WO2024062899A1 - 作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法 - Google Patents

作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2024062899A1
WO2024062899A1 PCT/JP2023/031875 JP2023031875W WO2024062899A1 WO 2024062899 A1 WO2024062899 A1 WO 2024062899A1 JP 2023031875 W JP2023031875 W JP 2023031875W WO 2024062899 A1 WO2024062899 A1 WO 2024062899A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
loading
container
bucket
vessel
controller
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/031875
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高史 松山
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
Publication of WO2024062899A1 publication Critical patent/WO2024062899A1/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

Definitions

  • the present disclosure relates to a system including a work machine and a method of controlling the work machine.
  • Patent Document 1 discloses that the vessel of a dump truck is divided into a central area, a left area, and a right area, and objects are loaded into each area in turn.
  • a control system is disclosed that displays embedded guidance.
  • the present disclosure proposes a system including a working machine and a method for controlling the working machine that can increase the amount of cargo loaded onto a container.
  • a system including a work machine has a working machine.
  • the system includes an information acquisition unit that acquires information regarding a container into which a load loaded on a work machine is loaded, and a controller.
  • the controller determines a loading position, which is a relative position of the working machine with respect to the container when loading a load into the container, based on widthwise dimension information of the working machine and information regarding the container.
  • a control method for a work machine includes acquiring widthwise dimension information of the work machine, acquiring information about a container into which a load placed on the work machine is to be loaded, and determining, based on the dimensional information of the work machine and the information about the container, a position to which the work machine is moved relative to the container when loading the load into the container, as a loading position.
  • a system including a work machine has a working machine.
  • the system includes an information acquisition unit that acquires information regarding a container into which a load loaded on a work machine is loaded, and a controller.
  • the controller determines a target position to which a working machine for loading a load into a container is directed, based on width dimension information of the working machine and longitudinal dimension information of the container.
  • FIG. 1 is a side view of a wheel loader as an example of a working machine.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system for a wheel loader.
  • FIG. 2 is a plan view of the wheel loader performing excavation and loading work.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an automatic control system for a wheel loader.
  • FIG. 2 is a schematic side view of the vessel of the dump truck. It is a flowchart which shows the flow of the operation
  • FIG. 13 is a schematic diagram showing a third example of a loading position. It is a schematic diagram which shows the 2nd example of the loading work of the load into a vessel by four times loading. It is a schematic diagram which shows the 3rd example of loading work of the load into a vessel by four times loading.
  • a wheel loader 1 will be described as an example of a work machine.
  • Fig. 1 is a side view of a wheel loader 1 as an example of a work machine.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body frame 2, a working machine 3, a traveling device 4, and a cab 5.
  • the vehicle body of the wheel loader 1 is composed of a vehicle body frame 2, a cab 5, and the like.
  • a working machine 3 and a traveling device 4 are attached to the vehicle body of the wheel loader 1.
  • the main body of the wheel loader 1 includes a vehicle body and a traveling device 4.
  • the traveling device 4 allows the body of the wheel loader 1 to travel, and includes running wheels 4a, 4b.
  • the wheel loader 1 is a wheeled vehicle equipped with running wheels 4a, 4b on both the left and right sides of the body as rotating bodies for traveling.
  • the wheel loader 1 is self-propelled by driving the running wheels 4a, 4b to rotate, and can perform the desired work using the work machine 3.
  • the traveling device 4 corresponds to an example of a running body.
  • the direction in which the wheel loader 1 travels straight is referred to as the front-rear direction of the wheel loader 1.
  • the front direction the side on which the working machine 3 is arranged with respect to the vehicle body frame 2
  • the side opposite to the front direction is defined as the rear direction.
  • the left-right direction of the wheel loader 1 is a direction perpendicular to the front-rear direction when the wheel loader 1 on a flat ground is viewed from above. Looking forward, the right and left sides in the left and right direction are the right direction and left direction, respectively.
  • the vertical direction of the wheel loader 1 is a direction perpendicular to a plane defined by the front-rear direction and the left-right direction. In the vertical direction, the side with the ground is the bottom, and the side with the sky is the top.
  • the vehicle body frame 2 includes a front frame 2a and a rear frame 2b.
  • the front frame 2a is arranged in front of the rear frame 2b.
  • the front frame 2a and the rear frame 2b are attached to each other so as to be movable in the left-right direction.
  • a pair of steering cylinders 11 are attached across the front frame 2a and the rear frame 2b.
  • Steering cylinder 11 is a hydraulic cylinder.
  • the front frame 2a and the rear frame 2b constitute a vehicle body frame 2 having an articulated structure.
  • the wheel loader 1 is an articulated working machine in which a front frame 2a and a rear frame 2b are connected for bending movement.
  • a working machine 3 and a pair of running wheels (front wheels) 4a are attached to the front frame 2a.
  • the work machine 3 is attached to the front of the main body of the wheel loader 1.
  • the work machine 3 is supported by the vehicle body of the wheel loader 1.
  • the work machine 3 includes a boom 14 and a bucket 6.
  • the bucket 6 is arranged at the tip of the working machine 3.
  • the bucket 6 is a working tool for digging and loading.
  • the cutting edge 6a is the tip of the bucket 6.
  • the back surface 6b is part of the outer surface of the bucket 6.
  • the back surface 6b is formed of a flat surface.
  • the back surface 6b extends rearward from the cutting edge 6a.
  • the base end of the boom 14 is rotatably attached to the front frame 2a by a boom pin 9.
  • the bucket 6 is rotatably attached to the boom 14 by a bucket pin 17 located at the tip of the boom 14.
  • the boom pin 9 and the bucket pin 17 correspond to a plurality of joints of the working machine 3.
  • the work machine 3 further includes a bell crank 18 and a link 15.
  • the bell crank 18 is rotatably supported by the boom 14 by a support pin 18a located approximately at the center of the boom 14.
  • the link 15 is connected to a connecting pin 18c provided at the tip of the bell crank 18.
  • Link 15 connects bell crank 18 and bucket 6.
  • Boom cylinder 16 is a hydraulic cylinder.
  • the boom cylinder 16 rotates the boom 14 up and down about the boom pin 9 .
  • a base end of the boom cylinder 16 is attached to the front frame 2a.
  • the tip of the boom cylinder 16 is attached to the boom 14.
  • the boom cylinder 16 is a hydraulic actuator that moves the boom 14 up and down with respect to the front frame 2a. As the boom 14 moves up and down, the bucket 6 attached to the tip of the boom 14 also moves up and down.
  • the bucket cylinder 19 connects the bell crank 18 and the front frame 2a.
  • the base end of the bucket cylinder 19 is attached to the front frame 2a.
  • the tip of the bucket cylinder 19 is attached to a connecting pin 18b provided at the base end of the bell crank 18.
  • the bucket cylinder 19 is a hydraulic actuator that rotates the bucket 6 up and down with respect to the boom 14.
  • Bucket cylinder 19 is a work tool cylinder that drives bucket 6 .
  • Bucket cylinder 19 rotates bucket 6 around bucket pin 17 .
  • Bucket 6 is configured to be movable relative to boom 14 .
  • the bucket 6 is configured to be movable relative to the front frame 2a.
  • the boom cylinder 16 and the bucket cylinder 19 correspond to an example of a work machine actuator that drives the work machine 3.
  • the traveling device 4, the boom cylinder 16, and the bucket cylinder 19 correspond to an example of a "moving unit" that moves the working machine 3.
  • a cab 5 on which an operator rides and a pair of running wheels (rear wheels) 4b are attached to the rear frame 2b.
  • a box-shaped cab 5 is arranged behind the boom 14.
  • the cab 5 is placed on the vehicle body frame 2. Inside the cab 5, a seat on which an operator of the wheel loader 1 sits, an operating device 8, which will be described later, and the like are arranged.
  • the cab 5 is provided with a sensory device 111.
  • the sensory device 111 is arranged, for example, on the ceiling of the cab 5.
  • the sensory device 111 is mounted on the top surface of the cab 5, for example.
  • the sensory device 111 is arranged, for example, at the front of the cab 5.
  • the sensing device 111 is attached to the cab 5, for example, facing forward, and is capable of acquiring information in front of the cab 5. The details of the perception device 111 will be described later.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system that controls the wheel loader 1. As shown in FIG.
  • the engine 21 is a drive source that generates the driving force for driving the work machine 3 and the traveling device 4, and is, for example, a diesel engine.
  • a motor driven by an electricity storage device may be used instead of the engine 21, or both the engine and the motor may be used.
  • the output of the engine 21 is controlled by adjusting the amount of fuel injected into the cylinder of the engine 21.
  • the driving force generated by the engine 21 is transmitted to the transmission 23.
  • the transmission 23 changes the driving force to appropriate torque and rotational speed.
  • An axle 25 is connected to the output shaft of the transmission 23.
  • the driving force shifted by the transmission 23 is transmitted to the axle 25.
  • Driving force is transmitted from the axle 25 to the running wheels 4a, 4b (FIG. 1).
  • the wheel loader 1 travels.
  • both the running wheels 4a and 4b constitute driving wheels that receive driving force and cause the wheel loader 1 to travel.
  • the work machine pump 13 is a hydraulic pump that is driven by the engine 21 and operates the work machine 3 with the hydraulic fluid it discharges.
  • the work machine 3 is driven by hydraulic oil from a work machine pump 13.
  • Hydraulic oil discharged from the work equipment pump 13 is supplied to the boom cylinder 16 and the bucket cylinder 19 via the main valve 32.
  • the boom 14 moves up and down as the boom cylinder 16 expands and contracts in response to the supply of hydraulic oil.
  • the bucket cylinder 19 is supplied with hydraulic oil and expands and contracts, the bucket 6 rotates up and down.
  • the wheel loader 1 includes a vehicle body controller 50.
  • Vehicle controller 50 includes an engine controller 60, a transmission controller 70, and a work equipment controller 80.
  • the vehicle body controller 50 is generally realized by reading various programs using a CPU (Central Processing Unit).
  • the vehicle body controller 50 has a memory (not shown).
  • the memory functions as a work memory and stores various programs for realizing the functions of the wheel loader 1.
  • the operating device 8 is provided in the cab 5.
  • the operating device 8 is operated by an operator.
  • the operating device 8 includes a plurality of types of operating members that are operated by an operator to operate the wheel loader 1.
  • the operating device 8 includes an accelerator pedal 41 and a work implement operating lever 42.
  • the operating device 8 may include a steering handle, a shift lever, etc. (not shown).
  • the accelerator pedal 41 is operated to set the target rotation speed of the engine 21.
  • Engine controller 60 controls the output of engine 21 based on the amount of operation of accelerator pedal 41 .
  • the operation amount (depression amount) of the accelerator pedal 41 is increased, the output of the engine 21 is increased.
  • the amount of operation of the accelerator pedal 41 is decreased, the output of the engine 21 is decreased.
  • Transmission controller 70 controls transmission 23 based on the amount of operation of accelerator pedal 41 .
  • the work equipment operating lever 42 is operated to operate the work equipment 3.
  • the work machine controller 80 controls the electromagnetic proportional control valves 35 and 36 based on the amount of operation of the work machine operating lever 42.
  • the electromagnetic proportional control valve 35 switches the main valve 32 so that the bucket cylinder 19 is retracted and the bucket 6 moves in the dumping direction (the direction in which the cutting edge of the bucket 6 is lowered). Further, the electromagnetic proportional control valve 35 switches the main valve 32 so that the bucket cylinder 19 is extended and the bucket 6 is moved in the tilt direction (the direction in which the cutting edge of the bucket 6 is raised).
  • the electromagnetic proportional control valve 36 switches the main valve 32 so that the boom cylinder 16 is retracted and the boom 14 is lowered. Further, the electromagnetic proportional control valve 36 switches the main valve 32 so that the boom cylinder 16 is extended and the boom 14 is raised.
  • the machine monitor 51 receives command signals from the vehicle controller 50 and displays various information.
  • the various information displayed on the machine monitor 51 includes, for example, information regarding the work performed by the wheel loader 1, vehicle body information such as remaining fuel level, cooling water temperature, and hydraulic oil temperature, and surrounding images of the surroundings of the wheel loader 1. etc.
  • the machine monitor 51 may be a touch panel, and in this case, a signal generated when the operator touches a part of the machine monitor 51 is output from the machine monitor 51 to the vehicle controller 50.
  • the wheel loader 1 of this embodiment performs an excavation and loading operation in which an excavated object such as earth and sand is scooped up and the excavated object is loaded onto a loading object such as a dump truck.
  • FIG. 3 is a plan view of the wheel loader 1 that performs excavation and loading work.
  • FIG. 3 shows a wheel loader 1 that performs a so-called V-shape operation.
  • FIG. 3(A) shows a wheel loader 1 that moves forward with a so-called empty load.
  • the wheel loader 1 travels forward along an excavation route R1 toward an excavation target 310 such as earth and sand.
  • the wheel loader 1 thrusts the bucket 6 into the excavated object 310 and stops moving forward.
  • an excavation operation in which the excavated object 310 is scooped into the bucket 6 is executed.
  • FIG. 3(B) shows a wheel loader 1 that performs so-called backward movement with a loaded load.
  • An excavated object 310 is loaded into the bucket 6 .
  • the wheel loader 1 travels backward along the excavation route R1 to the position where forward travel is started in FIG. 3(A).
  • FIG. 3(C) shows a wheel loader 1 that advances a load.
  • the wheel loader 1 moves forward toward the vessel 301 of the dump truck 300.
  • the wheel loader 1 moves forward from the position where it starts moving forward in FIG. 3(A) toward the dump truck 300 along the loading route R2.
  • the wheel loader 1 loads the excavated object 310 in the bucket 6 into the vessel 301.
  • the vessel 301 corresponds to an example of a "container" for loading a load loaded onto the work machine 3.
  • FIG. 3(D) shows a wheel loader 1 that moves backward with no load.
  • the wheel loader 1 loads the object to the position where it starts moving forward in FIG. 3(C). Travel backwards along route R2.
  • the wheel loader 1 can repeatedly perform a series of operations such as excavation, retreat, dump approach, earth removal, and retreat.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of the automatic control system of the wheel loader 1.
  • the automation controller 100 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle body controller 50 described with reference to FIG.
  • the automation controller 100 is also configured to be able to send and receive signals to and from the external world information acquisition section 110.
  • the external world information acquisition unit 110 includes a perception device 111 and a position information acquisition device 112.
  • the perception device 111 and the position information acquisition device 112 are mounted on the wheel loader 1.
  • the perception device 111 acquires information around the wheel loader 1.
  • the sensing device 111 is attached to the front part of the upper surface of the cab 5, for example.
  • the sensing device 111 corresponds to an example of an object sensor that detects objects around the main body of the wheel loader 1.
  • the sensing device 111 detects the direction of an object outside the wheel loader 1 and the distance to the object in a non-contact manner.
  • the perception device 111 is, for example, a LiDAR (Light Detection and Ranging) that emits a laser beam to obtain information about an object.
  • Perceptual device 111 may be a visual sensor including a camera.
  • the perception device 111 may be a Radar (Radio Detection and Ranging) that acquires information about an object by emitting radio waves.
  • the sensing device 111 may be an infrared sensor.
  • the position information acquisition device 112 acquires information on the current position of the wheel loader 1.
  • the position information acquisition device 112 uses, for example, a satellite positioning system to acquire position information of the wheel loader 1 in a global coordinate system based on the earth.
  • the position information acquisition device 112 uses, for example, GNSS (Global Navigation Satellite Systems) and has a GNSS receiver.
