JP2022137769A - ショベル、情報処理装置 - Google Patents

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純一 岡田
Junichi Okada
圭二 本田
Keiji Honda
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Abstract

【課題】ショベルにおいて、下部走行体のスリップによって変化した下部走行体の向きの修正を実現可能な技術を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係るショベル100は、左右一対のクローラ1Cを含む下部走行体1と、下部走行体1に旋回自在に搭載される上部旋回体3と、を備え、下部走行体1が走行動作を行うことなく下部走行体1の向きが変化した場合、ユーザに通知する、或いは、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正する。【選択図】図11

Description

本開示は、ショベル等に関する。
例えば、不整地等で作業を行うショベルが知られている(特許文献1参照)。
特開2012-101654号公報
しかしながら、不整地等のショベルの作業では、下部走行体の走行停止時に、上部旋回体に作用する外力の反作用等の影響で下部走行体だけが旋回するようにスリップ(以下、「スリップ旋回」)し、下部走行体の向きが変化してしまう可能性がある。
そこで、上記課題に鑑み、ショベルにおいて、下部走行体のスリップによって変化した下部走行体の向きの修正を実現可能な技術を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
左右一対のクローラを含む下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、を備え、
前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、ユーザに通知する、又は前記左右一対のクローラを互いに反転させて前記下部走行体の向きを修正する、
ショベルが提供される。
また、本開示の他の実施形態では、
左右一対のクローラを含む下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、周辺の様子を撮像する撮像装置とを有するショベルと通信を行い、前記撮像装置の出力に基づく画像情報を受信する通信装置と、
前記通信装置により受信される画像情報に基づき、前記ショベルの周辺の様子を表示する表示装置と、を備え、
前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、ユーザに通知する、
情報処理装置が提供される。
上述の実施形態によれば、ショベルにおいて、下部走行体のスリップによって変化した下部走行体の向きの修正を実現することができる。
ショベル管理システムの一例を示す概略図である。 ショベル管理システムの構成の一例を示すブロック図である。 ショベル管理システムの構成の他の例を示すブロック図である。 ショベルの掘削作業の一例を説明する上面図である。 スリップ旋回発生時のショベルの状態を示す上面図である。 スリップ旋回対応モードへの移行のための事前処理の一例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応モードの有効(開始)・無効(終了)の切換処理の第1例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応モードの有効(開始)・無効(終了)の切換処理の第2例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応モードへの移行のための事前処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応モードの有効(開始)・無効(終了)の切換処理の第3例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応制御の第1例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回の発生の有無の判定処理の一例を概略的に示すサブフローチャートである。 スリップ旋回対応制御の第2例を概略的に示すフローチャートである。 下部走行体の向きの修正処理の一例を概略的に示すサブフローチャートである。 スリップ旋回対応制御の第3例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応制御の第4例を概略的に示すフローチャートである。 スリップ旋回対応制御の第5例を概略的に示すフローチャートである。
以下、図面を参照して実施形態について説明する。
[ショベル管理システムの概要]
まず、図1を参照して、本実施形態に係るショベル管理システムSYSの概要について説明をする。
図1は、本実施形態に係るショベル管理システムSYSの一例を示す概略図である。
図1に示すように、ショベル管理システムSYSは、ショベル100と、管理装置200とを含む。
ショベル管理システムSYSに含まれるショベル100は、一台であってもよいし、複数台であってもよい。同様に、ショベル管理システムSYSに含まれる管理装置200は、複数であってもよい。即ち、複数の管理装置200は、ショベル管理システムSYSに関する処理を分散して実施してよい。例えば、複数の管理装置200は、それぞれ、ショベル管理システムSYSに含まれる全てのショベル100のうちの担当する一部のショベル100との間で相互に通信を行い、一部のショベル100を対象とする処理を実行してよい。
ショベル管理システムSYSは、例えば、管理装置200において、ショベル100から情報を収集し、ショベル100の各種状態(例えば、ショベル100に搭載される各種機器の異常の有無等)を監視する。
また、ショベル管理システムSYSは、例えば、管理装置200において、ショベル100の遠隔操作を支援してよい。
また、後述の如く、ショベル100が完全自動運転によって作業を行う場合、ショベル管理システムSYSは、例えば、管理装置200において、ショベル100の完全自動運転による作業の遠隔監視を支援してもよい。
<ショベルの概要>
図1に示すように、本実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、各種作業を行うためのアタッチメントATと、キャビン10とを備える。以下、ショベル100(上部旋回体3)の前方は、ショベル100を上部旋回体3の旋回軸に沿って真上から平面視(上面視)で見たときに、上部旋回体3に対するアタッチメントが延び出す方向に対応する。また、ショベル100(上部旋回体3)の左方及び右方は、それぞれ、キャビン10内の操縦席に着座するオペレータから見た左方及び右方に対応する。
尚、ショベル100が遠隔操作される場合や完全自動運転によって動作する場合、キャビン10は、省略されてもよい。
下部走行体1は、例えば、左右一対のクローラ1Cを含む。下部走行体1は、それぞれのクローラ1Cが左側の走行油圧モータ1ML及び右側の走行油圧モータ1MR(図2、図3参照)で油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。
上部旋回体3は、旋回機構2が旋回油圧モータ2Aで油圧駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。
アタッチメントAT(作業装置の一例)は、ブーム4、アーム5、及びバケット6を含む。
ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に取り付けられ、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に取り付けられ、アーム5の先端には、バケット6が上下回動可能に取り付けられる。
バケット6は、エンドアタッチメントの一例である。バケット6は、例えば、掘削作業等に用いられる。また、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、バケット6の代わりに、他のエンドアタッチメントが取り付けられてもよい。他のエンドアタッチメントは、例えば、大型バケット、法面用バケット、浚渫用バケット等の他の種類のバケットであってよい。また、他のエンドアタッチメントは、攪拌機、ブレーカ、グラップル等のバケット以外の種類のエンドアタッチメントであってもよい。
ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9により油圧駆動される。
キャビン10は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。
ショベル100は、通信装置60を搭載し、所定の通信回線NWを通じて、管理装置200と相互に通信を行うことができる。これにより、ショベル100は、各種情報を管理装置200に送信(アップロード)したり、管理装置200から各種の信号(例えば、情報信号や制御信号)等を受信したりすることができる。
通信回線NWには、例えば、広域ネットワーク(WAN:Wide Area Network)が含まれる。広域ネットワークには、例えば、基地局を末端とする移動体通信網が含まれてよい。また、広域ネットワークには、例えば、ショベル100の上空の通信衛星を利用する衛星通信網が含まれてもよい。また、広域ネットワークには、例えば、インターネット網が含まれてもよい。また、通信回線NWには、例えば、管理装置200が設置される施設等のローカルネットワーク(LAN:Local Area Network)が含まれてもよい。ローカルネットワークは、無線回線であってもよいし、有線回線であってもよいし、その両方を含む回線であってよい。また、通信回線NWには、例えば、WiFiやブルートゥース(登録商標)等の所定の無線通信方式に基づく近距離通信回線が含まれてもよい。
ショベル100は、キャビン10に搭乗するオペレータの操作に応じて、アクチュエータ(例えば、油圧アクチュエータ)を動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の動作要素(以下、「被駆動要素」)を駆動する。
また、ショベル100は、キャビン10のオペレータにより操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、ショベル100の外部から遠隔操作(リモート操作)が可能に構成されてもよい。ショベル100が遠隔操作される場合、キャビン10の内部は、無人状態であってもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン10のオペレータによる操作装置26に対する操作、及び外部のオペレータによる遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。
遠隔操作には、例えば、所定の外部装置(例えば、管理装置200)で行われるショベル100のアクチュエータに関するユーザ(オペレータ)からの入力によって、ショベル100が操作される態様が含まれる。この場合、ショベル100は、例えば、後述の撮像装置S6の出力に基づくショベル100の周囲の画像情報(以下、「周囲画像」)を外部装置に送信し、画像情報は、外部装置に設けられる表示装置(以下、「遠隔操作用表示装置」)に表示されてよい。また、ショベル100のキャビン10内の出力装置50に表示される各種の情報画像(情報画面)は、同様に、外部装置の遠隔操作用表示装置にも表示されてよい。これにより、外部装置のオペレータは、例えば、遠隔操作用表示装置に表示されるショベル100の周囲の様子を表す周囲画像や各種の情報画像等の表示内容を確認しながら、ショベル100を遠隔操作することができる。そして、ショベル100は、外部装置から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してよい。
また、遠隔操作には、例えば、ショベル100の周囲の人(例えば、作業者)のショベル100に対する外部からの音声入力やジェスチャ入力等によって、ショベル100が操作される態様が含まれてよい。具体的には、ショベル100は、ショベル100(自機)に搭載される音声入力装置(例えば、マイクロフォン)や撮像装置等を通じて、周囲の作業者等により発話される音声や作業者等により行われるジェスチャ等を認識する。そして、ショベル100は、認識した音声やジェスチャ等の内容に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してよい。
また、ショベル100は、オペレータの操作の内容に依らず、自動でアクチュエータを動作させてもよい。これにより、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「自動運転機能」或いは「マシンコントロール(Machine Control:MC)機能」を実現する。
