CN112424427A - 作业机械的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

在作业机械的控制装置中，三维映射取得部取得表示作业机械的周围形状的三维映射。边界确定部确定行驶路边界线，所述行驶路边界线是三维映射所表示的地形中行驶路面与由工作装置进行挖掘的挖掘对象的边界线，所述行驶路面是供搬运车辆能够行驶的面。挖掘开始点决定部将行驶路边界线上的点或比行驶路边界线靠上方的点决定为由工作装置进行挖掘的挖掘开始点。

Description

作业机械的控制装置及控制方法

技术区域

本发明涉及作业机械的控制装置及控制方法。

本申请基于2018年8月31日在日本申请的特愿2018-163643号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

在专利文献1中公开了土方工程作业的计划方法。根据专利文献1所记载的方法，将挖掘现场分割为格子状的小区域并决定各区域的挖掘顺序。在专利文献1中记载了如下效果：通过优先考虑挖掘现场的上方的部位来设定挖掘顺序，从而在挖掘下方的区域时工作装置所需的力变小，另外，能够防止下方的土被上方的土遮挡。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平11-247230号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在挖掘现场中设置有供搬运砂土的搬运车辆能够行驶的行驶面。为了挖掘装载的效率，行驶面与挖掘对象相邻设置。此时，如专利文献1所记载的那样，若从挖掘现场的上方挖掘砂土，则挖掘对象崩塌，或者在砂土从铲斗溢出时，该砂土在斜面流落，砂土有可能散落在行驶面。当砂土散落在行驶面时，会妨碍搬运车辆的行驶。

本发明的目的在于提供一种以使砂土不散落在行驶面的方式计划挖掘的控制装置及控制方法。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方案，控制装置是作业机械的控制装置，所述作业机械具备：行驶体；回转体，其支承于所述行驶体且能够绕回转中心回转；以及工作装置，其设置于所述回转体且具有铲斗，其中，所述控制装置具备：三维映射取得部，其取得表示所述作业机械的周围形状的三维映射；边界确定部，其确定行驶路边界线，所述行驶路边界线是所述三维映射所表示的地形中行驶路面与由所述工作装置进行挖掘的挖掘对象的边界线，所述行驶路面是供搬运车辆能够行驶的面；以及挖掘开始点决定部，其将所述行驶路边界线上的点或比所述行驶路边界线靠上方的点决定为由所述工作装置进行挖掘的挖掘开始点。

发明效果

根据上述方案中的至少一个方案，控制装置能够以使砂土不散落在行驶面的方式计划挖掘。

附图说明

图1是示出第一实施方式的挖掘装载作业的例子的图。

图2是示出第一实施方式的装载机械的结构的概要图。

图3是示出第一实施方式的控制装置的结构的概要框图。

图4是示出工作装置的可动范围的例子的图。

图5是示出作业机械与挖掘对象之间的位置关系的俯视图。

图6是示出第一实施方式的自动挖掘控制的流程图。

图7是示出第二实施方式的控制装置的结构的概要框图。

图8是示出第二实施方式的三维映射的形状的补充方法的例子的图。

图9是示出第三实施方式的控制装置的结构的概要框图。

图10是示出第三实施方式的挖掘禁止区域的例子的图。

图11是示出第三实施方式的自动挖掘控制的流程图。

图12是示出第四实施方式的挖掘装载作业的例子的图。

具体实施方式

<第一实施方式>

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。

图1是示出第一实施方式的挖掘装载作业的例子的图。

在第一实施方式中，对由反铲挖掘机进行的挖掘装载作业进行说明。作为反铲挖掘机的装载机械100配置于挖掘对象L的山的上部，并向位于挖掘对象L的下部即行驶路面F的搬运车辆200装载挖掘到的砂土。行驶路面F平整，以供搬运车辆200能够行驶。

