CN110637131A - 作业车辆的控制系统、方法以及作业车辆 - Google Patents

Abstract

一种作业车辆的控制系统，控制器确定作业对象的目标轮廓。控制器生成根据目标轮廓使工作装置动作的指令信号。控制器从操作装置接收操作信号。控制器基于操作信号判定操作人员的工作装置的操作。在操作人员对工作装置进行了操作时，控制器根据操作人员的操作修正目标轮廓。

Description

作业车辆的控制系统、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、方法以及作业车辆。

背景技术

在具有工作装置的作业车辆中，公知有在作业中通过控制器自动控制工作装置的位置的技术。例如在专利文献1中，通过检测施加在工作装置上的负荷，并根据该负荷自动控制工作装置的位置，而能够自动挖掘。

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

发明将要解决的课题

在上述自动挖掘中，操作人员为了变更工作装置的位置，即便手动操作工作装置操作杆，工作装置也会自动地返回原来的位置。因此，操作人员为了变更工作装置的位置，需要进行解除自动挖掘的操作。

本发明的目的在于，提供一种在工作装置的自动控制中，能够根据操作人员的意图变更工作装置的位置的作业车辆的控制系统、方法以及作业车辆。

用于解决课题的手段

第一方式的作业车辆的控制系统包括操作装置、控制器。操作装置输出表示操作人员的操作的操作信号。控制器与操作装置通信。控制器编程为进行以下处理。控制器确定作业对象的目标轮廓。控制器生成根据目标轮廓使工作装置动作的指令信号。控制器从操作装置接收操作信号。控制器基于操作信号判定操作人员的工作装置的操作。控制器在操作人员对工作装置进行了操作时，根据操作人员的操作修正目标轮廓。

第二方式的方法为在操作人员对工作装置进行了操作时，根据操作人员的操作修正目标轮廓的方法，具有以下处理。第一处理为确定作业对象的目标轮廓。第二处理为生成根据目标轮廓使工作装置动作的指令信号。第三处理为接收表示操作人员的操作的操作信号。第四处理为基于操作信号判定操作人员的工作装置的操作。第五处理为在操作人员对工作装置进行了操作时，根据操作人员的操作修正目标轮廓。

第三方式的作业车辆包括工作装置、操作装置、控制器。操作装置输出表示操作人员的操作的操作信号。控制器控制工作装置。控制器便成为进行以下处理。控制器确定作业对象的目标轮廓。控制器生成根据目标轮廓使工作装置动作的指令信号。控制器从操作装置接收操作信号。控制器基于操作信号判定操作人员的工作装置的操作。控制器在操作人员对工作装置进行了操作时，根据操作人员的操作修正目标轮廓。

发明效果

在本发明中，在工作装置的自动控制中，在操作人员对工作装置进行操作时，根据操作人员的操作修正目标轮廓。因此，为了解除自动控制不进行复杂的操作，而能够根据操作人员的意图容易地变更工作装置的位置。

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结构的框图。

图3是表示作业车辆的结构的示意图。

图4是表示工作装置的自动控制的处理的流程图。

图5是表示最终设计地形、当前地形以及目标设计地形的一例的图。

图6是表示目标移位数据的一例的图。

图7是表示用于确定目标移位的处理的流程图。

图8是用于修正目标设计地形的处理的流程图。

图9是表示修正后的目标设计地形的一例的图。

图10是表示修正后的目标设计地形的其他例的图。

图11是表示第一变形例的控制系统的结构的框图。

图12是表示第二变形例的控制系统的结构的框图。

图13是表示其他实施方式的修正后的目标设计地形的一例的图。

图14是表示其他实施方式的修正后的目标设计地形的一例的图。

图15是表示目标负荷参数数据的示例的图。

图16是表示目标设计地形的其他例的图。

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为推土机。作业车辆1具有车体11、行驶装置12、工作装置13。

车体11具有驾驶室14、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配置在驾驶室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。此外，在图1中，仅图示了左侧的履带16。通过使履带16旋转，作业车辆1行驶。作业车辆1的行驶可以是自主行驶、半自主行驶、根据操作人员的操作的行驶的任一形式。

工作装置13安装于车体11。工作装置13具有提升架17、推土铲18、提升液压缸19。

提升架17能够以沿车宽度方向延伸的轴线X为中心上下动作地安装于车体11。提升架17支承推土铲18。推土铲18配置于车体11的前方。推土铲18伴随提升架17的上下移动而上下移动。

提升液压缸19连结于车体11和提升架17。通过使提升液压缸19伸缩，提升架17以轴线X为中心上下旋转。

图2表示作业车辆1的驱动系统2与控制系统3的结构的框图。如图2所示，驱动系统2具有发动机22、液压泵23、动力传递装置24。

液压泵23由发动机22驱动，排出工作油。从液压泵23排出的工作油向提升液压缸19供给。此外，在图2中，图示了一个液压泵23，也可以设置多个液压泵。

动力传递装置24将发动机22的驱动力向行驶装置12传递。动力传递装置24例如也可以是HST(Hydro Static Transmission)。或者，动力传递装置24例如也可以是变矩器或者具有多个变速齿轮的变速器。

