(57)【要約】  作業車両の制御システムは、センサとコントローラとを備える。センサは、作業車両の実際の進行方向を示す信号を出力する。コントローラは、センサと通信する。コントローラは、以下の処理を実行するようにプログラムされている。コントローラは、作業車両の実際の進行方向を取得する。コントローラは、作業車両が直進を開始したことを示す条件を満たしたときの実際の進行方向を、目標進行方向として設定する。コントローラは、目標進行方向と実際の進行方向との方位差を算出する。コントローラは、方位差を低減させるように方位差に応じた目標チルト角で作業機を動作させる。
2019030828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機を有する作業車両の制御システムであって、
前記作業車両の実際の進行方向を示す信号を出力するセンサと、
前記センサと通信するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記作業車両の実際の進行方向を取得し、
前記作業車両が直進を開始したことを示す条件を満たしたときの前記実際の進行方向を、目標進行方向として設定し、
前記目標進行方向と前記実際の進行方向との方位差を算出し、
前記方位差を低減させるように前記方位差に応じた目標チルト角で前記作業機を動作させる、
作業車両の制御システム。
【請求項２】
前記条件は、少なくとも、前記作業機のチルト角が一定で所定時間経過することを含む、
請求項１に記載の作業車両の制御システム。
【請求項３】
前記方位差と前記目標チルト角との関係を規定する目標チルト角データを記憶している記憶装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記目標チルト角データを参照して、前記方位差に応じた前記目標チルト角を決定する、
請求項１に記載の作業車両の制御システム。
【請求項４】
前記目標チルト角データでは、前記方位差が大きいときよりも前記方位差が小さいときの方が、前記目標チルト角の変化率が大きい、
請求項３に記載の作業車両の制御システム。
【請求項５】
前記作業機は、
ブレードと、
前記ブレードに接続された左チルトシリンダと、
前記ブレードに接続された右チルトシリンダと、
を含む、
請求項１に記載の作業車両の制御システム。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記方位差が所定の閾値より大きいかを判定し、
前記方位差が所定の閾値より大きいときに、前記方位差に応じた前記目標チルト角で前記作業機を動作させる、
請求項１に記載の作業車両の制御システム。
【請求項７】
作業機を有する作業車両の進行方向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、
前記作業車両の実際の進行方向を取得することと、
前記作業車両が直進を開始したこと示す条件を満たしているかを判定することと、
前記条件が満たされたときの前記実際の進行方向を、目標進行方向として設定することと、
前記目標進行方向と前記実際の進行方向との方位差を算出することと、
前記方位差を低減させるように前記方位差に応じた目標チルト角で前記作業機を動作させること、
を備える方法。
【請求項８】
前記方位差が所定の閾値より大きいかを判定することをさらに備え、
前記方位差が所定の閾値より大きいときに、前記方位差に応じた前記目標チルト角で前記作業機を動作させる、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記方位差と前記目標チルト角との関係を規定する目標チルト角データを参照して、前記方位差に応じた前記目標チルト角が決定される、
請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記目標チルト角データでは、前記方位差が大きいときよりも前記方位差が小さいときの方が、前記目標チルト角の変化率が大きい、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
作業機と、
作業車両の実際の進行方向を示す信号を出力するセンサと、
前記センサと通信するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記作業車両の実際の進行方向を取得し、
前記作業車両が直進を開始したことを示す条件を満たしたときの前記実際の進行方向を、目標進行方向として設定し、
前記目標進行方向と前記実際の進行方向との方位差を算出し、
前記方位差を低減させるように前記方位差に応じた目標チルト角で前記作業機を動作させる、
作業車両。
【請求項１２】
前記作業機は、
ブレードと、
前記ブレードに接続された左チルトシリンダと、
前記ブレードに接続された右チルトシリンダと、
を含む、
請求項１１に記載の作業車両。
