JP2023053887A - working machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動運転される作業機械に関する。 The present invention relates to an automatically operated work machine.
特許文献1には、ティーチング(教示操作)で教示した動作を自動で行う建設機械において、ティーチングによる教示位置が許容範囲にあるか否かを、自動運転の実行前に判定する自動運転建設機械が開示されている。そして、教示位置が許容範囲にない場合には、再度のティーチングを促している。
In
しかしながら、特許文献1のように、再度のティーチングが必要であると、ティーチングを行う作業者の負担が大きくなる。
However, if re-teaching is required as in
本発明の目的は、作業者の負担を軽減させることが可能な作業機械を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a working machine capable of reducing the burden on an operator.
本発明は、下部走行体と、前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、前記上部旋回体および前記アタッチメントが一連の動作を行うように、前記上部旋回体および前記アタッチメントを制御する制御手段と、前記アタッチメントの動作の制限範囲を設定する設定手段と、前記一連の動作の少なくとも一部において前記アタッチメントの少なくとも一部が前記制限範囲を超える場合または超える可能性がある場合に、前記アタッチメントの少なくとも一部が前記制限範囲を超えないように、前記一連の動作を補正する補正手段と、を有することを特徴とする。 The present invention comprises a lower traveling body, an upper revolving body rotatably attached to an upper portion of the lower traveling body, an attachment rotatably attached to the upper revolving body, and the upper revolving body and the attachment. control means for controlling the upper rotating body and the attachment so as to perform a series of operations; setting means for setting a limited range of the operation of the attachment; and at least one of the attachments in at least part of the series of operations. and correction means for correcting the series of operations so that at least a part of the attachment does not exceed the limit range when the part exceeds the limit range or is likely to exceed the limit range. do.
本発明によると、一連の動作の少なくとも一部においてアタッチメントの少なくとも一部が制限範囲を超える場合または超える可能性がある場合に、アタッチメントの少なくとも一部が制限範囲を超えないように、一連の動作が補正される。これにより、一連の動作において、アタッチメントの少なくとも一部が制限範囲を超えないようになる。よって、ティーチングなどによって、一連の動作を再設定する必要がないので、作業者の負担を軽減させることができる。 According to the present invention, when at least part of the attachment exceeds or is likely to exceed the limit range in at least part of the series of actions, a series of actions is performed so that at least part of the attachment does not exceed the limit range. is corrected. As a result, at least part of the attachment does not exceed the limit range in a series of operations. Therefore, since it is not necessary to reset the series of operations by teaching or the like, the burden on the operator can be reduced.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(作業機械の構成)
本発明の第1実施形態による作業機械は、自動運転される。作業機械1の側面図である図1に示すように、作業機械1は、アタッチメント30で作業を行う機械であり、例えば油圧ショベルである。作業機械1は、下部走行体21と上部旋回体22とを備えた機械本体25と、アタッチメント30と、シリンダ40と、を有している。
[First embodiment]
(Configuration of working machine)
The working machine according to the first embodiment of the invention is automatically operated. As shown in FIG. 1, which is a side view of the
下部走行体21は、作業機械1を走行させる部分であり、例えばクローラを備える。上部旋回体22は、下部走行体21の上部に旋回装置24を介して旋回可能に取り付けられる。上部旋回体22の前部には、キャブ(運転室)23が設けられている。
The lower traveling
アタッチメント30は、上下方向に回動可能に上部旋回体22に取り付けられる。アタッチメント30は、ブーム31と、アーム32と、バケット33と、を備える。ブーム31は、上下方向に回動可能(起伏可能)に上部旋回体22に取り付けられる。アーム32は、上下方向に回動可能にブーム31に取り付けられる。バケット33は、アタッチメント30の先端部である先端アタッチメントであり、前後方向に回動可能にアーム32に取り付けられる。バケット33は、土砂の、掘削、均し、すくい、などの作業を行う部分である。なお、バケット33が保持する作業対象物は、土砂に限定されず、石でもよく、廃棄物(産業廃棄物など)でもよい。また、先端アタッチメントは、バケット33に限られず、グラップルやリフティングマグネット等であってもよい。
The
シリンダ40は、アタッチメント30を油圧で回動させることが可能である。シリンダ40は、油圧式の伸縮シリンダである。シリンダ40は、ブームシリンダ41と、アームシリンダ42と、バケットシリンダ43と、を備える。
The
ブームシリンダ41は、上部旋回体22に対してブーム31を回動させる。ブームシリンダ41の基端部は、上部旋回体22に回動可能に取り付けられる。ブームシリンダ41の先端部は、ブーム31に回動可能に取り付けられる。
The
アームシリンダ42は、ブーム31に対してアーム32を回動させる。アームシリンダ42の基端部は、ブーム31に回動可能に取り付けられる。アームシリンダ42の先端部は、アーム32に回動可能に取り付けられる。
バケットシリンダ43は、アーム32に対してバケット33を回動させる。バケットシリンダ43の基端部は、アーム32に回動可能に取り付けられる。バケットシリンダ43の先端部は、バケット33に回動可能に取り付けられたリンク部材34に、回動可能に取り付けられる。
The
また、作業機械1は、角度センサ52と、傾斜角センサ60と、を有している。角度センサ52は、上部旋回体22の姿勢を検出する。傾斜角センサ60は、アタッチメント30の姿勢を検出する。
The
角度センサ52は、下部走行体21に対する上部旋回体22の旋回角度を検出する。角度センサ52は、例えば、エンコーダ、レゾルバ、又は、ジャイロセンサである。本実施形態では、上部旋回体22の前方が下部走行体21の前方と一致するときの上部旋回体22の旋回角度を0°としている。
The
傾斜角センサ60は、ブーム傾斜角センサ61と、アーム傾斜角センサ62と、バケット傾斜角センサ63と、を備える。
The
ブーム傾斜角センサ61は、ブーム31に取り付けられ、ブーム31の姿勢を検出する。ブーム傾斜角センサ61は、水平線に対するブーム31の傾斜角度を取得するセンサであり、例えば傾斜(加速度)センサ等である。なお、ブーム傾斜角センサ61は、ブームフットピン(ブーム基端)の回転角度を検出する回転角度センサや、ブームシリンダ41のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。
A boom
アーム傾斜角センサ62は、アーム32に取り付けられ、アーム32の姿勢を検出する。アーム傾斜角センサ62は、水平線に対するアーム32の傾斜角度を取得するセンサであり、例えば傾斜(加速度)センサ等である。なお、アーム傾斜角センサ62は、アーム連結ピン(アーム基端)の回転角度を検出する回転角度センサや、アームシリンダ42のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。
The arm
バケット傾斜角センサ63は、リンク部材34に取り付けられ、バケット33の姿勢を検出する。バケット傾斜角センサ63は、水平線に対するバケット33の傾斜角度を取得するセンサであり、例えば傾斜(加速度)センサ等である。なお、バケット傾斜角センサ63は、バケット連結ピン(バケット基端)の回転角度を検出する回転角度センサや、バケットシリンダ43のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。
The bucket
また、作業機械1は、GNSSセンサ26を有している。GNSS(Global Navigation Satellite System)センサ(座標検出装置)26は、GPSセンサなどであり、上部旋回体22に設けられ、作業現場内における上部旋回体22の座標を検出する。なお、GNSSセンサ26は、下部走行体21やアタッチメント30に設けられていてもよい。GNSSセンサ26は、測位センサであり、グローバル座標系における作業機械1(上部旋回体22)の位置を取得する。なお、GNSSセンサ26の代わりに、トータルステーションなどの測距センサを用いてもよい。
The working
また、作業機械1は、LiDAR27を有している。LiDAR(Light Detection and RangingまたはLaser Imaging Detection and Ranging)27は、上部旋回体22に設けられているが、アタッチメント30(特にブーム31)に設けられていてもよい。LiDAR(取得装置)27は、作業現場の周囲状況を取得する。具体的には、LiDAR27は、LiDAR27が取り付けられている位置から作業現場内の物体(ダンプカーや障害物)までの距離を示す点群データを取得する。なお、LiDAR27の代わりに、ステレオカメラやTOF(Time Of Flight)センサを用いてもよい。
The working
(携帯端末の構成)
図1に示すように、携帯端末3は、作業現場にいる作業者により操作される端末であり、例えばタブレット端末である。携帯端末3を操作する作業者は、作業機械1を管理する者である。携帯端末3は、作業機械1と相互に通信可能である。なお、携帯端末3は、スマートフォン等であってもよい。
(Configuration of mobile terminal)
As shown in FIG. 1, the
(作業機械および携帯端末の回路構成)
作業機械1および携帯端末3の回路図である図2に示すように、作業機械1は、コントローラ11と、作業機械側通信装置12と、記憶装置13と、を有している。携帯端末3は、携帯端末側コントローラ15と、携帯端末側通信装置16と、ディスプレイ17と、を有している。
(Circuit configuration of work machine and mobile terminal)
As shown in FIG. 2, which is a circuit diagram of the
コントローラ11には、角度センサ52が検出した、下部走行体21に対する上部旋回体22の旋回角度(姿勢)に関する情報が入力される。また、コントローラ11には、ブーム傾斜角センサ61が検出した、ブーム31の姿勢に関する情報が入力される。また、コントローラ11には、アーム傾斜角センサ62が検出した、アーム32の姿勢に関する情報が入力される。また、コントローラ11には、バケット傾斜角センサ63が検出した、バケット33の姿勢に関する情報が入力される。
The
また、コントローラ11には、GNSSセンサ26が検出した、作業現場内における上部旋回体22の座標が入力される。また、コントローラ11には、LiDAR27が取得した、作業現場の周囲状況が入力される。
The
コントローラ11は、作業機械1を自動制御する。コントローラ(制御手段)11は、土砂の掘削から排土までの一連の動作を上部旋回体22およびアタッチメント30が行うように、上部旋回体22およびアタッチメント30を制御する。つまり、作業機械1は自動運転される。具体的には、コントローラ11は、角度センサ52および傾斜角センサ60の検出値に基づいて、旋回装置24およびアタッチメント30を自動で動作させる。
The
記憶装置13は、上記の一連の動作を記憶する。一連の動作は、作業者によるティーチングにより設定される。一連の動作により、アタッチメント30の先端(バケット33の先端)は所定の軌跡を描く。 The storage device 13 stores the series of operations described above. A series of operations are set by teaching by an operator. Through a series of operations, the tip of the attachment 30 (the tip of the bucket 33) traces a predetermined trajectory.
