CN112639210B - 装载机械的控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

在装载机械的控制装置中，装载对象特定部特定装载对象的位置及形状。回避位置特定部基于装载对象的位置及形状特定比装载对象靠外侧规定距离的位置即干涉回避位置。移动处理部输出铲斗到达干涉回避位置之前仅使回转体驱动而使铲斗向干涉回避位置移动的操作信号。移动处理部输出铲斗到达干涉回避位置后使回转体及作业机驱动而使铲斗向挖掘对象上的挖掘位置移动的操作信号。

Description

装载机械的控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及装载机械的控制装置及控制方法。

本申请对于2018年9月12日在日本提交的特愿2018－170738号主张优先权，且将其内容引用于此。

背景技术

在专利文献1中公开有关于装载机械的自动装载控制的技术。自动装载控制是指控制装置从装载机械的操作员等接收装载点的指定，控制装置控制装载机械及作业机的动作，由此使铲斗移动到装载点的控制。根据专利文献1记载的技术，控制装置预先存储作业机的位置的时间序列，根据该时间序列使作业机工作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本国)特开平09－256407号公报

发明内容

发明所要解决的问题

根据专利文献1中记载的技术，作业机自动地移动至预先存储的装载点，在装载点进行排土。另一方面，希望在装载点进行排土后，自动地移动到挖掘点。此时，作业机需要以铲斗不与装载对象干涉的方式进行移动。

本发明的目的在于，提供能够以装载对象和铲斗不干涉的方式使铲斗移动到挖掘点的装载机械的控制装置及控制方法。

用于解决问题的技术方案

根据本发明的第一方式，提供一种装载机械的控制装置，其具备绕回转中心回转的回转体、和具有铲斗并被安装于所述回转体的作业机，其中，所述装载机械的控制装置具备：装载对象特定部，其特定装载对象的位置及形状；回避位置特定部，其基于所述装载对象的位置及形状，特定比所述装载对象靠外侧规定距离的位置即干涉回避位置；移动处理部，其输出在所述铲斗从所述装载对象上的装载位置到达所述干涉回避位置之前仅使所述回转体驱动而使所述铲斗向所述干涉回避位置移动的操作信号，并输出在所述铲斗到达所述干涉回避位置后使所述回转体及所述作业机驱动而使所述铲斗向挖掘对象上的挖掘位置移动的操作信号。

发明效果

根据上述方式中至少一个方式，装载机械的控制装置能够在防止装载对象和铲斗干涉的同时，使铲斗向挖掘点移动。

附图说明

图1是表示第一实施方式的装载机械的结构的概略图。

图2是表示第一实施方式的控制装置的结构的概略框图。

图3是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的挖掘前的铲斗的路径的示例的图。

图4是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的挖掘后的铲斗的路径的示例的图。

图5是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的流程图。

图6是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的流程图。

图7是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对实施方式进行详细说明。

〈第一实施方式〉

《装载机械的结构》

图1是表示第一实施方式的装载机械的结构的概略图。

装载机械100是将砂土向运输车辆等的装载点进行装载的作业机械。第一实施方式的装载机械100是液压挖掘机。需要说明的是，其它实施方式的装载机械100也可以是液压挖掘机以外的装载机械。另外，图1所示的装载机械100是反铲挖掘机，但也可以是正铲挖掘机或绳索挖掘机。

装载机械100具备行驶体110、支承于行驶体110的回转体120、通过液压驱动并由回转体120支承的作业机130。回转体120被支承为绕回转中心回转自如。

作业机130具备大臂131、小臂132、铲斗133、大臂缸134、小臂缸135、铲斗缸136、大臂行程传感器137、小臂行程传感器138、铲斗行程传感器139。

大臂131的基端部经由销安装于回转体120。

小臂132连结大臂131和铲斗133。小臂132的基端部经由销安装于大臂131的前端部。

铲斗133具备用于挖掘砂土等的铲齿和用于搬送挖掘后的砂土的容器。铲斗133的基端部经由销安装于小臂132的前端部。

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

小臂缸135是用于驱动小臂132的液压缸。小臂缸135的基端部安装于大臂131。小臂缸135的前端部安装于小臂132。

铲斗缸136是用于驱动铲斗133的液压缸。铲斗缸136的基端部安装于小臂132。铲斗缸136的前端部安装于使铲斗133转动的连杆机构。

大臂行程传感器137测量大臂缸134的行程量。大臂缸134的行程量能够换算为大臂131相对于回转体120的倾斜角。以下，将相对于回转体120的倾斜角也称为绝对角度。即，大臂缸134的行程量能够换算为大臂131的绝对角度。

小臂行程传感器138测量小臂缸135的行程量。小臂缸135的行程量能够换算为小臂132相对于大臂131的倾斜角。以下，将小臂132相对于大臂131的倾斜角也称为小臂132的相对角度。

