(57)【要約】【課題】本開示の目的は、自動運転中に作業機械がショベルに干渉することを回避することにある。【解決手段】コントローラは、ワークサイトにおいて、複数の作業レーンを含む作業エリアを決定する。複数の作業レーンは、所定の作業方向に延びている。コントローラは、複数の作業レーンに作業機械を割り当てる。コントローラは、ワークサイトにおいてショベルの位置を基準とする所定範囲を、作業機械の作業制限エリアとして決定する。コントローラは、作業制限エリアにおける作業機械の自動運転を制限するように、作業機械を制御する。【選択図】図７
2020180452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークサイトにおいて作業機械を制御するためのシステムであって、
前記ワークサイトにおける前記作業機械の位置を検出する機械位置センサと、
前記ワークサイトにおけるショベルの位置を検出するショベル位置センサと、
前記作業機械の位置を示す機械位置データと、前記ショベルの位置を示すショベル位置データとを取得するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記ワークサイトにおいて、所定の作業方向に延びる複数の作業レーンを含む作業エリアを決定し、
前記複数の作業レーンに前記作業機械を割り当て、
前記ワークサイトにおいて前記ショベルの位置を基準とする所定範囲を、前記作業機械の作業制限エリアとして決定し、
前記作業制限エリアにおける前記作業機械の自動運転を制限するように、前記作業機械を制御する、
システム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記作業制限エリア内に位置する前記作業レーンへの前記作業機械の割り当てを無効とする、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記作業制限エリアは、第１制限エリアを含み、
前記コントローラは、
前記複数の作業レーンが並ぶ前記作業レーンの幅方向に、前記ショベルの位置から所定距離までの範囲内に位置する前記作業レーンを含む範囲を、前記第１制限エリアとして決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第１制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて、前記第１制限エリア内に位置する前記作業レーンへの前記作業機械の割当を無効とする、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記作業制限エリアは、第２制限エリアを含み、
前記コントローラは、前記ショベルの旋回範囲と重なる前記作業レーンを含む範囲を、前記第２制限エリアとして決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、前記第２制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて、前記作業機械の自動運転を中断させる、
請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記コントローラは、前記ショベルが移動したときには、前記作業制限エリアを更新し、前記複数の作業レーンに前記作業機械を再割り当てする、
請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
オペレータが前記作業機械を制御するための入力装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記作業制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて前記作業機械を停止させ、
前記作業機械のための前記入力装置から操作指令を受信し、
前記操作指令に基づいて、前記作業機械の移動を許可する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
オペレータからの入力指令を受け、前記入力指令に対応する操作指令を前記コントローラに出力する入力装置をさらに備え、
前記作業制限エリアの決定は、前記操作指令に依る、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
オペレータが前記ショベルを制御するための入力装置をさらに備え、
前記コントローラは、
前記作業制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて前記作業機械を停止させ、
前記ショベルのための前記入力装置から操作指令を受信し、
前記操作指令に基づいて、前記作業機械の移動を許可する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記コントローラは、
前記ショベル及び前記作業機械以外の車両が前記作業エリアに侵入したときには、前記作業機械を停止させる、
請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
ワークサイトにおいて作業機械を制御するための方法であって、
前記ワークサイトにおける前記作業機械の位置を示す機械位置データを取得することと、
前記ワークサイトにおけるショベルの位置を示すショベル位置データを取得することと、
前記ワークサイトにおいて、所定の作業方向に延びる複数の作業レーンを含む作業エリアを決定することと、
前記複数の作業レーンに前記作業機械を割り当てることと、
前記ワークサイトにおいて前記ショベルの位置を基準とする所定範囲を、前記作業機械の作業制限エリアとして決定することと、
前記作業制限エリアにおける前記作業機械の自動運転を制限するように、前記作業機械を制御すること、
を備える方法。
【請求項１３】
