WO2024070357A1 - 作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法 - Google Patents

作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法 Download PDF

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WO2024070357A1
WO2024070357A1 PCT/JP2023/030464 JP2023030464W WO2024070357A1 WO 2024070357 A1 WO2024070357 A1 WO 2024070357A1 JP 2023030464 W JP2023030464 W JP 2023030464W WO 2024070357 A1 WO2024070357 A1 WO 2024070357A1
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WO
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work machine
slope
toe
design
target
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/030464
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English (en)
French (fr)
Inventor
安曇 市川
佑基 島野
純仁 原田
永至 石橋
Original Assignee
株式会社小松製作所
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Publication date
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    • 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
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices

Definitions

  • This disclosure relates to a work machine control system, a work machine, and a work machine control method.
  • a technique for excavating an excavation target based on a target construction surface In the technical field related to work machines, there is known a technique for excavating an excavation target based on a target construction surface.
  • Known techniques for excavating an excavation target based on a target construction surface include a machine guidance technique that presents a guidance image showing the relative position between the target construction surface and the bucket of the work machine to the operator of the work machine, and a machine control technique that assists and controls the operation of the operator so that the bucket of the work machine moves according to the target construction surface.
  • Patent Document 1 discloses an example of the machine control technique.
  • the target construction surface may be defined by multiple design surfaces with mutually different gradients.
  • the target construction surface when forming a slope, a top of slope, and a toe of slope in an excavation target, the target construction surface may be defined by a first design surface showing the target shape of the slope, a second design surface connected to the top of the first design surface, and a third design surface connected to the bottom of the first design surface.
  • the gradients of the first design surface and the second design surface are different.
  • the toe is defined at the boundary between the first design surface and the second design surface.
  • the gradients of the first design surface and the third design surface are different.
  • the toe is defined at the boundary between the first design surface and the third design surface.
  • the bucket is controlled to move continuously according to both the second design surface and the first design surface in order to form the toe, there is a possibility that the bucket will not be able to follow the second design surface and the first design surface when the bucket passes the boundary between the second design surface and the first design surface, for example due to a control delay. As a result, the toe may not be constructed in the desired shape. For this reason, a technique is known in which an extension surface with the same gradient as the gradient of the first design surface is created in the slope direction of the first design surface, and the work machine is controlled so that the bucket moves continuously according to both the extension surface and the first design surface.
  • the slope is constructed in the desired shape by separately executing a process of controlling the work machine so that the bucket moves continuously according to both the extension surface and the first design surface, and a process of controlling the work machine so that the bucket moves according to the second design surface.
  • an extension surface is created not only in the slope direction of the first design surface but also in the toe direction, if the work machine is controlled so that the bucket moves continuously according to both the first design surface and the extension surface, the bucket may dig into the third design surface, and the excavation target may not be constructed in the desired shape.
  • the purpose of this disclosure is to excavate the target into a desired shape.
  • a control system for a work machine which includes a construction data storage unit that stores multiple design surfaces set for the excavation target of the work machine, an extension surface creation unit that creates extension surfaces in both the toe and toe directions by extending a target construction surface that indicates the target shape of the slope of the excavation target specified from among the multiple design surfaces, and a work machine control unit that controls the work machine of the work machine based on the extension surface in the toe direction and the target construction surface without using the extension surface in the toe direction when extension surfaces are created in both the toe and toe directions.
  • the excavation target is constructed into the desired shape.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing a cab of a work machine according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control system for a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining a target construction surface and an expansion surface.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a target construction surface and an expansion surface.
  • FIG. 7 is a flowchart showing a control method for a work machine according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a display screen displayed on the display device according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the processing of the work machine control unit according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating a computer system according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a work machine 1 according to an embodiment.
  • Fig. 2 is a schematic diagram showing the work machine 1 according to an embodiment.
  • Fig. 3 is a diagram showing a cab 2 of the work machine 1 according to an embodiment.
  • the work machine 1 operates at a work site.
  • the work machine 1 is a hydraulic excavator.
  • the work machine 1 will be referred to as the hydraulic excavator 1 as appropriate.
  • the hydraulic excavator 1 includes a running body 3, a rotating body 4, a work machine 5, a hydraulic cylinder 6, an operating device 7, an on-board monitor 8, a position sensor 9, an inclination sensor 10, an attitude sensor 11, and a control device 12.
  • a three-dimensional site coordinate system (Xg, Yg, Zg) is defined at the work site.
  • a three-dimensional vehicle body coordinate system (Xm, Ym, Zm) is defined on the rotating body 4.
  • the site coordinate system is composed of the Xg axis, which extends north-south from the site reference point Og defined at the work site, the Yg axis, which extends east-west from the site reference point Og, and the Zg axis, which extends vertically from the site reference point Og.
  • the vehicle body coordinate system is composed of the Xm axis extending in the fore-and-aft direction of the rotating body 4 from the representative point Om defined on the rotating body 4, the Ym axis extending in the left-right direction of the rotating body 4 from the representative point Om, and the Zm axis extending in the up-and-down direction of the rotating body 4 from the representative point Om.
  • the +Xm direction is the front of the rotating body 4
  • the -Xm direction is the rear of the rotating body 4
  • the +Ym direction is the left of the rotating body 4
  • the -Ym direction is the right of the rotating body 4
  • the +Zm direction is above the rotating body 4
  • the -Zm direction is below the rotating body 4.
  • the running body 3 runs while supporting the rotating body 4.
  • the running body 3 has a pair of tracks 3A.
  • the running body 3 runs due to the rotation of the tracks 3A.
  • the running motion of the running body 3 includes forward motion and reverse motion.
  • the hydraulic excavator 1 can move around the work site using the running body 3.
  • the rotating body 4 is supported by the running body 3.
  • the rotating body 4 is positioned above the running body 3.
  • the rotating body 4 rotates around the rotation axis RX while supported by the running body 3.
  • the rotation axis RX is parallel to the Zm axis.
  • the rotation of the rotating body 4 includes left rotation and right rotation.
  • the driver's cab 2 is provided on the rotating body 4.
  • the work machine 5 is supported by the rotating body 4.
  • the work machine 5 performs work.
  • the work performed by the work machine 5 includes an excavation work for excavating an excavation target and a loading work for loading the excavated material onto a loading target.
  • the work machine 5 includes a boom 5A, an arm 5B, and a bucket 5C.
  • the base end of the boom 5A is rotatably connected to the front of the rotating body 4.
  • the base end of the arm 5B is rotatably connected to the tip of the boom 5A.
  • the base end of the bucket 5C is rotatably connected to the tip of the arm 5B.
  • the hydraulic cylinder 6 operates the work machine 5.
  • the hydraulic cylinder 6 includes a boom cylinder 6A, an arm cylinder 6B, and a bucket cylinder 6C.
  • the boom cylinder 6A raises and lowers the boom 5A.
  • the arm cylinder 6B performs digging and dumping operations on the arm 5B.
  • the bucket cylinder 6C performs digging and dumping operations on the bucket 5C.
  • the base end of the boom cylinder 6A is connected to the rotating body 4.
  • the tip end of the boom cylinder 6A is connected to the boom 5A.
  • the base end of the arm cylinder 6B is connected to the boom 5A.
  • the tip end of the arm cylinder 6B is connected to the arm 5B.
  • the base end of the bucket cylinder 6C is connected to the arm 5B.
  • the tip end of the bucket cylinder 6C is connected to the bucket 5C.
  • the operating device 7 is disposed in the cab 2.
  • the operating device 7 is operated to operate at least one of the traveling body 3, the rotating body 4, and the work machine 5.
  • the operating device 7 is operated by an operator seated in the cab 2.
  • the operator can operate the operating device 7 while seated in the operator's seat 14 disposed in the cab 2.
  • the operating device 7 includes a left working lever 7A and a right working lever 7B that are operated to operate the rotating body 4 and the working machine 5, a left traveling lever 7C and a right traveling lever 7D that are operated to operate the traveling body 3, and a left foot pedal 7E and a right foot pedal 7F.
  • the arm 5B When the left working lever 7A is operated in the forward/backward direction, the arm 5B performs a dumping operation or an excavation operation.
  • the rotating body 4 When the left working lever 7A is operated in the left/right direction, the rotating body 4 performs a left swinging operation or a right swinging operation.
  • the bucket 5C When the right working lever 7B is operated in the left/right direction, the bucket 5C performs an excavation operation or a dumping operation.
  • the boom 5A When the right working lever 7B is operated in the forward/backward direction, the boom 5A performs a lowering operation or a raising operation.
  • the rotating body 4 performs a right swinging operation or a left swinging operation
  • the arm 5B performs a dumping operation or an excavation operation.
  • the left foot pedal 7E is linked to the left travel lever 7C.
  • the right foot pedal 7F is linked to the right travel lever 7D.
  • the in-vehicle monitor 8 is disposed in the driver's cab 2.
