CN118048944A - 挖土机、挖土机的控制装置及机器学习装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够减轻与排放动作相关的操作者的负担的挖土机的控制装置。挖土机(100)具备:下部行走体(1);可回转地搭载于下部行走体(1)的上部回转体(3);安装于上部回转体(3)且包括动臂(4)、斗杆(5)及铲斗(6)的附属装置(AT);及识别地面的形状的空间识别装置(70),所述挖土机(100)的控制装置即控制器(30)根据空间识别装置(70)识别出的地面的形状来确定目标排放位置(P),并且控制上部回转体(3)的回转动作,以使上部回转体(3)朝向目标排放位置(P)的方向。
Description
技术领域
本申请主张基于2022年11月17日申请的日本专利申请第2022-184301号的优先权。该日本申请的全部内容通过参考援用于本说明书中。
本发明涉及挖土机、挖土机的控制装置及机器学习装置。
背景技术
以往,已知有具有与将铲斗内的物体朝向地面排放的动作相关的功能的挖土机(参考专利文献1。)。
专利文献1:日本特开2019-44582号公报
在上述挖土机中,进行挖掘作业的操作者在进行包括斗杆闭合操作等在内的挖掘操作之后,需要进行用于将铲斗内的沙土朝向位于从挖掘位置分开的位置上的地面排放的操作即排放操作。具体而言,操作者进行动臂上升操作及回转操作,在将被沙土装满的铲斗移动至位于所期望的排放位置的正上方的位置之后,需要进行铲斗打开操作而将铲斗内的沙土朝向地面排放。这是为了能够执行接下来的挖掘操作。如此,上述挖土机在每次进行与挖掘操作相对应的挖掘动作时强使操作者执行包括回转操作及铲斗打开操作在内的排放操作,因此可能会对操作者带来较大的负担。
因此,希望减轻与排放动作相关的操作者的负担。
发明内容
本发明的实施方式所涉及的挖土机的控制装置中,所述挖土机具备:下部行走体;可回转地搭载于所述下部行走体的上部回转体;安装于所述上部回转体且包括动臂、斗杆及端接附件的附属装置;及识别地面的形状的空间识别装置,所述挖土机的控制装置中,根据所述空间识别装置识别出的地面的形状来确定目标排放位置,并且控制所述上部回转体的回转动作,以使所述上部回转体朝向所述目标排放位置的方向。
发明效果
上述挖土机的控制装置能够减轻与排放动作相关的操作者的负担。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的挖土机的侧视图。
图2是本发明的实施方式所涉及的挖土机的俯视图。
图3是表示搭载于挖土机的液压系统的结构例的图。
图4A是与斗杆缸的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4B是与动臂缸的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4C是与铲斗缸的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4D是与回转液压马达的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4E是与左行走液压马达的操作相关的液压系统的一部分的图。
图4F是与右行走液压马达的操作相关的液压系统的一部分的图。
图5是正在执行排放动作支援功能时的挖土机的俯视图。
图6是正在执行排放动作支援功能时的挖土机的左视图。
图7A是表示控制器的结构例的图。
图7B是表示控制器的结构例的图。
图8是表示控制器的另一结构例的图。
图中:1-下部行走体,1C-履带,1CL-左履带,1CR-右履带,2-回转机构,2A-回转液压马达,2M-行走液压马达,2ML-左行走液压马达,2MR-右行走液压马达,3-上部回转体,4-动臂,5-斗杆,6、6a-铲斗,7-动臂缸,8-斗杆缸,9-铲斗缸,10-操纵室,11-发动机,13-泵调节器,14-主泵,15-先导泵,17-控制阀单元,18-节流器,19-控制压力传感器,26-操作装置,26D-行走杆,26DL-左行走杆,26DR-右行走杆,26L-左操作杆,26R-右操作杆,28-吐出压力传感器,29、29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DR-操作传感器,30-控制器,31、31AL、31AR、31BL、31BR、31CL、31CR、31DL、31DR、31EL、31ER、31FL、31FR-电磁阀,40-显示装置,45A-室外报警器,45B-室内报警器,60-控制阀,70-空间识别装置,70B-后方摄像机,70F-前方摄像机,70L-左方摄像机,70R-右方摄像机,85-测位装置,100-挖土机,171~175、175L、175R、176、176L、176R-控制阀,3001-操作内容获取部,3002-目标排放位置获取部,3003-目标轨道设定部,3004-当前位置计算部,3005-目标位置计算部,3006-动作指令生成部,3006A-主指令生成部,3006B-次指令生成部,3007-先导指令生成部,3007A-动臂先导指令生成部,3007B-斗杆先导指令生成部,3007C-铲斗先导指令生成部,3007D-回转先导指令生成部,3008-姿势角计算部,3008A-动臂角度计算部,3008B-斗杆角度计算部,3008C-铲斗角度计算部,3008D-回转角度计算部,3009-限制高度获取部,AT-附属装置,CD1-先导管路,CE1、CE2、CE3-圆,GV-沟槽,HT-限制高度,L2-目标线,P-目标排放位置,P1-第1目标排放位置,P2-第2目标排放位置,P3-第3目标排放位置,P4-第4目标排放位置,P5-第5目标排放位置,P11、P12、P13-位置,PV-回转轴,Q-沙土堆,Q1-第1沙土堆,Q11-第1部分,Q12-第2部分,Q13-第3部分,Q2-第2沙土堆,S1-动臂角度传感器,S2-斗杆角度传感器,S3-铲斗角度传感器,S4-机身倾斜传感器,S5-回转角速度传感器,SL-沙土,SW、SW1、SW2-开关,T1-通信装置,α-所需回转角度。
具体实施方式
首先,参考图1及图2对作为本发明的实施方式所涉及的挖掘机的挖土机100进行说明。图1是挖土机100的侧视图,图2是挖土机100的俯视图。
在本实施方式中,挖土机100的下部行走体1包括作为被驱动体的履带1C。履带1C由搭载于下部行走体1的行走液压马达2M驱动。但是,行走液压马达2M也可以是作为电动致动器的行走用电动发电机。具体而言,履带1C包括左履带1CL及右履带1CR。左履带1CL由左行走液压马达2ML驱动,右履带1CR由右行走液压马达2MR驱动。下部行走体1由履带1C驱动,因此作为被驱动体而发挥作用。
在下部行走体1中经由回转机构2可回转地搭载有上部回转体3。作为被驱动体的回转机构2由搭载于上部回转体3的回转液压马达2A驱动。但是,回转液压马达2A也可以是作为电动致动器的回转用电动发电机。上部回转体3由回转机构2驱动,因此作为被驱动体而发挥作用。
在上部回转体3中安装有作为被驱动体的动臂4。在动臂4的前端安装有作为被驱动体的斗杆5,在斗杆5的前端安装有作为被驱动体及端接附件的铲斗6。端接附件为安装于斗杆5的前端的部件,也可以是破碎器、抓钩或起重磁铁等。动臂4、斗杆5及铲斗6构成作为附属装置AT的一例的挖掘附属装置。动臂4由动臂缸7驱动,斗杆5由斗杆缸8驱动,铲斗6由铲斗缸9驱动。
在动臂4中安装有动臂角度传感器S1,在斗杆5中安装有斗杆角度传感器S2,在铲斗6中安装有铲斗角度传感器S3。
动臂角度传感器S1检测动臂4的转动角度。在本实施方式中,动臂角度传感器S1为加速度传感器,能够检测动臂4相对于上部回转体3的转动角度即动臂角度。动臂角度例如在使动臂4降到最低时成为最小角度,随着提升动臂4而逐渐变大。
斗杆角度传感器S2检测斗杆5的转动角度。在本实施方式中,斗杆角度传感器S2为加速度传感器,能够检测斗杆5相对于动臂4的转动角度即斗杆角度。斗杆角度例如在使斗杆5最大限度闭合时成为最小角度,随着打开斗杆5而逐渐变大。
铲斗角度传感器S3检测铲斗6的转动角度。在本实施方式中,铲斗角度传感器S3为加速度传感器,能够检测铲斗6相对于斗杆5的转动角度即铲斗角度。铲斗角度例如在使铲斗6最大限度闭合时成为最小角度,随着打开铲斗6而逐渐变大。
动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3分别可以是利用了可变电阻器的电位差计、检测所对应的液压缸的行程量的行程传感器、检测绕连结销的转动角度的旋转编码器、陀螺仪传感器及加速度传感器与陀螺仪传感器的组合等。
并且,动臂角度传感器S1也可以是检测动臂操作杆(后述)的操作量的操作检测部(后述的操作传感器29LA)。此时,控制器30也可以根据操作传感器29LA的输出来计算动臂角度。关于斗杆角度传感器S2及铲斗角度传感器S3也相同。
在上部回转体3中设置有作为驾驶室的操纵室10,且搭载有发动机11等动力源。动力源也可以是电动马达。并且,在上部回转体3中安装有室外报警器45A、空间识别装置70、测位装置85、机身倾斜传感器S4及回转角速度传感器S5等。在操纵室10的内部设置有操作装置26、控制器30、显示装置40及室内报警器45B等。另外,在本说明书中,为了方便起见,将上部回转体3中的安装有动臂4的一侧设为前方,将安装有配重的一侧设为后方。
控制器30为处理电路的一例,作为用于控制挖土机100的控制装置而发挥作用。在本实施方式中,控制器30由具备CPU、RAM、NVRAM及ROM等的计算机构成。并且,控制器30从ROM读取与各功能对应的程序后将其加载到RAM中,并且使CPU执行对应的处理。
控制器30也可以配置于挖土机100的外部。具体而言,控制器30可以搭载在设置于外部设施的服务器等管理装置中,也可以搭载在笔记本PC或智能手机等支援装置中。
显示装置40构成为能够显示图像信息。在图示例中,显示装置40为有机EL显示器,构成为能够对挖土机100的操作者提示图像信息。
室外报警器45A构成为能够朝向操纵室10的外部输出声音。在图示例中,室外报警器45A为室外扬声器,构成为能够输出用于提醒在挖土机100的周围进行工作的工作人员的注意的声音。
室内报警器45B构成为能够朝向操纵室10的内部输出声音。在图示例中,室内报警器45B为室内扬声器,构成为能够输出用于提醒操作挖土机100的操作者的注意的声音。
空间识别装置70构成为识别挖土机100周围的空间。空间识别装置70也可以构成为能够检测存在于挖土机100周围的物体。物体例如为人、动物、车辆、施工机械、建筑物或坑等。空间识别装置70例如为超声波传感器、毫米波雷达、摄像装置或红外线传感器等。摄像装置例如为单眼摄像机、立体摄像机、LIDA R或距离图像传感器等。在本实施方式中,空间识别装置70包括安装于上部回转体3的上表面后端的后方摄像机70B、安装于操纵室10的上表面前端的前方摄像机70F、安装于上部回转体3的上表面左端的左方摄像机70L及安装于上部回转体3的上表面右端的右方摄像机70R。另外,空间识别装置70可以安装于多旋翼机等飞行体,也可以安装于工作现场的铁塔等,还可以安装于挖土机100以外的其他施工机械。
空间识别装置70也可以构成为能够检测设定于挖土机100的周围的规定区域内的规定物体(例如人)。例如,空间识别装置70也可以构成为能够区分检测人与除人以外的物体。
