WO2019188221A1 - 作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法 - Google Patents

作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019188221A1
WO2019188221A1 PCT/JP2019/009799 JP2019009799W WO2019188221A1 WO 2019188221 A1 WO2019188221 A1 WO 2019188221A1 JP 2019009799 W JP2019009799 W JP 2019009799W WO 2019188221 A1 WO2019188221 A1 WO 2019188221A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
work
algorithm
target
work machine
measurement data
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/009799
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋平 関
将崇 尾崎
康太 今西
幸司 青島
Original Assignee
株式会社小松製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社小松製作所 filed Critical 株式会社小松製作所
Priority to US16/966,590 priority Critical patent/US20200362530A1/en
Priority to EP19775283.5A priority patent/EP3733981B1/en
Priority to CN201980011844.7A priority patent/CN111684136A/zh
Publication of WO2019188221A1 publication Critical patent/WO2019188221A1/ja

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/261—Surveying the work-site to be treated
    • E02F9/262—Surveying the work-site to be treated with follow-up actions to control the work tool, e.g. controller
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/283—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets with a single arm pivoted directly on the chassis
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36—Component parts
    • E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/431—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like
    • E02F3/434—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for bucket-arms, front-end loaders, dumpers or the like providing automatic sequences of movements, e.g. automatic dumping or loading, automatic return-to-dig
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices
    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)