  • the in-vehicle monitor 8 is disposed to the right front of the driver's seat 14.
  • the in-vehicle monitor 8 has a display device 8A, an input device 8B, and an alarm device 8C.
  • the display device 8A displays the specified display data.
  • Examples of the display device 8A include a flat panel display such as a liquid crystal display (LCD) or an organic electroluminescence display (OELD).
  • LCD liquid crystal display
  • OELD organic electroluminescence display
  • the input device 8B generates input data when operated by an operator.
  • Examples of the input device 8B include a button switch, a computer keyboard, and a touch panel.
  • the alarm device 8C outputs a specified alarm.
  • the alarm device 8C is an audio output device that outputs an alarm sound.
  • the alarm device 8C may also be a light-emitting device that outputs an alarm light.
  • the position sensor 9 detects the position of the rotating unit 4 in the site coordinate system.
  • the position sensor 9 detects the position of the rotating unit 4 in the site coordinate system using a Global Navigation Satellite System (GNSS).
  • the Global Navigation Satellite System includes a Global Positioning System (GPS).
  • GPS Global Positioning System
  • the Global Navigation Satellite System detects a position defined by coordinate data of latitude, longitude, and altitude.
  • the position sensor 9 includes a GNSS receiver that receives GNSS radio waves from a GNSS satellite.
  • the position sensor 9 is disposed on the rotating unit 4. In an embodiment, the position sensor 9 is disposed on a counterweight of the rotating unit 4.
  • the position sensor 9 includes a first position sensor 9A and a second position sensor 9B.
  • the first position sensor 9A and the second position sensor 9B are arranged at different positions on the rotating body 4. In the embodiment, the first position sensor 9A and the second position sensor 9B are arranged at a distance in the left-right direction on the rotating body 4.
  • the first position sensor 9A detects a first positioning position indicating the position where the first position sensor 9A is located.
  • the second position sensor 9B detects a second positioning position indicating the position where the second position sensor 9B is located.
  • the tilt sensor 10 detects the acceleration and angular velocity of the rotating body 4.
  • the tilt sensor 10 includes an inertial measurement unit (IMU).
  • IMU inertial measurement unit
  • the tilt sensor 10 is disposed on the rotating body 4. In the embodiment, the tilt sensor 10 is installed below the cab 2.
  • the attitude sensor 11 detects the attitude of the work machine 5.
  • the attitude of the work machine 5 includes the angle of the work machine 5.
  • the attitude sensor 11 includes a first attitude sensor 11A that detects the angle of the boom 5A relative to the rotating body 4, a second attitude sensor 11B that detects the angle of the arm 5B relative to the boom 5A, and a third attitude sensor 11C that detects the angle of the bucket 5C relative to the arm 5B.
  • the attitude sensor 11 may be a stroke sensor that detects the stroke of the hydraulic cylinder 6, or a potentiometer that detects the angle of the work machine 5.
  • Control System 4 is a block diagram showing a control system 30 of the work machine 1 according to the embodiment.
  • the hydraulic excavator 1 is equipped with the control system 30.
  • the control system 30 has an on-board monitor 8, a position sensor 9, an inclination sensor 10, an attitude sensor 11, and a control device 12.
  • the control device 12 controls the hydraulic excavator 1.
  • the control device 12 includes a computer system.
  • the in-vehicle monitor 8 has a controller 40.
  • the controller 40 has a construction data storage unit 15, an input data acquisition unit 18, an extended surface creation unit 23, and a display control unit 25.
  • the control device 12 has a vehicle body data storage unit 16, an operation data acquisition unit 17, a sensor data acquisition unit 19, a position and orientation calculation unit 20, an inclination angle calculation unit 21, a work implement position calculation unit 22, a slope determination unit 24, a travel control unit 26, a turning control unit 27, and a work implement control unit 28.
  • the construction data storage unit 15 stores multiple design surfaces that are set at the work site.
  • the multiple design surfaces are set as the excavation target of the hydraulic excavator 1 at the work site.
  • the design surfaces are created by a computer system that exists outside the hydraulic excavator 1.
  • the design surfaces are created in a facility external to the hydraulic excavator 1, such as a design room.
  • the design surfaces are surfaces that are defined in the site coordinate system.
  • the multiple design surfaces define a target construction surface that indicates the target shape of the excavation target.
  • the hydraulic excavator 1 excavates the excavation target based on the target construction surface.
  • the vehicle body data storage unit 16 stores vehicle body data of the hydraulic excavator 1.
  • the vehicle body data of the hydraulic excavator 1 includes the dimensions of the working equipment 5.
  • the dimensions of the working equipment 5 include the length of the boom 5A, the length of the arm 5B, and the length of the bucket 5C.
  • the vehicle body data of the hydraulic excavator 1 also includes the dimensions of the running body 3 and the dimensions of the rotating body 4.
  • the operation data acquisition unit 17 acquires operation data generated by operating the operation device 7.
  • the input data acquisition unit 18 acquires input data generated by operating the input device 8B.
  • the sensor data acquisition unit 19 acquires detection data from the position sensor 9, the tilt sensor 10, and the attitude sensor 11.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the position and azimuth of the rotating body 4 in the on-site coordinate system based on the detection data of the position sensor 9.
  • the position sensor 9 includes a GNSS receiver that receives GNSS radio waves.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the position and azimuth of the rotating body 4 based on the GNSS radio waves.
  • the azimuth of the rotating body 4 is, for example, the azimuth of the rotating body 4 based on the Xg axis.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the position of the rotating body 4 based on at least one of the first positioning position detected by the first position sensor 9A and the second positioning position detected by the second position sensor 9B.
  • the position and orientation calculation unit 20 calculates the azimuth angle of the rotating body 4 based on the relative position between the first positioning position detected by the first position sensor 9A and the second positioning position detected by the second position sensor 9B.
  • the inclination angle calculation unit 21 calculates the inclination angle of the rotating body 4 based on the detection data of the inclination sensor 10.
  • the inclination angle of the rotating body 4 includes the roll angle and pitch angle of the rotating body 4.
  • the roll angle refers to the inclination angle of the rotating body 4 in the inclination direction centered on the Xg axis.
  • the pitch angle refers to the inclination angle of the rotating body 4 in the inclination direction centered on the Yg axis.
  • the inclination angle calculation unit 21 calculates the roll angle and pitch angle of the rotating body 4 based on the detection data of the inclination sensor 10.
  • the work implement position calculation unit 22 calculates the position of the work implement 5 based on the position of the work machine 1 calculated by the position and orientation calculation unit 20.
  • the work implement position calculation unit 22 calculates the position of the work implement 5 in the site coordinate system based on the vehicle body data of the hydraulic excavator 1 stored in the vehicle body data storage unit 16, the position and azimuth of the rotating body 4 calculated by the position and orientation calculation unit 20, the inclination angle of the rotating body 4 calculated by the inclination angle calculation unit 21, and the detection data of the attitude sensor 11.
  • the position of the work implement 5 includes the position of the bucket 5C.
  • the position of the bucket 5C includes the position of the cutting edge 5D provided at the tip of the bucket 5C.
  • the extended surface creation unit 23 creates extended surfaces in both the slope toe and slope toe directions by extending a target construction surface that indicates the target shape of the slope to be excavated, which is specified from among multiple design surfaces.
  • the slope toe determination unit 24 determines whether or not a slope toe exists at the boundary between the target construction surface and an adjacent design surface based on the relative positions of the adjacent design surface and the extension surface that are connected to the target construction surface among the multiple design surfaces.
  • the display control unit 25 controls the display device 8A of the in-vehicle monitor 8.
  • the display control unit 25 causes the display device 8A to display specified display data.
  • the driving control unit 26 controls the running body 3 based on the operation data of the operation device 7 acquired by the operation data acquisition unit 17.
  • the rotation control unit 27 controls the rotating body 4 based on the operation data of the operation device 7 acquired by the operation data acquisition unit 17.
  • the work machine control unit 28 controls the work machine 5. Controlling the work machine 5 includes controlling the hydraulic cylinder 6. The work machine control unit 28 controls the work machine 5 based on the operation data of the operation device 7 acquired by the operation data acquisition unit 17. The work machine control unit 28 also assists in controlling the operator's operation so that the bucket 5C of the work machine 5 moves according to the target construction surface. The work machine control unit 28 assists in controlling the work machine 5 so that the blade tip 5D of the bucket 5C calculated by the work machine position calculation unit 22 follows the target construction surface specified by the operator.
  • FIG. 5 and 6 are diagrams for explaining the target construction surface 150 and the expansion surface 13.
  • the target construction surface 150 is defined by a first design surface 15B showing the target shape of the slope 50, a second design surface 15A connected to the top of the first design surface 15B, and a third design surface 15C connected to the bottom of the first design surface 15B.
  • Each of the first design surface 15B, the second design surface 15A, and the third design surface 15C is a plane.
