WO2022209177A1 - 作業機械の操向制御システムおよび作業機械の操向制御方法 - Google Patents

作業機械の操向制御システムおよび作業機械の操向制御方法 Download PDF

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WO2022209177A1
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steering
mode
unit
work machine
operator
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PCT/JP2022/001794
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拓也 園田
貴志 前田
好秀 中江
洋一朗 木村
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株式会社小松製作所
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2058—Electric or electro-mechanical or mechanical control devices of vehicle sub-units
    • E02F9/2087—Control of vehicle steering
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E02F3/7636—Graders with the scraper blade mounted under the tractor chassis
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    • E02F3/80—Component parts
    • E02F3/84—Drives or control devices therefor, e.g. hydraulic drive systems
    • E02F3/841—Devices for controlling and guiding the whole machine, e.g. by feeler elements and reference lines placed exteriorly of the machine
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    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/225—Control of steering, e.g. for hydraulic motors driving the vehicle tracks

Definitions

  • the present disclosure relates to a work machine steering control system and a work machine steering control method.
  • a motor grader is a work machine that has many operating levers and requires considerable skill to operate. During work, the vehicle body drifts to the left and right due to the uneven load on the blades, so frequent counter rudder operations are required to maintain straight running.
  • An object of the present disclosure is to provide a working machine steering control system and a working machine steering control method that facilitate fine adjustment of the course.
  • a work machine steering control system of the present disclosure includes a steering mechanism, a direction correction input unit, and a controller.
  • the steering mechanism controls the traveling direction of the work machine.
  • the direction correction input section is operated by an operator.
  • the controller controls the steering mechanism so as to adjust the traveling direction to the left or right by a predetermined angle based on the input operation command of the direction correction input unit while the steering by the steering mechanism is automatically controlled.
  • a working machine steering control method of the present disclosure is a working machine steering control method including a steering mechanism for controlling the traveling direction of the working machine and a direction correction input unit operated by an operator, It has the following steps.
  • Automatic control of steering by the steering mechanism is executed.
  • the steering mechanism is controlled to adjust the traveling direction to the left or right by a predetermined angle based on the input operation command of the direction correction input section.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing the configuration of a working machine according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. FIG. 2 is a side view showing the configuration of the working machine shown in FIG. 1
  • 2 is a diagram showing an example of a configuration of a steering control system in the work machine shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of functional blocks in the steering control system for the work machine shown in FIG. 1
  • FIG. FIG. 4 is a flow chart showing an example of a steering direction control method for a work machine in a first mode (steering stabilizer mode) according to an embodiment of the present disclosure
  • FIG. 4 is a diagram showing how steering control in a first mode is performed so as to maintain the traveling direction
  • FIG. 10 is a diagram showing how the traveling direction is adjusted by a certain angle to either the left or the right based on the input operation command of the direction correction input unit;
  • FIG. 10 is a diagram showing how the travel route is simulated to be offset in steering control in the first mode;
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of a steering direction control method for a work machine in a second mode (auto steering mode) according to an embodiment of the present disclosure;
  • the present disclosure is applicable to other work machines such as hydraulic excavators, wheel loaders, bulldozers, and forklifts, in addition to motor graders.
  • "upper”, “lower”, “front”, “rear”, “left”, and “right” refer to the operator seated in the operator's seat 11S in the operator's cab 11 shown in FIG. direction.
  • the motor grader 100 is a working machine that performs grading work and snow removal work while traveling.
  • the motor grader 100 has a front frame 14 , a rear frame 15 , a pair of articulated cylinders 28 , a cab 11 , an engine cover 13 , front wheels 16 and rear wheels 17 , and a work implement 12 . is doing.
  • the front frame 14 and the rear frame 15 constitute a body frame 18 of the motor grader 100.
  • the front frame 14 is arranged in front of the rear frame 15 .
  • the front frame 14 is rotatably connected to the rear frame 15 by a center pin (not shown) provided on the axis 121 of the center of rotation.
  • An axis 121 around the center of rotation is an axis extending in the vertical direction.
  • a pair of articulated cylinders 28 are provided on both the left and right sides of the front frame 14 .
  • the articulated cylinder 28 is a hydraulic cylinder driven to expand and contract by hydraulic pressure. Due to the expansion and contraction drive of the articulate cylinder 28 , the front frame 14 rotates about the axis 121 of the rotation center with respect to the rear frame 15 .
  • the engine cover 13 covers the engine room and is supported by the rear frame 15. In the engine room, the transmission, torque converter, engine, exhaust treatment structure, etc. are arranged.
  • the front wheels 16 and rear wheels 17 are running wheels.
  • the front wheels 16 are rotatably attached to the front frame 14 .
  • the front wheels 16 are steerable wheels and are attached to the front frame 14 so as to be steerable.
  • the rear wheel 17 is rotatably attached to the rear frame 15 . Driving force from the engine is transmitted to the rear wheels 17 .
  • the working machine 12 is arranged between the front wheels 16 and the rear wheels 17 in the front-rear direction.
  • Work implement 12 is supported by front frame 14 .
  • the working machine 12 has a blade 21 , a drawbar 22 , a turning circle 23 and a pair of lift cylinders 25 .
  • the drawbar 22 is provided below the front frame 14 .
  • the front end of the drawbar 22 is pivotably connected to the front end of the front frame 14 .
  • a pair of lift cylinders 25 are provided on both left and right sides of the front frame 14 .
  • a rear end portion of the drawbar 22 is supported by the front frame 14 via a pair of lift cylinders 25 .
  • the rear end of the drawbar 22 can move up and down with respect to the front frame 14.
  • the height of the blade 21 relative to the front frame 14 and the front wheel 16 is adjusted upward by driving the pair of lift cylinders 25 to contract.
  • the height of the blade 21 relative to the front frame 14 and the front wheel 16 is adjusted downward by driving the pair of lift cylinders 25 together to extend.
  • the draw bar 22 can swing up and down about an axis extending in the front-rear direction by different expansion and contraction of the pair of lift cylinders 25 .
  • the turning circle 23 is arranged below the drawbar 22 .
  • the turning circle 23 is connected to the drawbar 22 so as to be able to turn.
  • the turning circle 23 can turn clockwise and counterclockwise around an axis along the vertical direction.
  • the blades 21 are arranged below the turning circle 23.
  • the blade 21 is provided facing the ground.
  • Blades 21 are supported by a swivel circle 23 .
  • the blades 21 turn so that an angle (blade propulsion angle) formed by the blades 21 with respect to the front-rear direction in a top view changes with the turning motion of the turning circle 23 .
  • the pivot axis of the blade 21 is an axis extending along the vertical direction.
  • the motor grader 100 includes a steering wheel sensor 31, a lever sensor 32, an automatic control operation unit 33, a direction detection sensor 34, a direction correction input unit 36, and an FNR/vehicle speed detection sensor 37. further has
  • the steering wheel sensor 31 detects the operation of the steering wheel 41 (Fig. 3) by the operator.
  • the steering wheel sensor 31 is a shaft displacement sensor that detects angular displacement of the steering wheel shaft caused by rotation of the steering wheel 41, for example.
  • the lever sensor 32 detects the operation of the steering lever 42 (Fig. 3) by the operator.
  • the lever sensor 32 is a position sensor that detects the angular position of the steering lever 42, for example.
  • the automatic control operating unit 33 is arranged inside the operator's cab 11, for example.
  • the automatic control operating unit 33 is a device operated by an operator, such as a switch.
  • the automatic control operation unit 33 is operated by an operator to provide a signal for starting automatic control of the steering direction of the motor grader 100 (hereinafter referred to as "start signal”) or a signal for stopping automatic control (hereinafter referred to as "stop signal”). signal).
  • start signal a signal for starting automatic control of the steering direction of the motor grader 100
  • stop signal a signal for stopping automatic control
  • the direction detection sensor 34 detects the direction in which the body frame 18 of the motor grader 100 is facing.
  • the direction detection sensor 34 may be, for example, an IMU (Inertial Measurement Unit) 34a, a steering angle sensor 34b, an articulate angle sensor 34c, and an imaging device 34d, or any combination thereof.
  • IMU Inertial Measurement Unit
  • the IMU 34a is attached to the front frame 14, for example.
  • the IMU 34a is, for example, a 6-axis IMU, but may be a 9-axis IMU.
  • a 6-axis IMU is a compound sensor with 3-axis accelerometer and 3-axis gyro (angle, angular velocity or angular acceleration). These three axes can be attached to the front frame 14 along the front-back direction, the left-right direction, and the up-down direction of the working machine.
  • the 6-axis IMU can detect positional changes along each of the longitudinal, lateral, and vertical axes, as well as angular changes around each axis (i.e., rolling, pitching, and yawing of the work machine).
  • the 9-axis IMU is also a compound sensor with 3-axis accelerometer, 3-axis gyro and 3-axis magnetometer.
  • a 9-axis IMU can suppress gyro drift more than a 6-axis IMU by measuring geomagnetism with a 3-axis magnetometer.
  • a change in the current direction of the motor grader 100 can be known based on the acceleration and gyro detected by the IMU 34a.
  • the IMU 34 a may be attached to the rear frame 15 or the cab 11 .
  • the steering angle sensor 34b is attached to the steering cylinder 74, for example.
  • the steering angle sensor 34b detects the steering angle of the front wheels 16 (the angle formed by the front wheels 16 with respect to the longitudinal direction of the front frame 14).
  • the articulate angle sensor 34c is attached to the articulate cylinder 28, for example.
  • the articulate angle sensor 34 c detects an articulate angle (connection angle) between the front frame 14 and the rear frame 15 .
  • the imaging device 34d is arranged outside or inside the driver's cab 11, for example.
  • the imaging device 34d images, for example, part of the motor grader 100 and its surroundings.
  • the change in the current direction of the motor grader 100 can also be known from the image captured by the imaging device 34d.
  • the direction correction input unit 36 is arranged inside the driver's cab 11, for example.
  • the direction correction input unit 36 is a switch operated by the operator, for example, a push-button type switch having a pair of right and left buttons.
  • a first mode steering stabilizer mode
  • the direction correction input unit 36 adjusts the traveling direction of the motor grader 100 by a certain angle to the left or right each time it is operated (each time it is pushed) by the operator.
  • a second mode auto steering mode
  • the direction correction input unit 36 offsets the preset travel route to either the left or the right with respect to the traveling direction of the motor grader 100 by a predetermined amount.
  • the FNR/vehicle speed detection sensor 37 is attached to, for example, a transmission (not shown).
  • the FNR/vehicle speed detection sensor 37 detects forward (F), reverse (R), and neutral (N) states, and also detects the vehicle speed while the motor grader 100 is running.
  • the motor grader 100 may use a satellite positioning system.
  • the satellite positioning system may use GNSS, for example.
  • motor grader 100 may further include GNSS receiver 35 and mode switching unit 38 .
  • the GNSS receiver 35 is, for example, a GPS (Global Positioning System) receiver.
  • An antenna of the GNSS receiver 35 is arranged, for example, on the ceiling of the cab 11 .
  • the GNSS receiver 35 receives positioning signals from satellites, calculates the position of the antenna of the GNSS receiver 35 based on the positioning signals, and generates vehicle body position data. That is, by using the satellite positioning system, not only changes in the current direction of the motor grader 100 but also the current position and current direction (current azimuth) itself in the global coordinate system with the earth as the reference can be known.
  • the mode switching unit 38 is arranged inside the driver's cab 11, for example.
  • the mode switching unit 38 is configured to be capable of switching between a first mode (steering stabilizer mode) and a second mode (auto steering mode) in automatic steering control (automatic steering) by being operated by an operator.
