、刃先を含む先端部１２Ｂを有する作業部材である。バケット１２は、前輪５Ｆよりも前方に配置される。バケット１２は、ブーム１１の先端部に連結される。バケット１２は、バケットシリンダ１４が発生する動力によって作動する。バケットシリンダ１４が伸縮することにより、バケット１２はダンプ動作又はチルト動作する。

【0023】

バケット１２のダンプ動作が実施されることにより、バケット１２ですくい上げられた掘削物がバケット１２から排出される。バケット１２のチルト動作が実施されることにより、バケット１２は掘削物をすくい取る。

【0024】

角度センサ５０は、作業機１０の角度を検出する。角度センサ５０は、ブーム１１の角度を検出するブーム角度センサ５１と、バケット１２の角度を検出するバケット角度センサ５２とを含む。ブーム角度センサ５１は、例えば車体前部２Ｆに規定された車体座標系の基準軸に対するブーム１１の角度を検出する。バケット角度センサ５２は、ブーム１１に対するバケット１２の角度を検出する。角度センサ５０は、ポテンショメータでもよいし、油圧シリンダのストロークを検出するストロークセンサでもよい。

【0025】

［三次元計測装置］
三次元計測装置２０は、ホイールローダ１に搭載される。三次元計測装置２０は、車体前部２Ｆよりも前方の作業対象を計測する。作業対象は、作業機１０により掘削された掘削物が積み込まれる積込対象を含む。三次元計測装置２０は、三次元計測装置２０から作業対象の表面の複数の各計測点までの相対位置を計測して、作業対象の三次元形状を計測する。制御装置８０は、計測された積込対象の三次元形状に基づいて、積込対象に関するパラメータを算出する。後述するように、積込対象に関するパラメータは、積込対象までの距離、積込対象の上端部の位置、及び積込対象の高さの少なくとも一つを含む。

【0026】

三次元計測装置２０は、レーザ計測装置の一種であるレーザレーダ２１と、写真計測装置の一種であるステレオカメラ２２とを含む。

【0027】

［動作］
図２は、本実施形態に係るホイールローダ１の動作を示す模式図である。ホイールローダ１は、複数の作業モードで作業する。作業モードは、作業機１０のバケット１２で掘削対象を掘削する掘削作業モードと、掘削作業モードによりバケット１２ですくい取った掘削物を積込対象に積み込む積込作業モードとを含む。掘削対象として、地面ＲＳに置かれた地山ＤＳが例示される。積込対象として、地面を走行可能な運搬車両ＬＳのベッセルＢＥが例示される。運搬車両ＬＳとして、ダンプトラックが例示される。

【0028】

掘削作業モードにおいて、ホイールローダ１は、作業機１０のバケット１２に掘削物が保持されていない状態で、作業機１０のバケット１２で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進する。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ１で示すように、ホイールローダ１を前進させて地山ＤＳに接近させる。制御装置８０は、バケット１２で地山ＤＳが掘削されるように、作業機１０を制御する。

【0029】

地山ＤＳがバケット１２により掘削され、掘削物がバケット１２にすくい取られた後、ホイールローダ１は、作業機１０のバケット１２に掘削物が保持されている状態で、地山ＤＳから離れるように後進する。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ２で示すように、ホイールローダ１を後進させて地山ＤＳから離間させる。

【0030】

次に、積込作業モードが実施される。積込作業モードにおいて、ホイールローダ１は、作業機１０のバケット１２に掘削物が保持されている状態で、作業機１０のバケット１２により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進する。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ３で示すように、ホイールローダ１を旋回させながら前進させて運搬車両ＬＳに接近させる。ホイールローダ１に搭載されている三次元計測装置２０は、運搬車両ＬＳを計測する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、バケット１２に保持されている掘削物が運搬車両ＬＳのベッセルＢＥに積み込まれるように、作業機１０を制御する。すなわち、制御装置８０は、ホイールローダ１が運搬車両ＬＳに接近するように前進している状態で、ブーム１１が上げ動作するように、作業機１０を制御する。ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、制御装置８０は、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御する。これにより、バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれる。

【0031】

バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれた後、ホイールローダ１は、作業機１０のバケット１２に掘削物が保持されていない状態で、運搬車両ＬＳから離れるように後進する。運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ４で示すように、ホイールローダ１を後進させて運搬車両ＬＳから離間させる。

【0032】

運転者及び制御装置８０は、ベッセルＢＥに掘削物が満載されるまで、上述の動作を繰り返す。

【0033】

図３は、本実施形態に係るホイールローダ１の積込作業モードを示す模式図である。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、ホイールローダ１を前進させて運搬車両ＬＳに接近させる。図３（Ａ）に示すように、ホイールローダ１に搭載されている三次元計測装置２０は、運搬車両ＬＳの三次元形状及び運搬車両ＬＳとの相対位置を計測する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、ホイールローダ１と運搬車両ＬＳとの距離Ｄｂ及びベッセルＢＥの上端部ＢＥｔの高さＨｂを検出する。ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂは、バケット１２の先端部１２Ｂから運搬車両ＬＳまでの距離、バケット１２の任意の点から運搬車両ＬＳまでの距離、ホイールローダ１本体の任意の点から運搬車両ＬＳまでの距離、及び三次元計測装置２０から運搬車両ＬＳまでの距離を含む。バケット１２の先端部１２Ｂからの距離は、先端部１２Ｂの中央部からの距離、及び先端部１２Ｂの両端部のいずれかの端部からの距離を含む。ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂは、バケット１２の先端部１２Ｂから車体前部２Ｆの進行方向に延ばして運搬車両ＬＳと交差した点までの距離、及びバケット１２の先端部１２Ｂから運搬車両ＬＳまでの最短距離を含む。ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂは、水平距離、及び地面ＲＳと平行な方向の距離を含む。また、運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂは、運搬車両ＬＳの最近接点、すなわち運搬車両ＬＳにおけるホイールローダ１側で最も近接した点までの距離を含む。

