JP2023147640A - work vehicle - Google Patents

Abstract

To provide a work vehicle capable of suppressing contact with obstacles in a work vehicle realizing steering by bending a vehicle body.SOLUTION: In a work vehicle including a front vehicle body, a rear vehicle body connected to the front vehicle body so as to be rotatable in a left and right direction, and a working machine provided in front of the front vehicle body, the front vehicle body and the rear vehicle body are provided so as to be bendable. The work vehicle also includes an obstacle detection device that detects a position and a shape of an obstacle existing around the work vehicle, and a control device that controls a bending angle of the front and rear vehicle bodies. The control device calculates a maximum vehicle body occupation area which is an area occupied by the work vehicle due to changes in the bending angle of the front and rear vehicle bodies. When it is determined that there is an obstacle in the maximum vehicle body occupation area, the control device calculates a distance between the work vehicle and the obstacle based on detection results from the obstacle detection device, calculates a limit value of the bending angle to prevent the work vehicle from coming into contact with the obstacle based on the calculated distance, and controls the bending angle of the front and rear vehicle bodies so that they do not exceed the limit value.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、ホイールローダ等の車体が屈曲して操舵される作業車両に関する。 The present invention relates to a work vehicle such as a wheel loader whose body is bent and steered.

例えば、作業機を構成するリフトアームと、リフトアームの先端に傾斜可能に取り付けられたバケットとを有し、このバケットにより土砂などを掬う掘削、掬った土砂の移動および掬った土砂の運搬車両などへの積み込みを行う、ホイールローダのような作業車両が知られている。ホイールローダは、作業機の他に車両を走行させるための走行装置及び車体の屈曲により操舵させる操舵装置を備えている。ホイールローダに取り付けられるバケットは、幅寸法が長いものが使用されることから移動する範囲の広い作業機を周囲の障害物に接触させないように走行を制御する必要がある。特に、自律運転機能を備えた作業車両においては障害物回避が要求される重要な機能となる。 For example, a working machine has a lift arm and a bucket tiltably attached to the tip of the lift arm, and the bucket is used for excavation to scoop up earth and sand, movement of the scooped earth and sand, and transportation of the scooped earth and sand, etc. Work vehicles, such as wheel loaders, are known for loading vehicles. In addition to the work equipment, the wheel loader includes a running device for driving the vehicle and a steering device for steering the vehicle by bending the vehicle body. Since the bucket attached to the wheel loader has a long width, it is necessary to control the movement of the working machine, which has a wide range of movement, so as not to come into contact with surrounding obstacles. Particularly, obstacle avoidance is an important function required for work vehicles equipped with autonomous driving functions.

このような障害物回避に係る従来技術としては、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、障害物近くの走行範囲を車両の横方向位置について狭く制限することにより車体と障害物の間隔を確保し、障害物との接触を回避する技術が開示されている。 As a conventional technique related to such obstacle avoidance, for example, the one described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses a technique for ensuring a distance between the vehicle body and the obstacle by narrowly restricting the driving range near the obstacle in terms of the lateral position of the vehicle, thereby avoiding contact with the obstacle.

国際公開第２０１７／１６３７９０号International Publication No. 2017/163790

しかしながら、上記従来技術においては、車体の代表位置と障害物の間隔を確保するのみであり、車体の幅方向の占有幅が変化するようなホイールローダ等の車両については考慮されていない。具体的には、車両の前輪と後輪の間の屈曲機構によって車体を屈曲させることで操舵を実現する屈曲式の作業車両においては、屈曲により車体の幅方向への張り出し量が変化するため、車体の幅方向位置について規制するのみでは障害物への接触を回避できない虞がある。特に、幅寸法が長いバケットを有した作業機を備えた作業車両においては、屈曲点から作業機までのオーバーハング量が大きくなるために屈曲による横方向への車体の張り出し量がより大きくなることから、障害物への接触回避はさらに難しくなる。 However, in the above-mentioned prior art, the distance between the representative position of the vehicle body and the obstacle is only ensured, and a vehicle such as a wheel loader in which the occupied width of the vehicle body in the width direction changes is not considered. Specifically, in a bendable work vehicle that achieves steering by bending the vehicle body using a bending mechanism between the front and rear wheels of the vehicle, the amount of protrusion of the vehicle body in the width direction changes due to bending. There is a possibility that contact with obstacles cannot be avoided only by regulating the position of the vehicle body in the width direction. In particular, in a work vehicle equipped with a work equipment that has a bucket with a long width dimension, the amount of overhang from the bending point to the work equipment becomes large, so the amount of lateral overhang of the vehicle body due to bending becomes larger. This makes it even more difficult to avoid contact with obstacles.

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、車体を屈曲させることで操舵を実現する作業車両において障害物への接触を抑制することができる作業車両を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a work vehicle that achieves steering by bending the vehicle body and can suppress contact with obstacles.

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、左右一対の車輪を有する前車体と、前記前車体に対して左右方向に回動可能に連結され、左右一対の車輪を有する後車体と、前記前車体の前方に設けられた作業機とを備え、前記前車体と前記後車体とが屈曲可能に設けられた作業車両において、前記作業車両の周囲に存在する障害物の位置及び形状を検出する障害物検出装置と、前記前車体と前記後車体の屈曲角を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記前車体と前記後車体の屈曲角の変化によって前記作業車両が占める領域である最大車体占有領域を演算し、前記最大車体占有領域に前記障害物が存在すると判定した場合には、前記障害物検出装置により検出された検出結果に基づいて前記作業車両と前記障害物との距離を算出し、算出された前記距離に基づいて前記作業車両が前記障害物と接触しない前記屈曲角の限界値を算出し、前記前車体と前記後車体の屈曲角が前記限界値を越えないように制御するものとする。 The present application includes a plurality of means for solving the above problems, and one example thereof is a front vehicle body having a pair of left and right wheels; A working vehicle including a rear vehicle body having wheels of An obstacle detection device that detects the position and shape of an obstacle; and a control device that controls the bending angle of the front vehicle body and the rear vehicle body; A maximum vehicle body occupation area, which is an area occupied by the work vehicle, is calculated based on the change, and if it is determined that the obstacle exists in the maximum vehicle body occupation area, based on the detection result detected by the obstacle detection device. A distance between the work vehicle and the obstacle is calculated, a limit value of the bending angle at which the work vehicle does not come into contact with the obstacle is calculated based on the calculated distance, and a limit value of the bending angle at which the work vehicle does not contact the obstacle is calculated. The bending angle shall be controlled so as not to exceed the limit value.

本発明によれば、車体を屈曲させることで操舵を実現する作業車両において障害物への接触を抑制することができる。 According to the present invention, contact with obstacles can be suppressed in a work vehicle that achieves steering by bending the vehicle body.

作業車両の一例であるホイールローダの外観を概略的に示す側面図である。FIG. 1 is a side view schematically showing the appearance of a wheel loader that is an example of a work vehicle. ホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically showing the overall configuration of a control device that controls the bending angle of a wheel loader, together with related configurations. 最大車体占有領域の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the maximum vehicle body occupation area. 車体の屈曲角の制御に係る処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process concerning control of the bending angle of a vehicle body. 作業車両が行う作業の一例として、ホッパへの土砂投入の様子を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing how earth and sand are put into a hopper as an example of work performed by a work vehicle. 第２の実施の形態に係るホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。It is a figure which shows schematically the whole structure of the control apparatus which controls the bending angle of the wheel loader based on 2nd Embodiment, together with related structure. 作業現場において自車両と他車両が稼働している様子を模式的に示す図である。FIG. 2 is a diagram schematically showing how the own vehicle and other vehicles are operating at a work site. ホイールローダにおける作業機の角度の違いによるオーバーハング量の違いを示す図である。It is a figure showing the difference in the amount of overhang due to the difference in the angle of the working machine in the wheel loader. オーバーハング量の違いによる最大車体占有領域の違いを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing differences in maximum vehicle body occupation area due to differences in overhang amount.

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、本実施の形態においては、作業車両の一例としてアーティキュレート式のホイールローダを示して説明するが、アーティキュレート式のダンプトラックのような他の作業車両においても本願発明を適用することが可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this embodiment, an articulated wheel loader will be described as an example of a work vehicle, but the present invention can also be applied to other work vehicles such as an articulated dump truck. It is.

