CN117015645A - 位置推定系统、位置推定单元、作业机械、及伸长单元 - Google Patents

Abstract

位置推定系统(50)具备铲斗角传感器(66)和控制器(54)。第一工作装置(25)具有小臂(11)、铲斗(13)及驱动铲斗(13)的铲斗缸(21)，能够相对于车辆主体(2)摆动。伸长臂(12)具有将铲斗缸(21)的驱动传递到铲斗(13)的连杆机构(32)，能够装配于小臂(11)和铲斗(13)之间。铲斗角传感器(66)能够配置于连杆机构(32)。控制器(54)基于第一工作装置(25)的形状数据、伸长臂(12)的形状数据、与第一工作装置(25)的姿势相关的信息、以及铲斗角传感器(66)的检测值，推定铲斗(13)的铲尖(13p)的位置。

Description

位置推定系统、位置推定单元、作业机械、及伸长单元

技术领域

本公开涉及位置推定系统、位置推定单元、作业机械、及伸长单元。

背景技术

在具有工作装置的作业机械中，已知有计算铲斗的铲尖位置的技术。例如，专利文献1的作业机械具备车辆主体和工作装置。为了检测车身的位置，在车辆主体上设置有例如GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)的天线。另外，在车辆主体上配置有例如IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)。IMU检测车辆主体的侧倾角、及俯仰角等。工作装置具有大臂、小臂、铲斗、以及驱动它们的液压缸。作业机械的控制器根据车辆主体的位置和姿势、工作装置的各部分的尺寸、及工作装置的各部分摆动的角度等计算铲斗的铲尖位置。

在专利文献1中记载有在检测工作装置的各部分摆动的角度时，在各工作装置的摆动部安装角度传感器。

另外，在为了扩大作业范围而装配伸长臂的情况下，通过输入伸长臂的各部分的尺寸进行校正，计算铲斗的铲尖位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)再表2016/056676号公报

发明内容

但是，在装配伸长臂进行挖泥作业等的情况下，当在铲斗或铲斗销安装角度传感器时，配置有角度传感器的部分也可能被水淹没，因此，角度传感器的破损可能性高，为了防止破损而需要可靠地进行保护。

本公开的目的在于，提供一种不易受到作业带来的影响的位置推定系统、位置推定单元、作业机械、及伸长单元。

用于解决问题的技术方案

本公开的第一方式提供一种推定与作业机械的铲斗的位置相关的信息的位置推定系统，该作业机械具备：作业机械主体；能够相对于作业机械主体摆动的第一工作装置，其具有小臂、铲斗及驱动铲斗的铲斗缸；能够装配于小臂和铲斗之间的第二工作装置，其具有将铲斗缸的驱动传递至铲斗的连杆机构；所述位置推定系统具备第一姿势检测器和控制器。第一姿势检测器能够配置于连杆机构。控制器基于与第一工作装置的形状相关的数据、与第二工作装置的形状相关的数据、与第一工作装置的姿势相关的信息、第一姿势检测器的检测值，推定与铲斗相对于作业机械的位置相关的信息。第二工作装置具有伸长部，该伸长部包含可以与铲斗连接的第一端部和可以与小臂连接的第二端部。连杆机构具有第一连杆部、第二连杆部、以及第三连杆部。第一连杆部可以经由第一连结部与伸长部连接，并经由第二连结部与连接于铲斗的铲斗连杆部连接。第二连杆部经由第二连结部连接于第一连杆部，且朝向第二端部侧延伸。第三连杆部与第一连杆部相比配置在第二端部侧，经由第三连结部与伸长部连接，且经由第四连结部与第二连杆部连接。

本公开的第二方式提供一种位置推定单元，推定与作业机械的铲斗位置相关的信息，该作业机械具备：作业机械主体；能够相对于作业机械主体摆动的第一工作装置，其具有小臂、铲斗及驱动铲斗的铲斗缸；能够装配于小臂和铲斗之间的第二工作装置，其具有将铲斗缸的驱动传递至所述铲斗的连杆机构，所述位置推定单元具备第一姿势检测器和检测器控制器。第一姿势检测器能够配置于连杆机构。检测器控制器获取第一姿势检测器的检测值，将基于检测值的信息发送到作业机械主体。第二工作装置具有伸长部，该伸长部包含可以与铲斗连接的第一端部和可以与小臂连接的第二端部。连杆机构具有第一连杆部、第二连杆部、以及第三连杆部。第一连杆部能够经由第一连结部与伸长部连接，且经由第二连结部与连接于铲斗的铲斗连杆部连接。第二连杆部经由第二连结部连接于第一连杆部，且朝向第二端部侧延伸。第三连杆部与第一连杆部相比配置在第二端部侧，经由第三连结部与伸长部连接，且经由第四连结部与第二连杆部连接。

