CN113677854A - 作业机械、系统以及作业机械的控制方法 - Google Patents

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Abstract

液压挖掘机(100)向被装入机械(50)装入货物。液压挖掘机(100)具有工作装置(3)以及控制器(20)。工作装置(3)具有铲斗(3c)。控制器(20)检测液压挖掘机(100)等待被装入机械(50)进入的待机状态下的铲斗(3c)的自然下降量，并基于自然下降量以铲斗(3c)上升的方式对工作装置(3)进行控制。

Description

作业机械、系统以及作业机械的控制方法
技术领域
本公开涉及作业机械、系统以及作业机械的控制方法。
背景技术
对于液压挖掘机等作业机械，存在在向铲斗装有货物并等待自卸车等时铲斗自然落下的情况。铲斗的自然落下由于铲斗的自重、货物的重量、在主阀内部工作油从滑阀周边的间隙泄漏、工作油从缸内部泄漏等而产生。在日本特开平2-88825号公报中，记载有为了防止这样的铲斗的自然落下而在动臂缸的工作回路中使用先导操作检查阀的技术(参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平2-88825号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在专利文献1所记载的技术中，在液压挖掘机以铲斗中装有货物的状态等待着自卸车等被装入机械的到来的情况下，无法完全防止铲斗的自然落下。若发生铲斗的自然落下，则在被装入机械进入时有可能铲斗与被装入机械干涉。
本公开的目的在于，提供一种可避免在被装入机械进入时铲斗与被装入机械干涉的作业机械、系统以及作业机械的控制方法。
用于解决课题的手段
本公开的作业机械是向被装入机械装入货物的作业机械，其具备工作装置以及控制器。工作装置具有铲斗。控制器检测作业机械等待被装入机械进入的待机状态下的铲斗的自然下降量，并基于自然下降量对工作装置进行控制，以使得铲斗上升。
发明效果
根据本公开，能够实现可避免在被装入机械进入时铲斗与被装入机械干涉的作业机械、系统以及作业机械的控制方法。
附图说明
图1是概要性示出本公开的一实施方式中的作业机械的结构的图。
图2是示出本公开的一实施方式中的作业机械等待被装入机械进入的状态的图。
图3是示出图1所示的作业机械的液压回路和操作装置的框图。
图4是示出图3所示的控制器内的功能块的图。
图5是示出本公开的一实施方式中的作业机械的控制方法的第一流程图。
图6是示出本公开的一实施方式中的作业机械的控制方法的第二流程图。
具体实施方式
以下，基于附图对本公开的实施方式进行说明。
在说明书以及附图中，对于相同的构成要素或者对应的构成要素标注相同的附图标记，并省略重复的说明。另外，在附图中，为了便于说明，也存在省略或简化结构的情况。
在本公开中，作为作业机械而列举液压挖掘机为例进行说明，但除了液压挖掘机以外，只要是具有铲斗的作业机械，均能够应用本公开。本公开例如也能够应用于起重机、非由液压驱动的超大型的绳索挖掘机、由电动马达驱动的超大型电气式挖掘机等。在以下的说明中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”是以就坐于驾驶室2a内的驾驶席2b的操作员为基准的方向。
<作业机械的结构>
图1是概要示出作为本公开的一实施方式的作业机械的一例的液压挖掘机的结构的侧视图。如图1所示，本实施方式的液压挖掘机100主要具有行驶体1、回转体2、以及工作装置3。由行驶体1和回转体2构成作业机械主体。
行驶体1具有左右一对的履带装置1a。该左右一对的履带装置1a分别具有履带。通过驱动左右一对的履带驱动而液压挖掘机100自行。
回转体2以回转自如的方式设置于行驶体1。该回转体2主要具有驾驶室(cap)2a、驾驶席2b、发动机室2c、以及配重2d。驾驶室2a配置于回转体2的例如前方左侧(车辆前侧)。在驾驶室2a的内部空间配置有用于供操作员就坐的驾驶席2b。
发动机室2c以及配重2d分别相对于驾驶室2a而配置于回转体2的后方侧(车辆后侧)。发动机室2c收纳有发动机单元(发动机、排气处理构造体等)。发动机室2c的上方被发动机罩覆盖。配重2d配置于发动机室2c的后方。
工作装置3在回转体2的前方侧且驾驶室2a的例如右侧被支承。工作装置3具有例如动臂3a、斗杆3b、铲斗3c、动臂缸4a、斗杆缸4b、铲斗缸4c等。动臂3a的基端部通过动臂脚销5a而以能够旋转的方式连结于回转体2。另外，斗杆3b的基端部通过动臂前端销5b而以能够旋转的方式连结于动臂3a的前端部。铲斗3c通过销5c而以能够旋转的方式连结于斗杆3b的前端部。
动臂3a能够被动臂缸4a驱动。通过该驱动，动臂3a能够以动臂脚销5a为中心而相对于回转体2向上下方向转动。斗杆3b能够被斗杆缸4b驱动。通过该驱动，斗杆3b能够以动臂前端销5b为中心而相对于动臂3a向上下方向转动。铲斗3c能够被铲斗缸4c驱动。通过该驱动，铲斗3c能够以销5c为中心而相对于斗杆3b向上下方向转动。能够像这样驱动工作装置3。
