CN114144555B - 挖土机及挖土机的显示装置 - Google Patents
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Abstract
挖土机(100)具有:下部行走体(1);上部回转体(3),可回转地搭载于下部行走体(1);挖掘附件(AT),安装于上部回转体(3);以及作为姿势检测装置的动臂角度传感器(S1)、斗杆角度传感器(S2)及铲斗角度传感器(S3)等,检测挖掘附件(AT)的姿势。挖土机(100)构成为利用由姿势检测装置的输出导出的与铲斗(6)的铲尖的位置相关的信息来生成假想面(VS)。
Description
技术领域
本发明涉及一种作为挖掘机的挖土机。
背景技术
以往,已知一种具有限制回转动作的功能的反铲挖土机(参考专利文献1)。该反铲挖土机构成为在回转部进入预先设定的回转禁止范围内时停止回转动作。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2019-39182号公报
发明内容
发明要解决的课题
即使在回转部进入回转禁止范围内时,上述反铲挖土机也不会停止行走动作及铲斗张开/回收动作等回转动作以外的动作。不仅如此,为了实现这种功能,操作者还需要在反铲挖土机的周围设定如回转禁止范围那样的动作禁止范围,并且若其设定作业复杂,则有可能会犹豫利用这种功能。
因此,期待提供一种能够容易地生成可用于各种用途的假想面的挖土机。
用于解决课题的手段
本发明的实施方式所涉及的挖土机具有:下部行走体;上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;附件,安装于所述上部回转体;及姿势检测装置,检测所述附件的姿势,所述挖土机利用由所述姿势检测装置的输出导出的与所述附件的规定部位的位置相关的信息来生成假想面。
发明效果
根据上述方案,提供一种能够容易地生成可用于各种用途的假想面的挖土机。
附图说明
图1A是挖土机的侧视图。
图1B是挖土机的俯视图。
图1C是挖土机的侧视图。
图1D是挖土机的俯视图。
图2A是表示构成挖土机的各部的位置关系的图。
图2B是表示构成挖土机的各部的位置关系的图。
图3A是表示进行挖掘作业的作业现场的图。
图3B是表示进行挖掘作业的作业现场的图。
图4A是显示于显示装置的画面上的图像的例子。
图4B是显示于显示装置的画面上的图像的例子。
图5是表示搭载于挖土机的液压系统的结构例的图。
图6A是将图5所示的液压系统的一部分抽出的图。
图6B是将图5所示的液压系统的一部分抽出的图。
图6C是将图5所示的液压系统的一部分抽出的图。
图6D是将图5所示的液压系统的一部分抽出的图。
图7是表示搭载于挖土机的控制器的结构例的图。
图8是表示进行装载作业的作业现场的图。
图9是显示于显示装置的画面上的图像的例子。
图10A是表示进行解体作业的作业现场的图。
图10B是表示进行解体作业的作业现场的图。
图11是表示控制器的另一结构例的图。
具体实施方式
首先,参考图1A~图1D对作为本发明的实施方式所涉及的挖掘机的挖土机100进行说明。图1A及图1C是挖土机100的侧视图,图1B及图1D是挖土机100的俯视图。若去除参考符号及辅助线,则图1A为与图1C相同的图,若去除参考符号及辅助线,则图1B为与图1D相同的图。
在本实施方式中,挖土机100搭载有液压促动器。液压促动器包括左行走用液压马达2ML、右行走用液压马达2MR、回转用液压马达2A、动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9。
挖土机100的下部行走体1包括履带1C。履带1C由搭载于下部行走体1的行走用液压马达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由左行走用液压马达2ML驱动,右履带1CR由右行走用液压马达2MR驱动。
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由搭载于上部回转体3的回转用液压马达2A驱动。但是,回转用液压马达2A也可以是作为电动促动器的回转用电动发电机。
上部回转体3上安装有动臂4。动臂4的前端安装有斗杆5,斗杆5的前端安装有作为端接附件的铲斗6。动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附件的一例的挖掘附件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4被上部回转体3可转动地支承。并且,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β1。动臂角度β1例如为自将动臂4降低到最低位置的状态起的上升角度。因此,动臂角度β1在将动臂4提升到最高位置时变最大。
斗杆5被动臂4可转动地支承。并且,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β2。斗杆角度β2例如为自最大限度地收回斗杆5的状态起的张开角度。因此,斗杆角度β2在最大限度地张开斗杆5时变最大。
铲斗6被斗杆5可转动地支承。并且,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β3。铲斗角度β3为自最大限度地收回铲斗6的状态起的张开角度。因此,铲斗角度β3在最大限度地张开铲斗6时变最大。
在图1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和陀螺仪传感器的组合构成。但是,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中的至少一个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的行程传感器,也可以为旋转编码器、电位差计或惯性测量装置等。这也同样地适用于斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3。
上部回转体3上设置有作为驾驶舱的驾驶室10,且搭载有发动机11等动力源。并且,上部回转体3上安装有物体检测装置70、摄像装置80、机身倾斜度传感器S4及回转角速度传感器S5等。驾驶室10的内部设置有操作装置26、控制器30、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中安装有挖掘附件AT的一侧设为前侧,将安装有配重的一侧设为后侧。
图1C及图1D所示的物体检测装置70为周围监视装置(空间识别装置)的一例,其构成为检测存在于挖土机100的周围的物体。物体例如为人、动物、车辆、施工机械、建筑物、壁、围栏或坑等。物体检测装置70例如为摄像机、超声波传感器、毫米波雷达、立体摄像机、LIDAR、距离图像传感器或红外线传感器等。在本实施方式中,物体检测装置70包括安装于上部回转体3的上表面后端的LIDAR即后置传感器70B及后部上侧传感器70UB、安装于驾驶室10的上表面前端的LIDAR即前置传感器70F及前部上侧传感器70UF、安装于上部回转体3的上表面左端的LIDAR即左侧传感器70L及左上侧传感器70UL以及安装于上部回转体3的上表面右端的LIDAR即右侧传感器70R及右上侧传感器70UR。
后置传感器70B构成为检测存在于挖土机100的后侧且斜下方的物体。后部上侧传感器70UB构成为检测存在于挖土机100的后侧且斜上方的物体。前置传感器70F构成为检测存在于挖土机100的前侧且斜下方的物体。前部上侧传感器70UF构成为检测存在于挖土机100的前侧且斜上方的物体。左侧传感器70L构成为检测存在于挖土机100的左侧且斜下方的物体。左上侧传感器70UL构成为检测存在于挖土机100的左侧且斜上方的物体。右侧传感器70R构成为检测存在于挖土机100的右侧且斜下方的物体。右上侧传感器70UR构成为检测存在于挖土机100的右侧且斜上方的物体。
物体检测装置70也可以构成为检测设定于挖土机100周围的规定区域内的规定物体。即,物体检测装置70也可以构成为能够识别物体的种类。例如,物体检测装置70也可以构成为能够区分人及人以外的物体。物体检测装置70也可以构成为计算至由物体检测装置70或挖土机100识别出的物体为止的距离。
然后,在促动器动作之前通过空间识别装置(物体检测装置70)判断出在距挖土机100规定距离的范围(规定范围)内存在人的情况下,即使已输出动作指令,控制器30也可以使促动器无法动作或使其成为低速状态。促动器例如为液压促动器或电动促动器等。液压促动器例如为动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9等。
具体而言,在判断出在规定范围内存在人的情况下,控制器30通过使配置于先导回路的切换阀(门锁阀等)成为锁定状态,能够使促动器无法动作。在电动式操作杆的情况下,控制器30通过使从控制器30向操作用控制阀的信号无效,能够使促动器无法动作。在使促动器成为低速状态的情况下,控制器30例如减小从控制器30向操作用控制阀的信号即可。如此,在判断出在规定范围内存在人的情况下,即使已生成动作指令,控制器30也不驱动促动器或低速驱动促动器。进而,在操作者正在操作操作杆时判断出在规定范围内存在人的情况下,控制器30可以与操作者的操作无关地停止或放慢促动器的动作。具体而言,在判断出在规定范围内存在人的情况下,控制器30通过使配置于先导回路的切换阀(门锁阀等)成为锁定状态来停止促动器。在使用操作用控制阀的情况下,控制器30通过使向操作用控制阀的信号无效或向操作用控制阀输出减速指令,能够使促动器无法动作或使其成为低速状态。另外,操作用控制阀构成为,输出与来自控制器30的控制指令对应的先导压,并使该先导压作用于控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口。并且,在由物体检测装置70检测出的物体为自卸车的情况下,控制器30无需执行停止控制。此时,控制器30可以控制促动器的动作,以避免检测出的自卸车与挖土机100接触。如此,控制器30可以根据检测出的物体的种类适当地控制促动器的动作。
摄像装置80为周围监视装置(空间识别装置)的另一例,其拍摄挖土机100的周围。在本实施方式中,摄像装置80包括安装于上部回转体3的上表面后端的后置摄像机80B及后部上侧摄像机80UB、安装于驾驶室10的上表面前端的前置摄像机80F及前部上侧摄像机80UF、安装于上部回转体3的上表面左端的左侧摄像机80L及左上侧摄像机80UL以及安装于上部回转体3的上表面右端的右侧摄像机80R及右上侧摄像机80UR。
后置摄像机80B构成为拍摄挖土机100的后侧且斜下方。后部上侧摄像机80UB构成为拍摄挖土机100的后侧且斜上方。前置摄像机80F构成为拍摄挖土机100的前侧且斜下方。前部上侧摄像机80UF构成为拍摄挖土机100的前侧且斜上方。左侧摄像机80L构成为拍摄挖土机100的左侧且斜下方。左上侧摄像机80UL构成为拍摄挖土机100的左侧且斜上方。右侧摄像机80R构成为拍摄挖土机100的右侧且斜下方。右上侧摄像机80UR构成为拍摄挖土机100的右侧且斜上方。