【請求項１３】
前記コントローラは、
前記方位差が所定の閾値より大きいかを判定し、
前記方位差が所定の閾値より大きいときに、前記方位差に応じた前記目標チルト角で前記作業機を動作させる、
請求項１２に記載の作業車両。
【請求項１４】
前記方位差と前記目標チルト角との関係を規定する目標チルト角データを記憶している記憶装置をさらに備え、
前記コントローラは、前記目標チルト角データを参照して前記方位差に応じた前記目標チルト角を決定する、
請求項１１に記載の作業車両。
【請求項１５】
前記目標チルト角データでは、前記方位差が大きいときよりも前記方位差が小さいときの方が、前記目標チルト角の変化率が大きい、
請求項１４に記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両の制御システム、方法、及び作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
作業車両を目標とする直進経路に沿って走行させるときに、ブレード等の作業機に地面から不均一な力が加わることで、作業車両が直進経路から外れる場合がある。そこで、従来、作業車両が直進経路からずれたときに、作業機の進行方向を補正する技術が知られている。【０００３】
例えば、特許文献１では、コントローラが、作業車両が通る直進経路を決定する。コントローラは、直進経路からの作業車両の変位を検出すると、作業車両が直進経路に戻るように、作業機のチルト角を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３６７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、例えば、作業車両が直進経路から左方に変位すると、作業車両の進行方向を右方に変更することで、作業車両を直進経路に戻す。作業車両が直進経路から右方に変位すると、作業車両の進行方向を左方に変更することで、作業車両を直進経路に戻す。従って、作業車両は左右への旋回を繰り返しながら走行することになる。そのため、作業車両による作業の効率が低下する虞がある。【０００６】
本発明の課題は、作業車両を、精度良く目標進行方向に走行させると共に、直進安定性を高めて作業の効率の低下を抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様は、作業機を有する作業車両の制御システムであって、センサとコントローラとを備える。センサは、作業車両の実際の進行方向を示す信号を出力する。コントローラは、センサと通信する。コントローラは、以下の処理を実行するようにプログラムされている。コントローラは、作業車両の実際の進行方向を取得する。コントローラは、作業車両が直進を開始したことを示す条件を満たしたときの実際の進行方向を、目標進行方向として設定する。コントローラは、目標進行方向と実際の進行方向との方位差を算出する。コントローラは、方位差を低減させるように方位差に応じた目標チルト角で作業機を動作させる。【０００８】
第２の態様は、作業機を有する作業車両の進行方向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、以下の処理を含む。第１の処理は、作業車両の実際の進行方向を取得することである。第２の処理は、作業車両が直進を開始したことを示す条件を満たしているかを判定することである。第３の処理は、前記条件が満たされたときの実際の進行方向を、目標進行方向として設定することである。第４の処理は、目標進行方向と実際の進行方向との方位差を算出することである。第５の処理は、方位差を低減させるように方位差に応じた目標チルト角で作業機を動作させることである。【０００９】
第３の態様は、作業車両であって、作業機と、センサと、コントローラとを備える。センサは、車両の実際の進行方向を示す信号を出力する。コントローラは、センサと通信する。コントローラは、以下の処理を実行するようにプログラムされている。コントローラは、作業車両の実際の進行方向を取得する。コントローラは、作業車両が直進を開始したことを示す条件を満たしたときの実際の進行方向を、目標進行方向として設定する。コントローラは、目標進行方向と実際の進行方向との方位差を算出する。コントローラは、方位差を低減させるように方位差に応じた目標チルト角で作業機を動作させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、方位差を低減させるように作業機を動作させることで、作業車両の進行方向が補正される。そのため、作業車両を元の直進経路に戻す場合と比べて、進行方向を補正するための旋回走行の度合いが小さい。それにより、作業車両を、精度良く目標進行方向に走行させると共に、作業の効率の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態に係る作業車両を示す側面図である。