工作装置3具有铲斗连杆3d。铲斗连杆3d具有第一连杆构件3da以及第二连杆构件3db。第一连杆构件3da的前端与第二连杆构件3db的前端经由铲斗缸顶销3dc而以能够相对旋转的方式连结。铲斗缸顶销3dc连结于铲斗缸4c的前端。因此，第一连杆构件3da以及第二连杆构件3db与铲斗缸4c销连结。
第一连杆构件3da的基端通过第一连杆销3dd而以能够旋转的方式连结于斗杆3b。第二连杆构件3db的基端通过第二连杆销3de而以能够旋转的方式连结于铲斗3c的根部部分的托架。
在动臂缸4a的头侧安装有压力传感器6a。压力传感器6a能够检测动臂缸4a的缸顶侧油室40A内的工作油的压力(顶压)。在动臂缸4a的底侧安装有压力传感器6b。压力传感器6b能够检测动臂缸4a的缸底侧油室40B内的工作油的压力(底压)。
在动臂缸4a、斗杆缸4b以及铲斗缸4c分别安装有行程传感器(检测部)7a、7b、7c。
能够根据动臂缸4a中的缸杆4ab相对于缸4aa的位移量来计算动臂角θb。另外，能够根据斗杆缸4b中的缸杆的位移量来计算斗杆角θa。另外，能够根据铲斗缸4c中的缸杆的位移量来计算铲斗角θk。
另外，也可以在动臂脚销5a、动臂前端销5b以及销5c各自的周围安装有电位计9a、9b、9c。能够根据电位计9a的测定值来计算动臂角θb。另外，能够根据电位计9b的测定值来计算斗杆角θa。另外，能够根据电位计9c的测定值来计算铲斗角θk。
另外，也可以在回转体2、动臂3a、斗杆3b以及第一连杆构件3da分别安装有IMU(Inertial Measurement Unit：惯性计测装置)8a、8b、8c、8d。IMU8a计测前后方向、左右方向以及上下方向上的回转体2的加速度、以及绕前后方向、左右方向以及上下方向的回转体2的角速度。IMU8b、8c、8d分别计测前后方向、左右方向以及上下方向上的动臂3a、斗杆3b、铲斗3c的加速度、以及绕前后方向、左右方向以及上下方向的动臂3a、斗杆3b、铲斗3c的角速度。
动臂角θb、斗杆角θa、铲斗角θk也可以分别由IMU8b、8c、8d计算。能够根据动臂角θb、斗杆角θa、铲斗角θk、动臂长度、斗杆长度等而知晓工作装置的姿态。
液压挖掘机100具有计测装置10、接收部11、以及回转角度检测传感器13。计测装置10是三维距离传感器，用于计测被装入机械50的高度。计测装置10可以是例如立体相机等摄像装置，也可以是LIDAR(Laser Imaging Detection And Ranging)。
接收部11接收来自被装入机械50的发送部的信号。接收部11所接收的信号中包含被装入机械50的高度信息。回转角度检测传感器13检测回转体2相对于行驶体1的相对回转角度。回转角度检测传感器13例如是设置于摇摆马达的传感器、检测摇摆机构的齿的传感器、或者IMU8a。
<作业机械的包含待机状态在内的动作>
接下来，使用图2对作业机械的包含待机状态在内的动作进行说明。
图2是示出作为本公开的一实施方式中的作业机械的液压挖掘机正等待被装入机械进入的状态(待机状态)的图。需要说明的是，被装入机械50是例如自卸车，但并不限定于此，只要能够装载砂土等货物且能够行驶即可。被装入机械50例如是自卸车、自走式粉碎机、带式输送机式机械等单体、或者是它们任意的组合。
如图2所示，作为作业机械的液压挖掘机100通过挖掘而将砂土等货物铲入铲斗3c内。液压挖掘机100在挖掘后进行提升回转，由此液压挖掘机100的铲斗3c到达向被装入机械50进行装入的装入设定位置。
在铲斗3c位于设定高度的状态下，液压挖掘机100待机至被装入机械50进入装入场地。该待机状态下的铲斗3c的设定高度可以是预先确定的恒定的高度。
另外，待机状态下的铲斗3c的设定高度可以是基于通过液压挖掘机100与被装入机械50之间的车间通信得到的被装入机械50的高度所计算出的高度。另外，待机状态下的铲斗3c的设定高度也可以是基于液压挖掘机100计测(拍摄或者测定)出的被装入机械50的高度所计算出的高度。
在本实施方式的液压挖掘机100中，如上所述，待机状态下的铲斗3c的设定高度基于通过车间通信等得到的被装入机械50的高度来计算。由此，能够针对每个被装入机械50而使铲斗3c在适当的设定高度待机，从而可避免铲斗3c与被装入机械50干涉。
另外，在待机状态下，铲斗3c由于铲斗3c的自重以及铲斗3c内的货物的重量而自然下降。若在待机状态下铲斗3c自然下降，则有可能铲斗3c与进入装入场地的被装入机械50干涉。
在本实施方式的液压挖掘机100中，检测铲斗3c的自然下降。在该自然下降量为规定值以上的情况下，对工作装置3进行控制以使得铲斗3c上升。由此，可避免处于待机状态的铲斗3c与被装入机械50干涉。
在被装入机械50进入装入场地时，铲斗3c内的货物从铲斗3c内排出并装入被装入机械50。在排出铲斗3c内的货物后，液压挖掘机100进行降下回转，从而液压挖掘机100的铲斗3c到达下次挖掘位置。在铲斗3c到达了下次挖掘位置后，进行下次的挖掘。之后，重复与上述同样的动作。
在通过重复上述动作而在被装入机械50的载货台装满货物时，被装入机械50从装入场地行驶至货物的排出场所。
