(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブルドーザ本体上に設置されたブルドーザ・ブレードを制御するための方法であって、
前記ブルドーザ・ブレード上に設置された少なくとも１つの全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）センサから、前記ブルドーザ・ブレードの上昇と前記ブルドーザ・ブレードの垂直方向速度との測定値を含む第１の測定値を受信するステップと、
前記ブルドーザ・ブレード上に設置された複数の慣性センサから第２の測定値を受信するステップであって、その複数の慣性センサは、
３つの直交方向に配置された加速度計と、
３つの直交方向に配置されたレート・ジャイロと、
を備える、第２の測定値を受信するステップと、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇と前記ブルドーザ・ブレードの傾斜角とを制御するステップと、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇の推定値を算出するステップと、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記垂直方向速度の推定値を算出するステップと、
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の推定値を算出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ本体の少なくとも１つの円運動から生じる接線加速度の補償と少なくとも１つの向心加速度の補償とを計算するステップと、
前記第２の測定値と、前記接線加速度の前記補償と、前記少なくとも１つの向心加速度の前記補償とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードのピッチ角の推定値と前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の推定値とを算出するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードのピッチ角の推定値を算出するステップと、
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの傾斜角速度の推定値を算出するステップと、
前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記垂直方向速度の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角速度の前記推定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇および前記傾斜角を制御するステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ブルドーザ本体上に設置されたブルドーザ・ブレードを制御するための装置であって、
前記ブルドーザ・ブレード上に設置された少なくとも１つの全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）センサから、前記ブルドーザ・ブレードの上昇と前記ブルドーザ・ブレードの垂直方向速度との測定値を含む第１の測定値を受信するための手段と、
前記ブルドーザ・ブレード上に設置された複数の慣性センサから第２の測定値を受信するための手段であって、その複数の慣性センサは、
３つの直交方向に配置された加速度計と、
３つの直交方向に配置されたレート・ジャイロと、
を備える、第２の測定値を受信するための手段と、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇と前記ブルドーザ・ブレードの傾斜角とを制御するための手段と、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇の推定値を算出するための手段と、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記垂直方向速度の推定値を算出するための手段と、
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の推定値を算出するための手段と、
を備える、装置。
【請求項５】
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ本体の少なくとも１つの円運動から生じる接線加速度の補償と少なくとも１つの向心加速度の補償とを計算するための手段と、
前記第２の測定値と、前記接線加速度の前記補償と、前記少なくとも１つの向心加速度の前記補償とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードのピッチ角の推定値と前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の推定値とを算出するための手段と、
をさらに備える、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードのピッチ角の推定値を算出するための手段と、
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの傾斜角速度の推定値を算出するための手段と、
前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記垂直方向速度の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角速度の前記推定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇および前記傾斜角を制御するための手段と、
をさらに含む、請求項４に記載の装置。
【請求項７】
前記少なくとも１つのＧＮＳＳセンサは、ＧＮＳＳ信号を受信するように構成された少なくとも１つのアンテナを含む、請求項４に記載の装置。
【請求項８】
ブルドーザ本体上に設置されたブルドーザ・ブレードを制御するためのコンピュータ命令を記憶するコンピュータ読取可能媒体であって、前記コンピュータ命令は、
前記ブルドーザ・ブレード上に設置された少なくとも１つの全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）センサから、前記ブルドーザ・ブレードの上昇と前記ブルドーザ・ブレードの垂直方向速度との測定値を含む第１の測定値を受信するステップと、
