JP3173618B2 - 作業機の自動運転モード選択方法 - Google Patents
作業機の自動運転モード選択方法Info
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- JP3173618B2 JP3173618B2 JP30828191A JP30828191A JP3173618B2 JP 3173618 B2 JP3173618 B2 JP 3173618B2 JP 30828191 A JP30828191 A JP 30828191A JP 30828191 A JP30828191 A JP 30828191A JP 3173618 B2 JP3173618 B2 JP 3173618B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧パワーショベル等
のリンク式の作業機を有する建設機械で、この作業機の
軌跡制御を行なうものにおいて、バケット等先端作業機
の対地角制御を行なうかどうかを、オペレータの入力設
定なしに自動的に選択する作業機の自動運転モード選択
方法に関するものである。
のリンク式の作業機を有する建設機械で、この作業機の
軌跡制御を行なうものにおいて、バケット等先端作業機
の対地角制御を行なうかどうかを、オペレータの入力設
定なしに自動的に選択する作業機の自動運転モード選択
方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１は上記油圧パワーショベルの作業機
を示すもので、図中１はブーム、２はアーム、３はバケ
ット、４はブームシリンダ、５はアームシリンダ、６は
バケットシリンダであり、各シリンダを伸縮動作するこ
とにより、ブーム１、アーム２、バケット３が回動して
バケット３の先端が所定の軌跡を描いて掘削作動するも
のである。
を示すもので、図中１はブーム、２はアーム、３はバケ
ット、４はブームシリンダ、５はアームシリンダ、６は
バケットシリンダであり、各シリンダを伸縮動作するこ
とにより、ブーム１、アーム２、バケット３が回動して
バケット３の先端が所定の軌跡を描いて掘削作動するも
のである。
【０００３】従来、油圧ショベルによる法面の自動掘削
整正作業では、図２（ａ）に示す様に、ブーム１、アー
ム２の２軸を連動してバケット刃先で平面を掘削・仕上
げを行うバケット固定（刃先固定モード）と、図２
（ｂ）に示す様にブーム１、アーム２、バケット３の３
軸を連動してバケット底面で掘削・仕上げを行うバケッ
ト対地角保持（対地角一定モード）とがあり、自動運転
を始める前に、これら２者のいずれにするかをオペレー
タがスイッチ等により選択しなければならない。
整正作業では、図２（ａ）に示す様に、ブーム１、アー
ム２の２軸を連動してバケット刃先で平面を掘削・仕上
げを行うバケット固定（刃先固定モード）と、図２
（ｂ）に示す様にブーム１、アーム２、バケット３の３
軸を連動してバケット底面で掘削・仕上げを行うバケッ
ト対地角保持（対地角一定モード）とがあり、自動運転
を始める前に、これら２者のいずれにするかをオペレー
タがスイッチ等により選択しなければならない。
【０００４】このモード選択を自動的に行わせるための
従来技術としては、図３に示した特開平２−４７４３２
号公報に示される様に、ブーム角θ１、アーム角θ２、
バッケット角θ３、車体傾斜角θ０及び、目標掘削勾配
θを入力し、自動運転開始時の掘削平面に対するバケッ
ト底面の設置角βを下記（１）式により求め、所定値と
大小比較してモード選択を自動的に行なうものがあっ
た。 β＝３／２π−（θ０＋θ１＋θ２＋θ３＋θ＋α） …（１） （但し、αはバケット刃先角）
従来技術としては、図３に示した特開平２−４７４３２
号公報に示される様に、ブーム角θ１、アーム角θ２、
バッケット角θ３、車体傾斜角θ０及び、目標掘削勾配
θを入力し、自動運転開始時の掘削平面に対するバケッ
ト底面の設置角βを下記（１）式により求め、所定値と
大小比較してモード選択を自動的に行なうものがあっ
た。 β＝３／２π−（θ０＋θ１＋θ２＋θ３＋θ＋α） …（１） （但し、αはバケット刃先角）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に油圧パワーショ
ベルで使われるバケットは図４（ａ）に示す様に、標準
のツースバケットを作業に応じて各種特殊バケットに交
換する必要がある。ところが図４（ｂ）に示す法面バケ
ットだけでもその形状は無数にあり、建機メーカの純正
バケットよりも一般の鉄工所で作られた物の方が多く、
これらはバケットのピン間を除いて寸法はまちまちであ
る。
ベルで使われるバケットは図４（ａ）に示す様に、標準
のツースバケットを作業に応じて各種特殊バケットに交
換する必要がある。ところが図４（ｂ）に示す法面バケ
ットだけでもその形状は無数にあり、建機メーカの純正
バケットよりも一般の鉄工所で作られた物の方が多く、
これらはバケットのピン間を除いて寸法はまちまちであ
る。
【０００６】すなわち、上記底面の接地角βを求めてモ
ード選択を行う方法では、予め定められたバケット以外
を使う場合には、バケット交換毎に刃先角αを校正する
必要があった。
ード選択を行う方法では、予め定められたバケット以外
を使う場合には、バケット交換毎に刃先角αを校正する
必要があった。
【０００７】また、自動運転を掘削以外に利用する場
合、例えば、図５に示す様な吊り作業でフックの位置を
直線に移動させる場合では、上記方式によるモード選択
では、移動方向とバケット底面角の向きが大きく異なっ
ているため、バケット固定モードと自動選択されてしま
い、フック点がオペの意図する軌跡を移動しないと言う
問題があった。
合、例えば、図５に示す様な吊り作業でフックの位置を
