特許 7382908 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-11-09

(45)【発行日】2023-11-17

(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 3/85 20060101AFI20231110BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20231110BHJP

【ＦＩ】

E02F3/85 D

E02F9/20 Q

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2020123405

(22)【出願日】2020-07-20

(65)【公開番号】P2022020114

(43)【公開日】2022-02-01

【審査請求日】2023-06-08

(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】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】門野 裕一

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－２３６７５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１７２９６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２１３４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／８５

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業機を含む作業機械を制御するためのシステムであって、
前記作業機械の現在位置を検出する位置センサと、
前記位置センサと通信するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記作業機械の現在位置を示す現在位置データを取得し、
掘削対象となる現況地形の傾斜角を取得し、
前記作業機械の後進時の最大登坂角を取得し、
前記傾斜角と前記最大登坂角とに基づいて、前記現況地形に対する掘削角を決定し、
前記掘削角に基づいて目標掘削軌跡を決定し、
前記目標掘削軌跡に従って前記作業機を制御する、
システム。

【請求項2】

前記コントローラは、前記傾斜角と前記掘削角との和が、前記最大登坂角以下になるように、前記掘削角を決定する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記コントローラは、
前記現況地形を示す現況地形データを取得し、
前記現況地形データから前記傾斜角を取得する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記作業機械の傾きを検出する傾きセンサをさらに備え、
前記コントローラは、
前記作業機械の傾きを取得し、
前記作業機械の傾きに基づいて、前記現況地形の前記傾斜角を取得する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記作業機械の傾きを検出する傾きセンサをさらに備え、
前記コントローラは、
前記現況地形の掘削中に、前記作業機械の傾きを監視し、
前記作業機械の傾きが前記最大登坂角を超える前に、前記作業機を上昇させる、
請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記作業機械の傾きを検出する傾きセンサをさらに備え、
前記コントローラは、
前記現況地形の掘削中に、前記作業機械の傾きを監視し、
前記作業機械の傾きが前記最大登坂角を超えないように、前記目標掘削軌跡を修正する、
請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

作業機を含む作業機械を制御するための方法であって、
前記作業機械の現在位置を示す現在位置データを取得することと、
掘削対象となる現況地形の傾斜角を取得することと、
前記作業機械の後進時の最大登坂角を取得することと、
前記傾斜角と前記最大登坂角とに基づいて、前記現況地形に対する掘削角を決定することと、
前記掘削角に基づいて目標掘削軌跡を決定することと、
前記目標掘削軌跡に従って前記作業機を制御すること、
を備える方法。

【請求項8】

前記傾斜角と前記掘削角との和が、前記最大登坂角以下になるように、前記掘削角を決定することをさらに備える、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記現況地形を示す現況地形データを取得することと、
前記現況地形データから前記傾斜角を取得すること、
をさらに備える請求項７に記載の方法。

【請求項10】

前記作業機械の傾きを取得することと、
前記作業機械の傾きに基づいて、前記現況地形の前記傾斜角を取得すること、
をさらに備える請求項７に記載の方法。

【請求項11】

前記現況地形の掘削中に、前記作業機械の傾きを監視することと、
前記作業機械の傾きが前記最大登坂角を超える前に、前記作業機を上昇させること、
をさらに備える請求項７に記載の方法。

【請求項12】

前記現況地形の掘削中に、前記作業機械の傾きを監視することと、
前記作業機械の傾きが前記最大登坂角を超えないように、前記目標掘削軌跡を修正すること、
をさらに備える請求項７に記載の方法。

【請求項13】

作業機と、
作業機械の現在位置を検出する位置センサと、
前記位置センサと通信するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記作業機械の現在位置を示す現在位置データを取得し、
掘削対象となる現況地形の傾斜角を取得し、
前記作業機械の後進時の最大登坂角を取得し、
前記傾斜角と前記最大登坂角とに基づいて、前記現況地形に対する掘削角を決定し、
前記掘削角に基づいて目標掘削軌跡を決定し、
前記目標掘削軌跡に従って前記作業機を制御する、
作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作業機を含む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】

