CN116917587A - 作业机械以及作业机械的控制方法 - Google Patents

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Abstract

轮式装载机(100)具备车辆主体(1)、后方检测部(71)、状态检测部(72)、以及控制系统(26)。车辆主体(1)具有行驶体(2)、以及配置在行驶体(2)上的作业机(3)。后方检测部(71)检测车辆主体(1)的周围的物体(M)。状态检测部(72)检测车辆主体(1)的倾斜、弯曲、以及作业机(3)的至少1个状态。控制系统(26)基于从状态检测部(72)的检测信息求得的车辆主体(1)能够停止的横向上的稳定范围(R)与重心位置(gp)的关系，来设定检测到物体(M)时的用于自动制动的控制减速度(a)。

Description

作业机械以及作业机械的控制方法
技术领域
本发明涉及作业机械以及作业机械的控制方法。
背景技术
在作为作业机械的一例的轮式装载机中，提出了检测物体并自动停止的自动停止系统(例如，参照专利文献1)。
在专利文献1中，对于从轮式装载机到物体的区域，按照距物体的距离从近到远的顺序划分为第一区域、第二区域、以及第三区域3个区域，并在第一区域中发出警报，在第二区域中减速，在第三区域中停止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)实用新型注册第3219005号
发明内容
然而，在施工现场等进行作业时，作业机械经常处于比较不稳定的状态，若在这样的状态下进行突然的制动，可能变成更加不稳定的状态。
本公开的目的在于提供一种能够在稳定的状态下抑制与物体的碰撞的作业机械以及作业机械的控制方法。
(用于解决课题的手段)
第一公开所涉及的作业机械具备车辆主体、物体检测部、状态检测部、以及控制部。车辆主体具有行驶体、以及配置在行驶体上的作业机。物体检测部检测车辆主体的周围的物体。状态检测部检测车辆主体的倾斜、弯曲、以及作业机的至少1个状态。控制部基于从状态检测部的检测信息求得的车辆主体能够停止的横向的稳定范围与重心位置的关系，来设定检测到物体时的用于自动制动的减速度。
第二公开所涉及的作业机械的控制方法具备物体信息取得步骤、状态检测步骤、以及设定步骤。物体信息取得步骤取得具有行驶体以及配置在行驶体上的作业机的车辆主体的周围的物体的信息。状态检测步骤检测车辆主体的倾斜、弯曲、以及作业机的至少1个状态。设定步骤基于从状态检测步骤的检测信息求得的车辆主体能够停止的横向的稳定范围与重心位置的关系，来设定检测到物体时的用于自动制动的减速度。
发明效果
根据本公开，能够提供一种能够在稳定的状态下抑制与物体的碰撞的作业机械以及作业机械的控制方法。
附图说明
图1A是本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的侧视图。
图1B是从后方观察本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的后轮附近的结构图。
图2是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的结构的框图。
图3是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的检测系统的结构的框图。
图4是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机被配置在倾斜面的状态的图。
图5是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的稳定范围的后视图(rearview drawing)。
图6是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的动臂向上方向转动的状态的图。
图7是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的挖掘铲斗中装载货物的状态的图。
图8是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的弯曲状态的图。
图9是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的控制系统的结构的框图。
图10是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的基于自动制动的停止状态的侧视图。
图11是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的控制动作的流程图。
图12是表示本公开的实施方式的变形例中的轮式装载机的结构的框图。
图13是表示本公开所涉及的实施方式的轮式装载机的稳定范围的另一例的后视图。
具体实施方式
以下参照附图对作为本公开所涉及的作业机械的一例的轮式装载机进行说明。
(轮式装载机的概要)
图1A是表示本实施方式的轮式装载机100(作业机械的一例)的结构的示意图。本实施方式的轮式装载机100在车辆主体1上具有行驶体2和作业机3。作业机3配置在行驶体2上。行驶体2具备车身框架10、一对前轮4、驾驶室5、发动机舱6、一对后轮7、配重8、以及一对转向油缸9。另外，在以下的说明中，“前”、“后”、“右”、“左”、“上”以及“下”表示以从驾驶座观察前方的状态为基准的方向。此外，“车宽方向”与“左右方向”与“横向”同义。在图1A中，用Z表示前后方向，表示前方向时用Zf表示，表示后方向时用Zb表示。图1B是从后方观察本实施方式的轮式装载机100的后轮7的附近的图。