  • the satellite positioning system calculates the position of the wheel loader 1 by calculating the position of the antenna of the GNSS receiver based on the positioning signal that the GNSS receiver receives from the satellite.
  • the external world information of the wheel loader 1 obtained by the sensing device 111 and the position information of the wheel loader 1 obtained by the position information acquisition device 112 are input to the automation controller 100.
  • the vehicle body controller 50 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle information acquisition section 120, and receives input of information about the wheel loader 1 that the vehicle information acquisition section 120 acquires.
  • the vehicle information acquisition unit 120 is composed of various sensors mounted on the wheel loader 1.
  • the vehicle information acquisition unit 120 includes an articulate angle sensor 121, a vehicle speed sensor 122, a boom angle sensor 123, a bucket angle sensor 124, and a boom cylinder pressure sensor 125.
  • the articulate angle sensor 121 detects an articulate angle, which is the angle formed by the front frame 2a and the rear frame 2b, and generates a signal of the detected articulate angle.
  • the articulate angle sensor 121 outputs an articulate angle signal to the vehicle body controller 50.
  • the vehicle speed sensor 122 detects the moving speed of the wheel loader 1 by the traveling device 4 by detecting, for example, the rotational speed of the output shaft of the transmission 23, and generates a signal of the detected vehicle speed. Vehicle speed sensor 122 outputs a vehicle speed signal to vehicle controller 50.
  • the vehicle speed sensor 122 corresponds to an example of a travel sensor that detects the progress of the travel device 4 (traveling object).
  • the boom angle sensor 123 is composed of, for example, a rotary encoder provided on the boom pin 9, which is the attachment portion of the boom 14 to the vehicle body frame 2.
  • the boom angle sensor 123 detects the angle of the boom 14 with respect to the horizontal direction and generates a signal of the detected angle of the boom 14.
  • Boom angle sensor 123 outputs a signal indicating the angle of boom 14 to vehicle controller 50 .
  • the bucket angle sensor 124 is composed of, for example, a rotary encoder provided on the support pin 18a, which is the rotation axis of the bell crank 18. Bucket angle sensor 124 detects the angle of bucket 6 with respect to boom 14 and generates a signal of the detected angle of bucket 6. Bucket angle sensor 124 outputs a signal indicating the angle of bucket 6 to vehicle controller 50 .
  • the boom angle sensor 123 and the bucket angle sensor 124 correspond to an example of a work machine attitude sensor that detects the attitude of the work machine 3.
  • the boom cylinder pressure sensor 125 detects the pressure on the bottom side of the boom cylinder 16 (boom bottom pressure) and generates a signal of the detected boom bottom pressure.
  • the boom bottom pressure is high when the bucket 6 is loaded and low when it is empty.
  • Boom cylinder pressure sensor 125 outputs a boom bottom pressure signal to vehicle body controller 50.
  • the vehicle body controller 50 outputs the information input from the vehicle information acquisition unit 120 to the automation controller 100.
  • the automation controller 100 receives detected values from the vehicle speed sensor 122, boom angle sensor 123, and bucket angle sensor 124 via the vehicle body controller 50.
  • the actuator 140 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle body controller 50.
  • the actuator 140 is driven upon receiving a command signal from the vehicle body controller 50.
  • the actuator 140 includes a brake EPC (electromagnetic proportional control valve) 141 for actuating the brakes of the traveling device 4, a steering EPC 142 for adjusting the traveling direction of the wheel loader 1, a work machine EPC 143 for operating the work machine 3, and an HMT (Hydraulic Mechanical Transmission) 144.
  • EPC electromechanical proportional control valve
  • the electromagnetic proportional control valves 35 and 36 shown in FIG. 2 constitute a working machine EPC 143.
  • the transmission 23 shown in FIG. 2 is realized as an HMT 144 that utilizes electronic control.
  • the transmission 23 may be an HST (Hydro-Static Transmission).
  • the power transmission device that transmits power from the engine 21 to the running wheels 4a, 4b may include an electric drive device such as a diesel electric system, or may include any combination of HMT, HST, and electric drive device. .
  • the transmission controller 70 has a brake control section 71 and an accelerator control section 72.
  • the brake control unit 71 outputs a command signal to the brake EPC 141 to control the operation of the brake.
  • the accelerator control unit 72 outputs a command signal to the HMT 144 to control the vehicle speed.
  • the work machine controller 80 has a steering control section 81 and a work machine control section 82.
  • the steering control unit 81 outputs a command signal for controlling the running direction of the wheel loader 1 to the steering EPC 142.
  • the work machine control unit 82 outputs a command signal for controlling the operation of the work machine 3 to the work machine EPC 143.
  • the automation controller 100 includes a position estimation section 101, a path planning section 102, and a route following control section 103.
  • the position estimation unit 101 estimates the self-position of the wheel loader 1 based on the position information acquired by the position information acquisition device 112. Further, the position estimating unit 101 recognizes the target position based on the external world information acquired by the sensing device 111.
  • the target position is, for example, the position of the excavated object 310 or the dump truck 300 shown in FIG. 3 .
  • the position estimation unit 101 is capable of acquiring a predetermined reference point of the dump truck 300, for example, the position of the upper end of the side surface of the vessel 301.
  • the sensing device 111 may recognize the target position and input it to the automation controller 100, or the position estimation unit 101 may recognize the target position based on the detection result detected by the sensing device 111.
  • the path planning unit 102 generates an optimal route for the wheel loader 1 when automatically controlling the wheel loader 1.
  • the optimal route includes a traveling route by the traveling device 4 and an operation route of the working machine 3.
  • the path planning unit 102 determines an optimal route for the wheel loader 1 to move forward with a load toward the dump truck 300 and an optimal route for the wheel loader 1 to move backward and leave the dump truck 300 with an empty load in the loading operation on the dump truck 300. and generate.
  • the path planning unit 102 also generates an optimal route connecting the current self-position of the wheel loader 1 and the target position to which the wheel loader 1 is heading while executing the loading operation onto the dump truck 300.
  • the path following control unit 103 controls the accelerator, brake, and steering so that the wheel loader 1 travels following the optimal path generated by the path planning unit 102.
  • a command signal is output from the path following control unit 103 to the brake control unit 71, accelerator control unit 72, and steering control unit 81 to cause the wheel loader 1 to travel along the optimal path.
  • the path following control unit 103 controls the boom cylinder 16 and bucket cylinder 19 so that the work machine 3 operates along the optimal path generated by the path planning unit 102.
  • a command signal is output from the path following control unit 103 to the work machine control unit 82 to cause the work machine 3 to move along the optimal path.
  • the interface 130 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle body controller 50.
  • the interface 130 has an automation changeover switch 131, an engine emergency stop switch 132, and a mode lamp 133.
  • the automation changeover switch 131 is operated by an operator. By operating the automation changeover switch 131, the operator switches between manually operating the wheel loader 1 and automatically controlling the wheel loader 1.
  • Engine emergency stop switch 132 is operated by an operator. When an event occurs that requires an emergency stop of the engine 21, the operator operates the engine emergency stop switch 132. Signals for operating the automation changeover switch 131 and the engine emergency stop switch 132 are input to the vehicle body controller 50.
  • the mode lamp 133 indicates whether the wheel loader 1 is currently in a manual operation mode by an operator or an automatically controlled mode.
  • a command signal for controlling lighting of the lamp is output from the vehicle body controller 50 to the mode lamp 133.
  • Fig. 5 is a schematic diagram of a vessel 301 of a dump truck 300 as seen from the side, as an example of a container into which a load placed on a work machine 3 (bucket 6) is loaded.
  • Fig. 5 and subsequent Figs. 7 to 12 show a schematic shape of the vessel 301 as seen from the left side of the dump truck 300.
  • the thick lines in the figure show the schematic shape of the surfaces constituting the internal shape of the vessel 301 as seen from the left side of the dump truck 300.
  • the left-right direction in the drawings corresponds to the front-back direction of the dump truck 300 (the front-back direction of the vessel 301).
  • the left direction in the drawings is the front direction of the dump truck 300 (vessel 301), and the right direction in the drawings is the rear direction of the dump truck 300 (vessel 301).
  • the direction perpendicular to the paper surface corresponds to the left-right direction of the dump truck 300 (the left-right direction of the vessel 301).
  • the vertical direction in the figures corresponds to the vertical direction of the dump truck 300 (the vertical direction of the vessel 301).
  • the vessel 301 is provided at the rear of the dump truck 300.
  • a cab is provided at the front of the dump truck 300, and the vessel 301 is arranged at the rear of the cab.
  • the vessel 301 has a structure capable of loading heavy objects such as earth and sand, crushed stones, and the like.
  • the vessel 301 has a bottom surface 302, a front wall surface 303, and a rear inclined surface 305.
  • the bottom surface 302 has a flat shape.
  • the bottom surface 302 has a planar shape extending in the front-rear direction and left-right direction of the dump truck 300 (vessel 301).
  • the front wall surface 303 has a flat shape.
  • the front wall surface 303 extends forward and upward from the front end of the bottom surface 302.
  • the front wall surface 303 extends so as to be inclined toward the front side as it goes upward.
  • the front wall surface 303 constitutes the front wall surface of the vessel 301.
  • the front wall surface of the vessel 301 is inclined upward as it goes forward.
  • the front wall surface 303 has a front upper edge 304.
  • the front upper edge 304 extends in the left-right direction.
  • the front upper edge 304 constitutes the front edge of the vessel 301.
  • the rear inclined surface 305 has a flat shape.
  • the rear inclined surface 305 extends rearward and upward from the rear end of the bottom surface 302.
  • the rear inclined surface 305 extends so as to be inclined toward the rear side as it goes upward.
  • the rear inclined surface 305 is inclined upward toward the rear.
  • the rear inclined surface 305 has a rear upper edge 306.
  • the rear upper edge 306 extends in the left-right direction.
  • the rear upper edge 306 constitutes the rear edge of the vessel 301.
  • the rear upper edge 306 is at a lower position than the front upper edge 304.
  • FIG. 5 shows an example of the shape of the vessel 301 without a tailgate.
  • the tailgate is arranged to extend upward from the rear end of the rear inclined surface 305.
  • the upper edge of the tailgate constitutes a rear upper edge 306.
  • ⁇ Automatic dump loading flow> 6 is a flowchart showing the flow of an operation for loading a load loaded in the bucket 6 into a container by automatically controlling the wheel loader 1.
  • the vessel 301 of the dump truck 300 is an example of a container into which the load loaded in the work implement 3 (bucket 6) is loaded.
  • the container is not limited to the vessel 301 of the dump truck 300, and may be, for example, a hopper or the like.
  • step S1 the number of times the wheel loader 1 loads the vessel 301 of one dump truck 300 is calculated, which indicates how many times the wheel loader 1 must load the load before the vessel 301 is fully loaded.
  • the shape of the dump truck 300 is acquired using LiDAR, which is the sensing device 111.
  • LiDAR irradiates the dump truck 300 with laser light to obtain point cloud data indicating three-dimensional coordinate values of measurement points on the dump truck 300.
  • the dump truck 300 can be detected from the front, rear, right, and left sides, and the shape of the vessel 301 can be recognized from the point cloud information.
  • the recognized shape of the vessel 301 is input to the automation controller 100.
  • the automation controller 100 calculates the maximum loading capacity of the vessel 301 from the shape of the vessel 301, and also calculates the dimensions of the vessel 301.
  • the perception device 111 corresponds to an example of an "information acquisition unit" that acquires information regarding the vessel 301.
  • the wheel loader 1 and the dump truck 300 may perform inter-vehicle communication.
  • the wheel loader 1 may include a communication unit that communicates with the dump truck 300. Through vehicle-to-vehicle communication between the communication unit of the wheel loader 1 and the communication unit of the dump truck 300, information regarding the vessel 301, such as the maximum loading capacity of the vessel 301 and the dimensions of the vessel 301, is transmitted from the dump truck 300 to the wheel loader 1. May be sent.
  • the communication unit of the wheel loader 1 corresponds to an example of an “information acquisition unit” that acquires information regarding the vessel 301.
  • the vehicle controller 50 stores information regarding the bucket 6.
  • the information regarding the bucket 6 includes the dimensions of the bucket 6 and the capacity of the bucket 6.
  • the dimensions of the bucket 6 include the dimensions of the bucket 6 in the width direction.
  • the width direction of the bucket 6 is a direction parallel to the extending direction of the bucket pin 17 that connects the bucket 6 and the boom 14, and in FIG. 1 is a direction perpendicular to the paper surface.
  • the articulation angle of the wheel loader 1 is 0° and the wheel loader 1 travels straight, the width direction of the bucket 6 coincides with the left-right direction of the wheel loader 1.
  • the cutting edge 6a of the bucket 6 extends in the width direction of the bucket 6.
  • the dimensions of the bucket 6 include the length of the cutting edge 6a in the width direction of the bucket 6.
  • the bucket 6 can be replaced.
  • the vehicle body controller 50 outputs information regarding the bucket 6 currently attached to the tip of the working machine 3 to the automation controller 100.
  • the density of the excavated object 310 to be excavated by the wheel loader 1 and loaded into the vessel 301 of the dump truck 300 is also input to the automation controller 100.
  • the density of the excavated object 310 may be estimated by the automation controller 100 based on the detection result of the excavated object 310 detected by the perception device 111, which is a visual sensor such as a camera.
  • the density of the excavated object 310 may be input by an operator via the interface 130.
  • the automation controller determines the number of loadings based on the maximum loading capacity of the vessel 301, the capacity of the bucket 6, and the density of the excavated object 310.
  • the number of loading times is determined to be multiple times. In the following, an example will be described in which the number of times of loading is determined to be four times, but it goes without saying that the number of times of loading is not limited to four times.
  • step S2 the automation controller 100 determines, as the loading position, the position to which the work machine 3 (bucket 6) is moved relative to the vessel 301 when loading the load loaded on the work machine 3 (bucket 6) into the vessel 301.
  • the loading position is the relative position of the work machine 3 (bucket 6) with respect to the vessel 301 when loading the load loaded on the work machine 3 (bucket 6) into the vessel 301.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing the progress of loading work into the vessel 301 by four times loading.
  • FIG. 7(A) shows the situation inside the vessel 301 after the first loading.
  • FIG. 7(B), FIG. 7(C), and FIG. 7(D) show the situation inside the vessel 301 after the second, third, and fourth loading, respectively.
  • FIG. 7(D) shows a state in which the loading work into the vessel 301 has been completed.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a first example of a loading position.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a second example of a loading position.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a third example of a loading position.
  • the vessel 301 is shown typically as viewed from the left.
  • the bucket 6 is also shown typically as viewed from the rear of the wheel loader 1 (viewed facing forward).
  • the bucket 6 has a cutting edge 6a extending in the width direction.
  • the center point 6aC is the center point of the cutting edge 6a in the width direction of the bucket 6.
  • the wheel loader 1 travels forward from the side (left side) of the dump truck 300 toward the vessel 301 to perform loading work.
  • the width direction of the bucket 6 during the loading operation corresponds to the front-rear direction (the left-right direction in FIGS. 8 to 10) of the dump truck 300 (vessel 301).
  • the dimension of the vessel 301 in the front-rear direction is larger than the dimension of the bucket 6 in the width direction.
  • the bucket 6 shown in Figures 8-10 is in a full dump position.
