(57)【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、
作業対象の目標形状を表す設計地形を規定する施工情報を記憶している記憶部と、
前記作業機と前記設計地形との間の距離を取得する距離取得部と、
前記作業機による作業局面を判定する作業局面判定部と、
前記距離が小さくなったときに、前記作業機の速度を制限する制限速度決定部と、
を備え、
前記作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除する転圧制御を実行し、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が、前記第１距離から、前記第１距離より小さい第２距離までの範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記距離が小さくなっても、前記制限速度を一定とする、
作業車両の制御システム。
【請求項２】
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が、前記第２距離から、前記第２距離より小さい第３距離までの範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記距離が小さくなるほど前記制限速度を小さくする、
請求項１に記載の作業車両の制御システム。
【請求項３】
作業機を有する作業車両の制御システムであって、
作業対象の目標形状を表す設計地形を規定する施工情報を記憶している記憶部と、
前記作業機と前記設計地形との間の距離を取得する距離取得部と、
前記作業機による作業局面を判定する作業局面判定部と、
前記距離が小さくなったときに、前記作業機の速度を制限する制限速度決定部と、
を備え、
前記作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除する転圧制御を実行し、
前記距離が、前記第１範囲の下限から０までの第２範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記制限速度は、前記作業局面が転圧以外の作業であるときの前記制限速度と同じである、
作業車両の制御システム。
【請求項４】
前記第１範囲は、前記第２範囲よりも広い、
請求項３に記載の作業車両の制御システム。
【請求項５】
作業機を有する作業車両の制御システムであって、
作業対象の目標形状を表す設計地形を規定する施工情報を記憶している記憶部と、
前記作業機と前記設計地形との間の距離を取得する距離取得部と、
前記作業機による作業局面を判定する作業局面判定部と、
前記距離が小さくなったときに、前記作業機の速度を制限する制限速度決定部と、
を備え、
前記作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除する転圧制御を実行し、
前記距離が０であり、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記制限速度は、０である、
作業車両の制御システム。
【請求項６】
作業機を有する作業車両の制御システムであって、
作業対象の目標形状を表す設計地形を規定する施工情報を記憶している記憶部と、
前記作業機と前記設計地形との間の距離を取得する距離取得部と、
前記作業機による作業局面を判定する作業局面判定部と、
前記距離が小さくなったときに、前記作業機の速度を制限する制限速度決定部と、
を備え、
前記作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除する転圧制御を実行し、
前記記憶部は、
前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記距離と前記制限速度との関係を示す第１制限速度情報と、
前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときの前記距離と前記制限速度との関係を示す第２制限速度情報と、
を記憶しており、
前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧作業であるときには、前記第１制限速度情報に基づいて、前記制限速度を決定し、
前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときには、前記第２制限速度情報に基づいて、前記制限速度を決定し、
前記第１制限速度情報において前記距離が前記第１範囲内であるときの前記制限速度は、前記第２制限速度情報において前記距離が前記第１範囲内であるときの前記制限速度よりも大きい、
作業車両の制御システム。
【請求項７】
前記作業機の操作部材をさらに備え、
前記操作部材の実際の操作量に対するローパスフィルタ処理された前記操作部材の操作量の比が所定の閾値より小さいことを含む転圧作業の判定条件が満たされたときに、前記作業局面判定部は、前記作業局面が転圧作業であると判定する、
請求項６に記載の作業車両の制御システム。
【請求項８】
作業機を有する作業車両の制御システムであって、
作業対象の目標形状を表す設計地形を規定する施工情報を記憶している記憶部と、
前記作業機と前記設計地形との間の距離を取得する距離取得部と、
前記作業機による作業局面を判定する作業局面判定部と、
前記距離が小さくなったときに、前記作業機の速度を制限する制限速度決定部と、
を備え、
前記作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記制限速度決定部は、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除する転圧制御を実行し、
前記作業局面判定部は、前記作業機による作業が整地作業であることを示す整地判定条件が満たされているか否かを判定し、
前記制限速度決定部は、前記整地判定条件が満たされているときには、前記作業機が前記設計地形に沿って移動するように前記作業機を制御する整地制御の実行を決定し、
前記制限速度決定部は、前記転圧制御の実行中に前記整地判定条件が満たされたときには、前記転圧制御を維持する、
作業車両の制御システム。
【請求項９】
作業機を有する作業車両の制御方法であって、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離を示す距離情報を取得するステップと、
前記作業機による作業局面を判定するステップと、
前記作業局面が転圧以外の作業であるときには、前記距離の減少に応じて前記作業機の速度を制限するように指令信号を出力するステップと、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除するように指令信号を出力するステップと、
を備え、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が、前記第１距離から、前記第１距離より小さい第２距離までの範囲内であるときには、前記距離が小さくなっても、前記制限速度を一定とする、
作業車両の制御方法。
【請求項１０】
作業機を有する作業車両の制御方法であって、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離を示す距離情報を取得するステップと、
前記作業機による作業局面を判定するステップと、
