CN103597147B - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供容易地评价考虑了行驶体、旋转体以及作业前部的紧急停止所带来的影响的动态平衡并且稳定性高的作业机械。作业机械的控制装置（60）具备稳定化控制运算单元（60a）和指令值生成单元（60i）。稳定化控制运算单元（60a）使用包含作业前部（6）的主体以及行驶体的各可动部的位置信息和紧急停止模型，预测操作杆（50）从操作状态瞬间返回停止指令位置的情况的至完全停止为止的稳定性变化，计算出至停止为止的任意时刻都不产生不稳定化所需的动作限制。指令值生成单元（60i）基于稳定化控制运算单元（60a）的运算结果来修正对驱动促动器的指令信息。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及使用于构造物解体工程、废弃物处理、废料处理、道路工程、建设工程、土木工程等的作业机械。

背景技术

作为使用于构造物解体工程、废弃物处理、废料处理、道路工程、建设工程、土木工程等的作业机械，已知在通过动力系统行驶的行驶体的上部以能够旋转的方式安装旋转体，并且在旋转体以能够在上下方向自在摇动的方式安装多关节型作业前部，并以促动器驱动构成作业前部的各前部部件的作业机械。作为这样的作业机械的一个例子存在如下能够进行所希望的作业的解体作业机械，其以液压挖掘机为基础，具备一端摇动自如地连结于旋转体的起重臂、一端摇动自如地连结于起重臂的前端的悬臂、安装于悬臂的前端的抓钩、铲斗、破碎机、压碎机等作业工具。

这种作业机械使构成作业前部的起重臂、悬臂以及作业工具以向旋转体的外侧突出的状态改变各种姿势而进行作业，所以在施加过度的作业负荷，或者，过负荷并且在伸长前部的状态下进行急速动作等进行不合理的操作的情况下，有时会破坏作业机械的平衡。因此，对于这种作业机械以往提出了各种倾倒防止技术。

例如，专利文献1公开了以下技术，即在作业机械的起重臂以及悬臂上分别设置角度传感器，将这些各角度传感器的检测信号输入到控制装置，控制装置基于上述检测信号来运算出作业机械整体的重心位置和行驶体的接地面上的稳定支点的支承力，在显示装置显示基于该运算结果的稳定支点的支承力值，并且在后方稳定支点上的支承力为能够确保安全作业的极限值以下时发出警报。

另外，专利文献2公开了以下技术，即具备检测主体的姿势、动作以及作业负荷的传感器，基于这些各传感器的检测值，并且参照数据库，构建表示与工程机械主体的姿势有关的现在以及未来的力学举动的模型，判别主体是否倾倒，在预知倾倒的情况下使执行中的作业动作停止，并且开始用于避免倾倒的动作从而防止倾倒，在预知倾倒的情况下也向操作者通知该情况。

并且，在专利文献3公开了以下技术，即具备检测作业前部的起重臂角、悬臂角、铲斗角以及旋转体的旋转角的角度传感器和检测车体的前后方向的倾斜的倾斜角传感器，根据这些各角度传感器以及倾斜角传感器的检测值和车体的规定部分的尺寸来运算作业机械的静态倾倒力矩，而且，使用旋转角速度来运算因旋转体的旋转的离心力而产生的动态倾倒力矩，并且，使用旋转的最大角加速度来运算旋转体的急停止时产生的动态倾倒力矩，将这些中的一方或者较大的一方与静态倾倒力矩相加得到的力矩作为倾倒的判定条件，根据上述判定条件的成立来控制旋转角速度。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:专利第2871105号公报

专利文献2:特开平5-319785号公报

专利文献3:特开平7-180192号公报

发明内容

发明所要解决的课题

然而，如上述解体作业机械那样的作业机械通过驱动大质量的行驶体、旋转体以及作业前部来进行作业，所以因某种理由而操作者进行使动作中的行驶体、旋转体或者作业前部的驱动停止的操作的情况下，对作业机械作用较大的惯性力，对稳定性带来较大的影响。特别是，从所搭载的警报装置发出通知倾倒的可能性的警报的情况下，存在如下危险，若操作者慌张地进行使动作中的行驶体、旋转体或者作业前部的驱动停止的操作，则有可能在倾倒方向上重叠较大的惯性力，反而倾倒的可能性变高。

然而，专利文献1所公开的技术为只评价静态的平衡的构成，存在作用惯性力的环境下不能够准确地评价稳定性这样的问题点。另外，专利文献2所公开的技术没有考虑紧急停止带来的影响，不能防止因紧急停止所导致的倾倒。并且，专利文献2所公开的技术是参照数据库并且构建表示与工程机械主体的姿势有关的现在以及未来的力学的举动的模型，判别主体是否倾倒的构成，所以也存在计算处理复杂，实用上难以进行实时处理这样的问题。并且，专利文献3所公开的技术，在旋转体的紧急停止时作出了应对，然而没有考虑旋转体以外的动作带来的惯性力的影响、前部动作的紧急停止所带来的影响，存在能够应对动作只限于旋转动作这样的问题。而且，是选择根据旋转的最大角加速度计算出的力矩和根据旋转角速度计算出的力矩中较大的一方的构成，所以有可能根据条件而过度地估算倾倒可能性，因过度的动作限制而作业效率恶化。

本发明为了解决这样的以往技术的问题而作出，其目的在于，提供考虑了行驶体、旋转体以及作业前部的紧急停止所带来的影响的能够容易评价动态平衡，并且稳定性高的作业机械。

用于解决课题的手段

本发明为了解决上述课题，作业机械具备行驶体、安装于该行驶体上的作业机械主体、以在上下方向上自如摇动地方式安装于该作业机械主体的作业前部、及控制上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部的驱动的控制装置，上述作业机械的特征在于，还具备：可动部位置检测装置，其检测上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部中的各可动部的位置；以及对施加于上述作业前部的外力进行检测的外力检测装置，上述控制装置具备稳定化控制运算单元及指令值生成单元，上述稳定化控制运算单元根据操作上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部的各可动部的驱动的操作杆从操作状态返回到停止指令位置的上述操作杆的操作量、由上述可动部位置检测装置检测到的上述可动部的位置信息、由上述外力检测装置检测到的外力信息而预测到上述可动部停止为止的稳定性变化，以及计算为了使到上述可动部停止为止作业机械都稳定所需的动作限制，指令值生成单元根据上述稳定化控制运算单元的运算结果修正对驱动上述可动部的促动器的指令信息。

