WO2019008767A1 - 作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両 - Google Patents

作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両 Download PDF

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WO2019008767A1
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dump
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controller
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雅己 平山
マーク ウイッティ
ジャヤンサ カトゥピティヤ
ホセ フイバン
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Komatsu Ltd
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Komatsu Ltd
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    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
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    • E02F9/262—Surveying the work-site to be treated with follow-up actions to control the work tool, e.g. controller
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    • B66F9/12—Platforms; Forks; Other load supporting or gripping members
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    • E02F9/2045—Guiding machines along a predetermined path
    • G—PHYSICS
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    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02—Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0212—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory
    • G05D1/0217—Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles with means for defining a desired trajectory in accordance with energy consumption, time reduction or distance reduction criteria

Definitions

  • the present invention relates to a control system, a control method, and a work vehicle of a work vehicle.
  • the work performed by the work vehicle is a dumping work in the dumping area.
  • the dumping operation is, for example, an operation of transporting an object such as earth and sand excavated in a mine to a cliff in the dumping area and discharging the object below the cliff.
  • objects are stacked on the dumping area, and the stacked objects are pushed out of the cliff by a work vehicle such as a bulldozer and dropped below the cliff.
  • the total amount of objects piled up in the dumping area often exceeds the maximum capacity of the blades of the work vehicle.
  • the shape of the cliff edge is not uniform, the distance between the object and the edge differs depending on the place. Therefore, depending on how the work vehicle is run, work efficiency is affected. If it is a skilled operator, it is acquired by experience how to drive a work vehicle, but it is not easy for an operator with little experience to work efficiently.
  • An object of the present invention is to carry out dumping work efficiently and easily by a work vehicle.
  • a control system is a control system for a work vehicle for performing a dumping operation for pushing an object from an edge of a damping area, and includes a controller.
  • the controller is programmed to perform the following processing.
  • the controller obtains damping area data indicating the shape of the edge of the damping area.
  • the controller acquires material data indicating the shape of the object in the damping area.
  • the controller determines a plurality of segments that partition the object based on the material data.
  • the controller determines a plurality of dump candidate positions along the edge of the dumping area.
  • the controller determines the dump position in the dump operation by combining the plurality of segments and the plurality of dump candidate positions.
  • a control method is a control method of a work vehicle for performing a dumping operation of pushing an object from the edge of a damping area, and includes the following processing.
  • the first process is to obtain damping area data indicating the shape of the edge of the damping area.
  • the second process is to obtain material data indicating the shape of the object in the damping area.
  • the third process is to determine a plurality of segments dividing an object based on material data.
  • the fourth process is to determine a plurality of dump candidate positions along the edge of the dumping area.
  • the fifth process is to determine a combination of a plurality of segments and a plurality of dump candidate positions.
  • the sixth process is to control the work vehicle to perform the dumping work according to the combination.
  • an object in the dumping area is divided into a plurality of segments, and a plurality of dump candidate positions are determined along the cliff edge of the dumping area. Then, the dump position is determined by the combination of the plurality of segments and the plurality of dump candidate positions. Therefore, by moving the work vehicle according to the determined dump position, dumping can be performed efficiently and easily.
  • 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 travel device 12, and a work implement 13.
  • the vehicle body 11 has a cab 14 and an engine room 15.
  • a driver's seat (not shown) is disposed in the driver's cab 14.
  • the engine room 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 right and left crawler belts 16. In FIG. 1, only the left crawler belt 16 is illustrated. As the crawler 16 rotates, the work vehicle 1 travels.
  • the work implement 13 is attached to the vehicle body 11.
  • the working machine 13 has 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 able to move up and down.
  • 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.
  • the lift frame 17 rotates up and down by the expansion and contraction of the lift cylinder 19.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the drive system 2 of the work vehicle 1 and the control system 3.
  • the drive system 2 includes an engine 22, a hydraulic pump 23, and a power transmission 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 hydraulic actuator 25.
  • the hydraulic actuator 25 includes the lift cylinder 19 described above. Although one hydraulic pump 23 is illustrated in FIG. 2, a plurality of hydraulic pumps may be provided.
  • a control valve 26 is disposed between the hydraulic actuator 25 and the hydraulic pump 23.
  • the control valve 26 is a proportional control valve, and controls the flow rate of hydraulic fluid supplied from the hydraulic pump 23 to the lift cylinder 19.
  • the control valve 26 may be a pressure proportional control valve.
  • the control valve 26 may be an electromagnetic proportional control valve.
  • the power transmission 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 24 may be, for example, a torque converter or a transmission having a plurality of transmission gears.
  • the control system 3 includes a controller 31, a position detection device 32, a communication device 33, and a storage device 34.
  • the controller 31 is programmed to control the work vehicle 1 based on the acquired data.
  • the controller 31 includes, for example, a processing device such as a CPU.
  • the controller 31 is not limited to one unit, but may be divided into a plurality of controllers.
  • the position detection device 32 detects the position of the work vehicle 1.
  • the position detection device 32 includes, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) receiver such as a GPS (Global Positioning System).
  • the controller 31 acquires current position data indicating the current position of the work vehicle 1 from the position detection device 32.
  • GNSS Global Navigation Satellite System
  • GPS Global Positioning System
  • the communication device 33 is connected to an external device of the work vehicle 1 via a wireless or wired connection.
  • the communication device 33 communicates with devices outside the work vehicle 1.
  • the communication device 33 communicates with the external surveying device 35.
  • the surveying device 35 may be, for example, a device using laser surveying.
  • the surveying device 35 may include a camera and survey using image data of a work site.
  • the surveying device 35 may be, for example, a device mounted on a UAV (Unmanned Aerial Vehicle) and performing aerial surveys.
  • UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • the storage device 34 includes, for example, a memory and an auxiliary storage device.
  • the storage device 34 may be, for example, a RAM or a ROM.
  • the storage device 34 may be a semiconductor memory or a hard disk.
  • the storage device 34 is an example of a non-transitory computer readable recording medium.
  • the storage unit 34 stores computer instructions that can be executed by the processor and control the work vehicle 1.
