WO2018096668A1 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents

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WO2018096668A1
WO2018096668A1 PCT/JP2016/085125 JP2016085125W WO2018096668A1 WO 2018096668 A1 WO2018096668 A1 WO 2018096668A1 JP 2016085125 W JP2016085125 W JP 2016085125W WO 2018096668 A1 WO2018096668 A1 WO 2018096668A1
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bucket
boom
respect
work
traveling direction
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PCT/JP2016/085125
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山中　伸好
俊輔 森
熊谷　年晃
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株式会社小松製作所
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    • E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/439—Automatic repositioning of the implement, e.g. automatic dumping, auto-return

Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle.
  • a work vehicle such as a hydraulic excavator includes a work machine having a boom, an arm, and a bucket.
  • the arm is operated to penetrate the bucket into the earth and sand. If the operation is continued, the bucket penetrates deeply and the resistance of the earth and sand increases, so that the operation of raising the bucket by operating the boom is added to make the bucket excavation depth appropriate.
  • the bucket is operated to raise the earth and sand, and the boom is further operated to raise the bucket upward.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-225429 discloses a method of correcting the bucket posture by detecting a collision between the back surface of the bucket and the excavation surface in order to reduce the excavation load.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 62-189222 discloses a method for adjusting the excavation depth of a bucket by measuring the weight of earth and sand contained in the bucket.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to provide a work vehicle and a work vehicle control method capable of executing an efficient excavation work in a simple manner. To do.
  • a work vehicle includes a vehicle main body, a work machine, an operation unit, and a control unit.
  • the work machine includes a boom that is rotatable with respect to the vehicle body, an arm that is rotatable with respect to the boom, and a bucket that is rotatable with respect to the arm.
  • the operation unit outputs an operation command for the work machine.
  • the control unit controls the work machine in accordance with an operation command from the operation unit.
  • control unit moves the bucket in the traveling direction when the traveling direction of the bucket according to the operation command from the operating unit is on the bucket opening direction and the blade opening direction side with respect to the bucket cutting direction.
  • control unit moves the bucket in the traveling direction when the traveling direction of the bucket according to the operation command from the operating unit is within a predetermined angle range on the opening surface side of the bucket with respect to the blade edge direction. Restrict.
  • control unit moves the bucket in the traveling direction when the traveling direction of the bucket according to the operation command from the operating unit is not within a predetermined angle range on the opening surface side of the bucket with respect to the blade edge direction.
  • the control unit prohibits the movement of the bucket in the traveling direction.
  • control unit changes the traveling direction of the bucket to a predetermined direction on the opening surface side of the bucket when the traveling direction of the bucket according to the operation command from the operating unit is on the back side of the bucket with respect to the cutting edge direction of the bucket. And move the bucket in a predetermined direction.
  • the operation unit outputs at least one of a first operation command for the boom, a second operation command for the arm, and a third operation command for the bucket
  • the control unit outputs a first operation command by the operation unit.
  • the moving direction of the bucket according to the movement of the boom based on the operation command of 1 is on the back side of the bucket with respect to the blade edge direction of the bucket
  • the movement of the boom is prohibited and based on the second operation command by the operation unit
  • the moving direction of the bucket accompanying the movement of the arm is on the back side of the bucket with respect to the cutting edge direction of the bucket
  • the movement of the arm is prohibited
  • the moving direction of the bucket based on the third operation command by the operating unit is If it is on the back side of the bucket with respect to the cutting edge direction, the movement of the bucket is prohibited.
  • control unit determines whether or not the work implement performs the excavation work, and when it is determined that the excavation operation is performed, the traveling direction of the bucket according to the operation command by the operation unit is relative to the blade edge direction of the bucket. In the case of the rear side of the bucket, the movement of the bucket in the traveling direction is restricted.
  • control unit determines whether or not the work implement performs excavation work in accordance with an operation instruction of the operator.
  • a work vehicle control method includes a work implement having a boom rotatable with respect to a vehicle body, an arm rotatable with respect to the boom, and a bucket rotatable with respect to the arm.
  • a method for controlling a work vehicle comprising: outputting an operation command for the work machine; and controlling the work machine according to the operation command.
  • the step of controlling the work implement includes a step of restricting the movement of the bucket in the traveling direction when the traveling direction of the bucket according to the operation command is on the back side of the bucket with respect to the cutting edge direction of the bucket.
  • the work vehicle and the work vehicle control method of the present invention can execute an efficient excavation work in a simple manner.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a work vehicle based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure which illustrates work vehicle CM based on Embodiment 1 typically.
  • It is a functional block diagram explaining the structure of the control system 200 which controls the working vehicle CM based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a figure explaining the relationship between the excavation angle of the bucket 8 based on Embodiment 1, and earth and sand resistance. It is a figure explaining the flow of the excavation process of the working vehicle CM based on Embodiment 1.
  • FIG. It is a conceptual diagram explaining the case where the target blade edge data based on Embodiment 1 is projected in a predetermined direction.
  • FIG. 1 It is a figure explaining the moving direction of the blade edge
  • FIG. It is a figure explaining the flow of the excavation process of the working vehicle CM based on Embodiment 2.
  • FIG. It is a figure explaining the specific example of the state of the excavation process of the working vehicle CM based on Embodiment 2.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a work vehicle based on the first embodiment.
  • a hydraulic excavator CM including a work machine 2 that operates by hydraulic pressure as a work vehicle will be described as an example.
  • the excavator CM includes a vehicle main body 1 and a work machine 2.
  • the vehicle body 1 includes a turning body 3, a cab 4, and a traveling device 5.
  • the revolving unit 3 is disposed on the traveling device 5.
  • the traveling device 5 supports the revolving unit 3.
  • the revolving structure 3 can revolve around the revolving axis AX.
  • the driver's cab 4 is provided with a driver's seat 4S on which an operator is seated.
  • the operator operates the excavator CM in the cab 4.
  • the traveling device 5 has a pair of crawler belts 5Cr.
  • the hydraulic excavator CM runs by the rotation of the crawler belt 5Cr.
  • the traveling apparatus 5 may be comprised with the wheel (tire).
  • Embodiment 1 the positional relationship of each part will be described with reference to an operator seated on the driver's seat 4S.
  • the front-rear direction refers to the front-rear direction based on the operator seated on the driver's seat 4S.
  • the left-right direction refers to the left-right direction based on the operator seated on the driver's seat 4S.
  • the left-right direction coincides with the vehicle width direction (vehicle width direction).
  • the direction in which the operator seated on the driver's seat 4S faces the front is defined as the front direction, and the direction opposite to the front direction is defined as the rear direction.
  • the right side and the left side are the right direction and the left direction, respectively.
  • the front-rear direction is the X-axis direction
  • the left-right direction is the Y-axis direction.
  • the direction in which the operator seated on the driver's seat 4S faces the front is the front direction (+ X direction), and the opposite direction to the front direction is the rear direction ( ⁇ X direction).
  • the front direction (+ X direction) is the front direction (+ X direction)
  • the opposite direction to the front direction is the rear direction ( ⁇ X direction).
  • one direction in the vehicle width direction is the right direction (+ Z direction)
  • the other direction in the vehicle width direction is the left direction ( ⁇ Z direction).
  • the swing body 3 includes an engine room 9 in which the engine is accommodated, and a counterweight provided at the rear portion of the swing body 3.
  • a handrail 19 is provided in front of the engine room 9.
  • an engine, a hydraulic pump, and the like are arranged.
  • the work machine 2 is connected to the swing body 3.
  • the work machine 2 includes a boom 6, an arm 7, a bucket 8, a boom cylinder 10, an arm cylinder 11, and a bucket cylinder 12.
  • the boom 6 is connected to the swivel body 3 via a boom pin 13.
  • the arm 7 is connected to the boom 6 via an arm pin 14.
  • Bucket 8 is connected to arm 7 via bucket pin 15.
  • the boom cylinder 10 drives the boom 6.
  • the arm cylinder 11 drives the arm 7.
  • the bucket cylinder 12 drives the bucket 8.
  • the base end (boom foot) of the boom 6 and the revolving structure 3 are connected.
  • the tip end portion (boom top) of the boom 6 and the base end portion (arm foot) of the arm 7 are connected.
  • the distal end portion (arm top) of the arm 7 and the proximal end portion of the bucket 8 are connected.
  • the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12 are all hydraulic cylinders that are driven by hydraulic oil.
  • the boom 6 can be rotated with respect to the revolving body 3 around a boom pin 13 that is a rotation axis.
  • the arm 7 is rotatable with respect to the boom 6 around an arm pin 14 that is a rotation axis parallel to the boom pin 13.
  • the bucket 8 is rotatable with respect to the arm 7 around a bucket pin 15 that is a rotation axis parallel to the boom pin 13 and the arm pin 14.
  • Each of the boom pin 13, the arm pin 14, and the bucket pin 15 is parallel to the Z axis.
  • Each of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8 is rotatable about an axis parallel to the Z axis.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the work vehicle CM based on the first embodiment. As shown in FIG. 2, the work vehicle CM is provided with a boom cylinder stroke sensor 16, an arm cylinder stroke sensor 17, and a bucket cylinder stroke sensor 18.
  • the boom cylinder stroke sensor 16 is disposed in the boom cylinder 10 and detects the stroke length (boom cylinder length) of the boom cylinder 10.
  • the arm cylinder stroke sensor 17 is disposed in the arm cylinder 11 and detects the stroke length (arm cylinder length) of the arm cylinder 11.
  • the bucket cylinder stroke sensor 18 is disposed in the bucket cylinder 12 and detects the stroke length (bucket cylinder length) of the bucket cylinder 12.
  • the stroke length of the boom cylinder 10 is also referred to as a boom cylinder length or a boom stroke.
  • the stroke length of the arm cylinder 11 is also referred to as an arm cylinder length or an arm stroke.
  • the stroke length of the bucket cylinder 12 is also referred to as a bucket cylinder length or a bucket stroke.
  • boom cylinder length, arm cylinder length, and bucket cylinder length are collectively referred to as cylinder length data.
  • the length L1 of the boom 6 is the distance between the boom pin 13 and the arm pin 14.
  • the length L2 of the arm 7 is the distance between the arm pin 14 and the bucket pin 15.
  • the length L3 of the bucket 8 is the distance between the bucket pin 15 and the cutting edge 8a of the bucket 8.
  • Bucket 8 has a plurality of blades, and in this example, the tip of bucket 8 is referred to as blade edge 8a. Note that the bucket 8 may not have a blade.
  • the tip of the bucket 8 may be formed of a straight steel plate.
  • a vehicle body coordinate system of the X and Y axes with the boom pin 13 as a reference point (reference position) is shown.
  • the tilt angle ⁇ 1 of the boom 6 with respect to the horizontal direction of the vehicle body coordinate system is calculated.
  • the inclination angle ⁇ 2 of the arm 7 with respect to the boom 6 is calculated from the cylinder length data detected by the arm cylinder stroke sensor 17.