前記ブルドーザ・ブレード上に設置された複数の慣性センサから第２の測定値を受信するステップであって、その複数の慣性センサは、
３つの直交方向に配置された加速度計と、
３つの直交方向に配置されたレート・ジャイロと、
を備える、第２の測定値を受信するステップと、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇と前記ブルドーザ・ブレードの傾斜角とを制御するステップと、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇の推定値を算出するステップと、
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記垂直方向速度の推定値を算出するステップと、
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の推定値を算出するステップと、
を規定する、コンピュータ読取可能媒体。
【請求項９】
前記第１の測定値と前記第２の測定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ本体の少なくとも１つの円運動から生じる接線加速度の補償と少なくとも１つの向心加速度の補償とを計算するステップと、
前記第２の測定値と、前記接線加速度の前記補償と、前記少なくとも１つの向心加速度の前記補償とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードのピッチ角の推定値と前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の推定値とを算出するステップと、
を規定するコンピュータ命令をさらに含む、請求項８に記載のコンピュータ読取可能媒体。
【請求項１０】
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードのピッチ角の推定値を算出するステップと、
前記第２の測定値に少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの傾斜角速度の推定値を算出するステップと、
前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記垂直方向速度の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角の前記推定値と、前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角速度の前記推定値とに少なくとも部分的に基づいて、前記ブルドーザ・ブレードの前記上昇および前記ブルドーザ・ブレードの前記傾斜角を制御するステップと、
を規定するコンピュータ命令をさらに含む、請求項８に記載のコンピュータ読取可能媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して地ならし機に関し、より詳細にはブルドーザ用の自動ブレード制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）センサは、とりわけ地ならしの用途における、建設機械制御の分野において広範に利用されている。位置決めのためにＧＮＳＳセンサのみを利用する制御システムは、地ならし機およびスクレーパなどのいくつかのタイプの機械においては、適切な地ならしの質が得られる場合があるが、ブルドーザなどの他のタイプの機械においては、ある程度の限界がある。ブルドーザ・ブレード制御システムにおいて一般的に見受けられる、ＧＮＳＳセンサと比例制御装置との組合せは、とりわけ高速のブルドーザ速度での地ならし後には、地面の上に特殊な波形様パターンをしばしばもたらす。ブルドーザによる地ならし作業をより正確に制御するための方法および装置が必要とされる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
一実施形態においては、ブルドーザ・ブレードのブレード上昇およびブレード傾斜角が、ブルドーザ・ブレード上に設置された少なくとも１つの全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）センサおよび少なくとも１つの慣性センサから受信された測定値に少なくとも部分的に基づいて制御される。一実施形態においては、ＧＮＳＳ信号を受信する１つまたは２つのアンテナが、ブルドーザ・ブレードに固定されたポールの上に設置される。さらに、慣性測定ユニットが、ブルドーザ・ブレードの上に設置される。慣性測定ユニットは、３つの直交方向に配置された加速度計および３つの直交方向に配置されたレート・ジャイロを含む。ブレード上昇、ブレード垂直方向速度、ブレード傾斜角、およびブレード傾斜角速度の推定値が、算出される。これらの推定値は、ブレード上昇およびブレード傾斜角を制御するブルドーザ油圧システムへの制御信号を生成する計算への入力として供給される。ブルドーザの円運動から生じる接線加速度および向心加速度が、補償される。
【０００４】
以下の詳細な説明および添付の図面を参照することにより、当業者には、本発明のこれらのおよび他の利点が明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１（ａ）】ブルドーザの形状、航法基準座標系、およびブレード基準座標系の概略図である。
【図１（ｂ）】車両基準座標系の概略図である。
【図１（ｃ）】向心加速度をもたらすシナリオを示す図である。
【図１（ｄ）】向心加速度および接線加速度をもたらすシナリオを示す図である。
【図２（ａ）】向心加速度補償アルゴリズムおよび接線加速度補償アルゴリズムの概略図である。
【図２（ｂ）】向心加速度補償アルゴリズムおよび接線加速度補償アルゴリズムの概略図である。
【図３（ａ）】ブレード・ロール角推定アルゴリズムおよびブレード・ピッチ角推定アルゴリズムの概略図である。
【図３（ｂ）】向心加速度演算アルゴリズムの概略図である。
【図４（ａ）】ブレード上昇およびブレード垂直方向速度推定アルゴリズムの概略図である。
【図４（ｂ）】ブレード上昇およびブレード垂直方向速度推定アルゴリズムの概略図である。
【図５（ａ）】ブレード上昇制御アルゴリズムの概略図である。
【図５（ｂ）】ブレード傾斜制御アルゴリズムの概略図である。
【図６】測定値を受領し、測定値を処理し、制御アルゴリズムを実行するために使用され得るコンピュータの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
