JP7152148B2 - construction machinery - Google Patents
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Description
本開示は、建設機械に関する。 The present disclosure relates to construction equipment.
ショベルに代表される建設機械に「マシンコントロール」と呼ばれる機能を搭載したものが知られている(例えば特許文献1)。マシンコントロールとは、建設機械の操作を自動または半自動で行うシステムであり、例えば予め設定された施工面に従うようにアームのみの操作でブームが自動制御されるものを含む。 Construction machines typified by excavators are known to be equipped with a function called "machine control" (for example, Patent Document 1). Machine control is a system that automatically or semi-automatically operates a construction machine, and includes, for example, a boom that is automatically controlled by manipulating only an arm so as to follow a preset construction plane.
マシンコントロールでは、オペレータの技量を賄うように機械が高精度または高効率に施工を行うことを目的としているため、オペレータは適当な操作で作業が進行し技量向上には寄与できないのが一般的である。またオペレータが通常の機械使用に戻る際には違和感を感じたり、技量の習熟や向上もできないため結局生産性の向上につながらないことになりかねない。従来、マシンコントロール機能を実行した場合にオペレータの操作技量の向上や習得を図れなかったのは、マシンコントロール機能の実行中にオペレータの操作量を取得していなかったためであり、これにより、マシンコントロール機能による操作量とオペレータの操作量とを比較してオペレータに提示することができなかったためである。
With machine control, the purpose is to ensure that the machine performs work with high accuracy and efficiency so as to cover the operator's skill. be. In addition, when the operator returns to using the machine normally, he or she may feel a sense of incongruity and cannot master or improve his or her skills, which may lead to an improvement in productivity. Conventionally, when executing machine control functions, it was not possible to improve or learn the operation skill of the operator because the operation amount of the operator was not acquired during execution of the machine control function. This is because it was not possible to compare the amount of operation by the function and the amount of operation by the operator and present it to the operator.
本開示は、マシンコントロールを実行してもオペレータの操作技量の向上や習得を図れる建設機械を提供することを目的とする。 An object of the present disclosure is to provide a construction machine that allows an operator to improve and learn the operation skill even when executing machine control.
実施形態の一観点に係る建設機械は、オペレータの操作入力を受け付ける操作装置と、操作対象を自動制御するマシンコントロール機能を実行するコントローラと、を備え、前記コントローラは、前記マシンコントロール機能が介入した場合の前記操作対象の操作量である第1操作量と、前記マシンコントロール機能の実行中に、仮に前記マシンコントロール機能の介入が無い場合の、取得した前記操作入力に基づく前記オペレータの手動操作による前記操作対象の操作量である第2操作量との両方を取得し、前記第2操作量は、前記マシンコントロール機能の実行中に行われる前記オペレータの手動操作の操作量であり、前記第1操作量と同時に取得される。
A construction machine according to an aspect of an embodiment includes an operation device that receives an operation input from an operator, and a controller that executes a machine control function that automatically controls an operation target. a first operation amount that is the operation amount of the operation target when the machine control function is being executed, and the operator's manual operation based on the acquired operation input if there is no intervention of the machine control function during execution of the machine control function. a second operation amount that is an operation amount of the operation target, and the second operation amount is an operation amount of manual operation performed by the operator during execution of the machine control function; Acquired at the same time as the manipulated variable .
本開示によれば、マシンコントロールを実行してもオペレータの操作技量の向上や習得を図れる建設機械を提供することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, it is possible to provide a construction machine that allows an operator to improve and learn the operation skill even when executing machine control.
以下、添付図面を参照しながら実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate understanding of the description, the same constituent elements in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and overlapping descriptions are omitted.
[ショベルの全体構成]
最初に、図1を参照して、実施形態に係るショベルの全体構成について説明する。図1は、実施形態に係る建設機械の一例としてのショベル(掘削機)の側面図である。
[Overall configuration of excavator]
First, referring to FIG. 1, the overall configuration of the excavator according to the embodiment will be described. FIG. 1 is a side view of a shovel (excavator) as an example of a construction machine according to an embodiment.
図1に示されるように、ショベルの下部走行体1には、旋回機構2を介して上部旋回体3が旋回可能に搭載されている。上部旋回体3には、ブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端には、アーム5が取り付けられ、アーム5の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット6が取り付けられている。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。上部旋回体3には、運転室であるキャビン10が設けられ、且つエンジン11等の動力源が搭載される。
As shown in FIG. 1, an upper revolving body 3 is rotatably mounted on a lower traveling body 1 of the excavator via a
キャビン10内には、コントローラ30が設置されている。コントローラ30は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する制御装置である。本実施形態では、コントローラ30は、CPU、RAM、ROM等を含むコンピュータで構成されている。以下ではマシンコントロール制御部301、操作量算出部302、操作量記憶部303、操作技量判定部304、表示制御部305として示すコントローラ30の各種機能は、例えば、ROMに格納されたプログラムをCPUが実行することで実現される。
A
[駆動系の構成]
次に、図2を参照して、図1のショベルの駆動系の構成について説明する。図2は、図1のショベルに搭載される駆動系の構成例を示す図である。図2において、機械的動力系は二重線、作動油ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気制御系は一点鎖線でそれぞれ示されている。
[Configuration of drive system]
Next, referring to FIG. 2, the configuration of the drive system of the shovel shown in FIG. 1 will be described. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a drive system mounted on the excavator of FIG. In FIG. 2, the mechanical power system is indicated by a double line, the hydraulic oil line is indicated by a thick solid line, the pilot line is indicated by a broken line, and the electric control system is indicated by a one-dot chain line.