【0034】

図３（Ｂ）に示すように、制御装置８０は、ホイールローダ１が運搬車両ＬＳに接近するように前進している状態で、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、バケット１２がベッセルＢＥの上端部よりも上方に配置されるように、且つ、バケット１２に保持されている掘削物がバケット１２からこぼれないように、バケット１２の角度を制御しながら、ブーム１１を上げ動作させる。

【0035】

図３（Ｃ）に示すように、ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、制御装置８０は、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御する。これにより、バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれる。

【0036】

［制御装置］
図４は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御装置８０を示す機能ブロック図である。制御装置８０は、コンピュータシステムを含む。

【0037】

制御装置８０に、作業機１０、トランスミッション装置３０、走行装置４、三次元計測装置２０、角度センサ５０、及び走行操作装置４０が接続される。

【0038】

制御装置８０は、計測データ取得部８１と、記憶部８２と、位置データ算出部８３と、対象算出部８６と、作業機制御部８７とを有する。

【0039】

計測データ取得部８１は、三次元計測装置２０の計測データを取得する。

【0040】

記憶部８２は、作業機データを記憶する。作業機データは、作業機１０の設計データ又は諸元データを含む。作業機１０の設計データは、例えば作業機１０のＣＡＤ（Computer Aided Design）データを含む。作業機データは、作業機１０の外形データを含む。作業機１０の外形データは、作業機１０の寸法データを含む。本実施形態において、作業機データは、ブーム長さ、バケット長さ、及びバケット外形を含む。ブーム長さとは、ブーム回転軸とバケット回転軸との距離をいう。バケット長さとは、バケット回転軸とバケット１２の先端部１２Ｂとの距離をいう。ブーム回転軸とは、車体前部２Ｆに対するブーム１１の回転軸をいい、車体前部２Ｆとブーム１１とを連結する連結ピンを含む。バケット回転軸とは、ブーム１１に対するバケット１２の回転軸をいい、ブーム１１とバケット１２とを連結する連結ピンを含む。バケット外形は、バケット１２の形状及び寸法を含む。バケット１２の寸法は、バケット１２の左端と右端との距離を示すバケット幅、バケット１２の開口部の高さ、及びバケット底面長さなどを含む。

【0041】

位置データ算出部８３は、角度センサ５０により検出された作業機１０の角度データと、記憶部８２に記憶されている作業機１０の作業機データとに基づいて、作業機１０の位置データを算出する。位置データ算出部８３は、例えば車体座標系におけるバケット１２の位置データを算出する。

【0042】

対象算出部８６は、計測データ取得部８１により取得された計測データに基づいて、三次元計測装置２０により計測されたベッセルＢＥを含む運搬車両ＬＳの三次元データを算出する。運搬車両ＬＳの三次元データは、運搬車両ＬＳの三次元形状を示す。

【0043】

対象算出部８６は、運搬車両ＬＳの三次元データに基づいて、運搬車両ＬＳに関するパラメータを算出する。運搬車両ＬＳに関するパラメータは、地面ＲＳを基準とした運搬車両ＬＳ（ベッセルＢＥ）の上端部ＢＥｔの位置（高さ）、及びホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂを含む。ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂは、例えばバケット先端部１２Ｂと、水平方向においてバケット先端部１２Ｂに最も近い運搬車両ＬＳの部位を示す最近接点との距離である。

【0044】

作業機制御部８７は、対象算出部８６により算出された運搬車両ＬＳの三次元データに基づいて、ベッセルＢＥに掘削物を積み込む作業機１０の動作を制御する。作業機制御部８７は、ベッセルＢＥの上端部ＢＥｔの高さデータ及びホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離データに基づいて、ベッセルＢＥに掘削物を積み込む作業機１０の動作を制御する。

【0045】

作業機１０の動作の制御は、ブームシリンダ１３及びバケットシリンダ１４の少なくとも一方の動作の制御を含む。ホイールローダ１は、油圧ポンプと、油圧ポンプからブームシリンダ１３に供給される作動油の流量及び方向を制御するブーム制御弁と、油圧ポンプからバケットシリンダ１４に供給される作動油の流量及び方向を制御するバケット制御弁とを有する。作業機制御部８７は、ブーム制御弁及びバケット制御弁に制御信号を出力して、ブームシリンダ１３及びバケットシリンダ１４に供給される作動油の流量及び方向を制御して、ブーム１１の上げ下げ動作及びバケット１２の上げ下げ動作を制御することができる。

【0046】

本実施形態において、対象算出部８６は、位置データ算出部８３により算出された作業機１０の位置データに基づいて、計測データから作業機１０の少なくとも一部を示す部分データを除去し、部分データが除去された計測データに基づいて、ベッセルＢＥの高さデータ及びホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離データを算出する。

【0047】

本実施形態において、ホイールローダ１は、トランスミッション制御部８８と、走行制御部８９とを有する。

【0048】

走行制御部８９は、ホイールローダ１の運転者による走行操作装置４０の操作に基づいて、走行装置４の動作を制御する。走行制御部８９は、駆動装置４Ａを作動するためのアクセル指令、ブレーキ装置４Ｂを作動するためのブレーキ指令、及び操舵装置４Ｃを作動するためのステアリング指令を含む運転指令を出力する。