前記作業局面が転圧以外の作業であるときには、前記距離の減少に応じて前記作業機の速度を制限するように指令信号を出力するステップと、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が少なくとも所定の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除するように指令信号を出力するステップと、
を備え、
前記距離が、前記第１範囲の下限から０までの第２範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記制限速度は、前記作業局面が転圧以外の作業であるときの前記制限速度と同じである、
作業車両の制御方法。
【請求項１１】
作業機を有する作業車両の制御方法であって、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離を示す距離情報を取得するステップと、
前記作業機による作業局面を判定するステップと、
前記作業局面が転圧以外の作業であるときには、前記距離の減少に応じて前記作業機の速度を制限するように指令信号を出力するステップと、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が少なくとも所定の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除するように指令信号を出力するステップと、
を備え、
前記距離が０であり、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記制限速度は、０である、
作業車両の制御方法。
【請求項１２】
作業機を有する作業車両の制御方法であって、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離を示す距離情報を取得するステップと、
前記作業機による作業局面を判定するステップと、
前記作業局面が転圧以外の作業であるときには、前記距離の減少に応じて前記作業機の速度を制限するように指令信号を出力するステップと、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が少なくとも所定の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除するように指令信号を出力するステップと、
を備え、
前記作業局面が前記転圧作業であるときには、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記距離と前記制限速度との関係を示す第１制限速度情報に基づいて、前記制限速度を決定し、
前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときの前記距離と前記制限速度との関係を示す第２制限速度情報に基づいて、前記制限速度を決定し、
前記第１制限速度情報において前記距離が前記第１範囲内であるときの前記制限速度は、前記第２制限速度情報において前記距離が前記第１範囲内であるときの前記制限速度よりも大きい、
作業車両の制御方法。
【請求項１３】
作業機を有する作業車両の制御方法であって、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離を示す距離情報を取得するステップと、
前記作業機による作業局面を判定するステップと、
前記作業局面が転圧以外の作業であるときには、前記距離の減少に応じて前記作業機の速度を制限するように指令信号を出力するステップと、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が少なくとも所定の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度を大きくする、又は、前記作業機の速度の制限を解除するように指令信号を出力するステップと、
前記作業機による作業が整地作業であることを示す整地判定条件が満たされているか否かを判定するステップと、
前記整地判定条件が満たされているときには、前記作業機が前記設計地形に沿って移動するように前記作業機を制御する整地制御の実行を決定するステップと、
前記転圧制御の実行中に前記整地判定条件が満たされたときには、前記転圧制御を維持するステップと、
を備える作業車両の制御方法。
【請求項１４】
作業機と、
前記作業機を制御する作業機制御部と、
を備え、
前記作業機制御部は、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離が小さくなったときに、前記作業機の速度が小さくなるように前記作業機を制御し、
作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度が大きくなるように前記作業機を制御し、
前記作業局面が前記転圧作業であり、前記距離が、前記第１距離から、前記第１距離より小さい第２距離までの範囲内であるときには、前記距離が小さくなっても、前記制限速度を一定とする、
作業車両。
【請求項１５】
作業機と、
前記作業機を制御する作業機制御部と、
を備え、
前記作業機制御部は、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離が小さくなったときに、前記作業機の速度が小さくなるように前記作業機を制御し、
作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度が大きくなるように前記作業機を制御し、
前記距離が、前記第１範囲の下限から０までの第２範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記制限速度は、前記作業局面が転圧以外の作業であるときの前記制限速度と同じである、
作業車両。
【請求項１６】
作業機と、
前記作業機を制御する作業機制御部と、
を備え、
前記作業機制御部は、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離が小さくなったときに、前記作業機の速度が小さくなるように前記作業機を制御し、
作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度が大きくなるように前記作業機を制御し、
前記距離が０であり、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記制限速度は、０である、
作業車両。
【請求項１７】
作業機と、
前記作業機を制御する作業機制御部と、
を備え、
前記作業機制御部は、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離が小さくなったときに、前記作業機の速度が小さくなるように前記作業機を制御し、
作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の制限速度が大きくなるように前記作業機を制御し、
前記作業局面が前記転圧作業であるときには、前記作業局面が前記転圧作業であるときの前記距離と前記制限速度との関係を示す第１制限速度情報に基づいて、前記制限速度を決定し、
前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときの前記距離と前記制限速度との関係を示す第２制限速度情報に基づいて、前記制限速度を決定し、
前記第１制限速度情報において前記距離が前記第１範囲内であるときの前記制限速度は、前記第２制限速度情報において前記距離が前記第１範囲内であるときの前記制限速度よりも大きい、
作業車両。
【請求項１８】
作業機と、
前記作業機を制御する作業機制御部と、