由上述的挖掘、提升回转、待机、货物的排出、以及降下回转构成的一系列动作可以在自动控制模式下以无需操作员的操作的方式进行。另外，上述的一系列动作也可以通过操作员的操作来进行。
<作业机械的液压回路和操作装置>
接下来，使用图3对作业机械的液压回路和操作装置进行说明。
图3是示出图1所示的作业机械的液压回路和操作装置的框图。如图3所示，发动机42是例如柴油发动机。通过对向发动机42喷射的燃料的喷射量进行控制来对发动机42的输出进行控制。
液压泵43与发动机42连结。发动机42的旋转驱动力传递给液压泵43，由此来驱动液压泵43。液压泵43是具有例如斜板、并通过变更斜板的倾转角来使排出容量变化的可变容量型的液压泵。
从液压泵43排出的油的一部分作为工作油供给给主阀41。另外，从液压泵43排出的油的其余部分被自身压力减压阀45减压至恒定的压力，并作为先导用而被供给。被自身压力减压阀45减压至恒定的压力的油经由EPC(Electromagnetic Proportional Control)阀46向主阀41供给。
EPC阀46接受来自控制器20的电流指令。EPC阀46产生对应于电流指令的电流值的先导压。EPC阀46利用先导压来驱动主阀41的滑阀。
在主阀41连接有作为液压致动器的动臂缸4a、斗杆缸4b、铲斗缸4c、以及回转马达44。回转马达44使回转体2相对于行驶体1相对旋转。主阀41的滑阀沿轴向移动，由此调整针对液压致动器4a、4b、4c、44中的每个的工作油的供给量。由此，对工作装置3的动作以及回转体2的回转进行控制。
需要说明的是，在本例中，将为了使液压致动器4a、4b、4c、44工作而向该液压致动器4a、4b、4c、44供给的油称作工作油。另外，将为了使主阀41工作而向主阀41供给的油称作先导油。另外，将先导油的压力称作PPC压(先导液压)。
液压泵43可以是如上述那样送出工作油和先导油这两方的泵。另外，液压泵43也可以单独地具有送出工作油的液压泵(主液压泵)、以及送出先导油的液压泵(先导液压泵)。
在液压挖掘机100处于自动控制模式的状态的情况下，在没有来自操作装置25的操作指令的状态下根据来自控制器20的指令来对EPC阀46进行控制，由此对针对液压致动器4a、4b、4c、44中的每个的工作油的供给量进行调整。由此，在液压挖掘机100处于自动控制模式的状态的情况下，在没有来自操作装置25的操作指令的状态下，进行由上述的挖掘、提升回转、待机、货物的排出、以及降下回转构成的一系列动作。
另一当面，在液压挖掘机100不处于自动控制模式的状态的情况下，根据基于来自操作装置25的操作指令的来自控制器20的指令来对EPC阀46进行控制。由此，基于操作装置25的操作，进行由上述的挖掘、提升回转、待机、货物的排出、以及降下回转构成的一系列动作。
操作装置25配置于驾驶室2a(图1)内。操作装置25由操作员操作。操作装置25接受驱动工作装置3的操作员操作。另外，操作装置25接受使回转体2回转的操作员操作。
操作装置25具有第一操作杆25R以及第二操作杆25L。第一操作杆25R例如配置于驾驶席2b(图1)的右侧。第二操作杆25L例如配置于驾驶席2b的左侧。对于第一操作杆25R以及第二操作杆25L而言，前后左右的动作对应于2轴的动作。
通过第一操作杆25R对例如动臂3a以及铲斗3c进行操作。第一操作杆25R的前后方向的操作与例如动臂3a的操作相对应，对应于前后方向的操作而执行动臂3a上升的动作以及动臂3a下降的动作。第一操作杆25R的左右方向的操作与例如铲斗3c的操作相对应，对应于左右方向的操作而执行铲斗3c向上下方向的动作。
通过第二操作杆25L对例如斗杆3b以及回转体2进行操作。第二操作杆25L的前后方向的操作与例如斗杆3b的操作相对应，对应于前后方向的操作而执行斗杆3b向上下方向的动作。第二操作杆25L的左右方向的操作与例如回转体2的回转相对应，对应于左右方向的操作而执行回转体2的右回转动作以及左回转动作。
需要说明的是，也可以是，第一操作杆25R的左右方向的操作与动臂3a的操作相对应，第一操作杆25R的前后方向的操作与铲斗3c的操作相对应。另外也可以是，第二操作杆25L的前后方向的操作与回转体2的操作相对应，第二操作杆25L的左右方向的操作与斗杆3b的操作相对应。
操作装置25输出对应于操作员操作的操作信号。基于从操作装置25输出的操作信号，通过操作量传感器26来检测操作量。操作量传感器26例如是电位计、霍尔元件等。将由操作量传感器26检测到的操作量的信号输入控制器20。控制器20如上述那样基于来自操作装置25的操作指令来控制EPC阀46。
通过操作装置25的操作来进行调整、并通过操作量传感器26来检测的操作量相当于本实施方式中的操作指令值。
在本例中，操作装置25是例如电气方式的操作装置，但也可以是先导液压方式的操作装置。在操作装置25为先导液压方式的情况下，操作装置25的操作量由例如检测油的压力的压力传感器来检测。
<控制器20内的功能块>
接下来，使用图4对图3所示的控制器20内的功能块进行说明。
