JP3787039B2

JP3787039B2 - Self-driving construction machinery

Info

Publication number: JP3787039B2
Application number: JP10428799A
Authority: JP
Inventors: 英人石橋; 榑沼　　透; 好幸永野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JP2000291077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動運転建設機械に係わり、特に、自動運転に必要な教示位置の教示手段を改善した自動運転建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設機械による掘削・積み込み作業を自動化するシステムとして、例えば、特開平９−１９５３２１号公報に記載されているものが知られている。このシステムは、ブルドーザにより集めた土石の掘削・積み込みを自動的に行う油圧ショベルと、油圧ショベルによって積み込まれた土石を破砕して砕石を生成するクラッシヤとを備え、ブルドーザに乗車したオペレータが１人で砕石を生成できるシステムとなっている。また、特開平１０−２１２７４０号公報に記載のものは、油圧ショベルに、プログラムに従って自動的に作業させる指令を出力するコントローラを設け、このコントローラに掘削開始位置や排土位置を教示することにより、自動運転時に、コントローラからの指令により自動的に油圧ショベルに掘削や排土の作業を行わせる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術に示すような掘削・積み込み作業を自動化するシステムでは、基本的には油圧ショベルに対して堀削位置や放土位置等を設定する必要があり、オペレータによる教示操作が必要になる。従って、この教示操作はオペレータにとって的確かつ簡単に行えることが好ましく、また、教示ミスが生じた場合にも容易に再教示できることが必要である。
【０００４】
しかし、従来、自動運転建設機械の教示は、自動運転建設機械を取りまく周辺機器との位置関係や自動運転以外での自動運転建設機械の使い勝手等を考慮して、堀削位置や放土位置等の設定を行うが、実際には自動運転を開始して初めて油圧ショベルの位置関係が適正でないことに気付くことがある。このような場合、再教示する際、改めて周辺機器との位置関係や自動運転以外での使い勝手等を考慮しながら堀削位置や放土位置等を設定しなければならない。
【０００５】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、自動運転建設機械の許容される旋回範囲、待機位置、および堀削位置、放土位置をそれぞれ独立して教示することを可能にし、かつ教示された堀削位置、放土位置、待機位置等の教示位置が先に教示した旋回許容範囲にあるか否かを自動的にチェックする機能を持たせ、堀削位置や放土位置等の教示や再教示を安心して容易に行うことのできる自動運転建設機械を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【０００７】
教示操作により建設機械が取るべき複数の位置を記憶する教示手段を備え、再生操作により前記記憶した複数の位置に基づいて当該建設機械を繰り返し自動運転する自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置が、既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを自動運転を実行する前に判定する手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項１に記載の自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定する手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１に記載の自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定する手段を備える第１の教示手段と、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備える第２の教示手段から構成され、前記第１および第２の教示手段のいずれか一方が選択可能に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１ないしは請求項４のいずれか１つの請求項に記載の自動運転建設機械において、前記教示操作により記憶される前記複数の位置は、少なくとも、当該建設機械が掘削を行うための掘削位置と、放土を行うための放土位置と、自動運転の終了時等に待機すべき待機位置と、当該建設機械の自動運転時の旋回可能範囲を設定するための旋回可能範囲の両端の位置とからなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の自動運転建設機械において、前記判定手段は、前記掘削位置、前記放土位置、および前記待機位置が前記旋回可能範囲内にあるか否かを判定し、前記掘削位置、前記放土位置および前記待機位置の少なくとも１つが前記旋回可能範囲内にない場合には、異常であると判定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の自動運転建設機械において、前記判定手段が異常であると判定した場合は、設定しようとした教示位置が異常であることを知らせるための警告手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６ないしは請求項７のいずれか１つの請求項に記載の自動運転建設機械において、前記判定手段が異常であると判定した場合は、当該自動運転建設機械の自動運転の実行を禁止することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１から図１５を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係わる自動運転を行う自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す図である。
【００１７】
同図において、１は、自動運転建設機械本体の一例として示される、ストックヤード２に貯留された土石を掘削して、後述するクラッシヤ３に積み込む自動運転ショベル、３は自動運転ショベル１によって積み込まれた土石を破砕して、砕石４を生成するクラッシヤ、５は自動運転ショベル１の再生操作を行うのに適した任意の場所に設置された操作ボックスである。
【００１８】
自動運転ショベル１は、走行体１０と、走行体１０上に旋回可能に設けられた旋回体１１と、旋回体１１に回動可能に設けられたブーム１２と、ブーム１２の先端に回動可能に設けられたアーム１３と、アーム１３の先端に回動可能に設けられたバケット１４と、旋回体１１、ブーム１２、アーム１３およびバケット１４とをそれぞれ回動動作するための図示されていない旋回モータ１１０、シリンダ１２０、１３０、１４０と、旋回体１１に設けられた運転室１５と、操作ボックス５との間で信号の送受信を行うアンテナ１５０と、運転室１５内に設けられる自動運転ショベル１の教示操作や教示位置関係の異常判定結果の表示等を行う操作パネル６０とから構成されている。
【００１９】
また、自動運転ショベル１には、旋回体１１の旋回角を検出する角度センサ１１１と、旋回体１１とブーム１２との回動角を検出する角度センサ１１２と、ブーム１２とアーム１３の回動角を検出する角度センサ１１３と、アーム１３とバケット１４との回動角を検出する角度センサ１１４が設けられており、コントローラスイッチ６６がＯＮされると自動運転モードに移行し、コントローラ６１の働きにより自動運転ショベル１の自動運転が行われる。
【００２０】
また、クラッシヤ３は、走行体３０と、ホッパ３１と、砕石部３２と、コンベア３３とから構成される。
【００２１】
また、操作ボックス５には自動運転ショベル１の自動運転の運転停止ボタン５００と、運転開始ボタン５０１と、待機位置ボタン５０２と、非常停止ボタン５０３と、自動運転ショベル１のエンジンを始動させるエンジンＯＮボタン５０４と、エンジンを停止させるエンジンＯＦＦボタン５０５と、エンジン回転数を上げるＵＰボタン５０６と、エンジン回転数を下げるＤＯＷＮボタン５０７とが設けられ、自動運転ショベル１のアンテナ１５０との間で信号の送受信を行うアンテナ５１とを備えている。
【００２２】
図２は、運転室１５内に設けられる操作パネル６０の構成を示す図である。
【００２３】
同図において、６００は教示の操作手順、教示位置関係の異常警告等を表示する表示部、６０１はおよび６０２はそれぞれ後述する教示操作に使用されるキー群１およびキー群２である。本実施形態では、キー群１ではＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１と、Ｆ３キー６０１２と、Ｆ９キー６０１３およびＦ１０キー６０１４が割付られており、キー群２にはＥＮＴＥＲキー６０２０およひＭＥＮＵキー６０２１が割り付けられている。
【００２４】
図３は、本実施形態に係わる自動運転ショベル１の制御機構を示すブロック図である。
【００２５】
同図において、５は図１に示す操作ボックスに相当し、５０は再生時に操作される再生操作部、５２は再生操作部５０から出力される信号を後述するコントローラ６１に出力するための所定の信号に形成するためのコマンド生成部、５３および６５はそれぞれ再生操作部５０とコントローラ６１間の信号を送受信するための無線装置である。
【００２６】
なお、コマンド生成部５２は、マイクロコンピュータを使用した一般的なコントローラで構成され、入力した信号に相当する指令コードを生成する機能を有する。
【００２７】
６は自動運転ショベル１本体に搭載される車内搭載装置を示し、６０は操作パネル、６１はコントローラ、６２はコントローラ６１から出力される駆動電流によって駆動される比例電磁弁、６３は比例電磁弁６２から出力される油圧信号により制御され、アクチュエータに流入する油量または油圧を制御するコントロールバルブ、６４は図１に示す自動運転ショベル１の各部を作動するための旋回モータ１１０、シリンダ１２０、１３０、１４０等のアクチュエータ、６６は図１に示されるコントローラ６１の電源をＯＮ／ＯＦＦするコントローラスイッチである。このスイッチがＯＦＦ状態の時は標準機と同様の手動運転モードとなり、ＯＮ状態の時は自動運転モードとなり、コントローラ６１による自動運転が可能なモードとなる。
【００２８】
なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成と同じである。
【００２９】
次に、自動運転における教示操作および再生操作を図１〜図３を用いて説明する。
【００３０】
まず、図３において、自動運転ショベル１のエンジンがＯＮになっている状態でコントローラスイツチ６６をＯＮすると、自動運転モードとなる。次に、図２において、操作パネル６０上に割り付けられているキー群により表示部６００に表示される指示に従って、自動運転に必要な教示操作を行う。本実施形態における教示操作は、掘削位置、放土位置、待機位置および旋回可能範囲の教示である。掘削位置および放土位置は、それぞれ自動運転ショベル１がストックヤード２に貯留された土石を掘削するための位置、およびクラッシヤ３のホッパ３１へ掘削した土石を放土するための位置である。待機位置は自動運転終了時等にオペレータが自動運転ショベル１への乗降を行うための位置であり、待機位置ボタン５０２を押すことにより自動運転ショベル１の自動運転動作を中断し、待機位置へと移動する。また、旋回可能範囲は、自動運転ショベル１と周辺機器との接触防止や、掘削した土石の落下による周辺機器の破損防止を目的として設定するものであり、旋回可能範囲が設定された場合には、自動運転ショベル１の自動運転動作はこの範囲のみで有効となる。