铲斗行程传感器139测量铲斗缸136的行程量。铲斗缸136的行程量能够换算为铲斗133相对于小臂132的倾斜角。以下，将铲斗133相对于小臂132的倾斜角也称为铲斗133的相对角度。

需要说明的是，其它的实施方式的装载机械100也可以具备检测相对于地平面的倾斜角或相对于回转体120的倾斜角的角度传感器来代替大臂行程传感器137、小臂行程传感器138及铲斗行程传感器139。

在回转体120上设置有驾驶室121。在驾驶室121的内部设置有用于操作员就坐的驾驶席122、用于操作装载机械100的操作装置123、用于检测存在于检测方向的对象物的三维位置的检测装置124。操作装置123根据操作员的操作，生成大臂131的上升操作信号及下降操作信号、小臂132的推压操作信号及拉动操作信号、铲斗133的倾卸操作信号及挖掘操作信号、回转体120向左右的回转操作信号并将它们输出到控制装置128。另外，操作装置123根据操作员的操作，生成用于使作业机130开始自动挖掘装载控制的挖掘装载指示信号，并将其输出到控制装置128。自动挖掘装载控制是指自动地执行使回转体120回转并使作业机130向挖掘点移动，对挖掘点的砂土进行挖掘，使回转体120回转，将收纳于铲斗133的砂土装载到装载对象200(例如，运输车辆或料斗)的一系列的动作的控制。

操作装置123例如由杆、开关及踏板构成。挖掘装载指示信号通过自动控制用的开关的操作而生成。例如，在开关变为ON时，输出挖掘装载指示信号。操作装置123配置于驾驶席122附近。操作装置123位于在操作员坐在驾驶席122上时操作员能够操作的范围内。

作为检测装置124的示例，可举出立体摄像头、LiDAR装置、激光扫描器等。检测装置124例如设置为检测方向朝向装载机械100的驾驶室121的前方。检测装置124在以检测装置124的位置为基准的坐标系内特定对象物的三维位置。

需要说明的是，第一实施方式的装载机械100根据坐在驾驶席122上的操作员的操作而动作，在其它的实施方式中不限于此。例如，其它的实施方式的装载机械100也可以通过在装载机械100的外部进行操作的操作员的远程操作发送操作信号或挖掘装载指示信号来进行动作。

装载机械100具备位置方位运算器125、倾斜测量器126、液压装置127、控制装置128。

位置方位运算器125运算回转体120的位置及回转体120朝向的方位。位置方位运算器125具备从构成GNSS的人造卫星接收测位信号的两个接收器。两个接收器分别设置于回转体120的不同的位置。位置方位运算器125基于接收器接收到的测位信号，检测现场坐标系内的回转体120的代表点(挖掘机坐标系的原点)的位置。

位置方位运算器125使用两个接收器接收到的各测位信号，运算回转体120朝向的方位作为另一接收器的设置位置相对于一接收器的设置位置的关系。所谓回转体120朝向的方位是指回转体120的正面方向，等于从作业机130的大臂131向铲斗133延伸的直线的延伸方向的水平分量。

倾斜测量器126测量回转体120的加速度及角速度，基于测量结果检测回转体120的姿势(例如，侧倾角及俯仰角)。倾斜测量器126设置于例如回转体120的下表面。倾斜测量器126例如能够使用惯性测量装置(IMU：Inertial Measurement Unit)。

液压装置127具备液压油油箱、液压泵及流量控制阀。液压泵通过未图示的发动机的动力驱动，向经由流量控制阀使行驶体110行驶的未图示的行驶液压马达、使回转体120回转的未图示的回转液压马达、大臂缸134、小臂缸135及铲斗缸136供给液压油。流量控制阀具有杆状的滑阀，通过滑阀的位置调整供给到行驶液压马达、回转液压马达、大臂缸134、小臂缸135及铲斗缸136的液压油的流量。滑阀基于从控制装置128接收的控制指令而被驱动。即，供给到行驶液压马达、回转液压马达、大臂缸134、小臂缸135及铲斗缸136的液压油的量由控制装置128控制。如上所述，大臂缸134、小臂缸135及铲斗缸136通过从共用的液压装置127供给的液压油驱动。

控制装置128从操作装置123接收操作信号。控制装置128基于接收到的操作信号，使作业机130、回转体120、或行驶体110驱动。

《控制装置的结构》

图2是表示第一实施方式的控制装置的结构的概略框图。

控制装置128是具备处理器1100、主存储器1200、存储装置1300、接口1400的运算机。存储装置1300存储程序。处理器1100从存储装置1300读出程序，在主存储器1200中展开，执行遵照程序的处理。

作为存储装置1300的示例，列举有HDD、SSD、磁盘、光磁盘、CD－ROM、DVD－ROM等。存储装置1300也可以是与控制装置128的共用通信线直接连接的内部介质，也可以是经由接口1400与控制装置128连接的外部介质。存储装置1300不是暂时而是有形的存储介质。

