JP7412932B2 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業車両および作業車両の制御方法に関する。

作業車両の一例である油圧ショベルは、掘削等の作業を行うが、以下のような課題があった。

重掘削や、岩または木の根の掘り起こし作業を行う際に、掘削対象物にバケットが引っ掛かると車両本体がハンチングによって強い衝撃・振動を受ける場合がある。それに伴いキャブ内のオペレータも強い衝撃・振動によって振られ、作業機を操作する操作レバーを意図せずに操作し、作業機を誤操作することがあった。

また、油圧ショベルは下部走行体に路面からの振動を吸収するサスペンションを有していない。このため、岩盤地のような硬質で凹凸を有する地盤を走行する場合、作業車両にはピッチング等の動作が発生する。このとき、車体振動に起因して作業機の操作レバーのノブが慣性力によって振動し、オペレータが操作していないにもかかわらず作業機が動作することがあった。

このような課題を解決するために、例えば、特許文献１には、作業機の操作レバーの中立不感体を増大させることで作業機の操作レバーが振動しても操作レバーからの出力信号を制限し、作業機を動作させないようにすることが開示されている。

特開２０１０－２４８８６７号公報

しかしながら、上記従来の制御では、車体の振動や衝撃等によりオペレータが振られて肘などで操作レバーを引っ掛ける等の誤操作をした場合には、作業機が動作することになる。

本発明は、振動や衝撃等による誤操作を抑制することが可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することを目的とする。

本開示の作業車両は、車両本体と、作業機と、操作レバーと、付与部と、加速度検出部と、制御部と、を備える。作業機は、車両本体に取り付けられている。付与部は、操作レバーに力を与える。加速度検出部は、車両本体の加速度を検出する。制御部は、加速度検出部で検出された加速度に基づいて、付与部を制御して操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する。

本開示の作業車両の制御方法は、受信ステップと、調整ステップと、送信ステップと、を備える。受信ステップは、車両本体の加速度を受信する。調整ステップは、受信した加速度に基づいて、車両本体に取り付けられた作業機を操作する操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する。送信ステップは、調整した力の大きさを操作レバーに与えるように、操作レバーに力を与える付与部に指令を送信する。

本開示によれば、振動や衝撃等による誤操作を抑制することが可能な作業車両および作業車両の制御方法を提供することができる。

本開示にかかる実施の形態１の油圧ショベルの斜視図。 図１の油圧ショベルのキャブの内部を示す斜視図。 図２のキャブに設けられている付与部の外観構成を模式的に示す斜視図。 図３の付与部の内部構成を模式的に示す斜視図。 図３のＡＡ´間の矢示断面図。 図１の油圧ショベルの制御部の構成を示すブロック図。 作業機操作レバーにかかる加速度と作業機操作レバーに与える反力の一例を示す図。 作業機操作レバーにかかる加速度と作業機操作レバーに与える反力の他の例を示す図。 図１の油圧ショベルの制御方法を示すフロー図。 本開示にかかる実施の形態２の付与部の斜視図。 図１０の第１ブレーキの断面図。

以下、本発明にかかる実施の形態の油圧ショベル１（作業車両の一例）について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
＜構成＞
（油圧ショベル１の構成の概要）
図１は、本実施の形態の油圧ショベル１の構成を示す模式図である。

油圧ショベル１は、車両本体２と、作業機３と、を備える。車両本体２は、図１に示すように走行体４と旋回体５とを有している。走行体４は、一対の走行装置４ａ、４ｂを有する。各走行装置４ａ、４ｂは、履帯４ｃ、４ｄを有しており、エンジンからの駆動力によって履帯４ｃ、４ｄが駆動されることによって油圧ショベル１が走行する。

旋回体５は、走行体４上に載置されている。旋回体５は、図示しない旋回装置によって上下方向に沿った軸を中心として走行体４に対して旋回可能に設けられている。

旋回体５の前部左側位置には運転室としてのキャブ６が設けられている。旋回体５は、図示しないエンジンは油圧ポンプなどを収容する。尚、本実施の形態において断りなき場合、前後左右はキャブ６内の運転席を基準として説明する。運転席が正面に正対する方向を前方向Ｆとし、前方向に対向する方向を後方向Ｂとする。運転席が正面に正対したときの側方方向の右側、左側をそれぞれ右方向Ｒ、左方向Ｌとする。

作業機３は、ブーム７、アーム８、掘削バケット９を有し、旋回体５の前部中央位置に取り付けられている。詳しくは、作業機３は、キャブ６の右側に配置されている。ブーム７の基端部は、旋回体５に回動可能に連結されている。また、ブーム７の先端部はアーム８の基端部に回動可能に連結されている。アーム８の先端部は、掘削バケット９に回動可能に連結されている。掘削バケット９は、その開口が車両本体２の方向（後方）を向くことができるようにアーム８に取り付けられている。掘削バケット９が、このような向きに取り付けられた油圧ショベルは、バックホウと呼ばれている。また、ブーム７、アーム８および掘削バケット９のそれぞれに対応するように油圧シリンダ１０～１２（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２）が配置されている。これらの油圧シリンダ１０～１２が駆動されることによって作業機３が駆動される。これにより、掘削等の作業が行われる。

