特許 7175107 ブレード制御装置及びブレード制御方法

(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】2022-11-10

(45)【発行日】2022-11-18

(54)【発明の名称】ブレード制御装置及びブレード制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/84 20060101AFI20221111BHJP

【ＦＩ】

E02F3/84 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018105661

(22)【出願日】2018-05-31

(65)【公開番号】P2019210644

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-04-01

(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】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石原 隆男

(72)【発明者】

【氏名】登尾 大地

(72)【発明者】

【氏名】中山 裕

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０８４６８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２５５２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２０９３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０８８６１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０９３２８４７９（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業車両の前方に存在する第１面及び前記第１面よりも下方に配置され前記第１面の前端部との間で段差を形成する第２面を含み、前記作業車両の車体に支持されるブレードで掘削される掘削対象の目標形状を示す設計面を取得する設計面取得部と、
前記車体の前後方向の傾斜角度を示す観測ピッチ角度を取得する車体角度取得部と、
前記車体の少なくとも一部が前記第１面に位置付けられ前記ブレードが前記第２面の上方に位置付けられている状態において、前記作業車両の特定部位と前記第２面との高さ方向の距離を示す特定部位高さを算出する特定部位高さ算出部と、
前記特定部位高さに基づいて前記観測ピッチ角度を補正して、前記車体の補正ピッチ角度を算出する補正ピッチ角度算出部と、
前記補正ピッチ角度に基づいて、前記ブレードの高さを調整する油圧シリンダの目標シリンダ速度を算出する目標シリンダ速度算出部と、を備える、
ブレード制御装置。

【請求項2】

前記設計面において前記第１面の前端部を示す変曲位置を探索する変曲位置探索部を備え、
前記特定部位高さ算出部は、前記変曲位置に基づいて、前記特定部位高さを算出する、
請求項１に記載のブレード制御装置。

【請求項3】

前記車体の位置を取得する車体位置取得部と、
前記油圧シリンダの作動量を取得する作動量取得部と、
前記車体の位置と前記車体の傾斜角度と前記油圧シリンダの作動量とに基づいて、前記ブレードの高さを算出する実高さ算出部と、
前記設計面に基づいて算出された前記ブレードの目標高さを取得する目標高さ取得部と、
前記補正ピッチ角度に基づいて前記目標高さを補正して、補正目標高さを生成する目標高さ補正部と、を備え、
前記目標シリンダ速度算出部は、前記ブレードの刃先の高さと前記補正目標高さとの偏差が小さくなるように、前記目標シリンダ速度を算出する、
請求項１又は請求項２に記載のブレード制御装置。

【請求項4】

前記目標シリンダ速度算出部は、前記補正目標高さに基づいて前記目標シリンダ速度を算出し、
前記補正目標高さに基づいて、補正目標高さ変化量を算出する微分部と、
前記特定部位高さと前記補正目標高さ変化量とに基づいて目標シリンダ速度補正値を算出する補正シリンダ速度算出部と、
前記目標シリンダ速度と前記目標シリンダ速度補正値とを加算して補正シリンダ速度を算出する加算部と、
前記補正シリンダ速度に基づいて、前記ブレードの高さを制御する制御指令を出力する制御指令出力部と、を備える、
請求項３に記載のブレード制御装置。

【請求項5】

前記作業車両は、前輪と、後輪と、前記前輪及び前記後輪に支持される履帯とを有し、
前記特定部位は、前記履帯の接地面の前部を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のブレード制御装置。

【請求項6】

作業車両の前方に存在する第１面及び前記第１面よりも下方に配置され前記第１面の前端部との間で段差を形成する第２面を含み、前記作業車両の車体に支持されるブレードで掘削される掘削対象の目標形状を示す設計面を取得することと、
前記車体の前後方向の傾斜角度を示す観測ピッチ角度を取得することと、
前記車体の少なくとも一部が前記第１面に位置付けられ前記ブレードが前記第２面の上方に位置付けられている状態において、前記作業車両の特定部位と前記第２面との高さ方向の距離を示すと特定部位高さを算出することと、
前記特定部位高さに基づいて前記観測ピッチ角度を補正して、前記車体の補正ピッチ角度を算出することと、
前記補正ピッチ角度に基づいて、前記ブレードの高さを調整する油圧シリンダの目標シリンダ速度を算出することと、を含む
ブレード制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ブレード制御装置及びブレード制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ブレードを有する作業車両は、掘削対象の掘削又は整地に使用される。ブレードを設計面に追従させる作業車両が提案されている。設計面とは、掘削対象の目標形状をいう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１５／０８３４６９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ブレードは、油圧システムにより駆動する。油圧システムは、ブレード制御装置から出力される制御指令に基づいて駆動する。設計面が異なる勾配の複数の面によって構成される場合がある。異なる勾配の面の境界をブレードが通過するとき、制御遅れが発生すると、ブレードは設計面を追従しきれなくなる可能性がある。その結果、ブレードが設計面を超えて掘削対象を掘削してしまい、掘削対象が所望の形状に掘削されない可能性がある。

【0005】

本発明の態様は、掘削対象を所望の形状に掘削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、作業車両の前方に存在する第１面及び前記第１面よりも下方に配置され前記第１面の前端部との間で段差を形成する第２面を含み、前記作業車両の車体に支持されるブレードで掘削される掘削対象の目標形状を示す設計面を取得する設計面取得部と、前記車体の前後方向の傾斜角度を示す観測ピッチ角度を取得する車体角度取得部と、前記車体の少なくとも一部が前記第１面に位置付けられ前記ブレードが前記第２面の上方に位置付けられている状態において、前記作業車両の特定部位と前記第２面との高さ方向の距離を示す特定部位高さを算出する特定部位高さ算出部と、前記特定部位高さに基づいて前記観測ピッチ角度を補正して、前記車体の補正ピッチ角度を算出する補正ピッチ角度算出部と、前記補正ピッチ角度に基づいて、前記ブレードの高さを調整する油圧シリンダの目標シリンダ速度を算出する目標シリンダ速度算出部と、を備える、ブレード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、掘削対象を所望の形状に掘削することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る作業車両を示す図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る作業車両を模式的に示す図である。

【図3】図３は、本実施形態に係るブレード制御装置を示す機能ブロック図である。

【図4】図４は、本実施形態に係る目標高さ算出部による目標高さの算出処理を説明するための図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る設計面を模式的に示す図である。

【図6】図６は、本実施形態に係る特定部位高さを説明するための図である。

【図7】図７は、本実施形態に係る推定用テーブルを示す図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る推定用テーブルを示す図である。

【図9】図９は、本実施形態に係るブレード制御方法を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、比較例に係る作業車両の動作を模式的に示す図である。