前記作業制限エリア内に位置する前記作業レーンへの前記作業機械の割り当てを無効とすることをさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記作業制限エリアは、第１制限エリアを含み、
前記複数の作業レーンが並ぶ前記作業レーンの幅方向に、前記ショベルの位置から所定距離までの範囲内に位置する前記作業レーンを、前記第１制限エリアとして決定することをさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて、前記第１制限エリア内に位置する前記作業レーンへの前記作業機械の割当を無効とすることをさらに備える、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記作業制限エリアは、第２制限エリアを含み、
前記ショベルの旋回範囲と重なる前記作業レーンを含む範囲を、前記第２制限エリアとして決定することをさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて、前記作業機械の自動運転を中断させることをさらに備える、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ショベルが移動したときには、前記作業制限エリアを更新し、前記複数の作業レーンに前記作業機械を再割り当てすることをさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記作業制限エリア内に位置する前記作業レーンにおいて前記作業機械を停止させることと、
オペレータからの指令に基づいて、前記作業機械の移動を許可すること、
をさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記ショベル及び前記作業機械以外の車両が前記作業エリアに侵入したときには、前記作業機械を停止させることをさらに備える、
請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業機械を制御するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークサイトにおいて、ショベルと作業機械とが協働して作業を行うことがある。例えば、特許文献１では、露天掘りにおいて、同じ作業エリア内で、ブルドーザとショベルとが協働して掘削を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２０１８／０３９７０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
作業機械を自動運転化することで、システムの効率を向上させることができる。しかし、その場合、同じ作業エリアで作業するショベルと作業機械との干渉を避けることが求められる。本開示の目的は、自動運転中に作業機械がショベルに干渉することを回避することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様は、ワークサイトにおいて作業機械を制御するためのシステムであって、機械位置センサと、ショベル位置センサと、コントローラとを備える。機械位置センサは、ワークサイトにおける作業機械の位置を検出する。ショベル位置センサは、ワークサイトにおけるショベルの位置を検出する。コントローラは、機械位置データとショベル位置データとを取得する。機械位置データは、作業機械の位置を示す。ショベル位置データは、ショベルの位置を示す。コントローラは、ワークサイトにおいて、複数の作業レーンを含む作業エリアを決定する。複数の作業レーンは、所定の作業方向に延びている。コントローラは、複数の作業レーンに作業機械を割り当てる。コントローラは、ワークサイトにおいてショベルの位置を基準とする所定範囲を、作業機械の作業制限エリアとして決定する。コントローラは、作業制限エリアにおける作業機械の自動運転を制限するように、作業機械を制御する。
【０００６】
第２の態様は、ワークサイトにおいて作業機械を制御するための方法であって、以下の処理を備える。第１の処理は、機械位置データを取得することである。機械位置データは、ワークサイトにおける作業機械の位置を示す。第２の処理は、ショベル位置データを取得することである。ショベル位置データは、ワークサイトにおけるショベルの位置を示す。第３の処理は、ワークサイトにおいて複数の作業レーンを含む作業エリアを決定することである。複数の作業レーンは、所定の作業方向に延びている。第４の処理は、複数の作業レーンに作業機械を割り当てることである。第５の処理は、ワークサイトにおいてショベルの位置を基準とする所定範囲を、作業機械の作業制限エリアとして決定することである。第６の処理は、作業制限エリアにおける作業機械の自動運転を制限するように、作業機械を制御することである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、ワークサイトにおいてショベルの位置を基準とする所定範囲が、作業制限エリアとして決定される。そして、作業制限エリアにおける作業機械の自動運転が制限される。それにより、自動運転中に作業機械がショベルに干渉することを回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る作業機械の制御システムを示す模式図である。
【図２】作業機械の側面図である。
【図３】作業機械の構成を示す模式図である。
【図４】コントローラによって実行される自動制御の処理を示すフローチャートである。
【図５】現況地形の一例を示す側面図である。
【図６】作業エリアの一例を示すワークサイトの上面図である。
【図７】作業制限エリアの一例を示すワークサイトの上面図である。
【図８】自動運転中のワークサイトの上面図である。
【図９】コントローラによって実行される自動制御の処理を示すフローチャートである。
