JP2020166302A - 作業機械の制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、作業機械によって、複数の作業パスに対して効率よく作業を行うことを目的とする。【解決手段】プロセッサは、作業現場の現況地形を示す現況地形データを取得する。プロセッサは、作業機の幅を含む作業データを取得する。プロセッサは、現況地形データと作業データとに基づいて、作業パスデータを生成する。作業パスデータは、横方向に並ぶ複数の作業パスの位置を示す。プロセッサは、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスの作業順序を決定する。プロセッサは、作業順序で作業パスに従って作業を行うように、作業機械を制御する。【選択図】図６

Description

本開示は、作業機械の制御システム及び方法に関する。

従来、ブルドーザ等の作業機械を自動的に制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１では、コントローラは、作業パスに沿って作業機械を移動させると共に、作業機によって地面を掘削させる。

米国特許８，６３９，３９３号

上記の技術では、１つの作業パスに対して、掘削作業が繰り返し実行される。それにより、地面が、徐々に深く掘削されて、所望の形状に形成される。しかし、作業機械は、横方向に並ぶ複数の作業パスに対して順次、作業を行う場合がある。そのような場合において、作業の効率を向上させることが望まれている。本開示は、作業機械によって、複数の作業パスに対して効率よく作業を行うことを目的とする。

第１の態様は、作業機を含む作業機械の制御システムであって、プロセッサを備える。プロセッサは、作業現場の現況地形を示す現況地形データを取得する。プロセッサは、作業機の幅を含む作業データを取得する。プロセッサは、現況地形データと作業データとに基づいて、作業パスデータを生成する。作業パスデータは、横方向に並ぶ複数の作業パスの位置を示す。プロセッサは、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスの作業順序を決定する。プロセッサは、作業順序で作業パスに従って作業を行うように、作業機械を制御する。

第２の態様は、作業機を含む作業機械を制御するために、プロセッサによって実行される方法であって、以下の処理を備える。第１の処理は、作業現場の現況地形を示す現況地形データを取得することである。第２の処理は、作業機の幅を含む作業データを取得することである。第３の処理は、現況地形データと作業データとに基づいて、作業パスデータを生成することである。作業パスデータは、横方向に並ぶ複数の作業パスの位置を示す。第４の処理は、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスの作業順序を決定することである。第５の処理は、作業順序で作業パスに従って作業を行うように、作業機械を制御することである。

本開示によれば、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスの作業順序が決定される。それにより、作業機械によって、複数の作業パスに対して効率よく作業を行うことができる。

実施形態に係る作業機械を示す側面図である。 作業機械の制御システムの構成を示すブロック図である。 現況地形データを示す側面図である。 作業機械の作業エリアの上面図である。 コントローラによって実行される自動制御の処理を示すフローチャートである。 作業エリアの正面断面図である。 作業パスに沿った作業を示す作業エリアの上面図である。 作業パスに沿った作業を示す作業エリアの上面図である。 作業パスに沿った作業を示す作業エリアの上面図である。 作業パスに沿った作業を示す作業エリアの上面図である。 変形例に係る作業機械の制御システムの構成を示すブロック図である。 コントローラによる処理の他の例を示す図である。

以下、実施形態に係る作業車両について、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機械１を示す側面図である。本実施形態に係る作業機械１は、ブルドーザである。作業機械１は、車体１１と、走行装置１２と、作業機１３とを含む。

車体１１は、運転室１４とエンジン室１５とを含む。運転室１４には、図示しない運転席が配置されている。走行装置１２は、車体１１に取り付けられている。走行装置１２は、左右の履帯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、作業機械１が走行する。

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、リフトシリンダ１９とを含む。リフトフレーム１７は、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、リフトフレーム１７の動作に伴って上下に移動する。リフトフレーム１７は、走行装置１２に取り付けられてもよい。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、上下に動作する。

図２は、作業機械１の制御システム３の構成を示すブロック図である。本実施形態では、制御システム３は、作業機械１に搭載されている。図２に示すように、作業機械１は、エンジン２２と、油圧ポンプ２３と、動力伝達装置２４とを含む。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。