  • the first mode is a mode in which the steering is automatically controlled (automatic steering) so as to maintain the traveling direction of the motor grader 100 straight, and is a mode in which the satellite positioning system is not used.
  • the second mode is a mode in which the steering of the motor grader 100 is automatically controlled (automatic steering) along a travel route set in advance using the satellite positioning system.
  • the first mode can be said to be a simpler mode than the second mode, but even if the vehicle body drifts left and right due to the biased load on the blades, it is possible to maintain straight running without counter rudder operation. The burden on the operator at times is greatly reduced.
  • the traveling direction of the motor grader 100 is adjusted rightward by a certain angle.
  • the traveling direction of the motor grader 100 is adjusted leftward by a constant angle.
  • the direction correction input section 36 functions as an offset switch. Specifically, when the right button of the direction correction input unit 36 is pressed, the preset travel route is offset to the right by a predetermined amount. When the left button of the direction correction input unit 36 is pressed, the preset travel route is offset to the left by a predetermined amount.
  • Fig. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the steering control system in the working machine shown in Fig. 1.
  • the steering control system has a controller 40 , a steering mechanism 66 , a steering operation section 67 and an electro-hydraulic pressure control valve 73 .
  • the steering operation unit 67 is operated by the operator to operate the steering mechanism 66 .
  • the steering operation unit 67 has a steering wheel sensor 31 , a lever sensor 32 , a steering wheel 41 , a steering lever 42 and a steering pilot valve 71 .
  • the steering handle 41 is, for example, a wheel-shaped handle and is rotated by the operator.
  • the steering wheel sensor 31 detects the operation of the steering wheel 41 by the operator.
  • the steering wheel sensor 31 is a shaft displacement sensor that detects angular displacement of the steering wheel shaft caused by rotation of the steering wheel 41, for example.
  • a detection signal of the handle sensor 31 is output to the controller 40 as an electric signal.
  • the steering lever 42 is, for example, a joystick, and is tilted by the operator.
  • the lever sensor 32 detects the operation of the steering lever 42 by the operator.
  • the lever sensor 32 is a position sensor that detects the angular position of the steering lever 42, for example.
  • a detection signal of the lever sensor 32 is output to the controller 40 as an electric signal.
  • the steering pilot valve 71 supplies pressurized oil to the steering valve 72 in accordance with the turning operation of the steering handle 41 .
  • the steering mechanism 66 is a mechanism that operates the traveling direction of the motor grader 100 .
  • the steering mechanism 66 has a steering valve 72, a steering cylinder 74, and a steering angle sensor 34b.
  • the steering valve 72 is controlled by pressure oil supplied from each of the electrohydraulic pressure control valve 73 and the steering pilot valve 71 .
  • the steering valve 72 thereby controls the pressure oil supplied to the steering cylinder 74 .
  • the steering cylinder 74 expands and contracts by pressure oil from the steering valve 72 .
  • the expansion and contraction of the steering cylinder 74 changes the angle of the front wheel 16 with respect to the longitudinal direction.
  • the controller 40 controls the electro-fluid pressure control valve 73 based on the detection signal of the handle sensor 31 or the detection signal of the lever sensor 32.
  • the steering cylinder 74 expands and contracts according to the operation of the steering handle 41 or the steering lever 42 by the operator, and the angle formed with the front wheel 16 in the longitudinal direction changes.
  • the traveling direction of the motor grader 100 changes to the right front. Further, when the front wheels 16 are tilted to the left with respect to the front-rear direction, the traveling direction of the motor grader 100 changes to the left front.
  • a so-called manual operation is performed in which the steering mechanism 66 operates according to the operation of the steering operation section 67 by the operator.
  • the motor grader 100 runs according to the operator's operation.
  • the controller 40 also automatically controls the electro-fluid pressure control valve 73 based on various electrical signals. Electric signals are input to the controller 40 from each of the automatic control operation unit 33 , the direction detection sensor 34 , the GNSS receiver 35 , the direction correction input unit 36 , the FNR/vehicle speed detection sensor 37 and the mode switching unit 38 . Automatic steering of the motor grader 100 is executed by the controller 40 controlling the electro-hydraulic pressure control valve 73 based on these electrical signals.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of functional blocks in the steering control system for the work machine shown in FIG.
  • the controller 40 has a lever sensor measurement value acquisition section 40a, a steering wheel sensor measurement value acquisition section 40b, and a steering command signal generation section 40d.
  • the lever sensor measurement value acquisition unit 40a outputs the detection signal acquired from the lever sensor 32 to the steering command signal generation unit 40d.
  • the steering wheel sensor measurement value acquisition unit 40b outputs the detection signal acquired from the steering wheel sensor 31 to the steering command signal generation unit 40d.
  • the steering command signal generation unit 40d controls the electro-fluid pressure control valve 73 based on the detection signal acquired from either the lever sensor measurement value acquisition unit 40a or the steering wheel sensor measurement value acquisition unit 40b.
  • the controller 40 further includes a direction signal acquisition section 40c, a start/stop signal acquisition section 40e, a start/stop determination section 40f, and a current direction identification section 40g.
  • the direction signal acquisition unit 40c outputs a signal indicating the direction acquired from the direction detection sensor 34 (hereinafter referred to as "direction signal") to the current direction identification unit 40g.
  • the "direction signal" obtained by the direction signal obtaining unit 40c from the direction detection sensors 34 (34a, 34d) means a change in the current direction (that is, a relative direction) with respect to the direction at a certain time (reference direction) ), which is different from the orientation in the global coordinate system acquired by the GNSS receiver 35 (that is, the absolute orientation represented by north, south, east, west, etc.).
  • the start/stop signal acquisition unit 40e acquires a start signal for starting automatic steering in the first mode or the second mode or a stop signal for stopping automatic steering in the first mode or second mode from the automatic control operation unit 33, and sends the signal to the start/stop determination unit 40f. Output.
  • Each of the lever sensor measurement value acquisition section 40a and the handle sensor measurement value acquisition section 40b outputs a detection signal to the start/stop determination section 40f.
  • the start/stop determination unit 40f determines whether to start or stop automatic steering of the motor grader 100 based on the acquired start signal, stop signal, or detection signal.
  • start/stop determination unit 40f acquires the start signal from the start/stop signal acquisition unit 40e, it determines that automatic steering of the motor grader 100 is to be started. Further, the start/stop determination unit 40f determines to stop automatic steering of the motor grader 100 when a stop signal is acquired from the start/stop signal acquisition unit 40e during execution of automatic steering.
  • the start/stop determination unit 40f detects, based on the detection signal from the lever sensor 32, that the operation of the steering lever 42 by the operator has continued for a predetermined period of time, the automatic steering is started. to judge. Further, when the start/stop determination unit 40f acquires a detection signal indicating that the lever sensor 32 has been operated by the operator during execution of the automatic steering, it determines to stop the automatic steering.
  • the start/stop determination unit 40f detects, based on the detection signal from the steering wheel sensor 31, that the operation of the steering wheel 41 by the operator has continued for a predetermined period of time, the automatic steering is started. to judge. Further, when the start/stop determination unit 40f acquires a detection signal indicating that the steering wheel sensor 31 has been operated by the operator during execution of the automatic steering, it determines to stop the automatic steering.
  • the start/stop determination unit 40f When the first mode is selected, the start/stop determination unit 40f outputs a signal indicating the determination result to start or stop automatic steering to the current direction identification unit 40g.
  • the current direction identification unit 40g acquires the determination result indicating the start of automatic steering from the start/stop determination unit 40f, the current direction identification unit 40g identifies the current direction of the motor grader 100 based on the direction signal obtained from the direction signal acquisition unit 40c.
  • the current direction specifying unit 40g acquires a signal from the IMU 34a as the direction detection sensor 34, it specifies the current direction of the motor grader 100 based on the acceleration and gyro information detected by the IMU 34a.
  • the current direction specifying unit 40g acquires a signal from the imaging device 34d as the direction detection sensor 34, it specifies the current direction of the motor grader 100 based on the image captured by the imaging device 34d.
  • the current direction identification unit 40g outputs a signal indicating the identified current direction to the steering command signal generation unit 40d.
  • the current direction identification unit 40g acquires the determination result indicating that the automatic steering is to be stopped from the start/stop determination unit 40f
  • the current direction identification unit 40g outputs a signal indicating the acquired determination result to the steering command signal generation unit 40d.
  • the steering command signal generation unit 40d controls the electro-hydraulic pressure control valve 73 so that the motor grader 100 travels with the current direction as the target direction based on the signal indicating the current direction acquired from the current direction identification unit 40g.
  • the operation of the automatic control operation unit 33 by the operator or the operator's failure to operate the steering lever 42 or the steering handle 41 for a predetermined period of time triggers the first mode in running (steering stabilizer). mode) automatic steering is started.
  • automatic steering of the first mode automatic steering is executed so as to maintain the direction of the motor grader 100 at the start of the automatic steering as the target direction.
  • the motor grader 100 is automatically steered to move straight toward the target direction.
  • the steering command signal generation unit 40d acquires a signal indicating the determination result to stop the automatic steering from the current direction identification unit 40g
  • the steering command signal generation unit 40d stops the automatic steering based on the signal.
  • the steering command signal generator 40 d controls the electrohydraulic pressure control valve 73 based on the detection signal from the lever sensor 32 or the steering wheel sensor 31 .
  • the steering command signal generator 40d stops the automatic steering.
  • the motor grader 100 is manually operated as described above.
  • the controller 40 may further include a GNSS signal acquisition unit 40j and a position/orientation acquisition unit 40k in order to execute automatic steering in the second mode.
  • the GNSS signal acquisition unit 40j outputs the position data and orientation data of the motor grader 100 acquired from the GNSS receiver 35 to the position/orientation acquisition unit 40k.
  • the position data of the motor grader 100 acquired by the position/orientation acquisition unit 40k is the position of the motor grader 100 defined in the global coordinate system.
  • the orientation data of the motor grader 100 acquired by the position/orientation acquiring unit 40k is, for example, the orientation corresponding to the front of the motor grader 100 .
  • the start/stop determination unit 40f When the second mode is selected, the start/stop determination unit 40f outputs a signal indicating the determination result to start or stop automatic steering to the position/orientation acquisition unit 40k.
  • the position/orientation acquisition unit 40k acquires the determination result indicating the start of automatic steering from the start/stop determination unit 40f
  • the position/orientation acquisition unit 40k generates a steering command signal from the position data and the orientation data of the motor grader 100 acquired from the GNSS signal acquisition unit 40j. Output to the unit 40d.
  • the steering command signal generation unit 40d determines the position data and direction data acquired from the position/orientation acquisition unit 40k and the travel route (target route) set in advance and stored in the storage unit 40n.
  • the electro-hydraulic pressure control valve 73 is controlled so as to travel along the travel route.
  • the operation of the automatic control operation unit 33 by the operator or the operator's failure to operate the steering lever 42 or the steering handle 41 for a predetermined period of time triggers the second mode (auto steering) of the running mode. mode) automatic steering is started.
  • the automatic steering of the second mode automatic steering is performed so that the motor grader 100 travels along the traveling route generated using the satellite positioning system.
  • the mode switching unit 38 which of the first mode and the second mode of automatic steering is to be executed is switched by the mode switching unit 38, for example.
  • the steering command signal generating unit 40d acquires a signal indicating the current direction from the current direction specifying unit 40g.
  • the steering command signal generation unit 40d controls the electrohydraulic pressure control valve 73 so as to perform automatic steering in the first mode based on the signal indicating the current direction acquired from the current direction identification unit 40g.
