CN116981814A - 翻倒评价系统、翻倒评价方法以及作业机械 - Google Patents

Abstract

能量计算部针对作业机械的支承多边形的多个边分别计算以边为旋转轴的情况下的作业机械翻倒所需的能量。评价部基于针对计算出的各个边的能量，评价作业机械的翻倒的可能性。

Description

翻倒评价系统、翻倒评价方法以及作业机械

技术领域

本公开涉及翻倒评价系统、翻倒评价方法以及作业机械。

本申请对2021年3月8日在日本申请的特愿2021-036156号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

在专利文献1中，公开了计算出作业机械的ZMP(Zero Moment Point)且将与翻倒的可能性相关的信息通知给操作员的技术。ZMP是指俯仰轴及侧倾轴方向的力矩为零的点。可知在ZMP存在于将作业机械和接地点以不成为凹部的方式连结而成的支承多边形的边上或其内侧的情况下，作业机械稳定地接地。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2011/148946号

发明内容

发明要解决的课题

专利文献1所记载的运算方法在因作业机械自身的惯性力而产生了机体浮起的情况下，有可能判断为翻倒可能性高。因此，有时使用利用能量稳定余量评价翻倒可能性的方法来代替ZMP。能量稳定余量是指在某姿势状态下到翻倒为止所需的能量。

然而，在作业机械中，支承多边形有时根据作业状态而变化。例如，在液压挖掘机中，上部回转体相对于下部行驶体回转，因此重心相对于支承多边形的位置随着回转而变化。

本公开的目的在于，提供一种能够鉴于回转动作与翻倒方向的关系来评价作业机械的翻倒的可能性的翻倒评价系统、翻倒评价方法以及挖掘机械。

用于解决课题的方案

根据本发明的第一方案，翻倒评价系统是具有工作装置的作业机械的翻倒评价系统，其中，所述翻倒评价系统具备处理器，所述处理器具备：能量计算部，其针对所述作业机械的支承多边形的多个边分别计算以所述边为旋转轴的情况下的所述作业机械翻倒所需的能量；以及评价部，其基于针对计算出的各个所述边的所述能量，评价所述作业机械的翻倒的可能性。

根据本发明的第二方案，翻倒评价方法包括：针对具有工作装置的作业机械的支承多边形的多个边分别计算以所述边为旋转轴的情况下的所述作业机械翻倒所需的能量的步骤；以及基于针对计算出的各个所述边的所述能量，评价所述作业机械的翻倒的可能性的步骤。

根据本发明的第三方案，作业机械具备：行驶体；回转体，其以能够转动的方式支承于所述行驶体；工作装置，其安装于所述回转体；以及处理器，所述处理器具备：重心位置计算部，其计算所述作业机械的重心位置；能量计算部，其针对所述行驶体的支承多边形的多个边分别基于所述作业机械的重心位置计算以所述边为旋转轴的情况下的所述作业机械翻倒所需的能量；以及评价部，其基于针对计算出的各个所述边的所述能量，评价所述作业机械的翻倒的可能性。

发明效果

根据上述方案，能够鉴于回转动作与翻倒方向的关系来评价作业机械的翻倒的可能性。

附图说明

图1是示出第一实施方式的作业机械的结构的概要图。

图2是示出第一实施方式的控制装置的结构的概略框图。

图3是用于说明能量稳定余量的图。

图4是示出能量稳定余量与重心的位置的关系的图。

图5是示出第一实施方式的翻倒风险的标示的例子的图。

图6是示出第一实施方式的控制装置的动作的流程图。

图7是示出第二实施方式的控制装置的结构的概略框图。

具体实施方式

<第一实施方式>

《作业机械100的结构》

以下，一边参照附图一边详细地对实施方式进行说明。

图1是示出第一实施方式的作业机械的结构的概要图。第一实施方式的作业机械例如是液压挖掘机。作业机械100具备行驶体110、回转体130、工作装置150、驾驶室170、以及控制装置190。

行驶体110将作业机械100支承为能够行驶。行驶体110例如是左右一对履带。一对履带相对于沿行进方向延伸的直线平行且设置为线对象。因此，第一实施方式的由行驶体110的接地点所涉及的凸包表示的支承多边形是长方形。凸包是指包含所有特定的点的最小的凸多边形。特定的点例如是履带与地面接触的点。以下，将行驶体110的接地点所涉及的凸包即长方形称作支承长方形R。

