CN106029991B - 作业车辆的控制系统、控制方法以及作业车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业车辆的控制系统、控制方法以及作业车辆。控制确定部在满足整地判定条件时，确定执行控制工作装置的整地控制，以使得工作装置沿着设计地形移动。控制确定部在满足碾压判定条件时，根据工作装置与设计地形之间的距离，确定执行限制朝向设计地形的工作装置的速度的碾压控制。控制确定部在碾压控制的执行中满足整地判定条件时，维持碾压控制。

Description

作业车辆的控制系统、控制方法以及作业车辆

技术领域

本发明涉及作业车辆的控制系统、控制方法以及作业车辆。

背景技术

以往，在作业车辆的控制系统中，进行使工作装置沿着设计地形移动的控制(以下，称为“整地控制”)。设计地形是表示挖掘对象的目标形状的面。

例如，在专利文献1的液压挖掘机中，在使铲斗的刀尖向比设计地形下降时，使大臂自动上升。由此，能够使铲斗的刀尖沿着设计地形移动，能够良好地进行整地作业。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:(日本)专利第5595618号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

为了自动地开始进行上述整地控制，需要精度良好地检测作业车辆将要进行整地作业。因此，例如，通过判定是否进行工作装置沿着地面移动的操作，能够判断整地控制的执行。

另一方面，除了上述整地作业以外，作业车辆有时还利用工作装置对整地后的地面进行压固的碾压作业。在碾压作业中，使工作装置朝向地面移动，通过与地面碰撞，而使地面压固。

在此，本申请的发明者提出，在判定为工作装置进行的作业为碾压作业时，根据工作装置与设计地形之间的距离，进行自动限制朝向设计地形的工作装置的速度的控制(以下，称为“碾压控制”)。通过碾压控制，能够使工作装置与地面碰撞而能够牢固地压固地面。

然而，在碾压作业中，为了变更进行碾压的位置，有时进行使工作装置沿着地面移动的操作。该操作与用于判断上述整地控制的执行的操作类似。因此，与是否为碾压作业中无关，可能执行整地控制。在这种情况下，通过以与碾压控制不同的动作来控制工作装置，会对操作人员造成不适感。

本发明的课题在于提供一种能够良好地进行整地作业和碾压作业的作业车辆的控制系统，控制方法，以及作业车辆。

用于解决技术课题的技术方案

第一方式的作业车辆的控制系统具有距离取得部、作业形式判定部、控制确定部。距离取得部取得表示作业对象的目标形状的设计地形与工作装置之间的距离。作业形式判定部判定是否满足表示工作装置的作业为整地作业的整地判定条件。作业形式判定部判定是否满足表示工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件。

控制确定部在满足整地判定条件时，确定执行整地控制。整地控制是使工作装置沿着设计地形移动的控制。控制确定部在满足碾压判定条件时，确定执行碾压控制。碾压控制是根据工作装置与设计地形之间的距离限制朝向设计地形的工作装置的速度的控制。控制确定部在碾压控制的执行中满足整地判定条件时，维持碾压控制。

在本方式的作业车辆的控制系统中，在满足整地判定条件时，执行整地控制。由此，能够良好地进行整地作业。在满足碾压判定条件时，执行碾压控制。由此，能够良好地进行碾压作业。另外，在碾压控制的执行中，即便满足整地判定条件，也维持碾压作业。因此，能够抑制在碾压作业中错误地执行整地控制。由此，能够良好地进行整地作业和碾压作业。

控制确定部在整地控制的执行中满足碾压判定条件时，也可以解除整地控制。在该情况下，例如，操作人员在对地面进行平整后要进行碾压的情况下，能够顺畅地解除整地控制。由此，能够良好地进行碾压作业。

控制确定部在整地控制的执行中满足碾压判定条件时，也可以解除整地控制，而执行碾压控制。在该情况下，操作人员在对地面进行平整后要进行碾压的情况下，能够从整地控制顺利地切换为碾压控制。由此，能够良好地进行碾压作业。

作业形式判定部也可以取得来自用于操作工作装置的操作部件的操作信号。作业形式判定部也可以基于操作部件的操作内容，判定是否满足整地判定条件以及是否满足碾压判定条件。在该情况下，能够根据操作部件的操作内容，容易地判定整地作业和碾压作业。另外，在碾压控制的执行中，即便满足整地判定条件，也维持碾压作业，因此在操作部件的操作内容中，即便难以判别整地作业和碾压作业，也能够抑制在碾压作业中错误地执行整地控制。

工作装置也可以具有：大臂、安装于大臂的前端的小臂、安装于小臂的前端的作业工具。整地判定条件也可以包括小臂的操作。在该情况下，利用小臂的操作，能够容易地判定整地作业。另外，在碾压控制的执行中，即便满足整地判定条件，由于维持碾压作业，因此在小臂的操作中，即便难以判别整地作业和碾压作业，也能够抑制在碾压作业中错误地执行整地控制。

