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WO2025022879A1 - 作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法 - Google Patents

作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法 Download PDF

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Publication number
WO2025022879A1
WO2025022879A1 PCT/JP2024/022159 JP2024022159W WO2025022879A1 WO 2025022879 A1 WO2025022879 A1 WO 2025022879A1 JP 2024022159 W JP2024022159 W JP 2024022159W WO 2025022879 A1 WO2025022879 A1 WO 2025022879A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
excavation
work
work machine
target
wheel loader
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2024/022159
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
高史 松山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
Publication of WO2025022879A1 publication Critical patent/WO2025022879A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/26—Indicating devices

Definitions

  • the disclosed work machine, system including the work machine, and method for controlling the work machine make it possible to avoid a decrease in work efficiency.
  • FIG. 1 is a side view of a wheel loader as an example of a work machine.
  • FIG. 2 is a plan view of the wheel loader shown in FIG. 1 .
  • 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system for a wheel loader.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an automatic control system for a wheel loader.
  • 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a communication system.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a travel path of a wheel loader performing excavation and loading work.
  • 10 is a flowchart showing the flow of a process for generating a travel route for a wheel loader.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an elevation model of an excavation target.
  • FIGS. 11A and 11B are diagrams illustrating a process for calculating the remaining amount of material.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a wheel loader moving forward empty.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a state in which the wheel loader has moved to an excavation position.
  • a wheel loader 1 will be described as an example of a work machine.
  • Fig. 1 is a side view of the wheel loader 1 as an example of a work machine.
  • Fig. 2 is a plan view of the wheel loader 1 shown in Fig. 1.
  • the wheel loader 1 mainly comprises a vehicle frame 2, a work implement 3, a traveling device 4, and a cab 5.
  • the vehicle body of the wheel loader 1 is made up of the vehicle frame 2, the cab 5, etc.
  • the vehicle body of the wheel loader 1 is equipped with the work implement 3 and the traveling device 4.
  • the main body of the wheel loader 1 (work machine main body) comprises the vehicle body and the traveling device 4.
  • the traveling device 4 allows the body of the wheel loader 1 to travel, and includes running wheels 4a, 4b.
  • the wheel loader 1 is a wheeled vehicle equipped with running wheels 4a, 4b on both the left and right sides of the body as rotating bodies for traveling.
  • the wheel loader 1 is self-propelled by driving the running wheels 4a, 4b to rotate, and can perform the desired work using the work machine 3.
  • the direction in which the wheel loader 1 travels straight ahead is referred to as the fore-and-aft direction of the wheel loader 1.
  • the side where the work machine 3 is arranged relative to the vehicle body frame 2 is referred to as the front direction
  • the side opposite the front direction is referred to as the rear direction.
  • the left-right direction of the wheel loader 1 is the direction perpendicular to the fore-and-aft direction when the wheel loader 1 is viewed in plan on a flat surface. Looking forward, the right and left sides in the left-and-right direction are the right direction and the left direction, respectively.
  • the up-and-down direction of the wheel loader 1 is the direction perpendicular to the plane defined by the fore-and-aft direction and the left-and-right direction.
  • the side with the ground is the bottom side
  • the side with the sky is the top side.
  • the vehicle body frame 2 includes a front frame 2a and a rear frame 2b.
  • the front frame 2a is disposed in front of the rear frame 2b.
  • the front frame 2a and the rear frame 2b are attached to each other by a center pin 10 so that they can move in the left-right direction.
  • a pair of left and right steering cylinders 11 are attached across the front frame 2a and rear frame 2b.
  • the steering cylinders 11 are hydraulic cylinders.
  • the steering cylinders 11 expand and contract using hydraulic oil from a steering pump (not shown), changing the direction of travel of the wheel loader 1 to the left or right.
  • the front frame 2a and rear frame 2b form the body frame 2 with an articulated structure.
  • the wheel loader 1 is an articulated work machine in which the front frame 2a and rear frame 2b are connected so that they can be bent.
  • the work implement 3 and a pair of running wheels (front wheels) 4a are attached to the front frame 2a.
  • the work implement 3 is attached to the front of the body of the wheel loader 1.
  • the work implement 3 is supported by the body of the wheel loader 1.
  • the work implement 3 is rotatably supported by the body frame 2, more particularly the front frame 2a.
  • the work implement 3 is disposed in front of the body frame 2.
  • the working machine 3 includes a boom 14.
  • the base end of the boom 14 is rotatably attached to the front frame 2a by a boom pin 9.
  • the boom 14 includes a left boom member 14L and a right boom member 14R.
  • the left boom member 14L and the right boom member 14R are joined by a joining member extending in the left-right direction so that they cannot move relative to each other, forming the boom 14 of an integral structure.
  • the boom pin 9 includes a pair of left and right boom pins 9L and 9R.
  • the boom 14 is rotatable relative to the front frame 2a around the left boom pin 9L and right boom pin 9R as the center of rotation.
  • the left boom pin 9L and right boom pin 9R support the working machine 3 rotatably relative to the vehicle frame 2.
  • the work machine 3 includes a bucket 6.
  • the bucket 6 is disposed at the tip of the work machine 3.
  • the bucket 6 is a working tool for excavation and loading.
  • the cutting edge 6a is the tip of the bucket 6.
  • the back surface 6b is part of the outer surface of the bucket 6.
  • the back surface 6b is formed as a flat surface.
  • the back surface 6b extends rearward from the cutting edge 6a.
  • the bucket 6 is rotatably attached to the boom 14 by a bucket pin 17 located at the tip of the boom 14.
  • the bucket 6 has a left boom attachment portion to which the left boom member 14L is attached, and a right boom attachment portion to which the right boom member 14R is attached.
  • the work machine 3 further includes a bell crank 18 and a link 15.
  • the bell crank 18 is rotatably supported at its approximate center on the boom 14 by a support pin 18a located approximately in the longitudinal center of the boom 14.
  • the link 15 is connected to a connecting pin 18c provided at the lower end (tip) of the bell crank 18.
  • the link 15 connects the bell crank 18 to the bucket 6.
  • the bell crank 18 and the link 15 are disposed between the left boom member 14L and the right boom member 14R in the left-right direction.
  • the front frame 2a and the boom 14 are connected by a pair of boom cylinders 16.
  • the boom cylinders 16 are hydraulic cylinders.
  • the boom cylinders 16 rotate the boom 14 up and down around the boom pin 9.
  • the base end of the boom cylinder 16 is attached to the front frame 2a.
  • the tip of the boom cylinder 16 is attached to the boom 14.
  • the boom cylinder 16 is a hydraulic actuator that moves the boom 14 up and down relative to the front frame 2a. As the boom 14 rises and falls, the bucket 6 attached to the tip of the boom 14 also rises and falls.
  • the bucket cylinder 19 connects the bell crank 18 and the front frame 2a.
  • the base end of the bucket cylinder 19 is attached to the front frame 2a.
  • the tip of the bucket cylinder 19 is attached to a connecting pin 18b provided at the upper end (base end) of the bell crank 18.
  • the bucket cylinder 19 is a hydraulic actuator that rotates the bucket 6 up and down relative to the boom 14.
  • the bucket cylinder 19 is a tool cylinder that drives the bucket 6.
  • the bucket cylinder 19 rotates the bucket 6 around the bucket pin 17.
  • the bucket 6 is configured to be movable relative to the boom 14.
  • the bucket 6 is configured to be movable relative to the front frame 2a.
  • the boom cylinder 16 and the bucket cylinder 19 constitute a work machine actuator that drives the work machine 3.
  • a cab 5 in which the operator sits, and a pair of running wheels (rear wheels) 4b are attached to the rear frame 2b.
  • the box-shaped cab 5 is disposed behind the boom 14.
  • the cab 5 is mounted on the rear frame 2b.
  • the cab 5 is placed on the vehicle body frame 2. Inside the cab 5, there is a seat in which the operator of the wheel loader 1 sits, an operating device 8 (described later), and the like.
  • the cab 5 is provided with a perception device 111.
  • the perception device 111 is arranged, for example, on the ceiling of the cab 5.
  • the perception device 111 is mounted, for example, on the top surface of the cab 5.
  • the perception device 111 is arranged, for example, at the front of the cab 5.
  • the perception device 111 is attached to the cab 5 facing forward, for example, and is capable of acquiring information about the area in front of the cab 5. Details of the perception device 111 will be described later.
  • Length L9 shown in FIG. 2 is the length from the left end to the right end of the bucket 6 in the left-right direction (bucket width).
  • the widthwise center 6c of the bucket 6 is the center point of the bucket 6 in the left-right direction.
  • Length L9 is included in the dimensions of the work machine 3.
  • Length L9 is included in the specification values of the wheel loader 1.
  • the specification values of the wheel loader 1 are unique values for each individual wheel loader 1, and are stored in the vehicle controller 50 described below.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a schematic configuration of a control system that controls the wheel loader 1.
  • the engine 21 is a drive source that generates the driving force for driving the work machine 3 and the traveling device 4, and is, for example, a diesel engine.
  • a motor driven by an electricity storage device may be used as the drive source, or both the engine and the motor may be used.
  • the output of the engine 21 is controlled by adjusting the amount of fuel injected into the cylinder of the engine 21.
  • the wheel loader 1 is equipped with a vehicle body controller 50.
  • the vehicle body controller 50 includes an engine controller 60, a transmission controller 70, and a work machine controller 80.
  • the operating device 8 is provided in the cab 5.
  • the operating device 8 is operated by the operator.
  • the operating device 8 is equipped with multiple types of operating members that the operator operates to operate the wheel loader 1.
  • the operating device 8 includes an accelerator pedal 41 and a work equipment operating lever 42.
  • the operating device 8 may also include a steering handle, a shift lever, etc., which are not shown.
  • the accelerator pedal 41 is operated to set a target rotation speed of the engine 21.
  • the engine controller 60 controls the output of the engine 21 based on the amount of operation of the accelerator pedal 41.
  • the amount of operation (amount of depression) of the accelerator pedal 41 is increased, the output of the engine 21 increases.
  • the amount of operation of the accelerator pedal 41 is decreased, the output of the engine 21 decreases.
  • the transmission controller 70 controls the transmission 23 based on the amount of operation of the accelerator pedal 41.
  • the work machine operation lever 42 is operated to operate the work machine 3.
  • the work machine controller 80 controls the electromagnetic proportional control valves 35, 36 based on the amount of operation of the work machine operation lever 42.
  • the work machine controller 80, or the vehicle controller 50 including the work machine controller 80 corresponds to an example of a "machine controller" that controls the work machine.
  • the electromagnetic proportional control valve 35 retracts the bucket cylinder 19 and switches the main valve 32 so that the bucket 6 moves in the dump direction (the direction in which the blade tip of the bucket 6 moves down).
  • the electromagnetic proportional control valve 35 also switches the main valve 32 so that the bucket cylinder 19 extends and the bucket 6 moves in the tilt direction (the direction in which the blade tip of the bucket 6 moves up).
  • the electromagnetic proportional control valve 36 retracts the boom cylinder 16 and switches the main valve 32 so that the boom 14 moves down.
  • the electromagnetic proportional control valve 36 also switches the main valve 32 so that the boom cylinder 16 extends and the boom 14 moves up.
  • the machine monitor 51 displays various information upon receiving command signals from the vehicle body controller 50.
  • the various information displayed on the machine monitor 51 may be, for example, information relating to the work being performed by the wheel loader 1, vehicle body information such as the remaining fuel level, cooling water temperature, and hydraulic oil temperature, and surrounding images captured of the area around the wheel loader 1.
  • the machine monitor 51 may be a touch panel, in which case a signal generated when the operator touches a part of the machine monitor 51 is output from the machine monitor 51 to the vehicle body controller 50.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of an automatic control system for the wheel loader 1.
  • the automation controller 100 is configured to be capable of transmitting and receiving signals to and from the vehicle controller 50 described with reference to FIG. 3.
  • the automation controller 100 is also configured to be capable of transmitting and receiving signals to and from the external environment information acquisition unit 110.
  • the external environment information acquisition unit 110 has a perception device 111 and a position information acquisition device 112.
  • the perception device 111 and the position information acquisition device 112 are mounted on the wheel loader 1.
  • the perception device 111 acquires information about the surroundings of the wheel loader 1. As shown in FIG. 1, the perception device 111 is attached, for example, to the front of the top surface of the cab 5. The perception device 111 detects objects at the work site where the wheel loader 1 is working, for example objects around (in front of) the main body of the wheel loader 1 (work machine main body), specifically, the excavation target being excavated by the work machine 3. The perception device 111 corresponds to an example of a "sensor".
  • the perception device 111 detects the direction of an object outside the wheel loader 1 and the distance to the object in a non-contact manner.
  • the perception device 111 is, for example, a LiDAR (Light Detection and Ranging) device that emits laser light to acquire information about the object.
  • the perception device 111 may be a visual sensor including a camera.