本公开的第三方式提供一种作业机械、其具备工作装置主体、第一工作装置、第二工作装置、第一姿势检测器、以及控制器。第一工作装置具有小臂、铲斗及驱动铲斗的铲斗缸，能够相对于作业机械主体摆动。第二工作装置具有将铲斗缸的驱动传递到铲斗的连杆机构，能够装配于小臂和铲斗之间。第一姿势检测器配置于连杆机构。控制器基于与第一工作装置的形状相关的数据、与第二工作装置的形状相关的数据、与第一工作装置的姿势相关的信息、以及第一姿势检测器的检测值，推定与铲斗位置相关的信息。第二工作装置具有伸长部，该伸长部包含能够与铲斗连接的第一端部和能够与小臂连接的第二端部。连杆机构具有第一连杆部、第二连杆部、以及第三连杆部。第一连杆部能够经由第一连结部与伸长部连接，且经由第二连结部与连接于铲斗的铲斗连杆部连接。第二连杆部经由第二连结部连接于第一连杆部，且朝向第二端部侧延伸。第三连杆部与第一连杆部相比配置在第二端部侧，经由第三连结部与伸长部连接，且经由第四连结部与第二连杆部连接。

本公开的第四方面提供一种伸长单元，其具备伸长臂和第一姿势检测器。伸长臂具有伸长部和连杆机构。伸长部包含可以与铲斗连接的第一端部及可以与小臂连接的第二端部。连杆机构将铲斗缸的驱动传递到铲斗。连杆机构包含第一连杆部、第二连杆部、以及第三连杆部。第一连杆部可以经由第一连结部与伸长部连接，且经由第二连结部与连接于铲斗的铲斗连杆部连接。第二连杆部经由第二连结部与第一连杆部连接，且朝向小臂侧延伸。第三连杆部配置于比第一连杆部靠第二端部侧，经由第三连结部与伸长部连接，且经由第四连结部与第二连杆部连接。

发明效果

根据本公开，能够提供不易受到作业带来的影响的位置推定系统、位置推定单元、作业机械、及伸长单元。

附图说明

图1是本公开的实施方式的作业机械的立体图。

图2是本公开的实施方式的工作装置的侧视图。

图3是本公开的实施方式的工作装置的俯视图。

图4(a)是本公开的实施方式的铲斗的侧视图，(b)是表示从图4(a)的铲斗拆除了纸面跟前侧的侧面部的状态的图。

图5是表示本公开的实施方式的位置推定系统的构成的框图。

图6是示意性表示作业机械的结构的图。

图7是表示引导画面的一例的图。

图8是表示在本公开的实施方式的工作装置中卸下了除第三连杆部以外的伸长臂的状态的第一工作装置的侧视图。

图9(a)～(c)是表示从本公开的其它实施方式的位置推定单元向车辆主体发送的信息的图。

图10是表示具有本公开的其它实施方式的连杆机构的伸长臂的侧视图。

图11(a)是表示本公开的其它实施方式的铲斗角传感器向第三连杆部的配置状态的俯视图，(b)是表示本公开的其它实施方式的铲斗角传感器向第三连杆部的配置状态的侧视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本公开一实施方式的位置推定系统、作业机械、及伸长单元进行说明。

(作业机械1的概要)

图1是实施方式的作业机械1的立体图。

作业机械1主要具有车辆主体2(作业机械主体的一例)、工作装置3、以及位置推定系统50(参照图5)。车辆主体2具有回转体4和行驶装置5。回转体4被支承为相对于行驶装置5能够回转。在回转体4上配置有驾驶室6。行驶装置5包含履带5a、5b。通过履带5a、5b转动，作业机械1行驶。

(工作装置3)

工作装置3安装于车辆主体2上。工作装置3包含第一工作装置25和伸长臂12(第二工作装置的一例)。伸长臂12构成为能够相对于第一工作装置25装拆。

第一工作装置25包含大臂10、小臂11、以及铲斗13。

大臂10的基端部经由大臂销14能够转动地安装于车辆主体2。小臂11的基端部经由小臂销15能够转动地安装于大臂10的前端部。伸长臂12的基端部经由两个连结销16、17安装于小臂11的前端部。铲斗13经由铲斗销18能够转动地安装于伸长臂12的前端部。

工作装置3包含一对大臂缸19、小臂缸20、以及铲斗缸21。大臂缸19、小臂缸20、以及铲斗缸21分别是液压缸。

一对大臂缸19夹着大臂10配置。各个大臂缸19的缸底侧的一端经由大臂缸底销19a能够转动地安装于回转体4。各个大臂缸19的杆侧的一端经由大臂缸顶销19b能够转动地安装于大臂10。

小臂缸20的缸底侧的一端经由小臂缸底销(未图示)安装于大臂10。小臂缸20的杆侧的一端经由小臂缸顶销20b安装于小臂11。

铲斗缸21的缸底侧的一端经由铲斗缸底销21a安装于小臂11。铲斗缸21的杆侧的一端经由第三连杆销38(后面叙述)安装于伸长臂12。

通过大臂缸19伸缩而大臂10进行动作。通过小臂缸20伸缩而小臂11及伸长臂12进行动作。通过铲斗缸21伸缩而铲斗13进行动作。

(伸长臂12)

图2是表示工作装置3的侧视图。图3是图2的俯视图。

伸长臂12具备伸长部31和连杆机构32。

伸长部31安装于小臂11和铲斗13之间。伸长部31具有装配于小臂11的基端部31b(第二端部的一例)和装配有铲斗13的前端部31a(第一端部的一例)。

伸长部31在基端部31b经由连结销16、17安装于小臂11。连结销16和连结销17沿着小臂11的长边方向并列配置。连结销16与连结销17相比配置在小臂11的基端侧。

