JP2012036726A - 土工作業機械の進行方向を制御する方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【構成】方法及び装置は、機械の所望のヘッディングを求めること、機械の実際のヘッディングを求めること、所望のヘッディングの関数としての機械がたどる直線通路を求めること、実際のヘッディングの所望のヘッディングからの変位置を求めること、変位置の関数として作業具の所望のチルト角を求めること、及び作業具のチルト角を所望のチルト角に制御しこれに応答して機械を直線通路上に操舵することを含んでいる。
【選択図】図2
Description
本発明の方法は、さらに、前記土工作業機械の横揺れ角を求めることと、該横揺れ角に基づいて作業具の所望のチルト角を制限し、該作業具のチルト角を所望のチルト角に制御する段階を含むことができる。
特に図1を参照すれば、土工作業機械102は履帯式トラクタとして示されている。履帯式トラクタは土壌掘削運搬ブレードの形で土工作業具104を備えている。ブレードを備えた履帯式トラクタは通常開始地点から目的地点まで土壌を掘削して押送するのに使用される。
しかし、同様なまたは他のタイプの土工作業具104を備えた他のタイプの土工作業機械102にも、本発明は使用できることが解る。例えば、ブレードを備えたモータグレーダ、バケットを備えたローダ、及び農作業具を備えた農業機械に、本発明を用いることができる。
図1に示したシリンダ構成は、本発明において使用することが可能な1つの構成を示している。他のタイプの作業具制御配置も本発明の精神を変位置することなく用いることができる。
左右のシリンダ位置センサは、電磁、高周波、赤外線、リゾルバ、摺動ポテンショメータ等を含む多様なタイプのどれであっても良いが、これらに限られるわけではない。
以下にさらに詳細に論じられる本発明の他の実施形態において、左の傾斜シリンダ圧センサ220及び右の傾斜シリンダ圧センサ222を使用しても良い。左右の傾斜シリンダ圧センサ220、222は、ひずみゲージ、油圧圧力センサ等を含む、傾斜シリンダ108に加えられる力を求めるのに適した多様なタイプのセンサのどれであっても良い。
所望のヘッディング及び実際のヘッディングがヘッディングコントローラ204に入力される。好ましくは、所望のヘッディングは、機械102の進行開始時にオペレータによって定められる。また、所望のヘッディングは、ある仕事をするようにとの命令を与えられ、それからそれに応答して作業を実行するのに必要な所望のヘッディングを求める遠隔制御または自動システムによって定めても良い。
所望のヘッディングと実際のヘッディングとの間の誤差信号は、実際のヘッディング信号から出る好ましくないノイズ要素を濾過除去するようにしたフィルタ302に伝達される。例えば、機械位置決めシステム208から出る過渡信号及びノイズは、精確な誤差信号を維持するために濾過除去する必要がある。
本発明の精神を変位置することなく、PIDネットワーク304の代わりに他のタイプの制御ネットワークを使用することができる。PID及びファジー論理ネットワークは当業界では公知であり、これ以上議論する必要はあるまい。
所望のチルト角と実際のチルト角との差、すなわちチルト角誤差信号が、チルトコントローラ206の制御ネットワーク、好ましくはPIDネットワーク308に伝達される。しかし、他のタイプの制御ネットワーク、例えばファジー論理ネットワーク等も使用することができる。
チルトコントローラPIDネットワーク308から出される出力信号は、傾斜システム312に、好ましくは電流リミッタ310を介して伝達される。電流リミッタは、過剰な電流が油圧傾斜システムの電動式油圧装置に印加されるのを防止する。例えば、電流リミッタ310によって、+/−1アンペアを超えない電流のみが傾斜システム312へ伝達されることができる。
左右のリフトシリンダ位置センサ212、214、及びそれらに代えて、左右の傾斜シリンダ位置センサ216、218が監視され、対象となるシリンダの動作の量を求める。好ましい実施形態において、左右のリフトシリンダ106が検出される。典型的には、リフトシリンダ106は他の目的のために既に、例えば電磁センサ技術を駆使したセンサ212、214を組み込んでいる。したがって、センサ212、214が既に機械102上に存在していることがあり、それで余分なセンサを付加する費用が節約される。加えて、作業具リフトシリンダ106に一般的に使用される形式のセンサは、比較的ノイズの干渉に強く、作業具傾斜シリンダ108用に機械102に付加されるセンサよりも信頼性があり故障が無い。
左右の傾斜シリンダ圧220、222は、機械102が直線通路から変位置していることを示す力の差を求めるために比較器402によって互いに比較される。較差信号はヘッディングコントローラ204に伝達され、そこで作業具チルト角が図3に説明された制御システムによって制御される。
第1の制御ブロック502において、機械102の所望のヘッディングが求められる。所望のヘッディングは、機械102に搭乗するオペレータによって定めることができ、或いは、遠隔操作によって定めることもできるし、また当業界で公知の手段によって自動的に定めることもできる。
第1の制御ブロック602では、左の傾斜シリンダ108にかかる圧力が求められる。第2の制御ブロック604では、右の傾斜シリンダ108にかかる圧力が求められる。第3の制御ブロック602では、左右の傾斜シリンダ圧が比較される。
本発明のその他の態様、目的、及び特徴は、図面、詳細な説明、及び添付する特許請求の範囲を詳細に検討することによって理解することができるであろう。
102 土工作業機械
104 土工作業具
106 作業具リフトシリンダ
108 作業具傾斜シリンダ
204 ヘッディングコントローラ
206 チルトコントローラ
208 機械位置決めシステム
210 機械横揺れ角センサ
