CN112074641A - 控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

种类信息输入部接受用于识别附属装置的种类信息的输入。存储部预先存储种类信息与附属装置的重量或重量的分区的对应关系。确定部基于向种类信息输入部输入的种类信息确定对应的重量或重量的分区。

Description

控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及作业机械的控制装置和控制方法。

本申请针对2018年5月28日在日本申请的日本特愿2018-101836号主张优先权，将其内容引用于此。

背景技术

在专利文献1中，公开了一种防止作用于驱动工作装置的液压缸的负载因铲斗的重量的不同发生变化而使挖掘精度降低的技术。具体而言，根据专利文献1，控制装置接受铲斗的重量的分区(大、中或者小)的输入，基于表示缸速度与操作指令值的关系的多个相关数据中的与所输入的分区相关联的相关数据输出操作指令值。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2015/129930号

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1所记载的技术中，向控制装置输入表示铲斗的重量的分区的大、中或者小的分区，但该分区根据铲斗的种类而不同。因此，在进行铲斗的更换时，操作员需要在掌握铲斗的重量并确定与该铲斗相对应的分区的基础上进行输入。另外，也存在坡面铲斗、窄幅铲斗等形状不同的铲斗，因此即使是熟练的操作员，也难以确定各种各样地存在的铲斗的重量的分区。

另外，有可能设定错误的分区，在该情况下，在工作装置的干预控制中有可能产生振荡。

本发明的目的在于提供一种能够容易地实施伴随着更换铲斗的工作装置的设定的控制装置和控制方法。

用于解决课题的方案

根据本发明的技术方案，控制装置用于控制具有附属装置的工作装置，其中，该控制装置包括：种类信息输入部，其接受用于识别所述附属装置的种类信启、的输入；存储部，其预先存储所述种类信息与所述附属装置的重量或重量的分区的对应关系；以及确定部，其基于向所述种类信息输入部输入的所述种类信息来确定对应的重量或重量的分区。

发明效果

根据上述技术方案的控制装置，操作员能够容易地实施伴随着更换附属装置的工作装置的设定。

附图说明

图1是表示工作装置的姿态的例子的图。

图2是表示第一实施方式的作业机械的结构的概略图。

图3是表示第一实施方式的工作装置控制装置和输入输出装置的结构的框图。

图4是第一实施方式的控制装置的控制所使用的信息的一例。

图5是表示第一实施方式的作业机械的铲斗的第一设定方法的流程图。

图6是表示第一实施方式的作业机械的铲斗的第二设定方法的流程图。

图7是铲斗信息输入画面的一例。

图8是表示第一实施方式的工作装置控制装置的动作的流程图。

图9是表示第一实施方式的输入输出装置的显示动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图详细地说明实施方式。

<坐标系>

图1是表示工作装置的姿态的例子的图。

在以下的说明中，规定三维的现场坐标系(Xg、Yg、Zg)和三维的车身坐标系(Xm、Ym、Zm)，基于此说明位置关系。

现场坐标系是以设于施工现场的GNSS基准站的位置为基准点，由沿南北延伸的Xg轴、沿东西延伸的Yg轴以及沿铅垂方向延伸的Zg轴构成的坐标系。作为GNSS的例子，可列举出GPS(Global Positioning System)。

车身坐标系是以后述的作业机械100的回转体120所规定的代表点O为基准，由沿前后延伸的Xm轴、沿左右延伸的Ym轴、沿上下延伸的Zm轴构成的坐标系。以回转体120的代表点O为基准，将前方称为+Xm方向，将后方称为-Xm方向，将左方称为+Ym方向，将右方称为-Ym方向，将上方向称为+Zm方向，将下方向称为-Zm方向。

后述的作业机械100的工作装置控制装置150能够通过运算，将某一坐标系中的位置转换成另一坐标系中的位置。例如，工作装置控制装置150能够将车身坐标系中的位置转换成现场坐标系中的位置，也能够逆向转换。

<第一实施方式>

《作业机械》

图2是表示第一实施方式的作业机械的结构的概略图。

作业机械100包括行驶体110、支承于行驶体110的回转体120以及通过液压工作且支承于回转体120的工作装置130。回转体120以回转中心为中心，回转自如地支承于行驶体110。

行驶体110包括设于左右的2个履带111和用于驱动各履带111的2个行驶马达112。

工作装置130包括动臂131、斗杆132、铲斗133、动臂缸134、斗杆缸135以及铲斗缸136。

动臂131的基端部借助动臂销P1安装于回转体120。

斗杆132将动臂131与铲斗133连结起来。斗杆132的基端部借助斗杆销P2安装于动臂131的前端部。

铲斗133具备用于挖掘砂土等的铲尖和用于收纳挖掘出的砂土的收纳部。铲斗133的基端部借助铲斗销P3安装于斗杆132的前端部。需要说明的是，铲斗133既可以是例如像坡面铲斗那样以平整为目的的铲斗，也可以是不具备收纳部的铲斗。另外，在另一实施方式中，工作装置130也可以代替铲斗133而具备通过击打而将岩石粉碎的破碎机等其他附属装置。

