特許 7388957 作業機械の較正のための方法およびシステム

(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】2023-11-20

(45)【発行日】2023-11-29

(54)【発明の名称】作業機械の較正のための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20231121BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 M

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2020045458

(22)【出願日】2020-03-16

(65)【公開番号】P2021147769

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-14

(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】竃門 光彦

(72)【発明者】

【氏名】澤木 隆

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特許第６０６８７３０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特許第５３２８８３０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２０１９－０６１５０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定部分を含む作業機械において、前記作業機械における基準位置からの前記所定部分の位置の算出に用いられるパラメータを較正するためにコンピュータによって実行される方法であって、
前記所定部分の位置の真の値を取得することと、
前記基準位置を取得することと、
前記基準位置から前記パラメータに基づいて算出された前記所定部分の位置の計算値が前記真の値に一致するように用いられる前記パラメータの複数の補正候補値を決定することと、
前記複数の補正候補値のそれぞれについて、前記真の値と前記計算値との間の差を示す評価値を算出することと、
前記評価値に基づいて、前記複数の補正候補値のなかから前記パラメータの確定補正値を決定すること、
を備える方法。

【請求項2】

前記所定部分の位置に対する複数の真の値と複数の計算値との間の複数の差に基づいて、前記評価値を算出することを備える、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記複数の差のそれぞれに重み係数を乗じることで、前記評価値を算出することを備える、
請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記複数の補正候補値は、
前記基準位置から前記パラメータに基づいて算出された前記所定部分の位置の計算値が前記真の値に一致するように用いられる基本補正値と、
前記基本補正値の近傍において決定された補正値と、
を含む、
請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記基本補正値の近傍において決定された前記補正値は、前記基本補正値を変位させた値である、
請求項４に記載の方法。

【請求項6】

前記確定補正値を前記基本補正値として前記複数の補正候補値を決定することと、前記評価値を算出することを繰り返すことで、前記確定補正値を更新することをさらに備える、
請求項４又は５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

前記作業機械は、
前記基準位置を含む本体と、
前記所定部分を含み、前記本体に対して動作可能に取り付けられた作業機と
を含む、
請求項１から６のいずれかに記載の方法。

【請求項8】

前記パラメータは、前記本体における前記基準位置を示す第１位置データを含む、
請求項７に記載の方法。

【請求項9】

前記パラメータは、前記作業機における前記所定部分の位置を示す第２位置データを含む、
請求項７又は８に記載の方法。

【請求項10】

前記評価値を最小とする前記補正候補値を、前記確定補正値として決定することを備える、
請求項１から９のいずれかに記載の方法。

【請求項11】

オペレータによって選択された前回の較正時の前記所定部分の位置を記憶することと、
今回の較正時にオペレータによって選択された前記所定部分の位置と、前回の較正時の前記所定部分の位置とが同じであるときには、他の位置を前記所定部分の位置として選択するように勧める報知信号を出力すること、
を備える、
請求項１から１０のいずれかに記載の方法。

【請求項12】

所定部分を含む作業機械と、
前記作業機械における基準位置を検出する位置センサと、
前記基準位置からの前記所定部分の位置の算出に用いられるパラメータを較正するコンピュータと、
を備え、
前記コンピュータは、
前記所定部分の位置の真の値を取得し、
前記位置センサが検出した前記基準位置を取得し、
前記基準位置から前記パラメータに基づいて算出された前記所定部分の位置の計算値が前記真の値に一致するように用いられる前記パラメータの複数の補正候補値を決定し、
前記複数の補正候補値のそれぞれについて、前記真の値と前記計算値との間の差を示す評価値を算出し、
前記評価値に基づいて、前記複数の補正候補値のなかから前記パラメータの確定補正値を決定する、
システム。

【請求項13】

前記コンピュータは、前記所定部分の位置に対する複数の真の値と複数の計算値との間の複数の差に基づいて、前記評価値を算出する、
請求項１２に記載のシステム。

【請求項14】

前記コンピュータは、前記複数の差のそれぞれに重み係数を乗じることで、前記評価値を算出する、
請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記複数の補正候補値は、
前記基準位置から前記パラメータに基づいて算出された前記所定部分の位置の計算値が前記真の値に一致するように用いられる基本補正値と、
前記基本補正値の近傍において決定された補正値と、
を含む、
請求項１２から１４のいずれかに記載のシステム。