作業機械側通信装置12は、携帯端末3の携帯端末側通信装置16と通信可能である。
The work machine
ここで、一連の動作におけるアタッチメント30の先端(バケット33の先端)の軌跡を図3および図4に示す。図3は、作業機械1の上面図であり、図4は、作業機械1の側面図である。バケット33の先端は、A点からB点を経由してC点まで旋回する。その後、バケット33の先端は、C点からD点を経由してE点まで上部旋回体22の方に移動する。ティーチングによるバケット33の先端の軌跡71を点線で示す。このように、コントローラ11は、バケット33の先端が複数の目標点(A~E点)を順番に通るように上部旋回体22およびアタッチメント30を制御することで、上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を行わせている。
3 and 4 show the trajectory of the tip of the attachment 30 (tip of the bucket 33) in a series of operations. 3 is a top view of the
図4に示すように、B点およびD点は、上部旋回体22の旋回中心から図中左方(X方向)に6000mmの位置に位置している。C点は、上部旋回体22の旋回中心から図中左方(X方向)に7000mmの位置に位置している。
As shown in FIG. 4, points B and D are positioned 6000 mm to the left (X direction) of the
上記のように、ティーチングにより一連の動作が設定される一方、作業現場には一連の動作に干渉する障害物などがある。そこで、コントローラ(設定手段)11は、アタッチメント30の動作の制限範囲73を設定する。例えば、コントローラ11は、作業現場に設定された障害物等の情報に基づいて、アタッチメント30の動作の制限範囲73を設定する。制限範囲73を一点鎖線で示す。制限範囲73は、作業機械1の座標系(上部旋回体22の旋回中心を原点とする機械座標系)に設定されてもよいし、作業現場の座標系(例えば、グローバル座標系)に設定されてもよい。
As described above, while a series of operations are set by teaching, there are obstacles and the like that interfere with the series of operations at the work site. Therefore, the controller (setting means) 11 sets the restricted
例えば、図3、図4では、上部旋回体22の旋回中心から図中左方(X方向)に6000mmの位置よりも奥側が制限範囲73に設定される。この制限範囲73には、C点が含まれる。
For example, in FIGS. 3 and 4, the
コントローラ(補正手段)11は、一連の動作の少なくとも一部においてアタッチメント30の少なくとも一部が制限範囲73を超える場合に、アタッチメント30の少なくとも一部が制限範囲73を超えないように、一連の動作を補正する。本実施形態において、アタッチメント30の少なくとも一部は、バケット33の先端であるが、これに限定されない。例えば、X方向におけるB点、C点、および、D点の位置を、5900mmに補正する。これにより、B点からC点を経由してD点に至るまでの、ティーチングによるバケット33の先端の軌跡71は、実線で示す軌跡72のように補正される。よって、X方向に6000mmの位置よりも奥側にバケット33の先端が移動するのが制限される。
The controller (correcting means) 11 performs a series of operations so that at least a portion of the
このように、一連の動作の少なくとも一部においてバケット33の先端が制限範囲73を超える場合に、バケット33の先端が制限範囲73を超えないように、一連の動作が補正される。これにより、一連の動作において、バケット33の先端が制限範囲73を超えないようになる。よって、ティーチングなどによって、一連の動作を再設定する必要がないので、作業者の負担を軽減させることができる。
Thus, when the tip of the
また、コントローラ(補正手段)11は、一連の動作の少なくとも一部においてバケット33の先端以外のアタッチメント30の部分が制限範囲を超える場合に、この部分が制限範囲を超えないように、一連の動作を補正する。例えば、アーム32の先端は、バケット33の回動角度によっては、上部旋回体22から最も遠い部分になる場合がある。また、ブーム31の先端は、アーム32の回動角度によっては、上部旋回体22から最も遠い部分になる場合がある。これらの部分が制限範囲を超える場合に、これらの部分が制限範囲を超えないように、一連の動作を補正することで、これらの部分が制限範囲を超えないようにすることができる。
In addition, the controller (correcting means) 11 controls the series of operations so that, when a portion of the
ここで、コントローラ11による制限範囲73の設定の一例を説明する。この例では、アタッチメント30の特定部位であるバケット33の先端が位置することが可能な複数の位置に基づいて、制限範囲73が設定される。この設定方法は、制限範囲73を明確に決められないような現場や、作業機械1の周辺の環境が変化するような現場において有効である。なお、アタッチメント30の特定部位は、バケット33の先端に限定されず、アーム32の先端などであってもよい。
Here, an example of setting of the
作業機械1の側面図である図5の(a)に示すように、まず、バケット33の先端を上方に位置させ、バケット33の先端の上限高さを設定する。次に、図5の(b)に示すように、バケット33の先端を下方に位置させ、バケット33の先端の下限高さを設定する。次に、図5の(c)に示すように、バケット33の先端を前方に位置させ、バケット33の先端の奥側の限度を設定する。次に、図5の(d)に示すように、バケット33の先端を手前側に位置させ、バケット33の先端の手前側の限度を設定する。以上の4つの位置から、制限範囲73が設定される。この設定方法で設定される制限範囲は、作業機械1の座標系(機械座標系)に設定されてもよいし、作業現場の座標系(例えば、グローバル座標系)に設定されてもよい。
As shown in FIG. 5A, which is a side view of the
このように、バケット33の先端が位置することが可能な複数の位置に基づいて、制限範囲73が設定される。複数の位置にバケット33の先端を位置させることで、制限範囲73を容易に設定することができる。これにより、制限範囲73を明確に決められないような現場においても、制限範囲73を容易に設定することができる。また、作業機械1の周辺の環境が変化するような現場においても、制限範囲73を柔軟に設定することができる。
Thus, the restricted
なお、図5では、作業機械1の前方に制限範囲73を設定しているが、作業機械1の側面図である図6に示すように、作業機械1の前方だけでなく、作業機械1の後方にも、制限範囲73を設定してよい。作業機械1の前方に設定された制限範囲73は、上部旋回体22の旋回角度が0°を中心に±90°の範囲であり、作業機械1の後方に設定された制限範囲73は、上部旋回体22の旋回角度が180°を中心に±90°の範囲である。図6の例では、作業機械1の後方にある障害物を避けるために、作業機械1の後方に設定された制限範囲73は、上部旋回体22の上方のみに設定されているが、これに限定されない。
5, the restricted
図2に戻って、コントローラ(報知手段)11は、自身が一連の動作を補正する場合に、その旨を携帯端末3に送信する。携帯端末3の携帯端末側コントローラ(報知手段)15は、この旨を報知する。具体的には、携帯端末側コントローラ15は、携帯端末3のディスプレイ17にこの旨を表示させたり、携帯端末3のスピーカからこの旨を出音させたりする。これにより、一連の動作が補正されることを、作業機械1を管理する作業者に知らせることができる。
Returning to FIG. 2, the controller (informing means) 11 notifies the
ここで、コントローラ11が一連の動作を補正した結果、コントローラ11が上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を行わせるのが困難になる場合がある。例えば、一連の動作を補正した結果、ブーム31を回動させるブームシリンダ41が伸びきってしまい、これ以上ブーム31を上側に回動させることができなくなる結果、一連の動作を行うのが困難になる場合がある。このような場合に、コントローラ(停止制御手段)11は、上部旋回体22およびアタッチメント30の動作を停止させる。これにより、上部旋回体22およびアタッチメント30が無理な動作を行うのを抑制することができる。
Here, as a result of the
ここで、作業機械1の位置が動いた場合を考える。作業機械1の座標系(機械座標系)に制限範囲73が設定されている場合、作業機械1の動きに追随して制限範囲73も動く。一方、作業現場の座標系(例えば、グローバル座標系)に制限範囲73が設定されている場合、作業機械1が動くと、作業現場の座標系における作業機械1の位置が変化し、制限範囲73と作業機械1との相対距離が変化する。
Now, consider a case where the position of the working