従来、ブルドーザ、或いはグレーダ等の作業機械において、作業機の位置を自動的に制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、作業機械のコントローラは、現況地形の傾斜角を取得する。コントローラは、現況地形の傾斜角よりも小さい傾斜角で傾斜した仮想設計面を決定する。コントローラは、傾斜した仮想設計面に沿って作業機が移動するように作業機を制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－２１３４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

作業機械は、前進しながら現況地形を掘削し、その後、後進して、掘削後の地形を通って戻ることがある。このような作業において、仮想設計面が、作業機械の現在位置から下方に傾斜している場合、掘削後の地形は、下り勾配の坂道となる。その場合、坂道の傾斜角が急すぎると、作業機械が後進して坂道を登ることが不可能になり、現況地形の掘削後に、作業機械の移動が困難になってしまう。本開示の目的は、現況地形の掘削後の作業機械の移動を容易にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の第１の態様に係るシステムは、作業機を含む作業機械を制御するためのシステムであって、センサとコントローラとを備える。センサは、作業機械の現在位置を検出する。コントローラは、センサと通信する。コントローラは、以下の処理を実行するように構成されている。コントローラは、作業機械の現在位置を示す現在位置データを取得する。コントローラは、掘削対象となる現況地形の傾斜角を取得する。コントローラは、作業機械の後進時の最大登坂角を取得する。コントローラは、傾斜角と最大登坂角とに基づいて、現況地形に対する掘削角を決定する。コントローラは、掘削角に基づいて目標掘削軌跡を決定する。コントローラは、目標掘削軌跡に従って作業機を制御する。

【0006】

本開示の第２の態様に係る方法は、作業機を含む作業機械を制御するための方法であって、以下の処理を備える。第１の処理は、作業機械の現在位置を示す現在位置データを取得することである。第２の処理は、掘削対象となる現況地形の傾斜角を取得することである。第３の処理は、作業機械の最大登坂角を取得することである。第４の処理は、傾斜角と最大登坂角とに基づいて、現況地形に対する掘削角を決定することである。第５の処理は、掘削角に基づいて目標掘削軌跡を決定することである。第６の処理は、目標掘削軌跡に従って作業機を制御することである。

【0007】

本開示の第３の態様に係る作業機械は、作業機と、位置センサと、コントローラとを備える。位置センサは、作業機械の現在位置を検出する。コントローラは、位置センサと通信する。コントローラは、以下の処理を実行するように構成されている。コントローラは、作業機械の現在位置を示す現在位置データを取得する。コントローラは、掘削対象となる現況地形の傾斜角を取得する。コントローラは、作業機械の後進時の最大登坂角を取得する。コントローラは、傾斜角と最大登坂角とに基づいて、現況地形に対する掘削角を決定する。コントローラは、掘削角に基づいて目標掘削軌跡を決定する。コントローラは、目標掘削軌跡に従って作業機を制御する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、作業機械の最大登坂角と現況地形の傾斜角とに基づいて、目標掘削軌跡の掘削角が決定される。そのため、作業機械が、掘削後に現況地形の坂道を登れなくなることが防止される。それにより、現況地形の掘削後の作業機械の移動が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る作業機械の側面図である。

【図2】作業機械の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。

【図3】ワークサイトの現況地形の側面図である。

【図4】作業機械の自動制御の処理を示すフローチャートである。

【図5】目標設計面と目標掘削軌跡の一例を示す図である。

【図6】掘削後の地形の一例を示す図である。

【図7】他の実施形態に係る作業機械の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。

【図8】変形例に係る目標設計面と目標掘削軌跡の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態に係る作業機械１の制御システムおよび制御方法について、図面を参照しながら説明する。図１は、実施形態に係る作業機械１を示す側面図である。本実施形態に係る作業機械１は、ブルドーザである。作業機械１は、車体１１と、走行装置１２と、作業機１３と、を備えている。

