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公開番号2025128756
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024025645
出願日2024-02-22
発明の名称作業機械を制御するためのシステム及び方法
出願人株式会社小松製作所
代理人弁理士法人新樹グローバル・アイピー
主分類E02F 9/20 20060101AFI20250827BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】作業機械が目標線に到達したときに作業機械の方位を目標線と平行にするためのオペレータの負担を軽減する。
【解決手段】システムは、コントローラを備える。コントローラは、作業機によって施工される地形上において延びる目標線を取得する。コントローラは、作業機械の現在位置を取得する。コントローラは、作業機械の方位を取得する。コントローラは、目標線と作業機械との方位偏差を取得する。コントローラは、作業機械の現在位置と目標線との間の距離を位置偏差として取得する。コントローラは、方位偏差が角度閾値より大きいかを判定する。コントローラは、方位偏差が角度閾値より大きい場合には、第1操舵制御により、作業機械を制御する。コントローラは、第1操舵制御において、方位偏差と位置偏差とに基づいて作業機械の旋回半径を決定し、旋回半径に基づいて作業機械を自動操舵する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
作業機を含む作業機械を制御するためのシステムであって、
コントローラを備え、
前記コントローラは、
前記作業機によって施工される地形上において延びる目標線を取得し、
前記作業機械の現在位置を取得し、
前記作業機械の方位を取得し、
前記目標線と前記作業機械との方位偏差を取得し、
前記作業機械の現在位置と前記目標線との間の距離を位置偏差として取得し、
前記方位偏差が角度閾値より大きいかを判定し、
前記方位偏差が前記角度閾値より大きい場合には、前記方位偏差と前記位置偏差とに基づいて前記作業機械の旋回半径を決定し、前記旋回半径に基づいて前記作業機械を自動操舵する第１操舵制御により、前記作業機械を制御する、
システム。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記コントローラは、前記作業機械の現在位置から前記目標線に向かって延び、前記目標線に接する円弧の半径を、前記旋回半径として決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コントローラは、前記方位偏差が前記角度閾値より小さい場合には、前記方位偏差が大きくなるように前記作業機械を自動操舵する第２操舵制御により、前記作業機械を制御する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記コントローラは、前記第２操舵制御において、前記方位偏差の絶対値が小さいほど、前記作業機械を緩やかに旋回させる、
請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記作業機械は、左走行装置と右走行装置と含み、
前記コントローラは、
前記作業機械の旋回時において、前記左走行装置と前記右走行装置とのうち内側の走行装置を外側の走行装置よりも減速させることで、前記作業機械を旋回させ、
前記第２操舵制御において、前記方位偏差の絶対値が小さいほど、前記外側の走行装置に対する前記内側の走行装置の減速比を大きくする、
請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記第２操舵制御において、前記位置偏差が小さいほど、前記作業機械を緩やかに旋回させる、
請求項３に記載のシステム。
【請求項７】
前記作業機械は、左走行装置と右走行装置と含み、
前記コントローラは、
前記作業機械の旋回時において、前記左走行装置と前記右走行装置とのうち内側の走行装置を外側の走行装置よりも減速させることで、前記作業機械を旋回させ、
前記第２操舵制御において、前記位置偏差が小さいほど、前記減速比を大きくする、
請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラは、
前記位置偏差に応じて前記角度閾値を決定する、
請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラは、前記位置偏差が大きいほど、前記角度閾値を大きくする、
請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
作業機を含む作業機械を制御するための方法であって、
前記作業機によって施工される地形上において延びる目標線を取得することと、
前記作業機械の現在位置を取得することと、
前記作業機械の方位を取得することと、
前記目標線と前記作業機械との方位偏差を取得することと、
前記作業機械の現在位置と前記目標線との間の距離を位置偏差として取得することと、
前記方位偏差が角度閾値より大きいかを判定することと、
前記方位偏差が前記角度閾値より大きい場合には、前記方位偏差と前記位置偏差とに基づいて前記作業機械の旋回半径を決定し、前記旋回半径に基づいて前記作業機械を自動操舵する第１操舵制御により、前記作業機械を制御すること、
