WO2019043788A1 - 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 - Google Patents

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WO2019043788A1
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work
controller
operator
target
work vehicle
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PCT/JP2017/030934
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和博 橋本
健二郎 嶋田
俊宏 川野
洋介 山口
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株式会社小松製作所
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    • E02F3/844—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically
    • E02F3/847—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems for positioning the blade, e.g. hydraulically using electromagnetic, optical or acoustic beams to determine the blade position, e.g. laser beams

Definitions

  • the present invention relates to a control system, method, and work vehicle of a work vehicle.
  • An object of the present invention is to provide a control system, method, and work vehicle of a work vehicle in which the position of the work device can be easily changed by the operator's intention in automatic control of the work device.
  • a control system for a work vehicle includes an operating device and a controller.
  • the operating device outputs an operation signal indicating an operation by the operator.
  • the controller communicates with the operating device.
  • the controller is programmed to do the following:
  • the controller determines a target profile for work.
  • the controller generates a command signal to operate the work machine according to the target profile.
  • the controller receives an operation signal from the operating device.
  • the controller determines the operation of the work machine by the operator based on the operation signal.
  • the controller corrects the target profile according to the operation by the operator when the operation of the work machine by the operator is performed.
  • a method is a method executed by a controller to control a work vehicle having a work machine, and comprises the following processing.
  • the first process is to determine the target profile of the work target.
  • the second process is to generate a command signal for operating the working machine according to the target profile.
  • the third process is to receive an operation signal indicating an operation by the operator.
  • the fourth process is to determine the operation of the work machine by the operator based on the operation signal.
  • the fifth process is to correct the target profile according to the operation of the operator when the operation of the work machine by the operator is performed.
  • a work vehicle includes a work machine, an operation device, and a controller.
  • the operating device outputs an operation signal indicating an operation by the operator.
  • the controller controls the work machine.
  • the controller is programmed to do the following: The controller determines a target profile for work.
  • the controller generates a command signal to operate the work machine according to the target profile.
  • the controller receives an operation signal from the operating device.
  • the controller determines the operation of the work machine by the operator based on the operation signal.
  • the controller corrects the target profile according to the operation by the operator when the operation of the work machine by the operator is performed.
  • the target profile is corrected according to the operation by the operator. Therefore, the position of the work machine can be easily changed by the intention of the operator without performing a complicated operation to release the automatic control.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a modified target design terrain according to another embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a modified target design terrain according to another embodiment. 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.
  • 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 traveling of the work vehicle 1 may be any of autonomous traveling, semi-autonomous traveling, and traveling by the operation of the operator.
  • 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 mounted on 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.
  • the lift frame 19 rotates up and down about the axis X 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 lift cylinder 19.
  • one hydraulic pump 23 is illustrated in FIG. 2, a plurality of hydraulic pumps may be provided.
  • 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 first operating device 25 a, a second operating device 25 b, a controller 26, a storage device 28, and a control valve 27.
  • the first operating device 25 a and the second operating device 25 b are disposed in the cab 14.
  • the first operating device 25 a is a device for operating the traveling device 12.
  • the first controller 25a receives an operation by an operator for driving the traveling device 12, and outputs an operation signal according to the operation.
  • the second controller 25 b is a device for operating the work machine 13.
  • the second controller 25b receives an operation by the operator for driving the work machine 13, and outputs an operation signal according to the operation.
  • the first operating device 25a and the second operating device 25b include, for example, an operating lever, a pedal, a switch, and the like.
  • the first operating device 25a is provided at an advance position, a reverse position, and a neutral position.
  • An operation signal indicating the position of the first operating device 25 a is output to the controller 26.
  • the controller 26 controls the traveling device 12 or the power transmission 24 so that the work vehicle 1 advances when the operation position of the first operating device 25a is the forward position.
  • the controller 26 controls the traveling device 12 or the power transmission 24 so that the work vehicle 1 moves backward.
  • the second operating device 25b is operably provided at the raising position, the lowering position, and the neutral position.
  • An operation signal indicating the position of the second operating device 25 b is output to the controller 26.
  • the controller 26 controls the lift cylinder 19 so that the blade 18 ascends when the operation position of the second operating device 25b is the raising position.
  • the controller 26 controls the lift cylinder 19 so that the blade 18 is lowered.
  • the controller 26 is programmed to control the work vehicle 1 based on the acquired data.
  • the controller 26 includes, for example, a processing device (processor) such as a CPU.
  • the controller 26 acquires operation signals from the operation devices 25a and 25b.
  • the controller 26 controls the control valve 27 based on the operation signal.
  • the controller 26 is not limited to one unit, but 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 a 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 second controller 25 b.
  • the lift cylinder 19 is controlled in accordance with the amount of operation of the second operating device 25b.
  • the control valve 27 may be a pressure proportional control valve.
  • the control valve 27 may be an electromagnetic proportional control valve.
  • the control system 3 includes a work machine sensor 29.
  • the work machine sensor 29 detects the position of the work machine and outputs a work machine position signal indicating the position of the work machine.
  • the work machine sensor 29 detects the stroke length of the lift cylinder 19 (hereinafter referred to as "lift cylinder length L").
  • lift cylinder length L the stroke length of the lift cylinder 19
  • the controller 26 calculates the lift angle ⁇ lift of the blade 18 based on the lift cylinder length L.
  • FIG. 3 is a schematic view showing the configuration of the work vehicle 1.
  • the reference position of the work implement 13 is indicated by a two-dot chain line.