自動運転機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作に応じて、操作対象の被駆動要素(アクチュエータ)以外の被駆動要素(アクチュエータ)を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「半自動運機能」或いは「操作支援型のMC機能」が含まれてよい。また、自動運転機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作がない前提で、複数の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の少なくとも一部を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「完全自動運転機能」或いは「完全自動型のMC機能」が含まれてもよい。ショベル100において、完全自動運転機能が有効な場合、キャビン10の内部は無人状態であってよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、自動運転の対象の被駆動要素(アクチュエータ)の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、ショベル100が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的に自動運転の対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の動作内容が決定される態様(いわゆる「自律運転機能」)が含まれてもよい。
<管理装置の概要>
管理装置200は、例えば、ショベル100の状態の管理(監視)やショベル100の作業の管理(監視)等、ショベル100に関する管理を行う。
管理装置200は、例えば、ショベル100が作業を行う作業現場の外部の管理センタ等に設置されるオンプレミスサーバやクラウドサーバであってよい。また、管理装置200は、例えば、ショベル100が作業行う作業現場内、或いは、作業現場から相対的に近い場所(例えば、通信事業者の局舎や基地局等)に配置されるエッジサーバであってもよい。また、管理装置200は、ショベル100の作業現場内の管理事務所等に配置される定置型の端末装置或いは携帯型の端末装置(携帯端末)であってもよい。定置型の端末装置には、例えば、デスクトップ型のコンピュータ端末が含まれてよい。また、携帯型の端末装置には、例えば、スマートフォン、タブレット端末、ラップトップ型のコンピュータ端末等が含まれてよい。
管理装置200は、例えば、通信装置220(図2、図3参照)を有し、上述の如く、通信回線NWを通じて、ショベル100と相互に通信を行う。これにより、管理装置200は、ショベル100からアップロードされる各種情報を受信したり、各種信号をショベル100に送信したりすることができる。そのため、管理装置200のユーザは、出力装置240(図2、図3参照)を通じて、ショベル100に関する各種情報を確認することができる。また、管理装置200は、例えば、ショベル100に情報信号を送信し、作業に必要な情報を提供したり、制御信号を送信し、ショベル100を制御したりすることができる。管理装置200のユーザには、例えば、ショベル100のオーナ、ショベル100の管理者、ショベル100のメーカの技術者、ショベル100のオペレータ、ショベル100の作業現場の管理者、監督者、作業者等が含まれてよい。
また、管理装置200は、ショベル100の遠隔操作を支援可能に構成されてもよい。例えば、管理装置200は、オペレータが遠隔操作を行うための入力装置(以下、便宜的に「遠隔操作装置」)、及びショベル100の周囲の画像情報(周囲画像)等を表示する遠隔操作用表示装置を有してよい。遠隔操作装置から入力される信号は、遠隔操作信号として、ショベル100に送信される。これにより、管理装置200のユーザ(オペレータ)は、遠隔操作用表示装置でショベル100の周囲の様子を確認しながら、遠隔操作装置を用いて、ショベル100の遠隔操作を行うことができる。
また、管理装置200は、完全自動運転で作業を行うショベル100の遠隔監視を支援可能に構成されてもよい。例えば、管理装置200は、ショベル100の周囲の画像情報(周囲画像)等を表示する表示装置(以下、「監視用表示装置」)を有してよい。これにより、管理装置200のユーザ(監視者)は、監視用表示装置でショベル100の作業の様子を監視することができる。また、例えば、管理装置200は、ショベル100の自動運転機能による動作に介入操作を行うための入力装置(以下、便宜的「介入操作装置」)を有してもよい。介入操作装置には、例えば、ショベル100を非常停止させるための入力装置が含まれてよい。また、介入操作装置には、上述の遠隔操作装置が含まれてもよい。これにより、管理装置200のユーザ(監視者)は、ショベル100に異常が発生している場合やショベル100の動作が不適切な場合等に、ショベル100を非常停止させたり、ショベル100に適切な動作を行わせる遠隔操作を実施したりすることができる。
図2、図3は、本実施形態に係るショベル管理システムSYSの構成の一例及び他の例を示すブロック図である。図2、図3では、機械的動力が伝達される経路は二重線、油圧アクチュエータを駆動する高圧の作動油が流れる経路は実線、パイロット圧が伝達される経路は破線、電気信号が伝達される経路は点線でそれぞれ示される。図2、図3は、互いに、ショベル100及び管理装置200のうちのショベル100の構成のみが異なる。
<ショベルの構成>
ショベル100は、被駆動要素の油圧駆動に関する油圧駆動系、被駆動要素の操作に関する操作系、ユーザとの情報のやり取りに関するユーザインタフェース系、外部との通信に関する通信系、及び各種制御に関する制御系等のそれぞれの構成要素を含む。
<<油圧駆動系>>
図2、図3に示すように、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1(左右のクローラ1C)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素のそれぞれを油圧駆動する油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータには、走行油圧モータ1ML,1MR、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等が含まれる。また、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17とを含む。
エンジン11は、原動機であり、油圧駆動系におけるメイン動力源である。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン11は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。エンジン11は、後述するコントローラ30による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。
レギュレータ13は、コントローラ30の制御下で、メインポンプ14の吐出量を制御(調節)する。例えば、レギュレータ13は、コントローラ30からの制御指令に応じて、メインポンプ14の斜板の角度(以下、「傾転角」)を調節する。
メインポンプ14は、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載される。メインポンプ14は、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ30の制御下で、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることによりピストンのストローク長が調整され、吐出流量(吐出圧)が制御される。
コントロールバルブ17は、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作の内容、或いは、コントローラ30から出力される自動運転機能に関する操作指令に応じて、油圧アクチュエータの制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、例えば、上部旋回体3の中央部に搭載される。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、オペレータの操作、或いは、コントローラ30から出力される操作指令に応じて、それぞれの油圧アクチュエータに選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の制御弁(「方向切換弁」とも称する)17A~17Fを含む。以下、制御弁17A~17Fを包括的に或いは制御弁17A~17Fのうちの任意の一つを個別に「制御弁17X」と称する場合がある。
制御弁17Aは、走行油圧モータ1MLに作動油を供給し、且つ、走行油圧モータ1MLから作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Bは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、走行油圧モータ1MLを駆動することができる。
制御弁17Bは、走行油圧モータ1MRに作動油を供給し、且つ、走行油圧モータ1MRから作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Bは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、走行油圧モータ1MRを駆動することができる。
制御弁17Cは、旋回油圧モータ2Aに作動油を供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aから作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Cは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、旋回油圧モータ2Aを駆動することができる。
制御弁17Dは、ブームシリンダ7に作動油を供給し、且つ、ブームシリンダ7から作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Dは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧に応じて、ブームシリンダ7を駆動することができる。
制御弁17Eは、アームシリンダ8に作動油を供給し、且つ、アームシリンダ8から作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Eは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、アームシリンダ8を駆動することができる。
制御弁17Fは、バケットシリンダ9に作動油を供給し、且つ、バケットシリンダ9から作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Fは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧に応じて、バケットシリンダ9を駆動することができる。
制御弁17Xは、例えば、パイロット圧が供給される2つのポートを有するスプール弁である。制御弁17Xには、軸方向に移動可能なスプールが内蔵され、スプールは、その両端部にも設けられるバネ部材から所定の中立位置で釣り合うように反対側の端部に向けて付勢されている。
制御弁17Xの一方のポートに作動油が供給されると、その圧力(パイロット圧)がスプールの軸方向の一端に作用し、スプールが中立位置を基準として軸方向で他端側に移動する。これにより、制御弁17Xは、スプールの移動に伴い、油圧アクチュエータの2つの作動油の給排ポートのうちの一方に作動油を供給し他方から作動油を排出させる経路を連通させ、油圧アクチュエータを一の方向に駆動することができる。
一方、制御弁17Xの他方のポートに作動油が供給されると、その圧力(パイロット圧)がスプールの軸方向の他端に作用し、スプールが中立位置を基準として軸方向で一端側に移動する。これにより、制御弁17Xは、スプールの移動に伴い、油圧アクチュエータの2つの作動油の給排ポートのうちの他方に作動油を供給し一方から作動油を排出させる経路を連通させ、油圧アクチュエータを他の方向に駆動することができる。
<<操作系>>
図2、図3に示すように、本実施形態に係るショベル100の操作系は、パイロットポンプ15と、操作装置26と、油圧制御弁31とを含む。また、図2に示すように、本実施形態に係るショベル100の操作系は、操作装置26が油圧パイロット式である場合、シャトル弁32と、油圧制御弁33とを含む。
パイロットポンプ15は、パイロットライン25を介して各種油圧機器にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載される。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン11により駆動される。
