CN111133153B - 工作车辆的控制系统、方法及工作车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工作车辆的控制系统、方法及工作车辆。其中，控制器确定目标深度。控制器确定第一目标设计地形。控制器按照第一目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。控制器在按照第一目标设计地形的作业中接收到表示操作人员操作工作装置的操作信号时，获取工作装置相对于第一目标设计地形的位移量。控制器基于位移量，确定第二目标设计地形。控制器按照第二目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。

Description

工作车辆的控制系统、方法及工作车辆

技术领域

本发明涉及工作车辆的控制系统、方法及工作车辆。

背景技术

以往，已经提出一种控制，其在推土机或平地机等工作车辆中，自动地调整推土铲等工作装置的位置。例如，在专利文献1中，在挖掘作业中，通过使推土铲的负荷与目标负荷一致的负荷控制，自动调整推土铲的位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)发明专利第5247939号公报

发明内容

发明要解决的问题

根据上述现有的控制，通过在施加于推土铲的负荷变得过大时使推土铲上升，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，在现有的控制中，如图20所示，首先，控制推土铲，以使其沿着设计地形100。之后，当施加于推土铲的负荷变大时，通过负荷控制使推土铲上升(参照图20的推土铲的轨迹200)。因此，在设计地形100相对于现状地形300位于较深的位置的情况下，因使推土铲的负荷快速变大，而可能导致推土铲快速上升。在该情况下，会形成凹凸较大的地形，所以，难以顺畅地进行挖掘作业。另外，挖掘的地形有可能容易变得粗糙，完成的质量降低。

本发明的目的在于通过自动控制，使工作车辆进行高效、且完成质量良好的作业。

用于解决技术问题的技术方案

第一方面提供一种具有工作装置的工作车辆的控制系统，其具备操作装置和控制器。操作装置输出表示操作人员操作的操作信号。控制器与操作装置通信，控制工作装置。对控制器进行编程，以进行如下处理。控制器确定第一目标设计地形。控制器按照第一目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。控制器在按照第一目标设计地形的作业中接收到表示工作装置操作的操作信号时，获取工作装置相对于第一目标设计地形的位移量。控制器基于位移量，确定第二目标设计地形。控制器按照第二目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。

第二方面提供一种方法，其为了控制具有工作装置的工作车辆，通过控制器来执行，该方法具备以下处理。第一处理确定第一目标设计地形。第二处理按照第一目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。第三处理从操作装置接收表示操作人员操作的操作信号。第四处理在按照第一目标设计地形的作业中接收到表示工作装置操作的操作信号时，获取工作装置相对于第一目标设计地形的位移量。第五处理基于位移量，确定第二目标设计地形。第六处理按照第二目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。

第三方面提供一种工作车辆，其具备工作装置、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。控制器接收操作信号，控制工作装置。对控制器进行编程，以执行以下处理。控制器确定第一目标设计地形。控制器按照第一目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。控制器在按照第一目标设计地形的作业中接收到表示工作装置操作的操作信号时，获取工作装置相对于第一目标设计地形的位移量。控制器基于位移量，确定第二目标设计地形。控制器按照第二目标设计地形，生成使工作装置动作的指令信号。

发明效果

根据本发明，通过自动控制，能够使工作车辆进行高效、且完成质量良好的作业。

附图说明

图1是表示实施方式的工作车辆的侧视图。

图2是表示工作车辆的驱动系统和控制系统的结构的框图。

图3是表示工作车辆的结构的示意图。

图4是表示工作车辆的自动控制的处理的流程图。

图5是表示最终设计地形、现状地形、及目标设计地形的一个例子的图。

图6是表示用于确定目标设计地形的处理的流程图。

图7是表示用于确定目标设计地形的处理的图。

图8是表示用于确定目标设计地形的处理的图。

图9是表示用于确定目标设计地形的处理的图。

图10是表示用于确定目标设计地形的处理的图。

图11是表示用于确定目标设计地形的处理的图。

图12是表示用于确定目标设计地形的处理的图。

图13是表示介入了手动操作时的处理的流程图。

图14是表示介入了手动操作时的处理的图。

图15是表示介入了手动操作时的处理的图。

图16是表示介入了手动操作时的处理的图。

图17是表示第一变形例的工作车辆的驱动系统和控制系统的结构的框图。

图18是表示第二变形例的工作车辆的驱动系统和控制系统的结构的框图。

图19是表示其他实施方式的介入了手动操作时的处理的图。

图20是表示基于现有技术的挖掘作业的图。

具体实施方式

下面，参照附图对实施方式的工作车辆进行说明。图1是表示实施方式的工作车辆1的侧视图。本实施方式的工作车辆1是推土机。工作车辆1具备车身11、行驶装置12、工作装置13。