  • the reference position of the work implement 13 is the position of the blade 18 in a state where the blade edge of the blade 18 is in contact with the ground on the horizontal ground.
  • the lift angle ⁇ lift is an angle from the reference position of the work machine 13.
  • the control system 3 includes a position sensor 31.
  • the position sensor 31 measures the position of the work vehicle 1.
  • the position sensor 31 includes a Global Navigation Satellite System (GNSS) 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 arranged on the cab 14.
  • the GNSS receiver 32 receives a positioning signal from a satellite, calculates the position of the antenna based on the positioning signal, and generates vehicle position data.
  • the controller 26 acquires vehicle position data from the GNSS receiver 32.
  • the controller 26 obtains the traveling direction of the work vehicle 1 and the vehicle speed from the vehicle body position data.
  • the IMU 33 is an inertial measurement unit.
  • the IMU 33 acquires vehicle body tilt angle data.
  • the vehicle body inclination angle data includes an angle (pitch angle) to the horizontal in the longitudinal direction of the vehicle and an angle (roll angle) to the horizontal in the lateral direction of the vehicle.
  • the controller 26 acquires vehicle body tilt angle data from the IMU 33.
  • the controller 26 calculates the cutting edge position P0 from the lift cylinder length L, the vehicle position data, and the vehicle inclination angle data. As shown in FIG. 3, the controller 26 calculates global coordinates of the GNSS receiver 32 based on the vehicle position data. The controller 26 calculates the lift angle ⁇ lift based on the lift cylinder length L. The controller 26 calculates 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 vehicle body size data is stored in the storage device 28 and indicates the position of the work implement 13 with respect to the GNSS receiver 32.
  • the controller 26 calculates global coordinates of the edge position P0 based on global coordinates of the GNSS receiver 32, local coordinates of the edge position P0, and vehicle body tilt angle data.
  • the controller 26 acquires 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 24.
  • the output sensor 34 may be a pressure sensor that detects the driving 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. If the power transmission 24 has a torque converter, the output sensor 34 may be a rotation sensor that detects the output rotational speed of the torque converter.
  • a detection signal indicating the detection value of the output sensor 34 is output to the controller 26.
  • the storage device 28 includes, for example, a memory and an auxiliary storage device.
  • the storage device 28 may be, for example, a RAM or a ROM.
  • 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 unit 28 stores computer instructions that can be executed by the processor and control the work vehicle 1.
  • the storage unit 28 stores design topography data and work site topography data.
  • the design topography data indicates the final design topography.
  • the final design topography is the final target shape of the work site surface.
  • the design topography data is, for example, a civil engineering construction drawing in a three-dimensional data format.
  • the work site topography data indicates the topography of a wide area of the work site.
  • the work site topography data is, for example, a current topographical survey map in a three-dimensional data format.
  • the work site topography data can be obtained, for example, by aviation laser survey.
  • the controller 26 acquires present terrain data.
  • the present topography data indicates the present topography of the work site.
  • the current topography of the work site is the topography of a region along the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the present topography data is acquired by calculation in the controller 26 from work site topography data and the position and traveling direction of the work vehicle 1 obtained from the position sensor 31 described above.
  • the controller 26 automatically controls the work machine 13 based on the current topography data, the design topography data, and the cutting edge position data.
  • the automatic control of the work implement 13 may be semi-automatic control performed together with the manual operation by the operator.
  • the automatic control of the work implement 13 may be a fully automatic control performed without manual operation by the operator.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a process of automatic control of the working machine 13 in the digging operation.
  • step S101 the controller 26 acquires current position data.
  • the controller 26 obtains the current cutting edge position P0 of the blade 18 as described above.
  • step S102 the controller 26 acquires design topography data.
  • the plurality of reference points Pn indicate a plurality of points at predetermined intervals along the traveling direction of the work vehicle 1.
  • the plurality of reference points Pn are on the traveling path of the blade 18.
  • the final design topography 60 has a flat shape parallel to the horizontal direction, but may have a different shape.
  • step S103 the controller 26 acquires present terrain data.
  • the controller 26 obtains present topography data by calculation from work site topography data obtained from the storage device 28 and position data and traveling direction data of the vehicle body obtained from the position sensor 31.
  • the current topography data is information indicating the topography 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 present topography data includes the height Zn of the present topography 50 at a plurality of reference points Pn from the present position to a predetermined topography recognition distance dA 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 positions of other parts of the work vehicle 1.
  • the plurality of reference points are arranged at predetermined intervals, for example, every 1 m.
  • step S104 the controller 26 acquires a digging start position.
  • the controller 26 acquires a position at which the cutting edge position P0 first falls below the height Z0 of the current topography 50 as the digging start position.
  • the controller 26 may obtain the digging start position by another method.
  • the controller 26 may acquire the digging start position based on the operation of the second operating device 25b.
  • the controller 26 may obtain the digging start position by calculating the optimal digging start position from the current topography data.
  • step S105 the controller 26 acquires the amount of movement of the work vehicle 1.
  • the controller 26 acquires, as the movement amount, the distance traveled from the digging start position to the current position in the advancing path of the blade 18.
  • the movement amount of the work vehicle 1 may be the movement amount of the vehicle body 11.
  • the amount of movement of the work vehicle 1 may be the amount of movement of the blade edge of the blade 18.
  • step S106 the controller 26 determines target design topography data.
  • the target design terrain data shows the target design terrain 70 depicted by dashed lines in FIG.
  • the target design terrain 70 shows the desired trajectory of the blade edge of the blade 18 in operation.
  • the target design terrain 70 is a target profile of the terrain to be worked on, and shows the desired shape as a result of the drilling operation.
  • the controller 26 determines a target displacement Z_offset and a target design topography 70 displaced downward from the present topography 50.
  • the target displacement Z_offset is a target displacement in the vertical direction at each reference point Pn.
  • the target displacement Z_offset is a target depth at each reference point Pn, and indicates the target position of the blade 18 below the current topography 50.