  • the steering command signal generation unit 40d When the second mode is selected by the mode switching unit 38, the steering command signal generation unit 40d generates a signal representing the position data and the direction data from the position/orientation acquisition unit 40k and a signal representing the driving route from the storage unit 40n. to get In this case, the steering command signal generator 40d controls the electrohydraulic pressure control valve 73 so that the motor grader 100 travels along the travel route to execute automatic steering in the second mode.
  • the controller 40 further includes a direction correction section 40h, a direction correction command acquisition section 40i, and a storage section 40n.
  • Direction correction command acquisition section 40i outputs each of the signals acquired from direction correction input section 36 and FNR/vehicle speed detection sensor 37 to current direction specifying section 40g and direction correction section 40h.
  • the current direction identification unit 40g identifies whether the current direction is the forward direction or the reverse direction based on the signal obtained from the direction correction command obtaining unit 40i.
  • the direction correction unit 40h calculates a correction direction by correcting the traveling direction (target direction) of the motor grader 100 to either left or right by a certain angle based on the signal obtained from the direction correction command obtaining unit 40i. do.
  • the direction correction unit 40h may refer to the angle information (for example, the numerical value of the angle) stored in the storage unit 40n when calculating the correction direction.
  • the angle information stored in the storage unit 40n includes, for example, a table showing a list of correction angles according to the vehicle speed in each of the cases of forward travel and reverse travel.
  • the direction corrector 40h outputs a signal indicating the calculated corrected direction to the steering command signal generator 40d.
  • the direction correction unit 40h offsets the travel route to either the left or the right with respect to the traveling direction of the motor grader 100 based on the signal acquired from the direction correction command acquisition unit 40i.
  • the direction correction unit 40h refers to the preset travel route information stored in the storage unit 40n when offsetting the travel route.
  • the direction correction unit 40h offsets the travel route to the right with respect to the traveling direction of the motor grader 100 .
  • the direction correction unit 40h offsets the travel route to the left with respect to the traveling direction of the motor grader 100 .
  • the direction correction unit 40h outputs a signal indicating the travel route after the offset to the steering command signal generation unit 40d.
  • the direction correction input unit 36 has two different functions in the first mode and the second mode with the same button. That is, the direction correction input unit 36 has a function of correcting the traveling direction of the motor grader 100 in the first mode, and has a function of offsetting the travel route in the second mode.
  • the steering command signal generation unit 40d corrects the traveling direction of the motor grader 100 from the target direction to the correction direction based on the signal indicating the correction direction acquired from the direction correction unit 40h. It controls the electro-hydraulic control valve 73 .
  • the steering command signal generator 40d calculates the difference between the corrected direction obtained from the direction corrector 40h and the target direction (current direction) obtained from the current direction identifier 40g. and controls the electrohydraulic pressure control valve 73 based on the difference.
  • the steering command signal generator 40d controls the motor grader 100 to travel along the offset travel route based on the signal indicating the offset travel route acquired from the direction correction unit 40h. It controls the electro-hydraulic control valve 73 .
  • the steering command signal generation unit 40d calculates the difference between the travel route after the offset acquired from the direction correction unit 40h and the preset travel route acquired from the storage unit 40n. Based on the difference, the control amount of the electrohydraulic pressure control valve 73 is determined.
  • the controller 40 operates based on the input operation command of the direction correction input unit 36.
  • the steering mechanism 66 is controlled such that the direction of travel is adjusted to the left or right by a given angle, or the target path is offset by a given amount. This control allows the operator to finely adjust the course of the motor grader 100 during automatic steering in the first mode or the second mode.
  • the controller 40 may be divided into a controller C1 for the system of the entire vehicle body, a controller C2 for the steering stabilizer mode, and a controller C3 for the auto steering mode.
  • the controller C1 may include, for example, a lever sensor measurement value acquisition section 40a, a steering wheel sensor measurement value acquisition section 40b, a direction signal acquisition section 40c, and a steering command signal generation section 40d.
  • the controller C2 may have, for example, a start/stop signal acquisition unit 40e, a start/stop determination unit 40f, and a current direction identification unit 40g.
  • the controller C3 may have, for example, a GNSS signal acquisition unit 40j and a position/orientation acquisition unit 40k.
  • direction correction unit 40h the direction correction command acquisition unit 40i, and the storage unit 40n may be included in a controller different from the controllers C1 to C3, or may be included in any one of the controllers C1 to C3. .
  • FIG. 5 is a flow diagram showing an example of a work machine steering control method in the first mode according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a diagram showing how steering control in the first mode is performed so as to maintain the traveling direction.
  • FIG. 7 is a diagram showing how the traveling direction is adjusted by a certain angle to either the left or the right based on the input operation command of the direction correction input section.
  • the mode switching unit 38 is first switched to the first mode (steering stabilizer mode).
  • the first mode is set (step S1).
  • the motor grader 100 runs according to the operator's manual operation. For example, from the position 100A to the position 100B, the motor grader 100 travels according to the operator's manual operation. That is, from position 100A to position 100B, motor grader 100 travels according to the operation of steering handle 41 or steering lever 42 by the operator.
  • step S2 it is determined by the start/stop determining section 40f whether or not the operation stop of the steering operation section 67 (FIG. 3) has continued for a predetermined period (step S2). Specifically, the start/stop determination unit 40f determines whether or not the steering lever 42 and the steering handle 41 have been continuously operated by the operator for a predetermined period based on detection signals from the lever sensor 32 and the steering wheel sensor 31. judge.
  • step S3 If the start/stop determination unit 40f determines that the operation stop of the steering operation unit 67 has continued for a predetermined period in this determination, automatic steering in the first mode is started (step S3).
  • step S2 whether or not the operator has operated to start control is determined by whether or not the start/stop determination unit 40f has received a start signal for starting automatic steering from the automatic control operation unit 33. good too.
  • step S3 when the start/stop determination unit 40f determines that the operator has operated the automatic control operation unit 33 to start control, automatic steering in the first mode is started (step S3).
  • Automatic steering in the first mode is started when the start/stop determination unit 40f outputs a start signal indicating the start of automatic steering in the first mode to the current direction specifying unit 40g.
  • the current direction identifying unit 40g identifies the current direction of the motor grader 100 based on the direction signal obtained from the direction signal obtaining unit 40c (step S4).
  • the current direction identification unit 40g outputs a signal indicating the identified current direction to the steering command signal generation unit 40d. Based on the signal indicating the current direction acquired from the current direction identification unit 40g, the steering command signal generation unit 40d operates the electrohydraulic pressure control valve 73 so that the motor grader 100 runs while maintaining the current direction as the target direction. Control. The steering mechanism 66 is thereby controlled (step S5).
  • the automatic steering in the first mode is started when the operator continues to stop the operation of the steering operation unit 67 for a predetermined period of time or when the operator operates the automatic control operation unit 33 to start control. be.
  • the motor grader 100 in automatic steering in the first mode, automatic steering is performed so as to maintain the traveling direction (target direction) of the motor grader 100 . Therefore, the motor grader 100 basically proceeds straight from the position 100B with the traveling direction at the start of the automatic steering in the first mode as the target direction.
  • the course of the motor grader 100 may deviate from the target direction due to detection errors of the direction detection sensor 34 such as drift of the IMU 34a. Further, the operator may wish to finely adjust the course of the motor grader 100 according to his or her preference. Therefore, in this embodiment, the operator can finely adjust the course of the motor grader 100 during automatic steering in the first mode as follows.
  • the direction correction input unit 36 is a push button type switch having a pair of buttons, for example, a right button 36a and a left button 36b.
  • the direction correction input unit 36 When the operator presses either the right button 36a or the left button 36b, the direction correction input unit 36 generates a signal indicating direction correction.
  • the direction correction input unit 36 outputs a signal indicating direction correction to the direction correction command acquisition unit 40i.
  • the direction correction command acquisition unit 40i determines whether or not there is an input operation to correct the direction of travel, based on whether or not a signal indicating direction correction has been acquired from the direction correction input unit 36 (step S6).
  • the direction correction unit 40h maintains the current direction (target direction) (step S7b).
  • the steering mechanism 66 is controlled by the steering command signal generator 40d so that the motor grader 100 runs while maintaining the current direction (step S8).
  • the direction correction unit 40h corrects the motor grader 100 based on the signal indicating the direction correction acquired from the direction correction command acquisition unit 40i.
  • a direction is calculated (step S7a).
  • the direction correction unit 40h may refer to the angle information stored in the storage unit 40n when calculating the correction direction.
  • the direction corrector 40h outputs a signal indicating the calculated corrected direction to the steering command signal generator 40d.
  • the steering mechanism 66 is controlled by the steering command signal generator 40d so that the motor grader 100 travels in the corrected direction (step S8).
  • the motor grader 100 deviates by a predetermined angle from the traveling direction (target direction) at the position 100E where the direction correction input operation is performed. Change course in the correct direction.
  • the motor grader 100 changes its course to the correction direction shifted rightward from the traveling direction by a predetermined angle.
  • step S9 it is then determined whether or not the steering operation unit 67 has been operated.
  • Determining whether or not the steering operation unit 67 has been operated is specifically performed by determining whether or not either the steering lever 42 or the steering handle 41 has been operated by the operator. This determination is made by the start/stop determining section 40 f based on detection signals from the lever sensor 32 and the handle sensor 31 .
  • step S10 If the start/stop determination unit 40f determines that the steering operation unit 67 has been operated in this determination, the automatic steering in the first mode ends (step S10).
  • step S9 whether or not the automatic steering stop operation has been performed is determined by whether or not the start/stop determination section 40f has received a stop signal for stopping the automatic steering from the automatic control operation section 33. good too.
  • step S10 when the start/stop determination unit 40f determines that a stop signal for stopping automatic steering has been received from the automatic control operation unit 33, automatic steering in the first mode ends (step S10).
  • the motor grader 100 travels according to the operator's operation according to the operation of either the steering lever 42 or the steering handle 41 by the operator. That is, when the automatic steering in the first mode ends at the position 100C, the motor grader 100 travels from the position 100C by manual operation by the operator. After this, automatic steering may be started again in the first mode from position 100D.
  • FIG. 8 is a diagram showing how the travel route is simulated to be offset in steering control in the first mode.
  • FIG. 8 for example, at position 100F, right button 36a of direction correction input unit 36 is pressed.
  • the motor grader 100 changes its traveling direction to the right by a predetermined angle.
  • the left button 36b of the direction correction input unit 36 is pressed.
  • the motor grader 100 changes the traveling direction to a direction shifted by a predetermined angle to the left.
  • the motor grader 100 can travel along a pseudo-offset route from the original travel route.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an example of the steering control method of the work machine in the second mode according to one embodiment of the present disclosure.
  • the mode switching unit 38 switches to the second mode (auto steering mode). Thereby, the second mode is set (step S11).
  • the operation of the steering operation unit 67 (FIG. 3) is stopped for a predetermined period of time, or the automatic control operation unit 33 is operated to start automatic steering. , the automatic steering in the second mode is started using that as a trigger.
  • step S12 It is determined by the start/stop determination unit 40f whether or not the operation stop of the steering operation unit 67 has continued for a predetermined period (step S12). Specifically, the start/stop determination unit 40f determines whether or not the steering lever 42 and the steering handle 41 have been continuously operated by the operator for a predetermined period based on detection signals from the lever sensor 32 and the steering wheel sensor 31. judge.
  • step S13 If the start/stop determination unit 40f determines that the operation stop of the steering operation unit 67 has continued for a predetermined period in this determination, automatic steering in the second mode is started (step S13).
  • step S12 whether or not the operator has operated to start control may be determined by whether or not the start/stop determination unit 40f has received a start signal for starting automatic steering from the automatic control operation unit 33. good.