【0049】

［ステレオカメラの計測データに基づく積込作業］
図５は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法を示すフローチャートであって、ステレオカメラ２２の計測データに基づく積込作業を示す。

【0050】

ホイールローダ１が作業機１０により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進する積込作業モードにおいて、ステレオカメラ２２は、少なくとも運搬車両ＬＳを含む計測対象を計測する。ステレオカメラ２２の撮像範囲（ステレオカメラ２２の光学系の視野領域）には、計測対象として、運搬車両ＬＳのみならず、例えば地面ＲＳ又は運搬車両ＬＳの周囲の物体も配置される。ステレオカメラ２２の計測データは、制御装置８０に出力される。計測データ取得部８１は、ステレオカメラ２２から計測データを取得する（ステップＳ１０）。

【0051】

ステレオカメラ２２の計測データは、計測対象の画像データを含む。画像データは、複数の画素により構成される。計測データ取得部８１により取得された計測対象の画像データは、対象算出部８６に出力される。

【0052】

本実施形態において、計測データ取得部８１は、ステレオカメラ２２の第１カメラ２２Ａから第１画像データを取得し、第２カメラ２２Ｂから第２画像データを取得する。第１画像データ及び第２画像データは、二次元の画像データである。

【0053】

また、積込作業モードにおいて、角度センサ５０は、作業機１０の角度を検出する。作業機１０の角度は、ブーム角度センサ５１によって検出されるブーム１１の角度と、バケット角度センサ５２によって検出されるバケット１２の角度とを含む。作業機１０の角度を示す角度データは、位置データ算出部８３に出力される。

【0054】

位置データ算出部８３は、作業機１０の角度データと、記憶部８２に記憶されている作業機１０の作業機データとに基づいて、作業機１０の位置データを算出する（ステップＳ２０）。

【0055】

位置データ算出部８３により算出された作業機１０の位置データは、対象算出部８６に出力される。作業機１０の位置データは、例えば車体座標系におけるバケット１２の各部位の位置データを含む。

【0056】

対象算出部８６は、画像データ（第１画像データ及び第２画像データ）をステレオ処理して、ステレオカメラ２２から各画素に写る運搬車両ＬＳの表面における複数の計測点ＰＩまでの距離を算出する。対象算出部８６は、各計測点ＰＩまでの距離に基づいて、例えば車体座標系における三次元データを算出する（ステップＳ３０）。

【0057】

対象算出部８６は、三次元データから作業機１０の少なくとも一部を示す部分データの領域における三次元データを除去する（ステップＳ４０）。車体座標系におけるバケット１２の位置（部分データの位置）が分かるので、ステレオ処理してできた三次元データから単純に部分データを除去するだけで、除去後の三次元データが得られる。対象算出部８６は、三次元データから部分データを除去する際に、作業機１０の位置データを取得して、車体座標系における作業機１０の位置を特定した上で当該位置における部分データを除去する。

【0058】

対象算出部８６は、ステレオカメラ２２により取得された三次元データを複数の領域ＤＡに分割する（ステップＳ５０）。

【0059】

図６は、ステレオカメラ２２により取得された画像データの一例を示す図である。以後は、三次元データの処理について説明をするが、説明の便宜上、ステレオカメラ２２により取得された画像データを用いて説明する。図６に示すように、画像データは、運搬車両ＬＳの画像のみならず、例えば地面ＲＳ及び運搬車両ＬＳの周囲の物体の画像も含む。画像データにおいて、ステレオ処理を経て三次元データとなった後にバケット１２を示す部分データが除去される。対象算出部８６は、バケット１２を示す部分データが除去された三次元データを複数の領域ＤＡに分割する。本実施形態において、対象算出部８６は、三次元データを左右方向に分割して複数の領域ＤＡを生成する。以下の説明においては、三次元データを分割することによって生成された領域ＤＡのそれぞれを適宜、分割データＤＡ、と称する。

【0060】

分割データＤＡは、上下方向に長い。複数の分割データＤＡのそれぞれは、ステレオカメラ２２から計測対象までの距離を示す複数の点群データを含む。

【0061】

次に、対象算出部８６は、複数の分割データＤＡのそれぞれにおいて、ホイールローダ１からの距離と、各距離に位置する点群データのデータ数との関係を示すヒストグラムを作成する。対象算出部８６は、ヒストグラムに基づいて、画像データに映り込んでいる複数の計測対象から、運搬車両ＬＳを計測した三次元データを特定する。

【0062】

カウンタｎに初期値１が設定される（ステップＳ６０）。対象算出部８６は、第１の分割データＤＡ１から第Ｎの分割データＤＡＮのそれぞれについて、ヒストグラムを作成する（ステップＳ７０）。

【0063】

図７は、三次元データから抽出された１つの分割データＤＡの一例を示す図である。図７に示す例において、分割データＤＡは、ベッセルＢＥを示す画素の三次元データと、後タイヤ６Ｒを示す画素の三次元データと、地面ＲＳを示す画素の三次元データと、ダンプ構造物を示す画素の三次元データを含む。その他の構成として、地平線ＨＬ、空ＳＫがある。空ＳＫの領域は無限遠に存在することになるため、データとしてカウントしない。