【００３１】
教示操作は、コントローラ６０は教示された位置関係に異常があるか否かを判定すると共に、その操作に従って各角度センサ１１１〜１１４からの検出値を入力して演算し、所定の記憶領域に教示位置データおよび教示コマンドを記憶する。教示操作を終了し、再生操作を行うことにより自動運転が可能な状態となる。
【００３２】
再生操作は、再生操作部５０の運転開始ボタン５０１を押すことによって、コマンド生成部５２において生成された所定の信号がアンテナ５１，１５０を介してコントローラ６１に送信され、再生処理が開始される。コントローラ６１において再生処理が開始されると、記憶されている教示データが呼び出され、角度センサ１１１〜１１４から得られた情報と対比しながら、教示位置データに合致するように、旋回体１１、ブーム１２、アーム１３、バケツト１４をそれぞれ作動するための比例電磁弁６２に駆動電流を出力する。比例電磁弁６２からさらにコントロールバルブ６３を介して、各アクチュエータ６４を制御して自動運転ショベル１の自動運転を行う。
【００３３】
次に、本実施形態に係わる自動運転ショベルの教示処理の詳細について図４から図１５を用いて説明する。
【００３４】
図４（ａ）は、後述する２種類の教示手段のいずれによって教示するかを選択するための操作パネル６０の表示画面、図４（ｂ）は、前記の教示手段を選択するための処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、コントローラスイッチ６６がＯＮされるとコントローラ６１に電源が供給され、自動運転モードがスタートする。そして、手順Ｓ１００で画面０を表示し、手順Ｓ２００で、図２に示す操作パネル６０のＦ１キー６０１０が押されたか否かが判定される。ここで、Ｆ１キー６０１０が押されている場合は手順Ｓ３００へ移行し、第１の教示手段が実行される。また、Ｆ１キー６０１０が押されていない場合は手順Ｓ４００へと移行し、Ｆ２キー６０１１が押されたか否かが判定される。ここで、Ｆ２キー６０１１が押されている場合は手順Ｓ５００へと移行し、第２の教示手段が実行される。また、Ｆ２キー６０１１が押されていない場合はＳ２００へと戻り、Ｆ１キー６０１０とＦ２キー６０１１の入力待ちを行う。
【００３６】
次に、図４（ａ）の手順Ｓ３００における第１の教示手段の教示処理について図５〜図９を用いて説明する。
【００３７】
図５は、第１の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面、図６〜図９は第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。ここで、図６〜図９の各処理段階に示される表示画面１ａ〜１ｉは図５に示す各表示画面１ａ〜１ｉに対応する。
【００３８】
第１の教示手段が選択されると、手順Ｓ３０１において画面１ａの表示を行う。画面１ａは第１の教示手段でのメニュー画面であり、手順Ｓ３０２で、図２に示すＦ１キー６０１０の入力待ちを行う。手順Ｓ３０２でＦ１キー６０１０が押されたと判定されると手順Ｓ３０３へと移行し、画面１ｂを表示して旋回範囲の設定を行うか否かの選択を手順Ｓ３０４および手順Ｓ３０５にて行う。なお、ここでは図示していないが、前回の教示操作により位置確認が正常に終了している場合は位置確認フラグがＯＮ状態であり、位置確認時に異常があると判定されている場合は位置確認フラグはＯＦＦ状態となっている。手順Ｓ３０４でＦ９キー６０１３が押されたと判定されると手順Ｓ３０６へと移行し、画面１ｃを表示し旋回可能範囲の設定を開始する。まず、手順Ｓ３０７において旋回制限フラグをＯＮし、手順Ｓ３０８でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３０８でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ３０９へと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿ＴＥＭＰへ読み込む。次に、手順Ｓ３１０において画面１ｄを表示し、旋回可能範囲として設定すべき範囲で１方向への旋回動作を行った後、ＥＮＴＥＲキー６０２０を押すことを指示する。次に、手順Ｓ３１１において左旋回を行ったか否かを判定する。この判定は、例えば左旋回をプラス回転、右旋回をマイナス回転とすれば、旋回角度現在値とＳＷ＿ＴＥＭＰとの差がプラス方向に変化していれば左回転、逆にマイナス方向に変化していれば右旋回となる。ここで、左旋回と判定された場合は手順Ｓ３１２へと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿Ｒへ代入して、旋回可能範囲の右側を設定する。そして、手順Ｓ３１３においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３１３でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ３１４へと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｌへ読み込み、旋回可能範囲の左側を設定して手順Ｓ３１９へと移行する。また、手順Ｓ３１１で右旋回と判定されると手順Ｓ３１５へと移行し、ＳＷＴＥＭＰをＳＷ＿Ｌへ代入して、旋回可能範囲の左側を設定する。そして、手順Ｓ３１６においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３１６でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ３１７へと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｒへ読み込み、旋回可能範囲の右側を設定して手順Ｓ３１９へと移行する。また、手順Ｓ３０５でＦ１０キー６０１４が押されたと判定されると手順Ｓ３１８へと移行し、旋回制限フラグをＯＦＦして手順Ｓ３１９へと移行する。手順Ｓ３１９へと移行すると、画面１ｅを表示して掘削位置の教示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３２０においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３２１へと移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３２２へと移行して現在位置を掘削位置として記憶し、手順Ｓ３２６へと移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３２３へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３２２へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３２４へと移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３２５でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３１９へと戻って掘削位置の再教示を行う。手順Ｓ３２６へと移行すると、画面１ｆを表示して放土位置の教示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３２７においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３２８へと移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３２９へと移行して現在位置を放土位置として記億し、手順Ｓ３３３へと移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３３０へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３２９へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３３１へと移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３３２でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３２６へと戻って放土位置の再教示を行う。手順Ｓ３３３へと移行すると、画面１ｇを表示して待機位置の教示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３３４においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３３５へと移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３３６へと移行して現在位置を待機位置として記憶し、手順Ｓ３３７へと移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３３８へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３３６へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３３９へと移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３４０でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３３３へと戻って待機位置の再教示を行う。手順Ｓ３３７へと移行すると、画面１ｉを表示して教示操作が正常に終了したことを指示すると共に位置確認フラグをＯＮし、手順Ｓ３４１でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行った後、手順Ｓ３４２で第１の教示手段のメニュー画面である画面１ａを表示する。
【００３９】
上記のごとく、第１の教示手段は、決められたシーケンスに従ったガイダンスによる教示であり、位置関係に異常があるか否かの判定をそれぞれの教示位置の設定の際に逐次実行するため、自動運転における教示操作の不慣れなオペレータ向けの教示手段といえる。
【００４０】
次に、図４（ａ）の手順Ｓ５００における第２の教示手段の教示処理を図１０〜図１４を用いて説明する。
【００４１】
図１０は、第２の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面、図１１〜図１４は第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。ここで、図１１〜図１４の各処理段階に示される表示画面２ａ〜２ｍは図１０に示す各表示画面２ａ〜２ｍに対応する。
【００４２】