エンジン11の出力軸にはメインポンプ14及びパイロットポンプ15が接続されている。メインポンプ14は、1回転当たりの吐出量がレギュレータ14Aによって制御される可変容量型油圧ポンプである。パイロットポンプ15は固定容量型油圧ポンプである。メインポンプ14には作動油ライン16を介してコントロールバルブ17が接続されている。パイロットポンプ15にはパイロットライン25を介して操作装置26が接続されている。また、パイロットポンプ15にはパイロットライン34を介して自動制御用バルブ31が接続されている。
A main pump 14 and a
コントロールバルブ17は、複数のバルブを含むバルブセットであり、ショベルにおける油圧系を制御する。コントロールバルブ17は、作動油ラインを介して、左側走行用油圧モータ1L、右側走行用油圧モータ1R、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、旋回用油圧モータ21等の油圧アクチュエータに接続されている。コントロールバルブ17は、メインポンプ14が吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給でき、また、メインポンプ14から各油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び各油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。
The control valve 17 is a valve set including a plurality of valves and controls the hydraulic system in the excavator. The control valve 17 is connected to hydraulic actuators such as the left traveling hydraulic motor 1L, the right traveling
操作装置26は、ショベルのオペレータが油圧アクチュエータを操作するための装置であり、操作レバー及び操作ペダルを含む。操作装置26は、例えば油圧式の操作装置である。操作装置26は、パイロットライン27を介してコントロールバルブ17に接続され、且つ、パイロットライン28を介して操作圧センサ29に接続されている。操作装置26は、左側走行用油圧モータ1L、右側走行用油圧モータ1R、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、旋回用油圧モータ21等の各油圧アクチュエータ用の操作レバーまたは操作ペダルを個別に備えることができる。
The
操作圧センサ29は、操作装置26が生成するパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧に関する情報をコントローラ30に送信する。操作圧センサ29は、アーム操作レバーの操作状態を検出するアーム操作圧センサ、ブーム操作レバーの操作状態を検出するブーム操作圧センサ等を含む。
The
自動制御用バルブ31は、マシンコントロール機能の実行時にコントローラ30が油圧アクチュエータを操作するために用いられる制御弁である。自動制御用バルブ31は、パイロットライン27に配置され、操作装置26とコントロールバルブ17との間に接続されている。自動制御用バルブ31は、マシンコントロール機能の実行時には、操作装置26の代わりに、コントローラ30からの制御指令に応じた所定のパイロット圧を生成してコントロールバルブ17に供給する。また、自動制御用バルブ31は、パイロットライン34を介してパイロットポンプ15に接続され、且つ、パイロットライン35を介して圧力センサ32に接続されている。
The
圧力センサ32は、自動制御用バルブ31が生成するパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧に関する情報をコントローラ30に送信する。圧力センサ32は、マシンコントロール機能によるアームの操作状態を検出するアーム圧力センサ、ブームの操作状態を検出するブーム圧力センサ等を含む。
The
表示装置33(報知装置)は、各種情報を表示するための装置であり、例えば、ショベルの運転室に設置される液晶ディスプレイである。表示装置33は、コントローラ30からの制御信号に応じて各種情報を表示する。
The display device 33 (notification device) is a device for displaying various information, and is, for example, a liquid crystal display installed in the cab of the excavator. The
[マシンコントロール機能の概要]
本実施形態では、コントローラ30はマシンコントロール機能を実行することができる。建設機械におけるマシンコントロールとは、建設機械の操作対象の要素の操作を自動または半自動で行うシステムである。ショベルの場合、例えば予め設定された施工面に従うようにアーム5のみの操作でブーム4が自動制御される機能が挙げられる。以下の説明では、この機能をマシンコントロールの一例として挙げて説明する。すなわち、オペレータが操作装置26を用いてアーム5を手動操作するのに応じて、コントローラ30が操作対象のブーム4を自動操作する構成を例示する。
[Overview of machine control functions]
In this embodiment, the
マシンコントロール機能の実行中には、コントローラ30は、自動制御用バルブ31を制御することによって、オペレータの操作入力に基づくブーム4の制御を中止して、オペレータのアーム5の操作に応じてブーム4の自動操作を行う。つまり、マシンコントロール機能の操作対象のブーム4は、操作装置26を介したオペレータの操作入力に依存せずに動作する。
During execution of the machine control function, the
特に本実施形態では、コントローラ30は、マシンコントロール機能の実行中に、ブーム4の自動操作に追従するよう操作装置26を操作するタスクをオペレータに促す。また、本実施形態では、コントローラ30は、マシンコントロール機能の実行中でも、操作対象のブーム4に対するオペレータの手動操作の操作量の情報を操作装置26から取得可能である。オペレータは、自動操作によるブーム4の動作を見ながら、この動作に合わせて操作装置26を操作する。コントローラ30は、操作装置26からオペレータの操作入力の情報を取得して、オペレータの手動操作の場合のブーム4の操作量を算出する。そして、マシンコントロール機能による自動操作の操作量(第1操作量)と、オペレータの手動操作の操作量(第2操作量)とを比較して、比較結果を表示装置33に表示する。オペレータは、表示装置33の表示内容をみながら操作を行うことで、手動操作が自動操作に近づくように訓練できる。
Specifically, in this embodiment, the
コントローラ30は、上記の機能に係る要素として、マシンコントロール制御部301と、操作量算出部302と、操作量記憶部303と、操作技量判定部304と、表示制御部305とを有する。
