(57)【要約】  作業車両は、車両本体と、作業機と、操作部と、制御部とを備える。作業機は、車両本体に対して回動可能なブームと、ブームに対して回動可能なアームと、アームに対して回動可能なバケットとを有する。操作部は、作業機に対する操作指令を出力する。制御部は、操作部からの操作指令に従って作業機を制御する。制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。
2018096668.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体と、
前記車両本体に対して回動可能なブームと、前記ブームに対して回動可能なアームと、前記アームに対して回動可能なバケットとを有する、作業機と、
前記作業機に対する操作指令を出力する操作部と、
前記操作部からの前記操作指令に従って前記作業機を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、作業車両。
【請求項２】
前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向および刃先方向に対して前記バケットの開口面側である場合には、前記バケットを進行方向に移動する、請求項１記載の作業車両。
【請求項３】
前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの開口面側の所定角度の範囲内である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、請求項１記載の作業車両。
【請求項４】
前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの開口面側の所定角度の範囲内でない場合には、前記バケットを進行方向に移動する、請求項３記載の作業車両。
【請求項５】
前記バケットの進行方向への移動を制限は、前記制御部が前記バケットの進行方向への移動を禁止する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の作業車両。
【請求項６】
前記制御部は、
前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向を前記バケットの開口面側の所定方向に変更し、前記バケットを前記所定方向に移動する、請求項１記載の作業車両。
【請求項７】
前記操作部は、前記ブームに対する第１の操作指令、前記アームに対する第２の操作指令および前記バケットに対する第３の操作指令のうちの少なくともいずれか１つを出力し、
前記制御部は、
前記操作部による前記第１の操作指令に基づく前記ブームの移動に伴う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記ブームの移動を禁止し、
前記操作部による前記第２の操作指令に基づく前記アームの移動に伴う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記アームの移動を禁止し、
前記操作部による前記第３の操作指令に基づく前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの移動を禁止する、請求項１記載の作業車両。
【請求項８】
前記制御部は、
前記作業機が掘削作業を実行するか否かを判断し、
前記掘削作業を実行すると判断した場合に、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、請求項１記載の作業車両。
【請求項９】
前記制御部は、オペレータの操作指示に従って前記作業機が掘削作業を実行するか否かを判断する、請求項８記載の作業車両。
【請求項１０】
車両本体に対して回動可能なブームと、前記ブームに対して回動可能なアームと、前記アームに対して回動可能なバケットと、を有する作業機を含む作業車両の制御方法であって、
前記作業機に対する指令を受け付けるステップと、
前記指令に従って前記作業機を制御するステップとを備え、
前記作業機を制御するステップは、前記指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限するステップを含む、作業車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルのような作業車両は、ブームとアームとバケットとを有する作業機を備える。油圧ショベルの掘削作業の開始時は、アームを操作して土砂にバケットを貫入する。動作を続けるとバケットが深く貫入して土砂の抵抗が大きくなるためブームを操作してバケットを上方に上げる操作を加えて、バケットの掘削深さを適正にする。さらに、アームとバケットとを操作してバケット内に土砂が十分入ったら、バケットを操作して土砂を引き上げ、さらにブームを操作して上方までバケットを上げる。【０００３】
油圧ショベルの掘削作業においては、ブームとアームとバケットとの３軸の操作レバーをそれぞれ動かしてバケットの動きを操作する必要があるため効率的な掘削作業を実行することは簡単ではなく熟練が必要であった。【０００４】
この点で、たとえば、特開昭６１−２２５４２９号公報においては、掘削負荷を軽減するためにバケット背面と掘削面との衝突を検出して、バケットの姿勢を修正する方式が開示されている。【０００５】
また、特開昭６２−１８９２２２号公報においては、バケットに含まれる土砂の重量を測定してバケットの掘削深さを調整する方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２２５４２９号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８９２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方で、上記公報における掘削作業においては、種々の演算が必要となり複雑な制御となる可能性がある。【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能な作業車両および作業車両の制御方法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】
【０００９】
ある局面に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、操作部と、制御部とを備える。作業機は、車両本体に対して回動可能なブームと、ブームに対して回動可能なアームと、アームに対して回動可能なバケットとを有する。操作部は、作業機に対する操作指令を出力する。制御部は、操作部からの操作指令に従って作業機を制御する。制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。【００１０】
好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向および刃先方向に対してバケットの開口面側である場合には、バケットを進行方向に移動する。【００１１】
好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの開口面側の所定角度の範囲内である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。【００１２】
好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの開口面側の所定角度の範囲内でない場合には、バケットを進行方向に移動する。【００１３】
好ましくは、バケットの進行方向への移動を制限は、制御部がバケットの進行方向への移動を禁止する。【００１４】
好ましくは、制御部は、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向をバケットの開口面側の所定方向に変更し、バケットを所定方向に移動する。【００１５】
好ましくは、操作部は、ブームに対する第１の操作指令、アームに対する第２の操作指令およびバケットに対する第３の操作指令のうちの少なくともいずれか１つを出力し、制御部は、操作部による第１の操作指令に基づくブームの移動に伴うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、ブームの移動を禁止し、操作部による第２の操作指令に基づくアームの移動に伴うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合にはアームの移動を禁止し、操作部による第３の操作指令に基づくバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの移動を禁止する。【００１６】
好ましくは、制御部は、作業機が掘削作業を実行するか否かを判断し、掘削作業を実行すると判断した場合に、操作部による操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する。【００１７】
好ましくは、制御部は、オペレータの操作指示に従って作業機が掘削作業を実行するか否かを判断する。【００１８】