《装载机械的结构》

图2是示出第一实施方式的装载机械的结构的概要图。

装载机械100是将砂土向搬运车辆等装载点进行装载的作业机械。

装载机械100具备行驶体110、支承于行驶体110的回转体120、以及通过液压工作并支承于回转体120的工作装置130。回转体120被支承为绕回转中心回转自如。

工作装置130具备动臂131、斗杆132、铲斗133、动臂缸134、斗杆缸135及铲斗缸136。

动臂131的基端部经由销安装于回转体120。

斗杆132将动臂131与铲斗133连结。斗杆132的基端部经由销安装于动臂131的前端部。

铲斗133具备用于挖掘砂土等的铲刀和用于搬运挖掘到的砂土的容器。铲斗133的基端部经由销安装于斗杆132的前端部。第一实施方式的铲斗133以铲尖朝向回转体120的后方的方式安装。因此，第一实施方式中的挖掘时的铲斗133的移动方向是斗杆132的牵引方向。

动臂缸134是用于使动臂131工作的液压缸。动臂缸134的基端部安装于回转体120。动臂缸134的前端部安装于动臂131。

斗杆缸135是用于驱动斗杆132的液压缸。斗杆缸135的基端部安装于动臂131。斗杆缸135的前端部安装于斗杆132。

铲斗缸136是用于驱动铲斗133的液压缸。铲斗缸136的基端部安装于斗杆132。铲斗缸136的前端部安装于使铲斗133转动的连杆机构。

动臂行程传感器137计测动臂缸134的行程量。动臂缸134的行程量能够换算为动臂131相对于回转体120的倾斜角。以下，将相对于回转体120的倾斜角也称为绝对角度。也就是，动臂缸134的行程量能够换算为动臂131的绝对角度。

斗杆行程传感器138计测斗杆缸135的行程量。斗杆缸135的行程量能够换算为斗杆132相对于动臂131的倾斜角。以下，将斗杆132相对于动臂131的倾斜角也称为斗杆132的相对角度。

铲斗行程传感器139计测铲斗缸136的行程量。铲斗缸136的行程量能够换算为铲斗133相对于斗杆132的倾斜角。以下，将铲斗133相对于斗杆132的倾斜角也称为铲斗133的相对角度。

需要说明的是，其他实施方式的装载机械100也可以具备检测相对于地平面的倾斜角或相对于回转体120的倾斜角的角度传感器来代替动臂行程传感器137、斗杆行程传感器138及铲斗行程传感器139。

在回转体120设置有驾驶室121。在驾驶室121的内部设置有用于供操作员就座的驾驶席122、用于操作装载机械100的操作装置123。操作装置123根据操作员的操作，生成动臂131的抬起操作信号及落下操作信号、斗杆132的推压操作信号及牵引操作信号、铲斗133的倾倒操作信号及挖掘操作信号、向回转体120的左右回转的回转操作信号，并将这些信号向控制装置128输出。另外，操作装置123根据操作员的操作，生成用于使工作装置130开始自动驱动控制的驱动指示信号，并将该驱动指示信号向控制装置128输出。自动驱动控制是使回转体120回转而使工作装置130自动地移动到挖掘点的控制。

操作装置123例如由杆、开关及踏板构成。驱动指示信号通过自动控制用的开关的操作而生成。例如，在开关接通时，输出驱动指示信号。操作装置123配置于驾驶席122的附近。操作装置123位于操作员坐于驾驶席122时操作员能够操作的范围内。

需要说明的是，第一实施方式的装载机械100按照就座于驾驶席122的操作员的操作进行动作，但在其他实施方式中不限于此。例如，其他实施方式的装载机械100也可以根据在装载机械100的外部操作的操作员的远程操作来发送操作信号、驱动指示信号而进行动作。

装载机械100具备用于检测存在于检测方向的对象物的三维位置的深度检测装置124、位置方位运算器125、倾斜计测器126、液压装置127及控制装置128。

深度检测装置124设置于驾驶室121内，并检测在以向回转体120的前方延伸的轴为中心的检测范围中包含施工对象的周围的物体的深度。深度是指从深度检测装置124到对象的距离。作为深度检测装置124的例子，例如可以举出LiDAR装置、雷达装置、立体相机等。