を備え、
前記作業機制御部は、
作業対象の目標形状を表す設計地形と前記作業機との間の距離が小さくなったときに、前記作業機の速度が小さくなるように前記作業機を制御し、
作業局面が転圧作業であり、前記距離が、所定の第１距離以内の少なくとも一部の第１範囲内であるときには、前記作業局面が前記転圧以外の作業であるときと比べて前記作業機の速度が大きくなるように前記作業機を制御し、
前記作業機による作業が整地作業であることを示す整地判定条件が満たされているか否かを判定し、
前記整地判定条件が満たされているときには、前記作業機が前記設計地形に沿って移動するように前記作業機を制御する整地制御の実行を決定し、
前記転圧制御の実行中に前記整地判定条件が満たされたときには、前記転圧制御を維持する、
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、制御方法、及び作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作業車両の制御システムには、作業機と設計地形との間の距離が小さくなるほど、設計地形に向かう作業機の速度を制限する制御（以下、「速度制限制御」と呼ぶ）を行うものがある。設計地形は、掘削対象の目標形状である。【０００３】
例えば、特許文献１の作業車両の制御システムでは、作業機と設計地形との間の距離が小さくなるほど、設計地形に向かう作業機の速度の上限が低減される。そして、作業機と設計地形との間の距離が０になると、作業機の速度が０となるように制御される。これにより、作業機が設計地形を超えて掘削してしまうことが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５７９１８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
作業車両は、整地した地面を作業機で押し固める転圧作業を行うことがある。転圧作業では、作業機を地面に向けて移動させ、地面に衝突させることで、地面が押し固められる。ここで、整地した地面は、上述した設計地形に近い。従って、転圧作業時に上述した速度制限制御が働くと、作業機が地面に衝突する前に急減速されてしまう。そのため、転圧作業をうまく行うことが困難である。【０００６】
本発明の課題は、転圧作業を良好に行うことができる作業車両の制御システム、制御方法、及び作業車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様に係る作業車両の制御システムは、記憶部と、距離取得部と、作業局面判定部と、制限速度決定部と、を備える。記憶部は、施工情報を記憶している。施工情報は、作業対象の目標形状を表す設計地形を規定する。距離取得部は、作業機と設計地形との間の距離を取得する。作業局面判定部は、作業機による作業局面を判定する。制限速度決定部は、作業機と設計地形との間の距離が小さくなったときに作業機の速度を制限する。作業局面が転圧作業であり、作業機と設計地形との間の距離が第１範囲内であるときには、制限速度決定部は、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機の制限速度を大きくする、又は、作業機の速度の制限を解除する転圧制御を実行する。第１範囲は、所定の第１距離以内の少なくとも一部の範囲である。【０００８】
本態様に係る作業車両の制御システムでは、制限速度決定部は、作業機と設計地形との間の距離が小さくなったときに作業機の速度を制限する。これにより、掘削時には作業機が設計地形を超えて掘削してしまうことを抑えることができる。また、制限速度決定部は、作業局面が転圧作業であり、作業機と設計地形との間の距離が第１範囲内であるときには、制限速度決定部は、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機の制限速度を大きくする、又は、作業機の速度の制限を解除する。これにより、転圧作業時には掘削時よりも大きな速度で作業機を地面に衝突させることができる。これにより、転圧作業を良好に行うことができる。【０００９】
作業局面が転圧作業であり、作業機と設計地形との間の距離が、第１距離から、第１距離より小さい第２距離までの範囲内であるときには、制限速度決定部は、前記距離が小さくなっても、制限速度を一定としてもよい。この場合、前記距離が第１範囲内であるときの作業機の速度の制限を緩めることができる。【００１０】
作業局面が転圧作業であり、作業機と設計地形との間の距離が、第２距離から、第２距離より小さい第３距離までの範囲内であるときには、制限速度決定部は、前記距離が小さくなるほど制限速度を小さくしてもよい。この場合、作業機が地面に近づいたときに、作業機の速度を制限することができる。これにより、作業機が過剰に大きな速度で地面に衝突することが抑えられる。これにより、過剰な衝撃を抑えることができる。【００１１】
作業機と設計地形との間の距離が、第２範囲内であるときには、作業局面が転圧作業であるときの制限速度は、作業局面が転圧以外の作業であるときの制限速度と同じであってもよい。第２範囲は、第１範囲の下限から０までの範囲である。この場合、転圧が完了した後に転圧作業中であると判断されている場合であっても、地面近傍においては、転圧以外の作業時と同様に作業機を操作することができる。そのため、例えば、刃先を設計地形に合わせる操作などを容易に行うことができる。【００１２】
第１範囲は、第２範囲よりも広くてもよい。この場合、作業機と設計地形との間の距離が第１範囲内であるときに、作業機の速度を十分に大きくすることができる。これにより、転圧作業を良好に行うことができる。【００１３】
作業機と設計地形との間の距離が０であり、作業局面が転圧作業であるときの制限速度は、０であってもよい。この場合、転圧作業時に作業機が設計地形を超えて掘り込んでしまうことが抑えられる。【００１４】
制御システムは、作業機の操作部材をさらに備えてもよい。転圧作業の判定条件が満たされたときに、作業局面判定部は、作業局面が転圧作業であると判定してもよい。転圧作業の判定条件は、操作部材の実際の操作量に対するローパスフィルタ処理された操作部材の操作量の比が所定の閾値より小さいことを含んでもよい。この場合、作業局面が転圧作業であることを精度良く判定することができる。【００１５】
記憶部は、第１制限速度情報と第２制限速度情報とを記憶していてもよい。第１制限速度情報は、作業局面が転圧作業であるときの距離と制限速度との関係を示してもよい。第２制限速度情報は、作業局面が転圧以外の作業であるときの距離と制限速度との関係を示してもよい。制限速度決定部は、作業局面が転圧作業であるときには、第１制限速度情報に基づいて、制限速度を決定してもよい。制限速度決定部は、作業局面が転圧以外の作業であるときには、第２制限速度情報に基づいて、制限速度を決定してもよい。第１制限速度情報において距離が第１範囲内であるときの制限速度は、第２制限速度情報において距離が第１範囲内であるときの制限速度よりも大きくてもよい。【００１６】
作業局面判定部は、作業機による作業が整地作業であることを示す整地判定条件が満たされているか否かを判定してもよい。制限速度決定部は、整地判定条件が満たされているときには、作業機が設計地形に沿って移動するように作業機を制御する整地制御の実行を決定してもよい。制限速度決定部は、転圧制御の実行中に整地判定条件が満たされたきには、転圧制御を維持してもよい。【００１７】
