JP7141843B2 - 作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る作業機械1の一例を示す側面図である。作業機械1は、作業現場において作業対象に対して所定の作業を実施する。本実施形態においては、作業機械1がアーティキュレート作業機械の一種であるホイールローダ1であることとする。所定の作業は、掘削作業及び積込作業を含む。作業対象は、掘削対象及び積込対象を含む。ホイールローダ1は、掘削対象を掘削する掘削作業、及び掘削作業により掘削した掘削物を積込対象に積み込む積込作業を実施する。積込作業は、掘削物を排出対象に排出する排出作業を含む概念である。掘削対象として、地山、岩山、石炭、及び壁面の少なくとも一つが例示される。地山は、土砂により構成される山であり、岩山は、岩又は石により構成される山である。積込対象として、運搬車両、作業現場の所定エリア、ホッパ、ベルトコンベヤ、及びクラッシャの少なくとも一つが例示される。
三次元計測装置20は、ホイールローダ1に搭載される。三次元計測装置20は、車体前部2Fよりも前方の作業対象を計測する。作業対象は、作業機10による掘削対象、及び作業機10により掘削された掘削物が積み込まれる積込対象を含む。三次元計測装置20は、三次元計測装置20から作業対象の表面の複数の各計測点までの相対位置を計測して、作業対象の三次元形状を計測する。制御装置80は、計測された作業対象の三次元形状に基づいて、作業対象に関するパラメータを算出する。後述するように、作業対象に関するパラメータは、掘削対象までの距離、積込対象までの距離、掘削対象の安息角、及び積込対象の高さの少なくとも一つを含む。
図2は、本実施形態に係るホイールローダ1の動作を示す模式図である。ホイールローダ1は、複数の作業モードで作業する。作業モードは、作業機10のバケット12で掘削対象を掘削する掘削作業モードと、掘削作業モードによりバケット12ですくい取った掘削物を積込対象に積み込む積込作業モードとを含む。掘削対象として、地面RSに置かれた地山DSが例示される。積込対象として、地面を走行可能な運搬車両LSのベッセルBE(ダンプボディ)が例示される。運搬車両LSとして、ダンプトラックが例示される。
図5は、本実施形態に係るホイールローダ1の制御装置80を示す機能ブロック図である。制御装置80は、コンピュータシステムを含む。
図6は、本実施形態に係るホイールローダ1の制御方法を示すフローチャートであって、作業モードの切換方法を示す。なお、図6は、三次元計測装置20としてステレオカメラ22が用いられる処理を示す。
図7は、本実施形態に係るホイールローダ1の制御方法を示すフローチャートであって、ステレオカメラ22による地山DSの計測データを第1アルゴリズムに基づいて処理する方法を示す。図7に示す処理は、図6を参照して説明したステップS2のサブルーチンに相当する。
図9は、本実施形態に係るホイールローダ1の制御方法を示すフローチャートであって、ステレオカメラ22による運搬車両LSの計測データを第2アルゴリズムに基づいて処理する方法を示す。図9に示す処理は、図6を参照して説明したステップS4のサブルーチンに相当する。
以上説明したように、本実施形態においては、三次元計測装置20の計測データを処理するアルゴリズムが、ホイールローダ1の作業モードに基づいて切り換えられる。これにより、作業モードに応じて作業対象が変化しても、作業対象に応じて適切なアルゴリズムが選択され、選択されたアルゴリズムに基づいてホイールローダ1から作業対象までの距離が算出される。
図12は、コンピュータシステム1000の一例を示すブロック図である。上述の制御装置80は、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の制御装置80の機能は、プログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、プログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