【0064】

図８は、分割データＤＡにおける、ホイールローダ１からの距離と、各距離の範囲内に含まれる三次元データのデータ数との関係を示すヒストグラムである。

【0065】

積込作業モードが実施されるとき、ホイールローダ１は、運搬車両ＬＳの側方から運搬車両ＬＳに接近するように走行する。分割データＤＡにおいて運搬車両ＬＳが占める割合は大きい。また、運搬車両ＬＳの側面は、実質的に平坦でかつほぼ垂直に立っており、ステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳの側面の各計測点ＰＩまでの距離はほぼ一定である。そのため、ヒストグラムにおいて、ステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳの計測点ＰＩまでの距離において多くのデータがカウントされる。一方、分割データＤＡにおいて地面ＲＳが占める割合は大きい可能性があるものの、ホイールローダ１から地面ＲＳまでの距離は、地面ＲＳの各部位によって異なる。そのため、分割データＤＡにおいてヒストグラムを作成し、データ数が多い所定距離の範囲内に含まれる三次元データは、運搬車両ＬＳを計測した三次元データであると推測できる。

【0066】

図８に示すように、対象算出部８６は、作成したヒストグラムに閾値ＳＨを示すラインを設定し、閾値ＳＨ以上のデータ数の画素によって示される距離を抽出する。対象算出部８６は、閾値ＳＨ以上のデータ数の画素によって示される距離に存在する計測対象を、運搬車両ＬＳであると判定する（ステップＳ８０）。

【0067】

なお、ヒストグラムにおける横軸の各距離は所定の距離の幅を有する。図６に示す画像データにおいては、例えば地面ＲＳのような運搬車両ＬＳ以外の計測対象が含まれているため、図８に示すように、幅広い距離においてヒストグラムのデータが存在する。一方、図６に示す画像データにおいては、運搬車両ＬＳの側面領域が占める割合が大きい。また、運搬車両ＬＳの側面は地面ＲＳからほぼ垂直に立っており、ステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳの側面の各計測点ＰＩまでの距離はほぼ一定である。そのため、ヒストグラムにおいて、ステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳの計測点ＰＩまでの距離において多くのデータがカウントされる。対象算出部８６は、多くのデータがカウントされた距離幅に入っている三次元データを運搬車両ＬＳの計測データと判断する。図８のヒストグラムから、距離Ｄ１１の範囲内に含まれる三次元データが運搬車両ＬＳの計測データであると推測される。対象算出部８６は、距離Ｄ１１の範囲内に含まれる三次元データを運搬車両ＬＳの計測データであると特定し、後述するように、距離Ｄ１１に含まれる三次元データ及びバケット１２の位置データに基づいて、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂおよびバケット上端部ＢＥｔの高さを算出する。

【0068】

図８に示す例では、ステレオカメラ２２からの距離が距離Ｄ１１である画素のデータ数が最も多く、閾値ＳＨ以上である。そのため、対象算出部８６は、閾値ＳＨ以上のデータ数の画素によって示される距離Ｄ１１に存在する計測対象を、運搬車両ＬＳであると判定する。

【0069】

なお、図８に示すように、閾値ＳＨは、ホイールローダ１からの距離が長いほど小さい値に設定される。画像データにおいて、ホイールローダ１に近い位置に存在する計測対象が示す割合は大きくなり、ホイールローダ１から遠い位置に存在する計測対象が示す割合は小さくなる。ホイールローダ１から近い位置の地面の方が、遠い位置の地面よりも画像（計測範囲）における広い領域を占めるため、閾値も遠ざかるほど低くすることで適切にノイズを除去して確実に運搬車両が存在する距離の幅を選定できる。そのため、ホイールローダ１からの距離が変化しても計測対象に対する閾値ＳＨの機能が一定になるように、ホイールローダ１からの距離が長いほど閾値ＳＨは小さい値に設定される。

【0070】

次に、対象算出部８６は、分割データＤＡにおいて特定されたベッセルＢＥを示す三次元データに基づいて、ベッセルＢＥの高さを算出する（ステップＳ９０）。

【0071】

図９は、１つの分割データＤＡにおいて抽出されたベッセルＢＥの一例を示す図である。図９に示すように、対象算出部８６は、分割データＤＡにおいて運搬車両ＬＳを示す三次元データを抽出した後、抽出した三次元データに基づいて、運搬車両ＬＳの高さデータを算出する。

【0072】

図９に示すように、分割データＤＡにおいて、上下方向にｊ座標が規定される。分割データＤＡの上下方向は、分割データＤＡの長手方向である。対象算出部８６は、分割データＤＡにおいて上下方向に配置される複数の三次元データのそれぞれによって示される距離を抽出する。すなわち、対象算出部８６は、複数のｊ座標のそれぞれに存在する三次元データによって示される距離を、ｊ座標毎に抽出する。

【0073】

図１０は、分割データＤＡにおける、ｊ座標とそのｊ座標に存在する運搬車両ＬＳを示す三次元データのデータ数との関係を示す図である。

【0074】

図９に示したように、分割データＤＡには、運搬車両ＬＳまでの距離Ｄ１１を示す三次元データと、距離Ｄ１１とは異なる距離を示す三次元データとが存在する。距離Ｄ１１は、ある程度の幅がある。分割データＤＡにおいて、ベッセルＢＥの上端部を示す画素よりも上方には、空を表示する画素しか存在しておらず、運搬車両と同等の距離（本実施形態における距離Ｄ１１）にある対象物の画素が存在しない。すなわち、図１０に示すように、ベッセルＢＥの上端部よりも上方のｊ座標においては、ベッセルＢＥを示す三次元データのデータ数はほぼゼロである。