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図５を参照しつつ説明する。 <First embodiment>
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5.

図１は、本実施の形態に係る作業車両の一例であるホイールローダの外観を概略的に示す側面図である。 FIG. 1 is a side view schematically showing the appearance of a wheel loader, which is an example of a work vehicle according to the present embodiment.

図１に示すように、ホイールローダ１は、左右一対の前輪４ａ（車輪）を有するフロントボディ１１（前車体）と、フロントボディ１１に対して左右方向に屈曲可能（回動可能）に連結され、左右一対の後輪４ｂ（車輪）を有するリアボディ１２（後車体）と、フロントボディ１１の前方に設けられたリフトアーム２及びバケット３からなる作業機とを備えたアーティキュレート式の作業車両である。リアボディ１２には、運転室５、エンジン６が載置されるエンジン室等が含まれる。なお、以降、フロントボディ１１やリアボディ１２、バケット３、前輪４ａ、後輪４ｂなど、ホイールローダ１を構成する部材をまとめて「車体」と称することがある。 As shown in FIG. 1, the wheel loader 1 has a front body 11 (front vehicle body) having a pair of left and right front wheels 4a (wheels), and is connected to the front body 11 so as to be bendable (rotatable) in the left and right direction. , an articulated work vehicle equipped with a rear body 12 (rear vehicle body) having a pair of left and right rear wheels 4b (wheels), and a work machine consisting of a lift arm 2 and a bucket 3 provided in front of the front body 11. be. The rear body 12 includes a driver's cab 5, an engine compartment in which an engine 6 is placed, and the like. Note that hereinafter, the members constituting the wheel loader 1, such as the front body 11, the rear body 12, the bucket 3, the front wheels 4a, and the rear wheels 4b, may be collectively referred to as a "vehicle body."

ホイールローダ１は、フロントボディ１１の前端に左右一対のリフトシリンダ７により上下方向に揺動自在に取り付けられた左右一対のリフトアーム２と、リフトアーム２の先端部分に上下方向に回転自在に連結されてバケットシリンダ８により上下方向に回動駆動されるバケット３とにより構成された作業機を有する。バケット３は、ベルクランク９及びバケットリンク１０を介して接続されたバケットシリンダ８の伸縮により上下方向に回動することで開口の向きが上下する。 The wheel loader 1 includes a pair of left and right lift arms 2 attached to the front end of a front body 11 by a pair of left and right lift cylinders 7 so as to be swingable in the vertical direction, and connected to the tip of the lift arms 2 so as to be rotatable in the vertical direction. The working machine includes a bucket 3 which is rotatably driven in the vertical direction by a bucket cylinder 8. The bucket 3 is rotated in the vertical direction by expansion and contraction of a bucket cylinder 8 connected via a bell crank 9 and a bucket link 10, so that the opening direction of the bucket 3 is moved up and down.

リフトシリンダ７は、ボトム室に圧油が供給されると伸長してリフトアーム２を上方向に回動（リフト上げ）させ、ロッド室に圧油が供給されると縮退してリフトアーム２を下方向に回動（リフト下げ）させる。バケットシリンダ８は、ボトム室に圧油が供給されると伸長してバケット３を上方向に回動（チルト）させ、ロッド室に圧油が供給されると縮退してバケット３を下方向に回動（ダンプ）させる。 When pressure oil is supplied to the bottom chamber, the lift cylinder 7 extends and rotates the lift arm 2 upward (lifting up), and when pressure oil is supplied to the rod chamber, it retracts and moves the lift arm 2. Rotate downward (lower lift). When pressure oil is supplied to the bottom chamber, the bucket cylinder 8 expands and rotates (tilts) the bucket 3 upward, and when pressure oil is supplied to the rod chamber, it retracts and moves the bucket 3 downward. Rotate (dump).

フロントボディ１１とリアボディ１２はセンターピン１３により左右方向に回転可能（屈曲可能）に接続されている。フロントボディ１１には左右一対の前輪４ａが設けられ、リアボディ１２には左右一対の後輪４ｂが設けられている。フロントボディ１１とリアボディ１２の接続部（センターピン１３の左右）には、フロントボディ１１とリアボディ１２との間に左右一対のステアリングシリンダ１４が設けられており、ステアリングシリンダ１４の伸縮によりフロントボディ１１とリアボディ１２が相対的に左右方向に回動することでホイールローダ１を操舵することができる。例えば、右側のステアリングシリンダ１４が縮退し、左側のステアリングシリンダ１４が伸長すると、ホイールローダ１は右側に屈曲する。また、右側のステアリングシリンダ１４が伸長し、左側のステアリングシリンダ１４が縮退すると、ホイールローダ１は左側に屈曲する。ホイールローダ１が屈曲したときの、センターピン１３回りの回転角を屈曲角と称し、屈曲していない状態をゼロとして右側への屈曲をプラスに取ることとする。 The front body 11 and the rear body 12 are connected by a center pin 13 so as to be rotatable (bendable) in the left-right direction. The front body 11 is provided with a pair of left and right front wheels 4a, and the rear body 12 is provided with a pair of left and right rear wheels 4b. A pair of left and right steering cylinders 14 are provided between the front body 11 and the rear body 12 at the connecting portion between the front body 11 and the rear body 12 (on the left and right sides of the center pin 13). The wheel loader 1 can be steered by relatively rotating the rear body 12 in the left and right directions. For example, when the right steering cylinder 14 retracts and the left steering cylinder 14 extends, the wheel loader 1 bends to the right. Furthermore, when the right steering cylinder 14 extends and the left steering cylinder 14 retracts, the wheel loader 1 bends to the left. The rotation angle around the center pin 13 when the wheel loader 1 is bent is referred to as a bending angle, with the unbent state being zero and the bending to the right being taken as a plus.

ホイールローダ１は、前輪４ａ及び後輪４ｂ（以降、まとめて車輪４ａ，４ｂと称することがある）を回転させることで走行を行う。一般的なトルコン式走行駆動システムを搭載したホイールローダ１では、前後の車輪４ａ，後輪４ｂは、エンジン６及び図示しないドライブトレーン、すなわちトルクコンバータ、変速機プロペラシャフトディファレンシャルなどを介して回転可能に接続されている。エンジン６によって発生したトルクをトルクコンバータ等で構成されるパワートレーンを介して車輪４ａ，４ｂに伝達することでホイールローダ１を前後に走行させることが出来る。また、ホイールローダ１の屈曲動作により、走行中の操舵を実現している。 The wheel loader 1 travels by rotating front wheels 4a and rear wheels 4b (hereinafter sometimes referred to collectively as wheels 4a and 4b). In a wheel loader 1 equipped with a general torque converter type traveling drive system, front and rear wheels 4a and rear wheels 4b are rotatable via an engine 6 and a drive train (not shown), such as a torque converter, a transmission propeller shaft differential, etc. It is connected. The wheel loader 1 can be driven forward and backward by transmitting the torque generated by the engine 6 to the wheels 4a, 4b via a power train composed of a torque converter and the like. Furthermore, the bending motion of the wheel loader 1 realizes steering while the vehicle is running.

ホイールローダ１の、例えば、運転室５の上部などのように周囲が見通せる位置には、ホイールローダ１の周囲の障害物の位置及び形状を検出する障害物検知装置１５が設置されている。障害物検知装置１５には、例えば、障害物の計測方法については周囲に照射したレーザ光の反射が戻るまでの時間により距離を、照射角度から方位を計測するＬｉＤＡＲや、主に複数の画像の解析から距離と方位を算出するカメラ等が用いられる。ただし、計測方法はこれらに限定されるものではなく、周囲障害物の距離と方位のデータ群から障害物の位置及び形状を計測可能であれば、他の計測方法を用いても良い。障害物検知装置１５の車体に対する取付位置は設計情報等から既知であるため、車体に対する障害物の相対位置を検知することが可能である。 An obstacle detection device 15 that detects the position and shape of obstacles around the wheel loader 1 is installed in a position of the wheel loader 1 where the surroundings can be seen, such as the upper part of the driver's cab 5, for example. The obstacle detection device 15 includes, for example, LiDAR, which measures the distance based on the time it takes for the laser beam irradiated on the surrounding area to return, and the direction from the irradiation angle, as well as LiDAR, which measures the direction from the irradiation angle, as well as a method for measuring obstacles. A camera or the like that calculates distance and direction from analysis is used. However, the measurement method is not limited to these, and other measurement methods may be used as long as the position and shape of the obstacle can be measured from the data group of the distance and direction of the surrounding obstacles. Since the mounting position of the obstacle detection device 15 with respect to the vehicle body is known from design information or the like, it is possible to detect the relative position of the obstacle with respect to the vehicle body.