控制系统3具有第一操作装置25a、第二操作装置25b、控制器26、存储装置28、控制阀27。第一操作装置25a和第二操作装置25b配置在驾驶室14。第一操作装置25a是用于操作行驶装置12的装置。第一操作装置25a接收用于驱动行驶装置12的操作人员的操作，输出与操作对应的操作信号。第二操作装置25b是用于操作工作装置13的装置。第二操作装置25b接收用于驱动工作装置13的操作人员的操作，并输出与操作对应的操作信号。第一操作装置25a和第二操作装置25b例如包括操作操作杆、踏板、开关等。

第一操作装置25a设置为能够向前进位置、后退位置、中立位置操作。表示第一操作装置25a的位置的操作信号向控制器26输出。控制器26在第一操作装置25a的操作位置为前进位置时，控制行驶装置12或者动力传递装置24，以使得作业车辆1前进。在第一操作装置25a的操作位置为后退位置时，控制器26控制行驶装置12或者动力传递装置24，以使得作业车辆1后退。

第二操作装置25b设置为能够向上升位置、下降位置、中立位置操作。表示第二操作装置25b的位置的操作信号向控制器26输出。控制器26在第二操作装置25b的操作位置为上升位置时，控制提升液压缸19，以使得推土铲18上升。在第二操作装置25b的操作位置为下降位置时，控制器26控制提升液压缸19，以使得推土铲18下降。

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例如包括CPU等处理装置(处理器)。控制器26从操作装置25a、25b取得操作信号。控制器26基于操作信号控制控制阀27。此外，控制器26不限于一体，也可以分为多个控制器。

控制阀27为比例控制阀，根据来自控制器26的指令信号控制。控制阀27配置在提升液压缸19等液压致动器与液压泵23之间。控制阀27控制从液压泵23向提升液压缸19供给的工作油的流量。控制器26生成向控制阀27的指令信号，以使得根据第二操作装置25b的操作使推土铲18动作。由此，提升液压缸19根据第二操作装置25b的操作量被控制。此外，控制阀27也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具有工作装置传感器29。工作装置传感器29检测工作装置的位置，输出表示工作装置的位置的工作装置位置信号。详细而言，工作装置传感器29检测提升液压缸19的行程长度(以下，称作“提升液压缸长L”)。如图3所示，控制器26基于提升液压缸长L计算推土铲18的提升角θlift。图3是表示作业车辆1的结构的示意图。

在图3中，用双点划线表示工作装置13的基准位置。工作装置13的基准位置是在水平地面上使推土铲18的刀尖与地面接触的状态下的推土铲18的位置。提升角θlift为相对于工作装置13的基准位置的角度。

如图2所示，控制系统3具有位置传感器31。位置传感器31测定作业车辆1的位置。位置传感器31具有GNSS(Global Navigation Satellite System)接收器32、IMU33。GNSS接收器32例如为GPS(Global Positioning System)用的接收机。GNSS接收器32的天线配置在驾驶室14上。GNSS接收器32通过卫星接收定位信号，并通过定位信号计算天线的位置而生成车体位置数据。控制器26从GNSS接收器32取得车体位置数据。控制器26通过车体位置数据取得作业车辆1的行进方向和车速。

IMU33为惯性计测装置(Inertial Measurement Unit)。IMU33取得车体倾斜角数据。车体倾斜角数据包括车辆前后方向的相对于水平的角度(俯仰角)，以及车辆横向的相对于水平的角度(侧倾角)。控制器26从IMU33取得车体倾斜角数据。

控制器26根据提升液压缸长L、车体位置数据、车体倾斜角数据计算刀尖位置P0。如图3所示，控制器26基于车体位置数据计算GNSS接收器32的整体坐标。控制器26基于提升液压缸长L计算提升角θlift。控制器26基于提升角θlift与车体尺寸数据，计算刀尖位置P0相对于GNSS接收器32的局部坐标。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接收器32的位置。控制器26基于GNSS接收器32的整体坐标、刀尖位置P0的局部坐标、车体倾斜角数据，计算出刀尖位置P0的整体坐标。控制器26将刀尖位置P0的整体坐标作为刀尖位置数据取得。

控制系统3具有计测动力传递装置24的输出的输出传感器34。在动力传递装置24包含液压马达的HST的情况下，输出传感器34也可以是检测液压马达的驱动液压的压力传感器。输出传感器34也可以检测液压马达的输出旋转速度的旋转传感器。在动力传递装置24具有变矩器的情况下，输出传感器34也可以是检测变矩器的输出旋转速度的旋转传感器。表示输出传感器34的检测值的检测信号向控制器26输出。