具体而言,如图1A所示,后置摄像机80B构成为表示光轴的假想线即虚线M1相对于与回转轴K垂直的假想平面(图1A的例子中为假想水平面)形成角度(俯角)φ1。后部上侧摄像机80UB构成为表示光轴的假想线即虚线M2相对于与回转轴K垂直的假想平面形成角度(仰角)φ2。前置摄像机80F构成为表示光轴的假想线即虚线M3相对于与回转轴K垂直的假想平面形成角度(俯角)φ3。前部上侧摄像机80UF构成为表示光轴的假想线即虚线M4相对于与回转轴K垂直的假想平面形成角度(仰角)φ4。尽管未图示,但左侧摄像机80L及右侧摄像机80R也同样地构成为各光轴相对于与回转轴K垂直的假想平面形成俯角,左上侧摄像机80UL及右上侧摄像机80UR也同样地构成为各光轴相对于与回转轴K垂直的假想平面形成仰角。
在图1C中,区域R1表示前置摄像机80F的监视范围(摄像范围)和前部上侧摄像机80UF的摄像范围重叠的部分,区域R2表示后置摄像机80B的摄像范围和后部上侧摄像机80UB的摄像范围重叠的部分。即,后置摄像机80B及后部上侧摄像机80UB以彼此的摄像范围在上下方向上局部重叠的方式配置,前置摄像机80F及前部上侧摄像机80UF以彼此的摄像范围在上下方向上局部重叠的方式配置。并且,尽管省略图示,但左侧摄像机80L及左上侧摄像机80UL也以彼此的摄像范围在上下方向上局部重叠的方式配置,右侧摄像机80R及右上侧摄像机80UR也以彼此的摄像范围在上下方向上局部重叠的方式配置。
如图1C所示,后置摄像机80B构成为表示摄像范围的下侧的边界的假想线即虚线L1相对于与回转轴K垂直的假想平面(图1C的例子中为假想水平面)形成角度(俯角)θ1。后部上侧摄像机80UB构成为表示摄像范围的上侧的边界的假想线即虚线L2相对于与回转轴K垂直的假想平面形成角度(仰角)θ2。前置摄像机80F构成为表示摄像范围的下侧边界的假想线即虚线L3相对于与回转轴K垂直的假想平面形成角度(俯角)θ3。前部上侧摄像机80UF构成为表示摄像范围的上侧的边界的假想线即虚线L4相对于与回转轴K垂直的假想平面形成角度(仰角)θ4。角度(俯角)θ1及角度(俯角)θ3优选为55度以上。在图1C中,角度(俯角)θ1约为70度,角度(俯角)θ3约为65度。角度(仰角)θ2及角度(仰角)θ4优选为90度以上,更优选为135度以上,进一步优选为180度。在图1C中,角度(仰角)θ2约为115度,角度(仰角)θ4约为115度。尽管未图示,但左侧摄像机80L及右侧摄像机80R也同样地构成为各摄像范围的下侧的边界相对于与回转轴K垂直的假想平面形成55度以上的俯角,左上侧摄像机80UL及右上侧摄像机80UR也同样地构成为各摄像范围的上侧的边界相对于与回转轴K垂直的假想平面形成90度以上的仰角。
因此,挖土机100能够通过前部上侧摄像机80UF来检测存在于驾驶室10上方的空间内的物体。并且,挖土机100能够通过后部上侧摄像机80UB来检测存在于发动机罩上方的空间内的物体。并且,挖土机100能够通过左上侧摄像机80UL及右上侧摄像机80UR来检测存在于上部回转体3上方的空间内的物体。如此,挖土机100能够通过后部上侧摄像机80UB、前部上侧摄像机80UF、左上侧摄像机80UL及右上侧摄像机80UR来检测存在于挖土机100上方的空间内的物体。
在图1D中,区域R3表示前置摄像机80F的摄像范围和前部上侧摄像机80UF的摄像范围重叠的部分,区域R4表示左侧摄像机80L的摄像范围和后置摄像机80B的摄像范围重叠的部分,区域R5表示后置摄像机80B的摄像范围和右侧摄像机80R的摄像范围重叠的部分,区域R6表示右侧摄像机80R的摄像范围和前置摄像机80F的摄像范围重叠的部分。即,前置摄像机80F及左侧摄像机80L以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置,左侧摄像机80L及后置摄像机80B也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置,后置摄像机80B及右侧摄像机80R也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置,右侧摄像机80R及前置摄像机80F也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置。并且,尽管省略图示,但前部上侧摄像机80UF及左上侧摄像机80UL也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置,左上侧摄像机80UL及后部上侧摄像机80UB也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置,后部上侧摄像机80UB及右上侧摄像机80UR也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置,右上侧摄像机80UR及前部上侧摄像机80UF也以彼此的摄像范围在左右方向上局部重叠的方式配置。
根据这种配置,前部上侧摄像机80UF例如能够拍摄将动臂4提升到最高位置时动臂4的前端所处的空间及在其周围的空间内存在的物体。因此,控制器30例如能够通过利用前部上侧摄像机80UF拍摄到的图像来防止动臂4的前端与架设在挖土机100上空的电线接触。
前部上侧摄像机80UF可以以如下方式安装于驾驶室10:即使在将动臂4提升到最高位置的姿势即动臂上限姿势下转动斗杆5及铲斗6中的至少一个,斗杆5及铲斗6也进入前部上侧摄像机80UF的摄像范围内。此时,在动臂上限姿势下,即使斗杆5及铲斗6中的至少一个被最大限度张开,控制器30也能够判定周围的物体是否有可能会与挖掘附件AT接触。
物体检测装置70也可以与摄像装置80相同地配置。即,后置传感器70B及后部上侧传感器70UB也可以以彼此的监视范围(检测范围)在上下方向上局部重叠的方式配置,前置传感器70F及前部上侧传感器70UF也可以以彼此的检测范围在上下方向上局部重叠的方式配置,左侧传感器70L及左上侧传感器70UL也可以以彼此的检测范围在上下方向上局部重叠的方式配置,右侧传感器70R及右上侧传感器70UR也可以以彼此的检测范围在上下方向上局部重叠的方式配置。
前置传感器70F及左侧传感器70L也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置,左侧传感器70L及后置传感器70B也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置,后置传感器70B及右侧传感器70R也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置,右侧传感器70R及前置传感器70F也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置。
前部上侧传感器70UF及左上侧传感器70UL也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置,左上侧传感器70UL及后部上侧传感器70UB也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置,后部上侧传感器70UB及右上侧传感器70UR也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置,右上侧传感器70UR及前部上侧传感器70UF也可以以彼此的检测范围在左右方向上局部重叠的方式配置。
后置传感器70B、前置传感器70F、左侧传感器70L及右侧传感器70R也可以构成为各光轴相对于与回转轴K垂直的假想平面形成俯角,后部上侧传感器70UB、前部上侧传感器70UF、左上侧传感器70UL及右上侧传感器70UR也可以构成为各光轴相对于与回转轴K垂直的假想平面形成仰角。
后置传感器70B、前置传感器70F、左侧传感器70L及右侧传感器70R也可以构成为各检测范围的下侧的边界相对于与回转轴K垂直的假想平面形成俯角,后部上侧传感器70UB、前部上侧传感器70UF、左上侧传感器70UL及右上侧传感器70UR也可以构成为各检测范围的上侧的边界相对于与回转轴K垂直的假想平面形成仰角。
在本实施方式中,后置摄像机80B与后置传感器70B相邻地配置,前置摄像机80F与前置传感器70F相邻地配置,左侧摄像机80L与左侧传感器70L相邻地配置,且右侧摄像机80R与右侧传感器70R相邻地配置。并且,后部上侧摄像机80UB与后部上侧传感器70UB相邻地配置,前部上侧摄像机80UF与前部上侧传感器70UF相邻地配置,左上侧摄像机80UL与左上侧传感器70UL相邻地配置,且右上侧摄像机80UR与右上侧传感器70UR相邻地配置。
在本实施方式中,如图1D所示,物体检测装置70及摄像装置80均以在俯视下不从上部回转体3的轮廓突出的方式安装于上部回转体3。但是,物体检测装置70及摄像装置80中的至少一个也可以以在俯视下从上部回转体3的轮廓突出的方式安装于上部回转体3。
后部上侧摄像机80UB可以省略,也可以与后置摄像机80B合并。与后部上侧摄像机80UB集成后的后置摄像机80B可以构成为能够覆盖包括后部上侧摄像机80UB所覆盖的摄像范围的较宽的摄像范围。这也同样地适用于前部上侧摄像机80UF,左上侧摄像机80UL及右上侧摄像机80UR。并且,后部上侧传感器70UB可以省略,也可以与后置传感器70B合并。这也同样地适用于前部上侧传感器70UF、左上侧传感器70UL及右上侧传感器70UR。并且,后部上侧摄像机80UB、前部上侧摄像机80UF、左上侧摄像机80UL及右上侧摄像机80UR中的至少两个也可以集成为一个或多个全球摄像机或半球摄像机。
摄像装置80拍摄到的图像显示于显示装置D1。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D1。俯瞰图像例如通过合成分别由后置摄像机80B、左侧摄像机80L及右侧摄像机80R输出的图像来生成。
机身倾斜度传感器S4检测上部回转体3相对于规定平面的倾斜度。在本实施方式中,机身倾斜度传感器S4为检测上部回转体3相对于假想水平面绕前后轴的倾角及绕左右轴的倾角的加速度传感器。上部回转体3的前后轴及左右轴例如彼此正交且通过挖土机100的回转轴上的一点即挖土机中心点。
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,回转角速度传感器S5为陀螺仪传感器。回转角速度传感器S5也可以为旋转变压器或旋转编码器等。回转角速度传感器S5也可以检测回转速度。回转速度可以由回转角速度计算。
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、机身倾斜度传感器S4及回转角速度传感器S5分别还称为姿势检测装置。
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为安装有作为输入装置50(参考图7。)的触控面板的触摸屏。但是,显示装置D1也可以为与输入装置50分离的显示器。此时,输入装置50可以为触控板或开关面板等。声音输出装置D2为输出声音的装置。操作装置26为操作者用于操作促动器的装置。促动器包括液压促动器及电动促动器中的至少一个。
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。并且,控制器30从非易失性存储装置读出与各功能对应的程序并将其加载到易失性存储装置中,并使CPU执行对应的处理。各功能例如包括引导(guide)操作者对挖土机100进行的手动操作的设备引导功能及自动支援操作者对挖土机100进行的手动操作的设备控制功能。