车身11具有驾驶室14和发动机室15。在驾驶室14内配置有未图示的驾驶座。发动机室15配置于驾驶室14的前方。行驶装置12安装于车身11的下部。行驶装置12具有左右一对履带16。需要说明的是，在图1中，仅图示出了左侧的履带16。通过履带16的旋转，使工作车辆1行驶。

工作装置13安装于车身11。工作装置13具有升降架17、推土铲18、提升油缸19。升降架17以沿车宽方向延伸的轴线X为中心可上下动作地安装于车身11。升降架17支承推土铲18。

推土铲18配置于车身11的前方。推土铲18随着升降架17的上下运动而上下移动。升降架17也可以安装于行驶装置12。提升油缸19与车身11和升降架17连结。通过提升油缸19的伸缩，升降架17以轴线X为中心而上下旋转。

图2是表示工作车辆1的驱动系统2和控制系统3的结构的框图。如图2所示，驱动系统2具备发动机22、液压泵23、动力传递装置24。

液压泵23由发动机22驱动，排出液压油。从液压泵23排出的液压油供给到提升油缸19。需要说明的是，在图2中，图示出了一个液压泵23，但也可以设置多个液压泵。

动力传递装置24将发动机22的驱动力传递到行驶装置12。动力传递装置24例如也可以为HST(Hydro Static Transmission：静液压传动装置)。或者，动力传递装置24例如也可以为具有液力变矩器、或多个变速齿轮的传动装置。

控制系统3具有：操作装置25a、输入装置25b、控制器26、存储装置28、控制阀27。操作装置25a和输入装置25b配置于驾驶室14。操作装置25a是用于对工作装置13及行驶装置12进行操作的装置。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及行驶装置12的、由操作人员进行的操作，并输出与操作对应的操作信号。操作装置25a例如包含操作杆、踏板、开关等。

输入装置25b是用于进行后述的工作车辆1的自动控制的设定的装置。输入装置25b接受由操作人员进行的操作，并输出与操作对应的操作信号。输入装置25b的操作信号输出到控制器26。输入装置25b例如包含触控面板式的显示器。但是，输入装置25b不局限于触控面板，也可以包含硬件密钥。

对控制器26进行编程，以基于获取到的数据控制工作车辆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和输入装置25b获取操作信号。需要说明的是，控制器26不局限于一体，也可以分为多个控制器。控制器26通过控制行驶装置12、或动力传递装置24，使工作车辆1行驶。控制器26通过对控制阀27进行控制，使推土铲18上下移动。

控制阀27为比例控制阀，通过来自控制器26的指令信号来控制。控制阀27配置于提升油缸19等液压致动器和液压泵23之间。控制阀27控制从液压泵23向提升油缸19供给的液压油的流量。控制器26生成对控制阀27的指令信号，以使推土铲18动作。由此，控制提升油缸19。需要说明的是，控制阀27可以为压力比例控制阀。或者，控制阀27也可以为电磁比例控制阀。

控制系统3具备工作装置传感器29。工作装置传感器29检测工作装置13的位置，并输出表示工作装置13的位置的工作装置位置信号。工作装置传感器29也可以为检测工作装置13的位移的位移传感器。详细地说，工作装置传感器29检测提升油缸19的行程长度(以下，称为“提升油缸长度L”)。如图3所示，控制器26基于提升油缸长度L，计算出推土铲18的升降角θlift。工作装置传感器29也可以为直接检测工作装置13的旋转角度的旋转传感器。

图3是表示工作车辆1的结构的示意图。在图3中，用双点划线表示了工作装置13的基准位置。工作装置13的基准位置是在水平的地面上推土铲18的刃尖与地面接触的状态下的推土铲18的位置。升降角θlift是从工作装置13的基准位置起的角度。

如图2所示，控制系统3具备位置传感器31。位置传感器31测定工作车辆1的位置。位置传感器31具备GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)接收器32和IMU 33。GNSS接收器32例如是GPS(Global Positioning System：全球定位系统)用的接收设备。例如GNSS接收器32的天线配置于驾驶室14之上。GNSS接收器32从卫星接收定位信号，通过定位信号计算天线的位置，从而生成车身位置数据。控制器26从GNSS接收器32获取车身位置数据。控制器26通过车身位置数据，获取工作车辆1的行进方向和车速。