  • the perception device 111 may be a Radar (Radio Detection and Ranging) device that acquires information about the object by emitting radio waves.
  • the perception device 111 may be an infrared sensor.
  • the position information acquisition device 112 acquires information on the current position of the wheel loader 1.
  • the position information acquisition device 112 uses a satellite positioning system to acquire position information of the wheel loader 1 in a global coordinate system based on the Earth.
  • the position information acquisition device 112 uses GNSS (Global Navigation Satellite Systems) and has a GNSS receiver.
  • the satellite positioning system calculates the position of the GNSS receiver antenna based on the positioning signal received by the GNSS receiver from a satellite, and calculates the position of the wheel loader 1.
  • the external environment information of the wheel loader 1 obtained by the sensor device 111 and the position information of the wheel loader 1 obtained by the position information acquisition device 112 are input to the automation controller 100.
  • the vehicle body controller 50 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle information acquisition unit 120, and receives information about the wheel loader 1 acquired by the vehicle information acquisition unit 120.
  • the vehicle information acquisition unit 120 is made up of various sensors mounted on the wheel loader 1.
  • the vehicle information acquisition unit 120 has an articulation angle sensor 121, a vehicle speed sensor 122, a boom angle sensor 123, a bucket angle sensor 124, and a boom cylinder pressure sensor 125.
  • the articulation angle sensor 121 detects the articulation angle, which is the angle between the front frame 2a and the rear frame 2b, and generates a signal of the detected articulation angle.
  • the articulation angle sensor 121 outputs the articulation angle signal to the vehicle controller 50.
  • the vehicle speed sensor 122 detects the travel speed of the wheel loader 1 caused by the traveling device 4, for example, by detecting the rotational speed of the output shaft of the transmission 23, and generates a signal of the detected vehicle speed.
  • the vehicle speed sensor 122 outputs the vehicle speed signal to the vehicle body controller 50.
  • the vehicle speed sensor 122 corresponds to an example of a travel sensor that detects the progress of the traveling device 4 (traveling body).
  • the boom angle sensor 123 is composed of, for example, a rotary encoder attached to the boom pin 9, which is the mounting part of the boom 14 to the vehicle body frame 2.
  • the boom angle sensor 123 detects the angle of the boom 14 relative to the horizontal direction (boom angle) and generates a signal of the detected angle of the boom 14.
  • the boom angle sensor 123 outputs the signal of the angle of the boom 14 to the vehicle body controller 50.
  • the bucket angle sensor 124 is composed of, for example, a rotary encoder provided on the support pin 18a, which is the rotation axis of the bell crank 18.
  • the bucket angle sensor 124 detects the angle of the bell crank 18 relative to the boom 14 (bell crank angle) and generates a signal of the detected angle of the bell crank 18.
  • the vehicle information acquisition unit 120 or the vehicle body controller 50 calculates the angle of the bucket 6 relative to the boom 14 (bucket angle) from the detected angle of the bell crank 18.
  • the boom angle sensor 123 and the bucket angle sensor 124 correspond to an example of a work machine attitude sensor that detects the attitude of the work machine 3.
  • the boom angle sensor 123 may be a stroke sensor arranged in the boom cylinder 16.
  • the bucket angle sensor 124 may be a potentiometer or a proximity switch attached to the bucket pin 17, or may be a stroke sensor arranged in the bucket cylinder 19.
  • the boom cylinder pressure sensor 125 detects the pressure on the bottom side of the boom cylinder 16 (boom bottom pressure) and generates a signal of the detected boom bottom pressure.
  • the boom bottom pressure is high when the bucket 6 is loaded and low when it is empty.
  • the boom cylinder pressure sensor 125 outputs a boom bottom pressure signal to the vehicle controller 50.
  • the vehicle body controller 50 outputs the information input from the vehicle information acquisition unit 120 to the automation controller 100.
  • the automation controller 100 inputs the detection values of the vehicle speed sensor 122, boom angle sensor 123, and bucket angle sensor 124 via the vehicle body controller 50.
  • the actuator 140 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle body controller 50.
  • the actuator 140 is driven upon receiving a command signal from the vehicle body controller 50.
  • the actuator 140 includes a brake EPC (electromagnetic proportional control valve) 141 for actuating the brakes of the traveling device 4, a steering EPC 142 for adjusting the traveling direction of the wheel loader 1, a work machine EPC 143 for operating the work machine 3, and an HMT (Hydraulic Mechanical Transmission) 144.
  • EPC electromechanical proportional control valve
  • the electromagnetic proportional control valves 35, 36 shown in FIG. 3 constitute the work machine EPC 143.
  • the transmission 23 shown in FIG. 3 is realized as an HMT 144 that utilizes electronic control.
  • the transmission 23 may be a hydrostatic transmission (HST).
  • the power transmission device that transmits power from the engine 21 to the running wheels 4a, 4b may include an electric drive device such as a diesel-electric system, or may include any combination of an HMT, an HST, and an electric drive device.
  • the transmission controller 70 has a brake control unit 71 and an accelerator control unit 72.
  • the brake control unit 71 outputs a command signal to the brake EPC 141 to control the operation of the brakes.
  • the accelerator control unit 72 outputs a command signal to the HMT 144 to control the vehicle speed.
  • the work machine controller 80 has a steering control unit 81 and a work machine control unit 82.
  • the steering control unit 81 outputs a command signal to the steering EPC 142 to control the traveling direction of the wheel loader 1.
  • the work machine control unit 82 outputs a command signal to the work machine EPC 143 to control the operation of the work machine 3.
  • the automation controller 100 corresponds to an example of a "management controller” that recognizes the state of the excavation target being excavated by the work machine 3 and determines the work of the work machine.
  • the automation controller 100 has a position estimation unit 101, a path planning unit 102, and a path following control unit 103.
  • the position estimation unit 101 estimates the self-position of the wheel loader 1 based on the position information acquired by the position information acquisition device 112.
  • the position estimation unit 101 also recognizes the target position based on the external world information acquired by the perception device 111.
  • the target position is, for example, an excavation position in an excavation target where the wheel loader 1 excavates the excavation target with the bucket 6.
  • the target position is, for example, a loading position in a loading target, which is the relative position of the work machine 3 (bucket 6) with respect to the loading target when loading material into the loading target.
  • the perception device 111 may recognize the target position and input it to the automation controller 100, or the position estimation unit 101 may recognize the target position based on the detection result detected by the perception device 111.
  • the path planning unit 102 generates an optimal route for the wheel loader 1 when the wheel loader 1 is automatically controlled.
  • the optimal route includes the route for travel by the traveling device 4 and the route for operation of the work machine 3.
  • the path planning unit 102 generates an optimal route that connects the current position of the wheel loader 1 with the target position to which the wheel loader 1 is heading.
  • the path planning unit 102 generates a travel path for the wheel loader 1 moving forward empty toward the excavation target while performing excavation and loading work.
  • the path planning unit 102 generates a path for the operation of the work machine 3 during excavation work.
  • the path planning unit 102 generates a travel path for the wheel loader 1 moving backwards with a load and away from the excavation target, and a path for the operation of the work machine 3 while moving backwards with a load.
  • the path planning unit 102 generates a travel path for the wheel loader 1 moving forward with a load toward the loading target, and a path for the operation of the work machine 3 while moving forward with a load.
  • the path planning unit 102 generates a path for the operation of the work machine 3 that unloads the material scooped up in the bucket 6 onto the loading target.
  • the path planning unit 102 generates a travel path for the wheel loader 1 moving backwards empty and away from the loading target, and a path for the operation of the work machine 3 while moving backwards with a load.
  • the path following control unit 103 commands the operation of the traveling device 4 and the work machine 3.
  • the path following control unit 103 controls the accelerator, brake, and steering so that the wheel loader 1 travels following the optimal path generated by the path planning unit 102.
  • the path following control unit 103 outputs a command signal to the brake control unit 71, accelerator control unit 72, and steering control unit 81 to cause the wheel loader 1 to travel along the optimal path.
  • the path following control unit 103 controls the boom cylinder 16 and bucket cylinder 19 so that the work machine 3 operates along the optimal path generated by the path planning unit 102.
  • the path following control unit 103 outputs a command signal to the work machine control unit 82 to cause the work machine 3 to move along the optimal path.
  • the interface 130 is configured to be able to send and receive signals to and from the vehicle controller 50.
  • the interface 130 has an automation changeover switch 131, an engine emergency stop switch 132, and a mode lamp 133.
  • the automation changeover switch 131 is operated by an operator. By operating the automation changeover switch 131, the operator switches between manually operating the wheel loader 1 and automatically controlling the wheel loader 1.
  • the engine emergency stop switch 132 is operated by the operator. When an event occurs that requires an emergency stop of the engine 21, the operator operates the engine emergency stop switch 132. Signals indicating the operation of the automation changeover switch 131 and the engine emergency stop switch 132 are input to the vehicle body controller 50.
  • the mode lamp 133 indicates whether the wheel loader 1 is currently in a mode in which the operator manually controls the vehicle, or in a mode in which the vehicle is automatically controlled.
  • a command signal is output from the vehicle body controller 50 to the mode lamp 133 to control the lighting of the lamp.
  • the automation controller 100 is also configured to be able to send and receive signals to and from the communication device 150.
  • the automatic control system of the wheel loader 1 is configured to be able to transmit information held by the automation controller 100 to the outside via the communication device 150.
  • FIG. 5 is a block diagram showing the schematic configuration of the communication system.
  • the automation controller 100 shown in FIG. 4 transmits information to the external controller 400 via the communication device 150.
  • the external controller 400 is provided outside the wheel loader 1. Based on the information received from the automation controller 100, the external controller 400 transmits a command signal to the communication device 350 of the transport machine 300.
  • the transport machine 300 is a machine that transports materials, such as a dump truck or a belt conveyor.
  • the external controller 400 may be placed at the work site of the wheel loader 1, or may be placed in a remote location away from the work site of the wheel loader 1.
  • the external controller 400 may be a portable device.
  • the external controller 400 may be a portable device that can be carried and used by a worker, such as a laptop computer, tablet computer, or smartphone.
  • the wheel loader 1 of the embodiment performs excavation and loading work by scooping material into a bucket 6 and loading the material in the bucket 6 into a loading target such as a dump truck.
  • the material is soil, rocks, ore, wood chips, etc. that has been excavated at a work site or transported to the work site by a transport machine such as a dump truck or a ship.
  • FIG 6 is a schematic diagram showing the travel path of a wheel loader 1 performing excavation and loading work.
  • the excavation target 200 shown in Figure 6 is a pile of material that is excavated and scooped up by the bucket 6 of the work implement 3 of the wheel loader 1.
  • the work site shown in Figure 6 has multiple (two) stockyards 220A, 220B.
  • the excavation target 200 is accumulated in stockyard 220A and stockyard 220B.
  • the same type of material is accumulated in stockyard 220A and stockyard 220B.
  • the digging position PA is the position to which the widthwise center 6c ( Figure 2) of the bucket 6 should head when the wheel loader 1 excavates material in the stockyard 220A.
  • the digging position PB is the position to which the widthwise center 6c of the bucket 6 should head when the wheel loader 1 excavates material in the stockyard 220B.
  • the wheel loader 1 excavating the excavation target 200 can select, as the digging positions PA and PB, positions that minimize the forward travel distance toward the excavation target 200 in order to scoop up material into the bucket 6 and load a certain amount of material onto the work machine 3, typically to fully load the bucket 6 with material.
  • the loading object 500 is a container into which the material loaded on the work machine 3 (bucket 6) is loaded.
  • Examples of the loading object 500 include the vessel of a dump truck and a hopper disposed above a belt conveyor.
  • the loading object 500 has a structure capable of receiving material.
  • the loading position PD is the position to which the widthwise center 6c of the bucket 6 should be directed when loading material into the loading object 500.
  • a travel path for the wheel loader 1 is generated so that the wheel loader 1 performing excavation and loading work travels in a V-shape.
  • V-shape travel is a typical travel path for the wheel loader 1 when performing excavation and loading work, and the travel path of the wheel loader 1 forms a V shape.
  • the travel distance of the wheel loader 1 is minimized, making it an efficient travel path.
  • the turning position PC is the position where the wheel loader 1 switches its traveling direction from reverse to forward. After excavating the excavation target 200, the wheel loader 1 reverses, switches its traveling direction at the turning position PC, and moves forward toward the loading target 500. After loading the material into the loading target 500, the wheel loader 1 reverses, switches its traveling direction at the turning position PC, and moves forward toward the stockyards 220A, 220B.
  • the wheel loader 1 plunges the blade tip 6a of the bucket 6 into the excavation target 200 and stops forward travel.
  • This excavation (plunging) operation causes the blade tip 6a of the bucket 6 to dig into the excavation target 200.
  • the boom 14 and bucket 6 rise and the bucket 6 tilts back.
  • This excavation (scooping) operation scoops up the excavation target 200 into the bucket 6. In this way, the wheel loader 1 performs the excavation operation.