  • step S13 when the start/stop determination unit 40f determines that the operator has operated the automatic control operation unit 33 to start control, automatic steering in the second mode is started (step S13).
  • Automatic steering in the second mode is started when the start/stop determination unit 40f outputs a start signal indicating the start of automatic steering in the second mode to the position/orientation acquisition unit 40k.
  • the GNSS signal acquisition unit 40j outputs the position data and orientation data of the motor grader 100 acquired from the GNSS receiver 35 to the position/orientation acquisition unit 40k.
  • the position/orientation acquiring unit 40k identifies the position and orientation of the motor grader 100 based on the acquired position data and orientation data of the motor grader 100 (step S14).
  • the position/orientation acquisition unit 40k outputs a signal indicating the specified position and orientation to the steering command signal generation unit 40d.
  • the steering command signal generation unit 40d determines the position data and direction data acquired from the position/orientation acquisition unit 40k and the travel route (target route) set in advance and stored in the storage unit 40n.
  • the electro-hydraulic pressure control valve 73 is controlled so as to travel along the travel route.
  • the steering mechanism 66 is thereby controlled (step S15).
  • the automatic steering in the second mode is started when the operator stops operating the steering operation unit 67 for a predetermined period of time or when the operator performs an operation to start control in the automatic control operation unit 33. .
  • the motor grader 100 in automatic steering in the second mode, automatic steering is performed so that the motor grader 100 travels along a preset travel route. Therefore, the motor grader 100 basically travels along a preset travel route.
  • the travel route of the motor grader 100 may deviate from the preset travel route. Further, the operator may wish to finely adjust the traveling route of the motor grader 100 according to his or her preference. Therefore, in the present embodiment, the operator can finely adjust the travel route of the motor grader 100 during automatic steering in the second mode as follows.
  • the operator operates the direction correction input unit 36 when he/she wants to fine-tune the travel route in the automatic steering in the second mode.
  • the direction correction input section 36 When the operator presses either the right button 36a or the left button 36b of the direction correction input section 36, the direction correction input section 36 generates a signal indicating the offset of the travel route.
  • the direction correction input unit 36 outputs a signal indicating the offset to the direction correction command acquisition unit 40i.
  • the direction correction command acquisition unit 40i determines whether or not an offset input operation has been performed based on whether or not a signal indicating an offset has been acquired from the direction correction input unit 36 (step S16).
  • the direction correction unit 40h maintains the preset travel route (step S17b).
  • the steering mechanism 66 is controlled by the steering command signal generator 40d so that the motor grader 100 travels while maintaining the preset travel route (step S18).
  • the direction correction unit 40h adjusts the travel route of the motor grader 100 based on the signal indicating the offset acquired from the direction correction command acquisition unit 40i. Offset (step S17a).
  • the direction correction unit 40h refers to the preset travel route information stored in the storage unit 40n when offsetting the travel route.
  • the direction correction input unit 36 receives a signal indicating that the right button has been pressed
  • the direction correction unit 40h adjusts the travel route stored in the storage unit 40n with respect to the traveling direction of the motor grader 100. Offset to the right.
  • the direction correction unit 40h adjusts the travel route stored in the storage unit 40n to the traveling direction of the motor grader 100. Offset to the left.
  • the direction correction unit 40h outputs a signal indicating the travel route after the offset to the steering command signal generation unit 40d.
  • the steering mechanism 66 is controlled by the steering command signal generator 40d so that the motor grader 100 travels along the offset travel route (step S18).
  • the travel route is offset, and the traveling direction of the motor grader 100 is changed from the pre-offset travel route to the post-offset travel route. It is adjusted by a fixed angle in either the left or right direction from the traveling direction on the traveling route before the offset.
  • the steering direction control method of the present embodiment goes through steps S9 to S10 similar to steps S9 to S10 shown in FIG.
  • the automatic steering in the second mode ends (step S10).
  • the traveling direction is set to either the left or the right by a certain angle based on the input operation command of the direction correction input section 36. only adjusted. This allows the operator to finely adjust the course deviation of the motor grader 100 . Therefore, when the course deviates from the course of the automatic steering due to a detection error of the direction detection sensor 34 or the like, or when the operator wishes to finely adjust the course of the motor grader 100, the course can be easily fine-tuned. can.
  • the controller 40 controls the steering mechanism 66 so that the traveling direction of the motor grader 100 at the start of automatic steering control is the target direction. mode or secondary mode autopilot. This facilitates the setting of the target direction.
  • the controller 40 starts automatic steering when the operation of the steering operation unit 67 is stopped for a predetermined period of time. This saves the operator the trouble of starting the automatic steering.
  • the controller 40 starts automatic steering based on a start command from the automatic steering start operation section.
  • automatic steering can be started by the operator's clear intention.
  • the controller 40 executes the second mode of automatic steering by controlling the steering mechanism 66 using the satellite positioning system.