また、車両本体２には、後述する図６に示すように、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２０と、制御部３０とが設けられている。ＩＭＵ２０は、車両本体２に生じる加速度を検出する。なお、ＩＭＵ２０は、一般的に３軸のジャイロと３方向の加速度計を有しており、３次元の角速度と加速度を検出することができる。ＩＭＵ２０は、旋回体５に設けられている。旋回体５におけるＩＭＵ２０の設置場所はエンジンフード上、キャブ天井、または操作レバーの筐体内等であってもよく、特に限定されるものではない。制御部３０は、作業機３、旋回体５、および後述する付与部１７の制御を行う。ＩＭＵ２０と制御部３０については、後段にて説明する。
（キャブ６）
図２は、キャブ６の内部を示す斜視図である。

キャブ６内には、運転席１３、走行レバー１４、左作業機操作レバー１５、および右作業機操作レバー１６が設けられている。

走行レバー１４は、運転席１３の前側に配置されている。走行レバー１４を前に押すことによって車両本体２が前進し、走行レバー１４を手前に引くことによって車両本体２が後進する。

左作業機操作レバー１５は、運転席１３の左側に配置されたコンソールボックス５１に設けられている。左作業機操作レバー１５は、前後左右の４方向に傾斜可能である。

左作業機操作レバー１５を前方に傾斜することによってアーム８が押し出され、後方に傾斜することによってアーム８が引き込まれる。また、左作業機操作レバー１５を運転席１３側に傾斜することによって旋回体５が右旋回し、運転席１３と反対側に傾斜させることによって旋回体が左旋回する。なお、左作業機操作レバー１５が前後左右の中立位置に配置された状態では、旋回体５とアーム８がとまったままその位置で保持される。

右作業機操作レバー１６は、運転席１３の右側に配置されたコンソールボックス５２に設けられている。右作業機操作レバー１６は、前後左右の４方向に傾斜可能である。

右作業機操作レバー１６を前方に傾斜することによってブーム７が下げられ、後方に傾斜することによってブーム７が上げられる。右作業機操作レバー１６を運転席１３と反対側に傾斜することによって掘削バケット９がダンプ操作し、運転席１３側に傾斜することによって掘削バケット９が掘削操作する。なお、右作業機操作レバー１６が前後左右の中立位置に配置された上体では、ブーム７と掘削バケット９は動かず、その位置で保持される。

また、キャブ６内には、左作業機操作レバー１５と右作業機操作レバー１６の各々に対して、付与部１７と、第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９とが設けられている。

（付与部１７）
左作業機操作レバー１５と右作業機操作レバー１６の各々に対して設けられている付与部１７は同様の構成であるため、左作業機操作レバー１５側を例に挙げて説明する。

図３は、付与部１７の外観構成を模式的に示す斜視図である。図４は、付与部１７の内部構成を模式的に示す斜視図である。図５は、図３のＡＡ´間の矢示断面図である。

付与部１７は、図４に示すように、第１支持フレーム２１と、第２支持フレーム２２と、第３支持フレーム２３と、第１モータ２４と、第２モータ２５と、を備える。

（第１支持フレーム２１）
第１支持フレーム２１は、コンソールボックス５１のフレームに固定され、第２支持フレーム２２および第３支持フレーム２３を介して左作業機操作レバー１５を前後左右に傾斜可能に支持する。

例えば、第１支持フレーム２１は、図３に示すように、箱状であり、上面２１ａと、一対の側面２１ｂと、一対の側面２１ｃと、一対の載置面２１ｄと、一対の載置面２１ｅと、を有する。

上面２１ａには、平面視において四角形状の貫通孔２１ｈが形成されている。

一対の側面２１ｂは、上面２１ａの前端と後端の各々から下方に向かうように設けられている。一対の側面２１ｂは、前後方向において対向するように配置されている。一対の側面２１ｂには、それぞれに貫通孔２１ｆが形成されている。

一対の側面２１ｃは、上面２１ａの左端と右端の各々から下方に向かうように設けられている。一対の側面２１ｃは、左右方向において対向するように配置されている。一対の側面２１ｃには、それぞれに貫通孔２１ｇが形成されている。