存储装置28例如包括存储器、辅助存储装置。存储装置28例如也可以是RAM或者ROM等。存储装置28也可以是半导体存储器或者硬盘等。存储装置28是非瞬时(non-transitory)计算机可读取的记录介质的一例。存储装置28能够由处理器执行并记录用于控制作业车辆1的计算机指令。

存储装置28存储设计地形数据和作业现场地形数据。设计地形数据表示最终设计地形。最终设计地形是作业现场的表面的最终目标形状。设计地形数据例如为三维数据形式的土木施工图。作业现场地形数据表示作业现场的广域地形。作业现场地形数据例如为三维数据形式的当前地形测量图。作业现场地形数据例如能够由航空激光测量获得。

控制器26取得当前地形数据。当前地形数据表示作业现场的当前地形。作业现场的当前地形是沿着作业车辆1的行进方向的区域的地形。当前地形数据根据作业现场地形数据、从上述位置传感器31获得的作业车辆1的位置、行进方向，通过控制器26中的运算取得。

控制器26基于当前地形数据、设计地形数据、刀尖位置数据，自动控制工作装置13。此外，工作装置13的自动控制也可以是与操作人员的手动操作配合进行的半自动控制。或者，工作装置13的自动控制也可以是没有操作人员的手动操作而进行的完全自动控制。

以下，对利用控制器26执行的、挖掘的工作装置13的自动控制进行说明。图4是表示挖掘作业中的工作装置13的自动控制的处理的流程图。

如图4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如上所述地取得推土铲18的当前的刀尖位置P0。

在步骤S102中，控制器26取得设计地形数据。如图5所示，设计地形数据在作业车辆1的行进方向上，包括多个参照点Pn(n＝0、1、2、3，...，A)下的最终设计地形60的高度Zdesign。多个参照点Pn表示沿着作业车辆1的行进方向的每个规定间隔的多个地点。多个参照点Pn位于推土铲18的行进路径上。此外，在图5中，最终设计地形60为与水平方向平行的平坦形状，也可以是与其不同的形状。

在步骤S103中，控制器26取得当前地形数据。控制器26根据由存储装置28取得的作业现场地形数据、由位置传感器31取得的车体的位置数据以及行进方向数据，通过计算取得当前地形数据。

当前地形数据是表示位于作业车辆1的行进方向的地形的信息。图5表示当前地形50的截面。此外，在图5中，纵轴表示地形的高度，横轴表示作业车辆1的行进方向上的距离当前位置的距离。

详细而言，当前地形数据包括在作业车辆1的行进方向上，从当前位置到规定的地形识别距离dA的多个参照点Pn下的当前地形50的高度Zn。在本实施方式中，当前位置是基于作业车辆1的当前的刀尖位置P0设定的位置。需要说明的是，当前位置也可以基于作业车辆1的他的部分的当前位置设定。多个参照点每隔规定间隔，例如每隔1m排列。

在步骤S104中，控制器26取得挖掘开始位置。例如，在控制器26中，将刀尖位置P0最初低于当前地形50的高度Z0时的位置作为挖掘开始位置而取得。由此，将推土铲18的刀尖下降并开始挖掘当前地形50的位置作为挖掘开始位置取得。需要说明的是，控制器26也可以通过其他方法取得挖掘开始位置。例如，控制器26也可以基于第二操作装置25b的操作取得挖掘开始位置。或者，控制器26也可以根据当前地形数据通过计算最适的挖掘开始位置，取得挖掘开始位置。

在步骤S105中，控制器26取得作业车辆1的移动量。控制器26将在推土铲18的行进路径上，从挖掘开始位置前进到当前位置的距离作为移动量取得。作业车辆1的移动量也可以是车体11的移动量。或者，作业车辆1的移动量也可以是推土铲18的刀尖的移动量。

在步骤S106中，控制器26确定目标设计地形数据。目标设计地形数据表示在图5中用虚线记载的目标设计地形70。目标设计地形70表示作业中的推土铲18的刀尖的优选轨迹。目标设计地形70为作业对象即地形的目标轮廓，表示作为挖掘作业的结果优选的形状。

如图5所示，控制器26根据当前地形50确定目标移位Z_offset和向下移位的目标设计地形70。目标移位Z_offset是在各参照点Pn的铅垂方向的目标移位。在本实施方式中，目标移位Z_offset为在各参照点Pn的目标深度，表示当前地形50的下方的推土铲18的目标位置。推土铲18的目标位置表示推土铲18的目标刀尖位置。换言之，目标移位Z_offset表示由推土铲18挖掘的每单位移动量的土量。因此，目标设计地形数据表示多个参照点Pn与多个目标土量的关系。目标移位Z_offset是与向推土铲18的负荷相关的目标负荷参数的一例。

此外，控制器26确定目标设计地形70，使得目标设计地形70不向下方超过最终设计地形60。因此，控制器26在挖掘作业时，确定最终设计地形60以上，并且位于比当前地形50更向下方的目标设计地形70。

详细而言，控制器26根据以下的(1)式，确定目标设计地形70的高度Z。

Z＝Zn-Z_offset (1)

