(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】2024-08-26
(45)【発行日】2024-09-03
(54)【発明の名称】作業機械を制御するためのシステム、方法、及び作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20240827BHJP
E02F 3/85 20060101ALI20240827BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 M
E02F3/85 D
【請求項の数】
20
(21)【出願番号】P 2021100723
(22)【出願日】2021-06-17
(65)【公開番号】P2023000102
(43)【公開日】2023-01-04
【審査請求日】2024-05-02
(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】清水 修
(72)【発明者】
【氏名】中野 圭
(72)【発明者】
【氏名】津村 総一
【審査官】石川 信也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－２１０６４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０２１３４１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１７９３８４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００３－０６４７２５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｅ０２Ｆ ３／８５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行装置を含む本体と、前記本体に取り付けられた作業機とを含む作業機械を制御するためのシステムであって、前記作業機械の位置を検出する位置センサと、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
少なくとも一部が現況地形の上方に位置する目標設計面を取得し、
前記本体の位置を取得し、
前記作業機の位置を取得し、
前記目標設計面に追従して前記作業機を制御しながら、前記作業機械を前進させ、
前記目標設計面と前記本体の所定部分との高低差を取得し、
前記高低差に基づいて、前記作業機に保持されている土が無くなったかを判定する、
システム。
【請求項2】
前記所定部分は、前記走行装置に含まれる、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記走行装置は、履帯を含み、前記所定部分は、履帯に含まれる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項4】
前記コントローラは、前記作業機に保持されている土が無くなったと判定したときには、前記作業機械の前進を止めて前記作業機械を後進させる、請求項１に記載のシステム。
【請求項5】
前記コントローラは、排土作業の始点と終点との位置を取得し、
前記始点と前記終点とを結ぶ基準線を決定し、
前記基準線を高さ方向に所定距離だけ変位させた直線を前記目標設計面として決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項6】
前記コントローラは、排土作業の始点と終点との位置を取得し、
前記始点と前記終点とを結ぶ基準線を決定し、
前記基準線を下方に所定距離ずつ変位させた複数の直線を決定し、
前記複数の直線のうち、前記始点と前記終点との間で少なくとも一部が前記現況地形の上方に位置する最も下方の直線以上の直線を前記目標設計面として決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項7】
前記コントローラは、前記複数の直線のうち、前記始点と前記終点との間で少なくとも一部が前記現況地形の上方に位置する最も下方の直線よりも少なくとも１つ以上、上方の直線を第１目標設計面として決定する、
請求項６に記載のシステム。
【請求項8】
前記コントローラは、前記複数の直線のうち、前記第１目標設計面の１つ上の直線を、第２目標設計面として決定し、
前記第１目標設計面に追従して前記作業機を制御しながら、前記作業機械を前進させ、
前記第１目標設計面に対する作業後に、前記第２目標設計面に追従して前記作業機を制御しながら、前記作業機械を前進させる、
請求項７に記載のシステム。
【請求項9】
