CN111417757B - 挖土机及挖土机的管理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种挖土机。搭载于挖土机(PS)的设备引导装置(50)根据动臂角度传感器(S1)、斗杆角度传感器(S2)及铲斗角度传感器(S3)的各自的输出来获取与铲斗(6)的位置有关的信息,并将与铲斗(6)的位置有关的信息和根据地下物体检测器(E1)的输出而获取的与地下物体(U1)的位置有关的信息建立对应关联而计算铲斗(6)与地下物体(U1)之间的距离。而且,构成为控制挖土机(PS),以使该距离不低于规定值。
Description
技术领域
本公开涉及一种挖土机及挖土机的管理系统。
背景技术
以往,已知有一种系统,其一边示意性地显示因位于地下而处于不可视状态的自来水管等埋设物一边支援挖掘机械的操作(参考专利文献1。)。
该系统参考在埋设自来水管时所制作的包含与作为埋设物的自来水管的位置有关的信息的施工图(施工信息)来示意性地显示位于地下的自来水管。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:美国专利申请公开第2008/0133128号说明书
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,有时埋设物并不是按照存储于施工信息中的信息那样被填埋。因此,在挖掘工作中埋设物有可能意外受损。
因此,期望提供一种能够更可靠地防止挖掘工作时地下物体受损的挖土机。
用于解决技术课题的手段
本发明的实施方式所涉及的挖土机,其具有:下部行走体;上部回转体,以能够回转的方式安装于所述下部行走体;附属装置(attachment),包括动臂、斗杆及端接附属装置且安装于所述上部回转体;动臂状态检测器,检测所述动臂的状态;斗杆状态检测器,检测所述斗杆的状态;端接附属装置状态检测器,检测所述端接附属装置的状态;及控制装置,其中,所述控制装置构成为:根据所述动臂状态检测器、所述斗杆状态检测器及所述端接附属装置状态检测器的各自的输出来获取与所述端接附属装置的位置有关的信息,并将与所述端接附属装置的位置有关的信息和根据地下物体检测器的输出而获取的与地下物体的位置有关的信息建立对应关联而计算所述端接附属装置与所述地下物体之间的距离,且控制所述挖土机,以使所述距离不低于规定值。
发明效果
上述挖土机能够更可靠地防止挖掘工作时地下物体受损。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的挖土机的侧视图。
图2是安装有地下物体检测器的附属装置的侧视图。
图3是搭载于手推车的地下物体检测器的侧视图。
图4是表示图1的挖土机的基本系统的结构例的图。
图5是表示设备引导装置的结构例的图。
图6是表示引导模式时显示的输出图像的例子的图。
图7是表示挖土机的管理系统的结构例的概略图。
图8A是引导模式时显示的输出图像的另一例的图。
图8B是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图8C是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图9是表示埋设标志牌与埋设物的关系的图。
图10A是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图10B是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图10C是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图11A是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图11B是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图11C是表示引导模式时显示的输出图像的又一例的图。
图12是本发明的另一实施方式所涉及的挖土机的侧视图。
图13是图12的挖土机的俯视图。
图14是表示搭载于图12的挖土机的液压系统的结构例的图。
图15A是将搭载于图12的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图15B是将搭载于图12的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图15C是将搭载于图12的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图15D是将搭载于图12的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图16是控制器的功能块图。
具体实施方式
以下,参考附图对本发明的实施方式所涉及的挖土机进行说明。在各附图中,有时对相同构成部分标注相同符号并省略重复说明。
图1是例示本发明的实施方式所涉及的挖土机PS的侧视图。在挖土机PS 的下部行走体1上经由回转机构2以能够回转的方式搭载有上部回转体3。下部行走体1由行走用液压马达驱动,上部回转体3由回转用液压马达驱动。在上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5。在斗杆5的前端经由快速连接器6c安装有作为端接附属装置(附属装置的工作部位)的铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置的一例的挖掘附属装置。动臂4由动臂缸7驱动,斗杆5由斗杆缸8驱动,铲斗6由铲斗缸9驱动。以下,将行走用液压马达、回转用液压马达、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9统称为“液压致动器”。
快速连接器6c为不使用工具等而仅通过附属装置的操作就能够更换端接附属装置的机构。在本实施方式中,能够更换的端接附属装置包括铲斗6及地下物体检测器E1。图1示出经由快速连接器6c安装于斗杆5的前端的铲斗6 和从快速连接器6c拆卸的状态的地下物体检测器E1。图2示出经由快速连接器6c安装于斗杆5的前端的地下物体检测器E1。
地下物体检测器E1为用于检测地下物体的装置,例如为地下雷达。在本实施方式中,如图2所示,地下物体检测器E1经由快速连接器6c安装于斗杆 5的前端。
作为地下雷达的地下物体检测器E1朝向地面发射电磁波,并利用来自地下的反射波使地下结构可视化。具体而言,地下物体检测器E1沿着地面移动。地下物体检测器E1沿地面的移动可以通过由挖土机PS的操作者手动操作液压致动器来进行,也可以通过使液压致动器自动动作来进行。并且,地下物体检测器E1对置的地面可以为倾斜面,也可以为铅垂面。例如,可以一边使地下物体检测器E1的辐射面与铅垂面对置,一边使地下物体检测器E1沿着该铅垂面移动。
地下物体检测器E1在移动过程中反复发送电磁波,并反复接收被地下物体反射的电磁波,由此反复获取地下物体检测器E1与地下物体U1之间的距离。而且,地下物体检测器E1例如根据收发电磁波时的地下物体检测器E1的位置及地下物体检测器E1与地下物体U1之间的距离的多个组合来导出地下物体U1 的位置及大小。
如图3所示,地下物体检测器E1可以搭载于手推车TR。在该情况下,手推车TR可以搭载有定位装置P0及通信装置T0。定位装置P0例如为GNSS罗盘,其检测手推车TR的位置及姿势。通信装置T0控制手推车TR与位于手推车TR 的外部的设备之间的通信。通过该结构,手推车TR能够将与地下物体检测器E 1的位置及地下物体检测器E1与地下物体U1之间的距离有关的信息发送到外部。
地下物体检测器E1可以为安装于上部回转体3的单目摄像机、立体摄像机、距离图像传感器、红外线传感器、超声波传感器、金属探测器及LIDAR等中的至少一个。这是因为在挖掘工作的中途能够检测一部分从地下露出的地下物体。在该情况下,地下物体检测器E1可以以能够使挖土机前方包含在检测范围内的方式配置于驾驶室10的内部或外部的上部。
在本实施方式中,在动臂4上安装有作为动臂状态检测器的动臂角度传感器S1,在斗杆5上安装有作为斗杆状态检测器的斗杆角度传感器S2,在铲斗6 上安装有作为铲斗状态检测器的铲斗角度传感器S3。动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3也被称为“姿势传感器”。
动臂角度传感器S1构成为检测动臂4相对于上部回转体3的转动角度。斗杆角度传感器S2构成为检测斗杆5相对于动臂4的转动角度。铲斗角度传感器S3构成为检测铲斗6相对于斗杆5的转动角度。动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3例如由加速度传感器与陀螺仪传感器的组合构成。
动臂状态检测器、斗杆状态检测器及铲斗状态检测器可以由利用可变电阻器的电位差计、检测相对应的液压缸的冲程量的冲程传感器或检测绕连结轴的转动角度的旋转编码器等构成。
在上部回转体3上搭载有引擎11、配重3w及机体倾斜传感器S4等。引擎 11、配重3w及机体倾斜传感器S4等被罩体3a覆盖。机体倾斜传感器S4为检测上部回转体3相对于水平面的倾斜角度的加速度传感器。机体倾斜传感器S4 可以安装于罩体3a的外侧。
在上部回转体3的罩体3a上设置有摄像装置80。摄像装置80包括拍摄挖土机PS的左方空间的左摄像机80L、拍摄挖土机PS的右方空间的右摄像机80 R及拍摄挖土机PS的后方空间的后摄像机80B。左摄像机80L、右摄像机80R 及后摄像机80B例如为具有CCD或CMOS等摄像元件的数码相机,其将所摄影的图像发送到设置于驾驶室10内的显示装置40。
在上部回转体3上设置有作为驾驶舱的驾驶室10。在驾驶室10中设置有定位装置P1及通信装置T1。定位装置P1例如为GNSS罗盘,其检测挖土机PS 的位置,并将与该位置有关的数据供给到控制器30。通信装置T1控制挖土机 PS与位于挖土机PS的外部的设备之间的通信。并且,在驾驶室10内设置有控制器30、显示装置40、输入装置42、声音输出装置43、存储装置47及门锁杆49。
控制器30作为进行挖土机PS的驱动控制的控制装置发挥功能。控制器30 由包括CPU及内部存储器的计算机构成。控制器30的各种功能例如通过由CPU 执行存储于内部存储器中的程序来实现。各种功能例如包括引导(guide)操作者手动操作挖土机PS的设备引导功能。控制器30中所包含的设备引导装置 50执行设备引导功能。
显示装置40为显示各种信息的装置。显示装置40例如为连接于控制器30 的车载液晶显示器。在本实施方式中,显示装置40根据来自控制器30的指令来显示包含各种工作信息的图像。
输入装置42为用于挖土机PS的操作者向控制器30输入各种信息的装置。输入装置42例如由开关面板及触控面板等中的至少一个构成。
声音输出装置43为输出声音的装置。声音输出装置43例如可以为连接于控制器30的车载扬声器,也可以为蜂鸣器等警报器。在本实施方式中,声音输出装置43根据来自控制器30的声音输出指令来以声音输出各种信息。
存储装置47为用于存储各种信息的装置。存储装置47例如为半导体存储器等非易失性存储介质。存储装置47可以存储在挖土机PS的动作过程中由各种设备输出的信息,也可以存储在挖土机PS开始动作之前经由各种设备获取的信息。
门锁杆49设置于驾驶室10的门与驾驶座之间,是防止挖土机PS被误操作的机构。若门锁杆49被拉起,则操作装置26成为能够操作的状态。若门锁杆49被下压,则操作装置26成为无法操作的状态。
接着,参考图4对挖土机PS的基本系统的结构例进行说明。图4是表示挖土机PS的基本系统的结构例的图。
显示装置40设置于驾驶室10内,显示工作信息等。显示装置40例如经由CAN或LIN等通信网络连接于控制器30。
显示装置40具有生成显示于图像显示部41的图像的处理部40a。处理部 40a例如根据从摄像装置80得到的图像数据来生成显示于图像显示部41上的图像。从摄像装置80得到的图像数据包含分别从左摄像机80L、右摄像机80R 及后摄像机80B得到的图像数据。
处理部40a可以将从控制器30输入到显示装置40的各种数据转换为图像数据。从控制器30输入到显示装置40中的数据例如包含表示引擎冷却水的温度的数据、表示工作油的温度的数据、表示尿素水的余量的数据及表示燃料的余量的数据等。而且,与从摄像装置80得到的图像数据同样地,处理部40a 根据所转换的图像数据来生成显示于图像显示部41上的图像。
而且,处理部40a将根据各种图像数据而生成的图像显示于图像显示部41。另外,处理部40a例如可以设置于控制器30,而不是设置于显示装置40。在该情况下,摄像装置80连接于控制器30。
显示装置40具有作为输入装置42的开关面板。开关面板为包括各种硬件开关的面板。在本实施方式中,开关面板具有照明开关42a、刮水器开关42b 及车窗洗涤器开关42c。
照明开关42a为用于切换安装于驾驶室10的外部的照明的点亮/熄灭的开关。刮水器开关42b为用于切换刮水器的工作/停止的开关。车窗洗涤器开关4 2c为用于喷射车窗洗涤液的开关。
显示装置40从蓄电池90接受电力的供给来进行动作。蓄电池90利用由引擎11的交流发电机11a发电的电力进行充电。蓄电池90的电力还供给到除控制器30及显示装置40以外的挖土机PS的电气安装件92等。引擎11的启动装置11b由来自蓄电池90的电力驱动而启动引擎11。
引擎11连接于主泵14及先导泵15,并且通过引擎控制装置(ECU74)得到控制。ECU74将表示引擎11的状态的各种数据发送到控制器30。各种数据例如包含由水温传感器11c检测的表示冷却水温度的数据。控制器30在内部存储器30a中积蓄各种数据,并且根据需要将其发送到显示装置40。
主泵14为用于将工作油经由工作油管路供给到控制阀17的液压泵。主泵 14例如为斜板式可变容量型液压泵。
先导泵15为用于经由先导管路向各种液压控制设备供给工作油的液压泵。先导泵15例如为固定容量型液压泵。但是,也可以省略先导泵15。在该情况下,先导泵15所承担的功能可以通过主泵14来实现。即,主泵14可以与向控制阀17供给工作油的功能另外地,具备在通过节流器等降低工作油的压力之后向操作装置26等供给工作油的功能。