目标移位Z_offset通过参照目标移位数据C而确定。目标移位数据C存储于存储装置28。图6是表示目标移位数据C的一例的图。目标移位数据C规定作业车辆1的移动量n与目标移位Z_offset的关系。

详细而言，目标移位数据C将推土铲18的距离地表的向铅垂下方向的挖掘深度(目标移位)Z_offset表示为作业车辆1的水平方向的移动量n的因变数。作业车辆1的水平方向的移动量n是与推土铲18的水平方向的移动量实质相同的值。控制器26参照图6所示的目标移位数据C，根据作业车辆1的移动量n确定目标移位Z_offset。

如图6所示，目标移位数据C包括开始时数据c1、挖掘时数据c2、位移时数据c3、运土时数据c4。开始时数据c1规定挖掘开始区域中的移动量n与目标移位Z_offset的关系。挖掘开始区域是从挖掘开起点S到稳定挖掘开起点D的区域。如开始时数据c1所示那样，在挖掘开始区域中，规定根据移动量n的增大而增大的目标移位Z_offset。

挖掘时数据c2规定挖掘区域中的移动量n与目标移位Z_offset的关系。挖掘区域为从稳定挖掘开起点D到运土位移开起点T的区域。如挖掘时数据c2所示那样，在挖掘区域中，目标移位Z_offset规定为固定值。挖掘时数据c2相对于移动量n规定一定的目标移位Z_offset。此外，在挖掘区域的目标移位Z_offset为固定值，也可以不是固定值。例如，在挖掘区域的前半与后半，目标移位Z_offset也可以有差。

位移时数据c3规定运土位移区域的移动量n与目标移位Z_offset的关系。运土位移区域是从稳定挖掘终止点T到运土开起点P的区域。位移时数据c3规定根据移动量n的增大而减少的目标移位Z_offset。

运土时数据c4规定运土区域的移动量n与目标移位Z_offset的关系。运土区域是从运土开起点P开始的区域。如运土时数据c4所示，在运土区域中，目标移位Z_offset规定为固定值。运土时数据c4相对于移动量n规定一定的目标移位Z_offset。

详细而言，挖掘区域从第一开始值b1开始，在第一终止值b2终止。运土区域从第二开始值b3开始。第一终止值b2比第二开始值b3小。在挖掘区域的目标移位Z_offset固定为第一目标值a1。在运土区域的目标移位Z_offset固定为第二目标值a2。第一目标值a1比第二目标值a2大。因此，在挖掘区域规定比运土区域大的目标移位Z_offset。

在挖掘开始位置的目标移位Z_offset为开始值a0。开始值a0比第一目标值a1小。开始目标值a0比第二目标值a2小。

图7是表示目标移位Z_offset的确定处理的流程图。为了便于说明，在以下说明的确定处理中，作业车辆1的行驶仅为前进。确定处理在第一操作装置25a移动到前进的位置时开始。在步骤S201中，控制器26判定移动量n是否为0以上并且不足第一开始值b1。在移动量n为0以上并且不足第一开始值b1时，在步骤S202中，控制器26根据移动量n的增大，使目标移位Z_offset从开始值a0开始逐渐增大。

开始值a0为常数，并存储于存储装置28。开始值a0优选为在挖掘开始时向推土铲18的负荷不会过大程度的小的值。第一开始值b1根据图6所示的在挖掘开始区域的倾斜量c1、开始值a0以及第一目标值a1，通过运算求得。倾斜量c1为常数，并存储于存储装置28。倾斜量c1优选为能够从挖掘开始迅速移动到挖掘作业，并且向推土铲18的负荷不会过大的程度的值。

在步骤S203中，控制器26判定移动量n是否为第一开始值b1以上并且不足第一终止值b2。在移动量n为第一开始值b1以上并且不足第一终止值b2时，在步骤S204中，控制器26将目标移位Z_offset设定为第一目标值a1。第一目标值a1为常数，并存储在存储装置28。第一目标值a1优选为能够效率良好地进行挖掘，并且向推土铲18的负荷不会过大的程度的值。

在步骤S205中，控制器26判定移动量n是否为第一终止值b2以上并且不足第二开始值b3。在移动量n为第一终止值b2以上并且不足第二开始值b3时，在步骤S206中，控制器26根据移动量n的增大，使目标移位Z_offset从第一目标值a1逐渐降低。

第一终止值b2是推土铲18的当前的保有土量超过规定的阈值时的移动量。因此，在推土铲18的当前的保有土量超过规定的阈值时，控制器26使目标移位Z_offset从第一目标值a1降低。规定的阈值基于例如推土铲18的最大容量确定。例如，推土铲18的当前的保有土量也可以测定向推土铲18的负荷，并根据该负荷通过运算确定。或者，也可以通过照相机取得推土铲18的图像，通过分析该图像计算推土铲18的当前的保有土量。