ある局面に従う作業車両の制御方法は、車両本体に対して回動可能なブームと、ブームに対して回動可能なアームと、アームに対して回動可能なバケットと、を有する作業機を含む作業車両の制御方法であって、作業機に対する操作指令を出力するステップと、操作指令に従って作業機を制御するステップとを備える。作業機を制御するステップは、操作指令に従うバケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限するステップを含む。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の作業車両および作業車両の制御方法は、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態１に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に基づく作業車両ＣＭを模式的に説明する図である。
【図３】実施形態１に基づく作業車両ＣＭを制御する制御システム２００の構成を説明する機能ブロック図である。
【図４】実施形態１に基づくバケット８の掘削角度と土砂抵抗との関係を説明する図である。
【図５】実施形態１に基づく作業車両ＣＭの掘削処理のフローを説明する図である。
【図６】実施形態１に基づく目標刃先データを所定方向に投影する場合を説明する概念図である。
【図７】実施形態２に従うバケット８の刃先８ａの移動方向を説明する図である。
【図８】実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削処理のフローを説明する図である。
【図９】実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削処理の状態の具体例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００２２】
（実施形態１）
［作業車両の全体構成］
図１は、実施形態１に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。
【００２３】
図１に示されるように、本例においては、作業車両として油圧により作動する作業機２を備える油圧ショベルＣＭを例に挙げて説明する。
【００２４】
油圧ショベルＣＭは、車両本体１と、作業機２とを備える。
車両本体１は、旋回体３と、運転室４と、走行装置５とを有する。
【００２５】
旋回体３は、走行装置５の上に配置される。走行装置５は、旋回体３を支持する。旋回体３は、旋回軸ＡＸを中心に旋回可能である。運転室４には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられる。オペレータは、運転室４において油圧ショベルＣＭを操作する。走行装置５は、一対の履帯５Ｃｒを有する。履帯５Ｃｒの回転により、油圧ショベルＣＭが走行する。なお、走行装置５が車輪（タイヤ）で構成されていてもよい。
【００２６】
実施形態１では、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準として各部の位置関係を説明する。
【００２７】
前後方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした前後方向をいう。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした左右方向をいう。左右方向は、車両の幅方向（車幅方向）に一致する。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対する方向を前方向とし、前方向とは反対の方向を後方向とする。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したとき右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。前後方向は、Ｘ軸方向であり、左右方向は、Ｙ軸方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対する方向は、前方向（＋Ｘ方向）であり、前方向の反対方向は、後方向（−Ｘ方向）である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの車幅方向の一側の方向は、右方向（＋Ｚ方向）であり、車幅方向の他側の方向は、左方向（−Ｚ方向）である。
【００２８】
旋回体３は、エンジンが収容されるエンジンルーム９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有する。旋回体３において、エンジンルーム９の前方に手すり１９が設けられる。エンジンルーム９に、エンジン及び油圧ポンプなどが配置される。
【００２９】
作業機２は、旋回体３に接続される。
作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８と、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。
【００３０】
ブーム６は、ブームピン１３を介して旋回体３に接続される。アーム７は、アームピン１４を介してブーム６に接続される。バケット８は、バケットピン１５を介してアーム７に接続される。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。ブーム６の基端部（ブームフート）と旋回体３とが接続される。ブーム６の先端部（ブームトップ）とアーム７の基端部（アームフート）とが接続される。アーム７の先端部（アームトップ）とバケット８の基端部とが接続される。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２はいずれも、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
【００３１】
ブーム６は、回動軸であるブームピン１３を中心に旋回体３に対して回動可能である。アーム７は、ブームピン１３と平行な回動軸であるアームピン１４を中心にブーム６に対して回動可能である。バケット８は、ブームピン１３及びアームピン１４と平行な回動軸であるバケットピン１５を中心にアーム７に対して回動可能である。
【００３２】
ブームピン１３、アームピン１４、及びバケットピン１５のそれぞれは、Ｚ軸と平行である。ブーム６、アーム７、及びバケット８のそれぞれは、Ｚ軸と平行な軸を中心に回動可能である。
【００３３】
図２は、実施形態１に基づく作業車両ＣＭを模式的に説明する図である。
図２に示されるように、作業車両ＣＭには、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８とが設けられる。
【００３４】
ブームシリンダストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０に配置され、ブームシリンダ１０のストローク長さ（ブームシリンダ長）を検出する。アームシリンダストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１に配置され、アームシリンダ１１のストローク長さ（アームシリンダ長）を検出する。バケットシリンダストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２に配置され、バケットシリンダ１２のストローク長さ（バケットシリンダ長）を検出する。
【００３５】
以下の説明においては、ブームシリンダ１０のストローク長さをブームシリンダ長又はブームストロークとも称する。また、アームシリンダ１１のストローク長さをアームシリンダ長又はアームストロークとも称する。また、バケットシリンダ１２のストローク長さをバケットシリンダ長又はバケットストロークとも称する。
【００３６】
また、ブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を総称してシリンダ長データとも称する。
【００３７】
ブーム６の長さＬ１は、ブームピン１３とアームピン１４との距離である。アーム７の長さＬ２は、アームピン１４とバケットピン１５との距離である。バケット８の長さＬ３は、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとの距離である。バケット８は、複数の刃を有し、本例においては、バケット８の先端部を刃先８ａと称する。なお、バケット８は、刃を有していなくてもよい。バケット８の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。
【００３８】
本例においては、ブームピン１３を基準点（基準位置）としたＸ、Ｙ軸の車両本体座標系が示されている。
【００３９】
ブームシリンダストロークセンサ１６が検出したシリンダ長データから、車両本体座標系の水平方向に対するブーム６の傾斜角θ１が算出される。
【００４０】
アームシリンダストロークセンサ１７が検出したシリンダ長データから、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２が算出される。
【００４１】
バケットシリンダストロークセンサ１８が検出したシリンダ長データから、アーム７に対するバケット８が有する刃先８ａの傾斜角θ３が算出される。
【００４２】
ブーム６、アーム７、バケット８の長さＬ１〜Ｌ３および傾斜角θ１〜θ３に基づいて、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の刃先８ａの位置およびバケット８の刃先８ａの角度（刃先方向）を算出することが可能である。