前記コントローラは、前記高低差が閾値以上であるときに、前記作業機に保持されている土が無くなったと判定する、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記コントローラは、前記目標設計面と前記所定部分との前記高低差を第１高低差として取得し、
前記目標設計面と前記作業機械が走行する前の前記現況地形との高低差を第２高低差として取得し、
前記第２高低差に対する前記第１高低差の比率が閾値以上であるときに、前記作業機に保持されている土が無くなったと判定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
走行装置を含む本体と、前記本体に取り付けられた作業機とを含む作業機械を制御するための方法であって、少なくとも一部が現況地形の上方に位置する目標設計面を取得することと、
前記本体の位置を取得することと、
前記作業機の位置を取得することと、
前記目標設計面に追従して前記作業機を制御しながら、前記作業機械を前進させることと、
前記目標設計面と前記本体の所定部分との高低差を取得することと、
前記高低差に基づいて、前記作業機に保持されている土が無くなったかを判定すること、
を備える方法。
【請求項12】
前記所定部分は、前記走行装置に含まれる、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記走行装置は、履帯を含み、前記所定部分は、履帯に含まれる、
請求項１１に記載の方法。
【請求項14】
前記作業機に保持されている土が無くなったと判定したときには、前記作業機械の前進を止めて前記作業機械を後進させることをさらに備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項15】
排土作業の始点と終点との位置を取得することと、前記始点と前記終点とを結ぶ基準線を決定することと、
前記基準線を高さ方向に所定距離だけ変位させた直線を前記目標設計面として決定すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項16】
排土作業の始点と終点との位置を取得することと、前記始点と前記終点とを結ぶ基準線を決定することと、
前記基準線を下方に所定距離ずつ変位させた複数の直線を決定することと、
前記複数の直線のうち、前記始点と前記終点との間で少なくとも一部が前記現況地形の上方に位置する最も下方の直線以上の直線を前記目標設計面として決定すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項17】
前記複数の直線のうち、前記始点と前記終点との間で少なくとも一部が前記現況地形の上方に位置する最も下方の直線よりも少なくとも１つ以上、上方の直線を第１目標設計面として決定する、請求項１６に記載の方法。
【請求項18】
前記高低差が閾値以上であるときに、前記作業機に保持されている土が無くなったと判定することをさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項19】
前記目標設計面と前記所定部分との前記高低差を第１高低差として取得することと、前記目標設計面と前記作業機械が走行する前の前記現況地形との高低差を第２高低差として取得することと、
前記第２高低差に対する前記第１高低差の比率が閾値以上であるときに、前記作業機に保持されている土が無くなったと判定すること、
をさらに備える請求項１１に記載の方法。
【請求項20】
走行装置を含む本体と、前記本体に取り付けられた作業機と、
前記作業機械の位置を検出する位置センサと、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
少なくとも一部が現況地形の上方に位置する目標設計面を取得し、
前記本体の位置を取得し、
前記作業機の位置を取得し、
前記目標設計面に追従して前記作業機を制御しながら、前記作業機械を前進させ、
前記目標設計面と前記本体の所定部分との高低差を取得し、
前記高低差に基づいて、前記作業機に保持されている土が無くなったかを判定する、
作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械を制御するためのシステム、方法、及び作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、目標設計面に従って作業機が移動するように作業機械を自動的に制御する技術が知られている。例えば、特許文献１では、コントローラは、現況地形の下方に位置する目標設計面を決定する。コントローラは、目標設計面に従って作業機が移動するように作業機械を制御する。それにより、作業機械は、現況地形を掘削する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－１７３４７０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、掘削以外にも、埋め戻し、或いは盛土等の排土作業を行うことがある。排土作業では、コントローラは、現況地形の上方に位置する目標設計面を決定し、目標設計面に従って作業機を移動させる。それにより、作業機によって保持されている土が、現況地形上に、目標設計面に沿って配置される。作業機械は、現況地形上に配置された土の上を走行することで、土を締め固める。
