CN117716092A - 作业辅助系统、作业辅助系统的控制方法、作业辅助系统的控制程序 - Google Patents

作业辅助系统、作业辅助系统的控制方法、作业辅助系统的控制程序 Download PDF

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CN117716092A CN202280050353.5A CN202280050353A CN117716092A CN 117716092 A CN117716092 A CN 117716092A CN 202280050353 A CN202280050353 A CN 202280050353A CN 117716092 A CN117716092 A CN 117716092A
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Abstract

利用便携信息终端装置，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也适当地辅助操作员的操作。具有：检测装置(11A、11B、11C)，其被保持于作业机械的可动部(4、5、6)，通过传感器取得并输出可动部(4、5、6)的姿态信息；显示器(14)，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；主体装置(12)，其从检测装置(11A、11B、11C)取得姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由无线通信实现的数据通信接收辅助信息，将其输出给显示器(14)；以及便携信息终端装置(13)，其接收从主体装置(12)发送的姿态信息，根据姿态信息生成辅助信息并将其发送给主体装置(12)。便携信息终端装置(13)检测在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量并输出辅助信息。

Description

作业辅助系统、作业辅助系统的控制方法、作业辅助系统的控 制程序
技术领域
本发明涉及一种作业辅助系统、作业辅助系统的控制方法、作业辅助系统的控制程序，可以应于例如液压挖掘机等作业机械。
背景技术
现有技术中提供一种组装有设备指导的功能的作业机械(是应用有作业辅助系统的作业机械，即所谓的ICT建筑机械)。
在此，设备指导是利用全站仪(TS：Total Station)、GNSS(Global NavigationSatellite System：全球导航卫星系统)等测量技术来辅助作业机械的操作的技术。根据该设备指导，能够适当地对操作员的操作进行辅助，提高作业效率、安全性、作业精度。
在这种ICT建筑机械中，将传感器配置于作业机械的可动部，根据该传感器的检测结果制作对操作员的操作进行辅助的信息(以下，适当称为辅助信息)(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015-14147号公报
发明内容
发明要解决的课题
另外，智能手机、平板终端等便携信息终端装置具有由无线通信实现的数据通信功能，还具有充分的运算处理功能。
由此，认为如果通过由无线通信实现的数据通信向便携信息终端装置发送传感器的检测结果，并由该便携信息终端装置生成辅助信息，则能够简单地构成这种作业辅助系统。另外，认为通过还能够简单地应对用于生成辅助信息的程序的版本升级、变更，能够灵活地构成作业辅助系统。
然而，在这样利用便携信息终端装置的情况下，能够预测到与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况。在该情况下，使设备指导的功能暂时受损，其结果，存在难以适当地辅助操作员的操作的问题。
本发明是考虑到以上问题而作出的，其目的在于，提供一种利用便携信息终端装置，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作的作业辅助系统、作业辅助系统的控制方法、作业辅助系统的控制程序。
用于解决课题的手段
为了解决所述课题，技术方案1的发明为一种作业辅助系统，具有：检测装置，其被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出所述可动部的姿态信息；显示器，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；主体装置，其从所述检测装置取得所述姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由所述无线通信实现的数据通信接收所述辅助信息，将其输出给所述显示器；以及便携信息终端装置，其接收从所述主体装置发送的所述姿态信息，根据所述姿态信息生成所述辅助信息并将其发送给所述主体装置，所述便携信息终端装置检测在对施工目标进行施工之前所需的所述姿态信息的变化量并输出所述辅助信息。
根据技术方案1的结构，通过检测在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量并输出辅助信息，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断，无法由便携信息终端装置生成辅助信息的情况下，也能够在主体装置中根据在此之前取得的辅助信息与从检测装置得到的姿态信息的变化，生成并提供辅助信息。由此，利用便携信息终端装置来辅助操作员的操作，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