The
マシンコントロール制御部301は、ショベルのマシンコントロール機能を制御する。すなわち、先に例示したオペレータが操作装置26を用いてアーム5を手動操作するのに応じて、コントローラ30が操作対象のブーム4を自動操作する制御などを実行する。マシンコントロール制御部301は、自動制御用バルブ31を制御して所定のパイロット圧を操作対象のコントロールバルブ17に供給することにより、マシンコントロール機能を実行できる。
The machine
操作量算出部302は、マシンコントロール制御部301によるマシンコントロール機能の実行中に、操作対象の油圧アクチュエータに関するオペレータの手動操作の操作量を算出する。例えば、オペレータの操作装置26の操作に応じて操作圧センサ29から入力されるパイロット圧の情報に基づき、オペレータの手動操作の操作量を算出できる。また、操作量算出部302は、マシンコントロール機能による自動操作の操作量も算出する。例えば、圧力センサ32から入力されるパイロット圧の情報に基づき、自動操作の操作量を算出できる。
The operation
操作量記憶部303は、操作量算出部302により算出された自動操作の操作量及び手動操作の操作量の情報を記憶する。
The operation
操作技量判定部304は、操作量記憶部303に記憶されている自動操作の操作量及び手動操作の操作量に基づき、オペレータの操作技量を判定する。例えば自動操作及び手動操作の操作量の時系列データを用いて両者の相関や差分を求め、これらの相関や差分から抽出される抽出情報から操作技量を判定することができる。
The operation
抽出情報としては、例えば、差分の時系列データのピーク値と、ピーク値が出た位置や姿勢の情報を用いることができる。これらの情報は、施工精度に大きく関与する瞬間的な操作不備の指標になる。または、抽出情報として差分の標準偏差の情報も用いることができる。標準偏差は、特に画面を見ながら操作したときの習熟度合の指標(微調整か粗調整か)になる。または、抽出情報として差分のオフセット成分の情報を用いることもできる。この情報は、自動操作に対する手動操作の全体的な操作量のずれの大小を示す指標になる。 As the extracted information, for example, the peak value of the differential time-series data and the position and orientation information at which the peak value appears can be used. These pieces of information serve as indicators of momentary operational deficiencies that greatly affect construction accuracy. Alternatively, information on the standard deviation of differences can also be used as extraction information. The standard deviation is an indicator of proficiency (fine adjustment or coarse adjustment) especially when operating while looking at the screen. Alternatively, information on the offset component of the difference can be used as the extraction information. This information serves as an index that indicates the degree of deviation in the overall operation amount of manual operation relative to automatic operation.
表示制御部305は、表示装置33を用いてオペレータに提示する情報の表示内容を制御する。例えば、操作量記憶部303に記憶された自動操作の操作量、手動操作の操作量や両者の差分などの時系列データをグラフ表示したり、操作技量判定部304によるオペレータの操作技量の判定結果を表示することができる。
The
ここで図3~5を参照して、表示制御部305により表示装置33に表示する画面例を説明する。
Here, examples of screens displayed on the
図3は、表示装置33に表示する画面の第1の例を示す図である。図3に示す画面は、マシンコントロール機能の実行中に、自動操作の操作量及び手動操作の操作量の現在値をリアルタイムで比較表示するものである。例えば図3に示すように、自動操作の操作量と、手動操作の操作量の現在値のレベルを棒グラフで並列表示することができる。図3の棒グラフは、左側が手動操作、右側が自動操作のブーム操作量を示すグラフであり、それぞれ上下方向に延在し、上半分がブーム上げの操作量、下半分がブーム下げの操作量を示す。グラフが中心から上方または下方に伸びるほどブーム上げまたはブーム下げの操作量が大きいことを示す。
FIG. 3 is a diagram showing a first example of a screen displayed on the
図3に示す画面では、例えば図3の(A)の場合には、左側の手動操作の操作量レベルのグラフが右側の自動操作の操作レベルのグラフより短いので、その時点では自動操作に対して手動操作の操作量が不足していることを、操作中のオペレータが表示画面から直観的に把握することができる。また、図3(B)の場合には、左側の手動操作の操作量レベルのグラフが右側の自動操作の操作レベルのグラフより長いので、その時点では手動操作の操作量が多過ぎることを、操作中のオペレータが表示画面から直観的に把握することができる。 On the screen shown in FIG. 3, for example, in the case of FIG. The operator can intuitively grasp from the display screen that the amount of manual operation is insufficient. In the case of FIG. 3B, since the graph of the operation amount level of manual operation on the left side is longer than the graph of the operation amount level of automatic operation on the right side, it is possible to indicate that the operation amount of manual operation is too large at that time. The operator in operation can intuitively grasp the information from the display screen.