测位装置85构成为测量挖土机100的位置。在本实施方式中,测位装置85为组装有电子罗盘的GNSS接收机,根据所接收的GNSS信号来计算并输出挖土机100的纬度、经度及高度,且计算并输出挖土机100的朝向。
机身倾斜传感器S4构成为检测上部回转体3相对于规定平面的倾斜度。在本实施方式中,机身倾斜传感器S4为检测上部回转体3相对于水平面绕前后轴的倾角及绕左右轴的倾角的加速度传感器。上部回转体3的前后轴及左右轴例如彼此正交并且通过挖土机100的回转轴PV上的一点即回转中心点。
回转角速度传感器S5构成为检测上部回转体3的回转角速度。在本实施方式中,回转角速度传感器S5为陀螺仪传感器。回转角速度传感器S5也可以是分解器或旋转编码器等。回转角速度传感器S5也可以构成为输出回转速度及回转角度中的至少一个。此时,回转速度及回转角度中的至少一个也可以根据回转角速度来计算。
以下,将动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机身倾斜传感器S4及回转角速度传感器S5的任意的组合也统称为姿势传感器。
接着,参考图3对搭载于挖土机100的液压系统的结构例进行说明。图3是表示搭载于挖土机100的液压系统的结构例的图。图3中分别以双重线、实线、虚线及点线来示出机械动力传递系统、工作油管路、先导管路及电气控制系统。
挖土机100的液压系统主要包括发动机11、泵调节器13、主泵14、先导泵15、控制阀单元17、操作装置26、吐出压力传感器28、操作传感器29、控制器30及控制阀60等。
在图3中,液压系统使工作油从由发动机11驱动的主泵14经由中间旁通管路CB或并联管路PC循环至工作油罐。
发动机11为挖土机100的驱动源。在本实施方式中,发动机11例如为以维持规定转速的方式进行动作的柴油机。发动机11的输出轴与主泵14及先导泵15的各自的输入轴连结。
主泵14构成为将工作油经由工作油管路供给至控制阀单元17。在本实施方式中,主泵14为斜板式可变容量型液压泵。
泵调节器13构成为控制主泵14的吐出量。在本实施方式中,泵调节器13通过根据来自控制器30的控制指令调节主泵14的斜板偏转角来控制主泵14的吐出量(排量)。
先导泵15构成为经由先导管路向包括操作装置26的液压控制设备供给先导油。在本实施方式中,先导泵15为固定容量型液压泵。但是,也可以省略先导泵15。此时,先导泵15所担负的功能也可以通过主泵14来实现。即,主泵14也可以与向控制阀单元17供给工作油的功能另行具备通过节流器等降低工作油的压力之后向操作装置26及电磁阀31(参考图4A~图4F)等供给工作油作为先导油的功能。
控制阀单元17为控制挖土机100中的液压系统的液压控制装置。在本实施方式中,控制阀单元17包括控制阀171~176。控制阀175包括控制阀175L及控制阀175R,控制阀176包括控制阀176L及控制阀176R。控制阀单元17能够通过控制阀171~176将由主泵14吐出的工作油选择性地供给至一个或多个液压致动器。控制阀171~176控制从主泵14流向液压致动器的工作油的流量及从液压致动器流向工作油罐的工作油的流量。液压致动器包括动臂缸7、斗杆缸8、铲斗缸9、左行走液压马达2ML、右行走液压马达2MR及回转液压马达2A。
操作装置26为操作者用于操作致动器的装置。致动器包括液压致动器及电动致动器中的至少一个。在本实施方式中,操作装置26经由先导管路向控制阀单元17内的所对应的控制阀的先导端口供给先导泵15所吐出的先导油。分别向各先导端口供给的先导油的压力(先导压力)为和与各液压致动器对应的操作装置26的杆或踏板(未图示。)的操作方向及操作量相对应的压力。
吐出压力传感器28构成为检测主泵14的吐出压力。在本实施方式中,吐出压力传感器28对控制器30输出检测出的值。
操作传感器29构成为检测操作者对操作装置26的操作的内容。在本实施方式中,操作传感器29以角度的方式检测与各致动器对应的操作装置26的杆或踏板的操作方向及操作量的角度传感器,并且对控制器30输出检测出的值。操作装置26的操作内容也可以使用角度传感器以外的其他传感器来检测。
主泵14包括左主泵14L及右主泵14R。并且,左主泵14L使工作油经由左中间旁通管路CBL或左并联管路PCL循环至工作油罐,右主泵14R使工作油经由右中间旁通管路CBR或右并联管路PCR循环至工作油罐。
左中间旁通管路CBL为通过配置于控制阀单元17内的控制阀171、173、175L及176L的工作油管路。右中间旁通管路CBR为通过配置于控制阀单元17内的控制阀172、174、175R及176R的工作油管路。
控制阀171是为了向左行走液压马达2ML供给左主泵14L所吐出的工作油,且向工作油罐排出左行走液压马达2ML所吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀,也被称为“左行走液压马达用控制阀”。
控制阀172是为了向右行走液压马达2MR供给右主泵14R所吐出的工作油,且向工作油罐排出右行走液压马达2MR所吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀,也被称为“右行走液压马达用控制阀”。
控制阀173是为了向回转液压马达2A供给左主泵14L所吐出的工作油,且向工作油罐排出回转液压马达2A所吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀,也被称为“回转液压马达用控制阀”。
控制阀174是为了向铲斗缸9供给右主泵14R所吐出的工作油,且向工作油罐排出铲斗缸9内的工作油而切换工作油的流动的滑阀,也被称为“铲斗缸用控制阀”。
控制阀175L是为了向动臂缸7供给左主泵14L所吐出的工作油而切换工作油的流动的滑阀。控制阀175R是为了向动臂缸7供给右主泵14R所吐出的工作油,且向工作油罐排出动臂缸7内的工作油而切换工作油的流动的滑阀。控制阀175也被称为“动臂缸用控制阀”。
控制阀176L是为了向斗杆缸8供给左主泵14L所吐出的工作油,且向工作油罐排出斗杆缸8内的工作油而切换工作油的流动的滑阀。控制阀176R是为了向斗杆缸8供给右主泵14R所吐出的工作油,且向工作油罐排出斗杆缸8内的工作油而切换工作油的流动的滑阀。控制阀176也被称为“斗杆缸用控制阀”。
左并联管路PCL为与左中间旁通管路CBL并行的工作油管路。当因控制阀171、173或175L中的任一个而通过左中间旁通管路CBL的工作油的流动被限制或切断时,左并联管路PCL能够向更下游的控制阀供给工作油。右并联管路PCR为与右中间旁通管路CBR并行的工作油管路。当因控制阀172、174或175R中的任一个而通过右中间旁通管路CBR的工作油的流动被限制或切断时,右并联管路PCR能够向更下游的控制阀供给工作油。
泵调节器13包括左泵调节器13L及右泵调节器13R。左泵调节器13L通过根据左主泵14L的吐出压力调节左主泵14L的斜板偏转角来控制左主泵14L的吐出量(排量)。具体而言,左泵调节器13L例如根据左主泵14L的吐出压力的增大调节左主泵14L的斜板偏转角来减少吐出量(排量)。关于右泵调节器13R也相同。这是为了使由吐出压力与吐出量的乘积表示的主泵14的吸收功率(吸收马力)不超过发动机11的输出功率(输出马力)。
操作装置26包括左操作杆26L、右操作杆26R及行走杆26D。行走杆26D包括左行走杆26DL及右行走杆26DR。
左操作杆26L用于回转操作及斗杆5的操作。若向前后方向进行操作,则左操作杆26L利用先导泵15所吐出的先导油,将与操作量相对应的控制压力导入于控制阀176的先导端口。并且,若向左右方向进行操作,则利用先导泵15所吐出的先导油,将与操作量相对应的控制压力导入于控制阀173的先导端口。
具体而言,当向斗杆闭合方向进行了操作时,左操作杆26L使控制阀176L的右先导端口导入先导油,且使控制阀176R的左先导端口导入先导油。并且,当向斗杆打开方向进行了操作时,左操作杆26L使控制阀176L的左先导端口导入先导油,且使控制阀176R的右先导端口导入先导油。并且,当向左回转方向进行了操作时,左操作杆26L使控制阀173的左先导端口导入先导油,当向右回转方向进行了操作时,左操作杆26L使控制阀173的右先导端口导入先导油。如此,当向前后方向进行操作时,左操作杆26L作为“斗杆操作杆”而发挥作用,当向左右方向进行操作时,左操作杆26L作为“回转操作杆”而发挥作用。
右操作杆26R用于动臂4的操作及铲斗6的操作。若向前后方向进行操作,则右操作杆26R利用先导泵15所吐出的先导油,将与操作量相对应的控制压力导入于控制阀175的先导端口。并且,若向左右方向进行操作,则利用先导泵15所吐出的先导油,将与操作量相对应的控制压力导入于控制阀174的先导端口。
具体而言,当向动臂下降方向进行了操作时,右操作杆26R使控制阀175R的右先导端口导入先导油。并且,当向动臂上升方向进行了操作时,右操作杆26R使控制阀175L的右先导端口导入先导油,且使控制阀175R的左先导端口导入先导油。并且,当向铲斗闭合方向进行了操作时,右操作杆26R使控制阀174的右先导端口导入先导油,当向铲斗打开方向进行了操作时,右操作杆26R使控制阀174的左先导端口导入先导油。如此,当向前后方向进行操作时,右操作杆26R作为“动臂操作杆”而发挥作用,当向左右方向进行操作时,右操作杆26R作为“铲斗操作杆”而发挥作用。
行走杆26D用于履带1C的操作。具体而言,左行走杆26DL用于左履带1CL的操作。左行走杆26DL也可以构成为与左行走踏板联动。若被向前后方向操作,则左行走杆26DL利用先导泵15所吐出的先导油,将与操作量相对应的控制压力导入于控制阀171的先导端口。右行走杆26DR用于右履带1CR的操作。右行走杆26DR也可以构成为与右行走踏板联动。若被向前后方向操作,则右行走杆26DR利用先导泵15所吐出的先导油,将与操作量相对应的控制压力导入于控制阀172的先导端口。
吐出压力传感器28包括左吐出压力传感器28L及右吐出压力传感器28R。左吐出压力传感器28L检测左主泵14L的吐出压力,并且对控制器30输出检测出的值。关于右吐出压力传感器28R也相同。
操作传感器29包括操作传感器29LA、29LB、29RA、29RB、29DL及29DR。操作传感器29LA以角度的方式检测操作者对左操作杆26L的向前后方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。操作内容例如为杆操作方向及杆操作量(杆操作角度)等。同样地,操作传感器29LB以角度的方式检测操作者对左操作杆26L的向左右方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。操作传感器29RA以角度的方式检测操作者对右操作杆26R的向前后方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。操作传感器29RB以角度的方式检测操作者对右操作杆26R的向左右方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。操作传感器29DL以角度的方式检测操作者对左行走杆26DL的向前后方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。操作传感器29DR以角度的方式检测操作者对右行走杆26DR的向前后方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。