この場合、整地判定条件が満たされているときには、整地制御が実行される。これにより、整地作業を良好に行うことができる。また、転圧制御の実行中には、整地判定条件が満たされても、転圧作業が維持される。このため、転圧作業中に誤って整地制御が実行されることを抑えることができる。これにより、整地作業と転圧作業とを良好に行うことができる。【００１８】
第２の態様に係る作業車両の制御方法は、以下のステップを備える。第１ステップでは、距離情報を取得する。距離情報は、作業対象の目標形状を表す設計地形と作業機との間の距離を示す。第２ステップでは、作業機による作業局面を判定する。第３ステップでは、作業局面が転圧以外の作業であるときには、距離の減少に応じて作業機の速度を制限するように指令信号を出力する。第４ステップでは、作業局面が転圧作業であり、距離が少なくとも所定の第１範囲内であるときには、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機の制限速度を大きくする、又は、作業機の速度の制限を解除するように指令信号を出力する。【００１９】
本態様に係る作業車両の制御方法では、作業機と設計地形との間の距離の減少時応じて作業機の速度が制限される。これにより、掘削時には作業機が設計地形を超えて掘削してしまうことを抑えることができる。また、作業局面が転圧作業であり、作業機と設計地形との間の距離が少なくとも所定の第１範囲内であるときには、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機の制限速度が大きくなる、又は、作業機の速度の制限が解除される。これにより、転圧作業時には掘削時よりも大きな速度で作業機を地面に衝突させることができる。これにより、転圧作業を良好に行うことができる。【００２０】
第３の態様に係る作業車両は、作業機と作業機制御部とを備える。作業機制御部は、作業機を制御する。作業機制御部は、作業対象の目標形状を表す設計地形と作業機との間の距離が小さくなったときに、作業機の速度が小さくなるように、作業機を制御する。作業機制御部は、作業局面が転圧作業であり、距離が第１範囲内であるときには、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機の速度が大きくなるように作業機を制御する。第１範囲は、所定の第１距離以内の少なくとも一部の範囲である。【００２１】
本態様に係る作業車両では、作業機と設計地形との間の距離が小さくなったときに作業機の速度が小さくなる。これにより、掘削時には作業機が設計地形を超えて掘削してしまうことを抑えることができる。また、作業局面が転圧作業であり、作業機と設計地形との間の距離が第１範囲内であるときには、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機の速度が大きくなる。これにより、転圧作業時には掘削時よりも大きな速度で作業機を地面に衝突させることができる。これにより、転圧作業を良好に行うことができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、作業車両において、転圧作業を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る作業車両の斜視図である。
【図２】作業車両の制御システムの構成を示すブロック図である。
【図３】作業車両の構成を模式的に示す側面図である。
【図４】設計地形の一例を示す模式図である。
【図５】コントローラの構成を示すブロック図である。
【図６】作業機と設計地形との間の距離を示す模式図である。
【図７】速度制限制御における処理を示すフローチャートである。
【図８】転圧作業の判定処理の一例を示す図である。
【図９】第１制限速度情報及び第２制限速度情報を示す図である。
【図１０】転圧作業の終了の判定処理の一例を示す図である。
【図１１】転圧作業の終了の判定処理の一例を示す図である。
【図１２】整地制御での作業機の速度制御を示す図である。
【図１３】他の実施形態に係る第１制限速度情報及び第２制限速度情報を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る作業車両１００の斜視図である。本実施形態において、作業車両１００は油圧ショベルである。作業車両１００は、車両本体１と、作業機２とを有する。
【００２５】
車両本体１は、旋回体３と走行装置５とを有する。旋回体３は、後述するエンジン及び油圧ポンプなどを収容している。旋回体３には運転室４が載置されている。走行装置５は履帯５ａ，５ｂを有しており、履帯５ａ，５ｂが回転することにより作業車両１００が走行する。
【００２６】
作業機２は、車両本体１に取り付けられている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８と、を有する。ブーム６の基端部は、車両本体１の前部に動作可能に取り付けられている。アーム７の基端部は、ブーム６の先端部に動作可能に取り付けられている。アーム７の先端部には、バケット８が動作可能に取り付けられている。
【００２７】
作業機２は、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２と、を有する。ブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とは、それぞれ作動油によって駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０はブーム６を駆動する。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動する。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動する。
【００２８】
図２は、作業車両１００の駆動系２００と制御システム３００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２００は、エンジン２１と、油圧ポンプ２２，２３と、を備える。
【００２９】
油圧ポンプ２２，２３は、エンジン２１によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ２２，２３から吐出された作動油は、ブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とに供給される。また、作業車両１００は、旋回モータ２４を備える。旋回モータ２４は、油圧モータであり、油圧ポンプ２２，２３から吐出された作動油によって駆動される。旋回モータ２４は、旋回体３を旋回させる。
【００３０】
なお、図２では、２つの油圧ポンプ２２，２３が図示されているが、１つの油圧ポンプのみが設けられてもよい。旋回モータ２４は、油圧モータに限らず、電気モータであってもよい。
【００３１】
制御システム３００は、操作装置２５と、コントローラ２６と、制御弁２７とを備える。操作装置２５は、作業機２を操作するための装置である。操作装置２５は、作業機２を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作量に応じた操作信号を出力する。操作装置２５は、第１操作部材２８と第２操作部材２９とを有する。
【００３２】
第１操作部材２８は、例えば操作レバーである。第１操作部材２８は、前後左右の４方向に操作可能に設けられている。第１操作部材２８の４つの操作方向のうち２つが、ブーム６の上げ操作と下げ操作とに割り当てられている。第１操作部材２８の残りの２つの操作方向が、バケット８の上げ操作と下げ操作とに割り当てられている。
【００３３】
