JPH11117347A - 土工用機械の操舵技術を決定するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ブレードと第１および第２の履帯を有する土
工用機械を操舵する方法を提供する。 【解決手段】 この方法では、土工用機械の現在の位置
と所望の位置とを求め、現在の位置と所望の位置とを比
較し、これに応答して、位置の差を求める段階を含む。
更に、本方法では、位置の差に応じて、ブレードティル
ト操舵、または差動履帯速度操舵のいずれかを用いるこ
とによって、土工用機械を操舵する段階を含む。本発明
の別の態様において、ブレードと第１および第２の履帯
を有する土工用機械を操舵するための方法を提供する。
本方法では、土工用機械の現在と所望の位置を求め、現
在と所望の位置を比較し、これに応答して、位置の差を
判定する段階からなる。この方法では、ブレードの位置
を求め、ブレードの位置とブレードの高さのしきい値と
を比較し、これに応答してブレードの高さの差を判定す
る段階も含む。さらにこの方法では、ブレードの高さの
差に応答して、ブレードティルト操舵と差動履帯速度操
舵のいずれか一方によって、土工用機械を操舵する段階
を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的に土工用機
械の操舵技術を決定することに関する。より詳細には、
機械の位置エラーとブレ−ドの高さとに基づいて土工用
機械の操舵技術を選択するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】作業現場を監視し続け、作動費用を削減
しようとするにつれ、土工用機械の作動の効率を高める
ことが、ますます重要になってきている。作業現場にお
いて、土工用機械を効率的に作動させる１態様は、機械
が効率的な手段で作業現場を進行することを確実にする
ことである。いくつかの要因のために、土工用機械が作
業現場を作動している間、所望のコースからそれること
がある。これらの要因には、土壌の状態および予測され
るブレード荷重に対する実際の荷重、等がある。これら
の要因は、機械が、手動モード、半自動モード、あるい
は自動モードで作動しているかどうかに関係なく、作業
現場の進行に影響を及ぼす。位置エラ−が発生した場
合、すなわち機械が所望のコースからはずれる場合、機
械を所望のコースに戻すよう操舵するのに用いることの
できる多くの操舵技術がある。これらの操舵技術には、
ブレードティルト操舵および差動履帯速度操舵がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】各操舵技術は、土工用
機械の現在の状態によって、他方の技術と比較すると利
点を有する。位置エラーが発生したときに、どの操舵技
術を使用するかを選択することは、機械の全体の効率に
影響を及ぼす。本発明は、上述の１つか、２つ以上の問
題を解決するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の１態様におい
て、ブレードと、第１と第２の履帯とを有する土工用機
械を操舵するための方法を開示する。この方法は、土工
用機械の現在位置と所望の位置とを求め、現在の位置と
所望の位置とを比較し、これに応答して位置の差を求め
る段階を含む。この方法では、位置の差に応答して、ブ
レードティルト操舵または差動履帯速度操舵のいずれか
を用いることにより土工用機械を操舵する段階を含む。
本発明の別の態様において、ブレードと、第１および第
２の履帯を有する土工用機械を操舵するための方法を提
供する。この方法は、ブレード土工用機械の現在位置と
所望の位置とを求め、現在の位置と所望の位置とを比較
し、これに応答して位置の差を求める段階を含む。さら
に、この方法では、ブレードの位置を求め、該ブレード
の位置とブレード高さのしきい値とを比較し、これに応
じてブレードの高さの差を求める段階を含む。更に、本
発明は、ブレードティルト操舵または差動履帯速度操舵
のいずれかを用いることによって土工用機械を操舵する
段階を含む。

【０００５】本発明の別の態様において、ブレードと第
１および第２の履帯を有する土工用機械を操舵するため
の方法を提供する。この方法は、土工用機械の現在の位
置と所望の位置を求め、現在の位置と所望の位置を比較
し、これに応答して、位置の差を求める段階からなる。
この方法では、さらに、位置の差に応答して土工用機械
のオペレータに操舵推奨を表示する段階を含む。本発明
の別の態様において、ブレードと第１および第２の履帯
とを有する土工用機械を操舵するための方法を提供す
る。この方法では、土工用機械の現在及び所望の位置を
求め、現在の位置と所望の位置を比較し、これに応答し
て位置の差を判定する段階を含む。さらに、この方法で
は、ブレードの位置を判定し、ブレードの位置とブレー
ドの高さしきい値とを比較し、これに応答してブレード
の高さの差を求める段階を含む。この方法は、さらに、
ブレードの高さの差に応答して、土工用機械のオペレー
タに操舵の推奨を表示する段階を含む。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明は、土工
用機械１０２を操舵するための方法を提供する。土工用
機械１０２は、ブレード１０４と第１および第２の履帯
１０６（１つのみを図示する）とを含む。土工用機械１
０２は、作業現場１０８を進行するのに、手動、自動式
あるいは半自動式に作動すればよい。土工用機械１０２
は、履帯式トラクタ−として図示されているが、本発明
の精神を逸脱することなく別の種類の履帯式土工用機械
に置き換えることができる。図２を参照すると、本発明
は機械ガイダンスシステム２００を含む。機械ガイダン
スシステム２００は、操舵コントローラ２０２、履帯コ
ントローラ２０４、作業具コントローラ２０６、および
ルートモニター２１０を含む。履帯コントローラ２０４
は、操舵コントローラ２０２から操舵コマンドを受信
し、機械１０２の履帯１０６を制御することによってコ
マンドを実行する。

