CN1068398C - 建筑机械的轨迹控制装置 - Google Patents

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    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for

Abstract

一种建筑机械的轨迹控制装置，它预先设定前置装置的目标轨迹，控制单元根据角度检测器给出的信号对前置装置的位置和姿势进行计算，根据操纵杆装置给出的信号对前置装置的目标速度矢量进行计算，前置装置在不靠近目标轨迹时保持该速度矢量，在前置装置靠近目标轨迹时，将目标速度矢量补正。这样在经过与人们的感觉相吻合的良好的轨迹后，前置装置前端可较快地、稳定地并且以较高的精度收敛于目标轨迹上。

Description

建筑机械的轨迹控制装置
本发明涉及液压挖掘机等建筑机械的控制装置，特别涉及使铲斗前端沿目标轨迹运动的建筑机械的控制装置。
作为与上述类型的建筑机械的控制装置有关的公知技术在公开号为WO95/30059的国际专利申请中进行了描述。
上述公知技术为：在液压挖掘机的区域限制控制装置中预先设定前置装置能运动的区域，根据角度检测器给出的信号，控制单元计算前置装置的位置和姿势，根据操纵杆装置给出的信号计算前置装置的目标速度矢量。因此，当前置装置在设定区域内未靠近其边界时，可保持目标速度矢量，当前置装置在设定区域内靠近其边界时，对目标速度矢量进行补正以便减小接近设定区域边界的方向的分矢量，当前置装置位于设定区域外边时，对目标速度矢量进行补正以便使前置装置返回设定区域，这样可高效率地，顺利地进行限定区域的挖掘作业。
一般来说，操作人员实际上在使前置装置前端沿某一目标轨迹运动的场合，通常是在无意识的过程中考虑该前端是以什么样的轨迹到达目标轨迹，同时还要改变该轨迹。比如，在前置装置前端的动作速度较慢的场合，通过使快速到达目标轨迹更加优先，选择以最短的距离到达目标轨迹的轨迹的方式来设定目标速度矢量，在前置装置前端动作速度较快的场合，通过使逐渐到达目标轨迹更为优先，选择不按最短距离沿挖掘行进方向慢慢向前到达目标轨迹的轨迹的方式来设定目标速度矢量。因此，在进行轨迹控制、区域限制控制等场合，最好进行下述的控制，该控制与按照上述方式实际上操作人员改变轨迹的场合的相同，前置装置前端的运动与人们的感觉相吻合。
在这里，在上述公知技术的控制中，如图19所示，首先，操作人员使以可旋转的方式连接于车辆主体1B上的前置装置1A(悬臂1a，摇臂1b，铲斗1c)前端，即铲斗1c前端沿目标轨迹运动，当操纵操纵杆发出速度指令矢量A时，与该速度指令矢量A的目标轨迹相垂直的分矢量为Ay。但是，由于该Ay大于铲斗1c前端与目标轨迹之间的距离y，可计算出用于使悬臂1a朝上方运动的Y分矢量By。此时的计算方法为下述的方式。即设定Ay、与铲斗1c前端和目标轨迹之间的距离y相关联的表。在该表中，当距离y大于某一规定距离yo时，用于使Ay减小的By=0，并不对Ay进行减速补正。当距离y小于规定距离yo时，距离y的值越小，用于使该Ay减速的的By的值越大。
之后，根据通过上述方法计算出的By，求出实际的悬臂1a沿动作方向的速度指令矢量B，使悬臂1a运动。由此，结果可使铲斗1c前端的目标速度矢量等于图中的A+B。
上述控制的重点仅仅在于尽可能不伸入目标轨迹的下方。即，铲斗1c前端的最终目标速度矢量方向仅仅是作为在操作人员操纵后所进行的计算结果来确定的。因此，铲斗1c前端经过什么样的轨迹而收敛于目标轨迹上会因操作人员的操纵情况而变化。这样会出现下述的场合，即难于稳定地进行控制而越过目标轨迹，产生晃动现象。
本发明的目的在于提供一种建筑机械的控制装置，它通过使前置装置前端经常经过与人们的感觉相吻合的良好轨迹而收敛于目标轨迹上的方式，可获得稳定精确的动作。
(1)为了实现上述目的，本发明采用下述的建筑机械的轨迹控制装置，其包括：具有构成多铰点式前置装置的、可沿上下方向旋转的多个前置部件的多个受驱动部件；分别驱动上述多个受驱动部件的多个液压驱动器；指示上述多个受驱动部件动作的多个操纵机构，轨迹设定机构，其根据上述多个操纵机构的操纵信号被驱动，并设在具有对供给上述多个液压驱动器的液压油的流量进行控制的多个液压控制阀的建筑机械中，对作为上述前置装置的动作目标的目标轨迹进行设定；第1检测机构，该机构对与上述前置装置的位置和姿势有关的状态量进行检测；第1计算机构，该机构根据上述第1检测机构给出的信号对上述前置装置的位置和姿势进行计算；信号补正机构，该机构根据与上述多个操纵机构中的特定的前置部件有关的操纵机构的操纵信号以及上述第1计算机构的计算值，对与上述特定的前置部件有关的操纵机构的操纵信号进行补正从而使上述前置装置到达目标轨迹上，上述信号补正机构按照下述的方式对上述操纵信号进行补正，该方式为：上述前置装置朝向第2点运动，该第2点相对第1点在上述目标轨迹上沿挖掘行进方向向前移动第2距离，该第1点指在上述目标轨迹上与前置装置保持第1距离的点。
因此，当前置装置靠近作为其动作目标预先由轨迹设定机构设定的目标轨迹，并且到达目标轨迹附近时，信号补正机构根据与特定的前置部件有关的操纵机构的操纵信号，以及与第1计算机构给出的前置装置的位置、姿势有关的计算值，对与该特定前置部件有关的操纵机构的操纵信号进行补正，最终使前置装置到达目标轨迹上。
在这里，在本发明中，在按上述方式前置装置到达目标轨迹上时，借助信号补正机构的补正是这样进行的，即前置装置朝向第2点，即相对与前置装置保持第1距离的目标轨迹上的第1点在目标轨迹上沿挖掘行进方向向前移动第2距离的点运动。这样，操作人员可进行这样的控制，即在与任何的操作无关的情况下，使前置装置的运动方向，即目标矢量方向一定朝向上述第2点。
另外，关于上述第2点的确定，可根据作业用途或作业情况等，减小第2距离，从而使目前的前置装置快速地运动到目标轨迹的位置，或者增加第2距离，从而使前置装置渐渐靠近目标轨迹，因此可将从目前前置装置位置至到达目标轨迹的轨迹设定为适合的，所需的轨迹。于是，与在操作人员操作过程中无法判断前置装置前端到达目标轨迹的什么样的轨迹的已有结构不同，本发明可使前置装置前端经过与人们的感觉相吻合的良好的轨迹，从而可使该前置装置前端较快地、稳定地并且以较高的精度收敛于目标轨迹上。
(2)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构按照下述的方式对上述操纵信号进行补正，该方式为：上述前置装置朝向第2点运动，该第2点指相对第1点在上述目标轨迹上沿挖掘行进方向向前移动第2距离，该第1点指在上述目标轨迹上与前置装置挖掘部分保持第1距离的点。
(3)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构以上述目标轨迹与前置装置之间的最短距离作为上述第1距离。
(4)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构将上述第2距离设定为恒定值。
(5)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构按照上述第1距离可变地设定上述第2距离。
