CN113330168A - 挖土机及挖土机的管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的实施方式所涉及的挖土机具备:下部行走体;上部回转体,能够回转地搭载于所述下部行走体;附属装置,安装于所述上部回转体,且包括铲斗;及控制装置,设定表示事先获取的所述铲斗的形状的与铲斗形状相对应的所述铲斗的形状参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种挖土机及挖土机的管理装置。
背景技术
已知有一种挖土机,其具备施工机械用监视器系统,该施工机械用监视器系统提示能够使操作者更直观地理解施工机械的附属装置的状态的图像(例如,参考专利文献1)。在这种挖土机中使用各种形状的铲斗,操作者在更换铲斗时根据所更换的铲斗手动进行设定变更。
以往技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2013-113044号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而,如上所述,手动进行更换铲斗时的设定变更很繁琐。
因此,期望提供一种能够容易执行更换铲斗时的设定变更的挖土机及挖土机的管理装置。
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具备:下部行走体;上部回转体,能够回转地搭载于所述下部行走体;附属装置,安装于所述上部回转体,且包括铲斗;及控制装置,设定表示事先获取的所述铲斗的形状的与铲斗形状相对应的所述铲斗的形状参数。
并且,本发明的实施方式所涉及的挖土机的管理装置为管理如下挖土机的管理装置,所述挖土机具备:下部行走体;上部回转体,能够回转地安装于所述下部行走体;及附属装置,安装于所述上部回转体,且包括铲斗,其中,所述管理装置具备控制装置,所述控制装置设定表示事先获取的所述铲斗的形状的与铲斗形状相对应的所述铲斗的形状参数。
发明效果
通过上述方案,可提供一种能够容易执行更换铲斗时的设定变更的挖土机及挖土机的管理装置。
附图说明
图1是表示工作支援系统的结构例的示意图。
图2是本实施方式的挖土机的侧视图。
图3是图2的挖土机的俯视图。
图4是表示搭载于图2的挖土机的姿势检测装置的一例的挖土机的侧视图。
图5是表示搭载于图2的挖土机的液压系统的结构例的图。
图6A是将搭载于图2的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图6B是将搭载于图2的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图6C是将搭载于图2的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图6D是将搭载于图2的挖土机的液压系统的一部分抽出的图。
图7是表示控制器的结构例的图。
图8是表示显示于显示装置的显示画面的结构例的图。
图9是表示由前方传感器拍摄的铲斗图像的图。
图10A是表示工作支援装置的显示画面的一例的图。
图10B是表示工作支援装置的显示画面的一例的图。
图11是表示根据拍摄图像计算铲斗的尺寸的处理的一例的图。
图12是表示自律控制功能的结构例的框图。
图13是表示自律控制功能的结构例的框图。
图14是表示工作现场的状态的一例的图。
具体实施方式
以下,参考所附附图对本发明的非限定性的示例性实施方式进行说明。在所附的所有附图中,对相同或对应的部件或零件标注相同或对应的参考符号,并省略重复说明。
首先,参考图1对包括本实施方式的挖土机100的工作支援装置200的工作支援系统SYS进行说明。图1是表示工作支援系统SYS的结构例的图。
工作支援系统SYS为支援与挖土机100有关的工作的系统。与挖土机100有关的工作包括更换挖土机100的零件的工作、确定挖土机100的故障原因的工作、与确定原因之后的修理有关的工作等。在本实施方式中,工作支援系统SYS主要包括挖土机100、工作支援装置200及管理装置300。构成工作支援系统SYS的挖土机100、工作支援装置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,工作支援系统SYS包括一台挖土机100、一台工作支援装置200及一台管理装置300。
工作支援装置200为便携式终端装置,例如包括位于工作现场的工作人员等携带的平板PC、智能手机、可穿戴式PC、智能眼镜等。
管理装置300为管理服务器等固定式终端装置,例如包括设置于工作现场外的管理中心等的计算机。管理装置300例如可以为笔记本PC、平板PC、智能手机等移动式计算机。
接着,参考图2至图4对本实施方式的挖土机100进行说明。图2是本实施方式的挖土机100的侧视图,图3是本实施方式的挖土机100的俯视图。图4是表示搭载于本实施方式的挖土机100的姿势检测装置的一例的挖土机的侧视图。
在本实施方式中,挖土机100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。
在下部行走体1上经由回转机构2可回转地搭载有上部回转体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AT。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。端接附属装置可以为斜面铲斗。并且,铲斗6可装卸地构成,根据需要可以与抓斗、破碎机或起重磁铁等替换。
动臂4相对于上部回转体3可上下转动地被支承。在动臂4上安装有动臂角度传感器S1。动臂角度传感器S1检测作为动臂4的转动角度的动臂角度θ1。动臂角度θ1例如为在XZ平面上连接动臂脚销位置P1与斗杆连结销位置P2的线段相对于水平线的角度。
斗杆5相对于动臂4可转动地被支承。在斗杆5上安装有斗杆角度传感器S2。斗杆角度传感器S2检测作为斗杆5的转动角度的斗杆角度θ2。斗杆角度θ2例如为在XZ平面上连接斗杆连结销位置P2与铲斗连结销位置P3的线段相对于水平线的角度。
铲斗6相对于斗杆5可转动地被支承。在铲斗6上安装有铲斗角度传感器S3。铲斗角度传感器S3检测作为铲斗6的转动角度的铲斗角度θ3。铲斗角度θ3例如为在XZ平面上连接铲斗连结销位置P3与铲斗铲尖位置P4的线段相对于水平线的角度。
另外,将在图4所示的XZ平面上连接动臂脚销位置P1与斗杆连结销位置P2的线段的长度设为L1,将连接斗杆连结销位置P2与铲斗连结销位置P3的线段L2的长度设为L2。并且,将连接铲斗连结销位置P3与铲斗铲尖位置P4的线段的长度设为L3-1,将连接铲斗连结销位置P3与铲斗背面位置P5的线段的长度设为L3-2。
在本实施方式中,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上设置有作为驾驶室的驾驶舱10,且搭载有发动机11等动力源。发动机11被罩体3a覆盖。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、定位装置73、通信装置74、机体倾斜传感器S4及回转角速度传感器S5等。在驾驶舱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D1及声音输出装置D2等。另外,在本说明书中,为了方便起见,将上部回转体3中的安装有挖掘附属装置AT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100周围的三维空间中的物体。并且,空间识别装置70也可以构成为计算从空间识别装置70或挖土机100至所识别出的物体(例如,铲斗6)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、单眼摄像机、立体摄像机、LIDAR、距离图像传感器、红外线传感器等或它们的任意组合。在本实施方式中,空间识别装置70包括前方传感器70F、后方传感器70B、左方传感器70L及右方传感器70R。前方传感器70F安装于驾驶舱10的上表面前端,后方传感器70B安装于上部回转体3的上表面后端。左方传感器70L安装于上部回转体3的上表面左端,右方传感器70R安装于上部回转体3的上表面右端。挖土机100上也可以安装有识别存在于上部回转体3的上方空间的物体的上方传感器。这样,空间识别装置70检测挖土机100周围的电线、电线杆、人、动物、车辆(自卸车等)、工作机器和材料、施工机械、建筑物、电线、围栏等障碍物。另外,可以根据安全帽、安全背心、工作服或佩戴于安全帽的规定的标记等来判定人。并且,空间识别装置70例如为具有CCD或CMOS等摄像元件的单眼摄像机,将所拍摄的图像输出到显示装置D1。空间识别装置70也可以为雷达LIDAR、立体摄像机或距离图像摄像机等。并且,空间识别装置70也可以构成为计算从空间识别装置70或挖土机100至所识别出的物体(例如,铲斗6)为止的距离。当不仅利用所拍摄的图像,而且利用毫米波雷达、超声波传感器或激光雷达等作为空间识别装置70时,可以通过将多个信号(激光束等)发送到物体,并接收其反射信号,从而根据反射信号检测物体的距离及方向。