碾压判定条件也可以包括大臂的操作。在该情况下，利用大臂的操作能够容易地判定碾压作业。

碾压判定条件也可以包括第一碾压条件和第二碾压条件。控制确定部也可以在满足第一碾压条件时，开始碾压控制。控制确定部也可以在仅满足第一碾压条件与第二碾压条件中的第一碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，向整地控制移动。控制确定部也可以在接着第一碾压条件而满足第二碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，维持碾压控制。

在该情况下，通过在满足第一碾压条件时开始碾压控制，能够迅速地开始碾压控制。另外，在仅满足第一碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，向整地控制移动。由此，在进行了碾压后进行平整地面的操作时，利用整地控制能够良好地进行整地作业。进一步地，在接着第一碾压条件而满足第二碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，维持碾压控制。由此，在反复进行碾压作业时，能够抑制错误地向整地控制移动。

第一碾压条件也可以包括大臂向规定方向的操作。第二碾压条件也可以包括大臂向与规定方向相反方向的操作。在该情况下，能够容易地判定在碾压后进行平整地面的操作还是重复碾压的操作。

第二方式的作业车辆的控制系统具有：距离取得部、作业形式判定部、控制确定部。距离取得部取得表示作业对象的目标形状的设计地形与工作装置之间的距离。作业形式判定部判定是否满足表示工作装置的作业为整地作业的整地判定条件。作业形式判定部判定是否满足表示工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件。

控制确定部确定执行整地控制和碾压控制。整地控制是使工作装置沿着设计地形移动的控制。碾压控制是根据工作装置与设计地形之间的距离限制朝向设计地形的工作装置的速度的控制。

碾压判定条件包括第一碾压条件和第二碾压条件。控制确定部在满足第一碾压条件时，开始碾压控制。控制确定部在仅满足第一碾压条件与第二碾压条件中的第一碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，向整地控制移动。控制确定部在接着第一碾压条件而满足第二碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，维持碾压控制。

在本方式的作业车辆的控制系统中，通过在满足第一碾压条件时开始碾压控制，能够迅速地开始碾压控制。另外，在仅满足第一碾压条件时，满足整地判定条件的情况下，向整地控制移动。由此，在进行了碾压后进行平整地面的操作时，能够利用整地控制良好地进行整地作业。进一步地，在接着第一碾压条件而满足第二碾压条件时，在满足整地判定条件的情况下，维持碾压控制。由此，在反复碾压作业时，能够抑制错误地向整地控制移动。

第三方式的作业车辆的控制方法具有以下步骤。在第一步骤中，取得表示作业对象的目标形状的设计地形与工作装置之间的距离。在第二步骤中，判定是否满足表示工作装置的作业为整地作业的整地判定条件。在第三步骤中，判定是否满足表示工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件。在第四步骤中，在满足整地判定条件时，执行整地控制。整地控制是使工作装置沿着设计地形移动的控制。在第五步骤中，在满足碾压判定条件时，执行碾压控制。碾压控制是根据工作装置与设计地形之间的距离限制朝向设计地形的工作装置的速度的控制。在第六步骤中，在碾压控制的执行中满足整地判定条件时，维持碾压控制。

在本方式的作业车辆的控制方法中，在满足整地判定条件时，执行整地控制。由此，能够良好地进行整地作业。在满足碾压判定条件时，执行碾压控制。由此，能够良好地进行碾压作业。另外，在碾压控制的执行中，即便满足整地判定条件，也维持碾压作业。因此，能够抑制在碾压作业中错误地执行整地控制。由此，能够良好地进行整地作业和碾压作业。

第四方式的作业车辆具有工作装置、控制工作装置的工作装置控制部。工作装置控制部在满足整地判定条件时，利用整地控制来控制工作装置。整地判定条件是表示工作装置的作业为整地作业的判定条件。整地控制是使工作装置沿着表示作业对象的目标形状的设计地形移动的控制。工作装置控制部在满足碾压判定条件时，利用碾压控制来控制工作装置。碾压判定条件是表示工作装置的作业为碾压作业的判定条件。碾压控制是根据工作装置与设计地形之间的距离限制朝向设计地形的工作装置的速度的控制。工作装置控制部在碾压控制的执行中满足整地判定条件时，维持碾压控制。

在本方式的作业车辆中，在满足整地判定条件时，执行整地控制。由此，能够良好地进行整地作业。在满足碾压判定条件时，执行碾压控制。由此，能够良好地进行碾压作业。另外，在碾压控制的执行中，即便满足整地判定条件，也维持碾压作业。因此，能够抑制在碾压作业中错误地执行整地控制。由此，能够良好地进行整地作业与碾压作业。

