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技術 作業機械

出願人 株式会社小松製作所
発明者 逢澤正憲嶋田健二郎
出願日 2018年7月31日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2018-144231
公開日 2020年2月6日 (4ヶ月経過) 公開番号 2020-020154
状態 未査定
技術分野 測量一般 掘削機械の作業制御
主要キーワード 運搬姿勢 目標体積 積み込み量 目標旋回角度 旋回経路 積込位置 掘削計画 積込量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題

素材土質簡便かつ精度良く取得できる技術を提供する。

解決手段

作業機械は、バケットを有する作業機と、地形計測する地形センサと、バケットによる掘削経路を取得し、バケットが抱えている素材の重量を計測するコントローラとを備える。コントローラは、地形センサが計測した地形を示す地形データと掘削経路とに基づいて、バケットが抱えている素材の体積を算出し、算出した素材の体積で計測した素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。

概要

背景

油圧ショベルなどの作業機械によって土砂などの素材掘削して、ダンプトラックなどの運搬車両に積み込む作業がある。運搬車両は、所定の積込位置で素材を積み込まれる。運搬車両は、所定のダンプ位置まで走行して、ダンプ位置で素材をダンプする。そして、運搬車両は積込位置へ戻り、作業機械によって再び素材が運搬車両に積み込まれる。

従来、上記のような作業機械による積込作業自動制御によって行う技術が知られている。例えば、特許文献1では、掘削位置排土位置とが作業機械のコントローラに予め教示される。

概要

素材の土質簡便かつ精度良く取得できる技術を提供する。作業機械は、バケットを有する作業機と、地形計測する地形センサと、バケットによる掘削経路を取得し、バケットが抱えている素材の重量を計測するコントローラとを備える。コントローラは、地形センサが計測した地形を示す地形データと掘削経路とに基づいて、バケットが抱えている素材の体積を算出し、算出した素材の体積で計測した素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。

目的

本発明は、素材の土質を簡便かつ精度良く取得できる技術を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

運搬車両素材を積み込む作業機械であって、バケットを有する作業機と、地形計測する地形センサと、前記バケットによる掘削経路を取得し、前記バケットが抱えている素材の重量を計測するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記地形センサが計測した前記地形を示す地形データと前記掘削経路とに基づいて、前記バケットが抱えている素材の体積を算出し、算出した前記素材の体積で計測した前記素材の重量を除すことによって、前記素材の密度を算出する、作業機械。

請求項2

前記コントローラは、前記運搬車両へ積み込むことのできる素材の重量と前記素材の密度とに基づいて前記作業機によって運搬する素材の目標体積を算出し、算出した前記目標体積と前記地形データとに基づいて前記掘削経路を取得する、請求項1に記載の作業機械。

請求項3

前記コントローラは、掘削時の前記バケットの位置に基づいて、前記掘削経路を取得する、請求項1に記載の作業機械。

請求項4

前記コントローラは、前記掘削経路に従って前記バケットが移動するように、前記作業機を制御する、請求項1乃至3のいずれかに記載の作業機械。

請求項5

バケットを有する作業機と、地形を計測する地形センサと、前記地形センサが計測した前記地形を示す地形データに基づいて、前記バケットによる目標掘削経路を決定し、掘削時の前記バケットの位置に基づいて、実掘削経路を取得するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記目標掘削経路と前記実掘削経路との差に基づいて、前記素材の粘度及び硬さの少なくとも一方を算出する、作業機械。

請求項6

作業機械を制御するためにコントローラによって実行される方法であって、前記作業機械付近の地形を示す地形データを取得することと、作業機が有するバケットによる掘削経路を取得することと、前記掘削経路と前記地形データとに基づいて、前記バケットが抱えている素材の体積を算出することと、前記バケットが抱えている素材の重量を計測することと、算出した前記素材の体積で計測した前記素材の重量を除すことによって、前記素材の密度を算出することと、を備える方法。

請求項7

作業機械を制御するためのシステムであって、前記作業機械は、バケットを有する作業機と、地形を計測する地形センサとを備え、前記システムは、前記バケットによる掘削経路を取得し、前記バケットが抱えている素材の重量を計測するコントローラを備え、前記コントローラは、前記地形センサが計測した前記地形を示す地形データと前記掘削経路とに基づいて、前記バケットが抱えている素材の体積を算出し、算出した前記素材の体積で計測した前記素材の重量を除すことによって、前記素材の密度を算出する、システム。

技術分野

0001

本発明は、作業機械に関する。

背景技術

0002

油圧ショベルなどの作業機械によって土砂などの素材掘削して、ダンプトラックなどの運搬車両に積み込む作業がある。運搬車両は、所定の積込位置で素材を積み込まれる。運搬車両は、所定のダンプ位置まで走行して、ダンプ位置で素材をダンプする。そして、運搬車両は積込位置へ戻り、作業機械によって再び素材が運搬車両に積み込まれる。

0003

従来、上記のような作業機械による積込作業自動制御によって行う技術が知られている。例えば、特許文献1では、掘削位置排土位置とが作業機械のコントローラに予め教示される。

先行技術

0004

特開2000−192514号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、運搬車両に積み込むことのできる素材の最大積載重量と、既に運搬車両に積み込まれた素材の重量とから算出される積込可能重量に基づいて、掘削する素材の目標体積を算出するために、素材の土質(例えば、密度、粘度、硬さなど)を簡便かつ精度良く取得したいという要請がある。

0006

本発明は、素材の土質を簡便かつ精度良く取得できる技術を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

第1の態様は、運搬車両に素材を積み込む作業機械である。当該作業機械は、バケットを有する作業機と、地形計測する地形センサと、コントローラとを備える。コントローラは、バケットによる掘削経路を取得し、バケットが抱えている素材の重量を計測する。コントローラは、地形センサが計測した地形を示す地形データと掘削経路とに基づいて、バケットが抱えている素材の体積を算出し、算出した素材の体積で計測した素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。

0008

第2の態様は、バケットを有する作業機と、地形を計測する地形センサと、コントローラとを備える作業機械である。コントローラは、地形センサが計測した地形を示す地形データに基づいて、バケットによる目標掘削経路を決定し、掘削時のバケットの位置に基づいて、実掘削経路を取得する。コントローラは、目標掘削経路と実掘削経路との差に基づいて、素材の粘度及び硬さの少なくとも一方を算出する。

0009

第3の態様は、作業機械を制御するためにコントローラによって実行される方法である。当該方法は、以下の処理を備える。第1の処理は、作業機械付近の地形を示す地形データを取得することである。第2の処理は、作業機が有するバケットによる掘削経路を取得することである。第3の処理は、掘削経路と地形データとに基づいて、バケットが抱えている素材の体積を算出することである。第4の処理は、バケットが抱えている素材の重量を計測することである。第5の処理は、算出した素材の体積で計測した素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出することである。