【図２】作業車両の駆動系と制御システムとを示すブロック図である。
【図３】作業車両の正面図である。
【図４】直進補正制御の処理を示すフローチャートである。
【図５】目標進行方向を決定するための処理を示す図である。
【図６】作業車両の目標進行方向と実際の進行方向との間の方位差を示す図である。
【図７】目標チルト角データの一例を示す図である。
【図８】作業車両の進行方向の補正の一例を示す図である。
【図９】他の実施形態に係る作業車両の制御システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態に係る作業車両1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車両1を示す側面図である。本実施形態に係る作業車両1は、ブルドーザである。作業車両1は、車体11と、走行装置12と、作業機13と、を備えている。
【００１３】
車体11は、運転室14とエンジン室15とを有する。運転室14には、図示しない運転席が配置されている。エンジン室15は、運転室14の前方に配置されている。走行装置12は、車体11の下部に取り付けられている。走行装置12は、左右一対の履帯16を有している。なお、図1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、作業車両1が走行する。作業車両1の走行は、自律走行、セミ自律走行、オペレータの操作による走行のいずれの形式であってもよい。
【００１４】
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、ブレード18と、油圧リフトシリンダ19と、左右の油圧チルトシリンダ35,36を有する。
【００１５】
リフトフレーム17は、車幅方向に延びる軸線Ｘを中心として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、ブレード18を支持している。ブレード18は、車体11の前方に配置されている。ブレード18は、リフトフレーム17の上下動に伴って上下に移動する。
【００１６】
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、軸線Ｘを中心として上下に回転する。
【００１７】
左右のチルトシリンダ35,36は、車体11とブレード18とに連結されている。左チルトシリンダ35は、ブレード18において車幅方向における中心よりも左方の位置でブレード18に接続されている。右チルトシリンダ36（図2参照）は、ブレード18において車幅方向における中心よりも左方の位置でブレード18に接続されている。左右のチルトシリンダ35,36が伸縮することによって、ブレード18は、略前後方向に延びる軸線Yを中心として左右に回転する。
【００１８】
図2は、作業車両1の駆動系2と制御システム3との構成を示すブロック図である。図2に示すように、駆動系2は、エンジン22と、油圧ポンプ23と、動力伝達装置24と、を備えている。
【００１９】
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2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。
【００２０】
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、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。
【００２１】
制御システム3は、動力伝達装置24の出力を検出する出力センサ34を備える。出力センサ34は、例えば回転速度センサ、或いは圧力センサを含む。動力伝達装置24が油圧モータを含むHSTの場合には、出力センサ34は、油圧モータの駆動油圧を検出する圧力センサであってもよい。出力センサ34は、油圧モータの出力回転速度を検出する回転センサであってもよい。動力伝達装置24がトルクコンバーターを有する場合には、出力センサ34は、トルクコンバーターの出力回転速度を検出する回転センサであってもよい。出力センサ34の検出値を示す検出信号は、コントローラ26に出力される。
【００２２】
制御システム3は、第1操作装置25aと、第2操作装置25bと、入力装置25cと、コントローラ26と、記憶装置28と、制御弁27とを備える。第1操作装置25aと第2操作装置25bと入力装置25cとは、運転室14に配置されている。第1操作装置25aは、走行装置12を操作するための装置である。第1操作装置25aは、走行装置12を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。第2操作装置25bは、作業機13を操作するための装置である。第2操作装置25bは、作業機13を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。第1操作装置25aと第2操作装置25bとは、例えば、操作レバー、ペダル、スイッチ等を含む。作業車両１の操向操作には、第１操作装置25a、または第２操作装置25ｂが用いられる。
