特許 7042846 設計より下のブレード制御

(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】2022-03-17

(45)【発行日】2022-03-28

(54)【発明の名称】設計より下のブレード制御

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/85 20060101AFI20220318BHJP

【ＦＩ】

E02F3/85 D

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2019565212

(86)(22)【出願日】2018-05-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-07-16

(86)【国際出願番号】 US2018032979

(87)【国際公開番号】W WO2018217513

(87)【国際公開日】2018-11-29

【審査請求日】2021-05-13

(31)【優先権主張番号】15/602,592

(32)【優先日】2017-05-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】506196063

【氏名又は名称】キャタピラー トリンブル コントロール テクノロジーズ、 エルエルシー

(73)【特許権者】

【識別番号】518325895

【氏名又は名称】キャタピラー インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100137969

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 憲昭

(74)【代理人】

【識別番号】100104824

【弁理士】

【氏名又は名称】穐場 仁

(74)【代理人】

【識別番号】100121463

【弁理士】

【氏名又は名称】矢口 哲也

(72)【発明者】

【氏名】メッツガー，トニー アール．

(72)【発明者】

【氏名】ヴィヴェル，ブルース ジェイ．

(72)【発明者】

【氏名】パワーズ，ロバート エル．

(72)【発明者】

【氏名】エヴェンソン，リチャード アール．

【審査官】三笠 雄司

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００３２１３２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０４－００５７１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１６１５２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０８４６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－００８７１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／８４－３／８５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

土工システムのブレードを制御する方法であって、前記方法は、
地形輪郭設計を表すデータにアクセスすることと、
前記ブレードの刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードが前記地形輪郭設計とは独立に制御可能となるように、独立したブレード制御を有効にすることと、
前記ブレードの前記刃先を前記地形輪郭設計より下の位置に移動することと、
第１の制御信号を受信することと、
受信された前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御することであって、前記ブレードの動きが、前記地形輪郭設計とは独立であり、その後、前記ブレードの前記刃先を、前記地形輪郭設計より下から、前記地形輪郭設計から閾値距離内の場所に移動する、制御することと、
前記土工システムの１つまたは複数の第１のセンサーから、第１のセンサー信号を受信することであって、前記第１のセンサー信号が、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計から前記閾値距離内にあることを示す、受信することと、
前記第１のセンサー信号を受信することに応じて、前記ブレードの前記刃先を前記地形輪郭設計へ自動的に制御することであって、前記ブレードの動きが、前記地形輪郭設計に依存する、制御することと、
を含む、土工システムのブレードを制御する方法。

【請求項2】

前記第１の制御信号が、運転手が前記土工システムを手動で操作することに応じて生成される、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記第１の制御信号が、制御部が自動ブレード制御命令を実行することによって生成される、請求項１に記載の方法。

【請求項4】

前記ブレードの前記刃先を前記地形輪郭設計より下の前記位置に移動することは、
前記土工システムを手動で操作する運転手から第２の制御信号を受信することと、
前記第２の制御信号に応答して前記ブレードの前記刃先を移動することと、
を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記ブレードの前記刃先を前記地形輪郭設計より下の前記位置に移動することは、
自動ブレード制御命令を実行する制御部から第２の制御信号を受信することと、
前記第２の制御信号に応答して前記ブレードの前記刃先を移動することと、
を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記ブレードの前記刃先は、前記土工システムを手動で操作する運転手からの第３の制御信号を受信することに応じて、前記地形輪郭設計の下から、前記地形輪郭設計から閾値距離内の場所に移動される、請求項１～５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記ブレードの前記刃先は、自動ブレード制御命令を実行する制御部からの第３の制御信号を受信することに応じて、前記地形輪郭設計の下から、前記地形輪郭設計から閾値距離内の場所に移動される、請求項１～５のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

受信された前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御することは、実質的に一定のブレード負荷を維持するように、制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる命令を実行することを含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項9】

受信された前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御することは、実質的に一定の速度または履帯のすべりを維持するように、制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる命令を実行することを含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項10】

受信された前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御することは、重力に対するブレードの角度、および重力に対するブレードの傾斜の、一方または両方が、前記土工システムの車枠の位置と向きの変化にかかわらず実質的に一定であるように、制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる命令を実行することを含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

受信された前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御することは、前記ブレードがいくつかの所定の位置のうち１つを取るように、制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる命令を実行することを含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

受信された前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御することは、負荷が拡散されている間、制御部に前記ブレードの前記位置の変化を制御させる命令を実行することを含む、請求項１～７のいずれかに記載の方法。

