JP2023081170A - 作業機械のためのシステム、方法、及び作業機械 - Google Patents
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Abstract
【課題】作業機械において、構成部分の一部が交換された後でも、作業機械全体の重心位置を精度よく算出する。
【解決手段】システムは、第1部分を含む複数の構成部分を有する作業機械のためのシステムである。当該システムは、記憶装置と、入力装置と、コントローラとを備える。記憶装置は、複数の構成部分のそれぞれの重心位置を記憶している。入力装置は、第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付ける。コントローラは、複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を算出する。コントローラは、入力装置によって第1パラメータが入力されたときには、第1パラメータによって、第1部分の重心位置を設定する。コントローラは、設定された第1部分の重心位置を含む複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を設定する。
【選択図】図4
【解決手段】システムは、第1部分を含む複数の構成部分を有する作業機械のためのシステムである。当該システムは、記憶装置と、入力装置と、コントローラとを備える。記憶装置は、複数の構成部分のそれぞれの重心位置を記憶している。入力装置は、第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付ける。コントローラは、複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を算出する。コントローラは、入力装置によって第1パラメータが入力されたときには、第1パラメータによって、第1部分の重心位置を設定する。コントローラは、設定された第1部分の重心位置を含む複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を設定する。
【選択図】図4
Description
本発明は、作業機械のためのシステム、方法、及び作業機械に関する。
従来、作業機械全体の重心位置を算出して作業機械の転倒の可能性を判別する技術が知られている。例えば、特許文献1では、油圧ショベルの重心位置を求めるための計算モデルとして、集中質点モデルが使用される。集中質点モデルでは、油圧ショベルの各構成部分の重心に質量が集中していると見なされる。油圧ショベルは、ブームと、アームと、バケットと、旋回体と、走行体とを備えている。油圧ショベルの重心位置は、ブームの重心位置と、アームの重心位置と、バケットの重心位置と、旋回体の重心位置と、走行体の重心位置とを合成することで決定される。
作業機械は、出荷後に、構成部分の一部が別の部品に交換されることがある。例えば、油圧ショベルのバケットが、別の種類のアタッチメントに交換されることがある。或いは、旋回体のカウンタウェイトが、別の仕様のものに交換されることがある。そのような場合、交換後の構成部分の重心位置は、交換前の構成部品の重心位置から変化する。そのため、作業機械全体の重心位置を精度よく算出することが困難になる。本発明の目的は、作業機械において、構成部分の一部が交換された後でも、作業機械全体の重心位置を精度よく算出することにある。
本発明の第1の態様に係るシステムは、第1部分を含む複数の構成部分を有する作業機械のためのシステムである。当該システムは、記憶装置と、入力装置と、コントローラとを備える。記憶装置は、複数の構成部分のそれぞれの重心位置を記憶している。入力装置は、第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付ける。コントローラは、複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を算出する。コントローラは、入力装置によって第1パラメータが入力されたときには、第1パラメータによって、第1部分の重心位置を設定する。コントローラは、設定された第1部分の重心位置を含む複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を設定する。
本発明の第2の態様に係る方法は、第1部分を含む複数の構成部分を有する作業機械を制御するための方法である。当該方法は、複数の構成部分のそれぞれの重心位置を取得することと、複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を算出することと、入力装置を介して、第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付けることと、入力装置によって第1パラメータが入力されたときには、第1パラメータによって、第1部分の重心位置を設定することと、設定された第1部分の重心位置を含む複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を設定すること、を備える。
