CN114174604A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机械，能够使操作作业机械的操作者以仿佛在操作该作业机械的感觉进行其它作业机械的远程操作。作业机械(100)具备：操作机构(52)，设置于搭乘部(50)，由操作者操作；致动器(63)(驱动机构)，用于驱动作业机械(100)；通信设备(53)；主控制装置(61)。主控制装置(61)根据操作者对操作机构(52)的操作方式，控制致动器(63)的动作，并且，在生成了动作指令信号的基础上使通信设备(53)将该动作指令信号发送至其它作业机械(200)。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及可供操作者搭乘的作业机械。

背景技术

由液压挖掘机等作业机械进行的作业通常以操作者搭乘至作业机械的驾驶室并操作操作杆的方式进行。但是，灾后重建现场等作业现场中的作业对操作者造成的负担较大。于是，为了减轻操作者的负担，进行了自动控制下的作业，以自动进行特定的动作的方式来驱动控制作业机械。

为了应付作业机械在这样的自动控制下的作业的执行中停止的情况，提出了从自动控制切换为远程操作来进行作业的操作系统(例如，参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献1：日本再公表2016-121010号公报

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述现有技术那样的操作系统中，使用远程操作专用的控制器来进行作业机械的远程操作。并且，这样的远程操作专用控制器的周边环境与实际的作业现场的周边环境不同。因此存在这样的问题：操作者无法带着临场感进行操作，与实际操作作业机械进行作业的情况相比，作业效率大幅降低。

本发明是鉴于上述的点而完成的，其目的之一在于提供一种作业机械，能够使操作作业机械的操作者在与可远程操作的其它作业机械相同的现场使用自己的作业机械进行作业，同时根据需要在目视该其它作业机械的同时进行该其它作业机械的远程操作。

用于解决上述技术问题的方案

作为本发明的第1方案的作业机械是具有可供操作者搭乘的搭乘部的作业机械，其特征在于，具备：操作机构，设置于所述搭乘部，由所述操作者操作；驱动机构，用于驱动所述作业机械；通信设备；主控制装置，根据所述操作者对所述操作机构的操作方式，控制所述驱动机构的动作，并且在生成了动作指令信号的基础上使所述通信设备将所述动作指令信号发送至所述作业机械以外的其它作业机械。

作为本发明的第2方案的作业机械是与其它作业机械可通信地连接，按照基于作业计划的控制程序执行作业的作业机械，其特征在于，具备：驱动机构，用于驱动所述作业机械；通信设备；从控制装置，按照所述控制程序控制所述驱动机构的动作，以使所述作业机械遵循所述规定的作业计划执行作业，所述从控制装置将所述作业机械的作业的进展状况与所述规定的作业计划进行对比，在该对比结果表示所述作业机械的作业的进展状况背离所述规定的作业计划的情况下，使所述通信设备将警报发送至所述其它作业机械，并且，在所述警报发送后，基于由所述通信设备从所述其它作业机械接收到的来自所述其它作业机械的动作指令信号控制所述驱动机构的动作。

附图说明

图1是示意性示出本实施例的作业系统的示意图。

图2是示出本实施例的作业机械的构成的侧视图。

图3是示出本实施例的主机的操作室的构成的俯视图。

图4是示出本实施例的作业系统的构成的框图。

图5是示出主机所执行的处理的例程的流程图。

图6是示出从机所执行的处理的例程的流程图。

图7是示出主机所执行的处理的例程的流程图。

图8是示出从机所执行的处理的例程的流程图。

图9是示出从机所执行的处理的例程的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，在以下的实施例中的说明及附图中，对实质性相同或等效的部分赋予相同的附图标记。

图1是示意性示出本实施例的作业系统的示意图。本实施例的作业系统由主作业机械100(也称为“主机”)和构成为可与主机100相互通信的从作业机械200(也称为“从机”)构成。在本实施例中，以主机100及从机200各自均为液压挖掘机的情况为例进行说明。此外，在本实例中，以系统由1台主机100与3台从机200构成的情况为例进行说明。