【請求項16】

前記基本補正値の近傍において決定された前記補正値は、前記基本補正値を変位させた値である、
請求項１５に記載のシステム。

【請求項17】

前記コンピュータは、前記確定補正値を前記基本補正値として前記複数の補正候補値を決定することと、前記評価値を算出することを繰り返すことで、前記確定補正値を更新する、
請求項１５又は１６に記載のシステム。

【請求項18】

前記作業機械は、
前記基準位置を含む本体と、
前記所定部分を含み、前記本体に対して動作可能に取り付けられた作業機と
を含む、
請求項１２から１７のいずれかに記載のシステム。

【請求項19】

前記パラメータは、前記本体における前記基準位置を示す第１位置データを含む、
請求項１８に記載のシステム。

【請求項20】

前記パラメータは、前記作業機における前記所定部分の位置を示す第２位置データを含む、
請求項１８又は１９に記載のシステム。

【請求項21】

前記コンピュータは、前記評価値を最小とする前記補正候補値を、前記確定補正値として決定する、
請求項１２から２０のいずれかに記載のシステム。

【請求項22】

前記コンピュータは、
オペレータによって選択された前回の較正時の前記所定部分の位置を記憶し、
今回の較正時にオペレータによって選択された前記所定部分の位置と、前回の較正時の前記所定部分の位置とが同じであるときには、他の位置を前記所定部分の位置として選択するように勧める報知信号を出力する、
請求項１２から２１のいずれかに記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、所定部分を含む作業機械において、作業機械における基準位置からの所定部分の位置の算出に用いられるパラメータを較正するための方法およびシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、作業機械の所定部分の位置から、他の部分の位置を算出する技術が知られている。例えば、特許文献１に開示されている油圧ショベルの位置検出装置は、GPSを用いて、本体におけるGPSアンテナの位置を検出する。位置検出装置は、GPSアンテナの位置から、所定のパラメータを用いて、バケットの刃先の位置を算出する。所定のパラメータは、例えばGPSアンテナとブームピンとの位置関係、ブームとアームとバケットとのそれぞれの長さ、ブームとアームとバケットとのそれぞれの角度などを含む。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－２０２０６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

演算されたバケットの刃先の位置の精度は、上述したパラメータの精度の影響を受ける。しかし、これらのパラメータは、設計値に対して誤差を有することが通常である。このため、上記の特許文献１は、パラメータの較正を自動的に行う較正システムを開示している。その較正システムは、位置検出装置によって算出された作業点の位置を、外部の計測装置によって計測された作業点の位置と比較することによって、自動的にパラメータの較正を行う。それにより、位置検出の精度を向上させることができる。しかし、位置検出の精度のさらなる向上が求められている。

【0005】

本開示の目的は、作業機械における位置検出の精度を向上させることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る方法は、作業機械のためのパラメータを較正するためにコンピュータによって実行される方法である。作業機械は、所定部分を含む。パラメータは、作業機械における基準位置からの所定部分の位置の算出に用いられる。当該方法は、以下の処理を備える。第１の処理は、所定部分の位置の真の値を取得することである。第２の処理は、基準位置を取得することである。第３の処理は、基準位置からパラメータに基づいて算出された所定部分の位置の計算値が真の値に一致するように用いられる、パラメータの複数の補正候補値を決定することである。第４の処理は、複数の補正候補値のそれぞれについて、真の値と計算値との間の差を示す評価値を算出することである。第５の処理は、評価値に基づいて、複数の補正候補値のなかからパラメータの確定補正値を決定することである。なお、各処理の実行の順番は、上述した順番に限らず、変更されてもよい。

【0007】

本開示の他の態様に係るシステムは、作業機械と、位置センサと、コンピュータとを備える。作業機械は、所定部分を含む。位置センサは、作業機械における基準位置を検出する。コンピュータは、基準位置からの所定部分の位置の算出に用いられるパラメータを較正する。コンピュータは、所定部分の位置の真の値を取得する。コンピュータは、位置センサが検出した基準位置を取得する。コンピュータは、基準位置からパラメータに基づいて算出された所定部分の位置の計算値が真の値に一致するように用いられるパラメータの複数の補正候補値を決定する。コンピュータは、複数の補正候補値のそれぞれについて、真の値と計算値との間の差を示す評価値を算出する。コンピュータは、評価値に基づいて、複数の補正候補値のなかからパラメータの確定補正値を決定する。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、作業機械の所定部分の位置の計算値が真の値に一致するように用いられるパラメータの複数の補正候補値に対して評価値が算出される。そして、評価値からパラメータの確定補正値が決定される。そのため、パラメータの較正の精度が向上する。それにより、位置検出の精度が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【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】基準位置から所定部分の位置を算出するためのパラメータを示す図である。