【請求項13】

刃先を有するブレードと、
地形輪郭設計を表すデータにアクセスし、
前記ブレードの位置を制御するための第１の制御信号を生成するように、
構成されている制御部と、
前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計より下にある間、前記ブレードを制御するように構成され、前記ブレードの動きが、前記地形輪郭設計とは独立であり、
前記第１の制御信号に応答して、前記ブレードの前記刃先を、前記地形輪郭設計より下から、前記地形輪郭設計から閾値距離内の場所に移動するように、
構成されているブレード制御システムと、
前記ブレードの前記刃先が前記地形輪郭設計から前記閾値距離内にあることを示す、第１のセンサー信号を生成するように構成されている１つまたは複数のセンサーと、
を備える、土工システムであって、
前記第１のセンサー信号を受信することに応じて、前記ブレード制御システムは、前記ブレードの前記刃先を前記地形輪郭設計へ自動的に制御するように構成され、前記ブレードの動きが、前記地形輪郭設計に依存する、
土工システム。

【請求項14】

前記第１の制御信号は、運転手が前記土工システムを手動で操作することに応じて生成される、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記第１の制御信号は、制御部が自動ブレード制御命令を実行することによって生成される、請求項１３に記載のシステム。

【請求項16】

前記命令は、実質的に一定のブレード負荷を維持するように、前記制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記命令は、実質的に一定の速度または履帯のすべりを維持するように、前記制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項18】

前記命令は、重力に対するブレードの角度、および重力に対するブレードの傾斜の、一方または両方が、前記土工システムの車枠の位置と向きの変化にかかわらず実質的に一定であるように、前記制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項19】

前記命令は、前記ブレードがいくつかの所定の位置のうち１つを取るように、前記制御部に前記ブレードの前記位置を制御させる、請求項１５に記載のシステム。

【請求項20】

前記命令は、負荷が拡散されている間、前記制御部に前記ブレードの前記位置の変化を制御させる、請求項１５に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

[0001]関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年５月２３日に出願された米国特許出願第１５／６０２，５９２号の利益を主張し、その全内容は、あらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

[0002]本出願は、土地区画を所望の仕上がり形状に輪郭付けるための土工システム、例えばブルドーザに関し、より詳細には、ＧＰＳ受信機、ならびにジャイロセンサーおよび加速度計などの掘削工具位置センサーからの情報に基づいて、掘削工具の位置が制御されるシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

[0003]ブルドーザなどの土工デバイスを制御するために、様々な制御装置が開発された。その結果、土地区画を、例えば地形輪郭設計として知られている、所望の水準または輪郭に地ならしすることができる。土工装置の位置がＧＰＳ受信機を用いて決定される、いくつかのシステムが開発された。このようなシステムでは、敷地計画は、所望の地形輪郭設計とともに策定される。地形輪郭設計は、設計される土地区画のトポロジの表現であり得る。地形輪郭設計および区画調査は、ブルドーザのコンピューター制御システムに格納され得る。地形輪郭設計および区画調査から、所望の地形輪郭設計を生産するために区画の特定の領域で必要な掘削または充填の量を決定し得る。

【0004】

[0004]土工装置は、ブルドーザ本体、またはブルドーザのブレードに取り付けられているマストに、取り付けられた、ＧＰＳ受信機および／またはその他のセンサーを使用して、ブルドーザの掘削工具の位置を決定する。土工装置は、土工装置の様々な機械的制御デバイスに配置された位置センサーにも基づいて、掘削工具の位置を決定する。コンピューター制御システムは、ブレードに関して、地形輪郭設計および区画調査に基づいて、かつ検出されるブレードの位置に基づいてブレード位置を計算する。ブレード位置またはブレード位置誤差が、ブルドーザの運転手に対して表示され得、そのブルドーザの運転手は、その後に適切な調整を手動で行うことができる。あるいは、コンピューターが、ブレードの位置を自動的に制御して、ブレード位置誤差を低減し得る。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0005】

[0005]本発明の一態様は、土工システムのブレードを制御する方法である。本方法には、地形輪郭設計を表すデータにアクセスすること、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下にある間、ブレードが地形輪郭設計とは独立に制御可能となるように、独立したブレード制御を有効にすること、およびブレードの刃先を地形輪郭設計より下の位置に移動することが含まれる。本方法には、第１の制御信号を受信すること、および受信した第１の制御信号に応答して、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下にある間、ブレードを制御することも含まれる。ここで、ブレードの動きは、地形輪郭設計とは独立であり、その後、ブレードの刃先を、地形輪郭設計より下から、地形輪郭設計から閾値距離内の場所に移動する。本方法には、土工システムの１つまたは複数の第１のセンサーから、第１のセンサー信号を受信することも含まれる。ここで、センサー信号は、ブレードの刃先が、地形輪郭設計から閾値距離内にあることを示す。そして本方法には、第１のセンサー信号を受信することに応じて、ブレードの刃先を地形輪郭設計へ自動的に制御することも含まれる。ここで、ブレードの動きは、地形輪郭設計に依存する。