  • the gradient of the first design surface 15B is different from the gradient of the second design surface 15A.
  • the shoulder 51 is defined at the boundary between the first design surface 15B and the second design surface 15A.
  • the gradient of the first design surface 15B is different from the gradient of the third design surface 15C.
  • the toe 52 is defined at the boundary between the first design surface 15B and the third design surface 15C.
  • the bucket 5C is controlled to move continuously in accordance with both the second design surface 15A and the first design surface 15B in order to form the slope shoulder 51 with the bucket 5C, when the bucket 5C passes the boundary between the second design surface 15A and the first design surface 15B, there is a possibility that the bucket 5C will not be able to fully follow the second design surface 15A and the first design surface 15B due to, for example, a control delay. As a result, there is a possibility that the slope shoulder 51 will not be constructed in the desired shape.
  • the extension surface creation unit 23 creates an extension surface 13 with the same gradient as that of the design surface.
  • the extension surface creation unit 23 creates an extension surface 13 in each of the excavation start direction and the excavation end direction of the second design surface 15A.
  • a start side extension surface 13A is created in the excavation start direction of the second design surface 15A
  • an end side extension surface 13B is created in the excavation end direction of the second design surface 15A.
  • the gradients of the start side extension surface 13A, the second design surface 15A, and the end side extension surface 13B are the same.
  • the start side extension surface 13A is created so as to be connected to the excavation start side end of the second design surface 15A.
  • the start side extension surface 13A is created so as to be extended from the excavation start side end of the second design surface 15A in the excavation start direction.
  • the end side expansion surface 13B is created so as to connect to the excavation end side end of the second design surface 15A.
  • the end side expansion surface 13B is created so as to expand from the excavation end side end of the second design surface 15A in the excavation end direction.
  • the work machine 5 is assisted controlled so that the cutting edge 5D of the bucket 5C moves continuously according to the start side expansion surface 13A, the second design surface 15A, and the end side expansion surface 13B. This forms the top surface of the excavation target that constitutes part of the slope shoulder 51.
  • the process of forming the top surface of the excavation target is carried out separately from the process of forming the slope 50 of the excavation target. For example, after the top surface of the excavation target is formed, the process of forming the slope 50 of the excavation target is started. Note that the slope 50 of the excavation target may be formed before the top surface of the excavation target is formed.
  • the extension surface creation unit 23 creates extension surfaces 13 in each of the toe and toe directions of the first design surface 15B.
  • the toe side is the excavation start side
  • the toe side is the excavation end side.
  • the toe side extension surface 13C is created in the toe direction of the first design surface 15B
  • the toe side extension surface 13D is created in the toe direction of the first design surface 15B.
  • the slopes of the toe side extension surface 13C, the first design surface 15B, and the toe side extension surface 13D are the same.
  • the toe side extension surface 13C is created so as to connect to the toe side end of the first design surface 15B.
  • the toe side extension surface 13C is created so as to extend in the toe direction from the toe side end of the first design surface 15B.
  • the toe-side expansion surface 13D is created so as to connect to the toe-side end of the first design surface 15B.
  • the toe-side expansion surface 13D is created so as to expand from the toe-side end of the first design surface 15B in the toe direction.
  • the work machine 5 is assisted and controlled so that the cutting edge 5D of the bucket 5C moves continuously according to the toe-side expansion surface 13C and the first design surface 15B.
  • the top surface of the excavation target and the upper part of the slope 50 are formed, forming the toe 51.
  • the slope shoulder 51 is constructed into the desired shape by separately carrying out a process of controlling the work machine 5 so that the bucket 5C moves continuously according to the start side expansion surface 13A, the second design surface 15A, and the end side expansion surface 13B, and a process of controlling the work machine 5 so that the bucket 5C moves continuously according to the slope shoulder side expansion surface 13C and the first design surface 15B.
  • the work machine 5 When forming the slope 50, the work machine 5 is assisted and controlled so that the cutting edge 5D of the bucket 5C moves continuously according to the toe-side expansion surface 13C, the first design surface 15B, and the toe-side expansion surface 13D, so that the slope 50 may be formed properly.
  • the toe-side expansion surface 13D when the toe-side expansion surface 13D is created, if the work machine 5 is controlled so that the bucket 5C moves continuously according to both the first design surface 15B and the toe-side expansion surface 13D, the bucket 5C may dig into the third design surface 15C, and the excavation target may not be constructed in the desired shape.
  • the work machine control unit 28 assists in controlling the work machine 5 based on the toe-side extension surface 13C, which is the extension surface 13 in the toe direction, and the first design surface 15B, without using the toe-side extension surface 13D, which is the extension surface 13 in the toe direction.
  • the work machine control unit 28 disables the toe-side extension surface 13D and assists in controlling the work machine 5 so that the cutting edge 5D of the bucket 5C moves only according to the toe-side extension surface 13C and the first design surface 15B.
  • Control method 7 is a flowchart showing a method for controlling the hydraulic excavator 1 according to the embodiment.
  • a plurality of design surfaces are stored in the construction data storage unit 15.
  • the operator of the hydraulic excavator 1 operates the input device 8B to specify a target construction surface 150 indicating a target shape of the slope 50 to be excavated from among the plurality of design surfaces.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a display screen displayed on the display device 8A according to the embodiment. At least a first design surface 15B, a second design surface 15A, and a third design surface 15C are stored in the construction data storage unit 15. The operator operates the input device 8B to specify the first design surface 15B from among the first design surface 15B, the second design surface 15A, and the third design surface 15C as the target construction surface 150 indicating the target shape of the slope 50.
  • the input data acquisition unit 18 acquires input data from the input device 8B. Based on the input data from the input device 8B, the input data acquisition unit 18 designates the first design surface 15B as the target construction surface 150 indicating the target shape of the slope 50 from among the first design surface 15B, the second design surface 15A, and the third design surface 15C (step S1).
  • the extension surface creation unit 23 creates an extension surface 13 based on the first design surface 15B specified as the target construction surface 150.
  • the extension surface creation unit 23 creates an extension surface 13 by extending the first design surface 15B in both the slope toe direction and the slope toe direction. As described with reference to FIG. 6, the extension surface creation unit 23 creates a slope toe side extension surface 13C and a slope toe side extension surface 13D (step S2).
  • the slope toe determination unit 24 determines whether or not a slope toe exists at the boundary between the first design surface 15B and the adjacent design surface, based on the relative positions of the extension surface 13 and the adjacent design surface connected to the first design surface 15B, which is the target construction surface 150 (step S3).
  • the toe of the slope determination unit 24 determines whether or not the adjacent design surface is located at a higher position than the extension surface 13 at the same point in the horizontal direction. If the toe of the slope determination unit 24 determines that the adjacent design surface is located at a higher position than the extension surface 13 at the same point in the horizontal direction, it determines that a toe of the slope exists at the boundary between the first design surface 15B and the adjacent design surface.
  • the adjacent design surface connected to the first design surface 15B includes a second design surface 15A connected to the top of the first design surface 15B and a third design surface 15C connected to the bottom of the first design surface 15B.
  • the position of the second design surface 15A coincides with the position of at least a part of the toe-side extension surface 13C.
  • the position of the third design surface 15C coincides with the position of at least a part of the toe-side extension surface 13D.
  • the toe-side determination unit 24 determines whether the second design surface 15A is located at a higher position than the toe-side extension surface 13C at the same point in the horizontal direction.
  • the toe-side determination unit 24 determines whether the third design surface 15C is located at a higher position than the toe-side extension surface 13D at the same point in the horizontal direction.
  • the second design surface 15A is located lower than the toe-side expansion surface 13C.
  • the third design surface 15C is located higher than the toe-side expansion surface 13D. Therefore, the toe-of-slope determination unit 24 determines that there is no toe-of-slope at the boundary between the first design surface 15B and the second design surface 15A. The toe-of-slope determination unit 24 determines that there is a toe-of-slope at the boundary between the first design surface 15B and the third design surface 15C.
  • step S3 If it is determined in step S3 that the toe of the slope exists at the boundary between the first design surface 15B and the third design surface 15C (step S3: Yes), the work machine control unit 28 controls the work machine 5 based on the toe-side extension surface 13C, which is the extension surface 13 in the toe direction, the first design surface 15B, which is the target construction surface, and the third design surface 15C, which is the adjacent design surface where the toe of the slope is determined to exist, without using the toe-side extension surface 13D, which is the extension surface 13 in the toe direction.
  • the work machine control unit 28 disables the toe-side extension surface 13D and assists in controlling the work machine 5 so that the cutting edge 5D of the bucket 5C follows each of the toe-side extension surface 13C, the first design surface 15B, and the third design surface 15C (step S4).