  • the storage device 34 records data from an external device acquired via the communication device 33.
  • the controller 31 controls these devices by outputting command signals to the engine 22, the hydraulic pump 23, the power transmission device 24, and the control valve 26.
  • the controller 31 operates the hydraulic actuator 25 by controlling the displacement of the hydraulic pump 23 and the opening degree of the control valve 26. Thereby, the working machine 13 can be operated.
  • the controller 31 causes the work vehicle 1 to travel by controlling the rotational speed of the engine 22 and the power transmission device 24.
  • the controller 31 controls the capacity of the HST hydraulic pump and the capacity of the hydraulic motor.
  • the controller 31 controls an actuator for gear shift. Further, the controller 31 turns the work vehicle 1 by controlling the power transmission 24 so that a speed difference is generated between the left and right crawler belts 16.
  • the controller 31 can cause the work vehicle 1 to travel automatically by controlling the engine 22 and the power transmission device 24.
  • the controller 31 can automatically control the work machine 13 by controlling the engine 22, the hydraulic pump 23, and the control valve 26.
  • FIG. 3 is a top view of the damping area.
  • FIG. 4 is a side view of the damping area.
  • the transport means 100 such as a dump truck transports and discharges an object such as earth and sand to the vicinity of the edge 200 of the cliff.
  • piles of piled up objects M1-M6 are placed near the edge 200 of the dumping area.
  • the dumping operation is an operation in which the work vehicle 1 cuts a part of the pile of the objects M1 to M6 with the blade 18, and pushes out and drops the edge 200 of the dumping area.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the process of automatic control of the work vehicle 1. As shown in FIG. 5, in step S101, the controller 31 acquires current position data. The controller 31 acquires current position data from the position detection device 32.
  • step S102 the controller 31 acquires damping area data.
  • the dumping area data indicates the shape and position of the edge 200 of the dumping area.
  • the shape of the damping area is expressed by polygon approximation.
  • the surveying apparatus 35 acquires damping area data by surveying the damping area.
  • the controller 31 acquires damping area data from the surveying device 35.
  • step S103 the controller 31 acquires material data.
  • the material data indicates the shape and position of the object M1 in the damping area.
  • the shape of the object M1 is expressed by polygon approximation.
  • the surveying apparatus 35 acquires material data by surveying the dumping area.
  • the controller 31 acquires material data from the surveying device 35.
  • step S104 the controller 31 performs segmentation of the object M1.
  • the controller 31 determines a plurality of segments SG dividing the object M1 based on the material data.
  • the controller 31 calculates the volume of the object M1 based on the material data.
  • the controller 31 determines the position of the segment plane SP that is the boundary of the plurality of segments SG such that the volume of each segment SG matches the predetermined target volume. Thereby, as shown in FIG. 7, the controller 31 determines the first to n-th segments SG. In FIG. 7, segment numbers “1” to “n” are assigned to each segment SG.
  • the segment plane SP is, for example, along the traveling direction of the work vehicle 1. However, the directions of the segment planes SP may be different from each other.
  • the target volume may be determined based on the maximum capacity of the blade 18. For example, the target volume may be the maximum capacity of the blade 18 multiplied by a predetermined percentage.
  • step S105 the controller 31 determines a dump candidate position DP.
  • the controller 31 determines a plurality of dump candidate positions DP along the edge 200 of the dumping area. For example, the controller 31 determines the positions at constant distances along the edge 200 of the dumping area as dump candidate positions DP. Thereby, as shown in FIG. 7, the controller 31 determines the first to mth dump candidate positions DP. In FIG. 7, dump position numbers “1” to “m” are assigned to each dump candidate position DP.
  • the first dump candidate position DP is a position on the edge 200 closest to the first segment SG.
  • the number m of dump candidate positions DP may be determined based on the number n of the segments SG.
  • the intervals between the plurality of dump candidate positions DP may not be constant.
  • control mode data indicates a control mode selected from among a plurality of control modes.
  • the control mode may be selected by the operator, for example. Alternatively, it may be selected automatically by the controller 31.
  • the requirements considered in determining the combination of the segment SG and the dump candidate position DP are set.
  • the plurality of control modes include a shortest distance mode, a uniform distribution mode, and a target distribution mode. The control mode and the requirements will be described later.
  • step S107 the controller 31 determines distribution of the segment SG.
  • the controller 31 determines a combination of a plurality of segments SG and a plurality of dump candidate positions DP.
  • the controller 31 determines a combination of a plurality of segments SG and a plurality of dump candidate positions DP which minimize the cost of dumping, while satisfying the above-described requirements.
  • the cost is the movement distance of the work vehicle 1 for transporting the segment SG to the dump candidate position DP.
  • the cost may be the distance between the segment SG and the dump candidate position DP. Therefore, the controller 31 determines a combination of a plurality of segments SG and a plurality of dump candidate positions DP which minimize the total movement distance. As described later, in the present embodiment, the controller 31 determines a combination of a plurality of segments SG and a plurality of dump candidate positions DP by linear programming.
  • step S108 the controller 31 determines a traveling path.
  • the controller 31 determines a traveling path in accordance with the combination of the segment SG determined in step S107 and the dump candidate position DP.
  • the controller 31 determines, as the dump position DP, the dump candidate positions DP selected in combination among the plurality of dump candidate positions DP.
  • the controller 31 determines the traveling path PH so as to connect the combined segment SG and the dump position DP.
  • the traveling path PH only a part of the traveling path is denoted by the symbol “PH”, and the numerals of the other traveling paths are omitted. The same applies to the code "SG" of the segment and the code "DP" of the dump position.
  • step S109 the controller 31 controls the work vehicle 1 to execute the dumping work.
  • the controller 31 moves the work vehicle 1 along the travel path PH determined in step S108.
  • the controller 31 controls the work vehicle 1 based on the current position data and the traveling path PH.
  • a combination of the segment SG and the dump candidate position DP is determined using Integer Linear Programming (ILP).
  • ILP Integer Linear Programming
  • all variables are integers.
  • the formula of integer linear programming is shown by the following formula (1). However, It is.