【0006】

[0006]本発明の別の態様は、土工システムである。土工システムは、刃先を有するブレードと、地形輪郭設計を表すデータにアクセスし、ブレードの位置を制御するための第１の制御信号を生成するように、構成されている制御部と、を備える。本システムには、ブレード制御システムも含まれる。このブレード制御システムは、第１の制御信号に応答して、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下にある間、ブレードを制御するように構成されている。ここで、ブレードの動きは、地形輪郭設計とは独立であり、第１の制御信号に応答して、ブレードの刃先を、地形輪郭設計より下から、地形輪郭設計から閾値距離内の場所に移動する。本システムには、ブレードの刃先が地形輪郭設計から閾値距離内にあることを示す、第１のセンサー信号を生成するように構成されている、１つまたは複数のセンサーも含まれる。第１のセンサー信号を受信することに応じて、ブレード制御システムは、ブレードの刃先を地形輪郭設計へ自動的に制御するように構成されている。この場合、ブレードの動きは、地形輪郭設計に依存する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】例示的な土工システムの概略図である。

【図2】図１の土工システムの、例示的な制御システムのブロック図である。

【図3A】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3B】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3C】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3D】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3E】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3F】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3G】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図3H】いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【図4】いくつかの実施形態による方法のフローチャート図である。

【図5】いくつかの実施形態による方法のフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

[0012]本明細書では、本発明の特定の実施形態を図面と併せて説明する。

【0009】

[0013]特定の実施形態に関連する様々な詳細が、本明細書に記載されている。しかしながら、本発明は、本明細書に記載されているものとは異なる方法で実施することもできる。本開示を考慮して、本発明から逸脱することなく、当業者によって、議論されている実施形態に変更を加えることができる。したがって、本発明は、本明細書に開示されている特定の実施形態に限定されない。

【0010】

[0014]図１は、ブルドーザである例示的な土工システム１０６の概略図である。ブルドーザ１０６の様々な態様および特徴は、掘削機、バックホウ、フロントショベル、グレーダなどの他の種類の土工システムに適用されてもよい。ブルドーザ１０６は、履帯１３２によって動く車枠１０８、および掘削ブレード１１０を備える。掘削ブレード１１０は、車枠１０８から延びるブレード支持体１１２によって支持され、油圧リフトシリンダ１１４および一対のアーム１１６を備える。

【0011】

[0015]図１では、ブレード支持体１１２の一対の油圧リフトシリンダ１１４の一方のみが、示されている。リフトシリンダ１１４は、車枠１０８に対してブレード１１０を上昇および下降させるために使用されてもよい。図１では、ブレード支持体１１２の一対のアーム１１６の一方のみが、示されている。アーム１１６は、ブレード１１０の両端に取り付けられ、かつピボット点１１８で車枠１０８にピボット式に取り付けられ、そのアームの１つが、図１に示されている。

【0012】

[0016]リフトシリンダ１１４は、ブレード１１０を下降または上昇させるために伸長または収縮させることができる。伸長中および収縮中、アーム１１６は、ピボット点１１８を中心としてピボットする。チルトシリンダ１２０は、ブレード１１０の上部とアーム１１６との間に延びており、ピボット接続１２２の周りでブレードをピボットさせるために使用されてもよい。ブルドーザ１０６は、運転台１２４を有し、運転手は、その運転台から、ブルドーザの動作を制御するために、様々な制御を手動で操作してもよい。

【0013】

[0017]土工システム１０６は、ＧＰＳ受信機１２６をさらに備え、そのＧＰＳ受信機の１つは、図１で見ることができる。ＧＰＳ受信機１２６は、掘削ブレード１１０の両端に、マスト１２８上に取り付けられている。いくつかの実施形態では、ＧＰＳ受信機は、ブレードではなく運転台に取り付けられる。ＧＰＳ受信機１２６は、軌道上の衛星からの無線送信を受信し、その送信に基づいて、３次元空間におけるＧＰＳ受信機１２６のそれぞれの位置を決定する。この情報は、ブルドーザ１０６の制御部１４０に供給され、掘削ブレード１１０の場所、および特に掘削ブレード１１０の刃先１３０の場所を決定するために、例えばブレード位置センサー情報および地形輪郭設計情報とともに、制御部１４０によって使用される。地形輪郭設計情報は、例えば、車内の表示部から受信されてもよい。制御部１４０は、ブルドーザ１０６が製造されるときに、ブルドーザ１０６と一体化されてもよい。あるいは、制御部１４０は、のちにブルドーザ１０６に追加されてもよい。例えば、制御部１４０は、アフターマーケットのブレード取り付けシステムの一部として追加されてもよい。