处理器1100根据程序的执行，具备车辆信息获取部1101、检测信息获取部1102、操作信号输入部1103、铲斗位置特定部1104、地图生成部1105、装载对象特定部1106、回避位置特定部1107、挖掘对象特定部1108、挖掘位置特定部1109、下降停止判定部1110、装载位置特定部1111、移动处理部1112、操作信号输出部1113。

车辆信息获取部1101获取例如回转体120的回转速度、位置及方位、大臂131、小臂132及铲斗133的倾斜角、以及回转体120的姿势。以下，将车辆信息获取部1101获取的装载机械100的信息称为车辆信息。

检测信息获取部1102从检测装置124获取深度信息。深度信息表示检测范围R内的多个点的三维位置。作为深度信息的示例，列举有由表示深度多个像素构成的深度图像、由正交坐标系(x，y，z)所表示的多个点构成的点云数据。

操作信号输入部1103从操作装置123接受操作信号的输入。操作信号中含有大臂131的上升操作信号及下降操作信号、小臂132的推压操作信号及拉动操作信号、铲斗133的倾卸操作信号及挖掘操作信号、回转体120的回转操作信号、行驶体110的行驶操作信号、以及装载机械100的挖掘装载指示信号。

图3是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的挖掘前的铲斗的路径的示例的图。

铲斗位置特定部1104基于车辆信息获取部1101获取到的车辆信息，特定挖掘机坐标系中的小臂132的前端部的位置P(参照图1)及从小臂132的前端至铲斗133的最下通过点的高度Hb。所谓铲斗133的最下通过点是指在铲斗133的倾卸操作期间铲齿尖和地表面的距离为最短时铲齿尖所在的点。即，从小臂132的前端至铲斗133的最下通过点的高度Hb与从铲斗133的基端部的销至铲齿尖的长度一致。需要说明的是，由于铲斗133的基端部与小臂132的前端部连接，所以小臂132的前端部的位置P等于铲斗133的基端部的位置。

具体而言，铲斗位置特定部1104按以下的顺序特定小臂132的前端部的位置P。铲斗位置特定部1104基于根据大臂缸134的行程量求出的大臂131的绝对角度和已知的大臂131的长度(从基端部的销至前端部的销的距离)，求出大臂131的前端部的位置。铲斗位置特定部1104基于大臂131的绝对角度、和根据小臂缸135的行程量求出的小臂132的相对角度，求出小臂132的绝对角度。铲斗位置特定部1104基于大臂131的前端部的位置、小臂132的绝对角度、已知的小臂132的长度(从基端部的销至前端部的销的距离)，求出小臂132的前端部的位置P。

地图生成部1105基于车辆信息获取部1101获取到的回转体120的位置、方位及姿势、检测信息获取部1102获取到的深度信息，生成通过现场坐标系表示装载机械100的周围中至少一部分的形状的三维地图。地图生成部1105通过叠加通过回转体120回转而对于检测装置124不同的检测范围检测出的多个深度信息，生成包含装载对象200及挖掘对象在内的三维地图。需要说明的是，在其他的实施方式中，地图生成部1105也可以生成以回转体120为基准的挖掘机坐标系的三维地图。

装载对象特定部1106基于地图生成部1105生成的三维地图，特定装载对象200的位置及形状。例如，装载对象特定部1106通过匹配三维地图表示的三维形状和装载对象200的已知的形状，特定装载对象200的位置及形状。

回避位置特定部1107基于车辆信息获取部1101获取到的装载机械100的位置、和装载对象特定部1106特定的装载对象200的位置及形状，特定在从上方俯视时作业机130和装载对象200不干涉的点即干涉回避位置P02。干涉回避位置P02是具有与自动挖掘装载控制开始时的小臂132的前端的位置P(无负荷回转开始位置P01)相同的高度，且自回转体120的回转中心起的距离等于从该回转中心至无负荷回转开始位置P01的距离，且下方不存在装载对象200的位置。回避位置特定部1107例如特定以回转体120的回转中心为中心，以该回转中心和无负荷回转开始位置P01的距离为半径的圆，将该圆上的位置中从上方俯视时铲斗133的外形与装载对象200不干涉且最接近于无负荷回转开始位置P01的位置特定为干涉回避位置P02。回避位置特定部1107基于装载对象200的位置及形状、以及铲斗133的已知的形状，能够判定装载对象200和铲斗133是否干涉。在此，所谓“相同高度”、“距离相等”不一定限于高度或距离完全一致，而允许少许的误差或余量。

挖掘对象特定部1108基于地图生成部1105生成的三维地图，特定挖掘对象的挖掘点P22的位置。挖掘点P22例如是通过将铲斗133的铲齿尖从该点开始使小臂132及铲斗133向挖掘方向移动，能够挖掘相当于铲斗133的最大容量的量的砂土的点。例如，挖掘对象特定部1108根据三维地图所示的三维形状特定挖掘对象的砂土的分布，基于该分布，特定挖掘点P22。

