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公開番号2024055125
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161786
出願日2022-10-06
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類E02F 9/20 20060101AFI20240411BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】掘削後における運搬車両の走行路の凹みの発生を抑制することができ、整地作業時間を抑制することができる作業機械を提供すること。
【解決手段】掘削対象物を掘削して所定の放土位置に放土するための作業装置と、掘削対象物について予め定めた掘削目標面上およびその上方の領域内で作業装置が動くように制御する制御装置とを備えた作業機械において、周辺環境を認識する外界認識装置をさらに備え、制御装置は、外界認識装置の認識結果に基づいて、掘削対象物の掘削後の目標形状を定めた設計面から作業機械が乗っている掘削対象物の上面までの高さであるベンチ高さを計測し、ベンチ高さと、予め取得した現場環境に関する情報とに基づいて、掘削目標面を設計面よりも高くなるように設定する。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
掘削対象物を掘削して所定の放土位置に放土するための作業装置と、
前記掘削対象物について予め定めた掘削目標面上およびその上方の領域内で前記作業装置が動くように制御する制御装置とを備えた作業機械において、
周辺環境を認識する外界認識装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記外界認識装置の認識結果に基づいて、前記掘削対象物の掘削後の目標形状を定めた設計面から前記作業機械が乗っている前記掘削対象物の上面までの高さであるベンチ高さを計測し、
前記ベンチ高さと、予め取得した現場環境に関する情報とに基づいて、前記掘削目標面を前記設計面よりも高くなるように設定することを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記外界認識装置の認識結果に基づいて前記所定の放土位置となる運搬車両の最大積載量を計算し、
計算した前記運搬車両の最大積載量が大きくなるほど前記設計面との高さの差が大きくなるように前記掘削目標面を設定することを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
情報を取得する通信装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記通信装置を介して取得した情報に基づいて前記所定の放土位置となる運搬車両の最大積載量を計算し、
計算した前記運搬車両の最大積載量が大きくなるほど前記設計面との高さの差が大きくなるように前記掘削目標面を設定することを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記外界認識装置の認識結果に基づいて前記所定の放土位置となる運搬車両の走行による轍高さを計測し、
前記轍高さが大きくなるほど前記設計面との高さの差が大きくなるように前記掘削目標面を設定することを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記作業機械に近くなるほど前記設計面との高さの差が大きくなるように前記掘削目標面を勾配をもって設定することを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
記外界認識装置の認識結果に基づいて前記所定の放土位置となる運搬車両の進行方向を認識し、
前記運搬車両の進行方向に進むほど前記設計面との高さの差が小さくなるように前記掘削目標面を勾配をもって設定することを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１に記載の作業機械において、
情報を取得する通信装置をさらに備え、
前記制御装置は、
前記通信装置を介して取得した情報に基づいて前記所定の放土位置となる運搬車両の進行方向を認識し、
前記運搬車両の進行方向に進むほど前記設計面との高さの差が小さくなるように前記掘削目標面を勾配をもって設定することを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記掘削対象物の上面に接続する下り傾斜面の下方であって傾斜が終わる地点から、前記掘削対象物の上面までの高さをベンチ高さとすることを特徴とする作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
自動で様々な作業を行う作業機械に係る技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、自走可能な作業機械の作業支援システムであって、作業機械の１回の掘削動作による想定掘削量に基づいて、作業機械の１回の掘削動作により掘削対象から前記想定掘削量が得られる領域を掘削領域として決定し、掘削領域に基づいて次回の掘削動作を行う際の作業機械の作業位置を算出するするとともに、作業位置に関する情報を表示装置に表示する作業機械の作業支援システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－１４７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、作業機械が掘削対象物の上部にて掘削対象上面の端部からフロント作業装置を下方へ伸ばして行う掘削動作において、掘削対象上面から走行路までの距離を掘削対象物の高さ方向の変化に対して掘削量を維持するため、掘削対象物の高さ（掘削対象上面から走行路までの距離）を掘削高さ（制限高さ）として、作業機械のフロント作業装置の姿勢を誘導する。
【０００５】
しかしながら、掘削高さを掘削対象物の高さに固定した場合、走行路へ整地する際の高さマージンがほぼ無いため、走行路の設計値に対して誤差が生じる場合がある。例えば、走行路の設計値に対して凹みが発生する場合があり、この場合には埋める作業などが必要になるので、整地作業時間が長くなってしまう。具体的には、設計値に対してマージンの無い走行路を設定すると、ダンプ走行による削りや沈み込みなどの凹みが大きく発生し、整地作業において埋める必要が出てくる。場合によっては作業機械による作業を一時的に中断にする必要も生じる。また、走行路に凹みが生じることにより、運搬車両がスタックしてしまうことも考えられる。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、掘削後における運搬車両の走行路の凹みの発生を抑制することができ、整地作業時間を抑制することができる作業機械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】
【０００７】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、掘削対象物を掘削して所定の放土位置に放土するための作業装置と、前記掘削対象物について予め定めた掘削目標面上およびその上方の領域内で前記作業装置が動くように制御する制御装置とを備えた作業機械において、周辺環境を認識する外界認識装置をさらに備え、前記制御装置は、前記外界認識装置の認識結果に基づいて、前記掘削対象物の掘削後の目標形状を定めた設計面から前記作業機械が乗っている前記掘削対象物の上面までの高さであるベンチ高さを計測し、前記ベンチ高さと、予め取得した現場環境に関する情報とに基づいて、前記掘削目標面を前記設計面よりも高くなるように設定するものとする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、掘削後における運搬車両の走行路の凹みの発生を抑制することができるので、運搬車両のスタックの発生や、凹みの埋め戻し作業による整地作業時間の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。
作業現場における油圧ショベル及び周辺の様子を模式的に示す側面図である。
油圧ショベルのコントローラを油圧駆動装置と共に抜き出して示す図である。
図２中の電磁弁ユニットの詳細を示す図である。
制御システムの概要を示すハードウェア構成図である。
コントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
ベンチ高さ計測部におけるベンチ高さ計測処理の内容を示すフローチャートである。
ダンプ積載量計測部におけるダンプ積載量計測処理の内容を示すフローチャートである。
目標高さ勾配計算部における目標高さ勾配計算処理の内容を示すフローチャートである。
目標高さ勾配計算部で用いるマップの一例を示す図である。
目標高さ演算部における目標高さ演算処理の内容を示すフローチャートである。
目標高さ計算部で用いるマップの一例を示す図である。
第２の実施の形態に係るコントローラの処理内容を示す機能ブロック図である。
ダンプ轍高さ計測部におけるダンプ轍高さ計測処理の内容を示すフローチャートである。
目標高さ勾配計算部における目標高さ勾配計算処理の内容を示すフローチャートである。
目標高さ計算部における目標高さ計算処理の内容を示すフローチャートである。
目標高さ計算部で用いるマップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として作業装置の先端に作業具であるバケットを設けた油圧ショベルを例示して説明するが、複数のリンク部材（アタッチメント、アーム、ブーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば他の作業機械においても本発明を適用することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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