控制器30接收操作传感器29的输出,并根据需要对泵调节器13输出控制指令,以改变主泵14的吐出量。
在此,对使用了节流器18及控制压力传感器19的负控控制进行说明。节流器18包括左节流器18L及右节流器18R,控制压力传感器19包括左控制压力传感器19L及右控制压力传感器19R。
在左中间旁通管路CBL中,在位于最下游的控制阀176L与工作油罐之间配置有左节流器18L。因此,左主泵14L所吐出的工作油的流动被左节流器18L限制。而且,左节流器18L产生用于控制左泵调节器13L的控制压力。左控制压力传感器19L为用于检测该控制压力的传感器,并且对控制器30输出检测出的值。控制器30通过根据该控制压力调节左主泵14L的斜板偏转角,控制左主泵14L的吐出量。该控制压力越大,控制器30越减少左主泵14L的吐出量,该控制压力越小,控制器30越增大左主泵14L的吐出量。右主泵14R的吐出量也同样地被控制。
具体而言,如图3所示,在挖土机100中的液压致动器均未被操作的待机状态的情况下,左主泵14L所吐出的工作油经由左中间旁通管路CBL到达左节流器18L。而且,左主泵14L所吐出的工作油的流动使在左节流器18L的上游所产生的控制压力增加。其结果,控制器30将左主泵14L的吐出量减少至允许最小吐出量,抑制所吐出的工作油经过左中间旁通管路CBL时的压力损失(抽吸损失)。另一方面,当操作了任一个液压致动器时,左主泵14L所吐出的工作油经由与操作对象的液压致动器对应的控制阀流入操作对象的液压致动器。而且,左主泵14L所吐出的工作油的流动使到达左节流器18L的量减少或消失,以降低在左节流器18L的上游所产生的控制压力。其结果,控制器30使左主泵14L的吐出量增大,向操作对象的液压致动器流入充分的工作油,以确保操作对象的液压致动器的驱动。另外,控制器30对右主泵14R的吐出量也以相同的方式进行控制。
根据如上所述的结构,图3的液压系统在待机状态下,能够抑制主泵14中的不必要的能量消耗。不必要的能量消耗包括主泵14所吐出的工作油在中间旁通管路CB产生的抽吸损失。并且,当使液压致动器进行工作时,图3的液压系统能够从主泵14向工作对象的液压致动器可靠地供给必要且充分的工作油。
控制阀60构成为切换操作装置26的有效状态与无效状态。操作装置26的有效状态为操作者通过对操作装置26进行操作而能够使相关联的被驱动体进行动作的状态,操作装置26的无效状态为即便操作者对操作装置26进行操作也无法使相关联的被驱动体进行动作的状态。
在本实施方式中,控制阀60为可切换连结先导泵15与操作装置26的先导管路CD1的连通状态与切断状态的电磁阀。具体而言,控制阀60构成为根据来自控制器30的指示切换先导管路CD1的连通状态与切断状态。
控制阀60也可以构成为与未图示的门锁杆联动。具体而言也可以构成为在下压了门锁杆时将先导管路CD1设为切断状态,在提拉了门锁杆时将先导管路CD1设为连通状态。但是,控制阀60也可以是和与门锁杆联动而可切换先导管路CD1的连通状态与切断状态的电磁阀不同的电磁阀。
接着,参考图4A~图4F,对控制器30用于使致动器进行动作的结构进行说明。图4A~图4F是抽出了液压系统的一部分的图。具体而言,图4A是抽出了与斗杆缸8的操作相关的液压系统部分的图,图4B是抽出了与动臂缸7的操作相关的液压系统部分的图。图4C是抽出了与铲斗缸9的操作相关的液压系统部分的图,图4D是抽出了与回转液压马达2A的操作相关的液压系统部分的图。图4E是将与左行走液压马达2ML的操作相关的液压系统部分抽出的图,图4F是将与右行走液压马达2MR的操作相关的液压系统部分抽出的图。
如图4A~图4F所示,液压系统包括电磁阀31。电磁阀31包括电磁阀31AL~电磁阀31FL及电磁阀31AR~电磁阀31FR。
电磁阀31配置于连接先导泵15与控制阀单元17内的所对应的控制阀的先导端口的管路,构成为能够通过变更开口面积来变更该管路的流路面积。在本实施方式中,电磁阀31为电磁比例阀,根据控制器30所输出的控制指令而进行动作。因此,控制器30能够根据操作者对操作装置26的操作或与操作者对操作装置26的操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31供给至控制阀单元17内的所对应的控制阀的先导端口。而且,控制器30能够使电磁阀31所生成的先导压力作用于所对应的控制阀的先导端口。
根据该结构,控制器30除了正在对特定的操作装置26进行操作的情况以外,即使在不对特定的操作装置26进行操作的情况下,也能够使与该特定的操作装置26对应的液压致动器进行动作。并且,控制器30即使在正在对特定的操作装置26进行操作的情况下,也能够强制性地停止与该特定的操作装置26对应的液压致动器的动作。
例如,如图4A所示,左操作杆26L用于操作斗杆5。具体而言,左操作杆26L利用先导泵15所吐出的先导油,并且使与向前后方向的操作相对应的先导压力作用于控制阀176的先导端口。更具体而言,当向斗杆闭合方向(后方向)进行了操作时,左操作杆26L使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。并且,当向斗杆打开方向(前方向)进行了操作时,左操作杆26L使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。
在操作装置26中设置有开关SW。在本实施方式中,开关SW包括开关SW1及开关SW2。开关SW1为设置于左操作杆26L的前端的按钮开关。操作者能够在按压开关SW1的同时操作左操作杆26L。开关SW1可以设置于右操作杆26R,也可以设置于操纵室10内的其他位置。开关SW2为设置于左行走杆26DL的前端的按钮开关。操作者能够按压开关SW2的同时操作左行走杆26DL。开关SW2可以设置于右行走杆26DR,也可以设置于操纵室10内的其他位置。
操作传感器29LA检测操作者对左操作杆26L的向前后方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。
电磁阀31AL根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31AL导入于控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31AR根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31AR导入于控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31AL能够以能够使控制阀176L及控制阀176R停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。同样地,电磁阀31AR能够以能够使控制阀176L及控制阀176R停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。
根据该结构,控制器30根据由操作者进行的斗杆闭合操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31AL供给至控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的斗杆闭合操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31AL供给至控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆闭合操作或与由操作者进行的斗杆闭合操作无关地,闭合斗杆5。如此,电磁阀31AL作为“斗杆用电磁阀”或“斗杆闭合用电磁阀”而发挥作用。
并且,控制器30根据由操作者进行的斗杆打开操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31AR供给至控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的斗杆打开操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31AR供给至控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的斗杆打开操作或与由操作者进行的斗杆打开操作无关地,打开斗杆5。如此,电磁阀31AR作为“斗杆用电磁阀”或“斗杆打开用电磁阀”而发挥作用。
并且,通过该结构,即使在操作者进行斗杆闭合操作的情况下,控制器30也能够根据需要减小作用于控制阀176的关闭侧先导端口(控制阀176L的左侧先导端口及控制阀176R的右侧先导端口)的先导压力,强制性地停止斗杆5的闭合动作。关于操作者正在进行斗杆打开操作时强制性地停止斗杆5的打开动作的情况也相同。
或者,即使在由操作者进行斗杆收回操作的情况下,控制器30也可以根据需要控制电磁阀31AR以增加作用于位于与控制阀176的关闭侧先导端口相反的一侧的控制阀176的打开侧先导端口(控制阀176L的右侧先导端口及控制阀176R的左侧先导端口)的先导压,强制性地使控制阀176返回到中立位置,从而强制性地停止斗杆5的收回动作。关于操作者正在进行斗杆打开操作时强制性地停止斗杆5的打开动作的情况也相同。
并且,省略参考以下图4B~图4F进行的说明,但是关于在由操作者进行动臂上升操作或动臂降低操作时强制性地停止动臂4的动作的情况、在由操作者进行铲斗收回操作或铲斗张开操作时强制性地停止铲斗6的动作的情况及在由操作者进行回转操作时强制性地停止上部回转体3的回转动作的情况也相同。并且,关于在操作者正在进行行走操作时强制性地停止下部行走体1的行走动作的情况与相同。
并且,控制器30也可以构成为为了提高斗杆操作(斗杆闭合操作及斗杆打开操作)的响应性而从进行斗杆操作之前使微小的先导压力作用于控制阀176的两侧的先导端口。关于动臂操作(动臂上升操作及动臂下降操作)等其他操作也相同。即,控制器30能够通过使用更多的先导油来提高液压致动器的响应性。
并且,如图4B所示,右操作杆26R用于操作动臂4。具体而言,右操作杆26R利用先导泵15所吐出的先导油,并且使与向前后方向的操作相对应的先导压力作用于控制阀175的先导端口。更具体而言,当向动臂上升方向(后方向)进行了操作时,右操作杆26R使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口。并且,当向动臂下降方向(前方向)进行了操作时,右操作杆26R使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀175R的右侧先导端口。
操作传感器29RA检测操作者对右操作杆26R的向前后方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。