挖掘位置特定部1109将从挖掘对象特定部1108特定的挖掘点P22仅离开从铲斗133的基端部至铲齿尖的距离的点特定为挖掘位置P05。即，就铲斗133而言，在倾卸方向选定朝向铲齿尖的规定的挖掘姿势的情况下，在铲斗133的铲齿尖位于挖掘点P22时，小臂132的前端位于挖掘位置P05。由于挖掘点P22基于三维地图而特定，所以可以说挖掘位置特定部1109基于检测装置124的检测结果特定挖掘位置P05。需要说明的是，在其它的实施方式中，挖掘位置特定部1109也可以基于装载机械100的操作员的指示，特定挖掘位置P05。例如，操作员也可以通过将铲斗133与挖掘位置P05接触并按下规定的按钮而指示挖掘位置P05，也可以通过触摸面板等输入装置来指示挖掘位置P05。

另外，挖掘位置特定部1109将仅比挖掘位置P05高规定高度的上方的位置确定为回转结束位置P04。

在与回转体120的无负荷回转同时进行作业机130的下降操作时，下降停止判定部1110判定小臂132的前端的高度是否成为与回转结束位置P04相同的高度。将这时的小臂132的前端的位置称为下降停止位置P03。

装载位置特定部1111基于装载对象特定部1106特定的装载对象200的位置及形状，特定装载位置P07。具体而言，装载位置特定部1111如以下所述特定装载位置P07。

图4表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的挖掘后的铲斗的路径的示例的图。

装载位置特定部1111将装载对象200上的装载点P21特定为装载位置P07的平面位置。即，在小臂132的前端位于装载位置P07时，小臂132的前端位于装载点P21的上方。作为装载点P21的示例，列举有装载对象200为自卸卡车时的车斗(vessel)的中心点及装载对象200为料斗时的开口的中心点。装载位置特定部1111通过在装载对象200的高度Ht上加上从铲斗位置特定部1104特定的小臂132的前端至铲斗133最下通过点的高度Hb、和铲斗133的控制余量的高度，特定装载位置P07的高度。需要说明的是，在其它的实施方式中，装载位置特定部1111也可以不加控制余量的高度而特定装载位置P07。即，也可以是，装载位置特定部1111通过在高度Ht上加上高度Hb，特定装载位置P07的高度。需要说明的是，第一实施方式的高度Ht为从地面至车斗的上表面的高度。

移动处理部1112在操作信号输入部1103接受挖掘装载指示信号的输入的情况下，基于挖掘位置特定部1109特定的挖掘位置P05、回避位置特定部1107特定的干涉回避位置P02，生成用于使铲斗133移动至挖掘位置P05的转动操作信号。即，移动处理部1112以从无负荷回转开始位置P01经由干涉回避位置P02、下降停止位置P03及回转结束位置P04到达挖掘位置P05的方式生成转动操作信号。当铲斗133到达挖掘位置P05时，移动处理部1112生成用于使铲斗133向挖掘方向旋转以及使其移动的挖掘操作信号。

移动处理部1112基于装载位置特定部1111特定的装载位置P07、回避位置特定部1107特定的干涉回避位置P02，生成用于使铲斗133移动至装载位置P07的转动操作信号。即，移动处理部1112以从挖掘完结位置P05′经由载货回转开始位置P06及干涉回避位置P02到达装载位置P07的方式生成转动操作信号。这时，移动处理部1112以即使大臂131及小臂132驱动，铲斗133的对地角度也不变化的方式生成铲斗133的转动操作信号。移动处理部1112在铲斗133到达装载位置P07时，生成用于使铲斗133向倾卸方向转动的倾卸操作信号。

操作信号输出部1113输出被输入到操作信号输入部1103的操作信号、或者移动处理部1112生成的操作信号。具体而言，在自动挖掘装载控制中时，操作信号输出部1113输出移动处理部1112生成的自动控制的操作信号，在不是自动挖掘装载控制中时，操作信号输出部1113输出被输入到操作信号输入部1103的操作员的手动操作的操作信号。

《自动挖掘装载控制》

在判断为装载机械100和装载对象200处于能够装载处理的位置关系时，装载机械100的操作员将操作装置123的自动控制用的开关设为ON。由此，操作装置123生成并输出挖掘装载指示信号。

图5－图7是表示第一实施方式的自动挖掘装载控制的流程图。控制装置128当从操作员接受挖掘装载指示信号的输入时，执行图5－图7所示的自动挖掘装载控制。需要说明的是，自动挖掘装载控制开始时的铲斗133的位置即无负荷回转开始位置P01为装载对象200的上方、且通过回转与装载对象200不干涉的位置。在连续执行自动挖掘装载控制的情况下，无负荷回转开始位置P01与装载位置P07一致。