  • C is a cost matrix.
  • X is a variable matrix.
  • a and b are constant matrices which indicate requirements of the variable matrix X.
  • the dimension of each matrix is expressed by the following equation (4).
  • n is the number of segments SG.
  • m is the number of dump candidate positions DP.
  • p is the number of requirements.
  • the cost matrix C is expressed by the following equations (5) and (6).
  • the movement distance from the k-th segment SG to the i-th dump candidate position DP is set as a cost.
  • the movement distance is determined, for example, by Euclidean distance. However, the movement distance may be determined by a method other than the Euclidean distance.
  • variable matrix X is expressed by the following equations (7) to (9).
  • "1” means that the traveling path from the k-th segment SG to the i-th dump candidate position DP is selected, and "0" indicates the k-th segment SG to the i-th dump candidate position DP It means that the traveling path is not selected. That is, the solution of the variable matrix X indicates a combination of the segment SG and the dump candidate position DP.
  • FIG. 8 shows an example of the distribution of the segment SG in the shortest distance mode among the control modes described above.
  • the number m of dump candidate positions DP is 10, and the number n of segments SG is 10.
  • the segment SG and the dump candidate position DP follow the first requirement condition shown by the following equation (10) and minimize the total movement distance.
  • the solution of the combination with is determined.
  • each of the n segments SG is necessarily transported to any one of the m dump candidate positions DP.
  • multiple segments SG may be selected for one dump candidate position DP.
  • the third dump candidate position DP is selected for the first and second segments SG.
  • the fourth dump candidate position DP is selected for the third and fourth segments SG.
  • the fifth dump candidate position DP is selected for the fifth to eighth segments SG.
  • the sixth dump candidate position DP is selected for the ninth and tenth segments SG.
  • each segment SG is distributed to the closest dump candidate position DP.
  • FIG. 9 shows an example of the distribution of the segments SG in the equal distribution mode among the control modes described above.
  • the first requirement shown by the equation (10) and the second requirement shown by the following equation (11) are used and the movement distance is
  • the solution of the combination of the segment SG and the dump candidate position DP is determined such that the sum is minimized.
  • the segment SG of 1 or less is selected for the dump candidate position DP of 1, and the 2 or more segments SG of 1 or more are not selected for the dump position DP of 1 according to the second requirement shown by the equation (11). Therefore, the second requirement shown by the above equation (11) indicates the requirement for equally distributing each segment SG to each dump candidate position DP.
  • the first to tenth dump candidate positions DP are selected on a one-to-one basis.
  • the segment SG is distributed to the closest dump candidate position DP in the case where each segment SG is equally distributed to each dump candidate position DP.
  • the number m of the dump candidate positions DP needs to be equal to or more than the number n of the segments SG, as shown by the following equation (12).
  • the number m of dump candidate positions DP and the number n of segments SG are both 10, 10 segments SG are equally distributed to 10 dump candidate positions DP.
  • the number m of dump candidate positions DP is larger than the number n of segments SG, there is a dump candidate position DP not selected.
  • FIG. 10 shows an example of distribution of the segments SG in the target distribution mode among the control modes described above.
  • the first requirement shown in the equation (10) and the third requirement shown in the following equation (13) are followed along with the movement distance.
  • the solution of the combination of the segment SG and the dump candidate position DP is determined such that the sum is minimized.
  • y i is the number of segments SG distributed to the ith dump candidate position DP.
  • V is the total amount of the object M1.
  • the number of segments SG distributed to a specific dump candidate position DP is set according to the third requirement shown by equation (13). For example, as shown in FIG. It is. This means that two segments SG are distributed to the first dump candidate position DP. Also, It is. This means that the segment SG is not distributed to the second dump candidate position DP.
  • the first and second segments SG are selected for the first dump candidate position DP.
  • the third and sixth segments SG are selected for the third dump candidate position DP.
  • the fourth and seventh segments SG are selected for the fourth dump candidate position DP.
  • the fifth and eighth segments SG are selected for the fifth dump candidate position DP.
  • the ninth and tenth segments SG are selected for the tenth dump candidate position DP.
  • the segment SG is not distributed to the second, sixth, seventh, eighth and ninth dump candidate positions DP.
  • the segment SG is distributed to the closest dump candidate position DP while the number of segments SG distributed to the specific dump candidate position DP is fixed.
  • the dump candidate position DP with a smaller amount of soil can be designated to carry the segment SG as compared to other places.
  • y i may be set by the operator.
  • the controller 31 may determine y i based on the dumping area data.
  • the object M1 in the dumping area is divided into a plurality of segments SG, and a plurality of dump candidate positions DP along the cliff edge 200 of the dumping area Is determined. Then, the travel path PH of the work vehicle 1 is determined by the combination of the plurality of segments SG and the plurality of dump candidate positions DP. Therefore, by moving the work vehicle 1 along the travel path PH, dumping can be efficiently performed by automatic control.
  • the work vehicle 1 is not limited to the bulldozer but may be another vehicle such as a wheel loader.
  • the work vehicle 1 may be a remotely steerable vehicle. In that case, a driver's cab may be omitted like work vehicle 1a shown in FIG. In Drawing 11, the same numerals are given to composition corresponding to work vehicle 1 concerning an embodiment mentioned above.
  • a part of control system 3 may be arranged outside work vehicle 1.
  • the controller 31 may have a plurality of controllers separate from one another.
  • the controller 31 may include a remote controller 311 disposed outside the work vehicle 1 and an on-board controller 312 mounted on the work vehicle 1.
  • the remote controller 311 and the on-vehicle controller 312 may be capable of communicating wirelessly via the communication devices 33 and 36. Then, part of the functions of the controller 31 described above may be performed by the remote controller 311, and the remaining functions may be performed by the onboard controller 312.
  • the process of determining the combination of the segment SG and the dump candidate position DP (S107) and the process of determining the traveling path PH (S108) are executed by the remote controller 311, and the process of executing the dumping work (S109) It may be performed by the controller 312.
  • the automatic control of the work vehicle 1 may be a semi-automatic control performed in conjunction with a manual operation by the operator.