運転室５後方のリアボディ１２の上部には、ホイールローダ１の作業現場における位置を検出する車***置計測装置１６が設けられている。車***置計測装置１６は、現場座標系（或いは、地球座標系）における座標を計測するものであり、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System、全球測位衛星システム）などである。車***置計測装置１６の車体に対する取付位置、すなわち、計測位置は設計情報等から既知であるため、現場座標系における車体の各部の位置を算出することが可能である。 A vehicle body position measuring device 16 is provided on the upper part of the rear body 12 behind the driver's cab 5 to detect the position of the wheel loader 1 at the work site. The vehicle body position measuring device 16 measures coordinates in a field coordinate system (or earth coordinate system), and is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System). Since the mounting position of the vehicle body position measuring device 16 on the vehicle body, that is, the measurement position is known from design information or the like, it is possible to calculate the position of each part of the vehicle body in the field coordinate system.

図２は、ホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the overall configuration of a control device that controls the bending angle of a wheel loader, together with related configurations.

図２に示すように、ホイールローダ１は、自律運転機能を実現する自律走行システム３００を有している。制御装置２００は、自律走行システム３００からの情報に基づいて、車体と障害物との位置関係を考慮したホイールローダ１の屈曲角（操舵角度）を算出し、算出した操舵角度を自律走行システム３００に返すことにより、障害物への接触をより確実に防止するものである。制御装置２００は、軌跡追従部２０１、障害物位置算出部２０２、障害物干渉判定部２０３、クリアランス算出部２０４、限界屈曲角算出部２０５、及び目標屈曲角設定部２０６を備えている。 As shown in FIG. 2, the wheel loader 1 includes an autonomous driving system 300 that realizes an autonomous driving function. The control device 200 calculates the bending angle (steering angle) of the wheel loader 1 in consideration of the positional relationship between the vehicle body and obstacles based on the information from the autonomous driving system 300, and uses the calculated steering angle to the autonomous driving system 300. By returning the vehicle to the ground, contact with obstacles can be more reliably prevented. The control device 200 includes a trajectory following section 201, an obstacle position calculation section 202, an obstacle interference determination section 203, a clearance calculation section 204, a limit bending angle calculation section 205, and a target bending angle setting section 206.

軌跡追従部２０１は、自律走行システム３００から提示されるホイールローダ１の走行軌跡に基づいて、ホイールローダ１が走行軌跡に追従する（走行軌跡に沿って走行する）ための車体の屈曲角を算出する。自律走行システム３００から提示される走行軌跡は、作業現場においてホイールローダ１が一連の作業において走行すべき経路であり、現場地図情報上に連続する座標情報などの形式で予め定められている。軌跡追従部２０１では、例えば、前方注視モデルに基づいた操舵量の算出を行う。これはホイールローダ１が進むべき通過点として、走行すべき走行軌跡上かつこれはホイールローダ１の前方に設定した前方注視点を決定し、前方注視点とこれはホイールローダ１の自己位置及び方位とを比較した方位差分に基づいて操舵量を決定する操舵モデルである。なお、軌跡追従のための操舵モデルは多数提案されており、操舵モデルは前方注視モデルに限定されるものではない。軌跡追従部２０１は、操舵モデル等で算出した操舵量から車体の屈曲角を算出し、目標屈曲角として目標屈曲角設定部２０６に出力する。 The trajectory following unit 201 calculates the bending angle of the vehicle body for the wheel loader 1 to follow the trajectory (travel along the trajectory) based on the trajectory of the wheel loader 1 presented from the autonomous driving system 300. do. The travel trajectory presented by the autonomous driving system 300 is a route along which the wheel loader 1 should travel in a series of operations at the work site, and is predetermined in the form of continuous coordinate information on site map information or the like. The trajectory following unit 201 calculates a steering amount based on a forward gaze model, for example. This determines the forward gaze point, which is set on the traveling trajectory and in front of the wheel loader 1, as the passing point where the wheel loader 1 should travel. This is a steering model that determines the amount of steering based on the azimuth difference between the two. Note that many steering models for tracking the trajectory have been proposed, and the steering model is not limited to the forward gaze model. The trajectory following unit 201 calculates the bending angle of the vehicle body from the steering amount calculated using a steering model or the like, and outputs the calculated bending angle to the target bending angle setting unit 206 as a target bending angle.

障害物位置算出部２０２は、障害物検知装置１５からの検知結果に基づいて、車体に対する障害物の相対的な位置および形状を算出する。障害物検知装置１５の車体に対する取付位置は設計情報等から既知であるため、障害物検知装置１５の検知結果から、車体に対する障害物の相対位置を算出することが可能である。障害物位置算出部２０２は、算出した障害物の位置及び形状を障害物干渉判定部２０３及びクリアランス算出部２０４に出力する。 The obstacle position calculation unit 202 calculates the relative position and shape of the obstacle with respect to the vehicle body based on the detection result from the obstacle detection device 15. Since the mounting position of the obstacle detection device 15 with respect to the vehicle body is known from design information or the like, it is possible to calculate the relative position of the obstacle with respect to the vehicle body from the detection result of the obstacle detection device 15. The obstacle position calculation unit 202 outputs the calculated position and shape of the obstacle to the obstacle interference determination unit 203 and the clearance calculation unit 204.

障害物干渉判定部２０３は、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、障害物と車体との干渉可能性の有無を判定する。 Obstacle interference determination section 203 determines whether there is a possibility of interference between an obstacle and the vehicle body, based on the calculation result from obstacle position calculation section 202 .

図３は、最大車体占有領域の例を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the maximum vehicle body occupation area.

障害物干渉判定部２０３は、例えば、図３に示すように、ホイールローダ１の車体の屈曲角が最大限に変化した場合、すなわち、屈曲角が０（ゼロ）の状態（基準線３０１参照）からセンターピン１３を中心に左最大屈曲時の車体の状態３０２から右最大屈曲時の車体の状態３０３への変化時に車体が通過する領域を最大車体占有領域３０４として演算し算出する。すなわち、最大車体占有領域３０４は、屈曲角の変化によってホイールローダ１の車体が占める領域、すなわち、車体を上面からみたときの平面上の車体が占める領域である。そして、最大車体占有領域３０４と障害物位置算出部２０２で算出された障害物の位置及び形状から求まる障害物の占有領域とが重複するか否かを判定することで、車体と障害物とが干渉する可能性があるか否かを判定する。障害物干渉判定部２０３は、判定結果を目標屈曲角設定部２０６に出力する。 For example, as shown in FIG. 3, the obstacle interference determination unit 203 determines when the bending angle of the vehicle body of the wheel loader 1 has changed to the maximum, that is, when the bending angle is 0 (zero) (see reference line 301). The area through which the vehicle body passes when changing from the vehicle body state 302 at maximum left bending to the vehicle body state 303 at maximum right bending with center pin 13 as the center is calculated as the maximum vehicle body occupation area 304. That is, the maximum vehicle body occupation area 304 is an area occupied by the vehicle body of the wheel loader 1 due to a change in the bending angle, that is, an area occupied by the vehicle body on a plane when the vehicle body is viewed from above. Then, by determining whether or not the maximum vehicle body occupation area 304 overlaps with the obstacle occupation area determined from the position and shape of the obstacle calculated by the obstacle position calculation unit 202, the vehicle body and the obstacle are Determine whether there is a possibility of interference. Obstacle interference determination section 203 outputs the determination result to target bending angle setting section 206 .