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。

制御システム３は、入力装置２５と、コントローラ２６と、制御弁２７とを備える。入力装置２５は、運転室１４に配置されている。入力装置２５は、オペレータによって操作可能である。入力装置は、オペレータによる操作に応じた操作信号を出力する。入力装置２５は、コントローラ２６に操作信号を出力する。

入力装置２５は、走行装置１２と作業機１３とを操作するための操作レバー、ペダル、或いはスイッチ等の操作子を含む。入力装置２５は、タッチパネルを含んでもよい。入力装置２５の操作に応じて、作業機械１の前進及び後進などの走行が制御される。入力装置２５の操作に応じて、作業機１３の上昇及び下降などの動作が制御される。

コントローラ２６は、取得したデータに基づいて作業機械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、記憶装置２８とプロセッサ２９とを含む。記憶装置２８は、ROMなどの不揮発性メモリと、RAMなどの揮発性メモリとを含む。記憶装置２８は、ハードディスク、或いはSSD（Solid State Drive）などの補助記憶装置を含んでもよい。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、作業機械１を制御するためのコンピュータ指令及びデータを記憶している。

プロセッサ２９は、例えばCPU（central processing unit）である。プロセッサ２９は、プログラムに従って、作業機械１を制御するための処理を実行する。コントローラ２６は、走行装置１２、或いは動力伝達装置２４を制御することで、作業機械１を走行させる。コントローラ２６は、制御弁２７を制御することで、ブレード１８を上下に移動させる。

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、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。

図２に示すように、制御システム３は、位置センサ３３を含む。位置センサ３３は、例えばGPS（Global Positioning System）などのGNSS(Global Navigation Satellite System)レシーバを含む。位置センサ３３は、衛星より測位信号を受信し、測位信号により現在位置データを取得する。現在位置データは、作業機械１の位置を示す。位置センサ３３は、現在位置データをコントローラ２６に出力する。

コントローラ２６は、現況地形データを取得する。現況地形データは、作業現場の現況地形を示す。現況地形データは、現況地形の三次元測量図を示す。図３は、現況地形５０の側面図である。図３において、縦軸は、地形の高さを示している。横軸は、作業機械１の進行方向における現在位置からの距離を示している。現況地形データは、現況地形上の複数の地点における高さを示す。

初期の現況地形データは、予め記憶装置２８に保存されている。例えば、初期の現況地形データは、レーザ測量によって得られてもよい。コントローラ２６は、作業機械１の移動中に、最新の現況地形データを取得して、現況地形データを更新する。詳細には、コントローラ２６は、履帯１６が通過した現況地形５０上の複数の地点の高さを取得する。或いは、コントローラ２６は、作業機械１の外部の機器から、最新の現況地形データを取得してもよい。

次に、コントローラ２６によって実行される作業機械１の自動制御について説明する。なお、作業機械１の自動制御は、オペレータによる手動操作と合わせて行われる半自動制御であってもよい。或いは、作業機械１の自動制御は、オペレータによる手動操作無しで行われる完全自動制御であってもよい。

図４は、作業機械１の作業エリア１００の上面図である。図４に示すように、作業エリア１００は、複数の作業パスＡ１−Ａ５を含む。複数の作業パスＡ１−Ａ５は、横方向に並んでいる。複数の作業パスＡ１−Ａ５は、第１−第５作業パスを含む。第１−第３作業パスＡ１−Ａ３は、スロットである。第４，第５作業パスＡ４，Ａ５は、掘削壁である。

作業機械１は、複数の作業パスＡ１−Ａ５に沿って順次移動しながら、作業機１３による掘削を行う。なお、複数の作業パスＡ１−Ａ５がそれぞれ延びる方向を前後方向と呼ぶものとする。複数の作業パスＡ１−Ａ５が並ぶ方向を横方向と呼ぶものとする。言い換えれば、横方向は、作業パスＡ１−Ａ５が延びる方向に対して垂直な方向である。

図５は、コントローラ２６によって実行される自動制御の処理を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１０１では、コントローラ２６は、現在位置データを取得する。ステップＳ１０２では、コントローラ２６は、現況地形データを取得する。例えば、コントローラ２６は、作業エリア１００を含む作業現場内の所定範囲の現況地形データを記憶装置２８から読み出す。