【０００７】作業具コントローラ２０６は、作業具制御
コマンドを受信し、コマンドを適切な信号に変換して作
業具１０４を扱うようになっている。例えば、図３は、
油圧システム３００に接続されたブレード１０４を図示
しており、ティルトシリンダ３０２、リフトシリンダ３
０４、および角シリンダ３０６とを含む。好ましい実施
例において、機械１０２がブレードティルト操舵を使用
すると、作業具コントローラ２０４は制御コマンドを受
信し、該コマンドを必要な信号に変換し、リフト、ティ
ルトおよび角シリンダ３０２，３０４、３０６を制御
し、ブレ−ド１０４を適切に位置決めするようになって
いる。好ましくは、操舵コントローラ２０２は、ソフト
ウェアで実行され、ＲＡＭとＲＯＭ（双方とも図示せ
ず）を含むマイクロプロッサべースのシステムで実行さ
れる。

【０００８】図２に図示されている位置決めシステム２
０８は、全地球的基準システムまたは局所的基準システ
ム（図示せず）のいずれかに対し、機械１０２の位置を
求める。好ましい実施例において、本発明を参照した計
算は、局所座標系内で行われる。局所座標系を用いるこ
とで、例えば、機械１０２が丘の上に配置されるとき
に、複雑な計算を少なくする。位置決めシステム２０８
は、例えば全地球航法（ＧＰＳ）、レーザ面がベースの
システム、あるいは他の適当なシステム、もしくはこれ
らの組み合わせのような適当な位置決めシステムを含ん
でいればよい。位置決めシステム２０８は、位置の推定
の正確さを高めるように、例えば機械１０２上に配置さ
れた超音波センサーのような別のセンサー（図示せず）
を含んでいてもよい。好ましい実施例において、位置決
めシステム２０８は、ＧＰＳと慣性航法装置（ＩＮＳ）
（図示せず）を含む。ＩＮＳシステムは、機械１０２が
連続して位置情報を受け取ることができるようにする。
連続した位置情報は、ＧＰＳが受け取られなかった場合
に有効である。例えば、ＧＰＳ信号が、広い範囲の山の
ためにブロックされる場合でも、機械１０２は、ＩＮＳ
位置情報にアクセス可能な状態である。

【０００９】好ましい実施例において、ルートモニター
２１０は、機械１０２が、作業現場上１０８を進行する
ときに、この機械１０２が続く所望の通路を求めるよう
になっている。所定時間における、機械１０２の所望の
位置は、機械１０２が進むべき所望の通路に基づく。所
望の通路は、Ｂスプライン曲線の３次元球体において２
点を接続するパラメータの表示により表される。ルート
モニター２１０は、機械１０２の上か、あるいは、機械
１０２から離れて、例えば、ベースステーションに配置
された機械１０２、別個の土工用機械（図示せず）、別
個のコンピュータ機械（図示せず）の上のいずれかに配
置されていればよい。ルートモニター２１０が、機械１
０２から離れて配置されている場合には、ルートプラナ
ー２１０が、ワイヤレス通信システム（図示せず）のよ
うな通信手段を介し操舵コントローラ２０２と通信す
る。

【００１０】作業現場１０８において、機械１０２の操
作中には、ブレードティルト操舵、および差動履帯速度
操舵といった２つの主な操舵法がある。図４を参照する
と、位置エラーに基づいて使用するための操舵技術を決
定するための本発明の１実施例を表すフロー線図が図示
されている。第１の制御ブロック４０２において、機械
の現在の位置とヘッディングが求められる。現在の位置
とヘッディングが、位置決めシステム２０８により判断
される。第２の制御ブロックにおいて４０４において、
機械１０２の所望の位置とヘッディングが判断される。
所望の位置とヘッディングがルートモニター２１０によ
り判断され、操舵コントローラ２０２に通信される。好
ましい実施例において、図５に示すように、所望の位置
５０６は所望の通路５０２を実際の通路５０４と比較す
ることによって求められる。所望の位置５０６は、現在
の位置５０８と所望の通路との間の最短距離５１２を測
定することによって判断される。所望の位置５０６は、
所望の通路５０２に対する最短通路５１２と、所望の通
路５０２との交差部分に位置付けされる。所望の位置５
０６を求めるための別の方法は、機械速度と消費した時
間とに基づいて所望の通路５０２に沿って所望の進行を
追跡することによる。

【００１１】第１の判定ブロック４０６において、現在
の位置が所望の位置と比較される。さらに、現在のヘッ
ディングが所望のヘッディングと比較される。現在と所
望の位置の差が、位置の不感帯よりも小さい場合と、現
在および所望のヘッディングの差がヘッディング不感帯
よりも小さい場合には、現在の位置またはヘッディング
いずれかの修正が必要とされる。従って、制御は、方法
４００の終了に進む。位置の差の不感帯とヘディング差
の不感帯とは、修正作動が必要であるとみなされる前に
超過しなければならない最低の値を表す。制御が方法４
００の終了に達すると、方法４００が繰り返される。し
かし、位置の差が位置不感帯よりも大きいか、もしく
は、ヘッディングの差が、ヘッディングの不感帯よりも
大きい場合には、制御が第２の判定ブロック４０８に進
み、機械１０２が障害物に当たったかどうかを判定す
る。