发明的效果

根据本发明，在作业车辆中，能够良好地进行整地作业和碾压作业。

附图说明

图1是实施方式的作业车辆的立体图。

图2是表示作业车辆的控制系统的结构的框图。

图3是示意表示作业车辆的结构的侧视图。

图4是表示设计地形的一例的示意图。

图5是表示控制器的结构的框图。

图6是表示工作装置与设计地形之间的距离的示意图。

图7是表示速度限制控制的处理的流程图。

图8是表示碾压作业的判定处理的一例的图。

图9是表示第一限制速度信息以及第二限制速度信息的图。

图10是表示碾压作业的结束的判定处理的一例的图。

图11是表示碾压作业的结束的判定处理的一例的图。

图12是表示碾压控制与整地控制的判定处理的流程图。

图13是表示整地控制下的工作装置的速度控制的图。

图14是表示其他实施方式的碾压作业的判定处理的一例的图。

图15是表示其他实施方式的碾压作业的判定处理的一例的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是第一实施方式的作业车辆100的立体图。在本实施方式中，作业车辆100为液压挖掘机。作业车辆100具有车辆主体1、工作装置2。

车辆主体1具有旋转体3、行驶装置5。旋转体3收纳后述发动机以及液压泵等。在旋转体3上载置有驾驶室4。行驶装置5具有履带5a、5b，通过使履带5a、5b旋转而使作业车辆100行驶。

工作装置2安装在车辆主体1上。工作装置2具有大臂6、小臂7、铲斗8。大臂6的基端部在车辆主体1的前部上被安装为能够动作。小臂7的基端部在大臂6的前端部被安装为能够动作。在小臂7的前端部，铲斗8被安装为能够动作。

需要说明的是，铲斗8是作业工具的一例。也可以将除了铲斗8以外的作业工具安装在小臂7的前端部。

工作装置2具有大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12。大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12分别是被工作油驱动的液压缸。大臂缸10驱动大臂6。小臂缸11驱动小臂7。铲斗缸12驱动铲斗8。

图2是表示作业车辆100的驱动系统200、控制系统300的结构的框图。如图2所示，驱动系统200具有发动机21、液压泵22、23。

液压泵22、23被发动机21驱动，排出工作油。从液压泵22、23排出的工作油供给到大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12。另外，作业车辆100具有旋转马达24。旋转马达24为液压马达，被从液压泵22、23排出的工作油驱动。旋转马达24使旋转体3旋转。

此外，在图2中，图示了两个液压泵22、23，也可以仅设置一个液压泵。旋转马达24不限于液压马达，也可以是电动马达。

控制系统300具有：操作装置25、控制器26、控制阀27。操作装置25为用于操作工作装置2的装置。操作装置25接受操作人员用于驱动工作装置2的操作，输出与操作量对应的操作信号。操作装置25具有第一操作部件28、第二操作部件29。

第一操作部件28例如为操作杆。第一操作部件28被设置为能够向前后左右四个方向操作。第一操作部件28的四个操作方向中的两个分配为大臂6的上升操作和下降操作。第一操作部件28的剩下的两个操作方向分配为铲斗8的上升操作和下降操作。

第二操作部件29例如为操作杆。第二操作部件29被设置为能够向前后左右四个方向操作。第二操作部件29的四个操作方向中的两个分配为小臂7的上升操作和下降操作。第二操作部件29的剩下的两个操作方向分配为旋转体3的右旋转操作和左旋转操作。

此外，分配到第一操作部件28、第二操作部件29的操作内容不限于上述方式，也可以变更。

操作装置25具有大臂操作部31、铲斗操作部32。大臂操作部31输出与用于操作大臂6的第一操作部件28的操作量(以下，称为“大臂操作量”)对应的大臂操作信号。大臂操作信号向控制器26输入。铲斗操作部32输出与用于操作铲斗8的第一操作部件28的操作量(以下，称为“铲斗操作量”)对应的铲斗操作信号。铲斗操作信号输入到控制器26。

操作装置25具有小臂操作部33、旋转操作部34。小臂操作部33输出与用于操作小臂7的第二操作部件29的操作量(以下，称为“小臂操作量”)对应的小臂操作信号。小臂操作信号向控制器26输入。旋转操作部34输出与用于操作旋转体3的旋转的第二操作部件29的操作量对应的旋转操作信号。旋转操作信号向控制器26输入。

控制器26编辑程序，基于所取得的信息控制作业车辆100。控制器26具有存储部38、运算部35。存储部38由例如RAM以及ROM等存储器、辅助存储装置构成。运算部35由例如CPU等处理装置构成。控制器26从操作装置25取得大臂操作信号、小臂操作信号、铲斗操作信号以及旋转操作信号。控制器26基于这些操作信号，控制控制阀27。