轮式装载机100使用作业机3来进行砂土装载作业等。
车身框架10是所谓的铰接式，并具有前车架11、后车架12以及连结轴部13。前车架11配置在后车架12的前方。连结轴部13设置在车宽方向的中央，将前车架11与后车架12能够摆动地相互连结。
在前车架11的下侧沿左右方向安装有前车轴34a(参照后述的图5)。一对前轮4安装在前车轴34a的左右两端。
如图1B所示，在后车架12的下侧沿左右方向安装有后车轴34b。此外，一对后轮7安装在后车轴34b的左右两端。后车轴34b凭借左右方向的中央部341能够转动地安装在后车架12上。如图1B所示，后车轴34b以中央部341为中心，在垂直于前后方向的转动方向上摆动。在图1B中，用实线表示左侧的后轮7向下方摆动的状态(箭头R2)的后车轴34b以及后轮7，用双点划线表示左侧的后轮7向上方摆动的状态(箭头R1)的后车轴34b以及后轮7。像这样，通过后车轴34b设置相对于后车架12旋转摆动的振摆机构(oscilate)，能够吸收行驶时地面的凹凸的影响。
一对转向油缸9夹着连接轴部13沿左右配置。各个转向油缸9的一端能够摆动地安装在前车架11上，另一端能够摆动地安装在后车架12上。通过转向油缸9的伸缩，改变前车架11相对于后车架12的摆动角度(转向角度)。
作业机3被来自未图示的作业机泵的液压油驱动。作业机3具有动臂(Boom)14、铲斗(Bucket)15、提升缸(Lift Cylinder)16、以及铲斗油缸(Bucket Cylinder)17。动臂14安装在车前架11上。铲斗15安装在动臂14的前端。
提升缸16以及铲斗油缸17是液压缸。提升缸16的一端安装在前车架11上，提升缸16的另一端安装在动臂14上。通过提升缸16的伸缩，动臂14上下摇摆。铲斗缸17的一端安装在前车架11上，铲斗油缸17的另一端经由摇臂18安装在铲斗15上。通过铲斗油缸17伸缩，铲斗15上下摇摆。
驾驶室5载置于后车架12上，在内部配置有用于转向操作的手柄、或用于操作作业机3的杆、各种显示装置等。发动机舱6配置在驾驶室5的后侧且在后车架12上，容纳有发动机31。配重8配置在后车架12的后部。
图2是表示轮式装载机100的结构的框图。
轮式装载机100具有驱动系统21、制动系统22、操作系统23、告知系统24、检测系统25、以及控制系统26。
驱动系统21对轮式装载机100进行驱动。制动系统22进行轮式装载机100的制动。操作系统23由操作人员进行操作的。驱动系统21以及制动系统22基于操作人员的操作系统23的操作而运行。告知系统24基于检测系统25的检测结果进行对操作人员的告知。检测系统25进行车辆主体1的状态、车辆主体1的后方的物体、以及车辆主体1的速度的检测。控制系统26基于对操作系统23的操作人员的操作以及检测系统25的检测，进行驱动系统21、制动系统22、以及告知系统24的操作。
(驱动系统21)
驱动系统21具有发动机31、HST32、输送装置33、车轴34、前轮4和后轮7、以及上述的转向油缸9。
发动机31例如是柴油式发动机，在发动机31产生的驱动力驱动HST(Hydro StaticTransmission，静液压变速器)32的泵32a。
HST32具有泵32a、马达32b、以及连接泵32a与马达32b的液压回路32c。泵32a是斜板式可变容量型的泵(skew plate-type variable capacity pump)，且能够通过螺线管32d改变斜板的角度。泵32a通过被发动机31驱动而排出液压油。排出的液压油通过液压回路32c被送至马达32b。马达32b是斜板式泵，能够通过螺线管32e改变斜板的角度。液压回路32c具有第一驱动回路32c1和第二驱动回路32c2。通过从泵32a经由第一驱动回路32c1向马达32b供给液压油，马达32b向一个方向(例如前进方向)被驱动。通过从泵32a经由第二驱动回路32c2向马达32b供给液压油，马达32b向另一个方向(例如后退方向)被驱动。另外，向第一驱动回路32c1或者第二驱动回路32c2的液压油的排出方向能够通过螺线管32d来改变。
输送装置33将来自发动机31的输出分配至前后的车轴34。
前侧的车轴34上连接有一对前轮4，利用被分配的来自发动机33的输出而旋转。此外，后侧的车轴34上连接有一对后轮7，利用被分配的来自发动机33的输出而旋转。
(制动系统22)
制动系统22具有行车制动阀41、制动回路42、驻车制动器43、制动主压供给管路44、截止阀45、EPC(Electric Proportional Valve，电动比例阀)阀46、以及梭形滑阀(shuttle valve)47。
行车制动阀41通过后述的制动踏板而被操作。行车制动阀41上连接有制动主压供给管路44。行车制动阀41在开状态下向梭形滑阀47供给从制动主压供给管路44被供给的液压油。行车制动阀41在闭状态下停止从制动主压供给管路44向梭形滑阀47的液压油的供给。
根据制动踏板54的操作量来调整行车制动阀41的开度，并改变被供给至梭形滑阀47的液压油的量。例如，在制动踏板54的操作量大的情况下，从行车制动阀41向梭形滑阀47被供给的液压油的量变多。
制动回路42设置在前后的车轴34上。制动回路42是液压式的制动器，从梭形滑阀47被供给的液压油的量越多或压力越大，制动力越强。行车制动阀41以及制动踏板54构成行车制动器的一部分。
驻车制动器43设置在输送装置33上。作为驻车制动器43，例如能够使用能切换为制动状态和非制动状态的湿式多级式制动器或盘式制动器等。