电磁阀31BL根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31BL导入于控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31BR根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31BR导入于控制阀175R的右侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31BL能够以能够使控制阀175L及控制阀175R停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。并且,电磁阀31BR能够以能够使控制阀175R停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。
根据该结构,控制器30根据由操作者进行的动臂上升操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31BL供给至控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的动臂上升操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31BL供给至控制阀175L的右侧先导端口及控制阀175R的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的动臂上升操作或与由操作者进行的动臂上升操作无关地,提升动臂4。如此,电磁阀31BL作为“动臂用电磁阀”或“动臂上升用电磁阀”而发挥作用。
并且,控制器30根据由操作者进行的动臂下降操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31BR供给至控制阀175R的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的动臂下降操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31BR供给至控制阀175R的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的动臂下降操作或与由操作者进行的动臂下降操作无关地,降低动臂4。如此,电磁阀31BR作为“动臂用电磁阀”或“动臂下降用电磁阀”而发挥作用。
并且,如图4C所示,右操作杆26R用于操作铲斗6。具体而言,右操作杆26R利用先导泵15所吐出的先导油,并且使与向左右方向的操作相对应的先导压力作用于控制阀174的先导端口。更具体而言,当向铲斗闭合方向(左方向)进行了操作时,右操作杆26R使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀174的左侧先导端口。并且,当向铲斗打开方向(右方向)进行了操作时,右操作杆26R使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀174的右侧先导端口。
操作传感器29RB检测操作者对右操作杆26R的向左右方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。
电磁阀31CL根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31CL导入于控制阀174的左侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31CR根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31CR导入于控制阀174的右侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31CL能够以能够使控制阀174停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。同样地,电磁阀31CR能够以能够使控制阀174停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。
根据该结构,控制器30根据由操作者进行的铲斗闭合操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31CL供给至控制阀174的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的铲斗闭合操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31CL供给至控制阀174的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的铲斗闭合操作或与由操作者进行的铲斗闭合操作无关地,闭合铲斗6。如此,电磁阀31CL作为“铲斗用电磁阀”或“铲斗闭合用电磁阀”而发挥作用。
并且,控制器30根据由操作者进行的铲斗打开操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31CR供给至控制阀174的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的铲斗打开操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31CR供给至控制阀174的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的铲斗打开操作或与由操作者进行的铲斗打开操作无关地,打开铲斗6。如此,电磁阀31CR作为“铲斗用电磁阀”或“铲斗打开用电磁阀”而发挥作用。
并且,如图4D所示,左操作杆26L用于操作回转机构2。具体而言,左操作杆26L利用先导泵15所吐出的先导油,并且使与向左右方向的操作相对应的先导压力作用于控制阀173的先导端口。更具体而言,当向左回转方向(左方向)进行了操作时,左操作杆26L使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀173的左侧先导端口。并且,当向右回转方向(右方向)进行了操作时,左操作杆26L使与操作量相对应的先导压力作用于控制阀173的右侧先导端口。
操作传感器29LB检测操作者对左操作杆26L的向左右方向的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。
电磁阀31DL根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,能够调整由从先导泵15经由电磁阀31DL导入于控制阀173的左侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31DR根据控制器30所输出的控制指令(电流指令)而进行动作。而且,调整由从先导泵15经由电磁阀31DR导入于控制阀173的右侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31DL能够以能够使控制阀173停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。同样地,电磁阀31DR能够以能够使控制阀173停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。
根据该结构,控制器30根据由操作者进行的左回转操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31DL供给至控制阀173的左侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的左回转操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31DL供给至控制阀173的左侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的左回转操作或与由操作者进行的左回转操作无关地,使回转机构2左回转。如此,电磁阀31DL作为“回转用电磁阀”或“左回转用电磁阀”而发挥作用。
并且,控制器30根据由操作者进行的右回转操作,能够将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31DR供给至控制阀173的右侧先导端口。并且,控制器30能够与由操作者进行的右回转操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31DR供给至控制阀173的右侧先导端口。即,控制器30能够根据由操作者进行的右回转操作或与由操作者进行的右回转操作无关地,使回转机构2右回转。如此,电磁阀31DR作为“回转用电磁阀”或“右回转用电磁阀”而发挥作用。
并且,如图4E所示,左行走杆26DL用于操作左履带1CL。具体而言,左行走杆26DL利用先导泵15所吐出的先导油,并且使与向前后方向的操作相对应的先导压力作用于控制阀171的先导端口。更具体而言,当向前进方向(前方向)进行了操作时,左行走杆26DL使与操作量对应的先导压作用于控制阀171的左侧先导端口。并且,当向后退方向(后方向)进行了操作时,左行走杆26DL使与操作量对应的先导压作用于控制阀171的右侧先导端口。
操作传感器29DL电检测操作者向前后方向对左行走杆26DL进行的操作的内容,并且对控制器30输出检测出的值。
电磁阀31EL根据控制器30所输出的电流指令而进行动作。并且,电磁阀31EL调整由从先导泵15经由电磁阀31EL导入于控制阀171的左侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31ER根据控制器30所输出的电流指令而进行动作。并且,电磁阀31ER调整由从先导泵15经由电磁阀31ER导入于控制阀171的右侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31EL、31ER能够以能够使控制阀171停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的左前进操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31EL供给至控制阀171的左侧先导端口。即,能够使左履带1CL前进。并且,控制器30能够与由操作者进行的左后退操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31ER供给至控制阀171的右侧先导端口。即,能够使左履带1CL后退。如此,电磁阀31EL作为“左行走用电磁阀”或“左前进用电磁阀”而发挥作用,电磁阀31ER作为“左行走用电磁阀”或“左后退用电磁阀”而发挥作用。