控制阀27为电磁比例控制阀，被来自控制器26的指令信号控制。控制阀27配置在大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12以及旋转马达24等液压致动器与液压泵22、23之间。控制阀27控制从液压泵22、23向大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12以及旋转马达24供给的工作油的流量。控制器26控制向控制阀27的指令信号，以使得以与上述各操作部件的操作量对应的速度使工作装置2动作。由此，大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12以及旋转马达24等输出根据各操作部件的操作量被控制。

此外，控制阀27也可以是压力比例控制阀。在这种情况下，从大臂操作部31、铲斗操作部32、小臂操作部33、旋转操作部34输出与各操作部件的操作量对应的先导压，向控制阀27输入。控制阀27根据所输入的先导压，控制向大臂缸10、小臂缸11、铲斗缸12以及旋转马达24供给的工作油的流量。

控制系统300具有第一行程传感器16、第二行程传感器17、第三行程传感器18。第一行程传感器16检测大臂缸10的行程长度(以下，称为“大臂缸长”)。第二行程传感器17检测小臂缸11的行程长度(以下，称为“小臂缸长”)。第三行程传感器18检测铲斗缸12的行程长度(以下，称为“铲斗缸长”)。行程的计测也可以使用角度传感器等。

控制系统300具有倾斜角度传感器19。倾斜角度传感器19配置在旋转体3上。倾斜角度传感器19检测旋转体3相对于车辆前后方向的水平的角度(俯仰角)，以及相对于车辆横向的水平的角度(侧滚角)。

这些传感器16-19将检测信号向控制器26输送。此外，旋转角度也可以通过后述GNSS天线37的位置信息取得。控制器26基于来自传感器16-19的检测信号，判定工作装置2的姿势。

控制系统300具有位置检测部36。位置检测部36检测作业车辆100的当前位置。位置检测部36具有GNSS天线37和立体位置传感器39。GNSS天线37设于旋转体3。GNSS天线37为RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems，GNSS为全球卫星导航系统)用的天线。与由GNSS天线37接收的GNSS电波对应的信号向立体位置传感器39输入。

图3是示意表示作业车辆100的结构的侧视图。立体位置传感器39检测整体坐标系统的GNSS天线37的设置位置P1。整体坐标系统以设置在作业区域的基准位置P2为原点的立体坐标系统。如图3所示，基准位置P2位于例如设定在作业区域的基准桩的前端。控制器26基于位置检测部36的检测结果和工作装置2的姿势，计算从整体坐标系统观察时的工作装置2的刀尖P4的位置。此外，工作装置2的刀尖P4也可以用铲斗8的刀尖P4表示。

控制器26根据第一行程传感器16所检测的大臂缸长，计算相对于局部坐标系统的垂直方向的大臂6的倾斜角θ1。控制器26根据第二行程传感器17所检测的小臂缸长，计算相对于大臂6的小臂7的倾斜角θ2。控制器26根据第三行程传感器18检测的铲斗缸长，计算相对于小臂7的铲斗8的倾斜角θ3。

控制器26的存储部38存储工作装置数据。工作装置数据包括大臂6的长度L1、小臂7的长度L2、铲斗8的长度L3。另外，工作装置数据包括相对于局部坐标系统的基准位置P3的大臂销13的位置信息。在此局部坐标系统为以作业车辆100为基准的立体坐标系统。局部坐标系统的基准位置P3位于例如旋转体3的旋转中心。

控制器26根据大臂6的倾斜角θ1、小臂7的倾斜角θ2、铲斗8的倾斜角θ3、大臂6的长度L1、小臂7的长度L2、铲斗8的长度L3以及大臂销13的位置信息计算局部坐标系统的刀尖P4的位置。

另外，工作装置数据包括相对于局部坐标系统的基准位置P3的GNSS天线37的设置位置P1的位置信息。控制器26根据位置检测部36的检测结果和GNSS天线37的位置信息，将局部坐标系统的刀尖P4的位置转换为整体坐标系统的刀尖P4的位置。由此，控制器26取得在整体坐标系统中观察时的刀尖P4的位置信息。

控制器26的存储部38存储表示作业区域内的立体的设计地形的形状以及位置的施工信息。控制器26基于设计地形、来自上述各种的传感器的检测结果等，将设计地形显示在显示部40。显示部40例如为显示器，显示作业车辆100的各种的信息。

图4是表示设计地形的一例的示意图。如图4所示，设计地形由分别由多边形表示的多个设计面41构成。多个设计面41分别表示工作装置2的挖掘对象的目标形状。此外，在图4中，仅对多个设计面41中的一个标注附图标记41，其他设计面41的附图标记省略。