  • the wheel loader 1 performs loaded reverse travel with the excavation target 200 loaded in the bucket 6.
  • the wheel loader 1 reverses along the path 250A from the excavation position PA to the turning position PC.
  • the wheel loader 1 reverses along the path 250B from the excavation position PB to the turning position PC.
  • the wheel loader 1 may raise the bucket 6 while reverse travelling.
  • the wheel loader 1 When the wheel loader 1 approaches the loading target 500 and reaches a predetermined position, it dumps the bucket 6 and loads the material in the bucket 6 onto the loading target 500. The wheel loader 1 then reverses along the path 550 to the turning position PC while lowering the boom 14 to return the work machine 3 to the excavation position.
  • the above is a typical operation that constitutes one cycle of excavation and loading work.
  • the wheel loader 1 repeats the above-mentioned operations in sequence to excavate the excavation target 200 and load the excavated material into the loading target 500.
  • the front frame 2a and rear frame 2b are in a straight-advance position and do not bend relative to each other.
  • the front frame 2a and rear frame 2b are in a straight-advance position and do not bend relative to each other.
  • Fig. 7 is a flowchart showing the flow of the process of generating a travel route for the wheel loader 1.
  • the wheel loader 1 is excavating the excavation target 200 accumulated in stockyard 220A of stockyards 220A and 220B shown in Fig. 6.
  • Stockyard 220A corresponds to an example of a "first stockyard”.
  • step S1 the perception device 111 mounted on the wheel loader 1 detects a pile of material in the stockyard 220A, which is the excavation target 200.
  • the perception device 111 is, for example, a LiDAR, and inputs a point cloud indicating the detection result of the excavation target 200 to the position estimation unit 101 of the automation controller 100.
  • the position estimation unit 101 creates an elevation model of the excavation target 200 in the stockyard 220A from the point cloud detected by the LiDAR.
  • Figure 8 is a schematic diagram showing an example of an elevation model of an excavation target 200, which is a material accumulation.
  • the excavation target 200 shown in Figure 8 is accumulated in a stockyard 220, which is an example of a material accumulation site.
  • Figure 8 shows a schematic diagram of a plan view of the stockyard 220 and the excavation target 200 accumulated in the stockyard 220.
  • the stockyard 220 has a left side wall 221, a right side wall 222, and a rear wall 223.
  • the left side wall 221, the right side wall 222, and the rear wall 223 are flat walls.
  • the left side wall 221 and the right side wall 222 are arranged parallel to each other.
  • the left side wall 221 and the right side wall 222 extend perpendicular to the rear wall 223.
  • the left side wall 221 is connected to one end of the rear wall 223, and the right side wall 222 is connected to the other end of the rear wall 223.
  • the stockyard 220 has a three-sided frame shape in a plan view.
  • the stockyard 220 is open on the lower side in FIG. 8. Through this opening, the wheel loader 1 can load materials into the stockyard 220 and excavate the excavation target 200 in the stockyard 220.
  • the direction in which the left side wall 221 and the right side wall 222 extend is the direction in which the wheel loader 1 travels straight toward the excavation target 200 when the wheel loader 1 excavates the excavation target 200.
  • the back wall 223 extends in a direction perpendicular to the traveling direction (the left-right direction in FIG. 8; hereafter referred to as the perpendicular direction).
  • the point cloud data acquired by the LiDAR includes three-dimensional position information of each reflection point where the laser light is reflected.
  • the elevation model shown in FIG. 8 is generated using height information at each point within the stockyard 220 viewed in a plan view as shown in FIG. 8.
  • the position estimation unit 101 recognizes the position and shape of the excavation target 200 based on the elevation model.
  • the position and shape of the excavation target 200 are included in the external appearance characteristics of the excavation target 200.
  • the external appearance characteristics of the excavation target 200 are included in the state of the excavation target 200.
  • the excavation target 200 has a peak 201 with the highest mountain height, and a base 202 on the near side (the side where the wheel loader 1 excavates the excavation target 200; the lower side in FIG. 8).
  • the mountain height of the excavation target 200 is not uniform, but gradually decreases from the peak 201 to the base 202.
  • the base 202 is illustrated diagrammatically as a straight line.
  • the excavation target 200 has a low mountain region 203 with a small amount of accumulated material and a low mountain height, and an accumulation region 204 with a greater amount of accumulated material than the low mountain region 203 and a higher mountain height than the low mountain region 203.
  • the position estimation unit 101 calculates the remaining amount of material in the stockyard 220A.
  • the remaining amount of material (excavation target 200) is included in the state of the excavation target 200.
  • the remaining amount of material is calculated from an elevation model.
  • Figure 9 is a diagram explaining the process of calculating the remaining amount of material.
  • the position estimation unit 101 virtually divides the elevation model of the excavation target 200 in the stockyard 220A into equal intervals in the above-mentioned travel direction and perpendicular direction.
  • the position estimation unit 101 calculates the height of each divided section.
  • the height of the section may be the height of the center point of the section.
  • the height of the section may be the average value of the heights of each point included in the section.
  • the position estimation unit 101 calculates the volume of the material in a compartment based on the area of the compartment when the stockyard 220A is viewed in a plane and the height of the compartment. The position estimation unit 101 calculates the remaining amount of material in the stockyard 220A by adding up the values of the volume of the material in all the compartments.
  • step S2 the path planning unit 102 of the automation controller 100 determines whether the remaining amount of material in the stockyard 220A is less than a specified value.
  • the specified value may be, for example, the capacity of the bucket 6 of the wheel loader 1.
  • the capacity of the bucket 6 is included in the specifications of the work machine 3.
  • the default value for the remaining amount of material is stored in the memory of the automation controller 100 or in another storage device.
  • the path planning unit 102 reads out the default value for the remaining amount of material and compares the remaining amount of material calculated in step S1 with the default value to determine whether the remaining amount of material in the stockyard 220A is less than the specified value.
  • step S2 If the remaining amount of material in the stockyard 220A is equal to or greater than the specified amount (NO in step S2), the wheel loader 1 excavating the excavation target 200 in the stockyard 220A can load the bucket 6 with material in one excavation operation, and can continue the excavation operation properly.
  • one excavation operation refers to the operation of the wheel loader 1 traveling forward toward the excavation target 200, excavating the excavation target 200, and starting to move backward.
  • step S3 the excavation operation in the stockyard 220A continues. Processing returns to step S1.
  • Figure 10 is a schematic diagram of a wheel loader 1 moving forward empty toward an excavation target 200 in a stockyard 220.
  • Figure 10(A) shows a state in which the remaining amount of material (excavation target 200) in the stockyard 220 is sufficiently greater than a specified value. In the state shown in Figure 10(A), it is easy to scoop up an excavation target 200 that is equal to or greater than the specified value into the bucket 6 of the wheel loader 1 and fill the bucket 6 with material.
  • step S2 If the remaining amount of material in the stockyard 220A is less than the specified value (YES in step S2), the wheel loader 1 excavating the excavation target 200 in the stockyard 220A cannot load the bucket 6 with material in one excavation operation, and it is determined that the excavation operation cannot be continued properly.
  • the determination of whether the remaining amount of material is less than the specified value corresponds to an example of a determination of "whether or not the excavation operation can be continued properly.”
  • the determination of whether or not the excavation operation can be continued properly is made based on the remaining amount of material and the capacity of the bucket 6.
  • FIG. 10(B) shows a state in which the remaining amount of material (excavation target 200) in the stockyard 220 falls below a specified value.
  • the path planning unit 102 judges whether the remaining amount of material in the stockyard 220 is less than a specified value in units of the width of the bucket 6. Even if the remaining amount of material in the stockyard 220 as a whole is equal to or greater than the specified value, if the remaining amount of material in a section that is virtually divided in the orthogonal direction into the material in the stockyard 220 in units of the width of the bucket 6 is less than the specified value, it is not possible to scoop up more than the specified amount of material into the bucket 6 in one excavation operation. Therefore, in this case, the path planning unit 102 judges that the excavation operation cannot be continued properly.
  • step S4 the path planning unit 102 stops the excavation work in the stockyard 220A.
  • a command signal is sent from the path following control unit 103 of the automation controller 100 to the vehicle body controller 50.
  • the vehicle body controller 50 which receives the signal, controls the actuator 140 to stop the excavation work in the stockyard 220A.
  • step S5 the automation controller 100 transmits information to the external controller 400 (FIG. 5) via the communication device 150.
  • the external controller 400 is a computer that can be accessed by a manager who manages the work site.
  • the external controller 400 is a computer that constitutes the control system of the work site.
  • the information that the wheel loader 1 transmits to the external controller 400 includes location information of the stockyard 220 currently being worked on. In other words, it includes information indicating where in the work site the stockyard 220 in which the wheel loader 1 is performing excavation work is located. Typically, it includes information indicating in which of the stockyards 220A and 220B shown in FIG. 6 the wheel loader 1 is performing excavation work.
  • the information that the wheel loader 1 sends to the external controller 400 includes the remaining amount of material in the stockyard 220 where work is currently being performed. In other words, it includes information indicating how much material remains in the stockyard 220 where the wheel loader 1 is performing excavation work.
  • the information sent by the wheel loader 1 to the external controller 400 includes a report that the remaining amount of material in the stockyard 220 where work is currently being performed has fallen below a specified value. In other words, a notification is sent that sufficient excavation cannot be performed because the remaining amount of material in the stockyard 220 where excavation work is currently being performed is low.
  • step S6 the work site manager or control system instructs the wheel loader 1 from the external controller 400 via the communication device 150 to move from stockyard 220A, where excavation work has been carried out, to stockyard 220B.
  • Stockyard 220B corresponds to an example of a "second stockyard.”
  • the excavation targets 200 accumulated in stockyard 220B correspond to an example of "other excavation targets.”
  • step S7 the wheel loader 1 moves to the stockyard 220B and starts excavating the excavation target 200 stored in the stockyard 220B.
  • a command signal is sent from the path following control unit 103 of the automation controller 100 to the vehicle body controller 50.
  • the vehicle body controller 50 which receives the signal, controls the actuator 140 to perform excavation work in the stockyard 220B and load the excavated material into the loading target 500.
  • step S8 the site manager or control system issues a command to the transport machine 300 via the external controller 400 and communication device 350 ( Figure 5) to replenish the material to the original stockyard 220 (stockyard 220A in this example).
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the state in which the wheel loader 1 has moved to the excavation position.
  • the wheel loader 1 shown in FIG. 11 advances along the path 250B toward the excavation position PB in the stockyard 220B, and scoops up the excavation target 200 in the stockyard 220B into the bucket 6.
  • the wheel loader 1 moves backward along the path 250B, and switches the traveling direction at the turning point PC.
  • the wheel loader 1 moves forward along the path 550 toward the loading position PD of the loading target 500, and loads the material loaded in the bucket 6 into the loading target 500.
  • the wheel loader 1 moves backward along the path 550, and switches the traveling direction at the turning point PC. In this way, the wheel loader 1 performs the work of excavating and loading the material in the stockyard 220B.
  • the transport machine 300 shown in FIG. 11 is a dump truck and has a vessel 301.
  • the transport machine 300 transports materials at the work site by traveling through the work site with materials loaded in the vessel 301.
  • the transport machine 300 approaches the stockyard 220A.
  • the transport machine 300 travels along a route that does not interfere with the routes 250B, 550 of the wheel loader 1, and reaches a position for unloading materials into the stockyard 220A.
  • the transport machine 300 unloads the materials in the vessel 301 into the stockyard 220A. In this way, the transport machine 300 replenishes materials in the stockyard 220A.
  • the automation controller 100 determines whether the wheel loader 1 performing the excavation work can continue the excavation work properly based on the state of the excavation target 200. If the automation controller 100 determines that the excavation work cannot be continued properly, it stops excavating the excavation target 200.
  • the wheel loader 1 When the wheel loader 1 performs continuous excavation work, if the excavation work cannot be continued properly, the work efficiency will decrease. If it is determined that the excavation work of the excavation target 200 cannot be continued properly, the excavation of the excavation target 200 is stopped, so that the efficiency of the excavation work by the wheel loader 1 can be prevented from decreasing.
  • the automation controller 100 may move the wheel loader 1 to another excavation target 200. If it determines that the excavation work of the excavation target 200 cannot be continued properly, the excavation of that excavation target 200 is stopped and another excavation target 200 is excavated, so that the excavation work by the wheel loader 1 can be continued.
  • excavation targets 200 may be stored in stockyard 220A, and other excavation targets 200 may be stored in stockyard 220B. If it is determined that the excavation work of the excavation targets 200 stored in stockyard 220A cannot be continued properly, the excavation of the excavation targets 200 in stockyard 220A is stopped, and the other excavation targets 200 stored in stockyard 220B are excavated, so that the excavation work by the wheel loader 1 can be continued.
  • the automation controller 100 may command the replenishment of the excavation target 200 if it determines that the excavation work cannot be continued properly.