第２操作部材２９は、例えば操作レバーである。第２操作部材２９は、前後左右の４方向に操作可能に設けられている。第２操作部材２９の４つの操作方向のうち２つが、アーム７の上げ操作と下げ操作とに割り当てられている。第２操作部材２９の残りの２つの操作方向が、旋回体３の右旋回操作と左旋回操作とに割り当てられている。
【００３４】
なお、第１操作部材２８と第２操作部材２９とに割り当てられる操作内容は、上記のものに限らず、変更されてもよい。
【００３５】
操作装置２５は、ブーム操作部３１とバケット操作部３２とを有する。ブーム操作部３１は、ブーム６を操作するための第１操作部材２８の操作量（以下、「ブーム操作量」と呼ぶ）に応じたブーム操作信号を出力する。ブーム操作信号は、コントローラ２６に入力される。バケット操作部３２は、バケット８を操作するための第１操作部材２８の操作量（以下、「バケット操作量」と呼ぶ）に応じたバケット操作信号を出力する。バケット操作信号は、コントローラ２６に入力される。
【００３６】
操作装置２５は、アーム操作部３３と旋回操作部３４とを有する。アーム操作部３３は、アーム７を操作するための第２操作部材２９の操作量（以下、「アーム操作量」と呼ぶ）に応じたアーム操作信号を出力する。アーム操作信号は、コントローラ２６に入力される。旋回操作部３４は、旋回体３の旋回を操作するための第２操作部材２９の操作量に応じた旋回操作信号を出力する。旋回操作信号は、コントローラ２６に入力される。
【００３７】
コントローラ２６は、取得した情報に基づいて作業車両１００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、記憶部３８と演算部３５とを有する。記憶部３８は、例えばＲＡＭ及びＲＯＭなどのメモリーと、補助記憶装置とから構成される。演算部３５は、例えばＣＰＵ等の処理装置によって構成される。コントローラ２６は、操作装置２５からブーム操作信号、アーム操作信号、バケット操作信号、及び、旋回操作信号を取得する。コントローラ２６は、これらの操作信号に基づいて、制御弁２７を制御する。
【００３８】
制御弁２７は、電磁比例制御弁であり、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、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、及び旋回モータ２４などの油圧アクチュエータと、油圧ポンプ２２，２３との間に配置される。制御弁２７は、油圧ポンプ２２，２３からブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、及び、旋回モータ２４に供給される作動油の流量を制御する。コントローラ２６は、上述した各操作部材の操作量に応じた速度で作業機２が動作するように、制御弁２７への指令信号を制御する。これにより、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、及び旋回モータ２４などの出力が、各操作部材の操作量に応じて、制御される。
【００３９】
なお、制御弁２７は、圧力比例制御弁であってもよい。その場合、ブーム操作部３１とバケット操作部３２とアーム操作部３３と旋回操作部３４からは、各操作部材の操作量に応じたパイロット圧が出力され、制御弁２７に入力される。制御弁２７は、入力されたパイロット圧に応じて、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、及び、旋回モータ２４に供給される作動油の流量を制御する。
【００４０】
制御システム３００は、第１ストロークセンサ１６と第２ストロークセンサ１７と第３ストロークセンサ１８とを有する。第１ストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０のストローク長さ（以下、「ブームシリンダ長」という。）を検出する。第２ストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１のストローク長さ（以下、「アームシリンダ長」という。）を検出する。第３ストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２のストローク長さ（以下、「バケットシリンダ長」という。）を検出する。ストロークの計測には角度センサ等を用いてもよい。
【００４１】
制御システム３００は、傾斜角度センサ１９を備える。傾斜角度センサ１９は、旋回体３に配置される。傾斜角度センサ１９は、旋回体３の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）を検出する。
【００４２】
これらのセンサ１６−１９は、検出信号をコントローラ２６に送る。なお、旋回角度は後述するＧＮＳＳアンテナ３７の位置情報より取得してもよい。コントローラ２６は、センサ１６−１９からの検出信号に基づいて、作業機２の姿勢を判定する。
【００４３】
制御システム３００は、位置検出部３６を備えている。位置検出部３６は、作業車両１００の現在位置を検出する。位置検出部３６は、ＧＮＳＳアンテナ３７と３次元位置センサ３９とを有する。ＧＮＳＳアンテナ３７は、旋回体３に設けられている。ＧＮＳＳアンテナ３７は、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムをいう。）用のアンテナである。ＧＮＳＳアンテナ３７で受信されたＧＮＳＳ電波に応じた信号が、３次元位置センサ３９に入力される。
【００４４】
図３は、作業車両１００の構成を模式的に示す側面図である。３次元位置センサ３９は、グローバル座標系におけるＧＮＳＳアンテナ３７の設置位置Ｐ１を検出する。グローバル座標系は、作業エリアに設置した基準位置Ｐ２を元にした３次元座標系である。図３に示すように、基準位置Ｐ２は、例えば、作業エリアに設定された基準杭の先端に位置する。コントローラ２６は、位置検出部３６による検出結果と作業機２の姿勢とに基づいて、グローバル座標系で見たときの作業機２の刃先Ｐ４の位置を演算する。なお、作業機２の刃先Ｐ４は、バケット８の刃先Ｐ４と表現してもよい。
【００４５】
コントローラ２６は、第１ストロークセンサ１６が検出したブームシリンダ長から、ローカル座標系の垂直方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。コントローラ２６は、第２ストロークセンサ１７が検出したアームシリンダ長から、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２を算出する。コントローラ２６は、第３ストロークセンサ１８が検出したバケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の傾斜角θ３を算出する。
【００４６】
コントローラ２６の記憶部３８は、作業機データを記憶している。作業機データは、ブーム６の長さＬ１、アーム７の長さＬ２、バケット８の長さＬ３を含む。また、作業機データは、ローカル座標系の基準位置Ｐ３に対するブームピン１３の位置情報を含む。ここでローカル座標系とは作業車両１００を基準とする３次元座標系である。ローカル座標系の基準位置Ｐ３は、例えば、旋回体３の旋回中心に位置する。
【００４７】
コントローラ２６は、ブーム６の傾斜角θ１、アーム７の傾斜角θ２、バケット８の傾斜角θ３、ブーム６の長さＬ１、アーム７の長さＬ２、バケット８の長さＬ３、及び、ブームピン１３の位置情報から、ローカル座標系における刃先Ｐ４の位置を算出する。
【００４８】