控制器26为了防止铲斗8侵蚀设计面41，进行限制朝向工作装置2的设计面的速度的速度限制控制。以下，具体说明由控制器26执行的速度限制控制。

图5是表示控制器26的结构的框图。控制器26的运算部35具有距离取得部51、作业形式判定部52、控制确定部53、工作装置控制部54。如图6所示，距离取得部51取得工作装置2与设计面41之间的距离d1。具体而言，距离取得部51基于上述工作装置2的刀尖P4的位置信息、设计面41的位置信息，计算工作装置2的刀尖P4与设计面41之间的距离d1。

作业形式判定部52判定工作装置2的作业形式。作业形式判定部52基于上述工作装置2的操作信号，判定工作装置2的作业形式是否为碾压作业。碾压作业是使铲斗8的下底面(底面)与地面相碰而使地面变硬的作业。控制确定部53在速度限制控制中，工作装置2与设计面41之间的距离d1越小，越限制工作装置2的速度。

工作装置控制部54通过输出向上述控制阀27的指令信号，来控制工作装置2。工作装置控制部54根据工作装置2的操作量，确定向控制阀27的指令信号的输出值。

图7是表示速度限制控制的处理的流程图。如图7所示，在步骤S1中，检测工作装置2的操作量。在此，检测上述大臂操作量、铲斗操作量、小臂操作量。

在步骤S2中，计算指令输出。在此，计算未进行速度限制情况的向控制阀27的指令信号的输出值。工作装置控制部54根据所检测的大臂操作量、铲斗操作量、小臂操作量，计算向控制阀27的指令信号的输出值。

在步骤S3中，判定是否满足速度限制控制的执行条件。在此，作业形式判定部52基于大臂操作量、铲斗操作量、小臂操作量，判定是否满足速度限制控制的执行条件。例如，在进行大臂操作或铲斗操作，不进行小臂操作的情况下，作业形式判定部52判定为满足速度限制控制的执行条件。

在步骤S4中，判定作业形式是否是碾压作业。在此，作业形式判定部52判定是否满足表示工作装置2的作业为碾压作业的碾压判定条件。碾压判定条件包括大臂6的操作。

图8是表示碾压作业的判定处理的一例的图。在图8中，纵轴表示第一操作部件28的大臂操作信号。横轴表示时间。大臂操作信号的值为正表示大臂6的下降操作。大臂操作信号的值为负表示大臂6的上升操作。大臂操作信号为0表示第一操作部件28处于中立位置。

在图8中，Sr表示实际的大臂操作信号。Sf1表示低通过滤处理后的大臂操作信号。A1为大臂操作的实际的操作信号。a1是低通过滤处理后的大臂操作信号的值。

如图8所示，在作业形式判定部52满足a1/A1＜r1(碾压判定条件)时，判定作业形式为碾压作业。r1是比1小的常数。此外，在图8中，表示大臂6的下降操作的情况，与之相反，在大臂6的上升操作的情况下，判定为与上述同样。另外，在图8中，A1为大臂操作信号的峰值，也可以是除了峰值以外的值。

在步骤S4中，在判定为作业形式为碾压作业时，进入步骤S5。在步骤S5中，控制确定部53执行碾压控制。在碾压控制中，控制确定部53基于图9所示的第一限制速度信息I1确定限制速度。在步骤S4中，在判定为不满足碾压判定条件时，进入步骤S6。在步骤S6中，控制确定部53执行通常速度限制控制。在通常速度限制控制中，控制确定部53基于图9所示的第二限制速度信息I2确定限制速度。限制速度为向与设计面41垂直的方向的工作装置2的刀尖P4的速度的上限值。

如图9所示，第一限制速度信息I1规定工作装置2与设计面41之间的距离d1与在作业形式为碾压作业时的限制速度之间的关系。第二限制速度信息I2规定工作装置2与设计面41之间的距离d1与在作业形式为除了碾压以外的作业时的限制速度之间的关系。第一限制速度信息I1与第二限制速度信息I2存储于存储部38。

如图9所示，在距离d1比第一范围R1大时，第一限制速度信息I1与第二限制速度信息I2一致。在距离d1为第一范围R1内时，第一限制速度信息I1的限制速度比第二限制速度信息I2的限制速度大。因此，在距离d1为第一范围R1内时，碾压控制下的限制速度比通常速度限制控制下的限制速度大。在距离d1为第二范围R2内时，第一限制速度信息I1与第二限制速度信息I2一致。因此，在距离d1为第二范围R2内时，碾压控制的限制速度与通常速度限制控制下的限制速度相同。

如上所述，在通常速度限制控制中，控制确定部53在工作装置2与设计面41之间的距离d1越小时，使朝向设计面41的作业车辆100的限制速度越小。由此，工作装置2与设计面41之间的距离d1越小，工作装置2的速度越被限制。由此，例如在挖掘时，能够抑制工作装置2超过设计面41进行挖掘。