【図11】図１１は、本実施形態に係る作業車両の動作を模式的に示す図である。

【図12】図１２は、本実施形態に係るコンピュータシステム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】

以下の説明においては、グローバル座標系及びローカル座標系を規定して、各部の位置関係について説明する。グローバル座標系とは、地球に固定された原点を基準とする座標系をいう。グローバル座標系は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）によって規定される座標系である。ＧＮＳＳとは、全地球航法衛星システムをいう。全地球航法衛星システムの一例として、ＧＰＳ（Global Positioning System）が挙げられる。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。ローカル座標系とは、作業車両１の車体２に固定された原点を基準とする座標系をいう。ローカル座標系において、上下方向、左右方向、及び前後方向が規定される。後述するように、作業車両１は、シート１３及び操作装置１４が設けられる車体２と、駆動輪１５及び履帯１７を含む走行装置３とを備える。上下方向とは、履帯１７の接地面と直交する方向をいう。上下方向は、作業車両１の高さ方向と同義である。左右方向とは、駆動輪１５の回転軸と平行な方向をいう。左右方向は、作業車両１の車幅方向と同義である。前後方向とは、左右方向及び上下方向と直交する方向をいう。

【0011】

上方とは、上下方向の一方向をいい、履帯１７の接地面から離れる方向をいう。下方とは、上下方向において上方の反対方向をいい、履帯１７の接地面に近付く方向をいう。左方とは、左右方向の一方向をいい、操作装置１４と正対するようにシート１３に着座した作業車両１の運転者を基準として左側の方向をいう。右方とは、左右方向において左方の反対方向をいい、シート１３に着座した作業車両１の運転者を基準として右側の方向をいう。前方とは、前後方向の一方向をいい、シート１３から操作装置１４に向かう方向をいう。後方とは、前後方向において前方の反対方向をいい、操作装置１４からシート１３に向かう方向をいう。

【0012】

また、上部とは、上下方向において部材又は空間の上側の部分をいい、履帯１７の接地面から離れた部分をいう。下部とは、上下方向において部材又は空間の下側の部分をいい、履帯１７の接地面に近い部分をいう。左部とは、シート１３に着座した作業車両１の運転者を基準としたときの部材又は空間の左側の部分をいう。右部とは、シート１３に着座した作業車両１の運転者を基準としたときの部材又は空間の右側の部分をいう。前部とは、前後方向において部材又は空間の前側の部分をいう。後部とは、前後方向において部材又は空間の後側の部分をいう。

【0013】

［作業車両］
図１は、本実施形態に係る作業車両１を示す図である。図２は、本実施形態に係る作業車両１を模式的に示す図である。本実施形態においては、作業車両１がブルドーザであることとする。作業車両１は、車体２と、走行装置３と、作業機４と、油圧シリンダ５と、位置センサ６と、傾斜センサ７と、速度センサ８と、作動量センサ９と、ブレード制御装置１０とを備える。

【0014】

車体２は、運転室１１とエンジン室１２とを有する。エンジン室１２は、運転室１１の前方に配置される。運転室１１には、運転者が着座するシート１３と、運転者に操作される操作装置１４とが配置される。操作装置１４は、作業機４を操作するための作業レバー及び走行装置３を操作するための走行レバーを含む。

【0015】

走行装置３は、車体２を支持する。走行装置３は、スプロケットと呼ばれる駆動輪１５と、アイドラと呼ばれる遊動輪１６と、駆動輪１５及び遊動輪１６に支持される履帯１７とを有する。遊動輪１６は、駆動輪１５の前方に配置される。駆動輪１５は、油圧モータのような駆動源が発生する動力により駆動する。駆動輪１５は、操作装置１４の走行レバーの操作により回転する。駆動輪１５が回転して履帯１７が回転することにより作業車両１が走行する。

【0016】

作業機４は、車体２に移動可能に支持される。作業機４は、リフトフレーム１８とブレード１９とを有する。

【0017】

リフトフレーム１８は、車幅方向に延在する回転軸ＡＸを中心に上下方向に回動可能に車体２に支持される。リフトフレーム１８は、球関節部２０、ピッチ支持リンク２１、及び支柱部２２を介して、ブレード１９を支持する。

【0018】

ブレード１９は、車体２の前方に配置される。ブレード１９は、球関節部２０に接触する自在継手２３と、ピッチ支持リンク２１に接触するピッチング継手２４とを有する。ブレード１９は、リフトフレーム１８を介して、車体２に移動可能に支持される。ブレード１９は、リフトフレーム１８の上下方向の回動に連動して、上下方向に移動する。

【0019】

ブレード１９は、刃先１９Ｐを有する。刃先１９Ｐは、ブレード１９の下端部に配置される。掘削作業又は整地作業において、刃先１９Ｐが掘削対象を掘削する。

【0020】

油圧シリンダ５は、作業機４を移動させる動力を発生する。油圧シリンダ５は、リフトシリンダ２５と、アングルシリンダ２６と、チルトシリンダ２７とを含む。

【0021】

リフトシリンダ２５は、ブレード１９を上下方向（リフト方向）に移動可能な油圧シリンダ５である。リフトシリンダ２５は、上下方向のブレード１９の位置を示すブレード１９の高さを調整可能である。リフトシリンダ２５は、車体２及びリフトフレーム１８のそれぞれに連結される。リフトシリンダ２５が伸縮することによって、リフトフレーム１８及びブレード１９は、回転軸ＡＸを中心に上下方向に移動する。

【0022】

アングルシリンダ２６は、ブレード１９を回転方向（アングル方向）に移動可能な油圧シリンダ５である。アングルシリンダ２６は、リフトフレーム１８及びブレード１９のそれぞれに連結される。アングルシリンダ２６が伸縮することによって、ブレード１９は、回転軸ＢＸを中心に回動する。回転軸ＢＸは、自在継手２３の回転軸とピッチング継手２４の回転軸とを通る。

【0023】

チルトシリンダ２７は、ブレード１９を回転方向（チルト方向）に移動可能な油圧シリンダ５である。チルトシリンダ２７は、リフトフレーム１８の支柱部２２とブレード１９の右上端部とに連結される。チルトシリンダ２７が伸縮することによって、ブレード１９は、回転軸ＣＸを中心に回動する。回転軸ＣＸは、球関節部２０とピッチ支持リンク２１の下端部とを通る。

【0024】

位置センサ６は、作業車両１の車体２の位置を検出する。位置センサ６は、ＧＰＳ受信機を含み、グローバル座標系における車体２の位置を検出する。位置センサ６の検出データは、車体２の絶対位置を示す車体位置データを含む。