  • the inclination angle ⁇ 3 of the blade edge 8a of the bucket 8 with respect to the arm 7 is calculated from the cylinder length data detected by the bucket cylinder stroke sensor 18.
  • the tilt angle may be calculated by an angle detector such as a rotary encoder. .
  • FIG. 3 is a functional block diagram illustrating the configuration of the control system 200 that controls the work vehicle CM based on the first embodiment.
  • control system 200 based on the first embodiment controls excavation processing using the work machine 2.
  • the control system 200 includes a boom cylinder stroke sensor 16, an arm cylinder stroke sensor 17, a bucket cylinder stroke sensor 18, an operating device 25, a work machine controller 26, a hydraulic cylinder 60, a direction control valve 64, and a pressure sensor. 66.
  • the operating device 25 is disposed in the cab 4.
  • the operating device 25 is operated by an operator.
  • the operation device 25 receives an operation command from an operator that drives the work machine 2.
  • the operation device 25 is, for example, a pilot hydraulic operation device.
  • the direction control valve 64 adjusts the amount of hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 60.
  • the direction control valve 64 is operated by supplied oil.
  • the oil supplied to the hydraulic cylinder is also referred to as hydraulic oil.
  • the oil supplied to the direction control valve 64 to operate the direction control valve 64 is referred to as pilot oil.
  • the pressure of the pilot oil is also referred to as pilot oil pressure.
  • the hydraulic oil and pilot oil may be sent from the same hydraulic pump.
  • part of the hydraulic oil sent from the hydraulic pump may be decompressed by a pressure reducing valve, and the decompressed hydraulic oil may be used as pilot oil.
  • the hydraulic pump that sends hydraulic oil (main hydraulic pump) and the hydraulic pump that sends pilot oil (pilot hydraulic pump) may be different hydraulic pumps.
  • the pilot oil sent from the main hydraulic pump and decompressed by the pressure reducing valve is supplied to the operating device 25.
  • the pilot hydraulic pressure is adjusted based on the operation amount of the operating device 25.
  • the pressure sensor 66 is connected to the operation device 25.
  • the pressure sensor 66 detects the pilot hydraulic pressure generated in accordance with the lever operation of the operating device 25 and outputs it to the work machine controller 26.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 through which the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 60 (the boom cylinder 10, the arm cylinder 11, and the bucket cylinder 12) flows according to the pilot hydraulic pressure detected by the pressure sensor 66. To do.
  • the operating device 25 has a first operating lever 25R, a second operating lever 25L, and an excavation mode setting button 25P.
  • the first operation lever 25R is disposed on the right side of the driver's seat 4S, for example.
  • the second operation lever 25L is disposed on the left side of the driver's seat 4S, for example.
  • the front / rear and left / right operations correspond to the biaxial operations.
  • the boom 6 and the bucket 8 are operated by the first operation lever 25R.
  • the operation in the front-rear direction of the first operation lever 25R corresponds to the operation of the boom 6, and the lowering operation and the raising operation of the boom 6 are executed according to the operation in the front-rear direction.
  • a lever is operated to operate the boom 6.
  • the left / right operation of the first operation lever 25R corresponds to the operation of the bucket 8, and the excavation operation and the opening operation of the bucket 8 are executed according to the left / right operation.
  • a lever is operated to operate the bucket 8.
  • the arm 7 and the swing body 3 are operated by the second operation lever 25L.
  • the operation in the front-rear direction of the second operation lever 25L corresponds to the operation of the arm 7, and the raising operation and the lowering operation of the arm 7 are executed according to the operation in the front-rear direction.
  • a lever is operated to operate the arm 7.
  • the left / right operation of the second operation lever 25L corresponds to the turning of the revolving structure 3, and the right turning operation and the left turning operation of the revolving structure 3 are executed according to the left / right operation.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the boom 6 in accordance with the operation amount (boom operation amount) of the first operation lever 25R in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the bucket 8 in accordance with the operation amount (bucket operation amount) of the first operation lever 25R in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the arm 7 according to the operation amount (arm operation amount) of the second operation lever 25L in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 according to the operation amount of the second operation lever 25L in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66, and supplies the hydraulic oil to the hydraulic actuator for driving the swing body 3 To do.
  • the left / right operation of the first operation lever 25R may correspond to the operation of the boom 6 and the front / rear operation may correspond to the operation of the bucket 8.
  • the left / right direction of the second operation lever 25L may correspond to the operation of the arm 7 and the operation in the front / rear direction may correspond to the operation of the revolving structure 3.
  • the excavation mode setting button 25P is a setting button for setting the excavation mode.
  • the work machine controller 26 shifts from the normal mode to the excavation mode in accordance with the operator's instruction to press the excavation mode setting button 25P. Further, the work machine controller 26 shifts from the excavation mode to the normal mode in accordance with the operator's instruction to press the excavation mode setting button 25P again.
  • the work machine controller 26 restricts the movement of the bucket 8 in a predetermined direction in accordance with the transition from the normal mode to the excavation mode.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the excavation angle of the bucket 8 and sediment resistance based on the first embodiment.
  • the excavation angle represents the angle between the direction of the cutting edge 8a of the bucket 8 and the traveling direction of the cutting edge 8a when the bucket 8 moves.
  • the value is a positive value
  • the traveling direction proceeds to the back side of the bucket 8 in the reverse direction Is a negative value.
  • the excavation angle of the bucket 8 near 0 ° is shown as the limit angle.
  • the excavation angle of the bucket 8 is smaller than the limit angle, the earth and sand are pressed by the exterior of the bucket 8 or the back surface of the bucket 8, and the value of the earth and sand resistance applied to the bucket 8 increases rapidly.
  • the traveling direction of the bucket 8 is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8, the value of earth and sand resistance is increased.
  • the value of the earth and sand resistance applied to the bucket 8 is shown to be minimum.
  • limit angle and the predetermined angle Q are examples, and can be set to different values according to the form of the bucket 8.
  • the work vehicle CM executes an efficient excavation work by a simple method. Specifically, the operation of the work machine 2 is controlled so as not to execute the excavation process at an excavation angle where the value of earth and sand resistance is high. More specifically, the work vehicle CM restricts the movement of the bucket 8 in the traveling direction when the traveling direction of the bucket 8 is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the cutting edge 8a of the bucket 8. Thereby, it becomes possible to perform an efficient excavation work by a simple method by restricting excavation processing at an excavation angle where the value of sediment resistance is high.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an operation process of excavation work of the work vehicle CM based on the first embodiment.
  • the work machine controller 26 determines whether or not the excavation mode is set (step S2). Specifically, the work machine controller 26 determines whether or not an instruction for setting an excavation mode setting button for setting an excavation mode in accordance with an operator operation command is received.
  • step S2 when it is determined that the excavator mode is the excavation mode, the work machine controller 26 calculates cutting edge data (step S4).
  • the work machine controller 26 calculates the boom cylinder length, the arm cylinder length, and the bucket cylinder length based on the detection results of the boom cylinder stroke sensor 16, the arm cylinder stroke sensor 17, and the bucket cylinder stroke sensor 18. Then, the work machine controller 26 calculates the tilt angle ⁇ 1 of the boom 6 with respect to the horizontal direction from the boom cylinder length. The work machine controller 26 calculates the inclination angle ⁇ 2 of the arm 7 with respect to the boom 6 from the arm cylinder length. The work machine controller 26 calculates the inclination angle ⁇ 3 of the cutting edge 8a of the bucket 8 with respect to the arm 7 from the bucket cylinder length.
  • the work machine controller 26 calculates the blade edge data [x0, y0, ⁇ 0] indicating the position of the bucket 8 and the direction of the blade edge 8a of the bucket 8 (the edge direction) in the X and Y axis vehicle body coordinate system.
  • the work machine controller 26 receives an operation lever input (step S6).
  • the work machine controller 26 receives operation inputs from the first operation lever 25R and the second operation lever 25L.
  • the boom 6 and the bucket 8 are operated by the first operation lever 25R. Further, the arm 7 and the swing body 3 are operated by the second operation lever 25L.
  • the case where the arm 7 is operated by the second operation lever 25L will be described, and the description will be omitted for the case where the swing body 3 is operated for the sake of simplicity. This is because even when the swing body 3 is operated, the attitude of the bucket 8 in the X and Y axis vehicle body coordinate system with the boom pin 13 as a reference point (reference position) does not change.
  • the work machine controller 26 calculates a boom rotation amount, an arm rotation amount, and a bucket rotation amount in accordance with the received operation input of the operation lever (step S7).
  • the work machine controller 26 calculates the bucket rotation amount and the boom rotation amount based on the detected pressure (operation command) generated according to the operation input of the first operation lever 25R output from the pressure sensor 66. . Further, the work machine controller 26 calculates the amount of arm rotation based on the detected pressure (operation command) generated in response to the operation input of the second operation lever 25L output from the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 calculates the boom rotation amount ⁇ 1, the arm rotation amount ⁇ 2, and the bucket rotation amount ⁇ 3.
  • the work machine controller 26 calculates target cutting edge data of the cutting edge 8a of the bucket 8 that moves according to the input of the operation lever (step S8).
  • Target cutting edge data [x1, y1, ⁇ 1] indicating (the cutting edge direction) is calculated.
  • the work machine controller 26 calculates the excavation direction vector V that is the traveling direction of the blade edge 8a of the bucket 8 (step S9).
  • the X-axis component Vx and the Y-axis component Vy of the excavation direction vector V in the vehicle body coordinate system of this example are expressed by the following equations.
  • Vx x1-x0
  • Vy y1-y0
  • the work machine controller 26 determines whether or not the excavation angle ⁇ is greater than or equal to the limit angle (step S12).
  • the limit angle is set to 0 ° as an example.
  • step S12 when the work machine controller 26 determines that the excavation angle ⁇ is not greater than or equal to the limit angle (NO in step S12), it calculates corrected target cutting edge data obtained by projecting the target cutting edge data in a predetermined direction (step S14). ).
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating a case where target blade edge data based on the first embodiment is projected in a predetermined direction.
  • FIG. 6 shows blade edge data [x0, y0, ⁇ 0] indicating the position of the bucket 8 and the direction of the blade edge 8a (the edge direction).
  • the target cutting edge data [x1, y1, ⁇ 1] of the cutting edge 8a of the bucket 8 that moves according to the input of the operation lever is shown.
  • the excavation angle ⁇ is negative ( ⁇ 0). Therefore, as described above, the target cutting edge data [x1, y1, ⁇ 1] is changed to the corrected target cutting edge data [x1 ′, y1 ′, ⁇ 1 ′].
  • corrected target cutting edge data obtained by projecting the target cutting edge data in a predetermined direction is calculated.
  • the predetermined direction is the excavation angle ⁇ .
  • the target cutting edge data is projected in the direction of the cutting edge 8a of the bucket 8 as a predetermined direction.
  • the movement amount D when the target cutting edge data is projected in a predetermined direction is expressed by the following equation.