在碾压控制中也同样地，工作装置2与设计面41之间的距离d1越小，工作装置2的速度越被限制。由此，在碾压作业时，能够抑制工作装置2超过设计面41地进行挖掘。

另外，在距离d1为第一范围R1内时，碾压控制下的限制速度比在通常速度限制控制下的限制速度大。因此，在作业形式为碾压作业，工作装置2与设计面41之间的距离d1至少在第一范围R1内时，与作业形式为除了碾压以外的作业时相比，工作装置2的限制速度增大。由此，在碾压作业时，能够以比挖掘时大的速度使工作装置2与地面碰撞。由此，能够良好地进行碾压作业。

在步骤S7中，工作装置控制部54限制指令输出。在此，工作装置控制部54确定向控制阀27的指令输出，以使工作装置2的速度不超过在步骤S5或步骤S6中确定的限制速度。

具体而言，基于大臂操作量以及铲斗操作量，计算工作装置2的推定速度的垂直速度分量。垂直速度分量为工作装置2的刀尖P4朝向与设计面41垂直的速度。在推定速度的垂直速度分量比限制速度大时，计算限制速度相对于推定速度的垂直速度分量的比。然后，在基于大臂操作量的大臂缸10的推定速度上乘以该比后的值被确定为大臂缸10的目标速度。同样，在基于铲斗操作量的铲斗缸12的推定速度上乘以该比后的值被确定为铲斗缸12的目标速度。然后，确定向控制阀27的指令输出，以使得大臂缸10和铲斗缸12以目标速度动作。

此外，在仅操作大臂6时，仅确定大臂6的目标速度。在仅操作铲斗8时，仅确定铲斗8的目标速度。

在步骤S8中，输出指令信号。在此，工作装置控制部54将在步骤S7确定的指令信号输出到控制阀27。由此，工作装置控制部54在速度限制控制中，控制工作装置2，以使得设计面41与工作装置2之间的距离d1越小，工作装置2的速度越小。另外，在作业形式为碾压作业，并且距离d1为第一范围R1内时，工作装置控制部54控制工作装置2，以使与作业形式为除了碾压以外的作业时相比，工作装置2的速度增大。

此外，如图10所示，在第一操作部件28处于中立位置的状态持续规定的第一判定时间t1时，作业形式判定部52判定为碾压作业结束，作业形式变更成除了碾压以外的作业。

另外，如图11所示，在第一操作部件28向同向操作的状态持续规定的第二判定时间Tmax+t2时，作业形式判定部52判定为碾压作业结束，作业形式变更为除了碾压以外的作业。Tmax是第一操作部件28向同向操作状态的持续时间T0、T1、T2、T3…的最大值。t2是规定的常数。

在步骤S3中，在未满足速度限制控制的执行条件的情况下，进入图12所示的步骤S9。在步骤S9中，作业形式判定部52判定作业形式是否为整地作业。在作业形式判定部52满足整地判定条件时，判定为作业形式为整地作业。整地判定条件是表示工作装置2的作业为整地作业的判定条件。具体而言，整地判定条件进行小臂7的操作。与有无大臂6以及/或铲斗8的操作无关，在进行小臂7的操作的情况下，判定为满足整地判定条件。在作业形式为整地作业时，即，满足整地判定条件时，进入步骤S10。

在步骤S10中，作业形式判定部52判定是否满足碾压判定条件。在满足上述碾压判定条件时，在步骤S11中，控制确定部53执行碾压控制。在此，控制确定部53基于上述第一限制速度信息I1，确定工作装置2的限制速度。

接着，在步骤S12中，工作装置控制部54限制指令输出。在此，与步骤S7同样地，工作装置控制部54确定向控制阀27的指令输出，以使得工作装置2的速度不超过在步骤S11中被确定的限制速度。

然后，在步骤S13中，输出指令信号。在此，与步骤S8同样地，工作装置控制部54将在步骤S12确定的指令信号输出到控制阀27。

在步骤S10中，在不满足碾压判定条件时，进入步骤S14。在步骤S14中，控制确定部53执行整地控制。整地控制是控制工作装置2的控制，使工作装置2沿着设计面41移动。

例如，在小臂7被驱动的情况下，工作装置2的刀尖P4描绘圆弧状的轨迹。因此，如图13所示，在刀尖P4以速度V1移动时，刀尖P4超过设计面41地挖入。

在整地控制中，控制确定部53控制工作装置2，以使得刀尖P4沿着设计面41移动。具体而言，如图13所示，控制确定部53在刀尖P4向靠近设计面41的方向移动的情况下，根据刀尖P4的速度V1计算相对于设计面41垂直的垂直速度分量V1a。然后，控制确定部53确定使大臂6上升的速度，以与垂直速度分量V1a抵消。