上面２１ａ、一対の側面２１ｂおよび一対の側面２１ｃによって箱形状が形成されている。

一対の載置面２１ｄは、一対の側面２１ｂのそれぞれの下端から側面２１ｂに対して垂直であって外側に向かって延びるように設けられている。

一対の載置面２１ｅは、一対の側面２１ｃのそれぞれの下端から側面２１ｃに対して垂直であって外側に向かって延びるように設けられている。

（第２支持フレーム２２）
図４では、第１支持フレーム２１を二点鎖線で示し、その内側の構成を実線で示す。

第２支持フレーム２２は、第１支持フレーム２１の内側に第１支持フレーム２１に対して回動可能に配置されている。第２支持フレーム２２は、図５に示すように、前後方向に沿って視て逆Ｕ字形状に形成されている。

第２支持フレーム２２は、上面２２ａと、一対の側面２２ｂと、軸２２ｃと、を有する。一対の側面２２ｂは、上面２２ａの左右の端から下方に向かうように設けられている。上面２２ａには、左右方向に沿って形成された貫通孔２２ｄが設けられている。また、貫通孔２２ｄの前後方向の幅は、概ね左作業機操作レバー１５の径と同じ長さに設定されている。貫通孔２２ｄに沿って左右方向に左作業機操作レバー１５が傾斜する。

軸２２ｃは、一対の側面２２ｂの各々に、外側に向かって突出するように左右方向に沿って設けられている。左側の側面２２ｂの軸２２ｃは、左側の側面２２ｂから左方向に向かって設けられており、右側の側面２２ｂの軸２２ｃは、右側の側面２２ｂから右方向に向かって設けられている。一対の軸２２ｃは、一対の側面２１ｃの各々に形成された貫通孔２１ｇに回転可能に挿入されている。

（第３支持フレーム２３）
第３支持フレーム２３は、第１支持フレーム２１の内側に第１支持フレーム２１に対して回動可能に配置されている。第３支持フレーム２３は、第２支持フレーム２２の内側に配置されている。

第３支持フレーム２３は、図４に示すように、枠部２３ａと、軸２３ｂとを有する。枠部２３ａは、平面視において前後方向に長く形成された四角形状である。枠部２３ａは、平面視において左作業機操作レバー１５を囲っている。枠部２３ａの前後方向に沿って左作業機操作レバー１５が傾斜する。枠部２３ａは、一対の側面２３ｃと、一対の側面２３ｄを有する。一対の側面２３ｃは、前後方向において対向して配置されている。一対の側面２３ｄは、左右方向において対向して配置されている。側面２３ｄは、平面視において側面２３ｃよりも長く形成されている。一対の側面２３ｄの各々には、図５に示すように貫通孔２３ｅが形成されている。

軸２３ｂは、一対の側面２３ｄの各々に、外側に向かって突出するように前後方向に沿って設けられている。前側の側面２３ｃに設けられた軸２３ｂは、前側の側面２３ｃから前方向に向かって設けられており、後側の側面２３ｃに設けられた軸２３ｂは、後側の側面２３ｃから後方向に向かって設けられている。一対の軸２３ｂは、一対の側面２１ｂの各々に形成された貫通孔２１ｆ（図３参照）に回転可能に挿入されている。

左作業機操作レバー１５は、図５に示すように、その根元部分に左右のそれぞれの方向に突出した軸１５ａを有する。軸１５ａは、一対の側面２３ｄの各々の貫通孔２３ｅに回転可能に挿入されている。軸１５ａと上述した第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃは、同軸上に配置されている（軸Ｃ２参照）。第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂは同軸上に配置されている（軸Ｃ１参照）。

これによって、例えば、左作業機操作レバー１５を前後方向に傾斜させると、左作業機操作レバー１５は第３支持フレーム２３に対して軸１５ａを中心に回転する。この際、第３支持フレーム２３の枠部２３ａが前後方向に長く形成されているため、左作業機操作レバー１５は枠部２３ａと干渉することなく前後方向に傾斜できる。

一方、第２支持フレーム２２は左作業機操作レバー１５が貫通孔２２ｄの縁に当接するため左作業機操作レバー１５の前後方向への回転とともに軸２２ｃを中心に回動する。軸１５ａと上述した第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃが同軸Ｃ２上に配置されているため、左作業機操作レバー１５は、軸Ｃ２を中心に前後方向に傾斜することになる。

また、左作業機操作レバー１５を左右方向に傾斜させると、左作業機操作レバー１５は第３支持フレーム２３とともに軸２３ｂを中心に回転する。左作業機操作レバー１５を左右方向に傾斜させた際には、左作業機操作レバー１５は第２支持フレーム２２の貫通孔２２ｄに沿って移動するため、左作業機操作レバー１５は第２支持フレーム２２の上面２２ａに干渉することなく左右方向に傾斜できる。第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂは同軸Ｃ１上に配置されているため、左作業機操作レバー１５は、軸Ｃ１を中心に左右方向に傾斜することになる。

（第１モータ２４）
第１モータ２４は、電動モータであり、第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂのうち一方の軸２３ｂに接続されている。第１モータ２４は載置面２１ｄに固定されている。