直線に移動させる場合では、上記方式によるモード選択
では、移動方向とバケット底面角の向きが大きく異なっ
ているため、バケット固定モードと自動選択されてしま
い、フック点がオペの意図する軌跡を移動しないと言う
問題があった。
【０００８】すなわち、作業機の移動方向が与えられる
と、バケット３が現在の対地角を保つために、バケット
３がダンプ側・掘削側のいずれの方法に回転しなければ
ならないかが決まる。
と、バケット３が現在の対地角を保つために、バケット
３がダンプ側・掘削側のいずれの方法に回転しなければ
ならないかが決まる。
【０００９】ここで図６（ａ）に示すようにバケット３
が、その方向に回転可能な角度が少なければ、対地角一
定モードでは、すぐに対地角を保てなくなることからオ
ペレータの意図はバケット刃先固定モードである可能性
が高い。
が、その方向に回転可能な角度が少なければ、対地角一
定モードでは、すぐに対地角を保てなくなることからオ
ペレータの意図はバケット刃先固定モードである可能性
が高い。
【００１０】また、一方、アーム２に対するバケット３
の相対角が図６（ｂ）に示す様に、大きい場合は、バケ
ット３を動かさずにアーム２を回転させた場合（バケッ
ト固定モード）では、バケット刃先点が描く円弧よりも
外にでる部分（斜線部）が生じるので、自動運転中に目
標掘削面を荒らす部分が生じてしまう。よって、この場
合のオペレータの意図は、バケット対地角一定モードで
ある可能性が高い。
の相対角が図６（ｂ）に示す様に、大きい場合は、バケ
ット３を動かさずにアーム２を回転させた場合（バケッ
ト固定モード）では、バケット刃先点が描く円弧よりも
外にでる部分（斜線部）が生じるので、自動運転中に目
標掘削面を荒らす部分が生じてしまう。よって、この場
合のオペレータの意図は、バケット対地角一定モードで
ある可能性が高い。
【００１１】以上より、本発明では自動軌跡制御開始時
に上記２点の確率を算出し、それぞれの値の大小により
自動運転モードの選択を行なう方法を提案する。
に上記２点の確率を算出し、それぞれの値の大小により
自動運転モードの選択を行なう方法を提案する。
【００１２】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、バケットの底面と目標勾配のなす接地角を求めず
に運転モードを自動選択でき、バケットを任意の特殊形
状のバケットに交換しても、固有の刃先角αをユーザが
校正する必要がなく、またバケット後部に付けたフック
によって吊り作業を行う場合でも対地余裕角及び刃先の
姿勢によって運転モードを自動選択するので、よりオペ
レータの意図する軌跡制御を自動で行なうことができ、
さらに上記演算処理が簡単にしてより容易に運転モード
の簡易自動選択が行なえる等の作用効果を奏する作業機
の自動運転モード選択方法を提供することを目的とする
ものである。
ので、バケットの底面と目標勾配のなす接地角を求めず
に運転モードを自動選択でき、バケットを任意の特殊形
状のバケットに交換しても、固有の刃先角αをユーザが
校正する必要がなく、またバケット後部に付けたフック
によって吊り作業を行う場合でも対地余裕角及び刃先の
姿勢によって運転モードを自動選択するので、よりオペ
レータの意図する軌跡制御を自動で行なうことができ、
さらに上記演算処理が簡単にしてより容易に運転モード
の簡易自動選択が行なえる等の作用効果を奏する作業機
の自動運転モード選択方法を提供することを目的とする
ものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方法
は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、こ
の先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機にお
いて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢であるバ
ケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回動方向ｄ
から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ
保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対地保持余
裕角演算部８と、上記バケット姿勢角γと対地保持余裕
角δに基づいて、自動軌跡制御開始時に先端作業機が、
アーム２との相対角を保つ刃先固定モードであるか、対
地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モ
ード判断部９を有し、この運転モード判断部９におい
て、上記バケット姿勢角γが所定角からどれだけ離れて
いるかによって運転モードが刃先固定モードである確率
Ｕ２を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の大小に
よって運転モードが対地角一定モードである確率Ｕ１を
算出し、これらの確率Ｕ１、Ｕ２の比較によって、自動
軌跡制御開始時の運転モードを自動選択するようにし
た。
の第１の本発明に係る作業機の自動運転モード選択方法
は、バケット３等の先端作業機を有する建設機械で、こ
の先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機にお
いて、先端作業機のアーム２に対する相対姿勢であるバ
ケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検出手段７
と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回動方向ｄ