  • the wheel loader 1 is moved to continue the excavation work of the other excavation target 200, while the original excavation target 200 is replenished.
  • the excavation work of the other excavation target 200 cannot be continued properly due to the continuous execution of the excavation work of the other excavation target 200, the excavation work of the other excavation target 200 is stopped, and the wheel loader 1 can be moved to excavate the replenished original excavation target 200. This allows the excavation work by the wheel loader 1 to continue.
  • the work machine 3 has a bucket at its tip, and the automation controller 100 determines whether the wheel loader 1 can continue excavation work properly based on the state of the excavation target 200 and the specifications of the work machine 3, and the specifications of the work machine 3 may include the capacity of the bucket 6.
  • the automation controller 100 can determine whether the wheel loader 1 can continue excavation work properly based on the capacity of the bucket 6.
  • the automation controller 100 recognizes the shape of the excavation target 200 based on the detection results of the perception device 111, and the state of the excavation target 200 may include the remaining amount of the excavation target 200 calculated from the shape of the excavation target 200.
  • the automation controller 100 can determine whether the wheel loader 1 can continue excavation work appropriately based on the remaining amount of the excavation target 200.
  • the automation controller 100 may determine that the excavation work cannot be continued properly if the bucket 6 is unable to scoop up a specified amount or more of the excavation target 200 in one excavation operation. If the excavation work is performed when the filling rate of the bucket 6 with the excavation target 200 is low, the amount of work cannot be secured and the work efficiency decreases. In such a case, if it is determined that the excavation work cannot be continued properly and the excavation is stopped, the decrease in efficiency of the excavation work can be avoided.
  • the automation controller 100 mounted on the wheel loader 1 recognized the state of the excavation target 200 and determined the work of the wheel loader 1.
  • the perception device 111 mounted on the wheel loader 1 detected the excavation target 200.
  • a system may be configured in which either or both of the sensor that detects the excavation target 200 and the management controller that determines the work of the work machine are provided outside the work machine.
  • An external controller 400 that is provided outside the wheel loader 1 and capable of communicating with the wheel loader 1 may determine the work of the wheel loader 1.
  • the external controller 400 may receive the detection results of the excavation target 200 and recognize the state of the excavation target 200, read the specifications of the work machine 3 of the wheel loader 1, and determine whether the excavation work can be continued appropriately based on the state of the excavation target 200 and the specifications of the work machine 3.
  • the sensor that detects the excavation target 200 excavated by the work machine 3 does not necessarily have to be mounted on the wheel loader 1.
  • the sensor may be disposed outside the work machine.
  • the sensor may be mounted on another work machine, or on an unmanned aerial vehicle such as a drone.
  • the sensor may be disposed at a specified point on the work site. For example, a sensor may be disposed on the top of the wall of the stockyard 220 to detect the excavation target 200 within the stockyard 220.
  • the condition of the excavation target 200 that is used as a basis for determining whether excavation work can be continued appropriately is not limited to the remaining amount of the excavation target 200.
  • a determination of whether excavation work can be continued appropriately may be made based on the shape of the excavation target 200. If it is determined that the shape of the excavation target 200 after continuous excavation has become such that the filling rate of the material in the bucket 6 would decrease if the excavation work were to continue, it may be determined that excavation work cannot be continued appropriately.
  • the specifications of the work machine 3 that are used to determine whether excavation work can be continued appropriately are not limited to the capacity of the bucket 6. For example, a determination of whether excavation work can be continued appropriately may be made based on the type of attachment at the end of the work machine 3. If it is determined that the currently attached attachment is not an appropriate type of attachment for excavating the excavation target 200, it may be determined that excavation work cannot be continued appropriately.
  • the excavation target 200 described in the embodiment is accumulated in a stockyard 220 having walls as shown in FIG. 8, but is not limited to this example.
  • the excavation target 200 may also be a pile of materials accumulated on the ground at a work site.
  • the excavation target 200 may be formed by a transport machine unloading the materials at an appropriate position at the work site, and a work machine such as a wheel loader or shovel shaping the materials.
  • This example is not limited to the above, and if there are multiple piles of material at the work site and the work machine is about to start excavating one of the piles of material, a determination may be made as to which pile to excavate based on the state of the piles and the specifications of the work machine 3. For example, if the current shape of a certain pile is one that would be better adjusted by shoveling to make the excavation work easier, a determination may be made not to select that pile as the excavation target, and a determination may be made to select a pile on which shoveling has already been performed as the excavation target.
  • the wheel loader 1 is provided with a cab 5, and an example has been described in which the wheel loader 1 is a manned vehicle in which an operator sits in the cab 5.
  • the wheel loader 1 may be an unmanned vehicle.
  • the wheel loader 1 does not have to be provided with a cab 5 for an operator to sit in and operate it.
  • the wheel loader 1 does not have to be equipped with a control function for an onboard operator.
  • the wheel loader 1 may be a work machine dedicated to remote control.
  • the wheel loader 1 may be controlled by a wireless signal from a remote control device.
  • a work machine comprising: A working machine, A sensor for detecting an excavation target excavated by the working machine; a management controller that recognizes a state of the excavation target and determines an operation of the work machine, The management controller determines whether the work machine performing excavation work to excavate the excavation target can continue the excavation work properly based on the state of the excavation target, and stops the excavation work if it determines that the excavation work cannot be continued properly.