図4は、表示装置33に表示する画面の第2の例を示す図である。図4に示す画面は、マシンコントロール機能の実行中に、自動操作の操作量及び手動操作の操作量の時系列データをリアルタイムで比較表示するものである。図4の横軸は時間を示し、上下方向がブーム操作量を示す。横軸より上側がブーム上げの操作量、下側がブーム下げの操作量を示す。
FIG. 4 is a diagram showing a second example of a screen displayed on the
図4に示す画面では、手動操作のグラフと自動操作のグラフとが、ブーム操作の開始タイミングを合わせて重ねて表示されている。このようなグラフ表示とすることで、オペレータがトレンドとして手動操作と自動操作の相違を把握できる。これにより、例えば一連の動作中でどのタイミングで手動操作が自動操作とずれる度合が大きいかを、操作中のオペレータが表示画面から直観的に把握することができる。 On the screen shown in FIG. 4, the graph of the manual operation and the graph of the automatic operation are superimposed and displayed with the boom operation start timing aligned. By displaying such a graph, the operator can grasp the difference between the manual operation and the automatic operation as a trend. As a result, the operator who is operating can intuitively grasp from the display screen, for example, at which timing in a series of operations, the degree of deviation between the manual operation and the automatic operation is large.
図5は、表示装置33に表示する画面の第3の例を示す図である。図5に示す画面は、マシンコントロール機能の実行中における自動操作の操作量と、手動操作の操作量とを記憶しておき、マシンコントロール機能の終了後に比較結果を表示するものである。図5には、マシンコントロール機能の実行期間に亘る、アタッチメント高さ、アタッチメント距離(ショベル本体に対するアタッチメントの距離)、ブーム操作量(自動操作が実線、手動操作が点線)、ブーム操作量差分の時系列データがグラフ表示されている。また、画面下段には、操作技量判定部304によるオペレータの操作技量の判定結果を表示することもできる。
FIG. 5 is a diagram showing a third example of a screen displayed on the
このように、マシンコントロール機能の終了後に分析用画面を表示することで、オペレータや、管理者などの他者が、オペレータの手動操作の技量度合を総合的に判断できる。 In this way, by displaying the analysis screen after the machine control function is finished, the operator and others such as the administrator can comprehensively judge the manual operation skill level of the operator.
なお、表示制御部305により表示装置33に表示する画面は、図3~図5に示した画面構成以外を適用してもよい。例えば、図3のレベル表示や、図4の時系列表示を用いて、自動操作と手動操作との操作量の差分を表示してもよいし、図5の分析用画面の一部のみを表示してもよい。
Note that screens displayed on the
本実施形態のショベルの効果を説明する。ショベルは、オペレータの操作入力を受け付ける操作装置26と、操作対象を自動制御するマシンコントロール機能を実行するコントローラ30と、オペレータに情報を提示する表示装置33と、を備える。コントローラ30は、マシンコントロール機能の実行中には、オペレータの操作入力に基づく操作対象の制御を中止すると共に、操作装置から操作入力の情報を取得し、マシンコントロール機能による自動操作の操作量と、取得した操作入力に基づくオペレータの手動操作の操作量とを比較し、比較結果を前記表示装置に表示する。
The effects of the excavator of this embodiment will be described. The excavator includes an
この構成により、マシンコントロール機能の実行中のオペレータの手動操作と、自動操作との比較結果を利用して、手動操作と自動操作との差異を極力少なくするようにオペレータに操作させることで、オペレータの習熟度を向上できる。これにより、理想的な操作(自動操作と同等な操作)をオペレータに把握させたり習得させることを効果的に行うことが可能となるので、マシンコントロールを実行してもオペレータの操作技量の向上や習得を図ることができる。 With this configuration, the comparison result between the operator's manual operation during execution of the machine control function and the automatic operation is used to allow the operator to operate so as to minimize the difference between the manual operation and the automatic operation. can improve proficiency in As a result, it is possible to effectively make the operator understand and learn ideal operations (operations equivalent to automatic operations), so even if machine control is executed, the operator's operation skills can be improved and You can try to learn.