图4是示出图3所示的控制器内地功能块的图。如图4所示，控制器20具有存储部23、操作指令值取得部31、负载值计算部32、回转角度取得部33、工作装置姿态检测部34、待机状态判断部35、铲斗高度检测部36、自然下降量计算部37、自然下降量判断部38、以及铲斗高度调整指令部39。
在存储部23中存储有待机状态下的铲斗3c的设定高度、自然下降量的阈值、附加高度等。这些存储信息可以在液压挖掘机100的出厂时预先存储于存储部23，或者也可以在出厂后存储于存储部23。
操作指令值取得部31从操作量传感器26取得操作装置25中的操作量的信号以作为操作指令值。操作指令值取得部31将所取得的操作指令值向待机状态判断部35输出。
负载值计算部32从负载值检测传感器12取得为了计算铲斗3c内的负载值所需的信息的信号。负载值计算部32基于所取得的信息来计算铲斗3c内的负载值。负载值计算部32将所计算出的负载值向待机状态判断部35输出。
需要说明的是，负载值检测传感器12检测为了计算铲斗3c内的负载值所需的信息。铲斗3c内的负载值例如根据围绕动臂脚销5a的动臂3a、斗杆3b、铲斗3c的各力矩的相互平衡来计算。在该负载值的计算中，使用从动臂脚销5a到动臂3a的重心为止的距离、从动臂脚销5a到斗杆3b的重心为止的距离、从动臂脚销5a到铲斗3c的重心为止的距离、动臂3a的重量、斗杆3b的重量、铲斗3c的重量、动臂缸4a的头压及底压等。因而，用于取得上述距离的行程传感器7a～7c(或者电位计9a～9c、IMU8a～8c)、测定动臂缸4a的头压和底压的压力传感器6a、6b等相当于负载值检测传感器12。
回转角度取得部33从回转角度检测传感器13取得回转体2相对于行驶体1的回转角度的检测信号。回转角度取得部33将所取得的回转角度的检测信号向待机状态判断部35输出。
工作装置姿态检测部34从工作装置姿态检测传感器14取得为了求出工作装置3的姿态所需的信息的信号。工作装置姿态检测部34基于所取得的信息来检测工作装置3的姿态。工作装置姿态检测部34将所检测到的工作装置3的姿态的信息向待机状态判断部35输出。
需要说明的是工作装置姿态检测传感器14检测为了求出工作装置3的姿态所需的信息。工作装置3的姿态例如根据行程传感器7a～7c(或者电位计9a～9c、IMU8a～8c)等来求出。因此，例如行程传感器7a～7c(或者电位计9a～9c，IMU8a～8c)相当于工作装置姿态检测传感器14。另外，工作装置姿态检测传感器14也可以是视觉传感器(立体相机、3D扫描仪)等。
待机状态判断部35判断液压挖掘机100是否处于待机状态。待机状态是指液压挖掘机100停止动作并待机直至被装入机械50进入装入场地为止的状态。
待机状态判断部35例如根据通过液压挖掘机100进行提升回转而铲斗3c到达了目标铲斗排出位置的情况而判断为成为待机状态。
提升回转的判断能够通过检测在铲斗3c铲有货物的状态下回转体2正相对于行驶体1回转来进行。因此，待机状态判断部35能够根据来自负载值计算部32的负载值信息、来自回转角度取得部33的回转角度信息等来判断液压挖掘机100是否正进行提升回转。
铲斗3c已到达目标铲斗排出位置的判断能够通过检测工作装置3的姿态、回转体2相对于行驶体1的回转角度等来进行。因此，待机状态判断部35能够根据来自工作装置姿态检测部34的工作装置3的姿态信息、来自回转角度取得部33的回转角度信息等，判断铲斗3c是否到达目标铲斗排出位置。
待机状态判断部35也可以在待机状态的判断时对液压挖掘机100正停止的情况进行判断。在液压挖掘机100不处于自动控制模式的情况下，液压挖掘机100是否正停止能够通过检测操作装置25的第一操作杆25R以及第二操作杆25L是否处于中立状态来进行。因此，待机状态判断部35能够根据来自操作指令值取得部31的操作指令值信息等，对液压挖掘机100正停止的情况进行判断。另外，液压挖掘机100的停止例如也可以通过搭载于主阀的各轴的滑阀行程传感器中的滑阀行程量的计测值进入滑阀不灵敏区来判断。另外，液压挖掘机100的停止例如还可以根据能够从MS(Mechatro Smart)缸以及IMU取得的各轴缸速度信息以及回转速度信息来判断。
在待机状态判断部35判断为液压挖掘机100处于待机状态的情况下，将该判断信号输出给铲斗高度检测部36。
铲斗高度检测部36在从待机状态判断部35接受到待机状态的信号时，基于来自工作装置姿态检测传感器14的信息来检测铲斗3c的当前高度。铲斗高度检测部36将所检测到的铲斗3c的当前高度的信号向自然下降量计算部37输出。
自然下降量计算部37基于从铲斗高度检测部36取得的当前高度以及存储于存储部23的待机状态下的铲斗3c的设定高度，计算待机状态下的铲斗3c的自然下降量。具体地说，通过从铲斗3c的设定高度减去铲斗3c的当前高度来计算自然下降量((设定高度)-(当前高度))。
另外，例如也能够通过将迁移至待机状态的瞬间的铲斗3c的高度、姿态信息存储保持于例如存储部23，之后从该存储保持的铲斗3c的高度减去当前的铲斗地高度，由此来计算自然下降量。
自然下降量计算部37将如上述那样计算出的自然下降量的信号向自然下降量判断部38输出。