第２の教示手段が選択されると、手順Ｓ５０１において画面２ａの表示を行う。画面２ａは第２の教示手段でのメニュー画面であり、手順Ｓ５０２、手順Ｓ５０３およひ手順Ｓ５０４においてそれぞれ図２に示す操作パネル６０のＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１およびＦ３キー６０１２の入力待ちを行う。ここで、Ｆ１キー６０１０が押されると手順Ｓ５０５へと移行し、作業位置（掘削位置、放土位置および待機位置）の教示を行う。また、Ｆ２キー６０１１が押されると手順Ｓ５０６へと移行し、旋回可能範囲の教示を行う。また、Ｆ３キー６０１２が押されると手順Ｓ５０７へと移行し、教示が行われたそれぞれの位置について、異常があるか否かを判定する。なお、ここでは図示していないが、すでに前回の教示操作によって旋回可能範囲の設定が行われている場合は旋回制限フラグがＯＮ伏態であり、旋回可能範囲の設定が行われていない場合は旋回制限フラグはＯＦＦ状態となっている。また、位置確認が正常に終了している場合は位置確認フラグがＯＮ状態であり、位置確認時に異常があると判定されている場合は位置確認フラグはＯＦＦ状態となっている。手順Ｓ５０５に移行すると図１２に示すように、まず、手順Ｓ５０５ａにおいて画面２ｂを表示する。ここでは、手順Ｓ５０５ｂ、手順Ｓ５０５ｃ、手順Ｓ５０５ｄおよび手順Ｓ５０５ｅでそれぞれＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１、Ｆ３キー６０１２およびＭＥＮＵキー６０２１の入力待ちを行っており、Ｆ１キー６０１０が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｆへと移行し、画面２ｃを表示して掘削位置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｈにおいて現在位置を掘削位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｃへと移行する。また、Ｆ２キー６０１１が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｉへと移行し、画面２ｄを表示して放土位置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｊでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｋにおいて現在位置を放土位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｄへと移行する。また、Ｆ３キー６０１２が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｌへと移行し、画面２ｅを表示して待機位置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｍでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｎにおいて現在位置を待機位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｅへと移行する。また、ＭＥＮＵキー６０２１が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｏへと移行し、画面２ａを表示する。なお、この画面２ａは第２の教示手段のメニュー画面である。また、手順Ｓ５０６に移行すると図１３に示すように、まず、手順Ｓ５０６ａにおいて画面２ｆを表示する。ここでは、手順Ｓ５０６ｂ、手順Ｓ５０６ｃおよび手順Ｓ５０６ｄでそれぞれＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１およびＭＥＮＵキー６０２１の入力待ちを行っており、Ｆ１キー６０１０が押されたと判定されると手順Ｓ５０６ｅにおいて画面２ｇを表示し旋回可能範囲の設定を開始する。まず、手順Ｓ５０６ｆにおいて旋回制限フラグをＯＮし、手順Ｓ５０６ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｈへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿ＴＥＭＰへ読み込む。次に、手順Ｓ５０６ｉにおいて画面２ｈを表示し、旋回可能範囲として設定すべき範囲で１方向への旋回動作を行った後、ＥＮＴＥＲキー６０２０を押すことを指示する。次に、手順Ｓ５０６ｊにおいて左旋回を行ったか否かを判定する。この判定は、例えば、左旋回をプラス回転、右旋回をマイナス回転とすれば、旋回角度現在値とＳＷ＿ＴＥＭＰとの差がプラス方向に変化していれば左回転、逆にマイナス方向に変化していれば右旋回となる。ここで、左旋回と判定された場合は手順Ｓ５０６ｋへと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿Ｒへ代入して、旋回可能範囲の右側を設定する。そして、手順Ｓ５０６ｌにおいてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｌでＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｍへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｌへ読み込み、旋回可能範囲の左側を設定して旋回可能範囲の教示を終了する。また、手順Ｓ５０６ｊで右旋回と判定されると手順Ｓ５０６ｎへと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿Ｒヘ代入して、旋回可能範囲の左側を設定する。そして、手順Ｓ５０６ｏにおいてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｏ、でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｐへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｒへ読み込み、旋回可能範囲の右側を設定して旋回可能範囲の教示を終了する。手順Ｓ５０６ｃでＦ２キー６０１１が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｑへと移行し、画面２ｉを表示して旋回範囲の制限を行わないことを指示し、手順Ｓ５０６ｒでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｓへと移行し、旋回制限フラグをＯＦＦする。手順Ｓ５０６ｄでＭＥＮＵキー６０２１が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｔへと移行し、画面２ａを表示する。これは、第２の教示手段におけるメニュー画面である。また、手順Ｓ５０４でＦ３キー６０１２が押されたことが判定されると手順Ｓ５０７へと移行する。手順Ｓ５０７では、まず、図１４に示す手順Ｓ５０７ａにおいて旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。判定結果がＮＯの場合はＳ５０７ｂへと移行し、画面２ｍを表示して教示操作が正常に終了したことを指示すると共に位置確認フラグをＯＮし、手順Ｓ５０７ｃでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０７ｄへと移行し、第２の教示手段のメニュー画面である画面２ａを表示する。また、手順Ｓ５０７ａにおける判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｅへと移行し、位置確認フラグをＯＮする。次に、手順Ｓ５０７ｆにおいて教示された掘削位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｇへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｈへと移行し、画面２ｊを表示して掘削位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｉでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｇへと移行する。手順Ｓ５０７ｇでは、教示された放土位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｊへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｋへと移行し、画面２ｋを表示して放土位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｌでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｊへと移行する。手順Ｓ５０７ｊでは、教示された待機位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｍへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｎへと移行し、画面２ｌを表示して待機位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｏでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｐへと移行し、画面２ｂを表示する。手順Ｓ５０７ｍでは、位置確認フラグがＯＮか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｂへと移行し、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｐへと移行する。
【００４３】
上記のごとく、第２の教示手段は更新する必要のあるもののみの教示を実行することができ、教示操作が素早く行える。この教示手段は全ての位置教示が終了した時点で位置確認を行い、もし、位置関係に異常がある場合は異常な位置のみを再教示すればよい。この教示手段は、位置関係についての認識が十分になされていれば間題が少なく、自動運転の教示操作に慣れたオペレータ向けの教示手段といえる。
【００４４】
上記のごとく、自動運転建設機械における２種類の第１の教示手段、２について説明したが、自動運転建設機械に２種類の教示手段を共に備え、オペレータの教示操作の熟練度および操作のし易すさ等により、第１の教示手段および第２の教示手段のいずれかを選択することが可能である。
【００４５】
次に、本実施形態に係わる自動運転ショベルの運転開始処理を図１５を用いて説明する。
【００４６】
図１５は、運転開始処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００４７】
手順Ｓ６００において運転開始ボタン５０１の入力待ちを行う。ここで、運転開始ボタン５０１が押されると手順Ｓ７００に移行し、位置確認フラグがＯＮか否かが判定される。ここで、判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ８００において運転開始が行われ、自動運転ショベル１の自動運転動作が開始される。また、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ９００に移行し、自動運転ショベル１の停止状態が保持され、自動運転動作を禁止する。
【００４８】