控制阀17为控制搭载于挖土机PS的液压系统的液压控制装置。控制阀17 例如构成为能够向每个液压致动器选择性地供给主泵14所吐出的工作油。在本实施方式中,控制阀17包括与每个液压致动器相对应的流量控制阀。
操作装置26设置于驾驶室10内,并且用于由操作者操作液压致动器。若操作装置26被操作,则从先导泵15向与每个液压致动器的相对应的流量控制阀的先导端口供给工作油。对各先导端口适用与相对应的操作装置26的操作方向及操作量相应的先导压。
操作压力传感器29检测操作装置26被操作时生成的先导压力,并将表示所检测出的先导压力的数据发送到控制器30。在操作装置26中设置有开关按钮27。操作者例如能够通过一边用手操作操作装置26一边用手指操作开关按钮27来向控制器30发送指令信号。
在门锁杆49被下压的状态下,控制器30将门锁阀49a设为关闭状态,在门锁杆49被拉起的状态下,将门锁阀49a设为打开状态。在本实施方式中,门锁阀49a为设置于控制阀17与操作装置26之间的油路中的电磁阀。门锁阀 49a根据来自控制器30的指令来开闭。但是,门锁阀49a也可以为机械地连接于门锁杆49并根据门锁杆49的动作来开闭的结构。
门锁阀49a在关闭状态下切断控制阀17与操作装置26之间的油路而使操作装置26的操作无效。并且,门锁阀49a在打开状态下使控制阀17与操作装置26之间的油路开通而使操作装置26的操作有效。
在门锁阀49a成为打开状态且操作装置26的操作变为有效的状态下,控制器30根据由操作压传感器29检测的先导压来检测操作装置26的操作方向及操作量。
并且,控制器30从作为可变容量式液压泵的主泵14的调节器13获取表示斜板角度的数据。并且,控制器30从吐出压传感器28获取表示主泵14的吐出压力的数据。另外,控制器30从设置于储存有主泵14所吸入的工作油的罐与主泵14之间的油路中的油温传感器14c获取表示流过油路的工作油的温度的数据。而且,控制器30将这些数据存储于内部存储器30a中。
在挖土机PS的驾驶室10内设置有引擎转速调整转盘75。引擎转速调整转盘75为用于调整引擎的转速的转盘。挖土机PS的操作者例如能够通过操作引擎转速调整转盘75来阶段性地切换引擎转速。在本实施方式中,引擎转速调整转盘75设置成操作者能够将引擎转速切换为SP模式、H模式、A模式及IDL E模式这4个阶段。引擎转速调整转盘75将表示引擎转速的设定状态的数据发送到控制器30。另外,图4示出通过引擎转速调整转盘75选择了H模式的状态。
SP模式为欲优先考虑工作量时选择的转速模式,利用最高的引擎转速。H 模式为欲兼顾工作量和油耗率时选择的转速模式,利用第二高的引擎转速。A 模式为欲一边优先考虑油耗率一边以低噪音运转挖土机PS时选择的转速模式,利用第三高的引擎转速。IDLE模式为欲将引擎设为怠速运转状态时选择的转速模式,利用最低的引擎转速。引擎11控制为在与由引擎转速调整转盘75设定的转速模式相对应的引擎转速下恒定。
控制器30除了进行挖土机PS整体的动作的控制以外,还控制是否进行基于设备引导装置50的引导。具体而言,当判定为挖土机PS正在休止中时,控制器30将引导中止指令发送到设备引导装置50,以中止基于设备引导装置50 的引导。
并且,在对ECU74输出自动怠速停止指令时,控制器30可以将引导中止指令输出到设备引导装置50。或者,当判定为门锁杆49处于被下压的状态时,控制器30可以将引导中止指令输出到设备引导装置50。
设备引导装置50构成为能够执行设备引导功能。在本实施方式中,设备引导装置50例如将操作者所设定的目标地形的表面即目标施工面与附属装置的工作部位之间的距离等工作信息传递给操作者。与目标施工面有关的数据例如预先存储于存储装置47中。并且,与目标施工面有关的数据例如以基准坐标系来表现。基准坐标系例如为世界测地系统。世界测地系统为在地球的重心设定原点,在格林威治子午线与赤道的交点的方向上取X轴,在东经90度的方向上取Y轴,而且在北极方向上取Z轴的三维正交XYZ坐标系。操作者将施工现场的任意点规定为基准点,因此可以根据目标施工面与基准点的相对位置关系来设定目标施工面。附属装置的工作部位例如为铲斗6的铲尖、铲斗6的背面或地下物体检测器E1的辐射面中心等。设备引导装置50通过经由显示装置40及声音输出装置43等中的至少一个将工作信息传递给操作者来引导挖土机PS的操作。
设备引导装置50可以执行自动支援由操作者手动操作挖土机的设备控制功能。例如,当操作者手动进行挖掘操作时,设备引导装置50可以使动臂4、斗杆5及铲斗6中的至少一个自动动作,以使目标施工面与铲斗6的前端位置一致。
在本实施方式中,设备引导装置50组装于控制器30中,但也可以为与控制器30分开设置的控制装置。在该情况下,与控制器30同样地,设备引导装置50例如由包括CPU及内部存储器的计算机构成。而且,设备引导装置50的各种功能通过由CPU执行存储于内部存储器中的程序来实现。并且,设备引导装置50与控制器30通过CAN等通信网络以能够相互通信的方式连接。
接着,参考图5对挖土机PS的设备引导装置50所具有的各种功能进行说明。图5是表示控制器30中所包含的设备引导装置50的结构例的块图。
设备引导装置50从动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机体倾斜传感器S4、地下物体检测器E1、定位装置P1、通信装置T1 及输入装置42等获取信息。
在本实施方式中,地下物体检测器E1具有无线通信功能,其朝向挖土机P S的通信装置T1以无线方式发送与地下物体有关的信息(以下,称为“地下物体信息”。)。即,控制器30经由通信装置T1获取地下物体信息。但是,地下物体检测器E1也可以以有线方式连接于控制器30。
控制器30将预先获取的地下物体信息存储于存储装置47中,以使在进行挖掘工作时执行的设备引导功能或设备控制功能中能够利用地下物体信息。例如,当利用地下物体信息执行了设备引导功能时,在铲斗6的铲尖靠近地下物体时控制器30能够输出警报。或者,当利用地下物体信息执行设备控制功能时,控制器30能够自动支援附属装置的移动,以使铲斗6的铲尖不与地下物体接触。
当利用预先存储于存储装置47中的与埋设物有关的信息(以下,称为“埋设物数据”。)执行设备引导功能或设备控制功能时,控制器30可以根据预先获取的地下物体信息来校正埋设物数据。埋设物数据为埋设电力线、电话线、煤气管或自来水管等物体时所制作的、包含与作为埋设物的物体的位置有关的信息的数据。
设备引导装置50例如根据所获取的信息来计算铲斗6与目标施工面或埋设物之间的距离。而且,通过声音及图像显示,将铲斗6与目标施工面或埋设物之间的距离的大小传递给挖土机的操作者。
具体而言,设备引导装置50具有位置计算部51、距离计算部52、信息传递部53及自动控制部54。
位置计算部51构成为计算定位对象的位置。在本实施方式中,位置计算部51计算附属装置的工作部位在基准坐标系中的坐标点。具体而言,位置计算部51根据动臂4、斗杆5及铲斗6的各自的转动角度来计算铲斗6的铲尖的坐标点。
并且,当在斗杆5上经由快速连接器6c安装有地下物体检测器E1时,与计算铲斗6的铲尖的坐标点的情况同样地,位置计算部51计算地下物体检测器E1的坐标点。地下物体检测器E1的坐标点例如为辐射面的中心点的坐标点。通过该结构,位置计算部51能够根据地下物体检测器E1的坐标点随时间的变化及地下物体检测器E1与地下物体之间的距离随时间的变化来计算地下物体的位置及大小。地下物体的位置及大小例如以构成地下物体的坐标点群来表示。
如图3所示,当地下物体检测器E1搭载于手推车TR时,位置计算部51 可以使用安装于上部回转体3的位置检测器(未图示。)来计算地下物体检测器E1的坐标点。位置检测器例如为立体摄像机、距离图像传感器、激光雷达、超声波传感器及LIDAR等中的至少一个。
或者,位置计算部51可以根据搭载于手推车TR的定位装置P0的检测值来计算地下物体检测器E1的坐标点。另外,定位装置P0的检测值与地下物体检测器E1的检测值一起经由搭载于手推车TR的通信装置T0和搭载于挖土机P S的通信装置T1供给到控制器30。
距离计算部52构成为计算两个定位对象之间的距离。在本实施方式中,距离计算部52计算铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离。并且,当存在地下物体时,距离计算部52可以计算铲斗6的铲尖与地下物体之间的最短距离。
信息传递部53构成为将各种信息传递给挖土机的操作者。在本实施方式中,信息传递部53将距离计算部52所计算出的各种距离的大小传递给挖土机 PS的操作者。具体而言,使用视觉信息及听觉信息中的至少一个将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小及铲斗6的铲尖与地下物体之间的最短距离的大小等传递给挖土机的操作者。
例如,信息传递部53可以使用声音输出装置43的断续声音将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小传递给操作者。在该情况下,铅垂距离越小,则信息传递部53可以越缩短断续声音的间隔。并且,当铲斗6的铲尖位于低于目标施工面的位置时,信息传递部53可以经由声音输出装置43向操作者发出警报。警报例如为比断续声音明显大的声音。
或者,信息传递部53可以使用不同于与铅垂距离有关的断续声音的另一种断续声音将铲斗6的铲尖与地下物体之间的最短距离的大小传递给操作者。在该情况下,最短距离越小,则可以越缩短断续声音的间隔。
信息传递部53也可以使用连续声音,可以改变声音的高低及强弱等中的至少一个来表示各种距离的大小的差异。
并且,信息传递部53可以将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小及铲斗6的铲尖与地下物体之间的最短距离的大小等中的至少一个作为工作信息而显示于显示装置40。显示装置40例如将从信息传递部53接收到的工作信息与从摄像装置80接收到的图像数据一起显示于画面。
自动控制部54构成为通过使液压致动器自动动作来自动支援由操作者手动操作挖土机。
例如,当操作者手动进行斗杆关闭操作时,自动控制部54使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动伸缩,以使目标施工面与铲斗6的铲尖的位置一致。在该情况下,操作者仅通过向关闭方向操作斗杆操作杆,便能够一边使铲斗6的铲尖与目标施工面一致一边关闭斗杆5。
或者,当操作者手动进行斗杆关闭操作时,自动控制部54可以使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动伸缩,以使铲斗6的铲尖不与埋设物接触。在该情况下,操作者仅通过向关闭方向操作斗杆操作杆,便能够一边避免铲斗6的铲尖与埋设物接触一边关闭斗杆5。
在本实施方式中,自动控制部54能够通过个别地且自动地调整作用于与各液压致动器相对应的流量控制阀的先导压来使各液压致动器自动动作。
接着,参考图6对引导模式时显示的输出图像的一例进行说明。引导模式为执行设备引导功能或设备控制功能时选择的动作模式。在本实施方式中,当引导模式按钮(未图示。)被下压时开始引导模式。
如图6所示,显示于显示装置40的图像显示部41的输出图像Gx具有时刻显示部411、转速模式显示部412、行走模式显示部413、引擎控制状态显示部415、尿素水余量显示部416、燃料余量显示部417、冷却水温显示部418、引擎运转时间显示部419、摄像机图像显示部420及工作引导显示部430。转速模式显示部412、行走模式显示部413及引擎控制状态显示部415为显示与挖土机PS的设定状态有关的信息的显示部。尿素水余量显示部416、燃料余量显示部417、冷却水温显示部418及引擎运转时间显示部419为显示与挖土机PS的运行状态有关的信息的显示部。显示于各部的图像是通过显示装置40的处理部40a并使用从控制器30或设备引导装置50发送的各种数据及从摄像装置80发送的图像数据而生成。
时刻显示部411显示当前的时刻。在图6的例子中采用数字显示,示出了当前时刻(10点5分)。
转速模式显示部412显示由引擎转速调整转盘75设定的转速模式作为挖土机PS的运转信息。转速模式例如包括上述SP模式、H模式、A模式及IDLE 模式这4种。在图6的例子中,显示有表示SP模式的记号“SP”。
行走模式显示部413显示当前设定的行走模式作为挖土机PS的运转信息。行走模式表示作为可变容量马达的行走用液压马达的设定状态。例如,行走模式包括低速模式及高速模式,在低速模式下显示模仿“龟”的标记,在高速模式下显示模仿“兔”的标记。在图6的例子中,显示有模仿“龟”的标记,操作者能够识别出设定了低速模式。
引擎控制状态显示部415显示引擎11的控制状态作为挖土机PS的运转信息。在图6的例子中,作为引擎11的控制状态,选择了“自动减速/自动停止模式”。“自动减速/自动停止模式”是指根据非操作状态的持续时间来自动降低引擎转速,进而使引擎11自动停止的控制状态。此外,引擎11的控制状态有“自动减速模式”、“自动停止模式”及“手动减速模式”等。
尿素水余量显示部416显示储存于尿素水罐中的尿素水的余量状态作为挖土机PS的运转信息。在图6的例子中,显示有表示当前的尿素水的余量状态的条状标尺(bargauge)。尿素水的余量是根据设置于尿素水罐的尿素水余量传感器所输出的数据而显示的。
燃料余量显示部417显示储存于燃料罐中的燃料的余量状态作为挖土机PS 的运转信息。在图6的例子中,显示有表示当前的燃料的余量状态的条状标尺。燃料的余量是根据设置于燃料罐的燃料余量传感器所输出的数据而显示的。
冷却水温显示部418显示引擎冷却水的温度状态作为挖土机PS的运转信息。在图6的例子中,显示有表示引擎冷却水的温度状态的条状标尺。引擎冷却水的温度是根据设置于引擎11的水温传感器11c所输出的数据而显示的。
引擎运转时间显示部419显示引擎11的累计运转时间作为挖土机PS的运转信息。在图6的例子中,与单位“hr(时间)”一起显示有由操作者复位计数之后的区间运转时间。在引擎运转时间显示部419也可以显示挖土机制造后的整个期间的终身运转时间。