ステップＳ１０３では、コントローラ２６は、エリアデータを取得する。エリアデータは、作業エリア１００の位置と範囲とを示す。作業エリア１００は、第１端１０１と第２端１０２とを含む。第１端１０１は、横方向における作業エリア１００の一方の端である。第２端１０２は、横方向における作業エリア１００の他方の端である。作業エリア１００は、第１端１０１と第２端１０２との間の所定長さの範囲である。コントローラ２６は、記憶装置２８からエリアデータを取得する。或いは、コントローラ２６は、外部の機器からエリアデータを取得してもよい。

ステップＳ１０４では、コントローラ２６は、作業データを取得する。作業データは、スロットの幅と、掘削壁の幅とを含む。スロットの幅と、掘削壁の幅とは、ブレード１８の幅に従って決定される。スロットの幅は、ブレード１８の幅と概ね同じである。掘削壁の幅は、ブレード１８の幅よりも小さい。コントローラ２６は、記憶装置２８から作業データを取得する。或いは、コントローラ２６は、外部の機器から作業データを取得してもよい。

ステップＳ１０５では、コントローラ２６は、作業パスデータを生成する。作業パスデータは、複数の作業パスＡ１−Ａ５の位置を示す。コントローラ２６は、現況地形データと作業データとに基づいて、作業パスデータを生成する。詳細には、作業パスデータは、複数のスロットＡ１−Ａ３と複数の掘削壁Ａ４，Ａ５との位置を含む。

作業パスデータは、複数のスロットＡ１−Ａ３のそれぞれにおいて作業の開始位置ＳＰ１−ＳＰ３と終了位置ＥＰ１−ＥＰ３とを含む。作業パスデータは、複数の掘削壁Ａ４，Ａ５のそれぞれにおいて作業の開始位置ＳＰ４，ＳＰ５と終了位置ＥＰ４，ＥＰ５とを含む。また、作業パスデータは、作業機械１による作業の種類データを含む。種類データは、スロットＡ１−Ａ３の掘削と、掘削壁Ａ４，Ａ５の掘削とを含む。

例えば、図４に示すように、複数のスロットＡ１−Ａ３は、第１スロットＡ１と第２スロットＡ２と第３スロットＡ３とを含む。第１スロットＡ１は、複数のスロットＡ１−Ａ３のなかで、作業エリア１００の第１端１０１に最も近い。第２スロットＡ２は、複数のスロットＡ１−Ａ３のなかで最も第１スロットＡ１に近い。第３スロットＡ３は、複数のスロットＡ１−Ａ３のなかで最も第１スロットＡ１から遠い最遠スロットである。言い換えれば、第３スロットＡ３は、複数のスロットＡ１−Ａ３のなかで、作業エリア１００の第２端１０２に最も近い。

複数の掘削壁Ａ４，Ａ５は、第１掘削壁Ａ４と第２掘削壁Ａ５とを含む。第１掘削壁Ａ４は、複数の掘削壁Ａ４，Ａ５のなかで最も第１スロットＡ１に近い。第２掘削壁Ａ５は、複数の掘削壁Ａ４，Ａ５のなかで最も第１スロットＡ１から遠い最遠掘削壁である。言い換えれば、第２掘削壁Ａ５は、複数の掘削壁Ａ４，Ａ５のなかで、最遠スロットである第３スロットＡ３に最も近い。

なお、図４では、作業エリア１００は、３つのスロットＡ１−Ａ３と２つの掘削壁Ａ４，Ａ５とを含む。しかし、スロットＡ１−Ａ３の数は、３つより少なくてもよく、或いは３つより多くてもよい。掘削壁Ａ４，Ａ５の数は、１つであってもよく、或いは２つより多くてもよい。

ステップＳ１０６では、コントローラ２６は、目標軌道７０を示す目標軌道データを取得する。図３に示すように、目標軌道７０の少なくとも一部は、現況地形５０よりも下方に位置する。目標軌道７０は、作業におけるブレード１８の刃先の目標軌道を示す。なお、図３では、目標軌道７０の全体が、現況地形５０よりも下方に位置している。しかし、目標軌道７０の一部が、現況地形５０と同じ高さ、或いは現況地形５０よりも上方に位置してもよい。