动臂缸134是用于使动臂131工作的液压缸。动臂缸134的基端部安装于回转体120。动臂缸134的前端部安装于动臂131。

斗杆缸135是用于驱动斗杆132的液压缸。斗杆缸135的基端部安装于动臂131。斗杆缸135的前端部安装于斗杆132。

铲斗缸136是用于驱动铲斗133的液压缸。铲斗缸136的基端部安装于斗杆132。铲斗缸136的前端部安装于铲斗133。

在回转体120具备供操作员搭乘的驾驶室121。驾驶室121设于回转体120的前方且是工作装置130的左侧。

回转体120包括发动机122、液压泵123、控制阀124、回转马达125、操作装置126、工作装置控制装置150以及输入输出装置160。

发动机122是用于驱动液压泵123的原动机。

液压泵123被发动机122驱动，经由控制阀124向各致动器(动臂缸134、斗杆缸135、铲斗缸136、行驶马达112以及回转马达125)供给工作油。

控制阀124对从液压泵123向用于使工作装置130工作的各致动器供给的工作油的流量进行控制。

回转马达125通过经由控制阀124从液压泵123供给来的工作油进行驱动，使回转体120回转。

操作装置126是设于驾驶室121的内部的2个杆。操作装置126从操作员接受动臂131的上升操作和下降操作、斗杆132的推操作和拉操作、铲斗133的挖掘操作和掘入操作以及回转体120的右回转操作和左回转操作。根据操作装置126的倾斜，对控制阀124的与各致动器相连的流路的开度进行控制。例如，操作装置126具有与倾斜相应地使先导工作油的流量变化的阀，通过使控制阀124的阀柱与先导工作油的流量相应地位移，从而对控制阀124的开度进行控制。另外，例如，操作装置126也可以具备用于检测其倾斜的倾斜传感器，通过与倾斜传感器的输出信号的大小相应地使控制阀124的阀柱位移，从而对控制阀124的开度进行控制。需要说明的是，行驶体110利用未图示的杆接受前进操作和后退操作。

工作装置控制装置150基于设于作业机械100的后述的多个测量装置的测量值确定铲斗133在现场坐标系中的位置和姿态。另外，工作装置控制装置150向控制阀124输出动臂缸134的控制指令、斗杆缸135的控制指令以及铲斗缸136的控制指令。

输入输出装置160显示表示作业机械100的铲斗133与施工现场的设计面的关系的画面。另外，输入输出装置160按照使用者的操作生成输入信号，向工作装置控制装置150输出。输入输出装置160设于作业机械100的驾驶室。

作业机械100具备多个测量装置。各测量装置向工作装置控制装置150输出测量值。具体而言，作业机械100具备动臂行程传感器141、斗杆行程传感器142、铲斗行程传感器143、位置方位运算器144以及倾斜检测器145。

动臂行程传感器141用于测量动臂缸134的行程量。

斗杆行程传感器142用于测量斗杆缸135的行程量。

铲斗行程传感器143用于测量铲斗缸136的行程量。

由此，工作装置控制装置150能够基于动臂缸134、斗杆缸135以及铲斗缸136各自的行程长度检测包括铲斗133在内的工作装置130在车身坐标系中的位置和姿态角。需要说明的是，在另一实施方式中，也可以代替动臂缸134、斗杆缸135以及铲斗缸136，利用安装于工作装置130的倾斜计、IMU等角度传感器、其他传感器来检测工作装置130在车身坐标系中的位置和姿态角。

位置方位运算器144用于运算回转体120在现场坐标系中的位置和回转体120所朝向的方位。位置方位运算器144包括用于从构成GNSS的人造卫星接收定位信号的第一接收器1441和第二接收器1442。第一接收器1441和第二接收器1442分别设于回转体120的不同位置。位置方位运算器144基于第一接收器1441所接收到的定位信号对回转体120的代表点O(车身坐标系的原点)在现场坐标系中的位置进行检测。

位置方位运算器144使用第一接收器1441所接收到的定位信号和第二接收器1442所接收到的定位信号运算回转体120在现场坐标系中的方位。

倾斜检测器145测量回转体120的加速度和角速度，基于测量结果检测回转体120的姿态(例如，表示相对于Xm轴的旋转的滚转、表示相对于Ym轴的旋转的俯仰以及表示相对于Zm轴的旋转的偏航)。倾斜检测器145例如设于驾驶室121的下表面。作为倾斜检测器145的例子，可列举出IMU(Inertial Measurement Unit：惯性测量装置)。

《工作装置的姿态》

在此，参照图1说明工作装置130的位置和姿态。工作装置控制装置150计算工作装置130的位置和姿态，基于该位置和姿态生成工作装置130的控制指令。工作装置控制装置150计算以动臂销P1为基准的动臂131的姿态角即动臂相对角α、以斗杆销P2为基准的斗杆132的姿态角即斗杆相对角β、以铲斗销P3为基准的铲斗133的姿态角即铲斗相对角γ以及铲斗133的铲尖在车身坐标系中的位置。

动臂相对角α由从动臂销P1向回转体120的上方向(+Zm方向)延伸的半直线与从动臂销P1向斗杆销P2延伸的半直线所成的角表示。需要说明的是，根据回转体120的姿态(俯仰角)θ，回转体120的上方向(+Zm方向)与铅垂上方向(+Zg方向)未必一致。

斗杆相对角β由从动臂销P1向斗杆销P2延伸的半直线与从斗杆销P2向铲斗销P3延伸的半直线所成的角表示。

铲斗相对角γ由从斗杆销P2向铲斗销P3延伸的半直线与从铲斗销P3向铲斗133的铲尖延伸的半直线所成的角表示。

在此，铲斗133相对于车身坐标系的Zm轴的姿态角即铲斗绝对角η等于动臂相对角α、斗杆相对角β以及铲斗相对角γ之和。铲斗绝对角η等于从铲斗销P3向回转体120的上方向(+Zm方向)延伸的半直线与从铲斗销P3向铲斗133的铲尖延伸的半直线所成的角。