摄像机图像显示部420显示由摄像装置80摄影的图像。在图6的例子中,由安装于上部回转体3的上表面后端的后摄像机80B摄影的图像显示于摄像机图像显示部420。在摄像机图像显示部420也可以显示由安装于上部回转体3 的上表面左端的左摄像机80L或安装于上表面右端的右摄像机80R拍摄的摄像机图像。并且,在摄像机图像显示部420也可以以排列方式显示由左摄像机80 L、右摄像机80R及后摄像机80B中的多个摄像机摄影的图像。并且,在摄像机图像显示部420也可以显示由左摄像机80L、右摄像机80R及后摄像机80B中的至少两个拍摄的多个摄像机图像的合成图像。合成图像例如可以为俯瞰图像。
各摄像机以上部回转体3的一部分包含在摄像范围内的方式设置。通过在所显示的图像中包含上部回转体3的一部分的图像,操作者容易掌握显示于摄像机图像显示部420的物体与挖土机PS之间的距离。
在摄像机图像显示部420显示有表示摄影了显示中的摄像机图像的摄像装置80的朝向的图形421。图形421由表示挖土机PS的形状的挖土机图形421a 和表示摄影了显示中的摄像机图像的摄像装置80的摄影方向的带状的方向显示图形421b构成。包含图形421的摄像机图像显示部420为显示与挖土机PS 的设定状态有关的信息的显示部。
在图6的例子中,在挖土机图形421a的下侧(与附属装置的图形所在的一侧相反的一侧)显示有方向显示图形421b。这表示由后摄像机80B摄影的挖土机PS的后方的图像显示于摄像机图像显示部420。例如,当在摄像机图像显示部420显示有由右摄像机80R摄影的图像时,方向显示图形421b显示于挖土机图形421a的右侧。并且,例如,当在摄像机图像显示部420显示有由左摄像机80L摄影的图像时,方向显示图形421b显示于挖土机图形421a的左侧。
操作者例如能够通过下压设置于驾驶室10内的图像切换开关(未图示。) 来将显示于摄像机图像显示部420的图像切换为由其他摄像机摄影的图像等。
当挖土机PS上未设置有摄像装置80时,摄像机图像显示部420可以被显示另一信息的另一显示部替换。
工作引导显示部430显示用于各种工作的引导信息。在图6的例子中,工作引导显示部430包含位置显示图像431及目标施工面显示图像432,其显示作为工作部位引导信息的一例的铲尖引导信息。
位置显示图像431通过表示铲斗6的工作部位(前端)的位置的图形的显示位置相对于表示目标施工面的位置的图形的显示位置的变化来表示从铲斗6 的工作部位(前端)至目标施工面为止的相对距离的大小的变化。在图6的例子中,位置显示图像431为沿纵向排列有多个图形(段)的条状标尺。位置显示图像431具有目标段G1和多个段G2。
目标段G1为表示目标施工面的位置的图形。在本实施方式中,目标段G1 为表示从铲斗6的工作部位(前端)至目标施工面为止的相对距离在规定范围内的图形(直线)。规定范围为作为适当的相对距离的范围而预先设定的范围。相对距离在规定范围内是指铲斗6的工作部位位于适当的位置。
段G2为分别与规定的相对距离相对应的图形。越是相对应的相对距离小的段G2,则越配置于目标段G1的近处,越是相对应的相对距离大的段G2,则越配置于目标段G1的远处。各段G2与相对距离一起表示铲斗6的推荐移动方向。铲斗6的推荐移动方向例如为使铲斗6的工作部位靠近目标施工面的方向。在本实施方式中,段G2D表示若使铲斗6向下方移动则铲斗6靠近目标施工面,段G2U表示若使铲斗6向上方移动则铲斗6靠近目标施工面。
位置显示图像431中以与其他段G2不同的规定的颜色显示与从铲斗6的工作部位(前端)至目标施工面为止的实际的相对距离相对应的段G2。图6示出以与其他段G2不同的颜色显示的段G2作为段G2A。在位置显示图像431中,通过以规定的颜色显示段G2A来表示相对距离及推荐移动方向。从铲斗6的工作部位(前端)至目标施工面为止的相对距离越大,则将越远离目标段G1的段G2作为段G2A而以规定的颜色显示。并且,从铲斗6的工作部位(前端) 至目标施工面为止的相对距离越小,则将越靠近目标段G1的段G2作为段G2A 而以规定的颜色显示。如此,将段G2A以位置根据相对距离的变化而在上下方向上变化的方式显示。
并且,在位置显示图像431中,当与目标施工面有关的铲斗6的实际的相对距离在规定范围内时,以与其他段不同的规定的颜色显示目标段G1。即,在位置显示图像431中,通过以规定的颜色显示目标段G1来表示相对距离在规定范围内。
另外,在段G2A及目标段G1以规定的颜色显示的期间,其他段G2可以以比较不显眼的颜色(例如与背景色相同或类似的颜色等)显示,也可以不进行显示。
目标施工面显示图像432示意性地显示铲斗6与目标施工面的关系。在目标施工面显示图像432中,以作为第1图形的铲斗图形G3及目标施工面图像G 4示意性地显示从侧方观察时的铲斗6和目标施工面。铲斗图形G3为表示铲斗 6的图形,其以从侧方观察铲斗6时的形状表示。目标施工面图像G4为表示作为目标施工面的地面的图形,其与铲斗图形G3同样地,以从侧方观察时的形状表示。铲斗图形G3与目标施工面图像G4的纵向间隔以根据实际的铲斗6的前端与目标施工面之间的距离的变化而变化的方式显示。铲斗图形G3(例如表示铲斗6的背面的线段)与目标施工面图像G4(例如表示目标施工面的表面的线段)之间的相对倾斜角也同样以根据实际的铲斗6(背面)与目标施工面之间的相对倾斜角的变化而变化的方式显示。在本实施方式中,目标施工面显示图像432以在铲斗图形G3的显示高度及显示角度被固定的状态下目标施工面图像G4的显示高度及显示角度变化的方式构成。但是,目标施工面显示图像4 32也可以以在目标施工面图像G4的显示高度及显示角度被固定的状态下铲斗图形G3的显示高度及显示角度变化的方式构成,也可以以铲斗图形G3及目标施工面图像G4的各自的显示高度及显示角度变化的方式构成。
通过这种结构,信息传递部53能够使用视觉信息及听觉信息中的至少一个将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小传递给挖土机的操作者。
在上述的实施方式中,设备引导装置50根据包含与埋设物的位置有关的信息的施工信息获取埋设物的位置信息。在此,设备引导装置50可以将根据地下物体检测器E1的检测值而校正的埋设物数据反映在施工信息中,如图7 所示,也可以将根据地下物体检测器E1的检测值而校正的埋设物数据发送到管理装置300。在该情况下,管理装置300可以将从设备引导装置50发送的埋设物数据反映在施工信息中。这是为了使挖土机PS的操作者和其他挖土机的操作者或管理者等能够共享包含校正后的埋设物数据的施工信息。
图7是表示挖土机的管理系统SYS的结构例的概略图。管理系统SYS为管理挖土机PS的系统。在本实施方式中,管理系统SYS主要由挖土机PS、支援装置200及管理装置300构成。构成管理系统SYS的挖土机PS、支援装置200 及管理装置300分别可以为一台,也可以为多台。在本实施方式中,管理系统 SYS包括一台挖土机PS、一台支援装置200及一台管理装置300。
支援装置200为便携式终端装置,例如为位于工作现场的工作者等所携带的笔记本式PC、平板式PC或智能手机等计算机。支援装置200也可以为挖土机100的操作者所携带的计算机。
管理装置300为固定终端装置,例如为设置于工作现场外的管理中心等的计算机。管理装置300也可以为移动式计算机(例如,笔记本式PC、平板式P C或智能手机等便携式终端装置)。
在管理系统SYS中,当根据地下物体检测器E1的检测值校正了埋设物数据时,挖土机PS可以将校正后的埋设物数据发送到管理装置300。而且,接收到校正后的埋设物数据的管理装置300可以将该校正后的埋设物数据反映在施工信息中。另外,埋设物数据例如包含埋设物的位置、种类或尺寸等。
挖土机PS不仅可以根据如作为地下物体检测器E1的一例的金属探测器的检测值那样的、与因填埋在地下而不可视的埋设物有关的信息,还可以根据如作为地下物体检测器E1的另一例的摄像机或LIDAR等(例如,安装于驾驶室1 0的上表面前端的摄像机或LIDAR等)所获取的图像那样的、与处于从地面露出的状态的可见埋设物有关的信息来校正埋设物数据。即,埋设物数据的校正不仅可以根据与不可视状态的埋设物有关的推定值,还可以根据与可视状态的埋设物有关的确定值来进行。
埋设物数据的校正可以由支援装置200或管理装置300进行。当由管理装置300进行埋设物数据的校正时,挖土机PS将该校正中所需要的信息发送到管理装置300。关于由支援装置200进行埋设物数据的校正的情况也相同。
并且,与处于从地面露出的状态的可见埋设物有关的信息不仅可以为摄像机或LIDAR等所获取的信息,还可以为由工作者通过支援装置200等输入的信息。在该情况下,通过支援装置200输入的信息可以经由无线通信发送到挖土机PS或管理装置300。而且,挖土机PS或管理装置300可以根据所接收到的信息来校正埋设物数据。
挖土机PS可以构成为显示校正前的埋设物数据与校正后的埋设物数据之间的偏离的大小。并且,挖土机PS也可以构成为显示与不可视状态的埋设物有关的推定值和与可视状态的埋设物有关的确定值之间的偏离的大小。操作者能够通过观察这样的显示来推测填埋在近处的其他埋设物的偏离。并且,操作者能够预测将来有可能产生的埋设物的偏离。
挖土机PS可以构成为使挖土机PS的操作者和其他挖土机的操作者或管理者等不仅能够共享包含埋设物数据的施工信息,还能够共享与地质有关的信息。
与地质有关的信息为与作为被挖掘物的沙土等的硬度及密度等中的至少一个有关的信息,典型地,根据搭载于挖土机PS的各种传感器的输出来导出。但是,与地质有关的信息也可以为工作者使用土壤硬度计等各种设备测定的信息。在该情况下,工作者所测定的信息例如可以输入到支援装置200且发送到挖土机PS或管理装置300。
接着,参考图8A~图8C对引导模式时显示的输出图像的另一例进行说明。图8A~图8C示意性地显示铲斗6与埋设物的关系。位于地下的自来水管等埋设物处于不可视状态。因此,设备引导装置50根据施工信息获取埋设物的位置信息。施工信息例如存储于存储装置47等中。而且,施工信息除了埋设物的位置信息以外,还可以包含与标桩有关的信息及二维或三维的施工图数据。
具体而言,图8A及图8B以铲斗图形G11、斗杆图形G12、埋设物图形G13 及禁止靠近线G14示意性地示出从侧方观察时的附属装置与埋设物的关系。图 8B所示的输出图像与图8A所示的输出图像的不同点在于追加有辅助性的信息。图8C以铲斗图形G11、斗杆图形G12、埋设物图形G13及禁止靠近线G14示意性地示出从上方观察时的附属装置与埋设物的关系。另外,图8A~图8C的输出图像均显示于工作引导显示部430(参考图6。),但也可以在图像显示部4 1以全画面显示。
埋设物图形G13为表示埋设物的位置及大小的图形。在图8A~图8C的例子中,埋设物图形G13包括基于根据地下物体检测器E1的检测值进行校正之后的埋设物数据的埋设物图形G13A和基于校正前的埋设物数据的埋设物图形G 13B。
禁止靠近线G14为表示设定于埋设物周围的禁止靠近区域的位置及大小的图形。在图8A~图8C的例子中,与埋设物图形G13同样地,禁止靠近线G14 包括与基于校正后的埋设物数据的埋设物图形G13A相对应的禁止靠近线G14A 和与基于校正前的埋设物数据的埋设物图形G13B相对应的禁止靠近线G14B。
即使在无法利用施工信息的情况(例如施工信息未存储于存储装置47中的情况)下,设备引导装置50也可以根据作为立体摄像机、距离图像传感器、激光雷达、超声波传感器及LIDAR等中的至少一个的地下物体检测器E1的检测值来显示埋设物图形G13A和与埋设物图形G13A相对应的禁止靠近线G14A。
禁止靠近区域为附属装置的工作部位被禁止侵入的区域。设备引导装置50 例如引起操作者的注意,以免附属装置的工作部位侵入禁止靠近区域。具体而言,信息传递部53例如可以使用基于声音输出装置43的断续声音将铲斗6的铲尖与地下物体之间的最短距离的大小传递给操作者。在该情况下,最短距离越小,则信息传递部53可以越缩短断续声音的间隔。并且,当铲斗6的铲尖侵入了禁止靠近区域时,信息传递部53可以经由声音输出装置43向操作者发出警报。警报例如为比断续声音明显大的声音。并且,与将铲斗6的铲尖与目标施工面之间的铅垂距离的大小提示给操作者的情况同样地,信息传递部53 可以使用如位置显示图像431那样的条状标尺将铲斗6的铲尖与地下物体之间的最短距离的大小提示给操作者。
另外,在图6所示的位置显示图像431中,当铲斗6与目标施工面之间的实际距离在规定范围内时,将目标段G1以与其他段不同的规定的颜色显示。因此,当为了提示埋设物数据而采用了条状标尺时,在铲斗6与埋设物之间的实际距离在规定范围内时,可以将目标段G1以与其他段不同的规定的颜色显示。在该情况下,目标段G1例如可以表示埋设物的位置,也可以表示埋设物的禁止靠近线的位置。并且,目标段G1可以表示埋设物的上端的位置。另外,在位置显示图像431中,除了表示埋设物的位置的目标段G1以外,还可以同时显示表示埋设物的禁止靠近线的位置的另一目标段。
并且,设备引导装置50可以自动支援附属装置的移动,以免附属装置的工作部位侵入禁止靠近区域。具体而言,例如,当操作者手动进行了斗杆关闭操作时,在自动控制部54判断为照原样铲斗6的铲尖会侵入禁止靠近区域时,使斗杆操作杆的操作无效。或者,自动控制部54可以通过使动臂缸7自动伸长而使动臂4上升来避免铲斗6的铲尖侵入禁止靠近区域。
通过同时显示校正后的埋设物图形G13A和校正前的埋设物图形G13B,设备引导装置50能够以容易理解的方式提示操作者埋设物从最开始的位置偏离哪种程度或者埋设物如何变形。操作者能够通过观察这样的图像来推测填埋在近处的其他埋设物的偏离。并且,操作者能够预测将来有可能产生的埋设物的偏离。但是,设备引导装置50也可以省略显示校正前的埋设物图形G13B及与其相对应的禁止靠近线G14B。这是为了提高输出图像的视觉辨认性。
并且,如图8B所示,设备引导装置50可以显示以单点划线及双向箭头等表示的辅助性的信息。辅助性的信息例如包含显示埋设物数据的详细内容的子窗口G20及显示与被放入铲斗6内的被挖掘物有关的信息的对话气泡(speech bubbles)图像G21等。在图8B的例子中,子窗口G20显示埋设了埋设物的时期、埋设物的种类、埋设物的材料及埋设物的尺寸。对话气泡图像G21通过显示被取入到铲斗6内的沙土的重量为0kg来表示在铲斗6内没有取入沙土。
