CN110168170A - 作业车辆及作业车辆的控制方法 - Google Patents

Abstract

作业车辆具备：车辆主体；工作装置，其具有能够相对于车辆主体转动的动臂、能够相对于动臂转动的斗杆和能够相对于斗杆转动的铲斗；以及控制部，其按照挖掘开始前的操作指令来计算铲斗相对于斗杆的角度，并以计算出的角度成为第一角度的方式控制工作装置。

Description

作业车辆及作业车辆的控制方法

技术领域

本发明涉及作业车辆。

背景技术

液压挖掘机具备工作装置，该工作装置具有动臂、斗杆和铲斗。在具备该工作装置的液压挖掘机的挖掘作业中，操作员需要分别移动动臂、斗杆和铲斗这三轴的操作杆来操作铲斗的动作。例如，在开始液压挖掘机的挖掘作业时操作斗杆而将铲斗插入到砂土中。当持续操作斗杆时，铲斗会较深地插入到砂土中，而砂土的阻力增大，因此操作动臂而施加将铲斗向上方提升的操作。由此，使铲斗相对于砂土的挖掘深度适当。并且，在操作斗杆和铲斗而使砂土充分进入到铲斗内之后，抬起砂土，并且操作动臂而将铲斗提升到上方。因此，对于操作员而言执行高效的挖掘作业并不简单，需要熟练。

以往，在执行高效的挖掘作业这一点上，存在对挖掘作业进行自动控制的技术。

例如，在日本特开昭61－225429号公报(专利文献1)中公开了如下方式，即，为了减轻挖掘作业中的砂土的阻力而对铲斗背面与挖掘面的碰撞进行检测，为了避免铲斗背面的干渉而自动修正铲斗的姿势。

在日本特开昭62－189222号公报(专利文献2)中公开了如下方式，即，测定铲斗所包含的砂土的重量，自动调整铲斗的挖掘深度，以成为装满铲斗时的砂土的重量。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开昭61－225429号公报

专利文献2：日本特开昭62－189222号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述公报中的液压挖掘机的挖掘作业中，需要挖掘作业中的各种复杂的运算，控制有可能变得复杂。

本发明是为了解决上述的课题而完成的，其目的在于提供通过在挖掘开始前预先调整铲斗姿势，从而无需在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业的作业车辆及作业车辆的控制方法。

用于解决课题的方案

本发明的一个方案的作业车辆具备：车辆主体；工作装置，其具有能够相对于车辆主体转动的动臂、能够相对于动臂转动的斗杆和能够相对于斗杆转动的铲斗；以及控制部，其按照挖掘开始前的操作指令来计算铲斗相对于斗杆的角度，并以计算出的角度成为第一角度的方式控制工作装置。

在本发明的一个方案的作业车辆的控制方法中，所述作业车辆包括工作装置，该工作装置具有能够相对于车辆主体转动的动臂、能够相对于动臂转动的斗杆和能够相对于斗杆转动的铲斗，所述作业车辆的控制方法包括：接收挖掘开始前的操作指令；按照操作指令，来计算铲斗相对于斗杆的角度；以及以计算出的角度成为第一角度的方式控制工作装置。

发明效果

本发明的作业车辆及作业车辆的控制方法通过在挖掘开始前预先调整铲斗姿势，从而不需要在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

附图说明

图1是表示实施方式的作业车辆的一例的立体图。

图2是示意性地说明实施方式的作业车辆CM的图。

图3是说明实施方式的对作业车辆CM进行控制的控制系统200的结构的功能框图。

图4是说明实施方式的铲斗8的挖掘角度与砂土阻力之间的关系的图。

图5是说明实施方式的工作装置2的挖掘作业的动作的图。

图6是说明实施方式的作业车辆CM的挖掘作业的动作处理的图。

图7是对实施方式的变形例1的铲斗8的姿势进行说明的图。

图8是说明实施方式的变形例1的作业车辆CM的挖掘作业的动作处理的图。

图9是说明实施方式的变形例2的控制系统200A的结构的功能框图。

图10是说明实施方式的变形例2的作业车辆CM的挖掘作业的动作处理的图。

图11是说明其他实施方式的对作业车辆进行控制的控制系统200B的结构的功能框图。

图12是说明其他实施方式的作业车辆系统的概念的图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。在以下的说明中，针对相同的部件标注相同的附图标记。它们的名称及功能也相同。因此，不再重复它们的详细说明。

[作业车辆的整体结构]

图1是表示实施方式的作业车辆的一例的立体图。

如图1所示，作为能够应用本发明的技术思想的作业车辆，以具备通过液压进行工作的工作装置2的液压挖掘机CM为例来进行说明。

液压挖掘机CM具备车辆主体1和工作装置2。

车辆主体1具有回转体3、驾驶室4和行驶装置5。

回转体3配置于行驶装置5之上。行驶装置5支承回转体3。回转体3能够以回转轴AX为中心进行回转。在驾驶室4中设有供操作员就座的驾驶席4S。操作员在驾驶室4中操作液压挖掘机CM。行驶装置5具有一对履带5Cr。液压挖掘机CM借助履带5Cr的旋转而行驶。行驶装置5也可以由车轮(轮胎)构成。