截止阀45连接在制动主压供给管路44上。截止阀45基于来自控制系统26的指示而开闭。截止阀45在开状态下从制动主压供给管路44向EPC阀46供给液压油。截止阀45在闭状态下停止从制动主压供给管路44向EPC阀46的液压油的供给。
在本实施方式中，控制系统26例如只在车辆主体1正在向后方行驶时使截止阀45成为开状态。车辆主体1向后方的移动是控制系统26基于车轮的旋转或FNR杆52的操作而进行判断的。
EPC阀46配置在连接截止阀45和梭形滑阀47的流路上。EPC阀46基于来自控制系统26的指示而开闭。EPC阀46在开状态下向梭形滑阀47供给从截止阀45被供给的液压油。EPC阀46在闭状态下停止从截止阀45向梭形滑阀47的液压油的供给。
EPC阀46根据来自控制系统26的指示而调整开度，改变向梭形滑阀47供给的液压油的量。
梭形滑阀47向制动回路42供给经由行车制动阀41而被供给的液压油和经由EPC阀46而被供给的液压油中压力大的一方的液压油。
详细情况后述，即使在不操作制动踏板54、从行车制动阀41不供给液压油的情况下，若截止阀45以及EPC阀46根据来自控制系统26的指示而成为开状态，则从梭形滑阀47向制动回路42供给液压油，制动器自动地运行。
(操作系统23)
操作系统23具有加速踏板51、FNR杆52、驻车开关53、制动踏板54、回位开关55、以及转向操作部56。
加速踏板51设置在驾驶室5内。操作人员操作加速踏板51来设定节气门开度。加速踏板51生成表示加速踏板操作量的开度信号并向控制系统26发送。控制系统26基于被发送的信号来控制发动机31的旋转速度。
另外，如果使加速踏板51成为切断(Off)状态，则向发动机31的燃料供给被停止。
FNR杆52设置于驾驶室5。FNR杆52能够采取前进、空档或者后退的位置。表示FNR杆52的位置的操作信号被发送到控制系统26，控制系统26控制螺线管32d来切换前进或后退。此外，在FNR杆52是空档位置的情况下，控制系统26控制螺线管32d、32e，并控制泵32a和马达32b的斜板以成为行驶阻力。
驻车开关53设置在驾驶室5内，是能够切换状态为接通(ON)、切断(OFF)的开关，并向控制系统26发送表示该状态的信号。控制系统26基于被发送的信号使驻车制动器43成为制动状态或非制动状态。
制动踏板54设置于驾驶室5内。制动踏板54调整行车制动阀41的开度。
在车辆主体1通过后述的自动制动(回避控制的一例)而停止后，回位开关55由操作人员为了从停止状态回位而操作。另外，基于加速踏板51的切断的控制、以及基于FNR杆52的空档位置的控制所产生的制动力也可以被包括在自动制动中。
转向操作部56包括方向盘(Steering Wheel)、操纵杆(Joy Stick Lever)等，改变前车架11相对于后车架12的弯曲角度(铰接角度)。如果操作转向操作部56，则转向操作角被发送到控制系统26。控制系统26将转向操作角设定为转向油缸9的速度或目标角度，并作为弯曲操作指令向转向油缸9发送。
(告知系统24)
告知系统24具有警报装置61(告知部的一例)、以及自动制动运行通知灯63。
在基于后述的检测系统25的后方检测部71的检测在后退时于车辆主体1的后方检测到物体的情况下，警报装置61根据来自控制系统26的指示向操作人员进行警报。基于警报装置61的告知对应于规避控制的一例。
警报装置61例如可以具有灯并使灯点亮。此外，不限于灯，警报装置61也可以具有扬声器并鸣响声音。此外，也可以在监视器等的显示面板上显示警报。
自动制动运行通知灯63通知操作人员自动制动是正在运行的状态，并通知需要基于回位开关55的回位动作。另外，若操作回位开关55解除自动制动，则自动制动运行通知灯63熄灭。
另外，自动制动运行通知灯63也可以不限于灯，也可以鸣响声音。此外，也可以在监视器等的显示面板等上显示通知。
如上所述的基于告知系统24的对操作人员的信息的告知的手段能够适宜地选择灯、声音、监视器等。
(检测系统25)
图3是表示检测系统25的框图。
检测系统25具有后方检测部71(物体检测部的一例)、状态检测部72、以及速度传感器73(速度检测部的一例)。
后方检测部71检测车辆主体1的后方的物体。后方检测部71例如如图1A所示地安装在车辆主体1的后端，但也可以不限于后端。
后方检测部71例如具有毫米波雷达。能够使用接收天线来检测从发送天线发射的毫米波段的电波在物体的表面反射并返回的情形、并测定到物体的距离。基于状态检测部72的检测结果被发送给控制系统26，控制系统26能够判定在后退时规定范围内存在物体。另外，也可以不限于毫米波雷达，例如也可以是摄像机。在后退时利用后方检测部71检测到后方存在物体的情况下，执行自动制动。
状态检测部72检测车辆主体1的状态。基于状态检测部72的检测，控制系统26考虑使用被预先设定的设定制动力来实施自动制动的情况下的行驶稳定性，执行使用提高稳定性的倾翻抑制制动力的自动制动。以使用设定制动力而进行制动时的减速度作为设定减速度，以使用倾翻抑制制动力而进行制动时的减速度作为倾翻抑制减速度。另外，倾翻抑制减速度被设定为小于设定减速度。
被用于稳定性的判断的车辆主体1的状态例如能够列举(1)轮式装载机100的倾斜角度、(2)作业机3的姿态、(3)货物的状态、以及(4)铰接角度。
(1)对轮式装载机倾斜角度进行说明。
图4是表示被配置在倾斜面S上的状态的轮式装载机100的图。在图4中，轮式装载机100在左右方向(宽度方向)上倾斜。图5是示意性地表示轮式装载机100的底面的图。图5是从垂直于倾斜面的方向观察轮式装载机100的底面的图。