【００４３】
本例においては、バケット８の刃先８ａの位置座標［ｘ０，ｙ０］およびバケット８の刃先８ａの水平方向に対する刃先角度［α０］が示されている。
【００４４】
なお、本例においては、ストロークセンサを用いてストローク長さを検出し、傾斜角θを算出する方式について説明するが、ロータリーエンコーダのような角度検出器で傾斜角を算出するようにしても良い。
【００４５】
［油圧システムの構成］
図３は、実施形態１に基づく作業車両ＣＭを制御する制御システム２００の構成を説明する機能ブロック図である。
【００４６】
図３に示されるように、実施形態１に基づく制御システム２００は、作業機２を用いる掘削処理を制御する。
【００４７】
制御システム２００は、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８と、操作装置２５と、作業機コントローラ２６と、油圧シリンダ６０と、方向制御弁６４と、圧力センサ６６とを有する。
【００４８】
操作装置２５は、運転室４に配置される。操作装置２５は、オペレータにより操作される。操作装置２５は、作業機２を駆動するオペレータの操作指令を受け付ける。操作装置２５は、一例としてパイロット油圧方式の操作装置である。
【００４９】
方向制御弁６４は、油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量を調整する。方向制御弁６４は、供給される油によって作動する。なお、本例においては、油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）を作動するために、その油圧シリンダに供給される油は作動油とも称する。また、方向制御弁６４を作動するためにその方向制御弁６４に供給される油はパイロット油と称される。また、パイロット油の圧力はパイロット油圧とも称される。
【００５０】
作動油及びパイロット油は、同一の油圧ポンプから送出されてもよい。例えば、油圧ポンプから送出された作動油の一部が減圧弁で減圧され、その減圧された作動油がパイロット油として使用されてもよい。また、作動油を送出する油圧ポンプ（メイン油圧ポンプ）と、パイロット油を送出する油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプ）とが別の油圧ポンプでもよい。
【００５１】
また、本例においては、メイン油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置２５に供給される。
【００５２】
操作装置２５の操作量に基づいてパイロット油圧が調整される。圧力センサ６６は、操作装置２５と接続される。圧力センサ６６は、操作装置２５のレバー操作に従い発生するパイロット油圧を検出して、作業機コントローラ２６に出力する。
【００５３】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６で検出されたパイロット油圧に応じて、油圧シリンダ６０（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）に供給される作動油が流れる方向制御弁６４を駆動する。
【００５４】
操作装置２５は、第１操作レバー２５Ｒと、第２操作レバー２５Ｌと、掘削モード設定ボタン２５Ｐとを有する。第１操作レバー２５Ｒは、例えば運転席４Ｓの右側に配置される。第２操作レバー２５Ｌは、例えば運転席４Ｓの左側に配置される。第１操作レバー２５Ｒ及び第２操作レバー２５Ｌでは、前後左右の動作が２軸の動作に対応する。
【００５５】
第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。
第１操作レバー２５Ｒの前後方向の操作は、ブーム６の操作に対応し、前後方向の操作に応じてブーム６の下げ動作及び上げ動作が実行される。ブーム６を操作するためにレバー操作される。
【００５６】
第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作は、バケット８の操作に対応し、左右方向の操作に応じてバケット８の掘削動作及び開放動作が実行される。バケット８を操作するためにレバー操作される。
【００５７】
第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
第２操作レバー２５Ｌの前後方向の操作は、アーム７の操作に対応し、前後方向の操作に応じてアーム７の上げ動作及び下げ動作が実行される。アーム７を操作するためにレバー操作される。
【００５８】
第２操作レバー２５Ｌの左右方向の操作は、旋回体３の旋回に対応し、左右方向の操作に応じて旋回体３の右旋回動作及び左旋回動作が実行される。
【００５９】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
【００６０】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
【００６１】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
【００６２】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って、方向制御弁６４を駆動し、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに作動油を供給する。
【００６３】
なお、第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作がブーム６の操作に対応し、前後方向の操作がバケット８の操作に対応してもよい。なお、第２操作レバー２５Ｌの左右方向がアーム７の操作に対応し、前後方向の操作が旋回体３の操作に対応してもよい。
【００６４】
掘削モード設定ボタン２５Ｐは、掘削モードに設定するための設定ボタンである。作業機コントローラ２６は、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従って、通常モードから掘削モードに移行する。また、作業機コントローラ２６は、オペレータの再度の掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従って、掘削モードから通常モードに移行する。
【００６５】
作業機コントローラ２６は、通常モードから掘削モードへの移行に従いバケット８の所定方向への移動を制限する。
【００６６】
［土砂抵抗］
図４は、実施形態１に基づくバケット８の掘削角度と土砂抵抗との関係を説明する図である。
【００６７】
本例において、掘削角度とは、バケット８の刃先８ａの方向と、バケット８が移動する際の刃先８ａの進行方向との間の角度を表わすものとする。バケット８の刃先８ａの方向を基準にバケット８が移動する際の刃先８ａの進行方向がバケット８の開口面側に進む場合に正の値とし、逆方向のバケット８の背面側に進む場合には負の値とする。
【００６８】
図４に示されるように、バケット８の掘削角度が０°付近が限界角度として示されている。
【００６９】
バケット８の掘削角度が限界角度より小さい場合には、バケット８の外装あるいはバケット８の背面により土砂を押し付ける態様となり、バケット８にかかる土砂抵抗の値が急激に上昇する。バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、土砂抵抗の値は大きくなる。
【００７０】
一方で、バケット８の掘削角度が限界角度より大きい場合にはバケット８にかかる土砂抵抗の値が低い場合が示されている。バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向および刃先８ａの方向に対して開口面側である場合には、土砂抵抗の値は小さくなる。
【００７１】
また、バケット８の掘削角度が所定角度Ｑにおいては、バケット８にかかる土砂抵抗の値は最小となる場合が示されている。
【００７２】
なお、限界角度、所定角度Ｑは、一例でありバケット８の形態に従って異なる値に設定することが可能である。
【００７３】
実施形態１に従う作業車両ＣＭは、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行する。具体的には、土砂抵抗の値が高い掘削角度で掘削処理を実行しないように作業機２の動作を制御する。より具体的には、作業車両ＣＭは、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。これにより、土砂抵抗の値が高い掘削角度での掘削処理を制限することにより簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能となる。
【００７４】
［動作処理］
図５は、実施形態１に基づく作業車両ＣＭの掘削作業の動作処理を説明する図である。
【００７５】
図５に示されるように、作業機コントローラ２６は、掘削モードであるか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、作業機コントローラ２６は、オペレータの操作指令に従う掘削モードに設定する掘削モード設定ボタンの設定指示を受け付けているかどうかを判断する。
【００７６】
ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードであると判断した場合には、刃先データを算出する（ステップＳ４）。
【００７７】
具体的には、作業機コントローラ２６は、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。そして、作業機コントローラ２６は、ブームシリンダ長から、水平方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。作業機コントローラ２６は、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。作業機コントローラ２６は、バケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の刃先８ａの傾斜角θ３を算出する。これにより、作業機コントローラ２６は、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の位置およびバケット８の刃先８ａの方向（刃先方向）を示す刃先データ［ｘ０，ｙ０，α０］を算出する。
【００７８】
次に、作業機コントローラ２６は、操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ６）。
本例においては、作業機コントローラ２６は、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
【００７９】
上記したように、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。なお、本例においては第２操作レバー２５Ｌによりアーム７が操作される場合について説明し、説明を簡易にするために旋回体３が操作される場合については説明を省略する。旋回体３が操作される場合であっても、ブームピン１３を基準点（基準位置）としたＸ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の姿勢は変化しないからである。
【００８０】
次に、作業機コントローラ２６は、受け付けた操作レバーの操作入力に従ってブーム回転量、アーム回転量およびバケット回転量を算出する（ステップＳ７）。
【００８１】
具体的には、作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６から出力された第１操作レバー２５Ｒの操作入力に応じて発生する検出圧力（操作指令）に基づいてバケット回転量およびブーム回転量を算出する。また、作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６から出力された第２操作レバー２５Ｌの操作入力に応じて発生する検出圧力（操作指令）に基づいてアーム回転量を算出する。
【００８２】
本例においては、作業機コントローラ２６は、ブーム回転量Δθ１、アーム回転量Δθ２およびバケット回転量Δθ３を算出する。
【００８３】
次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーの入力に従って移動するバケット８の刃先８ａの目標刃先データを算出する（ステップＳ８）。
【００８４】
具体的には、ブーム６の傾斜角θ１＋Δθ１、アーム７の傾斜角θ２＋Δθ２およびバケット８の傾斜角θ３＋Δθ３に基づいてＸ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の位置およびバケット８の刃先８ａの方向（刃先方向）を示す目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を算出する。
【００８５】
次に、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａの進行方向である掘削方向ベクトルＶを算出する（ステップＳ９）。
【００８６】
本例の車両本体座標系における掘削方向ベクトルＶのＸ軸成分ＶｘおよびＹ軸成分Ｖｙは次式で表わされる。
【００８７】
Ｖｘ＝ｘ１−ｘ０
Ｖｙ＝ｙ１−ｙ０
次に、作業機コントローラ２６は、掘削角φを算出する（ステップＳ１０）。
【００８８】
掘削角φは次式により算出される。
φ＝ｔａｎ（−Ｖｙ／Ｖｘ）-1―α０
次に、作業機コントローラ２６は、掘削角φが限界角度以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。本例においては、一例として限界角度は０°に設定する。
【００８９】
ステップＳ１２において、作業機コントローラ２６は、掘削角φが限界角度以上でないと判断した場合（ステップＳ１２においてＮＯ）には、目標刃先データを所定方向に投影した補正目標刃先データを算出する（ステップＳ１４）。
【００９０】
図６は、実施形態１に基づく目標刃先データを所定方向に投影する場合を説明する概念図である。
【００９１】
図６には、バケット８の位置および刃先８ａの方向（刃先方向）を示す刃先データ［ｘ０，ｙ０，α０］が示されている。
【００９２】
また、上記操作レバーの入力に従って移動するバケット８の刃先８ａの目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］が示されている。
【００９３】
バケット８の刃先８ａの刃先方向に対する背面側および開口面側が示されており、掘削方向ベクトルＶは、当該図に示されるように刃先８ａの方向（刃先方向）よりもバケットの背面側にある。
【００９４】
したがって、掘削角φは負（＜０）となる。
それゆえ、上記で説明したように目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を補正目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］に変更する。
【００９５】
具体的には、目標刃先データを所定方向に投影した補正目標刃先データを算出する。
所定方向は、一例として掘削角度βとする。所定方向としてバケット８の刃先８ａの方向に目標刃先データを投影する。
【００９６】
この点で、目標刃先データを所定方向に投影した場合の移動量Ｄは次式で表される。
Ｄ＝Ｖｘ×ｃｏｓ（α０＋β）＋Ｖｙ×（−ｓｉｎ（α０＋β））
βは、バケット８の刃先８ａの方向と、バケット８が移動する際の刃先８ａの進行方向との間の角度を表わす掘削角度である。なお、βは０°以上に設定する。
【００９７】
目標刃先データを所定方向に投影した場合の補正目標刃先データの位置座標は次式で表される。
【００９８】
Δｘ＝Ｄ×ｃｏｓ（α０＋β）
Δｙ＝−Ｄ×ｓｉｎ（α０＋β）
ｘ１’＝ｘ０＋Δｘ
ｙ１’＝ｙ０＋Δｙ
α１’＝α０＋β
これにより、新たな補正目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］を算出する。
【００９９】
再び図５を参照して、次に、作業機コントローラ２６は、算出した補正目標刃先データに基づいて作業機を制御する（ステップＳ１６）。
【０１００】
具体的には、作業機コントローラ２６は、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の刃先８ａの補正目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］に従って、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’を算出する。作業機コントローラ２６は、ブーム６、アーム７およびバケット８の傾斜角θ１’〜θ３’に基づいてブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。
【０１０１】
そして、作業機コントローラ２６は、算出されたブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長となるように油圧シリンダ６０に供給される作動油を調整するように方向制御弁６４を駆動する。
【０１０２】
これにより、バケット８の刃先８ａの位置および方向が補正目標刃先データとなるようにブーム６、アーム７およびバケット８が自動制御される。
【０１０３】
一方、ステップＳ１２において、作業機コントローラ２６は、掘削角φが限界角度以上であると判断した場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）には、算出した目標刃先データに基づいて作業機を制御する（ステップＳ１６）。
【０１０４】
具体的には、作業機コントローラ２６は、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の刃先８ａの目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］に従って、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’を算出する。作業機コントローラ２６は、ブーム６、アーム７およびバケット８の傾斜角θ１’〜θ３’に基づいてブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。
【０１０５】
そして、作業機コントローラ２６は、算出されたブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長となるように油圧シリンダ６０に供給される作動油を調整するように方向制御弁６４を駆動する。
