JP2018193704A - 作業機械の自動制御装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(a)原則として、前記アーム引き操作により指定された指定速度(当該アーム引き操作の大きさに対応する速度)で前記アーム22を引き方向に動かすように、つまり前記アーム22にアーム引き動作を行わせるように、アームシリンダ27を伸長させる。
(b)前記アーム22の引き方向の動作に伴って前記バケット24の先端25が図4に示されるような目標軌跡80(この実施の形態では下部走行体10の下面を含む水平面)に沿って自動的に移動するように、つまり当該引き方向の動作に追従するように、前記ブーム20を上げ方向に動かす。つまりブーム20にブーム上げ動作を行わせる。
(c)前記指定速度が過大であって前記引き方向の動作への前記ブーム20の上げ方向の動作の追従が困難である場合には、当該追従が可能となる程度まで前記アーム22のアーム引き動作の速度であるアーム引き速度Vaを前記指定速度よりも低い速度に制限する。
第1動作速度制限部は、必ずしも予測偏差δpを実際に演算するものに限られない。当該第1動作速度制限部は、予測偏差δpを演算しなくても、指定速度での第1動作が予測偏差δpを許容範囲から逸脱させるか否かを実質的に判定して当該判定に基いて当該逸脱の度合いに応じて第1動作の速度を制限するものであればよい。例えば、第1動作速度制限部は、現在偏差と許容偏差とに基いて特定部位の所定時間経過後の許容変位量を演算する機能と、当該許容変位量と当該所定時間とに基いて許容速度を演算する機能と、指定速度が許容速度以下である場合には当該指定速度での第1要素の第1動作を許容し、指定速度が許容速度を超える場合には当該第1動作の速度を当該許容速度まで制限する機能と、を備えるものでもよい。
本発明に係る目標軌跡は、図4に示される目標軌跡80のような水平面に限られない。当該目標軌跡は、法面作業等を考慮して傾斜面または曲面に設定されてもよい。また、当該目標軌跡は二次元的なものに限らず、対象部位の進行方向に延びる直線あるいは曲線といった一次元的なものでもよい。後者の場合、目標軌跡からの対象部位の位置の偏差の方向は、作業内容を考慮して設定されればよい。例えば、当該目標軌跡が延びる方向に対して直交する方向のうちの特定の方向(例えば上下方向や左右方向)についての偏差のみが考慮されてもよいし、あるいは、360°にわたる全方向についての偏差が考慮されてもよい。
作業装置の中から選ばれる対象部位は、先端アタッチメント(前記の実施の形態ではバケット24)に含まれる部位に限られない。当該部位は、自動制御の対象となる作業に応じて設定されればよい。例えば、自動制御の対象が、前記アーム22の中間部位から荷が吊り下げられるクレーン作業である場合、当該アーム22の中間部位が対象部位に選ばれてもよい。
作業駆動装置は前記実施の形態に係る装置のようなパイロット弁51b,52bを含むものに限られない。当該作業駆動装置は、操作装置を構成する電気レバーであって指令操作に対応する信号をコントローラに入力するものと、パイロットラインの途中に設けられる電磁弁と、の組み合わせにより、自動制御であるか手動操作であるかを問わず前記コントローラから前記電磁弁に入力される信号によってコントロールバルブのパイロット圧を制御するものであってもよい。
本発明に係る自動制御装置は、必ずしも自動制御モードが選択された場合にのみ自動制御を実行するものに限られない。すなわち、当該自動制御装置は手動運転が行われずに自動制御のみが実行される作業機械にも適用されることが可能である。
10 下部走行体(機体)
12 上部旋回体(機体)
14 作業装置
20 ブーム(第2要素)
22 アーム(第1要素)
24 バケット(先端アタッチメント)
26 ブームシリンダ(ブームアクチュエータ)
27 アームシリンダ(アームアクチュエータ)
31,32 メインポンプ(作業駆動装置を構成)
44 ブーム上げ操作弁
44a ソレノイド
45 シャトル弁
46 アーム引き速度制限弁
52 アーム操作装置
52a アーム操作レバー
52b アームパイロット弁
60 ブーム角度センサ(姿勢情報提供部)
62 アーム角度センサ(姿勢情報提供部)