并且,辅助性的信息包含禁止靠近区域与位于其上的地面之间的铅垂距离 d1、埋设物与位于其上的地面之间的铅垂距离d2、铲斗6的铲尖与埋设物之间的铅垂距离d3、埋设物与位于其挖土机侧的地面(壁面)之间的水平距离d4、铲斗6的铲尖与埋设物之间的水平距离d5及铲斗背面角度α等。铲斗背面角度α为形成于包含铲斗6的背面的假想平面与假想水平面之间的角度。
另外,辅助性的信息可以包含基于校正前的埋设物数据的埋设物的位置与基于校正后的埋设物数据的埋设物的位置之间的水平方向的偏离及铅垂方向的偏离。
并且,设备引导装置50可以使用安装于上部回转体3的投影仪将如图8C 所示的输出图像投影到地面上。在该情况下,输出图像优选在省略显示铲斗图形G11及斗杆图形G12之后以使实际的埋设物的位置与埋设物图形G13的显示位置一致的方式投影。
如此,本发明的实施方式所涉及的挖土机PS具有下部行走体1、能够回转地安装于下部行走体1的上部回转体3、包括动臂4、斗杆5及作为端接附属装置的铲斗6且安装于上部回转体3的附属装置、作为检测动臂4的状态的动臂状态检测器的动臂角度传感器S1、作为检测斗杆5的状态的斗杆状态检测器的斗杆角度传感器S2、作为检测端接附属装置的状态的端接附属装置状态检测器的铲斗角度传感器S3及作为控制装置的设备引导装置50。
设备引导装置50的位置计算部51例如根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3的各自的输出来获取与铲斗6的位置有关的信息。
并且,设备引导装置50的位置计算部51例如将与铲斗6的位置有关的信息与根据地下物体检测器E1的输出而获取的与地下物体U1的位置有关的信息建立对应关联。地下物体检测器E1例如可以搭载于手推车。该对应关联例如包括用于使与铲斗6的位置有关的第1坐标系和与地下物体U1的位置有关的第2坐标系一致的处理。典型地,包括将第2坐标系中的与地下物体U1有关的坐标群转换为第1坐标系中的坐标群的处理。该坐标转换处理典型地在挖土机PS的内部(例如设备引导装置50)进行,但也可以在挖土机PS的外部(例如设置于管理中心的管理装置)进行。当由管理装置进行坐标转换处理时,设备引导装置50将与第1坐标系有关的信息发送到管理装置,地下物体检测器E 1将与地下物体U1的位置有关的信息发送到管理装置。而且,设备引导装置5 0从管理装置接收与地下物体U1的位置有关的信息。
而且,设备引导装置50的距离计算部52根据与铲斗6的位置有关的信息和与地下物体U1的位置有关的信息来计算铲斗6与地下物体U1之间的距离。
并且,设备引导装置50控制挖土机PS以使上述距离不低于规定值。设备引导装置50例如可以使用基于声音输出装置43的断续声音将铲斗6与地下物体U1之间的最短距离的大小传递给操作者。或者,设备引导装置50可以使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动伸缩以使上述距离不低于规定值。
通过该结构,设备引导装置50能够更可靠地防止挖掘工作时地下物体受损。因此,设备引导装置50能够将由埋设物的受损所引起的施工延迟的发生防患于未然。其结果,设备引导装置50能够实现工期的缩短。并且,设备引导装置50能够将埋设物的位置以容易理解的方式传递给操作者,而不会使操作者担心有可能意外损坏埋设物,因此能够减轻操作者的精神压力。
地下物体检测器E1可以搭载于挖土机PS,且构成为对设备引导装置50输出与地下物体U1的位置有关的信息。例如,地下物体检测器E1可以经由快速连接器6c安装于斗杆5的前端。通过该结构,设备引导装置50不经由管理中心等便能够从地下物体检测器E1直接获取与地下物体U1的位置有关的信息。并且,设备引导装置50能够通过与导出铲斗6的铲尖的坐标的情况相同的处理导出与地下物体U1有关的坐标群,因此能够容易将与铲斗6的位置有关的信息和与地下物体U1的位置有关的信息建立对应关联。
如图8A~图8C所示,设备引导装置50可以构成为显示地下物体的图像。通过该结构,设备引导装置50能够在视觉上将有无地下物体、地下物体的位置及大小以及铲斗6与地下物体之间的距离的大小等传递给挖土机PS的操作者。因此,设备引导装置50能够更可靠地防止挖掘工作时地下物体受损。
设备引导装置50可以构成为显示铲斗6或地下物体检测器E1与地下物体之间的距离的值、地下物体相对于地表面的深度的值、地下物体相对于挖土机 PS的接地面的深度的值及地下物体相对于任意地设定的基准面的深度的值中的至少一个。
设备引导装置50也可以构成为当能够预先利用与埋设物有关的信息时显示与埋设物的种类、大小及埋设时期(例如埋设年月日)等有关的信息。
设备引导装置50也可以构成为显示自来水管与电力线交叉的位置等、在过去的施工时登记的信息中存在应引起工作者注意的信息时的该信息。
设备引导装置50也可以构成为,在从埋设物的埋设年月日至目前为止发生了地震或洪水等灾害的情况下,显示震度或灾害发生的日期时间等与该灾害有关的信息。操作者能够通过观察这样的显示来推测填埋在近处的其他埋设物的偏离。并且,操作者能够预测将来有可能产生的埋设物的偏离。进而,操作者能够预测埋设物有可能被破损。
设备引导装置50也可以构成为根据地下物体检测器E1的输出来校正存储于存储装置47中的与埋设物的位置有关的信息。通过该结构,设备引导装置5 0例如能够提高预先存储于存储装置47中的埋设物数据的准确性。因此,当利用埋设物数据执行设备引导功能或设备控制功能时,设备引导装置50能够更可靠地防止地下物体受损。
如上所述的与埋设物的位置有关的信息的校正也可以由外部的管理装置进行。当由管理装置进行与埋设物的位置有关的信息的校正时,在管理装置的存储部可以记录与该埋设物的位置有关的信息。而且,管理装置可以根据从挖土机接收到的地下物体检测器E1的输出来校正与埋设物的位置有关的信息。而且,可以将该校正的与埋设物的位置有关的信息发送到设备引导装置50。
设备引导装置50也可以构成为以挖土机PS的操作者能够识别存储于存储装置47中的与埋设物的位置有关的信息和与地下物体检测器E1所检测出的埋设物的位置有关的信息之间的差异的方式显示埋设物的图像。通过该结构,设备引导装置50能够以容易理解的方式提示挖土机PS的操作者埋设物从最开始的位置偏离哪种程度或者埋设物如何变形。操作者能够通过观察这样的图像来推测填埋在近处的其他埋设物的偏离。并且,操作者能够预测将来有可能产生的埋设物的偏离。
挖土机PS可以具有显示装置40。而且,在显示装置40上可以显示图示作为端接附属装置的铲斗6与地下物体的相对关系的画面。并且,在该画面内可以显示对应于铲斗6的移动而移动的图形。
挖土机PS可以具有声音输出装置43。而且,挖土机PS可以构成为从声音输出装置43输出的声音根据作为端接附属装置的铲斗6与地下物体的相对关系而变化。
本发明的实施方式所涉及的挖土机PS的管理系统SYS构成为管理如上所述的挖土机PS。具体而言,管理系统SYS具有管理装置。管理装置例如根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3的各自的输出来获取与铲斗6的位置有关的信息。而且,管理装置将与铲斗6的位置有关的信息与根据地下物体检测器E1的输出而获取的与地下物体的位置有关的信息建立对应关联而计算铲斗6与地下物体之间的距离。搭载于挖土机PS的作为控制装置的设备引导装置50构成为控制挖土机PS以使该距离不低于规定值。设备引导装置50例如构成为经由通信装置T1获取管理装置所计算出的距离。通过该结构,管理系统SYS能够更可靠地防止通过挖土机PS进行挖掘工作时地下物体受损。
管理系统SYS中的管理装置可以具有存储部。而且,地下物体可以包括埋设物。在该情况下,与埋设物的位置有关的信息存储于存储部。而且,管理装置可以构成为根据地下物体检测器E1的输出来校正与埋设物的位置有关的信息。
以上,对本发明的优选实施方式进行了说明。然而,本发明并不限定于上述实施方式。上述实施方式在不脱离本发明的范围的情况下能够适用各种变形、替换等。并且,只要不存在技术矛盾,则可以将参考上述实施方式而说明的每个特征适当地进行组合。
例如,设备引导装置50可以构成为能够将与如图9所示的埋设标志牌TP 有关的信息显示于工作引导显示部430。
埋设标志牌TP是为了防止由挖土机PS所引起的挖掘事故而在埋设自来水管等埋设物B1时埋设于比埋设物B1的埋设位置高(浅)的位置的挠性部件,其也被称为埋设物标识带。挖掘事故例如包括因铲斗6与埋设物B1的接触而埋设物B1受损的事故。典型地,如图9所示,埋设标志牌TP埋设于比埋设物 B1的埋设位置高(浅)规定距离D1(例如数+cm)的正上方位置。图9是表示埋设标志牌TP与埋设物B1的关系的图,点阴影线表示地表面,斜线区域表示地下。在图9的例子中,埋设标志牌TP具有通过层压加工而将铝箔等金属箔用聚乙烯布等合成树脂材包入的结构的,以使能够通过地下物体检测器E1进行电磁检测。但是,埋设标志牌TP也可以由含有金属的部件构成。并且,埋设标志牌TP也可以由不含有金属的部件、即通过地下物体检测器E1无法进行电磁检测的部件构成。
当根据地下物体检测器E1的输出检测出填埋在地下的状态的(包含铝箔) 埋设标志牌TP时,设备引导装置50将包含与埋设标志牌TP有关的信息的输出图像显示于工作引导显示部430。
当根据单目摄像机、立体摄像机、距离图像传感器、红外线传感器、超声波传感器、金属探测器及LIDAR等中的至少一个的输出检测出所挖出的埋设标志牌TP时,设备引导装置50也可以将包含与埋设标志牌TP有关的信息的输出图像显示于工作引导显示部430。在该情况下,埋设标志牌TP可以由不含有金属的部件构成。
包含与埋设标志牌TP有关的信息的输出图像例如为示意性地表示埋设标志牌TP与埋设物B1的关系的输出图像,其包括如图10A~图10C所示的输出图像。图10A~图10C是引导模式时显示的输出图像的又一例,对应于图8A。
具体而言,图10A示出由地下物体检测器E1电磁检测的埋设标志牌TP的位置与基于预先存储于存储装置47中的埋设物数据的埋设物B1的位置的关系。更具体而言,图10A以铲斗图形G11、斗杆图形G12、埋设物图形G13、禁止靠近线G14及板状图形G15示意性地示出挖掘附属装置、埋设物B1及埋设标志牌TP的关系。板状图形G15为表示埋设标志牌TP的图形。
设备引导装置50能够通过将图10A所示的输出图像显示于工作引导显示部430来使挖土机PS的操作者识别出埋设物B1如埋设物数据所示那样填埋在埋设标志牌TP的正下方。
图10B示出尽管在施工信息中不包含埋设物数据,但当通过LIDAR等检测出在挖掘工作的中途从地下露出的埋设标志牌TP时所显示的输出图像的一例。具体而言,图10B以铲斗图形G11、斗杆图形G12、板状图形G15及虚线框G16 示意性地示出挖掘附属装置、埋设标志牌TP及存在于埋设标志牌TP的正下方的可能性高的埋设物B1的关系。虚线框G16为表示填埋有埋设物B1的可能性高的范围的图形。在图10B的例子中,虚线框G16以与具有比埋设标志牌TP 的宽度大的宽度的空间相对应的方式显示。
设备引导装置50能够通过将图10B所示的输出图像显示于工作引导显示部430来使挖土机PS的操作者识别出未包含于施工信息中的埋设物B1填埋在埋设标志牌TP的正下方的可能性高。
图10C示出尽管在施工信息中不包含埋设物数据,但当通过LIDAR等检测出在挖掘工作的中途从地下露出的埋设标志牌TP时显示的输出图像的另一例。具体而言,图10C以铲斗图形G11、斗杆图形G12、板状图形G15、虚线框G16 及双向箭头G17示意性地示出挖掘附属装置、埋设标志牌TP及存在于埋设标志牌TP的正下方的可能性高的埋设物B1的关系。双向箭头G17为表示埋设标志牌TP与埋设物B1之间的距离的图形。双向箭头G17可以与表示距离的数值一起显示。以双向箭头G17表示的距离典型的为几十cm,其可以构成为挖土机 PS的操作者能够预先且任意地设定。
设备引导装置50能够通过将图10C所示的输出图像显示于工作引导显示部430来将填埋在埋设标志牌TP的正下方的可能性高的(不包含于施工信息中)埋设物B1的推定位置提示给挖土机PS的操作者。
设备引导装置50也可以构成为根据与埋设标志牌TP的位置有关的信息来校正埋设物数据。图11A~图11C是引导模式时显示的输出图像的又一例,对应于图8A。图11A~图11C示出设备引导装置50根据与埋设标志牌TP的位置有关的信息来校正埋设物数据时显示于工作引导显示部430的输出图像随时间的变化。
图11A示出由地下物体检测器E1电磁检测埋设标志牌TP之前显示的输出图像。具体而言,图11A示出基于预先存储于存储装置47中的埋设物数据的埋设物B1的位置。更具体而言,图11A以铲斗图形G11、斗杆图形G12、基于校正前的埋设物数据的埋设物图形G13B及基于校正前的埋设物数据的禁止靠近线G14B示意性地示出挖掘附属装置与埋设物B1的关系。
图11B示出由地下物体检测器E1电磁检测埋设标志牌TP之后显示的输出图像。具体而言,图11B示出由地下物体检测器E1电磁检测的埋设标志牌TP 的位置与基于预先存储于存储装置47中的埋设物数据的埋设物B1的位置的关系。更具体而言,图11B以铲斗图形G11、斗杆图形G12、基于校正前的埋设物数据的埋设物图形G13B、基于校正前的埋设物数据的禁止靠近线G14B及板状图形G15示意性地示出挖掘附属装置、埋设标志牌TP及埋设物B1的关系。
图11C示出设备引导装置50根据地下物体检测器E1的检测值校正埋设物数据之后显示的输出图像。设备引导装置50根据由地下物体检测器E1电磁检测的埋设标志牌TP的位置和基于预先存储于存储装置47中的埋设物数据的埋设物B1的位置来判定埋设标志牌TP与埋设物B1是否相对应。即,设备引导装置50判定与埋设标志牌TP一起埋设的物体是埋设物B1还是另一埋设物。具体而言,例如,当埋设标志牌TP的中心点的水平位置与埋设物B1的中心点的水平位置之间的距离为规定距离以下时,设备引导装置50判定为埋设标志牌TP与埋设物B1相对应。