尚、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。この場合、メインポンプ14から吐出される相対的に高い圧力の作動油が所定の減圧弁により減圧された後の相対的に低い圧力の作動油がパイロット圧として各種油圧機器に供給される。
操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種被駆動要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6等)の操作を行うために用いられる。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータ(即ち、走行油圧モータ1ML,1MR、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等)の操作を行うために用いられる。操作装置26は、例えば、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、バケット6(バケットシリンダ9)、及び上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)のそれぞれを操作するレバー装置を含む。また、操作装置26は、例えば、下部走行体1の左右のクローラ(走行油圧モータ1ML,1MR)のそれぞれを操作するペダル装置或いはレバー装置を含む。
例えば、図2に示すように、操作装置26は、油圧パイロット式である。具体的には、操作装置26は、パイロットライン25及びそこから分岐されるパイロットライン25Aを通じてパイロットポンプ15から供給される作動油を利用し、操作内容に応じたパイロット圧を二次側のパイロットライン27Aに出力する。パイロットライン27Aは、シャトル弁32の一方の入口ポートに接続され、シャトル弁32の出口ポートに接続されるパイロットライン27を介して、コントロールバルブ17に接続される。これにより、コントロールバルブ17には、シャトル弁32を介して、操作装置26における各種被駆動要素(油圧アクチュエータ)に関する操作内容に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ17は、オペレータ等の操作装置26に対する操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。
また、例えば、図3に示すように、操作装置26は、電気式である。具体的には、操作装置26は、操作内容に応じた電気信号(以下、「操作信号」)を出力し、操作信号は、コントローラ30に取り込まれる。そして、コントローラ30は、操作信号の内容に応じた制御指令、つまり、操作装置26に対する操作内容に応じた制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、油圧制御弁31からコントロールバルブ17に操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧が入力され、コントロールバルブ17は、操作装置26の操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。
また、コントロールバルブ17に内蔵される、それぞれの油圧アクチュエータを駆動する制御弁17X(方向切換弁)は、電磁ソレノイド式であってもよい。この場合、操作装置26から出力される操作信号がコントロールバルブ17に、即ち、電磁ソレノイド式の制御弁17Xに直接入力されてもよい。
油圧制御弁31は、操作装置26の操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)ごとに設けられる。即ち、油圧制御弁31は、例えば、左側のクローラ(走行油圧モータ1ML)、右側のクローラ(走行油圧モータ1MR)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、及びバケット6(バケットシリンダ9)ごとに設けられる。油圧制御弁31は、例えば、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17との間のパイロットライン25Bに設けられ、その流路面積(即ち、作動油が通流可能な断面積)を変更可能に構成されてよい。これにより、油圧制御弁31は、パイロットライン25Bを通じて供給されるパイロットポンプ15の作動油を利用して、所定のパイロット圧を二次側のパイロットライン27Bに出力することができる。そのため、図2に示すように、油圧制御弁31は、パイロットライン27Bとパイロットライン27の間のシャトル弁32を通じて、間接的に、コントローラ30からの制御信号に応じた所定のパイロット圧をコントロールバルブ17に作用させることができる。また、図3に示すように、油圧制御弁31は、パイロットライン27B及びパイロットライン27を通じて、直接的に、コントローラ30からの制御信号に応じた所定のパイロット圧をコントロールバルブ17に作用させることができる。そのため、コントローラ30は、油圧制御弁31から電気式の操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、オペレータの操作に基づくショベル100の動作を実現することができる。
また、コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31を制御し、自動運転機能を実現してもよい。具体的には、コントローラ30は、操作装置26の操作の有無に依らず、自動運転機能に関する操作指令に対応する制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、コントローラ30は、油圧制御弁31から自動運転機能に関する操作指令に対応するパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、自動運転機能に基づくショベル100の動作を実現することができる。
また、コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31を制御し、ショベル100の遠隔操作を実現してもよい。具体的には、コントローラ30は、通信装置60によって、管理装置200から受信される遠隔操作信号で指定される遠隔操作の内容に対応する制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、コントローラ30は、油圧制御弁31から遠隔操作の内容に対応するパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、オペレータの遠隔操作に基づくショベル100の動作を実現することができる。
図2に示すように、シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、操作装置26の操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)ごとに設けられる。即ち、シャトル弁32は、例えば、左側のクローラ(走行油圧モータ1ML)、右側のクローラ(走行油圧モータ1MR)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、及びバケット6(バケットシリンダ9)ごとに設けられる。シャトル弁32の2つの入口ポートのうちの一方が操作装置26(具体的には、操作装置26に含まれる上述のレバー装置或いはペダル装置)の二次側のパイロットライン27Aに接続され、他方が油圧制御弁31の二次側のパイロットライン27Bに接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットライン27を通じて、コントロールバルブ17の対応する制御弁のパイロットポートに接続される。対応する制御弁とは、シャトル弁32の一方の入口ポートに接続される上述のレバー装置或いはペダル装置の操作対象である油圧アクチュエータを駆動する制御弁である。そのため、これらのシャトル弁32は、それぞれ、操作装置26の二次側のパイロットライン27Aのパイロット圧と油圧制御弁31の二次側のパイロットライン27Bのパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、コントローラ30は、操作装置26の二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を油圧制御弁31から出力させることで、オペレータの操作装置26に対する操作に依らず、対応する制御弁を制御することができる。よって、コントローラ30は、オペレータの操作装置26に対する操作状態に依らず、被駆動要素(下部走行体1、上部旋回体3、アタッチメントAT)の動作を制御し、自動運転機能を実現することができる。
図2に示すように、油圧制御弁33は、操作装置26とシャトル弁32とを接続するパイロットライン27Aに設けられる。油圧制御弁33は、例えば、その流路面積を変更可能なように構成される。油圧制御弁33は、コントローラ30から入力される制御信号に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26が操作されている場合に、操作装置26から出力されるパイロット圧を強制的に減圧させることができる。そのため、コントローラ30は、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26の操作に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、コントローラ30は、例えば、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26から出力されるパイロット圧を減圧させ、油圧制御弁31から出力されるパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ30は、油圧制御弁31及び油圧制御弁33を制御することで、例えば、操作装置26の操作内容とは無関係に、所望のパイロット圧をコントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポートに確実に作用させることができる。よって、コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31に加えて、油圧制御弁33を制御することで、ショベル100の自動運転機能や遠隔操作機能をより適切に実現することができる。
<<ユーザインタフェース系>>
図2、図3に示すように、本実施形態に係るショベル100のユーザインタフェース系は、操作装置26と、出力装置50と、入力装置52とを含む。
出力装置50は、キャビン10の内部のショベル100のユーザ(オペレータ)に向けて各種情報を出力する。
例えば、出力装置50は、キャビン10内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、視覚的な方法で各種情報を出力する室内の照明機器や表示装置等を含む。照明機器は、例えば、警告灯等である。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイである。
また、例えば、出力装置50は、聴覚的な方法で各種情報を出力する音出力装置を含む。音出力装置には、例えば、ブザーやスピーカ等が含まれる。
また、例えば、出力装置50は、操縦席の振動等の触覚的な方法で各種情報を出力する装置を含む。
入力装置52は、キャビン10内の着座したオペレータに近接する範囲に設けられ、オペレータによる各種入力を受け付け、受け付けられる入力に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。
例えば、入力装置52は、操作入力を受け付ける操作入力装置である。操作入力装置には、表示装置に実装されるタッチパネル、表示装置の周囲に設置されるタッチパッド、ボタンスイッチ、レバー、トグル、操作装置26(レバー装置)に設けられるノブスイッチ等が含まれてよい。
また、例えば、入力装置52は、オペレータの音声入力を受け付ける音声入力装置であってもよい。音声入力装置には、例えば、マイクロフォンが含まれる。
また、例えば、入力装置52は、オペレータのジェスチャ入力を受け付けるジェスチャ入力装置であってもよい。ジェスチャ入力装置には、例えば、キャビン10内に設置される撮像装置(室内カメラ)が含まれる。
<<通信系>>
図2、図3に示すように、本実施形態に係るショベル100の通信系は、通信装置60を含む。
通信装置60は、通信回線NWに接続し、ショベル100と別に設けられる装置(例えば、管理装置200)と通信を行う。ショベル100と別に設けられる装置には、ショベル100の外部にある装置の他、ショベル100のユーザによりキャビン10に持ち込まれる携帯型の端末装置が含まれてよい。通信装置60は、例えば、4G(4th Generation)や5G(5th Generation)等の規格に準拠する移動体通信モジュールを含んでよい。また、通信装置60は、例えば、衛星通信モジュールを含んでもよい。また、通信装置60は、例えば、WiFi通信モジュールやブルートゥース(登録商標)通信モジュール等を含んでもよい。