Definitions

  • the present invention relates to a work machine control device and a work machine control method.
  • Patent Document 1 discloses an example of an automatic excavator including a measuring instrument for obtaining a distance to an excavation target and a loading target.
  • An aspect of the present invention aims to acquire parameters related to a work target.
  • a measurement data acquisition unit that acquires measurement data of a measurement device that is mounted on a work machine having a work machine and measures a work target, and processes the measurement data according to the work of the work machine.
  • Control of a work machine comprising: an algorithm selection unit that selects a specific algorithm; and a calculation unit that processes the measurement data based on the algorithm selected by the algorithm selection unit and calculates a parameter related to the work target.
  • FIG. 1 is a side view showing a work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an excavation work mode of the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a loading operation mode of the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing the control device for the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for controlling the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a method for controlling the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a method for controlling the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 1 is a side view showing a work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the operation of the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram
  • FIG. 9 is a flowchart showing a method for controlling the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a method for controlling the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a method for controlling the work machine according to the present embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a computer system.
  • FIG. 1 is a side view showing an example of a work machine 1 according to the present embodiment.
  • the work machine 1 performs a predetermined work on a work target at a work site.
  • the work machine 1 is a wheel loader 1 that is a kind of articulate work machine.
  • the predetermined work includes excavation work and loading work.
  • Work objects include excavation objects and loading objects.
  • the wheel loader 1 performs excavation work for excavating an object to be excavated and loading work for loading the excavated material excavated by the excavation work onto the object to be loaded.
  • the loading operation is a concept including a discharge operation for discharging excavated material to a discharge target.
  • Examples of the excavation object include at least one of a natural ground, a rocky mountain, coal, and a wall surface.
  • a natural mountain is a mountain composed of earth and sand
  • a rocky mountain is a mountain composed of rocks or stones.
  • Examples of the loading target include at least one of a transport vehicle, a predetermined area at a work site, a hopper, a belt conveyor, and a crusher.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body 2, a cab 3 provided with a driver's seat, a traveling device 4 that supports the vehicle body 2, a working machine 10 that is supported by the vehicle body 2, and a transmission device 30. And a three-dimensional measuring device 20 that measures a work object ahead of the vehicle body 2 and a control device 80.
  • the vehicle body 2 includes a vehicle body front portion 2F and a vehicle body rear portion 2R.
  • the vehicle body front part 2F and the vehicle body rear part 2R are connected via a joint mechanism 9 so as to be bendable.
  • the cab 3 is supported by the vehicle body 2. At least a part of the wheel loader 1 is operated by a driver who has boarded the cab 3.
  • the traveling device 4 supports the vehicle body 2.
  • the traveling device 4 has wheels 5.
  • the wheel 5 is rotated by a driving force generated by an engine mounted on the vehicle body 2.
  • a tire 6 is attached to the wheel 5.
  • the wheel 5 includes two front wheels 5F mounted on the vehicle body front portion 2F and two rear wheels 5R mounted on the vehicle body rear portion 2R.
  • the tire 6 includes a front tire 6F attached to the front wheel 5F and a rear tire 6R attached to the rear wheel 5R.
  • the traveling device 4 can travel on the ground RS.
  • a direction parallel to the rotation axis of the front wheel 5F is appropriately referred to as a vehicle width direction
  • a direction orthogonal to the ground contact surface of the front tire 6F that contacts the ground RS is appropriately referred to as a vertical direction
  • a direction orthogonal to both the width direction and the vertical direction is appropriately referred to as a front-rear direction.
  • a position or direction close to the center of the vehicle body 2 in the vehicle width direction will be referred to as the inside or inward of the vehicle width direction as appropriate, and a position or direction far from the center of the vehicle body 2 will be appropriately Called the outside or the outside of the direction.
  • the vehicle width direction one of the driver's seats of the cab 3 as a reference is appropriately referred to as the right side or the right side, and the right side or the right opposite side or the reverse direction is appropriately referred to as the left side or the left side.
  • the position or direction close to the work implement 10 with respect to the driver's seat of the cab 3 is appropriately referred to as the front side or the front side, and the front side or the reverse side or the reverse direction is appropriately set to the rear side or the rear side.
  • a position or direction close to the ground contact surface of the front tire 6F in the vertical direction is appropriately referred to as lower side or lower side, and a lower side or lower reverse side or reverse direction is appropriately referred to as upper side or upper side.
  • the vehicle body front part 2F is arranged in front of the vehicle body rear part 2R.
  • the front wheel 5F and the front tire 6F are disposed in front of the rear wheel 5R and the rear tire 6R.
  • the front wheels 5F and the front tires 6F are disposed on both sides of the vehicle body 2 in the vehicle width direction.
  • the rear wheel 5R and the rear tire 6R are disposed on both sides of the vehicle body 2 in the vehicle width direction.
  • the vehicle body front portion 2F is bent to the left and right with respect to the vehicle body rear portion 2R.
  • the traveling device 4 includes a drive device 4A, a brake device 4B, and a steering device 4C.
  • the driving device 4 ⁇ / b> A generates a driving force for accelerating the wheel loader 1.
  • the drive device 4A includes an internal combustion engine such as a diesel engine.
  • the driving force generated by the driving device 4A is transmitted to the wheel 5 via the transmission device 30, and the wheel 5 rotates.
  • the brake device 4B generates a braking force for decelerating or stopping the wheel loader 1.
  • the steering device 4C can adjust the traveling direction of the wheel loader 1.
  • the traveling direction of the wheel loader 1 includes the direction of the vehicle body front portion 2F.
  • the steering device 4C adjusts the traveling direction of the wheel loader 1 by bending the vehicle body front portion 2F with a hydraulic cylinder.
  • the traveling device 4 is operated by a driver who has boarded the cab 3.
  • the work machine 10 is controlled by the control device 80.
  • a travel operation device 40 for operating the travel device 4 is disposed on the cab 3.
  • the driver operates the traveling operation device 40 to activate the traveling device 4.
  • the travel operation device 40 includes an accelerator pedal, a brake pedal, a steering lever, and a shift lever 41 for switching between forward and backward travel.
  • the transmission device 30 transmits the driving force generated by the driving device 4A to the wheels 5.
  • the work implement 10 includes a boom 11 that is rotatably connected to the vehicle body front portion 2F, a bucket 12 that is rotatably connected to the boom 11, a bell crank 15, and a link 16.
  • the boom 11 is operated by the power generated by the boom cylinder 13. As the boom cylinder 13 expands and contracts, the boom 11 moves up or down.
  • the bucket 12 is a working member having a tip 12B including a cutting edge. Bucket 12 is arranged ahead of front wheel 5F. Bucket 12 is connected to the tip of boom 11. The bucket 12 is operated by the power generated by the bucket cylinder 14. As the bucket cylinder 14 expands and contracts, the bucket 12 performs a dumping operation or a tilting operation.
  • the excavated material scooped up by the bucket 12 is discharged from the bucket 12. As the bucket 12 is tilted, the bucket 12 scoops up the excavated material.
  • the three-dimensional measuring device 20 is mounted on the wheel loader 1.
  • the three-dimensional measuring device 20 measures a work target ahead of the vehicle body front portion 2F.
  • the work object includes an object to be excavated by the work machine 10 and an object to be loaded on which the excavated material excavated by the work machine 10 is loaded.
  • the three-dimensional measuring apparatus 20 measures the relative position from the three-dimensional measuring apparatus 20 to each of a plurality of measurement points on the surface of the work target, and measures the three-dimensional shape of the work target.
  • the control device 80 calculates a parameter related to the work target based on the measured three-dimensional shape of the work target.
  • the parameters related to the work target include at least one of the distance to the excavation target, the distance to the loading target, the angle of repose of the excavation target, and the height of the loading target.
  • the three-dimensional measuring apparatus 20 includes a laser radar 21 which is a kind of laser measuring apparatus and a stereo camera 22 which is a kind of photo measuring apparatus.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation of the wheel loader 1 according to the present embodiment.
  • the wheel loader 1 works in a plurality of work modes.
  • the work mode includes an excavation work mode in which the excavation target is excavated by the bucket 12 of the work machine 10 and a loading work mode in which the excavated material scooped up by the bucket 12 in the excavation work mode is loaded on the loading target.
  • a natural ground DS placed on the ground RS is exemplified as an excavation target.
  • a vessel BE (dump body) of a transport vehicle LS capable of traveling on the ground is exemplified.
  • a dump truck is illustrated as the transport vehicle LS.
  • the wheel loader 1 moves forward toward the natural ground DS in order to excavate the natural ground DS with the bucket 12 in a state where the excavated material is not held in the bucket 12.
  • the driver of the wheel loader 1 operates the traveling operation device 40 to move the wheel loader 1 forward and approach the natural ground DS as indicated by an arrow M1 in FIG.
  • the three-dimensional measuring device 20 mounted on the wheel loader 1 measures the three-dimensional shape of the natural ground DS.
  • the control device 80 calculates the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS as a parameter related to the natural ground DS based on the measurement data of the three-dimensional measuring device 20 so that the natural ground DS is excavated by the bucket 12.
  • the work machine 10 is controlled. That is, the control device 80 controls the work implement 10 so that the tip portion 12B and the bottom surface portion of the bucket 12 are in contact with the ground RS while the wheel loader 1 is moving forward so as to approach the natural ground DS. .
  • the wheel loader 1 After the bucket 12 enters the natural ground DS and the natural ground DS is excavated by the bucket 12 and the excavated material is skimmed into the bucket 12, the wheel loader 1 is in a state where the excavated material is held in the bucket 12, Go backwards away from Jiyama DS.
  • the driver of the wheel loader 1 operates the traveling operation device 40 to move the wheel loader 1 backward and away from the natural ground DS as indicated by an arrow M2 in FIG.
  • the loading operation mode is performed.
  • the wheel loader 1 moves forward toward the transport vehicle LS to load the excavated material excavated by the bucket 12 while the excavated material is held in the bucket 12.
  • the driver of the wheel loader 1 operates the traveling operation device 40 to move the wheel loader 1 forward while turning and approach the transport vehicle LS as indicated by an arrow M3 in FIG.
  • the three-dimensional measuring device 20 mounted on the wheel loader 1 measures the three-dimensional shape of the transport vehicle LS.
  • the control device 80 calculates the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS as a parameter related to the transport vehicle LS based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20, and the excavated matter held in the bucket 12 is transported by the transport vehicle.
  • the work machine 10 is controlled so as to be loaded on the LS vessel BE. That is, the control device 80 controls the work implement 10 so that the boom 11 is raised while the wheel loader 1 is moving forward so as to approach the transport vehicle LS. After the boom 11 is raised and the bucket 12 is disposed above the vessel BE, the control device 80 controls the work machine 10 so that the bucket 12 tilts. As a result, the excavated material is discharged from the bucket 12 and loaded onto the vessel BE.
  • the wheel loader 1 moves backward away from the transport vehicle LS in a state where the excavated material is not held in the bucket 12.
  • the driver operates the traveling operation device 40 to move the wheel loader 1 backward and away from the transport vehicle LS as indicated by an arrow M4 in FIG.
  • the driver and the control device 80 repeat the above operation until the vessel BE is fully loaded with excavated material.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an excavation work mode of the wheel loader 1 according to the present embodiment.
  • the driver of the wheel loader 1 operates the traveling operation device 40 to move the wheel loader 1 forward and approach the natural ground DS.
  • the three-dimensional measuring device 20 mounted on the wheel loader 1 measures the three-dimensional shape of the natural ground DS.
  • the control device 80 specifies the position of the boundary DP between the ground RS and the natural ground DS based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20.
  • the control device 80 relates to the natural ground DS based on the measurement data of the three-dimensional measuring device 20 in a state where the wheel loader 1 is moving forward so as to approach the natural ground DS.
  • the distance between the tip 12B of the bucket 12 and the boundary DP is calculated.
  • the control device 80 lowers the boom 11 and controls the angle of the bucket 12 so that the tip end portion 12B of the bucket 12 approaches the boundary DP based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20.
  • the tip 12B of the bucket 12 is inserted from the boundary DP into the natural ground DS.
  • the natural ground DS is excavated by the bucket 12, and the bucket 12 can scoop up the excavated material.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a loading operation mode of the wheel loader 1 according to the present embodiment.
  • the driver of the wheel loader 1 operates the travel operation device to advance the wheel loader 1 to approach the transport vehicle LS.
  • the three-dimensional measuring device 20 mounted on the wheel loader 1 measures the three-dimensional shape of the front surface of the transport vehicle LS.
  • the control device 80 detects the distance between the tip 12B of the bucket 12 and the transport vehicle LS and the height of the upper end of the vessel BE as parameters relating to the natural ground DS based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20.
  • the height of the upper end portion of the vessel BE is a distance from the ground RS of the approximately horizontal upper end portion on the side wall surface when the vessel BE is viewed from the side as shown in FIG.
  • the control device 80 is configured such that the bucket 12 is a vessel based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20 in a state where the wheel loader 1 is moving forward so as to approach the transport vehicle LS.
  • the boom 11 is raised while controlling the angle of the bucket 12 so that the excavated matter held in the bucket 12 is not spilled from the bucket 12 so as to be disposed above the upper end of the BE.
  • the control device 80 controls the work machine 10 so that the bucket 12 tilts. . As a result, the excavated material is discharged from the bucket 12 and loaded onto the vessel BE.
  • FIG. 5 is a functional block diagram showing the control device 80 of the wheel loader 1 according to the present embodiment.
  • the control device 80 includes a computer system.
  • the work device 10 the three-dimensional measuring device 20, the excavated matter determination sensor 51, the rotation sensor 52, and the traveling operation device 40 are connected to the control device 80.
  • the control device 80 includes a measurement data acquisition unit 81, a storage unit 82, an excavated matter determination unit 83, a forward / reverse determination unit 84, an algorithm selection unit 85, a calculation unit 86, and a work implement control unit 87. .
  • the measurement data acquisition unit 81 acquires measurement data of the three-dimensional measurement apparatus 20.
  • the storage unit 82 stores a plurality of algorithms for processing the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81.
  • the algorithm refers to a procedure, flowchart, technique, or program for outputting predetermined data using the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81.
  • the procedure, method, or program may be different, or the number or type of data to be output may be different.
  • the storage unit 82 includes a first algorithm for processing the measurement data of the natural ground DS measured by the stereo camera 22 and a second algorithm for processing the measurement data of the transport vehicle LS measured by the stereo camera 22. Is stored.
  • the storage unit 82 includes an algorithm for processing the measurement data of the natural ground DS measured by the laser radar 21 and an algorithm for processing the measurement data of the transport vehicle LS measured by the laser radar 21. It is remembered.