コントローラ(更新手段)11は、作業現場の座標系に制限範囲73が設定されている場合に、GNSSセンサ26が検出した上部旋回体22の座標に基づいて、上部旋回体22の座標から制限範囲73までの距離を更新する。例えば、作業機械1の側面図である図7に示すように、上部旋回体22の旋回中心から図中左方(X方向)に6000mmの位置に制限範囲73を設定している場合において、作業機械1の側面図である図8に示すように、作業機械1が図中左方(X方向)に1000mm移動した場合、上部旋回体22の旋回中心から図中左方(X方向)の制限範囲73までの距離を5000mmに更新する。
The controller (updating means) 11 updates the restricted range from the coordinates of the upper
このように、作業機械1が動いた後の上部旋回体22の座標に基づいて、上部旋回体22の座標から制限範囲73までの距離を更新する。この更新により、アタッチメント30などと制限範囲73との位置関係を判定することができる。これにより、作業機械1が動いた後に再度制限範囲73を設定する必要がないので、作業者の負担を軽減させることができる。
Thus, the distance from the coordinates of the upper revolving
図2に戻って、携帯端末3の携帯端末側通信装置16は、作業機械1の作業機械側通信装置12と通信可能である。携帯端末3の携帯端末側コントローラ15は、携帯端末側通信装置16を介して、作業機械1から、一連の動作でバケット33の先端が描く軌跡71の情報、および、一連の動作の補正の結果によってバケット33の先端が描く軌跡72の情報を受信する。また、携帯端末側コントローラ15は、携帯端末側通信装置16を介して、作業機械1から、設定された制限範囲73の情報、および、上部旋回体22およびアタッチメント30の制限範囲73に対する位置関係の情報を受信する。
Returning to FIG. 2 , the mobile terminal side communication device 16 of the
コントローラ(動作表示制御手段)11および携帯端末側コントローラ(動作表示制御手段)15は、一連の動作の情報と、コントローラ11による補正結果とをディスプレイ(動作表示装置)17に表示させる。具体的には、図3、図4に示すように、一連の動作でバケット33の先端が描く軌跡71と、補正の結果によってバケット33の先端が描く軌跡72とが、ディスプレイ17に表示される。ディスプレイ17を見た作業者は、一連の動作と、コントローラ11による補正結果とを比較することで、上部旋回体22およびアタッチメント30の補正後の動きを把握することができる。その結果、補正後の動きに問題があれば、補正条件を変更したり、一連の動作を再設定したりすることができる。
A controller (action display control means) 11 and a mobile terminal side controller (action display control means) 15 cause a display (action display device) 17 to display information on a series of actions and correction results by the
また、コントローラ(位置表示制御手段)11および携帯端末側コントローラ(位置表示制御手段)15は、設定された制限範囲73と、制限範囲73に対する上部旋回体22およびアタッチメント30の位置関係と、をディスプレイ(位置表示装置)17に表示させる。具体的には、図3、図4に示すように、制限範囲73と、上部旋回体22およびアタッチメント30の図柄とが、ディスプレイ17に表示される。ディスプレイ17を見た作業者は、制限範囲73に対する上部旋回体22およびアタッチメント30の位置関係を把握することができる。その結果、位置関係に問題があれば、作業機械1を移動させるなどすることができる。
Further, the controller (position display control means) 11 and the mobile terminal side controller (position display control means) 15 display the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械1によれば、一連の動作の少なくとも一部においてバケット33の先端が制限範囲73を超える場合に、バケット33の先端が制限範囲73を超えないように、一連の動作が補正される。これにより、一連の動作において、バケット33の先端が制限範囲73を超えないようになる。よって、ティーチングなどによって、一連の動作を再設定する必要がないので、作業者の負担を軽減させることができる。
(effect)
As described above, according to the
また、バケット33の先端が位置することが可能な複数の位置に基づいて、制限範囲73が設定される。複数の位置にバケット33の先端を位置させることで、制限範囲73を容易に設定することができる。これにより、制限範囲73を明確に決められないような現場においても、制限範囲73を容易に設定することができる。また、作業機械1の周辺の環境が変化するような現場においても、制限範囲73を柔軟に設定することができる。
Also, a restricted
また、コントローラ11が一連の動作を補正する場合に、その旨が報知される。これにより、一連の動作が補正されることを、作業機械1を管理する作業者に知らせることができる。
In addition, when the
また、コントローラ11が一連の動作を補正した結果、コントローラ11が上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を行わせるのが困難になった場合に、上部旋回体22およびアタッチメント30の動作が停止される。例えば、コントローラ11が一連の動作を補正した結果、上部旋回体22やアタッチメント30の動作がその動作範囲を超えてしまうと、一連の動作を行うのが困難になる。このような場合に、上部旋回体22およびアタッチメント30の動作を停止させることで、上部旋回体22およびアタッチメント30が無理な動作を行うのを抑制することができる。
Further, when it becomes difficult for the
また、作業現場の座標系に制限範囲73が設定され、上部旋回体22の座標に基づいて、この座標から制限範囲73までの距離が更新される。作業機械1の座標系に制限範囲73が設定されている場合、作業機械1の動きに追随して制限範囲73も動く。一方、作業現場の座標系に制限範囲73が設定されている場合、作業機械1が動くと、作業現場の座標系における作業機械1の位置が変化し、制限範囲73と作業機械1との相対距離が変化する。この場合に、作業機械1が動いた後に検出された上部旋回体22の座標に基づいて、この座標から制限範囲73までの距離を更新する。この更新により、アタッチメント30などと制限範囲73との位置関係を判定することができる。これにより、作業機械1が動いた後に再度制限範囲73を設定する必要がないので、作業者の負担を軽減させることができる。
A
また、一連の動作の少なくとも一部においてバケット33の先端以外のアタッチメント30の部分が制限範囲73を超える場合に、この部分が制限範囲73を超えないように、一連の動作が補正される。これにより、一連の動作において、バケット33の先端以外のアタッチメント30の部分が制限範囲73を超えないようにすることができる。
Further, when the portion of the
また、一連の動作の情報と、コントローラ11による補正結果と、がディスプレイ17に表示される。ディスプレイ17を見た作業者は、一連の動作と、コントローラ11による補正結果とを比較することで、上部旋回体22およびアタッチメント30の補正後の動きを把握することができる。その結果、補正後の動きに問題があれば、補正条件を変更したり、一連の動作を再設定したりすることができる。
Information on a series of operations and correction results by the
また、設定された制限範囲73と、制限範囲73に対する上部旋回体22およびアタッチメント30の位置関係と、がディスプレイ17に表示される。ディスプレイ17を見た作業者は、制限範囲73に対する上部旋回体22およびアタッチメント30の位置関係を把握することができる。その結果、位置関係に問題があれば、作業機械1を移動させるなどすることができる。
Also, the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の作業機械101について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
[Second embodiment]
Next, a working machine 101 of a second embodiment will be described with reference to the drawings. Note that the description of the configuration common to the first embodiment and the effects produced thereby will be omitted, and mainly the differences from the first embodiment will be described. In addition, the same code|symbol as 1st Embodiment is attached|subjected about the same member as 1st Embodiment.