から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ
保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対地保持余
裕角演算部８と、上記バケット姿勢角γと対地保持余裕
角δに基づいて、自動軌跡制御開始時に先端作業機が、
アーム２との相対角を保つ刃先固定モードであるか、対
地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モ
ード判断部９を有し、この運転モード判断部９におい
て、上記バケット姿勢角γが所定角からどれだけ離れて
いるかによって運転モードが刃先固定モードである確率
Ｕ２を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の大小に
よって運転モードが対地角一定モードである確率Ｕ１を
算出し、これらの確率Ｕ１、Ｕ２の比較によって、自動
軌跡制御開始時の運転モードを自動選択するようにし
た。
【００１４】また第２の本発明に係る作業機の自動運転
モード選択方法は、バケット３等の先端作業機を有する
建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行
なう作業機において、先端作業機のアーム２に対する相
対姿勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿
勢検出手段７と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機
の回動方向ｄから、その方向に先端作業機が現在の対地
角をどれだけ保持できるかの対地保持余裕角δを演算す
る対地保持余裕角演算部８と、上記対地保持余裕角δに
基づいて、自動軌跡制御開始時に先端作業機が、アーム
２との相対角を保つ刃先固定モードであるか、対地角を
一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判
断部９を有し、この運転モード判断部９において、対地
保持余裕角演算値の大小によって運転モードが対地角一
定モードである確率Ｕ１を算出し、この確率Ｕ１の大小
によって自動軌跡制御開始時の運転モードを自動選択す
るようにした。
モード選択方法は、バケット３等の先端作業機を有する
建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行
なう作業機において、先端作業機のアーム２に対する相
対姿勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿
勢検出手段７と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機
の回動方向ｄから、その方向に先端作業機が現在の対地
角をどれだけ保持できるかの対地保持余裕角δを演算す
る対地保持余裕角演算部８と、上記対地保持余裕角δに
基づいて、自動軌跡制御開始時に先端作業機が、アーム
２との相対角を保つ刃先固定モードであるか、対地角を
一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判
断部９を有し、この運転モード判断部９において、対地
保持余裕角演算値の大小によって運転モードが対地角一
定モードである確率Ｕ１を算出し、この確率Ｕ１の大小
によって自動軌跡制御開始時の運転モードを自動選択す
るようにした。
【００１５】また第３の本発明に係る作業機の自動運転
モード選択方法は、バケット３等の先端作業機を有する
建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行
なう作業機において、先端作業機のアーム２に対する相
対姿勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿
勢検出手段７と、上記バケット姿勢角γに基づいて、自
動軌跡制御開始時に先端作業機が、アーム２との相対角
を保つ刃先固定モードであるか、対地角を一定に保つ対
地角一定モードかを判断する運転モード判断部９を有
し、この運転モード判断部９において、上記バケット姿
勢角γが所定角からどれだけ離れているかによって運転
モードが刃先固定モードである確率Ｕ２を算出し、この
確率Ｕ２の大小によって自動軌跡制御開始時の運転モー
ドを自動選択するようにした。
モード選択方法は、バケット３等の先端作業機を有する
建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行
なう作業機において、先端作業機のアーム２に対する相
対姿勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿
勢検出手段７と、上記バケット姿勢角γに基づいて、自
動軌跡制御開始時に先端作業機が、アーム２との相対角
を保つ刃先固定モードであるか、対地角を一定に保つ対
地角一定モードかを判断する運転モード判断部９を有
し、この運転モード判断部９において、上記バケット姿
勢角γが所定角からどれだけ離れているかによって運転
モードが刃先固定モードである確率Ｕ２を算出し、この
確率Ｕ２の大小によって自動軌跡制御開始時の運転モー
ドを自動選択するようにした。
【００１６】そして上記各発明において、運転モードを
自動選択で行なうか、強制的に刃先固定モードまたは対
地角一定モードにするかをモード判断スイッチ１０にて
選択するようにした。
自動選択で行なうか、強制的に刃先固定モードまたは対
地角一定モードにするかをモード判断スイッチ１０にて
選択するようにした。
【００１７】さらに上記各発明において、現在のモード