车身位置数据也可以不是天线位置数据。车身位置数据也可以是表示在工作车辆1内或工作车辆1的周边、与天线的位置关系被固定的任意场所的位置的数据。

IMU 33为惯性测量装置(Inertial Measurement Unit：惯性测定单元)。IMU 33获取车身倾斜角数据。车身倾斜角数据包含车辆前后方向相对于水平的角度(俯仰角)、及车辆宽度方向相对于水平的角度(侧倾角)。控制器26从IMU 33获取车身倾斜角数据。

控制器26根据提升油缸长度L、车身位置数据及车身倾斜角数据，计算刃尖位置Pb。如图3所示，控制器26基于车身位置数据，计算出GNSS接收器32的全局坐标。控制器26基于提升油缸长度L，计算出升降角θlift。控制器26基于升降角θlift和车身尺寸数据，计算出刃尖位置Pb相对于GNSS接收器32的局部坐标。车身尺寸数据存储于存储装置28中，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的全局坐标、刃尖位置Pb的局部坐标及车身倾斜角数据，计算出刃尖位置Pb的全局坐标。控制器26获取刃尖位置Pb的全局坐标作为刃尖位置数据。

存储装置28例如包含存储器和辅助存储装置。存储装置28例如可以为RAM或ROM等。存储装置28也可以为半导体存储器或硬盘等。存储装置28是非暂时性(non-transitory)的、由计算机可读取的存储介质的一个例子。存储装置28对由处理器可执行且用于控制工作车辆1的计算机指令进行存储。

在存储装置28存储有设计地形数据和现场地形数据。设计地形数据表示最终设计地形。最终设计地形是现场的表面的最终性的目标形状。设计地形数据例如是三维数据形式的土木施工图。现场地形数据表示现场的广阔区域的地形。现场地形数据例如是三维数据形式的现状地形测量图。现场地形数据例如能够通过航空激光测量来得到。

控制器26获取现状地形数据。现状地形数据表示现场的现状地形。现场的现状地形是沿着工作车辆1的行进方向的区域的地形。现状地形数据根据现场地形数据、从上述的位置传感器31得到的工作车辆1的位置及行进方向，通过在控制器26的计算来获取。现状地形数据也可以根据由车载的激光成像探测与测距(LIDAR：Laser Imaging Detection andRanging)等进行的现状地形的测距来获取。

控制器26基于现状地形数据、设计地形数据、及刃尖位置数据，自动地控制工作装置13。需要说明的是，工作装置13的自动控制也可以为与由操作人员进行的手动操作结合而进行的半自动控制。或者，工作装置13的自动控制也可以为无操作人员进行的手动操作而进行的全自动控制。工作车辆1的行驶也可以由控制器26自动地控制。例如，工作车辆1的行驶控制也可以为无操作人员进行的手动操作而进行的全自动控制。或者，行驶控制也可以为与由操作人员进行的手动操作结合而进行的半自动控制。或者，工作车辆1的行驶也可以通过由操作人员进行的手动操作来进行。

下面，对由控制器26执行的、挖掘中的工作车辆1的自动控制进行说明。控制器26在满足了规定的开始条件时，开始进行自动控制。规定的开始条件例如也可以为控制器26从操作装置25a接收到表示工作装置13的下降操作的操作信号这种条件。或者，规定的开始条件也可以为控制器26从输入装置25b接收到表示自动控制的开始指令的操作信号这种条件。

图4是表示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获取当前位置数据。这里，如上所述，控制器26获取推土铲18的当前的刃尖位置Pb。

在步骤S102中，控制器26获取设计地形数据。如图5所示，设计地形数据包含在工作车辆1的行进方向上、多个参照点Pn(n＝0，1，2，3，…，A)上的最终设计地形60的高度Zdesign。多个参照点Pn表示沿着工作车辆1的行进方向的每隔规定间隔的多个地点。多个参照点Pn处于推土铲18的行进路径上。需要说明的是，在图5中，最终设计地形60是平行于水平方向的平坦形状，但也可以为与之不同的形状。

在步骤S103中，控制器26获取现状地形数据。控制器26通过根据从存储装置28得到的现场地形数据、从位置传感器31得到的车身的位置数据及行进方向数据进行计算，获取现状地形数据。