位置方位运算器125运算回转体120的位置及回转体120所朝向的方位。位置方位运算器125具备从构成GNSS的人造卫星接收定位信号的两个接收器。两个接收器分别设置于回转体120的不同位置。位置方位运算器125基于接收器所接收到的定位信号，检测现场坐标系中的回转体120的代表点(挖掘机坐标系的原点)的位置。

位置方位运算器125使用由两个接收器接收到的各定位信号，运算回转体120的朝向方位而作为一个接收器的设置位置相对于另一个接收器的设置位置的关系。回转体120所朝向的方位是回转体120的正面方向，且与从工作装置130的动臂131向铲斗133延伸的直线的延伸方向的水平分量相等。

倾斜计测器126计测回转体120的加速度及角速度，并基于计测结果来检测回转体120的姿态(例如，滚转角及俯仰角)。倾斜计测器126例如设置于回转体120的下表面。倾斜计测器126例如能够使用惯性计测装置(IMU：Inertial Measurement Unit)。

液压装置127具备工作油箱、液压泵及流量控制阀。液压泵由未图示的发动机的动力驱动，并经由流量控制阀向使行驶体110行驶的未图示的行驶液压马达、使回转体120回转的未图示的回转液压马达、动臂缸134、斗杆缸135、以及铲斗缸136供给工作油。流量控制阀具有杆状的滑阀，并通过滑阀的位置来调整向行驶液压马达、回转液压马达、动臂缸134、斗杆缸135及铲斗缸136供给的工作油的流量。滑阀基于从控制装置128接收的控制指令而被驱动。也就是，向行驶液压马达、回转液压马达、动臂缸134、斗杆缸135及铲斗缸136供给的工作油的量由控制装置128控制。如上所述，行驶液压马达、回转液压马达、动臂缸134、斗杆缸135及铲斗缸136由从共用的液压装置127供给的工作油驱动。需要说明的是，在行驶液压马达或回转液压马达是斜板式可变容量马达的情况下，控制装置128也可以通过斜板的倾转角来调整旋转速度。

控制装置128从操作装置123接收操作信号。控制装置128基于接收到的操作信号，使工作装置130、回转体120或行驶体110驱动。

《控制装置的结构》

图3是示出第一实施方式的控制装置的结构的概要框图。

控制装置128是具备处理器1100、主存储器1200、储存器1300、接口1400的计算机。储存器1300存储程序。处理器1100从储存器1300读取程序且在主存储器1200中展开，并执行按照程序的处理。

作为储存器1300的例子，可以举出HDD、SSD、磁盘、光磁盘、CD-ROM、DVD-ROM等。储存器1300可以是与控制装置128的共用通信线直接连接的内部介质，也可以是经由接口1400与控制装置128连接的外部介质。储存器1300是非暂时的有形的存储介质。

处理器1100通过程序的执行，具备车辆信息取得部1101、检测信息取得部1102、操作信号输入部1103、映射生成部1104(三维映射取得部)、可挖掘范围确定部1105、边界确定部1106、挖掘位置确定部1107、移动处理部1108、操作信号输出部1109。

车辆信息取得部1101例如取得回转体120的回转速度、位置及方位、动臂131、斗杆132及铲斗133的倾斜角、以及回转体120的姿态。以下，将车辆信息取得部1101取得的装载机械100的信息称为车辆信息。

检测信息取得部1102从深度检测装置124取得深度信息。深度信息表示检测范围内的多个点的三维位置。作为深度信息的例子，可以举出由表示深度的多个像素构成的深度图像、由通过正交坐标(x，y，z)表现的多个点构成的点群数据。

操作信号输入部1103从操作装置123接受操作信号的输入。在操作信号中包含：动臂131的抬起操作信号及落下操作信号、斗杆132的推压操作信号及牵引操作信号、铲斗133的倾倒操作信号及挖掘操作信号、回转体120的回转操作信号、行驶体110的行驶操作信号、以及装载机械100的驱动指示信号。