第１モータ２４は、軸２３ｂに力を与えることによって左作業機操作レバー１５に対して左右方向に傾斜させるように力を与えることができる。

通常操作において、第１モータ２４によって、レバーの操作感をオペレータに感じさせるために、オペレータの操作に対して左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力を付与することができる。たとえば、オペレータが左作業機操作レバー１５を左方向に傾斜した場合に、左作業機操作レバー１５が右方向に傾斜するように軸２３ｂに力を与えることによって、オペレータに操作感を与えることができる。なお、通常操作とは、後述するが、ＩＭＵ２０によって検出される加速度の絶対値が所定閾値未満の場合を意味する。

また、例えば、振動や衝撃によって加速度の絶対値が所定閾値以上になった場合に左作業機操作レバー１５が左方向に傾斜したとき、左作業機操作レバー１５が右方向に傾斜するように第１モータ２４で軸２３ｂに力を与えることによって、左作業機操作レバー１５の移動を規制することができる。

（第２モータ２５）
第２モータ２５は、電動モータであり、第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃのうち一方の軸２２ｃに接続されている。第２モータ２５は載置面２１ｅに固定されている。

第２モータ２５は、軸２２ｃに力を与えることによって左作業機操作レバー１５に対して前後方向に傾斜させるように力を与えることができる。第２モータ２５を回転させると第２支持フレーム２２が前後方向に回転し、貫通孔２２ｄの縁が左作業機操作レバー１５に当接するため左作業機操作レバー１５も前後方向に傾斜する。

通常操作において、第２モータ２５によって、レバーの操作感をオペレータに感じさせるために、オペレータの操作に対して左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力を付与することができる。たとえば、オペレータが左作業機操作レバー１５を前方向に傾斜した場合に、左作業機操作レバー１５が後方向に傾斜するように軸２２ｃに力を与えることによって、オペレータに操作感を与えることができる。

また、例えば、振動や衝撃によって加速度の絶対値が所定閾値以上になった場合に左作業機操作レバー１５が前方向に傾斜したとき、左作業機操作レバー１５が後方向に傾斜するように第２モータ２５で軸２２ｃに力を与えることによって、左作業機操作レバー１５の移動を規制することができる。

（第１ポテンショメータ１８）
第１ポテンショメータ１８は、第３支持フレーム２３の一対の軸２３ｂのうち他方の軸２３ｂに接続されている。第１ポテンショメータ１８は載置面２１ｄに固定されている。

第１ポテンショメータ１８は、軸２３ｂの回転位置を検出することによって左作業機操作レバー１５の左右方向における傾斜位置を検出する。この傾斜位置に基づいて指令信号が送信され旋回体５が旋回する。

（第２ポテンショメータ１９）
第２ポテンショメータ１９は、第２支持フレーム２２の一対の軸２２ｃのうち他方の軸２２ｃに接続されている。第２ポテンショメータ１９は載置面２１ｅに固定されている。

第２ポテンショメータ１９は、軸２２ｃの回転位置を検出することによって左作業機操作レバー１５の前後方向における傾斜位置を検出する。この傾斜位置に基づいて指令信号が送信されアーム８が押し出され、又は引き込まれる。

（制御部３０）
図６は、制御部３０の構成を示すブロック図である。図６では、第１ポテンショメータ１８と第２ポテンショメータ１９を兼ねて図示する。第１モータ２４と第２モータ２５を兼ねて図示する。

制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサおよびメモリなどを含む。制御部３０は記憶されているプログラムをメモリ上に展開してプロセッサにより実行する。

制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度の値に基づいて、付与部１７の制御を行う。また、制御部３０は、第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置に基づいて、作業機３、旋回体５の制御を行う。

制御部３０は、判定部３１と、演算部３２と、付与信号生成部３３と、を有する。これら、判定部３１、演算部３２、および付与信号生成部３３は、プロセッサによって実行される機能である。プロセッサは、１つであっても複数設けられていてもよい。

ＩＭＵ２０と制御部３０は無線または有線によって電気的に接続されており、ＩＭＵ２０から検出した加速度の情報を含む信号ｓ１が制御部３０に送信される。

判定部３１は、ＩＭＵ２０で検出した加速度情報を含む信号ｓ１を受信すると、ＩＭＵ２０で検出された加速度の大きさが所定閾値以上であるかの判定を行う。例えば、本実施の形態では、前後方向の加速度の絶対値が所定閾値以上であるか、左右方向の加速度の絶対値が所定閾値以上であるかが、判定部３１によって判定される。なお、前後方向の加速度に対する閾値と、左右方向の加速度に対する閾値は同じであっても異なっていてもよい。また、前方向と後方向で閾値の大きさ（絶対値）が異なっていてもよく、左方向と右方向で閾値の大きさ（絶対値）が異なっていても良い。