【０１０６】
これにより、バケット８の刃先８ａの位置および方向が目標刃先データとなるようにブーム６、アーム７およびバケット８が自動制御される。
【０１０７】
次に、作業機コントローラ２６は、作業を終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断する場合とは、例えばエンジンを停止した場合である。
【０１０８】
ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断した場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。
【０１０９】
一方、ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了していないと判断した場合（ステップＳ１８においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り上記処理を繰り返す。
【０１１０】
一方、ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードでないと判断した場合には操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ２０）。
【０１１１】
本例においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
【０１１２】
上記したように、通常モードにおいては、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
【０１１３】
そして、作業機コントローラ２６は、作業機を制御する（ステップＳ２２）。
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
【０１１４】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
【０１１５】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
【０１１６】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って、方向制御弁６４を駆動し、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに作動油を供給する。
【０１１７】
そして、ステップＳ１８に進む。
以降の処理は、上記で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
【０１１８】
上記においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌに従い制御されるバケット８の掘削角度が限界角度未満（本例においてはφ＜０）である場合には、掘削方向ベクトルが所定方向となるように投影して、投影した所定方向にバケット８を移動させる。本例においては、所定方向として掘削角度βが０°以上となるようにバケット８を移動させる。
【０１１９】
これにより、バケット８の進行方向がバケット８の背面を押し付けるバケット８の背面側となる場合（バケット８の掘削角度が限界角度未満（本例においてはφ＜０）となる場合）には、当該進行方向への移動を制限する。
【０１２０】
そして、バケット８の進行方向をバケット８の開口面側の所定方向に強制的に変化させて移動させる。
【０１２１】
これにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側となることを抑制し、バケット８の進行方向を強制的に土砂抵抗の低いバケット８の開口面側の所定方向に変更することによりバケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０１２２】
具体的には、バケット８の進行方向が掘削角度φ＜０である場合には、掘削角度βを所定角度Ｑに設定する。これにより、図４で説明したように、バケット８にかかる土砂抵抗の値を最小にして効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０１２３】
また、上記においては、限界角度０°を基準にバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対して背面側となるか否かを判断する構成について説明した。
【０１２４】
一方で、バケット８の形状あるいは摩擦等に基づき土砂抵抗の値が急激に上昇する限界角度は０°よりも大きい値となる場合がある。
【０１２５】
具体的には、バケット８の進行方向が刃先８ａの刃先方向に対して開口面側の所定角度Ｐまでの範囲についても土砂抵抗の値が高くなる場合がある（図４に示す所定角度Ｐまでの範囲）。
【０１２６】
したがって、所定角度Ｐを限界角度に設定するようにしてもよい。
この場合、バケット８の進行方向が掘削角度φ＜Ｐである場合には、掘削角度βを所定角度Ｑに設定する。なお、角度Ｐ＜Ｑであるものとする。これにより、図４で説明したように、バケット８にかかる土砂抵抗の値を最小にして効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０１２７】
なお、バケット８の進行方向が掘削角度φ≧Ｐである場合には、掘削角度φを所定角度Ｑに設定して進行方向を所定方向に変更することなく、算出した目標刃先データに基づいて作業機を制御する。
【０１２８】
また、上記の形態においては、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側の所定方向となるように投影する方式について説明したが、バケット８の進行方向が掘削角度φ＜Ｐである場合には、バケット８の移動を停止させるようにしてもよい。
【０１２９】
これにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側および開口面側の所定角度Ｐまでの範囲内になることを制限し、バケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０１３０】
また、本例においては、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従う掘削モードに設定している期間の間、所定の掘削方向ベクトルに従ってバケット８の刃先８ａが移動する負荷の低い効率的な掘削作業となるため燃費の向上を図ることが可能である。
【０１３１】
また、本例においては、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従い掘削モードに設定することが可能であるためオペレータの意図を反映した効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０１３２】
（実施形態２）
上記の実施形態１においては、操作レバーの操作入力に従って、バケット８の刃先８ａが移動する目標刃先データを算出し、土砂抵抗が増加する移動を制限する方式について説明した。
【０１３３】
実施形態２においては、土砂抵抗が増加するようなバケット８の刃先８ａの移動を制限する別の方式について説明する。
【０１３４】
図７は、実施形態２に従うバケット８の刃先８ａの移動方向を説明する図である。
図７に示されるように、本例においては、バケット８の刃先８ａが作業機２の移動に従って移動する進行方向が示されている。
【０１３５】
具体的には、バケット８の刃先８ａがブーム６、アーム７およびバケット８の移動に従って移動する進行方向が示されている。
【０１３６】
本例においては、ブーム６の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向が進行方向Ｖｂ−，Ｖｂ＋（総称して進行方向Ｖｂとも称する）として示されている。
【０１３７】
ブーム６の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｂは、ブームピン１３とバケット８の刃先８ａとを結ぶ線に対して垂直な方向となる。
【０１３８】
進行方向Ｖｂ−は、ブームピン１３を中心としたブーム６の下げ動作（反時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
【０１３９】
進行方向Ｖｂ＋は、ブームピン１３を中心としたブーム６の上げ動作（時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
【０１４０】
また、本例においては、アーム７の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向が進行方向Ｖａ−，Ｖａ＋（総称して進行方向Ｖａとも称する）として示されている。
【０１４１】
アーム７の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖａは、アームピン１４とバケット８の刃先８ａとを結ぶ線に対して垂直な方向となる。
【０１４２】
進行方向Ｖａ−は、アームピン１４を中心としたアーム７の下げ動作（反時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
【０１４３】