映射生成部1104基于由车辆信息取得部1101取得的回转体120的位置、方位及姿态和由检测信息取得部1102取得的深度信息，生成表示现场坐标系中的装载机械100的周围形状的三维映射。映射生成部是三维映射取得部的一例。需要说明的是，在其他实施方式中，映射生成部1104也可以生成与以回转体120为基准的挖掘机坐标系相关的三维映射。

图4是示出工作装置的可动范围的例子的图。

可挖掘范围确定部1105基于已知的工作装置130的可动范围R1，确定可挖掘范围R2，该可挖掘范围R2是在三维映射所表示的地形中装载机械100不行驶就能够挖掘的范围。如图4所示，工作装置130的可动范围R1能够表示为在与工作装置130的销正交的平面中以回转体120的位置为基准而得到的平面图形。因此，可挖掘范围确定部1105例如能够将使已知的可动范围R1绕回转体120的回转中心轴A旋转而得到的旋转图形与三维映射相重叠的范围确定为可挖掘范围R2。

边界确定部1106能够确定行驶路边界线B1，该行驶路边界线B1是三维映射所表示的地形中行驶路面F与由工作装置130进行挖掘的挖掘对象L的边界线，该行驶路面F是供搬运车辆200能够行驶的面。例如，边界确定部1106将三维映射所表示的地形中相对于水平面的倾斜超过规定角度的部分确定为挖掘对象L，并将三维映射所表示的地形中位于比挖掘对象L靠下方且相对于水平面倾斜为规定角度以下的部分确定为行驶路面F。由此，边界确定部1106能够确定作为行驶路面F与挖掘对象L的边界线的行驶路边界线B1。

另外，作为其他方法，在搬运车辆200具有进行基于GNSS等的定位的定位装置的情况下，边界确定部1106也可以通过以下的步骤确定行驶路边界线B1。边界确定部1106从定位装置取得搬运车辆200位于装载机械100附近时的搬运车辆200的高度。边界确定部1106将三维映射所表示的地形中与搬运车辆200的轮胎所接地的高度之差在规定范围内的部分确定为行驶路面F。边界确定部1106通过将比确定出的行驶路面F靠上方的部分确定为挖掘对象L，能够确定行驶路面F与挖掘对象L的行驶路边界线B1。

另外，在对信息取得部1102所取得的深度信息的噪声或即使是散落在行驶路面F上的砂土也不会妨碍搬运车辆200的行驶的程度的大小的砂土进行检测的情况下，边界确定部1106也可以使确定出的行驶路边界线B1更平滑化来作为行驶路边界线B1。具体而言，使比铲斗133的宽度充分小的行驶路边界线B1的凸凹平滑化，从而使该凸凹变平滑。

图5是示出作业机械与挖掘对象之间的位置关系的俯视图。

挖掘位置确定部1107基于由可挖掘范围确定部1105确定出的可挖掘范围R2和由边界确定部1106确定出的行驶路边界线B1，确定由工作装置130进行挖掘的挖掘开始点P。具体而言，挖掘位置确定部1107将可挖掘范围R2中行驶路边界线B1上的点、且从回转中心轴A到该点的距离最长的点决定为挖掘开始点P。挖掘开始点P也是斗杆132的推压方向侧、即后方边界线B2与行驶路边界线B1之间的距离最短的行驶路边界线B1上的点，所述后方边界线B2是挖掘时的铲斗133的移动方向的后方侧的可挖掘范围R2的边界线。

另外，挖掘位置确定部1107也可以将决定了的挖掘开始点P向上方偏移规定的高度。也就是，挖掘开始点P不限于行驶路边界线B1上的点，也可以是行驶路边界线B1的上方的点。这是因为，由于比行驶路边界线B1低的部分不是挖掘对象且地基坚固，使得在将行驶路边界线B1上的高度作为挖掘开始点来开始挖掘的情况下难以进行挖掘，因此，通过将比行驶路边界线B1向上方偏移了规定的高度而得到的高度作为挖掘开始点，容易进行挖掘。