図１（ａ）から図１（ｄ）は、ブルドーザの形状および以下の説明において使用される基準座標系を示す。図１（ａ）においては、ブルドーザ本体１１０１が、ブルドーザ・ブレード１１０２を備える。ブルドーザ・ブレード１１０２の前面は、ブルドーザ本体１１０１から離れる方向に向く。全地球的航法衛星システム（ＧＮＳＳ）アンテナ１１０３が、ポール１１０４の上に設置され、このポール１１０４は、ブルドーザ・ブレード１１０２に固定される。一実施形態においては、第２のＧＮＳＳアンテナが、ブルドーザ・ブレード１１０２に固定されたポールの上に設置されてよい。慣性測定ユニットＩＭＵ１１０５が、ブルドーザ・ブレード１１０２の後面（ブルドーザ本体１１０１の方向に向く）の上に設置される。ＧＮＳＳ受信機（図示せず）が、ブルドーザ本体１１０１の操縦室内に設置されてよい。さらに、制御ボックス（図示せず）が、ブルドーザ本体１１０１の操縦室内に設置されてよい。制御ボックスのさらなる詳細は、以下において説明される。
【０００７】
図１（ａ）においては、航法座標系１１２０は、ローカル航法座標系として使用されるデカルト座標系である。航法座標系１１２０の軸は、ＥＮＵ（東（Ｅａｓｔ）（Ｘｎ）、北（Ｎｏｒｔｈ）（Ｙｎ）、上（Ｕｐ）（Ｚｎ））と表される。Ｘｎ−Ｙｎ平面が、世界測地系１９８４（ＷＧＳ−８４）地球楕円体に対する接平面となる。
【０００８】
図１（ａ）においては、ブレード座標系１１１０は、ブルドーザ・ブレード１１０２に関して基準とされるデカルト座標系である。ブレード座標系軸（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）の配向は、ブルドーザ・ブレード１１０２に対して固定される。原点は、ＩＭＵ１１０５においてユーザ規定基準点に設定される。ブレード座標系１１１０における配向角は、これら（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）軸の周囲における回転に関して基準とされる。これら（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）軸の周囲における正方向への回転は、それぞれ（ブレード・ロール、ブレード・ピッチ、ブレード・ヨー）と呼ばれる。この場合に、ブレード・ロール角は、ブレード傾斜角とも呼ばれる。図１（ａ）において図示されるように、単一のＧＮＳＳアンテナを備えるシステム構成は、ブルドーザ本体１１０１に対するブレード角が０度で一定である実施形態において使用されてよい。ブルドーザ本体１１０１に対するブレード角が可変的な０度以外の角度である実施形態については、２アンテナ構成が使用されてよい。
【０００９】
図１（ｂ）においては、車両座標系１１３０は、ブルドーザ本体１１０１に対して固定された軸（Ｘｖ、Ｙｖ、Ｚｖ）を有するデカルト座標系である。原点は、地表平面１１０７上のユーザ規定基準点である。フットプリント１１０１Ａおよびフットプリント１１０１Ｂが、ブルドーザの轍を表す。フットプリント１１０２Ａが、ブルドーザ・ブレード１１０２の下端部の突出を表す。図１（ｂ）において図示されるように、車両座標系１１３０における配向角は、これら（Ｘｖ、Ｙｖ、Ｚｖ）軸の周囲における回転に関して基準とされる。これら（Ｘｖ、Ｙｖ、Ｚｖ）軸の周囲における正方向への回転は、それぞれ（車両ロール、車両ピッチ、車両方位）と呼ばれる。
【００１０】
図面においては明示されないが、以下のアルゴリズムにおいて使用される別の基準座標系が、地心地球固定（ＥＣＥＦ）座標系である。これは、ＧＮＳＳを展開する航法システムのための技術においてよく知られている。
【００１１】
一実施形態においては、センサのセットが、ブレード制御のために使用される。ＧＮＳＳ受信機が、ＧＮＳＳアンテナ１１０３から信号を受信する。上述のように、一実施形態においては、２つのＧＮＳＳアンテナを使用することができる。この場合には、ＧＮＳＳアンテナは、ＧＮＳＳセンサとも呼ばれる。慣性測定ユニットＩＭＵ１１０５は、３つの直交方向に配置されたレート・ジャイロと、３つの直交方向に配置された加速度計とを含む。この場合には、レート・ジャイロおよび加速度計は、慣性センサとも呼ばれる。一実施形態においては、ＩＭＵ１１０５は、追加のセンサを含んでもよい。この場合には、レート・ジャイロは、軸の周囲における角速度を測定するセンサを基準とする。ＩＭＵ１１０５からのデータと組み合わされたＧＮＳＳ受信機からのデータが、ブレード上昇およびブレード垂直方向速度を算出するために処理されてよい。ＩＭＵ１１０５からのデータは、ブレード・ロール角およびブレード・ロール角速度を算出するために処理されてよい（この場合、ブレード・ロール角速度はブレード傾斜角速度とも呼ばれる）。加速度計は、ブレード座標系１１１０における軸（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）のそれぞれに沿った加速度の加速度ベクトル成分を測定する。ジャイロスコープは、軸（Ｘｂ、Ｙｂ、Ｚｂ）のそれぞれに沿った角速度ベクトル成分を測定する。
【００１２】
ＧＮＳＳ受信機からのデータおよびＩＭＵ１１０５からのデータは、制御ボックスにおいて実行される推定アルゴリズムおよび制御アルゴリズムによって処理されてよく、その詳細が、以下において説明される。これらのアルゴリズムの出力は、駆動システム（図示せず）への入力として供給されてよく、この駆動システムにより、ブルドーザ・ブレード１１０２のブレード上昇およびブレード傾斜角が制御される。駆動システムの一例は、ブルドーザ・ブレード１１０２に連結される油圧式システムである。
【００１３】
ＧＮＳＳ受信機からのデータおよびＩＭＵ１１０５内のセンサからのデータの適切な融合を実現するために、データの適切な基準座標系への変換が必要となる。以下のアルゴリズムにおいては、上付き文字ＧＮＳＳは、ＧＮＳＳ受信機から得られた値を表し、上付き文字ＩＭＵは、ＩＭＵ１１０５から得られた値を表す。上述のように、位置変数および配向変数に関する下付き文字は、以下の基準座標系を基準とする。
・  ｂは、ブレード座標系１１１０を基準とする。
・  ｖは、車両座標系１１３０を基準とする。
・  ｎは、航法座標系１１２０を基準とする。
・  ＥＣＥＦは、地心地球固定座標系（図示せず）を基準とする。
ある基準座標系から別の基準座標系への変換は、回転マトリクスによって規定される。例えば、Ｒｂ２ｖは、ブレード座標系１１１０から車両座標系１１３０への回転マトリクスを表し、Ｒｖ２ｂは、車両座標系１１３０からブレード座標系１１１０への回転マトリクスを表す。
【００１４】