在技术方案1的结构中，技术方案2的发明为，所述主体装置在与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接中断时，从所述检测装置取得所述姿态信息并生成所述辅助信息，将其输出给所述显示器。
根据技术方案2的结构，通过更具体的结构，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
技术方案3的发明为一种作业辅助系统的控制方法，所述作业辅助系统具有：
检测装置，其被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出所述可动部的姿态信息；显示器，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；主体装置，其从所述检测装置取得所述姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由所述无线通信实现的数据通信接收所述辅助信息，将其输出给所述显示器；以及便携信息终端装置，其接收从所述主体装置发送的所述姿态信息，根据所述姿态信息生成所述辅助信息并将其发送给所述主体装置，在所述作业辅助系统的控制方法中，所述便携信息终端装置检测在对施工目标进行施工之前所需的所述姿态信息的变化量并输出所述辅助信息，当所述主体装置与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接中断时，在所述主体装置中从所述检测装置取得所述姿态信息并生成所述辅助信息，将其输出给所述显示器。
根据技术方案3的结构，通过检测在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量并输出辅助信息，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断，无法由便携信息终端装置生成辅助信息的情况下，也能够在主体装置中根据在此之前取得的辅助信息与从检测装置得到的姿态信息的变化，生成并提供辅助信息。从而，通过当与便携信息终端装置的无线通信的连接中断时，在主体装置中从检测装置取得姿态信息并生成辅助信息，由此利用便携信息终端装置来辅助操作员的操作，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
技术方案4的发明为一种作业辅助系统的控制程序，通过运算处理电路的执行来执行规定的处理步骤，所述作业辅助系统具有：检测装置，其被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出所述可动部的姿态信息；显示器，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；主体装置，其从所述检测装置取得所述姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由所述无线通信实现的数据通信接收所述辅助信息，将其输出给所述显示器；以及便携信息终端装置，其接收从所述主体装置发送的所述姿态信息，根据所述姿态信息生成所述辅助信息并将其发送给所述主体装置，所述便携信息终端装置检测在对施工目标进行施工之前所需的所述姿态信息的变化量并输出所述辅助信息，所述处理步骤具有：切断检测步骤，检测所述主体装置与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接的切断；以及姿态信息生成步骤，当在所述切断检测步骤中检测到所述主体装置与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接的切断时，在所述主体装置中从所述检测装置取得所述姿态信息并生成所述辅助信息，将其输出给所述显示器。
根据技术方案4的结构，通过检测在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量并输出辅助信息，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断，无法由便携信息终端装置生成辅助信息的情况下，也能够在主体装置中根据在此之前取得的辅助信息与从检测装置得到的姿态信息的变化，生成并提供辅助信息。从而，当在切断检测步骤中检测到主体装置与便携信息终端装置的无线通信的连接的切断时，在主体装置中从检测装置取得姿态信息并生成辅助信息，将其输出给显示器，由此利用便携信息终端装置来辅助操作员的操作，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
发明效果
根据本发明，利用便携信息终端装置，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
附图的简单说明
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的作业辅助系统的图。
图2是图1的作业辅助系统的框图。
图3是用于作业辅助系统的动作的说明的流程图。
图4是表示图3的后续的流程图。