上記のごとく、本実施形態によれば、自動運転を行うために必要となる教示操作において、記憶すべき複数の位置の記憶を予め決められた順序に従って実行し、位置の記憶を行う際に、すでに記憶されている位置との位置関係について異常があるか否かを随時判定する第１の教示手段と、記憶すべき複数の位置を任意の順番で記憶し、記憶すべき全ての位置の記憶の終了後に、記憶した全ての位置関係について異常があるか否かを判定する第２の教示手段とを設け、第１および第２の教示手段のいずれか一方をオペレータにより選択可能としたので、教示をオペレータの教示操作の熟練度によらずに容易かつ正確に行うことができ、自動運転建設機械の安全性および生産性を向上させることができる。
【００４９】
また、教示手段に異常判定手段を設け、記憶された位置関係が異常であると判定された場合は、オペレータに異常内容を指示すると共に、自動運転建設機械の自動運転の実行を禁止するようにしたので、自動運転時の危険な動作を未然に防ぐことができ、自動運転建設機械の安全性を向上させることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、堀削位置や放土位置等の各種の教示位置をそれぞれ独立して教示することができ、また、教示された位置が先に教示された許容範囲にあるか否かを自動的にチェックする機能を持たせたので、堀削位置や放土位置等の教示または再教示を安心して容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる自動運転を行う自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す図である。
【図２】運転室１５内に設けられる操作パネル６０の構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係わる自動運転ショベル１の制御機構を示すブロック図である。
【図４】２種類の教示手段のいずれによって教示するかを選択するための操作パネル６０の表示画面、および２種類の教示手段のいずれかを選択するための処理手順を示すフローチャートである。
【図５】第１の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面である。
【図６】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面である。
【図１１】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】自動運転建設機械の運転開始処理の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１自動運転ショベル
３クラッシヤ
５操作ボックス
６０操作パネル
６１コントローラ
６６コントローラスイッチ
１１１〜１１４角度センサ
５００運転停止ボタン
５０１運転開始ボタン
５０２待機位置ボタン
５０３非常停止ボタン
６０１キー群１
６０１０Ｆ１キー
６０１１Ｆ２キー
６０１２Ｆ３キー
６０１３Ｆ９キー
６０１４Ｆ１０キー
６０２キー群２
６０２０ＥＮＴＥＲキー
６０２１ＭＥＮＵキー[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic driving construction machine, and more particularly to an automatic driving construction machine with improved teaching means for teaching positions necessary for automatic driving.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a system for automating excavation / loading work by a construction machine, for example, a system described in JP-A-9-195321 is known. This system is equipped with a hydraulic excavator that automatically excavates and loads the debris collected by the bulldozer, and a crusher that generates crushed stone by crushing the debris loaded by the hydraulic excavator, and one operator boarded the bulldozer It is a system that can generate crushed stone. Moreover, the thing of Unexamined-Japanese-Patent No. 10-212740 is provided with the controller which outputs the instruction | command to work automatically according to a program to a hydraulic excavator, By teaching this controller the excavation start position and the earth removal position, During automatic operation, the excavator automatically performs excavation and earth removal work in response to a command from the controller.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the system for automating excavation / loading work as shown in the above prior art, basically, it is necessary to set the excavation position, the earthing position, etc. with respect to the hydraulic excavator, and the teaching operation by the operator is necessary. Become. Therefore, this teaching operation is preferably performed accurately and easily for the operator, and it is necessary that the teaching operation can be easily re-taught even when a teaching error occurs.
[0004]
However, in the past, the teaching of autonomous driving construction machines has been based on the position of the excavation position, earthing position, etc., taking into account the positional relationship with the peripheral equipment surrounding the autonomous driving construction machine and the ease of use of the autonomous driving construction machine other than automatic driving. However, in reality, it may be noticed that the positional relationship of the hydraulic excavator is not appropriate only after the automatic operation is started. In such a case, when re-teaching, it is necessary to set the excavation position, the earthing position, etc. in consideration of the positional relationship with the peripheral equipment and the usability other than the automatic operation.
[0005]
In view of the above-mentioned problems of the prior art, it is an object of the present invention to independently teach the allowable turning range, standby position, excavation position, and earthing position of an automatic operation construction machine. In addition, it has a function to automatically check whether the taught positions such as the taught excavation position, earthing position, standby position etc. are within the swivel allowable range taught earlier, and the excavation position and earthing position It is an object of the present invention to provide an automatic driving construction machine that can easily teach and re-teach such as above.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0007]
In an automatic operation construction machine that includes teaching means for storing a plurality of positions to be taken by a construction machine by a teaching operation, and that automatically repeats the construction machine based on the stored plurality of positions by a regenerating operation, the teaching means includes: A means for determining whether or not a plurality of positions to be taken by the construction machine by a teaching operation is within a predetermined teaching position range that is already stored is provided before performing automatic operation. .
