JP2019112824A

JP2019112824A - 作業機械

Info

Publication number: JP2019112824A
Application number: JP2017246908A
Authority: JP
Inventors: 寿身中野; Toshimi Nakano; 田中　宏明; Hiroaki Tanaka; 宏明田中; 孝昭千葉; Takaaki Chiba; 秀一森木; Shuichi Moriki
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2017-12-22
Filing date: 2017-12-22
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: EP3730698A1; US11280058B2; KR20200033895A; EP3730698B1; WO2019123927A1; US20200181870A1; KR102389144B1; CN111032962A; CN111032962B; JP6843039B2; EP3730698A4

Abstract

【課題】オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことができる作業機械を提供する。【解決手段】情報処理装置１００は、複数の操作装置１ｃ，１ｄの各操作信号に基づいて作業装置１５の所定位置にある作業点の目標速度を演算する目標速度演算部１２０と、複数の被駆動部材１１，１２，８の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づいて前記作業点と前記目標面との距離を演算し、前記作業点が前記目標面に侵入しないように前記距離に応じて前記目標速度の前記目標面に垂直な速度成分を補正する目標速度補正部１３０とを有し、前記目標速度演算部は、前記目標速度を演算する前に、前記複数の被駆動部材の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づき、前記複数の操作装置の各操作信号に対して、前記作業点の前記目標面に平行な速度成分への寄与に応じた重みづけを行う。【選択図】図４

Description

本発明は、油圧ショベル等の作業機械に関する。

油圧ショベル等の作業機械を用いて施工を行う際、地形の三次元設計データを用いて、オペレータ操作を補正して動作させ、半自動で掘削成形作業を行う制御システムが知られている。

例えば特許文献１には、オペレータがアームを含む操作を行うと、成形作業を行おうとしていると判断し、アーム動作により生じるバケット先端速度の設計データ上の目標面に垂直な速度成分（以下、垂直速度）を相殺するように、ブームを自動で動作させる建設機械の制御システムが記載されている。

この制御システムによれば、車体前方に位置する水平な目標面を掘削する作業（水平引き作業）において、オペレータはアームのみの操作により、目標面を掘削成形することができる。また、オペレータは、アーム動作により生じるバケット先端速度の目標面に平行な速度成分（以下、掘削速度）を調整することで、精度よりも作業量を重視する粗掘削時は高速で、高い精度が必要な仕上げ時は低速でといったように、意図する速度で半自動掘削成形作業を行うことができる。これは、アーム動作による掘削速度は垂直速度に比して大きく、ブーム動作による掘削速度は垂直速度に比して小さいため、掘削速度は主にアーム動作速度に応じて変動するためである。

特許第５５４８３０６号

しかしながら、特許文献１に記載の制御システムを用いた作業機械では、車体と目標面との位置関係によっては、オペレータの意図通りの速度で半自動掘削成形作業を行うのが困難となり、掘削成形精度を損なう可能性がある。