本発明の第3の態様に係る作業機械は、複数の構成部分と、記憶装置と、入力装置と、コントローラとを備える。複数の構成部分は、第1部分を含む。記憶装置は、複数の構成部分のそれぞれの重心位置を記憶している。入力装置は、第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付ける。コントローラは、複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を算出する。コントローラは、入力装置によって第1パラメータが入力されたときには、第1パラメータによって、第1部分の重心位置を設定する。コントローラは、設定された第1部分の重心位置を含む複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置を設定する。
本発明によれば、作業機械の第1部分が交換された場合、交換後の第1部分の第1パラメータが、入力装置を介して入力されることで、第1部分の重心位置が設定される。そして、設定された第1部分の重心位置に基づいて、作業機械全体の重心位置が算出される。それにより、第1部品が交換された後でも、作業機械全体の重心位置が精度よく算出される。
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る作業機械について説明する。図1は、実施形態に係る作業機械1の側面図である。作業機械1は、車体2と作業機3とを備えている。車体2は、旋回体4と走行体5とを含む。旋回体4は、走行体5に対して旋回可能に支持されている。旋回体4には、運転室6が配置されている。旋回体4には、カウンタウェイト7が取り付けられている。
旋回体4は、駆動源11と油圧ポンプ12とを含む。駆動源11は、例えば内燃エンジンである。ただし、駆動源11は、電動モータ、或いはエンジンと電動モータとのハイブリッド機構であってもよい。油圧ポンプ12は、駆動源11によって駆動され、作動油を吐出する。作業機械1は、旋回モータ13を備えている。油圧ポンプ1224から吐出された作動油は、旋回モータ13に供給される。それにより、旋回モータ13は、旋回体4を旋回させる。走行体5は、履帯14を含む。履帯14が回転することにより作業機械1が走行する。
作業機3は、車体2に取り付けられている。作業機3は、車体2に対して動作可能である。作業機3は、ブーム15と、アーム16と、アタッチメント17とを含む。ブーム15は、ブームピン18を介して車体2に回転可能に取り付けられている。アーム16は、アームピン19を介してブーム15に回転可能に取り付けられている。アタッチメント17は、アタッチメントピン20を介して、アーム16に回転可能に取り付けられている。
作業機3は、ブームシリンダ21と、アームシリンダ22と、アタッチメントシリンダ23とを含む。ブームシリンダ21と、アームシリンダ22と、アタッチメントシリンダ23とは、それぞれ油圧シリンダである。ブームシリンダ21と、アームシリンダ22と、アタッチメントシリンダ23とは、油圧ポンプ12から作動油によって駆動される。ブームシリンダ21が伸縮することで、ブーム15が動作する。アームシリンダ22が伸縮することで、アーム16が動作する。アタッチメントシリンダ23が伸縮することで、アタッチメント17が動作する。
図2は、作業機械1の制御システム10を示すブロック図である。図2に示すように、制御システム10は、操作装置31と、入力装置32と、ディスプレイ33とを備える。操作装置31と、入力装置32と、ディスプレイ33とは、運転室6に配置されている。操作装置31は、作業機3、旋回体4、及び走行体5を操作するための装置である。操作装置31は、作業機3、旋回体4、及び走行体5を駆動するためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。操作装置31は、例えば、レバー、ペダル、スイッチ等を含む。
入力装置32は、作業機械1の制御の設定を行うためのオペレータによる操作を受け付け、操作に応じた操作信号を出力する。入力装置32は、例えばタッチスクリーンである。或いは、入力装置32は、レバー、或いはスイッチを含んでもよい。ディスプレイ33は、ディスプレイ33に入力される指令信号に応じた画像を表示する。ディスプレイ33は、作業機械1の制御の設定を行うための画面を表示する。
制御システム10は、コントローラ30と記憶装置36とを含む。コントローラ30は、取得したデータに基づいて作業機械1を制御するようにプログラムされている。コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)などのプロセッサ34と、RAM(Random Access Memory)、及びROM(Read Only Memory)などのメモリ35とを含む。記憶装置36は、半導体メモリ、或いはハードディスクなどを含む。記憶装置36は、非一時的な(non-transitory)コントローラ30で読み取り可能な記録媒体の一例である。記憶装置36は、作業機械1を制御するためのプログラムとデータとを記憶している。コントローラ30は、操作装置31及び入力装置32から操作信号を取得する。コントローラ30は、操作信号に基づいて、作業機3と旋回体4と走行体5とを制御する。