自然下降量判断部38对从自然下降量计算部37取得的自然下降量与存储于存储部23的自然下降量的阈值进行对比。自然下降量判断部38判断待机状态下的铲斗3c的自然下降量是否超过上述阈值。
自然下降量计算部37在上述判断的结果、即判断为自然下降量超过了阈值的情况下，将该判断信号向铲斗高度调整指令部39输出。
铲斗高度调整指令部39基于自然下降量判断部38的判断信号，对工作装置3的液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制。具体地说，在自然下降量判断部38判断为自然下降量超过了阈值的情况下，铲斗高度调整指令部39对液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制，以使得铲斗3c上升与自然下降量的高度相应的量。
在工作装置3的驱动控制时，例如也可以以缸4a～4c的各缸长恢复自然下降之前的缸4a～4c的各缸长的方式对工作装置3进行驱动控制。另外，在工作装置3的驱动控制时，例如也可以进行与铲斗3c自然下降的高度相应的量的单独的动臂抬起动作。另外，在工作装置3的驱动控制时，例如还可以以动臂3a、斗杆3b、铲斗3c分别恢复自然下降前的工作装置角度的方式进行驱动。
通过以上方式来检测铲斗3c的自然下降，并在自然下降量为规定值以上的情况下，对工作装置3进行控制以使铲斗3c上升。
控制器20具有被装入机械高度检测部21、以及铲斗设定高度决定部22。被装入机械高度检测部21取得来自计测装置10或者接收部11的信息，并检测被装入机械50的高度。如上所述，计测装置10是三维距离传感器，例如是立体相机等摄像装置或者LIDAR。在计测装置10为立体相机的情况下，计测装置10拍摄被装入机械50的图像。在计测装置10为LIDAR的情况下，计测装置10向被装入机械50照射脉冲状地发光的激光，并对其散射光进行测定。被装入机械50的高度也可以通过UWB(Ultra Wide Band)测位来检测。计测装置10所计测(拍摄或者测定)到的信息向被装入机械高度检测部21输出。
接收部11如上述那样接收来自被装入机械50的发送部53的信号。通过在接收部11与发送部53之间进行直接通信，从而在液压挖掘机100与被装入机械50之间进行车间通信。
另外，也可以经由管理装置60(例如管理服务器)在接收部11与发送部53之间进行通信。在该情况下，接收部11与管理装置60之间的通信、以及发送部53与管理装置60之间的通信分别经由未图示的接入点以无线方式来进行。
在接收部11所接收的信号中包含被装入机械50的高度信息。被装入机械50的高度信息例如存储于被装入机械50的存储部52。另外，在接收部11所接收的信号中包含配置有被装入机械50的地面(装入场地处的地面)的高度信息。配置有被装入机械50的地面的高度例如从被装入机械50的GNSS(Global Navigation Satellite Systems)用的天线51取得。接收部11所接收到的信号向被装入机械高度检测部21输出。
被装入机械高度检测部21基于从计测装置10或者接收部11取得的信息来检测被装入机械50的高度。被装入机械高度检测部21将所检测到的被装入机械50的高度的信号向铲斗设定高度决定部22输出。
铲斗设定高度决定部22取得被装入机械50的高度，并基于该被装入机械50的高度来计算铲斗3c的设定高度H2。如图2所示，铲斗3c的设定高度H2是在被装入机械50的高度H1上追加作为余量的附加高度HA而得的高度((被装入机械50的高度H1)+(附加高度HA))。附加高度HA存储于存储部23。
铲斗设定高度决定部22将所计算出的设定高度的信号向铲斗高度调整指令部39输出。
铲斗高度调整指令部39基于从铲斗设定高度决定部22取得的设定高度的信号，对工作装置3的液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制。具体地说，铲斗高度调整指令部39对液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制，以使得铲斗3c成为设定高度。
如上所述，能够将待机状态下的铲斗3c的设定高度H2设为基于通过液压挖掘机100与被装入机械50之间通信所得到的被装入机械50的高度而计算出的高度。另外，能够将待机状态下的铲斗3c的设定高度H2设为基于液压挖掘机100所计测(拍摄或者测定)到的被装入机械50的高度而计算出的高度。
另外，铲斗设定高度决定部22也可以将所计算出的设定高度H2的信号向自然下降量计算部37输出。在该情况下，自然下降量计算部37也可以计算从铲斗高度检测部36取得的当前高度与从铲斗设定高度决定部22取得的设定高度H2之差即自然下降量((设定高度)-(当前高度))。自然下降量计算部37将自然下降量与存储于存储部23的阈值进行对比，判断待机状态下的铲斗3c的自然下降量是否超过了阈值。也可以基于该判断结果，与上述同样地，铲斗高度调整指令部39对工作装置3的液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制。具体地说，在自然下降量计算部37判断为自然下降量超过了阈值的情况下，铲斗高度调整指令部39对液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制，以使得铲斗3c上升与自然下降量的高度相应的量。