并且,如图4F所示,右行走杆26DR用于操作右履带1CR。具体而言,右行走杆26DR利用先导泵15所吐出的先导油,并且使与向前后方向的操作相对应的先导压力作用于控制阀172的先导端口。更具体而言,当向前进方向(前方向)进行了操作时,右行走杆26DR使与操作量对应的先导压力作用于控制阀172的右侧先导端口。并且,当向后退方向(后方向)进行了操作时,右行走杆26DR使与操作量对应的先导压力作用于控制阀172的左侧先导端口。
操作传感器29DR电检测操作者向前后方向对右行走杆26DR进行的操作内容,并且对控制器30输出检测出的值。
电磁阀31FL根据控制器30所输出的电流指令而进行动作。并且,电磁阀31FL调整由从先导泵15经由电磁阀31FL导入于控制阀172的左侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31FR根据控制器30所输出的电流指令而进行动作。并且,电磁阀31FR调整由从先导泵15经由电磁阀31FR导入于控制阀172的右侧先导端口的先导油产生的先导压力。电磁阀31FL、31FR能够以能够使控制阀172停止在任意的阀位置上的方式调整先导压力。
通过该结构,控制器30能够与由操作者进行的右前进操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31FL供给至控制阀172的右侧先导端口。即,能够使右履带1CR前进。并且,控制器30能够与由操作者进行的右后退操作无关地,将先导泵15所吐出的先导油经由电磁阀31FR供给至控制阀172的左侧先导端口。即,能够使右履带1CR后退。如此,电磁阀31FL作为“右行走用电磁阀”或“右前进用电磁阀”而发挥作用,电磁阀31FR作为“右行走用电磁阀”或“右后退用电磁阀”而发挥作用。
并且,挖土机100也可以具备使铲斗倾斜机构自动进行动作的结构。此时,与构成铲斗倾斜机构的铲斗倾斜缸相关的液压系统部分也可以构成为和与动臂缸7的操作相关的液压系统部分等相同。
并且,作为操作装置26的方式,记载了与电动式操作杆相关的说明,但也可以不采用电动式操作杆,而采用液压式操作杆。此时,液压式操作杆的操作量也可以以压力的方式由压力传感器检测后输入于控制器30。并且,也可以在作为液压式操作杆的操作装置26与各控制阀的先导端口之间配置电磁阀。电磁阀构成为根据来自控制器30的电信号进行动作。根据该结构,若进行使用了作为液压式操作杆的操作装置26的手动操作,则操作装置26根据操作量而增减先导压力,由此能够使各控制阀移动。并且,各控制阀也可以由电磁滑阀构成。此时,电磁滑阀根据与电动式操作杆的操作量对应的来自控制器30的电信号而进行动作。
接着,对挖土机100的设备引导功能及设备控制功能的概要进行说明。控制器30也可以构成为能够执行引导(guide)操作者对挖土机100的手动操作的设备引导功能。
在本实施方式中,控制器30构成为能够执行引导用于将通过挖掘动作取入到铲斗6内的沙土排放到挖掘位置以外的位置(目标排放位置)的动作(排放动作的一例)的设备引导功能(排放动作引导功能)。排放动作为至少包括回转动作及铲斗打开动作等端接附件动作的一系列的动作,当被排放的物体为土或沙土等时,也被称为“卸土动作”、“排土动作”或“翻卸动作”。并且,排放动作也可以包括动臂上升动作、动臂下降动作、斗杆闭合动作、斗杆打开动作及铲斗闭合动作中的至少一个。并且,在排放动作中,也可以同时进行至少两个被驱动体的动作。目标排放位置例如为由通过上次排放动作排放到地面上的物体(沙土)形成的堆(沙土堆)的顶点的位置。具体而言,控制器30将垂直于通过目标排放位置的回转轴PV的直线(目标线)与附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)之间的角度设为回转所需的角度(所需回转角度),并通过显示装置40及室内报警器45B等传递给操作者。
更具体而言,控制器30从动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3、机身倾斜传感器S4、回转角速度传感器S5、操作传感器29、空间识别装置70、测位装置85及开关SW等获取信息。然后,控制器30例如根据所获取的信息计算所需回转角度,并通过显示于显示装置40的图像或从室内报警器45B输出的声音等,将计算出的所需回转角度的大小通知给操作者。例如,控制器30也可以从室内报警器45B输出所需回转角度越小间隔越短的间歇音。此时,当所需回转角度变为零时,即目标线与附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)一致时,控制器30也可以从室内报警器45B输出连续音。
目标排放位置的坐标例如根据作为空间识别装置70的摄像机所拍摄的图像来导出。在导出目标排放位置的坐标时,也可以使用测位装置85的输出。在图示例中,目标排放位置的坐标以基准坐标系来表述。基准坐标系例如为世界测地系统。世界测地系统为在地球的重心放置原点,在格林威治子午线与赤道的交点的方向上取X轴,在东经90度的方向上取Y轴,而且在北极的方向上取Z轴的三维正交XYZ坐标系。操作者例如可以将施工现场的任意点定为基准点而根据与基准点之间的相对位置关系来设定目标排放位置。由此,控制器30能够通过显示装置40及室内报警器45B等将所需回转角度通知给操作者,并且引导操作者通过操作装置26对挖土机100的回转操作。另外,基准坐标系也可以是世界测地系统以外的坐标系。例如,基准坐标系也可以是以工作现场中的任意点为基准点(原点)的局部坐标系。并且,控制器30也可以根据上次排放位置的坐标来设定导出这次目标排放位置的坐标时所使用的坐标系。
并且,控制器30也可以构成为能够执行支援操作者对挖土机100的手动操作或使挖土机100自动地或自主地动作的设备控制功能。
具体而言,控制器30也可以构成为通过执行作为设备控制功能的一例的排放动作支援功能,控制上部回转体3的回转动作,以在操作者手动进行回转操作时使上部回转体3朝向目标排放位置的方向。更具体而言,即使在操作者手动进行回转操作的情况下,当俯视观察时目标排放位置位于附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)上时,控制器30也可以强制性地停止回转液压马达2A。即,当上部回转体3已朝向目标排放位置的方向时,控制器30也可以自动地停止上部回转体3的回转动作。另外,控制器30也可以在停止上部回转体3的回转动作之前,逐渐减速上部回转体3的回转速度。
或者,在操作者手动进行回转操作时,控制器30也可以使回转液压马达2A和动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动进行动作,以使目标排放位置的平面坐标(X坐标及Y坐标)与控制对象的平面坐标(X坐标及Y坐标)一致。控制对象例如为构成作为铲斗6的工作部位的铲尖的平面或曲面、在其平面或曲面上被规定的线段、或者在其平面或曲面上被规定的点等。并且,控制对象例如也可以是构成作为铲斗6的工作部位的背面的平面或曲面、在其平面或曲面上被规定的线段或者在其平面或曲面上被规定的点等。另外,控制对象可以设定为铲斗6的中心点(重心),也可以设定为斗杆顶销(铲斗连结销)。并且,在图示例中,控制器30以在上部回转体3的回转中使控制对象的高度(Z坐标)不变的方式使各种液压致动器进行动作,但也可以以使控制对象到达位于目标排放位置的正上方的规定高度的位置的方式使各种液压致动器进行动作。即,在上部回转体3的回转中,控制器30除了控制对象的平面坐标(X坐标及Y坐标)以外,还可以使控制对象的高度(Z坐标)发生变化。此时,也可以将比由通过上次排放动作而排放到地面上的物体(沙土)形成的堆(沙土堆)的顶点的位置高规定高度的位置设定为目标排放位置。并且,目标排放位置也可以是除了通过上次排放动作而形成的堆(沙土堆)的顶点以外的位置。这是因为从铲斗6排放的沙土并不一定均匀地堆积。例如,当趋于通过排放动作而在比目标排放位置还远离挖土机100的区域堆积较多的沙土时,控制器30也可以在从已形成的堆(沙土堆)的顶点离挖土机100近规定的距离的位置上设定目标排放位置。相反,例如,当趋于在比目标排放位置离挖土机100更近的区域堆积较多的沙土时,控制器30也可以在从已形成的堆(沙土堆)的顶点距挖土机100规定的距离的位置上设定目标排放位置。并且,当存在多个通过过去的排放动作而形成的堆(沙土堆)时,控制器30也可以在形成于沙土堆与沙土堆之间的谷部(凹部)中的规定的位置上设定目标排放位置。如此,控制对象的坐标三维设定于地面上的空间。
更具体而言,若操作者为了在操作(按下)开关SW的同时使上部回转体3回转而操作左操作杆26L,则控制器30根据操作者对左操作杆26L的操作,使回转液压马达2A和动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动进行动作,以使目标排放位置的平面坐标(X坐标及Y坐标)与控制对象的平面坐标(X坐标及Y坐标)一致。更具体而言,如上所述,控制器30控制电磁阀31,并且使回转液压马达2A和动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动进行动作。由此,操作者仅向左右方向操作左操作杆26L,便能够将取入有沙土的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方。在铲斗6定位在目标排放位置的正上方之后,操作者仅手动进行铲斗打开操作,便能够将铲斗6内的沙土朝向目标排放位置排放。
另外,当操作者按下开关SW的同时向左右方向操作了左操作杆26L时,控制器30也可以在将取入有沙土的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方之后,将铲斗6内的沙土自动地排放到地面上。即,控制器30也可以在将取入有沙土的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方之后,使铲斗缸9自动地收缩而自动地打开铲斗6。此时,控制器30也可以自动地执行动臂上升动作、动臂下降动作、斗杆闭合动作或斗杆打开动作等铲斗打开动作以外的动作。由此,操作者仅向左右方向操作左操作杆26L,便能够在将取入有沙土的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方之后,将铲斗6内的沙土朝向目标排放位置排放。
而且,目标排放位置的计算也可以利用以神经网络(Neural Network)或深度神经网络(Deep Neural Network)为中心构建的学习完毕模型来进行。换言之,控制器30也可以利用学习完毕模型来设定目标排放位置。
例如,进行将神经网络或深度神经网络设为对象的机器学习,具体而言进行深度学习(Deep Learning),可实现加权参数的最佳化。由此,神经网络或深度神经网络例如能够输入由空间识别装置70获取的图像数据作为输入信号x,或输入根据图像数据而生成的工作现场的三维映射图作为当前的工作现场的状况,并且能够输出对应于当前的工作现场的状况(地面的形状(凹凸形状)或障碍物的有无等)的作为优选排放位置的目标排放位置作为输出信号y。
