WO2018179383A1 - 作業車両の制御システム、及び作業機の軌跡設定方法 - Google Patents

作業車両の制御システム、及び作業機の軌跡設定方法 Download PDF

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WO2018179383A1
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和博 橋本
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株式会社小松製作所
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Definitions

  • the present invention relates to a work vehicle control system and a work machine trajectory setting method.
  • the occurrence of shoe slip can be suppressed by raising the blade when the load on the blade becomes excessively large. Thereby, work can be performed efficiently.
  • the blade is first controlled along the design landform 100. Thereafter, when the load on the blade increases, the blade is raised by load control (see the blade locus 200 in FIG. 18). Therefore, when excavating the terrain 300 having large undulations, the load applied to the blade may increase rapidly, and the blade may be rapidly raised. In that case, a large terrain with unevenness is formed. Once the rough topography is once formed, it becomes difficult to perform a smooth excavation operation thereafter. Therefore, it is preferable to perform excavation work that does not form uneven terrain.
  • An object of the present invention is to perform work efficiently by automatic control and to suppress the formation of large terrain by the work.
  • the work vehicle control system includes a controller.
  • the controller is programmed to do the following: The controller determines a target profile to be worked on. The controller generates a command signal for operating the work machine according to the target profile. The controller acquires the load of the work vehicle. The controller corrects the target profile according to the magnitude of the load. The controller generates a command signal for operating the work machine according to the modified target profile.
  • the work implement trajectory setting method includes the following processing.
  • the first process is to determine a target profile to be worked on.
  • the second process is to set the trajectory of the work implement so that the work implement is operated according to the target profile.
  • the third process is to acquire the work vehicle load.
  • the fourth process is to correct the target profile according to the magnitude of the load.
  • the fifth process is to set the trajectory of the work implement so that the work implement is operated according to the corrected target profile.
  • the work vehicle includes a work machine and a controller.
  • the controller determines a target profile to be worked on.
  • the controller generates a command signal for operating the work machine according to the target profile.
  • the controller acquires the load of the work vehicle.
  • the controller corrects the target profile according to the magnitude of the load.
  • the controller generates a command signal for operating the work machine according to the modified target profile.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a control system according to a first modification. It is a block diagram which shows the structure of the control system which concerns on a 2nd modification. It is a figure which shows the example of target load parameter data. It is a figure which shows the other example of a target design topography. It is a figure which shows the excavation work by a prior art.
  • FIG. 1 is a side view showing a work vehicle 1 according to the embodiment.
  • the work vehicle 1 according to the present embodiment is a bulldozer.
  • the work vehicle 1 includes a vehicle body 11, a traveling device 12, and a work implement 13.
  • the vehicle body 11 has a cab 14 and an engine compartment 15.
  • a driver's seat (not shown) is arranged in the cab 14.
  • the engine compartment 15 is disposed in front of the cab 14.
  • the traveling device 12 is attached to the lower part of the vehicle body 11.
  • the traveling device 12 has a pair of left and right crawler belts 16. In FIG. 1, only the left crawler belt 16 is shown. As the crawler belt 16 rotates, the work vehicle 1 travels.
  • the traveling of the work vehicle 1 may be any form of autonomous traveling, semi-autonomous traveling, and traveling by an operator's operation.
  • the work machine 13 is attached to the vehicle body 11.
  • the work machine 13 includes a lift frame 17, a blade 18, and a lift cylinder 19.
  • the lift frame 17 is attached to the vehicle body 11 so as to be movable up and down around an axis X extending in the vehicle width direction.
  • the lift frame 17 supports the blade 18.
  • the blade 18 is disposed in front of the vehicle body 11. The blade 18 moves up and down as the lift frame 17 moves up and down.
  • the lift cylinder 19 is connected to the vehicle body 11 and the lift frame 17. As the lift cylinder 19 expands and contracts, the lift frame 17 rotates up and down around the axis X.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system 2 and the control system 3 of the work vehicle 1.
  • the drive system 2 includes an engine 22, a hydraulic pump 23, and a power transmission device 24.
  • the hydraulic pump 23 is driven by the engine 22 and discharges hydraulic oil.
  • the hydraulic oil discharged from the hydraulic pump 23 is supplied to the lift cylinder 19.
  • one hydraulic pump 23 is shown, but a plurality of hydraulic pumps may be provided.
  • the power transmission device 24 transmits the driving force of the engine 22 to the traveling device 12.
  • the power transmission device 24 may be, for example, HST (Hydro Static Transmission).
  • the power transmission device 24 may be, for example, a torque converter or a transmission having a plurality of transmission gears.
  • the control system 3 includes an operating device 25a, a control mode setting device 25b, a controller 26, a storage device 28, and a control valve 27.
  • the operating device 25a is a device for operating the work implement 13 and the traveling device 12.
  • the operating device 25a is disposed in the cab 14.
  • the operating device 25a receives an operation by an operator for driving the work machine 13 and the traveling device 12, and outputs an operation signal corresponding to the operation.
  • the operation device 25a includes, for example, an operation lever, a pedal, a switch, and the like.
  • the operating device 25a for the traveling device 12 is provided so as to be operable at a forward position, a reverse position, and a neutral position.
  • An operation signal indicating the position of the operation device 25a is output to the controller 26.
  • the controller 26 controls the traveling device 12 or the power transmission device 24 so that the work vehicle 1 moves forward when the operation position of the operating device 25a is the forward movement position.
  • the controller 26 controls the travel device 12 or the power transmission device 24 so that the work vehicle 1 moves backward.
  • the control mode setting device 25b is, for example, a touch panel type input device. However, the setting device 25b may be another input device such as a switch. As will be described later, the control mode includes a load mode and a mode based on blade specifications.
  • the load mode can be selected from “Light”, “Normal”, and “Heavy” modes. “Light” is a control mode in which the load on the blade 18 is light. “Heavy” is a control mode in which the load on the blade 18 is heavy. “Normal” is a control mode in which the load on the blade 18 is between “Light” and “Heavy”.
  • the blade specification can be selected from, for example, “Full” mode and “Semi” mode.
  • the “Full” mode is a control mode when the large blade 18 is mounted
  • the “Semi” mode is a control mode when the small blade 18 is mounted.
  • the controller 26 is programmed to control the work vehicle 1 based on the acquired data.
  • the controller 26 includes a processing device such as a CPU.
  • the controller 26 acquires an operation signal from the operation device 25a.
  • the controller 26 controls the control valve 27 based on the operation signal.
  • the controller 26 is not limited to being integrated, and may be divided into a plurality of controllers.
  • the control valve 27 is a proportional control valve and is controlled by a command signal from the controller 26.
  • the control valve 27 is disposed between the hydraulic actuator such as the lift cylinder 19 and the hydraulic pump 23.
  • the control valve 27 controls the flow rate of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump 23 to the lift cylinder 19.
  • the controller 26 generates a command signal to the control valve 27 so that the blade 18 operates in response to the operation of the operation device 25a described above. Thereby, the lift cylinder 19 is controlled according to the operation amount of the operating device 25a.
  • the control valve 27 may be a pressure proportional control valve. Alternatively, the control valve 27 may be an electromagnetic proportional control valve.
  • the control system 3 includes a lift cylinder sensor 29.
  • the lift cylinder sensor 29 detects the stroke length of the lift cylinder 19 (hereinafter referred to as “lift cylinder length L”).
  • the controller 26 calculates the lift angle ⁇ lift of the blade 18 based on the lift cylinder length L.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the work vehicle 1. As shown in FIG.
  • the origin position of the work machine 13 is indicated by a two-dot chain line.
  • the origin position of the work machine 13 is the position of the blade 18 in a state where the blade tip of the blade 18 is in contact with the ground on the horizontal ground.
  • the lift angle ⁇ lift is an angle from the origin position of the work machine 13.
  • the control system 3 includes a position detection device 31.
  • the position detection device 31 measures the position of the work vehicle 1.
  • the position detection device 31 includes a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver 32 and an IMU 33.
  • the GNSS receiver 32 is, for example, a receiver for GPS (Global Positioning System).
  • the antenna of the GNSS receiver 32 is disposed on the cab 14.
  • the GNSS receiver 32 receives a positioning signal from the satellite, calculates the antenna position based on the positioning signal, and generates vehicle position data.
  • the controller 26 acquires vehicle body position data from the GNSS receiver 32.
  • the IMU 33 is an inertial measurement device (Inertial Measurement Unit).
  • the IMU 33 acquires vehicle body tilt angle data and vehicle body acceleration data.
  • the vehicle body tilt angle data includes an angle (pitch angle) with respect to the horizontal in the vehicle longitudinal direction and an angle (roll angle) with respect to the horizontal in the vehicle lateral direction.
  • the vehicle body acceleration data includes the acceleration of the work vehicle 1.
  • the controller 26 obtains the traveling direction and the vehicle speed of the work vehicle 1 from the vehicle body acceleration data.
  • the controller 26 acquires vehicle body tilt angle data and vehicle body acceleration data from the IMU 33.
  • the controller 26 calculates the cutting edge position P0 from the lift cylinder length L, the vehicle body position data, and the vehicle body inclination angle data. As shown in FIG. 3, the controller 26 calculates the global coordinates of the GNSS receiver 32 based on the vehicle body position data. The controller 26 calculates the lift angle ⁇ lift based on the lift cylinder length L. The controller 26 calculates the local coordinates of the cutting edge position P0 with respect to the GNSS receiver 32 based on the lift angle ⁇ lift and the vehicle body dimension data. The controller 26 calculates the traveling direction and the vehicle speed of the work vehicle 1 from the vehicle body acceleration data. The vehicle body dimension data is stored in the storage device 28, and indicates the position of the work machine 13 with respect to the GNSS receiver 32.
  • the controller 26 calculates the global coordinates of the cutting edge position P0 based on the global coordinates of the GNSS receiver 32, the local coordinates of the cutting edge position P0, and the vehicle body inclination angle data.
  • the controller 26 acquires the global coordinates of the cutting edge position P0 as cutting edge position data.
  • the control system 3 includes an output sensor 34 that measures the output of the power transmission device 24.
  • the output sensor 34 may be a pressure sensor that detects the drive hydraulic pressure of the hydraulic motor.
  • the output sensor 34 may be a rotation sensor that detects the output rotation speed of the hydraulic motor.
  • the output sensor 34 may be a rotation sensor that detects an output rotation speed of the torque converter. A detection signal indicating the detection value of the output sensor 34 is output to the controller 26.
  • the controller 26 calculates the traction force from the value detected by the output sensor 34.
  • the controller 26 can calculate the traction force from the drive hydraulic pressure of the hydraulic motor and the rotation speed of the hydraulic motor.
  • the traction force is a load that the work vehicle 1 receives.
  • F the traction force
  • k a constant
  • T the transmission input torque
  • R the reduction ratio
  • L the crawler belt link pitch
  • Z the number of sprocket teeth.
  • the input torque T is calculated based on the output rotation speed of the torque converter.
  • the traction force detection method is not limited to the above-described method, and may be detected by other methods.
  • the storage device 28 includes, for example, a memory and an auxiliary storage device.
  • the storage device 28 may be a RAM or a ROM, for example.
  • the storage device 28 may be a semiconductor memory or a hard disk.
  • the storage device 28 is an example of a non-transitory computer-readable recording medium.
  • the storage device 28 can be executed by a processor and records computer commands for controlling the work vehicle 1.
  • the storage device 28 stores design terrain data and work site terrain data.
  • the designed terrain data indicates the final designed terrain.
  • the final design terrain is the final target shape of the worksite surface.
  • the design terrain data is, for example, a civil engineering construction diagram in a three-dimensional data format.
  • the work site topography data indicates the current topography of the work site.
  • the work site topographic data is, for example, a current topographic survey map in a three-dimensional data format. Work site topographic data can be obtained, for example, by aviation laser surveying.
  • Controller 26 obtains current terrain data.
  • Current terrain data indicates the current terrain at the work site.
  • the current topography of the work site is the topography of the area along the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the current terrain data is obtained by calculation in the controller 26 from the work site terrain data and the position and traveling direction of the work vehicle 1 obtained from the position detection device 31 described above.
  • the controller 26 automatically controls the work implement 13 based on the current terrain data, the design terrain data, and the cutting edge position data.
  • the automatic control of the work machine 13 may be a semi-automatic control performed in combination with a manual operation by an operator.