進行方向Ｖａ＋は、アームピン１４を中心としたアーム７の上げ動作（時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
【０１４４】
また、本例においては、バケット８の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向が進行方向Ｖｋ−，Ｖｋ＋（総称して進行方向Ｖｋとも称する）として示されている。
【０１４５】
バケット８の移動に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｋは、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとを結ぶ線に対して垂直な方向となる。
【０１４６】
進行方向Ｖｋ−は、バケットピン１５を中心としたバケット８の掘削動作（反時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
【０１４７】
進行方向Ｖｋ＋は、バケットピン１５を中心としたバケット８の開放動作（時計方向に回動）によりバケット８の刃先８ａが移動する進行方向を示す。
【０１４８】
ここで、バケット８の刃先８ａの方向が刃先方向として示されている。
上記の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側である場合には土砂抵抗は小さいと推定される。本例においては、進行方向がバケット８の刃先８ａの方向から開口面側に１８０°の範囲は土砂抵抗が小さい範囲と判断する。一方、進行方向がそれ以外の範囲であるバケット８の背面側の範囲は土砂抵抗が大きい範囲と判断する。
【０１４９】
たとえば、本例においては、進行方向Ｖｂ−は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側では無く、背面側であるため土砂抵抗は大きくなる。したがって、進行方向Ｖｂ−へのブーム６によるバケット８の移動を禁止する。
【０１５０】
一方、進行方向Ｖｂ＋は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるため土砂抵抗は小さくなる。したがって、進行方向Ｖｂ＋へのブーム６によるバケット８の移動を許可する。なお、進行方向Ｖｂ＋と刃先８ａの方向とが同じ方向である場合にはバケット８の移動を許可する。
【０１５１】
また、進行方向Ｖａ−は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるため土砂抵抗は小さくなる。したがって、進行方向Ｖａ−へのアーム７によるバケット８の移動を許可する。
【０１５２】
一方で、進行方向Ｖａ＋は、バケット８の刃先８ａの方向に対して背面側であるため土砂抵抗は大きくなる。したがって、進行方向Ｖａ＋へのアーム７によるバケット８の移動を許可する。なお、進行方向Ｖａ＋と刃先８ａの方向とが同じ方向である場合にはバケット８の移動を許可する。
【０１５３】
また、進行方向Ｖｋ−は、バケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるため土砂抵抗は小さくなる。したがって、進行方向Ｖｋ−へのバケット８の移動を許可する。
【０１５４】
一方で、進行方向Ｖｋ＋は、バケット８の刃先８ａの方向に対して背面側であるため土砂抵抗は大きくなる。したがって、進行方向Ｖｋ＋へのバケット８の移動を禁止する。
【０１５５】
実施形態２においては、ブーム６の操作指令によるバケット８の移動、アーム７の操作指令によるバケット８の移動およびバケット８の操作指令によるバケット８の移動の許可および禁止を判定して、判定結果に基づいて作業機２を制御する。
【０１５６】
具体的には、バケット８の移動を許可する場合には、操作指令を有効にし、バケット８の移動を禁止する場合には操作指令を無効にする。
【０１５７】
したがって、作業機コントローラ２６は、操作指令が有効の場合には、方向制御弁６４を駆動し、操作指令が無効の場合には方向制御弁６４を駆動しない。
【０１５８】
［動作処理］
図８は、実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削作業の動作処理を説明する図である。
【０１５９】
図８に示されるように、作業機コントローラ２６は、掘削モードであるか否かを判断する（ステップＳ２）。具体的には、作業機コントローラ２６は、オペレータの操作指令に従う掘削モードに設定する掘削モード設定ボタンの設定指示を受け付けているかどうかを判断する。
【０１６０】
ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードであると判断した場合には、刃先データを算出する（ステップＳ４）。
【０１６１】
具体的には、作業機コントローラ２６は、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長を算出する。そして、ブームシリンダ長から、水平方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。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。バケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の刃先８ａの傾斜角θ３を算出する。これにより、Ｘ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の位置およびバケット８の刃先８ａの方向（刃先方向）を示す刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を算出する。
【０１６２】
次に、作業機コントローラ２６は、操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ６）。
本例においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
【０１６３】
上記したように、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。なお、本例においては第２操作レバー２５Ｌによりアーム７が操作される場合について説明し、説明を簡易にするために旋回体３が操作される場合については説明を省略する。旋回体３が操作される場合であっても、ブームピン１３を基準点（基準位置）としたＸ、Ｙ軸の車両本体座標系におけるバケット８の姿勢は変化しないからである。
【０１６４】
次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーによるブーム指令の入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ３０）。作業機コントローラ２６は、第１操作レバー２５Ｒの前後方向の操作の入力を受け付けたか否かを判断する。
【０１６５】
ステップＳ３０において、作業機コントローラ２６は、ブーム指令の入力を受け付けた場合には、ブーム指令判定処理を実行する（ステップＳ３２）。
【０１６６】
具体的には、図７で説明したようにブーム指令の入力に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｂがバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるか否かを判定する処理を実行する。
【０１６７】
次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーによるアーム指令の入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ３４）。作業機コントローラ２６は、第２操作レバー２５Ｌの前後方向の操作の入力を受け付けたか否かを判断する。
【０１６８】
ステップＳ３４において、作業機コントローラ２６は、アーム指令の入力を受け付けた場合には、アーム指令判定処理を実行する（ステップＳ３６）。
【０１６９】
具体的には、図７で説明したようにアーム指令の入力に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖａがバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるか否かを判定する処理を実行する。
【０１７０】
次に、作業機コントローラ２６は、操作レバーによるバケット指令の入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ３８）。作業機コントローラ２６は、第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作の入力を受け付けたか否かを判断する。
【０１７１】
ステップＳ３８において、作業機コントローラ２６は、バケット指令の入力を受け付けた場合には、バケット指令判定処理を実行する（ステップＳ４０）。
【０１７２】
具体的には、図７で説明したようにバケット指令の入力に従ってバケット８の刃先８ａが移動する進行方向Ｖｋがバケット８の刃先８ａの方向に対して開口面側であるか否かを判定する処理を実行する。
【０１７３】
次に、作業機コントローラ２６は、判定結果に従って作業機を制御する（ステップＳ４２）。