  • D Vx ⁇ cos ( ⁇ 0 + ⁇ ) + Vy ⁇ ( ⁇ sin ( ⁇ 0 + ⁇ ))
  • ⁇ is an excavation angle representing an angle between the direction of the blade edge 8a of the bucket 8 and the traveling direction of the blade edge 8a when the bucket 8 moves.
  • ⁇ is set to 0 ° or more.
  • the position coordinates of the corrected target cutting edge data when the target cutting edge data is projected in a predetermined direction is expressed by the following equation.
  • work implement controller 26 controls the work implement based on the calculated corrected target cutting edge data (step S16).
  • the work machine controller 26 determines the inclination angle ⁇ 1 ′ of the boom 6 in accordance with the corrected target cutting edge data [x1 ′, y1 ′, ⁇ 1 ′] of the cutting edge 8a of the bucket 8 in the vehicle body coordinate system of the X and Y axes.
  • the inclination angle ⁇ 2 ′ of the arm 7 and the inclination angle ⁇ 3 ′ of the bucket 8 are calculated.
  • the work machine controller 26 calculates the boom cylinder length, the arm cylinder length, and the bucket cylinder length based on the inclination angles ⁇ 1 'to ⁇ 3' of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 so as to adjust the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 60 so that the calculated boom cylinder length, arm cylinder length, and bucket cylinder length are obtained.
  • the boom 6, the arm 7 and the bucket 8 are automatically controlled so that the position and direction of the cutting edge 8a of the bucket 8 become the corrected target cutting edge data.
  • step S12 when it is determined in step S12 that excavation angle ⁇ is equal to or greater than the limit angle (YES in step S12), work implement controller 26 controls the work implement based on the calculated target cutting edge data (step S16). ).
  • the work machine controller 26 determines the inclination angle ⁇ 1 ′ of the boom 6 and the arm 7 according to the target cutting edge data [x1, y1, ⁇ 1] of the cutting edge 8a of the bucket 8 in the X and Y axis vehicle body coordinate system.
  • the inclination angle ⁇ 2 ′ and the inclination angle ⁇ 3 ′ of the bucket 8 are calculated.
  • the work machine controller 26 calculates the boom cylinder length, the arm cylinder length, and the bucket cylinder length based on the inclination angles ⁇ 1 'to ⁇ 3' of the boom 6, the arm 7, and the bucket 8.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 so as to adjust the hydraulic oil supplied to the hydraulic cylinder 60 so that the calculated boom cylinder length, arm cylinder length, and bucket cylinder length are obtained.
  • the boom 6, the arm 7 and the bucket 8 are automatically controlled so that the position and direction of the cutting edge 8a of the bucket 8 become the target cutting edge data.
  • the work machine controller 26 determines whether or not the work has been completed (step S18).
  • the case where the work machine controller 26 determines that the work is finished is a case where the engine is stopped, for example.
  • step S18 when it is determined that the work machine controller 26 has finished the work (YES in step S18), the process is finished (end).
  • step S18 when it is determined in step S18 that the work machine controller 26 has not finished the work (NO in step S18), the process returns to step S2 and repeats the above processing.
  • step S2 when it is determined in step S2 that the work machine controller 26 is not in the excavation mode, it accepts an operation lever input (step S20).
  • the boom 6 and the bucket 8 are operated by the first operation lever 25R. Further, the arm 7 and the swing body 3 are operated by the second operation lever 25L by the second operation lever 25L.
  • the work machine controller 26 controls the work machine (step S22).
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the boom 6 in accordance with the operation amount (boom operation amount) of the first operation lever 25R in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the bucket 8 in accordance with the operation amount (bucket operation amount) of the first operation lever 25R in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the arm 7 according to the operation amount (arm operation amount) of the second operation lever 25L in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 according to the operation amount of the second operation lever 25L in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66, and supplies the hydraulic oil to the hydraulic actuator for driving the swing body 3 To do.
  • step S18 Subsequent processing is the same as that described above, and therefore detailed description thereof will not be repeated.
  • the excavation direction vector is the predetermined direction. Then, the bucket 8 is moved in the projected direction. In this example, the bucket 8 is moved so that the excavation angle ⁇ is 0 ° or more as a predetermined direction.
  • the moving direction of the bucket 8 is forcibly changed to a predetermined direction on the opening surface side of the bucket 8 and moved.
  • the excavation angle ⁇ is set to the predetermined angle Q.
  • the excavation angle ⁇ is set to the predetermined angle Q.
  • the limit angle at which the value of the earth and sand resistance rapidly increases based on the shape of the bucket 8 or friction may be a value larger than 0 °.
  • the value of earth and sand resistance may be high even in the range where the traveling direction of the bucket 8 is up to the predetermined angle P on the opening surface side with respect to the cutting edge direction of the cutting edge 8a (up to the predetermined angle P shown in FIG. 4). Range).
  • the predetermined angle P may be set as a limit angle.
  • the excavation angle ⁇ is set to the predetermined angle Q.
  • the angle P ⁇ Q is set to the predetermined angle.
  • the traveling direction of the bucket 8 is the excavation angle ⁇ ⁇ P
  • the excavation angle ⁇ is set to the predetermined angle Q
  • the work direction is changed to the predetermined direction, and the work is performed based on the calculated target cutting edge data. Control the machine.
  • the method of projecting so that the traveling direction of the bucket 8 is a predetermined direction on the opening surface side of the bucket 8 has been described.
  • the traveling direction of the bucket 8 is the excavation angle ⁇ ⁇ P. May stop the movement of the bucket 8.
  • the excavation mode with a low load in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with a predetermined excavation direction vector during a period in which the excavation mode is set according to the operator's instruction to press the excavation mode setting button 25P It is possible to improve the fuel consumption because of the work.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the moving direction of the blade edge 8a of the bucket 8 according to the second embodiment. As shown in FIG. 7, in this example, the traveling direction in which the blade edge 8 a of the bucket 8 moves according to the movement of the work machine 2 is shown.
  • traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with the movement of the boom 6 is shown as traveling directions Vb ⁇ and Vb + (also collectively referred to as the traveling direction Vb).
  • the traveling direction Vb in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with the movement of the boom 6 is a direction perpendicular to the line connecting the boom pin 13 and the blade edge 8a of the bucket 8.
  • the traveling direction Vb- indicates the traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves due to the lowering operation (rotating counterclockwise) of the boom 6 around the boom pin 13.
  • the traveling direction Vb + indicates the traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 is moved by the raising operation (rotating clockwise) of the boom 6 around the boom pin 13.
  • traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with the movement of the arm 7 is shown as traveling directions Va ⁇ and Va + (also collectively referred to as traveling direction Va).
  • the traveling direction Va in which the cutting edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with the movement of the arm 7 is a direction perpendicular to the line connecting the arm pin 14 and the cutting edge 8a of the bucket 8.
  • the traveling direction Va ⁇ indicates the traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 is moved by the lowering operation (rotating counterclockwise) of the arm 7 around the arm pin 14.
  • the traveling direction Va + indicates the traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves due to the raising operation of the arm 7 around the arm pin 14 (turning clockwise).
  • traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with the movement of the bucket 8 is shown as traveling directions Vk ⁇ and Vk + (also collectively referred to as the traveling direction Vk).
  • the traveling direction Vk in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves in accordance with the movement of the bucket 8 is a direction perpendicular to the line connecting the bucket pin 15 and the blade edge 8a of the bucket 8.
  • the traveling direction Vk ⁇ indicates the traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves by excavating the bucket 8 around the bucket pin 15 (rotating counterclockwise).
  • the traveling direction Vk + indicates the traveling direction in which the blade edge 8a of the bucket 8 moves due to the opening operation (turning clockwise) of the bucket 8 around the bucket pin 15.
  • the direction of the blade edge 8a of the bucket 8 is shown as the blade edge direction.
  • the range in which the traveling direction is 180 ° from the direction of the blade edge 8a of the bucket 8 toward the opening surface is determined to be a range in which earth and sand resistance is small.
  • the range on the back side of the bucket 8 in which the traveling direction is the other range is determined to be a range in which earth and sand resistance is large.
  • the traveling direction Vb ⁇ is not the opening surface side but the back surface side with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8, the earth and sand resistance is increased. Accordingly, the movement of the bucket 8 by the boom 6 in the traveling direction Vb ⁇ is prohibited.
  • the traveling direction Vb + is on the opening surface side with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8, the earth and sand resistance becomes small. Accordingly, the movement of the bucket 8 by the boom 6 in the traveling direction Vb + is permitted. In addition, the movement of the bucket 8 is permitted when the traveling direction Vb + and the direction of the blade edge 8a are the same direction.
  • the traveling direction Va- is on the opening surface side with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8, the earth and sand resistance is reduced. Therefore, the movement of the bucket 8 by the arm 7 in the traveling direction Va ⁇ is permitted.
  • the traveling direction Va + is on the back side with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8, the earth and sand resistance increases. Accordingly, the movement of the bucket 8 by the arm 7 in the traveling direction Va + is permitted. In addition, the movement of the bucket 8 is permitted when the traveling direction Va + and the direction of the blade edge 8a are the same direction.
  • the traveling direction Vk ⁇ is on the opening surface side with respect to the direction of the cutting edge 8a of the bucket 8, the earth and sand resistance is reduced. Therefore, the movement of the bucket 8 in the traveling direction Vk ⁇ is permitted.
  • the operation command is validated when the movement of the bucket 8 is permitted, and the operation command is invalidated when the movement of the bucket 8 is prohibited.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 when the operation command is valid, and does not drive the direction control valve 64 when the operation command is invalid.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an operation process of excavation work of the work vehicle CM based on the second embodiment.
  • the work machine controller 26 determines whether or not the excavation mode is set (step S2). Specifically, the work machine controller 26 determines whether or not an instruction for setting an excavation mode setting button for setting an excavation mode in accordance with an operator operation command is received.
  • step S2 when it is determined that the excavator mode is the excavation mode, the work machine controller 26 calculates cutting edge data (step S4).
  • the work machine controller 26 calculates the boom cylinder length, the arm cylinder length, and the bucket cylinder length based on the detection results of the boom cylinder stroke sensor 16, the arm cylinder stroke sensor 17, and the bucket cylinder stroke sensor 18. Then, the tilt angle ⁇ 1 of the boom 6 with respect to the horizontal direction is calculated from the boom cylinder length. From the arm cylinder length, the inclination angle ⁇ 2 of the arm 7 with respect to the boom 6 is calculated. From the bucket cylinder length, the inclination angle ⁇ 3 of the blade edge 8a of the bucket 8 with respect to the arm 7 is calculated. Thereby, blade edge data [x1, y1, ⁇ 1] indicating the position of the bucket 8 and the direction of the blade edge 8a of the bucket 8 (blade edge direction) in the X and Y axis vehicle body coordinate system is calculated.
  • step S6 the work machine controller 26 receives an operation lever input.
