JPH0626072A - 建設機械の自動掘削制御装置 - Google Patents
建設機械の自動掘削制御装置Info
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- JPH0626072A JPH0626072A JP20440092A JP20440092A JPH0626072A JP H0626072 A JPH0626072 A JP H0626072A JP 20440092 A JP20440092 A JP 20440092A JP 20440092 A JP20440092 A JP 20440092A JP H0626072 A JPH0626072 A JP H0626072A
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Abstract
(57)【要約】
［目的］ バケットの掘削モーメントをパラメータとし
た自動掘削制御装置をそなえた油圧ショベルで自動掘削
を行うとき、土質条件により掘削モーメントが大きいと
きにはブーム上げ調整が自動的に行われて浅く掘削され
るし、逆に掘削モーメントが小さいときには深く掘れる
ので、ただ穴を掘る単純掘削には適しているが、所要の
掘削深さに制限することは困難であった。本発明は、上
記の問題点を解決する。 ［構成］ 本発明の自動掘削制御装置では、目標掘削深
さをコントローラに対して予め入力する手段をそなえ、
また掘削モーメントと、モーメント時間変化量及び掘削
深さに対応するメンバーシップ関数を選定して、ブー
ム，アーム，バケットがそれぞれ回動又は停止するとき
のファジィルールを選定し、自動掘削を行うとき実際の
掘削深さが目標掘削深さに近付くように制限した。
た自動掘削制御装置をそなえた油圧ショベルで自動掘削
を行うとき、土質条件により掘削モーメントが大きいと
きにはブーム上げ調整が自動的に行われて浅く掘削され
るし、逆に掘削モーメントが小さいときには深く掘れる
ので、ただ穴を掘る単純掘削には適しているが、所要の
掘削深さに制限することは困難であった。本発明は、上
記の問題点を解決する。 ［構成］ 本発明の自動掘削制御装置では、目標掘削深
さをコントローラに対して予め入力する手段をそなえ、
また掘削モーメントと、モーメント時間変化量及び掘削
深さに対応するメンバーシップ関数を選定して、ブー
ム，アーム，バケットがそれぞれ回動又は停止するとき
のファジィルールを選定し、自動掘削を行うとき実際の
掘削深さが目標掘削深さに近付くように制限した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、油圧ショベルなど建設
機械，作業車両の自動掘削制御装置に関する。
機械，作業車両の自動掘削制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、バックホータイプの油圧ショベ
ルの全体側面図である。図において、１は下部旋回体、
２は下部走行体、３は上部旋回体１のフロント部に装着
した作業アタッチメント、４はブーム、５はアーム、６
はバケット、７はバケットリンク、８はブームシリン
ダ、９はアームシリンダ、１０はバケットシリンダ、１
１はブーム基端部ピン、１２はアーム基端部ピン、１３
はバケット基端部ピン、１４は上部旋回体１の本体に対
するブーム４の回転角度を検出するブーム角度センサ
（バケット姿勢検出手段を構成）、１５はブーム４に対
するアーム５の回転角度を検出するアーム角度センサ
（バケット姿勢検出手段を構成）、１６はアーム５に対
するバケット６の回転角度を検出するバケット角度セン
サ（バケット姿勢検出手段を構成）、１７はバケットシ
リンダ１０のボトム側油室のシリンダ圧を検出するシリ
ンダ圧センサ（作用力検出手段）、１８は上部旋回体１
の内部に装備しているコントローラである。
ルの全体側面図である。図において、１は下部旋回体、
２は下部走行体、３は上部旋回体１のフロント部に装着
した作業アタッチメント、４はブーム、５はアーム、６