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、旋转位置传感器等或它们的任意组合。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关联地设置的中心接头(centre joint)。
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。此时,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的前后轴的方向根据摄像机的安装位置来导出。尤其,由于履带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。此时,朝向检测装置71可以集成在控制器30中。并且,摄像机可以为空间识别装置70。
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。在本实施方式中,信息输入装置72为靠近显示装置D1的显示部而设置的开关面板。但是,信息输入装置72也可以为配置于显示装置D1的显示部上的触控面板,也可以为配置于驾驶舱10内的麦克风等声音输入装置。并且,信息输入装置72也可以为获取来自外部的信息的通信装置。
定位装置73构成为测定上部回转体3的位置。在本实施方式中,定位装置73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73可以为GNSS罗盘。此时,定位装置73能够检测上部回转体3的位置及朝向,因此还作为朝向检测装置71发挥作用。
通信装置74构成为控制与位于挖土机100的外部的外部设备的通信。在本实施方式中,通信装置74控制经由卫星通信网、移动电话通信网、互联网等的与外部设备的通信。并且,通信装置74也可以控制经由Wi-Fi(注册商标)、Bluetooth(注册商标)、无线LAN等近距离无线通信网的与工作支援装置200的通信。
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。在本实施方式中,机体倾斜传感器S4为检测相对于水平面的上部回转体3的围绕前后轴的倾斜角θ4及围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100的回转轴上的一点的挖土机中心点。
回转角速度传感器S5检测上部回转体3的回转角速度。在本实施方式中为陀螺仪传感器。也可以为分解器、旋转编码器等或它们的任意组合。回转角速度传感器S5也可以检测回转速度。回转速度可以根据回转角速度进行计算。
以下,将动臂角度传感器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中的至少一个也称为姿势检测装置。挖掘附属装置AT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各自的输出来检测。
显示装置D1为显示信息的装置。在本实施方式中,显示装置D1为设置于驾驶舱10内的液晶显示器。但是,显示装置D1也可以为智能手机等便携式终端的显示器。
声音输出装置D2为输出声音的装置。声音输出装置D2包括朝向驾驶舱10内的操作者输出声音的装置及朝向驾驶舱10外的工作人员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为用于供操作者操作致动器的装置。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。
控制器30为用于控制挖土机100的控制装置。在本实施方式中,控制器30由具备CPU、易失性存储装置及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取与各功能对应的程序并加载在易失性存储装置中,使CPU执行对应的处理。各功能例如包括设备引导功能和设备控制功能。设备引导功能为引导(guide)由操作者进行的挖土机100的手动操作的功能。设备控制功能为支援由操作者进行的挖土机100的手动操作或使挖土机100自动或自律动作的功能。控制器30可以包括为了避免存在于挖土机100周围的物体与挖土机100接触而使挖土机100自动的或自律动作或停止的接触避免功能。
接着,参考图5对搭载于挖土机100的液压系统的结构例进行说明。图5是表示搭载于挖土机100的液压系统的结构例的图。在图5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100的液压系统主要包括发动机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及控制器30等。
在图5中,液压系统使工作油从由发动机11驱动的主泵14经过中间旁通管路40或并联管路42循环至工作油罐。
发动机11为挖土机100的驱动源。在本实施方式中,发动机11例如为以维持规定转速的方式进行动作的柴油发动机。发动机11的输出轴连结于主泵14及先导泵15各自的输入轴。
主泵14将工作油经由工作油管路供给到控制阀17。在本实施方式中,主泵14为斜板式可变容量型液压泵。
调节器13控制主泵14的吐出量。在本实施方式中,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为先导压生成装置的一例,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。在本实施方式中,先导泵15为固定容量型液压泵。但是,先导压生成装置也可以由先导泵14来实现。即,先导泵14除了将工作油经由工作油管路供给到控制阀17的功能以外,还可以具备经由先导管路向包括操作装置26的各种液压控制设备供给工作油的功能。此时,可以省略先导泵15。
控制阀17为控制挖土机100中的液压系统的液压控制装置。在本实施方式中,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对应的压力。但是,操作装置26也可以为如上所述的先导压式,也可以为电控制式。此时,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检测主泵14的吐出压。在本实施方式中,吐出压传感器28对控制器30输出所检测到的值。
操作压传感器29检测由操作者进行的操作装置26的操作内容。在本实施方式中,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输出所检测到的值。操作装置26的操作内容也可以使用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。左先导泵14L使工作油经过左中间旁通管路40L或左并联管路42L循环至工作油罐。右先导泵14R使工作油经过右中间旁通管路40R或右并联管路42R循环至工作油罐。
左中间旁通管路40L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40R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2ML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2MR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42L为与左中间旁通管路40L并行的工作油管路。当利用控制阀171、173及175L中的任一个来限制或切断了通过左中间旁通管路40L的工作油的流动时,左并联管路42L将工作油供给到更下游的控制阀。
右并联管路42R为与右中间旁通管路40R并行的工作油管路。当利用控制阀172、174、175R中的任一个来限制或切断了通过右中间旁通管路40R的工作油的流动时,右并联管路42R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例如根据左主泵14L的吐出压的增大调节左主泵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的吸收功率(吸收马力)不超过发动机11的输出功率(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对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对应的控制压导入到控制阀173的先导端口。
