JP3273575B2 - 作業機の制御方法 - Google Patents
作業機の制御方法Info
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- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、パワーショベル等掘削
用の作業機の制御方法に関するものである。
用の作業機の制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の上記作業機で、例えばパワーショ
ベルにおける自動運転に関する技術としては、特開平２
−２２１５２７号公報に示されるように、パワーショベ
ルの掘削機用の各アクチェエータを制御するアクチェエ
ータ制御手段と、掘削作業機のブーム、アーム、先端作
業機のそれぞれの姿勢角を検出する作業機姿勢検出手段
と、上記先端作業機にて掘削しようとする掘削面の目標
とする掘削勾配を与える勾配入力手段と、先端作業機の
基準平面からの目標傾角を与える先端傾角入力手段と、
上記作業機姿勢検出手段からの検出値と勾配入力手段及
び先端傾角入力手段とからの指令値を受けて、先端作業
機が上記先端傾角入力手段にて与えられた傾角で、か
つ、勾配入力手段で与えられた掘削勾配を、きめられた
固有の速度で移動するための操作量を演算して、その値
を上記各アクチェエータ制御手段へ出力するアクチェエ
ータ操作量演算手段とを備えた構成となっているものが
ある。
ベルにおける自動運転に関する技術としては、特開平２
−２２１５２７号公報に示されるように、パワーショベ
ルの掘削機用の各アクチェエータを制御するアクチェエ
ータ制御手段と、掘削作業機のブーム、アーム、先端作
業機のそれぞれの姿勢角を検出する作業機姿勢検出手段
と、上記先端作業機にて掘削しようとする掘削面の目標
とする掘削勾配を与える勾配入力手段と、先端作業機の
基準平面からの目標傾角を与える先端傾角入力手段と、
上記作業機姿勢検出手段からの検出値と勾配入力手段及
び先端傾角入力手段とからの指令値を受けて、先端作業
機が上記先端傾角入力手段にて与えられた傾角で、か
つ、勾配入力手段で与えられた掘削勾配を、きめられた
固有の速度で移動するための操作量を演算して、その値
を上記各アクチェエータ制御手段へ出力するアクチェエ
ータ操作量演算手段とを備えた構成となっているものが
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の作業機の制
御装置にあっては、自動運転を開始するまでに、法面の
掘削条件に対する入力信号、例えば勾配入力、先端傾角
入力、掘削方向入力等の入力信号を指定する必要があ
る。自動運転を考えたときに、オペレータの運転操作の
労力ができるだけ少ない方がよいが、上記従来の装置に
あっては入力信号の入力を忘れたためにトラブルが発生
する。このため自動運転の開始に際してはその都度全部
の入力が正しいかどうかを確認しなければならないとい
う問題があった。
御装置にあっては、自動運転を開始するまでに、法面の
掘削条件に対する入力信号、例えば勾配入力、先端傾角
入力、掘削方向入力等の入力信号を指定する必要があ
る。自動運転を考えたときに、オペレータの運転操作の
労力ができるだけ少ない方がよいが、上記従来の装置に
あっては入力信号の入力を忘れたためにトラブルが発生
する。このため自動運転の開始に際してはその都度全部
の入力が正しいかどうかを確認しなければならないとい
う問題があった。
【０００４】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、掘削作業時における入力信号のうちの掘削方向の
ための入力操作をなして、掘削作業時におけるオペレー
タの操作労力をできるだけ少なくできて、操作ミスをな
くすことができるようにした作業機の制御方法を提供す
ることを目的とするものである。
ので、掘削作業時における入力信号のうちの掘削方向の
ための入力操作をなして、掘削作業時におけるオペレー
タの操作労力をできるだけ少なくできて、操作ミスをな
くすことができるようにした作業機の制御方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】パワーショベル等におけ
る掘削作業では、掘削開始における作業機（バケット）
先端の位置が、作業範囲内で奥の方にあるときの掘削方
向は引き側であり、手前の方にあるときは押し出し側と
略決まっており、本発明はこのことに着目してなされた
もので、作業機による作業範囲をある境界により２つの
領域Ａ，Ｂに分けておき、自動運転可能な作業機が有し