现状地形数据是表示位于工作车辆1的行进方向上的地形的信息。图5表示现状地形50的剖面。需要说明的是，在图5中，纵轴表示地形的高度，横轴表示工作车辆1的行进方向上的从当前位置起的距离。

详细地说，现状地形数据包含在工作车辆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上的现状地形50的高度Zn。在本实施方式中，当前位置是基于工作车辆1的当前刃尖位置Pb而确定的位置。但是，当前位置也可以基于工作车辆1的其他部分的当前位置来确定。多个参照点每隔规定间隔例如1m而排列。

在步骤S104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中虚线所示的目标设计地形70。目标设计地形70表示作业中推土铲18的刃尖的期望轨迹。目标设计地形70是作业对象即地形的目标轮廓，表示作为挖掘作业的结果而期望的形状。如图5所示，控制器26确定至少一部分位于比现状地形50更靠下方的目标设计地形70。

需要说明的是，控制器26以不会向下方越过最终设计地形60的方式确定目标设计地形70。因此，控制器26在挖掘作业时，确定位于最终设计地形60以上且位于比现状地形50更靠下方的目标设计地形70。

在步骤S105中，控制器26按照目标设计地形70，控制工作装置13。控制器26生成对工作装置13的指令信号，以使推土铲18的刃尖位置按照目标设计地形70移动。将生成的指令信号输入到控制阀27中。由此，推土铲18的刃尖位置Pb朝向目标设计地形70移动。

在步骤S106中，控制器26对现场地形数据进行更新。控制器26利用表示刃尖位置Pb的最新轨迹的位置数据，更新现场地形数据。现场地形数据的更新也可以随时进行。或者，控制器26也可以根据车身位置数据和车身尺寸数据计算出履带16的底面的位置，然后利用表示履带16的底面的轨迹的位置数据更新现场地形数据。在这种情况下，现场地形数据的更新可实时进行。

或者，现场地形数据也可以根据由工作车辆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，也可以利用照相机拍摄现状地形50，然后根据由照相机得到的图像数据来生成现场地形数据。例如，也可以使用基于UAV(Unmanned Aerial Vehicle：无人机)的航拍测量。在使用外部的测量装置或照相机的情况下，现场地形数据的更新也可以每隔规定周期或者随时进行。

通过重复以上处理，而以使现状地形50接近最终设计地形60的方式进行挖掘。

接着，对用于确定目标设计地形70的处理进行详细说明。图6是表示用于确定目标设计地形70的处理的流程图。如图6所示，在步骤S201中，控制器26确定起始点S0。如图7所示，控制器26将从开始了自动控制的时刻下的刃尖位置Pb起向前方规定距离L1的位置确定为起始点S0。规定距离L1保存于存储装置28。规定距离L1也可以通过输入装置25b来设定。

在步骤S202中，控制器26基于现状地形数据，确定多个区划点An(n＝1，2，…)。如图7所示，控制器26利用区划点An将现状地形50划分为多个区划区域。区划点An是在现状地形50上每隔规定间隔L2所处的地点。规定间隔L2例如为3m。但是，规定间隔L2也可以小于3m，还可以大于3m。规定间隔L2保存于存储装置28。规定间隔L2也可以通过输入装置25b来设定。控制器26将从起始点S0起在工作车辆1的行进方向上每隔规定间隔L2的多个地点确定为区划点An。

在步骤S203中，控制器26使现状地形数据平滑化。控制器26通过线性插值，使现状地形数据平滑化。详细地说，如图8所示，控制器26通过用将各区划点An连接的直线替换现状地形50，而使现状地形数据平滑化。

在步骤S204中，控制器26确定目标深度L3。控制器26对应于由输入装置25b设定的控制模式，确定目标深度L3。例如，操作人员可通过输入装置25b选择第一模式、第二模式、第三模式中的任一模式。第一模式是负荷最大的控制模式，第三模式是负荷最小的控制模式。第二模式是第一模式和第三模式之间的负荷的控制模式。

与各模式对应的目标深度L3保存于存储装置28。控制器26在第一模式中选择第一目标深度、在第二模式中选择第二目标深度、在第三模式中选择第三目标深度作为目标深度L3。第一目标深度大于第二目标深度。第二目标深度大于第三目标深度。需要说明的是，目标深度L3也可以通过输入装置25b而任意设定。