当判定为埋设标志牌TP与埋设物B1相对应时,设备引导装置50校正埋设物数据,以使埋设物B1的位置成为由地下物体检测器E1检测出的埋设标志牌TP的正下方。
图11C以铲斗图形G11、斗杆图形G12、基于校正后的埋设物数据的埋设物图形G13A、基于校正后的埋设物数据的禁止靠近线G14A及板状图形G15示意性地示出挖掘附属装置、埋设标志牌TP及埋设物B1的关系。
设备引导装置50能够通过将图11A~图11C所示的一系列输出图像显示于工作引导显示部430来使挖土机PS的操作者识别出基于校正前的埋设物数据的埋设物B1的位置与根据由地下物体检测器E1检测出的埋设标志牌TP的位置而推定的实际的埋设物B1的位置之间产生了偏离。操作者能够通过观察这样的输出图像来推测填埋在近处的其他埋设物的偏离。并且,操作者能够预测将来有可能产生的埋设物的偏离。
如图12~图16所示,挖土机PS可以构成为能够执行自动支援由操作者进行的手动操作的设备控制功能。并且,挖土机PS也可以构成为能够检测存在于挖土机PS的周围的物体。图12是本发明的另一实施方式所涉及的挖土机PS 的侧视图。图13是图12的挖土机PS的俯视图。图14是表示搭载于图12的挖土机的液压系统的结构例的图。图15A~图15D是将搭载于图12的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。图16是搭载于图12的挖土机的控制器30的功能块图。
具体而言,挖土机PS构成为能够执行作为设备控制功能的速度限制功能、停止功能及自动避开功能。速度限制功能为挖掘附属装置的工作部位靠近以施工信息中所包含的埋设物数据确定的埋设物时限制挖掘附属装置的移动以使工作部位的移动速度降低的功能。停止功能为工作部位靠近埋设物时使挖掘附属装置停止移动的功能。自动避开功能为以避开埋设物的方式使挖掘附属装置自动动作以使工作部位不与埋设物接触的功能。
并且,挖土机PS例如可以构成为当在距挖土机PS规定距离的范围内检测出在埋设物的近处工作的辅助工作者或障碍物等时,对挖土机PS的操作者及辅助工作者中的至少一方输出警报。在该情况下,挖土机PS可以构成为使上部回转体3的移动及挖掘附属装置的移动自动停止。
并且,挖土机PS也可以构成为当执行与埋设物有关的设备引导功能及设备控制功能中的至少一方并且在挖土机PS的周围检测出辅助工作者等物体时,关于该物体,能够执行速度限制功能、停止功能及自动避开功能中的至少一个。
在图12所示的例子中,挖土机PS的下部行走体1包括履带1C。履带1C 由作为搭载于下部行走体1的行走致动器的行走液压马达2M驱动。具体而言,履带1C包括左履带1CL及右履带1CR。左履带1CL由左行走液压马达2ML驱动,右履带1CR由右行走液压马达2MR驱动。
在下部行驶体1上经由回转机构2以能够回转的方式搭载有上部回转体3。回转机构2由作为搭载于上部回转体3的回转致动器的回转液压马达2A驱动。但是,回转致动器也可以为作为电动致动器的回转电动发电机。
在上部回转体3上安装有动臂4。在动臂4的前端安装有斗杆5,在斗杆5 的前端安装有作为端接附属装置的铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置的一例的挖掘附属装置。动臂4由动臂缸7驱动,斗杆5由斗杆缸8 驱动,铲斗6由铲斗缸9驱动。动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9构成附属装置致动器。
动臂4相对于上部回转体3以能够上下转动的方式被支承。而且,在动臂 4上安装有动臂角度传感器S1。动臂角度传感器S1能够检测动臂4的转动角度即动臂角度θ1。动臂角度θ1例如为从动臂4最下降的状态起的上升角度。因此,动臂角度θ1在动臂4最上升时变为最大。
斗杆5相对于动臂4以能够转动的方式被支承。而且,在斗杆5上安装有斗杆角度传感器S2。斗杆角度传感器S2能够检测斗杆5的转动角度即斗杆角度θ2。斗杆角度θ2例如为从斗杆5最关闭的状态起的打开角度。因此,斗杆角度θ2在斗杆5最打开时变为最大。
铲斗6相对于斗杆5以能够转动的方式被支承。而且,在铲斗6上安装有铲斗角度传感器S3。铲斗角度传感器S3能够检测铲斗6的转动角度即铲斗角度θ3。铲斗角度θ3为从铲斗6最关闭的状态起的打开角度。因此,铲斗角度θ3在铲斗6最打开时变为最大。
在图12的实施方式中,动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3分别由加速度传感器与陀螺仪传感器的组合构成。但是,也可以仅由加速度传感器构成。并且,动臂角度传感器S1可以为安装于动臂缸7的冲程传感器,也可以为旋转编码器、电位差计、惯性测量装置等。关于斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3也相同。
在上部回转体3上设置有作为驾驶舱的驾驶室10,且搭载有引擎11等动力源。并且,在上部回转体3上安装有空间识别装置70、朝向检测装置71、摄像装置80、定位装置P1、机体倾斜传感器S4、回转角速度传感器S5等。在驾驶室10的内部设置有操作装置26、控制器30、信息输入装置72、显示装置 40、声音输出装置43等。另外,本文中,为了方便起见,将上部回转体3中的安装有挖掘附属装置的一侧设为前方,将安装有配重的一侧设为后方。
空间识别装置70构成为识别存在于挖土机PS周围的三维空间中的物体。并且,空间识别装置70可以构成为计算从空间识别装置70或挖土机PS至所识别出的物体为止的距离。空间识别装置70例如包括超声波传感器、毫米波雷达、单目摄像机、立体摄像机、LIDAR、距离图像传感器、红外线传感器等。在图12及图13所示的例子中,空间识别装置70包括安装于驾驶室10的上表面前端的前方传感器70F、安装于上部回转体3的上表面后端的后方传感器70 B、安装于上部回转体3的上表面左端的左方传感器70L及安装于上部回转体3 的上表面右端的右方传感器70R。识别存在于上部回转体3的上方的空间中的物体的上方传感器也可以安装于挖土机PS。
朝向检测装置71构成为检测与上部回转体3的朝向与下部行走体1的朝向的相对关系有关的信息。朝向检测装置71例如可以由安装于下部行走体1 的地磁传感器与安装于上部回转体3的地磁传感器的组合构成。或者,朝向检测装置71可以由安装于下部行走体1的GNSS接收机与安装于上部回转体3的 GNSS接收机的组合构成。朝向检测装置71也可以为旋转编码器、旋转位置传感器等。在上部回转体3由回转电动发电机回转驱动的结构中,朝向检测装置 71可以由分解器构成。朝向检测装置71例如可以安装于与实现下部行走体1与上部回转体3之间的相对旋转的回转机构2关联设置的中心接头(centre j oint)。
朝向检测装置71也可以由安装于上部回转体3的摄像机构成。在该情况下,朝向检测装置71对安装于上部回转体3的摄像机所拍摄的图像(输入图像)实施已知的图像处理来检测输入图像中所包含的下部行走体1的图像。而且,朝向检测装置71通过使用已知的图像识别技术检测下部行走体1的图像来确定下部行走体1的长度方向。而且,导出形成于上部回转体3的前后轴的方向与下部行走体1的长度方向之间的角度。上部回转体3的前后轴的方向是根据摄像机的安装位置而导出的。尤其,履带1C从上部回转体3突出,因此朝向检测装置71能够通过检测履带1C的图像来确定下部行走体1的长度方向。在该情况下,朝向检测装置71可以集成在控制器30中。
信息输入装置72构成为挖土机的操作者能够对控制器30输入信息。在图 12及图13所示的例子中,信息输入装置72为以靠近显示装置40的图像显示部41的方式设置的开关面板。但是,信息输入装置72可以为配置于显示装置 40的图像显示部41上的触控面板,也可以为配置于驾驶室10内的麦克风等声音输入装置。
摄像装置80拍摄挖土机PS的周围。在图12及图13所示的例子中,包括安装于上部回转体3的上表面后端的后摄像机80B、安装于上部回转体3的上表面左端的左摄像机80L及安装于上部回转体3的上表面右端的右摄像机80R。也可以包括前方摄像机。
后摄像机80B以与后方传感器70B相邻的方式配置,左摄像机80L以与左方传感器70L相邻的方式配置,且右摄像机80R以与右方传感器70R相邻的方式配置。前方摄像机可以以与前方传感器70F相邻的方式配置。
摄像装置80所拍摄的图像显示于设置在驾驶室10内的显示装置40。摄像装置80可以构成为能够将俯瞰图像等视点转换图像显示于显示装置40。俯瞰图像例如是将后摄像机80B、左摄像机80L及右摄像机80R分别所输出的图像合成而生成的。
通过该结构,挖土机PS能够将空间识别装置70所检测出的物体的图像显示于显示装置40。因此,当挖掘附属装置等被驱动体的动作被限制或停止时,挖土机PS的操作者能够通过观察显示于显示装置40的图像来立即确认成为其原因的物体为何物。
定位装置P1构成为测定上部回转体3的位置。在图12所示的例子中,定位装置P1为GNSS接收机,其检测上部回转体3的位置,并对控制器30输出检测值。定位装置P1可以为GNSS罗盘。在该情况下,定位装置P1能够检测上部回转体3的位置及朝向。
机体倾斜传感器S4检测上部回转体3相对于规定平面的倾斜。在图12所示的例子中,机体倾斜传感器S4为检测与水平面有关的上部回转体3绕前后轴的倾斜角及绕左右轴的倾斜角的加速度传感器。上部回转体3的前后轴及左右轴例如相互正交并通过作为挖土机PS的回转轴上的一点的挖土机的中心点。
回转角速度传感器S5检测上部回转体3的回转角速度。在图12所示的例子中为陀螺仪传感器。也可以为分解器、旋转编码器等。回转角速度传感器S5 可以检测回转速度。可以根据回转角速度计算回转速度。
以下,动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机体倾斜传感器S4及回转角速度传感器S5中的至少一个也被称为姿势检测装置。挖掘附属装置的姿势例如根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3的各自的输出来检测。
显示装置40为显示信息的装置。在图12所示的例子中,显示装置40为设置于驾驶室10内的液晶显示器。但是,显示装置40也可以为智能手机等便携式终端的显示器。
声音输出装置43为输出声音的装置。声音输出装置43包括朝向驾驶室10 内的操作者输出声音的装置及朝向驾驶室10外的工作者输出声音的装置中的至少一个。也可以为便携式终端的扬声器。
操作装置26为操作者用于操作致动器的装置。
控制器30为用于控制挖土机PS的控制装置。在图12所示的例子中,控制器30由具备CPU、易失性存储装置、非易失性存储装置等的计算机构成。而且,控制器30从非易失性存储装置中读出与各功能相对应的程序并加载在易失性存储装置中,使CPU执行相对应的处理。各功能例如包括引导(guide) 由操作者手动操作挖土机PS的设备引导功能及支援由操作者手动操作挖土机P S或使挖土机PS自动或自律动作的设备控制功能。
接着,参考图14对搭载于挖土机PS的液压系统的结构例进行说明。图14 是表示搭载于挖土机PS的液压系统的结构例的图。在图14中,分别用双重线、实线、虚线及点线示出机械动力传递系统、工作油管路、先导管路及电气控制系统。
挖土机PS的液压系统主要包括引擎11、调节器13、主泵14、先导泵15、控制阀17、操作装置26、吐出压传感器28、操作压传感器29、控制器30等。
在图14中,液压系统构成为能够使工作油从由引擎11驱动的主泵14经过中间旁通管路60或并联管路62循环至工作油罐。
引擎11为挖土机PS的驱动源。在图14所示的例子中,引擎11例如为以维持规定的转速的方式动作的柴油引擎。引擎11的输出轴连结于主泵14及先导泵15的输入轴。
主泵14构成为能够经由工作油管路将工作油供给到控制阀17。在图14所示的例子中,主泵14为斜板式可变容量型液压泵。
调节器13构成为能够控制主泵14的吐出量。在图14所示的例子中,调节器13通过根据来自控制器30的控制指令调节主泵14的斜板偏转角来控制主泵14的吐出量。
先导泵15构成为能够经由先导管路向包括操作装置26的液压控制设备供给工作油。在图14所示的例子中,先导泵15为固定容量型液压泵。
控制阀17为控制挖土机PS中的液压系统的液压控制装置。在图14所示的例子中,控制阀17包括控制阀171~176。控制阀175包括控制阀175L及控制阀175R,控制阀176包括控制阀176L及控制阀176R。控制阀17构成为能够将主泵14所吐出的工作油通过控制阀171~176选择性地供给到一个或多个液压致动器。控制阀171~176例如控制从主泵14流向液压致动器的工作油的流量及从液压致动器流向工作油罐的工作油的流量。液压致动器包括动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走液压马达2ML、右行走液压马达2MR及回转液压马达2A。
操作装置26为操作者用于操作致动器的装置。操作装置26例如包括操作杆及操作踏板。致动器包括液压致动器及电动致动器中的至少一个。在图14 所示的例子中,操作装置26构成为能够将先导泵15所吐出的工作油经由先导管路供给到控制阀17内的相对应的控制阀的先导端口。供给到每个先导端口的工作油的压力(先导压)为与对应于每个液压致动器的操作装置26的操作方向及操作量相应的压力。但是,操作装置26也可以为电控制式,而不是如上所述的先导压式,。在该情况下,控制阀17内的控制阀可以为电磁螺线管式滑阀。
吐出压传感器28构成为能够检测主泵14的吐出压。在图14所示的例子中,吐出压传感器28对控制器30输出所检测出的值。
操作压传感器29构成为能够检测由操作者进行的操作装置26的操作内容。在图14所示的例子中,操作压传感器29以压力(操作压)的形式检测与每个致动器相对应的操作装置26的操作方向及操作量,并对控制器30输出所检测出的值。操作装置26的操作内容也可以使用除操作压传感器以外的其他传感器来检测。
主泵14包括左主泵14L及右主泵14R。而且,左主泵14L使工作油经过左中间旁通管路60L或左并联管路62L循环至工作油罐,右主泵14R使工作油经过右中间旁通管路60R或右并联管路62R循环至工作油罐。