接着,参考图2A及图2B对控制器30识别挖土机100的姿势的功能进行说明。图2A及图2B是表示构成挖土机100的各部的位置关系的图。具体而言,图2A是挖土机100的侧视图,图2B是挖土机100的俯视图。图2A中,为了明确起见,在省略了挖土机100的主要构成要件中挖掘附件AT以外的构成要件的图示的基础上,以简化的模型示出了挖掘附件AT。
如图2A所示,动臂4构成为相对于上部回转体3以与Y轴平行的摆动轴J为中心而上下摆动。动臂4的前端安装有斗杆5。斗杆5的前端安装有铲斗6。位于用点P1表示的位置的上部回转体3和动臂4的连结部上安装有动臂角度传感器S1。位于用点P2表示的位置的动臂4和斗杆5的连结部上安装有斗杆角度传感器S2。位于用点P3表示的位置的斗杆5和铲斗6的连结部上安装有铲斗角度传感器S3。点P4表示铲斗6的前端(铲尖)的位置,点P5表示前置传感器70F的位置。
动臂角度传感器S1测定动臂4的长度方向与基准水平面之间的角度即动臂角度β1。基准水平面例如可以为挖土机100的接地面。斗杆角度传感器S2测定动臂4的长度方向与斗杆5的长度方向之间的角度即斗杆角度β2。铲斗角度传感器S3测定斗杆5的长度方向与铲斗6的长度方向之间的角度即铲斗角度β3。动臂4的长度方向表示在与摆动轴J垂直的基准垂直面内(XZ面内)通过点P1和点P2的直线的方向。斗杆5的长度方向表示在基准垂直面内通过点P2和点P3的直线的方向。铲斗6的长度方向表示在基准垂直面内通过点P3和点P4的直线的方向。摆动轴J配置于与回转轴K(Z轴)相间的位置。但是,摆动轴J也可以配置成回转轴K和摆动轴J相交。
并且,如图2B所示,上部回转体3构成为相对于下部行走体1以构成Z轴的回转轴K为中心左右进行回转。上部回转体3上安装有机身倾斜度传感器S4及回转角速度传感器S5。
机身倾斜度传感器S4测定上部回转体3的左右轴(Y轴)与基准水平面之间的角度及上部回转体3的前后轴(X轴)与基准水平面之间的角度。回转角速度传感器S5测定下部行走体1的长度方向与上部回转体3的前后轴(X轴)之间的角度α。下部行走体1的长度方向表示履带1C的延伸方向。
控制器30例如能够根据机身倾斜度传感器S4及回转角速度传感器S5各自的输出来导出点P1相对于原点O的相对位置。这是因为,点P1固定地配置于上部回转体3上。原点O例如为基准水平面与Z轴的交点。并且,控制器30能够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各自的输出来导出点P2~点P4分别相对于点P1的相对位置。同样地,控制器30能够导出铲斗6的背面的端部等挖掘附件AT的任意部位相对于点P1的相对位置。
由图2A所示的虚线连接的点P1’~点P4’对应于上部回转体3向右回转且改变了挖掘附件AT的姿势时的点P1~点P4。同样地,由图2A所示的单点划线连接的点P1”~点P4”对应于上部回转体3进一步向右回转且进一步改变了挖掘附件AT的姿势时的点P1~点P4。即,点P1’及点P1”表示上部回转体3和动臂4的连结部的位置,点P2’及点P2”表示动臂4和斗杆5的连结部的位置,点P3’及点P3”表示斗杆5和铲斗6的连结部的位置,点P4’及点P4”表示铲斗6的前端(铲尖)的位置。并且,由图2A中的点图案表示的区域表示由点P4、点P4’及点P4”划定的假想面VS(后述)。
并且,控制器30能够根据点P1相对于原点O的相对位置来导出点P5相对于原点O的相对位置。这是因为,前置传感器70F固定于驾驶室10的上表面。即,这是因为,即使进行了挖掘附件AT的动作及上部回转体3的回转,点P1与点P5之间的相对位置关系也不会发生变化。
并且,控制器30能够根据点P5相对于原点O的相对位置来导出位于挖土机的周围的物体相对于原点O的相对位置。这是因为,前置传感器70F构成为导出点P5至物体的各点为止的距离及方向。即,这是因为,能够导出物体相对于点P5的相对位置。
如此,控制器30能够根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机身倾斜度传感器S4、回转角速度传感器S5及物体检测装置70的输出来导出挖掘附件AT的姿势、挖掘附件AT的规定(例如,铲斗6的铲尖)的位置及位于挖土机100的周围的物体的位置等。
接着,参考图3A、图3B、图4A及图4B对控制器30限制挖土机100的动作的功能(以下,称为“限制功能”。)的一例进行说明。图3A及图3B为位于车道DW上的挖土机100的立体图。车道DW和人行道SW由围栏FS定界。图4A及图4B中示出设定进入禁止区域时显示于显示装置D1的画面上的图像的例子。进入禁止区域为禁止挖土机100进入的区域。
挖土机100的位置(坐标)例如根据搭载于上部回转体3的侧位装置(例如,GNSS接收机)的输出来导出。该坐标例如为施工计画图中使用的基准坐标系中的坐标。施工计画图为以电子文件的形式制作的与施工计画相关的图。基准坐标系例如为世界测地系统。世界测地系统为以地球的重心为原点、以格林威治子午线与赤道的交点的方向为X轴、以东经90度的方向为Y轴且以北极的方向为Z轴的三维正交XYZ坐标系。
并且,控制器30还能够计算由物体检测装置70检测到的各物体(例如,成为通过物体检测装置70检测的检测对象的物体即各对象物)的基准坐标系中的坐标,因此还能够掌握障碍物等各物体与挖土机100之间的位置关系。因此,控制器30还能够将各物体(各对象物)的位置与施工计划图建立关联。并且,控制器30不仅能够在施工计画图中识别目标施工面(例如,成为挖掘对象的地面或施工完成时的地面),而且还能够识别各对象物相对于目标施工面的位置关系。由此,在显示施工计划图时,控制器30不仅能够显示目标施工面,而且还能够显示各物体相对于目标施工面的位置。
挖土机100的操作者能够在这种作业现场划定进入禁止区域。操作者例如能够通过操纵挖掘附件AT而利用挖掘附件AT的规定部位(例如,铲斗6的铲尖)确定三维空间(实际空间)内的三个假想点VP来划定假想面VS。此时,操作者能够以假想水平面与假想面VS之间的角度成为所期望的角度的方式划定假想面VS。例如,操作者能够划定沿着坡面的假想面等倾斜地穿过实际空间的假想面VS。并且,操作者能够利用一个或多个假想面VS来划定进入禁止区域。挖掘附件AT的规定部位例如可以为铲斗6的铲尖的中央部、右端部、或左端部等,也可以为铲斗6的背面的中央部、右端部、或左端部等。并且,三个假想点VP也可以由挖土机100的规定部位确定,而不是由挖掘附件AT的规定部位确定。此时,规定部位可以为上部回转体3的规定部位(例如,配重的最后端等)。
操作者例如通过在操纵挖掘附件AT而将铲斗6的铲尖定位到所期望的位置时按下安装于作为操作装置26之一的操作杆的前端的决定按钮来确定实际空间内的假想点VP。在图3A所示的例子中,假想点VP包括第1假想点VP1、第2假想点VP2及第3假想点VP3。
具体而言,控制器30存储按下决定按钮时的铲斗6的铲尖的三维坐标作为第1假想点VP1的三维坐标。这也同样地适用于第2假想点VP2及第3假想点VP3。并且,控制器30能够在存储了三个假想点VP时导出包括三个假想点VP的假想面VS,并将假想面VS显示于显示装置D1的画面上。如图2A及图2B所示,铲斗6的铲尖的三维坐标根据姿势检测装置的输出来导出。
图3A中示出确定了三个假想点VP时的实际空间内的假想面VS。假想点VP及假想面VS实际上是看不见的。图4A中示出显示于显示装置D1的画面上的假想面VS的图像G1。显示于显示装置D1的画面上的图像包括叠加于前置摄像装置80F拍摄到的图像GF上来显示的假想面VS的图像G1和三个假想点VP的图像G2。图像G2包括第1假想点VP1的图像G21、第2假想点VP2的图像G22及第3假想点VP3的图像G23。
挖土机100的操作者通过视觉辨认显示于显示装置D1的画面上的假想面VS的图像G1,能够识别在实际空间内看不见的假想面VS的位置。
挖土机100的操作者可以经由输入装置50来变更与假想面VS相关的信息。与假想面VS相关的信息包括假想面VS的位置、大小、形状及斜率等。斜率为相对于假想水平面的斜率或相对于假想铅垂面的斜率等。操作者例如能够通过对触控面板的触控操作来变更与假想面VS相关的信息。操作者例如可以通过利用放大操作放大图像G1的尺寸来放大实际空间内的假想面VS的尺寸,也可以通过利用缩小操作缩小图像G1的尺寸来缩小实际空间内的假想面VS的尺寸。或者,操作者可以通过利用滑动操作或拖动操作使图像G1平行移动而使实际空间内的假想面VS平行移动。或者,在假想面VS并非铅垂但接近铅垂的情况下,操作者可以通过触控面板的规定位置的敲击操作或双击操作使假想面VS变得铅垂。或者,在假想面VS并非水平但接近水平的情况下,操作者可以通过触控面板的规定位置的敲击操作或双击操作使假想面VS变得水平。或者,操作者可以通过利用其他多点触控操作执行图像G1的旋转、倾斜或变形等来实现实际空间内的假想面VS的旋转、倾斜或变形等。
或者,操作者可以通过利用拖动操作使图像G2平行移动而使图像G1变形,进而使实际空间内的假想面VS变形。
图3B中示出通过触控操作变更后的假想面VSA。假想面VSA实际上是看不见的。图4B中示出显示于显示装置D1的画面上的假想面VSA的图像GA。显示于显示装置D1的画面上的图像包括叠加于前置摄像装置80F拍摄到的图像GF上来显示的假想面VSA的图像GA。
如图4A所示,挖土机100的操作者通过在接触第1假想点VP1的图像G21之后向箭头AR1所示的方向进行拖动操作使图像G21移动至点TP1,能够降低假想面VS的图像G1的左上角。然后,操作者通过向箭头AR2所示的方向进行轻拂操作,能够使图像G1的左端移动至左侧。在本实施方式中,假想面VS的图像G1的左端通过轻拂操作而向左侧无限远处移动。
并且,如图4A所示,挖土机100的操作者通过在接触第2假想点VP2的图像G22之后向箭头AR3所示的方向进行轻拂操作,能够使图像G1的下端移动至下侧。在本实施方式中,假想面VS的图像G1的下端通过轻拂操作而向下方无限远处移动。
并且,如图4A所示,挖土机100的操作者通过在接触第3假想点VP3的图像G23之后向箭头AR4所示的方向进行拖动操作使图像G23移动至点TP2,能够降低假想面VS的图像G1的右上角。然后,操作者通过向箭头AR5所示的方向进行轻拂操作,能够使图像G1的右端移动至右侧。在本实施方式中,假想面VS的图像G1的右端通过轻拂操作而向右侧无限远处移动。
通过如上所述的触控操作,挖土机100的操作者能够将图3A所示的假想面VS变更为图3B所示的假想面VSA。假想面VSA划定了用于防止挖土机100从车道DW侧接触围栏FS的进入禁止区域。
该进入禁止区域对应于围栏FS所占的空间。并且,该进入禁止区域具有与围栏FS的高度几乎相同的高度,因此挖土机100的操作者例如能够使铲斗6越过围栏FS移动至人行道SW侧。
假想面VSA可以通过触控操作等调节成具有与围栏FS的厚度对应的厚度。此时,由假想面VSA划定的进入禁止区域能够防止铲斗6从人行道SW侧靠近围栏FS而与之接触。
另外,在图3B所示的例子中,通过触控操作变更后的假想面VSA以沿着围栏FS的延伸方向无限延伸的假想面的形式生成,但也可以以具有有限的长度的假想面的形式生成。并且,假想面VSA的尺寸变更为大于假想面VS,但尺寸也可以变更为小于假想面VS。
并且,在图3B所示的例子中,挖土机100的操作者未对电线杆及悬挂于电线杆之间的电线设定进入禁止区域,但也可以与针对围栏FS的进入禁止区域相同地对电线杆及电线分别设定进入禁止区域。
控制器30构成为控制促动器的动作以使挖土机100不穿过假想面VSA。具体而言,控制器30构成为,仿佛实际的屏障存在于假想面VSA的位置那样识别周围的环境,并控制挖土机100的动作,以使挖土机100不与该(不存在的)屏障接触。在这方面,假想面VSA能够发挥防止位于越过假想面VSA的一侧的物体与挖土机100接触的假想屏障的功能。