  • the bucket 6 in the posture shown in FIGS. 8 to 10 has moved to the maximum extent in the dumping direction.
  • the cylinder stroke length of the bucket cylinder 19 is at its minimum.
  • FIG. 8 shows the loading position A during the first loading.
  • FIG. 8 shows the loading position B during the second loading.
  • FIG. 9 shows the loading position C at the third loading.
  • FIG. 10 shows the loading position D at the time of the fourth loading.
  • FIG 7(A) cargo loaded from loading position A in the first loading is shown, labeled A.
  • Figure 7(B) cargo loaded from loading position B in the second loading is shown, labeled B, on top of the cargo loaded in the first loading.
  • Figure 7(C) cargo loaded from loading position C in the third loading is shown, labeled C, on top of and behind the cargo loaded in the first two loadings.
  • Figure 7(D) cargo loaded from loading position D in the fourth loading is shown, labeled D, on top of the cargo loaded in the first three loadings.
  • the automation controller 100 determines the positions where the working machine 3 (bucket 6) does not interfere when loading the cargo into the vessel 301 as the loading position A, the loading position B, and the loading position D.
  • Loading position A, loading position B, and loading position D are such that when the bucket 6 in the full dump position is viewed from the rear of the wheel loader 1 (when viewed from the front), the left end of the bucket 6 is located at the vessel 301.
  • the position is set as a position separated by a predetermined distance from the front wall surface 303 of.
  • the relative position of the left end of the bucket 6 with respect to the center point 6aC of the cutting edge 6a is calculated.
  • the left end of the bucket 6 is spaced a predetermined distance rearward from the front wall surface 303 in the front-rear direction of the dump truck 300.
  • a clearance is provided in the longitudinal direction of the dump truck 300 between the left end of the bucket 6 and the front wall surface 303 of the dump truck 300.
  • the automation controller 100 determines a position where the load to be loaded into the vessel 301 does not spill from the vessel 301 as the loading position C.
  • the loading position C is a position where the right end of the bucket 6 is a predetermined distance from the rear upper edge 306 of the vessel 301 when the bucket 6 in the full dumping position is viewed from the rear of the wheel loader 1 (looking forward). It is set as a position that is far away. From the dimension of the bucket 6 in the width direction, the relative position of the right end of the bucket 6 with respect to the center point 6aC of the cutting edge 6a is calculated. When the bucket 6 is in the loading position C, the right end of the bucket 6 is spaced forward by a predetermined distance from the rear upper edge 306 in the front-rear direction of the dump truck 300.
  • the height of the cutting edge 6a of the bucket 6 at the loading position A, loading position B, loading position C, and loading position D is determined based on the capacity of the bucket 6, the capacity of the vessel 301, the number of times of loading (4 times), and the history of the loading position. It is determined from the height of the load in the vessel 301 estimated from The history of loading positions indicates how many times the current loading has been carried out, and the history of loading at which positions and in what order up to the previous time.
  • the loading state in the vessel 301 is estimated from the history of loading positions.
  • the loading condition in the vessel 301 can also be said to be the filling rate of the cargo in the vessel 301. By continuing to load the vessel 301, the height of the cargo inside the vessel 301 changes.
  • the height of the cutting edge 6a in the current loading is determined according to the height of the load loaded in the vessel 301 in the previous loading.
  • the height of the cutting edge 6a at the third loading position C is set higher than the height of the cutting edge 6a at the first loading position A and the second loading position B. do.
  • the height of the cutting edge 6a at the fourth loading position D is made higher than the height of the cutting edge 6a at the third loading position C.
  • the height of the cutting edge 6a is increased in stages so that the movement of the bucket 6 is not hindered by the already loaded loads.
  • the front wall surface 303 of the vessel 301 is inclined with respect to the longitudinal and lateral directions of the dump truck 300.
  • the front wall surface 303 is inclined diagonally upward and forward so as to be located forward as it goes upward.
  • the loading position is determined according to the inclination of the front wall surface 303 of the vessel 301. As shown in FIGS. 8 and 10, the loading position D is located further forward of the dump truck 300 than the loading positions A and B. The loading position is determined by the angle of the front wall surface 303.
  • the height positions of the front upper edge 304 and the rear upper edge 306 of the vessel 301 are not the same, and the front upper edge 304 is at a higher position than the rear upper edge 306. More cargo is loaded on the front side of the vessel 301. As shown in FIG. 7(D), the loading position is determined so that the load reaches the front upper edge 304 along the front wall surface 303. The loading position is determined by the height of the front wall surface 303.
  • the loading position C is determined to be a position where the load does not spill out of the vessel 301 when the load is loaded into the vessel 301 at its angle of repose. For example, using the angle of repose of sand of 30°, the loading position is determined such that the angle that the load makes with the front and back direction of the dump truck 300 at the rear upper edge 306 is 30° or less.
  • step S3 the automation controller 100 recognizes the self-position of the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 and the work implement in the global coordinate system are 3's current position can be recognized.
  • the relative position of the cutting edge 6a of the bucket 6 with respect to the vessel 301 of the dump truck 300 can be calculated.
  • the current relative position of the cutting edge 6a of the bucket 6 with respect to the vessel 301 may be calculated by using the sensing device 111 to obtain the direction and distance of the vessel 301 of the dump truck 300 with respect to the arrangement position of the sensing device 111. good.
  • the automation controller 100 recognizes the target position. For example, when a loading operation is performed by four loadings as shown in FIG. 7, it is recognized which loading is the current loading. If this is the first loading, the target position is recognized as loading position A. If this is the second loading, the target position is recognized as loading position B. If this is the third loading, the target position is recognized as loading position C. If this is the fourth loading, the target position is recognized as loading position D.
  • the automation controller 100 generates an optimal route that connects the current self-position of the bucket 6 and the target position to which the bucket 6, which loads cargo into the vessel 301, is heading.
  • the optimal route includes the travel route of the traveling device 4 and the operation route of the work implement 3.
  • step S4 the automation controller 100 causes the wheel loader 1 to travel along the optimal route and operates the working machine 3 to load the vessel 301 at a designated location.
  • the automation controller 100 outputs a command to the brake control section 71, accelerator control section 72, and steering control section 81 of the vehicle body controller 50 to cause the traveling device 4 to travel along the optimal route.
  • the traveling device 4 operates upon receiving the command signal.
  • the automation controller 100 also outputs a command to the work machine control unit 82 of the work machine controller 80 to extend and contract the boom cylinder 16 and the bucket cylinder 19. In response to the command signal, boom cylinder 16 and bucket cylinder 19 operate.
  • step S5 the automation controller 100 determines whether the number of times of loading has reached a specified number. Since the number of times of loading is determined to be four, the specified number has not been reached when the first, second, and third loadings are completed. If it is determined that the specified number has not been reached (NO in step S5), the process returns to step S3, an optimal route to the next target position is generated, and loading of cargo into the vessel 301 is repeated.
  • step S5 If it is determined that the fourth loading has been completed and the number of loadings has reached the specified number (YES in step S5), the process is terminated ("End" in FIG. 6).
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a second example of loading work into the vessel 301 by loading four times.
  • the load loaded from the loading position C in the first loading is indicated by the symbol C.
  • FIG. 11(B) a load loaded from loading position A in the second loading is shown with a symbol A on top of and in front of the load loaded in the first loading.
  • FIG. 11(C) a load loaded from the loading position B in the third loading is indicated by a symbol B on top of the load loaded in the second loading.
  • a load loaded from the loading position D in the fourth loading is indicated by the symbol D on top of the load loaded in the third loading.
  • the loading positions A to D in the longitudinal direction of the dump truck 300 are the same as in FIGS. 8 to 10.
  • the position of the loading position in the height direction is different from that in FIGS. 8 to 10.
  • the height of the cutting edge 6a at the first loading position C is the height of the cutting edge 6a shown in FIG.
  • the height of the cutting edge 6a at the third loading position B is the height of the cutting edge 6a shown in FIG.
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a third example of loading work into the vessel 301 by four times loading.
  • the load loaded from loading position A in the first loading is indicated by the symbol A.
  • FIG. 12(B) the load loaded from the loading position C in the second loading is shown with the symbol C on top of and behind the load loaded in the first loading.
  • FIG. 12(C) a load loaded from loading position B in the third loading on top of the load loaded in the second loading is indicated by a symbol B.
  • FIG. 12(D) the load loaded from the loading position D in the fourth loading is indicated by the symbol D on top of the load loaded in the third loading.
  • the loading positions A to D in the longitudinal direction of the dump truck 300 are the same as in FIGS. 8 to 10.
  • the position of the loading position in the height direction is different from that in FIGS. 8 to 10.
  • the height of the cutting edge 6a at the second loading position C is the height of the cutting edge 6a shown in FIG.
  • the height of the cutting edge 6a at the third loading position B is the height of the cutting edge 6a shown in FIG.
  • the automation controller 100 determines the loading position based on widthwise dimension information of the bucket 6 and information about the vessel 301.
  • the loading position is the relative position of the bucket 6 with respect to the vessel 301 when loading a load into the vessel 301.
  • the wheel loader 1 loads a vessel 301 whose overall length is longer than the width of its own bucket 6, by appropriately managing the loading position of the vessel 301 in the front and rear direction, the bucket 6 can move into the vessel during loading. 301 or spilling of the load from the vessel 301 can be suppressed. Therefore, the amount of cargo loaded onto the vessel 301 can be increased.
  • the vessel 301 has a maximum loading capacity that allows it to be loaded multiple times.
  • the automation controller 100 determines the loading position for each loading. When loading one dump truck 300 multiple times, the loading position can be appropriately selected and the order of loading at the loading position can be defined. By changing the loading position into the vessel 301 according to the number of times of loading, spillage of cargo during loading can be suppressed and the amount of loading into the vessel 301 can be increased.
  • the automation controller 100 sets a position where the end of the bucket 6 in the width direction is a predetermined distance backward from the front wall surface 303 of the vessel 301 as the first loading position. By determining the first loading position in this way, contact of the bucket 6 with the front wall surface 303 of the vessel 301 can be suppressed.
  • the automation controller 100 moves the bucket 6 toward the vessel 301 by a predetermined distance in which the end of the bucket 6 in the width direction is separated from the front wall surface 303 of the vessel 301.
  • the distance is determined to avoid interference with 301.
  • the automation controller 100 sets a position where the end of the bucket 6 in the width direction is separated from the rear upper edge 306 of the vessel 301 by a predetermined distance forward as the first loading position. By determining the first loading position in this manner, spillage of cargo from the vessel 301 can be suppressed.
  • the automation controller 100 allows the end of the bucket 6 in the width direction to move a predetermined distance forward from the rear upper edge 306 of the vessel 301 so that the load loaded onto the vessel 301 does not spill from the vessel 301.
  • the predetermined distance can be determined in consideration of the angle of repose of the cargo to be loaded into the vessel 301.
  • the rear upper edge 306 of the vessel 301 is at a lower position than the front upper edge 304 of the vessel 301.
  • it is required to prevent the cargo from spilling from the rear upper edge 306.
  • the automation controller 100 determines the relative position of the cutting edge 6a of the bucket 6 with respect to the vessel 301 when the bucket 6 is in the full dump position. By defining the position of the bucket 6 when the bucket 6 is in the full dumping position at the loading position, the bucket 6 can be prevented from coming into contact with the side surface of the vessel 301. By changing the height of the cutting edge 6a depending on the number of times of loading, it is also possible to avoid the bucket 6 coming into contact with already loaded loads.
  • the wheel loader 1 includes a traveling device 4, a boom cylinder 16, and a bucket cylinder 19.
  • the traveling device 4, the boom cylinder 16, and the bucket cylinder 19 can move the working machine 3 relative to the vessel 301.
  • the traveling device 4, the boom cylinder 16, and the bucket cylinder 19 can be appropriately operated to reliably move the bucket 6 to the loading position.
  • the automation controller 100 that constitutes the automatic control system for the wheel loader 1 described in the above embodiment does not necessarily have to be installed in the wheel loader 1.
  • a controller external to the wheel loader 1 may construct a system that constitutes the automation controller 100.
  • An external controller may determine the loading positions A to D, which are the relative positions of the bucket 6 with respect to the vessel 301, based on the widthwise dimension information of the bucket 6 and information regarding the vessel 301.
  • the external controller may be placed at the work site of the wheel loader 1, or may be placed at a remote location away from the work site of the wheel loader 1.
  • the external controller may be a portable device.
  • the external controller may be a portable device that can be carried and used by a worker, such as a notebook computer, a tablet computer, or a smartphone.
  • the wheel loader 1 is a manned vehicle that includes a cab 5 and an operator rides in the cab 5.
  • the wheel loader 1 may be an unmanned vehicle.
  • the wheel loader 1 does not need to include a cab 5 for an operator to board and operate.
  • the wheel loader 1 does not need to be equipped with a control function by an operator on board.
  • the wheel loader 1 may be a working machine exclusively for remote control.
  • the wheel loader 1 may be controlled by radio signals from a remote control device.
  • a machine guidance function may be realized in which the loading position determined by the controller is displayed on a display in front of the driver's seat of the operator operating the wheel loader 1, and the operator performs the loading operation according to the loading position.
  • the loading machine may be a tracked loader.
  • the loading machine may be a shovel.
  • the shovel may be a hydraulic shovel, a mechanical rope shovel, or a hybrid shovel.
  • the shovel may be a backhoe or a loading shovel.
  • the loading machine may be a bucket crane.
  • the swing motion section is included in the "moving motion section.”
  • the turning operation section is, for example, a turning motor.
  • the swing motor may be a hydraulic motor or an electric motor.
  • a system including a working machine, the working machine having a working machine, an information acquisition unit that acquires information regarding a container into which the load loaded on the work machine is loaded; a controller that determines a loading position, which is a relative position of the work implement with respect to the container when loading the load into the container, based on widthwise dimension information of the work implement and information regarding the container; Prepare for the system.
  • the container has a maximum load capacity capable of loading the load multiple times, 3.
  • Appendix 5 The system according to appendix 4, wherein the controller determines the predetermined distance as a distance for preventing the working machine from interfering with the container when loading the load into the container.
  • Appendix 6 The system according to appendix 3, wherein the controller sets a position where an end of the working machine in the width direction is separated from a rear edge of the container forward by a predetermined distance as the first loading position.
  • the work machine has a bucket at the tip, 8.
  • the system according to any one of appendices 4 to 8, wherein the controller determines the relative position of the tip of the bucket with respect to the container when the bucket is in a full dump position.