这样，比如在第1距离较大的场合，可通过使第2距离减小的方式使前置装置前端较快地收敛于目标轨迹上。
(6)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构按照与上述前置装置有关的操纵机构的操纵信号可变地设定上述第2距离。
这样，比如在指示操纵信号的操作量较小的场合，通过使第2距离增加，可防止晃动等现象，从而增加控制的稳定性。
(7)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构按照上述前置装置的动作速度可变地设定上述第2距离。
这样，比如在前置装置前端动作速度较快的场合，通过增加第2距离，可防止晃动等现象，从而增加控制的稳定性。
(8)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构包括：第2计算机构，该机构根据与上述特定前置部件有关的操纵机构给出的操纵信号计算上述前置装置的目标速度矢量；第3计算机构，该机构输入上述第1和第2计算机构的计算值，根据这些计算值计算对上述目标速度矢量进行补正的补正矢量，并且按照下述方式进行补正，该方式为：根据该补正矢量使上述目标矢量方向朝向上述第2点；阀控制机构，该机构根据通过上述第3计算机构补正的目标速度矢量驱动相应的液压控制阀以使前置装置运动。
(9)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述信号补正机构仅仅在第1距离为规定距离以下时对上述信号操纵信号进行补正。
这样，在前置装置与目标轨迹超过规定距离而离开的场合，可进行与通常的作业相同的作业。
(10)在上述第(8)方案中，最好上述第3计算机构包括根据上述第1距离对上述补正矢量进行修正的补正矢量修正机构。
(11)在上述第(7)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述多个操纵机构中至少与特定前置部件有关的操纵机构为将控制压力作为操纵信号输出的液压控制方式，包括上述液压控制方式的操纵机构的操纵系统驱动对应的液压控制阀，还包括第2检测机构，该检测机构检测上述液压控制方式的操纵机构的操作量，上述第2计算机构为根据上述第2检测机构给出的信号对上述前置装置的目标速度矢量进行计算的机构，上述阀控制机构包括第4计算机构，以及导向控制机构，该第4计算机构根据上述补正的目标速度矢量计算用于驱动相对应的液压控制阀的目标控制压力，上述导向控制机构为得到该目标控制压力而控制上述操纵系统。
(12)在上述第(11)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述操纵系统包括第1控制线，该第1控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述前置装置朝向离开上述目标轨迹的方向运动，上述第4计算机构包括下述的计算机构，该机构根据经上述补正的目标轨迹矢量计算上述第1控制线中的目标控制压力，上述导向控制机构包括输出与上述目标控制压力相对应的第1电信号的机构，电液压变换机构，以及高压选择机构，该电液压变换机构将上述第1电信号变换为液压，并将与上述目标控制压力相对应的控制压力输出，上述高压选择机构对上述第1控制线内的控制压力，以及上述电液压变换机构输出的控制压力的较高者进行选择，并输出给相应的液压控制阀。
(13)在上述第(11)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述操纵系统包括第2控制线，该控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述前置装置朝向靠近上述目标轨迹的方向运动，上述第4计算机构包括根据经上述补正的目标轨迹矢量对上述第2控制线中的目标控制压力进行计算的计算机构，上述导向控制机构包括输出与上述目标控制压力相对应的第2电信号的机构，降压机构，该降压机构设置于上述第2控制线上，它根据上述第2电信号而动作，并且将上述第2控制线内的控制压力降低到上述目标控制压力。
(14)在上述第(11)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述操纵系统包括第1控制线，第2控制线，上述第1控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述的前置装置朝向离开上述目标轨迹的方向运动，上述第2控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述的前置装置朝向靠近目标轨迹的方向运动，上述第4计算机构包括下述的计算机构，该计算机构经上述补正的目标速度矢量对上述第1和第2控制线中的目标控制压力进行计算，上述导向控制机构包括：将与上述目标控制压力相对应的第1和第2电信号输出的机构，将上述第1电信号变换为液压、并且将与上述目标控制压力相对应的的控制压力输出的电液压变换机构，高压选择机构，该选择机构对上述第1控制线内的控制压力，以及上述电液压变换机构给出的控制压力中的较高者进行选择并输出给相应的液压控制阀，降压机构，该降压机构设置于上述第2控制线上，该机构随上述第2电信号而动作，并且将上述第2控制线内的控制压力降低到上述目标控制压力。
(15)在上述第(12)或(14)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述特定前置部件包括液压挖掘机的悬臂和摇臂，上述第1控制线为悬臂上升一侧的控制线。
(16)在上述第(13)或(14)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述特定前置部件包括液压挖掘机的悬臂和摇臂，上述第2控制线为悬臂下降一侧以及摇臂推压一侧的控制线。
(17)在上述第(13)或(14)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述特定前置部件包括液压挖掘机的悬臂和摇臂，上述第2控制线为悬臂下降一侧、摇臂推压一侧以及摇臂卸载一侧的控制线。
(18)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述第1检测机构包括对上述多个前置部件的旋转角进行检测的多个角度检测器。
(19)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述第1检测机构包括对上述多个驱动器的行程进行检测的多个变位检测器。
(20)在上述第(1)方案中，最好在上述的建筑机械的轨迹控制装置中，上述第2检测机构为设置于上述操纵系统中的控制线上的压力检测器。
(21)在上述第(1)～(20)方案中，最好上述信号补正机构仅仅在下述的情况进行上述操纵信号的补正，该情况指上述多个操纵机构中与特定前置部件有关的操纵机构的操纵信号为使上述前置装置靠近上述目标轨迹的方向操纵信号。
这样，不但可可使控制内容更加简化，而且还可在离开目标轨迹时，更加平滑地实现脱开。
下面结合附图以实施例的方式对本发明进行详细描述。
图1为本发明的一个实施例的建筑机械的轨迹控制装置及其液压驱动装置的示意图；
