CN110114535A - 作业车辆的控制系统、工作装置的轨迹设定方法以及作业车辆 - Google Patents

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Abstract

控制器使显示器的画面上显示作业车辆的当前位置。控制器从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号。控制器将接收到第一输入信号时的作业车辆的位置决定为第一位置。控制器使显示器的画面上显示第一位置。控制器从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号。控制器将接收到第二输入信号时的作业车辆的位置决定为第二位置。控制器基于至少包含第一位置与第二位置的基准位置信息，决定表示工作装置的目标轨迹的目标设计面。

Description

作业车辆的控制系统、工作装置的轨迹设定方法以及作业 车辆
技术领域
本发明涉及作业车辆的控制系统、工作装置的轨迹设定方法以及作业车辆。
背景技术
以往，在推土机或平地机等作业车辆中，提出了自动地调整工作装置的位置的自动控制。例如，在专利文献1中，公开了挖掘控制与整地控制。
在挖掘控制中，以使施加于刮板的负荷与目标负荷一致的方式来自动调整刮板的位置。在整地控制中，以沿着表示挖掘对象的目标完成形状的最终设计面而移动刮板的板尖的方式来自动调整刮板的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5247939号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
根据上述以往的控制，通过在对刮板的负荷过度变大时使刮板上升，能够抑制履带板滑动的产生。由此，能够高效地进行作业。
但是，如图26所示，在以往的控制中，首先将刮板控制沿着最终设计面100。之后，若对刮板的负荷变大，则通过负荷控制使刮板上升(参照图26的刮板的轨迹200)。因而，在挖掘具有较大起伏的地形300的情况下，施加于刮板的负荷迅速变大，由此可能导致刮板迅速地上升。在该情况下，将会形成凹凸较大的地形，因此难以顺畅地进行挖掘作业。另外，所挖掘的地形容易被破坏，存在完工质量降低的隐患。
另外，在通过作业车辆进行的作业中，除了挖掘作业之外，还有填土作业。在填土作业中，作业车辆利用工作装置从削土部削出土。然后，作业车辆利用工作装置将削出的土填到规定位置。通过使作业车辆在所填的土上行驶，或者利用辊，将土夯实。由此，例如能够将凹陷的地形填埋而形成为平坦的形状。
但是，在上述自动控制中，也难以进行良好的填土作业。例如，如图27所示，在整地控制中，以使刮板的板尖沿最终设计面100移动的方式自动调整刮板的位置。因此，若通过整地控制对具有较大起伏的地形300进行填土作业，则如图27中虚线400所示，将会一次将大量的土填于作业车辆的跟前的位置。在该情况下，所填的土的厚度较大，因此难以将所填的土夯实。因此，存在作业的完工质量降低这一问题。
本发明的技术问题在于，提供能够通过自动控制进行高效且完工质量好的作业的作业车辆的控制系统、工作装置的轨迹设定方法以及作业车辆。
用于解决技术问题的手段
第一方式为一种具有工作装置的作业车辆的控制系统，控制系统具备显示器、输入装置以及控制器。控制器与显示器以及输入装置进行通信。控制器被编程为进行以下的处理。控制器使显示器的画面上显示作业车辆的当前位置。控制器从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号。控制器将接收到第一输入信号时的作业车辆的位置决定为第一位置。控制器使显示器的画面上显示第一位置。控制器从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号。控制器将接收到第二输入信号时的作业车辆的位置决定为第二位置。控制器基于至少包含第一位置与第二位置的基准位置信息，决定表示工作装置的目标轨迹的目标设计面。
第二方式为一种作业车辆的工作装置的目标轨迹设定方法，目标轨迹设定方法具备以下的处理。第一处理是在显示器的画面上显示作业车辆的当前位置。第二处理是从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号。第三处理是将接收到第一输入信号时的作业车辆的位置决定为第一位置。第四处理是在显示器的画面上显示第一位置。第五处理是从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号。第六处理是将接收到第二输入信号时的作业车辆的位置决定为第二位置。第七处理是基于至少包含第一位置与第二位置的基准位置信息，决定表示工作装置的目标轨迹的目标设计面。
第三方式是一种作业车辆，作业车辆具备工作装置、显示器、输入装置以及控制器。控制器与显示器以及输入装置进行通信。控制器被编程为进行以下的处理。控制器使显示器的画面上显示作业车辆的当前位置。控制器从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号。控制器将接收到第一输入信号时的作业车辆的位置决定为第一位置。控制器使显示器的画面上显示第一位置。控制器从输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号。控制器将接收到第二输入信号时的作业车辆的位置决定为第二位置。控制器基于至少包含第一位置与第二位置的基准位置信息，决定表示工作装置的目标轨迹的目标设计面。控制器按照目标设计面控制工作装置。
发明效果