【0014】

[0018]ブルドーザ１０６が、作業現場にわたって移動しているとき、車枠１０８は、通常、地形の様々なトポロジカルな輪郭にさらされるであろう。結果として、車枠１０８は、前後にピッチングし、左右にピッチングし、左右にヨーイングし、上下に跳ねる場合がある。車枠のこれらの動きのすべてが、掘削ブレード１１０の位置に直接的に影響するであろう。例えば、車枠１０８が、前後にピッチングするとき、掘削ブレード１１０は、移動方向に垂直であってかつブルドーザ１０６の重心１３４を通って延びる略水平の軸の周りを、実質的に回転し得る。

【0015】

[0019]車枠１０８が、左右にピッチングするとき、ブレード１１０の位置が、影響を受ける。この動きは、実質上、ブルドーザ１０６に関して長手方向に延びてブルドーザの重心を通る軸の周りの、車枠１０８の回転である。これにより、ブレード１１０のチルト角が、変動する。

【0016】

[0020]車枠１０８のヨーイング、すなわち、略垂直な軸の周りで車枠１０８を回転させることによって、ブレード１１０の向きが変わる。ヨーイングによって、ブレード１１０が側方に動かされ、ブルドーザ１０６の予想進路が変わる。最後に、ブルドーザが作業現場の荒れた地面の上を走行する場合において、車枠１０８が垂直に跳ねるとき、通常、ブレード１１０も同様に、垂直に跳ねるであろう。

【0017】

[0021]図１および図２のシステムは、システムが繰り返し再計算するＧＰＳ受信機１２６の位置の変化率よりも高い変化率の、車枠１０８の垂直方向の動き、水平方向の横軸の周りの、車枠１０８の前後のピッチングの動き、長手方向に延びる軸の周りの、車枠１０８のローリングの動き、および略垂直な軸の周りの車枠１０８のヨーイングを、監視する。その結果として、車枠１０８に対するブレード１１０の位置を制御する油圧リフトシリンダ１１４および１２３を作動させることにより、そのように作動させなければブレード１１０に伝わったであろう車枠の動きの、補償を行うことができる。

【0018】

[0022]第１のジャイロセンサー１３６は、ブルドーザに対して略横方向であってブルドーザの重心を通る軸１５０の周りの、車枠１０８の回転を感知するために、設けられてもよい。センサー１３６は、軸１５０の周りの回転速度に関連する出力を提供する。第２のジャイロセンサー１３８は、ブルドーザ１０６に関して略長手方向であってブルドーザの重心１３４を通る軸１５２の周りの、車枠１０８の回転を感知するために、設けられてもよい。センサー１３８は、軸１５２の周りの回転速度に関連する出力を提供する。

【0019】

[0023]制御部１４０は、ＧＰＳ受信機１２６ならびに第１のジャイロセンサー１３６および第２のジャイロセンサー１３８に応答して油圧リフトシリンダ１１４および１２３の動作を制御し、それによって掘削ブレード１１０の位置を制御する。制御部１４０は、ＧＰＳ受信機１２６の出力に基づく反復計算によって掘削ブレード１１０の位置を監視するし、第１のジャイロセンサー１３６および第２のジャイロセンサー１３８の出力に基づく、反復計算の低遅延フィードフォワード補正を追加的に使用してもよい。第１のジャイロセンサー１３６および第２のジャイロセンサー１３８の出力に基づいて、制御部１４０は、ブルドーザ１０６の車枠１０８の動きから生じる掘削ブレード１１０の位置の変化を決定する。制御部１４０は、ＧＰＳ受信機１２６およびセンサーの出力に基づいて、掘削ブレード１１０の実際の位置を更新する。

【0020】

[0024]また、加速度計１６０が、車枠１０８全体の略垂直方向の動きを感知するためにブルドーザの車枠１０８に取り付けられてもよい。加速度計１６０は、制御部１４０に垂直加速度の出力を提供し、それにより、制御部１４０は、加速度計の出力に基づいて掘削ブレードに伝達され得る、車枠の位置の変化を決定してもよい。制御部１４０は、ＧＰＳ受信機１２６の出力に基づく反復計算、および、例えば、第１のジャイロセンサー１３６および第２のジャイロセンサー１３８ならびに加速度計１６０の出力に基づく、反復計算の低遅延フィードフォワード補正によって、掘削ブレード１１０の位置を監視する。

【0021】

[0025]また、制御部１４０は、ＧＰＳ受信機１２６に応答して、ブルドーザ１０６の向きを決定してもよい。本システムは、ブルドーザ１０６の重心１３４を通る略垂直な軸１６４の周りの車枠の回転を感知する、第３のジャイロセンサー１６２をさらに備えてもよい。略垂直な軸１６４は、ブルドーザに対して略横方向の軸１５０と、ブルドーザに関して略長手方向の軸１５２との両方に垂直である。制御部１４０は、ＧＰＳ受信機１２６の出力に基づく反復計算、および、例えば、第３のジャイロセンサー１６２の出力に基づく、反復計算の低遅延フィードフォワード補正によって、ブルドーザの向きを監視する。