【0005】
排土作業では、作業中に、作業機によって保持されている土が足りなくなる場合がある。その場合、作業を続けても、現況地形上に土を置くことはできない。従って、作業効率を向上させるためには、作業機によって保持されている土が足りなくなったことを精度よく検出することが望まれる。本開示の目的は、作業機械の自動制御において、作業機によって保持されている土が足りなくなったことを、精度よく検出することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の第１態様に係るシステムは、作業機械を制御するためのシステムである。作業機械は、走行装置を含む本体と、本体に取り付けられた作業機とを含む。当該システムは、位置センサとコントローラとを備える。位置センサは、作業機械の位置を検出する。コントローラは、少なくとも一部が現況地形の上方に位置する目標設計面を取得する。コントローラは、本体の位置を取得する。コントローラは、作業機の位置を取得する。コントローラは、目標設計面に追従して作業機を制御しながら、作業機械を前進させる。コントローラは、目標設計面と本体の所定部分との高低差を取得する。コントローラは、高低差に基づいて、作業機に保持されている土が無くなったかを判定する。
【0007】
本開示の第２態様に係る方法は、作業機械を制御するための方法である。作業機械は、走行装置を含む本体と、本体に取り付けられた作業機とを含む。当該方法は、少なくとも一部が現況地形の上方に位置する目標設計面を取得することと、本体の位置を取得することと、作業機の位置を取得することと、目標設計面に追従して作業機を制御しながら、作業機械を前進させることと、目標設計面と本体の所定部分との高低差を取得することと、高低差に基づいて作業機に保持されている土が無くなったかを判定すること、を備える。
【0008】
本開示の第３態様に係る作業機械は、走行装置を含む本体と、本体に取り付けられた作業機と、作業機械の位置を検出する位置センサと、コントローラとを備える。コントローラは、少なくとも一部が現況地形の上方に位置する目標設計面を取得する。コントローラは、本体の位置を取得する。コントローラは、作業機の位置を取得する。コントローラは、目標設計面に追従して作業機を制御しながら、作業機械を前進させる。コントローラは、目標設計面と本体の所定部分との高低差を取得する。コントローラは、高低差に基づいて、作業機に保持されている土が無くなったかを判定する。
【発明の効果】
【0009】
排土作業中に作業機械に保持されている土が無くなると、作業機械は、排土された土の上から、土が置かれていない現況地形上へ移動する。そのとき、目標設計面に対する本体の所定部分の高低差が変化する。本開示によれば、目標設計面と本体の所定部分との高低差に基づいて、作業機によって保持されている土が足りなくなったことが、精度よく検出される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】実施形態に係る作業機械を示す側面図である。
【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】作業機械の構成を示す模式図である。
【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】現況地形の一例を示す図である。
【図6】目標設計面の一例を示す図である。
【図7】自動制御による作業機械の動作を示す図である。
【図8】自動制御による作業機械の動作を示す図である。
【図9】自動制御による作業機械の動作を示す図である。
【図10】自動制御による作業機械の動作を示す図である。
【図11】自動制御による作業機械の動作を示す図である。
【図12】変形例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13】変形例に係る判定処理を示す図である。
【図14】第１変形例に係る目標設計面の一例を示す図である。
【図15】第２変形例に係る目標設計面の一例を示す図である。