0010

第4の態様は、作業機械を制御するためのシステムである。作業機械は、バケットを有する作業機と、地形を計測する地形センサとを備える。当該システムは、バケットによる掘削経路を取得し、バケットが抱えている素材の重量を計測するコントローラを備える。コントローラは、地形センサが計測した地形を示す地形データと掘削経路とに基づいて、バケットが抱えている素材の体積を算出し、算出した素材の体積で計測した素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。

発明の効果

0011

本発明によれば、素材の土質を簡便かつ精度良く取得できる技術を提供できる。

図面の簡単な説明

0012

作業機械が用いられる作業現場の一例を示す平面図である。
作業機械の側面図である。
作業機械の構成を示すブロック図である。
運搬車両の側面図である。
運搬車両の構成を示すブロック図である。
待機モードでの処理を示すフローチャートである。
込モードでの処理を示すフローチャートである。
積込モードでの処理を示すフローチャートである。
積込モードでの処理を示すフローチャートである。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。
第1カメラ或いは第2カメラによって撮影された画像の一例を示す図である。
第1カメラによって撮影された画像の一例を示す図である。
現在の位置で作業機械が掘削可能な素材の範囲を示す図である。
掘削計画の処理を示すフローチャートである。
現在の地形の断面と掘削経路との一例を示す図である。
図14のX方向から作業機械及び掘削位置を見た側面図である。
第1カメラによって撮影された画像の一例を示す図である。

実施例

0013

以下、実施形態に係る作業機械1の制御システムについて、図面を参照しながら説明する。図1は、作業機械1が用いられる作業現場の一例を示す平面図である。作業現場には、作業機械1と運搬車両2とが配置されている。作業機械1は、自動制御により運搬車両2と協働して作業を行う。

0014

本実施形態において、作業機械1は油圧ショベルである。運搬車両2はダンプトラックである。作業機械1は、作業現場内の所定の掘削位置L1の横に配置されている。運搬車両2は、作業現場内の所定の積込位置L2と所定のダンプ位置L3との間を走行して往復する。作業機械1は、自動制御により、掘削位置L1を掘削して、掘削対象物としての土砂等の素材を、積込位置L2に停車している運搬車両2に積み込む。素材を積み込まれた運搬車両2は、ダンプ位置L3まで走行し、ダンプ位置L3に素材を降ろす。ダンプ位置L3には、ブルドーザなどの他の作業機械3が配置されており、ダンプ位置L3に降ろされた素材を敷き広げる。素材を降ろした運搬車両2は積込位置L2まで走行し、作業機械1は、積込位置L2に停車した運搬車両2に再び素材を積み込む。このような作業が繰り返されることで、掘削位置L1の素材がダンプ位置L3に移送される。

0015

図2は、作業機械1の側面図である。図2に示すように、作業機械1は、車両本体11と作業機12とを含む。車両本体11は、旋回体13と走行体14とを含む。旋回体13は、走行体14に対して旋回可能に取り付けられている。旋回体13にはキャブ15が配置されている。ただし、キャブ15は省略されてもよい。走行体14は、履帯16を含む。後述するエンジン24の駆動力によって履帯16が駆動されることで、作業機械1は走行する。

0016

作業機12は、車両本体11の前部に取り付けられている。作業機12は、ブーム17とアーム18とバケット19とを含む。ブーム17は、旋回体13に対して上下方向に動作可能に取り付けられている。アーム18は、ブーム17に対して動作可能に取り付けられている。バケット19は、アーム18に対して動作可能に取り付けられている。作業機12は、ブームシリンダ21と、アームシリンダ22と、バケットシリンダ23とを含む。ブームシリンダ21と、アームシリンダ22と、バケットシリンダ23とは、油圧シリンダであり、後述する油圧ポンプ25からの作動油によって駆動される。ブームシリンダ21は、ブーム17を動作させる。アームシリンダ22は、アーム18を動作させる。バケットシリンダ23は、バケット19を動作させる。

0017

図3は、作業機械1の制御システムの構成を示すブロック図である。図3に示すように、作業機械1は、エンジン24と、油圧ポンプ25と、動力伝達装置26と、コントローラ27とを含む。

0018

エンジン24は、コントローラ27からの指令信号により制御される。油圧ポンプ25は、エンジン24によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ25から吐出された作動油は、ブームシリンダ21と、アームシリンダ22と、バケットシリンダ23とに供給される。

0019

作業機械1は、旋回モータ28を含む。旋回モータ28は、油圧モータであり、油圧ポンプ25からの作動油によって駆動される。旋回モータ28は、旋回体13を旋回させる。なお、図2では、1つの油圧ポンプ25が図示されているが、複数の油圧ポンプが設けられてもよい。

0020

油圧ポンプ25にはポンプ制御装置29が接続されている。油圧ポンプ25は可変容量ポンプである。ポンプ制御装置29は、油圧ポンプ25の傾転角を制御する。ポンプ制御装置29は、例えば電磁弁を含み、コントローラ27からの指令信号により制御される。コントローラ27は、ポンプ制御装置29を制御することで、油圧ポンプ25の容量を制御する。

0021

油圧ポンプ25とシリンダ21−23と旋回モータ28とは、制御弁31を介して油圧回路によって接続されている。制御弁31は、コントローラ27からの指令信号によって制御される。制御弁31は、油圧ポンプ25からシリンダ21−23及び旋回モータ28に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ27は、制御弁31を制御することで、作業機12の動作を制御する。また、コントローラ27は、制御弁31を制御することで、旋回体13の旋回を制御する。

0022

動力伝達装置26は、エンジン24の駆動力を走行体14に伝達する。動力伝達装置26は、例えば、トルクコンバーター、或いは複数の変速ギアを有するトランスミッションであってもよい。或いは、動力伝達装置26は、HST(Hydro Static Transmission)、或いはHMT(Hydraulic Mechanical Transmission)などの他の形式のトランスミッションであってもよい。

0023

コントローラ27は、取得したデータに基づいて作業機械1を制御するようにプログラムされている。コントローラ27は、エンジン24と走行体14と動力伝達装置26とを制御することで、作業機械1を走行させる。コントローラ27は、エンジン24と油圧ポンプ25と制御弁31とを制御することで、作業機12を動作させる。

0024

コントローラ27はCPU或いはGPU等のプロセッサ271と、記憶装置272とを含む。プロセッサ271は、作業機械1の自動制御のための処理を行う。記憶装置272は、RAM或いはROMなどのメモリ、及び、HDD(Hard Disk Drive)或いはSSD(Solid State Drive)などの補助記憶装置を含む。記憶装置272は、作業機械1の自動制御のためのデータ及びプログラムを記憶している。