铲斗133的铲尖的位置由动臂131的尺寸即动臂长度L1、斗杆132的尺寸即斗杆长度L2、铲斗133的尺寸即铲斗长度L3、动臂相对角α、斗杆相对角β、铲斗相对角γ、铲斗133的形状信息、回转体120的代表点O在现场坐标系中的位置以及代表点O与动臂销P1的位置关系求得。动臂长度L1是从动臂销P1到斗杆销P2的距离。斗杆长度L2是从斗杆销P2到铲斗销P3的距离。铲斗长度L3是从铲斗销P3到铲斗133的铲尖的距离。代表点O与动臂销P1的位置关系例如由动臂销P1在车身坐标系中的位置表示。

《干预控制》

工作装置控制装置150限制铲斗133向施工对象靠近的方向上的速度，以使铲斗133不进入在施工现场设定好的设计面。以下，也将工作装置控制装置150限制铲斗133的速度称为干预控制。

在干预控制中，工作装置控制装置150在铲斗133与设计面的距离小于预定距离的情况下，生成动臂缸134的控制指令并向控制阀124输出该控制指令，以使铲斗133不进入设计面。由此，驱动动臂131，以使铲斗133的速度成为同铲斗133与设计面的距离相应的速度。也就是说，工作装置控制装置150通过根据动臂缸134的控制指令使动臂131上升，从而限制铲斗133的速度。

需要说明的是，在另一实施方式中，也可以在干预控制中输出斗杆缸135的控制指令或者铲斗缸136的控制指令。也就是说，在另一实施方式中，既可以在干预控制中通过使斗杆132上升来限制铲斗133的速度，也可以直接限制铲斗133的速度。

《工作装置控制装置》

图3是表示第一实施方式的工作装置控制装置和输入输出装置的结构的框图。工作装置控制装置150和输入输出装置160是作业机械100的控制装置的一例。

工作装置控制装置150包括处理器151、主存储器153、储存器155以及接口157。

在储存器155存储有用于控制工作装置130的程序。作为储存器155的例子，可列举出HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、非易失性存储器等。储存器155既可以是与工作装置控制装置150的总线直接连接的内部介质，也可以是经由接口157或者通信线路与工作装置控制装置150连接的外部介质。

处理器151从储存器155读取程序并加载到主存储器153，根据程序执行处理。另外，处理器151根据程序在主存储器153确保存储区域。接口157与控制阀124、操作装置126、输入输出装置160、动臂行程传感器141、斗杆行程传感器142、铲斗行程传感器143、位置方位运算器144、倾斜检测器145以及其他周边设备连接，进行信号的输入输出。

程序也可以用于实现工作装置控制装置150所发挥的功能的一部分。例如，程序也可以通过与已经存储在储存器155中的其他程序的组合、或与安装于其他装置中的其他程序的组合发挥功能。需要说明的是，在另一实施方式中，工作装置控制装置150也可以在上述结构之外，或者代替上述结构而具备PLD(Programmable Logic Device)等定制LSI(Large Scale Integrated Circuit)。作为PLD的例子，可列举出PAL(Programmable ArrayLogic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable GateArray)。在该情况下，可以利用该集成电路实现由处理器实现的一部分或者全部功能。

处理器151通过执行程序而作为操作量取得部1511、检测信息取得部1512、铲斗位置确定部1513、铲斗位置通知部1514、距离确定部1515、控制线决定部1516、目标速度运算部1517、重量分区取得部1518、参数确定部1519、控制指令生成部1520以及控制指令输出部1521发挥功能。

另外，在储存器155中确保作业机械信息存储部1551、目标施工数据存储部1552以及参数存储部1553的存储区域。

作业机械信息存储部1551存储动臂长度L1、斗杆长度L2、铲斗长度L3以及回转体120的代表点O的位置与动臂销P1之间的位置关系。

目标施工数据存储部1552存储表示施工现场的设计面的目标施工数据。目标施工数据是由现场坐标系表示的三维数据，且是由表示设计面的多个三角多边形构成的立体地形数据等。构成目标施工数据的三角多边形分别与相邻的其他三角多边形具有相同的边。也就是说，目标施工数据表示由多个平面构成的连续的平面。目标施工数据通过从外部存储介质读入，或者通过经由网络N从外部服务器接收，从而存储于目标施工数据存储部1552。

图4是第一实施方式的控制装置的控制所使用的信息的一例。

如图4所示，参数存储部1553按铲斗133的重量的分区存储表示控制阀124的开度与动臂缸134的速度之间的关系的相关数据。需要说明的是，重量的分区的数量是一例，并不限于3个分区。另外，参数存储部1553也可以按重量存储相关数据。铲斗133的重量的分区是由铲斗133的重量与作业机械100的规格之间的关系确定的大、中或者小的分区。相关数据是关于控制阀124的开度的参数的一例。需要说明的是，在另一实施方式中，参数确定部1519也可以代替相关数据而存储与基准的开度相乘的系数、用于决定控制阀124的开度的程序。需要说明的是，铲斗133的重量的分区、相关数据、与基准的开度相乘的系数以及用于决定控制阀124的开度的程序是关于控制的参数的一例。参数存储部1553是存储部的一例。

操作量取得部1511从操作装置126取得表示操作量的操作信号。操作量取得部1511至少取得与动臂131相关的操作量、与斗杆132相关的操作量以及与铲斗133相关的操作量。

检测信息取得部1512取得动臂行程传感器141、斗杆行程传感器142、铲斗行程传感器143、位置方位运算器144以及倾斜检测器145分别检测到的信息。也就是说，检测信息取得部1512取得回转体120在现场坐标系中的位置信息、回转体120所朝向的方位、回转体120的姿态、动臂缸134的行程长度、斗杆缸135的行程长度以及铲斗缸136的行程长度。