【００２３】
第1操作装置25aは、前進位置と後進位置と中立位置とに操作可能に設けられる。第1操作装置25aの位置を示す操作信号は、コントローラ26に出力される。コントローラ26は、第1操作装置25aの操作位置が前進位置であるときには、作業車両1が前進するように、走行装置12、或いは動力伝達装置24を制御する。第1操作装置25aの操作位置が後進位置であるときには、コントローラ26は、作業車両1が後進するように、走行装置12、或いは動力伝達装置24を制御する。
【００２４】
また、第1操作装置25aは、左旋回位置と右旋回位置とに操作可能に設けられる。コントローラ26は、第1操作装置25aの操作位置が左旋回位置であるときには、作業車両1が左旋回するように、走行装置12、或いは動力伝達装置24を制御する。コントローラ26は、第1操作装置25aの操作位置が右旋回位置であるときには、作業車両1が右旋回するように、走行装置12、或いは動力伝達装置24を制御する。例えば、コントローラ26は、左右の履帯16の一方のみを駆動させることで、作業車両1を左方又は右方に旋回させる。
【００２５】
第2操作装置25bは、上げ位置と、下げ位置と、中立位置とに操作可能に設けられる。第2操作装置25bの位置を示す操作信号は、コントローラ26に出力される。コントローラ26は、第2操作装置25bの操作位置が上げ位置であるときには、ブレード18が上昇するように、リフトシリンダ19を制御する。第2操作装置25bの操作位置が下げ位置であるときには、コントローラ26は、ブレード18が下降するように、リフトシリンダ19を制御する。
【００２６】
また、第2操作装置25bは、左チルト位置と右チルト位置とに操作可能に設けられる。第2操作装置25bが左チルト位置であるときには、コントローラ26は、ブレード18が左チルト動作するように、チルトシリンダ35,36を制御する。右チルト動作は、図3に示すように、ブレード18の左端181が右端182よりも上方に位置するように、ブレード18が軸線Y回りに回転する動作である（図3のブレード18’）。第2操作装置25bが右チルト位置であるときには、コントローラ26は、ブレード18が右チルト動作するように、チルトシリンダ35,36を制御する。左チルト動作は、図3に示すように、ブレード18の右端182が左端181よりも上方に位置するように、ブレード18が軸線Y回りに回転する動作である（図3のブレード18’’）。ドージング作業などでブレード18と地面とが接触している場合、作業車両１は、ブレード18を右チルト動作させると右方に、左チルト動作させると左方に旋回する。ドージング作業では、作業効率の観点から、作業車両１はブレード18のチルト動作によって直進するように操作される。
【００２７】
図3に示すように、チルト角Taは、水平方向に対するブレード18の下縁180の角度である。本実施形態では、正の値のチルト角は左チルト動作を示し、負の値のチルト角は右チルト動作を示している。ただし、正の値のチルト角が右チルト動作を示し、負の値のチルト角が左チルト動作を示してもよい。
【００２８】
入力装置25cは、後述する作業機13の自動制御のための設定を入力するための装置である。入力装置25cは、例えばタッチパネル式のディスプレイである。ただし、入力装置25cは、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、スイッチ、或いはキーボードなどの他の装置であってもよい。入力装置25cは、オペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。
【００２９】
コントローラ26は、取得したデータに基づいて作業車両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26は、例えばCPU等の処理装置（プロセッサ）を含む。コントローラ26は、第1操作装置25aと、第2操作装置25bと、入力装置25cとから操作信号を取得する。コントローラ26は、操作信号に基づいて、制御弁27を制御する。
【００３０】
制御弁27は、比例制御弁であり、コントローラ26からの指令信号によって制御される。制御弁27は、リフトシリンダ19、及びチルトシリンダ35,36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及びチルトシリンダ35,36に供給される作動油の流量を制御する。
【００３１】