图5是用于施工目标面的说明的图。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的作业辅助系统1的图，图2是框图。
该作业辅助系统1在作为作业机械的液压挖掘机2中，利用设备指导的功能来辅助对该液压挖掘机2进行操作的操作员的操作。
在此，液压挖掘机2在通过履带自动行驶的主体3上依次设置有动臂4、臂5、铲斗6。此外，作业辅助系统1不限于液压挖掘机，例如可以广泛地应用于地基改进所使用的作业机械等，土木、建筑的作业所使用的各种作业机械。
作业辅助系统1具有检测装置11A、11B、11C、主体装置12、便携信息终端装置13及显示器14，在液压挖掘机2的作为可动部的动臂4、臂5、铲斗6上分别配置检测装置11A、11B、11C。此外，检测装置11A、11B、11C也可以仅设置于动臂4、臂5、铲斗6中的一部分，可以根据需要设置于各种部位。
检测装置11A、11B、11C具有传感器部21、运算部22、无线通信部23及电源24，被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出可动部的姿态信息。
传感器部21具有传感器，通过该传感器取得并输出三维的加速度信息、角速度信息。
运算部22通过利用内置的运算处理电路处理从传感器部21输出的传感器的测量结果，取得表示对应的可动部的姿态的姿态信息。
在此，在该实施方式中，虽然传感器部21的传感器应用IMU(INERTIALMEASUREMENT UNIT：惯性测量单元)传感器，但不限于IMU传感器，也可以应用三轴以外的传感器，可以广泛地应用能够检测姿态信息的各种结构。另外，传感器不限于能够直接取得检测可动部的姿态的信息的结构，例如可以广泛地应用如对距地面的距离进行测量的测距用传感器那样的能够间接地检测可动部的姿态的结构。
另外，在该实施方式中，姿态信息例如应用液压挖掘机2的可动部相对于接地平面LH的前后方向的基准线的角度和该角度所涉及的角速度。
无线通信部23通过由无线通信实现的数据通信向主体装置12发送由运算部22所取得的姿态信息。该无线通信部23的无线通信虽然应用BLUETOOTH(注册商标)，但可以广泛地应用能够数据通信的无线通信。
电源24利用电池的电功率来输出检测装置11A、11B、11C的动作用电源。
这样，利用电池的电功率进行动作，通过由无线通信实现的数据通信输出姿态信息，由此，在作业辅助系统1中，即使不设置电源供给用线缆、数据通信用线缆也能够配置检测装置11A、11B、11C，能够简单地应用于所希望的作业机械。
显示器14是设置于液压挖掘机2的驾驶席的图像显示装置，对从主体装置12输入的辅助操作员的操作的辅助信息进行显示。此外，可以除了显示器14的显示以外或者代替显示器14的显示，而通过声音、警报来通知辅助信息。
具体而言，在该实施方式中，辅助信息是用于对施工目标面LT进行施工的动臂4、臂5、铲斗6的所需操作量，由此，显示器14通过分别与动臂4、臂5、铲斗6对应的三个系统的柱状图状的分段显示，以能够视觉观察的方式提供辅助信息。此外，辅助信息的提供方法不限于此，可以应用各种方法。
主体装置12设置于作业机械2的主体3，从检测装置11A、11B、11C取得姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由无线通信实现的数据通信接收辅助信息并输出给显示器14。因此，主体装置12具有传感器部31、运算部32及无线通信部33。
传感器部31以与检测装置11A、11B、11C的传感器部21相同的方式构成，输出主体3的姿态信息。
无线通信部33通过由无线通信实现的数据通信在检测装置11A、11B、11C和便携信息终端装置13之间收发各种数据。
运算部32通过利用内置的运算处理电路执行该作业辅助系统1的主体装置12所涉及的控制程序，由此来控制各部的动作。由此，运算部32通过便携信息终端装置13的指示，处理从传感器部31的输出的传感器的测量结果，取得主体3的姿态信息，并且从检测装置11A、11B、11C取得姿态信息。另外，通过由无线通信实现的数据通信向便携信息终端装置13发送这些姿态信息。另外，接收从便携信息终端装置13发送的辅助信息，将该辅助信息输出给显示器14进行显示。
在该一系列的处理中，运算部32按照从便携信息终端装置13指示姿态信息的取得的时间间隔，对与便携信息终端装置13的无线通信的连接的切断进行检测。另外，当检测到无线通信的连接的切断时，从检测装置11A、11B、11C和传感器部31取得姿态信息而生成辅助信息，并输出给显示器14。
由此，在作业辅助系统1中，利用便携信息终端装置13对操作员的操作进行辅助，即使在与便携信息终端装置13的无线通信的连接暂时切断的情况下，也适当地辅助操作员的操作。
便携信息终端装置13为操作员携带的所谓的智能手机或平板终端，通过经由主体装置12得到的由检测装置11A、11B、11C检测的姿态信息而生成辅助信息，将该生成的辅助信息发送给主体装置12。
更具体而言，便携信息终端装置13具有显示部41、运算部42及无线通信部43。
在此，显示部41由液晶显示面板等图像显示面板形成，对该便携信息终端装置13所涉及的各种图像信息进行显示。
无线通信部43通过运算部42的控制，利用由无线通信实现的数据通信在与主体装置12之间收发各种数据，而且通过与网络连接来执行例如该作业辅助系统1的处理所涉及的程序的版本升级等。
运算部42通过利用内置的运算处理电路来执行该作业辅助系统1的程序，对各部的动作进行控制，从而辅助操作员的操作。