【０１７４】
具体的には、作業機コントローラ２６は、判定結果に従って方向制御弁６４を駆動する。
【０１７５】
作業機コントローラ２６は、ブーム指令判定処理、アーム指令判定処理およびバケット指令判定処理のそれぞれの判定結果に従って方向制御弁６４を駆動する。
【０１７６】
一例として、作業機コントローラ２６は、ブーム指令判定処理の判定結果として操作指令を有効とした場合には、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
【０１７７】
一方、作業機コントローラ２６は、ブーム指令判定処理の判定結果として操作指令を無効とした場合には、方向制御弁６４を駆動しない。
【０１７８】
また、作業機コントローラ２６は、アーム指令判定処理の判定結果として操作指令を有効とした場合には、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
【０１７９】
一方、作業機コントローラ２６は、アーム指令判定処理の判定結果として操作指令を無効とした場合には、方向制御弁６４を駆動しない。
【０１８０】
また、作業機コントローラ２６は、バケット指令判定処理の判定結果として操作指令を有効とした場合には、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
【０１８１】
一方、作業機コントローラ２６は、バケット指令判定処理の判定結果として操作指令を無効とした場合には、方向制御弁６４を駆動しない。
【０１８２】
次に、作業機コントローラ２６は、作業を終了したか否かを判断する（ステップＳ１８）。作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断する場合とは、例えばエンジンを停止した場合である。
【０１８３】
ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了したと判断した場合（ステップＳ１８においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。
【０１８４】
一方、ステップＳ１８において、作業機コントローラ２６は、作業を終了していないと判断した場合（ステップＳ１８においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り上記処理を繰り返す。
【０１８５】
一方、ステップＳ２において、作業機コントローラ２６は、掘削モードでないと判断した場合には操作レバー入力を受け付ける（ステップＳ２０）。
【０１８６】
本例においては、第１操作レバー２５Ｒおよび第２操作レバー２５Ｌの操作入力を受け付ける。
【０１８７】
上記したように、通常モードにおいては、第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。また、第２操作レバー２５Ｌにより、第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
【０１８８】
そして、作業機コントローラ２６は、作業機を制御する（ステップＳ２２）。
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に作動油を供給する。
【０１８９】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に作動油を供給する。
【０１９０】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に従って、方向制御弁６４を駆動し、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に作動油を供給する。
【０１９１】
作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６の検出結果に基づく左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に従って、方向制御弁６４を駆動し、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに作動油を供給する。
【０１９２】
そして、ステップＳ１８に進む。
以降の処理は、上記で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
【０１９３】
図９は、実施形態２に基づく作業車両ＣＭの掘削処理の状態の具体例を説明する図である。
【０１９４】
図９に示されるように、操作レバーによる操作入力としてブーム６に対するブーム指令およびアーム７に対するアーム指令が入力される場合が示されている。
【０１９５】
（１）の状態においては、第１操作レバー２５Ｒを前方向に操作するブーム指令は無効とされ、後方向に操作するブーム指令は有効とされる。
【０１９６】
また、第２操作レバー２５Ｌを前方向に操作するアーム指令は無効と判断され、後方向に操作するアーム指令は有効とされる。
【０１９７】
（２）の状態においては、第１操作レバー２５Ｒを前方向に操作するブーム指令は無効とされ、後方向に操作するブーム指令は有効とされる。
【０１９８】
また、第２操作レバー２５Ｌを前方向に操作するアーム指令は有効と判断され、後方向に操作するアーム指令は無効とされる。
【０１９９】
実施形態２においては、操作指令によるバケット８の移動として土砂抵抗が増加するようなバケット８の刃先８ａの移動である場合には当該移動を制限することが可能である。具体的には、操作指令の有効および無効を判定して有効の場合のみ受け付けた操作指令の入力に基づいて作業機を制御する。
【０２００】
これにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側となることを抑制し、バケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２０１】
（その他の実施形態）
図９は、他の実施形態に基づく作業車両システムの概念を説明する図である。
【０２０２】
図９に示されるように、他の実施形態に基づく作業車両システムは、作業車両ＣＭを外部の基地局３００から制御する制御システムを構成する。具体的には、図３で説明した作業機コントローラ２６および操作装置２５の機能が外部の基地局３００等に設けられた構成である。
【０２０３】
基地局３００は、作業機コントローラ２６と同様の機能を有する作業機コントローラ２６＃と、操作装置２５と同様の機能を有する操作装置２５＃とを含む。
【０２０４】
作業機コントローラ２６＃は、操作装置２５＃の操作指令を受け付けて、作業車両ＣＭを制御する動作指令を出力する。作業車両ＣＭは、作業機コントローラ２６＃からの動作指令に従って動作する。具体的には、作業機コントローラ２６＃は、図３で説明した方向制御弁６４を駆動する動作指令を出力する。また、作業機コントローラ２６＃は、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８のセンサ情報の入力を受ける。
【０２０５】
当該構成においても、図５および図８で説明した実施形態１および２に基づく掘削作業の動作処理を作業機コントローラ２６＃で実行することが可能である。
【０２０６】
これにより、遠隔地にある基地局３００から作業車両を制御する場合においても本実施形態に従う構成を適用することが可能であり、効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２０７】
なお、本例においては、オペレータが操作装置である操作レバーの操作入力に従って作業車両ＣＭを制御する構成について説明しているが、操作装置を設けずに自律的に作業車両ＣＭを制御する構成にも適用可能である。たとえば、掘削作業する操作指令が予めプログラミングされており、当該プログラミングされた操作指令に従って作業機コントローラが動作する場合にも適用可能である。具体的には、ユーザの指示に従って作業車両ＣＭを自律的に制御するための自律制御プログラムが起動し、当該プログラミングされた操作指令に従って作業機コントローラが動作する場合に、バケットの進行方向がバケットの刃先方向に対してバケットの背面側である場合には、バケットの進行方向への移動を制限する処理を含めるようにすれば良い。
【０２０８】
＜作用効果＞
次に、実施形態の作用効果について説明する。
【０２０９】
実施形態の作業車両ＣＭには、図１に示すように車両本体１と、作業機２とが設けられる。作業機２は、車両本体１に対して回動可能なブーム６と、ブーム６に対して回動可能なアーム７と、アーム７に対して回動可能なバケット８とを有する。作業車両ＣＭには、図３に示すように操作装置２５および作業機コントローラ２６が設けられる。圧力センサ６６は、操作装置２５のレバー操作に従い発生する検出圧力を作業機コントローラ２６に出力する。作業機コントローラ２６は、圧力センサ６６からの検出圧力に従い方向制御弁６４を駆動して作業機２を制御する。作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。
【０２１０】