制御システム10は、車体位置センサ41を備えている。車体位置センサ41は、車体2の位置を検出する。車体位置センサ41は、旋回体4に配置されている。車体位置センサ41は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)を用いた位置センサである。車体位置センサ41は、基準座標系における旋回体4の位置を検出する。基準座標系は、作業機械1の外部に原点OW(図5参照)を有しており、例えば世界測地系に従う座標系である。コントローラ30は、車体位置センサ41から、旋回体4の位置を示す位置データを取得する。
制御システム10は、車体方向センサ42を備えている。車体方向センサ42は、旋回体4に取り付けられている。車体方向センサ42は、旋回体4の向きを検出する。
車体方向センサ42は、例えば、慣性計測装置(Inertial Measurement Unit:IMU)である。車体方向センサ42は、旋回体4のヨー角とロール角とピッチ角とを、構成部分の向きとして検出する。コントローラ30は、車体方向センサ42から、旋回体4の向きを示す方向データを取得する。
制御システム10は、旋回角度センサ46と、ブーム角度センサ47と、アーム角度センサ48と、アタッチメント角度センサ49とを含む。旋回角度センサ46は、走行体5に対する旋回体4の旋回角度を検出する。コントローラ30は、旋回体4の向きと、旋回体4の旋回角度とから、走行体5の向きを算出する。
図3は、作業機械1の構成を模式的に示す図である。ブーム角度センサ47は、ブーム角θ1を検出する。ブーム角θ1は、旋回体4に対するブーム15の傾斜角を示す。アーム角度センサ48は、アーム角θ2を検出する。アーム角θ2は、ブーム15に対するアーム16の傾斜角を示す。アタッチメント角度センサ49は、アタッチメント角θ3を検出する。アタッチメント角θ3は、アーム16に対するアタッチメント17の傾斜角を示す。
アタッチメント角度センサ49は、例えばストロークセンサである。アタッチメント角度センサ49は、アタッチメントシリンダ23のストローク量を検出する。コントローラ30は、ストローク量から、アタッチメント角θ3を算出する。アーム角度センサ48と、ブーム角度センサ47とは、例えばIMUである。或いは、アーム角度センサ48と、ブーム角度センサ47とは、ストロークセンサであってもよい。アタッチメント角度センサ49は、IMUであってもよい。
或いは、ブーム角度センサ47と、アーム角度センサ48と、アタッチメント角度センサ49とは、それぞれ、ブーム角θ1と、アーム角θ2と、アタッチメント角θ3とを直接的に検出する角度センサであってもよい。コントローラ30は、旋回角度センサ46と、ブーム角度センサ47と、アーム角度センサ48と、アタッチメント角度センサ49とから、旋回角度と、ブーム角θ1と、アーム角θ2と、アタッチメント角θ3とを示す角度データを取得する。
次に、作業機械1全体の重心位置を算出するためにコントローラ30によって実行される処理について説明する。本実施形態では、作業機械1が複数の構成部分に分けられ、各構成部分の重心位置と重量とから、作業機械1全体の重心位置が求められる。図4は、作業機械1全体の重心位置を算出するための処理を示すフローチャートである。
図4に示すように、ステップS1では、コントローラ30は、位置データを取得する。コントローラ30は、位置データにより、基準座標系での旋回体4の位置を取得する。ステップS2では、コントローラ30は、方向データを取得する。コントローラ30は、方向データにより、旋回体4の向きを取得する。ステップS3では、コントローラ30は、角度データを取得する。コントローラ30は、角度データにより、旋回角度と、ブーム角θ1と、アーム角θ2と、アタッチメント角θ3とを取得する。
ステップS4では、コントローラ30は、寸法データを取得する。寸法データは、作業機械1全体の重心位置を算出するための各構成部分の寸法を示す。図3に示すように、寸法データは、例えば、ブーム長さL1と、アーム長さL2と、アタッチメント長さL3とを含む。ブーム長さL1は、ブームピン18とアームピン19との間の長さである。アーム長さL2は、アームピン19とアタッチメントピン20との間の長さである。アタッチメント長さは、アタッチメントピン20とアタッチメント17の先端P1との間の長さである。寸法データは、記憶装置36に記憶されている。コントローラ30は、記憶装置36から寸法データを取得する。
ステップS5では、コントローラ30は、構成部分の重心位置を取得する。図5は、作業機械1の複数の構成部分の重心位置を示す図である。記憶装置36は、旋回体4の重心位置G1と、走行体5の重心位置G2と、ブーム15の重心位置G3と、アーム16の重心位置G4と、アタッチメント17の重心位置G5とを記憶している。
旋回体4の重心位置G1は、旋回体4の座標系で表される。旋回体4の座標系は、旋回体4に固定された座標系であり、旋回体4に原点O1を有する。走行体5の重心位置G2は、走行体5の座標系で表される。走行体5の座標系は、走行体5に固定された座標系であり、走行体5に原点O2を有する。