演算部３２は、ＩＭＵ２０で検出された加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、車両本体２に生じる加速度によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に生じる加速度を演算し、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力を演算する。

付与信号生成部３３は、演算された左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力に基づいて、付与部１７を制御する信号ｓ２、ｓ６を生成し、各々の付与部１７に送信する。制御部３０と２つの付与部１７の第１モータ２４と第２モータ２５は有線または無線によって電気的に接続されており、付与部１７を制御する情報を含む信号ｓ２、ｓ６が制御部３０から第１モータ２４または第２モータ２５に送信される。

図７は、作業機操作レバーにかかる加速度と作業機操作レバーに与える反力を示す図である。作業機操作レバーにかかる加速度が点線の波形Ｗ１で示され、作業機操作レバーに与える反力が実線の波形Ｗ２で示されている。

一例として図７のグラフを作業機操作レバーに前後方向にかかる加速度とし、前方向の加速度をプラス、後方向の加速度をマイナスとする。波形Ｗ１に示すように、前後方向に一定の周期で加速度が加わる場合、波形Ｗ１の逆位相の波形Ｗ２を左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えることによって、前後方向へのレバーの傾斜を規制することができる。なお、加速度の閾値をＰとすると、波形Ｗ１の絶対値が閾値Ｐよりも大きい時間、波形Ｗ２の力が操作レバーに加えられる。

また、逆位相の力に限らなくても良く、例えば、図８に示すように付与部１７によって付与される力が一定（Ｗ３、Ｗ４参照）であってもよい。なお、加速度の閾値をＰとすると、波形Ｗ１の絶対値が閾値Ｐよりも大きい時間に操作レバーに反力が加えられる。そのため、波形Ｗ１が閾値Ｐ以上の時間においてＷ４の反力が左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与えられる。また、波形Ｗ１が閾値－Ｐ以下の時間においてＷ３の反力が左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与えられる。なお、Ｗ３の絶対値の大きさは波形Ｗ１の後方向への加速度の絶対値の最大値に一致させてもよく、Ｗ４の絶対値の大きさは波形Ｗ１の前方向への加速度の絶対値の最大値に一致させてもよい。なお、加速度の絶対値の最大値は、実験やシミュレーションによって予め算出されてもよい。

なお、ＩＭＵ２０で検出される加速度の大きさ（絶対値）が所定閾値未満である通常の操作において、オペレータにレバーの操作感を生じさせるために左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に、その位置に応じて反力を付与している場合には、車両本体２に加わる加速度の大きさが所定閾値以上になると、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の傾斜位置に基づいた通常操作の際の反力がＷ２、Ｗ３またはＷ４になるように調整される。

また、制御部３０は、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の各々に対して設けられている第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９と無線または有線によって電気的に接続されている。制御部３０は、第１ポテンショメータ１８または第２ポテンショメータ１９から左作業機操作レバー１５の位置情報を含む信号ｓ３を受信する。また、制御部３０は、第１ポテンショメータ１８または第２ポテンショメータ１９から右作業機操作レバー１６の位置情報を含む信号ｓ４を受信する。

制御部３０は、左作業機操作レバー１５の第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９から受信した信号ｓ３と、右作業機操作レバー１６の第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９から受信した信号ｓ４とに基づいて、指令信号ｓ５を送信して油圧シリンダ１０～１２を駆動させて作業機３を動作させ、旋回体５を旋回させる。

＜動作＞
以下に、本開示にかかる実施の形態の油圧ショベル１の動作について説明する。

図９は、油圧ショベル１の制御方法を示すフロー図である。

はじめに、ステップＳ１０において、制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度情報を含む信号ｓ１を受信し、加速度の値を読み込む。

次に、ステップＳ１１において、判定部３１は、加速度の絶対値が所定閾値以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１１において、加速度の絶対値が所定閾値未満の場合には、制御はステップＳ１０に戻り、加速度の値の読み込みが行われる。

一方、ステップＳ１１において、加速度の絶対値が所定閾値以上の場合には、ステップＳ１２において演算部３２が、車両本体２に生じた加速度によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に生じる加速度を演算する。そして、演算部３２は、演算した加速度から左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力を演算する。

次に、ステップＳ１３において、付与信号生成部３３は、演算結果に基づいて、第１モータ２４または第２モータ２５を制御する信号ｓ２を作成する。この際、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置によっては、通常操作において反力が与えられている場合があるため、通常操作の際の反力がＷ２、Ｗ３またはＷ４になるように調整される。

次に、ステップＳ１４において、制御部３０から左作業機操作レバー１５の第１モータ２４および第２モータ２５と、右作業機操作レバー１６の第１モータ２４および第２モータ２５に、信号ｓ２、ｓ６が送信される。信号ｓ２、ｓ６に基づいて、第１モータ２４または第２モータ２５によって、付与部１７が、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に力を付与する。