图2为适用于本发明的液压挖掘机的外观示意图；
图3为液压控制式操纵杆装置的详细示意图；
图4为表示控制单元的控制功能的功能方框图；
图5为表示本实施例中的轨迹控制所采用的坐标系与区域的设定方法的示意图；
图6为表示倾斜角补正方法的示意图；
图7为本实施例中所设定的目标轨迹的一个实例的示意图；
图8为目标驱动缸速度计算部中的控制压力与流量控制阀中的排出流量的关系示意图；
图9为表示矢量方向补正部中的控制内容的方框图；
图10为表示补正用悬臂上升下降矢量计算部中的计算顺序的流程图；
图11为表示补正用悬臂上升下降矢量计算部中的计算内容的说明图；
图12为铲斗前端轨迹的一个实例示意图；
图13为表示矢量方向补正部的变换实施例中的控制内容的方框图；
图14为表示矢量方向补正部的变换实施例中的控制内容的方框图；
图15为表示矢量方向补正部的变换实施例中的控制内容的方框图；
图16为表示矢量方向补正部的变换实施例中的控制内容的方框图；
图17为表示补正用悬臂上升下降矢量计算部中的计算顺序的流程图；
图18为表示补正用悬臂上升下降矢量计算部中的计算内容的说明图；
图19为已有的控制方法的说明图。
下面根据图1～15对将本发明用于液压挖掘机中的场合的一个实施例进行描述。
在图1中，适用于本发明的液压挖掘机包括液压泵2；具有通过该液压泵2给出的液压油驱动的悬臂驱动缸3a，摇臂驱动缸3b，铲斗驱动缸3c，旋转马达3d，和左右行走马达3e，3f的多个液压驱动器；分别与上述的液压驱动器3a～3f对应设置的多个操纵杆装置4a～4f；作为液压控制阀的多个流量控制阀5a～5f，该多个流量控制阀5a～5f连接于液压泵和多个液压驱动器3a～3f之间，它们通过操纵杆装置4a～4f的操纵信号控制，并且对供给液压驱动器3a～3f的液压由流量进行控制；溢流阀6，当液压泵2和流量控制阀5a-5f之间的压力超过设定值时该阀6打开，上述这些部件构成可对液压挖掘机中的受驱动部件进行驱动的液压驱动装置。
另外如图2所示，液压挖掘机由多铰点式前置装置1A，以及由上部旋转部分1d和下部行走部分1e构成的车辆主体1B构成，上述前置装置1A由分别沿竖直方向旋转的悬臂1a，摇臂1b和铲斗1c构成，上述前置装置1A中的悬臂1a的底端支承于上述上部旋转部分1d的前部。上述悬臂1a，摇臂1b和铲斗1c，上部旋转部分1d和下部行走部分1e构成分别由悬臂驱动缸3a，摇臂驱动缸3b，铲斗驱动缸3c，旋转马达3d和左右行走马达3e，3f驱动的受驱动件，这些部件的动作是由上述操纵杆装置4a～4f指示进行的。
图1中的操纵杆装置4a～4f为通过控制压力对相应的流量控制阀5a～5f进行驱动的液压控制型装置，如图3所示，它们分别由通过操作人员进行操纵的操纵杆40，以及一对减压阀41,42构成，该对减压阀41,42产生与操纵杆40的操作量与操纵方向相对应的控制压力，上述减压阀41,42中的第一开口与导向控制泵43相连通，其第二开口通过控制线44a,44b；45a,45b；46a,46b；47a,47b；48a,48b；49a,49b分别与相应的流量控制阀中的液压驱动部50a,50b；51a,51b；52a,52b；53a,53b；54a,54b；55a,55b相连通。
在上述的液压挖掘机中设有本实施例的轨迹控制装置。该控制装置包括设定器7，该设定器7根据作业情况对作为前置装置的规定部位，比如铲斗1c前端的动作目标的目标轨迹进行预先设定，角度检测器8a,8b，8c，该角度检测器8a,8b,8c设置于悬臂1a，摇臂1b和铲斗1c的相应旋转支点处，并对作为与前置装置1A的位置和姿势有关的状态量的相应的旋转角α,β, γ,(后面将参照图5对其进行描述)进行检测，对车辆主体1B的前后方向的倾斜角θ进行检测的倾斜角检测器8d，压力检测器60a,60b；61a,61b，该压力检测器60a,60b；61a,61b设置于悬臂用的以及摇臂用的操纵杆装置4a,4b的控制线44a,44b；45a,45b中，并且对作为操纵杆装置4a,4b的操作量的各个控制压力进行检测，控制单元9，该控制单元9输入上述设定器7的设定信号，角度检测器8a,8b,8c以及倾斜角检侧器检测器8d的检测信号，以及压力检测器60a,60b；61a,61b的检测信号，设定作为铲斗1C前端动作目标的目标轨迹，并且输出用于沿目标轨迹进行挖掘控制的电信号；通过上述电信号驱动的比例电磁阀10a,10b,11a,11b；以及梭阀12。
比例电磁阀10a中的第一开口与控制线43相连通，其第二开口与梭阀12相连通。该梭阀12设置于控制线44a中，它选择位于控制线44a内的控制压力以及通过比例电磁阀10a减小的控制压力中的较高压力，并将该较高压力传送给流量控制阀5a中的液压驱动部50a。上述比例电磁阀10b,11a,11b分别设置于控制线44b,45a,45b中，它们分别根据所输入的电信号使控制线内部的控制压力降低，并将该压力输出。
上述设定器7通过操作板或设置于把手上的开关等操纵机构将设定信号输出给控制单元9，并指示目标轨迹的设定，在上述操作板上还可设有显示装置等、以及其它的辅助机构。另外，还可采用IC卡的方法，条型码的方法，激光的方法，无线通信的方法等，以及其它的方法。
图4表示控制单元9的控制功能。该控制单元9具有目标轨迹设定计算部9a，前置姿势计算部9b，目标驱动缸速度计算部9c，目标前端速度矢量计算部9d，矢量方向补正部9e，补正后的目标驱动缸速度计算部9f，目标控制压力计算部9g，阀指令计算部9h的各个功能。
上述目标轨迹设定计算部9a根据设定器给出的指示对构成铲斗1c前端的动作目标的目标轨迹进行设定计算。下面根据图5对其一个实例进行说明。另外，本实施例用于在竖直面内进行目标轨迹的设定。
在图5中，通过操作人员的操作，使铲斗1c的前端运动到点P1处后，根据设定器7的给出的指示对此时的铲斗1c前端位置进行计算，之后对设定器7进行操作，输入该位置下方的深度h1，指示可设定的目标轨迹上的点P1*。接着在使铲斗1c的前端运动到点P2处之后，根据设定器7给出的指示计算此时的铲斗1c的前端位置，与上述方式相同输入该位置下方的深度h2，指示可设定的目标轨迹上的点P2*。这样，求出P1*和P2*两点之间的连线的直线方程式而形成目标轨迹。
在这里，上述两点P1,P2的位置是通过后面将要描述的前置姿势计算部9b来计算的，上述目标轨迹设定计算部9a采用该位置信息求出上述直线方程式。因此，在控制单元9中存储有前置装置1A和车辆主体1B中的各个部分的尺寸，上述前置姿势计算部9b采用通过上述数据，以及角度检测器8a,8b,8c所检测出的旋转角α,β,γ对两个点P1,P2的位置进行计算。此时，上述两点P1,P2的位置是以悬臂1a的旋转支点作为原点的XY坐标系中的坐标值(X1,Y1)(X2,Y2)计算出来的。上述XY坐标系为固定于车辆主体1B上的正交坐标系，它位于竖直平面内。假设悬臂1a的旋转支点与摇臂1b的旋转支点之间的距离为L1，摇臂1b的旋转支点与铲斗1c的旋转支点之间的距离为L2，铲斗1c的旋转支点与铲斗1c前端之间的距离为L3，则可根据旋转角α,β,γ按下述公式计算出XY坐标系中的坐标值(X1,Y1)(X2,Y2),该公式为：X=L1sinα+L2sin(α+β)+L3sin(α+β+γ)Y=L1cosα+L2cos(α+β)+L3cos(α+β+γ)