はバケット、７はバケットリンク、８はブームシリン
ダ、９はアームシリンダ、１０はバケットシリンダ、１
１はブーム基端部ピン、１２はアーム基端部ピン、１３
はバケット基端部ピン、１４は上部旋回体１の本体に対
するブーム４の回転角度を検出するブーム角度センサ
（バケット姿勢検出手段を構成）、１５はブーム４に対
するアーム５の回転角度を検出するアーム角度センサ
（バケット姿勢検出手段を構成）、１６はアーム５に対
するバケット６の回転角度を検出するバケット角度セン
サ（バケット姿勢検出手段を構成）、１７はバケットシ
リンダ１０のボトム側油室のシリンダ圧を検出するシリ
ンダ圧センサ（作用力検出手段）、１８は上部旋回体１
の内部に装備しているコントローラである。
【０００３】油圧ショベルが自動掘削を行う場合に、図
６のようにバケット６を土質に対して十分くい込ませる
ためにバケット６の回転を止めて掘削モーメントが十分
大きくなった後に、掘削モーメントに応じてバケット回
転及びバケット昇降の双方の制御をするようにしてい
る。なお掘削モーメントは、バケットシリンダ１０に対
する作用力Ｆと、バケット基端部ピン１３からバケット
リンク７までの距離ｌとにより算出される．
６のようにバケット６を土質に対して十分くい込ませる
ためにバケット６の回転を止めて掘削モーメントが十分
大きくなった後に、掘削モーメントに応じてバケット回
転及びバケット昇降の双方の制御をするようにしてい
る。なお掘削モーメントは、バケットシリンダ１０に対
する作用力Ｆと、バケット基端部ピン１３からバケット
リンク７までの距離ｌとにより算出される．
【０００４】図７は、自動掘削におけるファジィ制御で
用いられる変数であるモーメント値（Ｍ）のメンバーシ
ップ関数を示す図である。図において、ボリューム操作
部（図示しない）によって設定された掘削モーメントの
目標値がＭで、発生モーメントがたとえばＭａの場合に
はメンバーシップ関数は丁度ＺＯ、規格値で云えば５０
になる（同様に、発生モーメントがＭｂの場合にはＮ
Ｍ、規格値は３０、また発生モーメントがＭＣの場合に
はＰＭ、規格値は７０になる）が、モーメントの変化は
アナログ値であり、当然Ｍａ〜Ｍｂ，Ｍａ〜Ｍｃの間の
値が存在し、その間のモーメントの変化に応じて徐々に
規格値を変えてゆく。また目標掘削モーメントＭｍの大
小により発生モーメントが同じでも、規格値は変化す
る。次に図８は、自動掘削におけるファジィ制御で用い
られる変数であるモーメント時間変化量（△Ｍ）のメン
バーシップ関数を示す図である。たとえばモーメント時
間変化量（△Ｍ）が＋△Ｍ１とふえたときには、図８の
例ではＰＭ（規格値で云えば７０）が選択される。勿論
この場合にも、モーメント時間変化量はアナログ値であ
る故に、規格値はＺＯ〜ＰＭ間の数値を持っている。ま
た下記の表１は、ブーム４の上下動作指令信号出力値に
ついてのルールを示す表である。
用いられる変数であるモーメント値（Ｍ）のメンバーシ
ップ関数を示す図である。図において、ボリューム操作
部（図示しない）によって設定された掘削モーメントの
目標値がＭで、発生モーメントがたとえばＭａの場合に
はメンバーシップ関数は丁度ＺＯ、規格値で云えば５０
になる（同様に、発生モーメントがＭｂの場合にはＮ
Ｍ、規格値は３０、また発生モーメントがＭＣの場合に
はＰＭ、規格値は７０になる）が、モーメントの変化は
アナログ値であり、当然Ｍａ〜Ｍｂ，Ｍａ〜Ｍｃの間の
値が存在し、その間のモーメントの変化に応じて徐々に
規格値を変えてゆく。また目標掘削モーメントＭｍの大
小により発生モーメントが同じでも、規格値は変化す
る。次に図８は、自動掘削におけるファジィ制御で用い
られる変数であるモーメント時間変化量（△Ｍ）のメン
バーシップ関数を示す図である。たとえばモーメント時
間変化量（△Ｍ）が＋△Ｍ１とふえたときには、図８の
例ではＰＭ（規格値で云えば７０）が選択される。勿論
この場合にも、モーメント時間変化量はアナログ値であ
る故に、規格値はＺＯ〜ＰＭ間の数値を持っている。ま