0025

作業機械1は、負荷センサ32a−32cを含む。負荷センサ32a−32cは、作業機12にかかる負荷を検出し、負荷を示す負荷データを出力する。本実施形態では、負荷センサ32a−32cは、油圧センサであり、シリンダ21−23の油圧をそれぞれ検出する。負荷データは、シリンダ21−23の油圧を示す。コントローラ27は、負荷センサ32a−32cと有線或いは無線によって通信可能に接続されている。コントローラ27は、負荷センサ32a−32cから負荷データを受信する。

0026

作業機械1は、位置センサ33と、作業機センサ34a−34cと、旋回角度センサ39とを含む。位置センサ33は、作業機械1の位置を検出し、作業機械1の位置を示す位置データを出力する。位置センサ33は、GNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバIMU(慣性計測装置:Inertial Measurement Unit)とを含む。GNSSレシーバは、例えばGPS(Global Positioning System)用の受信機である。位置データは、GNSSレシーバが出力する作業機械1の位置を示すデータと、IMUが出力する車両本体11の姿勢を示すデータとを含む。車両本体11の姿勢は、例えば、作業機械1の前後方向の水平に対する角度(ピッチ角)と、作業機械1の横方向の水平に対する角度(ロール角)とを含む。

0027

作業機センサ34a−34cは、作業機12の姿勢を検出し、作業機12の姿勢を示す姿勢データを出力する。作業機センサ34a−34cは、例えばシリンダ21−23のストローク量を検出するストロークセンサである。作業機12の姿勢データは、シリンダ21−23のストローク量を含む。或いは、作業機センサ34a−34cは、ブーム17、アーム18、及びバケット19のそれぞれの回転角度を検出するセンサなどの他のセンサであってもよい。旋回角度センサ39は、走行体14に対する旋回体13の旋回角度を検出し、旋回角度を示す旋回角度データを出力する。

0028

コントローラ27は、位置センサ33、作業機センサ34a−34c、及び旋回角度センサ39と有線或いは無線によって通信可能に接続されている。コントローラ27は、位置センサ33と作業機センサ34a−34cと旋回角度センサ39とから、それぞれ作業機械1の位置データと、作業機12の姿勢データと、旋回角度データとを受信する。コントローラ27は、位置データと姿勢データと旋回角度データとから、作業機12のうちバケット19の刃先位置を算出する。例えば、作業機械1の位置データは、位置センサ33のグローバル座標を示す。コントローラ27は、作業機12の姿勢データと旋回角度データとに基づいて、位置センサ33のグローバル座標からバケット19の刃先位置のグローバル座標を算出する。

0029

作業機械1は、地形センサ35を含む。地形センサ35は、作業機械1の周囲の地形を計測して、地形センサ35が計測した地形を示す地形データを出力する。本実施形態では、地形センサ35は、旋回体13の側部に取り付けられている。地形センサ35は、旋回体13の側方に位置する地形を計測する。地形センサ35は、例えばライダ(LIDAR:Laser Imaging Detection and Ranging)である。ライダは、レーザー照射して、その反射光を計測することで、地形上の複数の計測点までの距離を測定する。地形データは、作業機械1に対する各計測点の位置を示す。

0030

作業機械1は、第1カメラ36と、複数の第2カメラ37とを含む。第1カメラ36は、旋回体13の前方に向けて、旋回体13に取り付けられている。第1カメラ36は、旋回体13の前方を撮影する。第1カメラ36はステレオカメラである。第1カメラ36は、撮影した動画を示す第1画像データを出力する。

0031

複数の第2カメラ37は、それぞれ旋回体13の左側方と右側方と後方とに向けて、旋回体13に取り付けられている。第2カメラ37は、撮影した動画を示す第2画像データを出力する。第2カメラ37は、単眼カメラであってもよい。或いは、第2カメラ37は、第1カメラ36と同様にステレオカメラであってもよい。コントローラ27は、第1カメラ36及び第2カメラ37と有線或いは無線により通信可能に接続されている。コントローラ27は、第1カメラ36から第1画像データを受信する。コントローラ27は、第2カメラ37から第2画像データを受信する。

0032

作業機械1は、通信装置38を含む。通信装置38は、作業機械1の外部の機器データ通信を行う。通信装置38は、作業機械1の外部のリモートコンピュータ機器4と通信を行う。リモートコンピュータ機器4は、作業現場に配置されてもよい。或いは、リモートコンピュータ機器4は、作業現場から離れた管理センタ内に配置されてもよい。リモートコンピュータ機器4は、ディスプレイ401と入力装置402とを含む。

0033

ディスプレイ401は、作業機械1に関する画像を表示する。ディスプレイ401は、コントローラ27から通信装置38を介して受信した信号に応じた画像を表示する。入力装置402は、オペレータによって操作される。入力装置402は、例えばタッチパネルを含んでもよく、或いは、ハードウェアキーを含んでもよい。リモートコンピュータ機器4は、入力装置402によって入力された指令を示す信号を、通信装置38を介してコントローラ27に送信する。また、通信装置38は、運搬車両2とデータ通信を行う。

0034

図4は、運搬車両2の側面図である。図4に示すように、運搬車両2は、車両本体51と、走行体52と、荷台53とを含む。車両本体51は、走行体52に支持されている。走行体52は、履帯54を含む。後述するエンジン55の駆動力によって履帯54が駆動されることで、運搬車両2は走行する。荷台53は、車両本体51に支持されている。荷台53は、ダンプ姿勢運搬姿勢とに動作可能に設けられている。図4において、実線で示す荷台53は、運搬姿勢の荷台53の位置を示している。二点鎖線で示す荷台53’は、ダンプ姿勢の荷台53の位置を示している。運搬姿勢では、荷台53は、概ね水平に配置される。ダンプ姿勢では、荷台53は、運搬姿勢に対して傾斜した状態となる。

0035

図5は、運搬車両2の制御システムの構成を示すブロック図である。運搬車両2は、エンジン55と、油圧ポンプ56と、動力伝達装置57と、リフトシリンダ58と、旋回モータ59と、コントローラ61と、制御弁62とを含む。コントローラ61は、プロセッサ611と、揮発性記憶部612と、不揮発性記憶部613とを含む。

0036

エンジン55、油圧ポンプ56、動力伝達装置57、コントローラ61、制御弁62は、それぞれ作業機械1のエンジン24、油圧ポンプ25、動力伝達装置26、コントローラ27、制御弁31と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。

0037

リフトシリンダ58は、油圧シリンダである。旋回モータ59は、油圧モータである。油圧ポンプ56から吐出された作動油は、リフトシリンダ58と旋回モータ59とに供給される。リフトシリンダ58と旋回モータ59とは、油圧ポンプ56からの作動油によって駆動される。リフトシリンダ58は、荷台53を昇降する。それにより、荷台53の姿勢が、運搬姿勢とダンプ姿勢とに切り換えられる。旋回モータ59は、走行体52に対して車両本体51を旋回させる。コントローラ61は、制御弁62によってリフトシリンダ58を制御することで、荷台53の動作を制御する。また、コントローラ61は、制御弁62によって旋回モータ59を制御することで、車両本体51の旋回を制御する。

