CN117255880A - 作业机械及用于控制作业机械的方法 - Google Patents

Abstract

工作装置相对于车身可动地连接。多个促动器与工作装置连接，改变工作装置相对于车身的姿势。操作装置能够进行操作以改变工作装置的姿势。传感器检测工作装置的姿势。控制器取得工作装置的当前姿势。控制器确定与操作装置的操作相对应的工作装置的目标姿势。控制器确定用于使工作装置通过多个促动器的行程动作的组合从当前姿势采取目标姿势的多个促动器各自的目标行程长度。控制器基于目标行程长度控制促动器。

Description

作业机械及用于控制作业机械的方法

技术领域

本发明涉及作业机械及用于控制作业机械的方法。

背景技术

作业机械具有刮板等工作装置和多个促动器。对应于多个促动器的行程动作，改变工作装置的姿势。工作装置的姿势包括工作装置的高度和朝向。例如，专利文献1的平地机具有前机架、牵引杆(drawbar)、回转圈()circle、刮板、左右的升降缸、牵引杆移位缸和液压马达。

牵引杆相对于前机架可在上下方向及左右方向上摆动地被支承。回转圈相对于牵引杆可旋转地被支承。刮板与回转圈连接。左右的移位缸使牵引杆上下移动。牵引杆移位缸使牵引杆左右摆动。液压马达使回转圈旋转。

另外，上述平地机具有与各气缸对应的多个操作杆。例如，对应于左升降杆的操作，左升降缸进行行程动作。对应于右升降杆的操作，右升降缸进行行程动作。对应于牵引杆移位杆的操作，牵引杆移位缸进行行程动作。对应于旋转杆的操作，液压电动机进行旋转动作。操作人员通过操作这些操作杆来改变刮板的姿势。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)专利第5624691号公报

发明内容

发明要解决的课题

在上述的平地机中，操作人员为了使刮板采取目标姿势，需要同时操作多个操作杆。例如，在操作人员仅欲使刮板的左端上升的情况下，如果操作人员仅操作左升降杆，则由于左升降缸收缩，刮板的左端上升，但同时刮板的右端下降。因此，在操作人员仅欲使刮板的左端上升的情况下，为了抑制右端的上升，还需要同时操作其他的杆。因此，工作装置的操作不容易。本发明的目的在于，在作业机械中，用于改变工作装置的姿势的操作变得容易。

用于解决课题的技术方案

本发明第一方面的作业机械包括车身、工作装置、多个促动器、操作装置、传感器和控制器。工作装置相对于车身可动地连接。多个促动器与工作装置连接，改变工作装置相对于车身的姿势。操作装置能够进行操作以改变工作装置的姿势。传感器检测工作装置的姿势。控制器取得工作装置的当前姿势。控制器确定与操作装置的操作相对应的工作装置的目标姿势。控制器确定用于通过多个促动器的行程动作的组合使工作装置从当前姿势采取目标姿势的多个促动器各自的目标行程长度。控制器基于目标行程长度控制促动器。

本发明第二方面的方法是用于控制工作机械的方法。作业机械包括车身、工作装置和多个促动器。工作装置相对于车身可动地连接。多个促动器与工作装置连接，改变工作装置相对于车身的姿势。该方法具有如下的步骤：取得工作装置的当前姿势；取得用于改变工作装置的姿势的操作指令；确定与操作指令相对应的工作装置的目标姿势；确定用于通过多个促动器的行程动作的组合使工作装置从当前的姿势采取目标姿势的多个促动器的各自的目标行程长度；基于目标行程长度来控制促动器。

发明效果

根据本发明，对应于操作装置的操作，确定工作装置的目标姿势。确定用于使工作装置通过多个促动器的行程动作的组合采取目标姿势的多个促动器的各自的目标行程长度。然后，基于确定了的目标行程长度，控制多个促动器的每一个。由此，通过利用操作装置的简易操作，组合多个促动器的行程动作，从而使工作装置采取目标姿势。因此，在作业机械中，用于改变工作装置的姿势的操作变得容易。

附图说明

图1是实施方式的作业机械的侧视图。

图2是作业机械的前部的立体图。

图3是表示作业机械的驱动系统及控制系统的示意图。

图4是表示工作装置的姿势的作业机械的示意性后视图。

图5是表示工作装置的姿势的作业机械的示意性俯视图。

图6是表示工作装置的姿势的作业机械的示意性侧视图。

图7是表示工作装置的姿势的作业机械的示意性俯视图。

图8是表示工作装置的姿势的作业机械的示意性俯视图。

图9是表示由操作人员操作的操作部件与被驱动的促动器的对应的表。

图10是表示工作装置的姿势的数学模型的后视图。

图11是表示工作装置的姿势的数学模型的后视图。

图12是表示工作装置的姿势的数学模型的后视图。

图13是表示用于改变工作装置的姿势的控制处理的流程图。

图14A～14B是表示工作装置的姿势的数学模型的后视图。

图15A～15C是表示工作装置的姿势的数学模型的侧视图。

图16A～16C是表示工作装置的姿势的数学模型的侧视图。

图17是表示第一变形例的作业机械的驱动系统及控制系统的示意图。

图18是表示第二变形例的作业机械的驱动系统及控制系统的示意图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是实施方式的作业机械1的侧视图。图2是作业机械1的前部的立体图。如图1所示，作业机械1具备车身2、前轮3、后轮4和工作装置5。车身2包括前机架11、后机架12、驾驶室13和动力室14。

后机架12与前机架11连接。前机架11相对于后机架12可左右铰链式连接。另外，在以下的说明中，前后左右的各方向是指在铰链角(articulate angle)为0、即前机架11和后机架12笔直的状态下的车身2的前后左右的各方向。

驾驶室13和动力室14配置在后机架12上。在驾驶室13配置有未图示的驾驶座。在动力室14配置有后述的驱动系统。前机架11从后机架12向前方延伸。前轮3安装在前机架11上。后轮4安装在后机架12上。