また、本実施形態のショベルでは、コントローラ30は、マシンコントロール機能の実行中に、自動操作の操作量及び手動操作の操作量を表示装置33にリアルタイムで比較表示する。例えば、図3、図4に例示したように、自動操作の操作量及び手動操作の操作量の現在値または時系列データを表示装置33に表示する。
In addition, in the excavator of the present embodiment, the
この構成により、オペレータは操作画面を見ながら操作することで、どの程度の操作量が適正なのかを逐次確認し、操作量を逐次修正しながら、理想的な操作(自動操作と同等な操作)を把握、習得することができる。これにより、自動操作の操作量を教師データとして体に覚え込ませることが可能となり、理想的な操作を効果的に学習できる。 With this configuration, the operator can operate while looking at the operation screen, sequentially confirming the appropriate amount of operation, and correcting the amount of operation to achieve the ideal operation (operation equivalent to automatic operation). can be understood and learned. As a result, it becomes possible for the body to memorize the operation amount of the automatic operation as teaching data, and the ideal operation can be learned effectively.
なお、マシンコントロール機能の実行中にこのようなオペレータの訓練を行っても、操作対象(本実施形態ではブーム4)自体はコントローラ30により自動操作で動作するので、作業量の低下は無い。つまり本実施形態のショベルは、マシンコントロール機能による自動運転での加工面の精度を確保しながらも、オペレータへの操作ガイダンスがリアルタイムにおこなえ、オペレータの技量アップへも貢献できる装置となる。
Even if such operator training is performed while the machine control function is being executed, the operation target (the boom 4 in this embodiment) itself is automatically operated by the
また、本実施形態のショベルでは、コントローラ30は、マシンコントロール機能の実行中における自動操作の操作量と、手動操作の操作量とを記憶しておき、マシンコントロール機能の終了後に、比較結果を表示装置33に表示する。この比較結果とは、例えば図5に例示した分析用画面である。
In addition, in the excavator of the present embodiment, the
この構成により、マシンコントロール機能の実行後に、オペレータに自動操作の操作量との差を確認させ、自分の手動操作と自動操作との違いを意識させることができ、今後の操作にフィードバックすることができる。また、管理者などの他者が比較結果を参照することで、オペレータの操作技量を客観的に判断でき、オペレータに対して適切な指導や助言を行える。これにより、オペレータに理想的な操作を効果的に学習させることができる。 With this configuration, after the machine control function is executed, the operator can check the difference between the operation amount of the automatic operation and the difference between the operator's manual operation and the automatic operation, and can provide feedback for future operations. can. In addition, by referring to the comparison result, another person such as a manager can objectively determine the operation skill of the operator, and can provide appropriate guidance and advice to the operator. This allows the operator to effectively learn ideal operations.
また、本実施形態のショベルでは、コントローラ30は、記憶した自動操作の操作量と、手動操作の操作量の時系列データの相関または差分に基づき、オペレータの操作技量を判定する。この構成により、オペレータの習熟度合を定量的に把握することができる。また、図5の分析用画面に示した操作量の時系列データや操作技量の判定結果などのデータを日々蓄積することで、オペレータの習熟度合の進度も定量的に把握することができる。
Further, in the excavator of the present embodiment, the
なお、本実施形態で使用する機械としては、既存のマシンコントロール機を使用することができ、機器やセンサの大幅な追加は不要であるので、コスト増を抑制できる。また、本実施形態により、例えばオペレータの識別などの処理を追加することで、同一のショベルで複数のオペレータの技量判定も行うことができる。 Note that an existing machine controller can be used as the machine used in this embodiment, and there is no need to significantly add equipment or sensors, so cost increases can be suppressed. Further, according to this embodiment, by adding processing such as operator identification, for example, it is possible to determine the skill of a plurality of operators with the same excavator.
以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Design modifications to these specific examples by those skilled in the art are also included in the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. Each element included in each specific example described above and its arrangement, conditions, shape, etc. are not limited to those illustrated and can be changed as appropriate. As long as there is no technical contradiction, the combination of the elements included in the specific examples described above can be changed as appropriate.
上記実施形態では、建設機械の一例としてショベルを例示したが、マシンコントロール機能を実行可能であれば、リフティングマグネット、グラップル、破砕機等を備えた他の建設機械にも適用可能である。 In the above embodiment, a shovel is illustrated as an example of a construction machine, but other construction machines equipped with lifting magnets, grapples, crushers, etc. can be applied as long as they can execute the machine control function.