回转体130以能够绕回转中心回转的方式支承于行驶体110。

工作装置150以能够在上下方向上驱动的方式支承于回转体130的前部。工作装置150由液压驱动。工作装置150具备动臂151、斗杆152、以及铲斗153。动臂151的基端部以能够转动的方式安装于回转体130。斗杆152的基端部以能够转动的方式安装于动臂151的前端部。铲斗153的基端部以能够转动的方式安装于斗杆152的前端部。在此，将回转体130中的安装有工作装置150的部分称作前部。另外，关于回转体130，以前部为基准，将相反侧的部分称作后部，将左侧的部分称作左部，将右侧的部分称作右部。

驾驶室170设置于回转体130的前部。在驾驶室170内设置有用于供操作员操作作业机械100的操作装置、以及用于向操作员告知翻倒风险的警报装置。第一实施方式的警报装置通过扬声器及显示装置来告知翻倒风险。

控制装置190基于操作员对操作装置的操作，对行驶体110、回转体130、以及工作装置150进行控制。控制装置190例如设置于驾驶室170的内部。

作业机械100具备用于检测作业机械100的作业状态的多个传感器。具体而言，作业机械100具备倾斜检测器101、回转角传感器102、动臂角传感器103、斗杆角传感器104、铲斗角传感器105、以及载重计106。

倾斜检测器101计测回转体130的加速度以及角速度，并基于计测结果检测回转体130相对于水平面的倾斜度(例如，侧倾角以及俯仰角)。倾斜检测器101例如设置于驾驶室170的下方。作为倾斜检测器101的例子，可举出IMU(Inertial Measurement Unit：惯性计测装置)。

回转角传感器102设置于回转体130的回转中心，且检测行驶体110与回转体130的回转角度。回转角传感器102的计测值在行驶体110与回转体130的方向一致时表示零。

动臂角传感器103检测动臂151相对于回转体130的旋转角即动臂角。动臂角传感器103可以是安装于动臂151的IMU。在该情况下，动臂角传感器103基于动臂151相对于水平面的倾斜度和倾斜检测器101计测出的回转体的倾斜度来检测动臂角。动臂角传感器103的计测值在动臂151的通过基端和前端的直线的方向与回转体130的前后方向一致时表示为零。需要说明的是，其他实施方式的动臂角传感器103也可以是安装于动臂缸的行程传感器。另外，其他实施方式的动臂角传感器103也可以是设置于将回转体130与动臂151连接的销的角度传感器。

斗杆角传感器104检测斗杆152相对于动臂151的旋转角即斗杆角。斗杆角传感器104可以是安装于斗杆152的IMU。在该情况下，斗杆角传感器104基于斗杆152相对于水平面的倾斜度和动臂角传感器103计测出的动臂角来检测斗杆角。斗杆角传感器104的计测值在斗杆152的通过基端和前端的直线的方向与动臂151的通过基端和前端的直线的方向一致时表示为零。需要说明的是，其他实施方式的斗杆角传感器104也可以将行程传感器安装于斗杆缸来进行角度计算。斗杆角传感器104也可以是设置于将动臂151与斗杆152连接的销的旋转传感器。

铲斗角传感器105检测铲斗153相对于斗杆152的旋转角即铲斗角。也可以是设置于用于驱动铲斗153的铲斗缸的行程传感器。在该情况下，铲斗角传感器105基于铲斗缸的行程量来检测铲斗角。铲斗角传感器105的计测值在铲斗153的通过基端和铲尖的直线的方向与斗杆152的通过基端和前端的直线的方向一致时表示为零。需要说明的是，其他实施方式的铲斗角传感器105也可以是设置于将斗杆152与铲斗153连接的销的角度传感器。另外，其他实施方式的铲斗角传感器105也可以是安装于铲斗153的IMU。

载重计106计测保持于铲斗153的装载物的重量。载重计106例如计测动臂151的缸的底压，且换算成装载物的重量。另外，例如，载重计106也可以是测力传感器。

《控制装置190的结构》

图2是示出第一实施方式的控制装置190的结构的概略框图。

控制装置190是具备处理器210、主存储器230、储存器250、接口270的计算机。

储存器250是非易失性的有形的存储介质。作为储存器250的例子，可举出磁盘、光盘，光磁盘、半导体存储器等。储存器250可以是与控制装置190的总线直接连接的内部介质，也可以是经由接口270或者通信线路而与控制装置190连接的外部介质。储存器250存储用于控制作业机械100的程序。