第1実施形態では、図5に示したように、アタッチメント30の特定部位であるバケット33の先端が位置することが可能な複数の位置に基づいて、制限範囲73が設定されていた。
In the first embodiment, as shown in FIG. 5, the restricted
本実施形態では、コントローラ(設定手段)11は、管理装置4(図2参照)からの周囲状況に関する情報に基づいて、制限範囲73を設定する。管理装置4は、作業現場の周囲状況を管理するものであり、例えば管理サーバである。管理装置4は、作業現場における障害物や通路などの位置を情報として管理している。
In this embodiment, the controller (setting means) 11 sets the restricted
図2に示すように、作業機械101の作業機械側通信装置12は、管理装置4と通信可能である。コントローラ11は、管理装置4が管理する作業現場の周囲状況を、管理装置4から取得する。管理装置4が管理する情報を用いることで、例えば作業機械1の操作者は、制限範囲73を設定するための操作をしなくて済む。よって、制限範囲73を容易に設定することができる。
As shown in FIG. 2 , the work machine
また、本実施形態では、作業機械101のコントローラ(設定手段)11は、LiDAR27(図1参照)が取得した作業現場の周囲状況に基づいて、制限範囲73を設定する。
Further, in the present embodiment, the controller (setting means) 11 of the work machine 101 sets the restricted
ダンプカー5の荷台6の周辺を示す図である図9に示すように、ダンプカー5の荷台6に土砂を排土する場合を例に、制限範囲73の設定方法を具体的に説明する。なお、ダンプカー5の荷台6に積載された土砂をバケット33で均すような場合についても、同様の設定方法を適用することができる。
As shown in FIG. 9 , which is a diagram showing the periphery of the
LiDAR27(図1参照)により、ダンプカー5の荷台6の周辺における周囲状況が取得される。ダンプカー5の荷台6に積載された土砂の量は、荷台6への排土回数とともに増加していく。つまり、周囲状況は、時々刻々と変化する。
The LiDAR 27 (see FIG. 1) acquires the ambient conditions around the
図9に示すように、一連の動作により、バケット33の先端は、点線で示す軌跡71を描きながら、図中左側から右側に移動する。
As shown in FIG. 9, by a series of operations, the tip of the
コントローラ11は、LiDAR27が取得した作業現場の周囲状況に基づいて、荷台6に積載された土砂の上方に、一点鎖線で示す制限範囲73を設定する。一点鎖線よりも荷台6側が制限範囲73外であり、一点鎖線よりも上方が制限範囲73内である。コントローラ11は、荷台6に積載された土砂の量の変化に応じて、制限範囲73を時々刻々と変化させる。このように、周囲状況を取得することで、周囲状況の変化に応じた制限範囲73を設定することができる。
The
図9に示す場合、バケット33の先端が軌跡71を描くと、荷台6の右側において、バケット33の先端が土砂に衝突する。そこで、コントローラ(補正手段)11は、バケット33の先端が実線で示す軌跡72を描くように、一連の動作を補正する。
In the case shown in FIG. 9 , when the tip of the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械101によれば、作業現場の周囲状況を管理する管理装置4からの周囲状況に関する情報に基づいて、制限範囲73が設定される。管理装置4が管理する情報を用いることで、例えば作業機械101の操作者は、制限範囲73を設定するための操作をしなくて済む。よって、制限範囲73を容易に設定することができる。
(effect)
As described above, according to the work machine 101 according to the present embodiment, the restricted
また、LiDAR27が取得した周囲状況に基づいて、制限範囲73が設定される。周囲状況は、時々刻々と変化するが、周囲状況を取得することで、周囲状況の変化に応じた制限範囲73を設定することができる。
Also, a restricted
[第3実施形態]
次に、第3実施形態の作業機械201について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
[Third embodiment]
Next, a working
第1実施形態では、図3、図4に示したように、一連の動作の少なくとも一部においてバケット33の先端が制限範囲73を超える場合に、一連の動作を補正していた。具体的には、バケット33の先端がA点、B点、C点、D点、E点の順番で移動するとき、C点が制限範囲73外に位置する場合に、C点が制限範囲73内に位置するように、一連の動作を補正していた。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the series of operations is corrected when the tip of the
本実施形態では、一連の動作の少なくとも一部においてバケット33の先端が制限範囲73を超える可能性がある場合について説明する。作業機械201の側面図である図10に示すように、A点とB点とが目標点として設定されている。本実施形態において、A点とB点とは制限範囲73に近い。また、B点はA点の下方に位置してA点よりも制限範囲73に近い。A点とB点との間隔は、図4におけるA点とB点との間隔よりも大きい。
In this embodiment, a case will be described where the tip of the
作業機械201のコントローラ(制御手段)11は、バケット33の先端がA点とB点とを順番に通るように上部旋回体22およびアタッチメント30を制御することで、上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を行わせる。この場合、A点とB点との間におけるバケット33の先端の経路は決まっていない。つまり、A点とB点との間では、どのような経路も取り得る。そのため、経路によっては、点線で示す軌跡71のように、バケット33の先端が制限範囲73を超える可能性がある。
The controller (control means) 11 of the
そこで、コントローラ(中間点設定手段)11は、補正前の一連の動作におけるA点とB点との間において、バケット33の先端が制限範囲73を超える可能性がある場合に、A点とB点との間かつ制限範囲73内に中間点を設定する。本実施形態では、A点とB点との間に、中間点A1と中間点A2とが設定されているが、中間点の数は1つでも3つ以上でもよい。
Therefore, if there is a possibility that the tip of the
ここで、コントローラ11は、A点とB点とを結ぶ線L1上に2つの中間点A1,A2を設定する。本実施形態において、線L1は直線であるが、曲線などであってもよい。なお、側面図である図10に示すように、作業機械201を側方から見て、線L1は直線であるが、上部旋回体22の旋回方向に見ても(作業機械201を上方から見ても)、線L1は直線である。2つの中間点A1,A2は、X方向(左右方向)に等間隔に設定されてもよいし、Z方向(上下方向)に等間隔に設定されてもよいし、線L1を等分した位置に設定されてもよい。2つの中間点A1,A2の位置を、A点とB点とを結ぶ線L1上にすることで、中間点を簡易に設定することができる。
Here, the
コントローラ(補正手段)11は、バケット33の先端が中間点A1,A2を通るように、一連の動作を補正する。これにより、制限範囲73に近いA点とB点との間においても、バケット33の先端が制限範囲73を超えないようにすることができる。
The controller (correction means) 11 corrects the series of operations so that the tip of the
なお、以下のようにして中間点を設定してもよい。作業機械201の側面図である図11に示すように、コントローラ(中間点設定手段)11は、A点とB点との間かつ制限範囲73内に中間点Cを設定する。B点は、A点とB点とのうち、補正前の一連の動作の下流側の目標点(下流側目標点)である。中間点Cは、B点を通る直線L2上に設定される。直線L2は、補正前の一連の動作によってバケット33の先端がB点を通る際の水平面とアタッチメント30の動作方向とがなす角度で水平面から傾斜している。本実施形態において、B点における一連の動作は、掘削である。このように中間点Cを設定することで、B点においてアタッチメント30に一連の動作による作業(掘削作業)を好適に行わせることができる。
In addition, you may set an intermediate point as follows. As shown in FIG. 11 which is a side view of
ここで、側面図である図11に示すように、作業機械201を側方から見て、中間点CはA点の直下に位置しているが、上部旋回体22の旋回方向に見て(作業機械201を上方から見て)、中間点CはA点とB点との間に位置している。
Here, as shown in FIG. 11, which is a side view, when the working
なお、直線L2は、B点においてアタッチメント30が所定の作業を行う際の水平面とアタッチメント30の動作方向とがなす角度で水平面から傾斜していてもよい。本実施形態において、B点における所定の作業は、掘削作業である。この場合にも、B点においてアタッチメント30に所定の作業(掘削作業)を好適に行わせることができる。
In addition, the straight line L2 may be inclined from the horizontal plane at the angle formed by the horizontal plane and the movement direction of the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械201によれば、補正前の一連の動作における2つの目標点(A点、B点)間において、バケット33の先端が制限範囲73を超える可能性がある場合に、2つの目標点の間かつ制限範囲73内に中間点(中間点A1,A2、中間点C)が設定される。そして、バケット33の先端が中間点を通るように、一連の動作が補正される。バケット33の先端が複数の目標点を順番に通るように上部旋回体22およびアタッチメント30を制御する場合、目標点同士の間隔が大きいと、制限範囲73に近い目標点間では、バケット33の先端が制限範囲73を超える可能性がある。そこで、2つの目標点の間かつ制限範囲73に中間点を設定し、バケット33の先端が中間点を通るように、一連の動作を補正する。これにより、制限範囲73に近い目標点間においても、バケット33の先端が制限範囲73を超えないようにすることができる。
(effect)
As described above, according to the
また、2つの目標点を結ぶ線L1上に中間点A1,A2が設定される。これにより、中間点A1,A2を簡易に設定することができる。 Further, intermediate points A1 and A2 are set on the line L1 connecting the two target points. This makes it possible to easily set the intermediate points A1 and A2.