  • the controller 40 executes the second mode of automatic steering by controlling the steering mechanism 66 using the satellite positioning system.
  • a mode switching section 38 for switching between the first mode and the second mode is provided. This allows the operator to switch between the first mode and the second mode.
  • the direction correction input unit 36 functions as an interface when causing the motor grader 100 to travel offset.
  • the operation of the mode switching unit 38 enables offset running.
  • the controller 40 shown in FIG. 3 may be mounted on the working machine 100 or may be arranged separately outside the working machine 100 .
  • the controller 40 may be wirelessly connected to the sensors 31, 32, 34, 37, the GNSS receiver 35, the operation units 33, 36, 38, etc. good.
  • the controller is, for example, a processor, and may be a CPU (Central Processing Unit).

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Abstract

操向機構（６６）は、モータグレーダ（１００）の進行方向を操作する。方向修正入力部（３６）は、オペレータにより操作される。コントローラ（４０）は、操向機構（６６）による操向を自動制御している状態で、方向修正入力部（３６）の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整するように操向機構（６６）を制御する。

Description

作業機械の操向制御システムおよび作業機械の操向制御方法
　本開示は、作業機械の操向制御システムおよび作業機械の操向制御方法に関する。
　モータグレーダは、多数の操作レバーを有し、操作にかなりの熟練を要する作業機械である。作業時には、ブレード負荷の偏りにより車体が左右に流れるため、直進を維持するために頻繁に当て舵操作が必要となる。
　一方、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　System）などの衛星測位システムを利用した自動操向システムも農業機械などを中心に実用化されている。このようなシステムを搭載したモータグレーダが、たとえば米国特許第８０６０２９９号明細書（特許文献１）に開示されている。
米国特許第８０６０２９９号明細書
　上記のような自動操向システムにおいて、各種センサの検知誤差により進路のずれが生じた場合またはオペレータの好みによりモータグレーダ１００の進路を微調整したい場合がある。このような場合に、進路を容易に微調整できることが望まれる。
　本開示の目的は、進路の微調整が容易な作業機械の操向制御システムおよび作業機械の操向制御方法を提供することである。
　本開示の作業機械の操向制御システムは、操向機構と、方向修正入力部と、コントローラとを備える。操向機構は、作業機械の進行方向を操作する。方向修正入力部は、オペレータにより操作される。コントローラは、操向機構による操向を自動制御している状態で、方向修正入力部の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整するように操向機構を制御する。
　本開示の作業機械の操向制御方法は、作業機械の進行方向を操作する操向機構と、オペレータにより操作される方向修正入力部とを備えた、作業機械の操向制御方法であって、以下のステップを有する。
　操向機構による操向の自動制御が実行される。自動制御の実行中に、方向修正入力部の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整するように操向機構が制御される。
　本開示によれば、進路の微調整が容易な作業機械の操向制御システムおよび作業機械の操向制御方法を実現することができる。
本開示の一実施形態における作業機械の構成を概略的に示す斜視図である。 図１に示す作業機械の構成を示す側面図である。 図１に示す作業機械における操向制御システムの構成の一例を示す図である。 図１に示す作業機械の操向制御システムにおける機能ブロックの一例を示す図である。 本開示の一実施形態における第１モード（ステアリングスタビライザモード）での作業機械の操向制御方法の一例を示すフロー図である。 進行方向を維持するように第１モードの操向制御が行われる様子を示す図である。 方向修正入力部の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整する様子を示す図である。 第１モードの操向制御において走行経路を擬似的にオフセットする様子を示す図である。 本開示の一実施形態における第２モード（オートステアリングモード）での作業機械の操向制御方法の一例を示すフロー図である。
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明を繰り返さない。また、図面では、説明の便宜上、構成を省略または簡略化している場合もある。
　本開示は、モータグレーダ以外に、油圧ショベル、ホイールローダ、ブルドーザ、フォークリフトなどの他の作業機械にも適用可能である。以下の説明において、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」とは、図１に示す運転室１１内の運転席１１Ｓに着座したオペレータを基準とした方向である。
　＜作業機械の構成＞
　まず本実施形態の作業機械の一例としてモータグレーダの構成を図１および図２を用いて説明する。
　図１および図２のそれぞれは、本開示の一実施形態における作業機械の構成を概略的に示す斜視図および側面図である。図１に示されるように、モータグレーダ１００は、走行しながら、整地作業を行なったり、除雪作業を行なったりする作業機械である。
　モータグレーダ１００は、フロントフレーム１４と、リアフレーム１５と、一対のアーティキュレートシリンダ２８と、運転室（キャブ）１１と、エンジンカバー１３と、前輪１６および後輪１７と、作業機１２とを有している。
　フロントフレーム１４およびリアフレーム１５は、モータグレーダ１００の車体フレーム１８を構成している。フロントフレーム１４は、リアフレーム１５の前方に配置されている。
　フロントフレーム１４は、回動中心の軸線１２１上に設けられたセンターピン（不図示）により、リアフレーム１５に回動可能に連結されている。回動中心の軸線１２１は、上下方向に沿って延びる軸である。
　一対のアーティキュレートシリンダ２８は、フロントフレーム１４を挟んで左右両側に設けられている。アーティキュレートシリンダ２８は、油圧により伸縮駆動する油圧シリンダである。アーティキュレートシリンダ２８の伸縮駆動により、フロントフレーム１４は、リアフレーム１５に対して回動中心の軸線１２１を中心に回動する。
　エンジンカバー１３は、エンジンルームを覆っており、リアフレーム１５により支持されている。エンジンルームには、トランスミッション、トルクコンバータ、エンジン、排気処理構造体などが配置されている。
　前輪１６および後輪１７は、走行輪である。前輪１６は、フロントフレーム１４に回転可能に取り付けられている。前輪１６は、操向輪であり、フロントフレーム１４に対して操向可能に取り付けられている。後輪１７は、リアフレーム１５に回転可能に取り付けられている。後輪１７には、エンジンからの駆動力が伝達される。
　作業機１２は、前後方向において、前輪１６および後輪１７の間に配置されている。作業機１２は、フロントフレーム１４により支持されている。作業機１２は、ブレード２１と、ドローバ２２と、旋回サークル２３と、一対のリフトシリンダ２５とを有している。
　ドローバ２２は、フロントフレーム１４の下方に設けられている。ドローバ２２の前端部は、フロントフレーム１４の先端部に揺動可能に連結されている。一対のリフトシリンダ２５は、フロントフレーム１４を挟んだ左右両側に設けられている。ドローバ２２の後端部は、一対のリフトシリンダ２５を介して、フロントフレーム１４により支持されている。
　一対のリフトシリンダ２５の伸縮によって、ドローバ２２の後端部がフロントフレーム１４に対して上下に昇降可能である。一対のリフトシリンダ２５がともに収縮駆動することにより、フロントフレーム１４および前輪１６に対するブレード２１の高さは上方に調整される。一対のリフトシリンダ２５がともに伸長駆動することにより、フロントフレーム１４および前輪１６に対するブレード２１の高さは下方に調整される。
　ドローバ２２は、一対のリフトシリンダ２５の互いに異なる伸縮によって、前後方向に沿った軸を中心に上下に揺動可能である。
　旋回サークル２３は、ドローバ２２の下方に配置されている。旋回サークル２３は、ドローバ２２に旋回可能に連結されている。旋回サークル２３は、上下方向に沿った軸を中心に、時計回りおよび反時計回りに旋回可能である。
　ブレード２１は、旋回サークル２３の下方に配置されている。ブレード２１は、地面と対向して設けられている。ブレード２１は、旋回サークル２３により支持されている。ブレード２１は、旋回サークル２３の旋回運動に伴って、上面視において前後方向に対してブレード２１がなす角度（ブレード推進角）が変化するように旋回する。ブレード２１の旋回軸は、上下方向に沿って延びる軸である。
　図２に示されるように、モータグレーダ１００は、ハンドルセンサ３１と、レバーセンサ３２と、自動制御操作部３３と、方向検知センサ３４と、方向修正入力部３６と、ＦＮＲ・車速検知センサ３７とをさらに有している。
　ハンドルセンサ３１は、オペレータによるステアリングハンドル４１（図３）の操作を検知する。ハンドルセンサ３１は、たとえばステアリングハンドル４１の回転によって発生するステアリングハンドル軸の角度変位を検知する軸変位センサである。
　レバーセンサ３２は、オペレータによるステアリングレバー４２（図３）の操作を検知する。レバーセンサ３２は、たとえばステアリングレバー４２の角度位置を検知する位置センサである。
　自動制御操作部３３は、たとえば運転室１１の内部に配置されている。自動制御操作部３３は、オペレータにより操作される装置であって、たとえばスイッチである。自動制御操作部３３は、オペレータにより操作されることにより、モータグレーダ１００の操向の自動制御を開始する信号（以下、「開始信号」と称する）または自動制御を停止する信号（以下、「停止信号」と称する）を発生する。操向の自動制御については後述する。
　方向検知センサ３４は、モータグレーダ１００の車体フレーム１８が向いている方向を検知する。方向検知センサ３４は、たとえばＩＭＵ（Inertial　Measurement　Unit）３４ａ、ステアリング角度センサ３４ｂ、アーティキュレート角度センサ３４ｃおよび撮像装置３４ｄのいずれか１つまたはこれらの任意に組み合わせであってもよい。
　ＩＭＵ３４ａは、たとえばフロントフレーム１４に取り付けられている。ＩＭＵ３４ａは、たとえば６軸ＩＭＵであるが、９軸ＩＭＵであってもよい。６軸ＩＭＵは、３軸加速度および３軸ジャイロ（角度、角速度または角加速度）を搭載した複合センサである。この３軸が、作業機械の前後方向、左右方向、上下方向に沿うようにフロントフレーム１４に取り付けることができる。この場合、６軸ＩＭＵは、前後方向、左右方向、上下方向の各軸に沿う位置変化と、各軸周りの角度変化（すなわち、作業機械のローリング、ピッチング、ヨーイング）を検出することができる。また９軸ＩＭＵは、３軸加速度、３軸ジャイロおよび３軸磁力計を搭載した複合センサである。９軸ＩＭＵは、３軸磁力計により地磁気を計測することにより６軸ＩＭＵよりもジャイロのドリフトを抑えることができる。
　ＩＭＵ３４ａにより検知された加速度およびジャイロに基づいてモータグレーダ１００の現在方向の変化を知ることができる。なおＩＭＵ３４ａは、リアフレーム１５または運転室１１に取り付けられていてもよい。
　ステアリング角度センサ３４ｂは、たとえばステアリングシリンダ７４に取り付けられている。ステアリング角度センサ３４ｂは、前輪１６のステアリング角度（フロントフレーム１４の前後方向に対して前輪１６がなす角度）を検知する。
　アーティキュレート角度センサ３４ｃは、たとえばアーティキュレートシリンダ２８に取り付けられている。アーティキュレート角度センサ３４ｃは、フロントフレーム１４とリアフレーム１５とのアーティキュレート角度（連結角度）を検知する。
　撮像装置３４ｄは、たとえば運転室１１の外部または内部に配置されている。撮像装置３４ｄは、たとえばモータグレーダ１００の一部およびその周囲を撮像する。撮像装置３４ｄにより撮像された画像によってもモータグレーダ１００の現在方向の変化を知ることができる。
　方向修正入力部３６は、たとえば運転室１１の内部に配置されている。方向修正入力部３６は、オペレータにより操作されるスイッチであり、たとえば右ボタンと左ボタンとの１対のボタンを有する押しボタン式のスイッチである。方向修正入力部３６は、後述する第１モード（ステアリングスタビライザモード）においては、オペレータにより操作されるごとに（押されるごとに）、モータグレーダ１００の進行方向を左右のいずれかに一定角度調整する。また方向修正入力部３６は、後述する第２モード（オートステアリングモード）においては、予め設定された走行経路をモータグレーダ１００の進行方向に対して左右のいずれかに所定量だけオフセットさせる。
　ＦＮＲ・車速検知センサ３７は、たとえばトランスミッション（図示せず）に取り付けられている。ＦＮＲ・車速検知センサ３７は、前進（Ｆ）、後進（Ｒ）、ニュートラル（Ｎ）の状態を検知し、またモータグレーダ１００の走行中における車速を検知する。