  • the algorithm for processing the measurement data of the natural ground DS measured by the laser radar 21 is an example of a first algorithm, and the algorithm for processing the measurement data of the transport vehicle LS measured by the laser radar 21 is: It is an example of a 2nd algorithm.
  • the excavated matter determination unit 83 determines whether or not the bucket 12 holds an excavated item.
  • the excavated matter determination sensor 51 outputs detection data to the control device 80.
  • the excavated matter determination sensor 51 includes at least one of a weight sensor, a boom cylinder pressure sensor, a boom angle sensor, and a bucket angle sensor.
  • the weight sensor can detect at least one of the weight of the bucket 12, the presence / absence of excavated material in the bucket 12, and the weight of the excavated material held in the bucket 12.
  • the boom cylinder pressure sensor can detect the pressure of hydraulic oil in the inner space of the boom cylinder 13.
  • the boom angle sensor can detect the rotation angle of the boom 11 in the vehicle body coordinate system.
  • the bucket angle sensor can detect the rotation angle of the bucket 12 in the vehicle body coordinate system.
  • the excavated matter determination unit 83 determines whether or not the bucket 12 holds the excavated item based on the detection data of the excavated matter determination sensor 51.
  • the excavated matter determination unit 83 determines whether the bucket 12 holds an excavated item based on at least one detection signal of the weight sensor, the boom cylinder pressure sensor, the boom angle sensor, and the bucket angle sensor. it can.
  • the forward / reverse determination unit 84 determines whether the wheel loader 1 is moving forward based on the detection data of the rotation sensor 52.
  • the rotation sensor 52 detects the rotation speed and rotation direction of the wheel 5. Note that the forward / reverse determination unit 84 may determine whether or not the wheel loader 1 is moving forward based on an operation signal of the shift lever 41 of the travel operation device 40.
  • the algorithm selection unit 85 selects a specific algorithm for processing the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81 from a plurality of algorithms stored in the storage unit 82 according to the work of the wheel loader 1.
  • the work of the wheel loader 1 includes at least one of the work mode of the wheel loader 1 and the work target of the wheel loader 1.
  • the algorithm selection unit 85 determines the work mode of the wheel loader 1 based on the determination data of the excavated matter determination unit 83 and the determination data of the forward / reverse determination unit 84, and according to the work mode of the wheel loader 1. Then, a specific algorithm for processing the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81 is selected from a plurality of algorithms stored in the storage unit 82.
  • the wheel loader 1 moves forward toward the natural ground DS in a state where the excavated material is not held in the bucket 12.
  • the wheel loader 1 moves forward toward the transport vehicle LS while the excavated material is held in the bucket 12.
  • the algorithm selection unit 85 moves forward toward the natural ground DS so that the wheel loader 1 excavates the natural ground DS with the bucket 12 based on the determination data of the excavated matter determination portion 83 and the determination data of the forward / reverse determination portion 84.
  • the first algorithm is selected from a plurality of algorithms stored in the storage unit 82.
  • the algorithm selection unit 85 determines that the wheel loader 1 is moving forward toward the transport vehicle LS in order to load the excavated material excavated by the bucket 12, the algorithm selection unit 85 stores a plurality of items stored in the storage unit 82. A second algorithm is selected from the algorithms.
  • the algorithm selection unit 85 selects a specific algorithm from a plurality of algorithms based on the determination data of the excavated matter determination unit 83 and the determination data of the forward / reverse determination unit 84 without determining the work mode of the wheel loader 1. May be.
  • the algorithm selection unit 85 may determine the work mode or select a specific algorithm based on at least the determination data of the excavated matter determination unit 83.
  • the calculation unit 86 processes the measurement data based on the algorithm selected by the algorithm selection unit 85, and calculates parameters related to the work target.
  • the calculating unit 86 calculates the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS as the parameter related to the natural ground DS.
  • the calculation unit 86 processes the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81 based on the first algorithm selected by the algorithm selection unit 85, and calculates the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS.
  • the calculation part 86 calculates the distance from the wheel loader 1 to the conveyance vehicle LS as a parameter regarding the conveyance vehicle LS, when the 2nd algorithm for calculating the parameter regarding the conveyance vehicle LS is selected.
  • the calculation unit 86 processes the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81 based on the second algorithm selected by the algorithm selection unit 85, and calculates the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS.
  • the calculation unit 86 may calculate the repose angle of the natural mountain DS as a parameter related to the natural mountain DS in addition to the distance from the wheel loader 1 to the natural mountain DS.
  • the parameters relating to the natural mountain DS are the distance from the wheel loader 1 to the natural mountain DS, the angle of repose of the natural mountain DS, the quality of the rock of the natural mountain DS, the granularity of the rock soil constituting the natural mountain DS, It includes at least one of the height of the natural mountain DS, the shape of the natural mountain DS, and the volume of the natural mountain DS.
  • the calculation unit 86 may calculate the height of the vessel BE of the transport vehicle LS as a parameter related to the transport vehicle LS.
  • the parameters related to the transport vehicle LS include the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS, the height of the vessel BE of the transport vehicle LS, the total length of the transport vehicle LS, the total length of the inlet of the vessel BE, and the vessel BE. Including at least one of the heights of the rock that protrudes from the top of the rock.
  • the calculation unit 86 processes the measurement data of the natural ground DS based on the first algorithm. Then, the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS is calculated.
  • the calculation unit 86 processes the measurement data of the transport vehicle LS based on the second algorithm. Then, the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS is calculated.
  • the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS is the distance from the wheel loader 1 to the boundary DP between the natural ground DS and the ground RS, and the distance between the tip 12B of the bucket 12 of the wheel loader 1 and the natural ground DS and the ground RS. Includes distance to boundary DP.
  • the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS is the distance from the wheel loader 1 to the vessel BS, and the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS is from the tip 12B of the bucket 12 of the wheel loader 1 to the front of the vessel BS. Includes the distance to the side surface.
  • the work machine control unit 87 controls the operation of the work machine 10 based on the distance to the work target calculated by the calculation unit 86.
  • the work implement control unit 87 may control the operation of the work implement 10 based on the angle of repose of the natural ground DS calculated by the calculation unit 86 or the height of the vessel BE.
  • the control of the operation of the work machine 10 includes the control of the operation of at least one of the boom cylinder 13 and the bucket cylinder 14.
  • the wheel loader 1 includes a hydraulic pump (not shown), a boom control valve (not shown) that controls the flow rate and direction of hydraulic oil supplied from the hydraulic pump to the boom cylinder 13, and hydraulic oil supplied to the bucket cylinder 14 from the hydraulic pump.
  • a bucket control valve (not shown) for controlling the flow rate and direction.
  • the work implement control unit 87 outputs a control signal to the boom control valve to control the flow rate and direction of the hydraulic oil supplied to the boom cylinder 13, so that the boom 11 is raised, lowered, and raised.
  • the speed and the operation speed of the lowering operation can be controlled.
  • the work machine control unit 87 outputs a control signal to the bucket control valve, and controls the flow rate and direction of the hydraulic oil supplied to the bucket cylinder 14, so that the dump operation, tilt operation, and dump operation of the bucket 12 are performed. It is possible to control the operation speed and the tilt operation speed.
  • the wheel loader 1 includes a transmission control unit 88 and a travel control unit 89.
  • the transmission control unit 88 controls the operation of the transmission device 30 based on the operation of the traveling operation device 40 by the driver of the wheel loader 1. Control of the operation of the transmission device 30 includes shift change control.
  • the traveling control unit 89 controls the operation of the traveling device 4 based on the operation of the traveling operation device 40 by the driver of the wheel loader 1.
  • the travel control unit 89 outputs an operation command including an accelerator command for operating the drive device 4A, a brake command for operating the brake device 4B, and a steering command for operating the steering device 4C.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a method for controlling the wheel loader 1 according to the present embodiment, and shows a method for switching work modes.
  • FIG. 6 shows a process in which the stereo camera 22 is used as the three-dimensional measurement apparatus 20.
  • the wheel loader 1 is as indicated by the arrow M ⁇ b> 1 in FIG. 2 in a state where no excavated material is held in the bucket 12.
  • the vehicle advances toward the natural ground DS.
  • the excavated matter determination unit 83 can determine based on the detection data of the excavated matter determination sensor 51 that the bucket 12 does not hold the excavated item.
  • the forward / reverse determination unit 84 can determine that the wheel loader 1 is moving forward based on the detection data of the rotation sensor 52.
  • the algorithm selection unit 85 is configured so that the wheel loader 1 uses the bucket 12 and the natural ground DS in a state where no excavation is held in the bucket 12. It can be determined that the vehicle is moving forward toward the natural ground DS in order to excavate (step S1).
  • the algorithm selection unit 85 determines that the wheel loader 1 is moving forward toward the natural ground DS in order to excavate the natural ground DS with the work machine 10.
  • the algorithm selection unit 85 uses a plurality of algorithms stored in the storage unit 82.
  • a first algorithm is selected (step S2).
  • the calculation unit 86 processes the measurement data of the natural ground DS measured by the stereo camera 22 based on the first algorithm selected by the algorithm selection unit 85, and calculates the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS. To do.
  • the wheel loader 1 After the natural ground DS is excavated by the bucket 12 and the excavated material is held in the bucket 12, the wheel loader 1 is in a state where the excavated material is held in the bucket 12, as indicated by the arrow M2 in FIG. Go backwards away from Jiyama DS.
  • the loading operation mode is performed.
  • the wheel loader 1 holds the excavated material in the bucket 12 and loads the excavated material excavated by the bucket 12 as indicated by an arrow M3 in FIG. Move forward toward.
  • the excavated matter determination unit 83 can determine that the bucket 12 holds the excavated item based on the detection data of the excavated matter determination sensor 51.
  • the forward / reverse determination unit 84 can determine that the wheel loader 1 is moving forward based on the detection data of the rotation sensor 52.
  • the algorithm selection unit 85 Based on the determination data of the excavated matter determination unit 83 and the determination data of the forward / reverse determination unit 84, the algorithm selection unit 85 has excavated the wheel loader 1 by the bucket 12 while the excavated item is held in the bucket 12. It can be determined that the vehicle is moving forward toward the vessel BE of the transport vehicle LS to load the excavated material (step S3).
  • the algorithm selection unit 85 is stored in the storage unit 82 when it is determined that the wheel loader 1 is moving forward toward the vessel BE of the transport vehicle LS in order to load the excavated material excavated by the work implement 10.
  • a second algorithm is selected from a plurality of algorithms (step S4).
  • the calculation unit 86 processes the measurement data of the transport vehicle LS measured by the three-dimensional measurement device 20 based on the second algorithm selected by the algorithm selection unit 85, and the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS. Is calculated.
  • the wheel loader 1 is removed from the transport vehicle LS as indicated by an arrow M4 in FIG. Move backward to leave.
  • the first algorithm when the laser radar 21 is used is selected at step S2
  • the second algorithm when the laser radar 21 is used at step S5. Is selected.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating a method for controlling the wheel loader 1 according to the present embodiment, and illustrates a method for processing measurement data of the natural ground DS by the stereo camera 22 based on the first algorithm.
  • the process shown in FIG. 7 corresponds to the subroutine of step S2 described with reference to FIG.
  • the stereo camera 22 measures the natural ground DS.
  • the measurement data acquisition unit 81 acquires measurement data of the stereo camera 22 that measured the natural ground DS from the stereo camera 22 (step S201).
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a control method of the wheel loader 1 according to the present embodiment, and schematically illustrates a measurement method using the stereo camera 22. As shown in FIG. 8, the stereo camera 22 measures the distance from each of a plurality of measurement points PI on the surface of the natural ground DS.
  • the position of the slope of the natural mountain DS is defined in the vehicle body coordinate system of the wheel loader 1.
  • the installation position of the stereo camera 22 in the vehicle body coordinate system is known data derived from the design data of the wheel loader 1.
  • the calculation unit 86 calculates distances from the stereo camera 22 in the vehicle body coordinate system to a plurality of measurement points PI on the slope of the natural mountain DS.
  • the position of the slope of the natural ground DS is defined by the distance from the stereo camera 22 to the slope of the natural ground DS in the vehicle body coordinate system.
  • the calculation unit 86 calculates the three-dimensional shape of the natural ground DS based on the distance to each of the plurality of measurement points PI on the surface of the natural ground DS (step S202).
  • the calculation unit 86 calculates the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS based on the first algorithm.
  • the calculation unit 86 performs straight line fitting on a plurality of measurement points PI and calculates a virtual straight line IL based on the plurality of measurement points PI.
  • the straight line IL indicates the estimated shape of the slope of the natural mountain DS. That is, the calculation unit 86 performs straight line fitting on the plurality of measurement points PI, and calculates the position of the slope of the natural mountain DS (step S203).
  • the calculating unit 86 calculates the position of the ground RS based on the ground contact surface of the tire 6 (step S204).
  • the position of the contact surface of the tire 6 in the vehicle body coordinate system is known data derived from the design data of the wheel loader 1.
  • the position of the ground RS in the vehicle body coordinate system is specified by the contact surfaces of at least three of the four tires 6.
  • the calculation unit 86 may specify the position of the ground RS based on detection data of an inertial measurement device (IMU: Inertial Measurement Unit) or an inclination sensor. Further, when the ground RS is arranged in the measurement range by the stereo camera 22, the position of the ground RS may be calculated based on the measurement data of the stereo camera 22. Further, in the case where the ground RS is arranged in the measurement range by the stereo camera 22, when the position of the ground RS is specified based on the ground contact surface of the tire 6, the position data of the measurement point PI of the stereo camera 22 on the ground RS is removed. May be. In addition, when removing the position data of the measurement point PI, a height threshold value may be set, and the position data of the measurement point PI may be removed based on the height threshold value.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • the calculation unit 86 calculates the position of the boundary DP between the slope of the natural ground DS and the ground RS (step S205).
  • the calculation unit 86 calculates the distance from the stereo camera 22 to the boundary DP or the distance from the distal end portion 12B of the work machine 10 to the boundary DP (step S206). In addition to the distance from the stereo camera 22 to the boundary DP, the calculation unit 86 uses the installation position of the stereo camera 22 in the vehicle body coordinate system, the installation position of the work machine 10, the dimensions of the work machine 10, the angle of the work machine 10, and the like. Thus, the distance from the tip 12B of the work machine 10 to the boundary DP is calculated.
  • the work machine control unit 87 controls the work machine 10 based on the distance to the boundary DP calculated by the calculation unit 86 (step S207).