然后，在步骤S13中，工作装置控制部54将与在步骤S14中确定的速度对应的指令信号输出到控制阀27。作业车辆100的动作中，反复执行上述图7以及图12的处理。

在以上说明的本实施方式的作业车辆100的控制系统300中，在满足整地判定条件，并且，不满足碾压判定条件时，执行整地控制。另外，在满足碾压判定条件时，执行碾压控制。由此，能够良好地进行整地作业和碾压作业。

另外，即便满足整地判定条件，在满足碾压判定条件时，执行碾压控制。即，与整地控制相比，优先进行碾压控制。因此，即便在碾压控制的执行中满足整地判定条件，也维持碾压控制。因此，即便在碾压作业中进行整地作业时的操作这样复杂的操作，也能够抑制错误地执行整地控制。另外，在整地控制的执行中满足碾压判定条件时，解除整地控制，执行碾压控制。由此，能够在整地作业后迅速进行碾压作业。

以上，说明了本发明一实施方式，本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内能够进行各种变更。

作业车辆100不限于液压挖掘机，也可以是挖掘装载机等具有铲斗的作业车辆。另外，液压挖掘机包括履带式的液压挖掘机以及轮式的液压挖掘机。

作业车辆100也可以能够远距离操作。即，控制器26也可以分成配置在作业车辆100的外部的远距离控制器、配置在作业车辆100的内部的车载控制器，并构成为能够互相通信。

第一限制速度信息I1的特性不限于上述实施方式，也可以变更。第二限制速度信息I2的特性不限于上述实施方式，也可以变更。或者，也可以省略通常速度限制控制。

工作装置2的刀尖P4位置的确定方法不限于上述实施方式，也可以变更。例如，也可以在工作装置2的刀尖P4上配置位置检测部36。

工作装置2与设计面41之间的距离d1的检测方法不限于上述实施方式，也可以变更。例如，也可以通过光学式、超音波式或者激光光线式的距离测定装置，来检测工作装置2与设计面41之间的距离d1。

在上述实施方式中，在整地控制的执行中满足碾压判定条件时，控制确定部53解除整地控制而执行碾压控制。但是，在整地控制的执行中满足碾压判定条件时，控制确定部53也可以仅解除整地控制。即，控制确定部53在整地控制的执行中满足碾压判定条件时，也可以解除整地控制，而变更为手动模式。手动模式是在没有上述整地控制或者碾压控制等自动控制的辅助下，手动操作工作装置2的控制模式。

碾压判定条件不限于上述实施方式，也可以变更。例如，如图14所示，作业形式判定部52也可以在满足a1/A1＜r1(第一碾压条件)后，大臂6的操作方向被反转(第二碾压条件)时，判定为作业形式为碾压作业。

或者，如图15所示，作业形式判定部52也可以在满足a1/A1＜r1(第一碾压条件)时，判定作业形式为第一碾压状态。另外，作业形式判定部52也可以在满足第一碾压条件后，大臂6的操作方向被反转(第二碾压条件)时，判定作业形式为第二碾压状态。即，作业形式判定部52也可以在接着第一碾压条件而满足第二碾压条件时，判定作业形式为第二碾压状态。

控制确定部53也可以在作业形式为第一碾压状态时，开始上述碾压控制。在作业形式为第一碾压状态时满足整地判定条件的情况下，也可以从碾压控制变更为整地控制。由此，能够容易地进行在碾压后使地面平整的作业。另外，在作业形式为第二碾压状态时，满足整地判定条件的情况下，控制确定部53也可以维持碾压控制。由此，即便在碾压作业中进行整地作业时的操作这样的操作，也能够抑制错误地执行整地控制。

在上述实施方式中，距离取得部51计算工作装置2的刀尖P4与设计面41之间的距离d1，不限于此。距离取得部51也可以基于包括刀尖P4的铲斗的轮廓点的位置信息、设计面41的位置信息，取得工作装置与设计地形的距离d1。在该情况下，在铲斗的各轮廓点中，与设计面距离最小的轮廓点和设计面之间的距离作为工作装置与设计地形之间的距离被采用。

工业实用性

利用本发明，在作业车辆中，能够良好地进行整地作业和碾压作业。

附图标记说明

2 工作装置

6 大臂

7 小臂

8 铲斗(作业工具)

51 距离取得部

52 作业形式判定部

53 控制确定部

54 工作装置控制部

100 作业车辆

300 控制系统

Claims (12)

1.一种作业车辆的控制系统，所述作业车辆具有工作装置，所述作业车辆的控制系统的特征在于，具有：

距离取得部，其取得表示作业对象的目标形状的设计地形与所述工作装置之间的距离；

作业形式判定部，其判定是否满足表示所述工作装置的作业为整地作业的整地判定条件，以及是否满足表示所述工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件；