また、補正前の一連の動作によってバケット33の先端が下流側目標点(B点)を通る際の水平面とアタッチメント30の動作方向とがなす角度で水平面から傾斜し、下流側目標点を通る直線L2上に中間点Cが設定される。このように中間点Cを設定することで、下流側目標点においてアタッチメント30に一連の動作による作業を好適に行わせることができる。
In addition, by a series of operations before correction, the tip of the
また、下流側目標点(B点)において、アタッチメント30が所定の作業を行う際の水平面とアタッチメント30の動作方向とがなす角度で水平面から傾斜し、下流側目標点を通る直線L2上に中間点Cが設定される。このように中間点Cを設定することで、下流側目標点においてアタッチメント30に所定の作業を好適に行わせることができる。
In addition, at the downstream target point (point B), the
[第4実施形態]
次に、第4実施形態の作業機械301について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
[Fourth embodiment]
Next, a working
第1実施形態では、図3、図4に示すように、制限範囲73外に位置するC点を制限範囲73内に補正する結果、ティーチングによるバケット33の先端の軌跡71は、実線で示す軌跡72のように補正されていた。
In the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, as a result of correcting the point C located outside the restricted
本実施形態では、バケット33で土砂(掘削対象物)を掘削する掘削動作を補正する。つまり、一連の動作の少なくとも一部は、バケット33で土砂を掘削する掘削動作である。なお、掘削対象物は土砂に限定されず、石や廃棄物などであってもよい。
In this embodiment, the excavation operation of excavating earth and sand (object to be excavated) with the
作業機械301の側面図である図12に示すように、点線で囲われた範囲の土砂を掘削する場合において、一点鎖線で示す制限範囲73が、掘削動作の開始点Aよりも作業機械301側を通るように設定されている場合を考える。開始点Aは、掘削動作の端点であって、土面の高さに位置している。制限範囲73は、開始点Aよりも作業機械301側において土砂を垂直に横切り、土砂の底面に沿って作業機械301に向かって延びた後に、作業機械301の手前側において土砂を垂直に横切り、作業機械301が載る地面に沿って図中左方に延びている。この場合、点線で示す軌跡71で掘削動作を行うと、掘削動作の開始点Aにおいて、バケット33の先端が制限範囲73を超える。
As shown in FIG. 12, which is a side view of
そこで、第1実施形態のように、開始点Aを制限範囲73の境界まで移動させる補正を行うと、バケット33の先端は実線で示す軌跡72を描くようになる。しかし、この軌跡72では、バケット33の貫入角度がほぼ垂直となり、実線で示す軌跡72にバケット33の先端を追従させるのが困難になる。
Therefore, as in the first embodiment, when the start point A is corrected to move to the boundary of the restricted
そこで、LiDAR(高さ検出装置)27(図1参照)で、土面の高さを検出する。そして、作業機械301の側面図である図13に実線で示すように、コントローラ(補正手段)11は、補正後の掘削動作における開始点Xが制限範囲73内の土面の高さに位置するように、掘削動作の範囲全体を作業機械301の方に水平移動させる。このように、掘削動作の範囲全体を水平移動させることで、補正前のバケット33の動きを流用することができる。これにより、掘削動作を円滑に行うことができる。
Therefore, a LiDAR (height detection device) 27 (see FIG. 1) detects the height of the soil surface. 13, which is a side view of the
ここで、図13に示すように、開始点Aが補正によって補正後の開始点Xまで水平移動される距離aと、掘削動作の終了点Bが補正によって補正後の終了点Yまで水平移動される距離aとは同じである。 Here, as shown in FIG. 13, the distance a by which the start point A is horizontally moved to the corrected start point X by correction, and the end point B of the excavation operation is horizontally moved to the corrected end point Y by correction. is the same as the distance a.
作業機械301の側面図である図14に示すように、掘削動作の終了点Bが制限範囲73外に位置する場合、同様にして、掘削動作の範囲全体が作業機械301から離れる方向に水平移動させる。終了点Bは、掘削動作の端点であって、土面の高さに位置している。制限範囲73は、図12と同様に設定されている。
As shown in FIG. 14, which is a side view of
ここで、制限範囲73における作業機械301に近い側の境界線上の土面にC点を設け、C点と同じ高さで制限範囲73外に位置する終了点Bを求める。また、制限範囲73における作業機械301から遠い側の境界線上の土面にD点を設ける。C点と終了点Bとの水平方向の距離xが、D点と開始点Aとの水平方向の距離yよりも長い場合、掘削動作の範囲全体を距離xだけ水平移動させると、補正後の掘削動作の開始点Xが制限範囲73を超えてしまう。この場合、補正後の掘削動作の開始点Xが制限範囲73を超えないように、掘削動作の範囲全体を距離yだけ水平移動させる。この場合、水平移動後の掘削動作の開始点Xは、D点に重なる。
Here, a point C is set on the soil surface on the boundary line closer to the
ここで、水平移動後の掘削動作の終了点Yは、制限範囲73外なので、バケット33の先端は、C点の下方のE点からC点までほぼ垂直に上がる軌跡74を描くように修正される。C点は、修正後の掘削動作の終了点である。
Here, since the end point Y of the excavation operation after the horizontal movement is outside the restricted
作業機械301の側面図である図15に示すように、補正後の掘削動作の開始点Xが制限範囲73の境界に位置するように、掘削動作の範囲全体を作業機械301の方に水平移動させた結果、補正後の掘削動作の終了点Yが制限範囲73外に位置する場合がある。制限範囲73は、図12と同様に設定されている。この場合、バケット33の先端が、C点の下方のE点からC点までほぼ垂直に上がる軌跡74を描くように修正される。ここで、C点は、制限範囲73における作業機械301に近い側の境界線上の土面に設けられた目標点である。E点は、制限範囲73における作業機械301に近い側の境界線と、補正後のバケット33の軌跡72との交点である。C点は、修正後の掘削動作の終了点である。この場合、終了点YとC点とE点とで囲まれた領域分だけ、土砂の掘削量が減少する。
As shown in FIG. 15, which is a side view of the
そこで、コントローラ(補正手段)11は、掘削動作の範囲全体を水平移動させた結果、バケット33の掘削量が減少する場合に、減少する掘削量を補償するように、バケット33で土砂を掘削する深さを深くする。
Therefore, when the excavation amount of the
具体的には、作業機械301の側面図である図16に示すように、軌跡72上におけるバケット33の最下点にD点を設け、制限範囲73における作業機械301に近い側の境界線と、補正後のバケット33の軌跡72との交点にE点を設ける。なお、軌跡72上におけるバケット33の最下点が複数ある場合には、任意の最下点を選択する。そして、D点からE点までの軌跡を下方に移動させる。これにより、軌跡72は軌跡75に修正される。このとき、D点を下方にずらしたF点と、E点を下方にずらしたG点と、D点とE点とで囲まれた領域の断面積S2が、終了点YとC点とE点とで囲まれた領域の断面積S1と同じになるように、D点からE点までの軌跡を下方に移動させる。これにより、減少する掘削量が補償されるので、作業効率の悪化を低減させることができる。
Specifically, as shown in FIG. 16, which is a side view of
ここで、D点からE点までの軌跡を下方に移動させただけでは、修正後の軌跡75に段差が生じ、バケット33を滑らかに動かせない場合がある。そこで、コントローラ(補正手段)11は、バケット33で土砂を掘削する深さを深くした場合に、掘削動作の範囲全体にわたってバケット33が滑らかに移動するように、掘削動作によるバケットの軌跡75を修正する。
Here, if the trajectory from point D to point E is simply moved downward, there may be a step in the corrected
具体的には、補正後のバケット33の軌跡72上におけるD点よりも距離tだけ上流側の位置にH点を設け、H点とF点とが直線で結ばれるように、修正後の軌跡75を修正する。これにより、掘削動作の範囲全体にわたってバケット33を滑らかに移動させることができる。ここで、距離tは、任意に設定されてもよいし、F点の深さに応じて設定されてもよい。
Specifically, a point H is provided at a position upstream of the point D by a distance t on the
なお、D点からE点までの軌跡を下方に移動させる際には、F点が制限範囲73を下方に超えないようにされる。そのため、F点の高さ位置によっては、断面積S2を断面積S1と同じにすることができない場合がある。
In addition, when the trajectory from the point D to the point E is moved downward, the point F is prevented from exceeding the
(コントローラの動作)
次に、コントローラ11の処理のフローチャートである図17を参照して、第4実施形態の作業機械301におけるコントローラ11の動作を説明する。
(controller operation)
Next, the operation of the
まず、コントローラ11は、補正前の掘削動作の端点(開始点A、終了点B)が制限範囲73外に位置しているか否かを判定する(ステップS1)。ステップS1において、補正前の掘削動作の端点が制限範囲73外に位置していると判定した場合には(S1:YES)、図13、図14に示すように、コントローラ11は、掘削動作の範囲全体を水平移動させる(ステップS2)。