  • the target position of the blade 18 means the target cutting edge position of the blade 18.
  • the target displacement Z_offset indicates the amount of soil per unit movement amount excavated by the blade 18. Therefore, the target design topography data indicates the relationship between the plurality of reference points Pn and the plurality of target soil volumes.
  • the target displacement Z_offset is an example of a target load parameter related to the load on the blade 18.
  • the controller 26 determines the target design topography 70 so as not to cross the final design topography 60 downward. Therefore, the controller 26 determines a target design topography 70 located above the final design topography 60 and below the current topography 50 during the digging operation.
  • the controller 26 determines the height Z of the target design topography 70 according to the following equation (1).
  • Z Zn-Z_offset (1)
  • the target displacement Z_offset is determined by referring to the target displacement data C.
  • the target displacement data C is stored in the storage unit 28.
  • FIG. 6 is a view showing an example of the target displacement data C. As shown in FIG.
  • the target displacement data C defines the relationship between the amount of movement n of the work vehicle 1 and the target displacement Z_offset.
  • the target displacement data C indicates the digging 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 includes start time data c1, digging time data c2, transition time data c3, and soil unloading 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 digging start area is a range from the digging start point S to the steady digging start point D.
  • a target displacement Z_offset that increases in accordance with the increase of the movement amount n is defined.
  • 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.
  • the target displacement Z_offset is defined to a constant value.
  • the data at the time of excavation c2 defines a constant target displacement Z_offset with respect to the movement amount n. Note that although the target displacement Z_offset in the excavation area is a constant value, it may not be a constant value. For example, the target displacement Z_offset may have a difference between the first half and the second half of the excavation area.
  • the transition time data c3 defines the relationship between the movement amount n in the soil transportation transition area and the target displacement Z_offset.
  • the soil transport transition area is an area from the steady excavation end point T to the soil transport start point P.
  • the transition data c3 defines a target displacement Z_offset that decreases as the movement amount n increases.
  • the soil transportation time data c4 defines the relationship between the movement amount n in the soil transportation region and the target displacement Z_offset.
  • the soil transportation area is an area starting from the soil transportation start point P.
  • the target displacement Z_offset is defined to a constant value.
  • the soil transportation time 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 transportation area is started from the second start value b3.
  • the first end value b2 is smaller than the second start value b3.
  • 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 transportation area is constant at the second target value a2.
  • the first target value a1 is larger than the second target value a2. Therefore, in the excavation area, a target displacement Z_offset larger than that of the soil transportation area is defined.
  • the target displacement Z_offset at the digging start position is a 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 process of determining the target displacement Z_offset.
  • the traveling of the work vehicle 1 is assumed to be only forward.
  • the determination process is started when the first operating 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.
  • the controller 26 gradually increases the target displacement Z_offset from the start value a0 according to the increase of the movement amount n.
  • the start value a0 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the start value a0 is preferably as small as possible so that the load on the blade 18 does not become excessively large at the start of excavation.
  • the first start value b1 is calculated from the inclination c1 in the excavation start area shown in FIG. 6, the start value a0, and the first target value a1.
  • the inclination c1 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the inclination c1 is preferably a value that allows rapid transition from the digging start to the digging operation 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.
  • step S204 the controller 26 sets the target displacement Z_offset to the first target value a1.
  • 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 drilling can be efficiently performed and the load on the blade 18 does not become excessively large.
  • 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 changes the target displacement Z_offset to the first target value a1 according to the increase of the movement amount n.
  • the first end value b2 is a movement amount when the current amount of soil held by the blade 18 exceeds a predetermined threshold value. Therefore, the controller 26 reduces the target displacement Z_offset from the first target value a1 when the current amount of soil held by the blade 18 exceeds a predetermined threshold.
  • the predetermined threshold is determined based on, for example, the maximum capacity of the blade 18. For example, the current amount of soil held by the blade 18 may be determined by calculating the load on the blade 18 from the load. Alternatively, an image of the blade 18 may be acquired by a camera, and by analyzing the image, the present amount of soil held by the blade 18 may be calculated.
  • a predetermined initial value is set as the first end value b2.
  • 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 the movement amount n is equal to or greater than a 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 transportation work.
  • the second start value b3 is obtained by calculation from the slope c2 in the soil transfer area shown in FIG. 6, the first target value a1, and the second target value a2.
  • the slope c2 is a constant and is stored in the storage device 28.
  • the inclination c2 is preferably a value such that the load can be quickly transferred from the digging operation to the soil transportation operation and the load on the blade 18 does not become excessively large.
  • the start value a0, the first target value a1, and the second target value a2 may be changed according to the condition 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.
  • the height Z of the target design terrain 70 is determined by determining the target displacement Z_offset.
  • step S107 shown in FIG. 4 the controller 26 controls the blade 18 toward the target design topography 70.
  • the controller 26 generates a command signal to the work machine 13 so that the blade edge position of the blade 18 moves toward the target design topography 70 created in step S106.
  • the generated command signal is input to the control valve 27. Thereby, the blade edge position P0 of the work machine 13 moves along the target design topography 70.
  • the target displacement Z_offset between the current topography 50 and the target design topography 70 is large compared to the other areas. Thereby, the excavation work of the present topography 50 is performed in the excavation area.
  • the target displacement Z_offset between the current topography 50 and the target design topography 70 is smaller compared to other areas. Thereby, in the soil transportation area, excavation of the ground is avoided, and the soil held by the blade 18 is transported.
  • step S108 the controller 26 updates work site topography data.