を備える方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、作業機械を制御するためのシステム及び方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
作業機械には、車体と作業機とを含み、作業機により掘削などの作業を行うものがある。例えば、作業機械により、線状の長い溝を掘る作業を行うことがある。作業機械のオペレータは、作業機械を操作して、施工される地形上において延びる目標線上に、作業機械を移動させる。オペレータは、作業機によって目標線上の地形を掘削する。そして、オペレータは、目標線に沿って作業機械を後進させる。これらの掘削と後進とを繰り返すことで、地形上に線状の長い溝が施工される（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開ＷＯ２０１７／０１０５６３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の作業では、作業機械が目標線から離れている場合には、まず作業機械を目標線に接近させる必要がある。その場合、後の作業を容易にするために、作業機械の方位を目標線と平行にすることが好ましい。しかし、そのためには、オペレータは、作業機械を目標線に向かって走行させなら、作業機械が目標線に到達したときに作業機械の方位が目標線と平行になるように、作業機械を精密に操舵する必要があり、オペレータへの負担が大きい。本開示の目的は、作業機械が目標線に到達したときに作業機械の方位を目標線と平行にするためのオペレータの負担を軽減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様に係るシステムは、作業機を含む作業機械を制御するためのシステムである。当該システムは、コントローラを備える。コントローラは、作業機によって施工される地形上において延びる目標線を取得する。コントローラは、作業機械の現在位置を取得する。コントローラは、作業機械の方位を取得する。コントローラは、目標線と作業機械との方位偏差を取得する。コントローラは、作業機械の現在位置と目標線との間の距離を位置偏差として取得する。コントローラは、方位偏差が角度閾値より大きいかを判定する。コントローラは、方位偏差が角度閾値より大きい場合には、第１操舵制御により、作業機械を制御する。コントローラは、第１操舵制御において、方位偏差と位置偏差とに基づいて作業機械の旋回半径を決定し、旋回半径に基づいて作業機械を自動操舵する。
【０００６】
本開示の他の態様に係る方法は、作業機を含む作業機械を制御するための方法である。当該方法は、作業機によって施工される地形上において延びる目標線を取得することと、作業機械の現在位置を取得することと、作業機械の方位を取得することと、目標線と作業機械との方位偏差を取得することと、作業機械の現在位置と目標線との間の距離を位置偏差として取得することと、方位偏差が角度閾値より大きいかを判定することと、方位偏差が角度閾値より大きい場合には、方位偏差と位置偏差とに基づいて作業機械の旋回半径を決定し、旋回半径に基づいて作業機械を自動操舵する第１操舵制御により、作業機械を制御すること、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、作業機械と目標線との方位偏差が角度閾値より大きい場合には、第１操舵制御により、作業機械が制御される。第１操舵制御では、方位偏差と位置偏差とに基づいて、作業機械の旋回半径が決定される。そして、作業機械は、旋回半径に従って自動操舵されることで、作業機械が目標線に到達したときに作業機械の方位が目標線と平行になる。それにより、オペレータへの負担が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
作業機械の斜視図である。
作業機械およびその制御システムの構成を示すブロック図である。
自動操舵制御の処理を示すフローチャートである。
作業機械と設計線と目標線とを示す上面図である。
作業機械と目標線とを示す上面図である。
作業機械と目標線とを示す上面図である。
角度閾値データの一例を示す図である。
減速比の決定方法を示す図である。
減速比データの一例を示す図である。
第１操舵制御と第２操舵制御とによる作業機械の走行の軌道を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態に係る作業機械について、図面を参照しながら説明する。図１は、作業機械１の側面図である。本実施形態において、作業機械１は、油圧ショベル、或いは電動ショベルなどの掘削機である。
【００１０】
図１に示すように、作業機械１は、車体２と作業機３とを含む。車体２は、旋回体４と走行体５とを含む。作業機３は、旋回体４に取り付けられている。旋回体４は、走行体５に対して旋回可能に接続されている。旋回体４は、上下方向に延びる旋回軸周りに旋回可能である。旋回体４には、キャブ６が配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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