【図16】第３変形例に係る目標設計面の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、実施形態に係る作業機械について、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、本体１０と作業機１３とを備えている。
【0012】
本体１０は、車体１１と走行装置１２とを含む。車体１１は、運転室１４とエンジン室１５とを含む。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。
【0013】
作業機１３は、本体１０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、上下に動作可能に走行装置１２に取付けられている。リフトフレーム１７は、ブレード１８を支持している。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移動する。リフトシリンダ１９は、車体１１とブレード１８とに連結されている。或いは、リフトシリンダ１９は、車体とリフトフレーム１７とに連結されてもよい。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。リフトシリンダ１９が伸びることによって、ブレード１８が下降する。リフトシリンダ１９が縮むことによって、ブレード１８が上昇する。
【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。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、リフトシリンダ１９に供給される。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。
【0015】
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、HST（Hydro Static Transmission）であってもよい。或いは、動力伝達装置２４は、例えば、トルクコンバータ、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。
【0016】
制御システム３は、コントローラ２６と制御弁２７とを備える。コントローラ２６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２６は、記憶装置２８とプロセッサ３０とを含む。プロセッサ３０は、例えばCPUを含む。記憶装置２８は、例えばメモリと補助記憶装置とを含む。記憶装置２８は、例えば、RAM、或いはROMなどであってもよい。記憶装置２８は、半導体メモリ、或いはハードディスクなどであってもよい。記憶装置２８は、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置２８は、プロセッサ３０によって実行可能であり作業機械１を制御するためのコンピュータ指令を記録している。
【0017】
制御弁２７は、比例制御弁であり、コントローラ２６からの指令信号によって制御される。制御弁２７は、リフトシリンダ１９などの油圧アクチュエータと、油圧ポンプ２３との間に配置される。制御弁２７は、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。コントローラ２６は、作業機１３が上昇、或いは下降するように、制御弁２７を制御する。なお、制御弁２７は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁２７は、電磁比例制御弁であってもよい。
【0018】
制御システム３は、入力装置２５を備えている。入力装置２５は、例えばタッチパネル式の入力装置である。ただし、入力装置２５は、スイッチ等の他の入力装置であってもよい。オペレータは、入力装置２５を用いて、後述する自動制御の設定を入力することができる。
【0019】
制御システム３は、位置センサ３１を備えている。位置センサ３１は、作業機械１の位置を測定する。位置センサ３１は、GNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバ３２と、IMU３３と、アンテナ３５とを備える。GNSSレシーバ３２は、例えばGPS（Global Positioning System）用の受信機である。GNSSレシーバ３２は、衛星より測位信号を受信し、測位信号によりアンテナ３５の位置を演算する。GNSSレシーバ３２は、アンテナ３５の位置を示す車体位置データを生成する。コントローラ２６は、GNSSレシーバ３２から車体位置データを取得する。
【0020】
IMU３３は、慣性計測装置（Inertial Measurement Unit）である。IMU３３は、車体傾斜角データを取得する。車体傾斜角データは、車両前後方向の水平に対する角度（ピッチ角）、および車両横方向の水平に対する角度（ロール角）を含む。コントローラ２６は、IMU３３から車体傾斜角データを取得する。