コントローラ26は、上述した第2操作装置25bの操作に応じてブレード18が動作するように、制御弁27への指令信号を生成する。これにより、リフトシリンダ19が、第2操作装置25bの操作量に応じて、制御される。或いは、チルトシリンダ35,36が、第2操作装置25bの操作量に応じて、制御される。なお、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。
【００３２】
図2に示すように、制御システム3は、位置センサ31を備えている。位置センサ31は、作業車両1の位置を測定する。位置センサ31は、GNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバ32と、IMU 33と、を備える。GNSSレシーバ32は、例えばGPS（Global Positioning System）用の受信機である。GNSSレシーバ32のアンテナは、運転室14上に配置される。GNSSレシーバ32は、衛星より測位信号を受信し、測位信号によりアンテナの位置を演算して車体位置データを生成する。コントローラ26は、GNSSレシーバ32から車体位置データを取得する。コントローラ26は、車体位置データにより、作業車両1の進行方向と車速とを得る。
【００３３】
IMU 33は、慣性計測装置（Inertial Measurement Unit）である。IMU 33は、車体傾斜角データを取得する。車体傾斜角データは、車両前後方向の水平に対する角度（ピッチ角）、および車両横方向の水平に対する角度（ロール角）を含む。コントローラ26は、IMU 33から車体傾斜角データを取得する。
【００３４】
記憶装置28は、例えばメモリーと補助記憶装置とを含む。記憶装置28は、例えば、RAM、或いはROMなどであってもよい。記憶装置28は、半導体メモリ、或いはハードディスクなどであってもよい。記憶装置28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28は、プロセッサによって実行可能であり作業車両1を制御するためのコンピュータ指令を記録している。
【００３５】
本実施形態では、コントローラ26は、作業車両1の進行方向を補正する直進補正制御を実行する。直進補正制御では、コントローラ26は、作業車両1の目標進行方向を決定し、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向からずれたときには、作業車両1の進行方向を補正する。以下、直進補正制御の処理について説明する。
【００３６】
図4は、直進補正制御の処理を示すフローチャートである。図4に示すように、後述の目標方位角が取得されていることを条件に（ステップS100）、ステップS101では、コントローラ26は、目標進行方向を決定する。図5は、目標方位角を取得、またはリセットするための処理を示す図である。ステップS101では、後述の処理で取得された目標方位角を目標進行方向とする。図5に示すように、作業車両1のシステム起動時、例えばキーオンされたときには、ステップS201において、目標方位角は未取得（初期化状態）である。目標方位角が未取得の場合、直進補正制御は実行されない。図４で示される直進補正制御の実行時に目標方位角がリセットされると、直進補正制御は解除される。
【００３７】
なお、本実施形態では、進行方向は、方位角で示される。例えば、方位角は、真北を0 degとして、時計回りに+180 degまでの正の値で示され、反時計回りに-180 degまでの負の値で示される。ただし、方位角は、真北を0 degとして、反時計回りに+180 degまでの正の値で示され、時計回りに-180 degまでの負の値で示されてもよい。或いは、方位角は、真北以外の方角を0 degとしてもよい。
【００３８】
ステップS202において、コントローラ26は、目標方位角の取得条件(A)が満たされているかを判定する。条件(A)は、以下に示す条件a1、a2、a3、及びa4を含む。条件a1、a2、a3、且つa4が満たされたときに、コントローラ26は、条件(A)が満たされたと決定する。すなわち、条件a1、a2、a3、且つa4の全てが満たされたときに、コントローラ26は、条件(A)が満たされたと決定する。
(a1)自動制御が「有効」に設定されている。
(a2)旋回操作位置が中立位置に戻ってから所定時間t1が経過した。
(a3)走行操作位置が前進位置である。
(a4)チルト操作位置が中立に戻ってから所定時間t2が経過した。
【００３９】
入力装置25cによってオペレータが自動制御を「有効」に設定しているときに、コントローラ26は、(a1)が満たされていると決定する。オペレータは、入力装置25cによって自動制御の「有効」と「無効」とを設定することができる。ここで、作業車両１は、複数の作業モードの一つとして掘削モードを備えている。自動制御とは、掘削モードにおける作業車両１の走行と作業機13の動作の自動制御を意味する。直進補正制御は、自動制御が備える複数の制御の一つであってよい。
【００４０】