ブーム15の重心位置G3は、ブーム15の座標系で表される。ブーム15の座標系は、ブーム15に固定された座標系であり、ブーム15に原点O3を有する。アーム16の重心位置G4は、アーム16の座標系で表される。アーム16の座標系は、アーム16に固定された座標系であり、アーム16に原点O4を有する。アタッチメント17の重心位置G5は、アタッチメント17の座標系で表される。アタッチメント17の座標系は、アタッチメント17に固定された座標系であり、アタッチメント17に原点O5を有する。コントローラ30は、記憶装置36から、各構成部分の重心位置G1-G5を取得する。
ステップS6では、コントローラ30は、構成部分の重量を取得する。記憶装置36は、旋回体4の重量と、走行体5の重量と、ブーム15の重量と、アーム16の重量と、アタッチメント17の重量とを記憶している。コントローラ30は、記憶装置36から、各構成部分の重量を取得する。
ステップS7では、コントローラ30は、座標の変換行列を取得する。コントローラ30は、旋回体4の変換行列と、走行体5の変換行列と、ブーム15の変換行列と、アーム16の変換行列と、アタッチメント17の変換行列とを取得する。旋回体4の変換行列は、旋回体4の座標系から基準座標系への変換行列である。走行体5の変換行列は、走行体5の座標系から旋回体4の座標系への変換行列である。ブーム15の変換行列は、ブーム15の座標系から旋回体4の座標系への変換行列である。アーム16の変換行列は、アーム16の座標系からブーム15の座標系への変換行列である。アタッチメント17の変換行列は、アタッチメント17の座標系からアーム16の座標系への変換行列である。
各構成部分の変換行列は、各構成部分の姿勢に応じて変化する。記憶装置36は、旋回体4の座標系と、走行体5の座標系と、ブーム15の座標系と、アーム16の座標系と、アタッチメント17の座標系とのそれぞれの原点O1-O5の位置関係を記憶している。コントローラ30は、各座標系の原点O1-O5の位置関係と、上述した寸法データと、位置データと、方向データと、角度データとに基づいて、各構成部分の変換行列を算出する。
ステップS8では、コントローラ30は、作業機械1全体の重心位置G0を算出する。コントローラ30は、各構成部分の重心位置G1-G5と重量と変換行列とに基づいて、作業機械1全体の重心位置G0を算出する。詳細には、コントローラ30は、まず、以下の式(1)~(5)により、各構成部分の重心位置を基準座標系に変換する。
world P upper= world T upper upper P (1)
world Punder = world T upper upper T under under P (2)
world Pboom = world T upper upper T boom boom P (3)
world Parm = world T upper upper T boom boom T arm arm P (4)
world Pattachment = world T upper upper Tboom boom T arm arm T attachment attachment P (5)
world P upperは、基準座標系での旋回体4の重心位置G1を示す。upper Pは、旋回体4の座標系での旋回体4の重心位置G1を示す。world T upperは、旋回体4の座標系から基準座標系への変換行列を示す。
world P upper= world T upper upper P (1)
world Punder = world T upper upper T under under P (2)
world Pboom = world T upper upper T boom boom P (3)
world Parm = world T upper upper T boom boom T arm arm P (4)
world Pattachment = world T upper upper Tboom boom T arm arm T attachment attachment P (5)
world P upperは、基準座標系での旋回体4の重心位置G1を示す。upper Pは、旋回体4の座標系での旋回体4の重心位置G1を示す。world T upperは、旋回体4の座標系から基準座標系への変換行列を示す。
world Punderは、基準座標系での走行体5の重心位置G2を示す。upper T underは、走行体5の座標系から旋回体4の座標系への変換行列を示す。under Pは、走行体5の座標系での走行体5の重心位置G2を示す。
world Pboomは、基準座標系でのブーム15の重心位置G3を示す。upper T boomは、ブーム15の座標系から旋回体4の座標系への変換行列を示す。boom Pは、ブーム15の座標系でのブーム15の重心位置G3を示す。