例えば、コントローラ２６は、現況地形５０から所定距離、下方に位置する平面を、目標軌道７０として決定する。ただし、目標軌道７０の決定方法は、これに限らず、変更されてもよい。例えば、コントローラ２６は、現況地形５０を所定距離、下方に変位させた地形を、目標軌道７０として決定してもよい。図３に示すように、目標軌道７０は、側面断面視において、水平であってもよい。或いは、目標軌道７０は、側面断面視において、前後方向に対して傾斜していてもよい。

図６は、作業エリア１００の正面断面図である。図６に示すように、目標軌道７０は、複数の目標軌道７１−７５を含む。コントローラ２６は、横方向において互いに同じ仮想平面ＰＬ１上に位置するように、複数の作業パスＡ１−Ａ５毎に目標軌道７１−７５を決定する。目標軌道７１−７５は、正面断面視において水平である。従って、コントローラ２６は、複数のスロットＡ１−Ａ３と複数の掘削壁Ａ４，Ａ５とに対して、横方向において互いに同じ高さに位置する目標軌道７１−７５を決定する。

詳細には、仮想平面ＰＬ１は、作業エリア１００における現況地形５０の頂点ＴＰ１から所定距離ＤＺ、下方に位置する水平面である。従って、コントローラ２６は、作業エリア１００における現況地形５０の頂点ＴＰ１から所定距離ＤＺ、下方に位置する水平面を目標軌道７１−７５として決定する。

コントローラ２６は、現況地形５０の表面の下方に位置する複数の層Ｌ１，Ｌ２のそれぞれに対して複数の作業パスＡ１−Ａ５の目標軌道を決定する。詳細には、コントローラ２６は、第１層Ｌ１に対して、複数のスロットＡ１−Ａ３と複数の掘削壁Ａ４，Ａ５との目標軌道７１−７５を決定する。第１層Ｌ１は、現況地形５０の表面の下方に位置する。

また、コントローラ２６は、第２層Ｌ２に対して、複数のスロットＡ１−Ａ３と複数の掘削壁Ａ４，Ａ５との目標軌道７６−８０を決定する。第２層Ｌ２は、第１層Ｌ１の下方に位置する。コントローラ２６は、横方向において互いに同じ仮想平面ＰＬ２上に位置するように、複数の作業パスＡ１−Ａ５毎に目標軌道７６−８０を決定する。仮想平面ＰＬ２は、仮想平面ＰＬ１から所定距離ＤＺ、下方に位置する水平面である。従って、コントローラ２６は、複数のスロットＡ１−Ａ３と複数の掘削壁Ａ４，Ａ５とに対して、横方向において互いに同じ高さに位置する目標軌道７６−８０を決定する。

ステップＳ１０７では、コントローラ２６は、作業順序を決定する。コントローラ２６は、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスＡ１−Ａ５の作業順序を決定する。コントローラ２６は、複数の層Ｌ１，Ｌ２のうち上方に位置するものから順に、作業パスＡ１−Ａ５の作業順序を決定する。また、コントローラ２６は、作業エリア１００内で複数のスロットＡ１−Ａ３への作業の後に掘削壁Ａ４，Ａ５の作業を行うように、作業順序を決定する。

詳細には、コントローラ２６は、第１層Ｌ１において、第１スロットＡ１から第３スロットＡ３まで、第１スロットＡ１に近い順に複数のスロットＡ１−Ａ３の作業順序を決定する。コントローラ２６は、第３スロットＡ３の後、第２掘削壁Ａ５から第１掘削壁Ａ４まで、第２掘削壁Ａ５に近い順に複数の掘削壁Ａ４，Ａ５の作業順序を決定する。

コントローラ２６は、第１の層の第１掘削壁Ａ４の後、第２層Ｌ２の第１スロットＡ１に対して作業を行うように作業順序を決定する。コントローラ２６は、第２層Ｌ２において、第１スロットＡ１から第３スロットＡ３まで、第１スロットＡ１に近い順に複数のスロットＡ１−Ａ３の作業順序を決定する。コントローラ２６は、第３スロットＡ３の後、第２掘削壁Ａ５から第１掘削壁Ａ４まで、第２掘削壁Ａ５に近い順に複数の掘削壁Ａ４，Ａ５の作業順序を決定する。