た下記の表１は、ブーム４の上下動作指令信号出力値に
ついてのルールを示す表である。
【０００５】
【表１】
【０００６】表１において、たとえばモーメントＭが減
少してＮＭ、かつモーメント時間変化量△Ｍも減少して
（マイナスになって）ＮＭになると、ブームに対する指
令信号出力値はＮＭとなり、ブームが下げ作動する。す
なわちモーメントＭ及びモーメント時間変化量△Ｍが小
さいときには、ブーム４を下げるルールになっており、
したがってバケット６はより深くくい込むように下げら
れる。
少してＮＭ、かつモーメント時間変化量△Ｍも減少して
（マイナスになって）ＮＭになると、ブームに対する指
令信号出力値はＮＭとなり、ブームが下げ作動する。す
なわちモーメントＭ及びモーメント時間変化量△Ｍが小
さいときには、ブーム４を下げるルールになっており、
したがってバケット６はより深くくい込むように下げら
れる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】バケットの掘削モーメ
ントをパラメータとした自動掘削制御装置をそなえた油
圧ショベルで自動掘削を行うとき、土質条件により掘削
モーメントが大きいときにはブーム上げ調整が自動的に
行われて浅く掘削されるし、逆に掘削モーメントが小さ
いときには深く掘れるので、ただ穴を掘る単純掘削には
適しているが、所要の掘削深さに制限することは困難で
あった。本発明は、上記の問題点を解決することを目的
とする。
ントをパラメータとした自動掘削制御装置をそなえた油
圧ショベルで自動掘削を行うとき、土質条件により掘削
モーメントが大きいときにはブーム上げ調整が自動的に
行われて浅く掘削されるし、逆に掘削モーメントが小さ
いときには深く掘れるので、ただ穴を掘る単純掘削には
適しているが、所要の掘削深さに制限することは困難で
あった。本発明は、上記の問題点を解決することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の自動掘削制御装
置では、目標掘削深さをコントローラに対して予め入力
する手段をそなえ、また掘削モーメントと、モーメント
時間変化量及び掘削深さに対応するメンバーシップ関数
を選定して、ブーム，アーム，バケットがそれぞれ回動
又は停止するときのファジィルールを選定し、自動掘削
を行うとき実際の掘削深さが目標掘削深さに近付くよう
に制限した。
置では、目標掘削深さをコントローラに対して予め入力
する手段をそなえ、また掘削モーメントと、モーメント
時間変化量及び掘削深さに対応するメンバーシップ関数
を選定して、ブーム，アーム，バケットがそれぞれ回動
又は停止するときのファジィルールを選定し、自動掘削
を行うとき実際の掘削深さが目標掘削深さに近付くよう
に制限した。
【０００９】
【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の自動掘削制御装置を示す
要部回路図である。図において、従来技術と同一構成要
素を使用しているものに対しては同符号を付す。１９，
２０，２１はそれぞれブーム用，アーム用，バケット用
油圧リモコン弁（油圧リモコン弁は前後左右の十字方向
に操作できるようにしているが説明の都合上分割して図
示している）、２２，２３，２４はそれぞれ方向切換弁
であるパイロット切換弁、２５，〜，３０はそれぞれパ
イロット圧を選択するシャトル弁、３１，〜，３６はそ
れぞれ電油変換器である電磁比例減圧弁、３７はメイン
ポンプ、３８はパイロットポンプ、３９はコントロー
ラ、４０は自動・手動選択スイッチ、４１は予め目標掘
削深さをセットするボリューム操作部である。
に説明する。図１は、本発明の自動掘削制御装置を示す
要部回路図である。図において、従来技術と同一構成要
素を使用しているものに対しては同符号を付す。１９，
２０，２１はそれぞれブーム用，アーム用，バケット用
油圧リモコン弁（油圧リモコン弁は前後左右の十字方向
に操作できるようにしているが説明の都合上分割して図
示している）、２２，２３，２４はそれぞれ方向切換弁