world Parmは、基準座標系でのアーム16の重心位置G4を示す。boom T armは、アーム16の座標系からブーム15の座標系への変換行列を示す。arm Pは、アーム16の座標系でのアーム16の重心位置G4を示す。
world Pattachmentは、基準座標系でのアタッチメント17の重心位置G5を示す。arm T attachmentは、アタッチメント17の座標系からアーム16の座標系への変換行列を示す。attachment Pは、アタッチメント17の座標系でのアタッチメント17の重心位置G5を示す。
次にコントローラ30は、以下の式(6)により、作業機械1全体の重心位置G0を算出する。
world Pall = (world P upper ・ mass upper + world P under ・ mass under + world P boom ・ mass boom + world P arm ・ mass arm + world P attachment ・ mass attachment ) / mass all (6)
world Pall は、基準座標系での作業機械1全体の重心位置G0を示す。mass upper は、旋回体4の重量を示す。mass underは、走行体5の重量を示す。massboomは、ブーム15の重量を示す。mass armは、アーム16の重量を示す。mass attachmentは、アタッチメント17の重量を示す。massallは、作業機械1全体の重量を示す。
world Pall = (world P upper ・ mass upper + world P under ・ mass under + world P boom ・ mass boom + world P arm ・ mass arm + world P attachment ・ mass attachment ) / mass all (6)
world Pall は、基準座標系での作業機械1全体の重心位置G0を示す。mass upper は、旋回体4の重量を示す。mass underは、走行体5の重量を示す。massboomは、ブーム15の重量を示す。mass armは、アーム16の重量を示す。mass attachmentは、アタッチメント17の重量を示す。massallは、作業機械1全体の重量を示す。
ステップS9では、コントローラ30は、入力装置32を介したパラメータの入力があったかを判定する。入力装置32は、各構成部分の重心位置を決定するためのパラメータの入力を受け付ける。詳細には、コントローラ30は、図6から図10に示す設定画面をディスプレイ33に表示させる。
図6は、アタッチメント17の設定画面51の一例を示す図である。アタッチメント17の設定画面51では、アタッチメント17の複数の種類が表示される。アタッチメント17の複数の種類は、寸法、及び/又は、重量、或いは機能の異なるアタッチメント17の種類を示す。アタッチメント17が交換された場合、作業者は、入力装置32を用いて、交換後のアタッチメント17の種類を選択する。コントローラ30は、選択されたアタッチメント17の種類を、アタッチメント17の重心位置G5のパラメータとして取得する。
図7は、アーム16の設定画面52の一例を示す図である。アーム16の設定画面52では、アーム16の複数の種類が表示される。アーム16の複数の種類は、寸法、及び/又は、重量の異なるアーム16の複数の種類を示す。アーム16が交換された場合、作業者は、入力装置32を用いて、交換後のアーム16の種類を選択する。コントローラ30は、選択されたアーム16の種類を、アーム16の重心位置G4のパラメータとして取得する。
図8は、ブーム15の設定画面53の一例を示す図である。ブーム15の設定画面53では、ブーム15の複数の種類が表示される。ブーム15の複数の種類は、寸法、及び/又は、重量の異なるブーム15の複数の種類を示す。ブーム15が交換された場合、作業者は、入力装置32を用いて、交換後のブーム15の種類を選択する。コントローラ30は、選択されたブーム15の種類を、ブーム15の重心位置G3のパラメータとして取得する。
図9は、旋回体4の設定画面54の一例を示す図である。旋回体4の設定画面54では、カウンタウェイト7の複数の種類が表示される。カウンタウェイト7の複数の種類は、寸法、及び/又は、重量の異なるカウンタウェイト7の複数の種類を示す。カウンタウェイト7が交換された場合、作業者は、入力装置32を用いて、交換後のカウンタウェイト7の種類を選択する。コントローラ30は、選択されたカウンタウェイト7の種類を、旋回体4の重心位置G1のパラメータとして取得する。
図10は、走行体5の設定画面55の一例を示す図である。走行体5の設定画面55では、履帯14の複数の種類が表示される。履帯14の複数の種類は、寸法、及び/又は、重量の異なる履帯14の複数の種類を示す。履帯14が交換された場合、作業者は、入力装置32を用いて、交換後の履帯14の種類を選択する。コントローラ30は、選択された履帯14の種類を、走行体5の重心位置G2のパラメータとして取得する。
入力装置32によって、いずれかの構成部分の重心位置のパラメータが入力されたときには、処理はステップS10に進む。ステップS10では、コントローラ30は、パラメータが入力された構成部分の重心位置を更新する。