  • the controller 26 updates work site topography data with position data indicating the latest trajectory of the cutting edge position P0.
  • 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 size data, and update the work site topography data with position data indicating the trajectory of the bottom surface of the crawler belt 16. In this case, updating of work site topography data can be performed immediately.
  • the work site topography data may be generated from survey data measured by a surveying device outside the work vehicle 1.
  • a surveying device outside the work vehicle 1.
  • aviation laser surveying may be used as an external surveying instrument.
  • the present topography 50 may be photographed by a camera, and work site topography data may be generated from image data obtained by the camera.
  • aerial surveying with a UAV Unmanned Aerial Vehicle
  • updating of work site topography data may be performed at predetermined intervals or at any time.
  • the above process is performed when the work vehicle 1 is moving forward.
  • the first controller 25a is in the forward position, the above process is performed.
  • the work vehicle 1 moves backward a predetermined distance or more, the excavation start position, the movement amount n, and the amount of soil held by the blade 18 are initialized.
  • the controller 26 updates the current topography 50 based on the updated work site topography data, and newly determines the target design topography 70 based on the updated current topography 50.
  • the controller 26 then controls the blade 18 along the newly determined target design terrain 70. By repeating such processing, excavation is performed such that the current topography 50 approaches the final design topography 60.
  • the controller 26 repeats the processing of steps S101 to S108 for each predetermined distance and every advance, or for each predetermined time during the advance.
  • the controller 26 may repeat the processing of steps S101 to S108 every predetermined distance, every reverse movement, or every predetermined time during reverse movement.
  • the digging start position and the movement amount n may be initialized.
  • the controller 26 may repeat the processing of steps S101 to S108 every time the work vehicle 1 moves by a predetermined distance, or every predetermined time.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a process for correcting the target design topography in accordance with the operation by the operator.
  • step S301 the controller 26 determines whether there is an operation of the work machine 13 or not. More specifically, the controller 26 determines from the operation signal from the second controller 25b whether the second controller 25b has performed an operation to raise the blade 18 (hereinafter referred to as "raising operation"). When the raising operation of the blade 18 is performed on the second controller 25b, the controller 26 determines that the operation of the work machine 13 is present, and the process proceeds to step S302.
  • step S302 the controller 26 acquires the operation amount S of the second operating device 25b.
  • the controller 26 acquires the raising operation amount S of the second operating device 25b from the operation signal from the second operating device 25b.
  • the raising operation amount S is a stroke amount of the second operating device 25b from the neutral position to the raising position.
  • step S303 the controller 26 controls the work implement 13 in accordance with the operation signal.
  • the controller 26 outputs a command signal to the control valve 27 so as to raise the blade 18 in accordance with the raising operation amount S of the second controller 25b.
  • the control valve 27 may be controlled by omitting the processing of step S302 by the controller 26 and applying the pilot hydraulic pressure from the second controller 25b to the control valve 27.
  • step S304 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.
  • the controller 26 can calculate the traction force from the driving oil pressure of the hydraulic motor and the rotational speed of the hydraulic motor.
  • the traction force is a load that the work vehicle 1 receives.
  • F is a traction force
  • k is a constant
  • T is a transmission input torque
  • R is a reduction ratio
  • L is a crawler link pitch
  • Z is a sprocket tooth number.
  • the input torque T is calculated based on the output rotational speed of the torque converter.
  • the method of detecting the traction force is not limited to that described above, and may be detected by another method.
  • step S305 the controller 26 acquires the displacement amount Zm of the work machine 13.
  • the controller 26 acquires the vertical displacement amount Zm between the blade position of the blade 18 at the start of the lifting operation by the operator and the blade position at the end from the blade position data described above.
  • step S306 the controller 26 determines whether a predetermined determination condition is satisfied.
  • the determination conditions include the following first to fourth conditions as AND conditions.
  • the first condition is that the traction force F is equal to or less than a predetermined threshold f1.
  • the threshold f1 may be a numerical value indicating that it is a soil transportation operation.
  • the second condition is that the raising operation of the blade 18 is continued for a predetermined time t1 or more.
  • the predetermined time t1 may be, for example, an appropriate value to exclude the case where the raising operation is performed for a very short time.
  • the second condition may be that the state in which the amount of increase operation S is the predetermined amount s1 or more continues for the predetermined time t1 or more in order to ignore the minute increase operation.
  • the third condition is that the movement amount n from the above-mentioned digging start position is larger than the predetermined distance n1.
  • the predetermined distance n1 may be an appropriate value to prohibit the correction of the target design topography 70 in the area prior to the soil transportation area.
  • the predetermined distance n1 may be an appropriate value to prohibit the correction of the target design topography 70 in the soil transfer area or the area before the excavation area.
  • the fourth condition is that the displacement amount Zm of the work machine 13 is within a predetermined range. That is, the fourth condition is that the displacement amount Zm of the work machine 13 is larger than the lower limit value zm1 of the displacement amount and smaller than the upper limit value zm2 of the displacement amount (zm1 ⁇ Zm ⁇ zm2).
  • the lower limit value zm1 of the displacement amount may be a numerical value for ignoring a minute raising operation.
  • the upper limit zm2 of the displacement amount may be a numerical value for excluding the lifting operation for avoiding an obstacle.
  • step S307 the controller 26 corrects the target design topography 70.
  • the controller 26 corrects the target design topography 70 by displacing the target design topography 70 in the vertical direction by the displacement amount Zm.
  • the controller 26 corrects the target design topography 70 by correcting the height Z of the target design topography 70 with the displacement amount Zm according to the following equation (3).
  • Z Zn-Z_offset + Zm (3)
  • the controller 26 acquires the vertical displacement amount Zm between the blade position at the start of the raising operation by the operator and the blade position at the end. If the above-described determination condition is satisfied, the controller 26 determines the corrected target design topography 70 'by displacing the original target design topography 70 in the vertical direction by the displacement amount Zm. The controller 26 then controls the blade 18 with respect to the corrected target design terrain 70 '. Thereby, the cutting edge position of the work machine 13 moves along the corrected target design topography 70 '.