  • an operation input of the first operation lever 25R and the second operation lever 25L is received.
  • the boom 6 and the bucket 8 are operated by the first operation lever 25R. Further, the arm 7 and the swing body 3 are operated by the second operation lever 25L by the second operation lever 25L.
  • the case where the arm 7 is operated by the second operation lever 25L will be described, and the description will be omitted for the case where the swing body 3 is operated for the sake of simplicity. This is because even when the swing body 3 is operated, the attitude of the bucket 8 in the X and Y axis vehicle body coordinate system with the boom pin 13 as a reference point (reference position) does not change.
  • the work machine controller 26 determines whether or not an input of a boom command from the operation lever has been received (step S30). The work machine controller 26 determines whether or not an input of an operation in the front-rear direction of the first operation lever 25R has been received.
  • step S30 when the work machine controller 26 receives an input of a boom command, the work machine controller 26 executes a boom command determination process (step S32).
  • the work machine controller 26 determines whether or not an arm command input from the operation lever has been received (step S34). The work machine controller 26 determines whether or not an input of an operation in the front-rear direction of the second operation lever 25L has been received.
  • step S34 the work machine controller 26 executes an arm command determination process when receiving an input of an arm command (step S36).
  • the work machine controller 26 determines whether or not an input of a bucket command by the operation lever has been received (step S38). The work machine controller 26 determines whether or not an input of a left / right operation of the first operation lever 25R has been received.
  • step S38 when the work machine controller 26 receives an input of a bucket command, the work machine controller 26 executes a bucket command determination process (step S40).
  • the work machine controller 26 controls the work machine according to the determination result (step S42).
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 according to the determination result.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 according to the determination results of the boom command determination process, the arm command determination process, and the bucket command determination process.
  • the work machine controller 26 operates the operation amount (boom operation amount) of the first operation lever 25R in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66. ), The directional control valve 64 is driven, and hydraulic oil is supplied to the boom cylinder 10 for driving the boom 6.
  • the work machine controller 26 does not drive the direction control valve 64 when the operation command is invalidated as the determination result of the boom command determination process.
  • the work machine controller 26 When the operation command is validated as the determination result of the arm command determination process, the work machine controller 26 operates the second operation lever 25L (arm operation amount) in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66. Accordingly, the directional control valve 64 is driven, and hydraulic oil is supplied to the arm cylinder 11 for driving the arm 7.
  • the work machine controller 26 does not drive the direction control valve 64 when the operation command is invalidated as the determination result of the arm command determination process.
  • the work machine controller 26 operates the first operation lever 25R in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66 (bucket operation amount). Accordingly, the directional control valve 64 is driven, and hydraulic oil is supplied to the bucket cylinder 12 for driving the bucket 8.
  • the work machine controller 26 does not drive the direction control valve 64 when the operation command is invalidated as the determination result of the bucket command determination process.
  • the work machine controller 26 determines whether or not the work has been completed (step S18).
  • the case where the work machine controller 26 determines that the work is finished is a case where the engine is stopped, for example.
  • step S18 when it is determined that the work machine controller 26 has finished the work (YES in step S18), the process is finished (end).
  • step S18 when it is determined in step S18 that the work machine controller 26 has not finished the work (NO in step S18), the process returns to step S2 and repeats the above processing.
  • step S2 when it is determined in step S2 that the work machine controller 26 is not in the excavation mode, it accepts an operation lever input (step S20).
  • the boom 6 and the bucket 8 are operated by the first operation lever 25R. Further, the arm 7 and the swing body 3 are operated by the second operation lever 25L by the second operation lever 25L.
  • the work machine controller 26 controls the work machine (step S22).
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the boom 6 in accordance with the operation amount (boom operation amount) of the first operation lever 25R in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the bucket 8 in accordance with the operation amount (bucket operation amount) of the first operation lever 25R in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 and drives the arm 7 according to the operation amount (arm operation amount) of the second operation lever 25L in the front-rear direction based on the detection result of the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 drives the direction control valve 64 according to the operation amount of the second operation lever 25L in the left-right direction based on the detection result of the pressure sensor 66, and supplies the hydraulic oil to the hydraulic actuator for driving the swing body 3 To do.
  • step S18 Subsequent processing is the same as that described above, and therefore detailed description thereof will not be repeated.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a specific example of the state of excavation processing of the work vehicle CM based on the second embodiment.
  • the arm command for operating the second operation lever 25L in the forward direction is determined to be invalid, and the arm command for operating in the backward direction is enabled.
  • the arm command for operating the second operation lever 25L in the forward direction is determined to be valid, and the arm command for operating in the backward direction is invalidated.
  • Embodiment 2 when the movement of the bucket 8 by the operation command is a movement of the blade edge 8a of the bucket 8 in which the earth and sand resistance increases, the movement can be limited. Specifically, the work implement is controlled based on the input of the operation command received only when the operation command is validated by determining whether the operation command is valid or invalid.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the concept of a work vehicle system based on another embodiment.
  • a work vehicle system constitutes a control system that controls the work vehicle CM from an external base station 300.
  • the functions of the work machine controller 26 and the operation device 25 described in FIG. 3 are provided in the external base station 300 or the like.
  • the base station 300 includes a work machine controller 26 # having the same function as the work machine controller 26 and an operation device 25 # having the same function as the operation device 25.
  • the work machine controller 26 # receives an operation command from the operating device 25 # and outputs an operation command for controlling the work vehicle CM.
  • Work vehicle CM operates in accordance with an operation command from work machine controller 26 #.
  • work implement controller 26 # outputs an operation command for driving direction control valve 64 described with reference to FIG.
  • Work implement controller 26 # receives input of sensor information from boom cylinder stroke sensor 16, arm cylinder stroke sensor 17, and bucket cylinder stroke sensor 18.
  • the excavation work operation process based on the first and second embodiments described in FIGS. 5 and 8 can be executed by the work machine controller 26 #.
  • the configuration according to the present embodiment can be applied, and efficient excavation work can be performed.
  • the configuration is described in which the operator controls the work vehicle CM in accordance with the operation input of the operation lever that is the operation device.
  • the operation vehicle CM is autonomously controlled without providing the operation device.
  • the present invention can also be applied to a case where an operation command for excavation work is programmed in advance and the work implement controller operates in accordance with the programmed operation command.
  • the autonomous control program for autonomously controlling the work vehicle CM is started according to the user's instruction and the work implement controller operates according to the programmed operation command
  • the traveling direction of the bucket is When it is on the back side of the bucket with respect to the cutting edge direction, a process for limiting the movement of the bucket in the traveling direction may be included.
  • the work vehicle CM of the embodiment is provided with a vehicle main body 1 and a work implement 2 as shown in FIG.
  • the work implement 2 includes a boom 6 that can rotate with respect to the vehicle body 1, an arm 7 that can rotate with respect to the boom 6, and a bucket 8 that can rotate with respect to the arm 7.
  • the work vehicle CM is provided with an operating device 25 and a work machine controller 26 as shown in FIG.
  • the pressure sensor 66 outputs a detected pressure generated according to the lever operation of the operating device 25 to the work machine controller 26.
  • the work machine controller 26 controls the work machine 2 by driving the direction control valve 64 according to the detected pressure from the pressure sensor 66.
  • the work machine controller 26 restricts the movement of the bucket 8 in the moving direction when the moving direction of the bucket 8 following the lever operation of the operating device 25 is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8. To do.
  • the work machine controller 26 When the working direction of the bucket 8 following the lever operation of the operating device 25 is the direction of the blade edge 8a of the bucket 8 and the opening surface side opposite to the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a, the work machine controller 26 The bucket 8 is moved in the traveling direction.
  • the work machine controller 26 Restrict movement in the direction of travel.
  • the work machine controller 26 prohibits the movement of the bucket 8 in the traveling direction as a restriction on the movement of the bucket 8 in the traveling direction.
  • the work machine controller 26 When the traveling direction of the bucket 8 following the lever operation of the operating device 25 is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8, the work machine controller 26, as shown in FIG. The traveling direction is projected in a predetermined direction on the opening surface side of the bucket 8, and the bucket 8 is moved in the predetermined direction.
  • the work machine controller 26 changes the target cutting edge data [x1, y1, ⁇ 1] of the bucket 8 that moves according to the lever operation of the operating device 25 to the target cutting edge data [x1 ′, y1 ′, ⁇ 1 ′] in a predetermined direction.
  • excavation work with a small value of earth and sand resistance is possible, and efficient excavation work can be executed by a simple method.
  • the bucket 8 moves in a predetermined direction, so that an efficient excavation work can be performed.
  • At least one of a boom command for the boom 6, an arm command for the arm 7, and a bucket command for the bucket 8 is output to the work machine controller 26 in accordance with the lever operation of the operation device 25.
  • the work machine controller 26 Prohibit movement.
  • the work machine controller 26 moves the arm 7 when the traveling direction of the bucket 8 accompanying the movement of the arm 7 based on the arm command by the operating device 25 is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8. Is prohibited.
  • the work machine controller 26 prohibits the movement of the bucket 8 when the traveling direction of the bucket 8 based on the bucket command from the operating device 25 is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8.
  • the work machine controller 26 By prohibiting the movement of the bucket 8, the traveling direction of the bucket 8 is suppressed from being on the rear side with respect to the direction of the blade edge of the bucket 8, and an increase in earth and sand resistance applied to the bucket 8 is suppressed to perform efficient excavation work. It is possible to execute.
  • the work machine controller 26 determines whether or not the work machine 2 executes the excavation mode, and when the work machine controller 26 determines to execute the excavation mode, the traveling direction of the bucket 8 according to the lever operation of the operation device 25 is the cutting edge 8a of the bucket 8. In the case of the rear side of the bucket 8 with respect to the direction, the movement of the bucket 8 in the traveling direction is restricted.
  • the work machine controller 26 determines whether or not the work machine 2 is in the excavation mode in which the excavation work is performed in accordance with the operator's instruction to press the excavation mode setting button 25P.
  • the work vehicle CM of the embodiment is provided with a vehicle main body 1 and a work implement 2 as shown in FIG.
  • the work implement 2 includes a boom 6 that can rotate with respect to the vehicle body 1, an arm 7 that can rotate with respect to the boom 6, and a bucket 8 that can rotate with respect to the arm 7.
  • a step of receiving a command for the work machine 2 and a step of controlling the work machine 2 according to the command are executed.
  • the step of controlling the work implement 2 is a step of restricting the movement of the bucket 8 in the traveling direction when the traveling direction of the bucket 8 according to the command is on the back side of the bucket 8 with respect to the direction of the blade edge 8a of the bucket 8. including.
  • a hydraulic excavator has been described as an example of a work vehicle.
  • the present invention can also be applied to a work vehicle such as a bulldozer or a wheel loader.