铲斗位置确定部1513基于检测信息取得部1512所取得到的信息确定铲斗133的位置和姿态。此时，铲斗位置确定部1513确定铲斗绝对角η。铲斗位置确定部1513通过以下的步骤确定铲斗绝对角η。铲斗位置确定部1513根据动臂缸134的行程长度计算动臂相对角α。铲斗位置确定部1513根据斗杆缸135的行程长度计算斗杆相对角β。铲斗位置确定部1513根据铲斗缸136的行程长度计算铲斗相对角γ。然后，铲斗位置确定部1513通过将动臂相对角α、斗杆相对角β以及铲斗相对角γ相加来计算铲斗绝对角η。

另外，铲斗位置确定部1513基于检测信息取得部1512所取得到的信息和作业机械信息存储部1551所存储的信息确定铲斗133的铲尖在现场坐标系中的位置。铲斗位置确定部1513通过以下的步骤确定工作装置130的铲尖在现场坐标系中的位置。铲斗位置确定部1513基于检测信息取得部1512所取得到的动臂相对角α和作业机械信息存储部1551所存储的动臂长度L1确定斗杆销P2在车身坐标系中的位置。铲斗位置确定部1513基于斗杆销P2的位置、检测信息取得部1512所取得到的斗杆相对角β以及作业机械信息存储部1551所存储的斗杆长度L2确定铲斗销P3在车身坐标系中的位置。铲斗位置确定部1513基于铲斗销P3的位置、检测信息取得部1512所取得到的铲斗相对角γ以及作业机械信息存储部1551所存储的铲斗长度L3确定铲斗133的铲尖的位置和姿态。然后，铲斗位置确定部1513基于检测信息取得部1512所取得到的回转体120在现场坐标系中的位置信息、回转体120所朝向的方位以及回转体120的姿态将铲斗133的铲尖在车身坐标系中的位置转换为现场坐标系中的位置。

距离确定部1515确定铲斗133的铲尖与设计面的距离。例如，距离确定部1515通过以下的方法确定铲尖与设计面的距离。

距离确定部1515分别确定纵贯铲斗133的多个纵截面与设计面之间的交线。铲斗133的多个纵截面由铲斗133的两侧面以及与两侧面平行的面且是在两侧面之间分割的面构成。距离确定部1515对于各纵截面分别求出在该纵截面上铲斗133的铲尖与确定的交线之间的距离。

控制线决定部1516决定铲斗133的干预控制所使用的控制线。控制线决定部1516例如将包括与距离确定部1515所确定的最短距离相关的铲尖的铲斗133的纵截面与设计面之间的交线决定为控制线。需要说明的是，在另一实施方式中，用于决定控制线的纵截面不限于包括与最短距离相关的铲尖，而也可以是经过铲斗133的中央的纵截面等预先确定的面、手动选择的面。

铲斗位置通知部1514向输入输出装置160通知铲斗位置确定部1513所确定的铲斗133在现场坐标系中的位置。

目标速度运算部1517基于操作量取得部1511所取得到的操作装置126的操作量决定以动臂销P1为基准的动臂131的速度(动臂相对速度)的目标值即目标动臂相对速度、以斗杆销P2为基准的斗杆132的速度(斗杆相对速度)的目标值即目标斗杆相对速度、以及以铲斗销P3为基准的铲斗133的速度(铲斗相对速度)的目标值即目标铲斗相对速度。

需要说明的是，以下，将由动臂相对速度、斗杆相对速度以及铲斗相对速度的垂直方向分量之和表示的以回转体120为基准的铲斗133的垂直方向上的速度称为铲斗绝对速度，将铲斗绝对速度的目标值称为目标铲斗绝对速度。目标铲斗绝对速度由目标动臂相对速度、目标斗杆相对速度以及目标铲斗相对速度的垂直方向分量之和表示。

以下，用正数表示垂直方向朝下的速度，用负数表示垂直方向朝上的速度。

重量分区取得部1518从输入输出装置160取得铲斗133的大、中或者小的分区。

参数确定部1519从参数存储部1553确定与重量分区取得部1518所取得到的分区相关联的相关数据。

控制指令生成部1520基于距离确定部1515所确定的距离，进行对工作装置130进行控制的干预控制，以使铲斗133不会进入到比控制线靠下方的位置。控制指令生成部1520决定动臂131的垂直方向上的限制速度，以满足表示铲斗133的铲尖与控制线之间的距离同铲斗133靠近控制线的铲斗绝对速度的容许上限值的关系的速度表。作为速度表的例子，可列举出，铲斗133的铲尖与控制线之间的距离越是接近0，则铲斗绝对速度的容许上限值越是接近0。需要说明的是，在本实施方式中，控制指令生成部1520决定动臂131的垂直方向上的限制速度，但不限于此，例如也可以决定法线方向的限制速度。

例如，控制指令生成部1520在目标铲斗绝对速度比速度表中的铲斗绝对速度的容许上限值大的情况下进行干预控制。控制指令生成部1520在进行干预控制的情况下，通过从铲斗绝对速度的上限值减去目标斗杆相对速度和目标铲斗相对速度的垂直方向分量之和，来计算动臂131的垂直方向上的限制速度。控制指令生成部1520根据动臂131的垂直方向上的限制速度决定动臂相对速度。

另一方面，控制指令生成部1520在目标铲斗绝对速度为速度表中的铲斗绝对速度的容许上限值以下的情况下，不进行干预控制。在不进行干预控制的情况下，控制指令生成部1520基于目标动臂相对速度、目标斗杆相对速度以及目标铲斗相对速度，生成动臂131、斗杆132以及铲斗133的控制指令。

此时，控制指令生成部1520基于参数确定部1519所确定的相关数据和目标动臂相对速度生成用于控制使工作油向动臂缸134流动的控制阀124的开度的控制指令。控制指令生成部1520是决定控制阀124的控制量的控制部的一例。