在目标轨迹设定计算部9a中，分别根据与Y坐标有关的下述公式计算出挖掘区域边界上两个点P1*,P2*的坐标值，该公式为：
Y1*=Y1-h1
Y2*=Y2-h2
另外，按照下述公式对P1*,  P2*两个点之间的连线的直线方程进行计算，该公式为：
Y=(Y2*-Y1*)X/(X2-X1)
        +(X2Y1*-X1Y2*)/(X2-X1)
这样，设定下述的坐标系，该坐标系指以在上述直线上具有原点的直线为一个坐标轴的直角坐标系，比如以点P2*为原点的XaYa坐标系，则可求出从XY坐标系变到XaYa坐标系的坐标变换数据。
在这里，当车辆主体1B按照图6所示方式倾斜时，由于铲斗，其前端与地面的相对位置关系发生变化，这样不能正确地进行挖掘区域的设定。于是，在本实施例中，通过倾斜角检测器8d检测车辆主体1B的倾斜角θ，通过前置姿势计算部9b输入上述倾斜角θ的数值，以相对XY坐标系旋转θ角的XbYb坐标系计算出铲斗前端的位置。由此，即使在车辆主体1B发生倾斜的情况下，仍可进行正确的区域设定。另外，如果车辆主体发生倾斜，在对车辆主体倾斜度进行修正后进行作业，或者在车辆主体未发生倾斜的作业现场进行使用的场合，不一定设定倾斜角检测器。
虽然上面仅仅为通过1根直线进行挖掘区域边界设定的实例，但是可通过将多根直线组合在竖直平面内进行任意形状的挖掘区域的设定。图7为该设定方式的一个实例，它采用3根直线A1,A2,A3进行挖掘区域的设定。同样在此场合，对于每根直线A1,A2,A3，可通过进行与上述相同的操作和计算来设定挖掘区域的边界。
按上述方式，前置姿势计算部9b采用存储于控制单元9中的存储装置中的前置装置1A和车辆主体1B各个部分的尺寸，通过角度检测器8a,8b,8c检测出的旋转角α,β,γ的数值，对前置装置1A的规定部位的位置进行XY坐标系的坐标值的计算。
目标驱动缸速度计算部9c输入通过压力检测器60a,60b,61a,61b所检测出的控制压力值，计算流量控制阀5a,5b的排出流量，另外根据该排出流量计算悬臂驱动缸3a和摇臂驱动缸3b的目标速度。在控制单元9的存储装置中存储有如图8所示的控制压力PBU,PBD,PAC,PAD与流量控制阀5a,5b的排出流量VB,VA的关系，目标驱动缸速度计算部9c通过上述关系计算流量控制阀5a,5b的排出流量。另外，在控制单元9的存储装置中存储有预先计算控制压力和目标驱动缸速度的关系，根据该控制压力也可直接求出目标驱动缸速度。
目标前端速度矢量计算部9d根据通过前置姿势计算部9b所计算出的铲斗1c的前端位置，以及通过目标驱动缸速度计算部9c所计算出的目标驱动缸速度，预先存储于控制单元9中的存储装置中的L1,L2,L3等每个部分的尺寸，计算铲斗1c前端目标速度矢量VC。此时，对于该目标速度矢量VC，首先计算出图5所示的坐标系的坐标值，之后通过下述的坐标变换数据变换到XaYa坐标系，求出XaYa坐标系的坐标值，上述坐标变换数据指采用上述首先计算的坐标值通过目标轨迹设定计算部9a预先计算出的从XY坐标系变换到XaYa坐标系的相应的坐标数据。在这里，XaYa坐标系中的目标速度矢量VC的Xa坐标值VCx为与目标速度矢量VC相平行的方向的分矢量，Ya坐标值VCy为与目标速度矢量VC的目标轨迹相垂直的方向的分矢量。
矢量方向补正部9e在铲斗1c前端位于目标轨迹附近的规定范围(下面描述)时，对目标速度矢量VC进行补正从而使铲斗1c前端限定在目标轨迹上。
图9为表示矢量方向补正部9e的控制内容的方框图。
在图9中，首先根据通过目标前端速度矢量计算部9d所计算出的目标速度矢量VC，以及通过目标轨迹设定计算部a所设定的目标轨迹，预先设定存储于控制单元9内的第2距离，比如基于11，补正用悬臂升降矢量计算部9e1作为用于对目标速度矢量VC进行补正的补正矢量对悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD进行计算。图10为表示该计算的顺序的流程图，图11为表示该计算内容的说明图。
在图10中，首先在步骤100中，计算目标轨迹上的与铲斗1c的前端P3保持第1距离，比如最短距离的点P4(参照图11)。
接着，在步骤101中，计算出目标轨迹上的相对点P4沿挖掘行进方向向前移动距离11的点P5(参照图11)。
之后，按照步骤102，确定悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD的大小，以便使VC+VD=m P3P5(m为恒定数)，即VC+VD的方向朝向矢量P3P5的方向。
按上述方式，求出补正用的悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD。此时，VD到底为悬臂上升矢量，还是为悬臂下降矢量由目标速度矢量VC的方向确定。因此，目标速度矢量VC在相对用于靠近目标轨迹的良好轨迹(后面将参照图12进行描述)朝向下方的场合为悬臂上升矢量，在相对上述良好轨迹朝向上方的场合为悬臂下降矢量。
再返回图9，在最短距离检测部9e2中，根据通过目标轨迹设定计算部9a所设定的目标轨迹，通过前置姿势计算部9b所计算出的铲斗1c前端位置，计算出铲斗前端与目标轨迹之间的最短距离△h。
这样，根据该最短距离△h，通过控制增益设定部9e3设定控制增益K。如图所示，在△h值大于某一规定值△ho时，该控制增益K值为0，在△h值小于某一规定值△hi时，该控制增益K值为1，当△hi≤△h≤△ho时，随着△h的减小，上述控制增益K在0～1之间连续增加。
乘法计算部9e4将按上述方式所求出的控制增益K，与通过上述方法由补正用的悬臂上升下降矢量计算部9e1所计算出的悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD相乘。
之后，加法计算部9e5将通过目标前端速度矢量计算部9d给出的目标速度矢量VC，与通过乘法计算部9e4给出的KVD相加，最后输出VC+KVD值。
此时，由于上述控制增益K值由控制增益设定部9e3按上述方式进行设定，这样上述输出值在△h＞△ho时为VC，在△h＜△hi时为VC+VD，在△hi≤△h≤△ho时为VC～VC+VD之间的值。因此，在铲斗1c前端与目标轨迹之间的最短距离△h大于△ho的场合处于完全不进行补正的非补正区域，在上述最短距离△h为△hi～△ho之间的场合，处于随着上述距离的减小补正程度增加的过渡区域，如果上述最短距离△h在△hi以下，则处于进行完全补正的补正区域。
按上述方式，通过在目标速度矢量VC上叠加补正用的悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD，则可对目标速度矢量VC补正为目标速度矢量VC+KVD(但是K=0～1)。
图12表示在按照上述方式进行补正，按照目标速度矢量VC+VD进行控制时(即△h≤△hi时，K=1)的铲斗1c的前端轨迹的一个实例。