[0008]
The automatic operation construction machine according to claim 1, wherein the teaching means stores a plurality of positions to be taken by the construction machine according to a teaching operation in accordance with a predetermined order, and the plurality of positions are stored. A means for sequentially determining whether or not each is within a predetermined teaching position range that is already stored for each time is provided.
[0009]
Further, in claim 1, the teaching means stores a plurality of positions to be taken by the construction machine in an arbitrary order by a teaching operation, and a predetermined teaching already stored after all the plurality of positions are stored. Means is provided for determining whether or not it is within the position range.
[0010]
The automatic operation construction machine according to claim 1, wherein the teaching means stores a plurality of positions to be taken by the construction machine according to a teaching operation in accordance with a predetermined order, and the plurality of positions are stored. A first teaching means comprising means for sequentially determining whether or not the predetermined teaching position range is already stored for each time, and a plurality of positions to be taken by the construction machine by a teaching operation are stored in an arbitrary order; And a second teaching means comprising a means for determining whether or not the position is within a predetermined taught position range that has already been stored after all of the plurality of positions are stored, and the first and second One of the teaching means is provided so as to be selectable.
[0011]
The automatic operation construction machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of positions stored by the teaching operation are at least excavation for the construction machine to perform excavation. Position, earthing position for earthing, standby position to be waited at the end of automatic operation, etc. and both ends of the turnable range for setting the turnable range during automatic operation of the construction machine It consists of a position.
[0012]
The automatic operation construction machine according to claim 5, wherein the determination unit determines whether or not the excavation position, the earthing position, and the standby position are within the turnable range, and the excavation position When at least one of the earthing position and the standby position is not within the turnable range, it is determined that there is an abnormality.
[0013]
The automatic operation construction machine according to claim 6, further comprising a warning means for notifying that the teaching position to be set is abnormal when the determination means is determined to be abnormal. And
[0014]
Further, in the automatic operation construction machine according to any one of claims 6 to 7, when the determination means determines that it is abnormal, execution of automatic operation of the automatic operation construction machine is prohibited. It is characterized by doing.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0016]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an automatic driving excavator that performs automatic driving according to the present embodiment and an operation mode thereof.
[0017]
In the figure, 1 is an automatic driving excavator shown as an example of an automatic driving construction machine main body, excavated debris stored in a stock yard 2 and loaded into a crasher 3 described later, and 3 is loaded by an automatic driving shovel 1. The crusher 5 for crushing the earth and stone to generate the crushed stone 4 is an operation box installed at an arbitrary place suitable for performing the regenerating operation of the automatic driving excavator 1.
[0018]
The automatic driving excavator 1 includes a traveling body 10, a revolving body 11 that is turnable on the traveling body 10, a boom 12 that is turnably provided on the revolving body 11, and a turnable to the tip of the boom 12. (Not shown) for rotating the arm 13 provided on the arm 13, the bucket 14 rotatably provided at the tip of the arm 13, and the revolving body 11, the boom 12, the arm 13 and the bucket 14, respectively. The motor 110, the cylinders 120, 130, and 140, the cab 15 provided in the revolving unit 11, the antenna 150 that transmits and receives signals to and from the operation box 5, and the automatic driving excavator 1 provided in the cab 15 And an operation panel 60 for displaying the teaching position related abnormality determination result and the like.
[0019]
Further, the automatic driving excavator 1 includes an angle sensor 111 that detects a turning angle of the turning body 11, an angle sensor 112 that detects a turning angle between the turning body 11 and the boom 12, and the turning of the boom 12 and the arm 13. An angle sensor 113 for detecting the angle and an angle sensor 114 for detecting the rotation angle between the arm 13 and the bucket 14 are provided. When the controller switch 66 is turned on, the automatic operation mode is entered and the function of the controller 61 is achieved. Thus, the automatic operation of the automatic excavator 1 is performed.
[0020]
The crasher 3 includes a traveling body 30, a hopper 31, a crushed stone part 32, and a conveyor 33.
[0021]
The operation box 5 includes an operation stop button 500 for automatic operation of the automatic operation shovel 1, an operation start button 501, a standby position button 502, an emergency stop button 503, and an engine ON for starting the engine of the automatic operation shovel 1. A button 504, an engine OFF button 505 for stopping the engine, an UP button 506 for increasing the engine speed, and a DOWN button 507 for decreasing the engine speed are provided, and a signal is transmitted between the antenna 150 of the automatic driving excavator 1. And an antenna 51 for transmitting and receiving.
[0022]
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the operation panel 60 provided in the cab 15.
[0023]
In the figure, reference numeral 600 denotes a display unit for displaying a teaching operation procedure, an abnormal warning related to a teaching position, and the like. Reference numerals 601 and 602 denote a key group 1 and a key group 2 used for a teaching operation, which will be described later. In this embodiment, F1 key 6010, F2 key 6011, F3 key 6012, F9 key 6013, and F10 key 6014 are assigned to key group 1, and ENTER key 6020 and MENU key 6021 are assigned to key group 2. Is assigned.
[0024]
FIG. 3 is a block diagram showing a control mechanism of the automatic driving shovel 1 according to the present embodiment.
[0025]
In the figure, 5 corresponds to the operation box shown in FIG. 1, 50 is a reproduction operation unit operated at the time of reproduction, 52 is a predetermined signal for outputting a signal output from the reproduction operation unit 50 to a controller 61 described later. Command generation units 53 and 65 for forming signals are wireless devices for transmitting and receiving signals between the reproduction operation unit 50 and the controller 61, respectively.
[0026]
The command generation unit 52 is configured by a general controller using a microcomputer, and has a function of generating a command code corresponding to the input signal.
[0027]
Reference numeral 6 denotes a vehicle-mounted device mounted on the main body of the automatic driving excavator 1, 60 an operation panel, 61 a controller, 62 a proportional solenoid valve driven by a drive current output from the controller 61, and 63 a proportional solenoid valve 62. 1 is a control valve for controlling the amount of oil flowing into the actuator or the hydraulic pressure, which is controlled by a hydraulic signal output from the rotary motor 110, cylinders 120, 130 for operating each part of the automatic operation shovel 1 shown in FIG. An actuator such as 140, 66 is a controller switch for turning on / off the power of the controller 61 shown in FIG. When this switch is OFF, the manual operation mode is the same as that of the standard machine. When the switch is ON, the automatic operation mode is selected.
[0028]
Other configurations are the same as the configurations with the same reference numerals shown in FIG.
[0029]
Next, the teaching operation and the reproduction operation in the automatic driving will be described with reference to FIGS.
[0030]
First, in FIG. 3, when the controller switch 66 is turned on while the engine of the automatic driving excavator 1 is turned on, the automatic driving mode is set. Next, in FIG. 2, a teaching operation necessary for automatic driving is performed in accordance with an instruction displayed on the display unit 600 by a group of keys assigned on the operation panel 60. The teaching operation in the present embodiment is teaching of the excavation position, the earthing position, the standby position, and the turnable range. The excavation position and the earthing position are a position for the automatic operation excavator 1 to excavate the debris stored in the stockyard 2 and a position for discharging the earth excavated to the hopper 31 of the crasher 3. The standby position is a position for the operator to get on and off the automatic driving excavator 1 at the end of automatic driving or the like. By pressing the standby position button 502, the automatic driving operation of the automatic driving excavator 1 is interrupted and moved to the standby position. Moving. The swivelable range is set for the purpose of preventing contact between the automatic excavator 1 and peripheral devices and preventing damage to peripheral devices due to the fall of excavated debris. When the swivelable range is set The automatic driving operation of the automatic driving shovel 1 is effective only in this range.