控制指令输出部1521向控制阀124输出控制指令生成部1520所生成的动臂131的控制指令、斗杆132的控制指令以及铲斗133的控制指令。

《输入输出装置》

输入输出装置160包括处理器161、主存储器163、储存器165、接口167以及触摸面板169。

在储存器165存储有用于显示工作装置130与设计面之间的关系的程序。作为储存器165的例子，可列举出HDD、SSD、非易失性存储器等。储存器165既可以是与输入输出装置160的总线直接连接的内部介质，也可以是经由接口167或者通信线路与输入输出装置160连接的外部介质。

处理器161从储存器165读取程序并加载到主存储器163，根据程序执行处理。另外，处理器161根据程序在主存储器163确保存储区域。接口167与工作装置控制装置150、触摸面板169以及其他周边设备连接，进行信号的输入输出。

程序也可以用于实现输入输出装置160所发挥的功能的一部分。例如，程序也可以通过与已经存储在储存器165中的其他程序的组合、或与安装于其他装置中的其他程序的组合发挥功能。

需要说明的是，在另一实施方式中，输入输出装置160也可以在上述结构之外，或者代替上述结构而具备PLD(Programmable Logic Device)等定制LSI(Large ScaleIntegrated Circuit)。作为PLD的例子，可列举出PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)。在该情况下，可以利用该集成电路实现由处理器实现的一部分或者全部功能。

处理器161通过执行程序而作为铲斗信息输入部1611、铲斗选择部1612、分区确定部1613、分区通知部1614、铲斗位置取得部1615以及铲斗位置显示部1616发挥功能。另外，在储存器165中确保铲斗信息存储部1651、分区信息存储部1652、规格存储部1653的存储区域。

铲斗信息存储部1651与铲斗133的种类信息建立关联地存储该铲斗的尺寸以及重量或重量的分区。作为铲斗133的种类信息的例子，可列举出铲斗133的型号、名称以及ID等。铲斗信息存储部1651是存储部的一例。

如图4所示，分区信息存储部1652按每个作业机械100的规格存储铲斗133的重量的分区与属于该分区的铲斗133的重量的范围的组。作为作业机械100的规格的例子，可列举出作业机械100的型号、名称以及ID等。分区信息存储部1652是存储部的一例。

规格存储部1653存储搭载该输入输出装置160的作业机械100的规格。规格存储部1653是存储部的一例。

铲斗信息输入部1611从使用者接受铲斗133的种类信息、尺寸以及重量、或者重量的分区的输入。铲斗信息输入部1611将所输入的信息存储在铲斗信息存储部中。铲斗信息输入部1611是种类信息输入部和重量输入部的一例。需要说明的是，另一实施方式的铲斗信息输入部1611也可以从嵌入于铲斗133的RFID(Radio Frequency Identifier)标签读取铲斗133的种类信息、尺寸以及重量。

铲斗选择部1612将铲斗信息存储部1651所存储的铲斗133的种类信息的一览显示在触摸面板169上。铲斗选择部1612从使用者接受安装于工作装置130的物品的种类信息的选择。铲斗选择部1612是种类信息输入部的一例。

分区确定部1613基于分区信息存储部1652所存储的信息和规格存储部1653所存储的信息确定由铲斗选择部1612选择的铲斗133的重量的分区。分区确定部1613是确定部的一例。

分区通知部1614向工作装置控制装置150通知分区确定部1613所确定的重量的分区或者铲斗信息存储部1651所存储的重量的分区或重量。分区通知部1614是发送部的一例。

铲斗位置取得部1615从工作装置控制装置150取得铲斗绝对角η、铲斗133在现场坐标系中的位置以及控制线。

铲斗位置显示部1616基于铲斗位置取得部1615所取得到的铲斗133的信息和铲斗信息存储部1651所存储的铲斗133的尺寸显示表示铲斗133与施工现场的设计面的关系的画面。

《铲斗设定方法》

以下，说明第一实施方式的作业机械100的控制方法。

首先，作业机械100的操作员利用输入输出装置160设定作业机械100所具备的铲斗133的信息。在此，作为利用输入输出装置160设定铲斗133的信息的设定方法，对2种方法进行说明。

《第一设定方法》

图5是表示第一实施方式的作业机械的铲斗的第一设定方法的流程图。需要说明的是，第一设定方法的重量的分区是仅由铲斗133的重量唯一确定的分区。

输入输出装置160的铲斗选择部1612读取铲斗信息存储部1651所存储的铲斗133的种类信息(步骤S01)。铲斗选择部1612将用于显示包含读取到的铲斗133的种类信息和新的铲斗133的登记按钮的选择画面的显示信号向触摸面板169输出(步骤S02)。由此，在触摸面板显示铲斗133的选择画面。

使用者从触摸面板169所显示的选择画面中寻找安装于作业机械100的铲斗133。当在选择画面中存在所安装的铲斗133的情况下，使用者对选择画面中的表示该铲斗133的种类信息进行选择。另一方面，当在选择画面中没有所安装的铲斗133的情况下，使用者按下登记按钮。

铲斗选择部1612判断选择了选择画面所包含的种类信息还是按下了登记按钮(步骤S03)。在选择了选择画面所包含的种类信息的情况(步骤S03：种类信息)下，铲斗选择部1612确定与所选择的种类信息相关联的铲斗133的尺寸以及重量或重量的分区(步骤S04)。

另一方面，当在步骤S03中按下了登记按钮的情况(步骤S03：按钮)下，铲斗信息输入部1611显示图7所示那样的铲斗信息输入画面(步骤S05)。图7是铲斗信息输入画面的一例。在铲斗信息输入画面中显示有铲斗133的种类信息、尺寸以及重量或重量的分区的输入栏。铲斗133的尺寸包括从铲斗销P3到铲尖的长度、从铲斗销P3到铲斗133的多个轮廓点的长度和角度、铲斗133的宽度以及铲斗133的斗齿的长度。