主机100除了根据操作者的搭乘及操作来执行使用了主机100的壳体的作业以外，还具有根据操作模式的切换来对从机200的任一个进行远程操作的作为远程操作装置的功能。

从机200的每一个构成为，除了执行按照自动控制程序的作业以外，还可根据操作模式的切换，接受来自主机100的远程操作来执行作业。

图1是示出被用作从机200的工程机械10的构成的侧视图。

工程机械10是液压挖掘机，具备：下部行驶体12；上部回转体14，经由回转轴13可回转地设在下部行驶体12上；作业装置15，设在上部回转体14。在上部回转体14的前横部搭载有驾驶室16,在上部回转体14的后部搭载有配置在机械室17的发动机和配重18。

动臂21及转动该动臂21的动臂油缸22可转动地轴支承于上部回转体14。动臂油缸22的前端部经由销22a可转动地与动臂21连结。斗杆23以利用斗杆油缸24转动的方式轴支承于动臂21的前端。作为前端附件的铲斗25经由连杆部26以利用铲斗油缸27转动的方式轴支承于斗杆23。

在驾驶室16设有获取工程机械10的周围的图像信息的第1相机28(第1拍摄装置)，在上部回转体14的后部设有获取工程机械10的后方的图像信息的第2相机29(第2拍摄装置)。

此外，工程机械10还具备：传感器部30，获取与图像信息不同的工程机械10的周围及作业部3的多个种类的非图像信息；信息通信设备40，将图像信息及非图像信息发送至主机100；控制装置41，对传感器部30、第1相机28、第2相机29及信息通信设备40各自的动作进行控制。

非图像信息是声音、振动、倾斜、惯性及气味等。具体而言，非图像信息包含以下的至少任一个：从机械室17的发动机产生的声音；来自动臂21、斗杆23等作业部3的整体的声音及从铲斗25产生的声音等声音；传递至驾驶室16的振动；驾驶室16相对于水平面的倾斜；在上部回转体14回转时附加至上部回转体14等的惯性；从工程机械10及工程机械10的周边产生的气味。

传感器部30具备：发动机声用收声器31，设置于机械室17并主要收集发动机声；作业部周边声用收声器32，设置于动臂21并主要收集从动臂21、斗杆23等作业部3的结构体发出的声音；前端附件的周边声用收声器33，设置于斗杆23并主要收集从铲斗25产生的作业声音。

此外，传感器部30还具备：振动传感器34，设置于驾驶室16并对传递至该驾驶室16的振动进行检测；倾斜传感器35，设置于驾驶室16并对驾驶室16相对于水平面的倾斜进行检测。进一步地，虽然未图示，但也可以具备设置于上部回转体14并在回转时对附加至该上部回转体14的惯性进行检测的惯性传感器、设置于驾驶室16并对工程机械10的周围的气味(气味成分的有无及种类)进行检测的气味传感器等。

主机100与从机200的构成的不同点在于：在图2所示的工程机械10的驾驶室16的内部，设有可供操作者搭乘并进行操作的操作室50(参照图3)来代替第1相机28，或者在设有第1相机28的基础上追加该操作室50。

图3是示出设置于主机100的驾驶室16的操作室50(搭乘部)的构成的俯视图。操作室50具备：座椅51，供操作者就座；操作机构52，用于操作主机100；通信设备53，在从机20A、20B及20C之间进行各种信号的收发。操作机构52由与主机100的操作及从机20A、20B及20C的操作双方对应的杆及按钮等(即，共用的操作接口)构成。与经由操作机构52受理的操作对应的输入信号成为使用了主机100的实际作业中的主机100的动作指令信号。此外，该输入信号在进行从机20A、20B及20C的远程操作时作为从机200的动作指令信号而被发送至从机20A、20B及20C。

此外，操作室50具备：显示器54，配置在操作者的前方，显示图像或影像；扬声器55，输出声音；操作切换部56，受理用于操作对象的切换的输入。

图4是示出本实施例的作业系统的构成的框图。在此，示出了主机100的构成与从机200的构成。

主机100除了操作机构52、通信设备53、显示器54及扬声器55外，还具有控制装置61(主控制装置)、天线62、致动器63(主驱动机构)、灯64及远程操作对象切换装置65。