Landscapes

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

Abstract

容器への荷の積載量を増大できるシステムを提供する。作業機械は、バケット（６）を有している。作業機械を含むシステムは、バケット（６）に積載された荷が積み込まれるダンプトラックのベッセル（３０１）に関する情報を取得する情報取得部と、コントローラとを備えている。コントローラは、バケット（６）の幅方向の寸法情報と、ベッセル（３０１）に関する情報とに基づいて、荷をベッセル（３０１）に積み込むときのベッセル（３０１）に対するバケット（６）の相対位置である積込み位置を決定する。

Description

作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
　本開示は、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法に関する。
　特開２０１７－４３８８７号公報（特許文献１）には、ダンプトラックのベッセルを中央領域、左領域、および右領域に分割し、各領域に対してそれぞれ順番に積込対象物を積み込むように積込ガイダンスを表示する、制御システムが開示されている。
特開２０１７－４３８８７号公報
　作業機械は、ダンプトラックのベッセルなどの容器に荷の積込みを行う。ダンプトラックのベッセルは、作業機械のバケット幅より長い全長を持つ場合が多い。ダンプトラックへの荷の積載量を増大させるために、ベッセルの前後方向の積込み位置を管理し、積込みを行う必要がある。
　本開示では、容器への荷の積載量を増大できる、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法が提案される。
　本開示のある局面に従うと、作業機械を含むシステムが提案される。作業機械は、作業機を有している。システムは、作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得する情報取得部と、コントローラとを備えている。コントローラは、作業機の幅方向の寸法情報と、容器に関する情報とに基づいて、荷を容器に積み込むときの容器に対する作業機の相対位置である積込み位置を決定する。
　本開示のある局面に従うと、作業機械の制御方法が提案される。制御方法は、作業機の幅方向の寸法情報を取得することと、作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得することと、作業機の寸法情報と、容器に関する情報とに基づいて、荷を容器に積み込むときに容器に対して作業機を移動させる位置を積込み位置として決定することと、を備えている。
　本開示のある局面に従うと、作業機械を含むシステムが提案される。作業機械は、作業機を有している。システムは、作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得する情報取得部と、コントローラとを備えている。コントローラは、作業機の幅方向の寸法情報と、容器の前後方向の寸法情報とに基づいて、荷を容器に積み込む作業機が向かう目標位置を決定する。
　本開示の作業機械を含むシステムおよび作業機械の制御方法によると、容器への荷の積載量を増大することができる。
作業機械の一例としてのホイールローダの側面図である。 ホイールローダの制御システムの概略構成を示すブロック図である。 掘削積込作業を行うホイールローダの平面図である。 ホイールローダの自動制御システムの構成を示すブロック図である。 ダンプトラックのベッセルを側方から見た模式図である。 自動制御によりバケットに積載した荷を容器に積み込む動作の流れを示すフローチャートである。 ４回積みによるベッセルへの荷の積込作業の進捗を示す模式図である。 積込み位置の第１の例を示す模式図である。 積込み位置の第２の例を示す模式図である。 積込み位置の第３の例を示す模式図である。 ４回積みによるベッセルへの荷の積込作業の第２の例を示す模式図である。 ４回積みによるベッセルへの荷の積込作業の第３の例を示す模式図である。
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。実施形態から任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。
　＜ホイールローダ１の全体構成＞
　実施形態においては、作業機械の一例としてホイールローダ１について説明する。図１は、作業機械の一例としてのホイールローダ１の側面図である。
　図１に示されるように、ホイールローダ１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行装置４と、キャブ５とを備えている。車体フレーム２、キャブ５などからホイールローダ１の車体が構成されている。ホイールローダ１の車体には、作業機３および走行装置４が取り付けられている。ホイールローダ１の本体は、車体と、走行装置４とを有している。
　走行装置４は、ホイールローダ１の車体を走行させるものであり、走行輪４ａ，４ｂを含んでいる。ホイールローダ１は、車体の左右方向の両側に走行用回転体として走行輪４ａ，４ｂを備える装輪車両である。ホイールローダ１は、走行輪４ａ，４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。走行装置４は、走行体の一例に対応する。
　本明細書中において、ホイールローダ１が直進走行する方向を、ホイールローダ１の前後方向という。ホイールローダ１の前後方向において、車体フレーム２に対して作業機３が配置されている側を前方向とし、前方向と反対側を後方向とする。ホイールローダ１の左右方向とは、平坦な地面上にあるホイールローダ１を平面視したときに前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。ホイールローダ１の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。
　車体フレーム２は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとを含んでいる。前フレーム２ａは、後フレーム２ｂの前方に配置されている。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとは、互いに左右方向に動作可能に取り付けられている。
　前フレーム２ａと後フレーム２ｂとに亘って、一対のステアリングシリンダ１１が取り付けられている。ステアリングシリンダ１１は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１がステアリングポンプからの作動油によって伸縮することによって、ホイールローダ１の進行方向が左右に変更される。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとにより、アーティキュレート構造の車体フレーム２が構成されている。ホイールローダ１は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとが屈曲動作可能に連結されたアーティキュレート式の作業機械である。
　前フレーム２ａには、作業機３および一対の走行輪（前輪）４ａが取り付けられている。作業機３は、ホイールローダ１の本体の前方に取り付けられている。作業機３は、ホイールローダ１の車体によって支持されている。作業機３は、ブーム１４と、バケット６とを含んでいる。バケット６は、作業機３の先端に配置されている。バケット６は、掘削・積込用の作業具である。刃先６ａは、バケット６の先端部である。背面６ｂは、バケット６の外面の一部である。背面６ｂは、平面で形成されている。背面６ｂは、刃先６ａから後方に延びている。
　ブーム１４の基端部は、ブームピン９によって前フレーム２ａに回転自在に取付けられている。バケット６は、ブーム１４の先端に位置するバケットピン１７によって、回転自在にブーム１４に取付けられている。ブームピン９およびバケットピン１７は、作業機３の複数の関節に対応する。
　作業機３は、ベルクランク１８と、リンク１５とをさらに含んでいる。ベルクランク１８は、ブーム１４のほぼ中央に位置する支持ピン１８ａによって、ブーム１４に回転自在に支持されている。リンク１５は、ベルクランク１８の先端部に設けられた連結ピン１８ｃに連結されている。リンク１５は、ベルクランク１８とバケット６とを連結している。
　前フレーム２ａとブーム１４とは、一対のブームシリンダ１６により連結されている。ブームシリンダ１６は、油圧シリンダである。ブームシリンダ１６は、ブーム１４を、ブームピン９を中心として上下に回転駆動する。ブームシリンダ１６の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。ブームシリンダ１６の先端は、ブーム１４に取り付けられている。ブームシリンダ１６は、ブーム１４を前フレーム２ａに対し上下に動作させる油圧アクチュエータである。ブーム１４の昇降に伴って、ブーム１４の先端に取り付けられたバケット６も昇降する。
　バケットシリンダ１９は、ベルクランク１８と前フレーム２ａとを連結している。バケットシリンダ１９の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。バケットシリンダ１９の先端は、ベルクランク１８の基端部に設けられた連結ピン１８ｂに取り付けられている。バケットシリンダ１９は、バケット６をブーム１４に対し上下に回動させる油圧アクチュエータである。バケットシリンダ１９は、バケット６を駆動する作業具シリンダである。バケットシリンダ１９は、バケット６を、バケットピン１７を中心として回転駆動する。バケット６は、ブーム１４に対し動作可能に構成されている。バケット６は、前フレーム２ａに対し動作可能に構成されている。
　ブームシリンダ１６と、バケットシリンダ１９とは、作業機３を駆動する作業機アクチュエータの一例に対応する。走行装置４とブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９とは、作業機３を移動させる「移動動作部」の一例に対応する。
　後フレーム２ｂには、オペレータが搭乗するキャブ５、および一対の走行輪（後輪）４ｂが取り付けられている。箱状のキャブ５は、ブーム１４の後方に配置されている。キャブ５は、車体フレーム２上に載置されている。キャブ５内には、ホイールローダ１のオペレータが着座するシート、および後述する操作装置８などが配置されている。
　キャブ５には、知覚装置１１１が設けられている。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の天井部に配置されている。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の上面に搭載されている。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の前部に配置されている。知覚装置１１１は、たとえば前方を向いてキャブ５に取り付けられており、キャブ５の前方の情報を取得可能である。知覚装置１１１の詳細は後述する。
　＜システム構成＞
　図２は、ホイールローダ１を制御する制御システムの概略構成を示すブロック図である。
　エンジン２１は、作業機３および走行装置４を駆動するための駆動力を発生する駆動源であり、たとえばディーゼルエンジンである。駆動源として、エンジン２１に代えて、蓄電体により駆動するモータが用いられてもよく、またエンジンとモータとの双方が用いられてもよい。エンジン２１の出力は、エンジン２１のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。
　エンジン２１の発生する駆動力は、トランスミッション２３へ伝達される。トランスミッション２３は、駆動力を適切なトルクおよび回転速度に変速する。トランスミッション２３の出力軸に、アクスル２５が接続されている。トランスミッション２３で変速された駆動力は、アクスル２５に伝達される。アクスル２５から走行輪４ａ，４ｂ（図１）に、駆動力が伝達される。これにより、ホイールローダ１が走行する。実施形態のホイールローダ１においては、走行輪４ａと走行輪４ｂとの両方が、駆動力を受けてホイールローダ１を走行させる駆動輪を構成している。
　エンジン２１の駆動力の一部は、作業機ポンプ１３に伝達される。作業機ポンプ１３は、エンジン２１により駆動され、吐出する作動油によって作業機３を作動させる油圧ポンプである。作業機３は、作業機ポンプ１３からの作動油によって駆動される。作業機ポンプ１３から吐出された作動油は、メインバルブ３２を介して、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９に供給される。ブームシリンダ１６が作動油の供給を受けて伸縮することによって、ブーム１４が昇降する。バケットシリンダ１９が作動油の供給を受けて伸縮することによって、バケット６が上下に回動する。
　ホイールローダ１は、車体コントローラ５０を備えている。車体コントローラ５０は、エンジンコントローラ６０と、トランスミッションコントローラ７０と、作業機コントローラ８０とを含んでいる。
　車体コントローラ５０は、一般的にＣＰＵ（Central　Processing　Unit）により各種のプログラムを読み込むことにより実現される。車体コントローラ５０は、図示しないメモリを有している。メモリは、ワークメモリとして機能するとともに、ホイールローダ１の機能を実現するための各種のプログラムを格納する。
　操作装置８は、キャブ５に設けられている。操作装置８は、オペレータによって操作される。操作装置８は、オペレータがホイールローダ１を動作させるために操作する、複数種類の操作部材を備えている。操作装置８は、アクセルペダル４１と、作業機操作レバー４２とを含んでいる。操作装置８は、図示しないステアリングハンドル、シフトレバーなどを含んでいてもよい。
　アクセルペダル４１は、エンジン２１の目標回転数を設定するために操作される。エンジンコントローラ６０は、アクセルペダル４１の操作量に基づいて、エンジン２１の出力を制御する。アクセルペダル４１の操作量（踏み込み量）を増大すると、エンジン２１の出力が増大する。アクセルペダル４１の操作量を減少すると、エンジン２１の出力が減少する。トランスミッションコントローラ７０は、アクセルペダル４１の操作量に基づいて、トランスミッション２３を制御する。
　作業機操作レバー４２は、作業機３を動作させるために操作される。作業機コントローラ８０は、作業機操作レバー４２の操作量に基づいて、電磁比例制御弁３５，３６を制御する。