ている位置検出手段を使うことにより、作業機の角度あ
るいは位置等の作業条件が、上記した２つの領域Ａ，Ｂ
のどちらかに入るかを判断してその結果により掘削方向
を押し出し側か引き側かを決定する。
る掘削作業では、掘削開始における作業機（バケット）
先端の位置が、作業範囲内で奥の方にあるときの掘削方
向は引き側であり、手前の方にあるときは押し出し側と
略決まっており、本発明はこのことに着目してなされた
もので、作業機による作業範囲をある境界により２つの
領域Ａ，Ｂに分けておき、自動運転可能な作業機が有し
ている位置検出手段を使うことにより、作業機の角度あ
るいは位置等の作業条件が、上記した２つの領域Ａ，Ｂ
のどちらかに入るかを判断してその結果により掘削方向
を押し出し側か引き側かを決定する。
【０００６】
【作 用】自動制御開始時の作業機の姿勢あるいは位
置等の作業条件により、作業機による掘削方向が押し側
か、引き側かを掘削方向判別装置にて自動的に判別され
る。
置等の作業条件により、作業機による掘削方向が押し側
か、引き側かを掘削方向判別装置にて自動的に判別され
る。
【０００７】
【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
この図１におけるパワーショベルの構成は一般のパワー
ショベルと同一である。なお、以下の説明のために、上
記構成のパワーショベルの各部材の角度、位置を図２に
示すように定義する。すなわち、ブーム１の回転角を
α、アーム２の回転角をβ、バケット３の回転角をγ、
バケット３の水平面（基準面）に対する傾角をδ、ブー
ム１の長さをＬ1 、アーム２の長さをＬ2 、バケット３
の長さをＬ3 、バケット３の先端の前後方向の位置を
ｘ、上下方向の位置をｙ、掘削勾配をφとする。
る。図１は本発明の一実施例を示すブロック図であり、
この図１におけるパワーショベルの構成は一般のパワー
ショベルと同一である。なお、以下の説明のために、上
記構成のパワーショベルの各部材の角度、位置を図２に
示すように定義する。すなわち、ブーム１の回転角を
α、アーム２の回転角をβ、バケット３の回転角をγ、
バケット３の水平面（基準面）に対する傾角をδ、ブー
ム１の長さをＬ1 、アーム２の長さをＬ2 、バケット３
の長さをＬ3 、バケット３の先端の前後方向の位置を
ｘ、上下方向の位置をｙ、掘削勾配をφとする。
【０００８】図１に示す構成において、勾配入力手段７
から勾配指令φγを、先端傾角入力手段８からバケット
傾角指令δγを、また作業機姿勢検出手段１０ａ，１０
ｂ，１０ｃからブーム各検出値αa 、アーム各検出値β
a 、バケット各検出値γa をそれぞれアクチェエータ操
作量演算手段９に入力し、このアクチェエータ操作量演
算手段９では、バケット３の目標傾角、刃先の目標軌跡
及びバケット３の実傾角と実軌跡を演算し、これらから
与えられたバケット傾角で目標軌跡上を移動するための
ブーム１、アーム２、バケット３への各アクチェエータ
へ供給する流体の流量指令値Ｖα，Ｖβ，Ｖγを演算
し、これに基づいて流量制御弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
を制御して各シリンダ４，５，６を駆動する。一方９’
は掘削方向判別装置であり、この掘削方向判別装置９’
は、上記各作業機姿勢検出手段１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
から入力される各検出値αa ，βa ，γa に基づいてバ
ケット３の掘削方向を判別してその結果を上記演算手段
９に出力されるようになっている。
から勾配指令φγを、先端傾角入力手段８からバケット
傾角指令δγを、また作業機姿勢検出手段１０ａ，１０
ｂ，１０ｃからブーム各検出値αa 、アーム各検出値β
a 、バケット各検出値γa をそれぞれアクチェエータ操
作量演算手段９に入力し、このアクチェエータ操作量演
算手段９では、バケット３の目標傾角、刃先の目標軌跡
及びバケット３の実傾角と実軌跡を演算し、これらから
与えられたバケット傾角で目標軌跡上を移動するための
ブーム１、アーム２、バケット３への各アクチェエータ
へ供給する流体の流量指令値Ｖα，Ｖβ，Ｖγを演算
し、これに基づいて流量制御弁１１ａ，１１ｂ，１１ｃ
を制御して各シリンダ４，５，６を駆動する。一方９’
は掘削方向判別装置であり、この掘削方向判別装置９’
は、上記各作業機姿勢検出手段１０ａ，１０ｂ，１０ｃ
から入力される各検出値αa ，βa ，γa に基づいてバ
ケット３の掘削方向を判別してその結果を上記演算手段
９に出力されるようになっている。