例えば、車体前方に位置する鉛直の目標面を掘削する場合に、水平引き作業と同様にアームを引き方向に操作すると、バケットが目標面から離脱して掘削できなくなる。反対にアームを押し方向に操作すると、バケット先端速度の向きが上向きとなり、掘削する方向と逆になる。また、アーム動作による垂直速度は水平引き作業と比べて大きい。そのため、アームの操作量の変動が僅かであっても、垂直速度には大きな変動が生じる。一方、ブーム下げ動作によるバケット先端速度は下向きで掘削する方向と一致し、掘削速度はブーム動作速度に応じて変動する。また、ブーム下げ動作による垂直速度は水平引き作業と比べて小さい。そのため、アームの操作量の変動により生じる大きな垂直速度の変動を相殺するために、ブームの速度も大きく変動する。これに伴って、掘削速度の変動も大きくなるため、オペレータが意図通りの速度で半自動掘削成形作業を行うことが困難となり、掘削成形精度が損なわれる。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことができる作業機械を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、車体と、前記車体に回動可能に取り付けられ、相互に回動可能に連結された複数の被駆動部材を有する作業装置と、前記複数の被駆動部材を駆動する複数のアクチュエータと、前記複数の被駆動部材を操作するための複数の操作装置と、前記車体および前記複数の被駆動部材の姿勢を検出する姿勢検出装置と、設計面情報を入力するための設計データ入力装置と、前記複数の操作装置の各操作信号に応じて前記複数のアクチュエータの駆動を制御する情報処理装置とを備え、前記情報処理装置は、前記設計面情報から作業対象とする目標面の位置情報を抽出する目標面設定部と、前記複数の操作装置の各操作信号に基づいて前記作業装置の所定位置にある作業点の目標速度を演算する目標速度演算部と、前記複数の被駆動部材の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づいて前記作業点と前記目標面との距離を演算し、前記作業点が前記目標面に侵入しないように前記距離に応じて前記目標速度の前記目標面に垂直な速度成分を補正する目標速度補正部とを有する作業機械において、前記目標速度演算部は、前記目標速度を演算する前に、前記複数の被駆動部材の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づき、前記複数の操作装置の各操作信号に対して、前記作業点の前記目標面に平行な速度成分への寄与に応じた重みづけを行うものとする。

以上のように構成した本発明によれば、作業装置の所定位置にある作業点の目標速度が演算される前に、掘削速度（目標面に平行な速度成分）に対する寄与が大きいアクチュエータの操作信号の重みが大きくなり、かつ、掘削速度に対する寄与が小さいアクチュエータの操作信号の重みが小さくなるように、複数の操作装置の各操作信号に対して重みづけがなされる。これにより、目標面と作業点との距離に応じた補正は主として掘削速度に対する寄与が小さいアクチュエータの操作信号に対して行われ、掘削速度に対する寄与が大きいアクチュエータの操作信号に対する補正が抑制されるため、オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことが可能となる。

本発明に係る作業機械によれば、オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことが可能となる。

本発明の第１の実施例に係る作業機械の一例としての油圧ショベルの斜視図である。図１に示す油圧ショベルに搭載された制御システムの構成図である。図２に示す情報処理装置の機能ブロック図である。図３に示す目標速度演算部の機能ブロック図である。図４に示す操作信号補正部が用いる補正係数決定テーブルの一例を示す図である。本発明の第２の実施例における目標速度演算部の機能ブロック図である。本発明の第３の実施例における目標速度演算部の機能ブロック図である。目標面を表す目標面角度と目標面高さを説明するための図である。図１に示す油圧ショベルが車体前方に位置する水平な目標面を掘削する様子を示す図である。図１に示す油圧ショベルが車体前方に位置する鉛直の目標面を掘削する様子を示す図である。図１に示す油圧ショベルが図９に示す掘削動作を行った際の各種信号の時系列変化を表した概略図である。図１に示す油圧ショベルが図１０に示す掘削動作を行った際の各種信号の時系列変化を表した概略図である。

以下、本発明の実施の形態に係る作業機械として油圧ショベルを例に挙げ、図面を参照して説明する。なお、各図中、同等の部材には同一の符号を付し、重複した説明は適宜省略する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る油圧ショベルの斜視図である。図１に示すように、油圧ショベル６００は、車体である下部走行体９および上部旋回体１０と、作業装置１５とを備えている。下部走行体９は左右のクローラ式走行装置を有し、左右の走行油圧モータ３ｂ（左側のみ図示）により駆動される。上部旋回体１０は下部走行体９上に旋回可能に搭載され、旋回油圧モータ４により旋回駆動される。上部旋回体１０には、原動機としてのエンジン１４と、エンジン１４により駆動される油圧ポンプ装置２と、後述するコントロールバルブ２０とを備えている。