如上所述，控制器20检测液压挖掘机100等待被装入机械50进入的待机状态下的铲斗3c的自然下降量，并基于该自然下降量对工作装置3进行控制以使得铲斗3c上升。
另外，控制器20根据通过工作装置姿态检测传感器14(检测部)检测到的铲斗3c的当前高度、以及待机状态下的铲斗3c的设定高度H2来检测铲斗3c的自然下降量。
另外，控制器20对工作装置3进行控制，以使得铲斗3c上升与自然下降量的高度相应的量。
另外，控制器20基于通过高度取得部(接收部11、计测装置10)取得的被装入机械50的高度H1(图2)的信息来对工作装置3进行控制，以使得将铲斗3c的高度调整至设定高度H2(图2)。
控制器20例如是计算机、服务器、便携式终端等，也可以是CPU(CentralProcessing Unit)。控制器20可以搭载于液压挖掘机100，也可以设置于远离液压挖掘机100的远程地点。
管理装置60可以经由网络与远程驾驶室70连接。远程驾驶室70也可以不经由管理装置60而经由与上述接入点不同的接入点与液压挖掘机无线连接。可以通过该无线连接，通过远程驾驶室70对液压挖掘机100进行远程操作。需要说明的是，远程驾驶室70设置于远离作业现场的地点。
管理装置60也可以从液压挖掘机100以及远程驾驶室70接收被装入机械50的控制信号，并将该控制信号发送给无人行驶的被装入机械50。作为从液压挖掘机100以及远程驾驶室70向被装入机械50发送的控制信号的例子，可举出进入指示信号、出发指示信号。进入指示信号是向被装入机械50知识进入装入场地的信号。出发指示信号是向被装入机械50指示由于装入结束而从装入场地出发的离开装入场地的信号。
<作业机械的控制方法>
接下来，使用图5，对铲斗3c在待机状态下自然下降了的情况下使铲斗3c上升的控制进行说明。
图5是示出本公开的一实施方式中的作业机械的控制方法的第一流程图。如图5所示，首先，判断液压挖掘机100是否处于被装入机械50的待机状态(步骤S1)。液压挖掘机100是否处于待机状态的判断基于来自图4所示的操作量传感器26、负载值检测传感器12、回转角度检测传感器13、工作装置姿态检测传感器14等的信息来进行。
在判断为液压挖掘机100不处于待机状态的情况下，继续进行液压挖掘机100是否成为待机状态的判断(步骤S1：图5)。
另一方面，在判断为液压挖掘机100处于待机状态的情况下，检测铲斗3c的自然下降量(步骤S2：图5)。如图4所示，铲斗3c的自然下降量由自然下降量计算部37来计算。自然下降量计算部37根据由铲斗高度检测部36检测到的铲斗3c的当前高度与待机状态下的设定高度之差((设定高度)-(当前高度))来计算自然下降量。
作为该设定高度，使用如图4所示那样存储于存储部23的设定高度。另外，作为该设定高度，也可以使用在铲斗设定高度决定部中计算出的设定高度。具体地说，也可以使用基于通过发送部53与接收部11之间的车间通信所得到的被装入机械50的高度的设定高度。另外，作为该设定高度，还可以使用基于液压挖掘机100的计测装置10计测(拍摄或者测定)到的被装入机械50的高度的设定高度。
在检测到铲斗3c的自然下降量之后，判断该自然下降量是否超过阈值(步骤S3：图5)。如图4所示，自然下降量是否超过阈值的判断由自然下降量判断部38来进行。在通过自然下降量判断部38判断为自然下降量未超过阈值的情况下，继续检测自然下降量(步骤S2)。
另一方面，在通过自然下降量判断部38判断为自然下降量超过阈值的情况下，对工作装置3进行控制以使得铲斗3c的高度上升(步骤S4：图5)。如图4所示，铲斗3c的高度控制由铲斗高度调整指令部39来进行。铲斗高度调整指令部39基于自然下降量判断部38的判断信号来对工作装置3的液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制。由此，以铲斗3c的高度上升的方式进行控制。具体地说，在通过自然下降量计算部37判断为自然下降量超过了阈值的情况下，铲斗高度调整指令部39对液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制，以使得铲斗3c上升与自然下降量的高度相应的量。
之后，判断被装入机械50向装入场地的进入是否结束(步骤S5)。在判断为被装入机械50向装入场地的进入未结束的情况下，继续进行自然下降量的检测(步骤S2)。
另一方面，在判断为被装入机械50向装入场地的进入已结束的情况下，将铲斗3c内的货物向被装入机械50的载货台排出(步骤S6)。之后，液压挖掘机100进行降下回转以进行下次的挖掘、或者结束挖掘。
如上所述，在待机状态下铲斗3c自然下降了的情况下，进行使铲斗3c上升的控制。
接下来，使用图6对将待机状态下的铲斗3c的高度调整为设定高度的控制进行说明。