【０００９】上記掘削方向判別装置９’での掘削方向の
判別はアーム２の角度β、アーム２の角度βとブーム１
の角度α、さらにアーム２の先端のｘ−ｙ座標系のいず
れかの入力値が用いられるようになっている。 （ａ）アームの角度βで判別する。 図３に示すように、アーム２による作業範囲を、あるア
ーム角度βo を基準に２分する。そしてこの基準角度β
o を掘削方向判別装置９’にあらかじめ設定しておき、
これとアーム用の作業機姿勢検出機１０ｂからのアーム
検出値βとを比較して掘削方向を判別する。 βo ＝εo …（１） εo ：設定値 ここでβ≦βo の場合は遠い方の領域Ａとなり、掘削方
向は引き側となる。またβ≧βo の場合は近い方の領域
Ｂとなり、掘削方向は押し側となる。一例として、βo
＝１００［ｄｅｇ］のときを示す。制御開始点がβ＝１
３５［ｄｅｇ］であったとすると、β＞βo となり掘削
方向は押し側となる。これを２次元的に表わすと図４に
示すようになる。
判別はアーム２の角度β、アーム２の角度βとブーム１
の角度α、さらにアーム２の先端のｘ−ｙ座標系のいず
れかの入力値が用いられるようになっている。 （ａ）アームの角度βで判別する。 図３に示すように、アーム２による作業範囲を、あるア
ーム角度βo を基準に２分する。そしてこの基準角度β
o を掘削方向判別装置９’にあらかじめ設定しておき、
これとアーム用の作業機姿勢検出機１０ｂからのアーム
検出値βとを比較して掘削方向を判別する。 βo ＝εo …（１） εo ：設定値 ここでβ≦βo の場合は遠い方の領域Ａとなり、掘削方
向は引き側となる。またβ≧βo の場合は近い方の領域
Ｂとなり、掘削方向は押し側となる。一例として、βo
＝１００［ｄｅｇ］のときを示す。制御開始点がβ＝１
３５［ｄｅｇ］であったとすると、β＞βo となり掘削
方向は押し側となる。これを２次元的に表わすと図４に
示すようになる。
【００１０】 （ｂ）アーム角度とブーム角度で判別する。 図５に示すように、作業範囲を２分割する境界 ｆ（αo ，βo ）＝０ …（２） をあらかじめ設定しておく。そして（２）式にブーム角
度αとアーム角度βを代入し、左辺が正か負かでＡ，Ｂ
のどちらかの領域に属するかを判別し、Ａの領域の場合
の掘削方向は引き側、Ｂの領域の場合の掘削方向は押し
側となる。一例として ｆ（αo ，βo ）＝αo ＋βo −１６０＝０ …（３） となる境界線を設定する。そこで、制御開始点のα，β
が、（α，β）＝（１００，５５）とすると、 ｆ（α，β）＝１００＋５５−１６０＜０ …（４） となり遠い方の領域Ａと判断され、掘削方向は引き側と
なる。
度αとアーム角度βを代入し、左辺が正か負かでＡ，Ｂ
のどちらかの領域に属するかを判別し、Ａの領域の場合
の掘削方向は引き側、Ｂの領域の場合の掘削方向は押し
側となる。一例として ｆ（αo ，βo ）＝αo ＋βo −１６０＝０ …（３） となる境界線を設定する。そこで、制御開始点のα，β
が、（α，β）＝（１００，５５）とすると、 ｆ（α，β）＝１００＋５５−１６０＜０ …（４） となり遠い方の領域Ａと判断され、掘削方向は引き側と
なる。
【００１１】 （ｃ）ｘ−ｙ座標系に換算して判別する（その１）。 図２よりアーム先端の位置（ｘ−ｙ）は ｘ＝Ｌ1 ｓｉｎα＋Ｌ2 ｓｉｎ（α＋β）， ｙ＝Ｌ1 ｃｏｓα＋Ｌ2 ｃｏｓ（α＋β） …（５） で求まる。そして図６に示すように作業範囲を２分割す
る境界 ｆ（ｘo ，ｙo ）＝０ …（６） をあらかじめ設定しておく。そこで（６）式にｘ，ｙを
代入し、左辺が正か負かでどちらかの領域に属するか判
別し、Ａの領域の場合は掘削方向は引き側、Ｂの領域の
場合は掘削方向は押し出し側とする。一例として、ｆ
（ｘo ，ｙo ）＝ｘo 2 ＋ｙo 2 −５０００2 ＝０を設
定し、制御開始点の（ｘ，ｙ）が（５）式を用いて （ｘ，ｙ）＝（７０００，２００） と求まったとすると、 ｆ（ｘ，ｙ）＝（７０００2 ＋２００2 −５０００2 ）＞０ となりＡと判断されて掘削作業は引き側となる。
る境界 ｆ（ｘo ，ｙo ）＝０ …（６） をあらかじめ設定しておく。そこで（６）式にｘ，ｙを
代入し、左辺が正か負かでどちらかの領域に属するか判
別し、Ａの領域の場合は掘削方向は引き側、Ｂの領域の
場合は掘削方向は押し出し側とする。一例として、ｆ
（ｘo ，ｙo ）＝ｘo 2 ＋ｙo 2 −５０００2 ＝０を設
定し、制御開始点の（ｘ，ｙ）が（５）式を用いて （ｘ，ｙ）＝（７０００，２００） と求まったとすると、 ｆ（ｘ，ｙ）＝（７０００2 ＋２００2 −５０００2 ）＞０ となりＡと判断されて掘削作業は引き側となる。