在实施方式中，以就座于驾驶席4S的操作员为基准来说明各部分的位置关系。

前后方向是指以就座于驾驶席4S的操作员为基准的前后方向。左右方向是指以就座于驾驶席4S的操作员为基准的左右方向。左右方向与车辆的宽度方向(车宽方向)一致。将就座于驾驶席4S的操作员正对正面的方向设为前方向，将与前方向相反的方向设为后方向。将就座于驾驶席4S的操作员正对正面时的右侧、左侧分别设为右方向、左方向。前后方向是X轴方向，左右方向是Y轴方向。就座于驾驶席4S的操作员正对正面的方向是前方向(+X方向)，前方向的相反方向是后方向(－X方向)。就座于驾驶席4S的操作员正对正面时的车宽方向上的一侧的方向是右方向(+Z方向)，车宽方向上的另一侧方向是左方向(－Z方向)。

回转体3具有收容发动机的发动机室9和设置于回转体3的后部的配重。在回转体3中的发动机室9的前方设有扶手19。在发动机室9配置有发动机及液压泵等。

工作装置2与回转体3连接。

工作装置2具有动臂6、斗杆7、铲斗8、动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12。

动臂6经由动臂销13与回转体3连接。斗杆7经由斗杆销14与动臂6连接。铲斗8经由铲斗销15与斗杆7连接。动臂缸10驱动动臂6。斗杆缸11驱动斗杆7。铲斗缸12驱动铲斗8。动臂6的基端部(动臂脚座)与回转体3连接。动臂6的前端部(动臂顶部)与斗杆7的基端部(斗杆脚座)连接。斗杆7的前端部(斗杆顶部)与铲斗8的基端部连接。动臂缸10、斗杆缸11及铲斗缸12均是由工作油驱动的液压缸。

动臂6能够以作为转动轴的动臂销13为中心而相对于回转体3转动。斗杆7能够以与动臂销13平行的作为转动轴的斗杆销14为中心而相对于动臂6转动。铲斗8能够以与动臂销13及斗杆销14平行的作为转动轴的铲斗销15为中心而相对于斗杆7转动。

动臂销13、斗杆销14及铲斗销15分别与Z轴平行。动臂6、斗杆7及铲斗8分别能够以与Z轴平行的轴为中心而转动。

图2是示意性地说明实施方式的作业车辆CM的图。

如图2所示，在作业车辆CM设置有动臂缸行程传感器16、斗杆缸行程传感器17和铲斗缸行程传感器18。

动臂缸行程传感器16配置于动臂缸10，对动臂缸10的行程长度(动臂缸长度)进行检测。斗杆缸行程传感器17配置于斗杆缸11，对斗杆缸11的行程长度(斗杆缸长度)进行检测。铲斗缸行程传感器18配置于铲斗缸12，对铲斗缸12的行程长度(铲斗缸长度)进行检测。

也将动臂缸10的行程长度称为动臂缸长度或动臂行程。也将斗杆缸11的行程长度称为斗杆缸长度或斗杆行程。也将铲斗缸12的行程长度称为铲斗缸长度或铲斗行程。

也将动臂缸长度、斗杆缸长度及铲斗缸长度统称为缸长度数据。

动臂6的长度L1是动臂销13与斗杆销14之间的距离。斗杆7的长度L2是斗杆销14与铲斗销15之间的距离。铲斗8的长度L3是铲斗销15与铲斗8的铲尖8a之间的距离。铲斗8具有多个斗齿。铲斗8的前端部称为铲尖8a。铲斗8也可以不具有斗齿。铲斗8的前端部也可以由直线形状的钢板形成。

在图2中，示出了以动臂销13为基准点(基准位置)的X、Y轴的车辆主体坐标系。

根据由动臂缸行程传感器16检测出的缸长度数据，计算出动臂6相对于车辆主体坐标系的水平方向的倾斜角θ1。倾斜角θ1是由水平线(X轴)与连结动臂销13及斗杆销14的线段所成的角度。

根据由斗杆缸行程传感器17检测出的缸长度数据，计算出斗杆7相对于动臂6的倾斜角θ2。倾斜角θ2是由连结动臂销13及斗杆销14的线段与连结斗杆销14及铲斗销15的线段所成的角度。

根据由铲斗缸行程传感器18检测出的缸长度数据，计算出铲斗8所具有的铲尖8a相对于斗杆7的倾斜角θ3。倾斜角θ3是由连结斗杆销14及铲斗销15的线段与连结铲斗销15及铲斗8的铲尖8a的线段所成的角度。倾斜角θ3也称为铲斗8相对于斗杆7的角度即铲斗角。

作为计算倾斜角θ的方式，对使用行程传感器检测行程长度并基于检测结果计算倾斜角θ的方式进行了说明，但也可以使用旋转编码器那样的角度检测器来计算倾斜角。水平线(水平方向)由未图示的惯性测量装置(inertial measurement unit)检测，但也可以通过倾斜传感器、加速度传感器等进行检测。