であるパイロット切換弁、２５，〜，３０はそれぞれパ
イロット圧を選択するシャトル弁、３１，〜，３６はそ
れぞれ電油変換器である電磁比例減圧弁、３７はメイン
ポンプ、３８はパイロットポンプ、３９はコントロー
ラ、４０は自動・手動選択スイッチ、４１は予め目標掘
削深さをセットするボリューム操作部である。
【００１０】図２は、掘削深さｈがＮＭ〜ＺＯ〜ＰＭと
アナログ的に変るときブーム４の上下動作指令信号出力
値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す図であ
る。図３は、掘削深さｈがＮＭ〜ＺＯ〜ＰＭとアナログ
的に変るときアーム５の引き動作指令信号出力値の対応
実施例として第１〜第３ルールを示す図である。図４
は、掘削深さｈがＮＭ〜ＺＯ〜ＰＭとアナログ的に変わ
るときバケット６のリトラクト動作指令信号出力値の対
応実施例として第１〜第３ルールを示す図である。なお
図２〜図４におけるそれぞれ第１ルールは、深さ制限を
しない場合のルール（標準的な通常のルール）である。
アナログ的に変るときブーム４の上下動作指令信号出力
値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す図であ
る。図３は、掘削深さｈがＮＭ〜ＺＯ〜ＰＭとアナログ
的に変るときアーム５の引き動作指令信号出力値の対応
実施例として第１〜第３ルールを示す図である。図４
は、掘削深さｈがＮＭ〜ＺＯ〜ＰＭとアナログ的に変わ
るときバケット６のリトラクト動作指令信号出力値の対
応実施例として第１〜第３ルールを示す図である。なお
図２〜図４におけるそれぞれ第１ルールは、深さ制限を
しない場合のルール（標準的な通常のルール）である。
【００１１】次に、本発明の自動掘削制御装置の構成を
図１〜図４について述べる。本発明の自動掘削制御装置
では、目標掘削深さをコントローラ３９に対して予め入
力する手段としてボリューム操作部４１をそなえ、また
掘削モーメントＭと、モーメント時間変化量△Ｍ及び掘
削深さに対応するメンバーシップ関数（ＮＢ，ＮＭ，Ｚ
Ｏ，ＰＭ，ＰＭのうちいずれか動作指令信号出力値）を
選定して、ブーム（４），アーム（５），バケット
（６）がそれぞれ回動又は停止するときのファジィルー
ル（図２，〜，図４に示す）を選定し、自動掘削を行う
とき実際の掘削深さが目標掘削深さに近付くように制限
した。
図１〜図４について述べる。本発明の自動掘削制御装置
では、目標掘削深さをコントローラ３９に対して予め入
力する手段としてボリューム操作部４１をそなえ、また
掘削モーメントＭと、モーメント時間変化量△Ｍ及び掘
削深さに対応するメンバーシップ関数（ＮＢ，ＮＭ，Ｚ
Ｏ，ＰＭ，ＰＭのうちいずれか動作指令信号出力値）を
選定して、ブーム（４），アーム（５），バケット
（６）がそれぞれ回動又は停止するときのファジィルー
ル（図２，〜，図４に示す）を選定し、自動掘削を行う
とき実際の掘削深さが目標掘削深さに近付くように制限
した。
【００１２】次に、本発明の自動掘削制御装置の作用に
ついて説明する。図５は、本発明の自動掘削制御装置を
装備している油圧ショベルが自動掘削を行っている状態
を示す側面図である。図において、従来技術と同一構成
要素を使用するものに対しては同符号を付す。１’は上
部旋回体、４３はバケット６の爪先である。油圧ショベ
ルで自動掘削を行うときには、運転者がバケット６の爪
先４３の目標掘削深さたとえば深さｈｓをボリューム操
作部４１に予めセットする。ボリューム操作部４１から
の信号は、コントローラ３９に記憶される。油圧ショベ
ルが自動掘削を開始した場合にバケット６に作用する掘
削モーメントが十分に大きくなると、バケット６が回転
して掘削を行う。ここで、ブーム４に対して選定したフ
ァジィルールを図２について説明する。最初に掘削深さ
が、目標掘削深さｈｓより浅い“深さｈ”ＮＭ（図５に
示す）のとき、掘削モーメントがモーメントＺＯか又は
小さいＮＢ，ＮＭであってモーンエト時間変化量も中及
至小程度（ＺＯ〜ＮＭ〜ＮＢ）であれば、動作指令信号