状态检测部72具有车身角度传感器72f。车身角度传感器72f配置在车身框架10上。控制系统26的车身控制器90能够基于车身角度传感器72f所检测的检测值来判定轮式装载机100被配置在倾斜的路面S上。另外，也可以使用IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)作为车身角度传感器72f的代替。
状态检测部72还检测后述的(2)作业机3的姿态、(3)货物的状态、以及(4)铰接角度所说明的检测值，基于这些检测值，在控制系统26中确定车辆主体1的重心位置gp。
在图4中，以gp表示轮式装载机100的重心，以箭头g表示该重力矢量。在图4以及图5中展示了稳定范围R。
在图5中，稳定范围R例如被设定为由沿前车轴34a的中心的第一直线、连结前车轴34a的左端和后车轴34b的摆动中心34p的第二直线、以及连结前车轴34a的右端和后车轴34b的摆动中心34p的第三直线所围成的近似三角形状的范围。图5所示的重力矢量g的位置是来自重心位置gp的重力矢量g与稳定范围R相交的位置。另外，即使在车身框架10弯曲的情况下也能够同样地设定稳定范围R。
基于来自重心位置gp的重力矢量g的相对于稳定范围R的位置来判断稳定性。横向的倾斜越大，基于自动制动的稳定性越是下降。例如，由于稳定性随着重力矢量g的与稳定范围R相交的位置靠近稳定范围R的边缘而逐渐下降，因此倾翻抑制减速度被设定得较小。在重力矢量g的与稳定范围R相交的位置超出了稳定范围R的情况(在图5中以g’表示)下，不实施自动制动，仅通过警报装置61进行警报。
另外，在图4中展示了轮式装载机100在左右方向上倾斜的例子，但也可以判断在前后方向上的倾斜。但是，在左右方向上的倾斜基于自动制动的稳定性更低。
此外，如图5所示，稳定范围R的左右方向的宽度随着朝向前方而变宽。因此，例如，在车身框架10被前车架11一侧高于后车架12地配置在斜面上的状态下，重力矢量g与稳定范围R相交的位置向后方移动(参照重力矢量g”)，横向上的稳定范围变窄。像这样，前后方向的倾斜影响横向上的稳定性。
(2)作业机的姿态
图6是表示动臂14向上方摆动的状态的轮式装载机100的图。
为了检测作业机3的姿态，状态检测部72例如具有动臂角度传感器72a(参照图3)。基于通过动臂角度传感器72a而检测的动臂14的角度，控制系统26考虑稳定性并计算倾翻抑制减速度。另外，也可以通过设置不限于动臂角度传感器72a的摄像机并进行图像解析，来判定作业机3的姿态。
动臂14的角度越增加，则基于自动制动的稳定性越下降。例如，由于稳定性随着动臂14的向上方的摆动角度变大而变小，因此能够设定使倾翻抑制减速度变小。另外，倾翻抑制减速度的减少既可以是随着动臂14的角度的增加而呈一次函数地减少，也可以是呈指数函数地减少。
(3)货物的状态
图7是表示铲斗15中装载着货物W的状态的轮式装载机100的图。
如图3所示，为了检测货物的状态，状态检测部72具有：检测提升缸16的压力的压力传感器72b、动臂角度传感器72a、以及用于检测铲斗15是否是倾斜(Tilt)状态的摇臂角度传感器72d。通过铲斗油缸17的长度来决定铲斗15是否是倾斜状态。通过根据动臂角度传感器72a的动臂角度和根据摇臂角度传感器72d的摇臂角度、基于预先存储的表格(Table)能够计算铲斗油缸17的长度，检测铲斗15是否是倾斜状态。
基于压力传感器72b、动臂角度传感器72a、以及摇臂角度传感器72d的值，控制系统26考虑稳定性并计算倾翻抑制减速度。
货物W的量较多且动臂14向上方摆动、铲斗15处于倾斜状态的一方基于自动制动的稳定性更低。例如，由于稳定性随着压力传感器72b、动臂角度传感器72a、以及铲斗油缸17的长度的值变大而变小，因此能够设定使倾翻抑制减速度变小。另外，也可以对压力传感器72b、动臂角度传感器72a、以及铲斗油缸17的长度的值进行加权来计算倾翻抑制减速度。
此外，为了检测倾斜状态，也可以使用能够检测铲斗15等的作业机3的位置的传感器(接近传感器等)而不使用摇臂角度传感器72d，能够任意地设定传感器。此外，为了检测货物的状态，也可以设置摄像机并进行图像解析。
(4)铰接角度
图8是表示弯曲状态的轮式装载机100的状态的图。
如图3所示，状态检测部72为了检测铰接角度θ而具有铰接角度传感器72e。铰接角度传感器72e检测相对于后车架12的前车架11的倾斜角度。
基于铰接角度传感器72e所检测的铰接角度θ，控制系统26考虑稳定性并计算倾翻抑制减速度。
铰接角度θ越增加，则基于自动制动的稳定性越下降。例如，由于稳定性随着铰接角度θ变大而减小，能够设定使倾翻抑制减速度减小。另外，倾翻抑制减速度的减少既可以是随着铰接角度的增加而呈一次函数地减少，也可以呈指示函数地减少。
速度传感器73检测车辆主体1的速度并发送给控制系统26。
(控制系统26)
图9是表示本实施方式的轮式装载机100的控制系统26(控制部的一例)的结构的框图。
控制系统26具有感知控制器80和车身控制器90。
感知控制器80和车身控制器90的每一个都包括CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等的处理器、包括如ROM(Read Only Memory，只读存储器)的非易失性存储器和如RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)的易失性存储器的主存储器、以及存储装置(Storage)。感知控制器80和车身控制器90读取存储在存储装置中的程序并在主存储器中展开，按照程序执行规定的处理。另外，在本实施方式中，虽然记载了感知控制器80和车身控制器90的每一个都具有CPU，但也可以是感知控制器80和车身控制器90整体具有1个CPU。此外，程序也可以经由网络被分发到感知控制器80和车身控制器90。