在伸长部31中，在前端部31a经由铲斗销18安装有铲斗13。

连杆机构32将铲斗缸21的伸缩传递至铲斗13。连杆机构32安装于伸长部31。连杆机构32具有第一连杆部33、第二连杆部件34(第二连杆部的一例)、以及第三连杆部35。

第一连杆部33配置于伸长部31的前端部31a。如图3所示，第一连杆部33具有夹着伸长部31而配置的一对第一连杆部件33a。如图2所示，各个第一连杆部件33a的一端在与铲斗销18相比的基端部31b侧，经由第一连杆销36(第一连结部的一例)能够转动地连接于伸长部31的侧面。各个第一连杆部件33a的另一端经由第二连杆销37(第二连结部的一例)与能够转动地连接于铲斗13的铲斗连杆部件47a能够转动地连接。

第二连杆部件34的一端经由第二连杆销37与一对第一连杆部件33a的另一端能够转动地连接。第二连杆部件34是以从配置有第二连杆销37的部分朝向基端部31b侧延伸的方式形成的部件。第二连杆部件34的另一端经由第三连杆销38与铲斗缸21杆侧的前端能够转动地连接。

第三连杆部35与第一连杆部33相比配置在小臂11侧(基端部31b侧)。在本实施方式中，第三连杆部35配置于基端部31b。如图3所示，第三连杆部35具有夹着伸长部31配置的一对第三连杆部件35a。各个第三连杆部件35a的一端经由第三连杆销38(第四连结部的一例)与第二连杆部件34的另一端及铲斗缸21杆侧的前端能够转动地连接。各个第三连杆部件35a的另一端经由连结销16(第三连结部的一例)能够转动地连接于伸长部31的侧面。

在本实施方式中，将连结销16和第三连杆销38连结的线段L2与将第一连杆销36和第二连杆销37连结的线段L4的长度不同，L2比L4长。因此，连杆机构32构成以第一连杆销36、第二连杆销37、第三连杆销38、及连结销16为节的4节连杆，但不是平行连杆。

(铲斗13)

图4(a)是铲斗13的侧视图。铲斗13包含铲斗主体41、连接部42、斗齿43。连接部42连接于铲斗主体41，包含安装于伸长臂12的部分。

斗齿43连接于铲斗主体41。铲斗13的铲尖13p位于斗齿43的前端。铲斗主体41主要具有底面部41a、背面部41b、以及一对侧壁部41c。图4(b)是表示将图4(a)的铲斗13的纸面跟前侧的侧壁部41c拆除的状态的图。

底面部41a从侧面观察具有弯曲的形状。背面部41b在位置41p与底面部41a相连。一对侧壁部41c彼此对置地配置，覆盖由底面部41a和背面部41b包围的空间的侧方。将由底面部41a、背面部41b、以及一对侧壁部41c包围的空间向外部空间的开口表示为开口部13a。

如图4(b)所示，底面部41a具有前唇41d、前表面部41e、以及弯曲部41f。前表面部41e是平坦的板状部分，从侧面观察具有直线状的形状。弯曲部41f是弯曲的板状部分，从侧面观察具有朝向铲斗主体41的外侧弯曲成凸状的形状。弯曲部41f在位置41q与前表面部41e相连。

前唇41d是平坦的板状部件，从侧面观察具有直线状的形状。前唇41d固定于前表面部41e的与位置41q相反侧的一端。前唇41d的厚度大于前表面部41e的厚度。前唇41d是固定斗齿43的部件。

背面部41b具有第一部件41g和第二部件41h。第一部件41g为板状，在位置41p处与底面部41a的弯曲部41f相连。第二部件41h配置于第一部件41g的外侧，具有朝向外侧弯曲成凸状的部分。

连接部42配置于背面部41b。连接部42包含一对托架42a(参照图1)。一对托架42a在宽度方向上对置配置。如图4(a)及图4(b)所示，托架42a固定于背面部41b。托架42a从背面部41b朝向外侧直立设置。各个托架42a包含第一孔42b和第二孔42c。如图2所示，向开口部13a侧的第一孔42b插入铲斗销18。向底面部41a侧的第二孔42c穿入用于将铲斗13安装于铲斗连杆部47的铲斗连杆销46。

需要说明的是，如图1所示，铲斗连杆部47具有一对铲斗连杆部件47a。各个铲斗连杆部件47a的一端经由铲斗连杆销46能够转动地连接于托架42a。各个铲斗连杆部件47a的另一端经由第二连杆销37能够转动地连接于第一连杆部件33a及第二连杆部件34。斗齿43配置于底面部41a的与背面部41b相反侧的前端。

(位置推定系统50)

图5是表示位置推定系统50的构成的框图。

如图5所示，位置推定系统50具备输入装置52、显示器53、控制器54、存储装置55、位置传感器56(状态检测器的一例)、以及姿势传感器57。

输入装置52和显示器53配置于驾驶室6。输入装置52接收用于进行作业机械1控制的设定的操作人员的操作，并输出与操作对应的操作信号。输入装置52例如为触摸屏。或者，输入装置52也可以包含操作杆、开关。操作人员能够使用输入装置52输入车辆主体2及工作装置3的形状数据。例如，在装配新的伸长臂12的情况下，能够使用输入装置52输入伸长臂12的形状数据。