根据上述构成，在操作杆从操作状态瞬间返回到中立位置的情况下，利用稳定化控制运算单元进行到作业机械的各可动部完全停止为止的稳定性变化的预测，以及为了在作业机械的各可动部完全停止为止的任意时刻作业机械稳定所需的动作限制的计算，基于该运算结果用指令值生成单元修正对促动器的指令信息，所以能够准确地评价惯性力作用的环境下的作业机械的稳定性，能够稳定地保持作业机械的静态以及动态的平衡。另外，考虑操作杆从操作状态瞬间返回中立位置的情况，即，考虑作业机械的各可动部紧急停止的情况的影响而控制促动器的驱动，所以不仅能够防止因旋转体而且能够防止因行驶体、前部部件的紧急停止所引起的作业机械的倾倒。并且，在这种情况下，能够通过简单的运算来进行稳定性变化的预测以及动作限制的计算，所以能够实时进行作业机械的稳定化处理。

而且本发明，其特征在于，在上述构成的作业机械中，作为上述动作限制，上述稳定化控制运算单元计算出限制上述可动部的减速度而使上述可动部缓慢停止的缓慢停止指令值以及限制上述促动器的动作速度的动作速度上限值的至少任意一方。

一般来说，作业机械的各可动部根据操作杆的操作内容来驱动各可动部，所以若操作杆从操作状态瞬间返回中立位置，则根据该操作杆的操作来驱动的可动部紧急停止，产生对应于此时的减速度的惯性力。因此，在操作杆从操作状态瞬间返回中立位置的情况下，限制可动部的减速度，或者预先限制促动器的动作速度，就能够缓和作用于可动部的惯性力，而能够将作业机械保持为稳定。

而且本发明的特征在于，在上述构成的作业机械中，上述稳定化控制运算单元使用ZMP坐标和力学能量的至少一方来计算出上述动作限制，上述ZMP坐标根据由上述可动部位置检测装置检测到的上述各可动部的位置信息、基于上述可动部的位置信息求出的加速度信息以及由上述外力检测装置检测到的外力信息而计算出，上述力学能量根据作业机械的上述各可动部的位置信息以及基于上述可动部的位置信息求出的速度信息而计算出。

ZMP(ZeroMomentPoint)坐标是将在与构造体的地表面接触的部分的整体上分布作用的地面反作用力的法线成分作为作用于某一点而置换时的作用点的坐标。另外，ZMP稳定判别规范是基于达朗贝尔的原理，将ZMP坐标作为用于判定构造体的稳定性的评价指标来使用，将构造体的与地面接触的部分以不成为凹的方式包围(凸包)从而描绘出的支承多边形的内侧存在ZMP坐标的情况下，判定为构造体稳定地与地表面接触，在支承多边形的边上存在ZMP坐标的情况下，判定为构造体的地面接触部分的一部分位于从地表面浮起的边界。根据该ZMP稳定判别规范，能够定量地评价构造体的稳定度，并且能够可靠地判定有无倾倒可能性。另一方面，力学能量在构造体的一部分浮起时，将构造体视为在支承多边形上具有支点的倒立摆，利用若构造体的重心达到其旋转中心(ZMP)的垂直线上则因重力的作用而自己倾倒，计算出构造体的位置能量和运动能量的和是否超过最高位置点的位置能量，从而能够判定地面基础部的一部分从地表面浮起的构造体是否至于倾倒。因此，通过使用这些方法，能够可靠地判定作业机械的稳定度以及倾倒可能性。

而且本发明的特征在于，在上述构成的作业机械中，上述稳定化控制运算单元预先存储上述可动部的减速度的限制，以满足该减速度的限制的方式修正对上述促动器的指令信息。

根据上述构成，稳定化控制运算单元预先存储可动部的减速度的限制，所以容易进行基于此的对促动器的指令信息的修正，能够实时进行作业机械的稳定化处理。

而且本发明的特征在于，在上述构成的作业机械中，上述控制装置具备举动预测单元，该举动预测单元进行上述操作杆从操作状态瞬间返回停止指令位置的情况下的作业机械的举动预测，上述举动预测单元将由速度开始变化的时刻及此时的速度表示的速度变化开始点和由从操作杆释放时的速度变化量成为最大的时刻及此时的速度表示的峰值到达点作为极值的3次函数作为模型来使用，并利用按照上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部的动作的每一个预先进行了识别的根据速度变化开始点和峰值到达点的速度之比来计算出的超调率、从操作杆释放到速度变化开始点为止的时间、以及从速度变化开始点到峰值到达点为止的时间。

操作杆从操作状态瞬间返回停止指令位置的情况下，为了进行由该操作杆操作的可动部的紧急停止时举动预测，需要计算到可动部完全停止为止的位置、速度、加速度轨迹。在这种情况下，若将紧急停止时的速度轨迹以简单的3次函数模型进行模型化，则紧急停止时的位置、速度、加速度轨迹的计算变得容易，能够实时进行紧急停止时举动预测。

发明的效果

根据本发明，作业机械的操作杆从操作状态瞬间返回停止指令位置的情况下，用作业机械所具备的控制装置，进行被操作的作业机械的可动部完全停止为止的稳定性变化的预测和为了在该可动部完全停止为止的任意的时刻作业机械都稳定所需的动作限制的计算，并且基于该运算结果修正对驱动可动部的促动器的指令信息，所以能够准确地评价惯性力作用的环境下的作业机械的稳定性，并且能够防止因旋转体、行驶体或者前部部件的紧急停止引起的作业机械的倾倒。另外，能够通过简单的运算来进行稳定性变化的预测以及动作限制的计算，能够实时进行作业机械的稳定化处理。

附图说明

图1是应用了本发明的作业机械的侧视图。

图2是表示用于实施方式的稳定化控制运算的作业机械模型的图。

图3是表示应用了本发明的作业机械的传感器构成的侧视图。

图4是实施方式的控制装置的功能框图。

图5是表示实施方式的缓慢停止方法的例的图表。

图6是表示实施方式的紧急停止时举动预测单元所使用的紧急停止模型的一个例子的图表。

图7是表示利用实施方式的稳定性判定单元的稳定性评价方法的顺序的流程图。

图8是实施方式的ZMP运算评价单元中进行的稳定性评价方法的说明图。

图9是表示实施方式的动作限制决定单元中进行的重复运算方法的顺序的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的作业机械的实施方式按各项目进行说明。

＜对象装置＞

如图1所示，本实施方式的作业机械1具备行驶体2、以能够旋转的方式安装在行驶体2的上部的旋转体3、由一端连结于旋转体3的多关节型的连杆机构构成的作业前部6。旋转马达7对旋转体3以中心轴3c为中心进行旋转驱动。在旋转体3上设置有驾驶室4以及配重8。另外，在该旋转体3上的必要的部分具备构成动力系统的发动机5、控制作业机械1的起动停止以及所有动作的驾驶控制装置。此外，图中的符号30表示地表面。