【図１０】ショベルが移動したときの作業制限エリアの一例を示すワークサイトの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る作業機械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、実施形態に係る作業機械の制御システム１００を示す模式図である。図１に示すように、制御システム１００は、作業機械１ａ−１ｄと、リモートコントローラ２と、入力装置３と、ディスプレイ４と、外部通信装置５とを含む。制御システム１００は、採掘場などのワークサイトに配置された作業機械１ａ−１ｄを制御する。本実施形態に係る作業機械１ａ−１ｄは、ブルドーザである。
【００１０】
リモートコントローラ２と、入力装置３と、ディスプレイ４と、外部通信装置５とは、作業機械１ａ−１ｄの外部に配置される。リモートコントローラ２と、入力装置３と、ディスプレイ４と、外部通信装置５とは、例えば、作業機械１ａ−１ｄの外部の管理センタに配置されてもよい。リモートコントローラ２と、入力装置３と、ディスプレイ４と、外部通信装置５とは、ワークサイト内のショベル６に配置されてもよい。リモートコントローラ２と、入力装置３と、ディスプレイ４と、外部通信装置５とは、外部の管理センタとショベル６との双方に配置されてもよい。リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄを遠隔操作する。リモートコントローラ２によって遠隔操作される作業機械の数は、４台に限らず、４台より少なくてもよく、或いは４台より多くてもよい。
【００１１】
図２は、作業機械１ａの側面図である。図３は、作業機械１ａの構成を示すブロック図である。以下、作業機械１ａについて説明するが、他の作業機械１ｂ−１ｄの構成は、作業機械１ａと同様である。図２に示すように、作業機械１ａは、車体１１と、走行装置１２と、作業機１３とを含む。車体１１は、エンジン室１５を含む。走行装置１２は、車体１１に取り付けられている。走行装置１２は、左右の履帯１６を有している。なお、図２では、左側の履帯１６のみが図示されている。履帯１６が回転することによって、作業機械１ａが走行する。
【００１２】
作業機１３は、車体１１に取り付けられている。作業機１３は、リフトフレーム１７と、ドージングブレード１８と、リフトシリンダ１９とを含む。リフトフレーム１７は、上下に動作可能に車体１１に取り付けられている。リフトフレーム１７は、ドージングブレード１８を支持している。ドージングブレード１８は、リフトフレーム１７の動作に伴って上下に移動する。リフトフレーム１７は、走行装置１２に取り付けられてもよい。リフトシリンダ１９は、車体１１とリフトフレーム１７とに連結されている。リフトシリンダ１９が伸縮することによって、リフトフレーム１７は、上下に動作する。
【００１３】
図３に示すように、作業機械１ａは、エンジン２２と、油圧ポンプ２３と、動力伝達装置２４と、制御弁２７とを含む。油圧ポンプ２３は、エンジン２２によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２３から吐出された作動油は、リフトシリンダ１９に供給される。なお、図３では、１つの油圧ポンプ２３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。
【００１４】
動力伝達装置２４は、エンジン２２の駆動力を走行装置１２に伝達する。動力伝達装置２４は、例えば、HST（Hydro Static Transmission）であってもよい。或いは、動力伝達装置２４は、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２４は、他の種類のトランスミッションであってもよい。
【００１５】
制御弁２７は、リフトシリンダ１９などの油圧アクチュエータと、油圧ポンプ２３との間に配置される。制御弁２７は、油圧ポンプ２３から、リフトシリンダ１９に供給される作動油の流量を制御する。制御弁２７は、圧力比例制御弁であってもよい。或いは、制御弁２７は、電磁比例制御弁であってもよい。
【００１６】
作業機械１ａは、機械コントローラ２６ａと機械通信装置２８とを備える。機械コントローラ２６ａは、走行装置１２、或いは動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１ａを走行させる。機械コントローラ２６ａは、制御弁２７を制御することで、ドージングブレード１８を上下に移動させる。
【００１７】
機械コントローラ２６ａは、取得したデータに基づいて作業機械１ａを制御するようにプログラムされている。機械コントローラ２６ａは、プロセッサ３１ａと記憶装置３２ａとを含む。プロセッサ３１ａは、例えばCPU（central processing unit）である。或いは、プロセッサ３１ａは、CPUと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサ３１ａは、プログラムに従って、作業機械１ａを制御するための処理を実行する。
【００１８】
記憶装置３２ａは、ROMなどの不揮発性メモリと、RAMなどの揮発性メモリとを含む。記憶装置３２ａは、ハードディスク、或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでもよい。記憶装置３２ａは、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置３２ａは、作業機械１ａを制御するためのコンピュータ指令及びデータを記憶している。
【００１９】
機械通信装置２８は、外部通信装置５と無線により通信する。例えば、機械通信装置２８は、Wi-Fi（登録商標）などの無線LAN、3G、4G、或いは5Gなどの移動体通信、或いは他のタイプの無線通信システムにより、外部通信装置５と通信する。
【００２０】