根据本发明，通过按照目标设计面控制工作装置，能够在抑制对工作装置的负荷变得过度的同时进行挖掘。由此，能够使作业的完工质量提高。另外，能够通过自动控制使作业的效率提高。
附图说明
图1是表示实施方式的作业车辆的侧视图。
图2是表示作业车辆的驱动系统与控制系统的构成的框图。
图3是表示作业车辆的构成的示意图。
图4是表示设计面以及现状面的一个例子的图。
图5是表示工作装置的自动控制的处理的流程图。
图6是表示显示于显示器的操作画面的一个例子的图。
图7是表示用于选择目标设计面的操作画面的一个例子的图。
图8是表示第一模式下的处理的流程图。
图9是表示第一模式的操作画面的一个例子的图。
图10是表示俯仰角与倾角的图。
图11是表示第一模式的操作画面的一个例子的图。
图12是表示第一模式的操作画面的一个例子的图。
图13是表示第一模式的操作画面的一个例子的图。
图14是表示第一模式的操作画面的一个例子的图。
图15是表示简易设计面的一个例子的图。
图16是表示简易设计面的一个例子的图。
图17是表示第二模式下的处理的流程图。
图18是表示第二模式的操作画面的一个例子的图。
图19是表示第二模式的操作画面的一个例子的图。
图20是表示第二模式的操作画面的一个例子的图。
图21是第三模式下的处理是表示的流程图。
图22是表示第三模式的操作画面的一个例子的图。
图23是表示第三模式的操作画面的一个例子的图。
图24是表示其他实施方式的作业车辆的驱动系统与控制系统的构成的框图。
图25是表示其他实施方式的作业车辆的驱动系统与控制系统的构成的框图。
图26是表示相关技术的一个例子的图。
图27是表示相关技术的一个例子的图。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式的作业车辆进行说明。图1是表示实施方式的作业车辆1的侧视图。本实施方式的作业车辆1是推土机。作业车辆1具备车体11、行驶装置12以及工作装置13。
车体11具有驾驶室14与发动机室15。在驾驶室14配置有未图示的驾驶席。发动机室15配置于驾驶室14的前方。行驶装置12安装于车体11的下部。行驶装置12具有左右一对履带16。另外，在图1中，仅图示了左侧的履带16。作业车辆1通过履带16旋转而行驶。作业车辆1的行驶也可以是自主行驶、半自主行驶、基于操作人员的操作的行驶中的任一形式。
工作装置13安装于车体11。工作装置13具有提升架17、刮板18、提升缸19以及倾斜缸21。
提升架17以能够以沿车宽方向延伸的轴线X为中心向上下动作的方式安装于车体11。提升架17支承刮板18。刮板18配置于车体11的前方。刮板18伴随着提升架17的上下移动而向上下移动。
提升缸19连结于车体11与提升架17。通过提升缸19伸缩，提升架17以轴线X为中心向上下旋转。
倾斜缸21连结于提升架17与刮板18。通过倾斜缸21伸缩，刮板18以大致沿车辆前后方向延伸的轴线Z为中心旋转。
图2是表示作业车辆1的驱动系统2与控制系统3的构成的框图。如图2所示，驱动系统2具备发动机22、液压泵23以及动力传递装置24。
液压泵23由发动机22驱动而排出工作油。从液压泵23排出的工作油被供给到提升缸19与倾斜缸21。另外，在图2中图示出一个液压泵23，但也可以设有多个液压泵。
动力传递装置24将发动机22的驱动力传递到行驶装置12。动力传递装置24例如可以是HST(Hydro Static Transmission：静液压变速器)。或者，动力传递装置24例如也可以是变矩器或具有多个变速齿轮的变速器。
控制系统3具备操作装置25a、输入装置25b、显示器25c、控制器26、控制阀27以及存储装置28。操作装置25a是用于操作工作装置13以及行驶装置12的装置。操作装置25a配置于驾驶室14。操作装置25a接受用于驱动工作装置13以及行驶装置12的操作人员的操作，输出与操作相应的操作信号。操作装置25a例如包含操作杆、踏板、开关等。
例如，行驶装置12用的操作装置25a被设为能够操作为前进位置、后退位置以及中立位置。表示操作装置25a的位置的操作信号被输出到控制器26。控制器26在操作装置25a的操作位置为前进位置时，控制行驶装置12或动力传递装置24以使作业车辆1前进。在操作装置25a的操作位置为后退位置时，控制器26控制行驶装置12或动力传递装置24，以使作业车辆1后退。
输入装置25b以及显示器25c例如是触摸面板式的显示输入装置。显示器25c例如是LCD或OLED。不过，显示器25c也可以是其他种类的显示装置。输入装置25b以及显示器25c也可以相互是不同的装置。例如，输入装置25b也可以是开关等输入装置。输入装置25b将表示操作人员的操作的操作信号向控制器26输出。
控制器26被编程为基于取得的数据控制作业车辆1。控制器26例如包含CPU等处理装置(处理器)。控制器26从操作装置25a取得操作信号。控制器26基于操作信号控制控制阀27。控制器26从输入装置25b取得操作信号。控制器26输出使规定的画面显示于显示器25c的信号。
控制阀27为比例控制阀，被来自控制器26的指令信号控制。控制阀27配置于提升缸19以及倾斜缸21等液压促动器和液压泵23之间。控制阀27控制从液压泵23向提升缸19以及倾斜缸21供给的工作油的流量。控制器26生成对控制阀27的指令信号，以使刮板18根据上述操作装置25a的操作而动作。由此，根据操作装置25a的操作量来控制提升缸19。或者，根据操作装置25a的操作量来控制倾斜缸21。另外，控制阀27可以是压力比例控制阀。或者，控制阀27也可以是电磁比例控制阀。