移动处理部1108在操作信号输入部1103接受了驱动指示信号的输入的情况下，生成用于使铲斗133向挖掘开始点P移动的回转体120及工作装置130的操作信号。

操作信号输出部1109输出输入到操作信号输入部1103的操作信号或移动处理部1108生成的操作信号。具体而言，操作信号输出部1109在处于自动驱动控制中的情况下，输出移动处理部1108所生成的操作信号，并在不处于自动驱动控制中的情况下，输出输入到操作信号输入部1103的操作信号。

《自动驱动控制》

装载机械100的操作员在判断为装载机械100与挖掘对象L处于能够进行挖掘处理的位置关系时，使操作装置123的开关接通。由此，操作装置123生成并输出驱动指示信号。

图6是示出第一实施方式的自动驱动控制的流程图。控制装置128在从操作员接受驱动指示信号的输入后，执行图6所示的自动驱动控制。

车辆信息取得部1101取得回转体120的位置、方位及姿态(步骤S1)。车辆信息取得部1101基于所取得的回转体120的位置及方位，确定回转体120的回转中心轴A的位置(步骤S2)。

检测信息取得部1102从深度检测装置124取得表示装载机械100的前方的深度的深度信息(步骤S3)。映射生成部1104基于由车辆信息取得部1101取得的回转体120的位置、方位及姿态和由检测信息取得部1102取得的深度信息，通过现场坐标系来生成表示装载机械100的前方的形状的三维映射(步骤S4)。

在可挖掘范围确定部1105中，生成使已知的可动范围R1绕在步骤S2中确定出的回转中心轴A旋转而得到的旋转图形(步骤S5)。可挖掘范围确定部1105将三维映射与旋转图形重叠的范围确定为可挖掘范围R2(步骤S6)。

边界确定部1106将三维映射所表示的地形中相对于水平面的倾斜超过规定角度的部分确定为挖掘对象L，并将三维映射所表示的地形中位于比挖掘对象L靠下方的位置且相对于水平面的倾斜在规定角度以下的部分确定为行驶路面F(步骤S7)。边界确定部1106确定作为确定出的行驶路面F与挖掘对象L的边界线的行驶路边界线B1(步骤S8)。

挖掘位置确定部1107在检测范围中，针对以回转体120的回转中心轴A为基准的每个方位，算出行驶路边界线B1与回转中心轴A之间的距离(步骤S9)。此时，挖掘位置确定部1107也可以将成为距离的算出对象的方位的范围限定在距搬运车辆200的停车位置为规定角度(例如90度)以内的范围。挖掘位置确定部1107将所算出的距离最长的行驶路边界线B1上的点决定为挖掘开始点P(步骤S10)。

移动处理部1108基于回转体120所朝向的方向与从回转中心轴A朝向挖掘开始点P的方向所成的角，算出回转体120的目标回转角(步骤S11)。移动处理部1108基于目标回转角来生成回转操作信号，且操作信号输出部1109将该回转操作信号向液压装置127输出(步骤S12)。

然后，移动处理部1108生成用于使铲斗133的铲尖向挖掘开始点P移动的工作装置130的操作信号，且操作信号输出部1109将该工作装置操作信号向液压装置127输出(步骤S13)。需要说明的是，步骤S12的回转操作与步骤S13的工作装置操作可以同时进行，也可以在步骤S12的回转操作之后进行步骤S13的工作装置操作。

通过上述的自动驱动控制，装载机械100能够使铲斗133的铲尖向挖掘开始点自动地移动。此后，操作员能够利用操作装置123进行挖掘操作。另外，在其他实施方式中，控制装置128可以进行按照规定轨迹的自动挖掘控制，控制装置128也可以在自动挖掘控制之后还进行自动装载控制。

《作用效果》

这样，第一实施方式的装载机械100的控制装置128基于表示装载机械100的周围形状的三维映射所表示的地形，确定可挖掘范围R2和行驶路边界线B1，并将行驶路边界线B1上的点决定为由工作装置130进行挖掘的挖掘开始点P。由此，装载机械100能够从斜面的下侧对挖掘对象L进行挖掘。通过从斜面的下侧对挖掘对象L进行挖掘，即使斜面的一部分崩塌，崩塌的砂土流落到行驶路面F的距离也变短。由此，能够抑制砂土的流落速度，并防止砂土散落在行驶路面F。