作業機械１ａは、機械位置センサ３３を含む。機械位置センサ３３は、例えばGPS（Global Positioning System）などのGNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバを含んでもよい。或いは、機械位置センサ３３は、他の測位システムのレシーバを含んでもよい。機械位置センサ３３は、IMU（Inertial Measurement Unit）などのモーションセンサ、Lidarなどの測距センサ、或いはステレオカメラなどのイメージセンサを含んでもよい。機械位置センサ３３は、機械位置データを機械コントローラ２６ａに出力する。機械位置データは、作業機械１ａの位置を示す。
【００２１】
図１に示す外部通信装置５は、機械通信装置２８と無線により通信する。外部通信装置５は、リモートコントローラ２からの指令信号を、機械通信装置２８に送信する。機械コントローラ２６ａは、機械通信装置２８を介して、指令信号を受信する。外部通信装置５は、機械通信装置２８を介して、作業機械１ａの機械位置データを受信する。
【００２２】
入力装置３は、オペレータによって操作可能な装置である。入力装置３は、オペレータからの入力指令を受け、入力指令に対応する操作信号を、リモートコントローラ２に出力する。入力装置３は、オペレータによる操作に応じた操作信号を出力する。入力装置３は、リモートコントローラ２に操作信号を出力する。入力装置３は、マウス、或いはトラックボールなどのポインティングデバイスを含んでもよい。入力装置３は、キーボードを含んでもよい。或いは、入力装置３は、タッチパネルを含んでもよい。
【００２３】
ディスプレイ４は、例えばCRT，LCD，或いはOELD等のモニタを含む。ディスプレイ４は、リモートコントローラ２からの画像信号を受信する。ディスプレイ４は、画像信号に応じた画像を表示する。ディスプレイ４は、入力装置３と一体であってもよい。例えば、入力装置３とディスプレイ４とは、タッチパネルを含んでもよい。
【００２４】
リモートコントローラ２は、遠隔から作業機械１ａ−１ｄを制御する。リモートコントローラ２は、入力装置３から操作信号を受信する。リモートコントローラ２は、ディスプレイ４に画像信号を出力する。リモートコントローラ２は、プロセッサ２ａと記憶装置２ｂとを含む。プロセッサ２ａは、例えばCPU（Central Processing Unit）である。或いは、プロセッサ２ａは、CPUと異なるプロセッサであってもよい。プロセッサ２ａは、プログラムに従って、作業機械１ａ−１ｄを制御するための処理を実行する。なお、以下の説明において、リモートコントローラ２が実行する処理に関する記載は、プロセッサ２ａが実行する処理と解釈されてもよい。
【００２５】
記憶装置２ｂは、ROMなどの不揮発性メモリと、RAMなどの揮発性メモリとを含む。記憶装置２ｂは、ハードディスク、或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでもよい。記憶装置２ｂは、非一時的な（non-transitory）コンピュータで読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置２ｂは、作業機械１ａ−１ｄを制御するためのコンピュータ指令及びデータを記憶している。
【００２６】
リモートコントローラ２は、外部通信装置５を介して、ショベル６と通信を行う。ショベル６は、作業機械１ａ−１ｂと共にワークサイトに配置される。図１に示すように、ショベル６は、走行装置４１と、旋回体４２と、作業機４３とを含む。走行装置４１は、例えば履帯を含む。旋回体４２は、走行装置４１に対して旋回中心Ｃ１回りに旋回可能である。作業機４３は、例えばバケットとアームとブームとを含む。ショベル６は、作業機４３を用いて掘削等の作業を行う。
【００２７】
ショベル６は、ショベル位置センサ４４とショベルコントローラ４５とを含む。ショベル位置センサ４４は、ショベル６の位置を検出する。ショベル位置センサ４４は、ショベル６の位置を示すショベル位置データを出力する。ショベル位置センサ４４は、機械位置センサ３３と同様の構成を有してもよい。
【００２８】
ショベルコントローラ４５は、ショベル６を制御する。ショベルコントローラ４５は、リモートコントローラ２と同様にプロセッサと記憶装置とを含む。ショベルコントローラ４５は、図示しない通信装置を介して、外部通信装置５にショベル位置データを送信する。リモートコントローラ２は、ショベル位置データを受信する。ショベル６は、作業機械１ａ−１ｄと同様に、遠隔から制御されてもよい。或いは、ショベル６は、ショベル６に乗り込んだ（ショベル）オペレータによって手動で制御されてもよい。
【００２９】
次に、制御システム１００によって実行される作業機械１ａ−１ｄの自動運転について説明する。図４は、リモートコントローラ２によって行われる処理を示すフローチャートである。リモートコントローラ２は、図４に示す処理を実行することで、自動運転計画を設定し、自動運転計画に従って、作業機械１ａ−１ｄに作業を行わせる。
【００３０】
図４に示すように、ステップＳ１０１では、リモートコントローラ２は、現況地形データを取得する。現況地形データは、ワークサイトの現況地形を示す。図５は、現況地形８０の一例を示す側面図である。現況地形データは、現況地形８０上の複数地点の座標及び高度を含む。
【００３１】
作業機械１ａ−１ｄは、自動運転により、現況地形８０が最終目標地形８１に沿う形状となるように、現況地形８０の掘削を行う。ワークサイトは、ハイウォール８２（Highwall）を含む。ハイウォール８２は、ワークサイトにおける鉱石層を覆う表土を取り除く過程で、ワークサイトの一部の周端に露出される表土の壁である。ハイウォール８２の近傍には、ショベル掘削エリア８３が配置される。例えば、ショベル掘削エリア８３は、ハイウォール８２から所定距離までの範囲である。所定距離は、作業機械１ａ−１ｄの車長に応じて設定される。ショベル掘削エリア８３では、ショベル６が掘削を行う。
【００３２】
ステップＳ１０２では、リモートコントローラ２は、ワークサイトにおいて作業エリア５０を決定する。図６は、作業エリア５０の一例を示すワークサイトの上面図である。作業エリア５０は、複数の作業レーン５１−６０を含む。複数の作業レーン５１−６０は、所定の作業方向Ｄ１に延びる。リモートコントローラ２は、オペレータによる入力装置３の操作に応じて作業エリア５０を決定してもよい。或いは、リモートコントローラ２は、自動的に作業エリア５０を決定してもよい。