上記実施形態では、マシンコントロールを行う油圧アクチュエータとしてブームシリンダ7を例示したが、アームシリンダ8、バケットシリンダ9、左側走行用油圧モータ1L、右側走行用油圧モータ1R、旋回用油圧モータ21などの他の油圧アクチュエータを操作対象として用いてもよい。同様に、上記実施形態では、マシンコントロール実行中にオペレータの操作量を計測する操作装置26としてブーム操作レバーを例示したが、左右走行レバー(又はペダル)、アーム操作レバー、バケット操作レバー、旋回操作レバーなどの他の操作装置を用いてもよい。
In the above embodiment, the boom cylinder 7 was exemplified as a hydraulic actuator for machine control, but other actuators such as the arm cylinder 8, the bucket cylinder 9, the left traveling hydraulic motor 1L, the right traveling
上記実施形態では、操作装置26として油圧式の操作装置を例示したが、電気式の操作装置を用いてもよい。この場合、例えば、コントローラ30が操作装置26の操作方向及び操作量(レバーであれば倒し量)を電気的な検出値(電圧、電流等)に変換して、その値に基づいてコントロールバルブ17の流量を調整することによって、油圧アクチュエータを制御できる。操作装置26が電気式の場合には、マシンコントロールの実行中には、操作入力に応じたコントロールバルブ17の制御を行わずに、操作入力に係る電気信号を取得し、取得した電気信号に基づきオペレータの操作量を算出することができる。また、自動運転の操作量は、コントローラ30の制御指令に基づき算出することができる。
In the above embodiment, a hydraulic operating device was exemplified as the operating
上記実施形態では、オペレータの手動操作の操作量に関して図3のレベル表示や、図4の時系列表示、図5の分析用画面などの表示画面を表示装置33に表示することで、オペレータに操作の教示を行う構成を例示したが、オペレータへの教示手法は画面に限られない。例えば、ライトバーや音、音声などの他の手段を用いて、自動操作と手動操作との比較結果をオペレータに報知する構成でもよい。 In the above-described embodiment, the level display of FIG. 3, the time-series display of FIG. 4, the analysis screen of FIG. However, the teaching method for the operator is not limited to the screen. For example, the operator may be notified of the comparison result between the automatic operation and the manual operation using other means such as a light bar, sound, or voice.
上記実施形態では、マシンコントロール機能として、オペレータが操作装置26を用いてアーム5を手動操作するのに応じて、コントローラ30が操作対象のブーム4を自動操作する構成(所謂半自動運転)を例示したが、コントローラ30がすべての操作対象を自動操作する自動運転も含む。自動運転の場合、例えばオペレータがスイッチを押すと、オペレータの操作無しで自動運転が行われる。また、マシンコントロール機能として、オペレータが操作対象を手動操作するのに応じて、操作対象が適切な軌道で動くように操作入力を補助する操作アシスト機能を含んでもよい。
In the above embodiment, as the machine control function, the
上記実施形態の半自動運転の場合には、コントローラ30は、マシンコントロール機能による自動操作の操作量(第1操作量)と、オペレータの手動操作の操作量(第2操作量)とを取得したが、取得する情報はこれに限られない。例えばマシンコントロール機能として、操作アシストを含む場合には、マシンコントロール機能が介入した場合の操作量(第1操作量)と、介入が無い場合の、取得した操作入力に基づくオペレータの手動操作の操作量(第2操作量)とを取得する、とより広い表現で表すことができる。
In the case of the semi-automatic operation of the above embodiment, the
上記実施形態では、マシンコントロール機能による自動操作の操作量(第1操作量)と、オペレータの手動操作の操作量(第2操作量)とを比較して、比較結果を表示装置33に表示する構成を例示したが、比較結果の表示先はショベルに搭載される表示装置33に限られない。例えば、管理サーバ、PC、スマートフォン、携帯端末などの外部装置に第1操作量や第2操作量の情報や、比較結果の情報を出力して、外部装置にて表示可能としてもよい。また、これらの外部装置に操作量の情報を記憶し、外部装置で比較結果を算出してもよい。また、外部装置がスマートフォンの場合には、このスマートフォンにインストールされているアプリケーションを利用して比較結果の算出や表示を行う構成としてもよい。
In the above embodiment, the operation amount of automatic operation by the machine control function (first operation amount) is compared with the operation amount of manual operation by the operator (second operation amount), and the comparison result is displayed on the
このようなショベルと外部機器との連携システムの一例について図6、図7を参照して説明する。図6は、ショベルと外部機器との連携システム100の構成の一例を示すブロック図である。図7は、連携システム100で送受信される操作量比較情報の一例を示す図である。 An example of such a cooperation system between an excavator and an external device will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. FIG. 6 is a block diagram showing an example of a configuration of a cooperation system 100 between an excavator and an external device. FIG. 7 is a diagram showing an example of operation amount comparison information transmitted and received by the cooperation system 100. As shown in FIG.