控制系统3具备提升缸传感器29。提升缸传感器29检测提升缸19的行程长度(以下，称作“提升缸长度L”)。如图3所示，控制器26基于提升缸长度L计算刮板18的提升角θlift。图3是表示作业车辆1的构成的示意图。
在图3中，用双点划线示出了工作装置13的原点位置。工作装置13的原点位置是刮板18的板尖在水平的地面上与地面接触的状态下的刮板18的位置。提升角θlift是工作装置13离原点位置的角度。
如图2所示，控制系统3具备倾斜缸传感器30。倾斜缸传感器30检测倾斜缸21的行程长度。与提升角θlift相同，控制器26基于倾斜缸21的行程长度计算刮板18的倾角。
如图2所示，控制系统3具备位置检测装置31。位置检测装置31测定作业车辆1的位置。位置检测装置31具备GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)接收机32和IMU33。GNSS接收机32例如是GPS(Global Positioning System：全球定位系统)用的接收机。GNSS接收机32的天线配置于驾驶室14上。GNSS接收机32自卫星接收定位信号，通过定位信号运算天线的位置而生成车体位置数据。控制器26从GNSS接收机32取得车体位置数据。
IMU33是惯性测量装置(Inertial Measurement Unit)。IMU33取得车体倾斜角数据与车体加速度数据。车体倾斜角数据包含车辆前后方向相对于水平方向的角度(俯仰角)以及车辆横向相对于水平方向的角度(侧倾角)。车体加速度数据包含作业车辆1的加速度。控制器26从IMU33取得车体倾斜角数据以及车体加速度数据。
控制器26根据提升缸长度L、车体位置数据以及车体倾斜角数据运算板尖位置P0。如图3所示，控制器26基于车体位置数据计算GNSS接收机32的全球坐标。控制器26基于提升缸长度L计算提升角θlift。控制器26基于提升角θlift与车体尺寸数据计算板尖位置P0相对于GNSS接收机32的本地坐标。
控制器26根据车体位置数据和车体加速度数据计算作业车辆1的行进方向与车速。车体尺寸数据存储于存储装置28，表示工作装置13相对于GNSS接收机32的位置。控制器26基于GNSS接收机32的全球坐标、板尖位置P0的本地坐标以及车体倾斜角数据计算板尖位置P0的全球坐标。控制器26取得板尖位置P0的全球坐标作为板尖位置数据。另外，也可以通过在刮板18上安装GNSS接收机而直接地计算板尖位置P0。
存储装置28例如包含存储器与辅助存储装置。存储装置28例如可以是RAM或ROM等。存储装置28也可以是半导体存储器或硬盘等。存储装置28是非暂时性的(non-transitory)计算机可读取的记录介质的一个例子。存储装置28记录有能够由处理器执行且用于控制作业车辆1的计算机指令。
存储装置28存储有作业现场地形数据。作业现场地形数据表示作业现场的现状的地形。作业现场地形数据例如是三维数据形式的地形测量图。作业现场地形数据例如能够通过航空激光测量来获得。
控制器26取得现状地形数据。现状地形数据表示作业现场的现状面50。现状面50是沿着作业车辆1的行进方向的区域的地形。现状地形数据通过根据作业现场地形数据、从上述的位置检测装置31获得的作业车辆1的位置以及行进方向利用控制器26中的运算而取得。另外，如后述那样，现状地形数据通过作业车辆1行驶而取得。
图4是表示现状面50的剖面的一个例子的图。如图4所示，现状地形数据包含多个参照点处的现状面50的高度。详细地说，现状地形数据在作业车辆1的行进方向上包含多个参照点处的现状面50的高度Z0～Zn。多个参照点按照规定间隔排列。规定间隔例如是1m，也可以是其他值。
另外，在图4中，纵轴表示地形的高度，横轴表示在作业车辆1的行进方向上距当前位置的距离。当前位置可以是基于作业车辆1的当前的板尖位置P0而确定的位置。当前位置也可以基于作业车辆1的其他部分的当前位置而确定。
存储装置28存储有设计面数据。设计面数据表示作为工作装置13的目标轨迹的设计面60、70。存储装置28中保存有表示多个设计面60、70的多个设计面数据。
如图4所示，设计面数据与现状地形数据相同，包含多个参照点处的设计面60、70的高度。多个设计面60、70包含最终设计面70。最终设计面70是作业现场的表面的最终的目标形状。最终设计面70例如是三维数据形式的土木施工图，预先保存于存储装置28。另外，在图4中，最终设计面70是与水平方向平行的平坦形状，但也可以是与此不同的形状。
多个设计面60、70包含最终设计面70以外的中间的设计面60。设计面60的至少一部分位于最终设计面70与现状面50之间。控制器26能够生成希望的设计面60，生成表示该设计面60的设计面数据，并保存于存储装置28。
控制器26基于现状地形数据、设计面数据以及板尖位置数据自动地控制工作装置13。以下，对通过控制器26执行的工作装置13的自动控制进行说明。图5是表示工作装置13的自动控制的处理的流程图。
如图5所示，在步骤S101中，控制器26取得当前位置数据。在此，控制器26如上述那样取得工作装置13的当前的板尖位置P0。在步骤S102中，控制器26取得设计面数据。控制器26从存储装置28取得设计面数据。
在步骤S103中，控制器26取得现状地形数据。如上述那样，控制器26根据作业现场地形数据、作业车辆1的位置以及行进方向取得现状地形数据。另外，控制器26通过作业车辆1在现状面50上移动而取得表示当前的现状面50的现状地形数据。
例如，控制器26取得表示板尖位置P0的最新轨迹的位置数据作为现状地形数据。控制器26通过取得的现状地形数据更新作业现场地形数据。或者，控制器26也可以根据车体位置数据与车体尺寸数据计算履带16的底面的位置，并取得表示履带16的底面的轨迹的位置数据作为现状地形数据。