  • step S3 If it is determined in step S3 that the toe of the slope does not exist on the boundary between the first design surface 15B and the third design surface 15C (step S3: No), the work machine control unit 28 uses the toe-side extension surface 13D to control the work machine 5 based on the toe-side extension surface 13C and the first design surface 15B. That is, the work machine control unit 28 activates the toe-side extension surface 13D and assists in controlling the work machine 5 so that the cutting edge 5D of the bucket 5C follows each of the toe-side extension surface 13C, the first design surface 15B, and the toe-side extension surface 13C (step S5).
  • FIG. 9 is a diagram for explaining the processing of the work machine control unit 28 according to the embodiment.
  • the work machine 5 is assisted and controlled so that the cutting edge 5D of the bucket 5C follows the target construction surface RT including the toe-side extension surface 13C, the first design surface 15B, and the toe-side extension surface 13D.
  • the bucket 5C may dig into the third design surface 15C, and the excavation target may not be constructed in the desired shape.
  • the work machine control unit 28 disables the toe-side expansion surface 13D and assists in controlling the work machine 5 so that the cutting edge 5D of the bucket 5C follows the corrected target construction surface RT including the toe-side expansion surface 13C, the first design surface 15B, and the third design surface 15C. This allows the excavation target to be constructed into the desired shape.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a computer system 1000 according to an embodiment.
  • the above-mentioned control device 12 includes the computer system 1000.
  • the computer system 1000 has a processor 1001 such as a central processing unit (CPU), a main memory 1002 including a non-volatile memory such as a read only memory (ROM) and a volatile memory such as a random access memory (RAM), a storage 1003, and an interface 1004 including an input/output circuit.
  • the functions of the above-mentioned control device 12 are stored in the storage 1003 as a computer program.
  • the processor 1001 reads the computer program from the storage 1003, expands it in the main memory 1002, and executes the above-mentioned processing according to the program.
  • the computer program may be distributed to the computer system 1000 via a network.
  • the computer program or computer system 1000 can store multiple design surfaces set for the excavation target of the hydraulic excavator 1, create extension surfaces 13 in both the slope toe direction and the slope toe direction by expanding the first design surface 15B, which is the target construction surface showing the target shape of the slope 50 of the excavation target specified from among the multiple design surfaces, and when the extension surfaces 13 are created in both the slope toe direction and the slope toe direction, control the work equipment 5 of the hydraulic excavator 1 based on the slope toe side extension surface 13C, which is the slope toe side extension surface 13, and the first design surface 15B, without using the slope toe side extension surface 13D, which is the slope toe direction extension surface 13.
  • the control system 30 of the hydraulic excavator 1 comprises a construction data memory unit 15 that stores multiple design surfaces set for the excavation target of the hydraulic excavator 1, an extension surface creation unit 23 that creates extension surfaces 13 in each of the slope toe direction and the slope toe direction by expanding the first design surface 15B, which is a target construction surface that indicates the target shape of the slope 50 of the excavation target specified from the multiple design surfaces, and a work machine control unit 28 that controls the work machine 5 possessed by the hydraulic excavator 1 based on the slope toe side extension surface 13C, which is the extension surface 13 in the slope toe direction, and the first design surface 15B, when the extension surfaces 13 are created in each of the slope toe direction and the slope toe direction, without using the slope toe side extension surface 13D, which is the extension surface 13 in the slope toe direction.
  • the work machine 5 when forming a slope 50, if the toe side extension surface 13C and the toe side extension surface 13D are created for the first design surface 15B, which is the target construction surface of the slope 50, and the work machine 5 is assisted controlled so that the bucket 5C moves continuously according to the toe side extension surface 13C, the first design surface 15B, and the toe side extension surface 13D, the bucket 5C may excavate the third design surface 15C, and the excavation target may not be constructed in the desired shape.
  • the work machine 5 when the toe side extension surface 13C and the toe side extension surface 13D are each created, the work machine 5 is assisted controlled based on the toe side extension surface 13C and the first design surface 15B without using the toe side extension surface 13D.