[0031]
In the teaching operation, the controller 60 determines whether or not there is an abnormality in the taught positional relationship, and in accordance with the operation, the detection value from each of the angle sensors 111 to 114 is input and calculated to teach a predetermined storage area. Stores position data and teaching commands. By completing the teaching operation and performing the regenerating operation, automatic driving becomes possible.
[0032]
In the reproduction operation, when a driving start button 501 of the reproduction operation unit 50 is pressed, a predetermined signal generated in the command generation unit 52 is transmitted to the controller 61 via the antennas 51 and 150, and the reproduction process is started. When the reproduction process is started in the controller 61, the stored teaching data is recalled, and compared with the information obtained from the angle sensors 111 to 114, the revolving body 11, the boom so as to match the teaching position data. 12, a drive current is output to the proportional solenoid valve 62 for operating the arm 13, the bucket 14 respectively. The actuator 64 is controlled from the proportional solenoid valve 62 via the control valve 63 to automatically operate the automatic excavator 1.
[0033]
Next, the details of the teaching processing of the automatic driving shovel according to the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0034]
FIG. 4A shows a display screen of the operation panel 60 for selecting which of the two types of teaching means to be described later. FIG. 4B shows a processing procedure for selecting the teaching means. It is a flowchart which shows.
[0035]
First, when the controller switch 66 is turned on, power is supplied to the controller 61, and the automatic operation mode starts. Then, screen 0 is displayed in step S100, and it is determined in step S200 whether or not the F1 key 6010 of the operation panel 60 shown in FIG. 2 has been pressed. If the F1 key 6010 has been pressed, the process proceeds to step S300, and the first teaching unit is executed. If the F1 key 6010 has not been pressed, the process proceeds to step S400, and it is determined whether the F2 key 6011 has been pressed. If the F2 key 6011 is pressed, the process proceeds to step S500, and the second teaching unit is executed. If the F2 key 6011 is not pressed, the process returns to S200 and waits for input of the F1 key 6010 and the F2 key 6011.
[0036]
Next, the teaching process of the first teaching means in step S300 of FIG. 4A will be described with reference to FIGS.
[0037]
FIG. 5 is a display screen of the operation panel 60 displayed at each teaching processing stage of the first teaching means, and FIGS. 6 to 9 are flowcharts showing processing procedures of the first teaching means. Here, the display screens 1a to 1i shown in the processing steps of FIGS. 6 to 9 correspond to the display screens 1a to 1i shown in FIG.
[0038]
When the first teaching means is selected, the screen 1a is displayed in step S301. The screen 1a is a menu screen in the first teaching means, and in step S302, input of the F1 key 6010 shown in FIG. 2 is waited for. If it is determined in step S302 that the F1 key 6010 has been pressed, the process proceeds to step S303, and whether or not the screen 1b is displayed and the turning range is set is selected in steps S304 and S305. Although not shown here, the position confirmation flag is ON when the position confirmation has been completed normally by the previous teaching operation, and the position confirmation is performed when it is determined that there is an abnormality during the position confirmation. The flag is OFF. If it is determined in step S304 that the F9 key 6013 has been pressed, the process proceeds to step S306, the screen 1c is displayed, and the setting of the turnable range is started. First, in step S307, the turning restriction flag is turned on, and in step S308, input of the ENTER key 6020 is waited. If it is determined in step S308 that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S309, and the current value of the turning angle is read into SW_TEMP. Next, in step S310, the screen 1d is displayed, and an instruction is given to press the ENTER key 6020 after performing a turning operation in one direction within a range to be set as a turnable range. Next, it is determined whether or not a left turn is performed in step S311. For example, if the left turn is a plus rotation and the right turn is a minus rotation, the difference between the current value of the turning angle and SW_TEMP is changed in the plus direction, and the rotation is changed to the minus direction. Will turn right. If it is determined that the vehicle is turning left, the process proceeds to step S312, and SW_TEMP is substituted into SW_R to set the right side of the turnable range. In step S313, input of the ENTER key 6020 is waited. If it is determined in step S313 that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S314, the current value of the turning angle is read into SW_L, the left side of the turnable range is set, and the process proceeds to step S319. If it is determined in step S311 that the vehicle is turning right, the process proceeds to step S315, and SWTEMP is substituted into SW_L to set the left side of the turnable range. In step S316, input of the ENTER key 6020 is waited for. If it is determined in step S316 that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S317, the current value of the turning angle is read into SW_R, the right side of the turnable range is set, and the process proceeds to step S319. If it is determined in step S305 that the F10 key 6014 has been pressed, the process proceeds to step S318, the turning restriction flag is turned off, and the process proceeds to step S319. When proceeding to step S319, the screen 1e is displayed to instruct to teach the excavation position. Next, in step S320, input of the ENTER key 6020 is waited. If it is determined that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S321, and it is determined whether or not the turning restriction flag is ON. If the turning restriction flag is OFF, the process proceeds to step S322 and the current position is stored as the excavation position, and the process proceeds to step S326. If the turning restriction flag is ON, the process proceeds to S323, and the current turning position. Is determined between the turnable range SW_R and SW_L. If the determination result is YES, the process proceeds to step S322. If the determination result is NO, the process proceeds to step S324, and the screen 1h is displayed to indicate that the current position is outside the turnable range and the position confirmation flag is set. Turn OFF, wait for input of the ENTER key 6020 in step S325, return to step S319, and re-teach the excavation position. When the process proceeds to step S326, the screen 1f is displayed to instruct to teach the earthing position. Next, in step S327, input of the ENTER key 6020 is waited. When it is determined that the ENTER key 6020 is pressed, the process proceeds to step S328, and it is determined whether or not the turn restriction flag is ON. If the turn restriction flag is OFF, the process proceeds to step S329, where the current position is recorded as a release position, and the process proceeds to step S333. If the turn restriction flag is ON, the process proceeds to S330, and the current position It is determined whether or not the turning position is between the turnable ranges SW_R and SW_L. If the determination result is YES, the process proceeds to step S329. If the determination result is NO, the process proceeds to step S331, and the screen 1h is displayed to indicate that the current position is outside the turnable range and the position confirmation flag is set. Turn OFF, wait for input of the ENTER key 6020 in step S332, return to step S326, and re-teach the earthing position. When proceeding to step S333, the screen 1g is displayed to instruct to teach the standby position. Next, in step S334, input of the ENTER key 6020 is waited. When it is determined that the ENTER key 6020 is pressed, the process proceeds to step S335, and it is determined whether or not the turning restriction flag is ON. If the turning restriction flag is OFF, the process proceeds to step S336 and the current position is stored as a standby position, and the process proceeds to step S337. If the turning restriction flag is ON, the process proceeds to S338, and the current turning position. Is determined between the turnable range SW_R and SW_L. If the determination result is YES, the process proceeds to step S336. If the determination result is NO, the process proceeds to step S339, and the screen 1h is displayed to indicate that the current position is outside the turnable range and the position confirmation flag is set. In step S340, the input key 6020 is waited for, and the process returns to step S333 to re-teach the standby position. When the procedure proceeds to step S337, the screen 1i is displayed to instruct that the teaching operation has been completed normally, the position confirmation flag is turned on, and the input of the ENTER key 6020 is waited in step S341, and then in step S342 A screen 1a which is a menu screen of one teaching means is displayed.