左中间旁通管路60L为通过配置于控制阀17内的控制阀171、173、175L 及176L的工作油管路。右中间旁通管路60R为通过配置于控制阀17内的控制阀172、174、175R及176R的工作油管路。
控制阀171是为了将左主泵14L所吐出的工作油供给到左行走液压马达2M L且将左行走液压马达2ML所吐出的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀172是为了将右主泵14R所吐出的工作油供给到右行走液压马达2M R且将右行走液压马达2MR所吐出的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀173是为了将左主泵14L所吐出的工作油供给到回转液压马达2A 且将回转液压马达2A所吐出的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀174是为了将右主泵14R所吐出的工作油供给到铲斗缸9且将铲斗缸9内的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀175L是为了将左主泵14L所吐出的工作油供给到动臂缸7而切换工作油的流动的滑阀。控制阀175R是为了将右主泵14R所吐出的工作油供给到动臂缸7且将动臂缸7内的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀176L是为了将左主泵14L所吐出的工作油供给到斗杆缸8且将斗杆缸8内的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀176R是为了将右主泵14R所吐出的工作油供给到斗杆缸8且将斗杆缸8内的工作油排出到工作油罐而切换工作油的流动的滑阀。
左并联管路62L为与左中间旁通管路60L并行的工作油管路。当通过左中间旁通管路60L的工作油的流动被控制阀171、173、175L中的任一个限制或切断时,左并联管路62L能够向更下游的控制阀供给工作油。右并联管路62R 为与右中间旁通管路60R并行的工作油管路。当通过右中间旁通管路60R的工作油的流动被控制阀172、174、175R中的任一个限制或切断时,右并联管路6 2R能够向更下游的控制阀供给工作油。
调节器13包括左调节器13L及右调节器13R。左调节器13L通过根据左主泵14L的吐出压调节左主泵14L的斜板偏转角来控制左主泵14L的吐出量。具体而言,左调节器13L例如随着左主泵14L的吐出压的增大而调节左主泵14L 的斜板偏转角来减少吐出量。关于右调节器13R也相同。这是为了使由吐出压与吐出量之积表示的主泵14的吸收马力不超过引擎11的输出马力。
操作装置26包括左操作杆26L、右操作杆26R及行走杆26D。行走杆26D 包括左行走杆26DL及右行走杆26DR。
左操作杆26L用于回转操作和斗杆5的操作。若向前后方向操作左操作杆 26L,则利用先导泵15所吐出的工作油使与杆操作量相应的控制压导入到控制阀176的先导端口。并且,若向左右方向进行操作,则利用先导泵15所吐出的工作油使与杆操作量相应的控制压导入到控制阀173的先导端口。
具体而言,当向斗杆关闭方向操作了左操作杆26L时,向控制阀176L的右侧先导端口导入工作油,且向控制阀176R的左侧先导端口导入工作油。并且,当向斗杆打开方向操作了左操作杆26L时,向控制阀176L的左侧先导端口导入工作油,且向控制阀176R的右侧先导端口导入工作油。并且,当向左回转方向操作了左操作杆26L时,向控制阀173的左侧先导端口导入工作油,当向右回转方向进行了操作时,向控制阀173的右侧先导端口导入工作油。
右操作杆26R用于动臂4的操作和铲斗6的操作。若向前后方向操作右操作杆26R,则利用先导泵15所吐出的工作油使与杆操作量相应的控制压导入到控制阀175的先导端口。并且,若向左右方向进行操作,则利用先导泵15所吐出的工作油使与杆操作量相应的控制压导入到控制阀174的先导端口。
具体而言,当向动臂下降方向操作了右操作杆26R时,向控制阀175R的左侧先导端口导入工作油。并且,当向动臂提升方向操作了右操作杆26R时,向控制阀175L的右侧先导端口导入工作油,且向控制阀175R的左侧先导端口导入工作油。并且,当向铲斗关闭方向操作了右操作杆26R时,向控制阀174 的右侧先导端口导入工作油,当向铲斗打开方向进行了操作时,向控制阀174 的左侧先导端口导入工作油。
行走杆26D用于履带1C的操作。具体而言,左行走杆26DL用于左履带1C L的操作。可以构成为与左行走踏板联动。若向前后方向操作左行走杆26DL,则利用先导泵15所吐出的工作油使与杆操作量相应的控制压导入到控制阀171 的先导端口。右行走杆26DR用于右履带1CR的操作。可以构成为与右行走踏板联动。若向前后方向操作右行走杆26DR,则利用先导泵15所吐出的工作油使与杆操作量相应的控制压导入到控制阀172的先导端口。
吐出压传感器28包括吐出压传感器28L及吐出压传感器28R。吐出压传感器28L检测左主泵14L的吐出压,并对控制器30输出所检测出的值。关于吐出压传感器28R也相同。
操作压传感器29包括操作压传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29D R。操作压传感器29LA以压力的形式检测操作者向前后方向对左操作杆26L进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。操作的内容例如为杆操作方向、杆操作量(杆操作角度)等。
同样地,操作压传感器29LB以压力的形式检测操作者对左操作杆26L向左右方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。操作压传感器2 9RA以压力的形式检测操作者对右操作杆26R向前后方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。操作压传感器29RB以压力的形式检测操作者对右操作杆26R向左右方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。操作压传感器29DL以压力的形式检测操作者对左行走杆26DL向前后方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。操作压传感器29DR以压力的形式检测操作者对右行走杆26DR向前后方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。
控制器30接收操作压传感器29的输出,并根据需要对调节器13输出控制指令来改变主泵14的吐出量。并且,控制器30接收设置于节流器18的上游的控制压传感器19的输出,并根据需要对调节器13输出控制指令来改变主泵14的吐出量。节流器18包括左节流器18L及右节流器18R,控制压传感器 19包括左控制压传感器19L及右控制压传感器19R。
在左中间旁通管路60L中,在位于最下游的控制阀176L与工作油罐之间配置有左节流器18L。因此,左主泵14L所吐出的工作油的流动受左节流器18 L的限制。而且,左节流器18L产生用于控制左调节器13L的控制压。左控制压传感器19L为用于检测该控制压的传感器,其对控制器30输出所检测出的值。控制器30通过根据该控制压调节左主泵14L的斜板偏转角来控制左主泵1 4L的吐出量。该控制压越大,则控制器30越减少左主泵14L的吐出量,该控制压越小,则越增大左主泵14L的吐出量。右主泵14R的吐出量也同样被控制。
具体而言,如图14所示,当挖土机PS中的液压致动器均处于未被操作的待机状态时,左主泵14L所吐出的工作油通过左中间旁通管路60L到达左节流器18L。而且,左主泵14L所吐出的工作油的流动使在左节流器18L的上游产生的控制压增大。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量减少至允许最小吐出量,从而抑制所吐出的工作油通过左中间旁通管路60L时的压力损失(抽吸损失)。另一方面,当操作了任一液压致动器时,左主泵14L所吐出的工作油经由与操作对象的液压致动器相对应的控制阀流入到操作对象的液压致动器中。而且,左主泵14L所吐出的工作油的流动使到达左节流器18L的量减少或消失,从而降低在左节流器18L的上游产生的控制压。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量增大,使足够的工作油循环到操作对象的液压致动器,以使操作对象的液压致动器的驱动变得可靠。另外,控制器30也同样控制右主泵14R的吐出量。
通过如上所述的结构,图14的液压系统在待机状态下能够抑制主泵14中的浪费的能量消耗。浪费的能量消耗包括主泵14所吐出的工作油在中间旁通管路60中产生的抽吸损失。并且,当使液压致动器工作时,图14的液压系统能够将必要且足够的工作油从主泵14可靠地供给到工作对象的液压致动器。
接着,参考图15A~图15D对用于控制器30通过设备控制功能使致动器动作的结构进行说明。图15A~图15D是将液压系统的一部分抽出的图。具体而言,图15A是将与斗杆缸8的操作有关的液压系统部分抽出的图,图15B是将与动臂缸7的操作有关的液压系统部分抽出的图。图15C是将与铲斗缸9的操作有关的液压系统部分抽出的图,图15D是将与回转液压马达2A的操作有关的液压系统部分抽出的图。
如图15A~图15D所示,液压系统包括比例阀31及往复阀32。比例阀31 包括比例阀31AL~31DL及31AR~31DR,往复阀32包括往复阀32AL~32DL及 32AR~32DR。
比例阀31作为设备控制用控制阀发挥功能。比例阀31配置于连接先导泵 15与往复阀32的管路中,其构成为能够变更该管路的流路面积。在图15A~图15D所示的例子中,比例阀31根据控制器30所输出的控制指令来动作。因此,控制器30能够与由操作者进行的操作装置26的操作无关地将先导泵15 所吐出的工作油经由比例阀31及往复阀32供给到控制阀17内的相对应的控制阀的先导端口。
往复阀32具有两个入口端口和一个出口端口。两个入口端口中的一个连接于操作装置26,另一个连接于比例阀31。出口端口连接于控制阀17内的相对应的控制阀的先导端口。因此,往复阀32能够使操作装置26所生成的先导压和比例阀31所生成的先导压中的高的先导压作用于相对应的控制阀的先导端口。
通过该结构,即使在对特定的操作装置26未进行操作的情况下,控制器3 0也能够使与该特定的操作装置26相对应的液压致动器动作。
例如,如图15A所示,左操作杆26L用于操作斗杆5。具体而言,左操作杆26L利用先导泵15所吐出的工作油使与向前后方向的操作相应的先导压作用于控制阀176的先导端口。更具体而言,当向斗杆关闭方向(后方向)操作了左操作杆26L时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀176L的右侧先导端口和控制阀176R的左侧先导端口。并且,当向斗杆打开方向(前方向)操作了左操作杆26L时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀176L的左侧先导端口和控制阀176R的右侧先导端口。
在左操作杆26L上设置有开关NS。在图15A所示的例子中,开关NS为设置于左操作杆26L的前端的按钮式开关。操作者能够一边按压开关NS一边操作左操作杆26L。开关NS可以设置于右操作杆26R,也可以设置于驾驶室10 内的其他位置。
操作压传感器29LA以压力的形式检测操作者对左操作杆26L向前后方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。
比例阀31AL根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31AL及往复阀32AL导入到控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31AR根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31AR 及往复阀32AR导入到控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31AL、31AR能够调整先导压,以能够使控制阀176L、176R在任意的阀位置处停止。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的斗杆关闭操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31AL及往复阀32AL供给到控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。即,能够关闭斗杆5。并且,控制器30能够与由操作者进行的斗杆打开操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31AR及往复阀32AR供给到控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。即,能够打开斗杆5。
并且,如图15B所示,右操作杆26R用于操作动臂4。具体而言,右操作杆26R利用先导泵15所吐出的工作油使与向前后方向的操作相应的先导压作用于控制阀175的先导端口。更具体而言,当向动臂提升方向(后方向)操作了右操作杆26R时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀175L的右侧先导端口和控制阀175R的左侧先导端口。并且,当向动臂下降方向(前方向)操作了右操作杆26R时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀175R的右侧先导端口。
操作压传感器29RA以压力的形式检测操作者对右操作杆26R向前后方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。