  • the processing by the first algorithm specifies the three-dimensional shape of the natural mountain DS from the measurement data of the stereo camera 22, specifies the slope of the natural mountain DS, and specifies the position of the boundary DP. And calculating the distance from the wheel loader 1 to the boundary DP.
  • the work implement control unit 87 reaches the boundary DP calculated by the calculation unit 86 in a state where the wheel loader 1 is moving forward so as to approach the natural ground DS. Based on this distance, the boom 11 can be lowered and the angle of the bucket 12 can be controlled so that the tip 12B of the bucket 12 approaches the boundary DP.
  • the tip 12B of the bucket 12 is inserted from the boundary DP into the natural ground DS.
  • the natural ground DS is excavated by the bucket 12, and the bucket 12 can scoop up the excavated material.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a method for controlling the wheel loader 1 according to the present embodiment, and illustrates a method for processing measurement data of the transport vehicle LS by the stereo camera 22 based on the second algorithm.
  • the process shown in FIG. 9 corresponds to the subroutine of step S4 described with reference to FIG.
  • the stereo camera 22 measures the transport vehicle LS.
  • the measurement data acquisition unit 81 acquires measurement data of the stereo camera 22 that measures the transport vehicle LS from the stereo camera 22 (step S401).
  • Stereo camera 22 measures the distance from each of a plurality of measurement points PI on the surface of transport vehicle LS.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of image data including the transport vehicle LS acquired by the stereo camera 22 according to the present embodiment.
  • FIG. 10 only one measurement point PI (point data) is shown, but a measurement point PI is set for each pixel of the image data shown in FIG.
  • the stereo camera 22 can obtain a distance image by performing stereo processing on the image data.
  • the calculation unit 86 calculates the distances from the stereo camera 22 in the vehicle body coordinate system to the plurality of measurement points PI on the surface of the transport vehicle LS captured in each pixel based on the measurement data (image data) of the stereo camera 22.
  • the position of the surface of the transport vehicle LS is defined by the distance from the stereo camera 22 to the surface of the transport vehicle LS in the vehicle body coordinate system.
  • the calculation unit 86 calculates the three-dimensional shape of the transport vehicle LS based on the distance to each of the plurality of measurement points PI on the surface of the transport vehicle LS (Step S402).
  • the calculation unit 86 creates a histogram indicating the relationship between the distance from the stereo camera 22 and the number of data of the measurement point PI indicating the distance (step S403).
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a histogram showing the relationship between the distance from the stereo camera 22 to the measurement point PI and the number of data of the measurement point PI existing at each distance.
  • the image data shown in FIG. 10 includes measurement objects other than the transport vehicle LS such as the ground, for example, as shown in FIG. 11, histogram data exists over a wide range.
  • the ratio of the area of the transport vehicle LS is large. Therefore, in the histogram, a peak appears in the distance from the stereo camera 22 to the measurement point PI of the transport vehicle LS.
  • the calculation unit 86 determines that the distance at which the peak stands is the distance from the stereo camera 22 to the transport vehicle LS.
  • the calculation part 86 calculates the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS based on a histogram (step S404).
  • the work machine control unit 87 controls the work machine 10 based on the distance to the transport vehicle LS calculated by the calculation unit 86 (step S405).
  • the processing by the first algorithm creates a histogram indicating the relationship between the distance from the stereo camera 22 and the number of data of the measurement points PI from the measurement data of the stereo camera 22. It includes specifying the distance at which the peak stands as the distance to the transport vehicle LS, and calculating the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS.
  • the work machine control unit 87 is the transport vehicle LS calculated by the calculation unit 86 in a state where the wheel loader 1 is moving forward so as to approach the transport vehicle LS.
  • the angle of the bucket 12 is adjusted so that the excavated material held in the bucket 12 does not spill from the bucket 12 so that the bucket 12 is disposed above the upper end of the vessel BE.
  • the boom 11 can be raised while being controlled. After the boom 11 is raised and the bucket 12 is disposed above the vessel BE, the work implement control unit 87 controls the work implement 10 so that the bucket 12 tilts. As a result, the excavated material is discharged from the bucket 12 and loaded onto the vessel BE.
  • the stereo camera 22 was used as the three-dimensional measuring apparatus 20, and the example by which the process by a 1st algorithm and the process by a 2nd algorithm were selected according to work mode was demonstrated.
  • the laser radar 21 is used as the three-dimensional measuring device 20.
  • processing by the first algorithm that is adapted to the laser radar 21 and processing by the second algorithm that is adapted to the laser radar 21 are selected according to the work mode.
  • the algorithm for processing the measurement data of the three-dimensional measurement apparatus 20 is switched based on the work mode of the wheel loader 1. Thereby, even if the work object changes according to the work mode, an appropriate algorithm is selected according to the work object, and the distance from the wheel loader 1 to the work object is calculated based on the selected algorithm.
  • the measurement object of the three-dimensional measuring device 20 may have a large difference in shape, for example, a natural mountain DS and a transport vehicle LS. Further, information necessary for controlling the work machine 10 varies depending on the work target. For example, when the work target is the natural ground DS, the repose angle of the natural ground DS or the position of the boundary DP is required in the control of the work machine 10. When the work target is the transport vehicle LS, the distance to the vessel BE and the height of the vessel BE are required in the control of the work machine 10. At the work site, the three-dimensional measurement apparatus 20 sequentially measures work objects having different shapes or necessary information.
  • the work mode of the wheel loader 1 is determined, and an algorithm for processing measurement data is selected according to the work mode. Therefore, even if the work target is switched, the distance DS to the measurement target can be calculated with high accuracy. That is, when a different algorithm is selected by the algorithm selection unit 85, the calculation unit 86 can calculate and output parameters related to different work targets.
  • the wheel loader 1 moves forward in a state where the excavated material is not held in the bucket 12 (see arrow M ⁇ b> 1), and the excavated material is held in the bucket 12.
  • Backward movement operation (see arrow M2), forward movement operation with the excavated object held in the bucket 12 (see arrow M3), and reverse movement with the excavation object not held in the bucket 12
  • the operation (see arrow M4) is repeated. Therefore, the algorithm selection unit 85 selects an appropriate algorithm corresponding to the work mode from a plurality of algorithms stored in the storage unit 82 based on the determination data of the excavated matter determination unit 83 and the determination data of the forward / reverse determination unit 84. Can be selected.
  • the distance from the wheel loader 1 to the natural ground DS includes the distance from the wheel loader 1 to the boundary DP between the natural ground DS and the ground RS.
  • the control device 80 lowers the boom 11 based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20 so that the tip portion 12B of the bucket 12 approaches the boundary DP. While operating, the angle of the bucket 12 can be controlled.
  • the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS includes the distance from the wheel loader 1 to the front surface of the transport vehicle LS.
  • the control device 80 is configured so that the bucket 12 is disposed above the upper end portion of the vessel BE based on the measurement data of the three-dimensional measurement device 20, and The boom 11 can be raised while controlling the angle of the bucket 12 so that the excavated matter held in the bucket 12 does not spill from the bucket 12.
  • the control device 80 can control the work implement 10 so that the bucket 12 tilts after the boom 11 is raised and the bucket 12 is disposed above the vessel BE.
  • FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of a computer system 1000.
  • the control device 80 described above includes a computer system 1000.
  • the computer system 1000 includes a processor 1001 such as a CPU (Central Processing Unit), a main memory 1002 including a nonvolatile memory such as a ROM (Read Only Memory) and a volatile memory such as a RAM (Random Access Memory), A storage 1003 and an interface 1004 including an input / output circuit are included.
  • the functions of the control device 80 described above are stored in the storage 1003 as a program.
  • the processor 1001 reads out the program from the storage 1003, expands it in the main memory 1002, and executes the above-described processing according to the program. Note that the program may be distributed to the computer system 1000 via a network.
  • the computer system 1000 including the control device 80 acquires measurement data of the three-dimensional measurement device 20 that is mounted on the wheel loader 1 and measures the three-dimensional shape of the work target, and obtains measurement data according to the work of the wheel loader 1. It is possible to perform selection of a specific algorithm to be processed and processing of measurement data based on the selected algorithm to calculate a parameter relating to a work target.
  • both the laser radar 21 and the stereo camera 22 are provided in the wheel loader 1 as the three-dimensional measuring device 20.
  • One of the laser radar 21 and the stereo camera 22 may be provided in the wheel loader 1.
  • the three-dimensional measuring device 20 is not limited to the laser radar 21 and the stereo camera 22 as long as it can measure the three-dimensional shape of the work target and the relative position with the work target. Even when an arbitrary three-dimensional measuring device 20 is used, an algorithm for processing the measurement data of the natural ground DS and an algorithm for processing the measurement data of the transport vehicle LS are selected, so that the work target is selected. Parameters can be calculated.
  • the work site where the wheel loader 1 performs work may be a mining site, a construction site, or a construction site.
  • the wheel loader 1 may be used for snow removal work, may be used for work in the agriculture and livestock industry, and may be used for work in forestry.
  • the work target is not limited to the excavation target and the loading target, and may include a banking target, a leveling target, and a soil removal target, for example.
  • the work modes are not limited to the excavation work mode and the loading work mode, and may include, for example, a banking work mode, a leveling work mode, a soil removal work mode, a snow removal work mode, and a standby mode.
  • the calculation unit 86 calculates the distance from the wheel loader 1 to the natural mountain DS and the angle of repose of the natural mountain DS as parameters relating to the natural mountain DS.
  • the calculation unit 86 may calculate another parameter related to the natural ground DS.
  • the calculation unit 86 calculates the distance from the wheel loader 1 to the transport vehicle LS and the height of the vessel BE as parameters applied to the transport vehicle LS.
  • the calculation unit 86 may calculate another parameter related to the transport vehicle LS.
  • the bucket 12 may have a plurality of blades or a straight blade edge.
  • the work member connected to the tip of the boom 11 may not be the bucket 12 but may be a snow plow or snow bucket used for snow removal work, or a bale grab or used for work in the agriculture and livestock industry. It may be a fork or a fork or bucket used in forestry operations.
  • the work machine is not limited to a wheel loader, and the control device 80 and the control method described in the above embodiment can be applied to a work machine having a work machine such as a hydraulic excavator or a bulldozer.
  • the first work mode is the excavation work mode
  • the second work mode is the loading work mode.
  • the work mode is not limited to the excavation work mode and the loading work mode.
  • the work mode is the two work modes of the first work mode and the second work mode, but may be three or more work modes.
  • the measurement device mounted on the wheel loader 1 is the three-dimensional measurement device 20, and the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81 is three-dimensional data indicating the three-dimensional shape of the work target.
  • the measuring device not only the three-dimensional measuring device 20 that measures a work target, but also a camera that is a photo measuring device that photographs the work target, and a position measuring device that measures the position of the work target are mounted on the wheel loader 1.
  • the measuring device may include the above-described excavated matter determination sensor 51.
  • the measurement data acquired by the measurement data acquisition unit 81 is not only the three-dimensional data of the work target, but also the image data of the work target photographed by the camera, the position data of the work target measured by the position measurement device, and It includes at least one of detection data of the excavated matter determination sensor 51.
  • the calculation unit 86 calculates the distance from the tip 12B of the bucket 12 to the work target as the distance from the wheel loader 1 to the work target.
  • the calculation unit 86 may calculate a distance from an arbitrary part (for example, a bottom surface part) of the bucket 12 to the work target, or may calculate a distance from an arbitrary part of the work machine 10 to the work target. The distance from an arbitrary part of the vehicle body 2 to the work target may be calculated.
  • the algorithm selection unit 85 determines the work mode of the wheel loader 1 or selects a specific algorithm based on the determination data of the excavated matter determination unit 83 and the determination data of the forward / reverse determination unit 84. I decided to do it.
  • the algorithm selection unit 85 may perform work mode determination or algorithm selection based on other data different from the determination data of the excavated matter determination unit 83 and the determination data of the forward / reverse determination unit 84.
  • the three-dimensional data of the work object which is measurement data of the three-dimensional measuring device 20, the detection data of the excavated object determination sensor 51, the image data of the work object imaged by the camera mounted on the wheel loader 1 And at least one of the position data of the work object measured by the position measuring device mounted on the wheel loader 1 is exemplified.
  • the algorithm selection unit 85 has determined the work mode.
  • the algorithm selection unit 85 determines a work target by some method and selects an algorithm according to the determined work target. May be.
  • a method for determining the work target the three-dimensional data of the work target that is measurement data of the three-dimensional measuring device 20, the detection data of the excavated object determination sensor 51, and the work target imaged by the camera mounted on the wheel loader 1
  • a method for determining a work target using at least one of image data and position data of the work target measured by a position measurement device mounted on the wheel loader 1 is exemplified.
  • the work of the wheel loader 1 is a concept including at least one of the work mode of the wheel loader 1 and the operation of the wheel loader 1 with respect to the work target.
  • the algorithm selection unit 85 can select an algorithm according to the operation of the wheel loader 1.
  • the algorithm selection unit 85 can select an algorithm according to the work mode of the wheel loader 1 and can select an algorithm according to the work target of the wheel loader 1.
  • the work mode includes a state in which the wheel loader 1 performs a predetermined operation.
  • the work mode includes a work mode including a plurality of work modes in addition to a single work mode such as the excavation work mode or the loading work mode as described above.
  • the above-mentioned excavation work mode M1 As a work mode that includes a plurality of work modes, the above-mentioned excavation work mode M1, the mode M2 that leaves the natural ground DS, the loading work mode M3, and the mode M4 that leaves the transport vehicle LS include a series of work modes “V shape” “Working mode” is exemplified.
  • the transmission device 30 and the travel operation device 40 of the wheel loader 1 are driven by a driver's operation.
  • the transmission control unit 88 and the travel control unit 89 may automatically control the transmission device 30 and the travel device 4.
  • the transmission control unit 88 and the travel control unit 89 can control the transmission device 30 and the travel device 4 based on the distance from the wheel loader 1 calculated by the calculation unit 86 to the work target.
  • SYMBOLS 1 Wheel loader (work machine), 2 ... Vehicle body, 2F ... Vehicle body front part, 2R ... Vehicle body rear part, 3 ... Driver's cab, 4 ... Traveling device, 4A ... Drive device, 4B ... Brake device, 4C ... Steering device, 5 Wheel, 5F ... Front wheel, 5R ... Rear wheel, 6 ... Tire, 6F ... Front tire, 6R ... Rear tire, 9 ... Joint mechanism, 10 ... Work machine, 11 ... Boom, 12 ... Bucket, 12B ... Tip, 13 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Boom cylinder, 14 ... Bucket cylinder, 15 ... Bell crank, 16 ...