  • the automatic control of the work machine 13 may be a fully automatic control performed without a manual operation by an operator.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a process of automatic control of the work machine 13 in excavation work.
  • step S101 the controller 26 acquires current position data.
  • the controller 26 acquires the current cutting edge position P0 of the blade 18 as described above.
  • step S102 the controller 26 acquires design terrain data.
  • the design terrain data includes the height Zdesign of the final design terrain 60 at a plurality of reference points in the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the plurality of reference points indicate a plurality of points at predetermined intervals along the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the plurality of reference points are on the travel path of the blade 18.
  • the final design landform 60 has a flat shape parallel to the horizontal direction, but may have a different shape.
  • step S103 the controller 26 acquires the current terrain data.
  • the controller 26 obtains the current terrain data by calculation from the work site terrain data obtained from the storage device 28 and the vehicle body position data and traveling direction data obtained from the position detection device 31.
  • Current terrain data is information indicating the terrain located in the traveling direction of the work vehicle 1.
  • FIG. 5 shows a cross section of the current terrain 50.
  • the vertical axis indicates the height of the terrain
  • the horizontal axis indicates the distance from the current position in the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the current terrain data includes the heights Z0 to Zn of the current terrain 50 at a plurality of reference points from the current position to a predetermined terrain recognition distance dn in the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the current position is a position determined based on the current cutting edge position P0 of the work vehicle 1.
  • the current position may be determined based on the current position of the other part of the work vehicle 1.
  • the plurality of reference points are arranged at a predetermined interval, for example, every 1 m.
  • step S104 the controller 26 acquires the selected control mode.
  • the controller 26 acquires the control mode selected by the setting device 25b described above.
  • step S105 the controller 26 acquires the excavation start position (work start position). For example, the controller 26 acquires, as the excavation start position, the position when the cutting edge position P0 first falls below the height Z0 of the current landform 50. As a result, the position at which the cutting edge of the blade 18 is lowered and the current topography 50 starts to be excavated is acquired as the excavation start position.
  • the controller 26 may acquire the excavation start position by other methods. For example, the controller 26 may acquire the excavation start position based on the operation of the operation device 25a. For example, the controller 26 may acquire the excavation start position based on an operation such as a button or a screen operation using a touch panel.
  • step S106 the controller 26 acquires the movement amount of the work vehicle 1.
  • the controller 26 acquires the distance traveled from the excavation start position to the current position in the travel path of the blade 18 as the movement amount.
  • the movement amount of the work vehicle 1 may be the movement amount of the vehicle body 11.
  • the movement amount of the work vehicle 1 may be the movement amount of the blade edge of the blade 18.
  • step S107 the controller 26 determines target design landform data.
  • the target design landform data indicates the target design landform 70 indicated by a broken line in FIG.
  • the target design landform 70 indicates a desired trajectory of the blade edge of the blade 18 in the work.
  • the target design terrain 70 is a target profile of the terrain that is a work target, and indicates a desired shape as a result of excavation work.
  • the controller 26 determines the target design landform 70 displaced downward from the current landform 50 by a displacement distance ⁇ Z.
  • the displacement distance ⁇ Z is a target displacement in the vertical direction at each reference point.
  • the displacement distance ⁇ Z is the target depth at each reference point, and indicates the target position of the blade 18 below the current landform 50.
  • the target position of the blade 18 means the cutting edge position of the blade 18.
  • the displacement distance ⁇ Z indicates the amount of soil per unit movement excavated by the blade 18. Therefore, the target design landform data indicates the relationship between a plurality of reference points and a plurality of target soil volumes.
  • controller 26 determines the target design landform 70 so as not to cross the final design landform 60 downward. Accordingly, the controller 26 determines the target design landform 70 that is located at least the final design landform 60 and below the current landform 50 during excavation work.
  • the controller 26 determines the height Z of the target design landform 70 by the following equation (2).
  • Z Zm- ⁇ Z
  • ⁇ Z t1 * t2 * Z_offset
  • ⁇ Z is the displacement distance
  • FIG. 5 shows the excavation depth.
  • t1 is a magnification based on tractive force data indicating the magnitude of tractive force available to the work vehicle.
  • the tractive force data is determined according to the selected load mode.
  • the load mode increases in order of “Light”, “Normail”, and “Heavy”.
  • T2 is a magnification based on blade specification data.
  • the blade specification data is determined according to the selected blade specification. In “Full” mode, t2 is larger than in “Semi” mode.
  • the Z_offset is a target displacement determined according to the movement amount of the work vehicle 1.
  • the target displacement Z_offset is an example of a target load parameter related to the load on the blade 18.
  • the target displacement Z_offset indicates the amount of displacement in the height direction (vertical direction) of the blade 18 from the ground surface.
  • FIG. 6 shows an example of the target displacement data C.
  • the target displacement data C indicates the drilling depth (target displacement) Z_offset in the vertical downward direction from the ground surface of the blade 18 as a dependent variable of the horizontal movement amount n of the work vehicle 1.
  • the horizontal movement amount n of the work vehicle 1 is substantially the same value as the horizontal movement amount of the blade 18.
  • the controller 26 determines the target displacement Z_offset from the movement amount n of the work vehicle 1 with reference to the target displacement data C shown in FIG.
  • the target displacement data C defines the relationship between the movement amount n of the work vehicle 1 and the target displacement Z_offset.
  • the target displacement data C is stored in the storage device 28.
  • the values of t1 and t2 are 1, and the displacement distance ⁇ Z is equal to the target displacement Z_offset.
  • the target displacement data C includes start time data c1, excavation time data c2, transition time data c3, and earthing time data c4.
  • the start data c1 defines the relationship between the movement amount n in the excavation start area and the target displacement Z_offset.
  • the excavation start area is an area from the excavation start point S to the steady excavation start point D.
  • a target displacement Z_offset that gradually increases as the movement amount n increases is defined.
  • the starting data c1 defines a target displacement Z_offset that increases linearly with respect to the movement amount n.
  • the excavation data c2 defines the relationship between the movement amount n in the excavation area and the target displacement Z_offset.
  • the excavation area is an area from the steady excavation start point D to the soil transfer start point T (first area).
  • the target displacement Z_offset is defined as a constant value in the excavation area.
  • the excavation data c2 defines a constant target displacement Z_offset with respect to the movement amount n.
  • the transition data c3 defines the relationship between the movement amount n and the target displacement Z_offset in the soil transfer area.
  • the soil transfer region is a region from the normal excavation end point T to the soil start point P.
  • the target displacement Z_offset that gradually decreases as the movement amount n increases is defined in the soil transfer region.
  • the transition data c3 defines a target displacement Z_offset that linearly decreases with respect to the movement amount n.
  • Soil data c4 defines the relationship between the movement amount n in the soil area and the target displacement Z_offset.
  • the unloading area is an area (second area) starting from the unloading start point P.
  • the target displacement Z_offset is defined as a constant value in the earthing area.
  • the soil movement data c4 defines a constant target displacement Z_offset with respect to the movement amount n.
  • the excavation area starts from the first start value b1 and ends at the first end value b2.
  • the soil carrying area is started from the second start value b3.
  • the first end value b2 is smaller than the second start value b3. Therefore, the excavation area is started when the movement amount n is smaller than that of the soil carrying area.
  • the target displacement Z_offset in the excavation area is constant at the first target value a1.
  • the target displacement Z_offset in the soil carrying area is constant at the second target value a2.
  • the first target value a1 is larger than the second target value a2. Therefore, a larger displacement distance ⁇ Z is defined in the excavation region than in the soil carrying region.
  • the target displacement Z_offset at the excavation start position is the start value a0.
  • the start value a0 is smaller than the first target value a1.
  • the start target value a0 is smaller than the second target value a2.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the target displacement Z_offset determination process.
  • the determination process is started when the controller device 25a moves to the forward position.
  • the controller 26 determines whether the movement amount n is 0 or more and less than the first start value b1. When the movement amount n is not less than 0 and less than the first start value b1, the controller 26 gradually increases the target displacement Z_offset from the start value a0 according to the increase of the movement amount n in step S202.
  • the start value a0 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the start value a0 is preferably a small value so that the load on the blade 18 does not become excessively large at the start of excavation.
  • the first start value b1 is obtained by calculation from the slope c1, the start value a0, and the first target value a1 in the excavation start area shown in FIG.
  • the inclination c1 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the slope c1 is preferably a value that allows a quick transition from the start of excavation to the excavation work and that the load on the blade 18 does not become excessively large.
  • step S203 the controller 26 determines whether the movement amount n is equal to or greater than the first start value b1 and less than the first end value b2.
  • the controller 26 sets the target displacement Z_offset to the first target value a1 in step S204.
  • the first target value a1 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the first target value a1 is preferably such a value that excavation can be performed efficiently and the load on the blade 18 does not become excessively large.
  • step S204 the process proceeds to the second subroutine Sub2 in step S400. Further, in parallel with the processing from step S201 to step S208 of the main routine, the processing of the first subroutine Sub1 of step S300 is performed. The first subroutine Sub1 and the second subroutine Sub2 will be described later.
  • step S205 the controller 26 determines whether the movement amount n is equal to or greater than the first end value b2 and less than the second start value b3.
  • step S206 the controller 26 sets the target displacement Z_offset to the first target value a1 in accordance with the increase in the movement amount n. Reduce gradually.
  • the first end value b2 is the amount of movement when the current amount of soil of the blade 18 exceeds a predetermined threshold. Therefore, the controller 26 reduces the target displacement Z_offset from the first target value a1 when the current amount of soil retained by the blade 18 exceeds a predetermined threshold value.
  • the predetermined threshold is determined based on the maximum capacity of the blade 18, for example. For example, the current amount of soil held by the blade 18 may be determined by measuring the load on the blade 18 and calculating the load. Alternatively, an image of the blade 18 may be acquired by a camera, and the current amount of soil held by the blade 18 may be calculated by analyzing the image.
  • a predetermined initial value is set as the first end value b2 at the start of the work. After the work starts, the movement amount when the amount of soil held by the blade 18 exceeds a predetermined threshold is stored as an update value, and the first end value b2 is updated based on the stored update value.
  • step S207 the controller 26 determines whether or not the movement amount n is equal to or greater than the second start value b3.
  • the controller 26 sets the target displacement Z_offset to the second target value a2.
  • the second target value a2 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the second target value a2 is preferably set to a value suitable for soil carrying work.
  • the second start value b3 is obtained by calculation from the slope c2, the first target value a1, and the second target value a2 in the soil transfer region shown in FIG.
  • the inclination c2 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the inclination c2 is preferably a value that allows a quick transition from excavation work to soil carrying work and that the load on the blade 18 does not become excessively large.
  • start value a0, the first target value a1, and the second target value a2 may be changed according to the situation of the work vehicle 1 or the like.
  • the first start value b1, the first end value b2, and the second start value b3 may be stored in the storage device 28 as constants.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the processing of the first subroutine Sub1.
  • step S301 the controller 26 acquires the traction force F.
  • the controller 26 obtains the traction force F by calculating the traction force F from the detection value of the output sensor 34.
  • step S302 the controller 26 determines whether the movement amount n is greater than or equal to the threshold value L.
  • the threshold value L is set to a value such that the first subroutine Sub1 is executed in a region excluding the initial excavation start region, for example.
  • the threshold value L may be set to a value such that the first subroutine Sub1 is executed in the area after the excavation area.
  • the threshold value L may be set to a value such that the first subroutine Sub1 is executed in the area after the earthing area.