0038

運搬車両2は、位置センサ63と、荷台センサ64と、旋回角度センサ65とを含む。位置センサ63は、作業機械1の位置センサ33と同様に、位置データを出力する。位置データは、運搬車両2の位置を示すデータと、車両本体51の姿勢を示すデータとを含む。

0039

荷台センサ64は、荷台53の姿勢を検出し、荷台53の姿勢を示す荷台データを出力する。荷台センサ64は、例えばリフトシリンダ58のストローク量を検出するストロークセンサである。荷台データは、リフトシリンダ58のストローク量を含む。或いは、荷台センサ64は、荷台53の傾斜角度を検出するセンサなどの他のセンサであってもよい。旋回角度センサ65は、走行体52に対する車両本体51の旋回角度を検出し、旋回角度を示す旋回角度データを出力する。

0040

コントローラ61は、位置センサ63と、荷台センサ64と、旋回角度センサ65と、有線或いは無線によって通信可能に接続されている。コントローラ61は、位置センサ63と荷台センサ64と旋回角度センサ65から、それぞれ位置データと荷台データと旋回角度データとを受信する。

0041

運搬車両2は、通信装置66を含む。運搬車両2のコントローラ61は、通信装置66を介して、作業機械1のコントローラ27とデータ通信を行う。運搬車両2のコントローラ61は、通信装置66を介して、運搬車両2の位置データと荷台データと旋回角度データとを送信する。作業機械1のコントローラ27は、通信装置38を介して、運搬車両2の位置データと荷台データと旋回角度データとを受信する。作業機械1のコントローラ27は、運搬車両2の車両本体51、及び、荷台53の配置及び寸法を示す車両寸法データを記憶している。コントローラ27は、運搬車両2の位置データと荷台データと旋回角度データと車両寸法データとから、荷台53の位置を算出する。

0042

次に、作業機械1のコントローラ27によって実行される自動制御モードの処理について説明する。自動制御モードでは、コントローラ27は、上述した掘削及び積込の作業を自動で行うように、作業機械1を制御する。図6から図9は、自動制御モードの処理を示すフローチャートである。

0043

自動制御モードは、積込モードと、積込モード以外の他のモードとを含む。本実施形態において他のモードは、待機モードである。待機モードでは、コントローラ27は、運搬車両2が積込位置L2に到着して停車するまで、作業機械1を待機させる。なお、他のモードは、待機モード以外に、崩れた素材を集めておくモード、他の領域を掘削して素材を新たに増やす掘削モードなどのモードを含んでもよい。

0044

積込モードでは、コントローラ27は、運搬車両2が積込位置L2で停車しているときに、運搬車両2への積込作業を行うように作業機械1を動作させる。図6は、待機モードでの処理を示すフローチャートである。図7から図9は、積込モードでの処理を示すフローチャートである。図10から図18は、自動制御モードにおける作業現場の状況を模式的に示す平面図である。

0045

コントローラ27は、自動制御モードの開始指令を受信すると、作業機械1のエンジン24を始動すると共に、図6に示す待機モードの処理を実行する。図10に示すように、自動制御モードの開始指令は、例えばオペレータが上述したリモートコンピュータ機器4の入力装置402を操作することで、リモートコンピュータ機器4から出力される。コントローラ27は、通信装置38を介して開始指令を受信する。また、運搬車両2も、自動制御モードの開始指令を受信する。運搬車両2は、自動制御モードの開始指令を受信すると、積込位置L2に向かって移動を開始する。

0046

図6に示すように、ステップS101では、コントローラ27は、作業機械1を排土待姿勢で待機させる。すなわち、待機モードでは、コントローラ27は、排土待姿勢で、作業機12と旋回体13と走行体14とを停止状態に維持する。図10に示すように、排土待姿勢では、作業機12が積込位置L2を向くように配置される。すなわち、排土待姿勢では、旋回体13の前方が積込位置L2を向いている。また、排土待姿勢では、バケット19が、運搬車両2の荷台53の高さよりも上方の位置に配置される。

0047

ステップS102では、コントローラ27は、作業機械1の位置を取得する。ここでは、コントローラ27は、位置センサ33と、作業機センサ34a−34cと、旋回角度センサ39とから、それぞれ作業機械1の位置データと、作業機12の姿勢データと、旋回角度データとを取得する。コントローラ27は、位置データと姿勢データと旋回角度データとから、作業機12のうちバケット19の刃先位置を算出する。

0048

ステップS103では、コントローラ27は、画像データを取得する。ここでは、コントローラ27は、旋回体13の前方の動画を示す第1画像データを第1カメラ36から取得する。コントローラ27は、旋回体13の両側方及び後方の動画を示す第2画像データを第2カメラ37から取得する。なお、第1カメラ36と第2カメラ37とは、少なくとも自動制御モードの実行中には、常時、撮影を行って、第1画像データと第2画像データとを生成する。コントローラ27は、少なくとも自動制御モードの実行中には、第1カメラ36と第2カメラ37とから、リアルタイムに第1画像データと第2画像データとを取得する。

0049

ステップS104では、コントローラ27は、画像処理1を実行する。画像処理1は、第1画像データと第2画像データとに基づいて、画像認識技術により、作業機械1の周囲における人の存在を検出する。従って、第1カメラ36と第2カメラ37とは、作業機械1の周囲の領域における人の存在を検出する人検出装置に相当する。

0050

コントローラ27は、例えばAI(Artificial Intelligence)を用いた画像認識技術により、第1画像データと第2画像データとが示す画像中の人の存在を検出する。図19は、第1カメラ36或いは第2カメラ37によって撮影された画像の一例を示す図である。図19に示すように、第1画像データ又は第2画像データが示す画像に人が含まれるときには、コントローラ27は、画像中の人を認識して検出する。ステップS105では、コントローラ27は、作業機械1の周囲における人の存在が検出されたかを判定する。人の存在が検出されないときには、処理はステップS106に進む。

0051

ステップS106では、コントローラ27は、画像処理2を実行する。画像処理2では、コントローラ27は、第1画像データに基づいて、画像認識技術により、運搬車両2の存在を検出する。従って、第1カメラ36は、作業機械1への運搬車両2の接近を検出する車両検出装置に相当する。画像認識技術については、ステップS104と同様である。図11に示すように、第1カメラ36の撮影範囲内に運搬車両2が到達したときに、コントローラ27は、運搬車両2の存在を検出する。

0052

図20は、第1カメラの撮影範囲内に運搬車両2が到達したときに、第1カメラ36によって撮影された画像の一例を示す図である。図20に示すように、第1画像データが示す画像に運搬車両2が含まれるときには、コントローラ27は、画像中の運搬車両2を認識して検出する。