或者，现状地形数据也可以根据由作业车辆1的外部的测量装置测量出的测量数据而生成。作为外部的测量装置，例如也可以使用航空激光测量。或者，也可以利用相机拍摄现状面50，并根据由相机获得的图像数据生成现状地形数据。例如，也可以使用利用UAV(Unmanned Aerial Vehicle：无人机)进行的空拍测量。
在步骤S104中，控制器26决定目标设计面。控制器26将操作人员所选择的设计面60、70决定为目标设计面。或者，控制器26也可以将自动地选择或生成的设计面60、70决定为目标设计面。
在步骤S105中，控制器26控制工作装置13。控制器26按照目标设计面自动地控制工作装置13。详细地说，控制器26生成对工作装置13的指令信号，以使刮板18的板尖位置朝向目标设计面移动。生成的指令信号被输入到控制阀27。由此，工作装置13的板尖位置P0沿目标设计面移动。
例如，在目标设计面位于比现状面50靠上方的位置时，利用工作装置13在现状面50上填土。另外，在目标设计面位于比现状面50靠下方的位置时，利用工作装置13挖掘现状面50。
控制器26也可以在从操作装置25a输出了操作工作装置13的信号时开始对工作装置13的控制。作业车辆1的移动可以通过由操作人员对操作装置25a进行操作而以手动方式进行。或者，作业车辆1的移动也可以通过来自控制器26的指令信号自动地进行。
上述处理在作业车辆1前进时执行。例如，在行驶装置12用的操作装置25a为前进位置时，执行上述处理而自动地控制工作装置13。若作业车辆1后退，则控制器26停止对工作装置13的控制。
接下来，对设计面60的生成功能进行说明。控制器26能够生成希望的设计面60并将其设定为目标设计面。图6是表示显示于显示器25c的操作画面80的一个例子的图。
如图6所示，操作画面80包含俯视图，该俯视图包含表示作业现场的地形的图像801和表示作业车辆1的当前位置的图标802。图像801也可以示出上述现状面50。在操作画面80的俯视图中，也可以根据现状面50与目标设计面之间的距离，以不同的显示方式示出作业现场的地形。例如，控制器26也可以根据现状面50与目标设计面之间的距离，以不同的颜色显示现状面50。由此，操作人员能够通过观察操作画面80而容易地掌握现状面50的哪个部分还没被填土、或者填土不足的部分在哪里。
操作画面80包含多个操作键41-43。例如，操作画面80包含上升键41、下降键42以及画面切换键43。上升键41是用于使目标设计面上升规定距离的键。下降键42是用于使目标设计面下降规定距离的键。画面切换键43是用于切换显示于显示器25c的操作画面80的键。
操作画面80包含模式选择键44。模式选择键44是用于从多个模式选择自动控制的控制模式的键。在本实施方式中，操作人员能够通过操作模式选择键44，从通常模式、第一模式、第二模式以及第三模式选择控制模式。
例如，每当操作人员按下模式选择键44时，模式选择键44就依次切换通常模式的决定按钮、第一模式的决定按钮、第二模式的决定按钮以及第三模式的决定按钮。操作人员通过长按某个决定按钮，从而将对应的模式决定为控制模式。
另外，通常模式的决定按钮、第一模式的决定按钮、第二模式的决定按钮以及第三模式的决定按钮并不局限于共用的模式选择键44，也可以是相互不同的键。
在通常模式中，按照位于最终设计面70与现状面50之间的目标设计面控制工作装置。控制器26根据表示最终设计面70的设计面数据和现状地形数据生成位于最终设计面70与现状面50之间的中间设计面61，并将其决定为目标设计面。
例如，如图4所示，控制器26将使现状面50沿铅垂方向位移了规定距离后的面决定为中间设计面61。控制器26也可以修正中间设计面61的一部分，以使由工作装置13挖掘的土量成为适当的值。另外，在中间设计面61的倾斜角较大的情况下，控制器26也可以修正中间设计面61的一部分以使倾斜角变小。
或者，在通常模式中，控制器26也可以如上述那样将操作人员选择的设计面60设定为目标设计面。图7是表示用于选择目标设计面的操作画面81的一个例子的图。操作画面81包含保存的多个设计面数据的列表811。操作人员从列表811中的多个设计面数据选择“激活”的设计面60、70的设计面数据。控制器26将被“激活”的设计面60、70决定为上述目标设计面。
在第一～第三模式中，操作人员能够简易地生成希望的设计面60并将其设定为目标设计面。在第一～第三模式中，控制器26不取决于最终设计面70以及现状面50，而是基于操作人员对输入装置25b的输入操作、车辆信息以及方位信息生成设计面60。在以下的说明中，将以第一～第三模式生成的设计面60称作“简易设计面62”。
在第一模式中，存储操作人员进行输入操作的时刻的表示作业车辆1的位置(以下，称作“基准点P1”)的位置信息与表示作业车辆1的方位的方位信息。在第一模式中，生成在操作人员进行输入操作的时刻的作业车辆1的位置处通过、且朝向作业车辆1的方位延伸的平坦的平面作为简易设计面62。图8是表示第一模式下的处理的流程图。
如图8所示，在步骤S201中，控制器26判定有无决定基准点P1的操作人员的输入操作。控制器26在从输入装置25b接收到表示决定基准点P1的操作人员的输入操作的输入信号时，判定为有操作人员的输入操作。
具体而言，图9是表示第一模式的操作画面82的一个例子的图。如图9所示，若操作画面82上的第一模式的决定按钮(44)被长按，则控制器26判定为有决定基准点P1的操作人员的输入操作。
在步骤S202～S204中，控制器26取得操作人员进行输入操作时的车辆信息。详细地说，在步骤S202中，控制器26取得操作人员进行输入操作时的板尖位置P0并将其设定为基准点P1。更详细地说，控制器26如图10所示那样将刮板18的板尖180在车辆左右方向上的中心设为板尖位置P0，将其设定为基准点P1。