铲斗信息输入部1611从使用者接受铲斗133的种类信息、尺寸以及重量或重量的分区的输入(步骤S06)。铲斗信息输入部1611将输入的种类信息、尺寸以及重量或重量的分区建立关联而存储于铲斗信息存储部1651。由此，下次以后，在铲斗选择部1612所生成的选择画面中包含该铲斗133的种类信息。

若在步骤S04或者步骤S06中确定重量或重量的分区，则分区通知部1614向工作装置控制装置150通知所确定的重量或重量的分区(步骤S07)。由此，工作装置控制装置150的重量分区取得部1518从输入输出装置160取得重量的分区，存储在主存储器153中。需要说明的是，重量分区取得部1518也可以确定与种类信息相关联的铲斗133的重量，向工作装置控制装置150通知所确定的重量。在该情况下，工作装置控制装置150确定与重量相对应的重量的分区。

《第二设定方法》

重量的分区并非由重量唯一地确定，有时表示相对于作业机械100的规格的相对的重量。具体而言，该分区有时由铲斗133的重量在作业机械100所具备的整个工作装置130的重量中的比例、作业机械100的液压泵的容量与铲斗133的重量等的关系等确定。即使在该情况下，也能够通过以下的第二设定方法确定分区。

图6是表示第一实施方式的作业机械的铲斗的第二设定方法的流程图。

输入输出装置160的铲斗选择部1612读取铲斗信息存储部1651所存储的铲斗133的种类信息(步骤S11)。铲斗选择部1612将用于显示包含读取到的铲斗133的种类信息和新的铲斗133的登记按钮的选择画面的显示信号向触摸面板169输出(步骤S12)。由此，在触摸面板显示铲斗133的选择画面。

使用者从触摸面板169所显示的选择画面中寻找安装于作业机械100的铲斗133。当在选择画面中存在所安装的铲斗133的情况下，使用者对选择画面中的表示该铲斗133的种类信息进行选择。另一方面，当在选择画面中没有所安装的铲斗133的情况下，使用者按下登记按钮。

铲斗选择部1612判断选择了选择画面所包含的种类信息还是按下了登记按钮(步骤S13)。在选择了选择画面所包含的种类信息的情况(步骤S13：种类信息)下，铲斗选择部1612确定与所选择的种类信息相关联的铲斗133的尺寸和重量(步骤S14)。分区确定部1613从分区信息存储部1652按作业机械100的每个规格所存储的铲斗133的重量的分区与属于该分区的铲斗133的重量的范围的组中确定与规格存储部1653所存储的作业机械100的规格相对应的组。然后，确定与包括由铲斗选择部1612确定的重量在内的重量的范围相关联的分区(步骤S15)。

另一方面，当在步骤S13中按下了登记按钮的情况(步骤S13：按钮)下，铲斗信息输入部1611显示图7所示那样的铲斗信息输入画面(步骤S16)。图7是铲斗信息输入画面的一例。在铲斗信息输入画面中显示铲斗133的种类信息、尺寸以及重量的输入栏。铲斗133的尺寸包括从铲斗销P3到铲尖的长度、从铲斗销P3到铲斗133的多个轮廓点的长度和角度、铲斗133的宽度、铲斗133的斗齿的长度。

铲斗信息输入部1611从使用者接受铲斗133的种类信息、尺寸以及重量的输入(步骤S17)。铲斗信息输入部1611将所输入的种类信息、尺寸以及重量建立关联而存储在铲斗信息存储部1651中。由此，下次以后，在铲斗选择部1612所生成的选择画面中包含该铲斗133的种类信息。

分区确定部1613通过与步骤S15同样的方法确定分区信息存储部1652与所输入的重量所属的重量的范围和规格存储部1653所存储的作业机械100的规格建立关联地存储的重量的分区(步骤S08)。

若在步骤S5或步骤S8中确定重量的分区，则分区通知部1614向工作装置控制装置150通知所确定的重量的分区(步骤S09)。由此，工作装置控制装置150的重量分区取得部1518从输入输出装置160取得重量的分区，将其存储于主存储器153。

《工作装置控制方法》

图8是表示使用了在第一实施方式中设定的重量的分区的干预控制处理的流程图。若作业机械100的操作员开始作业机械100的操作，则工作装置控制装置150对各个预定的控制周期执行以下所示的控制。

操作量取得部1511从操作装置126取得与动臂131相关的操作量、与斗杆132相关的操作量、与铲斗133相关的操作量以及与回转相关的操作量(步骤S31)。检测信息取得部1512取得位置方位运算器144、倾斜检测器145、行程检测器137分别检测到的信息(步骤S32)。

铲斗位置确定部1513根据各液压缸的行程长度计算动臂相对角α、斗杆相对角β以及铲斗相对角丁(步骤S33)。另外，铲斗位置确定部1513基于计算得到的相对角α、β、γ、作业机械信息存储部1551所存储的动臂长度L1、斗杆长度L2、铲斗长度L3以及铲斗133的形状信息、检测信息取得部1512所取得到的回转体120的位置、方位以及姿态，计算铲斗绝对角和铲斗133的铲尖在现场坐标系中的位置(步骤S34)。

距离确定部1515确定铲斗133的铲尖与目标施工数据存储部1552所存储的目标施工数据所表示的设计面的距离(步骤S35)。控制线决定部1516基于距离确定部1515所确定的距离决定控制线(步骤S36)。