作业前部6具有一端连结于旋转体3的起重臂10、一端连结于起重臂10的另一端的悬臂12、一端连结于悬臂12的另一端的铲斗23，这些各部件分别构成为在上下方向上旋转。起重臂缸11是使起重臂10围绕支点40转动的驱动促动器，与旋转体3和起重臂10连结。悬臂缸13是使悬臂12围绕支点41转动的驱动促动器，与起重臂10和悬臂12连结。作业工具缸15是使铲斗23围绕支点42转动的驱动促动器，经由连杆16与铲斗23连结，经由连杆17与悬臂12连结。铲斗23可以与抓钩、刀具、破碎机等未图示的其他作业工具任意交换。

在驾驶室4内设置有用于输入操作人员对各驱动促动器的动作的指示的操作杆50和用于操作人员进行各种设定的用户设定输入单元55。

＜坐标系的设定＞

图2表示ZMP计算用作业机械模型(侧面)和该模型的世界坐标系(O－X'Y'Z')以及机械基准坐标系(O－XYZ)。世界坐标系(O－X'Y'Z')以及机械基准坐标系(O－XYZ)都是正交坐标系，世界坐标系(O－X'Y'Z')如图2所示以重力方向为基准，将与重力相反的方向为Z轴。另一方面，机械基准坐标系(O－XYZ)是以行驶体2为基准的坐标系，如图2所示，将在上部旋转体3的旋转中心线3c上与地表面30相交的点O设为原点，将行驶体2的前后方向设定为X轴，将左右方向设定为Y轴，将旋转中心线3c方向设定为Z轴。世界坐标系和机械基准坐标系的关系使用安装于上部旋转体3的姿势传感器3b来检测。该姿势传感器3b在以下的＜状态量检测单元＞一栏中进行更加详细的说明。

＜模型＞

另外，在本实施方式中，考虑安装的简易性，在稳定化控制运算中将作业机械1作为质量集中在各构成部件的重心的集中质点模型来处理。即，如图2所示，将行驶体2、上部旋转体3、起重臂10、悬臂12、铲斗23各自的质点2P、3P、10P、12P、23P设定为各构成部件的重心位置，将各个质点的质量设为m2、m3、m10、m12、m23。而且，各个质点的位置矢量设为r2、r3、r10、r12、r23，速度矢量设为r'2、r'3、r'10、r'12、r'23，加速度矢量设为r”2、r”3、r”10、r”12、r”23。此外，质点的设定方法不限于此，例如，也可以追加质量集中的部位(图1所示的发动机5、配重8等)。

＜状态量检测单元＞

参照图3，说明安装于作业机械1的各部的状态量检测单元(传感器)。

＜姿势传感器＞

在上部旋转体3设置有姿势传感器3b，该姿势传感器3b检测机械基准坐标系相对于世界坐标系的倾斜，该世界坐标系以与后述的重力相反的方向为Z轴。姿势传感器3b例如是倾斜角传感器，通过检测上部旋转体3的倾斜角，检测出相对于世界坐标系的机械基准坐标系的倾斜。

＜角度传感器＞

在上部旋转体3的旋转中心线3c上设置有用于检测行驶体2和上部旋转体3的旋转角度的旋转角度传感器3s。另外，在上部旋转体3和起重臂10的支点40设置有用于测量起重臂10的转动角度的起重臂角度传感器(角度传感器)40a，在起重臂10和悬臂12的支点41设置有用于测量悬臂12的转动角度的悬臂角度传感器(角度传感器)41a，在悬臂12和铲斗23的支点42设置有用于测量铲斗23的转动角度的铲斗角度传感器42a。

＜销力传感器＞

在连接悬臂12和铲斗23的销43、连接连杆16和铲斗23的销44上分别设置有销力传感器43a、44a。销力传感器43a、44a例如在圆筒状的内部插入应变仪，通过测量在该应变仪上产生的应变来检测施加到销43、44的力(外力)的大小和方向。作业中利用铲斗23来进行挖掘等作业，铲斗部的质量变化。铲斗23经由销43、44与作业前部6连接，所以通过计算施加于销43和销44的外力矢量F43和F44，而能够计算铲斗23的质量变化。此外，将销43和销44的位置矢量为s43、s44。

＜杆操作量传感器＞

在操作杆50设置有：检测对旋转马达7的输入指令量的旋转杆操作量传感器51s；检测对起重臂缸11的输入指令量的起重臂杆操作量传感器51b；检测对悬臂缸的输入指令量的悬臂杆操作量传感器51a；以及检测对作业工具缸15的输入指令量的铲斗杆操作量传感器51o。

＜控制装置＞

图4是作业机械1具备的控制装置的功能框图。控制装置60具备：输入来自安装于作业机械1的各部的各传感器的信号的输入部60x；接收输入至输入部60x的信号并进行规定的运算的运算部60z；接收来自运算部60z的输出信号并输出对作业机械1的各驱动促动器的动作指令的输出部60y。

运算部60z由未图示的CPU(CentralProcessingUnit)、ROM(ReadOnlyMemory)、RAM(RandomAccessMemory)、以及闪存等构成的存储部以及具备这些的微型计算机以及未图示的周边电路等构成，例如根据存储于ROM的程序工作。

＜稳定性评价指标＞

首先，说明运算部60z的详细内容之前，对实施方式的稳定判别方式进行说明。在本实施方式中，为了判定作业机械1的稳定性，利用ZMP(ZeroMomentPoint)和力学能量两个评价指标。以下，对各评价指标进行说明。

＜ZMP＞

ZMP稳定判别规范基于达朗贝尔原理。应予说明，对于ZMP的概念以及ZMP稳定判别规范记载于“LEGGEDLOCOMOTIONROBOTS:MiomirVukobratovic著”。

从图1所示的作业机械1向地表面30作用重力、惯性力、外力以及这些力的力矩，根据达朗贝尔原理，这些与作为从地表面30向作业机械1反作用的地面反作用力以及地面反作用力力矩相互平衡。因此，在作业机械1稳定地接触地表面30的情况下，在将作业机械1和地表面30的接地点以不成为凹的方式连结的支承多边形的边上或者其内侧存在俯仰轴(ピッチ軸)以及横滚轴向(ロール軸方向)的力矩成为零的点(ZMP)。反过来说，ZMP存在于支承多边形内，从作业机械1作用于地表面30的力按压地表面30，即在地面反作用力为正的情况下，可以说作业机械1稳定地接触地面。换句话说，ZMP离支承多边形的中心越近稳定性越高，在支承多边形的内侧则作业机械1不会倾倒而能够进行作业，另一方面，ZMP存在于支承多边形上的情况下，作业机械1有可能开始倾倒。因此，能够通过比较ZMP和作业机械1与地表面30形成的支承多边形来判定稳定性。

＜ZMP方程式＞

ZMP方程式根据重力、惯性力、外力所产生的力矩的相互平衡，通过以下的式(1)导出。

[式1]

$\underset{i}{\Σ}{m}_i(r_i-r_{zmp})\×r_i^n-\underset{j}{\Σ}{M}_j-\underset{k}{\Σ}(s_k-r_{zmp})\×F_k=\mathrm{0...}\left(1\right)$