  • the work machine has a bucket at a tip, the management controller determines whether the work machine can properly continue the excavation work based on a state of the excavation target and a specification of the work machine;
  • the work machine according to any one of Supplementary Note 1 to Supplementary Note 4, wherein the specifications of the work machine include a capacity of the bucket.
  • the management controller recognizes a shape of the excavation target based on a detection result of the sensor, 6.
  • the work machine has a bucket at a tip, and the excavation work is a work of scooping up the excavation target into the bucket,

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Abstract

作業機械による作業の効率低下を回避する。作業機械は、作業機と、作業機で掘削される掘削対象を検出するセンサと、掘削対象の状態を認識し、作業機械の作業を決定する管理コントローラとを備えている。管理コントローラは、掘削対象を掘削する掘削作業を実行する作業機械が掘削作業を適正に継続できるか否かを、掘削対象の状態に基づいて判断する。管理コントローラは、掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、掘削作業を停止する。

Description

作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
　本開示は、作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法に関する。
　米国特許第１００４１２２９号明細書（特許文献１）には、ホイールローダなどの移動機械の動作を制御するためのシステムが開示されている。システムは、撮像装置と、撮像装置と通信するコントローラとを含む。撮像装置は、機械の周囲領域を示す信号を生成する。コントローラは、機械の周辺領域内の作業集合体を識別する。コントローラは、機械の作業機と作業集合体とを認識し、掘削作業を実行する。
米国特許第１００４１２２９号明細書
　ホイールローダによる、ストックヤード内のマテリアルを掘削し、掘削したマテリアルをダンプトラックに積み込むまたはホッパへ投入する作業において、掘削作業を連続して行うときに作業効率が低下することがある。
　本開示では、作業機械による作業の効率低下を回避できる、作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法が提案される。
　本開示に従った作業機械および作業機械を含むシステムは、作業機と、作業機で掘削される掘削対象を検出するセンサと、掘削対象の状態を認識し、作業機械の作業を決定する管理コントローラとを備えている。管理コントローラは、掘削対象を掘削する掘削作業を実行する作業機械が掘削作業を適正に継続できるか否かを、掘削対象の状態に基づいて判断する。管理コントローラは、掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、掘削作業を停止する。
　本開示に従った作業機械の制御方法は、以下のステップを備えている。第１のステップは、掘削対象の状態を認識することである。第２のステップは、掘削対象を掘削する掘削作業を実行する作業機械が掘削作業を適正に継続できるか否かを、掘削対象の状態に基づいて判断することである。第３のステップは、掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、掘削作業を停止することである。
　本開示の作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法によると、作業の効率低下を回避することができる。
作業機械の一例としてのホイールローダの側面図である。 図１に示されるホイールローダの平面図である。 ホイールローダの制御システムの概略構成を示すブロック図である。 ホイールローダの自動制御システムの構成を示すブロック図である。 通信システムの概略構成を示すブロック図である。 掘削積込作業を行うホイールローダの走行経路を示す模式図である。 ホイールローダの走行経路を生成する処理の流れを示すフローチャートである。 掘削対象の標高モデルの一例を示す模式図である。 マテリアルの残量を算出する処理を説明する図である。 空荷前進するホイールローダの模式図である。 ホイールローダが掘削位置を移動した状態を示す模式図である。
　以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、これらについての詳細な説明は繰り返さない。実施形態から任意の構成が抽出され、それらが任意に組み合わされることも、当初から予定されている。
　＜ホイールローダ１の全体構成＞
　実施形態においては、作業機械の一例としてホイールローダ１について説明する。図１は、作業機械の一例としてのホイールローダ１の側面図である。図２は、図１に示されるホイールローダ１の平面図である。
　図１，２に示されるように、ホイールローダ１は、車体フレーム２と、作業機３と、走行装置４と、キャブ５とを主に備えている。車体フレーム２、キャブ５などからホイールローダ１の車体が構成されている。ホイールローダ１の車体には、作業機３および走行装置４が取り付けられている。ホイールローダ１の本体（作業機械本体）は、車体と、走行装置４とを有している。
　走行装置４は、ホイールローダ１の車体を走行させるものであり、走行輪４ａ，４ｂを含んでいる。ホイールローダ１は、車体の左右方向の両側に走行用回転体として走行輪４ａ，４ｂを備える装輪車両である。ホイールローダ１は、走行輪４ａ，４ｂが回転駆動されることにより自走可能であり、作業機３を用いて所望の作業を行うことができる。
　本明細書中において、ホイールローダ１が直進走行する方向を、ホイールローダ１の前後方向という。ホイールローダ１の前後方向において、車体フレーム２に対して作業機３が配置されている側を前方向とし、前方向と反対側を後方向とする。ホイールローダ１の左右方向とは、平坦な地面上にあるホイールローダ１を平面視したときに前後方向と直交する方向である。前方向を見て左右方向の右側、左側が、それぞれ右方向、左方向である。ホイールローダ１の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。
　車体フレーム２は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとを含んでいる。前フレーム２ａは、後フレーム２ｂの前方に配置されている。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとは、センタピン１０により、互いに左右方向に動作可能に取り付けられている。
　前フレーム２ａと後フレーム２ｂとに亘って、左右一対のステアリングシリンダ１１が取り付けられている。ステアリングシリンダ１１は、油圧シリンダである。ステアリングシリンダ１１が図示しないステアリングポンプからの作動油によって伸縮することによって、ホイールローダ１の進行方向が左右に変更される。前フレーム２ａと後フレーム２ｂとにより、アーティキュレート構造の車体フレーム２が構成されている。ホイールローダ１は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとが屈曲動作可能に連結されたアーティキュレート式の作業機械である。
　前フレーム２ａには、作業機３および一対の走行輪（前輪）４ａが取り付けられている。作業機３は、ホイールローダ１の車体の前方に取り付けられている。作業機３は、ホイールローダ１の車体によって支持されている。作業機３は具体的には、車体フレーム２、より特定的には前フレーム２ａによって、回転可能に支持されている。作業機３は、車体フレーム２の前方に配置されている。
　作業機３は、ブーム１４を含んでいる。ブーム１４の基端部は、ブームピン９によって前フレーム２ａに回転自在に取付けられている。ブーム１４は、左ブーム部材１４Ｌと、右ブーム部材１４Ｒとを含んでいる。左ブーム部材１４Ｌと右ブーム部材１４Ｒとが左右方向に延びる接合部材により互いに相対移動不能に接合されて、一体構造のブーム１４が形成されている。ブームピン９は、左右一対の左ブームピン９Ｌと右ブームピン９Ｒとを含んでいる。ブーム１４は、左ブームピン９Ｌおよび右ブームピン９Ｒを回転中心として、前フレーム２ａに対して回転可能である。左ブームピン９Ｌと右ブームピン９Ｒとは、作業機３を車体フレーム２に対して回転可能に支持している。
　作業機３は、バケット６を含んでいる。バケット６は、作業機３の先端に配置されている。バケット６は、掘削・積込用の作業具である。刃先６ａは、バケット６の先端部である。背面６ｂは、バケット６の外面の一部である。背面６ｂは、平面で形成されている。背面６ｂは、刃先６ａから後方に延びている。バケット６は、ブーム１４の先端に位置するバケットピン１７によって、回転自在にブーム１４に取付けられている。バケット６は、左ブーム部材１４Ｌが取り付けられる左ブーム取付部と、右ブーム部材１４Ｒが取り付けられる右ブーム取付部とを有している。
　作業機３は、ベルクランク１８と、リンク１５とをさらに含んでいる。ベルクランク１８は、そのほぼ中央部が、ブーム１４の長手方向のほぼ中央に位置する支持ピン１８ａによって、ブーム１４に回転自在に支持されている。リンク１５は、ベルクランク１８の下端部（先端部）に設けられた連結ピン１８ｃに連結されている。リンク１５は、ベルクランク１８とバケット６とを連結している。ベルクランク１８とリンク１５とは、左右方向において、左ブーム部材１４Ｌと右ブーム部材１４Ｒとの間に配置されている。
　前フレーム２ａとブーム１４とは、一対のブームシリンダ１６により連結されている。ブームシリンダ１６は、油圧シリンダである。ブームシリンダ１６は、ブーム１４を、ブームピン９を中心として上下に回転駆動する。ブームシリンダ１６の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。ブームシリンダ１６の先端は、ブーム１４に取り付けられている。ブームシリンダ１６は、ブーム１４を前フレーム２ａに対し上下に動作させる油圧アクチュエータである。ブーム１４の昇降に伴って、ブーム１４の先端に取り付けられたバケット６も昇降する。
　バケットシリンダ１９は、ベルクランク１８と前フレーム２ａとを連結している。バケットシリンダ１９の基端は、前フレーム２ａに取り付けられている。バケットシリンダ１９の先端は、ベルクランク１８の上端部（基端部）に設けられた連結ピン１８ｂに取り付けられている。バケットシリンダ１９は、バケット６をブーム１４に対し上下に回動させる油圧アクチュエータである。バケットシリンダ１９は、バケット６を駆動する作業具シリンダである。バケットシリンダ１９は、バケット６を、バケットピン１７を中心として回転駆動する。バケット６は、ブーム１４に対し動作可能に構成されている。バケット６は、前フレーム２ａに対し動作可能に構成されている。
　ブームシリンダ１６と、バケットシリンダ１９とは、作業機３を駆動する作業機アクチュエータを構成している。
　後フレーム２ｂには、オペレータが搭乗するキャブ５、および一対の走行輪（後輪）４ｂが取り付けられている。箱状のキャブ５は、ブーム１４の後方に配置されている。キャブ５は、後フレーム２ｂに搭載されている。キャブ５は、車体フレーム２上に載置されている。キャブ５内には、ホイールローダ１のオペレータが着座するシート、および後述する操作装置８などが配置されている。
　キャブ５には、知覚装置１１１が設けられている。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の天井部に配置されている。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の上面に搭載されている。知覚装置１１１は、たとえばキャブ５の前部に配置されている。知覚装置１１１は、たとえば前方を向いてキャブ５に取り付けられており、キャブ５の前方の情報を取得可能である。知覚装置１１１の詳細は後述する。
　図２に示される長さＬ９は、左右方向における、バケット６の左端から右端までの長さ（バケット幅）である。バケット６の幅方向中心６ｃは、左右方向におけるバケット６の中心点である。長さＬ９は、作業機３の寸法に含まれる。長さＬ９は、ホイールローダ１の仕様値に含まれる。ホイールローダ１の仕様値は、ホイールローダ１の個体ごとに固有の値であり、後述する車体コントローラ５０に記憶されている。
　＜システム構成＞
　図３は、ホイールローダ１を制御する制御システムの概略構成を示すブロック図である。
　エンジン２１は、作業機３および走行装置４を駆動するための駆動力を発生する駆動源であり、たとえばディーゼルエンジンである。駆動源として、エンジン２１に代えて、蓄電体により駆動するモータが用いられてもよく、またエンジンとモータとの双方が用いられてもよい。エンジン２１の出力は、エンジン２１のシリンダ内に噴射する燃料量を調整することにより制御される。
　エンジン２１の発生する駆動力は、トランスミッション２３へ伝達される。トランスミッション２３は、駆動力を適切なトルクおよび回転速度に変速する。トランスミッション２３の出力軸に、アクスル２５が接続されている。トランスミッション２３で変速された駆動力は、アクスル２５に伝達される。アクスル２５から走行輪４ａ，４ｂ（図１，２）に、駆動力が伝達される。これにより、ホイールローダ１が走行する。実施形態のホイールローダ１においては、走行輪４ａと走行輪４ｂとの両方が、駆動力を受けてホイールローダ１を走行させる駆動輪を構成している。
　エンジン２１の駆動力の一部は、作業機ポンプ１３に伝達される。作業機ポンプ１３は、エンジン２１により駆動され、吐出する作動油によって作業機３を作動させる油圧ポンプである。作業機３は、作業機ポンプ１３からの作動油によって駆動される。作業機ポンプ１３から吐出された作動油は、メインバルブ３２を介して、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９に供給される。ブームシリンダ１６が作動油の供給を受けて伸縮することによって、ブーム１４が昇降する。バケットシリンダ１９が作動油の供給を受けて伸縮することによって、バケット６が上下に回動する。
　ホイールローダ１は、車体コントローラ５０を備えている。車体コントローラ５０は、エンジンコントローラ６０と、トランスミッションコントローラ７０と、作業機コントローラ８０とを含んでいる。
　車体コントローラ５０は、一般的にＣＰＵ（Central　Processing　Unit）により各種のプログラムを読み込むことにより実現される。車体コントローラ５０は、図示しないメモリを有している。メモリは、ワークメモリとして機能するとともに、ホイールローダ１の機能を実現するための各種のプログラムを格納する。
　操作装置８は、キャブ５に設けられている。操作装置８は、オペレータによって操作される。操作装置８は、オペレータがホイールローダ１を動作させるために操作する、複数種類の操作部材を備えている。操作装置８は、アクセルペダル４１と、作業機操作レバー４２とを含んでいる。操作装置８は、図示しないステアリングハンドル、シフトレバーなどを含んでいてもよい。