车辆信息获取部1101获取回转体120的位置及方位、大臂131、小臂132及铲斗133的倾斜角、以及回转体120的姿势(步骤S1)。车辆信息获取部1101基于所获取的回转体120的位置及方位，特定回转体120的回转中心的位置(步骤S2)。

检测信息获取部1102从检测装置124获取表示装载机械100的周围的深度的深度信息(步骤S3)。地图生成部1105基于车辆信息获取部1101获取到的回转体120的位置、方位及姿势、和检测信息获取部1102获取到的深度信息，更新表示现场坐标系的装载机械100的周围中至少一部分的形状的三维地图(步骤S4)。即，地图生成部1105通过在过去生成的三维地图上叠加此次检测出的深度信息来更新三维地图。装载对象特定部1106基于更新后的地图信息，特定装载对象200的位置及形状(步骤S5)。

铲斗位置特定部1104基于车辆信息获取部1101获取到的车辆信息，将挖掘装载指示信号输入时的小臂132的前端部的位置P确定为无负荷回转开始位置P01，并且特定从小臂132的前端至铲斗133的最下通过点的高度Hb(步骤S6)。

挖掘对象特定部1108基于在步骤S4生成的三维地图特定挖掘点P22(步骤S7)。挖掘位置特定部1109基于挖掘对象特定部1108特定的挖掘点P22的位置，特定挖掘位置P05及回转结束位置P04(步骤S8)。

回避位置特定部1107基于在步骤S6确定的无负荷回转开始位置P01、和装载对象特定部1106特定的装载对象200的位置及形状，特定干涉回避位置P02(步骤S9)。

移动处理部1112判定小臂132的前端部的位置P是否到达回转结束位置P04(步骤S10)。在小臂132的前端部的位置P未到达回转结束位置P04的情况下(步骤S10：NO)，移动处理部1112判定小臂132的前端部的位置P是否通过了干涉回避位置P02(步骤S11)。在小臂132的前端部的位置P未通过干涉回避位置P02的情况下(步骤S11：NO)，移动处理部1112不生成大臂131、小臂132及铲斗133的操作信号。即，在小臂132的前端部的位置P未通过干涉回避位置P02的情况下，移动处理部1112禁止使作业机130下降的操作信号的输出。

另一方面，在小臂132的前端部的位置P通过了干涉回避位置P02的情况下(步骤S11：YES)，下降停止判定部1110判定小臂132的前端的位置P是否比回转结束位置P04高(步骤S12)。在小臂132的前端的位置P比回转结束位置P04高的情况下(步骤S12：YES)，移动处理部1112生成用于使小臂132的前端部的位置P下降的大臂131及小臂132的操作信号(步骤S13)。

另一方面，在小臂132的前端的位置P的高度为回转结束位置P04的高度以下的情况下(步骤S13：NO)，移动处理部1112暂时停止用于生成使小臂132的前端部的位置P下降的大臂131及小臂132的操作信号。

接着，移动处理部1112在从当前时刻停止了回转操作信号的输出的情况下，判定小臂132的前端的平面位置是否到达回转结束位置P04(步骤S14)。当在从当前时刻停止了回转操作信号的输出的情况下，小臂132的前端的平面位置未到达回转结束位置P04时(步骤S14：NO)，移动处理部1112生成回转操作信号(步骤S15)。

另一方面，当在从当前时刻停止了回转操作信号的输出的情况下，小臂132的前端的平面位置到达回转结束位置P04时(步骤S14：YES)，移动处理部1112不生成回转操作信号。即，当在从当前时刻停止了回转操作信号的输出的情况下，小臂132的前端的平面位置到达回转结束位置P04时，移动处理部1112禁止回转操作信号的输出。由此，因惯性而试图继续回转的回转体120开始减速。

在从步骤S10至步骤S15的处理中，如果生成大臂131及小臂132的操作信号、以及回转体120的回转操作信号的至少任一种，则操作信号输出部1113将生成的操作信号输出到液压装置127(步骤S16)。

而且，车辆信息获取部1101获取车辆信息(步骤S17)。由此，车辆信息获取部1101能够获取由输出的操作信号驱动后的车辆信息。控制装置128使处理返回到步骤S14，反复执行操作信号的生成。

在步骤S10中，在小臂132的前端部的位置P到达回转结束位置P04的情况下(步骤S10：YES)，移动处理部1112生成使大臂131及小臂132下降的操作信号，操作信号输出部1113将生成的操作信号输出到液压装置127(步骤S18)。车辆信息获取部1101获取车辆信息，判定小臂132的前端部的位置P是否到达挖掘位置P05(步骤S19)。在小臂132的前端部的位置P未到达挖掘位置P05的情况下(步骤S19：NO)，控制装置128使处理返回到步骤S22，继续使作业机130下降的操作信号的输出。因此，在小臂132的前端部的位置P从回转结束位置P04向挖掘位置P05移动的期间，回转体120不回转。