【0021】
制御システム３は、作業機センサ２９を備えている。作業機センサ２９は、作業機１３の姿勢を検出する。作業機１３の姿勢は、例えば、車体１１に対する作業機１３のリフト角である。作業機センサ２９は、例えば、リフトシリンダ１９のストローク長を検出する。コントローラ２６は、リフトシリンダ１９のストローク長から、作業機１３のリフト角を算出する。或いは、作業機センサ２９は、作業機１３のリフト角を検出する角度センサであってもよい。作業機センサ２９は、作業機１３の姿勢を示す作業機データを生成する。コントローラ２６は、作業機センサ２９から作業機データを取得する。
【0022】
図３は、作業機械１を模式的に示す側面図である。コントローラ２６は、機械寸法データを記憶している。機械寸法データは、作業機械１の各部の寸法と位置関係とを示す。コントローラ２６は、機械寸法データと、車体位置データと、車体傾斜角データと、作業機データとから、ブレード１８の刃先位置Ｐ０を演算する。また、コントローラ２６は、機械寸法データと、車体位置データと、車体傾斜角データとから、車体１１の所定部分Ｐ１の位置を演算する。所定部分Ｐ１は、履帯１６の底面に位置する。所定部分Ｐ１は、例えば、走行装置１２のフロントアイドラ２１の直下に位置する。或いは、所定部分Ｐ１は、履帯１６の底面の前後方向における中央に位置してもよい。
【0023】
コントローラ２６は、作業機械１を自動的に制御する。以下、コントローラ２６によって実行される、埋め戻し作業における作業機械１の自動制御について説明する。図４は、埋め戻し作業における自動制御の処理を示すフローチャートである。
【0024】
図４に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ２６は、作業機械１の現在位置を取得する。ここでは、コントローラ２６は、上述したブレード１８の現在の刃先位置Ｐ０を、作業機械１の現在位置として取得する。
【0025】
ステップＳ１０２では、コントローラ２６は、現況地形データを取得する。現況地形データは、作業対象の現況地形５０を示す。図５は、現況地形５０の一例を示す図である。現況地形データは、作業機械１の進行方向に位置する現況地形５０上の複数の地点の座標と高度を含む。コントローラ２６は、外部のコンピュータから、現況地形データを取得してもよい。後述するように、コントローラ２６は、所定部分Ｐ１の位置により、現況地形データを更新してもよい。
【0026】
ステップＳ１０３では、コントローラ２６は、作業の始点Ｓ０と終点Ｅ０との位置を取得する。作業の始点Ｓ０と終点Ｅ０とは、現況地形５０上の地点である。作業機械１の進行方向において、終点Ｅ０は、始点Ｓ０の前方に位置する。コントローラ２６は、外部のコンピュータから、作業の始点Ｓ０と終点Ｅ０との位置を取得してもよい。或いは、コントローラ２６は、オペレータによる入力装置２５の操作によって、作業の始点Ｓ０と終点Ｅ０との位置を取得してもよい。
【0027】
ステップＳ１０４では、コントローラ２６は、目標設計面６０を取得する。図６は、目標設計面６０の一例を示す図である。目標設計面６０の少なくとも一部は、現況地形５０の上方に位置する。目標設計面６０は、作業機械１の前後方向、すなわち作業機械１の進行方向に延びる線で示される。なお、目標設計面６０は、作業機械１の幅方向において水平であるものとする。コントローラ２６は、作業の始点Ｓ０と終点Ｅ０との位置と、現況地形５０とから、目標設計面６０を決定する。以下、目標設計面６０を決定するための処理について説明する。
【0028】
図６に示すように、コントローラ２６は、始点Ｓ０と終点Ｅ０とを結ぶ基準線Ｌ０を決定する。コントローラ２６は、基準線Ｌ０を下方に所定距離Ａ１ずつ変位させた複数の直線Ｌ１－Ｌ５を決定する。所定距離Ａ１は、コントローラ２６に記憶されている。所定距離Ａ１は、固定値であってもよく、或いは可変であってもよい。コントローラ２６は、複数の直線Ｌ１－Ｌ５のうち、始点Ｓ０と終点Ｅ０との間で少なくとも一部が現況地形５０よりも上方に位置する最も下方の直線Ｌ４を決定する。コントローラ２６は、直線Ｌ４の１つ上の直線Ｌ３を、第１目標設計面６１として決定する。なお、コントローラ２６は、直線Ｌ４を、第１目標設計面６１として決定してもよい。或いは、コントローラ２６は、直線Ｌ４より２つ以上上方の直線を、第１目標設計面６１として決定してもよい。
【0029】
コントローラ２６は、第１目標設計面６１の１つ上の直線Ｌ２を、第２目標設計面６２として決定する。同様に、コントローラ２６は、第２目標設計面６２の１つ上の直線Ｌ１を、第３目標設計面６３として決定する。なお、目標設計面６０の数は３つに限らない。目標設計面６０の数は３つより少なくてもよく、３つより多くてもよい。