【0011】

車体１１は、運転室１４とエンジン室１５とを有する。運転室１４には、図示しない運転席が配置されている。エンジン室１５は、運転室１４の前方に配置されている。走行装置１２は、車体１１の下部に取り付けられている。走行装置１２は、左右一対の履帯１６を有している。なお、図１では、左側の履帯１６のみが図示されている。履帯１６が回転することによって、作業機械１が走行する。

【0012】

作業機１３は、車体１１に取り付けられている。作業機１３は、リフトフレーム１７と、ブレード１８と、リフトシリンダ１９と、を有する。リフトフレーム１７は、上下に動作可能に車体１１に取り付けられている。リフトフレーム１７は、ブレード１８を支持している。

【0013】

ブレード１８は、車体１１の前方に配置されている。ブレード１８は、リフトフレーム１７の上下動に伴って上下に動作する。リフトシリンダ１９は、車体１１とリフトフレーム１７とに連結されている。リフトシリンダ１９が伸縮することによって、リフトフレーム１７は、上下に動作する。

【0014】

図２は、作業機械１の駆動系２と制御システム３との構成を示すブロック図である。図２に示すように、駆動系２は、エンジン２２と、油圧ポンプ２３と、動力伝達装置２４と、を備えている。

【0015】

油圧ポンプ２３は、エンジン２２によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２３から吐出された作動油は、油圧アクチュエータ２５に供給される。油圧アクチュエータ２５は、上述したリフトシリンダ１９を含む。なお、図２では、１つの油圧ポンプ２３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。

【0016】

油圧アクチュエータ２５と油圧ポンプ２３との間には、制御弁２６が配置されている。制御弁２６は、比例制御弁であり、油圧ポンプ２３からリフトシリンダ１９に供給される作動油の流量を制御する。なお、制御弁２６は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁２６は、電磁比例制御弁であってもよい。

【0017】

動力伝達装置２４は、エンジン２２の駆動力を走行装置１２に伝達する。動力伝達装置２４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２４は、HST（Hydro Static Transmission）などの他の方式の動力伝達装置であってもよい。

【0018】

制御システム３は、コントローラ３１と、位置センサ３２と、通信装置３３と、ストレージ３４と、入力装置３５と、傾きセンサ３６とを備える。コントローラ３１は、取得したデータに基づいて作業機械１を制御するようにプログラムされている。コントローラ３１は、メモリ３８とプロセッサ３９とを含む。メモリ３８は、例えばRAM（Random Access Memory）とROM（Read Only Memory）とを含む。ストレージ３４は、例えば、半導体メモリ、或いはハードディスクなどを含む。メモリ３８とストレージ３４とは、作業機械１を制御するためのコンピュータ指令およびデータを記録している。

【0019】

プロセッサ３９は、例えばCPUであるが、他の種類のプロセッサであってもよい。プロセッサ３９は、メモリ３８或いはストレージ３４に記憶されたコンピュータ指令およびデータに基づいて、作業機械１を制御するための処理を実行する。通信装置３３は、例えば無線通信用のモジュールであり、作業機械１の外部の機器と通信を行う。通信装置３３は、モバイル通信ネットワークを利用するものであってもよい。或いは、通信装置３３は、LAN（Local Area Network）、或いはインターネットなどの他のネットワークを利用するものであってもよい。

【0020】

位置センサ３２は、作業機械１の位置を検出する。位置センサ３２は、例えば、GＰS（Global Positioning System）などのGNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバを含む。位置センサ３２は、車体１１に搭載されている。或いは、位置センサ３２は、作業機１３などの他の位置に搭載されてもよい。コントローラ３１は、作業機械１の現在位置を示す現在位置データを位置センサ３２から取得する。

【0021】

傾きセンサ３６は、作業機械１の傾きを検出する。傾きセンサ３６は、例えばIMU（Inertial Measurement Unit）である。作業機械１の傾きは、車体１１の傾きを示す。作業機械１の傾きは、車体１１のロール角とピッチ角とを含む。ロール角は、水平方向に対する車体１１の左右方向の角度である。ピッチ角は、水平方向に対する車体１１の前後方向の角度である。傾きセンサ３６は、作業機械１の傾きを示す機械傾きデータを出力する。コントローラ３１は、傾きセンサ３６から機械傾きデータを取得する。