クリアランス算出部２０４は、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、現在の車体の状態（屈曲角）における車体と障害物との距離（クリアランス情報）を算出する。クリアランス算出部２０４は、現在の車体の屈曲状態における車体輪郭と障害物との最近傍距離をクリアランス情報として算出する。クリアランス情報では、車体から見て障害物が存在する向きについても符号などにより表現される。例えば、右屈曲を正と定義した場合には、車体の右側の障害物までの間隔を正、左側の障害物までの距離を負として表現する。クリアランス算出部２０４は、算出結果を限界屈曲角算出部２０５に出力する。 The clearance calculation unit 204 calculates the distance (clearance information) between the vehicle body and the obstacle in the current state of the vehicle body (bending angle) based on the calculation result from the obstacle position calculation unit 202. The clearance calculation unit 204 calculates the nearest distance between the vehicle body contour and the obstacle in the current bent state of the vehicle body as clearance information. In the clearance information, the direction in which the obstacle exists as seen from the vehicle body is also expressed by a code or the like. For example, if right bending is defined as positive, the distance to the obstacle on the right side of the vehicle body is expressed as positive, and the distance to the obstacle on the left side of the vehicle body is expressed as negative. The clearance calculation section 204 outputs the calculation result to the limit bending angle calculation section 205.

限界屈曲角算出部２０５は、クリアランス算出部２０４からの算出結果、すなわち、車体と障害物との間隔に基づいて、障害物に接触しない条件での車体の最大の屈曲角、すなわち、車体の屈曲角の限界値（限界屈曲角）を決定する。限界屈曲角算出部２０５は、算出結果を目標屈曲角設定部２０６に出力する。 Based on the calculation result from the clearance calculation unit 204, that is, the distance between the vehicle body and the obstacle, the limit bending angle calculation unit 205 calculates the maximum bending angle of the vehicle body without contacting an obstacle, that is, the bending of the vehicle body. Determine the corner limit value (limit bending angle). The limit bending angle calculation unit 205 outputs the calculation result to the target bending angle setting unit 206.

目標屈曲角設定部２０６は、障害物干渉判定部２０３の判定結果が、いかなる屈曲角においても周囲の障害物と車体とが干渉しない（干渉の可能性がない）とするものである場合には、軌跡追従部２０１から入力された目標屈曲角をそのまま採用し、目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００に出力する。一方で、障害物干渉判定部２０３の判定結果が、車体と障害物とが干渉する可能性があるとするものである場合には、限界屈曲角算出部２０５で算出された限界屈曲角に基づいて、目標屈曲角の制限を行う。すなわち、目標屈曲角設定部２０６は、軌跡追従部２０１から入力された目標屈曲角と限界屈曲角のうち同符号で絶対値の小さい側の角度を目標屈曲角の設定値として採用し、自律走行システム３００に出力する。 If the determination result of the obstacle interference determination unit 203 is that the vehicle body does not interfere with surrounding obstacles at any bending angle (there is no possibility of interference), the target bending angle setting unit 206 determines that the vehicle body does not interfere with surrounding obstacles at any bending angle. , the target bending angle input from the trajectory following unit 201 is adopted as is, and output to the autonomous driving system 300 as a set value of the target bending angle. On the other hand, if the judgment result of the obstacle interference judgment unit 203 is that there is a possibility that the vehicle body and the obstacle will interfere, the judgment result is based on the limit bending angle calculated by the limit bending angle calculation unit 205. Then, limit the target bending angle. That is, the target bending angle setting unit 206 adopts the angle with the same sign and smaller absolute value between the target bending angle and the limit bending angle input from the trajectory following unit 201 as the set value of the target bending angle, and performs autonomous driving. Output to system 300.

自律走行システム３００は、目標屈曲角設定部２０６にて設定された目標屈曲角に基づいて、ステアリングシリンダ１４を制御して車体の屈曲角を制御することにより、ホイールローダ１が走行軌跡を追従するよう所望の操舵を実現しつつ屈曲による障害物への接触を抑制する。 The autonomous driving system 300 controls the steering cylinder 14 to control the bending angle of the vehicle body based on the target bending angle set by the target bending angle setting unit 206, so that the wheel loader 1 follows the travel trajectory. This suppresses contact with obstacles due to bending while realizing the desired steering.

図４は、車体の屈曲角の制御に係る処理のフローチャートである。 FIG. 4 is a flowchart of processing related to control of the bending angle of the vehicle body.

図４に示すように、まず、軌跡追従部２０１は、軌跡に追従するための操舵屈曲角を算出する（ステップＳ４００）。 As shown in FIG. 4, the trajectory following section 201 first calculates a steering bending angle for following the trajectory (step S400).

次に、障害物検知装置１５は、障害物の位置及び形状を計測し、障害物位置算出部２０２は、車体に対する相対的な障害物の位置及び形状を算出する（ステップＳ４１０）
次に、障害物干渉判定部２０３は、障害物位置算出部２０２で算出した障害物の位置及び形状に基づいて、障害物と車体との干渉可能性の有無を判定し（ステップＳ４２０）、判定結果が障害物と車体との干渉が有るとするものであるか否かを判定する（ステップＳ４３０）。 Next, the obstacle detection device 15 measures the position and shape of the obstacle, and the obstacle position calculation unit 202 calculates the position and shape of the obstacle relative to the vehicle body (step S410).
Next, the obstacle interference determination unit 203 determines whether there is a possibility of interference between the obstacle and the vehicle body based on the position and shape of the obstacle calculated by the obstacle position calculation unit 202 (step S420), and determines It is determined whether the result indicates that there is interference between the obstacle and the vehicle body (step S430).

ステップＳ４３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、車体と障害物との干渉可能性無しと判定された場合には、目標屈曲角設定部２０６は、目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００から入力した操舵角（すなわち、目標屈曲角）を自律走行システム３００に返し（ステップＳ４６１）、自律走行システム３００は目標屈曲角設定部２０６からの目標屈曲角の設定値に基づいてステアリングシリンダ１４の制御を行い（ステップＳ４８０）、処理を終了する。 If the determination result in step S430 is NO, that is, if it is determined that there is no possibility of interference between the vehicle body and the obstacle, the target bending angle setting unit 206 sets the target bending angle setting value to the autonomous driving system 300. The steering angle (that is, the target bending angle) inputted from the controller is returned to the autonomous driving system 300 (step S461), and the autonomous driving system 300 adjusts the steering cylinder 14 based on the set value of the target bending angle from the target bending angle setting unit 206. Control is performed (step S480), and the process ends.

また、ステップＳ４３０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、車体と障害物との干渉可能性ありと判定された場合には、クリアランス算出部２０４は車体と障害物の間隔を算出し（ステップＳ４４０）、限界屈曲角算出部２０５は、算出された車体と障害物の間隔に基づき、車体が障害物に接触しない車体屈曲角の限界値（限界屈曲角）を決定する（ステップＳ４５０）。 Further, if the determination result in step S430 is YES, that is, if it is determined that there is a possibility of interference between the vehicle body and the obstacle, the clearance calculation unit 204 calculates the distance between the vehicle body and the obstacle (step S440). ), the limit bending angle calculation unit 205 determines a limit value (limit bending angle) of the vehicle body bending angle at which the vehicle body does not come into contact with the obstacle, based on the calculated distance between the vehicle body and the obstacle (step S450).

続いて、自律走行システム３００から入力された操舵角（目標屈曲角）が限界屈曲角よりも大きいか否かを判定し（ステップＳ４６０）、判定結果がＮＯの場合、すなわち、車体が障害物に接触しない場合には、目標屈曲角設定部２０６は、目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００から入力した操舵角（すなわち、目標屈曲角）を自律走行システム３００に返し（ステップＳ４６１）、自律走行システム３００は目標屈曲角設定部２０６からの目標屈曲角の設定値に基づいてステアリングシリンダ１４の制御を行い（ステップＳ４８０）、処理を終了する。 Next, it is determined whether the steering angle (target bending angle) input from the autonomous driving system 300 is larger than the limit bending angle (step S460), and if the judgment result is NO, that is, the vehicle body is If there is no contact, the target bending angle setting unit 206 returns the steering angle (that is, the target bending angle) input from the autonomous driving system 300 as the set value of the target bending angle to the autonomous driving system 300 (step S461), and The driving system 300 controls the steering cylinder 14 based on the set value of the target bending angle from the target bending angle setting unit 206 (step S480), and ends the process.