図１（ｃ）および図１（ｄ）は、その間に向心加速度および接線加速度が生じ得る２つの一般的なタイプのブルドーザ操縦を図示する。これらの加速度は、加速度計の測定値をゆがめる場合がある。一実施形態においては、これらの追加的な加速度成分は、それぞれの加速度計測定値から推定され、減算される。図１（ｃ）においては、ブルドーザ本体１１０１が、中心１１４１を中心とする円形経路１１４３をトラバースする。Ｚ軸の周囲におけるこのブルドーザ本体１１０１の角速度は、ωｚであり、ブルドーザ本体１１０１の速度ベクトルＶは、円形経路１１４３に対する接線となる。この場合には、向心加速度成分ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１が、Ｙｂ軸加速度計測定値に加算される。
【００１５】
図１（ｄ）においては、ブルドーザ本体１１０１は、中心点１１５１の周囲にて回転する。この操縦は、ブルドーザの向きを変えるために用いられ得るが、意図せずに行われる場合もある。例えば、意図されない回転は、操縦者が曲線軌道に沿ってブルドーザ本体１１０１を操縦している場合に、操縦者の手の不規則な動きによって引き起こされる場合がある。この操縦の際には、接線加速度ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌが、Ｙｂ軸加速度計測定値に加算され、ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ２が、Ｘｂ軸加速度計測定値に加算される。本明細書において説明される例においては、他の方向への向心加速度および接線加速度は、無視し得るものと見なされる。しかし、当業者は、他の方向への向心加速度および接線加速度がかなりの大きさである状況に対処するための実施形態を展開することができる。
【００１６】
一実施形態においては、図２（ａ）から図４（ｂ）において概略的に図示されるような補償アルゴリズムにしたがって、接線加速度および向心加速度の補正が実施されてよい。図２（ａ）および図２（ｂ）における図は、１つの連続図を形成するように、指示ポイントＡ１２０２およびＢ１２０４を介して組み合わされてよい。図３（ａ）および図３（ｂ）における図は、１つの連続図を形成するように、指示ポイントＣ１３０２およびＤ１３０４を介して組み合わされてよい。図４（ａ）および図４（ｂ）における図は、１つの連続図を形成するように、指示ポイントＥ１４０２からＫ１４１４を介して組み合わされてよい。以下のアルゴリズムにおいては、以下の規約が使用される。すなわち、
【数１】
0005466159.tif 000002
は、ｆの推定値であり、
【数２】
0005466159.tif 000003
は、ｆの時間導関数である。
【００１７】
Ｘ軸加速度読取値についての補正係数は、以下の通りに算出される。図２（ａ）を参照すると、Ｘ加速度計６により測定された加速度であるａｘ、ｂが、合計演算子１００に入力される。さらに、向心加速度ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ２、ｂが、合計演算子１００に入力され、ａｘ、ｂから減算される。合計演算子１００の出力は、加速度の補償値、すなわち
【数３】
0005466159.tif 000004
となる。
【００１８】
図１（ｄ）に図示されるように、ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ２は、初めに、車両座標系１１３０において、Ｚ軸角速度の二乗と回転半径Ｒとの積として演算される。次いで、これは、ブレード座標系１１１０に変換される。回転半径Ｒは、以下のように、ブルドーザ本体１１０１およびブルドーザ・ブレード１１０２の幾何学的パラメータから算出される。図１（ｄ）を参照すると、半径Ｒは、中心点１１５１（図１（ｂ）におけるブルドーザ轍１１０１Ａおよび１１０１Ｂの中心を基準とし得る）と、ブルドーザ・ブレード１１０２の上のＩＭＵ１１０５の位置（図１（ａ））との間の距離として算出される。算出シーケンスが、以下のように図２（ａ）において表される。値
【数４】
0005466159.tif 000005
は、車両座標系１１３０におけるＺ軸角速度の推定値である。Ｒｂ２ｖ１０およびＲｖ２ｂ１２が、ブレード座標系１１１０から車両座標系１１３０への回転マトリクスを、および、車両座標系１１３０からブレード座標系１１１０への回転マトリクスを、それぞれ表すものとする。回転マトリクスの詳細は、以下において説明される。入力値
【数５】
0005466159.tif 000006
９は、ブレード座標系１１１０において測定された角速度ベクトルの推定値である。これは、回転マトリクスＲｂ２ｖ１０によって変換され、成分
【数６】
0005466159.tif 000007
が、算出される。この値は、二乗演算子１０１に入力される。出力値
【数７】
0005466159.tif 000008
が、乗算演算子１０２に入力される。さらに、回転半径Ｒ８が、乗算演算子１０２に入力される。次いで、出力された積
【数８】
0005466159.tif 000009
が、回転マトリクスＲｖ２ｂ１２に入力され、成分
【数９】
0005466159.tif 000010
が、上述のように、合計演算子１００に入力され、ａｘ、ｂから減算されて、
【数１０】
0005466159.tif 000011
７をもたらす。
【００１９】
回転マトリクスＲｂ２ｖ１０およびＲｖ２ｂ１２は、ピッチ推定フィルタ５６およびロール推定フィルタ５７（図４（ａ）および図４（ｂ））から得られるブレード・ピッチ角推定値およびブレード・ロール角推定値の値である
【数１１】
0005466159.tif 000012
１４および
【数１２】
0005466159.tif 000013
１３によって、決定され、地形モデル２１から得られる車両ピッチ角および車両ロール角の値であるθｖおよびφｖにより決定される。地形モデル２１は、３つの座標によりそれぞれ規定される点のセットを含み、これらは、地形の幾何学的形状を写像する。デジタル３次元地形モデル２１は、リアルタイムで更新される。
【００２０】
地形モデル２１上におけるブルドーザの位置を特定するためには、ＧＮＳＳ位置ベクトルおよび車両方位推定値が使用される。図２（ｂ）においては、ＥＣＥＦ座標系においてＧＮＳＳ位置ベクトル
【数１３】
0005466159.tif 000014
が、ＧＮＳＳ受信機１８によって決定される。この位置ベクトルは、平行移動演算子１９に入力され、この平行移動演算子１９は、ＥＣＥＦ座標系から航法座標系１１２０へと原点を平行移動させる。平行移動された位置ベクトルは、次いで、回転マトリクスＲＥＣＥＦ２ｎ２０によって、航法座標系１１２０において成分分解される位置ベクトル
【数１４】
0005466159.tif 000015
へと変換される。この位置ベクトル
【数１５】
0005466159.tif 000016
が、地形モデル２１に入力される。
【００２１】
