JP2022158412A - 作業車両 - Google Patents

Abstract

【課題】路面状態検知装置によって周囲の路面状態を検知できない領域がある場合に路面状態を検知する範囲に制限があることを認識させることができる作業車両を提供する。
【解決手段】作業車両１００の制御装置２００は、姿勢検知装置１５０および路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて車体の安定度を予測して報知装置１８０によって報知する。また、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて路面状態の検知制限の有無を判定し、検知制限が有ると判定した場合に、その検知制限を報知装置１８０によって報知する。
【選択図】図２

Description

本開示は、作業車両に関する。

従来から積荷輸送用の作業機械の横転のリスクを予測する方法が知られている（下記特許文献１）。特許文献１に記載された従来の方法は、次の各工程を含む（特許文献１、請求項１等）。まず、作業機械の近くに位置する地理的領域の地表地形データを地表地形検出システムから取得する。次に、地表地形データから地表勾配を抽出する。

次に、搭載された積荷計量システムによって、または、現在輸送されている積荷を積んだ装置によって生成された重量情報を受信することによって、現在輸送されている積荷の重量情報を取得する。次に、上記重量情報に基づいて、作業機械の現在の最大許容地表勾配を決定する。そして、作業機械が、作業機械の現在の最大許容地表勾配を超えるまたはそれに近い地表勾配を含む地理的領域に近づいたときに、作業機械の横転のリスクを予測する。

国際公開第２０１６／１９５５５７号

上記従来の方法では、何らかの原因によって地表地形検出システムから地表地形データが取得できなかった場合は、地表勾配を抽出できず、その結果、作業機械が不安定になることを予測できない可能性がある。

本発明の目的は、周囲の路面状態を検知して車体が不安定になる可能性があることを認識でき、周囲の路面状態を検知できない領域がある場合に路面状態を検知する範囲に制限があることを認識させることができる作業車両を提供することにある。

本開示の一態様は、前部車体と後部車体とを有し前記前部車体と前記後部車体とがピンにより結合され屈曲可能に設けられた車体と、前記前部車体に回動可能に連結されたリフトアームと、前記リフトアームに回動可能に連結されたバケットと、前記リフトアームを駆動させるリフトアームシリンダと、前記バケットを駆動させるバケットシリンダと、前記後部車体に搭載され前記車体を走行させる走行装置と、前記後部車体に搭載され前記車体の周囲の路面状態を検知する路面状態検知装置と、前記車体の姿勢を検知する姿勢検知装置と、前記車体の状態を報知する報知装置と、前記報知装置を制御する制御装置と、を備える作業車両であって、前記制御装置は、前記姿勢検知装置により検知された姿勢および前記路面状態検知装置により検知された路面状態の検知結果に基づいて前記車体の安定度を予測するとともに、前記路面状態検知装置による前記路面状態の検知が制限された状態である検知制限の有無を判定し、前記検知制限が有ると判定した場合に前記路面状態検知装置による検知範囲の少なくとも一部が制限された状態にあることを前記報知装置によって報知することを特徴とする作業車両である。

本開示の上記一態様によれば、周囲の路面状態を検知して車体が不安定になる可能性があることを認識でき、周囲の路面状態を検知できない領域がある場合に路面状態を検知する範囲に制限があることを認識させることができる作業車両を提供することができる。

本開示の作業車両の一実施形態に係る作業車両に側面図。 図１に示す作業車両のブロック図。 図２の作業車両の制御装置による走行制御フローを示すフロー図。 図２の作業車両の制御装置による検知制限の検知フローを示すフロー図。 図２の作業車両の路面状態検知装置の検知制限の例を示す図。 図２の作業車両の路面状態検知装置の検知制限の例を示す図。 図２の作業車両の路面状態検知装置の検知制限の例を示す図。 図２の作業車両の路面状態検知装置の検知制限の例を示す図。

以下、図面を参照して本開示に係る作業車両の実施形態を説明する。

図１は、本開示の作業車両の一実施形態に係る作業車両１００の側面図である。図２は、図１に示す作業車両１００のブロック図である。本実施形態の作業車両１００は、たとえば、土、砂、砕石、鉱物などの積込対象物を、ダンプトラックの荷台などの輸送車両に積み込むホイールローダである。

以下の説明では、図１に示すように、作業車両１００の前後方向に平行なＸ軸、作業車両１００の幅方向に平行なＹ軸、および作業車両１００の高さ方向に平行なＺ軸からなる直交座標系に基づいて、作業車両１００の各部を説明する場合がある。

作業車両１００は、たとえば、車体１１０と、走行装置１７０と、路面状態検知装置１４０と、姿勢検知装置１５０と、報知装置１８０と、制御装置２００とを備えている。また、作業車両１００は、たとえば、走行状態検知装置１３０をさらに備えている。また、作業車両１００は、たとえば、リフトアーム１２１およびバケット１２２を含む作業機１２０と、駆動装置１９０とをさらに備えている。また、作業車両１００は、たとえば、荷重検知装置１６０をさらに備えている。