　電磁比例制御弁３５は、バケットシリンダ１９を縮めて、バケット６がダンプ方向（バケット６の刃先が下がる方向）に移動するように、メインバルブ３２を切り換える。また電磁比例制御弁３５は、バケットシリンダ１９を伸ばして、バケット６がチルト方向（バケット６の刃先が上がる方向）に移動するように、メインバルブ３２を切り換える。電磁比例制御弁３６は、ブームシリンダ１６を縮めて、ブーム１４が下がるようにメインバルブ３２を切り換える。また電磁比例制御弁３６は、ブームシリンダ１６を伸ばして、ブーム１４が上がるようにメインバルブ３２を切り換える。
　機械モニタ５１は、車体コントローラ５０から指令信号の入力を受けて、各種情報を表示する。機械モニタ５１に表示される各種情報は、たとえば、ホイールローダ１により実行される作業に関する情報、燃料残量、冷却水温度および作動油温度などの車体情報、ホイールローダ１の周辺を撮像した周辺画像などであってもよい。機械モニタ５１はタッチパネルであってもよく、この場合、オペレータが機械モニタ５１の一部に触れることにより生成される信号が、機械モニタ５１から車体コントローラ５０に出力される。
　＜掘削積込作業＞
　本実施形態のホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物を掬い取り、ダンプトラックなどの積込対象に掘削対象物を積み込む、掘削積込作業を実行する。図３は、掘削積込作業を行うホイールローダ１の平面図である。図３には、いわゆるＶシェープ作業を行うホイールローダ１が図示されている。
　図３（Ａ）には、いわゆる空荷前進をするホイールローダ１が図示されている。ホイールローダ１は、土砂などの掘削対象物３１０へ向かって、掘削経路Ｒ１に沿って前進走行する。ホイールローダ１がバケット６を掘削対象物３１０へ突っ込み、前進走行を停止する。バケット６の刃先６ａを掘削対象物３１０に食い込ませた状態でバケット６を上昇させることにより、バケット６に掘削対象物３１０を掬い取る掘削作業が実行される。
　図３（Ｂ）には、いわゆる積荷後進をするホイールローダ１が図示されている。バケット６内には、掘削対象物３１０が積み込まれている。ホイールローダ１は、図３（Ａ）で前進走行を開始した位置まで、掘削経路Ｒ１に沿って後進走行する。
　図３（Ｃ）には、いわゆる積荷前進をするホイールローダ１が図示されている。バケット６内に掘削対象物３１０が積み込まれた状態で、ホイールローダ１は、ダンプトラック３００のベッセル３０１へ向かって前進走行する。ホイールローダ１は、図３（Ａ）で前進走行を開始した位置から、ダンプトラック３００へ向かって、積込経路Ｒ２に沿って前進走行する。ダンプトラック３００に接近して所定位置に到達すると、ホイールローダ１は、バケット６内の掘削対象物３１０をベッセル３０１内に積み込む。ベッセル３０１は、作業機３に積載された荷を積み込むための「容器」の一例に対応する。
　図３（Ｄ）には、いわゆる空荷後進をするホイールローダ１が図示されている。バケット６内の掘削対象物３１０をダンプトラック３００のベッセル３０１に全て排出してバケット６内が空の状態で、ホイールローダ１は、図３（Ｃ）で前進走行を開始した位置まで、積込経路Ｒ２に沿って後進走行する。
　このように、ホイールローダ１は、掘削、後退、ダンプアプローチ、排土、後退という一連の作業を繰り返し行うことができる。
　＜ホイールローダ１の自動制御システム＞
　ホイールローダ１によるダンプトラック３００への積込作業を自動化するにあたり、バケット６をベッセル３０１に接触させることなく、作業量を確保しつつ、より素早く積込作業を行うために、熟練オペレータの作業機３の操作を自動制御によって再現することが望まれている。図４は、ホイールローダ１の自動制御システムの構成を示すブロック図である。
　自動化コントローラ１００は、図２を参照して説明した車体コントローラ５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。自動化コントローラ１００はまた、外界情報取得部１１０との間で信号の送受信が可能に構成されている。外界情報取得部１１０は、知覚装置１１１と、位置情報取得装置１１２とを有している。知覚装置１１１と位置情報取得装置１１２とは、ホイールローダ１に搭載されている。
　知覚装置１１１は、ホイールローダ１の周囲の情報を取得する。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の上面の前部に取り付けられている。知覚装置１１１は、ホイールローダ１の本体の周辺の物体を検出する物体センサの一例に対応する。
　知覚装置１１１は、ホイールローダ１の外部の対象物の方向および対象物までの距離を、非接触で検出する。知覚装置１１１はたとえば、レーザ光を射出して対象物の情報を取得するＬｉＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging）である。知覚装置１１１は、カメラを含む視覚センサであってもよい。知覚装置１１１は、電波を射出することにより対象物の情報を取得するＲａｄａｒ（Radio　Detection　and　Ranging）であってもよい。知覚装置１１１は、赤外線センサであってもよい。
　位置情報取得装置１１２は、ホイールローダ１の現在位置の情報を取得する。位置情報取得装置１１２はたとえば、衛星測位システムを利用して、地球を基準としたグローバル座標系におけるホイールローダ１の位置情報を取得する。位置情報取得装置１１２はたとえば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　Systems：全地球航法衛星システム）を用いるものであり、ＧＮＳＳレシーバを有している。衛星測位システムは、ＧＮＳＳレシーバが衛星から受信した測位信号により、ＧＮＳＳレシーバのアンテナの位置を演算して、ホイールローダ１の位置を算出する。
　知覚装置１１１によるホイールローダ１の外界情報、および、位置情報取得装置１１２によるホイールローダ１の位置情報は、自動化コントローラ１００に入力される。
　車体コントローラ５０は、車両情報取得部１２０との間で信号の送受信が可能に構成されており、車両情報取得部１２０が取得するホイールローダ１の情報の入力を受ける。車両情報取得部１２０は、ホイールローダ１に搭載されている各種のセンサにより構成されている。車両情報取得部１２０は、アーティキュレート角度センサ１２１、車両速度センサ１２２、ブーム角度センサ１２３、バケット角度センサ１２４、およびブームシリンダ圧力センサ１２５を有している。
　アーティキュレート角度センサ１２１は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとのなす角度であるアーティキュレート角度を検出し、検出したアーティキュレート角度の信号を発生する。アーティキュレート角度センサ１２１は、アーティキュレート角度の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　車両速度センサ１２２は、たとえば、トランスミッション２３の出力軸の回転速度を検出することにより、走行装置４によるホイールローダ１の移動速度を検出し、検出した車速の信号を発生する。車両速度センサ１２２は、車速の信号を車体コントローラ５０に出力する。車両速度センサ１２２は、走行装置４（走行体）の進行状況を検出する走行センサの一例に対応する。
　ブーム角度センサ１２３は、たとえば、ブーム１４の車体フレーム２に対する取付部であるブームピン９に設けられたロータリーエンコーダで構成される。ブーム角度センサ１２３は、水平方向に対するブーム１４の角度を検出し、検出したブーム１４の角度の信号を発生する。ブーム角度センサ１２３は、ブーム１４の角度の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　バケット角度センサ１２４は、たとえば、ベルクランク１８の回転軸である支持ピン１８ａに設けられたロータリーエンコーダで構成される。バケット角度センサ１２４は、ブーム１４に対するバケット６の角度を検出し、検出したバケット６の角度の信号を発生する。バケット角度センサ１２４は、バケット６の角度の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　ブーム角度センサ１２３と、バケット角度センサ１２４とは、作業機３の姿勢を検出する作業機姿勢センサの一例に対応する。
　ブームシリンダ圧力センサ１２５は、ブームシリンダ１６のボトム側の圧力（ブームボトム圧）を検出し、検出したブームボトム圧の信号を発生する。ブームボトム圧は、バケット６に荷が積まれた場合に高くなり、空荷の場合に低くなる。ブームシリンダ圧力センサ１２５は、ブームボトム圧の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　車体コントローラ５０は、車両情報取得部１２０から入力された情報を、自動化コントローラ１００へ出力する。自動化コントローラ１００は、車体コントローラ５０を介して、車両速度センサ１２２、ブーム角度センサ１２３およびバケット角度センサ１２４の検出値を入力する。
　アクチュエータ１４０は、車体コントローラ５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。車体コントローラ５０からの指令信号を受けて、アクチュエータ１４０が駆動する。アクチュエータ１４０は、走行装置４のブレーキを作動させるためのブレーキＥＰＣ（電磁比例制御弁）１４１と、ホイールローダ１の走行方向を調節するためのステアリングＥＰＣ１４２と、作業機３を動作させるための作業機ＥＰＣ１４３と、ＨＭＴ（Hydraulic　Mechanical　Transmission）１４４とを含んでいる。
　図２に示される電磁比例制御弁３５，３６は、作業機ＥＰＣ１４３を構成している。図２に示されるトランスミッション２３は、電子制御を活用したＨＭＴ１４４として実現される。トランスミッション２３は、ＨＳＴ（Hydro-Static　Transmission）であってもよい。エンジン２１から走行輪４ａ，４ｂへ動力を伝達する動力伝達装置は、ディーゼル・エレクトリック方式などの電気式駆動装置を含んでもよく、ＨＭＴ、ＨＳＴ、電気式駆動装置のいずれかの組み合わせを含んでもよい。
　トランスミッションコントローラ７０は、ブレーキ制御部７１と、アクセル制御部７２とを有している。ブレーキ制御部７１は、ブレーキＥＰＣ１４１に対して、ブレーキの作動を制御するための指令信号を出力する。アクセル制御部７２は、ＨＭＴ１４４に対して、車速を制御するための指令信号を出力する。
　作業機コントローラ８０は、ステアリング制御部８１と、作業機制御部８２とを有している。ステアリング制御部８１は、ステアリングＥＰＣ１４２に対して、ホイールローダ１の走行方向を制御するための指令信号を出力する。作業機制御部８２は、作業機ＥＰＣ１４３に対して、作業機３の動作を制御するための指令信号を出力する。
　自動化コントローラ１００は、位置推定部１０１と、パスプランニング部１０２と、経路追従制御部１０３とを有している。
　位置推定部１０１は、位置情報取得装置１１２が取得した位置情報によって、ホイールローダ１の自己位置を推定する。また位置推定部１０１は、知覚装置１１１が取得した外界情報によって、目標位置を認識する。目標位置は、たとえば、図３に示される掘削対象物３１０またはダンプトラック３００の位置である。位置推定部１０１は、ダンプトラック３００の所定の基準点、たとえばベッセル３０１の側面上端の位置を取得可能である。知覚装置１１１が目標位置を認識して自動化コントローラ１００に入力してもよく、知覚装置１１１が検出した検出結果に基づいて位置推定部１０１が目標位置を認識してもよい。
　パスプランニング部１０２は、ホイールローダ１を自動制御するときの、ホイールローダ１の最適経路を生成する。最適経路は、走行装置４による走行の経路と、作業機３の動作の経路とを含んでいる。たとえばパスプランニング部１０２は、ダンプトラック３００への積込作業における、ダンプトラック３００へ向かって積荷前進するホイールローダ１の最適経路と、空荷後進してダンプトラック３００から離れるホイールローダ１の最適経路とを生成する。パスプランニング部１０２はまた、ダンプトラック３００への積込作業を実行中に、ホイールローダ１の現在の自己位置と、ホイールローダ１がこれから向かう目標位置と、をむすぶ最適経路を生成する。
　経路追従制御部１０３は、パスプランニング部１０２が生成した最適経路に追従してホイールローダ１が走行するように、アクセル、ブレーキおよびステアリングを制御する。経路追従制御部１０３から、ブレーキ制御部７１、アクセル制御部７２およびステアリング制御部８１に、ホイールローダ１を最適経路に沿って走行させるための指令信号が出力される。経路追従制御部１０３は、パスプランニング部１０２が生成した最適経路に沿って作業機３が動作するように、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９を制御する。経路追従制御部１０３から、作業機制御部８２に、作業機３を最適経路に沿って移動させるための指令信号が出力される。
　インターフェース１３０は、車体コントローラ５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。インターフェース１３０は、自動化切替スイッチ１３１、エンジン緊急停止スイッチ１３２、およびモードランプ１３３を有している。
　自動化切替スイッチ１３１は、オペレータによって操作される。オペレータは、自動化切替スイッチ１３１を操作することにより、ホイールローダ１をマニュアルで操作するか、ホイールローダ１を自動制御するかを切り替える。エンジン緊急停止スイッチ１３２は、オペレータによって操作される。エンジン２１を緊急停止させることが求められる事象が発生したとき、オペレータは、エンジン緊急停止スイッチ１３２を操作する。自動化切替スイッチ１３１およびエンジン緊急停止スイッチ１３２の操作の信号は、車体コントローラ５０に入力される。
　モードランプ１３３は、ホイールローダ１が現在、オペレータによるマニュアル操作されるモードであるか、または自動制御されるモードであるか、を表示する。車体コントローラ５０からモードランプ１３３に、ランプの点灯を制御するための指令信号が出力される。
　＜ベッセル３０１＞
　図５は、作業機３（バケット６）に積載された荷が積み込まれる容器の一例としての、ダンプトラック３００のベッセル３０１を側方から見た模式図である。図５および後続の図７～１２には、ダンプトラック３００の左側から見たベッセル３０１の概略形状が図示されている。図中の太線は、ベッセル３０１の内部形状を構成する面をダンプトラック３００の左方から見たときの概略形状を示している。