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

作業機械の制御装置は、作業機を有する作業機械に搭載され作業対象を計測する計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、作業機械の作業に応じて計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択するアルゴリズム選択部と、アルゴリズム選択部により選択されたアルゴリズムに基づいて計測データを処理して、作業対象に関するパラメータを算出する算出部と、を備える。

Description

作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法
　本発明は、作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法に関する。
　作業現場において作業機械が使用される。掘削対象及び積込対象までの距離を求めるための計測器を備える自動掘削機の一例が特許文献１に開示されている。
特開平１０－０８８６２５号公報
　作業機械による作業の自動化を実現する場合、作業対象に関するパラメータを取得することが要望される。
　本発明の態様は、作業対象に関するパラメータを取得することを目的とする。
　本発明の態様に従えば、作業機を有する作業機械に搭載され作業対象を計測する計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、前記作業機械の作業に応じて前記計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択するアルゴリズム選択部と、前記アルゴリズム選択部により選択された前記アルゴリズムに基づいて前記計測データを処理して、前記作業対象に関するパラメータを算出する算出部と、を備える作業機械の制御装置が提供される。
　本発明の態様によれば、作業対象に関するパラメータを取得することができる。
図１は、本実施形態に係る作業機械を示す側面図である。 図２は、本実施形態に係る作業機械の動作を示す模式図である。 図３は、本実施形態に係る作業機械の掘削作業モードを示す模式図である。 図４は、本実施形態に係る作業機械の積込作業モードを示す模式図である。 図５は、本実施形態に係る作業機械の制御装置を示す機能ブロック図である。 図６は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートである。 図７は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートである。 図８は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示す模式図である。 図９は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートである。 図１０は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示す模式図である。 図１１は、本実施形態に係る作業機械の制御方法を示す模式図である。 図１２は、コンピュータシステムの一例を示すブロック図である。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［ホイールローダ］
　図１は、本実施形態に係る作業機械１の一例を示す側面図である。作業機械１は、作業現場において作業対象に対して所定の作業を実施する。本実施形態においては、作業機械１がアーティキュレート作業機械の一種であるホイールローダ１であることとする。所定の作業は、掘削作業及び積込作業を含む。作業対象は、掘削対象及び積込対象を含む。ホイールローダ１は、掘削対象を掘削する掘削作業、及び掘削作業により掘削した掘削物を積込対象に積み込む積込作業を実施する。積込作業は、掘削物を排出対象に排出する排出作業を含む概念である。掘削対象として、地山、岩山、石炭、及び壁面の少なくとも一つが例示される。地山は、土砂により構成される山であり、岩山は、岩又は石により構成される山である。積込対象として、運搬車両、作業現場の所定エリア、ホッパ、ベルトコンベヤ、及びクラッシャの少なくとも一つが例示される。
　図１に示すように、ホイールローダ１は、車体２と、運転席が設けられる運転台３と、車体２を支持する走行装置４と、車体２に支持される作業機１０と、トランスミッション装置３０と、車体２よりも前方の作業対象を計測する三次元計測装置２０と、制御装置８０とを備える。
　車体２は、車体前部２Ｆと車体後部２Ｒとを含む。車体前部２Ｆと車体後部２Ｒとは、関節機構９を介して屈曲可能に連結される。
　運転台３は、車体２に支持される。ホイールローダ１の少なくとも一部は、運転台３に搭乗した運転者によって操作される。
　走行装置４は、車体２を支持する。走行装置４は、車輪５を有する。車輪５は、車体２に搭載されているエンジンが発生する駆動力により回転する。タイヤ６が車輪５に装着される。車輪５は、車体前部２Ｆに装着される２つの前輪５Ｆと、車体後部２Ｒに装着される２つの後輪５Ｒとを含む。タイヤ６は、前輪５Ｆに装着される前タイヤ６Ｆと、後輪５Ｒに装着される後タイヤ６Ｒとを含む。走行装置４は、地面ＲＳを走行可能である。
　以下の説明においては、前輪５Ｆの回転軸と平行な方向を適宜、車幅方向、と称し、地面ＲＳと接触する前タイヤ６Ｆの接地面と直交する方向を適宜、上下方向、と称し、車幅方向及び上下方向の両方と直交する方向を適宜、前後方向、と称する。ホイールローダ１の車体２が直進状態で走行するとき、前輪５Ｆの回転軸と後輪５Ｒの回転軸とは平行である。
　また、以下の説明においては、車幅方向において車体２の中心に近い位置又は方向を適宜、車幅方向の内側又は内方、と称し、車体２の中心から遠い位置又は方向を適宜、車幅方向の外側又は外方、と称する。また、車幅方向において、運転台３の運転席を基準とする一方を適宜、右側又は右方、と称し、右側又は右方の逆側又は逆方向を適宜、左側又は左方、と称する。また、前後方向において、運転台３の運転席を基準として作業機１０に近い位置又は方向を適宜、前側又は前方、と称し、前側又は前方の逆側又は逆方向を適宜、後側又は後方、と称する。また、上下方向において前タイヤ６Ｆの接地面に近い位置又は方向を適宜、下側又は下方、と称し、下側又は下方の逆側又は逆方向を適宜、上側又は上方、と称する。
　車体前部２Ｆは、車体後部２Ｒよりも前方に配置される。前輪５Ｆ及び前タイヤ６Ｆは、後輪５Ｒ及び後タイヤ６Ｒよりも前方に配置される。前輪５Ｆ及び前タイヤ６Ｆは、車体２の車幅方向の両側に配置される。後輪５Ｒ及び後タイヤ６Ｒは、車体２の車幅方向の両側に配置される。車体前部２Ｆは、車体後部２Ｒに対して左右に屈曲する。
　走行装置４は、駆動装置４Ａと、ブレーキ装置４Ｂと、操舵装置４Ｃとを有する。駆動装置４Ａは、ホイールローダ１を加速させるための駆動力を発生する。駆動装置４Ａは、ディーゼルエンジンのような内燃機関を含む。駆動装置４Ａで発生した駆動力がトランスミッション装置３０を介して車輪５に伝達され、車輪５が回転する。ブレーキ装置４Ｂは、ホイールローダ１を減速又は停止させるための制動力を発生する。操舵装置４Ｃは、ホイールローダ１の走行方向を調整可能である。ホイールローダ１の走行方向は、車体前部２Ｆの向きを含む。操舵装置４Ｃは、油圧シリンダによって車体前部２Ｆを屈曲させることによって、ホイールローダ１の走行方向を調整する。
　本実施形態において、走行装置４は、運転台３に搭乗した運転者によって操作される。作業機１０は、制御装置８０に制御される。走行装置４を操作する走行操作装置４０が運転台３に配置される。運転者は、走行操作装置４０を操作して、走行装置４を作動させる。走行操作装置４０は、アクセルペダル、ブレーキペダル、ステアリングレバー、及び前後進を切り換えるためのシフトレバー４１を含む。アクセルペダルが操作されることにより、ホイールローダ１の走行速度が増大する。ブレーキペダルが操作されることにより、ホイールローダ１の走行速度が減少したり走行が停止したりする。ステアリングレバーが操作されることにより、ホイールローダ１が旋回する。シフトレバー４１が操作されることにより、ホイールローダ１の前進又は後進が切り換えられる。
　トランスミッション装置３０は、駆動装置４Ａで発生した駆動力を車輪５に伝達する。
　作業機１０は、車体前部２Ｆに回動可能に連結されるブーム１１と、ブーム１１に回動可能に連結されるバケット１２と、ベルクランク１５と、リンク１６とを有する。
　ブーム１１は、ブームシリンダ１３が発生する動力によって作動する。ブームシリンダ１３が伸縮することにより、ブーム１１は上げ動作又は下げ動作する。
　バケット１２は、刃先を含む先端部１２Ｂを有する作業部材である。バケット１２は、前輪５Ｆよりも前方に配置される。バケット１２は、ブーム１１の先端部に連結される。バケット１２は、バケットシリンダ１４が発生する動力によって作動する。バケットシリンダ１４が伸縮することにより、バケット１２はダンプ動作又はチルト動作する。
　バケット１２のダンプ動作が実施されることにより、バケット１２ですくい上げられた掘削物がバケット１２から排出される。バケット１２のチルト動作が実施されることにより、バケット１２は掘削物をすくい取る。
［三次元計測装置］
　三次元計測装置２０は、ホイールローダ１に搭載される。三次元計測装置２０は、車体前部２Ｆよりも前方の作業対象を計測する。作業対象は、作業機１０による掘削対象、及び作業機１０により掘削された掘削物が積み込まれる積込対象を含む。三次元計測装置２０は、三次元計測装置２０から作業対象の表面の複数の各計測点までの相対位置を計測して、作業対象の三次元形状を計測する。制御装置８０は、計測された作業対象の三次元形状に基づいて、作業対象に関するパラメータを算出する。後述するように、作業対象に関するパラメータは、掘削対象までの距離、積込対象までの距離、掘削対象の安息角、及び積込対象の高さの少なくとも一つを含む。
　三次元計測装置２０は、レーザ計測装置の一種であるレーザレーダ２１と、写真計測装置の一種であるステレオカメラ２２とを含む。
［動作］
　図２は、本実施形態に係るホイールローダ１の動作を示す模式図である。ホイールローダ１は、複数の作業モードで作業する。作業モードは、作業機１０のバケット１２で掘削対象を掘削する掘削作業モードと、掘削作業モードによりバケット１２ですくい取った掘削物を積込対象に積み込む積込作業モードとを含む。掘削対象として、地面ＲＳに置かれた地山ＤＳが例示される。積込対象として、地面を走行可能な運搬車両ＬＳのベッセルＢＥ（ダンプボディ）が例示される。運搬車両ＬＳとして、ダンプトラックが例示される。
　掘削作業モードにおいて、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で、バケット１２で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進する。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ１で示すように、ホイールローダ１を前進させて地山ＤＳに接近させる。ホイールローダ１に搭載されている三次元計測装置２０は、地山ＤＳの三次元形状を計測する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、地山ＤＳに関するパラメータとして、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離を算出し、バケット１２で地山ＤＳが掘削されるように、作業機１０を制御する。すなわち、制御装置８０は、ホイールローダ１が地山ＤＳに接近するように前進している状態で、バケット１２の先端部１２Ｂ及び底面部が地面ＲＳに接触するように、作業機１０を制御する。
　バケット１２が地山ＤＳに突入して地山ＤＳがバケット１２により掘削され、掘削物がバケット１２にすくい取られた後、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されている状態で、地山ＤＳから離れるように後進する。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ２で示すように、ホイールローダ１を後進させて地山ＤＳから離間させる。
　次に、積込作業モードが実施される。積込作業モードにおいて、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されている状態で、バケット１２により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進する。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ３で示すように、ホイールローダ１を旋回させながら前進させて運搬車両ＬＳに接近させる。ホイールローダ１に搭載されている三次元計測装置２０は、運搬車両ＬＳの三次元形状を計測する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、運搬車両ＬＳに関するパラメータとして、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出し、バケット１２に保持されている掘削物が運搬車両ＬＳのベッセルＢＥに積み込まれるように、作業機１０を制御する。すなわち、制御装置８０は、ホイールローダ１が運搬車両ＬＳに接近するように前進している状態で、ブーム１１が上げ動作するように、作業機１０を制御する。ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、制御装置８０は、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御する。これにより、バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれる。
　バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれた後、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で、運搬車両ＬＳから離れるように後進する。運転者は、走行操作装置４０を操作して、図２の矢印Ｍ４で示すように、ホイールローダ１を後進させて運搬車両ＬＳから離間させる。
　運転者及び制御装置８０は、ベッセルＢＥに掘削物が満載されるまで、上述の動作を繰り返す。
　図３は、本実施形態に係るホイールローダ１の掘削作業モードを示す模式図である。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置４０を操作して、ホイールローダ１を前進させて地山ＤＳに接近させる。
　図３（Ａ）に示すように、ホイールローダ１に搭載されている三次元計測装置２０は、地山ＤＳの三次元形状を計測する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、地面ＲＳと地山ＤＳとの境界ＤＰの位置を特定する。
　図３（Ｂ）に示すように、制御装置８０は、ホイールローダ１が地山ＤＳに接近するように前進している状態で、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、地山ＤＳに関するパラメータとして、バケット１２の先端部１２Ｂと境界ＤＰとの距離を算出する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、バケット１２の先端部１２Ｂが境界ＤＰに接近するように、ブーム１１を下げ動作させるとともに、バケット１２の角度を制御する。
　図３（Ｃ）に示すように、ホイールローダ１がさらに前進することにより、バケット１２の先端部１２Ｂが境界ＤＰから地山ＤＳに挿入される。これにより、地山ＤＳがバケット１２により掘削され、バケット１２は、掘削物をすくい取ることができる。
　図４は、本実施形態に係るホイールローダ１の積込作業モードを示す模式図である。ホイールローダ１の運転者は、走行操作装置を操作して、ホイールローダ１を前進させて運搬車両ＬＳに接近させる。図４（Ａ）に示すように、ホイールローダ１に搭載されている三次元計測装置２０は、運搬車両ＬＳの手前側表面の三次元形状を計測する。制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、地山ＤＳに関するパラメータとして、バケット１２の先端部１２Ｂと運搬車両ＬＳとの距離及びベッセルＢＥの上端部の高さを検出する。ベッセルＢＥの上端部の高さは、例えば後述する図１０のようにベッセルＢＥを側面視した際の側壁面におけるおよそ水平な上端部の地面ＲＳからの距離である。
　図４（Ｂ）に示すように、制御装置８０は、ホイールローダ１が運搬車両ＬＳに接近するように前進している状態で、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、バケット１２がベッセルＢＥの上端部よりも上方に配置されるように、且つ、バケット１２に保持されている掘削物がバケット１２からこぼれないように、バケット１２の角度を制御しながら、ブーム１１を上げ動作させる。
　図４（Ｃ）に示すように、ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、制御装置８０は、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御する。これにより、バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれる。
［制御装置］
　図５は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御装置８０を示す機能ブロック図である。制御装置８０は、コンピュータシステムを含む。
　制御装置８０に、作業機１０、三次元計測装置２０、掘削物判定用センサ５１、回転センサ５２、及び走行操作装置４０が接続される。
　制御装置８０は、計測データ取得部８１と、記憶部８２と、掘削物判定部８３と、前後進判定部８４と、アルゴリズム選択部８５と、算出部８６と、作業機制御部８７とを有する。
　計測データ取得部８１は、三次元計測装置２０の計測データを取得する。
　記憶部８２は、計測データ取得部８１により取得された計測データを処理する複数のアルゴリズムを記憶する。アルゴリズムとは、計測データ取得部８１により取得された計測データを用いて、所定のデータを出力するための手順、フローチャート、手法、又はプログラムをいう。複数のアルゴリズムに応じて、手順、手法、又はプログラムを異ならせてもよいし、出力されるデータの数又は種類を異ならせてもよい。記憶部８２には、ステレオカメラ２２で計測された地山ＤＳの計測データを処理するための第１アルゴリズムと、ステレオカメラ２２で計測された運搬車両ＬＳの計測データを処理するための第２アルゴリズムとが記憶されている。また、記憶部８２には、レーザレーダ２１で計測された地山ＤＳの計測データを処理するためのアルゴリズムと、レーザレーダ２１で計測された運搬車両ＬＳの計測データを処理するためのアルゴリズムとが記憶されている。レーザレーダ２１で計測された地山ＤＳの計測データを処理するためのアルゴリズムは、第１アルゴリズムの一例であり、レーザレーダ２１で計測された運搬車両ＬＳの計測データを処理するためのアルゴリズムは、第２アルゴリズムの一例である。