(a2)〜(a4)は、作業車両1が直進を開始したことを示す条件である。第1操作装置25aが左旋回位置又は右旋回位置から中立位置に戻されてから所定時間t1が経過したときに、コントローラ26は、(a2)が満たされていると決定する。第1操作装置25aが前進位置に配置されているときに、コントローラ26は、(a3)が満たされていると決定する。第2操作装置25bが左チルト位置又は右チルト位置から中立位置に戻ってから所定時間t2が経過したときに、コントローラ26は、(a4)が満たされていると決定する。
【００４１】
所定時間t1と所定時間t2とは同じであってもよく、或いは異なってもよい。所定時間t1と所定時間t2とは、作業車両1が直進走行を開始したと見なせる程度の値が設定される。例えば、所定時間t1と所定時間t2は1秒程度の短い時間であるが、1秒より小さくてもよく、1秒より大きくてもよい。
【００４２】
コントローラ26は、条件(A)が満たされたと決定すると、ステップS203において、目標方位角を取得する。詳細には、コントローラ26は、条件(A)が満たされたときの作業車両1の実際の方位角を目標方位角として決定する。コントローラ26は、決定した目標方位角を記憶装置28に記録する。
【００４３】
目標方位角が取得された後、ステップS204において、コントローラ26は、目標方位角の初期化条件(B)が満たされているかを判定する。条件(B)は、以下に示す条件b1、b2、又はb3を含む。条件b1、b2、又はb3が満たされたときに、コントローラ26は、条件(B)が満たされたと決定する。すなわち、条件b1、b2、及びb3の少なくとも1つが満たされたときに、コントローラ26は、条件(B)が満たされたと決定する。
(b1)旋回操作有りが所定時間t3継続した。
(b2)走行操作位置が前進位置、且つ、チルト操作有りが所定時間t4継続した。
(b3)走行操作位置が前進位置以外である。
【００４４】
条件(B)は、直進以外のオペレータの手動操作が介入したことを示す条件である。第1操作装置25aが左旋回位置又は右旋回位置に配置されてから所定時間t3が経過したときに、コントローラ26は、(b1)が満たされていると決定する。第1操作装置25aが前進位置に配置され、且つ、第2操作装置25bが左チルト位置又は右チルト位置に配置されてから所定時間t4が経過したときに、コントローラ26は、(b2)が満たされていると決定する。第1操作装置25aが後進位置又は中立位置に配置されているときに、コントローラ26は、(b3)が満たされていると決定する。
【００４５】
所定時間t3と所定時間t4とは同じであってもよく、或いは異なってもよい。所定時間t3と所定時間t4とは、作業車両1が、左右の旋回或いは後進など、直進以外の走行を開始したと見なせる程度の値が設定される。例えば、所定時間t3と所定時間t4は1秒程度の短い時間であるが、1秒より小さくてもよく、1秒より大きくてもよい。
【００４６】
コントローラ26は、条件(B)が満たされたと決定すると、ステップS201において、目標方位角を初期化する。すなわち、目標方位角は未取得の状態に戻る。
【００４７】
上述のように、図４に示すステップS101では取得された目標方位角を目標進行方向とする。ステップS102では、コントローラ26は、作業車両1の実際の進行方向を取得する。上述したように、コントローラ26は、作業車両1の実際の方位角を、実際の進行方向として取得する。コントローラ26は、実際の進行方向を所定のサンプリング周期で取得して更新する。
【００４８】
ステップS103では、コントローラ26は、方位差dDを算出する。図6及び数１に示すように、方位差dDは、作業車両1の目標進行方向D1と実際の進行方向D1’との間の角度差である。言い換えれば、方位差dDは、作業車両1の目標方位角と実際の方位角との差分である。
[数１]    dD=D1−D1’
【００４９】
ステップS104では、コントローラ26は、方位差dDの絶対値が所定の第1閾値d1より大きいかを判定する。方位差dDの絶対値が所定の第1閾値d1より大きいときには、処理はステップS105に進む。なお、ステップS104において、方位差dDの絶対値が所定の第1閾値d1より大きくないときには、目標進行方向からのずれが小さいため、コントローラ26は、ステップS105以降の直進補正制御を行わない。
【００５０】
コントローラ26は、ステップS105及びステップS106において、直進補正制御を実行する。直進補正制御は、方位差dDを低減させるように方位差dDに応じたチルト角でブレード18を動作させる制御である。言い換えれば、直進補正制御は、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向に近づくように、ブレード18を動作させる制御である。
【００５１】