0053

ステップS107では、コントローラ27は、運搬車両2と通信を行う。ここでは、コントローラ27は、通信装置38を介して、運搬車両2から、運搬車両2の位置データを受信する。また、コントローラ27は、通信装置38を介して、運搬車両2から荷台データと旋回角度データとを受信する。

0054

ステップS108では、コントローラ27は、運搬車両2の接近が検出されたかを判定する。コントローラ27は、作業機械1から運搬車両2までの距離が所定の閾値以下であるときに、運搬車両2の接近が検出されたと判定する。コントローラ27は、第1画像データを解析することで、作業機械1から運搬車両2までの距離を算出する。或いは、コントローラ27は、作業機械1の位置データと運搬車両2の位置データとから、作業機械1から運搬車両2までの距離を算出してもよい。運搬車両2の接近が検出されたときには、処理は図7に示すステップS201に進む。すなわち、コントローラ27は、自動制御モードを待機モードから積込モードに遷移させる。

0055

ステップS105において人を検出していないこと、及び、ステップS108において運搬車両2の接近を検出したことは、自動制御モードを待機モードから積込モードに遷移させるための遷移条件である。コントローラ27は、遷移条件が満たされているときに、自動制御モードを待機モードから積込モードに遷移させる。コントローラ27は、遷移条件が満たされていないときには、自動制御モードを待機モードから積込モードに遷移させずに、待機モードに維持する。なお、遷移条件は、他の条件をさらに含んでもよい。

0056

ステップS108において、コントローラ27が運搬車両2の接近を検出しなかったときには、処理はステップS109に進む。ステップS109では、コントローラ27は、終了信号を受信したかを判定する。終了信号は、リモートコンピュータ機器4から送信される。終了信号は、オペレータが入力装置402を操作することで、リモートコンピュータ機器4からコントローラ27に送信される。終了信号を受信すると、コントローラ27は、自動制御モードを終了する。自動制御モードが終了すると、コントローラ27は、作業機械1のエンジン24を停止させる。また、運搬車両2のコントローラ61は、終了信号を受信すると、運搬車両2を停止させる。

0057

図12に示すように、作業機械1の周囲に人100が侵入すると、ステップS105において、コントローラ27が人100の存在を検出する。コントローラ27が人100の存在を検出したときには、処理はステップS110に進む。ステップS110では、コントローラ27は、出力装置に警報を出力させるように警報信号を出力する。本実施形態では、出力装置は、リモートコンピュータ機器4である。リモートコンピュータ機器4は、警報信号を受信すると、警報を示すメッセージ、或いは、画像をディスプレイ401に表示する。リモートコンピュータ機器4は、警報信号を受信すると、警報を示す音声を出力してもよい。

0058

なお、出力装置は、リモートコンピュータ機器4に限らず他の装置であってもよい。例えば、出力装置は、作業機械1に取り付けられた、或いは作業機械の1の外部に配置された警告灯、或いはスピーカーであってもよい。コントローラ27は、人の存在を検出したときには、警告灯を点灯、或いは、スピーカーから警告音を発するように、指令信号を出力してもよい。

0059

コントローラ27は、ステップS110において出力装置に警報を出力させた後、ステップS109において、終了信号を受信したかを判定する。終了信号を受信したときには、コントローラ27は、自動制御モードを停止させる。終了信号を受信しないときには、コントローラ27は、自動制御モードを待機モードに維持する。

0060

待機モードにおいて、作業機械1の周囲に人の存在を検出したときには、コントローラ27は、運搬車両2の接近を検出しても、自動制御モードを積込モードに遷移させずに、待機モードに維持する。なお、後述する積込モード中に、人の存在を検出したときには、コントローラ27は、作業機12及び旋回体13の動作を停止させる。なお、コントローラ27は、人の存在を検出したときには、待機モードと積込モードとのいずれにおいても、運搬車両2を停止させる指令信号を運搬車両2のコントローラ61に送信してもよい。

0061

次に、積込モードでの処理について説明する。コントローラ27は、積込モードにおいて、所定の掘削位置L1で作業機12による掘削を行い、掘削位置L1から積込位置L2に向けて旋回体13と旋回させ、積込位置L2で作業機12から排土することで、積込作業を行う。

0062

図7に示すように、積込モードでは、ステップS201において、コントローラ27は、地形を計測する。ここでは、図13に示すように、地形センサ35が、作業機械1の側方に位置する掘削位置L1の地形を計測する。コントローラ27は、地形センサ35が計測した掘削位置L1の地形を示す地形データを取得する。なお、コントローラ27は、旋回体13が停止しているのか、或いは動作しているのかを判定し、旋回体13が停止していると判定したときに、地形センサ35による地形の計測を行ってもよい。

0063

ステップS202では、コントローラ27は、掘削量を確保可能かを判定する。ここでは、コントローラ27は、現在の作業機械1の位置で作業機12及び旋回体13を動作させたときに、所定量以上の素材を掘削により取得できるかを判定する。例えば、図21に示すように、コントローラ27は、現在の作業機械1の位置で作業機12及び旋回体13を動作させたときの作業機12の軌跡と、地形データが示す掘削位置L1の地形とから、現在の位置で掘削可能な素材の量を算出する。図21においては、作業機12を動作させたときに掘削可能な範囲にハッチングが付されている。そして、コントローラ27は、掘削可能な素材の量が所定量以上であるときに、掘削量を確保可能と判定する。コントローラ27が掘削量を確保不可能と判定したときには、処理はステップS203に進む。

0064

ステップS203では、コントローラ27は、作業機械1の位置を調整する。例えば、コントローラ27は、作業機械1を所定距離、前後に移動させる。そして、ステップS201において、コントローラ27は再び地形を計測し、ステップS202において、掘削量を確保可能かを判定する。

0065

ステップS202において、コントローラ27が掘削量を確保可能と判定したときには、処理はステップS204に進む。ステップS204では、コントローラ27は、これから運搬車両2に積み込むことのできる素材の重量(以下、「積込可能重量」と呼ぶ)を計算する。コントローラ27は、運搬車両2に積み込み可能な素材の最大積載重量を記憶している。コントローラ27は、最大積載重量と既に運搬車両2に積み込まれた素材の重量(以下、「積込量」と呼ぶ)とに基づいて、積込可能重量を算出する。

0066

後述のように、コントローラ27は、掘削によって抱え込まれたバケット19内の素材の重量を算出可能であり、コントローラ27は、運搬車両2への排土ごとにバケット19内の素材の重量を積算することで、運搬車両2への積込量を把握することができる。なお、初回掘削時は、運搬車両2への積み込み量はゼロとなる。