【図4】案内画像の一例を示す図である。

【図5】パラメータを較正する処理を示すフローチャートである。

【図6】較正時の作業の一例を示す図である。

【図7】他の実施形態に係る制御システムの構成を示すブロック図である。

【図8】較正時の作業の他の例を示す図である。

【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はショベルである。

【0011】

図１に示すように、作業機械１は、本体２と作業機３とを含む。作業機３は、本体２の前部に取り付けられている。本体２は、旋回体４と、走行体５と、キャブ６とを含む。旋回体４は、走行体５に対して旋回可能に取り付けられている。キャブ６は、旋回体４に配置されている。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。

【0012】

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に対してブームピン２８回りに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、アームピン２９回りに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、バケットピン３０回りに回転可能に取り付けられている。

【0013】

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と、アームシリンダ１５と、バケットシリンダ１６とは、後述する油圧ポンプ２２からの作動油によって、駆動される。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。

【0014】

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、エンジン２１と、油圧ポンプ２２と、動力伝達装置２３と、コンピュータ２４とを含む。エンジン２１は、コンピュータ２４からの指令信号により制御される。油圧ポンプ２２は、エンジン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。

【0015】

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。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、油圧ポンプ２２からの作動油によって駆動される。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。

【0016】

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、コンピュータ２４からの指令信号により制御される。コンピュータ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。

【0017】

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、コンピュータ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。コンピュータ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。コンピュータ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。

【0018】

動力伝達装置２３は、エンジン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。

【0019】

コンピュータ２４は、CPUなどのプロセッサ３１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。コンピュータ２４は、記憶装置３２を含む。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。

【0020】

制御システムは、操作装置３３を含む。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、例えば、レバー、ペダル、或いはスイッチを含む。操作装置３３は、オペレータによる操作に応じた操作信号をコンピュータに出力する。コンピュータは、オペレータによる操作装置３３の操作に応じて、作業機３を動作させるように、制御弁を制御する。コンピュータは、オペレータによる操作装置３３の操作に応じて、旋回体４を旋回させるように、制御弁２７を制御する。コンピュータ２４は、オペレータによる操作装置３３の操作に応じて、作業機械１を走行させるように、エンジン２１及び動力伝達装置２３を制御する。

【0021】

制御システムは、入力装置３４とディスプレイ３５とを含む。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、例えば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、コンピュータ２４からの表示信号に応じた画面を表示する。

【0022】

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、本体２の位置を検出する。本体２の位置は、作業機械１の外部の座標系で示される。外部の座標系は、例えばGNSS(Global Navigation Satellite System)によるグローバル座標系である。或いは、外部の座標系は、作業機械１が使われる作業現場内でのローカル座標系であってもよい。図３に示すように、位置センサ３６は、アンテナ４１と受信機４２とを含む。アンテナ４１は、本体２に取り付けられている。受信機４２は、外部の座標系におけるアンテナ４１の位置を検出する。受信機４２は、外部の座標系におけるアンテナ４１の位置を示す外部座標データを出力する。

【0023】

姿勢センサ３７は、本体２の姿勢を検出する。本体２の姿勢は、本体２の方位と、本体２のピッチ角θ１を含む。本体２の方位は、本体２の外部の座標系において本体２が向いている方向を意味する。図３に示すように、本体２のピッチ角θ１は、水平方向に対する本体２の前後方向の傾斜角度である。姿勢センサ３７は、例えばIMU（Inertial Measurement Unit）である。姿勢センサ３７は、本体２の姿勢を示す第１姿勢データを出力する。