[液压系统的结构]

图3是说明实施方式的对作业车辆CM进行控制的控制系统200的结构的功能框图。

如图3所示，实施方式的控制系统200对使用工作装置2的挖掘作业的动作进行控制。

控制系统200具有动臂缸行程传感器16、斗杆缸行程传感器17、铲斗缸行程传感器18、操作装置25、工作装置控制器26、液压缸60、方向控制阀64和压力传感器66。

操作装置25配置于驾驶室4。操作装置25由操作员进行操作。操作装置25接收操作员的驱动工作装置2的操作指令。操作装置25为先导液压方式的操作装置。

方向控制阀64调整工作油向液压缸60的供给量。方向控制阀64利用所供给的油而工作。将为了使液压缸(动臂缸10、斗杆缸11及铲斗缸12)工作而向该液压缸供给的油也称为工作油。将为了使方向控制阀64工作而向该方向控制阀64供给的油称为先导油。先导油的压力也称为先导液压。

工作油及先导油可以从同一液压泵送出。例如，也可以是，从液压泵送出的工作油的一部分由减压阀减压，将该减压后的工作油作为先导油来使用。送出工作油的液压泵(主液压泵)与送出先导油的液压泵(先导液压泵)为分别独立的液压泵。

在图3中，从主液压泵送出且由减压阀减压后的先导油向操作装置25供给。

基于操作装置25的操作量来调整先导液压。压力传感器66与操作装置25连接。压力传感器66对随着操作装置25的杆操作而产生的先导液压进行检测，并向工作装置控制器26输出。

工作装置控制器26根据由压力传感器66检测出的先导液压，驱动供向液压缸60(动臂缸10、斗杆缸11及铲斗缸12)供给的工作油流动的方向控制阀64。

操作装置25具有第一操作杆25R、第二操作杆25L和挖掘按钮25P。第一操作杆25R配置于驾驶席4S的右侧。第二操作杆25L配置于驾驶席4S的左侧。对于第一操作杆25R及第二操作杆25L，前后左右的动作对应于两轴的动作。

挖掘按钮25P是操作员开始挖掘作业时指示的按钮。工作装置控制器26按照操作员的按下挖掘按钮25P的按下指示，为了挖掘作业而控制工作装置2的姿势。具体而言，如后所述，以铲斗角成为规定角(第一角度)的方式进行调整。

通过第一操作杆25R来操作动臂6及铲斗8。

第一操作杆25R的前后方向的操作对应于动臂6的操作，根据前后方向的操作来执行动臂6的下降动作及上升动作。为了操作动臂6而进行杆操作。

第一操作杆25R的左右方向的操作对应于铲斗8的操作，根据左右方向的操作来执行铲斗8的挖掘动作及释放动作。为了操作铲斗8而进行杆操作。

通过第二操作杆25L来操作斗杆7及回转体3。

第二操作杆25L的前后方向的操作对应于斗杆7的操作，根据前后方向的操作来执行斗杆7的上升动作及下降动作。为了操作斗杆7而进行杆操作。

第二操作杆25L的左右方向的操作对应于回转体3的回转，根据左右方向的操作来执行回转体3的右回转动作及左回转动作。

工作装置控制器26按照基于压力传感器66的检测结果得到的第一操作杆25R的关于前后方向的操作量(动臂操作量)，来驱动供向用于驱动动臂6的动臂缸10供给的工作油流动的方向控制阀64。

工作装置控制器26按照基于压力传感器66的检测结果得到的第一操作杆25R的关于左右方向的操作量(铲斗操作量)，来驱动供向用于驱动铲斗8的铲斗缸12供给的工作油流动的方向控制阀64。

工作装置控制器26按照基于压力传感器66的检测结果得到的第二操作杆25L的关于前后方向的操作量(斗杆操作量)，来驱动供向用于驱动斗杆7的斗杆缸11供给的工作油流动的方向控制阀64。

工作装置控制器26按照基于压力传感器66的检测结果得到的第二操作杆25L的关于左右方向的操作量，来驱动供向用于驱动回转体3的液压致动器供给的工作油流动的方向控制阀64。

也可以是第一操作杆25R的左右方向的操作对应于动臂6的操作，前后方向的操作对应于铲斗8的操作。也可以是第二操作杆25L的左右方向对应于斗杆7的操作，前后方向的操作对应于回转体3的操作。

[砂土阻力]

图4是说明实施方式的铲斗8的挖掘角度与砂土阻力之间的关系的图。

如图4所示，将铲斗8的挖掘角度为0°附近作为临界角度而示出。

挖掘角度表示铲斗8的铲尖8a的方向与铲斗8移动时的铲尖8a的挖掘方向(行进方向)之间的角度。以铲斗8的铲尖8a的方向为基准，在铲斗8移动时的铲尖8a的挖掘方向为向铲斗8的开口面侧行进的情况下设为正值，在向相反方向行进的情况下设为负值。