这里，

r_zmp：ZMP位置矢量

m_i：第i个质点的质量

r_i：第i个质点的位置矢量

r″_i：施加于第i个质点的加速度矢量(包含重力加速度)

M_j：第j个外力力矩

s_k：第k个外力作用点位置矢量

F_k：第k个外力矢量

此外，矢量是由X成分、Y成分、Z成分构成的三维矢量。

式(1)的左边的第1项表示由施加于各质点m_i的加速度成分(包含重力加速度)生成的围绕ZMP70(参照图2)(半径r_i－r_zmp)的力矩的总和。式(1)的左边的第2项表示作用于作业机械1的外力力矩M_j的总和。式(1)的左边的第3项表示由外力F_k(将第k个外力矢量F_k的作用点为s_k)生成的围绕ZMP70(半径s_k－r_zmp)的力矩的总和。而且，式(1)记述由在各质点m_i施加的加速度成分(包含重力加速度)生成的围绕ZMP70(半径r_i－r_zmp)的力矩的总和、外力力矩M_j的总和、由外力F_k(将第k个外力F_k的作用点设为s_k)生成的围绕ZMP70(半径s_k－r_zmp)的力矩的总和相互平衡。根据式(1)所示的ZMP方程式，能够计算出地表面30的ZMP70。

这里，对象物停止，只有重力作用的情况下的ZMP方程式利用重力加速度矢量g如式(2)来表示，与静态重心向地表面的投影点一致。

[式2]

$\underset{i}{\Σ}{m}_i(r_i-r_{zmp})\×g=\mathrm{0...}\left(2\right)$

因此，ZMP是可以作为考虑了动态状态以及静态状态的重心的投影点来处理，通过将ZMP作为指标来使用，能够对对象物静止的情况和进行动作的情况的双方进行统一处理。

＜力学能量＞

本实施方式中，作为用于判定作业机械1的稳定性的稳定性评价指标，除了ZMP，还使用力学能量。前述的ZMP在稳定度的定量的评价、判定有无倾倒可能性时有用。然而，ZMP在支承多边形的边上的情况下行驶体2的一部分浮起，然而这终归是达到倾倒的必要条件，不是说ZMP存在于支承多边形的边上就一定倾倒。换句话说，ZMP能够判定有无行驶体2的浮起，然而无法判定实际上是否达到了倾倒的程度。因此，在行驶体2的一部分浮起后，使用力学能量来判定是否至于倾倒。在行驶体2的一部分浮起时，作业机械1可视为在支承多边形上具有支点的倒立摆。若作业机械1的重心到达旋转中心(ZMP)的垂直线上则因重力的作用自己倾倒。因此，通过判定重心是否达到最高位置点，能够判定将来是否至于倾倒。到达最高位置点是机械的位置能量(PE)和运动能量(KE)的和超过最高位置点的位置能量(PEMAX)的情况。因此，倾倒判定使用以下的式(3)来进行。此外，该评价只在行驶体的一部分浮起的情况下有效。

[式3]

$\begin{array}{c}PE+KE\≥{\mathrm{PE}}_{MAX}\\ PE=Mgl\sin \mathrm{\θ}\\ KE=\frac{1}{2}{\mathrm{I\ω}}^2\\ {\mathrm{PE}}_{MAX}=Mgl\end{array}\mathrm{...}\left(3\right)$

这里，

θ：倒立摆(作业机械1的重心)的从地表面的倾斜

ω：倒立摆的角速度

M：作业机械1的质量

I：围绕旋转支点的惯性力矩

l：旋转半径

＜缓慢停止＞

在本实施方式中，作为用于稳定化的动作限制，进行动作速度限制和缓慢停止。这里，对缓慢停止进行说明。

缓慢停止意味着限制停止时的可动部的减速度，使可动部缓慢停止。通过进行缓慢停止而能够抑制紧急停止时的加速度，所以惯性力的影响变小，能够抑制不稳定化。另一方面，通过进行缓慢停止而增大制动距离，所以需要预先决定允许制动距离，以能够在允许制动距离内停止的方式进行缓慢停止。

缓慢停止的方法能够想到各种方法，这里采用使杆操作量(或者杆操作速度)如图5(a)所示单调减少的情况为例进行说明。在图5(a)的情况下，杆操作量变化的斜率被限制为k。换句话说，修正后的杆操作量如下。

[式4]

这里，O_i(t)是时刻t的杆操作量指令值，O_c(t)是时刻t的杆操作量修正值。

作为其他的缓慢停止的方法，想到如图5(b)所示，将杆操作量变化的斜率的限制值根据杆操作量或者杆操作速度来进行切换的方法。此时，通过适当地设定切换斜率的点以及斜率而能够将制动距离保持得比较短并且将紧急停止时的加速度抑制得较小。

以下，参照图4，对运算部60z的构成进行说明。

＜运算部＞

运算部60z由稳定化控制运算单元60a及指令值生成单元60i构成，稳定化控制运算单元60a根据从作业机械1所具备的各传感器及用户设定输入单元55获取的信号来计算出为实现稳定化所需的动作限制，指令值生成单元60i以来自稳定化控制运算单元60a的输出为基础修正对各驱动促动器的指令值。

＜稳定化控制运算单元＞

在稳定化控制运算单元60a中，计算出即使进行紧急停止也不至于倾倒的动作限制。这里紧急停止意味着将操作杆从操作状态瞬时返回停止指令位置的操作。存在因应对突发性障碍物、警告等及操作失误等而进行上述操作的情况，然而这样的情况下速度急剧减少，因此时产生的惯性力的影响，作业机械1的稳定状态容易恶化。作为稳定状态恶化的情况下的对应方法，想到从变得不稳定状态进行某种回避动作的方法。然而，由于进行与操作人员的意图不同的动作，因而会给操作的不协调感，并且存在给周围的作业者或物品带来危害的风险。因此，本发明的稳定化控制中，预先决定被允许的制动距离，根据需要进行缓慢停止，而且，以在任何情况下都能够在规定的允许制动距离内安全地停止的方式事先限制动作速度。换句话说，本发明的稳定化控制基于紧急停止时的举动预测以及稳定性评价，进行利用了缓慢停止和动作速度限制的动作限制，从而事先防止不稳定化。此外，在稳定化控制运算单元60a中，基于机械基准坐标系来进行运算。

计算用于稳定化的动作限制的方法存在从稳定条件进行逆运算的方法和改变动作限制而重复多次举动预测以及稳定性评价的顺运算的方法。前者中，通过一次运算就能够算出最佳的动作限制，但需要导出复杂的运算式。另一方面，后者需要多次的试行，但能够使用比较简单的运算式。以下取后者的方法为例进行说明。