程序可以是用于实现使控制装置190发挥的功能的一部分的程序。例如，程序也可以通过与已存储于储存器250的其他程序的组合、或者与安装于其他装置的其他程序的组合来发挥功能。需要说明的是，在其他实施方式中，控制装置190也可以除了上述结构之外或者取代上述结构而具备PLD(Programmable Logic Device)等定制LSI(Large ScaleIntegrated Circuit)。作为PLD的例子，可举出PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(FieldProgrammable Gate Array)。在该情况下，由处理器实现的功能的一部分或者全部也可以由该集成电路来实现。

在储存器250中记录有表示行驶体110、回转体130、动臂151、斗杆152及铲斗153的尺寸以及重心位置的几何数据、以及行驶体110、回转体130、动臂151、斗杆152及铲斗153的重量。几何数据是表示规定的坐标系中的物体的位置的数据。第一实施方式的坐标系存在世界坐标系与局部坐标系。世界坐标系是由沿铅垂方向延伸的Z_w轴和与Z_w轴正交的X_w轴及Y_w轴表示的正交坐标系。局部坐标系是以某物体的基准点为原点的正交坐标系。

行驶体110的几何数据表示作为局部坐标系的行驶体坐标系中的行驶体110的重心位置(x_{tb_com}、y_{tb_com}、z_{tb_com})、以及履带的长度L、宽度w以及高度h。行驶体坐标系是以行驶体110的回转中心为基准，由沿前后方向延伸的X_tb轴、沿左右方向延伸的Y_tb轴、沿上下方向延伸的Z_tb轴构成的坐标系。

回转体130的几何数据表示作为局部坐标系的回转体坐标系中的回转体130的支承动臂151的销的位置(x_bm、y_bm、z_bm)、行驶体坐标系的原点的位置(x_tb、yt_b、z_tb)以及回转体130的重心位置(x_{sb_com}、y_{sb_com}、z_{sb_com})。回转体坐标系是以回转体130的回转中心为基准，由沿前后方向延伸的X_sb轴、沿左右方向延伸的Y_sb轴、沿上下方向延伸的Z_sb轴构成的坐标系。

动臂151的几何数据表示作为局部坐标系的动臂坐标系中的支承斗杆152的销的位置(x_am、y_am、z_am)以及动臂151的重心位置(x_{bm_com}、y_{bm_com}、z_{bm_com})。动臂坐标系是以将动臂151与回转体130连结的销的位置为基准，由沿长度方向延伸的X_bm轴、沿销延伸的方向延伸的Y_bm轴、与X_bm轴和Y_bm轴正交的Z_bm轴构成的坐标系。

斗杆152的几何数据表示作为局部坐标系的斗杆坐标系中的支承铲斗153的销的位置(x_bk、y_bk、z_bk)以及斗杆152的重心位置(x_{am_com}、y_{am_com}、z_{am_com})。斗杆坐标系是以将斗杆152与动臂151连接的销的位置为基准，由沿长度方向延伸的X_am轴、沿销延伸的方向延伸的Y_am轴、与X_am轴和Y_am轴正交的Z_am轴构成的坐标系。

铲斗153的几何数据表示作为局部坐标系的铲斗坐标系中的铲斗153的铲尖位置(x_ed、y_ed、z_ed)、铲斗153的重心位置(x_{bk_com}、y_{bk_com}、z_{bk_com})以及装载物的重心位置(x_{pl_com}、y_{pl_com}、z_{pl_com})。铲斗坐标系是以将铲斗153与斗杆152连接的销的位置为基准，由沿铲尖的方向延伸的X_bk轴、沿销延伸的方向延伸的Y_bk轴、与X_bk轴和Y_bk轴正交的Z_bk轴构成的坐标系。

《软件结构》

处理器210通过执行程序，作为取得部211、位置确定部212、重心计算部213、能量计算部214、归一化(normalization)部215、评价部216、输出部217发挥功能。

取得部211从倾斜检测器101、回转角传感器102、动臂角传感器103、斗杆角传感器104、铲斗角传感器105以及载重计106分别取得计测值。

位置确定部212基于取得部211所取得的各种计测值和储存器250中记录的几何数据，确定作业机械100的各零件(parts)的重心位置。具体而言，位置确定部212按照以下的顺序确定行驶体110、回转体130、动臂151、斗杆152、铲斗153以及装载物在世界坐标系中的重心位置。