【００１２】（ｃ）ｘ−ｙ座標系に換算して判別する
（その２）。 図７（ａ）より、ブームトップピン点０を座標中心とし
たバケット刃先の位置は、 ｘ＝Ｌ2 ｓｉｎ（α＋β−φ）＋Ｌ3 ｓｉｎ（α＋β＋γ−φ） より求まる。あらかじめ図７（ｂ）に示すように定めて
おいたｘ0 ，（例えばｘ0 ＝０）と、上記ｘを比較する
ことにより、ｘ≧ｘ0 のときは、引き側となり、ｘ＜ｘ
0 のときは押し側となる。
（その２）。 図７（ａ）より、ブームトップピン点０を座標中心とし
たバケット刃先の位置は、 ｘ＝Ｌ2 ｓｉｎ（α＋β−φ）＋Ｌ3 ｓｉｎ（α＋β＋γ−φ） より求まる。あらかじめ図７（ｂ）に示すように定めて
おいたｘ0 ，（例えばｘ0 ＝０）と、上記ｘを比較する
ことにより、ｘ≧ｘ0 のときは、引き側となり、ｘ＜ｘ
0 のときは押し側となる。
【００１３】以上述べたことは、ブーム１、バケット３
においても可能である。また上記各式で表わされる境界
は固定であってもよいし、勾配や作業機の角度によって
変わるものでもよい。例えば、勾配がφ≦３０°，φ＞
３０°，のときはβo ＝１００°，βo ＝７０°とあら
かじめ設定しておく。またオペレータの自由意思によっ
て掘削方向を決めたい場合は図８に示すように切換スイ
ッチ１２、あるいはアームレバーなどの外部入力スイッ
チが優先となるようにして掘削方向を決定する。このと
きのフローは図９に示すようになる。
においても可能である。また上記各式で表わされる境界
は固定であってもよいし、勾配や作業機の角度によって
変わるものでもよい。例えば、勾配がφ≦３０°，φ＞
３０°，のときはβo ＝１００°，βo ＝７０°とあら
かじめ設定しておく。またオペレータの自由意思によっ
て掘削方向を決めたい場合は図８に示すように切換スイ
ッチ１２、あるいはアームレバーなどの外部入力スイッ
チが優先となるようにして掘削方向を決定する。このと
きのフローは図９に示すようになる。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、作業機のを自動運転す
るにあたって、掘削作業時における入力信号のうちの掘
削方向のための入力操作が不要となり、掘削作業時にお
けるオペレータの操作労力をできるだけ少なくできて操
作ミスをなくすことができる。
るにあたって、掘削作業時における入力信号のうちの掘
削方向のための入力操作が不要となり、掘削作業時にお
けるオペレータの操作労力をできるだけ少なくできて操
作ミスをなくすことができる。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】作業機の各部材の姿勢説明図である。
【図３】アーム角度に応じて作業方向を２分割する場合
の作用説明図である。
の作用説明図である。
【図４】アーム角度に応じて作業方向を判別する場合を
２次元的に示す説明図である。
２次元的に示す説明図である。
【図５】アーム角度とブーム角度で作業方向を判別する
場合を２次元的に示す説明図である。
場合を２次元的に示す説明図である。
【図６】ｘ−ｙ座標系に換算して作業方向を判別する場
合を２次元的に示す説明図である。
合を２次元的に示す説明図である。
【図７】（ａ），（ｂ）はｘ−ｙ座標系に換算して作業
方向を判別する場合を２次元的に示す他の説明図であ
る。
方向を判別する場合を２次元的に示す他の説明図であ
る。
【図８】外部入力スイッチにて作業方向を判別する場合
の構成を示すブロック図である。
の構成を示すブロック図である。
【図９】外部入力スイッチにて作業方向を判別する場合
のフローチャートである。
のフローチャートである。
１…ブーム、３…アーム、３…バケット、４，５，６…
シリンダ、７…勾配入力手段、８…先端傾各入力手段、
９…アクチェエータ操作量演算手段、１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ…姿勢検出手段、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…流量
制御弁、１２…切換スイッチ。
シリンダ、７…勾配入力手段、８…先端傾各入力手段、
９…アクチェエータ操作量演算手段、１０ａ，１０ｂ，
１０ｃ…姿勢検出手段、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…流量