  • the operator When the traveling direction of the work vehicle 1 is switched from forward to reverse and the work vehicle 1 moves backward a predetermined distance or more, the operator performs the raising operation of the blade 18 by the operator as in the above-described digging start position and movement amount n.
  • the correction amount of the target design topography 70 in accordance with that is also initialized. That is, the above Zm is reset to "0".
  • the correction amount of the target design topography 70 is invalidated. That is, when the operation of the second operating device 25b by the operator is the lowering operation of the blade 18, the above Zm is set to "0".
  • the controller 26 acquires the vertical displacement amount Zm between the cutting edge position at the start of the lowering operation of the blade 18 by the operator and the cutting edge position at the end.
  • the corrected target design topography 70 ' may be determined by displacing the design topography 70 downward by a displacement amount Zm.
  • the control system 3 of the work vehicle 1 when the operation of the work machine 13 by the operator is performed during the automatic control of the work machine 13, the target design topography is obtained according to the operation by the operator. 70 is corrected. Therefore, the position of the work machine 13 can be easily changed by the intention of the operator without the operator performing a complicated operation to cancel the automatic control.
  • the operator when the work machine 13 is performing work in the soil transportation area by automatic control, the operator operates the second operating device 25 b to raise the blade 18, thereby uncovering the work by the work machine 13 as work. It can be changed.
  • the work of spreading means to spread the soil in layers on the present topography.
  • the work vehicle 1 is not limited to a bulldozer, but may be another vehicle such as a wheel loader or a motor grader.
  • the work vehicle 1 may be a remotely steerable vehicle. In that case, part of the control system 3 may be disposed 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 have a plurality of controllers 26 separate from one another.
  • the controller 26 may include a remote controller 261 disposed outside the work vehicle 1 and an on-board controller 262 mounted on the work vehicle 1.
  • the remote controller 261 and the in-vehicle controller 262 may be able to communicate wirelessly via the communication devices 38 and 39. Then, part of the functions of the controller 26 described above may be performed by the remote controller 261, and the remaining functions may be performed by the onboard controller 262.
  • the process of determining the target design topography 70 may be performed by the remote controller 261, and the process of outputting a command signal to the work machine 13 may be performed by the onboard controller 262.
  • the operating devices 25 a and 25 b may be disposed outside the work vehicle 1. In that case, the driver's cab may be omitted from the work vehicle 1. Alternatively, the operating devices 25 a and 25 b may be omitted from the work vehicle 1.
  • the work vehicle 1 may be operated only by the automatic control by the controller 26 without the operation by the operation devices 25a and 25b.
  • the present topography 50 may be acquired by other devices as well as the position sensor 31 described above.
  • the current terrain 50 may be acquired by the interface device 37 that receives data from an external device.
  • the interface device 37 may wirelessly receive the present topography data measured by the external measurement device 41.
  • the interface device 37 may be a reading device of a recording medium, and may receive current topography data measured by the external measuring device 41 via the recording medium.
  • the target design topography is corrected when the operator's raising operation (or lowering operation) is intervened.
  • the target design topography may be corrected according to the displacement amount Zm of the cutting edge position also when an operator's raising operation (or lowering operation) is intervened in other regions.
  • FIG. 13 shows the modified target design terrain 70 'when the operator raises in the drilling area.
  • the controller 26 determines the corrected target design topography 70 'by displacing the original target design topography 70 upward by a displacement amount Zm.
  • FIG. 14 shows the modified target design terrain 70 'when the operator's lowering operation is intervened in the drilling area. In this case, the controller 26 determines the corrected target design topography 70 'by displacing the initial target design topography 70 downward by a displacement amount Zm.
  • the target displacement data is not limited to the data shown in FIG. 6 and may be changed.
  • 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 topography 70 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. 15 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 of 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 target displacement Z_offset from the target soil amount S_target and the width of the blade 18.
  • 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 target displacement Z_offset for each point from the target load parameter. In that case, the controller 26 may increase the target displacement Z_offset in response to the increase of the target load parameter.
  • the controller 26 may determine the target displacement Z_offset and the target design topography 70 displaced upward from the present topography 50. In this case, a filling operation can be performed instead of the digging operation. Further, as shown in FIG. 16, the controller 26 may determine the target design topography 70 ′ corrected from the target design topography 70 in accordance with the operation of the work implement 13 by the operator.
  • the target displacement Z_offset may be multiplied by a predetermined coefficient.
  • a predetermined constant may be added to or subtracted from the target displacement Z_offset.
  • the predetermined coefficient and the predetermined constant may be changed according to the change of the control mode.
  • the determination conditions are not limited to the above-described first to fourth conditions, and may be changed. For example, some of the first to fourth conditions may be omitted or changed.
  • the determination conditions may include conditions different from the first to fourth conditions.
  • the displacement amount Zm is not limited to the amount of displacement in the vertical direction between the blade position at the start of the operation by the operator and the blade position at the end, and may be another value.
  • the controller 26 may acquire, as the displacement amount Zm, a vertical displacement amount between the blade tip position at the end of the operation by the operator and the target design topography 70.
  • the controller 26 may determine the displacement amount Zm in accordance with the operation amount of the second operating device 25b by the operator.
  • the controller 26 may acquire current topography data within a range shorter than the predetermined topography recognition distance dA from the current position. That is, the controller 26 may acquire the present topography data for only a part of the plurality of reference points Pn.
  • the controller 26 may determine the target design topography 70 within a range shorter than the predetermined topography recognition distance dA from the current position. That is, the controller 26 may determine the target design topography 70 for only a part of the plurality of reference points Pn.
  • the position of the working machine can be easily changed by the operator's intention during automatic control of the working machine.
  • Control system 13 Working machine 26 controller 31 Position sensor 29 Working machine sensor 70 Target design topography (target profile)