航法座標系１１２０のＹ（北）軸（図１（ａ））からの角度として規定される車両方位角は、ＧＮＳＳ位置読取値およびＺ軸ジャイロ測定値の履歴から算出されてよい。
【数１６】
0005466159.tif 000017
の成分
【数１７】
0005466159.tif 000018
が、車両方位推定演算子２３に入力される。前方または後方へのブルドーザの移動に関する車両方位角の正確な演算を保証するために、車両移動方向検出ユニット２２が使用される。一実施形態においては、これは、ブルドーザの操縦者により前方または後方へのブルドーザ速度の選択のために使用されるスイッチの簡単なエンコーダであってよい。さらに、このエンコーダの出力が、車両方位推定演算子２３に入力される。車両座標系１１３０において成分分解される車両方位角の推定値である値
【数１８】
0005466159.tif 000019
が、車両方位推定演算子２３から地形モデル２１へと出力される。
【００２２】
上述のように、Ｙ軸加速度計については、２つの補正係数、すなわち接線加速度ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌおよび向心加速度ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１（図１（ｄ））がある。図２（ｂ）を参照すると、Ｙ加速度計２５によって測定される加速度値であるａｙ、ｂが、合計演算子１０４に入力される。さらに、値ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂ２４が、合計演算子１０４に入力され、値ａｙ、ｂから減算される。差分（ａｙ、ｂ−ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂ）が、合計演算子１０５に入力される。さらに、ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌ、ｂの値が、合計演算子１０５に入力され、先述の差分（ａｙ、ｂ−ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂ）から減算される。合計演算子１０５の出力は、
【数１９】
0005466159.tif 000020
をもたらす。ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂ２４およびａｔａｎｇｅｎｔｉａｌ、ｂの算出に関する詳細は、以下において説明される。
【００２３】
接線加速度ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌ（図１（ｄ））は、車両座標系において、ブルドーザ幾何学的パラメータから算出されるＺ軸角速度導関数推定値と回転半径Ｒとの積として、演算される。次いで、ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌの算出された値が、ブレード座標系に変換され、Ｙ軸加速度計測定値から減算される。この一連のステップが、図２（ａ）および図２（ｂ）において示される。入力値
【数２０】
0005466159.tif 000021
１５は、ブレード座標系１１１０において測定される角速度ベクトルの時間導関数の推定値である。これは、回転マトリクスＲｂ２ｖ１６によって変換され、
【数２１】
0005466159.tif 000022
成分が、算出され、乗算演算子１０３に入力される。さらに、半径Ｒ８が、乗算演算子１０３に入力される。次いで、出力された積ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌ、ｖが、回転マトリクスＲｖ２ｂ１７によって、ブレード座標系１１１０における値ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌ、ｂに変換される。次いで、値ａｔａｎｇｅｎｔｉａｌ、ｂは、上述のように合計演算子１０５に入力される。
【００２４】
ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂの値は、
【数２２】
0005466159.tif 000023
によって表されるブレードＺ軸の周囲における角速度の推定値と、
【数２３】
0005466159.tif 000024
によって表される、ブレード座標系１１１０において成分分解されるブルドーザ速度のＸ軸構成要素との積として算出されて、それによりａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂが求められる。この演算が、図３（ｂ）において概略的に示される。
【数２４】
0005466159.tif 000025
および
【数２５】
0005466159.tif 000026
の値が、乗算演算子１０６に入力される。結果的に得られる出力される積は、ａｃｅｎｔｒｉｐｅｔａｌ１、ｂ４８となる。
【００２５】
速度ベクトル成分
【数２６】
0005466159.tif 000027
は、以下のように算出される。ＧＮＳＳ受信機１８が、ＥＣＥＦ座標系を基準とされる速度ベクトル
【数２７】
0005466159.tif 000028
を算出する。この速度ベクトルは、回転マトリクスＲＥＣＥＦ２ｎ４６によって、航法座標系１１２０を基準とされる速度ベクトル
【数２８】
0005466159.tif 000029
に変換される。次いで、この速度ベクトル
【数２９】
0005466159.tif 000030
は、回転マトリクスＲｎ２ｂ４７に入力され、速度ベクトル成分
【数３０】
0005466159.tif 000031
が、上述のように乗算演算子１０６に入力される。回転マトリクスＲｎ２ｂ４７は、ブレード・ピッチ角推定値およびブレード・ロール角推定値である
【数３１】
0005466159.tif 000032
１４および
【数３２】
0005466159.tif 000033
１３のみによって決定され、これは、ブルドーザ本体に対する０度のブレード角に適する。
【００２６】
角速度ベクトル成分の推定値
【数３３】
0005466159.tif 000034
は、以下のように算出される。ブレード座標系１１１０を基準とされる角速度ベクトル成分（ωｘ、ｂ、ωｙ、ｂ、ωｚ、ｂ）は、Ｘジャイロ３８、Ｙジャイロ３１、およびＺジャイロ４４（図３（ａ）および図３（ｂ））のそれぞれによって測定される。結果的に得られる角速度ベクトル
【数３４】
0005466159.tif 000035
が、線形カルマン・フィルタ４２に入力される。さらに、角速度ベクトル
【数３５】
0005466159.tif 000036
は、時間導関数演算子４１に入力され、この出力
【数３６】