如图12所示，当目标速度矢量VC沿斜下方保持一定时，则其经常补正为朝向相对铲斗1c正下方的目标轨迹上的点行进距离为11的点处的目标速度矢量VC+VD。因此，当最初的铲斗1c前端位置位于点P3a时，目标轨迹正下方的点为P4a，沿行进方向移动11的点为P5a，目标速度矢量为朝向上述点P5a的目标速度矢量VC+VD，之后在铲斗1c前端位置运动到P3b时，上述目标速度矢量为朝向P5b的目标速度矢量VC+VD，接着在铲斗1c前端位置运动到P3c时上述目标速度矢量为朝向P5c的目标速度矢量VC+VD，然后在铲斗1c前端位置运动到P3d时，上述目标速度矢量为朝向P5d的目标速度矢量VC+VD，最后随着铲斗1c前端轨迹不断靠近目标轨迹，该轨迹按照如图12所示方式，与目标轨迹保持平行并呈平滑地收敛于目标轨迹上的曲线形状。另外，即使在万一铲斗1c前端偏到目标轨迹的下方的情况下，上述铲斗1c前端仍然可以相同的平滑的轨迹从下方收敛于目标轨迹上。
返回图4，补正后目标驱动缸速度计算部9f根据矢量方向补正部9e计算出的补正后的目标速度矢量VC+KVD计算悬臂驱动缸3a和摇臂驱动缸3b的目标驱动缸速度。上述计算为目标前端速度矢量计算部9d所进行的计算的逆计算。
目标控制压力计算部9g根据补正后目标驱动缸速度计算部9f给出的目标驱动缸速度对控制线44a,44b,45a,45b的目标控制压力进行计算。该计算为目标驱动缸速度计算部9c所进行的计算的逆计算。
阀指令计算部9h根据通过目标控制压力计算部9g所计算出的目标控制压力计算用于接收该控制压力的比例电磁阀10a,10b,11a，11b的指令值。该指令值通过放大器放大，并作为电信号输出给每个比例电磁阀。在这里，如图10中的流程图给出的顺序102所示，由于目标速度矢量VC的补正是通过悬臂上升方向(或悬臂下降方向)的矢量VD来进行的，这样与上述补正部分相应的电信号输出给与悬臂上升一侧的控制线44a有关的比例电磁阀10a(或与悬臂下降一侧中的控制线44b有关的比例电磁阀10b)。
在上述结构中，操纵杆装置4a～4f构成指示作为多个受驱动部件的悬臂1a，摇臂1b，铲斗1c，上部旋转部分1d和下部行走部分1e动作的液压控制式操纵机构，设定器7和目标轨迹设定计算部9a构成对作为前置装置1A的动作目标的目标轨迹进行设定的轨迹设定机构，角度检测器8a～8c和倾斜角检测器8d构成与前置装置1A的位置和姿势有关的状态量的检测的第1检测机构，前置姿势计算部9b构成根据第1检测机构给出的信号对前置装置1A的位置和姿势进行计算的计算机构。
另外，点P4,P4a…构成在目标轨迹上与前置装置1A保持第1距离的第1点，点P5,P5a,P5b,P5c,P5d构成从上述第1点在目标轨迹上沿行进方向向前仅仅移动11的第2点，目标驱动缸速度计算部9c，目标前端速度矢量计算部9d，矢量方向补正部9e，补正后目标驱动缸速度计算部9f，目标控制压力计算部9g，阀指令计算部9h和比例电磁阀10a,10b；11a,11b构成下述的对操纵信号进行补正的信号补正机构从而使前置装置1A收敛于目标轨迹上，该机构根据与多个操纵机构4a～4f中的特定前置部件1a,1b有关的操纵机构4a,4b的操纵信号和上述第1计算机构9b的计算值，对与前置装置1A有关的操纵机构4a,4b的操纵信号进行补正，以便使前置装置1A朝向点P5,P5a,P5b,P5c,P5d运动。
另外，目标驱动缸速度计算部9c，目标前端速度矢量计算部9d构成下述的第二计算机构，该机构根据与特定前置部件1a,1b有关的操纵机构4a,4b给出的操纵信号对前置装置1A的目标速度矢量进行计算，矢量方向补正部9e构成下述的第三计算机构，该机构输入上述第一和第二计算机构的计算值，根据这些计算值计算出对目标矢量VC进行补正的补正矢量VD，从而根据该补正矢量VD使目标速度矢量VC的方向朝向第2点P5，补正后目标驱动缸速度计算部9f，目标控制压力计算部9g，阀指令计算部9h和比例电磁阀10a,10b；11a,11b构成下述的阀控制机构，该机构根据经补正的目标速度矢量VC+KVD对相应的液压控制阀5a,5b进行驱动以使前置装置1A运动。
此外，矢量方向补正部9e中的控制增益设定部9e3和乘法计算部9e4构成根据第1距离，对补正矢量VD进行修正的补正矢量修正机构。
还有，操纵杆装置4a～4f和控制线44a～49b构成驱动液压控制阀5a～5f的操纵系统，压力检测器60a,60b；61a,61b构成对前置装置的操纵机构的操作量进行检测的第2检测机构，构成上述第2计算机构的目标驱动缸速度计算部9c和目标前端速度矢量计算部9d形成根据第2检测机构给出的信号对前置装置1A中的目标速度矢量进行计算的计算机构，作为上述阀控制机构的组成部分中的补正后目标驱动缸速度计算部9f，目标控制压力计算部9g构成下述的计算机构，该机构根据上述经补正的目标速度矢量对用于驱动相应的液压控制阀5a,5b的目标控制压力进行计算，阀指令计算部9h和比例电磁阀10a,10b；11a,11b构成对可接收上述目标控制压力的上述操纵系统进行控制的导向控制机构。
此外，控制线44a构成第1控制线，该第1控制线将控制压力传送给与朝向远离设定区域方向运动相应的液压控制阀5a，补正后目标驱动缸速度计算部9f和目标控制压力计算部9g构成下述机构，该机构根据经补正的目标速度矢量对第1控制线中的目标控制压力进行计算，阀指令计算部9h构成将与该目标控制压力相对应的第1电信号输出的机构，比例电磁阀10a构成下述电液压变换机构，该机构将第1电信号变换为液压，之后将与目标控制压力相应的控制压力输出，梭阀12构成下述的高压选择机构，该机构选择第1控制线内部的控制压力，以及由电液压变换机构输出的控制压力之间的较高者，将该较高压力传送给相应的液压控制阀5a。
此外，控制线44b,45a,45b构成下述的第2控制线，该第2控制线将控制压力传送给下述的液压控制阀5a,5b,该液压控制阀5a,5b指可使前置装置1A朝向靠近设定区域的方向运动相对应的阀，补正后目标驱动缸速度计算部9f和目标控制压力计算部9g构成下述计算机构，该机构机构经补正的的目标速度矢量对第2控制线中的目标控制压力进行计算，阀指令计算部9h构成将与上述目标控制压力相应的第2电信号输出的机构，比例电磁阀10b,11a,11b构成下述减压机构，该机构设置于第2控制线中，它根据第2电信号动作，并且将第2控制线内部的控制压力降低到目标控制压力。
下面对具有上述结构的本实施例的动作进行说明。下面的说明是针对作为作业的一个实例的，(1)沿水平方向对铲斗前端进行拉操作(即水平拉)的场合，(2)沿水平方向对铲斗前端进行压操作(即水平压)的场合。
(1)水平拉
①收敛于目标轨迹(摇臂推压操作)
此场合的操作人员首先进行摇臂推压操作，相对目标轨迹上方使铲斗1c前端靠近目标轨迹。这样此时，如果铲斗前端与目标轨迹之间的最短距离△h小于△ho，则在矢量方向补正部9e中产生下述补正用悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD，该VD朝向用于使铲斗前端的目标速度矢量Vc从铲斗1c前端位置正下方的目标轨迹上的点P4等处移动距离11后的点P5等处，将乘有控制增益的KVD与VC叠加，从而开始补正。随着铲斗前端与目标轨迹之间的最短距离△h不断靠近△hi，上述K值增加，当△h=△hi时，K=1，之后目标速度矢量VC经常按照VC+VD的方式补正。
