CN1082117C - 3关节式挖掘机的操作控制装置 - Google Patents

Abstract

设置用来操作3关节式作业前部2的第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5的两个操作手柄装置11、12，把来自这两个操作手柄装置的信号132、133送到控制器131中。在控制器131中，假想地设置带有假想第1臂杆13和第2臂杆14的2关节式作业前部；这样确定两者的关系，致使假想第2臂杆14与实际第3臂杆5像形成刚体那样地动作；这样求出实际第1臂杆3、第2臂杆4和第3臂杆5各自的指令值ω₁、ω₂、ω₃，致使作为实际第3臂杆的角速度，得到当使两个操作手柄装置分别作为假想第1臂杆13的第1操作机构11和假想第2臂杆14的第2操作机构12而发挥功能时的假想第2臂杆的角速度；作为驱动指令信号向液压驱动装置的比例减压阀129、130输出。借此，可以在操作者的通常技能的范围内，以与2关节式作业前部相同的操作感觉，来操作3关节式作业前部2。

Description

3关节式挖掘机的操作控制装置

技术领域

本发明涉及3关节式、即除了挖掘用铲斗之外带有3个关节和臂杆的挖掘机的操作控制装置，特别是，涉及能用与以往的2关节式挖掘机同样的操作机构来操作的3关节式挖掘机的操作控制装置。

背景技术

以往的一般挖掘机的结构示于图11。作业前部100由动臂101和斗杆102两者构成，进行挖掘作业的铲斗103设在其前端上。由于作为作业主体的铲斗103的定位，借助于动臂101、斗杆102这两个能转动的构件来进行，所以把作业前部100称为2关节式作业前部，把备有此一作业前部100的挖掘机称为2关节式挖掘机。

与此相对照，近年使用所谓两件动臂式挖掘机。它示于图12。两件动臂式挖掘机，与图11中所示的一般挖掘机相比，作业前部100A的动臂101分成两件，成为第1动臂104和第2动臂105，从铲斗103的定位方面的关节数来说应该把作业前部100A称为3关节式作业前部，把备有此一作业前部100A的挖掘机称为3关节式挖掘机。

3关节式挖掘机具有能进行在2关节式挖掘机中有困难的挖掘机近处的作业这样的优点。也就是说，虽然采用2关节式挖掘机，也可能在采取图11中所示的姿势时使铲斗103到达近处，但是像这样斗杆102成为水平的状态下，是无法挖掘作业的。与此相比，在3关节式挖掘机中，如图12中所示，在使斗杆102几乎垂直的状态下能使铲斗103达到近处，借此，近处的作业成为可能。此外，对于远离近处位置的作业，通过把第1动臂104和第2动臂105伸展成近于直线，还能作业到比2关节式挖掘机更远。

作为3关节式挖掘机的另一个优点，还有能减小回转半径。虽然为了把所挖掘的土砂堆入自卸卡车等，使上部回转体106回转而改变作业前部100A的方向，但是此时，在2关节式挖掘机中，动臂101的全长成了难关，很难减小回转所需的半径。在3关节式挖掘机的场合，通过使第1动臂104几乎垂直地竖起，使第2动臂105几乎水平地横卧，可以减小回转所需的半径，有利于在狭窄的施工现场的作业。

下面就以往的操作方式进行叙述。图13中，表示一般的2关节式挖掘机的操作手柄的例子。在通常的挖掘作业中，动臂、斗杆、铲斗、回转等4个动作被频繁而复合地操作。这4个动作由两根操作手柄107、108各分摊2个动作，通过由操作者用左右手操作各自的手柄来进行挖掘作业。作为其他操作手柄，有(未画出的)行走用手柄(通常也附加踏板)。行走用手柄往往与其他手柄107、108分开使用，这里没有考虑。

图14是3关节式挖掘机的操作手柄的例子。如前所述，对3关节式挖掘机而言，虽然能进行从远处到近处的很宽范围的作业，但是为了实现这一点，除了相当于2关节式挖掘机的动臂101的第1动臂104之外，还必须操作第2动臂105。由于4个动作已经分摊给两根操作手柄107、108，所以新设双向踏板109来进行第2动臂105的操作。

此外，作为3关节式挖掘机的控制装置，有日本特开平7-180173号公报的提案。在此一提案中，可以用两根操作手柄分别指示铲斗前端的X方向和Y方向的移动速度，根据合成这些移动速度的速度向量信号来进行规定的运算处理，在进行水平移动作业之际，能跨越很宽的范围连续地控制铲斗前端的移动，而且能使铲斗高精度地沿着想要的轨迹移动。

发明的公开

在如前所述构成的3关节式挖掘机的操作系统中，通过3关节化得到很宽的作业区域。但是，存在着难以在此一区域内连续地操作这样的问题。就是说，由于借助于踏板109用脚进行第2动臂105的操作，所以像用手操作那样的微妙的调整是困难的，无法与另外的第1动臂104或斗杆102、铲斗103的操作协调动作。因此，在大多数场合，通常都是在进行远处的作业时把第2动臂105固定于伸展的状态，此外在进行近处的作业时把第2动臂105固定于收拢的状态而进行作业。

此外，在日本特开平7-180173号公报的控制装置中，虽然能用两根操作手柄来操作3关节式挖掘机的第1动臂、第2动臂、斗杆、铲斗，但是操作手柄成了分别指示铲斗前端的X方向和Y方向的移动速度的特殊的东西，不仅操作性与通常的操作手柄大不相同，而且也没有指示回转动作的功能。而且，针对水平移动等的特殊作业进行了特殊化设计，不能进行挖掘作业等通常的作业。

本发明的目的在于，提供一种能在操作者的通常技能的范围内，以与以往的2关节式作业前部相同的操作感觉，操作3关节式作业前部的3关节式挖掘机的操作控制装置。

再者，虽然就先有技术以把动臂分成两件的两件动臂式挖掘机为例进行了叙述，但是在把斗杆分成两件的场合作为3关节式挖掘机的功能也相同。因此，在使说明一般化的意义上，在以下的说明中，决定把靠3个关节分别转动的构件称为第1臂杆、第2臂杆、第3臂杆。