控制装置61是对主机100的各部的动作进行控制的控制装置。例如，控制装置61通过将与操作机构52受理了输入的操作对应的驱动信号供给至致动器63，由此使主机100执行实际作业。驱动信号例如是用于驱动主机100的各部的电信号。另外，也可以使用先导压力(液压)来代替电信号。

此外，控制装置61在从机200被设定为“远程操作模式”的情况下，控制通信设备53使得与操作机构52受理了输入的操作对应的动作指令信号向从机200发送。

天线62是用于与从机200之间的通信的通信天线。

致动器63是由驱动主机100的回转轴的回转电机和油缸等构成的驱动机构。致动器63、致动器78根据由控制装置71供给的驱动信号进行各部的驱动。

灯64是对主机100的外部进行照射的前灯等照明装置。

远程操作对象切换装置65是执行切换处理的装置，该切换处理是对主机100将多个从机200中的哪一个设为远程操作的对象进行切换的处理。

从机200具有控制装置71(从控制装置)、天线72、拍摄部73、收音部74、警报消息生成部75、警告通信设备76、自动控制/远程控制切换装置77及致动器78(从驱动机构)。

控制装置71是对从机200的各部的动作进行控制的控制装置。例如，控制装置71通过对致动器78供给驱动信号，使从机200的各部动作，执行作业。

另外，从机200通过“自动控制模式”及“远程操作模式”这两个模式的任一个来进行作业。从机200在接入电源时被设定为“自动控制模式”。

在“自动控制模式”下，控制装置71例如从设在从机200的内部的存储部(未图示)读取规定的自动控制程序并执行，将按照该自动控制程序的驱动信号供给至致动器78。

此外，在“远程操作模式”下，控制装置71将与从主机100接收到的动作指令信号对应的驱动信号供给至致动器78，驱动从机200的各部以进行与远程操作对应的作业。

天线72是用于与主机100之间的通信的通信天线。

拍摄部73由第1相机28及第2相机29构成。拍摄部73是对从机200的周边的情景(例如作业状况等)进行拍摄来获取图像的拍摄单元。

收音部74由发动机声用收声器31、作业部周边声用收声器32及前端附件的周边声用收声器33构成。收音部74是收集在从机200的周边产生的声音的声音获取单元。

警报消息生成部75在从机200以“自动控制模式”执行作业时，生成作为示出作业发生了异常的情况的警报消息的警报(以下简称为警告)。在此，将例如在执行自动控制下的挖掘作业的过程中出现较大的岩石、产生了将其处理的必要的情况等、作业的进度变慢那样的状况或者作业的推进变得困难的状况，即，将发生遵循自动控制程序的作业计划和作业工序的作业变得困难的状态的情况称为“作业中的异常状态”。

例如，从机200具有对机体相对于水平方向的角度进行判定的传感器(未图示)，在自动控制进行的作业的执行中机体上扬的角度或机体下沉的角度超过了规定的阈值那样的情况下，判定为作业发生了异常。

例如，在从机200的前方上扬的情况下，可预想挖掘作业中出现了坚硬的岩石或岩层等的情况。此外，在从机200的前方下沉的情况下，可预想发生了塌陷或坡面坍塌的情况。

此外，例如也可以具有对每个作业工程进行计时的计时器(未图示)，在发生了大幅超过预计的作业时间那样的作业的情况下，判定为作业发生了异常。警报消息生成部75在通过这些方法判断为从机200的作业发生了异常的情况下生成警告。警告通信设备76是将警报消息生成部75生成的警告经由天线72发送至主机100的通信设备。