従って、コントローラ２６は、図６において丸数字で示すように、第１層Ｌ１の第１スロットＡ１、第１層Ｌ１の第２スロットＡ２、第１層Ｌ１の第３スロットＡ３、第１層Ｌ１の第２掘削壁Ａ５、第１層Ｌ１の第１掘削壁Ａ４、第２層Ｌ２の第１スロットＡ１、第２層Ｌ２の第２スロットＡ２、第２層Ｌ２の第３スロットＡ３、第２層Ｌ２の第２掘削壁Ａ５、第２層Ｌ２の第１掘削壁Ａ４の順に、作業順序を決定する。

ステップＳ１０８では、コントローラ２６は、目標軌道７０に従って、作業機１３を動作させる。コントローラ２６は、目標軌道７０に従ってブレード１８の刃先位置が移動するように、作業機１３への指令信号を生成する。コントローラ２６は、指令信号を制御弁２７に出力する。それにより、作業機１３が目標軌道７０に従って動作する。

コントローラ２６は、ステップＳ１０７において決定された作業順序で、複数の作業パスＡ１−Ａ５毎に、目標軌道７０に従って作業機１３を移動させるように作業機械１を制御する。従って、コントローラ２６は、第１層Ｌ１において、第１スロットＡ１の目標軌道７１、第２スロットＡ２の目標軌道７２、第３スロットＡ３の目標軌道７３、第２掘削壁Ａ５の目標軌道７４、第１掘削壁Ａ４の目標軌道７５の順に、作業機１３を移動させる。

次に、コントローラ２６は、第２層Ｌ２において、第１スロットＡ１の目標軌道７６、第２スロットＡ２の目標軌道７７、第３スロットＡ３の目標軌道７８、第２掘削壁Ａ５の目標軌道７９、第１掘削壁Ａ４の目標軌道８０の順に、作業機１３を移動させる。作業機械１は、各作業パスＡ１−Ａ５に沿って前進しながら、作業機１３を目標軌道７０に従って動作させる。それにより、現況地形５０が、作業機１３によって掘削される。

なお、コントローラ２６は、現況地形５０データを更新する。例えば、コントローラ２６は、作業機械１の走行中に、履帯１６が通過した現況地形５０上の複数の地点の高さを取得する。コントローラ２６は、走行中に取得された複数の地点の高さによって、現況地形５０データを更新する。或いは、コントローラ２６は、外部の機器が計測した現況地形５０によって、現況地形５０データを更新してもよい。或いは、作業機械１は、Lidar（Light Detection and Ranging）などの計測装置を備えてもよい。コントローラ２６は、計測装置が計測した現況地形５０に基づいて、現況地形５０データを更新してもよい。

図７から図１０は、第１層Ｌ１の作業パスＡ１−Ａ５に沿った作業を示す作業エリア１００の上面図である。図７に示すように、コントローラ２６は、第１スロットＡ１の開始位置ＳＰ１から第１スロットＡ１に沿って作業機械１を前進させると共に、第１スロットＡ１の目標軌道７１に従って、作業機１３を移動させる。それにより、第１スロットＡ１が掘削される。

作業機械１が第１スロットＡ１の終了位置ＥＰ１に到達した後、コントローラ２６は、第１スロットＡ１に沿って作業機械１を後進させる。次に、コントローラ２６は、作業機械１を第２スロットＡ２の開始位置ＳＰ２に移動させる。コントローラ２６は、第２スロットＡ２の開始位置ＳＰ２から第２スロットＡ２に沿って作業機械１を前進させると共に、第２スロットＡ２の目標軌道７２に従って、作業機１３を移動させる。それにより、第２スロットＡ２が掘削される。

作業機械１が第２スロットＡ２の終了位置ＥＰ２に到達した後、コントローラ２６は、第２スロットＡ２に沿って作業機械１を後進させる。次に、コントローラ２６は、作業機械１を第３スロットＡ３の開始位置ＳＰ３に移動させる。コントローラ２６は、第３スロットＡ３の開始位置ＳＰ３から第３スロットＡ３に沿って作業機械１を前進させると共に、第３スロットＡ３の目標軌道７３に従って、作業機１３を移動させる。それにより、第３スロットＡ３が掘削される。