在铲斗8的挖掘角度小于临界角度的情况下，处于由铲斗8的外装或者铲斗8的背面按压砂土的形态，施加于铲斗8的砂土阻力的值急剧上升。

示出了在铲斗8的挖掘角度为规定角度Q时施加于铲斗8的砂土阻力的值变为最小的情况。

临界角度、规定角度Q为一例，可以根据铲斗8的形态而设定为不同的值。

实施方式的作业车辆CM通过以砂土阻力的值低的挖掘角度来执行挖掘作业，由此以简单的方式执行高效的挖掘作业。具体而言，作业车辆CM以挖掘角度成为规定角度Q的方式执行挖掘作业。挖掘角度成为规定角度Q并不意味着挖掘角度与规定角度Q完全一致，也包括挖掘角度成为规定角度Q的近似值的情况。

[挖掘作业的概要]

图5是说明实施方式的工作装置2的挖掘作业的动作的图。

如图5所示，示出了使斗杆7动作的情况。

在开始工作装置2的挖掘作业时，操作斗杆7而将铲斗8插入砂土中。此时，若固定铲斗8相对于斗杆7的角度，则操作斗杆7进行挖掘作业时的挖掘角度恒定。

例如，在设定了铲斗8相对于斗杆7的铲斗角P的情况下，能够操作斗杆7而以挖掘角度Q进行挖掘作业。

因此，在实施方式中，以操作斗杆7进行挖掘作业时的挖掘角度成为最佳的挖掘角度(角度Q)的方式，在挖掘开始前将铲斗8相对于斗杆7的角度调整为铲斗角P。挖掘开始前也包括开始最初的挖掘作业(第一次)前以及开始之后的挖掘作业(第二次以后)前的任一情况。

具体而言，工作装置控制器26按照挖掘开始前的操作指令来计算铲斗8相对于斗杆7的角度，以计算出的角度成为规定角度(角度P)的方式控制工作装置。

通过以上的处理，操作斗杆7进行挖掘作业时的施加于铲斗8的砂土阻力变低。因此，通过降低施加于铲斗8的砂土阻力(负荷)，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

在现有的液压挖掘机的挖掘作业中，操作员需要分别移动动臂、斗杆和铲斗这三轴的操作杆进行操作，以使在挖掘开始前进行挖掘作业时的挖掘角度成为最佳，操作并不简单而需要熟练。但是，根据实施方式的挖掘开始前的操作指令，会以在进行挖掘作业时成为最佳的挖掘角度的方式控制铲斗8的铲斗角。因此，能够以简单的操作来执行高效的挖掘作业。

[动作处理]

图6是说明实施方式的作业车辆CM的挖掘作业的动作处理的图。

如图6所示，工作装置控制器26判断是否有挖掘按钮25P的输入(步骤S2)。具体而言，工作装置控制器26判断是否接收到基于操作员的操作的按下挖掘按钮25P的按下指示。

在步骤S2中，工作装置控制器26在判断为有挖掘按钮25P的输入的情况下(步骤S2中为YES)，计算铲斗角(步骤S4)。

具体而言，工作装置控制器26基于铲斗缸行程传感器18的检测结果，计算铲斗8相对于斗杆7的角度(铲斗角)θ3。

在步骤S2中，工作装置控制器26在判断为没有挖掘按钮25P的输入的情况下(步骤S2中为NO)，维持步骤S2的状态。

接着，工作装置控制器26以铲斗角θ3成为铲斗角P的方式进行调整(步骤S6)。工作装置控制器26以铲斗角θ3成为铲斗角P的方式驱动方向控制阀64，对向铲斗缸12供给的工作油进行调整。

然后，结束处理(结束)。

工作装置控制器26在仅操作斗杆7的情况下，以铲斗8的铲尖8a的挖掘方向与铲斗8的铲尖8a的方向之间所成的挖掘角度成为规定角度Q的方式将铲斗角θ3调整为铲斗角P。

在开始挖掘作业前、即挖掘开始前，调整铲斗8的姿势。作为铲斗8的姿势，以操作斗杆7时的挖掘角度成为最佳的角度的方式自动控制。由此，挖掘开始时的施加于铲斗8的砂土阻力(负荷)变低。通过在挖掘开始前预先调整铲斗8的姿势，从而不需要在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

能够进行负荷较低的高效的挖掘作业，因此能够实现作业车辆的燃耗的改善。

能够按照操作员的按下挖掘按钮25P的按下指示开始挖掘作业的准备，因此在反映操作员的意图这一点上，能够简单地执行可用性优良的高效的挖掘作业。

(变形例1)

实施方式的变形例1的作业车辆不依赖于操作员的挖掘按钮25P的操作指示而按照其他操作指令来控制铲斗8。

实施方式的变形例1的作业车辆判断铲斗8的姿势是否为排土状态，若是排土状态，则自主地调整铲斗8的角度。

具体而言，作业车辆基于铲斗8相对于水平线的角度来判断是否为排土状态。

图7是对实施方式的变形例1的铲斗8的姿势进行说明的图。

如图7所示，示出了铲斗8相对于斗杆7的角度θ3为0的情况。

示出了铲斗8相对于斗杆7的角度θ3为α的情况下的、连结铲斗8的旋转中心即铲斗销15及铲斗8的铲尖8a的线段与水平线所成的铲斗对水平角度θb。该铲斗对水平角度θb是铲斗8相对于水平线的角度。