  • the automatic control may be a fully automatic control performed without manual operation by the operator.
  • the work vehicle 1 may be operated by the operator operating the operation device 37 disposed outside the work vehicle 1. In that case, forward movement, reverse movement, and turning of the work vehicle 1 may be operated by the operation device 37.
  • a target point may be set by the operation device 37, and the work vehicle 1 may travel to the target point by automatic control by the controller 31.
  • the work vehicle 1 may travel only by the automatic control by the controller 31 without the operation by the operation device 37.
  • the dumping area data and the material data may be acquired by separate devices.
  • the dumping area data may be obtained from a surveying device outside the work vehicle 1, and the material data may be obtained from another surveying device mounted on the work vehicle 1.
  • the dumping work may be performed by the operation of the operator.
  • the traveling path PH may be displayed in step S209.
  • an example of the travel path PH as shown in FIGS. 8 to 10 may be displayed on the display 38 shown in FIG. 12.
  • the processes of steps S201 to S208 are the same as the processes of steps S101 to S108 in FIG. 5, respectively.
  • the operating device 37 and the display 38 may be mounted on the work vehicle 1.
  • the method of determining the combination of the segment SG and the dump candidate position DP with the lowest cost is not limited to linear programming, and may be another method.
  • the cost is not limited to the movement distance, but may be other parameters such as work time or the number of pressings. That is, the combination of the segment SG and the dump candidate position DP may be determined so as to minimize the working time or the number of times of pushing as well as the movement distance.
  • the plurality of segments SG may be determined by other methods without being limited to the maximum capacity of the blade.
  • the target volume may be a fixed value.
  • the target volume may be a variable value according to the state of the work vehicle 1.
  • the travel path PH is not limited to a straight line connecting the segment SG and the dump position DP.
  • the travel path PH may be determined to minimize the leakage of the object M1 from the blade.
  • dumping can be performed efficiently and easily by the work vehicle.

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Abstract

コントローラは、ダンピングエリアの縁の形状を示すダンピングエリアデータを取得する。コントローラは、ダンピングエリアの物体の形状を示すマテリアルデータを取得する。コントローラは、マテリアルデータに基づいて物体を区画した複数のセグメントを決定する。コントローラは、複数のセグメントと複数のダンプ候補位置との組み合わせによりダンプ作業におけるダンプ位置を決定する。

Description

作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両
　本発明は、作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両に関する。
　作業車両によって行われる作業にダンピングエリアでのダンプ作業がある。ダンプ作業は、例えば鉱山で掘削された土砂などの物体をダンピングエリアの崖まで搬送し、崖下に排出する作業である。ダンプ作業では、ダンピングエリア上に物体が積み上げられ、積み上げられた物体が、ブルドーザなどの作業車両によって、崖から押し出されて、崖下に落とし込まれる。
特開２００７－１６４２７９号
　ダンピングエリアに積み上げられた物体の総量は、作業車両のブレードの最大容量を超えることが多い。また、ダンピングエリアに積み上げられた物体と、ダンピングエリアの崖の縁との間には隙間がある。従って、ダンプ作業では、積み上げられた物体の一部を作業車両によって削り、作業車両を崖の縁まで走行させ、削り取った物体を縁から押し出すという作業を繰り返し行う必要がある。
　しかし、崖の縁の形状は均一ではないため、物体と縁との間の距離は、場所によって異なる。従って、どのように作業車両を走行させるかによって、作業効率に影響を与える。熟練したオペレータであれば、どのように作業車両を走行させればよいか経験により取得しているが、経験の少ないオペレータにとっては、効率よく作業を行うことは容易ではない。
　本発明の課題は、作業車両によってダンプ作業を効率よく且つ容易に行うことにある。
　第１の態様に係る制御システムは、ダンピングエリアの縁から物体を押し出すダンプ作業を行うための作業車両の制御システムであって、コントローラを備える。コントローラは、次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、ダンピングエリアの縁の形状を示すダンピングエリアデータを取得する。コントローラは、ダンピングエリアの物体の形状を示すマテリアルデータを取得する。コントローラは、マテリアルデータに基づいて物体を区画した複数のセグメントを決定する。コントローラは、ダンピングエリアの縁に沿う複数のダンプ候補位置を決定する。コントローラは、複数のセグメントと複数のダンプ候補位置との組み合わせにより、ダンプ作業におけるダンプ位置を決定する。