0005466159.tif 000037
が、カルマン・フィルタ４２に入力される。カルマン・フィルタ４２の出力は、推定値
【数３７】
0005466159.tif 000038
４５および
【数３８】
0005466159.tif 000039
４３となる。成分
【数３９】
0005466159.tif 000040
は、
【数４０】
0005466159.tif 000041
４５から算出され、上述のように乗算演算子１０６に入力される。
【００２７】
一実施形態においては、レート・ジャイロからの高周波情報を加速度計からの低周波情報と結合して、ブレード・ピッチ角およびブレード・ロール角の、ノイズおよびバイアスのない推定値を求めるために、補完フィルタによるアプローチが利用される。ピッチ角推定フィルタおよびロール角推定フィルタは、図３（ａ）において、線形カルマン・フィルタ２９および線形カルマン・フィルタ３６としてそれぞれ示される。
【００２８】
カルマン・フィルタ２９への入力は、以下の通りであり、すなわち
・  ロール推定値
【数４１】
0005466159.tif 000042
１３
・  Ｙジャイロ３１により測定される角速度ベクトル成分ωｙ、ｂ
・  ωｙ、ｂの時間積分３２として算出される、ピッチ角の高周波成分θｇｙｒｏ
・
【数４２】
0005466159.tif 000043
として算出される、ピッチ角の低周波成分θａｃｃである。
カルマン・フィルタ２９の出力は、ピッチ角
【数４３】
0005466159.tif 000044
３３およびピッチ角速度
【数４４】
0005466159.tif 000045
３０の推定値となる。
【００２９】
同様に、カルマン・フィルタ３６への入力は、以下の通りであり、すなわち
・  ピッチ推定値
【数４５】
0005466159.tif 000046
１４
・  Ｘジャイロ３８により測定される角速度ベクトル成分ωｘ、ｂ
・  ωｘ、ｂの時間積分３９として算出される、ロール角の高周波成分φｇｙｒｏ
・
【数４６】
0005466159.tif 000047
として算出される、ロール角の低周波成分φａｃｃである。
カルマン・フィルタ３６の出力は、ロール角
【数４７】
0005466159.tif 000048
４０およびロール角速度
【数４８】
0005466159.tif 000049
３７の推定値となる。
【００３０】
ブレード上昇推定アルゴリズムの一実施形態が、図４（ａ）および図４（ｂ）において示される。ＧＮＳＳ測定値およびＩＭＵ測定値を積分し、ノイズおよびバイアスのないブレード上昇推定値およびブレード垂直方向速度推定値を求めるために、疎結合を伴う補完フィルタによるアプローチが利用される。ブレード基準系座標を航法基準系座標に変換する回転マトリクスＲｂ２ｎ４９が、ピッチ推定フィルタ５６およびロール推定フィルタ５７から出力されるピッチ角推定値およびロール角推定値を利用して形成される。ヨー角は、ブレード上昇制御とは無関係であるため、回転マトリクスには含まれない。
【００３１】
ブレード座標系において測定される加速度ベクトル
【数４９】
0005466159.tif 000050
の成分（ａｘ、ｂ、ａｙ、ｂ、ａｚ、ｂ）は、入力
【数５０】
0005466159.tif 000051
２７、
【数５１】
0005466159.tif 000052
３４、およびＺ加速度計５５からそれぞれ算出される。加速度ベクトル
【数５２】
0005466159.tif 000053
は、回転マトリクスＲｂ２ｎ４９を利用して、ブレード座標系から航法座標系に変換される。結果的に得られる加速度ベクトル
【数５３】
0005466159.tif 000054
が、測定値における重力加速度の存在を補償するために、補正される（演算５０）。次いで、加速度のＺ成分ａｙ、ｎが、１度目には、慣性バージョンのブレード垂直方向速度
【数５４】
0005466159.tif 000055
を求めるために積分される（積分演算子５１）。これが、２度目には、慣性バージョンのブレード上昇
【数５５】
0005466159.tif 000056
を求めるために積分される（演算５２）。
【００３２】
一実施形態においては、廉価のＭＥＭＳ（微小電気機械システム）加速度計を使用することにより、積分の結果として得られる値が、推定および減算される必要のあるバイアスを含む。これらのバイアスの未処理値は、慣性システムから得られた各値から、ＧＮＳＳ受信機から得られたブレード上昇および垂直方向速度の値を減算することによって、求められる。線形カルマン・フィルタ５８は、これらのバイアスの値を推定するために使用される。求められたこれらのバイアスの推定値を、慣性バージョンのブレード上昇および垂直方向速度から減算して、ブレード上昇および垂直方向速度の推定値を求め、次いで、これらの推定値が、（以下において説明される）ブレード上昇制御装置において利用される。
【００３３】
実際には、ＩＭＵ１１０５（図１（ａ））は、ブレードのロール回転中心に正確に設置されない場合がある。したがって、ブレードの回転により、ＩＭＵ上昇において変化がもたらされる場合がある。さらにブレードのロール回転により、ＧＮＳＳアンテナ上昇の変化がもたらされる場合もある。ブレードの回転により、ブレード上昇およびブレード垂直方向速度の推定値に対して影響が及ぼされるべきではなく、したがって、これらの影響を補償するために、ブレード上昇推定アルゴリズムにおいて、補正を行う必要がある場合がある。回転補正係数は、図４（ａ）および図４（ｂ）においては、ＧＮＳＳアンテナ上昇および垂直方向速度のそれぞれについては
【数５６】
0005466159.tif 000057
５９および
【数５７】
0005466159.tif 000058
６０として、ならびに、ＩＭＵ上昇および垂直方向速度のそれぞれについては
【数５８】
0005466159.tif 000059
５４および
【数５９】
0005466159.tif 000060
５３として示される。補正係数
【数６０】
0005466159.tif 000061
５９は、合計演算子１１０により
【数６１】
0005466159.tif 000062
から減算される。補正係数
【数６２】
0005466159.tif 000063
６０は、合計演算子１１１により
【数６３】
0005466159.tif 000064
から減算される。補正係数
【数６４】
0005466159.tif 000065
５４は、合計演算子１０８により
【数６５】
0005466159.tif 000066
から減算される。補正係数
【数６６】
0005466159.tif 000067
５３は、合計演算子１０７により
【数６７】
0005466159.tif 000068