另外，第一实施方式的控制装置128将行驶路边界线B1上的点、且距回转中心轴A的距离最长的点决定为挖掘开始点P。即，控制装置128将行驶路边界线B1上的点、且与后方边界线B2之间的距离最短的点决定为挖掘开始点P。由此，控制装置128能够提前扩展搬运车辆200的能够行驶的范围。另外，斜面的上部与行驶路边界线B1之间的距离越短，则该斜面陡峭的可能性越高。因此，通过将与前方边界线B2之间的距离最长的点作为挖掘开始点P，能够降低斜面崩塌的可能性。需要说明的是，其他实施方式的控制装置128也可以基于其他条件来决定挖掘开始点P。例如，其他实施方式的控制装置128也可以将行驶路边界线B1上的点、且回转角最小的点决定为挖掘开始点P。

<第二实施方式>

第一实施方式的装载机械100位于挖掘对象的上部，并从斜面的下方挖掘砂土。此时，斜面的下方的挖掘对象L被斜面的上方的挖掘对象L遮隐，有可能无法确定其三维位置。第二实施方式的控制装置128推定被遮隐的部分中的挖掘对象L的形状，并基于此决定挖掘开始点P。

图7是示出第二实施方式的控制装置的结构的概要框图。

第二实施方式的控制装置128除了第一实施方式的结构之外，还具备铲斗位置确定部1110及高度补充部1111。

铲斗位置确定部1110基于由车辆信息取得部1101取得的车辆信息，确定挖掘机坐标系中的铲斗133的铲尖的位置。具体而言，铲斗位置确定部1110通过以下的步骤确定铲斗133的铲尖的位置。铲斗位置确定部1110基于根据动臂缸134的行程量求出的动臂131的绝对角度和已知的动臂131的长度(从基端部的销到前端部的销的距离)，求出动臂131的前端部的位置。铲斗位置确定部1110基于动臂131的绝对角度和根据斗杆缸135的行程量求出的斗杆132的相对角度，求出斗杆132的绝对角度。铲斗位置确定部1110基于动臂131的前端部的位置、斗杆132的绝对角度、以及已知的斗杆132的长度(从基端部的销到前端部的销的距离)，求出斗杆132的前端部的位置。然后，铲斗位置确定部1110基于斗杆132的前端部的位置、铲斗133的绝对角度、以及已知的铲斗133的长度(从基端部的销到铲尖的距离)，求出铲斗133的铲尖的位置。

图8是示出第二实施方式的三维映射的形状的补充方法的例子的图。

高度补充部1111基于铲斗133的铲尖的位置的历史记录，补充三维映射中被挖掘对象L遮挡的遮挡部分H的形状。具体而言，高度补充部1111基于由铲斗位置确定部1110确定出的铲斗133的铲尖的轨迹T，推定由铲斗133挖掘的部位的三维形状。高度补充部1111将三维映射中从上方俯视时高度的值欠缺了的部分确定为遮挡部分H，并以根据轨迹T所推定出的三维形状的高度补充该遮挡部分H的高度。

这样，根据第二实施方式，控制装置128基于铲斗133的铲尖的位置的历史记录，补充三维映射的遮挡部分H的高度，并基于被补充的三维映射来确定行驶路边界线B1。由此，第二实施方式的控制装置128即使在斜面的下方的挖掘对象L被斜面的上方的挖掘对象L遮隐的情况下，也能够适当地确定挖掘开始点P。

<第三实施方式>

挖掘对象L的斜面越陡峭，则崩塌的可能性越高。第三实施方式的装载机械100防止装载机械100的立足处崩塌，并且确定适当的挖掘开始点P。

图9是示出第三实施方式的控制装置的结构的概要框图。

第三实施方式的控制装置128除了第一实施方式的结构之外，还具备后退判定部1112。

图10是示出第三实施方式的挖掘禁止区域的例子的图。

后退判定部1112在挖掘位置确定部1107确定出的挖掘开始点P处于从行驶体110的位置向斜下方扩展的挖掘禁止区域R3内的情况下，决定使行驶体110后退。也就是，后退判定部1112在挖掘开始点P处于挖掘禁止区域R3内的情况下，不采用该挖掘开始点P。由此，控制装置128防止挖掘对象L的斜面的倾斜变陡。挖掘禁止区域R3的倾斜例如基于挖掘对象L的安息角来决定。