作業装置１５は、上部旋回体１０の前部に上下方向に回動可能に取り付けられている。上部旋回体１０には運転室が備えられ、運転室内には走行用右操作レバー装置１ａ、走行用左操作レバー装置１ｂ、作業装置１５の動作及び上部旋回体１０の旋回動作を指示するための操作装置である右操作レバー装置１ｃ、左操作レバー装置１ｄ等の操作装置が配置されている。

右操作レバー装置１ｃは、例えば前後方向のレバー操作に応じてブーム１１の動作を指示する信号（ブーム操作信号）を出力し、例えば左右方向のレバー操作に応じてバケット８の動作を指示する信号（バケット操作信号）を出力する。すなわち、本実施例における右操作レバー装置１ｃは、ブーム１１を操作するためのブーム操作装置と、バケット８を操作するためのバケット操作装置とを構成している。

左操作レバー装置１ｄは、例えば前後方向のレバー操作に応じて上部旋回体１０の動作を指示する信号（旋回操作信号）を出力し、例えば左右方向のレバー操作に応じてアーム１２の動作を指示する信号（アーム操作信号）を出力する。すなわち、本実施例における左操作レバー装置１ｄは、上部旋回体１０を操作するための旋回操作装置と、アーム１２を操作するためのアーム操作装置とを構成している。

作業装置１５は、相互に回動可能に連結された被駆動部材であるブーム１１、アーム１２、バケット８を有する多関節構造である。ブーム１１は上部旋回体１０の前側に上下方向に回動可能に連結されており、アーム１２はブーム１１の先端部に上下または前後方向に回動可能に連結されており、バケット８はアームの先端部に上下または前後方向に回動可能に連結されている。ブーム１１はブームシリンダ５の伸縮により上部旋回体１０に対して上下方向に回動し、アーム１２はアームシリンダ６の伸縮によりブーム１１に対して上下または前後方向に回動し、バケット８はバケットシリンダ７の伸縮によりアーム１２に対して上下または前後方向に回動する。

作業装置１５の任意の点の位置を算出するために、油圧ショベル６００は、上部旋回体１０とブーム１１との連結部近傍に設けられ、ブーム１１の水平面に対する角度（ブーム角度）を検出する第１姿勢センサ１３ａと、ブーム１１とアーム１２との連結部近傍に設けられ、アーム１２の水平面に対する角度（アーム角度）を検出する第２姿勢センサ１３ｂと、アーム１２とバケット８とを連結するバケットリンク８ａに設けられ、バケットリンク８ａの水平面に対する角度（バケット角度）を検出する第３姿勢センサ１３ｃと、水平面に対する上部旋回体１０の傾斜角度（ロール角、ピッチ角）を検出する車体姿勢センサ１３ｄとを備えている。なお、第１姿勢センサ１３ａから第３姿勢センサ１３ｃは相対角度を検出するセンサであってもよい。

これらの姿勢センサ１３ａ〜１３ｄが検出した角度は姿勢信号として、後述する情報処理装置１００に入力されている。姿勢センサ１３ａ〜１３ｄは、油圧ショベル６００の車体および作業装置１５の姿勢を検出する姿勢検出装置を構成している。

コントロールバルブ２０は、油圧ポンプ装置２から上述した旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、及び左右の走行油圧モータ３ｂ等のアクチュエータのそれぞれに供給される圧油の流れ（流量と方向）を制御する。

図２は、油圧ショベル６００に搭載された制御システムの構成図である。図２に示すように、制御システム５００は、作業装置１５の所定位置にある作業点（例えばバケット先端）を目標面に沿って移動させる際の補正速度信号を生成する情報処理装置１００と、前記補正速度信号に応じてコントロールバルブ２０の駆動信号を生成する制御弁駆動装置２００とを含む。情報処理装置１００は、例えば図示しないＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）と、ＣＰＵによる処理を実行するための各種プログラムを格納するＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｃＤｒｉｖｅ）などの記憶装置と、ＣＰＵがプログラムを実行する際の作業領域となるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）とを含むハードウェアを用いて構成されている。