具体而言,控制器30也可以构成为学习与优选排放位置建立关联的条件。例如,控制器30也可以构成为按照根据与由空间识别装置70获取的当前的工作现场的状况等相关的信息和预先存储于非易失性存储装置的作为判定数据的表示“优选排放位置的条件”的参考信息的组合而制作出的数据集,学习工作现场的状况(地面的形状(凹凸形状)或障碍物的有无等)与优选排放位置之间的关系性(优选排放位置的条件)。该学习工序也可以在通过无线通信与挖土机100连接的管理装置(机器学习装置)中执行。此时,管理装置(机器学习装置)能够使用在管理装置(机器学习装置)中制作出的学习完毕模型,能够求出对应于管理对象的挖土机100所处的工作现场的状况的优选排放位置,由此能够计算出目标排放位置。然后,控制器30接收在管理装置(机器学习装置)中计算出的目标排放位置,根据所接收的目标排放位置而使挖土机100执行卸土动作。并且,计算出的目标排放位置也可以从管理装置(机器学习装置)发送至挖土机100或支援装置。此时,通过在挖土机100或支援装置的显示装置中显示目标排放位置,操作者或工作人员能够确认管理装置(机器学习装置)计算出的目标排放位置。
接着,参考图5及图6对正在执行排放动作支援功能时的挖土机100的动作进行说明。图5是正在执行排放动作支援功能时的挖土机100的俯视图,图6是正在执行排放动作支援功能时的挖土机100的左视图。具体而言,图5的左图是正在进行第三次挖掘动作时的挖土机100的俯视图,图5的右图是正在进行第三次排放动作时的挖土机100的俯视图。并且,图6是正在进行第三次排放动作时的挖土机100的左视图。在图示例中,排放动作为包括回转动作及铲斗打开动作的一例的动作,在挖掘动作之后进行。即,第一次排放动作在第一次挖掘动作之后进行,第二次排放动作在第二次挖掘动作之后进行,第三次排放动作在第三次挖掘动作之后进行。关于第四次以后的排放动作也相同。并且,在图示例中,挖掘动作为用于沿以虚线L1来表示的方向挖掘沟槽GV的一系列的动作,至少包括斗杆闭合动作、铲斗闭合动作及动臂上升动作。在挖掘动作中,虚线L1与附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)对应。
图5的左图所示的沙土堆Q为由通过排放动作从铲斗6朝向地面排放的沙土形成的沙土堆,包括最初形成的第1沙土堆Q1及第二个形成的第2沙土堆Q2。在图5的左图所示的例子中,第1沙土堆Q1为已经形成一部分的沙土堆,以实线来表示,第2沙土堆Q2为预定形成的沙土堆即当前时刻并不存在的沙土堆,以虚线来表示。
在图示例中,各沙土堆Q形成为不会过度超过限制高度HT(参考图6)。限制高度HT为由通过排放动作排放到地面上的沙土形成的沙土堆的允许最大高度,在图示例中,预先存储于内部存储器。若第1沙土堆Q1的高度超过限制高度HT,则控制器30控制挖土机100,以中止第1沙土堆Q1的形成而开始第2沙土堆Q2的形成。关于之后形成的未图示的第3沙土堆以后也相同。
如图6所示,第1沙土堆Q1包括由通过第一次排放动作而排放的沙土形成的第1部分Q11、由通过第二次排放动作而排放的沙土形成的第2部分Q12及由通过第三次排放动作而排放的沙土形成的第3部分Q13。在图6中,为清楚起见,在以单点划线来划分的第1部分Q11标注有粗的点图案,在以实线来划分的第2部分Q12标注有细的点图案。并且,尚未形成的第3部分Q13以虚线来表示。如图6所示,若朝向地面排放取入到铲斗6中的沙土SL,则在第2部分Q12上形成第3部分Q13,第1沙土堆Q1的高度超过限制高度HT。另外,图6的铲斗6a示出了为了将沙土SL排放到地面上而被打开的状态的铲斗6。
在图示例中,第一次排放动作根据挖土机100的操作者对操作装置26的手动操作来执行。另一方面,第二次以后的排放动作根据排放动作支援功能而半自动地执行。具体而言,第二次以后的排放动作根据挖土机100的操作者按下开关SW的同时对回转操作杆的手动操作而半自动地执行。即,回转动作以外的动作与对所对应的操作杆的手动操作的有无无关地自动地执行。具体而言,即使不对斗杆操作杆进行手动操作,也会自动地执行斗杆打开动作。更具体而言,控制器30使各种液压致动器进行动作,以使回转操作杆的手动操作开始之前的控制对象的高度(Z坐标)不变,并且使目标排放位置的平面坐标(X坐标及Y坐标)与控制对象的平面坐标(X坐标及Y坐标)一致。但是,控制器30也可以使各种液压致动器进行动作,以使控制对象的位置成为比目标排放位置高规定高度的位置。即,控制器30也可以使控制对象移动至与回转操作杆的手动操作开始之前的控制对象的高度(Z坐标)不同的高度。如此,控制器30能够根据排放动作支援功能,使处于通过挖掘动作取入有沙土的状态的铲斗6自动地移动至位于目标排放位置的正上方的位置。在此,控制器30也可以进行动臂上升动作及斗杆开闭动作中的至少一个,以使通过第二次以后的排放动作而排放的沙土堆积在通过第一次排放动作而形成的沙土堆之上,并且以在从开始卸土动作至完成卸土动作的期间使铲斗6的铲尖位置维持在卸土动作开始时的铲尖位置。
在图示例中,控制器30在完成第一次排放动作之后且完成第二次挖掘动作之前的期间,根据显现前方摄像机70F所拍摄的上部回转体3的前方的空间的图像,导出由通过第一次排放动作而排放的沙土形成的第1沙土堆Q1的第1部分Q11的顶点的位置P11。然后,控制器30将其顶点的位置P11设定为目标排放位置P(第1目标排放位置P1)。
然后,如图5的左图所示,控制器30根据当前时刻下的附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)(虚线L1)和通过目标排放位置P(第1目标排放位置P1)及回转轴PV(回转中心点)的直线即目标线L2,导出所需回转角度α。
所需回转角度α为形成于与通过目标排放位置P的回转轴PV垂直的直线即目标线L2和与附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)对应的虚线L1之间的角度。
然后,若以开关SW被按下的状态向左回转方向操作回转操作杆,则控制器30将上部回转体3向左方回转所需回转角度α。若上部回转体3的回转角度达到所需回转角度α,则控制器30即使在回转操作杆向左回转方向的操作持续的情况下,也使上部回转体3的左回转动作停止。另外,在上部回转体3的回转角度达到所需回转角度α之前回转操作杆向左回转方向的操作被中止的情况下,控制器30使上部回转体3的左回转动作停止。这是为了优先操作者对回转操作杆的手动操作。并且,控制器30也可以随着上部回转体3的回转角度接近所需回转角度α而降低回转速度。这是为了抑制导致在上部回转体3的回转角度达到了所需回转角度α的时刻上部回转体3的左回转动作突然停止。并且,在图示例中,控制器30根据操作者对回转操作杆的操作量来确定上部回转体3的回转速度。即,控制器30以使回转操作杆的操作量越大回转速度越快的方式控制上部回转体3的回转动作。然而,控制器30也可以构成为与回转操作杆的操作量无关地确定上部回转体3的回转速度。这是为了抑制导致上部回转体3的回转速度变得过快。
然后,在目标排放位置的平面坐标(X坐标及Y坐标)与控制对象的平面坐标(X坐标及Y坐标)一致的状态下,操作者手动向铲斗打开方向操作铲斗操作杆,由此将铲斗6内的沙土朝向目标排放位置排放。另外,也可以自动进行将铲斗6内的沙土朝向目标排放位置排放的动作。
关于第三次排放动作也相同。具体而言,在完成第二次排放动作之后且完成第三次挖掘动作之前的期间,控制器30根据显现前方摄像机70F所拍摄的上部回转体3的前方的空间的图像,导出由通过第二次排放动作排放的沙土形成的第1沙土堆Q1的第2部分Q12的顶点的位置P12。然后,控制器30将该顶点的位置P12设定为目标排放位置P(第1目标排放位置P1)。另外,控制器30也可以将第1沙土堆Q1的第1部分Q11的顶点的位置P11直接设定为目标排放位置P。并且,控制器30也可以根据沙土的堆积情况将第二次以后的目标排放位置P设定于从沙土堆的顶点分开规定的距离的位置。
另一方面,在图示例中,在第四次排放动作中,控制器30在除了存在第1沙土堆Q1的位置以外的位置上设定目标排放位置P。这是为了抑制导致第1沙土堆Q1的高度超过限制高度HT而变得过高。
具体而言,在完成第三次排放动作之后且完成第四次挖掘动作之前的期间,控制器30在根据显现前方摄像机70F所拍摄的上部回转体3的前方的空间的图像而识别出第1沙土堆Q1的顶点的高度高于限制高度HT时,在除了第1沙土堆Q1的顶点的位置以外的位置上设定目标排放位置P。控制器30也可以在每次通过卸土动作形成沙土堆时更新三维映射图。而且,当沙土堆的顶点的高度高于限制高度HT时,控制器30也可以使附属装置进行动作,以通过铲斗6的背面从上方按压沙土堆。此时,当识别出沙土堆的顶点为平坦的形状而且识别出平坦的沙土堆的顶点高于限制高度HT时,控制器30也可以在除了沙土堆的顶点的位置以外的位置上设定目标排放位置P。
在图5的左图所示的例子中,控制器30将位于以第1沙土堆Q1的顶点的位置(第1目标排放位置P1)与回转轴PV之间的距离D1为半径的圆CE1的圆周上的从第1沙土堆Q1的顶点的位置(第1目标排放位置P1)分开规定距离以上的另一位置设定为目标排放位置P(第2目标排放位置P2)。然后,在第2目标排放位置P2上形成第2沙土堆Q2。然后,若第2沙土堆Q2的顶点的高度超过限制高度HT,则控制器30将位于圆CE1的圆周上的从第2沙土堆Q2的顶点的位置(第2目标排放位置P2)分开规定距离以上的又一位置设定为目标排放位置P(第3目标排放位置P3)。关于第4沙土堆以后也相同。此时,控制器30也可以控制附属装置的动作,直至铲斗6到达位于目标排放位置P的正上方的位置,以免铲斗6与已形成的沙土堆抵接。
或者,控制器30也可以将位于目标线L2上的从第1沙土堆Q1的顶点的位置(第1目标排放位置P1)分开了规定距离以上的另一位置(例如,位于比第1目标排放位置P1更靠近回转轴PV的位置上的第4目标排放位置P4)设定为目标排放位置P。此时,若形成于第4目标排放位置P4上的沙土堆Q的顶点的高度超过限制高度HT,则控制器30也可以将位于以第4目标排放位置P4与回转轴PV之间的距离为半径的圆CE2的圆周上的从第4目标排放位置P4分开了规定距离以上的又一位置设定为目标排放位置P。
或者,控制器30也可以将位于目标线L2上的从第1沙土堆Q1的顶点的位置(第1目标排放位置P1)分开了规定距离以上的另一位置(例如,位于比第1目标排放位置P1离回转轴PV更远的位置上的第5目标排放位置P5)设定为目标排放位置P。此时,若形成于第5目标排放位置P5上的沙土堆Q的顶点的高度超过限制高度HT,则控制器30也可以将位于以第5目标排放位置P5与回转轴PV之间的距离为半径的圆CE3的圆周上的从第5目标排放位置P5分开了规定距离以上的又一位置设定为目标排放位置P。在此,目标排放位置设定在预先设定于工作现场的可卸土区域内。当所堆积的沙土从可卸土区域向外侧扩散时,控制器30也可以在形成于沙土堆与沙土堆之间的谷部(凹部)中的规定的位置上设定目标排放位置P。并且,当所堆积的沙土从可卸土区域向外侧扩散时,控制器30也可以加高限制高度HT。如此,控制器30也可以根据通过卸土动作而形成的沙土堆的形状及限制高度HT来设定目标排放位置P。