在小臂132的前端部的位置P到达挖掘位置P05的情况下(步骤S19：YES)，移动处理部1112生成向挖掘方向驱动铲斗133的挖掘操作信号，操作信号输出部1113将生成的操作信号输出到液压装置127(步骤S20)。由此，控制装置128能够使铲斗133对挖掘对象进行挖掘。

接着，车辆信息获取部1101获取车辆信息(步骤S21)。另外，检测信息获取部1102从检测装置124获取表示装载机械100的周围的深度的深度信息(步骤S22)。地图生成部1105基于车辆信息获取部1101获取到的车辆信息、和检测信息获取部1102获取到的深度信息更新三维地图(步骤S23)。装载对象特定部1106基于更新后的三维地图特定装载对象200的位置及形状(步骤S24)。装载位置特定部1111基于装载对象特定部1106特定的装载对象200的位置及形状特定装载位置P07的平面位置(步骤S25)。装载位置特定部1111通过在装载对象200的高度Ht上加上从在步骤S6特定的小臂132的前端部至铲斗133的最下通过点的高度Hb、和铲斗133的控制余量的高度，特定装载位置P07的高度(步骤S26)。

移动处理部1112判定小臂132的前端部的位置P是否到达装载位置P07(步骤S27)。在小臂132的前端部的位置P未到达装载位置P07的情况下(步骤S27：NO)，移动处理部1112判定小臂132的前端部的位置P是否处于干涉回避位置P02附近(步骤S28)。例如，移动处理部1112判定小臂132的前端的高度和干涉回避位置P02的高度之差是否小于规定的阈值，或者从回转体120的回转中心至小臂132的前端的平面距离与从回转中心至干涉回避位置P02的平面距离之差是否小于规定的阈值(步骤S28)。在小臂132的前端部的位置P不在干涉回避位置P02附近的情况下(步骤S28：NO)，移动处理部1112生成使大臂131及小臂132上升至干涉回避位置P02的高度的操作信号(步骤S29)。这时，移动处理部1112基于大臂131及小臂132的位置及速度，生成操作信号。

另外，移动处理部1112基于生成的大臂131及小臂132的操作信号算出大臂131及小臂132的角速度的和，生成以与该角速度的和相同的速度使铲斗133转动的操作信号(步骤S30)。由此，移动处理部1112可以生成保持铲斗133的对地角的操作信号。

在小臂132的前端部的位置P处于干涉回避位置P02附近的情况下(步骤S28：YES)，移动处理部1112不生成大臂131、小臂132及铲斗133的操作信号。即，在小臂132的前端部的位置P处于干涉回避位置P02附近的情况下，移动处理部1112禁止用于输出使作业机130向装载点移动的作业机130的操作信号。

移动处理部1112基于车辆信息获取部1101获取到的车辆信息，判定回转体120的回转速度是否小于规定速度(步骤S31)。即，移动处理部1112判定回转体120是否为回转中。

在回转体120的回转速度小于规定速度的情况下(步骤S31：YES)，移动处理部1112特定铲斗133的高度从挖掘完结位置P05′的高度至到达干涉回避位置P02的高度的时间即上升时间(步骤S32)。在基于铲斗133的上升时间，从当前时刻输出了回转操作信号的情况下，移动处理部1112判定小臂132的前端是否通过干涉回避位置P02或比干涉回避位置P02高的点(步骤S33)。当在从当前时刻输出了回转操作信号的情况下，小臂132的前端通过干涉回避位置P02或比干涉回避位置P02高的点时(步骤S33：YES)，移动处理部1112生成回转操作信号(步骤S34)。

当在从当前时刻输出了回转操作信号的情况下，小臂132的前端通过比干涉回避位置P02低的点时(步骤S33：NO)，移动处理部1112不生成回转操作信号。即，在小臂132的前端通过比干涉回避位置P02低的点的情况下，移动处理部1112禁止回转操作信号的输出。

在回转体120的回转速度为规定速度以上的情况下(步骤S31：NO)，移动处理部1112在从当前时刻停止回转操作信号的输出时，判定小臂132的前端是否到达装载位置P07(步骤S35)。需要说明的是，回转体120在回转操作信号的输出停止后，一边减速，一边通过惯性继续回转，之后停止。当在从当前时刻停止了回转操作信号的输出的情况下，小臂132的前端到达装载位置P07时(步骤S35：YES)，移动处理部1112不生成回转操作信号。即，当在从当前时刻停止了回转操作信号的输出的情况下，小臂132的前端到达装载位置P07时，移动处理部1112禁止回转操作信号的输出。由此，回转体120开始减速。

另一方面，当在从当前时刻停止回转操作信号的输出的情况下，小臂132的前端停止在比装载位置P07靠近前的位置时(步骤S35：NO)，移动处理部1112生成回转操作信号(步骤S36)。