自動選択値が刃先固定モードか対地角一定モードかを運
転モード判断部９からの出力により表示灯１１，１２に
て表示するようにした。
自動選択値が刃先固定モードか対地角一定モードかを運
転モード判断部９からの出力により表示灯１１，１２に
て表示するようにした。
【００１８】そしてさらに上記各発明において、作業機
操作用の操作レバー１３にノブスイッチ１４を設け、こ
のノブスイッチ１４が押されたときは運転モード判断部
９の選択値を逆にして出力するようにした。
操作用の操作レバー１３にノブスイッチ１４を設け、こ
のノブスイッチ１４が押されたときは運転モード判断部
９の選択値を逆にして出力するようにした。
【００１９】
【作 用】第１の発明では、自動軌跡制御開始時に運転
モード判断部９にて、先端作業機姿勢検出手段７からの
検出値であるバケット姿勢角γと、このバケット姿勢角
γと作業機の回動方向ｄから対地保持余裕角演算部８に
て演算した対地保持余裕角δとに基づいて、先端作業機
が対地角一定モード、刃先固定モードかが選択される。
モード判断部９にて、先端作業機姿勢検出手段７からの
検出値であるバケット姿勢角γと、このバケット姿勢角
γと作業機の回動方向ｄから対地保持余裕角演算部８に
て演算した対地保持余裕角δとに基づいて、先端作業機
が対地角一定モード、刃先固定モードかが選択される。
【００２０】第２の発明では、自動軌跡制御開始時に上
記対地保持余裕角演算部８からの対地保持余裕角δから
運転モード判断部９にてバケット対地角一定モードの確
率が演算されて対地角一定モード、刃先固定モードのい
ずれかの選択がなされる。
記対地保持余裕角演算部８からの対地保持余裕角δから
運転モード判断部９にてバケット対地角一定モードの確
率が演算されて対地角一定モード、刃先固定モードのい
ずれかの選択がなされる。
【００２１】第３の発明では、自動軌跡制御開始時に先
端作業機姿勢検出手段７からの検出値のバケット姿勢角
γのみより運転モード判断部９においてバケット固定モ
ードの確率から、いずれのモードかの選択を行なう。
端作業機姿勢検出手段７からの検出値のバケット姿勢角
γのみより運転モード判断部９においてバケット固定モ
ードの確率から、いずれのモードかの選択を行なう。
【００２２】そして上記各発明において、各モードはモ
ード判断スイッチ１０にて選択され、またこのときの各
状態が表示灯にて表示される。さらに操作レバーにノブ
スイッチを設けた場合、このノブスイッチによりモード
選択値が逆転される。
ード判断スイッチ１０にて選択され、またこのときの各
状態が表示灯にて表示される。さらに操作レバーにノブ
スイッチを設けた場合、このノブスイッチによりモード
選択値が逆転される。
【００２３】
【実 施 例】本発明の実施例を図７以下に基づいて説
明する。なお、この実施例の説明において図１から図６
に示した従来例の説明に用いた構成の同一部材は同一符
号で示し、説明を省略する。
明する。なお、この実施例の説明において図１から図６
に示した従来例の説明に用いた構成の同一部材は同一符
号で示し、説明を省略する。
【００２４】図７（ａ）において、７はバケット姿勢検
出手段であり、これはアーム２に対するバケット３の回
転軸回りの角度であるバケット姿勢角γをポテンショメ
ータ、あるいはエンコーダ等のロータリセンサで検出す
る方法や、回転軸廻りの角度を直接検出せずに、シリン
ダリンク部のアーム２に対する姿勢を上記ロータリセン
サにより検出してリンク部の幾何学的関係から相対角を
求める方法や、バケット３の回転角とシリンダストロー
ク長を直動ポテンショメータ、あるいはリニアエンコー
ダにより検出して幾何学的関係から相対角を求める方法
等が考えられる。
出手段であり、これはアーム２に対するバケット３の回
転軸回りの角度であるバケット姿勢角γをポテンショメ
ータ、あるいはエンコーダ等のロータリセンサで検出す
る方法や、回転軸廻りの角度を直接検出せずに、シリン
ダリンク部のアーム２に対する姿勢を上記ロータリセン
サにより検出してリンク部の幾何学的関係から相対角を
求める方法や、バケット３の回転角とシリンダストロー
ク長を直動ポテンショメータ、あるいはリニアエンコー
ダにより検出して幾何学的関係から相対角を求める方法
等が考えられる。
【００２５】８は対地保持余裕角演算部であり、これ
は、まず対地角保持のためにはバケット３がいずれの方
向に回動するかを、アーム２の回動方向ｄにより判断す
る。すなわち、一般に刃先軌跡制御時には、ブーム１よ
りもアーム２の回動角が大きいので、バケット３は対地
角を一定に保つためにアーム２と逆方向に回動すること
がわかる。
は、まず対地角保持のためにはバケット３がいずれの方
向に回動するかを、アーム２の回動方向ｄにより判断す
る。すなわち、一般に刃先軌跡制御時には、ブーム１よ
りもアーム２の回動角が大きいので、バケット３は対地
角を一定に保つためにアーム２と逆方向に回動すること
がわかる。
【００２６】アーム２の回動方向ｄは下記に示すような
方法により求める。 （１）掘削方向を指示スイッチ等でオペレータが指示す
る場合は、スイッチの指令がアーム掘削側（ｄ＞０）を
意味するか、アームダンプ側（ｄ＜０）を意味するか
を、スイッチ信号の状態（ＨｉｇｈかＬｏｗか）から求
める。これは一意的に決まる。 （２）自動運転をアーム軸等の手動操作に応じて他の軸
を自動制御する軌跡制御の場合（アーム主導自動運
転）、あるいは方向をベクトル指示入力するマスタース
レーブ式自動運転の場合には、アーム軸の操作信号をｄ
（＞０、＜０）として求める。 （３）自動運転開始時のアーム２の姿勢がダンプ側、掘
削側のどちらに近いかで移動方向を自動選択する場合
は、その方向判断値が掘削側ならｄ＞０、ダンプ側なら
ｄ＜０とする。
方法により求める。 （１）掘削方向を指示スイッチ等でオペレータが指示す