【0022】

[0026]いくつかの実施形態では、本明細書で説明するセンサー１２５のうち１つまたは複数は、例えばセンサーと呼ばれることがある、単一のユニットに収容されてもよい。

【0023】

[0027]いくつかの実施形態では、制御部１４０は、土工システムを手動で操作する、土工システムの運転手によって操作される手動制御システムからの入力を受け取り、受け取った入力に従ってブレードを動かす信号を生成するように、追加的に構成されている。したがって、運転手は、例えば運転手への視覚的な合図に基づいて、土工システムを手動制御するために、制御部１４０を使用する。いくつかの実施形態では、土工システムの手動操作のために別個の制御部が使用される。

【0024】

[0028]本明細書で説明される、ブレード制御に関連する態様および原理は、他の土工システムに適用されてもよい。例えば、本明細書で説明される、ブレード制御に関連する態様および原理は、他の構成、制御システム、および本明細書で説明されるブレードに対応または類似する作業器具を有する、ブルドーザに適用されてもよい。例えば、本明細書で説明される、ブレード制御に関する態様および原理は、Ｃフレームブレード制御機構を有するブルドーザに適用されてもよい。加えて、本明細書で説明される、ブレード制御に関する態様および原理は、掘削機、バックホウ、フロントショベル、グレーダなどの他の種類の土工システムに適用されてもよい。ここで、その土工システムはそれぞれ、制御システム、および本明細書で説明されるブレードに対応または類似する１つまたは複数の作業器具を有する。

【0025】

[0029]図２は、図１の土工システムの、例示的な制御システム２００の概略ブロック図である。制御システム２００は、センサー１２５を備える。図２に示す実施形態では、センサー１２５は、制御部１４０へのセンサー信号を生成する、ＧＰＳ受信機１２６、ジャイロ式位置センサー１３６、１３８、および１６２、Ｚ軸加速度計１６０を備える。また、センサー１２５は、ブレード位置センサー１８０、ブレード負荷センサー１８２、およびその他のセンサー１８４も備える。

【0026】

[0030]ＧＰＳ受信機１２６は、ブレード１１０に対して固定された、基準位置を提供する。しかし、所望ならば、このシステムは、ブレード１１０、またはブレードによって支えられているマスト１２８に取り付けられた、他の種類の位置センサー、または位置センサーの種類の組み合わせで、実現されてもよい。例えば、一対のレーザー受信機、一対の音波追跡装置、トータルステーションの一対のターゲットもしくはプリズム、または他の種類の固定された一対の基準位置センサーが、ＧＰＳ受信機の代わりにブレード１１０に設けられてもよい。あるいは、これらのセンサーの組み合わせ、またはこれらのセンサーの１つとブレード傾斜センサーとの組み合わせが、使用されてもよい。

【0027】

[0031]ブレード位置センサー１８０は、土工システム１０６の１つまたは複数の他の部分に対する、ブレード１１０の位置を決定するために制御部１４０によって使用され得る、信号を生成するように構成されている。ブレード負荷センサー１８２は、ブレード１１０で運ばれている負荷を決定するために制御部１４０によって使用され得る、信号を生成するように構成されている。その他のセンサー１８４は、制御部１４０に他の情報を提供する信号を生成するように構成されてもよく、この制御部１４０は、ブレード１００の位置または土工システムの他の動作を自動的に制御してもよい。ブレード位置センサー１８０、ブレード負荷センサー１８２、およびその他のセンサー１８４は、図１に示されていない。

【0028】

[0032]一部の実施形態では、Ｚ軸加速度計１６０、ピッチセンサー１３６、ロールセンサー１３８、ヨーセンサー１６２、ＧＰＳ受信機１２６、ブレード位置センサー１８０、ブレード負荷センサー１８２、およびその他のセンサー１８４のうち１つまたは複数が、省略される。

【0029】

[0033]センサー１２５からのセンサー信号、制御部１４０にアクセス可能であるか、または制御部１４０の一部である、メモリに電子的に格納された地形輪郭設計、および自動ブレード制御命令のセットに基づいて、制御部１４０は、その命令を実行して、リフトシリンダ１１４およびチルトシリンダ１２０への制御信号を生成する。制御信号は、ブレードが、決められた位置になるように、リフトシリンダ１１４およびチルトシリンダ１２０の位置を、それぞれ制御する。例えば、制御信号は、リフトシリンダ１１４およびチルトシリンダ１２０それぞれに対する作動液の印加を、それぞれ制御してもよい。

【0030】

[0034]代替の実施形態では、ブレードまたは他の類似の工具は、リフトシリンダ１１４およびチルトシリンダ１２３以外の、またはそれらに加えて、１つまたは複数の制御機構によって制御されてもよい。