在步骤S203中，控制器26取得操作人员进行输入操作时的车体11的俯仰角。如图10所示，车体11的俯仰角是沿车辆前后方向延伸的履带16的底面160相对于水平方向的角度。车体11的俯仰角根据来自IMU33的车体倾斜角数据取得。
在步骤S204中，控制器26取得操作人员进行输入操作时的工作装置13的倾角。如图10所示，倾角是沿车辆左右方向延伸的刮板18的板尖180相对于水平方向的角度。如上述那样，控制器26根据倾斜缸21的行程量计算倾角。
在步骤S205中，控制器26取得操作人员进行输入操作时的作业车辆1的方位。作业车辆1的方与位上述作业车辆1的行进方向对应，例如通过来自GNSS接收机32的车体位置数据取得。
在步骤S206中，控制器26决定简易设计面62。控制器26将通过基准点P1并朝向作业车辆1的方位延伸、且具有俯仰角的纵坡度和倾角的横坡度的平面决定为简易设计面62。由此，生成通过基准点P1且与作业车辆1的方位、俯仰角以及倾角平行的简易设计面62。然后，在步骤S207中，控制器26将简易设计面62决定为目标设计面。另外，控制器26将表示所决定的简易设计面62的设计面数据保存于存储装置28。
如图11所示，第一模式的操作画面82包含调整键45。若操作人员按下调整键45，则图12所示的调整显示803显示于操作画面82。调整显示803包含方向的固定选择栏804、纵坡度的固定选择栏805以及横坡度的固定选择栏806。另外，调整显示803包含方向的输入栏807、纵坡度的输入栏808以及横坡度的输入栏809。
方向的固定选择栏804是在生成简易设计面62时，选择能否无关于车辆的方位地固定简易设计面62的方向所用的栏。在本实施方式中，在方向的固定选择栏804中进行了勾选表示“可”，未进行勾选表示“否”。以下，关于其他固定选择栏，也同样是在固定选择栏中进行了勾选表示“可”，未进行勾选表示“否”。
在方向的固定选择栏804为“否”时，操作人员进行输入操作时的作业车辆1的方位被设定为简易设计面62的方向。在方向的固定选择栏804为“可”时，简易设计面62的方向被固定为输入到方向的输入栏807中的值。
纵坡度的固定选择栏805是在生成简易设计面62时、选择能否无关于车体11的俯仰角地固定纵坡度所用的栏。在本实施方式中，在纵坡度的固定选择栏805为“否”时，操作人员进行输入操作时的车体11的俯仰角被设定为简易设计面62的纵坡度。在纵坡度的固定选择栏805为“可”时，简易设计面62的纵坡度被固定为输入到纵坡度的输入栏808中的值。
横坡度的固定选择栏806是在生成简易设计面62时，选择能否无关于工作装置13的倾角地固定横坡度所用的栏。在横坡度的固定选择栏806为“否”时，操作人员进行输入操作时的工作装置13的倾角被设定为简易设计面62的横坡度。在横坡度的固定选择栏806为“可”时，简易设计面62的横坡度被固定为输入到横坡度的输入栏809中的值。
例如通过图13所示的数值的输入键46进行数值向各输入栏807-809的输入。操作人员通过按下方向的输入栏807，从而使数值的输入键46显示于操作画面82。操作人员通过按下数值的输入键46，从而能够将数值输入方向的输入栏807。同样，操作人员通过按下数值的输入键46，从而能够将数值输入各输入栏808、809。
控制器26从输入装置25b接收基于调整显示803的表示操作人员的设定操作的设定信号。控制器26基于设定信号变更简易设计面62的方向、纵坡度以及横坡度。
例如，如图14所示，设想纵坡度的固定选择栏805与横坡度的固定选择栏806为“可”，纵坡度的输入栏808与横坡度的输入栏809都被输入了0％的情况。在该情况下，如图15以及图16所示，生成通过基准点P1并向与作业车辆1的方位相同的方向延伸、且与水平面平行的平坦的平面作为简易设计面62，并将其设定为目标设计面。
由此，例如在图15中，通过按照简易设计面62控制工作装置13，从而削去因堆起的土而隆起的地形51的上部，形成平坦的形状。另外，在图16中，具有凹凸的地面52被平整为水平，形成平坦的形状。
在这些情况下，操作人员以使板尖位置P0对准开始挖掘的位置的状态操作第一模式的决定按钮(44)即可。由此，板尖位置P0被设定为基准点P1，通过基准点P1的水平的简易设计面62被设定为目标设计面。然后，控制器26通过按照目标设计面控制工作装置13，从而能够容易地形成上述形状。因而，控制器26即使未取得表示图15的隆起的地形51或图16的有凹凸的地面52的现状地形数据，也能够生成简易设计面62。
接下来，对第二模式进行说明。在第二模式中，操作人员进行输入操作时的作业车辆1的两个位置被作为基准点P1、P2而存储。在第二模式中，生成通过该两个基准点P1、P2的平坦的平面来作为简易设计面62。图17是表示第二模式下的处理的流程图。
如图17所示，在步骤S301中，控制器26判定有无决定第一基准点P1的操作人员的输入操作。控制器26在从输入装置25b接收到表示决定第一基准点P1的操作人员的输入操作的输入信号时，判定为有操作人员的输入操作。具体而言，图18是表示第二模式的操作画面83的一个例子的图。如图18所示，若操作画面83上的第二模式的决定按钮(44)被长按，则控制器26判定为有决定第一基准点P1的操作人员的输入操作。
在步骤S302中，控制器26取得操作人员进行输入操作时的板尖位置P0并将其设定为第一基准点P1。与第一模式相同，控制器26将板尖180在左右方向上的中心设定为第一基准点P1。控制器26将表示第一基准点P1的坐标作为基准位置信息保存于存储装置28。