情報処理装置１００は、右操作レバー装置１ｃからのブーム操作信号およびバケット操作信号と、左操作レバー装置１ｄからの旋回操作信号およびアーム操作信号とを受信し、第１姿勢センサ１３ａ、第２姿勢センサ１３ｂ、第３姿勢センサ１３ｃ、及び車体姿勢センサ１３ｄからそれぞれ第１姿勢情報、第２姿勢情報、第３姿勢情報、及び車体姿勢情報を受信し、設計データ入力装置１８から設計面情報を受信し、補正速度信号を演算して制御弁駆動装置２００に送信する。制御弁駆動装置２００は、前記補正速度信号に応じて、制御弁駆動信号を生成し、コントロールバルブ２０を駆動する。

図３は、図２に示す情報処理装置１００の機能ブロック図である。図３に示すように、情報処理装置１００は、目標面設定部１１０と、目標速度演算部１２０と、目標速度補正部１３０とを含む。以下、公知技術を用いる目標面設定部１１０と目標速度補正部１３０については概要を述べ、目標速度演算部１２０については詳細を述べる。

目標面設定部１１０は、姿勢センサ１３ａ〜１３ｄからの姿勢情報に応じて、設計データ入力装置１８から入力される設計面情報から作業対象とする目標面の位置情報を抽出し、目標速度演算部１２０および目標速度補正部１３０へ出力する。なお、作業対象とする目標面の位置情報を抽出するに当たっては、作業装置１５先端の鉛直下方にある設計面を目標面としてもよいし、鉛直下方に設計面が存在しない場合は作業装置１５先端に対して前方あるいは後方にある設計面を目標面としてもよい。
ここで、目標面は角度と高さによって表される。目標面と車体との位置関係を図８に示す。目標面角度は車体の前方向に対して目標面がなす角度とし、目標面高さはブーム１１の回動中心から目標面までの垂直距離とする。

図４は、本実施例における目標速度演算部１２０の機能ブロック図である。図４に示すように、目標速度演算部１２０は、操作信号補正部１２１と、作業点速度演算部１２２とを含み、操作信号と姿勢情報と目標面の位置情報（角度と高さ）とに応じて、目標速度信号を演算し出力する。操作信号補正部１２１は、所定のデータテーブル（以下、補正係数決定テーブル）に基づいて、目標面の角度と高さに応じた補正係数ｋ（０≦ｋ≦１）を決定し、補正係数ｋをアーム１２の操作信号に乗じ、また、（１−ｋ）をブーム１１の操作信号に乗じて、補正操作信号として出力する。

図５は、補正係数決定テーブルの一例を示す図である。図５に示すように、目標面角度の絶対値および目標面高さの絶対値が小さくなるにつれて、補正係数ｋは１に近づき、目標速度に対するアーム操作信号の寄与が大きくなり、かつ、目標速度に対するブーム操作信号の寄与が小さくなる。一方、目標面角度の絶対値および目標面高さの絶対値が大きくなるにつれて、補正係数ｋは０に近づき、目標速度に対するブーム操作信号の寄与が大きくなり、かつ、目標速度に対するアーム操作信号の寄与が小さくなる。なお、図５中の斜線部は、作業装置１５が届かず作業対象とできない範囲であるため、補正の対象とはしない。

図４に戻り、作業点速度演算部１２２は、補正操作信号と姿勢情報に応じて、作業装置１５の作業点（例えばバケット先端）に生じる速度を演算し、目標速度信号として出力する。

図３に戻り、目標速度補正部１３０は、前記目標速度が目標面に近づく方向であれば、姿勢情報と目標面の位置情報とを用いて演算する目標面との距離に応じて、目標速度演算部１２０から得る目標速度信号のうち、目標面に対して垂直な成分の大きさが小さくなるように補正する。前記距離が大きければ、許容される前記垂直な成分の大きさは大きく、前記距離が小さければ小さい。これにより、作業装置１５の作業点が目標面に侵入することを防ぐことができる。