また、ステップＳ４６０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、車体が障害物に接触する可能性がある場合には、目標屈曲角設定部２０６は、限界屈曲角を上限として制限するため、限界屈曲角を目標屈曲角の設定値として自律走行システム３００に返し（ステップＳ４６１）、自律走行システム３００は目標屈曲角設定部２０６からの目標屈曲角の設定値に基づいてステアリングシリンダ１４の制御を行い（ステップＳ４８０）、処理を終了する。 Further, if the determination result in step S460 is YES, that is, if there is a possibility that the vehicle body will come into contact with an obstacle, the target bending angle setting unit 206 sets the limit bending angle as the upper limit. The angle is returned to the autonomous driving system 300 as the set value of the target bending angle (step S461), and the autonomous driving system 300 controls the steering cylinder 14 based on the set value of the target bending angle from the target bending angle setting unit 206 ( Step S480), the process ends.

以上のように構成した本実施の形態における効果、すなわち、車体と障害物との接触の抑制効果について説明する。 The effect of this embodiment configured as above, that is, the effect of suppressing contact between the vehicle body and an obstacle will be explained.

図５は、作業車両が行う作業の一例として、ホッパへの土砂投入の様子を模式的に示す図である。 FIG. 5 is a diagram schematically showing how earth and sand are put into a hopper as an example of work performed by a work vehicle.

図５に示すように、作業車両であるホイールローダ１の作業としては、土砂などの移動が最も重要な作業であり、例えば、ストックパイルの土砂を掘削・運搬してダンプトラックの荷台に積み込むという作業が代表的である。また、プラントなどへ材料となる土砂を投入する作業では、建屋に設置されたホッパ５０３への土砂投入作業も多く見られる。その場合、ダンプトラックのように積み込まれる対象の位置が積込む毎に変化する可能性はないが、ダンプトラックの荷台に比べて小さい領域に正確に土砂を投入しなければならない。また、ホッパ５０３は建屋の中に設置されることも多く、雨除けの屋根が設置されていることも多いため、ホッパ周囲には雨除けを支持する柱５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄなどが存在することもある。この場合には作業機のバケット３の幅と柱５０２ａ，５０２ｂ間の間隔に十分な余裕をとれない場合が多い。このようなホッパ５０３へのアプローチ走行時には、バケット３と建屋の間隔５０４は非常に狭く、操舵による横方向の張り出しによって車体が建屋に接触する可能性はかなり高い状況である。本実施の形態においては、このような作業環境において、バケット３と建屋（例えば、柱５０２ａ）の間隔５０４に基づいて、車体と障害物の接触が生じないように車体の屈曲角を制限することが出来るため、ホイールローダ１と建屋の柱５０２ａ等への接触を効果的に抑制することが可能となる。 As shown in Fig. 5, the most important work of the wheel loader 1, which is a working vehicle, is to move earth and sand. The work is representative. Further, in the work of putting earth and sand as materials into a plant or the like, work of putting earth and sand into a hopper 503 installed in a building is often seen. In this case, although there is no possibility that the position of the object to be loaded changes each time it is loaded, as is the case with a dump truck, it is necessary to accurately dump earth and sand into an area that is smaller than the bed of a dump truck. In addition, since the hopper 503 is often installed inside a building and often has a roof to protect it from rain, there are columns 502a, 502b, 502c, 502d, etc. around the hopper that support the rain protection. Sometimes I do. In this case, it is often not possible to provide a sufficient margin between the width of the bucket 3 of the working machine and the distance between the columns 502a and 502b. During such an approach run to the hopper 503, the distance 504 between the bucket 3 and the building is very narrow, and there is a high possibility that the vehicle body will come into contact with the building due to the lateral overhang caused by steering. In this embodiment, in such a work environment, the bending angle of the vehicle body is limited based on the distance 504 between the bucket 3 and the building (for example, the pillar 502a) to prevent contact between the vehicle body and obstacles. Therefore, it becomes possible to effectively suppress contact between the wheel loader 1 and the pillar 502a of the building.

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図６を参照しつつ説明する。 <Second embodiment>
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第１の実施の形態においては、自律走行システム３００により提示される走行軌跡に基づいて、車体の目標屈曲角を算出するように構成したのに対して、本実施の形態では、外部より与えられた操舵指令によって為された現在の屈曲角から将来の走行軌跡を予測し、予測された将来の走行軌跡周囲、すなわち走行によって車体が移動する軌跡周囲の車体可動範囲内において車体と障害物が干渉するか否かを判定することで、現在の車両周囲だけでなく将来の車両位置周囲の障害物との干渉の有無を判定するものである。また、本実施の形態においては、車体の屈曲角を決定する操舵指令が外部より与えられる構成であるため、自律走行を行う場合だけでなくオペレータによる手動操舵走行時にも適用が可能となる。 In the first embodiment, the target bending angle of the vehicle body is calculated based on the travel trajectory presented by the autonomous driving system 300, whereas in the present embodiment, the target bending angle of the vehicle body is The future traveling trajectory is predicted from the current bending angle made by the steering command, and the vehicle body and obstacles interfere with each other within the vehicle body movable range around the predicted future traveling trajectory, that is, the trajectory that the vehicle body will move during driving. By determining whether or not there is interference, it is determined whether or not there will be interference with obstacles not only around the current vehicle but also around the vehicle position in the future. Furthermore, in this embodiment, since the steering command for determining the bending angle of the vehicle body is given from the outside, it can be applied not only to autonomous driving but also to manually steered driving by an operator.

本実施の形態において、第１の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。 In this embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図６は、本実施の形態に係るホイールローダの屈曲角を制御する制御装置の全体構成を関連構成とともに概略的に示す図である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing the overall configuration of a control device for controlling the bending angle of the wheel loader according to the present embodiment, together with related configurations.

図６に示すように、ホイールローダ１は、運転機能を実現する走行システム３００Ａを有している。制御装置２００Ａは、運転室５に設置されたハンドル５０７からの情報に基づいて、車体と障害物との位置関係を考慮したホイールローダ１の屈曲角（操舵角度）を算出し、算出した操舵角度を走行システム３００Ａに出力することにより、障害物への接触をより確実に防止するものである。制御装置２００Ａは、走行軌跡予測部５０１、障害物位置算出部２０２、障害物干渉判定部２０３ａ、クリアランス算出部２０４ａ、限界屈曲角算出部２０５ａ、及び目標屈曲角設定部２０６ａを備えている。 As shown in FIG. 6, the wheel loader 1 has a travel system 300A that implements driving functions. The control device 200A calculates the bending angle (steering angle) of the wheel loader 1 in consideration of the positional relationship between the vehicle body and obstacles based on information from the handle 507 installed in the driver's cab 5, and calculates the calculated steering angle. By outputting this to the traveling system 300A, contact with obstacles can be more reliably prevented. The control device 200A includes a travel trajectory prediction section 501, an obstacle position calculation section 202, an obstacle interference determination section 203a, a clearance calculation section 204a, a limit bending angle calculation section 205a, and a target bending angle setting section 206a.

走行軌跡予測部５０１は、現在の車体屈曲角に基づき、ホイールローダ１の将来の走行軌跡の予測値を算出する。なお、ここでは詳述しないが、屈曲型の作業車両における旋回時の幾何学的関係から、走行軌跡の曲率は車体の屈曲角に概比例して算出されるため、例えば、この関係を用いて将来の走行軌跡の予測値を定式化可能である。走行軌跡予測部５０１は、算出した走行軌跡予測値を障害物干渉判定部２０３ａ及びクリアランス算出部２０４ａに出力する。 The travel trajectory prediction unit 501 calculates a predicted value of the future travel trajectory of the wheel loader 1 based on the current vehicle body bending angle. Although not detailed here, the curvature of the travel trajectory is calculated approximately in proportion to the bending angle of the vehicle body due to the geometrical relationship when turning in a bending type work vehicle. It is possible to formulate predicted values for future travel trajectories. The travel trajectory prediction unit 501 outputs the calculated travel trajectory prediction value to the obstacle interference determination unit 203a and the clearance calculation unit 204a.