出力値はＮＭ（ブーム下げ）となる。したがってコント
ローラ３９からの信号（ＮＭ値）が電磁比例減圧弁３２
（図１に示す）のソレノイドに出力される。電磁比例減
圧弁３２から導出されるパイロット二次圧は、シャトル
弁２６を介してブーム用パイロット切換弁２２のパイロ
ットポートイに作用する。パイロット切換弁２２が切換
作動し、ブームシリンダ８は縮小作動する。したがって
ブーム下げが行われ、バケット６はさらに深く掘削して
ゆく。上記の場合にモーメント時間変化量△Ｍが大きく
てＰＭ，ＰＢであれば、ブーム下げ（ＮＭ）でなくて、
ブーム停止（ＺＯ）の指令信号が発せられる。また掘削
モーメントＭが油圧ショベルの持つ能力の最大値に近い
ＰＭかＰＢの場合でも、モーメント時間変化量△ＭがＮ
Ｂ，ＮＭと小さければ、ブーム停止（ＺＯ）の指令信号
が発せられる。また掘削モーメントＭがＰＭかＰＢであ
ってモーメント時間変化量△Ｍが大きい場合（ＰＭ，Ｐ
Ｂ）であれば、動作指令信号出力値はＰＭ又はＰＢにな
る。この場合には、コントローラ３９からの信号（ＰＭ
値又はＰＢ値）により、電磁比例減圧弁３２から導出さ
れるパイロット二次圧がシャトル弁２５を介してブーム
用パイロット切換弁２２のパイロットポートロに作用す
る。したがってブームシリンダ８が伸長作動し、ブーム
４は通常速度（ＰＭ値の場合）又はフルスピード（ＰＢ
値の場合）で上げ作動を行う。
ついて説明する。図５は、本発明の自動掘削制御装置を
装備している油圧ショベルが自動掘削を行っている状態
を示す側面図である。図において、従来技術と同一構成
要素を使用するものに対しては同符号を付す。１’は上
部旋回体、４３はバケット６の爪先である。油圧ショベ
ルで自動掘削を行うときには、運転者がバケット６の爪
先４３の目標掘削深さたとえば深さｈｓをボリューム操
作部４１に予めセットする。ボリューム操作部４１から
の信号は、コントローラ３９に記憶される。油圧ショベ
ルが自動掘削を開始した場合にバケット６に作用する掘
削モーメントが十分に大きくなると、バケット６が回転
して掘削を行う。ここで、ブーム４に対して選定したフ
ァジィルールを図２について説明する。最初に掘削深さ
が、目標掘削深さｈｓより浅い“深さｈ”ＮＭ（図５に
示す）のとき、掘削モーメントがモーメントＺＯか又は
小さいＮＢ，ＮＭであってモーンエト時間変化量も中及
至小程度（ＺＯ〜ＮＭ〜ＮＢ）であれば、動作指令信号
出力値はＮＭ（ブーム下げ）となる。したがってコント
ローラ３９からの信号（ＮＭ値）が電磁比例減圧弁３２
（図１に示す）のソレノイドに出力される。電磁比例減
圧弁３２から導出されるパイロット二次圧は、シャトル
弁２６を介してブーム用パイロット切換弁２２のパイロ
ットポートイに作用する。パイロット切換弁２２が切換
作動し、ブームシリンダ８は縮小作動する。したがって
ブーム下げが行われ、バケット６はさらに深く掘削して
ゆく。上記の場合にモーメント時間変化量△Ｍが大きく
てＰＭ，ＰＢであれば、ブーム下げ（ＮＭ）でなくて、
ブーム停止（ＺＯ）の指令信号が発せられる。また掘削
モーメントＭが油圧ショベルの持つ能力の最大値に近い
ＰＭかＰＢの場合でも、モーメント時間変化量△ＭがＮ
Ｂ，ＮＭと小さければ、ブーム停止（ＺＯ）の指令信号
が発せられる。また掘削モーメントＭがＰＭかＰＢであ
ってモーメント時間変化量△Ｍが大きい場合（ＰＭ，Ｐ
Ｂ）であれば、動作指令信号出力値はＰＭ又はＰＢにな
る。この場合には、コントローラ３９からの信号（ＰＭ
値又はＰＢ値）により、電磁比例減圧弁３２から導出さ
れるパイロット二次圧がシャトル弁２５を介してブーム
用パイロット切換弁２２のパイロットポートロに作用す
る。したがってブームシリンダ８が伸長作動し、ブーム
４は通常速度（ＰＭ値の場合）又はフルスピード（ＰＢ
値の場合）で上げ作動を行う。
【００１３】上記“深さｈ”ＮＭの掘削を経過して実際
の掘削深さが除々に深くなり、目標掘削深さｈｓ（すな
わち“深さｈ”ＺＯ）に達したときには、モーメントＭ
がＺＯより大きいＰＭ，ＰＢであって、モーメント時間