(1)为了实现上述目的，本发明在备有挖掘机主体，带有可转动地安装于挖掘机主体的第1臂杆、可转动地安装于第1臂杆的第2臂杆、可转动地安装于第2臂杆的第3臂杆的3关节式作业前部，以及带有驱动第1臂杆的第1臂杆执行器，驱动第2臂杆的第2臂杆执行器、驱动第3臂杆的第3臂杆执行器的液压驱动装置的3关节式挖掘机的操作控制装置中，备有：用来操作第1臂杆、第2臂杆、第3臂杆的两个操作机构；以及假想地设置带有假想第1臂杆和假想第2臂杆的2关节式作业前部，预先确定此一假想第2臂杆与前述实际第3臂杆的动作关系，这样求出前述实际第1臂杆、第2臂杆、第3臂杆各自的指令值，致使作为实际第3臂杆的动作，得到与使前述两个操作机构分别作为前述假想第1臂杆的第1操作机构和假想第2臂杆的第2操作机构而发挥功能时的假想第2臂杆的动作相对应的动作，并把这些作为驱动指令信号向前述液压驱动装置输出的指令运算机构。

如上所述，本发明是提供一种能在操作者的通常技能的范围内操作3关节式作业前部的3关节式挖掘机的操作控制装置，因此，在本发明中，仅用与2关节式挖掘机相同的两个操作机构就能操作3个关节。

以往，一般使用的2关节式挖掘机，带有相对于挖掘机主体转动的第1臂杆、相对于第1臂杆转动的第2臂杆，通过第1臂杆、第2臂杆的转动使安装于第2臂杆前端的作业具，例如挖掘用铲斗移动到所需的场所而进行挖掘等作业。如果是2关节式挖掘机则可以认为操作者能很容易操作。此外，在挖掘等作业中，操作者仅注视作业具(铲斗)的周围事实上也很容易观察。本发明是着眼于这种以往的作业前部的用法和机构学上的自由度的想法而做成的。

就是说，以往在挖掘作业中操作者仅注视着铲斗周围就能进行作业，意味着如果2关节式作业前部的第1臂杆、第2臂杆，能由分别给出第1臂杆、第2臂杆的转动角速度的两个操作机构来驱动，则通过得到铲斗周围的视觉信息就能够对作为操作机构操作的结果的铲斗移动的方向和姿势进行操作。因而，在3关节式作业前部中也是，设想带有假想第1臂杆和假想第2臂杆的2关节式作业前部，如果作为实际第3臂杆的动作而给出，当设想像两个操作机构分别给出假想第1臂杆和假想第2臂杆的转动角速度那样的假想动作时的，与假想第2臂杆的动作相对应的动作，则只要看着铲斗周围进行作业就能与2关节式作业前部同样容易地进行挖掘作业。

下面，从机构学上证明上述动作在3关节式挖掘机上是可能的。

如果不考虑转动动作，则在2关节式作业前部的场合，能使第2臂杆前端处于2维平面上的任意点。这是因为2关节式作业前部具有2个关节，即2个自由度的缘故。此外，在2关节式作业前部中，使第2臂杆前端处于特定位置时第2臂杆的姿势(倾斜)是单值地确定的。这是因为在2维空间内的定位上使用2个自由度的缘故。与此相比，在3关节式作业前部的场合，由于自由度有3个，所以除了第3臂杆前端位置之外，第3臂杆的姿势(倾斜)也能自由地选择。因此，可以预先确定假想第2臂杆与前述实际第3臂杆的动作关系，作为实际第3臂杆的动作给出与假想第2臂杆的动作相对应的动作。

本发明根据以上的知识，在指令运算机构中如上所述这样求出实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆各自的指令值，致使作为实际第3臂杆的动作而得到，与假想第2臂杆的动作相对应的动作，借此能在操作者的通常的技能的范围内，以与以往的2关节式作业前部相同的操作感觉，来操作3关节式作业前部。

(2)在上述(1)中，最好是，前述指令运算机构这样确定前述假想第2臂杆与前述实际第3臂杆的动作关系，致使前述假想第2臂杆与前述实际第3臂杆像形成刚体那样地动作。

由于如果像这样假想第2臂杆与实际第3臂杆像形成刚体那样地动作则假想第2臂杆的转动角速度与实际第3臂杆的转动角速度成为相同的，所以能作为实际第3臂杆的转动角速度而给出假想第2臂杆的转动角速度，与2关节式作业前部同样容易地进行挖掘作业就成为可能。

(3)此外，在上述(1)中，前述指令运算机构这样确定前述假想第2臂杆与前述实际第3臂杆的动作关系，致使作为前述实际第3臂杆的转动角速度而得到前述假想第2臂杆的转动角速度。

借此，能作为实际第3臂杆的转动角速度而给出假想第2臂杆的转动角速度，与2关节式作业前部同样容易地进行挖掘作业就成为可能。

(4)进而，在上述(1)中，最好是，前述指令运算机构，从第1操作机构对前述假想第1臂杆的角速度指令，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第1角速度指令，从第2操作机构对前述假想第2臂杆的角速度指令，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令，合成前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第1角速度指令和第2角速度指令，来分别求出前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的指令值。

借此，像上述(1)那样，能这样求出实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆各自的指令值，致使作为实际第3臂杆的动作而得到，当使两个操作机构分别作为假想第1臂杆的第1操作机构和假想第2臂杆的第2操作机构而发挥功能时，与假想第2臂杆的动作相对应的动作。

(5)此外，在上述(1)中，在一个实施形式中，使前述假想地设置的2关节式作业前部的假想第1臂杆的基端与前述实际第1臂杆的基端相一致，在此一场合，前述指令运算机构，作为前述实际第1臂杆的第1角速度指令而求出第1操作机构对前述假想第1臂杆的角速度指令，从第2操作机构对前述假想第2臂杆的角速度指令，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令，合成前述实际第1臂杆的第1角速度指令和前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令，来分别求出前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的指令值。

在像这样设置假想的2关节式作业前部，致使假想第1臂杆的基端与实际第1臂杆的基端相一致的场合，能以比不这样的场合更少的运算量求出实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆各自的指令值。

(6)此外，在上述(1)中，最好是，前述指令运算机构带有：从第1操作机构对前述假想第1臂杆的角速度指令，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，来计算前述实际第3臂杆的基端的目标速度，从此一第3臂杆的基端的目标速度和前述第1操作机构的角速度指令，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第1角速度指令的机构；从第2操作机构对前述假想第2臂杆的角速度指令，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，来计算前述实际第3臂杆的基端的目标速度，从此一第3臂杆的基端的目标速度和前述第2操作机构的角速度指令，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令的机构；以及合成前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第1角速度指令和第2角速度指令，来分别求出前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的指令值的机构。

借此，像上述(4)那样，能这样求出实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆各自的指令值，致使作为实际第3臂杆的动作而得到，与假想第2臂杆的动作相对应的动作。

(7)进而，在上述(1)中，前述指令运算机构带有检测前述3关节式作业前部的姿势的姿势检测机构，从来自此一姿势检测机构的姿势信息和前述第1和第2操作机构的角速度指令，来计算前述指令值。

附图的简要说明

图1是说明作为本发明的适用对像的3关节式挖掘机的结构的图。

图2是与液压回路同时表示根据本发明的一个实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的系统构成的图。