显示器53显示与向输入装置52输入的指令信号对应的图像。显示器53显示用于辅助作业机械1的作业的引导画面。

作为引导画面，显示器53例如显示地形数据和当前的铲斗13的铲尖13p的位置(与铲斗的位置相关的信息的一例)。

控制器54基于获取到的数据计算铲斗角θ3，在显示器53上显示地形数据和铲斗13的铲尖13p的位置。

控制器54包含CPU(Central Processing Unit，中央处理器)等处理器、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)、及ROM(Read Only Memory，只读存储器)等存储器。存储装置55包含半导体存储器、或硬盘等。存储装置55是能够通过非暂时性的(non-transitory)控制器54读取的记录介质的一例。存储装置55可由处理器执行，推定铲斗13的铲尖13p的位置，并记录用于进行铲尖13p的位置显示的计算机指令。

位置传感器56测定作业机械1的位置。位置传感器56配置于车辆主体2。位置传感器56具备GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)接收器61、天线62、以及IMU63。GNSS接收器61例如为GPS(Global Positioning System，全球定位系统)用的接收机。GNSS接收器61从卫星接收定位信号，通过定位信号计算天线62的位置并生成车身位置数据。控制器54从GNSS接收器61获取车身位置数据(与位置相关的信息的一例)。IMU63为惯性测量装置(Inertial Measurement Unit)。IMU63获取倾斜角数据(与倾斜相关的信息的一例)。倾斜角数据包含相对于车辆前后方向的水平的角度(俯仰角)、及相对于车辆横向的水平的角度(侧倾角)。

姿势传感器57检测表示工作装置3的姿势的姿势数据。姿势传感器57包含大臂角传感器64(第三姿势检测器的一例)、小臂角传感器65(第二姿势检测器的一例)、以及铲斗角传感器66(第一姿势检测器的一例)。大臂角传感器64检测大臂角θ1。图6是示意性表示作业机械1的结构的图。如图5所示，大臂角θ1表示车辆主体2中的大臂10的倾斜角。小臂角传感器65检测小臂角θ2。小臂角θ2表示小臂11相对于大臂10的倾斜角。

大臂角传感器64例如为IMU，配置于大臂10。大臂角传感器64将表示大臂角度的检测信号输出到控制器54。控制器54根据车辆主体2的倾斜角数据和检测信号计算大臂角θ1。

小臂角传感器65例如为IMU，配置于小臂11。小臂角传感器65将表示小臂角度的检测信号输出到控制器54。控制器54根据车辆主体2的倾斜角数据、大臂角θ1以及检测信号计算小臂角θ2。

需要说明的是，大臂角传感器64及小臂角传感器65也可以是检测缸的行程的传感器，在该情况下，基于缸行程，控制器54计算大臂角θ1和小臂角θ2。

铲斗角传感器66是IMU。如图2及图3所示，铲斗角传感器66安装于第三连杆部件35a的外侧的侧面35b(外侧面的一例)。铲斗角传感器66收纳于收纳壳体68的内侧。从侧面观察，当将连结小臂销15和连结销16的直线设为L1，将穿过第三连杆部件35a的中心的线段(将连结销16和第三连杆销38连结的线段)设为L2时，能够基于铲斗角传感器66的检测值检测直线L1(第三直线的一例)和线段L2形成的角度Φ1。

铲斗角传感器66的检测值经由导线67被发送到配置于车辆主体2的制器54。导线67从收纳壳体68伸出，沿着第三连杆部件35a及小臂11的侧面朝向车辆主体2延伸。导线67优选为防水。通过导线67向铲斗角传感器66供给电力。

存储装置55存储车辆主体2和工作装置3的形状数据。车辆主体2的形状数据表示车辆主体2的形状。车辆主体2的形状数据表示天线62与车辆主体2的基准位置的位置关系。车辆主体2的形状数据表示车辆主体2的基准位置与大臂销14的位置关系。

工作装置3的形状数据表示工作装置3的各部的形状。工作装置3的形状数据包含第一工作装置25的形状数据(与第一工作装置的形状相关的数据的一例)和伸长臂12的形状数据(与第二工作装置的形状相关的数据的一例)。

形状数据包含大臂长L11、小臂长L12、以及铲斗长L13。大臂长L11为从大臂销14至小臂销15的长度。小臂长L12为从小臂销15至铲斗销18的长度。铲斗长L13为从铲斗销18至铲斗13的铲尖13p的长度。

另外，伸长臂12的形状数据包含连结销16、铲斗销18、及第一连杆销36相对于小臂销15的位置关系、从第一连杆销36至第二连杆销37的长度、从连结销16至第三连杆销38的长度、以及从第二连杆销37至第三连杆销38的长度。

另外，铲斗13的形状数据包含铲斗销18与铲斗连杆销46的位置关系、铲斗连杆销46至第一连杆销36的长度、及铲斗销18与铲尖13p的位置关系。

控制器54基于由铲斗角传感器66的检测值求得的角度Φ1，计算图6所示的铲斗角θ3。在此，在从侧面观察时，将连结小臂销15和铲斗销18的直线设为L3，将穿过第一连杆部件33a的中心的线段(将第一连杆销36和第二连杆销37连结的线段)设为L4。