【0031】

[0035]いくつかの実施形態では、一旦、ブレードが、地形輪郭設計の閾値に達するか、または閾値以内になると、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４０に、ブレードの位置を制御させる。例えば、運転手は、土工システムおよび土工システムのブレードを手動制御してもよく、一旦、手動制御によってブレードが地形輪郭設計の閾値距離内に入れられると、制御部１４０は、ブレード、またはブレードの刃先が、地形輪郭設計へ実質的に固定または制御されるように、自動的にブレードの位置を制御する。一部の実施形態では、ブレードが、地形輪郭設計に接触することに応じて、制御部１４０が、ブレードの位置を自動的に制御するように、閾値は、０となっている。一部の実施形態では、ブレードが、設計を所定の距離だけ越えて出ることに応じて、制御部１４０が、ブレードの位置を自動的に制御するように、閾値は、負となっている。

【0032】

[0036]いくつかの実施形態では、実質的に一定のブレード負荷を維持するように、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４２に、ブレードの位置を制御させる。例えば、ブレード負荷センサー１８２からの入力に基づいて、制御部１４０は、目標のブレード負荷が、土工システムによって運ばれていると判断してもよい。この判断に応じて、制御部１４０は、ブレードの位置を制御して、ブレードの位置を調整し得、その結果、土工システムが負荷を運ぶとき、負荷が実質的に一定になる。いくつかの実施形態では、制御部１４０は、負荷が、目標の負荷よりも大きいことを示す、ブレード負荷センサー１８２からの信号に応答して、土工システムがブレードを上昇させるようにする信号を生成するように構成されている。同様に、制御部１４０は、負荷が、目標の負荷よりも小さいことを示す、ブレード負荷センサー１８２からの信号に応答して、土工システムがブレードを下降させるようにする信号を生成するように構成されてもよい。

【0033】

[0037]いくつかの実施形態では、実質的に一定の速度または履帯のすべりを維持するように、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４０に、ブレードの位置を制御させる。例えば、土工システムの速度または履帯のすべりを示す、センサー１２５からの入力に基づいて、制御部１４０は、ブレード位置を決定してもよい。例えば、制御部１４０は、速度が目標の速度より小さいこと、または履帯のすべりが目標の履帯のすべりより大きいことを示す、センサー１２５からの信号に応答して、土工システムがブレードを上昇させるようにする信号を生成するように構成されてもよい。同様に、制御部１４０は、速度が目標の速度より大きいこと、または履帯のすべりが目標の履帯のすべりより小さいことを示す、センサー１２５からの信号に応答して、土工システムがブレードを下降させるようにする信号を生成するように構成されてもよい。

【0034】

[0038]いくつかの実施形態では、地平面に垂直であって動きと平行な平面内における、地平線または重力に対するブレードの角度、および動きと垂直な平面内における、地平線または重力に対するブレードの傾斜の、一方または両方が、土工システムの車枠の位置と向きの変化にかかわらず実質的に一定であるように、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４０に、ブレードの位置を制御させる。

【0035】

[0039]いくつかの実施形態では、ブレードがいくつかの所定の位置のうち１つを取るように、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４０に、ブレードの位置を制御させる。例えば、運転手は、負荷動作に関連する第１の位置を取るようにブレードをプログラムすることができ、その間、ブレードが材料を獲得するにつれて、ブレードが負荷される。加えて、運転手は、運び動作に関連する第２の位置を取るようにブレードをプログラムすることができ、その間、負荷は、ある位置から別の位置へと運ばれる。さらにまた、運転手は、拡散動作に関連する第３の位置を取るようにブレードをプログラムすることができ、その間、負荷は、拡散される。

【0036】

[0040]いくつかの実施形態では、負荷が拡散されている間、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４０に、ブレードの位置の変化を制御させる。例えば、制御部１４０は、負荷が拡散されている間、ブレードが前方にチルトされる速度を制御してもよい。追加的または代替的に、制御部１４０は、負荷が拡散されている間、ブレードが持ち上げられる速度を制御してもよい。

【0037】

[0041]いくつかの実施形態では、他の所望の結果に応じて、制御部１４０のための自動ブレード制御命令は、制御部１４０に、ブレードの位置を制御させる。

【0038】

[0042]図３Ａ～図３Ｈは、いくつかの実施形態による土工システムによって実行される、地ならし作業の一連の段階を示す。

【0039】

[0043]図３Ａは、地ならし作業が実行される前の、土地区画の断面図を示す。図３Ｂは、地ならし作業が実行された後の、土地区画の断面図を示す。示されているように、地ならし作業の目標は、土工システムの制御部からアクセスできるように土工システムのメモリに格納されている、地形輪郭設計３００より下の領域を埋めることである。