変化量△ＭがＺＯより大きいＰＭ，ＰＢの場合を除い
て、ブーム停止（ＺＯ）の指令信号が発せられる。ブー
ム４の上下昇降が行われないので、油圧ショベルは目標
掘削深さｈｓを掘ることができる。なお“深さｈ”ＺＯ
に達したとき、モーメントＭがＺＯより大きいＰＭ，Ｐ
Ｂであって、モーメント時間変化量△ＭがＺＯより大き
いＰＭ，ＰＢの場合には、ブーム上げ（ＰＭ）又はブー
ムフルスピード上げ（ＰＢ）の指令信号が発せられる。
の掘削深さが除々に深くなり、目標掘削深さｈｓ（すな
わち“深さｈ”ＺＯ）に達したときには、モーメントＭ
がＺＯより大きいＰＭ，ＰＢであって、モーメント時間
変化量△ＭがＺＯより大きいＰＭ，ＰＢの場合を除い
て、ブーム停止（ＺＯ）の指令信号が発せられる。ブー
ム４の上下昇降が行われないので、油圧ショベルは目標
掘削深さｈｓを掘ることができる。なお“深さｈ”ＺＯ
に達したとき、モーメントＭがＺＯより大きいＰＭ，Ｐ
Ｂであって、モーメント時間変化量△ＭがＺＯより大き
いＰＭ，ＰＢの場合には、ブーム上げ（ＰＭ）又はブー
ムフルスピード上げ（ＰＢ）の指令信号が発せられる。
【００１４】次に目標掘削深さｈｓを超えてさらに深
く、すなわち“深さｈ”ＰＭを掘ろうとした場合には、
モーメントＭ，モーメント時間変化量△Ｍの如何にかか
わらず、ブーム上げ（一部、ブームフルスピード上げも
含まれる）の指令信号が発せられる。したがって、目標
掘削深さｈｓ（実際の掘削深さはｈｓ±△ｈ、ここで△
ｈは掘削深さの誤差である）を確保することができる。
なおアーム５とバケット６のファジィルールは図３及び
図４に示すが、そのファジィルールの適応はブーム４に
対する場合と同様である。すなわちモーメントＭとモー
メント時間変化量△Ｍに対応して、バケット６の爪先４
３が深くくい込むようになると、アーム５とバケット６
の作動を減速するように制御される。なお上記爪先４３
の深さはアナログ値であり、“深さｈ”ＮＭ〜ＺＯ，Ｚ
Ｏ〜ＰＭの間でも、ＭＩＮーＭＡＸ重心法など他の通常
のファジィ制御の考え形に則り、除々に動作指令信号出
力値を変えて制御することができる。
く、すなわち“深さｈ”ＰＭを掘ろうとした場合には、
モーメントＭ，モーメント時間変化量△Ｍの如何にかか
わらず、ブーム上げ（一部、ブームフルスピード上げも
含まれる）の指令信号が発せられる。したがって、目標
掘削深さｈｓ（実際の掘削深さはｈｓ±△ｈ、ここで△
ｈは掘削深さの誤差である）を確保することができる。
なおアーム５とバケット６のファジィルールは図３及び
図４に示すが、そのファジィルールの適応はブーム４に
対する場合と同様である。すなわちモーメントＭとモー
メント時間変化量△Ｍに対応して、バケット６の爪先４
３が深くくい込むようになると、アーム５とバケット６
の作動を減速するように制御される。なお上記爪先４３
の深さはアナログ値であり、“深さｈ”ＮＭ〜ＺＯ，Ｚ
Ｏ〜ＰＭの間でも、ＭＩＮーＭＡＸ重心法など他の通常
のファジィ制御の考え形に則り、除々に動作指令信号出
力値を変えて制御することができる。
【００１５】
【発明の効果】バケットの掘削モーメントをパラメータ
とした自動掘削制御装置をそなえた油圧ショベルで自動
掘削を行うとき、土質条件により掘削モーメントが大き
いときにはブーム上げ調整が自動的に行われて浅く掘削
されるし、逆に掘削モーメントが小さいときには深く掘
れるので、ただ穴を掘る単純掘削には適しているが、所
要の掘削深さに制限することは困難であった。しかし本
発明の自動掘削制御装置では、目標掘削深さをコントロ
ーラに対して予め入力する手段をそなえ、また掘削モー
メントと、モーメント時間変化量及び掘削深さに対応す
るメンバーシップ関数を選定して、ブーム，アーム，バ
ケットがそれぞれ回動又は停止するときのファジィルー
ルを選定し、自動掘削を行うとき実際の掘削深さが目標
掘削深さに近付くように制限した。上記ファジィルール
は、自動掘削時にバケットの爪先が目標掘削深さに達し
ていない場合の第１のルール、また目標掘削深さに達し