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Abstract

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、操作装置から操作信号を受信する。コントローラは、操作信号に基づいて、オペレータによる作業機の操作を判定する。コントローラは、オペレータによる作業機の操作が行われたときには、オペレータによる操作に応じて目標プロファイルを修正する。

Description

作業車両の制御システム、方法、及び作業車両
　本発明は、作業車両の制御システム、方法、及び作業車両に関する。
　作業機を備える作業車両において、作業中に作業機の位置をコントローラによって自動的に制御する技術が知られている。例えば特許文献１では、作業機に加わる負荷が検出され、当該負荷に応じて作業機の位置を自動的に制御することで、自動掘削が可能となっている。
特許第5247939号公報
　上述したような自動掘削中には、オペレータが、作業機の位置を変更するために、作業機レバーを手動で操作しても、作業機が自動的に元の位置まで戻ってしまう。そのため、オペレータが、作業機の位置を変更するためには、自動掘削を解除する操作を行う必要がある。
　本発明は、作業機の自動制御において、作業機の位置をオペレータの意思で容易に変更可能な作業車両の制御システム、方法、及び作業車両を提供す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、操作装置と、コントローラとを備える。操作装置は、オペレータによる操作を示す操作信号を出力する。コントローラは、操作装置と通信する。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、操作装置から操作信号を受信する。コントローラは、操作信号に基づいて、オペレータによる作業機の操作を判定する。コントローラは、オペレータによる作業機の操作が行われたときには、オペレータによる操作に応じて目標プロファイルを修正する。
　第2の態様に係る方法は、作業機を有する作業車両を制御するためにコントローラによって実行される方法であって、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指令信号を生成することである。第3の処理は、オペレータによる操作を示す操作信号を受信することである。第4の処理は、操作信号に基づいて、オペレータによる作業機の操作を判定することである。第5の処理は、オペレータによる作業機の操作が行われたときに、オペレータによる操作に応じて目標プロファイルを修正することである。
　第3の態様に係る作業車両は、作業機と、操作装置と、コントローラとを備える。操作装置は、オペレータによる操作を示す操作信号を出力する。コントローラは、作業機を制御する。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、操作装置から操作信号を受信する。コントローラは、操作信号に基づいて、オペレータによる作業機の操作を判定する。コントローラは、オペレータによる作業機の操作が行われたときには、オペレータによる操作に応じて目標プロファイルを修正する。
　本発明では、作業機の自動制御中にオペレータによる作業機の操作が行われると、オペレータによる操作に応じて目標プロファイルが修正される。そのため、自動制御を解除するために煩雑な操作を行うことなく、作業機の位置をオペレータの意思で容易に変更することができる。
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。 目標設計地形を修正するための処理を示すフローチャートである。 修正された目標設計地形の一例を示す図である。 修正された目標設計地形の他の例を示す図である。 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。 他の実施形態に係る修正された目標設計地形の一例を示す図である。 他の実施形態に係る修正された目標設計地形の一例を示す図である。 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。
　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、第1操作装置25aと、第2操作装置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。第1操作装置25aと第2操作装置25bとは、運転室14に配置されている。第1操作装置25aは、走行装置12を操作するための装置である。第1操作装置25aは、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。第2操作装置25bは、作業機13を操作するための装置である。第2操作装置25bは、作業機13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。第1操作装置25aと第2操作装置25bとは、例えば、操作レバー、ペダル、スイッチ等を含む。
　第1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。第1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、第1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。第1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。
　第2操作装置25bは、上げ位置と、下げ位置と、中立位置とに操作可能に設けられる。第2操作装置25b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、第2操作装置25bの操作位置が上げ位置であるときには、ブレード18が上昇するように、リフトシリンダ19を制御する。第2操作装置25bの操作位置が下げ位置であるときには、コントローラ26は、ブレード18が下降するように、リフトシリンダ19を制御する。
　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（プロセッサ）を含む。コントローラ26は、操作装置25a,25b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、第2操作装置25b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、第2操作装置25b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、作業機センサ29を備える。作業機センサ29は、作業機の位置を検出し、作業機の位置を示す作業機位置信号を出力する。詳細には、作業機センサ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の基準位置が二点鎖線で示されている。作業機13の基準位置は、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の基準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、位置センサ31を備えている。位置センサ31は、作業車両1の位置を測定する。位置センサ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。コントローラ26は、車体位置データにより、作業車両1の進行方向と車速とを得る。
　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。コントローラ26は、IMU 33から車体傾斜角データを取得する。
　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。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。
　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、作業現場の広域の地形を示す。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センサ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Pn（n=0,1,2,3,...,A）での最終設計地形60の高さZdesignを含む。複数の参照点Pn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Pn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、位置センサ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dAまでの複数の参照点Pnでの現況地形50の高さ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、掘削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ことになる。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、第2操作装置25bの操作に基づいて、掘削開始位置を取得してもよい。或いは、コントローラ26は、現況地形データから最適な掘削開始位置を演算することで、掘削開始位置を取得してもよい。
　ステップS105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S106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、目標変位Z_offset、下方に変位した目標設計地形70を決定する。目標変位Z_offsetは、各参照点Pn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、目標変位Z_offsetは、各参照点Pn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の目標刃先位置を意味する。言い換えれば、目標変位Z_offset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Pnと複数の目標土量との関係を示す。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。
　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（1）式により、目標設計地形70の高さZを決定する。
Z = Zn - Z_offset    (1)
　目標変位Z_offsetは、目標変位データCを参照することで決定される。目標変位データCは、記憶装置28に記憶されている。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、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。
　詳細には、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、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の増大に応じて増大する目標変位Z_offsetが規定される。
　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。なお、掘削領域での目標変位Z_offsetは、一定値としたが、一定値でなくてもよい。例えば、掘削領域の前半と後半とで目標変位Z_offsetに差があってもよい。
　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は、移動量nの増大に応じて減少する目標変位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。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目標変位Z_offset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、第1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。
　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S107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S106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との間の目標変位Z_offset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との間の目標変位Z_offset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S108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によって作業現場地形データを更新してもよい。この場合、作業現場地形データの更新は即時に行うことができる。