如图4所示，稳定化控制运算单元60a具备速度推定单元60b、紧急停止时举动预测单元60c、稳定性判定单元60d以及动作限制决定单元60h等各功能模块。以下，对各功能模块的详细内容进行说明。

＜速度推定＞

一般来说，液压挖掘机所具备的液压缸的动作速度与操作杆的操作量成比例。另外，在杆操作和动作速度之间存在液压以及机构引起的延迟，所以能够通过使用杆操作量信息来预测近期的状态。速度推定单元60b中，使用过去的杆操作量、现在的杆操作量以及现在的动作速度来预测近期的动作速度。推定由以下的2个步骤进行。首先，根据过去的杆操作量和现在的动作速度来辨识出速度计算模型。接下来，将现在的杆操作量作为输入赋予辨识出的速度计算模型，从而预测近期的动作速度。预想速度计算模型根据发动机转速、负荷的大小、姿势、油温等而时时刻刻变化，然而在微小的时刻之间作业状况的变化小，所以可认为模型的变化也小。作为速度推定单元60b的更简单的实现方法，存在使用从杆操作至缸开始动作为止的无用时间T_L和以下定义的比例系数α_v的方法。这里，假设无用时间T_L不变化，并通过实验预先求出。T_L秒后的速度通过以下的顺序计算。

步骤1：根据T_L秒前的杆操作量O_i(t－T_L)和现在的速度v(t)使用下述的式(5)来计算比例系数α_v。

[式5]

α_v＝v(t)/O_i(t-T_L)

···(5)

步骤2：根据计算出的比例系数α_v和现在的杆操作量O_i(t)使用下述的式(6)来计算T_L秒后的速度的推定值v(t+T_L)。

[式6]

v(t＋T_L)＝α_vO_i(t)

···(6)

＜紧急停止时举动预测＞

在紧急停止时举动预测单元60c中，预测进行了紧急停止指令的情况下的作业机械1的举动。根据现在的姿势信息、速度推定单元60b的速度推定结果及紧急停止模型，计算出从操作杆被释放至完全达到停止为止的位置、速度及加速度轨迹。作为紧急停止模型，想到例如将紧急停止时的速度轨迹模型化，根据其速度轨迹计算出位置轨迹以及加速度轨迹的方法。预先对紧急停止时的速度轨迹进行模型化，将在时刻t紧急停止动作开始(操作杆释放)时的操作杆释放时刻至t_e秒后的缸速度设为v_stop(t，t_e)时，t_e秒后的缸长l_stop(t，t_e)和缸加速度a_stop(t，t_e)使用紧急停止开始时的缸长l_stop(t，0)通过以下的式(7)计算。

[式7]

$\begin{array}{c}{l}_{stop}(t,t_e)=l_{stop}(t,0)+{\∫}_0^{t_e}{v}_{stop}(t,u)du\\ a_{stop}(t,t_e)=\frac{v_{stop}(t,u)}{du}{|}_{u=t_e}\end{array}\mathrm{...}\left(7\right)$

为了实时进行紧急停止时举动预测，优选以简单的模型对紧急停止时的速度轨迹进行模型化。作为紧急停止时的速度轨迹的简单模型一般想到1阶时滞系统、多阶时滞系统、多项式函数。此外，在进行缓慢停止的情况下，在紧急停止动作的基础上，对能够选择的缓慢停止也分别进行相同的模型化。

＜利用3次函数模型的模型化＞

以下，以使用3次函数模型的情况为例，对模型化以及紧急停止时举动预测方法进行说明。图6示出了本实施方式中使用的3次函数模型。3次函数模型是将速度变化开始点和峰值到达点作为极值的3次函数，将操作杆释放时刻设为t_i，速度变化开始时刻设为t_s，峰值到达时刻设为t_p，速度变化开始时的速度设为v_s，峰值速度设为v_p。若假设紧急停止开始前的杆操作量为恒定，则速度变化开始时的速度v_s为操作杆释放时的速度，所以v_s＝v_i。模型化中，将相对于速度变化开始速度的速度最大变化量定义为超调率α_o，将从操作杆释放时刻至速度变化开始时刻为止的时间定义为无用时间T_L，将从速度变化开始时刻至峰值到达时刻为止的时间定义为停止结束时间T_c，对于起重臂10、悬臂12以及旋转体3的各动作，对上述的3个参数进行辨识。

[式8]

α_O＝(v_i-v_p)/v_i

T_L＝t_s-t_i

T_C＝t_p-t_s

···(8)

此外，在进行缓慢停止的情况下，在紧急停止时的基础上也对能够选择的各个设定的缓慢停止也分别进行相同的模型化，对每个设定并且每个动作设定上述的3个参数。速度轨迹v_stop(t_i，t_e)使用超调率、无用时间、停止结束时间以及操作杆释放时的速度表示为如以下的式(9)。对操作杆释放时的速度使用速度推定单元的推定结果。

[式9]

$\begin{array}{c}{v}_{stop}(t_i,t_e)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_i& (t_e\≤T_L)\\ a_v{t_e}^3+b_v{t_e}^2+c_v{t}_e+d_v& (t_e>T_L)\end{array}\right.\\ a_v=2{\mathrm{\α}}_O{v}_i/{T_C}^3\\ b_v=-a_v(2t_i+2T_L+T_C)/2\\ c_v=3a_v(t_i+T_L+T_C)\\ d_v=v_i-a_v{(t_i+T_L)}^3-b_v{(t_i+T_L)}^2-c_v(t_i+T_L)\end{array}\mathrm{...}\left(9\right)$

此时，缸长轨迹以及加速度轨迹能够通过以下的式(10)计算。

[式10]

$\begin{array}{c}{l}_{stop}(t_i,t_c)=\left\{\begin{array}{cc}{v}_i{t}_e& (t_e\≤T_L)\\ \frac{1}{4}{a}_v{t_e}^4+\frac{1}{3}{b}_v{t_e}^3+\frac{1}{2}{c}_v{t_e}^2+d_v{t}_e+v_i{T}_L+l_i& (t_e>T_L)\end{array}\right.\\ a_{stop}(t_i,t_e)=3a_v{t_e}^2+2b_v{t}_e+c_v\end{array}\mathrm{...}\left(10\right)$

这里，

L_i：操作杆释放时的缸长。

＜稳定性判定单元＞

稳定性判定单元60d中，基于上述的2个稳定性评价指标，根据紧急停止举动预测单元60c中预测的紧急停止时轨迹，按照需要计算ZMP、力学能量，判定是否在任何点都没有产生不稳定化。在本实施方式中，进行使用了上述的ZMP和力学能量的稳定性评价。