る場合は、スイッチの指令がアーム掘削側（ｄ＞０）を
意味するか、アームダンプ側（ｄ＜０）を意味するか
を、スイッチ信号の状態（ＨｉｇｈかＬｏｗか）から求
める。これは一意的に決まる。 （２）自動運転をアーム軸等の手動操作に応じて他の軸
を自動制御する軌跡制御の場合（アーム主導自動運
転）、あるいは方向をベクトル指示入力するマスタース
レーブ式自動運転の場合には、アーム軸の操作信号をｄ
（＞０、＜０）として求める。 （３）自動運転開始時のアーム２の姿勢がダンプ側、掘
削側のどちらに近いかで移動方向を自動選択する場合
は、その方向判断値が掘削側ならｄ＞０、ダンプ側なら
ｄ＜０とする。
【００２７】以上（１）、（２）、（３）のいずれかに
よりアーム２の回動方向ｄと、またバケット姿勢検出手
段７にて検出したバケット姿勢角γを対地保持余裕角演
算部８に与え、図８（ａ）に示すアルコリズムによりバ
ケット３の移動方向側のストロークエンド角度までの回
動可能角を求め対地保持余裕角δとする。なお図８
（ｂ）はバケット３の姿勢を示す説明図である。すなわ
ち、移動方向側ストロークエンド角をγ０とすると、 δ＝｜γ０−γ｜ …（２）
よりアーム２の回動方向ｄと、またバケット姿勢検出手
段７にて検出したバケット姿勢角γを対地保持余裕角演
算部８に与え、図８（ａ）に示すアルコリズムによりバ
ケット３の移動方向側のストロークエンド角度までの回
動可能角を求め対地保持余裕角δとする。なお図８
（ｂ）はバケット３の姿勢を示す説明図である。すなわ
ち、移動方向側ストロークエンド角をγ０とすると、 δ＝｜γ０−γ｜ …（２）
【００２８】上記のようにして求めたバケット姿勢角γ
と対地保持余裕角δを運転モード判断部９に入力し、対
地角一定モードである確率Ｕ１として、例えば（３）式
に示すように対地保持余裕角δの関数として与える。 Ｕ１＝Ｋ１・δ …（３） （Ｋ１は適当な係数）
と対地保持余裕角δを運転モード判断部９に入力し、対
地角一定モードである確率Ｕ１として、例えば（３）式
に示すように対地保持余裕角δの関数として与える。 Ｕ１＝Ｋ１・δ …（３） （Ｋ１は適当な係数）
【００２９】また、あるいは（４）式のように、Ｕ１は
δの大小によって階段状に与えてもよい。 Ｕ１＝１．０ （δ≧Ｃ１の場合） Ｕ１＝０．５ （Ｃ１＞δ≧Ｃ２の場合） ｝…（４） Ｕ１＝０．０ （δ＜Ｃ２の場合） （Ｃ１、Ｃ２は所定の余裕角しきい角）
δの大小によって階段状に与えてもよい。 Ｕ１＝１．０ （δ≧Ｃ１の場合） Ｕ１＝０．５ （Ｃ１＞δ≧Ｃ２の場合） ｝…（４） Ｕ１＝０．０ （δ＜Ｃ２の場合） （Ｃ１、Ｃ２は所定の余裕角しきい角）
【００３０】一方、刃先固定モードである確率Ｕ２とし
ては、バケット３の後部が掘削済の法面に当接してこれ
が荒されないようにする必要性からダンプ側ｍａｘ姿勢
（γ＝γｍｉｎ）が最適であり、また掘削長さを大きく
とるために、刃先をアームピンの延長上にとって、リー
チを長くとる（γ＝０）ことが一般的であるので、
（５）式に示すように、バケット姿勢角γの関数として
与えればよい。 Ｕ２＝Ｋ２・（γs −γ）２ …（５） （Ｋ２：適当な係数、γｓは所定の基準角、例えばγｓ
＝０［ｄｅｇ］） また、あるいは上記（４）式と同様にγの大小によって
階段状に与えてもよい。
ては、バケット３の後部が掘削済の法面に当接してこれ
が荒されないようにする必要性からダンプ側ｍａｘ姿勢
（γ＝γｍｉｎ）が最適であり、また掘削長さを大きく
とるために、刃先をアームピンの延長上にとって、リー
チを長くとる（γ＝０）ことが一般的であるので、
（５）式に示すように、バケット姿勢角γの関数として
与えればよい。 Ｕ２＝Ｋ２・（γs −γ）２ …（５） （Ｋ２：適当な係数、γｓは所定の基準角、例えばγｓ
＝０［ｄｅｇ］） また、あるいは上記（４）式と同様にγの大小によって
階段状に与えてもよい。
【００３１】上記のようにして求めた両確率Ｕ１、Ｕ２
の大小を図９（ａ）に示すアルゴリズムに従って比較し
てＵ１＞Ｕ２であれば、運転モードとして対地角一定モ
ードを、またＵ１＜Ｕ２なら刃先固定モードを選択す
る。
の大小を図９（ａ）に示すアルゴリズムに従って比較し
てＵ１＞Ｕ２であれば、運転モードとして対地角一定モ
ードを、またＵ１＜Ｕ２なら刃先固定モードを選択す
る。
【００３２】また、別の実施例として対地角一定モード
の確率Ｕ１のみからあるいは刃先固定モードの確率Ｕ２
のみからモードを選択する方法も考えられる。図７
（ｂ）と図９（ｂ）は第２の実施例を示すもので、まず
図７（ｂ）において、バケット姿勢角γとアーム２の回
動方向ｄから対地保持余裕角演算部８にて演算して求め
た対地保持余裕角δのみを運転モード判断部９に入力
し、ここでこのδの大小によって運転モードが対地角一
定モードである確率を算出し、この確率の大小によっ
て、軌跡制御中の運転モードを自動選択する。
の確率Ｕ１のみからあるいは刃先固定モードの確率Ｕ２
のみからモードを選択する方法も考えられる。図７
（ｂ）と図９（ｂ）は第２の実施例を示すもので、まず
図７（ｂ）において、バケット姿勢角γとアーム２の回
動方向ｄから対地保持余裕角演算部８にて演算して求め
た対地保持余裕角δのみを運転モード判断部９に入力
し、ここでこのδの大小によって運転モードが対地角一
定モードである確率を算出し、この確率の大小によっ
て、軌跡制御中の運転モードを自動選択する。
【００３３】すなわち、図９（ｂ）に示すように、対地
保持余裕角δから対地角一定モードの確率Ｕ１を求め、
所定のしきい値ＵＳとの大小比較を行ない、Ｕ１＞ＵＳ
ならば対地角一定モードを、またＵ１＜ＵＳであれば刃
先固定モードを選択する。
保持余裕角δから対地角一定モードの確率Ｕ１を求め、
所定のしきい値ＵＳとの大小比較を行ない、Ｕ１＞ＵＳ