障害物位置算出部２０２は、障害物検知装置１５からの検知結果に基づいて、車体に対する障害物の相対的な位置および形状を算出する。障害物検知装置１５の車体に対する取付位置は設計情報等から既知であるため、障害物検知装置１５の検知結果から、車体に対する障害物の相対位置を算出することが可能である。障害物位置算出部２０２は、算出した障害物の位置及び形状を障害物干渉判定部２０３ａ及びクリアランス算出部２０４ａに出力する。 The obstacle position calculation unit 202 calculates the relative position and shape of the obstacle with respect to the vehicle body based on the detection result from the obstacle detection device 15. Since the mounting position of the obstacle detection device 15 with respect to the vehicle body is known from design information or the like, it is possible to calculate the relative position of the obstacle with respect to the vehicle body from the detection result of the obstacle detection device 15. The obstacle position calculation unit 202 outputs the calculated position and shape of the obstacle to the obstacle interference determination unit 203a and the clearance calculation unit 204a.

障害物干渉判定部２０３ａは、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、走行軌跡予測部５０１からの走行軌跡予測値と照合し、障害物と車体との干渉可能性の有無を判定する。障害物干渉判定部２０３ａは、判定結果を目標屈曲角設定部２０６ａに出力する。 The obstacle interference determination unit 203a compares the calculation results from the obstacle position calculation unit 202 with the predicted travel trajectory from the travel trajectory prediction unit 501 to determine whether there is a possibility of interference between the obstacle and the vehicle body. do. Obstacle interference determining section 203a outputs the determination result to target bending angle setting section 206a.

クリアランス算出部２０４ａは、障害物位置算出部２０２からの算出結果に基づいて、走行軌跡予測部５０１からの走行軌跡予測値と照合し、将来の車体と障害物との距離（クリアランス情報）を算出する。クリアランス算出部２０４ａは、算出結果を限界屈曲角算出部２０５ａに出力する。 The clearance calculation unit 204a compares the calculation result from the obstacle position calculation unit 202 with the predicted travel trajectory value from the travel trajectory prediction unit 501, and calculates the future distance between the vehicle body and the obstacle (clearance information). do. The clearance calculation section 204a outputs the calculation result to the limit bending angle calculation section 205a.

限界屈曲角算出部２０５ａは、クリアランス算出部２０４ａからの算出結果、すなわち、将来の車体と障害物との間隔に基づいて、障害物に接触しない条件での車体の最大の屈曲角、すなわち、車体の屈曲角の限界値（限界屈曲角）を決定する。限界屈曲角算出部２０５ａは、算出結果を目標屈曲角設定部２０６ａに出力する。 The limit bending angle calculating section 205a calculates the maximum bending angle of the vehicle body without contacting an obstacle, based on the calculation result from the clearance calculating section 204a, that is, the future distance between the vehicle body and the obstacle. Determine the limit value of the bending angle (limit bending angle). The limit bending angle calculation unit 205a outputs the calculation result to the target bending angle setting unit 206a.

目標屈曲角設定部２０６ａは、障害物干渉判定部２０３ａの判定結果が、ホイールローダ１の予測される走行軌跡において周囲の障害物と車体とが干渉しない（干渉の可能性がない）とするものである場合には、ハンドル５０７から入力された目標屈曲角をそのまま採用し、目標屈曲角の設定値として走行システム３００Ａに出力する。一方で、障害物干渉判定部２０３ａの判定結果が、ホイールローダ１の予測される走行軌跡において車体と障害物とが干渉する可能性があるとするものである場合には、限界屈曲角算出部２０５ａで算出された限界屈曲角に基づいて、目標屈曲角の制限を行う。すなわち、目標屈曲角設定部２０６ａは、ハンドル５０７によって入力された目標屈曲角と限界屈曲角のうち同符号で絶対値の小さい側の角度を目標屈曲角の設定値として採用し、走行システム３００Ａに出力する。 The target bending angle setting unit 206a determines that the judgment result of the obstacle interference judgment unit 203a is that the surrounding obstacles and the vehicle body do not interfere with each other in the predicted travel trajectory of the wheel loader 1 (there is no possibility of interference). If so, the target bending angle input from the handle 507 is adopted as is, and is output to the traveling system 300A as the set value of the target bending angle. On the other hand, if the determination result of the obstacle interference determination unit 203a is that there is a possibility that the vehicle body and the obstacle will interfere in the predicted travel trajectory of the wheel loader 1, the limit bending angle calculation unit The target bending angle is limited based on the limit bending angle calculated in step 205a. That is, the target bending angle setting unit 206a adopts the angle with the same sign and smaller absolute value between the target bending angle and the limit bending angle input through the handle 507, and sets the target bending angle to the driving system 300A. Output.

走行システム３００Ａは、目標屈曲角設定部２０６ａにて設定された目標屈曲角に基づいて、ステアリングシリンダ１４を制御して車体の屈曲角を制御することにより、ホイールローダ１がオペレータの所望する操舵を実現しつつ屈曲による障害物への接触を抑制する。 The traveling system 300A controls the steering cylinder 14 to control the bending angle of the vehicle body based on the target bending angle set by the target bending angle setting unit 206a, so that the wheel loader 1 performs the steering desired by the operator. While achieving this, it also suppresses contact with obstacles due to bending.

その他の構成は第１の実施の形態と同様である。 Other configurations are similar to those of the first embodiment.

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In this embodiment configured as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

なお、本実施の形態においては、手動操舵走行を行う作業車両において障害物との干渉を回避する場合を例示しているが、操舵指令の入力を図示しない自律走行システムから与えるように構成することで、自律走行システムにも本願発明を適用可能である。 Note that although this embodiment exemplifies a case where a work vehicle that performs manual steering travel avoids interference with obstacles, it is also possible to configure the system so that the input of the steering command is given from an autonomous traveling system (not shown). Therefore, the present invention can also be applied to autonomous driving systems.

＜第１及び第２の実施の形態の変形例＞
本発明の第１及び第２の実施の形態の変形例について説明する。本変形例において、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を用い、説明を省略する。 <Modifications of the first and second embodiments>
Modifications of the first and second embodiments of the present invention will be described. In this modification, the same reference numerals are used for the same components as in the first and second embodiments, and the description thereof will be omitted.

第１及び第２の実施の形態においては、運転室５の上部など周囲が見通せる位置に、周囲に照射したレーザ光の反射が戻るまでの時間により距離を、照射角度から方位を計測するＬｉＤＡＲや、主に複数の画像の解析から距離と方位を算出するカメラ等の障害物検知装置１５を接地する場合を例示して説明した。これに対して、本変形例においては、予め作成した車両周囲地図に記載された障害物情報を用いる。 In the first and second embodiments, a LiDAR is installed in a position where the surroundings can be seen, such as the upper part of the driver's cab 5, and measures the distance based on the time it takes for the laser beam irradiated onto the surrounding area to return and the direction from the irradiation angle. , the case where the obstacle detection device 15, such as a camera, which calculates the distance and direction mainly from the analysis of a plurality of images, is grounded has been explained as an example. On the other hand, in this modification, obstacle information described in a pre-created vehicle surrounding map is used.

例えば、位置及び形状が予め明確に分かっている建屋などの固定障害物情報は予め地図に記載しておいて、自車両位置と照合することで周囲障害物の位置及び形状を再構成することが可能である。また、自車両に搭載していない障害物計測装置、具体的には周囲車両が収集した障害物情報であるとか、地上に固定した計測装置を用いて収集した障害物情報等を用いて作成した地図をデータ通信などを介して供給し、利用することも可能である。この場合、収集した障害物情報を集約して地図として統合する処理装置を、地上基地局に備えることなどが考えられる。 For example, information on fixed obstacles such as buildings whose positions and shapes are clearly known can be recorded on a map in advance, and the positions and shapes of surrounding obstacles can be reconstructed by comparing it with the own vehicle's position. It is possible. In addition, it is created using obstacle measuring devices not installed on the own vehicle, specifically obstacle information collected by surrounding vehicles, or obstacle information collected using measuring devices fixed on the ground. It is also possible to supply and use maps via data communication or the like. In this case, it is conceivable that the ground base station is equipped with a processing device that aggregates the collected obstacle information and integrates it into a map.