【0025】

傾斜センサ７は、水平面に対する車体２の傾斜角度を検出する。傾斜センサ７の検出データは、車体２の傾斜角度を示す車体角度データを含む。傾斜センサ７は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。

【0026】

速度センサ８は、走行装置３の走行速度を検出する。速度センサ８の検出データは、走行装置３の走行速度を示す走行速度データを含む。

【0027】

作動量センサ９は、油圧シリンダ５の作動量を検出する。油圧シリンダ５の作動量は、油圧シリンダ５のストローク長を含む。作動量センサ９の検出データは、油圧シリンダ５の作動量を示す作動量データを含む。作動量センサ９は、油圧シリンダ５のロッドの位置を検出する回転ローラと、ロッドの位置を原点復帰する磁力センサとを有する。なお、作動量センサ９は、作業機４の傾斜角度を検出する角度センサでもよい。また、作動量センサ９は、油圧シリンダ５の回転角度を検出する角度センサでもよい。

【0028】

作動量センサ９は、リフトシリンダ２５、アングルシリンダ２６、及びチルトシリンダ２７のそれぞれに設けられる。作動量センサ９は、リフトシリンダ２５のストローク長、アングルシリンダ２６のストローク長、及びチルトシリンダ２７のストローク長を検出する。

【0029】

図２に示すように、リフトシリンダ２５のストローク長Ｌに基づいて、ブレード１９のリフト角θが算出される。リフト角θとは、作業機４の初期位置からのブレード１９の下降角度をいう。図２の二点鎖線で示すように、作業機４の初期位置とは、ブレード１９の刃先１９Ｐが履帯１７の接地面と平行な所定面に接触したときの作業機４の位置をいう。リフト角θは、所定面と所定面よりも下方に配置された刃先１９Ｐとの距離（貫入深さ）に相当する。ブレード１９の刃先１９Ｐが所定面よりも下方に配置された状態で作業車両１が前進することによって、ブレード１９による掘削作業又は整地作業が実施される。

【0030】

［ブレード制御装置］
図３は、本実施形態に係るブレード制御装置１０を示す機能ブロック図である。ブレード制御装置１０は、コンピュータシステムを含む。ブレード制御装置１０に目標高さ生成装置３０が接続される。目標高さ生成装置３０は、コンピュータシステムを含む。

【0031】

ブレード制御装置１０は、ブレード１９の刃先１９Ｐの高さを制御する。ブレード制御装置１０は、ブレード１９を上下方向に移動可能なリフトシリンダ２５を制御することによって、刃先１９Ｐの高さを制御する。

【0032】

作業車両１は、リフトシリンダ２５に供給される作動油の流量及び方向を制御する制御弁２８を有する。ブレード制御装置１０は、制御弁２８を制御することによって、刃先１９Ｐの高さを制御する。

【0033】

制御弁２８は、比例制御弁を含む。制御弁２８は、ブレード１９を駆動するための作動油を吐出する油圧ポンプ（不図示）とリフトシリンダ２５との間の油路に配置される。油圧ポンプは、制御弁２８を介して、リフトシリンダ２５に作動油を供給する。リフトシリンダ２５は、制御弁２８により制御された作動油に基づいて駆動する。

【0034】

目標高さ生成装置３０は、掘削対象の目標形状を示す設計面ＩＳに基づいて、ブレード１９の刃先１９Ｐの目標高さを示す目標高さデータを生成する。刃先１９Ｐの目標高さとは、ローカル座標系において設計面ＩＳに一致させることができる刃先１９Ｐの位置をいう。

【0035】

＜目標高さ生成装置＞
目標高さ生成装置３０は、設計面データ記憶部３１と、車両データ記憶部３２と、データ取得部３３と、目標高さ算出部３４とを含む。

【0036】

設計面データ記憶部３１は、ブレード１９で掘削される掘削対象の目標形状である設計面ＩＳを示す設計面データを記憶する。設計面ＩＳは、掘削対象の目標形状を示す３次元形状データを含む。設計面ＩＳは、例えば掘削対象の目標形状に基づいて作成されたＣＡＤ（Computer Aided Design）データを含み、設計面データ記憶部３１に予め記憶される。

【0037】

なお、設計面データは、作業車両１の外部から通信回線を介して目標高さ生成装置３０に送信されてもよい。

【0038】

車両データ記憶部３２は、作業車両１の寸法及び形状を示す車両データを記憶する。作業車両１の寸法は、リフトフレーム１８の寸法及びブレード１９の寸法を含む。作業車両１の形状は、ブレード１９の形状を含む。車両データは、作業車両１の設計データ又は諸元データから導出可能な既知データであり、車両データ記憶部３２に予め記憶される。

【0039】

データ取得部３３は、車体２の絶対位置を示す車体位置データを位置センサ６から取得する。データ取得部３３は、車体２の傾斜角度を示す車体角度データを傾斜センサ７から取得する。データ取得部３３は、リフトシリンダ２５のストローク長を示す作動量データを作動量センサ９から取得する。

【0040】

データ取得部３３は、設計面ＩＳを示す設計面データを設計面データ記憶部３１から取得する。データ取得部３３は、作業車両１の寸法及び形状を示す車両データを車両データ記憶部３２から取得する。

【0041】

目標高さ算出部３４は、車体位置データと、車体角度データと、作動量データと、車両データと、設計面データとに基づいて、刃先１９Ｐの目標高さを算出する。

【0042】

図４は、本実施形態に係る目標高さ算出部３４による目標高さの算出処理を説明するための図である。設計面ＩＳは、グローバル座標系において規定される。刃先１９Ｐの目標高さは、ローカル座標系において規定される。

【0043】

図４に示すように、ローカル座標系の原点は、遊動輪１６の回転軸を通り前後方向に延在するラインＬａ上に規定される。ローカル座標系の原点は、車体２の重心を通りラインＬａに直交する垂線ＬｂとラインＬａとの交点である。また、位置センサ６により、グローバル座標系における車体２の高さを示す車体高さが検出される。本実施形態において、車体高さは、ラインＬｂと履帯１７の接地面との交点を示す重心投影点の高さである。重心投影点を通り前後方向に延在するラインＬｃが規定される。

【0044】

車体高さは、位置センサ６により検出された車体位置データと車両データとに基づいて算出される。ローカル座標系において、グランドライン高さが規定される。グランドライン高さとは、ローカル座標系の上下方向におけるラインＬａとラインＬｃとの距離をいう。