  • the third design surface 15C is prevented from being excavated. This allows the excavation target to be constructed into the desired shape.
  • the work machine control unit 28 assists the work machine 5 so that the cutting edge 5D of the bucket 5C follows the slope toe side expansion surface 13C, the first design surface 15B, and the third design surface 15C.
  • the work machine control unit 28 may assist the work machine 5 based on the input data from the input device 8B, without using the slope toe side expansion surface 13D, and based on the slope toe side expansion surface 13C, the first design surface 15B, and the third design surface 15C connected to the bottom of the first design surface 15B among the multiple design surfaces. That is, the target construction surface RT of [after correction] in FIG. 9 may be specified by the operator.
  • the operator can specify the target construction surface RT including the toe-side expansion surface 13C, the first design surface 15B, and the third design surface 15C so as to become the target construction surface RT [after correction] in Fig. 9.
  • the operator can specify the target construction surface RT so that the work implement 5 is assisted and controlled using the third design surface 15C instead of the toe-side expansion surface 13D.
  • each of the construction data storage unit 15, vehicle body data storage unit 16, operation data acquisition unit 17, input data acquisition unit 18, sensor data acquisition unit 19, position and orientation calculation unit 20, inclination angle calculation unit 21, work machine position calculation unit 22, extended surface creation unit 23, slope determination unit 24, display control unit 25, travel control unit 26, turning control unit 27, and work machine control unit 28 may be configured as separate hardware.
  • the work machine 1 is a hydraulic excavator having a running body 3 and a rotating body 4.
  • the work machine 1 does not have to have the running body 3 and the rotating body 4.
  • the work machine 1 only needs to have a working implement, and may be, for example, a bulldozer or a wheel loader.

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Abstract

作業機械の制御システムは、作業機械の掘削対象に設定される複数の設計面を記憶する施工データ記憶部と、複数の設計面の中から指定された掘削対象の法面の目標形状を示す目標施工面を拡張した拡張面を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成する拡張面作成部と、法肩方向及び法尻方向のそれぞれに拡張面が作成された場合において、法尻方向の拡張面を用いずに、法肩方向の拡張面及び目標施工面に基づいて、作業機械が有する作業機を制御する作業機制御部と、を備える。

Description

作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法
　本開示は、作業機械の制御システム、作業機械、及び作業機械の制御方法に関する。
　作業機械に係る技術分野において、目標施工面に基づいて掘削対象を掘削する技術が知られている。目標施工面に基づいて掘削対象を掘削する技術として、目標施工面と作業機のバケットとの相対位置を示すガイダンス画像を作業機械のオペレータに提示するマシンガイダンス技術と、目標施工面に従って作業機のバケットが移動するようにオペレータの操作をアシスト制御するマシンコントロール技術とが知られている。特許文献１には、マシンコントロール技術の一例が開示されている。
国際公開第２０１５／１２９９３０号
　相互に異なる勾配の複数の設計面によって目標施工面が規定される場合がある。例えば、掘削対象に法面（slope）と法肩（top　of　slope）と法尻（toe　of　slope）とを形成する場合、法面の目標形状を示す第１設計面と、第１設計面の最上部に接続される第２設計面と、第１設計面の最下部に接続される第３設計面とによって目標施工面が規定される場合がある。第１設計面の勾配と第２設計面との勾配は、異なる。第１設計面と第２設計面との境界に法肩が規定される。第１設計面の勾配と第３設計面との勾配は、異なる。第１設計面と第３設計面との境界に法尻が規定される。法肩を形成するために、第２設計面と第１設計面との両方に従ってバケットが連続的に移動するように制御されると、第２設計面と第１設計面との境界をバケットが通過するとき、例えば制御遅れに起因して、バケットが第２設計面及び第１設計面を追従し切れなくなる可能性がある。その結果、法肩が所望の形状に施工されない可能性がある。そのため、第１設計面の法肩方向に第１設計面の勾配と同じ勾配の拡張面を作成し、拡張面と第１設計面との両方に従ってバケットが連続的に移動するように作業機を制御する技術が知られている。拡張面と第１設計面との両方に従ってバケットが連続的に移動するように作業機を制御する処理と、第２設計面に従ってバケットが移動するように作業機を制御する処理とが別々に実施されることにより、法肩が所望の形状に施工される。しかしながら、拡張面が、第１設計面の法肩方向のみならず法尻方向にも作成された場合、第１設計面と拡張面との両方に従ってバケットが連続的に移動するように作業機が制御されると、バケットが第３設計面を掘り込んでしまい、掘削対象が所望の形状に施工されない可能性がある。
　本開示は、掘削対象を所望の形状に施工することを目的とする。
　本開示に従えば、作業機械の掘削対象に設定される複数の設計面を記憶する施工データ記憶部と、複数の設計面の中から指定された掘削対象の法面の目標形状を示す目標施工面を拡張した拡張面を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成する拡張面作成部と、法肩方向及び法尻方向のそれぞれに拡張面が作成された場合において、法尻方向の拡張面を用いずに、法肩方向の拡張面及び目標施工面に基づいて、作業機械が有する作業機を制御する作業機制御部と、を備える、作業機械の制御システムが提供される。
　本開示によれば、掘削対象が所望の形状に施工される。
図１は、実施形態に係る作業機械を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係る作業機械を示す模式図である。 図３は、実施形態に係る作業機械の運転室を示す図である。 図４は、実施形態に係る作業機械の制御システムを示すブロック図である。 図５は、目標施工面及び拡張面を説明するための図である。 図６は、目標施工面及び拡張面を説明するための図である。 図７は、実施形態に係る作業機械の制御方法を示すフローチャートである。 図８は、実施形態に係る表示装置に表示された表示画面の一例を示す図である。 図９は、実施形態に係る作業機制御部の処理を説明するための図である。 図１０は、実施形態に係るコンピュータシステムを示すブロック図である。
　以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
［作業機械］
　図１は、実施形態に係る作業機械１を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る作業機械１を示す模式図である。図３は、実施形態に係る作業機械１の運転室２を示す図である。
　作業機械１は、作業現場において稼働する。実施形態において、作業機械１は、油圧ショベルである。以下の説明において、作業機械１を適宜、油圧ショベル１、と称する。
　油圧ショベル１は、走行体３と、旋回体４と、作業機５と、油圧シリンダ６と、操作装置７と、車載モニタ８と、位置センサ９と、傾斜センサ１０と、姿勢センサ１１と、制御装置１２とを備える。
　図２に示すように、作業現場に３次元の現場座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）が規定される。旋回体４に３次元の車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）が規定される。
　現場座標系は、作業現場に規定された現場基準点Ｏｇから南北に伸びるＸｇ軸、現場基準点Ｏｇから東西に伸びるＹｇ軸、及び現場基準点Ｏｇから鉛直に伸びるＺｇ軸により構成される。
　車体座標系は、旋回体４に規定された代表点Ｏｍから旋回体４の前後方向に伸びるＸｍ軸、代表点Ｏｍから旋回体４の左右方向に伸びるＹｍ軸、及び代表点Ｏｍから旋回体４の上下方向に伸びるＺｍ軸により構成される。旋回体４の代表点Ｏｍを基準として、＋Ｘｍ方向は旋回体４の前方であり、－Ｘｍ方向は旋回体４の後方であり、＋Ｙｍ方向は旋回体４の左方であり、－Ｙｍ方向は旋回体４の右方であり、＋Ｚｍ方向は旋回体４の上方であり、－Ｚｍ方向は旋回体４の下方である。