ならば対地角一定モードを、またＵ１＜ＵＳであれば刃
先固定モードを選択する。
【００３４】図７（ｃ）と図９（ｃ）は第３の実施例
で、刃先固定モードの確率Ｕ２のみからモードを選択す
る例を示すもので、まず図７（ｃ）において、運転モー
ド判断部９にバケット姿勢角γを入力し、ここで上記バ
ケット姿勢角γが所定角からどれだけ離れているかによ
って運転モードが刃先固定モードである確率を算出し、
この確率の大小によって軌跡制御中の運転モードを自動
選択する。
で、刃先固定モードの確率Ｕ２のみからモードを選択す
る例を示すもので、まず図７（ｃ）において、運転モー
ド判断部９にバケット姿勢角γを入力し、ここで上記バ
ケット姿勢角γが所定角からどれだけ離れているかによ
って運転モードが刃先固定モードである確率を算出し、
この確率の大小によって軌跡制御中の運転モードを自動
選択する。
【００３５】すなわち、図９（ｃ）に示すように、刃先
固定モードの確率Ｕ２のみから所定のしきい値ＵＳとの
大小比較を行ない、Ｕ２＞ＵＳなら刃先固定モードを、
Ｕ２＜ＵＳなら対地角一定モードを選択する。
固定モードの確率Ｕ２のみから所定のしきい値ＵＳとの
大小比較を行ない、Ｕ２＞ＵＳなら刃先固定モードを、
Ｕ２＜ＵＳなら対地角一定モードを選択する。
【００３６】図１０（ａ）、（ｂ）はさらに第４の実施
例を示すもので、これは図１０（ａ）に示すように、自
動設定モード、対地角一定モード、刃先固定モードの各
モードを選択可能にしたモード判断スイッチ１０と、こ
れの選択結果を表示するＬＥＤ等の表示灯１１，１２を
設ける。
例を示すもので、これは図１０（ａ）に示すように、自
動設定モード、対地角一定モード、刃先固定モードの各
モードを選択可能にしたモード判断スイッチ１０と、こ
れの選択結果を表示するＬＥＤ等の表示灯１１，１２を
設ける。
【００３７】図１０（ｂ）はこの実施例におけるアルゴ
リズムを示すもので、運転モード出力は上記モード判断
スイッチ１０にて選択されたモードが強制的に出力され
る。このときのモードは表示灯１１，１２の点灯により
確認でき、バケット３がオペレータの意図と異なった動
きをすることを防ぐことができる。
リズムを示すもので、運転モード出力は上記モード判断
スイッチ１０にて選択されたモードが強制的に出力され
る。このときのモードは表示灯１１，１２の点灯により
確認でき、バケット３がオペレータの意図と異なった動
きをすることを防ぐことができる。
【００３８】図１１（ａ）、（ｂ）は第５の実施例を示
すもので、操作レバー１３にノブスイッチ１４を設け、
図１１（ｂ）に示すアルゴリズムによりノブスイッチ１
４が押された場合はモード選択値を逆転させるようにな
っている。
すもので、操作レバー１３にノブスイッチ１４を設け、
図１１（ｂ）に示すアルゴリズムによりノブスイッチ１
４が押された場合はモード選択値を逆転させるようにな
っている。
【００３９】
【発明の効果】請求項（１）に示す発明によれば、自動
軌跡制御開始時にバケット３等の先端作業機の底面と目
標勾配のなす接地角を求めずに運転モードを自動判断す
るので、バケット３等の先端作業機を任意の特殊バケッ
トに交換しても固有の刃先角αをユーザが校正する必要
がなく、また先端作業機の後部に付けたフックによって
吊り作業を行なう場合でも対地余裕角及び刃先の姿勢に
よって運転モードを自動選択するので、よりオペレータ
の意図する軌跡制御が自動で行なえる。
軌跡制御開始時にバケット３等の先端作業機の底面と目
標勾配のなす接地角を求めずに運転モードを自動判断す
るので、バケット３等の先端作業機を任意の特殊バケッ
トに交換しても固有の刃先角αをユーザが校正する必要
がなく、また先端作業機の後部に付けたフックによって
吊り作業を行なう場合でも対地余裕角及び刃先の姿勢に
よって運転モードを自動選択するので、よりオペレータ
の意図する軌跡制御が自動で行なえる。
【００４０】また請求項（２）及び（３）では上記請求
項１に係る発明と同様の作用効果を有すると共に、演算
処理を簡単にして、より容易に運転モードの簡易自動選
択が行える。
項１に係る発明と同様の作用効果を有すると共に、演算
処理を簡単にして、より容易に運転モードの簡易自動選
択が行える。
【００４１】請求項（４）ではスイッチによりモード選
択を自動と強制設定とを選択可能にしたので、オペレー
タが安全のため、いずれかのモードでのみ行いたい場合
には有効である。
択を自動と強制設定とを選択可能にしたので、オペレー
タが安全のため、いずれかのモードでのみ行いたい場合
には有効である。
【００４２】また請求項（５）では、自動軌跡開始時に
オペレータがモード自動選択値を目で確認してから自動
軌跡制御を開始することができ、より安全である。
オペレータがモード自動選択値を目で確認してから自動
軌跡制御を開始することができ、より安全である。
【００４３】さらに請求項（６）によれば、操作レバー
にノブスイッチを設け、このスイッチが押されると自動
選択値を逆転させるので、モード選択値を表示灯で表示
しておけば、自動軌跡制御開始時にオペレータの意図す
るモードでない場合にノブスイッチを押してモードを逆
転させることができ、オペレータは操作レバーから手を
離さずに自動運転を連続的に行なうことができる。
にノブスイッチを設け、このスイッチが押されると自動
選択値を逆転させるので、モード選択値を表示灯で表示
しておけば、自動軌跡制御開始時にオペレータの意図す
るモードでない場合にノブスイッチを押してモードを逆
転させることができ、オペレータは操作レバーから手を
離さずに自動運転を連続的に行なうことができる。
【図１】油圧パワーショベルの作業機を示す構成説明図
である。
である。
【図２】（ａ）刃先固定モードを示す作用説明図であ
る。 （ｂ）対地角一定モードを示す作用説明図である。