例えば、アタッチメント17がバケットAからバケットBに交換された場合、作業者は、アタッチメント17の設定画面51において、入力装置32を用いてバケットBを選択する。
記憶装置36は、アタッチメント17の各種類の仕様データを記憶している。図11に示すように、仕様データ56は、アタッチメント17の複数の種類と、複数の種類のそれぞれに対応するアタッチメント17の寸法と重量とを含む。アタッチメント17の寸法は、例えば上述したアタッチメント長さL3を含む。コントローラ30は、選択された種類に対応する寸法と重量とによって、アタッチメント17の寸法データと重量とを更新する。また、コントローラ30は、更新されたアタッチメント17の寸法データと重量とによって、アタッチメント17の重心位置G5を更新する。
旋回体4、走行体5、ブーム15、アーム16についても同様に、記憶装置36は、旋回体4、走行体5、ブーム15、アーム16のそれぞれについて、仕様データを記憶している。旋回体4の仕様データは、カウンタウェイト7の複数の種類と、複数の種類のそれぞれに対応するカウンタウェイト7の寸法と重量とを含む。入力装置32によってカウンタウェイト7の種類が選択されると、コントローラ30は、選択されたカウンタウェイト7の寸法データと重量とによって、旋回体4の重心位置G1を更新する。
走行体5の仕様データは、走行体5の複数の種類と、複数の種類のそれぞれに対応する走行体5の寸法と重量とを含む。入力装置32によって履帯14の種類が選択されると、コントローラ30は、選択された履帯14の寸法データと重量とによって、走行体5の重心位置G2を更新する。
ブーム15の仕様データは、ブーム15の複数の種類と、複数の種類のそれぞれに対応するブーム15の寸法と重量とを含む。入力装置32によってブーム15の種類が選択されると、コントローラ30は、選択されたブーム15の寸法データと重量とによって、ブーム15の重心位置G3を更新する。
アーム16の仕様データは、アーム16の複数の種類と、複数の種類のそれぞれに対応するアーム16の寸法と重量とを含む。入力装置32によってアーム16の種類が選択されると、コントローラ30は、選択されたアーム16の寸法データと重量とによって、アーム16の重心位置G4を更新する。
ステップS11では、コントローラ30は、構成部分の重量を更新する。コントローラ30は、入力装置32によってパラメータが入力された構成部分の重量を、上述した仕様データによって更新する。ステップS12では、コントローラ30は、座標の変換行列を更新する。コントローラ30は、入力装置32によってパラメータが入力された構成部分の変換行列を、上述した仕様データによって更新する。そして、処理は、ステップS1~S8に戻り、コントローラ30は、更新された構成部分の重心位置を含む複数の構成部分の重心位置に基づいて、作業機械1全体の重心位置G0を更新する。
例えば、アタッチメント17が交換された場合には、入力装置32によって交換後のアタッチメント17の種類が選択されることで、アタッチメント17の重心位置G5と重量と変換行列とが更新される。そして、上述した式(1)~(6)により、更新されたアタッチメント17の重心位置G5と重量と変換行列と、他の構成部分の重心位置G1-G4と重量と変換行列とによって、作業機械1全体の重心位置G0を算出することで、作業機械1全体の重心位置G0が更新される。
なお、以上の説明では、説明の容易のために、作業機械1、及び、各構成部分の幅方向の寸法については、説明を省略している。ただし、重心位置の算出において、作業機械1、及び、各構成部分の幅方向の寸法が考慮されてもよい。
以上のように、コントローラ30は、作業機械1全体の重心位置G0を算出する。コントローラ30は、作業機械1全体の重心位置G0に基づいて、作業機械1の転倒の可能性を判別する。例えば、図12に示すように、コントローラ30は、転倒余裕度Qに基づいて、作業機械1の転倒の可能性を判別してもよい。転倒余裕度Qは、作業機械1が転倒する際に、作業機械1全体の重心位置G0が描く軌跡A1の最大高さH1と、重心位置の初期高さH0との差で示される。転倒余裕度Qが大きいほど、転倒の可能性が低い。
コントローラ30は、転倒余裕度Qに応じて、警告表示をディスプレイ33に表示させてもよい。例えば、図13に示すように、コントローラ30は、転倒の可能性を示す画面57をディスプレイ33に表示させてもよい。転倒の可能性を示す画面57では、作業機械1の画像61と供に、作業機械1の周囲を複数に分割したエリア62A-62Lが表示される。
コントローラ30は、各エリア62A-62Lの方向への作業機械1の転倒余裕度Qを算出する。コントローラ30は、転倒余裕度Qに応じて、各エリア62A-62Lを異なる色で表示する。例えば、転倒余裕度Qが閾値以下となったエリア62H-62Jを他のエリアと異なる色で表示する。