図８に示すように、作業機械１が第３スロットＡ３の終了位置ＥＰ３に到達した後、コントローラ２６は、第３スロットＡ３に沿って作業機械１を後進させる。次に、コントローラ２６は、作業機械１を第２掘削壁Ａ５の開始位置ＳＰ５に移動させる。コントローラ２６は、第２掘削壁Ａ５の開始位置ＳＰ５から第２掘削壁Ａ５に沿って作業機械１を前進させると共に、第２掘削壁Ａ５の目標軌道７４に従って、作業機１３を移動させる。それにより、第２掘削壁Ａ５が掘削される。

作業機械１が第２掘削壁Ａ５の終了位置ＥＰ５に到達した後、コントローラ２６は、作業機械１を第１掘削壁Ａ４の開始位置ＳＰ４に移動させる。このとき、コントローラ２６は、図９に示すように、第２掘削壁Ａ５の掘削時の経路に沿って、作業機械１を後進させた後、作業機械１を第１掘削壁Ａ４の開始位置ＳＰ４に移動させてもよい。或いは、図１０に示すように、コントローラ２６は、第２掘削壁Ａ５の終了位置ＥＰ５から第１掘削壁Ａ４の開始位置ＳＰ４まで、最短経路で作業機械１を移動させてもよい。

図９又は図１０に示すように、コントローラ２６は、第１掘削壁Ａ４の開始位置ＳＰ４から第１掘削壁Ａ４に沿って作業機械１を前進させると共に、第１掘削壁Ａ４の目標軌道７５に従って、作業機１３を移動させる。それにより、第１掘削壁Ａ４が掘削される。

以上、第１層Ｌ１の作業パスに従う作業について説明したが、第２層Ｌ２の作業パスに従う作業についても、コントローラ２６は、上記と同様に作業機械１を制御する。なお、コントローラ２６は、第２層より下方の層の作業パスに対して、上記と同様の作業を行ってもよい。

以上説明した、本実施形態に係る作業機械１の制御システム３では、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスＡ１−Ａ５の作業順序が決定される。それにより、作業機械１によって、複数の作業パスＡ１−Ａ５に対して効率よく作業を行うことができる。

以上、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。

作業機械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、油圧ショベル等の他の車両であってもよい。作業機械１は、電動モータで駆動される車両であってもよい。その場合、エンジン２２及びエンジン室１５は省略されてもよい。

コントローラ２６は、互いに別体の複数のコントローラを有してもよい。上述した処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。コントローラ２６は、複数のプロセッサを有してもよい。上述した処理は、複数のプロセッサに分散して実行されてもよい。

作業機械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、作業機械１の外部に配置されてもよい。例えば、図１１に示すように、コントローラ２６は、リモートコントローラ２６１と車載コントローラ２６２とを含んでもよい。リモートコントローラ２６１は、作業機械１の外部に配置されてもよい。例えば、リモートコントローラ２６１は、作業機械１の外部の管理センタに配置されてもよい。車載コントローラ２６２は、作業機械１に搭載されてもよい。入力装置２５は、作業機械１の外部に配置されてもよい。入力装置２５が作業機械１から省略されてもよい。その場合、運転室は、作業機械１から省略されてもよい。

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。例えば、作業パスデータを生成する処理と、目標軌道７０を決定する処理と、作業順序を決定する処理とが、リモートコントローラ２６１によって実行されてもよい。作業機１３への指令信号を出力する処理が、車載コントローラ２６２によって実行されてもよい。

目標軌道７０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、目標軌道７１−７５は、正面断面視において、横方向に対して傾斜していてもよい。すなわち、仮想平面ＰＬ１は、横方向に対して傾斜していてもよい。或いは、目標軌道７１−７５は、仮想平面ＰＬ１上に位置していなくてもよい。例えば、目標軌道７１−７５は、互いに異なる高さに位置していてもよい。目標軌道７６−８０についても、目標軌道７１−７５と同様である。

作業パスデータは、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、作業パスは、掘削壁Ａ４，Ａ５を含まなくてもよい。或いは、作業パスは、スロットＡ１−Ａ３を含まなくてもよい。作業パスは、掘削のために限らず、盛土などの他の作業のためのものであってもよい。