此外，在作业开始时，作为第一终止值b2，设定规定的初始值。在作业开始后，推土铲18的保有土量超过规定的阈值时的移动量存储为更新值，第一终止值b2基于存储的更新值而更新。

在步骤S207中，控制器26判定移动量n是否为第二开始值b3以上。在移动量n为第二开始值b3以上时，在步骤S208中，控制器26将目标移位Z_offset设定为第二目标值a2。

第二目标值a2为常数，并存储于存储装置28。第二目标值a2优选设定为适于运土作业的值。第二开始值b3根据图6所示的运土位移区域中的倾斜量c2、第一目标值a1以及第二目标值a2通过运算求得。倾斜量c2为常数，并存储于存储装置28。倾斜量c2优选为能够从挖掘作业迅速移动到运土作业，并且向推土铲18的负荷不过大程度的值。

此外，开始值a0、第一目标值a1以及第二目标值a2也可以根据作业车辆1的状况等变更。第一开始值b1、第一终止值b2以及第二开始值b3也可以作为常数存储于存储装置28。

以上，通过确定目标移位Z_offset，而确定目标设计地形70的高度Z。

在图4所示的步骤S107中，控制器26朝向目标设计地形70控制推土铲18。在此，控制器26向工作装置13生成指令信号，以使得推土铲18的刀尖位置朝向在步骤S106中生成的目标设计地形70移动。生成的指令信号输入到控制阀27。由此，工作装置13的刀尖位置P0沿着目标设计地形70移动。

在上述挖掘区域，当前地形50与目标设计地形70之间的目标移位Z_offset比其他区域大。由此，在挖掘区域，进行当前地形50的挖掘作业。在运土区域，当前地形50与目标设计地形70之间的目标移位Z_offset比其他区域小。由此，在运土区域，地面的挖掘被抑制，保持在推土铲18的砂土被搬运。

在步骤S108中，控制器26更新作业现场地形数据。控制器26根据表示刀尖位置P0的最新的轨迹的位置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和车体尺寸数据计算出履带16的底面的位置，并利用表示履带16的底面的轨迹的位置数据更新作业现场地形数据。在该情况下，作业现场地形数据的更新即时进行。

或者，作业现场地形数据也可以通过由作业车辆1的外部的测量装置计测的测量数据生成。作为外部的测量装置，例如可以使用航空激光测量。或者，也可以利用照相机拍摄当前地形50，根据通过照相机获得的图像数据生成作业现场地形数据。例如，也可以使用UAV(Unmanned Aerial Vehicle)的空拍测量。在外部的测量装置或照相机的情况下，作业现场地形数据的更新也可以每隔规定周期或者随时进行。

此外，上述处理在作业车辆1前进时执行。例如在第一操作装置25a为前进位置时，执行上述处理。需要说明的是，作业车辆1在后退规定距离以上时，挖掘开始位置、移动量n以及推土铲18的保有土量被初始化。

然后，在作业车辆1再次前进时，执行上述处理。控制器26以更新后的作业现场地形数据为基础更新当前地形50，并基于更新后的当前地形50，重新确定目标设计地形70。然后，控制器26沿着新确定的目标设计地形70控制推土铲18。通过反复这样的处理，以当前地形50接近最终设计地形60的方式进行挖掘。

在上述实施方式中，控制器26每前进规定距离或者每隔前进中的规定时间，重复从步骤S101到S108的处理。但是，控制器26也可以每后退规定距离或者每隔后退中的规定时间，重复从步骤S101到S108的处理。在该情况下，在作业车辆1前进规定距离以上时，也可以使挖掘开始位置以及移动量n初始化。控制器26也可以在作业车辆1每移动规定距离或者每隔规定时间重复从步骤S101到S108的处理。

接着，对在上述工作装置13的自动控制中，操作人员的操作介入时的处理进行说明。在自动控制中通过操作人员操作第二操作装置25b时，控制器根据来自第二操作装置25b的操作信号，使工作装置13动作，并且根据操作人员的操作修正目标设计地形。图8是表示根据操作人员的操作修正目标设计地形的处理的流程图。

如图8所示，在步骤S301中，控制器26判定是否有工作装置13的操作。详细而言，控制器26根据来自第二操作装置25b的操作信号，判定第二操作装置25b是否进行了使推土铲18上升的操作(以下，称作“上升操作”)。在第二操作装置25b进行了推土铲18的上升操作时，控制器26判定为有工作装置13的操作，处理进行步骤S302。

在步骤S302中，控制器26取得第二操作装置25b的操作量S。控制器26根据来自第二操作装置25b的操作信号，取得第二操作装置25b的上升操作量S。详细而言，上升操作量S是从中立位置朝向上升位置的第二操作装置25b的行程量。

在步骤S303中，控制器26根据操作信号控制工作装置13。控制器26根据第二操作装置25b的上升操作量S向控制阀27输出指令信号，以使得推土铲18上升。由此，在工作装置13的自动控制中，操作人员的操作介入，工作装置13根据操作人员的手动操作动作。此外，通过省略控制器26的步骤S302的处理，将来自第二操作装置25b的先导液压施加到控制阀27来控制控制阀27。