详细地说明，控制器54基于由铲斗角传感器66检测到的检测值、倾斜角数据、大臂角θ1及小臂角θ2、工作装置3的形状数据、以及伸长臂12的形状数据计算角度Φ1，并进一步计算直线L3(第一直线的一例)和直线L4形成的角度Φ2。

控制器54基于角度Φ2、工作装置3的形状数据、以及伸长臂12的形状数据，计算铲斗角θ3。铲斗角θ3是从侧面观察，将铲斗销18和铲尖13p连结的直线L5(第二直线的一例)与直线L3形成的角度。

这样，控制器54获取大臂角θ1、小臂角θ2、及铲斗角θ3。大臂角θ1、小臂角θ2及铲斗角θ3包含于姿势数据中。

控制器54基于倾斜角数据、姿势数据、以及形状数据，并根据位置传感器56检测到的车身位置数据计算铲斗位置数据。铲斗位置数据例如表示铲斗13的铲尖13p的位置。铲斗角θ3可包含于铲斗位置数据中。

存储装置55存储现状地形数据和设计地形数据。现状地形数据表示作业现场的现状地形。设计地形数据表示作业现场的目标形状。控制器54基于现状地形数据、设计地形数据、以及形状数据，在显示器53上显示图7所示的引导画面71。如图7所示，引导画面71表示现状地形72、设计地形73、以及作业机械1的位置。形状数据包含表示铲斗13的形状的数据。控制器54基于铲斗13的形状数据和铲斗13的铲尖13p位置，在引导画面71上表示铲斗13相对于现状地形72及设计地形73的位置。

作业机械1的操作人员能够通过引导画面71掌握铲斗13、现状地形72、以及设计地形73的位置关系。

(特征等)

(1)

上述的本实施方式的位置推定系统50推定与作业机械1的铲斗13的位置相关的信息，上述作业机械1具备车辆主体2、第一工作装置25、以及伸长臂12，位置推定系统50具备铲斗角传感器66和控制器54。第一工作装置25具有小臂11、铲斗13及驱动铲斗13的铲斗缸21，能够相对于车辆主体2摆动。伸长臂12具有将铲斗缸21的驱动传递到铲斗13的连杆机构32，能够装配于小臂11和铲斗13之间。铲斗角传感器66能够配置于连杆机构32。控制器54基于第一工作装置25的形状数据、伸长臂12的形状数据、与第一工作装置25的姿势相关的信息、以及铲斗角传感器66的检测值，推定铲斗13的铲尖13p相对于作业机械1的位置。如图2所示，伸长臂12具有伸长部31。伸长部31包含能够与铲斗13连接的前端部31a及能够与小臂11连接的基端部31b。连杆机构32具有第一连杆部33、第二连杆部件34、以及第三连杆部35。第一连杆部33能够经由第一连杆销36与伸长部31连接，且经由第二连杆销37与连接于铲斗13的铲斗连杆部47连接。第二连杆部件34经由第二连杆销37与第一连杆部33连接，且朝向基端部31b侧延伸。第三连杆部35与第一连杆部33相比配置在基端部31b侧，经由连结销16与伸长部31连接，且经由第三连杆销38与第二连杆部件34连接。

这样，通过将铲斗角传感器66配置于连杆机构32，能够降低例如挖泥作业中的被水淹没可能性，能够不易受到作业带来的影响。

(2)

在本实施方式的位置推定系统50中，铲斗角传感器66配置于第三连杆部35。

这样，通过在配置于小臂11附近的第三连杆部35设置铲斗角传感器66，能够进一步降低被水淹没的可能性。另外，能够简化收纳壳体68的防水性能。

另外，与在连杆机构32的其它位置设置铲斗角传感器66相比，能够缩短从铲斗角传感器66向车辆主体2延伸的导线67的长度。

另外，在将包含第三连杆部35的伸长臂12卸下后，将第三连杆部35与小臂11连接，并将铲斗13安装于小臂11，由此，不需要铲斗角传感器66或从铲斗角传感器66延伸的导线67等的更换作业，因此，装拆作业变得容易。

图8是表示将除第三连杆部35之外的伸长臂12从铲斗13和小臂11之间卸下的状态的图。在图8所示的结构中，铲斗连杆部件47a经由第三连杆销38能够转动地连接于第三连杆部件35a。铲斗销18配置于小臂11的配置有连结销17的部分，铲斗13经由铲斗销18能够转动地连接于小臂11。这样，不管伸长臂12的装拆，均能够维持在第三连杆部35配置有铲斗角传感器66的状态，因此，可以不进行传感器的更换作业等，能够简单地进行伸长臂12的装拆。

(3)

在本实施方式的位置推定系统50中，铲斗角传感器66配置于第三连杆部35的外侧的侧面35b。

由此，容易进行铲斗角传感器66的维护及更换。

(4)

在本实施方式的位置推定系统50中，与铲斗13的位置相关的信息包含将铲斗13的铲尖13p和铲斗销18连结的直线L5相对于将在伸长部31连结铲斗13的铲斗销18和小臂11的摆动支点即小臂销15连结的直线L3的角度即铲斗角θ3。控制器54基于铲斗角传感器66的检测值，计算第三连杆部35相对于将在小臂11连结伸长部31的连结销16和小臂销15之间连结的直线L1的旋转角度Φ1，基于第三连杆部35的旋转角度Φ1计算第一连杆部33相对于直线L3的旋转角度Φ2，且基于第一连杆部33的旋转角度Φ2计算铲斗角θ3。