  • step S303 the controller 26 determines whether the traction force F is equal to or greater than the first threshold value F1. Specifically, the controller 26 determines whether the tractive force F is equal to or greater than the first threshold value F1 and the duration of the state is equal to or greater than the predetermined time t. When the traction force F is greater than or equal to the first threshold value F1, the process proceeds to step S304.
  • step S304 the value of the target height displacement Z_offset is decreased by a predetermined value r1.
  • the target displacement data C is data in which the target displacement Z_offset is smaller by a predetermined value r1 from the point D1 of the movement amount when the tractive force F becomes the first threshold value F1 or more. To be corrected. Further, the controller 26 continues this process until the traction force F becomes smaller than the first threshold value F1.
  • step S305 the controller 26 determines whether or not the traction force F is equal to or less than the second threshold value F2.
  • the process proceeds to step S306.
  • step S306 the controller 26 increases the value of the target displacement Z_offset by a predetermined value r2.
  • the target displacement data C is corrected from the point D2 of the movement amount when the traction force F becomes the second threshold value F2 or less to the data in which the target displacement Z_offset is increased by the predetermined value r2. Is done.
  • the controller 26 continues this process until the traction force F becomes larger than the second threshold value F2.
  • the first threshold value F1 is preferably set to a value such that the traction force during excavation does not become excessive for the work vehicle 1.
  • the second threshold value F2 is preferably set to a value that does not reduce workability due to excessive reduction of the traction force during excavation for the work vehicle 1.
  • the predetermined values r1 and r2 may be different values or the same value.
  • the predetermined values r1 and r2 are preferably set to values such that the traction force does not change excessively.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the processing of the second subroutine Sub2. After the process of step S204 shown in FIG. 7, the process proceeds to subroutine 2 (Sub2) shown in FIG.
  • the controller 26 first determines in step S401 whether the traction force F of the work vehicle 1 is smaller than the third threshold value F3 and larger than the fourth threshold value F4. Specifically, it is determined whether the tractive force F is smaller than the third threshold value and larger than the fourth threshold value F4, and the duration of the state is equal to or longer than the predetermined time t. In the following description, the condition of the duration when determining the magnitude of the traction force F is omitted for the sake of simplicity.
  • the process returns to the main routine shown in FIG. 7 and proceeds to step S205.
  • the process proceeds to step S402.
  • step S402 the controller 26 determines whether or not the traction force F is greater than or equal to the third threshold value F3. When the traction force F is greater than or equal to the third threshold value F3, the process proceeds to step S403.
  • step S403 the controller 26 changes the first end value from b2 to b2 'and the second start value from b3 to b3'.
  • b2 ' is smaller than b2.
  • b3 ' is a smaller value than b3.
  • B3 ' is equal to b3- (b2-b2').
  • the third threshold value F3 is preferably set to a value such that the traction force during excavation does not become excessively large for the work vehicle 1.
  • b2 ' may be a movement amount when the tractive force F becomes equal to or greater than the third threshold value F3.
  • b3 ' may be calculated from b2' and the slope of the transition data c3.
  • the end point of the regular excavation is changed from T to T ′, and the excavation area ends earlier.
  • the soil carrying start point is changed from P to P ', and the start of the soil carrying region is accelerated.
  • step S402 when the tractive force F is smaller than the third threshold value F3, the process proceeds to step S404.
  • step S404 the controller 26 determines whether or not the traction force F is smaller than the fourth threshold value F4 in the movement amount b2.
  • the process proceeds to step S405.
  • step S405 the controller 26 changes the first end value from b2 to b2 '' and the second start value from b3 to b3 ''.
  • b2 "is larger than b2.
  • b3 '' is a value larger than b3. Note that b3 ′′ is equal to b3 + (b2 ′′ ⁇ b2).
  • the end point of the regular excavation is changed from T to T ′′, and the end of the excavation area is extended.
  • the soil unloading start point is changed from P to P ′′, and the start of the unloading region is delayed.
  • the fourth threshold value F4 is preferably set to a value that does not reduce workability due to excessive reduction of the traction force during excavation for the work vehicle 1.
  • b2 "and b3" may be a predetermined value.
  • b2 ′′ may be the amount of movement when the traction force F is equal to or greater than the fourth threshold value F4.
  • b3 may be calculated from b2" and the slope of the transition data c3.
  • step S405 If the determination in step S405 is negative, the process returns to the main routine shown in FIG. 7 and proceeds to step S205.
  • the height Z of the target design landform 70 is determined.
  • step S108 shown in FIG. 4 the controller 26 controls the blade 18 toward the target design landform 70.
  • the controller 26 generates a command signal to the work implement 13 so that the cutting edge position of the blade 18 moves toward the target design landform 70 created in step S107.
  • the generated command signal is input to the control valve 27.
  • the cutting edge position P0 of the work machine 13 moves along the target design landform 70.
  • the displacement distance ⁇ Z between the current terrain 50 and the target design terrain 70 is larger than in other areas. Thereby, excavation work of the current landform 50 is performed in the excavation area. In the unloading area, the displacement distance ⁇ Z between the current landform 50 and the target designed landform 70 is smaller than in other areas. Accordingly, excavation of the ground is refrained in the soil carrying area, and the earth and sand held by the blade 18 are transported.
  • step S109 the controller 26 updates the work site topographic data.
  • the controller 26 acquires position data indicating the latest locus of the cutting edge position P0 as current terrain data, and updates the work site terrain data with the acquired current terrain data.
  • the controller 26 may calculate the position of the bottom surface of the crawler belt 16 from the vehicle body position data and the vehicle body dimension data, and acquire position data indicating the locus of the bottom surface of the crawler belt 16 as the current terrain data.
  • the work terrain data can be updated immediately.
  • the current terrain data may be generated from survey data measured by a surveying device outside the work vehicle 1.
  • a surveying device for example, an aviation laser surveying may be used.
  • the current terrain 50 may be taken from the image data obtained by photographing the current terrain 50 with a camera.
  • aerial surveying by UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • the work site topographic data may be updated at predetermined intervals or at any time.
  • the above process is executed when the work vehicle 1 is moving forward.
  • the above processing is executed when the operating device 25a for the traveling device 12 is at the forward movement position.
  • the excavation start position and the movement amount n are initialized.
  • the amount of soil retained by the blade 18 is initialized.
  • the controller 26 determines and updates the target design terrain 70 for a plurality of reference points each time it moves forward by a predetermined distance. However, the controller 26 may maintain the initially determined target design terrain 70 until switching from forward to reverse.
  • the controller 26 updates the current terrain 50 based on the updated work site terrain data, and newly determines the target design terrain 70 based on the updated current terrain 50. Then, the controller 26 controls the blade 18 along the newly determined target design landform 70. By repeating such processing, excavation is performed so that the current terrain 50 approaches the final design terrain 60.
  • the controller 26 refers to the target displacement data and determines the displacement distance ⁇ Z corresponding to the movement amount n. Then, the controller 26 determines the target design landform 70 displaced from the current landform 50 by the displacement distance ⁇ Z and the vertical direction. By controlling the blade 18 toward the target design terrain 70, the work can be smoothly performed without generating large unevenness.
  • the controller 26 determines the movement amount n of the work vehicle 1 at the time when the current amount of retained soil becomes larger than a predetermined threshold as the first end value b2. As a result, it is possible to more accurately prevent the amount of the retained soil from becoming excessive.
  • the controller 26 corrects the target displacement data C according to the magnitude of the traction force F of the work vehicle 1. Thereby, the controller 26 corrects the target design landform 70 according to the magnitude of the traction force F of the work vehicle 1. Thereby, the target design landform 70 can be optimized according to the traction force F. This will be described with a specific case. As a work machine control of the work vehicle 1, a case is assumed in which control that operates along the target design landform 70 and load control of the conventional technology are performed simultaneously. If the traction force becomes larger than a predetermined value while the work implement 13 is operating along the target design landform 70, the work implement 13 is raised by load control.
  • the controller 26 corrects the target design landform 70 according to the traction force, the generation of the unevenness is suppressed.
  • Work vehicle 1 is not limited to a bulldozer, but may be another vehicle such as a wheel loader or a motor grader.
  • Work vehicle 1 may be a vehicle that can be remotely controlled. In that case, a part of the control system 3 may be arranged outside the work vehicle 1.
  • the controller 26 may be disposed outside the work vehicle 1.
  • the controller 26 may be located in a control center remote from the work site.
  • the controller 26 may include a plurality of controllers 26 that are separate from each other.
  • the controller 26 may include a remote controller 261 disposed outside the work vehicle 1 and an in-vehicle controller 262 mounted on the work vehicle 1.
  • the remote controller 261 and the vehicle-mounted controller 262 may be able to communicate wirelessly via the communication devices 38 and 39.
  • a part of the functions of the controller 26 described above may be executed by the remote controller 261, and the remaining functions may be executed by the in-vehicle controller 262.
  • the process of determining the target design landform 70 may be executed by the remote controller 261, and the process of outputting a command signal to the work machine 13 may be executed by the in-vehicle controller 262.
  • the operating device 25a may be disposed outside the work vehicle 1. In that case, the cab may be omitted from the work vehicle 1. Alternatively, the operating device 25a may be omitted from the work vehicle 1. The work vehicle 1 may be operated only by automatic control by the controller 26 without operation by the operation device 25a.
  • the current landform 50 is not limited to the position detection device 31 described above, and may be acquired by another device.
  • the current landform 50 may be acquired by the interface device 37 that receives data from an external device.
  • the interface device 37 may receive the current terrain data measured by the external measuring device 41 by radio.
  • the interface device 37 may be a recording medium reading device, and may receive the current landform data measured by the external measuring device 41 via the recording medium.
  • the controller 26 may determine the target design terrain 70 based on the smoothed current terrain 50. That is, the controller 26 may determine the displacement distance ⁇ Z and the displaced target design landform 70 from the smoothed current landform 50.
  • Smoothing means a process of smoothing the height change of the current landform 50.
  • the controller 26 may smooth the heights Z0 to Zn at a plurality of points on the current landform 50 by the following equation (3).
  • Zn_sm indicates the height of each point in the smoothed current landform 50. In Equation 3, smoothing is performed using the average height of five points. However, the number of points used for smoothing may be less than 5 or greater than 5.
  • the number of points used for smoothing can be changed, and the operator may be able to set the desired degree of smoothing by changing the number of points used for smoothing. Also, not only the average value of the height of the point to be smoothed and the previous and subsequent points, but also the average value of the height of the point to be smoothed and the point located in front of it is calculated. May be. Or the average value of the height of the point used as the object of smoothing, and the point located behind it may be calculated. Or not only an average value but another smoothing process may be used.
  • the target displacement data may be data indicating the relationship between the target load parameter and the movement amount.
  • the controller 26 may determine the target design landform with reference to target load parameter data indicating the relationship between the target load parameter and the current position of the work vehicle 1.
  • the target load parameter may be a parameter related to the load on the work machine 13, and is not limited to the target displacement as in the above embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram showing another example of the target load parameter data.
  • the target load parameter may be a target soil amount S_target for each point on the flat terrain. That is, the target load parameter may be the target soil amount S_target per unit distance.
  • the controller 26 can calculate the displacement distance ⁇ Z from the target soil amount S_target and the width of the blade 13.
  • the target load parameter may be a parameter different from the target soil amount S_target per unit distance.
  • the target load parameter may be a parameter indicating a target value of the load on the work machine 13 at each point.
  • the controller 26 can calculate the displacement distance ⁇ Z for each point from the target load parameter. In that case, the controller 26 may increase the displacement distance ⁇ Z in accordance with an increase in the target load parameter.
  • the controller 26 may determine the target design landform 70 displaced upward from the current landform 50 by a displacement distance ⁇ Z.
  • the embankment work can be performed instead of the excavation work.
  • Control system 13 Working machine 26 Controller 50 Current terrain 70 Target Design Terrain (Target Profile) b1 First start value b2 First end value b3 Second start value C Target displacement data F Traction force (load applied to work vehicle) n Travel distance Z_offset Target displacement