自动控制/远程控制切换装置77是根据控制装置71的控制将从机200的动作切换为自动控制及远程控制的任一方的切换装置。

致动器78是由驱动从机200的回转轴的回转电机和油缸等构成的驱动机构。致动器78根据从控制装置71供给的驱动信号进行各部的驱动。

接着，参照图5的流程图对本实施例的作业系统中的主机100的动作进行说明。

主机100在多个从机200均未发生作业的异常的状态(以下，称为通常作业状态)下，被设定为执行主机100自身的作业的模式即“主机操作模式”(步骤101)。在主机操作模式中，操作者例如通过操作构成操作机构52的操作杆，执行主机100的周边的挖掘作业等。另外，在主机100被设定为主机操作模式的期间，从机200被设定为自动控制模式，通过自动控制执行作业。

主机100的控制装置61以接收到来自从机200的警告为契机，进行操作模式的切换(步骤102)。具体而言，主机100的控制装置61进行从“主机操作模式”向“远程操作模式”的切换，该“远程操作模式”是对多个从机200中作为警告的发送源的从机200进行远程操作的操作模式。

主机100根据操作者的操作，执行从机200的远程操作(步骤103)。

接着，参照图6的流程图对本实施例的作业系统中的从机200的动作进行说明。

从机200在通常作业状态下被设定为通过自动控制执行作业的模式即“自动控制模式”。从机200根据电源的接入执行自动控制下的作业(步骤201)。

从机200的控制装置71基于与主机100之间的通信，判定主机100的操作系统向远程操作的切换是否完成(步骤202)。

若判定为主机100的作业系统向远程操作的切换未完成(步骤202··否)，则从机200返回步骤201继续执行自动控制下的作业。

另一方面，若判定为主机100的作业系统向远程操作的切换已完成(步骤202··是)，则从机200接受来自主机100的远程操作下的控制来执行作业(步骤203)。

以上是主机100及从机200的大致动作。接着，参照图7～图9对自动控制下的作业与远程操作下的作业的切换动作的具体例进行说明。

图7是示出主机100中的模式切换处理的例程的流程图。

主机100在通常作业状态下被设定为主机操作模式，执行使用主机100作为实机的作业(步骤301)。

主机100的控制装置61判定是否从多个从机200的任一个接收到警告(步骤302)。在多个从机200的任一个中作业发生了异常的情况下，从该从机200发送警告。

在判定为未接收到警告的情况下(步骤302··否)，返回步骤301，主机100继续主机操作模式下的动作。

另一方面，在判定为接收到警告的情况下(步骤302··是)，主机100的控制装置61将操作模式从主机操作模式向远程操作模式切换(步骤303)。若切换完成，则主机100将切换完成信号发送至作为远程操作的对象的从机200(即，多个从机200中的作为警告的发送源的从机200)(步骤304)。

主机100对该从机200进行远程操作，使其执行作业(步骤305)。

主机100按照以上那样的处理例程，执行模式切换处理。

接着，对由从机200执行的模式切换处理进行说明。图8是示出从机200中的模式切换处理的例程的流程图。

从机200的控制装置71根据电源接入读取既定的自动控制程序，按照自动控制执行作业(步骤401)。

从机200的控制装置71例如通过判定是否检测到作业时间的延迟超过了规定值的情况或者机体的角度超过了规定的阈值的情况，判定从机200的作业是否发生了异常(步骤402)。

若判定为未发生异常(步骤402··否)，则从机200返回步骤401继续执行自动控制下的作业。

另一方面，在判定为作业发生了异常(步骤402··是)的情况下，从机200停止自动控制下的作业(步骤403)。从机200的警报消息生成部75生成警告，警告通信设备76将该警告向主机100发送(步骤404)。

从机200的控制装置71在发送警告后，等待从主机100发送切换完成信号。即，从机200的控制装置71判定是否从主机100接收到切换完成信号(步骤405)。若判定为未接收到切换完成信号(步骤405··否)，则返回步骤404，从机200的警告通信设备76向主机100再次进行警告的发送。