图3是说明根据本发明的一个实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的操作系统的图。

图4是说明根据本发明的一个实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的工作原理的图。

图5是说明根据本发明的一个实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的工作原理的图。

图6是说明根据本发明的一个实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的工作原理的图。

图7是说明根据本发明的一个实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的工作原理的图。

图8是表示根据本发明的第1实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的控制器的功能的方块图。

图9是表示根据本发明的第2实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的控制器的功能的方块图。

图10是表示根据本发明的第3实施例的3关节式挖掘机的操作控制装置的控制器的功能的方块图。

图11是说明以往的2关节式挖掘机的结构的图。

图12是说明作为以往的3关节式挖掘机的一个例子的两件动臂式挖掘机的结构的图。

图13是说明以往的2关节式挖掘机的操作系统的图。

图14是说明以往的两件动臂式挖掘机的操作系统的图。

实施发明的最佳形态

下面用附图来说明本发明的实施例。

首先，用图1～图6来说明本发明的第1实施例。本实施例是把假想第1臂杆的基端设定于实际第1臂杆的基端后方的场合的例子。

图1中，挖掘机1所带有的作业前部2，是由能沿上下方向转动地分别安装于第1关节15、第2关节20、第3关节16的第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5组成的3关节式，其基端(第1关节15)支撑于挖掘机主体99(上部回转体)，在其前端，即第4关节17上，能沿上下方向转动地安装着挖掘用铲斗6，第1臂杆3靠第1臂杆缸7来驱动，第2臂杆4靠第2臂杆缸8来驱动，第3臂杆5靠第3臂杆缸9来驱动，铲斗6靠铲斗缸10来驱动。

图2中表示液压回路的一个例子。图中，260是包括第1臂杆缸7、第2臂杆缸8、第3臂杆缸9、铲斗缸10在内的液压驱动回路，从液压泵120输出的液压油经过流量控制阀121、122、123、124，被供给到第1臂杆缸7、第2臂杆缸8、第3臂杆缸9、铲斗缸10。另外，还有未画出的回转用液压马达、行走用液压马达，这些也同样地被连接。虽然这里就第1臂杆缸7来说明工作，但是就其他缸来说也同样地工作。

此外，261是把操作用的液控压力引到流量控制阀121、122、123、124的控制回路，由控制液压源262，设在流量控制阀121上的一对控制管路263a、263b和设在流量控制阀122、123、124上的同样的控制管路264a、264b，265a、265b，266a、266b(仅画出一部分)，配置于控制管路263a、263b上的比例减压阀129、130以及设在控制管路264a、264b，265a、265b，266a、266b上的同样的比例减压阀(未画出)来构成。

由于流量控制阀121，在未工作时处于由弹簧127、128所保持的中立位置，各油口被封闭，所以第1臂杆缸7不动。借助于比例减压阀129、130来调整的液控压力被引到流量控制阀121的液控压力室125、126，两者之一中一受到液控压力，阀芯就位移到此一压力引起的力与弹簧127、128相平衡的位置，与该位移量相对应的流量被送到第1臂杆缸7，第1臂杆缸伸缩。就流量控制阀122、123、124来说也是如此。

比例减压阀129、130和未画出的其他比例电磁阀靠来自控制器131的驱动指令信号来调整，而在控制器131中输入来自操作手柄装置11、12的操作信号和来自角度检测器142、143、144的检测信号。操作手柄装置11、12为作为操作信号而输出电气信号的电气手柄方式，操作手柄装置11、12的操作手柄11a、12a一被操作，就能与其操作量相对应地以任意的速度来驱动第1臂杆缸7、第2臂杆缸8、第3臂杆缸9、铲斗缸10。角度检测器142、143、144分别安装于第1关节15、第2关节20、第3关节16，检测第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5的转动角度θ₁、θ₂、θ₃。作为角度检测器，可以是直接检测各关节的角度的电位器，也可以是检测第1缸7、第2缸8、第3缸9的位移量，用几何学方法来运算转动角度的装置。

在图3中表示操作手柄装置11、12的操作方法的细节。

图3中，与铲斗和回转有关的操作与以往的挖掘机完全相同，如果向右(a)方操作配置于右侧的操作手柄装置11的操作手柄11a，则铲斗6以与操作量相对应的速度向倾倒侧(张开侧)动作。同样，如果向左(b)方操作操作手柄11a，则铲斗6以与操作量相对应的速度向进铲侧(扒拢侧)动作。对于构成主体99的上部回转体的回转动作，通过向前(g)或向后(h)操作配置于左侧的操作手柄装置12的操作手柄12a，上部回转体99以与操作量相对应的速度向右回转或向左回转。

另一方面，以往，仅使第1臂杆3动作的操作手柄装置11的操作手柄11a的前后方向(c、d方向)，对本发明而言，使图1中单点划线所示的假想地设置的2关节式作业前部的假想第1臂杆13，以与其操作量相对应的速度上行下行。此外，以往，仅使第2臂杆4动作的操作手柄装置12的操作手柄12a的左右方向(e、f方向)，对本发明而言，使图1中单点划线所示的假想第2臂杆14，以与其操作量相对应的速度扒拢(进铲)或推出(倾倒)。

说明如上所述通过沿前后方向(c、d方向)对操作手柄11a，沿左右方向(e、f方向)对操作手柄12a进行操作，使第1臂杆3，第2臂杆4、第3臂杆5运动的本发明的基本原理，和根据此一基本原理来求出第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5的指令值的方法。

首先，本发明的基本原理，是通过假想地设置如上所述带有假想第1臂杆13和假想第2臂杆14的2关节式作业前部，预先确定假想第2臂杆14与实际第3臂杆5的动作关系，这样求出第1臂杆3、第2臂杆4和第3臂杆5的指令值，致使作为实际第3臂杆5的动作而得到，当对操作手柄11a、12a进行操作时与假想第2臂杆14的动作相对应的动作。

这里，作为假想第2臂杆14与实际第3臂杆5的动作关系，在本实施例中，这样来确定，致使假想第2臂杆14与实际第3臂杆5像形成整体那样地动作。通过像这样确定假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，假想第2臂杆的转动角速度与实际第3臂杆的转动角速度成为相同的，就能作为实际第3臂杆的转动角速度而给出假想第2臂杆的转动角速度。

此外，假想地设置的2关节式作业前部的假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19可以相对于车体99设定于任何位置，在图1中所示的实施例中，把假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19设定于实际第1臂杆3的基端(第1关节)15后方的位置。此外，在图1中，用标号13A表示使假想第1关节19与实际第1臂杆3的基端(第1关节)15相一致的场合的假想第1臂杆。