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Abstract

作業車両の制御システムは、コントローラを備える。コントローラは以下の処理を行うようにプログラムされている。コントローラは、作業対象の目標プロファイルを決定する。コントローラは、目標プロファイルに従って作業機を動作させる指令信号を生成する。コントローラは、作業車両の負荷を取得する。コントローラは、負荷の大きさに応じて目標プロファイルを修正する。コントローラは、修正された目標プロファイルに従って作業機を動作させる指令信号を生成する。

Description

作業車両の制御システム、及び作業機の軌跡設定方法
 本発明は、作業車両の制御システム、及び作業機の軌跡設定方法に関する。
 従来、ブルドーザ、或いはグレーダ等の作業車両において、ブレードなどの作業機の位置を自動的に調整する制御が提案されている。例えば、特許文献1では、掘削作業において、ブレードが受ける負荷を目標負荷に一致させる負荷制御により、ブレードの位置が自動調整される。
特許第5247939号公報
 上述した従来の制御によれば、ブレードへの負荷が過剰に大きくなったときにブレードを上昇させることにより、シュースリップの発生を抑えることができる。これにより、効率良く作業を行うことができる。
 しかし、従来の制御では、図18に示すように、まず設計地形100に沿うようにブレードが制御される。その後、ブレードへの負荷が大きくなると、負荷制御によってブレードを上昇させる(図18のブレードの軌跡200参照)。従って、大きな起伏のある地形300を掘削する場合には、ブレードが受ける負荷が急速に大きくなることで、ブレードを急速に上昇させてしまうことがあり得る。その場合、凹凸の大きな地形が形成されることになる。凹凸の大きな地形が一旦形成されると、以後、スムーズな掘削作業を行うことが困難となる。そのため、凹凸の大きな地形を形成しない掘削作業を行うことが好ましい。
 本発明は、自動制御によって、効率良く作業を行うと共に、作業によって凹凸の大きな地形が形成されることを抑えることを目的とする。
 第1の態様に係る作業車両の制御システムは、コントローラを備える。コントローラは以下の処理を行うようにプログラムされている。コントローラは、作業対象の目標プロファイルを決定する。コントローラは、目標プロファイルに従って作業機を動作させる指令信号を生成する。コントローラは、作業車両の負荷を取得する。コントローラは、負荷の大きさに応じて目標プロファイルを修正する。コントローラは、修正された目標プロファイルに従って作業機を動作させる指令信号を生成する。
 第2の態様に係る作業機の軌跡設定方法は、以下の処理を備える。第1の処理は、作業対象の目標プロファイルを決定することである。第2の処理は、目標プロファイルに従って作業機を動作させるように作業機の軌跡を設定することである。第3の処理は、作業車両の負荷を取得することである。第4の処理は、負荷の大きさに応じて目標プロファイルを修正することである。第5の処理は、修正された目標プロファイルに従って作業機を動作させるように作業機の軌跡を設定することである。
 第3の態様に係る作業車両は、作業機とコントローラとを備える。コントローラは、作業対象の目標プロファイルを決定する。コントローラは、目標プロファイルに従って作業機を動作させる指令信号を生成する。コントローラは、作業車両の負荷を取得する。コントローラは、負荷の大きさに応じて目標プロファイルを修正する。コントローラは、修正された目標プロファイルに従って作業機を動作させる指令信号を生成する。
 本発明によれば、自動制御によって、効率良く作業を行うと共に、作業によって凹凸の大きな地形が形成されることを抑えることができる。
実施形態に係る作業車両を示す側面図である。 作業車両の駆動系と制御システムとの構成を示すブロック図である。 作業車両の構成を示す模式図である。 作業機の自動制御の処理を示すフローチャートである。 最終設計地形、現況地形、及び目標設計地形の一例を示す図である。 目標変位データの一例を示す図である。 目標変位を決定するための処理を示すフローチャートである。 目標変位を決定するための処理を示すフローチャートである。 修正された目標変位データの一例を示す図である。 修正された目標変位データの一例を示す図である。 目標変位を決定するための処理を示すフローチャートである 修正された目標変位データの一例を示す図である。 修正された目標変位データの一例を示す図である。 第1変形例に係る制御システムの構成を示すブロック図である。 第2変形例に係る制御システムの構成を示すブロック図である。 目標負荷パラメータデータの例を示す図である。 目標設計地形の他の例を示す図である。 従来技術による掘削作業を示す図である。
 以下、実施形態に係る作業車両について、図面を参照しながら説明する。図1は、実施形態に係る作業車両1を示す側面図である。本実施形態に係る作業車両1は、ブルドーザである。作業車両1は、車体11と、走行装置12と、作業機13と、を備えている。
 車体11は、運転室14とエンジン室15とを有する。運転室14には、図示しない運転席が配置されている。エンジン室15は、運転室14の前方に配置されている。走行装置12は、車体11の下部に取り付けられている。走行装置12は、左右一対の履帯16を有している。なお、図1では、左側の履帯16のみが図示されている。履帯16が回転することによって、作業車両1が走行する。作業車両1の走行は、自律走行、セミ自律走行、オペレータの操作による走行のいずれの形式であってもよい。
 作業機13は、車体11に取り付けられている。作業機13は、リフトフレーム17と、ブレード18と、リフトシリンダ19と、を有する。
 リフトフレーム17は、車幅方向に延びる軸線Xを中心として上下に動作可能に車体11に取り付けられている。リフトフレーム17は、ブレード18を支持している。ブレード18は、車体11の前方に配置されている。ブレード18は、リフトフレーム17の上下動に伴って上下に移動する。
 リフトシリンダ19は、車体11とリフトフレーム17とに連結されている。リフトシリンダ19が伸縮することによって、リフトフレーム17は、軸線Xを中心として上下に回転する。
 図2は、作業車両1の駆動系2と制御システム3との構成を示すブロック図である。図2に示すように、駆動系2は、エンジン22と、油圧ポンプ23と、動力伝達装置24と、を備えている。
 油圧ポンプ23は、エンジン22によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ23から吐出された作動油は、リフトシリンダ19に供給される。なお、図2では、1つの油圧ポンプ23が図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。
 動力伝達装置24は、エンジン22の駆動力を走行装置12に伝達する。動力伝達装置24は、例えば、HST(Hydro Static Transmission)であってもよい。或いは、動力伝達装置24は、例えば、トルクコンバーター、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。
 制御システム3は、操作装置25aと、制御モードの設定装置25bと、コントローラ26と、記憶装置28と、制御弁27とを備える。操作装置25aは、作業機13及び走行装置12を操作するための装置である。操作装置25aは、運転室14に配置されている。操作装置25aは、作業機13及び走行装置12を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。操作装置25aは、例えば、操作レバー、ペダル、スイッチ等を含む。
 例えば、走行装置12用の操作装置25aは、前進位置と後進位置と中立位置とに操作可能に設けられる。操作装置25aの位置を示す操作信号は、コントローラ26に出力される。コントローラ26は、操作装置25aの操作位置が前進位置であるときには、作業車両1が前進するように、走行装置12、或いは動力伝達装置24を制御する。操作装置25aの操作位置が後進位置であるときには、コントローラ26は、作業車両1が後進するように、走行装置12、或いは動力伝達装置24を制御する。
 制御モードの設定装置25bは、例えばタッチパネル式の入力装置である。ただし、設定装置25bは、スイッチ等の他の入力装置であってもよい。制御モードは、後述するように、負荷モードと、ブレード仕様によるモードとを含む。負荷モードは、「Light」、「Normal」、「Heavy」のモードから選択できる。「Light」は、ブレード18への負荷が軽い制御モードである。「Heavy」は、ブレード18への負荷が重い制御モードである。「Normal」は、ブレード18への負荷が「Light」と「Heavy」の間である制御モードである。
 ブレード仕様は、例えば、「Full」モードと「Semi」モードとから選択できる。「Full」モードは、大型のブレード18が装着されているときの制御モードであり、「Semi」モードは、小型のブレード18が装着されているときの制御モードである。
 コントローラ26は、取得したデータに基づいて作業車両1を制御するようにプログラムされている。コントローラ26は、例えばCPU等の処理装置を含む。コントローラ26は、操作装置25aから操作信号を取得する。コントローラ26は、操作信号に基づいて、制御弁27を制御する。なお、コントローラ26は、一体に限らず、複数のコントローラに分かれていてもよい。
 制御弁27は、比例制御弁であり、コントローラ26からの指令信号によって制御される。制御弁27は、リフトシリンダ19などの油圧アクチュエータと、油圧ポンプ23との間に配置される。制御弁27は、油圧ポンプ23からリフトシリンダ19に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ26は、上述した操作装置25aの操作に応じてブレード18が動作するように、制御弁27への指令信号を生成する。これにより、リフトシリンダ19が、操作装置25aの操作量に応じて、制御される。なお、制御弁27は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁27は、電磁比例制御弁であってもよい。
 制御システム3は、リフトシリンダセンサ29を備える。リフトシリンダセンサ29は、リフトシリンダ19のストローク長さ(以下、「リフトシリンダ長L」という。)を検出する。図3に示すように、コントローラ26は、リフトシリンダ長Lに基づいてブレード18のリフト角θliftを算出する。図3は、作業車両1の構成を示す模式図である。
 図3では、作業機13の原点位置が二点鎖線で示されている。作業機13の原点位置は、水平な地面上でブレード18の刃先が地面に接触した状態でのブレード18の位置である。リフト角θliftは、作業機13の原点位置からの角度である。
 図2に示すように、制御システム3は、位置検出装置31を備えている。位置検出装置31は、作業車両1の位置を測定する。位置検出装置31は、GNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバ32と、IMU 33と、を備える。GNSSレシーバ32は、例えばGPS(Global Positioning System)用の受信機である。GNSSレシーバ32のアンテナは、運転室14上に配置される。GNSSレシーバ32は、衛星より測位信号を受信し、測位信号によりアンテナの位置を演算して車体位置データを生成する。コントローラ26は、GNSSレシーバ32から車体位置データを取得する。