なお、上述の実施形態においては、三次元計測装置20としてレーザレーダ21及びステレオカメラ22の両方がホイールローダ1に設けられることとした。レーザレーダ21及びステレオカメラ22の一方がホイールローダ1に設けられてもよい。また、三次元計測装置20は、作業対象の三次元形状及び作業対象との相対位置を計測できればよく、レーザレーダ21及びステレオカメラ22に限定されない。任意の三次元計測装置20を使用した場合においても、地山DSの計測データを処理するためのアルゴリズムと、運搬車両LSの計測データを処理するためのアルゴリズムとが選択されることにより、作業対象に関するパラメータ算出することができる。
Claims (5)
- 作業機を有する作業機械に搭載され掘削対象及び積込対象を含む作業対象を計測する計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、
前記掘削対象の計測データを処理するための第1アルゴリズムと、前記積込対象の計測データを処理するための第2アルゴリズムとを記憶する記憶部と、
前記作業機械の作業モードが、前記作業機のバケットに掘削物が保持されていない状態で、前記作業機械が前記バケットで前記掘削対象を掘削するために前記掘削対象に向かって前進している掘削作業モードであると判定したときに、前記記憶部に記憶されている第1アルゴリズムを選択し、前記バケットに掘削物が保持されている状態で、前記作業機械が前記バケットにより掘削された掘削物を積み込むために前記積込対象に向かって前進している積込作業モードであると判定したときに、前記記憶部に記憶されている第2アルゴリズムを選択するアルゴリズム選択部と、
前記掘削作業モードにおいて、前記第1アルゴリズムに基づいて前記掘削対象の計測データを処理して、前記作業機械から前記掘削対象までの距離を算出し、前記積込作業モードにおいて、前記第2アルゴリズムに基づいて前記積込対象の計測データを処理して、前記作業機械から前記積込対象までの距離を算出する算出部と、を備える
作業機械の制御装置。 - 前記算出部により算出された前記作業対象までの距離に基づいて、前記作業機を制御する作業機制御部を備える、
請求項1に記載の作業機械の制御装置。 - 前記バケットが前記掘削対象の掘削物を保持しているか否かを判定する掘削物判定部と、
前記作業機械が前進しているか否かを判定する前後進判定部と、を備え、
前記アルゴリズム選択部は、前記掘削物判定部の判定データ及び前記前後進判定部の判定データに基づいて、前記記憶部に記憶されている第1アルゴリズム又は第2アルゴリズムを選択する、
請求項1又は請求項2に記載の作業機械の制御装置。 - 掘削対象及び積込対象を含む作業機械の作業対象を計測する計測装置の計測データを取得することと、
前記掘削対象の計測データを処理するための第1アルゴリズムと、前記積込対象の計測データを処理するための第2アルゴリズムとを記憶部に記憶することと、
前記作業機械の作業モードが、前記作業機械の作業機のバケットに掘削物が保持されていない状態で、前記作業機械が前記バケットで前記掘削対象を掘削するために前記掘削対象に向かって前進している掘削作業モードであると判定したときに、前記記憶部に記憶されている第1アルゴリズムを選択し、前記バケットに掘削物が保持されている状態で、前記作業機械が前記バケットにより掘削された掘削物を積み込むために前記積込対象に向かって前進している積込作業モードであると判定したときに、前記記憶部に記憶されている第2アルゴリズムを選択することと、
前記掘削作業モードにおいて、前記第1アルゴリズムに基づいて前記掘削対象の計測データを処理して、前記作業機械から前記掘削対象までの距離を算出し、前記積込作業モードにおいて、前記第2アルゴリズムに基づいて前記積込対象の計測データを処理して、前記作業機械から前記積込対象までの距離を算出することと、を含む
作業機械の制御方法。 - 前記バケットが前記掘削対象の掘削物を保持しているか否かを判定することと、
前記作業機械が前進しているか否かを判定することと、
前記掘削対象の掘削物を保持しているか否かの判定及び前記作業機械が前進しているか否かの判定に基づいて、前記記憶部に記憶されている第1アルゴリズム又は第2アルゴリズムを選択することと、を含む、
請求項4に記載の作業機械の制御方法。
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