进而，假想第1臂杆13的长度(假想第1关节19到假想第2关节18的连接线段的长度L₀)和假想第2臂杆14的长度(假想第2关节18到假想第3关节(铲斗关节)17的连接线段的长度L₁)，也可以任意地设定。在本实施例中，把L₀、L₁设定成比通常的2关节式挖掘机更长。

下面用图4～图7一边说明求出第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5的指令值的方法，一边更详细地说明本发明的基本原理。

(A)靠操作手柄11a来操作假想第1臂杆的场合

(A1)图4中，如果令靠操作手柄11a的操作信号对假想第1臂杆13给出的上行方向的指令角速度为ω_br，则由于只要操作手柄12a未被操作假想第2臂杆14就以与假想第1臂杆13相同的角速度绕着假想第1关节19而转动，所以铲斗关节17应该移动的速度(目标速度)V_b1，沿着与假想第1关节19到铲斗关节17的连接线段(长度S_b1)相垂直方向，具有

V_b1＝S_b1×ω_br    (1)的大小。

此外，第3关节16应该移动的速度(目标速度)V_b2，由于假想第2臂杆14与实际第3臂杆5像形成刚体(参照图示斜线部分)那样地动作，所以沿着与假想第1关节19到第3关节16的连接线段(长度S_b2)相垂直方向，具有

V_b2＝S_b2×ω_br    (2)的大小。

(A2)首先，研究为了在第3关节16处给出V_b2的速度所需的绕着第1关节15的转动角速度和绕着第2关节20的转动角速度。

(A2-1)图5中，把目标速度V_b2分解为与第1关节15到第3关节16的连接线段(长度S₁)相垂直方向的分量，和与第2关节20到第3关节16的连接线段(长度M₂)相垂直方向的分量，得到V_bs1、V_bs2。

如果令线段S_b2与线段M₂的夹角为A，线段S_b2与线段S₁的夹角为B，则 $V_{\mathrm{bs}1}=\frac{\sin \left(A\right)}{\sin (A+B)}{V}_{b2}----\left(3\right)$ $V_{\mathrm{bs}2}=\frac{\sin \left(B\right)}{\sin (A+B)}{V}_{b2}----\left(4\right)$

借此，可以如下地求出第1臂杆3的角速度指令ω_b1和第2臂杆4的角速度指令ω_b2。

再者，第1臂杆3的角速度指令ω_b1以上行方向为正，第2臂杆4的角速度指令ω_b2以倾倒方向为正。 ${\mathrm{\ω}}_{b1}=\frac{V_{\mathrm{bs}1}}{S_1}----\left(5\right)$ ${\mathrm{\ω}}_{b2}=\frac{V_{\mathrm{bs}2}}{M_2}----\left(6\right)$

这里，在使用使假想第1关节19与实际第1关节15相一致的假想第1臂杆13A的实施例中，由于变成角度B＝0，S₁＝S_b2，所以速度V_bs1V_bs2变成 $V_{\mathrm{bs}1}=\frac{\sin \left(A\right)}{\sin (A+0)}{V}_{b2}=V_{b2}----\left(3^{\′}\right)$ $V_{\mathrm{bs}2}=\frac{\sin \left(0\right)}{\sin (A+0)}{V}_{b2}=0----\left(4^{\′}\right)$ 因此，角速度指令ω_b1、ω_b2也变成 ${\mathrm{\ω}}_{b1}=\frac{V_{\mathrm{bs}1}}{S_1}=\frac{V_{b2}}{S_{b2}}={\mathrm{\ω}}_{b1}----\left(5^{\′}\right)$ ${\mathrm{\ω}}_{b2}=\frac{V_{\mathrm{bs}2}}{M_2}=0----\left(6^{\′}\right)$

(A2-2)接着，求出第3臂杆5的角速度指令ω_b3。在铲斗关节17处应该给出的速度V_b1，是绝对坐标系(以第1关节15为原点的坐标系)中的值，此一速度V_b1包含第3关节16的速度V_b2。因此，把速度V_b1分解为速度V_b2和与第3关节16到铲斗关节17的连接线段(长度M₃)相垂直方向的分量V_br。

如果令线段S_b1与线段S_b2的夹角为C，线段S_b1与线段M₃的夹角为D、则得到 $V_{\mathrm{br}}=\frac{\sin \left(C\right)}{\sin (C+D)}{V}_{b1}----\left(7\right)$ $V_{b2}=\frac{\sin \left(D\right)}{\sin (C+D)}{V}_{b1}----\left(7a\right)$ 这样的关系，可以求出速度V_br。

此外，从上式的关系，和由3个线段S_b1、S_b2、M₃所形成的3角形的关系式 $\frac{\sin \left(C\right)}{M_3}=\frac{\sin \left(D\right)}{S_{b2}}----\left(7b\right)$ 可以如下地求出速度V_br。 $V_{\mathrm{br}}=\frac{\sin \left(C\right)}{\sin \left(D\right)}{V}_{b2}=\frac{M_3}{S_{b2}}{S}_{b2}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{br}}=M_3{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{br}}----\left(8\right)$ 使用此一速度V_br，第3臂杆5绕着第3关节16的角速度ω_b3r变成 ${\mathrm{\ω}}_{b3r}=\frac{V_{\mathrm{br}}}{M_3}{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{br}}----\left(9\right)$

也就是说，明白了由于第3臂杆5也以对假想第1臂杆13所给出的指令角速度ω_br来转动，结果，该指令角速度ω_br变成第3臂杆5绕着第3关节16的角速度ω_b3r。

可是，此一角速度ω_b3r，指的是绝对坐标系中第3臂杆5绕着第3关节16的转动角速度，为了求出用来驱动第3臂杆5的角速度指令ω_b3，有必要考虑第2臂杆4绕着第3关节16的转动角速度。由于此一第2臂杆4绕着第3关节16的转动角速度，可以用在上述中所求出的角速度指令ω_b1、ω_b2由ω_b1+ω_b2来表达，所以如果令倾倒方向为正，则第3臂杆5的角速度指令ω_b3，可以作为

ω_b3＝ω_b3r-(ω_b1+ω_b2)＝ω_br-(ω_b1+ω_b2)  (10)而求出。

这里，在使用使假想第1关节19与实际第1关节15相一致的假想第1臂杆13A的实施例中，由于如上所述ω_b1＝ω_br，ω_b2＝0，所以变成

ω_b3＝0    (10′)