<<制御系>>
図2、図3に示すように、本実施形態に係るショベル100の制御系は、コントローラ30を含む。また、本実施形態に係るショベル100の制御系は、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3と、機体姿勢センサS4と、旋回角度センサS5と、撮像装置S6とを含む。また、図2に示すように、本実施形態に係るショベル100の制御系は、操作装置26が油圧パイロット式である場合、操作圧センサ29を含む。
コントローラ30は、ショベル100に関する各種制御を行う。コントローラ30の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置、各種入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードしCPU上で実行することにより各種機能を実現する。
コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31を制御対象として、ショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の操作に関する制御を行う。
具体的には、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御対象として、操作装置26の操作に基づくショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の操作に関する制御を行ってよい。
また、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御対象として、ショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の遠隔操作に関する制御を行ってよい。即ち、ショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の操作には、ショベル100の外部からの油圧アクチュエータの遠隔操作が含まれてよい。
また、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御対象として、ショベル100の自動運転機能に関する制御を行ってよい。即ち、ショベル100の油圧アクチュエータの操作には、自動運転機能に基づき出力される、ショベル100の油圧アクチュエータの操作指令が含まれてよい。
また、コントローラ30は、例えば、不整地等での下部走行体1の旋回スリップに対応するための制御(以下、「スリップ旋回対応制御」)を行う。コントローラ30は、スリップ旋回対応制御に関する機能部として、モード切換部301と、スリップ旋回判定部302と、スリップ旋回対応制御部303と、ログ記録部304と、記憶部305と、を含む。モード切換部301、スリップ旋回判定部302、スリップ旋回対応制御部303,及びログ記録部304の機能は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードしCPUで実行することにより実現される。また、記憶部305の機能は、例えば、補助記憶装置等に規定される記憶領域により実現される。
尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラにより分散して実現される態様であってもよい。
図2に示すように、操作圧センサ29は、油圧パイロット式の操作装置26の二次側(パイロットライン27A)のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの被駆動要素(油圧アクチュエータ)の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ29による操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等に関する操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
ブーム角度センサS1は、所定基準(例えば、水平面やブーム4の可動角度範囲の両端の何れかの状態等)に対するブーム4の姿勢角度(以下、「ブーム角度」)に関する検出情報を取得する。ブーム角度センサS1は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、六軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit)等を含んでよい。また、ブーム角度センサS1は、ブームシリンダ7の伸縮位置を検出可能なシリンダセンサを含んでもよい。
アーム角度センサS2は、所定基準(例えば、ブーム4の両端の連結点間を結ぶ直線やアーム5の可動角度範囲の両端の何れかの状態等)に対するアーム5の姿勢角度(以下、「アーム角度」)に関する検出情報を取得する。アーム角度センサS2は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、六軸センサ、IMU等を含んでよい。また、アーム角度センサS2は、アームシリンダ8の伸縮位置を検出可能なシリンダセンサを含んでもよい。
バケット角度センサS3は、所定基準(例えば、アーム5の両端の連結点間を結ぶ直線やバケット6の可動角度範囲の両端の何れかの状態等)に対するバケット6の姿勢角度(以下、「バケット角度」)に関する検出情報を取得する。バケット角度センサS3は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、六軸センサ、IMU等を含んでよい。また、バケット角度センサS3は、バケットシリンダ9の伸縮位置を検出可能なシリンダセンサを含んでもよい。
機体姿勢センサS4(第1の取得装置の一例)は、下部走行体1及び上部旋回体3を含む機体の姿勢状態に関する検出情報を取得する。機体の姿勢状態には、機体の傾斜状態が含まれる。機体の傾斜状態には、例えば、上部旋回体3の左右軸回りの姿勢状態に相当する、前後方向の傾斜状態、及び上部旋回体3の前後軸回りの姿勢状態に相当する、左右方向の傾斜状態が含まれる。また、機体の姿勢状態には、上部旋回体3の旋回軸回りの姿勢状態に相当する、上部旋回体3の旋回状態が含まれる。機体姿勢センサS4は、例えば、上部旋回体3に搭載され、上部旋回体3の前後軸、左右軸、及び旋回軸回りの姿勢角度(以下、「前後傾斜角度」及び「左右傾斜角度」)に関する検出データを取得(出力)する。これにより、機体姿勢センサS4は、地面を基準とする上部旋回体3の向き(旋回軸回りの旋回姿勢)に関する検出情報を取得することができる。上部旋回体3の向きは、例えば、上面視で、アタッチメントATが延び出す方向、つまり、上部旋回体3から見た前方を意味する。機体姿勢センサS4は、例えば、加速度センサ(傾斜センサ)、角速度センサ、六軸センサ、IMU等を含んでよい。
尚、地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報は、機体姿勢センサS4に代えて、或いは、加えて、他の装置から取得されてもよい。例えば、上部旋回体3に地磁気センサ(第1の取得装置)が搭載されてもよい。この場合、コントローラ30は、地磁気センサから地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得することができる。また、例えば、コントローラ30は、撮像装置S6(第1の取得装置の一例)の出力(撮像画像)に基づき、映っている周囲の物体(特に、電柱、樹木等の固定物)の存在する方向を判断することで、上部旋回体3の地面を基準とする向きを判断してもよい。つまり、地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報は、撮像装置S6から取得されてもよい。
旋回角度センサS5(第2の取得装置の一例)は、下部走行体1を基準とする上部旋回体3の相対的な旋回角度に関する検出情報を取得する。これにより、旋回角度センサS5は、下部走行体1と旋回角度センサS5は、例えば、所定基準(例えば、下部走行体1の前進方向と上部旋回体3の前方とが一致する状態)に対する上部旋回体3の旋回角度に関する検出情報を取得する。旋回角度センサS5は、例えば、ポテンショメータ、ロータリエンコーダ、レゾルバ等を含む。
尚、下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報は、旋回角度センサS5に代えて、或いは、加えて、他の装置から取得されてもよい。例えば、下部走行体1及び上部旋回体3のそれぞれに地磁気センサ(第2の取得装置の一例)が搭載されてもよい。この場合、コントローラ30は、下部走行体1の地磁気センサの出力と、上部旋回体3の地磁気センサの出力とに基づき、下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得することができる。また、例えば、コントローラ30は、撮像装置S6(第2の取得装置の一例)の出力(撮像画像)を用いて、撮像装置の中の下部走行体1の映っている位置等から下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きを判断してもよい。つまり、下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報は、撮像装置S6から取得されてもよい。また、地面及び下部走行体1のそれぞれを基準とする上部旋回体3の向きに関する情報に代えて、或いは、加えて、地面に対する下部走行体1の向きに関する情報が取得されてもよい。下部走行体1の向きは、例えば、下部走行体1の前後軸に沿う方向、即ち、クローラ1Cの長手方向の軸に沿う方向を意味する。例えば、下部走行体1にIMUや地磁気センサ等が搭載されてもよい。
また、例えば、ショベル100には、更に、自機の絶対位置を測位可能な測位装置が搭載されていてもよい。測位装置は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)センサである。これにより、ショベル100の姿勢状態の推定精度を向上させることができる。
撮像装置S6は、ショベル100の周辺の撮像し撮像画像を出力する。撮像装置S6から出力される撮像画像は、コントローラ30に取り込まれる。
撮像装置S6は、例えば、単眼カメラ、ステレオカメラ、デプスカメラ等を含む。また、撮像装置S6は、撮像画像に基づき、所定の撮像範囲(画角)内におけるショベル100の周囲の物体の位置及び外形を表す三次元データ(例えば、点群データやサーフェスデータ)を取得してもよい。
また、撮像装置S6に代えて、或いは、加えて、例えば、LIDAR(Light Detecting and Ranging)、ミリ波レーダ、超音波センサ、赤外線センサ、距離画像センサ等の距離センサ(取得装置の一例)がショベル100に搭載されてもよい。距離センサは、所定の検知範囲内におけるショベル100の周囲の物体の位置及び形状を表す三次元データ(例えば、点群データ)を取得してよい。
図1に示すように、撮像装置S6は、例えば、キャビン10の上面前端に取り付けられ、エンドアタッチメント(バケット6)の作業範囲を含む上部旋回体3の前方の撮像画像を取得する。これにより、コントローラ30は、撮像装置S6の出力に基づき、ショベル100の前方の状況を認識することができる。また、コントローラ30は、撮像装置S6の出力(撮像画像)から認識されるショベル100の周囲の物体の位置や見え方の変化等に基づき、ショベル100の位置や上部旋回体3の旋回状態等を認識することができる。また、撮像装置S6の撮像範囲には、ブーム4、アーム5、及びエンドアタッチメント(バケット6)、即ち、アタッチメントが含まれる。これにより、コントローラ30は、撮像装置S6の出力に基づき、アタッチメントの姿勢状態(例えば、ブーム4、アーム5、及びバケット6の少なくとも一つの姿勢角)を認識することができる。そのため、ショベル100が遠隔操作される場合、コントローラ30は、撮像装置S6に基づく周囲画像や認識結果に関する情報を管理装置200等に送信し、外部のオペレータにショベル100(自機)やその周囲の状況に関する情報提供を行うことができる。また、ショベル100が完全自動運転機能で動作する場合に、完全自動運転機能に関する制御装置(例えば、コントローラ30)は、ショベル100の周囲の状況や自機の姿勢状態等を把握しながら、油圧アクチュエータに関する操作指令を出力することができる。また、ショベル100が完全自動運転機能で動作する場合に、コントローラ30は、撮像装置S6に基づく周囲画像や認識結果に関する情報を管理装置200等に送信し、作業を外部で監視するユーザ(監視者)にショベル100(自機)やその周囲の状況に関する情報提供を行うことができる。