工作装置5相对于车身2可动地连接。工作装置5包括支承部件15和刮板16。支承部件15可动地与车身2连接。支承部件15支承刮板16。支承部件15包括牵引杆17和回转圈18。牵引杆17配置在前机架11的下方。

如图2所示，牵引杆17与前机架11的轴支承部19连接。轴支承部19配置在前机架11的前部。牵引杆17从前机架11的前部向后方延伸。牵引杆17相对于前机架11至少能够在车身2的上下方向和左右方向上摆动地被支承。例如，轴支承部19包括球窝接头。牵引杆17经由球窝接头相对于前机架11可旋转地连接。

回转圈18与牵引杆17的后部连接。回转圈18相对于牵引杆17可旋转地被支承。刮板16与回转圈18连接。刮板16经由回转圈18支承在牵引杆17上。刮板16以能够绕倾斜轴21旋转的方式被回转圈18支承。倾斜轴21在左右方向上延伸。刮板16在左右方向上可滑动地支承于回转圈18。

作业机械1具有用于改变工作装置5的姿势的多个促动器22-27。多个促动器22-27包括多个液压缸22-26。多个液压缸22-26与工作装置5连接。多个液压缸22-26通过液压而进行伸缩。多个液压缸22-26通过伸缩来改变工作装置5相对于车身2的姿势。在以下的说明中，将液压缸的伸缩称为“行程动作”。

详细地说，多个液压缸22-26包括左升降缸22、右升降缸23、牵引杆移位缸24、刮板倾斜缸25和刮板移位缸26。左升降缸22和右升降缸23在左右方向上相互分离配置。左升降缸22与牵引杆17的左部连接。右升降缸23与牵引杆17的右部连接。左升降缸22和右升降缸23相对于牵引杆17可左右摆动地连接。

左升降缸22和右升降缸23相对于前机架11可左右摆动地连接。详细地说，左升降缸22和右升降缸23经由升降器托架29与前机架11连接。升降器托架29与前机架11连接。升降器托架29以能够左右摆动的方式支承左升降缸22和右升降缸23。通过左升降缸22和右升降缸23的行程动作，牵引杆17绕轴支承部19上下摆动。由此，刮板16上下移动。

牵引杆移位缸24与牵引杆17和前机架11连接。牵引杆移位缸24经由升降器托架29与前机架11连接。牵引杆移位缸24相对于前机架11可摆动地连接。牵引杆移位缸24相对于牵引杆17可摆动地连接。牵引杆移位缸24从前机架11朝向牵引杆17向斜下方延伸。牵引杆移位缸24从前机架11的左右一侧向相反的一侧延伸。通过牵引杆移位缸24的行程动作，牵引杆17绕轴支承部19左右摆动。

如图1所示，刮板倾斜缸25与回转圈18和刮板16连接。通过刮板倾斜缸25的行程动作，刮板16绕倾斜轴21旋转。如图2所示，刮板移位缸26与回转圈18和刮板16连接。通过刮板倾斜缸25的行程动作，刮板16相对于回转圈18左右滑动。

多个促动器22-27包括旋转促动器27。旋转促动器27与牵引杆17和回转圈18连接。旋转促动器27使回转圈18相对于牵引杆17旋转。由此，刮板16绕沿上下方向延伸的旋转轴旋转。

图3是表示作业机械1的驱动系统6及控制系统7的示意图。如图3所示，作业机械1具备驱动源31、液压泵32、动力传递装置33和控制阀34。驱动源31例如是内燃机。或者，驱动源31也可以是电动马达或者内燃机和电动马达的混合。液压泵32由驱动源31驱动，从而排出工作油。

控制阀34经由液压回路与液压泵32和多个液压缸22-26连接。控制阀34包括分别与多个液压缸22-26连接的多个阀。控制阀34控制从液压泵32向多个液压缸22-26供给的工作油的流量。

在本实施方式中，旋转促动器27是液压马达。控制阀34经由液压回路与液压泵32和旋转促动器27连接。控制阀34控制从液压泵32向旋转促动器27供给的工作油的流量。另外，旋转促动器27也可以是电动马达。

动力传递装置33将来自驱动源31的驱动力传递给后轮4。动力传递装置33可以包括变矩器及/或多个变速齿轮。或者，动力传递装置33也可以是HST(Hydraulic StaticTransmission：静液压传动)或HMT(Hydraulic Mechanical Transmission：液压机械变速器)等变速器。

如图3所示，作业机械1具有操作装置35和控制器36。操作装置35能够由操作人员进行操作以改变工作装置5的姿势。工作装置5的姿势由多个参数定义。多个参数表示刮板16相对于车身2的位置和朝向。图4是表示工作装置5的姿势的作业机械1的示意性后视图。如图4所示，多个参数包括刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度。

多个参数包括牵引杆17的横摆(yaw)角θ1、俯仰(pitch)角θ2和滚转(roll)角θ3。图5是表示工作装置5的姿势的作业机械1的示意性俯视图。如图5所示，牵引杆17的横摆角θ1是牵引杆17的左右方向相对于车身2的前后方向的倾斜角度。另外，牵引杆17的横摆角θ1也可以是牵引杆17的左右方向相对于前机架11的前后方向的倾斜角度。刮板16在左右方向上的位置对应于牵引杆17的横摆角θ1而发生变化。

图6是表示工作装置5的姿势的作业机械1的示意性侧视图。如图6所示，牵引杆17的俯仰角θ2是牵引杆17的上下方向相对于车身2的前后方向的倾斜角度。如图4所示，牵引杆17的滚转角θ3是牵引杆17绕沿车身2的前后方向延伸的滚转轴A1的倾斜角度。