以下，使用图7，对稳定性评价的流程进行说明。如上述，ZMP对作业机械1稳定地接触地面的情况下的稳定性评价有效，然而不能进行行驶体2开始浮起后的评价。另一方面，利用了力学能量的倾倒判定只在行驶体2的一部分浮起的状态下有效，不能进行机械稳定地接地的情况下的稳定性评价。因此，始终监视ZMP，判定ZMP是否在设定于支承多边形内的通常区域J内，在ZMP位于通常区域J内的情况下进行利用了ZMP的稳定性评价，在ZMP位于通常区域J的外侧的情况下，进行利用了力学能量的评价。在力学能量满足式(3)时判定为“不稳定”，不满足时判定为“稳定”。

＜连杆运算＞

在连杆运算单元60e中，使用紧急停止时举动预测单元60c的预测结果，对各连杆依次进行运动学运算。而且将图2所示的各质点2P、3P、10P、12P、23P的位置矢量轨迹r₂、r₃、r₁₀、r₁₂、r₂₃和速度矢量轨迹r'₂、r'₃、r'₁₀、r'₁₂、r'₂₃和加速度矢量轨迹r”₂、r”₃、r”₁₀、r”₁₂、r”₂₃变换为以机械基准坐标系(O－XYZ)为基准的值。这里，运动学计算的方法能够使用公知的方法，例如能够使用在“机器人控制基础论：吉川恒夫著，corona社(1988)”中记载的方法。

＜ZMP运算评价单元＞

ZMP运算评价单元60f使用由连杆运算单元60e变换为机械基准坐标系的各质点的位置矢量轨迹以及加速度矢量轨迹来计算ZMP70的轨迹(步骤S71)，进行稳定性评价(步骤S72)。在本实施方式中，将机械基准坐标系的原点O设定为地表面30与行驶体2相接触的点，所以若假设ZMP的Z坐标在地表面30上，则r_zmpz＝0。另外，在作业机械1中，通常在铲斗23以外的部分几乎不作用外力、外力力矩，所以忽略其影响，视为外力力矩M＝0。以这样的条件为基础解出式(1)，使用以下的式(11)计算出ZMP70的X坐标r_zmpx。

[式11]

$r_{zmpx}=\frac{\underset{i}{\Σ}{m}_i(r_{ix}{r}_{iz}^{\′\′}-r_{iz}{r}_{ix}^{\′\′})-\underset{k}{\Σ}(s_{kx}{F}_{kz}-s_{kz}{F}_{kx})}{\underset{i}{\Σ}{m}_i{r}_{iz}^{\′\′}-\underset{k}{\Σ}{F}_{kz}}\mathrm{...}\left(11\right)$

另外，与此相同，使用以下的式(12)来计算ZMP70的Y坐标r_zmpy。

[式12]

$r_{zmpy}=\frac{\underset{i}{\Σ}{m}_i(r_{iy}{r}_{iz}^{\′\′}-r_{iz}{r}_{iy}^{\′\′})-\underset{k}{\Σ}(s_{ky}{F}_{kz}-s_{kz}{F}_{ky})}{\underset{i}{\Σ}{m}_i{r}_{iz}^{\′\′}-\underset{k}{\Σ}{F}_{kz}}\mathrm{...}\left(12\right)$

式(11)以及式(12)中，m为图2所示的各质点2P、3P、10P、12P、23P的质量，代入各质点的质量m2、m3、m10、m12、m23。此外，预想铲斗23的质量m23根据作业而变化，所以根据销力传感器43a、44a的检测值计算出质量m23来使用。r”是各质点的加速度，代入各质点的加速度r”2、r”3、r”10、r”12、r”23。如以上，通过使用紧急停止时举动预测单元的预测结果，ZMP运算评价单元60f能够计算ZMP70的轨迹。

接下来，使用图8，对ZMP运算评价单元60f基于ZMP70的轨迹进行的、利用了区域判定的稳定性计算和倾倒可能性的判定进行说明。

如上述那样，ZMP70存在于由作业机械1和地表面30形成的支承多边形L的足够内侧的区域的情况下，图1所示的作业机械1倾倒的可能性几乎没有，能够安全地进行作业。第1实施方式的ZMP运算评价单元60f计算由作业机械1和地表面30的接地点形成的支承多边形L，设定倾倒的可能性十分低的通常区域J和倾倒的可能性更高的倾倒警告区域N，根据ZMP70位于哪个区域来判定稳定性。在行驶体2正立于地表面30的情况下，支承多边形L与行驶体2的平面形状大致相等。因此，在行驶体2的平面形状为矩形的情况下，支承多边形L如图8所示为矩形。更具体而言，作为行驶体2具有履带的情况的支承多边形L为将连接左右的链轮的中心点的线为前方分界线，连接左右的惰轮的中心点的线为后方分界线，左右的履带板外侧端分别为左右的分界线的四边形。此外，前方以及后方的边界也可以是最前方的下部辊以及最后方的下部辊的接地点。

另一方面，图1所示的作业机械1具有刮板18，刮板18与地表面30接地的情况下，支承多边形L以包含刮板底部的方式放大。另外，将铲斗23推压到地表面而抬起行驶体2的顶起(ジャッキアップ)动作中，支承多边形L为由行驶体2的接触地面侧的2个端点和铲斗23的接地点形成的多边形。这样，根据作业机械1的与地面的接触状态而支承多边形L的形状不连续地变化，所以ZMP运算评价单元60f监视作业机械1的地面接触状况，根据地面接触状况来设定支承多边形L。

稳定性评价中，将通常区域J和倾倒警告区域N的边界K设定于支承多边形L的内侧。具体而言，边界K被设定为将支承多边形L按照根据安全率来决定的比率向中心点侧缩小的多边形或者将支承多边形L向内侧移动根据安全率决定的长度的多边形。在ZMP70位于通常区域J的情况下，判定为作业机械1的稳定性足够高。与此相对，在ZMP70位于倾倒警告区域N的情况下，判定为作业机械存在倾倒的可能性。

如上述那样，ZMP存在于通常区域J内的情况下判断为“稳定”，作为稳定性判定单元60d的输出(步骤S75)。另一方面，ZMP存在于倾倒警告区域N的情况下，判断为行驶体的一部分浮起的可能性高，计算出力学能量(步骤S73)，进行根据力学能量的稳定性判定(步骤S74)。换句话说，倾倒警告区域N越大越在早期计算出力学能量。倾倒警告区域N的大小考虑ZMP轨迹的推定误差等来决定即可。

＜力学能量计算评价单元60g＞

ZMP运算评价单元60f中，在预知行驶体2浮起的情况下，由连杆运算单元60e计算出的各质点的位置矢量轨迹、速度矢量轨迹来计算作业机械1的重心位置轨迹，计算式(3)所示的运动能量、位置能量、旋转半径，进行基于力学能量的稳定性判定。即，能够通过判定是否满足式(3)来判定有无倾倒。

第1实施方式中，考虑到测量误差、模型化误差、作业环境等的影响，且为了进行与操作人员的熟练度和喜好对应的控制介入而设定安全率S_e。作为安全率的设定方法想到例如对用于倾倒判定的阈值设定安全率。换句话说，将式(3)如以下的式(13)那样变更而进行稳定性判定。