【0075】

ベッセルＢＥの上端部に一致するｊ座標Ｊｏにおいて、ベッセルＢＥを示す三次元データのデータ数は急激に増大する。対象算出部８６は、ベッセルＢＥを示す三次元データのデータ数が急激に変化する変化点を示すｊ座標を、ベッセルＢＥの上端部の高さであると判定する。すなわち、対象算出部８６は、分割データＤＡにおいて上下方向に配置される複数の画素のそれぞれによって示される距離が急激に変化する変化点をベッセルＢＥの上端部の高さであると判定する。

【0076】

以上により、１つの分割データＤＡについて、ベッセルＢＥの上端部の高さが算出される。対象算出部８６は、複数の分割データＤＡのそれぞれについて、上述のステップＳ７０からステップＳ９０までの処理を実施する。すなわち、対象算出部８６は、全ての分割データＤＡについて、ベッセルＢＥの上端部の高さを算出する処理が終了したか否かを判定する（ステップＳ１００）。全ての分割データＤＡについて高さを算出する処理が終了していないと判定した場合（ステップＳ１００：Ｎｏ）、カウンタｎがインクリメントされ（ステップＳ１１０）、ステップＳ７０の処理に戻る。

【0077】

全ての分割データＤＡについて高さを算出する処理が終了したと判定した場合（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、対象算出部８６は、複数の分割データＤＡにおけるベッセルＢＥの上端部の高さの算出結果を統合し、最終的な地面ＲＳからベッセルＢＥの上端部の高さを算出する（ステップＳ１２０）。最終的な地面ＲＳからベッセルＢＥの上端部の高さを算出する際には、例えば、複数の分割データＤＡでのベッセルＢＥの上端部の高さにおいて、最も高いデータを最終的なベッセルＢＥの上端部の高さとしてもよいし、複数の分割データＤＡでのベッセルＢＥの上端部の高さの平均値を最終的なベッセルＢＥの上端部の高さとしてもよい。

【0078】

また、対象算出部８６は、ヒストグラムにより特定した運搬車両ＬＳの計測データである三次元データ及びバケット１２の位置データに基づいて、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂを算出する（ステップＳ１２０）。運搬車両ＬＳの計測データ、運搬車両ＬＳに対応する三次元データ、及び運搬車両ＬＳに対応する画像データは、積込対象データの一例である。

【0079】

作業機制御部８７は、対象算出部８６により算出されたベッセルＢＥの高さ及び運搬車両ＬＳまでの距離に基づいて、作業機１０を制御する（ステップＳ１３０）。

【0080】

すなわち、図３を参照して説明したように、作業機制御部８７は、ホイールローダ１が運搬車両ＬＳに接近するように前進している状態で、対象算出部８６により算出された運搬車両ＬＳまでの距離及びベッセルＢＥの上端部の高さに基づいて、バケット１２がベッセルＢＥの上端部よりも上方に配置されるように、且つ、バケット１２に保持されている掘削物がバケット１２からこぼれないように、バケット１２の角度を制御しながら、ブーム１１を上げ動作させる。ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、作業機制御部８７は、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御する。これにより、バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれる。また，ホイールローダ１の走行速度及び現時点でのバケット１２の高さも考慮してもよい。これにより、バケット１２の先端部１２Ｂが運搬車両ＬＳの最近接点に到達する直前に先端部１２Ｂの位置がベッセルＢＥの上端部ＢＥｔよりも高い位置になるよう作業機１０を最適な上昇速度で制御することができる。

【0081】

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、ベッセルＢＥの上端部ＢＥｔの高さデータに基づいて作業機１０が制御されることにより、例えば運搬車両ＬＳの種類が変更され、ベッセルＢＥの高さが変化しても、作業機制御部８７は、適切な高さに配置されるように、作業機１０を制御することができる。すなわち、例えばベッセルＢＥの上端部ＢＥｔの高さが高い場合、作業機制御部８７は、例えば作業機１０の可動範囲において作業機１０を最も高い位置まで上昇させて、バケット１２の掘削物をベッセルＢＥに排出することができる。また、ベッセルＢＥの上端部ＢＥｔの高さが低い場合、作業機制御部８７は、作業機１０をベッセルＢＥの上端部ＢＥｔよりも若干高い位置に配置した状態で、バケット１２に保持されている掘削物をベッセルＢＥに排出することができる。これにより、作業機１０が不必要に高い位置まで上げられることが抑制されるため、積込作業を効率的に行うことができる。また、不必要に高いところから掘削物が排出されないため、ベッセルＢＥに大きな衝撃が作用することが抑制される。

【0082】

また、ベッセルＢＥの高さデータのみならず、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離データに基づいて、作業機１０が制御されることにより、例えば作業機１０がベッセルＢＥに接触したり、バケット１２に保持されている掘削物がバケット１２からこぼれたりすることを抑制しつつ、バケット１２に保持されている掘削物をベッセルＢＥに積み込むことができる。また、現時点のバケット１２の高さ、運搬車両ＬＳまでの距離データ、ホイールローダ１の走行速度に基づいて、バケット１２の上昇速度を最適な速度に制御することができ、余計な負荷を軽減することができる。

【0083】

また、画像データからバケット１２を示す部分データが除去されることにより、ノイズ成分が除去された状態で、画像データをステレオ処理することができる。これにより、運搬車両ＬＳの三次元データを良好に取得することができる。

