JP2020125595A - 建設機械の制御システム、建設機械、及び建設機械の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施形態に係る建設機械100の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、建設機械100が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、建設機械100を適宜、油圧ショベル100、と称する。
図5は、本実施形態に係る制御装置50を示す機能ブロック図である。制御装置50は、位置データ取得部51と、角度データ取得部52と、操作データ取得部53と、設計面取得部54と、目標値生成部55と、モデル予測制御部56と、制約条件算出部57と、指令部58と、記憶部60とを有する。
図9は、本実施形態に係る設計面ISの一例を示す図である。図9に示すように、設計面ISが異なる勾配の複数の面によって構成される場合がある。図9に示す例において、設計面ISは、第1面F1及び第1面F1とは異なる勾配の第2面F2を含む。第2面F2は、第1面F1よりも旋回体2に近い位置に存在する。第1面F1及び第2面F2のそれぞれは、下方に向かって旋回体2に近付くように傾斜する。第1面F1の勾配と第2面F2の勾配とは異なる。水平面に対する第1面F1の傾斜角度Fθ1は、水平面に対する第2面F2の傾斜角度Fθ2よりも大きい。設計面ISにおいて、第1面F1と第2面F2とがなす角度Fθ3は、180[°]よりも小さい。第1面F1の最下部に第2面F2が接続される。第1面F1の最下部は、法尻(foot of slope)である。法尻は、第1面F1と第2面F2との境界部CPを含む。
図11は、本実施形態に係る油圧ショベル100の制御方法を示すフローチャートである。
以上説明したように、本実施形態によれば、作業機1がモデル予測制御されるので、設計面ISが第1面F1及び第1面F1とは異なる勾配の第2面F2を含む場合においても、制御装置50は、バケット8が設計面に従って移動するように作業機1を制御することができる。
図14は、本実施形態に係るコンピュータシステム1000の一例を示すブロック図である。上述の制御装置50は、コンピュータシステム1000を含む。コンピュータシステム1000は、CPU(Central Processing Unit)のようなプロセッサ1001と、ROM(Read Only Memory)のような不揮発性メモリ及びRAM(Random Access Memory)のような揮発性メモリを含むメインメモリ1002と、ストレージ1003と、入出力回路を含むインターフェース1004とを有する。上述の制御装置50の機能は、プログラムとしてストレージ1003に記憶されている。プロセッサ1001は、プログラムをストレージ1003から読み出してメインメモリ1002に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム1000に配信されてもよい。
なお、上述の実施形態において、制御装置50の一部の機能又は全部の機能が、油圧ショベル100の外部コンピュータシステムに設けられてもよい。例えば、目標値生成部55及びモデル予測制御部56が外部コンピュータシステムに設けられ、外部コンピュータシステムにおいて算出された駆動量が無線通信システムを介して油圧ショベル100に送信されてもよい。
Claims (9)
- 作業機を備える建設機械の制御システムであって、
施工対象の目標形状を示す設計面を取得する設計面取得部と、
前記作業機の制御量の目標値を生成する目標値生成部と、
前記目標値と前記作業機の予測モデルとに基づいて前記作業機の制御量の予測値を算出し、前記予測値と前記設計面とに基づいて前記作業機を制御する駆動量を算出する予測部と、
前記駆動量に基づいて、前記作業機を制御する制御指令を出力する指令部と、
を備える建設機械の制御システム。 - 前記設計面は、第1面及び前記第1面とは異なる勾配の第2面を含み、
前記予測部は、前記作業機が前記第1面に面する状態から前記第2面に面する状態に遷移するときに、前記作業機の所定部位と前記設計面との距離及び姿勢が維持されるように、前記駆動量を算出する、
請求項1に記載の建設機械の制御システム。 - 前記作業機を操作する操作装置の操作データを取得する操作データ取得部を備え、
前記目標値生成部は、前記操作データに基づいて、前記目標値を生成する、
請求項1又は請求項2に記載の建設機械の制御システム。 - 前記制御量は、前記作業機の移動速度を含む、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の建設機械の制御システム。 - 前記予測部は、前記制御量の予測値が目標値に追従するように前記駆動量を算出する、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の建設機械の制御システム。 - 前記予測部は、前記制御量の目標値及び予測値により規定される評価関数が最小になるように前記駆動量を算出する、
請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の建設機械の制御システム。 - 前記建設機械の性能に係る第1制約条件及び前記作業機の位置に係る第2制約条件を算出する制約条件算出部を備え、
前記予測部は、前記第1制約条件及び前記第2制約条件を満足するように前記駆動量を算出する、
請求項6に記載の建設機械の制御システム。 - 前記作業機を支持する旋回体と、
請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の建設機械の制御システムと、
を備える建設機械。 - 作業機を備える建設機械の制御方法であって、
前記作業機の制御量の目標値と前記作業機の予測モデルとに基づいて、前記作業機の制御量の予測値を算出することと、
前記予測値と施工対象の目標形状を示す設計面とに基づいて、前記作業機を制御する駆動量を算出することと、
前記駆動量に基づいて、前記作業機を制御する制御指令を出力することと、
を含む建設機械の制御方法。
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