車体１１０は、たとえば、前フレームを有した前部車体１１０ａと後部車体１１０ｂとから構成され、前部車体１１０ａと後部車体１１０ｂとはピン１１０ｃを介して互いに連結され屈曲可能に設けられている。車体１１０は、前部車体１１０ａと後部車体１１０ｂにそれぞれ一対の前輪と一対の後輪が設けられ、後部車体１１０ｂにキャビン１１２が設けられている。また、車体１１０の後部車体１１０ｂのカバーの内部には、たとえば、走行装置１７０や駆動装置１９０などが収容されている。キャビン１１２は、車体１１０の前部車体１１０ａの作業機１２０の後方に設けられた車室である。図示を省略するが、キャビン１１２の内部には、たとえば、オペレータが搭乗するための座席の他、操作レバー、ブレーキペダル、アクセルペダル、スピーカ、スイッチ、表示ランプ、計器類などが配置されている。

作業機１２０は、たとえば、左右一対のリフトアーム１２１と、バケット１２２と、ベルクランク１２３と、バケットリンク１２４と、を備えている。リフトアーム１２１は、車体１１０の前部車体１１０ａに回動可能に取り付けられている。リフトアーム１２１の長手方向の中央部は、駆動装置１９０を構成するリフトアームシリンダ１９１のピストンロッドの先端に回動可能に連結されている。バケット１２２は、車体１１０に取り付けられたリフトアーム１２１の基端部と反対側の先端部に、回動可能に取り付けられている。

ベルクランク１２３の長手方向の中央部は、左右一対のリフトアーム１２１を連結する連結部からバケット１２２へ向けて延びる支持部に回動可能に連結されている。ベルクランク１２３の一端は、駆動装置１９０を構成するバケットシリンダ１９２のピストンロッドの先端に回動可能に連結されている。バケットリンク１２４の一端は、バケットシリンダ１９２に連結されたベルクランク１２３の一端とは反対側のベルクランク１２３の端部に回動可能に連結されている。バケットリンク１２４の他端は、バケット１２２の底部に回動可能に連結されている。

走行状態検知装置１３０は、たとえば、速度センサ、加速度センサ、ヨーレートセンサを含み、車体１１０の速度、加速度、ヨーレートなどの走行状態を検知し、検知結果を制御装置２００へ出力する。路面状態検知装置１４０は、たとえば、撮像装置１４１、レーザレーダ装置１４２、ミリ波レーダ装置１４３を含み、車体１１０の周囲の障害を検知する。

撮像装置１４１は、たとえば、単眼カメラやステレオカメラを含み、キャビン１１２の上部に車体１１０の前方へ向けて取り付けられている。撮像装置１４１は、たとえば、車体１１０の前方を撮影することにより得られる画像に基づいて、車体１１０の前方の物体の種別、大きさ、距離、および方向などの情報を検知し、検知した情報を制御装置２００へ出力する。

レーザレーダ装置１４２は、たとえば、ＬｉＤＡＲであり、キャビン１１２の上部に取り付けられている。レーザレーダ装置１４２は、たとえば、車体１１０の周囲の物体の３次元形状、距離、および方向などの情報を検知し、検知した情報を制御装置２００へ出力する。

ミリ波レーダ装置１４３は、たとえば、車体１１０の前部車体１１０ａの幅方向における中央部に、車体１１０の前方へ向けて取り付けられている。ミリ波レーダ装置１４３は、車体１１０の前方に存在する物体までの距離および方向などの情報を検知し、検知した情報を制御装置２００へ出力する。

姿勢検知装置１５０は、たとえば、加速度センサ、角速度センサ、慣性計測装置などを含み、車体１１０の姿勢を検知する。また、姿勢検知装置１５０は、たとえば、ストロークセンサや角度センサなどを含み、リフトアーム１２１およびバケット１２２の姿勢をさらに検知する。

ストロークセンサは、たとえば、リフトアームシリンダ１９１およびバケットシリンダ１９２のピストンロッドのストロークを検知する。角度センサは、たとえば、車体１１０に対するリフトアーム１２１の角度と、リフトアーム１２１に対するベルクランク１２３の角度を検知する。姿勢検知装置１５０は、ストロークセンサまたは角度センサによって検知したストロークまたは角度に基づいて、リフトアーム１２１およびバケット１２２の姿勢を検知する。

荷重検知装置１６０は、たとえば、リフトアームシリンダ１９１のボトム室の内部の作動油の圧力を検知する圧力センサを含む。荷重検知装置１６０は、たとえば、リフトアームシリンダ１９１のロッド室の内部の作動油の圧力を検知する圧力センサを含んでもよい。また、荷重検知装置１６０は、バケットシリンダ１９２のボトム室およびロッド室の内部の作動油の圧力を検知する圧力センサを含んでもよい。荷重検知装置１６０は、たとえば、圧力センサによって検知した圧力に基づいて、バケット１２２に積載された積載物の荷重を検知する。

走行装置１７０は、たとえば、図示を省略するエンジンと静油圧式無段変速機とを含み、車体１１０を走行させる。走行装置１７０は、たとえば、制御装置２００から出力される制御信号に基づいて、車体１１０の後部車体１１０ｂに取り付けられた一対の車輪１１１を回転させる。また、走行装置１７０は、たとえば、作業車両１００のアクセル、ブレーキ、およびステアリングなどを操作する複数のアクチュエータを含み、作業車両１００を自律的に走行させる。

報知装置１８０は、たとえば、画像表示装置、スピーカ、ブザー、表示ランプ、回転灯などを含み、制御装置２００から出力される制御信号に基づいて、作業車両１００のオペレータに車体１１０の状態を報知する。報知装置１８０は、たとえば、画像表示装置により、車体１１０の安定度を表示する。また、報知装置１８０は、たとえば、路面状態検知装置１４０による路面状態の検知制限を画像表示装置に表示する。また、報知装置１８０は、たとえば、路面状態検知装置１４０による路面状態の検知制限を、スピーカ、ブザー、表示ランプ、回転灯などにより、オペレータに報知する。