位置确定部212基于取得部211所取得的俯仰角θ_p以及侧倾角θ_r的计测值，通过下述式(1)，生成用于从回转体坐标系向世界坐标系转换的回转体-世界转换矩阵T^sb _w。回转体-世界转换矩阵T^sb _w通过绕Y_sb轴旋转俯仰角θ_p的旋转矩阵与绕X_sb轴旋转侧倾角θ_r的旋转矩阵的积来表示。

[数学式1]

位置确定部212基于取得部211所取得的行驶体110与回转体130的回转角度θ_s的计测值和回转体130的几何数据，通过下述式(2)，生成用于从行驶体坐标系向回转体坐标系转换的行驶体-回转体转换矩阵T^tb _sb。行驶体-回转体转换矩阵T^tb _sb是使绕Z_tb轴旋转俯仰角θ_p并且平行移动回转体坐标系的原点与行驶体坐标系的原点的偏差(x_tb、y_tb、z_tb)的矩阵。另外，位置确定部212通过求出回转体-世界转换矩阵T^sb _w与行驶体-回转体转换矩阵T^tb _sb的积，生成用于从行驶体坐标系向世界坐标系转换的行驶体-世界转换矩阵T^tb _w。

[数学式2]

位置确定部212基于取得部211所取得的动臂角θ_bm的计测值和回转体130的几何数据，通过下述式(3)，生成用于从动臂坐标系向回转体坐标系转换的动臂-回转体转换矩阵T^bm _sb。动臂-回转体转换矩阵T^bm _sb是使绕Y_bm轴旋转动臂角θ_bm并且平行移动回转体坐标系的原点与动臂坐标系的原点的偏差(x_bm、y_bm、z_bm)的矩阵。另外，位置确定部212通过求出回转体-世界转换矩阵T^sb _w与动臂-回转体转换矩阵T^bm _sb的积，生成用于从动臂坐标系向世界坐标系转换的斗杆-世界转换矩阵T^bm _w。

[数学式3]

位置确定部212基于取得部211所取得的斗杆角θ_am的计测值和动臂151的几何数据，通过下述式(4)，生成用于从斗杆坐标系向动臂坐标系转换的斗杆-动臂转换矩阵T^am _bm。斗杆-动臂转换矩阵T^am _bm是使绕Y_am轴旋转斗杆角θ_am并且平行移动动臂坐标系的原点与斗杆坐标系的原点的偏差(x_am、y_am、z_mm)的矩阵。另外，位置确定部212通过求出斗杆-世界转换矩阵T^bm _w与斗杆-动臂转换矩阵T^am _bm的积，生成用于从斗杆坐标系向世界坐标系转换的斗杆-世界转换矩阵T^am _w。

[数学式4]

位置确定部212基于取得部211所取得的铲斗角θ_bk的计测值和斗杆152的几何数据，通过下述式(5)，生成用于从铲斗坐标系向斗杆坐标系转换的铲斗-斗杆转换矩阵T^bk _am。铲斗-斗杆转换矩阵T^bk _am是使绕Y_bk轴旋转铲斗角θ_bk并且平行移动斗杆坐标系的原点与铲斗坐标系的原点的偏差(x_bk、y_bk、z_bk)的矩阵。另外，位置确定部212通过求出斗杆一世界转换矩阵T^am _w与铲斗-斗杆转换矩阵T^bk _am的积，生成用于从铲斗坐标系向世界坐标系转换的铲斗-世界转换矩阵T^bk _w。

[数学式5]