作業順序の決定方法は、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、第１スロットＡ１の次に、第３スロットＡ３の作業が行われてもよい。或いは、第２スロットＡ２の次に、第１掘削壁Ａ４の作業が行われてもよい。

コントローラ２６は、目標軌道７０に従う作業が完了するまで、同じ作業パスに対する作業を繰り返し行うように、作業機械１を制御してもよい。例えば、図１２は、第２層Ｌ２の第２スロットＡ２の掘削中に、作業機１３が目標軌道７７に届かなかったときの例を示している。

図１２に示すように、コントローラ２６は、上記の実施形態と同様に、６番目に第２層Ｌ２の第１スロットＡ１の作業を行う。次に、コントローラ２６は、７番目に第２層Ｌ２の第２スロットＡ２の作業を行う。このとき、作業機１３が目標軌道７７に届かず、第２層Ｌ２の第２スロットＡ２の底７７’が、第２層Ｌ２の第１スロットＡ１の底（目標軌道７６）よりも浅くなる。

この場合、コントローラ２６は、８番目に、第２層Ｌ２の第２スロットＡ２に対して、再び作業を行う。すなわち、コントローラ２６は、８番目に、再び目標軌道７７に従って作業機１３を移動させる。８番目の作業で第２スロットＡ２の目標軌道７７に従う作業が完了すると、コントローラ２６は、９番目に第３スロットＡ３に対する作業を行う。これにより、各スロットＡ１−Ａ３の深さが揃えられる。

本開示によれば、作業パスデータに基づいて、複数の作業パスの作業順序が決定される。それにより、作業機械によって、複数の作業パスに対して効率よく作業を行うことができる。

１ 作業機械
１３ 作業機
２９ プロセッサ
５０ 現況地形
７０ 目標軌道
Ａ１ 第１スロット
Ａ３ 第３スロット（最遠スロット）
Ａ４ 第１掘削壁
Ａ５ 第２掘削壁（最遠掘削壁）

Claims (18)