【0030】
ステップＳ１０５では、コントローラ２６は、目標設計面６０に従って、作業機械１を制御する。目標設計面６０は、それぞれ始端と終端とを含む。目標設計面６０の始端と終端とは、それぞれ目標設計面６０と現況地形５０とが交差する地点である。例えば、第１目標設計面６１は、始端Ｓ１と終端Ｅ１とを含む。
【0031】
まず、図７に示すように、コントローラ２６は、作業機械１を前進させて、作業機１３によって土を運びながら第１目標設計面６１の始端Ｓ１に移動する。そして、図８に示すように、コントローラ２６は、第１目標設計面６１に追従するように作業機１３を制御しながら、作業機械１を前進させる。それにより、第１目標設計面６１に沿って、現況地形５０上に土が配置される。作業機械１は、土の上を前進することで、履帯１６によって土を締め固める。
【0032】
ステップＳ１０６では、コントローラ２６は、本体１０の所定部分Ｐ１の位置を取得する。上述したように、所定部分Ｐ１は、履帯１６の底面に位置する。ステップＳ１０７では、コントローラ２６は、現況地形データを更新する。コントローラ２６は、所定部分Ｐ１の位置の軌跡によって、現況地形データを更新する。すなわち、履帯１６の底面が移動した軌跡が、作業機械１の走行後の現況地形５０を示すものとして、現況地形データが更新される。
【0033】
ステップＳ１０８では、コントローラ２６は、刃先位置Ｐ０が第１目標設計面６１の終端Ｅ１に到着したかを判定する。刃先位置Ｐ０が第１目標設計面６１の終端Ｅ１に到着していないときには、処理はステップＳ１０９へ進む。
【0034】
ステップＳ１０９では、コントローラ２６は、作業機１３によって保持されている土が無くなったかを判定する。コントローラ２６は、第１目標設計面６１と所定部分Ｐ１との高低差Ｄ１を算出する。図９に示すように、高低差Ｄ１は、第１目標設計面６１と所定部分Ｐ１と間の高さ方向における距離である。高さ方向は、例えば鉛直方向である。ただし、高さ方向は、第１目標設計面６１に垂直な方向であってもよい。
【0035】
コントローラ２６は、高低差Ｄ１が閾値以上であるかを判定する。閾値は、固定値であってもよい。或いは、閾値は、可変であってもよい。閾値は、履帯１６による土の圧縮高さを考慮して決定されてもよい。図９に示すように、作業機１３によって保持されている土が無くなると、作業機械１が、前進して、締め固められた土を越えることで、第１目標設計面６１と本体１０の所定部分Ｐ１との高低差Ｄ１が大きくなる。従って、コントローラ２６は、高低差Ｄ１が閾値以上であるかを判定することで、作業機１３に保持されている土が無くなったかを判定する。
【0036】
作業機１３に保持されている土が残っているときには、処理はステップＳ１０５へ戻る。それにより、コントローラ２６は、引き続き、第１目標設計面６１に追従するように作業機１３を制御しながら、作業機械１を前進させる。高低差Ｄ１が閾値以上であるときには、処理はステップＳ１１０に進む。
【0037】
ステップＳ１１０では、コントローラ２６は、作業機械１を後進させる。図１０に示すように、コントローラ２６は、作業機械１の前進を止めた後、作業機械１を後進させる。そして、ステップＳ１１１において、コントローラ２６は、作業機１３に土を補充する。その後、処理はステップＳ１０５に戻る。それにより、コントローラ２６は、引き続き、第１目標設計面６１に追従するように作業機１３を制御しながら、作業機械１を前進させる。
【0038】
ステップＳ１０８において、図１１に示すように、刃先位置Ｐ０が第１目標設計面６１の終端Ｅ１に到着すると、コントローラ２６は、第１目標設計面６１に従う作業を終了する。そして、コントローラ２６は、第２目標設計面６２に対して、上記と同様の処理を行う。また、第２目標設計面６２に従う作業が終了すると、コントローラ２６は、第３目標設計面６３に対して、上記と同様の処理を行う。
【0039】
以上説明した本実施形態に係る制御システム３では、目標設計面６０と本体１０の所定部分Ｐ１との高低差Ｄ１に基づいて、作業機１３によって保持されている土が無くなったかを判定する。それにより、作業機１３によって保持されている土が無くなったことを、簡易、且つ、精度よく検出することができる。つまり、本実施形態に係る制御システム３では、作業機１３によって保持された土がなくなったかが推定される。作業機械１がブルドーザである場合は、本実施形態に係る制御システム３は、ブレード１８が抱えていた土がなくなったかが推定される。
【0040】
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。
【0041】