　掘削物判定部８３は、バケット１２が掘削物を保持しているか否かを判定する。掘削物判定用センサ５１は、検出データを制御装置８０に出力する。掘削物判定用センサ５１は、重量センサ、ブームシリンダ圧力センサ、ブーム角度センサ、及びバケット角度センサの少なくとも一つを含む。重量センサは、バケット１２の重量、バケット１２における掘削物の有無、及びバケット１２に保持された掘削物の重量の少なくとも一つを検出することができる。ブームシリンダ圧力センサは、ブームシリンダ１３の内部空間の作動油の圧力を検出することができる。ブーム角度センサは、車体座標系におけるブーム１１の回動角度を検出することができる。バケット角度センサは、車体座標系におけるバケット１２の回動角度を検出することができる。掘削物判定部８３は、掘削物判定用センサ５１の検出データに基づいて、バケット１２が掘削物を保持しているか否かを判定する。掘削物判定部８３は、重量センサ、ブームシリンダ圧力センサ、ブーム角度センサ、及びバケット角度センサの少なくとも一つの検出信号に基づいて、バケット１２が掘削物を保持しているか否かを判定することができる。
　前後進判定部８４は、回転センサ５２の検出データに基づいて、ホイールローダ１が前進しているか否かを判定する。回転センサ５２は、車輪５の回転速度及び回転方向を検出する。なお、前後進判定部８４は、走行操作装置４０のシフトレバー４１の操作信号に基づいて、ホイールローダ１が前進しているか否かを判定してもよい。
　アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１の作業に応じて、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから、計測データ取得部８１により取得された計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択する。ホイールローダ１の作業は、ホイールローダ１の作業モード、及びホイールローダ１の作業対象の少なくとも一方を含む。
　本実施形態において、アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、ホイールローダ１の作業モードを判定し、ホイールローダ１の作業モードに応じて、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから、計測データ取得部８１により取得された計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択する。
　掘削作業モードにおいて、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で、地山ＤＳに向かって前進する。積込作業モードにおいて、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されている状態で、運搬車両ＬＳに向かって前進する。アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、ホイールローダ１がバケット１２で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進していると判定したときに、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから第１アルゴリズムを選択する。また、アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１がバケット１２により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進していると判定したときに、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから第２アルゴリズムを選択する。
　なお、アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１の作業モードを判定することなく、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、複数のアルゴリズムから特定のアルゴリズムを選択してもよい。アルゴリズム選択部８５は、少なくとも掘削物判定部８３の判定データに基づいて、作業モードを判定又は特定のアルゴリズムを選択してもよい。
　算出部８６は、アルゴリズム選択部８５により選択されたアルゴリズムに基づいて計測データを処理して、作業対象に関するパラメータを算出する。算出部８６は、地山ＤＳに関するパラメータを算出するための第１アルゴリズムが選択されたとき、地山ＤＳに関するパラメータとして、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離を算出する。算出部８６は、アルゴリズム選択部８５により選択された第１アルゴリズムに基づいて計測データ取得部８１により取得された計測データを処理して、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離を算出する。また、算出部８６は、運搬車両ＬＳに関するパラメータを算出するための第２アルゴリズムが選択されたとき、運搬車両ＬＳに関するパラメータとして、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出する。算出部８６は、アルゴリズム選択部８５により選択された第２アルゴリズムに基づいて計測データ取得部８１により取得された計測データを処理して、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出する。
　なお、算出部８６は、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離に加え、地山ＤＳに関するパラメータとして、地山ＤＳの安息角を算出してもよい。本実施形態において、地山ＤＳに関するパラメータは、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離、地山ＤＳの安息角、地山ＤＳの岩土の質、地山ＤＳを構成する岩土の粒度、地山ＤＳの高さ、地山ＤＳの形状、及び地山ＤＳの体積の少なくとも一つを含む。
　なお、算出部８６は、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離に加え、運搬車両ＬＳに関するパラメータとして、運搬車両ＬＳのベッセルＢＥの高さを算出してもよい。本実施形態において、運搬車両ＬＳに関するパラメータは、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離、運搬車両ＬＳのベッセルＢＥの高さ、運搬車両ＬＳの全長、ベッセルＢＥの投入口の全長、及びベッセルＢＥの上端部から飛び出している岩土の高さの少なくとも一つを含む。
　ホイールローダ１の作業モードが掘削作業モードであると判定され、アルゴリズム選択部８５により第１アルゴリズムが選択された場合、算出部８６は、第１アルゴリズムに基づいて地山ＤＳの計測データを処理して、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離を算出する。ホイールローダ１の作業モードが積込作業モードであると判定され、アルゴリズム選択部８５により第２アルゴリズムが選択された場合、算出部８６は、第２アルゴリズムに基づいて運搬車両ＬＳの計測データを処理して、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出する。
　ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離は、ホイールローダ１から地山ＤＳと地面ＲＳとの境界ＤＰまでの距離、およびホイールローダ１のバケット１２の先端部１２Ｂから地山ＤＳと地面ＲＳとの境界ＤＰまでの距離を含む。ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離は、ホイールローダ１からベッセルＢＳまでの距離、およびホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離は、ホイールローダ１のバケット１２の先端部１２ＢからベッセルＢＳの手前側表面までの距離を含む。
　作業機制御部８７は、算出部８６により算出された作業対象までの距離に基づいて、作業機１０の動作を制御する。作業機制御部８７は、算出部８６により算出された地山ＤＳの安息角、又はベッセルＢＥの高さに基づいて、作業機１０の動作を制御してもよい。作業機１０の動作の制御は、ブームシリンダ１３及びバケットシリンダ１４の少なくとも一方の動作の制御を含む。ホイールローダ１は、図示しない油圧ポンプと、油圧ポンプからブームシリンダ１３に供給される作動油の流量及び方向を制御する図示しないブーム制御弁と、油圧ポンプからバケットシリンダ１４に供給される作動油の流量及び方向を制御する図示しないバケット制御弁とを有する。作業機制御部８７は、ブーム制御弁に制御信号を出力して、ブームシリンダ１３に供給される作動油の流量及び方向を制御することによって、ブーム１１の上げ動作、下げ動作、上げ動作の動作速度、及び下げ動作の動作速度を制御することができる。また、作業機制御部８７は、バケット制御弁に制御信号を出力して、バケットシリンダ１４に供給される作動油の流量及び方向を制御することによって、バケット１２のダンプ動作、チルト動作、ダンプ動作の動作速度、及びチルト動作の動作速度を制御することができる。
　本実施形態において、ホイールローダ１は、トランスミッション制御部８８と、走行制御部８９とを有する。
　トランスミッション制御部８８は、ホイールローダ１の運転者による走行操作装置４０の操作に基づいて、トランスミッション装置３０の動作を制御する。トランスミッション装置３０の動作の制御は、シフトチェンジの制御を含む。
　走行制御部８９は、ホイールローダ１の運転者による走行操作装置４０の操作に基づいて、走行装置４の動作を制御する。走行制御部８９は、駆動装置４Ａを作動するためのアクセル指令、ブレーキ装置４Ｂを作動するためのブレーキ指令、及び操舵装置４Ｃを作動するためのステアリング指令を含む運転指令を出力する。
［作業モードの切換］
　図６は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法を示すフローチャートであって、作業モードの切換方法を示す。なお、図６は、三次元計測装置２０としてステレオカメラ２２が用いられる処理を示す。
　図２、図３、及び図４を参照して説明したように、掘削作業モードにおいて、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で、図２の矢印Ｍ１で示したように、バケット１２で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進する。
　掘削物判定部８３は、掘削物判定用センサ５１の検出データに基づいて、バケット１２が掘削物を保持していないと判定することができる。前後進判定部８４は、回転センサ５２の検出データに基づいて、ホイールローダ１が前進していると判定することができる。アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で、ホイールローダ１がバケット１２で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進していると判定することができる（ステップＳ１）。
　アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１が作業機１０で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進していると判定したときに、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから第１アルゴリズムを選択する（ステップＳ２）。
　算出部８６は、アルゴリズム選択部８５により選択された第１アルゴリズムに基づいて、ステレオカメラ２２により計測された地山ＤＳの計測データを処理して、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離を算出する。
　地山ＤＳがバケット１２により掘削され、掘削物がバケット１２に保持された後、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されている状態で、図２の矢印Ｍ２で示したように、地山ＤＳから離れるように後進する。
　次に、積込作業モードが実施される。積込作業モードにおいて、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されている状態で、図２の矢印Ｍ３で示したように、バケット１２により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進する。
　掘削物判定部８３は、掘削物判定用センサ５１の検出データに基づいて、バケット１２が掘削物を保持していると判定することができる。前後進判定部８４は、回転センサ５２の検出データに基づいて、ホイールローダ１が前進していると判定することができる。アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、バケット１２に掘削物が保持されている状態で、ホイールローダ１がバケット１２により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳのベッセルＢＥに向かって前進していると判定することができる（ステップＳ３）。
　アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１が作業機１０により掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳのベッセルＢＥに向かって前進していると判定したときに、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから第２アルゴリズムを選択する（ステップＳ４）。
　算出部８６は、アルゴリズム選択部８５により選択された第２アルゴリズムに基づいて、三次元計測装置２０により計測された運搬車両ＬＳの計測データを処理して、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出する。
　バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれた後、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で、図２の矢印Ｍ４で示したように、運搬車両ＬＳから離れるように後進する。
　なお、三次元計測装置２０としてレーザレーダ２１が用いられる場合、ステップＳ２においてはレーザレーダ２１を用いた場合における第１アルゴリズムが選択され、ステップＳ５においてはレーザレーダ２１を用いた場合における第２アルゴリズムが選択される。
［第１アルゴリズムによる処理］
　図７は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法を示すフローチャートであって、ステレオカメラ２２による地山ＤＳの計測データを第１アルゴリズムに基づいて処理する方法を示す。図７に示す処理は、図６を参照して説明したステップＳ２のサブルーチンに相当する。
　ホイールローダ１が作業機１０で地山ＤＳを掘削するために地山ＤＳに向かって前進する掘削作業モードにおいて、ステレオカメラ２２は、地山ＤＳを計測する。計測データ取得部８１は、ステレオカメラ２２から、地山ＤＳを計測したステレオカメラ２２の計測データを取得する（ステップＳ２０１）。
　図８は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法を示す模式図であって、ステレオカメラ２２による計測方法を模式的に示す。図８に示すように、ステレオカメラ２２は、地山ＤＳの表面の複数の計測点ＰＩのそれぞれとの距離を計測する。
　地山ＤＳの斜面の位置は、ホイールローダ１の車体座標系において規定される。車体座標系におけるステレオカメラ２２の設置位置は、ホイールローダ１の設計データから導出される既知データである。算出部８６は、車体座標系におけるステレオカメラ２２から地山ＤＳの斜面における複数の計測点ＰＩまでの距離を算出する。地山ＤＳの斜面の位置は、車体座標系におけるステレオカメラ２２から地山ＤＳの斜面までの距離によって規定される。算出部８６は、地山ＤＳの表面の複数の計測点ＰＩのそれぞれまでの距離に基づいて、地山ＤＳの三次元形状を算出する（ステップＳ２０２）。
　算出部８６は、第１アルゴリズムに基づいて、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離を算出する。算出部８６は、複数の計測点ＰＩについて直線フィッティングを実施して、複数の計測点ＰＩに基づいて仮想的な直線ＩＬを算出する。直線ＩＬは、地山ＤＳの斜面の推定形状を示す。すなわち、算出部８６は、複数の計測点ＰＩについて直線フィッティングを実施して、地山ＤＳの斜面の位置を算出する（ステップＳ２０３）。
　算出部８６は、例えばタイヤ６の接地面に基づいて、地面ＲＳの位置を算出する（ステップＳ２０４）。車体座標系におけるタイヤ６の接地面の位置は、ホイールローダ１の設計データから導出される既知データである。４つのタイヤ６のうち少なくとも３つのタイヤ６の接地面によって、車体座標系における地面ＲＳの位置が特定される。
　なお、算出部８６は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial　Measurement　Unit）又は傾斜センサの検出データに基づいて、地面ＲＳの位置を特定してもよい。また、ステレオカメラ２２による計測範囲に地面ＲＳが配置される場合、ステレオカメラ２２の計測データに基づいて、地面ＲＳの位置が算出されてもよい。また、ステレオカメラ２２による計測範囲に地面ＲＳが配置される場合において、タイヤ６の接地面に基づいて地面ＲＳの位置を特定する場合、地面ＲＳにおけるステレオカメラ２２の計測点ＰＩの位置データが除去されてもよい。また、計測点ＰＩの位置データを除去する場合、高さ閾値が設定され、その高さ閾値に基づいて計測点ＰＩの位置データが除去されてもよい。
　地山ＤＳの斜面の位置と地面ＲＳの位置とが算出された後、算出部８６は、地山ＤＳの斜面と地面ＲＳとの境界ＤＰの位置を算出する（ステップＳ２０５）。