る。 （ｂ）対地角一定モードを示す作用説明図である。
【図３】従来技術の作用説明図である。
【図４】（ａ）標準のツースバケットを示す側面図であ
る。 （ｂ）法面バケットを示す側面図である。
る。 （ｂ）法面バケットを示す側面図である。
【図５】バケットによる吊り作業を示す作用説明図であ
る。
る。
【図６】（ａ）バケット刃先固定モードである確率が高
い状態を示す作用説明図である。 （ｂ）バケット対地角一定モードである確率が高い状態
を示す作用説明図である。
い状態を示す作用説明図である。 （ｂ）バケット対地角一定モードである確率が高い状態
を示す作用説明図である。
【図７】（ａ）本発明の第１の実施例を示すブロック図
である。 （ｂ）本発明の第２の実施例を示すブロック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例を示すブロック図である。
である。 （ｂ）本発明の第２の実施例を示すブロック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例を示すブロック図である。
【図８】（ａ）対地保持余裕角を演算するためのアルコ
リズムを示すブロック図である。 （ｂ）バケットの姿勢を示す説明図である。
リズムを示すブロック図である。 （ｂ）バケットの姿勢を示す説明図である。
【図９】（ａ）本発明の第１の実施例のアルゴリズムを
示すブロック図である。 （ｂ）本発明の第２の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
示すブロック図である。 （ｂ）本発明の第２の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。 （ｃ）本発明の第３の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
【図１０】（ａ）本発明の第４の実施例を示す説明図で
ある。 （ｂ）本発明の第４の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
ある。 （ｂ）本発明の第４の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
【図１１】（ａ）本発明の第５の実施例を示す説明図で
ある。 （ｂ）本発明の第５の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
ある。 （ｂ）本発明の第５の実施例のアルゴリズムを示すブロ
ック図である。
１…ブーム、２…アーム、３…バケット、４…ブームシ
リンダ、５…アームシリンダ、６…バケットシリンダ、
７…バケット姿勢検出手段、８…対地保持余裕角演算、
９…運転モード判断部、１０…モード判断スイッチ、１
１，１２…表示灯、１３…操作レバー、１４…ノブスイ
ッチ。
リンダ、５…アームシリンダ、６…バケットシリンダ、
７…バケット姿勢検出手段、８…対地保持余裕角演算、
９…運転モード判断部、１０…モード判断スイッチ、１
１，１２…表示灯、１３…操作レバー、１４…ノブスイ
ッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/20
Claims (6)
- 【請求項１】 バケット３等の先端作業機を有する建設
機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう
作業機において、先端作業機のアーム２に対する相対姿
勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検
出手段７と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回
動方向ｄから、その方向に先端作業機が現在の対地角を
どれだけ保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対
地保持余裕角演算部８と、上記バケット姿勢角γと対地
保持余裕角δに基づいて、自動軌跡制御開始時に先端作
業機が、アーム２との相対角を保つ刃先固定モードであ
るか、対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断す
る運転モード判断部９を有し、この運転モード判断部９
において、上記バケット姿勢角γが所定角からどれだけ
離れているかによって運転モードが刃先固定モードであ
る確率Ｕ２を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の
大小によって運転モードが対地角一定モードである確率
Ｕ１を算出し、これらの確率Ｕ１、Ｕ２の比較によっ
て、自動軌跡制御開始時の運転モードを自動選択するよ
うにしたことを特徴とする作業機の自動運転モード選択
方法。 - 【請求項２】 バケット３等の先端作業機を有する建設
機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう
作業機において、先端作業機のアーム２に対する相対姿
勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検
出手段７と、上記バケット姿勢角γと、先端作業機の回
動方向ｄから、その方向に先端作業機が現在の対地角を
どれだけ保持できるかの対地保持余裕角δを演算する対
地保持余裕角演算部８と、上記対地保持余裕角δに基づ
いて、自動軌跡制御開始時に先端作業機が、アーム２と
の相対角を保つ刃先固定モードであるか、対地角を一定
に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部
９を有し、この運転モード判断部９において、対地保持