0067

ステップS205では、コントローラ27は、掘削計画を立てる。図22は、コントローラ27における掘削計画の処理を示すフローチャートである。

0068

ステップS501において、コントローラ27は、バケット19で一回に掘削可能な素材の重量(以下、「掘削重量」と呼ぶ)よりも積込可能重量が大きいかを判定する。コントローラ27は、バケット19で一回に搬送可能な素材の体積(以下、「掘削体積」と呼ぶ)を記憶している。コントローラ27は、後述するように素材の密度(土質の一例)を算出し、素材の密度に掘削体積を乗算することによって、掘削重量を算出する。なお、1回目の掘削の実行時には、密度は所定の初期値であってもよい。

0069

ステップS501において、掘削重量よりも積込可能重量が大きいとコントローラ27が判定したときには、処理はステップS502に進む。ステップS502では、コントローラ27は、掘削体積を目標体積に決定する。目標体積とは、作業機12によって運搬する素材の体積である。

0070

ステップS501において、掘削重量よりも積込可能重量が大きくないとコントローラ27が判定したときには、処理はステップS503に進む。ステップS503では、コントローラ27は、積込可能重量を素材の密度で除した値を目標体積に決定する。

0071

ステップS504において、コントローラ27は、現在の作業機械1の位置と地形データと目標体積とから、掘削経路PA1を決定する。掘削経路PA1は、作業機12の刃先の目標掘削軌跡である。コントローラ27は、現在の作業機械1の位置と地形データとから、作業機12によって掘削される素材の量が目標体積と一致するように、掘削経路PA1を決定する。

0072

図23は、現在の地形T1の断面と掘削経路PA1との一例を示す図である。コントローラ27は、作業対象である現在の地形T1の目標地形W1を示す目標地形データを記憶している。現在の地形T1は、地形センサ35によって取得することができる。また、目標地形W1として、現在の地形T1の頂部を通り、水平面に対して所定の角度(例えば安息角)を有する直線を用いてもよい。

0073

コントローラ27は、目標地形W1と現在の地形T1とに基づいて、掘削開始位置S1を決定する。例えば、コントローラ27は、目標地形W1に垂直な方向において、現在の地形T1のうち目標地形W1から最も離れた位置を掘削開始位置S1に設定する。次に、コントローラ27は、掘削開始位置S1を中心とする半径X1の円弧CA1と現在の地形T1との交点を掘削終了位置E1に設定する。次に、半径X1に所定比率を乗算することによって、長さX1に対応する深さY1を求める。そして、半径X1と深さY1とで規定される円弧であって、かつ、現在の地形T1の表面と当該円弧との間の体積(図23においてハッチングを付した部分)が目標体積に一致する円弧を、掘削経路PA1に決定する。深さY1を求めるための所定比率は、シミュレーション結果から掘削効率が最大となる値に予め設定することができる。掘削経路PA1は、掘削開始位置S1と掘削終了位置E1とを含む。掘削開始位置S1と掘削終了位置E1とは、地形T1の表面と掘削経路PA1との交点である。

0074

ステップS505において、コントローラ27は、地形データに基づいて、排土待姿勢における作業機12の刃先の位置(以下、「現在位置S2」と呼ぶ)から掘削開始位置S1までを結ぶ旋回経路PB1を決定する。旋回経路PB1は、作業機12の刃先の目標旋回軌跡である。図24は、図14に示すX方向から作業機械1及び掘削位置L1を見た側面図である。コントローラ27は、作業機12の刃先が現在の地形T1に接触しないように旋回経路PB1を決定する。旋回経路PB1は、掘削開始位置S1と、途中点MPと、現在位置S2とを含む。途中点MPは、例えば、掘削開始位置S1と現在位置S2との間の区間において、地形T1よりも一定高さ上方の点として設定される。途中点MPは、地形T1の形状に応じて、複数設定されることもある。

0075

コントローラ27は、現在位置S2と掘削開始位置S1とに基づいて、作業機12の刃先を現在位置S2から掘削開始位置S1まで移動させるために必要となる旋回体13の旋回角度(以下、「目標旋回角度」と呼ぶ)TA1を決定する。

0076

以上のステップS501−S505によって掘削計画の処理(ステップS205)は完了して、処理はステップS206に進む。

0077

ステップS206では、コントローラ27は、自動ダウン旋回を実行する。ここでは、図14に示すように、コントローラ27は、掘削計画において決定した旋回経路PB1に従って作業機12の刃先が移動するように、作業機12及び旋回体13を制御する。具体的には、コントローラ27は、旋回体13を目標旋回角度TA1だけ旋回させつつ、作業機12を動作させながら、現在位置S2から掘削開始位置S1に向かって作業機12の刃先を移動させる。

0078

ステップS207では、コントローラ27は、自動掘削を実行する。ここでは、コントローラ27は、掘削計画において決定した掘削経路PA1に従って作業機12の刃先が移動するように、作業機12を制御する。

0079

ステップS208では、コントローラ27は、作業機械1の位置データを補正する。ここでは、コントローラ27は、位置センサ33と作業機センサ34a−34cと旋回角度センサ39とから作業機械1の位置データと作業機12の姿勢データと旋回角度データとを再度取得して、ステップS102で取得した作業機械1の位置を補正する。

0080

ステップS209では、コントローラ27は、排土計画を立てる。ここでは、コントローラ27は、現在の作業機械1の位置と運搬車両2の荷台位置とから、目標旋回角度TA2と排土位置P1とを決定する。排土位置P1は、排土待姿勢での作業機12の刃先の位置を示す。運搬車両2の荷台位置は、運搬車両2が積込位置L2に位置している状態での荷台53の位置を示す。コントローラ27は、予め決定された荷台位置を記憶していてもよい。或いは、コントローラ27は、積込位置L2と運搬車両2の車両寸法データとから、荷台位置を算出してもよい。コントローラ27は、荷台53に向かって作業機12が正対し、且つ、刃先が荷台53よりも所定距離上方に位置するように、排土位置P1を決定する。

0081

ステップS210では、コントローラ27は、自動ホイスト旋回を実行する。ここでは、図15に示すように、コントローラ27は、排土位置P1に向けて、目標旋回角度TA2分、旋回体13を旋回させると共に、作業機12の刃先を排土位置P1に向けて上昇させる。

0082

ステップS211では、コントローラ27は、作業機12が掘削してバケット19が抱えている素材の重量を計測する。ここでは、コントローラ27は、作業機12にかかる負荷を示す負荷データを、負荷センサ32a−32cから取得する。コントローラ27は、負荷データに基づいて、バケット19が抱えている素材の重量を取得することができる。或いは、コントローラ27は、負荷センサ32a−32cのうちブームシリンダ21にかかる負荷を検出する負荷センサ32aから受信する負荷データのみに基づいて、バケット19が抱えている素材の重量を取得してもよい。

0083

また、コントローラ27は、掘削前の地形データと、掘削経路PA1と、バケット19が抱えている素材の重量とから、素材の密度を算出する。従って、コントローラ27は、掘削前の地形データと掘削経路PA1とに基づいて、作業機12が掘削した素材の体積を算出することができる。コントローラ27は、算出した素材の体積で素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。