　アクセルペダル４１は、エンジン２１の目標回転数を設定するために操作される。エンジンコントローラ６０は、アクセルペダル４１の操作量に基づいて、エンジン２１の出力を制御する。アクセルペダル４１の操作量（踏み込み量）を増大すると、エンジン２１の出力が増大する。アクセルペダル４１の操作量を減少すると、エンジン２１の出力が減少する。トランスミッションコントローラ７０は、アクセルペダル４１の操作量に基づいて、トランスミッション２３を制御する。
　作業機操作レバー４２は、作業機３を動作させるために操作される。作業機コントローラ８０は、作業機操作レバー４２の操作量に基づいて、電磁比例制御弁３５，３６を制御する。作業機コントローラ８０、または作業機コントローラ８０を含む車体コントローラ５０は、作業機を制御する「機械コントローラ」の一例に対応する。
　電磁比例制御弁３５は、バケットシリンダ１９を縮めて、バケット６がダンプ方向（バケット６の刃先が下がる方向）に移動するように、メインバルブ３２を切り換える。また電磁比例制御弁３５は、バケットシリンダ１９を伸ばして、バケット６がチルト方向（バケット６の刃先が上がる方向）に移動するように、メインバルブ３２を切り換える。電磁比例制御弁３６は、ブームシリンダ１６を縮めて、ブーム１４が下がるようにメインバルブ３２を切り換える。また電磁比例制御弁３６は、ブームシリンダ１６を伸ばして、ブーム１４が上がるようにメインバルブ３２を切り換える。
　機械モニタ５１は、車体コントローラ５０から指令信号の入力を受けて、各種情報を表示する。機械モニタ５１に表示される各種情報は、たとえば、ホイールローダ１により実行される作業に関する情報、燃料残量、冷却水温度および作動油温度などの車体情報、ホイールローダ１の周辺を撮像した周辺画像などであってもよい。機械モニタ５１はタッチパネルであってもよく、この場合、オペレータが機械モニタ５１の一部に触れることにより生成される信号が、機械モニタ５１から車体コントローラ５０に出力される。
　＜ホイールローダ１の自動制御システム＞
　ホイールローダ１の作業を自動化するにあたり、熟練オペレータの操作を自動制御によって再現することが望まれている。図４は、ホイールローダ１の自動制御システムの構成を示すブロック図である。
　自動化コントローラ１００は、図３を参照して説明した車体コントローラ５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。自動化コントローラ１００はまた、外界情報取得部１１０との間で信号の送受信が可能に構成されている。外界情報取得部１１０は、知覚装置１１１と、位置情報取得装置１１２とを有している。知覚装置１１１と位置情報取得装置１１２とは、ホイールローダ１に搭載されている。
　知覚装置１１１は、ホイールローダ１の周囲の情報を取得する。知覚装置１１１は、図１に示されるように、たとえばキャブ５の上面の前部に取り付けられている。知覚装置１１１は、ホイールローダ１が作業する作業現場の物体、たとえばホイールローダ１の本体（作業機械本体）の周辺（前方）の物体、具体的には、作業機３で掘削される掘削対象を検出する。知覚装置１１１は、「センサ」の一例に対応する。
　知覚装置１１１は、ホイールローダ１の外部の対象物の方向および対象物までの距離を、非接触で検出する。知覚装置１１１はたとえば、レーザ光を射出して対象物の情報を取得するＬｉＤＡＲ（Light　Detection　and　Ranging）である。知覚装置１１１は、カメラを含む視覚センサであってもよい。知覚装置１１１は、電波を射出することにより対象物の情報を取得するＲａｄａｒ（Radio　Detection　and　Ranging）であってもよい。知覚装置１１１は、赤外線センサであってもよい。
　位置情報取得装置１１２は、ホイールローダ１の現在位置の情報を取得する。位置情報取得装置１１２はたとえば、衛星測位システムを利用して、地球を基準としたグローバル座標系におけるホイールローダ１の位置情報を取得する。位置情報取得装置１１２はたとえば、ＧＮＳＳ（Global　Navigation　Satellite　Systems：全地球航法衛星システム）を用いるものであり、ＧＮＳＳレシーバを有している。衛星測位システムは、ＧＮＳＳレシーバが衛星から受信した測位信号により、ＧＮＳＳレシーバのアンテナの位置を演算して、ホイールローダ１の位置を算出する。
　知覚装置１１１によるホイールローダ１の外界情報、および、位置情報取得装置１１２によるホイールローダ１の位置情報は、自動化コントローラ１００に入力される。
　車体コントローラ５０は、車両情報取得部１２０との間で信号の送受信が可能に構成されており、車両情報取得部１２０が取得するホイールローダ１の情報の入力を受ける。車両情報取得部１２０は、ホイールローダ１に搭載されている各種のセンサにより構成されている。車両情報取得部１２０は、アーティキュレート角度センサ１２１、車両速度センサ１２２、ブーム角度センサ１２３、バケット角度センサ１２４、およびブームシリンダ圧力センサ１２５を有している。
　アーティキュレート角度センサ１２１は、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとのなす角度であるアーティキュレート角度を検出し、検出したアーティキュレート角度の信号を発生する。アーティキュレート角度センサ１２１は、アーティキュレート角度の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　車両速度センサ１２２は、たとえば、トランスミッション２３の出力軸の回転速度を検出することにより、走行装置４によるホイールローダ１の移動速度を検出し、検出した車速の信号を発生する。車両速度センサ１２２は、車速の信号を車体コントローラ５０に出力する。車両速度センサ１２２は、走行装置４（走行体）の進行状況を検出する走行センサの一例に対応する。
　ブーム角度センサ１２３は、たとえば、ブーム１４の車体フレーム２に対する取付部であるブームピン９に設けられたロータリーエンコーダで構成される。ブーム角度センサ１２３は、水平方向に対するブーム１４の角度（ブーム角度）を検出し、検出したブーム１４の角度の信号を発生する。ブーム角度センサ１２３は、ブーム１４の角度の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　バケット角度センサ１２４は、たとえば、ベルクランク１８の回転軸である支持ピン１８ａに設けられたロータリーエンコーダで構成される。バケット角度センサ１２４は、ブーム１４に対するベルクランク１８の角度（ベルクランク角度）を検出し、検出したベルクランク１８の角度の信号を発生する。車両情報取得部１２０、または車体コントローラ５０は、検出したベルクランク１８の角度から、ブーム１４に対するバケット６の角度（バケット角度）を算出する。
　ブーム角度センサ１２３と、バケット角度センサ１２４とは、作業機３の姿勢を検出する作業機姿勢センサの一例に対応する。ブーム角度センサ１２３は、ブームシリンダ１６に配置されたストロークセンサであってもよい。バケット角度センサ１２４は、バケットピン１７に取り付けられたポテンショメータまたは近接スイッチであってもよく、バケットシリンダ１９に配置されたストロークセンサであってもよい。
　ブームシリンダ圧力センサ１２５は、ブームシリンダ１６のボトム側の圧力（ブームボトム圧）を検出し、検出したブームボトム圧の信号を発生する。ブームボトム圧は、バケット６に荷が積まれた場合に高くなり、空荷の場合に低くなる。ブームシリンダ圧力センサ１２５は、ブームボトム圧の信号を車体コントローラ５０に出力する。
　車体コントローラ５０は、車両情報取得部１２０から入力された情報を、自動化コントローラ１００へ出力する。自動化コントローラ１００は、車体コントローラ５０を介して、車両速度センサ１２２、ブーム角度センサ１２３およびバケット角度センサ１２４の検出値を入力する。
　アクチュエータ１４０は、車体コントローラ５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。車体コントローラ５０からの指令信号を受けて、アクチュエータ１４０が駆動する。アクチュエータ１４０は、走行装置４のブレーキを作動させるためのブレーキＥＰＣ（電磁比例制御弁）１４１と、ホイールローダ１の走行方向を調節するためのステアリングＥＰＣ１４２と、作業機３を動作させるための作業機ＥＰＣ１４３と、ＨＭＴ（Hydraulic　Mechanical　Transmission）１４４とを含んでいる。
　図３に示される電磁比例制御弁３５，３６は、作業機ＥＰＣ１４３を構成している。図３に示されるトランスミッション２３は、電子制御を活用したＨＭＴ１４４として実現される。トランスミッション２３は、ＨＳＴ（Hydro-Static　Transmission）であってもよい。エンジン２１から走行輪４ａ，４ｂへ動力を伝達する動力伝達装置は、ディーゼル・エレクトリック方式などの電気式駆動装置を含んでもよく、ＨＭＴ、ＨＳＴ、電気式駆動装置のいずれかの組み合わせを含んでもよい。
　トランスミッションコントローラ７０は、ブレーキ制御部７１と、アクセル制御部７２とを有している。ブレーキ制御部７１は、ブレーキＥＰＣ１４１に対して、ブレーキの作動を制御するための指令信号を出力する。アクセル制御部７２は、ＨＭＴ１４４に対して、車速を制御するための指令信号を出力する。
　作業機コントローラ８０は、ステアリング制御部８１と、作業機制御部８２とを有している。ステアリング制御部８１は、ステアリングＥＰＣ１４２に対して、ホイールローダ１の走行方向を制御するための指令信号を出力する。作業機制御部８２は、作業機ＥＰＣ１４３に対して、作業機３の動作を制御するための指令信号を出力する。
　自動化コントローラ１００は、作業機３で掘削される掘削対象の状態を認識して作業機械の作業を決定する「管理コントローラ」の一例に対応する。自動化コントローラ１００は、位置推定部１０１と、パスプランニング部１０２と、経路追従制御部１０３とを有している。
　位置推定部１０１は、位置情報取得装置１１２が取得した位置情報によって、ホイールローダ１の自己位置を推定する。また位置推定部１０１は、知覚装置１１１が取得した外界情報によって、目標位置を認識する。目標位置は、たとえば、掘削対象における、ホイールローダ１がバケット６で掘削対象を掘削する掘削位置である。またたとえば、目標位置は、積込対象における、マテリアルを積込対象に積み込むときの積込対象に対する作業機３（バケット６）の相対位置である積込位置である。知覚装置１１１が目標位置を認識して自動化コントローラ１００に入力してもよく、知覚装置１１１が検出した検出結果に基づいて位置推定部１０１が目標位置を認識してもよい。
　パスプランニング部１０２は、ホイールローダ１を自動制御するときの、ホイールローダ１の最適経路を生成する。最適経路は、走行装置４による走行の経路と、作業機３の動作の経路とを含んでいる。パスプランニング部１０２は、ホイールローダ１の現在の自己位置と、ホイールローダ１がこれから向かう目標位置と、をむすぶ最適経路を生成する。
　たとえば、パスプランニング部１０２は、掘削積込作業を実行中に、掘削対象へ向かって空荷前進するホイールローダ１の走行の経路を生成する。パスプランニング部１０２は、掘削作業における作業機３の動作の経路を生成する。パスプランニング部１０２は、積荷後進して掘削対象から離れるホイールローダ１の走行の経路と、積荷後進中の作業機３の動作の経路とを生成する。パスプランニング部１０２は、積込対象へ向かって積荷前進するホイールローダ１の走行の経路と、積荷前進中の作業機３の動作の経路とを生成する。パスプランニング部１０２は、バケット６に掬い込んだマテリアルを積込対象に排土する作業機３の動作の経路を生成する。パスプランニング部１０２は、空荷後進して積込対象から離れるホイールローダ１の走行の経路と、空荷後進中の作業機３の動作の経路とを生成する。
　経路追従制御部１０３は、走行装置４および作業機３の動作を指令する。経路追従制御部１０３は、パスプランニング部１０２が生成した最適経路に追従してホイールローダ１が走行するように、アクセル、ブレーキおよびステアリングを制御する。経路追従制御部１０３から、ブレーキ制御部７１、アクセル制御部７２およびステアリング制御部８１に、ホイールローダ１を最適経路に沿って走行させるための指令信号が出力される。経路追従制御部１０３は、パスプランニング部１０２が生成した最適経路に沿って作業機３が動作するように、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９を制御する。経路追従制御部１０３から、作業機制御部８２に、作業機３を最適経路に沿って移動させるための指令信号が出力される。
　インターフェース１３０は、車体コントローラ５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。インターフェース１３０は、自動化切替スイッチ１３１、エンジン緊急停止スイッチ１３２、およびモードランプ１３３を有している。
　自動化切替スイッチ１３１は、オペレータによって操作される。オペレータは、自動化切替スイッチ１３１を操作することにより、ホイールローダ１をマニュアルで操作するか、ホイールローダ１を自動制御するかを切り替える。エンジン緊急停止スイッチ１３２は、オペレータによって操作される。エンジン２１を緊急停止させることが求められる事象が発生したとき、オペレータは、エンジン緊急停止スイッチ１３２を操作する。自動化切替スイッチ１３１およびエンジン緊急停止スイッチ１３２の操作の信号は、車体コントローラ５０に入力される。
　モードランプ１３３は、ホイールローダ１が現在、オペレータによるマニュアル操作されるモードであるか、または自動制御されるモードであるか、を表示する。車体コントローラ５０からモードランプ１３３に、ランプの点灯を制御するための指令信号が出力される。
　自動化コントローラ１００はまた、通信装置１５０との間で信号の送受信が可能に構成されている。ホイールローダ１の自動制御システムは、自動化コントローラ１００が持つ情報を、通信装置１５０を介して、外部へ送信できるように構成されている。
　図５は、通信システムの概略構成を示すブロック図である。図４に示される自動化コントローラ１００は、通信装置１５０を介して、外部コントローラ４００へ情報を送信する。外部コントローラ４００は、ホイールローダ１の外部に設けられている。外部コントローラ４００は、自動化コントローラ１００から受信した情報に基づいて、運搬機械３００の通信装置３５０へ指令信号を送信する。運搬機械３００は、マテリアルを運搬する機械であり、たとえばダンプトラック、ベルトコンベアなどである。
　外部コントローラ４００は、通信装置３５０を経由して、運搬機械３００の動作を指令する。外部コントローラ４００は、ストックヤードなどのマテリアル集積地のうち、マテリアルの残量が低下したのでマテリアルの補充が必要なマテリアル集積地に、マテリアルを補充する指令を、運搬機械３００に送信する。
　外部コントローラ４００は、ホイールローダ１の作業現場に配置されてもよく、ホイールローダ１の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。外部コントローラ４００は、可搬式の機器であってもよい。外部コントローラ４００は、ノートパソコン、タブレットコンピュータ、スマートフォンなどの、作業者が携帯して使用可能な携帯機器であってもよい。
　＜掘削積込作業時の走行経路＞
　実施形態のホイールローダ１は、マテリアルをバケット６に掬い取り、ダンプトラックなどの積込対象にバケット６内のマテリアルを積み込む、掘削積込作業を実行する。マテリアルは、作業現場で掘削された、または、ダンプトラックもしくは船舶などの運搬機械により作業現場に搬入された、土砂、岩石、鉱石またはウッドチップなどである。
　図６は、掘削積込作業を行うホイールローダ１の走行経路を示す模式図である。図６に示される掘削対象２００は、ホイールローダ１の作業機３のバケット６で掘削されバケット６に掬い取られるマテリアルの山である。図６に示される作業現場には、複数（２つ）のストックヤード２２０Ａ，２２０Ｂが設けられている。掘削対象２００は、ストックヤード２２０Ａおよびストックヤード２２０Ｂに集積されている。ストックヤード２２０Ａおよびストックヤード２２０Ｂには、同種類のマテリアルが集積されている。