铲斗位置通知部1514向输入输出装置160通知铲斗位置确定部1513所确定的铲斗绝对角η和铲尖的位置、以及控制线决定部1516所决定的控制线(步骤S37)。

目标速度运算部1517基于在步骤S31中操作量取得部1511所取得到的操作量，计算目标动臂相对速度、目标斗杆相对速度以及目标铲斗相对速度(步骤S38)。

控制指令生成部1520判断距离确定部1515所确定的距离是否小于预定距离(步骤S39)。在控制线与铲斗133的铲尖的距离为预定距离以上的情况(步骤S39：否)下，控制指令生成部1520不进行干预控制。在不进行干预控制的情况下，控制指令生成部1520基于目标动臂相对速度、目标斗杆相对速度以及目标铲斗相对速度，生成动臂131、斗杆132以及铲斗133的控制指令(步骤S40)。

另一方面，在控制线与铲斗133的铲尖的距离小于预定距离的情况(步骤S39：是)下，控制指令生成部1520进行干预控制。在进行干预控制的情况下，控制指令生成部1520基于距离确定部1515所确定的距离和存储于作业机械信息存储部1551的上述速度表，确定铲斗绝对速度的容许上限值(步骤S41)。接下来，控制指令生成部1520基于在步骤S38中计算得到的目标动臂相对速度、目标斗杆相对速度以及目标铲斗相对速度的垂直方向分量，计算目标铲斗绝对速度(步骤S42)。接下来，控制指令生成部1520判断在步骤S13中计算得到的目标铲斗绝对速度是否小于在步骤S41中确定的铲斗绝对速度的容许上限值(步骤S43)。

在目标铲斗绝对速度小于铲斗绝对速度的容许上限值的情况(步骤S43：是)下，控制指令生成部1520基于目标动臂相对速度、目标斗杆相对速度以及目标铲斗相对速度，生成动臂131、斗杆132以及铲斗133的控制指令(步骤S40)。另一方面，在目标铲斗绝对速度为铲斗绝对速度的容许上限值以上的情况(步骤S43：否)下，参数确定部1519从参数存储部1553确定与主存储器153所存储的重量的分区相关联的相关数据(步骤S44)。然后，控制指令生成部1520基于所确定的相关数据以及目标铲斗绝对速度与铲斗绝对速度的差值，生成动臂131、斗杆132以及铲斗133的控制指令(步骤S45)。

若控制指令生成部1520生成动臂131、斗杆132以及铲斗133的控制指令，则控制指令输出部1521向控制阀124输出该控制指令(步骤S46)。由此，控制阀124驱动动臂缸134、斗杆缸135以及铲斗缸136。

《铲斗的显示方法》

图9是表示使用了在第一实施方式中确定或者输入的铲斗的尺寸的输入输出装置的显示动作的流程图。若作业机械100的操作员开始作业机械100的操作，则输入输出装置160对各个预定的控制周期执行以下所示的控制。

输入输出装置160的铲斗位置取得部1615从工作装置控制装置150取得铲斗绝对角η、铲斗133的铲尖在现场坐标系中的位置以及控制线(步骤S61)。铲斗位置显示部1616基于由铲斗选择部1612确定或者由铲斗信息输入部1611输入的铲斗133的尺寸生成铲斗133的图像(步骤S62)。铲斗位置显示部1616基于铲斗绝对角η使所生成的图像旋转(步骤S63)。铲斗位置显示部1616将取得到的铲尖的位置和控制线转换到图像坐标系中，生成描绘有表示控制线的线段和铲斗133的图像的画面数据(步骤S64)。铲斗位置显示部1616向触摸面板169输出生成的画面数据(步骤S65)。由此，在触摸面板169显示有表示铲斗133与设计面的位置关系的画面。

《作用/效果》

根据第一实施方式的第一设定方法，控制装置(工作装置控制装置150和输入输出装置160)能够接受铲斗133的种类信息的输入，利用铲斗信息存储部1651确定铲斗133的重量的分区或者铲斗133的重量。因此，操作员在更换铲斗133时，不需要确定铲斗133的重量的分区或者铲斗133的重量。由此，操作员能够容易地实施伴随着更换铲斗133的工作装置130的设定。

根据第一实施方式的第二设定方法，控制装置(工作装置控制装置150和输入输出装置160)能够接受铲斗133的种类信息的输入，利用分区确定部1613、分区信息存储部1652以及规格存储部1653确定铲斗133的重量。因此，即使在根据作业机械的规格、无法由重量唯一地确定重量的分区的情况下，操作员也能够容易地实施伴随着更换铲斗133的工作装置130的设定。

需要说明的是，在第一实施方式的控制装置中，从列表中选择铲斗133的种类信息，但不限于此。例如，在另一实施方式的控制装置中，也可以文本输入铲斗133的种类信息。

另外，第一实施方式的控制装置在铲斗信息存储部1651所存储的信息中确定与所输入的种类信息相关联的重量，基于与所确定的重量相关联的相关数据决定控制阀124的控制量。也就是说，第一实施方式的控制装置能够通过针对各个作业机械100的机型存储重量与相关数据的关系，进行铲斗133的设定。需要说明的是，在另一实施方式中，控制装置也可以存储将铲斗133的种类信息与直接相关数据直接建立关联的表。在该情况下，控制装置不需要由种类信息确定铲斗133的重量。另外，另一实施方式的控制装置也可以存储将铲斗133的种类信息与大、中或者小的重量的分区建立关联的表。另外，在另一实施方式中，控制装置也可以通过使用将铲斗133的重量和控制量作为变量的函数，而在不确定重量的分区的前提下控制铲斗133。

另外，在第一实施方式的控制装置中，输入输出装置160基于重量确定与大、中以及小相关的重量的分区，工作装置控制装置150基于与该分区相关联的相关数据决定控制阀124的控制量。也就是说，第一实施方式的控制装置能够在不变更将小、中以及大的分区与相关数据建立关联的以往的工作装置控制装置150的前提下进行基于铲斗133的种类信息的设定。