在步骤S303中，控制器26判定有无决定第二基准点P2的操作人员的输入操作。控制器26在从输入装置25b接收到表示决定第二基准点P2的操作人员的输入操作的输入信号时，判定为有操作人员的输入操作。与第一基准点P1相同，若操作画面83上的第二模式的决定按钮(44)被长按，则控制器26判定为有决定第二基准点P2的操作人员的输入操作。
在步骤S304中，与第一基准点P1相同，控制器26取得操作人员进行输入操作时的板尖位置P0并将其设定为第二基准点P2。控制器26将表示第二基准点P2的坐标作为基准位置信息保存于存储装置28。
另外，如图18所示，在第二模式的操作画面83中，显示表示所决定的基准点P1-P2的数量的计数器831。在尚未决定基准点P1、P2时，在计数器831显示“0”。在步骤S302中，在仅决定了第一基准点P1时，在计数器831显示“1”。在步骤S304中，在决定了第一、第二基准点P1、P2时，在计数器831显示“2”。
在步骤S305中，控制器26决定简易设计面62。控制器26将通过第一基准点P1与第二基准点P2的平坦的平面决定为简易设计面62。控制器26根据第一基准点P1与第二基准点P2的坐标计算车辆的方位与纵坡度。另外，在第二模式中，横坡度被固定为规定值。例如，第二模式下的横坡度被设定成了0％作为其初始值。不过，操作人员通过向横坡度的输入栏809输入希望的值，能够从初始值变更横坡度。
然后，在步骤S306中，控制器26将简易设计面62决定为目标设计面。另外，控制器26将表示所决定的简易设计面62的设计面数据保存于存储装置28。
另外，如图19所示，与第一模式的操作画面82相同，第二模式的操作画面83也包含调整键45。若操作人员按下调整键45，则图20所示的调整显示803显示于操作画面83。第二模式的调整显示803与第一模式的调整显示803大致相同。但是，在第二模式中，能够选择能否仅固定纵坡度，且不能进行方向的固定。另外，横坡度仅是固定的。因此，第二模式的调整显示803包含纵坡度的固定选择栏805，但不包含方向的固定选择栏804与横坡度的固定选择栏806。但是，操作人员通过向各输入栏807-809输入数值，能够变更简易设计面62的方向、纵坡度以及横坡度。
接下来，对第三模式进行说明。在第三模式中，操作人员进行输入操作时的作业车辆1的三个位置被作为基准点P1-P3而存储。在第三模式中，生成通过该三个基准点P1-P3的平坦的平面作为简易设计面62。图21是表示第三模式下的处理的流程图。
步骤S401至步骤S404的处理与第二模式的步骤S301至步骤S304的处理相同，因此省略说明。
在步骤S405中，控制器26判定有无决定第三基准点P3的操作人员的输入操作。控制器26在从输入装置25b接收到表示决定第三基准点P3的操作人员的输入操作的输入信号时，判定为有操作人员的输入操作。具体而言，图22是表示第三模式的操作画面84的一个例子的图。如图22所示，若操作画面84上的第三模式的决定按钮(44)被长按，则控制器26判定为有决定第三基准点P3的操作人员的输入操作。
在步骤S406中，控制器26与第一、第二基准点P1、P2相同，取得操作人员进行输入操作时的板尖位置P0并将其设定为第三基准点P3。控制器26将表示第三基准点P3的坐标作为基准位置信息保存于存储装置28。
另外，如图22所示，在第三模式的操作画面84中，与第二模式相同，显示表示所决定的基准点P1-P3的数量的计数器831。在计数器831显示所决定的基准点P1-P3的数量。
在步骤S407中，控制器26决定简易设计面62。控制器26将通过第一基准点P1、第二基准点P2以及第三基准点P3的平坦的平面决定为简易设计面62。控制器26根据第一基准点P1、第二基准点P2以及第三基准点P3的坐标计算车辆的方位、纵坡度以及横坡度。
然后，步骤S408中，控制器26将简易设计面62决定为目标设计面。另外，控制器26将表示所决定的简易设计面62的设计面数据保存于存储装置28。
另外，如图23所示，与第一模式的操作画面82以及第二模式的操作画面83相同，第三模式的操作画面84也包含调整键45。若操作人员按下调整键45，则图23所示的调整显示803显示于操作画面。第三模式的调整显示803与第一模式的调整显示803以及第二模式的调整显示803大致相同。但是，在第三模式中，不能进行方向的固定、纵坡度的固定以及横坡度的固定。因此，第三模式的调整显示803不包含方向的固定选择栏804、纵坡度的固定选择栏805以及横坡度的固定选择栏806。不过，操作人员通过向各输入栏807-809输入数值，能够变更简易设计面62的方向、纵坡度以及横坡度。
根据以上说明的本实施方式的作业车辆1的控制系统3，在目标设计面位于比现状面50靠上方的位置时，通过沿目标设计面控制工作装置13，能够将土较薄地填到现状面50上。另外，在目标设计面比现状面50靠下方的位置时，通过沿目标设计面控制工作装置13，能够在抑制对工作装置13的负荷变得过度的同时进行挖掘。由此，能够使作业的完工质量提高。另外，能够通过自动控制使作业的效率提高。
另外，在第一～第三模式中，通过设定基准点P1-P3，能够生成通过基准点P1-P3的简易设计面62并将其设定为目标设计面。由此，操作人员能够根据状况容易地设定新的目标设计面。
例如，在第一模式中，操作人员使刮板18的板尖180置于作业的开始位置并操作第一模式的决定按钮(44)，从而能够以板尖位置P0为基准点P1，生成通过基准点P1的水平的简易设计面62并将其设定为目标设计面。或者，能够以板尖位置P0为基准点P1，生成通过基准点P1且与俯仰角和/或倾角平行的简易设计面62并将其设定为目标设计面。