また、作業機データは、ローカル座標系の基準位置Ｐ３に対するＧＮＳＳアンテナ３７の設置位置Ｐ１の位置情報を含む。コントローラ２６は、位置検出部３６による検出結果とＧＮＳＳアンテナ３７の位置情報とから、ローカル座標系における刃先Ｐ４の位置を、グローバル座標系における刃先Ｐ４の位置に変換する。これにより、コントローラ２６は、グローバル座標系で見たときの刃先Ｐ４の位置情報を取得する。
【００４９】
コントローラ２６の記憶部３８は、作業エリア内の３次元の設計地形の形状および位置を示す施工情報を記憶している。コントローラ２６は、設計地形や上述した各種のセンサからの検出結果などに基づいて、設計地形を表示部４０に表示させる。表示部４０は、例えばモニタであり、作業車両１００の各種の情報を表示する。
【００５０】
図４は、設計地形の一例を示す模式図である。図４に示すように、設計地形は、ポリゴンによってそれぞれ表現される複数の設計面４１によって構成されている。複数の設計面４１それぞれは、作業機２による掘削対象の目標形状を示している。なお、図４では複数の設計面４１のうちの１つのみに符号４１が付されており、他の設計面４１の符号は省略されている。
【００５１】
コントローラ２６は、バケット８が設計面４１を浸食すること防止するために、作業機２の設計面に向かう速度を制限する速度制限制御を行う。以下、コントローラ２６によって実行される速度制限制御について詳細に説明する。
【００５２】
図５は、コントローラ２６の構成を示すブロック図である。コントローラ２６の演算部３５は、距離取得部５１と、作業局面判定部５２と、制限速度決定部５３と、作業機制御部５４とを有する。距離取得部５１は、図６に示すように、作業機２と設計面４１との間の距離ｄ１を取得する。詳細には、距離取得部５１は、上述した作業機２の刃先Ｐ４の位置情報と、設計面４１の位置情報とに基づいて、作業機２の刃先Ｐ４と設計面４１との間の距離ｄ１を算出する。
【００５３】
作業局面判定部５２は、作業機２による作業局面を判定する。作業局面判定部５２は、上述した作業機２の操作信号に基づいて、作業機２による作業局面が、転圧作業であるか否かを判定する。転圧作業は、バケット８の床面（底面）を地面に当てて地面を固める作業である。制限速度決定部５３は、速度制限制御において、作業機２と設計面４１との間の距離ｄ１が小さくなるほど作業機２の速度を制限する。
【００５４】
作業機制御部５４は、上述した制御弁２７への指令信号を出力することで、作業機２を制御する。作業機制御部５４は、作業機２の操作量に応じて、制御弁２７への指令信号の出力値を決定する。
【００５５】
図７は、速度制限制御における処理を示すフローチャートである。図７に示すように、ステップＳ１では、作業機２の操作量が検出される。ここでは、上述したブーム操作量とバケット操作量とアーム操作量とが検出される。
【００５６】
ステップＳ２では、指令出力が算出される。ここでは、速度制限が行われない場合の制御弁２７への指令信号の出力値が算出される。作業機制御部５４が、検出されたブーム操作量とバケット操作量とアーム操作量とに応じて、制御弁２７への指令信号の出力値を算出する。
【００５７】
ステップＳ３では、速度制限制御の実行条件が満たされているか否かが判定される。ここでは、作業局面判定部５２が、ブーム操作量とバケット操作量とアーム操作量とに基づいて、速度制限制御の実行条件が満たされているか否かを判定する。例えば、速度制限制御は、ブーム操作、又は、バケット操作が行われているが、アーム操作が行われていないことを含む。また、速度制限制御の実行条件は、作業機２の刃先Ｐ４と設計面４１との距離および刃先Ｐ４の速度が所定条件を満たすことを含む。
【００５８】
ステップＳ４では、作業局面が転圧作業であるか否かが判定される。ここでは、作業局面判定部５２が、ブーム操作量に基づいて作業局面が転圧作業であるか否かを判定する。図８は、転圧作業の判定処理の一例を示す図である。図８において、縦軸は、第１操作部材２８によるブーム操作信号を示している。横軸は、時間を示している。ブーム操作信号の値が正であることは、ブームの下げ操作を示している。ブーム操作信号の値が負であることは、ブームの上げ操作を示している。ブーム操作信号が０であることは、第１操作部材２８が中立位置にあることを示している。
【００５９】
図８においてＳｒは、実際のブーム操作信号を示している。Ｓｆ１は、ローパスフィルタ処理されたブーム操作信号を示している。Ａ１は、ブーム操作における実際の操作信号である。ａ１は、ローパスフィルタ処理されたブーム操作信号の値である。
【００６０】
作業局面判定部５２は、ａ１／Ａ１＜ｒ１が満たされた後に、ブーム６の操作方向が反転されたときに、作業局面が転圧作業であると判定する。ｒ１は、１より小さい定数である。なお、図８においては、ブーム６の下げ操作の場合が示されているが、逆にブーム６の上げ操作の場合にも、上記と同様に判定される。また、図８では、Ａ１は、ブーム操作信号のピーク値であるが、ピーク値以外の値であってもよい。
【００６１】
ステップＳ４において、作業局面が転圧作業であると判定されたときには、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、制限速度決定部５３が第１制限速度情報に基づいて制限速度を決定する。ステップＳ４において、作業局面が転圧作業ではないと判定されたときには、ステップＳ６に進む。ステップＳ６では、制限速度決定部５３が第２制限速度情報に基づいて制限速度を決定する。制限速度は、設計面４１に垂直に向かう方向への作業機２の刃先Ｐ４の速度の上限値である。
【００６２】
制限速度決定部５３は、図９に示す第１制限速度情報Ｉ１に基づいて第１制限速度を決定する。第１制限速度情報Ｉ１は、作業機２と設計面４１との間の距離ｄ１と、作業局面が転圧作業であるときの制限速度との関係を規定する。第２制限速度情報Ｉ２は、作業機２と設計面４１との間の距離ｄ１と、作業局面が転圧以外の作業であるときの制限速度との関係を規定する。第１制限速度情報Ｉ１と第２制限速度情報Ｉ２とは、記憶部３８に記憶されている。
【００６３】
図９に示すように、距離ｄが所定の第１距離Ｄ１より大きいときには、第１制限速度情報Ｉ１と第２制限速度情報Ｉ２とは一致している。距離ｄが第１距離Ｄ１より大きいときには、第１制限速度情報Ｉ１と第２制限速度情報Ｉ２とのいずれにおいても、距離ｄが小さくなるほど制限速度が小さくなる。
【００６４】
距離ｄが第１範囲Ｒ１内であるときには、第１制限速度情報Ｉ１による制限速度は、第２制限速度情報Ｉ２による制限速度よりも大きい。従って、距離ｄが第１範囲Ｒ１内では、転圧作業時の制限速度は、転圧以外の作業時の制限速度よりも大きい。
【００６５】
詳細には、第１制限速度情報Ｉ１では、距離ｄが、第１範囲Ｒ１内において第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２までの範囲内であるときには、距離ｄが小さくなっても、制限速度は所定値ＶＬ１で一定である。第２距離Ｄ２は、第１距離Ｄ１よりも小さい。すなわち、第１制限速度情報Ｉ１では、距離ｄが、第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２までの範囲内であるときには、距離ｄが小さくなっても、制限速度は低減されない。従って、作業局面が転圧作業であり、距離ｄが、第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２までの範囲内であるときには、制限速度決定部５３は、距離ｄが小さくなっても、制限速度を一定とする。
【００６６】