也就是说，在仅靠操作手柄11a来操作假想第1臂杆13的场合，能以对假想第1臂杆13所给出的指令角速度ω_br原封不动地作为第1臂杆3的角速度指令ω_b1。

(B)靠操作手柄12a来操作假想第2臂杆的场合

(B1)图6中，如果令靠操作手柄12a的操作信号对假想第2臂杆14给出的推出方向的指令角速度为ω_ar，则铲斗关节17应该移动的速度V_a1，沿着与假想第2关节18到铲斗关节17的连接线段(长度L₁)相垂直方向，具有

V_a1＝L₂×ω_ar    (11)的大小。

此外，第3关节16应该移动的速度V_a2，由于假想第2臂杆14与实际第3臂杆5像形成刚体(参照图示斜线部分)那样地动作，所以沿着与假想第2关节18到第3关节16的连接线段(长度L2)相垂直方向，具有

V_a2＝L₂×ω_ar    (12)的大小。

(B2)首先，研究为了在第3关节16处给出V_a2的速度所需的绕着第1关节15的转动角速度和绕着第2关节20的转动角速度。

(B2-1)图7中，把目标速度V_a2分解为与第1关节15到第3关节16的连接线段(长度S₁)相垂直方向的分量，和与第2关节20到第3关节16的连接线段(长度M₂)相垂直方向的分量，得到V_as1、V_as2。

如果令线段L₂与线段M₂的夹角为E，线段M₂与线段S₁的夹角为F，则 $V_{\mathrm{as}1}=\frac{\sin \left(E\right)}{\sin (\mathrm{\π}-F)}{V}_{a2}=\frac{\sin \left(E\right)}{\sin \left(F\right)}{V}_{a2}----\left(13\right)$ $V_{\mathrm{as}2}=\frac{\sin (\mathrm{\π}-E-F)}{\sin (\mathrm{\π}-F)}{V}_{a2}=\frac{\sin (E+F)}{\sin \left(F\right)}{V}_{a2}----\left(14\right)$

借此，可以如下地求出第1臂杆3的角速度指令ω_a1和第2臂杆4的角速度指令ω_a2。

再者，第1臂杆3的角速度指令ω_a1以上行方向为正，第2臂杆4的角速度指令ω_a2以倾倒方向为正。 ${\mathrm{\ω}}_{a1}=--\frac{V_{\mathrm{as}1}}{S_1}----\left(15\right)$ ${\mathrm{\ω}}_{a2}=\frac{V_{\mathrm{as}2}}{M_2}----\left(16\right)$

(B2-2)接着，求出第3臂杆5的角速度指令ω_a3。在铲斗关节17处应该给出的速度V_a1，是绝对坐标系(以第1关节15为原点的坐标系)中的值，此一速度V_a1包含第3关节16的速度V_a2。因此，把速度V_a1分解为速度V_a2和与第3关节16到铲斗关节17的连接线段(长度M₃)相垂直方向的分量V_ar。

如果令线段L₂与线段L₁的夹角为G，线段L₁与线段M₃的夹角为H，则得到 $V_{\mathrm{ar}}=\frac{\sin \left(G\right)}{\sin (G+H)}{V}_{a1}----\left(17\right)$ $V_{a2}=\frac{\sin \left(H\right)}{\sin (G+H)}{V}_{a1}----\left(17a\right)$ 这样的关系，可以求出速度V_ar。

此外，从上式的关系，和由3个线段L₁、L₂、M₃所形成的3角形的关系式 $\frac{\sin \left(G\right)}{M_3}=\frac{\sin \left(H\right)}{L_2}----\left(17b\right)$ 可以如下地求出速度V_ar。 $V_{\mathrm{ar}}=\frac{\sin \left(G\right)}{\sin \left(H\right)}{V}_{a2}=\frac{M_3}{L_2}{L}_2{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ar}}=M_3{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ar}}----\left(18\right)$ 使用此一速度V_ar，第3臂杆5绕着第3关节16的角速度ω_a3r变成 ${\mathrm{\ω}}_{a3r}=\frac{V_{\mathrm{ar}}}{M_3}={\mathrm{\ω}}_{\mathrm{ar}}----\left(19\right)$

也就是说，明白了由于第3臂杆5也以对假想第2臂杆14所给出的指令角速度ω_ar来转动，结果，该指令角速度ω_ar变成第3臂杆5绕着第3关节16的角速度ω_a3r。

可是，此一角速度ω_a3r，指的是绝对坐标系中第3臂杆5绕着第3关节16的转动角速度，为了求出用来驱动第3臂杆5的角速度指令ω_a3，有必要考虑第2臂杆4绕着第3关节16的转动角速度。由于此一第2臂杆4绕着第3关节16的转动角速度，可以用在上述中所求出的角速度指令ω_a1、ω_a2由ω_a1+ω_a2来表达，所以如果令倾倒方向为正，则第3臂杆5的角速度指令ω_a3，可以作为

ω_a3＝ω_a3r-(ω_a1+ω_a2)＝ω_ar-(ω_a1+ω_a2)    (20)而求出。

(C)各臂杆的角速度指令值

各臂杆3、4、5的角速度指令值ω₁、ω ₂、ω₃，由于分别为把在上述中所求出的操作假想第1臂杆13的场合的角速度指令ω_b1、ω_b2、ω_b3与操作假想第2臂杆14的场合的角速度指令ω_a1、ω_a2、ω_a3相加的值，所以成为

ω₁＝ω_b1+ω_a1

ω₂＝ω_b2+ω_a2

ω₃＝ω_b3+ω_a3＝ω_br+ω_ar-(ω_b1+ω_b2+ω_a1+ω_a2)

                                                 (21)

这里，在使用使假想第1关节19与实际第1关节15相一致的假想第1臂杆13A的实施例中，由于如上所述ω_b1＝ω_br、ω_b2＝0、ω_b3＝0，所以变成

ω₁＝ω_br+ω_a1

ω₂＝ω_a2

ω₃＝ω_a3＝ω_ar-(ω_a1+ω_a2)    (21′)

如果像上述这样求出角速度指令ω₁、ω₂、ω₃，就可以使第1臂杆缸7、第2臂杆缸8、第3臂杆缸9伸缩，致使第1臂杆3以角速度ω₁、第2臂杆4以角速度ω₂、第3臂杆5以角速度ω₃转动。

借此，用与以往的带有2关节式作业前部的挖掘机相同的两根操作手柄11a、12a，可以不给予操作者不协调感地使带有第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5的3关节式作业前部2连续地动作，特别是只要操作者注视铲斗6的周围进行作业，在操作者的通常技能的范围内，以与2关节式作业前部相同的感觉来操作就成为可能。

此外，在本实施例中，由于把假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19设定于实际第1臂杆3的基端(第1关节)后方的位置，所以使铲斗6朝车体99沿水平方向移动时，直到接近车体99的位置，第1臂杆缸7、第2臂杆缸8、第3臂杆缸9中任何一个都未达到行程末端，能有效地利用各个缸的有效行程，在水平移动作业中，能使铲斗6移动到接近车体99的位置，可以确保很宽的作业范围。