接着，补正后目标驱动缸设定计算部9f对与补正后的目标矢量VC+VD相对应的悬臂驱动缸3a的伸长方向(或收缩方向)，以及摇臂驱动缸3b的伸长方向的驱动缸速度进行计算，目标控制压力计算部9g对悬臂上升一侧的控制线44a(或悬臂下降一侧的控制线44b)，以及摇臂推压一侧的控制线45a的目标控制压力进行计算，阀指令计算部9h将电信号输出比例电磁阀10a(或11b)以及11a。由此，比例电磁阀10a的控制压力降到与通过目标控制压力计算部9g所计算出的目标控制压力相应的压力，梭阀12对该控制压力进行选择，并将其传送给悬臂用流量控制阀5a中的悬臂上升一侧的液压驱动部50a(或者比例电磁阀10b的控制压力降到与通过目标控制压力计算部9g所计算出的目标控制压力相应的压力，该控制压力传送给悬臂用流量控制阀5b中的悬臂上升一侧的液压驱动部50b)。还有，比例电磁阀11a的控制压力也降到与通过目标控制压力计算部9g所计算出的目标控制压力相应的压力，该控制压力传送给悬臂用流量控制阀5b中的悬臂上升一侧的液压驱动部51a。此时，在比例电磁阀10a(或10b)动作过程中，由于叠加有用于对目标速度矢量VC进行补正的悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD，其结果是，可使铲斗1c前端按照通过图12所示的轨迹而平滑地收敛于目标轨迹上的方式运动。
按上述方式，按照操作人员的操作过程中同不能判断铲斗1c前端是采用的什么样的轨迹到达目标轨迹的已有结构不同，上升操作可使铲斗1c前端通过与人们的感觉相吻合的良好的轨迹，这样可使铲斗1c前端较快地、稳定地同时以较高的精度收敛于目标轨迹上。
②水平拉的前半部分(摇臂推压与悬臂上升的复合操作)
在铲斗1c前端按照第①种操作中所示的方式平滑地到达目标轨迹后，操作人员进行摇臂推压与悬臂上升的复合操作进行，使铲斗1c前端沿目标轨迹运动。此时，如果铲斗1c前端暂时朝向目标轨迹的下方或上方偏离，则由于铲斗1c前端和目标轨迹之间的最短距离△h已经很小，这样如上面第①种情况中所描述的，矢量方向补正部9e经常将目标速度矢量补正为VC+VD(VD为悬臂上升方向或下降方向的矢量)。然后，补正后目标驱动缸速度计算部9f计算与补正后的目标速度矢量VC+VD相对应的悬臂驱动缸3a伸长方向(或收缩方向)，以及摇臂驱动缸3b云方向的驱动缸速度，目标控制压力计算部9g计算悬臂上升一侧控制线44a(或悬臂下降件一侧控制线44b)，以及摇臂推压一侧控制线45a的目标控制压力，阀指令计算部9h将电信号输出给比例电磁阀10a(或10b)以及11a。由此，比例电磁阀10a(或10b)和11a中的控制压力降低到与由目标控制压力计算部9g所计算出的目标控制压力相对应的控制压力，这些控制压力被传送给悬臂用流量控制阀5a的悬臂上升一侧的液压驱动部50a(或悬臂下降一侧液压驱动部50b)，以及摇臂用流量控制阀5b中的摇臂推压一侧液压驱动部51a。此时，在比例电磁阀10a(或10b)动作过程中，由于叠加有对目标速度矢量VC进行补正的悬臂上升矢量(或悬臂下降矢量)VD，其结果是，铲斗1c前端可在不朝向目标轨迹下方(或上方)偏离的情况下，沿目标轨迹运动。
③水平拉后半部分(摇臂推压和悬臂下降的复合操作)
如果进行上述第②种操作，沿目标轨迹朝向靠近操作人员的方向进行挖掘，直到在一定程度上位于操作人员前面，为了使连续运动的铲斗1c前端沿目标轨迹运动，操作人员切换到摇臂推压和悬臂下降复合操作。此时的控制与上述第②种情况的基本相同，当铲斗1c前端暂时偏到目标轨迹的下方或上方时，经常进行使目标速度矢量为VC+VD(VD为悬臂上升方向或悬臂下降方向的矢量)的补正，计算与补正后的目标速度矢量VC+VD相对应的驱动缸速度，比例电磁阀10a(10b)以及11a中的控制压力降低到与相应的目标控制压力相对应的压力，这些控制压力传送给悬臂用流量控制阀5a中的悬臂上升一侧液压驱动部50a(或悬臂下降一侧液压驱动部50b)，以及摇臂用流量控制阀5b中的摇臂推压一侧的液压驱动部51a。这样，铲斗1c前端在不朝向目标轨迹下方(或上方)偏离的情况下，沿目标轨迹运动。
另外，在按照上述第②以及③种操作沿目标轨迹进行挖掘的过程中，会出现下述的场合，该场合包括土砂大量掉入铲斗1c中，在行走途中出现障碍物，由于挖掘阻力较大，前置装置停止运动，从而使挖掘阻力减小，通过手动使悬臂1a上升，在上述的场合中，当对悬臂用操纵杆装置4a进行沿悬臂上升方向的操纵时，在悬臂上升一侧的控制线44a中形成控制压力，当该控制压力大于比例电磁阀10a的控制压力时，梭阀12选择该控制压力，从而可使悬臂上升。
(2)水平压
在此场合，操作人员的操作仅仅是，首先进行第①操作，在摇臂卸载操作过程中朝向目标轨迹收敛，接着进行第②操作，进行摇臂卸载与悬臂上升的复合操作(前半)，然后进行第③操作，进行摇臂卸载与悬臂下降的复合操作(后半)，其基本控制方法与上述第(1)种场合中的第①～③操作相同。因此，在第①操作中，可使铲斗1c前端经过与人们的感觉相吻合的良好的轨迹，从而可使其较快地、稳定地同时以较高的精度收敛于目标轨迹上，在第②和③操作中，可使铲斗1c前端在不朝向目标轨迹下方(或上方)偏离的情况下，沿目标轨迹运动。
按照上面描述，如果采用本实施例，则如果铲斗1c前端朝向目标轨迹靠近并收敛于其上，则当铲斗1c前端偏离目标轨迹时，不对目标速度矢量VC进行补正，可按照与一般的作业相同的方式进行作业，另外当铲斗1c前端靠近目标轨迹附近时，进行对目标速度矢量方向的补正控制，从而可使铲斗1c前端通过与人们的感觉相吻合的良好的轨迹，可使铲斗1c前端较快地、稳定地、并且以较高的精度收敛于目标轨迹上。
另外，由于比例电磁阀10a,10b,11a,11b和梭阀12与控制线44a,44b,45a,45b相配合，通过对控制压力控制进行轨迹控制，这样在设置液压控制方式的操纵杆装置4a,4b方面，可以很容易地添加下述的功能，该功能指高效率地进行限定区域的挖掘。
此外，在上述实施例中，为了对目标速度矢量VC进行补正，在矢量方向补正部9e中采用了补正用悬臂上升、下降矢量VD，但是本发明可不限于此。即，本发明还可形成并采用补正用摇臂推压卸载矢量VE(图中未示出)以便代替上述矢量VD，或者与上述的矢量VD相组合。在此场合，对目标速度矢量VC进行补正的摇臂推压矢量(摇臂卸载矢量)VE最终与使比例电磁阀11a(11b)动作的电信号相叠加。
还有，在上述实施例中，通过压力检测器60a,60b；61a,61b检测出的操纵信号无论是靠近目标轨迹的方向的的操纵信号，还是离开目标轨迹方向的操纵信号，均在相对目标轨迹的规定范围内进行补正。但是本发明不限于此情况，在沿从目标轨迹离开方向(比如悬臂上升等)进行操作时，也可完全不进行补正。由此，不但可使控制内容更加简化，而且还可在要离开目标轨迹时平滑地脱开。
此外，在上述实施例中，在控制单元9的矢量方向补正部9e中，虽然目标轨迹上的距离11为恒定值，但是也可采用使该距离改变的变换实施例。比如，可考虑下述的场合，即在根据△h改变距离11的场合，根据悬臂或摇臂的动作速度改变上述距离11的场合等等。下面采用上述场合中的至少一种，或根据需要在控制单元9中添加有其它的功能的几个变换实施例进行说明。
①根据△h改变距离I1的场合
图13表示此场合中的、矢量方向补正部9e所进行的控制内容的方框图。该图13与图9所示的结构的主要不同之处在于设置有距离11设定部9e6，该设定部9e6根据通过最短距离检测部9e2检测出的△h改变距离11。之后，在图示的表中是这样进行设定的，△h越小，距离11越大，随着△h的增加，距离11减小，将上述距离11输出给补正用悬臂上升下降矢量计算部9e1。