控制器30例如可以在回转动作中假想面VSA与机身的一部分(例如,配重)之间的距离小于规定值的情况下放慢或停止上部回转体3的回转动作。或者,控制器30例如可以在动臂降低动作中假想面VSA与机身的一部分(例如,动臂4的前端部)之间的距离小于规定值的情况下放慢或停止动臂降低动作。并且,控制器30可以在假想面VSA与机身的一部分之间的距离小于规定值的情况下输出警报。警报可以为视觉警报,也可以为听觉警报。
通过该结构,控制器30能够在挖土机100的动作中防止机身的一部分进入进入禁止区域内。
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。图5中分别用双重线、实线、虚线及点线示出了机械动力传递系统、工作油管路、先导管路及电控系统。
图5的液压系统主要包括发动机11、调节器13、主泵14、先导泵15、控制阀单元17、操作装置26、吐出压力传感器28、操作压力传感器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经由中间旁通管路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动作的柴油发动机。发动机11的输出轴与主泵14及先导泵15的输入轴连结。
主泵14经由工作油管路向控制阀单元17供给工作油。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构成为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,也可以省略先导泵15。此时,先导泵15所担负的功能可以通过主泵14来实现。即,除向控制阀单元17供给工作油的功能以外,主泵14还可以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。
控制阀单元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,控制阀单元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。控制阀单元17能够通过控制阀171~176向一个或多个液压促动器选择性地供给主泵14吐出的工作油。控制阀171~176控制从主泵14流向液压促动器的工作油的流量及从液压促动器流向工作油罐的工作油的流量。液压促动器包括动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走用液压马达2ML、右行走用液压马达2MR及回转用液压马达2A。
操作装置26为操作者用于操作促动器的装置。促动器包括液压促动器及电动促动器中的至少一个。在本实施方式中,操作装置26经由先导管路向控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口供给先导泵15吐出的工作油。向各先导端口供给的工作油的压力(先导压)为对应于与各液压促动器对应的操作装置26的操作方向及操作量的压力。但是,操作装置26也可以为电控式,而不是如上所述的先导压式。此时,控制阀单元17内的控制阀可以为电磁螺线管式滑阀。
吐出压力传感器28检测主泵14的吐出压力。在本实施方式中,吐出压力传感器28对控制器30输出检测出的值。
操作压力传感器29检测操作者对操作装置26进行的操作的内容。在本实施方式中,操作压力传感器29以压力(操作压力)形式检测与各促动器对应的操作装置26的杆或踏板的操作方向及操作量,并对控制器30输出检测出的值。操作装置26的操作内容也可以使用操作压力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。并且,左主泵14L使工作油经由左中间旁通管路40L或左并联管路42L循环至工作油罐,右主泵14R使工作油经由右中间旁通管路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单元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单元17内的控制阀172、174、175R及176R的工作油管路。
控制阀171是为了向左行走用液压马达2ML供给左主泵14L吐出的工作油且向工作油罐排出左行走用液压马达2ML吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀172是为了向右行走用液压马达2MR供给右主泵14R吐出的工作油且向工作油罐排出右行走用液压马达2MR吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀173是为了向回转用液压马达2A供给左主泵14L吐出的工作油且向工作油罐排出回转用液压马达2A吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀174是为了向铲斗缸9供给右主泵14R吐出的工作油且向工作油罐排出铲斗缸9内的工作油而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀175L是为了向动臂缸7供给左主泵14L吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀。控制阀175R是为了向动臂缸7供给右主泵14R吐出的工作油且向工作油罐排出动臂缸7内的工作油而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀176L是为了向斗杆缸8供给左主泵14L吐出的工作油且向工作油罐排出斗杆缸8内的工作油而切换工作油的流动的滑阀。
控制阀176R是为了向斗杆缸8供给右主泵14R吐出的工作油且向工作油罐排出斗杆缸8内的工作油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并联的工作油管路。在通过左中间旁通管路40L的工作油的流动被控制阀171、173、175L中的某一个限制或切断的情况下,左并联管路42L能够向更靠下游的控制阀供给工作油。右并联管路42R为与右中间旁通管路40R并联的工作油管路。在通过右中间旁通管路40R的工作油的流动被控制阀172、174、175R中的某一个限制或切断的情况下,右并联管路42R能够向更靠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的吐出压力调节左主泵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的吐出压力的增大调节左主泵14L的斜板偏转角来减小吐出量。这也同样地适用于右调节器13R。这是为了使由吐出压力和吐出量的乘积表示的主泵14的吸收马力不超过发动机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用于回转操作及斗杆5的操作。若向前后方向进行操作,则左操作杆26L利用先导泵15吐出的工作油,将与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀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吐出的工作油,将与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀173的先导端口。
具体而言,在向斗杆收回方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀176L的右侧先导端口,且将工作油导入到控制阀176R的左侧先导端口。并且,在向斗杆张开方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀176L的左侧先导端口,且将工作油导入到控制阀176R的右侧先导端口。并且,在向左回转方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀173的左侧先导端口,在向右回转方向进行了操作的情况下,左操作杆26L将工作油导入到控制阀173的右侧先导端口。
右操作杆26R用于动臂4的操作及铲斗6的操作。若向前后方向进行操作,则右操作杆26R利用先导泵15吐出的工作油,将与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀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吐出的工作油,将与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀174的先导端口。
具体而言,在向动臂降低方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀175R的左侧先导端口。并且,在向动臂提升方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀175L的右侧先导端口,且将工作油导入到控制阀175R的左侧先导端口。并且,在向铲斗收回方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀174的右侧先导端口,在向铲斗张开方向进行了操作的情况下,右操作杆26R将工作油导入到控制阀174的左侧先导端口。
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。也可以构成为与左行走踏板联动。若向前后方向进行操作,则左行走杆26DL利用先导泵15吐出的工作油,将与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀171的先导端口。右行走杆26DR用于右履带1CR的操作。也可以构成为与右行走踏板联动。若向前后方向进行操作,则右行走杆26DR利用先导泵15吐出的工作油,将与杆操作量对应的控制压力导入到控制阀172的先导端口。
吐出压力传感器28包括吐出压力传感器28L及吐出压力传感器28R。吐出压力传感器28L检测左主泵14L的吐出压力,并对控制器30输出检测出的值。这也同样地适用于吐出压力传感器28R。
操作压力传感器29包括操作压力传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR。操作压力传感器29LA以压力形式检测操作者在前后方向上对左操作杆26L进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。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,操作压力传感器29LB以压力形式检测操作者在左右方向上对左操作杆26L进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。操作压力传感器29RA以压力形式检测操作者在前后方向上对右操作杆26R进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。操作压力传感器29RB以压力形式检测操作者在左右方向上对右操作杆26R进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。操作压力传感器29DL以压力形式检测操作者在前后方向上对左行走杆26DL进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。操作压力传感器29DR以压力形式检测操作者在前后方向上对右行走杆26DR进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。