以上説明した本実施形態に係る作業機械1の制御システム10では、作業機械1の構成部分の一部が交換された場合に、交換後の構成部分のパラメータが、入力装置32を介して入力されることで、当該構成部分の重心位置が更新される。そして、更新された構成部分の重心位置に基づいて、作業機械1全体の重心位置G0が算出される。それにより、構成部分の一部が交換された後でも、作業機械1全体の重心位置G0が精度よく算出される。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
作業機械1は、上述した油圧ショベルに限らず、ブルドーザ、ホイールローダ、或いはモータグレーダなどの他の作業機械であってもよい。作業機3の構造は、上述した実施形態のものに限らず、変更されてもよい。例えば、作業機3は、ブーム15、アーム16、及びアタッチメント17の3軸構造に限らず、4軸以上の構造を有してもよい。
作業機械1は、遠隔操縦可能な車両であってもよい。その場合、制御システム103の一部は、作業機械1の外部に配置されてもよい。例えば、コントローラ30は、作業機械1の外部に配置されてもよい。操作装置31、入力装置32、ディスプレイ33は、作業機械1の外部に配置されてもよい。入力装置32とディスプレイ33とは、作業機械1と別体のコンピュータであってもよい。例えば、入力装置32とディスプレイ33とは、作業機械1のサービスマンによって操作されるコンピュータに含まれてもよい。
コントローラ30は、互いに別体の複数のコントローラを含んでもよい。上述したコントローラ30による処理は、複数のコントローラに分散して実行されてもよい。コントローラ30は、複数のプロセッサを含んでもよい。上述したコントローラ30による処理は、複数のプロセッサに分散して実行されてもよい。
コントローラ30による処理は、上記の実施形態のものに限らず、変更されてもよい。上述した処理の一部が省略されてもよい。或いは、上述した処理の一部が変更されてもよい。例えば、上記の実施形態では、作業機械1全体の重心位置G0を計算するために、作業機械1が、旋回体4、走行体5、ブーム15、アーム16、アタッチメント17の5つの構成部分に分けられている。しかし、構成部分の数は5つに限らず、5つより少なくてもよく、或いは5つより多くてもよい。
上記の実施形態では、コントローラ30は、転倒余裕度Qに応じて、警告表示をディスプレイ33に表示している。しかし、コントローラ30は、転倒余裕度Qに応じて、警告音を発してもよい。上記の実施形態では、コントローラ30は、作業機械1全体の重心位置G0に基づいて、転倒余裕度Qを算出している。しかし、コントローラ30は、単に作業機械1全体の重心位置G0をディスプレイ33に表示してもよい。
上記の実施形態では、構成部分の重心位置を算出するためのパラメータとして、構成部分の種類が、入力装置32を用いて選択されている。しかし、パラメータは、構成部分の種類に限らず、各構成部分の重心位置であってもよい。或いは、パラメータは、各構成部分の寸法及び重量であってもよい。
例えば、図14は、変形例に係るアタッチメント17の設定画面58の一例を示す図である。図14に示すように、アタッチメント17の設定画面58は、アタッチメント17の寸法の入力欄71と重量の入力欄72とを含んでもよい。
図15は、変形例に係るブーム15及びアーム16の設定画面59の一例を示す図である。図15に示すように、ブーム15及びアーム16の設定画面59は、ブーム15の寸法の入力欄73と重量の入力欄74とを含んでもよい。ブーム15及びアーム16の設定画面59は、アーム16の寸法の入力欄75と重量の入力欄76とを含んでもよい。
図16は、変形例に係る旋回体4及び走行体5の設定画面60の一例を示す図である。図16に示すように、旋回体4及び走行体5の設定画面60は、旋回体4の寸法の入力欄77A,77Bと重量の入力欄78とを含んでもよい。或いは、旋回体4及び走行体5の設定画面60は、カウンタウェイト7の寸法の入力欄と重量の入力欄とを含んでもよい。
図16に示すように、旋回体4及び走行体5の設定画面60は、走行体5の寸法の入力欄79A-79Cと重量の入力欄80とを含んでもよい。或いは、旋回体4及び走行体5の設定画面60は、履帯14の寸法の入力欄と重量の入力欄とを含んでもよい。
本発明によれば、作業機械において、一部の構成部分が交換された後でも、作業機械全体の重心位置を精度よく算出することができる。
2:車体
3:作業機
4:旋回体
5:走行体
7:カウンタウェイト
14:履帯
17:アタッチメント
36:記憶装置
32:入力装置
30:コントローラ
G0:作業機械全体の重心位置
G1-G5:構成部分の重心位置
3:作業機
4:旋回体
5:走行体
7:カウンタウェイト
14:履帯
17:アタッチメント
36:記憶装置
32:入力装置
30:コントローラ
G0:作業機械全体の重心位置
G1-G5:構成部分の重心位置
Claims (16)
- 第1部分を含む複数の構成部分を有する作業機械のためのシステムであって、
前記複数の構成部分のそれぞれの重心位置を記憶している記憶装置と、
前記第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付ける入力装置と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を算出し、