在步骤S205中，控制器26确定多个基准点。如图9所示，控制器26将使从起始点S0起第一个的区划点A1、从起始点S0起第二个的区划点A2各自向下方位移了目标深度L3的量的地点确定为各自的基准点B1、B2。

在步骤S206中，控制器26确定多个基准地形。如图9所示，控制器26确定第一基准地形C1和第二基准地形C2。第一基准地形C1用将起始点S0和从起始点S0起第一个的基准点B1连结的直线来表示。第二基准地形C2用将起始点S0和从起始点S0起第二个的基准点B2连结的直线来表示。

在步骤S207中，控制器26确定目标设计地形70。控制器26针对由多个区划点An划分的每个区划区域，确定目标设计地形70。如图10所示，控制器26以经过第一基准地形C1和第二基准地形C2之间的方式确定第一目标设计地形70_1。第一目标设计地形70_1是起始点S0和从起始点S0起第一个区划点A1之间的区划区域(以下，称为“第一区划区域”)的目标设计地形70。

详细地说，控制器26计算出第一基准地形C1和第二基准地形C2的平均角度。平均角度是第一基准地形C1相对于水平方向的角度和第二基准地形C2相对于水平方向的角度的平均值。控制器26将相对于水平方向以平均角度倾斜的直线确定为第一目标设计地形70_1。

当如上那样确定第一目标设计地形70_1时，按照上述的步骤S105的处理，如图11所示，控制器26按照第一目标设计地形70_1，控制工作装置13。

在步骤S208中，控制器26确定下一个起始点S1。下一个起始点S1是下一个目标设计地形70即第二目标设计地形70_2的起始点。第二目标设计地形70_2是下一个起始点S1和从下一个起始点S1起第一个的区划点A2之间的区划区域(以下，称为“第二区划区域”)的目标设计地形70。如图12所示，下一个起始点S1是第一目标设计地形70_1的结束位置，位于区划点A1的铅垂下方。

当确定下一个起始点S1时，控制器26通过重复步骤S205至步骤S207的处理，来确定第二目标设计地形70_2。控制器26在按照第一目标设计地形70_1的作业中，确定第二目标设计地形70_2。

详细地说，如图12所示，控制器26将连结下一个起始点S1和从下一个起始点S1起第一个的基准点B2的直线确定为下一个第一基准地形C1。另外，控制器26将连结下一个起始点S1和从下一个起始点S1起第二个的基准点B3的直线确定为下一个第二基准地形C2。然后，根据第一基准地形C1和第二基准地形C2的平均角度，确定第二目标设计地形70_2。

当工作车辆1到达下一个起始点S1时，按照上述的步骤S105的处理，控制器26按照第二目标设计地形70_2，控制工作装置13。然后，控制器26通过重复上述的处理，继续现状地形50的挖掘。

需要说明的是，在满足了规定的结束条件时，控制器26结束用于确定上述的目标设计地形70的处理。规定的结束条件例如是工作装置13所保持的物料的量达到了规定的上限值这种条件。当满足规定的结束条件时，控制器26控制工作装置13，以使其沿着现状地形50。由此，能够顺畅地运输所挖掘出的物料。

接着，对在上述的自动控制中介入了操作人员对工作装置13的手动操作时的处理进行说明。图13是表示介入了手动操作时的处理的流程图。需要说明的是，在以下说明中，如图14所示，设为在按照第一目标设计地形70_1的作业中，介入了操作人员对工作装置13的手动操作。

在步骤S301中，控制器26判定是否进行了手动操作。控制器26在从操作装置25a接收到表示使工作装置13上下动作的操作的操作信号时，判定为进行了手动操作。在进行了手动操作时，处理进入步骤S302。

在步骤S302中，控制器26获取工作装置13的位移量。详细地说，如图14所示，控制器26计算出刃尖位置Pb相对于第一目标设计地形70_1的铅垂方向的位移量L4。

在步骤S303中，控制器26修正当前作业中的目标设计地形70。即，如图15所示，控制器26修正第一目标设计地形70_1，以使其与变更后的刃尖位置Pb的高度一致。另外，控制器26按照修正后的第一目标设计地形70_1，控制工作装置13。

需要说明的是，在进行了工作装置13的上升操作时，控制器26配合刃尖位置Pb的高度，使第一目标设计地形70_1上升。在进行了工作装置13的下降操作时，控制器26配合刃尖位置Pb的高度，使第一目标设计地形70_1下降。