另一方面，若判定为接收到切换完成信号(步骤405··是)，则从机200接受由主机100进行的远程操作来执行作业(步骤406)。

从机200按照以上那样的处理例程，执行模式切换处理。

接着，对远程操作模式下的主机100的动作进行说明。图9是示出相当于图7的步骤305的处理例程的流程图。

主机100的控制装置61将显示在显示器54的影像切换为来自从机200的相机影像(步骤501)。

主机100的控制装置61将从扬声器55输出的声音切换为通过从机200的收音部74收集到的声音(步骤502)。

主机100的通信设备53从从机200接收作业信息，获取关于从机200的作业状况的信息(步骤503)。

搭乘在主机100的操作者基于显示在显示器54的从机200的相机影像、从扬声器55输出的从机200的周边的声音、以及从机200的作业状况的信息，对操作机构52的杆等进行操作，通过远程操作使从机200执行作业(步骤504)。

如上，在本实施例的作业系统中，在通常作业状态下，搭乘在主机100的操作者将主机100作为实际进行作业的机器来操作，执行主机100的周边的挖掘作业等作业。从机200按照自动控制程序进行作业。

从机200若检测到自机的作业发生了异常，则停止自动控制下的作业，生成警告并发送至主机100。主机100根据警报的接收，将操作模式从主机操作模式切换为远程操作模式，并将切换完成信号发送至作为警告的发送源的从机200。从机200接收切换完成信号，基于主机100的远程操作来执行作业。

根据本实施例的作业系统，能够使用主机100(自机)进行作业，同时根据需要对从机200(他机)进行远程操作。根据操作者对操作机构52的操作方式，进行该作业机械100的驱动。也可以使用与操作机构52的操作方式对应的电信号以及/或者先导压力(液压)，控制主机100的驱动。并且，在对从机200进行远程操作的情况下，生成与操作者对操作机构52的操作方式对应的动作指令信号，对该从机200发送。如此，在主机100中，通过操作机构52的操作，该主机100(自机)的驱动以及从机200(他机)的远程操作均可进行。从而，操作者能够使用共用的界面进行多个作业机械的操作。

从机200在通常作业状态下通过自动控制进行作业，在发生了自动控制下的作业较为困难且复杂的作业状况(即作业)的情况下，接受来自主机100的远程操作来进行作业。根据该构成，能够减轻操作者的负担，同时使从机200不只执行单纯的作业，还可执行复杂的作业。

此外，在本实施例的作业系统中，主机100的操作者使主机100在通常时作为通常的作业机械而动作，在从机200发生了需要复杂的作业的状况的情况下，通过远程操作来操作从机200从而执行作业。此时，搭乘在主机100的操作者将从机200的周边发生的现象作为视觉信息以及/或者听觉信息来收取，并进行从机200的远程操作。根据该构成，操作者能够以与自身搭乘的主机100发生了同样的事态的情况相同的感觉，进行远程操作下的作业。因此，根据本实施例的作业系统，能够实现具有临场感的远程操作。

(本发明的另一实施方式)

另外，本发明的实施方式并不限于上述实施例所示的实施方式。例如，在上述实施例中，对下例进行了说明：即，使主机100的显示器54显示通过从机200的拍摄部73获取到的图像和影像，从主机100的扬声器55输出通过从机200的收音部74收集到的声音，由此使搭乘在主机100的操作者认知从机200的周边状况的例子。但是，将从机200的作业状况传达给搭乘在主机100的操作者的方法不限于此。例如，也可以构成为，在从机200设置感知振动的传感器，将感知到的振动的信息发送至主机100。然后，通过基于该振动的信息使主机100的座椅51振动，操作者可在以模拟的方式感受在从机200产生的振动的同时进行操作。

也可以是，操作机构52从操作者处受理用于指定可否发送动作指令信号的第1指定操作，控制装置61(主控制装置)根据操作机构52受理的第1指定操作，决定是否使通信设备53对从机200发送动作指令信号。根据该构成，操作者能够适当切换自身搭乘的主机100(自机)的操作与从机200(他机)的远程操作来进行操作。

也可以是，操作机构52从操作者处受理用于指定多个从机200中的一个作业机械作为指定作业机械的第2指定操作，控制装置61(主控制装置)使通信设备53对与由操作机构52受理的第2指定操作对应的指定作业机械发送动作指令信号。根据该构成，可对多个从机200(他机)中的一个从机200选择性地进行远程操作。