First, the
ステップS1において、補正前の掘削動作の端点が制限範囲73外に位置していないと判定した場合(S1:NO)、または、ステップS2の後に、コントローラ11は、補正後の掘削動作の端点(終了点Y)が制限範囲73外に位置しているか否かを判定する(ステップS3)。ステップS3において、補正後の掘削動作の端点(終了点Y)が制限範囲73外に位置していると判定した場合には(S3:YES)、図14、図15に示すように、コントローラ11は、軌跡72を修正する(ステップS4)。具体的には、図14、図15に示すように、E点からC点までほぼ垂直に上がる軌跡74を描くように軌跡72が修正される。
If it is determined in step S1 that the end point of the excavation motion before correction is not located outside the restricted range 73 (S1: NO), or after step S2, the
次に、コントローラ11は、バケット33の掘削量が減少したか否かを判定する(ステップS5)。ステップS5において、バケット33の掘削量が減少したと判定した場合には(S5:YES)、図16に示すように、コントローラ11は、掘削量を補償する(ステップS6)。具体的には、図16に示すように、D点からE点までの軌跡が下方に移動される。
Next, the
ステップS3において、補正後の掘削動作の端点(終了点Y)が制限範囲73外に位置していないと判定した場合(S3:NO)、または、ステップS5において、バケット33の掘削量が減少していないと判定した場合(S5:NO)、または、ステップS6の後に、コントローラ11は、バケット33の最下点が制限範囲73外であるか否かを判定する(ステップS7)。ステップS7において、バケット33の最下点が制限範囲73外であると判定した場合には(S7:YES)、コントローラ11は、バケット33の最下点を修正する(ステップS8)。具体的には、図16に示すように、F点が制限範囲73を下方に超えないようにされる。
If it is determined in step S3 that the end point (end point Y) of the excavation operation after correction is not located outside the restricted range 73 (S3: NO), or if the excavation amount of the
ステップS7において、バケット33の最下点が制限範囲73外でないと判定した場合(S7:NO)、または、ステップS8の後に、コントローラ11は、掘削動作をアタッチメント30に行わせる(ステップS9)。そして、フローを終了する。
If it is determined in step S7 that the lowest point of the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械301によれば、掘削動作の開始点Aまたは終了点Bである端点が、補正前の掘削動作において制限範囲73外に位置する場合に、補正後の掘削動作における端点が制限範囲73内に位置するように、掘削動作が水平移動される。制限範囲73に沿ってバケット33を動かすように補正した場合、バケット33の角度を滑らかに変化させることができない場合があり、掘削作業に支障が生じる。そこで、掘削動作を水平移動させることで、補正前のバケット33の動きを流用することができる。これにより、掘削動作を円滑に行うことができる。
(effect)
As described above, according to the
また、掘削動作を水平移動させた結果、バケット33の掘削量が減少する場合に、減少する掘削量が補償されるように、バケット33で土砂を掘削する深さが深くされる。減少する掘削量を補償することで、作業効率の悪化を低減させることができる。
Further, when the excavation amount of the
また、バケット33で土砂を掘削する深さを深くした場合に、掘削動作の範囲全体にわたってバケット33が滑らかに移動するように、掘削動作によるバケット33の軌跡75が修正される。バケット33で土砂を掘削する深さを深くしただけでは、バケット33の軌跡75に段差が生じて、バケット33を滑らかに動かせない場合がある。そこで、掘削動作の範囲全体にわたってバケット33が滑らかに移動するように、掘削動作によるバケット33の軌跡75を修正する。これにより、掘削動作の範囲全体にわたってバケット33を滑らかに移動させることができる。
Further, when the
[第5実施形態]
次に、第5実施形態の作業機械401について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
[Fifth embodiment]
Next, a working
本実施形態では、第4実施形態と同様に、バケット33で土砂を掘削する掘削動作を補正する。つまり、一連の動作の少なくとも一部は、バケット33で土砂を掘削する掘削動作である。本実施形態においても、LiDAR(高さ検出装置)27(図1参照)で、土面の高さを検出する。
In this embodiment, as in the fourth embodiment, the excavation operation of excavating earth and sand with the
まず、作業機械401の側面図である図18に示すように、点線を土面とする土砂を掘削する場合において、点線で示す制限範囲73が、掘削動作の開始点Aよりも作業機械401側を通るように設定されている場合を考える。開始点Aは、土面の高さに位置している。制限範囲73は、開始点Aよりも作業機械301側において土砂を垂直に横切り、作業機械401に向かって水平に延びた後に、作業機械301の手前側において土砂を垂直に横切り、作業機械401が載る地面に沿って図中左方に延びている。この場合、点線で示す軌跡71で掘削動作を行うと、掘削動作の開始点Aにおいて、バケット33の先端が制限範囲を超える。
First, as shown in FIG. 18, which is a side view of the
そこで、第1実施形態のように、開始点Aを制限範囲73の境界まで移動させる補正を行うと、バケット33の先端は実線で示す軌跡72を描くようになる。補正後の開始点Xは、制限範囲73の境界線上に位置する。このように、掘削動作を補正することにより、バケット33の先端の軌跡が変わる。これにより、掘削動作の少なくとも開始部分において、バケット33の対地角度が変わる。
Therefore, as in the first embodiment, when the start point A is corrected to move to the boundary of the restricted
ここで、バケット33の側面図である図19に示すように、バケット33の対地角度θとは、鉛直方向からバケット33の上面33aが向く方向までの角度であり、鉛直方向を0°とする。
Here, as shown in FIG. 19, which is a side view of the
土中において、バケット33の対地角度が大きくなる方向に対地角度が変わると、掘削抵抗が増える結果、土砂をうまく掘削できない。そこで、本実施形態では、コントローラ(補正手段)11は、掘削動作を補正する場合に、事前に設定されたバケット33の対地角度である設定角度に基づいて、補正後におけるバケット33の対地角度を設定する。ここで、事前に設定されたバケット33の対地角度とは、ティーチングや数値入力などによって設定されたバケット33の対地角度である。
In the soil, if the ground angle of the
具体的には、コントローラ11は、土砂にバケット33を貫入する際のバケット33の対地角度を、補正前の掘削動作により土砂にバケット33を貫入する際のバケット33の対地角度に設定する。土砂にバケット33を貫入する際のバケット33の対地角度とは、図18において、補正前の掘削動作による開始点A、および、補正後の掘削動作による開始点Xにおいて、土砂にバケット33を貫入する際のバケット33の対地角度である。
Specifically, the
バケット33の貫入時において、補正前の掘削動作によるバケット33の対地角度を流用することで、地面にバケット33を確実に貫入させることができる。
When the
また、コントローラ11は、土砂からバケット33を抜き出す際のバケット33の対地角度を、補正前の掘削動作により土砂からバケット33を抜き出す際のバケット33の対地角度に設定する。土砂からバケット33を抜き出す際のバケット33の対地角度とは、図18において、補正前の掘削動作による終了点B、および、補正後の掘削動作による終了点Yにおいて、土砂からバケット33を抜き出す際のバケット33の対地角度である。図18において、終了点Bと終了点Yとは同じである。
Further, the
土砂からバケット33を抜き出す際において、補正前の掘削動作によるバケット33の対地角度を流用することで、バケット33から土砂がこぼれるのを抑制することができる。
When extracting the
また、コントローラ11は、掘削動作の少なくとも一部において、補正前の掘削動作の開始点Aおよび終了点Bの各々におけるバケット33の対地角度と、補正前の掘削動作と補正後の掘削動作の各々におけるバケット33の先端の軌跡71,72の経路長とに基づいて、補正後の掘削動作におけるバケット33の対地角度を設定する。本実施形態では、掘削動作の全て、つまり、開始点Xと終了点Yとの間の範囲の全てが対象であるが、掘削動作の一部、つまり、開始点Xと終了点Yとの間の範囲の一部が対象であってもよい。
In at least a part of the excavation operation, the
補正前の掘削動作によるバケット33の先端の軌跡71、および、補正後の掘削動作によるバケット33の先端の軌跡72を図20に示す。補正前の掘削動作の開始点Aにおけるバケット33の対地角度をx、補正前の掘削動作の終了点Bにおけるバケット33の対地角度をyとする。なお、補正後の掘削動作の開始点Xにおけるバケット33の対地角度もxであり、補正後の掘削動作の終了点Yにおけるバケット33の対地角度もyである。補正前のバケット33の先端の軌跡71の経路長をaとし、補正後のバケット33の先端の軌跡72の経路長をbとする。コントローラ11は、軌跡72上における開始点Xと終了点Yとの間の任意の位置におけるバケット33の対地角度zを、以下の式(1)により求める。ここで、軌跡72上の任意の位置は、軌跡71上における開始点Aと終了点Bとの間の任意の位置に対応している。軌跡71上の任意の位置は、開始点Aから距離c離れている。
z=x+(y-x)×(c/a)×b ・・・式(1)
FIG. 20 shows a
z=x+(y−x)×(c/a)×b Formula (1)
上記の式(1)のようにバケット33の対地角度zを設定することで、補正前のバケット33の対地角度が適切であれば、補正後のバケット33の対地角度も適切になる。これにより、掘削動作の補正でバケット33の先端の軌跡が変わっても、掘削抵抗を抑えて、土砂を好適に掘削することができる。
By setting the ground angle z of the