また、撮像装置S6は、更に、上部旋回体3の左方、右方、及び後方のうちの少なくとも一つに関する撮像画像を取得可能に構成されてもよい。具体的には、撮像装置S6は、上部旋回体3の前方を撮像可能なカメラに加えて、上部旋回体3の左方を撮像可能なカメラ、右方を撮像可能なカメラ、及び後方を撮像可能なカメラの少なくとも一つを含んでもよい。これにより、コントローラ30は、ショベル100(上部旋回体3)の前方だけでなく、ショベル100(上部旋回体3)の左方や右方や後方の状況を認識することができる。
モード切換部301は、予め規定されるショベル100の特定の制御モードの有効及び無効を切り換える。モード切換部301は、例えば、スリップ旋回対応制御を行う制御モード(以下、「スリップ旋回対応モード」)の有効及び無効を切り換える。
例えば、モード切換部301は、入力装置52(入力部の一例)や入力装置230を通じたユーザからの所定の入力(以下、「モード切換入力」)に応じて、スリップ旋回対応モードの有効及び無効を切り換える。例えば、入力装置52や入力装置230には、スリップ旋回対応制御を開始させたり、終了させたりするための、即ち、スリップ旋回対応モードの有効・無効を切り換えるモード切換入力のための専用の入力装置が含まれてよい。また、モード切換入力は、例えば、入力装置52や入力装置230を通じて行われる、出力装置50(表示装置)や出力装置240(表示装置)に表示される所定の操作画面に対する所定の入力によって実現されてもよい。入力装置230を通じてモード切換入力が受け付けられると、制御装置210は、通信装置220を通じて、ショベル100にモード切換入力が受け付けられた旨を表す信号をショベル100に送信する。これにより、モード切換部301は、入力装置230を通じたユーザからのモード切換入力に応じて、スリップ旋回対応モードの有効及び無効を切り換えることができる。
また、例えば、モード切換部301は、自動でスリップ旋回対応モードの有効及び無効を切り換えてもよい。具体的には、モード切換部301は、下部走行体1が走行停止の場合に、スリップ旋回対応モードが有効と判断し、下部走行体1が走行中の場合に、スリップ旋回対応モードが有効と判断してよい。また、モード切換部301は、下部走行体1の走行停止時において、スリップ旋回が発生し易い状況か否かを判断してもよい。そして、モード切換部301は、スリップ旋回が発生し易い状況と判断する場合、スリップ旋回対応モードを有効にし、スリップ旋回が発生し易い状況でないと判断する場合、スリップ旋回対応モードを無効にしてもよい。スリップ旋回が発生し易いか否かは、例えば、ショベル100の作業現場の地面の状態やショベル100の作業の内容に応じて、判断されてよい。例えば、モード切換部301は、撮像装置S6の撮像画像に基づき、作業現場の地面の状態を認識し、スリップ旋回が発生し易いか否かを判定してよい。また、モード切換部301は、予め規定される、スリップ旋回が発生し易い特定の作業や特定の作業の中の特定の動作が行われている場合に、スリップ旋回が発生し易いと判断し、スリップ旋回対応モードを有効にしてもよい。
スリップ旋回判定部302は、下部走行体1の停止時において、例えば、機体姿勢センサS4及び旋回角度センサS5の出力に基づき、下部走行体1のスリップ旋回の有無を判定する。スリップ旋回判定部302は、スリップ旋回対応モードが有効な状態に限定して、当該判定を行ってもよいし、スリップ旋回対応モードの有効及び無効の別に依らず、下部走行体1の停止時に当該判定を行ってもよい。具体的には、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1の操作状態、及び地面及び下部走行体1のそれぞれを基準とする上部旋回体3の向きに関する情報に基づき、下部走行体1が走行動作を行うことなく下部走行体1の向きが変化しているか否かを判定してよい。より具体的には、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1の走行停止時に、地面及び下部走行体1のそれぞれを基準とする上部旋回体3の向きの変化量の間に所定基準以上の差が生じた場合に、下部走行体1のスリップ旋回が発生したと判定してよい。また、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1の操作状態、及び地面を基準とする下部走行体の向きに関する情報に基づき、下部走行体1が走行動作を行うことなく下部走行体1の向きが変化しているか否かを判定してもよい。より具体的には、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1の走行停止時において、地面に対する下部走行体1の向きが所定基準以上変化した場合、下部走行体1のスリップ旋回が発生したと判定してよい。
スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回対応モードが有効な状態において、スリップ旋回判定部302によりスリップ旋回ありの判定がされた場合、スリップ旋回により変化した下部走行体1の向きの修正を実現するためのスリップ旋回対応制御を行う。下部走行体1の向きの修正には、スリップ旋回により変化する前の下部走行体1の向きに近づくように或いは一致するように、下部走行体1の向きを修正することが含まれる。また、下部走行体1の向きの修正には、下部走行体1の向きを予め規定された向きに修正することが含まれる。予め規定された向きは、例えば、ショベル100が掘削作業を行っている場合に、掘削動作時のアタッチメントATの上面視での掘削方向と一致する方向であってよい。
例えば、スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回判定部302によりスリップ旋回ありの判定がされた場合、スリップ旋回の発生をユーザに報知する。
具体的には、ショベル100が操作装置26を通じて操作される場合、スリップ旋回対応制御部303は、表示装置や音出力装置等の出力装置50を通じて、スリップ旋回の発生をオペレータに報知してよい。これにより、オペレータは、操作装置26を操作し、下部走行体1の左右のクローラ1Cを互いに略同じ速度で反転させることにより、下部走行体1に超信地旋回を行わせて、下部走行体1の向きを修正させることができる。
また、ショベル100が遠隔操作される場合や完全自動運転によって動作する場合、スリップ旋回対応制御部303は、遠隔操作用表示装置、監視用表示装置、音出力装置等の管理装置200の出力装置240を通じて、スリップ旋回の発生をオペレータや監視者に報知してよい。より具体的には、スリップ旋回対応制御部303は、通信装置60を通じて、報知機能を作動させるための制御信号を管理装置200に送信することにより、出力装置240を制御し、管理装置200のユーザに対する報知機能を実現してよい。これにより、オペレータや監視者は、遠隔操作装置や介入操作装置を操作し、下部走行体1の左右のクローラ1Cを互いに略同じ速度で反転させることにより、下部走行体1に超信地旋回(スピンターン)を行わせて、下部走行体1の向きを修正させることができる。
また、例えば、スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回判定部302によりスリップ旋回ありの判定がされた場合、下部走行体1の左右のクローラ1Cを自動で略同じ速度で反転させることにより、下部走行体1の向きを修正してもよい。具体的には、スリップ旋回対応制御部303は、走行油圧モータ1ML,1MRのそれぞれに対応する油圧制御弁31を制御することにより、下部走行体1の左右のクローラ1Cを自動で略同じ速度で反転させる。
ログ記録部304は、ショベル100の各種状態に関するログ(以下、単に「ログ」)を記憶部305や通信可能に接続される外部記憶装置等に記録する。ログには、例えば、ショベル100に対する所定の操作が実施されたことを示すデータが含まれてよい。また、ログには、例えば、ショベル100で所定の動作や所定の作業が行われたことを示すデータが含まれてよい。また、ログには、例えば、ショベル100が所定の静的或いは動的に不安定な姿勢状態に陥ったことを示すデータが含まれうる。また、ログには、例えば、スリップ旋回の発生を示すデータが含まれてよい。
記憶部305には、ショベル100の各種状態に関するログが記録(記憶)される。
記憶部305のログ情報は、管理装置200に送信されてもよい。これにより、管理装置200のユーザは、一又は複数のショベル100の各種ログを確認することができる。
<管理装置の構成>
図2、図3に示すように、管理装置200は、制御装置210と、通信装置220と、入力装置230と、出力装置240とを含む。
制御装置210は、管理装置200に関する各種制御を行う。制御装置210の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現される。制御装置210は、例えば、CPU、RAM等のメモリ装置、ROM等の不揮発性の補助記憶装置、及び各種入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。制御装置210は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをCPU上で実行することにより各種機能を実現する。
例えば、制御装置210は、通信装置220によりショベル100から受信される情報を取得し、データベースを構築したり、所定の加工を施して加工情報を生成したりする処理を行ってよい。
また、例えば、制御装置210は、ショベル100の遠隔操作に関する制御を行う。制御装置210は、遠隔操作装置で受け付けられるショベル100の遠隔操作に関する入力の信号を取り込み、通信装置220を用いて、操作入力の内容、即ち、ショベル100の遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号をショベル100に送信してよい。
通信装置220は、通信回線NWに接続し、管理装置200の外部(例えば、ショベル100)と通信を行う。
入力装置230は、管理装置200の管理者や作業者等からの入力を受け付け、入力(例えば、操作入力、音声入力、ジェスチャ入力等)の内容を表す信号を出力する。入力の内容を表す信号は、制御装置210に取り込まれる。
入力装置230には、例えば、遠隔操作装置が含まれてよい。これにより、管理装置200の作業者(オペレータ)は、遠隔操作装置を用いて、ショベル100の遠隔操作を行うことができる。
出力装置240は、管理装置200のユーザに向けて各種情報を出力する。
出力装置240は、例えば、視覚的な方法で管理装置200のユーザに各種情報を出力する照明装置や表示装置を含む。照明装置は、例えば、警告ランプ等を含む。表示装置は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等を含む。また、出力装置240は、聴覚的な方法で管理装置200のユーザに各種情報を出力する音出力装置を含む。音出力装置は、例えば、ブザーやスピーカ等を含む。
表示装置は、管理装置200に関する各種情報画像を表示する。表示装置は、例えば、遠隔操作用表示装置や監視用表示装置を含んでよく、遠隔操作用表示装置や監視用表示装置には、制御装置210の制御下で、ショベル100からアップロードされるショベル100の周囲の画像情報(周囲画像)等が表示されてよい。これにより、管理装置200のユーザ(オペレータ)は、遠隔操作用表示装置に表示されるショベル100の周囲の画像情報を確認しながら、ショベル100の遠隔操作を行うことができる。また、管理装置200のユーザ(監視者)は、監視用表示装置に表示される、完全自動運転のショベル100の周囲の画像情報を確認しながら、ショベル100の作業状況を監視することができる。
[スリップ旋回対応制御の概要]
次に、図4、図5を参照して、下部走行体1のスリップ旋回の発生状況の具体例について説明する。
図4は、ショベルの掘削作業を説明する上面図である。図5は、スリップ旋回発生時のショベルの状態を示す上面図である。
図4に示すように、掘削作業は、掘削動作、ブーム上げ旋回動作、排土動作、及びブーム下げ旋回動作の一連の動作の繰り返しによって構成される。
掘削動作は、バケット6の先端を地面に貫入させ、その状態で、アーム5の閉じ動作及びブーム4の上げ動作を行うことによって、地面を掘削すると共に、掘削した土砂を掬い上げるまでのショベル100の一連の動作を表す。
ブーム上げ旋回動作は、ブーム4の上げ動作によって、土砂を収容するバケット6を地面から離れた位置に持ち上げると共に、バケット6の土砂の排土位置が存在する方向まで上部旋回体3を旋回させるショベル100の一連の動作を表す。ブーム上げ旋回動作におけるブーム4の上げ動作は、上部旋回体3の旋回動作の開始前に完了してもよいし、上部旋回体3の旋回動作中にブーム4の上げ動作が同時に行われてもよい。
排土動作は、アーム5及びバケット6の開き動作、或いは、更に、これらの動作に加え、ブーム4の下げ動作を行うことによって、バケット6に収容される土砂を外部に排出させるショベル100の一連の動作を表す。
ブーム下げ旋回動作は、上部旋回体3を排土位置が存在する方向から掘削位置が存在する方向まで上部旋回体3を旋回させると共に、ブーム4の下げ動作によって、バケット6の高さを地面付近まで下げる一連の動作である。ブーム下げ旋回動作におけるブーム4の下げ動作は、上部旋回体3の旋回動作の完了後に行われてもよいし、上部旋回体3の旋回動作中にその一部又は全部が行われてもよい。