【００１２】作業現場１０８での作業中に機械１０２が
岩のような障害物に当たる可能性がある。岩の大きさと
場所とによって、別の解決策が用いられて、岩を通り過
ぎようとする。これらの解決策は、岩の上を動くこと、
岩を削ること、岩を切断してこの岩の周りを動くことを
含む。このように、第２の判定ブロック４０８におい
て、障害物に当たったかどうかの判定がなされる。障害
物に当たったかどうかを判断する方法は、機械１０２の
位置とヘッディングおよび機械１０２のエンジンの負荷
を監視することを含む。位置の読み取り値にほとんど、
もしくはまったく変化がない状態で、ヘッディングにお
ける先の読み取り値と現在の読み取り値との間に急な相
当の変化がある場合には、障害物と当たった可能性がか
なり高い。例えば、ブレード１０４の左前側部分が岩と
ぶつかる場合には、岩があるブレード１０４上の地点の
周りを左に回転するように機械１０２のヘッディングが
変わることが結果としてありうる。しかし、機械１０２
が左に回転すると、機械の実際の位置における変化はほ
とんどない。

【００１３】しかし、ブレード１０４が、該ブレード１
０４の中間部分に配置された岩に当たると、ほとんどの
場合、明白な結果として、機械１０４が、岩を通って動
こうとするときにエンジン負荷が上昇することになる。
このように、エンジン負荷の急激な上昇、またはヘッデ
ィングの急激な変化といったような状態のいずれかが存
在する場合には、障害物に当たったという判定がなさ
れ、制御は第３の制御ブロック４１０に進み障害物の場
所を求めることになる。第３の制御ブロック４１０にお
いて、一回の判定がブレード１０４に対する障害物の場
所に関しなされる。ヘッディングが急激に変更された場
合、機械１０２が動こうとしているブレード１０４の側
部に岩があるという判定がなされる。例えば上述したよ
うに、機械１０２が左に回転している場合、岩がブレー
ド１０４の左部分に配置されているという推定がなされ
る。

【００１４】機械１０２が、エンジン負荷に関し急激な
変化を受けると、岩がブレードの中間部分に位置してい
るという推定がなされる。判定が岩の位置についてなさ
れると、制御が第４の制御ブロック４１２に進み、岩の
場所に基づいて、適切な操舵戦略法を用いて、岩を乗り
越えようとする。好ましい実施例において、岩がブレー
ドの中央部分にあると、第１段階では、機械１０２が岩
の上方を単に動くことができるかどうかを見るために、
ブレードをわずかに上昇させることである。所望の目的
は、岩に当たる前に存在したブレード上の荷重を維持し
ながら、岩をどけることである。このように、ブレード
１０４をわずかに上昇させることのみが岩をどけるのに
機能する。このように動くには岩が大きすぎる場合に
は、次の段階は、バックアップして、ブレードの負荷を
減少させ、岩を削るか、もしくは岩の上部を取り除くか
のいずれかを行うとすることである。岩を削ったり、岩
の上部を取り除こうとする試みが失敗に終わると、最後
の手段として、機械１０２を岩の周りに導くルートモニ
ター２１０によってルートが求められる。

【００１５】岩がブレード１０４の左右のいずれかに当
たると、ブレード１０４の負荷が減少し、岩を掘り出そ
うとする試みがなされる。岩を削り出すことが機能しな
い場合には、ブレード１０４をわずかに傾けるという試
みがなされ、岩が置かれたブレード１０４の一部が岩を
進むことができるようになる。ブレード１０４を傾斜さ
せることで、機械１０２が岩を砕くことができない場合
には、機械１０２はわずかにバックアップし、差動履帯
速度またはブレード傾斜とによって操舵し、機械１０２
のヘッディングは、機械１０２が岩の周りを駆動するの
に十分に変わることになる。障害物に打ち勝つと、制御
が方法４００の終了に進む。岩のような障害物にぶつか
ると、例えば岩を削るようにして障害物がうまく取り除
かれるまで、機械１０２が情報を、内部か外部にいるオ
ペレータに伝達し、障害物の場所を表し、障害物を取り
除くのに別の手段をとることができる。

【００１６】もう一度、第２の判定ブロック４０８を参
照すると、障害物にぶつからなかった場合には、制御
は、第５の判定ブロック４１４に進行し、修正された通
路が求められる。第５の判定ブロック４１４において、
土工用機械１０２の修正通路が求められる。好ましい実
施例において、図５に示すように最短通路５１２である
必要はないが、最もなだらかな通路５１０を用いること
によって、機械１０２を所望の通路に戻すことができ
る、修正通路５１０が求められる。最もなだらかな通路
は現在の作業機能を混乱させることなく、例えば９０度
の回転を要求することで、所望の通路に戻して最短距離
をとることができる。好ましい実施例において、第５の
制御ブロック４１４は位置誤差の大きさも判定する。誤
差の大きさが最高誤差しきい値を超えると、警告フラッ
グが設定される。最高誤差しきい値が最高誤差を表し、
超過する場合には、機械ガイダンスシステム２００に関
連し深刻な問題があることを示唆する。所望の通路から
大きく外れた機械１０２に関しては、位置決めシステム
２０８が機能しないこと、履帯コントローラ２０４また
は作業具コントローラ２０６が機能しないこと、といっ
た重要な問題が必ず存在するか、あるいは作業現場１０
８上で障害物に当たったと考えられる。深刻な問題が発
生したということを、外部か内部にいるオペレータに示
唆するのに警告フラグが用いられてもよい。好ましい実
施例において、外部または内部にいるオペレータへの通
知は、該オペレータに位置エラーメッセージを表示する
ことによって実行される。位置エラーメッセージは、位
置およびヘッディングエラーと、エラーの可能性のある
原因及び該エラーを解決するための推奨と、を含んでい
ればよい。さらに、警告フラグは、機械１０２に関する
ハードウェアシステムの診断を実行するために、機械ガ
イダンスシステム２００により使用されてもよい。最高
エラーしきい値の例では、４メートルの位置エラーを含
む。図４を参照すると、修正通路が求められると、制御
は第３の判定ブロック４１６に進む。