　モータグレーダ１００は、衛星測位システムを利用してもよい。衛星測位システムは、たとえばＧＮＳＳを用いていてもよい。衛星測位システムとしてＧＮＳＳを利用する場合、モータグレーダ１００は、ＧＮＳＳレシーバ３５と、モード切替部３８とをさらに有していてもよい。
　ＧＮＳＳレシーバ３５は、たとえば、ＧＰＳ（Global　Positioning　System）用の受信機である。ＧＮＳＳレシーバ３５のアンテナは、たとえば、運転室１１の天井部に配置されている。ＧＮＳＳレシーバ３５は、衛星から測位信号を受信し、測位信号によりＧＮＳＳレシーバ３５のアンテナの位置を演算して車体位置データを生成する。すなわち、衛星測位システムを利用することにより、モータグレーダ１００の現在方向の変化だけでなく、地球を基準としたグローバル座標系における現在位置や現在方向（現在の方位）そのものを知ることができる。
　モード切替部３８は、たとえば運転室１１の内部に配置されている。モード切替部３８は、オペレータにより操作されることにより、操向の自動制御（自動操舵）における第１モード（ステアリングスタビライザモード）と、第２モード（オートステアリングモード）とを切り替え可能に構成されている。
　第１モードは、モータグレーダ１００の進行方向を直進に維持するように操向を自動制御（自動操舵）するモードであり、衛星測位システムを利用しないモードである。第２モードは、衛星測位システムを利用して予め設定された走行経路に沿ってモータグレーダ１００の操向を自動制御（自動操舵）するモードである。第１モードは、第２モードに比べれば簡易的と言えるモードであるが、ブレード負荷の偏りにより車体が左右に流れるような場合でも当て舵操作を行うことなく直進を維持することができ、作業時におけるオペレータの負担は大幅に軽減される。
　第１モードが選択されている場合、オペレータが方向修正入力部３６の右ボタンを押し操作すると、モータグレーダ１００の進行方向が右方向に一定角度だけ調整される。またオペレータが方向修正入力部３６の左ボタンを押し操作すると、モータグレーダ１００の進行方向が左方向に一定角度だけ調整される。
　また第２モードが選択されている場合、方向修正入力部３６はオフセットスイッチとして機能する。具体的には方向修正入力部３６の右ボタンを押し操作すると、予め設定された走行経路が右側へ所定量だけオフセットされる。また方向修正入力部３６の左ボタンを押し操作すると、予め設定された走行経路が左側へ所定量だけオフセットされる。
　＜操向制御システムの構成＞
　次に、本実施形態における操向制御システムの構成について図３を用いて説明する。
　図３は、図１に示す作業機械における操向制御システムの構成の一例を示す図である。図３に示されるように、操向制御システムは、コントローラ４０と、操向機構６６と、操向操作部６７と、電気流体圧制御弁７３とを有している。
　操向操作部６７は、操向機構６６を動作させるためにオペレータによって操作される。操向操作部６７は、ハンドルセンサ３１と、レバーセンサ３２と、ステアリングハンドル４１と、ステアリングレバー４２と、操舵用パイロットバルブ７１とを有している。
　ステアリングハンドル４１は、たとえばホイール形状のハンドルであり、オペレータによって回転操作される。ハンドルセンサ３１は、オペレータによるステアリングハンドル４１の操作を検知する。ハンドルセンサ３１は、たとえばステアリングハンドル４１の回転によって発生するステアリングハンドル軸の角度変位を検知する軸変位センサである。ハンドルセンサ３１の検知信号は電気信号としてコントローラ４０へ出力される。
　ステアリングレバー４２は、たとえばジョイスティックであり、オペレータによって傾倒操作される。レバーセンサ３２は、オペレータによるステアリングレバー４２の操作を検知する。レバーセンサ３２は、たとえばステアリングレバー４２の角度位置を検知する位置センサである。レバーセンサ３２の検知信号は電気信号としてコントローラ４０へ出力される。
　操舵用パイロットバルブ７１は、ステアリングハンドル４１における回転操作に応じて、圧油をステアリングバルブ７２に供給する。
　操向機構６６は、モータグレーダ１００の進行方向を操作する機構である。操向機構６６は、ステアリングバルブ７２と、ステアリングシリンダ７４と、ステアリング角度センサ３４ｂとを有している。
　ステアリングバルブ７２は、電気流体圧制御弁７３および操舵用パイロットバルブ７１の各々から供給される圧油により制御される。これによりステアリングバルブ７２は、ステアリングシリンダ７４へ供給する圧油を制御する。
　ステアリングシリンダ７４は、ステアリングバルブ７２からの圧油により伸縮する。ステアリングシリンダ７４の伸縮によって、前輪１６の前後方向に対してなす角度が変化する。
　コントローラ４０は、ハンドルセンサ３１の検知信号またはレバーセンサ３２の検知信号に基づいて電気流体圧制御弁７３を制御する。これにより、オペレータによるステアリングハンドル４１またはステアリングレバー４２の操作にしたがって、ステアリングシリンダ７４が伸縮し、前輪１６の前後方向に対してなす角度が変化する。
　前輪１６が前後方向に対して右側に傾くと、モータグレーダ１００の進行方向は右前方に変化する。また前輪１６が前後方向に対して左側に傾くと、モータグレーダ１００の進行方向は左前方に変化する。
　以上により、オペレータによる操向操作部６７の操作にしたがって操向機構６６が動作する、いわゆるマニュアル操作が行われる。マニュアル操作の下においては、オペレータの操作通りにモータグレーダ１００が走行する。
　またコントローラ４０は、各種の電気信号に基づいて、電気流体圧制御弁７３を自動で制御する。コントローラ４０には、自動制御操作部３３、方向検知センサ３４、ＧＮＳＳレシーバ３５、方向修正入力部３６、ＦＮＲ・車速検知センサ３７およびモード切替部３８の各々から電気信号が入力される。コントローラ４０がこれらの電気信号に基づいて電気流体圧制御弁７３を制御することにより、モータグレーダ１００の自動操舵が実行される。
　＜操向制御システムにおける機能ブロックの構成＞
　次に、作業機械の操向制御システムにおける機能ブロックの構成について図４を用いて説明する。
　図４は、図１に示す作業機械の操向制御システムにおける機能ブロックの一例を示す図である。図４に示されるように、コントローラ４０は、レバーセンサ計測値取得部４０ａと、ハンドルセンサ計測値取得部４０ｂと、ステアリング指令信号生成部４０ｄとを有している。
　レバーセンサ計測値取得部４０ａは、レバーセンサ３２から取得した検知信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。ハンドルセンサ計測値取得部４０ｂは、ハンドルセンサ３１から取得した検知信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。
　ステアリング指令信号生成部４０ｄは、レバーセンサ計測値取得部４０ａおよびハンドルセンサ計測値取得部４０ｂのいずれかから取得した検知信号に基づいて電気流体圧制御弁７３を制御する。
　これにより、オペレータによる操向操作部６７の操作にしたがって操向機構６６が動作する、いわゆるマニュアル操作が行われる。
　コントローラ４０は、方向信号取得部４０ｃと、開始・停止信号取得部４０ｅと、開始・停止判定部４０ｆと、現在方向特定部４０ｇとをさらに有している。方向信号取得部４０ｃは、方向検知センサ３４から取得した方向を示す信号（以下、「方向信号」と称する）を現在方向特定部４０ｇへ出力する。なお、方向信号取得部４０ｃが方向検知センサ３４（３４ａ、３４ｄ）から取得する「方向信号」とは、ある時点の方向（基準となる方向）に対する現在の方向の変化（すなわち、相対的な方向の変化）を示す信号であり、ＧＮＳＳレシーバ３５によって取得されるグローバル座標系における方位（すなわち、東西南北などで表される絶対的な方向）とは異なる。
　開始・停止信号取得部４０ｅは、自動制御操作部３３から第１モードもしくは第２モードでの自動操舵を開始する開始信号または自動操舵を停止する停止信号を取得し、開始・停止判定部４０ｆへ出力する。レバーセンサ計測値取得部４０ａおよびハンドルセンサ計測値取得部４０ｂの各々は、検知信号を開始・停止判定部４０ｆへ出力する。
　開始・停止判定部４０ｆは、取得した開始信号、停止信号または検知信号に基づいて、モータグレーダ１００の自動操舵を開始するか否か、または停止するか否かの判定を実行する。
　具体的には、開始・停止判定部４０ｆは、開始・停止信号取得部４０ｅから開始信号を取得した場合、モータグレーダ１００の自動操舵を開始する旨の判定をする。また開始・停止判定部４０ｆは、自動操舵の実行中において開始・停止信号取得部４０ｅから停止信号を取得した場合、モータグレーダ１００の自動操舵を停止する旨の判定をする。
　また開始・停止判定部４０ｆは、レバーセンサ３２からの検知信号に基づいて、ステアリングレバー４２のオペレータによる操作が停止された状態が所定期間継続されたことを検知した場合、自動操舵を開始する旨の判定をする。また開始・停止判定部４０ｆは、自動操舵の実行中にレバーセンサ３２がオペレータにより操作されたことを示す検知信号を取得した場合、自動操舵を停止する旨の判定をする。
　また開始・停止判定部４０ｆは、ハンドルセンサ３１からの検知信号に基づいて、ステアリングハンドル４１のオペレータによる操作が停止された状態が所定期間継続されたことを検知した場合、自動操舵を開始する旨の判定をする。また開始・停止判定部４０ｆは、自動操舵の実行中にハンドルセンサ３１がオペレータにより操作されたことを示す検知信号を取得した場合、自動操舵を停止する旨の判定をする。
　第１モードが選択されている場合、開始・停止判定部４０ｆは、自動操舵を開始または停止する旨の判定結果を示す信号を現在方向特定部４０ｇへ出力する。現在方向特定部４０ｇは、開始・停止判定部４０ｆから自動操舵を開始する旨の判定結果を取得すると、方向信号取得部４０ｃから取得した方向信号に基づいてモータグレーダ１００の現在方向を特定する。
　現在方向特定部４０ｇは、方向検知センサ３４としてＩＭＵ３４ａからの信号を取得した場合には、ＩＭＵ３４ａにより検知された加速度およびジャイロ情報に基づいてモータグレーダ１００の現在方向を特定する。
　また現在方向特定部４０ｇは、方向検知センサ３４として撮像装置３４ｄからの信号を取得した場合には、撮像装置３４ｄにより撮像された画像に基づいて、モータグレーダ１００の現在方向を特定する。
　現在方向特定部４０ｇは、特定した現在方向を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。また現在方向特定部４０ｇは、開始・停止判定部４０ｆから自動操舵を停止する旨の判定結果を取得すると、取得した判定結果を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。
　ステアリング指令信号生成部４０ｄは、現在方向特定部４０ｇから取得した現在方向を示す信号に基づいて、モータグレーダ１００がその現在方向を目標方向として走行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。
　これによりオペレータによる自動制御操作部３３の操作がなされたこと、またはオペレータによるステアリングレバー４２またはステアリングハンドル４１の操作が所定期間継続してされなかったことをトリガーとして、走行における第１モード（ステアリングスタビライザモード）の自動操舵が開始される。第１モードの自動操舵においては、自動操舵開始時のモータグレーダ１００の方向を目標方向として維持するように自動操舵が実行される。これにより、たとえばブレード負荷の偏りにより車体が左右に流れるような場合でも、モータグレーダ１００が目標方向に向かって直進するように自動操舵される。
　またステアリング指令信号生成部４０ｄは、現在方向特定部４０ｇから自動操舵を停止する旨の判定結果を示す信号を取得した場合、その信号に基づいて、自動操舵を停止する。この場合、ステアリング指令信号生成部４０ｄは、レバーセンサ３２またはハンドルセンサ３１の検知信号に基づいて電気流体圧制御弁７３を制御する。このようにステアリング指令信号生成部４０ｄは、自動操舵を停止する。自動操舵が停止された場合、モータグレーダ１００は上記のようにマニュアル操作される。
　コントローラ４０は、第２モードの自動操舵を実行するために、ＧＮＳＳ信号取得部４０ｊと、位置・方位取得部４０ｋとをさらに有していてもよい。ＧＮＳＳ信号取得部４０ｊは、ＧＮＳＳレシーバ３５から取得したモータグレーダ１００の位置データおよび方位データを位置・方位取得部４０ｋへ出力する。
　位置・方位取得部４０ｋにより取得されるモータグレーダ１００の位置データは、グローバル座標系において規定されるモータグレーダ１００の位置である。位置・方位取得部４０ｋにより取得されるモータグレーダ１００の方位データは、たとえばモータグレーダ１００の前方に対応する方位である。
　第２モードが選択されている場合、開始・停止判定部４０ｆは、自動操舵を開始または停止する旨の判定結果を示す信号を位置・方位取得部４０ｋへ出力する。位置・方位取得部４０ｋは、開始・停止判定部４０ｆから自動操舵を開始する旨の判定結果を取得すると、ＧＮＳＳ信号取得部４０ｊから取得したモータグレーダ１００の位置データおよび方位データをステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。
　ステアリング指令信号生成部４０ｄは、位置・方位取得部４０ｋから取得した位置データおよび方位データと、予め設定され記憶部４０ｎに記憶された走行経路（目標経路）とに基づいて、モータグレーダ１００がその走行経路に沿って走行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。
　これによりオペレータによる自動制御操作部３３の操作がなされたこと、またはオペレータによるステアリングレバー４２またはステアリングハンドル４１の操作が所定期間継続してされなかったことをトリガーとして、走行における第２モード（オートステアリングモード）の自動操舵が開始される。第２モードの自動操舵においては、衛星測位システムを利用して生成した走行経路に沿ってモータグレーダ１００が走行するように自動操舵が実行される。