多个参数包括回转圈18的旋转角θ4、刮板16的倾斜角θ5和刮板16的移位量W1。图7是表示工作装置5的姿势的作业机械1的示意性俯视图。如图7所示，回转圈18的旋转角θ4是回转圈18相对于车身2的前后方向的旋转角θ4。如图6所示，刮板16的倾斜角θ5是刮板16绕在左右方向上延伸的倾斜轴21的倾斜角。图8是表示工作装置5的姿势的作业机械1的示意性俯视图。如图8所示，刮板16的移位量W1是刮板16相对于回转圈18向左右方向的滑动量。

操作装置35可由操作人员进行操作以改变上述参数。操作装置35包括多个操作部件41-46。多个操作部件41-46分别对应于上述多个参数中，刮板16的左端部161的高度、右端部162的高度、牵引杆17的横摆角θ1、回转圈18的旋转角θ4、刮板16的倾斜角θ5和刮板16的移位量W1而设置。

多个操作部件41-46包括左升降杆41、右升降杆42、牵引杆移位杆43、旋转杆44、刮板倾斜杆45和刮板移位杆46。左升降杆41被操作以改变刮板16的左端部161的高度。右升降杆42被操作以改变刮板16的右端部162的高度。

牵引杆移位杆43被操作以改变牵引杆17的横摆角θ1。旋转杆44被操作以改变回转圈18的旋转角θ4。刮板倾斜杆45被操作以改变刮板16的倾斜角θ5。刮板移位杆46被操作以改变刮板16的移位量W1。多个操作部件41-46分别输出表示操作人员对各操作部件41-46的操作的信号。

控制器36通过控制驱动源31及动力传递装置33，使作业机械1行驶。另外，控制器36通过控制液压泵32和控制阀34，使工作装置5动作。控制器36包括处理器37和存储装置38。处理器37例如是CPU，执行用于控制作业机械1的程序。存储装置38包括RAM和ROM等存储器，以及SSD或HDD等辅助存储装置。存储装置38存储用于控制作业机械1的程序和数据。

如图3所示，作业机械1包括用于检测工作装置5的姿势的多个传感器S1-S6。多个传感器S1-S6例如是磁传感器。但是，多个传感器S1-S6也可以是光学传感器等其他方式的传感器。多个传感器S1-S5检测上述多个液压缸22-26的行程长度。多个传感器S1-S5包括左升降传感器S1、右升降传感器S2、牵引杆移位传感器S3、刮板倾斜传感器S4和刮板移位传感器S5。

左升降传感器S1检测左升降缸22的行程长度。右升程传感器S2检测右升降缸23的行程长度。牵引杆移位传感器S3检测牵引杆移位缸24的行程长度。刮板倾斜传感器S4检测刮板倾斜缸25的行程长度。刮板移位传感器S5检测刮板移位缸26的行程长度。

多个传感器S1-S6包括旋转传感器S6。旋转传感器S6检测回转圈18的旋转角θ4。多个传感器S1-S6将表示检测到的行程长度及旋转角θ4的信号输出。

控制器36基于来自多个传感器S1-S6的信号取得工作装置5的姿势。即，控制器36基于来自多个传感器S1-S6的信号计算上述多个参数的当前值。如上所述，控制器36对应于多个操作部件41-46的操作来控制多个促动器22-27，由此改变工作装置5的姿势。另外，在以下的说明中，工作装置5的姿势是指工作装置5相对于前机架11的姿势。或者，工作装置5的姿势是指在铰链角为0时的工作装置5相对于车身2的姿势。以下，对用于改变由控制器36执行的工作装置5的姿势的控制进行说明。

图9是表示由操作人员操作的操作部件与被驱动的促动器的对应的表。在作业机械1中，通过上述工作装置5的结构，表示工作装置5的姿势的多个参数对应于一个促动器的动作而发生变化。例如，图10和图11是表示工作装置5的姿势的数学模型M1的后视图。数学模型M1表示与促动器的动作连动的工作装置5的各部分的几何位置关系。控制器36通过数学模型M1计算与液压缸22-26的行程长度和旋转促动器27的旋转角θ4对应的牵引杆17、回转圈18以及刮板16的位置和角度。

图10表示初始状态的工作装置5。图11表示左升降缸22从初始状态收缩时的工作装置5。在图11中，左升降缸22以外的促动器维持在初始状态。如图11所示，通过左升降缸22收缩，刮板16的左端部161从初始状态的位置161’上升。但是，刮板16的右端部162从初始状态的位置162’下降。另外，刮板16从初始状态的位置向左方移动。即，对应于左升降缸22的行程动作，刮板16的左端部161的高度发生变化，并且刮板16的右端部162的高度和牵引杆17的横摆角θ1发生变化。

因此，在对应于左升降杆41的操作而仅使左升降缸22动作的情况下，不仅刮板16的左端部161的高度发生变化，刮板16的右端部162的高度和牵引杆17的左右方向的位置也发生变化。因此，控制器36在左升降杆41被操作时，如图12所示，控制左升降缸22、右升降缸23和牵引杆移位缸24，以使对应于左升降杆41的操作使刮板16的左端部161的高度发生变化，并且，使刮板16的右端部162的高度、牵引杆17的横摆角θ1保持恒定。

例如，当操作左升降杆41以使刮板16的左端部161上升时，控制器36使左升降缸22收缩。由此，刮板16的左端部161上升。另外，控制器36使右升降缸23收缩。由此，抑制刮板16的右端部162的下降。另外，控制器36使牵引杆移位缸24收缩。由此，刮板16的横摆角θ1的变化被抑制。

详细地说，图13是表示用于改变由控制器36执行的工作装置5的姿势的处理的流程图。如图13所示，在步骤S101中，控制器36取得工作装置5的当前姿势。控制器36基于来自多个传感器S1-S6的信号，取得各液压缸22-26的当前的行程长度和回转圈18的当前的旋转角θ4。控制器36基于各液压缸22-26的当前的行程长度和回转圈18的当前的旋转角θ4，计算表示工作装置5的姿势的上述多个参数。