0084

図8に示すステップS301では、コントローラ27は、作業機械1の状態を判定する。ここでは、コントローラ27は、作業機械1が動作中であるのか、停止しているのかを判定する。コントローラ27は、走行体14、旋回体13、及び作業機12の少なくとも1つが動作しているときには、作業機械1が動作中であると判定する。コントローラ27は、作業機12の刃先が排土位置P1に到達しており、走行体14、旋回体13、及び作業機12の全て停止しているときに、作業機械1が停止していると判定する。或いは、コントローラ27は、旋回体13と走行体14とが停止しているときに、作業機械1が停止していると判定してもよい。

0085

作業機械1が停止しているときには、コントローラ27は、ステップS302において画像処理3を実行する。画像処理3では、コントローラ27は、第1画像データに基づいて画像認識技術により運搬車両2を検出する。また、コントローラ27は、ステップS303において、運搬車両2と通信を行う。ここでは、ステップS107と同様に、コントローラ27は、運搬車両2の位置データと荷台データと旋回角度データとを、通信装置38を介して受信する。

0086

そして、ステップS304において、コントローラ27は、運搬車両2の状態を判定する。ここでは、コントローラ27は、運搬車両2が動作中であるのか、積込位置L2で停止しているのかを判定する。コントローラ27は、運搬車両2が走行しているか、或いは、荷台53が旋回しているときには運搬車両2が動作中であると判定する。コントローラ27は、図16に示すように運搬車両2が積込位置L2に停車しており、且つ、荷台53が旋回せず停止しているときに、運搬車両2が停止していると判定する。

0087

ステップS301において、作業機械1が停止しているときには、ステップS304において、コントローラ27は、画像処理3と、運搬車両2の位置データとに基づいて、運搬車両2の状態を判定する。従って、第1カメラ36と位置センサ63とは、運搬車両2の動作を検出する検出装置に相当する。コントローラ27は、第1画像データによって運搬車両2が停止しているかを判定する。また、コントローラ27は、運搬車両2の位置データによって運搬車両2が停止しているかを判定する。すなわち、第1画像データと運搬車両2の位置データとは、運搬車両2の動作を示す動作データに相当する。

0088

例えば、コントローラ27は、画像処理3及び運搬車両2の位置データとの両方によって運搬車両2の停止が検出されたときに、運搬車両2が停止していると判定してもよい。コントローラ27は、画像処理3及び運搬車両2の位置データとの少なくとも一方によって、運搬車両2の動作が検出されたときに、運搬車両2が動作中であると判定してもよい。

0089

一方、ステップS301において、作業機械1が動作中であるときには、コントローラ27は、ステップS305において運搬車両2の位置データを取得し、ステップ304において、運搬車両2の位置データのみによって運搬車両2の状態を判定する。

0090

ステップ304において運搬車両2が動作中であるときには、処理はステップS301に戻る。ステップ304において運搬車両2が停止しているときには、処理はステップS306に進む。ステップS306では、コントローラ27は、画像処理4を実行する。画像処理4では、コントローラ27は、第1画像データに基づいて画像認識技術により運搬車両2の荷台位置を検出する。

0091

図25は、運搬車両2が積込位置L2に停車したときに、第1カメラ36によって撮影された画像の一例を示す図である。図25に示すように、第1画像データが示す画像は、運搬車両2の荷台53を含む。第1画像データが示す画像に荷台53が含まれるときには、コントローラ27は、画像中の荷台53を認識して荷台位置を検出する。

0092

ステップS307では、コントローラ27は、荷台位置の誤差を判定する。コントローラ27は、コントローラ27が記憶している荷台位置と、ステップS306で検出した荷台位置との偏差を算出する。コントローラ27は、偏差が所定の閾値以上であるときに、誤差が大きいと判定する。荷台位置の誤差が大きいときには、処理はステップS308に進む。

0093

ステップS308では、コントローラ27は、排土位置P1を修正する。ここでは、コントローラ27は、ステップS209において決定した排土位置P1を、ステップS307で算出した偏差に基づいて修正する。ステップS307において荷台位置の誤差が小さいときには、排土位置P1の修正を行わずに、処理はステップS309に進む。

0094

ステップS309では、コントローラ27は、自動排土を実行する。ここでは、コントローラ27は、バケット19が抱えている素材を荷台53上に排出するように、作業機12を動作させる。ステップS310では、コントローラ27は、荷台位置を更新する。コントローラ27は、記憶している荷台位置を、ステップS306で検出した荷台位置に更新する。

0095

図9に示すステップS401では、コントローラ27は、積込が終了したかを判定する。コントローラ27は、荷台53への素材の積込量が最大積載重量に達したときに、積込が終了したと判定する。コントローラ27は、負荷データから積込量を算出する。詳細には、コントローラ27は、負荷データから掘削した素材の重量を算出する。コントローラ27は、荷台53に積み込まれた素材の重量の合計値を積込量として算出する。

0096

ステップS401において、積込が終了していないとコントローラ27が判定したときには、処理はステップS201に戻る。そして、ステップS201からステップS211の処理、及び、ステップS301からステップS310の処理が繰り返される。それにより、素材の掘削と運搬車両2への積込とが繰り返される。

0097

なお、2回目以降の掘削が行われるときも、コントローラ27は、ステップS201における地形の計測を改めて行い、地形センサ35が取得した新たな地形データによって、地形データを更新する。また、コントローラ27は、ステップS211における素材の重量の計測を再度行い、新たに計測した素材の重量と体積とから、素材の密度を算出して更新する。

0098

ステップS401において、積込が終了したとコントローラ27が判定したときには、処理はステップS402に進む。ステップS402では、図17に示すように、コントローラ27は、運搬車両2に積込位置L2からの離脱指令を送信する。運搬車両2は、離脱指令を受信すると、積込位置L2からダンプ位置L3に向かって移動を開始する。

0099

ステップS403では、コントローラ27は、画像処理2を実行する。ステップS106と同様に、画像処理2では、コントローラ27は、第1画像データに基づいて、画像認識技術により、旋回体13の前方における運搬車両2の存在を検出する。また、ステップS404において、コントローラ27は、運搬車両2と通信を行い、運搬車両2の位置データを取得する。ここでは、ステップS303及びステップS305と同様に、コントローラ27は、運搬車両2の位置データを通信装置38を介して受信する。

0100

次にステップS405では、コントローラ27は、離脱が完了したかを判定する。コントローラ27は、画像処理2と運搬車両2の位置データとに基づいて、離脱が完了したかを判定する。図18に示すように、コントローラ27は、運搬車両2が作業機械1から所定距離以上、離れたことを検出したときに、離脱が完了したと判定する。