具体而言,当向斗杆闭合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对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对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,当向铲斗闭合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1CL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对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吐出的工作油使与杆操作量相对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输出所检测到的值。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、29DR。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输出所检测到的值。操作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向左右方向对左操作杆26L进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。操作压传感器29RA以压力的形式检测操作者向前后方向对右操作杆26R进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。操作压传感器29RB以压力的形式检测操作者向左右方向对右操作杆26R进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。操作压传感器29DL以压力的形式检测操作者向前后方向对左行走杆26DL进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。操作压传感器29DR以压力的形式检测操作者向前后方向对右行走杆26DR进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。
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40L上,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18L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输出所检测到的值。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14L的吐出量。该控制压越大,控制器30越减少左主泵14L的吐出量,该控制压越小,越增大左主泵14L的吐出量。右主泵14R的吐出量也同样地被控制。
具体而言,如图5所示,当处于挖土机100中的液压致动器均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40L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40L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也同样地控制右主泵14R的吐出量。
通过如上所述的结构,图5的液压系统在待机状态下能够抑制主泵14中的不必要的能量消耗。不必要的能量消耗包括主泵14所吐出的工作油在中间旁通管路40中产生的抽吸损失。并且,当使液压致动器工作时,图5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6A~图6D对用于使控制器30通过设备控制功能使致动器动作的结构进行说明。图6A~图6D是将搭载于挖土机100的液压系统的一部分抽出的图。具体而言,图6A是将与斗杆缸8的操作有关的液压系统部分抽出的图,图6B是将与动臂缸7的操作有关的液压系统部分抽出的图。图6C是将与铲斗缸9的操作有关的液压系统部分抽出的图,图6D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6A~图6D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作用。比例阀31配置于连接先导泵15与往复阀32的管路上,并且构成为能够变更该管路的流路面积。在本实施方式中,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对应的控制阀的先导端口。
通过该结构,即使在未进行对特定的操作装置26的操作的情况下,控制器30也能够使与该特定的操作装置26对应的液压致动器动作。
例如,如图6A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对应的先导压作用于控制阀176的先导端口。更具体而言,当向斗杆闭合方向(后方向)操作了左操作杆26L时,使与操作量相对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,使与操作量相对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。在本实施方式中,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,也可以设置于驾驶舱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输出所检测到的值。
比例阀31AL根据控制器30所输出的控制指令(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所输出的控制指令(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,以便能够使控制阀176L、176R在任意的阀位置停止。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的斗杆闭合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,能够闭合斗杆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6B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对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,使与操作量相对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,使与操作量相对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向前后方向对右操作杆26R进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。
比例阀31BL根据控制器30所输出的控制指令(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所输出的控制指令(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,以便能够使控制阀175L、175R在任意的阀位置停止。
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6C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对应的先导压作用于控制阀174的先导端口。更具体而言,当向铲斗闭合方向(左方向)操作了右操作杆26R时,使与操作量相对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,使与操作量相对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向左右方向对右操作杆26R进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。
比例阀31CL根据控制器30所输出的控制指令(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所输出的控制指令(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,以便能够使控制阀174在任意的阀位置停止。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的铲斗闭合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,能够闭合铲斗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32CR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6D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对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,使与操作量相对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,使与操作量相对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向左右方向对左操作杆26L进行操作的内容,并对控制器30输出所检测到的值。