【0022】

入力装置３５は、オペレータによって操作可能である。入力装置３５は、例えばタッチスクリーンを含んでもよい。入力装置３５は、オペレータによる操作を受け付け、オペレータの操作を示す信号をコントローラ３１に出力する。

【0023】

コントローラ３１は、エンジン２２、油圧ポンプ２３、動力伝達装置２４、及び制御弁２６に指令信号を出力することで、これらの装置を制御する。例えば、コントローラ３１は、油圧ポンプ２３の容量、及び、制御弁２６の開度を制御することで、油圧アクチュエータ２５を動作させる。これにより、作業機１３を動作させることができる。

【0024】

コントローラ３１は、エンジン２２の回転速度、及び、動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を走行させる。例えば、動力伝達装置２４がHSTの場合、コントローラ３１は、HSTの油圧ポンプの容量と油圧モータの容量とを制御する。動力伝達装置２４が複数の変速ギアを有するトランスミッションの場合、コントローラ３１は、ギアシフト用のアクチュエータを制御する。また、コントローラ３１は、左右の履帯１６に速度差が生じるように、動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を旋回させる。

【0025】

次に、コントローラ３１によって実行される、作業機械１の自動制御について説明する。コントローラ３１は、エンジン２２及び動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を自動的に走行させる。また、コントローラ３１は、エンジン２２、油圧ポンプ２３、及び制御弁２６を制御することで、作業機１３を自動的に制御する。

【0026】

以下、ワークサイトにおいて作業機械１によって行われる掘削作業の自動制御について説明する。図３は、ワークサイトの現況地形４０の側面図である。本実施形態では、作業機械は、自動制御によってスロットドージングを行う。スロットドージングは、作業機械１が、同一のスロット上で前進と後進とを繰り返して掘削を行う作業がある。図３は、あるスロットにおける現況地形４０の側面図を示している。図３に示すように、作業機械１は、現況地形４０が目標設計面５０に沿った形状となるように、現況地形４０を掘削する。

【0027】

作業機械１は、目標掘削軌跡５１－５３を決定する。目標掘削軌跡５１－５３は、それぞれ掘削の開始位置Ｐ１－Ｐ３から目標設計面５０に向かう作業機１３の目標軌跡である。図３に示す例では、目標掘削軌跡５１－５３は、第１～第３目標掘削軌跡５１－５３を含む。開始位置Ｐ１－Ｐ３は、第１～第３開始位置Ｐ１－Ｐ３を含む。第１～第３開始位置Ｐ１－Ｐ３は、現況地形４０上において間隔をおいて並んでいる。第１～第３開始位置Ｐ１－Ｐ３は、スロットが延びる方向に沿って配置されている。第１目標掘削軌跡５１は、第１開始位置Ｐ１から下方に傾斜している。第２目標掘削軌跡５２は、第２開始位置Ｐ２から下方に傾斜している。第３目標掘削軌跡５３は、第３開始位置Ｐ３から下方に傾斜している。

【0028】

例えば、コントローラ３１は、現況地形４０上に所定間隔で並ぶ地点を開始位置Ｐ１－Ｐ３として決定してもよい。コントローラ３１は、掘削される予想土量、或いは作業機械１の機械能力などのパラメータに応じて、開始位置Ｐ１－Ｐ３を決定してもよい。コントローラ３１は、外部のコンピュータから、予め設定された開始位置Ｐ１－Ｐ３を取得してもよい。なお、図３に示す例では、開始位置の数は３つである。しかし、開始位置の数は３つに限らない。開始位置の数は、３つより少なくてもよく、或いは３つより多くてもよい。