なお、上記の式(1)の代わりに、下記の式(2)を用いて、開始点Xと終了点Yとの間の任意の軌跡72上の位置cにおけるバケット33の対地角度zを求めてもよい。
z=x+(y-x)×(f/d)×e ・・・式(2)
The ground angle z of the
z=x+(y−x)×(f/d)×e Expression (2)
ここで、式(2)において、dは、補正前の掘削動作における開始点Aと終了点Bとの水平方向の長さであり、eは、補正後の掘削動作における開始点Xと終了点Yとの水平方向の長さであり、fは、軌跡71上における開始点Aと終了点Bとの間の任意の位置と開始点Aとの間の水平距離である。
Here, in equation (2), d is the horizontal length between the start point A and the end point B in the excavation motion before correction, and e is the start point X and the end point in the excavation motion after correction. Y is the horizontal length, and f is the horizontal distance between the starting point A and an arbitrary position between the starting point A and the ending point B on the
上記の式(2)のように、コントローラ11は、掘削動作の少なくとも一部において、補正前の掘削動作の開始点Aおよび終了点Bの各々におけるバケット33の対地角度と、補正前の掘削動作と補正後の掘削動作の各々における開始点と終了点との間の水平方向の長さd,eとに基づいて、補正後の掘削動作におけるバケット33の対地角度zを設定する。このようにして、バケット33の対地角度zを設定しても、補正前のバケット33の対地角度が適切であれば、補正後のバケット33の対地角度も適切になる。
As in the above formula (2), the
また、図18に示すように、制限範囲73の境界線上であって、補正後の開始点Xの直下の最下点に目標点Dを設定し、目標点Dから終了点Yまでは、補正前のバケット33の対地角度に設定し、開始点Xから目標点Dまでは、上記の式(1)や式(2)でバケット33の対地角度を設定してもよい。また、開始点Xから目標点Dまでは、開始点Xにおけるバケット33の対地角度xを維持してもよい。
Further, as shown in FIG. 18, a target point D is set at the lowest point on the boundary line of the restricted
次に、作業機械401の側面図である図21に示すように、点線を土面とする土砂を掘削する場合において、点線で示す制限範囲73が、掘削動作の終了点Bよりも作業機械301から離れた位置を通るように設定されている場合を考える。終了点Bは、土面の高さに位置している。制限範囲73は、図18と同様に設定されている。この場合、一点鎖線で示す軌跡71で掘削動作を行うと、掘削動作の終了点Bにおいて、バケット33の先端が制限範囲73を超える。
Next, as shown in FIG. 21, which is a side view of the
そこで、第1実施形態のように、終了点Bを制限範囲73の境界まで移動させる補正を行うと、バケット33の先端は実線で示す軌跡72を描くようになる。補正後の掘削動作の終了点Yは、制限範囲73の境界線上に位置する。このように、掘削動作を補正することにより、バケット33の先端の軌跡が変わる。これにより、掘削動作の少なくとも終了部分において、バケット33の対地角度が変わる。
Therefore, if correction is performed to move the end point B to the boundary of the
図21において、補正前の開始点Aと補正後の開始点Xとは同じである。この場合にも、図18、図20を用いて説明したやり方で、バケット33の対地角度が設定される。そのため、詳細な説明を省略する。
In FIG. 21, the starting point A before correction and the starting point X after correction are the same. Also in this case, the ground angle of the
次に、作業機械401の側面図である図22に示すように、点線で示す制限範囲73が、掘削動作によるバケット33の最下点よりも上方に設定されている場合を考える。制限範囲73は、図18と同様に設定されている。この場合、点線で示す軌跡71で掘削動作を行うと、軌跡71の中ほどにおいて、バケット33の先端が制限範囲を超える。
Next, as shown in FIG. 22, which is a side view of
そこで、第1実施形態のように、バケット33の最下点を制限範囲73の境界まで上方に移動させる補正を行うと、バケット33の先端は実線で示す軌跡72を描くようになる。このように、掘削動作を補正することにより、バケット33の先端の軌跡が変わる。これにより、掘削動作の少なくとも中央部において、バケット33の対地角度が変わる。
Therefore, if the lowest point of the
土中において、バケット33の対地角度が大きくなる方向に対地角度が変わると、掘削抵抗が増える結果、土砂をうまく掘削できない。そこで、コントローラ(補正手段)11は、軌跡72上の最下点におけるバケット33の対地角度を、バケット33の底面33b(図19参照)が水平となるバケット33の対地角度以下の角度に設定する。ここで、軌跡72上の最下点とは、図22において、目標点Eと目標点Fとの間のすべての範囲である。目標点Eおよび目標点Fは、補正前の軌跡71と制限範囲73の下側の境界とが交差する位置にそれぞれ設定される。
In the soil, if the ground angle of the
軌跡72上の最下点において、バケット33の対地角度を、バケット33の底面33bが水平となるバケット33の対地角度以下の角度に設定することで、軌跡72上の最下点において、掘削抵抗を抑えることができる。これにより、土砂を好適に掘削することができる。
By setting the ground angle of the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械401によれば、掘削動作が補正される場合に、事前に設定されたバケット33の対地角度である設定角度に基づいて、補正後におけるバケット33の対地角度が設定される。掘削動作を補正することにより、バケット33の先端の軌跡が変わる。これにより、掘削動作の少なくとも一部において、バケット33の対地角度が変わる。土中において、バケット33の対地角度が大きくなる方向に対地角度が変わると、掘削抵抗が増える結果、土砂をうまく掘削できない。そこで、ティーチングなどによって事前に設定されたバケット33の対地角度に基づいて、補正後におけるバケット33の対地角度を設定する。これにより、掘削動作の補正でバケット33の先端の軌跡が変わっても、掘削抵抗を抑えて、土砂を好適に掘削することができる。
(effect)
As described above, according to the
また、土砂にバケット33を貫入する際のバケット33の対地角度が、補正前の掘削動作により土砂にバケット33を貫入する際のバケット33の対地角度に設定される。バケット33の貫入時において、補正前の掘削動作によるバケット33の対地角度を流用することで、地面にバケット33を確実に貫入させることができる。
Further, the ground angle of the
また、土砂からバケット33を抜き出す際のバケット33の対地角度が、補正前の掘削動作により土砂からバケット33を抜き出す際のバケット33の対地角度に設定される。土砂からバケット33を抜き出す際において、補正前の掘削動作によるバケット33の対地角度を流用することで、バケット33から土砂がこぼれるのを抑制することができる。
Further, the ground angle of the
また、掘削動作の少なくとも一部において、補正前の掘削動作の開始点Aおよび終了点Bの各々におけるバケット33の対地角度と、補正前の掘削動作と補正後の掘削動作の各々におけるバケット33の先端の軌跡71,72の経路長とに基づいて、補正後の掘削動作におけるバケット33の対地角度が設定される。このようにバケット33の対地角度を設定することで、補正前のバケット33の対地角度が適切であれば、補正後のバケット33の対地角度も適切になる。これにより、掘削動作の補正でバケット33の先端の軌跡が変わっても、掘削抵抗を抑えて、土砂を好適に掘削することができる。
In at least a part of the excavation operation, the ground angle of the
また、掘削動作の少なくとも一部において、補正前の掘削動作の開始点Aおよび終了点Bの各々におけるバケット33の対地角度と、補正前の掘削動作と補正後の掘削動作の各々における開始点と終了点との水平方向の長さとに基づいて、補正後の掘削動作におけるバケット33の対地角度が設定される。このようにバケット33の対地角度を設定することで、補正前のバケット33の対地角度が適切であれば、補正後のバケット33の対地角度も適切になる。これにより、掘削動作の補正でバケット33の先端の軌跡が変わっても、掘削抵抗を抑えて、土砂を好適に掘削することができる。
In at least a part of the excavation operation, the angle of the
また、バケットの先端の軌跡上の最下点におけるバケット33の対地角度が、バケット33の底面が水平となるバケット33の対地角度以下の角度に設定される。これにより、バケット33の先端の軌跡上の最下点において、掘削抵抗を抑えることができる。これにより、土砂を好適に掘削することができる。
Further, the ground angle of the
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific examples are merely illustrated, and the present invention is not particularly limited. Further, the actions and effects described in the embodiments of the invention are merely enumerations of the most suitable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects of the present invention are described in the embodiments of the invention. are not limited to those listed.
1 作業機械
3 携帯端末
4 管理装置
5 ダンプカー
6 荷台
11 コントローラ(制御手段、設定手段、補正手段、更新手段、動作表示制御手段、位置表示制御手段、中間点設定手段、報知手段、停止制御手段)
12 作業機械側通信装置
