JP7416769B2 - 作業車両、作業車両の制御装置、および作業車両の方向特定方法 - Google Patents
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Description
本願は、2019年3月29日に日本に出願された特願2019-068988号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
以下、図面を参照しながら実施形態について詳しく説明する。
図1は、第1の実施形態に係る作業車両の側面図である。
第1の実施形態に係る作業車両100は、例えばブルドーザである。作業車両100は、車体110、走行装置120、作業機130、運転室140を備える。
図2は、第1の実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。運転室140の内部には、シート141、コンソール142、作業機操作レバー143、走行操作レバー144、ブレーキペダル145、およびデセルペダル146が設けられる。
作業機操作レバー143は、ブレード132の上げ操作または下げ操作の移動量を設定するために操作される。作業機操作レバー143は、前方へ傾けられることにより下げ操作を受け付け、後方へ傾けられることにより上げ操作を受け付ける。
走行操作レバー144は、走行装置120の進行方向を設定するために操作される。走行操作レバー144は、前方へ傾けられることにより前進操作を受け付け、後方へ傾けられることにより後進操作を受け付ける。また走行操作レバー144は、左方へ傾けられることにより左旋回操作を受け付け、右方へ傾けられることにより右旋回操作を受け付ける。オペレータは、コンソール142にて設計面を設定した後に作業機操作レバー143または走行操作レバー144を操作することで、自動ブレード制御の開始および終了を指示する。例えば、オペレータは、設計面を設定した後に、作業機操作レバー143に付随するスイッチを操作することで、自動ブレード制御の開始および終了を指示することができる。またオペレータは、設計面を設定した後に、走行操作レバー144を前方へ傾けることで自動ブレード制御の開始を指示し、その後走行操作レバー144を戻すことで自動ブレード制御の終了を指示する。
ブレーキペダル145は、走行装置120を制動させるために操作される。
デセルペダル146は、走行装置120の回転数を低減させるために操作される。
図3は、第1の実施形態に係る作業車両の動力系統を示す模式図である。
作業車両100は、エンジン210、PTO220(Power Take Off)、変速機230、アクスル240、油圧ポンプ250、比例制御弁260を備える。
PTO220は、エンジン210の駆動力の一部を、油圧ポンプ250に伝達する。つまり、PTO220は、エンジン210の駆動力を、変速機230および油圧ポンプ250に分配する。
変速機230は、入力軸に入力される駆動力を変速して出力軸から出力する。変速機230の入力軸はPTO220に接続され、出力軸はアクスル240に接続される。つまり、変速機230は、PTO220によって分配されたエンジン210の駆動力をアクスル240に伝達する。
アクスル240は、変速機230が出力する駆動力をスプロケット122に伝達する。これにより、走行装置120が回転する。
油圧ポンプ250は、エンジン210からの駆動力によって駆動される。油圧ポンプ250から吐出された作動油は、比例制御弁260を介してリフトシリンダ133に供給される。
比例制御弁260は、油圧ポンプ250から吐出された作動油の流量を制御する。油圧ポンプ250は、比例制御弁260に加えて、アクスル240とスプロケット122との間に設けられた図示しないステアリングクラッチなどの他の供給先に作動油を供給してもよい。
作業車両100は、作業車両100を制御するための制御装置300を備える。
制御装置300は、運転室140内の各操作装置(コンソール142、作業機操作レバー143、走行操作レバー144、ブレーキペダル145、およびデセルペダル146)の操作量に応じて、エンジン210の燃料噴射装置、変速機230、および比例制御弁260に制御信号を出力する。
計測値取得部312は、IMU111、回転センサ123およびストロークセンサ134からそれぞれ計測値を取得する。すなわち、計測値取得部312は、車体110のヨー角、車体110のロール角、車体110のピッチ角、スプロケット122の回転数、およびリフトシリンダ133のストローク量の計測値を取得する。計測値取得部312は、ピッチ角取得部の一例である。また、スプロケット122の回転数は、車体110の速度に換算可能であるため、計測値取得部312は、速度取得部の一例であるといえる。