　走行体３は、旋回体４を支持した状態で走行する。走行体３は、一対の履帯３Ａを有する。履帯３Ａの回転により、走行体３は、走行動作する。走行体３の走行動作は、前進動作及び後進動作を含む。油圧ショベル１は、走行体３により作業現場を移動することができる。
　旋回体４は、走行体３に支持される。旋回体４は、走行体３よりも上方に配置される。旋回体４は、走行体３に支持された状態で旋回軸ＲＸを中心に旋回動作する。旋回軸ＲＸは、Ｚｍ軸に平行である。旋回体４の旋回動作は、左旋回動作及び右旋回動作を含む。運転室２は、旋回体４に設けられる。
　作業機５は、旋回体４に支持される。作業機５は、作業を実施する。実施形態において、作業機５により実施される作業は、掘削対象を掘削する掘削作業及び掘削物を積込対象に積み込む積込作業を含む。
　作業機５は、ブーム５Ａと、アーム５Ｂと、バケット５Ｃとを含む。ブーム５Ａの基端部は、旋回体４の前部に回動可能に連結される。アーム５Ｂの基端部は、ブーム５Ａの先端部に回動可能に連結される。バケット５Ｃの基端部は、アーム５Ｂの先端部に回動可能に連結される。
　油圧シリンダ６は、作業機５を動作させる。油圧シリンダ６は、ブームシリンダ６Ａと、アームシリンダ６Ｂと、バケットシリンダ６Ｃとを含む。ブームシリンダ６Ａは、ブーム５Ａを上げ動作及び下げ動作させる。アームシリンダ６Ｂは、アーム５Ｂを掘削動作及びダンプ動作させる。バケットシリンダ６Ｃは、バケット５Ｃを掘削動作及びダンプ動作させる。ブームシリンダ６Ａの基端部は、旋回体４に連結される。ブームシリンダ６Ａの先端部は、ブーム５Ａに連結される。アームシリンダ６Ｂの基端部は、ブーム５Ａに連結される。アームシリンダ６Ｂの先端部は、アーム５Ｂに連結される。バケットシリンダ６Ｃの基端部は、アーム５Ｂに連結される。バケットシリンダ６Ｃの先端部は、バケット５Ｃに連結される。
　図３に示すように、操作装置７は、運転室２に配置される。操作装置７は、走行体３、旋回体４、及び作業機５の少なくとも一つを動作させるために操作される。操作装置７は、運転室２に搭乗したオペレータに操作される。オペレータは、運転室２に配置された運転シート１４に着座した状態で、操作装置７を操作することができる。
　操作装置７は、旋回体４及び作業機５の動作のために操作される左作業レバー７Ａ及び右作業レバー７Ｂと、走行体３の動作のために操作される左走行レバー７Ｃ及び右走行レバー７Ｄと、左フットペダル７Ｅ及び右フットペダル７Ｆとを含む。
　左作業レバー７Ａが前後方向に操作されることにより、アーム５Ｂがダンプ動作又は掘削動作する。左作業レバー７Ａが左右方向に操作されることにより、旋回体４が左旋回動作又は右旋回操作する。右作業レバー７Ｂが左右方向に操作されることにより、バケット５Ｃが掘削動作又はダンプ動作する。右作業レバー７Ｂが前後方向に操作されることにより、ブーム５Ａが下げ動作又は上げ動作する。なお、左作業レバー７Ａが前後方向に操作されたときに旋回体４が右旋回動作又は左旋回動作し、左作業レバー７Ａが左右方向に操作されたときにアーム５Ｂがダンプ動作又は掘削動作してもよい。
　左走行レバー７Ｃが前後方向に操作されることにより、走行体３の左側の履帯３Ａが前進動作又は後進動作する。右走行レバー７Ｄが前後方向に操作されることにより、走行体３の右側の履帯３Ａが前進動作又は後進動作する。
　左フットペダル７Ｅは、左走行レバー７Ｃと連動する。右フットペダル７Ｆは、右走行レバー７Ｄ連動する。左フットペダル７Ｅ及び右フットペダル７Ｆが操作されることにより、走行体３が前進動作又は後進動作されてもよい。
　車載モニタ８は、運転室２に配置される。車載モニタ８は、運転シート１４の右前方に配置される。車載モニタ８は、表示装置８Ａと、入力装置８Ｂと、警報装置８Ｃとを有する。
　表示装置８Ａは、規定の表示データを表示する。表示装置８Ａとして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid　Crystal　Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic　Electroluminescence　Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。
　入力装置８Ｂは、オペレータに操作されることにより入力データを生成する。入力装置８Ｂとして、ボタンスイッチ、コンピュータ用キーボード、及びタッチパネルが例示される。
　警報装置８Ｃは、規定の警報を出力する。実施形態において、警報装置８Ｃは、警報音を出力する音声出力装置である。なお、警報装置８Ｃは、警報光を出力する発光装置でもよい。
　位置センサ９は、現場座標系における旋回体４の位置を検出する。位置センサ９は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global　Navigation　Satellite　System）を利用して現場座標系における旋回体４の位置を検出する。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global　Positioning　System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。位置センサ９は、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ電波を受信するＧＮＳＳ受信機を含む。位置センサ９は、旋回体４に配置される。実施形態において、位置センサ９は、旋回体４のカウンタウエイトに配置される。
　位置センサ９は、第１位置センサ９Ａと、第２位置センサ９Ｂとを含む。第１位置センサ９Ａと第２位置センサ９Ｂとは、旋回体４の異なる位置に配置される。実施形態において、第１位置センサ９Ａと第２位置センサ９Ｂとは、旋回体４において左右方向に間隔をあけて配置される。第１位置センサ９Ａは、第１位置センサ９Ａが配置されている位置を示す第１測位位置を検出する。第２位置センサ９Ｂは、第２位置センサ９Ｂが配置されている位置を示す第２測位位置を検出する。
　傾斜センサ１０は、旋回体４の加速度及び角速度を検出する。傾斜センサ１０は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial　Measurement　Unit）を含む。傾斜センサ１０は、旋回体４に配置される。実施形態において、傾斜センサ１０は、運転室２の下方に設置される。
　姿勢センサ１１は、作業機５の姿勢を検出する。作業機５の姿勢は、作業機５の角度を含む。姿勢センサ１１は、旋回体４に対するブーム５Ａの角度を検出する第１姿勢センサ１１Ａと、ブーム５Ａに対するアーム５Ｂの角度を検出する第２姿勢センサ１１Ｂと、アーム５Ｂに対するバケット５Ｃの角度を検出する第３姿勢センサ１１Ｃとを含む。姿勢センサ１１は、油圧シリンダ６のストロークを検出するストロークセンサでもよいし、作業機５の角度を検出するポテンショメータでもよい。
［制御システム］
　図４は、実施形態に係る作業機械１の制御システム３０を示すブロック図である。油圧ショベル１は、制御システム３０を備える。制御システム３０は、車載モニタ８と、位置センサ９と、傾斜センサ１０と、姿勢センサ１１と、制御装置１２とを有する。制御装置１２は、油圧ショベル１を制御する。制御装置１２は、コンピュータシステムを含む。
　車載モニタ８は、コントローラ４０を有する。コントローラ４０は、施工データ記憶部１５と、入力データ取得部１８と、拡張面作成部２３と、表示制御部２５とを有する。
　制御装置１２は、車体データ記憶部１６と、操作データ取得部１７と、センサデータ取得部１９と、位置方位算出部２０と、傾斜角算出部２１と、作業機位置算出部２２と、法尻判定部２４と、走行制御部２６と、旋回制御部２７と、作業機制御部２８とを有する。
　施工データ記憶部１５は、作業現場に設定される複数の設計面を記憶する。複数の設計面は、作業現場において油圧ショベル１の掘削対象に設定される。設計面は、油圧ショベル１の外部に存在するコンピュータシステムにより作成される。設計面は、例えば設計室のような油圧ショベル１の外部施設において作成される。設計面は、現場座標系において規定される面である。複数の設計面により、掘削対象の目標形状を示す目標施工面が規定される。油圧ショベル１は、目標施工面に基づいて、掘削対象を掘削する。
　車体データ記憶部１６は、油圧ショベル１の車体データを記憶する。油圧ショベル１の車体データは、作業機５の寸法を含む。作業機５の寸法は、ブーム５Ａの長さ、アーム５Ｂの長さ、及びバケット５Ｃの長さを含む。また、油圧ショベル１の車体データは、走行体３の寸法及び旋回体４の寸法を含む。
　操作データ取得部１７は、操作装置７が操作されることにより生成された操作データを取得する。
　入力データ取得部１８は、入力装置８Ｂが操作されることにより生成された入力データを取得する。
　センサデータ取得部１９は、位置センサ９の検出データ、傾斜センサ１０の検出データ、及び姿勢センサ１１の検出データを取得する。
　位置方位算出部２０は、位置センサ９の検出データに基づいて、現場座標系における旋回体４の位置及び方位角を算出する。上述のように、位置センサ９は、ＧＮＳＳ電波を受信するＧＮＳＳ受信機を含む。位置方位算出部２０は、ＧＮＳＳ電波に基づいて、旋回体４の位置及び方位角を算出する。旋回体４の方位角は、例えばＸｇ軸を基準とする旋回体４の方位角である。
　位置方位算出部２０は、第１位置センサ９Ａにより検出される第１測位位置及び第２位置センサ９Ｂにより検出される第２測位位置の少なくとも一方に基づいて、旋回体４の位置を算出する。位置方位算出部２０は、第１位置センサ９Ａにより検出される第１測位位置と第２位置センサ９Ｂにより検出される第２測位位置との相対位置に基づいて、旋回体４の方位角を算出する。
　傾斜角算出部２１は、傾斜センサ１０の検出データに基づいて、旋回体４の傾斜角を算出する。旋回体４の傾斜角は、旋回体４のロール角及びピッチ角を含む。ロール角とは、Ｘｇ軸を中心とする傾斜方向における旋回体４の傾斜角をいう。ピッチ角とは、Ｙｇ軸を中心とする傾斜方向における旋回体４の傾斜角をいう。傾斜角算出部２１は、傾斜センサ１０の検出データに基づいて、旋回体４のロール角及びピッチ角を算出する。
　作業機位置算出部２２は、位置方位算出部２０により算出された作業機械１の位置に基づいて、作業機５の位置を算出する。実施形態において、作業機位置算出部２２は、車体データ記憶部１６に記憶されている油圧ショベル１の車体データと、位置方位算出部２０により算出された旋回体４の位置及び方位角と、傾斜角算出部２１により算出された旋回体４の傾斜角と、姿勢センサ１１の検出データとに基づいて、現場座標系における作業機５の位置を算出する。作業機５の位置は、バケット５Ｃの位置を含む。バケット５Ｃの位置は、バケット５Ｃの先端部に設けられている刃先５Ｄの位置を含む。
　拡張面作成部２３は、複数の設計面の中から指定された掘削対象の法面の目標形状を示す目標施工面を拡張した拡張面を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成する。
　法尻判定部２４は、複数の設計面のうち目標施工面に接続される隣接設計面と拡張面との相対位置に基づいて、目標施工面と隣接設計面との境界に法尻が存在するか否かを判定する。
　表示制御部２５は、車載モニタ８の表示装置８Ａを制御する。表示制御部２５は、規定の表示データを表示装置８Ａに表示させる。