在步骤S304中，控制器26取得牵引力F。控制器26通过根据输出传感器34的检测值计算出牵引力F，取得牵引力F。在作业车辆1的动力传递装置24为HST的情况，控制器26能够根据液压马达的驱动液压与液压马达的旋转速度计算出牵引力。牵引力是作业车辆1承受的负荷。

在动力传递装置24具有变矩器、变速器的情况下，控制器26能够根据变矩器的输出旋转速度计算出牵引力。详细而言，控制器26根据以下的(2)式计算牵引力。

F＝k×T×R/(L×Z) (2)

在此，F表示牵引力，k表示常数，T表示变速器输入转矩，R表示减速比，L表示履带链间距，Z表示链轮齿数。输入转矩T以变矩器的输出旋转速度为基础计算。需要说明的是，牵引力的检测方法不限于上述方式，也可以通过其他方法检测。

在步骤S305中，控制器26取得工作装置13的移位量Zm。控制器26根据上述刀尖位置数据，取得操作人员的上升操作的开始时的推土铲18的刀尖位置与终止时的刀尖位置之间的铅垂方向的移位量Zm。

在步骤S306，控制器26判定是否满足规定的判定条件。判定条件作为AND条件包括以下的第一～第四条件。第一条件为牵引力F为规定的阈值f1以下。阈值f1也可以是表示运土的运土作业的数值。

第二条件为推土铲18的上升操作持续规定时间t1以上。规定时间t1也可以是例如为了排除上升操作进行极短时间的情况的适当的值。此外，为了无视微小的上升操作，第二条件也可以是上升操作量S为规定量s1以上的状态持续规定时间t1以上。

第三条件为从上述挖掘开始位置移动的移动量n比规定距离n1大。规定距离n1也可以是为了禁止比运土区域靠前的区域的目标设计地形70的修正的适当的值。或者，规定距离n1也可以是为了禁止在比运土位移区域或挖掘区域靠前的区域进行目标设计地形70的修正的适当的值。

第四条件是工作装置13的移位量Zm在规定范围内。即，第四条件为工作装置13的移位量Zm比移位量的下限值zm1大，并且比移位量的上限值zm2小(zm1＜Zm＜zm2)。移位量的下限值zm1也可以是用于无视微小上升操作的数值。移位量的上限值zm2也可以是用于排除避开障碍物的上升操作的数值。

在全部满足第一～第四条件时，控制器26判定为满足判定条件，处理进入步骤S307。在步骤S307，控制器26修正目标设计地形70。控制器26通过使目标设计地形70向铅垂方向移动移位量Zm，来修正目标设计地形70。控制器26根据以下的(3)式，通过用移位量Zm修正目标设计地形70的高度Z来修正目标设计地形70。

Z＝Zn-Z_offset+Zm (3)

例如，如图9所示，在参照点P12，操作人员进行了推土铲18的上升操作。控制器26取得操作人员的上升操作的开始时的刀尖位置与终止时的刀尖位置之间的铅垂方向的移位量Zm。在满足上述判定条件的情况下，控制器26通过使初始的目标设计地形70在铅垂方向上移动移位量Zm，来确定修正后的目标设计地形70’。然后，控制器26相对于修正后的目标设计地形70’控制推土铲18。由此，工作装置13的刀尖位置沿着修正后的目标设计地形70’移动。

此外，在作业车辆1的行进方向从前进切换为后退，作业车辆1后退规定距离以上时，与上述挖掘开始位置、移动量n等同样地，根据操作人员的推土铲18的上升操作的目标设计地形70的修正量也初始化。即，上述Zm复位为“0”。

另外，在操作人员的第二操作装置25b的操作为使推土铲18下降的操作(以下，称作“下降操作”)时，目标设计地形70的修正量无效。即，在操作人员的第二操作装置25b的操作为推土铲18的下降操作时，上述Zm设定为“0”。

需要说明的是，在操作人员的第二操作装置25b的操作为推土铲18的下降操作时，也可以进行上述目标设计地形70的修正。例如，如图10所示，控制器26也可以取得操作人员的推土铲18的下降操作的开始时的刀尖位置与终止时的刀尖位置之间的铅垂方向的移位量Zm，通过使初始的目标设计地形70向下方移动移位量Zm，来确定修正后的目标设计地形70’。

根据以上说明的本实施方式的作业车辆1的控制系统3，在工作装置13的自动控制中进行操作人员的工作装置13的操作时，根据操作人员的操作，修正目标设计地形70。因此，为了解除自动控制，操作人员不进行烦杂的操作，而能够按照操作人员的意思容易地变更工作装置13的位置。

例如，在工作装置13通过自动控制进行运土区域的作业时，操作人员操作第二操作装置25b使推土铲18上升，能够将工作装置13的作业变更为撒土作业。此外，撒土作业是指将土在当前地形上铺设成层状。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，本发明不限于上述实施方式，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