《自动驱动控制》

图11是示出第三实施方式的自动驱动控制的流程图。控制装置128在从操作员接受驱动指示信号的输入后，执行图11所示的自动驱动控制。

控制装置128通过与第一实施方式的步骤S1至步骤S10同样的方法，求出挖掘开始点P。接下来，后退判定部1112判定挖掘开始点P是否处于从行驶体110的位置向斜下方扩展的挖掘禁止区域R3内(步骤S41)。在挖掘开始点P未处于挖掘禁止区域R3内的情况下(步骤S41：否)，控制装置128通过与第一实施方式的步骤S11至步骤S13同样的方法，进行自动驱动控制。另一方面，在挖掘开始点P处于挖掘禁止区域R3内的情况下(步骤S41：是)，移动处理部1108生成使行驶体110后退的行驶操作信号，且操作信号输出部1109将该行驶操作信号向液压装置127输出(步骤S42)。然后，控制装置128使处理返回至步骤S1，并再次决定挖掘开始点。

《作用效果》

这样，第三实施方式的装载机械100的控制装置128在挖掘开始点P处于从行驶体110的位置向斜下方扩展的挖掘禁止区域R3内的情况下，使行驶体110后退。也就是，控制装置128将行驶路边界线B1上的点、且挖掘禁止区域R3外的点决定为挖掘开始点P。由此，能够防止因挖掘对象L的挖掘引起的斜面的崩塌而导致装载机械100的立足处崩塌。需要说明的是，第三实施方式的控制装置128在挖掘开始点P处于挖掘禁止区域R3内的情况下使行驶体110后退，但不限于此。例如，其他实施方式的控制装置128也可以在挖掘开始点P处于挖掘禁止区域R3内的情况下，输出表示在当前装载机械100的位置不能进行挖掘的旨意的警报。

<第四实施方式>

第一至第三实施方式是基于反铲挖掘机的挖掘的实施方式。在第四实施方式中，对基于正铲挖掘机的挖掘进行说明。

图12是示出第四实施方式的挖掘装载作业的例子的图。装载机械100配置于行驶路面F，且挖掘前方的挖掘对象L，并向搬运车辆200装载挖掘到的砂土。

第四实施方式的铲斗133以铲尖朝向回转体120的前方的方式安装。因此，第四实施方式中的挖掘时的铲斗133的移动方向是斗杆132的推压方向。

第四实施方式的挖掘位置确定部1107将可挖掘范围R2中行驶路边界线B1上的点、且从回转中心轴A到该点的距离最短的点决定为挖掘开始点P。挖掘开始点P也可以是后方边界线B2与行驶路边界线B1之间的距离最短的点，该后方边界线B2是斗杆132的牵引方向侧、即挖掘时的铲斗133的移动方向的后方侧的可挖掘范围R2的边界线。

这样，第四实施方式的控制装置128可以将后方边界线B2与行驶路边界线B1之间的距离最短的点作为挖掘开始点P，该后方边界线B2是与挖掘时的铲斗133的移动方向相反的一侧的可挖掘范围R2的边界线。由此，与第一实施方式同样地，能够提前扩展搬运车辆200的能够行驶的范围，另外，能够抑制由斜面的崩塌导致的砂土散落到行驶路面F。

<其他实施方式>

以上，参照附图对一个实施方式进行了详细说明，但具体的结构不限于上述结构，能够进行各种设计变更等。

另外，上述实施方式的装载机械100是供操作员搭乘并操作的有人驾驶车辆，但不限于此。例如，其他实施方式的装载机械100也可以是一种远程驾驶车辆，该远程驾驶车辆根据通过通信而从远程操作装置取得的操作信号而进行工作，该远程操作装置是处于远程的事务所的操作员一边观察监视器的画面一边进行操作的装置。在该情况下，控制装置128的一部分功能也可以设置于远程操作装置。