铲斗对水平角度θb利用倾斜角θ1～θ3基于下式进行计算。

θb＝180°+θ1－θ2－θ3

若铲斗对水平角度θb小于90°，则成为砂土容易滞留于铲斗8的状况。若铲斗对水平角度θb为90°以上，则成为砂土容易从铲斗8排出的状况。若铲斗对水平角度θb为180°，则成为砂土从铲斗8完全排出的状况。

铲斗对水平角度θb越大，铲斗8的姿势越成为排土状态。

在本例中，若铲斗对水平角度θb为规定角度以上，则判断为排土状态。

[动作处理]

图8是说明实施方式的变形例1的作业车辆CM的挖掘作业的动作处理的图。

如图8所示，工作装置控制器26判断是否有铲斗8的操作(步骤S10)。具体而言，工作装置控制器26判断是否有第一操作杆25R的左右方向的操作。

在步骤S10中，工作装置控制器26判断为有铲斗8的操作的情况下(步骤S10中为YES)，计算铲斗角(步骤S11)。

具体而言，工作装置控制器26基于铲斗缸行程传感器18的检测结果来计算铲斗8相对于斗杆7的角度(铲斗角)θ3。

在步骤S10中，工作装置控制器26在判断为没有铲斗8的操作的情况下(步骤S10中为NO)，维持步骤S10的状态。

接着，工作装置控制器26计算铲斗对水平角度θb(步骤S12)。

具体而言，基于图7中说明的方式来计算连结铲斗销15及铲斗8的铲尖8a的线段与水平线所成的铲斗对水平角度θb。倾斜角θ1、θ2分别基于动臂缸行程传感器16及斗杆缸行程传感器17的检测结果来计算。在操作铲斗8之前计算倾斜角θ1、θ2的情况下，也可以利用该值。

接着，工作装置控制器26判断计算出的铲斗对水平角度θb是否为规定角度R以上(步骤S14)。规定角度R为90°以上。

在步骤S14中，工作装置控制器26在判断为所计算的铲斗对水平角度θb为规定角度R以上的情况下(步骤S14中为YES)，判断铲斗的操作是否结束(步骤S16)。

在步骤S14中，工作装置控制器26判断为所计算的铲斗对水平角度θb小于规定角度R的情况下(步骤S14中为NO)，返回步骤S10。

在步骤S16中，工作装置控制器26在判断为铲斗的操作已结束的情况下(步骤S16中为YES)，以铲斗角θ3成为铲斗角P的方式进行调整(步骤S18)。工作装置控制器26以铲斗角θ3成为铲斗角P的方式驱动向铲斗缸12供给的工作油流动的方向控制阀64。

而且，结束处理(结束)。

工作装置控制器26在仅操作斗杆7的情况下，以铲斗8的铲尖8a的挖掘方向与铲斗8的铲尖8a的方向之间所成的挖掘角度成为规定角度Q的方式将铲斗角θ3调整为铲斗角P。

在开始挖掘作业前、即挖掘开始前，调整铲斗8的姿势。作为铲斗8的姿势，以操作斗杆7时的挖掘角度成为最佳的角度的方式自动控制。由此，挖掘开始时的施加于铲斗8的砂土阻力(负荷)变低。通过在挖掘开始前预先调整铲斗8的姿势，从而不需要在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

工作装置控制器26按照铲斗8的操作指令来计算铲斗8相对于水平线的角度即铲斗对水平角度θb，判断铲斗对水平角度θb是否为规定角度R以上。在判断为铲斗对水平角度θb为规定角度R以上的情况下，判断铲斗8的姿势为排土状态。工作装置控制器26在判断为为排土状态的情况下，以铲斗8的角度成为铲斗角P的方式进行调整。

其结果是，即使在没有操作员的按下挖掘按钮25P的按下指示的情况下，也能够按照铲斗8的操作指令在挖掘开始前将铲斗8自主地控制为规定的铲斗角。因此，能够减轻操作员的操作负荷，简单地执行高效的挖掘作业。

(变形例2)

实施方式的变形例2的作业车辆进一步判断施加于工作装置2的负荷，若为排土状态，则自主地调整铲斗8的角度。

图9是说明实施方式的变形例2控制系统200A的结构的功能框图。

如图9所示，控制系统200A与控制系统200相比，不同之处在于还设置了负荷传感器28。操作装置25的不同之处在于置换成操作装置25#。

操作装置25#示出了与操作装置25相比去除了挖掘按钮25P的结构。关于其他结构，由于与图3中说明的结构相同，因此不再重复其详细的说明。

负荷传感器28安装于铲斗8。

工作装置控制器26根据安装于铲斗8的负荷传感器28判断工作装置2是否已执行了排土作业。

负荷传感器28的值通过铲斗8挖掘砂土的挖掘作业而变大。负荷传感器28的值通过铲斗8排出砂土的排土作业而变小。

工作装置控制器26判断基于来自负荷传感器28的检测结果得到的负荷的值是否为第一值以上。工作装置控制器26在为第一值以上的情况下，判断为已执行了挖掘作业。

工作装置控制器26在判断为已执行了挖掘作业后，判断基于来自负荷传感器28的检测结果得到的负荷的值是否小于比第一值小的第二值。

工作装置控制器26在基于来自负荷传感器28的检测结果得到的负荷的值小于第二值的情况下，判断为已执行了排土作业。第一值和第二值可以设为相同的值。

[动作处理]