　図５，７～１２においては、図中の左右方向がダンプトラック３００の前後方向（ベッセル３０１の前後方向）に相当する。図５，７～１２における、図中の左方向がダンプトラック３００（ベッセル３０１）の前方向であり、図中の右方向がダンプトラック３００（ベッセル３０１）の後方向である。図５，７～１２においては、紙面垂直方向がダンプトラック３００の左右方向（ベッセル３０１の左右方向）に相当する。図５，７～１２においては、図中の上下方向がダンプトラック３００の上下方向（ベッセル３０１の上下方向）に相当する。
　ベッセル３０１は、ダンプトラック３００の後部に設けられている。ダンプトラック３００の前部にはキャブが設けられており、ベッセル３０１はキャブの後方に配置されている。ベッセル３０１は、土砂、砕石などの、重量のある積込対象物を積載可能な構造とされている。
　図５に示されるように、ベッセル３０１は、底面３０２と、前方壁面３０３と、後方傾斜面３０５とを有している。底面３０２は、平坦な形状を有している。底面３０２は、ダンプトラック３００（ベッセル３０１）の前後方向および左右方向に延びる平面形状を有している。
　前方壁面３０３は、平坦な形状を有している。前方壁面３０３は、底面３０２の前端から前方かつ上方に向かって延びている。前方壁面３０３は、上方に向かうに従って前方側に向かって傾斜するように延びている。前方壁面３０３は、ベッセル３０１の前方の壁面を構成している。ベッセル３０１の前方の壁面は、前方に向かうに従って上方に傾斜している。前方壁面３０３は、前上縁３０４を有している。前上縁３０４は左右方向に延びている。前上縁３０４は、ベッセル３０１の前方の縁部を構成している。
　後方傾斜面３０５は、平坦な形状を有している。後方傾斜面３０５は、底面３０２の後端から後方かつ上方に向かって延びている。後方傾斜面３０５は、上方に向かうに従って後方側に向かって傾斜するように延びている。後方傾斜面３０５は、後方に向かうに従って上方に傾斜している。後方傾斜面３０５は、後上縁３０６を有している。後上縁３０６は左右方向に延びている。後上縁３０６は、ベッセル３０１の後方の縁部を構成している。後上縁３０６は、前上縁３０４よりも低い位置にある。
　図５には、テールゲートの無いベッセル３０１の形状が例示されている。ベッセル３０１がテールゲートを有する場合には、テールゲートは、後方傾斜面３０５の後端から上方に向かって延びるように配置される。テールゲートの上縁が、後上縁３０６を構成する。
　＜自動ダンプ積みフロー＞
　図６は、ホイールローダ１を自動制御することによりバケット６に積載した荷を容器に積み込む動作の流れを示すフローチャートである。ダンプトラック３００のベッセル３０１は、作業機３（バケット６）に積載された荷が積み込まれる容器の一例である。容器は、ダンプトラック３００のベッセル３０１に限られず、たとえばホッパなどであってもよい。
　ステップＳ１において、１台のダンプトラック３００のベッセル３０１に対してホイールローダ１が荷の積込作業を何回行うとベッセル３０１に荷が満載されるかを示す、積込み回数の計算が行われる。
　たとえば、知覚装置１１１であるＬｉＤＡＲで、ダンプトラック３００の形状を取得する。ＬｉＤＡＲからダンプトラック３００にレーザ光を照射して、ダンプトラック３００上の計測点の三次元座標値を示す点群データを取得する。ダンプトラック３００を、前方、後方、右方および左方の四方から検知して、点群の情報からベッセル３０１の形状を認識することができる。認識されたベッセル３０１の形状が、自動化コントローラ１００に入力される。自動化コントローラ１００は、ベッセル３０１の形状から、ベッセル３０１の最大積載量を算出し、またベッセル３０１の寸法を算出する。知覚装置１１１は、ベッセル３０１に関する情報を取得する「情報取得部」の一例に対応する。
　ホイールローダ１とダンプトラック３００とが車車間通信を行ってもよい。ホイールローダ１は、図４に示されるシステム構成の他に、ダンプトラック３００との通信を行う通信部を備えてもよい。ホイールローダ１の通信部とダンプトラック３００の通信部との間の車車間通信により、ベッセル３０１の最大積載量、ベッセル３０１の寸法などの、ベッセル３０１に関する情報が、ダンプトラック３００からホイールローダ１に送信されてもよい。この場合、ホイールローダ１の通信部が、ベッセル３０１に関する情報を取得する「情報取得部」の一例に対応する。
　車体コントローラ５０は、バケット６に関する情報を保存している。バケット６に関する情報は、バケット６の寸法、バケット６の容量を含む。バケット６の寸法は、バケット６の幅方向の寸法を含む。バケット６の幅方向とは、バケット６とブーム１４とを連結するバケットピン１７の延びる方向と平行な方向であり、図１においては紙面垂直方向である。ホイールローダ１のアーティキュレート角度が０°であってホイールローダ１が直進走行するとき、バケット６の幅方向は、ホイールローダ１の左右方向と一致する。バケット６の刃先６ａは、バケット６の幅方向に延在している。バケット６の寸法は、バケット６の幅方向における刃先６ａの延びる長さを含む。
　ホイールローダ１において、バケット６は付け替えが可能である。車体コントローラ５０は、作業機３の先端に現在取り付けられているバケット６に関する情報を、自動化コントローラ１００へ出力する。
　自動化コントローラ１００に、ホイールローダ１が掘削してダンプトラック３００のベッセル３０１への積み込みを行う掘削対象物３１０の密度も入力される。掘削対象物３１０の密度は、カメラなどの視覚センサである知覚装置１１１で掘削対象物３１０を検出した検出結果に基づいて、自動化コントローラ１００が推定してもよい。掘削対象物３１０の密度は、インターフェース１３０を介して、オペレータが入力してもよい。
　自動化コントローラは、ベッセル３０１の最大積載量、バケット６の容量、および掘削対象物３１０の密度から、積込み回数を決定する。ベッセル３０１が、バケット６に積載された掘削対象物３１０（荷）を複数回積込み可能な最大積載量を有しているとき、積込み回数は複数回に決定される。以下では、積込み回数が４回に決定された場合の例について説明するが、積込み回数は４回に限られないことは勿論である。
　ステップＳ２において、自動化コントローラ１００は、作業機３（バケット６）に積載された荷をベッセル３０１に積み込むときにベッセル３０１に対して作業機３（バケット６）を移動させる位置を、積込み位置として決定する。積込み位置は、作業機３（バケット６）に積載された荷をベッセル３０１に積み込むときの、ベッセル３０１に対する作業機３（バケット６）の相対位置である。
　図７は、４回積みによるベッセル３０１への荷の積込作業の進捗を示す模式図である。図７（Ａ）は、第１回目の荷の積み込み後のベッセル３０１内の状況を示す。図７（Ｂ）、図７（Ｃ）および図７（Ｄ）は、それぞれ、第２回目、第３回目、第４回目の荷の積み込み後のベッセル３０１内の状況を示す。図７（Ｄ）には、ベッセル３０１への積込作業が完了した状態が示されている。
　図８は、積込み位置の第１の例を示す模式図である。図９は、積込み位置の第２の例を示す模式図である。図１０は、積込み位置の第３の例を示す模式図である。図８～１０には、左方から見たベッセル３０１が模式的に図示されている。図８～１０にはまた、ホイールローダ１の後方から見た（前方向に向いて見た）バケット６が、模式的に図示されている。バケット６は、幅方向に延びる刃先６ａを有している。中心点６ａＣは、バケット６の幅方向における刃先６ａの中心点である。
　ホイールローダ１はダンプトラック３００の側方（左方）からベッセル３０１へ向かって前進走行して、積込作業を行う。積込作業中のバケット６の幅方向は、ダンプトラック３００（ベッセル３０１）の前後方向（図８～１０においては、図中の左右方向）に一致する。図８～１０に示されるように、ベッセル３０１の前後方向の寸法が、バケット６の幅方向の寸法よりも大きい。
　図８～１０に示されるバケット６は、フルダンプ姿勢にある。図８～１０に示される姿勢をとるバケット６は、ダンプ方向に最大限移動している。バケット６が図８～１０に示される姿勢をとるとき、バケットシリンダ１９のシリンダストローク長さが最小になっている。
　図８には、第１回目の積込みのときの積込み位置Ａが示されている。図８には、第２回目の積込みのときの積込み位置Ｂが示されている。図９には、第３回目の積込みのときの積込み位置Ｃが示されている。図１０には、第４回目の積込みのときの積込み位置Ｄが示されている。
　図７（Ａ）には、第１回目の積み込みで積込み位置Ａから積まれた荷が、符号Ａを付して示されている。図７（Ｂ）には、第１回目の積み込みで積まれた荷の上に、第２回目の積み込みで積込み位置Ｂから積まれた荷が、符号Ｂを付して示されている。図７（Ｃ）には、第２回目までの積み込みで積まれた荷の上およびその後方に、第３回目の積み込みで積込み位置Ｃから積まれた荷が、符号Ｃを付して示されている。図７（Ｄ）には、第３回目までの積み込みで積まれた荷の上に、第４回目の積み込みで積込み位置Ｄから積まれた荷が、符号Ｄを付して示されている。
　自動化コントローラ１００は、荷をベッセル３０１に積み込むときに作業機３（バケット６）が干渉しない位置を、積込み位置Ａ、積込み位置Ｂおよび積込み位置Ｄとして、決定する。積込み位置Ａ、積込み位置Ｂおよび積込み位置Ｄは、フルダンプ姿勢のバケット６を、ホイールローダ１の後方から見た（前方向に向いて見た）ときに、バケット６の左側の端部がベッセル３０１の前方壁面３０３から所定距離だけ離れる位置として、設定される。
　バケット６の幅方向の寸法から、刃先６ａの中心点６ａＣに対するバケット６の左側の端部の相対位置が算出される。バケット６が積込み位置Ａ、積込み位置Ｂおよび積込み位置Ｄにあるとき、バケット６の左側の端部は、ダンプトラック３００の前後方向において、前方壁面３０３から所定距離だけ後方に離れている。バケット６が積込み位置Ａ、積込み位置Ｂおよび積込み位置Ｄにあるとき、バケット６の左側の端部とダンプトラック３００の前方壁面３０３との間に、ダンプトラック３００の前後方向のクリアランスが設けられている。
　自動化コントローラ１００は、ベッセル３０１に積み込まれる荷がベッセル３０１からこぼれない位置を、積込み位置Ｃとして決定する。積込み位置Ｃは、フルダンプ姿勢のバケット６を、ホイールローダ１の後方から見た（前方向に向いて見た）ときに、バケット６の右側の端部がベッセル３０１の後上縁３０６から所定距離だけ離れる位置として、設定される。バケット６の幅方向の寸法から、刃先６ａの中心点６ａＣに対するバケット６の右側の端部の相対位置が算出される。バケット６が積込み位置Ｃにあるとき、バケット６の右側の端部は、ダンプトラック３００の前後方向において、後上縁３０６から所定距離だけ前方に離れている。
　積込み位置Ａ、積込み位置Ｂ、積込み位置Ｃおよび積込み位置Ｄにおける、バケット６の刃先６ａの高さは、バケット６の容量、ベッセル３０１の容量、積込み回数（４回）、および、積込み位置の履歴から推定されるベッセル３０１内の荷の高さから、決定される。積込み位置の履歴とは、今回の積み込みが何回目であって、前回までにどの位置にどの順番で積み込みを行ったか、の履歴を示すものである。積込み位置の履歴から、ベッセル３０１内の積荷姿が推定される。ベッセル３０１内の積荷姿は、ベッセル３０１内の荷の充填率とも言える。ベッセル３０１への積み込みを続けることで、ベッセル３０１内の荷の高さが変わる。前回までの積み込みでベッセル３０１内に積まれた荷の高さに合わせて、今回の積み込みにおける刃先６ａの高さを決める。
　図８，９に示されるように、第１回目の積込み位置Ａおよび第２回目の積込み位置Ｂでの刃先６ａの高さよりも、第３回目の積込み位置Ｃでの刃先６ａの高さを高くする。図９，１０に示されるように、第３回目の積込み位置Ｃでの刃先６ａの高さよりも、第４回目の積込み位置Ｄでの刃先６ａの高さを高くする。ベッセル３０１への荷の積込作業が進捗するに従って、既に積まれた荷によってバケット６の動作が妨げられないように、刃先６ａの高さを段階的に高くしている。
　ベッセル３０１の前方壁面３０３は、ダンプトラック３００の前後方向および左右方向に対して傾斜している。前方壁面３０３は、上方に向かうに従って前方に位置するように、前斜め上方に向かって傾斜している。ベッセル３０１の前方壁面３０３の傾きに合わせて、積込み位置が決定されている。図８，１０に示されるように、積込み位置Ａおよび積込み位置Ｂよりも、積込み位置Ｄの方が、ダンプトラック３００の前方に配置されている。前方壁面３０３の角度によって、積込み位置が決定されている。
　ベッセル３０１の前上縁３０４と後上縁３０６との高さ位置は同じではなく、前上縁３０４が後上縁３０６よりも高い位置にある。ベッセル３０１の前側に、より多くの荷が積まれる。図７（Ｄ）に示されるように、前方壁面３０３に沿って荷が前上縁３０４に到達するように、積込み位置が決定されている。前方壁面３０３の高さによって、積込み位置が決定されている。
　積込み位置Ｃは、荷がその安息角を成してベッセル３０１に積み込まれるときに荷がベッセル３０１からこぼれない位置に決定される。たとえば、砂の安息角３０°を使って、後上縁３０６において荷がダンプトラック３００の前後方向に対して成す角度が３０°以下になるように、積込み位置が決定されている。
　図６に戻って、次にステップＳ３において、自動化コントローラ１００は、ホイールローダ１の自己位置を認識する。位置情報取得装置１１２でホイールローダ１の車体の現在位置を取得し、車体に対する作業機の姿勢をブーム角度センサ１２３およびバケット角度センサ１２４により取得することで、グローバル座標系におけるホイールローダ１および作業機３の現在位置を認識することができる。グローバル座標系における、ホイールローダ１および作業機３の現在位置と、ダンプトラック３００の現在位置とに基づいて、ダンプトラック３００のベッセル３０１に対するバケット６の刃先６ａの相対位置を算出することができる。
　または、知覚装置１１１を用いて、知覚装置１１１の配置位置に対するダンプトラック３００のベッセル３０１の方向および距離を取得することで、ベッセル３０１に対するバケット６の刃先６ａの現在の相対位置を算出してもよい。
　自動化コントローラ１００は、目標位置を認識する。たとえば、図７に示される４回積みによる積込作業が行われる場合に、今回の積み込みが何回目の積み込みであるかを認識する。第１回目の積み込みであれば、目標位置は積込み位置Ａであると認識される。第２回目の積み込みであれば、目標位置は積込み位置Ｂであると認識される。第３回目の積み込みであれば、目標位置は積込み位置Ｃであると認識される。第４回目の積み込みであれば、目標位置は積込み位置Ｄであると認識される。
　自動化コントローラ１００は、バケット６の現在の自己位置と、荷をベッセル３０１に積み込むバケット６がこれから向かう目標位置と、を結ぶ最適経路を生成する。上述した通り、最適経路は、走行装置４による走行の経路と、作業機３の動作の経路とを含んでいる。