　或いは、作業現場地形データは、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作業現場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、第1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、移動量n、及びブレード18の保有土量は、初期化される。
　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。
　コントローラ26は、上記実施形態では、所定距離、前進するごとに、或いは、前進中の所定時間ごとに、ステップS101からS108の処理を繰り返す。しかし、コントローラ26は、所定距離、後進するごとに、或いは、後進中の所定時間ごとに、ステップS101からS108の処理を繰り返してもよい。この場合、作業車両１が、所定距離以上、前進すると、掘削開始位置、及び、移動量nは初期化されてもよい。コントローラ26は、作業車両１が、所定距離、移動するごとに、或いは、所定時間ごとに、ステップS101からS108の処理を繰り返してもよい。
　次に、上述した作業機13の自動制御中にオペレータによる操作が介入したときの処理に付いて説明する。自動制御中にオペレータによって第2操作装置25bが操作されたときには、コントローラは、第2操作装置25bからの操作信号に従って、作業機13を動作させると共に、オペレータによる操作に応じて目標設計地形を修正する。図8は、オペレータによる操作に応じて目標設計地形を修正するための処理を示すフローチャートである。
　図8に示すように、ステップS301では、コントローラ26は、作業機13の操作が有るかを判定する。詳細には、コントローラ26は、第2操作装置25bからの操作信号から、ブレード18を上昇させる操作（以下、「上げ操作」と呼ぶ）が第2操作装置25bに行われたかを判定する。ブレード18の上げ操作が第2操作装置25bに行われたときには、コントローラ26は、作業機13の操作有りと判定し、処理はステップS302に進む。
　ステップS302では、コントローラ26は、第2操作装置25bの操作量Sを取得する。コントローラ26は、第2操作装置25bからの操作信号から、第2操作装置25bの上げ操作量Sを取得する。詳細には、上げ操作量Sは、中立位置から上げ位置に向かう第2操作装置25bのストローク量である。
　ステップS303では、コントローラ26は、操作信号に従って作業機13を制御する。コントローラ26は、第2操作装置25bの上げ操作量Sに応じて、ブレード18を上昇させるように、制御弁27に指令信号を出力する。これにより、作業機13の自動制御に、オペレータによる操作が介入して、作業機13は、オペレータによる手動操作に応じて動作する。なお、コントローラ26によるステップS302の処理が省略され、第2操作装置25bからのパイロット油圧が制御弁27に印加されることで、制御弁27が制御されてもよい。
　ステップS304では、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。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(2)式から牽引力を算出する。
F=k×T×R/(L×Z)    (2)
　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。
　ステップS305では、コントローラ26は、作業機13の変位量Zmを取得する。コントローラ26は、上述した刃先位置データから、オペレータによる上げ操作の開始時のブレード18の刃先位置と、終了時の刃先位置との間の鉛直方向の変位量Zmを取得する。
　ステップS306では、コントローラ26は、所定の判定条件が満たされているかを判定する。判定条件は、以下の第1～第4の条件をAND条件として含む。第1条件は、牽引力Fが所定の閾値f1以下であることである。閾値f1は、土を運ぶ運土作業であることを示す数値であってもよい。
　第2条件は、ブレード18の上げ操作が、所定時間t1以上、継続したことである。所定時間t1は、例えば、極短時間だけ上げ操作が行われた場合を排除するために適切な値であってもよい。なお、微小な上げ操作を無視するために、第2条件は、上げ操作量Sが所定量s1以上である状態が所定時間t1以上、継続したことであってもよい。
　第3条件は、上述した掘削開始位置からの移動量nが所定距離n1より大きいことである。所定距離n1は、運土領域より前の領域での目標設計地形70の修正を禁止するために適切な値であってもよい。或いは、所定距離n1は、運土移行領域、又は、掘削領域よりも前の領域で目標設計地形70の修正が行われることを禁止するために適切な値であってもよい。
　第4条件は、作業機13の変位量Zmが所定範囲内であることである。すなわち、第4条件は、作業機13の変位量Zmが、変位量の下限値zm1より大きく、且つ、変位量の上限値zm2より小さいこと（zm1＜Zm＜zm2）である。変位量の下限値zm1は、微小な上げ操作を無視するための数値であってもよい。変位量の上限値zm2は、障害物を避ける上げ操作を除外するための数値であってもよい。
　第1～第4条件の全てが満たされているときには、コントローラ26は、判定条件を満たすと判定して、処理はステップS307に進む。ステップS307では、コントローラ26は、目標設計地形70を修正する。コントローラ26は、目標設計地形70を鉛直方向に、変位量Zm、変位させることで、目標設計地形70を修正する。コントローラ26は、以下の（3）式により、目標設計地形70の高さZを変位量Zmで補正することで、目標設計地形70を修正する。
Z = Zn - Z_offset + Zm    (3)
　例えば、図9に示すように、参照点P12において、オペレータがブレード18の上げ操作を行ったものとする。コントローラ26は、オペレータによる上げ操作の開始時の刃先位置と、終了時の刃先位置との間の鉛直方向の変位量Zmを取得する。上述した判定条件が満たされている場合、コントローラ26は、当初の目標設計地形70を鉛直方向に変位量Zm、変位させることで、修正した目標設計地形70’を決定する。そして、コントローラ26は、修正した目標設計地形70’に対してブレード18を制御する。それにより、作業機13の刃先位置が、修正した目標設計地形70’に沿って移動する。
　なお、作業車両1の進行方向が前進から後進に切り換えられ、作業車両1が、所定距離以上、後進すると、上述した掘削開始位置や移動量n等と同様に、オペレータによるブレード18の上げ操作に応じた目標設計地形70の補正量も初期化される。すなわち、上記のZmは“0”にリセットされる。
　また、オペレータによる第2操作装置25bの操作がブレード18を下降させる操作（以下、「下げ操作」と呼ぶ）であるときには、目標設計地形70の補正量は無効とされる。すなわち、オペレータによる第2操作装置25bの操作がブレード18の下げ操作であるときには、上記のZmは“0”に設定される。
　ただし、オペレータによる第2操作装置25bの操作がブレード18の下げ操作であるときにも、上述した目標設計地形70の修正が行われてもよい。例えば、図10に示すように、コントローラ26は、オペレータによるブレード18の下げ操作の開始時の刃先位置と、終了時の刃先位置との間の鉛直方向の変位量Zmを取得し、当初の目標設計地形70を変位量Zm、下方に変位させることで、修正した目標設計地形70’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、作業機13の自動制御中にオペレータによる作業機13の操作が行われると、オペレータによる操作に応じて、目標設計地形70が修正される。そのため、自動制御を解除するために煩雑な操作をオペレータが行うことなく、作業機13の位置をオペレータの意思で容易に変更することができる。
　例えば、自動制御によって作業機13が運土領域での作業を行っているとき、オペレータは第2操作装置25bを操作してブレード18を上昇させることで、作業機13による作業を撒き出し作業に変更することができる。なお、撒き出し作業とは、土を現況地形上に層状に敷き広げることを意味する。
　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11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,25b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,25bが作業車両1から省略されてもよい。操作装置25a,25b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、上述した位置センサ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12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。
　上記の実施形態では、運土領域において、オペレータによる上げ操作（または下げ操作）が介入されたときに目標設計地形が修正されている。しかし、他の領域においても、オペレータによる上げ操作（または下げ操作）が介入されたときに、刃先位置の変位量Zmに応じて目標設計地形が修正されてもよい。
　例えば、図１３は、掘削領域においてオペレータによる上げ操作が介入されたときの修正した目標設計地形70’を示している。この場合、コントローラ26は、当初の目標設計地形70を変位量Zm、上方に変位させることで、修正した目標設計地形70’を決定する。或いは、図１４は、掘削領域においてオペレータによる下げ操作が介入されたときの修正した目標設計地形70’を示している。この場合、コントローラ26は、当初の目標設計地形70を変位量Zm、下方に変位させることで、修正した目標設計地形70’を決定する。
　目標変位データは、図6に示すデータに限らず、変更されてもよい。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70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15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15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18の幅とから、目標変位Z_offset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目標変位Z_offset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、目標変位Z_offsetを増大させてもよい。
　図16に示すように、コントローラ26は、現況地形50から、目標変位Z_offset、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。また、図16に示すように、コントローラ26は、オペレータによる作業機13の操作に応じて、目標設計地形70から修正した目標設計地形70’を決定してもよい。
　目標変位Z_offsetに所定の係数が乗じられてもよい。或いは、目標変位Z_offsetに所定の定数が加算、或いは減算されてもよい。所定の係数、及び、所定の定数は、制御モードの変更に応じて変更されてもよい。
　判定条件は、上述した第1～第4の条件に限らず、変更されてもよい。例えば、第1～第4の条件の一部が省略、或いは変更されてもよい。判定条件は、第1～第4の条件と異なる条件を含んでもよい。
　変位量Zmは、オペレータによる操作の開始時の刃先位置と、終了時の刃先位置との間の鉛直方向の変位量に限らず、他の値であってもよい。例えば、コントローラ26は、オペレータによる操作の終了時の刃先位置と目標設計地形70との間の鉛直方向の変位量を変位量Zmとして取得してもよい。或いは、コントローラ26は、オペレータによる第2操作装置25bの操作量に応じて、変位量Zmを決定してもよい。
　コントローラ26は、現在位置から所定の地形認識距離dAより短い範囲内において、現況地形データを取得してもよい。すなわち、コントローラ26は、複数の参照点Pnの一部のみに対して現況地形データを取得してもよい。コントローラ26は、現在位置から所定の地形認識距離dAより短い範囲内において、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、複数の参照点Pnの一部のみに対して、目標設計地形70を決定してもよい。
　本発明によれば、作業機の自動制御中に作業機の位置をオペレータの意思で容易に変更することができる。
3   制御システム
13  作業機
26  コントローラ
31  位置センサ
29  作業機センサ
70  目標設計地形（目標プロファイル）
 