【0045】

リフトシリンダ２５が駆動すると、リフトシリンダ２５の駆動に連動して、刃先１９Ｐの位置が変化する。また、車体２が傾斜すると、車体２の傾斜に連動して、刃先１９Ｐの位置が変化する。ローカル座標系において、ピッチ回転高さが規定される。ピッチ回転高さとは、車体２の傾斜に連動して変化する刃先１９Ｐの高さをいう。車体２の前後方向の傾斜角度をピッチ角度ＰＡとし、前後方向における重心投影点と刃先１９Ｐとの距離をＷとした場合、ピッチ回転高さは、［Ｗ×ｓｉｎ（ＰＡ）］で表わされる。

【0046】

目標高さは、ラインＬａに垂直で刃先１９Ｐを通り、設計面と交わる線分の長さで表される。本実施形態において、目標高さは、車体高さとグランドライン高さとピッチ回転高さとの和として近似して表わされる。

【0047】

このように、目標高さ算出部３４は、車体位置データと、ピッチ角度ＰＡを含む車体角度データと、車両データと、作動量データと、設計面データとに基づいて、刃先１９Ｐの目標高さを算出する。

【0048】

車体２の前後方向の傾斜角度を示すピッチ角度ＰＡは、傾斜センサ７により検出される。以下の説明においては、傾斜センサ７により検出された車体２の前後方向の傾斜角度を適宜、観測ピッチ角度ＰＡ，と称する。なお、傾斜センサ７は、車体２の車幅方向の傾斜角度を検出することもできる。

【0049】

＜ブレード制御装置＞
ブレード制御装置１０は、設計面取得部１０１と、変曲位置探索部１０２と、特定部位高さ算出部１０３と、目標シリンダ速度算出部１０４と、車体位置取得部１０５と、車体角度取得部１０６と、作動量取得部１０７と、車両データ取得部１０８と、実高さ算出部１０９と、目標高さ取得部１１０と、補正ピッチ角度算出部１１１と、目標高さ補正部１１２と、微分部１１５と、補正シリンダ速度算出部１１３と、加算部１１６と、制御指令出力部１１４とを有する。

【0050】

設計面取得部１０１は、設計面ＩＳを示す設計面データを設計面データ記憶部３１から取得する。

【0051】

変曲位置探索部１０２は、設計面ＩＳにおいて作業車両１の前方に存在する第１面Ｆ１の前端部を示す変曲位置ＣＰを探索する。

【0052】

図５は、本実施形態に係る設計面ＩＳを模式的に示す図である。設計面ＩＳが異なる勾配の複数の面によって構成される場合がある。図５に示す例において、設計面ＩＳは、作業車両１の前方に存在する第１面Ｆ１及び第１面Ｆ１よりも下方に配置され第１面Ｆ１の前端部との間で段差を形成する第２面Ｆ２を含む。作業車両１の前方に設計面ＩＳの第１面Ｆ１が存在し、第１面Ｆ１よりも前方に第２面Ｆ２が存在する。第１面Ｆ１の前端部と第２面Ｆ２の後端部とが第３面Ｆ３により結ばれる。第３面Ｆ３の上端部と第１面Ｆ１の前端部とが接続される。第１面Ｆ１と第３面Ｆ３とにより角部が形成される。第３面Ｆ３の下端部と第２面Ｆ２の後端部とが接続される。変曲位置ＣＰは、第１面Ｆ１の前端部と第３面の上端部との境界を含む。

【0053】

本実施形態において、段差とは、第１面Ｆ１と第２面Ｆ２とが第３面Ｆ３を介して結ばれている場合において、第１面Ｆ１から第２面Ｆ２に向かって走行する作業車両１の履帯１７の特定部位が第３面Ｆ３に接触しない形状をいう。上下方向における第３面Ｆ３の寸法は、前後方向における履帯１７の接地面の寸法よりも短い。

【0054】

第１面Ｆ１の勾配と第３面Ｆ３の勾配とは異なる。第２面Ｆ２の勾配と第３面Ｆ３の勾配とは異なる。水平面に対する第１面Ｆ１の傾斜角度αは、水平面に対する第３面Ｆ３の傾斜角度γよりも小さい。水平面に対する第２面Ｆ２の傾斜角度βは、水平面に対する第３面Ｆ３の傾斜角度γよりも小さい。水平面に対する第１面Ｆ１の傾斜角度αは、水平面に対する第２面Ｆ２の傾斜角度βと同じでもよいし異なってもよい。

【0055】

図５に示す例において、第１面Ｆ１は、作業車両１の前方に向かって下方に傾斜する。第２面Ｆ２は、作業車両１の前方に向かって下方に傾斜する。なお、第１面Ｆ１及び第２面Ｆ２の少なくとも一方が、作業車両１の前方に向かって上方に傾斜してもよい。第１面Ｆ１の前端部が第２面Ｆ２の後端部よりも上方に配置されていればよい。

【0056】

変曲位置探索部１０２は、設計面取得部１０１により取得された設計面データに基づいて、第１面Ｆ１の前端部を示す変曲位置ＣＰを探索することができる。変曲位置探索部１０２は、例えば設計面データから導出される傾斜角度αと傾斜角度γと傾斜角度βとに関係に基づいて、段差の有無及び変曲位置ＣＰの特定を実施することができる。なお、変曲位置探索部１０２は、第１面Ｆ１の前端部と第２面Ｆ２の後端部との相対位置に基づいて、段差の有無及び変曲位置ＣＰの特定を実施してもよい。

【0057】

変曲位置探索部１０２は、２次元平面において変曲位置ＣＰを探索してもよいし、３次元空間において変曲位置ＣＰを探索してもよい。２次元平面において変曲位置ＣＰを探索する場合、変曲位置探索部１０２は、ローカル座標系において刃先１９Ｐを通り前後方向に延在する面と設計面ＩＳとの交線上で第１面Ｆ１と第３面Ｆ３との交点を探索することによって、変曲位置ＣＰを特定することができる。３次元空間において変曲位置ＣＰを探索する場合、変曲位置探索部１０２は、車体２の前方に存在する設計面ＩＳの車体２に対する高さデータの変化具合に基づいて、変曲位置ＣＰを特定することができる。

【0058】

以下の説明において、水平面に対する第２面Ｆ２の傾斜角度βを適宜、設計面ピッチ角度β、と称する。変曲位置探索部１０２は、設計面取得部１０１により取得された設計面データに基づいて、変曲位置ＣＰの位置及び第２面Ｆ２の設計面ピッチ角度βを特定することができる。

【0059】

車体位置取得部１０５は、車体２の位置を示す車体位置データをデータ取得部３３から取得する。

【0060】

車体角度取得部１０６は、車体２の傾斜角度を示す車体角度データをデータ取得部３３から取得する。上述のように、車体２の傾斜角度は、車体２の前後方向の傾斜角度を示す観測ピッチ角度ＰＡを含む。車体角度取得部１０６は、傾斜センサ７により検出された車体２の観測ピッチ角度ＰＡをデータ取得部３３から取得する。