　第２の態様に係る制御方法は、ダンピングエリアの縁から物体を押し出すダンプ作業を行うための作業車両の制御方法であって、次の処理を含む。第１の処理は、ダンピングエリアの縁の形状を示すダンピングエリアデータを取得することである。第２の処理は、ダンピングエリアの物体の形状を示すマテリアルデータを取得することである。第３の処理は、マテリアルデータに基づいて物体を区画した複数のセグメントを決定することである。第４の処理は、ダンピングエリアの縁に沿う複数のダンプ候補位置を決定することである。第５の処理は、複数のセグメントと複数のダンプ候補位置との組み合わせを決定することである。第６の処理は、組み合わせに従ってダンプ作業を行うように、作業車両を制御することである。
　本発明では、ダンピングエリアの物体が複数のセグメントに分けられ、ダンピングエリアの崖の縁に沿って複数のダンプ候補位置が決定される。そして、複数のセグメントと複数のダンプ候補位置との組み合わせにより、ダンプ位置が決定される。従って、決定されたダンプ位置に従って作業車両を移動させることで、効率よく且つ容易にダンプ作業を行うことができる。
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。 ダンピングエリアを上方から見た図である。 ダンピングエリアを側方から見た図である。 作業車両の自動制御の処理を示すフローチャートである。 ダンピングエリアデータとマテリアルデータとの一例を示す図である。 複数のセグメントと複数のダンプ候補位置との一例を示す図である。 変数行列の解と、それにより決定された走行パスの一例を示す図である。 変数行列の解と、それにより決定された走行パスの一例を示す図である。 変数行列の解と、それにより決定された走行パスの一例を示す図である。 他の実施形態に係る作業車両の斜視図である。 他の実施形態に係る制御システムを示すブロック図である。 他の実施形態に係る自動制御の処理を示すフローチャートである。
　以下、実施形態に係る作業車両1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、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、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、油圧アクチュエータ25に供給される。油圧アクチュエータ25は、上述したリフトシリンダ19を含む。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。
　油圧アクチュエータ25と油圧ポンプ23との間には、制御弁26が配置されている。制御弁26は、比例制御弁であり、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。なお、制御弁26は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁26は、電磁比例制御弁であってもよい。
　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、コントローラ31と、位置検出装置32と、通信装置33と、記憶装置34とを備える。コントローラ31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31は、例えばCPU等の処理装置を含む。なお、コントローラ31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。
　位置検出装置32は、作業車両1の位置を検出する。位置検出装置32は、例えば、GPS（Global Positioning System）などのGNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバを含む。コントローラ31は、作業車両1の現在位置を示す現在位置データを位置検出装置32から取得する。
　通信装置33は、作業車両1の外部の機器と無線或いは有線を介して接続される。通信装置33は、作業車両1の外部の機器と通信を行う。例えば、通信装置33は、外部の測量装置35と通信する。測量装置35は、例えば、レーザ測量を用いる装置であってもよい。或いは、測量装置35は、カメラを含み、作業現場の画像データによって測量を行ってもよい。測量装置35は、例えば、UAV(Unmanned Aerial Vehicle)に搭載され、航空測量を行う装置であってもよい。
　記憶装置34は、例えばメモリーと補助記憶装置とを含む。記憶装置34は、例えば、RAM、或いはROMなどであってもよい。記憶装置34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34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34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。また、記憶装置34は、通信装置33を介して取得した外部の機器からのデータを記録する。
　コントローラ31は、エンジン22、油圧ポンプ23、動力伝達装置24、及び制御弁26に指令信号を出力することで、これらの装置を制御する。例えば、コントローラ31は、油圧ポンプ23の容量、及び、制御弁26の開度を制御することで、油圧アクチュエータ25を動作させる。これにより、作業機13を動作させることができる。
　コントローラ31は、エンジン22の回転速度、及び、動力伝達装置24を制御することで、作業車両1を走行させる。例えば、動力伝達装置24がHSTの場合、コントローラ31は、HSTの油圧ポンプの容量と油圧モータの容量とを制御する。動力伝達装置24が複数の変速ギアを有するトランスミッションの場合、コントローラ31は、ギアシフト用のアクチュエータを制御する。また、コントローラ31は、左右の履帯16に速度差が生じるように、動力伝達装置24を制御することで、作業車両1を旋回させる。
　次に、コントローラ31によって実行される、作業車両1の自動制御について説明する。コントローラ31は、エンジン22及び動力伝達装置24を制御することで、作業車両1を自動的に走行させることができる。また、コントローラ31は、エンジン22、油圧ポンプ23、及び制御弁26を制御することで、作業機13を自動的に制御することができる。
　以下、作業車両1によって行われるダンプ作業の自動制御について説明する。図3は、ダンピングエリアを上方から見た図である。図4は、ダンピングエリアを側方から見た図である。図3に示すように、ダンピングエリアでは、ダンプトラック等の搬送手段100が、土砂等の物体を崖の縁200の近くまで搬送して排出する。それにより、ダンピングエリアの縁200の近くには、積み上げられた物体M1－M6の山（パイル）が配置される。ダンプ作業は、作業車両1が、ブレード18によって物体M1－M6のパイルの一部を削り、ダンピングエリアの縁200から押し出して落とし込む作業である。
　図5は、作業車両1の自動制御の処理を示すフローチャートである。図5に示すように、ステップS101では、コントローラ31は、現在位置データを取得する。コントローラ31は、位置検出装置32から現在位置データを取得する。
　ステップS102では、コントローラ31は、ダンピングエリアデータを取得する。図6に示すように、ダンピングエリアデータは、ダンピングエリアの縁200の形状及び位置を示す。例えば、ダンピングエリアの形状はポリゴン近似によって表現される。測量装置35は、ダンピングエリアの測量を行うことで、ダンピングエリアデータを取得する。コントローラ31は、測量装置35からダンピングエリアデータを取得する。
　ステップS103では、コントローラ31は、マテリアルデータを取得する。図6に示すように、マテリアルデータは、ダンピングエリアの物体M1の形状及び位置を示す。例えば、物体M1の形状は、ポリゴン近似によって表現される。測量装置35は、ダンピングエリアの測量を行うことで、マテリアルデータを取得する。コントローラ31は、測量装置35からマテリアルデータを取得する。
　ステップS104では、コントローラ31は、物体M1のセグメント化を行う。図7に示すように、コントローラ31は、マテリアルデータに基づいて物体M1を区画した複数のセグメントSGを決定する。コントローラ31は、マテリアルデータに基づいて物体M1の体積を演算する。コントローラ31は、各セグメントSGの体積が、所定の目標体積と一致するように、複数のセグメントSGの境界となるセグメント面SPの位置を決定する。それにより、図7に示すように、コントローラ31は、第1～第n番目のセグメントSGを決定する。なお、図7では、各セグメントSGに“1”～“n”のセグメント番号を付している。