控制器30接收操作压力传感器29的输出,并根据需要对调节器13输出控制指令,改变主泵14的吐出量。并且,控制器30接收设置于节流器18的上游的控制压力传感器19的输出,并根据需要对调节器13输出控制指令,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,控制压力传感器19包括左控制压力传感器19L及右控制压力传感器19R。
在左中间旁通管路40L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吐出的工作油的流动被左节流器18L限制。并且,左节流器18L产生用于控制左调节器13L的控制压力。左控制压力传感器19L为用于检测该控制压力的传感器,其对控制器30输出检测出的值。控制器30通过根据该控制压力调节左主泵14L的斜板偏转角来控制左主泵14L的吐出量。该控制压力越大,控制器30越减小左主泵14L的吐出量,该控制压力越小,控制器30越增大左主泵14L的吐出量。右主泵14R的吐出量也同样地受控制。
具体而言,如图5所示,在挖土机100中的液压促动器均未被操作的待机状态的情况下,左主泵14L吐出的工作油通过左中间旁通管路40L而到达左节流器18L。并且,左主泵14L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力增大。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量减小至允许最小吐出量,从而抑制所吐出的工作油通过左中间旁通管路40L时的压力损耗(泵送损耗)。另一方面,在操作了某一液压促动器的情况下,左主泵14L吐出的工作油经由与操作对象液压促动器对应的控制阀流入操作对象液压促动器。并且,左主泵14L吐出的工作油的流动使到达左节流器18L的量减小或消失,从而降低在左节流器18L的上游产生的控制压力。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量增大,从而使足够的工作油循环至操作对象液压促动器,确保操作对象液压促动器的驱动。另外,控制器30也同样地控制右主泵14R的吐出量。
根据如上结构,图5的液压系统在待机状态下能够抑制主泵14中的不必要的能耗。不必要的能耗包括主泵14吐出的工作油在中间旁通管路40中产生的泵送损耗。并且,在使液压促动器工作的情况下,图5的液压系统能够从主泵14向工作对象液压促动器可靠地供给所需足够量的工作油。
接着,参考图6A~图6D对控制器30用于利用设备控制功能使促动器自动动作的结构进行说明。图6A~图6D是将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的操作相关的液压系统部分抽出的图,图6B是将与回转用液压马达2A的操作相关的液压系统部分抽出的图。并且,图6C是将与动臂缸7的操作相关的液压系统部分抽出的图,图6D是将与铲斗缸9的操作相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、往复阀32及比例阀33。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33包括比例阀33AL~33DL及33AR~33DR。
比例阀31发挥设备控制用控制阀的功能。比例阀31配置于连接先导泵15和往复阀32的管路,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输出的控制指令来动作。因此,控制器30能够与操作者对操作装置26进行的操作无关地经由比例阀31及往复阀32向控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口供给先导泵15吐出的工作油。
往复阀32具有两个引入端口和一个排出端口。两个引入端口中的一个与操作装置26连接,另一个与比例阀31连接。排出端口与控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口连接。因此,往复阀32能够使由操作装置26生成的先导压和由比例阀31生成的先导压中较高的先导压作用于对应的控制阀的先导端口。
比例阀33与比例阀31相同地发挥设备控制用控制阀的功能。比例阀33配置于连接操作装置26和往复阀32的管路,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33根据控制器30输出的控制指令来动作。因此,控制器30能够在与操作者对操作装置26进行的操作无关地减小操作装置26吐出的工作油的压力之后,经由往复阀32向控制阀单元17内的对应的控制阀的先导端口供给该工作油。
通过该结构,即使在未进行针对特定的操作装置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对应的液压促动器动作。并且,即使在正在进行针对特定的操作装置26的操作的情况下,控制器30也能够强制性地停止与该特定的操作装置26对应的液压促动器的动作。
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吐出的工作油,使与前后方向上的操作对应的先导压作用于控制阀176的先导端口。更具体而言,在向斗杆收回方向(后侧)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量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,在向斗杆张开方向(前侧)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量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。
左操作杆26L上设置有开关NS。在本实施方式中,开关NS由多个按钮开关构成。开关NS也可以由一个按钮开关构成。操作者能够在按压开关NS的同时操作左操作杆26L。开关NS也可以设置于右操作杆26R,还可以设置于驾驶室10内的其他位置。
操作压力传感器29LA以压力形式检测操作者在前后方向上对左操作杆26L进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。
比例阀31AL根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31AL及往复阀32AL导入至控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31AR根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31AR及往复阀32AR导入至控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31AL、31AR能够将先导压调整为能够将控制阀176L、176R停在任意的阀位置。
通过该结构,控制器30能够与操作者进行的斗杆收回操作无关地经由比例阀31AL及往复阀32AL向控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够自动收回斗杆5。并且,控制器30能够与操作者进行的斗杆张开操作无关地经由比例阀31AR及往复阀32AR向控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够自动张开斗杆5。
比例阀33AL根据控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,减小由工作油产生的先导压,该工作油从先导泵15经由左操作杆26L、比例阀33AL及往复阀32AL导入至控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。比例阀33AR根据控制器30输出的控制指令(电流指令)来动作。并且,减小由工作油产生的先导压,该工作油从先导泵15经由左操作杆26L、比例阀33AR及往复阀32AR导入至控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。比例阀33AL、33AR能够将先导压调整为能够将控制阀176L、176R停在任意的阀位置。
通过该结构,即使在操作者进行斗杆收回操作的情况下,控制器30也能够根据需要减小作用于控制阀176的关闭侧先导端口(控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口)的先导压,强制性地停止斗杆5的收回动作。这也同样地适用于在操作者进行斗杆张开操作时强制性地停止斗杆5的张开动作的情况。
或者,即使在操作者进行斗杆收回操作的情况下,控制器30也可以根据需要控制比例阀31AR,增加作用于位于与控制阀176的关闭侧先导端口相反的一侧的控制阀176的打开侧先导端口(控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口)的先导压,强制性地使控制阀176返回到中立位置,由此强制性地停止斗杆5的收回动作。此时,可以省略比例阀33AL。这也同样地适用于在操作者进行斗杆张开操作时强制性地停止斗杆5的张开动作的情况。
并且,以下,省略参考图6B~图6D进行的说明,但也同样地适用于操作者进行回转操作时强制性地停止上部回转体3的回转动作的情况、操作者进行动臂提升操作或动臂降低操作时强制性地停止动臂4的动作的情况及操作者进行铲斗收回操作或铲斗张开操作时强制性地停止铲斗6的动作的情况。并且,也同样地适用于在操作者进行行走操作时强制性地停止下部行走体1的行走动作的情况。
并且,如图6B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吐出的工作油,使与左右方向上的操作对应的先导压作用于控制阀173的先导端口。更具体而言,在向左回转方向(左方向)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量对应的先导压作用于控制阀173的左侧先导端口。并且,在向右回转方向(右方向)进行了操作的情况下,左操作杆26L使与操作量对应的先导压作用于控制阀173的右侧先导端口。
操作压力传感器29LB以压力形式检测操作者在左右方向上对左操作杆26L进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。
比例阀31BL根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31BL及往复阀32BL导入至控制阀173的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31BR根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31BR及往复阀32BR导入至控制阀173的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31BL、31BR能够将先导压调整为能够将控制阀173停在任意的阀位置。
