DE112012003346T5

DE112012003346T5 - Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE112012003346T5
Application number: DE112012003346.9T
Authority: DE
Inventors: Akinori Ishii; Mariko Mizuochi; Jinichi Yamaguchi
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2011-06-10
Filing date: 2012-06-06
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2032-06-07
Also published as: US20140121840A1; CN103597147B; WO2012169531A1; JP6023053B2; CN103597147A; US9348327B2; JPWO2012169531A1; KR20140058433A; DE112012003346B4; KR101934017B1

Abstract

Schaffung einer Arbeitsmaschine mit hoher Stabilität, bei der ein dynamisches Gleichgewicht leicht bewertet werden kann, während der Einfluss eines plötzlichen Stopps eines Fahruntersatzes, eines Aufbaus und eines Arbeitsvorderteils berücksichtigt wird. Eine Berechnungseinheit (60a) für die Stabilisierungssteuerung und eine Sollwerterzeugungseinheit (60i) sind in einer Steuerungsvorrichtung (60) der Arbeitsmaschine vorgesehen. Die Berechnungseinheit (60a) für die Stabilisierungssteuerung verwendet ein Modell für einen plötzlichen Stopp und Positionsinformationen jedes beweglichen Abschnitts des Fahruntersatzes und einer Maschinenkarosserie mit dem Arbeitsvorderteil (6), um eine Änderung der Stabilität bis zum Erreichen eines vollständigen Stopps vorherzusagen, wenn ein Steuerhebel (50) in einem Betätigungszustand unverzüglich in eine Stoppbefehlsposition zurückgebracht wird, und berechnet eine Bewegungsgrenze, die erforderlich ist, um zu verhindern, dass es zu irgendeinem Zeitpunkt bis zum Erreichen des Stopps zu einer Destabilisierung kommt. Die Sollwerterzeugungseinheit (60i) korrigiert die Befehlsinformationen für einen Antriebsaktuator auf der Basis des Berechnungsergebnisses der Berechnungseinheit (60a) für die Stabilisierungssteuerung.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Arbeitsmaschine, die für Gebäudeabbrucharbeiten, Abfallentsorgung, Altmaterialhandhabung, Straßenbau, Bauarbeiten, Hoch- und Tiefbau usw. verwendet wird.
STAND DER TECHNIK
Als Arbeitsmaschine, die für Gebäudeabbrucharbeiten, Abfallentsorgung, Altmaterialhandhabung, Straßenbau, Bauarbeiten, Hoch- und Tiefbau usw. verwendet wird, war eine Arbeitsmaschine bekannt, bei der ein Aufbau schwenkbar an einem oberen Abschnitt eines Fahruntersatzes befestigt ist, der durch ein Leistungssystem fährt, während ein mehrgelenkiges Arbeitsvorderteil an dem Aufbau schwenkbar in einer Auf/Ab-Richtung befestigt ist und vordere Elemente, die das Arbeitsvorderteil bilden, jeweils durch Aktuatoren angetrieben werden. Als Beispiel einer solchen Arbeitsmaschine gab es eine Abbrucharbeitsmaschine, die auf einem hydraulischen Bagger basiert. Die Abbrucharbeitsmachine umfasst einen Baum, von dem ein Ende mit einem Aufbau verbunden ist, einen Arm, von dem ein Ende mit einem distalen Ende des Baums schwenkbar verbunden ist, und ein Arbeitswerkzeug, wie z. B. einen Greifer, eine Schaufel, einen Brecher oder eine Zerkleinerungsmaschine, das an einem distalen Ende des Arms befestigt ist, so dass die Abbrucharbeitsmaschine eine gewünschte Arbeit durchführen kann.
Diese Art von Arbeitsmaschine führt eine Arbeit durch, während sie ihre Lage verschiedenartig in einem Zustand ändert, in dem der Baum, der Arm und das Arbeitswerkzeug, das das Arbeitsvorderteil bildet, von dem Aufbau vorstehen. Aus diesem Grund kann die Arbeitsmaschine ihr Gleichgewicht verlieren, wenn eine übermäßige Arbeitslast auf die Arbeitsmaschine aufgebracht wird oder wenn die Arbeitsmaschine einen unzweckmäßigen Vorgang durchführt, wie z. B. eine schnelle Bewegung in einem Zustand, in dem eine Überlast auf die Arbeitsmaschine aufgebracht wird und das Vorderteil ausgestreckt wird. Folglich wurden bisher verschiedene Umkippverhinderungstechniken für diese Art von Arbeitsmaschine vorgeschlagen.
Die Patentliteratur 1 offenbart beispielsweise eine Technik wie folgt. Das heißt, Winkelsensoren sind in einem Baum bzw. einem Arm einer Arbeitsmaschine vorgesehen. Detektionssignale der jeweiligen Winkelsensoren werden in eine Steuerungsvorrichtung eingegeben. Die Steuerungsvorrichtung berechnet die Schwerpunktposition der Arbeitsmaschine als Ganzes und die Tragffähigkeit von stabilen Stützpunkten eines Fahruntersatzes in der Bodenfläche auf der Basis der Detektionssignale. Der Wert der Tragffähigkeit in den stabilen Stützpunkten auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung wird auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt, während eine Warnung ausgegeben wird, wenn die Tragfähigkeit eines hinteren stabilen Stützpunkts nicht höher ist als ein Grenzwert zum Sicherstellen einer sicheren Arbeit.
Außerdem offenbart die Patentliteratur 2 eine andere Technik wie folgt. Das heißt, Sensoren zum Detektieren der Lage, der Bewegung und der Arbeitslast einer Maschinenkarosserie sind vorgesehen. Ein Modell, das das gegenwärtige und zukünftige mechanische Verhalten hinsichtlich der Lage der Arbeitsmaschinenkarosserie ausdrückt, wird auf der Basis von Detektionswerten der jeweiligen Sensoren und mit Bezug auf eine Datenbank konstruiert. Eine Feststellung wird hinsichtlich dessen durchgeführt, ob die Maschinenkarosserie umkippt oder nicht. Wenn ein Umkippen vorhergesagt wird, wird eine Arbeitsbewegung in Ausführung gestoppt. Ferner wird eine Bewegung zum Vermeiden des Umkippens begonnen, um das Umkippen zu verhindern. Wenn das Umkippen vorhergesagt wird, wird ein Bediener über das Umkippen benachrichtigt.
Ferner offenbart die Patentliteratur 3 eine weitere Technik wie folgt. Das heißt, Winkelsensoren zum Detektieren eines Baumwinkels, eines Armwinkels, eines Schaufelwinkels eines Arbeitsvorderteils und eines Schwenkwinkels eines Aufbaus und ein Neigungswinkelsensor zum Detektieren einer Neigung einer Fahrzeugkaroserie in einer Vorwärts/Rückwärts-Richtung sind vorgesehen. Ein statisches Kippmoment einer Arbeitsmaschine wird aus Detektionswerten der Winkelsensoren und des Neigungswinkelsensors und der Abmessungen eines vorbestimmten Abschnitts der Fahrzeugkarosserie berechnet. Außerdem wird ein dynamisches Kippmoment, das aufgrund einer Zentrifugalkraft einer Drehung des Aufbaus erzeugt wird, aus einer Drehwinkelgeschwindigkeit berechnet. Ferner wird ein dynamisches Kippmoment, das bei einem plötzlichen Stopp des Aufbaus erzeugt wird, aus einer maximalen Winkelbeschleunigung der Drehung berechnet. Ein Wert, bei dem eines oder das größere dieser zwei dynamischen Kippmomente zum statischen Kippmoment addiert wird, wird als Umkippbestimmungsbedingung verwendet. Die Drehwinkelgeschwindigkeit wird gesteuert, wenn die Bestimmungsbedingung hergestellt ist.
ENTGEGENHALTUNGSLISTE
PATENTLITERATUR

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nr. 2871105
Patentliteratur 2: JP-A-5-319785
Patentliteratur 3: JP-A-7-180192