【0061】

作動量取得部１０７は、ブレード１９を移動可能なリフトシリンダ２５の作動量を示す作動量データをデータ取得部３３から取得する。

【0062】

車両データ取得部１０８は、作業車両１の寸法及び形状を示す車両データをデータ取得部３３から取得する。

【0063】

実高さ算出部１０９は、車体位置データと、車体角度データと、作動量データと、車両データとに基づいて、ローカル座標系におけるブレード１９の刃先１９Ｐの実際の高さを示す実高さを算出する。

【0064】

実高さ算出部１０９は、作動量データに基づいて、ブレード１９のリフト角θを算出する。実高さ算出部１０９は、リフト角θと車両データとに基づいて、ローカル座標系におけるブレード１９の刃先１９Ｐの高さを算出する。また、実高さ算出部１０９は、ローカル座標系の原点と車体位置データとに基づいて、グローバル座標系におけるブレード１９の刃先１９Ｐの高さを算出することができる。

【0065】

目標高さ取得部１１０は、目標高さ算出部３４において設計面ＩＳに基づいて算出されたブレード１９の刃先１９Ｐの目標高さを目標高さ算出部３４から取得する。

【0066】

特定部位高さ算出部１０３は、車体２の少なくとも一部が第１面Ｆ１に位置付けられ、ブレード１９が第２面Ｆ２の上方に位置付けられている状態において、作業車両１の履帯１７の接地面の特定部位ＳＰと第２面Ｆ２との高さ方向（上下方向）の距離を示す特定部位高さＨａを算出する。

【0067】

図６は、本実施形態に係る特定部位高さＨａを説明するための図である。図６に示すように、特定部位高さＨａとは、ローカル座標系において履帯１７の接地面に規定される特定部位ＳＰと第２面Ｆ２との上下方向の距離をいう。

【0068】

作業車両１は、前輪である遊動輪１６と、後輪である駆動輪１５と、遊動輪１６及び駆動輪１５に支持される履帯１７とを有する。本実施形態において、特定部位ＳＰは、履帯１７の接地面の前部に規定される。より詳細には、特定部位ＳＰは、遊動輪１６の回転軸の直下の履帯１７の接地面に規定される。なお、特定部位ＳＰは、遊動輪１６の回転軸の直下の履帯１７の接地面とは異なる位置に規定されてもよい。

【0069】

特定部位高さ算出部１０３は、変曲位置ＣＰに基づいて、特定部位高さＨａを算出する。例えば、作業車両１が第１面Ｆ１を前進し、作業車両１の重心投影点が変曲位置ＣＰを通過すると、重力の作用により、車体２の姿勢は、履帯１７の接地面の特定部位ＳＰが第２面Ｆ２に接触するまで前方に倒れるように変化する可能性がある。特定部位高さＨａは、作業車両１の重心投影点が変曲位置ＣＰを通過した後、前方に倒れるときに予測される車体２の上下方向における特定部位ＳＰの位置の変化量を示す。

【0070】

本実施形態において、特定部位高さ算出部１０３は、第１面Ｆ１を前進する作業車両１の遊動輪１６が変曲位置ＣＰを通過したときに、特定部位高さＨａの算出を開始する。特定部位高さ算出部１０３は、位置センサ６により検出される車体位置データと車両データとに基づいて、第１面Ｆ１を前進する作業車両１の遊動輪１６が変曲位置ＣＰを通過したか否かを判定することができる。

【0071】

特定部位高さ算出部１０３は、傾斜センサ７により検出され車体角度取得部１０６により取得される車体２の観測ピッチ角度ＰＡと、目標高さ取得部１１０により取得される刃先１９Ｐの目標高さと、車両データ取得部１０８により取得される車両データとに基づいて、特定部位高さＨａを算出する。

【0072】

図６において、特定部位高さ算出部１０３は、特定部位ＳＰを通り、第２面Ｆ２と平行な仮想面Ｆａを規定する。また、特定部位高さ算出部１０３は、履帯１７の接地面を通り、履帯１７の接地面と平行な仮想面Ｆｂを規定する。特定部位高さ算出部１０３は、傾斜センサ７により検出される観測ピッチ角度ＰＡに基づいて、仮想面Ｆａを規定することができる。特定部位高さ算出部１０３は、車両データに基づいて、仮想面Ｆｂを規定することができる。

【0073】

特定部位高さ算出部１０３は、ローカル座標系において、刃先１９Ｐを通る位置における仮想面Ｆａと仮想面Ｆｂとの上下方向の距離Ｈ２を算出する。

【0074】

特定部位高さ算出部１０３は、ローカル座標系において、原点を通り前後方向に延在するラインＬａと仮想面Ｆｂとの上下方向の距離Ｈ３を算出する。特定部位高さ算出部１０３は、車両データに基づいて、距離Ｈ３を算出することができる。

【0075】

なお、距離Ｈ３は、ブレード制御装置１０が有する記憶部に記憶されていてもよい。

【0076】

特定部位高さ算出部１０３は、目標高さ取得部１１０から刃先１９Ｐの目標高さＨｒを取得する。特定部位高さＨａは、［Ｈｒ－Ｈ３＋Ｈ２］により表わされる。以上のように、特定部位高さ算出部１０３は、車体２の観測ピッチ角度ＰＡと、刃先１９Ｐの目標高さＨｒと、車両データとに基づいて、特定部位高さＨａを算出することができる。

【0077】

補正ピッチ角度算出部１１１は、特定部位高さ算出部１０３により算出された特定部位高さＨａに基づいて車体２の観測ピッチ角度ＰＡを補正して、車体２の補正ピッチ角度ＰＡｃを算出する。

【0078】

上述のように、目標高さ取得部１１０は、目標高さ算出部３４から刃先１９Ｐの目標高さを取得する。目標高さ算出部３４は、車体位置データと、観測ピッチ角度ＰＡを含む車体角度データと、車両データと、作動量データと、設計面データとに基づいて、刃先１９Ｐの目標高さを算出する。例えばデータ送信遅延などに起因して、傾斜センサ７が観測ピッチ角度ＰＡを検出した時点と車体角度取得部１０５が観測ピッチ角度ＰＡを取得した時点との間にタイムラグが生じる可能性がある。タイムラグが生じると、車体角度取得部１０５が取得した観測ピッチ角度ＰＡと、車体角度取得部１０５が観測ピッチ角度ＰＡを取得した時点における真ピッチ角度ＰＡｒとの間に誤差が生じる可能性がある。真ピッチ角度ＰＡｒとは、実際の車体２のピッチ角度をいう。このように、タイムラグに起因して、車体角度取得部１０５は、真ピッチ角度ＰＡｒに対して遅延した、真ピッチ角度ＰＡｒとは異なる値を示す観測ピッチ角度ＰＡを取得する可能性がある。