制御弁、１２…切換スイッチ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−221527（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−37961（ＪＰ，Ｕ) 特公 平５−65660（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E02F 3/43 E02F 9/24
Claims (2)
- 【請求項１】 先端作業機の軌跡が目標軌跡とあうよう
に自動制御される作業機の制御方法において、先端作業
機による作業範囲を異なる領域に２分しておき、自動制
御開始時の作業機の姿勢あるいは位置等の作業点が、上
記２分した領域のどちらかに入るかを判断して、作業機
による掘削方向が押し出し側か、引き側かを自動的に判
別するようにしたことを特徴とする作業機の制御方法。 - 【請求項２】 作業機による掘削方向の判別を、外部入
力スイッチからの指令が優先するようにしたことを特徴
とする請求項１記載の作業機の制御方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25537392A JP3273575B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 作業機の制御方法 |
| EP92922196A EP0609445A4 (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | METHOD FOR SELECTING THE AUTOMATIC OPERATING MODE OF A CONSTRUCTION MACHINE. |
| EP98250010A EP0835964A2 (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 |
| US08/232,177 US5446981A (en) | 1991-10-29 | 1992-10-29 | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25537392A JP3273575B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 作業機の制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0681361A JPH0681361A (ja) | 1994-03-22 |
| JP3273575B2 true JP3273575B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=17277869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25537392A Expired - Fee Related JP3273575B2 (ja) | 1991-10-29 | 1992-09-01 | 作業機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3273575B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5446981A (en) * | 1991-10-29 | 1995-09-05 | Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho | Method of selecting automatic operation mode of working machine |
| JPH10159123A (ja) * | 1996-12-03 | 1998-06-16 | Shin Caterpillar Mitsubishi Ltd | 建設機械の制御装置 |
| JP7169760B2 (ja) * | 2018-03-29 | 2022-11-11 | 株式会社小松製作所 | 作業車両の制御システム、方法、及び作業車両 |
| CN115288218A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-11-04 | 中联重科股份有限公司 | 用于控制臂架的方法、挖掘机、存储介质及处理器 |
-
1992
- 1992-09-01 JP JP25537392A patent/JP3273575B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0681361A (ja) | 1994-03-22 |
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