本実施例に係る油圧ショベル６００の動作を図９〜図１２を用いて説明する。

図９は、油圧ショベル６００が車体前方に位置する水平な目標面を掘削する様子を示す図であり、図１０は、油圧ショベル６００が車体前方に位置する鉛直の目標面を掘削する様子を示す図である。

図１１および図１２は、油圧ショベル６００が図９および図１０に示す掘削動作を行った際の各種信号の時系列変化を表した概略図である。図１１および図１２はそれぞれ、（ａ）アーム１２の操作信号および補正後の操作信号を表した図（補正前は点線、補正後は実線）、（ｂ）ブーム１１の操作信号および補正後の操作信号を表した図（補正前は点線、補正後は実線）、（ｃ）目標速度補正部から出力される補正速度信号のうち、目標面に平行な速度成分を表した図、（ｄ）目標速度補正部から出力される補正速度信号のうち、目標面に垂直な速度成分を表した図、（ｅ）作業点と目標面の距離を表した図である。いずれも、横軸は時刻を表している。

図１１について説明する。図１１のＡ区間は、アーム１２の操作信号が増加し、一定となるまでの様子を示している。Ａ区間では、（ａ）アーム操作信号の増加に伴い、（ｃ）平行速度が増加し、操作信号が一定となると平行速度もおおよそ一定となる。また、（ｂ）ブーム操作信号はオペレータによる入力（点線）がゼロであっても、アーム動作によって生じる垂直速度を相殺するために、補正操作信号（実線）が生じる。

図１１のＢ区間は、作業点と目標面の距離が、何らかの原因で拡大した場合の様子を示している。Ｂ区間では、（ｅ）距離の増加に伴い、（ｂ）ブーム１１の補正操作信号が減少する。また、目標速度補正部１３０のパラメータ設定によっては、（ａ）アーム１２の補正操作信号に若干の変動が生じる可能性がある。このように、図９に示す掘削動作では、アーム１２の操作信号に応じた平行速度で掘削動作を行い、目標面と作業点との距離に応じた補正は主としてブーム１１の操作信号に対して行われる。

図１２について説明する。図１２のＡ区間は、ブーム１１の操作信号が減少し、一定となるまでの様子を示している。Ａ区間では、（ａ）ブーム操作信号の減少に伴い、（ｃ）平行速度が減少し、操作信号が一定となると平行速度もおおよそ一定となる。また、（ｂ）アーム操作はオペレータによる入力（点線）がゼロであっても、ブーム動作によって生じる垂直速度を相殺するために、補正操作信号（実線）が生じる。

図１２のＢ区間は、作業点と目標面の距離が、何らかの原因で拡大した場合の様子を示している。Ｂ区間では、（ｅ）距離の増加に伴い、（ｂ）アーム１２の補正操作信号が減少する。また、目標速度補正部１３０のパラメータ設定によっては、（ａ）アーム１２の補正操作信号に若干の変動が生じる可能性がある。このように、図１０に示す掘削動作では、ブーム１１の操作信号に応じた平行速度で掘削動作を行い、目標面と作業点との距離に応じた補正は主としてアーム１２の操作信号に対して行われる。

以上のように構成された本実施例に係る油圧ショベル６００によれば、作業装置１５の所定位置にある作業点（例えばバケット先端）の目標速度が演算される前に、掘削速度（目標面に平行な速度成分）に対する寄与が大きいアクチュエータの操作信号の重みが大きくなり、かつ、掘削速度に対する寄与が小さいアクチュエータの操作信号の重みが小さくなるように、操作装置１ｃ，１ｄの各操作信号に対して重みづけがなされる。これにより、目標面と作業点との距離に応じた補正は主として掘削速度に対する寄与が小さいアクチュエータの操作信号に対して行われ、掘削速度に対する寄与が大きいアクチュエータの操作信号に対する補正が抑制されるため、オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことが可能となる。