次に、ステップＳ１５において、判定部３１が、ＩＭＵ２０で検出される加速度の絶対値が所定閾値未満であるか判定する。

ステップＳ１５において、加速度の絶対値が所定閾値未満に達していないと判定部３１が判定した場合には、制御はステップＳ１２に戻り、演算部３２によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に生じる加速度が演算され、ステップＳ１２～Ｓ１５が繰り返される。

一方、ステップＳ１５で加速度の絶対値が所定閾値未満になったと判定された場合、ステップＳ１６において、制御部３０は、付与部１７による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の操作力を元に戻すよう指令信号をそれぞれの付与部１７に送信する。

これによって、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の操作力が元に戻り、制御が終了する。ここで、元の状態とは、通常操作において反力を与えている場合には、通常操作の反力に戻すことを意味する。

なお、ステップＳ１０～Ｓ１６における制御は、油圧ショベル１が動作している間は常に行われている。

上述した制御によって、図７では波形Ｗ１が＋Ｐよりも大きい時間および波形Ｗ１が－Ｐよりも小さい時間に、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力が付与される。

（実施の形態２）
実施の形態１では、ＩＭＵ２０で検出した加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、第１モータ２４または第２モータ２５によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力を付与しているが、実施の形態２では、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６を固定する。

図１０は、実施の形態２の付与部１１７を示す図である。実施の形態２の付与部１１７は、実施の形態１の付与部１７と比較して、第１ブレーキ１２４および第２ブレーキ１２５が更に設けられている。

第１ブレーキ１２４は、第３支持フレーム２３の軸２３ｂに取り付けられており、載置面２１ｄに固定されている。第２ブレーキ１２５は、第２支持フレーム２２の軸２２ｃに取り付けられており、載置面２１ｅに固定されている。

第１ブレーキ１２４と第２ブレーキ１２５の構成および動作は同じであるため、第１ブレーキ１２４を例に挙げて説明する。

図１１は、第１ブレーキ１２４の断面構成を示す図である。第１ブレーキ１２４は、例えば、ＭＲ（Magneto-Rheological）ブレーキである。第１ブレーキ１２４は、外枠部４１と、ロータ４２と、コイル４３と、ＭＲ流体４４と、を有する。

外枠部４１は、載置面２１ｄに固定されている。外枠部４１の内部には空間が設けられている。外枠部４１には第３支持フレーム２３の軸２３ｂが挿通されている。ロータ４２は、外枠部４１の内側に配置されており、軸２３ｂに固定されている。軸２３ｂの回転に伴ってロータ４２も外枠部４１の内側において回転する。コイル４３は、ロータ４２の外側であって外枠部４１に設けられている。ＭＲ流体４４は、外枠部４１の内側の空間であってロータ４２の周縁部に充填されている。

判定部３１がＩＭＵ２０で検出された加速度の絶対値が所定閾値以上であると判定すると、制御部３０から通電指令信号が付与部１７に送信される。この通電指令信号を受信すると、コイル４３に電気が流されて磁場が発生する。磁場の発生によりＭＲ流体４４が固体化するため、ロータ４２の回転が制動され、軸２３ｂの回転も制動される。これにより、左作業機操作レバー１５の移動が停止される。

＜特徴＞
（１）
本実施の形態１、２の油圧ショベル１（作業車両の一例）は、車両本体２と、作業機３と、左作業機操作レバー１５（操作レバーの一例）および右作業機操作レバー１６（操作レバーの一例）と、付与部１７、１１７と、ＩＭＵ２０（加速度検出部の一例）と、制御部３０と、を備える。作業機３は、車両本体２に取り付けられている。付与部１７は、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に力を与える。ＩＭＵ２０は、車両本体２の加速度を検出する。制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度に基づいて、付与部１７を制御して左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力の大きさを自動的に調整する。

これにより、車両本体２の加速度に基づいて、振動や衝撃による誤動作が発生する可能性があると判断し、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に対して付与部１７によって付与する力を自動的に調整することができる。このため、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６が誤操作されることを抑制できる。

（２）
本実施の形態１、２の油圧ショベル１（作業車両の一例）では、制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度の絶対値（加速度の大きさ）が所定閾値以上の場合に、付与部１７を制御して左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力の大きさを自動的に調整する。
これにより、車両本体２の加速度の絶対値が所定閾値以上になった場合に、振動や衝撃による誤動作が発生する可能性があると判断することができ、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に対して付与部１７によって付与する力を自動的に調整することが可能となる。
（３）
本実施の形態１の油圧ショベル１（作業車両の一例）では、付与部１７は、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に接続された第１モータ２４（アクチュエータの一例）および第２モータ２５（アクチュエータの一例）を有する。制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、車両本体２の加速度によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力に対して反力を与えるように付与部１７を制御する。

これにより、車両本体２の振動や衝撃によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力に対して反力を付与できる。このため、衝撃や振動による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の動きを規制でき誤操作を抑制することができる。