その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。 The other configurations are the same as those in the first and second embodiments.

以上のように構成した本変形例においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Even in this modified example configured as described above, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained.

なお、第１及び第２の実施の形態で示した障害物検知装置からの検知結果と、本変形例で示した地図上に予め記載した障害物情報とを併せて用いることで、障害物を検知するように構成しても良い。 Note that by using the detection results from the obstacle detection device shown in the first and second embodiments together with the obstacle information previously written on the map shown in this modification, obstacles can be detected. It may be configured to detect this.

＜第３の実施の形態＞
本発明の第３の実施の形態を図７を参照しつつ説明する。 <Third embodiment>
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

第１及び第２の実施の形態においては、運転室５の上部など周囲が見通せる位置に、周囲に照射したレーザ光の反射が戻るまでの時間により距離を、照射角度から方位を計測するＬｉＤＡＲや、主に複数の画像の解析から距離と方位を算出するカメラ等の障害物検知装置１５を接地する場合を例示して説明した。また、第１及び第２の実施の形態の変形例においては予め作成された地図に基づいて障害物情報を得るものとした。これに対して、本実施の形態は、自車両の近傍に存在する他の車両から無線通信手段などを介して送付される位置及び姿勢情報に基づいて、障害物情報を取得するものである。 In the first and second embodiments, a LiDAR is installed in a position where the surroundings can be seen, such as the upper part of the driver's cab 5, and measures the distance based on the time it takes for the laser beam irradiated onto the surrounding area to return and the direction from the irradiation angle. , the case where the obstacle detection device 15, such as a camera, which calculates the distance and direction mainly from the analysis of a plurality of images, is grounded has been explained as an example. Further, in the modified examples of the first and second embodiments, obstacle information is obtained based on a map created in advance. In contrast, in the present embodiment, obstacle information is acquired based on position and attitude information sent from other vehicles in the vicinity of the host vehicle via wireless communication means or the like.

本実施の形態においては、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。 In this embodiment, the same components as in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.

図７は、作業現場において自車両と他車両が稼働している様子を模式的に示す図である。 FIG. 7 is a diagram schematically showing how the own vehicle and other vehicles are operating at a work site.

図７に示すように、作業現場においては、自車両であるホイールローダ１などの作業車両の他に、ダンプトラック１Ａ，１Ｂなどの他の作業車両が稼働している。すなわち、作業現場においては、自車両であるホイールローダ１の周囲で協働して作業を遂行する他の作業車両が障害物となる状況も考えられる。例えば、自車両であるホイールローダ１が掘削移動した土砂などを運搬するダンプトラック１Ａ，１Ｂなどが障害物となる場合である。 As shown in FIG. 7, at the work site, in addition to work vehicles such as the own vehicle, such as the wheel loader 1, other work vehicles such as dump trucks 1A and 1B are operating. That is, at a work site, there may be a situation in which other work vehicles that cooperate to perform work around the wheel loader 1, which is the own vehicle, become obstacles. For example, there is a case where dump trucks 1A, 1B, etc. that transport earth and sand excavated and moved by the wheel loader 1, which is the own vehicle, become an obstacle.

自律作業を行う現場であれば、ダンプトラック１Ａ，１Ｂなどの他車両も自律走行をする必要性から、車***置計測装置１６ａ，１６ｂなどによって、それぞれの車両の自己位置及び姿勢情報を計測することが必須となる。若しくは、有人手動走行であっても車両管理の観点から位置及び姿勢情報を計測することが考えられる。 In a site where autonomous work is performed, other vehicles such as dump trucks 1A and 1B also need to run autonomously, so the self-position and posture information of each vehicle may be measured using vehicle body position measuring devices 16a and 16b. is required. Alternatively, it is conceivable to measure position and posture information from the viewpoint of vehicle management even in manned manual driving.

そこで、本実施の形態におけるホイールローダ１では、他の車両（ダンプトラック１Ａ，１Ｂなど）の位置及び姿勢情報と、予め分かっている当該車両の寸法情報とを通信装置９０５，９０５ａ，９０５ｂを介して取得し、取得した情報から他の車両の輪郭情報を算出し、障害物の位置及び形状を示す情報として用いる。そして、他の車両から取得した情報より得られる障害物情報と自車両であるホイールローダ１の輪郭情報（図３の最大車体占有領域３０４を参照）とを照合することで、車体（自車両）と障害物（他車両）の干渉可能性を判定することができる。 Therefore, in the wheel loader 1 according to the present embodiment, position and attitude information of other vehicles (dump trucks 1A, 1B, etc.) and dimension information of the vehicle that is known in advance are transmitted via communication devices 905, 905a, 905b. The contour information of other vehicles is calculated from the acquired information and used as information indicating the position and shape of the obstacle. Then, by comparing the obstacle information obtained from the information acquired from other vehicles with the contour information of the wheel loader 1 (see the maximum vehicle body occupation area 304 in FIG. 3), which is the own vehicle, the vehicle body (own vehicle) It is possible to determine the possibility of interference from obstacles (other vehicles).

その他の構成は第１及び第２の実施の形態、及びその変形例と同様である。 The other configurations are the same as the first and second embodiments and their modifications.

以上のように構成した本実施の形態においても第１及び第２の実施の形態、及びその変形例と同様の効果を得ることができる。 Also in this embodiment configured as above, the same effects as in the first and second embodiments and their modifications can be obtained.

＜第４の実施の形態＞
本発明の第４の実施の形態を図８及び図９を参照しつつ説明する。 <Fourth embodiment>
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 and 9.

本実施の形態においては、車体前後のオーバーハング量の変化を考慮して、最大車体占有領域を算出するものである。本実施の形態において、第１及び第２の実施の形態と同様の構成には同じ符号を付し、説明を省略する。 In this embodiment, the maximum vehicle body occupation area is calculated in consideration of changes in the amount of overhang at the front and rear of the vehicle body. In this embodiment, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof will be omitted.

図８は、ホイールローダにおける作業機の角度の違いによるオーバーハング量の違いを示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing the difference in overhang amount due to the difference in the angle of the working machine in the wheel loader.

図８に示すように、ホイールローダ１では、リフトアーム２及びバケット３により構成される作業機の角度によって車体の前方におけるオーバーハング量が変化する。例えば、センターピン１３の位置を基準とした場合、リフトアーム下げ時のオーバーハング量７１は、リフトアーム上げ時のオーバーハング量７２よりも大きくなる。また、オーバーハング量が変化すると、車体の大きさを用いてから求められる最大車体占有領域（例えば、図３の最大車体占有領域３０４を参照）も変化する。 As shown in FIG. 8, in the wheel loader 1, the amount of overhang at the front of the vehicle body changes depending on the angle of the working machine constituted by the lift arm 2 and the bucket 3. For example, when the position of the center pin 13 is used as a reference, the overhang amount 71 when the lift arm is lowered is larger than the overhang amount 72 when the lift arm is raised. Furthermore, when the overhang amount changes, the maximum vehicle body occupation area (for example, see maximum vehicle body occupation area 304 in FIG. 3) determined using the vehicle body size also changes.

図９は、オーバーハング量の違いによる最大車体占有領域の違いを示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the difference in the maximum vehicle body occupation area due to the difference in the overhang amount.

図９に示すように、リフトアーム下げ時のバケット３の位置８０２では、センターピン１３からの距離が遠くなるため、最大車体占有領域８０４が得られる。また、リフトアーム上げ時のバケット３の位置８０３は、センターピン１３からの距離が相対的に近くなるため、最大車体占有領域８０５が得られる。 As shown in FIG. 9, at the position 802 of the bucket 3 when the lift arm is lowered, the distance from the center pin 13 is long, so that the maximum vehicle body occupation area 804 is obtained. Further, since the position 803 of the bucket 3 when the lift arm is raised is relatively close to the center pin 13, the maximum vehicle body occupation area 805 is obtained.