另外，第一实施方式的控制装置接受与所输入的种类信启、相关的铲斗的重量的输入，将该种类信息与重量建立关联地向铲斗信息存储部写入。由此，控制装置能够在接受铲斗的种类信息和重量的输入以后，在列表中包含该铲斗的种类信息。由此，操作员在第2次以后更换相同的铲斗133时，能够容易地进行铲斗133的设定。需要说明的是，另一实施方式的控制装置能够预先在铲斗信息存储部1651中存储多个铲斗133的信息，不接受新的铲斗133的信息的输入。

<其他实施方式>

以上，参照附图对一实施方式详细地进行了说明，但具体的结构并不限于上述，能够进行各种各样的设计变更等。

例如，上述实施方式的控制装置由工作装置控制装置150与输入输出装置160的组合实现，但在另一实施方式中不限于此。例如，另一实施方式的控制装置既可以由1个装置实现，可以由3个以上的装置的组合来实现。另外，工作装置控制装置150的功能与输入输出装置160的功能的组合也不限于第一实施方式的例子。例如，在第一实施方式的控制装置中，输入输出装置160具备铲斗信息存储部1651、分区信息存储部1652以及规格存储部1653，但在另一实施方式的控制装置中，也可以是，工作装置控制装置150具备铲斗信息存储部1651、分区信息存储部1652、规格存储部1653中的任一者或者全部。另外，工作装置控制装置150包括作业机械信息存储部1551、目标施工数据存储部1552以及参数存储部1553，但在另一实施方式的控制装置中，也可以是，输入输出装置160具备作业机械信息存储部1551、目标施工数据存储部1552以及参数存储部1553中的任一者或者全部。

另外，上述实施方式的控制装置进行图8所示的干预控制和图9所示的铲斗的显示控制，但不限于此。例如，另一实施方式的控制装置也可以不进行干预控制或者铲斗的显示控制。在控制装置不进行干预控制的情况下，作业机械100也可以不包括位置方位运算器144、倾斜检测器145、工作装置控制装置150。在控制装置不进行铲斗的显示控制的情况下，作业机械100也可以不具备输入输出装置160。

另外，另一实施方式的控制装置也可以不显示铲斗133与设计面的关系。

另外，上述实施方式的控制阀124为了显示描绘有控制线与斗杆132的图像数据，将斗杆132的位置从车身坐标系转换到现场坐标系，但并不限于此。例如，在另一实施方式中，控制阀124也可以将目标施工数据所表示的设计面的位置从现场坐标系转换到车身坐标系。另外，在另一实施方式中，控制阀124也可以将控制线和斗杆132的位置转换到其他坐标系。

产业上的可利用性

根据本发明的控制装置，操作员能够容易地实施伴随着更换附属装置的工作装置的设定。

附图标记说明：

100…作业机械；110…行驶体；120…回转体；130…工作装置；131…动臂；132…斗杆；133…铲斗；134…动臂缸；135…斗杆缸；136…铲斗缸；124…控制阀；150…工作装置控制装置；1511…操作量取得部；1512…检测信息取得部；1513…铲斗位置确定部；1514…铲斗位置通知部；1515…距离确定部；1516…控制线决定部；1517…目标速度运算部；1518…重量分区取得部；1519…参数确定部；1520…控制指令生成部；1521…控制指令输出部；1551…作业机械信息存储部；1552…目标施工数据存储部；1553…参数存储部；160…输入输出装置；1611…铲斗信息输入部；1612…铲斗选择部；1613…分区确定部；1614…分区通知部；1615…铲斗位置取得部；1616…铲斗位置显示部；1651…铲斗信息存储部；1652…分区信息存储部；1653…规格存储部。

Claims (8)

1.一种控制装置，其用于控制具有附属装置的工作装置，其中，

所述控制装置具备：

种类信息输入部，其接受用于识别所述附属装置的种类信息的输入；

存储部，其预先存储所述种类信息与所述附属装置的重量或重量的分区的对应关系；以及

确定部，其基于向所述种类信息输入部输入的所述种类信息来确定对应的重量或重量的分区。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其中，

所述附属装置的形状与安装于所述工作装置的其他附属装置的形状不同。

3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其中，

所述控制装置还具备发送部，该发送部向用于进行所述工作装置的控制的控制部发送由所述确定部确定的所述重量或者所述重量的分区。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的控制装置，其中，

所述存储部存储所述工作装置的规格，且按每个工作装置的规格存储附属装置的重量与重量的分区的对应关系，

所述确定部基于所述工作装置的规格和所确定的所述重量来确定所述重量的分区。

5.根据权利要求3所述的控制装置，其中，

所述存储部存储重量或重量的分区和与所述工作装置的控制有关的参数的对应关系，

所述发送部向用于进行所述工作装置的控制的控制部发送与由所述确定部确定的所述重量或者所述重量的分区相对应的与所述工作装置的控制有关的参数。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其中，

所述参数是与控制向用于使所述工作装置工作的致动器供给的工作油的量的阀的开度有关的参数，

所述控制部基于与所述种类信息相关联的所述参数决定所述阀的控制量。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的控制装置，其中，

所述控制装置还具备重量输入部，该重量输入部接受与所输入的所述种类信息相对应的附属装置的重量或重量的分区的输入，向所述存储部写入与所输入的所述种类信息相对应的附属装置的重量或重量的分区。

8.一种控制方法，其中，

所述控制方法包括如下步骤：

接受作业机械所具备的附属装置的种类信息的输入；以及

基于所输入的所述种类信息从预先存储所述种类信息与所述附属装置的重量或重量的分区的对应关系的存储部确定对应的重量或重量的分区。

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