比例阀31DL根据控制器30所输出的控制指令(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所输出的控制指令(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,以便能够使控制阀173在任意的阀位置停止。
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,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100可以具备使下部行走体1自动或自律前进·后退的结构。此时,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,虽然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。此时,电气式操作杆的杆操作量作为电信号输入到控制器30中。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,若进行使用电气式操作杆的手动操作,则控制器30能够利用与杆操作量对应的电信号控制电磁阀而使先导压增减,从而使各控制阀移动。另外,各控制阀也可以由电磁滑阀构成。此时,电磁滑阀根据与电气式操作杆的杆操作量对应的来自控制器30的电信号来动作。
接着,参考图7对控制器30的结构例进行说明。图7是表示控制器30的结构例的图。在图7中,控制器30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73及开关NS等中的至少一个所输出的信号来执行各种运算,并向比例阀31、显示装置D1及声音输出装置D2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计算定位对象的位置。在本实施方式中,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100的接地面的交点。基准坐标系例如为XYZ直角坐标系,具有与挖土机100的前后轴平行的X轴、与挖土机100的左右轴平行的Y轴及与挖土机100的回转轴平行的Z轴。位置计算部30A例如根据动臂4、斗杆5及铲斗6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。此时,位置计算部30A可以利用机体倾斜传感器S4的输出。并且,位置计算部30A也可以利用定位装置73的输出来计算附属装置的规定部位在世界坐标系中的坐标点。
轨道获取部30B获取使挖土机100自律动作时附属装置的规定部位追随的轨道即目标轨道。在本实施方式中,轨道获取部30B获取自律控制部30C使挖土机100自律动作时利用的目标轨道。具体而言,轨道获取部30B根据存储于非易失性存储装置中的与目标面有关的数据(以下,称为“设计数据”。)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所识别出的挖土机100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的铲尖的过去的轨跡有关的信息,并根据该信息导出目标轨道。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设计数据来导出目标轨道。
自律控制部30C使挖土机100自律动作。在本实施方式中,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,当在按压开关NS的状态下操作了操作装置26时,使挖土机100自律动作,以使规定部位沿着目标轨道移动。
在本实施方式中,自律控制部30C通过使液压致动器自律动作来支援由操作者进行的挖土机的手动操作。例如,当操作者一边按压开关NS一边手动进行斗杆闭合操作时,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。此时,操作者例如仅通过向斗杆闭合方向操作左操作杆26L,便能够一边使铲斗6的铲尖与目标轨道一致一边闭合斗杆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,作为根据主要致动器的动作而进行动作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”。
在本实施方式中,自律控制部30C能够通过对比例阀31赋予控制指令(电流指令)来个别地调整作用于与各致动器对应的控制阀的先导压,从而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。
接着,作为控制器30设定与事先获取的铲斗形状相对应的铲斗6的形状参数的处理的第1实施例,参考图8对当选择了表示铲斗6的形状的铲斗形状时控制器30根据所选择的铲斗形状变更铲斗6的形状参数的处理进行说明。图8是表示显示于显示装置D1的显示画面41V的结构例的图。
如图8所示,显示画面41V具有包含各种驾驶信息和由空间识别装置70拍摄的拍摄图像的状态显示区域41V1和包含铲斗形状和与该铲斗形状建立有关联的形状参数的铲斗选择区域41V2。
状态显示区域41V1包含分别表示驾驶信息的日期时间显示区域41a、行走模式显示区域41b、附属装置显示区域41c、发动机控制状态显示区域41e、发动机运转时间显示区域41f、冷却水温显示区域41g、燃料余量显示区域41h、转速模式显示区域41i、尿素水余量显示区域41j及工作油温显示区域41k。并且,状态显示区域41V1包含显示由空间识别装置70拍摄的拍摄图像的摄像机图像显示区域41m。
日期时间显示区域41a为显示当前的日期时间的区域。在图8所示的例子中,采用数字显示,显示有日期(2014年4月1日)及时刻(10点5分)。
行走模式显示区域41b为显示当前的行走模式的区域。行走模式表示使用可变容量泵的行走液压马达的设定状态。具体而言,行走模式具有低速模式及高速模式,在低速模式下显示将“龟”形象化的标记,在高速模式下显示将“兔”形象化的标记。在图8的例子中,显示有将“龟”形象化的标记,驾驶员能够识别出设定了低速模式。
附属装置显示区域41c为显示表示当前已安装的附属装置的图像的区域。挖土机100上安装有铲斗、凿岩机、抓斗、起重磁铁等各种附属装置。附属装置显示区域41c例如显示将这些附属装置形象化的标记及与附属装置对应的编号。在图8所示的例子中,显示有将凿岩机形象化的标记,且显示有“1”作为表示凿岩机的输出大小的数字。
发动机控制状态显示区域41e为显示发动机11的控制状态的区域。在图8所示的例子中,驾驶员能够识别出选择了“自动减速·自动停止模式”作为发动机11的控制状态。另外,“自动减速·自动停止模式”是指根据发动机负载小的状态的持续时间自动降低发动机转速,进而使发动机11自动停止的控制状态。此外,发动机11的控制状态有“自动减速模式”、“自动停止模式”、“手动减速模式”等。
发动机运转时间显示区域41f为显示发动机11的累计运转时间的区域。在图8所示的例子中,与单位“hr(时间)”一同显示有从由驾驶员重新开始计数起的累计运转时间。在发动机运转时间显示区域41f中显示制造挖土机100之后的整个期间的寿命运转时间及从由驾驶员重新开始计数起的区间运转时间中的至少一个。
冷却水温显示区域41g为显示当前的发动机冷却水的温度状态的区域。在图8所示的例子中,显示有表示发动机冷却水的温度状态的条形图。另外,发动机冷却水的温度是根据安装于发动机11的水温传感器所输出的数据来显示的。
燃料余量显示区域41h为显示储存在燃料罐中的燃料的余量状态的区域。在图8所示的例子中,显示有表示当前的燃料的余量状态的条形图。另外,燃料的余量是根据燃料余量传感器所输出的数据而显示。
转速模式显示区域41i为图像显示由发动机转速调整转盘设定的当前的转速模式的区域。转速模式例如包括上述SP模式、H模式、A模式及怠速模式这4种。在图8的例子中,显示有表示SP模式的记号“SP”。
尿素水余量显示区域41j为图像显示储存在尿素水罐中的尿素水的余量状态的区域。在图8所示的例子中,显示有表示当前的尿素水的余量状态的条形图。另外,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。