进而，由于把假想第1臂杆13的长度L₀和假想第2臂杆14的长度L₁设定成比通常的2关节式挖掘机更长，所以当把铲斗6移到车体99附近时假想第2臂杆14能保持近于垂直的姿势，借此实际第3臂杆5也成为近于垂直的姿势，可以得到良好的作业性。

图8中表示用来实现上述动作的可由控制器131来处理的算法。

在控制器131中，预先确定并储存着第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂、第3臂杆5的长度M₃、假想第1臂杆13的长度L₀、假想第2臂杆14的长度L₁、假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀、Y₀)。

然后向控制器131中输入指令假想第1臂杆13的角速度ω_br的假想第1臂杆信号132，和指令假想第2臂杆4的角速度ω_ar的假想第2臂杆信号133。

首先，就与假想第1臂杆信号132有关的处理来说明。假想第1臂杆信号132(ω_br)，输入到进行前述式(2)的运算而得到第3关节16的目标速度V_b2的第1运算方块160中。由于在此一运算中使用假想第1关节19到第3关节16的连接线段的长度S_b2，所以有必要计算此一长度S_b2。在此一计算中需要时刻变化的第3关节16的位置信息和与假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19有关的信息。作为第3关节16的位置信息，需要第1臂杆3的转动角度θ₁和第2臂杆4的转动角度θ₂。因此，如前所述设置角度检测器142、143，向第1运算方块160中输入第1臂杆3的转动角度θ₁和第2臂杆4的转动角度θ₂。此外，作为第3关节16的位置信息，还需要第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂，作为与假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19有关的信息，需要该基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)，这些可以用已储存在控制器131内的上述值。

在第1运算方块160中所计算的第3关节16的目标速度V_b2，输入到第2运算方块161中，由前述式(3)和式(4)来计算目标速度V_b2的与第1关节15到第3关节16的连接线段(长度S₁)相垂直方向的分量V_bs1，和与第2关节20到第3关节16的连接线段(长度M₂)相垂直方向的分量V_bs2。由于这里使用线段S_b2与线段M₂的夹角A、线段S_b2与线段S₁的夹角B，所以有必要计算该角度A和B。在此一计算中需要时刻变化的第3关节16的位置信息和第2关节20的位置信息以及与假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19有关的信息。关于第3关节16的位置信息前已述及。作为第2关节20的位置信息，需要第1臂杆3的转动角度θ₁和第1臂杆3的长度M₁。因而，在第2运算方块161中也是，与上述第1运算方块160同样地输入第1臂杆3的转动角度θ₁和第2臂杆4的转动角度θ₂，同时作为第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂、假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)，使用已储存在控制器131内的值。

在第2运算方块161中所计算的速度分量V_bs1、V_bs2，分别输入到第3和第4运算方块163、164中，由上述式(5)和(6)来计算第1臂杆3的角速度指令ω_b1和第2臂杆4的角速度指令ω_b2。由于在第3运算方块163中使用第1关节15到第3关节16的连接线段的长度S₁，所以有必要计算它们。在此一计算中需要第3关节16的位置信息。因此，在第3运算方块163中，输入第1臂杆3的转动角度θ₁和第2臂杆4的转动角度θ₂，同时作为第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂，使用已储存在控制器131内的值。在第4运算方块164的计算中，作为第2臂杆4的长度M₂使用已储存在控制器131内的值。

在第3和第4运算方块163、164中所计算的第1臂杆3的角速度指令ω_b1和第2臂杆4的角速度指令ω_b2，与假想第2臂杆信号132(ω_b2)一起输入到第5运算方块166中，由上述式(10)来计算第3臂杆5的角速度指令ω_b3。这里，假想第1臂杆信号132的指令角速度ω_br，像上述式(9)中所说明的那样被用作在以第1关节15为原点的绝对坐标系中的第3臂杆5绕着第3关节16的转动角速度ω_b3r。

接着，就与假想第2臂杆信号133有关的处理来说明。假想第2臂杆信号133(ω_ar)，输入到进行前述式(12)的运算而得到第3关节16的目标速度V_a2的第6运算方块139中。由于在此一运算中使用假想第2关节18到第3关节16的连接线段的长度L₂，所以有必要计算此一长度L₂。在此一计算中需要时刻变化的第3关节16的位置信息和假想第2臂杆14的基端(假想第2关节)18的位置信息。作为第3关节16的位置信息，如前所述，需要第1臂杆3的转动角度θ₁、第2臂杆4的转动角度θ₂、第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂。作为与假想第2臂杆14的基端(假想第2关节)18的位置信息，需要假想第1臂杆13的转动角度θ_b和假想第1臂杆13的长度L₀以及假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)。因此，在第6运算方块139中，与上述第1运算方块160同样地输入第1臂杆3的转动角度θ₁和第2臂杆4的转动角度θ₂，作为第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂、假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)，使用已储存在控制器131内的值，同时进而输入假想第1臂杆13的转动角度θ_b，作为假想第1臂杆13的长度L₀则使用已储存在控制器131内的值。

这里，假想第1臂杆13的转动角度θ_b，在角度运算方块148中来计算。在此一计算中，以假想第1臂杆13的转动角度θ_b和假想第2臂杆14的转动角度θ_a为未知数，利用第3臂杆5的前端(第4关节)17与假想第2臂杆14的前端有一定的位置关系，在本实施例中两者的位置相等这样的关系建立联立方程式，求出转动角度θ_b、θ_a。作为第3臂杆5的前端(第4关节)17的位置信息，需要第1臂杆3的转动角度θ₁、第2臂杆4的转动角度θ₂、第3臂杆5的转动角度θ₃、第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂、第3臂杆5的长度M₃，作为假想第2臂杆14的前端(第3臂杆5前端的第4关节)17的位置信息，需要作为未知数的转动角度θ_b、θ_a、和假想第1臂杆13的长度L₀、假想第2臂杆14的长度L1、假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)。因此，如前所述设置角度检测器142、143、144，向角度运算方块148中输入第1臂杆3的转动角度θ₁、第2臂杆4的转动角度θ₂、第3臂杆5的转动角度θ₃，同时作为第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂、第3臂杆5的长度M₃、假想第1臂杆3的长度L₀、假想第2臂杆14的长度L₁、假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)，使用已储存在控制器131内的上述值。