位置确定部212使用行驶体-世界转换矩阵T^tb _w，将行驶体110的几何数据所示的行驶体110的重心的相对位置(x_{tb_com}、y_{tb_com}、z_{tb_com})转换为绝对位置T^tb-com _w。位置确定部212使用回转体-世界转换矩阵T^sb _w，将回转体130的几何数据所示的回转体130的重心的相对位置(x_{sb_com}、y_{sb_com}、z_{sb_com})转换为绝对位置T^sb-com _w。位置确定部212使用斗杆一世界转换矩阵T^bm _w将动臂151的几何数据所示的动臂151的重心的相对位置(x_{bm_cm}、y_{bm_com}、z_{bm_com})转换为绝对位置T^bm-com _w。位置确定部212使用斗杆一世界转换矩阵T^am _w将斗杆152的几何数据所示的斗杆152的重心的相对位置(x_{am_com}、y_{am_com}、z_{mm_com})转换为绝对位置T^am-com _w。位置确定部212使用铲斗-世界转换矩阵T^bk _w将铲斗153的几何数据所示的铲斗153的重心的相对位置(x_{bk_com}、y_{bk_com}、z_{bk_com})转换为绝对位置T^bk_com _w。位置确定部212使用铲斗-世界转换矩阵T^bk _w将铲斗153的几何数据所示的装载物的重心的相对位置(x_{pl_com}、y_{pl_com}、z_{pl_com})转换为绝对位置T^pl-com _w。

重心计算部213基于位置确定部212所确定的按零件的重心位置和按零件的重量，计算作业机械100整体的重心位置。具体而言，重心计算部213基于已知的行驶体110的重量m_tb、回转体130的重量m_sb、动臂151的重量m_bm、斗杆152的重量m_am以及铲斗153的重量m_bk、载重计106的计测值m_pl，通过以下的式(6)求出仿射矩阵T^com _w’，根据仿射矩阵T^com _w’，计算作业机械100整体的重心位置T^com _w。

[数学式6]

通过式(6)的计算，重心计算部213获得以下的式(7)所示那样的4×4的仿射矩阵T^com _w’。

[数学式7]

重心计算部213通过提取所得到的仿射矩阵T^com _w’的平移分量，即通过将仿射矩阵T^com _w’的旋转分量置换为单位矩阵，如式(8)所示，计算作业机械100整体的重心位置T^com _w。

[数学式8]

能量计算部214基于重心计算部213计算出的重心位置，针对每个旋转轴计算作业机械100翻倒所需的能量即能量稳定余量。能量稳定余量是由式(9)表示的量。图3是用于说明能量稳定余量的图。

[数学式9]

E＝QMg

即，能量稳定余量通过将作业机械100的重心的高度z^com _w与作业机械100的重心位于旋转轴的正上方时的重心的高度z^r-com _w之差Q、作业机械100的重量M、重力加速度g相乘而得到。

能量计算部214将包含行驶体110的接地点的支承长方形R的各边作为旋转轴ax1-ax4，求出能量稳定余量。

在考虑将旋转轴设为X_ax轴、将沿铅垂方向延伸的轴设为Z_ax轴、将与X_ax轴及Z_ax轴正交的轴设为Y_ax轴的旋转轴坐标系的情况下，用于从旋转轴坐标系向世界坐标系转换的旋转轴-世界转换矩阵T^ax1 _w～T^ax4 _w使用行驶体110的履带的长度L、履带的高度h及履带的宽度w如式(10)那样表示。

[数学式10]

能量计算部214基于由式(10)得到的旋转轴-世界转换矩阵T^ax _w，计算地表绕旋转轴ax的倾斜角θ^gnd _ax。另外，能量计算部214通过旋转轴-世界转换矩阵T^ax _w的逆矩阵和作业机械100整体的重心位置T^com _w的积，计算旋转轴坐标系中的作业机械100的重心的相对位置T^com _ax。能量计算部214如式(11)所示，基于重心的相对位置T^com _ax的Z_ax轴平移分量z^com _ax与Y_ax轴平移分量y^com _ax，计算从旋转轴观察的重心的仰角θ^com _ax。

[数学式11]

需要说明的是，式(11)中的atan2(x，y)是求出正交坐标系中的位置(x，y)的偏角的函数。

能量计算部214如式(12)所示基于倾斜角θ^gnd _ax和重心的仰角θ^com _ax，计算作业机械100整体的重心位于旋转轴的正上方所需的旋转角θ^sup _ax。

[数学式12]

能量计算部214如式(13)所示基于重心的相对位置T^com _ax、旋转角θ^sup _ax以及旋转轴-世界转换矩阵T^ax _w，计算在将作业机械100旋转旋转角θ^sup _ax时的作业机械100整体的重心的绝对位置T^r-com _w。

[数学式13]