第１制限速度情報Ｉ１では、距離ｄが、第１範囲Ｒ１内において、第２距離Ｄ２から第３距離Ｄ３までの範囲内であるときには、距離ｄが小さくなるほど、制限速度が小さくなる。第３距離Ｄ３は、第２距離Ｄ２よりも小さい。詳細には、距離ｄが、第２距離Ｄ２から第３距離Ｄ３までの範囲内であるときには、距離ｄが小さくなるほど、制限速度がＶＬ１からＶＬ２まで低減される。従って、作業局面が転圧作業であり、距離ｄが、第２距離Ｄ２から第３距離Ｄ３までの範囲内であるときには、制限速度決定部５３は、距離ｄが小さくなるほど制限速度を小さくする。
【００６７】
第１制限速度情報Ｉ１では、距離ｄが第３速度Ｄ３であるときには、制限速度が急激に小さくなる。詳細には、距離ｄが第３速度Ｄ３になると、制限速度がＶＬ２からＶＬ３まで急激に低減される。従って、作業局面が転圧作業であり、距離ｄが第３距離Ｄ３まで小さくなると、制限速度決定部５３は、制限速度を急激に小さくする。
【００６８】
第１制限速度情報Ｉ１では、距離ｄが第２範囲Ｒ２内であるときには、距離ｄが小さくなるほど、制限速度が小さくなる。第２範囲Ｒ２は、第３距離D３から０までの範囲である。詳細には、距離ｄが第２範囲Ｒ２内であるときには、距離ｄが小さくなるほど、制限速度がＶＬ３から０まで低減される。距離ｄが０であり、作業局面が転圧作業であるときの制限速度は、０である。
【００６９】
第１範囲Ｒ１は、第２範囲Ｒ２より広い範囲である。なお、第２範囲Ｒ２が省略されてもよい。すなわち、第１範囲は、第１距離Ｄ１から０までの範囲であってもよい。
【００７０】
第２制限速度情報Ｉ２では、距離ｄが第４距離Ｄ４より大きいときには、距離ｄが小さくなるほど、制限速度が小さくなる。第４距離Ｄ４は、第１距離Ｄ１より小さく、且つ、第２距離Ｄ２より大きい。
【００７１】
第２制限速度情報Ｉ２では、距離ｄが第４距離Ｄ４であるときには、制限速度が急激に低減される。詳細には、第２制限速度情報Ｉ２では、距離ｄが第４距離Ｄ４であるときには、制限速度がＶＬ４からＶＬ５まで低減される。上述したＶＬ１は、ＶＬ４より大きい。ＶＬ２は、ＶＬ４より小さい。ＶＬ５は、ＶＬ２より小さい。ＶＬ５は、ＶＬ３より大きい。
【００７２】
第２制限速度情報Ｉ２では、距離ｄが第４距離Ｄ４より小さいときには、距離ｄが小さくなるほど、制限速度が小さくなる。第２制限速度情報Ｉ２において距離ｄが第４距離Ｄ４より小さいときの距離ｄの減少に対する制限速度の低減率は、第１制限速度情報Ｉ１において距離ｄが第２範囲Ｒ２内であるときの距離ｄの減少に対する制限速度の低減率と同じである。すなわち、距離ｄが第２範囲Ｒ２内であるときには、第１制限速度情報Ｉ１と第２制限速度情報Ｉ２とは一致している。従って、距離ｄが第２範囲Ｒ２内であるときには、転圧作業時の制限速度は、転圧以外の作業時の制限速度と同じである。
【００７３】
以上のように、速度制限制御では、制限速度決定部５３は、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが小さくなるほど、設計面４１に向かう作業車両１００の制限速度を小さくする。ただし、距離ｄが第１範囲Ｒ１内では、転圧作業時の制限速度を転圧以外の作業時の制限速度よりも大きくする。
【００７４】
ステップＳ７では、作業機制御部５４は、指令出力を制限する。ここでは、作業機制御部５４は、作業機２の速度が、ステップＳ５又はステップＳ６で決定された制限速度を越えないように、制御弁２７への指令出力を決定する。
【００７５】
詳細には、ブーム操作量及びバケット操作量に基づいて、作業機２の推定速度の垂直速度成分が算出される。垂直速度成分は、作業機２の刃先Ｐ４が設計面４１に垂直に向かう速度である。推定速度の垂直速度成分が制限速度よりも大きいときには、推定速度の垂直速度成分に対する制限速度の比が算出される。そして、ブーム操作量に基づくブームシリンダ１０の推定速度に当該比を乗じた値が、ブームシリンダ１０の目標速度として決定される。同様に、バケット操作量に基づくバケットシリンダ１２の推定速度に当該比を乗じた値が、バケットシリンダ１２の目標速度として決定される。そして、ブームシリンダ１０とバケットシリンダ１２とが目標速度で動作するように、制御弁２７への指令出力が決定される。
【００７６】
なお、ブーム６のみが操作されているときには、ブーム６の目標速度のみが決定される。バケット８のみが操作されているときには、バケット８の目標速度のみが決定される。
【００７７】
ステップＳ８では、指令信号が出力される。ここでは、作業機制御部５４は、ステップＳ７で決定された指令信号を制御弁２７に出力する。これにより、作業機制御部５４は、速度制限制御において、設計面４１と作業機２との間の距離ｄが小さくなるほど、作業機２の速度が小さくなるように、作業機２を制御する。また、作業局面が転圧作業であり、距離ｄが第１範囲Ｒ１内であるときには、作業機制御部５４は、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機２の速度が大きくなるように作業機２を制御する。
【００７８】
ステップＳ３において、アーム操作が行われている場合には、速度制限制御の実行条件が満たされてないと判定される。速度制限制御の実行条件が満たされてない場合には、上述した速度制限制御が行われずに、ステップＳ８において、指令信号が出力される。すなわち、ステップＳ２においてブーム操作量とバケット操作量とアーム操作量とに応じて決定された指令信号が制御弁２７に出力される。作業車両１００の稼働中には、ステップＳ１からステップＳ８の処理が繰り返し実行される。
【００７９】
なお、図１０に示すように、第１操作部材２８が中立位置にある状態が所定の第１判定時間ｔ１継続すると、作業局面判定部５２は、転圧作業が終了して、作業局面が転圧以外の作業に変更されたと判断する。
【００８０】
また、図１１に示すように、第１操作部材２８が同方向に操作されている状態が所定の第２判定時間Ｔｍａｘ＋ｔ２継続すると、作業局面判定部５２は、転圧作業が終了して、作業局面が転圧以外の作業に変更されたと判断する。Ｔｍａｘは、第１操作部材２８が同方向に操作されている状態の継続時間Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，・・・の最大値である。ｔ２は所定の定数である。
【００８１】
以上説明した本実施形態に係る作業車両１００の制御システムでは、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが小さくなるほど、作業機２の速度が制限される。これにより、掘削時には作業機２が設計面４１を超えて掘削してしまうことを抑えることができる。また、作業局面が転圧作業であり、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが少なくとも第１範囲Ｒ１内であるときには、作業局面が転圧以外の作業であるときと比べて作業機２の制限速度が大きくなる。これにより、転圧作業時には掘削時よりも大きな速度で作業機２を地面に衝突させることができる。これにより、転圧作業を良好に行うことができる。また、作業機２の速度が、距離ｄに応じた制限速度となるように制御されるので、作業機２による転圧の強さが概ね一定となる。それにより、転圧のばらつきを低減することができる。
【００８２】
作業局面が転圧作業であり、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２までの範囲内であるときには、制限速度が一定である。そのため、距離ｄが第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２までの範囲内であるときに、作業機２の速度が実質的には制限されないようにすることができる。