【0079】

本実施形態において、補正ピッチ角度算出部１１１は、特定部位高さ算出部１０３により算出された特定部位高さＨａと、予め記憶されている推定用テーブルとに基づいて、真ピッチ角度ＰＡｒに対する観測ピッチ角度ＰＡの遅延時間を推定する。真ピッチ角度ＰＡｒに対する観測ピッチ角度ＰＡの遅延時間とは、傾斜センサ７が観測ピッチ角度ＰＡを検出した時点と車体角度取得部１０５が観測ピッチ角度ＰＡを示す観測ピッチ角度データを取得した時点とのタイムラグをいう。

【0080】

図７は、本実施形態に係る推定用テーブルを示す図である。推定用テーブルは、特定部位高さＨａと、真ピッチ角度ＰＡｒに対する観測ピッチ角度ＰＡの遅延時間との関係を示す相関データを含む。推定用テーブルは、予備実験又はシミュレーションにより予め定められ、補正ピッチ角度算出部１１１に記憶される。図７に示すように、特定部位高さＨａが大きいほど、遅延時間は大きくなる。特定部位高さＨａが小さいほど、遅延時間は小さくなる。

【0081】

補正ピッチ角度算出部１１１は、特定部位高さ算出部１０３により算出された特定部位高さＨａと、図７に示すような推定用テーブルとに基づいて、真ピッチ角度ＰＡｒに対する観測ピッチ角度ＰＡの遅延時間を推定する。

【0082】

補正ピッチ角度算出部１１１は、単位時間当たりの観測ピッチ角度ＰＡの変化量に基づいて、車体２の観測ピッチ角速度ＰＡｖを算出する。補正ピッチ角度算出部１１１は、観測ピッチ角度ＰＡを微分処理することにより、車体２の観測ピッチ角速度ＰＡｖを算出する。

【0083】

補正ピッチ角度算出部１１１は、遅延時間と観測ピッチ角速度ＰＡｖとに基づいて、真ピッチ角度ＰＡｒを推定し、真ピッチ角度ＰＡｒと観測ピッチ角度ＰＡと誤差を算出する。補正ピッチ角度算出部１１１は、真ピッチ角度ＰＡｒと観測ピッチ角度ＰＡとの誤差と、観測ピッチ角度ＰＡとに基づいて、補正ピッチ角度ＰＡｃを算出する。補正ピッチ角度ＰＡｃは、真ピッチ角度ＰＡｒに相当する。

【0084】

目標高さ補正部１１２は、補正ピッチ角度算出部１１１により算出された補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいて、目標高さ取得部１１０により取得された刃先１９Ｐの目標高さを補正して、ブレード１９の刃先１９Ｐの補正目標高さを生成する。刃先１９Ｐの補正目標高さとは、ローカル座標系において設計面ＩＳの第２面Ｆ２に一致させることができる刃先１９Ｐの位置をいう。

【0085】

上述のように、目標高さ算出部３４は、観測ピッチ角度データ等に基づいて、刃先１９Ｐの目標高さを算出する。例えば演算遅延又はデータ送信遅延などに起因して、目標高さ算出部３４が観測ピッチ角度データに基づいてピッチ回転高さを算出した時点と、ピッチ回転高さに基づいて刃先１９Ｐの目標高さを算出した時点と、目標高さ取得部１１０が目標高さを取得した時点との間にタイムラグが生じる可能性がある。タイムラグが生じると、目標高さ取得部１１０が取得した刃先１９Ｐの目標高さと、目標高さ取得部１１０が目標高さを取得した時点において真に参照すべき目標高さとの間に誤差が生じる可能性がある。このように、タイムラグに起因して、目標高さ取得部１１０は、真に参照すべき目標高さに対して遅延した、真に参照すべき目標高さとは異なる値を示す目標高さを取得する可能性がある。

【0086】

本実施形態において、目標高さ補正部１１２は、遅延時間を考慮して補正された補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいて、目標高さ取得部１１０により取得された刃先１９Ｐの目標高さを補正して、真に参照すべき補正目標高さを生成する。補正目標高さは、目標高さよりも高い値を示す。

【0087】

目標シリンダ速度算出部１０４は、補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいて、ブレード１９の刃先１９Ｐの高さを調整するリフトシリンダ２５の目標シリンダ速度を算出する。目標シリンダ速度算出部１０４は、補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいて算出された補正目標高さに基づいて、リフトシリンダ２５の目標シリンダ速度を算出する。

【0088】

目標シリンダ速度算出部１０４は、実高さ算出部１０９により算出されたブレード１９の刃先１９Ｐの高さと目標高さ補正部１１２により生成された補正目標高さとの偏差が小さくなるように、目標シリンダ速度を算出する。

【0089】

微分部１１５は、目標高さ補正部１１２により生成された刃先１９Ｐの補正目標高さに基づいて、補正目標高さ変化量を算出する。

【0090】

補正シリンダ速度算出部１１３は、特定部位高さＨａと微分部１１５により算出された補正目標高さ変化量とに基づいて、目標シリンダ速度補正値を算出する。

【0091】

本実施形態において、補正シリンダ速度算出部１１３は、特定部位高さ算出部１０３により算出された特定部位高さＨａと、予め記憶されている補正用テーブルとに基づいて、目標シリンダ速度補正値を算出する。

【0092】

図８は、本実施形態に係る補正用テーブルを示す図である。補正用テーブルは、特定部位高さＨａと、補正目標高さ変化量に付与すべき補正ゲインとの関係を示す相関データを含む。補正用テーブルは、油圧に起因するシリンダ速度の遅延を考慮して予備実験又はシミュレーションにより予め定められ、補正シリンダ速度算出部１１３に記憶される。図８に示すように、特定部位高さＨａが大きいほど、補正ゲインは大きくなる。特定部位高さＨａが小さいほど、補正ゲインは小さくなる。

【0093】

補正シリンダ速度算出部１１３は、特定部位高さ算出部１０３により算出された特定部位高さＨａと、図８に示すような補正テーブルとに基づいて、特定部位高さＨａに応じた補正ゲインを補正目標高さ変化量に付与して、目標シリンダ速度補正値を算出する。補正シリンダ速度は、目標シリンダ速度よりも高い値を示す。