図6に示すように、システム100は、ショベルと、通信ネットワーク150を通じて、ショベルと通信可能に接続される管理サーバ200と、通信ネットワーク150を通じて、管理サーバ200と通信可能な管理端末300を含む。
As shown in FIG. 6 , the system 100 includes an excavator, a
管理サーバ200(外部装置の一例)は、ショベルから送信される各種情報に基づき、ショベルの各種管理を行う。管理サーバ200は、ショベル(通信機器80)と通信ネットワーク150を介して通信可能に接続し、ショベルから送信される各種情報を受信する。例えば、管理サーバ200は、マシンコントロール機能による自動操作の操作量(第1操作量)と、オペレータの手動操作の操作量(第2操作量)との比較結果に関する情報(操作量比較情報)をショベルから受信し、該情報を、作業現場の監督者や作業者が使用するコンピュータ端末、作業現場の監督者の携帯端末、作業現場の他の作業機械等に送信する。
The management server 200 (an example of an external device) performs various types of management of the excavator based on various types of information transmitted from the excavator. The
図7に示すように、操作量比較情報は、例えば、マシンコントロール機能による自動操作の操作量(自動操作量)、オペレータの手動操作の操作量(手動操作量)、自動操作量と手動操作量との差分、操作技量判定部304によるオペレータの操作技量の判定結果(差分最大、差分標準偏差、相関、技量判定)などの各種情報を含むテーブル形式の情報である。操作量比較情報は、例えばショベルのコントローラ30の操作技量判定部304により作成されて、コントローラ30内の記憶部310に記憶される(操作量比較情報3101)。
As shown in FIG. 7, the operation amount comparison information includes, for example, the operation amount of automatic operation by the machine control function (automatic operation amount), the operation amount of manual operation by the operator (manual operation amount), the automatic operation amount and the manual operation amount. , and the determination result of the operator's operation skill by the operation skill determination unit 304 (maximum difference, difference standard deviation, correlation, skill determination). The operation amount comparison information is created, for example, by the operation
管理サーバ200は、通信機器210と、処理装置220とを含む。
通信機器210は、通信ネットワーク150を通じて、ショベル及び管理端末300のそれぞれと双方向で通信を行うための任意の通信デバイスである。
The
処理装置220は、管理サーバ200における各種制御処理を行う。処理装置220は、その機能が、任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、これらの組み合わせにより実現されてよく、例えば、CPUと、RAMと、ROMと、補助記憶装置と、所定の通信インターフェース等を含む一又は複数のサーバコンピュータを中心に構成される。処理装置220は、ROMや補助記憶装置に格納される一以上のプログラムを実行することにより実現される機能部として、データ取得部2201と、データ配信部2202を含む。また、処理装置220は、サーバコンピュータの補助記憶装置内の記憶領域として実現される記憶部2200を含み、記憶部2200に各種データを保存する(記憶させる)処理は、ROMや補助記憶装置に格納される所定のプログラムにより実現される。
The processing device 220 performs various control processes in the
データ取得部2201は、通信機器210を通じて、ショベルから管理サーバ200に向けて送信される操作量比較情報を取得する。データ取得部2201は、取得した操作量比較情報を記憶部2200に記憶させる(操作量比較情報2200A)。
The
データ配信部2202は、携帯端末からのリクエストに応じて、或いは、予め規定されたプッシュ通知の要件に応じて、通信機器210を制御し、管理端末300に操作量比較情報2200Aを配信する。
The
尚、データ配信部2202は、管理端末300の他、管理サーバ200と通信可能に接続される他の作業機械(操作量比較情報の送信元であるショベル以外の、同じ作業現場の他の作業機械)、例えば、ショベルの他、ブルドーザ等に配信されてもよい。
In addition to the
管理端末300は、管理サーバ200と通信可能に接続され、ショベルが作業する作業現場を管理する監督者や実際に作業を行う作業者等がディスプレイ等の表示部に表示される各種情報を閲覧可能な任意の端末である。管理端末300は、例えば、作業現場に仮設される建屋に定置されるデスクトップ型の端末であってよい。また、管理端末300は、作業現場の監督者や作業者が所持する携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等の携帯端末であってもよい。
The
管理端末300は、通信機器315と、処理装置320と、タッチパネル式のディスプレイ330を含む。
The
通信機器315は、通信ネットワーク150を通じて、管理サーバ200等と通信を行う任意のデバイスである。通信機器315は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)、5G(5th Generation)等の通信規格に対応する移動通信モジュールである。
The
処理装置320は、管理端末300における各種制御処理を行う。処理装置320は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、これらの組み合わせにより実現されてよく、例えば、CPUと、RAMと、ROMと、補助記憶装置と、所定の通信インターフェース等を含むコンピュータを中心に構成されてよい。処理装置320は、例えば、ROMや補助記憶装置に格納される一以上のプログラムをCPU上で実行することにより実現される機能部として、データ取得部3201と、表示制御部3202を含む。また、処理装置320は、例えば、補助記憶装置内の記憶領域として実現される記憶部3200を含み、記憶部3200に各種データを保存する(記憶させる)処理は、ROMや補助記憶装置に格納される所定のプログラムにより実現される。
The
例えば、データ取得部3201及び表示制御部3202の機能は、例えば、処理装置320の補助記憶装置等にインストールされるアプリケーションプログラム(以下、「管理アプリ」と称する)が起動されることによって、実行可能になる態様であってよい。
For example, the functions of the
データ取得部3201は、所定の条件に応じて、通信機器315を通じて、管理サーバ200から各種データ、具体的には、操作量比較情報を取得する。データ取得部3201は、取得した操作量比較情報を記憶部3200に記憶させる(操作量比較情報3200A)。
The
例えば、データ取得部3201は、ユーザによる操作量比較情報の表示を要求する所定操作に応じて、通信機器315を制御し、管理サーバ200に配信リクエストを送信することにより、操作量比較情報を管理サーバ200から取得してよい。このとき、ユーザによる管理端末300に対する操作は、例えば、管理アプリの動作と連動して、ディスプレイ330に表示される所定のGUI(Graphical User Interface)に対するタッチパネルを利用したソフトウェアによる操作であってもよいし、管理端末300に搭載、或いは、付属するハードウェアによる操作部等に対する操作であってもよい。以下、管理端末300におけるその他の操作についても同様である。
For example, the
また、例えば、データ取得部3201は、所定のプッシュ通知の要件に応じて、管理サーバ200から配信される操作量比較情報を取得してもよい。
Further, for example, the
表示制御部3202は、操作量比較情報3200Aをディスプレイ330に表示させる。これにより、ユーザは、ショベルに搭乗していない場合であっても、操作量比較情報を確認することができるため、例えば、後日の確認や現場管理に活用することができる。
The
例えば、表示制御部3202は、ユーザによる所定操作に応じて、操作量比較情報3200Aをディスプレイ330に表示させてもよい。
For example, the
また、例えば、表示制御部3202は、操作量比較情報が管理サーバ200からプッシュ通知の態様で配信される場合に、データ取得部3201により操作量比較情報が取得されると、ディスプレイ330に表示させてもよい。このとき、表示制御部3202は、操作量比較情報をポップアップ表示としてディスプレイ330に表示させたり、ダイジェスト版の操作量比較情報をディスプレイ330に表示させたり等してもよい。