　第１モードおよび第２モードのいずれの自動操舵が実行されるかは、たとえばモード切替部３８により切り替えられる。モード切替部３８により第１モードが選択された場合、ステアリング指令信号生成部４０ｄは現在方向特定部４０ｇから現在方向を示す信号を取得する。この場合、ステアリング指令信号生成部４０ｄは、現在方向特定部４０ｇから取得した現在方向を示す信号に基づいて第１モードの自動操舵を実行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。
　またモード切替部３８により第２モードが選択された場合、ステアリング指令信号生成部４０ｄは、位置・方位取得部４０ｋから位置データおよび方位データを示す信号と、記憶部４０ｎから走行経路を示す信号とを取得する。この場合、ステアリング指令信号生成部４０ｄは、モータグレーダ１００がその走行経路に沿って走行することで第２モードの自動操舵を実行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。
　コントローラ４０は、方向修正部４０ｈと、方向修正指令取得部４０ｉと、記憶部４０ｎとをさらに有している。方向修正指令取得部４０ｉは、方向修正入力部３６およびＦＮＲ・車速検知センサ３７から取得した信号の各々を現在方向特定部４０ｇおよび方向修正部４０ｈの各々へ出力する。
　現在方向特定部４０ｇは、方向修正指令取得部４０ｉから取得した信号に基づいて、現在方向が前進方向および後進方向のいずれであるかを特定する。
　方向修正部４０ｈは、第１モードにおいては、方向修正指令取得部４０ｉから取得した信号に基づいて、モータグレーダ１００の進行方向（目標方向）を左右のいずれかに一定角度修正した修正方向を算出する。方向修正部４０ｈは、修正方向を算出する際に、記憶部４０ｎに記憶された角度情報（たとえば角度の数値）を参照してもよい。記憶部４０ｎに記憶された角度情報は、たとえば前進の場合および後進の場合のそれぞれにおける車速に応じた修正角度の一覧を表すテーブルを含む。方向修正部４０ｈは、算出した修正方向を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。
　また方向修正部４０ｈは、第２モードにおいては、方向修正指令取得部４０ｉから取得した信号に基づいて、モータグレーダ１００の進行方向に対して左右のいずれかに走行経路をオフセットさせる。方向修正部４０ｈは、走行経路をオフセットさせる際に、記憶部４０ｎに記憶された予め設定された走行経路の情報を参照する。方向修正部４０ｈは、方向修正入力部３６において右ボタンの押し操作がされたことを示す信号を取得した場合にはモータグレーダ１００の進行方向に対して右側へ走行経路をオフセットさせる。また方向修正部４０ｈは、方向修正入力部３６において左ボタンの押し操作がされたことを示す信号を取得した場合にはモータグレーダ１００の進行方向に対して左側へ走行経路をオフセットさせる。方向修正部４０ｈは、オフセット後の走行経路を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。
　なお方向修正入力部３６は、同一のボタンで第１モードと第２モードとにおいて２つの異なる機能を兼用する。つまり方向修正入力部３６は、第１モードにおいてはモータグレーダ１００の進行方向を修正する機能を有し、第２モードにおいては走行経路をオフセットする機能を有する。
　ステアリング指令信号生成部４０ｄは、第１モードにおいては、方向修正部４０ｈから取得した修正方向を示す信号に基づいて、モータグレーダ１００が目標方向から修正方向へ進行方向を修正して走行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。
　具体的には、第１モードの自動操舵では、ステアリング指令信号生成部４０ｄは、方向修正部４０ｈから取得した修正方向と現在方向特定部４０ｇから取得した目標方向（現在方向）との差分を算出し、その差分に基づいて電気流体圧制御弁７３を制御する。
　またステアリング指令信号生成部４０ｄは、第２モードにおいては、方向修正部４０ｈから取得したオフセット後の走行経路を示す信号に基づいて、モータグレーダ１００がオフセット後の走行経路に沿って走行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。
　具体的には、第２モードの自動操舵では、ステアリング指令信号生成部４０ｄは、方向修正部４０ｈから取得したオフセット後の走行経路と、記憶部４０ｎから取得した予め設定した走行経路との差分を算出し、その差分に基づいて電気流体圧制御弁７３の制御量を決定する。
　これにより第１モードおよび第２モードの各々の自動操舵が実行されている状態でオペレータが方向修正入力部３６を操作することにより、その方向修正入力部３６の入力操作指令に基づいてコントローラ４０は進行方向を左右のいずれかに一定角度調整するか、あるいは目標経路を一定量オフセットするように操向機構６６を制御する。この制御により、第１モードまたは第２モードの自動操舵中にオペレータがモータグレーダ１００の進路を微調整することができる。
　コントローラ４０は、車体全体のシステム用のコントローラＣ１と、ステアリングスタビライザモード用のコントローラＣ２と、オートステアリングモード用のコントローラＣ３とに分かれていてもよい。コントローラＣ１には、たとえばレバーセンサ計測値取得部４０ａ、ハンドルセンサ計測値取得部４０ｂと、方向信号取得部４０ｃと、ステアリング指令信号生成部４０ｄとを有していてもよい。コントローラＣ２は、たとえば開始・停止信号取得部４０ｅと、開始・停止判定部４０ｆと、現在方向特定部４０ｇとを有していてもよい。コントローラＣ３は、たとえばＧＮＳＳ信号取得部４０ｊと、位置・方位取得部４０ｋとを有していてもよい。
　また方向修正部４０ｈ、方向修正指令取得部４０ｉおよび記憶部４０ｎは、コントローラＣ１～Ｃ３とは別のコントローラに含まれていてもよく、またコントローラＣ１～Ｃ３のいずれかに含まれていてもよい。
　＜作業機械の操向制御方法＞
　次に、本実施形態における作業機械の操向制御方法について図４～図９を用いて説明する。また作業機械の操向制御方法について、第１モード（ステアリングスタビライザモード）と第２モード（オートステアリングモード）とに分けて説明する。
　（第１モード）
　まずは第１モードの操向制御方法について説明する。
　図５は、本開示の一実施形態における第１モードでの作業機械の操向制御方法の一例を示すフロー図である。図６は、進行方向を維持するように第１モードの操向制御が行われる様子を示す図である。図７は、方向修正入力部の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整する様子を示す図である。
　この操向制御方法の説明においては、図６に示されるように、モータグレーダ１００が、図の１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃおよび１００Ｄに示される位置（以下、「位置１００Ａ」、「位置１００Ｂ」、「位置１００Ｃ」および「位置１００Ｄ」とそれぞれ称する）を順に移動する場合を例に挙げて説明する。
　図４および図５に示されるように、まずモード切替部３８が第１モード（ステアリングスタビライザモード）に切り替えられる。これにより第１モードが設定される（ステップＳ１）。
　第１モードに設定された状態で、オペレータによりステアリングハンドル４１またはステアリングレバー４２の操作が行なわれる場合、モータグレーダ１００は、マニュアル操作によりオペレータの操作通りに走行する。たとえば位置１００Ａから位置１００Ｂまでは、モータグレーダ１００は、マニュアル操作によりオペレータの操作通りに走行する。つまり位置１００Ａから位置１００Ｂまで、モータグレーダ１００は、オペレータによるステアリングハンドル４１またはステアリングレバー４２の操作にしたがって走行する。
　図６に示されるように、第１モードに設定された状態におけるマニュアル操作中に、操向操作部６７（図３）の操作停止が所定期間継続された場合または自動制御操作部３３にて自動操舵の開始操作が行われた場合に、それをトリガーとして第１モードの自動操舵が開始される。第１モードでの自動操舵は、たとえば位置１００Ｂから開始される。
　図４および図５に示されるように、操向操作部６７（図３）の操作停止が所定期間継続されたか否かは、開始・停止判定部４０ｆにより判定される（ステップＳ２）。具体的には、開始・停止判定部４０ｆは、レバーセンサ３２およびハンドルセンサ３１からの検知信号に基づいてステアリングレバー４２およびステアリングハンドル４１がオペレータにより所定期間継続して操作されていないか否かを判定する。
　この判定において操向操作部６７の操作停止が所定期間継続されたと開始・停止判定部４０ｆが判定した場合には、第１モードでの自動操舵が開始される（ステップＳ３）。
　なお、ステップＳ２において、オペレータにより制御開始の操作がされたか否かは、開始・停止判定部４０ｆが、自動制御操作部３３から自動操舵を開始する開始信号を取得したか否かによって判定されてもよい。
　この場合においては、自動制御操作部３３がオペレータにより制御開始の操作がされたと開始・停止判定部４０ｆが判定した場合には、第１モードでの自動操舵が開始される（ステップＳ３）。
　第１モードでの自動操舵の開始は、開始・停止判定部４０ｆが第１モードの自動操舵開始を示す開始信号を現在方向特定部４０ｇへ出力することにより行われる。現在方向特定部４０ｇは、開始・停止判定部４０ｆから開始信号を取得すると、方向信号取得部４０ｃから取得した方向信号に基づいてモータグレーダ１００の現在方向を特定する（ステップＳ４）。
　現在方向特定部４０ｇは、特定した現在方向を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。ステアリング指令信号生成部４０ｄは、現在方向特定部４０ｇから取得した現在方向を示す信号に基づいて、モータグレーダ１００がその現在方向を目標方向として維持して走行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。これにより操向機構６６が制御される（ステップＳ５）。
　このようにオペレータによる操向操作部６７の操作停止が所定期間継続したこと、またはオペレータによる自動制御操作部３３における制御開始の操作がなされたことをトリガーとして、第１モードの自動操舵が開始される。
　図６に示されるように、第１モードの自動操舵においては、モータグレーダ１００の進行方向（目標方向）を維持するように自動操舵が実行される。このためモータグレーダ１００は、位置１００Ｂから、第１モードにおける自動操舵開始時の進行方向を目標方向として基本的には直進する。
　しかしながらＩＭＵ３４ａのドリフトなどの方向検知センサ３４の検知誤差により、モータグレーダ１００の進路が目標方向からずれる場合がある。またオペレータの好みによりモータグレーダ１００の進路を微調整したい場合もある。そこで本実施形態では、以下のように、第１モードの自動操舵中にオペレータがモータグレーダ１００の進路を微調整することができる。
　図７に示されるように、オペレータは、進路を微調整したい場合には方向修正入力部３６を操作する。方向修正入力部３６は、たとえば右ボタン３６ａと左ボタン３６ｂとの１対のボタンを有する押しボタン式のスイッチである。オペレータが右ボタン３６ａおよび左ボタン３６ｂのいずれかを押し操作することにより、方向修正入力部３６により方向修正を示す信号が発生される。
　図４および図５に示されるように、方向修正入力部３６は方向修正を示す信号を方向修正指令取得部４０ｉへ出力する。方向修正指令取得部４０ｉは、方向修正入力部３６から方向修正を示す信号を取得したか否かにより、進行方向修正の入力操作があったか否かを判定する（ステップＳ６）。
　方向修正指令取得部４０ｉが方向修正の入力操作がなかったと判定した場合には、方向修正部４０ｈは現在方向（目標方向）を維持する（ステップＳ７ｂ）。この場合、モータグレーダ１００が現在方向を維持して走行するように、ステアリング指令信号生成部４０ｄにより操向機構６６は制御される（ステップＳ８）。
　一方、方向修正指令取得部４０ｉが方向修正の入力操作があったと判定した場合、方向修正部４０ｈは、方向修正指令取得部４０ｉから取得した方向修正を示す信号に基づいて、モータグレーダ１００の修正方向を算出する（ステップＳ７ａ）。方向修正部４０ｈは、修正方向を算出する際に、記憶部４０ｎに記憶された角度情報を参照してもよい。方向修正部４０ｈは、算出した修正方向を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。この場合、モータグレーダ１００が修正方向に向かって走行するように、操向機構６６がステアリング指令信号生成部４０ｄにより制御される（ステップＳ８）。
　図７に示されるように、方向修正入力部３６の入力操作があった場合、モータグレーダ１００は、方向修正の入力操作がされた位置１００Ｅでの進行方向（目標方向）から所定角度だけずれた修正方向に進路を変更する。図７では、方向修正入力部３６のたとえば右ボタン３６ａが押し操作されることにより、モータグレーダ１００は進行方向から右側へ所定角度だけずれた修正方向に進路を変更する。
　図４および図５に示されるように、この後、操向操作部６７の操作があったか否かの判定（ステップＳ９）が行われる。
　操向操作部６７の操作があったか否かの判定（ステップＳ９）は、具体的にはステアリングレバー４２およびステアリングハンドル４１のいずれかがオペレータにより操作されたか否かを判定することにより行われる。この判定は、レバーセンサ３２およびハンドルセンサ３１からの検知信号に基づいて、開始・停止判定部４０ｆにより行われる。
　この判定において操向操作部６７の操作があったと開始・停止判定部４０ｆが判定した場合には、第１モードの自動操舵は終了する（ステップＳ１０）。
　またステップＳ９において、自動操舵停止の操作がされたか否かの判定は、開始・停止判定部４０ｆが、自動制御操作部３３から自動操舵を停止する停止信号を取得したか否かによって行なわれてもよい。
　この場合においては、自動制御操作部３３から自動操舵を停止する停止信号を取得したと開始・停止判定部４０ｆが判定した場合には、第１モードの自動操舵は終了する（ステップＳ１０）。
　図６に示されるように、第１モードの自動操舵が位置１００Ｃで終了した場合、オペレータによるステアリングレバー４２およびステアリングハンドル４１のいずれかの操作にしたがってオペレータの操作通りにモータグレーダ１００は走行する。つまり第１モードの自動操舵が位置１００Ｃで終了した場合、位置１００Ｃからはオペレータによるマニュアル操作によりモータグレーダ１００は走行する。この後、位置１００Ｄから再度、第１モードで自動操舵が開始されてもよい。