【００３３】
現況地形データは、作業禁止エリア９１の位置を示すデータを含む。作業禁止エリア９１は、例えば、崖の位置を含む。リモートコントローラ２は、作業禁止エリア９１には作業エリア５０を設定しない。
【００３４】
リモートコントローラ２は、作業データと機械データとに基づいて複数の作業レーン５１−６０の配列を決定する。作業データは、作業エリア５０における作業方向Ｄ１を示す。オペレータは、入力装置３によって、作業方向Ｄ１を選択することができる。リモートコントローラ２は、入力装置３からの操作信号に基づいて、作業方向Ｄ１を取得する。或いは、作業方向Ｄ１は、リモートコントローラ２によって自動的に決定されてもよい。
【００３５】
リモートコントローラ２は、機械データに基づいて、作業レーン５１−６０の幅を決定する。機械データは、作業機械１ａ−１ｄの幅方向の寸法を含む。例えば、作業機械１ａ−１ｄの幅方向の寸法は、ドージングブレード１８の幅寸法である。リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄの幅方向の寸法を、作業レーン５１−６０の幅として決定する。
【００３６】
作業エリア５０は、掘削壁のエリア６１−６９を含む。掘削壁のエリア６１−６９は、配置される。掘削壁のエリア６１−６９は、作業レーン５１−６０の間に配置される。リモートコントローラ２は、機械データに基づいて、掘削壁のエリア６１−６９の幅を決定する。リモートコントローラ２は、ドージングブレード１８の幅寸法よりも小さな値を、掘削壁のエリア６１−６９の幅として決定する。リモートコントローラ２は、作業エリア５０を示す画像をディスプレイ４に表示させる。
【００３７】
なお、作業レーン及び掘削壁のエリアの配列は、図６に示すものに限らず、変更されてもよい。例えば、作業レーンの数は、１０に限らず、１０より少なくてもよく、１０より多くてもよい。掘削壁のエリアの数は、９に限らず、９より少なくてもよく、９より多くてもよい。
【００３８】
ステップＳ１０３では、リモートコントローラ２は、ショベル６の位置を取得する。リモートコントローラ２は、ショベル位置データによって、ショベル６の位置を取得する。
【００３９】
ステップＳ１０４では、リモートコントローラ２は、作業制限エリアＡ１を決定する。図７に示すように、リモートコントローラ２は、ワークサイトにおいてショベル６の位置を基準とする所定範囲を、作業制限エリアＡ１として決定する。作業制限エリアＡ１は、図７ではハッチングされた部分で示される。作業制限エリアＡ１は、第１制限エリアＡ２を含む。リモートコントローラ２は、作業レーン５１−６０の幅方向に、ショベル６の位置から所定距離までの範囲内に位置する作業レーンを含む範囲を、第１制限エリアＡ２として決定する。
【００４０】
例えば、リモートコントローラ２は、ショベル６の旋回中心Ｃ１を中心とする第１の円Ｃ２を決定する。第１の円Ｃ２の半径は、ショベル６の最大旋回半径よりも大きい。リモートコントローラ２は、所定の作業方向Ｄ１に延びる第１の円Ｃ２の一対の接線Ｌ１，Ｌ２（以下、「第１接線Ｌ１」及び「第２接線Ｌ２」と呼ぶ）を決定する。リモートコントローラ２は、第１接線Ｌ１及び第２接線Ｌ２に囲まれる範囲と重なる作業レーン及び、当該作業レーンに隣接する掘削壁のエリアを、第１制限エリアＡ２として決定する。リモートコントローラ２は、ショベル６の旋回中心Ｃ１を中心とする複数の第１の円Ｃ２、Ｃ３、・・・を設定してもよい。複数の第１の円Ｃ２、Ｃ３、・・・は、最大旋回半径よりも大きく、それぞれ異なる半径を有してもよい。その場合、オペレータは、入力装置３の操作により、第１の円を選択してもよい。リモートコントローラ２は、入力装置３からの出力信号により、第１の円を決定してもよい。
【００４１】
図７に示す例では、第１接線Ｌ１は、第４作業レーン５４と重なっている。第２接線Ｌ２は、第５作業レーン５５と重なっている。第１接線Ｌ１及び第２接線Ｌ２に囲まれる範囲は、第１〜第５作業レーン５１−５５と重なっている。従って、リモートコントローラ２は、第１〜第５作業レーン５１−５５と第１〜第６掘削壁のエリア６１−６６とを含む範囲を第１制限エリアＡ２として決定する。
【００４２】
ステップＳ１０５では、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄを割り当てる。リモートコントローラ２は、複数の作業レーン５１−６０に作業機械１ａ−１ｄを割り当てる。オペレータは、入力装置３によって、複数の作業レーン５１−６０のそれぞれに、作業機械１ａ−１ｄを割り当てる。１つの作業機械に割り当てられる作業レーンは、単数であってもよく、或いは複数であってもよい。リモートコントローラ２は、入力装置３からの操作信号に基づいて、複数の作業レーンのそれぞれに割り当てられる作業機械を決定する。或いは、リモートコントローラ２は、複数の作業レーンのそれぞれに割り当てられる作業機械を自動的に決定してもよい。ただし、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２内に位置する作業レーンには、作業機械を割り当てない。すなわち、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２内に位置する作業レーンへの作業機械の割り当てを無効とする。
【００４３】
ステップＳ１０６では、リモートコントローラ２は、作業の実施の可否を判定する。リモートコントローラ２は、現況地形データに基づいて、各作業レーンでの作業の実施の可否を判定する。例えば、リモートコントローラ２は、過度の凹凸、段差、或いは傾斜を含む作業レーンに対して、作業の実施が不可能と判定する。作業の実施が不可能と判定されたときには、処理はステップＳ１０７に進む。
【００４４】
ステップＳ１０７では、リモートコントローラ２は、作業の実施が不可能である旨をディスプレイ４に表示する。この場合、作業機械１ａ−１ｄの自動運転は開始されない。