图6是示出本公开的一实施方式中的作业机械的控制方法的第二流程图。如图6所示，液压挖掘机100取得被装入机械50的高度信息(步骤S11)。如图4所示，被装入机械50的高度信息由被装入机械高度检测部21基于计测装置10计测(拍摄或者测定)到的信息以及接收部11接收到的信息中的至少一个信息来检测。
在检测被装入机械50的高度时，参照配置有被装入机械50的地面(装入场地处的地面)的高度信息。配置有被装入机械50的地面的高度由被装入机械50的GNSS用的天线51取得，并通过发送部53向液压挖掘机100的接收部发送。
基于上述所取得被装入机械50的高度信息，来决定液压挖掘机100向被装入机械50装入货物时的铲斗3c的设定高度(步骤S12：图6)。如图4所示，在铲斗设定高度决定部22中，通过在被装入机械50的高度上追加作为余量的附加高度来决定铲斗3c的设定高度。
对铲斗3c的高度位置进行调整，以使得铲斗3c成为上述设定高度(步骤S13：图6)。如图4所示，铲斗3c的高度位置的调整由铲斗高度调整指令部39基于从铲斗设定高度决定部22取得的设定高度的信号对工作装置3的液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制来进行。具体地说，铲斗高度调整指令部39对液压致动器4a、4b、4c进行驱动控制，以使得铲斗3c成为设定高度。
如上述那样进行将待机状态下的铲斗3c的高度调整为设定高度的控制。
在图5所示的自然下降量的检测(步骤S2)中，在根据铲斗3c的当前高度与待机状态下的设定高度之差来求出自然下降量时，作为设定高度也可以使用在图6的步骤S12中决定的铲斗3c的设定高度。
<作用效果>
接下来，对本实施方式的作用效果进行说明。
在本实施方式中，在如图2所示那样液压挖掘机100等待被装入机械50进入的待机状态下，如图4所示那样控制器20检测铲斗3c的自然下降量，并基于自然下降量对工作装置3进行控制以使得铲斗3c上升。因此，可避免在被装入机械50进入装入场地时铲斗3c与被装入机械50干涉。
另外，基于自然下降量使铲斗3c上升。因此可抑制伴随自然下降而铲斗3c的角度向排土方向变化，从而可抑制伴随该铲斗3c的角度的变化而货物从铲斗3c内洒落。
另外，根据本实施方式，如图4所示，液压挖掘机100具有检测待机状态下的铲斗3c的当前高度的工作装置姿态检测传感器14(检测部)。控制器20根据由工作装置姿态检测传感器14检测到的铲斗3c的当前高度、以及待机状态下的铲斗3c的设定高度来检测铲斗3c的自然下降量。由此，能够检测在待机状态下由于铲斗3c的自重以及铲斗3c内的负载而铲斗3c下降了的高度量。
另外，根据本实施方式，如图4所示，控制器20对工作装置进行控制以使得铲斗3c上升与自然下降量的高度相应的量。由此，能够以将铲斗3c维持于设定高度的方式进行控制。
另外，根据本实施方式，如图4所示，液压挖掘机100具有基于从被装入机械50发送来的信息以及对被装入机械50进行计测而得信息中的至少一个信息来取得被装入机械50的高度信息的被装入机械高度检测部21(高度取得部)。控制器20基于由被装入机械高度检测部21取得的被装入机械50的高度信息对工作装置3进行控制，以将铲斗3c的高度调整为上述设定高度。由此，能够检测每个被装入机械50的高度。因此即使在不同的被装入机械50进入装入场地的情况下，也能够可靠地避免铲斗3c与被装入机械50干涉。另外，即使铲斗3c没有自然下降，也能够在被装入机械50进入装入场地时看起来与铲斗3c要发生干涉时对铲斗3c的高度进行调整。由此，能够减少如下那样的风险：由于例如地形识别的计测误差、工作装置控制的停止误差等影响而无法使铲斗3c采取正确地目标待机姿态，从而在被装入机械50的进入时铲斗3c发生干涉。
另外，根据本实施方式，如图4所示，液压挖掘机100具有接收从被装入机械50发送来的信息的接收部11。由此，能够进行液压挖掘机100与被装入机械50之间的车间通信，从而液压挖掘机100能够取得被装入机械50所具有的信息(例如该被装入机械50的高度信息)。由此，能够针对多个被装入机械50中的每个来将铲斗3c调整至适当的高度。因而，即使在不同的被装入机械50进入装入场地的情况下，也能够可靠地避免铲斗3c与被装入机械50干涉。
另外，根据本实施方式，如图4所示，液压挖掘机100具有对被装入机械50进行计测的计测装置10。能够通过该计测装置10，针对每个被装入机械50而取得其高度。由此，能够针对多个被装入机械50中的每个将铲斗3c调整至适当的高度。因而，即使在不同的被装入机械50进入装入场地的情况下，也能够可靠地避免铲斗3c与被装入机械50干涉。
另外，根据本实施方式，如图4所示，被装入机械50具有将由液压挖掘机100的被装入机械高度检测部21(高度取得部)取得的被装入机械50的高度信息向液压挖掘机100发送的发送部53。由此，能够进行液压挖掘机100与被装入机械50之间的车间通信，从而液压挖掘机100能够取得被装入机械50所具有的被装入机械50的高度信息。
应认为本次公开的实施方式在所有方面均是例示性的而非限制性的。本发明的范围并非由上述的说明而是由技术方案所表示，并旨在包含与技术方案均等的意思及范围内的所有变更。
附图标记说明：