【００１７】第３の判定ブロック４１６において、現在
と所望の位置の間の差が位置エラーしきい値よりも大き
い場合には、もしくは現在と所望のヘッディングとの差
がヘッディングしきい値よりも大きい場合には、制御が
第６の制御判定ブロック４１８に進み、機械１０２が差
動履帯速度により操舵される。しかし、現在と所望の位
置の差が、位置エラーしきい値以下である場合と、現在
と所望のヘッディングの差がヘッディングしきい値以下
である場合には、制御は第７の制御ブロック４２０に進
み、機械１０２がブレードの傾斜により操舵される。位
置エラーしきい値とヘッディングエラーしきい値とは、
本発明の本実施例において位置またはヘッディングエラ
ーが大きいか、小さいかを識別するしきい値である。図
４に記載した本発明の実施例では、差動履帯速度操舵を
使用して、大きなエラーがある場合には位置またはヘッ
ディングエラーを修正し、エラーが小さい場合にはブレ
ードティルト操舵を修正する。

【００１８】本発明をより理解するために、ブレードテ
ィルトにより操舵する第６の制御ブロック４２０が図６
においてより完全に記載されている。第１の制御ブロッ
ク６０２においてブレード１０４の高さが判定される。
制御が第１の判定ブロック６０４に進み、ブレードの高
さがブレードの高さのしきい値以上であるかを判断する
ブレードの高さがブレードの高さしきい値以上である場
合には、制御が第２の制御ブロック６０６に進み、差動
履帯速度操舵を使用して、位置またはヘッディングのエ
ラーを修正する。ついで、図４に図示するように、制御
が第６の判定ブロック４１８に進み、差動履帯速度操舵
を実行する。好ましい実施例において、ブレード高さの
しきい値は、地面よりもわずかに高い高さである。すな
わち、ブレードが地面よりもかなり大きい距離だけ高い
場合には、位置修正をより小さくするために差動履帯速
度操舵を使用し、ブレードティルト操舵を使用するため
にブレードを地面と係合することがより有効である。ブ
レードの高さしきい値設定の別の例は、単に地面レベル
である。すなわち、ブレード１０４が地面にある場合に
は、ブレードティルト操舵が、位置およびヘッディング
エラーを修正するのに使用される。ブレード１０４が地
面の上にある場合には、差動履帯速度操舵が、位置とヘ
ッディングエラーを修正するのに使用される。このよう
に、ブレードの高さがブレードの高さしきい値よりも小
さい場合には、制御が第３の制御ブロック６０８に進
み、ブレードティルト操舵が位置とヘッディングのエラ
ーを修正するのに使用される。

【００１９】第３の制御ブロック６０８において、ブレ
ードを傾むけることによって操舵した後には、制御が第
２の判定ブロック６１０に進み、機械１０２が所望の通
路とヘッディングとにもどったかどうかを判定する。第
２の判定ブロック６１０は、図４に関し先に記載したよ
うに）、現在の位置とヘッディングとを更新し、該更新
された現在の位置とヘッディングとに対する現在の位置
とヘッディングとを更新し、現在と所望の位置と差、も
しくは現在と所望のヘッディングとの差のいずれかが、
位置またはヘッディングのしきい値をそれぞれ超えてい
るかどうかを判定する。機械１０２が所望の通路とヘッ
ディングに戻っていた場合には、制御は方法６００の終
了に進む。機械１０２が所望の通路とヘッディングに戻
らなかった場合には、制御が第３の判定ブロック６１２
に進む。第３の判定ブロック６１２において、位置とヘ
ッディングエラーが、十分早く減少したかについて判定
がなされる。ブレードティルト操舵を用いてもエラーを
十分に早く修正していない場合には、制御は第２の制御
ブロック６０６に進み、ブレードティルト操舵の変わり
に、差動履帯速度操舵を使用するという判定がなされ
る。好ましい実施例において、ブレードティルト操舵か
ら差動履帯速度操舵までの移行では、ブレードが掘削す
る際に係合される地面に配置されているか、もしくは地
面の上に配置されるかといったような現在要求される機
能を実行するための必要な位置にブレード１０４を回転
させることを含む。次いで制御が、図４に図示したよう
に第５の制御ブロック４１８に進み、差動履帯速度操舵
を実行する。

【００２０】好ましい実施例において、エラー修正速度
が、位置の更新と、更新間の時間間隔とを監視すること
によって求められる。例えば、先と現在の位置更新で
は、エラーが、例えば１秒の一回の段階で０．５メート
ルから０．３メートルに減少したことを表す場合には、
エラーが適切に減少し、機械１０２が修正のためにブレ
ードティルト操舵を利用し続けてもよいという判定がな
される。しかし、エラーが０．５メートルから０．４９
メートルに同一の時間段階で減少した場合には、エラー
が十分に短時間で減少しておらず、操舵技術が差動履帯
速度操舵に変更される。機械１０２がより速く動くにつ
れエラーが一回の時間段階で減少されなければならな
い。ブレードティルト操舵が、十分に早くエラーを修正
する場合には、制御が第３の制御ブロック６０８に戻さ
れてブレードティルト操舵を続ける。方法６００は、制
御が差動履帯速度操舵を実行するのに進むか、位置とヘ
ッディングエラーが許容可能な値に減少したか、エラー
取り除かれるまで続けられる。