【0029】

コントローラ３１は、作業機械１を制御して第１開始位置Ｐ１から切換位置Ｐ０まで前進させながら、第１目標掘削軌跡５１と目標設計面５０とに従って作業機１３を移動させる。それにより、現況地形４０が、第１目標掘削軌跡５１と目標設計面５０とに従って掘削され、掘削された土砂が切換位置Ｐ０まで運ばれる。作業機械１が切換位置Ｐ０に到達すると、コントローラ３１は、作業機械１を制御して次の開始位置（第２開始位置Ｐ２）まで後進させる。

【0030】

次に、コントローラ３１は、作業機械１を制御して第２開始位置Ｐ２から切換位置Ｐ０まで前進させながら、第２目標掘削軌跡５２と目標設計面５０とに従って作業機１３を移動させる。それにより、現況地形４０が、第２目標掘削軌跡５２と目標設計面５０とに従って掘削され、掘削された土砂が切換位置Ｐ０まで運ばれる。作業機械１が切換位置Ｐ０に到達すると、コントローラ３１は、作業機械１を制御して次の開始位置（第３開始位置Ｐ３）まで後進させる。そして、作業機械１が上記の動作を繰り返すことで、現況地形４０が、目標設計面５０に沿った形状となるように掘削される。

【0031】

図４は、作業機械１の自動制御の処理を示すフローチャートである。図４に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ３１は、現在位置データを取得する。コントローラ３１は、位置センサ３２から現在位置データを取得する。ステップＳ１０２では、コントローラ３１は、現況地形データを取得する。現況地形データは、現況地形４０を示すデータである。例えば、現況地形データは、現況地形４０の表面の平面座標と高さとを含む。

【0032】

ステップＳ１０３では、コントローラ３１は、目標設計面５０を取得する。目標設計面５０の少なくとも一部は、現況地形４０の下方に位置している。例えば、コントローラ３１は、現況地形４０を所定距離だけ下方に変位させることで、目標設計面５０を決定してもよい。コントローラ３１は、掘削される予想土量、或いは作業機械１の機械能力などのパラメータに応じて、目標設計面５０を決定してもよい。オペレータが入力装置３５によって手動で目標設計面５０を設定してもよい。コントローラ３１は、外部のコンピュータから、予め設定された目標設計面５０を取得してもよい。

【0033】

ステップＳ１０４では、コントローラ３１は、現況地形４０の傾斜角Ａ１を取得する。コントローラ３１は、現況地形データから傾斜角Ａ１を算出する。コントローラ３１は、掘削作業の開始位置Ｐ１における現況地形４０の傾斜角Ａ１を算出する。図５に示すように、現況地形４０の傾斜角Ａ１は、開始位置Ｐ１における現況地形４０の接線方向の水平方向に対する角度である。

【0034】

ステップＳ１０５では、コントローラ３１は、作業機械１の後進時の最大登坂角を取得する。例えば、作業機械１の後進時の最大登坂角は、メモリ３８或いはストレージ３４に保存されている。或いは、コントローラ３１は、外部のコンピュータから作業機械１の後進時の最大登坂角を取得してもよい。

【0035】

ステップＳ１０６では、コントローラ３１は、掘削角Ａ２を決定する。図５に示すように、掘削角Ａ２は、現況地形４０の傾斜方向に対する目標掘削軌跡５１の角度である。コントローラ３１は、傾斜角Ａ１と掘削角Ａ２との和が、最大登坂角以下になるように、掘削角Ａ２を決定する。例えば、コントローラ３１は、傾斜角Ａ１と掘削角Ａ２との和が最大登坂角と等しくなるように、掘削角Ａ２を決定する。或いは、コントローラ３１は、傾斜角Ａ１と掘削角Ａ２との和が、１より小さい所定の比率を最大登坂角に乗じた値と等しくなるように、掘削角Ａ２を決定してもよい。或いは、コントローラ３１は、傾斜角Ａ１と掘削角Ａ２との和が、最大登坂角よりも所定角度だけ小さくなるように、掘削角Ａ２を決定してもよい。