采用本实施例，由于在最短距离△h较大的场合，距离11较小，这样可较快地使铲斗1c前端的轨迹收敛于目标轨迹上，另外在最短距离△h较小的场合，距离11较大，这样可平滑地和逐渐地使铲斗1c前端的轨迹收敛于目标轨迹上。
②根据与悬臂、摇臂有关的操纵信号以及悬臂、摇臂的动作速度改变距离11的场合(选择两者之一)。
图14表示此场合中的、矢量方向补正部9e所进行的控制内容的方框图。另外，该图还表示根据需要在控制单元9中所添加的新的功能。图14与图13所示的结构的主要不同之处在于：首先在控制单元9中设置有下述的目标前端速度计算部9i、以及实际速度计算部9j，上述目标前端速度计算部9i根据由目标驱动缸速度计算部9C所求出的目标驱动缸速度以及预先存储于控制单元9中的L1,L2,L3等各个部分的尺寸计算悬臂1a的目标前端速度v1，上述实际速度计算部9j同样采用L1,L2,L3等各个部分的尺寸，以及角度检测器8a,8b,8c所检测出的旋转角α,β,γ,θ值计算悬臂1a前端的实际速度v2，在矢量方向补正部9e内设置有根据目标前端速度计算部9i给出的目标前端速度v1计算补正增益K1的补正增益计算部9e7，根据实际速度计算部9j给出的实际速度v2计算补正增益K2的补正增益计算部9e8，对上述的补正增益K1,K2中较大者进行选择的的最大值选择部9e9，将所选择的K1或K2与11设定部9e6给出的l1相乘而得出的12的乘法计算部9e10，这样补正悬臂上升下降矢量计算部9e1采用上述乘法计算部9e10给出的距离12，计算悬臂上升矢量VD。
上述变换实施例除了上述第①个变换实施例的效果以外，还具有下述效果，该效果指在悬臂操作量，即悬臂1a的目标速度v1较大的场合，或悬臂1a前端的实际速度v2较快的场合，由于距离12增加，这样可防止产生晃动等情况，并可增加控制的稳定性。另外在此场合，由于同时采用目标速度v1以及实际速度v2，这样可使目标速度v1具有较高的反应性能，使实际速度v2保持良好的正确性。
③根据与悬臂、摇臂有关的操纵信号以及悬臂、摇臂的动作速度改变距离11的场合。
图15表示此场合中的矢量方向补正部9e的控制内容的方框图。该图15与图14的结构的不同点在于：分别通过乘法计算部9e11,9e12控制增益K1,K2两者分别与设定部9e6给出的距离11相乘，最后作为13=K1×K2×11输出给补正用悬臂上升下降矢量计算部9e1，补正用悬臂上升下降矢量计算部9e1采用该距离13，计算悬臂上升矢量VD。
采用该变换实施例，同样可获得与上述第②变换实施例相同的效果。
另外，在本实施例中，如图11所示，虽然采用目标速度矢量VC来计算用于对其进行补正的补正用悬臂上升矢量(或下降矢量)VD，但是本发明可不必限于此情况。即，也可根据铲斗1c和目标轨迹之间的距离△h预先降低目标速度矢量VC，采用该减小的矢量计算补正用悬臂上升矢量(或下降矢量)VD。图16为表示此变换实施例中的矢量方向补正部9e中的控制内容的方框图。图16与上述实施例中的图9相对应。
该图16与图9的不同之处在于：由于通过目标前端速度矢量计算部9d所计算出的目标速度矢量VC不输入直接补正用悬臂上升下降矢量计算部9e1中，这样可在减速系数计算部9e6中根据由最短距离检测部9e2所计算出的最短距离△h计算出减速系数G，另外通过乘法计算部9e7将减速系数G与VC相乘的乘积GVC输入补正用悬臂上升下降矢量计算部9e1，根据该数值补正用悬臂上升下降矢量计算部9e计算出补正用悬臂上升，下降矢量VD。图17为表示上述计算顺序的流程图，图18为上述计算内容的说明图。该图17和图18与上述实施例的图10和图11相对应。
在该图17中，首先与图10相同，在步骤100中，计算目标轨迹上与铲斗1c前端P3保持最短距离的点P4(参照图18)，之后在步骤101中，计算在目标轨迹上的相对上述点P4沿挖掘行进方向向前移动距离11的点P5(相同)。之后，与图10不同，即在步骤103中，按照使GVc+VD=mP3P5(m为恒定数)的方式，即GVc+VD的方向沿矢量P3P5的方向的方式确定悬臂上升矢量(或下降矢量)VD的大小。
采用本实施例，由于铲斗1c前端越靠近目标轨迹，其速度越小，这样可获得下述的优点，即在该铲斗1c前端收敛于目标轨迹上时，可降低由于一旦控制反应较慢等原因而造成的铲斗1c前端与目标轨迹(比如下方)偏离的可能性。
另外，在上述实施例中，虽然采用作为第1距离的最短距离来计算铲斗1c前端P3正下方的点P4(参照图11)，但是本发明可不必限于此情况。比如，也可以与P3保持最大距离×规定倍数的距离的点作为点P4，另外以下述的交点作为点P4，该交点指将其与目标轨迹成角度θ(比如60°等)交叉的P3直线延长，该直线与目标轨迹的交点。
此外，在上述实施例中，作为检测与前置装置的位置和姿势有关的状态量的第1检测机构，它采用检测前置部件1A的旋转角的角度检测器8a,8b,8c，但是本发明可不必限于此情况，本发明也可设置可检测行程的变位检测器。
还有，在上述实施例中，虽然针对下述的场合进行了说明，该场合指适合于具有液压控制方式的操纵杆装置的的液压挖掘机的场合，但是本发明也可适用于具有电操纵杆装置的液压挖掘机，并且可获得相同的效果。
如果采用本发明，在前置装置到达目标轨迹时，通过信号补正机构可进行使前置装置朝向第2点运动的补正。由于可根据作业用途或作业情况等决定上述第2点，这样可将从目前前置装置的位置至目标轨迹之间的轨迹设定为适合的、所需要的轨迹。因此，与操作人员的操作过程中不能判断前置装置前端到达目标轨迹的什么样的轨迹的已有结构不同，上述前置装置前端经过与人们的感觉相吻合的良好的轨迹，这样可使前置装置前端较快地、稳定地并且以较高的精度收敛于目标轨迹上。

Claims (21)

1．一种建筑机械的轨迹控制装置，包括：具有构成多铰点式前置装置的、可沿上下方向旋转的多个前置部件的多个受驱动部件；分别驱动上述多个受驱动部件的多个液压驱动器；指示上述多个受驱动部件的多个操纵机构；轨迹设定机构，其根据上述多个操纵机构的操纵信号被驱动，并设在具有对供给上述多个液压驱动器的液压油的流量进行控制的多个液压控制阀的建筑机械中，对作为上述前置装置的动作目标的目标轨迹进行设定；第1检测机构，该机构对与上述前置装置的位置和姿势有关的状态量进行检测；第1计算机构，该机构根据上述第1检测机构给出的信号对上述前置装置的位置和姿势进行计算；信号补正机构，该机构根据与上述多个操纵机构中的特定的前置部件有关的操纵机构的操纵信号以及上述第1计算机构的计算值，对与上述特定的前置部件有关的操纵机构的操纵信号进行补正从而使上述前置装置到达目标轨迹上，其特征在于：
上述信号补正机构按照下述的方式对上述操纵信号进行补正，该方式为：上述前置装置朝向第2点运动，该第2点相对第1点在上述目标轨迹上沿挖掘行进方向向前移动第2距离，该第1点指在上述目标轨迹上与前置装置保持第1距离的点。
2．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构按照下述的方式对上述操纵信号进行补正，该方式为：上述前置装置朝向第2点运动，该第2点相对第1点在上述目标轨迹上沿挖掘行进方向向前移动第2距离，该第1点指在上述目标轨迹上与前置装置挖掘部分保持第1距离的点。