本発明の第２の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

図６は、本実施例における目標速度演算部１２０の機能ブロック図である。図６において、目標速度演算部１２０は、第１の実施例（図４に示す）の構成に加えて、速度係数演算部１２３を含む。

速度係数演算部１２３は、作業装置１５の姿勢情報と目標面の位置情報（角度と高さ）とに基づき、各アクチュエータを個別に操作した場合の操作信号の値に対する作業点の速度の比である速度係数の目標面に平行な成分（以下、平行速度係数）を演算し、操作信号補正部１２１へ出力する。

操作信号補正部１２１は、操作装置１ｃ，１ｄの各操作信号を平行速度係数に応じて補正し、作業点速度演算部１２２へ出力する。ここで、アーム１２の平行速度係数をａｘ、ブーム１１の平行速度係数をｂｘ、アーム１２の操作信号をａｓ、ブーム１１の操作信号をｂｓと置き、補正後の操作信号に´（プライム）を付加すると、操作信号補正部１２１による演算内容は以下の式で表される。

このように操作信号を補正することで、作業点の目標面に沿った速度（平行速度）に対する寄与が大きいアクチュエータについて、大きな重みづけがされた補正操作信号が演算される。なお、操作信号補正部１２１における演算内容は、前記の式（１）及び（２）に限るものではない。

以上のように構成された本実施例に係る油圧ショベル６００によれば、作業装置１５の所定位置にある作業点（例えばバケット先端）の目標速度が演算される前に、操作装置１ｃ，１ｄの各操作信号に対して平行速度係数に応じた重みづけがなされる。これにより、目標面と作業点との距離に応じた補正は主として掘削速度に対する寄与が小さいアクチュエータの操作信号に対して行われ、掘削速度に対する寄与が大きいアクチュエータの操作信号に対する補正が抑制されるため、オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことが可能となる。

本発明の第３の実施例について、第２の実施例との相違点を中心に説明する。

図７は、本実施例における目標速度演算部１２０の機能ブロック図である。図７において、目標速度演算部１２０は、第２の実施例における操作信号補正部１２１（図６に示す）に代えて、操作信号選択部１２４を含む。

操作信号選択部１２４は、各アクチュエータの平行速度係数を比較し、平行速度係数が最も大きいアクチュエータの操作信号の重みが１となり、その他のアクチュエータの操作信号の重みが０となるように、各操作信号に対して重みづけを行う。その結果、図９に示す掘削動作では、アーム操作信号のみに基づいて作業点の目標速度が演算され、図１０に示す掘削動作では、ブーム操作信号のみに基づいて作業点の目標速度が演算される。

以上のように構成された本実施例に係る油圧ショベル６００によれば、作業装置１５の所定位置にある作業点（例えばバケット先端）の目標速度が演算される前に、平行速度係数が大きいアクチュエータの操作信号の重みが１となり、かつ、その他のアクチュエータの操作信号の重みが０となるように、操作装置１ｃ，１ｄの各操作信号に対して重みづけがなされる。これにより、目標面と作業点との距離に応じた補正は主として掘削速度に対する寄与が小さいアクチュエータの操作信号に対して行われ、掘削速度に対する寄与が大きいアクチュエータの操作信号に対する補正が抑制されるため、オペレータが容易に意図通りの掘削速度で半自動掘削成形作業を行うことが可能となる。

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

１ａ…走行用右操作レバー装置、１ｂ…走行用左操作レバー装置、１ｃ…右操作レバー装置（操作装置）、１ｄ…左操作レバー装置（操作装置）、２…油圧ポンプ装置、３ｂ…走行油圧モータ、４…旋回油圧モータ、５…ブームシリンダ（アクチュエータ）、６…アームシリンダ（アクチュエータ）、７…バケットシリンダ（アクチュエータ）、８…バケット（被駆動部材）、９…下部走行体（車体）、１０…上部旋回体（車体）、１１…ブーム（被駆動部材）、１２…アーム（被駆動部材）、１３ａ…第１姿勢センサ（姿勢検出装置）、１３ｂ…第２姿勢センサ（姿勢検出装置）、１３ｃ…第３姿勢センサ（姿勢検出装置）、１３ｄ…車体姿勢センサ（姿勢検出装置）、１４…エンジン、１５…作業装置、２０…コントロールバルブ、１００…情報処理装置、１１０…目標面設定部、１２０…目標速度演算部、１２１…操作信号補正部、１２２…作業点速度演算部、１２３…速度係数演算部、１２４…操作信号選択部、１３０…目標速度補正部、２００…制御弁駆動装置、５００…制御システム、６００…油圧ショベル（作業機械）。