詳細には、ステップS105では、コントローラ26は、目標チルト角を決定する。コントローラ26は、図7に示す、目標チルト角データを参照して、方位差dDに応じた目標チルト角を決定する。目標チルト角データは、方位差dDと、方位差dDに応じた目標チルト角とを規定するデータであり、記憶装置28に記憶されている。図７では、横軸が方位差dDを示し、縦軸が目標チルト角を示す。
【００５２】
図7では、例えば正の値の方位差dDは、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向に対して左方にずれていることを示す。負の値の目標チルト角は、右チルト動作を示している。従って、実際の進行方向が目標進行方向に対して左方にずれているときには、コントローラ26は、右チルト動作の目標チルト角を設定する。
【００５３】
負の値の方位差dDは、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向に対して右方にずれていることを示す。正の値の目標チルト角は、左チルト動作を示している。従って、実際の進行方向が目標進行方向に対して右方にずれているときには、コントローラ26は、左チルト動作の目標チルト角を設定する。
【００５４】
また、図7に示すように、目標チルト角データでは、方位差の絶対値が大きいときよりも方位差の絶対値が小さいときの方が、目標チルト角の変化率が大きい。それにより、目標進行方向からのズレが小さいうちに、作業車両1の実際の進行方向を目標進行方向に戻すことができる。
【００５５】
ただし、目標チルト角データは図7に示すものに限らず、変更されてもよい。例えば、正の値の方位差dDが、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向に対して左方にずれていることを示してもよい。負の値の方位差dDが、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向に対して右方にずれていることを示してもよい。正の値の目標チルト角は、右チルト動作を示してもよい。負の値の目標チルト角は、左チルト動作を示してもよい。
【００５６】
ステップS106では、コントローラ26は、チルトシリンダ35,36を制御する。コントローラ26は、制御弁27を制御して、ブレード18のチルト角が目標チルト角となるようにチルトシリンダ35,36を動作させる。例えば、実際の進行方向が目標進行方向に対して左方にずれているときには、コントローラ26は、方位差dDに応じた目標チルト角で右チルト動作を行わせる。それによって、方位差dDが0に近づくように、実際の進行方向が補正される。実際の進行方向が目標進行方向に対して右方にずれているときには、コントローラ26は、方位差dDに応じた目標チルト角で左チルト動作を行わせる。それによって、方位差dDが0に近づくように、実際の進行方向が補正される。
【００５７】
ステップS107では、コントローラ26は、方位差dDの絶対値が所定の第2閾値d2より小さいかを判定する。好ましくは、第2閾値d2は、第1閾値d1より小さい。方位差dDの絶対値が所定の第2閾値d2より小さいときには、処理はステップS108に進む。
【００５８】
なお、ステップS105〜S107の処理が行われている間、コントローラ26は、ステップS101の目標進行方向の決定、ステップS102の実際の進行方向の取得、及び、ステップS103の方位差dDの算出を、所定のサンプリング周期で繰り返し実行する。それにより、コントローラ26は、方位差dDを更新し、更新された方位差dDに基づいて、ステップS105〜S107の処理を実行する。そして、方位差dDが所定の第2閾値d2より小さくなるまで、直進補正制御が維持される。
【００５９】
ステップS108では、コントローラ26は、直進補正制御を終了する。すなわち、コントローラ26は、方位差dDに応じたチルト角でのブレード18の動作を終了する。
【００６０】
以上説明した本実施形態に係る作業車両1の制御システム3では、作業車両1の実際の進行方向が目標進行方向からずれたときには、コントローラ26が、方位差dDを低減させるようにブレード18を動作させることで、作業車両1の進行方向を補正する。
【００６１】
例えば、図8に示すように、地点P1において、オペレータが、第1操作装置25aを前進位置に切り換えて、作業車両1を前進させる。このとき、作業車両1は、直進経路100に沿って移動を開始する（図8の1a）。コントローラ26は、直進開始時の作業車両1の実際の進行方向を目標進行方向として設定する。その後、作業車両1の進行方向が目標進行方向からずれると（図8の1b）、コントローラ26は、図7に示す目標チルト角データを参照して、方位差dDに応じた目標チルト角を決定する。そして、コントローラ26は、目標チルト角でブレード18が動作するように、作業機13を制御する。それにより、作業車両1の進行方向が目標進行方向と一致するように、作業車両1の進行方向が修正される（図8の1c）。