图3和图4是与主体装置12的运算部32的处理步骤一起表示该运算部42的作业辅助系统1所涉及的处理步骤的流程图。
作业辅助系统1在通过选择由便携信息终端装置13的显示部41显示的菜单而指示作业辅助系统1的启动时，如图5所示，在便携信息终端装置13中接受施工开始位置和施工结束位置的输入，接受施工目标面LT的设定(SP1-SP2)。此外，在图5中，通过虚拟线示出使铲斗6到施工目标面LT为止的可动状态。施工开始位置是开始施工的地点，在该图5的例中，是液压挖掘机2的接地面LH。另外，施工结束位置是结束施工的地点。施工开始位置和施工结束位置的输入可以通过以铲斗6的当前位置为基准的高度、深度的数值输入来执行，也可以以试验性地通过铲斗6挖掘的方式进行设定。
接着，在作业辅助系统1中，从便携信息终端装置13对主体装置12请求姿态信息的发送，由此，在主体装置12中，从检测装置11A、11B、11C取得姿态信息，将所取得的姿态信息与主体装置12的传感器部31检测的姿态信息一起从主体装置12发送给便携信息终端装置13(SP3)。
接着，在作业辅助系统1中，便携信息终端装置13根据来自主体装置12的姿态信息检测当前的作业机械的姿态(SP4)。此外，该姿态的检测例如通过根据由检测装置11A、11B、11C检测的姿态信息分别检测动臂4、臂5、铲斗6的倾斜来执行。
接着，在作业辅助系统1中，便携信息终端装置13根据施工目标面LT的信息和当前的作业机械(液压挖掘机2)的姿态，运算来自检测装置的姿态信息变化到什么程度即可接近施工目标面LT(SP5)。更具体而言，在便携信息终端装置13中，求出成为铲斗6的背面与施工目标面LT接触的状态的动臂4、臂5、铲斗6的倾斜，通过求出成为该倾斜的姿态信息与来自检测装置的姿态信息的差分值，检测在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量来进行执行。
在此，如果在对该施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量小，则可以认为施工面接近施工目标面LT，由此，能够将在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量通知给操作员来辅助操作员的操作。由此，在该实施方式中，将在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量应用于辅助信息。
作业辅助系统1通过便携信息终端装置13向主体装置12发送该辅助信息(SP6)。此时，便携信息终端装置13一并发送施工目标面LT的坐标信息。这样，如果将在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量应用于辅助信息，则即使在便携信息终端装置13与主体装置12的无线通信切断的情况下，也能够根据从检测装置11A、11B、11C检测的姿态信息和在此之前由主体装置12取得的辅助信息，在主体装置12侧生成辅助信息。由此，利用便携信息终端装置13对操作员的操作进行辅助，即使在与便携信息终端装置13的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
由此，作业辅助系统1在主体装置12中，将该辅助信息输出给显示器14，向用户反馈结果(SP7)。
接着，作业辅助系统1(图4)判断便携信息终端装置13与主体装置12是否无线连接(切断检测步骤SP8)。在此，作业辅助系统1在主体装置12中，按照从便携信息终端装置13指示姿态信息的取得的时间间隔，对便携信息终端装置13呼唤响应，当从便携信息终端装置13得到响应时，判断为便携信息终端装置13与主体装置12无线连接。
在便携信息终端装置13与主体装置12无线连接的情况下，作业辅助系统1请求从便携信息终端装置13向主体装置12发送姿态信息而取得检测装置11A、11B、11C的姿态信息，并通过该姿态信息检测当前的姿态。另外，根据该当前的姿态，以与步骤SP5同样的方式，运算在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量(相对于施工目标面的差分值)来生成辅助信息(SP9)。
接着，作业辅助系统1从便携信息终端装置13向主体装置12发送所生成的辅助信息(SP10)，将该辅助信息从主体装置12输出给显示器14(SP11)，根据经过一定时间来判断便携信息终端装置13与主体装置12是否无线连接，并重复一系列的处理(SP8)。由此，作业辅助系统1根据在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量来生成辅助信息，并对应检测装置11A、11B、11C的姿态信息依次生成并输出辅助信息。
相对于此，在便携信息终端装置13与主体装置12的无线通信的连接中断的情况下，作业辅助系统1在主体装置12中，从各检测装置11A、11B、11C取得姿态信息(SP12)。
接着，作业辅助系统1在主体装置12中，将所取得的姿态信息与已接收的便携信息终端装置13的辅助信息进行比较，生成辅助信息(SP13)。更具体而言，作业辅助系统1通过所取得的姿态信息与已接收的便携信息终端装置13的辅助信息的比较，将辅助信息减少由主体装置12所取得的姿态信息的变化量，由此生成辅助信息。
由此，在图4的处理步骤中，步骤SP12-SP13的处理是姿态信息生成步骤，在检测到主体装置12与便携信息终端装置13的无线通信的连接的切断时，在主体装置12中从检测装置11A、11B、11C取得姿态信息并生成辅助信息，将其输出给显示器14。