　算出部８６は、ステレオカメラ２２から境界ＤＰまでの距離又は作業機１０の先端部１２Ｂから境界ＤＰまでの距離を算出する（ステップＳ２０６）。算出部８６は、ステレオカメラ２２から境界ＤＰまでの距離に加え、車体座標系におけるステレオカメラ２２の設置位置、作業機１０の設置位置、作業機１０の寸法、及び作業機１０の角度等を用いて、作業機１０の先端部１２Ｂから境界ＤＰまでの距離を算出する。
　作業機制御部８７は、算出部８６により算出された境界ＤＰまでの距離に基づいて、作業機１０を制御する（ステップＳ２０７）。
　以上のように、本実施形態において、第１アルゴリズムによる処理は、ステレオカメラ２２の計測データから地山ＤＳの三次元形状を特定し、地山ＤＳの斜面を特定し、境界ＤＰの位置を特定し、ホイールローダ１から境界ＤＰまでの距離を算出することを含む。これにより、図３を参照して説明したように、作業機制御部８７は、ホイールローダ１が地山ＤＳに接近するように前進している状態で、算出部８６により算出された境界ＤＰまでの距離に基づいて、バケット１２の先端部１２Ｂが境界ＤＰに接近するように、ブーム１１を下げ動作させるとともに、バケット１２の角度を制御することができる。ホイールローダ１がさらに前進することにより、バケット１２の先端部１２Ｂが境界ＤＰから地山ＤＳに挿入される。これにより、地山ＤＳがバケット１２により掘削され、バケット１２は、掘削物をすくい取ることができる。
［第２アルゴリズムによる処理］
　図９は、本実施形態に係るホイールローダ１の制御方法を示すフローチャートであって、ステレオカメラ２２による運搬車両ＬＳの計測データを第２アルゴリズムに基づいて処理する方法を示す。図９に示す処理は、図６を参照して説明したステップＳ４のサブルーチンに相当する。
　ホイールローダ１が作業機１０による掘削された掘削物を積み込むために運搬車両ＬＳに向かって前進する積込作業モードにおいて、ステレオカメラ２２は、運搬車両ＬＳを計測する。計測データ取得部８１は、ステレオカメラ２２から、運搬車両ＬＳを計測したステレオカメラ２２の計測データを取得する（ステップＳ４０１）。
　ステレオカメラ２２は、運搬車両ＬＳの表面の複数の計測点ＰＩのそれぞれとの距離を計測する。
　図１０は、本実施形態に係るステレオカメラ２２により取得された運搬車両ＬＳを含む画像データの一例を示す図である。なお、図１０においては、計測点ＰＩ（点データ）を１つしか記載されていないが、図１０に示す画像データの画素ごとに計測点ＰＩが設定される。ステレオカメラ２２は、画像データに対してステレオ処理を行うことにより距離画像を得ることができる。
　算出部８６は、ステレオカメラ２２の計測データ（画像データ）に基づいて、車体座標系におけるステレオカメラ２２から各画素に写る運搬車両ＬＳの表面における複数の計測点ＰＩまでの距離を算出する。運搬車両ＬＳの表面の位置は、車体座標系におけるステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳの表面までの距離によって規定される。算出部８６は、運搬車両ＬＳの表面の複数の計測点ＰＩのそれぞれまでの距離に基づいて、運搬車両ＬＳの三次元形状を算出する（ステップＳ４０２）。
　次に、算出部８６は、ステレオカメラ２２からの距離と、その距離を示す計測点ＰＩのデータ数との関係を示すヒストグラムを作成する（ステップＳ４０３）。
　図１１は、ステレオカメラ２２から計測点ＰＩまでの距離と、各距離に存在する計測点ＰＩのデータ数との関係を示すヒストグラムを示す模式図である。
　図１０に示す画像データにおいては、例えば地面のような運搬車両ＬＳ以外の計測対象が含まれているため、図１１に示すように、幅広い距離においてヒストグラムのデータが存在する。一方、図１０に示す画像データにおいては、運搬車両ＬＳの領域が占める割合が大きい。そのため、ヒストグラムにおいて、ステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳの計測点ＰＩまでの距離においてピークが立つ。算出部８６は、ピークが立つ距離をステレオカメラ２２から運搬車両ＬＳまでの距離であると判定する。そして、算出部８６は、ヒストグラムに基づいて、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出する（ステップＳ４０４）。
　作業機制御部８７は、算出部８６により算出された運搬車両ＬＳまでの距離に基づいて、作業機１０を制御する（ステップＳ４０５）。
　以上のように、本実施形態において、第１アルゴリズムによる処理は、ステレオカメラ２２の計測データから、ステレオカメラ２２からの距離と計測点ＰＩのデータ数との関係を示すヒストグラムを作成し、ヒストグラムにおいてピークが立つ距離を運搬車両ＬＳまでの距離であると特定し、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離を算出することを含む。これにより、図４を参照して説明したように、作業機制御部８７は、ホイールローダ１が運搬車両ＬＳに接近するように前進している状態で、算出部８６により算出された運搬車両ＬＳまでの距離に基づいて、バケット１２がベッセルＢＥの上端部よりも上方に配置されるように、且つ、バケット１２に保持されている掘削物がバケット１２からこぼれないように、バケット１２の角度を制御しながら、ブーム１１を上げ動作させることができる。ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、作業機制御部８７は、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御する。これにより、バケット１２から掘削物が排出され、ベッセルＢＥに積み込まれる。
　なお、本実施形態においては、三次元計測装置２０としてステレオカメラ２２が使用され、作業モードに応じて、第１アルゴリズムによる処理と第２アルゴリズムによる処理とが選択される例について説明した。三次元計測装置２０としてレーザレーダ２１が使用される場合も同様である。レーザレーダ２１を用いる場合、作業モードに応じて、レーザレーダ２１に適応する第１アルゴリズムによる処理とレーザレーダ２１に適応する第２アルゴリズムによる処理とが選択される。
［効果］
　以上説明したように、本実施形態においては、三次元計測装置２０の計測データを処理するアルゴリズムが、ホイールローダ１の作業モードに基づいて切り換えられる。これにより、作業モードに応じて作業対象が変化しても、作業対象に応じて適切なアルゴリズムが選択され、選択されたアルゴリズムに基づいてホイールローダ１から作業対象までの距離が算出される。
　作業現場においては、三次元計測装置２０の計測対象は、例えば地山ＤＳと運搬車両ＬＳといったように形状の差異が大きい場合がある。また、作業機１０の制御において必要な情報が作業対象によって異なる。例えば、作業対象が地山ＤＳである場合、作業機１０の制御において地山ＤＳの安息角又は境界ＤＰの位置が必要となる。作業対象が運搬車両ＬＳである場合、作業機１０の制御においてベッセルＢＥまでの距離及びベッセルＢＥの高さが必要となる。作業現場においては、三次元計測装置２０は、形状又は必要な情報が異なる作業対象を順次計測する。形状及び作業機１０の制御において必要な情報が異なる作業対象までの距離を高精度に算出するためには、作業対象に応じて異なるアルゴリズムを利用することが有効である。三次元計測装置２０の計測データを処理するアルゴリズムが１つである場合、作業機１０の制御において十分な精度で作業対象までの距離を算出することが困難となる可能性がある。
　本実施形態によれば、ホイールローダ１の作業モードが判定され、作業モードに応じて計測データを処理するアルゴリズムが選択される。そのため、作業対象が切り換わっても、その計測対象までの距離ＤＳを高精度に算出することができる。すなわち、アルゴリズム選択部８５によって異なるアルゴリズムが選択された場合、算出部８６は、異なる作業対象に関するパラメータを算出し出力することができる。
　本実施形態においては、図２を参照して説明したように、ホイールローダ１は、バケット１２に掘削物が保持されていない状態で前進する動作（矢印Ｍ１参照）、バケット１２に掘削物が保持されている状態で後進する動作（矢印Ｍ２参照）、バケット１２に掘削物が保持されている状態で前進する動作（矢印Ｍ３参照）、及びバケット１２に掘削物が保持されていない状態で後進する動作（矢印Ｍ４参照）を繰り返す。したがって、アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、記憶部８２に記憶されている複数のアルゴリズムから、作業モードに応じた適切なアルゴリズムを選択することができる。
　本実施形態において、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離は、ホイールローダ１から地山ＤＳと地面ＲＳとの境界ＤＰまでの距離を含む。これにより、図３を参照して説明したように、制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、バケット１２の先端部１２Ｂが境界ＤＰに接近するように、ブーム１１を下げ動作させるとともに、バケット１２の角度を制御することができる。
　本実施形態において、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離は、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳの手前側表面までの距離を含む。これにより、図４を参照して説明したように、制御装置８０は、三次元計測装置２０の計測データに基づいて、バケット１２がベッセルＢＥの上端部よりも上方に配置されるように、且つ、バケット１２に保持されている掘削物がバケット１２からこぼれないように、バケット１２の角度を制御しながら、ブーム１１を上げ動作させることができる。また、制御装置８０は、ブーム１１が上げ動作し、バケット１２がベッセルＢＥの上方に配置された後、バケット１２がチルト動作するように、作業機１０を制御することができる。
［コンピュータシステム］
　図１２は、コンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の制御装置８０は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置８０の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
　制御装置８０を含むコンピュータシステム１０００は、ホイールローダ１に搭載され作業対象の三次元形状を計測する三次元計測装置２０の計測データを取得することと、ホイールローダ１の作業に応じて計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択することと、選択されたアルゴリズムに基づいて計測データを処理して、作業対象に関するパラメータを算出することと、を実行することができる。
［その他の実施形態］
　なお、上述の実施形態においては、三次元計測装置２０としてレーザレーダ２１及びステレオカメラ２２の両方がホイールローダ１に設けられることとした。レーザレーダ２１及びステレオカメラ２２の一方がホイールローダ１に設けられてもよい。また、三次元計測装置２０は、作業対象の三次元形状及び作業対象との相対位置を計測できればよく、レーザレーダ２１及びステレオカメラ２２に限定されない。任意の三次元計測装置２０を使用した場合においても、地山ＤＳの計測データを処理するためのアルゴリズムと、運搬車両ＬＳの計測データを処理するためのアルゴリズムとが選択されることにより、作業対象に関するパラメータ算出することができる。
　なお、上述の各実施形態において、ホイールローダ１が作業を実施する作業現場は、鉱山の採掘現場でもよいし、施工現場又は建設現場でもよい。
　なお、ホイールローダ１は、除雪作業に使用されてもよいし、農畜産業における作業に使用されてもよいし、林業における作業に使用されてもよい。
　なお、上述の各実施形態において、作業対象は、掘削対象及び積込対象に限られず、例えば盛土対象、整地対象、及び排土対象が含まれてもよい。また、作業モードは、掘削作業モードおよび積込作業モードに限られず、例えば盛土作業モード、整地作業モード、排土作業モード、除雪作業モード、待機モードが含まれてもよい。
　なお、上述の各実施形態において、算出部８６は、地山ＤＳに関するパラメータとして、ホイールローダ１から地山ＤＳまでの距離、及び地山ＤＳの安息角を算出することとした。算出部８６は、地山ＤＳに関する別のパラメータを算出してもよい。また、算出部８６は、運搬車両ＬＳにかするパラメータとして、ホイールローダ１から運搬車両ＬＳまでの距離、及びベッセルＢＥの高さを算出することとした。算出部８６は、運搬車両ＬＳに関する別のパラメータを算出してもよい。
　なお、上述の実施形態において、バケット１２は、複数の刃を有してもよいし、ストレート状の刃先を有してもよい。
　なお、ブーム１１の先端部に連結される作業部材は、バケット１２でなくてもよく、除雪作業に使用されるスノープラウ又はスノーバケットでもよいし、農畜産業の作業において使用されるベールグラブ又はフォークでもよいし、林業の作業において使用されるフォーク又はバケットでもよい。
　なお、作業機械は、ホイールローダに限定されず、例えば油圧ショベル又はブルドーザのような作業機を有する作業機械に上述の実施形態で説明した制御装置８０及び制御方法を適用することができる。
　なお、上述の実施形態においては、第１作業モードが掘削作業モードであり、第２作業モードが積込作業モードであることとした。作業モードは、掘削作業モード及び積込作業モードに限定されない。また、上述の実施形態においては、作業モードは第１作業モード及び第２作業モードの２種類の作業モードであることとしたが、３種類以上の作業モードでもよい。
　上述の実施形態においては、ホイールローダ１に搭載される計測装置が三次元計測装置２０であり、計測データ取得部８１が取得する計測データが作業対象の三次元形状を示す三次元データであることとしたが、これに限定されない。計測装置として、作業対象を計測する三次元計測装置２０のみならず、作業対象を撮影する写真計測装置であるカメラ、及び作業対象の位置を計測する位置計測装置がホイールローダ１に搭載されてもよい。また、計測装置が、上述の掘削物判定用センサ５１を含んでもよい。この場合、計測データ取得部８１が取得する計測データは、作業対象の三次元データのみならず、カメラによって撮影された作業対象の画像データ、位置計測装置によって計測された作業対象の位置データ、及び掘削物判定用センサ５１の検出データの少なくとも一つを含む。
　なお、上述の実施形態においては、算出部８６は、ホイールローダ１から作業対象までの距離として、バケット１２の先端部１２Ｂから作業対象までの距離を算出することとした。算出部８６は、バケット１２の任意の部位（例えば底面部）から作業対象までの距離を算出してもよいし、作業機１０の任意の部位から作業対象までの距離を算出してもよいし、車体２の任意の部位から作業対象までの距離を算出してもよい。
　上述の実施形態においては、アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データに基づいて、ホイールローダ１の作業モードを判定したり、特定のアルゴリズムを選択したりすることとした。アルゴリズム選択部８５は、掘削物判定部８３の判定データ及び前後進判定部８４の判定データとは異なるその他のデータに基づいて、作業モードの判定又はアルゴリズムの選択を行ってもよい。その他のデータとして、例えば三次元計測装置２０の計測データである作業対象の三次元データ、掘削物判定用センサ５１の検出データ、ホイールローダ１に搭載されたカメラによって撮像された作業対象の画像データ、及びホイールローダ１に搭載された位置計測装置によって計測された作業対象の位置データの少なくとも一つが例示される。
　上述の実施形態において、アルゴリズム選択部８５は、作業モードを判定していたが、その形態に限られず、例えば、作業対象を何らかの手法により判定し、判定された作業対象に応じてアルゴリズムを選択してもよい。作業対象を判定する手法として、三次元計測装置２０の計測データである作業対象の三次元データ、掘削物判定用センサ５１の検出データ、ホイールローダ１に搭載されたカメラによって撮像された作業対象の画像データ、及びホイールローダ１に搭載された位置計測装置によって計測された作業対象の位置データの少なくとも一つを用いて作業対象を判定する手法が例示される。
　上述したように、ホイールローダ１の作業は、ホイールローダ１の作業モード及びホイールローダ１の作業対象に対する動作の少なくとも一方を含む概念である。アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１の作業に応じて、アルゴリズムを選択することができる。アルゴリズム選択部８５は、ホイールローダ１の作業モードに応じてアルゴリズムを選択したり、及びホイールローダ１の作業対象に応じてアルゴリズムを選択したりすることができる。作業モードとは、ホイールローダ１が所定の動作を行う状態を含む。作業モードは、上述したような掘削作業モード又は積込作業モードのような単一の作業モードに加え、複数の作業モードを包括した作業モードも含む。複数の作業モードを包括した作業モードとして、上述の掘削作業モードＭ１、地山ＤＳから離れるモードＭ２、積込作業モードＭ３、及び運搬車両ＬＳから離れるモードＭ４の一連の作業モードを含む「Ｖシェープ作業モード」が例示される。
　なお、上述の実施形態においては、ホイールローダ１のトランスミッション装置３０及び走行操作装置４０は、運転者の操作により駆動されることした。トランスミッション制御部８８及び走行制御部８９が、トランスミッション装置３０及び走行装置４を自動制御してもよい。トランスミッション制御部８８及び走行制御部８９は、算出部８６により算出されたホイールローダ１から作業対象までの距離に基づいて、トランスミッション装置３０及び走行装置４を制御することができる。
　１…ホイールローダ（作業機械）、２…車体、２Ｆ…車体前部、２Ｒ…車体後部、３…運転台、４…走行装置、４Ａ…駆動装置、４Ｂ…ブレーキ装置、４Ｃ…操舵装置、５…車輪、５Ｆ…前輪、５Ｒ…後輪、６…タイヤ、６Ｆ…前タイヤ、６Ｒ…後タイヤ、９…関節機構、１０…作業機、１１…ブーム、１２…バケット、１２Ｂ…先端部、１３…ブームシリンダ、１４…バケットシリンダ、１５…ベルクランク、１６…リンク、２０…三次元計測装置、２１…レーザレーダ、２２…ステレオカメラ、３０…トランスミッション装置、４０…走行操作装置、４１…シフトレバー、５１…掘削物判定用センサ、５２…回転センサ、８０…制御装置、８１…計測データ取得部、８２…記憶部、８３…掘削物判定部、８４…前後進判定部、８５…アルゴリズム選択部、８６…算出部、８７…作業機制御部、８８…トランスミッション制御部、８９…走行制御部、ＢＥ…ベッセル（積込対象、作業対象）、ＤＳ…地山（掘削対象、作業対象）、ＬＳ…運搬車両、ＲＳ…地面。