【００２１】好ましい実施例において、図４に図示する
ような、方法４００の第５の制御ブロック４１８が図７
に図示するように拡張される。第１の制御ブロック７０
２において、機械１０２が差動履帯速度操舵を用いて操
舵される。次いで、制御が第１の判定ブロック７０４に
進み、機械１０２が所望の通路とヘッディングとに戻っ
たかどうかを判定する。第１の判定ブロック７０４が、
図４に関し先に記載したように、現在の位置及びヘッデ
ィングを更新し、更新された現在の位置とヘッディング
とに関する所望の位置とヘッディングを更新し、現在と
所望の位置の間の差、あるいは現在と所望のヘッディン
グとの間の差がそれぞれ位置またはヘッディングを超え
るかどうかを判定する段階を含む。機械１０２が所望の
通路とヘッディングに戻っていた場合には、制御は方法
７００の終了に進む。機械１０２が所望の通路とヘッデ
ィングに戻らなかった場合には、制御が第２の判定ブロ
ック７０６に進み、位置とヘッディングエラーが適切に
減少するかどうかを判定する。エラーが、十分に早く減
少する場合には、制御が第１の制御ブロック７０２に進
み、差動履帯速度で操舵しつづけ位置のエラーを減少す
るようになる。しかし、エラーが十分に早く減少しない
場合には、制御が第２の制御ブロック７０８に進行し、
ブレードの負荷を判断する。たとえば、ブレード１０４
が所定の高さに上昇し、機械１０２により使用されず土
壌を押し出さない場合には、ブレードの負荷がほぼゼロ
になるか、もしくはこれに近い値になる。しかし、ブレ
ード１０４が地面と係合する場合には、土壌、ブレード
１０４上にある積載物を押し出すのに使用される。エン
ジントルク、牽引力、またはリフトシリンダのポンプ圧
を測定することを含むブレード負荷を求めるための既存
の方法がいくつかある。好ましい実施例において、ブレ
ードの負荷はエンジントルクに対する牽引力を求めるこ
とによって求められる。ブレードの負荷を求めた後、制
御が第３の判定ブロック７１０に進む。第３の判定ブロ
ックにおいて、ブレードの負荷がブレードの負荷しきい
値を超えると、制御は第３の制御ブロック７１２に進
む。第３の制御ブロック７１２において、ブレードの負
荷が、ブレードの負荷しきい値以下のレベルに減少され
る。

【００２２】ブレードの負荷を求め７０８、ブレードの
負荷がブレード負荷のしきい値を超えているかを判定し
７１０、必要であれば、ブレードの負荷を減少させる７
１２ことからなる図７に図示した段階は、ブレードの負
荷が機械１０２の最高牽引力を超えて、機械１０２の履
帯と地面との間に滑りが発生する状態を解決する。この
ような状態によって、機械１０２の非効率的な操作が発
生することになる。ブレードの負荷を減少させる一つの
方法はブレードを単に持ち上げて、ブレード１０４が押
し出す土壌の容積を減少させることである。ブレードの
負荷が許容可能な値に減少すると、第１の制御ブロック
７０２を制御し、差動履帯速度操舵を使用しつづける。
方法７００は、位置またはヘッディングエラーが許容可
能な値に減少されるか、取り除かれるまでつづけられ
る。

【００２３】本発明の別の実施例が、図８に記載した方
法８００に記載されている。第１の制御ブロック９０２
において、機械１０２の現在の位置およびヘッディング
が位置決めシステム２０８によって求められる。次いで
制御が第２の制御ブロック８０４に進み、機械１０２の
所望の位置およびヘッディングが求められる。図４の方
法４００に関し先に記載したように、所望の位置および
ヘッディングがルートモニター２１０によって求めら
れ、操舵コントローラ２０２に伝達される。第１の判定
ブロック８０６において、現在の位置が所望の位置と比
較される。更に、現在のヘッディングが所望のヘッディ
ングと比較される。現在および所望の位置の差が位置の
不感帯未満であり、現在および所望のヘッディングの差
がヘッディング不感帯未満である場合には、位置または
ヘッディングのいかなる修正も現在のところ必要ではな
い。このように、制御が方法８００の終了に進む。位置
の差の不感帯とヘッディングの差の不感帯は、修正作用
が必要であるとされる前に超過しなければならない最小
の値を表す。制御がいったん方法８００の終了に達する
と、方法８００が繰り返される。

【００２４】しかし、位置の差が位置の不感帯以上であ
る場合には、もしくはヘッディングの差がヘッディング
不感帯以上である場合には、制御が第２の判定ブロック
８０８に進み，機械１０２が障害物に当たったかどうか
を判定することになる。障害物に当たったかどうかを検
出するための方法では、機械１０２の位置とヘッディン
グおよび機械１０２のエンジンの負荷を監視することを
含む。位置の読み取り値に関しては、ほとんどまたは全
く変化がない状態で、ヘッディングにおいて、先の読み
取り値から現在の読み取り値までの急な相当の変化があ
る場合には、障害物に当たった可能性がきわめて高い。
ブレード１０４がブレード１０４の中央部分にある岩に
当たると、最も顕著な結果は、機械１０４が岩を通ろう
とするときにエンジンの負荷が上昇する可能性があるこ
とである。このために、エンジン負荷における急な上
昇、または、ヘッディングの急な変化といったこれらの
状況のいずれかが存在すると、障害物に当たり、制御が
第３の制御ブロック８１０に進み障害物の場所を求める
という判定がなされる。