在步骤S102中，控制器36取得操作装置35的操作。控制器36从上述多个操作部件41-46中的任一个接收表示该操作部件的操作的信号。

在步骤S103中，控制器36确定目标姿势。控制器36对应于操作部件的操作来确定目标姿势。例如，在左升降杆41被操作时，将刮板16的右端部162的高度和牵引杆17的左右方向的位置保持恒定的同时刮板16的左端部161的高度成为与左升降杆41的操作相对应的高度那样的、牵引杆17的俯仰角θ2和滚转角θ3确定为目标姿势。另外，牵引杆17的横摆角θ1维持在初始状态的值。

在步骤S104中，控制器36确定目标行程长度。控制器36计算用于使工作装置5采取目标姿势的各液压缸22-26的目标行程长度。在上述例子中，控制器36计算实现表示上述目标姿势的牵引杆17的俯仰角θ2和滚转角θ3的、左升降缸22的第一目标行程长度、右升降缸23的第二目标行程长度、以及牵引杆移位缸24的第三目标行程长度。

在步骤S105中，控制器36计算行程差。行程差是目标行程长度与当前行程长度之差。在上述例子中，控制器36将左升降缸22的当前的行程长度与第一目标行程长度之差确定为第一行程差。控制器36将右升降缸23的当前的行程长度与第二目标行程长度之差确定为第二行程差。控制器36将牵引杆移位缸24的当前行程长度与第三目标行程长度之差确定为第三行程差。

在步骤S106中，控制器36确定用于使工作装置5采取目标姿势的各液压缸22-26的目标行程速度。控制器36基于各液压缸22-26的行程差，确定目标行程速度。在上述例子中，控制器36基于第一行程差确定左升降缸22的第一目标行程速度。控制器36基于第二行程差确定右升降缸23的第二目标行程速度。控制器36基于第三行程差确定牵引杆移位缸24的第三目标行程速度。

例如，控制器36通过将第一行程差乘以规定的第一增益来确定左升降缸22的第一目标行程速度。控制器36通过将第二行程差乘以规定的第二增益来确定右升降缸23的第二目标行程速度。控制器36通过将第三行程差乘以规定的第三增益来确定牵引杆移位缸24的第三目标行程速度。

控制器37通过反馈控制来控制左升降缸22，以使得左升降缸22的行程速度保持在第一目标行程速度。控制器37通过反馈控制来控制右升降缸23，以使得右升降缸23的行程速度保持在第二目标行程速度。控制器37通过反馈控制控制牵引杆移位缸24，以使牵引杆移位缸24的行程速度保持在第三目标行程速度。

车速越大，控制器37使第一～第三增益越大。由此，例如在车速大的情况下，能够高速移动刮板16。由此，在高速作业时，容易对车身2的急剧的姿势变更进行响应。或者，在车速小的情况下，通过抑制过冲的发生，能够使刮板16稳定地动作。由此，在低速作业时，基于刮板16的作业精度提高。

在步骤S107中，控制器36基于目标行程速度来控制各促动器。在上述例子中，控制器36控制控制阀34，以使左升降缸22以第一目标行程速度进行行程动作。控制器36控制控制阀34，以使右升降缸23以第二目标行程速度进行行程动作。控制器36控制控制阀34，以使牵引杆移位缸24以第三目标行程速度进行行程动作。由此，如图12所示，刮板16的右端部162的高度和牵引杆17的左右方向的位置保持恒定的同时，刮板16的左端部161的高度对应于左升降杆41的操作而发生变化。

如上所述，在左升降杆41被操作时，控制器36通过左升降缸22、右升降缸23和牵引杆移位缸24的行程动作的组合，实现与左升降杆41的操作相对应的工作装置5的目标姿势。在其他操作部件被操作时也同样，控制器36通过多个促动器22-27的动作的组合，实现与该操作部件的操作对应的工作装置5的目标姿势。

例如，如图9所示，在右升降杆42被操作时，控制器36使左升降缸22、右升降缸23和牵引杆移位缸24动作。与左升降缸22同样，在右升降缸23进行行程动作时，刮板16的右端部162的高度对应于右升降缸23的行程动作而发生变化，并且刮板16的左端部161的高度和牵引杆17的左右方向的位置也发生变化。

因此，控制器36在右升降杆42被操作时，将刮板16的左端部161的高度和牵引杆17的横摆角θ1保持恒定且刮板16的右端部162的高度成为与右升降杆42的操作相对应的高度那样的、牵引杆17的俯仰角θ2和滚转角θ3确定为目标姿势。而且，控制器36通过左升降缸22、右升降缸23和牵引杆移位缸24的行程动作的组合，实现与右升降杆42的操作相对应的工作装置5的目标姿势。

在牵引杆移位杆43被操作时，控制器36使左升降缸22、右升降缸23和牵引杆移位缸24动作。图14A表示在现有的平地机中，牵引杆移位缸24从初始状态进行行程动作时的工作装置5。在现有的平地机中，在牵引杆移位缸24进行行程动作时，如图14A所示，对应于牵引杆移位缸24的行程动作，刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度也发生变化。另外，对应于牵引杆移位缸24的行程动作，牵引杆17的横摆角θ1发生变化。

因此，在本实施方式作业机械1中，控制器36在牵引杆移位杆43被操作时，如图14B所示，将刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度保持恒定且使牵引杆17的横摆角θ1成为与牵引杆移位杆43的操作对应的角度那样的、牵引杆17的俯仰角θ2和滚转角θ3确定为目标姿势。而且，控制器36通过左升降缸22、右升降缸23和牵引杆移位缸24的行程动作的组合，实现与牵引杆移位杆43的操作对应的工作装置5的目标姿势。

在旋转杆44被操作时，控制器36使左升降缸22、右升降缸23、牵引杆移位缸24和旋转促动器27动作。图15A是表示初始状态的工作装置5的侧视图。图15B表示现有的平地机中的回转圈18从初始状态旋转时的工作装置5。在现有的平地机中，当回转圈18通过旋转促动器27旋转时，如图15B所示，刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度也对应于回转圈18的旋转而发生变化。另外，对应于回转圈18的旋转，回转圈18的旋转角θ4发生变化。