作業機械１は、ブルドーザに限らず、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の車両であってもよい。入力装置２５は、作業機械１の外部に配置されてもよい。作業機械１は、オペレータが搭乗する有人の機械であってもよく、或いはオペレータが搭乗しない無人の機械であってもよい。運転室は、作業機械１から省略されてもよい。
【0042】
コントローラ２６は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。例えば、図１２に示すように、コントローラ２６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２６１と、作業機械１に搭載される車載コントローラ２６２とを含んでもよい。リモートコントローラ２６１と車載コントローラ２６２とは通信装置３８,３９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２６の機能の一部がリモートコントローラ２６１によって実行され、残りの機能が車載コントローラ２６２によって実行されてもよい。例えば、目標設計面６０を決定する処理がリモートコントローラ２６１によって実行され、作業機１３への指令信号を出力する処理が車載コントローラ２６２によって実行されてもよい。
【0043】
コントローラ２６による処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述した処理の一部が省略されてもよい。或いは、上述した処理の一部が変更されてもよい。例えば、作業機１３によって保持されている土が無くなったかを判定するための処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。
【0044】
図１３は、変形例に係る判定の処理を示す図である。図１３に示すように、コントローラ２６は、目標設計面６０と所定部分Ｐ１の位置との高低差を、第１高低差Ｄ１として算出してもよい。コントローラ２６は、目標設計面６０と、作業機械１の走行前の現況地形５０’との高低差を、第２高低差Ｄ２として算出してもよい。コントローラ２６は、第２高低差Ｄ２に対する第１高低差Ｄ１の比率（Ｄ１／Ｄ２）が閾値以上であるときに、作業機１３に保持されている土が無くなったと判定してもよい。
【0045】
コントローラ２６は、目標設計面６０と所定部分Ｐ１の位置との高低差Ｄ１が閾値以上であることが、所定時間継続したときに、作業機１３に保持されている土が無くなったと判定してもよい。コントローラ２６は、第２高低差Ｄ２に対する第１高低差Ｄ１の比率が閾値以上であることが、所定時間継続したときに、作業機１３に保持されている土が無くなったと判定してもよい。
【0046】
目標設計面６０の形状は、上記の実施形態のものに限らず変更されてもよい。目標設計面６０は、水平に限らず、水平方向に対して傾斜していてもよい。例えば、図１４は、第１変形例に係る目標設計面６０を示す図である。図１４に示すように、目標設計面６０は、下り勾配であってもよい。図１５は、第２変形例に係る目標設計面６０を示す図である。図１５に示すように、目標設計面６０は、上り勾配であってもよい。
【0047】
作業機械１による作業は、埋め戻しに限らず、盛土などの他の作業であってもよい。例えば、図１６は、第３変形例に係る目標設計面６０を示す図である。図１６においては、図６に示す構成に対応する構成に対して同じ符号が付されている。図１６に示すように、盛土作業では、作業の始点Ｓ０と終点Ｅ０とは、現況地形５０の上方に位置してもよい。目標設計面６０を決定するための処理については、上述した実施形態と同様である。
【0048】
所定部分Ｐ１は、履帯１６の底面に限らず、他の部分であってもよい。例えば、所定部分Ｐ１は、走行装置１２の他の部分であってもよい。或いは、所定部分Ｐ１は、車体１１の一部であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本開示によれば、作業機によって保持されている土が足りなくなったことを、精度よく検出することができる。
【符号の説明】
【0050】
１ 作業機械
１０ 本体
１２ 走行装置
１３ 作業機
１６ 履帯
２６ コントローラ
３１ 位置センサ
５０ 現況地形
６１ 第１目標設計面
６２ 第２目標設計面
Ｓ０ 始点
Ｅ０ 終点
Ｌ０ 基準線
Ｐ１ 所定部分
１０ 本体
１２ 走行装置
１３ 作業機
１６ 履帯
２６ コントローラ
３１ 位置センサ
５０ 現況地形
６１ 第１目標設計面
６２ 第２目標設計面
Ｓ０ 始点
Ｅ０ 終点
Ｌ０ 基準線
Ｐ１ 所定部分
【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】
【図16】