　また第１モードの自動操舵においては、方向修正入力部３６の入力操作により疑似的に走行方向をオフセットすることができる。以下に、この擬似的なオフセットについて図８を用いて説明する。
　図８は、第１モードの操向制御において走行経路を擬似的にオフセットする様子を示す図である。図８に示されるように、たとえば位置１００Ｆにおいて、方向修正入力部３６の右ボタン３６ａが押し操作される。これにより上述したように、モータグレーダ１００は進行方向を右側へ所定角度だけずれた方向へ変更する。
　この後、位置１００Ｇにおいて、方向修正入力部３６の左ボタン３６ｂが押し操作される。これにより、モータグレーダ１００は進行方向を左側へ所定角度だけずれた方向へ変更する。これにより位置１００Ｇ以降には、モータグレーダ１００は、元の走行経路から擬似的にオフセットした経路を走行することが可能である。
　（第２モード）
　次に、第２モードの操向制御方法について説明する。
　図９は、本開示の一実施形態における第２モードでの作業機械の操向制御方法の一例を示すフロー図である。
　図４および図９に示されるように、モード切替部３８により第２モード（オートステアリングモード）に切り替えられる。これにより第２モードが設定される（ステップＳ１１）。
　第２モードに設定された状態におけるマニュアル操作中に、操向操作部６７（図３）の操作停止が所定期間継続された場合または自動制御操作部３３にて自動操舵の開始操作が行われた場合に、それをトリガーとして第２モードの自動操舵が開始される。
　操向操作部６７の操作停止が所定期間継続されたか否かは、開始・停止判定部４０ｆにより判定される（ステップＳ１２）。具体的には、開始・停止判定部４０ｆは、レバーセンサ３２およびハンドルセンサ３１からの検知信号に基づいてステアリングレバー４２およびステアリングハンドル４１がオペレータにより所定期間継続して操作されていないか否かを判定する。
　この判定において操向操作部６７の操作停止が所定期間継続されたと開始・停止判定部４０ｆが判定した場合には、第２モードでの自動操舵が開始される（ステップＳ１３）。
　なおステップＳ１２において、オペレータにより制御開始の操作をされたか否かは、開始・停止判定部４０ｆが、自動制御操作部３３から自動操舵を開始する開始信号を取得したか否かによって判定されてもよい。
　この場合において自動制御操作部３３がオペレータにより制御開始の操作がされたと開始・停止判定部４０ｆが判定した場合には、第２モードでの自動操舵が開始される（ステップＳ１３）。
　第２モードでの自動操舵の開始は、開始・停止判定部４０ｆが第２モードでの自動操舵の開始を示す開始信号を位置・方位取得部４０ｋへ出力することにより行われる。
　一方、ＧＮＳＳ信号取得部４０ｊは、ＧＮＳＳレシーバ３５から取得したモータグレーダ１００の位置データおよび方位データを位置・方位取得部４０ｋへ出力する。位置・方位取得部４０ｋは、取得したモータグレーダ１００の位置データおよび方位データに基づいてモータグレーダ１００の位置および方位を特定する（ステップＳ１４）。位置・方位取得部４０ｋは、特定した位置および方位を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。
　ステアリング指令信号生成部４０ｄは、位置・方位取得部４０ｋから取得した位置データおよび方位データと、予め設定され記憶部４０ｎに記憶された走行経路（目標経路）とに基づいて、モータグレーダ１００がその走行経路に沿って走行するように電気流体圧制御弁７３を制御する。これにより操向機構６６が制御される（ステップＳ１５）。
　これによりオペレータによる操向操作部６７の操作停止が所定期間継続したこと、またはオペレータによる自動制御操作部３３における制御開始の操作がなされたことをトリガーとして、第２モードの自動操舵が開始される。
　上記により第２モードの自動操舵においては、予め設定された走行経路に沿ってモータグレーダ１００が走行するように自動操舵が実行される。このためモータグレーダ１００は、予め設定された走行経路に沿って基本的には走行する。
　しかしながら検知誤差により、モータグレーダ１００の走行経路が予め設定された走行経路からずれる場合がある。またオペレータの好みによりモータグレーダ１００の走行経路を微調整したい場合もある。そこで本実施形態では、以下のように、第２モードの自動操舵中にオペレータがモータグレーダ１００の走行経路を微調整することができる。
　オペレータは、第２モードの自動操舵において走行経路を微調整したい場合には方向修正入力部３６を操作する。オペレータが方向修正入力部３６の右ボタン３６ａおよび左ボタン３６ｂのいずれかを押し操作することにより、方向修正入力部３６により走行経路のオフセットを示す信号が発生される。
　方向修正入力部３６はオフセットを示す信号を方向修正指令取得部４０ｉへ出力する。方向修正指令取得部４０ｉは、方向修正入力部３６からオフセットを示す信号を取得したか否かにより、オフセットの入力操作があったか否かを判定する（ステップＳ１６）。
　方向修正指令取得部４０ｉがオフセットの入力操作がなかったと判定した場合には、方向修正部４０ｈは予め設定された走行経路を維持する（ステップＳ１７ｂ）。この場合、モータグレーダ１００が予め設定された走行経路を維持して走行するように、ステアリング指令信号生成部４０ｄにより操向機構６６は制御される（ステップＳ１８）。
　一方、方向修正指令取得部４０ｉがオフセットの入力操作があったと判定した場合、方向修正部４０ｈは、方向修正指令取得部４０ｉから取得したオフセットを示す信号に基づいて、モータグレーダ１００の走行経路をオフセットする（ステップＳ１７ａ）。
　方向修正部４０ｈは、走行経路をオフセットする際に、記憶部４０ｎに記憶された予め設定された走行経路の情報を参照する。方向修正部４０ｈは、方向修正入力部３６において右ボタンの押し操作がされたことを示す信号を取得した場合には、記憶部４０ｎに記憶された走行経路をモータグレーダ１００の進行方向に対して右側へオフセットさせる。また方向修正部４０ｈは、方向修正入力部３６において左ボタンの押し操作がされたことを示す信号を取得した場合には、記憶部４０ｎに記憶された走行経路をモータグレーダ１００の進行方向に対して左側へオフセットさせる。方向修正部４０ｈは、オフセット後の走行経路を示す信号をステアリング指令信号生成部４０ｄへ出力する。この場合、モータグレーダ１００がオフセットされた走行経路に沿って走行するように、操向機構６６がステアリング指令信号生成部４０ｄにより制御される（ステップＳ１８）。
　これにより、たとえば図８に示されるように、第２モードが選択された場合、走行経路がオフセットされ、オフセット前の走行経路からオフセット後の走行経路に沿うように、モータグレーダ１００の進行方向がオフセット前の走行経路における進行方向から左右いずれかの方向に一定角度だけ調整される。
　この後、本実施形態の操向制御方法は、図５に示したステップＳ９～Ｓ１０と同様のステップＳ９～Ｓ１０を経る。以上により第２モードの自動操舵は終了する（ステップＳ１０）。
　＜作用効果＞
　次に、本実施形態の作用効果について説明する。
　本実施形態においては、第１モードまたは第２モードにおいてモータグレーダ１００の自動操舵が実行されている状態で、方向修正入力部３６の入力操作指令に基づいて進行方向が左右のいずれかに一定角度だけ調整される。これによりオペレータがモータグレーダ１００の進路のずれを微調整可能である。このため、方向検知センサ３４などの検知誤差により自動操舵の経路から進路のずれが生じた場合またはオペレータの好みによりモータグレーダ１００の進路を微調整したい場合に、進路を容易に微調整することができる。
　また上記進行方向の微調整をするに際しては、衛星測位システムを利用する必要は無い。このためシステムは安価にでき、目標経路を予め設定する必要もない。またトンネル内などの衛星の測位状態が悪い環境下でも用いることができる。よって安価かつ容易に進路を微調整することができる。
　また本実施形態によれば図４および図６に示されるように、コントローラ４０は、自動操舵の制御開始時点におけるモータグレーダ１００の進行方向を目標方向として操向機構６６を制御することにより第１モードまたは第２モードの自動操舵を実行する。これにより目標方向の設定が容易となる。
　また本実施形態によれば図４および図６に示されるように、コントローラ４０は、操向操作部６７の操作が停止された状態が所定期間継続されたことに基づいて自動操舵を開始する。これによりオペレータによる自動操舵開始の手間を省くことが可能となる。
　また本実施形態によれば図４および図６に示されるように、コントローラ４０は、自動操舵開始操作部からの開始指令に基づいて自動操舵を開始する。これによりオペレータの明確な意思によって自動操舵を開始することができる。
　また本実施形態によれば図４および図６に示されるように、コントローラ４０は、衛星測位システムを利用して操向機構６６を制御することにより第２モードの自動操舵を実行する。これにより第２モードの自動操舵においては、直線経路のみならず曲線経路の走行が可能になるとともに、高い走行精度を得ることができる。
　また本実施形態によれば図４に示されるように、第１モードと第２モードとを切り替えるモード切替部３８が設けられている。これにより第１モードと第２モードとをオペレータが切り替えることができる。
　また本実施形態によれば、モード切替部３８により第２モードに切り替えられた場合に、方向修正入力部３６はモータグレーダ１００をオフセット走行させる際のインターフェースとして機能する。これによりモード切替部３８の操作によってオフセット走行が可能となる。
　なお図３に示されるコントローラ４０は、作業機械１００に搭載されていてもよく、作業機械１００の外部に離れて配置されていてもよい。コントローラ４０が作業機械１００の外部に離れて配置されている場合、コントローラ４０は、センサ３１、３２、３４、３７、ＧＮＳＳレシーバ３５、操作部３３、３６、３８などと無線により接続されていてもよい。コントローラは、たとえばプロセッサであり、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）であってもよい。
　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
　１１　運転室、１１Ｓ　運転席、１２　作業機、１３　エンジンカバー、１４　フロントフレーム、１５　リアフレーム、１６　前輪、１７　後輪、１８　車体フレーム、２１　ブレード、２２　ドローバ、２３　旋回サークル、２５　リフトシリンダ、２８　アーティキュレートシリンダ、３１　ハンドルセンサ、３２　レバーセンサ、３３　自動制御操作部、３４　方向検知センサ、３４ａ　ＩＭＵ、３４ｂ　ステアリング角度センサ、３４ｃ　アーティキュレート角度センサ、３４ｄ　撮像装置、３５　ＧＮＳＳレシーバ、３６　方向修正入力部、３６ａ　右ボタン、３６ｂ　左ボタン、３７　ＦＮＲ・車速検知センサ、３８　モード切替部、４０，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３　コントローラ、４０ａ　レバーセンサ計測値取得部、４０ｂ　ハンドルセンサ計測値取得部、４０ｃ　方向信号取得部、４０ｄ　ステアリング指令信号生成部、４０ｅ　停止信号取得部、４０ｆ　停止判定部、４０ｇ　現在方向特定部、４０ｈ　方向修正部、４０ｉ　方向修正指令取得部、４０ｊ　ＧＮＳＳ信号取得部、４０ｋ　位置・方位取得部、４０ｎ　記憶部、４１　ステアリングハンドル、４２　ステアリングレバー、６６　操向機構、６７　操向操作部、７１　操舵用パイロットバルブ、７２　ステアリングバルブ、７３　電気流体圧制御弁、７４　ステアリングシリンダ、１００　作業機械（モータグレーダ）、１２１　軸線。

Claims (8)

  1. 　作業機械の操向制御システムであって、
    　前記作業機械の進行方向を操作する操向機構と、
    　オペレータにより操作される方向修正入力部と、
    　前記操向機構による操向を自動制御している状態で、前記方向修正入力部の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整するように前記操向機構を制御するコントローラと、を備えた、作業機械の操向制御システム。
  2. 　前記コントローラは、前記自動制御の制御開始時点における前記作業機械の進行方向を目標方向として維持するように前記操向機構を制御することにより前記自動制御を実行する、請求項１に記載の作業機械の操向制御システム。
  3. 　オペレータの操作にしたがって前記操向機構を動作させる操向操作部をさらに備え、
    　前記コントローラは、前記操向操作部の操作が停止された状態が所定期間継続されたことに基づいて前記自動制御を開始する、請求項２に記載の作業機械の操向制御システム。
  4. 　オペレータにより操作される自動制御操作部をさらに備え、
    　前記コントローラは、前記自動制御操作部からの開始指令に基づいて前記自動制御を開始する、請求項２に記載の作業機械の操向制御システム。
  5. 　前記コントローラは、衛星測位システムを利用して前記操向機構を制御することにより前記自動制御を実行する、請求項１に記載の作業機械の操向制御システム。
  6. 　前記コントローラは、前記自動制御の制御開始時点における前記作業機械の進行方向を目標方向として維持するように前記操向機構を制御する第１モードと、衛星測位システムを利用して前記操向機構を制御する第２モードとのいずれかにより前記自動制御を実行し、
    　前記第１モードと前記第２モードとを切り替えるモード切替部をさらに備えた、請求項１に記載の作業機械の操向制御システム。
  7. 　前記モード切替部により前記第２モードに切り替えられた場合に、前記方向修正入力部は前記作業機械をオフセット走行させる際のインターフェースとして機能する、請求項６に記載の作業機械の操向制御システム。
  8. 　作業機械の進行方向を操作する操向機構と、オペレータにより操作される方向修正入力部とを備えた、作業機械の操向制御方法であって、
    　前記操向機構による操向の自動制御を実行するステップと、
    　前記自動制御の実行中に、前記方向修正入力部の入力操作指令に基づいて進行方向を左右のいずれかに一定角度調整するように前記操向機構を制御するステップと、を備えた、作業機械の操向制御方法。
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