在第6运算方块139中所计算的第3关节16的目标速度V_a2，输入到第7运算方块140中，由前述式(13)和式(14)来计算目标速度V_a2的与第1关节15到第3关节16的连接线段(长度S₁)相垂直方向的分量V_as1，和与第2关节20到第3关节16的连接线段(长度M₂)相垂直方向的分量V_as2。由于这里使用线段L₂与线段M₂的夹角E、线段M₂与线段S₁的夹角F，所以有必要计算该角度E和F。在此一计算中需要第3关节16的位置信息、第2关节20的位置信息、假想第2臂杆14的基端(假想第2关节)18的位置信息。因此，在第7运算方块140中，与第6运算方块139同样地输入第1臂杆3的转动角度θ₁、第2臂杆4的转动角度θ₂、假想第1臂杆13的转动角度θ_b，同时作为第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂、假想第1臂杆13的长度L₀、假想第1臂杆13的基端(假想第1关节)19的位置信息(X₀，Y₀)，使用已储存在控制器131内的值。

在第7运算方块140中所计算的速度分量V_as1、V_as2，分别输入到第8和第9运算方块145、146中，由上述式(15)和(16)来计算第1臂杆3的角速度指令ω_a1和第2臂杆4的角速度指令ω_a2。由于在第8运算方块145的计算中使用第1关节15到第3关节16的连接线段的长度S₁，所以与第3运算方块163同样，输入在角度检测器142、143中所检测的第1臂杆3的转动角度θ₁和第2臂杆4的转动角度θ₂，同时作为第1臂杆3的长度M₁、第2臂杆4的长度M₂，使用已储存在控制器131内的值。在第9运算方块146的计算中，与第4运算方块164同样，作为第2臂杆4的长度M₂使用已储存在控制器131内的值。

在第8和第9运算方块145、146中所计算的第1臂杆3的角速度指令ω_a1和第2臂杆4的角速度指令ω_a2，与假想第2臂杆信号133(ω_a2)一起输入到第10运算方块149中，由上述式(20)来计算第3臂杆4的角速度指令ω_a3。这里，假想第2臂杆信号133的指令角速度ω_ar，像上述式(19)中所说明的那样被用作在以第1关节15为原点的绝对坐标系中的第3臂杆5绕着第3关节16的转动角速度ω_a3r。

像以上这样所计算的由假想第1臂杆信号132决定的第1臂杆3的角速度指令ω_b1、第2臂杆4的角速度指令ω_b2、第3臂杆5的角速度指令ω_b3和由假想第2臂杆信号133决定的第1臂杆3的角速度指令ω_a1、第2臂杆4的角速度指令ω_a2、第3臂杆5的角速度指令ω_a3，按上述式(21)分别在加法部171、172、173中相加，求出各个臂杆3、4、5的角速度指令值ω₁、ω₂、ω₃。这些指令值ω₁、ω₂、ω ₃，分别输入到饱和函数150、151、152、153、154、155中，输出与它们的正负相对应的驱动指令信号(电气信号)。也就是说，在指令值ω₁为正的场合由饱和函数150向比例减压阀130输出与ω₁相对应的驱动指令信号(电气信号)，在为负的场合由饱和函数151向比例减压阀129输出与ω₁相对应的驱动指令信号(电气信号)。在指令值ω₂、ω₃的场合也是如此。

根据以上这样的本实施例，用与以往的带有2关节式作业前部的挖掘机相同的两根操作手柄11a、12a，可以在操作者的通常技能的范围内，以与以往的2关节式作业前部相同的操作感觉，在作为3关节式挖掘机的特征的很宽的作业范围内连续地操作带有第1臂杆3、第2臂杆4、第3臂杆5的3关节式作业前部2。

用图9来说明本发明的第2实施例。本实施例，是使用使假想第1关节19与第1臂杆3的第1关节15相一致的假想第1臂杆13A(参照图1)的场合的例子。图中，与图8中所示的部分相同的部分带有相同的标号。

如前所述在使假想第1臂杆13A的第1关节19与实际第1臂杆3的第1关节15相一致的场合，由假想第1臂杆信号132决定的第1、第2、第3臂杆3、4、5角速度指令ω_b1、ω_b2、ω_b3，根据上述式(5′)、式(6′)、式(7′)，为ω_b1＝ω_br、ω_b2＝0、ω_b3＝0，第1、第2、第3臂杆3、4、5的角速度指令值ω₁、ω₂、ω₃，根据上述式(21′)，变成ω₁＝ω_br+ω_a1、ω₂＝ω_a2、ω₃＝ω_ar-(ω_a1+ω_a2)。因此，在本实施例中，图8的第1运算方块160～第5运算方块166、加法部172、173成为不必要的，如图9中所示，假想第1臂杆信号132的指令角速度ω_br与在第8运算方块145中所求出的第1臂杆3的角速度指令ω_a1在加法部171中直接相加，就能计算第1臂杆3的角速度指令值ω₁。此外，在第9运算方块146和第10运算方块149中所计算的第2臂杆4的角速度指令ω_a2和第3臂杆5的角速度指令ω_a3，可以分别原封不动地用作第2、第3臂杆4、5的角速度指令值ω₂、ω₃。

根据本实施例，与图8中所示的第1实施例相比，可以减少控制器131A中的计算量，在控制器131A的有限的处理能力和存储器容量的范围内，响应良好的控制成为可能。

用图10来说明本发明的第3实施例。本实施例，是在图9中所示的实施例中，不用角度检测器，而通过对各个臂杆的转动角速度指令值进行积分运算来求出各个臂杆的转动角度的例子。图中，与图8、图9中所示的部分相同的部分带有相同的标号。

第1、第2、第3臂杆3、4、5的转动角度θ₁、θ₂、θ₃，分别对应着对第1、第2、第3臂杆3、4、5的角速度指令值ω₁、ω₂、ω₃进行积分的值，假想第1臂杆13的转动角度θ_b对应着对操作信号132的指令角速度ω_br进行积分的值。因此，在本实施例中，如图10中所示设置积分器134、136、137、138，通过在积分器136、137、138中对第1、第2、第3臂杆3、4、5的角速度指令值ω₁、ω₂、ω₃进行积分而变换成转动角度θ₁、θ₂、θ₃，通过在积分器134中对操作信号132的指令角速度ω_br进行积分而变换成转动角度θ_b，在第6～第8运算方块139、140、145中使用。

在使用角度检测器142、143、144的第1和第2实施例中，由于可以不包含运算误差地直接利用时刻变化的各个臂杆的转动角度θ₁、θ₂、θ₃，所以能实现高精度的控制。与此相比，在本实施例中，虽然控制精度稍有下降，但是由于没有必要使用角度检测器142、143、144，所以借此能构筑廉价的系统。

在以上的实施例中，虽然构成为分别求出各个臂杆的角速度指令，再求出各自的和，作为各个臂杆的角速度指令值，但是也可以构成为先求出各个关节的合成速度V₁、V₂，然后求出各个臂杆的角速度指令。