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Abstract

作業車両は、車両本体と、作業機と、操作部と、制御部とを備える。作業機は、車両本体に対して回動可能なブームと、ブームに対して回動可能なアームと、アームに対して回動可能なバケットとを有する。操作部は、作業機に対する操作指令を出力する。制御部は、操作部からの操作指令に従って作業機を制御する。制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。

Description

作業車両および作業車両の制御方法
　本発明は、作業車両に関する。
　油圧ショベルのような作業車両は、ブームとアームとバケットとを有する作業機を備える。油圧ショベルの掘削作業の開始時は、アームを操作して土砂にバケットを貫入する。動作を続けるとバケットが深く貫入して土砂の抵抗が大きくなるためブームを操作してバケットを上方に上げる操作を加えて、バケットの掘削深さを適正にする。さらに、アームとバケットとを操作してバケット内に土砂が十分入ったら、バケットを操作して土砂を引き上げ、さらにブームを操作して上方までバケットを上げる。
　油圧ショベルの掘削作業においては、ブームとアームとバケットとの３軸の操作レバーをそれぞれ動かしてバケットの動きを操作する必要があるため効率的な掘削作業を実行することは簡単ではなく熟練が必要であった。
　この点で、たとえば、特開昭６１－２２５４２９号公報においては、掘削負荷を軽減するためにバケット背面と掘削面との衝突を検出して、バケットの姿勢を修正する方式が開示されている。
　また、特開昭６２－１８９２２２号公報においては、バケットに含まれる土砂の重量を測定してバケットの掘削深さを調整する方式が開示されている。
特開昭６１－２２５４２９号公報 特開昭６２－１８９２２２号公報
　一方で、上記公報における掘削作業においては、種々の演算が必要となり複雑な制御となる可能性がある。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することを目的とする。
　ある局面に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、操作部と、制御部とを備える。作業機は、車両本体に対して回動可能なブームと、ブームに対して回動可能なアームと、アームに対して回動可能なバケットとを有する。操作部は、作業機に対する操作指令を出力する。制御部は、操作部からの操作指令に従って作業機を制御する。制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。
　好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向および刃先方向に対してバケットの開口面側である場合には、バケットを進行方向に移動する。
　好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの開口面側の所定角度の範囲内である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。
　好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの開口面側の所定角度の範囲内でない場合には、バケットを進行方向に移動する。
　好ましくは、バケットの進行方向への移動を制限は、制御部がバケットの進行方向への移動を禁止する。
　好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向をバケットの開口面側の所定方向に変更し、バケットを所定方向に移動する。
　好ましくは、操作部は、ブームに対する第１の操作指令、アームに対する第２の操作指令およびバケットに対する第３の操作指令のうちの少なくともいずれか１つを出力し、制御部は、操作部による第１の操作指令に基づくブームの移動に伴うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、ブームの移動を禁止し、操作部による第２の操作指令に基づくアームの移動に伴うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合にはアームの移動を禁止し、操作部による第３の操作指令に基づくバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの移動を禁止する。
　好ましくは、制御部は、作業機が掘削作業を実行するか否かを判断し、掘削作業を実行すると判断した場合に、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。
　好ましくは、制御部は、オペレータの操作指示に従って作業機が掘削作業を実行するか否かを判断する。
　ある局面に従う作業車両の制御方法は、車両本体に対して回動可能なブームと、ブームに対して回動可能なアームと、アームに対して回動可能なバケットと、を有する作業機を含む作業車両の制御方法であって、作業機に対する操作指令を出力するステップと、操作指令に従って作業機を制御するステップとを備える。作業機を制御するステップは、操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限するステップを含む。
　本発明の作業車両および作業車両の制御方法は、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
実施形態１に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。 実施形態１に基づく作業車両ＣＭを模式的に説明する図である。 実施形態１に基づく作業車両ＣＭを制御する制御システム２００の構成を説明する機能ブロック図である。 実施形態１に基づくバケット８の掘削角度と土砂抵抗との関係を説明する図である。 実施形態１に基づく作業車両ＣＭの掘削処理のフローを説明する図である。 実施形態１に基づく目標刃先データを所定方向に投影する場合を説明する概念図である。 実施形態２に従うバケット８の刃先８ａの移動方向を説明する図である。 実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削処理のフローを説明する図である。 実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削処理の状態の具体例を説明する図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
　（実施形態１）
　［作業車両の全体構成］
　図１は、実施形態１に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。
　図１に示されるように、本例においては、作業車両として油圧により作動する作業機２を備える油圧ショベルＣＭを例に挙げて説明する。
　油圧ショベルＣＭは、車両本体１と、作業機２とを備える。
　車両本体１は、旋回体３と、運転室４と、走行装置５とを有する。
　旋回体３は、走行装置５の上に配置される。走行装置５は、旋回体３を支持する。旋回体３は、旋回軸ＡＸを中心に旋回可能である。運転室４には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられる。オペレータは、運転室４において油圧ショベルＣＭを操作する。走行装置５は、一対の履帯５Ｃｒを有する。履帯５Ｃｒの回転により、油圧ショベルＣＭが走行する。なお、走行装置５が車輪（タイヤ）で構成されていてもよい。
　実施形態１では、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準として各部の位置関係を説明する。
　前後方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした前後方向をいう。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした左右方向をいう。左右方向は、車両の幅方向（車幅方向）に一致する。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対する方向を前方向とし、前方向とは反対の方向を後方向とする。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したとき右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。前後方向は、Ｘ軸方向であり、左右方向は、Ｙ軸方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対する方向は、前方向（＋Ｘ方向）であり、前方向の反対方向は、後方向（－Ｘ方向）である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの車幅方向の一側の方向は、右方向（＋Ｚ方向）であり、車幅方向の他側の方向は、左方向（－Ｚ方向）である。
　旋回体３は、エンジンが収容されるエンジンルーム９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有する。旋回体３において、エンジンルーム９の前方に手すり１９が設けられる。エンジンルーム９に、エンジン及び油圧ポンプなどが配置される。
　作業機２は、旋回体３に接続される。
　作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８と、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とを有する。
　ブーム６は、ブームピン１３を介して旋回体３に接続される。アーム７は、アームピン１４を介してブーム６に接続される。バケット８は、バケットピン１５を介してアーム７に接続される。ブームシリンダ１０は、ブーム６を駆動する。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動する。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動する。ブーム６の基端部（ブームフート）と旋回体３とが接続される。ブーム６の先端部（ブームトップ）とアーム７の基端部（アームフート）とが接続される。アーム７の先端部（アームトップ）とバケット８の基端部とが接続される。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２はいずれも、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
　ブーム６は、回動軸であるブームピン１３を中心に旋回体３に対して回動可能である。アーム７は、ブームピン１３と平行な回動軸であるアームピン１４を中心にブーム６に対して回動可能である。バケット８は、ブームピン１３及びアームピン１４と平行な回動軸であるバケットピン１５を中心にアーム７に対して回動可能である。
　ブームピン１３、アームピン１４、及びバケットピン１５のそれぞれは、Ｚ軸と平行である。ブーム６、アーム７、及びバケット８のそれぞれは、Ｚ軸と平行な軸を中心に回動可能である。
　図２は、実施形態１に基づく作業車両ＣＭを模式的に説明する図である。
　図２に示されるように、作業車両ＣＭには、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８とが設けられる。
　ブームシリンダストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０に配置され、ブームシリンダ１０のストローク長さ（ブームシリンダ長）を検出する。アームシリンダストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１に配置され、アームシリンダ１１のストローク長さ（アームシリンダ長）を検出する。バケットシリンダストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２に配置され、バケットシリンダ１２のストローク長さ（バケットシリンダ長）を検出する。
　以下の説明においては、ブームシリンダ１０のストローク長さをブームシリンダ長又はブームストロークとも称する。また、アームシリンダ１１のストローク長さをアームシリンダ長又はアームストロークとも称する。また、バケットシリンダ１２のストローク長さをバケットシリンダ長又はバケットストロークとも称する。
　また、ブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を総称してシリンダ長データとも称する。
　ブーム６の長さＬ１は、ブームピン１３とアームピン１４との距離である。アーム７の長さＬ２は、アームピン１４とバケットピン１５との距離である。バケット８の長さＬ３は、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとの距離である。バケット８は、複数の刃を有し、本例においては、バケット８の先端部を刃先８ａと称する。なお、バケット８は、刃を有していなくてもよい。バケット８の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。
　本例においては、ブームピン１３を基準点（基準位置）としたＸ、Ｙ軸の車両本体座標系が示されている。
　ブームシリンダストロークセンサ１６が検出したシリンダ長データから、車両本体座標系の水平方向に対するブーム６の傾斜角θ１が算出される。
　アームシリンダストロークセンサ１７が検出したシリンダ長データから、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２が算出される。
　バケットシリンダストロークセンサ１８が検出したシリンダ長データから、アーム７に対するバケット８が有する刃先８ａの傾斜角θ３が算出される。
　ブーム６、アーム７、バケット８の長さＬ１～Ｌ３および傾斜角θ１～θ３に基づいて、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の刃先８ａの位置およびバケット８の刃先８ａの角度（刃先方向）を算出することが可能である。
　本例においては、バケット８の刃先８ａの位置座標［ｘ０，ｙ０］およびバケット８の刃先８ａの水平方向に対する刃先角度［α０］が示されている。
　なお、本例においては、ストロークセンサを用いてストローク長さを検出し、傾斜角θを算出する方式について説明するが、ロータリーエンコーダのような角度検出器で傾斜角を算出するようにしても良い。
　［油圧システムの構成］
　図３は、実施形態１に基づく作業車両ＣＭを制御する制御システム２００の構成を説明する機能ブロック図である。
　図３に示されるように、実施形態１に基づく制御システム２００は、作業機２を用いる掘削処理を制御する。
　制御システム２００は、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８と、操作装置２５と、作業機コントローラ２６と、油圧シリンダ６０と、方向制御弁６４と、圧力センサ６６とを有する。
　操作装置２５は、運転室４に配置される。操作装置２５は、オペレータにより操作される。操作装置２５は、作業機２を駆動するオペレータの操作指令を受け付ける。操作装置２５は、一例としてパイロット油圧方式の操作装置である。
　方向制御弁６４は、油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量を調整する。方向制御弁６４は、供給される油によって作動する。なお、本例においては、油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）を作動するために、その油圧シリンダに供給される油は作動油とも称する。また、方向制御弁６４を作動するためにその方向制御弁６４に供給される油はパイロット油と称される。また、パイロット油の圧力はパイロット油圧とも称される。
　作動油及びパイロット油は、同一の油圧ポンプから送出されてもよい。例えば、油圧ポンプから送出された作動油の一部が減圧弁で減圧され、その減圧された作動油がパイロット油として使用されてもよい。また、作動油を送出する油圧ポンプ（メイン油圧ポンプ）と、パイロット油を送出する油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプ）とが別の油圧ポンプでもよい。
　また、本例においては、メイン油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置２５に供給される。
　操作装置２５の操作量に基づいてパイロット油圧が調整される。圧力センサ６６は、操作装置２５と接続される。圧力センサ６６は、操作装置２５のレバー操作に従い発生するパイロット油圧を検出して、作業機コントローラ２６に出力する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６で検出されたパイロット油圧に応じて、油圧シリンダ６０（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）に供給される作動油が流れる方向制御弁６４を駆動する。
　操作装置２５は、第１操作レバー２５Ｒと、第２操作レバー２５Ｌと、掘削モード設定ボタン２５Ｐとを有する。第１操作レバー２５Ｒは、例えば運転席４Ｓの右側に配置される。第２操作レバー２５Ｌは、例えば運転席４Ｓの左側に配置される。第１操作レバー２５Ｒ及び第２操作レバー２５Ｌでは、前後左右の動作が２軸の動作に対応する。