13 記憶装置
15 携帯端末側コントローラ(動作表示制御手段、位置表示制御手段、報知手段)
16 携帯端末側通信装置
17 ディスプレイ(動作表示装置、位置表示装置)
21 下部走行体
22 上部旋回体
23 キャブ
24 旋回装置
25 機械本体
26 GNSSセンサ(座標検出装置)
27 LiDAR(取得装置、高さ検出装置)
30 アタッチメント
31 ブーム
32 アーム
33 バケット
34 リンク部材
40 シリンダ
41 ブームシリンダ
42 アームシリンダ
43 バケットシリンダ
52 角度センサ
60 傾斜角センサ
61 ブーム傾斜角センサ
62 アーム傾斜角センサ
63 バケット傾斜角センサ
71,72,74,75 軌跡
73 制限範囲
1 working
12 working machine side communication device 13
16 mobile terminal side communication device 17 display (operation display device, position display device)
21 lower traveling
27 LiDAR (acquisition device, height detection device)
30
Claims (24)
前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、
前記上部旋回体および前記アタッチメントが一連の動作を行うように、前記上部旋回体および前記アタッチメントを制御する制御手段と、
前記アタッチメントの動作の制限範囲を設定する設定手段と、
前記一連の動作の少なくとも一部において前記アタッチメントの少なくとも一部が前記制限範囲を超える場合または超える可能性がある場合に、前記アタッチメントの少なくとも一部が前記制限範囲を超えないように、前記一連の動作を補正する補正手段と、
を有することを特徴とする作業機械。 a lower running body;
an upper revolving body rotatably attached to the upper part of the lower running body;
an attachment rotatably attached to the upper revolving body;
control means for controlling the upper rotating body and the attachment so that the upper rotating body and the attachment perform a series of operations;
setting means for setting a limited range of movement of the attachment;
When at least part of the attachment exceeds or is likely to exceed the limit range in at least part of the series of operations, the series of operations is performed so that at least part of the attachment does not exceed the limit range. a compensating means for compensating for motion;
A working machine characterized by having
前記設定手段は、前記取得装置が取得した前記周囲状況に基づいて、前記制限範囲を設定することを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 Having an acquisition device that acquires the surrounding conditions of the work site,
The working machine according to claim 1, wherein the setting means sets the restricted range based on the surrounding conditions acquired by the acquisition device.
前記補正前の前記一連の動作における2つの前記目標点間において、前記アタッチメントの少なくとも一部が前記制限範囲を超える可能性がある場合に、2つの前記目標点の間かつ前記制限範囲内に中間点を設定する中間点設定手段を有し、
前記補正手段は、前記特定部位が前記中間点を通るように、前記一連の動作を補正することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の作業機械。 The control means causes the upper rotating body and the attachment to perform the series of operations by controlling the upper rotating body and the attachment such that a specific part of the attachment passes through a plurality of target points in order,
between the two target points in the series of motions before the correction, when at least part of the attachment may exceed the limited range, midway between the two target points and within the limited range Having intermediate point setting means for setting points,
The working machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the correction means corrects the series of operations so that the specific part passes through the intermediate point.
前記一連の動作の少なくとも一部は、前記バケットで掘削対象物を掘削する掘削動作であり、
前記掘削対象物の表面の高さを検出する高さ検出装置を有し、
前記補正手段は、前記掘削動作の開始点または終了点であって、前記表面の高さに位置する端点が、補正前の前記掘削動作において前記制限範囲外に位置する場合に、補正後の前記掘削動作における前記端点が前記制限範囲内の前記表面の高さに位置するように、前記掘削動作を水平移動させることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の作業機械。 the attachment has a bucket;
at least part of the series of operations is an excavation operation of excavating an object to be excavated with the bucket;
Having a height detection device that detects the height of the surface of the excavation object,
The correcting means corrects the excavation operation starting point or the end point of the excavation operation when the end point located at the height of the surface is located outside the restricted range in the excavation operation before correction. The work machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the excavating operation is horizontally moved so that the end point of the excavating operation is positioned at the height of the surface within the restricted range.
前記一連の動作の少なくとも一部は、前記バケットで掘削対象物を掘削する掘削動作であり、
前記補正手段は、前記掘削動作を補正する場合に、事前に設定された前記バケットの対地角度である設定角度に基づいて、補正後における前記バケットの対地角度を設定することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の作業機械。 the attachment has a bucket;
at least part of the series of operations is an excavation operation of excavating an object to be excavated with the bucket;
4. The correcting means, when correcting the excavation operation, sets the corrected ground angle of the bucket based on a preset angle of the bucket. The working machine according to any one of 1 to 4.
前記設定手段は、前記作業現場の座標系に前記制限範囲を設定し、
前記座標検出装置が検出した前記座標に基づいて、前記座標から前記制限範囲までの距離を更新する更新手段を有することを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の作業機械。 a coordinate detection device for detecting coordinates of any one of the lower traveling body, the upper revolving body, and the attachment in the work site;
The setting means sets the limit range in the coordinate system of the work site,
The working machine according to any one of claims 1 to 4, further comprising update means for updating the distance from the coordinates to the restricted range based on the coordinates detected by the coordinate detection device.
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