 IMU 33は、慣性計測装置(Inertial Measurement Unit)である。IMU 33は、車体傾斜角データと車体加速度データを取得する。車体傾斜角データは、車両前後方向の水平に対する角度(ピッチ角)、および車両横方向の水平に対する角度(ロール角)を含む。車体加速度データは、作業車両1の加速度を含む。コントローラ26は、車体加速度データにより、作業車両1の進行方向と車速とを得る。コントローラ26は、IMU 33から車体傾斜角データ及び車体加速度データを取得する。
 コントローラ26は、リフトシリンダ長Lと、車体位置データと、車体傾斜角データとから、刃先位置P0を演算する。図3に示すように、コントローラ26は、車体位置データに基づいて、GNSSレシーバ32のグローバル座標を算出する。コントローラ26は、リフトシリンダ長Lに基づいて、リフト角θliftを算出する。コントローラ26は、リフト角θliftと車体寸法データに基づいて、GNSSレシーバ32に対する刃先位置P0のローカル座標を算出する。コントローラ26は、車体加速度データから作業車両1の進行方向と車速とを算出する。車体寸法データは、記憶装置28に記憶されており、GNSSレシーバ32に対する作業機13の位置を示す。コントローラ26は、GNSSレシーバ32のグローバル座標と刃先位置P0のローカル座標と車体傾斜角データとに基づいて、刃先位置P0のグローバル座標を算出する。コントローラ26は、刃先位置P0のグローバル座標を刃先位置データとして取得する。
 制御システム3は、動力伝達装置24の出力を計測する出力センサ34を備える。動力伝達装置24が油圧モータを含むHSTの場合には、出力センサ34は、油圧モータの駆動油圧を検出する圧力センサであってもよい。出力センサ34は、油圧モータの出力回転速度を検出する回転センサであってもよい。動力伝達装置24がトルクコンバーターを有する場合には、出力センサ34は、トルクコンバーターの出力回転速度を検出する回転センサであってもよい。出力センサ34の検出値を示す検出信号は、コントローラ26に出力される。
 コントローラ26は、出力センサ34での検出値から牽引力を算出する。作業車両1の動力伝達装置24がHSTの場合、コントローラ26は、油圧モータの駆動油圧と油圧モータの回転速度とから牽引力を算出することができる。牽引力は、作業車両1が受ける負荷である。
 動力伝達装置24がトルクコンバータとトランスミッションとを有する場合、コントローラ26は、トルクコンバーターの出力回転速度から牽引力を算出することができる。詳細には、コントローラ26は、以下の数1式から牽引力を算出する。
[数1]
F=k×T×R/(L×Z)
ここで、Fは牽引力、kは定数、Tはトランスミッション入力トルク、Rは減速比、Lは履帯リンクピッチ、Zはスプロケット歯数を示す。入力トルクTは、トルクコンバータの出力回転速度を基に演算される。ただし、牽引力の検出方法は上述したものに限らず、他の方法により検出されてもよい。
 記憶装置28は、例えばメモリーと補助記憶装置とを含む。記憶装置28は、例えば、RAM、或いはROMなどであってもよい。記憶装置28は、半導体メモリ、或いはハードディスクなどであってもよい。記憶装置28は、非一時的な(non-transitory)コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置28は、プロセッサによって実行可能であり作業車両1を制御するためのコンピュータ指令を記録している。
 記憶装置28は、設計地形データと作業現場地形データとを記憶している。設計地形データは、最終設計地形を示す。最終設計地形は、作業現場の表面の最終的な目標形状である。設計地形データは、例えば、三次元データ形式の土木施工図である。作業現場地形データは、作業現場の現況の地形を示す。作業現場地形データは、例えば、三次元データ形式の現況地形測量図である。作業現場地形データは、例えば、航空レーザ測量で得ることができる。
 コントローラ26は、現況地形データを取得する。現況地形データは、作業現場の現況地形を示す。作業現場の現況地形は、作業車両1の進行方向に沿う領域の地形である。現況地形データは、作業現場地形データと上述の位置検出装置31から得られる作業車両1の位置と進行方向とからコントローラ26での演算により取得される。コントローラ26は、現況地形データと、設計地形データと、刃先位置データとに基づいて、作業機13を自動的に制御する。
 なお、作業機13の自動制御は、オペレータによる手動操作と合わせて行われる半自動制御であってもよい。或いは、作業機13の自動制御は、オペレータによる手動操作無しで行われる完全自動制御であってもよい。
 以下、コントローラ26によって実行される、掘削における作業機13の自動制御について説明する。図4は、掘削作業における作業機13の自動制御の処理を示すフローチャートである。
 図4に示すように、ステップS101では、コントローラ26は、現在位置データを取得する。ここでは、コントローラ26は、上述したように、ブレード18の現在の刃先位置P0を取得する。
 ステップS102では、コントローラ26は、設計地形データを取得する。図5に示すように、設計地形データは、作業車両1の進行方向において、複数の参照点での最終設計地形60の高さZdesignを含む。複数の参照点は、作業車両1の進行方向に沿う所定間隔ごとの複数地点を示す。複数の参照点は、ブレード18の進行パス上にある。なお、図5では、最終設計地形60は、水平方向に平行な平坦な形状であるが、これと異なる形状であってもよい。
 ステップS103では、コントローラ26は、現況地形データを取得する。コントローラ26は、記憶装置28より得られる作業現場地形データと、位置検出装置31より得られる車体の位置データ及び進行方向データから演算により、現況地形データを取得する。
 現況地形データは、作業車両1の進行方向に位置する地形を示す情報である。図5は、現況地形50の断面を示す。なお、図5において、縦軸は、地形の高さを示しており、横軸は、作業車両1の進行方向における現在位置からの距離を示している。
 詳細には、現況地形データは、作業車両1の進行方向において、現在位置から所定の地形認識距離dnまでの複数の参照点での現況地形50の高さZ0~Znを含む。本実施形態において、現在位置は、作業車両1の現在の刃先位置P0に基づいて定められる位置である。ただし、現在位置は、作業車両1の他の部分の現在位置に基づいて定められてもよい。複数の参照点は、所定間隔、例えば1mごとに並んでいる。
 ステップS104では、コントローラ26は、選択された制御モードを取得する。コントローラ26は、上述した設定装置25bによって選択された制御モードを取得する。
 ステップS105では、コントローラ26は、掘削開始位置(作業開始位置)を取得する。例えば、コントローラ26は、刃先位置P0が、現況地形50の高さZ0を最初に下回ったときの位置を掘削開始位置として取得する。これにより、ブレード18の刃先が下げられて現況地形50を掘削し始めた位置が掘削開始位置として取得される。ただし、コントローラ26は、他の方法によって、掘削開始位置を取得してもよい。例えば、コントローラ26は、操作装置25aの操作に基づいて、掘削開始位置を取得してもよい。例えば、コントローラ26は、ボタン、或いは、タッチパネルによる画面操作などの操作に基づいて、掘削開始位置を取得してもよい。
 ステップS106では、コントローラ26は、作業車両1の移動量を取得する。コントローラ26は、ブレード18の進行パスにおいて掘削開始位置から現在位置まで進んだ距離を、移動量として取得する。作業車両1の移動量は、車体11の移動量であってもよい。或いは、作業車両1の移動量は、ブレード18の刃先の移動量であってもよい。
 ステップS107では、コントローラ26は、目標設計地形データを決定する。目標設計地形データは、図5に破線で記載された目標設計地形70を示す。目標設計地形70は、作業におけるブレード18の刃先の望まれる軌跡を示す。目標設計地形70は、作業対象である地形の目標プロファイルであり、掘削作業の結果として望まれる形状を示す。
 図5に示すように、コントローラ26は、現況地形50から、変位距離ΔZ、下方に変位した目標設計地形70を決定する。変位距離ΔZは、各参照点での鉛直方向における目標変位である。本実施形態において、変位距離ΔZは、各参照点での目標深さであり、現況地形50の下方におけるブレード18の目標位置を示す。ブレード18の目標位置とは、ブレード18の刃先位置を意味する。言い換えれば、変位距離ΔZは、ブレード18によって掘削される単位移動量当たりの土量を示す。従って、目標設計地形データは、複数の参照点と複数の目標土量との関係を示す。
 なお、コントローラ26は、最終設計地形60を下方に越えないように、目標設計地形70を決定する。従って、コントローラ26は、掘削作業時には、最終設計地形60以上、且つ、現況地形50より下方に位置する目標設計地形70を決定する。
 詳細には、コントローラ26は、以下の数2式により、目標設計地形70の高さZを決定する。
[数2]
Z = Zm - ΔZ
ΔZ = t1*t2* Z_offset
 Zm(m=1,・・・, n)は、複数の参照点での現況地形50の高さZ0~Znである。ΔZは変位距離であり、図5では掘削深さを示す。t1は、作業車両が利用可能な牽引力の大きさを示す牽引力データに基づく倍率である。牽引力データは、選択された負荷モードに応じて決定される。負荷モードが「Light」、「Normail」、「Heavy」の順に、t1が大きくなる。
 t2は、ブレード仕様データによる倍率である。ブレード仕様データは、選択されたブレード仕様に応じて決定される。「Full」モードでは、「Semi」モードよりもt2は大きい。
 Z_offsetは、作業車両1の移動量に応じて決定される目標変位である。目標変位Z_offsetは、ブレード18への負荷に関係する目標負荷パラメータの一例である。目標変位Z_offsetは、地表からのブレード18の高さ方向(鉛直方向)の変位量を示す。図6は、目標変位データCの一例を示す図である。目標変位データCは、ブレード18の地表からの鉛直下方向への掘削深さ(目標変位)Z_offsetを、作業車両1の水平方向の移動量nの従属変数として示す。作業車両1の水平方向の移動量nは、ブレード18の水平方向の移動量と実質的に同じ値である。コントローラ26は、図6に示す目標変位データCを参照して、作業車両1の移動量nから、目標変位Z_offsetを決定する。
 図6に示すように、目標変位データCは、作業車両1の移動量nと、目標変位Z_offsetと、の関係を規定する。目標変位データCは、記憶装置28に記憶されている。以降は説明を簡単にするため、t1とt2の値を1として変位距離ΔZは目標変位Z_offsetに等しいとする。
 図6に示すように、目標変位データCは、開始時データc1と、掘削時データc2と、移行時データc3と、運土時データc4とを含む。開始時データc1は、掘削開始領域での移動量nと目標変位Z_offsetとの関係を規定する。掘削開始領域は、掘削開始点Sから定常掘削開始点Dまでの領域である。開始時データc1で示されるように、掘削開始領域では、移動量nの増大に応じて徐々に増大する目標変位Z_offsetが規定される。開始時データc1は、移動量nに対して線的に増加する目標変位Z_offsetを規定する。