或者,挖土机100的操作者也可以手动设定完成第四次挖掘动作之后需形成第2沙土堆Q2的位置即第2目标排放位置P2。具体而言,操作者也可以通过不按下开关SW而手动操作操作装置26,使铲斗6移动至位于需形成第2沙土堆Q2的位置的正上方的位置之后,手动操作铲斗操作杆而执行铲斗打开动作,并且朝向该位置排放沙土。控制器30也可以在完成基于该第四次手动的排放动作之后且完成第五次挖掘动作之前的期间,根据显现前方摄像机70F所拍摄的上部回转体3的前方的空间的图像,将由通过第四次排放动作而排放到地面上的沙土形成的第2沙土堆Q2的顶点的位置设定为用于第五次以后的排放动作的目标排放位置P。
并且,控制器30也可以构成为根据排放动作支援功能,将处于通过挖掘动作取入有沙土的状态的铲斗6自动地移动至位于目标排放位置P的正上方的位置。具体而言,控制器30也可以根据挖土机100的操作者按下开关SW的同时对回转操作杆的手动操作,与对所对应的操作杆的手动操作的有无无关地,自动地执行回转动作以外的动作。此时,例如,即使不进行对斗杆操作杆的手动操作,也自动地执行斗杆打开动作。
更具体而言,控制器30在完成了第二次挖掘动作(动臂上升动作)的时刻,生成从铲斗6的当前位置至位于目标排放位置P的正上方的位置(卸土动作开始位置)的轨道(目标轨道)。位于目标排放位置P的正上方的位置为比目标排放位置P以规定距离(例如,10cm)更靠铅垂上方的位置。三维设定成为轨道终点的卸土动作开始位置。此时,以避免铲斗6与已形成的沙土堆抵接的方式生成目标轨道。如此,控制器30也可以根据工作现场的状况(通过卸土动作而形成的沙土堆的形状(凹凸形状))来计算卸土动作开始位置。而且,控制器30也可以根据作为工作现场的状况的障碍物的有无等来计算卸土动作开始位置。
然后,若以按下了开关SW的状态向左回转方向操作回转操作杆,则控制器30以所需回转角度α向左方回转上部回转体3的同时使附属装置进行动作而使铲斗6自动地移动至位于目标排放位置P的正上方的位置。具体而言,控制器30通过使动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个与回转液压马达2A一同进行动作,使铲斗6沿目标轨道移动。
并且,控制器30也可以构成为根据排放动作支援功能,自动地打开自动地移动至位于目标排放位置P的正上方的位置的铲斗6。具体而言,控制器30也可以根据挖土机100的操作者按下开关SW的同时对回转操作杆的手动操作,与对铲斗操作杆的手动操作的有无无关地,自动地执行铲斗打开动作。
然后,控制器30也可以构成为若以按下了开关SW的状态向相反的方向(右回转方向)操作回转操作杆,则向右方回转上部回转体3,直至附属装置AT的中心线(上部回转体3的前后轴)与表示沟槽GV的延伸方向的虚线L1一致。这是为了使铲斗6返回到挖掘位置(沟槽GV)的正上方。
接着,参考图7A及图7B对与设备控制功能相关的结构的一例进行说明。图7A及图7B是表示控制器30的结构例的图。具体而言,图7A及图7B表示与设备控制功能相关的详细结构的一例。另外,参考图7A及图7B的以下说明涉及在以开关SW被操作的状态进行了用于使上部回转体3移动的左操作杆26L(回转操作杆)的操作时所执行的设备控制功能。具体而言,以下说明涉及在操作者手动进行回转操作时,以使目标排放位置的平面坐标(X坐标及Y坐标)与控制对象的平面坐标(X坐标及Y坐标)一致的方式使回转液压马达2A和动臂缸7、斗杆缸8及铲斗缸9中的至少一个自动进行动作的设备控制功能。
控制器30包括操作内容获取部3001、目标排放位置获取部3002、目标轨道设定部3003、当前位置计算部3004、目标位置计算部3005、动作指令生成部3006、先导指令生成部3007、姿势角计算部3008及限制高度获取部3009作为与设备控制功能相关的功能部。在图示例中,9个功能部分别通过软件来实现。但是,9个功能部分别通过硬件(电子电路等)来实现也可以,也可以通过软件与硬件的组合来实现。并且,在图示例中,当操作了开关SW时,9个功能部分别按规定的每个控制周期重复执行后述的处理。
操作内容获取部3001根据从操作传感器29LB输入的检测信号,获取回转操作杆的操作内容。例如,操作内容获取部3001获取(计算)操作方向(分别按照是左回转操作还是右回转操作)及操作量作为操作内容。
目标排放位置获取部3002例如根据空间识别装置70的输出,获取与目标排放位置相关的数据。在图示例中,目标排放位置获取部3002根据作为空间识别装置70的后方摄像机70B、前方摄像机70F、左方摄像机70L及右方摄像机70R中的至少一个所拍摄的图像,获取由通过上次排放动作排放到地面上的沙土形成的沙土堆的顶点的位置作为目标排放位置。与目标排放位置相关的数据例如为目标排放位置的二维坐标或三维坐标。
在图示例中,初次排放动作根据挖土机100的操作者对操作装置26的手动操作来进行。而且,在由通过初次排放动作排放到地面上的沙土形成的沙土堆的顶点的位置设定为目标排放位置之后,根据设备控制功能,并根据挖土机100的操作者对回转操作杆的手动操作来进行第二次排放动作。在将由通过初次或第二次排放动作排放到地面上的沙土形成的沙土堆的顶点的位置设定为目标排放位置之后,根据设备控制功能,并根据挖土机100的操作者对回转操作杆的手动操作来进行第三次以后的排放动作。在第二次以后的排放动作中,用于排放铲斗6内的沙土的铲斗打开动作可以根据操作者对铲斗操作杆的手动操作来进行,也可以与操作者对铲斗操作杆的手动操作的有无无关地,即,根据操作者对回转操作杆的手动操作来自动进行。
目标轨道设定部3003根据与目标排放位置相关的数据,设定与用于使控制对象移动至位于目标排放位置的正上方的位置(卸土动作开始位置)的目标轨道相关的信息。位于目标排放位置的正上方的位置例如为比目标排放位置P以规定距离(例如,10cm)更靠铅垂上方的位置。在图示例中,目标轨道设定部3003根据控制对象的当前位置的坐标及目标排放位置的坐标来设定目标轨道。并且,目标轨道设定部3003也可以利用与挖土机100周围的地面的形状相关的信息。此时,目标轨道设定部3003也可以根据空间识别装置70的输出,获取与挖土机100周围的地面的形状相关的信息。
当前位置计算部3004计算控制对象的位置(当前位置)。具体而言,也可以根据由姿势角计算部3008计算出的动臂角度β1、斗杆角度β2、铲斗角度β3及回转角度β4,计算控制对象的位置。
目标位置计算部3005根据回转操作杆的操作内容(操作方向及操作量)、与所设定的目标轨道相关的信息及控制对象的当前位置,计算控制对象的目标位置。该目标位置为假定成上部回转体3根据回转操作杆的操作方向及操作量而回转时的在这次控制周期中需设为到达目标的目标轨道上的位置。目标位置计算部3005也可以使用预先存储于内部存储器等的映射图或运算式等来计算控制对象的目标位置。
动作指令生成部3006根据控制对象的目标位置,生成与动臂4的动作相关的指令值(以下,称为“动臂指令值β1r”)、与斗杆5的动作相关的指令值(以下,称为“斗杆指令值β2r”)、与铲斗6的动作相关的指令值(以下,称为“铲斗指令值β3r”)及与上部回转体3的动作相关的指令值(以下,称为“回转指令值β4r”)。在图示例中,动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r、铲斗指令值β3r及回转指令值β4r分别为控制对象实现了目标位置时的动臂角度、斗杆角度、铲斗角度及回转角度。另外,动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r、铲斗指令值β3r及回转指令值β4r分别可以是控制对象为了到达目标位置而所需的动臂4、斗杆5、铲斗6及上部回转体3的转动速度(回转速度)或转动加速度(回转加速度)。
动作指令生成部3006也可以包括主指令生成部3006A及次指令生成部3006B。主指令生成部3006A生成与对应于操作装置26的操作内容而进行动作的工作要件(以下,称为“主要件”)的动作相关的指令值(以下,称为“主指令值”)。另外,用于操作主要件的操作杆也被称为“主操作杆”。在图示例中,主要件为上部回转体3,主操作杆为回转操作杆,主指令生成部3006A生成回转指令值β4r并向回转先导指令生成部3007D输出。具体而言,主指令生成部3006A生成与回转操作杆的操作内容(操作方向及操作量)对应的回转指令值β4r。主指令生成部3006A也可以根据规定回转操作杆的操作内容与回转指令值β4r之间的关系的规定的映射图或转换式等,生成并输出回转指令值β4r。
次指令生成部3006B生成与以对应(同步)于工作要件中的主要件(上部回转体3)的动作(回转)而控制对象沿目标轨道移动的方式进行动作的工作要件(以下,称为“次要件”)的动作相关的指令值(以下,称为“次指令值”)。在图示例中,次要件为动臂4、斗杆5及铲斗6。次指令生成部3006B生成动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r及铲斗指令值β3r,并且分别向动臂先导指令生成部3007A、斗杆先导指令生成部3007B及铲斗先导指令生成部3007C输出。具体而言,次指令生成部3006B生成动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r及铲斗指令值β3r,以使动臂4、斗杆5及铲斗6中的至少一个对应(同步)于与回转指令值β4r对应的上部回转体3的动作(回转)而进行动作,并且能够使控制对象到达目标位置(即,沿目标轨道移动)。由此,控制器30能够通过对应(即,同步)于与回转操作杆的操作内容对应的上部回转体3的动作(回转)而使附属装置AT进行动作,使控制对象沿目标轨道移动。即,上部回转体3(回转液压马达2A)与对回转操作杆的操作输入对应地进行动作,动臂4(动臂缸7)、斗杆5(斗杆缸8)及铲斗6(铲斗缸9)分别对应于上部回转体3(回转液压马达2A)的动作而控制其动作,以使铲斗6的中心点等控制对象沿目标轨道移动。
先导指令生成部3007构成为为了实现与指令值(动臂指令值β1r、斗杆指令值β2r、铲斗指令值β3r及回转指令值β4r)对应的角度(动臂角度、斗杆角度、铲斗角度及回转角度β4)而生成作用于控制阀(控制阀173~176)的先导压力的指令值(以下,称为“先导压力指令值”)。具体而言,先导指令生成部3007包括动臂先导指令生成部3007A、斗杆先导指令生成部3007B、铲斗先导指令生成部3007C及回转先导指令生成部3007D。
动臂先导指令生成部3007A根据动臂指令值β1r与由动臂角度计算部3008A计算的当前的动臂角度的计算值(测定值)之间的偏差,生成作用于与驱动动臂4的动臂缸7对应的控制阀175的先导压力指令值。而且,动臂先导指令生成部3007A将与所生成的先导压力指令值对应的控制电流输出至电磁阀31BL及电磁阀31BR。由此,电磁阀31BL及电磁阀31BR能够使与先导压力指令值对应的先导压力作用于控制阀175的所对应的先导端口。而且,若先导压力作用于先导端口,则控制阀175进行动作。而且,若控制阀175进行动作,则动臂缸7进行动作,并且动臂4进行动作,以实现与动臂指令值β1r对应的动臂角度。
斗杆先导指令生成部3007B根据斗杆指令值β2r与由斗杆角度计算部3008B计算的当前的斗杆角度的计算值(测定值)之间的偏差,生成作用于与驱动斗杆5的斗杆缸8对应的控制阀176的先导压力指令值。而且,斗杆先导指令生成部3007B将与所生成的先导压力指令值对应的控制电流输出至电磁阀31AL及电磁阀31AR。由此,电磁阀31AL及电磁阀31AR能够使与先导压力指令值对应的先导压力作用于控制阀176的所对应的先导端口。而且,若先导压力作用于先导端口,则控制阀176进行动作。而且,若控制阀176进行动作,则斗杆缸8进行动作,并且斗杆5进行动作,以实现与斗杆指令值β2r对应的斗杆角度。