　セグメント面SPは、例えば、作業車両1の進行方向に沿う。ただし、セグメント面SPの方向が互いに異なってもよい。目標体積は、ブレード18の最大容量に基づいて決定されてもよい。例えば、目標体積は、ブレード18の最大容量に所定の割合を乗じた値であってもよい。
　ステップS105では、コントローラ31は、ダンプ候補位置DPを決定する。ここでは、コントローラ31は、ダンピングエリアの縁200に沿う複数のダンプ候補位置DPを決定する。例えば、コントローラ31は、ダンピングエリアの縁200に沿って一定距離ごとの位置を、それぞれダンプ候補位置DPとして決定する。それにより、図7に示すように、コントローラ31は、第１～第m番目のダンプ候補位置DPを決定する。なお、図7では、各ダンプ候補位置DPに“1”～“m”のダンプ位置番号を付している。
　第１番目のダンプ候補位置DPは、第１番目のセグメントSGに最も近い縁200上の位置である。なお、ダンプ候補位置DPの数mは、セグメントSGの数nに基づいて決定されてもよい。複数のダンプ候補位置DPの間隔は一定でなくてもよい。
　ステップS106では、コントローラ31は、制御モードデータを取得する。制御モードデータは、複数の制御モードのなかから選択されている制御モードを示す。制御モードは、例えば、オペレータによって選択されてもよい。或いは、コントローラ31によって自動的に選択されてもよい。選択されている制御モードに応じて、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する際に考慮される要求条件が設定される。複数の制御モードは、最短距離モードと、均等分配モードと、目標分配モードとを含む。制御モード及び要求条件については後述する。
　ステップS107では、コントローラ31は、セグメントSGの分配を決定する。ここでは、コントローラ31は、複数のセグメントSGと複数のダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する。コントローラ31は、上述した要求条件を満たしつつ、ダンプ作業のコストが最小となる複数のセグメントSGと複数のダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する。
　本実施形態では、コストは、セグメントSGをダンプ候補位置DPまで運ぶための作業車両1の移動距離である。言い換えれば、コストは、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの間の距離であってもよい。従って、コントローラ31は、移動距離の総和が最小となる複数のセグメントSGと複数のダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する。後述するように、本実施形態では、コントローラ31は、線形計画法により複数のセグメントSGと複数のダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する。
　ステップS108では、コントローラ31は、走行パスを決定する。ここでは、コントローラ31は、ステップS107で決定されたセグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせに従って、走行パスを決定する。コントローラ31は、複数のダンプ候補位置DPのうち、組み合わせに選ばれたダンプ候補位置DPをダンプ位置DPとして決定する。そして、図8に示すように、コントローラ31は、組み合わされたセグメントSGとダンプ位置DPとを結ぶように走行パスPHを決定する。なお、図8では走行パスの一部のみに符号“PH”を付して他の走行パスの符号は省略されている。セグメントの符号“SG”とダンプ位置の符号“DP”についても同様である。
　ステップS109では、コントローラ31は、ダンプ作業を実行するように作業車両1を制御する。ここでは、コントローラ31は、ステップS108で決定された走行パスPHに沿って作業車両1を移動させる。コントローラ31は、現在位置データと走行パスPHとに基づいて、作業車両1を制御する。
　次に、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定するための処理について説明する。本実施形態では、整数線形計画（Integer Linear Programming；ILP）を用いてセグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する。整数線形計画では、全ての変数が整数である。整数線形計画の定式は以下の式(1)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
ただし、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002
である。
　Cは、コスト行列である。Xは変数行列である。a, bは、変数行列Xの要求条件を示す定数行列である。各行列の次元は以下の(4)式で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　nは、セグメントSGの数である。mは、ダンプ候補位置DPの数である。pは要求条件の数である。コスト行列Cは以下の式(5)(6)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　cki（ｋ=1,2,...n）(i=1,2,...m)は、k番目のセグメントSGからi番目のダンプ候補位置DPまでのコストである。本実施形態では、k番目のセグメントSGからi番目のダンプ候補位置DPまでの移動距離がコストとして設定される。移動距離は、例えば、ユークリッド距離によって決定される。ただし、移動距離は、ユークリッド距離以外の手法によって決定されてもよい。
　変数行列Xは、以下の式(7)～(9)で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　xki（k=1,2,...n）（i=1,2,...n）は、k番目のセグメントSGからi番目のダンプ候補位置DPまでの走行パスの決定値であり、“1”又は“0”である。“1”は、k番目のセグメントSGからi番目のダンプ候補位置DPまでの走行パスが選択されることを意味し、“0”はk番目のセグメントSGからi番目のダンプ候補位置DPまでの走行パスが選択されないことを意味する。すなわち、変数行列Xの解は、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせを示している。
　図8は、変数行列Xの解の一例と、その場合に決定される走行パスPHを示す図である。図8に示すように、x13 = 1である。これは、1番目のセグメントSGから3番目のダンプ候補位置DPまでの走行パスが選択されることを意味している。また、x11 = 0である。これは、1番目のセグメントSGから1番目のダンプ候補位置DPまでの走行パスが選択されないことを意味している。
　図8は、上述した制御モードのうち最短距離モードでのセグメントSGの分配の例を示している。図8に示す例では、ダンプ候補位置DPの数mは10であり、セグメントSGの数nは10である。最短距離モードでは、上述した式(1)の目的関数から、以下の式(10)で示される第1の要求条件に従うと共に移動距離の総和が最小となるように、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせの解が決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000006
　式(10)は、1つのセグメントSGに対して選択されるダンプ候補位置DPの数が1つであり、1つのセグメントSGに対して複数のダンプ候補位置DPが選択されないことを意味する。例えば、図8に示すように、x2i(i = 1,2,...10)のうち、x23が“1”であるときには、x2iの他の値は全て“0”である。これは、2番目のセグメントSGから3番目のダンプ候補位置DPまでの走行パスが選択されるが、2番目のセグメントSGから他のダンプ候補位置DPまでのパスは選択されないことを意味している。すなわち、式(10)で示される第1の要求条件は、各セグメントSGの更なる区画を行わないことを意味する。
　また、上記の式(10)は、n個のセグメントSGのそれぞれが必ずm個のダンプ候補位置DPのいずれか1つに運ばれることを意味する。ただし、1つのダンプ候補位置DPに対して複数のセグメントSGが選択されてもよい。