駆動装置１９０は、たとえば、リフトアームシリンダ１９１およびバケットシリンダ１９２、ならびに、車体１１０の後部車体１１０ｂのカバーの内部に収容された図示を省略するリザーバ、メインポンプ、制御弁、パイロットポンプ、およびパイロットバルブを備えている。リザーバは、たとえば、作動油タンクである。メインポンプは、たとえば駆動装置１９０のエンジンによって駆動され、リザーバに貯留された作動油を制御弁へ圧送する。パイロットポンプは、たとえばモータによって駆動され、リザーバの作動油をパイロットバルブへ圧送する。

パイロットバルブは、たとえば、制御装置２００から出力される制御信号に基づいて、制御弁へパイロット圧を供給する。制御弁は、パイロットバルブから供給されるパイロット圧に基づいて、メインポンプから圧送される作動油の供給先を、リフトアームシリンダ１９１のボトム室またはロッド室と、バケットシリンダ１９２のボトム室またはロッド室に切り換える。これにより、リフトアームシリンダ１９１およびバケットシリンダ１９２のそれぞれのピストンロッドが伸長および収縮する。

リフトアームシリンダ１９１は、ピストンロッドの伸長時に、車体１１０の前部車体１１０ａに取り付けられた回転軸を中心にリフトアーム１２１を上方に回動させる。これにより、リフトアーム１２１のリフト量が増加して、リフトアーム１２１の先端部のバケット１２２を上昇させることができる。また、リフトアームシリンダ１９１は、ピストンロッドの収縮時に、車体１１０の前部車体１１０ａに取り付けられた回転軸を中心にリフトアーム１２１を下方に回動させる。これにより、リフトアーム１２１のリフト量が減少して、リフトアーム１２１の先端部に取り付けられたバケット１２２を下降させることができる。

バケットシリンダ１９２は、図１に示すように、たとえば、一対のリフトアーム１２１の間に配置されている。バケットシリンダ１９２は、たとえば、ピストンロッドの先端部がベルクランク１２３およびバケットリンク１２４を介してバケット１２２に連結され、ピストンロッドと反対側のシリンダチューブの基端部が車体１１０に連結されている。

バケットシリンダ１９２は、ピストンロッドの伸長時に、ベルクランク１２３およびバケットリンク１２４を介して、リフトアーム１２１の先端部に取り付けられた回転軸を中心に、バケット１２２を上方に回動させる。これにより、積載物をすくい取ったバケット１２２のチルト角を増加させて開口を上方に向け、バケット１２２内の積載物を運搬することができる。また、バケットシリンダ１９２は、ピストンロッドの収縮時に、ベルクランク１２３およびバケットリンク１２４を介して、リフトアーム１２１に取り付けられた回転軸を中心に、バケット１２２を下方に回転させる。これにより、バケット１２２のチルト角を減少させて開口を下方へ向け、バケット１２２内の積載物をダンプすることができる。

制御装置２００は、たとえば、車体１１０に搭載されたファームウェアやマイクロコントローラなどのコンピュータシステムである。制御装置２００は、たとえば、図示を省略する中央処理装置（ＣＰＵ）などの処理装置、ＲＡＭおよびＲＯＭなどのメモリ、そのメモリに記憶されたプログラム、タイマー、および入出力部などを備えている。

図２に示すように、制御装置２００は、たとえば、入出力部２１０と、走行制御部２２０と、状態認識部２３０と、駆動制御部２４０と、を備えている。これら走行制御部２２０、状態認識部２３０、および駆動制御部２４０は、たとえば、メモリに記憶されたプログラムをＣＰＵによって実行することによって実現される制御装置２００の機能を表している。

制御装置２００は、たとえば、報知装置１８０へ制御信号を出力して、報知装置１８０を制御する。また、制御装置２００は、走行装置１７０および駆動装置１９０へ制御信号を出力して、走行装置１７０および駆動装置１９０を制御する。以下、図３から図８までを参照して、制御装置２００の動作を説明する。

図３は、図２の作業車両１００の制御装置２００による走行制御フローＰ１００を示すフロー図である。制御装置２００は、図３に示す走行制御フローＰ１００を開始すると、まず、状態認識処理Ｐ１０１を実行する。この処理Ｐ１０１において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、入出力部２１０を介して、走行状態検知装置１３０、路面状態検知装置１４０、姿勢検知装置１５０、および荷重検知装置１６０の検知結果を取得する。

次に、制御装置２００は、たとえば、走行制御部２２０により、走行装置１７０を制御して車体１１０を走行させる走行制御処理Ｐ１０２を実行する。この処理Ｐ１０２において、たとえば、制御装置２００が手動運転モードに設定されている場合、走行制御部２２０は、オペレータの操作に基づく制御信号を生成して、走行装置１７０へ出力する。また、この処理Ｐ１０２において、制御装置２００が自動運転モードに設定されている場合、走行制御部２２０は、算出された走行経路に沿って車体１１０を走行させる制御信号を生成して、走行装置１７０へ出力する。これにより、制御装置２００は、走行装置１７０によって車輪１１１を駆動させ、アクセル、ブレーキ、ステアリングを操作して、オペレータの意図する経路または算出された走行経路に沿って作業車両１００を走行させる。