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
Die Arbeitsmaschine wie z. B. die vorstehend erwähnte Abbrucharbeitsmaschine treibt den massiven Fahruntersatz, den massiven Aufbau und das massive Arbeitsvorderteil an, um eine Arbeit durchzuführen. Wenn ein Bediener eine Betätigung zum Stoppen des Antriebs des Fahruntersatzes, des Aufbaus oder des Arbeitsvorderteils bei der Ausführung aus irgendeinem Grund durchführt, wirkt daher eine große Trägheit auf die Arbeitsmaschine, was einen großen Einfluss auf die Stabilität ergibt. Insbesondere wenn der Bediener eine Betätigung zum Stoppen des Antriebs des Fahruntersatzes, des Aufbaus oder des Arbeitsvorderteils bei der Ausführung hastig durchführen, wenn eine Warnung für eine Benachrichtigung über die Möglichkeit des Umkippens von einer Warnvorrichtung, die an der Arbeitsmaschine angebracht ist, ausgegeben wird, ist zu befürchten, dass eine große Trägheit in Umkipprichtung wirken kann, was die Möglichkeit des Umkippens erhöht.
Die in der Patentliteratur 1 offenbarte Technik weist jedoch die Konfiguration auf, bei der nur ein statisches Gleichgewicht bewertet wird. Folglich besteht ein Problem, dass die Stabilität nicht genau unter einer Umgebung, in der die Trägheit wirkt, bewertet werden kann. Außerdem berücksichtigt die in der Patentliteratur 2 offenbarte Technik nicht den Einfluss eines plötzlichen Stopps. Folglich kann ein Umkippen, das durch den plötzlichen Stopp verursacht wird, nicht verhindert werden. Außerdem weist die in der Patentliteratur 2 offenbarte Technik die Konfiguration auf, bei der ein Modell, das das gegenwärtige und zukünftige mechanische Verhalten ausdrückt, hinsichtlich der Lage der Arbeitsmaschinenkarosserie und mit Bezug auf die Datenbank konstruiert wird, um festzustellen, ob die Maschinenkarosserie umkippt oder nicht. Aus diesem Grund besteht ein Problem, dass eine praktische Echtzeitverarbeitung aufgrund der komplizierten Berechnungsverarbeitung schwierig ist. Ferner kann die in der Patentliteratur 3 offenbarte Technik mit der Gelegenheit eines plötzlichen Stopps des Aufbaus zurechtkommen. Die in der Patentliteratur 3 offenbarte Technik berücksichtigt jedoch nicht den Einfluss der Trägheit, die durch eine Bewegung irgendeines anderen Elements als des Aufbaus verursacht wird, und den Einfluss eines plötzlichen Stopps einer Bewegung des Vorderteils. Folglich besteht ein Problem, dass eine Bewegung, mit der zurechtgekommen werden kann, auf eine Schwenkbewegung begrenzt ist. Aufgrund der Konfiguration, bei der das größere des Moments, das aus der maximalen Winkelbeschleunigung der Drehung berechnet wird, und des Moments, das aus der Drehwinkelgeschwindigkeit berechnet wird, ausgewählt wird, ist es außerdem wahrscheinlich, dass die Möglichkeit eines Umkippens unter einigen Bedingungen überschätzt werden kann. Folglich kann sich die Arbeitseffizienz aufgrund einer übermäßigen Grenze für eine Bewegung verschlechtern.
Die Erfindung wurde durchgeführt, um solche Probleme zu lösen, die dem Stand der Technik innewohnen. Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Arbeitsmaschine mit hoher Stabilität zu schaffen, bei der ein dynamisches Gleichgewicht leicht bewertet werden kann, während der Einfluss eines plötzlichen Stopps eines Fahruntersatzes, eines Aufbaus und eines Arbeitsvorderteils berücksichtigt wird.
LÖSUNG FÜR DAS PROBLEM
Um die vorangehenden Probleme zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung eine Arbeitsmaschine mit einem Fahruntersatz, einer Arbeitsmaschinenkarosserie, die auf dem Fahruntersatz befestigt ist, einem Arbeitsvorderteil, das an der Arbeitsmaschinenkaroserie schwenkbar in einer Auf/Ab-Richtung befestigt ist, und einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Antriebs von jedem dieser Abschnitte, wobei: die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung, die eine Änderung der Stabilität, bis jeder bewegliche Abschnitt im Fahruntersatz, in der Arbeitsmaschinenkarosserie und im Arbeitsvorderteil stoppt, gemäß einer Änderung einer Betätigungsgeschwindigkeit eines Steuerhebels zum Betätigen des Antriebs des beweglichen Abschnitts vorhersagt, wenn der Steuerhebel in einem Betätigungszustand in eine Stoppbefehlsposition zurückgebracht wird, und die eine Bewegungsgrenze berechnet, die erforderlich ist, um die Arbeitsmaschine stabil zu halten, bis der bewegliche Abschnitt stoppt; und eine Sollwerterzeugungseinheit, die Befehlsinformationen für einen Aktuator, der den beweglichen Abschnitt antreibt, auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung der Berechnungseinheit für die Stabilisierungsteuerung korrigiert, so dass die Stabilität der Maschine verbessert werden kann, selbst wenn der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die Stoppposition zurückgebracht wird.
Gemäß dieser Konfiguration sagt in dem Fall, in dem der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die neutrale Position zurückgebracht wird, die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung eine Änderung der Stabilität vorher, bis jeder bewegliche Abschnitt in der Arbeitsmaschine vollständig stoppt, und berechnet eine Bewegungsgrenze, die erforderlich ist, um die Arbeitsmaschine zu jedem Zeitpunkt stabil zu halten, bis jeder bewegliche Abschnitt in der Arbeitsmaschine vollständig stoppt, und die Sollwerterzeugungseinheit korrigiert Befehlsinformationen für den Aktuator auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung. Folglich kann die Stabilität der Arbeitsmaschine in einer Umgebung, in der eine Trägheit auf die Arbeitsmaschine wirkt, genau bewertet werden, so dass das statische und dynamische Gleichgewicht in der Arbeitsmaschine stabil aufrechterhalten werden kann. Außerdem wird das Antreiben des Aktuators in Anbetracht des Einflusses in dem Fall gesteuert, in dem der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die neutrale Position zurückgebracht wird, das heißt in dem Fall, in dem jeder bewegliche Abschnitt in der Arbeitsmaschine plötzlich gestoppt wird. Folglich kann verhindert werden, dass die Arbeitsmaschine aufgrund des plötzlichen Stopps des Fahruntergestells oder eines vorderen Elements sowie aufgrund des plötzlichen Stopps des Aufbaus umkippt. In diesem Fall können ferner die Vorhersage der Änderung der Stabilität und die Berechnung der Bewegungsgrenze durch eine einfache Rechenoperation durchgeführt werden. Folglich kann die Verarbeitung zum Stabilisieren der Arbeitsmaschine in Echtzeit durchgeführt werden.
Gemäß der Erfindung wird außerdem eine Arbeitsmaschine in der vorstehend erwähnten Konfiguration geschaffen, wobei: die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung als Bewegungsgrenze einen Sollwert für einen langsamen Stopp zum Begrenzen der Verlangsamung des beweglichen Abschnitts, um den beweglichen Abschnitt langsam zu stoppen, und/oder eine obere Grenze für die Bewegungsgeschwindigkeit zum Begrenzen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Aktuators berechnet.
Im Allgemeinen wird jeder bewegliche Abschnitt in der Arbeitsmaschine gemäß dem Inhalt der Betätigung am Betätigungshebel angetrieben. Wenn der Betätigungshebel im Betätigungszustand unverzüglich in die neutrale Position zurückgebracht wird, stoppt folglich der bewegliche Abschnitt, der gemäß der Betätigung am Steuerhebel angetrieben wird, plötzlich und eine Trägheit tritt zu diesem Zeitpunkt gemäß der Verlangsamung auf. Selbst wenn der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die neutrale Position zurückgebracht wird, kann folglich die Trägheit, die auf den beweglichen Abschnitt wirkt, abgeschwächt werden, so dass die Arbeitsmaschine stabil gehalten werden kann, wenn die Verlangsamung des beweglichen Abschnitts begrenzt wird oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Aktuators im Voraus begrenzt wird.
Gemäß der Erfindung wird außerdem eine Arbeitsmaschine in der vorstehend erwähnten Konfiguration geschaffen, wobei: die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung die Bewegungsgrenze unter Verwendung von ZMP-Koordinaten, die aus Positionsinformationen, Beschleunigungsinformationen und Informationen der externen Kraft hinsichtlich jedes beweglichen Abschnitts in dem Fahruntersatz, der Arbeitsmaschinenkarosserie und dem Arbeitsvorderteil berechnet werden, und/oder einer mechanischen Energie, die aus Positionsinformationen und Geschwindigkeitsinformationen hinsichtlich jedes beweglichen Abschnitts der Arbeitsmaschine berechnet werden, berechnet.
Die ZMP-Koordinaten (Nullmomentpunktkoordinaten) sind Koordinaten eines Angriffspunkts, in dem eine senkrechte Komponente einer Bodenreaktionskraft, die auf den Abschnitt aufgebracht wird und über diesen ganzen verteilt wird, wo eine Struktur auf der Bodenfläche verankert ist, als Komponente, die auf einen bestimmten Punkt aufgebracht wird, betrachtet wird. Außerdem basiert eine ZMP-Stabilitätsbestimmungskriterium auf dem D'Alembertschen Prinzip, bei dem die ZMP-Koordinaten als Bewertungsindex zum Bestimmen der Stabilität der Struktur verwendet werden. Wenn die ZMP-Koordinaten innerhalb eines Stützpolygons existieren, das durch Umgeben des verankerten Abschnitts der Struktur gezeichnet wird, so dass es nicht konkav ist (konvexe Hülle), wird bestimmt, dass die Struktur auf der Bodenfläche stabil verankert ist. Wenn die ZMP-Koordinaten auf einer Seite des Stützpolygons existieren, wird festgestellt, dass der verankerte Abschnitt der Struktur sich teilweise auf der Grenze befindet, wo der verankerte Abschnitt gleich von der Bodenfläche abhebt. Gemäß der ZMP-Stabilisierungsbestimmungsregel kann die Stabilität der Struktur in einer quantitativen Weise bewertet werden, während die Existenz der Möglichkeit des Umkippens genau bestimmt werden kann. Hinsichtlich der mechanischen Energie wird andererseits die Struktur als umgekehrtes Pendel mit einer Stütze am Stützpolygon betrachtet, wenn ein Teil der Struktur abhebt. Wenn der Schwerpunkt in der Struktur auf einer vertikalen Linie vom Drehzentrum (ZMP) davon ankommt, kippt die Struktur aufgrund ihrer eigenen Schwerkraftwirkung um. Unter Verwendung dieser Tatsache wird berechnet, ob die Summe der potentiellen Energie und der kinetischen Energie der Struktur die potentielle Energie im höchsten Punkt übersteigt oder nicht, so dass festgestellt werden kann, ob die Struktur, deren verankerter Abschnitt teilweise von der Bodenfläche abhebt, umkippt oder nicht. In dieser Weise ist es unter Verwendung dieser Verfahren möglich, die Stabilität und die Möglichkeit des Umkippens der Arbeitsmaschine genau zu bestimmen.
Gemäß der Erfindung wird außerdem eine Arbeitsmaschine in der vorstehend erwähnten Konfiguration geschaffen, wobei: die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung eine Grenze der Verlangsamung des beweglichen Abschnitts im Voraus speichert und die Befehlsinformationen für den Aktuator korrigiert, um die Grenze der Verlangsamung zu erfüllen.
Gemäß dieser Konfiguration speichert die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung die Grenze der Verlangsamung des beweglichen Abschnitts im Voraus. Folglich können die Befehlsinformationen für den Aktuator leicht auf der Basis der gespeicherten Grenze der Verlangsamung des beweglichen Abschnitts korrigiert werden, so dass die Verarbeitung zum Stabilisieren der Arbeitsmaschine in Echtzeit durchgeführt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird außerdem eine Arbeitsmaschine in der vorstehend erwähnten Konfiguration geschaffen, wobei: die Steuerungsvorrichtung eine Vorhersageeinheit für das Verhalten zum Vorhersagen des Verhaltens der Arbeitsmaschine in dem Fall umfasst, in dem der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in eine neutrale Position zurückgebracht wird; und die Vorhersageeinheit für das Verhalten als Modell eine kubische Funktion verwendet, deren Extremwerte einem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt, der durch einen Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, und die Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt ausgedrückt wird, und einem Spitzenankunftspunkt, der durch einen Zeitpunkt, zu dem ein Ausmaß einer Änderung der Geschwindigkeit seit dem Lösen des Steuerhebels am höchsten ist, und die Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt ausgedrückt wird, entsprechen, und eine Überschwingrate verwendet, die auf der Basis der Rate zwischen der Geschwindigkeit am Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und der Geschwindigkeit am Spitzenankunftspunkt, die im Voraus für jede Bewegung des Fahruntersatzes, der Arbeitsmaschinenkarosserie und des Arbeitsvorderteils identifiziert werden, einer Zeitdauer zwischen dem Lösen des Steuerhebels und dem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und einer Zeitdauer zwischen dem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und dem Spitzenankunftspunkt berechnet wird.
Um das Verhalten des beweglichen Abschnitts vorherzusagen, der durch den Steuerhebel betätigt wird und plötzlich gestoppt wird, wenn der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die Stoppbefehlsposition zurückgebracht wird, ist es erforderlich, die Positions-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungsortslinien des beweglichen Abschnitts zu berechnen, bis der bewegliche Abschnitt vollständig stoppt. In diesem Fall können, wenn die Ortslinie der Geschwindigkeit beim plötzlichen Stopp durch ein einfaches Modell einer kubischen Funktion modelliert wird, die Ortslinien der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung beim plötzlichen Stopp leicht berechnet werden. Folglich kann das Verhalten beim plötzlichen Stopp in Echtzeit vorhergesagt werden.
VORTEILHAFTE EFFEKTE DER ERFINDUNG
Gemäß der Erfindung sagt in dem Fall, in dem der Steuerhebel der Arbeitsmaschine im Betätigungszustand unverzüglich in die Stoppbefehlsposition zurückgebracht wird, die in der Arbeitsmaschine vorgesehene Steuerungsvorrichtung eine Änderung der Stabilität vorher, bis jeder betätigte bewegliche Abschnitt in der Arbeitsmaschine vollständig stoppt, und berechnet eine Bewegungsgrenze, die erforderlich ist, um die Arbeitsmaschine zu jedem Zeitpunkt stabil zu halten, bis der bewegliche Abschnitt in der Arbeitsmaschine vollständig stoppt, und Befehlsinformationen für den Aktuator, der den beweglichen Abschnitt antreibt, werden auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung korrigiert. Die Stabilität der Arbeitsmaschine in einer Umgebung, in der eine Trägheit auf die Arbeitsmaschine wirkt, kann folglich genau bewertet werden, während verhindert werden kann, dass die Arbeitsmaschine aufgrund des plötzlichen Stopps des Aufbaus, des Fahruntersatzes oder des vorderen Elements umkippt. Außerdem können die Vorhersage der Änderung der Stabilität und die Berechnung der Bewegungsgrenze durch eine einfache Rechenoperation durchgeführt werden. Folglich kann die Verarbeitung zum Stabilisieren der Arbeitsmaschine in Echtzeit durchgeführt werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[1] Eine Seitenansicht einer Arbeitsmaschine, auf die die vorliegende Erfindung angewendet wird.
[2] Eine Ansicht, die ein Arbeitsmaschinenmodell zur Verwendung bei der Stabilisierungssteuerungsberechnung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
[3] Eine Seitenansicht, die die Anordnung von Sensoren in der Arbeitsmaschine zeigt, auf die die Erfindung angewendet wird.
[4] Ein Funktionsblockdiagramm einer Steuerungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform.
[5] Graphen, die ein Beispiel eines Verfahrens zum langsamen Stopp gemäß der Ausführungsform zeigen.
[6] Ein Graph, der ein Beispiel eines Modells für einen plötzlichen Stopp für die Verwendung in einer Vorhersageeinheit für das Verhalten bei einem plötzlichen Stopp gemäß der Ausführungsform zeigt.
[7] Ein Ablaufplan, der die Prozedur eines Stabilitätsbewertungsverfahrens, das durch eine Stabilitätsbestimmungseinheit durchgeführt wird, gemäß der Ausführungsform zeigt.
[8] Eine erläuternde Ansicht des Stabilitätsbewertungsverfahrens, das in einer ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit durchgeführt wird, gemäß der Ausführungsform.
[9] Ein Ablaufplan, der die Prozedur eines wiederholten Berechnungsverfahrens, das in einer Entscheidungseinheit für die Bewegungsgrenze durchgeführt wird, gemäß der Ausführungsform zeigt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
Eine Ausführungsform einer Arbeitsmaschine gemäß der Erfindung wird nachstehend gemäß jedem Punkt mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
<Vorgesehene Vorrichtung>
Wie in 1 gezeigt, ist eine Arbeitsmaschine 1 gemäß der Ausführungsform mit einem Fahruntersatz 2, einem Aufbau 3, der an einem oberen Abschnitt des Fahruntersatzes 2 schwenkbar befestigt ist, und einem Arbeitsvorderteil 6 mit einem mehrgelenkigen Strebenmechanismus, dessen eines Ende mit dem Aufbau 3 verbunden ist, versehen. Der Aufbau 3 wird zum Schwenken um eine Mittelachse 3c durch einen Drehmotor 7 angetrieben. Eine Bedienerkabine 4 und ein Gegengewicht 8 sind an dem Aufbau 3 angeordnet. Ein Motor 5, der ein Leistungssystem bildet, und eine Betätigungssteuerungsvorrichtung zum Steuern des Starts/Stopps und der Gesamtbewegung der Arbeitsmaschine 1 sind in einem erforderlichen Abschnitt am Aufbau 3 vorgesehen. Im Übrigen bezeichnet das Bezugszeichen 30 in den Zeichnungen eine Bodenfläche.
Das Arbeitsvorderteil 6 weist einen Baum 10, dessen eines Ende mit dem Aufbau 3 verbunden ist, einen Arm 12, dessen eines Ende mit dem anderen Ende des Baums 10 verbunden ist, und eine Schaufel 23, deren eines Ende mit dem anderen Ende des Arms 12 verbunden ist, auf. Diese Elemente sind dazu konfiguriert, einzeln in einer Auf/Ab-Richtung zu schwenken. Ein Baumzylinder 11 ist ein Antriebsaktuator, der den Baum 10 um eine Drehachse 40 dreht. Der Baumzylinder 11 ist mit dem Aufbau 3 und dem Baum 10 verbunden. Ein Armzylinder 13 ist ein Antriebsaktuator, der den Arm 12 um eine Drehachse 41 dreht. Der Armzylinder 13 ist mit dem Baum 10 und dem Arm 12 verbunden. Ein Arbeitswerkzeugzylinder 15 ist ein Antriebsaktuator, der die Schaufel 23 um eine Drehachse 42 dreht. Der Arbeitswerkzeugzylinder 15 ist mit der Schaufel 23 durch eine Strebe 16 verbunden und mit dem Arm 12 durch eine Strebe 17 verbunden. Die Schaufel 23 kann wünschenswerterweise gegen irgendein anderes nicht gezeigtes Arbeitswerkzeug wie z. B. einen Greifer, einen Fräser oder einen Brecher ausgetauscht werden.
Ein Steuerhebel 50, durch den ein Bediener einen Bewegungsbefehl in jeden der Antriebsaktuatoren eingibt, und eine Eingabeeinheit 55 für Benutzereinstellungen, durch die der Bediener verschiedene Arten von Einstellungen durchführt, sind innerhalb der Bedienerkabine 4 vorgesehen.
<Festlegung von Koordinatensystemen>
2 zeigt ein Arbeitsmaschinenmodell (Seitenansicht) für die ZMP-Berechnung und ein Weltkoordinatensystem (O-X'Y'Z') und ein Maschinenreferenz-Koordinatensystem (O-XYZ) des Modells. Sowohl das Weltkoordinatensystem (O-X'Y'Z') als auch das Maschinenreferenz-Koordinatensystem (O-XYZ) sind orthogonale Koordinatensysteme. Im Weltkoordinatensystem (O-X'Y'Z') ist eine umgekehrte Richtung zur Schwerkraft als Z-Achse in Bezug auf die Schwerkraftrichtung festgelegt, wie in 2 gezeigt. Andererseits ist das Maschinenreferenz-Koordinatensystem (O-XYZ) mit Bezug auf den Fahruntersatz 2 festgelegt. Wie in 2 gezeigt, ist der Ursprung auf einer Drehmittenlinie 3c des Aufbaus 3 angeordnet. Ein Punkt O in Kontakt mit der Bodenfläche 30 ist als Ursprung festgelegt. Eine X-Achse ist als vordere/hintere Richtung des Fahruntersatzes 2 festgelegt, eine Y-Achse ist als linke/rechte Richtung davon festgelegt und eine Z-Achse ist als Richtung der Drehmittenlinie 3c festgelegt. Die Beziehung zwischen dem Weltkoordinatensystem und dem Maschinenreferenz-Koordinatensystem wird durch einen Lagesensor 3b, der am Aufbau 3 befestigt ist, detektiert. Der Lagesensor 3b wird im folgenden Absatz genauer beschrieben.
<Zustandsgrad-Detektionseinheit>
<Modell>
Außerdem wird in der Ausführungsform die Montageleichtigkeit berücksichtigt, so dass die Arbeitsmaschine 1 als Modell mit konzentrierten Massen betrachtet wird, in dem Massen in den Schwerpunkten der jeweiligen Bestandteilselemente bei der Stabilisierungssteuerungsberechnung konzentriert sind. Das heißt, wie in 2 gezeigt, sind Massenpunkte 2P, 3P, 10P, 12P und 23P des Fahruntersatzes 2, des Aufbaus 3, des Baums 10, des Arms 12 und der Schaufel 23 in Positionen der Schwerpunkte der jeweiligen Bestandteilselemente festgelegt und die Massen der Massenpunkte sind als m2, m3, m10, m12 und m23 festgelegt. Positionsvektoren der jeweiligen Massenpunkte sind als r2, r3, r10, r12 und r23 festgelegt. Geschwindigkeitsvektoren der jeweiligen Massenpunkte sind als r'2, r'3, r'10, r'12 und r'23 festgelegt. Beschleunigungsvektoren der jeweiligen Massenpunkte sind als r''2, r''3, r''10, r''12 und r''23 festgelegt. Im Übrigen ist das Verfahren zum Festlegen der Massenpunkte nicht darauf begrenzt. Irgendein Abschnitt (der Motor 5, das Gegengewicht 8 usw., die in 1 gezeigt sind), in dem Massen konzentriert sind, kann beispielsweise hinzugefügt werden.
<Zustandsgrad-Detektionseinheit>
Eine Zustandsgrad-Detektionseinheit (Sensor), die an jedem Abschnitt der Arbeitsmaschine 1 befestigt ist, wird mit Bezug auf 3 beschrieben.
<Lagesensor>
Der Lagesensor 3b zum Detektieren der Neigung des Maschinenreferenz-Koordinatensystems in Bezug auf das Weltkoordinatensystem, in dem die umgekehrte Richtung zur Schwerkraft, wie später beschrieben wird, als Z-Achse festgelegt ist, ist im Aufbau 3 vorgesehen. Der Lagesensor 3b ist beispielsweise ein Neigungswinkelsensor, der den Neigungswinkel des Aufbaus 3 detektiert, um dadurch die Neigung des Maschinenreferenz-Koordinatensystems in Bezug auf das Weltkoordinatensystem zu detektieren.
<Winkelsensor>
Ein Drehwinkelsensor 3s zum Detektieren des Drehwinkels zwischen dem Fahruntersatz 2 und dem Aufbau 3 ist auf der Drehmittenlinie 3c des Aufbaus 3 vorgesehen. Außerdem ist ein Baumwinkelsensor (Winkelsensor) 40a zum Messen des Drehwinkels des Baums 10 in der Drehachse 40 zwischen dem Aufbau 3 und dem Baum 10 vorgesehen. Ein Armwinkelsensor (Winkelsensor) 41a zum Messen des Drehwinkels des Arms 12 ist in der Drehachse 41 zwischen dem Baum 10 und dem Arm 12 vorgesehen. Ein Schaufelwinkelsensor 42a zum Messen des Drehwinkels der Schaufel 23 ist in der Drehachse 42 zwischen dem Arm 12 und der Schaufel 23 vorgesehen.
<Bolzenkraftsensor>
Bolzenkraftsensoren 43a und 44a sind jeweils in einem Bolzen 43, der den Arm 12 und die Schaufel 23 verbindet, und einem Bolzen 44, der die Strebe 16 und die Schaufel 23 verbindet, vorgesehen. Jeder der Bolzenkraftsensoren 43a und 44a misst beispielsweise eine Dehnung, die in einem Dehnungsmesser auftritt, der in das zylindrische Innere des Bolzenkraftsensors 43a, 44a eingesetzt ist, um den Betrag und die Richtung einer Kraft (externen Kraft) zu detektieren, die auf den Bolzen 43, 44 aufgebracht wird. Während der Arbeit ändert sich die Masse des Schaufelabschnitts aufgrund der Arbeit wie z. B. Graben, die unter Verwendung der Schaufel 23 durchgeführt wird. Die Schaufel 23 ist mit dem Arbeitsvorderteil 6 durch die Bolzen 43 und 44 verbunden. Folglich werden Vektoren F43 und F44 der externen Kraft, die auf die Bolzen 43 und 44 aufgebracht wird, berechnet, so dass die Änderung der Masse der Schaufel 23 berechnet werden kann. Im Übrigen werden die Positionsvektoren der Bolzen 43 und 44 als s43 bzw. s44 festgelegt.
<Sensor für Hebelbetätigungsgrad>
Ein Sensor 51s für den Drehhebelbetätigungsgrad, der einen Eingangsbefehlsgrad für den Drehmotor 7 detektiert, ein Sensor 51b für den Baumhebelbetätigungsgrad, der einen Eingangsbefehlsgrad für den Baumzylinder 11 detektiert, ein Sensor 51a für den Armhebelbetätigungsgrad, der einen Eingangsbefehlsgrad für den Armzylinder detektiert, und ein Sensor 51o für den Schaufelhebelbetätigungsgrad, der einen Eingangsbefehlsgrad für den Arbeitswerkzeugzylinder 15 detektiert, sind im Steuerhebel 50 vorgesehen.
<Steuerungsvorrichtung>
4 ist ein Funktionsblockdiagramm einer Steuerungsvorrichtung, die in der Arbeitsmaschine 1 vorgesehen ist. Die Steuerungsvorrichtung 60 ist mit einer Eingabeeinheit 60x, in die ein Signal von jedem Sensor, der an jeder Einheit der Arbeitsmaschine 1 befestigt ist, eingegeben wird, einer Berechnungseinheit 60z, die das in die Eingabeeinheit 60x eingegebene Signal empfängt und eine vorbestimmte Berechnung durchführt, und einer Ausgabeeinheit 60y, die ein Ausgangssignal aus der Berechnungseinheit 60z empfängt und einen Bewegungsbefehl an jeden Antriebsaktuator der Arbeitsmaschine 1 ausgibt, versehen.
Die Berechnungseinheit 60z ist durch Speichereinheiten mit einer CPU (Zentraleinheit), einem ROM (Festwertspeicher), einem RAM (Direktzugriffsspeicher) und einem Flash-Speicher usw., die nicht gezeigt sind, einem Mikrocomputer und einer nicht gezeigten Peripherieschaltung, die mit diesen Speichereinheiten usw. versehen ist, gebildet. Die Berechnungseinheit 60z arbeitet beispielsweise gemäß einem im ROM gespeicherten Programm.
<Stabilitätsbewertungsindizes>
Zuerst wird ein Stabilitätsbestimmungssystem in der Ausführungsform vor der Beschreibung von Details der Berechnungseinheits 60z beschrieben. In der Ausführungsform werden zwei Bewertungsindizes, d. h. ZMP (Nullmomentpunkt) und mechanische Energie, zum Bestimmen der Stabilität der Arbeitsmaschine 1 verwendet. Die jeweiligen Bewertungsindizes werden nachstehend beschrieben.
<ZMP>
Ein ZMP-Stabilitätsbestimmungskriterium basiert auf dem D'Alembertschen Prinzip. Im Übrigen sind das ZMP-Konzept und das ZMP-Stabilitätsbestimmungskriterium in ”LEGGED LOCOMOTION ROBOTS”, geschrieben von Miomir Vukobratovic (übersetzt von Ichiro Kato und veröffentlicht von The Nikkan Kogyo Shimbun, Ltd.), beschrieben.
Die Schwerkraft, die Trägheit, eine externe Kraft und ein Moment von diesen wirken von der Arbeitsmaschine 1, die in 1 gezeigt ist, auf die Bodenfläche 30. Gemäß dem D'Alembertschen Prinzip gleichen sich diese mit einer Bodenreaktionskraft und einem Bodenreaktionskraftmoment als Reaktion gegen die Arbeitsmaschine 1 von der Bodenfläche 30 aus. Wenn die Arbeitsmaschine 1 stabil auf der Bodenfläche 30 verankert ist, ist folglich ein Punkt (ZMP), in dem ein Moment in der Richtung einer Nickachse und der Richtung einer Wankachse null wird, auf einer der Seiten eines Stützpolygons oder innerhalb des Stützpolygons vorhanden, in dem Kontaktpunkte zwischen der Arbeitsmaschine 1 und der Bodenfläche 30 so verbunden sind, dass es nicht konkav ist. Wenn dagegen der ZMP innerhalb des Stützpolygons vorhanden ist und eine Kraft, die auf die Bodenfläche 30 von der Arbeitsmaschine 1 wirkt, die Bodenfläche 30 schiebt, das heißt die Bodenreaktionskraft positiv ist, kann gesagt werden, dass die Arbeitsmaschine 1 stabil verankert ist. Das heißt, wenn der ZMP näher am Zentrum des Stützpolygons liegt, ist die Stabilität höher. Wenn der ZMP innerhalb des Stützpolygons liegt, kann die Arbeitsmaschine 1 Arbeit ohne Umkippen durchführen. Wenn andererseits der ZMP auf dem Stützpolygon vorhanden ist, besteht eine Möglichkeit, dass die Arbeitsmaschine 1 beginnen kann umzukippen. Folglich kann die Stabilität auf der Basis des Vergleichs zwischen dem ZMP und dem Stützpolygon bestimmt werden, das durch die Arbeitsmaschine 1 und die Bodenfläche 30 gebildet ist.
<ZMP-Gleichung>
Eine ZMP-Gleichung wird in der folgenden Gleichung (1) auf der Basis des Gleichgewichts zwischen Momenten, die aufgrund der Schwerkraft, der Trägheit und einer externen Kraft auftreten, abgeleitet. [Math. 1]
wobei:

r_zmp:: ZMP-Positionsvektor
m_i:: Masse des i-ten Massenpunkts
r_i:: Positionsvektor des i-ten Massenpunkts
r''_i:: zum i-ten Massenpunkt addierter Beschleunigungsvektor (einschließlich Erdbeschleunigung)
M_j:: j-tes externes Kraftmoment
s_k:: Positionsvektor des k-ten Angriffspunkts der externen Kraft
F_k:: k-ter externer Kraftvektor

Im Übrigen ist der Vektor ein dreidimensionaler Vektor, der durch eine X-Komponente, eine Y-Komponente und eine Z-Komponente gebildet ist.
Der erste Term auf der linken Seite der Gleichung (1) drückt die Summe von Momenten um den ZMP 70 (mit einem Radius r_i – r_zmp) aus (siehe 2), die von einer Beschleunigungskomponente (einschließlich Erdbeschleunigung) erzeugt werden, die in jedem Massenpunkt m_i aufgebracht wird. Der zweite Term auf der linken Seite der Gleichung (1) drückt die Summe der Momente M der externen Kraft aus, die auf die Arbeitsmaschine 1 wirken. Der dritte Term auf der linken Seite der Gleichung (1) drückt die Summe von Momenten um den ZMP 70 (mit einem Radius s_k – r_zmp) aus, die von einer externen Kraft F_k erzeugt werden (unter der Annahme, dass ein Angriffspunkt des k-ten externen Kraftvektors F_k s_k ist). Die Gleichung (1) beschreibt das Gleichgewicht zwischen der Summe der Momente um den ZMP 70 (mit dem Radius r_i – r_zmp), die von der Beschleunigungskomponente (einschließlich Erdbeschleunigung) erzeugt werden, die in jedem Massenpunkt m_i aufgebracht wird, der Summe der Momente M_j der externen Kraft, der Summe der Momente um den ZMP 70 (mit dem Radius s_k – r_zmp), die von der externen Kraft F_k erzeugt werden (unter der Annahme, dass der Angriffspunkt der k-ten externen Kraft F_k s_k ist). Auf der Basis der in der Gleichung (1) ausgedrückten ZMP-Gleichung kann der ZMP 70 in der Bodenfläche 30 berechnet werden.
Hier wird eine ZMP-Gleichung in dem Fall, in dem ein Objekt stoppt und nur die Schwerkraft darauf wirkt, wie in Gleichung (2) unter Verwendung eines Erdbeschleunigungsvektors g ausgedrückt, so dass er mit einem projizierten Punkt des statischen Schwerpunkts auf der Bodenfläche zusammenfällt. [Math. 2]
Folglich kann der ZMP als projizierter Punkt des Schwerpunkts betrachtet werden, der einen dynamischen Zustand und einen statischen Zustand berücksichtigt. Unter Verwendung des ZMP als Index können sowohl der Fall, in dem das Objekt stillsteht, als auch der Fall, in dem das Objekt eine Bewegung durchführt, einheitlich behandelt werden.
<Mechanische Energie>
In der Ausführungsform wird zusätzlich zum ZMP auch die mechanische Energie als Stabilitätsbewertungsindex zum Bestimmen der Stabilität der Arbeitsmaschine 1 verwendet. Der vorstehend erwähnte ZMP ist zum Bewerten der Stabilität in einer quantitativen Weise und zum Bestimmen der Möglichkeit von Umkippen nützlich. Wenn jedoch der ZMP auf einer Seite des Stützpolygons liegt, hebt ein Teil des Fahruntersatzes 2 ab. Dies ist eine erforderliche Bedingung, um zum Umkippen zu führen, bedeutet jedoch nicht, dass das Umkippen immer passiert, wenn der ZMP auf einer Seite des Stützpolygons vorhanden ist. Das heißt, auf der Basis des ZMP ist es möglich festzustellen, ob der Fahruntersatz 2 abhebt oder nicht, aber es ist nicht möglich festzustellen, ob die Arbeitsmaschine 1 wirklich umkippt oder nicht. Ob die Arbeitsmaschine 1 umkippt oder nicht, wird daher unter Verwendung der mechanischen Energie bestimmt, nachdem ein Teil des Fahruntersatzes 2 abhebt. Die Arbeitsmaschine 1 kann als umgekehrtes Pendel mit einer Stütze am Stützpolygon betrachtet werden, wenn ein Teil des Fahruntersatzes 2 abhebt. Wenn der Schwerpunkt in der Arbeitsmaschine 1 auf einer vertikalen Linie vom Drehzentrum (ZMP) davon ankommt, kippt die Arbeitsmaschine 1 aufgrund ihrer eigenen Schwerkraftwirkung um. Wenn bestimmt wird, ob der Schwerpunkt den höchsten Punkt erreicht oder nicht, kann daher bestimmt werden, ob die Arbeitsmaschine 1 in der Zukunft umkippt oder nicht. Der Schwerpunkt erreicht den höchsten Punkt, wenn die Summe der potentiellen Energie (PE) und der kinetischen Energie (KE) der Maschine die potentielle Energie (PEMAX) im höchsten Punkt überschreitet. Folglich wird die Bestimmung des Umkippens unter Verwendung der folgenden Gleichung (3) durchgeführt. Im Übrigen ist diese Bewertung nur dann wirksam, wenn ein Teil der Fahrbasis abhebt.
[Math. 3]

PE + KE ≥ PE_MAX PE = Mglsinθ KE = 1 / 2Iω² PE_MAX = Mgl (3) wobei:

θ:

Neigung des umgekehrten Pendels (Schwerpunkt in der Arbeitsmaschine 1) in Bezug auf die Bodenfläche

ω:

Winkelgeschwindigkeit des umgekehrten Pendels

M:

Masse der Arbeitsmaschine 1

I:

Trägheitsmoment um die Drehachse

l:

Radius der Drehung

<Langsamer Stopp>
In der Ausführungsform werden eine Bewegungsgeschwindigkeitsbegrenzung und ein langsamer Stopp als Bewegungsbegrenzungen für die Stabilisierung durchgeführt. Hier wird der langsame Stopp beschrieben.
Der langsame Stopp bedeutet, dass eine Verlangsamung eines beweglichen Abschnitts zu einem Stoppzeitpunkt begrenzt wird, um den beweglichen Abschnitt langsam zu stoppen. Aufgrund des langsamen Stopps kann die Beschleunigung bei einem plötzlichen Stopp unterdrückt werden, so dass der Einfluss der Trägheit verringert werden kann, um die Destabilisierung zu unterdrücken. Andererseits erhöht der langsame Stopp den Bremsweg. Daher wird ein zulässiger Bremsweg im Voraus definiert und der langsame Stopp muss so durchgeführt werden, dass der bewegliche Abschnitt innerhalb des zulässigen Bremsweges stoppen kann.
Verschiedene Verfahren können für den langsamen Stopp in Betracht gezogen werden. Hier wird der Fall, in dem ein Hebelbetätigungsgrad (oder eine Hebelbetätigungsgeschwindigkeit) monoton verringert wird, wie in 5(a) gezeigt, als Beispiel beschrieben. Im Fall von 5(a) ist die Neigung einer Änderung des Hebelbetätigungsgrades auf k begrenzt. Das heißt, der korrigierte Hebelbetätigungsgrad kann folgendermaßen ausgedrückt werden: [Math. 4]
Hier bezeichnet O_i(t) einen Hebelbetätigungsgrad-Sollwert zum Zeitpunkt t und O_c(t) bezeichnet einen Hebelbetätigungsgrad-Korrekturwert zum Zeitpunkt t.
Das folgende Verfahren kann als anderes Verfahren zum langsamen Stoppen betrachtet werden. Das heißt, der Grenzwert für die Neigung der Änderung des Hebelbetätigungsgrades wird gemäß dem Hebelbetätigungsgrad oder der Hebelbetätigungsgeschwindigkeit umgestellt, wie in 5(b) gezeigt. In diesem Fall werden der Punkt zum Umstellen der Neigung und die Neigung geeignet festgelegt, so dass die Beschleunigung zum Zeitpunkt des plötzlichen Stopps unterdrückt werden kann, so dass sie niedrig ist, während der Bremsweg vergleichsweise kurz gehalten wird.
Die Konfiguration der Berechnungseinheit 60z wird nachstehend mit Bezug auf 4 beschrieben.
<Berechnungseinheit>
Die Berechnungseinheit 60z ist durch eine Berechnungseinheit 60a für die Stabilisierungssteuerung zum Berechnen einer Bewegungsgrenze, die für die Stabilisierung erforderlich ist, gemäß Signalen, die von jedem Sensor und der Eingabeeinheit 55 für Benutzereinstellungen, die in der Arbeitsmaschine 1 vorgesehen ist, importiert werden, und einer Sollwerterzeugungseinheit 60i zum Korrigieren eines Sollwerts für jeden Antriebsaktuator auf der Basis einer Ausgabe aus der Berechnungseinheit 60a für die Stabilisierungssteuerung gebildet.
<Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung>
Die Berechnungseinheit 60a für die Stabilisierungssteuerung berechnet eine Bewegungsgrenze, um ein Umkippen trotz eines plötzlichen Stopps zu verhindern. Hier bedeutet der plötzliche Stopp einen Vorgang, bei dem der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die Stoppbefehlsposition zurückgebracht wird. Der vorstehend erwähnte Vorgang kann zum Zurechtkommen mit einem plötzlichen und unerwarteten Hindernis, einer Warnung usw. oder aufgrund eines Betätigungsfehlers usw. durchgeführt werden. In einem solchen Fall nimmt die Geschwindigkeit schnell ab und der stabile Zustand der Arbeitsmaschine 1 verschlechtert sich leicht aufgrund einer Trägheit, die zu diesem Zeitpunkt auftritt. Ein Verfahren, bei dem eine gewisse Vermeidungsbewegung im instabilen Zustand unternommen wird, kann als Verfahren zum Zurechtkommen mit dem Fall in Betracht gezogen werden, in dem sich der stabile Zustand verschlechtert hat. Die Bewegung, die von einer Bewegung verschieden ist, die vom Bediener beabsichtigt ist, gibt jedoch dem Bediener ein Gefühl von Unrichtigkeit und es besteht ein Risiko, dass eine Verletzung an Arbeitern oder Beschädigung an Materialien in den Umgebungen verursacht werden kann. Daher wird bei der Stabilisierungssteuerung gemäß der Erfindung ein zulässiger Bremsweg im Voraus definiert und ein langsamer Stopp wird durchgeführt, falls erforderlich. Außerdem wird die Bewegungsgeschwindigkeit vorher begrenzt, so dass die Arbeitsmaschine sicher innerhalb des vorbestimmten zulässigen Bremsweges in jedem Fall gestoppt werden kann. Das heißt, bei der Stabilisierungssteuerung gemäß der Erfindung werden der langsame Stopp und die Bewegungsbegrenzung auf der Basis der Bewegungsgeschwindigkeitsgrenze auf der Basis der Vorhersage des Verhaltens und der Stabilisierungsbewertung zum Zeitpunkt des plötzlichen Stopps durchgeführt, so dass verhindert werden kann, dass es zu einer Destabilisierung kommt. Im Übrigen führt die Berechnungseinheit 60a für die Stabilisierungssteuerung eine Berechnung auf der Basis des Maschinenreferenz-Koordinatensystems durch.
Das Verfahren zum Berechnen der Bewegungsgrenze für die Stabilisierung kann ein Verfahren zum Durchführen einer Rückwärtsberechnung von Stabilitätsbedingungen und ein Verfahren unter Verwendung einer Vorwärtsberechnung, bei dem eine Vorhersage des Verhaltens und eine Bewertung der Stabilität mehrere Male wiederholt werden, während die Bewegungsgrenze verändert wird, umfassen. Im ersteren kann eine optimale Bewegungsgrenze durch eine einzelne Rechenoperation berechnet werden, aber eine komplizierte arithmetische Gleichung muss abgeleitet werden. Andererseits müssen im letzteren mehrere Versuche ausgeführt werden, aber eine vergleichsweise einfache arithmetische Gleichung kann verwendet werden. Die folgende Beschreibung wird unter Verwendung des letzteren Verfahrens als Beispiel durchgeführt.
Wie in 4 gezeigt, weist die Berechnungseinheit 60a für die Stabilisierungssteuerung Funktionsblöcke einer Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b, einer Vorhersageeinheit 60c für Verhalten bei plötzlichen Stopp, einer Stabilitätsbestimmungseinheit 60d und einer Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze auf. Die Details der jeweiligen Funktionsblöcke werden nachstehend beschrieben.
<Geschwindigkeitsschätzung>
Im Allgemeinen ist die Bewegungsgeschwindigkeit eines Hydraulikzylinders, der in einem hydraulischen Bagger vorgesehen ist, proportional zum Grad der Betätigung an einem Steuerhebel. Aufgrund des Öldrucks und des Mechanismus besteht außerdem eine Verzögerung zwischen der Hebelbetätigung und der Bewegungsgeschwindigkeit. Daher ist es möglich, einen Zustand in der nahen Zukunft unter Verwendung von Informationen über den Grad der Betätigung am Hebel vorherzusagen. In der Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b wird eine Bewegungsgeschwindigkeit in naher Zukunft unter Verwendung eines vergangenen Betätigungsgrades am Hebel, eines aktuellen Betätigungsgrades am Hebel und einer aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit vorhergesagt. Die Schätzung wird in den folgenden zwei Schritten ausgeführt. Zuerst wird ein Geschwindigkeitsberechnungsmodell auf der Basis des vergangenen Betätigungsgrades am Hebel und der aktuellen Bewegungsgeschwindigkeit identifiziert. Als nächstes wird der aktuelle Betätigungsgrad am Hebel als Eingabe zum identifizierten Geschwindigkeitsberechnungsmodell geliefert, um eine Bewegungsgeschwindigkeit in naher Zukunft vorherzusagen. Es wird erwartet, dass sich das Geschwindigkeitsberechnungsmodell aufgrund der Motordrehzahl, des Betrags einer Last, der Lage, der Öltemperatur usw. von Moment zu Moment ändert. Die Arbeitsbedingung weist jedoch eine kleine Änderung in einer sehr kleinen Zeitdauer auf. Die Änderung des Modells kann auch als klein betrachtet werden. Als leichteres Verfahren zum Implementieren der Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b gibt es ein Verfahren unter Verwendung einer Totzeit T_L zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Hebel betätigt wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der Zylinder zu laufen beginnt, und eines Proportionalitätskoeffizienten α_v, der später definiert wird. Hier wird angenommen, dass die Totzeit T_L nicht geändert wird, und sie wird im Voraus durch Experimente erhalten. Die Geschwindigkeit nach T_L Sekunden wird in der folgenden Prozedur berechnet.
Schritt 1: Der Proportionalitätskoeffizient α_v wird unter Verwendung der folgenden Gleichung (5) auf der Basis des Betätigungsgrades am Hebel O_i(t – T_L) vor T_L Sekunden und der aktuellen Geschwindigkeit v(t) berechnet.
[Math. 5]

α_v = v(t)/O_i(t – t_L) (5)

Schritt 2: Ein geschätzter Geschwindigkeitswert v(t + T_L) nach T_L Sekunden wird unter Verwendung der folgenden Gleichung (6) auf der Basis des berechneten Proportionalitätskoeffizienten α_v und des aktuellen Betätigungsgrades am Hebel O_i(t) berechnet.
[Math. 6]

v(t + t_L) = α_vO_i(t) (6)

<Vorhersage des Verhaltens bei plötzlichem Stopp>
Die Vorhersageeinheit 60c für das Verhalten bei plötzlichem Stopp sagt das Verhalten der Arbeitsmaschine 1 vorher, wenn ein Befehl zum plötzlichen Stoppen ausgegeben wird. Die Ortslinien der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung bis zum Erreichen des vollständigen Stopps, nachdem der Steuerhebel gelöst wird, werden aus Informationen über die aktuelle Lage, einem Geschwindigkeitsschätzergebnis der Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b und einem Modell für den plötzlichen Stopp berechnet. Ein Verfahren, bei dem die Ortslinie der Geschwindigkeit bei einem plötzlichen Stopp modelliert wird, um die Ortslinie der Position und die Ortslinie der Beschleunigung aus der Ortslinie der Geschwindigkeit zu berechnen, kann beispielsweise als Modell für den plötzlichen Stopp betrachtet werden. Es soll angenommen werden, dass die Geschwindigkeitsortslinie bei einem plötzlichen Stopp im Voraus modelliert wird, und eine plötzliche Stoppbewegung zum Zeitpunkt t beginnt (der Steuerhebel wird gelöst). Bei dieser Gelegenheit werden, wenn v_stop(t, t_e) die Zylindergeschwindigkeit nach t_e Sekunden seit einem Zeitpunkt, zu dem der Steuerhebel gelöst wird, bezeichnet, die Zylinderlänge l_stop(t, t_e) und die Zylinderbeschleunigung a_stop(t, t_e) nach t_e Sekunden durch der folgenden Gleichung (7) unter Verwendung der Zylinderlänge l_stop(t, 0) zum Zeitpunkt des Beginns des plötzlichen Stopps berechnet. [Math. 7]
Um das Verhalten beim plötzlichen Stopp in Echtzeit vorherzusagen, kann die Geschwindigkeitsortslinie beim plötzlichen Stopp durch ein einfaches Modell modelliert werden. Ein Zeitverzögerungssystem erster Ordnung, ein Zeitverzögerungssystem mehrfacher Ordnung und eine Polynomfunktion können im Allgemeinen als typische Beispiele des einfachen Modells der Geschwindigkeitsortslinie beim plötzlichen Stopp betrachtet werden. Im Übrigen wird, wenn ein langsamer Stopp durchgeführt wird, eine ähnliche Modellierung für jeden von auswählbaren langsamen Stopps zusätzlich zur plötzlichen Stoppbewegung ausgeführt.
<Modellierung unter Verwendung eines Modells einer kubischen Funktion>
Das Modellieren und ein Verfahren zum Vorhersagen des Verhaltens bei einem plötzlichen Stopp werden nachstehend in dem Fall beschrieben, in dem ein Modell einer kubischen Funktion als Beispiel verwendet wird. 6 zeigt ein Modell einer kubischen Funktion, das in der Ausführungsform verwendet wird. Das Modell der kubischen Funktion ist eine kubische Funktion, deren Extremwerte einem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und einem Spitzenankunftspunkt entsprechen. Es soll angenommen werden, dass t_i einen Zeitpunkt bezeichnet, zu dem der Steuerhebel gelöst wird, t_s einen Zeitpunkt bezeichnet, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, t_p einen Zeitpunkt bezeichnet, zu dem die Geschwindigkeit an einer Spitze ankommt, v_s eine Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt bezeichnet, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, und v_p eine Spitzengeschwindigkeit bezeichnet. Wenn der Betätigungsgrad am Hebel als konstant angenommen wird, bevor der plötzliche Stopp beginnt, wird die Geschwindigkeit v_s zu dem Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, als v_s = v_i betrachtet, da sie gleich der Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt ist, zu dem der Steuerhebel gelöst wird. Beim Modellieren wird der maximale Änderungsgrad der Geschwindigkeit relativ zur Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, als Überschwingrate α₀ definiert; die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Steuerhebel gelöst wird, und dem Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, wird als Totzeit T_L definiert; und die Zeitdauer zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, und dem Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit an der Spitze ankommt, wird als Stoppvollendungszeit T_C definiert. Die vorstehend erwähnten drei Parameter werden für jede Bewegung des Baums 10, des Arms 12 und des Aufbaus 3 identifiziert.
[Math. 8]

α_O = (v_i – v_p)/v_i T_L = t_s – t_i T_C = t_p – t_s (8)

Wenn ein langsamer Stopp durchgeführt wird, wird eine ähnliche Modellierung für jede von auswählbaren Einstellungen des langsamen Stopps zusätzlich zum plötzlichen Stopp ausgeführt. Die vorstehend erwähnten drei Parameter werden für jede Einstellung und jede Bewegung festgelegt. Die Geschwindigkeitsortslinie v_stop(t_i, t_e) kann durch die folgende Gleichung (9) unter Verwendung der Überschwingrate, der Totzeit, der Stoppvollendungszeit und der Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem der Steuerhebel gelöst wird, ausgedrückt werden. Ein abgeschätztes Ergebnis durch die Geschwindigkeitsschätzeinheit wird als Geschwindigkeit zu dem Zeitpunkt, zu dem der Steuerhebel gelöst wird, verwendet. [Math. 9]
Bei dieser Gelegenheit können die Zylinderlängenortslinie und die Beschleunigungsortslinie durch die folgende Gleichung (10) berechnet werden. [Math. 10]
wobei:

L_i:: Zylinderlänge zu dem Zeitpunkt, zu dem der Steuerhebel gelöst wird.

<Stabilitätsbestimmungseinheit>
In der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d wird der ZMP oder die mechanische Energie gemäß der Notwendigkeit aus den Ortslinien des plötzlichen Stopps, die in der Vorhersage 60c für das Verhalten beim plötzlichen Stopp abgeschätzt werden, auf der Basis der vorstehend erwähnten zwei Stabilitätsbewertungsindizes berechnet, und es wird festgestellt, ob das Auftreten einer Destabilisierung an irgendeinem Punkt verhindert werden kann oder nicht. In der Ausführungsform wird die Stabilitätsbewertung unter Verwendung des vorstehend erwähnten ZMP und der mechanischen Energie durchgeführt.
Ein Ablauf der Stabilitätsbewertung wird nachstehend mit Bezug auf 7 beschrieben. Wie vorstehend beschrieben, ist der ZMP bei der Stabilitätsbewertung wirksam, wenn die Arbeitsmaschine 1 stabil verankert ist, kann jedoch nicht für die Bewertung verwendet werden, nachdem der Fahruntersatz 2 abzuheben beginnt. Andererseits ist die Umkippbestimmung auf der Basis der mechanischen Energie nur in dem Zustand wirksam, in dem ein Teil des Fahruntersatzes 2 abgehoben ist, kann jedoch nicht für die Stabilitätsbewertung verwendet werden, wenn die Maschine stabil verankert ist. Daher wird der ZMP immer überwacht und es wird festgestellt, ob der ZMP innerhalb eines normalen Bereichs J liegt, der innerhalb eines Stützpolygons festgelegt ist, oder nicht. Wenn sich der ZMP innerhalb des normalen Bereichs J befindet, wird die Stabilitätsbewertung auf der Basis des ZMP durchgeführt. Wenn sich der ZMP außerhalb des normalen Bereichs J befindet, wird die Bewertung auf der Basis der mechanischen Energie durchgeführt. Die Bestimmung wird als ”instabil” durchgeführt, wenn die mechanische Energie die Gleichung (3) erfüllt, und als ”stabil”, wenn die mechanische Energie die Gleichung (3) nicht erfüllt.
<Strebenbetätigung>
In einer Strebenberechnungseinheit 60e wird eine kinematische Berechnung nacheinander an jeder Strebe unter Verwendung des Ergebnisses der Vorhersage durch die Vorhersageeinheit 60c für das Verhalten bei plötzlichem Stopp durchgeführt. Positionsvektor-Ortslinien r₂, r₃, r₁₀ und r₁₂, Geschwindigkeitsvektor-Ortslinien r'₂, r'₃, r'₁₀, r'₁₂ und r'₂₃ und Beschleunigungsvektor-Ortslinien r''₂, r''₃, r''₁₀, r''₁₂ und r''₂₃ an den Massenpunkten 2P, 3P, 10P, 12P und 23P, die in 2 gezeigt sind, werden in Werte auf der Basis des Maschinenreferenz-Koordinatensystems (O-XYZ) umgewandelt. Hier kann ein gut bekanntes Verfahren als Verfahren für die kinematische Berechnung verwendet werden. Ein Verfahren, das in ”Fundamentals of Robot Control”, geschrieben von Tsuneo Yoshikawa und veröffentlicht von Corona Publishing Co., Ltd. (1988), beschrieben ist, kann beispielsweise verwendet werden.
<ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit>
Eine ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f berechnet die Ortslinie des ZMP 70 unter Verwendung von Positionsvektor-Ortslinien und Beschleunigungsvektor-Ortslinien von jeweiligen Massenpunkten, die durch die Strebenberechnungseinheit 60e in das Maschinenreferenz-Koordinatensystem umgesetzt werden (Schritt S71), und führt eine Stabilitätsbewertung durch (Schritt S72). Unter der Annahme, dass die Z-Koordinate des ZMP in der Ausführungsform auf der Bodenfläche 30 angeordnet ist, da der Ursprung 0 des Maschinenreferenz-Koordinatensystems auf den Punkt gesetzt ist, an dem der Fahruntersatz 2 und die Bodenfläche 30 miteinander in Kontakt stehen, gilt r_zmpz = 0. Andererseits wirkt gewöhnlich fast keine externe Kraft oder fast kein externes Kraftmoment auf andere Abschnitte als die Schaufel 23 in der Arbeitsmaschine 1, so dass der Einfluss der externen Kraft oder des externen Kraftmoments ignoriert werden kann, und das externe Kraftmoment M als 0 betrachtet werden kann (M = 0). Die Gleichung (1) wird unter solchen Bedingungen gelöst und die X-Koordinate r_zmpx des ZMP 70 wird durch die Gleichung (11) berechnet. [Math. 11]
Ähnlich dazu wird die Y-Koordinate r_zmpy des ZMP 70 durch die folgende Gleichung (12) berechnet. [Math. 12]
In den Gleichungen (11) und (12) bezeichnet m die Masse in jedem der Massenpunkte 2P, 3P, 10P, 12P und 23P, die in 2 gezeigt sind, und die Massen m₂, m₃, m₁₀, m₁₂ und m₂₃ in den jeweiligen Massenpunkten werden für m eingesetzt. Im Übrigen wird erwartet, dass sich die Masse m₂₃ der Schaufel 23 gemäß der Arbeit ändert. Daher wird die Masse m₂₃, die aus den Detektionswerten der Bolzenkraftsensoren 43a und 44a berechnet wird, verwendet. r'' bezeichnet die Beschleunigung in jedem Massenpunkt und die Beschleunigungen r''₂, r''₃, r''₁₀, r''₁₂ und r''₂₃ an den jeweiligen Massenpunkten werden für r'' eingesetzt. Wie vorstehend beschrieben, kann die ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f die Ortslinie des ZMP 70 unter Verwendung des Ergebnisses der Vorhersage durch die Vorhersageeinheit für das Verhalten bei plötzlichem Stopp berechnen.
Mit Bezug auf 8 wird als nächstes eine Beschreibung der Berechnung der Stabilität und der Bestimmung einer Umkippmöglichkeit auf der Basis der Bereichsbestimmung durchgeführt, die durch die ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f auf der Basis der Ortslinie des ZMP 70 durchgeführt wird.
Wenn der ZMP 70 in einem Bereich auf der ausreichend inneren Seite des Stützpolygons L vorhanden ist, das durch die Arbeitsmaschine 1 und die Bodenfläche 30 gebildet ist, wie vorstehend beschrieben, besteht fast keine Möglichkeit, dass die in 1 gezeigte Arbeitsmaschine 1 umkippen kann, so dass die Arbeitsmaschine 1 die Arbeit sicher durchführen kann. Die ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f in der ersten Ausführungsform berechnet ein Stützpolygon L, das durch die Punkte gebildet ist, in denen die Arbeitsmaschine 1 auf der Bodenfläche 30 verankert ist. Die ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f legt einen normalen Bereich J, in dem die Möglichkeit eines Umkippens ausreichend gering ist, und einen Umkippwarnbereich N, in dem die Möglichkeit für Umkippen höher ist, fest. Die ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f bestimmt die Stabilität auf der Basis dessen, ob der ZMP 70 im normalen Bereich J oder im Umkippwarnbereich N liegt. Wenn der Fahruntersatz 2 aufrecht auf der Bodenfläche 30 steht, stimmt das Stützpolygon L im Wesentlichen mit der planaren Form des Fahruntersatzes 2 überein. Wenn die planare Form des Fahruntersatzes 2 rechteckig ist, weist folglich das Stützpolygon L eine rechteckige Form auf, wie in 8 gezeigt. Insbesondere wenn eine Raupe als Fahruntersatz 2 vorgesehen ist, weist das Stützpolygon L eine viereckige Form mit einer vorderen Grenze auf der Linie, die die Mittelpunkte des linken und des rechten Kettenrades verbindet, einer hinteren Grenze auf der Linie, die die Mittelpunkte des linken und rechten Spannrades verbindet, und linken und rechten Grenzen an den äußeren Enden der linken und rechten Spurstreben auf. Im Übrigen können die vorderen und hinteren Grenzen durch verankerte Punkte einer vordersten unteren Rolle und einer hintersten unteren Rolle ersetzt werden.
Andererseits weist die in 1 gezeigte Arbeitsmaschine 1 ein Schild 18 auf. Wenn das Schild 18 auf der Bodenfläche 30 verankert ist, weitet sich das Stützpolygon L aus, so dass es den unteren Abschnitt des Schildes umfasst. Außerdem wird bei einer Hubbewegung, bei der die Schaufel 23 auf die Bodenfläche gepresst wird, um den Fahruntersatz 2 anzuheben, das Stützpolygon L zu einem Polygon gemacht, das durch die zwei Endpunkte auf der verankerten Seite des Fahruntersatzes 2 und die verankerten Punkte der Schaufel 23 gebildet ist. Da sich die Form des Stützpolygons L diskontinuierlich gemäß dem verankerten Zustand der Arbeitsmaschine 1 in dieser Weise ändert, überwacht die ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f den verankerten Zustand der Arbeitsmaschine 1 und legt das Stützpolygon L gemäß dem verankerten Zustand fest.
Für die Bewertung der Stabilität wird eine Grenze K zwischen dem normalen Bereich J und dem Umkippwarnbereich N auf der Innenseite des Stützpolygons L festgelegt. Insbesondere wird die Grenze K auf einem Polygon, das durch Verkleinern des Stützpolygons L auf der Mittelpunktseite gemäß einem Verhältnis, das mit einem Sicherheitsfaktor bestimmt wird, erhalten wird, oder auf einem Polygon, das durch Bewegen des Stützpolygons L nach innen um eine Länge, die mit einem Sicherheitsfaktor bestimmt wird, erhalten wird, festgelegt. Wenn der ZMP 70 im normalen Bereich J liegt, wird eine Bestimmung durchgeführt, dass die Arbeitsmaschine 1 eine ausreichend hohe Stabilität aufweist. Wenn andererseits der ZMP 70 im Umkippwarnbereich N liegt, wird eine Bestimmung durchgeführt, dass eine Möglichkeit besteht, dass die Arbeitsmaschine umkippen kann.
Wenn der ZMP innerhalb des normalen Bereichs J liegt, wird, wie vorstehend beschrieben, eine Bestimmung durchgeführt, dass die Arbeitsmaschine ”stabil” ist, und dieses Bestimmungsergebnis wird aus der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ausgegeben (Schritt S75). Wenn andererseits der ZMP innerhalb des Umkippwarnbereichs N liegt, wird eine Bestimmung durchgeführt, dass eine hohe Möglichkeit besteht, dass ein Teil des Fahruntersatzes abheben kann. Die mechanische Energie wird berechnet (Schritt S73) und die Stabilität wird auf der Basis der mechanischen Energie bestimmt (Schritt S74). Das heißt, die mechanische Energie kann in einer früheren Stufe berechnet werden, da der Umkippwarnbereich N größer ist. Die Abmessungen des Umkippwarnbereichs N können in Anbetracht des abgeschätzten Fehlers der ZMP-Ortslinie und so weiter bestimmt werden.
<Berechnungs-/Auswerteeinheit für mechanische Energie>
Wenn das Abheben des Fahruntersatzes 2 in der ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit 60f vorhergesagt wird, wird die Schwerpunktpositionsortslinie der Arbeitsmaschine 1 unter Verwendung der Positionsvektor-Ortslinie und der Geschwindigkeitsvektor-Ortslinie in jedem Massenpunkt, die in der Strebenberechnungseinheit 60e berechnet werden, berechnet. Die kinetische Energie, die potentielle Energie und der Radius der Drehung, die in Gleichung (3) gezeigt sind, werden berechnet und die Stabilität wird auf der Basis der mechanischen Energie bestimmt. Das heißt, ob ein Umkippen auftritt oder nicht, kann durch die Bestimmung hinsichtlich dessen bestimmt werden, ob die Gleichung (3) erfüllt ist oder nicht.
In der ersten Ausführungsform wird ein Sicherheitsfaktor S_e in Anbetracht des Einflusses eines Messfehlers, eines Modellierungsfehlers, einer Arbeitsumgebung usw. und wegen des Steuereingriffs, der für den Fähigkeitsgrad oder die Vorliebe des Bedieners geeignet ist, festgelegt. Als Verfahren zum Festlegen des Sicherheitsfaktors kann beispielsweise in Erwägung gezogen werden, dass der Sicherheitsfaktor in Bezug auf einen Schwellenwert zur Verwendung bei der Umkippbestimmung festgelegt wird. Das heißt, die Gleichung (3) wird durch die folgende Gleichung (13) für die Bestimmung der Stabilität ersetzt. [Math. 13] PE + KE ≥ PE_MAX/S_e (13)
Wenn Gleichung (13) nicht erfüllt ist, wird bestimmt, dass die Möglichkeit für Umkippen gering ist, und das Ergebnis der Bestimmung in der Stabilitätsbestimmungseinheit wird als ”stabil” ausgegeben (Schritt S76). Wenn Gleichung (13) erfüllt ist, wird bestimmt, dass die Möglichkeit für Umkippen hoch ist, und das Ergebnis der Bestimmung wird als ”instabil” ausgegeben (Schritt S77).
Ein Verfahren zum Widerspiegeln des Sicherheitsfaktors bei der Berechnung der kinetischen Energie kann als weiteres Verfahren für das Festlegen des Sicherheitsfaktors betrachtet werden. Bei dieser Gelegenheit kann die kinetische Energie durch die folgende Gleichung (14) berechnet werden.
[Math. 14]

KE' = I(S_eω)²/2 (14)

Im Fall dieses Beispiels wird die Stabilität auf der Basis der Gleichung (3) unter Verwendung von KE' anstelle von KE bestimmt und ”stabil” oder ”instabil” wird als Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit ausgegeben. Der Sicherheitsfaktor wird bei der Berechnung der kinetischen Energie in dieser Weise widergespiegelt. Folglich kann die Geschwindigkeit leicht auf der Basis des Sicherheitsfaktors eingestellt werden.
Im Übrigen kann der Sicherheitsfaktor im Voraus auf einen vorbestimmten Wert gesetzt werden oder kann ein Wert sein, der gemäß dem Fähigkeitsgrad des Bedieners, der die Arbeitsmaschine 1 bedient, dem Inhalt der Arbeit, dem Zustand einer Straßenoberfläche oder der Umgebungen usw. geändert werden kann. In diesem Fall kann die Konfiguration so entworfen werden, dass der Sicherheitsfaktor aus Informationen, die im Voraus gegeben werden, Ausgangswerten von verschiedenen Sensoren usw. automatisch festgelegt werden kann, oder der Sicherheitsfaktor kann wahlweise durch einen Bediener oder einen Arbeitsmanager unter Verwendung der Eingabevorrichtung 55 für Benutzereinstellungen festgelegt werden.
Der Sicherheitsfaktor kann während der Arbeit gemäß der Arbeitsbedingung der Arbeitsmaschine 1 geändert werden, oder eine andere Konfiguration unter Verwendung von verschiedenen Werten für das Vorderteil, das Hinterteil, die linke bzw. die rechte Seite kann hergestellt werden. Die Konfiguration kann als Verfahren zum Festlegen des Sicherheitsfaktors entworfen werden, so dass der Bediener oder der Arbeitsmanager die Festlegung jederzeit manuell ändern kann oder GPS, Karteninformationen, CAD-Zeichnungen der Arbeit usw. verwenden kann. Unter Verwendung der vorstehend erwähnten Informationen kann eine Richtung, in der Umkippen leicht auftreten kann, oder eine Richtung, in der eine schwere Beschädigung zum Zeitpunkt des Umkippens erwartet werden kann, automatisch identifiziert werden und die Einstellungen können automatisch geändert werden, um den Sicherheitsfaktor in dieser Richtung zu vergrößern. In dieser Weise wird der Sicherheitsfaktor auf einen korrekten Wert festgelegt, so dass eine sichere Arbeit ohne Verringern der Arbeitseffizienz durchgeführt werden kann.
<Entscheidungseinheit für Bewegungsgrenze>
In der Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze wird auf der Basis des Bestimmungsergebnisses der Sicherheitsbestimmungseinheit 60d bestimmt, ob eine weitere wiederholte Berechnung erforderlich ist oder nicht. Folglich wird ein Sollwertkorrekturbefehl 60i erzeugt. Bei der Stabilisierungssteuerung gemäß dieser Ausführungsform werden ein langsamer Stopp und eine Bewegungsgeschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt, um eine Destabilisierung zu vermeiden. Folglich gibt die Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze eine Einstellung für den langsamen Stopp und eine Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung an die Sollwerterzeugungseinheit 60i aus.
Als nächstes wird ein Ablauf einer wiederholten Berechnung mit Bezug auf 9 beschrieben. Im ersten Versuch wird eine Einstellung unter Verwendung eines Schätzergebnisses der Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b und eines Modells für einen plötzlichen Stopp durchgeführt (Schritt S91) und eine Verhaltensvorhersage (Schritt S92) und eine Stabilitätsbestimmung (Schritt S93) werden durchgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”stabil” ist, werden keine Sollwerte korrigiert. In diesem Fall werden ”kein langsamer Stopp” und ”Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung = 1” ausgegeben (Schritt S910). Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”instabil” ist, wird eine Einstellung unter Verwendung eines Modells für den langsamen Stopp anstelle des Modells für den plötzlichen Stopp durchgeführt (Schritt S94), und eine Verhaltensvorhersage (Schritt S95) und eine Stabilitätsbestimmung (Schritt S96) werden durchgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”stabil'” ist, wird die Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung auf 1 gesetzt und der Sollwertkorrekturbefehl 60i wird ausgegeben, um nur den langsamen Stopp durchzuführen (Schritt S911). Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”instabil” ist, wird eine Einstellung unter Verwendung eines Werts, der durch Multiplizieren des abgeschätzten Geschwindigkeitswerts mit einer Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung α (< 1) erhalten wird, und des Modells für den langsamen Stopp durchgeführt (Schritt S97) und eine Verhaltensvorhersage (Schritt S98) und eine Stabilitätsbestimmung (Schritt S99) werden durchgeführt. Wenn das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”stabil” ist, wird ein Sollwertkorrekturbefehl ausgegeben, um den Befehl des langsamen Stopps und die Bewegungsbegrenzung unter Verwendung der Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung α durchzuführen (Schritt S912). Wenn andererseits das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”instabil” ist, wird die Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung α allmählich verringert und eine Verhaltensvorhersage (Schritt S98) und eine Stabilitätsbestimmung (Schritt S99) werden wiederholt, bis das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”stabil” ist.
Obwohl der Fall, in dem die Anzahl von Mustern als langsamer Stopp eins ist, in der vorstehend erwähnten Ausführungsform beispielhaft beschrieben wurde, können mehrere Einstellungen für den langsamen Stopp vorgesehen sein. In diesem Fall wird die Geschwindigkeit nicht verringert, wenn nicht das Stabilitätsbestimmungsergebnis in allen Einstellungen des langsamen Stopps instabil ist.
In der vorstehend erwähnten Ausführungsform wurde das Verfahren in einer solchen Weise gezeigt, dass eine stabile Grenzgeschwindigkeit durch Vorwärtsberechnung berechnet wird, bei der die Stabilitätsauswertung an allen Punkten durchgeführt wird, bis ein plötzlicher Stopp oder ein Stopp auf der Ortslinie eines langsamen Stopps erreicht wird, und die Stabilitätsbewertung mit allmählich verringerter Geschwindigkeit wiederholt wird, bis ”stabil” an irgendeinem der Punkte bestimmt wird. Praktisch können jedoch die Anzahl von zu berechnenden Punkten auf der Stopportslinie und die Anzahl von Versuchen bei der wiederholten Berechnung in Anbetracht der Rechenverarbeitungsfähigkeit einer Steuereinheit bestimmt werden. Außerdem müssen die Intervalle der zu berechnenden Punkte nicht immer gleiche Intervalle sein.
<Sollwerterzeugungseinheit>
In der Sollwerterzeugungseinheit 60i wird auf der Basis des Sollwertkorrekturbefehls, der aus der Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze ausgegeben wird, der Betätigungsgrad am Hebel korrigiert und Eingangswerte in verschiedene Antriebsaktuatoren werden erzeugt und an einen Ausgabeeinheit 60y ausgegeben. Insbesondere wird ein Wert, der durch Multiplizieren des Betätigungsgrades am Hebel mit der Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung α erhalten wird, als Sollwert festgelegt. Wenn ein Befehl für einen langsamen Stopp vorliegt, wird der Betätigungsgrad am Hebel auf der Basis der vorstehend erwähnten Gleichung (4) korrigiert und ausgegeben.
<Eingabeeinheit für Benutzereinstellungen>
Die Eingabeeinheit 55 für Benutzereinstellungen ist durch mehrere Eingabetasten und so weiter gebildet. Der Bediener führt Einstellungen, einschließlich eines Warnverfahrens, des Sicherheitsfaktors usw., gemäß dem Inhalt der Arbeit und der persönlichen Vorliebe des Bedieners durch die Eingabeeinheit 55 für Benutzereinstellungen durch.
<Warnvorrichtung>
Wie in 1 gezeigt, kann außerdem eine Konfiguration in einer solchen Weise hergestellt werden, dass eine Warnvorrichtung 63 in der Bedienerkabine 4 installiert ist, um eine Warnung an den Bediener zum Zeitpunkt eines Eingriffs der Stabilisierungssteuerung oder gemäß der Stabilität auszugeben.
<Anzeigevorrichtung>
Wie in 1 gezeigt, kann ferner eine Konfiguration in einer solchen Weise hergestellt werden, dass eine Anzeigevorrichtung 61 in der Bedienerkabine 4 installiert ist, um einen aktuellen Stabilitätszustand, eine Änderung des Stabilitätszustandes oder aktuelle Einstellungen anzuzeigen. Außerdem kann eine Konfiguration in einer solchen Weise hergestellt werden, dass eine Warnung an den Bediener unter Verwendung der Anzeigevorrichtung 61 gemäß der Stabilität ausgegeben wird. In dieser Weise kann der Bediener über den Stabilitätszustand der Arbeitsmaschine 1 mittels der Anzeigevorrichtung 61 oder der Warnvorrichtung 63, die in der Bedienerkabine 4 installiert sind, informiert werden. Folglich kann die Betätigung des Bedieners am Steuerhebel 50 zu einer geeigneteren Betätigung geführt werden, um die Sicherheit in der Arbeitsmaschine 1 sicherzustellen.
Weitere Ausführungsformen der Arbeitsmaschine gemäß der Erfindung werden nachstehend aufgelistet.

(1) Das Beispiel, in dem die Massenpunkte 2P, 3P, 10P, 12P und 23P, die zum Fahruntersatz 2, zum Aufbau 3, zum Baum 10, zum Arm 12 bzw. zur Schaufel 23 gehören, in der Berechnungseinheit 60a für die Stabilisierungssteuerung verwendet werden, wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform gezeigt. Die Anzahl von Massenpunkten zur Verwendung bei der Berechnung kann jedoch in einer solchen Weise verringert werden, dass einige Massenpunkte kombiniert werden oder Massenpunkte mit einer signifikanten Auswirkung extrahiert werden. Aufgrund der Verringerung der Anzahl von Massenpunkten kann die Berechnungsmenge verringert werden.
(2) Das Beispiel, in dem die Arbeitsmaschine 1 als Modell von konzentrierten Massen behandelt wird, bei dem Massen in den Schwerpunkten der jeweiligen Bestandteilselemente konzentriert sind, wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform gezeigt. Eine Konfiguration kann jedoch auf der Basis einer anderen Modellierungsform, einschließlich eines Modells eines starren Körpers, hergestellt werden.
(3) Das Beispiel, in dem das Schätzergebnis der Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b in der Vorhersageeinheit 60c für das Verhalten bei plötzlichem Stopp verwendet wird, wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform gezeigt. Die in der Vorhersageeinheit 60c für das Verhalten bei plötzlichem Stopp verwendete Geschwindigkeit kann jedoch eine aktuelle Bewegungsgeschwindigkeit sein, die aus einem Ausgangswert eines Winkelsensors berechnet wird. In diesem Fall kann die Geschwindigkeitsschätzeinheit 60b aus der Konfiguration entfernt werden.
(4) Das Beispiel, in dem zwei Indizes, einschließlich des ZMP und der mechanischen Energie, als Indizes zum Bewerten der Stabilität verwendet werden, wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform gezeigt. Eine Konfiguration kann jedoch in einer solchen Weise hergestellt werden, dass nur der ZMP als Index verwendet wird. In diesem Fall führt die Stabilitätsbestimmungseinheit 60d eine Bestimmung als ”stabil” durch, wenn sich der ZMP im normalen Bereich J befindet, und als ”instabil”, wenn sich der ZMP im Umkippwarnbereich N befindet, und gibt das Ergebnis der Bestimmung an die Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze aus. In dem Fall, in dem die Konfiguration so hergestellt wird, dass nur der ZMP verwendet wird, kann verhindert werden, dass die Fahrzeugkarosserie abhebt, so dass die Sicherheit oder der Fahrkomfort weiter verbessert werden kann.
(5) Das Beispiel, in dem ein langsamer Stopp und eine Bewegungsgeschwindigkeitsbegrenzung als Bewegungsbegrenzungen zum Vermeiden einer Destabilisierung durchgeführt werden, wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform gezeigt. Eine Konfiguration kann jedoch in einer solchen Weise hergestellt werden, dass der langsame Stopp nicht durchgeführt wird, sondern nur die Bewegungsgeschwindigkeitsbegrenzung durchgeführt wird. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, ein Modell für den langsamen Stopp bereitzustellen, sondern die Vorhersageeinheit 60c für das Verhalten bei plötzlichem Stopp kann immer die Verhaltensvorhersage unter Verwendung eines Modells für den plötzlichen Stopp durchführen. Wenn das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d im ersten Versuch ”instabil” ist, multipliziert außerdem die Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze den abgeschätzten Geschwindigkeitswert mit einer Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung α (< 1). Außerdem verringert die Entscheidungseinheit 60h für die Bewegungsgrenze die Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung allmählich und wiederholt die Verhaltensvorhersage und Stabilitätsbestimmung, bis das Bestimmungsergebnis der Stabilitätsbestimmungseinheit 60d ”stabil” wird. Die Entscheidungseinheit 60d für die Bewegungsgrenze gibt nur die Bewegungsgeschwindigkeitsgrenzverstärkung α aus. Wenn der langsame Stopp somit nicht ausgeführt wird, besteht keine Befürchtung, dass der Bremsweg aufgrund der Stabilisierungssteuerung zunehmen kann.
(6) Das Beispiel, in dem die Bolzenkraftsensoren 43a und 44a zum Detektieren einer externen Kraft, die auf die Schaufel aufgebracht wird, vorgesehen sind, wurde in der vorstehend erwähnten Ausführungsform gezeigt. Als weiteres Detektionsverfahren gibt es ein Verfahren, in dem Drucksensoren 11a und 11b im Baumzylinder vorgesehen sein können. Gemäß diesem Verfahren wird ein Moment M_l mit einer externen Kraft an der Schaufel und dem Eigengewicht des Arbeitsvorderteils aus den Detektionswerten der Drucksensoren 11a und 11b berechnet, die im Baumzylinder vorgesehen sind. Außerdem wird ein Moment M_oc des Eigengewichts des Arbeitsvorderteils aus den Detektionswerten der jeweiligen Winkelsensoren im Baum 10, im Arm 12 und in der Schaufel 23 und den jeweiligen Schwerpunktparametern des Baums 10, des Arms 12 und der Schaufel 23 berechnet. Als nächstes wird die externe Kraft an der Schaufel aus der Differenz zwischen den Momenten M_l und M_oc und dem Abstand zwischen der Schaufel 23 und der Drehachse 40, an der der Baum gedreht wird, berechnet. Wenn die Arbeitsmaschine 1, die mit einem nicht gezeigten Fräser als Arbeitswerkzeug ausgestattet ist, nur hauptsächlich eine Fräsarbeit durchführt, wird außerdem die interne Kraft des Fräsers zum Durchführen der Fräsarbeit verwendet. Daher wird fast keine externe Kraft auf das Arbeitsvorderteil 6 während der Arbeit aufgebracht. Daher besteht keine Befürchtung, dass sich die Stabilität aufgrund der externen Kraft während der Arbeit verschlechtern kann. In einem solchem Fall kann eine Konfiguration in einer solchen Weise hergestellt werden, dass auf die Bolzenkraftsensoren 43a und 44a zum Detektieren der externen Kraft, die auf die Bolzen 43 und 44 wirkt (siehe 1), verzichtet werden kann.
(7) Die vorstehend erwähnte Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass der Bediener, der in der Bedienerkabine 4 fährt, die an der Arbeitsmaschine 1 vorgesehen ist, die Arbeitsmaschine 1 bedient. Es gibt jedoch einen Fall, in dem eine Fernbedienung unter Verwendung von Funk oder dergleichen zum Bedienen der Arbeitsmaschine 1 durchgeführt werden kann. Während der Fernbedienung ist es schwierig, die Lage der Arbeitsmaschine, die Neigung einer Straßenoberfläche und so weiter im Vergleich zu dem Fall, in dem der Bediener darauf fährt, genau zu erfassen. Außerdem ist es sogar für einen erfahrenen Bediener schwierig, die Stabilität der Arbeitsmaschine instinktiv zu erfassen. Während der Fernbedienung kann daher ein ausgezeichneterer Effekt erhalten werden. In einer Arbeitsmaschine vom Fernbedienungstyp kann eine Konfiguration in einer solchen Weise hergestellt werden, dass eine Anzeigevorrichtung, eine Warnvorrichtung usw. nahe dem Ort angeordnet sind, an dem der Bediener die Arbeitsmaschine bedient, so dass dem Bediener Informationen über die Arbeitsmaschine zusätzlich gegeben werden können.
(8) Die vorstehend erwähnte Ausführungsform wurde unter der Annahme beschrieben, dass der Steuerhebel 50 von einem elektrischen Hebeltyp ist. Der Steuerhebel 50 kann jedoch von einem hydraulischen Hebeltyp sein. In diesem Fall wird der Vorsteuerdruck als Betätigungsgrad am Hebel gemessen und der Vorsteuerdruck wird auf der Basis des Ergebnisses der Stabilisierungssteuerungsberechnung korrigiert, so dass die Stabilisierung durchgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

1: Arbeitsmaschine
2: Fahruntersatz
3: Aufbau
3b: Lagesensor (Aufbau)
3c: Mittenlinie
3s: Drehwinkelsensor
4: Bedienerkabine
5: Motor
6: Arbeitsvorderteil
7: Drehmotor
8: Gegengewicht
10: Baum
11: Baumzylinder
12: Arm
13: Armzylinder
15: Arbeitswerkzeugzylinder
16: Strebe (A)
17: Strebe (B)
23: Schaufel
30: Bodenfläche
40: Baumdrehachse
40a: Winkelsensor (Baumdrehachse)
41: Armdrehachse
41b: Winkelsensor (Armdrehachse)
42: Schaufeldrehachse
42b: Winkelsensor (Schaufeldrehachse)
43: Bolzen (Schaufel-Arm)
43a: Sensor für externe Kraft (Bolzen 43)
44: Bolzen (Schaufel-Strebe)
44a: Sensor für externe Kraft (Bolzen 44)
50: Steuerhebel
51s: Sensor für Drehhebelbetätigungsgrad
51b: Sensor für Baumhebelbetätigungsgrad
51a: Sensor für Armhebelbetätigungsgrad
51c: Sensor für Schaufelhebelbetätigungsgrad
55: Eingabeeinheit für Benutzereinstellungen
60: Steuerungsvorrichtung
60a: Berechnungseinheit für Stabilisierungssteuerung
60b: Geschwindigkeitsschätzeinheit
60c: Vorhersageeinheit für Verhalten bei plötzlichem Stopp
60d: Stabilitätsbestimmungseinheit
60e: Strebenberechnungseinheit
60f: ZMP-Berechnungs-/Auswerteeinheit
60g: Berechnungs-/Auswerteeinheit für mechanische Energie
60h: Entscheidungseinheit für Grenze der Bewegungsgeschwindigkeit
60i: Sollwerterzeugungseinheit
60x: Eingabeeinheit
60y: Ausgabeeinheit
60z: Berechnungseinheit
61: Anzeigevorrichtung
63: Warnvorrichtung
70: ZMP

Claims

Arbeitsmaschine mit einem Fahruntersatz, einer Arbeitsmaschinenkarosserie, die auf dem Fahruntersatz befestigt ist, einem Arbeitsvorderteil, das an der Arbeitsmaschinenkarosserie schwenkbar in einer Auf/Ab-Richtung befestigt ist, und einer Steuerungsvorrichtung zum Steuern des Antriebs von jedem dieser Abschnitte, wobei: die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung, die eine Änderung der Stabilität, bis jeder bewegliche Abschnitt im Fahruntersatz in der Arbeitsmaschinenkarosserie und in dem Arbeitsvorderteil stoppt, gemäß einer Änderung einer Betätigungsgeschwindigkeit eines Steuerhebels zum Betätigen des Antriebs des beweglichen Abschnitts vorhersagt, wenn der Steuerhebel in einem Betätigungszustand in eine Stoppbefehlsposition zurückgebracht wird, und die eine Bewegungsgrenze berechnet, die erforderlich ist, um die Arbeitsmaschine stabil zu halten, bis der bewegliche Abschnitt stoppt; und eine Sollwerterzeugungseinheit, die Befehlsinformationen für einen Aktuator, der den beweglichen Abschnitt antreibt, auf der Basis eines Ergebnisses der Berechnung der Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung korrigiert, so dass die Stabilität der Maschine verbessert werden kann, selbst wenn der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in die Stoppposition zurückgebracht wird.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, wobei: die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung als Bewegungsgrenze einen Sollwert für einen langsamen Stopp zum Begrenzen der Verlangsamung des beweglichen Abschnitts, um den beweglichen Abschnitt langsam zu stoppen, und/oder eine Obergrenze für die Bewegungsgeschwindigkeit zum Begrenzen einer Bewegungsgeschwindigkeit des Aktuators berechnet.
Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei: die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung die Bewegungsgrenze unter Verwendung von ZMP-Koordinaten, die aus Positionsinformationen, Beschleunigungsinformationen und Informationen einer externen Kraft hinsichtlich jedes beweglichen Abschnitts im Fahruntersatz, in der Arbeitsmaschinenkarosserie und im Arbeitsvorderteil berechnet werden, und/oder der mechanischen Energie, die aus Positionsinformationen und Geschwindigkeitsinformationen hinsichtlich jedes beweglichen Abschnitts der Arbeitsmaschine berechnet wird, berechnet.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, wobei: die Berechnungseinheit für die Stabilisierungssteuerung eine Grenze der Verlangsamung des beweglichen Abschnitts im Voraus speichert und die Befehlsinformationen für den Aktuator korrigiert, um die Grenze der Verlangsamung zu erfüllen.
Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: die Steuerungsvorrichtung eine Vorhersageeinheit für das Verhalten umfasst, die das Verhalten der Arbeitsmaschine in dem Fall vorhersagt, in dem der Steuerhebel im Betätigungszustand unverzüglich in eine neutrale Position zurückgebracht wird; und die Vorhersageeinheit für das Verhalten als Modell eine kubische Funktion verwendet, deren Extremwerte einem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt, der durch einen Zeitpunkt, zu dem die Geschwindigkeit sich zu ändern beginnt, und die Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt ausgedrückt wird, und einem Spitzenankunftspunkt, der durch einen Zeitpunkt, zu dem ein Ausmaß einer Änderung der Geschwindigkeit seit dem Lösen des Steuerhebels am höchsten ist, und die Geschwindigkeit zu diesem Zeitpunkt ausgedrückt wird, entsprechen, und eine Überschwingrate verwendet, die auf der Basis der Rate zwischen dem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und dem Spitzenankunftspunkt, die im Voraus für jede Bewegung des Fahruntersatzes, der Arbeitsmaschinenkarosserie und des Arbeitsvorderteils identifiziert werden, einer Zeitdauer zwischen dem Lösen des Steuerhebels und dem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und einer Zeitdauer zwischen dem Geschwindigkeitsänderungs-Startpunkt und dem Spitzenankunftspunkt berechnet wird.