比例阀31BL根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31BL及往复阀32BL导入到控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31BR根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31BR 及往复阀32BR导入到控制阀175L的左侧先导端口及控制阀175R的右侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31BL、31BR能够调整先导压,以能够使控制阀175L、175R在任意的阀位置处停止。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的动臂提升操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31BL及往复阀32BL供给到控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口。即,能够提升动臂4。并且,控制器30能够与由操作者进行的动臂下降操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31BR及往复阀32BR供给到控制阀175R的右侧先导端口。即,能够使动臂4下降。
并且,如图15C所示,右操作杆26R还用于操作铲斗6。具体而言,右操作杆26R利用先导泵15所吐出的工作油使与向左右方向的操作相应的先导压作用于控制阀174的先导端口。更具体而言,当向铲斗关闭方向(左方向)操作了右操作杆26R时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀174的左侧先导端口。并且,当向铲斗打开方向(右方向)操作了右操作杆26R时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀174的右侧先导端口。
操作压传感器29RB以压力的形式检测操作者对右操作杆26R向左右方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。
比例阀31CL根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31CL及往复阀32CL导入到控制阀174的左侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31CR根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31CR及往复阀32CR导入到控制阀174 的右侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31CL、31CR能够调整先导压,以能够使控制阀174在任意的阀位置处停止。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的铲斗关闭操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31CL及往复阀32CL供给到控制阀174的左侧先导端口。即,能够关闭铲斗6。并且,控制器30能够与由操作者进行的铲斗打开操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31CR及往复阀32 CR供给到控制阀174的右侧先导端口。即,能够打开铲斗6。
并且,如图15D所示,左操作杆26L还用于操作回转机构2。具体而言,左操作杆26L利用先导泵15所吐出的工作油使与向左右方向的操作相应的先导压作用于控制阀173的先导端口。更具体而言,当向左回转方向(左方向) 操作了左操作杆26L时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀173的左侧先导端口。并且,当向右回转方向(右方向)操作了左操作杆26L时,使与操作量相应的先导压作用于控制阀173的右侧先导端口。
操作压传感器29LB以压力的形式检测操作者对左操作杆26L向左右方向进行操作的内容,并对控制器30输出所检测出的值。
比例阀31DL根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31DL及往复阀32DL导入到控制阀173的左侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31DR根据控制器30所输出的电流指令来动作。而且,调整由从先导泵15经由比例阀31DR及往复阀32DR导入到控制阀173 的右侧先导端口的工作油所产生的先导压。比例阀31DL、31DR能够调整先导压,以能够使控制阀173在任意的阀位置处停止。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的左回转操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31DL及往复阀32DL供给到控制阀173的左侧先导端口。即,能够使回转机构2左回转。并且,控制器30能够与由操作者进行的右回转操作无关地将先导泵15所吐出的工作油经由比例阀31DR及往复阀32DR供给到控制阀173的右侧先导端口。即,能够使回转机构2右回转。
挖土机PS可以具备使下部行走体1自动前进/后进的结构。在该情况下,与左行走液压马达2ML的操作有关的液压系统部分及与右行走液压马达2MR的操作有关的液压系统部分可以构成为和与动臂缸7的操作有关的液压系统部分等相同。
并且,作为操作装置26的方式,记载了与具备液压式先导回路的液压式操作杆有关的说明,但也可以采用具备电气式先导回路而不是具备液压式操作杆的电气式操作杆。在该情况下,电气式操作杆的杆操作量作为电信号而输入到控制器30。并且,在先导泵15与各控制阀的先导端口之间配置有电磁阀。电磁阀构成为根据来自控制器30的电信号来动作。通过该结构,若使用电气式操作杆进行手动操作,则控制器30能够利用与杆操作量相对应的电信号控制电磁阀使先导压增减来使各控制阀移动。另外,各控制阀也可以由电磁滑阀构成。在该情况下,电磁滑阀根据与电气式操作杆的杆操作量相对应的来自控制器30的电信号来动作。
接着,参考图16对控制器30的功能进行说明。图16是控制器30的功能块图。在图16的例子中,控制器30构成为能够接收姿势检测装置、操作装置 26、空间识别装置70、朝向检测装置71、信息输入装置72、定位装置P1及开关NS等中的至少一个所输出的信号来执行各种各样的运算,并向比例阀31、显示装置40及声音输出装置43等中的至少一个输出控制指令。姿势检测装置包括动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机体倾斜传感器S4及回转角速度传感器S5。控制器30具有位置计算部30A、轨道获取部30B及自律控制部30C作为功能要件。各功能要件可以由硬件构成,也可以由软件构成。
位置计算部30A构成为计算定位对象的位置。在图16所示的例子中,位置计算部30A计算附属装置的规定部位在基准坐标系中的坐标点。规定部位例如为铲斗6的铲尖。基准坐标系的原点例如为回转轴与挖土机PS的接地面的交点。位置计算部30A例如根据动臂4、斗杆5及铲斗6的各自的转动角度来计算铲斗6的铲尖的坐标点。位置计算部30A不仅可以计算铲斗6的铲尖的中央的坐标点,还可以计算铲斗6的铲尖的左端的坐标点及铲斗6的铲尖的右端的坐标点。在该情况下,位置计算部30A可以利用机体倾斜传感器S4的输出。
轨道获取部30B构成为获取使挖土机PS自律动作时附属装置的规定部位所追随的轨道即目标轨道。在图16所示的例子中,轨道获取部30B获取自律控制部30C使挖土机PS自律动作时利用的目标轨道。具体而言,轨道获取部3 0B根据存储于非易失性存储装置中的与目标施工面有关的数据来导出目标轨道。轨道获取部30B也可以根据与空间识别装置70所识别的挖土机PS周围的地形有关的信息来导出目标轨道。或者,轨道获取部30B可以根据存储于易失性存储装置中的姿势检测装置的过去的输出来导出与铲斗6的铲尖的过去的轨迹 有关的信息,并根据该信息来导出目标轨道。或者,轨道获取部30B可以根据附属装置的规定部位的当前位置和与目标施工面有关的数据来导出目标轨道。
自律控制部30C构成为使挖土机PS自律动作。在图16所示的例子中,构成为当满足规定的开始条件时使附属装置的规定部位沿着轨道获取部30B所获取的目标轨道移动。具体而言,当在开关NS被按压的状态下操作了操作装置2 6时,使挖土机PS自律动作,以使规定部位沿着目标轨道移动。
在图16所示的例子中,自律控制部30C构成为通过使致动器自律动作来支援由操作者手动操作挖土机。例如,当操作者一边按压开关NS一边手动进行斗杆关闭操作时,自律控制部30C可以使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自律伸缩,以使目标轨道与铲斗6的铲尖的位置一致。在该情况下,操作者例如仅通过向斗杆关闭方向操作左操作杆26L,便能够一边使铲斗6的铲尖与目标轨道一致一边关闭斗杆5。在该例子中,作为主要操作对象的斗杆缸8被称为“主要致动器”。并且,作为随着主要致动器的动作而移动的从动操作对象的动臂缸7及铲斗缸9被称为“从属致动器”。
在图16所示的例子中,自律控制部30C能够通过对比例阀31赋予电流指令而个别地调整作用于与各致动器相对应的控制阀的先导压来使各致动器自律动作。例如,不管右操作杆26R是否倾倒,都能够使动臂缸7及铲斗缸9中的至少一个动作。
本申请主张基于2017年12月21日申请的日本专利申请2017-245454号的优先权,该日本专利申请的全部内容通过参考而援用于本申请中。
符号说明
1-下部行走体,1C-履带,1CL-左履带,1CR-右履带,2-回转机构,2A-回转液压马达,2M-行走液压马达,2ML-左行走液压马达,2MR-右行走液压马达, 3-上部回转体,3a-罩体,3w-配重,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,6c-快速连接器,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-驾驶室,11-引擎,11a-交流发电机, 11b-启动装置,11c-水温传感器,13-调节器,14-主泵,14c-油温传感器,15 -先导泵,17-控制阀,18-节流器,19-控制压传感器,26-操作装置,26D-行走杆,26DL-左行走杆,26DR-右行走杆,26L-左操作杆,26R-右操作杆,27- 开关按钮,28-吐出压传感器,29、29DL、29DR、29LA、29LB、29RA、29RB-操作压传感器,30-控制器,30a-内部存储器,30A-位置计算部,30B-轨道获取部,30C-自律控制部,31、31AL~31DL、31AR~31DR-比例阀,32、32AL~32D L、32AR~32DR-往复阀,40-显示装置,40a-处理部,41-图像显示部,42-输入装置,42a-照明开关,42b-刮水器开关,42c-车窗洗涤器开关,43-声音输出装置,47-存储装置,49-门锁杆,49a-门锁阀,50-设备引导装置,51-位置计算部,52-距离计算部,53-信息传递部,54-自动控制部,60-中间旁通管路, 62-并联管路,70-空间识别装置,70F-前方传感器,70B-后方传感器,70L-左方传感器,70R-右方传感器,71-朝向检测装置,72-信息输入装置,74-ECU, 75-引擎转速调整转盘,80-摄像装置,80B-后摄像机,80L-左摄像机,80R-右摄像机,90-蓄电池,92-电气安装件,171~176-控制阀,430-工作引导显示部,B1-埋设物,E1-地下物体检测器,G11-铲斗图形,G12-斗杆图形,G13-埋设物图形,G14-禁止靠近线,G15-板状图形,G16-虚线框,G17-双向箭头,NS -开关,P0、P1-定位装置,PS-挖土机,S1-动臂角度传感器,S2-斗杆角度传感器,S3-铲斗角度传感器,S4-机体倾斜传感器,S5-回转角速度传感器,T0、 T1-通信装置,TR-手推车,U1-地下物体。
Claims (10)
1.一种挖土机,其具有:
下部行走体;
上部回转体,以能够回转的方式安装于所述下部行走体;
摄像装置,搭载于所述上部回转体;
附属装置,包括动臂、斗杆及端接附属装置且安装于所述上部回转体;
动臂状态检测器,检测所述动臂的状态;
斗杆状态检测器,检测所述斗杆的状态;
端接附属装置状态检测器,检测所述端接附属装置的状态;
显示装置;及
控制装置,
其中,
所述控制装置构成为:
根据所述动臂状态检测器、所述斗杆状态检测器及所述端接附属装置状态检测器的各自的输出来获取与所述端接附属装置的位置有关的信息,
将与所述端接附属装置的位置有关的信息和根据地下物体检测器的输出而获取的与地下物体的位置有关的信息建立对应关联而计算所述端接附属装置与所述地下物体之间的距离,且
控制所述挖土机,以使所述距离不低于规定值,
所述显示装置具备同时显示所述摄像装置拍摄的摄像图像和与所述地下物体的位置相关的信息的图像显示部。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述
地下物体检测器搭载于所述挖土机,且构成为对所述控制装置输出与所述地下物体的位置有关的信息。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置构成为显示所述地下物体的图像。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其具有存储装置,
所述地下物体包括埋设物,
与所述埋设物的位置有关的信息存储于所述存储装置中,
所述控制装置构成为根据所述地下物体检测器的输出来校正与所述埋设物的位置有关的信息。
5.根据权利要求4所述的挖土机,其中,