如果在步骤S27至步骤S36的处理中生成大臂131、小臂132及铲斗133的转动操作信号、以及回转体120的回转操作信号的至少任一种，则操作信号输出部1113将所生成的操作信号输出到液压装置127(步骤S37)。

而且，车辆信息获取部1101获取车辆信息(步骤S38)。由此，车辆信息获取部1101能够获取通过输出的操作信号进行工作后的车辆信息。控制装置128使处理返回到步骤S31，反复执行操作信号的生成。

另一方面，在步骤S27，在小臂132的前端部的位置P到达装载位置P07的情况下(步骤S27：YES)，移动处理部1112生成倾卸操作信号，操作信号输出部1113将倾卸操作信号输出到液压装置127(步骤S39)。由此，在铲斗133中收纳的砂土被装入装载对象200。需要说明的是，在小臂132的前端部的位置P到达装载位置P07时，回转体120的回转是停止的。

由此，控制装置128结束自动挖掘装载控制。或者，控制装置128使处理返回到步骤S1，在装载对象200的装载量未超过最大装载量的范围内，反复执行自动挖掘装载控制。

《作用、效果》

这样，第一实施方式的控制装置128基于装载对象200的位置及形状特定比装载对象200靠外侧规定距离的位置即干涉回避位置P02，在铲斗133到达干涉回避位置P02之前仅使回转体120驱动地使铲斗133向干涉回避位置P02移动。之后，控制装置128使回转体120及作业机130驱动而使铲斗133向挖掘对象上的挖掘位置P05移动。由此，控制装置128能够防止装载对象200和铲斗133的干涉，同时使铲斗133的铲齿尖向挖掘点P22移动。

另外，第一实施方式的控制装置128在铲斗133到达干涉回避位置P02之后使回转体120及作业机130驱动而使铲斗133向比挖掘位置P05靠上方的回转结束位置P04移动。之后，控制装置128仅使作业机130驱动而使铲斗133向挖掘位置P05移动。由此，能够使铲斗133的铲齿尖沿着铲齿延伸的方向与挖掘对象接触。需要说明的是，如果边回转边使铲斗133与挖掘对象接触时，则在铲斗133的铲齿作用横方向的力，容易产生铲齿的摩损及作业机130的弯曲。

以上，参照附图对一实施方式进行了详细说明，具体的结构不限于上述的内容，可进行各种设计变更等。

例如，第一实施方式的控制装置128使用深度信息特定装载点P21，但不限于此。也可以是，其它的实施方式的控制装置128不使用深度信息，而在装载对象200上设置位置方位运算器，装载对象特定部1106接收装载对象200的位置方位运算器输出的装载对象200的位置、方位和形状，装载位置特定部1111特定装载点P21。

另外，第一实施方式的控制装置128使用深度信息特定挖掘点P22，但不限于此。就其它的实施方式的控制装置128而言，也可以是，挖掘位置特定部1109以操作员能够教导的方式特定挖掘点P22。具体而言，挖掘位置特定部1109也可以存储操作员通过手动操作进行挖掘操作时的挖掘位置，将其作为挖掘点P22。或者，也可以是，在驾驶室121内具备指示挖掘点P22的触摸面板式的数据输入终端装置，挖掘位置特定部1109接收由数据输入终端装置指示的数据，特定挖掘点P22。

另外，第一实施方式的控制装置128进行自动挖掘装载控制，但不限于此。也可以是，其它的实施方式的控制装置128进行自动挖掘控制，装载作业通过操作员的手动操作进行。

另外，第一实施方式的控制装置128在特定挖掘点P22并向挖掘点P22回转的回转操作之后执行挖掘操作，但不限于此，也可以是，控制装置128在向挖掘点P22回转的回转操作之前执行并结束控制，挖掘作业通过操作员的手动操作进行。

另外，在铲斗133位于装载对象200的上方的无负荷回转开始位置P01之时，第一实施方式的控制装置128开始自动挖掘装载控制，但不限于此。其它的实施方式的控制装置128也可以是，如果在铲斗133处于挖掘完结位置P05’时，开始自动挖掘装载控制，则铲斗133通过干涉回避位置P02并向装载位置P07移动，在进行了倾卸操作后，铲斗133通过干涉回避位置P02并向挖掘点P22移动。

另外，第一实施方式的控制装置128的装载对象特定部1106基于由深度信息生成的地图信息特定装载对象200的位置及形状，但不限定于此。例如，在其它的实施方式中，也可以是，在装载对象200具有基于GNSS等的测位功能的情况下，装载对象特定部1106通过利用车车间通信从到达装入点的装载对象200接收与其位置及方位有关的信息，而特定装载对象200的位置及形状。另外，在其它的实施方式中，也可以是，在装载对象200是通过管制系统控制的无人车辆的情况下，装载对象特定部1106通过从管制系统接收与装载对象200的位置及方位有关的信息，而特定装载对象200的位置及形状。