工作油温显示区域41k为显示工作油罐内的工作油的温度状态的区域。在图8所示的例子中,显示有表示工作油的温度状态的条形图。另外,工作油的温度是根据油温传感器所输出的数据来显示的。
并且,在图8所示的例子中,冷却水温显示区域41g、燃料余量显示区域41h、尿素水余量显示区域41j及工作油温显示区域41k设置于状态显示区域41V1的上侧。但是,冷却水温显示区域41g、燃料余量显示区域41h、尿素水余量显示区域41j及工作油温显示区域41k也可以以沿着相同的一个规定圆的圆周方向伸缩的方式设置。此时,冷却水温显示区域41g、燃料余量显示区域41h、尿素水余量显示区域41j及工作油温显示区域41k分别配置于规定圆的左侧、上侧、下侧及右侧部分。并且,在冷却水温显示区域41g、燃料余量显示区域41h、尿素水余量显示区域41j及工作油温显示区域41k中,也可以代替条形图显示而采用指针显示。
另外,在图8所示的例子中,表示驾驶信息的冷却水温显示区域41g、燃料余量显示区域41h、尿素水余量显示区域41j、工作油温显示区域41k等主要显示于状态显示区域41V1的上侧区域,但并不限定于此。驾驶信息也可以显示于状态显示区域41V1的左侧区域、右侧区域等。但是,为了让驾驶员容易确认,驾驶信息优选显示于状态显示区域41V1中靠近驾驶席的一侧(在本实施方式中为上侧区域)或左侧区域。
摄像机图像显示区域41m为显示由空间识别装置70拍摄的拍摄图像的区域。在图8所示的例子中,在摄像机图像显示区域41m中显示有由后方传感器70B拍摄的拍摄图像。但是,在摄像机图像显示区域41m中也可以显示由左方传感器70L或右方传感器70R拍摄的拍摄图像。并且,在摄像机图像显示区域41m中也可以以排列的方式显示由后方传感器70B、左方传感器70L及右方传感器70R中的多个传感器拍摄的拍摄图像。另外,在摄像机图像显示区域41m中也可以显示将分别由后方传感器70B、左方传感器70L及右方传感器70R拍摄的拍摄图像合成而成的俯瞰图像。
另外,各摄像机以所拍摄的图像数据中包含上部回转体3的罩体3a的一部分的方式设置。通过在所显示的图像中包含罩体3a的一部分,驾驶员容易掌握显示于摄像机图像显示区域41m的物体与挖土机100之间的距离感。
在摄像机图像显示区域41m中显示有表示拍摄了显示中的拍摄图像的空间识别装置70的朝向的摄像装置图标41n。摄像装置图标41n由表示挖土机100的俯瞰时的形状的挖土机图标41na和表示拍摄了显示中的拍摄图像的空间识别装置70的朝向的带状的方向显示图标41nb构成。
在图8所示的例子中,在挖土机图标41na的下侧(附属装置的相反的一侧)显示有方向显示图标41nb,在摄像机图像显示区域41m中显示有由后方传感器70B拍摄的挖土机100的后方的拍摄图像。例如,当在摄像机图像显示区域41m中显示有由右方传感器70R拍摄的拍摄图像时,在挖土机图标41na的右侧显示方向显示图标41nb。并且,当在摄像机图像显示区域41m中显示有由左方传感器70L拍摄的拍摄图像时,在挖土机图标41na的左侧显示方向显示图标41nb。
并且,在摄像机图像显示区域41m中显示有由空间识别装置70检测到的人的图像GP,且显示有以由图像GP表示的人的脚为中心的强调显示即图像FR。在图8的例子中,图像FR为包围由图像GP表示的人的脚的方框图像。并且,空间识别装置70构成为,当在距挖土机100预先设定的范围内检测到规定物体时,利用显示装置D1向参与挖土机100的工作的人通知检测到规定物体。
铲斗选择区域41V2包含铲斗形状显示区域41p、形状参数显示区域41q。
铲斗形状显示区域41p为显示作为铲斗形状的一例的将铲斗6形象化的标记(以下,称为“铲斗图像”。)的区域。铲斗形状显示区域41p例如具有能够检测由操作者进行的触控操作的检测面。在图8所示的例子中,从左侧依次显示有将通常铲斗形象化的铲斗图像、将斜面铲斗形象化的铲斗图像、将挖沟铲斗形象化的铲斗图像及将格栅铲斗形象化的铲斗图像。并且,在铲斗形状显示区域41p中可以与铲斗图像一同显示有表示铲斗6的种类的文字(以下,称为“铲斗识别文字”。)。在图8所示的例子中,在将通常铲斗形象化的铲斗图像的上侧显示有表示通常铲斗的文字“通常”,在将斜面铲斗形象化的铲斗图像的上侧显示有文字“斜面”。并且,在将挖沟铲斗形象化的铲斗图像的上侧显示有文字“挖沟”,在将格栅铲斗形象化的铲斗图像的上侧显示有文字“格栅”。如此,通过在铲斗形状显示区域41p中除了铲斗图像以外,还显示表示铲斗6的种类的文字,操作者能够容易确认铲斗6的种类并进行触控操作。另外,显示于铲斗形状显示区域41p的铲斗图像及铲斗识别文字的数量并不限定于图8所示的4个,也可以为3个以下,也可以为5个以上。当铲斗图像及铲斗识别文字的数量多时,可以为根据操作者的操作滚动显示铲斗图像及铲斗识别文字的结构。
形状参数显示区域41q为显示与显示于铲斗形状显示区域41p的铲斗图像建立有关联的与铲斗6的形状有关的参数(以下,称为“形状参数”。)的区域。在图8所示的例子中,作为形状参数,显示有销直径、斗杆前端宽度、铲斗宽度、销-铲尖距离、销-背面距离及铲斗背面角度。如此,与铲斗图像对应地显示有形状参数,因此操作者能够与铲斗图像一同确认与该铲斗图像对应的形状参数来执行更换铲斗时的设定变更。
如此,在实施例1中,若由操作者选择显示于铲斗选择区域41V2的多个铲斗图像中的任一个,则控制器30登记与所选择的铲斗图像建立有关联的形状参数作为新的形状参数。因此,操作者在更换铲斗时选择显示于铲斗选择区域41V2的铲斗形状即可,无需直接输入与铲斗6对应的形状参数(例如,销直径、斗杆前端宽度、铲斗宽度、销-铲尖距离、销-背面距离、铲斗背面角度)。其结果,能够容易执行更换铲斗时的设定变更。
接着,作为控制器30设定与事先获取的铲斗形状相对应的铲斗6的形状参数的处理的第2实施例,参考图9对控制器30根据由空间识别装置70拍摄的铲斗图像来变更铲斗6的形状参数的处理进行说明。图9是表示由安装于驾驶舱10的上表面前端的前方传感器70F拍摄的铲斗图像的图。
如图9所示,若由前方传感器70F拍摄挖土机100的前方,则得到包含铲斗6的正面和侧面的铲斗图像。
控制器30根据由前方传感器70F拍摄的铲斗图像和预先登记的铲斗6的种类与形状参数建立有关联的关联信息来变更形状参数。具体而言,控制器30根据由前方传感器70F拍摄的铲斗图像,使用已知的图像识别技术来确定铲斗6的种类。然后,控制器30根据所确定的铲斗6的种类和预先登记的铲斗6的种类与形状参数建立有关联的关联信息来获取与所确定的铲斗6的种类对应的形状参数,并作为新的形状参数进行登记。
如此,在实施例2中,若由前方传感器70F拍摄挖土机100的前方,则控制器30根据所拍摄的铲斗图像和铲斗6的种类与形状参数建立有关联的关联信息来变更形状参数。因此,操作者在更换铲斗时拍摄包含铲斗6的挖土机100的前方的图像即可,无需直接输入与铲斗6对应的形状参数。其结果,能够容易执行更换铲斗时的设定变更。
接着,作为控制器30设定与事先获取的铲斗形状相对应的铲斗6的形状参数的处理的第3实施例,参考图9对控制器30根据由空间识别装置70拍摄的铲斗图像来变更铲斗6的形状参数的处理的另一例进行说明。
如图9所示,若由前方传感器70F拍摄挖土机100的前方,则得到包含铲斗6的正面和侧面的铲斗图像。
控制器30根据由前方传感器70F拍摄的铲斗图像来变更形状参数。具体而言,首先,控制器30根据铲斗图像检测铲斗连结销的中心轴901。接着,控制器30测定铲斗宽度902及斗杆前端宽度903。接着,控制器30检测铲斗连结销的中心轴901上的铲斗6侧面的位置904。接着,控制器30测定从铲斗连结销的中心轴901上的铲斗6侧面的位置904至铲斗6的铲尖为止的距离905及至铲斗6的背面为止的距离906。接着,控制器30根据所测定到的斗杆前端宽度903与预先登记的挖土机100的斗杆5的斗杆前端宽度的尺寸比来计算形状参数。例如,控制器30根据上述尺寸比和从所测定到的铲斗连结销的中心轴901上的铲斗6侧面的位置904至铲斗6的铲尖为止的距离905来计算销-铲尖距离。并且,例如,控制器30根据上述尺寸比和从所测定到的铲斗连结销的中心轴901上的铲斗6侧面的位置904至铲斗6的背面为止的距离906来计算销-背面距离。接着,控制器30将所计算出的形状参数作为新的形状参数进行登记。并且,控制器30也可以根据铲斗图像来测定铲斗背面角度θ5、θ6中的至少任一个。
如此,在实施例3中,若由前方传感器70F拍摄挖土机100的前方,则控制器30根据所拍摄的包含铲斗6的正面和侧面的铲斗图像来变更形状参数。因此,操作者在更换铲斗时使用前方传感器70F拍摄包含铲斗6的正面和侧面的挖土机100的前方的图像即可,无需直接输入与铲斗6对应的形状参数。其结果,能够容易执行更换铲斗时的设定变更。
接着,作为控制器30设定与事先获取的铲斗形状相对应的铲斗6的形状参数的处理的第4实施例,参考图10A及图10B对控制器30根据由工作支援装置200拍摄的铲斗图像来变更铲斗6的形状参数的处理进行说明。图10A及图10B是表示工作支援装置200的显示画面的一例的图。图10A表示由工作支援装置200拍摄铲斗6时的摄影画面200V1,图10B表示显示所拍摄的铲斗6的形状参数的测定完成画面200V2。