通过该结构,控制器30能够与操作者进行的左回转操作无关地经由比例阀31BL及往复阀32BL向控制阀173的左侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够使回转机构2自动进行左回转。并且,控制器30能够与操作者进行的右回转操作无关地经由比例阀31BR及往复阀32BR向控制阀173的右侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够使回转机构2自动进行右回转。
并且,如图6C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吐出的工作油,使与前后方向上的操作对应的先导压作用于控制阀175的先导端口。更具体而言,在向动臂提升方向(后侧)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量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,在向动臂降低方向(前侧)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀175R的右侧先导端口。
操作压力传感器29RA以压力形式检测操作者在前后方向上对右操作杆26R进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。
比例阀31CL根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31CL及往复阀32CL导入至控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31CR根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31CR及往复阀32CR导入至控制阀175L的左侧先导端口及控制阀175R的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31CL、31CR能够将先导压调整为能够将控制阀175L、175R停在任意的阀位置。
通过该结构,控制器30能够与操作者进行的动臂提升操作无关地经由比例阀31CL及往复阀32CL向控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够自动提升动臂4。并且,控制器30能够与操作者进行的动臂降低操作无关地经由比例阀31CR及往复阀32CR向控制阀175R的右侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够自动降低动臂4。
并且,如图6D所示,右操作杆26R用于操作铲斗6。具体而言,右操作杆26R利用先导泵15吐出的工作油,使与左右方向上的操作对应的先导压作用于控制阀174的先导端口。更具体而言,在向铲斗收回方向(左方向)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀174的左侧先导端口。并且,在向铲斗张开方向(右方向)进行了操作的情况下,右操作杆26R使与操作量对应的先导压作用于控制阀174的右侧先导端口。
操作压力传感器29RB以压力形式检测操作者在左右方向上对右操作杆26R进行的操作的内容,并对控制器30输出检测出的值。
比例阀31DL根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31DL及往复阀32DL导入至控制阀174的左侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31DR根据控制器30输出的电流指令来动作。并且,调整由从先导泵15经由比例阀31DR及往复阀32DR导入至控制阀174的右侧先导端口的工作油产生的先导压。比例阀31DL、31DR能够将先导压调整为能够将控制阀174停在任意的阀位置。
通过该结构,控制器30能够与操作者进行的铲斗收回操作无关地经由比例阀31DL及往复阀32DL向控制阀174的左侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够自动收回铲斗6。并且,控制器30能够与操作者进行的铲斗张开操作无关地经由比例阀31DR及往复阀32DR向控制阀174的右侧先导端口供给先导泵15吐出的工作油。即,能够自动张开铲斗6。
挖土机100可以具备使下部行走体1自动前进/自动后退的结构。此时,与左行走用液压马达2ML的操作相关的液压系统部分及与右行走用液压马达2MR的操作相关的液压系统部分可以和与动臂缸7的操作相关的液压系统部分等相同地构成。
并且,在图5及图6A~图6D中,记载了具备液压式先导回路的液压式操作杆,但也可以采用电动式操作杆,而不是液压式操作杆。此时,电动式操作杆的杆操作量作为电信号而输入于控制器30。并且,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,若进行使用电动式操作杆的手动操作,则控制器30根据与杆操作量对应的电信号控制电磁阀来增减先导压,由此能够移动各控制阀。另外,各控制阀可以由电磁滑阀构成。此时,电磁滑阀根据来自与电动式操作杆的杆操作量对应的控制器30的电信号来动作。
接着,参考图7对控制器30的功能进行说明。图7是表示控制器30的结构的一例的图。在图7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、物体检测装置70、摄像装置80、开关NS及输入装置50等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、机身倾斜度传感器S4及回转角速度传感器S5中的至少一个。控制器30具有假想面生成部30A、假想面调整部30B、自主控制部30C及信息传递部30D作为功能模块。各功能模块可以由硬件构成,也可以由软件构成。
假想面生成部30A构成为生成假想面VS。假想面VS是为了将挖土机100的作业范围定界而假想地设置的面。在本实施方式中,假想面生成部30A根据挖土机100的操作者通过操纵挖掘附件AT而确定的一个或多个假想点VP来生成假想面VS。假想面生成部30A例如生成通过操作者根据挖掘附件AT的规定部位(例如,铲斗6的铲尖)确定的三个假想点VP的假想的矩形平面作为假想面VS。此时,矩形平面以三个假想点VP中的两个假想点VP为两个顶点,并且具有通过剩余的一个假想点VP的一个边。该一个边不通过上述两个顶点。通过利用该假想面VS,控制器30例如能够防止在随后进行的作业中铲斗6的铲尖穿过假想面VS。
假想面调整部30B构成为能够调整由假想面生成部30A生成的假想面VS,即,能够变更与假想面VS相关的信息。在本实施方式中,假想面调整部30B构成为根据经由输入装置50输入的控制指令来变更假想面VS的位置、大小、形状及斜率等。图3B所示的假想面VSA为通过假想面调整部30B进行调整之后的假想面VS。
自主控制部30C构成为使挖土机100自主地动作。在本实施方式中,自主控制部30C构成为在满足规定的条件的情况下控制促动器的动作。“满足规定的条件的情况”例如可以为“由假想面生成部30A生成的假想面VS或经假想面调整部30B的调整后的假想面VSA与挖掘附件AT的规定部位(例如,铲斗6的铲尖)之间的距离小于规定值的情况”。自主控制部30C例如可以在操作了挖掘附件AT时假想面VS与挖掘附件AT的规定部位之间的距离小于规定值的情况下对比例阀33(参考图6A~图6D。)输出控制指令,自动控制挖掘附件AT的动作。
例如,自主控制部30C可以在向斗杆张开方向操作了左操作杆26L时假想面VS与铲斗6的铲尖之间的距离小于规定值的情况下对比例阀33AR(参考图6A。)输出控制指令,自动放慢斗杆5的张开速度。此时,自主控制部30C可以自动放慢斗杆5的张开速度,以使斗杆5的动作随着假想面VS与铲斗6的铲尖之间的距离减小而变慢。并且,自主控制部30C可以在向斗杆张开方向操作了左操作杆26L时假想面VS与铲斗6的铲尖之间的距离成为零时停止斗杆5的动作。
或者,自主控制部30C可以避免铲斗6的铲尖进入由假想面VS划定的进入禁止区域。例如,自主控制部30C可以使动臂4或铲斗6等斗杆5以外的部件自动动作,以使向斗杆张开方向操作了左操作杆26L时假想面VS与铲斗6的铲尖之间的距离不小于规定值。自主控制部30C例如可以在斗杆5对应于操作者的杆操作而张开时通过使动臂4自动上升或自动收回铲斗6来避免铲斗6的铲尖进入进入禁止区域。
信息传递部30D构成为通知挖土机100的操作者各种信息。在本实施方式中,信息传递部30D例如构成为能够通知挖土机100的操作者铲斗6的铲尖与假想面VS之间的距离的大小。信息传递部30D例如构成为能够使用视觉信息及听觉信息通知挖土机的操作者铲斗6的铲尖与假想面VS之间的距离的大小。
例如,信息传递部30D可以使用由声音输出装置D2产生的间歇音通知操作者该距离的大小。此时,信息传递部30D可以随着距离的减小而缩短间歇音的间隔。信息传递部30D也可以将连续音用于表示距离的大小。并且,信息传递部30D也可以改变声音的高低或强弱等来表示距离大小的不同。并且,信息传递部30D可以在距离小于规定值时发出警报。警报例如为显著地大于间歇音的连续音。
并且,信息传递部30D可以对显示装置D1赋予铲斗6的铲尖与假想面VS之间的距离的大小作为作业信息。此时,显示装置D1例如可以将从信息传递部30D接收到的作业信息与从摄像装置80接收到的图像数据一并显示于画面上。信息传递部30D例如可以使用模拟仪的图像或条形图指示器的图像等通知操作者距离的大小。
接着,参考图8及图9对挖土机100将沙土装载到自卸车DT的车厢时生成的假想面VS进行说明。图8中示出正在进行装载作业的作业现场。装载作业为挖土机100将沙土等装载到自卸车DT的车厢上的作业。图9中示出显示于设置在图8所示的挖土机100的驾驶室10内的显示装置D1的画面上的图像的例子。
在图8及图9所示的例子中,挖土机100的操作者生成了与自卸车DT相关的假想面VS。具体而言,操作者生成了与自卸车DT的左侧面对应的第1假想面VS1、与自卸车DT的后表面对应的第2假想面VS2、与自卸车DT的右侧面对应的第3假想面VS3(图8中看不见)、与自卸车DT的前面板FP对应的第4假想面VS4及与自卸车DT的车厢的底面对应的第5假想面VS5(图8中看不见)。此时,进入禁止区域对应于自卸车DT所占的空间。
第1假想面VS1~第5假想面VS5分别根据由挖土机100的操作者确定的三个假想点VP而生成。但是,一个假想面VS也可以根据四个以上的假想点VP来生成。此时,操作者能够容易地生成五边形或六边形等具有复杂的形状的假想面VS。并且,操作者也可以生成由多个假想面VS构成的假想多面体。
或者,一个假想面VS也可以根据两个假想点VP来生成。此时,一个假想面VS例如以与假想水平面垂直且通过两个假想点VP的假想面的形式生成。假想面VS也可以以与包括下部行走体1的接地面的假想平面垂直而不是与假想水平面垂直的方式生成。