【0040】

[0044]図３Ｃ～図３Ｈは、地ならし作業の様々な段階の、土地区画の断面図である。表されている部分の地ならし作業の間、負荷３２５は、いくつかの実施形態による自動ブレード制御で運ばれ、拡散される。明確化のために、土工システムのブレード３１０のみが、図３Ｃ～図３Ｈに示されている。

【0041】

[0045]図３Ｃは、地ならし作業の一部を示しており、この間、負荷３２５は、運ばれる。図示されているように、負荷３２５は、地形輪郭設計３００より下にあるブレード３１０で運ばれる。いくつかの実施形態では、負荷３２５は、運転手による手動制御に応じて、土工システムによって運ばれてもよい。いくつかの実施形態では、負荷３２５は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、土工システムによって部分的に、または完全に運ばれてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0042】

[0046]図３Ｄおよび図３Ｅは、それぞれ、地ならし作業の一部を示しており、この間、負荷３２５は、拡散される。図示されているように、負荷３２５は、地形輪郭設計３００より下にあるブレード３１０で拡散される。いくつかの実施形態では、負荷３２５は、運転手による手動制御に応じて、土工システムによって拡散されてもよい。いくつかの実施形態では、負荷３２５は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、土工システムによって部分的に、または完全に拡散されてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0043】

[0047]図３Ｆは、地ならし作業の別の一部を示しており、この間、負荷３２５は、拡散される。図示されているように、ブレード３１０は、ブレード３１０の刃先３３０が、地形輪郭設計３００の閾値距離内にあるように、制御されている。閾値距離は、固定距離（例えば、１インチ）、および調整可能な距離、または運転手の入力、動作の状況、地形輪郭設計３００などの要素に依存する可変距離であってもよい。制御部は、例えばセンサー入力信号に基づいて、ブレード３１０の刃先３３０が、地形輪郭設計３００の閾値距離内にあると決定してもよい。

【0044】

[0048]ブレード３１０の刃先３３０が、地形輪郭設計３００の閾値距離内にあることに応じて、制御部は、ブレード３１０の刃先３３０が、地形輪郭設計３００から離れないようにする。例えば、ブレード３１０の刃先３３０が、地形輪郭設計３００の閾値距離内にあることに応じて、制御部は、土工システムが、負荷３２５の残りをさらに運ぶか、または拡散するとき、ブレードの刃先３３０が、地形輪郭設計３００へ実質的に固定または制御されるように、ブレード３１０を制御する。

【0045】

[0049]図３Ｇおよび図３Ｈは、それぞれ、地ならし作業の別の一部を示しており、この間、負荷３２５の残りは、拡散され、運ばれる。図３Ｇおよび図３Ｈに示されている地ならし作業の一部の間、負荷３２５の残りは、地形輪郭設計３００から離れないようにされているブレード３１０で、拡散され、運ばれる。

【0046】

[0050]代替の実施形態では、図３Ｃに示されるように負荷３２５が運ばれる前に、負荷３２５が、負荷動作でブレード３１０に負荷されてもよい。そのような実施形態では、ブレード３１０の刃先３３０が、地形輪郭設計３００より下にある間に、負荷３２５が、ブレード３１０に負荷されてもよい。いくつかの実施形態では、負荷３２５は、運転手による手動制御に応じて、ブレード３１０に負荷されてもよい。いくつかの実施形態では、負荷３２５は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、部分的に、または完全に負荷されてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0047】

[0051]いくつかの実施形態では、図３Ａ～図３Ｇに表されているステップまたは段階のうち１つまたは複数は、実行されない。

【0048】

[0052]いくつかの実施形態では、運転手は、制御部への信号を生成することによって、ブレード３１０が、再び手動制御に応じるようにさせてもよい。信号に応答して、制御部は、自動ブレード制御を終了する。

【0049】

[0053]図４は、いくつかの実施形態による、方法４００のフローチャート図である。方法４００では、地ならし作業を実行しながら、土工システムのブレードは、地形輪郭設計より下で制御され、その後、ブレードの刃先が地形輪郭設計へ実質的に固定または制御されるように、自動的に制御される。

【0050】

[0054]４１０で、土工システムの制御部は、地形輪郭設計にアクセスする。

【0051】

[0055]方法４００の間、本明細書の他の箇所で説明される技術を使用して、制御部は、ブレードの刃先の位置を決定および監視して、ブレードの刃先が地形輪郭設計から閾値以内の位置に移動されるかどうかを、決定する。

【0052】

[0056]４２０で、土工システムのブレードは、地形輪郭設計より下で制御される。例えば、土工システムのブレードは、ブレードの制御が地形輪郭設計とは独立であるように、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下にあり、１つまたは複数の地ならし動作を実行するように制御されてもよい。