【0036】

ステップＳ１０７では、コントローラ３１は、目標掘削軌跡５１を決定する。コントローラ３１は、掘削角Ａ２に基づいて目標掘削軌跡５１を決定する。コントローラ３１は、開始位置Ｐ１から現況地形４０に対して掘削角Ａ２で延びる軌跡を、目標掘削軌跡５１として決定する。

【0037】

ステップＳ１０８では、コントローラ３１は、目標掘削軌跡５１と目標設計面５０とに従って作業機１３を制御する。コントローラ３１は、作業機械１を前進させながら、作業機１３の刃先を目標掘削軌跡５１に従って移動させる。また、コントローラ３１は、作業機械１を前進させながら、作業機１３の刃先を目標設計面５０に従って移動させる。

【0038】

ステップＳ１０９では、コントローラ３１は、作業機械１が切換位置Ｐ０に到達したかを判定する。コントローラ３１は、現況地形データから切換位置Ｐ０を決定してもよい。オペレータが入力装置３５によって手動で切換位置Ｐ０を設定してもよい。コントローラ３１は、外部のコンピュータから、予め設定された切換位置Ｐ０を取得してもよい。コントローラ３１は、作業機械１が切換位置Ｐ０に到達するまで、ステップＳ１０８の処理を続ける。ただし、作業機械１への負荷が過剰に大きくなったときなど特定の条件が満たされたときには、コントローラ３１は、作業機１３を上昇させてもよい。

【0039】

作業機械１が切換位置Ｐ０に到達したときには、処理は、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、コントローラ３１は、次の開始位置Ｐ２まで作業機械１を後進させる。このとき、図６に示すように、作業機械１は、掘削によって形成された現況地形４０の坂道４１を後進で登る。

【0040】

ステップＳ１１１では、コントローラ３１は、現況地形データを更新する。例えば、コントローラ３１は、現在位置データから、作業機１３の刃先の最新の軌跡を取得する。コントローラ３１は、作業機１３の刃先の最新の軌跡を最新の現況地形４０として、現況地形データを更新する。或いは、コントローラ３１は、履帯１６の底面の軌跡を最新の現況地形４０として、現況地形データを更新してもよい。或いは、コントローラ３１は、作業機械１の外部の測量装置によって計測された測量データによって、現況地形データを更新してもよい。現況地形データの更新は、随時、行われてもよい。或いは、現況地形データの更新は、所定のタイミングで行われてもよい。

【0041】

他の目標掘削軌跡５２，５３についても上記の処理と同様に決定される。そして、上記の処理が繰り返されることにより、現況地形４０が目標設計面５０に近づくように、現況地形４０が掘削される。

【0042】

以上説明した本実施形態に係る作業機械１の制御システム３および制御方法では、作業機械１の最大登坂角と現況地形４０の傾斜角Ａ１とに基づいて、目標掘削軌跡５１－５３の掘削角Ａ２が決定される。従って、図６に示すように、掘削後に形成される現況地形４０の坂道４１の水平方向に対する傾斜角度Ａ３は、作業機械１の後進時の最大登坂角以下になる。それにより、作業機械１が、掘削後に現況地形４０の坂道４１を登れなくなることが防止される。

【0043】

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。作業機械１は、ブルドーザに限らず、ホイールローダ等の他の機械であってもよい。走行装置１２は、履帯に限らず、タイヤを含んでもよい。コントローラ３１は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。上述した処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。

【0044】

作業機械１は、遠隔操縦可能な車両であってもよい。その場合、作業機械１から運転室が省略されてもよい。制御システム３の一部は、作業機械１の外部に配置されてもよい。図７に示すように、コントローラ３１は、作業機械１の外部に配置されるリモートコントローラ３１１と、作業機械１に搭載される車載コントローラ３１２とを含んでもよい。リモートコントローラ３１１と車載コントローラ３１２とは通信装置３３,３６を介して無線により通信可能であってもよい。そして、上述したコントローラ３１の機能の一部がリモートコントローラ３１１によって実行され、残りの機能が車載コントローラ３１２によって実行されてもよい。例えば、目標掘削軌跡５１－５３を決定する処理がリモートコントローラ３１１によって実行され、作業機械１を動作させる処理が車載コントローラ３１２によって実行されてもよい。