感知控制器80取得后方检测部71所检测的物体的情报。车身控制器90执行自动制动的控制。
感知控制器80具有物体信息取得部81以及距离计算部82。
物体信息取得部81取得通过后方检测部71而检测出的、作为停止目标的物体(对象物)的信息。距离计算部82基于物体的信息来计算从轮式装载机100到物体的距离x(相对距离的一例)。距离计算部82能够基于从后方检测部71的发送天线发射的毫米波段的电波在物体的表面反射并返回的情形，来计算到物体的距离x。另外，作为物体，能够列举岩石、房屋等障碍物。
车身控制器90具备车身信息取得部91、倾翻抑制减速度计算部92、存储部93、控制减速度设定部94、制动时间计算部95、控制开始距离计算部96、以及控制指示部97。
车身信息取得部91取得状态检测部72所检测到的车身信息以及速度传感器73所检测到的车身速度v0。
倾翻抑制减速度计算部92根据取得的车身信息以及车身速度v0求出稳定性，进而还考虑安全率并计算自动制动时的抑制轮式装载机100的倾翻的减速度(倾翻抑制减速度)。如上所述，倾翻抑制减速度是基于倾翻抑制制动力的减速度。例如，倾翻抑制减速度计算部92通过取得的车身信息来确定车辆主体1的重心位置gp和稳定范围R，求出来自重心位置gp的重力矢量和稳定范围R的交点，并基于该交点的位置求出稳定性。在求得的稳定性上加上安全率并计算倾翻抑制减速度。
存储部93是设置在车身控制器90中的存储器，存储着被预先设定的设定减速度。设定减速度是根据制动回路42的硬件(Hard)的能力等而被预先设定的值，如上所述是基于设定制动力的减速度。
控制减速度设定部94从倾翻抑制减速度和设定减速度中选择较小的减速度，将所选择的减速度设定为执行自动制动的控制时的减速度(控制减速度)。由此，在以预先设定的设定减速度执行自动制动的情况中存在轮式装载机100倾翻的可能性的情况下，能够以倾翻抑制减速度来执行自动制动。
制动时间计算部95根据车身速度和控制减速度(减速度的一例)来计算到轮式装载机100停止的时间。具体地，如果将车身速度设为v0，将控制减速度设为a，将到轮式装载机100停止的制动时间设为t’，则(公式1)成立。
(公式1)v0–at’＝0
因此，通过计算t’＝v0/a，能够求出制动时间t’。
控制开始距离计算部96计算用于开始自动制动的控制的距物体的距离。如果将到轮式装载机100停止的前进距离设为x’，则(公式2)成立。
(公式2)x’＝v0t’–(1/2)at’2
通过将上述的(公式1)的v0/a代入到(公式2)的t’，导出下面的(公式3)。
(公式3)x’＝(1/2)v0 2/a
如果将施加自动制动时的到物体的目标停止距离设为xt，将开始施加自动制动的位置(距物体的距离)设为xb，则下面的(公式4)成立。
(公式4)xb＝xt+x’
如果将(公式3)的(1/2)v0 2/a代入到(公式4)的x’，则导出下面的(公式5)。
(公式5)xb＝xt+(1/2)v0 2/a
根据(公式5)，能够求出作为开始施加自动制动的位置的自动制动控制开始距离xb(开始距离的一例)。
此外，控制开始距离计算部96求出用于开始警报的距离xc(距物体的警报控制开始距离)。警报控制开始距离xc能够基于自动制动控制开始距离xb来设定。距离xc能够设定为大于自动制动控制开始距离xb。由此，警报控制开始距离xc被设定为比自动制动控制开始距离xb距物体的距离远，能够将警报作为自动制动开始前的预备警报来使用。
图10是表示轮式装载机100的距物体M的距离的图。
在距离计算部82所计算的距离x达到控制开始距离计算部96所计算的警报控制开始距离xc时，控制指示部97对警报装置61进行发报指示。由此，警报装置61发出警报。
在距离x达到自动制动控制开始距离xb时，控制指示部97对截止阀45以及EPC阀46进行开指示以使截止阀45以及EPC阀46变成达到控制减速度a的开度。由此，即使是未操作制动踏板54的情况，液压油也经由梭形滑阀47被供给至制动回路42，以控制减速度a进行制动。并且，如图10所示，轮式装载机100在距物体M的距离xt处停止。以双点划线表示停止状态的轮式装载机100。
如果开始自动制动的控制，则控制指示部97对自动制动运行通知灯63进行点亮指示。
如果操作人员操作回位开关55、自动制动被解除，则控制指示部97对自动制动运行通知灯63进行熄灭指示。
另外，如果操作人员操作制动踏板54、从行车制动阀41被供给的液压油的压力变得大于从EPC阀46被供给的液压油的压力，则利用从行车制动阀41被供给的液压油来使制动回路42运行。
<动作>
接下来，对本实施方式的轮式装载机100的控制动作进行说明。
图11是表示本实施方式的轮式装载机100的控制动作的流程图。
首先，在步骤(Step)S10中，物体信息取得部81从后方检测部71取得物体M的信息。如果物体信息取得部81在检测到正在进行后退的状态下从后方检测部71接收规定范围内的物体的信息，则向距离计算部82发送接收到的物体的信息。物体信息取得部81例如通过前轮4或后轮7正朝向后方旋转、或FNR杆52是后退位置来检测车辆主体1的后退状态。
然后，在步骤S20中，车身信息取得部91取得状态检测部72所检测到的车身信息以及速度传感器73所检测到的车身速度v0。如上所述，车身信息包括(1)轮式装载机100的倾斜角度、(2)作业机3的姿态、(3)货物的状态、以及(4)铰接角度。