　次にステップＳ４において、自動化コントローラ１００は、最適経路に沿ってホイールローダ１を走行させるとともに作業機３を動作させて、ベッセル３０１の指定の箇所に積み込みを行う。自動化コントローラ１００は、車体コントローラ５０のブレーキ制御部７１、アクセル制御部７２およびステアリング制御部８１に対し、最適経路に沿って走行装置４を走行させる指令を出力する。指令信号を受けて、走行装置４が動作する。また自動化コントローラ１００は、作業機コントローラ８０の作業機制御部８２に対し、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９を伸縮させる指令を出力する。指令信号を受けて、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９が動作する。
　ステップＳ５において、自動化コントローラ１００は、積込み回数が規定数に達したか否かを判断する。積込み回数が４回に決定されているので、第１回目、第２回目および第３回目の積み込みが終了した時点では、規定数には達していない。規定数に達していないと判断されれば（ステップＳ５においてＮＯ）、ステップＳ３に戻り、次の目標位置への最適経路が生成され、ベッセル３０１への荷の積み込みが繰り返される。
　第４回目の積み込みが終了し、積込み回数が規定数に達したと判断されれば（ステップＳ５においてＹＥＳ）、処理を終了する（図６の「終了」）。
　＜積込作業の他の例＞
　図１１は、４回積みによるベッセル３０１への荷の積込作業の第２の例を示す模式図である。図１１（Ａ）には、第１回目の積み込みで積込み位置Ｃから積まれた荷が、符号Ｃを付して示されている。図１１（Ｂ）には、第１回目の積み込みで積まれた荷の上およびその前方に、第２回目の積み込みで積込み位置Ａから積まれた荷が、符号Ａを付して示されている。図１１（Ｃ）には、第２回目までの積み込みで積まれた荷の上に、第３回目の積み込みで積込み位置Ｂから積まれた荷が、符号Ｂを付して示されている。図１１（Ｄ）には、第３回目までの積み込みで積まれた荷の上に、第４回目の積み込みで積込み位置Ｄから積まれた荷が、符号Ｄを付して示されている。
　図１１に示される積込作業において、ダンプトラック３００の前後方向における積込み位置Ａ～Ｄの位置は、図８～１０と同じである。一方、積込み位置の高さ方向の位置は、図８～１０とは異なる。第１回目の積込み位置Ｃにおける刃先６ａの高さは、図８に示される刃先６ａの高さになる。第３回目の積込み位置Ｂにおける刃先６ａの高さは、図１０に示される刃先６ａの高さになる。
　図１２は、４回積みによるベッセル３０１への荷の積込作業の第３の例を示す模式図である。図１２（Ａ）には、第１回目の積み込みで積込み位置Ａから積まれた荷が、符号Ａを付して示されている。図１２（Ｂ）には、第１回目の積み込みで積まれた荷の上およびその後方に、第２回目の積み込みで積込み位置Ｃから積まれた荷が、符号Ｃを付して示されている。図１２（Ｃ）には、第２回目までの積み込みで積まれた荷の上に、第３回目の積み込みで積込み位置Ｂから積まれた荷が、符号Ｂを付して示されている。図１２（Ｄ）には、第３回目までの積み込みで積まれた荷の上に、第４回目の積み込みで積込み位置Ｄから積まれた荷が、符号Ｄを付して示されている。
　図１２に示される積込作業において、ダンプトラック３００の前後方向における積込み位置Ａ～Ｄの位置は、図８～１０と同じである。一方、積込み位置の高さ方向の位置は、図８～１０とは異なる。第２回目の積込み位置Ｃにおける刃先６ａの高さは、図８に示される刃先６ａの高さになる。第３回目の積込み位置Ｂにおける刃先６ａの高さは、図１０に示される刃先６ａの高さになる。
　＜作用および効果＞
　上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。
　図６，８～１０に示されるように、自動化コントローラ１００は、バケット６の幅方向の寸法情報と、ベッセル３０１に関する情報とに基づいて、積込み位置を決定する。積込み位置は、荷をベッセル３０１に積み込むときの、ベッセル３０１に対するバケット６の相対位置である。
　ホイールローダ１が、自身のバケット６の幅より長い全長を持つベッセル３０１に積み込みを行う場合に、ベッセル３０１の前後方向の積込み位置を適切に管理することで、積み込みの最中にバケット６がベッセル３０１に接触したりベッセル３０１から荷がこぼれたりすることを抑制できる。したがって、ベッセル３０１への荷の積載量を増大することができる。
　図７，１１～１２に示されるように、ベッセル３０１は、荷を複数回積み込み可能な最大積載量を有している。自動化コントローラ１００は、各回の積み込みにおける積込み位置を決定する。１台のダンプトラック３００に複数回積み込みを行う場合、積込み位置を適切に選定し、その積込み位置への積み込みの順番を規定することができる。積込み回数に応じてベッセル３０１への積込み位置を変更することによって、積み込みの際の荷こぼれを抑制し、ベッセル３０１への積載量を増大することができる。
　図７，１２に示されるように、自動化コントローラ１００は、幅方向におけるバケット６の端部がベッセル３０１の前方壁面３０３から所定距離だけ後方に離れる位置を、第１回目の積込み位置とする。このように第１回目の積込み位置を決定することで、ベッセル３０１の前方壁面３０３へのバケット６の接触を抑制することができる。
　図７，１２に示されるように、自動化コントローラ１００は、幅方向におけるバケット６の端部がベッセル３０１の前方壁面３０３から後方に離れる所定距離を、荷をベッセル３０１に積み込むときにバケット６がベッセル３０１に干渉しないための距離として決定する。このように第１回目の積み込みの際の所定距離を決定することで、ベッセル３０１の前方壁面３０３へのバケット６の接触を抑制することができる。
　図１１に示されるように、自動化コントローラ１００は、幅方向におけるバケット６の端部がベッセル３０１の後上縁３０６から所定距離だけ前方に離れる位置を、第１回目の積込み位置とする。このように第１回目の積込み位置を決定することで、ベッセル３０１からの荷こぼれを抑制することができる。
　図１１に示されるように、自動化コントローラ１００は、幅方向におけるバケット６の端部がベッセル３０１の後上縁３０６から前方に離れる所定距離を、ベッセル３０１に積み込まれる荷がベッセル３０１からこぼれないための距離として決定する。たとえば、ベッセル３０１に積み込まれる荷の安息角を考慮して、所定距離を決定することができる。このように第１回目の積込み位置を決定することで、ベッセル３０１からの荷こぼれを抑制することができる。
　図５に示されるように、ベッセル３０１の後上縁３０６は、ベッセル３０１の前上縁３０４よりも低い位置にある。このような形状を有するベッセル３０１に荷を積み込むときに、後上縁３０６からの荷こぼれを発生させないようにすることが求められる。幅方向におけるバケット６の端部がベッセル３０１の後上縁３０６から所定距離だけ前方に離れる位置を積込み位置として決定することで、ベッセル３０１からの荷こぼれを抑制することができる。
　図８～１０に示されるように、自動化コントローラ１００は、バケット６がフルダンプ姿勢にあるときのバケット６の刃先６ａの、ベッセル３０１に対する相対位置を決定する。積込み位置でバケット６がフルダンプ姿勢にあるときのバケット６の位置を規定することで、バケット６がベッセル３０１の側面に接触することを回避できる。積込み回数によって刃先６ａの高さを変えることで、既に積まれた荷にバケット６が接触することも回避することができる。
　図１に示されるように、ホイールローダ１は、走行装置４、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９を備えている。走行装置４、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９は、作業機３をベッセル３０１に対し相対移動させることができる。バケット６に積載された荷をベッセル３０１に積み込むときに、走行装置４、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９を適切に動作させて、バケット６を積込み位置に確実に移動させることができる。
　上記の実施形態で説明した、ホイールローダ１の自動制御システムを構成する自動化コントローラ１００は、必ずしもホイールローダ１に搭載されていなくてもよい。ホイールローダ１の外部のコントローラが、自動化コントローラ１００を構成するシステムを構築してもよい。外部のコントローラが、バケット６の幅方向の寸法情報と、ベッセル３０１に関する情報とに基づいて、ベッセル３０１に対するバケット６の相対位置である積込み位置Ａ～Ｄを決定してもよい。
　外部のコントローラは、ホイールローダ１の作業現場に配置されてもよく、ホイールローダ１の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。外部のコントローラは、可搬式の機器であってもよい。外部のコントローラは、ノートパソコン、タブレットコンピュータ、スマートフォンなどの、作業者が携帯して使用可能な携帯機器であってもよい。
　実施形態では、ホイールローダ１はキャブ５を備えており、オペレータがキャブ５に搭乗する有人車両である例について説明した。ホイールローダ１は、無人車両であってもよい。ホイールローダ１は、オペレータが搭乗して操作するためのキャブ５を備えていなくてもよい。ホイールローダ１は、搭乗したオペレータによる操縦機能を搭載していなくてもよい。ホイールローダ１は、遠隔操縦専用の作業機械であってもよい。ホイールローダ１の操縦は、遠隔操縦装置からの無線信号により行われてもよい。
　実施形態では、自動化コントローラ１００が、ホイールローダ１によるダンプトラック３００への積込作業を自動化するマシンコントロールをする例について説明した。コントローラが決定した積込み位置を、ホイールローダ１を操縦するオペレータの運転席の前方のディスプレイに表示して、オペレータはその積込み位置に従って積込作業を行う、マシンガイダンス機能が実現されてもよい。
　実施形態では、作業機械の一例としてホイールローダ１を挙げているが、他の種類の積込機械にも適用可能である。積込機械は、履帯式ローダであってもよい。積込機械は、ショベルであってもよい。ショベルは、油圧ショベル、機械式のロープショベル、またはハイブリッドショベルであってもよい。ショベルは、バックホウであってもよく、ローディングショベルであってもよい。積込機械は、バケットクレーンであってもよい。積込機械が、作業機と、作業機を支持する旋回体と、旋回体を旋回させる旋回動作部とを備える場合、旋回動作部が「移動動作部」に含まれる。旋回動作部は、たとえば旋回モータである。旋回モータは、油圧モータであってもよく、電気モータであってもよい。
　＜付記＞
　以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
　（付記１）
　作業機械を含むシステムであって、前記作業機械は作業機を有し、
　前記作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得する情報取得部と、
　前記作業機の幅方向の寸法情報と、前記容器に関する情報とに基づいて、前記荷を前記容器に積み込むときの前記容器に対する前記作業機の相対位置である積込み位置を決定する、コントローラと、を備える、システム。
　（付記２）
　前記コントローラは、前記作業機械に備えられる、付記１に記載のシステム。
　（付記３）
　前記容器は、前記荷を複数回積み込み可能な最大積載量を有し、
　前記コントローラは、各回の積み込みにおける前記積込み位置を決定する、付記１または付記２に記載のシステム。
　（付記４）
　前記コントローラは、前記幅方向における前記作業機の端部が前記容器の前方の壁面から所定距離だけ後方に離れる位置を、第１回目の前記積込み位置とする、付記３に記載のシステム。
　（付記５）
　前記コントローラは、前記荷を前記容器に積み込むときに前記作業機が前記容器に干渉しないための距離として、前記所定距離を決定する、付記４に記載のシステム。
　（付記６）
　前記コントローラは、前記幅方向における前記作業機の端部が前記容器の後方の縁部から所定距離だけ前方に離れる位置を、第１回目の前記積込み位置とする、付記３に記載のシステム。
　（付記７）
　前記コントローラは、前記容器に積み込まれる荷が前記容器からこぼれないための距離として、前記所定距離を決定する、付記６に記載のシステム。
　（付記８）
　前記容器の後方の縁部は、前記容器の前方の縁部よりも低い位置にある、付記６または付記７に記載のシステム。
　（付記９）
　前記作業機は、先端にバケットを有し、
　前記コントローラは、前記バケットがフルダンプ姿勢にあるときの前記バケットの先端部の、前記容器に対する相対位置を決定する、付記４から付記８のいずれか１つに記載のシステム。
　（付記１０）
　前記作業機を前記容器に対し相対移動させる移動動作部をさらに備える、付記１から付記９のいずれか１つに記載のシステム。
　今回開示された実施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、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。
　１　ホイールローダ、２　車体フレーム、２ａ　前フレーム、２ｂ　後フレーム、３　作業機、４　走行装置、４ａ，４ｂ　走行輪、５　キャブ、６　バケット、６ａ　刃先、６ａＣ　中心点、８　操作装置、９　ブームピン、１１　ステアリングシリンダ、１３　作業機ポンプ、１４　ブーム、１５　リンク、１６　ブームシリンダ、１７　バケットピン、１８　ベルクランク、１８ａ　支持ピン、１８ｂ，１８ｃ　連結ピン、１９　バケットシリンダ、２１　エンジン、２３　トランスミッション、２５　アクスル、３２　メインバルブ、３５，３６　電磁比例制御弁、４１　アクセルペダル、４２　作業機操作レバー、５０　車体コントローラ、５１　機械モニタ、６０　エンジンコントローラ、７０　トランスミッションコントローラ、７１　ブレーキ制御部、７２　アクセル制御部、８０　作業機コントローラ、８１　ステアリング制御部、８２　作業機制御部、１００　自動化コントローラ、１０１　位置推定部、１０２　パスプランニング部、１０３　経路追従制御部、１１０　外界情報取得部、１１１　知覚装置、１１２　位置情報取得装置、１２０　車体情報取得部、１２１　アーティキュレート角度センサ、１２２　車両速度センサ、１２３　ブーム角度センサ、１２４　バケット角度センサ、１２５　ブームシリンダ圧力センサ、１３０　インターフェース、１３１　自動化切替スイッチ、１３２　エンジン緊急停止スイッチ、１３３　モードランプ、１４０　アクチュエータ、１４１　ブレーキＥＰＣ、１４２　ステアリングＥＰＣ、１４３　作業機ＥＰＣ、１４４　ＨＭＴ、３００　ダンプトラック、３０１　ベッセル、３０２　底面、３０３　前方壁面、３０４　前上縁、３０５　後方傾斜面、３０６　後上縁。