【0053】

[0057]いくつかの実施形態では、地ならし動作は、運転手による手動制御に応じて、土工システムによって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、地ならし動作は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、土工システムによって部分的に、または完全に実行されてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0054】

[0058]４３０で、運転手による手動制御に応じて、または自動ブレード制御命令に応じて制御部によって生成された信号に応答して、ブレードの刃先は、地形輪郭設計の閾値距離内に移動される。

【0055】

[0059]４４０で、制御部は、ブレードの刃先が、地形輪郭設計の閾値距離内に移動されたと決定する。決定に応じて、制御部は、ブレードの位置を制御して、土工システムがさらに地ならし動作を実行するときに、ブレードの刃先が地形輪郭設計へ実質的に固定または制御されるように、ブレードが位置するようにする。

【0056】

[0060]いくつかの実施形態では、図４に表されているステップまたは段階のうち１つまたは複数は実行されず、または異なる順序で実行されてもよい。

【0057】

[0061]図５は、いくつかの実施形態による、方法５００のフローチャート図である。方法５００では、地ならし作業を実行しながら、土工システムのブレードは、地形輪郭設計より下で制御され、その後、ブレードの刃先が地形輪郭設計へ実質的に固定または制御されるように、自動的に制御される。

【0058】

[0062]５１０で、土工システムの制御部は、地形輪郭設計にアクセスするか、または地形輪郭設計を受信する。

【0059】

[0063]方法５００の間、本明細書の他の箇所で説明される技術を使用して、制御部は、ブレードの刃先の位置を決定および監視して、ブレードの刃先が地形輪郭設計から閾値以内の位置に移動されるかどうかを、決定する。

【0060】

[0064]５２０において、制御部は、例えば運転手からの、信号を受信する。この信号は、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下にある間の、ブレード制御を可能にするための動作モードに入るか、またはその動作モードを有効にするための、制御部への命令を符号化している。

【0061】

[0065]５３０で、土工システムのブレードは、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下になるように移動されるように、制御される。例えば、土工システムのブレードは、地ならし動作を実行したことの結果として、地形輪郭設計より下を移動するように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、地ならし動作は、運転手による手動制御に応じて、土工システムによって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、地ならし動作は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、土工システムによって部分的に、または完全に実行されてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0062】

[0066]５４０で、土工システムの制御部は、１つまたは複数の制御信号を受信する。いくつかの実施形態では、制御信号は、運転手による手動制御に応じて、土工システムによって生成されてもよい。いくつかの実施形態では、制御信号は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、土工システムによって生成されてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0063】

[0067]５５０で、土工システムの制御部は、１つまたは複数の制御信号に応答して、土工システムのブレードを制御する。土工システムのブレードは、地形輪郭設計より下で制御される。例えば、土工システムのブレードは、ブレードの制御が地形輪郭設計とは独立であるように、ブレードの刃先が地形輪郭設計より下にあり、１つまたは複数の地ならし動作を実行するように制御されてもよい。

【0064】

[0068]５６０で、土工システムの制御部は、ブレードの刃先が地形輪郭設計の閾値距離内に移動されるように、ブレードを制御する。例えば、土工システムのブレードは、地ならし動作を実行したことの結果として、地形輪郭設計の閾値距離内を移動するように制御されてもよい。いくつかの実施形態では、地ならし動作は、運転手による手動制御に応じて、土工システムによって実行されてもよい。いくつかの実施形態では、地ならし動作は、土工システムの制御部によって実行される自動ブレード制御命令に従って、土工システムによって部分的に、または完全に実行されてもよい。例えば、制御部は、本明細書の他の箇所で説明される自動ブレード制御命令のいずれかと類似または同一の自動ブレード制御命令でプログラムされ、かつその自動ブレード制御命令に従って動作してもよい。

【0065】

[0069]５７０で、制御部は、ブレードの刃先が、地形輪郭設計の閾値距離内に移動されたことを示す、１つまたは複数のセンサーからのセンサー信号を受信する。

【0066】

[0070]５８０で、センサー信号に応答して、制御部は、ブレードの刃先が、地形輪郭設計の閾値距離内に移動されたと決定する。決定に応じて、制御部は、ブレードの位置を制御して、土工システムがさらに地ならし動作を実行するときに、ブレードの刃先が地形輪郭設計へ実質的に固定または制御されるように、ブレードが位置するようにする。

【0067】

[0071]いくつかの実施形態では、図５に表されているステップまたは段階のうち１つまたは複数は実行されず、または異なる順序で実行されてもよい。

【0068】

[0072]本発明は、上記の特定の実施形態によって開示されているが、それらの実施形態は、本発明を限定するように意図されているものではない。上に開示された方法および技術的態様に基づき、本開示に照らして、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、表された実施形態に対して、変形および変更が、当業者によってなされることがある。

【図1】

【図2】

【図3A-H】

【図4】

【図5】