[0039]
As described above, the first teaching means is teaching by guidance according to a predetermined sequence, and in order to sequentially determine whether there is an abnormality in the positional relationship when setting each teaching position, It can be said that it is a teaching means for an operator who is unfamiliar with teaching operation in automatic driving.
[0040]
Next, the teaching process of the second teaching means in step S500 of FIG. 4A will be described with reference to FIGS.
[0041]
FIG. 10 is a display screen of the operation panel 60 displayed at each teaching processing stage of the second teaching means, and FIGS. 11 to 14 are flowcharts showing the processing procedure of the second teaching means. Here, the display screens 2a to 2m shown in the processing steps of FIGS. 11 to 14 correspond to the display screens 2a to 2m shown in FIG.
[0042]
When the second teaching means is selected, the screen 2a is displayed in step S501. Screen 2a is a menu screen in the second teaching means, and waits for input of F1 key 6010, F2 key 6011 and F3 key 6012 of operation panel 60 shown in FIG. 2 in steps S502, S503 and S504, respectively. Do. Here, when the F1 key 6010 is pressed, the process proceeds to step S505 to teach the work position (excavation position, earthing position, and standby position). Further, when the F2 key 6011 is pressed, the process proceeds to step S506, where a turnable range is taught. When the F3 key 6012 is pressed, the process proceeds to step S507, and it is determined whether or not there is an abnormality at each position where teaching is performed. Although not shown here, if the turnable range has already been set by the previous teaching operation, the turn limit flag is in the ON state, and the turnable range has not been set. The turning restriction flag is OFF. Further, when the position confirmation is normally completed, the position confirmation flag is in an ON state, and when it is determined that there is an abnormality at the time of position confirmation, the position confirmation flag is in an OFF state. In step S505, as shown in FIG. 12, first, the screen 2b is displayed in step S505a. Here, in steps S505b, S505c, S505d, and S505e, the F1 key 6010, the F2 key 6011, the F3 key 6012, and the MENU key 6021 are waited for input, and it is determined that the F1 key 6010 is pressed. The process proceeds to step S505f, and the screen 2c is displayed to instruct to teach the excavation position. Then, in step S505g, input of the ENTER key 6020 is waited. If it is determined that the ENTER key 6020 is pressed, the current position is stored as the excavation position in step S505h, and the process proceeds to step S505c. If it is determined that the F2 key 6011 has been pressed, the process proceeds to step S505i to instruct to display the screen 2d and teach the earthing position. In step S505j, input of the ENTER key 6020 is waited. If it is determined that the ENTER key 6020 has been pressed, the current position is stored as the earthing position in step S505k, and the process proceeds to step S505d. If it is determined that the F3 key 6012 has been pressed, the process proceeds to step S505l to instruct to display the screen 2e and teach the standby position. In step S505m, input of the ENTER key 6020 is waited. If it is determined that the ENTER key 6020 has been pressed, the current position is stored as a standby position in step S505n, and the process proceeds to step S505e. If it is determined that the MENU key 6021 has been pressed, the process proceeds to step S505o, and the screen 2a is displayed. This screen 2a is a menu screen for the second teaching means. When the process proceeds to step S506, as shown in FIG. 13, first, the screen 2f is displayed in step S506a. Here, the input of F1 key 6010, F2 key 6011 and MENU key 6021 is waited in steps S506b, S506c and S506d, respectively, and if it is determined that F1 key 6010 is pressed, screen 2g is displayed in step S506e. Then start setting the turnable range. First, in step S506f, the turning restriction flag is turned ON, and in step S506g, input of the ENTER key 6020 is waited for. If it is determined in step S506g that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S506h, and the current value of the turning angle is read into SW_TEMP. Next, in step S506i, the screen 2h is displayed, and after performing a turning operation in one direction within the range to be set as the turnable range, an instruction to press the ENTER key 6020 is instructed. Next, it is determined whether or not a left turn is performed in step S506j. For example, if the left turn is a positive rotation and the right turn is a negative rotation, the difference between the current value of the turning angle and SW_TEMP is changed in the positive direction. If it is, it turns right. If it is determined that the vehicle is turning left, the process proceeds to step S506k, and SW_TEMP is substituted into SW_R to set the right side of the turnable range. In step S506l, the input key 6020 is waited for. If it is determined in step S506l that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S506m, the current value of the turning angle is read into SW_L, the left side of the turnable range is set, and teaching of the turnable range ends. . If it is determined in step S506j that the vehicle is turning right, the process proceeds to step S506n, and SW_TEMP is substituted into SW_R to set the left side of the turnable range. In step S506o, input of the ENTER key 6020 is waited for. If it is determined in step S506o that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S506p, the current value of the turning angle is read into SW_R, the right side of the turnable range is set, and teaching of the turnable range ends. To do. If it is determined in step S506c that the F2 key 6011 has been pressed, the process proceeds to step S506q, the screen 2i is displayed to instruct that the turning range is not restricted, and the enter key 6020 is waited for in step S506r. I do. If it is determined that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S506s, and the turning restriction flag is turned OFF. If it is determined in step S506d that the MENU key 6021 has been pressed, the process proceeds to step S506t, and the screen 2a is displayed. This is a menu screen in the second teaching means. If it is determined in step S504 that the F3 key 6012 has been pressed, the process proceeds to step S507. In step S507, it is first determined whether or not the turning restriction flag is ON in step S507a shown in FIG. If the determination result is NO, the process proceeds to S507b, where the screen 2m is displayed to instruct that the teaching operation has been completed normally, and the position confirmation flag is turned ON, and the input of the ENTER key 6020 is awaited in step S507c. If it is determined that the ENTER key 6020 has been pressed, the process proceeds to step S507d, and the screen 2a, which is the menu screen of the second teaching means, is displayed. If the determination result in step S507a is YES, the process proceeds to step S507e, and the position confirmation flag is turned on. Next, it is determined whether or not the excavation position taught in step S507f is within the turnable range. If the determination result is YES, the process proceeds to step S507g. If the determination result is NO, the process proceeds to step S507h, and the screen 2j is displayed to instruct to reset the excavation position or the turnable range. The position confirmation flag is turned OFF. In step S507i, the input key 6020 is waited for, and the process proceeds to step S507g. In step S507g, it is determined whether or not the taught earthing position is within the turnable range. If the determination result is YES, the process proceeds to step S507j. If the determination result is NO, the process proceeds to step S507k, and the screen 2k is displayed to instruct to reset the earthing position or the turnable range. At the same time, the position confirmation flag is turned OFF. In step S507l, input of the ENTER key 6020 is waited, and the process proceeds to step S507j. In step S507j, it is determined whether or not the taught standby position is within the turnable range. If the determination result is YES, the process proceeds to step S507m. If the determination result is NO, the process proceeds to step S507n, and the screen 21 is displayed to instruct to reset the standby position or the turnable range. The position confirmation flag is turned OFF. Then, in step S507o, input of the ENTER key 6020 is waited, and the process proceeds to step S507p to display the screen 2b. In step S507m, it is determined whether or not the position confirmation flag is ON. If the determination result is YES, the process proceeds to step S507b, and if the determination result is NO, the process proceeds to step S507p.