　例えば、図8に示す例では、1番目と2番目のセグメントSGに対して3番目のダンプ候補位置DPが選択されている。3番目と4番目のセグメントSGに対して4番目のダンプ候補位置DPが選択されている。5～8番目のセグメントSGに対して5番目のダンプ候補位置DPが選択されている。9番目と10番目のセグメントSGに対して6番目のダンプ候補位置DPが選択されている。このように最短距離モードでは、各セグメントSGが最も近いダンプ候補位置DPに分配される。
　次に均等分配モードに付いて説明する。図9は、上述した制御モードのうち均等分配モードでのセグメントSGの分配の例を示している。均等分配モードでは、上述した式(1)の目的関数から、式(10)で示される第1の要求条件、及び、以下の式(11)で示される第2の要求条件に従うと共に移動距離の総和が最小となるように、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせの解が決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000007
　式(11)は、1つのダンプ候補位置DPに対して選択されるセグメントSGの数が1又は0であることを意味する。例えば、図9に示すように、xk1 (k = 1,2,...10)のうち、x11 が“1”であるときには、xk1の他の値は全て“0”となる。これは、1番目のセグメントSGから1番目のダンプ候補位置DPまでのパスが選択されると、1番目のダンプ候補位置DPには他のセグメントSGが選択されないことを意味している。
　式(11)で示される第2の要求条件により、1のダンプ候補位置DPに対して１以下のセグメントSGが選択され、1のダンプ位置DPに対して2以上のセグメントSGは選択されない。従って、上記の式(11)で示す第2の要求条件は、各セグメントSGを各ダンプ候補位置DPに均等に分配するための要求条件を示している。
　例えば、図9に示す例では、1番目～10番目のセグメントSGに対して、1番目～10番目のダンプ候補位置DPが、1対1で、それぞれ選択されている。このように最短距離モードでは、各セグメントSGが各ダンプ候補位置DPに均等に分配されるなかで最も近いダンプ候補位置DPにセグメントSGが分配される。
　なお、均等分配モードでは、以下の式(12)で示すように、ダンプ候補位置DPの数mは、セグメントSGの数n以上であることが必要となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000008
　図9に示す例では、ダンプ候補位置DPの数mとセグメントSGの数nとは共に10であるため、10のセグメントSGが10のダンプ候補位置DPに均等に分配される。ただし、ダンプ候補位置DPの数mが、セグメントSGの数nよりも多いときには、選択されないダンプ候補位置DPがあることになる。
　次に目標分配モードに付いて説明する。図10は、上述した制御モードのうち目標分配モードでのセグメントSGの分配の例を示している。目標分配モードでは、上述した式(1)の目的関数から、式(10)で示される第1の要求条件、及び、以下の式(13)で示される第3の要求条件に従うと共に移動距離の総和が最小となるように、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせの解が決定される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000009
yiは、i番目のダンプ候補位置DPに分配されるセグメントSGの数である。Vは、物体M1の総量である。
　式(13)で示される第3の要求条件により、特定のダンプ候補位置DPに分配されるセグメントSGの個数が設定される。例えば、図10に示すように、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000010
である。これは1番目のダンプ候補位置DPに２つのセグメントSGを分配することを意味している。また、
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000011
である。これは、2番目のダンプ候補位置DPには、セグメントSGを分配しないことを意味している。
　例えば、図10に示す例では、1,3,4,5,10番目のダンプ候補位置DPに対して、それぞれ2つのセグメントSGを分配することが設定されている。それにより、図10に示すように、1番目のダンプ候補位置DPに対して1番目と2番目のセグメントSGが選択されている。3番目のダンプ候補位置DPに対して3番目と6番目のセグメントSGが選択されている。4番目のダンプ候補位置DPに対して4番目と7番目のセグメントSGが選択されている。5番目のダンプ候補位置DPに対して5番目と8番目のセグメントSGが選択されている。10番目のダンプ候補位置DPに対して9番目と10番目のセグメントSGが選択されている。ただし、2,6,7,8,9番目のダンプ候補位置DPにはセグメントSGが分配されない。
　このように目標分配モードでは、特定ダンプ候補位置DPに分配されるセグメントSGの個数が決まっているなかで最も近いダンプ候補位置DPにセグメントSGが分配される。このように、式(13)で示される第3の要求条件により、特定のダンプ候補位置DPに、他の位置と異なる量の物体M1を分配することができる。それにより、例えば、他の場所と比べて土量の少ないダンプ候補位置DPを指定して、セグメントSGを運ぶことができる。
　なお、yiはオペレータによって設定されてもよい。或いは、コントローラ31がダンピングエリアデータに基づいてyiを決定してもよい。
　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、ダンピングエリアの物体M1が複数のセグメントSGに分けられ、ダンピングエリアの崖の縁200に沿って複数のダンプ候補位置DPが決定される。そして、複数のセグメントSGと複数のダンプ候補位置DPとの組み合わせにより作業車両1の走行パスPHが決定される。従って、走行パスPHに沿って作業車両1を移動させることで、自動制御により、効率よくダンプ作業を行うことができる。
　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、図11に示す作業車両1ａのように、運転室が省略されてもよい。なお、図11では、上述した実施形態に係る作業車両1に対応する構成に同一の符号を付している。
　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31は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。図12に示すように、コントローラ31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311と、作業車両1に搭載される車載コントローラ312とを含んでもよい。リモートコントローラ311と車載コントローラ312とは通信装置33,36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31の機能の一部がリモートコントローラ311によって実行され、残りの機能が車載コントローラ312によって実行されてもよい。例えば、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する処理（S107）と走行パスPHを決定する処理（S108）とがリモートコントローラ311によって実行され、ダンプ作業を実行する処理（S109）が車載コントローラ312によって実行されてもよい。
　作業車両1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、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。例えば、図12に示すように、作業車両1の外部に配置された操作装置37をオペレータが操作することによって作業車両1が操作されてもよい。その場合、操作装置37によって、作業車両1の前進、後進、及び旋回が操作されてもよい。或いは、操作装置37によって目標地点が設定され、コントローラ31による自動制御によって、作業車両1が目標地点まで走行してもよい。或いは、操作装置37による操作無しで、コントローラ31による自動制御のみによって作業車両1が走行してもよい。
　ダンピングエリアデータとマテリアルデータとは、それぞれ別の装置で取得されてもよい。例えば、ダンピングエリアデータは、作業車両1の外部の測量装置から取得され、マテリアルデータは作業車両1に搭載された他の測量装置から取得されてもよい。