另外，第一实施方式的装载机械100具备铲斗133，但不限于此。例如，其它的实施方式的装载机械100也可以具备能够开闭地具有回桨(バックオール)和蛤壳的蛤壳式抓斗。

另外，第一实施方式的装载机械100是操作员搭乘并进行操作的有人驾驶车辆，但不限于此。例如，其它的实施方式的装载机械100也可以是远程驾驶车辆，该远程驾驶车辆按照通过通信从处于远程工作室的操作员边观察监视器的画面边进行操作的远程操作装置获取的操作信号进行工作。该情况下，控制装置128的一部分功能也可以设置于远程操作装置。

产业上的可利用性

本发明的装载机械的控制装置能够防止装载对象和铲斗的干涉，并使铲斗向挖掘点移动。

附图标记说明

100…装载机械 110…行驶体 120…回转体 121…驾驶室 122…驾驶席 123…操作装置 124…检测装置 125…位置方位运算器 126…倾斜测量器 127…液压装置 128…控制装置 130…作业机 131…大臂 132…小臂 133…铲斗 134…大臂缸 135…小臂缸136…铲斗缸 137…大臂行程传感器 138…小臂行程传感器 139…铲斗行程传感器1100…处理器 1200…主存储器 1300…存储装置 1400…接口 1101…车辆信息获取部1102…检测信息获取部 1103…操作信号输入部 1104…铲斗位置特定部 1105…地图生成部 1106…装载对象特定部 1107…回避位置特定部 1108…挖掘对象特定部 1109…挖掘位置特定部 1110…下降停止判定部 1111…装载位置特定部 1112…移动处理部 1113…操作信号输出部 200…装载对象 P01…无负荷回转开始位置 P02…干涉回避位置 P03…下降停止位置 P04…回转结束位置 P05…挖掘位置 P05′…挖掘完结位置 P06…载货回转开始位置 P07…装载位置 P21…装载点 P22…挖掘点

Claims (6)

1.一种装载机械的控制装置，其具备绕回转中心回转的回转体、和具有铲斗并被安装于所述回转体的作业机，其中，

所述装载机械的控制装置具备：

装载对象特定部，其特定装载对象的位置及形状；

回避位置特定部，其基于所述装载对象的位置及形状，特定比所述装载对象靠外侧规定距离的位置即干涉回避位置，所述干涉回避位置为具有与无负荷回转开始位置相同的高度，且距所述回转体的回转中心的距离与自所述回转中心至所述无负荷回转开始位置的距离相等，并且在下方不存在所述装载对象的位置；

移动处理部，其输出在所述铲斗从所述装载对象上的装载位置到达所述干涉回避位置之前仅使所述回转体驱动而使所述铲斗向所述干涉回避位置移动的操作信号，并输出在所述铲斗到达所述干涉回避位置后使所述回转体及所述作业机驱动而使所述铲斗向挖掘对象上的挖掘位置移动的操作信号。

2.根据权利要求1所述的装载机械的控制装置，其中，

所述移动处理部输出在所述铲斗到达所述干涉回避位置后使所述回转体及所述作业机驱动而使所述铲斗向比所述挖掘位置靠上方的回转结束位置移动的操作信号，并输出在所述铲斗到达所述回转结束位置后仅使所述作业机驱动而使所述铲斗向所述挖掘位置移动的操作信号。

3.根据权利要求1或2所述的装载机械的控制装置，其中，

所述装载机械具备检测存在于检测方向的对象物的位置的检测装置，

所述装载对象特定部基于所述检测装置的检测结果特定所述装载对象的位置及形状。

4.根据权利要求1或2所述的装载机械的控制装置，其中，

所述装载机械具备检测存在于检测方向的对象物的位置的检测装置，

且具备基于所述检测装置的检测结果特定所述挖掘位置的挖掘位置特定部。

5.根据权利要求1或2所述的装载机械的控制装置，其中，

所述装载机械具备基于装载机械的操作员的指示特定所述挖掘位置的挖掘位置特定部。

6.一种装载机械的控制方法，该装载机械具备绕回转中心回转的回转体、和具有铲斗且被安装于所述回转体的作业机，其中，所述装载机械的控制方法具备下述步骤：

特定装载对象的位置及形状的步骤；

基于所述装载对象的位置及形状特定比所述装载对象靠外侧规定距离的位置即干涉回避位置的步骤，所述干涉回避位置为具有与无负荷回转开始位置相同的高度，且距所述回转体的回转中心的距离与自所述回转中心至所述无负荷回转开始位置的距离相等，并且在下方不存在所述装载对象的位置；

输出在所述铲斗从所述装载对象上的装载位置到达所述干涉回避位置之前仅使所述回转体驱动而使所述铲斗向所述干涉回避位置移动的操作信号的步骤；

输出在所述铲斗到达所述干涉回避位置后使所述回转体及所述作业机驱动而使所述铲斗向挖掘对象上的挖掘位置移动的操作信号的步骤。

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