接下来，在步骤S30中，距离计算部82基于物体的信息来计算从轮式装载机100到物体M的距离x。
接下来，在步骤S40中，倾翻抑制减速度计算部92根据取得的车身信息，考虑安全率并计算抑制轮式装载机100的倾翻的减速度(倾翻抑制减速度)。
接下来，在步骤S50中，控制减速度设定部94选择倾翻抑制减速度和存储部9中存储的设定减速度中较小的减速度，将选择的减速度设定为执行自动制动的控制时的减速度(控制减速度a)。
接下来，在步骤S60中，制动时间计算部95根据车身速度v0和控制减速度a使用(公式1)来计算到轮式装载机100停止的时间t’。
接下来，在步骤S70中，控制开始距离计算部96通过车身速度v0、控制减速度a、以及制动时间t’，使用(公式1)～(公式5)来计算自动制动控制开始距离xb。此外，控制开始距离计算部96基于自动制动控制开始距离xb来计算开始警报的警报控制开始距离xc。
接下来，在步骤S80中，在距离计算部82所计算的距离x达到控制开始距离计算部96所计算的警报控制开始距离xc时，控制指示部97对警报装置61进行发报指示，在距离x达到自动制动控制开始距离xb时，控制指示部97对截止阀45进行开指示、对EPC阀46进行开指示，使EPC阀46变为达到制动减速度a的开度。
由此，在距离x达到警报控制开始距离xc时，警报装置61运行且警报开始，接下来，在距离x达到自动制动控制开始距离xb时，根据制动减速度a自动制动运行，轮式装载机100在距物体M的距离xt处停止。
<特征>
(1)
本实施方式所涉及的轮式装载机100(作业机械的一例)具备车辆主体1、后方检测部71(物体检测部的一例)、状态检测部72、以及控制系统26(控制部的一例)。车辆主体1具有行驶体2、以及配置在行驶体2上的作业机3。后方检测部71检测车辆主体1的周围的物体M。状态检测部72检测车辆主体1的倾斜、弯曲、以及作业机3的至少1个状态。控制系统26基于从状态检测部72的检测信息求得的车辆主体1能够停止的横向的稳定范围R与重心位置gp的关系，来设定检测到物体M时的用于自动制动的减速度a(减速度的一例)。
由此，使用与车辆主体1的横向的稳定性相对应的减速度，能够在检测到物体M时执行回避控制(自动制动或基于警报装置61的警报)。
此外，能够检测车辆主体1是在横向上稳定性低的倾斜状态。此外，能够检测车辆主体1是在横向上稳定性低的弯曲状态。此外，能够检测车辆主体1是在横向上稳定性低的作业机3状态。
(2)
本实施方式所涉及的轮式装载机100(作业机械的一例)还具备速度传感器73(速度检测部的一例)。速度传感器73检测车辆主体1的速度。控制系统26基于控制减速度a和车辆主体1的速度v0，设定开始回避与物体M的碰撞的回避控制的距物体M的自动制动控制开始距离xb(开始距离的一例)，并且基于从车辆主体1到物体M的相对距离x和自动制动控制开始距离xb来执行回避控制。
由此，在作为回避控制而进行自动制动的情况下，由于以考虑了车辆主体1的横向上的稳定性的控制制动力来进行自动制动，能够考虑横向上的稳定性并进行减速。
此外，由于使用与车辆主体1的横方向上的稳定性相对应的控制减速度来设定自动制动控制开始距离xb，能够基于与控制制动力相对应的制动距离来进行回避控制。因此，能够在稳定的行驶状态下抑制与物体M的碰撞。
(3)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，控制系统26(控制部的一例)将为了用于自动制动而被预先设定的设定减速度(第一减速度的一例)、与基于相对于稳定范围R的重心位置gp而被设定的倾翻抑制减速度(第二减速度的一例)进行比较，将小的一方设定为控制减速度(减速度的一例)。
由此，在以被预先设定的设定减速度运行自动制动的情况下存在侧翻的可能性时，由于不使用设定减速度而是以考虑了车辆主体1的状态的倾翻抑制减速度来进行自动制动，能够在稳定的行驶状态下抑制与物体M的碰撞。
此外，由于使用基于车辆主体1的状态而设定的倾翻抑制减速度来设定自动制动控制开始距离xb，能够基于根据倾翻抑制减速度而延长的制动距离来进行回避控制。
(4)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，控制系统26能够根据来自车辆主体1的重心位置gp的重力矢量g和稳定范围R的比较来设定倾翻抑制减速度。
由此，能够设定能够在不侧翻的稳定的行驶中减速的倾翻抑制减速度。
(5)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，回避控制包括以控制制动力运行自动制动的控制。
由此，能够根据车辆主体1状态以基于控制制动力的减速度使自动制动运行以抑制倾翻。
(6)
本实施方式所涉及的轮式装载机100还具备警报装置61(告知部的一例)。警报装置61告知检测到物体M。回避控制包括进行基于警报装置61的告知的控制。
由此，能够向操作人员告知物体M的检测，操作人员能够进行操作以回避与物体M的碰撞。
(7)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，控制系统26使用行驶体2的速度以及减速度a，将车辆主体1能够在距物体M规定距离xt近前停止的距离设定为自动制动控制开始距离xb。
由此，基于自动制动控制开始距离xb，能够通过进行回避控制来抑制与物体M的碰撞。