　第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。
　第１操作レバー２５Ｒの前後方向の操作は、ブーム６の操作に対応し、前後方向の操作に応じてブーム６の下げ動作及び上げ動作が実行される。ブーム６を操作するためにレバー操作される。
　第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作は、バケット８の操作に対応し、左右方向の操作に応じてバケット８の掘削動作及び開放動作が実行される。バケット８を操作するためにレバー操作される。
　第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
　第２操作レバー２５Ｌの前後方向の操作は、アーム７の操作に対応し、前後方向の操作に応じてアーム７の上げ動作及び下げ動作が実行される。アーム７を操作するためにレバー操作される。
　第２操作レバー２５Ｌの左右方向の操作は、旋回体３の旋回に対応し、左右方向の操作に応じて旋回体３の右旋回動作及び左旋回動作が実行される。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って、方向制御弁６４を駆動し、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに作動油を供給する。
　なお、第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作がブーム６の操作に対応し、前後方向の操作がバケット８の操作に対応してもよい。なお、第２操作レバー２５Ｌの左右方向がアーム７の操作に対応し、前後方向の操作が旋回体３の操作に対応してもよい。
　掘削モード設定ボタン２５Ｐは、掘削モードに設定するための設定ボタンである。作業機コントローラ２６は、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従って、通常モードから掘削モードに移行する。また、作業機コントローラ２６は、オペレータの再度の掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従って、掘削モードから通常モードに移行する。
　作業機コントローラ２６は、通常モードから掘削モードへの移行に従いバケット８の所定方向への移動を制限する。
　［土砂抵抗］
　図４は、実施形態１に基づくバケット８の掘削角度と土砂抵抗との関係を説明する図である。
　本例において、掘削角度とは、バケット８の刃先８ａの方向と、バケット８が移動する際の刃先８ａの進行方向との間の角度を表わすものとする。バケット８の刃先８ａの方向を基準にバケット８が移動する際の刃先８ａの進行方向がバケット８の開口面側に進む場合に正の値とし、逆方向のバケット８の背面側に進む場合には負の値とする。
　図４に示されるように、バケット８の掘削角度が０°付近が限界角度として示されている。
　バケット８の掘削角度が限界角度より小さい場合には、バケット８の外装あるいはバケット８の背面により土砂を押し付ける態様となり、バケット８にかかる土砂抵抗の値が急激に上昇する。バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、土砂抵抗の値は大きくなる。
　一方で、バケット８の掘削角度が限界角度より大きい場合にはバケット８にかかる土砂抵抗の値が低い場合が示されている。バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向および刃先８ａの方向に対して開口面側である場合には、土砂抵抗の値は小さくなる。
　また、バケット８の掘削角度が所定角度Ｑにおいては、バケット８にかかる土砂抵抗の値は最小となる場合が示されている。
　なお、限界角度、所定角度Ｑは、一例でありバケット８の形態に従って異なる値に設定することが可能である。
　実施形態１に従う作業車両ＣＭは、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行する。具体的には、土砂抵抗の値が高い掘削角度で掘削処理を実行しないように作業機２の動作を制御する。より具体的には、作業車両ＣＭは、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。これにより、土砂抵抗の値が高い掘削角度での掘削処理を制限することにより簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能となる。
　［動作処理］
　図５は、実施形態１に基づく作業車両ＣＭの掘削作業の動作処理を説明する図である。
　図５に示されるように、作業機コントローラ２６は、掘削モードであるか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、作業機コントローラ２６は、オペレータの操作指令に従う掘削モードに設定する掘削モード設定ボタンの設定指示を受け付けているかどうかを判断する。
　ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードであると判断した場合には、刃先データを算出する（ステップＳ４）。
　具体的には、作業機コントローラ２６は、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。そして、作業機コントローラ２６は、ブームシリンダ長から、水平方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。作業機コントローラ２６は、アームシリンダ長から、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２を算出する。作業機コントローラ２６は、バケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の刃先８ａの傾斜角θ３を算出する。これにより、作業機コントローラ２６は、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の位置およびバケット８の刃先８ａの方向（刃先方向）を示す刃先データ［ｘ０，ｙ０，α０］を算出する。
　次に、作業機コントローラ２６は、操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ６）。
　本例においては、作業機コントローラ２６は、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
　上記したように、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。なお、本例においては第２操作レバー２５Ｌによりアーム７が操作される場合について説明し、説明を簡易にするために旋回体３が操作される場合については説明を省略する。旋回体３が操作される場合であっても、ブームピン１３を基準点（基準位置）としたＸ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の姿勢は変化しないからである。
　次に、作業機コントローラ２６は、受け付けた操作レバーの操作入力に従ってブーム回転量、アーム回転量およびバケット回転量を算出する（ステップＳ７）。
　具体的には、作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６から出力された第１操作レバー２５Ｒの操作入力に応じて発生する検出圧力（操作指令）に基づいてバケット回転量およびブーム回転量を算出する。また、作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６から出力された第２操作レバー２５Ｌの操作入力に応じて発生する検出圧力（操作指令）に基づいてアーム回転量を算出する。
　本例においては、作業機コントローラ２６は、ブーム回転量Δθ１、アーム回転量Δθ２およびバケット回転量Δθ３を算出する。
　次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーの入力に従って移動するバケット８の刃先８ａの目標刃先データを算出する（ステップＳ８）。
　具体的には、ブーム６の傾斜角θ１＋Δθ１、アーム７の傾斜角θ２＋Δθ２およびバケット８の傾斜角θ３＋Δθ３に基づいてＸ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の位置およびバケット８の刃先８ａの方向（刃先方向）を示す目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を算出する。
　次に、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａの進行方向である掘削方向ベクトルＶを算出する（ステップＳ９）。
　本例の車両本体座標系における掘削方向ベクトルＶのＸ軸成分ＶｘおよびＹ軸成分Ｖｙは次式で表わされる。
　Ｖｘ＝ｘ１－ｘ０
　Ｖｙ＝ｙ１－ｙ０
　次に、作業機コントローラ２６は、掘削角φを算出する（ステップＳ１０）。
　掘削角φは次式により算出される。
　φ＝ｔａｎ（－Ｖｙ／Ｖｘ）-1―α０
　次に、作業機コントローラ２６は、掘削角φが限界角度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。本例においては、一例として限界角度は０°に設定する。
　ステップＳ１２において、作業機コントローラ２６は、掘削角φが限界角度以上でないと判断した場合（ステップＳ１２においてＮＯ）には、目標刃先データを所定方向に投影した補正目標刃先データを算出する（ステップＳ１４）。
　図６は、実施形態１に基づく目標刃先データを所定方向に投影する場合を説明する概念図である。
　図６には、バケット８の位置および刃先８ａの方向（刃先方向）を示す刃先データ［ｘ０，ｙ０，α０］が示されている。
　また、上記操作レバーの入力に従って移動するバケット８の刃先８ａの目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］が示されている。
　バケット８の刃先８ａの刃先方向に対する背面側および開口面側が示されており、掘削方向ベクトルＶは、当該図に示されるように刃先８ａの方向（刃先方向）よりもバケットの背面側にある。
　したがって、掘削角φは負（＜０）となる。
　それゆえ、上記で説明したように目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を補正目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］に変更する。
　具体的には、目標刃先データを所定方向に投影した補正目標刃先データを算出する。
　所定方向は、一例として掘削角度βとする。所定方向としてバケット８の刃先８ａの方向に目標刃先データを投影する。
　この点で、目標刃先データを所定方向に投影した場合の移動量Ｄは次式で表される。
　Ｄ＝Ｖｘ×ｃｏｓ（α０＋β）＋Ｖｙ×（－ｓｉｎ（α０＋β））
　βは、バケット８の刃先８ａの方向と、バケット８が移動する際の刃先８ａの進行方向との間の角度を表わす掘削角度である。なお、βは０°以上に設定する。
　目標刃先データを所定方向に投影した場合の補正目標刃先データの位置座標は次式で表される。
　Δｘ＝Ｄ×ｃｏｓ（α０＋β）
　Δｙ＝－Ｄ×ｓｉｎ（α０＋β）
　ｘ１’＝ｘ０＋Δｘ
　ｙ１’＝ｙ０＋Δｙ
　α１’＝α０＋β
　これにより、新たな補正目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］を算出する。
　再び図５を参照して、次に、作業機コントローラ２６は、算出した補正目標刃先データに基づいて作業機を制御する（ステップＳ１６）。
　具体的には、作業機コントローラ２６は、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の刃先８ａの補正目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］に従って、ブーム６の傾斜角θ１’、アーム７の傾斜角θ２’、バケット８の傾斜角θ３’を算出する。作業機コントローラ２６は、ブーム６、アーム７およびバケット８の傾斜角θ１’～θ３’に基づいてブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。
　そして、作業機コントローラ２６は、算出されたブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長となるように油圧シリンダ６０に供給される作動油を調整するように方向制御弁６４を駆動する。
　これにより、バケット８の刃先８ａの位置および方向が補正目標刃先データとなるようにブーム６、アーム７およびバケット８が自動制御される。
　一方、ステップＳ１２において、作業機コントローラ２６は、掘削角φが限界角度以上であると判断した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には、算出した目標刃先データに基づいて作業機を制御する（ステップＳ１６）。
　具体的には、作業機コントローラ２６は、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の刃先８ａの目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］に従って、ブーム６の傾斜角θ１’、アーム７の傾斜角θ２’、バケット８の傾斜角θ３’を算出する。作業機コントローラ２６は、ブーム６、アーム７およびバケット８の傾斜角θ１’～θ３’に基づいてブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。
　そして、作業機コントローラ２６は、算出されたブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長となるように油圧シリンダ６０に供給される作動油を調整するように方向制御弁６４を駆動する。
　これにより、バケット８の刃先８ａの位置および方向が目標刃先データとなるようにブーム６、アーム７およびバケット８が自動制御される。
　次に、作業機コントローラ２６は、作業を終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断する場合とは、例えばエンジンを停止した場合である。
　ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断した場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。
　一方、ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了していないと判断した場合（ステップＳ１８においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り上記処理を繰り返す。
　一方、ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードでないと判断した場合には操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ２０）。
　本例においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
　上記したように、通常モードにおいては、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
　そして、作業機コントローラ２６は、作業機を制御する（ステップＳ２２）。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って、方向制御弁６４を駆動し、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに作動油を供給する。
　そして、ステップＳ１８に進む。
　以降の処理は、上記で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
　上記においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌに従い制御されるバケット８の掘削角度が限界角度未満（本例においてはφ＜０）である場合には、掘削方向ベクトルが所定方向となるように投影して、投影した所定方向にバケット８を移動させる。本例においては、所定方向として掘削角度βが０°以上となるようにバケット８を移動させる。
　これにより、バケット８の進行方向がバケット８の背面を押し付けるバケット８の背面側となる場合（バケット８の掘削角度が限界角度未満（本例においてはφ＜０）となる場合）には、当該進行方向への移動を制限する。
　そして、バケット８の進行方向をバケット８の開口面側の所定方向に強制的に変化させて移動させる。
　これにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側となることを抑制し、バケット８の進行方向を強制的に土砂抵抗の低いバケット８の開口面側の所定方向に変更することによりバケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　具体的には、バケット８の進行方向が掘削角度φ＜０である場合には、掘削角度βを所定角度Ｑに設定する。これにより、図４で説明したように、バケット８にかかる土砂抵抗の値を最小にして効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　また、上記においては、限界角度０°を基準にバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対して背面側となるか否かを判断する構成について説明した。