図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の背面側に進む場合には、土砂抵抗の値は大きくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を抑制して、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２１１】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向および刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側と反対の開口面側である場合には、バケット８を進行方向に移動する。
【０２１２】
図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側に進む場合には、土砂抵抗の値は小さくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向およびバケット８の開口面側である場合には、バケット８を当該進行方向へ移動することにより、土砂抵抗の値が小さい掘削作業が可能であり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２１３】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。
【０２１４】
図４に示すように、バケット８の形状あるいは摩擦等に基づきバケット８の進行方向が刃先８ａの方向に対して開口面側の所定角度Ｐの範囲についても土砂抵抗の値が高くなる可能性があるため、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲についてもバケット８の進行方向への移動を制限することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を抑制して、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２１５】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内でない場合には、バケット８を進行方向に移動する。
【０２１６】
図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内でない場合には、土砂抵抗の値は小さくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向およびバケット８の開口面側の所定角度Ｐの範囲内でない場合には、バケット８を当該進行方向へ移動することにより、土砂抵抗の値が小さい掘削作業が可能であり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２１７】
作業機コントローラ２６は、バケット８の進行方向への移動の制限として、バケット８の進行方向への移動を禁止する。
【０２１８】
土砂抵抗の値が大きい進行方向への移動を禁止することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を停止させることが可能となり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２１９】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、図６に示されるようにバケット８の進行方向をバケット８の開口面側の所定方向に投影し、バケット８を当該所定方向に移動する。
【０２２０】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作に従い移動するバケット８の目標刃先データ［ｘ１，ｙ１，α１］を所定方向上の目標刃先データ［ｘ１’，ｙ１’，α１’］に変更する。バケット８の開口面側の所定方向にバケット８が移動することにより、土砂抵抗の値が小さい掘削作業が可能であり、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。また、オペレータによるレバー操作が熟練のレバー操作でない場合であっても、所定方向にバケット８が移動するため効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２２１】
操作装置２５のレバー操作に従い、ブーム６に対するブーム指令、アーム７に対するアーム指令およびバケット８に対するバケット指令のうちの少なくともいずれか１つが作業機コントローラ２６に出力される。作業機コントローラ２６は、操作装置２５によるブーム指令に基づくブーム６の移動に伴うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、ブーム６の移動を禁止する。作業機コントローラ２６は、操作装置２５によるアーム指令に基づくアーム７の移動に伴うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合にはアーム７の移動を禁止する。作業機コントローラ２６は、操作装置２５によるバケット指令に基づくバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の移動を禁止する。
【０２２２】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５のレバー操作によるブーム指令、アーム指令およびバケット指令の少なくともいずれか１つによるバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの背面側である場合には、バケット８の移動を禁止することにより、バケット８の進行方向がバケット８の刃先の方向に対して背面側となることを抑制し、バケット８にかかる土砂抵抗の増加を抑制して効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２２３】
作業機コントローラ２６は、作業機２が掘削モードを実行するか否かを判断し、掘削モードを実行すると判断した場合に、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。
【０２２４】
作業機コントローラ２６は、掘削モードを実行すると判断した場合に、操作装置２５のレバー操作に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限する。掘削モードで無い場合には当該移動を制限しないことにより、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２２５】
作業機コントローラ２６は、オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従って作業機２が掘削作業を実行する掘削モードであるか否かを判断する。
【０２２６】
オペレータの掘削モード設定ボタン２５Ｐの押下指示に従い掘削モードであるか否かを判断することが可能であるためオペレータの意図を反映した効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２２７】
実施形態の作業車両ＣＭには、図１に示すように車両本体１と、作業機２とが設けられる。作業機２は、車両本体１に対して回動可能なブーム６と、ブーム６に対して回動可能なアーム７と、アーム７に対して回動可能なバケット８とを有する。当該作業車両ＣＭの制御方法では、作業機２に対する指令を受け付けるステップと、指令に従って作業機２を制御するステップとが実行される。作業機２を制御するステップは、指令に従うバケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限するステップを含む。
【０２２８】
図４に示すように、バケット８の進行方向がバケット８の背面側に進む場合には、土砂抵抗の値は大きくなる。したがって、バケット８の進行方向がバケット８の刃先８ａの方向に対してバケット８の背面側である場合には、バケット８の進行方向への移動を制限することにより、土砂抵抗の値が大きくなる掘削作業を抑制して、簡易な方式で効率的な掘削作業を実行することが可能である。
【０２２９】
なお、本例においては、作業車両として、油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ブルドーザ、ホイールローダ等の作業車両にも適用可能である。
【０２３０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０２３１】
１  車両本体、２  作業機、３  旋回体、４  運転室、４Ｓ  運転席、５  走行装置、５Ｃｒ  履帯、６  ブーム、７  アーム、８  バケット、８ａ  刃先、９  エンジンルーム、１０  ブームシリンダ、１１  アームシリンダ、１２  バケットシリンダ、１３  ブームピン、１４  アームピン、１５  バケットピン、１６  ブームシリンダストロークセンサ、１７  アームシリンダストロークセンサ、１８  バケットシリンダストロークセンサ、１９  手すり、２５  操作装置、２５Ｌ  第２操作レバー、２５Ｐ  掘削モード設定ボタン、２５Ｒ  第１操作レバー、２６  作業機コントローラ、６０  油圧シリンダ、６４  方向制御弁、６６  圧力センサ。
【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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