图10是说明实施方式的变形例2的作业车辆CM的挖掘作业的动作处理的图。

如图10所示，工作装置控制器26基于来自负荷传感器28的检测结果判断负荷是否大(步骤S20)。具体而言，工作装置控制器26判断基于来自负荷传感器28的检测结果得到的值是否为第一值以上。工作装置控制器26判断是否已执行了挖掘作业。

在步骤S20中，工作装置控制器26在基于来自负荷传感器28的检测结果判断为负荷大的情况下(步骤S20中为YES)，进入步骤S22。

在步骤S20中，工作装置控制器26在基于来自负荷传感器28的检测结果判断为负荷不大的情况下(步骤S20中为NO)，维持步骤S20的状态。

在步骤S22中，工作装置控制器26判断是否有铲斗8的操作。具体而言，工作装置控制器26判断是否有第一操作杆25R的左右方向的操作。

在步骤S22中，工作装置控制器26在判断为有铲斗8的操作的情况下(步骤S22中为YES)，接着，判断铲斗的负荷是否小(步骤S24)。具体而言，工作装置控制器26判定基于来自负荷传感器28的检测结果得到的值是否小于第二值。工作装置控制器26判断是否已执行了排土作业。

在步骤S22中，工作装置控制器26在判断为没有铲斗8的操作的情况下(步骤S22中为NO)，维持步骤S22的状态。

在步骤S24中，工作装置控制器26在判断为铲斗8的负荷小的情况下(步骤S24中为YES)，计算铲斗角(步骤S11)。具体而言，工作装置控制器26基于铲斗缸行程传感器18的检测结果来计算铲斗8相对于斗杆7的角度(铲斗角)θ3。

在步骤S24中，工作装置控制器26在基于来自负荷传感器28的检测结果判断为负荷不小的情况下(步骤S24中为NO)，返回步骤S22。

接着，工作装置控制器26计算铲斗对水平角度θb(步骤S12)。关于步骤S11～S18的一系列的处理，由于与图8中说明的结构相同，因此不再重复其详细的说明。

工作装置控制器26根据来自负荷传感器28的检测结果判断是否执行了排土作业。工作装置控制器26在判断为已执行了排土作业的情况下，按照铲斗8的操作指令计算铲斗对水平角度θb，判断是否为规定角度R以上。由此，判断铲斗8的姿势是否为排土状态，若为排土状态，则将铲斗角θ3调整为铲斗角P。

工作装置控制器26基于负荷传感器28的检测结果和铲斗8的姿势状态这两者来判断是否已执行了排土作业。

工作装置控制器26基于负荷传感器28的检测结果和铲斗8的姿势状态这两者来判断是否已执行了排土作业，因此能够可靠地判断是否已执行了排土作业。然后，在判断为已可靠地执行了排土作业的挖掘开始前，将铲斗角θ3调整为铲斗角P。

其结果是，工作装置控制器26能够高精度地判断为已执行了排土作业后的挖掘开始前，以简单的方式执行高效的挖掘作业。

对将负荷传感器28安装于铲斗8的结构进行了说明，但也可以设为利用测定液压缸内的液压的传感器来检测负荷的结构。例如，能够通过利用传感器测定向铲斗缸12供给的工作油的液压来判断施加于铲斗8的负荷的大小。

(其他实施方式)

图11是说明其他实施方式的对作业车辆进行控制的控制系统200B的结构的功能框图。

如图11所示，控制系统200B与控制系统200A相比，不同之处在于代替负荷传感器28而设置了接收部29。关于其他结构，与图9中说明的结构相同，因此不再重复其详细的说明。

接收部29将接收到的指令输出到工作装置控制器26。

接收部29接收从外部发送来的挖掘开始指令，并输出到工作装置控制器26。

工作装置控制器26响应由接收部29接收到的挖掘开始指令，计算铲斗8相对于斗杆7的角度，以计算出的角度成为规定角度的方式控制工作装置。

具体而言，在代替图6中说明的挖掘按钮25P的输入而接收到挖掘开始指令的情况下，执行该动作处理。

与上述说明的内容同样地，在开始挖掘作业前、即挖掘开始前，调整铲斗8的姿势。作为铲斗8的姿势，以操作斗杆7时的挖掘角度成为最佳的角度的方式自动控制。由此。挖掘开始时的施加于铲斗8的砂土阻力(负荷)变低。通过在挖掘开始前预先调整铲斗8的姿势，从而不需要在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