【0094】

加算部１１６は、目標シリンダ速度算出部１０４により算出された目標シリンダ速度と、補正シリンダ速度算出部１１３により算出された目標シリンダ速度補正値とを加算して、補正シリンダ速度を算出する。補正シリンダ速度は、目標シリンダ速度よりも高い値を示す。

【0095】

リフトシリンダ２５は、油圧により駆動する。そのため、目標シリンダ速度に対して、実際のリフトシリンダ２５のシリンダ速度が遅延する可能性がある。加算部１１６は、油圧に起因するシリンダ速度の遅延が解消されるように、目標シリンダ速度を補正して、補正シリンダ速度を算出する。

【0096】

制御指令出力部１１４は、加算部１１６により算出された補正シリンダ速度に基づいて、ブレード１９の刃先１９Ｐの高さを制御する制御指令を制御弁２８に出力する。制御指令出力部１１４から出力される制御指令は、リフトシリンダ２５を補正シリンダ速度で駆動させるための制御指令である。制御指令出力部１１４は、補正シリンダ速度でリフトシリンダ２５が駆動するように、制御指令を制御弁２８に出力する。制御指令出力部１１４から出力される制御指令は、制御弁２８を制御する電流を含む。

【0097】

［ブレード制御方法］
次に、本実施形態に係るブレード制御方法について説明する。図９は、本実施形態に係るブレード制御方法を示すフローチャートである。図９に示す処理は、規定の周期で実施される。

【0098】

設計面取得部１０１は、設計面ＩＳを設計面データ記憶部３１から取得する（ステップＳ１０）。本実施形態において、作業車両１が前進している状態で、作業車両１の前方の規定範囲（例えば１０［ｍ］）における設計面ＩＳが目標高さ生成装置３０からブレード制御装置１０に送信される。設計面取得部１０１は、作業車両１の前方の規定範囲における設計面ＩＳを設計面データ記憶部３１から取得する。設計面取得部１０１は、作業車両１の前進に伴って変化する作業車両１の前方の規定範囲における設計面ＩＳを規定の周期で取得する。

【0099】

変曲位置探索部１０２は、設計面取得部１０１により取得された設計面ＩＳにおいて第１面Ｆ１の前端部を示す変曲位置ＣＰを特定する。また、変曲位置探索部１０２は、第２面Ｆ２の高さ方向の位置及び観測ピッチ角度βを特定する（ステップＳ２０）。

【0100】

目標高さ取得部１１０は、刃先１９Ｐの目標高さを取得する（ステップＳ２２）。

【0101】

車両データ取得部１０８は、車両データを取得する（ステップＳ２４）。

【0102】

車体角度取得部１０６は、観測ピッチ角度ＰＡを含む車体角度データを取得する（ステップＳ３０）。

【0103】

特定部位高さ算出部１０３は、車体２の少なくとも一部が第１面Ｆ１に位置付けられブレード１９が第２面Ｆ２の上方に位置付けられている状態において、車体２の観測ピッチ角度ＰＡと、刃先１９Ｐの目標高さと、車両データとに基づいて、作業車両１の接地面の特定部位ＳＰと第２面Ｆ２との高さ方向の距離を示す特定部位高さＨａを算出する（ステップＳ４０）。

【0104】

補正ピッチ角度算出部１１１は、特定部位高さ算出部１０３により算出された特定部位高さＨａと、予め記憶されている推定用テーブルとに基づいて、真ピッチ角度ＰＡｒに対する観測ピッチ角度ＰＡの遅延時間を推定する（ステップＳ５０）。

【0105】

補正ピッチ角度算出部１１１は、観測ピッチ角度ＰＡを微分処理して、観測ピッチ角速度ＰＡｖを算出する（ステップＳ６０）。

【0106】

補正ピッチ角度算出部１１１は、ステップＳ６０において算出された観測ピッチ角速度ＰＡｖと、ステップＳ５０において推定された遅延時間とに基づいて、真ピッチ角度ＰＡｒと観測ピッチ角度ＰＡとの誤差を算出する（ステップＳ７０）。補正ピッチ角度算出部１１１は、観測ピッチ角速度ＰＡｖと遅延時間とを乗算することによって真ピッチ角度ＰＡｒを算出し、真ピッチ角度ＰＡｒと観測ピッチ角度ＰＡとの誤差を算出する。

【0107】

補正ピッチ角度算出部１１１は、ステップＳ７０において算出された誤差と観測ピッチ角度ＰＡとに基づいて、補正ピッチ角度ＰＡｃを算出する（ステップＳ８０）。補正ピッチ角度算出部１１１は、ステップＳ７０において算出された誤差を観測ピッチ角度ＰＡに加算することによって、補正ピッチ角度ＰＡｃを算出する。補正ピッチ角度ＰＡｃは、真ピッチ角度ＰＡｒに相当する。

【0108】

目標高さ補正部１１２は、ステップＳ８０において算出された補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいて、目標高さ取得部１１０により取得された刃先１９Ｐの目標高さを補正して、補正目標高さを生成する（ステップＳ９０）。すなわち、目標高さ補正部１１２は、補正ピッチ角度ＰＡｃで車体１２が傾斜したとき、刃先１９Ｐが第２面Ｆ２に合致するように、目標高さを補正して、補正目標高さを生成する。

【0109】

目標シリンダ速度算出部１０４は、補正目標高さに基づいて、ブレード１９の高さを制御するための目標シリンダ速度を算出する（ステップＳ１００）。目標シリンダ速度算出部１０４は、刃先１９Ｐが第２面Ｆ２に合致するように、補正目標高さに基づいて目標シリンダ速度を算出する。

【0110】

微分部１１５は、補正目標高さに基づいて、補正目標高さ変化量を算出する（ステップＳ１１０）。

【0111】

補正シリンダ速度算出部１１３は、補正用テーブルと特定部位高さＨａとに基づいて、目標シリンダ速度についての補正ゲインを決定する（ステップＳ１２０）。

【0112】

補正シリンダ速度算出部１１３は、ステップＳ１２０において決定した補正ゲインに基づいて目標シリンダ速度補正値を算出する（ステップＳ１３０）。補正シリンダ速度算出部１１３は、ステップＳ１２０において決定した補正ゲインとステップＳ１１０で算出された補正目標高さ変化量とを乗算して、目標シリンダ速度補正値を算出する。