在步骤S304中，控制器26基于位移量L4，修正目标深度L3。在进行了工作装置13的上升操作时，控制器26使目标深度L3减小位移量L4的量。在进行了工作装置13的下降操作时，控制器26使目标深度L3增大位移量L4的量。

在步骤S305中，控制器26基于修正后的目标深度L3’，确定下一个区划区域的目标设计地形70。即，如图16所示，控制器26基于修正后的目标深度L3’，确定第二目标设计地形70_2。这里，按照上述的步骤S205至步骤S207的处理，确定第二目标设计地形70_2。

详细地说，控制器26从修正后的第一目标设计地形70_1，确定下一个起始点S1。控制器26通过使区划点A2、A3沿铅垂方向位移修正后的目标深度L3’的量，来确定基准点B2、B3。控制器26将连结下一个起始点S1和从下一个起始点S1起第一个基准点B2的直线确定为下一个第一基准地形C1。另外，控制器26将连结下一个起始点S1和从下一个起始点S1起第二个基准点B3的直线确定为下一个第二基准地形C2。然后，根据第一基准地形C1和第二基准地形C2的平均角度，确定第二目标设计地形70_2。

当工作车辆1到达下一个起始点S1时，按照上述的步骤S105的处理，控制器26按照第二目标设计地形70_2，控制工作装置13。然后，控制器26通过重复上述的处理，继续现状地形50的挖掘。

需要说明的是，在上述的例子中，第一目标设计地形70_1是开始了自动控制时的最初的区划区域的目标设计地形70。但是，第一目标设计地形70_1也可以是针对其他区划区域的目标设计地形。即，第一区划区域是指在介入了手动时正在作业的区划区域，不一定是指开始了自动控制时最初的区划区域。

在以上说明的本实施方式的工作车辆1的控制系统3中，控制器26使工作装置13按照目标设计地形70而动作。因此，在最终设计地形60还位于较深位置的情况下，按照位于比最终设计地形60更靠上方的目标设计地形70，使工作装置13进行挖掘。因此，抑制对工作装置13施加的负荷过大。另外，抑制使工作装置13快速地上下运动。由此，能够使工作车辆1进行高效且完成质量良好的作业。

当在自动控制中介入了操作人员对工作装置13的手动操作时，控制器26根据工作装置13的位移量L4，修正第一目标设计地形70_1。另外，控制器26根据工作装置13的位移量L4，修正目标深度L3，基于修正后的目标深度L3’，确定第二目标设计地形70_2。因此，能够在自动控制中反映操作人员的意图。

以上对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，可在不脱离发明主旨的范围内进行各种变更。

工作车辆1不局限于推土机，也可以为轮式装载机、机动平地机、液压挖掘机等其他车辆。

工作车辆1也可以为能够远程控制的车辆。在该情况下，控制系统3的一部分也可以配置于工作车辆1的外部。例如，控制器26也可以配置于工作车辆1的外部。控制器26也可以配置于远离现场的控制中心内。在该情况下，工作车辆1也可以为不具备驾驶室14的车辆。

工作车辆1也可以为由电动机驱动的车辆。在该情况下，电源也可以配置于工作车辆1的外部。从外部供给电源的工作车辆1也可以为不具备内燃机及发动机室的车辆。

控制器26也可以具有相互分体的多个控制器26。例如，如图17所示，控制器26也可以包含配置于工作车辆1的外部的远程控制器261和搭载于工作车辆1的车载控制器262。远程控制器261和车载控制器262也可以经由通信装置38、39而能够通过无线来通信。而且，上述的控制器26的一部分功能也可以通过远程控制器261来执行，其余功能通过车载控制器262来执行。例如，确定目标设计地形70和作业顺序的处理也可以通过远程控制器261来执行，输出对工作装置13的指令信号的处理也可以通过车载控制器262来执行。

操作装置25a及输入装置25b也可以配置于工作车辆1的外部。在该情况下，驾驶室也可以从工作车辆1中省去。或者，操作装置25a及输入装置25b也可以从工作车辆1中省去。

现状地形50不限于通过上述的位置传感器31来获取，也可以通过其他装置来获取。例如，如图18所示，也可以通过接受来自外部装置的数据的接口装置37来获取现状地形50。接口装置37也可以通过无线来接收由外部测量装置41测量出的现状地形数据。或者，接口装置37也可以为存储介质的读取装置，且经由存储介质接收由外部测量装置41测量出的现状地形数据。