　掘削位置ＰＡは、ホイールローダ１がストックヤード２２０Ａ内のマテリアルを掘削するときにバケット６の幅方向中心６ｃ（図２）が向かうべき位置である。掘削位置ＰＢは、ホイールローダ１がストックヤード２２０Ｂ内のマテリアルを掘削するときにバケット６の幅方向中心６ｃが向かうべき位置である。掘削対象２００を掘削するホイールローダ１が、バケット６内にマテリアルを掬い込み作業機３に一定量のマテリアルを積載するために、典型的にはバケット６内にマテリアルを満載するために、掘削対象２００へ向かって前進する走行距離を最小にできる位置を、掘削位置ＰＡ，ＰＢに選定することができる。
　積込対象５００は、作業機３（バケット６）に積載されたマテリアルが積み込まれる容器である。積込対象５００としてはたとえば、ダンプトラックのベッセル、ベルトコンベアの上方に配置されたホッパが例示される。積込対象５００は、マテリアルを受け入れ可能な構造を有している。積込位置ＰＤは、マテリアルを積込対象５００に積み込むときにバケット６の幅方向中心６ｃが向かうべき位置である。
　図６に示されるように、掘削積込作業を行うホイールローダ１がＶシェープ走行をするように、ホイールローダ１の走行経路が生成される。Ｖシェープ走行とは、ホイールローダ１が掘削積込作業を行うときの典型的な走行の経路であり、ホイールローダ１の走行経路がＶ字形状をなす。ホイールローダ１がＶシェープ走行して掘削積込作業を行う場合、ホイールローダ１の走行距離が最小となるため、効率のよい走行経路とされている。
　切り返し位置ＰＣは、ホイールローダ１が走行方向を後進から前進へ切り換える位置である。ホイールローダ１は、掘削対象２００を掘削した後に後進して、切り返し位置ＰＣで走行方向を切り換えて、積込対象５００へ向かって前進する。ホイールローダ１は、積込対象５００にマテリアルを積み込んだ後に後進して、切り返し位置ＰＣで走行方向を切り換えて、ストックヤード２２０Ａ，２２０Ｂへ向かって前進する。
　Ｖシェープ走行による掘削積込作業について説明する。ホイールローダ１は、経路２５０Ａに沿って、ストックヤード２２０Ａの掘削位置ＰＡへ向かって、空荷前進する。またはホイールローダ１は、経路２５０Ｂに沿って、ストックヤード２２０Ｂの掘削位置ＰＢへ向かって、空荷前進する。空荷前進中、作業機３をブーム１４の先端が低い位置にありバケット６が水平を向いた掘削姿勢にするように、ブームシリンダ１６およびバケットシリンダ１９が動作する。
　ホイールローダ１は、バケット６の刃先６ａを掘削対象２００へ突っ込み、前進走行を停止する。この掘削（突込み）動作によって、バケット６の刃先６ａが掘削対象２００に食い込む。その状態で、ブーム１４およびバケット６が上昇するとともにバケット６がチルトバックする。この掘削（掬込み）動作によって、バケット６内に掘削対象２００が掬い取られる。このようにしてホイールローダ１は、掘削動作を実行する。
　ホイールローダ１は、バケット６内に掘削対象２００が積み込まれた状態で後進する積荷後進をする。ホイールローダ１は、経路２５０Ａに沿って、掘削位置ＰＡから切り返し位置ＰＣまで後進走行する。またはホイールローダ１は、経路２５０Ｂに沿って、掘削位置ＰＢから切り返し位置ＰＣまで後進走行する。ホイールローダ１は、後進走行しながらバケット６を上昇させてもよい。
　ホイールローダ１は、切り返し位置ＰＣで走行方向を後進から前進へ切り換えて、バケット６内に掘削対象２００が積み込まれた状態で前進する積荷前進をする。ホイールローダ１は、経路５５０に沿って、切り返し位置ＰＣから積込位置ＰＤまで前進走行する。ホイールローダ１は、バケット６を上昇させながら、またはバケット６を上昇させた状態を維持しながら、積込対象５００へ向かって前進走行する。ホイールローダ１は、バケット６が積込対象５００の荷台のほぼ真上に位置する所定位置に到達するまで、積込対象５００に接近する。
　ホイールローダ１は、積込対象５００に接近して所定位置に到達すると、バケット６をダンプして、バケット６内のマテリアルを積込対象５００に積み込む。その後、ホイールローダ１は、経路５５０に沿って切り返し位置ＰＣまで後進しながら、ブーム１４を下降させて作業機３を掘削姿勢に戻す。
　以上が、掘削積込作業の１サイクルをなす典型的な動作である。ホイールローダ１は、上述した複数の動作を順次に行うことを繰り返して、掘削対象２００を掘削し、掘削したマテリアルを積込対象５００に積み込んでいる。
　ホイールローダ１は、掘削対象２００を掘削するとき、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとが互いに屈曲しない、直進姿勢をとっている。ホイールローダ１は、バケット６内のマテリアルを積込対象５００に積み込むとき、前フレーム２ａと後フレーム２ｂとが互いに屈曲しない、直進姿勢をとっている。
　＜走行経路生成処理＞
　図６を参照して説明した掘削積込作業を自動制御するときの、ホイールローダ１の走行の経路を生成する処理について、以下に説明する。図７は、ホイールローダ１の走行経路を生成する処理の流れを示すフローチャートである。以下に説明する例では、図７の「開始」の時点で、ホイールローダ１は、図６に示されるストックヤード２２０Ａ，２２０Ｂのうち、ストックヤード２２０Ａに集積されている掘削対象２００を掘削しているものとする。ストックヤード２２０Ａは、「第１のストックヤード」の一例に対応する。
　ステップＳ１において、ホイールローダ１に搭載された知覚装置１１１が、掘削対象２００であるストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの山を検出する。知覚装置１１１はたとえばＬｉＤＡＲであり、掘削対象２００の検出結果を示す点群を、自動化コントローラ１００の位置推定部１０１に入力する。位置推定部１０１は、ＬｉＤＡＲで検出された点群から、ストックヤード２２０Ａ内の掘削対象２００の標高モデルを作成する。
　図８は、マテリアルの集積体である掘削対象２００の標高モデルの一例を示す模式図である。図８に示される掘削対象２００は、マテリアル集積地の一例であるストックヤード２２０に集積されている。図８には、ストックヤード２２０と、ストックヤード２２０に集積された掘削対象２００とを、平面視した模式図が図示されている。
　ストックヤード２２０は、左側壁２２１と、右側壁２２２と、背壁２２３とを有している。左側壁２２１、右側壁２２２、および背壁２２３は、フラット状の壁である。左側壁２２１と右側壁２２２とは、互いに平行に配置されている。左側壁２２１と右側壁２２２とは、背壁２２３に対して直交して延びている。背壁２２３の一端に左側壁２２１が連結されており、背壁２２３の他端に右側壁２２２が連結されている。ストックヤード２２０は、平面視において三方枠状の形状を有している。ストックヤード２２０は、図８における下側が開口している。その開口を経由して、ホイールローダ１は、ストックヤード２２０にマテリアルを積んだり、ストックヤード２２０内の掘削対象２００を掘削したりすることが可能とされている。
　左側壁２２１および右側壁２２２の延びる方向（図８においては図中の上下方向）が、ホイールローダ１が掘削対象２００を掘削するときにホイールローダ１が掘削対象２００に向かって直進走行する方向である。その走行方向と直交する方向（図８においては図中の左右方向。以下、直交方向と称する）に、背壁２２３が延びている。
　ＬｉＤＡＲが取得する点群のデータは、レーザ光が反射した各反射点の三次元の位置情報を含んでいる。図８に示される平面視したストックヤード２２０内の各点における高さ情報を用いて、図８に示される標高モデルが生成される。位置推定部１０１は、標高モデルに基づき、掘削対象２００の位置および形状を認識する。掘削対象２００の位置および形状は、掘削対象２００の外観特徴に含まれる。掘削対象２００の外観特徴は、掘削対象２００の状態に含まれる。
　掘削対象２００は、山高さが最も高い山頂部２０１と、手前側（ホイールローダ１が掘削対象２００を掘削する側。図８においては図中の下側）の裾野２０２とを有している。掘削対象２００の山高さは、均一ではなく、山頂部２０１から裾野２０２へ向かうにしたがって山高さが次第に低くなっている。裾野２０２は模式的に、直線状に図示されている。掘削対象２００は、裾野２０２の近傍において、マテリアルの集積量が小さく山高さが低い低山領域２０３と、マテリアルの集積量が低山領域２０３よりも大きく山高さが低山領域２０３よりも高い集積領域２０４とを有している。
　位置推定部１０１は、ストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの残量を計算する。マテリアル（掘削対象２００）の残量は、掘削対象２００の状態に含まれる。マテリアルの残量は、標高モデルから算出される。図９は、マテリアルの残量を算出する処理を説明する図である。
　図９に示されるように、位置推定部１０１は、ストックヤード２２０Ａ内の掘削対象２００の標高モデルを、上記の走行方向および直交方向において、仮想的に等間隔に区切る。位置推定部１０１は、区切られた各区画の高さを求める。区画の中心の点における高さを、区画の高さとしてもよい。区画に含まれる各点の高さの平均値を、区画の高さとしてもよい。
　位置推定部１０１は、ストックヤード２２０Ａを平面視したときの区画の面積と、区画の高さとによって、その区画内のマテリアルの体積を計算する。位置推定部１０１は、全ての区画内のマテリアルの体積の値を合計することにより、ストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの残量を算出する。
　図７に戻って、ステップＳ２において、自動化コントローラ１００のパスプランニング部１０２は、ストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの残量が規定値未満であるか否かを判断する。規定値はたとえば、ホイールローダ１のバケット６の容量であってもよい。バケット６の容量は、作業機３の仕様に含まれる。
　マテリアルの残量に係る既定値は、自動化コントローラ１００のメモリ、またはその他の記憶装置に記憶されている。パスプランニング部１０２は、マテリアルの残量に係る既定値を読み出し、ステップＳ１で計算されたマテリアルの残量と既定値とを比較することにより、ストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの残量が規定値未満であるか否かを判断する。
　ストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの残量が規定値以上であれば（ステップＳ２の判断においてＮＯ）、ストックヤード２２０Ａ内の掘削対象２００を掘削するホイールローダ１は、１回の掘削作業でマテリアルをバケット６に満載することができ、掘削作業を適正に継続できる。この場合の１回の掘削作業とは、掘削対象２００へ向かって前進走行するホイールローダ１が掘削対象２００を掘削して後進を開始するまでの、ホイールローダ１の動作をいう。ステップＳ３において、ストックヤード２２０Ａでの掘削作業が継続される。処理はステップＳ１に戻る。
　図１０は、ストックヤード２２０内の掘削対象２００へ向かって空荷前進するホイールローダ１の模式図である。図１０（Ａ）には、ストックヤード２２０内のマテリアル（掘削対象２００）の残量が規定値よりも十分に大きい状態が示されている。図１０（Ａ）に示される状態では、規定値以上の掘削対象２００をホイールローダ１のバケット６に掬い取り、バケット６内にマテリアルを満載することが容易である。
　ストックヤード２２０Ａ内のマテリアルの残量が規定値未満であれば（ステップＳ２の判断においてＹＥＳ）、ストックヤード２２０Ａ内の掘削対象２００を掘削するホイールローダ１が、１回の掘削作業でマテリアルをバケット６に満載することができないので、掘削作業を適正に継続できないと判断される。マテリアルの残量が規定値未満であるか否かの判断は、「掘削作業を適正に継続できるか否か」の判断の一例に対応する。掘削作業を適正に継続できるか否かの判断は、マテリアルの残量と、バケット６の容量とに基づいて行われる。
　図１０（Ｂ）には、ストックヤード２２０内のマテリアル（掘削対象２００）の残量が規定値未満になった状態が示されている。図１０（Ｂ）に示されるようにストックヤード２２０内のマテリアルの残量が減少すると、ホイールローダ１が掘削作業を実行するときに、バケット６にマテリアルを満載することが難しくなり、バケット６へのマテリアルの充填率が低下する。充填率が低い状態で掘削作業を実行しても、作業量を確保できずに作業効率が低下する。そのためパスプランニング部１０２は、１回の掘削作業でバケット６に規定値以上のマテリアル（掘削対象２００）を掬い取れないほどにマテリアルの残量が減少していると判断すると、掘削作業を適正に継続できないと判断する。
　ストックヤード２２０の上記の直交方向における寸法が、バケット６の幅（図２に示される長さＬ９）よりも大きければ、パスプランニング部１０２は、バケット６の幅単位で、ストックヤード２２０内のマテリアルの残量が規定値未満であるか否かを判断する。ストックヤード２２０全体としてのマテリアルの残量が規定値以上であっても、ストックヤード２２０内のマテリアルを直交方向においてバケット６の幅の寸法単位で仮想的に区切った区画内のマテリアルの残量が規定値未満であれば、１回の掘削作業でバケット６に規定値以上のマテリアルを掬い取ることができない。そのため、この場合パスプランニング部１０２は、掘削作業を適正に継続できないと判断する。
　ステップＳ４において、パスプランニング部１０２は、ストックヤード２２０Ａでの掘削作業を停止する。自動化コントローラ１００の経路追従制御部１０３から車体コントローラ５０へ、指令信号が送信される。信号を受信した車体コントローラ５０は、ストックヤード２２０Ａでの掘削作業を停止するように、アクチュエータ１４０を制御する。
　ステップＳ５において、自動化コントローラ１００は、通信装置１５０を介して、外部コントローラ４００（図５）へ情報を送信する。外部コントローラ４００は、作業現場を管理する管理者がアクセス可能なコンピュータである。または外部コントローラ４００は、作業現場の管制システムを構成するコンピュータである。
　ホイールローダ１が外部コントローラ４００へ送信する情報は、現在作業中のストックヤード２２０の位置情報を含む。すなわち、ホイールローダ１が掘削作業をしているストックヤード２２０が、作業現場内のどこに位置しているストックヤード２２０なのかを示す情報を含む。典型的には、図６に示されるストックヤード２２０Ａ，２２０Ｂのうちのいずれのストックヤード２２０でホイールローダ１が掘削作業をしているのかを示す情報を含む。
　ホイールローダ１が外部コントローラ４００へ送信する情報は、現在作業中のストックヤード２２０内のマテリアルの残量を含む。すなわち、ホイールローダ１が掘削作業をしているストックヤード２２０内に、どれだけの量のマテリアルが残っているのかを示す情報を含む。
　ホイールローダ１が外部コントローラ４００へ送信する情報は、現在作業中のストックヤード２２０内のマテリアルの残量が規定値未満になったことの報告を含む。すなわち、現在掘削作業をしているストックヤード２２０内のマテリアルの残量が少ないので、十分な掘削ができないことが通知される。
　ステップＳ６において、作業現場の管理者または管制システムが、外部コントローラ４００から通信装置１５０を介して、ホイールローダ１に、これまで掘削作業をしていたストックヤード２２０Ａからストックヤード２２０Ｂへの移動を指示する。ストックヤード２２０Ｂは、「第２のストックヤード」の一例に対応する。ストックヤード２２０Ｂに集積されている掘削対象２００は、「他の掘削対象」の一例に対応する。
　ステップＳ７において、ホイールローダ１は、ストックヤード２２０Ｂに移動して、ストックヤード２２０Ｂに集積されている掘削対象２００の掘削作業を開始する。自動化コントローラ１００の経路追従制御部１０３から車体コントローラ５０へ、指令信号が送信される。信号を受信した車体コントローラ５０は、ストックヤード２２０Ｂで掘削作業をし、掘削されたマテリアルを積込対象５００に積み込むように、アクチュエータ１４０を制御する。
　ステップＳ８において、作業現場の管理者または管制システムが、外部コントローラ４００から通信装置３５０（図５）を介して、運搬機械３００に、元のストックヤード２２０（本例の場合、ストックヤード２２０Ａ）へのマテリアルの補充を指令する。