 掘削時データc2は、掘削領域での移動量nと目標変位Z_offsetとの関係を規定する。掘削領域は、定常掘削開始点Dから運土移行開始点Tまでの領域(第1領域)である。掘削時データc2で示されるように、掘削領域では、目標変位Z_offsetは、一定値に規定される。掘削時データc2は、移動量nに対して一定の目標変位Z_offsetを規定する。
 移行時データc3は、運土移行領域での移動量nと目標変位Z_offsetとの関係を規定する。運土移行領域は、定常掘削終了点Tから運土開始点Pまでの領域である。移行時データc3で示されるように、運土移行領域では、移動量nの増大に応じて徐々に減少する目標変位Z_offsetが規定される。移行時データc3は、移動量nに対して線的に減少する目標変位Z_offsetを規定する。
 運土時データc4は、運土領域での移動量nと目標変位Z_offsetとの関係を規定する。運土領域は、運土開始点Pから開始される領域(第2領域)である。運土時データc4に示されるように、運土領域では、目標変位Z_offsetは一定値に規定される。運土時データc4は、移動量nに対して一定の目標変位Z_offsetを規定する。
 詳細には、掘削領域は、第1開始値b1から開始され、第1終了値b2で終了する。運土領域は、第2開始値b3から開始される。第1終了値b2は、第2開始値b3よりも小さい。従って、掘削領域は、運土領域よりも、移動量nが小さいときに開始される。掘削領域での目標変位Z_offsetは、第1目標値a1で一定である。運土領域での目標変位Z_offsetは、第2目標値a2で一定である。第1目標値a1は、第2目標値a2よりも大きい。従って、掘削領域では運土領域よりも大きな変位距離ΔZが規定される。
 掘削開始位置での目標変位Z_offsetは、開始値a0である。開始値a0は、第1目標値a1よりも小さい。開始目標値a0は、第2目標値a2よりも小さい。
 図7は、目標変位Z_offsetの決定処理を示すフローチャートである。説明を簡単にするため、以下に説明する決定処理では、作業車両1の走行は前進のみであるものとする。決定処理は、操作装置25aが前進の位置に移動すると開始される。ステップS201では、コントローラ26は、移動量nが0以上、且つ、第1開始値b1未満であるか判定する。移動量nが0以上、且つ、第1開始値b1未満であるときには、ステップS202において、コントローラ26は、移動量nの増大に応じて、目標変位Z_offsetを開始値a0から徐々に増大させる。
 開始値a0は、定数であり、記憶装置28に記憶されている。開始値a0は、掘削開始時にブレード18への負荷が過剰に大きくならない程度に小さな値であることが好ましい。第1開始値b1は、図6に示す掘削開始領域での傾きc1、開始値a0、及び第1目標値a1から演算により求められる。傾きc1は、定数であり、記憶装置28に記憶されている。傾きc1は、掘削開始から掘削作業に迅速に移行可能であると共に、ブレード18への負荷が過剰に大きくならない程度の値であることが好ましい。
 ステップS203では、コントローラ26は、移動量nが、第1開始値b1以上、且つ、第1終了値b2未満であるか判定する。移動量nが、第1開始値b1以上、且つ、第1終了値b2未満であるときには、ステップS204において、コントローラ26は、目標変位Z_offsetを第1目標値a1に設定する。第1目標値a1は、定数であり、記憶装置28に記憶されている。第1目標値a1は、効率よく掘削を行うことができると共に、ブレード18への負荷が過剰に大きくならない程度の値であることが好ましい。
 ステップS204の処理の後、ステップS400の第2サブルーチンSub2の処理に進む。また、メインルーチンのステップS201からステップS208の処理と並行して、ステップS300の第1サブルーチンSub1の処理が実施される。第1サブルーチンSub1と第2サブルーチンSub2については後述する。
 ステップS205では、コントローラ26は、移動量nが、第1終了値b2以上、且つ、第2開始値b3未満であるか判定する。移動量nが、第1終了値b2以上、且つ、第2開始値b3未満であるときには、ステップS206において、コントローラ26は、移動量nの増大に応じて、目標変位Z_offsetを第1目標値a1から徐々に低減させる。
 第1終了値b2は、ブレード18の現在の保有土量が、所定の閾値を越えるときの移動量である。従って、ブレード18の現在の保有土量が、所定の閾値を越えたときに、コントローラ26は、目標変位Z_offsetを第1目標値a1から低減させる。所定の閾値は、例えばブレード18の最大容量に基づいて決定される。例えば、ブレード18の現在の保有土量は、ブレード18への負荷が測定され、当該負荷から演算により決定されてもよい。或いは、ブレード18の画像がカメラによって取得され、当該画像を分析することによって、ブレード18の現在の保有土量が算出されてもよい。
 なお、作業開始時には、第1終了値b2として、所定の初期値が設定される。作業開始後には、ブレード18の保有土量が所定の閾値を越えたときの移動量が更新値として記憶され、第1終了値b2は記憶された更新値に基づいて更新される。
 ステップS207では、コントローラ26は、移動量nが、第2開始値b3以上であるか判定する。移動量nが、第2開始値b3以上であるかときには、ステップS208において、コントローラ26は、目標変位Z_offsetを第2目標値a2に設定する。
 第2目標値a2は、定数であり、記憶装置28に記憶されている。第2目標値a2は、運土作業に適した値に設定されることが好ましい。第2開始値b3は、図6に示す運土移行領域での傾きc2、第1目標値a1、及び第2目標値a2から演算により求められる。傾きc2は、定数であり、記憶装置28に記憶されている。傾きc2は、掘削作業から運土作業に迅速に移行可能であると共に、ブレード18への負荷が過剰に大きくならない程度の値であることが好ましい。
 なお、開始値a0、第1目標値a1、及び第2目標値a2は、作業車両1の状況等に応じて変更されてもよい。第1開始値b1、第1終了値b2、及び第2開始値b3は、定数として記憶装置28に記憶されてもよい。
 次に、上述した第1サブルーチンSub1と第2サブルーチンSub2との処理に付いて説明する。第1サブルーチンSub1と第2サブルーチンSub2との処理は、牽引力に応じて目標変位データCを修正して最適化するための処理である。図8は、第1サブルーチンSub1の処理を示すフローチャートである。
 まず、ステップS301において、コントローラ26は、牽引力Fを取得する。コントローラ26は、出力センサ34の検出値から牽引力Fを算出することで、牽引力Fを取得する。
 ステップS302では、コントローラ26は、移動量nが閾値L以上であるかを判定する。閾値Lは、例えば掘削開始領域の初期を除いた領域で第1サブルーチンSub1が実行されるような値に設定される。或いは、閾値Lは、掘削領域以降の領域で第1サブルーチンSub1が実行されるような値に設定されてもよい。或いは、閾値Lは、運土領域以降の領域で第1サブルーチンSub1が実行されるような値に設定されてもよい。
 ステップS303において、コントローラ26は、牽引力Fが第1閾値F1以上であるかを判定する。詳しくは、コントローラ26は、牽引力Fが第1閾値F1以上であり、且つ、その状態の継続時間が所定時間t以上であるかを判定する。牽引力Fが第1閾値F1以上であるときには、処理はステップS304に進む。ステップS304では、目標高さ変位Z_offsetの値を、所定値r1、減らす。それにより、図9に示されるように、目標変位データCは、牽引力Fが第1閾値F1以上になったときの移動量の地点D1から、目標変位Z_offsetが、所定値r1、小さくなったデータに修正される。また、コントローラ26は、この処理を牽引力Fが第1閾値F1より小さくなるまで続ける。
 次に、ステップS305において、コントローラ26は、牽引力Fが第2閾値F2以下であるかを判定する。牽引力Fが第2閾値F2以下であるときには、処理はステップS306に進む。ステップS306では、コントローラ26は、目標変位Z_offsetの値を、所定値r2、増やす。それにより、図10に示されるように、目標変位データCは、牽引力Fが第2閾値F2以下になったときの移動量の地点D2から、目標変位Z_offsetが所定値r2大きくなったデータに修正される。また、コントローラ26は、この処理を牽引力Fが第2閾値F2より大きくなるまで続ける。
 なお、第1閾値F1は、掘削時の牽引力が作業車両1にとって過剰に大きくならないような値に設定されることが好ましい。第2閾値F2は、掘削時の牽引力が作業車両1にとって過剰に小さくなることで作業性が低くならないような値に設定されることが好ましい。所定値r1,r2は、互いに異なる値であってもよく、同じ値であってもよい。所定値r1,r2は、牽引力が過剰に大きく変化しないような値に設定されることが好ましい。
 図11は、第2サブルーチンSub2の処理を示すフローチャートである。図7に示すステップS204の処理の後、処理は、図11に示すサブルーチン2(Sub2)に進む。
 図11に示すように、コントローラ26は、まずステップS401において、作業車両1の牽引力Fが第3閾値F3より小さく、且つ、第4閾値F4より大きいかを判定する。詳しくは、牽引力Fが第3閾値より小さく、且つ、第4閾値F4より大きく、且つ、その状態の継続時間が所定時間t以上であるかを判定する。なお、以下の説明では、牽引力Fの大きさを判定するときの継続時間の条件は説明を簡略にするため省略する。牽引力Fが第3閾値F3より小さく、且つ、第4閾値F4より大きいときには、処理は、図7に示すメインルーチンに戻って、ステップS205に進む。牽引力Fが第3閾値F3より小さく、且つ、第4閾値F4より大きい範囲外であるときには、処理はステップS402に進む。
 ステップS402では、コントローラ26は、牽引力Fが第3閾値F3以上であるか否かを判定する。牽引力Fが第3閾値F3以上であるときには、処理はステップS403に進む。ステップS403では、コントローラ26は、第1終了値をb2からb2’に変更し、第2開始値をb3からb3’に変更する。b2’はb2より小さな値である。b3’は、b3よりも小さな値である。なお、b3’は、b3-(b2-b2’)に等しい。
 第3閾値F3は、掘削時の牽引力が作業車両1にとって過剰に大きくならないような値に設定されることが好ましい。b2’は、牽引力Fが第3閾値F3以上となったときの移動量であってもよい。b3’は、b2’と移行時データc3の傾きとから算出されてもよい。
 これにより、図12に示すように、定常掘削終了点がTからT’に変更され、掘削領域の終了が早くなる。また、運土開始点がPからP’に変更され、運土領域の開始が早くなる。
 ステップS402で、牽引力Fが第3閾値F3より小さいときには、処理はステップS404に進む。ステップS404では、コントローラ26は、移動量b2において、牽引力Fが第4閾値F4より小さいかを判定する。牽引力Fが第4閾値F4より小さいときには、処理はステップS405に進む。ステップS405では、コントローラ26は、第1終了値をb2からb2’’に変更し、第2開始値をb3からb3’’に変更する。b2’’はb2より大きな値である。b3’’は、b3よりも大きな値である。なお、b3’’は、b3+(b2’’-b2)に等しい。