目标设计地形70的确定方法不局限于上述实施方式的方法，也可以变更。例如，在上述实施方式中，基于从起始点起到第二个的基准点来确定目标设计地形70。但是，也可以基于从起始点到第三个、或超过第三个的基准点来确定目标设计地形70。控制器26不限于基于目标深度，也可以基于其他参数来确定第一目标设计地形70_1。例如，控制器26也可以基于对工作装置13施加的负荷、目标角度、目标位置等参数来确定第一目标设计地形70_1。或者，也可以预先确定第一目标设计地形70_1。

在上述实施方式中，控制器26基于第一基准地形C1和第二基准地形C2的平均角度，确定目标设计地形70。但是，控制器26不限于平均角度，也可以通过对第一基准地形C1的角度和第二基准地形C2的角度实施加权等处理，来确定目标设计地形70。

在上述实施方式中，控制器26在按照第一目标设计地形70_1的作业中且在到达下一个起始点S1之前，确定第二目标设计地形70_2。但是，控制器26也可以在到达下一个起始点S1时，确定第二目标设计地形70_2。

控制器26也可以确定目标设计地形70使其比现状地形50更靠上方。例如，如图19所示，在操作人员使刃尖位置Pb上升到了比现状地形50更靠上方的位置时，控制器26也可以配合刃尖位置Pb的高度，使第一目标设计地形70_1上升到比现状地形50更靠上方的位置。控制器26也可以确定第二目标设计地形70_2以使其位于比现状地形50更靠上方的位置。由此，例如能够将工作装置13所保持的物料在现状地形50上铺平。

工业实用性

根据本发明，通过自动控制，能够使工作车辆进行高效且完成质量良好的作业。

附图标记说明

3 控制系统

13 工作装置

26 控制器

50 现状地形

70_1 第一目标设计地形

70_2 第二目标设计地形

A1、A2、A3 区划点

B1、B2、B3 基准点

L3’ 修正后的目标深度

Claims (21)

1.一种工作车辆的控制系统，该工作车辆具有工作装置，该工作车辆的控制系统具备：

操作装置，其输出表示操作人员操作的操作信号；

控制器，其与所述操作装置通信，控制所述工作装置；

所述控制器确定第一目标设计地形，

所述控制器按照所述第一目标设计地形，生成使所述工作装置动作的指令信号，

所述控制器在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的向上下方向的操作的所述操作信号时，根据向所述上下方向的操作，获取所述工作装置相对于所述第一目标设计地形的向所述上下方向的位移量，

所述控制器基于所述位移量，确定第二目标设计地形，

所述控制器按照所述第二目标设计地形，生成使所述工作装置动作的指令信号。

2.如权利要求1所述的工作车辆的控制系统，其中，

所述控制器确定目标深度，

所述控制器基于所述目标深度，确定所述第一目标设计地形。

3.如权利要求2所述的工作车辆的控制系统，其中，

所述控制器基于所述位移量，修正所述目标深度，

所述控制器基于修正后的目标深度，确定所述第二目标设计地形。

4.如权利要求1所述的工作车辆的控制系统，其中，

所述控制器获取表示现场的现状地形的现状地形数据，

所述控制器将所述现状地形划分为至少包含第一区划区域和第二区划区域的多个区划区域，

所述控制器针对所述第一区划区域，确定所述第一目标设计地形，

所述控制器针对所述第二区划区域，确定所述第二目标设计地形。

5.如权利要求1所述的工作车辆的控制系统，其中，

所述控制器在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的操作的所述操作信号时，以沿铅垂方向位移所述位移量的方式修正所述第一目标设计地形。

6.如权利要求2所述的工作车辆的控制系统，其中，

所述控制器获取表示现场的现状地形的现状地形数据，

所述控制器基于所述现状地形数据，获取位于所述现状地形上的多个区划点的位置，

所述控制器确定使所述多个区划点分别沿铅垂方向位移了所述目标深度的量的多个基准点，

所述控制器基于所述多个基准点，确定所述第一目标设计地形。

7.如权利要求6所述的工作车辆的控制系统，其中，

所述控制器基于所述位移量，修正所述目标深度，

所述控制器在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的操作的所述操作信号时，通过使所述多个区划点分别沿铅垂方向位移了修正后的所述目标深度的量的所述多个基准点，确定所述第二目标设计地形。