【0045】

作業機械１の自動制御は、オペレータによる手動操作と合わせて行われる半自動制御であってもよい。或いは、自動制御は、オペレータによる手動操作無しで行われる完全自動制御であってもよい。例えば、図７に示すように、作業機械１の外部に配置された操作装置３７をオペレータが操作することによって作業機械１が遠隔操作されてもよい。或いは、操作装置３７は、作業機械１に搭載されてもよい。

【0046】

作業機械１の自動制御の処理は、上述した処理に限らず、変更されてもよい。例えば、上記の処理の一部が、変更、或いは省略されてもよい。自動制御の処理に、上記の処理と異なる処理が追加されてもよい。

【0047】

例えば、コントローラ３１は、傾きセンサ３６が検出した機械傾きデータに基づいて、現況地形４０の傾斜角Ａ１を取得してもよい。コントローラ３１は、作業機械１のピッチ角から、現況地形４０の傾斜角Ａ１を算出してもよい。

【0048】

コントローラ３１は、現況地形４０の掘削中に、作業機械１の傾きを監視してもよい。コントローラ３１は、作業機械１の傾きが最大登坂角を超える前に、作業機１３を目標掘削軌跡５１よりも上方に上昇させてもよい。或いは、コントローラ３１は、作業機械１の傾きが最大登坂角を超えないように、目標掘削軌跡５１を修正してもよい。例えば、図８に示すように、コントローラ３１は、開始位置Ｐ１から当初の目標掘削軌跡５１に従って、作業機１３を移動させる。コントローラ３１は、掘削中に、作業機械１の傾きを監視し、作業機械１の傾きが所定の上限値に到達したかを判定する。

【0049】

所定の上限値は、最大登坂角以下である。コントローラ３１は、作業機械１の傾きが所定の上限値に到達したときに、当初の目標掘削軌跡５１よりも作業機１３を上昇させる。或いは、コントローラ３１は、作業機械１の傾きが所定の上限値に到達したときに、掘削角Ａ２が小さくなるように目標掘削軌跡５１を修正する。図８において、軌跡５１’は、掘削中に作業機１３を上昇させたときの作業機１３の刃先の軌跡、或いは、目標掘削軌跡５１の修正後の軌跡を示している。

【0050】

なお、コントローラ３１は、作業機械１の傾きが増大して最大登坂角に到達したときに、作業機１３を上昇、或いは目標掘削軌跡５１を修正してもよい。或いは、コントローラ３１は、作業機械１の傾きが、最大登坂角に１より小さい所定の比率を乗じた値と等しくなったときに、作業機１３を上昇、或いは目標掘削軌跡５１を修正してもよい。或いは、コントローラ３１は、作業機械１の傾きが、最大登坂角よりも所定角度だけ小さい値と等しくなったときに、作業機１３を上昇、或いは目標掘削軌跡５１を修正してもよい。

【0051】

コントローラ３１は、上述した掘削角を上限として、目標掘削軌跡５１を決定してもよい。例えば、コントローラ３１は、掘削される土量、或いは作業機械１の機械能力などのパラメータに基づいて、現況地形４０に対する目標掘削軌跡５１の目標角度の初期値を決定する。コントローラ３１は、目標角度の初期値が掘削角以下であるときには、コントローラ３１は、初期値を目標角度として決定する。コントローラ３１は、開始位置から目標角度で延びる軌跡を目標掘削軌跡５１として決定する。コントローラ３１は、目標角度の初期値が掘削角より大きいときには、掘削角を目標角度として決定する。この場合、上記の実施形態と同様に、コントローラ３１は、開始位置から掘削角で延びる軌跡を目標掘削軌跡５１として決定する。

【産業上の利用可能性】

【0052】

本開示によれば、現況地形の掘削後の作業機械の移動を容易にすることができる。

【符号の説明】

【0053】

１ 作業機械
３１ コントローラ
３２ 位置センサ
３６ 傾きセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】