因此，在本实施方式的作业机械1中，控制器36在旋转杆44被操作时，如图15C所示，将刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度保持恒定，并且回转圈18的旋转角θ4成为与旋转杆44操作相对应的旋转角θ4那样的、牵引杆17的横摆角θ1、俯仰角θ2和滚转角θ3确定为目标姿势。而且，控制器36通过左升降缸22、右升降缸23、牵引杆移位缸24的行程动作和旋转促动器27的旋转动作的组合，实现与旋转杆44的操作对应的工作装置5的目标姿势。

在刮板倾斜杆45被操作时，控制器36使左升降缸22、右升降缸23、牵引杆移位缸24和刮板倾斜缸25动作。图16A是表示初始状态的工作装置5的侧视图。图16B表示了现有的电动机中的、刮板倾斜缸25从初始状态进行行程动作时的工作装置5。如图16B所示，在现有的平地机中，在刮板倾斜缸25进行行程动作时，刮板16的高度也对应于刮板倾斜缸25的行程动作而发生变化。另外，刮板16的倾斜角θ5对应于刮板倾斜缸25的行程动作而发生变化。

因此，在本实施方式的作业机械1中，控制器36在刮板倾斜杆45被操作时，如图16C所示，将刮板16的高度保持恒定且刮板16的倾斜角θ5成为与刮板倾斜杆45操作相对应的角度那样的、牵引杆17的横摆角θ1、俯仰角θ2和滚转角θ3确定为目标姿势。而且，控制器36通过左升降缸22、右升降缸23、牵引杆移位缸24和刮板倾斜缸25的行程动作的组合，实现与刮板倾斜杆45的操作相对应的工作装置5的目标姿势。

另外，在刮板移位杆46被操作时，控制器36控制刮板移位缸26，以使刮板16的移位量成为与刮板移位杆46的操作相对应的量。

在以上说明的本实施方式的作业机械1中，对应于操作装置35的操作确定工作装置5的目标姿势。确定用于使工作装置5通过多个液压缸22-26的行程动作的组合采取目标姿势的、多个液压缸22-26各自的目标行程长度和旋转促动器27的旋转角θ4。然后，基于确定了的目标行程长度和旋转角θ4，分别控制多个液压缸22-26和旋转促动器27。由此，通过利用操作装置35的简易操作，将多个液压缸22-26的行程动作和旋转促动器27的旋转动作组合，从而使工作装置5采取目标姿势。因此，在作业机械1中，工作装置5的操作变得容易。

例如，操作人员通过仅操作左升降杆41，能够在将刮板16的右端部162的高度和牵引杆17的左右方向的位置保持恒定的同时，改变刮板16的左端部161的高度。操作人员通过仅操作右升降杆42，而能够在将刮板16的左端部161的高度和牵引杆17的左右方向的位置保持恒定的同时，改变刮板16的右端部162的高度。

操作人员通过仅操作牵引杆移位杆43，能够将刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度保持恒定的同时，改变牵引杆17的横摆角θ1。操作人员通过仅操作旋转杆44，能够将刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度保持恒定的同时，改变回转圈18的旋转角θ4。操作人员通过仅操作刮板倾斜杆45，而能够将刮板16的左端部161的高度和右端部162的高度保持恒定的同时，改变使刮板16的倾斜角θ5。

以上，对本发明的一实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离发明主旨的范围内可以进行各种变更。

作业机械1不限于平地机，也可以是推土机等其他作业机械。表示工作装置5的姿势的参数不限于上述实施方式，也可以变更。多个操作部件41-46不限于上述实施方式，也可以变更。例如，操作部件不限于杆，也可以是操纵杆(joystick)、开关或触摸面板等其他部件。

用于检测工作装置5的姿势的传感器不限于上述实施方式，也可以变更。例如，传感器可以是惯性测量装置(IMU)。IMU可以分别安装在牵引杆17、前机架11或车身2上。可以通过IMU检测出牵引杆17和前机架11的姿势。

用于基于操作装置35的操作来改变工作装置5的姿势的控制不限于上述实施方式，也可以变更。例如，图17是表示第一变形例的作业机械1的驱动系统6及控制系统7的示意图。如图17所示，操作装置35可以包括模式切换部件47。模式切换部件47能够由操作人员操作，以将用于改变工作装置5的姿势的控制切换为上述实施方式的控制(以下称为“综合控制模式”)和直接控制模式。模式切换部件47例如是开关。或者，模式切换部件47也可以是杆或触摸面板等其他部件。

操作人员通过模式切换部件47选择综合控制模式和直接控制模式中的哪一个模式。模式切换部件47输出表示选择了综合控制模式和直接控制模式中的哪一个模式的切换指令。控制器36取得模式切换指令。控制器36根据模式切换指令，判定选择了综合控制模式和直接控制模式中的哪一个模式。

在综合控制模式下，如上述实施方式那样，通过对应于操作装置35的操作，组合多个液压缸22-26的行程动作和旋转促动器27的旋转动作，从而工作装置5采取目标姿势。

在直接控制模式下，对于多个操作部件41-46的任一操作，控制器36仅使与被操作的操作部件对应的一个促动器动作。例如，控制器36对应于左升降杆41的操作仅使左升降缸22动作。控制器36对应于右升降杆42的操作仅使右升降缸23动作。

控制器36对应于牵引杆移位杆43的操作仅使牵引杆移位缸24动作。控制器36对应于刮板倾斜杆45的操作仅使刮板倾斜缸25动作。控制器36对应于刮板移位杆46的操作仅使刮板移位缸26动作。控制器36对应于旋转杆44的操作仅使旋转促动器27动作。

控制器36相对于多个操作部件41-46中被操作的操作部件的操作量，确定对应的促动器的目标行程速度。控制器36控制促动器，以使与被操作的操作部件相对应的促动器以目标行程速度动作。