或者,一个假想面VS也可以根据一个假想点VP来生成。此时,一个假想面VS例如以与假想基准面平行且通过一个假想点VP的假想面的形式生成。假想基准面例如为包括上部回转体3的左右轴和回转轴的第1假想平面、包括上部回转体3的前后轴和回转轴的第2假想平面或包括下部行走体1的接地面的第3假想平面等。假想基准面也可以为与自卸车DT的侧面、后表面、车厢的底面或前面板FP的表面等平行的假想平面之类的与自卸车DT相关的假想平面。与自卸车DT相关的假想平面的形状及尺寸等可以预先存储于非易失性存储装置等中,也可以根据物体检测装置70及摄像装置80中的至少一个的输出以与实际的自卸车DT的形状及尺寸等匹配的方式自动生成。并且,与自卸车DT相关的假想平面可以构成为能够经由输入装置50进行调整。
在图8的例子中,挖土机100的操作者使铲斗6的铲尖靠近自卸车DT的前面板FP来确定一个假想点VP,由此生成了包括该一个假想点VP的规定尺寸的、且与第1假想平面平行的假想面。然后,操作者通过调整所生成的假想面而生成了与自卸车DT的前面板FP对应的第4假想面VS4。
同样地,操作者使铲斗6的铲尖靠近自卸车DT的左侧栏板LSG来确定一个假想点VP,由此生成了包括该一个假想点VP的规定尺寸的、且与第2假想平面平行的假想面。然后,操作者通过调整所生成的假想面而生成了与自卸车DT的左侧面(左侧栏板LSG)对应的第1假想面VS1。这也同样地适用于与自卸车DT的后表面(后箱栏板RG)对应的第2假想面VS2、与自卸车DT的右侧面(右侧栏板)对应的第3假想面VS3及与自卸车DT的车厢的底面对应的第5假想面VS5。
与自卸车DT的左侧面(左侧栏板LSG)对应的第1假想面VS1也可以以具有大于左侧栏板LSG的厚度的厚度的方式生成。即,第1假想面VS1也可以以包含左侧栏板LSG的长方体的形式生成。厚度可以为预先设定的值,也可以为经由输入装置50自动输入的值。此时,实质上,操作者能够同时生成用于防止铲斗6接触左侧栏板LSG的外表面的假想面和用于防止铲斗6接触左侧栏板LSG的内表面的假想面。这也同样地适用于第2假想面VS2及第3假想面VS3。
操作者例如可以在确定假想点VP时通过按下作为决定按钮的多个开关NS中的一个来生成与第1假想平面平行的假想面,通过按下多个开关NS中的另一个来生成与第2假想平面平行的假想面,并且通过按下多个开关NS中的又一个来生成与第3假想平面平行的假想面。
或者,操作者可以通过经由输入装置50输入距假想基准面的距离来生成假想面VS。此时,操作者无需操纵挖掘附件来确定假想点VP。操作者例如也可以通过输入距第2假想平面的距离(与上部回转体3的左右轴平行的方向上的距离)来生成与左侧栏板LSG对应的第1假想面VS1和与右侧栏板对应的第3假想面VS3,通过输入距第1假想平面的距离(与上部回转体3的前后轴平行的方向上的距离)来生成与后箱栏板RG对应的第2假想面VS2和与前面板FP对应的第4假想面VS4,并且通过输入距第3假想平面的距离(与回转轴平行的方向上的距离)来生成与车厢的底面对应的第5假想面VS5。并且,操作者可以经由输入装置50调整如此生成的假想面VS。
如此,通过生成一个或多个假想面VS,操作者能够将自卸车DT所占的空间设定为进入禁止区域,从而能够防止铲斗6等在进行装载作业时接触自卸车DT。
如图9所示,显示装置D1显示安装于驾驶室10的上表面前端的前置摄像装置80F拍摄到的图像GF。并且,显示装置D1将如上生成的假想面VS的图像GA叠加于前置摄像装置80F拍摄到的图像GF上来显示。
具体而言,显示装置D1将与自卸车DT的左侧面(左侧栏板LSG)对应的第1假想面VS1的图像GA1、与自卸车DT的后表面(后箱栏板RG)对应的第2假想面VS2的图像GA2、与自卸车DT的右侧面(右侧栏板)对应的第3假想面VS3的图像GA3、与自卸车DT的前面板FP对应的第4假想面VS4的图像GA4及与自卸车DT的车厢的底面对应的第5假想面VS5的图像GA5叠加于图像GF上来显示。
观察到该画面的挖土机100的操作者能够在确认五个假想面VS设定于适当的位置之后,即,在确认防止挖掘附件AT与自卸车DT接触的功能被适当地执行之后,进行装载作业。
接着,参考图10A及图10B对挖土机100在屋内进行汽车等的解体作业时生成的假想面VS进行说明。图10A及图10B中示出了进行解体作业的作业现场。图10A及图10B所示的挖土机100为解体作业用挖土机,斗杆5的前端安装有切碎器CT作为端接附件。具体而言,图10A中示出了生成假想面VS之前的作业现场的状态,图10B中示出了生成假想面VS之后的作业现场的状态。此时,作为规定部位,可以设定切碎器CT中的任意部位(例如,上刀尖部等)。
进行解体作业的现场被顶棚CL覆盖且周围被壁WL包围。并且,屋内设置有桥式起重机天车PC。桥式起重机天车PC的梁BM构成为能够在分别设置于第1壁WL1及第3壁WL3的轨道RL上移动。
在图10A及图10B的例子中,桥式起重机天车PC的梁BM设置于有可能会与作为挖土机100的附件的一例的解体附件接触的高度。即,最大限度地提升动臂4时的解体附件的最高点高于桥式起重机天车PC的梁BM的底面。解体附件包括动臂4、斗杆5及切碎器CT。解体附件也可以代替切碎器CT而包括抓钩、破碎器、松土器或抓斗等作为端接附件。
并且,挖土机100配置于被壁WL包围的空间内。因此,第1壁WL1和第3壁WL3存在于有可能会与切碎器CT接触的位置。即,第1壁WL1与第3壁WL3之间的宽度小于挖土机100的作业范围的宽度。另外,挖土机100的作业范围例如由以回转轴为中心且以使解体附件伸长至最长时的回转轴至切碎器CT的前端为止的长度为半径的圆来表示。
因此,在未限制促动器的动作的情况下,挖土机100的操作者有可能会使切碎器CT与壁WL接触或使动臂4或斗杆5与桥式起重机天车PC的梁BM接触。
因此,挖土机100的操作者能够通过利用假想面VS划定进入禁止区域来防止挖土机100与壁WL或桥式起重机天车PC的梁BM接触。
具体而言,挖土机100的操作者在提升动臂4而使斗杆缸上端点AST上升至所期望的高度时按下开关NS来确定假想点VP10。所期望的高度例如为低于桥式起重机天车PC的梁BM的底面的高度。
此时,控制器30的假想面生成部30A生成通过假想点VP10且与假想水平面平行的假想面VS10。其结果,比假想面VS10更靠上方的空间被设定为进入禁止区域。
在此,当挖土机100在屋内进行作业时,测位装置(例如,GNSS接收机)有时会无法接收GNSS信号。此时,控制器30例如根据物体检测装置70的输出来检测屋内的特定的固定位置(例如,安装于壁面的时钟或壁面的角部等与设置物相关的位置),并将该固定位置设定为基准位置(基准点)来制作局部坐标系。例如,控制器30制作以该固定位置为原点的局部坐标系。然后,控制器30例如计算挖土机100相对于根据物体检测装置70的输出检测出的固定位置即基准位置的相对位置(局部坐标系中的坐标)或切碎器CT相对于基准位置的相对位置。因此,控制器30能够将假想点VP10的位置及假想面VS10的位置设定为相对于基准位置的相对位置。由此,控制器30能够根据切碎器CT相对于基准位置的相对位置来检测切碎器CT的前端部靠近假想面VS10的情况。并且,在同一作业现场中,基准位置(基准点)也可以针对多个位置(多个点)设定。由此,假设即使在无法根据挖土机100的行走动作或回转动作来检测一个基准位置的情况下(在一个基准位置不在物体检测装置70的检测范围内的情况下),控制器30也能够通过检测另一基准位置来实现稳定的制动控制。基于所设定的基准位置与规定部位的位置之间的相对位置关系的制动控制不仅能够适用于屋内的作业,还能够适用于屋外的作业。在屋外的作业中,特定的固定位置(基准位置)例如可以为铁塔、小屋或电线杆等设置物上的位置。
并且,挖土机100的操作者在操纵解体附件而使斗杆上端点AMT移动至所期望的位置时按下开关NS来确定假想点VP11。所期望的位置例如为从第1壁WL1离开一定程度的距离的位置。一定程度的距离例如为在固定了斗杆上端点AMT的状态下不管如何转动或张开/回收切碎器CT也可充分确保切碎器CT不会与第1壁WL1接触的距离。
此时,控制器30的假想面生成部30A生成通过假想点VP11且与假想铅垂面平行的假想面VS11。假想铅垂面例如为与第1壁WL1平行的假想平面。其结果,假想面VS11与第1壁WL1之间的空间被设定为进入禁止区域。此时的进入禁止区域表示禁止斗杆上端点AMT进入的区域而不是禁止切碎器CT进入的区域。
假想面生成部30A也可以通过使假想面VS11向箭头AR6所示的方向(靠近第1壁WL1的方向)位移来生成假想面VSA11。位移的距离例如为表示以斗杆上端点AMT为中心的切碎器CT的作业范围的圆的半径。此时,假想面生成部30A将假想面VSA11与第1壁WL1之间的空间设定为进入禁止区域。并且,此时的进入禁止区域表示禁止切碎器CT进入的区域。另外,在图10A及图10B的例子中,位移的距离经由硬件按钮手动输入或通过触控操作输入,但也可以按安装于斗杆5的前端的端接附件的种类预先存储于非易失性存储装置中。这是因为,一个端接附件(例如,切碎器CT)的作业范围的大小与另一端接附件(例如,抓钩)的作业范围的大小不同。此时,例如可以经由输入装置50预先输入与当前安装于斗杆5的前端的端接附件的种类相关的信息。
接着,参考图11对控制器30的另一结构例进行说明。图11是表示控制器30的另一结构例的图。
在图11所示的例子中,控制器30具有假想面生成部30A、速度指令生成部30E、状态识别部30F、距离判定部30G、限制对象决定部30H及速度限制部30S作为功能模块。并且,控制器30构成为能够接收动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机身倾斜度传感器S4、回转角速度传感器S5、作为电动式操作杆的左操作杆26L、输入装置50、物体检测装置70及摄像装置80等输出的信号来执行各种运算,并向比例阀31等输出控制指令。另外,假想面生成部30A以与图7所示的控制器30所具有的假想面生成部30A相同的方式动作。并且,控制器30也可以包括假想面调整部30B。
速度指令生成部30E构成为根据操作装置26输出的信号来生成与促动器的动作速度相关的指令。在图11所示的例子中,速度指令生成部30E构成为根据向左右方向进行了操作的左操作杆26L输出的电信号来生成与回转用液压马达2A的旋转速度相关的指令。
图11所示的左操作杆26L设置于驾驶室10内,但也可以设置于驾驶室10的外部。即,左操作杆26L也可以为设置于远程操作室的远程操作用操作杆。此时,从左操作杆26L向控制器30的信息的发送经由无线通信进行。但是,控制器30及输入装置50也可以与左操作杆26L一并设置于远程操作室。此时,控制器30与姿势检测装置、比例阀31、物体检测装置70及摄像装置80之间的信息的发送/接收经由无线通信进行。这也同样地适用于作为电动式操作杆的左行走杆26DL、右行走杆26DR及右操作杆26R等。
状态识别部30F构成为识别挖土机100当前的状态。具体而言,状态识别部30F具有附件状态识别部30F1、上部回转体状态识别部30F2及下部行走体状态识别部30F3。
附件状态识别部30F1构成为识别挖掘附件AT当前的状态。具体而言,附件状态识别部30F1构成为计算挖掘附件AT的外表面上的规定点的坐标。规定点例如包括挖掘附件AT的所有顶点。
上部回转体状态识别部30F2构成为识别上部回转体3当前的状态。具体而言,上部回转体状态识别部30F2构成为计算上部回转体3的外表面上的规定点的坐标。规定点例如包括上部回转体3的所有顶点。