在第二模式中，操作人员使板尖置于作业的开始位置并操作第二模式的决定按钮(44)，从而将该板尖位置P0设定为第一基准点P1。然后，操作人员使作业车辆1移动，将板尖180置于希望使板尖180通过的位置并操作第二模式的决定按钮(44)，从而将该板尖位置P0设定为第二基准点P2。由此，能够生成通过第一基准点P1与第二基准点P2的平坦的简易设计面62并将其设定为目标设计面。
在第三模式中，与第二模式相同，在设定第一、第二基准点P1、P2之后，操作人员进一步使作业车辆1移动。然后，操作人员将板尖180置于希望使板尖180通过的位置并操作第二模式的决定按钮(44)，从而将该板尖位置P0设定为第三基准点P3。由此，能够生成通过第一基准点P1、第二基准点P2以及第三基准点P3的平坦的简易设计面62并将其设定为目标设计面。
以上说明了本发明的一实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变更。
作业车辆1并不局限于推土机，也可以是轮式装载机、机动平地机等其他车辆。
作业车辆1也可以是能够远程操纵的车辆。在该情况下，控制系统3的一部分也可以配置于作业车辆1的外部。例如，控制器26也可以配置于作业车辆1的外部。控制器26也可以配置于远离作业现场的控制中心内。
控制器26也可以具有相互分体的多个控制器26。例如，如图24所示，控制器26也可以包括配置于作业车辆1的外部的遥控器261和搭载于作业车辆1的车载控制器262。遥控器261与车载控制器262也可以是能够经由通信装置38、39通过无线方式进行通信。而且，也可以是上述控制器26的功能的一部分由遥控器261执行，剩余的功能由车载控制器262执行。例如，也可以是决定设计面60、70的处理由遥控器261执行，输出对工作装置13的指令信号的处理由车载控制器262执行。
操作装置25a、输入装置25b以及显示器25c也可以配置于作业车辆1的外部。在该情况下，也可以从作业车辆1中省略驾驶室。或者，也可以从作业车辆1中省略操作装置25a、输入装置25b以及显示器25c。也可以没有由操作装置25a与输入装置25b进行的操作，仅通过由控制器26进行的自动控制来操作作业车辆1。
现状面50也可以由其他装置取得，而不局限于上述位置检测装置31。例如，如图25所示，也可以通过接受来自外部的装置的数据的接口装置37取得现状面50。接口装置37也可以通过无线方式接收外部的测量装置40所测量的现状地形数据。或者，接口装置37也可以是记录介质的读取装置，经由记录介质接受外部的测量装置40所测量的现状地形数据。
输入装置25b并不局限于触摸面板式的装置，也可以是开关等装置。上述操作键41-43并不局限于显示于触摸面板的软键，也可以是硬键。操作键41-43也可以被变更。例如，也可以省略上升键41与下降键42。
第一模式的决定按钮(44)、第二模式的决定按钮(44)以及第三模式的决定按钮(44)也可以是硬键。例如，第一模式的决定按钮(44)、第二模式的决定按钮(44)以及第三模式的决定按钮(44)也可以配置于操作装置25a。第一模式的决定按钮(44)、第二模式的决定按钮(44)以及第三模式的决定按钮(44)并不局限于共用的键，也可以是相互不同的键。
作业车辆1的位置并不是如上述的实施方式那样限定于板尖位置P0，也可以是其他位置。例如，作业车辆1的位置也可以是车体11的规定部分的位置。例如，作业车辆1的位置也可以是履带16的底面160的规定位置。
作业车辆1的前后方向的倾斜角并不是如上述的实施方式那样局限于车体11的俯仰角，也可以是其他角度。例如，作业车辆1的前后方向的倾斜角也可以是工作装置13的提升角。
作业车辆1的左右方向的倾斜角并不是如上述的实施方式那样局限于工作装置13的倾角，也可以是其他角度。例如，作业车辆1的左右方向的倾斜角也可以是车体11的侧倾角。
也可以省略通常模式。也可以省略第一模式。也可以省略第三模式。
也可以变更操作画面。例如，操作画面也可以包含具有表示作业现场的地形的图像和表示作业车辆1的当前位置的图标的侧视图。也可以变更或省略第一～第三模式的调整显示803。
工业实用性
根据本发明，能够提供可通过自动控制进行高效且完工质量好的作业的作业车辆的控制系统、工作装置轨迹设定方法以及作业车辆。
附图标记说明
1 作业车辆
3 控制系统
13 工作装置
25b 输入装置
25c 显示器
26 控制器

Claims (19)

1.一种作业车辆的控制系统，是具有工作装置的作业车辆的控制系统，其特征在于，具备：
显示器；
输入装置；
控制器，其与所述显示器以及所述输入装置进行通信；
所述控制器使所述显示器的画面上显示所述作业车辆的当前位置，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号，
所述控制器将接收到所述第一输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第一位置，
所述控制器使所述显示器的所述画面上显示所述第一位置，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号，
所述控制器将接收到所述第二输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第二位置，
所述控制器基于至少包含所述第一位置与所述第二位置的基准位置信息，决定表示所述工作装置的目标轨迹的目标设计面。
2.根据权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，
所述控制器将通过所述第一位置与所述第二位置的平面决定为所述目标设计面。
3.根据权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，