Claims (9)

  1. 　作業機を有する作業機械に搭載され作業対象を計測する計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、
    　前記作業機械の作業に応じて前記計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択するアルゴリズム選択部と、
    　前記アルゴリズム選択部により選択された前記アルゴリズムに基づいて前記計測データを処理して、前記作業対象に関するパラメータを算出する算出部と、
    を備える作業機械の制御装置。
  2. 　前記アルゴリズム選択部は、前記作業機械の作業モードに応じて前記計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択する、
    　請求項１に記載の作業機械の制御装置。
  3. 　前記作業対象は、掘削対象及び積込対象を含み、
    　前記アルゴリズム選択部は、前記作業機械が掘削作業モードのときに第１アルゴリズムを選択し、前記作業機械が積込作業モードのときに第２アルゴリズムを選択し、
    　前記算出部は、前記第１アルゴリズムに基づいて前記掘削対象までの距離を算出し、前記第２アルゴリズムに基づいて前記積込対象までの距離を算出する、
    請求項２に記載の作業機械の制御装置。
  4. 　前記算出部により算出された前記作業対象までの距離に基づいて、前記作業機を制御する作業機制御部を備える、
    請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の作業機械の制御装置。
  5. 　前記アルゴリズム選択部は、前記作業対象に応じて前記計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択する、
    請求項１に記載の作業機械の制御装置。
  6. 　前記作業対象は、掘削対象及び積込対象を含み、
    　前記アルゴリズム選択部は、前記作業対象が掘削対象のときに第１アルゴリズムを選択し、前記作業対象が積込対象のときに第２アルゴリズムを選択し、
    　前記算出部は、前記第１アルゴリズムに基づいて前記掘削対象までの距離を算出し、前記第２アルゴリズムに基づいて前記積込対象までの距離を算出する、
    請求項５に記載の作業機械の制御装置。
  7. 　作業機を有する作業機械に搭載され掘削対象及び積込対象の三次元形状を計測する三次元計測装置の計測データを取得する計測データ取得部と、
    　前記作業機械が前記掘削対象に対して作業するときに前記掘削対象に関するパラメータを算出するための第１アルゴリズムを選択し、前記作業機械が前記積込対象に対して作業するときに前記積込対象に関するパラメータを算出するための第２アルゴリズムを選択するアルゴリズム選択部と、
    　前記第１アルゴリズムが選択されたときと前記第２アルゴリズムが選択されたときとで異なるパラメータを算出する算出部と、
    を備える作業機械の制御装置。
  8. 　前記算出部は、前記第１アルゴリズムが選択されたときに前記掘削対象までの距離及び前記掘削対象の安息角を算出し、前記第２アルゴリズムが選択されたときに前記積込対象までの距離及び前記積込対象の高さを算出する、
    請求項７に記載の作業機械の制御装置。
  9. 　作業対象を計測する計測装置の計測データを取得することと、
    　作業機械の作業に応じて前記計測データを処理する特定のアルゴリズムを選択することと、
    　選択された前記アルゴリズムに基づいて前記計測データを処理して、前記作業対象に関するパラメータを算出することと、
    を含む作業機械の制御方法。
PCT/JP2019/009799 2018-03-30 2019-03-11 作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法 WO2019188221A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/966,590 US20200362530A1 (en) 2018-03-30 2019-03-11 Work machine control device and work machine control method
EP19775283.5A EP3733981B1 (en) 2018-03-30 2019-03-11 Control device of working machine and control method of working machine
CN201980011844.7A CN111684136A (zh) 2018-03-30 2019-03-11 作业机械的控制装置及作业机械的控制方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-070207 2018-03-30
JP2018070207A JP7141843B2 (ja) 2018-03-30 2018-03-30 作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019188221A1 true WO2019188221A1 (ja) 2019-10-03

Family

ID=68061533

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/009799 WO2019188221A1 (ja) 2018-03-30 2019-03-11 作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20200362530A1 (ja)
EP (1) EP3733981B1 (ja)
JP (1) JP7141843B2 (ja)
CN (1) CN111684136A (ja)
WO (1) WO2019188221A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6995687B2 (ja) * 2018-04-27 2022-01-17 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置及び積込機械の制御方法
US11624171B2 (en) 2020-07-31 2023-04-11 Baidu Usa Llc Engineering machinery equipment, and method, system, and storage medium for operation trajectory planning thereof
JP6996012B1 (ja) * 2021-01-14 2022-01-17 オリエンタル白石株式会社 三次元形状推定システム
JP2022145209A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 株式会社小松製作所 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法
US20220403622A1 (en) * 2021-06-22 2022-12-22 Cnh Industrial America Llc System and method for automatically controlling a work vehicle during the performance of an earthmoving operation
DE102022203960A1 (de) * 2022-04-25 2023-10-26 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Verbesserung der Planierwinkelregelung einer Arbeitsmaschine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05297942A (ja) * 1992-04-20 1993-11-12 Fujita Corp 土工事の自動搬送システム
JPH1088625A (ja) 1996-09-13 1998-04-07 Komatsu Ltd 自動掘削機、自動掘削方法および自動積み込み方法
JP2000136549A (ja) * 1998-10-09 2000-05-16 Carnegie Mellon Univ 自律掘削及びトラック載荷システム
JP2017043885A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 株式会社小松製作所 ホイールローダ

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2758605B1 (en) * 2011-09-23 2016-12-14 Volvo Construction Equipment AB Method for selecting an attack pose for a working machine having a bucket
US20160281323A1 (en) * 2015-03-25 2016-09-29 Komatsu Ltd. Wheel Loader
US9938688B2 (en) * 2015-07-02 2018-04-10 Caterpillar Inc. Excavation system providing impact detection
JP6096988B2 (ja) * 2016-03-29 2017-03-15 株式会社小松製作所 作業機械の制御装置、作業機械及び作業機械の制御方法
US10106951B2 (en) * 2016-09-21 2018-10-23 Deere & Company System and method for automatic dump control
EP3572590B1 (en) * 2018-03-14 2022-02-09 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Work machine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05297942A (ja) * 1992-04-20 1993-11-12 Fujita Corp 土工事の自動搬送システム
JPH1088625A (ja) 1996-09-13 1998-04-07 Komatsu Ltd 自動掘削機、自動掘削方法および自動積み込み方法
JP2000136549A (ja) * 1998-10-09 2000-05-16 Carnegie Mellon Univ 自律掘削及びトラック載荷システム
JP2017043885A (ja) * 2015-08-24 2017-03-02 株式会社小松製作所 ホイールローダ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3733981A4

Also Published As

Publication number Publication date
CN111684136A (zh) 2020-09-18
EP3733981A4 (en) 2021-11-03
EP3733981B1 (en) 2024-06-05
JP2019178598A (ja) 2019-10-17
EP3733981A1 (en) 2020-11-04
JP7141843B2 (ja) 2022-09-26
US20200362530A1 (en) 2020-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019188221A1 (ja) 作業機械の制御装置及び作業機械の制御方法
JP7368536B2 (ja) 作業機械
CN111771032B (zh) 作业机械的控制装置及控制方法、挖掘机械的控制装置
CN111954739B (zh) 装载机械的控制装置及装载机械的控制方法
US11536008B2 (en) Work vehicle, system including work vehicle, and load weight calculation method for work vehicle
WO2019207981A1 (ja) 積込機械の制御装置及び積込機械の制御方法
WO2022070843A1 (ja) 積込機械の制御システム、積込機械、及び積込機械の制御方法
CN108779620B (zh) 作业车辆的控制系统、控制方法及作业车辆
WO2022080334A1 (ja) 作業車両の制御システム、作業車両の制御方法、および作業車両
JP2022096211A (ja) 作業車両
WO2023163091A1 (ja) 制御システム、積込機械、及び制御方法
WO2022196639A1 (ja) 作業機械の異常判定システム及び作業機械の異常判定方法
WO2022196641A1 (ja) 作業機械の制御システム及び作業機械の制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19775283

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2019775283

Country of ref document: EP

Effective date: 20200731