Claims (17)

  1. 　作業機を有する作業車両の制御システムであって、
    　オペレータによる操作を示す操作信号を出力する操作装置と、
    　前記操作装置と通信するコントローラと、
    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、
    　　前記操作装置から前記操作信号を受信し、
    　　前記操作信号に基づいて、前記オペレータによる前記作業機の操作を判定し、
    　　前記オペレータによる前記作業機の操作が行われたときには、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正する、
    作業車両の制御システム。
     
  2. 　前記作業機の位置を示す作業機位置信号を出力するセンサをさらに備え、
    　前記コントローラは、
    　　前記センサから前記作業機位置信号を受信し、
    　　前記オペレータによる操作に応じた前記作業機の位置に基づいて前記目標プロファイルを修正する、
    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、
    　　前記オペレータによる操作に応じた前記作業機の鉛直方向の変位量を取得し、
    　　前記目標プロファイルを鉛直方向に前記変位量、変位させることで、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、所定の判定条件が満たされたときに、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正し、
    　前記判定条件は、前記作業機を上下させる操作が所定時間以上、継続したことを含む、
    請求項１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、
    　　前記現在位置データに基づいて、前記作業車両の移動量を取得し、
    　　所定の判定条件が満たされたときに、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正し、
    　前記判定条件は、前記作業車両の移動量が所定距離以上であることを含む、
    請求項１に記載の作業車両の制御システム。
     
  7. 　作業機を有する作業車両を制御するためにコントローラによって実行される方法であって、
    　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指令信号を生成することと、
    　オペレータによる操作を示す操作信号を受信することと、
    　前記操作信号に基づいて、前記オペレータによる前記作業機の操作を判定することと、
    　前記オペレータによる前記作業機の操作が行われたときには、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正すること、
    を備える方法。
     
  8. 　前記作業機の位置を示す作業機位置信号を受信することをさらに備え、
    　前記オペレータによる操作に応じた前記作業機の位置に基づいて前記目標プロファイルが修正される、
    請求項７に記載の方法。
     
  9. 　前記オペレータによる操作に応じた前記作業機の鉛直方向の変位量を取得することをさらに備え、
    　前記目標プロファイルを鉛直方向に前記変位量、変位させることで、前記目標プロファイルが修正される、
    請求項８に記載の方法。
     
  10. 　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、
    　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７に記載の方法。
     
  11. 　所定の判定条件が満たされたときに、前記目標プロファイルが修正され、
    　前記判定条件は、前記作業機を上下させる操作が所定時間以上、継続したことを含む、
    請求項７に記載の方法。
     
  12. 　前記作業車両の位置を示す現在位置データを取得することと、
    　前記現在位置データに基づいて、前記作業車両の移動量を取得すること、
    をさらに備え、
    　所定の判定条件が満たされたときに、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルが修正され、
    　前記判定条件は、前記作業車両の移動量が所定距離以上であることを含む、
    請求項７に記載の方法。
     
  13. 　作業機と、
    　オペレータによる操作を示す操作信号を出力する操作装置と、
    　前記作業機を制御するコントローラと、
    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、
    　　前記操作装置から前記操作信号を受信し、
    　　前記操作信号に基づいて、前記オペレータによる前記作業機の操作を判定し、
    　　前記オペレータによる前記作業機の操作が行われたときには、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正する、
    作業車両。
     
  14. 　前記作業機の位置を示す作業機位置信号を出力するセンサをさらに備え、
    　前記コントローラは、
    　　前記センサから前記作業機位置信号を受信し、
    　　前記オペレータによる操作に応じた前記作業機の位置に基づいて前記目標プロファイルを修正する、
    請求項１３に記載の作業車両。
     
  15. 　前記コントローラは、
    　　前記オペレータによる操作に応じた前記作業機の鉛直方向の変位量を取得し、
    　　前記目標プロファイルを鉛直方向に前記変位量、変位させることで、前記目標プロファイルを修正する、
    請求項１４に記載の作業車両。
     
  16. 　前記コントローラは、所定の判定条件が満たされたときに、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正し、
    　前記判定条件は、前記作業機を上下させる操作が所定時間以上、継続したことを含む、
    請求項１３に記載の作業車両。
     
  17. 　前記作業車両の位置を示す現在位置データを出力するセンサをさらに備え、
    　前記コントローラは、
    　　前記センサから前記現在位置データを取得し、
    　　前記現在位置データに基づいて、前記作業車両の移動量を取得し、
    　　所定の判定条件が満たされたときに、前記オペレータによる操作に応じて前記目標プロファイルを修正し、
    　前記判定条件は、前記作業車両の移動量が所定距離以上であることを含む、
    請求項１３に記載の作業車両。
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