能够按照来自外部的操作开始指令来执行高效的挖掘作业。

图12是说明其他实施方式的作业车辆系统的概念的图。

如图12所示，其他实施方式的作业车辆系统构成从外部的基地局300控制作业车辆CM的控制系统。具体而言，是在外部的基地局300等设置有图3中说明的工作装置控制器26及操作装置25的功能的结构。

基地局300包括具有与工作装置控制器26相同的功能的工作装置控制器26#和具有与操作装置25相同的功能的操作装置25#。

工作装置控制器26#接收操作装置25#的操作指令，输出对作业车辆CM进行控制的动作指令。作业车辆CM根据来自工作装置控制器26#的动作指令而动作。具体而言，工作装置控制器26#输出对图3中说明的方向控制阀64进行驱动的动作指令。工作装置控制器26#接收动臂缸行程传感器16、斗杆缸行程传感器17及铲斗缸行程传感器18的传感器信息的输入。

通过该结构，能够通过工作装置控制器26#来执行图6中说明的实施方式的挖掘作业的动作处理。

其结果是，在从位于远程地点的基地局300对作业车辆进行控制的情况下，能够应用实施方式的结构，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

对根据操作员对作为操作装置的操作杆的操作输入来控制作业车辆CM的结构进行了说明，但也可以应用于不设置操作装置而自主地控制作业车辆CM的结构。例如，也能够应用于预先对进行挖掘作业的操作指令进行编程并由工作装置控制器根据该编程出的操作指令进行动作的情况。具体而言，只要包括如下处理即可：在用于按照用户的指示自主地控制作业车辆CM的自主控制程序启动，工作装置控制器按照该编程出的操作指令开始挖掘作业的情况下，计算铲斗8的铲斗8相对于斗杆7的角度，以计算出的角度成为规定角度的方式使工作装置动作。

作为挖掘角度，对使用砂土阻力的值变为最小的规定角度Q的情况进行了说明，但并不限于此，也可以将任意的规定角度作为挖掘角度来控制工作装置2。挖掘角度的值也不限于固定值。例如，也可以按照土质变更规定角度Q的值。

＜作用效果＞

对上述的实施方式的作用效果进行说明。

如图1所示，在实施方式的作业车辆CM设置有车辆主体1和工作装置2。工作装置2具有：动臂6，其能够相对于车辆主体1转动；斗杆7，其能够相对于动臂6转动；以及铲斗8，其能够相对于斗杆7转动。如图3所示，在作业车辆CM设置有工作装置控制器26。工作装置控制器26按照挖掘开始前的挖掘按钮25P的输入(挖掘指令)来计算铲斗8相对于斗杆7的角度，并以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

实施方式的作业车辆CM以在挖掘开始前成为铲斗角P的方式控制铲斗8。因此，如图4所示，以砂土阻力的值为最小值的规定角度Q的挖掘角度执行工作装置2的挖掘作业。其结果是，通过在挖掘开始前预先调整铲斗8的姿势，从而不需要在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

在实施方式的作业车辆CM中，设置有按照操作指令来判断是否已执行了如图7所示那样的排土作业的工作装置控制器26。工作装置控制器26在判断为已执行了排土作业的情况下计算铲斗8相对于斗杆7的角度，并以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

实施方式的作业车辆CM判断是否已执行了铲斗8的排土作业，以在挖掘开始前成为铲斗角P的方式控制铲斗8。因此，在已执行了铲斗8的排土作业的情况下，执行挖掘开始前的准备。因此，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

实施方式的作业车辆CM的工作装置控制器26计算铲斗对水平角度。铲斗对水平角度θb是连结铲斗销15及铲斗8的铲尖8a的线段与水平线所成的角度。在铲斗对水平角度θb成为规定角度R以上的情况下，以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

如图7所示，实施方式的作业车辆CM在铲斗对水平角度成为规定角度R以上的情况下，判断为铲斗8的姿势为排土状态，以在挖掘开始前成为铲斗角P的方式控制铲斗8。因此，在基于铲斗8的姿势判断为是否为排土状态之后，执行挖掘开始前的准备。因此，能够简单地掌握为排土状态，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

在实施方式的作业车辆CM设置有对施加于铲斗8的负荷进行检测的负荷传感器28。工作装置控制器26按照挖掘开始前的第一操作杆25R的操作指令及挖掘中的负荷传感器28的检测结果来计算铲斗8相对于斗杆7的角度，并以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

实施方式的作业车辆CM根据负荷传感器28的检测结果判断是否已执行了排土作业，在判断为已执行了排土作业的情况下，以在挖掘开始前成为铲斗角P的方式控制铲斗8。因此，在基于负荷传感器的检测结果判断为是否为排土状态之后，执行挖掘开始前的准备。因此，能够高精度低掌握为排土状态，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

如图11所示，在实施方式的作业车辆CM设置有接收操作开始指令的接收部29。工作装置控制器26按照在挖掘开始前由接收部29接收到的挖掘开始指令，计算铲斗8相对于斗杆7的角度，并以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