3．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构以上述目标轨迹与前置装置之间的最短距离作为上述第1距离。
4．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构将上述第2距离设定为恒定值。
5．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构按照上述第1距离可变地设定上述第2距离。
6．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构按照与上述前置装置有关的操纵机构的操纵信号可变地设定上述第2距离。
7．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构按照上述前置装置的动作速度可变化地设定上述第2距离。
8．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构包括：第2计算机构，该机构根据与上述特定前置部件有关的操纵机构给出的操纵信号计算上述前置装置的目标速度矢量；第3计算机构，该机构输入上述第1和第2计算机构的计算值，根据这些计算值计算对上述目标速度矢量进行补正的补正矢量，并且按照下述方式进行补正，该方式为：根据该补正矢量使上述目标矢量方向朝向上述第2点；阀控制机构，该机构根据通过上述第3计算机构补正的目标速度矢量驱动相应的液压控制阀以使前置装置运动。
9．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构仅仅在第1距离为规定距离以下时对上述操纵信号进行补正。
10．根据权利要求8所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述第3计算机构包括根据上述第1距离对上述补正矢量进行修正的补正矢量修正机构。
11．根据权利要求7所述的建筑机械的轨迹控制装置，上述多个操纵机构中至少与特定的前置部件有关的操纵机构为将控制压力作为上述操纵信号输出的液压控制方式，包括上述液压控制方式的操纵机构的操纵系统驱动对应的液压控制阀，其特征在于还包括第2检测机构，该检测机构检测上述液压控制方式的操纵机构的操作量，上述第2计算机构为根据上述第2检测机构给出的信号对上述前置装置的目标速度矢量进行计算的机构，上述阀控制机构包括第4计算机构以及导向控制机构，该第4计算机构根据上述补正的目标速度矢量计算用于驱动相对应的液压控制阀的目标控制压力，上述导向控制机构为得到该目标控制压力而控制上述操纵系统。
12．根据权利要求11所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述操纵系统包括第1控制线，该第1控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述前置装置朝向离开上述目标轨迹的方向运动，上述第4计算机构包括下述的计算机构，该机构根据经上述补正的目标轨迹矢量计算上述第1控制线中的目标控制压力，上述导向控制机构包括输出与上述目标控制压力相对应的第1电信号的机构、电液压变换机构、以及高压选择机构，该电液压变换机构将上述第1电信号变换为液压，并将与上述目标控制压力相对应的控制压力输出，上述高压选择机构对上述第1控制线内的控制压力，以及上述电液压变换机构输出的控制压力的较高者进行选择，并输出给相应的液压控制阀。
13．根据权利要求11所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述操纵系统包括第2控制线，该控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述前置装置朝向靠近上述目标轨迹的方向运动，上述第4计算机构包括根据经上述补正的目标轨迹矢量对上述第2控制线中的目标控制压力进行计算的计算机构，上述导向控制机构包括输出与上述目标控制压力相对应的第2电信号的机构和降压机构，该降压机构设置于上述第2控制线上，它根据上述第2电信号而动作，并且将上述第2控制线内的控制压力降低到上述目标控制压力。
14．根据权利要求11所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述操纵系统包括第1控制线和第2控制线，上述第1控制线将控制压力传送给相应的液压控制阀，以使上述的前置装置朝向离开上述目标轨迹的方向运动，上述第2控制线将控制压力传送给相应的的液压控制阀，以使上述的前置装置朝向靠近目标轨迹的方向运动，上述第4计算机构包括下述的计算机构，该计算机构根据经上述补正的目标速度矢量对上述第1和第2控制线中的目标控制压力进行计算，上述导向控制机构包括：将与上述目标控制压力相对应的第1和第2电信号输出的机构；将上述第1电信号变换为液压、并且将与上述目标控制压力相对应的的控制压力输出的电液压变换机构；高压选择机构，该选择机构对上述第1控制线内的控制压力，以及上述电液压变换机构给出的控制压力中的较高者进行选择、并输出给相应的液压控制阀；降压机构，该降压机构设置于上述第2控制线上，该机构随上述第2电信号而动作，并且将上述第2控制线内的控制压力降低到上述目标控制压力。
15．根据权利要求12或14所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述特定前置部件包括液压挖掘机的悬臂和摇臂，上述第1控制线为悬臂上升一侧的控制线。
16．根据权利要求13或14所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述特定前置部件包括液压挖掘机的悬臂和摇臂，上述第2控制线为悬臂下降一侧以及摇臂推压一侧的控制线。
17．根据权利要求13或14所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述特定前置部件包括液压挖掘机的悬臂和摇臂，上述第2控制线为悬臂下降一侧、摇臂推压一侧以及摇臂卸载一侧的控制线。
18．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述第1检测机构包括对上述多个前置部件的旋转角进行检测的多个角度检测器。
19．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述第1检测机构包括对上述多个驱动器的行程进行检测的多个变位检测器。
20．根据权利要求11所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述第2检测机构为设置于上述操纵系统中的控制线上的压力检测器。
21．根据权利要求1所述的建筑机械的轨迹控制装置，其特征在于上述信号补正机构仅仅在下述的情况进行上述操纵信号的补正，该情况指上述多个操纵机构中与特定前置部件有关的操纵机构的操纵信号是使上述前置装置靠近上述目标轨迹的方向的操纵信号。
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