这样，通过基于第三连杆部35的旋转角度Φ1计算第一连杆部33的旋转角度Φ2，能够推定铲斗角θ3。

(5)

在本实施方式的位置推定系统50中，第一工作装置25还具有与车辆主体2和小臂11连接的大臂10。位置推定系统50还具备小臂角传感器65和大臂角传感器64。小臂角传感器65检测小臂11的姿势。大臂角传感器64检测大臂10的姿势。控制器54基于所推定的铲斗角θ3和小臂角传感器65及大臂角传感器64的检测值，推定铲斗13的位置。

由此，能够使用铲斗角θ3推定铲斗13的位置。

(6)

本实施方式的位置推定系统50还具备位置传感器56。位置传感器56检测与车辆主体2的位置及倾斜相关的信息。控制器54基于与铲斗13相对于作业机械1的位置相关的信息和位置传感器56的检测值，推定铲斗13的位置。

由此，能够推定铲斗13的全局坐标系中的位置。

(7)

本实施方式的作业机械1具备车辆主体2、第一工作装置25、伸长臂12、铲斗角传感器66、以及控制器54。第一工作装置25具有小臂11、铲斗13及驱动铲斗13的铲斗缸21，能够相对于车辆主体2摆动。伸长臂12具有将铲斗缸21的驱动传递到铲斗13的连杆机构32，能够装配于小臂11和铲斗13之间。铲斗角传感器66配置于连杆机构32。控制器54基于第一工作装置25的形状数据、伸长臂12的形状数据、与第一工作装置25的姿势相关的信息、以及铲斗角传感器66的检测值，推定相对于车辆主体2的铲斗角θ3。伸长臂12具有伸长部31。伸长部31包含可以与铲斗13连接的前端部31a及可以与小臂11连接的基端部31b。连杆机构32具有第一连杆部33、第二连杆部件34、以及第三连杆部35。第一连杆部33能够经由第一连杆销36与伸长部31连接，且经由第二连杆销37与连接于铲斗13的铲斗连杆部47连接。第二连杆部件34经由第二连杆销37与第一连杆部33连接，且朝向基端部31b侧延伸。第三连杆部35与第一连杆部33相比配置在基端部31b侧，经由连结销16与伸长部31连接，且经由第三连杆销38与第二连杆部件34连接。

这样，通过将铲斗角传感器66配置于连杆机构32，能够降低例如挖泥作业中的被水淹没可能性，能够不易受到作业带来的影响。

(8)

本实施方式的伸长单元具备伸长臂12和铲斗角传感器66。伸长臂12可以在第一工作装置25的作业机械1的小臂11和铲斗13之间装配，该第一工作装置25具有车辆主体2、小臂11、铲斗13及驱动铲斗13的铲斗缸21且能够相对于车辆主体2摆动。铲斗角传感器66配置于伸长臂12。伸长臂12具有伸长部31和连杆机构32。伸长部31包含能够与铲斗13连接的前端部31a及可以与小臂11连接的基端部31b。连杆机构32将铲斗缸21的驱动传递到铲斗13。连杆机构32具有第一连杆部33、第二连杆部件34、以及第三连杆部35。第一连杆部33可以经由第一连杆销36与伸长部31连接，且经由第二连杆销37与连接于铲斗13的铲斗连杆部47连接。第二连杆部件34经由第二连杆销37连接于第一连杆部33，且朝向基端部31b侧延伸。第三连杆部35与第一连杆部33相比配置在基端部31b侧，经由连结销16与伸长部31连接，且经由第三连杆销38与第二连杆部件34连接。

由此，能够提供在连杆机构32配置有铲斗角传感器66的伸长臂12。

(其它实施方式)

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式，可以在不脱离发明宗旨的范围内进行各种变更。

(A)

在上述实施方式中，以将铲斗角传感器66配置于第三连杆部35，通过控制器54获取铲斗角传感器66的检测值的方式预先进行设定，但也可以对能够装配伸长臂的现有的作业机械追加装配铲斗角传感器66。在该情况下，能够作为具有铲斗角传感器66、导线67、控制铲斗角传感器66的传感器控制器81(检测器控制器的一例)的位置推定单元80提供给现有的作业机械。

如图9(a)所示，也可以是，传感器控制器81获取铲斗角传感器66的检测值Vd，经由导线67向车辆主体2的控制器54发送检测值Vd(基于检测值的信息的一例)。控制器54根据检测值Vd计算铲斗角度θ3。

如图9(b)所示，也可以是，传感器控制器81获取铲斗角传感器66的检测值Vd，根据检测值Vd，基于倾斜角数据、大臂角θ1及小臂角θ2、工作装置3的形状数据、以及伸长臂12的形状数据计算角度Φ1。从传感器控制器81经由导线67向车辆主体2的控制器54发送角度Φ1的数据(基于检测值的信息的一例)。控制器54根据角度Φ1的数据计算铲斗角度θ3。在该情况下，传感器控制器81为了计算角度Φ1而获取数据。