（４）
本実施の形態１の油圧ショベル１では、制御部３０は、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力に関する波形Ｗ１の逆位相の力（波形Ｗ２）を操作レバーに与えるように付与部１７を制御する。

これにより、車両本体２の振動や衝撃によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力を相殺するように付与部１７によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力を付与できる。このため、衝撃や振動による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の動きを規制でき誤操作を抑制することができる。

（５）
本実施の形態の油圧ショベル１では、制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、車両本体２の加速度によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力に対して一定の反力を加えるように付与部１７を制御する。

これにより、車両本体２の振動や衝撃によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力に対して付与部１７によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力を付与できる。このため、衝撃や振動による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の動きを規制でき誤操作を抑制することができる。

（６）
本実施の形態１の油圧ショベル１では、制御部３０は、ＩＭＵ２０（加速度検出部の一例）で検出された加速度に基づいて左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力を求めることによって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える反力を演算する。

これによって、車両本体２の加速度によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に生じる加速度を演算することができ、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える反力を計算できる。このため、衝撃や振動による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の動きを規制でき誤操作を抑制することができる。

（７）
本実施の形態２の油圧ショベル１では、付与部１１７は、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に制動力を与える。制御部３０は、ＩＭＵ２０で検出された加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６を固定するよう付与部１７を制御する。

これによって、衝撃や振動によって左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６が動くことを抑制できるため、誤操作を抑制することができる。

（８）
本実施の形態１、２の油圧ショベル１の制御方法は、ステップＳ１０（受信ステップの一例）と、ステップＳ１２～Ｓ１３（調整ステップの一例）と、ステップＳ１４（送信ステップの一例）と、を備える。

ステップＳ１０は、車両本体２の加速度を受信する。ステップＳ１２は、受信した加速度に基づいて、車両本体２に設けられた作業機３を操作する左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力の大きさを自動的に調整する。調整した力の大きさを左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与えるように、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に力を与える付与部１７に信号ｓ２（指令の一例）を送信する。

これにより、車両本体２の加速度に基づいて、振動や衝撃による誤動作が発生する可能性があると判断し、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に対して付与部１７によって付与する力を自動的に調整することができる。このため、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６が誤操作されることを抑制できる。
（９）
本実施の形態１、２の油圧ショベル１の制御方法は、ステップＳ１１（判定ステップの一例）を更に備える。ステップＳ１１では、受信した加速度の絶対値が所定閾値以上か否かを判定する。ステップＳ１２では、受信した加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、車両本体２に設けられた作業機３を操作する左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に与える力の大きさを自動的に調整する。
これにより、車両本体２の加速度の絶対値が所定閾値以上になった場合に、振動や衝撃による誤動作が発生する可能性があると判断することができ、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に対して付与部１７によって付与する力を自動的に調整することが可能となる。

＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

（Ａ）
上記実施の形態では、ＩＭＵ２０によって検出された加速度から左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６にかかる加速度を演算して、付与部１７によって付与する力を決定しているが、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置に基づいて付与部１７によって付与する力を決定してもよい。左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置は、それぞれに設けられた第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９によって検出される。

ＩＭＵ２０によって検出された加速度の絶対値が所定閾値以上と判定された際に、例えば、判定されたときの位置から左作業機操作レバー１５が右に移動していることが第１ポテンショメータ１８によって検出されると、制御部３０は、付与部１７の第１モータ２４によって左作業機操作レバー１５が左に移動するように力を与える。また、判定されたときの位置から左作業機操作レバー１５が左に移動していることが第１ポテンショメータ１８によって検出されると、制御部３０は、付与部１７の第１モータ２４によって左作業機操作レバー１５が右に移動するように力を与える。

このように、油圧ショベル１が、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置を検出する第１ポテンショメータ１８（位置検出部の一例）および第２ポテンショメータ１９（位置検出部の一例）を備える。制御部３０は、ＩＭＵ２０（加速度検出部の一例）で検出された加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、第１ポテンショメータ１８および第２ポテンショメータ１９で検出される左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置に基づいて、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に加えられる力に対して反力を与えるよう付与部１７を制御する。

これにより、車両本体２の振動や衝撃による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の位置の変化を抑制するように付与部１７によって反力を付与することができるため、衝撃や振動による左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６の誤操作を抑制することができる。

（Ｂ）
上記実施の形態では、ステップＳ１５において判定部３１はＩＭＵ２０で検出した加速度の絶対値が所定閾値未満であるかのみを判定しているが、所定時間の間、加速度の絶対値が所定閾値未満であるかを判定してもよい。