[0043]
As described above, the second teaching means can execute only teaching that needs to be updated, and the teaching operation can be performed quickly. This teaching means confirms the position when all the position teaching is completed, and if there is an abnormality in the positional relationship, only the abnormal position may be re-taught. This teaching means has little problem if the positional relationship is sufficiently recognized, and can be said to be an instruction means for an operator who is used to teaching operation for automatic driving.
[0044]
As described above, the two types of the first teaching means 2 in the automatic driving construction machine have been described. However, the automatic driving construction machine has both the two teaching means, and the skill level of the teaching operation of the operator and the ease of the operation. It is possible to select one of the first teaching means and the second teaching means depending on the size or the like.
[0045]
Next, the operation start processing of the automatic operation shovel according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0046]
FIG. 15 is a flowchart illustrating a processing procedure of the operation start process.
[0047]
In step S600, input of the operation start button 501 is waited. Here, when the operation start button 501 is pressed, the process proceeds to step S700, and it is determined whether or not the position confirmation flag is ON. Here, when the determination result is YES, the operation is started in step S800, and the automatic operation of the automatic operation shovel 1 is started. If the determination result is NO, the process proceeds to step S900, the stopped state of the automatic driving shovel 1 is maintained, and the automatic driving operation is prohibited.
[0048]
As described above, according to the present embodiment, in the teaching operation necessary for performing the automatic operation, when storing the plurality of positions to be stored according to a predetermined order and storing the positions, First teaching means for determining at any time whether there is an abnormality in a positional relationship with a position that has already been stored, a plurality of positions to be stored in an arbitrary order, and storage of all positions to be stored Since the second teaching means for determining whether or not there is an abnormality in all the stored positional relationships after the completion of the step, either one of the first and second teaching means can be selected by the operator, Teaching can be performed easily and accurately regardless of the skill level of the teaching operation of the operator, and the safety and productivity of the automatic operation construction machine can be improved.
[0049]
Further, an abnormality determining unit is provided in the teaching unit, and when it is determined that the stored positional relationship is abnormal, the operator is instructed about the content of the abnormality and the execution of the automatic operation of the automatic operation construction machine is prohibited. As a result, it is possible to prevent dangerous operations during automatic driving and to improve the safety of automatic driving construction machines.
[0050]
【The invention's effect】
According to the present invention, various teaching positions such as excavation positions and earthing positions can be taught independently, and whether or not the taught positions are within the allowable range previously taught. Since the automatic checking function is provided, teaching or re-teaching of the excavation position, the earthing position, etc. can be easily performed with peace of mind.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an automatic driving excavator that performs automatic driving according to an embodiment of the present invention and an operation mode thereof.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of an operation panel 60 provided in the cab 15;
FIG. 3 is a block diagram showing a control mechanism of the automatic driving shovel 1 according to the present embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a display screen of an operation panel 60 for selecting which of two types of teaching means is used and a processing procedure for selecting one of the two types of teaching means.
FIG. 5 is a display screen of the operation panel 60 displayed at each teaching processing stage of the first teaching means.
FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of first teaching means.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing procedure of first teaching means.
FIG. 8 is a flowchart showing a processing procedure of first teaching means.
FIG. 9 is a flowchart showing a processing procedure of first teaching means.
FIG. 10 is a display screen of the operation panel 60 displayed at each teaching processing stage of the second teaching means.
FIG. 11 is a flowchart showing a processing procedure of second teaching means.
FIG. 12 is a flowchart showing a processing procedure of second teaching means.
FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure of second teaching means.
FIG. 14 is a flowchart showing a processing procedure of second teaching means.
FIG. 15 is a flowchart showing a processing procedure of an operation start process of the automatic operation construction machine.
[Explanation of symbols]
1 Automatic excavator
3 Classic
5 Operation box
60 Operation panel
61 controller
66 Controller switch
111-114 Angle sensor
500 Stop button
501 Start button
502 Standby position button
503 Emergency stop button
601 Key group 1
6010 F1 key
6011 F2 key
6012 F3 key
6013 F9 key
6014 F10 key
602 key group 2
6020 ENTER key
6021 MENU key

Claims

In an automatic operation construction machine comprising teaching means for storing a plurality of positions to be taken by a construction machine by a teaching operation, and automatically driving the construction machine repeatedly based on the stored plurality of positions by a regeneration operation,
The teaching means includes means for determining whether or not a plurality of positions to be taken by the construction machine by a teaching operation are within a predetermined teaching position range that has already been stored before performing automatic operation. An automatic driving construction machine characterized by that.

In claim 1,
The teaching means stores a plurality of positions to be taken by the construction machine according to a teaching operation in accordance with a predetermined order, and within a predetermined teaching position range that is already stored every time the plurality of positions are stored. An automatic driving construction machine characterized by comprising means for sequentially determining whether or not there is.

In claim 1,
The teaching means stores a plurality of positions to be taken by the construction machine in an arbitrary order by a teaching operation, and is within a predetermined teaching position range that is already stored after all the plurality of positions are stored. An automatic driving construction machine characterized by comprising means for determining whether or not.

In claim 1,
The teaching means stores a plurality of positions to be taken by the construction machine according to a teaching operation in accordance with a predetermined order, and within a predetermined teaching position range that is already stored every time the plurality of positions are stored. First teaching means comprising means for sequentially determining whether or not there are, and a plurality of positions to be taken by the construction machine by a teaching operation are stored in an arbitrary order, and are already stored after all the plurality of positions are stored. It comprises second teaching means comprising means for determining whether or not it is within a predetermined teaching position range, and either one of the first and second teaching means is provided so as to be selectable. An automatic driving construction machine characterized by that.

In any one of claims 1 to 4,
The plurality of positions stored by the teaching operation are at least a digging position for the construction machine to dig, a digging position for digging, and a standby to be waited at the end of automatic operation, etc. An automatic operation construction machine characterized by comprising a position and positions at both ends of the swivelable range for setting a swivelable range during automatic operation of the construction machine.

In claim 5,
The determination means determines whether the excavation position, the earthing position, and the standby position are within the turnable range, and at least one of the excavation position, the earthing position, and the standby position is the An automatic operation construction machine, characterized in that if it is not within a turnable range, it is determined to be abnormal.

In claim 6,
An automatic operation construction machine comprising a warning means for notifying that the teaching position to be set is abnormal when the determination means determines that it is abnormal.

In any one of claims 6 to 7,
An automatic operation construction machine characterized by prohibiting execution of automatic operation of the automatic operation construction machine when the determination means determines that it is abnormal.