(8)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，回避控制包括以控制制动力运行自动制动的控制。在相对距离x达到自动制动控制开始距离xb时，控制系统26以控制制动力运行自动制动。
由此，通过在与物体M的相对距离x达到自动制动控制开始距离xb时以控制制动力使自动制动运行，能够在物体M的近前停止。
(9)
本实施方式所涉及的轮式装载机100还具备警报装置61(告知部的一例)。警报装置61告知检测到物体M。回避控制还包括进行基于警报装置61的告知的控制。在相对距离x达到警报控制开始距离xc时，控制系统26进行基于警报装置61的告知。进行基于警报装置61的告知的警报控制开始距离xc被设定为比运行自动制动的自动制动控制开始距离xb距物体M更远的距离。
由此，能够通过报警装置61预先通知操作人员达到自动制动被开始的自动制动控制开始距离xb。
(10)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，作业机3的状态包括作业机3的姿态以及作业机3的载货状态的至少一方。
由此，通过作业机3的姿态以及载荷，能够检测车辆主体1是在以设定制动力制动的情况下需要预防倾翻这样的不稳定的状态。
(11)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，车辆主体1具有车身框架10、前车轴34a、后车轴34b、一对前轮4、以及一对后轮7。车身框架10具有安装有作业机3的前车架11、以及配置有配重8且连结在前车架11后侧的后车架12。前车轴34a连接在前车架11上。后车轴34b在垂直于前后方向的转动方向上能够摆动地连接在后车架12上。一对前轮4安装在前车轴34a的两端。一对后轮7安装在后车轴34b的两端。状态检测部72检测车身框架10的倾斜角度作为车辆主体1的倾斜状态。
由此，能够根据基于具有振摆机构的轮式装载机100的车辆主体1的倾斜角度的横向的稳定性来设定自动制动时的控制减速度。
(12)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100中，稳定范围R被设定为连结后车轴34b的摆动中心34p与前车轴34a的两端的范围。
由此，能够设定考虑了振摆机构的稳定范围。
(13)
在本实施方式所涉及的轮式装载机100(作业机械的一例)中，还具备制动回路42(行车制动器的一例)、以及能够调整向制动回路42的液压油的供给量的EPC阀46(制动阀的一例)。控制系统26驱动EPC阀46且使用制动回路42来进行基于自动制动的制动。
由此，在检测到物体M的情况下，能够使车辆主体1自动停止。
(14)
本实施方式的轮式装载机100(作业机械的一例)的控制方法具备步骤S10(物体信息取得步骤的一例)、步骤S20(状态检测步骤的一例)、以及步骤S50(设定步骤的一例)。步骤S10取得具有行驶体2以及配置在行驶体2上的作业机3的车辆主体1的周围的物体M的信息。步骤S20检测车辆主体1的倾斜、弯曲、以及所述作业机的至少1个状态。步骤S50基于从步骤S20的检测信息求得的车辆主体1能够停止的横向的稳定范围R与重心位置gp的关系，来设定检测到物体M时的用于自动制动的控制减速度a(减速度的一例)。
由此，使用与车辆主体1的横向的稳定性相对应的减速度，在检测到物体M时，能够执行回避控制(自动制动或基于警报装置61的警报)。
<其他实施方式>
以上对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不超出发明的主旨的范围内进行各种变形。
(A)
在上述实施方式的轮式装载机100中，在车辆主体1后退时以外，通过利用截止阀45使流路成为关闭状态，能够仅在后退时执行自动制动，但也可以不限于后退时，也可以是能够在前进时执行自动制动。
(B)
在上述实施方式的轮式装载机100中，在比自动制动控制开始距离xb更为近前的警报控制开始距离xc处进行基于警报装置61的告知，但也可以在与自动制动控制开始距离xb相同的位置处进行基于警报装置61的告知。简而言之，只要基于计算出的自动制动控制开始距离xb来设定警报控制开始距离即可。
(C)
在上述实施方式的轮式装载机100中，作为回避控制，执行自动制动的控制和基于警报装置61的发报的双方，但也可以只是任意一方。
在作为回避控制只执行基于警报装置61的发报的情况下，基于自动制动控制开始距离xb来设定警报控制开始距离xc，在相对距离x达到距离xc时，进行基于警报装置61的告知，但即使相对距离x达到距离xb也不开始自动制动。
在这种情况下，由于能够通知操作人员以进行回避控制，操作人员例如能够观察车辆的状态并进行踩下制动踏板54等的动作以产生合适的制动力。
(D)
在上述的实施方式中，控制系统26使截止阀45与EPC阀同时地成为开状态，但在检测到车辆主体1是后退状态的情况下，也可以与物体M的检测无关地使截止阀45成为开状态。在这种情况下，在使自动制动运行时，控制系统26只控制EPC阀46成为开状态即可。
(E)
在上述的实施方式中，使用行车制动器的制动回路42来产生自动制动中的倾翻抑制制动力，但也可以使用切断加速踏板51时的内部惯性或配置FNR杆52到空档的位置的情况下的基于泵32a与马达32b的斜板的行驶阻力。
(F)
在上述实施方式中，驱动系统21中使用了HST32，但也可以不限于HST，也可以是变矩器。图12是表示在驱动系统21中设置了变矩器132和变速器133的结构的框图。来自发动机31的驱动力经由变矩器132被传递至变速器133。变速器133将经由变矩器132被传递的发动机31的旋转驱动力变速并传递至车轴34。在变速器133中设置有驻车制动器43。