如图10A所示,摄影画面200V1包含摄像机图像显示区域200a。而且,在工作支援装置200中也具备支援装置用空间识别装置。由此,与挖土机的空间识别装置70同样地,支援装置用空间识别装置构成为识别存在于工作支援装置200周围的三维空间的物体。并且,支援装置用空间识别装置也可以构成为,计算从支援装置用空间识别装置或工作支援装置200至所识别出的物体(例如,铲斗6)为止的距离。支援装置用空间识别装置例如包括超声波传感器、毫米波雷达、单眼摄像机、立体摄像机、LIDAR、距离图像传感器、红外线传感器等或它们的任意组合。并且,在摄影画面200V1上例如显示有用于操作支援装置用空间识别装置的操作部200f。在图10A的例子中,操作部200f为快门的图标。
摄像机图像显示区域200a为显示由工作支援装置200拍摄的拍摄图像的区域。在图10A所示的例子中,在摄像机图像显示区域200a中显示有由工作支援装置200拍摄的铲斗6的正面的图像。
如图10B所示,测定完成画面200V2包含拍摄图像显示区域200b、铲斗识别结果显示区域200c、形状参数显示区域200d、选择按钮显示区域200e及机体识别信息显示区域200g。
拍摄图像显示区域200b为显示由工作支援装置200拍摄的铲斗6的拍摄图像的区域。在图10B所示的例子中,在拍摄图像显示区域200b中以上下排列的方式显示有由工作支援装置200拍摄的铲斗6的正面及侧面的铲斗图像。并且,在拍摄图像显示区域200b中与铲斗6的正面及侧面的铲斗图像重叠地显示有确定显示于后述的形状参数显示区域200d的形状参数的位置的尺寸线。在图10B所示的例子中,在拍摄图像显示区域200b中与铲斗6的正面的铲斗图像重叠地显示有确定斗杆前端宽度的尺寸线200b1。并且,在拍摄图像显示区域200b中与铲斗6的侧面的铲斗图像重叠地显示有确定销-铲尖距离的尺寸线200b2及确定销-背面距离的尺寸线200b3。
铲斗识别结果显示区域200c为显示由工作支援装置200拍摄的铲斗6的种类的区域。在图10B所示的例子中,在铲斗识别结果显示区域200c中显示有表示铲斗6的种类为斜面铲斗的“识别结果:斜面铲斗”。工作支援装置200例如根据所拍摄的铲斗6的正面及侧面的铲斗图像,使用已知的图像识别技术来确定铲斗6的种类。当不仅利用所拍摄的图像,而且利用毫米波雷达、超声波传感器或激光雷达等作为支援装置用空间识别装置时,可以通过将多个信号(激光束等)发送到物体,并接收其反射信号,来根据反射信号检测物体的距离及方向。
形状参数显示区域200d为显示与显示于铲斗识别结果显示区域200c的铲斗6的种类对应的形状参数的区域。在图10B所示的例子中,作为形状参数,显示有与斜面铲斗对应的销直径、斗杆前端宽度、铲斗宽度、销-铲尖距离、销-背面距离及铲斗背面角度。如此,通过输入与端接附属装置的形状有关的特征,并自动识别应测定的部位,来测定预先设定的部位之间的尺寸。并且,在另一测定方法,可以由工作人员触摸(tap)拍摄图像的两个部位来测定。此时,首先,工作人员通过对拍摄图像触摸两个部位来识别尺寸线的端部位置。然后,通过确定连接所识别出的两端的尺寸线,能够计算尺寸线的长度。然后,对所拍摄的图像形状与尺寸建立对应关系,并将建立了对应关系的结果发送到挖土机。作为又一测定方法,可以将应测定的尺寸按顺序导航显示。具体而言,想要测定斗杆前端宽度时,通过按顺序显示“步骤1(测定斗杆前端宽度),请触摸斗杆前端的两端”等导航来让工作人员准确触摸应测定的尺寸的两端。由此,能够获取铲斗6的形状参数。
选择按钮显示区域200e为显示选择是否将显示于形状参数显示区域200d的形状参数作为新的形状参数登记的选择按钮的区域。选择按钮显示区域200e例如具有能够检测由操作者进行的触控操作的检测面。在图10B所示的例子中,选择按钮显示区域200e显示有登记按钮和重新摄影按钮。登记按钮例如为表示将显示于形状参数显示区域200d的形状参数作为新的形状参数登记的按钮“O.K发送”。重新摄影按钮例如为表示不将显示于形状参数显示区域200d的形状参数作为新的形状参数登记而重新拍摄的按钮“N.G重新摄影”。若由操作者操作选择按钮显示区域200e的按钮“O.K发送”,则工作支援装置200将显示于形状参数显示区域200d的形状参数作为新的形状参数进行登记。另一方面,若由操作者操作选择按钮显示区域200e的按钮“N.G重新摄影”,则工作支援装置200显示摄影画面200V1。
机体识别信息显示区域200g为显示识别工作支援装置200的信息,例如显示对每个工作支援装置200分配的识别编号的区域。在图10B所示的例子中,在机体识别信息显示区域200g中显示有表示工作支援装置200的识别编号为“**”的“通信机体:**”。
如此,在实施例4中,若由工作支援装置200拍摄挖土机100的铲斗6的正面及侧面,则工作支援装置200根据所拍摄的铲斗6的正面及侧面的铲斗图像来变更形状参数。因此,操作者在更换铲斗时使用工作支援装置200拍摄铲斗6的正面及侧面的铲斗图像即可,无需直接输入与铲斗6对应的形状参数。其结果,能够容易执行更换铲斗时的设定变更。
接着,作为根据拍摄图像计算铲斗6的尺寸的处理的一例,参考图11对使用已学习模型的情况进行说明。图11是表示根据拍摄图像计算铲斗6的尺寸的处理的一例的图。
控制器30使用存储于非易失性存储装置中的进行了机器学习的已学习模型LM,根据空间识别装置70的拍摄图像计算铲斗6的尺寸。但是,拍摄图像也可以为工作支援装置200的支援装置用空间识别装置的拍摄图像。
例如,如图11所示,已学习模型LM以神经网络(Neural Network)401为中心而构成。
在本例子中,神经网络401为在输入层与输出层之间具有一层以上的中间层(隐藏层)的所谓的深度神经网络。在神经网络401中,对构成各中间层的多个神经元的每一个规定有表示与下层之间的连接强度的权重参数。而且,各层的神经元以如下方式构成神经网络401:通过阈值函数,将对从上层的多个神经元输入的值分别乘上对上层的每个神经元规定的权重参数的值的总和输出到下层的神经元。将神经网络401作为对象,利用管理装置300进行机器学习,具体而言,进行深度学习(Deep Learning),实现上述权重参数的最优化。
由此,例如,如图11所示,神经网络401能够输入空间识别装置70的拍摄图像作为输入信号x,并输出在拍摄图像上检测到的铲斗形状的多个特征点(铲斗6的各部位的位置)作为输出信号y。在本例子中,神经网络401输出分别与销中心的位置、铲尖的位置、销左端的位置、销右端的位置对应的输出信号y1~y4。输出信号y1包含东经e1、北纬n1、高度h1作为位置坐标。输出信号y2包含东经e2、北纬n2、高度h2作为位置坐标。输出信号y3包含东经e3、北纬n3、高度h3作为位置坐标。输出信号y4包含东经e4、北纬n4、高度h4作为位置坐标。由此,控制器30能够根据神经网络401所输出的铲斗6的各部位的位置即销中心的位置、铲尖的位置、销左端的位置、销右端的位置和空间识别装置70所计算的从空间识别装置70至铲斗6为止的距离信息来计算销直径、斗杆前端宽度、铲斗宽度、销-铲尖距离、销-背面距离、铲斗背面角度等铲斗6的形状参数。
神经网络401例如为卷积神经网络(CNN:Convolutional Neural Network)。CNN为适用了已有的图像处理技术(卷积处理及池化处理)的神经网络。具体而言,CNN通过反复进行对空间识别装置70的拍摄图像的卷积处理及池化处理的组合来提取尺寸比拍摄图像小的特征量数据(特征图(feature map))。然后,将所提取的特征图的各像素的像素值输入到由多个仿射层构成的神经网络中,神经网络的输出层例如能够输出在拍摄图像上检测到的铲斗6的各部位的位置。
另外,作为已学习模型LM,除了神经网络401以外,还可以适用支持向量机(Support Vector Machine:SVM)等。
接着,参考图12及图13对控制器30自律控制附属装置的动作的功能(以下,称为“自律控制功能”。)的一例进行说明。图12是表示自律控制功能的结构例的框图。
控制器30具有与自律控制的执行有关的功能要件Fa~Fc及F0~F6。功能要件可以由软件构成,也可以由硬件构成,也可以由软件与硬件的组合构成。
功能要件Fa构成为计算排土开始位置。在本实施方式中,功能要件Fa根据空间识别装置70所输出的物体数据,在实际开始排土动作之前计算开始排土动作时的铲斗6的位置作为排土开始位置。具体而言,功能要件Fa根据空间识别装置70所输出的物体数据来检测已经装载于自卸车DT的车厢中的土砂的状态。土砂的状态例如为在自卸车DT的车厢的哪个部分装载有土砂等。然后,功能要件Fa根据所检测到的土砂的状态来计算排土开始位置。但是,功能要件Fa也可以根据摄像装置80的输出来计算排土开始位置。或者,功能要件Fa可以根据过去的进行了排土动作时记录于非易失性存储装置中的挖土机100的姿势来计算排土开始位置。或者,功能要件Fa可以根据姿势检测装置的输出来计算排土开始位置。此时,功能要件Fa例如可以在实际开始排土动作之前,根据挖掘附属装置的当前的姿势来计算开始排土动作时的铲斗6的位置作为排土开始位置。