此外，在上述实施例中，虽然构成为备有计算各个关节的速度的运算方块139、140，但是由于该计算可以用一个关系式求出，所以它们也可以集中在一个运算方块中。

进而，在上述实施例中，虽然关于假想2关节式作业前部的第1臂杆13和假想第2臂杆14的长度L₀、L₁，为了能在很宽的作业范围内进行操作而把这些L₀、L₁设定成很长，但是该长度可以针对目的来任意地设定。此外，假想2关节式作业前部的假想第1关节与3关节式作业前部的第1关节15不一致的场合的两者的关系，也可以针对所要求的动作特性来任意地设定。

此外，在上述实施例中，虽然使假想2关节式作业前部的假想第2臂杆的前端(铲斗关节)与3关节式作业前部的第3臂杆的前端(铲斗关节)完全一致，但是它们稍微错开也没有关系。此外，在此一场合也是，只要确定了两者的位置关系，就可以进行与使两者的位置相一致的场合同样的运算处理。

产业上的利用可能性

根据本发明，用与以往的2关节式作业前部相同的两根操作手柄，可以在操作者的通常技能的范围内，以与以往的2关节式作业前部相同的操作感觉，来操作3关节式作业前部。

Claims (5)

1.一种3关节式挖掘机的操作控制装置，是备有挖掘机主体(99)，带有可转动地安装于挖掘机主体的第1臂杆(3)、可转动地安装于第1臂杆的第2臂杆(4)、可转动地安装于第2臂杆的第3臂杆(5)的3关节式作业前部(2)，以及带有驱动第1臂杆的第1臂杆执行器(7)，驱动第2臂杆的第2臂杆执行器(8)、驱动第3臂杆的第3臂杆执行器(9)的液压驱动装置(260、261)的3关节式挖掘机(1)的操作控制装置，其特征在于，其中备有：

用来操作第1臂杆(3)、第2臂杆(4)、第3臂杆(5)的两个操作机构(11、12)，以及

指令运算机构(131)，其假想地设置带有假想第1臂杆(13或13A)和假想第2臂杆(14)的2关节式作业前部，预先确定此一假想第2臂杆(14)与前述实际第3臂杆(5)的动作关系，这样求出前述实际第1臂杆、第2臂杆、第3臂杆各自的指令值，致使作为实际第3臂杆(5)的动作，得到当使前述两个操作机构(11、12)分别作为前述假想第1臂杆(13或13A)的第1操作机构(11)和假想第2臂杆(14)的第2操作机构(12)而发挥功能时与假想第2臂杆(14)的动作相对应的动作，并把这些作为驱动指令信号向前述液压驱动装置(260、261)输出。

2.权利要求1所述的3关节式挖掘机的操作控制装置，其特征在于，前述指令运算机构(131)包括：从第1操作机构(11)对前述假想第1臂杆(13)的角速度指令(ω_br)，根据前述假想第2臂杆(14)与实际第3臂杆(5)的动作关系，分别计算前述实际第1臂杆(3)、第2臂杆(4)和第3臂杆(5)的第1角速度指令(ω_b1、ω_b2、ω_b3)的机构(160，161，163，164，166)；从第2操作机构(12)对前述假想第2臂杆(14)的角速度指令(ω_ar)，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令(ω_a1、ω_a2、ω_a3)的机构(139，140，145，146，148，149)；合成前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第1角速度指令(ω_b1、ω_b2、ω_b3)和第2角速度指令(ω_a1、ω_a2、ω_a3)，来分别求出前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的指令值(ω₁、ω₂、ω₃)的机构(171，172，173)。

3.权利要求1所述的3关节式挖掘机的操作控制装置，其特征在于，使前述假想地设置的2关节式作业前部的假想第1臂杆(131A或131B)的基端(15)与前述实际第1臂杆(3)的基端(15)相一致，前述指令运算机构(131)包括：作为前述实际第1臂杆(3)的第1角速度指令(ω_b1)而求出第1操作机构(11)对前述假想第1臂杆(13A)的角速度指令(ω_br)的机构；从第2操作机构(12)对前述假想第2臂杆(14)的角速度指令(ω_ar)，根据前述假想第2臂杆(14)与实际第3臂杆(5)的动作关系，分别计算前述实际第1臂杆(3)、第2臂杆(4)和第3臂杆(5)的第2角速度指令(ω_a1、ω_a2、ω_a3)的机构(139，140，145，146，148，149或134，136，137，138，139，140，145，146，148，149)；合成前述实际第1臂杆的第1角速度指令(ω_b1)和前述实际第1臂杆的第2角速度指令(ω_a1)求出前述实际第1臂杆的指令值(ω₁)的机构(171)；将前述第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令(ω_a2、ω_a3)作为前述实际第2臂杆和第3臂杆的指令值(ω₂、ω₃)而求得的机构。

4.权利要求1所述的3关节式挖掘机的操作控制装置，其特征在于，其中前述指令运算机构(131)带有：

从第1操作机构(11)对前述假想第1臂杆(13)的角速度指令(ω_br)，根据前述假想第2臂杆(14)与实际第3臂杆(5)的动作关系，来计算前述实际第3臂杆(5)的基端(16)的目标速度(V_b2)，从此一第3臂杆的基端的目标速度和前述第1操作机构的角速度指令，分别计算前述实际第1臂杆(3)、第2臂杆(4)和第3臂杆(5)的第1角速度指令(ω_b1、ω_b2、ω_b3)的机构(160、161、163、164、166)，

从第2操作机构(12)对前述假想第2臂杆(14)的角速度指令(ω_ar)，根据前述假想第2臂杆与实际第3臂杆的动作关系，来计算前述实际第3臂杆(5)的基端(16)的目标速度(V_a2)，从此一第3臂杆的基端的目标速度和前述第2操作机构的角速度指令，分别计算前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第2角速度指令(ω_a1、ω_a2、ω_a3)的机构(139、140、145、146、148、149)，以及

合成前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的第1角速度指令(ω_b1、ω_b2、ω_b3)和第2角速度指令(ω_a1、ω_a2、ω_a3)，来分别求出前述实际第1臂杆、第2臂杆和第3臂杆的指令值(ω₁、ω₂、ω₃)的机构(171、172、173)。

5.权利要求1所述的3关节式挖掘机的操作控制装置，其特征在于，其中前述指令运算机构带有检测前述3关节式作业前部(2)的姿势的姿势检测机构(142、143、144或134、136、137、138)，从来自该姿势检测机构的姿势信息和前述第1和第2操作机构(11、12)的角速度指令，来计算前述指令值(ω₁、ω₂、ω₃)。

Images