【0084】

第２実施形態．
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

【0085】

［レーザレーダの計測データに基づく積込作業］
上述の実施形態においては、ステレオカメラ２２の計測データに基づく積込作業について説明した。本実施形態においては、レーザレーダ２１の計測データに基づく積込作業について説明する。

【0086】

図１１は、レーザレーダ２１の動作を示す図である。図１１に示すように、レーザレーダ２１は、計測対象の表面の複数の照射点ＰＪのそれぞれにレーザ光を照射して、複数の照射点ＰＪのそれぞれとの距離を計測する。

【0087】

本実施形態において、対象算出部８６は、ホイールローダ１（レーザレーダ２１）から複数の照射点ＰＪのそれぞれまでの距離に基づいて、照射点ＰＪを複数のグループに分類し、レーザ光の照射方向におけるグループの長さＬ、グループにおける重心高さ、及び地面ＲＳに対するグループの傾斜角度Ｋの少なくとも一方に基づいて、計測対象を特定する。

【0088】

例えば、積込作業モードにおいて、計測対象は、地面ＲＳ、運搬車両ＬＳ、及び運搬車両ＬＳの周囲の物体の少なくとも一つを含む。対象算出部８６は、グループの長さＬ、グループにおける重心高さ、及びグループの傾斜角度Ｋの少なくとも一方に基づいて、計測対象が、地面ＲＳ、地山ＤＳ、及び運搬車両ＬＳのどれであるのかを特定する。

【0089】

対象算出部８６は、複数の照射点ＰＪをグルーピングする。グルーピングとは、例えば隣り合う照射点ＰＪの距離の差が予め定められている閾値以下の複数の照射点ＰＪを１つのグループとしてグループ分けすることをいう。図１１に示す例では、例えば、計測対象の表面に照射されることによって規定された照射点ＰＪａと、作業機１０の一部に照射されることによって規定された照射点ＰＪｂとの距離の差は大きい。したがって、計測対象の表面に規定された照射点ＰＪａは、１つのグループとなり、作業機１０の表面に規定された照射点ＰＪｂは、別のグループとなる。

【0090】

対象算出部８６は、作業機１０における部分データを示す照射点ＰＪｂのグループを除去し、計測対象を示す照射点ＰＪａのグループをグループ分割して、複数の照射点ＰＪを第１グループと第２グループとに分類する。

【0091】

図１２は、グループ分割を説明するための模式図である。グループ分割とは、図１２（Ａ）に示すように、複数の照射点ＰＪのうち、最も端の照射点ＰＪを仮想的な直線ＩＭで結び、直線ＩＭからの垂直距離が最も長い照射点ＰＪを分割点ＰＪＫとして規定し、その分割点ＰＪＫを基準として２つのグループに分ける処理をいう。グループ分割は、図１１における照射点ＰＪａをさらに小グループに分割する方法である。

【0092】

分割点ＰＪＫは、１つのグループを構成する複数の照射点ＰＪを結ぶ仮想線において変曲点となる照射点ＰＪである。そのため、その分割点ＰＪＫを基準として、図１２（Ｂ）に示すように、それぞれ直線状に並ぶ２つのグループに分割することができる。図１２（Ｂ）に示すように、レーザレーダ２１に近い照射点ＰＪのグループは、計測対象の第１面Ｆ１を表わす照射点ＰＪのグループであるとみなすことができ、レーザレーダ２１から遠い照射点ＰＪのグループは、計測対象の第２面Ｆ２を表わす照射点ＰＪのグループであるとみなすことができる。このように、対象算出部８６は、グループ分割して、複数の照射点ＰＪを第１グループと第２グループとに分類することができる。

【0093】

対象算出部８６は、第１グループ及び第２グループそれぞれの複数の照射点ＰＪについて直線フィッティング処理を実施する。対象算出部８６は、フィッティング処理を実施した後、レーザ光の照射方向におけるグループの長さＬ、地面ＲＳに対するグループの傾斜角度Ｋ、及びグループの重心高さＨの少なくとも一つを算出する。図１２に示す例において、対象算出部８６は、第１グループに係る傾きＫ１及び重心高さＨ１と、第２グループに係る傾きＫ２及び重心高さＨ２と、グループ長さＬ１，Ｌ２を算出する。

【0094】

対象算出部８６は、グループの長さＬ、グループの傾斜角度Ｋ、及びグループの重心高さＨの少なくとも一つに基づいて、計測対象が地面ＲＳ及び運搬車両ＬＳのいずれであるのかを特定する。

【0095】

対象算出部８６は、グループの傾斜角度Ｋが角度閾値未満であるとき、計測対象は地面ＲＳであると判定する。対象算出部８６は、グループの傾斜角度Ｋが角度閾値以上であるとき、計測対象は運搬車両ＬＳであると判定する。

【0096】

一般に、地面ＲＳは、水平面とほぼ平行であるため、グループの傾斜角度Ｋが小さく角度閾値未満である場合、そのグループは地面ＲＳであると判定することができる。運搬車両ＬＳ（ベッセルＢＥ）の側面は、地面ＲＳに対してほぼ垂直であるため、グループの傾斜角度Ｋが角度閾値以上である場合、そのグループは運搬車両ＬＳであると判定することができる。

【0097】

なお、対象算出部８６は、グループの長さＬが寸法閾値以上であるとき、計測対象は地面ＲＳであると判定してもよい。なお、対象算出部８６は、グループの長さＬが寸法閾値未満であるとき、計測対象は運搬車両ＬＳであると判定してもよい。