212 左のリフトシリンダ位置センサ
214 右のリフトシリンダ位置センサ
216 左の傾斜シリンダ位置センサ
218 右の傾斜シリンダ位置センサ
220 左の傾斜シリンダ圧センサ
222 右の傾斜シリンダ圧センサ
Claims (17)
- 土工作業具を有する土工作業機械の進行方向を制御する方法であって、
作業現場の座標において、前記機械がたどるべき所望の直線通路を定め、
前記直線通路に沿って前記機械を進行させるために必要な、前記機械の所望のヘッディングを求め、
機械位置判定システムを使用して前記機械の実際のヘッディングを求め、
前記所望のヘッディングからの前記実際のヘッディングの変位値を求め、
前記変位値に基づいて、前記機械を前記所望の直線通路に沿って進行させるように該機械を前記直線経路に復帰させるために必要な前記作業具の所望のチルト角を求め、
前記作業具のチルト角を前記所望のチルト角に制御し、これによって前記直線通路からの前記機械の変位を修正し、前記座標における前記直線通路上を前記機械が進行するように該機械を操舵する、
段階を含むことを特徴とする方法。 - 前記所望のヘッディングからの前記実際のヘッディングの変位値を求める段階が、前記土工作業機械の位置を直線通路座標からの変位値として求める段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記作業具のチルト角が、組をなす作業具リフトシリンダの各々の位置を検出し、これに応答して前記チルト角を計算することによって求められることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記作業具のチルト角が、組をなす作業具傾斜シリンダの各々の位置を検出し、これに応答して前記チルト角を計算することによって求められることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- さらに、前記土工作業機械の横揺れ角を求め、
前記横揺れ角に基づいて前記作業具の所望のチルト角を制限し、
前記作業具のチルト角を前記所望のチルト角に制御する
段階を含むことを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 土工作業具を有する土工作業機械の進行方向を制御する装置であって、
前記土工作業機械に取り付けられた機械位置判定システムと、
前記機械位置判定システムから前記土工作業機械の位置及びヘッディングに関する情報を含む機械位置情報を受け取り、前記機械位置情報の関数として作業現場の位置座標における前記機械のたどる直線通路を求め、前記機械の実際のヘッディングと前記機械が前記直線通路をたどるために必要な所望のヘッディングとの間の変位値を求め、前記機械を前記所望の直線通路に沿って進行させるように該機械を前記直線経路に復帰させるために必要な前記作業具の所望のチルト角を前記変位値の関数として求めるための、前記土工作業機械に取り付けられたヘッディングコントローラと、
前記ヘッディングコントローラから前記所望のチルト角を受け取り、これに応答して前記作業具のチルト角を前記所望のチルト角に制御するための、前記土工作業機械に取り付けられたチルトコントローラと
を備えることを特徴とする装置。 - 前記機械位置判定システムが地球投影位置決定衛星(GPS)システムであることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記GPSシステムが前記土工作業機械の位置及びヘッディングを求めるようになっている請求項7に記載の装置。
- 前記ヘッディングコントローラがPIDコントローラであることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記ヘッディングコントローラがファジー論理コントローラであることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- さらに、複数の作業具リフトシリンダの各々に取り付けられたシリンダ位置センサを含み、前記チルトコントローラが実際のチルト角を前記シリンダ位置センサの関数として測定するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- さらに、前記チルトコントローラが前記実際のチルト角を前記所望のチルト角と比較し、それに応答して前記作業具の前記チルト角を前記所望のチルト角に制御するようになっていることを特徴とする請求項11に記載の装置。
- さらに、複数の作業具傾斜シリンダの各々に取り付けられたシリンダ位置センサを含み、前記チルトコントローラが実際のチルト角を前記シリンダ位置センサの関数として測定するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- さらに、前記チルトコントローラが前記実際のチルト角を前記所望のチルト角と比較し、それに応答して前記作業具のチルト角を前記所望の傾斜に制御するようになっていることを特徴とする請求項13に記載の装置。
- さらに、前記左の傾斜シリンダに取り付けられた左の傾斜シリンダ圧力センサと、
前記土工作業機械の横揺れ角を求める横揺れ角センサを含み、
前記ヘッディングコントローラが、前記横揺れ角に基づいて所望のチルト角信号を制限するようになっている
ことを特徴とする請求項6に記載の装置。 - 前記チルトコントローラが、前記所望のチルト角信号の受信に応じて前記作業具のチルト角を制御するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
- 前記チルトコントローラが、その出力信号を所定の範囲に制限するようになっていることを特徴とする請求項6に記載の装置。
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