下部行走体状态识别部30F3构成为识别下部行走体1当前的状态。具体而言,下部行走体状态识别部30F3构成为计算下部行走体1的外表面上的规定点的坐标。规定点例如包括下部行走体1的所有顶点。
状态识别部30F可以根据挖土机100的作业内容等来决定执行构成挖土机100的外表面的三个部分(下部行走体1的外表面、上部回转体3的外表面及挖掘附件AT的外表面)中的哪一个的状态的识别,且省略哪一个的状态的识别。
距离判定部30G构成为判定由状态识别部30F计算出的挖土机100的外表面上的各点与由假想面生成部30A生成的假想面VS之间的距离是否小于规定值。
限制对象决定部30H构成为决定限制对象。在图11所示的例子中,限制对象决定部30H根据距离判定部30G的输出,即,挖土机100的外表面上的任一点与假想面VS之间的距离是否小于规定值来决定应该限制动作的促动器(以下,称为“限制对象促动器”。)。
速度限制部30S构成为限制一个或多个促动器的动作速度。在图11所示的例子中,速度限制部30S变更由速度指令生成部30E生成的速度指令中与由限制对象决定部30H决定为限制对象促动器的促动器相关的速度指令,并对比例阀31输出与变更后的速度指令对应的控制指令。
具体而言,速度限制部30S变更与由限制对象决定部30H决定为限制对象促动器的回转用液压马达2A相关的速度指令,并对比例阀31BL或比例阀31BR输出与变更后的速度指令对应的控制指令。这是为了降低或停止回转用液压马达2A的旋转速度。
通过该限制功能,图11所示的控制器30能够放慢或停止促动器的动作以防止挖土机100的机身的一部分穿过假想面VS或能够通过自动操纵促动器来避免挖土机100的机身的一部分穿过假想面VS。另外,放慢或停止促动器的动作例如也可以通过制动控制来实现。制动控制例如表示调整要停止促动器的动作的制动器的有效程度。
如上所述,本发明的实施方式所涉及的挖土机100具有:下部行走体1;上部回转体3,可回转地搭载于下部行走体1;作为附件的挖掘附件AT,安装于上部回转体3;及姿势检测装置,检测挖掘附件AT的姿势。并且,挖土机100构成为利用由姿势检测装置的输出导出的与挖掘附件AT的规定部位即铲斗6的铲尖的位置相关的信息来生成假想面VS。
通过该结构,挖土机100能够容易地生成可用于各种用途的假想面VS。挖土机100的操作者例如能够通过利用一个或多个假想面VS将所期望的空间设定为进入禁止区域。此时,挖土机100例如能够放慢或停止附件以免附件穿过假想面VS而进入进入禁止区域或能够通过自动操纵附件来避免附件进入进入禁止区域。并且,在挖土机100为有人挖土机的情况下,挖土机100的操作者无需走出驾驶室10即可在任意的位置简单地生成假想面VS。
如此,挖土机100的操作者无需进行复杂的事前准备即可容易地设定满足各种条件的进入禁止区域。在这方面,挖土机100能够提高通过挖土机100进行的作业的安全性及作业效率。复杂的事前准备例如为利用由专用的外部设备发射的激光配置限制线或将与障碍物相关的信息编入到施工计画图中等。另外,在根据包含与障碍物相关的信息的施工计画图来制作假想面的结构中,在作为包含在施工计画图中的信息的障碍物的位置与实际的障碍物的位置产生偏差的情况下,挖土机有可能无法防止挖掘附件AT与障碍物接触。因此,这种挖土机的操作者或管理者等需要确认未产生偏差的情况或需要在产生了偏差时更新施工计画图。相对于此,挖土机100的操作者能够与施工计画图无关地生成假想面VS,因此无需进行如上所述的确认作业或更新作业等复杂的作业,也不会发生由如上所述的偏差引起的问题。因此,挖土机100能够提高通过挖土机100进行的作业的安全性及作业效率。
并且,挖土机100不仅能够容易地生成具有无限大小的假想面VS,而且还能够容易地生成具有有限大小的假想面VS,因此能够防止通过挖土机100进行的作业被过度限制。即,在将特定的空间设定为进入禁止区域的情况下,挖土机100能够防止与该特定的空间相邻的另一空间也被设定为进入禁止区域。此时,挖土机100能够在禁止附件进入设定为进入禁止区域的该特定的空间内的同时,允许附件进入与该特定的空间相邻的空间。因此,在这方面,挖土机100也能够提高通过挖土机100进行的作业的作业效率。
假想面VS优选根据规定部位的三个不同的位置来生成。例如,如图3A及图3B所示,假想面VS可以根据通过操纵挖掘附件AT确定的三个点来制作。在图3A及图3B所示的例子中,三个点为与铲斗6的铲尖对应的点P4、点P4’及点P4”。
挖土机100优选构成为将假想面VS显示于显示装置D1的画面上。例如,如图4A所示,挖土机100可以将根据三个假想点VP生成的假想面VS显示于显示装置D1的画面上。通过该结构,挖土机100的操作者能够掌握实际不存在的假想面VS在实际空间内的位置,从而能够确认假想面VS是否生成在所期望的位置。
与假想面VS相关的信息构成为能够通过触控操作进行变更。与假想面VS相关的信息例如包括假想面VS的位置、大小、形状及斜率等。斜率为相对于假想水平面的斜率或相对于假想铅垂面的斜率等。触控操作例如为敲击操作、双击操作、滑动操作、拖动操作或轻拂操作等。触控操作也可以为缩小操作或放大操作等多点触控操作。
挖土机100优选构成为利用假想面VS来划定进入禁止区域。例如,如图8及图9所示,挖土机100可以利用五个假想面VS来划定进入禁止区域。在图8及图9所示的例子中,挖土机100将自卸车DT所占的空间设定为进入禁止区域。或者,如图10A及图10B所示,挖土机100可以利用一个假想面VS来划定进入禁止区域。在图10A及图10B所示的例子中,挖土机100将位于比桥式起重机天车PC的梁BM的底面更靠上方的空间设定为进入禁止区域。并且,挖土机100将位于壁WL的附近的空间设定为进入禁止区域。
挖土机100优选构成为在挖掘附件AT靠近进入禁止区域时放慢或停止挖掘附件AT或避免挖掘附件AT进入。例如,如图6A~图6D所示,挖土机100构成为能够通过向比例阀31及比例阀33中的至少一个输出控制指令而与操作者对操作装置26进行的操作无关地使促动器动作。通过该结构,挖土机100能够放慢或停止挖掘附件AT或能够操纵挖掘附件AT来避免进入禁止区域。
显示装置D1优选构成为将限制挖土机100进入的假想面VS的图像叠加于摄像装置80拍摄到的图像上来显示。例如,如图9所示,显示装置D1可以构成为将假想面VS叠加于前置摄像装置80F拍摄到的图像GF上来显示。假想面VS可以根据通过操纵附件确定的一个或多个假想点来生成,也可以不使用这种假想点来生成。
以上,对本发明的优选实施方式进行了详细说明。然而,本发明并不限于上述实施方式。上述实施方式可以在不脱离本发明的范围内适用各种变形或替换等。并且,分开说明的特征只要在技术上不产生矛盾,则可以进行组合。
本申请主张基于2019年9月26日申请的日本专利申请2019-176158号的优先权,该日本专利申请的全部内容通过参考援用于本申请中。
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-回转用液压马达,2M-行走用液压马达,2ML-左行走用液压马达,2MR-右行走用液压马达,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-驾驶室,11-发动机,13-调节器,14-主泵,15-先导泵,17-控制阀单元,18-节流器,19-控制压力传感器,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,28、28L、28R-吐出压力传感器,29、29DL、29DR、29LA、29LB、29RA、29RB-操作压力传感器,30-控制器,30A-假想面生成部,30B-假想面调整部,30C-自主控制部,30D-信息传递部,30E-速度指令生成部,30F-状态识别部,30F1-附件状态识别部,30F2-上部回转体状态识别部,30F3-下部行走体状态识别部,30G-距离判定部,30H-限制对象决定部,30S-速度限制部,31、31AL~31DL、31AR~31DR-比例阀,32、32AL~32DL、32AR~32DR-往复阀,33、33AL~33DL、33AR~33DR-比例阀,40-中间旁通管路,42-并联管路,50-输入装置,70-物体检测装置,70B-后置传感器,70F-前置传感器,70L-左侧传感器,70R-右侧传感器,70UB-后部上侧传感器,70UF-前部上侧传感器,70UL-左上侧传感器,70UR-右上侧传感器,80-摄像装置,80B-后置摄像机,80F-前置摄像机,80L-左侧摄像机,80R-右侧摄像机,80UB-后部上侧摄像机,80UF-前部上侧摄像机,80UL-左上侧摄像机,80UR-右上侧摄像机,100-挖土机,171~176-控制阀,AMT-斗杆上端点,AST-斗杆缸上端点,AT-挖掘附件,BM-梁,CL-顶棚,CT-切碎器,D1-显示装置,D2-声音输出装置,DT-自卸车,DW-车道,FP-前面板,FS-围栏,K-回转轴,LSG-左侧栏板,NS-开关,PC-桥式起重机天车,RG-后箱栏板,RL-轨道,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-机身倾斜度传感器,S5-回转角速度传感器,SW-人行道,VP、VP10、VP11-假想点,VP1-第1假想点,VP2-第2假想点,VP3-第3假想点,VS、VS10、VS11、VSA、VSA11-假想面,VS1-第1假想面,VS2-第2假想面,VS3-第3假想面,VS4-第4假想面,VS5-第5假想面,WL-壁,WL1-第1壁,WL2-第2壁,WL3-第3壁。
Claims (7)
1.一种挖土机,其具有:
下部行走体;
上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;
附件,安装于所述上部回转体;及
姿势检测装置,检测所述附件的姿势,
所述挖土机利用由所述姿势检测装置的输出导出的与所述附件的规定部位的位置相关的信息来确定一个或多个假想点,根据所述假想点生成假想面,
利用所述假想面来划定禁止机身的一部分进入的进入禁止区域。
2.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
所述假想面根据在不同的位置设定的三个所述假想点来生成。
3.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
将所述假想面显示于显示装置的画面上。
4.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
与所述假想面相关的信息构成为能够通过触控操作进行变更。
5.根据权利要求1所述的挖土机,其中,
当所述附件靠近所述进入禁止区域时,放慢或停止所述附件或避免所述附件进入。
6.一种挖土机的显示装置,该挖土机具有:下部行走体;上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;附件,安装于所述上部回转体;及姿势检测装置,检测所述附件的姿势,其中,
将限制挖土机进入的假想面的图像叠加于摄像装置拍摄到的图像上来显示,该假想面是利用由所述姿势检测装置的输出导出的与所述附件的规定部位的位置相关的信息来确定一个或多个假想点、根据所述假想点生成的,
利用所述假想面来划定禁止机身的一部分进入的进入禁止区域。
7.根据权利要求6所述的挖土机的显示装置,其中,
与所述假想面相关的信息构成为能够通过触控操作进行变更。
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