【0024】

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θ２と、アーム角θ３と、バケット角θ４とを含む。作業機センサ３８は、ブーム角θ２と、アーム角θ３と、バケット角θ４とを示す第２姿勢データを出力する。ブーム角θ２は、本体２の上下方向に対するブーム１１の角度である。アーム角θ３は、ブーム１１に対するアーム１２の角度である。バケット角θ４は、アーム１２に対するバケット１３の角度である。詳細には、作業機センサ３８は、図３に示すブーム角センサ３８Ａと、アーム角センサ３８Ｂと、バケット角センサ３８Ｃとを含む。ブーム角センサ３８Ａは、ブーム角θ２を検出する。アーム角センサ３８Ｂは、アーム角θ３を検出する。バケット角センサ３８Ｃは、バケット角θ４を検出する。

【0025】

詳細には、ブーム角センサ３８Ａは、ブームシリンダ１４のストローク長を検出する。アーム角センサ３８Ｂは、アームシリンダ１５のストローク長を検出する。バケット角センサ３８Ｃは、バケットシリンダ１６のストローク長を検出する。各シリンダ１４－１６のストローク長から、ブーム１１とアーム１２とバケット１３との各回転角度が算出される。或いは、ブーム角センサ３８Ａと、アーム角センサ３８Ｂと、バケット角センサ３８Ｃとは、それぞれブーム１１とアーム１２とバケット１３との回転角度を直接的に検出するセンサであってもよい。

【0026】

コンピュータ２４は、操作装置３３から操作信号を受信する。コンピュータ２４は、入力装置３４から入力信号を受信する。コンピュータ２４は、ディスプレイ３５に表示信号を出力する。コンピュータ２４は、位置センサ３６から外部座標データを受信する。コンピュータ２４は、姿勢センサ３７から第１姿勢データを受信する。コンピュータ２４は、作業機センサ３８から第２姿勢データを受信する。

【0027】

コンピュータ２４は、受信したデータに基づいて、本体２の基準位置Ｐ１から、作業機３の所定部分の位置を算出する。本実施形態において、基準位置Ｐ１は、アンテナ４１の位置である。所定部分Ｐ２は、バケット１３の刃先である。

【0028】

記憶装置３２は、第１寸法データと第２寸法データとを記憶している。第１寸法データは、本体２におけるブームピン２８に対するアンテナ４１の相対位置を示す。図３に示すように、第１寸法データは、本体２の前後方向における基準位置Ｐ１（アンテナ４１）とブームピン２８との間の距離Ｄ１と、本体２の上下方向における基準位置Ｐ１（アンテナ４１）とブームピン２８との間の距離Ｄ２を含む。

【0029】

第２寸法データは、ブーム１１の長さＬ１と、アーム１２の長さＬ２と、バケット１３の長さＬ３を含む。詳細には、ブーム１１の長さＬ１は、ブームピン２８とアームピン２９との間の距離である。アーム１２の長さＬ２は、アームピン２９とバケットピン３０との間の距離である。バケット１３の長さは、バケットピン３０と所定部分Ｐ２（バケット１１３の刃先）との間の距離である。

【0030】

コンピュータ２４は、第１位置データと第２位置データとに基づいて、基準位置Ｐ１から、外部の座標系における所定部分Ｐ２の位置を算出する。第１位置データは、本体２における基準位置Ｐ１を示す。第１位置データは、上述した第１寸法データと第１姿勢データとを含む。第２位置データは、作業機３における所定部分Ｐ２の位置を示す。第２位置データは、上述した第２寸法データと第２姿勢データとを含む。

【0031】

例えば、コンピュータ２４は、第１位置データと第２位置データとに基づいて、本体２の座標系における基準位置Ｐ１と所定部分Ｐ２との位置関係を算出する。そして、コンピュータ２４は、本体２の座標系における基準位置Ｐ１と所定部分Ｐ２との位置関係と、外部の座標系における基準位置Ｐ１とから、本体２の座標系における所定部分Ｐ２の位置を、外部の座標系における所定部分Ｐ２の位置に換算する。

【0032】

以上のように、コンピュータ２４は、位置センサ３６が検出した基準位置Ｐ１から所定部分Ｐ２の位置を算出する。図４に示すように、コンピュータ２４は、算出された所定部分Ｐ２の位置を示す案内画像５０をディスプレイ３５に表示する。例えば、案内画像５０は、現在の地形５１と、作業機械１の所定部分Ｐ２とを示す表示を含む。記憶装置３２は、現在の地形５１の外部の座標系における位置を示す現況地形データを保存している。コンピュータ２４は、外部の座標系における現在の地形５１と所定部分Ｐ２との位置関係を算出して、案内画像５０を示す表示信号を生成する。