[式13]

PE＋KE≥PE_MAX/S_e

···(13)

在不满足式(13)的情况下，判断为倾倒的可能性低，稳定性判定单元的判定结果为“稳定”(步骤S76)，满足式(13)的情况下，判断为倾倒的可能性高，将“不稳定”作为判定结果而输出(步骤S77)。

作为其他的安全率设定方法想到相对于运动能量运算反映安全率的方法。此时，运动能量由以下的式(14)计算。

[式14]

KE′＝I(S_eω)²/2

···(14)

在本例的情况下，稳定性判定中代替KE使用KE'，基于式(3)来进行，将“稳定”或者“不稳定”作为稳定判定单元的判定结果来输出。这样在运动能量运算中反映安全率，从而利用了安全率的速度调整变得容易。

此外，安全率可以是预先设定的规定的值，也可以是根据操作作业机械1的操作人员的熟练度、作业内容路面、周围的状况等变化的值。该情况下，想到根据预先提供的信息、各种传感器的输出值等来自动设定的构成，及操作人员或作业管理者利用用户设定输入装置55来任意地设定安全率的构成。

另外，安全率可以根据作业机械1的作业状态而在作业中被变更，也可以为在前后左右使用不同值的构成。作为安全率的设定方法，除了操作人员或作业管理者随时以手动变更设定之外，想到使用GPS、地图信息、作业的CAD图等的构成。通过使用上述的信息而能够自动判别倾倒容易产生的方向、倾倒时的受损大的方向，以其方向的安全率变高的方式进行自动变更。这样，通过将安全率设为适当的值，不会使作业效率降低就能够进行安全的作业。

＜动作限制决定单元＞

动作限制决定单元60h中，以稳定性判定单元60d的判定结果为基础判定是否需要进一步的重复运算，生成指令值修正指令。本实施方式的稳定化控制中，为了避免不稳定化而进行缓慢停止和动作速度限制。因此，动作限制决定单元60h对指令值生成单元60i输出缓慢停止设定以及动作速度限制增益。

接下来，使用图9，对重复运算的流程进行说明。第1次的试行中，进行使用速度推定单元60b的推定结果以及紧急停止模型的设定(步骤S91)，进行举动预测(步骤S92)以及稳定性判定(步骤S93)。稳定性判定单元60d的判定结果为“稳定”的情况下，不进行指令值的修正。此时，输出“无缓慢停止”，“动作速度限制增益＝1”(步骤S910)。另一方面，在稳定性判定单元60d的判定结果为“不稳定”的情况下，进行代替紧急停止模型而使用缓慢停止模型的设定(步骤S94)，进行举动预测(步骤S95)以及稳定性判定(步骤S96)。稳定性判定单元60d的判定结果为“稳定”的情况下，动作速度限制增益设为1，以只进行缓慢停止的方式进行指令值修正指令(步骤S911)。另一方面，稳定性判定单元60d的判定结果为“不稳定”的情况下，进行使用速度推定值乘以动作速度限制增益α(＜1)得到的值和缓慢停止模型的设定(步骤S97)，进行举动预测(步骤S98)以及稳定性判定(步骤S99)。稳定性判定单元60d的判定结果为“稳定”的情况下，以进行缓慢停止指令以及动作速度限制增益α的动作限制的方式进行指令值修正指令(步骤S912)。另一方面，在稳定性判定单元60d的判定结果为“不稳定”的情况下，使动作速度限制增益α缓缓变小，直到稳定性判定单元60d的判定结果成为“稳定”为止，重复举动预测(步骤S98)和稳定性判定(步骤S99)。

此外，上述实施方式中，以缓慢停止的模式为一个的情况为例进行了说明，然而也可以设置多个缓慢停止的设定。此时，在全部的缓慢停止设定中稳定性判定结果都为不稳定的情况下才初次减小速度。

另外，上述实施方式中，示出了对到达紧急停止或者缓慢停止的轨迹上的停止为止的所有点进行稳定性评价，直到所有点都成为“稳定”为止依次减少速度而重复稳定性评价的顺运算来计算稳定极限速度的方法，然而实际上考虑到控制器的运算处理能力，决定停止轨迹上的运算点的个数以及重复运算的试行次数。另外，运算点的间隔不一定为等间隔。

＜指令值生成单元＞

指令值生成单元60i中，基于从动作限制决定单元60h输出的指令值修正指令，来修正杆操作量，生成对各驱动促动器的输入值，向输出部60y输出。更具体而言将杆操作量乘以动作速度限制增益α得到的值作为指令值，而且在存在缓慢停止指令的情况下基于前述式(4)来修正杆操作量并输出。

＜用户设定输入单元＞

用户设定输入单元55由多个输入按钮等构成，操作人员通过用户设定输入单元55根据作业内容、每个人的喜好来进行警告方法或安全率等的设定。

＜警报装置＞

另外，如图1所示，也可以为如下构成，在驾驶室4设置警报装置63，根据稳定化控制介入时或稳定度，向操作人员发出警报。

＜显示装置＞

并且，如图1所示，也可以构成为在驾驶室4设置显示装置61，显示现在的稳定状态、稳定状态的变动或现在的设定。另外，也可以使用显示装置61，对操作人员发出对应于稳定度的警告。这样，通过设置在驾驶室4的显示装置61、警报装置63，对操作人员通知作业机械1的稳定状态，从而在确保作业机械1的安全的基础上，能够将操作人员对操作杆50的操作引导为更适当的操作。

以下，列举本发明的作业机械的其他的实施方式。

(1)上述实施方式中，在稳定化控制运算单元60a中，示出了使用行驶体2、上部旋转体3、起重臂10、悬臂12、铲斗23各自的质点2P、3P、10P、12P、23P的例，但也可以将几个质点合并，或者，抽出影响大的质点等，而减少用于运算的质点的数量。通过减少质点数，能够减少运算量。

(2)上述实施方式中，示出了将作业机械1作为质量集中在各构成部件的重心的集中质点模型来处理的例，然而也可以为基于刚体模型等其他的模型化形式来实施的构成。

(3)上述实施方式中，示出了在紧急停止时举动预测单元60c中，使用速度推定单元60b的推定结果的例，然而在紧急停止时举动预测单元60c中使用的速度也可以为根据角度传感器的输出值计算出的现在的动作速度。该情况下，能够成为省去速度推定单元60b的构成。

(4)上述实施方式中，示出了作为稳定性评价指标使用ZMP和力学能量的2个指标的例，然而也可以为只将ZMP作为指标来使用的构成。该情况下，稳定性判定单元60d在ZMP位于通常区域J的情况下判定为“稳定”，位于倾倒警告区域N的情况下判定为“不稳定”，并输出到动作限制决定单元60h。在采用只使用ZMP的构成的情况下，能够防止车体的浮起，安全性和乘坐感觉进一步变高。