Claims (13)

  1. 　作業機械を含むシステムであって、前記作業機械は作業機を有し、
    　前記作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得する情報取得部と、
    　前記作業機の幅方向の寸法情報と、前記容器に関する情報とに基づいて、前記荷を前記容器に積み込むときの前記容器に対する前記作業機の相対位置である積込み位置を決定する、コントローラと、を備える、システム。
  2. 　前記コントローラは、前記作業機械に備えられる、請求項１に記載のシステム。
  3. 　前記容器は、前記荷を複数回積み込み可能な最大積載量を有し、
    　前記コントローラは、各回の積み込みにおける前記積込み位置を決定する、請求項１に記載のシステム。
  4. 　前記コントローラは、前記幅方向における前記作業機の端部が前記容器の前方の壁面から所定距離だけ後方に離れる位置を、第１回目の前記積込み位置とする、請求項３に記載のシステム。
  5. 　前記コントローラは、前記荷を前記容器に積み込むときに前記作業機が前記容器に干渉しないための距離として、前記所定距離を決定する、請求項４に記載のシステム。
  6. 　前記コントローラは、前記幅方向における前記作業機の端部が前記容器の後方の縁部から所定距離だけ前方に離れる位置を、第１回目の前記積込み位置とする、請求項３に記載のシステム。
  7. 　前記コントローラは、前記容器に積み込まれる荷が前記容器からこぼれないための距離として、前記所定距離を決定する、請求項６に記載のシステム。
  8. 　前記容器の後方の縁部は、前記容器の前方の縁部よりも低い位置にある、請求項７に記載のシステム。
  9. 　前記作業機は、先端にバケットを有し、
    　前記コントローラは、前記バケットがフルダンプ姿勢にあるときの前記バケットの先端部の、前記容器に対する相対位置を決定する、請求項４または請求項６に記載のシステム。
  10. 　前記作業機を前記容器に対し相対移動させる移動動作部をさらに備える、請求項１または請求項２に記載のシステム。
  11. 　作業機の幅方向の寸法情報を取得することと、
    　前記作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得することと、
    　前記作業機の前記寸法情報と、前記容器に関する情報とに基づいて、前記荷を前記容器に積み込むときに前記容器に対して前記作業機を移動させる位置を積込み位置として決定することと、を備える、作業機械の制御方法。
  12. 　作業機械を含むシステムであって、前記作業機械は作業機を有し、
    　前記作業機に積載された荷が積み込まれる容器に関する情報を取得する情報取得部と、
    　前記作業機の幅方向の寸法情報と、前記容器の前後方向の寸法情報とに基づいて、前記荷を前記容器に積み込む前記作業機が向かう目標位置を決定する、コントローラと、を備える、システム。
  13. 　前記コントローラは、前記作業機械に備えられる、請求項１２に記載のシステム。
PCT/JP2023/031875 2022-09-20 2023-08-31 作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法 WO2024062899A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022148962A JP2024043780A (ja) 2022-09-20 2022-09-20 作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
JP2022-148962 2022-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024062899A1 true WO2024062899A1 (ja) 2024-03-28

Family

ID=90454201

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/031875 WO2024062899A1 (ja) 2022-09-20 2023-08-31 作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2024043780A (ja)
WO (1) WO2024062899A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2022075200A (ja) * 2020-11-06 2022-05-18 日立建機株式会社 車両管理システム
JP2022078605A (ja) * 2020-11-13 2022-05-25 株式会社日立製作所 積載作業支援システム

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
JP2022075200A (ja) * 2020-11-06 2022-05-18 日立建機株式会社 車両管理システム
JP2022078605A (ja) * 2020-11-13 2022-05-25 株式会社日立製作所 積載作業支援システム

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024043780A (ja) 2024-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2017218993B2 (en) Control system for a machine
US9487931B2 (en) Excavation system providing machine cycle training
US20170073935A1 (en) Control System for a Rotating Machine
US20170073925A1 (en) Control System for a Rotating Machine
EP3851590B1 (en) System and method of controlling wheel loader
CN111954739B (zh) 装载机械的控制装置及装载机械的控制方法
US9454147B1 (en) Control system for a rotating machine
US20200291615A1 (en) Control system for work vehicle, control method, and work vehicle
CN112424427A (zh) 作业机械的控制装置及控制方法
KR20210105138A (ko) 휠 로더의 제어 시스템 및 방법
WO2024062899A1 (ja) 作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
US20220365536A1 (en) Real-time surface scanning and estimation of ground characteristics for ground compacting work machines
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
WO2024057961A1 (ja) 作業機械を含むシステム、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法
WO2024057959A1 (ja) 作業機械を含むシステム、作業機械のコントローラ、および作業機械の制御方法
WO2024043074A1 (ja) 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
WO2024053443A1 (ja) 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
WO2024043075A1 (ja) 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
CA3094497A1 (en) Method and system for operating implement assemblies of machines
US11953337B2 (en) System and method for assisted positioning of transport vehicles for material discharge in a worksite
WO2020203804A1 (ja) 作業車両、作業車両の制御装置、および作業車両の方向特定方法
US20240068201A1 (en) Work machine control system and work machine control method

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: 23868023

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1