【００２５】第３の判定ブロック８１０において、ブレ
ード１０４に対する障害物の場所に関して単純な判定が
なされる。ヘッディングが急激に変化する場合、機械１
０２が回転しようとしているブレード１０４の側部の上
に岩が配置されたという判定がなされる。例えば、上述
したように機械１０２が左に回転しよとうする場合、岩
がブレード１０４の左側の部分の上に配置されていると
推定される。機械１０２がエンジン負荷において急激な
変化を受けると、岩がブレードの中間部分にあると推定
される。判定が岩の場所に関しなされると、制御が第４
の制御ブロック８１２に進み、岩の場所に基づき、適切
な操舵戦略法を使用して、岩を通りぬけることができ
る。適切な操舵戦略法を第４の制御ブロック８１２にお
いて使用する方法は、図４に図示した方法４００の第４
制御ブロック４１２と同一である。

【００２６】岩のような障害物に当たると、例えば岩を
砕くように、障害物をうまく取り除くまで、機械１０２
が情報を、内部か、外部にいるオペレータに伝達し、障
害物の位置を知らせ、別の手段が障害物を排除するのに
とられる。第２の判定ブロック８０８を再び参照する
と、障害物に当たらなかった場合には、制御が第５の判
定ブロック８１４に進み、修正通路が求められる。第５
の制御ブロック８１４において、土工用機械１０２に関
する修正通路が求められる。上述し図５に記載したよう
に、修正通路５１０が求められ、最も滑らかな通路５１
０通路を用いることによって所望の通路に機械１０２を
戻すことができるが、最短通路５１２である必要はな
い。更に、上述したように好ましい実施例において、第
３の制御ブロックは、最高エラーしきい値を超えたかど
うかを判定する段階を含む。最高エラーしきい値を超え
た場合、警告フラグが設定されて、機械ガイダンスシス
テムに関し発生した重要な問題を表す。図８を参照する
と、修正通路が判定されると、制御が第６の判定ブロッ
クに８１６に進行しブレードの高さを求める。ブレード
の高さが判定されると制御が第３の判定ブロック８１８
に進む。第３の判定ブロック８１８において、比較がブ
レードの高さとブレードのしきい値との間でなされる。
第３の判定ブロック８１８において、比較がブレードの
高さとブレードのしきい値との間で行われる。ブレード
の高さがブレードの高さのしきい値よりも大きい場合に
は、制御が第８の制御ブロック８２０に進み、差動履帯
速度操舵が使用され、位置またはヘッディングエラーを
修正するようになっている。しかし、ブレードの高さが
ブレードしきい値以下である場合には、制御が第７の制
御ブロック８２２に進み、ブレードティルト操舵が位置
あるいはヘッディングエラーを修正するのに使用され
る。ブレードティルト操舵または差動履帯操舵の、ブレ
ードティルト操舵または差動履帯速度操舵のいずれの場
合においても、操舵技術はエラーが許容可能なレベルも
しくは取り除かれるまで続けられる。

【００２７】好ましい実施例において、第７の制御ブロ
ック８２２が、図９に図示した段階を含むように拡張さ
れる。第１の制御ブロック９０２において、ブレードテ
ィルトによる操舵が、位置あるいはヘッディングのエラ
ーを修正するのに使用される。次いで、機械１０２が所
望の通路とヘッディングに戻ったかどうかを判定するの
に、制御が第１の判定ブロック９０４に進む。第１の判
定ブロック９０４は、図８に関連して先に記載したよう
に、現在の位置およびヘッディングを更新し、更新され
た位置およびヘッディングに対し所望の位置を更新し、
現在および所望の位置の間の差、もしくは現在および所
望のヘッディングの差のいずれかの位置あるいはヘッデ
ィングをそれぞれ超えたかどうかを判定する段階を含
む。機械１０２が所望の通路に戻っていた場合、制御は
方法９００の終了に進む。機械１０２が所望の通路に戻
らなかった場合には、制御は第２の判定ブロック９０６
に進む。第２の判定ブロック９０６において、位置およ
びヘッディングのエラーが十分短時間で減少したかどう
かについて判定がなされる。ブレードティルト操舵を使
用してもエラーを十分に短時間で修正できない場合に
は、制御が第２の判定ブロック９０８に進み、ブレード
ティルト操舵の代わりに差動履帯速度操舵を使用する判
定がなされる。好ましい実施例において、ブレードティ
ルト操舵から差動履帯速度操舵に移行することはブレー
ド１０４を必要な位置に戻し、ブレードが掘削の際に地
面と係合するように配置されるか、もしくは地面の上に
配置されるといった現在必要とされる機能を実行するこ
とを含む。次いで制御が、図８に図示するような第８の
制御ブロック８２０に進み、差動履帯速度操舵を実行す
る。位置とヘッディングのエラーが十分に短時間で減少
した場合、制御は第１の制御ブロック９０２に進み、ブ
レードティルト方法によって操舵を反復する。ブレード
ティルト方法によって操舵することは、制御が差動履帯
速度操舵を実行するように進み、位置あるいはヘッディ
ングのエラーが許容可能な値に減少されたか、取り除か
れるまで反復される。