工业实用性

本发明的控制装置能够以使砂土不散落在行驶面的方式计划挖掘。

附图标记说明：

100…装载机械，110…行驶体，120…回转体，121…驾驶室，122…驾驶席，123…操作装置，124…深度检测装置，125…位置方位运算器，126…倾斜计测器，127…液压装置，128…控制装置，130…工作装置，131…动臂，132…斗杆，133…铲斗，134…动臂缸，135…斗杆缸，136…铲斗缸，137…动臂行程传感器，138…斗杆行程传感器，139…铲斗行程传感器，200…搬运车辆，1101…车辆信息取得部，1102…检测信息取得部，1103…操作信号输入部，1104…映射生成部，1105…可挖掘范围确定部，1106…边界确定部，1107…挖掘位置确定部，1108…移动处理部，1109…操作信号输出部，1110…铲斗位置确定部，1111…高度补充部，1112…后退判定部，F…行驶路面，L…挖掘对象，P…挖掘开始点，A…回转中心轴，B1…行驶路边界线，B2…前方边界线，R1…可动范围，R2…可挖掘范围，R3…挖掘禁止区域，H…遮挡部分，T…轨迹。

Claims (7)

1.一种控制装置，其是作业机械的控制装置，所述作业机械具备：行驶体；回转体，其支承于所述行驶体且能够绕回转中心回转；以及工作装置，其设置于所述回转体且具有铲斗，其中，

所述控制装置具备：

三维映射取得部，其取得表示所述作业机械的周围形状的三维映射；

边界确定部，其确定行驶路边界线，所述行驶路边界线是所述三维映射所表示的地形中行驶路面与由所述工作装置进行挖掘的挖掘对象的边界线，所述行驶路面是供搬运车辆能够行驶的面；以及

挖掘开始点决定部，其将所述行驶路边界线上的点或比所述行驶路边界线靠上方的点决定为由所述工作装置进行挖掘的挖掘开始点。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，

所述控制装置具备可挖掘范围确定部，该可挖掘范围确定部将所述三维映射所表示的地形中所述作业机械不行驶就能够挖掘的范围确定为可挖掘范围，

所述挖掘开始点决定部将所述行驶路边界线上与后方边界线之间的距离最短的点决定为所述挖掘开始点，所述后方边界线是挖掘时的铲斗的移动方向的后方侧的所述可挖掘范围的边界线。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，

所述挖掘开始点决定部将所述行驶路边界线上的点、且从所述作业机械的位置向斜下方扩展的挖掘禁止区域外的点决定为所述挖掘开始点。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的控制装置，其中，

所述控制装置具备操作信号输出部，该操作信号输出部基于所述挖掘开始点，输出操作所述回转体及所述工作装置的操作信号。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的控制装置，其中，

所述控制装置具备：

铲斗位置确定部，其确定所述铲斗的铲尖的位置；以及

高度补充部，其基于所述铲斗的铲尖的位置的历史记录，补充所述三维映射中被所述挖掘对象遮挡的遮挡部分的高度，

所述边界确定部基于补充了所述遮挡部分的高度的三维映射，确定所述行驶路边界线。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的控制装置，其中，

所述挖掘开始点决定部将使所述行驶路边界线上的点向上方偏移了规定的高度而得到的点决定为挖掘开始点。

7.一种控制方法，其是作业机械的控制方法，所述作业机械具备：行驶体；回转体，其支承于所述行驶体且能够绕回转中心回转；以及工作装置，其设置于所述回转体且具有铲斗，其中，

所述控制方法包括如下步骤：

取得表示所述作业机械的周围形状的三维映射；

确定行驶路边界线，所述行驶路边界线是所述三维映射所表示的地形中作为供搬运车辆能够行驶的面的行驶路面与由所述工作装置进行挖掘的挖掘对象的边界线；以及

将所述行驶路边界线上的点或比所述行驶路边界线靠上方的点决定为由所述工作装置进行挖掘的挖掘开始点。

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