　一方で、バケット８の形状あるいは摩擦等に基づき土砂抵抗の値が急激に上昇する限界角度は０°よりも大きい値となる場合がある。
　具体的には、バケット８の進行方向が刃先８ａの刃先方向に対して開口面側の所定角度Ｐまでの範囲についても土砂抵抗の値が高くなる場合がある（図４に示す所定角度Ｐまでの範囲）。
　したがって、所定角度Ｐを限界角度に設定するようにしてもよい。
　この場合、バケット８の進行方向が掘削角度φ＜Ｐである場合には、掘削角度βを所定角度Ｑに設定する。なお、角度Ｐ＜Ｑであるものとする。これにより、図４で説明したように、バケット８にかかる土砂抵抗の値を最小にして効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　なお、バケット８の進行方向が掘削角度φ≧Ｐである場合には、掘削角度φを所定角度Ｑに設定して進行方向を所定方向に変更することなく、算出した目標刃先データに基づいて作業機を制御する。
　また、上記の形態においては、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側の所定方向となるように投影する方式について説明したが、バケット８の進行方向が掘削角度φ＜Ｐである場合には、バケット８の移動を停止させるようにしてもよい。
　これにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側および開口面側の所定角度Ｐまでの範囲内になることを制限し、バケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　また、本例においては、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従う掘削モードに設定している期間の間、所定の掘削方向ベクトルに従ってバケット８の刃先８ａが移動する負荷の低い効率的な掘削作業となるため燃費の向上を図ることが可能である。
　また、本例においては、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従い掘削モードに設定することが可能であるためオペレータの意図を反映した効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　（実施形態２）
　上記の実施形態１においては、操作レバーの操作入力に従って、バケット８の刃先８ａが移動する目標刃先データを算出し、土砂抵抗が増加する移動を制限する方式について説明した。
　実施形態２においては、土砂抵抗が増加するようなバケット８の刃先８ａの移動を制限する別の方式について説明する。
　図７は、実施形態２に従うバケット８の刃先８ａの移動方向を説明する図である。
　図７に示されるように、本例においては、バケット８の刃先８ａが作業機２の移動に従って移動する進行方向が示されている。
　具体的には、バケット８の刃先８ａがブーム６、アーム７およびバケット８の移動に従って移動する進行方向が示されている。
　本例においては、ブーム６の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向が進行方向Ｖｂ－，Ｖｂ＋（総称して進行方向Ｖｂとも称する）として示されている。
　ブーム６の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｂは、ブームピン１３とバケット８の刃先８ａとを結ぶ線に対して垂直な方向となる。
　進行方向Ｖｂ－は、ブームピン１３を中心としたブーム６の下げ動作（反時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
　進行方向Ｖｂ＋は、ブームピン１３を中心としたブーム６の上げ動作（時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
　また、本例においては、アーム７の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向が進行方向Ｖａ－，Ｖａ＋（総称して進行方向Ｖａとも称する）として示されている。
　アーム７の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖａは、アームピン１４とバケット８の刃先８ａとを結ぶ線に対して垂直な方向となる。
　進行方向Ｖａ－は、アームピン１４を中心としたアーム７の下げ動作（反時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
　進行方向Ｖａ＋は、アームピン１４を中心としたアーム７の上げ動作（時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
　また、本例においては、バケット８の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向が進行方向Ｖｋ－，Ｖｋ＋（総称して進行方向Ｖｋとも称する）として示されている。
　バケット８の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｋは、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとを結ぶ線に対して垂直な方向となる。
　進行方向Ｖｋ－は、バケットピン１５を中心としたバケット８の掘削動作（反時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
　進行方向Ｖｋ＋は、バケットピン１５を中心としたバケット８の開放動作（時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
　ここで、バケット８の刃先８ａの方向が刃先方向として示されている。
　上記の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側である場合には土砂抵抗は小さいと推定される。本例においては、進行方向がバケット８の刃先８ａの方向から開口面側に１８０°の範囲は土砂抵抗が小さい範囲と判断する。一方、進行方向がそれ以外の範囲であるバケット８の背面側の範囲は土砂抵抗が大きい範囲と判断する。
　たとえば、本例においては、進行方向Ｖｂ－は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側では無く、背面側であるため土砂抵抗は大きくなる。したがって、進行方向Ｖｂ－へのブーム６によるバケット８の移動を禁止する。
　一方、進行方向Ｖｂ＋は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるため土砂抵抗は小さくなる。したがって、進行方向Ｖｂ＋へのブーム６によるバケット８の移動を許可する。なお、進行方向Ｖｂ＋と刃先８ａの方向とが同じ方向である場合にはバケット８の移動を許可する。
　また、進行方向Ｖａ－は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるため土砂抵抗は小さくなる。したがって、進行方向Ｖａ－へのアーム７によるバケット８の移動を許可する。
　一方で、進行方向Ｖａ＋は、バケット８の刃先８ａの方向に対して背面側であるため土砂抵抗は大きくなる。したがって、進行方向Ｖａ＋へのアーム７によるバケット８の移動を許可する。なお、進行方向Ｖａ＋と刃先８ａの方向とが同じ方向である場合にはバケット８の移動を許可する。
　また、進行方向Ｖｋ－は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるため土砂抵抗は小さくなる。したがって、進行方向Ｖｋ－へのバケット８の移動を許可する。
　一方で、進行方向Ｖｋ＋は、バケット８の刃先８ａの方向に対して背面側であるため土砂抵抗は大きくなる。したがって、進行方向Ｖｋ＋へのバケット８の移動を禁止する。
　実施形態２においては、ブーム６の操作指令によるバケット８の移動、アーム７の操作指令によるバケット８の移動およびバケット８の操作指令によるバケット８の移動の許可および禁止を判定して、判定結果に基づいて作業機２を制御する。
　具体的には、バケット８の移動を許可する場合には、操作指令を有効にし、バケット８の移動を禁止する場合には操作指令を無効にする。
　したがって、作業機コントローラ２６は、操作指令が有効の場合には、方向制御弁６４を駆動し、操作指令が無効の場合には方向制御弁６４を駆動しない。
　［動作処理］
　図８は、実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削作業の動作処理を説明する図である。
　図８に示されるように、作業機コントローラ２６は、掘削モードであるか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、作業機コントローラ２６は、オペレータの操作指令に従う掘削モードに設定する掘削モード設定ボタンの設定指示を受け付けているかどうかを判断する。
　ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードであると判断した場合には、刃先データを算出する（ステップＳ４）。
　具体的には、作業機コントローラ２６は、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。そして、ブームシリンダ長から、水平方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。アームシリンダ長から、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２を算出する。バケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の刃先８ａの傾斜角θ３を算出する。これにより、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の位置およびバケット８の刃先８ａの方向（刃先方向）を示す刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を算出する。
　次に、作業機コントローラ２６は、操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ６）。
　本例においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
　上記したように、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。なお、本例においては第２操作レバー２５Ｌによりアーム７が操作される場合について説明し、説明を簡易にするために旋回体３が操作される場合については説明を省略する。旋回体３が操作される場合であっても、ブームピン１３を基準点（基準位置）としたＸ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の姿勢は変化しないからである。
　次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーによるブーム指令の入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ３０）。作業機コントローラ２６は、第１操作レバー２５Ｒの前後方向の操作の入力を受け付けたか否かを判断する。
　ステップＳ３０において、作業機コントローラ２６は、ブーム指令の入力を受け付けた場合には、ブーム指令判定処理を実行する（ステップＳ３２）。
　具体的には、図７で説明したようにブーム指令の入力に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｂがバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるか否かを判定する処理を実行する。
　次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーによるアーム指令の入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ３４）。作業機コントローラ２６は、第２操作レバー２５Ｌの前後方向の操作の入力を受け付けたか否かを判断する。
　ステップＳ３４において、作業機コントローラ２６は、アーム指令の入力を受け付けた場合には、アーム指令判定処理を実行する（ステップＳ３６）。
　具体的には、図７で説明したようにアーム指令の入力に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖａがバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるか否かを判定する処理を実行する。
　次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーによるバケット指令の入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ３８）。作業機コントローラ２６は、第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作の入力を受け付けたか否かを判断する。
　ステップＳ３８において、作業機コントローラ２６は、バケット指令の入力を受け付けた場合には、バケット指令判定処理を実行する（ステップＳ４０）。
　具体的には、図７で説明したようにバケット指令の入力に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｋがバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるか否かを判定する処理を実行する。
　次に、作業機コントローラ２６は、判定結果に従って作業機を制御する（ステップＳ４２）。
　具体的には、作業機コントローラ２６は、判定結果に従って方向制御弁６４を駆動する。
　作業機コントローラ２６は、ブーム指令判定処理、アーム指令判定処理およびバケット指令判定処理のそれぞれの判定結果に従って方向制御弁６４を駆動する。
　一例として、作業機コントローラ２６は、ブーム指令判定処理の判定結果として操作指令を有効とした場合には、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
　一方、作業機コントローラ２６は、ブーム指令判定処理の判定結果として操作指令を無効とした場合には、方向制御弁６４を駆動しない。
　また、作業機コントローラ２６は、アーム指令判定処理の判定結果として操作指令を有効とした場合には、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
　一方、作業機コントローラ２６は、アーム指令判定処理の判定結果として操作指令を無効とした場合には、方向制御弁６４を駆動しない。
　また、作業機コントローラ２６は、バケット指令判定処理の判定結果として操作指令を有効とした場合には、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
　一方、作業機コントローラ２６は、バケット指令判定処理の判定結果として操作指令を無効とした場合には、方向制御弁６４を駆動しない。
　次に、作業機コントローラ２６は、作業を終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断する場合とは、例えばエンジンを停止した場合である。
　ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断した場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。
　一方、ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了していないと判断した場合（ステップＳ１８においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り上記処理を繰り返す。
　一方、ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードでないと判断した場合には操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ２０）。
　本例においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
　上記したように、通常モードにおいては、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
　そして、作業機コントローラ２６は、作業機を制御する（ステップＳ２２）。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
　作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って、方向制御弁６４を駆動し、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに作動油を供給する。