ＩＭＵ２０で検出した加速度の絶対値が所定閾値以上の場合に、反力を与えているが、その場合、加速度の絶対値が所定閾値Ｐ以上になった途切れた領域でのみ反力が付与されることになる。このため、所定時間の間、加速度の絶対値が所定閾値未満であるかを判定することによって、連続的に左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に対して反力を付与することができる。なお、所定時間は、波形Ｗ１の周期ｆ（図７参照）よりも長くなるように設定してもよい。波形Ｗ１の周期ｆは、複数のパターンの振動若しくは衝撃によってレバーに加わる加速度を予め計測して決定してもよい。
（Ｃ）
上記実施の形態１、２では、油圧ショベル１にはＩＭＵ２０が設けられているが、ＩＭＵに限らなくてもよく車両本体２にかかる加速度が検出できるセンサが設けられていればよい。

（Ｄ）
上記実施の形態１では、車両本体２に加わる加速度の大きさが所定閾値以上の場合、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に反力を付与し、実施の形態２では、左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６を固定することによって、誤操作を防止しているが、これに限らなくても良い。例えば、車両本体２に加わる加速度の大きさが所定閾値以上の場合に左作業機操作レバー１５および右作業機操作レバー１６に不感帯を設けてもよい。これによって、誤操作を防止することができる。

（Ｅ）
上記実施の形態２の付与部１１７は第１モータ２４および第２モータ２５を有しているが、通常操作において反力を付与しない場合には、第１モータ２４および第２モータ２５が設けられていなくてもよい。

本発明の作業車両および作業車両の制御方法によれば、振動や衝撃等による誤操作を抑制することが可能な効果を発揮し、例えば油圧ショベル等として有用である。

１ ：油圧ショベル
２ ：車両本体
３ ：作業機
１５ ：左作業機操作レバー
１６ ：右作業機操作レバー
１７ ：付与部
２０ ：ＩＭＵ
３０ ：制御部

Claims (8)

1. 車両本体と、
   前記車両本体に取り付けられた作業機と、
   作業機を操作する操作レバーと、
   前記操作レバーに力を与える付与部と、
   前記車両本体の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記付与部を制御して前記操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記加速度検出部で検出された加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、前記付与部を制御して前記操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する、
   作業車両。
2. 車両本体と、
   前記車両本体に取り付けられた作業機と、
   作業機を操作する操作レバーと、
   前記操作レバーに力を与える付与部と、
   前記車両本体の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記付与部を制御して前記操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する制御部と、を備え、
   前記付与部は、前記操作レバーに接続されたアクチュエータを有し、
   前記制御部は、前記加速度検出部で検出された加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、前記車両本体の加速度によって前記操作レバーに加えられる力に対して反力を与えるように前記付与部を制御する、
   作業車両。
3. 前記制御部は、前記操作レバーに加えられる力の波形の逆位相の力を前記操作レバーに与えるように前記付与部を制御する、
   請求項２に記載の作業車両。
4. 車両本体と、
   前記車両本体に取り付けられた作業機と、
   作業機を操作する操作レバーと、
   前記操作レバーに力を与える付与部と、
   前記車両本体の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記付与部を制御して前記操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記加速度検出部で検出された加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、前記車両本体の加速度によって前記操作レバーに加えられる力に対して一定の反力を加えるように前記付与部を制御する、
   作業車両。
5. 前記制御部は、前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて前記操作レバーに加えられる力を求めることによって前記操作レバーに与える反力を演算する、
   請求項３または４に記載の作業車両。
6. 車両本体と、
   前記車両本体に取り付けられた作業機と、
   作業機を操作する操作レバーと、
   前記操作レバーに力を与える付与部と、
   前記車両本体の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記付与部を制御して前記操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する制御部と、を備え、
   前記付与部は、前記操作レバーに制動力を与え、
   前記制御部は、前記加速度検出部で検出された加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、前記操作レバーを固定するよう前記付与部を制御する、
   作業車両。
7. 車両本体と、
   前記車両本体に取り付けられた作業機と、
   作業機を操作する操作レバーと、
   前記操作レバーに力を与える付与部と、
   前記車両本体の加速度を検出する加速度検出部と、
   前記加速度検出部で検出された加速度に基づいて、前記付与部を制御して前記操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する制御部と、
   前記操作レバーの位置を検出する位置検出部と、備え、
   前記制御部は、前記加速度検出部で検出された加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、前記位置検出部で検出される前記操作レバーの位置に基づいて、前記操作レバーに加えられる力に対して反力を与えるよう前記付与部を制御する、
   作業車両。
8. 車両本体の加速度を受信する受信ステップと、
   受信した前記加速度の大きさが所定閾値以上か否かを判定する判定ステップと、
   前記加速度の大きさが所定閾値以上の場合に、前記車両本体に取り付けられた作業機を操作する操作レバーに与える力の大きさを自動的に調整する調整ステップと、
   調整した前記力の大きさを前記操作レバーに与えるように、前記操作レバーに力を与える付与部に指令を送信する送信ステップと、を備えた、
   作業車両の制御方法。

Images