から減算される。これらの補正係数の値は、幾何学的引数により算出され、ブレードのロール回転中心からの、水平方向および垂直方向におけるＧＮＳＳアンテナおよびＩＭＵの偏移の値によって決定される。
【００３４】
ＥＣＥＦ座標系におけるＧＮＳＳ位置ベクトル
【数６８】
0005466159.tif 000069
は、ＧＮＳＳ受信機１８によって決定される。この位置ベクトルは、平行移動演算子１９に入力され、この平行移動演算子１９は、ＥＣＥＦ座標系から航法座標系１１２０へと原点を平行移動させる。次いで、この位置ベクトルは、回転マトリクスＲＥＣＥＦ２ｎ２０によって、航法座標系１１２０において成分分解される位置ベクトル
【数６９】
0005466159.tif 000070
に変換される。ベクトル成分
【数７０】
0005466159.tif 000071
が、算出され、合計演算子１１０に入力される。上述のように、補正係数
【数７１】
0005466159.tif 000072
５９は、合計演算子１１０によって
【数７２】
0005466159.tif 000073
から減算される。合計演算子１１０の出力は、合計演算子１０９に入力される。さらに、合計演算子１０８の出力が、合計演算子１０９に入力される。結果的に得られる合計演算子１０９の出力値
【数７３】
0005466159.tif 000074
が、カルマン・フィルタ５８に入力される。
【００３５】
さらに、ＧＮＳＳ速度ベクトル
【数７４】
0005466159.tif 000075
が、ＧＮＳＳ受信機１８によって決定される。この速度ベクトルは、次いで、回転マトリクスＲＥＣＥＦ２ｎ４６によって、航法座標系１１２０において成分分解される速度ベクトル
【数７５】
0005466159.tif 000076
に変換される。速度ベクトル成分
【数７６】
0005466159.tif 000077
が、算出され、合計演算子１１１に入力される。上述のように、補正係数
【数７７】
0005466159.tif 000078
６０が、合計演算子１１１によって
【数７８】
0005466159.tif 000079
から減算される。結果的に得られる差分が、合計演算子１１２に入力される。さらに、合計演算子１０７の出力が、合計演算子１１２に入力される。結果的に得られる値
【数７９】
0005466159.tif 000080
が、カルマン・フィルタ５８に入力される。
【００３６】
カルマン・フィルタ５８の出力は、
【数８０】
0005466159.tif 000081
および
【数８１】
0005466159.tif 000082
となる。値
【数８２】
0005466159.tif 000083
は、合計演算子１１４に入力される。さらに、合計演算子１０８の出力が、合計演算子１１４に入力される。結果的に得られる合計演算子１１４の出力の値は、
【数８３】
0005466159.tif 000084
となる。同様に、値
【数８４】
0005466159.tif 000085
は、合計演算子１１３に入力される。さらに、合計演算子１０７の出力が、合計演算子１１３に入力される。結果的に得られる合計演算子１１３の出力は、
【数８５】
0005466159.tif 000086
となる。
【００３７】
ブレード上昇制御装置の一実施形態およびブレード傾斜制御装置の一実施形態が、それぞれ図５（ａ）および図５（ｂ）において示される。これらの図面においては、以下の記号が使用される。
・  ｅは、エラー（エラーとは、基準値（または命令値）とパラメータの推定値との間の差分である）を指す。値ｅｚは、ブレード上昇におけるエラーを指す。値ｅφは、ブレード傾斜におけるエラーを指す。
・  Ｋは、制御利得を指す。値Ｋｐ、ｚおよびＫｐ、φは、ブレード上昇およびブレード傾斜のそれぞれについての比例制御利得を指す。値Ｋｖ、ｚおよび値Ｋｖ、φは、ブレード上昇およびブレード傾斜のそれぞれについての速度制御利得を指す。
・  ｕは、制御信号を指す。値ｕｚおよびｕφは、ブレード上昇およびブレード傾斜のそれぞれについての制御信号を指す。
【００３８】
図５（ａ）においては、Ｚｒｅｆは、ブレード上昇の基準値（所望値）である。測定されたブレード上昇Ｚおよびブレード垂直方向速度Ｖｚが、ブレード上昇推定アルゴリズム６９に入力される。ブレード推定アルゴリズム６９の出力は、推定値
【数８６】
0005466159.tif 000087
および
【数８７】
0005466159.tif 000088
となる。
【数８８】
0005466159.tif 000089
の値が、（合計演算子１１５によって）Ｚｒｅｆから減算されて、エラー信号ｅｚをもたらし、このエラー信号ｅｚは、比例制御利得Ｋｐ、ｚ６７と乗算される。値
【数８９】
0005466159.tif 000090
は、速度制御利得Ｋｖ、ｚ７０と乗算される。
【数９０】
0005466159.tif 000091
の値が、合計演算子１１６によって、Ｋｐ、ｚｅｚの値から減算される。合計演算子１１６の出力が、ＡＮＤ演算子６８に入力される。
【００３９】
エラーｅｚは、リレー素子６３に入力され、リレー素子６３の出力が、ＡＮＤ演算子６４に入力される。一実施形態においては、２つの相互に排他的な制御モード（以下において説明される）が、ｅｚの値に応じて利用されてよい。さらに、エラーｅｚは、絶対値演算子６２に入力され、この絶対値演算子６２の出力値｜ｅｚ｜が、（比較演算子６１によって）エラーしきい値ｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄと比較される。比較演算子６１の出力が、ＡＮＤ演算子６４に入力され、その補集合が、ＡＮＤ演算子６８に入力される。ＡＮＤ演算子６４およびＡＮＤ演算子６８の出力が、合計演算子１１７によって合算され、合計演算子１１７の出力である制御信号ｕｚが、ブルドーザ油圧システム６５に入力され、このブルドーザ油圧システム６５により、ブレード上昇が制御される。
【００４０】
エラーの絶対値｜ｅｚ｜が、ある指定されたエラーしきい値ｅｔｈｒｅｓｈｏｌｄよりも大きな場合には、リレータイプ制御６３が、イネーブルにされる。このモードにおいては、制御信号は、エラーの合図に応じて最大値同士の間で切り替わる。このモードは、高速高振幅擾乱の除去が可能となるように、制御装置に含まれる。エラーの絶対値がしきい値よりも小さい場合には、比例微分（ＰＤ）制御モードがイネーブルにされ、リレーモードがディスエーブルにされる。比例制御の代わりにＰＤ制御を使用することにより、速度フィードバックの安定化の効果が生かされる。ブルドーザ油圧システム６５は、それに付随する時間遅延を有し、この時間遅延により、比例制御の使用時には、ブレードの不安定化が引き起こされ、地ならし後の地面の上に特殊な波形様パターンがもたらされる場合がある。この制御装置に速度フィードバックを含めることにより、この問題の解消が促進される。ＧＮＳＳのみにより測定された速度の精度は、十分なものとはならない場合がある。一実施形態においては、ＧＮＳＳおよびＩＭＵによる測定値の結合により、より正確な速度推定値が求められる。