【0033】

案内画像５０は、目標地形５２と作業機械１の所定部分Ｐ２とを示す表示を含んでもよい。記憶装置３２は、目標地形５２の外部の座標系における位置を示す目標地形データを保存していてもよい。コンピュータ２４は、現在の地形５１と所定部分Ｐ２との間の距離を算出してもよい。案内画像５０は、当該距離を示す表示５３を含んでもよい。距離を示す表示５３は、目標地形５２と所定部分Ｐ２との間の距離であってもよい。

【0034】

次に、所定部分Ｐ２の位置を算出するために用いられるパラメータを較正する処理について説明する。図５は、パラメータを較正する処理を示すフローチャートである。較正の対象となるパラメータは、上述した第１位置データおよび第２位置データ、或いはそれらの一部である。

【0035】

ステップＳ１０１において、コンピュータ２４は、所定部分の位置の真の値を取得する。図６に示すように、オペレータは、作業機械１を操作して、所定部分Ｐ２を位置Ｃ１に置く。所定部分の位置Ｃ１の外部の座標系における位置は、予め計測されて、記憶装置３２に保存されている。或いは、所定部分の位置Ｃ１の外部の座標系における位置は、オペレータによって入力されてもよい。

【0036】

ステップＳ１０２では、コンピュータ２４は、所定部分Ｐ２が位置Ｃ１に置かれた状態で、基準位置Ｐ１を取得する。コンピュータ２４は、位置センサ３６からの外部座標データにより、基準位置Ｐ１の外部の座標系における位置を取得する。

【0037】

ステップＳ１０３では、コンピュータ２４は、所定部分の位置の真の値と基準位置Ｐ１との取得の繰り返し数ｎが閾値Ｎ１に達したかを判定する。例えば、図６に示すように、コンピュータ２４は、互いに異なる複数の所定部分の位置Ｃ１－Ｃ３において、真の値と基準位置Ｐ１とを取得する。なお、図６に示す例では、複数の所定部分の位置Ｃ１－Ｃ３は、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２と第３位置Ｃ３とを含む。従って、複数の所定部分の位置Ｃ１－Ｃ３の数、すなわち閾値Ｎ１は３である。ただし、複数の所定部分の位置Ｃ１－Ｃ３の数は３より少なくてもよく、或いは３より多くてもよい。繰り返し数ｎが閾値Ｎ１に達したときには、処理はステップＳ１０４に進む。

【0038】

ステップＳ１０４では、コンピュータ２４は、パラメータの基本補正値を取得する。コンピュータ２４は、以下の式（１）に示すように、ステップＳ１０２で取得した基準位置Ｐ１と、ステップＳ１０４で取得したパラメータの補正値と、上述したパラメータとを用いて、第１～第３位置Ｃ１－Ｃ３の計算値Ａ１－Ａ３を算出する。

Ｑ１－Ｑ３は、第１～第３位置の真の値である。Ａ１－Ａ３は、第１～第３位置の計算値である。ｘは、上述した複数のパラメータのうちの１つの値である。Δｘ０は、パラメータの基本補正値である。コンピュータ２４は、上述した複数のパラメータの全て、或いは一部のそれぞれについて、所定部分の位置Ｃ１－Ｃ３の計算値Ａ１－Ａ３が真の値Ｑ１－Ｑ３に一致するように、第１～第３位置Ｃ１－Ｃ３の計算値Ａ１－Ａ３を算出する。

【0039】

なお、前回の較正により、記憶装置３２に後述する確定補正値が記憶されている場合には、コンピュータ２４は、記憶されている確定補正値を基本補正値として取得してもよい。確定補正値が記憶されていない場合には、コンピュータ２４は、０などの所定の値を基本補正値として取得してもよい。或いは、コンピュータ２４は、オペレータが入力装置３４によって入力した値を、基本補正値として取得してもよい。