余裕角演算値の大小によって運転モードが対地角一定モ
ードである確率Ｕ１を算出し、この確率Ｕ１の大小によ
って自動軌跡制御開始時の運転モードを自動選択するよ
うにしたことを特徴とする作業機の自動運転モード選択
方法。 - 【請求項３】 バケット３等の先端作業機を有する建設
機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう
作業機において、先端作業機のアーム２に対する相対姿
勢であるバケット姿勢角γを検出する先端作業機姿勢検
出手段７と、上記バケット姿勢角γに基づいて、自動軌
跡制御開始時に先端作業機が、アーム２との相対角を保
つ刃先固定モードであるか、対地角を一定に保つ対地角
一定モードかを判断する運転モード判断部９を有し、こ
の運転モード判断部９において、上記バケット姿勢角γ
が所定角からどれだけ離れているかによって運転モード
が刃先固定モードである確率Ｕ２を算出し、この確率Ｕ
２の大小によって自動軌跡制御開始時の運転モードを自
動選択するようにしたことを特徴とする作業機の自動運
転モード選択方法。 - 【請求項４】 運転モードを自動選択で行なうか、強制
的に刃先固定モードまたは対地角一定モードにするかを
モード判断スイッチ１０にて選択するようにしたことを
特徴とする請求項（１）、（２）、（３）のいずれか１
項記載の作業機の自動運転モード選択方法。 - 【請求項５】 現在のモード自動選択値が刃先固定モー
ドか対地角一定モードかを運転モード判断部９からの出
力により表示灯１１，１２にて表示することを特徴とす
ることを特徴とする請求項（１）、（２）、（３）、
（４）のいずれか１項記載の作業機の自動運転モード選
択方法。 - 【請求項６】 作業機操作用の操作レバー１３にノブス
イッチ１４を設け、このノブスイッチ１４が押されたと
きは運転モード判断部９の選択値を逆にして出力するこ
とを特徴とする請求項（１）、（２）、（３）、
（４）、（５）のいずれか１項記載の作業機の自動運転
選択方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30828191A JP3173618B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 作業機の自動運転モード選択方法 |
| US08/232,177 US5446981A (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| PCT/JP1992/001400 WO1993009300A1 (fr) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Procede pour selectionner le mode de fonctionnement automatique d'un engin de chantier |
| EP98250010A EP0835964A2 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| EP92922196A EP0609445A4 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | METHOD FOR SELECTING THE AUTOMATIC OPERATING MODE OF A CONSTRUCTION MACHINE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30828191A JP3173618B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 作業機の自動運転モード選択方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118056A JPH05118056A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3173618B2 true JP3173618B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=17979148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30828191A Expired - Lifetime JP3173618B2 (ja) | 1991-10-29 | 1991-10-29 | 作業機の自動運転モード選択方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173618B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3727423B2 (ja) * | 1996-09-10 | 2005-12-14 | ヤンマー株式会社 | 電子制御式作業車の制御方法 |
| CN102947513B (zh) * | 2010-06-23 | 2015-07-08 | 斗山英维高株式会社 | 建筑机械的作业轨迹控制装置及其方法 |
| JP2023165048A (ja) * | 2020-10-01 | 2023-11-15 | 日立建機株式会社 | 作業機械 |
-
1991
- 1991-10-29 JP JP30828191A patent/JP3173618B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05118056A (ja) | 1993-05-14 |
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