所述控制装置构成为:以能够识别存储于所述存储装置中的与所述埋设物的位置有关的信息和与所述地下物体检测器所检测出的所述埋设物的位置有关的信息之间的差异的方式显示所述埋设物的图像。
6.根据权利要求1所述的挖土机,其具有显示装置,
在所述显示装置上显示图示所述端接附属装置与所述地下物体的相对关系的画面,
在所述画面内显示对应于所述端接附属装置的动作而移动的图形。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其具有声音输出装置,
从所述声音输出装置输出的声音根据所述端接附属装置与所述地下物体的相对关系而变化。
8.一种挖土机的管理系统,所述挖土机具有:
下部行走体;
上部回转体,以能够回转的方式安装于所述下部行走体;
摄像装置,搭载于所述上部回转体;
附属装置,包括动臂、斗杆及端接附属装置且安装于所述上部回转体;
动臂状态检测器,检测所述动臂的状态;
斗杆状态检测器,检测所述斗杆的状态;
端接附属装置状态检测器,检测所述端接附属装置的状态;及
控制装置,其中,
所述挖土机的管理系统具有显示装置和管理装置,
所述管理装置构成为:
根据所述动臂状态检测器、所述斗杆状态检测器及所述端接附属装置状态检测器的各自的输出来获取与所述端接附属装置的位置有关的信息,且
将与所述端接附属装置的位置有关的信息和根据地下物体检测器的输出而获取的与地下物体的位置有关的信息建立对应关联而计算所述端接附属装置与所述地下物体之间的距离,
所述控制装置控制所述挖土机,以使所述距离不低于规定值,
所述显示装置具备同时显示所述摄像装置拍摄的摄像图像和与所述地下物体的位置相关的信息的图像显示部。
9.根据权利要求8所述的挖土机的管理系统,其中,
所述管理装置具有存储部,
所述地下物体包括埋设物,
与所述埋设物的位置有关的信息存储于所述存储部,
所述管理装置构成为:根据所述地下物体检测器的输出来校正与所述埋设物的位置有关的信息。
10.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置构成为:根据与埋设标志牌的位置有关的信息来校正与埋设物的位置有关的信息。
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Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102615981B1 (ko) * | 2016-01-29 | 2023-12-19 | 스미토모 겐키 가부시키가이샤 | 쇼벨 및 쇼벨의 주위를 비행하는 자율식 비행체 |
WO2018136889A1 (en) | 2017-01-23 | 2018-07-26 | Built Robotics Inc. | Excavating earth from a dig site using an excavation vehicle |
JPWO2019026802A1 (ja) * | 2017-07-31 | 2020-07-27 | 住友重機械工業株式会社 | ショベル |
JP6868938B2 (ja) * | 2017-08-24 | 2021-05-12 | 日立建機株式会社 | 建設機械の荷重計測システム |
JP7054632B2 (ja) * | 2018-01-31 | 2022-04-14 | 株式会社小松製作所 | 積込機械の制御装置および制御方法 |
JP7285051B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2023-06-01 | 株式会社小松製作所 | 表示制御装置、および表示制御方法 |
JP7080750B2 (ja) * | 2018-06-29 | 2022-06-06 | 株式会社小松製作所 | 表示制御システム、遠隔操作システム、表示制御装置、および表示制御方法 |
EP4001513A4 (en) * | 2019-07-17 | 2022-09-21 | Sumitomo Construction Machinery Co., Ltd. | CONSTRUCTION MACHINE AND ASSISTANCE DEVICE THAT ASSISTS WORK WITH THE AID OF CONSTRUCTION MACHINE |
GB2586079A (en) * | 2019-08-02 | 2021-02-03 | Rodradar Ltd | A radar system for detecting profiles of objects, particularly in a vicinity of a machine work tool |
CN115087781A (zh) * | 2020-04-03 | 2022-09-20 | 株式会社小松制作所 | 显示系统、程序以及显示控制方法 |
JP7423391B2 (ja) | 2020-04-03 | 2024-01-31 | 株式会社小松製作所 | 表示システム、プログラムおよび表示システムの制御方法 |
IL275318A (en) * | 2020-06-11 | 2022-01-01 | G A A A Global Infrastructures Tech Ltd | A system for locating an underground infrastructure line |
US11624171B2 (en) * | 2020-07-31 | 2023-04-11 | Baidu Usa Llc | Engineering machinery equipment, and method, system, and storage medium for operation trajectory planning thereof |
CN111962602A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-11-20 | 徐州徐工挖掘机械有限公司 | 一种安装在挖掘机上的主动防超挖控制系统及方法 |
WO2022086512A1 (en) * | 2020-10-21 | 2022-04-28 | Cashman Dredging And Marine Contracting, Co., Llc | Lidar loading system |
JP2022173801A (ja) * | 2021-05-10 | 2022-11-22 | コベルコ建機株式会社 | 施工支援システムおよび施工支援方法 |
WO2024019030A1 (ja) * | 2022-07-19 | 2024-01-25 | 日本精機株式会社 | 排土装置 |
WO2024019031A1 (ja) * | 2022-07-20 | 2024-01-25 | 日本精機株式会社 | 作業支援システム |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0617453A (ja) * | 1992-07-02 | 1994-01-25 | Kubota Corp | バックホウ |
JP2003056010A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Komatsu Ltd | 地下埋設物掘削システム |
JP2008058219A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Toshiba Corp | 埋設物探査装置 |
CN101542317A (zh) * | 2006-12-01 | 2009-09-23 | 莱卡地球系统公开股份有限公司 | 土方工程机械用的测定位置系统 |
JP2017155563A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 大成建設株式会社 | 作業車両用施工作業支援システム及び防護対象位置データ生成システム |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4600356A (en) * | 1984-01-27 | 1986-07-15 | Gas Research Institute | Underground pipeline and cable detector and process |
US5169616A (en) | 1990-12-28 | 1992-12-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High thermal conductivity carbon fibers |
US5628130A (en) * | 1995-12-19 | 1997-05-13 | Rfj Industries Ltd. | Tool for excavating beneath buried utility lines |
US6437726B1 (en) * | 2000-11-30 | 2002-08-20 | Caterpillar Inc. | Method and apparatus for determining the location of underground objects during a digging operation |
JP2003096811A (ja) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | Osaka Gas Co Ltd | 埋設物損傷防止システム |
US20080125942A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-05-29 | Page Tucker | System and method for digging navigation |
JP4724099B2 (ja) | 2006-11-29 | 2011-07-13 | 株式会社リコー | 給紙装置及び画像形成装置 |
US7516563B2 (en) | 2006-11-30 | 2009-04-14 | Caterpillar Inc. | Excavation control system providing machine placement recommendation |
JP5052166B2 (ja) | 2007-03-06 | 2012-10-17 | 株式会社小松製作所 | 埋設物検出装置、管理装置、および建設機械監視システムの埋設物探索方法 |
JP2010089632A (ja) | 2008-10-08 | 2010-04-22 | Caterpillar Japan Ltd | 監視対象領域表示システム |
EP2362241A1 (en) * | 2010-02-25 | 2011-08-31 | Leica Geosystems AG | Electromagnetic proximity detection Method and Unit |
JP6030642B2 (ja) * | 2011-06-09 | 2016-11-24 | ディーア・アンド・カンパニーDeere And Company | アンテナクロストークを用いる地中レーダ通信のためのシステム及び方法 |
US20130025169A1 (en) * | 2011-07-26 | 2013-01-31 | Panther Hydro Excavating, Inc. | Excavating systems and methods |
US9280898B1 (en) * | 2014-01-03 | 2016-03-08 | Tony Richmond | Object detection assembly |
WO2017176773A1 (en) * | 2016-04-08 | 2017-10-12 | Ace/Avant Concrete Construction Co., Inc. | Excavation measurement |
JP2018021651A (ja) * | 2016-08-05 | 2018-02-08 | トヨタ自動車株式会社 | ガス充填システム |
JP6712674B2 (ja) * | 2017-09-07 | 2020-06-24 | 日立建機株式会社 | 建設機械 |
US20190101641A1 (en) * | 2017-10-04 | 2019-04-04 | Caterpillar Paving Products Inc. | Work tool collision avoidance system for underground objects |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0617453A (ja) * | 1992-07-02 | 1994-01-25 | Kubota Corp | バックホウ |
JP2003056010A (ja) * | 2001-08-09 | 2003-02-26 | Komatsu Ltd | 地下埋設物掘削システム |
JP2008058219A (ja) * | 2006-09-01 | 2008-03-13 | Toshiba Corp | 埋設物探査装置 |
CN101542317A (zh) * | 2006-12-01 | 2009-09-23 | 莱卡地球系统公开股份有限公司 | 土方工程机械用的测定位置系统 |
JP2017155563A (ja) * | 2016-03-04 | 2017-09-07 | 大成建設株式会社 | 作業車両用施工作業支援システム及び防護対象位置データ生成システム |
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