控制确定部，其在满足所述整地判定条件时，确定执行控制所述工作装置的整地控制，以使得所述工作装置沿着所述设计地形移动，在满足所述碾压判定条件时，根据所述工作装置与所述设计地形之间的距离，确定执行限制朝向所述设计地形的所述工作装置的速度的碾压控制；

所述控制确定部在所述碾压控制的执行中满足所述整地判定条件时，维持所述碾压控制。

2.如权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述控制确定部在所述整地控制的执行中满足所述碾压判定条件时，解除所述整地控制。

3.如权利要求1或2所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述控制确定部在所述整地控制的执行中满足所述碾压判定条件时，解除所述整地控制，执行所述碾压控制。

4.如权利要求1或2所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述作业形式判定部取得来自用于操作所述工作装置的操作部件的操作信号，并基于所述操作部件的操作内容，判定是否满足所述整地判定条件以及是否满足所述碾压判定条件。

5.如权利要求1或2所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述工作装置具有：大臂、安装于所述大臂的前端的小臂、安装于所述小臂的前端的作业工具，

所述整地判定条件包括所述小臂的操作。

6.如权利要求5所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述碾压判定条件包括所述大臂的操作。

7.如权利要求1或2所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述碾压判定条件包括第一碾压条件和第二碾压条件，

所述控制确定部在满足所述第一碾压条件时，开始所述碾压控制，

所述控制确定部在仅满足所述第一碾压条件与所述第二碾压条件中的所述第一碾压条件时，在满足所述整地判定条件的情况下，向所述整地控制移动，

所述控制确定部在接着所述第一碾压条件而满足所述第二碾压条件时，在满足所述整地判定条件的情况下，维持所述碾压控制。

8.如权利要求5所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述碾压判定条件包括第一碾压条件和第二碾压条件，

所述控制确定部在满足所述第一碾压条件时，开始所述碾压控制，

所述控制确定部在仅满足所述第一碾压条件与所述第二碾压条件中的所述第一碾压条件时，在满足所述整地判定条件的情况下，向所述整地控制移动，

所述控制确定部在接着所述第一碾压条件而满足所述第二碾压条件时，在满足所述整地判定条件的情况下，维持所述碾压控制。

9.如权利要求8所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述第一碾压条件包括所述大臂向规定方向的操作，

所述第二碾压条件包括所述大臂向与所述规定方向相反方向的操作。

10.一种作业车辆的控制系统，所述作业车辆具有工作装置，所述作业车辆的控制系统的特征在于，具有：

距离取得部，其取得表示作业对象的目标形状的设计地形与所述工作装置之间的距离；

作业形式判定部，其判定是否满足表示所述工作装置的作业为整地作业的整地判定条件，以及是否满足表示所述工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件；

控制确定部，其确定执行整地控制和碾压控制，在所述整地控制中，控制所述工作装置，以使得所述工作装置沿着所述设计地形移动，在所述碾压控制中，根据所述工作装置与所述设计地形之间的距离，限制朝向所述设计地形的所述工作装置的速度；

所述碾压判定条件包括第一碾压条件和第二碾压条件，

所述控制确定部在满足所述第一碾压条件时，开始所述碾压控制，

所述控制确定部在仅满足所述第一碾压条件与所述第二碾压条件中的所述第一碾压条件时，在满足所述整地判定条件的情况下，向所述整地控制移动，

所述控制确定部在接着所述第一碾压条件而满足所述第二碾压条件时，在满足所述整地判定条件的情况下，维持所述碾压控制。

11.一种作业车辆的控制方法，所述作业车辆具有工作装置，所述作业车辆的控制方法的特征在于，包括：

取得表示作业对象的目标形状的设计地形与所述工作装置之间的距离的步骤；

判定是否满足表示所述工作装置的作业为整地作业的整地判定条件的步骤；

判定是否满足表示所述工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件的步骤；

在满足所述整地判定条件时，执行控制所述工作装置的整地控制，以使得所述工作装置沿着所述设计地形移动的步骤；

在满足所述碾压判定条件时，根据所述工作装置与所述设计地形之间的距离，执行限制朝向所述设计地形的所述工作装置的速度的碾压控制的步骤；

在所述碾压控制的执行中满足所述整地判定条件时，维持所述碾压控制的步骤。

12.一种作业车辆，其特征在于，具有：

工作装置；

控制所述工作装置的工作装置控制部；

所述工作装置控制部在满足表示所述工作装置的作业为整地作业的整地判定条件时，利用控制所述工作装置的整地控制来控制所述工作装置，以使得所述工作装置沿着表示作业对象的目标形状的设计地形移动，

在满足表示所述工作装置的作业为碾压作业的碾压判定条件时，利用碾压控制来控制所述工作装置，在所述碾压控制中，根据所述工作装置与所述设计地形之间的距离限制朝向所述设计地形的所述工作装置的速度，

在所述碾压控制的执行中满足所述整地判定条件时，维持所述碾压控制。