也可以是，通信设备53从指定作业机械接收与该指定作业机械的作业状态相关的作业状态信息，主机100进一步具备通知部，输出由通信设备53接收到的作业状态信息。根据该构成，操作者在对其它机器进行远程操作时能够带着临场感进行操作。

附图标记说明

100 主作业机械

200 从作业机械

10 工程机械(作业机械)

11 下部行驶体

14 上部回转体

15 作业装置

16 驾驶室

21 动臂

23 斗杆

25 铲斗

28 第1相机

29 第2相机

30 传感器部

31 发动机声用收声器

32 作业部周边声用收声器

33 前端附件的周边声用收声器

34 振动传感器

35 倾斜传感器

50 操作室(搭乘部)

51 座椅

52 操作机构

53 通信设备

54 显示器

55 扬声器

56 操作切换部

61 控制装置(主控制装置)

62 天线

63 致动器(主驱动机构)

64 灯

65 远程操作对象切换装置

71 控制装置(从控制装置)

72 天线

73 拍摄部

74 收音部

75 警报消息生成部

76 警告通信设备

77 自动控制/远程控制切换装置

78 致动器(从驱动机构)。

Claims (8)

1.一种作业机械，具有可供操作者搭乘的搭乘部，其特征在于，具备：

操作机构，设置于所述搭乘部，由所述操作者操作；

驱动机构，用于驱动所述作业机械；

通信设备；

主控制装置，根据所述操作者对所述操作机构的操作方式，控制所述驱动机构的动作，并且，在生成了动作指令信号的基础上使所述通信设备将所述动作指令信号发送至所述作业机械以外的其它作业机械。

2.如权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述操作机构从所述操作者处受理用于指定可否发送所述动作指令信号的第1指定操作，

所述主控制装置根据由所述操作机构受理的所述第1指定操作，决定是否使所述通信设备发送所述动作指令信号。

3.如权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述操作机构从所述操作者处受理用于指定多个所述其它作业机械中的一个作业机械作为指定作业机械的第2指定操作，

所述主控制装置使所述通信设备对与由所述操作机构受理的所述第2指定操作对应的所述指定作业机械发送所述动作指令信号。

4.如权利要求3所述的作业机械，其特征在于，

所述通信设备从所述指定作业机械接收与该指定作业机械的作业状态相关的作业状态信息，

所述作业机械进一步具备通知部，输出由所述通信设备接收到的所述作业状态信息。

5.如权利要求4所述的作业机械，其特征在于，

所述通信设备从所述指定作业机械接收示出在所述指定作业机械中发生了作业困难的状态的警报，

所述通知部输出所述警报。

6.如权利要求4所述的作业机械，其特征在于，

所述主控制装置响应于由所述通信设备从所述指定作业机械接收到示出在所述指定作业机械中发生了作业困难的状态的警报，使所述通信设备将所述动作指令信号发送至所述指定作业机械。

7.一种作业机械，与其它作业机械可通信地连接，并按照基于作业计划的控制程序执行作业，其特征在于，具备：

驱动机构，用于驱动所述作业机械；

通信设备；

从控制装置，按照所述控制程序控制所述驱动机构的动作，以使所述作业机械遵循规定的所述作业计划执行作业，

所述从控制装置将由所述作业机械进行的作业的进展状况与规定的所述作业计划进行对比，在该对比结果表示所述作业机械的作业的进展状况背离了规定的所述作业计划的情况下，使所述通信设备将警报发送至所述其它作业机械，并且，在所述警报发送后，基于由所述通信设备从所述其它作业机械接收到的来自所述其它作业机械的动作指令信号控制所述驱动机构的动作。

8.一种作业系统，由主机与从机构成，其特征在于，

所述主机具备：

搭乘部，供操作者搭乘；

操作机构，设置于所述搭乘部，由所述操作者操作；

主驱动机构，用于驱动所述主机；

主通信设备；

主控制装置，根据所述操作者对所述操作机构的操作方式，控制所述主驱动机构的动作，并且，在生成了动作指令信号的基础上使所述主通信设备将所述动作指令信号发送至所述从机。

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