【0040】

ステップＳ１０５では、コンピュータ２４は、補正候補値を決定する。補正候補値は、基本補正値Δｘ０の近傍において決定する。例えば、補正候補値は、基本補正値Δｘ０を変位させた値と、基本補正値Δｘ０とを含む。例えば、補正候補値は、基本補正値Δｘ０を所定割合だけ増大させた値を含む。補正候補値は、基本補正値Δｘ０を所定割合だけ減少させた値を含む。例えば、補正候補値は、基本補正値Δｘ０の他に、候補値ΔＸ１とΔＸ２とを含む。

式（２）において、所定割合ａは、例えば０．１である。ただし、所定割合ａは０．１と異なる値であってもよい。

【0041】

なお、補正候補値は、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）において基本補正値Δｘ０の近傍であればよい。変位の量は、所定割合に限らず、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）の軸毎に異なる変位量が与えられてもよい。例えば、ｘ方向は±０．１、ｙ方向は±０．１，ｚ方向は±０．０５で変位させてもよい。或いは、ｘ方向は±０．１、ｙ方向は±０．１，ｚ方向は±０で変位させてもよい。

【0042】

ステップＳ１０６では、コンピュータ２４は、評価値を算出する。評価値は、所定部分の位置の真の値と計算値との間の誤差の大きさを示す。詳細には、コンピュータ２４は、以下の式（３）により、評価値Ｅを算出する。

式（３）において、α，β，γは重み係数である。ただし、重み係数α，β，γは省略されてもよい。その場合、式（３）において、重み係数α，β，γに代えて、サンプル数が入力されてもよい。或いは、重み係数α，β，γのうち、重視する姿勢の重み係数が大きくされてもよい。

【0043】

コンピュータ２４は、補正候補値ΔＸ０，ΔＸ１，ΔＸ２のそれぞれについて、式（３）により、評価値Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２を算出する。なお、補正候補値は、３つに限らず、３つより少なくてもよく、或いは３つより多くてもよい。

【0044】

ステップＳ１０７において、コンピュータ２４は、確定補正値を決定する。コンピュータ２４は、評価値Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２に基づいて、確定補正値を決定する。詳細には、コンピュータ２４は、評価値Ｅ０，Ｅ１，Ｅ２のうち最小のものの補正候補値を、確定補正値として決定する。例えば評価値Ｅ１が最小であるときには、補正候補値ΔＸ１を確定補正値として決定する。

【0045】

ステップＳ１０８では、コンピュータ２４は、基本補正値Δｘ０を更新する。コンピュータ２４は、基本補正値Δｘ０を、ステップＳ１０７で決定された確定補正値に置き換えることで、基本補正値Δｘ０を更新する。更新された基本補正値Δｘ０は、記憶装置３２に保存される。次の較正が行われるときには、コンピュータ２４は、更新された基本補正値Δｘ０に対して、上述したステップＳ１０１からＳ１０８の処理を実行する。コンピュータ２４は、パラメータの全て、或いは一部に対して、上述した処理を実行することで、各パラメータの基本補正値Δｘ０を決定する。

【0046】

以上説明した本実施形態に係る制御システムによれば、基本補正値Δｘ０から決定された複数の補正候補値に対して評価値が算出される。そして、評価値からパラメータの確定補正値が決定される。そのため、パラメータの較正の精度が向上する。それにより、位置検出の精度が向上する。なお、上記の処理が繰り返されることで、確定補正値が更新されてもよい。

【0047】

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。

【0048】

作業機械１は、油圧ショベルに限らず、ホイールローダ、ブルドーザ、或いはモータグレーダなどの他の種類の作業機械であってもよい。作業機械１の構成は上述したものに限らず変更されてもよい。

【0049】

コンピュータ２４は、複数のプロセッサを備えてもよい。複数のプロセッサによって上記の処理が分散して実行されてもよい。コンピュータは１台に限らず、複数のコンピュータによって、上記の処理が分散して実行されてもよい。例えば、図７は、他の実施形態に係る制御システムの構成を示すブロック図である。

【0050】

図７に示すように、システムは、第１コンピュータ２４Ａと第２コンピュータ２４Ｂとを含む。第１コンピュータ２４Ａは、上述した実施形態のコンピュータ２４と同様の構成を有する。作業機械１は、通信装置３９を含む。第１コンピュータ２４Ａは、通信装置３９を介して、第２コンピュータ２４Ｂと通信する。第２コンピュータ２４Ｂは、作業機械１の外部に配置されている。第２コンピュータ２４Ｂは、作業機械１が配置された作業現場から離れた管理センタ内に配置されてもよい。