次に、第1の実施形態に係る自動ブレード制御方法について説明する。図7は、第1の実施形態に係る自動ブレード制御方法を示すフローチャートである。
オペレータは、自動ブレード制御による掘削作業の開始位置まで作業車両100を移動させ、ブレード132を掘削開始高さまで移動させると、コンソール142を操作し、自動ブレード制御の開始指示を入力する。
次に、進行方向特定部314は、ステップS6で取得したIMU111の計測値に基づいて、ステップS11またはステップS12で特定した車体110の進行方向を、車体座標系からアドホック座標系に変換する(ステップS13)。
位置特定部316は、メインメモリ330に記憶されたアドホック座標系における車体110の位置と、ステップS7で特定した移動距離と、ステップS13で特定した進行方向とに基づいて、メインメモリ330に記憶された車体110の位置を更新する(ステップS14)。
ブレード制御部318は、ステップS8で算出した刃先132eの位置とステップS16で特定した目標高さとに基づいて、ブレード132を制御するための駆動指令を、比例制御弁260に出力する(ステップS17)。
他方、自動ブレード制御の終了指示が入力された場合(ステップS18:YES)、制御装置300は、自動ブレード制御処理を終了する。
このように、第1の実施形態によれば、制御装置300は、車体110のピッチ角および車体110を基準としたブレードの位置に基づいて、車体110の進行方向を特定する。これにより、図6に示すように、掘削対象からの反力により走行装置120の前部が浮いた状態で作業車両100が走行する場合にも、制御装置300は、作業車両100の進行方向を正しく特定することができる。
また、制御装置300は、ブレード132の目標高さと特定した進行方向とに基づいて、ブレード132の制御信号を出力する。これにより、制御装置300は、自立航法によって自動ブレード制御を実現することができる。なお、他の実施形態において、特定した位置情報の用途は、自動ブレード制御に限られない。例えば、他の実施形態に係る制御装置300は、特定した位置情報をコンソール142に表示させてもよい。
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。例えば、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。
Claims (4)
- 上下方向に移動可能に車体に支持される作業機を備える作業車両の制御装置であって、
前記車体のピッチ角を取得するピッチ角取得部と、
前記車体を基準とした前記作業機の位置を算出する作業機位置算出部と、
前記ピッチ角および前記作業機の位置に基づいて、前記車体の進行方向を特定する進行方向特定部と、
前記車体の速度を取得する速度取得部と、
前記速度および前記車体の進行方向に基づいて、前記車体の位置を特定する位置特定部と、
掘削対象の目標形状を示す設計面データに基づいて、特定した前記車体の位置における前記掘削対象の目標高さを特定する目標高さ特定部と、
前記目標高さと前記進行方向とに基づいて、作業機の制御信号を出力する作業機制御部と
を備える作業車両の制御装置。 - 前記進行方向特定部は、
前記作業機の位置が前記車体の走行装置の接地部より下方である場合に、前記車体の進行方向を、前記接地部から作業機位置へ伸びる方向に特定し、
前記作業機の位置が前記接地部より上方である場合に、前記車体の進行方向を前記ピッチ角に従った方向に特定する
請求項1に記載の作業車両の制御装置。 - 車体と、
上下方向に移動可能に前記車体に支持される作業機と、
請求項1または請求項2に記載の制御装置と
を備える作業車両。 - 上下方向に移動可能に車体に支持される作業機を備える作業車両の方向特定方法であって、
前記車体のピッチ角を計測するステップと、
前記車体を基準とした前記作業機の位置を算出するステップと、
前記ピッチ角および前記作業機の位置に基づいて、前記車体の進行方向を決定するステップと、
前記車体の速度を取得するステップと、
前記速度および前記車体の進行方向に基づいて、前記車体の位置を特定するステップと、
掘削対象の目標形状を示す設計面データに基づいて、特定した前記車体の位置における前記掘削対象の目標高さを特定するステップと、
前記目標高さと前記進行方向とに基づいて、作業機の制御信号を出力するステップと
を備える作業車両の方向特定方法。
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