【００６２】
従って、本実施形態に係る作業車両1の制御システム3では、作業車両1を元の直進経路100に戻す場合と比べて、進行方向を修正するための旋回走行の度合いが小さい。それにより、作業車両1を、精度良く目標進行方向に走行させると共に、作業の効率の低下を抑えることができる。
【００６３】
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。
【００６４】
作業車両1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。
【００６５】
作業車両1は、遠隔操縦可能な車両であってもよい。その場合、制御システム3の一部は、作業車両1の外部に配置されてもよい。例えば、コントローラ26は、作業車両1の外部に配置されてもよい。コントローラ26は、作業現場から離れたコントロールセンタ内に配置されてもよい。操作装置25a,25b及び入力装置25cは、作業車両1の外部に配置されてもよい。その場合、運転室は、作業車両1から省略されてもよい。操作装置25a,25b及び入力装置25cによる操作無しで、コントローラ26による自動制御のみによって作業車両1が操作されてもよい。
【００６６】
コントローラ26は、互いに別体の複数のコントローラ26を有してもよい。例えば、図9に示すように、コントローラ26は、作業車両1の外部に配置されるリモートコントローラ261と、作業車両1に搭載される車載コントローラ262とを含んでもよい。リモートコントローラ261と車載コントローラ262とは通信装置38,39を介して無線により通信可能であってもよい。そして、上述したコントローラ26の機能の一部がリモートコントローラ261によって実行され、残りの機能が車載コントローラ262によって実行されてもよい。
【００６７】
目標方位角の取得条件(A)が変更されてもよい。例えば条件a1、a2、a3、及びa4の一部が省略、或いは変更されてもよい。或いは、別の条件が取得条件(A)に追加されてもよい。目標方位角の初期化条件(B)が変更されてもよい。例えば条件b1、b2、及びb3の一部が省略、或いは変更されてもよい。或いは、別の条件が初期化条件(B)に追加されてもよい。
【００６８】
上記の実施形態では、ステップS104において方位差dDが所定の第1閾値d1より大きいときに、ステップS105以降の直進補正制御が実行されている。しかし、直進補正制御の開始条件として他の条件が追加されてもよい。例えば、直進補正制御の開始条件は、入力装置25cにおいて直進補正制御が「有効」に設定されていることを含んでもよい。また、直進補正制御の開始条件は、作業車両1の牽引力が所定の閾値f1より大きい状態が所定時間継続していることを含んでもよい。直進補正制御の開始条件は、上述した条件をAND条件として含んでもよい。
【００６９】
その場合、コントローラ26は、出力センサ34での検出値から牽引力を算出してもよい。例えば、作業車両1の動力伝達装置24がHSTの場合、コントローラ26は、油圧モータの駆動油圧と油圧モータの回転速度とから牽引力を算出することができる。或いは、動力伝達装置24がトルクコンバーターとトランスミッションとを有する場合、コントローラ26は、トランスミッションへの入力トルクと、トランスミッションの減速比とから牽引力を算出することができる。トランスミッションへの入力トルクは、トルクコンバーターの出力回転速度から算出することができる。ただし、牽引力の検出方法は上述したものに限らず、他の方法により検出されてもよい。
【００７０】
上記の実施形態では、ステップS107において方位差dDが所定の第2閾値d2より小さいときに、コントローラ26は、直進補正制御を終了している。しかし、直進補正制御の終了条件として他の条件が追加されてもよい。例えば、直進補正制御の終了条件は、入力装置25cにおいて直進補正制御が無効に設定されたことを含んでもよい。直進補正制御の終了条件は、作業車両1の牽引力が所定の閾値f2より小さい状態が所定時間継続していることを含んでもよい。直進補正制御の終了条件は、上記の条件をOR条件として含んでもよい。なお、閾値f2は、閾値f1より小さいことが好ましいが、同じであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明では、作業車両を、精度良く目標進行方向に走行させると共に、作業の効率の低下を抑えることができる。
【符号の説明】
【００７２】
13   作業機
1    作業車両
31   位置センサ
26   コントローラ
18   ブレード
35   左チルトシリンダ
36   右チルトシリンダ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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