能量计算部214计算出旋转后的重心的绝对位置T^r-com _w的Z_w轴平移分量z^r-com _w与旋转前的重心的绝对位置T^com _w的Z_w轴平移分量z^com _w的差Q来作为能量稳定余量。需要说明的是，在此得到的能量稳定余量与将能量归一化为长度的单位而得到的能量稳定余量相等。需要说明的是，如式(7)所示，若将旋转后的重心的绝对位置T^r-com _w与旋转前的重心的绝对位置T^com _w的Z_w轴平移分量的差Q乘以作业机械100的重量和重力加速度，则得到未被归一化的能量稳定余量。因此，计算出旋转后的重心的绝对位置T^r-com _w与旋转前的重心的绝对位置T^com _w的Z_w轴平移分量的差Q相当于计算出能量稳定余量。

归一化部215通过将能量计算部214计算出的能量稳定余量除以与旋转轴所涉及的边正交的另一边的长度，求出归一化余量(归一化值)。归一化余量是无量纲量，且表示作业机械100相对于绕旋转轴的旋转最稳定的状态的近似度。例如，归一化部215通过将绕履带的侧端(绕旋转轴ax2或ax4)旋转时的能量稳定余量除以履带的宽度w来求出归一化余量。另外，例如，归一化部215通过将绕连结一对履带的前端或后端的直线(绕旋转轴ax1或ax3)旋转时的能量稳定余量除以履带的长度L来求出归一化余量。

图4是示出能量稳定余量与重心的位置的关系的图。如图4所示，重心的位置越低，在式(7)中运算的能量稳定余量越高，另外，旋转轴与重心的距离越远则能量稳定余量越高。即，关于某个旋转轴，作业机械100所取的能量稳定余量在重心位于支承长方形R上且距旋转轴最远的点时成为最大。因此，通过将能量计算部214计算出的能量稳定余量除以与旋转轴所涉及的边正交的另一边的长度，能够使能量稳定余量无量纲化。

评价部216基于归一化部215计算出的归一化余量来评价作业机械100的翻倒风险。具体而言，评价部216判定针对各旋转轴的归一化余量的大小是否超过阈值。作为阈值，可举出注意阈值th_c、警告阈值th_w。其中，注意阈值th_c大于警告阈值th_w。另外，各阈值大于0且小于1。

输出部217基于评价部216的评价结果，生成表示警报装置的显示装置所显示的作业机械的翻倒风险的标示。图5是示出第一实施方式的翻倒风险的标示的例子的图。在翻倒风险的标示中显示行驶体110的图标I1、回转体130的图标I2、以及多个指示器标记(Indicator mark)I3。回转体130的图标I2始终朝向上方向显示正面(前方)。行驶体110的图标I1根据回转角度θ_s而倾斜显示。多个指示器标记I3以包围回转体130的图标I2的方式显示。在图5所示的例子中，在翻倒风险的标示中，12个指示器标记I3等间隔地排列在以图标I2为中心的圆上。指示器标记I3通过使颜色变化来示出指示器标记I3所表示的方向的翻倒风险的高度。例如，指示器标记I3在翻倒风险为注意等级的情况下变为黄色，在翻倒风险为警告等级的情况下变为红色。

输出部217将评价部216的评价结果向警报装置输出。输出部217向警报装置输出表示生成的作业机械的翻倒风险的标示。另外，输出部217在关于至少一个旋转轴的归一化余量低于警告阈值一定时间以上的情况下，向警报装置输出警报音的发出警报指示。

《控制装置190的动作》

图6是示出第一实施方式的控制装置190的动作的流程图。

在控制装置190启动并执行程序时，每隔一定时间执行以下的处理。

取得部211从倾斜检测器101、回转角传感器102、动臂角传感器103、斗杆角传感器104、铲斗角传感器105以及载重计106分别取得计测值(步骤Si)。位置确定部212在步骤S1中所取得的各种计测值和在储存器250中记录的几何数据，确定行驶体110、回转体130、动臂151、斗杆152、铲斗153以及装载物的重心的绝对位置(步骤S2)。

重心计算部213基于在步骤S2中确定的按零件的重心的绝对位置与记录于储存器250的按零件的重量，计算作业机械100整体的重心的绝对位置T^com _w(步骤S3)。能量计算部214基于在步骤S3中计算出的重心位置，按作业机械100的支承长方形R的每个边计算相当于作业机械100翻倒所需的能量即能量稳定余量的高度Q(步骤S4)。