Further, for example, when the operation amount comparison information is delivered from the
尚、本例(図6)では、ショベルのコントローラ30によって、操作量比較情報が生成されるが、管理サーバ200や管理端末300によって、操作量比較情報が生成されてもよい。つまり、操作技量判定部304の機能は、管理サーバ200や管理端末300に移管されてもよい。
In this example ( FIG. 6 ), the operation amount comparison information is generated by the
26 操作装置
30 コントローラ
33 表示装置(報知装置)
200 管理サーバ(外部装置)
26
200 management server (external device)
Claims (11)
操作対象を自動制御するマシンコントロール機能を実行するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、前記マシンコントロール機能が介入した場合の前記操作対象の操作量である第1操作量と、前記マシンコントロール機能の実行中に、仮に前記マシンコントロール機能の介入が無い場合の、取得した前記操作入力に基づく前記オペレータの手動操作による前記操作対象の操作量である第2操作量との両方を取得し、
前記第2操作量は、前記マシンコントロール機能の実行中に行われる前記オペレータの手動操作の操作量であり、前記第1操作量と同時に取得される、
建設機械。 an operation device for receiving an operation input from an operator;
a controller that executes a machine control function that automatically controls an operation target;
with
The controller obtains a first operation amount, which is an operation amount of the operation target when the machine control function intervenes, and a first operation amount when the machine control function does not intervene during execution of the machine control function. obtaining both a second operation amount that is an operation amount of the operation target manually operated by the operator based on the operation input ;
The second operation amount is an operation amount of the operator's manual operation performed during execution of the machine control function, and is acquired at the same time as the first operation amount.
construction machinery.
請求項1に記載の建設機械。 During execution of the machine control function, the controller suspends control of the operation target based on the operator's operation input, and acquires information on the operation input from the operation device.
The construction machine according to claim 1.
前記コントローラは、前記第1操作量と前記第2操作量とを比較し、比較結果を前記報知装置により前記オペレータに報知する、
請求項1または2に記載の建設機械。 A notification device for notifying information to the operator,
The controller compares the first operation amount and the second operation amount, and notifies the operator of the comparison result by the notification device.
The construction machine according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の建設機械。 The notification device is a display device having a display screen for displaying information to the operator,
The construction machine according to claim 3.
請求項4に記載の建設機械。 The controller compares and displays the first manipulated variable and the second manipulated variable in real time on the display device during execution of the machine control function.
The construction machine according to claim 4.
請求項5に記載の建設機械。 The controller displays current values or time-series data of the first manipulated variable and the second manipulated variable on the display device during execution of the machine control function.
The construction machine according to claim 5.
請求項4~6のいずれか1項に記載の建設機械。 The controller stores the first manipulated variable and the second manipulated variable during execution of the machine control function, and displays the comparison result on the display device after the machine control function is finished.
The construction machine according to any one of claims 4-6.
請求項7に記載の建設機械。 The controller determines the operation skill of the operator based on the correlation or difference between the stored first operation amount and the time-series data of the second operation amount.
The construction machine according to claim 7.
請求項4~8のいずれか1項に記載の建設機械。 The controller displays a difference between the first manipulated variable and the second manipulated variable during execution of the machine control function on the display device.
The construction machine according to any one of claims 4-8.
請求項1~9のいずれか1項に記載の建設機械。 The controller outputs the first manipulated variable and the second manipulated variable during execution of the machine control function to an external device so that they can be displayed on the external device.
The construction machine according to any one of claims 1-9.
前記第1操作量及び前記第2操作量は、前記スマートフォンにインストールされているアプリケーションにより表示可能とする、
請求項10に記載の建設機械。 the external device is a smartphone,
The first operation amount and the second operation amount can be displayed by an application installed on the smartphone.
The construction machine according to claim 10.
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