在以上说明的第一变形例中，操作人员通过操作模式切换部件47，而能够将用于改变工作装置5的姿势的控制切换为综合控制模式和直接控制模式。由此，操作装置35对工作装置5的操作性提高。

图18是表示第二变形例的作业机械1的驱动系统6及控制系统7的示意图。如图18所示，操作装置35可以包括多个取消按钮51-56。多个取消按钮51-56包括第一至第六取消按钮51-56。取消按钮51-56分别对应于多个操作部件41-46各自而设置。

取消按钮51-56分别输出表示按下取消按钮51-56的取消指令。控制器36取得取消指令。控制器36对应于取消指令，判定取消按钮51-56中的哪一个被按下。

控制器36在没有按下取消按钮51-56的情况下，对应于操作部件41-46的操作，以综合控制模式控制促动器22-27。在取消按钮51-56中的哪一个被按下的情况下，控制器36对应于与被按下的取消按钮对应的操作部件的操作，以直接控制模式控制与该操作部件对应的一个促动器。

例如，在未按下第一取消按钮51而操作了左升降杆41的情况下，控制器36通过综合控制模式，对应于左升降杆41的操作来控制促动器。在按下了第一取消按钮51的状态下操作左升降杆41的情况下，控制器36通过直接控制模式，对应于左升降杆41的操作仅使左升降缸22动作。

在未按下第二取消按钮52而操作了右升降杆42的情况下，控制器36通过综合控制模式，对应于右升降杆42的操作控制促动器22-27。在按下了第二取消按钮52的状态下操作右升降杆42的情况下，控制器36通过直接控制模式，对应于右升降杆42的操作仅使右升降缸23动作。

在未按下第三取消按钮53而操作了牵引杆移位杆43的情况下，控制器36通过综合控制模式，对应于牵引杆移位杆43的操作控制促动器22-27。在按下了第三取消按钮53的状态下操作牵引杆移位杆43的情况下，控制器36通过直接控制模式，对应于牵引杆移位杆43的操作，仅使牵引杆移位缸24动作。

在未按下第四取消按钮54而操作了旋转杆44的情况下，控制器36通过综合控制模式，对应于旋转杆44的操作控制促动器22-27。在按下了第四取消按钮54的状态下操作旋转杆44的情况下，控制器36通过直接控制模式，对应于旋转杆44的操作仅使旋转促动器动作。

在未按下第五取消按钮55而操作了刮板倾斜杆45的情况下，控制器36通过综合控制模式，对应于刮板倾斜杆45的操作控制促动器22-27。在按下了第五取消按钮55的状态下操作刮板倾斜杆45的情况下，控制器36通过直接控制模式，对应于刮板倾斜杆45的操作仅使刮板倾斜缸25动作。

在未按下第六取消按钮56而操作了刮板移位杆46的情况下，控制器36通过综合控制模式，对应于刮板移位杆46的操作控制促动器22-27。在按下了第六取消按钮56的状态下操作刮板移位杆46的情况下，控制器36通过直接控制模式，对应于刮板移位杆46的操作仅使刮板移位缸26动作。

如上所述，在第二变形例中，在按下取消按钮的同时操作操作部件的情况下，在按下取消按钮的期间，暂时取消综合控制模式，通过直接控制模式，使仅与被操作的操作部件对应的促动器动作。因此，操作人员对应于取消按钮的操作的有无，能够选择综合控制模式和直接控制模式。由此，操作装置35对工作装置5的操作性提高。

【产业上的可利用性】

根据本发明，在作业机械中，用于改变工作装置的姿势的操作变得容易。

附图标记说明

2：车身

5：工作装置

11：前机架

12：后机架

15：支承部件

16：刮板

17：牵引杆

22：左升降缸(第一液压缸)

23：右升降缸(第二液压缸)

24：牵引杆移位缸(第三液压缸)

27：旋转促动器

35：操作装置

36：控制器

41：左升降杆(第一操作部件)

42：右升降杆(第二操作部件)

161：左端部(第一端部)

162：右端部(第二端部)

S1-S6：传感器

Claims (24)

1.一种作业机械，其中，具有：

车身；

工作装置，其相对于所述车身可动地连接；

多个促动器，其与所述工作装置连接，改变所述工作装置相对于所述车身的姿势；

操作装置，其能够进行操作以改变所述工作装置的姿势；

传感器，其检测所述工作装置的姿势；

控制器，

所述控制器取得所述工作装置的当前姿势，

确定与所述操作装置的操作相对应的所述工作装置的目标姿势，

确定用于通过所述多个促动器的行程动作的组合使所述工作装置从所述当前姿势采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的目标行程长度，

基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器。

2.如权利要求1所述的作业机械，其中，

所述工作装置的姿势由所述工作装置相对于所述车身的位置及/或表示朝向的多个参数来定义，

所述多个参数包括第一参数和第二参数，

所述操作装置包括能够进行操作以改变所述第一参数的第一操作部件，

所述多个促动器包括第一促动器和第二促动器，

对应于所述第一促动器的行程动作，所述第一参数发生变化并且所述第二参数发生变化，

对应于所述第二促动器的行程动作，至少所述第二参数发生变化，

所述控制器确定所述第一促动器的第一目标行程长度和所述第二促动器的第二目标行程长度，以使对应于所述第一操作部件的操作使所述第一参数发生变化并且将所述第二参数保持恒定，

基于所述第一目标行程长度来控制所述第一促动器，

基于所述第二目标行程长度来控制所述第二促动器。

3.如权利要求2所述的作业机械，其中，

所述操作装置还包括能够进行操作以改变所述第二参数的第二操作部件，

对应于所述第二促动器的行程动作，所述第二参数发生变化，并且所述第一参数发生变化，

所述控制器确定所述第一目标行程长度和所述第二目标行程长度，以使对应于所述第二操作部件操作使所述第二参数发生变化，并且将所述第一参数保持恒定，

基于所述第一目标行程长度来控制所述第一促动器，

基于所述第二目标行程长度来控制所述第二促动器。

4.如权利要求2或3所述的作业机械，其中，

所述多个参数还包括第三参数，

所述多个促动器还包括第三促动器，

对应于所述第一促动器的行程动作，所述第一参数发生变化，并且所述第二参数和所述第三参数发生变化，

对应于所述第二促动器的行程动作，至少所述第二参数发生变化，

对应于所述第三促动器的行程动作，至少所述第三参数发生变化，

所述控制器确定所述第一目标行程长度、所述第二目标行程长度和所述第三促动器的第三目标行程长度，以使对应于所述第一操作部件的操作使所述第一参数发生变化，并且将所述第二参数和所述第三参数保持恒定，