　そして、ステップＳ１８に進む。
　以降の処理は、上記で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
　図９は、実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削処理の状態の具体例を説明する図である。
　図９に示されるように、操作レバーによる操作入力としてブーム６に対するブーム指令およびアーム７に対するアーム指令が入力される場合が示されている。
　（１）の状態においては、第１操作レバー２５Ｒを前方向に操作するブーム指令は無効とされ、後方向に操作するブーム指令は有効とされる。
　また、第２操作レバー２５Ｌを前方向に操作するアーム指令は無効と判断され、後方向に操作するアーム指令は有効とされる。
　（２）の状態においては、第１操作レバー２５Ｒを前方向に操作するブーム指令は無効とされ、後方向に操作するブーム指令は有効とされる。
　また、第２操作レバー２５Ｌを前方向に操作するアーム指令は有効と判断され、後方向に操作するアーム指令は無効とされる。
　実施形態２においては、操作指令によるバケット８の移動として土砂抵抗が増加するようなバケット８の刃先８ａの移動である場合には当該移動を制限することが可能である。具体的には、操作指令の有効および無効を判定して有効の場合のみ受け付けた操作指令の入力に基づいて作業機を制御する。
　これにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側となることを抑制し、バケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　（その他の実施形態）
　図９は、他の実施形態に基づく作業車両システムの概念を説明する図である。
　図９に示されるように、他の実施形態に基づく作業車両システムは、作業車両ＣＭを外部の基地局３００から制御する制御システムを構成する。具体的には、図３で説明した作業機コントローラ２６および操作装置２５の機能が外部の基地局３００等に設けられた構成である。
　基地局３００は、作業機コントローラ２６と同様の機能を有する作業機コントローラ２６＃と、操作装置２５と同様の機能を有する操作装置２５＃とを含む。
　作業機コントローラ２６＃は、操作装置２５＃の操作指令を受け付けて、作業車両ＣＭを制御する動作指令を出力する。作業車両ＣＭは、作業機コントローラ２６＃からの動作指令に従って動作する。具体的には、作業機コントローラ２６＃は、図３で説明した方向制御弁６４を駆動する動作指令を出力する。また、作業機コントローラ２６＃は、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８のセンサ情報の入力を受ける。
　当該構成においても、図５および図８で説明した実施形態１および２に基づく掘削作業の動作処理を作業機コントローラ２６＃で実行することが可能である。
　これにより、遠隔地にある基地局３００から作業車両を制御する場合においても本実施形態に従う構成を適用することが可能であり、効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　なお、本例においては、オペレータが操作装置である操作レバーの操作入力に従って作業車両ＣＭを制御する構成について説明しているが、操作装置を設けずに自律的に作業車両ＣＭを制御する構成にも適用可能である。たとえば、掘削作業する操作指令が予めプログラミングされており、当該プログラミングされた操作指令に従って作業機コントローラが動作する場合にも適用可能である。具体的には、ユーザの指示に従って作業車両ＣＭを自律的に制御するための自律制御プログラムが起動し、当該プログラミングされた操作指令に従って作業機コントローラが動作する場合に、バケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する処理を含めるようにすれば良い。
　＜作用効果＞
　次に、実施形態の作用効果について説明する。
　実施形態の作業車両ＣＭには、図１に示すように車両本体１と、作業機２とが設けられる。作業機２は、車両本体１に対して回動可能なブーム６と、ブーム６に対して回動可能なアーム７と、アーム７に対して回動可能なバケット８とを有する。作業車両ＣＭには、図３に示すように操作装置２５および作業機コントローラ２６が設けられる。圧力センサ６６は、操作装置２５のレバー操作に従い発生する検出圧力を作業機コントローラ２６に出力する。作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６からの検出圧力に従い方向制御弁６４を駆動して作業機２を制御する。作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。
　図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の背面側に進む場合には、土砂抵抗の値は大きくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を抑制して、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向および刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側と反対の開口面側である場合には、バケット８を進行方向に移動する。
　図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側に進む場合には、土砂抵抗の値は小さくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向およびバケット８の開口面側である場合には、バケット８を当該進行方向へ移動することにより、土砂抵抗の値が小さい掘削作業が可能であり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。
　図４に示すように、バケット８の形状あるいは摩擦等に基づきバケット８の進行方向が刃先８ａの方向に対して開口面側の所定角度Ｐの範囲についても土砂抵抗の値が高くなる可能性があるため、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲についてもバケット８の進行方向への移動を制限することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を抑制して、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内でない場合には、バケット８を進行方向に移動する。
　図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内でない場合には、土砂抵抗の値は小さくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向およびバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内でない場合には、バケット８を当該進行方向へ移動することにより、土砂抵抗の値が小さい掘削作業が可能であり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、バケット８の進行方向への移動の制限として、バケット８の進行方向への移動を禁止する。
　土砂抵抗の値が大きい進行方向への移動を禁止することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を停止させることが可能となり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、図６に示されるようにバケット８の進行方向をバケット８の開口面側の所定方向に投影し、バケット８を当該所定方向に移動する。
　作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従い移動するバケット８の目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を所定方向上の目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］に変更する。バケット８の開口面側の所定方向にバケット８が移動することにより、土砂抵抗の値が小さい掘削作業が可能であり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。また、オペレータによるレバー操作が熟練のレバー操作でない場合であっても、所定方向にバケット８が移動するため効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　操作装置２５のレバー操作に従い、ブーム６に対するブーム指令、アーム７に対するアーム指令およびバケット８に対するバケット指令のうちの少なくともいずれか１つが作業機コントローラ２６に出力される。作業機コントローラ２６は、操作装置２５によるブーム指令に基づくブーム６の移動に伴うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、ブーム６の移動を禁止する。作業機コントローラ２６は、操作装置２５によるアーム指令に基づくアーム７の移動に伴うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合にはアーム７の移動を禁止する。作業機コントローラ２６は、操作装置２５によるバケット指令に基づくバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の移動を禁止する。
　作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作によるブーム指令、アーム指令およびバケット指令の少なくともいずれか１つによるバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの背面側である場合には、バケット８の移動を禁止することにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側となることを抑制し、バケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、作業機２が掘削モードを実行するか否かを判断し、掘削モードを実行すると判断した場合に、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。
　作業機コントローラ２６は、掘削モードを実行すると判断した場合に、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。掘削モードで無い場合には当該移動を制限しないことにより、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　作業機コントローラ２６は、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従って作業機２が掘削作業を実行する掘削モードであるか否かを判断する。
　オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従い掘削モードであるか否かを判断することが可能であるためオペレータの意図を反映した効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　実施形態の作業車両ＣＭには、図１に示すように車両本体１と、作業機２とが設けられる。作業機２は、車両本体１に対して回動可能なブーム６と、ブーム６に対して回動可能なアーム７と、アーム７に対して回動可能なバケット８とを有する。当該作業車両ＣＭの制御方法では、作業機２に対する指令を受け付けるステップと、指令に従って作業機２を制御するステップとが実行される。作業機２を制御するステップは、指令に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限するステップを含む。
　図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の背面側に進む場合には、土砂抵抗の値は大きくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を抑制して、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
　なお、本例においては、作業車両として、油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ブルドーザ、ホイールローダ等の作業車両にも適用可能である。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　１　車両本体、２　作業機、３　旋回体、４　運転室、４Ｓ　運転席、５　走行装置、５Ｃｒ　履帯、６　ブーム、７　アーム、８　バケット、８ａ　刃先、９　エンジンルーム、１０　ブームシリンダ、１１　アームシリンダ、１２　バケットシリンダ、１３　ブームピン、１４　アームピン、１５　バケットピン、１６　ブームシリンダストロークセンサ、１７　アームシリンダストロークセンサ、１８　バケットシリンダストロークセンサ、１９　手すり、２５　操作装置、２５Ｌ　第２操作レバー、２５Ｐ　掘削モード設定ボタン、２５Ｒ　第１操作レバー、２６　作業機コントローラ、６０　油圧シリンダ、６４　方向制御弁、６６　圧力センサ。

Claims (10)

  1. 　車両本体と、
    　前記車両本体に対して回動可能なブームと、前記ブームに対して回動可能なアームと、前記アームに対して回動可能なバケットとを有する、作業機と、
    　前記作業機に対する操作指令を出力する操作部と、
    　前記操作部からの前記操作指令に従って前記作業機を制御する制御部とを備え、
    　前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、作業車両。
  2. 　前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向および刃先方向に対して前記バケットの開口面側である場合には、前記バケットを進行方向に移動する、請求項１記載の作業車両。
  3. 　前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの開口面側の所定角度の範囲内である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、請求項１記載の作業車両。
  4. 　前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの開口面側の所定角度の範囲内でない場合には、前記バケットを進行方向に移動する、請求項３記載の作業車両。
  5. 　前記バケットの進行方向への移動を制限は、前記制御部が前記バケットの進行方向への移動を禁止する、請求項１～４のいずれか一項に記載の作業車両。
  6. 　前記制御部は、
    　前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向を前記バケットの開口面側の所定方向に変更し、前記バケットを前記所定方向に移動する、請求項１記載の作業車両。
  7. 　前記操作部は、前記ブームに対する第１の操作指令、前記アームに対する第２の操作指令および前記バケットに対する第３の操作指令のうちの少なくともいずれか１つを出力し、
    　前記制御部は、
    　前記操作部による前記第１の操作指令に基づく前記ブームの移動に伴う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記ブームの移動を禁止し、
    　前記操作部による前記第２の操作指令に基づく前記アームの移動に伴う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記アームの移動を禁止し、
    　前記操作部による前記第３の操作指令に基づく前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの移動を禁止する、請求項１記載の作業車両。
  8. 　前記制御部は、
    　前記作業機が掘削作業を実行するか否かを判断し、
    　前記掘削作業を実行すると判断した場合に、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、請求項１記載の作業車両。
  9. 　前記制御部は、オペレータの操作指示に従って前記作業機が掘削作業を実行するか否かを判断する、請求項８記載の作業車両。
  10. 　車両本体に対して回動可能なブームと、前記ブームに対して回動可能なアームと、前記アームに対して回動可能なバケットと、を有する作業機を含む作業車両の制御方法であって、
    　前記作業機に対する指令を受け付けるステップと、
    　前記指令に従って前記作業機を制御するステップとを備え、
    　前記作業機を制御するステップは、前記指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限するステップを含む、作業車両の制御方法。
    　
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