Claims

車体と、
前記車体に回動可能に取り付けられ、相互に回動可能に連結された複数の被駆動部材を有する作業装置と、
前記複数の被駆動部材を駆動する複数のアクチュエータと、
前記複数の被駆動部材を操作するための複数の操作装置と、
前記車体および前記複数の被駆動部材の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
設計面情報を入力するための設計データ入力装置と、
前記複数の操作装置の各操作信号に応じて前記複数のアクチュエータの駆動を制御する情報処理装置とを備え、
前記情報処理装置は、
前記設計面情報から作業対象とする目標面の位置情報を抽出する目標面設定部と、
前記複数の操作装置の各操作信号に基づいて前記作業装置の所定位置にある作業点の目標速度を演算する目標速度演算部と、
前記複数の被駆動部材の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づいて前記作業点と前記目標面との距離を演算し、前記作業点が前記目標面に侵入しないように前記距離に応じて前記目標速度の前記目標面に垂直な速度成分を補正する目標速度補正部とを有する作業機械において、
前記目標速度演算部は、前記目標速度を演算する前に、前記複数の被駆動部材の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づき、前記複数の操作装置の各操作信号に対して、前記作業点の前記目標面に平行な速度成分への寄与に応じた重みづけを行う
ことを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記目標速度演算部は、
前記作業装置の姿勢情報と前記目標面の位置情報とに基づき、前記複数のアクチュエータを個別に操作した場合の操作信号の値に対する前記作業点の速度の比である速度係数の前記目標面に平行な成分である平行速度係数を演算する速度係数演算部を更に有し、
前記目標速度を演算する前に、前記複数の操作装置の各操作信号に対して平行速度係数に応じた重みづけを行う
ことを特徴とする作業機械。
請求項２に記載の作業機械において、
前記目標速度演算部は、
前記複数の操作装置の各操作信号のうち平行速度係数が最も大きいアクチュエータの操作信号の重みが１となり、その他のアクチュエータの操作信号の重みが０となるように、前記複数の操作装置の各操作信号に対して重みづけを行う
ことを特徴とする作業機械。
請求項１に記載の作業機械において、
前記複数の被駆動部材は、前記車体の前側に上下方向に回動可能に取り付けられたブームと、前記ブームの先端部に上下または前後方向に回動可能に連結されたアームと、前記アームの先端部に上下または前後方向に回動可能に連結されたバケットとを含み、
前記複数のアクチュエータは、前記ブームを駆動するブームシリンダと、前記アームを駆動するアームシリンダと、前記バケットを駆動するバケットシリンダとを含み、
前記複数の操作装置は、前記ブームを操作するためのブーム操作装置と、前記アームを操作するためのアーム操作装置と、前記バケットを操作するためのバケット操作装置とを含み、
前記作業点は、前記バケットの先端に位置し、
前記目標面の位置情報は、前記ブームの回動中心から前記目標面までの垂直距離である目標面高さと、前記車体の前方向に対して前記目標面がなす角度である目標面角度とを含み、
前記目標速度演算部は、
前記目標面角度の絶対値および前記目標面高さが大きくなるにつれて、前記ブーム操作装置の操作信号の重みが大きく、かつ、前記アーム操作装置の操作信号の重みが小さくなるように、前記複数の操作装置の各操作信号に対して重みづけを行う
ことを特徴とする作業機械。