 これにより、図13に示すように、定常掘削終了点がTからT’’に変更され、掘削領域の終了が延長される。また、運土開始点がPからP’’に変更され、運土領域の開始が遅くなる。
 なお、第4閾値F4は、掘削時の牽引力が作業車両1にとって過剰に小さくなることで作業性が低くならないような値に設定されることが好ましい。b2’’及びb3’’は、予め定められた所定値であってもよい。或いは、b2’’は、牽引力Fが第4閾値F4以上となったときの移動量であってもよい。b3’’は、b2’’と移行時データc3の傾きとから算出されてもよい。
 ステップS405での判定が否の場合、処理は、図7に示すメインルーチンに戻って、ステップS205に進む。
 以上のように、目標変位Z_offsetが決定されることで、目標設計地形70の高さZが決定される。
 図4に示すステップS108では、コントローラ26は、目標設計地形70に向ってブレード18を制御する。ここでは、コントローラ26は、ステップS107で作成した目標設計地形70に向ってブレード18の刃先位置が移動するように、作業機13への指令信号を生成する。生成された指令信号は、制御弁27に入力される。それにより、作業機13の刃先位置P0が目標設計地形70に沿って移動する。
 上述した掘削領域では、現況地形50と目標設計地形70との間の変位距離ΔZが、他の領域と比べて大きい。これにより、掘削領域では、現況地形50の掘削作業が行われる。運土領域では、現況地形50と目標設計地形70との間の変位距離ΔZが他の領域と比べて小さい。これにより、運土領域では、地面の掘削が控えられ、ブレード18に保持されている土砂が運搬される。
 ステップS109では、コントローラ26は、作業現場地形データを更新する。コントローラ26は、刃先位置P0の最新の軌跡を示す位置データを、現況地形データとして取得し、取得した現況地形データによって作業現場地形データを更新する。或いは、コントローラ26は、車体位置データと車体寸法データとから履帯16の底面の位置を算出し、履帯16の底面の軌跡を示す位置データを現況地形データとして取得してもよい。この場合、作業地形データの更新は即時に行うことができる。
 或いは、現況地形データは、作業車両1の外部の測量装置によって計測された測量データから生成されてもよい。外部の測量装置として、例えば、航空レーザ測量を用いてよい。或いは、カメラによって現況地形50を撮影し、カメラによって得られた画像データから現況地形データが生成されてもよい。例えば、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)による空撮測量を用いてよい。外部の測量装置又はカメラの場合、作業現場地形データの更新は、所定周期ごと、あるいは随時に行われてもよい。
 なお、上記の処理は、作業車両1が前進しているときに実行される。例えば、走行装置12用の操作装置25aが前進位置であるときに、上記の処理が実行される。ただし、作業車両1が、所定距離以上、後進すると、掘削開始位置、及び、移動量nは、初期化される。また、ブレード18の保有土量も初期化される。コントローラ26は、所定距離、前進するごとに、複数の参照点に対する目標設計地形70を決定し、更新する。ただし、コントローラ26は、前進から後進に切り換えられるまで、当初決定した目標設計地形70を維持してもよい。
 そして、再び作業車両1が前進したときに、上記の処理が実行される。コントローラ26は、更新された作業現場地形データを基に現況地形50を更新し、更新された現況地形50に基づいて、目標設計地形70を新たに決定する。そして、コントローラ26は、新たに決定された目標設計地形70に沿って、ブレード18を制御する。このような処理が繰り返されることにより、現況地形50が最終設計地形60に近づくように、掘削が行われる。
 以上説明した、本実施形態に係る作業車両1の制御システム3によれば、コントローラ26は、目標変位データを参照して、移動量nに応じた変位距離ΔZを決定する。そして、コントローラ26は、現況地形50から変位距離ΔZ、鉛直方向に変位した目標設計地形70を決定する。このような目標設計地形70に向ってブレード18が制御されることで、大きな凹凸を生成させることなく、スムーズに作業を行うことができる。
 掘削作業では、作業車両1の移動量nが小さいときには、ブレード18での保有土量は少ない。従って、作業車両1の移動量nが小さい掘削領域において、大きな変位距離ΔZが設定されることで、効率よく掘削作業を行うことができる。
 作業車両1の移動量nが大きいときには、ブレード18での保有土量は多い。そのため、作業車両1の移動量nが大きい運土領域では、小さな変位距離ΔZが設定されることで、保有土量が過剰となることを防止することができる。これにより、ブレード18に過剰な負荷がかかることを防止することができる。或いは、ブレード18から土が漏れることを抑えることができる。
 コントローラ26は、現在の保有土量が所定の閾値より大きくなった時点での作業車両1の移動量nを、第1終了値b2として決定する。これにより、保有土量が過剰となることを、さらに精度良く防止することができる。
 コントローラ26は、作業車両1の牽引力Fの大きさに応じて目標変位データCを修正する。それにより、コントローラ26は、作業車両1の牽引力Fの大きさに応じて目標設計地形70を修正する。それにより、目標設計地形70を牽引力Fに応じて最適化することができる。
 これを具体的なケースを挙げて説明する。作業車両1の作業機制御として、目標設計地形70に沿って動作させる制御と、従来技術の負荷制御とを同時に行っている場合を想定する。作業機13が目標設計地形70に沿って動作中に、牽引力が所定値より大きくなると、負荷制御により作業機13は上昇する。そして、牽引力が所定値以下になると、負荷制御による作業機制御は解除され、目標設計地形70に沿わせる制御が働いて作業機13は下降する。そのため、作業面に凹凸が生じる。本実施形態に係る作業車両1では、コントローラ26が牽引力に応じて目標設計地形70を修正するため、上記の凹凸の生成が抑制される。
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 作業車両1は、ブルドーザに限らず、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の車両であってもよい。
 作業車両1は、遠隔操縦可能な車両であってもよい。その場合、制御システム3の一部は、作業車両1の外部に配置されてもよい。例えば、コントローラ26は、作業車両1の外部に配置されてもよい。コントローラ26は、作業現場から離れたコントロールセンタ内に配置されてもよい。
 コントローラ26は、互いに別体の複数のコントローラ26を有してもよい。例えば、図14に示すように、コントローラ26は、作業車両1の外部に配置されるリモートコントローラ261と、作業車両1に搭載される車載コントローラ262とを含んでもよい。リモートコントローラ261と車載コントローラ262とは通信装置38,39を介して無線により通信可能であってもよい。そして、上述したコントローラ26の機能の一部がリモートコントローラ261によって実行され、残りの機能が車載コントローラ262によって実行されてもよい。例えば、目標設計地形70を決定する処理がリモートコントローラ261によって実行され、作業機13への指令信号を出力する処理が車載コントローラ262によって実行されてもよい。
 操作装置25aは、作業車両1の外部に配置されてもよい。その場合、運転室は、作業車両1から省略されてもよい。或いは、操作装置25aが作業車両1から省略されてもよい。操作装置25aによる操作無しで、コントローラ26による自動制御のみによって作業車両1が操作されてもよい。
 現況地形50は、上述した位置検出装置31に限らず、他の装置によって取得されてもよい。例えば、図15に示すように、外部の装置からのデータを受け付けるインターフェ-ス装置37によって現況地形50が取得されてもよい。インターフェ-ス装置37は、外部の計測装置41が計測した現況地形データを無線によって受信してもよい。或いは、インターフェ-ス装置37は、記録媒体の読み取り装置であって、外部の計測装置41が計測した現況地形データを記録媒体を介して受け付けてもよい。
 コントローラ26は、平滑化された現況地形50に基づいて、目標設計地形70を決定してもよい。すなわち、コントローラ26は、平滑化された現況地形50から、変位距離ΔZ、変位した目標設計地形70を決定してもよい。平滑化とは、現況地形50の高さ変化をなだらかにする処理を意味する。例えば、コントローラ26は、以下の数3式によって現況地形50の複数の地点での高さZ0~Znを平滑化してもよい。
[数3]
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
 Zn_smは、平滑化された現況地形50における各地点の高さを示している。なお、数3式では、5つの地点の高さの平均値により平滑化を行っている。しかし、平滑化に用いる地点の数は5つより少ない、或いは5つより大きくてもよい。平滑化に用いる地点の数が変更可能であり、オペレータは、平滑化に用いる地点の数を変更することで、所望の平滑の度合いに設定可能であってもよい。また、平滑化の対象となる地点、及び、その前後の地点の高さの平均値に限らず、平滑化の対象となる地点、及び、その前方に位置する地点の高さの平均値が算出されてもよい。或いは、平滑化の対象となる地点、及び、その後方に位置する地点の高さの平均値が算出されてもよい。或いは、平均値に限らず、他の平滑化処理が用いられてもよい。
 目標変位データは、目標負荷パラメータと移動量との関係を示すデータであってもよい。或いは、コントローラ26は、目標負荷パラメータと作業車両1の現在位置との関係を示す目標負荷パラメータデータを参照して、目標設計地形を決定してもよい。目標負荷パラメータは、作業機13への負荷に関係するパラメータであればよく、上記の実施形態のような目標変位に限らない。
 例えば、図16は、目標負荷パラメータデータの他の例を示す図である。図16に示すように、目標負荷パラメータは、平坦な地形の各地点ごとの目標土量S_targetであってもよい。すなわち、目標負荷パラメータは、単位距離当たりの目標土量S_targetであってもよい。例えば、コントローラ26は、目標土量S_targetとブレード13の幅とから、変位距離ΔZを算出することができる。
 或いは、目標負荷パラメータは、単位距離当たりの目標土量S_targetと異なるパラメータであってもよい。例えば、目標負荷パラメータは、各地点での作業機13への負荷の目標値を示すパラメータであってもよい。コントローラ26は、目標負荷パラメータから各地点ごとの変位距離ΔZを算出することができる。その場合、コントローラ26は、目標負荷パラメータの増大に応じて、変位距離ΔZを増大させてもよい。
 図17に示すように、コントローラ26は、現況地形50から、変位距離ΔZ、上方に変位した目標設計地形70を決定してもよい。この場合、掘削作業に代えて盛土作業を行うことができる。
 本発明によれば、自動制御によって、効率良く作業を行うと共に、作業によって凹凸の大きな地形が形成されることを抑えることができる。
3   制御システム
13  作業機
26  コントローラ
50  現況地形
70  目標設計地形(目標プロファイル)
b1  第1開始値
b2  第1終了値
b3  第2開始値
C   目標変位データ
F  牽引力(作業車両が受ける負荷)
n   移動量
Z_offset 目標変位
 