归一化部215通过将在步骤S4中计算出的高度Q除以与旋转轴所涉及的边正交的另一边的长度，求出无量纲的归一化余量(步骤S5)。评价部216将在步骤S5中计算出的各边的归一化余量分别与注意阈值th_c以及警告阈值th_w进行比较(步骤S6)。

输出部217基于在步骤S1中所取得的回转角传感器102的计测值，决定翻倒风险的标示的行驶体110的图标I1的角度(步骤S7)。另外，输出部217基于步骤S6的比较结果来决定各指示器标记I3的颜色(步骤S8)。具体而言，将与成为旋转轴的边对置的指示器标记I3及其两侧相邻的指示器标记I3的颜色决定为与该旋转轴的归一化余量的比较结果相应的颜色。

输出部217向警报装置输出生成的翻倒风险的标示的显示指示(步骤S9)。另外，输出部217基于步骤S6的比较结果，判定关于至少一个旋转轴的归一化余量是否低于警告阈值th_w一定时间以上(步骤S10)。输出部217在关于至少一个旋转轴的归一化余量低于警告阈值th_w一定时间以上的情况下(步骤S10：是)，向警报装置输出警报音的发出警报指示(步骤S11)。

《作用/效果》

这样，第一实施方式的控制装置190针对由作业机械100的接地点所涉及的凸包表示的支承长方形R的各边，基于将该边作为旋转轴的情况下的作业机械100的能量稳定余量和支承长方形R的边的长度，评价作业机械100的翻倒的可能性。由此，控制装置190能够针对随着回转动作而存在翻倒的可能性的各翻倒方向，对翻倒的可能性进行评价。

需要说明的是，其他实施方式的控制装置190在作业机械100的接地点所涉及的凸包不是长方形的情况下，通过使用从旋转轴到凸包的多个顶点的距离中最长的距离，也能够与第一实施方式同样地评价翻倒的可能性。

另外，第一实施方式的控制装置190通过将能量稳定余量除以支承长方形R的边的长度来计算出归一化余量。由此，控制装置190能够通过相同的阈值(注意阈值、警告阈值)来评价各边的翻倒的可能性。由于归一化余量是无量纲量，因此控制装置190能够与作业机械100的个体差异无关地使用相同的阈值来进行评价。需要说明的是，其他实施方式的控制装置190也可以通过使用乘以支承长方形R的边的长度而得到的阈值来评价未被归一化的能量稳定余量。

<第二实施方式>

图7是示出第二实施方式的控制装置190的结构的概略框图。

第二实施方式的控制装置190具备限制部218来代替第一实施方式的输出部217。另外，第二实施方式的评价部216可以不生成翻倒风险的标示。

限制部218基于评价部216的评价结果，限制行驶体110、回转体130以及工作装置150的动作。例如，限制部218在归一化余量低于警告阈值th_w一定时间以上的情况下，使行驶体110、回转体130以及工作装置150停止。由此，控制装置190能够降低随着作业机械100的动作而翻倒的可能性。

需要说明的是，其他实施方式的限制部218也可以代替行驶体110、回转体130以及工作装置150的停止而通过使动作速度降低来限制动作。另外，其他实施方式的限制部218也可以限制行驶体110、回转体130以及工作装置150中的任一个或两个动作。在该情况下，若通过以利用未被限制的可动部的操作使作业机械100的翻倒的可能性变低的方式改变姿势来使归一化余量成为警告阈值thw以上，则限制部218解除动作的限制。

<其他实施方式>

以上，参照附图对一实施方式进行了详细说明，但具体构成并不局限于上述方式，而能够进行各种设计变更等。即，其他实施方式中，也可以适当变更上述处理的顺序。另外，也可以并行地执行一部分处理。

上述的实施方式的控制装置190既可以由单独的计算机构成，也可以将控制装置190的结构分开地配置于多个计算机、并通过多个计算机相互配合而作为控制装置190来发挥功能。此时，也可以是，构成控制装置190的一部分的计算机搭载于作业机械100的内部，其他计算机设置于作业机械100的外部。

上述的实施方式的作业机械100具备扬声器以及显示装置来作为警报装置，但在其他实施方式中，不局限于此，也可以仅具有扬声器及显示装置中的任一方。另外，警报装置并不限定于扬声器及显示装置。例如，其他实施方式的警报装置可以是设置于操作装置的致动器。致动器可以通过对由操作员进行的操作装置的操作施加反作用力而向操作员进行警告。另外，致动器可以通过使操作装置产生振动而向操作员进行警告。