另外，如图9(c)所示，也可以是，传感器控制器81根据从铲斗角传感器66获取到的检测值Vd，基于倾斜角数据、大臂角θ1及小臂角θ2、工作装置3的形状数据、以及伸长臂12的形状数据计算角度Φ2。从传感器控制器81经由导线67向车辆主体2的控制器54发送角度Φ2的数据(基于检测值的信息的一例)。控制器54根据角度Φ2的数据计算铲斗角度θ3。在该情况下，传感器控制器81获取用于计算角度Φ2的数据。

进而，也可以是，传感器控制器81根据铲斗角传感器66的检测值求得铲斗角度θ3，并将铲斗角度θ3的数据(基于检测值的信息的一例)发送到车辆主体2的控制器54。

需要说明的是，传感器控制器81包含CPU(Central Processing Unit)等处理器、RAM(Random Access Memory)、及ROM(Read Only Memory)等存储器或存储装置。存储装置包含半导体存储器、或硬盘等。存储装置是由非暂时性的(non-transitory)传感器控制器81可读取的记录介质的一例。存储装置可通过处理器执行，并记录用于执行上述的控制的计算机指令。

由此，即使在现有的作业机械上装配有伸长臂12的情况下，通过将位置推定单元80追加安装于作业机械，也能够获取铲斗13的铲尖13p的位置。

(B)

上述实施方式的伸长臂12的连杆机构32中，从第一连杆销36至第二连杆销37的线段L4的长度和从连结销16至第三连杆销38的线段L2的长度不同，但也可以相同。

图10是表示具有作为平行连杆的连杆机构32′的伸长臂12′的图。需要说明的是，在图10中，导线67省略。

在图10所示的伸长臂12′中，构成为第三连杆部35′的第三连杆部件35a′的长度与第一连杆部33′的第一连杆部件33a′的长度相同，从第一连杆销36至第二连杆销37的线段L4′的长度和从连结销16至第三连杆销38的线段L2′的长度相同。

在该情况下，角度Φ1和角度Φ2成为相同的值，因此，能够基于铲斗13的形状数据，根据角度Φ1计算铲斗角θ3。

因此，不需要通过运算来推定角度Φ1～角度Φ2，因此，能够更高精度地推定铲斗角θ3。

(C)

在上述实施方式中，铲斗角传感器66配置于第三连杆部件35a的外侧的侧面35b(参照图3)，但也可以不限于此。

图11(a)是表示收纳壳体68和第三连杆部35″的俯视图。图11(b)是表示收纳壳体68和第三连杆部35″的侧视图。

如图所示，设置有将一对第三连杆部件35a之间连接的连接部分35c，在连接部分35c的上表面安装有收纳铲斗角传感器66的收纳壳体68。这样，在第三连杆部35″，也可以配置于第三连杆部件35a的侧面35b以外的位置。

(D)

在上述实施方式中，作为与铲斗的位置相关的信息，推定铲斗13的铲尖13p的位置，但也可以不限于铲尖13p的位置。也可以推定铲斗13的铲尖13p以外的其它位置。能够根据该位置和铲斗13的形状数据，在引导画面71上显示铲斗13的姿势。

(E)

作业机械1不限于上述的液压挖掘机，也可以是机械式挖掘机、绳索挖掘机等其它机械。上述的实施方式的作业机械1是所谓的反向铲型的挖掘机，但也可以是正向铲挖掘机。另外，不限于履带式的挖掘机，也可以是轮式挖掘机。

工业上的可利用性

根据本公开，能够提供不易受到作业带来的影响的位置推定系统、位置推定单元、作业机械、及伸长单元。

附图标记说明

11小臂

12伸长臂

13铲斗

13p铲尖

21铲斗缸

25第一工作装置

32连杆机构

50位置推定系统

54控制器

66铲斗角传感器

Claims (11)

1.一种位置推定系统，推定与作业机械的铲斗位置相关的信息，所述作业机械具备：作业机械主体；第一工作装置，其具有小臂.所述铲斗及驱动所述铲斗的铲斗缸，能够相对于所述作业机械主体摆动；第二工作装置，其具有将所述铲斗缸的驱动传递到所述铲斗的连杆机构，能够装配于所述小臂和所述铲斗之间，所述位置推定系统的特征在于，具备：

第一姿势检测器，其能够配置于所述连杆机构；

控制器，其基于与所述第一工作装置的形状相关的数据、与所述第二工作装置的形状相关的数据、与所述第一工作装置的姿势相关的信息、以及所述第一姿势检测器的检测值，推定与所述铲斗相对于所述作业机械的位置相关的信息，

所述第二工作装置具有伸长部，

该伸长部包含能够与所述铲斗连接的第一端部和能够与所述小臂连接的第二端部，

所述连杆机构具有：

第一连杆部，其能够经由第一连结部与所述伸长部连接，且经由第二连结部与连接于所述铲斗的铲斗连杆部连接；

第二连杆部，其经由所述第二连结部连接于所述第一连杆部，且朝向所述第二端部侧延伸；

第三连杆部，其与所述第一连杆部相比配置在所述第二端部侧，经由第三连结部与所述伸长部连接，且经由第四连结部与所述第二连杆部连接。

2.根据权利要求1所述的位置推定系统，其中，

所述第一姿势检测器配置于所述第三连杆部。

3.根据权利要求2所述的位置推定系统，其中，

所述第一姿势检测器配置于所述第三连杆部的外侧面。

4.根据权利要求2所述的位置推定系统，其中，

与所述铲斗的位置相关的信息包含铲斗角，所述铲斗角为第二直线相对于第一直线的角度，所述第一直线为将在所述伸长部连结所述铲斗的铲斗销和作为所述小臂的摆动支点的小臂销连结的直线，所述第二直线为将所述铲斗的铲尖和所述铲斗销连结的直线，