基于所述第一目标行程长度来控制所述第一促动器，

基于所述第二目标行程长度来控制所述第二促动器，

基于所述第三目标行程长度来控制所述第三促动器。

5.如权利要求4所述的作业机械，其中，

所述工作装置包括：

支承部件，其相对于所述车身可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板具有所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部，

所述第一参数是所述第一端部的高度，

所述第二参数是所述第二端部的高度，

所述第三参数是所述支承部件相对于所述车身的横摆角。

6.如权利要求4所述的作业机械，其中，

所述工作装置包括：

支承部件，其相对于所述车身可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板包括所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部，

所述第一参数是所述支承部件相对于所述车身的横摆角，

所述第二参数是所述第一端部的高度，

所述第三参数是所述第二端部的高度。

7.如权利要求4所述的作业机械，其中，

所述工作装置包括：

支承部件，其相对于所述车身可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板包括所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部，

所述第一参数是所述刮板的倾斜角，

所述第二参数是所述第一端部的高度，

所述第三参数是所述第二端部的高度。

8.如权利要求1所述的作业机械，其中，

还具有使所述工作装置的至少一部分旋转的旋转促动器，

所述控制器确定用于通过所述多个促动器的行程动作和所述旋转促动器的旋转动作的组合使所述工作装置采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的目标行程长度和所述旋转促动器的目标旋转角，

基于所述目标旋转角来控制所述旋转促动器，

基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器。

9.如权利要求8所述的作业机械，其中，

所述工作装置的姿势由所述工作装置相对于所述车身的位置及/或表示朝向的多个参数来定义，

所述多个参数包括第一参数、第二参数和第三参数，

对应于所述旋转促动器的旋转动作，所述第一参数发生变化，并且所述第二参数和所述第三参数发生变化，

所述多个促动器包括第一促动器和第二促动器，

对应于所述第一促动器的行程动作，至少所述第二参数发生变化，

对应于所述第二促动器的行程动作，至少所述第三参数发生变化，

所述操作装置包括能够进行操作以改变所述第一参数的第一操作部件，

所述控制器确定所述目标旋转角、所述第一促动器的第一目标行程长度和所述第二促动器的第二目标行程长度，以使对应于所述第一操作部件的操作使所述第一参数发生变化并且将所述第二参数和所述第三参数保持恒定，

基于所述目标旋转角来控制所述旋转促动器，

基于所述第一目标行程长度来控制所述第一促动器，

基于所述第二目标行程长度来控制所述第二促动器。

10.如权利要求9所述的作业机械，其中，

所述工作装置包括：

支承部件，其相对于所述车身至少可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板包括所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部

所述第一参数是所述旋转促动器的旋转角，

所述第二参数是所述第一端部的高度，

所述第三参数是所述第二端部的高度。

11.如权利要求1所述的作业机械，其中，

所述车身包括后机架和从所述后机架向前方延伸的前机架，

所述工作装置包括：牵引杆，其相对于所述前机架至少能够在所述车身的上下方向和左右方向上摆动地被支承；

刮板，其支承于所述牵引杆，

所述多个促动器包括：

左升降缸，其与所述牵引杆和所述前机架连接，使所述刮板的左端上下移动；

右升降缸，其与所述牵引杆和所述前机架连接，使所述刮板的右端上下移动；

牵引杆移位缸，其与所述牵引杆和所述前机架连接，使所述牵引杆在所述车身的左右方向上摆动。

12.如权利要求1所述的作业机械，其中，

还具备模式切换部件，其能够由操作人员进行操作以将用于改变所述工作装置的姿势的控制切换为综合控制模式和直接控制模式，

所述多个促动器包括第一促动器，

所述操作装置包括第一操作部件，

所述控制器在所述综合控制模式下，确定与所述第一操作部件的操作相对应的所述目标姿势，确定用于通过所述多个促动器的行程动作的组合使所述工作装置从所述当前姿势采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的所述目标行程长度，基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器，

在所述直接控制模式下，对应于所述第一操作部件的操作仅使所述第一促动器动作。

13.如权利要求1所述的作业机械，其中，

所述多个促动器包括第一促动器，

所述操作装置包括第一操作部件和与所述第一操作部件对应的第一取消按钮，

所述控制器在未按下所述第一取消按钮而操作所述第一操作部件的情况下，通过综合控制模式来改变所述工作装置的姿势，

在所述综合控制模式下，确定与所述第一操作部件的操作相对应的所述目标姿势，确定用于通过所述多个促动器的行程动作的组合使所述工作装置从所述当前姿势采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的所述目标行程长度，基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器，

在所述第一取消按钮被按下的状态下操作所述第一操作部件的情况下，通过直接控制模式来改变所述工作装置的姿势，

在所述直接控制模式下，对应于所述第一操作部件的操作仅使所述第一促动器动作。

14.一种用于控制作业机械的方法，该作业机械具有车身、相对于所述车身可动地连接的工作装置、与所述工作装置连接且改变所述工作装置相对于所述车身的姿势的多个促动器，所述方法包括如下的步骤：

取得所述工作装置的当前姿势；

取得用于改变所述工作装置的姿势的操作指令；

确定与所述操作指令相对应的所述工作装置的目标姿势；

确定用于通过所述多个促动器的行程动作的组合使所述工作装置从所述当前姿势采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的目标行程长度，