　ダンプ作業は、オペレータの操作によって行われてもよい。例えば、図13に示すように、ステップＳ209において、走行パスPHが表示されてもよい。ここでは、図12に示すディスプレイ38に図8から図10に示すような走行パスPHの例が表示されてもよい。この場合、経験の少ないオペレータであっても、表示された走行パスPHに従って作業車両1を操作することで、効率よく且つ容易にダンプ作業を行うことができる。なお、図13において、ステップS201～S208の処理は、図5におけるステップS101～S108の処理とそれぞれ同じである。なお、操作装置37及びディスプレイ38は、作業車両1に搭載されてもよい。
　コストが最小となるセグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせを決定する方法は、線形計画法に限らず、他の手法であってもよい。コストは、移動距離に限らず、作業時間、或いは、押し込みの回数など他のパラメータであってもよい。すなわち、移動距離に限らず、作業時間、或いは、押し込みの回数を最小化するように、セグメントSGとダンプ候補位置DPとの組み合わせが決定されてもよい。
　上記の実施形態における要求条件の一部が省略又は変更されてもよい。或いは、上記の実施形態における要求条件と異なる要求条件が追加されてもよい。
　複数のセグメントSGは、ブレードの最大容量に限らず、他の方法によって決定されてもよい。例えば、目標体積は、固定値であってもよい。或いは、目標体積は、作業車両1の状態に応じた可変値であってもよい。
　走行パスPHは、セグメントSGとダンプ位置DPとを結ぶ直線に限らない。例えば、ブレードからの物体M1の漏れを最小化するように走行パスPHが決定されてもよい。
　本発明によれば、作業車両によってダンプ作業を効率よく且つ容易に行うことができる。
31    コントローラ
200   ダンピングエリアの縁
M1    物体
SG    セグメント
DP    ダンプ位置
1     作業車両
3     制御システム
18    ブレード
 
 

Claims (20)

  1. 　ダンピングエリアの縁から物体を押し出すダンプ作業を行うための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、
    　　前記ダンピングエリアの縁の形状を示すダンピングエリアデータを取得し、
    　　前記ダンピングエリアの前記物体の形状を示すマテリアルデータを取得し、
    　　前記マテリアルデータに基づいて前記物体を区画した複数のセグメントを決定し、
    　　前記ダンピングエリアの縁に沿う複数のダンプ候補位置を決定し、
    　　前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との組み合わせにより、前記ダンプ作業におけるダンプ位置を決定するように、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、前記組み合わせにより、前記ダンプ作業における前記作業車両の走行パスを決定するように、プログラムされている、
    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、前記ダンプ作業のコストが最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせを決定するようにプログラムされている、
    請求項１又は２に記載の作業車両の制御システム。
  4. 　前記コストは、前記作業車両の移動距離であり、
    　前記コントローラは、前記作業車両の移動距離の総和が最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせを決定するようにプログラムされている、
    請求項３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、線形計画法により前記コストが最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせを決定するようにプログラムされている、
    請求項３又は４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、
    　　前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせにおいて所定の要求条件を設定し、
    　　前記要求条件を満たしつつ、前記コストが最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせを決定する、
    請求項３から５のいずれかに記載の作業車両の制御システム。
  7. 　前記要求条件は、前記セグメントのそれぞれに対して選択される前記ダンプ候補位置の数が１つであることを含む、
    請求項６に記載の作業車両の制御システム。
  8. 　前記要求条件は、前記ダンプ候補位置のそれぞれに対して選択される前記セグメントの数が１又は０であることを含む、
    請求項６又は７に記載の作業車両の制御システム。
  9. 　前記要求条件は、特定の前記ダンプ候補位置に対して２以上の前記セグメントを選択することを含む、
    請求項６又は７に記載の作業車両の制御システム。
  10. 　前記作業車両はブレードを備え、
    　前記コントローラは、前記ブレードの最大容量に基づいて前記複数のセグメントを決定するようにプログラムされている、
    請求項１から９のいずれかに記載の作業車両の制御システム。
  11. 　請求項１から１０のいずれかに記載の制御システムを備える作業車両。
  12. 　ダンピングエリアの縁から物体を押し出すダンプ作業を行うための作業車両の制御方法であって、
    　前記ダンピングエリアの縁の形状を示すダンピングエリアデータを取得することと、
    　前記ダンピングエリアの前記物体の形状を示すマテリアルデータを取得することと、
    　前記マテリアルデータに基づいて前記物体を区画した複数のセグメントを決定することと、
    　前記ダンピングエリアの縁に沿う複数のダンプ候補位置を決定することと、
    　前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との組み合わせを決定することと、
    　前記組み合わせに従って前記ダンプ作業を行うように前記作業車両を制御することと、
    を備える作業車両の制御方法。
  13. 　前記ダンプ作業のコストが最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせが決定される、
    請求項１２に記載の作業車両の制御方法。
  14. 　前記コストは、前記作業車両の移動距離であり、
    　前記作業車両の移動距離の総和が最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせが決定される、
    請求項１３に記載の作業車両の制御方法。
  15. 　線形計画法により前記コストが最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせが決定される、
    請求項１３又は１４に記載の作業車両の制御方法。
  16. 　前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせにおいて所定の要求条件を設定することをさらに備え、
    　前記要求条件を満たしつつ、前記コストが最小となる前記複数のセグメントと前記複数のダンプ候補位置との前記組み合わせが決定される、
    請求項１３から１５のいずれかに記載の作業車両の制御方法。
  17. 　前記要求条件は、前記セグメントのそれぞれに対して選択される前記ダンプ候補位置の数が１つであることを含む、
    請求項１６に記載の作業車両の制御方法。
  18. 　前記要求条件は、前記ダンプ候補位置のそれぞれに対して選択される前記セグメントの数が１又は０であることを含む、
    請求項１６又は１７に記載の作業車両の制御方法。
  19. 　前記要求条件は、特定の前記ダンプ位置に対して２以上の前記セグメントを選択することを含む、
    請求項１６又は１７に記載の作業車両の制御方法。
  20. 　前記作業車両は、ブレードを備え、
    　前記ブレードの最大容量に基づいて前記複数のセグメントが決定される、
    請求項１２から１９のいずれかに記載の作業車両の制御方法。
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