【００８３】
作業局面が転圧作業であり、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが第２距離Ｄ２から第３距離Ｄ３までの範囲内であるときには、制限速度決定部５３は、距離ｄが小さくなるほど制限速度を小さくする。このため、作業機２が第２距離Ｄ２よりも地面に近づいたときに、作業機２の速度を制限することができる。これにより、作業機２が過剰に大きな速度で地面に衝突することが抑えられ、過剰な衝撃を抑えることができる。
【００８４】
作業機２と設計面４１との間の距離ｄが第２範囲Ｒ２内であるときには、転圧作業時の制限速度は、転圧以外の作業時の制限速度と同じである。このため、転圧が完了した後に転圧作業中であると判断されている場合であっても、地面近傍においては、転圧以外の作業時と同様に作業機２を操作することができる。そのため、例えば、刃先Ｐ４を設計面４１に合わせる操作などを容易に行うことができる。
【００８５】
作業機２と設計面４１との間の距離ｄが０であり、作業局面が転圧作業であるときの制限速度は、０である。このため、転圧作業時に作業機２が設計面４１を大きく超えた位置に移動することを抑えることができる。
【００８６】
次に、第２実施形態に係る作業車両１００の制御システム３００について説明する。第２実施形態に係る作業車両１００の制御システム３００では、作業局面判定部５２は、整地判定条件が満たされているか否かを判定する。整地判定条件は、作業機２による作業が整地作業であることを示す条件である。整地判定条件は、例えば、アーム操作があることを含む。また、整地判定条件は、刃先Ｐ４と設計面４１との距離および刃先Ｐ４の速度が基準内であることを含む。
【００８７】
制限速度決定部５３は、整地判定条件が満たされているときには、整地制御の実行を決定する。整地制御では、制限速度決定部５３は、作業機２が設計面４１に沿って移動するように作業機２を制御する。
【００８８】
詳細には、図１２に示すように、制限速度決定部５３は、刃先Ｐ４が設計面４１に近づく方向に移動する場合に、刃先Ｐ４の速度Ｖ１から設計面４１に対して垂直な垂直速度成分Ｖ１ａを算出する。そして、制限速度決定部５３は、垂直速度成分Ｖ１ａが相殺されるように、ブーム６を上昇させる速度を決定する。
【００８９】
制限速度決定部５３は、上述した速度制限制御の実行条件が満たされているが、作業局面が転圧作業ではないと判定したときには、通常速度制限制御を実行する。通常速度制限制御は、第１実施形態において説明した第２制限速度情報Ｉ２に基づいて刃先Ｐ４の速度を制限する制御である。
【００９０】
制限速度決定部５３は、作業局面が転圧作業であると判定されたときには、転圧制御を実行する。転圧制御は、第１実施形態において説明した第１制限速度情報Ｉ１に基づいて刃先Ｐ４の速度を制限する制御である。制限速度決定部５３は、上述した速度制限制御の実行条件が満たされていなくても、作業局面が転圧作業であると判定されたときには、転圧制御を実行する。例えば、アーム操作が行われていても、制限速度決定部５３は、作業局面が転圧作業であると判定したときには、転圧制御を実行する。また、制限速度決定部５３は、転圧制御の実行中に整地判定条件が満たされたときには、転圧制御を維持する。
【００９１】
第２実施形態に係る作業車両１００の制御システム３００では、整地判定条件が満たされており、且つ、作業局面が転圧作業ではないと判定されたときには、整地制御が実行される。また、作業局面が転圧作業と判定されたときには、転圧制御が実行される。これにより、整地作業と転圧作業とを良好に行うことができる。
【００９２】
また、整地判定条件が満たされても、作業局面が転圧作業であるときには、転圧制御を実行する。すなわち、整地制御よりも転圧制御を優先して行う。従って、転圧制御の実行中に整地判定条件が満たされても、転圧制御が維持される。このため、転圧作業中に整地作業時の操作と紛らわしい操作が行われても、誤って整地制御が実行されることを抑えることができる。また、整地制御の実行中に、作業局面が転圧作業と判定されたときには、整地制御が解除されて、転圧制御が実行される。これにより、整地作業後に迅速に転圧作業を行うことができる。
【００９３】
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。
【００９４】
作業車両１００は、油圧ショベルに限らず、バックホウローダ等のバケットを有する作業車両であればよい。また、油圧ショベルには、クローラ式の油圧ショベルおよびホイール式の油圧ショベルが含まれる。
【００９５】
作業車両１００は、遠隔操作可能であってもよい。すなわち、コントローラ２６が、作業車両１００の外部に配置されるリモートコントローラと、作業車両１００の内部に配置される車載コントローラとに分けられて、互いに通信可能に構成されてもよい。
【００９６】
制限速度決定部５３は、作業局面が転圧作業であり、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが少なくとも所定の第１範囲Ｒ１内であるときに、作業機２の速度の制限を解除してもよい。例えば、図１３に示すように、上述した距離ｄが第１距離Ｄ１から第２距離Ｄ２までの範囲内であるときに、作業機２の速度の制限が解除されてもよい。
【００９７】
第１制限速度情報Ｉ１の特性は、上記の実施形態のものに限られず、変更されてもよい。第２制限速度情報Ｉ２の特性は、上記の実施形態のものに限られず、変更されてもよい。
【００９８】
作業機２と設計面４１との間の距離ｄが０であり、作業局面が前記転圧作業であるときの制限速度は、０に限らず、０より大きくてもよい。
【００９９】
作業局面が転圧作業であるか否かの判定方法は、上記の実施形態のものに限られず、変更されてもよい。例えば、作業局面判定部５２は、ａ１／Ａ１＜ｒ１が満たされたときに、作業局面が転圧作業であると判定してもよい。
【０１００】
作業機２の刃先Ｐ４位置の決定方法は、上記の実施形態のものに限られず、変更されてもよい。例えば、作業機２の刃先Ｐ４に位置検出部３６が配置されてもよい。
【０１０１】
作業機２と設計面４１との間の距離ｄの検出方法は、上記の実施形態のものに限られず、変更されてもよい。例えば、光学式、超音波式、或いはレーザー光線式の距離測定装置により、作業機２と設計面４１との間の距離ｄが検出されてもよい。
【０１０２】
上記の実施形態では、距離取得部５１は、作業機２の刃先Ｐ４と設計面４１との間の距離ｄ１を算出しているが、これに限定されない。距離取得部５１は、刃先Ｐ４を含むバケットの輪郭点の位置情報と、設計面４１の位置情報とに基づいて、作業機と設計地形との距離ｄ１を取得してもよい。この場合、バケットの各輪郭点のうち、設計面との距離が最小となる輪郭点と設計面との距離が、作業機と設計地形との間の距離として採用される。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明によれば、作業車両において、転圧作業を良好に行うことができる。
【符号の説明】
【０１０４】
２      作業機
３４    記憶部
５１    距離取得部
５２    作業局面判定部
５３    制限速度決定部
５４    作業機制御部
１００  作業車両
３００  作業車両の制御システム 
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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