基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器。

15.如权利要求14所述的方法，其中，

所述工作装置的姿势由所述工作装置相对于所述车身的位置及/或表示朝向的多个参数定义，

所述多个参数包括第一参数和第二参数，

所述多个促动器包括第一促动器和第二促动器，

对应于所述第一促动器的行程动作，所述第一参数发生变化且所述第二参数发生变化，

对应于所述第二促动器的行程动作，至少所述第二参数发生变化，

所述方法还包括如下的步骤：

取得用于改变所述第一参数的第一操作指令；

确定所述第一促动器的第一目标行程长度和所述第二促动器的第二目标行程长度，以使对应于所述第一操作指令使所述第一参数发生变化并且将所述第二参数保持恒定；

基于所述第一目标行程长度来控制所述第一促动器；

基于所述第二目标行程长度来控制所述第二促动器。

16.如权利要求15所述的方法，其中，

对应于所述第二促动器的行程动作，所述第二参数发生变化并且所述第一参数发生变化，

所述方法还包括如下的步骤：

取得用于改变所述第二参数的第二操作指令；

确定所述第一目标行程长度和所述第二目标行程长度，以使对应于所述第二操作指令使所述第二参数发生变化并且将所述第一参数保持恒定。

17.如权利要求15或16所述的方法，其中，

所述多个参数还包括第三参数，

所述多个促动器还包括第三促动器，

对应于所述第一促动器的行程动作，所述第一参数发生变化并且所述第二参数和所述第三参数发生变化，

对应于所述第二促动器的行程动作，至少所述第二参数发生变化，

对应于所述第三促动器的行程动作，至少所述第三参数发生变化，

所述方法还包括如下的步骤：

确定所述第一目标行程长度、所述第二目标行程长度和所述第三促动器的第三目标行程长度，以使对应于所述第一操作指令使所述第一参数发生变化并且将所述第二参数和所述第三参数保持恒定；

基于所述第三目标行程长度来控制所述第三促动器。

18.如权利要求17所述的方法，其中，

所述工作装置还包括：

支承部件，其相对于所述车身可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板包括所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部，

所述第一参数是所述第一端部的高度，

所述第二参数是所述第二端部的高度，

所述第三参数是所述支承部件相对于所述车身的横摆角。

19.如权利要求17所述的方法，其中，

所述工作装置具有：

支承部件，其相对于所述车身可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板包括所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部，

所述第一参数是所述支承部件相对于所述车身的横摆角，

所述第二参数是所述第一端部的高度，

所述第三参数是所述第二端部的高度。

20.如权利要求17所述的方法，其中，

所述工作装置包括：

支承部件，其相对于所述车身可动地连接；

刮板，其相对于所述支承部件可动地连接，

所述刮板包括所述车身的左右方向上的第一端部和第二端部，

所述第一参数是所述刮板的倾斜角，

所述第二参数是所述第一端部的高度，

所述第三参数是所述第二端部的高度。

21.如权利要求14所述的方法，其中，

所述作业机械还具备使所述工作装置的至少一部分旋转的旋转促动器，

所述方法还包括如下的步骤：

确定用于通过所述多个促动器的行程动作和所述旋转促动器的旋转动作的组合使所述工作装置采取所述目标姿势的、所述多个促动器各自的所述目标行程长度和所述旋转促动器的目标旋转角；

基于所述目标旋转角来控制所述旋转促动器。

22.如权利要求21所述的方法，其中，

所述工作装置的姿势由所述工作装置相对于所述车身的位置及/或表示朝向的多个参数定义，

所述多个参数包括第一参数、第二参数和第三参数，

对应于所述旋转促动器的旋转动作，所述第一参数发生变化并且所述第二参数和所述第三参数发生变化，

所述多个促动器包括第一促动器和第二促动器，

对应于所述第一促动器的行程动作，至少所述第二参数发生变化，

对应于所述第二促动器的行程动作，至少所述第三参数发生变化，

所述方法还包括如下的步骤：

取得用于改变所述第一参数的第一操作信号；

确定所述目标旋转角、所述第一促动器的第一目标行程长度和所述第二促动器的第二目标行程长度，以使对应于所述第一操作信号使所述第一参数发生变化，并且将所述第二参数和所述第三参数保持恒定；

基于所述目标旋转角来控制所述旋转促动器；

基于所述第一目标行程长度来控制所述第一促动器；

基于所述第二目标行程长度来控制所述第二促动器。

23.如权利要求14所述的方法，其中，

所述多个促动器包括第一促动器，

所述方法还包括如下的步骤：

取得用于改变所述工作装置的姿势的第一操作指令；

取得为了将用于改变所述工作装置的姿势的控制切换为综合控制模式和直接控制模式的模式切换指令，

所述综合控制模式包括如下的步骤：

确定与所述第一操作指令相对应的所述目标姿势；

确定用于通过所述多个促动器的行程动作的组合使所述工作装置从所述当前姿势采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的所述目标行程长度；

基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器，

所述直接控制模式包括对应于所述第一操作指令仅使所述第一促动器动作的步骤。

24.如权利要求14所述的方法，其中，

所述多个促动器包括第一促动器，

所述方法还包括如下的步骤：

取得用于改变所述工作装置的姿势的第一操作指令；

接收与所述第一操作指令相对应的第一取消指令；

在没有上述第一取消指令而取得了所述第一操作指令的情况下，通过综合控制模式来改变所述工作装置的姿势；

在与所述第一取消指令一起取得了所述第一操作指令的情况下，通过直接控制模式来改变所述工作装置的姿势，

所述综合控制模式包括如下的步骤：

确定与所述第一操作部件的操作相对应的所述目标姿势；

确定用于通过所述多个促动器的行程动作的组合使所述工作装置从所述当前姿势采取所述目标姿势的所述多个促动器各自的所述目标行程长度；

基于所述目标行程长度来控制所述多个促动器，

所述直接控制模式包括对应于所述第一操作指令仅使所述第一促动器动作的步骤。