例えば、掘削動作時において、バケット6には掘削反力が作用し、その掘削反力はアタッチメントATを介して、上部旋回体3に作用する。また、不整地での掘削作業の場合、ショベル100の下部走行体1の接地面の状態は一様ではない可能性がある。そのため、図5に示すように、下部走行体1に旋回軸回りのモーメントが生じ、滑り易い不整地の影響によって、下部走行体1がスリップ旋回する可能性がある。
また、例えば、ブーム上げ旋回動作時やブーム下げ旋回動作時において、上部旋回体3の旋回動作の反作用によって、下部走行体1に旋回時駆回りのモーメントが生じる。そのため、図5に示すように、滑り易い不整地の影響によって、下部走行体1がスリップ旋回する可能性がある。
このように、ショベル100の掘削作業において、下部走行体1のスリップ旋回が発生しても、ユーザは、気づかない場合が多い。そのため、ショベル100は、安定した掘削作業を行えない可能性がある。
これに対して、スリップ旋回対応制御部303は、例えば、掘削作業中において、スリップ旋回判定部302によりスリップ旋回が発生したと判定される場合、その旨をユーザに報知する。
これにより、ユーザは、掘削作業中に発生した下部走行体1のスリップ旋回を把握することができる。そのため、ユーザは、下部走行体1を操作し、左右のクローラ1Cを略同じ速度で互いに反転させることにより、下部走行体1の向きを修正することができる。よって、ショベル100は、掘削作業中に下部走行体1のスリップ旋回よって変化した下部走行体1の向きの修正を実現し、安定した掘削作業を行うことができる。
また、スリップ旋回対応制御部303は、例えば、掘削作業中において、スリップ旋回判定部302によりスリップ旋回が発生したと判定される場合、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正する。
これにより、ショベル100は、掘削作業中に発生した下部走行体1のスリップ旋回よって変化した下部走行体1の向きの修正し、安定した掘削作業を行うことができる。
また、スリップ旋回対応制御部303は、掘削作業とは異なる他の作業中に、下部走行体1のスリップ旋回が発生した場合についても、同様に、その旨をユーザに報知したり、左右のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正したりしてもよい。
[スリップ旋回対応モードの有効・無効の切換方法の詳細]
次に、図6~図10を参照して、スリップ旋回対応モードの有効・無効の切換方法の詳細について説明する。
<切換方法の第1例>
図6は、コントローラ30によるスリップ旋回対応モードへの移行のための事前処理の一例を概略的に示すフローチャートである。図7は、コントローラ30によるスリップ旋回対応モードの有効(開始)・無効(終了)の切換処理の第1例を概略的に示すフローチャートである。
図6のフローチャートは、例えば、入力装置52や入力装置230を通じて、ユーザ(オペレータや監視者)からスリップ旋回対応モードへの移行のための事前準備を行うための所定の入力が受け付けられた場合に実行される。
図6に示すように、ステップS102にて、モード切換部301は、現在(最新)の下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を、"基準相対旋回角度"に関する情報として取得する。"基準相対旋回角度"は、例えば、ショベル100(アタッチメントAT)が所定動作(例えば、掘削動作)を行う場合の下部走行体1を基準とする上部旋回体3の旋回角度である。
コントローラ30は、ステップS102の処理が完了すると、ステップS104に進む。
ステップS104にて、モード切換部301は、現在(最新)の地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を、"基準方向"に関する情報として取得する。"基準方向"は、例えば、ショベル100(アタッチメントAT)が所定動作を行う場合の上部旋回体3の向き、即ち、上面視でアタッチメントATが延び出す方向を表す。"基準方向"は、例えば、アタッチメントATが掘削動作を行う場合の上部旋回体3の向き、即ち、ショベル100(上部旋回体3)から見た掘削位置の方向(向き)である。
コントローラ30は、ステップS104の処理が完了すると、ステップS106に進む。
ステップS106にて、モード切換部301は、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域に、ステップS104で取得した"基準方向"に関する情報及びステップS102で取得した"基準相対旋回角度"に関する情報を保存させる。
コントローラ30は、ステップS106の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
図7のフローチャートは、例えば、ショベル100の起動(例えば、キースイッチオン)からショベル100の停止(例えば、キースイッチオフ)までの間で、繰り返し実行される。
図7に示すように、ステップS202にて、モード切換部301は、入力装置52や入力装置230を通じて、スリップ旋回対応制御を開始させるための入力、即ち、スリップ旋回対応モードを有効にするモード切換入力が受け付けられたか否かを判定する。モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを有効にするモード切換入力が受け付けられた場合、ステップS204に進み、それ以外の場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS204にて、モード切換部301は、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域に"基準方向"に関する情報、及び"基準相対旋回角度"に関する情報が保存されているか否かを判定する。モード切換部301は、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域に"基準方向"に関する情報、及び"基準相対旋回角度"に関する情報が保存されていない場合、ステップS206に進み、保存されている場合、ステップS208に進む。
ステップS206にて、モード切換部301は、出力装置50や出力装置240を通じて、スリップ旋回対応モードへの移行不可の通知をユーザに対して行う。この際、モード切換部301は、出力装置50や出力装置240を通じて、事前準備(図6のフローチャート)を実行するように要請してよい。これにより、ユーザは、図6のフローチャートの処理を実行させた上で、スリップ旋回対応モードへの移行を実現させることができる。
一方、ステップS208にて、モード切換部301は、現在(最新)の地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得する。
コントローラ30は、ステップS208の処理が完了すると、ステップS210に進む。
ステップS210にて、モード切換部301は、ステップS208で取得した情報に基づき、現在の上部旋回体3の向きが基準方向から所定範囲内であるか否かを判定する。所定範囲は、現在の上部旋回体3の向きが基準方向に略一致していると判断可能なズレ量の範囲である。モード切換部301は、現在の上部旋回体3の向きが基準方向から所定範囲内にない場合、本ステップの処理を繰り返し、所定範囲内にある場合、ステップS212に進む。これにより、例えば、ショベル100が掘削作業を行っている場合、モード切換部301は、上部旋回体3の向きがショベル100から見た掘削位置の方向(基準方向)と略一致すると、旋回スリップ対応制御を開始させることができる。
ステップS212にて、モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを開始させる。
コントローラ30は、ステップS212の処理が完了すると、ステップS214に進む。
ステップS214にて、モード切換部301は、現在(最新)の地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得する。
コントローラ30は、ステップS214の処理が完了すると、ステップS216に進む。
ステップS216にて、モード切換部301は、ステップS214で取得した情報に基づき、現在の上部旋回体3の向きが基準方向から所定範囲内であるか(即ち、その状態を維持しているか)否かを判定する。モード切換部301は、現在の上部旋回体3の向きが基準方向から所定範囲内にない場合、ステップS218に進み、所定範囲内にある場合、ステップS220に進む。
ステップS218にて、モード切換部301は、スリップ旋回対応モード(即ち、スリップ旋回対応制御)を一時停止させる。これにより、例えば、ショベル100が掘削作業を行っている場合、ショベル100が掘削動作以外の動作(ブーム上げ旋回動作、排土動作、或いはブーム下げ旋回動作)を行っている状態で、スリップ旋回対応制御を一時的に停止させることができる。
コントローラ30は、ステップS218の処理が完了すると、ステップS210に戻る。
一方、ステップS220にて、モード切換部301は、入力装置52や入力装置230を通じて、スリップ旋回対応制御を終了させるための入力、即ち、スリップ旋回対応モードを無効にするモード切換入力が受け付けられたか否かを判定する。モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを無効にするモード切換入力が受け付けられていない場合、ステップS214に戻り、スリップ旋回対応モードを無効にするモード切換入力が受け付けられた場合、ステップS222に進む。
ステップS222にて、モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを終了させる。
コントローラ30は、ステップS222の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
<切換方法の第2例>
図8は、コントローラ30によるスリップ旋回対応モードの有効(開始)・無効(終了)の切換処理の第2例を概略的に示すフローチャートである。
図8のフローチャートは、例えば、ショベル100の起動から停止までの間で、繰り返し実行される。
図8に示すように、ステップS302にて、モード切換部301は、例えば、ショベル100の操作状態や撮像装置S6の撮像画像等に基づき、ショベル100が所定動作を開始したか否かを判定する。所定動作は、例えば、掘削動作である。モード切換部301は、ショベル100が所定動作を開始した場合、ステップS304に進み、所定動作を開始していない場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS304にて、モード切換部301は、現在(最新)の下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を、"基準相対旋回角度"に関する情報として取得する。
コントローラ30は、ステップS304の処理が完了すると、ステップS306に進む。
ステップS306にて、モード切換部301は、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域に、ステップS304で取得した"基準相対旋回角度"に関する情報を保存させる。
コントローラ30は、ステップS306の処理が完了すると、ステップS308に進む。
ステップS308にて、モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを開始させる。これにより、例えば、ショベル100が掘削作業を行っている場合に、モード切換部301は、ショベル100の掘削動作の開始に合わせて、スリップ旋回対応制御を開始させることができる。
コントローラ30は、ステップS308の処理が完了すると、ステップS310に進む。
ステップS310にて、モード切換部301は、例えば、ショベル100の操作状態や撮像装置S6の撮像画像等に基づき、ショベル100が所定動作を継続中か否かを判定する。モード切換部301は、ショベル100が所定動作を継続中である場合、本ステップの処理を繰り返し、所定動作を継続中でない、即ち、所定動作を終了した場合、ステップS312に進む。
ステップS312にて、モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを終了させる。
コントローラ30は、ステップS312の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
<切換方法の第3例>
図9は、コントローラ30によるスリップ旋回対応モードへの移行のための事前処理の他の例を概略的に示すフローチャートである。図10は、コントローラ30によるスリップ旋回対応モードの有効(開始)・無効(終了)の切換処理の第3例を概略的に示すフローチャートである。