た場合の第２のルール、また目標掘削深さを超えてさら
に深く掘ろうとする場合の第３のルールが、それぞれブ
ーム，アーム，バケットに対して選定されており、第１
から第３のルール間をバケット爪先深さに応じて除々に
変えてゆく。それにより、ブームの上下昇降及び停止の
動作，アームのアーム引き及び停止の動作，バケットの
リクトラクト及び停止の動作がそれぞれ三次元でアナロ
グ的に制御される。すなわち掘削モーメントとモーメン
ト時間変化量のそれぞれ変動に対応して油圧ショベルの
作業アタッチメントの作動を止めることなく、所要の目
標掘削深さに掘ることができる。したがって、油圧ショ
ベルの自動掘削性を向上させることができる。
とした自動掘削制御装置をそなえた油圧ショベルで自動
掘削を行うとき、土質条件により掘削モーメントが大き
いときにはブーム上げ調整が自動的に行われて浅く掘削
されるし、逆に掘削モーメントが小さいときには深く掘
れるので、ただ穴を掘る単純掘削には適しているが、所
要の掘削深さに制限することは困難であった。しかし本
発明の自動掘削制御装置では、目標掘削深さをコントロ
ーラに対して予め入力する手段をそなえ、また掘削モー
メントと、モーメント時間変化量及び掘削深さに対応す
るメンバーシップ関数を選定して、ブーム，アーム，バ
ケットがそれぞれ回動又は停止するときのファジィルー
ルを選定し、自動掘削を行うとき実際の掘削深さが目標
掘削深さに近付くように制限した。上記ファジィルール
は、自動掘削時にバケットの爪先が目標掘削深さに達し
ていない場合の第１のルール、また目標掘削深さに達し
た場合の第２のルール、また目標掘削深さを超えてさら
に深く掘ろうとする場合の第３のルールが、それぞれブ
ーム，アーム，バケットに対して選定されており、第１
から第３のルール間をバケット爪先深さに応じて除々に
変えてゆく。それにより、ブームの上下昇降及び停止の
動作，アームのアーム引き及び停止の動作，バケットの
リクトラクト及び停止の動作がそれぞれ三次元でアナロ
グ的に制御される。すなわち掘削モーメントとモーメン
ト時間変化量のそれぞれ変動に対応して油圧ショベルの
作業アタッチメントの作動を止めることなく、所要の目
標掘削深さに掘ることができる。したがって、油圧ショ
ベルの自動掘削性を向上させることができる。
【図１】本発明の自動掘削制御装置を示す要部回路図で
ある。
ある。
【図２】本発明におけるブームの上下動作指令信号出力
値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す図であ
る。
値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す図であ
る。
【図３】本発明におけるアームの引き動作指令信号出力
値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す図であ
る。
値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す図であ
る。
【図４】本発明におけるバケットのリトラクト動作指令
信号出力値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す
図である。
信号出力値の対応実施例として第１〜第３ルールを示す
図である。
【図５】本発明の自動掘削制御装置を装備した油圧ショ
ベルが自動掘削を行っているが状態を示す側面図であ
る。
ベルが自動掘削を行っているが状態を示す側面図であ
る。
【図６】油圧ショベルの側面図である。
【図７】自動掘削におけるファジィ制御で用いられる変
数であるモーメント値のメンバーシップ関数を示す図で
ある。
数であるモーメント値のメンバーシップ関数を示す図で
ある。
【図８】自動掘削におけるファジィ制御で用いられる変
数であるモーメント時間変化量のメンバーシップ関数を
示す図である。
数であるモーメント時間変化量のメンバーシップ関数を
示す図である。