0101

例えば、コントローラ27は、第1画像データに基づいて、作業機械1と運搬車両2との間の距離を算出する。コントローラ27は、位置データに基づいて、作業機械1と運搬車両2との間の距離を算出する。コントローラ27は、第1画像データから算出した距離と、位置データから算出した距離との両方が所定の閾値以上であるときに、運搬車両2が積込位置L2から離脱したと判定してもよい。或いは、コントローラ27は、第1画像データから算出した距離と、位置データから算出した距離との少なくとも一方が所定の閾値以上であるときに、運搬車両2が積込位置L2から離脱したと判定してもよい。

0102

ステップS405において、コントローラ27が、離脱が完了していないと判定したときには、処理はステップS403に戻る。ステップS405において、コントローラ27が、離脱が完了したと判定したときには、処理はステップS109に戻る。すなわち、コントローラ27が、離脱が完了したと判定したときには、コントローラ27は、積込モードを終了して、自動制御モードを待機モードに遷移させる。

0103

以上説明した本実施形態に係る作業機械1のコントローラ27は、地形データと掘削経路PA1とに基づいて、バケット19が抱えている素材の体積を算出し、算出した素材の体積で素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。従って、地形データと掘削経路PA1とから容易に素材の体積を算出できるため、素材の密度を簡便かつ精度良く取得することができる。

0104

コントローラは、運搬車両2に積み込むことのできる素材の積込可能重量と素材の密度とに基づいて作業機12によって運搬する素材の目標体積を算出し、算出した目標体積と地形データとに基づいて次の掘削経路PA1を決定する。従って、精度よく、且つ、効率よく掘削を行うことができる。

0105

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

0106

作業機械1は、油圧ショベルに限らず、ホイールローダ、或いはモータグレーダ等の他の機械であってもよい。作業機械1の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。作業機械1は、電動モータで駆動される車両であってもよい。例えば、走行体14及び/又は旋回体13は、電動モータで駆動されてもよい。作業機12の構成が変更されてもよい。例えば、作業機12は、バケット19に限らず、グラップルフォークリフティングマグネットなどの他の積込用アタッチメントを含んでもよい。

0107

運搬車両2は、ダンプトラック以外の車両であってもよい。運搬車両2の構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、運搬車両2は、電動モータで駆動される車両であってもよい。例えば、走行体14及び/又は荷台53は、電動モータで駆動されてもよい。運搬車両2の荷台53は旋回不能であってもよい。運搬車両2の走行体52は、履帯ではなく、タイヤを備えてもよい。運搬車両2は自動制御ではなく、オペレータによって手動運転されてもよい。

0108

作業機械1及び運搬車両2に備えられる各種のセンサの構成は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、地形センサ35は、旋回体13の側部以外の部分に配置されてもよい。地形センサ35は、ライダに限らず、レーダーなどの他のセンシング装置であってもよい。或いは、地形センサ35はカメラであり、コントローラ27は、カメラが撮影した画像を解析することで、地形を認識してもよい。

0109

第1カメラ36は、旋回体13の前部以外の部分に配置されてもよい。第2カメラ37は、旋回体13の両側部及び後部以外の部分に配置されてもよい。第2カメラの数は3つに限らず、3つより少ない、或いは3つより多くてもよい。

0110

コントローラ27は、一体に限らず、複数のコントローラ27に分かれていてもよい。コントローラ27によって実行される処理は、複数のコントローラ27に分散して実行されてもよい。その場合、複数のコントローラ27の一部は、作業機械1の外部に配置されてもよい。

0111

作業機械1のコントローラ27と運搬車両2のコントローラ61とは、互いに直接的に通信するのではなく、他のコントローラを介して通信してもよい。コントローラ27によって実行される自動制御モードの処理は、上述した実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、待機モードでの処理が変更されてもよい。積込モードでの処理が変更されてもよい。

0112

上記の実施形態では、コントローラ27は、第1画像データと運搬車両2の位置データとの両方を用いて、運搬車両2の接近及び離脱を判定している。しかし、コントローラ27は、第1画像データと運搬車両2の位置データとのいずれか一方のみを用いて、運搬車両2の接近、及び/又は、離脱を判定してもよい。

0113

上記の実施形態では、コントローラ27は、第1画像データと運搬車両2の位置データとの両方を用いて、荷台53の位置を検出している。しかし、コントローラ27は、第1画像データと運搬車両2の位置データとのいずれか一方のみを用いて、荷台53の位置を検出してもよい。

0114

上記の実施形態では、コントローラ27は、負荷センサ32a−32cが検出した負荷データによって積込可能重量を算出している。しかし、コントローラ27は、第1画像データが示す荷台53の画像に基づいて、積込可能重量を算出してもよい。コントローラ27は、第1画像データが示す荷台53の画像から、荷台53に積み込まれた素材の量を検出して、積み込まれた素材の量から積込可能重量を算出してもよい。

0115

上記の実施形態では、コントローラ27は、作業機12の現在位置S2から掘削開始位置S1までを結ぶように旋回経路PB1を決定している。しかし、コントローラ27は、掘削開始位置S1の上方に移動目標位置を設定し、現在位置S2から移動目標位置までを結ぶように旋回経路PB1を決定してもよい。鉛直方向における掘削開始位置S1と移動目標位置との間隔は、所定値(例えば、20cm程度)に予め設定しておくことができる。このように、旋回経路PB1の帰着点を、掘削開始位置S1から鉛直方向上方にオフセットした移動目標位置に設定することによって、岩などの障害物に作業機12が当たることを抑制できる。

0116

上記の実施形態では、目標掘削軌跡としての掘削経路PA1を用いてバケット19内の素材の体積を求めたが、これに限定されない。例えば、実際に掘削したときのバケット19(具体的には、刃先)の位置から実掘削経路を算出し、実掘削経路を用いてバケット19内の素材の体積を算出してもよい。この場合、コントローラ27は、地形データと実掘削経路とに基づいて、バケット19が抱えている素材の体積を算出し、算出した素材の体積で素材の重量を除すことによって、素材の密度を算出する。

0117

上記の実施形態では、コントローラ27は、素材の目標体積を決定するために、素材の土質の一例として、素材の密度を算出することとしたが、これに限られない。コントローラ27は、素材の密度に代えて、素材の粘度及び硬さの少なくとも一方を算出してもよい。素材の粘度及び硬さは、それぞれ、目標掘削軌跡としての掘削経路PA1と、実際に掘削したときの実掘削経路との差に基づいて算出することができる。コントローラ27は、掘削時のバケット19の位置に基づいて、実掘削経路を取得することができる。

0118

本発明によれば、作業機械による積込作業を自動制御によって行うと共に、作業効率を向上させることができる。

0119

1作業機械
2運搬車両
12作業機
13旋回体
27コントローラ
33位置センサ
35地形センサ
36 第1カメラ

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