【００４５】
ステップＳ１０６において、作業の実施が可能と判定されたときには、処理はステップＳ１０８に進む。ステップＳ１０８では、リモートコントローラ２は、作業見積もりをディスプレイ４に表示する。作業見積もりは、作業機械１ａ−１ｄが、割り当てられた作業レーンに従って作業を行った場合に予測される評価パラメータを示す。評価パラメータは、例えば、土工量と所要時間と燃料コストとの推定値を含む。
【００４６】
土工量は、作業機械１ａ−１ｄによって掘削される土の量である。リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄの１台ごとに、土工量の推定値を算出する。所要時間は、作業開始から完了までに係る時間である。リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄ１台ごとに、所要時間の推定値を算出する。燃料コストは、作業開始から完了までにかかる燃料の費用である。リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄの１台ごとに、燃料コストの推定値を産出する。リモートコントローラ２は、これらの推定値を含む作業見積もりをディスプレイ４に表示させる。
【００４７】
ステップＳ１０９では、リモートコントローラ２は、承認を受信したかを判定する。オペレータは、入力装置３によって、作業機械１ａ−１ｄによる作業開始の承認を指示することができる。リモートコントローラ２は、入力装置３からの操作信号に基づいて、承認を受信したかを判定する。なお、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄごとに個別に承認を受信したかを判定してもよい。
【００４８】
第１制限エリアＡ２の近傍に位置する作業レーンについては、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄのオペレータからの承認と共に、ショベル６の（ショベル）オペレータからの承認を受信したときに、承認を受信したと判定してもよい。例えば、図７に示すように、第１制限エリアＡ２に隣接する第６作業レーン５６と第８作業レーン５８とについては、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄのオペレータからの承認と共に、ショベル６の（ショベル）オペレータからの承認を受信したときに、承認を受信したと判定してもよい。リモートコントローラ２が、承認を受信したときには、処理はステップＳ１１０に進む。
【００４９】
ステップＳ１１０では、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄに作業の開始指令を送信する。それにより、図８に示すように、作業機械１ａ−１ｄは、割り当てられた作業レーン５１−６０の配列に従って作業を行うように制御される。リモートコントローラ２は、作業レーン５１−６０の位置を示すデータを作業機械１ａ−１ｄに送信する。作業機械１ａ−１ｄは、割り当てられた作業レーン５１−６０まで移動し、作業レーン５１−６０に対して位置と方位とを自動的に合わせる。そして、作業機械１ａ−１ｄは、割り当てられた作業レーン５１−６０に沿って移動しながら掘削を行う。作業レーン５１−６０の掘削が完了すると、作業レーン５１−６０の間には、掘削壁が残る。作業機械１ａ−１ｄは、割り当てられた掘削壁のエリア６１−６９に沿って移動しながら、掘削壁の掘削を行う。
【００５０】
例えば、図５に示すように、作業機械１ａは、目標設計地形８４に従ってドージングブレード１８を動作させる。作業機械１ａは、現況地形８０上の第１開始点Ｐ１から前進しながら掘削を開始し、掘削された土を崖から落とす。作業機械１ａは、第２開始点Ｐ２まで後退する。作業機械１ａは、第２開始点Ｐ２から前進しながら掘削を開始し、掘削された土を崖から落とす。作業機械１ａは、第３開始点Ｐ３まで後退する。作業機械１ａは、第３開始点Ｐ３から前進しながら掘削を開始し、掘削された土を崖から落とす。
【００５１】
作業機械１ａは、このような作業を繰り返すことで、目標設計地形８４に沿う形状に、現況地形８０を掘削する。他の作業機械１ｂ−１ｄについても、割り当てられた作業レーンにおいて、作業機械１ａと同様に掘削を行う。作業機械１ａ−１ｄは、目標設計地形の掘削を完了すると、その下方に位置する次の目標設計地形８５の掘削を行う。作業機械１ａ−１ｄは、最終目標地形８１、或いはその近傍に到達するまで、上記の作業を繰り返す。
【００５２】
ただし、図７に示すように、作業機械１ａ−１ｄは、第１制限エリアＡ２に含まれる作業レーン及び掘削壁のエリアでは掘削を行わない。すなわち、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２において、作業機械１ａ−１ｄの自動運転を制限する。
【００５３】
図８に示す例では、第６作業レーン５６、第７作業レーン５７、及び第７掘削壁のエリア６７には、作業機械１ａが割り当てられている。従って、作業機械１ａは、第６作業レーン５６、第７作業レーン５７、及び第７掘削壁のエリア６７を含むエリアＢ１において、掘削を行う。第８作業レーン５８には、作業機械１ｂが割り当てられている。従って、作業機械１ｂは、第８作業レーン５８を含むエリアＢ２において掘削を行う。第９作業レーン５９及び第８掘削壁のエリア６８には、作業機械１ｃが割り当てられている。従って、作業機械１ｃは、第９作業レーン５９及び第８掘削壁のエリア６８を含むエリアＢ３において掘削を行う。第１０作業レーン６０及び第９掘削壁のエリア６９には、作業機械１ｄが割り当てられている。従って、作業機械１ｄは、第１０作業レーン６０及び第９掘削壁のエリア６９を含むエリアＢ４において掘削を行う。
【００５４】
ただし、第１制限エリアＡ２に含まれる第１〜５作業レーン５１−５５及び第１〜６掘削壁のエリア６１−６６には、作業機械１ａ−１ｄは割り当てられない。そのため、第１〜５作業レーン５１−５５及び第１〜６掘削壁のエリア６１−６６では、作業機械１ａ−１ｄによる作業が行われない。