所述控制器基于所述第一姿势检测器的检测值，计算所述第三连杆部相对于将在所述小臂连结所述伸长部的连结销和所述小臂销之间连结的第三直线的旋转角度，

基于所述第三连杆部的旋转角度，计算所述第一连杆部相对于所述第二直线的旋转角度，

基于所述第一连杆部的旋转角度，计算所述铲斗角。

5.根据权利要求4所述的位置推定系统，其中，

所述第一工作装置还具有与所述作业机械主体和所述小臂连接的大臂，

还具备：

第二姿势检测器，其检测所述小臂的姿势；

第三姿势检测器，其检测所述大臂的姿势，

所述控制器基于所推定的所述铲斗角和所述第二姿势检测器、及所述第三姿势检测器的检测值，推定所述铲斗的位置。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的位置推定系统，其中，

所述连杆机构为平行连杆。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的位置推定系统，其中，

还具备检测所述作业机械主体的位置及倾斜的状态检测器，

所述控制器基于与所述铲斗相对于所述作业机械的位置相关的信息和所述状态检测器的检测值，推定所述铲斗的位置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的位置推定系统，其中，

所述第一姿势检测器为IMU(Inertial Measurement Unit，惯性测量单元)。

9.一种位置推定单元，推定与作业机械的铲斗位置相关的信息，所述作业机械具备：作业机械主体；第一工作装置，其具有小臂、所述铲斗及驱动所述铲斗的铲斗缸，能够相对于所述作业机械主体摆动；第二工作装置，其具有将所述铲斗缸的驱动传递至所述铲斗的连杆机构，能够装配于所述小臂和所述铲斗之间，所述位置推定单元的特征在于，具备：

第一姿势检测器，其能够配置于所述连杆机构；

检测器控制器，其获取所述第一姿势检测器的检测值，将基于所述检测值的信息发送到所述作业机械主体，

所述第二工作装置具有伸长部，

该伸长部包含能够与所述铲斗连接的第一端部和能够与所述小臂连接的第二端部，

所述连杆机构具有：

第一连杆部，其能够经由第一连结部与所述伸长部连接，且经由第二连结部与连接于所述铲斗的铲斗连杆部连接；

第二连杆部，其经由所述第二连结部连接于所述第一连杆部，且朝向所述第二端部侧延伸；

第三连杆部，其与所述第一连杆部相比配置在所述第二端部侧，经由第三连结部与所述伸长部连接，且经由第四连结部与所述第二连杆部连接。

10.一种作业机械，其特征在于，具备：

作业机械主体；

第一工作装置，其具有小臂、铲斗及驱动所述铲斗的铲斗缸，可以相对于所述作业机械主体摆动；

第二工作装置，其具有将所述铲斗缸的驱动传递到所述铲斗的连杆机构，可以装配于所述小臂和所述铲斗之间；

第一姿势检测器，其配置于所述连杆机构；

控制器，其基于与所述第一工作装置的形状相关的数据、与所述第二工作装置的形状相关的数据、与所述第一工作装置的姿势相关的信息、以及所述第一姿势检测器的检测值，推定与所述铲斗相对于所述作业机械主体的位置相关的信息，

所述第二工作装置具有伸长部，

该伸长部包含能够与所述铲斗连接的第一端部和能够与所述小臂连接的第二端部，

所述连杆机构具有：

第一连杆部，其能够经由第一连结部与所述伸长部连接，且经由第二连结部与连接于所述铲斗的铲斗连杆部连接；

第二连杆部，其经由所述第二连结部连接于所述第一连杆部，且朝向所述第二端部侧延伸；

第三连杆部，其与所述第一连杆部相比配置在所述第二端部侧，经由第三连结部与所述伸长部连接，且经由第四连结部与所述第二连杆部连接。

11.一种伸长单元，其特征在于，具备：

伸长臂，其能够装配于作业机械的小臂和铲斗之间，所述作业机械具备：作业机械主体；第一工作装置，其具有所述小臂、所述铲斗及驱动所述铲斗的铲斗缸，能够相对于所述作业机械主体摆动；

姿势检测器，其配置于所述伸长臂，

所述伸长臂具有：

伸长部，其包含能够与所述铲斗连接的第一端部及能够与所述小臂连接的第二端部；

连杆机构，其将所述铲斗缸的驱动传递到所述铲斗，

所述连杆机构包含：

第一连杆部，其能够经由第一连结部与所述伸长部连接，且经由第二连结部与连接于所述铲斗的铲斗连杆部连接；

第二连杆部，其经由所述第二连结部连接于所述第一连杆部，且朝向所述第二端部侧延伸；

第三连杆部，其与所述第一连杆部相比配置在所述第二端部侧，经由第三连结部与所述伸长部连接，且经由第四连结部与所述第二连杆部连接。