　走行制御部２６は、操作データ取得部１７により取得された操作装置７の操作データに基づいて、走行体３を制御する。
　旋回制御部２７は、操作データ取得部１７により取得された操作装置７の操作データに基づいて、旋回体４を制御する。
　作業機制御部２８は、作業機５を制御する。作業機５を制御することは、油圧シリンダ６を制御することを含む。作業機制御部２８は、操作データ取得部１７により取得された操作装置７の操作データに基づいて、作業機５を制御する。また、作業機制御部２８は、目標施工面に従って作業機５のバケット５Ｃが移動するようにオペレータの操作をアシスト制御する。作業機制御部２８は、作業機位置算出部２２により算出されたバケット５Ｃの刃先５Ｄがオペレータにより指定された目標施工面に追従するように、作業機５をアシスト制御する。
［目標施工面及び拡張面］
　図５及び図６のそれぞれは、目標施工面１５０及び拡張面１３を説明するための図である。図５及び図６に示すように、掘削対象に法面５０と法肩５１と法尻５２とを形成する場合、法面５０の目標形状を示す第１設計面１５Ｂと、第１設計面１５Ｂの最上部に接続される第２設計面１５Ａと、第１設計面１５Ｂの最下部に接続される第３設計面１５Ｃとによって目標施工面１５０が規定される。第１設計面１５Ｂ、第２設計面１５Ａ、及び第３設計面１５Ｃのそれぞれは、平面である。第１設計面１５Ｂの勾配と第２設計面１５Ａとの勾配は、異なる。第１設計面１５Ｂと第２設計面１５Ａとの境界に法肩５１が規定される。第１設計面１５Ｂの勾配と第３設計面１５Ｃとの勾配は、異なる。第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとの境界に法尻５２が規定される。
　バケット５Ｃで法肩５１を形成するために、第２設計面１５Ａと第１設計面１５Ｂとの両方に従ってバケット５Ｃが連続的に移動するように制御されると、第２設計面１５Ａと第１設計面１５Ｂとの境界をバケット５Ｃが通過するとき、例えば制御遅れに起因して、バケット５Ｃが第２設計面１５Ａ及び第１設計面１５Ｂを追従し切れなくなる可能性がある。その結果、法肩５１が所望の形状に施工されない可能性がある。
　そのため、拡張面作成部２３は、設計面の勾配と同じ勾配の拡張面１３を作成する。図５に示すように、第２設計面１５Ａに従ってバケット５Ｃの刃先５Ｄが移動するようにオペレータの操作がアシスト制御される場合、拡張面作成部２３は、第２設計面１５Ａの掘削開始方向及び掘削終了方向のそれぞれに拡張面１３を作成する。具体的には、図５に示すように、第２設計面１５Ａの掘削開始方向に開始側拡張面１３Ａが作成され、第２設計面１５Ａの掘削終了方向に終了側拡張面１３Ｂが作成される。開始側拡張面１３Ａの勾配と第２設計面１５Ａの勾配と終了側拡張面１３Ｂの勾配とは、同じである。開始側拡張面１３Ａは、第２設計面１５Ａの掘削開始側端部に繋がるように作成される。開始側拡張面１３Ａは、第２設計面１５Ａの掘削開始側端部から掘削開始方向に拡張されるように作成される。終了側拡張面１３Ｂは、第２設計面１５Ａの掘削終了側端部に繋がるように作成される。終了側拡張面１３Ｂは、第２設計面１５Ａの掘削終了側端部から掘削終了方向に拡張されるように作成される。開始側拡張面１３Ａと第２設計面１５Ａと終了側拡張面１３Ｂとに従ってバケット５Ｃの刃先５Ｄが連続的に移動するように作業機５がアシスト制御される。これにより、法肩５１の一部を構成する掘削対象の上面が形成される。
　掘削対象の上面を形成する処理を掘削対象の法面５０を形成する処理とは、別々に実施される。例えば、掘削対象の上面が形成された後、掘削対象の法面５０を形成する処理が開始される。なお、掘削対象の上面が形成される前に、掘削対象の法面５０が形成されてもよい。
　図６に示すように、第１設計面１５Ｂに従ってバケット５Ｃの刃先５Ｄが移動するようにオペレータの操作がアシスト制御される場合、拡張面作成部２３は、第１設計面１５Ｂの法肩方向及び法尻方向のそれぞれに拡張面１３を作成する。法面５０を形成する場合、法肩側が掘削開始側であり、法尻側が掘削終了側である。具体的には、図６に示すように、第１設計面１５Ｂの法肩方向に法肩側拡張面１３Ｃが作成され、第１設計面１５Ｂの法尻方向に法尻側拡張面１３Ｄが作成される。法肩側拡張面１３Ｃの勾配と第１設計面１５Ｂの勾配と法尻側拡張面１３Ｄの勾配とは、同じである。法肩側拡張面１３Ｃは、第１設計面１５Ｂの法肩側端部に繋がるように作成される。法肩側拡張面１３Ｃは、第１設計面１５Ｂの法肩側端部から法肩方向に拡張されるように作成される。法尻側拡張面１３Ｄは、第１設計面１５Ｂの法尻側端部に繋がるように作成される。法尻側拡張面１３Ｄは、第１設計面１５Ｂの法尻側端部から法尻方向に拡張されるように作成される。法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂとに従ってバケット５Ｃの刃先５Ｄが連続的に移動するように作業機５がアシスト制御される。掘削対象の上面と法面５０の上部とが形成されることにより、法肩５１が形成される。
　開始側拡張面１３Ａと第２設計面１５Ａと終了側拡張面１３Ｂとに従ってバケット５Ｃが連続的に移動するように作業機５を制御する処理と、法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂとに従ってバケット５Ｃが連続的に移動するように作業機５を制御する処理とが別々に実施されることにより、法肩５１が所望の形状に施工される。
　法面５０を形成する場合、法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと法尻側拡張面１３Ｄとに従ってバケット５Ｃの刃先５Ｄが連続的に移動するように作業機５がアシスト制御されることにより、法面５０が適正に形成される可能性がある。しかしながら、法尻側拡張面１３Ｄが作成された場合、第１設計面１５Ｂと法尻側拡張面１３Ｄとの両方に従ってバケット５Ｃが連続的に移動するように作業機５が制御されると、バケット５Ｃが第３設計面１５Ｃを掘り込んでしまい、掘削対象が所望の形状に施工されない可能性がある。
　そこで、実施形態において、作業機制御部２８は、掘削対象の法面５０の目標形状を示す目標施工面１５０である第１設計面１５Ｂを拡張した拡張面１３が拡張面作成部２３により法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成された場合において、法尻方向の拡張面１３である法尻側拡張面１３Ｄを用いずに、法肩方向の拡張面１３である法肩側拡張面１３Ｃ及び第１設計面１５Ｂに基づいて、作業機５をアシスト制御する。すなわち、拡張面作成部２３により法肩側拡張面１３Ｃ及び法尻側拡張面１３Ｄのそれぞれが作成された場合において、作業機制御部２８は、法尻側拡張面１３Ｄを無効化し、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃ及び第１設計面１５Ｂのみに従って移動するように、作業機５をアシスト制御する。
［制御方法］
　図７は、実施形態に係る油圧ショベル１の制御方法を示すフローチャートである。施工データ記憶部１５には、複数の設計面が記憶されている。油圧ショベル１のオペレータは、入力装置８Ｂを操作して、複数の設計面の中から掘削対象の法面５０の目標形状を示す目標施工面１５０を指定する。
　図８は、実施形態に係る表示装置８Ａに表示された表示画面の一例を示す図である。施工データ記憶部１５には、少なくとも第１設計面１５Ｂ、第２設計面１５Ａ、及び第３設計面１５Ｃが記憶されている。オペレータは、入力装置８Ｂを操作して、第１設計面１５Ｂ、第２設計面１５Ａ、及び第３設計面１５Ｃの中から、法面５０の目標形状を示す目標施工面１５０として第１設計面１５Ｂを指定する。
　入力データ取得部１８は、入力装置８Ｂからの入力データを取得する。入力データ取得部１８は、入力装置８Ｂからの入力データに基づいて、第１設計面１５Ｂ、第２設計面１５Ａ、及び第３設計面１５Ｃの中から、法面５０の目標形状を示す目標施工面１５０として第１設計面１５Ｂを指定する（ステップＳ１）。
　拡張面作成部２３は、目標施工面１５０として指定された第１設計面１５Ｂに基づいて、拡張面１３を作成する。拡張面作成部２３は、第１設計面１５Ｂを拡張した拡張面１３を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成する。図６を参照して説明したように、拡張面作成部２３は、法肩側拡張面１３Ｃ及び法尻側拡張面１３Ｄを作成する（ステップＳ２）。
　法尻判定部２４は、目標施工面１５０である第１設計面１５Ｂに接続される隣接設計面と拡張面１３との相対位置に基づいて、第１設計面１５Ｂと隣接設計面との境界に法尻が存在するか否かを判定する（ステップＳ３）。
　法尻判定部２４は、水平方向の同一地点において隣接設計面が拡張面１３よりも高い位置に存在するか否かを判定する。法尻判定部２４は、水平方向の同一地点において隣接設計面が拡張面１３よりも高い位置に存在すると判定した場合、第１設計面１５Ｂと隣接設計面との境界に法尻が存在すると判定する。
　実施形態において、第１設計面１５Ｂに接続される隣接設計面は、第１設計面１５Ｂの最上部に接続される第２設計面１５Ａと、第１設計面１５Ｂの最下部に接続される第３設計面１５Ｃとを含む。水平方向において、第２設計面１５Ａの位置と法肩側拡張面１３Ｃの少なくとも一部の位置とが一致する。水平方向において、第３設計面１５Ｃの位置と法尻側拡張面１３Ｄの少なくとも一部の位置とが一致する。法尻判定部２４は、水平方向の同一地点において第２設計面１５Ａが法肩側拡張面１３Ｃよりも高い位置に存在するか否かを判定する。法尻判定部２４は、水平方向の同一地点において第３設計面１５Ｃが法尻側拡張面１３Ｄよりも高い位置に存在するか否かを判定する。
　図６及び図８に示すように、水平方向の同一地点において第２設計面１５Ａが法肩側拡張面１３Ｃよりも低い位置に存在する。水平方向の同一地点において第３設計面１５Ｃが法尻側拡張面１３Ｄよりも高い位置に存在する。そのため、法尻判定部２４は、第１設計面１５Ｂと第２設計面１５Ａとの境界に法尻が存在しないと判定する。法尻判定部２４は、第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとの境界に法尻が存在する。
　ステップＳ３において、第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとの境界に法尻が存在すると判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、作業機制御部２８は、法尻方向の拡張面１３である法尻側拡張面１３Ｄを用いずに、法肩方向の拡張面１３である法肩側拡張面１３Ｃと、目標施工面である第１設計面１５Ｂと、法尻が存在すると判定された隣接設計面である第３設計面１５Ｃとに基づいて、作業機５を制御する。すなわち、作業機制御部２８は、法尻側拡張面１３Ｄを無効化して、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとのそれぞれに追従するように、作業機５をアシスト制御する（ステップＳ４）。
　ステップＳ３において、第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとの境界に法尻が存在しないと判定された場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、作業機制御部２８は、法尻側拡張面１３Ｄを用いて、法肩側拡張面１３Ｃ及び第１設計面１５Ｂに基づいて、作業機５を制御する。すなわち、作業機制御部２８は、法尻側拡張面１３Ｄを有効化して、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと法肩側拡張面１３Ｃとのそれぞれに追従するように、作業機５をアシスト制御する（ステップＳ５）。