【0098】

地山ＤＳの表面は、地面ＲＳに対して傾斜しているため、グループの長さＬが寸法閾値以上である場合、そのグループは地面ＲＳであると判定することができる。運搬車両ＬＳ（ベッセルＢＥ）の側面は、地面ＲＳに対してほぼ垂直であるため、グループの長さＬが寸法閾値未満である場合、そのグループは運搬車両ＬＳであると判定することができる。

【0099】

なお、対象算出部８６は、グループの重心高さＨが高さ閾値未満である場合、そのグループは地面ＲＳであると判定してもよい。対象算出部８６は、グループの重心高さＨが高さ閾値以上である場合、そのグループは運搬車両ＬＳであると判定してもよい。

【0100】

図１３は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法を示すフローチャートであって、レーザレーダ２１による運搬車両ＬＳの計測データを処理する方法を示す。

【0101】

ホイールローダ１が作業機１０により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進する積込作業モードにおいて、レーザレーダ２１は、運搬車両ＬＳを計測する。レーザレーダ２１は、運搬車両ＬＳを計測するとき、運搬車両ＬＳにレーザ光を照射する。

【0102】

レーザレーダ２１による運搬車両ＬＳの計測データは、レーザレーダ２１からレーザ光が照射される運搬車両ＬＳの表面の複数の照射点ＰＪのそれぞれまでの距離を含む。レーザレーダ２１による運搬車両ＬＳの計測データは、制御装置８０に出力される。計測データ取得部８１は、レーザレーダ２１から運搬車両ＬＳの計測データを取得する（ステップＳ４２１）。

【0103】

図１４は、レーザレーダ２１による計測方法を模式的に示す。図１４に示すように、レーザレーダ２１は、運搬車両ＬＳの表面の複数の照射点ＰＪのそれぞれとの距離を計測する。

【0104】

対象算出部８６は、複数の照射点ＰＪをグルーピングする（ステップＳ４２２）。

【0105】

図１１を参照して説明したように、対象算出部８６は、作業機１０を示す照射点ＰＪのグループを除去する。また、作業機部分のグループを除去する。また、図１２（Ａ）を参照して説明したように、対象算出部８６は、計測対象を示す照射点ＰＪのグループをグループ分割する。作業機部分のデータを部分データとして定義する。

【0106】

また、図１２（Ｂ）を参照して説明したように、対象算出部８６は、レーザ光の照射方向におけるグループの長さＬ、及び地面ＲＳに対するグループの傾斜角度Ｋの少なくとも一方に基づいて、運搬車両ＬＳと地面ＲＳとを特定する。

【0107】

すなわち、対象算出部８６は、グループ分割して、複数の照射点ＰＪを運搬車両グループと地面グループとに分類する（ステップＳ４２３）。

【0108】

対象算出部８６は、運搬車両グループの複数の照射点ＰＪからレーザレーダ２１に最も近い照射点ＰＪを抽出する（ステップＳ４２４）。

【0109】

図１４に示すように、運搬車両グループは、ベッセルＢＥの側面を示すベッセルグループと、ベッセルＢＥに積み込まれた積荷を示す積荷グループとを含む。対象算出部８６は、最も近い照射点ＰＪから一定距離の範囲内に存在する複数の照射点ＰＪをベッセルグループとして抽出する（ステップＳ４２５）。一定距離範囲外の照射点ＰＪを積荷グループとする。

【0110】

対象算出部８６は、最も近い照射点ＰＫ（最近接点）に基づいて、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出する（ステップＳ４２６）。

【0111】

対象算出部８６は、ベッセルグループの複数の照射点ＰＪのうち最も高い位置に存在する照射点ＰＪを抽出する（ステップＳ４２７）。

【0112】

対象算出部８６は、ベッセルグループにおける最も高い位置に存在する照射点ＰＪに基づいて、ベッセルＢＥの上端部の高さを算出する（ステップＳ４２８）。

【0113】

作業機制御部８７は、対象算出部８６により算出された運搬車両ＬＳまでの距離及びベッセルＢＥの高さに基づいて、作業機１０を制御する（ステップＳ４２９）。

【0114】

［効果］
以上説明したように、本実施形態においても、ベッセルＢＥの上端部の高さに基づいて作業機１０が制御されることにより、例えば運搬車両ＬＳの種類が変更され、ベッセルＢＥの高さが変化しても、作業機制御部８７は、適切な作業機の上昇速度により、バケット１２を適切な高さに配置されるように、作業機１０を制御することができる。

【0115】

［コンピュータシステム］
図１５は、コンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の制御装置８０は、コンピュータシステム１０００によって構成される。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置８０の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

【0116】

［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、三次元計測装置２０としてレーザレーダ２１及びステレオカメラ２２の両方がホイールローダ１に設けられることとした。レーザレーダ２１及びステレオカメラ２２の一方がホイールローダ１に設けられてもよい。また、三次元計測装置２０は、作業対象の三次元形状及び作業対象との相対位置を計測できればよく、レーザレーダ２１及びステレオカメラ２２に限定されない。

【0117】

上述の実施形態では、作業機の部分データを除去する点について、ステレオカメラ２２やレーザレーダ２１における三次元データにおいてバケット１２の部分の三次元データを除去する説明であったが、それに限らず、例えば計測データとして画像データを用いる場合は、画像データ上において作業機１０の部分に該当する部分データを除去するようにしてもよい。その場合、三次元計測装置２０に代えて、計測装置としての撮像装置を用いることができる。