64 バケット角度センサ(姿勢情報提供部)
70 コントローラ
72 姿勢演算部(姿勢情報提供部)
74 予測偏差演算部
76 アーム引き速度制限指令演算部
78 ブーム上げ指令演算部
80 目標軌跡
Claims (5)
- 機体と、当該機体に支持される作業装置であって、第1動作を行うことが可能な第1要素及び当該第1要素に対する相対的な第2動作を行うことが可能な第2要素を含む作業装置と、前記第1要素及び前記第2要素を動かす作業駆動装置と、を備える作業機械に設けられ、前記作業装置において選ばれた対象部位が予め決められた目標軌跡に沿って動くように前記第1動作及び前記第2動作を制御する自動制御装置であって、
前記第1要素に前記第1動作を行わせる指令を行うとともに当該第1動作の速度を指定するための操作である指令操作を受ける操作装置と、
前記作業装置の姿勢に関する情報であって前記対象部位の位置についての情報を含む姿勢情報を提供する姿勢情報提供部と、
前記姿勢情報提供部により提供される前記姿勢情報に基づき、前記指令操作によって指定された指定速度で前記第1要素が前記第1動作を行った場合に予測される偏差であって所定時間経過後の前記対象部位の位置の前記目標軌跡からの偏差である予測偏差が許容範囲内にあるか否かを判定し、当該予測偏差が当該許容範囲内にあるときは前記第1要素が前記指定速度で前記第1動作を行うように駆動されることを許容し、当該予測偏差が当該許容範囲を逸脱するときは前記指定速度にかかわらず前記所定時間経過後の前記偏差が当該許容範囲内に収まるように前記第1動作の速度を前記逸脱の度合いに応じて制限する第1動作速度制限部と、
前記第1動作に伴って前記対象部位が前記目標軌跡に沿って移動するように前記第2動作の速度を制御する第2動作速度制御部と、を備える、作業機械の自動制御装置。 - 請求項1記載の作業機械の自動制御装置であって、前記第1動作速度制限部は、制限指令の入力を受けたときに前記指令操作にかかわらず前記第1動作の速度を前記制限指令に対応した度合いで強制的に低減させるように前記作業駆動装置による前記第1要素の駆動を制限する駆動制限部と、前記予測偏差が前記許容範囲内にあるときは前記駆動制限部に対する前記制限指令の入力を停止し、前記予測偏差が前記許容範囲を逸脱するときは前記所定時間経過後の前記偏差を前記許容範囲内に収めるように前記逸脱の度合いに応じて前記第1動作の速度を制限する前記制限指令を演算して前記駆動制限部に入力する制限指令演算部と、を含む、作業機械の自動制御装置。
- 請求項2記載の作業機械の自動制御装置であって、前記第1動作速度制限部は、前記姿勢情報と前記指定速度とに基いて前記予測偏差を演算する予測偏差演算部をさらに含み、前記制限指令演算部は、前記予測偏差演算部により演算される予測偏差が前記許容範囲から逸脱するときはその逸脱の度合いに応じた前記制限指令を演算して前記駆動制限部に入力する一方、前記予測偏差が前記許容範囲内にあるときは前記制限指令の入力を停止する、作業機械の自動制御装置。
- 作業機械であって、
機体と、
当該機体に支持される作業装置であって、第1動作を行うことが可能な第1要素及び当該第1要素に対する相対的な第2動作を行うことが可能な第2要素を含む作業装置と、
前記第1要素及び前記第2要素を動かす作業駆動装置と、
請求項1〜3のいずれかに記載の自動制御装置と、を備え、当該自動制御装置は、前記作業装置において選ばれた対象部位が予め決められた目標軌跡に沿って動くように前記第1動作及び前記第2動作を制御する、作業機械。 - 請求項4記載の作業機械であって、前記作業装置は、前記第2要素として前記機体に起伏可能に支持されるブームと、前記第1要素として当該ブームの先端に回動可能に連結されるアームと、当該アームの先端に回動可能に連結される先端アタッチメントと、を含み、前記作業駆動装置は、前記第2動作として前記アーム及び前記先端アタッチメントとともに前記ブームに上げ方向の動作であるブーム上げ動作を行わせるブームアクチュエータと、前記第1動作として前記ブームに近づく向きの当該ブームに対する相対的な回動であるアーム引き動作を前記アームに行わせるアームアクチュエータと、を含む、作業機械。
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