作业车辆1不限于推土机，也可以是轮式装载机、自动平地机等其他车辆。

作业车辆1也可以是能够远距离操纵的车辆。在该情况下，控制系统3的一部分也可以配置在作业车辆1的外部。例如，控制器26也可以配置在作业车辆1的外部。控制器26也可以配置在远离作业现场的控制中心内。

控制器26也可以具有彼此分体的多个控制器26。例如，如图11所示，控制器26也可以包括配置在作业车辆1的外部的遥控器261、搭载于作业车辆1的车载控制器262。遥控器261和车载控制器262也可以经由通信装置38、39，而能够通过无线通信。然后，上述控制器26的功能的一部分也可以通过遥控器261执行，其他功能由车载控制器262执行。例如，确定目标设计地形70的处理也可以由遥控器261执行，输出向工作装置13的指令信号的处理也可以由车载控制器262执行。

操作装置25a、25b也可以配置在作业车辆1的外部。在该情况下，驾驶室也可以从作业车辆1省略。或者，操作装置25a、25b也可以从作业车辆1省略。也可以没有操作装置25a、25b的操作，仅通过控制器26的自动控制操作作业车辆1。

当前地形50不限于上述位置传感器31，也可以通过其他装置取得。例如，如图12所示，也可以利用接收来自外部的装置的数据的接口装置37取得当前地形50。接口装置37也可以通过无线接收外部的计测装置41计测的当前地形数据。或者，接口装置37也可以是记录介质的读取装置，经由记录介质接收外部的计测装置41计测的当前地形数据。

在上述实施方式中，在运土区域中，在操作人员的上升操作(或下降操作)介入时修正目标设计地形。但是，在其他区域中，也可以在操作人员的上升操作(或下降操作)介入时，根据刀尖位置的移位量Zm修正目标设计地形。

例如，图13表示在挖掘区域中，操作人员的上升操作介入时的修正后的目标设计地形70’。在该情况下，控制器26通过使初始的目标设计地形70向上方移动移位量Zm，来确定修正后的目标设计地形70’。或者，图14表示在挖掘区域中，操作人员的下降操作介入时的修正后的目标设计地形70’。在该情况下，控制器26通过使初始的目标设计地形70向下方移动移位量Zm，来确定修正后的目标设计地形70’。

目标移位数据不限于图6所示的数据，也可以变更。目标移位数据也可以是表示目标负荷参数与移动量的关系的数据。或者，控制器26也可以参照表示目标负荷参数与作业车辆1的当前位置的关系的目标负荷参数数据确定目标设计地形70。目标负荷参数只要是与向工作装置13的负荷相关的参数即可，不限于上述实施方式的目标移位。

例如，图15是表示目标负荷参数数据的其他例的图。如图15所示，目标负荷参数也可以是平坦地形的各地点的目标土量S_target。即，目标负荷参数也可以是单位距离的目标土量S_target。例如，控制器26也能够根据目标土量S_target与推土铲18的宽度计算出目标移位Z_offset。

或者，目标负荷参数也可以是与每个单位距离的目标土量S_target不同的参数。例如，目标负荷参数也可以是表示向各地点的工作装置13的负荷的目标值的参数。控制器26能够根据目标负荷参数算出各地点的目标移位Z_offset。在该情况下，控制器26也可以根据目标负荷参数的增大使目标移位Z_offset增大。

如图16所示，控制器26也可以根据当前地形50确定向上方移动目标移位Z_offset后的目标设计地形70。在该情况下，能够代替挖掘作业而进行盛土作业。另外，如图16所示，控制器26也可以根据操作人员的工作装置13的操作确定根据目标设计地形70修正后的目标设计地形70’。

也可以在目标移位Z_offset上乘以规定的系数。或者，也可以在目标移位Z_offset上加上或者减去规定的常数。规定的系数以及规定的常数也可以根据控制模式的变更而变更。

判定条件不限于上述第一～第四条件，也可以变更。例如，也可以省略第一～第四条件的一部分或者变更。判定条件也可以包含与第一～第四条件不同的条件。

移位量Zm不限于操作人员的操作的开始时的刀尖位置与终止时的刀尖位置之间的铅垂方向的移位量，也可以是其他值。例如，控制器26也可以将操作人员的操作的终止时的刀尖位置与目标设计地形70之间的铅垂方向的移位量作为移位量Zm取得。或者，控制器26也可以根据操作人员的第二操作装置25b的操作量确定移位量Zm。

控制器26也可以在比距离当前位置的规定的地形识别距离dA短的范围内，取得当前地形数据。即，控制器26也可以仅相对于多个参照点Pn的一部分取得当前地形数据。控制器26也可以在比距离当前位置的规定的地形识别距离dA短的范围内，确定目标设计地形70。即，控制器26也可以仅相对于多个参照点Pn的一部分确定目标设计地形70。