図9のフローチャートは、例えば、入力装置52や入力装置230を通じて、ユーザ(オペレータや監視者)からスリップ旋回対応モードへの移行のための事前準備を行うための所定の入力が受け付けられた場合に実行される。
図9に示すように、ステップS402にて、モード切換部301は、所定動作が開始されたか否かを判定する。所定動作は、例えば、上述の如く、掘削作業中の掘削動作である。モード切換部301は、所定動作が開始されていない場合、本ステップの処理を繰り返し、所定動作が開始された場合、ステップS404に進む。
ステップS404にて、モード切換部031は、現在(最新)の地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を、"基準方向"に関する情報として取得する。
コントローラ30は、ステップS404の処理が完了すると、ステップS406に進む。
ステップS406にて、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域にステップS404で取得した"基準方向"を保存させる。
コントローラ30は、ステップS406の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
図10のフローチャートは、例えば、ショベル100の起動(例えば、キースイッチオン)からショベル100の停止(例えば、キースイッチオフ)までの間で、繰り返し実行される。
ステップS502にて、モード切換部301は、入力装置52や入力装置230を通じて、スリップ旋回対応制御を開始させるための入力、即ち、スリップ旋回対応モードを有効にするモード切換入力が受け付けられたか否かを判定する。モード切換部301は、スリップ旋回対応モードを有効にするモード切換入力が受け付けられた場合、ステップS504に進み、それ以外の場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS504にて、モード切換部301は、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域に"基準方向"に関する情報が保存されているか否かを判定する。モード切換部301は、コントローラ30のメモリ装置等の所定の記憶領域に"基準方向"に関する情報が保存されていない場合、ステップS506に進み、保存されている場合、ステップS508に進む。
ステップS506にて、モード切換部301は、出力装置50や出力装置240を通じて、スリップ旋回対応モードへの移行不可の通知をユーザに対して行う。この際、モード切換部301は、出力装置50や出力装置240を通じて、事前準備(図9のフローチャート)を実行するように要請してよい。これにより、ユーザは、図9のフローチャートの処理を実行させた上で、スリップ旋回対応モードへの移行を実現させることができる。
ステップS508~ステップS522の処理は、図7のステップS208~S222の処理と同じであるため、説明を省略する。
[スリップ旋回対応制御の詳細]
次に、図11~図17を参照して、コントローラ30によるスリップ旋回対応制御の詳細について説明する。
<スリップ旋回対応制御の第1例>
図11は、コントローラ30によるスリップ対応制御の第1例を概略的に示すフローチャートである。図12は、スリップ旋回の発生の有無の判定処理の一例を概略的に示すサブフローチャートである。
図11のフローチャートは、例えば、ショベル100の起動(例えば、キースイッチのON)から停止(例えば、キースイッチのOFF)までの間で、スリップ対応制御モードが有効である場合に、所定の制御周期で繰り返し実行される。以下、図13,図15~図17のフローチャートについても同様であってよい。
図11に示すように、ステップS602にて、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回の発生の有無の判定を行う。
例えば、スリップ旋回判定部302は、図12のサブフローチャートによって、下部走行体1のスリップ旋回の発生の有無の判定を行う。
図12に示すように、ステップS702にて、スリップ旋回判定部302は、現在(最新)の、下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得する。
コントローラ30は、ステップS702の処理が完了すると、ステップS704に進む。
ステップS704にて、スリップ旋回判定部302は、ステップS702で取得した情報に基づき、地面を基準とする下部走行体1の旋回方向へのずれ角度を算出する。例えば、スリップ旋回判定部302は、ステップS702で取得した情報と、"基準相対旋回角度"に関する情報とに基づき、地面を基準とする下部走行体1の旋回方向へのずれ角度を算出する。また、スリップ旋回判定部302は、ステップS702で取得した情報と、前回或いはそれよりも前のステップS702で取得した情報と、に基づき、地面を基準とする下部走行体1の旋回方向へのずれ角度を算出してもよい。
コントローラ30は、ステップS704の処理が完了すると、ステップS706に進む。
ステップS706にて、スリップ旋回判定部302は、ステップS704で算出した下部走行体1のずれ角度が所定閾値θth1(>0)以上であるか否かを判定する。スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のずれ角度が所定閾値θth1以上である場合、ステップS708に進み、それ以外の場合、ステップS710に進む。
ステップS708にて、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回が発生したと判定する。
一方、ステップS710にて、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回が発生していないと判定する。
コントローラ30は、ステップS708或いはステップS710の処理が完了すると、今回のサブフローチャートの処理を終了し、メインのフローチャートに戻る。
図11に戻り、コントローラ30は、ステップS602の処理(即ち、図12のサブフローチャートの処理)が完了すると、ステップS604に進む。
ステップS604にて、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回が発生したか否かを判定する。スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回が発生している場合、ステップS104に進み、下部走行体1のスリップ旋回が発生していない場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS606にて、スリップ旋回対応制御部303は、キャビン10の出力装置50や管理装置200の出力装置240を通じて、ユーザにスリップ旋回の発生を報知する。
コントローラ30は、ステップS606の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
このように、本例では、コントローラ30は、下部走行体1のスリップ旋回が発生した場合、即ち、下部走行体1が走行動作を行うことなく下部走行体1の向きが変化した場合、ユーザに報知する。
これにより、ユーザは、下部走行体1のスリップ旋回を把握することができる。そのため、ユーザは、下部走行体1を操作し、左右のクローラ1Cを略同じ速度で互いに反転させることにより、下部走行体1の向きを修正することができる。よって、ショベル100は、下部走行体1のスリップ旋回よって変化した下部走行体1の向きの修正を実現することができる。
<スリップ旋回対応制御の第2例>
図13は、スリップ旋回対応制御の第2例を概略的に示すフローチャートである。図14は、下部走行体1の向きの修正処理の一例を概略的に示すサブフローチャートである。
図13に示すように、ステップS802,S804の処理は、図11のステップS602,S604の処理と同じであるため、説明を省略する。
ステップS202にて、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回が発生している場合、ステップS806に進み、下部走行体1のスリップ旋回が発生していない場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS204にて、スリップ旋回対応制御部303は、下部走行体1の向きを修正させる。
例えば、スリップ旋回対応制御部303は、図14のサブフローチャートによって、下部走行体1の向きを修正させる。
図14に示すように、ステップS902にて、スリップ旋回対応制御部303は、油圧制御弁31等を制御し、下部走行体1のずれ角度を修正する(小さくする)方向で、左右のクローラ1Cを互いに略同じ速度で反転させる。例えば、下部走行体1が左回りにずれ角度が生じている場合、スリップ旋回対応制御部303は、下部走行体1が右回りに超信地旋回するように、左側のクローラ1C及び右側のクローラ1Cを互いに略同じ速度でそれぞれ前進方向及び後進方向に動作させる。具体的には、スリップ旋回対応制御部303は、油圧制御弁31を制御し、走行油圧モータ1ML及び走行油圧モータ1MRを互いに略同じ速度でそれぞれ前進方向及び後進方向に駆動させる。一方、下部走行体1が右回りにずれ角度が生じている場合、スリップ旋回対応制御部303は、下部走行体1が左回りに超信地旋回するように、左側のクローラ1C及び右側のクローラ1Cを互いに略同じ速度でそれぞれ後進方向及び前進方向に動作させる。具体的には、スリップ旋回対応制御部303は、油圧制御弁31を制御し、走行油圧モータ1ML及び走行油圧モータ1MRを互いに略同じ速度でそれぞれ後進方向及び前進方向に駆動させる。
コントローラ30は、ステップS902の処理が完了すると、ステップS904に進む。
ステップS904にて、スリップ旋回対応制御部303は、現在(最新)の下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得する。
コントローラ30は、ステップS904の処理が完了すると、ステップS906に進む。
ステップS906にて、スリップ旋回対応制御部303は、ステップS904で取得した情報に基づき、下部走行体1のずれ角度を算出する。具体的には、スリップ旋回判定部302は、図12のステップS704の場合と同様の方法で、地面を基準とする下部走行体1の旋回方向へのずれ角度を算出してよい。
コントローラ30は、ステップS906の処理が完了すると、ステップS908に進む。
ステップS908にて、スリップ旋回対応制御部303は、下部走行体1のずれ角度が所定閾値θth2未満であるか否かを判定する。所定閾値θth2は、上述の所定閾値θth1と同じであってもよいし、上述の所定閾値θth2より小さくてもよい。スリップ旋回対応制御部303は、下部走行体1のずれ角度が所定閾値θth2未満でない場合、ステップS902に戻り、ステップS902~S908の処理を繰り返し、所定閾値θth2未満である場合、今回のサブフローチャートの処理を終了し、メインのフローチャートに戻る。
図13に戻り、コントローラ30は、ステップS806の処理(即ち、図14のサブフローチャートの処理)が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
尚、本例では、ステップS804の判定結果が"YES"の場合、ステップS806の処理と併せて、図11のステップS606の処理が行われてもよい。つまり、コントローラ30は、下部走行体1のスリップ旋回が発生した場合、ユーザにその旨を報知すると共に、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正させてもよい。
このように、本例では、コントローラ30は、下部走行体1のスリップ旋回が発生した場合、即ち、下部走行体1が走行動作を行うことなく下部走行体1の向きが変化した場合、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正させる。
これにより、ショベル100は、下部走行体1のスリップ旋回よって変化した下部走行体1の向きの修正することができる。
<スリップ旋回対応制御の第3例>
図15は、スリップ旋回対応制御の第3例を概略的に示すフローチャートである。
図15に示すように、ステップS1002~S1006は、図11のステップS602~S606の処理と同じであるため、説明を省略する。
コントローラ30は、ステップS1006の処理が完了すると、ステップS1008に進む。
ステップS1008にて、スリップ旋回対応制御部303は、キャビン10の出力装置50(表示装置)や管理装置200の出力装置240(表示装置)に、下部走行体1の向きの修正の要否をユーザに確認するための確認画面を表示させる。管理装置200の出力装置240に確認画面を表示させる場合、スリップ旋回対応制御部303は、通信装置60を通じて、確認画面を表示させるための制御信号を管理装置200に送信する。これにより、管理装置200の制御装置210は、通信装置220を通じて受信される制御信号に応じて、例えば、遠隔操作用表示装置や監視用表示装置等の出力装置240に確認画面を表示させることができる。