铲斗先导指令生成部3007C根据铲斗指令值β3r与由铲斗角度计算部3008C计算的当前的铲斗角度的计算值(测定值)之间的偏差,生成作用于与驱动铲斗6的铲斗缸9对应的控制阀174的先导压力指令值。而且,铲斗先导指令生成部3007C将与所生成的先导压力指令值对应的控制电流输出至电磁阀31CL及电磁阀31CR。由此,电磁阀31CL及电磁阀31CR能够使与先导压力指令值对应的先导压力作用于控制阀174的所对应的先导端口。而且,若先导压力作用于先导端口,则控制阀174进行动作。而且,若控制阀174进行动作,则铲斗缸9进行动作,并且铲斗6进行动作,以实现与铲斗指令值β3r对应的铲斗角度。
回转先导指令生成部3007D根据回转指令值β4r与由回转角度计算部3008D计算的当前的回转角度的计算值(测定值)之间的偏差,生成作用于与驱动上部回转体3的回转液压马达2A对应的控制阀173的先导压力指令值。而且,回转先导指令生成部3007D将与所生成的先导压力指令值对应的控制电流输出至电磁阀31DL及电磁阀31DR。由此,电磁阀31DL及电磁阀31DR能够使与先导压力指令值对应的先导压力作用于控制阀173的所对应的先导端口。而且,若先导压力作用于先导端口,则控制阀173进行动作。而且,若控制阀173进行动作,则回转液压马达2A进行动作,并且上部回转体3进行动作(回转),以实现与回转指令值β4r对应的回转角度。
姿势角计算部3008构成为根据动臂角度传感器S1、斗杆角度传感器S2、铲斗角度传感器S3及回转角速度传感器S5的检测信号,计算(测定)动臂角度β1、斗杆角度β2、铲斗角度β3及回转角度β4。具体而言,姿势角计算部3008包括动臂角度计算部3008A、斗杆角度计算部3008B、铲斗角度计算部3008C及回转角度计算部3008D。动臂角度计算部3008A根据从动臂角度传感器S1输入的检测信号,计算(测定)动臂角度β1。斗杆角度计算部3008B根据从斗杆角度传感器S2输入的检测信号,计算(测定)斗杆角度β2。铲斗角度计算部3008C根据从铲斗角度传感器S3输入的检测信号,计算(测定)铲斗角度β3。回转角度计算部3008D根据从回转角速度传感器S5输入的检测信号,计算(测定)回转角度β4。
限制高度获取部3009例如构成为从内部存储器或外部存储装置等获取与限制高度相关的数据。“限制高度”为由通过排放动作排放到地面上的物体(沙土)形成的堆(沙土堆)的允许最大高度。
在图示例中,控制器30构成为控制挖土机100的动作,以免沙土堆的高度过度超过限制高度。具体而言,目标排放位置获取部3002构成为当通过上次排放动作而形成的沙土堆的高度超过了限制高度时,不会将该沙土堆的顶点的位置设定为目标排放位置。此时,目标排放位置获取部3002例如将位于以该沙土堆的顶点与回转中心点之间的距离为半径的圆的圆周上的、从该沙土堆的顶点的位置分开了规定距离以上的另一位置设定为目标排放位置。或者,目标排放位置获取部3002也可以将位于通过该沙土堆的顶点及回转中心点的直线上的从该沙土堆的顶点的位置分开了规定距离以上的另一位置设定为目标排放位置。
根据该结构,挖土机100的操作者在挖掘动作结束之后仅按下开关SW的同时操作回转操作杆,便能够将取入有沙土等的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方。因此,控制器30能够减轻与排放动作相关的操作者的负担。
并且,控制器30也可以将取入有沙土的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方之后,自动地打开铲斗6,并且将铲斗6内的沙土自动地排放到地面上。此时,操作者在挖掘动作结束之后仅按下开关SW的同时操作回转操作杆,便能够将取入有沙土等的状态的铲斗6定位在目标排放位置的正上方之后,将铲斗6内的沙土自动地排放到地面上。因此,控制器30能够进一步减轻与排放动作相关的操作者的负担。
接着,参考图8对与设备控制功能相关的详细结构的另一例进行说明。图8是表示控制器30的另一结构例的图。图8所示的控制器30在操作内容获取部3001通过通信装置T1获取与操作内容相关的信息的点上与图7A所示的控制器30不同,但在其他点上与图7A所示的控制器30相同。
具体而言,图8的控制器30为搭载于远程操作式挖土机或无人式(自主式)挖土机的装置。在无人式(自主式)挖土机中,预先设定有用于进行第一次排放动作的目标排放位置P。用于进行第二次以后的排放动作的目标排放位置P可以根据空间识别装置70的输出来动态设定,也可以预先设定。并且,在远程操作式挖土机中,控制器30也可以设置于远程操作室内。并且,在无人式(自主式)挖土机中,控制器30也可以搭载在设置于外部设施的服务器等管理装置。
如上所述,如图5所示,本发明的实施方式所涉及的挖土机100具备:下部行走体1;可回转地搭载于下部行走体1的上部回转体3;安装于上部回转体3且包括动臂4、斗杆5及作为端接附件的铲斗6的附属装置AT;识别地面的形状的空间识别装置70;及根据空间识别装置70识别出的地面的形状来确定目标排放位置P,并且以使上部回转体3朝向目标排放位置P的方向的方式控制上部回转体3的回转动作的作为控制装置的控制器30。另外,端接附件也可以是起重磁铁或抓钩等铲斗6以外的部件。
根据该结构,挖土机100的操作者例如仅进行按下开关SW的同时倾倒回转操作杆等规定的操作,便能够使上部回转体3朝向目标排放位置P的方向。然后,操作者仅使附属装置AT进行动作,便能够使端接附件移动至位于目标排放位置P的正上方的位置。因此,挖土机100能够减轻与排放动作相关的操作者的负担。
另外,控制器30也可以构成为,当上部回转体3已朝向目标排放位置P的方向时,能够强制性地停止上部回转体3的回转。此时,控制器30也可以构成为能够缓慢地停止上部回转体3的回转动作,以能够抑制上部回转体3的回转动作的突然停止。例如,控制器30也可以逐渐降低上部回转体3的回转速度。并且,控制器30也可以构成为能够从回转开始时至回转停止时持续地控制回转速度,以能够实现上部回转体3的顺畅的回转动作。
根据该结构,挖土机100的操作者例如仅进行按下开关SW的同时倾倒回转操作杆等规定的操作,便能够使上部回转体3顺畅地回转,以使上部回转体3朝向目标排放位置P的方向。因此,挖土机100能够抑制发生在回转动作中沙土可能会从铲斗6洒落等事件,从而能够缓和会不会发生这种事件等操作者的不安。因此,挖土机100能够进一步减轻与排放动作相关的操作者的负担。
并且,控制器30也可以构成为通过根据回转操作杆的操作来使上部回转体3回转并且使附属装置AT进行动作,使端接附件移动至位于目标排放位置P的正上方的位置。
根据该结构,挖土机100的操作者例如仅进行按下开关SW的同时倾倒回转操作杆等规定的操作,便能够使端接附件移动至位于目标排放位置P的正上方的位置。因此,挖土机100能够进一步减轻与排放动作相关的操作者的负担。
并且,控制器30也可以构成为使端接附件移动至位于目标排放位置P的正上方的位置之后,使端接附件自动进行动作,将通过附属装置AT提升到空中的物体朝向地面排放。在图5所示的例子中,控制器30在使铲斗6移动至位于目标排放位置P的正上方的位置之后,自动地打开铲斗6,将通过附属装置AT提升到空中的沙土即取入到铲斗6内的沙土朝向地面排放。另外,当端接附件为起重磁铁时,控制器30在使起重磁铁移动至位于目标排放位置P的正上方的位置之后,对起重磁铁自动进行消磁,将通过附属装置AT提升到空中的沙土即吸附于起重磁铁的铁屑等磁性体朝向地面排放。
根据该结构,挖土机100的操作者例如仅进行按下开关SW的同时倾倒回转操作杆等规定的操作,便能够使端接附件移动至位于目标排放位置P的正上方的位置,进而能够将通过附属装置AT提升到空中的物体朝向地面排放。因此,挖土机100能够进一步减轻与排放动作相关的操作者的负担。
另外,目标排放位置P也可以是由通过过去的排放动作排放到地面上的物体形成的堆的顶点的位置。在图5所示的例子中,目标排放位置P为由通过初次排放动作朝向地面排放的沙土形成的沙土堆的顶点的位置。但是,目标排放位置P也可以是由通过过去的排放动作排放到地面上的物体形成的堆的俯视范围的中心点。
并且,本发明的实施方式所涉及的机器学习装置也可以构成为利用包括与通过卸土动作形成的沙土堆的形状相关的信息和优选排放位置的组合的数据集来学习目标排放位置。
此时,对控制器30中的非易失性存储装置输入(存储)通过这种机器学习装置制作出的学习完毕模型,控制器30也可以构成为根据学习完毕模型,并根据与当前的地面的形状相关的信息的输入来输出目标排放位置。
根据该结构,控制器30能够导出适合于当前的地面的形状的目标排放位置。
以上,对本发明的优选实施方式进行了详细说明。然而,本发明并不限于上述实施方式。上述实施方式在不脱离本发明的范围内,能够应用各种变形或置换等。并且,分开说明的特征只要在技术上不产生矛盾,则能够进行组合。
Claims (8)
1.一种挖土机的控制装置,所述挖土机具备:下部行走体;可回转地搭载于所述下部行走体的上部回转体;安装于所述上部回转体且包括动臂、斗杆及端接附件的附属装置;及识别地面的形状的空间识别装置,所述挖土机的控制装置中,
根据所述空间识别装置识别出的地面的形状来确定目标排放位置,并且控制所述上部回转体的回转动作,以使所述上部回转体朝向所述目标排放位置的方向。
2.一种挖土机,其具备:
下部行走体;
上部回转体,可回转地搭载于所述下部行走体;
附属装置,安装于所述上部回转体且包括动臂、斗杆及端接附件;
空间识别装置,识别地面的形状;及
控制装置,根据所述空间识别装置识别出的地面的形状来确定目标排放位置,并且控制所述上部回转体的回转动作,以使所述上部回转体朝向所述目标排放位置的方向。
3.根据权利要求2所述的挖土机,其中,
当所述上部回转体已朝向所述目标排放位置的方向时,所述控制装置使所述上部回转体的回转停止。
4.根据权利要求2所述的挖土机,其中,
所述控制装置根据回转操作杆的操作,使所述上部回转体回转并且使所述附属装置进行动作,由此使所述端接附件移动至位于所述目标排放位置的正上方的位置。
5.根据权利要求4所述的挖土机,其中,
所述控制装置在使所述端接附件移动至位于所述目标排放位置的正上方的位置之后,使所述端接附件自动进行动作,并将通过所述附属装置提升到空中的物体朝向地面排放。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的挖土机,其中,
所述目标排放位置为由通过过去的排放动作而排放到地面上的物体形成的堆的顶点的位置。
7.一种机器学习装置,其特征在于,
利用包括与通过卸土动作而形成的沙土堆的形状相关的信息和优选排放位置的组合的数据集来学习目标排放位置。
8.一种挖土机的控制装置,其中,
通过权利要求7所述的所述机器学习装置制作出的学习完毕模型被输入,根据所述学习完毕模型,并且根据与当前的所述地面的形状相关的信息的输入来输出所述目标排放位置。
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