【００２８】好ましい実施例において、図８に図示する
ように方法８００の第８の制御ブロック８２０が図７に
図示するように拡張される。方法７００は、位置および
ヘッディングエラーが許容可能な値に減少されるか、取
り除かれるまで続く。図４と図８のそれぞれに図示し
た、本発明の２つの実施例の間の主な差は、図４に図示
した本発明の実施例が位置及びへディングの差の大きさ
を使用して、操舵技術の選択に関する最初の判定を行う
ことである。しかし、図８に図示した本発明の実施例で
は、ブレード１０４の高さを用いて操舵技術に関する最
初の判定を行う。図８に図示した実施例の前提は、ブレ
ードがすでに地面にある場合、あるいは地面よりわずか
な距離だけ持ちあがっている場合のいずれかのときに、
最初のブレードティルト操舵が、位置およびヘッディン
グのエラーを修正するのに用いられることである。

【００２９】図面を参照すると、作用において、本発明
は、ブレードと第１および第２の履帯を有する土工用機
械のための操舵法を選択するための方法を提供する。本
発明の１実施例では、機械の位置およびヘッディングの
エラーに基づいた操舵法を選択することを含む。本発明
の別の実施例において、操舵法は、作業具の高さと、位
置およびヘッディングの差に基づいて選択される。本発
明は、手動で作動されるかもしくは半自律式にまたは自
律式に作動される土工用機械１０２に関し操作できる。
手動操作の１実施例において、ディスプレー（図示せ
ず）が設けられる。手動操作中に使用される本発明の１
実施例において、本発明はオペレータに操舵の推奨を表
示する。操舵の推奨は、選択された操舵技術と、これに
関連した情報に基づいている。操舵の推奨は、現在の位
置およびヘッディングのエラー、該エラーを解決するの
に使用される推奨された操舵技術、および所望の通路に
近づくのに取られる修正通路とを含む。修正された操舵
推奨に基づいて、オペレータが、機械１０２の位置およ
びヘッディングエラーを減少させようとする。

【００３０】本発明の最終的な目的は、土工用機械１０
２が最も効率的な手段で作業現場において作動できるこ
とである。本発明は、作業現場上で作動する複数の機械
の操作の一部である、モービル機械１０２に関する作動
をおこなうことができる。位置およびヘッディングのエ
ラーおよびブレードの高さに基づいて操舵法を選択する
ための利点の１つは、この方法が、作業現場での作業中
において作業現場に関し重要な要因である、位置および
ヘッディングのエラーを修正することに直接関連する問
題を解決することである。作業現場を処理中の位置およ
びヘッディングの修正は、特に複数の機械が作業現場に
おいて自律的に作業するときに重要である。本発明の別
の態様、目的、利点及び用途は、図面、発明の開示及び
請求の範囲から得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】作業現場で作動する土工用機械の該略図であ
る。

【図２】本発明を実行するための装置のブロック線図で
ある。

【図３】ブレードおよびこれに組み合わされるティル
ト、リフト及び角度シリンダの該略図である。

【図４】本発明の１実施例を表すフロー線図である。

【図５】現在と所望の通路とを備えた作業現場の該略図
である。

【図６】ブレードティルト操舵を使用する決定のフロー
の拡大図を表すフロー線図である。

【図７】差動履帯操舵を使用する決定のフロー拡大図を
表すフロー線図である。

【図８】本発明の第２の実施例を表すフロー線図であ
る。

【図９】ブレードティルト操舵をいつ使用するかを判定
するために使用される方法の１実施例を表すフロー線図
である。

【符号】

１０２． 土工用機械 １０４． ブレード １０６． 履帯 ２００． 機械ガイダンスシステム ２０２． 操舵コントローラ ２０４． 履帯コントローラ ２０６． 作業具コントローラ ２０８． 位置決めシステム ２１０． ルートコントローラ ３０２． ティルトシリンダ ３０４． リフトシリンダ ３０６． 角度シリンダ ５０２． 所望の通路 ５０４． 実際の通路 ５０６． 所望の位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス ジェイ ケリー アメリカ合衆国 イリノイ州 61615 ピ オーリア ノース キャメロット ロード 6503 (72)発明者 フランク ロンバーディー アメリカ合衆国 イリノイ州 61615 ピ オーリア ウェスト リッジクレスト ド ライヴ 5911