Claims (21)

  1.  作業機を有する作業車両の制御システムであって、
     コントローラを備え、
     前記コントローラは、
      作業対象の目標プロファイルを決定し、
      前記目標プロファイルに従って前記作業機を動作させる指令信号を生成し、
      前記作業車両が受ける負荷を取得し、
      前記負荷の大きさに応じて前記目標プロファイルを修正し、
      修正された前記目標プロファイルに従って前記作業機を動作させる指令信号を生成する、
     ようにプログラムされている、
    作業車両の制御システム。
  2.  前記コントローラは、
      前記作業車両の現在位置を示す現在位置データを取得し、
      前記作業対象の現況地形を示す現況地形データを取得し、
      前記作業車両の作業開始位置からの移動量を前記現在位置データから取得し、
      前記移動量に応じた目標変位を示す目標変位データを参照して、前記移動量から前記目標変位を決定し、
      前記現況地形を、前記目標変位、鉛直方向に変位させた目標設計地形を決定し、
      前記目標設計地形を前記目標プロファイルとして設定する、
    請求項1に記載の作業車両の制御システム。
  3.  前記コントローラは、前記負荷の大きさに応じて前記目標変位データを修正することで、前記目標プロファイルを修正する、
    請求項2に記載の作業車両の制御システム。
  4.  前記コントローラは、
      前記作業対象の現況地形を示す現況地形データを取得し、
      前記現況地形データに基づき、前記現況地形を鉛直方向に変位させた目標設計地形を決定し、
      前記目標設計地形を前記目標プロファイルとして設定する、
    請求項1に記載の作業車両の制御システム。
  5.  前記コントローラは、前記負荷の大きさに応じて前記目標変位を修正する、
    請求項2に記載の作業車両の制御システム。
  6.  前記コントローラは、前記負荷が第1閾値以上であるときに、前記目標変位を減少させる、
    請求項5に記載の作業車両の制御システム。
  7.  前記コントローラは、前記負荷が第2閾値以下であるときに、前記目標変位を増大させる、
    請求項5に記載の作業車両の制御システム。
  8.  前記目標変位データは、第1領域と第2領域とを含み、
     前記第1領域は、前記移動量が第1開始値から第1終了値までであるときの前記目標変位を規定し、
     前記第2領域は、前記移動量が第2開始値より大きいときの前記目標変位を規定し、
     前記第1領域では、前記第2領域よりも大きな前記目標変位が規定され、
     前記コントローラは、前記負荷の大きさに応じて、前記第1終了値、及び/又は前記第2開始値を修正する、
    請求項4に記載の作業車両の制御システム。
  9.  前記コントローラは、前記負荷が第3閾値以上であるときに前記第1終了値、及び/又は前記第2開始値を減少させる、
    請求項8に記載の作業車両の制御システム。
  10.  前記コントローラは、前記負荷が第4閾値以下であるときに、前記第1終了値、及び/又は前記第2開始値を増大させる、
    請求項8に記載の作業車両の制御システム。
  11.  作業車両の作業機の軌跡を設定する方法であって、
     作業対象の目標プロファイルを決定することと、
     前記目標プロファイルに従って前記作業機を動作させるように前記作業機の軌跡を設定することと、
     前記作業車両の負荷を取得することと、
     前記負荷の大きさに応じて前記目標プロファイルを修正することと、
     修正された前記目標プロファイルに従って前記作業機を動作させるように前記作業機の軌跡を設定することと、
    を備える作業機の軌跡設定方法。
  12.  前記作業車両の現在位置を示す現在位置データを取得することと、
     前記作業対象の現況地形を示す現況地形データを取得することと、
     前記現在位置データと前記現況地形データとに基づいて、前記現況地形を鉛直方向に変位させた目標設計地形を決定することと、
     をさらに備える、
    請求項11に記載の作業機の軌跡設定方法。
  13.  前記作業車両の作業開始位置からの移動量を取得することと、
     前記移動量に応じた目標変位を示す目標変位データを参照して、前記移動量から前記目標変位を決定することと、
     前記現況地形を、前記目標変位、鉛直方向に変位させた目標設計地形を決定することと、
    をさらに備え、
     前記目標設計地形が前記目標プロファイルとして設定される、
    請求項12に記載の作業機の軌跡設定方法。
  14.  前記負荷の大きさに応じて前記目標変位が修正される、
    請求項13に記載の作業機の軌跡設定方法。
  15.  前記目標変位データは、第1領域と第2領域とを含み、
     前記第1領域は、前記移動量が第1開始値から第1終了値までであるときの前記目標変位を規定し、
     前記第2領域は、前記移動量が第2開始値より大きいときの前記目標変位を規定し、
     前記第1領域では、前記第2領域よりも大きな前記目標変位が規定され、
     前記負荷の大きさに応じて、前記第1終了値、及び/又は前記第2開始値が修正される、
    請求項13に記載の作業機の軌跡設定方法。
  16.  作業機と、
     コントローラと、
    を備え、
     前記コントローラは、
      作業対象の目標プロファイルを決定し、
      前記目標プロファイルに従って前記作業機を動作させる指令信号を生成し、
      前記作業車両の負荷を取得し、
      前記負荷の大きさに応じて前記目標プロファイルを修正し、
      修正された前記目標プロファイルに従って前記作業機を動作させる指令信号を生成する、
     ようにプログラムされている、
    作業車両。
  17.  前記コントローラは、
      前記作業車両の現在位置を示す現在位置データを取得し、
      前記作業対象の現況地形を示す現況地形データを取得し、
      前記現在位置データと前記現況地形データとに基づいて、前記目標プロファイルを決定する、
    請求項16に記載の作業車両。
  18.  前記コントローラは、
      前記現況地形を鉛直方向に変位させた目標設計地形を決定し、
      前記目標設計地形を前記目標プロファイルとして設定する、
    請求項17に記載の作業車両。
  19.  前記コントローラは、
      前記作業車両の作業開始位置からの移動量を取得し、
      前記移動量に応じた目標変位を示す目標変位データを参照して、前記移動量から前記目標変位を決定し、
      前記現況地形を、前記目標変位、鉛直方向に変位させた目標設計地形を決定し、
      前記目標設計地形を前記目標プロファイルとして設定する、
    請求項17に記載の作業車両。
  20.  前記コントローラは、前記負荷の大きさに応じて前記目標変位を修正する、
    請求項19に記載の作業車両。
  21.  前記目標変位データは、第1領域と第2領域とを含み、
     前記第1領域は、前記移動量が第1開始値から第1終了値までであるときの前記目標変位を規定し、
     前記第2領域は、前記移動量が第2開始値より大きいときの前記目標変位を規定し、
     前記第1領域では、前記第2領域よりも大きな前記目標変位が規定され、
     前記コントローラは、前記負荷の大きさに応じて、前記第1終了値、及び/又は前記第2開始値を修正する、
    請求項19に記載の作業車両。
     
     
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US15/579,963 US10508412B2 (en) 2017-03-31 2017-03-31 Control system for work vehicle, and method for setting trajectory of work implement
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JP2017566889A JP6934427B2 (ja) 2017-03-31 2017-03-31 作業車両の制御システム、及び作業機の軌跡設定方法
AU2019201404A AU2019201404B2 (en) 2017-03-31 2019-02-28 Control system for work vehicle, and method for setting trajectory of work implement

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022080334A1 (ja) * 2020-10-12 2022-04-21 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、作業車両の制御方法、および作業車両
WO2023053497A1 (ja) * 2021-09-29 2023-04-06 コベルコ建機株式会社 軌道生成システム
WO2023074175A1 (ja) * 2021-10-28 2023-05-04 コベルコ建機株式会社 作業機械

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019030828A1 (ja) * 2017-08-08 2019-02-14 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両
US10995472B2 (en) * 2018-01-30 2021-05-04 Caterpillar Trimble Control Technologies Llc Grading mode integration
US11180902B2 (en) * 2018-08-08 2021-11-23 Deere & Company Forward looking sensor for predictive grade control
JP2020084459A (ja) * 2018-11-19 2020-06-04 株式会社小松製作所 作業機を含む作業機械を自動制御するためのシステム及び方法
CN109811822B (zh) * 2019-01-25 2021-08-03 北京百度网讯科技有限公司 用于控制挖掘机的方法和装置
JP7244168B2 (ja) 2019-06-19 2023-03-22 株式会社小松製作所 作業機械を制御するためのシステム及び方法
CN112198900B (zh) * 2020-09-30 2024-04-30 广州极飞科技股份有限公司 无人设备的作业控制方法、装置、计算机设备及存储介质
CN112196004B (zh) * 2020-10-26 2021-04-30 吉林大学 一种基于分段铲装法的装载机自主铲装动态控制方法
US11898321B2 (en) * 2020-12-17 2024-02-13 Topcon Positioning Systems, Inc. Input shaping for error detection and recovery in dynamically agile grading machines
CN115623325B (zh) * 2022-12-16 2023-05-30 山西航天清华装备有限责任公司 一种高机动车辆清障推铲及其控制系统和控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754374A (ja) * 1993-06-08 1995-02-28 Komatsu Ltd ブルドーザの負荷制御装置
JPH08506870A (ja) * 1993-12-08 1996-07-23 キャタピラー インコーポレイテッド 作業場所に対して地形変更マシンを操作する方法と装置
JPH1088612A (ja) * 1996-09-13 1998-04-07 Komatsu Ltd ブルドーザのドージング装置
JPH10147952A (ja) * 1996-11-18 1998-06-02 Komatsu Ltd ブルドーザのドージング装置
US7857071B1 (en) * 2005-08-05 2010-12-28 Topcon Positioning Systems, Inc. Grade indicator for excavation operations

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5564507A (en) 1993-06-08 1996-10-15 Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho Load control unit for a bulldozer
US5950141A (en) * 1996-02-07 1999-09-07 Komatsu Ltd. Dozing system for bulldozer
US5924493A (en) * 1998-05-12 1999-07-20 Caterpillar Inc. Cycle planner for an earthmoving machine
CN101336345B (zh) * 2006-01-26 2015-11-25 沃尔沃建筑设备公司 用于控制车辆部件移动的方法
US7509198B2 (en) * 2006-06-23 2009-03-24 Caterpillar Inc. System for automated excavation entry point selection
US8548690B2 (en) 2011-09-30 2013-10-01 Komatsu Ltd. Blade control system and construction machine
US20140012404A1 (en) * 2012-07-06 2014-01-09 Caterpillar Inc. Methods and systems for machine cut planning
US9014924B2 (en) * 2012-12-20 2015-04-21 Caterpillar Inc. System and method for estimating material characteristics
US9404239B2 (en) * 2014-06-09 2016-08-02 Caterpillar Inc. Sub-bin refinement for autonomous machines
US9506224B2 (en) * 2014-08-06 2016-11-29 Caterpillar Inc. Grade control cleanup pass using splines
US9891605B2 (en) * 2014-08-06 2018-02-13 Caterpillar Inc. Grade control cleanup pass using volume constraints
US9260837B1 (en) * 2014-09-10 2016-02-16 Caterpillar Inc. Intelligent pass jump control
US9256227B1 (en) * 2014-09-12 2016-02-09 Caterpillar Inc. System and method for controlling the operation of a machine
US10101723B2 (en) * 2014-09-12 2018-10-16 Caterpillar Inc. System and method for optimizing a work implement path
US9388550B2 (en) * 2014-09-12 2016-07-12 Caterpillar Inc. System and method for controlling the operation of a machine
US9297147B1 (en) * 2014-09-30 2016-03-29 Caterpillar Inc. Semi-autonomous tractor system crest ramp removal

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0754374A (ja) * 1993-06-08 1995-02-28 Komatsu Ltd ブルドーザの負荷制御装置
JPH08506870A (ja) * 1993-12-08 1996-07-23 キャタピラー インコーポレイテッド 作業場所に対して地形変更マシンを操作する方法と装置
JPH1088612A (ja) * 1996-09-13 1998-04-07 Komatsu Ltd ブルドーザのドージング装置
JPH10147952A (ja) * 1996-11-18 1998-06-02 Komatsu Ltd ブルドーザのドージング装置
US7857071B1 (en) * 2005-08-05 2010-12-28 Topcon Positioning Systems, Inc. Grade indicator for excavation operations

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022080334A1 (ja) * 2020-10-12 2022-04-21 株式会社小松製作所 作業車両の制御システム、作業車両の制御方法、および作業車両
WO2023053497A1 (ja) * 2021-09-29 2023-04-06 コベルコ建機株式会社 軌道生成システム
WO2023074175A1 (ja) * 2021-10-28 2023-05-04 コベルコ建機株式会社 作業機械

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