　図９は、実施形態に係る作業機制御部２８の処理を説明するための図である。図９の［修正前］に示すように、法尻側拡張面１３Ｄが有効化されたままの場合、法面５０を形成するときに、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと法尻側拡張面１３Ｄとを含む目標施工面ＲＴに追従するように、作業機５がアシスト制御される。この場合、バケット５Ｃが第３設計面１５Ｃを掘り込んでしまい、掘削対象が所望の形状に施工されない可能性がある。
　実施形態においては、図９の［修正後］に示すように、作業機制御部２８は、法尻側拡張面１３Ｄを無効化して、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとを含む修正後の目標施工面ＲＴに追従するように、作業機５をアシスト制御する。これにより、掘削対象が所望の形状に施工される。
［コンピュータシステム］
　図１０は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置１２は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random　Access　Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置１２の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
　コンピュータプログラム又はコンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、油圧ショベル１の掘削対象に設定される複数の設計面を記憶することと、複数の設計面の中から指定された掘削対象の法面５０の目標形状を示す目標施工面である第１設計面１５Ｂを拡張した拡張面１３を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成することと、法肩方向及び法尻方向のそれぞれに拡張面１３が作成された場合において、法尻方向の拡張面１３である法尻側拡張面１３Ｄを用いずに、法肩方向の拡張面１３である法肩側拡張面１３Ｃ及び第１設計面１５Ｂに基づいて、油圧ショベル１が有する作業機５を制御することと、を実行することができる。
［効果］
　以上説明したように、実施形態に係る油圧ショベル１の制御システム３０は、油圧ショベル１の掘削対象に設定される複数の設計面を記憶する施工データ記憶部１５と、複数の設計面の中から指定された掘削対象の法面５０の目標形状を示す目標施工面である第１設計面１５Ｂを拡張した拡張面１３を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成する拡張面作成部２３と、法肩方向及び前記法尻方向のそれぞれに拡張面１３が作成された場合において、法尻方向の拡張面１３である法尻側拡張面１３Ｄを用いずに、法肩方向の拡張面１３である法肩側拡張面１３Ｃ及び第１設計面１５Ｂに基づいて、油圧ショベル１が有する作業機５を制御する作業機制御部２８と、を備える。
　実施形態においては、法面５０を形成する場合、法面５０の目標施工面である第１設計面１５Ｂについて法肩側拡張面１３Ｃと法尻側拡張面１３Ｄとが作成された場合、法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと法尻側拡張面１３Ｄとに従ってバケット５Ｃが連続的に移動するように作業機５がアシスト制御されると、バケット５Ｃが第３設計面１５Ｃを掘り込んでしまい、掘削対象が所望の形状に施工されない可能性がある。実施形態においては、法肩側拡張面１３Ｃ及び法尻側拡張面１３Ｄのそれぞれが作成された場合において、法尻側拡張面１３Ｄを用いずに、法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと基づいて、作業機５がアシスト制御される。法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとに従ってバケット５Ｃが連続的に移動するように作業機５がアシスト制御されることにより、第３設計面１５Ｃが掘り込まれることが抑制される。そのため、掘削対象が所望の形状に施工される。
［その他の実施形態］
　上述の実施形態において、作業機制御部２８は、法尻が存在すると法尻判定部２４により判定された場合、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとに追従するように、作業機５をアシスト制御することとした。作業機制御部２８は、入力装置８Ｂからの入力データに基づいて、法尻側拡張面１３Ｄを用いずに、バケット５Ｃの刃先５Ｄが法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと複数の設計面のうち第１設計面１５Ｂの最下部に接続される第３設計面１５Ｃとに基づいて、作業機５をアシスト制御してもよい。すなわち、図９の［修正後］の目標施工面ＲＴがオペレータにより指定されてもよい。オペレータは、表示装置８Ａに表示された図９の［修正前］の目標施工面ＲＴを確認しながら、図９の［修正後］の目標施工面ＲＴとなるように、法肩側拡張面１３Ｃと第１設計面１５Ｂと第３設計面１５Ｃとを含む目標施工面ＲＴを指定することができる。オペレータは、例えば、法尻側拡張面１３Ｄに代えて第３設計面１５Ｃを用いて作業機５がアシスト制御されるように目標施工面ＲＴを指定することができる。
　上述の実施形態において、施工データ記憶部１５、車体データ記憶部１６、操作データ取得部１７、入力データ取得部１８、センサデータ取得部１９、位置方位算出部２０、傾斜角算出部２１、作業機位置算出部２２、拡張面作成部２３、法尻判定部２４、表示制御部２５、走行制御部２６、旋回制御部２７、及び作業機制御部２８のそれぞれが、別々のハードウエアにより構成されてもよい。
　上述の実施形態において、作業機械１が走行体３及び旋回体４を有する油圧ショベルであることとした。作業機械１は走行体３及び旋回体４を有しなくてもよい。作業機械１は、作業機を有していればよく、例えばブルドーザでもよいしホイールローダでもよい。
　１…油圧ショベル（作業機械）、２…運転室、３…走行体、３Ａ…履帯、４…旋回体、５…作業機、５Ａ…ブーム、５Ｂ…アーム、５Ｃ…バケット、５Ｄ…刃先、６…油圧シリンダ、６Ａ…ブームシリンダ、６Ｂ…アームシリンダ、６Ｃ…バケットシリンダ、７…操作装置、７Ａ…左作業レバー、７Ｂ…右作業レバー、７Ｃ…左走行レバー、７Ｄ…右走行レバー、７Ｅ…左フットペダル、７Ｆ…右フットペダル、８…車載モニタ、８Ａ…表示装置、８Ｂ…入力装置、８Ｃ…警報装置、９…位置センサ、９Ａ…第１位置センサ、９Ｂ…第２位置センサ、１０…傾斜センサ、１１…姿勢センサ、１１Ａ…第１姿勢センサ、１１Ｂ…第２姿勢センサ、１１Ｃ…第３姿勢センサ、１２…制御装置、１３…拡張面、１３Ａ…開始側拡張面、１３Ｂ…終了側拡張面、１３Ｃ…法肩側拡張面、１３Ｄ…法尻側拡張面、１４…運転シート、１５…施工データ記憶部、１５Ａ…第２設計面、１５Ｂ…第１設計面、１５Ｃ…第３設計面、１６…車体データ記憶部、１７…操作データ取得部、１８…入力データ取得部、１９…センサデータ取得部、２０…位置方位算出部、２１…傾斜角算出部、２２…作業機位置算出部、２３…拡張面作成部、２４…法尻判定部、２５…表示制御部、２６…走行制御部、２７…旋回制御部、２８…作業機制御部、３０…制御システム、５０…法面、５１…法肩、５２…法尻、１５０…目標施工面、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、Ｏｇ…現場基準点、Ｏｍ…代表点、ＲＸ…旋回軸。

Claims (9)

  1. 　作業機械の掘削対象に設定される複数の設計面を記憶する施工データ記憶部と、
    　複数の前記設計面の中から指定された前記掘削対象の法面の目標形状を示す目標施工面を拡張した拡張面を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成する拡張面作成部と、
    　前記法肩方向及び前記法尻方向のそれぞれに前記拡張面が作成された場合において、前記法尻方向の拡張面を用いずに、前記法肩方向の拡張面及び前記目標施工面に基づいて、前記作業機械が有する作業機を制御する作業機制御部と、を備える、
    　作業機械の制御システム。
  2. 　複数の前記設計面のうち前記目標施工面に接続される隣接設計面と前記拡張面との相対位置に基づいて、前記目標施工面と前記隣接設計面との境界に法尻が存在するか否かを判定する法尻判定部を備え、
    　前記作業機制御部は、前記法尻が存在すると判定された場合、前記目標施工面及び前記隣接設計面に基づいて、前記作業機を制御する、
    　請求項１に記載の作業機械の制御システム。
  3. 　前記法尻判定部は、水平方向の同一地点において前記隣接設計面が前記拡張面よりも高い位置に存在すると判定した場合、前記法尻が存在すると判定する、
    　請求項２に記載の作業機械の制御システム。
  4. 　入力装置からの入力データを取得する入力データ取得部を備え、
    　前記作業機制御部は、前記入力データに基づいて、前記法尻方向の拡張面を用いずに、前記法肩方向の拡張面と、前記目標施工面と、複数の前記設計面のうち前記目標施工面の最下部に接続される隣接設計面とに基づいて、前記作業機を制御する、
    　請求項１に記載の作業機械の制御システム。
  5. 　請求項１に記載の作業機械の制御システムを備える、
    　作業機械。
  6. 　作業機械の掘削対象に設定される複数の設計面を記憶することと、
    　複数の前記設計面の中から指定された前記掘削対象の法面の目標形状を示す目標施工面を拡張した拡張面を法肩方向及び法尻方向のそれぞれに作成することと、
    　前記法肩方向及び前記法尻方向のそれぞれに前記拡張面が作成された場合において、前記法尻方向の拡張面を用いずに、前記法肩方向の拡張面及び前記目標施工面に基づいて、前記作業機械が有する作業機を制御することと、を含む、
    　作業機械の制御方法。
  7. 　複数の前記設計面のうち前記目標施工面に接続される隣接設計面と前記拡張面との相対位置に基づいて、前記目標施工面と前記隣接設計面との境界に法尻が存在するか否かを判定することと、
    　前記法尻が存在すると判定された場合、前記目標施工面及び前記隣接設計面に基づいて、前記作業機を制御することと、を含む、
    　請求項６に記載の作業機械の制御方法。
  8. 　水平方向の同一地点において前記隣接設計面が前記拡張面よりも高い位置に存在すると判定された場合、前記法尻が存在すると判定される、
    　請求項７に記載の作業機械の制御方法。
  9. 　入力装置からの入力データを取得することと、
    　前記入力データに基づいて、前記法尻方向の拡張面を用いずに、前記法肩方向の拡張面と、前記目標施工面と、複数の前記設計面のうち前記目標施工面の最下部に接続される隣接設計面とに基づいて、前記作業機を制御することと、を含む、
    　請求項６に記載の作業機械の制御方法。
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