1...行驶体；1a...履带装置；2...回转体；2a...驾驶室；2b...驾驶席；2c...发动机室；2d...配重；3...工作装置；3a...动臂；3b...斗杆；3c...铲斗；3d...铲斗连杆；3da...第一连杆构件；3db...第二连杆构件；3dc...铲斗缸顶销；3dd...第一连杆销；3de...第二连杆销；4a...动臂缸；4a...液压致动器；4aa...缸；4ab...缸杆；4b...斗杆缸；4c...铲斗缸；5a...动臂脚销；5b...动臂前端销；5c...销；6a、6b...压力传感器；7a、7c...行程传感器；9a、9b、9c...电位计；10...计测装置；11...接收部；12...负载值检测传感器；13...回转角度检测传感器；14...工作装置姿态检测传感器；20...控制器；21...被装入机械高度检测部；22...铲斗设定高度决定部；23、52...存储部；25...操作装置；25L...第二操作杆；25R...第一操作杆；26...操作量传感器；31...操作指令值取得部；32...负载值计算部；33...回转角度取得部；34...工作装置姿态检测部；35...待机状态判断部；36...铲斗高度检测部；37...自然下降量计算部；38...自然下降量判断部；39...铲斗高度调整指令部；41...主阀；42...发动机；43...液压泵；44...回转马达；45...自身压力减压阀；46...EPC阀；50...被装入机械；51...天线；53...发送部；60...管理装置；70...远程驾驶室；100...液压挖掘机。

Claims (11)

1.一种作业机械，其向被装入机械装入货物，其中，
所述作业机械具备：
工作装置，其具有铲斗；以及
控制器，其检测所述作业机械等待所述被装入机械进入的待机状态下的所述铲斗的自然下降量，并基于所述自然下降量以所述铲斗上升的方式对所述工作装置进行控制。
2.根据权利要求1所述的作业机械，其中，
所述作业机械还具备检测部，所述检测部检测所述待机状态下的所述铲斗的当前高度，
所述控制器根据由所述检测部检测到的所述铲斗的所述当前高度以及所述待机状态下的所述铲斗的设定高度，检测所述铲斗的所述自然下降量。
3.根据权利要求2所述的作业机械，其中，
所述控制器以所述铲斗上升与所述自然下降量的高度相应的量的方式对所述工作装置进行控制。
4.根据权利要求2或3所述的作业机械，其中，
所述作业机械还具备高度取得部，所述高度取得部基于从所述被装入机械发送来的信息以及对所述被装入机械进行计测而得的信息中的至少一个信息，取得所述被装入机械的高度信息，
所述控制器基于由所述高度取得部取得的所述被装入机械的所述高度信息，以将所述铲斗的高度调整至所述设定高度的方式对所述工作装置进行控制。
5.根据权利要求4所述的作业机械，其中，
所述作业机械还具备接收部，所述接收部接收从所述被装入机械发送来的信息。
6.根据权利要求4或5所述的作业机械，其中，
所述作业机械还具备计测装置，所述计测装置对所述被装入机械进行计测。
7.一种作业机械，其向被装入机械装入货物，其中，
所述作业机械具备：
工作装置，其具有铲斗；
高度取得部，其基于从所述被装入机械发送来的信息以及对所述被装入机械进行计测而得的信息中的至少一个信息，取得所述被装入机械的高度信息；以及
控制器，其基于通过所述高度取得部取得的所述被装入机械的所述高度信息，决定所述作业机械向所述被装入机械装入货物时的所述铲斗的设定高度，并以成为所决定的所述铲斗的所述设定高度的方式对所述工作装置进行控制。
8.一种系统，其中，
所述系统具有：
权利要求4至6中任一项所述的作业机械；以及
发送部，其将通过所述作业机械的所述高度取得部取得的所述被装入机械的所述高度信息向所述作业机械发送。
9.一种作业机械的控制方法，所述作业机械具有包括铲斗的工作装置，并向被装入机械装入货物，其中，
所述作业机械的控制方法包括如下步骤：
检测所述作业机械等待所述被装入机械进入的待机状态下的所述铲斗的自然下降量；以及
基于所检测到的所述自然下降量，以所述铲斗上升的方式对所述工作装置进行控制。
10.根据权利要求9所述的作业机械的控制方法，其中，
所述作业机械的控制方法还包括如下步骤：
基于从所述被装入机械发送来的信息以及对所述被装入机械进行计测而得的信息中的至少一个信息，取得所述被装入机械的高度信息；以及
基于所取得的所述被装入机械的所述高度信息，对所述铲斗的高度进行调整。
11.一种作业机械的控制方法，所述作业机械具有包括铲斗的工作装置，并向被装入机械装入货物，其中，
所述作业机械的控制方法包括如下步骤：
基于从所述被装入机械发送来的信息以及对所述被装入机械进行计测而得的信息中的至少一个信息，取得所述被装入机械的高度信息；
基于所取得的所述被装入机械的所述高度信息，决定所述作业机械向所述被装入机械装入货物时的所述铲斗的设定高度；以及
以成为所决定的所述铲斗的所述设定高度的方式对所述工作装置进行控制。
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