３ 作業アタッチメント ４ ブーム ５ アーム ６ バケット ８ ブームシリンダ ９ アームシリンダ １０ バケットシリンダ １４，１５，１６ 角度センサ １７ シリンダ圧センサ １８，３９ コントローラ ４０ 自動・手動選択スイッチ ４１ ボリューム操作部
Claims (1)
- 【請求項１】 車体のフロント部にブーム，アーム，バ
ケットを順次連結した作業アタッチメントを装着し、ま
たバケット姿勢検出手段とバケット作用力検出手段をそ
なえて、バケットの回転軸回りの掘削モーメントを時々
刻々演算するとともに、そのモーメント時間変化量を演
算し、双方の値に基づいてバケット回転駆動及びバケッ
ト昇降駆動を制御するようにした自動掘削制御装置であ
って、目標掘削深さをコントローラに対して予め入力す
る手段をそなえ、また掘削モーメントと、モーメント時
間変化量及び掘削深さに対応するメンバーシップ関数を
選定して、ブーム，アーム，バケットがそれぞれ回動又
は停止するときのファジィルールを選定し、自動掘削を
行うとき実際の掘削深さが目標掘削深さに近付くように
制限したことを特徴とする建設機械の自動掘削制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4204400A JP2697503B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 建設機械の自動掘削制御装置及び制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4204400A JP2697503B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 建設機械の自動掘削制御装置及び制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0626072A true JPH0626072A (ja) | 1994-02-01 |
| JP2697503B2 JP2697503B2 (ja) | 1998-01-14 |
Family
ID=16489922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4204400A Expired - Fee Related JP2697503B2 (ja) | 1992-07-08 | 1992-07-08 | 建設機械の自動掘削制御装置及び制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2697503B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141930A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧ショベルの積荷重量表示装置 |
| JPS61179927A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-12 | Komatsu Ltd | パワ−シヨベルの制御装置 |
-
1992
- 1992-07-08 JP JP4204400A patent/JP2697503B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60141930A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-27 | Hitachi Constr Mach Co Ltd | 油圧ショベルの積荷重量表示装置 |
| JPS61179927A (ja) * | 1985-02-04 | 1986-08-12 | Komatsu Ltd | パワ−シヨベルの制御装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2697503B2 (ja) | 1998-01-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |