DE112018004146T5

DE112018004146T5 - Steuerungsvorrichtung und Steuerungsverfahren für eine Lademaschine

Info

Publication number: DE112018004146T5
Application number: DE112018004146.8T
Authority: DE
Inventors: Tomoki Konda; Yusuke Saigo; Kazuhiro Hatake
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2017-10-04
Filing date: 2018-10-02
Publication date: 2020-04-23
Also published as: US11661725B2; JP7216472B2; AU2018345153A1; JP2019065661A; US20200199853A1; AU2018345153B2; WO2019069947A1

Abstract

Eine Einheit zur Erfassung einer Information einer beladenen Maschine erfasst die Positionsinformation und die Azimutrichtungsinformation eines Transportfahrzeuges. Eine Einheit zur Bestimmung einer Erdbeseitigungsposition gibt auf der Grundlage der Positionsinformation und die Azimutrichtungsinformation eine Erdbeseitigungsposition an, um ein Ladeziel auf ein Transportfahrzeug zu laden. Eine Einheit zur Bestimmung der Löffelposition gibt eine Position eines Löffels an. Eine Einheit zu Generierung eines Betätigungssignals generiert ein Betätigungssignal, um den Löffel von der angegebenen Position zu der Erdbeseitigungsposition zu bewegen.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für eine Lademaschine, die eine Lademaschine an einem Einsatzort steuern, an dem sich die Lademaschine und ein Transportfahrzeug befinden.
Es wird die Priorität der am 4. Oktober 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-194678 beansprucht, deren Inhalt hiermit durch Verweis einbezogen wird.
Hintergrund
PTL 1 und PTL 2 offenbaren ein Verfahren zur Bestimmung einer Aushubposition und einer Erdbeseitigungsposition bzw. Erdentleerungsposition und zur automatischen Betätigung eines hydraulischen Löffels.
Liste der Zitate
Patentliteratur

[PTL1] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2002-115271
[PTL2] Ungeprüfte japanische Patentanmeldung, Erstveröffentlichung Nr. 2002-332655

Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Es ist wünschenswert, auf die Bestimmung einer Erdbeseitigungsposition zu verzichten, um die Effizienz der automatischen Steuerung zu verbessern.
Ein Gegenstand eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist es, eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für eine Lademaschine bereitzustellen, die in der Lage sind, eine Lademaschine automatisch zu betreiben, ohne eine Erdbeseitigungsposition zu bestimmen.
Lösung des Problems
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Lademaschinensteuerungsvorrichtung zum Steuern einer Lademaschine bereitgestellt, die einen um ein Schwenkzentrum schwenkenden Schwenkkörper und eine an dem Schwenkkörper befestigte und einen Löffel enthaltende Arbeitsausrüstung umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung für die Lademaschine eine Einheit zur Erfassung der Informationen einer beladenen Maschine, die die Positionsinformation und eine Azimutrichtungsinformation einer beladenen Maschine erfasst, eine Einheit zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition, die eine Erdbeseitigungsposition auf der Grundlage der Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation angibt, um Erde auf die beladene Maschine zu laden, eine Einheit zur Bestimmung einer Löffelposition, die eine Position des Löffels angibt, wenn ein Erdbeseitigungsanweisungssignal zum Bewegen des Löffels zu der Erdbeseitigungsposition eingegeben wurde und eine Einheit zur Generierung eines Betätigungssignals, die ein Betätigungssignal zum Bewegen des Löffels von der bestimmten Position zu der Erdbeseitigungsposition generiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung.
Gemäß dem Aspekt kann die Lademaschinensteuerungsvorrichtung die Lademaschine automatisch betreiben, ohne die Erdbeseitigungsposition zu bestimmen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung, die die Konfiguration eines Fernbetätigungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
2 ist eine Außenansicht einer Lademaschine gemäß der ersten Ausführungsform.
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Verwaltungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Fahrwegs darstellt.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung eines Fernbetätigungsraums gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Weges eines Löffels gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
7 ist ein erstes Flussdiagramm, das ein automatisches Erdbeseitigungssteuerungsverfahren gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
8 ist ein zweites Flussdiagramm, das das automatische Erdbeseitigungssteuerungsverfahren des Fernbetätigungsraums gemäß der ersten Ausführungsform zeigt.
9 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration eines Fernbetätigungssystems gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt.
10 ist eine Außenansicht einer Lademaschine gemäß der zweiten Ausführungsform.
11 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung der Lademaschine gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt.

Bester Modus zur Ausführung der Erfindung
Erste Ausführungsform
Arbeitssystem
1 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration eines Fernbetätigungssystems gemäß einer ersten Ausführungsform darstellt.
Ein Arbeitssystem 1 umfasst eine Lademaschine 100, ein oder eine Vielzahl von Transportfahrzeugen 200, die als beladene Maschinen dienen, eine Verwaltungsvorrichtung 300 und einen Fernbetätigungsraum 500. Die Lademaschine 100 und das Transportfahrzeug 200 bewegen sich zu einem Einsatzort (zum Beispiel einer Mine oder einem Steinbruch). Der Fernbetätigungsraum 500 ist an einem Ort (zum Beispiel in einer Stadt oder dem Einsatzort) bereitgestellt, der von dem Einsatzort entfernt liegt.
Das Transportfahrzeug 200 fährt unbemannt auf der Grundlage von Steuerungsinformationen, die von der Verwaltungsvorrichtung 300 erhalten werden. Das Transportfahrzeug 200 ist mit der Verwaltungsvorrichtung 300 durch Kommunikation über einen Accesspoint 360 verbunden. Die Verwaltungsvorrichtung 300 erfasst die Position und Azimutrichtung des Transportfahrzeuges 200 von dem Transportfahrzeug 200 und generiert basierend darauf Strecken- bzw. Kursinformationen, die verwendet werden, um die Fahrt des Transportfahrzeuges 200 zu ermöglichen. Die Verwaltungsvorrichtung 300 überträgt die Streckeninformationen an das Transportfahrzeug 200. Das Transportfahrzeug 200 fährt unbemannt auf der Grundlage der erhaltenen Streckeninformation. Das heißt das Arbeitssystem 1 umfasst ein unbemanntes Transportsystem, das das Transportfahrzeug 200 und die Verwaltungsvorrichtung 300 umfasst. Der Accesspoint 360 wird für die Kommunikation des unbemannten Transportsystems verwendet.
Die Verwaltungsvorrichtung 300 erhält von der Lademaschine 100 und dem Fernbetätigungsraum 500 ein Anweisungssignal für das Transportfahrzeug 200 und überträgt das Anweisungssignal an das Transportfahrzeug 200. Die Lademaschine 100 ist mit der Verwaltungsvorrichtung 300 durch Kommunikation über den Accesspoint 360 verbunden. Ferner ist der Fernbetätigungsraum 500 über ein Netzwerk mit der Verwaltungsvorrichtung 300 verbunden. Ein Einfahrtanweisungssignal und ein Ausfahrtanweisungssignal sind Beispiele des von der Lademaschine 100 und dem Fernbetätigungsraum 500 erhaltenen Anweisungssignals für das Transportfahrzeug 200. Das Einfahrtanweisungssignal ist ein Signal zur Anweisung des Transportfahrzeugs 200 von einem Standby-Punkt P1 zu einem Ladepunkt P3 einzufahren. Das Ausfahrtanweisungssignal ist ein Signal zur Anweisung des Transportfahrzeugs 200 von dem Ladepunkt P3 abzufahren und nach Beendigung der Beladung einen Ladeplatz A1 zu verlassen.
Die Lademaschine 100 wird auf der Grundlage eines von dem Fernbetätigungsraum 500 übertragenen Betriebssignals ferngesteuert. Die Lademaschine 100 ist mit dem Fernbetätigungsraum 500 durch Kommunikation über einen Accesspoint 350 verbunden. Eine erste Betätigungsvorrichtung 530 des Fernbetätigungsraums 500 wird von einem Bediener betätigt, um ein Betätigungssignal der Lademaschine 100 zu erhalten und eine Steuerungsvorrichtung 540 überträgt ein Betätigungssignal an die Verwaltungsvorrichtung 300. Die Lademaschine 100 arbeitet auf der Grundlage des von dem Fernbetätigungsraum 500 erhaltenen Betätigungssignal. D.h. das Arbeitssystem 1 umfasst ein Fernbetätigungssystem, gebildet aus der Lademaschine 100 und dem Fernbetätigungsraum 500. Der Accesspoint 350 wird zur Kommunikation des Fernbetätigungssystems verwendet.
Transportfahrzeug
Das Transportfahrzeug 200, gemäß der ersten Ausführungsform, ist ein unbemannter Muldenkipper, der unbemannt auf einem festgelegten Fahrweg fährt. Es sollte festgehalten werden, dass das Transportfahrzeug 200, gemäß anderer Ausführungsformen, ein anderes Transportfahrzeug als ein Muldenkipper sein kann.
Das Transportfahrzeug 200 umfasst einen Positions- und Azimutrichtungsdetektor 210 und eine Steuerungsvorrichtung 220.
Der Positions- und Azimutrichtungsdetektor 210 erfasst die Position und Azimutrichtung des Transportfahrzeuges 200. Der Positions- und Azimutrichtungsdetektor 210 umfasst zwei Empfänger, die Positionssignale von einem künstlichen Satelliten eines globalen Navigationssatellitensystems (GNSS) erhalten. Ein Beispiel des GNSS ist ein globales Global Positioning System (GPS). An dem Transportfahrzeug 200 sind jeweils zwei Empfänger an unterschiedlichen Positionen installiert. Der Positions- und Azimutrichtungsdetektor 210 erfasst die Position eines repräsentativen Punktes (Ursprung eines Fahrzeugkarosseriekoordinatensystems, zum Beispiel die Position des Zentrums einer Hinterachse des Transportfahrzeuges 200) des Transportfahrzeuges 200 in einem Standortkoordinatensystem, auf der Grundlage der mit den Empfängern erhaltenen Positionssignalen.
Der Positions- und Azimutrichtungsdetektor 210 berechnet unter Verwendung der von den zwei Empfängern erhaltenen Positionssignale die zugewandte Azimutrichtung des Transportfahrzeuges 200 als Beziehung der Installationsposition eines Empfängers zur Installationsposition des anderen Empfängers. Es sollte festgehalten werden, dass andere Ausführungsformen nicht auf solch eine Konfiguration beschränkt sind, beispielweise kann das Transportfahrzeug 200 eine Trägheitsmesseinheit (Inertial Measurement Unit IMU) enthalten und eine Azimutrichtung auf der Grundlage eines Messergebnisses der Trägheitsmesseinheit berechnen. In diesem Fall kann eine Drift der Trägheitsmesseinheit auf der Grundlage einer Fahrtrajektorie des Transportfahrzeuges 200 korrigiert werden. Wenn eine Azimutrichtung unter Verwendung der Trägheitsmesseinheit berechnet wird, kann das Transportfahrzeug 200 einen Empfänger enthalten.
Die Steuerungsvorrichtung 220 überträgt die von dem Positions- und Azimutrichtungsdetektor 210 ermittelte Position und Azimutrichtung an die Verwaltungsvorrichtung 300. Die Steuerungsvorrichtung 220 erhält Streckeninformationen und ein Anweisungssignal von der Verwaltungsvorrichtung 300. Die Steuerungsvorrichtung 220 veranlasst das Transportfahrzeug 200, auf der Grundlage der erhaltenen Streckeninformation und dem erhaltenen Anweisungssignal, zu fahren oder einen Behälter des Transportfahrzeuges 200 anzuheben oder abzusenken.
Lademaschine
2 ist eine Außenansicht der Lademaschine gemäß der ersten Ausführungsform.
Die Lademaschine 100, gemäß der ersten Ausführungsform, ist eine hydraulische Schaufel. Es sollte festgehalten werden, dass die Lademaschine 100, gemäß anderer Ausführungsformen, eine andere Lademaschine als eine hydraulische Schaufel sein kann. Zusätzlich ist die in 2 dargestellte Lademaschine 100 eine Frontschaufel, kann jedoch auch eine Baggerschaufel oder eine Seilschaufel sein.
Die Lademaschine 100 umfasst einen Fahrkörper 130, einen von dem Fahrkörper 130 getragenen Schwenkkörper 120 und eine durch Öldruck betriebene und von dem Schwenkkörper 120 getragene Arbeitsausrüstung 110. Der Schwenkkörper 120 ist so gelagert, dass er um ein Schwenkzentrum schwenkbar ist.
Die Arbeitsausrüstung 110 umfasst einen Ausleger 111, einen Stiel 112, ein Löffel 113, einen Auslegerzylinder 114, einen Stielzylinder 115, einen Löffelzylinder 116, einen Auslegerwinkelsensor 117, einen Stielwinkelsensor 118 und einen Schaufelwinkelsensor 119.
Ein Basisendabschnitt des Auslegers 111 ist über einen Stift an dem Schwenkkörper 120 befestigt.
Der Stiel 112 verbindet den Ausleger 111 mit dem Löffel 113. Ein Basisendabschnitt des Stiels 112 ist über einen Stift an einem vorderen Endabschnitt des Auslegers 111 befestigt.
Der Löffel 113 umfasst eine Schaufel zum Ausheben von Erde oder dergleichen und einen Behälter, um die ausgehobene Erde aufzunehmen. Ein Basisendabschnitt der Schaufel 113 ist über einen Stift an einem vorderen Endabschnitt des Stiels 112 befestigt.
Der Auslegerzylinder 114 ist ein hydraulischer Zylinder zum Betätigen des Auslegers 111. Ein Basisendabschnitt des Auslegerzylinders 114 ist an dem Schwenkkörper 120 befestigt. Ein vorderer Endabschnitt des Auslegerzylinders 114 ist an dem Ausleger 111 befestigt.
Der Stielzylinder 115 ist ein hydraulischer Zylinder zum Antreiben des Stiels 112. Ein Basisendabschnitt des Stielzylinders 115 ist an dem Ausleger 111 befestigt. Ein vorderer Endabschnitt des Stielzylinders 115 ist an dem Stiel 112 befestigt.
Der Schaufelzylinder 116 ist ein hydraulischer Zylinder zum Antreiben der Schaufel 113. Ein Basisendabschnitt des Schaufelzylinders 116 ist an dem Ausleger 111 befestigt. Ein vorderer Endabschnitt des Schaufelzylinders 116 ist an der Schaufel 113 befestigt.
Der Auslegerwinkelsensor 117 ist an dem Ausleger 111 befestigt und ermittelt den Neigungswinkel des Auslegers 111.
Der Stielwinkelsensor 118 ist an dem Stiel 112 befestigt und ermittelt den Neigungswinkel des Stiels 112.
Der Löffelwinkelsensor 119 ist an dem Löffel 113 befestigt und ermittelt den Neigungswinkel des Löffels.
Der Auslegerwinkelsensor 117, der Stielwinkelsensor 118 und der Löffelwinkelsensor 119, gemäß der ersten Ausführungsform, ermitteln jeweils einen Neigungswinkel in Bezug auf eine Bodenebene. Es sollte festgehalten werden, dass ein Winkelsensor, gemäß anderer Ausführungsformen, nicht darauf beschränkt ist und einen Neigungswinkel in Bezug auf andere Bezugsebenen ermitteln kann. Zum Beispiel kann der Winkelsensor, in anderen Ausführungsformen, einen relativen Rotationswinkel mit einem Potentiometer ermitteln, das in dem Basisendabschnitt des Auslegers 111, des Stiels 112 und der Schaufel 113 bereitgestellt ist, oder kann einen Neigungswinkel durch Messen der Zylinderlänge des Auslegerzylinders 114, des Stielzylinders 115 und des Schaufelzylinders 116 und durch Umwandeln der Zylinderlänge in einen Winkel ermitteln.
Der Schwenkkörper 120 umfasst eine Bedienkabine 121. Eine Bildaufnahmevorrichtung 122 ist in einem oberen Abschnitt der Bedienkabine 121 bereitgestellt. Die Bildaufnahmevorrichtung 122 ist an einer vorderen und oberen Position innerhalb der Bedienkabine 121 angeordnet. Die Bildaufnahmevorrichtung 122 nimmt Bilder von Situationen vor der Bedienkabine 121 durch eine Windschutzscheibe einer Frontfläche der Bedienkabine 121 auf. Ein Beispiel einer Bildaufnahmevorrichtung 122 ist eine Bildaufnahmevorrichtung, die einen CCD-Sensor (Charge Coupled Device), einen CMOS-Sensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor) oder dergleichen verwendet. Es sollte festgehalten werden, dass die Bildaufnahmevorrichtung 122 in anderen Ausführungsformen nicht unbedingt im Inneren der Bedienkabine 121 bereitgestellt sein muss, sondern an einer Position bereitgestellt sein kann, an der die Bildaufnahmevorrichtung 122 Bilder von mindestens einem Arbeitsziel und der Arbeitsausrüstung 110 aufnehmen kann.
Die Lademaschine 100 umfasst die Bildaufnahmevorrichtung 122, einen Positions- und Azimutrichtungsrechner 123, ein Neigungsmessgerät 124, eine hydraulische Vorrichtung 125 und eine Steuerungsvorrichtung 126.
Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 123 berechnet die Position des Schwenkkörpers 120 und die zugewandte Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120. Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 123 umfasst zwei Empfänger, die Positionssignale von dem künstlichen Satelliten erhalten, der das GNSS bildet. Jeweils zwei Empfänger sind auf dem Schwenkkörper 120 an unterschiedlichen Positionen angeordnet. Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 123 ermittelte die Position eines repräsentativen Punktes (Ursprung eines Löffelkoordinatensystems) des Schwenkkörpers 120 in dem Standortkoordinatensystem auf der Grundlage der mit den Empfängern erhaltenen Positionssignale.
Der Positions- und Azimutrichtungsrechner 123 berechnet die zugewandte Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120 als die Beziehung der Einbauposition des einen Empfängers zur Einbauposition des anderen Empfängers, wobei die mit den zwei Empfängern erhaltenen Positionssignale verwendet werden.
Das Neigungsmessgerät 124 misst die Beschleunigung und die Winkelgeschwindigkeit des Schwenkkörpers 120 und ermittelt auf der Grundlage eines Messergebnisses die Haltung (zum Beispiel einen Roll-, einen Neigungs- und einen Gierwinkel) des Schwenkkörpers 120. Das Neigungsmessinstrument 124 ist zum Beispiel an einer Unterseite des Schwenkkörpers 120 installiert. Das Neigungsmessinstrument 124 kann beispielsweise eine Inertialmesseinheit (IMU) verwenden.
Die hydraulische Vorrichtung 125 umfasst einen Arbeitsöltanker, eine Hydraulikpumpe und ein Durchflussregelventil. Die Hydraulikpumpe wird von der Leistung eines Motors (nicht dargestellt) angetrieben, um den Auslegerzylinder 114, den Stielzylinder 115 und den Löffelzylinder 116 über das Durchflussregelventil mit Arbeitsöl zu versorgen. Das Durchflussregelventil weist eine stabförmige Spule auf und stellt unter Verwendung der Position der Spule die Durchflussmenge des Arbeitsöls ein, die dem Auslegerzylinder 114, dem Stielzylinder 115 und dem Löffelzylinder 116 zugeführt wird. Die Spule wird auf Grundlage einer von der Steuerungsvorrichtung 126 erhaltenen Steueranweisung angetrieben. D.h. das Volumen des dem Auslegerzylinder, dem Stielzylinder und dem Löffelzylinder zuzuführenden Arbeitsöls wird von der Steuerungsvorrichtung 126 gesteuert.
Die Steuerungsvorrichtung 126 überträgt die von der Bildaufnahmevorrichtung 122 aufgenommenen Bilder, die Schwenkgeschwindigkeit, Position und Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120, die Neigungswinkel des Auslegers 111, des Stiels 112 und des Löffels 113, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrkörpers 130 und die Haltung des Schwenkkörpers 120 an den Fernbetätigungsraum 500. Im Folgenden werden die Bilder, die Schwenkgeschwindigkeit, Position und Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120, die Neigungswinkel des Auslegers 111, des Stiels 112 und des Löffels 113, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrkörpers 130 und die Haltung des Schwenkkörpers 120 auch als Fahrzeuginformationen bezeichnet. Es sollte festgehalten werden, dass die Fahrzeuginformationen in anderen Ausführungsformen nicht darauf beschränkt sind. Die Fahrzeuginformationen in anderen Ausführungsformen können beispielsweise keine Schwenkgeschwindigkeit, Position, Azimutrichtung, Neigungswinkel, Fahrgeschwindigkeit und Haltung enthalten, und können Werte enthalten, die von anderen Sensoren ermittelt werden oder kann ein Wert enthalten, der aus einem ermittelten Wert berechnet wird.
Die Steuerungsvorrichtung 126 erhält ein Betätigungssignal von dem Fernbetätigungsraum 500. Die Steuerungsvorrichtung 116 treibt auf der Grundlage des erhaltenen Betätigungssignals die Arbeitsausrüstung 110, den Schwenkkörper 120 oder den Fahrkörper 130 an.
Verwaltungsvorrichtung
3 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration der Verwaltungsvorrichtung, gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt.
Die Verwaltungsvorrichtung 300 verwaltet die Fahrt des Transportfahrzeuges 200.
Die Verwaltungsvorrichtung 300 ist ein Computer, der einen Prozessor 3100, einen Hauptspeicher 3200, einen Speicher 3301 und eine Schnittstelle 3400 enthält. Der Speicher 3300 speichert ein Programm p3. Der Prozessor 3100 liest das Programm p3 aus dem Speicher 3300 aus, lädt das Programm p3 in den Hauptspeicher 3200 und führt einen Prozess gemäß dem Programm p3 aus. Die Verwaltungsvorrichtung 300 ist über die Schnittstelle 3400 mit dem Netzwerk verbunden. Der Accesspoint 360 ist mit der Schnittstelle 3400 verbunden. Die Verwaltungsvorrichtung 300 ist über den Accesspoint 360 drahtlos mit der Lademaschine 100 und dem Transportfahrzeug 200 verbunden.
Der Speicher 3300 weist eine Einheit 3301 und eine Positions- und Azimutrichtungs-Speichereinheit als Speicherbereiche auf. Beispiele für den Speicher 3300 schließen ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein SSD-Laufwerk, eine magnetische Platte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM oder einen Halbleiter-Speicher ein. Der Speicher 3300 kann ein internes Medium, das direkt an die gemeinsamen Kommunikationsleitungen der Verwaltungsvorrichtung 300 angeschlossen ist, oder ein externes Medium sein, das über die Schnittstelle 3400 mit der Verwaltungsvorrichtung 300 verbunden ist. Der Speicher 3300 ist ein nicht-flüchtiges Speichermedium.
Die Einheit 3301 zum Speichern des Fahrweges speichert einen Fahrweg R für jedes der Transportfahrzeuge 200. 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Fahrweges zeigt. Der Fahrweg R weist einen vorgegebenen Verbindungsweg R1, der zwei Bereiche A (z.B. den Ladeplatz A1 und einen Erdbeseitigungsplatz A2) miteinander verbindet, und einen Einfahrtweg R2, einen Anfahrtweg R3 und einen Ausfahrtweg R4 auf, die Wege innerhalb des Bereichs A sind. Der Einfahrtweg R2 ist ein Weg, der den Standby-punkt P1, der ein Ende des Verbindungsweges R1 darstellt, mit einem vorbestimmten Wendepunkt P2 innerhalb des Bereichs A verbindet. Der Anfahrtweg R3 ist ein Weg, der den Wendepunkt P2 mit dem Ladepunkt P3 oder einem Erdbeseitigungspunkt P4 innerhalb des Bereichs A verbindet. Der Ausfahrtweg R4 ist ein Weg, der den Ladepunkt P3 oder den Erdbeseitigungsstelle P4 mit einem Ausgangspunkt P5, der das andere Ende des Verbindungsweges R1 ist, innerhalb des Bereichs A verbindet. Der Ladepunkt P3 ist ein Punkt, der durch einen von dem Bediener der Lademaschine 100 eingeleiteten Vorgang festgelegt wird. Der Wendepunkt P2 ist ein Punkt, der als Reaktion auf die Position des Ladepunktes P3 durch die Steuerungsvorrichtung 300 festgelegt wird.
Die Einheit 3302 zum Speichern der Position und Azimutrichtung speichert Positions- und Azimutrichtungsinformation jedes der Transportfahrzeuge 200.
Der Prozessor 3100 enthält eine Einheit 3101 zur Erfassung der Position und Azimutrichtung und eine Einheit 3102 zur Generierung einer Fahrstrecke durch die Ausführung des Programms p3.
Die Einheit 3101 zum Sammeln der Position und Azimutrichtung erhält die Positionsinformation und die Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeugs 200 vom Transportfahrzeug 200 über den Accesspoint 360. Die Einheit 3101 zum Sammeln der Position und Azimutrichtung veranlasst die Einheit 3302 zum Speichern der Position und Azimutrichtung, die empfangene Positionsinformation und die empfangene Azimutrichtungsinformation zu speichern.
Die Einheit 3102 zur Generierung der Fahrstrecke generiert Streckeninformationen, die Informationen über einen Bereich enthalten, in dem sich das Transportfahrzeug 200 bewegen darf, auf der Grundlage des in der Einheit 3301 zum Speichern des Fahrtweges gespeicherten Fahrtweges und der in der Einheit 3302 zum Speichern der Position und Azimutrichtung gespeicherten Positions- und Azimutrichtungsinformation. Die generierte Streckeninformation wird an das Transportfahrzeug 200 übertragen. Die Streckeninformation enthält Positionsinformationen von Orten, die in vorbestimmten Intervallen auf dem Fahrweg eingestellt sind, Informationen über die Zielgeschwindigkeiten der Orte und Informationen über den zulässigen Fahrbereich, die die Informationen über den zulässigen Fahrtbereich anderer Transportfahrzeuge 200 nicht duplizieren.
Bis zum Erhalt eines Einfahrtanweisungssignals vom Fernbetätigungsraum 500 veranlasst die Einheit 3102 zur Generierung einer Fahrstrecke, dass der durch die Streckeninformationen angegebene Bereich den Einfahrtweg R2 und den Anfahrtweg R3 nicht enthält. Daher steht das Transportfahrzeug 200 bis zum Empfang des Einfahrtanweisungssignals an dem Standby-Punkt P1 bereit. Wenn die Einheit 3102 zur Generierung einer Fahrstrecke das Einfahrtanweisungssignal erhalten hat, erzeugt die Einheit 3102 zur Generierung einer Fahrstrecke Streckeninformationen, die den Einfahrtweg R2 und den Anfahrtweg R3 und nicht den Ausfahrtweg R4 enthalten. Daher verlässt das Transportfahrzeug 200 den Standby-Punkt P1, fährt zum Ladepunkt P3 und hält an dem Ladepunkt P3 an. Wenn die Einheit 3102 zur Generierung einer Fahrstrecke ein Ausfahrtanweisungssignal erhalten hat, erzeugt die Einheit 3102 zur Generierung einer Fahrstrecke Streckeninformationen, die den Ausfahrtweg R4 enthalten. Es sollte festgehalten werden, dass bei dem Arbeitssystem 1, gemäß der Ausführungsform, das Transportfahrzeug 200 bis zum Empfang eines Einfahrtanweisungssignals an dem Standby-Punkt P1 bereitsteht, das Arbeitssystem 1 ist jedoch nicht darauf beschränkt. In anderen Ausführungsformen kann beispielsweise die Standby-Position des Transportfahrzeugs 200 der Wendepunkt P2 oder eine Stelle in der Mitte des Einfahrtweges R2 oder des Anfahrtweges R3 sein.
Fernbetätigungsraum
Der Fernbetätigungsraum 500 umfasst einen Sitz 510 für den Bediener, eine Displayvorrichtung 520, eine erste Betätigungsvorrichtung 530; eine zweite Betätigungsvorrichtung 531 und eine Steuerungsvorrichtung 540.
Die Displayvorrichtung 520 ist vor dem Sitz 510 des Bedieners angeordnet. Die Displayvorrichtung 520 ist vor den Augen des Bedieners angeordnet, wenn der Bediener in dem Sitz 510 des Bedieners sitzt. Die Displayvorrichtung 520 kann, wie in 1 dargestellt, aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Displays bestehen oder kann aus einem großen Display gebildet werden. Zusätzlich kann die Displayvorrichtung 520 mit einem Projektor oder dergleichen Bilder auf eine gekrümmte oder eine kugelförmige Oberfläche projizieren.
Die erste Betätigungsvorrichtung 530 ist eine Betätigungsvorrichtung für das Fernbetätigungssystem. In Reaktion auf einen von dem Bediener initiierten Vorgang erzeugt und gibt die erste Betätigungsvorrichtung 530 ein Betätigungssignal für den Auslegerzylinder 114, ein Betätigungssignal für den Stielzylinder 115, ein Betätigungssignal für den Löffelzylinder 116, ein Betätigungssignal zum Schwenken des Schwenkkörpers 120 nach rechts oder nach links oder ein Betätigungssignal um den Fahrkörper 130 anzuweisen nach vorn oder hinten zu fahren an die Steuerungsvorrichtung 540 aus. Die erste Betätigungsvorrichtung 530 besteht beispielsweise aus einem Hebel, einem Knopfschalter und einem Pedal. Durch Betätigen des Knopfschalters wird ein Erdbeseitigungsanweisungssignal erzeugt.
Die zweite Betätigungsvorrichtung 531 wird von dem Bediener betätigt, um das Abfahrtanweisungssignal an die Verwaltungsvorrichtung 300 zu übertragen. Die zweite Betätigungsvorrichtung 531 besteht beispielsweise aus einem Touchpanel.
Die erste Betätigungsvorrichtung 530 und die zweite Betätigungsvorrichtung 531 sind in der Nähe des Sitzes 510 des Bedieners angeordnet. Die erste Betätigungsvorrichtung 530 und die zweite Betätigungsvorrichtung 531 sind in einem bedienbaren Bereich des Bedieners angeordnet, wenn der Bediener in dem Sitz 510 des Bedieners sitzt.
Die Steuerungsvorrichtung 540 veranlasst die Displayvorrichtung 520, die von der Lademaschine 100 erhaltenen Bilder anzuzeigen und sendet ein Betätigungssignal, das eine Betätigung der ersten Betätigungsvorrichtung 530 anzeigt, an die Lademaschine 100.
5 ist ein schematisches Blockdiagramm, das die Konfiguration der Steuerungsvorrichtung des Fernbetätigungsraums, gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt.
Die Steuerungsvorrichtung 540 ist ein Computer, der einen Prozessor 5100, einen Hauptspeicher 5200, einen Speicher 5301 und eine Schnittstelle 5400 enthält. Der Speicher 5300 speichert ein Programm p5. Der Prozessor 5100 liest das Programm p5 aus dem Speicher 5300 aus, lädt das Programm p5 in den Hauptspeicher 5200 und führt einen Prozess, gemäß dem Programm p5, aus. Die Steuerungsvorrichtung 540 ist über die Schnittstelle 5400 mit dem Netzwerk verbunden.
Beispiele für den Speicher 5300 schließen ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein SSD-Laufwerk, eine magnetische Platte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM oder einen Halbleiter-Speicher ein. Der Speicher 5300 kann ein internes Medium, das direkt an die gemeinsamen Kommunikationsleitungen der Steuerungsvorrichtung 540 angeschlossen ist, oder ein externes Medium sein, das über die Schnittstelle 5400 mit der Steuerungsvorrichtung 540 verbunden ist. Der Speicher 5300 ist ein nicht-flüchtiges Speichermedium.
Der Prozessor 5100 umfasst eine Einheit 5101 zur Bestimmung der Ladefahrzeuginformation, eine Displaysteuerungseinheit 5102, eine Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation, eine Einheit 5104 zur Eingabe eines Betätigungssignal, eine Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition, eine Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition, eine Einheit 5107 zur Bestimmung einer Vermeidungsposition, eine Einheit 5109 zur Generierung eines Betätigungssignal und eine Einheit 5110 zur Ausgabe eines Betätigungssignal durch Ausführung des Programms p5.
Die Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erfasst die Fahrzeuginformation von der Lademaschine 100.
Die Displaysteuerungseinheit 5102 erzeugt Displaysignale zur Darstellung von Bildern, die in den von der Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erhaltenen Fahrzeuginformationen enthalten sind, und gibt die Displaysignale an die Displayvorrichtung 520 aus.
Die Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation erfasst die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation jedes der Transportfahrzeuge 200 von der Verwaltungsvorrichtung 300. Die Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation ist ein Beispiel einer Einheit zur Erfassung der Information einer beladenen Maschine, die die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation einer beladenen Maschine erfasst.
Die Einheit 5104 zur Eingabe des Betätigungssignals erhält Betätigungssignale, die von der ersten Betätigungsvorrichtung 530 eingegeben wurden. Die Betätigungssignale enthalten ein Betätigungssignal für den Ausleger 111, ein Betätigungssignal für den Stiel 112, ein Betätigungssignal für den Löffel 113, ein Schwenksignal für den Schwenkkörper 120, ein Fahrsignal für den Fahrkörper 130 und ein Erdbeseitigungsanweisungssignal für die Lademaschine 100. Das Erdbeseitigungsanweisungssignal ist ein Signal, das eine automatische Erdbeseitigungssteuerung befiehlt, um den Löffel 113 in die Erdbeseitigungsposition zu bewegen und Erde aus diesem zu entfernen.
Die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition bestimmt eine Position P eines vorderen Endes des Stiels 112 und eine Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 112 bis zu dem tiefsten Punkt des Löffels 113 in dem Löffelkoordinatensystem, auf der Grundlage der von der Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erhaltenen Fahrzeuginformation. Der tiefste Punkt des Löffels 113 ist ein Punkt auf einer äußeren Form des Löffels 113, der den kürzesten Abstand von einer Bodenoberfläche aufweist, Insbesondere gibt die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition eine Aushubbeendigungsposition P10 als die Position P des vorderen Endes des Stiels 112 an, wenn der Eingang des Erdbeseitigungsanweisungssignals erhalten wurde. 6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel eines Weges des Löffels, gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt. Insbesondere erhält die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition auf der Grundlage des Neigungswinkels des Auslegers 111 und einer bekannten Länge (Abstand von dem Stift des Basisendabschnittes zu dem Stift des vorderen Endabschnittes) des Auslegers 111 eine vertikale Komponente und eine horizontale Komponente der Länge des Auslegers 111. Auf ähnliche Weise erhält die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition eine vertikale Komponente und eine horizontale Komponente der Länge des Stiels 112. Die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition gibt eine Position als die Position P (Position P des Stiftes des vorderen Endabschnittes des Stiels 112, dargestellt in 2) an, die durch eine Summe der vertikalen Komponenten und eine Summe der horizontalen Komponenten der Längen des Auslegers 111 und des Stiels 112 von einer Position der Lademaschine 100 in einer von der Azimutrichtung und Haltung der Lademaschine 100 angegebenen Richtung entfernt ist. Zusätzlich gibt die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition auf der Grundlage des Neigungswinkels des Löffels 113 und einer bekannten Form des Löffels, den tiefsten Punkt des Löffels 113 in einer vertikalen Richtung an und bestimmt die Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 112 zu dem tiefsten Punkt.
Wenn das Erdbeseitigungsanweisungssignal in die Einheit 5104 zur Eingabe des Betätigungssignals eingegeben wurde, gibt die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition eine Erdbeseitigungsposition P13 auf der Grundlage der Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation an, die von der Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation erfasst wurde. Das heißt die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition gibt die Erdbeseitigungsposition P13 auf der Grundlage der Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation an, wenn das Transportfahrzeug 200 an dem Ladepunkt P3 gehalten hat. Die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition wandelt eine Referenzposition P21, die durch die Positionsinformation des Transportfahrzeuges 200 angegebenen wird, von dem Standortkoordinatensystem in das Löffelkoordinatensystem um, auf der Grundlage der Position, Azimutrichtung und Haltung der Schwenkkörpers 120, erfasst durch die Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation, und bestimmt eine Erdbeseitigungsposition P22, welche durch einen Abstand D1 von der Referenzposition P21 in einer von der Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeugs 200 angegebenen Richtung entfernt ist. Der Abstand D1 ist ein bekannter Abstand zwischen der Referenzposition P21 und dem Erdbeseitigungspunkt P22 auf dem Behälter. Die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition gibt eine Position, die von der angegebenen Position P22 durch m einen Abstand D2 von der Mitte des Löffels 113 zu dem vorderen Ende des Stiels 112 in Blickrichtung der Schwenkkörpers 120 der Lademaschine 100 entfernt ist, als eine ebene Position der Erdbeseitigungsposition P13 an. Die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition gibt die Höhe der Erdbeseitigungsposition P13 an, in dem die Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 112 zu dem niedrigsten Punkt, der durch die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition angegeben wird, und eine Höhe des Steuerrandes des Löffels 113 zu einer Höhe Ht des Transportfahrzeuges 200 addiert wird. Es sollte festgehalten werden, dass in anderen Ausführungsformen die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition die Erdbeseitigungsposition P13 angeben kann, ohne dass die Höhe des Steuerrandes hinzugefügt wird. D.h., die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition kann die Höhe der Erdbeseitigungsposition P13 angeben, in dem die Höhe Hb zu der Höhe Ht addiert wird.
Die Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition gibt eine Störungsvermeidungsposition P12 an, die ein Punkt ist, an dem der Löffel 113 das Transportfahrzeug 200 nicht stört, auf der Grundlage der von der Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition angegebenen Erdbeseitigungsposition P13, der von der Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erfassten Position der Lademaschine 100 und der durch die Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation erfassten Position und Azimutrichtung des Transportfahrzeuges 200. Die Störungsvermeidungsposition P12 ist eine Position, die die gleiche Höhe wie die Höhe der Erdbeseitigungsposition P13 aufweist, bei der ein Abstand vom Schwenkzentrum des Schwenkkörpers 120 dem Abstand von dem Schwenkzentrum zu der Erdbeseitigungsposition P13 gleich ist und unter der sich das Transportfahrzeug 200 nicht befindet. Zum Beispiel gibt die Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition, unter Positionen auf einem Kreis, die das Schwenkzentrum der Schwenkkörpers 120 als ein Zentrum und einen Abstand zwischen dem Schwenkzentrum und der Erdbeseitigungsposition als einen Radius aufweisen, eine Position als die Störungsvermeidungsposition P12 an, bei welcher die äußere Form des Löffels 113 das Transportfahrzeug 200 in Aufsicht nicht stört und welche der Erdbeseitigungsposition P13 am nächsten ist. Die Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition kann auf der Grundlage der Position, der Azimutrichtung und der bekannten äußeren Form des Transportfahrzeuges 201 und einer bekannten Form des Löffels 113 bestimmen, ob sich das Transportfahrzeug 200 und der Löffel 113 gegenseitig stören. Hierbei ist „die gleiche Höhe“ oder „der gleiche Abstand“ nicht unbedingt darauf beschränkt, dass die Höhen oder Abstände perfekt miteinander übereinstimmen, sondern Fehler und Margen sind erlaubt.
Die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals generiert ein Betätigungssignal zum Bewegen des Löffels 113 in die Erdbeseitigungsposition P13, auf der Grundlage der Erdbeseitigungsposition P13, die durch die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition angegeben wird, und der Störungsvermeidungsposition P12, die durch die Einheit 5107 zur Bestimmung der Störungsvermeidungsposition angegeben wurde. D.h. die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals generiert das Betätigungssignal, so dass der Löffel 113 von der Aushubbeendigungsposition P10 über eine Position P11 und die Störungsvermeidungsposition P12 die Erdbeseitigungsposition P13 erreichen kann. Ferner generiert die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals das Betätigungssignal für den Löffel 113, so dass sich der Winkel des Löffels 113 nicht verändert, auch wenn der Ausleger 111 und der Stiel 112 angetrieben werden.
Die Einheit 5110 zur Ausgabe des Betätigungssignals gibt das an die Einheit 5104 zur Eingabe des Betätigungssignals eingegebene Betätigungssignal oder das von der Einheit zur Generierung des Betätigungssignal 5109 generierte Betätigungssignal an die Lademaschine 100 aus.
Verfahren
Das Transportfahrzeug 200 fährt entlang des Fahrtweges R und stoppt an dem Standby-Punkt P1, gemäß der von der Verwaltungsvorrichtung 300 generierten Streckeninformation. Der Bediener der Lademaschine 100 gibt durch Betätigung der zweiten Betätigungsvorrichtung 531 (zum Beispiel durch Drücken einer vorbestimmten Taste) ein Eingabeanweisungssignal in die zweite Betätigungsvorrichtung 531 ein. Das Eingabeanweisungssignal wird von der zweiten Betätigungsvorrichtung 531 an die Verwaltungsvorrichtung 300 übertragen. Demgemäß generiert die Verwaltungsvorrichtung 300 eine Streckeninformation, die Bereiche des Einfahrtweges R2 und des Anfahrtweges R3 angibt. Das Transportfahrzeug 200 fährt entlang des Anfahrtweges R3 und hält an dem Ladepunkt P3 ab. Die Bedienperson schaufelt durch Betätigen der ersten Betätigungsvorrichtung 530 Erde mit dem Löffel 113 der Lademaschine 100 und generiert und gibt ein Erdbeseitigungsanweisungssignal durch Betätigen eines Knopfschalters der ersten Betätigungsvorrichtung 530 aus.
7 ist ein erstes Flussdiagramm, dass ein automatisches Erdbeseitigungssteuerungsverfahren des Fernbetätigungsraumes, gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt. 8 ist ein zweites Flussdiagramm, dass ein automatisches Erdbeseitigungsverfahren des Fernbetätigungsraumes, gemäß der ersten Ausführungsform, zeigt. Wenn die Steuerungsvorrichtung 540 ein erstes von dem Bediener eingegebenes Erdbeseitigungsanweisungssignal empfängt, führt die Steuerungsvorrichtung 540 die in 7 gezeigte automatische Erdbeseitigungssteuerung durch.
Die Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erfasst die Position und die Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120, die Neigungswinkel des Auslegers 111, des Stiels 112 und des Löffels 113 und die Haltung des Schwenkkörpers 120 von der Lademaschine 100 (Schritt S1). Die Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation erfasst die Position und Azimutrichtung des Transportfahrzeuges 200 von der Verwaltungsvorrichtung 300 (Schritt S2).
Die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition gibt die Position P des vorderen Endes des Stiels 112 an, wenn ein Erdbeseitigungsanweisungssignal eingegeben wird, und eine Höhe von dem vorderen Ende des Stiels 112 zu dem tiefsten Punkt des Löffels 113, auf der Grundlage der von der Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erfassten Fahrzeuginformationen (Schritt S3). Die Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition gibt die Position P und die Aushubbeendigungsposition P10 an.
Die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition wandelt die Positionsinformationen des Transportfahrzeuges 200, die von der Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation erfasst wurde, auf der Grundlage der Position, Azimutrichtung und Haltung des Schwenkkörpers 120, die in Schritt S1 erfasst wurden, vom Standortkoordinatensystem in das Löffelkoordinatensystem um. Die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition bestimmt die ebene Position der Erdbeseitigungsposition P13 auf der Grundlage der Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeugs 200, die von der Einheit 5103 zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation erfasst wurde und der bekannten Form des Transportfahrzeugs 200 (Schritt S4). Zu diesem Zeitpunkt gibt die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition die Höhe der Erdbeseitigungsposition P13 an, durch Addieren der Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 112 zu dem tiefsten Punkt des Löffels 113, bestimmt in Schritt S3, und der Steuerrandhöhe des Löffels 113 zu der bekannten Höhe Ht des Transportfahrzeuges 200 (Schritt S5).
Die Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition bestimmt die Position des Schwenkzentrums des Schwenkkörper 120 auf der Grundlage der Position und Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120, die durch die Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erfasst wurden (Schritt S6). Die Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition gibt einen ebenen Abstand von dem Schwenkzentrum zu der Erdbeseitigungsposition P13 an (Schritt S7). Die Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition gibt eine Position, die um den angegebenen ebenen Abstand vom Schwenkmittelpunkt entfernt ist, bei der die äußere Form des Löffels 113 das Transportfahrzeug 200 in einer Draufsicht nicht stört und die der Erdbeseitigungsposition P13 am nächsten liegt, als die Störungsvermeidungsposition P12 an (Schritt S8).
Die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals bestimmt, ob die Position des vorderen Endes des Stiels 112 die Erdbeseitigungsposition P13 erreicht hat oder nicht (Schritt S9). Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 112 die Erdbeseitigungsposition P13 nicht erreicht hat (Schritt S9: NEIN), gibt die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals an, ob die Höhe des vorderen Endes des Stiels 112 niedriger ist als die Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 oder nicht, oder ob ein ebener Abstand von dem Schwenkzentrum des Schwenkkörpers 120 zum vorderen Ende des Stiels 112 kürzer ist als ein ebener Abstand von dem Schwenkzentrum zu der Störungsvermeidungsposition P12 (Schritt S10). Wenn die Höhe des Löffels 113 niedriger als die Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 ist oder der ebene Abstand von dem Schwenkzentrum zu dem vorderen Ende des Stiels 112 kürzer ist als der ebene Abstand von dem Schwenkzentrum zu der Störungsvermeidungsposition P12 (Schritt S 10: JA), generiert die Einheit 5109 zur Generierung eines Betätigungssignals Betätigungssignale zum Anheben des Auslegers 111 und des Stiels 112 auf die Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 (Schritt S11). Zu diesem Zeitpunkt generiert die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals die Betätigungssignale auf der Grundlage der Positionen und Geschwindigkeiten des Ausleger 111 und des Stiels 112.
Ferner berechnet die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals eine Summe der Winkelgeschwindigkeiten des Auslegers 111 und des Stiels 112 auf der Grundlage der für den Ausleger 111 und den Stiel 112 generierten Betätigungssignalen und generiert ein Betätigungssignal um den Löffel 113 mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Winkelgeschwindigkeit zu drehen (Schritt S12). Daher ist die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals in der Lage das Betätigungssignal zur Beibehaltung des Bodenwinkels des Löffels 113 zu generieren. Es sollte festgehalten werden, dass in anderen Ausführungsformen die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals ein Betätigungssignal zum Drehen des Löffels 113 erzeugen kann, sodass der Bodenwinkel des Löffels 113, der aus den ermittelten Werten des Auslegerwinkelsensors 117, der Stielwinkelsensors 118 und des Löffelwinkelsensors 119 berechnet wird, einem Bodenwinkel entspricht, wenn die automatische Erdbeseitigungssteuerung begonnen wird
Wenn die Höhe der Schaufel 113 größer oder gleich der Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 ist (Schritt S10: NEIN), generiert die Einheit 5109 zur Generierung eines Betätigungssignals keine Betätigungssignale für den Ausleger 111, den Stiel 112 und die Schaufel 113.
Nachfolgend bestimmt die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals eine Anhebdauer, d.h. die Zeit bis die Höhe der Schaufel 113 von der Aushubbeendigungsposition P10 die Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 erreicht hat (Schritt S13). Die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals erzeugt ein Schwenksignal (Schritt S14). Zu diesem Zeitpunkt generiert die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals auf der Grundlage der Anhebdauer des Löffels 113 das Schwenksignal, sodass das vordere Ende des Stiels 112 beim Schwenken die Störungsvermeidungsposition P12 durchläuft, nachdem die Höhe des Löffels 113 höher oder gleich der Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 ist.
Wenn mindestens eines der Betätigungssignale für den Ausleger 111, den Stiel 112 und den Löffel 113 und das Schwenksignal für den Schwenkkörper 120 in dem Prozess von Schritt S9 bis Schritt S14 generiert wird, gibt die Einheit 5110 zur Ausgabe des Betätigungssignals das generierte Betätigungssignal an die Lademaschine 100 aus (Schritt S15). Die Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation erfasst die Fahrzeuginformation von der Lademaschine 100 (Schritt S16). Daher kann die Einheit 5101 zur Erfassung der Ladefahrzeuginformation die Fahrzeuginformation zu erfassen, nachdem die Lademaschine 100, gemäß dem ausgegebenen Betätigungssignal, angetrieben wurde. Die Steuerungsvorrichtung 540 veranlasst den Prozess zu Schritt S9 zurückzukehren und wiederholt die Generierung der Betätigungssignale.
Wenn jedoch die Position des vorderen Endes des Stiels 112 die Erdbeseitigungsposition P13 in Schritt S9 erreicht hat (Schritt S9: JA), generiert die Einheit 5109 zur Generierung des Betätigungssignals kein Betätigungssignal. Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 112 die Erdbeseitigungsposition P13 erreicht, halten daher die Arbeitsausrüstung 110 und der Schwenkkörper 112 an. Wenn die Position des vorderen Endes des Stiels 112 die Erdbeseitigungsposition P13 erreicht hat (Schritt S9: JA), das heißt, dass die Einheit 5109 zu Generierung des Betätigungssignals kein Betätigungssignal in dem Prozess von Schritt S9 bis Schritt S14 generiert, generiert die Einheit 5109 zu Generierung des Betätigungssignal ein Betätigungssignal zur Beseitigung der Erde aus dem Löffel 113 (Schritt S17). Beispiele für das Betätigungssignal zur Beseitigung von Erde aus dem Löffel 113 umfassen ein Betätigungssignal zum Drehen des Löffels 113 in eine Richtung zur Beseitigung der Erde oder ein Betätigungssignal zur Öffnung eines Greifers, wenn der Löffel 113 ein Löffelgreifer ist. Die Einheit 5110 zur Ausgabe eines Betätigungssignals gibt das generierte Betätigungssignal an die Lademaschine 100 aus (Schritt S18). Anschließend beendet die Steuerungsvorrichtung 540 die automatische Erdbeseitigungssteuerung.
Hier wird ein Betrieb der Lademaschine 100 unter Bezugnahme auf 6 beschrieben, wenn die automatische Erdbeseitigungssteuerung durchgeführt wird.
Wenn die automatische Erdbeseitigungssteuerung gestartet wurde, werden der Ausleger 111 und der Stiel 112 von der Aushubbeendigungsposition P10 in die Position P11 angehoben. Zu diesem Zeitpunkt wird der Löffel 113 angetrieben, um einen Winkel beizubehalten, wenn der Aushub beendet werden soll.
Wenn sich das vorderen Ende des Stiels 112 der Position P11 nähert, beginnt der Schwenkkörper 120 in Richtung der Erdbeseitigungsposition P13 zu schwenken. Da das vordere Ende des Stiels 112 zu diesem Zeitpunkt noch nicht die Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 erreicht hat, werden der Ausleger 111 und der Stiel 112 weiter angehoben. Während das vordere Ende des Stiels von der Position P11 zu der Störungsvermeidungsposition P12 bewegt wird, werden der Ausleger 111, der Stiel 112 und der Löffel 113 abgebremst, sodass die Höhe des vorderen Endes des Stiels 112 der Höhe der Störungsvermeidungsposition P12 gleich ist.
Wenn sich das vorderen Ende des Stiels 112 der Störungsvermeidungsposition P12 nähert, wird der Antrieb der Arbeitsausrüstung 110 gestoppt. Einerseits schwenkt der Schwenkkörper 120 weiter. Das heißt, das vorderen Ende des Stiels 112 wird nur durch das Schwenken des Schwenkkörpers 120 von der Störungsvermeidungsposition P12 zu der Erdbeseitigungsposition P13 bewegt, ohne Antrieb der Arbeitsausrüstung 110. Während das vorderen Ende 112 von der Position P11 zu der Erdbeseitigungsposition P13 bewegt wird, verlangsamt sich der Schwenkkörper 120, so dass die Position des vorderen Endes des Stiels 112 gleich der Erdbeseitigungsposition P13 wird.
Wenn sich das vorderen Ende des Stiels 112 der Erdbeseitigungsposition P13 nähert, wird der Antrieb der Arbeitsausrüstung 110 und des Schwenkkörpers 120 gestoppt. Anschließend führt der Löffel 113 einen Erdbeseitigungsvorgang durch.
Die automatische Erdbeseitigungssteuerung ermöglicht es der Lademaschine 100 die von dem Löffel 113 geschaufelte Erde automatisch auf das Transportfahrzeug 200 zu beseitigen. Der Bediener wiederholt die Ausführung des Aushubs mit der Arbeitsausrüstung 110 und der automatischen Erdbeseitigungssteuerung als Reaktion auf die Eingabe eines Erdbeseitigungsanweisungssignals insoweit, dass die Tragfähigkeit des Transportfahrzeugs 200 die maximale Last nicht überschreitet. Anschließend gibt der Bediener durch Betätigen der zweiten Betätigungsvorrichtung 531 ein Abfahrtanweisungssignal an die zweite Betätigungsvorrichtung 521 aus. Das Abfahrtanweisungssignal wird von der zweiten Betätigungsvorrichtung 531 an die Verwaltungsvorrichtung 300 übertragen. Dementsprechend generiert die Verwaltungsvorrichtung 300 eine Kursinformation, die den Bereich des Ausfahrtweges R4 enthält. Das Transportfahrzeug 200 fährt von dem Ladepunkt P3 ab, fährt entlang des Ausfahrweges R4 und verlässt die Ladestelle A1.
Wirkungen
Gemäß der ersten Ausführungsform bestimmt die Steuerungsvorrichtung 540 auf der Grundlage der Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200, die von dem Transportfahrzeug 200 erfasst wurden, eine Erdbeseitigungsposition um Erde auf das Transportfahrzeug 200 zu laden. Daher kann die Steuerungsvorrichtung 540 die Lademaschine 100 automatisch bestätigen, ohne dass die Erdbeseitigungsposition vom Bediener oder dergleichen bestimmt wurde.
Zusätzlich bestimmt die Steuervorrichtung 540 gemäß der ersten Ausführungsform die Aushubbeendigungsposition P10 des Löffels 113 und generiert ein Betätigungssignal zur Bewegung des Löffels 113 von der Aushubbeendigungsposition P10 in die Erdbeseitigungsposition P13. Daher kann die Steuerungsvorrichtung 540 die von dem Löffel 113 geschaufelte Erde automatisch auf das Transportfahrzeug 200 beseitigen.
Zusätzlich erzeugt die Steuervorrichtung 540 gemäß der ersten Ausführungsform ein Steuerungssignal, sodass der Löffel 113 durch die Störungsvermeidungsposition P12 bewegt wird. Die Störungsvermeidungsposition P12 gemäß der ersten Ausführungsform ist eine Position, die die gleiche Höhe wie die Höhe der Erdbeseitigungsposition P13 aufweist, bei der ein Abstand von Schwenkzentrum des Schwenkkörpers 120 gleich dem Abstand von dem Schwenkzentrum zur Erdbeseitigungsposition P13 ist und an der sich das Transportfahrzeug 200 unter Berücksichtigung der äußeren Form des Löffels 113 nicht unterhalb des Löffels 113 befindet. Daher kann zuverlässig verhindert werden, dass der Löffel 113 aufgrund Schwenken des Schwenkkörpers 120 mit dem Transportfahrzeug 200 in Kontakt kommt.
Zweite Ausführungsform
Die Lademaschine 100, gemäß der ersten Ausführungsform, erfasst die Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 von der Verwaltungsvorrichtung 300. Die Lademaschine 100, gemäß einer zweiten Ausführungsform, umfasst eine Detektionsvorrichtung die die räumliche Position eines in einer Detektionsrichtung vorhandenen Gegenstandes bestimmt und erfasst die Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 auf der Grundlage des Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung.
Daher kann die Lademaschine die Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 erfassen, ohne sich auf die Verwaltungsvorrichtung 300 zu verlassen.
9 ist eine schematische Ansicht, die die Konfiguration eines Fernbetätigungssystems, gemäß der zweiten Ausführungsform, zeigt
In dem Arbeitssystem 1 gemäß der zweiten Ausführungsform steigt ein Bediener in die Lademaschine 100 und das Transportfahrzeug 201 und bedient diese. Aus diesem Grund umfasst das Arbeitssystem 1, gemäß der zweiten Ausführungsform, nicht die Verwaltungsvorrichtung 300 und den Fernbetätigungsraum 500
Lademaschine
10 ist eine Außenansicht einer Lademaschine gemäß der zweiten Ausführungsform.
Die Lademaschine 100, gemäß der zweiten Ausführungsform, enthält zusätzlich zu der Konfiguration der Lademaschine 100, gemäß der ersten Ausführungsform, eine Detektionsvorrichtung 127 und eine Betätigungsvorrichtung 128. Die Lademaschine 100, gemäß der zweiten Ausführungsform, enthält jedoch keine Bildaufnahmevorrichtung 122.
Die Detektionsvorrichtung 127 erfasst die räumliche Position eines in einer Detektionsrichtung vorhandenen Gegenstandes. Beispiele der Detektionsvorrichtung 127 sind eine Stereokamera, ein Laserscanner oder eine Entfernungsmeßeinheit für Ultrabreitband (UWB). Die Detektionsvorrichtung 127 ist beispielsweise so bereitgestellt, dass die Detektionsrichtung von der Bedienkabine 121 der Lademaschine 100 nach vorne zeigt. Die Detektionsvorrichtung 127 gibt die räumliche Position des Gegenstandes in einem Koordinatensystem an, das die Position der Detektionsvorrichtung 127 als Referenz hat.
Die Betätigungsvorrichtung 128 ist innerhalb der Bedienkabine 121 bereitgestellt. Beispiele der Betätigungsvorrichtung 128 sind ein Betätigungshebelhebel und ein Bedienungspult. Die Betätigungsvorrichtung 128, gemäß der zweiten Ausführungsform, erhält über den Betätigungshebel Eingaben zur Betätigung der Arbeitsausrüstung 110, des Schwenkkörpers 120 und des Fahrkörpers 130. Zusätzlich erhält die Betätigungsvorrichtung 128, gemäß der zweiten Ausführungsform, über das Bedienungspult Eingaben eines Erdbeseitigungsanweisungssignals.
11 ist ein schematisches Diagramm, das die Konfiguration einer Steuerungsvorrichtung der Lademaschine, gemäß der zweiten Ausführungsform, zeigt.
Die Steuerungsvorrichtung 126 treibt die Arbeitsausrüstung 100, den Schwenkkörper 120 oder den Fahrkörper 130 auf der Grundlage eines in die Betätigungsvorrichtung 128 eingegebenen Betätigungssignals an. Zusätzlich erkennt die Steuerungsvorrichtung 126 das Transportfahrzeug 200 und führt auf der Grundlage der Fahrzeuginformation und Detektionsinformation der Detektionsvorrichtung 127 einen automatischen Erdbeseitigungsvorgang durch.
Die Steuerungsvorrichtung 126 ist ein Computer, der einen Prozessor 1100, einen Hauptspeicher 1200, einen Speicher 1301 und eine Schnittstelle 1400 enthält. Der Speicher 1300 speichert ein Programm p1. Der Prozessor 1100 liest das Programm p1 aus dem Speicher 1300 aus, lädt das Programm p1 in den Hauptspeicher 1200 und führt ein Verfahren gemäß dem Programm p1 aus. Die Steuerungsvorrichtung 126 ist über die Schnittstelle 1400 mit dem Netzwerk verbunden.
Beispiele für den Speicher 1300 schließen ein Festplattenlaufwerk (HDD), ein SSD-Laufwerk, eine magnetische Platte, eine magnetooptische Platte, eine CD-ROM, eine DVD-ROM oder einen Halbleiter-Speicher ein. Der Speicher 1300 kann ein internes Medium, das direkt den üblichen Kommunikationsleitungen der Steuerungsvorrichtung 11 verbunden ist, oder ein externes Medium sein, das über die Schnittstelle 1400 mit der Steuerungsvorrichtung 11 verbunden ist. Der Speicher 1300 ist ein nicht-flüchtiges Speichermedium.
Der Prozessor 1100 umfasst eine Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation, eine Einheit 1102 zur Erfassung der Detektionsinformation, eine Einheit 1103 zur Eingabe des Betätigungssignals, eine Einheit 1104 zur Bestimmung der Löffelposition, eine Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition, eine Einheit 1106 zur Bestimmung einer Vermeidungsposition, eine Einheit 1108 zur Generierung eines Betätigungssignals, eine Antriebssteuerungseinheit 1109 und eine Einheit 1110 zur Ausgabe eines Anweisungssignals durch Ausführung des Programms p1.
Die Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation erfasst die Position und Azimutrichtung des Schwenkkörpers 120 von dem Positions- und Azimutrichtungsrechner 123. Die Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation erfasst die Schwenkgeschwindigkeit und Haltung der Schwenkkörpers 120 von dem Neigungsmessgerät 124. Die Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation erfasst die Neigungswinkel des Auslegers 101, des Stiels 112 und des Löffels 113 von dem Auslegerwinkelsensor 117, dem Stiftwinkelsensor 118 und dem Löffelwinkelsensor 119.
Die Einheit 1102 zur Erfassung der Detektionsinformation erfasst 3D Daten (zum Beispiel Punktwolkendaten (Point Cloud Data), Polygondaten oder Voxeldaten), die die räumliche Position eines von der Detektionsvorrichtung 127 erfassten Gegenstandes angeben.
Die Einheit 1103 zur Eingabe des Betätigungssignals erhält die Eingabe eines Betätigungssignals und Anweisungssignale (Einfahrtanweisungssignal und Ausfahrtanweisungssignal) für das Transportfahrzeug 200 von der Betätigungsvorrichtung 128.
Die Einheit 1104 zur Bestimmung der Löffelposition bestimmt die Aushubbeendigungsposition P10 des vorderen Endes des Stiels 112 und die Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 112 bis zu dem tiefsten Punkt des Löffels 113 in dem Löffelkoordinatensystem auf der Grundlage der von der Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation erfassten Fahrzeuginformation. Die Einheit 1104 zur Bestimmung der Löffelposition bestimmt die Aushubbeendigungsposition P10 und die Höhe Hb unter Verwendung eines Verfahrens, das dem Verfahren der Einheit 5105 zur Bestimmung der Löffelposition, gemäß der ersten Ausführungsform, ähnlich ist.
Wenn ein Erdbeseitigungsanweisungssignal in die Einheit 1103 zur Eingabe des Betätigungssignals eingegeben wurde, gibt die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition die Erdbeseitigungsposition P13 an, auf der Grundlage der von der Einheit 1102 zur Erfassung der Detektionsinformation erfassten 3-D Daten. Die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition wandelt die räumliche Position des Gegenstandes, das durch die 3-D Daten angegeben wird, dem Koordinatensystem, das eine Installationsposition der Detektionsvorrichtung 127 als eine Referenz hat, in das Löffelkoordinatensystem um, auf der Grundlage der die Position, Azimutrichtung und Haltung des Schwenkkörpers 120, erfasst durch in die Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation und die bekannte Installationsposition der Detektionsvorrichtung 127 des Schwenkkörpers 120. Die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition bestimmt die Position und Azimutrichtung des Transportfahrzeuges 200 in dem Löffelkoordinatensystem durch Anwenden der bekannten Form des Transportfahrzeuges 200 auf die umgewandelten 3-D Daten. Die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition gibt den Erdbeseitigungspunkt P22 an, der durch den Abstand D1 von der durch die Positionsinformationen des Transportfahrzeuges 200 angegebenen Referenzposition P21 in einer durch die Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 angegebenen Richtung entfernt ist. Die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition gibt eine Position an, die von der angegebenen Position P12 durch einen Abstand D2 von der Mitte des Löffels 113 bis zu dem vorderen Ende des Stiels 112 in einer dem Schwenkkörper 120 der Lademaschine 100 zugewandten Richtung entfernt ist, als eine ebene Position der Erdbeseitigungsposition P13. Die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition gibt die Höhe der Erdbeseitigungsposition P13 an, indem die Höhe Hb von dem vorderen Ende des Stiels 112 zu dem tiefsten Punkt des Löffels 113, angegeben durch die Einheit 1104 zur Bestimmung der Löffelposition, und die Höhe des Steuerrandes des Löffels 113 zu der Höhe Ht des Transportfahrzeuges 200 addiert wird.
Die Einheit 1106 zur Bestimmung der Vermeidungsposition gibt die Störungsvermeidungsposition P12 auf der Grundlage der Erdbeseitigungsposition P13, angegeben durch die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition und der Position der Lademaschine 100, erfasst durch die Einheit 1101 zur Erfassung der Fahrzeuginformation, durch ein Verfahren an, das dem Verfahren der Einheit 5107 zur Bestimmung der Vermeidungsposition, gemäß der ersten Ausführungsform, ähnlich ist.
Die Einheit 1108 zur Generierung des Betätigungssignals generiert ein Betätigungssignal zum Bewegen des Löffels 113 zu der Erdbeseitigungsposition, auf der Grundlage der durch die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition angegebenen Erdbeseitigungsposition und der Störungsvermeidungsposition, durch ein Verfahren, das dem Verfahren der Einheit 5109 zur Generierung des Bedienungssignals, gemäß der ersten Ausführungsform, ähnlich ist
Die Antriebssteuerungseinheit 1109 treibt die Arbeitsausrüstung 110, den Schwenkkörper 120 und den Fahrkörper 130 an, auf der Grundlage der von der Einheit 1103 zur Eingabe des Betätigungssignals eingegebenen Betätigungssignale und der von der Einheit 1108 zur Generierung des Betätigungssignals generierten Betätigungssignalen.
Die Einheit 1110 zur Ausgabe von Anweisungssignalen überträgt die Anweisungssignale (Einfahrtanweisungssignal und Ausfahrtanweisungssignal), die in die Einheit 1103 zur Eingabe des Betätigungssignals eingegeben wurden, an die Verwaltungsvorrichtung 300.
Wirkungen
Die Steuerungsvorrichtung 540, gemäß der zweiten Ausführungsform, umfasst die Detektionsvorrichtung 127, die die räumliche Position eines in der Detektionsrichtung vorhandenen Gegenstands bestimmt, und erfasst die Positionsinformation und die Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 auf der Grundlage des Detektionsergebnisses der Detektionsvorrichtung 127. Daher kann die Lademaschine 100, gemäß der zweiten Ausführungsform, die Positionsinformation und die Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 erfassen, ohne sich auf die Verwaltungsvorrichtung 300 zu verlassen, und die Lademaschine 100 automatisch zu betätigen, ohne dass die Erdbeseitigungsposition bestimmt wird.
Andere Ausführungsformen
Obwohl oben eine Ausführungsform ausführlich unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben wurde, sind spezifische Konfigurationen nicht auf die oben beschriebenen Konfigurationen beschränkt und verschiedene konstruktive Änderungen oder dergleichen können durchgeführt werden.
Zum Beispiel entfernt in der ersten Ausführungsform die fernbedienbare Lademaschine 100 die Erde von dort auf das unbemannt bedienbare Transportfahrzeug 200 und in der zweiten Ausführungsform entfernt die Lademaschine 100, die von einem sich darauf befindlichen Bediener bedient wird, die Erde von dort auf das Transportfahrzeug 200, das von einem darauf befindlichen Bediener bedient wird. Zum Beispiel kann in anderen Ausführungsformen die fernbedienbare Lademaschine 100 die Erde von dort auf das Transportfahrzeug 200 entfernen, das von einem darauf befindlichen Bediener bedient wird, oder die Lademaschine 100, die von einem darauf befindlichen Bediener bedient wird, kann die Erde von dort auf das unbemannt bedienbare Transportfahrzeug 200 entfernen. Es sollte festgehalten werden, dass auch in einem Fall, in dem das Transportfahrzeug 200 durch eine unbemannte Bedienung betätigt wird, wie bei der zweiten Ausführungsform, die Lademaschine 100 Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 auf der Grundlage der Detektionseinrichtung 127 erfassen kann. Ferner kann in einem Fall, in dem das Transportfahrzeug 200 von einem sich darauf befindlichen Bediener bedient wird, wie in der ersten Ausführungsform, die Verwaltungsvorrichtung 300 die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 verwalten kann und die Lademaschine 100 kann die Information von der Verwaltungsvorrichtung 300 erfassen.
In dem Arbeitssystem 1, gemäß der ersten Ausführungsform, führt die Steuervorrichtung 540 des Fernbetätigungsraumes 500 Berechnungen des automatischen Erdbeseitigungsverfahrens auf der Grundlage der von der Verwaltungsvorrichtung 300 erhaltenen Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 durch, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann in einem Arbeitssystem 1, gemäß anderer Ausführungsformen, die Steuerungsvorrichtung 126 der Lademaschine 100 Berechnungen des automatischen Erdbeseitigungsverfahrens auf der Grundlage der von der Verwaltungsvorrichtung 300 erhaltenen Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 durchführen. D.h. die Einheit 1102 zur Erfassung der Detektionsinformation der Steuerungsvorrichtung 126, gemäß der zweiten Ausführungsform, kann die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 von der Verwaltungsvorrichtung 300 erfassen.
Ferner kann in der ersten Ausführungsform die Lademaschine 100 die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 über die Verwaltungsvorrichtung 300 erfassen, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Lademaschine 100, gemäß anderer Ausführungsformen, die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200 von dem Transportfahrzeug 200 durch Kommunikation zwischen den Fahrzeugen erfassen.
In dem Arbeitssystem 1, gemäß der Ausführungsformen, wird die Erdbeseitigungsposition P13 auf der Grundlage der Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation angegeben, wenn das Transportfahrzeug 200 an dem Ladepunkt P3 anhält, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht beschränkt darauf. Beispielsweise kann die Erdbeseitigungsposition P13 nicht auf der Grundlage der Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation des Transportfahrzeuges 200, sondern auf der Grundlage der Position des Ladepunktes P3 bestimmt werden. In diesem Fall kann das Arbeitssystem 1 den Ladepunkt P3 angeben, bevor das Transportfahrzeug 200 anhält.
In den Ausführungsformen ist die beladene Maschine das Transportfahrzeug 200, das ein bemanntes oder unbemanntes Fahrzeug ist; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Andere Beispiele der beladenen Maschine sind ein Grubenbrecher mit einem Trichter und einem Förderband oder ein selbstfahrender Brecher mit einem Trichter und einem Fahrkörper. In diesem Fall können die Einheit 5106 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition und die Einheit 1105 zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition die Erdbeseitigungsposition auf der Grundlage der Position des Trichters der beladenen Maschine angeben.
In den Ausführungsformen wird die automatische Erdbeseitigungssteuerung, wie die Erdbeseitigungsposition, in dem Löffelkoordinatensystem durchgeführt, kann jedoch auch im Standortkoordinatensystem durchgeführt werden.
Es sollte festgehalten werden, dass bei dem Arbeitssystem 1, gemäß der Ausführungsformen, die Lademaschine 100 Erde lädt, in anderen Ausführungsformen ist diese jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann ein Ladeziel, gemäß der anderen Ausführungsformen, Erz, Schotter oder Kohle sein.
In jeder der Steuerungsvorrichtung 126, der Verwaltungsvorrichtung 300 und der Steuerungsvorrichtung 540, gemäß der Ausführungsformen, ist das Programm in dem Speicher gespeichert; die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel kann in anderen Ausführungsformen ein Programm über Kommunikationsleitungen an eine Steuerungsvorrichtung geliefert werden. In diesem Fall lädt die Steuervorrichtung, die die Lieferung erhalten hat, das Programm in einen Hauptspeicher und führt den Prozess aus.
Ferner können das Programm p1 und das Programm p5 einige der oben genannten Funktionen realisieren. Beispielsweise können sowohl das Programm p1 als auch das Programm p5 die oben genannten Funktionen in Kombination mit anderen bereits im Speicher abgelegten Programmen oder in Kombination mit anderen Programmen, die in anderen Vorrichtungen eingebaut sind, realisieren.
Ferner kann jede der Steuerungsvorrichtung 126, der Verwaltungsvorrichtung 300 und der Steuerungsvorrichtung 540 zusätzlich zu der oben beschriebenen Konfiguration oder anstelle der oben beschriebenen Konfiguration einen programmierbaren Logikbaustein (programmable logic device - PLD) enthalten. Beispiele für den PLD schließen eine programmierbare logische Anordnung (programmable array logic - PAL), eine allgemeine Gatterlogik (generic array logic - GAL), einen komplexen programmierbaren Logikbaustein (complex programmable logic device - CPLD) oder eine anwenderprogrammierbare Gatteranordnung (field programmable gate array - FPGA) ein. In diesem Fall kann ein Teil der durch den Prozessor implementierten Funktionen durch den PLD implementiert werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Lademaschinensteuerungsvorrichtung, gemäß der vorliegenden Erfindung, kann die Lademaschine ohne Bestimmung der Erdbeseitigungsposition betätigen.
Bezugszeichenliste

1:: Arbeitssystem
100:: Lademaschine
126:: Steuerungsvorrichtung
1101:: Einheit zur Erfassung der Fahrzeuginformationen
1102:: Einheit zur Erfassung der Detektionsinformationen
1103:: Einheit zur Eingabe des Betätigungssignals
1104:: Einheit zur Bestimmung der Löffelposition
1105:: Einheit zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition
1106:: Einheit zur Bestimmung der Vermeidungsposition
1107:: Einheit zur Bestimmung des Schwenkzeitpunktes
1108:: Einheit zur Generierung des Betätigungssignals
1109:: Antriebssteuerungseinheit
1110:: Einheit zur Ausgabe des Anweisungssignals
200:: Transportfahrzeug (beladenes Fahrzeug)
300:: Verwaltungsvorrichtung
3101:: Einheit zum Sammeln der Position und Azimutrichtung
3102:: Einheit zur Generierung der Fahrstrecke
3103:: Übertragungseinheit
3301:: Einheit zum Speichern des Fahrweges
3302:: Einheit zum Speichern der Position und Azimutrichtung
500:: Fernbetätigungsraum
510:: Sitz des Bedieners
520:: Displayvorrichtung
530:: erste Betätigungsvorrichtung
531:: zweite Betätigungsvorrichtung
540:: Steuerungsvorrichtung
5101:: Einheit zur Erfassung der Fahrzeuginformation
5102:: Einheit zum Steuern des Displays
5103:: Einheit zur Erfassung der Transportfahrzeuginformation (Einheit zur Erfassung der Informationen des beladenen Fahrzeugs)
5104:: Einheit zur Eingabe des Betätigungssignals
5105:: Einheit zur Bestimmung der Löffelposition
5106:: Einheit zur Bestimmung der Erdbeseitigungsposition
5107:: Einheit zur Bestimmung der Vermeidungsposition
5108:: Einheit zur Bestimmung des Schwenkzeitpunktes
5109:: Einheit zur Generierung des Betätigungssignals
5110:: Einheit zur Ausgabe des Betätigungssignals

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2002115271 [0003]
JP 2002332655 [0003]

Claims

Lademaschinensteuerungsvorrichtung zur Steuerung einer Lademaschine, die einen Schwenkkörper und eine an dem Schwenkkörper befestigte und einen Löffel enthaltende Arbeitsausrüstung umfasst, wobei die Steuerungsvorrichtung umfasst: eine Einheit zur Erfassung einer Information einer beladenen Maschine, die konfiguriert ist, die Positionsinformation und die Azimutrichtungsinformation einer beladenen Maschine zu erfassen; eine Einheit zur Bestimmung einer Erdbeseitigungsposition, die konfiguriert ist, eine Erdbeseitigungsposition auf der Grundlage der Positionsinformation und der Azimutrichtungsinformation anzugeben, um eine Ladeziel auf die beladene Maschine zu laden; eine Einheit zur Bestimmung einer Löffelposition, die konfiguriert ist, eine Position des Löffels anzugeben, wenn ein Erdbeseitigungsanweisungssignal zum Bewegen des Löffels in die Erdbeseitigungsposition eingegeben wurde; und eine Einheit zur Generierung eines Betätigungssignals, die konfiguriert ist, ein Betätigungssignal zum Bewegen des Löffels von der angegebenen Position in die Erdbeseitigungsposition zu generieren.
Lademaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Einheit zur Bestimmung einer Vermeidungsposition, die konfiguriert ist, eine Störungsvermeidungsposition anzugeben, die eine Position mit der gleichen Höhe wie eine Höhe der Erdbeseitigungposition ist, bei der ein Abstand von einem Schwenkzentrum des Schwenkkörpers gleich einem Abstand des Schwenkzentrums zu der Erdbeseitigungsposition ist und an der sich die beladene Maschine nicht unter dem Löffel befindet, wobei, nachdem der Löffel die Störungsvermeidungsposition erreicht hat, die Einheit zu Generierung des Betätigungssignals das Betätigungssignal generiert, um nur den Schwenkkörper anzutreiben.
Lademaschinensteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einheit zur Generierung des Betätigungssignals das Betätigungssignal zum Antrieb des Schwenkkörpers und der Arbeitsausrüstung generiert, bis der Löffel die Störungsvermeidungsposition erreicht.
Lademaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einheit zur Erfassung der Information der beladenen Maschine die von der beladenen Maschine ermittelte Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation erfasst.
Lademaschinensteuerungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Lademaschine eine Detektionsvorrichtung umfasst, die eine räumliche Position eines in einer Detektionsrichtung vorhandenen Gegenstandes ermittelt, und wobei die Einheit zur Erfassung der Information der beladenen Maschine die Positionsinformation und Azimutrichtungsinformation auf der Grundlage eines Ermittlungsergebnisses der Detektionsvorrichtung erfasst.
Verfahren zur Steuerung einer Lademaschine mit einem Schwenkkörper und einer an dem Schwenkkörper befestigten und einen Löffel umfassenden Arbeitsausrüstung, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen von Positions- und Azimutrichtungsinformationen einer beladenen Maschine; und Ausgeben eines Betätigungssignals zum Bewegen des Löffels in eine Erdbeseitigungsposition auf der Grundlage der Positions- und Azimutrichtungsinformation, um ein Ladeziel auf die beladene Maschine zu laden.