そこで、例えば、リフトアーム２のフロントボディ１１側の回動軸に設けた角度センサ７０からの検出結果と、車体の寸法情報とに基づいてオーバーハング量を算出し、このオーバーハング量から最大車体占有領域を算出する。これにより、より正確な最大車体占有領域を算出することができる。また、このようにして算出した最大車体占有領域を用いることにより、障害物干渉判定部２０３，２０３ａでの判定をより高精度に行うことができる。 Therefore, for example, the overhang amount is calculated based on the detection result from the angle sensor 70 provided on the rotation axis of the lift arm 2 on the front body 11 side and the dimensional information of the vehicle body, and from this overhang amount, the maximum vehicle body Calculate the occupied area. This allows a more accurate maximum vehicle body occupation area to be calculated. Furthermore, by using the maximum vehicle body occupation area calculated in this way, the obstacle interference determination units 203 and 203a can make determinations with higher accuracy.

その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。 The other configurations are the same as those in the first and second embodiments.

以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 In this embodiment configured as described above, the same effects as in the first embodiment can be obtained.

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。 <Additional notes>
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications and combinations within the scope of the invention. Furthermore, the present invention is not limited to having all the configurations described in the above embodiments, but also includes configurations in which some of the configurations are deleted. Moreover, each of the above-mentioned configurations, functions, etc. may be realized in part or in whole by, for example, designing an integrated circuit. Furthermore, each of the above configurations, functions, etc. may be realized by software by a processor interpreting and executing a program for realizing each function.

１…ホイールローダ、１Ａ，１Ｂ…ダンプトラック、２…リフトアーム、３…バケット、４ａ…前輪、４ｂ…後輪、５…運転室、６…エンジン、７…リフトシリンダ、８…バケットシリンダ、９…ベルクランク、１０…バケットリンク、１１…フロントボディ、１２…リアボディ、１３…センターピン、１４…ステアリングシリンダ、１５…障害物検知装置、１６，１６ａ，１６ｂ…車***置計測装置、７０…角度センサ、７１，７２…オーバーハング量、２００，２００Ａ…制御装置、２０１…軌跡追従部、２０２…障害物位置算出部、２０３，２０３ａ…障害物干渉判定部、２０４，２０４ａ…クリアランス算出部、２０５，２０５ａ…限界屈曲角算出部、２０６，２０６ａ…目標屈曲角設定部、３００…自律走行システム、３００Ａ…走行システム、３０４…最大車体占有領域、５０１…走行軌跡予測部、５０２ａ，５０２ｂ，５０２ｃ，５０２ｄ…柱、５０３…ホッパ、５０４…間隔、５０７…ハンドル、８０４，８０５…最大車体占有領域、９０５，９０５ａ，９０５ｂ…通信装置 1... Wheel loader, 1A, 1B... Dump truck, 2... Lift arm, 3... Bucket, 4a... Front wheel, 4b... Rear wheel, 5... Cab, 6... Engine, 7... Lift cylinder, 8... Bucket cylinder, 9 ...Bell crank, 10...Bucket link, 11...Front body, 12...Rear body, 13...Center pin, 14...Steering cylinder, 15...Obstacle detection device, 16, 16a, 16b...Vehicle body position measurement device, 70...Angle sensor , 71, 72...Overhang amount, 200, 200A...Control device, 201...Trajectory following section, 202...Obstacle position calculation section, 203,203a...Obstacle interference determination section, 204,204a...Clearance calculation section, 205, 205a...Limit bending angle calculation unit, 206, 206a...Target bending angle setting unit, 300...Autonomous driving system, 300A...Driving system, 304...Maximum vehicle body occupation area, 501...Driving trajectory prediction unit, 502a, 502b, 502c, 502d ...Column, 503...Hopper, 504...Spacing, 507...Handle, 804, 805...Maximum vehicle body occupation area, 905, 905a, 905b...Communication device

Claims (6)

左右一対の車輪を有する前車体と、前記前車体に対して左右方向に回動可能に連結され、左右一対の車輪を有する後車体と、前記前車体の前方に設けられた作業機とを備え、前記前車体と前記後車体とが屈曲可能に設けられた作業車両において、
前記作業車両の周囲に存在する障害物の位置及び形状を検出する障害物検出装置と、
前記前車体と前記後車体の屈曲角を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、
前記前車体と前記後車体の屈曲角の変化によって前記作業車両が占める領域である最大車体占有領域を演算し、
前記最大車体占有領域に前記障害物が存在すると判定した場合には、
前記障害物検出装置により検出された検出結果に基づいて前記作業車両と前記障害物との距離を算出し、算出された前記距離に基づいて前記作業車両が前記障害物と接触しない前記屈曲角の限界値を算出し、前記前車体と前記後車体の屈曲角が前記限界値を越えないように制御することを特徴とする作業車両。 A front vehicle body having a pair of left and right wheels, a rear vehicle body rotatably connected to the front vehicle body in the left and right direction and having a pair of left and right wheels, and a working machine provided in front of the front vehicle body. , a work vehicle in which the front vehicle body and the rear vehicle body are provided to be bendable,
an obstacle detection device that detects the position and shape of obstacles existing around the work vehicle;
a control device that controls bending angles of the front vehicle body and the rear vehicle body,
The control device includes:
calculating a maximum vehicle body occupation area that is an area occupied by the work vehicle based on a change in the bending angle of the front vehicle body and the rear vehicle body;
If it is determined that the obstacle exists in the maximum vehicle body occupation area,
The distance between the work vehicle and the obstacle is calculated based on the detection result detected by the obstacle detection device, and the bending angle at which the work vehicle does not come into contact with the obstacle is determined based on the calculated distance. A work vehicle characterized in that a limit value is calculated and the bending angle of the front vehicle body and the rear vehicle body is controlled so as not to exceed the limit value. 請求項１記載の作業車両において、
前記制御装置は、
予め定めた走行軌跡に沿って前記作業車両が走行するように、前記前車体と前記後車体の屈曲角を制御する際に、前記屈曲角が前記限界値を越えないように制御することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The control device includes:
When controlling the bending angle of the front vehicle body and the rear vehicle body so that the work vehicle travels along a predetermined travel trajectory, the bending angle is controlled so as not to exceed the limit value. work vehicle. 請求項１記載の作業車両において、
前記制御装置は、
現在の屈曲角から将来の予測走行軌跡を算出し、
前記障害物検出装置からの検出結果と前記予測走行軌跡とに基づいて、前記作業車両と前記障害物との予想距離を算出し、
前記予想距離に基づいて、前記予測走行軌跡での走行によって前記作業車両が前記障害物と接触しない前記屈曲角の限界値を算出し、
前記屈曲角が前記限界値を越えないように制御することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 1,
The control device includes:
Calculate the predicted future travel trajectory from the current bending angle,
calculating an expected distance between the work vehicle and the obstacle based on the detection result from the obstacle detection device and the predicted travel trajectory;
Based on the predicted distance, calculate a limit value of the bending angle at which the work vehicle will not come into contact with the obstacle by traveling on the predicted travel trajectory;
A work vehicle characterized in that the bending angle is controlled so as not to exceed the limit value. 請求項２又は３に記載の作業車両において、
前記制御装置は、前記作業車両の周辺について予め作成された周囲地図に含まれる障害物の位置及び形状の情報を取得することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 2 or 3,
The work vehicle is characterized in that the control device acquires information on the positions and shapes of obstacles included in a surrounding map created in advance around the work vehicle. 請求項２又は３に記載の作業車両において、
前記制御装置は、前記作業車両の近傍に存在する他の作業車両から送信される前記他の作業車両の位置及び姿勢の情報に基づいて、障害物の位置及び形状の情報を取得することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 2 or 3,
The control device is characterized in that the control device acquires information on the position and shape of the obstacle based on information on the position and orientation of the other work vehicle transmitted from another work vehicle existing in the vicinity of the work vehicle. work vehicle. 請求項２又は３に記載の作業車両において、
前記制御装置は、前記作業車両の作業機の姿勢情報に基づいて、前記作業車両と前記障害物との距離を算出することを特徴とする作業車両。 The work vehicle according to claim 2 or 3,
A work vehicle, wherein the control device calculates a distance between the work vehicle and the obstacle based on posture information of a work implement of the work vehicle.

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