上述的实施方式的作业机械100是液压挖掘机，但并不限定于此。例如，其他实施方式的作业机械100也可以是轮式装载机等、不具备履带而具备轮胎的作业机械。另外，其他实施方式的作业机械100也可以不具有行驶功能。另外，在其他实施方式中，支承多边形也可以不是长方形。另外，其他实施方式的作业机械100也可以代替铲斗153而具备抓斗、破碎器、粉碎机等其他配件。

工业上的可利用性

根据上述方式，能够鉴于回转动作与翻倒方向的关系来评价作业机械的翻倒的可能性。

附图标记说明

100...作业机械；101...倾斜检测器；102...回转角传感器；103...动臂角传感器；104…斗杆角传感器；105…铲斗角传感器；106…载重计；110…行驶体；130…回转体；150…工作装置；151…动臂；152…斗杆；153…铲斗；170…驾驶室；190…控制装置；210…处理器；211…取得部；212…位置确定部；213…重心计算部；214…能量计算部；215…归一化部；216…评价部；217…输出部；218…限制部；230…主存储器；250…储存器；270…接口。

Claims (10)

1.一种翻倒评价系统，其是具有工作装置的作业机械的翻倒评价系统，其中，

所述翻倒评价系统具备处理器，

所述处理器具备：

能量计算部，其针对所述作业机械的支承多边形的多个边分别计算以所述边为旋转轴的情况下的所述作业机械翻倒所需的能量；以及

评价部，其基于针对计算出的各个所述边的所述能量，评价所述作业机械的翻倒的可能性。

2.根据权利要求1所述的翻倒评价系统，其中，

所述处理器还具备计算所述作业机械的重心位置的重心位置计算部，

所述能量计算部基于所述作业机械的重心位置来计算所述作业机械翻倒所需的能量。

3.根据权利要求1或2所述的翻倒评价系统，其中，

所述评价部基于从由接地点所涉及的凸包表示的所述支承多边形的所述边到所述凸包的多个顶点的距离中的最长的距离，评价所述作业机械的翻倒的可能性。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的翻倒评价系统，其中，

所述支承多边形是长方形，

所述评价部基于各个所述边的所述能量及与所述边正交的边的长度，评价所述作业机械的翻倒的可能性。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的翻倒评价系统，其中，

所述评价部通过将归一化值与阈值进行比较，评价所述作业机械的翻倒的可能性，所述归一化值是将针对由接地点所涉及的凸包表示的所述支承多边形的各个所述边的所述能量除以从所述边到所述凸包的多个顶点的距离中的最长的距离而得到的。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的翻倒评价系统，其中，

所述翻倒评价系统具备显示装置，

所述处理器还具备输出部，

所述输出部基于由所述评价部进行的所述翻倒的可能性的评价结果来生成表示所述作业机械的翻倒风险的标示，并向所述显示装置输出。

7.根据权利要求6所述的翻倒评价系统，其中，

在所述标示中包括表示所述作业机械的外观的图标以及以包围所述图标的周围的方式设置的多个指示器标记，

所述输出部使所述多个指示器标记中的、设置于与由所述评价部判定为所述作业机械的翻倒的可能性高的边对应的位置的指示器标记的形态与其他指示器标记的形态不同。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的翻倒评价系统，其中，

所述处理器具备限制部，该限制部在所述翻倒的可能性的评价结果表示翻倒的可能性高的情况下，限制所述作业机械的动作。

9.一种翻倒评价方法，其中，

所述翻倒评价方法包括：

针对具有工作装置的作业机械的支承多边形的多个边分别计算以所述边为旋转轴的情况下的所述作业机械翻倒所需的能量的步骤；以及

基于针对计算出的各个所述边的所述能量，评价所述作业机械的翻倒的可能性的步骤。

10.一种作业机械，其中，

所述作业机械具备：

行驶体；

回转体，其以能够转动的方式支承于所述行驶体；

工作装置，其安装于所述回转体；以及

处理器，

所述处理器具备：

重心位置计算部，其计算所述作业机械的重心位置；

能量计算部，其针对所述行驶体的支承多边形的多个边分别基于所述作业机械的重心位置计算以所述边为旋转轴的情况下的所述作业机械翻倒所需的能量；以及

评价部，其基于针对计算出的各个所述边的所述能量，评价所述作业机械的翻倒的可能性。