【0113】

加算部１１６は、目標シリンダ速度と目標シリンダ速度補正値とを加算して補正シリンダ速度を算出する（ステップＳ１４０）。

【0114】

制御指令出力部１１４は、ステップＳ１４０において算出された補正シリンダ速度に基づいて、制御指令を生成し、制御弁２８に出力する（ステップＳ１５０）。

【0115】

［作用］
図１０は、比較例に係る作業車両１の動作を模式的に示す図である。作業車両１が第１面Ｆ１に沿って前進し、作業車両１の重心投影点が変曲位置ＣＰを通過すると、重力の作用により、車体２の姿勢は、履帯１７の接地面の特定部位ＳＰが第２面Ｆ２に接触するまで前方に倒れるように変化する可能性がある。車体２が前方に倒れ込むとき、ブレード１９の制御遅れが発生すると、ブレード１９は設計面ＩＳを追従しきれなくなる可能性がある。ブレード１９の位置及び移動速度は、油圧により制御されるため、制御遅れが発生する可能性がある。また、例えば目標高さ生成装置３０からブレード制御装置１０に対する各種のデータ送信遅延、目標高さ生成装置３０における各種の演算遅延、及びブレード制御装置１０における各種の演算遅延等に起因して、制御遅れが発生する可能性がある。ブレード１９の制御遅れが発生すると、図１０に示すように、刃先１９Ｐが設計面ＩＳの第２面Ｆ２よりも下方に超えた状態でブレード１９が掘削対象を掘削してしまい、掘削対象が所望の形状に掘削されない可能性がある。

【0116】

図１１は、本実施形態に係る作業車両１の動作を模式的に示す図である。本実施形態においては、特定部位高さＨａが算出され、特定部位高さＨａに基づいて観測ピッチ角度ＰＡが補正され、補正ピッチ角度ＰＡｃが算出される。目標高さ生成装置３０からブレード制御装置１０に対する観測ピッチ角度データの送信遅延が発生しても、推定用テーブルと特定部位高さＨａとに基づいて、観測ピッチ角度データの送信の遅延時間が推定される。遅延時間が推定されることにより、補正ピッチ角度算出部１１１は、真ピッチ角度ＰＡｒに相当する補正ピッチ角度ＰＡｃを算出することができる。

【0117】

また、目標高さ算出部３４による刃先１９Ｐの目標高さの演算遅延が発生したり、目標高さ生成装置３０からブレード制御装置１０に対する目標高さを示す目標高さデータの送信遅延が発生したりしても、補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいて、目標高さ補正部１１２は、演算遅延又は送信遅延が解消されるように、刃先１９Ｐの目標高さを補正して、補正目標高さを生成することができる。

【0118】

目標シリンダ速度算出部１０４は、制御遅れを解消するように算出された補正目標高さに基づいて、目標シリンダ速度を算出する。補正目標高さは、目標高さよりも高い位置に設定されるため、ブレード１９の制御遅れが発生しても、刃先１９Ｐが第２面Ｆ２に追従するようにブレード１９が制御され、刃先１９Ｐが第２面Ｆ２よりも下方に移動してしまうことが抑制される。したがって、掘削対象が深掘りされてしまうことが抑制される。

【0119】

また、ブレード１９は、油圧により駆動されるため、油圧の応答性に起因する制御遅れが発生する可能性がある。本実施形態においては、特定部位高さＨａに基づいて目標シリンダ速度が補正され、補正シリンダ速度が算出される。油圧の応答性に起因する制御遅れが発生しても、補正用テーブルと特定部位高さＨａとに基づいて、油圧に起因する制御遅れが解消されるように、補正シリンダ速度が算出される。補正シリンダ速度は、目標シリンダ速度よりも高い値に設定されるため、ブレード１９の制御遅れが発生しても、刃先１９Ｐが第２面Ｆ２に追従するようにブレード１９が制御され、刃先１９Ｐが第２面Ｆ２よりも下方に移動してしまうことが抑制される。したがって、掘削対象が深掘りされてしまうことが抑制される。

【0120】

［コンピュータシステム］
図１２は、本実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述のブレード制御装置１０及び目標高さ生成装置３０のそれぞれは、コンピュータシステム１０００を含む。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。上述のブレード制御装置１０の機能及び目標高さ生成装置３０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。

【0121】

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、特定部位高さＨａに基づいて、補正ピッチング角度ＰＡｃが算出され、補正ピッチ角度ＰＡｃに基づいてブレード１９の高さを調整するリフトシリンダ２５の目標シリンダ速度が算出される。これにより、データ送信遅延又は演算遅延が生じる可能性がある場面においても、刃先１９Ｐが設計面ＩＳに追従するようにブレード１９が制御される。したがって、掘削対象が深掘りされてしまうことが抑制され、掘削対象は所望の形状に掘削される。

【0122】

また、本実施形態においては、特定部位高さＨａに基づいて、目標シリンダ速度が補正されて補正シリンダ速度が算出され、補正シリンダ速度でリフトシリンダ２５が駆動するように、制御指令が出力される。これにより、油圧に起因する制御遅れが生じる可能性がある場面においても、刃先１９Ｐが設計面ＩＳに追従するようにブレード１９が制御される。したがって、掘削対象が深掘りされてしまうことが抑制され、掘削対象は所望の形状に掘削される。

【0123】

［他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、作業車両１がブルドーザである例について説明した。作業車両１は、ブレードを有するモータグレーダでもよい。

【符号の説明】

【0124】

１…作業車両、２…車体、３…走行装置、４…作業機、５…油圧シリンダ、６…位置センサ、７…傾斜センサ、８…速度センサ、９…作動量センサ、１０…ブレード制御装置、１１…運転室、１２…エンジン室、１３…シート、１４…操作装置、１５…駆動輪、１６…遊動輪、１７…履帯、１８…リフトフレーム、１９…ブレード、１９Ｐ…刃先、２０…球関節部、２１…ピッチ支持リンク、２２…支柱部、２３…自在継手、２４…ピッチング継手、２５…リフトシリンダ、２６…アングルシリンダ、２７…チルトシリンダ、２８…制御弁、３０…目標高さ生成装置、３１…設計面データ記憶部、３２…車両データ記憶部、３３…データ取得部、３４…目標高さ算出部、１０１…設計面取得部、１０２…変曲位置探索部、１０３…特定部位高さ算出部、１０４…目標シリンダ速度算出部、１０５…車体位置取得部、１０６…車体角度取得部、１０７…作動量取得部、１０８…車両データ取得部、１０９…実高さ算出部、１１０…目標高さ取得部、１１１…補正ピッチ角度算出部、１１２…目標高さ補正部、１１３…補正シリンダ速度算出部、１１４…制御指令出力部、ＡＸ…回転軸、ＢＸ…回転軸、ＣＸ…回転軸、Ｆ１…第１面、Ｆ２…第２面、ＩＳ…設計面、Ｌ…ストローク長、ＰＡ…観測ピッチ角度、α…傾斜角度、β…傾斜角度（設計面ピッチ角度）、θ…リフト角。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】