【００５５】
なお、作業機械１ａ−１ｄの自動運転の制御は、リモートコントローラ２によって行われてもよい。或いは、作業機械１ａ−１ｄの自動運転の制御は、各作業機械１ａ−１ｄの機械コントローラによって行われてもよい。或いは、作業機械１ａ−１ｄの自動運転の制御は、リモートコントローラ２と、各作業機械１ａ−１ｄの機械コントローラとによって分担されてもよい。
【００５６】
次に、自動運転中にショベル６が移動したときの処理について説明する。図９は、自動運転中にショベル６が移動したときにリモートコントローラ２によって行われる処理を示すフローチャートである。図９に示すように、ステップＳ２０１では、リモートコントローラ２は、ステップＳ１０３と同様に、ショベル６の位置を取得する。
【００５７】
ステップＳ２０２では、リモートコントローラ２は、作業制限エリアＡ１を更新する。図１０に示すように、ショベル６が移動することで、作業制限エリアＡ１の位置が変更される。リモートコントローラ２は、移動後のショベル６の位置に基づいて、ステップＳ１０４と同様に、第１制限エリアＡ２を決定する。
【００５８】
また、作業制限エリアＡ１は、第２制限エリアＡ３を含む。リモートコントローラ２は、ショベル６の旋回範囲と重なる作業レーンを含む範囲を第２制限エリアＡ３として決定する。例えば、リモートコントローラ２は、ショベル６の位置を中心とする第２の円Ｃ３を決定する。リモートコントローラ２は、第２の円Ｃ３と重なる作業レーンを、第２制限エリアＡ３として決定する。第２の円Ｃ３の半径は、ショベル６の最大旋回半径よりも大きい。第２の円Ｃ３の半径は、ショベル６の最大旋回半径と同じであってもよい。第２の円Ｃ３の半径は、第１の円Ｃ２の半径よりも小さい。
【００５９】
ステップＳ２０３では、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄが第２制限エリアＡ３内に位置しているかを判定する。作業機械１ａ−１ｄの少なくとも１つが、第２制限エリアＡ３内に位置しているときには、処理はステップＳ２０４に進む。
【００６０】
ステップＳ２０４では、リモートコントローラ２は、第２制限エリアＡ３内に位置している作業機械の自動運転を中断する。例えば、図１０に示す例では、作業機械１ｂが第２制限エリアＡ３内に位置している。従って、リモートコントローラ２は、作業機械１ｂの自動運転を中断する。
【００６１】
リモートコントローラ２は、第２制限エリアＡ３内に位置している作業機械１ｂの自動運転を直ちに中断してもよい。或いは、リモートコントローラ２は、作業機械１ｂが実行中の作業が完了するまで自動運転を継続してもよい。例えば、作業機械１ｂが、掘削の開始から、後進に切り換えられるまでの作業が完了したときに、リモートコントローラ２は、作業機械１ｂの自動運転を停止させてもよい。自動運転の中断後、リモートコントローラ２は、第２制限エリアＡ３内に位置している作業機械１ｂを停止したまま待機させる。
【００６２】
ステップＳ２０３において、作業機械１ａ−１ｄが第２制限エリアＡ３内に位置していないときには、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５では、リモートコントローラ２は、作業機械１ａ−１ｄが第１制限エリアＡ２内に位置しているかを判定する。作業機械１ａ−１ｄの少なくとも１つが、第１制限エリアＡ２内に位置しているときには、処理はステップＳ２０６に進む。図１０に示す例では、リモートコントローラ２は、作業機械１ｃが第１制限エリアＡ２内に位置していると判定する。
【００６３】
ステップＳ２０６では、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２内に位置している作業機械が中断条件を満たすかを判定する。中断条件は、作業機械が実行中の所定作業が完了したことを含む。所定作業は、例えば現在実行中の目標設計面の掘削である。すなわち、現在実行中の目標設計面の掘削が完了したときに、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２内に位置している作業機械が中断条件を満たすと判定する。
【００６４】
中断条件が満たされているときには、処理はステップＳ２０４に進む。すなわち、中断条件が満たされるまで、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２内に位置している作業機械の自動運転を継続する。中断条件が満たされたときに、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２内に位置している作業機械の自動運転を中断する。図１０に示す例では、作業機械１ｃが第１制限エリアＡ２内に位置している。従って、リモートコントローラ２は、中断条件が満たされたときに、作業機械１ｃの自動運転を中断する。
【００６５】
ステップＳ２０７では、リモートコントローラ２は、作業機械を再割り当てする。リモートコントローラ２は、ステップＳ１０５と同様に、自動運転が中断された作業機械を作業レーンに再割り当てする。ただし、第１制限エリアＡ２に含まれる作業レーンへの割当は、無効とされる。従って、オペレータは、第１制限エリアＡ２に含まれない作業レーンに、作業機械を割り当てることができる。図１０に示す例では、オペレータは、第１制限エリアＡ２に含まれない第２作業レーン５２、及び／又は、第４作業レーン５４に、作業機械１ｂ又は作業機械１ｃを割り当てることができる。
【００６６】
ステップＳ２０８では、リモートコントローラ２は、ステップＳ１０９と同様に、承認を受信したかを判定する。複数の作業機械の自動運転が中断されているときには、リモートコントローラ２は、複数の作業機械のそれぞれについて、承認を受信してもよい。リモートコントローラ２は、承認を受信するまで、停止している作業機械を待機させる。リモートコントローラ２が承認を受信したときには、処理はステップＳ２０９に進む。