次に、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、作業車両１００の移動方向の前方における障害の有無を判定する処理Ｐ１０３を実行する。この処理Ｐ１０３において、状態認識部２３０は、たとえば、路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて、作業車両１００の進行方向の前方の地面の凹凸、隆起、陥没、および傾斜、地物、車両、人、または動物などの障害を認識する。この処理Ｐ１０３において、状態認識部２３０によって障害が認識されなければ（ＮＯ）、制御装置２００は、走行制御の終了を判定する処理Ｐ１０４を実行する。

この処理Ｐ１０４において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、走行制御終了フラグがオンになっているか否かを判定する。この走行制御終了フラグのオン、オフについては、図４を参照して後述する。また、制御装置２００が自動運転モードに設定されている場合には、この処理Ｐ１０４において、制御装置２００は、たとえば、走行制御部２２０により、算出された走行経路の走行が完了したか否かを判定する。

この処理Ｐ１０４において、たとえば、状態認識部２３０により、走行制御終了フラグがオフになっている、または、走行制御部２２０により算出された走行経路の走行が完了していない（ＮＯ）と判定されると、制御装置２００は、前述の処理Ｐ１０１へ戻る。また、この処理Ｐ１０４において、たとえば、状態認識部２３０により、走行制御終了フラグがオンになっている、または、所定の走行経路の走行が完了した（ＹＥＳ）と判定されると、制御装置２００は、走行制御部２２０による走行制御を終了して作業車両１００を停止させる。以上により、図３に示す走行制御フローＰ１００が終了する。

一方、前述の処理Ｐ１０３において、状態認識部２３０によって障害が認識され、障害が有る（ＹＥＳ）と判定されると、制御装置２００は、車体１１０の安定度を予測する処理Ｐ１０５を実行する。この処理Ｐ１０５において、状態認識部２３０は、たとえば、姿勢検知装置１５０および路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて車体１１０の安定度を予測する。なお、状態認識部２３０は、安定度の演算に走行状態検知装置１３０および荷重検知装置１６０の検知結果を用いてもよい。

この処理Ｐ１０５において、状態認識部２３０は、たとえば、認識された障害を通過する際の作業車両１００の重心の位置を予測する。さらに、状態認識部２３０は、たとえば、予測された作業車両１００の重心の位置と、作業車両１００の４つの車輪１１１の接地位置によって規定される矩形領域とに基づいて、車体１１０の安定度を算出する。車体１１０の安定度は、たとえば、作業車両１００の重心が前記矩形領域の中央に近いほど高くなり、作業車両１００の重心が前記矩形領域の中央から離れるほど低くなる。

この処理Ｐ１０５において、制御装置２００は、たとえば、荷重検知装置１６０、姿勢検知装置１５０および路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて、車体１１０の安定度を予測してもよい。より具体的には、制御装置２００は、たとえば、荷重検知装置１６０および姿勢検知装置１５０の検知結果に基づいて、状態認識部２３０により、バケット１２２に積載された積載物の重量を算出する。さらに、状態認識部２３０は、算出した積載物の重量に基づいて、作業車両１００の重心の位置を算出する。これにより、バケット１２２に収容された積載物の重量を考慮した車体１１０の安定度を算出することができる。

この処理Ｐ１０５において、制御装置２００は、たとえば、走行状態検知装置１３０の検知結果に基づいて、車体１１０の安定度を予測してもよい。より具体的には、制御装置２００は、たとえば、走行状態検知装置１３０の検知結果としての車体１１０の速度に基づいて、障害回避時の車体１１０の減速度およびヨーレートとそれに伴う慣性力を算出する。さらに、状態認識部２３０は、作業車両１００の減速時の慣性力に基づいて、作業車両１００の安定度を算出する。これにより、作業車両１００の障害回避時の慣性力を考慮した車体１１０の安定度を算出することができる。

次に、状態認識部２３０は、たとえば、安定度の判定処理Ｐ１０６を実行する。この処理Ｐ１０６において、状態認識部２３０は、たとえば、前の処理Ｐ１０５で予測した安定度が、しきい値以下であるか否かを判定する。この安定度のしきい値は、たとえば、作業車両１００が不安定になる可能性の高さに応じて決定される。状態認識部２３０により、作業車両１００不安定になる可能性はない、すなわち、安定度がしきい値よりも大きい（ＮＯ）と判定されると、制御装置２００は、前述の走行制御終了の判定処理Ｐ１０４を実行する。

一方、状態認識部２３０により、作業車両１００が不安定になる可能性がある、すなわち、安定度がしきい値以下である（ＹＥＳ）と判定されると、制御装置２００は、たとえば、安定度を報知する処理Ｐ１０７を実行する。この処理Ｐ１０７において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により認識した障害とその障害を通過する際の車体１１０の安定度または不安定になる可能性を、報知装置１８０の画像表示装置に表示してオペレータに報知する。また、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により認識した事項を、報知装置１８０のスピーカから出力する音声により、オペレータに報知してもよい。

次に、制御装置２００は、たとえば、障害回避処理Ｐ１０８を実行する。この処理Ｐ１０８において、制御装置２００は、たとえば、自動運転モードに設定されている場合には、走行制御部２２０により、認識された障害を回避する作業車両１００の走行経路を算出し、その走行経路を走行するための制御信号を走行装置１７０へ出力する。その結果、作業車両１００の走行経路が、障害を回避する走行経路に変更され、車体１１０の安定度を向上させることができる。その後、制御装置２００は、前述の処理Ｐ１０４を実行する。