功能要件Fb构成为计算自卸车位置。在本实施方式中,功能要件Fb根据空间识别装置70所输出的物体数据来计算构成自卸车DT的车厢的各部的位置作为自卸车位置。
功能要件Fc构成为计算挖掘结束位置。在本实施方式中,功能要件Fc根据最近的挖掘动作结束时的铲斗6的铲尖位置来计算挖掘动作结束时的铲斗6的位置作为挖掘结束位置。具体而言,功能要件Fc根据由后述的功能要件F2计算的当前的铲斗6的铲尖位置来计算挖掘结束位置。并且,功能要件Fc在计算挖掘结束位置时也可以利用由后述的功能要件F2计算的当前的铲斗背面角度、铲斗背面位置。
功能要件F0构成为设定铲斗参数。在本实施方式中,功能要件F0根据空间识别装置70所输出的物体数据来设定铲斗参数。铲斗参数例如为销中心的位置、铲尖的位置、销左端的位置、销右端的位置等与铲斗的位置有关的信息。
功能要件F1构成为生成目标轨道。在本实施方式中,功能要件F1根据空间识别装置70所输出的物体数据和功能要件Fc所计算出的挖掘结束位置来生成铲斗6的铲尖应追随的轨道作为目标轨道。物体数据例如为自卸车DT的位置及形状等与存在于挖土机100周围的物体有关的信息。具体而言,功能要件F1根据功能要件Fa所计算出的排土开始位置、功能要件Fb所计算出的自卸车位置及功能要件Fc所计算出的挖掘结束位置来计算目标轨道。并且,功能要件F1在计算目标轨道时也可以利用功能要件F0所设定的铲斗参数的输出。
功能要件F2构成为计算当前的铲尖位置。在本实施方式中,功能要件F2根据动臂角度传感器S1所检测到的动臂角度β1、斗杆角度传感器S2所检测到的斗杆角度β2、铲斗角度传感器S3所检测到的铲斗角度β3及回转角速度传感器S5所检测到的回转角度α1来计算铲斗6的铲尖的坐标点作为当前的铲尖位置。功能要件F2在计算当前的铲尖位置时也可以利用机体倾斜传感器S4的输出。并且,功能要件F2在计算当前的铲尖位置时也可以利用功能要件F0的输出。并且,功能要件F2也可以构成为除了进行铲尖位置的计算以外,还进行铲斗背面角度的计算、铲斗背面位置的计算。
功能要件F3构成为计算下一个铲尖位置。在本实施方式中,功能要件F3根据操作压传感器29所输出的操作数据、功能要件F1所生成的目标轨道及功能要件F2所计算出的当前的铲尖位置来计算规定时间后的铲尖位置作为目标铲尖位置。
功能要件F3可以判定当前的铲尖位置与目标轨道之间的背离是否进入允许范围内。在本实施方式中,功能要件F3判定当前的铲尖位置与目标轨道之间的距离是否为规定值以下。然后,当该距离为规定值以下时,功能要件F3判定为背离进入允许范围内,并计算目标铲尖位置。另一方面,当该距离超过规定值时,功能要件F3判定为背离不进入允许范围内,与杆操作量无关地使液压致动器的动作减速或停止。通过该结构,控制器30能够防止在铲尖位置脱离目标轨道的状态下继续执行自律控制。
功能要件F4构成为生成与铲尖的速度有关的指令值。在本实施方式中,功能要件F4根据功能要件F2所计算出的当前的铲尖位置和功能要件F3所计算出的下一个铲尖位置来计算为了在规定时间内使当前的铲尖位置移动到下一个铲尖位置而所需要的铲尖的速度作为与铲尖的速度有关的指令值。
功能要件F5构成为限制与铲尖的速度有关的指令值。在本实施方式中,当根据功能要件F2所计算出的当前的铲尖位置和空间识别装置70的输出判定为铲尖与自卸车DT之间的距离小于规定值时,功能要件F5用规定的上限值来制限与铲尖的速度有关的指令值。如此,控制器30在铲尖靠近自卸车DT时使铲尖的速度减速。
功能要件F6构成为计算用于使液压致动器动作的指令值。在本实施方式中,功能要件F6为了使当前的铲尖位置靠近目标铲尖位置而根据功能要件F3所计算出的目标铲尖位置来计算与动臂角度β1有关的指令值β1r、与斗杆角度β2有关的指令值β2r、与铲斗角度β3有关的指令值β3r及与回转角度α1有关的指令值α1r。功能要件F6即使在动臂4未被操作时也根据需要计算指令值β1r。这是为了使动臂4自动动作。关于斗杆5、铲斗6及回转机构2也相同。
接着,参考图13对功能要件F6的详细内容进行说明。图13是表示计算各种指令值的功能要件F6的结构例的框图。
如图13所示,控制器30还具有与指令值的生成有关的功能要件F11~F13、F21~F23、F31~F33及F41~F43。功能要件可以由软件构成,也可以由硬件构成,也可以由软件与硬件的组合构成。
功能要件F11~F13为与指令值β1r有关的功能要件,功能要件F21~F23为与指令值β2r有关的功能要件,功能要件F31~F33为与指令值β3r有关的功能要件,功能要件F41~F43为与指令值α1r有关的功能要件。
功能要件F11、F21、F31及F41构成为生成对比例阀31输出的电流指令。在本实施方式中,功能要件F11对动臂控制机构31C输出动臂电流指令,功能要件F21对斗杆控制机构31A输出斗杆电流指令,功能要件F31对铲斗控制机构31D输出铲斗电流指令,功能要件F41对回转控制机构31B输出回转电流指令。
另外,铲斗控制机构31D构成为,能够使与对应于铲斗缸先导压指令的控制电流相对应的先导压作用于作为铲斗控制阀的控制阀174。铲斗控制机构31D例如可以为图6C中的比例阀31CL及比例阀31CR。
功能要件F12、F22、F32及F42构成为计算构成滑阀的阀芯的位移量。在本实施方式中,功能要件F12根据动臂阀芯位移传感器S7的输出来计算构成与动臂缸7有关的控制阀175的动臂阀芯的位移量。功能要件F22根据斗杆阀芯位移传感器S8的输出来计算构成与斗杆缸8有关的控制阀176的斗杆阀芯的位移量。功能要件F32根据铲斗阀芯位移传感器S9的输出来计算构成与铲斗缸9有关的控制阀174的铲斗阀芯的位移量。功能要件F42根据回转阀芯位移传感器S2A的输出来计算构成与回转液压马达2A有关的控制阀173的回转阀芯的位移量。另外,铲斗阀芯位移传感器S9为检测构成控制阀174的阀芯的位移量的传感器。
功能要件F13、F23、F33及F43构成为计算工作体的转动角度。在本实施方式中,功能要件F13根据动臂角度传感器S1的输出来计算动臂角度β1。功能要件F23根据斗杆角度传感器S2的输出来计算斗杆角度β2。功能要件F33根据铲斗角度传感器S3的输出来计算铲斗角度β3。功能要件F43根据回转角速度传感器S5的输出来计算回转角度α1。
具体而言,功能要件F11基本上以使功能要件F6所生成的指令值β1r与功能要件F13所计算出的动臂角度β1之差成为零的方式生成对动臂控制机构31C的动臂电流指令。此时,功能要件F11以使根据动臂电流指令导出的目标动臂阀芯位移量与功能要件F12所计算出的动臂阀芯位移量之差成为零的方式调节动臂电流指令。然后,功能要件F11对动臂控制机构31C输出该调节后的动臂电流指令。
动臂控制机构31C根据动臂电流指令来改变开口面积,使与该开口面积的大小对应的先导压作用于控制阀175的先导端口。控制阀175根据先导压移动动臂阀芯,使工作油流入到动臂缸7中。动臂阀芯位移传感器S7检测动臂阀芯的位移,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F12。动臂缸7根据工作油的流入而伸缩,从而使动臂4上下运动。动臂角度传感器S1检测上下运动的动臂4的转动角度,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F13。功能要件F13将所计算出的动臂角度β1反馈给功能要件F4。
功能要件F21基本上以使功能要件F6所生成的指令值β2r与功能要件F23所计算出的斗杆角度β2之差成为零的方式生成对斗杆控制机构31A的斗杆电流指令。此时,功能要件F21以使根据斗杆电流指令导出的目标斗杆阀芯位移量与功能要件F22所计算出的斗杆阀芯位移量之差成为零的方式调节斗杆电流指令。然后,功能要件F21将该调节后的斗杆电流指令输出到斗杆控制机构31A。
斗杆控制机构31A根据斗杆电流指令来改变开口面积,使与该开口面积的大小对应的先导压作用于控制阀176的先导端口。控制阀176根据先导压而使斗杆阀芯移动,从而使工作油流入到斗杆缸8中。斗杆阀芯位移传感器S8检测斗杆阀芯的位移,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F22。斗杆缸8根据工作油的流入而伸缩,从而使斗杆5开闭。斗杆角度传感器S2检测开闭的斗杆5的转动角度,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F23。功能要件F23将所计算出的斗杆角度β2反馈给功能要件F4。
功能要件F31基本上以使功能要件F6所生成的指令值β3r与功能要件F33所计算出的铲斗角度β3之差成为零的方式生成对铲斗控制机构31D的铲斗电流指令。此时,功能要件F31以使根据铲斗电流指令导出的目标铲斗阀芯位移量与功能要件F32所计算出的铲斗阀芯位移量之差成为零的方式调节铲斗电流指令。然后,功能要件F31对铲斗控制机构31D输出该调节后的铲斗电流指令。