　図１１は、ホイールローダ１が掘削位置を移動した状態を示す模式図である。図１１に示されるホイールローダ１は、経路２５０Ｂに沿ってストックヤード２２０Ｂの掘削位置ＰＢへ向かって前進し、ストックヤード２２０Ｂ内の掘削対象２００をバケット６に掬い取る。ホイールローダ１は、経路２５０Ｂに沿って後進して、切り返し位置ＰＣで走行方向を切り換える。ホイールローダ１は、経路５５０に沿って積込対象５００の積込位置ＰＤへ向かって前進し、バケット６に積載されたマテリアルを積込対象５００に積み込む。ホイールローダ１は、経路５５０に沿って後進して、切り返し位置ＰＣで走行方向を切り換える。このようにして、ホイールローダ１は、ストックヤード２２０Ｂ内のマテリアルの掘削積込作業を行う。
　図１１に示される運搬機械３００は、ダンプトラックであり、ベッセル３０１を有している。ベッセル３０１にマテリアルを積載した状態で運搬機械３００が作業現場を走行することにより、運搬機械３００は作業現場でマテリアルを運搬する。運搬機械３００はストックヤード２２０Ａに接近する。運搬機械３００は、ホイールローダ１の経路２５０Ｂ，５５０とは干渉しない経路を走行して、ストックヤード２２０Ａへのマテリアルの積み下ろし位置に到達する。運搬機械３００は、ベッセル３０１内のマテリアルをストックヤード２２０Ａに積み下ろす。このようにして、運搬機械３００がストックヤード２２０Ａにマテリアルを補充する。
　このようにして、ホイールローダ１の走行の経路を生成する一連の処理が終了する（図７の「終了」）。
　＜作用および効果＞
　上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施形態の特徴的な構成および作用効果についてまとめて記載すると、以下の通りである。
　図７に示されるように、自動化コントローラ１００は、掘削作業を実行するホイールローダ１が掘削作業を適正に継続できるか否かを、掘削対象２００の状態に基づいて判断する。自動化コントローラ１００は、掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、掘削対象２００の掘削を停止する。
　ホイールローダ１が掘削作業を連続して行うときに、掘削作業を適正に継続できなければ、作業効率が低下する。掘削対象２００の掘削作業を適正に継続できないと判断した場合に、その掘削対象２００の掘削を停止するようにすれば、ホイールローダ１による掘削作業の効率低下を回避することができる。
　図７，１１に示されるように、自動化コントローラ１００は、掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、他の掘削対象２００へホイールローダ１を移動させてもよい。掘削対象２００の掘削作業を適正に継続できないと判断した場合に、その掘削対象２００の掘削を停止して、他の掘削対象２００を掘削するようにすることで、ホイールローダ１による掘削作業を継続することができる。
　図６，１１に示されるように、掘削対象２００がストックヤード２２０Ａに集積されており、他の掘削対象２００がストックヤード２２０Ｂに集積されていてもよい。ストックヤード２２０Ａに集積されている掘削対象２００の掘削作業を適正に継続できないと判断した場合に、ストックヤード２２０Ａの掘削対象２００の掘削を停止して、ストックヤード２２０Ｂに集積されている他の掘削対象２００を掘削するようにすることで、ホイールローダ１による掘削作業を継続することができる。
　図７，１１に示されるように、自動化コントローラ１００は、掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、掘削対象２００の補充を指令してもよい。ホイールローダ１を移動させて他の掘削対象２００の掘削作業を継続させ、一方、元の掘削対象２００については掘削対象２００を補充するようにする。他の掘削対象２００の掘削作業を連続して実行することで他の掘削対象２００の掘削作業を適正に継続できなくなったときに、他の掘削対象２００の掘削作業を停止して、補充された元の掘削対象２００を掘削するようにホイールローダ１を移動させることができる。これにより、ホイールローダ１による掘削作業を継続することができる。
　図１，２に示されるように、作業機３は先端にバケットを有し、自動化コントローラ１００は、ホイールローダ１が掘削作業を適正に継続できるか否かを掘削対象２００の状態と作業機３の仕様とに基づいて判断し、作業機３の仕様はバケット６の容量を含んでもよい。自動化コントローラ１００は、バケット６の容量に基づいて、ホイールローダ１が掘削作業を適正に継続できるか否かを判断することができる。
　図８，９に示されるように、自動化コントローラ１００は、知覚装置１１１の検出結果に基づき掘削対象２００の形状を認識し、掘削対象２００の状態は、掘削対象２００の形状から算出される掘削対象２００の残量を含んでもよい。自動化コントローラ１００は、掘削対象２００の残量に基づいて、ホイールローダ１が掘削作業を適正に継続できるか否かを判断することができる。
　図７，１０に示されるように、自動化コントローラ１００は、１回の掘削作業でバケット６に規定値以上の掘削対象２００を掬い取れなければ、掘削作業を適正に継続できないと判断してもよい。バケット６への掘削対象２００の充填率が低い状態で掘削作業を実行すると、作業量を確保できずに作業効率が低下することになる。そのような場合に掘削作業を適正に継続できないと判断して掘削を停止すれば、掘削作業の効率低下を回避することができる。
　上記の実施形態では、ホイールローダ１に搭載されている自動化コントローラ１００が掘削対象２００の状態を認識してホイールローダ１の作業を決定した。また、実施形態では、ホイールローダ１に搭載された知覚装置１１１が掘削対象２００を検出した。この例に限られず、掘削対象２００を検出するセンサと、作業機械の作業を決定する管理コントローラと、のいずれか一方または両方が、作業機械の外部に設けられるシステムが構成されてもよい。
　ホイールローダ１の外部に設けられホイールローダ１と通信可能な外部コントローラ４００が、ホイールローダ１の作業を決定してもよい。外部コントローラ４００が、掘削対象２００の検出結果の入力を受けて掘削対象２００の状態を認識するとともに、ホイールローダ１の作業機３の仕様を読み出し、掘削対象２００の状態と作業機３の仕様とに基づいて、掘削作業を適正に継続できるかを判断してもよい。
　作業機３で掘削される掘削対象２００を検出するセンサは、必ずしもホイールローダ１に搭載されていなくてもよい。センサは、作業機械の外部に配置されてもよい。センサは、他の作業機械に搭載されてもよく、ドローンなどの無人航空機に搭載されてもよい。センサは、作業現場の所定地点に配置されてもよい。たとえば、ストックヤード２２０の壁の上部にセンサを配置して、ストックヤード２２０内の掘削対象２００を検出してもよい。
　掘削作業を適正に継続できるか否かの判断材料となる掘削対象２００の状態は、掘削対象２００の残量に限定されない。たとえば、掘削対象２００の形状に基づいて、掘削作業を適正に継続できるか否かの判断がなされてもよい。連続して掘削した後の掘削対象２００の形状が、掘削作業を継続したならばバケット６へのマテリアルの充填率が低下するような形状になったと判断されれば、掘削作業を適正に継続できないと判断されてもよい。
　掘削作業を適正に継続できるか否かの判断材料となる作業機３の仕様は、バケット６の容量に限定されない。たとえば、作業機３の先端のアタッチメントの種類に基づいて、掘削作業を適正に継続できるか否かの判断がなされてもよい。現在取り付けられているアタッチメントが、掘削対象２００を掘削するために適切な種類のアタッチメントでないと判断されれば、掘削作業を適正に継続できないと判断されてもよい。
　実施形態で説明した掘削対象２００は、図８に示されるように壁を有しているストックヤード２２０内に集積されているが、この例に限られない。掘削対象２００は、作業現場の地面上に集積したマテリアルの集積体であってもよい。作業現場の適切な位置に運搬機械がマテリアルを積み下ろし、ホイールローダ、ショベルなどの作業機械でマテリアルの形状を整えることにより、掘削対象２００が形成されてもよい。
　実施形態では、掘削対象２００を掘削している作業機械が、その掘削対象２００を掘削する作業を適正に継続できるか否かの判断が行われた。この例に限られず、作業現場にマテリアルの集積体が複数存在し、作業機械がいずれかのマテリアルの集積体の掘削作業を今から開始する場合に、集積体の状態と作業機３の仕様とに基づいて、どの集積体を掘削するかの判断がなされてもよい。たとえば、ある集積体の現時点での形状が、掘削作業を行いやすくするためにかき上げ作業で形状を整えるほうがよい形状であれば、その集積体を掘削対象とはしない判断をし、かき上げ作業を実行済みの集積体を掘削対象とする判断がされてもよい。
　実施形態では、ホイールローダ１はキャブ５を備えており、オペレータがキャブ５に搭乗する有人車両である例について説明した。ホイールローダ１は、無人車両であってもよい。ホイールローダ１は、オペレータが搭乗して操作するためのキャブ５を備えていなくてもよい。ホイールローダ１は、搭乗したオペレータによる操縦機能を搭載していなくてもよい。ホイールローダ１は、遠隔操縦専用の作業機械であってもよい。ホイールローダ１の操縦は、遠隔操縦装置からの無線信号により行われてもよい。
　＜付記＞
　以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
　（付記１）
　作業機械であって、
　作業機と、
　前記作業機で掘削される掘削対象を検出するセンサと、
　前記掘削対象の状態を認識し、前記作業機械の作業を決定する管理コントローラとを備え、
　前記管理コントローラは、前記掘削対象を掘削する掘削作業を実行する前記作業機械が前記掘削作業を適正に継続できるか否かを前記掘削対象の状態に基づいて判断し、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、前記掘削作業を停止する、作業機械。
　（付記２）
　前記管理コントローラは、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、他の掘削対象へ前記作業機械を移動させる、付記１に記載の作業機械。
　（付記３）
　前記掘削対象は第１のストックヤードに集積されており、前記他の掘削対象は第２のストックヤードに集積されている、付記２に記載の作業機械。
　（付記４）
　前記管理コントローラは、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、前記掘削対象の補充を指令する、付記１から付記３のいずれか１つに記載の作業機械。
　（付記５）
　前記作業機は、先端にバケットを有し、
　前記管理コントローラは、前記作業機械が前記掘削作業を適正に継続できるか否かを前記掘削対象の状態と前記作業機の仕様とに基づいて判断し、
　前記作業機の仕様は、前記バケットの容量を含む、付記１から付記４のいずれか１つに記載の作業機械。
　（付記６）
　前記管理コントローラは、前記センサの検出結果に基づき前記掘削対象の形状を認識し、
　前記掘削対象の状態は、前記掘削対象の形状から算出される前記掘削対象の残量を含む、付記１から付記５のいずれか１つに記載の作業機械。
　（付記７）
　前記作業機は、先端にバケットを有し、前記掘削作業は前記バケットに前記掘削対象を掬い取る作業であり、
　前記管理コントローラは、１回の前記掘削作業で前記バケットに規定値以上の前記掘削対象を掬い取れなければ、前記掘削作業を適正に継続できないと判断する、付記６に記載の作業機械。
　今回開示された実施形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなく、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すべての変更が含まれることが意図される。
　１　ホイールローダ、２　車体フレーム、３　作業機、４　走行装置、６　バケット、６ａ　刃先、６ｃ　幅方向中心、１４　ブーム、５０　車体コントローラ、６０　エンジンコントローラ、７０　トランスミッションコントローラ、８０　作業機コントローラ、１００　自動化コントローラ、１０１　位置推定部、１０２　パスプランニング部、１０３　経路追従制御部、１１０　外界情報取得部、１１１　知覚装置、１２０　車両情報取得部、１５０，３５０　通信装置、２００　掘削対象、２０１　山頂部、２０２　裾野、２０３　低山領域、２０４　集積領域、２２０，２２０Ａ，２２０Ｂ　ストックヤード、２２１　左側壁、２２２　右側壁、２２３　背壁、２５０Ａ，２５０Ｂ，５５０　経路、３００　運搬機械、３０１　ベッセル、４００　外部コントローラ、５００　積込対象、ＰＡ，ＰＢ　掘削位置、ＰＣ　切り返し位置、ＰＤ　積込位置。

Claims (9)

  1. 　作業機械であって、
    　作業機と、
    　前記作業機で掘削される掘削対象を検出するセンサと、
    　前記掘削対象の状態を認識し、前記作業機械の作業を決定する管理コントローラとを備え、
    　前記管理コントローラは、前記掘削対象を掘削する掘削作業を実行する前記作業機械が前記掘削作業を適正に継続できるか否かを前記掘削対象の状態に基づいて判断し、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、前記掘削作業を停止する、作業機械。
  2. 　前記管理コントローラは、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、他の掘削対象へ前記作業機械を移動させる、請求項１に記載の作業機械。
  3. 　前記掘削対象は第１のストックヤードに集積されており、前記他の掘削対象は第２のストックヤードに集積されている、請求項２に記載の作業機械。
  4. 　前記管理コントローラは、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、前記掘削対象の補充を指令する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
  5. 　前記作業機は、先端にバケットを有し、
    　前記管理コントローラは、前記作業機械が前記掘削作業を適正に継続できるか否かを前記掘削対象の状態と前記作業機の仕様とに基づいて判断し、
    　前記作業機の仕様は、前記バケットの容量を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
  6. 　前記管理コントローラは、前記センサの検出結果に基づき前記掘削対象の形状を認識し、
    　前記掘削対象の状態は、前記掘削対象の形状から算出される前記掘削対象の残量を含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
  7. 　前記作業機は、先端にバケットを有し、前記掘削作業は前記バケットに前記掘削対象を掬い取る作業であり、
    　前記管理コントローラは、１回の前記掘削作業で前記バケットに規定値以上の前記掘削対象を掬い取れなければ、前記掘削作業を適正に継続できないと判断する、請求項６に記載の作業機械。
  8. 　作業機械を含むシステムであって、
    　作業機と、
    　前記作業機で掘削される掘削対象を検出するセンサと、
    　前記掘削対象の状態を認識し、前記作業機械の作業を決定する管理コントローラとを備え、
    　前記管理コントローラは、前記掘削対象を掘削する掘削作業を実行する前記作業機械が前記掘削作業を適正に継続できるか否かを前記掘削対象の状態に基づいて判断し、前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、前記掘削作業を停止する、作業機械を含むシステム。
  9. 　掘削対象の状態を認識することと、
    　前記掘削対象を掘削する掘削作業を実行する作業機械が前記掘削作業を適正に継続できるか否かを前記掘削対象の状態に基づいて判断することと、
    　前記掘削作業を適正に継続できないと判断した場合、前記掘削作業を停止することと、を備える、作業機械の制御方法。
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