また、この処理Ｐ１０８において、制御装置２００は、たとえば、手動運転モードに設定されている場合には、オペレータによる障害の回避操作に基づいて、走行制御部２２０から走行装置１７０へ制御信号を出力する。その結果、作業車両１００の走行経路が、障害を回避する走行経路に変更され、車体１１０の安定度を向上させることができる。その後、制御装置２００は、前述の走行制御終了の判定処理Ｐ１０４を実行する。

次に、図４から図８までを参照して、前述の走行制御終了の判定処理Ｐ１０４に用いる走行制御終了フラグについて説明する。図４は、制御装置２００による検知制限の検知フローＰ２００を示すフロー図である。

制御装置２００は、図４に示す検知制限の検知フローＰ２００を開始すると、まず状態認識処理Ｐ２０１を実行する。この処理Ｐ２０１において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、入出力部２１０を介して、走行状態検知装置１３０、路面状態検知装置１４０、姿勢検知装置１５０、および荷重検知装置１６０の検知結果を取得する。

次に、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて、路面状態の検知制限の有無を判定する処理Ｐ２０２を実行する。なお、検知制限の有無とは、検知範囲が制限された状態にあるか否かを意味する。この処理Ｐ２０２において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０の検知範囲が基準範囲を含むか否かを判定する。ここで、路面状態検知装置１４０の基準範囲とは、路面状態検知装置１４０に検知制限がない場合の路面状態検知装置１４０検知範囲に含まれる範囲である。

以下、路面状態検知装置１４０の検知制限について、撮像装置１４１を例に挙げ、図５から図８を参照して説明する。図５から図８は、作業車両１００において発生し得る路面状態検知装置１４０の検知制限の例を示す図である。

図５に示す例において、作業車両１００は、リフトアーム１２１を上方位置まで回動させ、バケット１２２の開口を上方に向け、バケット１２２内に積載した積載物を搬送している。この状態では、たとえば、作業車両１００のリフトアーム１２１によって撮像装置１４１の前方の検知領域が遮られ、撮像装置１４１の検知範囲ＤＡに死角ＢＡが生じている。

図６に示す例において、作業車両１００は、リフトアーム１２１を下方位置まで回動させ、バケット１２２の開口を上方に向け、バケット１２２内に積載した積載物を搬送している。この状態では、たとえば、作業車両１００のバケット１２２とその積載物によって撮像装置１４１の前方の検知範囲ＤＡの一部が遮られ、撮像装置１４１の検知範囲ＤＡに死角ＢＡが生じている。

図５および図６に示す例では、撮像装置１４１の死角ＢＡに位置する、たとえば、地表面の凹凸、隆起、岩石、陥没、傾斜などの障害ＯＢが、撮像装置１４１によって検知されないおそれがある。すなわち、撮像装置１４１の死角ＢＡのように、路面状態検知装置１４０による障害の検知が制限される検知制限が有る場合、路面状態検知装置１４０によって障害ＯＢが検知されず、作業車両１００が障害ＯＢを通過する際に、車体１１０の安定性が低下するおそれがある。

図７に示す例において、作業車両１００は、旋回半径Ｒで右方向に旋回している。前述のように、撮像装置１４１は、たとえば、ピン１１０ｃを介して連結された車体１１０の前部車体１１０ａと後部車体１１０ｂのうち後部車体１１０ｂに設けられたキャビン１１２の上部に設置されている。そのため、撮像装置１４１の検知範囲ＤＡの中心線Ｃｄａは、車体１１０の後部車体１１０ｂの中心線とおおむね一致している。

しかしながら、作業車両１００の旋回時に、撮像装置１４１によって検知すべき基準範囲ＳＡの中心線Ｃｓａは、たとえば、車体１１０の前部車体１１０ａの中心線と一致し、車体１１０の前部車体１１０ａは、車体１１０の後部車体１１０ｂに対してピンを中心に右方向に回転している。そのため、車体１１０の前部車体１１０ａと後部車体１１０ｂの中心線がおおむね一致する作業車両１００の直進時には、基準範囲ＳＡは検知範囲ＤＡに含まれるが、図７に示す作業車両１００の旋回時には、基準範囲ＳＡの一部が検知範囲ＤＡに含まれなくなる。

そのため、図７に示すような作業車両１００の旋回時には、撮像装置１４１の検知範囲ＤＡに含まれない基準範囲ＳＡに位置する、たとえば、地表面の凹凸、隆起、岩石、陥没、傾斜などの障害ＯＢが、撮像装置１４１によって検知されないおそれがある。すなわち路面状態検知装置１４０に、検知すべき基準範囲ＳＡの少なくとも一部が検知範囲ＤＡに含まれないなどの検知制限が有る場合、路面状態検知装置１４０によって障害ＯＢが検知されず、障害ＯＢを通過する際の車体１１０の安定性が低下するおそれがある。

図８に示す例において、作業車両１００は、車体１１０の前部車体１１０ａが後部車体１１０ｂよりも低くなるように傾斜した状態で傾斜面を下降している。この状態では、車体１１０が水平な状態よりも、撮像装置１４１の光軸が下方に向いた状態になる。そのため、撮像装置１４１の検知範囲ＤＡは、リフトアーム１２１やバケット１２２による死角ＢＡが無い場合でも、車体１１０が水平な状態における撮像装置１４１の基準範囲ＳＡよりも減少する。そのため、図８に示すような作業車両１００の傾斜時には、撮像装置１４１の検知範囲ＤＡに含まれない基準範囲ＳＡに位置する、たとえば、地表面の凹凸、隆起、岩石、陥没、傾斜などの障害ＯＢが、撮像装置１４１によって検知されないおそれがある。