实施方式的作业车辆CM按照来自外部的操作开始指令，以在挖掘开始前成为铲斗角P的方式控制铲斗8。因此，通过来自外部的远程操作，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

如图1所示，在实施方式的作业车辆CM设置有铲斗缸12，该铲斗缸12按照挖掘开始前的操作指令来驱动铲斗8。工作装置控制器26基于铲斗缸12的行程长度来计算铲斗8相对于斗杆7的角度，并以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

实施方式的作业车辆CM能够基于铲斗缸12的行程长度来计算铲斗8相对于斗杆7的角度。因此，不需要设置检测铲斗8的角度的检测器，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

如图1所示，在实施方式的作业车辆CM设置有车辆主体1和工作装置2。工作装置2具有：动臂6，其能够相对于车辆主体1转动；斗杆7，其能够相对于动臂6转动；以及铲斗8，其能够相对于斗杆7转动。在该作业车辆CM的控制方法中，执行如下步骤：接收挖掘开始前的操作指令；按照操作指令来计算铲斗8相对于斗杆7的角度；以及以计算出的角度成为铲斗角P的方式控制铲斗8。

实施方式的作业车辆CM的控制方法以在挖掘开始前成为铲斗角P的方式控制铲斗8。因此，如图4所示，以砂土阻力的值为最小值的规定角度Q的挖掘角度执行工作装置2的挖掘作业。其结果是，通过在挖掘开始前预先调整铲斗8的姿势，从而不需要在挖掘作业中进行复杂的运算，能够以简单的方式执行高效的挖掘作业。

作为作业车辆，以液压挖掘机为例进行了说明，但也可以应用于推土机、轮式装载机等作业车辆。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但应当认为本次公开的实施方式的全部内容都是例示的，并非是限制性的内容。本发明的范围由技术方案示出，意在包含与技术方案等同的含义以及范围内的全部变更。

附图标记说明：

1车辆主体，2工作装置，3回转体，4驾驶室，4S驾驶席，5行驶装置，5Cr履带，6动臂，7斗杆，8铲斗，8a铲尖，9发动机室，10动臂缸，11斗杆缸，12铲斗缸，13动臂销，14斗杆销，15铲斗销，16动臂缸行程传感器，17斗杆缸行程传感器，18铲斗缸行程传感器，19扶手，25、25#操作装置，25L第二操作杆，25P挖掘按钮，25R第一操作杆，26、26#工作装置控制器，28负荷传感器，29接收部，60液压缸，64方向控制阀，66压力传感器，200、200A、200B控制系统，300基地局。

Claims (7)

1.一种作业车辆，其具备：

车辆主体；

工作装置，其具有能够相对于所述车辆主体转动的动臂、能够相对于所述动臂转动的斗杆和能够相对于所述斗杆转动的铲斗；以及

控制部，其按照挖掘开始前的操作指令来计算所述铲斗相对于所述斗杆的角度，并以计算出的角度成为第一角度的方式控制所述铲斗。

2.根据权利要求1所述的作业车辆，其中，

所述控制部按照所述操作指令来判断是否已执行了排土作业，在判断为已执行了所述排土作业的情况下，计算所述铲斗相对于所述斗杆的角度，并以计算出的角度成为第一角度的方式控制所述铲斗。

3.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，

所述控制部对连结所述铲斗的旋转中心即铲斗销及所述铲斗的铲尖的线段与水平线所成的铲斗对水平角度进行计算，

在所述铲斗对水平角度为第二角度以上的情况下，以计算出的所述铲斗相对于所述斗杆的角度成为所述第一角度的方式控制所述铲斗。

4.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，

所述作业车辆还具备对施加于所述工作装置的负荷进行检测的负荷检测部，

所述控制部按照所述挖掘开始前的操作指令及挖掘中的所述负荷检测部的检测结果来计算所述铲斗相对于所述斗杆的角度，并以计算出的角度成为所述第一角度的方式控制所述铲斗。

5.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，

所述作业车辆还具备接收所述操作指令的接收部，

所述控制部按照在所述挖掘开始前由所述接收部接收到的所述挖掘开始前的操作指令来计算所述铲斗相对于所述斗杆的角度，并以计算出的角度成为所述第一角度的方式控制所述铲斗。

6.根据权利要求1或2所述的作业车辆，其中，

所述作业车辆还具备铲斗缸，该铲斗缸按照所述挖掘开始前的操作指令来驱动所述铲斗，

所述控制部基于所述铲斗缸的行程长度来计算所述铲斗相对于所述斗杆的角度，并以计算出的角度成为所述第一角度的方式控制所述铲斗。

7.一种作业车辆的控制方法，所述作业车辆包括工作装置，该工作装置具有能够相对于车辆主体转动的动臂、能够相对于所述动臂转动的斗杆和能够相对于所述斗杆转动的铲斗，其中，

所述作业车辆的控制方法包括如下步骤：

接收挖掘开始前的操作指令；

按照所述操作指令，来计算所述铲斗相对于所述斗杆的角度；以及

以计算出的角度成为第一角度的方式控制所述铲斗。