1. 作業機を含む作業機械の制御システムであって、
   プロセッサを備え、
   前記プロセッサは、
   作業現場の現況地形を示す現況地形データを取得し、
   前記作業機の幅を含む作業データを取得し、
   前記現況地形データと前記作業データとに基づいて、横方向に並ぶ複数の作業パスの位置を示す作業パスデータを生成し、
   前記作業パスデータに基づいて、前記複数の作業パスの作業順序を決定し、
   前記作業順序で前記作業パスに従って作業を行うように、前記作業機械を制御する、
   作業機械の制御システム。
2. 前記プロセッサは、
   少なくとも一部が前記現況地形よりも下方に位置する目標軌道を示す目標軌道データを取得し、
   前記作業パス毎に前記目標軌道に従って前記作業機を移動させるように前記作業機械を制御する、
   請求項１に記載の作業機械の制御システム。
3. 前記プロセッサは、
   前記現況地形の表面の下方に位置する複数の層に対して前記複数の作業パスを決定し、
   前記複数の層のうち上方に位置するものから順に、前記作業パスの前記作業順序を決定する、
   請求項１に記載の作業機械の制御システム。
4. 前記作業パスデータは、前記作業機械による作業の種類データを含み、
   前記プロセッサは、前記種類データに基づいて、前記複数の作業パスの作業順序を決定する、
   請求項１に記載の作業機械の制御システム。
5. 前記複数の作業パスは、複数のスロットと、前記複数のスロットの間に位置する少なくとも１つの掘削壁とを含み、
   前記種類データは、前記スロットの掘削と、前記掘削壁の掘削とを含む、
   請求項４に記載の作業機械の制御システム。
6. 前記プロセッサは、
   前記複数の作業パスを含む作業エリアを示すエリアデータを取得し、
   前記作業エリア内で前記複数のスロットへの作業の後に前記掘削壁の作業を行うように、前記作業順序を決定する、
   請求項５に記載の作業機械の制御システム。
7. 前記複数のスロットは、前記作業エリアの一方の端に位置する第１スロットと、前記作業エリアの他方の端に位置する最遠スロットとを含み、
   前記複数の作業パスは、前記複数のスロットの間にそれぞれ位置する複数の掘削壁を含み、
   前記複数の掘削壁は、前記第１スロットに最も近い第１掘削壁と、前記最遠スロットに最も近い最遠掘削壁とを含み、
   前記プロセッサは、
   前記第１スロットから前記最遠スロットまで、前記第１スロットに近い順に前記複数のスロットの前記作業順序を決定し、
   前記最遠スロットの後、前記最遠掘削壁から前記第１掘削壁まで、前記最遠掘削壁に近い順に前記複数の掘削壁の前記作業順序を決定する、
   請求項６に記載の作業機械の制御システム。
8. 前記プロセッサは、
   前記現況地形の表面の下方に位置する第１層と、前記第１層の下方に位置する第２層とに対して、前記第１スロットと前記最遠スロットとを含む前記複数のスロットと、前記第１掘削壁と最遠掘削壁とを含む前記複数の掘削壁とを決定する、
   請求項７に記載の作業機械の制御システム。
9. 前記プロセッサは、前記第１の層の前記第１掘削壁の後、前記第２層の前記第１スロットに対して作業を行うように前記作業順序を決定する、
   請求項８に記載の作業機械の制御システム。
10. 作業機を含む作業機械を制御するためにプロセッサによって実行される方法であって、
    作業現場の現況地形を示す現況地形データを取得することと、
    前記作業機の幅を含む作業データを取得することと、
    前記現況地形データと前記作業データとに基づいて、横方向に並ぶ複数の作業パスの位置を示す作業パスデータを生成することと、
    前記作業パスデータに基づいて、前記複数の作業パスの作業順序を決定することと、
    前記作業順序で前記作業パスに従って作業を行うように、前記作業機械を制御すること、
    を備える方法。
11. 少なくとも一部が前記現況地形よりも下方に位置する目標軌道を示す目標軌道データを取得することをさらに備え、
    前記作業機械を制御することは、前記作業パス毎に前記目標軌道に従って前記作業機を移動させるように前記作業機械を制御することを含む、
    請求項１０に記載の方法。
12. 前記現況地形の表面の下方に位置する複数の層に対して前記複数の作業パスを決定することをさらに備え、
    前記複数の層のうち上方に位置するものから順に、前記作業パスの前記作業順序が決定される、
    請求項１０に記載の方法。
13. 前記作業パスデータは、前記作業機械による作業の種類データを含み、
    前記種類データに基づいて、前記複数の作業パスの作業順序が決定される、
    請求項１０に記載の方法。
14. 前記複数の作業パスは、複数のスロットと、前記複数のスロットの間に位置する少なくとも１つの掘削壁とを含み、
    前記種類データは、前記スロットの掘削と、前記掘削壁の掘削とを含む、
    請求項１３に記載の方法。
15. 前記複数の作業パスを含む作業エリアを示すエリアデータを取得することをさらに備え、
    前記作業エリア内で前記複数のスロットへの作業の後に前記掘削壁の作業を行うように、前記作業順序が決定される、
    請求項１４に記載の方法。
16. 前記複数のスロットは、前記作業エリアの一方の端に位置する第１スロットと、前記作業エリアの他方の端に位置する最遠スロットとを含み、
    前記複数の作業パスは、前記複数のスロットの間にそれぞれ位置する複数の掘削壁を含み、
    前記複数の掘削壁は、前記第１スロットに最も近い第１掘削壁と、前記最遠スロットに最も近い最遠掘削壁とを含み、
    前記第１スロットから前記最遠スロットまで、前記第１スロットに近い順に、前記複数のスロットの前記作業順序が決定され、
    前記最遠スロットの後、前記最遠掘削壁から前記第１掘削壁まで、前記最遠掘削壁に近い順に、前記複数の掘削壁の前記作業順序が決定される、
    請求項１５に記載の方法。
17. 前記現況地形の表面の下方に位置する第１層と、前記第１層の下方に位置する第２層とに対して、前記第１スロットと前記最遠スロットとを含む前記複数のスロットと、前記第１掘削壁と最遠掘削壁とを含む前記複数の掘削壁とを決定することをさらに備える、
    請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１の層の前記第１掘削壁の後、前記第２層の前記第１スロットに対して作業を行うように前記作業順序が決定される、
    請求項１７に記載の方法。

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