コントローラ30は、ステップS1008の処理が完了すると、ステップS1010に進む。
ステップS1010にて、スリップ旋回対応制御部303は、確認画面の表示後の所定時間内で、確認画面に対する下部走行体1の修正が必要である旨の入力がされたか否かを判定する。管理装置200の制御装置210は、通信装置220を通じて、確認画面に対する入力装置230を通じた入力の有無や入力の内容を表す情報信号をショベル100に送信する。これにより、スリップ旋回対応制御部303は、通信装置60により管理装置200から受信される情報信号に基づき、確認画面に対する下部走行体1の修正が必要である旨の入力がされたか否かを判定することができる。スリップ旋回対応制御部303は、確認画面に対する下部走行体1の修正が必要である旨の入力がされた場合、ステップS310に進み、確認画面に対する下部走行体1の修正が必要である旨の入力がされなかった場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS1012にて、スリップ旋回対応制御部303は、図13のステップS806と同様、下部走行体1の向きを修正させる。
コントローラ30は、ステップS1012の処理(即ち、図14のサブフローチャートの処理)が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
尚、本例では、ステップS1008の処理は、省略されてもよい。この場合、ステップS1010では、入力装置52や入力装置230を通じて受け付けられる、下部走行体1の修正が必要である旨の特定の入力の有無が判定されてよい。
このように、本例では、コントローラ30は、下部走行体1のスリップ旋回が発生した場合、ユーザに報知すると共に、ユーザから所定の入力が受け付けられるときに、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正させる。
これにより、ショベル100は、下部走行体1のスリップ旋回の報知後、ユーザからの所定の入力をトリガとして、下部走行体1の向きの修正することができる。そのため、例えば、ユーザは、下部走行体1の向きの修正が必要ない場合や自身の操作によって下部走行体1の向きを修正したい場合、所定の入力を行わない選択をすることができる。よって、ショベル100は、ユーザの意思を反映させた上で、下部走行体1の向きの自動での修正することができる。
<スリップ旋回対応制御の第4例>
図16は、コントローラ30によるスリップ旋回対応制御の第4例を概略的に示すフローチャートである。
図16に示すように、ステップS1102,S1104は、図11のステップS602,S604の処理と同じであるため、説明を省略する。
ステップS1104にて、スリップ旋回判定部302は、下部走行体1のスリップ旋回が発生している場合、ステップS1106に進み、下部走行体1のスリップ旋回が発生していない場合、今回のフローチャートの処理を終了する。
ステップS1106にて、スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回の積算角度を算出する。"スリップ旋回の積算角度"は、スリップ旋回の発生により変化した下部走行体1の向きの変化量(角度)の積算値を意味する。具体的には、スリップ旋回対応制御部303は、今回のスリップ旋回による下部走行体1の向きの変化量(角度)を前回までのスリップ旋回の積算角度に加算(積算)することにより、スリップ旋回の積算角度を算出(更新)する。
コントローラ30は、ステップS1106の処理が完了すると、ステップS1108に進む。
ステップS1108にて、スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回の積算角度が所定閾値(許容値)θth3(>0)以上であるか否かを判定する。所定閾値θth3は、所定閾値θth1,θth2より大きい値に設定され、例えば、ショベル100の掘削作業等において、支障が無いと考えられる下部走行体1の向きのずれ量の下限値として、予め規定されてよい。スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回の積算角度が所定閾値θth3以上である場合、ステップS1110に進み、それ以外の場合、今回のフローチャートを終了する。
ステップS1110にて、スリップ旋回対応制御部303は、キャビン10の出力装置50や管理装置200の出力装置240を通じて、ユーザにスリップ旋回の発生を報知する。
コントローラ30は、ステップS1110の処理が完了すると、ステップS1112に進む。
ステップS1112にて、スリップ旋回対応制御部303は、スリップ旋回の積算角度を"0"に初期化する。
コントローラ30は、ステップS1112の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
尚、本例では、ステップS1108の判定結果が"YES"の場合、ステップS1110の処理に代えて、或いは、加えて、図13のステップS806の処理が行われてもよい。つまり、コントローラ30は、スリップ旋回により下部走行体1の向きが変化し、その変化量が所定閾値θth3以上になった場合、ユーザにその旨を報知すると共に、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正させてもよい。
このように、コントローラ30は、スリップ旋回により下部走行体1の向きが変化し、その変化量が所定閾値以上になった場合に、ユーザに報知したり、左右一対のクローラ1Cを互いに反転させて下部走行体1の向きを修正させたりする。
これにより、コントローラ30は、例えば、ショベル100の掘削作業中において、下部走行体1のスリップ旋回が発生しても、作業に支障の出ない範囲では、ユーザへの報知や下部走行体1の向きの修正を控えることができる。そのため、ショベル100は、ユーザへの報知や下部走行体1の向きの修正が自動で行われることによってユーザが感じる煩わしさを抑制することができる。
<スリップ旋回対応制御の第5例>
図17は、スリップ旋回対応制御の第5例を概略的に示すフローチャートである。
図17に示すように、ステップS1202~S1206は、図11のステップS602~S606の処理と同じであるため、説明を省略する。
コントローラ30は、ステップS1206の処理が完了すると、ステップS1208に進む。
ステップS1208にて、ログ記録部304は、スリップ旋回が発生したことを表すログを記憶部305に記録する。
コントローラ30は、ステップS1208の処理が完了すると、今回のフローチャートの処理を終了する。
尚、本例では、ステップS1204の判定結果が"YES"の場合、ステップS1206の処理に代えて、或いは、加えて、図13のステップS806の処理が行われてもよい。また、本例のステップS1208と同様の処理は、例えば、上述の図15のステップS1012の処理の後に追加されてもよい。また、本例のステップS1208と同様の処理は、例えば、上述の図16のステップS1106の処理の前後の何れかに隣接する態様で追加されてもよい。
このように、本例では、コントローラ30は、下部走行体1のスリップ旋回が発生した場合、即ち、下部走行体1が走行動作を行うことなく下部走行体1の向きが変化した場合、そのログを記憶部305に記録する。
これにより、ユーザは、ショベル100におけるスリップ旋回の発生状況を事後的に確認することができる。
[変形・変更]
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、スリップ旋回対応制御部303の機能は、管理装置200(情報処理装置の一例)に移管されてもよい。また、スリップ旋回対応制御部303の機能に加えて、更に、モード切換部301やスリップ旋回判定部302が管理装置200に移管されてもよい。また、スリップ旋回対応制御部303等に加えて、更に、ログ記録部304及び記憶部305の機能が管理装置200に移管されてもよい。この場合、管理装置200の制御装置210は、通信装置220を通じて、ショベル100から各種情報を含む情報信号を受信することにより、スリップ対応制御に関する各種判断を行ってよい。また、制御装置210は、通信装置220を通じて、ショベル100に制御信号を送信することにより、ショベル100側でのスリップ旋回のオペレータへの報知や下部走行体1の向きの修正を実現してよい。
また、例えば、上述した実施形態等では、メインポンプ14やパイロットポンプ15は、エンジン11に代えて、或いは、加えて、他の原動機(例えば、電動機)等により駆動されてもよい。即ち、ショベル100は、メインポンプ14やパイロットポンプ15が電動機によって駆動される、ハイブリッドショベルや電動ショベル等であってもよい。
また、例えば、上述した実施形態等では、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素の一部が電気駆動される構成であってもよい。即ち、ショベル100は、被駆動要素の一部が電動アクチュエータで駆動される、ハイブリッドショベルや電動ショベル等であってもよい。
1 下部走行体
1C クローラ
1ML,1MR 走行油圧モータ
2A 旋回油圧モータ
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
10 キャビン
11 エンジン
13 レギュレータ
14 メインポンプ
15 パイロットポンプ
17 コントロールバルブ
25 パイロットライン
26 操作装置
30 コントローラ
50 出力装置
52 入力装置(入力部)
100 ショベル
200 管理装置(情報処理装置)
301 モード切換部
302 スリップ旋回判定部
303 スリップ旋回対応制御部
304 ログ記録部
305 記憶部
AT アタッチメント
S1 ブーム角度センサ
S2 アーム角度センサ
S3 バケット角度センサ
S4 機体姿勢センサ(第1の取得装置)
S5 旋回角度センサ(第2の取得装置)
S6 撮像装置(第1の取得装置、第2の取得装置)

Claims (8)

  1. 左右一対のクローラを含む下部走行体と、
    前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、を備え、
    前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、ユーザに報知する、又は前記左右一対のクローラを互いに反転させて前記下部走行体の向きを修正する、
    ショベル。
  2. 地面を基準とする前記上部旋回体の向きに関する情報を取得する第1の取得装置と、
    前記下部走行体を基準とする前記上部旋回体の向きに関する情報を取得する第2の取得装置と、を備える、
    請求項1に記載のショベル。
  3. 掘削作業中において、前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、ユーザに報知する、又は、前記左右一対のクローラを互いに反転させて前記下部走行体の向きを修正する、
    請求項1又は2に記載のショベル。
  4. 前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化しその変化量が所定基準以上になった場合、ユーザに報知する、又は、前記左右一対のクローラを互いに反転させて前記下部走行体の向きを修正する、
    請求項1乃至3の何れか一項に記載のショベル。
  5. 前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、ユーザに報知すると共に、ユーザから所定の入力が受け付けられるときに、前記左右一対のクローラを互いに反転させて前記下部走行体の向きを修正する、
    請求項1乃至4の何れか一項に記載のショベル。
  6. 前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合に、ユーザに通知する、又は、前記左右一対のクローラを互いに反転させて前記下部走行体の向きを修正する機能の有効及び無効を切り換えるための入力部を備える、
    請求項1乃至5の何れか一項に記載のショベル。
  7. 記憶部を備え、
    前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、そのログを前記記憶部に記録する、
    請求項1乃至6の何れか一項に記載のショベル。
  8. 左右一対のクローラを含む下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、周辺の様子を撮像する撮像装置とを有するショベルと通信を行い、前記撮像装置の出力に基づく画像情報を受信する通信装置と、
    前記通信装置により受信される画像情報に基づき、前記ショベルの周辺の様子を表示する表示装置と、を備え、
    前記下部走行体が走行動作を行うことなく前記下部走行体の向きが変化した場合、ユーザに報知する、
    情報処理装置。
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