このような作業車両１００の傾斜は、傾斜面の下降時だけでなく、傾斜面の上昇時や、車体１１０の急停止時の慣性力によって車体１１０の後部車体１１０ｂが浮き上がった場合などにも生じ得る。このように、車体１１０の傾斜によって基準範囲ＳＡが検知範囲ＤＡに含まれなくなるなど、路面状態検知装置１４０に検知制限が有る場合、障害ＯＢが検知されず、障害ＯＢを通過する際の車体１１０の安定性が低下するおそれがある。

なお、図５から図８では、路面状態検知装置１４０として、撮像装置１４１を例に挙げて説明したが、レーザレーダ装置１４２やミリ波レーダ装置１４３においても、同様の検知制限が生じ得る。また、路面状態検知装置１４０の検知制限は、図５から図８に示す例に限定されない。路面状態検知装置１４０の検知制限は、たとえば、雨、みぞれ、霧、土埃、砂埃、雪などの気象条件や、夜間やトンネルなどによる明るさの不足や、作業車両１００の速度による制限なども含む。

そこで、本実施形態の作業車両１００は、たとえば、図４に示すように、制御装置２００により、路面状態検知装置１４０の検知制限の有無を判定する処理Ｐ２０２を実行する。この処理Ｐ２０２において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡを包含するか否かを判定する。

この処理Ｐ２０２において、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡを包含する（ＹＥＳ）と判定されると、制御装置２００は、図４に示す検知制限の検知フローＰ２００を終了し、所定の周期でこの検知フローＰ２００を繰り返す。一方、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡを包含しない（ＮＯ）、すなわち、検知制限が有ると判定されると、制御装置２００は、たとえば、路面状態検知装置１４０の死角ＢＡの有無を判定する処理Ｐ２０３を実行する。

この処理Ｐ２０３において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて、検知範囲ＤＡに図５または図６に示すような死角ＢＡがあるか否かを判定する。また、この処理Ｐ２０３において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０と走行状態検知装置１３０の検知結果に基づいて、図７に示すような作業車両１００の旋回による路面状態検知装置１４０の検知制限の有無を判定してもよい。

より具体的には、制御装置２００は、たとえば、走行状態検知装置１３０の検知結果に基づいて、状態認識部２３０により、車体１１０の進行方向を予測する。さらに、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、車体１１０の進行方向において路面状態検知装置１４０によって路面状態を検知可能な検知範囲ＤＡが進行方向における基準範囲ＳＡを包含しないか否かを判定する。

この処理Ｐ２０３において、状態認識部２３０によって、路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡに死角ＢＡが有る（ＹＥＳ）と判定されると、制御装置２００は、作業車両１００の状態をオペレータに報知する処理Ｐ２０４を実行する。また、状態認識部２３０によって、路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡの少なくとも一部を含まない（ＹＥＳ）と判定された場合も同様に処理Ｐ２０４を実行する。

この処理Ｐ２０４において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０から入出力部２１０を介して報知装置１８０へ制御信号を出力する。これにより、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０の検知制限としての死角ＢＡの存在、または、検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡを包含しないことを、報知装置１８０によってオペレータに報知する。その後、制御装置２００は、図３に示す走行制御の終了判定処理Ｐ１０４で用いられる走行制御終了フラグをオンにする処理Ｐ２０５を実行して、図４に示す検知制限の検知フローＰ２００を終了する。

一方、前述の処理Ｐ２０３において、状態認識部２３０によって、路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡに死角ＢＡが無い（ＮＯ）と判定されると、制御装置２００は、車体１１０の傾斜の有無を判定する処理Ｐ２０６を実行する。この処理Ｐ２０６において、たとえば、状態認識部２３０により、姿勢検知装置１５０の検知結果に基づいて、車体１１０の傾斜が有る（ＹＥＳ）と判定されたとする。この場合、制御装置２００は、状態認識部２３０により、車体１１０の進行方向において路面状態検知装置１４０によって路面状態を検知可能な検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡよりも減少していることを認識し、作業車両１００の状態をオペレータに報知する処理Ｐ２０７を実行する。

この処理Ｐ２０７において、制御装置２００は、前述の処理Ｐ２０４と同様に、報知装置１８０へ制御信号を出力する。これにより、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０の検知制限としての車体１１０の傾斜と検知範囲ＤＡの減少を、報知装置１８０によってオペレータに報知する。その後、制御装置２００は、前述の走行制御終了フラグをオンにする処理Ｐ２０５を実行して、図４に示す検知制限の検知フローＰ２００を終了する。

一方、前述の処理Ｐ２０６において、状態認識部２３０によって、車体１１０の傾斜が無い（ＮＯ）と判定されると、制御装置２００は、環境要因の有無を判定する処理Ｐ２０８を実行する。この処理Ｐ２０８において、制御装置２００は、たとえば、状態認識部２３０により、路面状態検知装置１４０の検知結果に基づいて、気象条件、明るさの不足などの環境要因が有る（ＹＥＳ）と判定されると、作業車両１００の状態をオペレータに報知する処理Ｐ２０９を実行する。

この処理Ｐ２０９において、制御装置２００は、前述の処理Ｐ２０４と同様に、報知装置１８０へ制御信号を出力する。これにより、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０の検知制限としての環境要因を、報知装置１８０によってオペレータに報知する。その後、制御装置２００は、前述の走行制御終了フラグをオンにする処理Ｐ２０５を実行して、図４に示す検知制限の検知フローＰ２００を終了する。