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブレードと、第１および第２の履帯を有
   する土工用機械を操舵するための方法であって、 前記土工用機械の現在の位置を求め、 前記土工用機械の所望の位置を求め、 前記現在の位置と前記所望の位置とを比較し、これに応
   答して、位置の差を求め、 該位置の差に応じて、ブレードティルト操作と差動履帯
   速度操作のいずれか一方によって、前記土工用機械を操
   舵する、 段階からなる方法。
2. 【請求項２】 前記土工用機械の現在の位置を求める前
   記段階は、前記土工用機械の現在のヘッディングを求め
   る段階を含み、前記土工用機械の前記所望の位置を決定
   する前記段階は、前記土工用機械の所望のヘッディング
   を求める段階を含み、前記現在の位置と前記所望の位置
   とを比較する前記段階は、前記現在のヘッディングと前
   記所望のヘッディングとを比較し、これに応答して、ヘ
   ッディングの差と、該ヘッディングの差を含む位置の差
   を求める段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】 前記機械を操舵する前記段階は、 前記位置の差が位置エラーしきい値よりも大きいことに
   応答して、前記差動履帯速度操舵により前記機械を操舵
   し、 前記位置の差が、前記位置のエラーしきい値未満か、等
   しいかのいずれかであることに応じて、前記ブレードテ
   ィルト操舵によって前記機械を操舵する、 段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記機械を操舵する前記段階は、 前記位置の差が位置エラーしきい値よりも大きいことに
   応じて、差動履帯速度操舵によって前記土工用機械を操
   舵し、 前記位置の差が前記位置エラーしきい値未満か、等しい
   かのいずれかであり、 前記ブレードの位置がブレードの高さしきい値よりも大
   きいことに応じて、差動履帯速度操舵によって前記土工
   用機械を操舵し、 前記位置の差が前記位置のエラーしきい値未満か、それ
   に等しいかのずれかであることと、前記ブレードの位置
   が前記ブレードの高さしきい値未満か、等しい場合に応
   じて、ブレードティルト操舵によって土工用機械を操舵
   する、 段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 【請求項５】 差動履帯操舵により前記土工用機械を操
   舵する前記段階は、前記ブレード上のブレードの負荷を
   求め、 該ブレードの負荷と、ブレードの負荷しきい値とを比較
   し、該ブレードの負荷が前記ブレード負荷しきい値より
   も大きいことに応答して、前記ブレードの負荷を減少さ
   せる段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方
   法。
6. 【請求項６】 前記位置の差を求めるための段階は、 前記位置の差を最高位置エラーと比較し、 警告フラグを前記比較に応答して設定し、 位置エラーメッセージを、外部か、内部にいるオペレー
   タに表示する、 段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 【請求項７】 差動履帯速度で操舵する前記段階は、 障害物に当たったかを判定し、 該障害物を超えるための操舵戦略法を求める、 段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 【請求項８】 操舵戦略法を求めるための前記段階は、
   障害物を超えていくか、障害物の周りを進むか、障害物
   を削るか、障害物を切断することから少なくとも一つを
   選択することを含むことを特徴とする請求項７に記載の
   方法。
9. 【請求項９】 ブレードと、第１および第２の履帯とを
   有する土工用機械を操舵するための方法であって、 該土工用機械の現在の位置を求め、 該土工用機械の所望の位置を求め、 前記現在の位置と前記所望の位置とを比較し、これに応
   じて位置の差を求め、 前記ブレードの位置を求め、 該ブレードの前記位置と、ブレードの高さしきい値とを
   比較し、これに応答して、ブレードの高さの差を求め、 前記位置の差と、ブレードの高さの差とに応じて、ブレ
   ードティルト操舵と差動履帯速度操舵の一方によって、
   土工用機械を操舵する、 段階からなる方法。
10. 【請求項１０】土工用機械の前記現在の位置を求める段
    階は、前記土工用機械の現在のヘッディングを求める段
    階を含み、前記土工用機械の前記所望の位置を求めるた
    めの前記段階は、前記土工用機械の所望のヘッディング
    を求める段階を含み、前記現在の位置と前記所望の位置
    とを比較する前記段階は、前記現在のヘッディングと前
    記所望のヘッディングとを比較し、これに応答してヘッ
    ディングの差と、該ヘッディングを含む前記位置の差を
    判定する段階を含むことを特徴とする請求項９に記載の
    方法。
11. 【請求項１１】機械を操舵するための前記段階は、 前記ブレードの場所がブレード高さのしきい値よりも大
    きいことに応じて、差動履帯速度操舵によって前記土工
    用機械を操舵し、 前記ブレードの位置が、前記ブレード高さのしきい値よ
    りも小さいか等しいことに応じて、ブレードティルト操
    舵によって前記土工用機械を操舵する、 段階を含むことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】前記位置の差を求めるための前記段階
    は、 前記位置の差を最高位置エラーと比較し、 該比較に応じて警告フラグを設定し、 位置エラーメッセージを外部か内部のオペレータのいず
    れか一方に表示する、段階からなる請求項９に記載の方
    法。
13. 【請求項１３】ブレードと、第１および第２履帯とを有
    する土工用機械を操舵するための方法であって、 該土工用機械の現在の位置を求め、 該土工用機械の所望の位置を求め、 前記現在の位置と前記所望の位置とを比較し、これに応
    じて位置の差を求め、 前記位置の差に応答して、ブレードティルト操舵と、差
    動履帯速度操舵の少なくとも一方を含む操舵技術を決定
    し、 該操舵技術に基づいてオペレータに操舵の推奨を表示す
    る、 段階からなる方法。
14. 【請求項１４】ブレードと、第１および第２履帯とを有
    する土工用機械を操舵するための方法であって、 該土工用機械の現在の位置を求め、 該土工用機械の所望の位置を求め、 前記現在の位置と前記所望の位置とを比較し、これに応
    じて位置の差を求め、前記ブレードの位置を求め、 該ブレードの位置とブレードの高さのしきい値とを比較
    し、これに応答してブレードの高さの差を求め前記ブレ
    ードの位置をブレード高さしきい値と比較し、これに応
    じてブレードの高さの差を求め、 前記位置の差とブレードの高さの差に応じて、ブレード
    ティルト操舵と差動履帯速度操舵の少なくとも一方から
    なる操舵技術を決定し、 該操舵技術に応じてオペレータに操舵の推奨を表示す
    る、 段階からなる方法。