【0118】

上述の実施形態において、画像を取得して、人工知能（ＡＩ：Artificial Intelligence）などを用いた画像認識によりベッセルＢＥの上端部ＢＥｔの画素部分を特定し、その画素における位置をステレオカメラ等の手段によりベッセル上端部ＢＥｔの高さＨｂを計測してもよい。

【0119】

また、ＡＩなどの画像認識により運搬車両の画像部分を特定した上でベッセル上端部ＢＥｔの画素部分を特定し、さらに画像情報からベッセル上端部ＢＥｔや地面ＲＳまでの距離を推定して、ベッセル上端部ＢＥｔまでの高さＨｂを算出してもよい。

【0120】

また、三次元計測装置２０に代えて、位置計測装置を用いてもよい。２つの位置計測装置があればホイールローダ１の位置・方位が算出できるので、運搬車両ＬＳにも位置計測装置を設けて運搬車両ＬＳの位置・方位データを受け取れば、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離Ｄｂを算出することができる。

【0121】

また、ホイールローダ１と運搬車両ＬＳ間でビーコンやＲＦＩＤといった無線通信装置を設置して、その電波強度に基づいて、ホイールローダ１と運搬車両との距離を求めてもよい。

【0122】

つまり、計測装置は、三次元計測装置、撮像装置、位置計測装置、無線通信装置などであってもよい。

【0123】

なお、上述の各実施形態において、ホイールローダ１が作業を実施する作業現場は、鉱山の採掘現場でもよいし、施工現場又は建設現場でもよい。

【0124】

なお、ホイールローダ１は、除雪作業に使用されてもよいし、農畜産業における作業に使用されてもよいし、林業における作業に使用されてもよい。

【0125】

なお、上述の実施形態において、バケット１２は、複数の刃を有してもよいし、ストレート状の刃先を有してもよい。

【0126】

レーザレーダ２１を用いる実施形態において、三次元データをグループに分類するようにしたが、それに限らず、ステレオカメラ２２の実施形態においても、三次元データを算出した後に、レーザレーダ２１の実施形態と同様の手法でグループ分類をした上で運搬車両ＬＳを計測した三次元データを抽出するようにしてもよい。

【0127】

また画像データによる画像認識の形態の場合でも、画像データにて写っている計測対象をグループ分類して、その中から運搬車両ＬＳの画像データを抽出してもよい。

【0128】

上述の実施形態において、ホイールローダ１に慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を取り付け、慣性計測装置の検出結果に基づいて地面ＲＳを規定してもよい。

【0129】

上述の実施形態では、ステレオカメラ２２又はレーザレーダ２１によりベッセル上端部ＢＥｔの高さＨｂを算出したが、それに限らず、運搬車両ＬＳとの車々間通信によりベッセル上端部ＢＥｔの高さＨｂの情報を受け取ってもよい。

【0130】

予め運搬車両ＬＳの識別データとベッセル上端部ＢＥｔの高さＨｂとを対応させたテーブルを有しておき、車々間通信等何らかの手段で積込対象である運搬車両ＬＳの識別コードを特定してベッセル上端部ＢＥｔの高さＨｂを求めてもよい。

【0131】

なお、上述の実施形態において、ステレオカメラ２２により計測した三次元データを分割することは必須の要件ではない。

【0132】

なお、ブーム１１の先端部に連結される作業部材は、バケット１２でなくてもよく、除雪作業に使用されるスノープラウ又はスノーバケットでもよいし、農畜産業の作業において使用されるベールグラブ又はフォークでもよいし、林業の作業において使用されるフォーク又はバケットでもよい。

【0133】

なお、作業機械１は、ホイールローダに限定されず、例えば油圧ショベル又はブルドーザのような作業機を有する作業機械に上述の実施形態で説明した制御装置８０及び制御方法を適用することができる。

【符号の説明】

【0134】

１…ホイールローダ（積込機械）、２…車体、２Ｆ…車体前部、２Ｒ…車体後部、３…運転台、４…走行装置、４Ａ…駆動装置、４Ｂ…ブレーキ装置、４Ｃ…操舵装置、５…車輪、５Ｆ…前輪、５Ｒ…後輪、６…タイヤ、６Ｆ…前タイヤ、６Ｒ…後タイヤ、７…フロントフェンダ、７Ａ…第１部材、７Ｂ…第２部材、８…前照灯、９…関節機構、１０…作業機、１１…ブーム、１２…バケット、１２Ｂ…先端部、１２Ｅ…端部、１３…ブームシリンダ、１４…バケットシリンダ、１５…ベルクランク、１６…リンク、１７…ハウジング、１８…支持部材、１９…ウインカーランプ、２０…三次元計測装置、２１…レーザレーダ、２２…ステレオカメラ、２２Ａ…第１カメラ、２２Ｂ…第２カメラ、３０…トランスミッション装置、４０…走行操作装置、５０…角度センサ、５１…ブーム角度センサ、５２…バケット角度センサ、８０…制御装置、８１…計測データ取得部、８２…記憶部、８３…位置データ算出部、８６…対象算出部、８７…作業機制御部、８８…トランスミッション制御部、８９…走行制御部、ＢＥ…ベッセル（積込対象）、ＤＡ…分割データ、ＤＳ…地山（掘削対象）、ＦＸ…回転軸、ＬＳ…運搬車両、ＰＪ…照射点、ＲＸ…回転軸、ＲＳ…地面、ＳＨ…閾値。

【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】

【図15】