一方、前述の処理Ｐ２０８において、状態認識部２３０によって、環境要因が無い（ＮＯ）と判定されると、制御装置２００は、作業車両１００の状態をオペレータに報知する処理Ｐ２１０を実行する。この処理Ｐ２１０において、制御装置２００は、前述の処理Ｐ２０４と同様に、報知装置１８０へ制御信号を出力する。これにより、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０の検知制限としての死角ＢＡ、車体１１０の傾斜、および環境要因以外の要因を、報知装置１８０によってオペレータに報知する。その後、制御装置２００は、前述の走行制御終了フラグをオンにする処理Ｐ２０５を実行して、図４に示す検知制限の検知フローＰ２００を終了する。

以上により、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０に検知制限が有ると判定した場合に、その検知制限を報知装置１８０によってオペレータに報知することができる。さらに、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０に検知制限が有ると判定した場合に、走行制御終了フラグをオンにすることで、図３に示すような走行制御フローＰ１００を終了させ、作業車両１００の制御をオペレータに引き継ぐことができる。

以下、本実施形態の作業車両１００の作用を説明する。

たとえば、ダンプトラックやホイールローダなどの作業車両１００は、鉱物の採掘現場や建設現場など、舗装や十分な整地がされておらず、凹凸や傾斜などの障害ＯＢが多い場所で様々な作業を行う。作業車両１００が障害ＯＢの上を通過すると、車体１１０の安定性が低下するおそれがあるため、作業車両１００は路面状態検知装置１４０により障害ＯＢを検知する。

しかし、路面状態検知装置１４０の検知制限により、地表面の障害ＯＢを検知できない可能性がある。たとえば、前記特許文献１に記載された従来の方法では、何らかの原因によって地表地形検出システムから地表地形データが取得できなかった場合に、地表勾配を抽出できず、その結果、作業機械が不安定になることを予測できない可能性がある。

これに対し、本実施形態の作業車両１００は、前部車体１１０ａと後部車体０ｂとを有し前部車体１１０ａと後部車体１１０ｂとがピン１１０ｃにより結合され屈曲可能に設けられた車体１１０と、前部車体１１０ａに回動可能に連結されたリフトアーム１２１と、リフトアーム１２１に回動可能に連結されたバケット１２２と、リフトアーム１２１を駆動させるリフトアームシリンダ１９１と、バケット１２２を駆動させるバケットシリンダ１９２と、後部車体１１０ｂに搭載され車体１１０を走行させる走行装置１７０と、後部車体１１０ｂに搭載され車体１１０の周囲の路面状態を検知する路面状態検知装置１４０と、車体１１０の姿勢を検知する姿勢検知装置１５０と、車体１１０の状態を報知する報知装置１８０と、報知装置１８０を制御する制御装置２００と、を備える。制御装置２００は、姿勢検知装置１５０により検知された姿勢および路面状態検知装置１４０により検知された路面状態の検知結果に基づいて車体１１０の安定度を予測するとともに、路面状態検知装置１４０による路面状態の検知が制限された状態である検知制限の有無を判定し、検知制限が有ると判定した場合に路面状態検知装置１４０による検知範囲の少なくとも一部が制限された状態にあることを報知装置１８０によって報知する。

このような構成により、本実施形態の作業車両１００は、制御装置２００によって車体１１０の安定度を予測して報知装置１８０によって報知することができ、オペレータは、通過前の路面状態が車体１１０の安定度に与える影響を認識することができる。これにより、オペレータは、制御装置２００が自動運転モードに設定されている場合には、制御装置２００の制御による障害の自動回避を事前に認識でき、制御装置２００が手動運転モードに設定されている場合には、手動操作によって障害を回避することができる。

さらに、制御装置２００が路面状態検知装置１４０に路面状態の検知制限が有ると判定した場合に、その検知制限を報知装置１８０によって報知することができ、オペレータは、路面状態検知装置１４０による路面状態の検知制限を認識することができる。これにより、制御装置２００が作業車両１００の自動運転を中止し、路面状態検知装置１４０が検知できなかった障害を、オペレータが手動操作によって回避することができる。したがって、本実施形態の作業車両１００によれば、路面状態を検知する範囲に制限があることを認識させることができる。

また、本実施形態の作業車両１００は、車体１１０の走行状態を検知する走行状態検知装置１３０をさらに備えている。そして、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０により検知された路面状態と走行状態検知装置１３０により検知された走行状態とに基づいて検知制限の有無を判定する。このような構成により、走行状態検知装置１３０によって、作業車両１００の車体１１０の速度、加速度、ヨーレートなどの走行状態を検知して、路面状態検知装置１４０の検知制限の有無をより正確に判定することができる。

また、本実施形態の作業車両１００において、制御装置２００は、走行状態検知装置１３０により検知された走行状態に基づいて車体１１０の進行方向を予測する。そして、制御装置２００は、後部車体１１０ｂに対し前部車体１１０ａが屈曲した状態になって車体１１０の進行方向において路面状態検知装置１４０によって路面状態を検知可能な検知範囲ＤＡが基準範囲ＳＡよりも減少している場合に、検知制限が有ると判定する。このような構成により、たとえば、図８に示すような作業車両１００の傾斜時、または、気象条件、明るさの不足などによる検知範囲ＤＡの減少を、検知制限として検知することができる。