所述控制器根据所述基准位置信息决定所述目标设计面的方向。
4.根据权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，
所述控制器根据所述基准位置信息决定所述目标设计面的纵坡度。
5.根据权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第三输入信号，
所述控制器将接收到所述第三输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第三位置，
所述基准位置信息还包含所述第三位置。
6.根据权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的设定操作的设定信号，
所述控制器基于所述设定信号变更所述目标设计面的方向和/或坡度。
7.根据权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，
所述控制器按照所述目标设计面控制所述工作装置。
8.一种工作装置的目标轨迹设定方法，是使用输入装置与显示器设定作业车辆的工作装置的目标轨迹的方法，其特征在于，包括：
在所述显示器的画面上显示所述作业车辆的当前位置；
从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号；
将接收到所述第一输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第一位置；
在所述显示器的所述画面上显示所述第一位置；
从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号；
将接收到所述第二输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第二位置；
基于至少包含所述第一位置与所述第二位置的基准位置信息，决定表示所述工作装置的目标轨迹的目标设计面。
9.根据权利要求8所述的工作装置的目标轨迹设定方法，其特征在于，
决定所述目标设计面包括：将通过所述第一位置与所述第二位置的平面决定为所述目标设计面。
10.根据权利要求8所述的工作装置的目标轨迹设定方法，其特征在于，
决定所述目标设计面包括：根据所述基准位置信息决定所述目标设计面的方向。
11.根据权利要求8所述的工作装置的目标轨迹设定方法，其特征在于，
决定所述目标设计面包括：根据所述基准位置信息决定所述目标设计面的纵坡度。
12.根据权利要求8所述的工作装置的目标轨迹设定方法，其特征在于，还包括：
从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第三输入信号；
将接收到所述第三输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第三位置；
所述基准位置信息还包含所述第三位置。
13.根据权利要求8所述的工作装置的目标轨迹设定方法，其特征在于，还包括：
从所述输入装置接收表示操作人员的设定操作的设定信号；
基于所述设定信号变更所述目标设计面的方向和/或坡度。
14.一种作业车辆，其特征在于，具备：
工作装置；
显示器；
输入装置；
控制器，其与所述显示器以及所述输入装置进行通信；
所述控制器使所述显示器的画面上显示作业车辆的当前位置，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第一输入信号，
所述控制器将接收到所述第一输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第一位置，
所述控制器使所述显示器的所述画面上显示所述第一位置，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第二输入信号，
所述控制器将接收到所述第二输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第二位置，
所述控制器基于至少包含所述第一位置与所述第二位置的基准位置信息，决定表示所述工作装置的目标轨迹的目标设计面，
所述控制器按照所述目标设计面控制所述工作装置。
15.根据权利要求14所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制器将通过所述第一位置与所述第二位置的平面决定为所述目标设计面。
16.根据权利要求14所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制器根据所述基准位置信息决定所述目标设计面的方向。
17.根据权利要求14所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制器根据所述基准位置信息决定所述目标设计面的纵坡度。
18.根据权利要求14所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的输入操作的第三输入信号，
所述控制器将接收到所述第三输入信号时的所述作业车辆的位置决定为第三位置，
所述基准位置信息还包含所述第三位置。
19.根据权利要求14所述的作业车辆，其特征在于，
所述控制器从所述输入装置接收表示操作人员的设定操作的设定信号，
所述控制器基于所述设定信号变更所述目标设计面的方向和/或坡度。
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