根据本发明，能够在工作装置的自动控制中根据操作人员的意思容易地变更工作装置的位置。

附图标记说明

3 控制系统

13 工作装置

26 控制器

31 位置传感器

29 工作装置传感器

70 目标设计地形(目标轮廓)

Claims (17)

1.一种作业车辆的控制系统，该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，包括：

输出表示操作人员的操作的操作信号的操作装置；

与所述操作装置通信的控制器；

在所述控制器中，

确定作业对象的目标轮廓，

生成根据所述目标轮廓使所述工作装置动作的指令信号，

从所述操作装置接收所述操作信号，

基于所述操作信号判定所述操作人员的所述工作装置的操作，

在所述操作人员对所述工作装置进行了操作时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓。

2.如权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

还具有输出表示所述工作装置的位置的工作装置位置信号的传感器，

在所述控制器中，

从所述传感器接收所述工作装置位置信号，

基于与所述操作人员的操作对应的所述工作装置的位置修正所述目标轮廓。

3.如权利要求2所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

在所述控制器中，

取得与所述操作人员的操作对应的所述工作装置的铅垂方向的移位量，

通过使所述目标轮廓沿铅垂方向移动所述移位量来修正所述目标轮廓。

4.如权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

在所述控制器中，

取得表示所述作业对象的当前地形的当前地形数据，

确定使所述当前地形沿铅垂方向移动的目标设计地形，

将所述目标设计地形设定为所述目标轮廓。

5.如权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

所述控制器在满足规定的判定条件时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓，

所述判定条件包括使所述工作装置上下的操作持续规定时间以上。

6.如权利要求1所述的作业车辆的控制系统，其特征在于，

在所述控制器中，

取得表示所述作业车辆的当前位置的当前位置数据，

基于所述当前位置数据取得所述作业车辆的移动量，

在满足规定的判定条件时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓，

所述判定条件包括所述作业车辆的移动量为规定距离以上。

7.一种方法，其为了控制具有工作装置的作业车辆而由控制器执行，所述方法的特征在于，包括：

确定作业对象的目标轮廓；

生成根据所述目标轮廓使所述工作装置动作的指令信号；

接收表示操作人员的操作的操作信号；

基于所述操作信号判定所述操作人员的所述工作装置的操作；

在所述操作人员对所述工作装置进行了操作时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

还包括接收表示所述工作装置的位置的工作装置位置信号，

基于与所述操作人员的操作对应的所述工作装置的位置修正所述目标轮廓。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，

还包括取得与所述操作人员的操作对应的所述工作装置的铅垂方向的移位量，

通过使所述目标轮廓沿铅垂方向移动所述移位量来修正所述目标轮廓。

10.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

取得表示所述作业对象的当前地形的当前地形数据；

确定使所述当前地形沿铅垂方向移动的目标设计地形；

所述目标设计地形设定为所述目标轮廓。

11.如权利要求7所述的方法，其特征在于，

在满足规定的判定条件时，修正所述目标轮廓，

所述判定条件包括使所述工作装置上下操作持续规定时间以上。

12.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：

取得表示所述作业车辆的位置的当前位置数据；

基于所述当前位置数据取得所述作业车辆的移动量；

在满足规定的判定条件时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓，

所述判定条件包括所述作业车辆的移动量为规定距离以上。

13.一种作业车辆，其特征在于，包括：

工作装置；

输出表示操作人员的操作的操作信号的操作装置；

控制所述工作装置的控制器；

在所述控制器中，

确定作业对象的目标轮廓，

生成根据所述目标轮廓使所述工作装置动作的指令信号，

从所述操作装置接收所述操作信号，

基于所述操作信号判定所述操作人员的所述工作装置的操作，

在所述操作人员对所述工作装置进行了操作时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓。

14.如权利要求13所述的作业车辆，其特征在于，

还具有输出表示所述工作装置的位置的工作装置位置信号的传感器，

在所述控制器中，

从所述传感器接收所述工作装置位置信号，

基于与所述操作人员的操作对应的所述工作装置的位置修正所述目标轮廓。

15.如权利要求14所述的作业车辆，其特征在于，

在所述控制器中，

取得与所述操作人员的操作对应的所述工作装置的铅垂方向的移位量，

通过使所述目标轮廓沿铅垂方向移动所述移位量来修正所述目标轮廓。

16.如权利要求13所述的作业车辆，其特征在于，

所述控制器在满足规定的判定条件时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓，

所述判定条件包括使所述工作装置上下的操作持续规定时间以上。

17.如权利要求13所述的作业车辆，其特征在于，

还包括输出表示所述作业车辆的位置的当前位置数据的传感器，

在所述控制器中，

从所述传感器取得所述当前位置数据，

基于所述当前位置数据，取得所述作业车辆的移动量，

在满足规定的判定条件时，根据所述操作人员的操作修正所述目标轮廓，

所述判定条件包括所述作业车辆的移动量为规定距离以上。