(5)上述实施方式中，示出了作为用于避免不稳定化的动作限制进行缓慢停止和动作速度限制的例，然而也可以是不进行缓慢停止，而只进行动作速度限制的构成。该情况下，没有必要具有缓慢停止模型，紧急停止时举动预测单元60c始终使用紧急停止模型来进行紧急停止时的举动预测。另外，动作限制决定单元60h中，在第1次试行中的稳定性判定单元60d的判定结果为“不稳定”的情况下，将速度推定值乘以动作速度限制增益α(＜1)，此外，使动作速度限制增益缓缓变小并重复举动预测和稳定性判定，直到稳定性判定单元60d的判定结果成为“稳定”为止。动作限制决定单元60h的输出只有动作速度限制增益α。这样不进行缓慢停止的情况下，不产生稳定化控制引起的制动距离的增大。

(6)上述实施方式中，示出了设置销力传感器43a、44a来检测施加于铲斗的外力的例子，然而作为其他的检测方法，存在在起重臂缸设置压力传感器11a、11b的方法。该方法中，根据设置于起重臂缸的压力传感器11a、11b的检测值来计算出包含铲斗外力和作业前部自重的力矩M_l，而且，根据起重臂10、悬臂12、铲斗23的各角度传感器的检测值和起重臂10、悬臂12、铲斗23的各重心参数计算出作业前部的自重力矩M_oc。接下来，根据上述力矩M₁和M_oc之差以及从起重臂转动支点40至铲斗23为止的距离来计算出铲斗外力。另外，作业机械1作为作业工具，具备未图示的刀具，主要仅进行切断作业的情况下，切断作业利用刀具的内力来进行，所以在作业中在作业前部6几乎不施加外力。因此，没有作业中因外力而稳定性恶化的担忧。这样的情况下，也可以为不设置检测作用于销43、44(参照图1)的外力的销力传感器43a、44a的构成。

(7)上述实施方式中，假定操作人员搭乘在作业机械1上具备的驾驶席4上并进行作业机械1的操作的情况进行了说明。然而，存在作业机械1的操作由使用了无线等的远程操作来进行的情况。远程操作时，与搭乘时相比不易准确地把握作业机械的姿势、路面的倾斜等，而且，即使是熟练的操作人员也不易凭感觉把握作业机械的稳定性。因此，在远程操作时，起到更优越的效果。远程操作型的作业机械中，也可以构成为在操作人员的操作场所附近设置显示装置、警报装置等，附加地提供作业机械的信息。

(8)上述实施方式中，作为操作杆50，假定为电气杆方式进行了说明，然而在液压先导方式的情况下，作为杆操作量测量先导压力，基于稳定化控制运算结果来修正先导压力，从而能够进行稳定化。

附图标记的说明

1—作业机械，2—行驶体，3—旋转体，3b—姿势传感器(旋转体)，3c—中心线，3s—旋转角传感器，4—驾驶室，5—发动机，6—作业前部，7—旋转马达，8—配重，10—起重臂，11—起重臂缸，12—悬臂，13—悬臂缸，15—作业工具缸，16—连杆(A)，17—连杆(B)，23—铲斗，30—地表面，40—起重臂转动支点，40a—角度传感器(起重臂转动支点)，41—悬臂转动支点，41a—角度传感器(悬臂转动支点)，42—铲斗转动支点，42a—角度传感器(铲斗转动支点)，43—销(铲斗－悬臂)，43a—外力传感器(销43)，44—销(铲斗－连杆)，44a—外力传感器(销44)，50—操作杆，51s—旋转杆操作量传感器，51b—起重臂杆操作量传感器，51a—悬臂杆操作量传感器，51o—铲斗杆操作量传感器，55—用户设定输入单元，60—控制装置，60a—稳定化控制运算单元，60b—速度推定单元，60c—紧急停止时举动预测单元，60d—稳定性判定单元，60e—连杆运算单元，60f—ZMP运算评价单元，60g—力学能量运算评价单元，60h—动作限制决定单元，60i—指令值生成单元，60x—输入部，60y—输出部，60z—运算部，61—显示装置，63—警报装置，70—ZMP。

Claims (5)

1.一种作业机械，其具备行驶体、安装于该行驶体上的作业机械主体、以在上下方向上自如摇动地方式安装于该作业机械主体的作业前部、及控制上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部的驱动的控制装置，

上述作业机械的特征在于，

还具备：可动部位置检测装置，其检测上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部中的各可动部的位置；以及

对施加于上述作业前部的外力进行检测的外力检测装置，

上述控制装置具备稳定化控制运算单元及指令值生成单元，

上述稳定化控制运算单元根据操作上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部的各可动部的驱动的操作杆从操作状态返回到停止指令位置的上述操作杆的操作量、由上述可动部位置检测装置检测到的上述可动部的位置信息、由上述外力检测装置检测到的外力信息而预测到上述可动部停止为止的稳定性变化，以及计算为了使到上述可动部停止为止作业机械都稳定所需的动作限制，

指令值生成单元根据上述稳定化控制运算单元的运算结果修正对驱动上述可动部的促动器的指令信息。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

作为上述动作限制，上述稳定化控制运算单元计算出限制上述可动部的减速度而使上述可动部缓慢停止的缓慢停止指令值以及限制上述促动器的动作速度的动作速度上限值的至少任意一方。

3.根据权利要求1或2所述的作业机械，其特征在于，

上述稳定化控制运算单元使用ZMP坐标和力学能量的至少一方来计算出上述动作限制，上述ZMP坐标根据由上述可动部位置检测装置检测到的上述各可动部的位置信息、基于上述可动部的位置信息求出的加速度信息以及由上述外力检测装置检测到的外力信息而计算出，上述力学能量根据作业机械的上述各可动部的位置信息以及基于上述可动部的位置信息求出的速度信息而计算出。

4.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

上述稳定化控制运算单元预先存储上述可动部的减速度的限制，以满足该减速度的限制的方式修正对上述促动器的指令信息。

5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

上述控制装置具备举动预测单元，该举动预测单元进行上述操作杆从操作状态瞬间返回停止指令位置的情况下的作业机械的举动预测，

上述举动预测单元将由速度开始变化的时刻及此时的速度表示的速度变化开始点和由从操作杆释放时的速度变化量成为最大的时刻及此时的速度表示的峰值到达点作为极值的3次函数作为模型来使用，并利用对上述行驶体、上述作业机械主体以及上述作业前部的动作的每一个预先进行识别而得到的超调率、从操作杆释放到速度变化开始点为止的时间、以及从速度变化开始点到峰值到达点为止的时间，上述超调率根据速度变化开始点的速度与峰值到达点的速度之差相对于速度变化开始点的速度的比来计算出。