【0051】

第２コンピュータ２４Ｂは、４Ｇ，５Ｇなどの移動体通信ネットワーク、衛星通信ネットワーク、ＬＡＮ、或いはインターネットなどの通信ネットワークを介して、第１コンピュータ２４Ａと通信を行う。第２コンピュータ２４Ｂは、複数の作業機械と通信を行うサーバーであってもよい。

【0052】

第２コンピュータ２４Ｂは、第１コンピュータ２４Ａと同様に、プロセッサ４３と記憶装置４４とを含む。第１コンピュータ２４Ａと第２コンピュータ２４Ｂとは、上述した較正の処理を分散して実行する。例えば、第１コンピュータ２４Ａは、所定部分の位置の真の位置と計算値とを第２コンピュータ２４Ｂに送信する。また、第１コンピュータ２４Ａは、上述したパラメータを第２コンピュータ２４Ｂに送信する。なお、第１寸法データ及び第２寸法データは、予め第２コンピュータ２４Ｂの記憶装置４４に保存されていてもよい。

【0053】

第２コンピュータ２４Ｂは、ステップＳ１０４～Ｓ１０８の処理を実行する。第２コンピュータ２４Ｂは、更新された基本補正値Δｘ０を第１コンピュータ２４Ａに送信する。第１コンピュータ２４Ａは、更新された基本補正値Δｘ０を記憶装置３２に保存する。第１コンピュータ２４Ａは、更新された基本補正値Δｘ０に基づいて、基準位置Ｐ１から所定部分Ｐ２の位置を算出する。

【0054】

基準位置Ｐ１から所定部分Ｐ２の位置を算出する処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更、省略、或いは追加されてもよい。パラメータは、上記の実施形態のものに限らず、変更、省略、或いは追加されてもよい。例えば、パラメータは、作動油の油圧、作業機械の重量、或いは重心位置を含んでもよい。パラメータは、走行装置（例えば履帯、或いはタイヤ）の重量と寸法とを含んでもよい。

【0055】

上記の実施形態では、説明の容易のために、作業機械１の左右方向における位置については説明を省略している。しかし、コンピュータ２４は、作業機械１の左右方向における位置に関するパラメータに基づいて、基準位置Ｐ１から所定部分Ｐ２の位置を算出してもよい。本体２の第１姿勢データは、本体２のロール角を含んでもよい。本体２のロール角は、水平方向に対する本体２の左右方向の傾斜角度である。第１寸法データは、本体２における基準位置Ｐ１の左右方向の位置を含んでもよい。第２寸法データは、作業機３における所定部分Ｐ２の左右方向の位置を含んでもよい。

【0056】

上記の実施形態では、算出された所定部分Ｐ２の位置を用いて案内画像５０がディスプレイ３５に表示されている。しかし、コンピュータ２４は、算出された所定部分Ｐ２の位置を用いて、上記の実施形態と異なる処理を実行してもよい。例えば、コンピュータ２４は、算出された所定部分Ｐ２の位置を用いて、作業機３を自動的に制御してもよい。コンピュータ２４は、図４に示す目標地形５２に沿って所定部分Ｐ２が移動するように、作業機３を自動的に制御してもよい。

【0057】

コンピュータ２４は、今回の較正時の所定部分の位置と、前回の較正時の所定部分の位置とが同じであるときには、報知信号をディスプレイ３５に出力してもよい。報知信号は、他の位置を所定部分の位置として選択するように勧める報知表示を含んでもよい。例えば、図８に示すように、オペレータが、前回の較正時にも選択した第１～第３位置Ｃ１－Ｃ３を、今回の較正時にも選択したときには、コンピュータ２４は、他の位置Ｃ４－Ｃ６を選択するように、報知信号を出力してもよい。或いは、コンピュータ２４は、前回選択された第１～第３位置Ｃ１－Ｃ３の近傍に無い、所定部分の位置Ｃ４－Ｃ６が今回の較正時に選択されたときに、報知信号を出力してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0058】

本開示によれば、作業機械における位置検出の精度を向上させることができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 作業機械
２ 本体
３ 作業機
２４ コンピュータ
３６ 位置センサ
Ｐ１ 基準位置
Ｐ２ 所定部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】