【００６７】
ステップＳ２０９では、リモートコントローラ２は、自動運転計画を再設定する。リモートコントローラ２は、自動運転を中断した作業機械に対して、上述したステップＳ１０５〜Ｓ１１０と同様の処理によって、自動運転計画を再設定する。すなわち、リモートコントローラ２は、第１制限エリアＡ２に含まれない作業レーンに、自動運転を中断した作業機械を割り当てる。リモートコントローラ２は、作業の実施の可否を判定し、作業の実施が可能であるときには、作業見積もりを表示する。そして、リモートコントローラ２は、承認を受信したときに、作業機械の開始指令を送信する。それにより、自動運転を中断した作業機械は、再割り当てされた作業レーンにおいて、作業を再開する。なお、再割り当てされた作業レーンへの作業機械への移動は、オペレータによる遠隔操作によって手動で行われてもよい。
【００６８】
以上説明した、本実施形態に係る作業機械１ａ−１ｄの制御システム１００では、ワークサイトにおいてショベル６の位置を基準とする所定範囲が、作業制限エリアＡ１として決定される。そして、作業制限エリアＡ１における複数の作業機械１ａ−１ｄの自動運転が制限される。それにより、自動運転中に作業機械１ａ−１ｄがショベル６に干渉することを回避することができる。
【００６９】
なお、リモートコントローラ２は、自動運転中にショベル６及び複数の作業機械１ａ−１ｄ以外の車両が作業エリア５０に侵入したときには、複数の作業機械１ａ−１ｄを停止させてもよい。その場合、リモートコントローラ２は、ステップＳ１０９と同様に、作業機械１ａ−１ｄのオペレータから承認を受信したときに、自動運転を再開させてもよい。
【００７０】
以上、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。
【００７１】
作業機械１ａ−１ｄは、ブルドーザに限らず、ホイールローダ、モータグレーダ等の他の車両であってもよい。作業機械１ａ−１ｄは、電動モータで駆動される車両であってもよい。
【００７２】
リモートコントローラ２は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。リモートコントローラ２による処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。機械コントローラ２６ａは、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。機械コントローラ２６ａによる処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。上述した処理は、複数のプロセッサに分散して実行されてもよい。
【００７３】
上述した自動運転の作業計画を設定するための処理は、上述した実施形態のものに限らず、変更、省略、或いは追加されてもよい。上述した処理の実行順序は、上述した実施形態のものに限らず、変更されてもよい。機械コントローラ２６ａによる処理の一部は、リモートコントローラ２によって実行されてもよい。リモートコントローラ２による処理の一部は、機械コントローラ２６ａによって実行されてもよい。
【００７４】
作業機械１ａ−１ｄの制御は、全自動であってもよく、あるいは半自動であってもよい。例えば、入力装置３は、作業機械１ａ−１ｄを操作するための操作レバー、ペダル、或いはスイッチ等の操作子を含んでもよい。リモートコントローラ２は、入力装置３の操作に応じて、作業機械１ａ−１ｄの前進、後進、或いは旋回などの走行を制御してもよい。リモートコントローラ２は、入力装置３の操作に応じて、作業機４３の上昇及び下降などの動作を制御してもよい。
【００７５】
作業エリア５０の決定方法は、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、作業エリア５０における作業レーンの配置は予め決定されてもよい。作業制限エリアＡ１の決定方法は、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、第１制限エリアＡ２は、第１の円Ｃ２によらず、ショベル６の位置から幅方向への距離に基づいて決定されてもよい。第２制限エリアＡ３は、第２の円Ｃ３によらず、ショベル６の位置から幅方向への距離に基づいて決定されてもよい。
【００７６】
自動運転の制限は、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、作業制限エリアＡ１内の作業機械１ａ−１ｄを減速させることで、自動運転が制限されてもよい。或いは、作業制限エリアＡ１内の作業機械１ａ−１ｄを所定の待機位置に移動させることで、自動運転が制限されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本開示によれば、ワークサイトにおいてショベルの位置を基準とする所定範囲が、作業制限エリアとして決定される。そして、作業制限エリアにおける作業機械の自動運転が制限される。それにより、自動運転中に作業機械がショベルに干渉することを回避することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ−１ｄ  作業機械
２          リモートコントローラ
３          入力装置
３３        機械位置センサ
４４        ショベル位置センサ
５０        作業エリア
５１−６０  作業レーン
Ａ１        作業制限エリア
Ａ２        第１制限エリア
Ａ３        第２制限エリア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020180452.tif 000009
【図８】
2020180452.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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