作业辅助系统1当像这样在主体装置12侧生成辅助信息时，将所生成的辅助信息从主体装置12输出给显示器14，向用户反馈结果(SP11)，根据经过一定时间来判断便携信息终端装置13与主体装置12是否无线连接，并重复一系列的处理(SP8)。
另外，进一步在便携信息终端装置13中，当指示处理的结束时，结束该处理步骤(SP14)。
根据以上结构，通过检测在对施工目标进行施工之前所需的姿态信息的变化量并输出辅助信息，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断，无法由便携信息终端装置生成辅助信息的情况下，也能够在主体装置中根据在此之前取得的辅助信息与从检测装置得到的姿态信息的变化，生成并提供辅助信息。由此，利用便携信息终端装置来辅助操作员的操作，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
另外，当与便携信息终端装置的无线通信的连接中断时，在主体装置中从检测装置取得姿态信息并生成辅助信息，由此通过更具体的结构，即使在与便携信息终端装置的无线通信的连接暂时切断的情况下，也能够适当地辅助操作员的操作。
〔其他实施方式〕
以上，对实施本发明的优选的具体结构进行了详细说明，但本发明在不脱离本发明的主旨的范围内能够对上述的实施方式的结构进行各种变更。
符号说明
1：作业辅助系统；2：液压挖掘机；3：主体；4：动臂；5：臂；6：铲斗；11A、11B、11C：检测装置；12：主体装置；13：便携信息终端装置；14：显示器；21、31：传感器部；22、32、42：运算部；23、33、43：无线通信部；24：电源；41：显示部。

Claims (4)

1.一种作业辅助系统，其特征在于，具有：
检测装置，其被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出所述可动部的姿态信息；
显示器，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；
主体装置，其从所述检测装置取得所述姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由所述无线通信实现的数据通信接收所述辅助信息，将其输出给所述显示器；以及
便携信息终端装置，其接收从所述主体装置发送的所述姿态信息，根据所述姿态信息生成所述辅助信息并将其发送给所述主体装置，
所述便携信息终端装置检测在对施工目标进行施工之前所需的所述姿态信息的变化量并输出所述辅助信息。
2.根据权利要求1所述的作业辅助系统，其特征在于，
所述主体装置在与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接中断时，从所述检测装置取得所述姿态信息并生成所述辅助信息，将其输出给所述显示器。
3.一种作业辅助系统的控制方法，其特征在于，
所述作业辅助系统具有：
检测装置，其被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出所述可动部的姿态信息；
显示器，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；
主体装置，其从所述检测装置取得所述姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由所述无线通信实现的数据通信接收所述辅助信息，将其输出给所述显示器；以及
便携信息终端装置，其接收从所述主体装置发送的所述姿态信息，根据所述姿态信息生成所述辅助信息并将其发送给所述主体装置，
在所述作业辅助系统的控制方法中，
所述便携信息终端装置检测在对施工目标进行施工之前所需的所述姿态信息的变化量并输出所述辅助信息，
当所述主体装置与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接中断时，在所述主体装置中从所述检测装置取得所述姿态信息并生成所述辅助信息，将其输出给所述显示器。
4.一种作业辅助系统的控制程序，通过运算处理电路的执行来执行规定的处理步骤，其特征在于，
所述作业辅助系统具有：
检测装置，其被保持于作业机械的可动部，通过传感器取得并输出所述可动部的姿态信息；
显示器，其显示对操作员的操作进行辅助的辅助信息；
主体装置，其从所述检测装置取得所述姿态信息，通过由无线通信实现的数据通信进行发送，并且通过由所述无线通信实现的数据通信接收所述辅助信息，将其输出给所述显示器；以及
便携信息终端装置，其接收从所述主体装置发送的所述姿态信息，根据所述姿态信息生成所述辅助信息并将其发送给所述主体装置，
所述便携信息终端装置检测在对施工目标进行施工之前所需的所述姿态信息的变化量并输出所述辅助信息，
所述处理步骤具有：
切断检测步骤，检测所述主体装置与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接的切断；以及
姿态信息生成步骤，当在所述切断检测步骤中检测到所述主体装置与所述便携信息终端装置的所述无线通信的连接的切断时，在所述主体装置中从所述检测装置取得所述姿态信息并生成所述辅助信息，将其输出给所述显示器。
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