前記入力装置によって前記第1パラメータが入力されたときには、前記第1パラメータによって、前記第1部分の重心位置を設定し、
設定された前記第1部分の重心位置を含む前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を設定する、
システム。 - 前記記憶装置は、前記第1部分の複数の種類と、前記複数の種類のそれぞれに対応する前記第1部分の寸法と重量とを含む仕様データを記憶しており、
前記第1パラメータは、前記第1部分の複数の種類から選択される、
請求項1に記載のシステム。 - 前記第1パラメータは、前記第1部分の寸法と重量とを含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記第1パラメータは、前記第1部分の重心位置を含む、
請求項1に記載のシステム。 - 前記複数の構成部分は、第2部分をさらに含み、
前記入力装置は、前記第2部分の重心位置を決定するための第2パラメータの入力を受け付け、
前記コントローラは、前記入力装置によって前記第2パラメータが入力されたときには、前記第2パラメータによって、前記第2部分の重心位置を設定し、
設定された前記第2部分の重心位置を含む前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を設定する、
請求項1から4のいずれかに記載のシステム。 - 前記記憶装置は、前記第2部分の複数の種類と、前記複数の種類のそれぞれに対応する前記第2部分の寸法と重量とを含む仕様データを記憶しており、
前記第2パラメータは、前記第2部分の複数の種類のいずれかから選択される、
請求項5に記載のシステム。 - 前記第2パラメータは、前記第2部分の寸法と重量とを含む、
請求項5に記載のシステム。 - 前記第2パラメータは、前記第2部分の重心位置を含む、
請求項5に記載のシステム。 - ディスプレイをさらに備え、
前記コントローラは、前記第1パラメータの入力欄を前記ディスプレイに表示させる、
請求項1から4のいずれかに記載のシステム。 - ディスプレイをさらに備え、
前記コントローラは、前記第2パラメータの入力欄を前記ディスプレイに表示させる、
請求項5から8のいずれかに記載のシステム。 - 前記作業機械は、
車体と、
交換可能なアタッチメントを含み、前記車体に対して動作可能な作業機と、
を有し、
前記第1部分は、前記アタッチメントである、
請求項1から10に記載のシステム。 - 前記作業機械は、カウンタウェイトを含む旋回体を有し、
前記第1部分は、前記旋回体であり、
前記第1パラメータは、前記カウンタウェイトの種類、又は、前記カウンタウェイトの寸法及び重量を示す、
請求項1から10のいずれかに記載のシステム。 - 前記作業機械は、履帯を含む走行体を有し、
前記第1部分は、前記走行体であり、
前記第1パラメータは、前記履帯の種類、又は、前記履帯の寸法及び重量を示す、
請求項1から10のいずれかに記載のシステム。 - 第1部分を含む複数の構成部分を有する作業機械を制御するための方法であって、
前記複数の構成部分のそれぞれの重心位置を取得することと、
前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を算出することと、
入力装置を介して、前記第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付けることと、
前記入力装置によって前記第1パラメータが入力されたときには、前記第1パラメータによって、前記第1部分の重心位置を設定することと、
設定された前記第1部分の重心位置を含む前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を設定すること、
を備える方法。 - 前記複数の構成部分は、第2部分をさらに含み、
前記入力装置は、前記第2部分の重心位置を決定するための第2パラメータの入力を受け付け、
前記入力装置によって前記第2パラメータが入力されたときには、前記第2パラメータによって、前記第2部分の重心位置を設定することと、
設定された前記第2部分の重心位置を含む前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を設定すること、
をさらに備える請求項14に記載の方法。 - 作業機械であって、
第1部分を含む複数の構成部分と、
前記複数の構成部分のそれぞれの重心位置を記憶している記憶装置と、
前記第1部分の重心位置を決定するための第1パラメータの入力を受け付ける入力装置と、
コントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を算出し、
前記入力装置によって前記第1パラメータが入力されたときには、前記第1パラメータによって、前記第1部分の重心位置を設定し、
設定された前記第1部分の重心位置を含む前記複数の構成部分の重心位置に基づいて、前記作業機械全体の重心位置を設定する、
作業機械。
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