【００４１】
ブレード傾斜制御装置については、ＰＤ制御が利用される。傾斜角および傾斜角速度の両方の測定値が、ＩＭＵ（図１（ａ）におけるＩＭＵ１１０５など）によって得られる。図５（ｂ）においては、φｒｅｆは、ブレード傾斜角の基準値（所望値）である。測定されたブレード傾斜角φおよびブレード傾斜角速度
【数９１】
0005466159.tif 000092
が、ブレード傾斜推定アルゴリズム７３に入力される。ブレード傾斜推定アルゴリズム７３の出力が、推定値
【数９２】
0005466159.tif 000093
および
【数９３】
0005466159.tif 000094
となる。値
【数９４】
0005466159.tif 000095
は、合計演算子１１８によって値φｒｅｆから減算されて、エラーｅφをもたらし、このエラーｅφは、比例制御利得Ｋｐ、φ７１と乗算される。値
【数９５】
0005466159.tif 000096
は、速度制御利得Ｋｖ、φ７４と乗算される。値
【数９６】
0005466159.tif 000097
は、合計演算子１１９によって値Ｋｐ、φｅφから減算されて、制御信号ｕφをもたらし、この制御信号ｕφは、ブルドーザ油圧システム６５に入力される。
【００４２】
ブルドーザ・ブレードを制御する制御ボックスの一実施形態が、コンピュータを用いて実装されてよい。図６において図示されるように、コンピュータ６０２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）６０４、メモリ６０８、データ・ストレージ６０６、およびユーザ入力／出力インターフェース６２０を備える、任意のタイプのよく知られているコンピュータであってよい。データ・ストレージ６０６は、ハード・ドライブ、不揮発性メモリ、または他のコンピュータ読取可能媒体を含んでよい。ユーザ入力／出力インターフェース６２０は、キーボードまたはマウスなどのユーザ入力デバイス６４０に接続されてよい。さらに、コンピュータ６０２は、ビデオ・ディスプレイ・インターフェース６２２を備えてよく、このビデオ・ディスプレイ・インターフェース６２２は、ＣＰＵ６０４からの信号を、ビデオ・ディスプレイ６４２を駆動する信号に変換してよい。よく知られているように、コンピュータは、コンピュータおよびアプリケーションの全動作を規定するコンピュータ・ソフトウェアの制御の下で作動する。ＣＰＵ６０４は、すべての動作およびアプリケーションを規定するコンピュータ・プログラム命令を実行することにより、コンピュータおよびアプリケーションの全動作を制御する。コンピュータ・プログラム命令は、データ・ストレージ６０６に記憶され、プログラム命令の実行が要求される場合にメモリ６０８にロードされてよい。例えば、図５（ａ）におけるブレード上昇推定アルゴリズム６９および図５（ｂ）におけるブレード傾斜推定アルゴリズム７３を計算するためのコンピュータ命令が、データ・ストレージ６０６に記憶されてよい。コンピュータは、当技術においてよく知られており、本明細書においては詳細には説明されない。
【００４３】
さらに、コンピュータ６０２は、１つまたは複数のネットワーク・インターフェースを備えてよい。例えば、通信ネットワーク・インターフェース６２４が、通信ネットワーク６４４に接続されてよく、この通信ネットワーク６４４は、パケット・データ・ネットワークであってよい。例えば、コンピュータ・プログラム命令が、通信ネットワーク６４４を介してコンピュータ６０２にダウンロードされてよい。さらに、コンピュータ６０２は、ＧＮＳＳ受信機インターフェース６２６を備えてよく、このＧＮＳＳ受信機インターフェース６２６は、ＧＮＳＳ受信機６４６からＧＮＳＳ測定値（ブレード上昇およびブレード垂直方向速度など）を受信し、このＧＮＳＳ受信機６４６は、ＧＮＳＳアンテナ１１０３（図１（ａ））から信号を受信する。さらに、コンピュータ６０２は、慣性測定ユニット・インターフェース６２８を備えてよく、この慣性測定ユニット・インターフェース６２８は、慣性測定ユニット６４８（図１（ａ）におけるＩＭＵ１１０５など）から慣性測定値（ブレード加速度および角速度など）を受信する。さらに、コンピュータ６０２は、ブルドーザ油圧システム・インターフェース６３０を備えてよく、このブルドーザ油圧システム・インターフェース６３０は、制御信号をブルドーザ油圧システム６５０に送信する。ブルドーザ油圧システム６５０の一例は、ブルドーザ油圧システム６５（図５（ａ）および図５（ｂ））であり、このブルドーザ油圧システム６５は、ブルドーザ・ブレード１１０２（図１（ａ））の上昇および傾斜角を制御する。制御信号の例は、ｕｚ（図５（ａ））およびｕφ（図５（ｂ））である。
【００４４】
前述の「発明を実施するための形態」は、あらゆる意味において、例証的および例示的なものとして理解されるべきであり、限定的なものとして理解されるべきではない。本明細書において開示される本発明の範囲は、「発明を実施するための形態」により決定されるべきではなく、特許法によって認められる全幅にしたがって解釈される特許請求の範囲により決定されるべきである。本明細書において示され説明される実施形態は、本発明の原理の例示に過ぎず、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、当業者が種々の変形形態を実施し得ることを、理解すべきである。当業者は、本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく、様々な他の特徴の組合せを実施することが可能である。
【図１（ａ）】
0005466159.tif 000098
【図１（ｂ）】
0005466159.tif 000099
【図１（ｃ）】
0005466159.tif 000100
【図１（ｄ）】
0005466159.tif 000101
【図２（ａ）】
0005466159.tif 000102
【図２（ｂ）】
0005466159.tif 000103
【図３（ａ）】
0005466159.tif 000104
【図３（ｂ）】
0005466159.tif 000105
【図４（ａ）】
0005466159.tif 000106
【図４（ｂ）】
0005466159.tif 000107
【図５（ａ）】
0005466159.tif 000108
【図５（ｂ）】
0005466159.tif 000109
【図６】
0005466159.tif 000110