8.一种方法，其为了控制具有工作装置的工作车辆，通过控制器来执行，该方法包括：

确定第一目标设计地形的步骤；

按照所述第一目标设计地形，生成使所述工作装置动作的指令信号的步骤；

从操作装置接收表示操作人员操作的操作信号的步骤；

在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的向上下方向的操作的所述操作信号时，根据向所述上下方向的操作，获取所述工作装置相对于所述第一目标设计地形的向所述上下方向的位移量的步骤；

基于所述位移量，确定第二目标设计地形的步骤；

按照所述第二目标设计地形，生成使所述工作装置动作的指令信号的步骤。

9.如权利要求8所述的方法，其中，

还包括确定目标深度的步骤，

所述第一目标设计地形基于所述目标深度来确定。

10.如权利要求9所述的方法，其中，

还包括基于所述位移量修正所述目标深度的步骤，

所述第二目标设计地形基于修正后的目标深度来确定。

11.如权利要求8所述的方法，其中，还包括：

获取表示现场的现状地形的现状地形数据的步骤；

将所述现状地形划分为至少包含第一区划区域和第二区划区域的多个区划区域的步骤；

针对所述第一区划区域，确定所述第一目标设计地形，

针对所述第二区划区域，确定所述第二目标设计地形。

12.如权利要求8所述的方法，其中，还包括：

在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的操作的所述操作信号时，以沿铅垂方向位移所述位移量的方式修正所述第一目标设计地形的步骤。

13.如权利要求9所述的方法，其中，还包括：

获取表示现场的现状地形的现状地形数据的步骤；

基于所述现状地形数据，获取位于所述现状地形上的多个区划点的位置的步骤；

确定所述第一目标设计地形的步骤包括：

确定使所述多个区划点分别沿铅垂方向位移了所述目标深度的量的多个基准点的步骤；

基于所述多个基准点，确定所述第一目标设计地形的步骤。

14.如权利要求13所述的方法，其中，

还包括基于所述位移量来修正所述目标深度的步骤，

确定所述第二目标设计地形的步骤包括：在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的操作的所述操作信号时，通过使所述多个区划点分别沿铅垂方向位移了修正后的所述目标深度的量的所述多个基准点，确定所述第二目标设计地形的步骤。

15.一种工作车辆，其具备：

工作装置；

操作装置，其输出表示操作人员操作的操作信号；

控制器，其与所述操作装置通信，控制所述工作装置；

所述控制器确定第一目标设计地形，

所述控制器按照所述第一目标设计地形，生成使所述工作装置动作的指令信号，

所述控制器在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的向上下方向的操作的所述操作信号时，根据向所述上下方向的操作，获取所述工作装置相对于所述第一目标设计地形的向所述上下方向的位移量，

所述控制器基于所述位移量，确定第二目标设计地形，

所述控制器按照所述第二目标设计地形，生成使所述工作装置动作的指令信号。

16.如权利要求15所述的工作车辆，其中，

所述控制器确定目标深度，

所述控制器基于所述目标深度，确定所述第一目标设计地形。

17.如权利要求16所述的工作车辆，其中，

所述控制器基于所述位移量，修正所述目标深度，

所述控制器基于修正后的目标深度，确定所述第二目标设计地形。

18.如权利要求15所述的工作车辆，其中，

所述控制器获取表示现场的现状地形的现状地形数据，

所述控制器将所述现状地形划分为至少包含第一区划区域和第二区划区域的多个区划区域，

所述控制器针对所述第一区划区域，确定所述第一目标设计地形，

所述控制器针对所述第二区划区域，确定所述第二目标设计地形。

19.如权利要求15所述的工作车辆，其中，

所述控制器在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的操作的所述操作信号时，以沿铅垂方向位移所述位移量的方式修正所述第一目标设计地形。

20.如权利要求16所述的工作车辆，其中，

所述控制器获取表示现场的现状地形的现状地形数据，

所述控制器基于所述现状地形数据，获取位于所述现状地形上的多个区划点的位置，

所述控制器确定使所述多个区划点分别沿铅垂方向位移了所述目标深度的量的多个基准点，

所述控制器基于所述多个基准点，确定所述第一目标设计地形。

21.如权利要求20所述的工作车辆，其中，

所述控制器基于所述位移量，修正所述目标深度，

所述控制器在按照所述第一目标设计地形的作业中接收到表示所述工作装置的操作的所述操作信号时，通过使所述多个区划点分别沿铅垂方向位移了修正后的所述目标深度的量的所述多个基准点，确定所述第二目标设计地形。

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