另外，即使是在变矩器的情况下，也可以调整EPC阀46的开度来产生倾翻抑制制动力。此外，也可以通过使加速踏板51成为切断状态来产生倾翻抑制制动力。
进一步地，不限于HST，也可以使用HMT(Hydro Mechanical Transmission，液力机械变速器)。
另外，制动力的控制能够适当地应用使用了行车制动阀41的行车制动器、驻车制动器43、其他的改变制动力的方法。
此外，也可以任意地将行车制动器、驻车制动器43等的制动器与原动机侧的内部惯性进行组合。
(G)
上述实施方式的轮式装载机既可以是搭乘操作人员来操作，也可以是无人操作。
(H)
在上述实施方式中，使用轮式装载机作为作业机械的一例进行了说明，但也可以不限于轮式装载机，也可以是液压挖掘机等。在不是铰接式的作业机械的情况下，作为车身信息也可以检测转向角度来取代铰接角度并用于倾翻抑制减速度的设定。
(I)
在上述实施方式中，稳定范围R在底面视图中是近似三角形状，但并不限定于此。例如，图13所示的稳定范围R被设定为由沿前车轴34a的中心轴的第一直线、沿后车轴34b的中心轴的第二直线、连结前车轴34a的左端与后车轴34b的左端并且与第一直线和第二直线相交的第三直线、以及连结前车轴34a的右端与后车轴34b的右端并且与第一直线和第二直线相交的第四直线所围成的范围。
像这样，稳定范围R也可以形成为长方形。
工业上的可利用性
根据本发明的作业机械以及作业机械的控制方法，发挥能够在稳定状态下抑制与物体的碰撞的效果，对于轮式装载机等是有用的。
标号说明
1：车辆主体
2：行驶体
3：作业机
26：控制系统
71：后方检测部
72：状态检测部
73：速度传感器

Claims (14)

1.一种作业机械，具备：
车辆主体，具有行驶体、以及配置在所述行驶体上的作业机；
物体检测部，检测所述车辆主体的周围的物体；
状态检测部，检测所述车辆主体的倾斜、弯曲、以及所述作业机的至少1个状态；以及
控制部，基于从所述状态检测部的检测信息求得的所述车辆主体能够停止的横向的稳定范围与重心位置的关系，设定检测到所述物体时的用于自动制动的减速度。
2.根据权利要求1所述的作业机械，其中，
还具备速度检测部，该速度检测部检测所述车辆主体的速度，
所述控制部基于所述减速度和所述车辆主体的速度，设定开始回避与所述物体的碰撞的回避控制的距所述物体的开始距离，并基于从所述车辆本体到所述物体的相对距离和所述开始距离来执行所述回避控制。
3.根据权利要求1或2所述的作业机，其中，
所述控制部将为了用于所述自动制动而被预先设定的第一减速度、与基于相对于所述稳定范围的所述重心位置而被设定的第二减速度进行比较，将所述第一减速度和所述第二减速度中小的一方设定为所述减速度。
4.根据权利要求3所述的作业机，其中，
所述控制部根据来自所述车辆主体的重心位置的重力矢量与所述稳定范围的比较来设定所述第二减速度。
5.根据权利要求2所述的作业机械，其中，
所述回避控制包括以所述减速度运行自动制动的控制。
6.根据权利要求2所述的作业机械，其中，
还具备告知部，该告知部告知检测到所述物体，
所述回避控制包括进行基于所述告知部的告知的控制。
7.根据权利要求2所述的作业机械，其中，
所述控制部使用所述行驶体的速度以及所述减速度，将所述车辆主体能够在距所述物体规定距离近前处停止的距离设定为所述开始距离。
8.根据权利要求7所述的作业机，其中，
所述回避控制包括以所述减速度运行所述自动制动的控制，
在所述相对距离达到所述开始距离时，所述控制部以所述减速度运行所述自动制动。
9.根据权利要求8所述的作业机械，其中，
还具备告知部，该告知部告知检测到所述物体，
所述回避控制还包括进行基于所述告知部的告知的控制，
在所述相对距离达到所述开始距离时，所述控制部进行基于所述告知部的告知，
进行基于所述告知部的告知的所述开始距离被设定为，比运行所述自动制动的所述开始距离距所述物体更远的距离。
10.根据权利要求1～9任意一项所述的作业机，其中，
所述作业机的状态包括所述作业机的姿态以及所述作业机的载货状态的至少一方。
11.根据权利要求1～10任意一项所述的作业机，其中，
所述车辆主体具有：
车身框架，该车身框架具有安装有所述作业机的前车架、以及配置有配重且连结在所述前车架的后侧的后车架；
前车轴，该前车轴连接在所述前车架上；
后车轴，该后车轴在垂直于前后方向的转动方向上能够摆动地连接在所述后车架上；
一对前轮，该一对前轮安装在所述前车轴的两端；以及
一对后轮，该一对后轮安装在所述后车轴的两端，
所述状态检测部检测所述车身框架的倾斜角度作为所述车辆主体的倾斜状态。
12.根据权利要求11所述的作业机械，其中，
所述稳定范围被设定为连结所述后车轴的转动中心与所述前车轴的两端的范围。
13.根据权利要求1～12任意一项所述的作业机械，其中，
还具备：
行车制动器；以及
制动阀，该制动阀能够调整向所述行车制动器的液压油的供给量，
所述控制部驱动所述制动阀并使用所述行车制动器来进行基于自动制动的制动。
14.一种作业机械的控制方法，具备：
物体信息取得步骤，取得具有行驶体以及配置在所述行驶体上的作业机的车辆主体的周围的物体的信息；
状态检测步骤，检测所述车辆主体的倾斜、弯曲、以及所述作业机的至少1个状态；以及
设定步骤，基于从所述状态检测步骤的检测信息求得的所述车辆主体能够停止的横向的稳定范围与重心位置的关系，设定检测到所述物体时的用于自动制动的减速度。
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