铲斗控制机构31D根据铲斗电流指令来改变开口面积,使与该开口面积的大小对应的先导压作用于控制阀174的先导端口。控制阀174根据先导压而使铲斗阀芯移动,从而使工作油流入到铲斗缸9中。铲斗阀芯位移传感器S9检测铲斗阀芯的位移,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F32。铲斗缸9根据工作油的流入而伸缩,从而使铲斗6开闭。铲斗角度传感器S3检测开闭的铲斗6的转动角度,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F33。功能要件F33将所计算出的铲斗角度β3反馈给功能要件F4。
功能要件F41基本上以使功能要件F6所生成的指令值α1r与功能要件F43所计算出的回转角度α1之差成为零的方式生成对回转控制机构31B的回转电流指令。此时,功能要件F41以使根据回转电流指令导出的目标回转阀芯位移量与功能要件F42所计算出的回转阀芯位移量之差成为零的方式调节回转电流指令。然后,功能要件F41对回转控制机构31B输出该调节后的回转电流指令。
回转控制机构31B根据回转电流指令来改变开口面积,使与该开口面积的大小对应的先导压作用于控制阀173的先导端口。控制阀173根据先导压而使回转阀芯移动,从而使工作油流入到回转液压马达2A中。回转阀芯位移传感器S2A检测回转阀芯的位移,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F42。回转液压马达2A根据工作油的流入而旋转,从而使上部回转体3回转。回转角速度传感器S5检测上部回转体3的回转角度,并将该检测结果反馈给控制器30的功能要件F43。功能要件F43将所计算出的回转角度α1反馈给功能要件F4。
如上所述,控制器30对每个工作体构成3级的反馈回路(feedback loop)。即,控制器30构成与阀芯位移量有关的反馈回路、与工作体的转动角度有关的反馈回路及与铲尖位置有关的反馈回路。因此,控制器30在进行自律控制时能够高精度控制铲斗6的铲尖的动作。
接着,参考图14对通过挖土机100向自卸车DT装载土砂等的工作现场的状态的一例进行说明。图14表示通过挖土机100向自卸车DT装载土砂等的工作现场的状态的一例。具体而言,图14是从自卸车DT的后方观察工作现场时的图。在图14中,为了清楚起见,省略了挖土机100(铲斗6除外)的图示。并且,在图14中,用实线描绘的铲斗6A、6B、6C分别表示挖掘动作结束时的铲斗6的状态、复合动作中的铲斗6的状态、开始排土动作之前的铲斗6的状态。并且,图14中的粗虚线表示位于铲斗6的背面的规定点所描绘的轨迹。
在挖掘动作结束时,若在由操作者按压开关NS的状态下对操作装置26进行操作,则控制器30以使附属装置的规定部位,例如位于铲斗6的背面的规定点沿着目标轨道移动的方式使挖土机100自律动作。由此,位于铲斗6的背面的规定点以挖掘动作结束的位置P1、复合动作中的位置P2、开始排土动作之前的位置P3的顺序移动来进行土砂等的装载(动臂提升回转)。
此时,在更换铲斗时铲斗6的形状参数未被变更时,如以图14的虚线标绘的铲斗6D、6E、6F所示,位于铲斗6的背面的规定点在偏离目标轨道的状态下移动,因此铲斗6的背面有时与自卸车DT的栏板等抵接。
相对于此,在本实施方式中,控制器30根据事先获取的铲斗形状来设定铲斗6的形状参数,并使铲斗6沿着根据所设定的铲斗6的形状参数导出的目标轨道移动。因此,即使在更换铲斗6的情况下,也可防止铲斗6的背面与自卸车DT的栏板等抵接。
并且,在使铲斗6沿着目标轨道移动时,控制器30例如可以使用空间识别装置70进行监视,以免铲斗6的背面与自卸车DT的栏板等抵接。
本次公开的实施方式在所有方面均为例示,不应认为是限制性的实施方式。上述实施方式在不脱离所附技术方案及其宗旨的情况下,可以以各种方式进行省略、替换、变更。
在上述实施方式中,例示出了挖土机100的控制器30设定与事先获取的铲斗形状相对应的铲斗6的形状参数,并根据所设定的铲斗6的形状参数来导出(生成)目标轨道的情况,但本发明并不限定于此。例如,也可以由管理装置300设定与事先获取的铲斗形状相对应的铲斗6的形状参数,并根据所设定的铲斗6的形状参数来生成目标轨道。
本国际申请主张基于2019年3月27日申请的日本专利申请第2019-060866号的优先权,该申请的全部内容援用于本国际申请中。
符号说明
1-下部行走体,2-回转机构,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-驾驶舱,11-发动机,13-调节器,14-主泵,15-先导泵,17-控制阀,19-控制压传感器,26-操作装置,28-吐出压传感器,29-操作压传感器,30-控制器,30A-位置计算部,30B-轨道获取部,30C-自律控制部,31-比例阀,32-往复阀,41p-铲斗形状显示区域,41q-形状参数显示区域,41V-显示画面,41V1-状态显示区域,41V2-铲斗选择区域,70-空间识别装置,71-朝向检测装置,72-信息输入装置,73-定位装置,74-通信装置,100-挖土机,171~176-控制阀,200-工作支援装置,200a-摄像机图像显示区域,200b-拍摄图像显示区域,200c-铲斗识别结果显示区域,200d-形状参数显示区域,200e-选择按钮显示区域,200V1-摄影画面,200V2-测定完成画面,300-管理装置,AT-挖掘附属装置,D1-显示装置,D2-声音输出装置,NS-开关,P1-动臂脚销位置,P2-斗杆连结销位置,P3-铲斗连结销位置,P4-铲斗铲尖位置,P5-铲斗背面位置,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,SYS-工作支援系统。
Claims (15)
1.一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,能够回转地搭载于所述下部行走体;
附属装置,安装于所述上部回转体,且包括铲斗;及
控制装置,设定表示事先获取的所述铲斗的形状的与铲斗形状相对应的所述铲斗的形状参数。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述铲斗形状包括显示于显示部的将铲斗形状形象化的铲斗图像,
所述控制装置根据显示于所述显示部的所述铲斗图像来输入所述形状参数。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述铲斗形状包括由摄像装置拍摄的铲斗图像,
所述控制装置根据由所述摄像装置拍摄的所述铲斗图像来变更所述形状参数。
4.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据由所述摄像装置拍摄的所述铲斗图像和预先登记的铲斗的种类与形状参数建立有关联的关联信息来变更所述形状参数。
5.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据由所述摄像装置拍摄的所述铲斗图像和从所述摄像装置至所述铲斗为止的距离信息来计算所述铲斗的尺寸。
6.根据权利要求3所述的挖土机,其中,
所述摄像装置安装于该挖土机。
7.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述铲斗形状包括由摄像装置拍摄的铲斗图像,
所述摄像装置为便携式终端。
8.根据权利要求7所述的挖土机,其中,
所述摄像装置根据所拍摄的所述铲斗图像和至所述铲斗为止的距离信息来计算所述铲斗的尺寸。
9.根据权利要求8所述的挖土机,其中,
所述摄像装置从所拍摄的所述铲斗图像中选择所述铲斗形状的多个特征点,并根据所述铲斗形状的多个特征点和至所述铲斗为止的距离信息来计算所述铲斗形状的多个特征点之间的尺寸。
10.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
设置于所述控制装置的所述铲斗的形状参数包括铲斗背面角度。
11.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据所设定的所述铲斗的形状参数来生成目标轨道。
12.一种挖土机的管理装置,其为管理如下挖土机的管理装置,所述挖土机具备:下部行走体;上部回转体,能够回转地安装于所述下部行走体;及附属装置,安装于所述上部回转体,且包括铲斗,其中,
所述管理装置具备控制装置,所述控制装置设定表示事先获取的所述铲斗的形状的与铲斗形状相对应的所述铲斗的形状参数。
13.根据权利要求12所述的挖土机的管理装置,其中,
所述控制装置根据所设定的所述铲斗的形状参数来生成目标轨道。
14.根据权利要求12所述的挖土机的管理装置,其中,
所述铲斗的形状参数是根据由摄像装置获取的铲斗形状来计算。
15.根据权利要求14所述的挖土机的管理装置,其中,
所述摄像装置为便携式终端。
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