また、本実施形態の作業車両１００において、制御装置２００は、走行状態検知装置１３０により検知された走行状態に基づいて車体１１０の進行方向を予測する。そして、路面状態検知装置１４０によって路面状態を検知可能な検知範囲ＤＡが、バケット１２２によって遮られた状態となって進行方向における基準範囲ＳＡの少なくとも一部を含まない場合に、検知制限が有ると判定する。このような構成により、たとえば、図７に示すような作業車両１００の旋回時の検知範囲ＤＡに含まれない基準範囲ＳＡを、検知制限として検知することができる。

また、本実施形態の作業車両１００において、制御装置２００は、路面状態検知装置１４０により検知された路面状態に基づき、リフトアーム１２１とバケット１２２の少なくとも一方による死角ＢＡが生じている場合に、検知制限が有ると判定する。このような構成により、たとえば、図５および図６に示すような路面状態検知装置１４０の検知範囲ＤＡの死角ＢＡを、路面状態検知装置１４０の検知制限として検知することができる。

また、本実施形態の作業車両１００は、バケット１２２に積載された積載物の荷重を検知する荷重検知装置１６０をさらに備えている。また、姿勢検知装置１５０は、リフトアーム１２１およびバケット１２２の姿勢をさらに検知する。そして、制御装置２００は、荷重検知装置１６０、姿勢検知装置１５０および路面状態検知装置１４０のそれぞれにより検知された荷重、姿勢および路面状態に基づいて車体１１０の安定度を予測する。このような構成により、バケット１２２に積載された積載物の重量が車体１１０の安定度に与える影響を考慮することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、周囲の路面状態を検知して車体が不安定になる可能性があることを認識でき、周囲の路面状態を検知できない領域がある場合に路面状態を検知する範囲に制限があることを認識させることができる作業車両１００を提供することができる。

以上、図面を用いて本開示に係る作業車両の実施形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本開示に含まれるものである。たとえば、本開示に係る作業車両は、ホイールローダに限定されず、たとえば、ダンプトラック、油圧ショベル、クレーンなど、他の作業車両であってもよい。

１００ 作業車両
１１０ 車体
１１０ａ 前部車体
１１０ｂ 後部車体
１１０ｃ ピン
１２１ リフトアーム
１２２ バケット
１３０ 走行状態検知装置
１４０ 路面状態検知装置
１５０ 姿勢検知装置
１６０ 荷重検知装置
１７０ 走行装置
１８０ 報知装置
１９０ 駆動装置
２００ 制御装置
ＢＡ 死角
ＤＡ 検知範囲
ＳＡ 基準範囲

Claims (6)

1. 前部車体と後部車体とを有し前記前部車体と前記後部車体とがピンにより結合され屈曲可能に設けられた車体と、前記前部車体に回動可能に連結されたリフトアームと、前記リフトアームに回動可能に連結されたバケットと、前記リフトアームを駆動させるリフトアームシリンダと、前記バケットを駆動させるバケットシリンダと、前記後部車体に搭載され前記車体を走行させる走行装置と、前記後部車体に搭載され前記車体の周囲の路面状態を検知する路面状態検知装置と、前記車体の姿勢を検知する姿勢検知装置と、前記車体の状態を報知する報知装置と、前記報知装置を制御する制御装置と、を備える作業車両であって、
   前記制御装置は、前記姿勢検知装置により検知された姿勢および前記路面状態検知装置により検知された路面状態の検知結果に基づいて前記車体の安定度を予測するとともに、前記路面状態検知装置による前記路面状態の検知が制限された状態である検知制限の有無を判定し、前記検知制限が有ると判定した場合に前記路面状態検知装置による検知範囲の少なくとも一部が制限された状態にあることを前記報知装置によって報知することを特徴とする作業車両。
2. 前記車体の走行状態を検知する走行状態検知装置をさらに備え、
   前記制御装置は、前記路面状態検知装置により検知された路面状態と前記走行状態検知装置により検知された走行状態とに基づいて前記検知制限の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
3. 前記制御装置は、
   前記走行状態検知装置により検知された走行状態に基づいて前記車体の進行方向を予測し、
   前記後部車体に対し前記前部車体が屈曲した状態になって前記車体の進行方向において前記路面状態検知装置によって前記路面状態を検知可能な検知範囲が基準範囲よりも減少している場合に、前記検知制限が有ると判定することを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
4. 前記制御装置は、
   前記走行状態検知装置により検知された走行状態に基づいて前記車体の進行方向を予測し、
   前記路面状態検知装置によって前記路面状態を検知可能な検知範囲が、前記バケットによって遮られた状態となって前記進行方向における基準範囲の少なくとも一部を含まない場合に、前記検知制限が有ると判定することを特徴とする請求項２に記載の作業車両。
5. 前記制御装置は、
   前記路面状態検知装置により検知された路面状態に基づき、前記リフトアームと前記バケットの少なくとも一方による死角が生じている場合に、前記検知制限が有ると判定することを特徴とする請求項１に記載の作業車両。
6. 前記バケットに積載された積載物の荷重を検知する荷重検知装置をさらに備え、
   前記姿勢検知装置は、前記リフトアームおよび前記バケットの姿勢をさらに検知し、
   前記制御装置は、前記荷重検知装置、前記姿勢検知装置および前記路面状態検知装置のそれぞれにより検知された荷重、姿勢および路面状態に基づいて前記車体の安定度を予測することを特徴とする請求項５に記載の作業車両。

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