JPH07180173A - 作業機械の制御装置 - Google Patents
作業機械の制御装置Info
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- JPH07180173A JPH07180173A JP5327831A JP32783193A JPH07180173A JP H07180173 A JPH07180173 A JP H07180173A JP 5327831 A JP5327831 A JP 5327831A JP 32783193 A JP32783193 A JP 32783193A JP H07180173 A JPH07180173 A JP H07180173A
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- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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Abstract
て制御でき、しかも所望の軌跡に沿って精度よく移動さ
せることができる制御装置を提供する。 【構成】3以上の制御軸3a、4a、5aの中から2つ
の制御軸の第1の組合せ3a、5aが選択され、該選択
された2つの制御軸3a、5aが駆動制御されることに
よってバケット6の移動軌跡のうちの第1の区間A〜B
においてバケット6の移動が行われる。そして、選択さ
れた2つの制御軸の第1の組合せ3a、5aとは異なる
2つの制御軸の第2の組合せ3a、4aが選択され、該
選択された2つの制御軸3a、4aが駆動制御されるこ
とによって第1の区間A〜Bに連続する第2の区間B〜
Cにおいてバケット6の移動が行われる。
Description
関し、特に油圧ショベル等の建設機械のバケット刃先を
所定の軌跡に沿って移動させる制御装置に関する。
ショベルでは、バケットにより、いわゆる水平ならし作
業等が行われる。こうした水平ならし作業等を行う場合
には、自動的にバケット刃先の移動を行え、しかも可能
な限りバケット刃先の移動範囲が広範であることが望ま
しい。
トの刃先の軌跡の移動を制御する装置が、種々特許出願
されている。
は、直線堀削を自動的に行う装置が開示されており、こ
の装置によれば手動運転の煩わしさは解消されるもの
の、ブーム、アーム等のいずれかの駆動軸がストローク
エンドに達すると、自動運転を停止させるようにしたも
のであり、自動運転で行われるバケット刃先の移動範囲
が作業機のストローク量によって限定されてしまうとい
う問題点がある。たとえば、図9の矢印Iに示すように
押出し方向にバケット6が移動し、バケット6刃先6b
が位置Bに達すると、第2ブーム4用の油圧シリンダ8
が伸張側のストロークエンドに到達してしまい、この時
点で自動停止となる。この場合、作業エリアは区間C〜
Bといった狭い範囲しか得られない。
は、バケット刃先の移動軌跡制御時における拘束条件を
オペレータが入力し、この入力された拘束条件に応じて
駆動軸を自動的に選択する技術が開示されている。
たとしても、的確な拘束条件を入力できるとは限らず、
制御が精度よく行われない場合がある。また、作業中に
駆動軸がストロークエンドに達した場合には前述した公
報記載のものと同様に、作業機が停止してしまい、そこ
から再動するには他の拘束条件を入力し直さなければな
らず作業の連続性がとぎれてしまう問題がある。
のであり、作業機のツールの移動を、幅広い範囲にわた
って連続して制御でき、しかも所望の軌跡に沿って精度
よく作業機のツールを移動させることができる制御装置
を提供することを目的とするものである。
る発明である第1発明では、関節を介して回動自在に連
結された3以上のアームを有し、先端アームの先端に配
設されたツールが所定の軌跡に沿って移動するよう、前
記3以上のアームの各制御軸を駆動制御するようにした
作業機械の制御装置において、前記3以上の制御軸の中
から2つの制御軸の第1の組合せを選択し、該選択した
2つの制御軸を駆動制御することによって前記ツールの
移動軌跡のうちの第1の区間において前記ツールの移動
を行わせるとともに、前記選択された2つの制御軸の第
1の組合せとは異なる2つの制御軸の第2の組合せを選
択し、該選択した2つの制御軸を駆動制御することによ
って前記第1の区間に連続する第2の区間において前記
ツールの移動を行わせるようにしている。
明では、関節を介して回動自在に連結された3以上のア
ームを有し、先端アームの先端に配設されたツールが所
定の軌跡に沿って移動し、かつ当該移動軌跡のうちの第
1の区間では前記3以上のアームのうちの所定のアーム
の姿勢が一定の姿勢となるように、前記3以上のアーム
の各制御軸を駆動制御するようにした作業機械の制御装
置において、前記所定アームの制御軸を除いた各制御軸
の中から2つの制御軸の第1の組合せを選択し、該選択
した2つの制御軸を駆動制御することによって前記第1
の区間において前記ツールの移動を行わせ、かつ前記所
定アーム制御軸を駆動制御することにより当該所定アー
ムの姿勢を一定に保持するとともに、前記選択された2
つの制御軸の第1の組合せとは異なる2つの制御軸の第
2の組合せを選択し、該選択した2つの制御軸を駆動制
御することによって前記第1の区間に連続する第2の区
間において前記ツールの移動を行わせるようにしてい
る。
出堀削側に作業機が動く場合を想定すると、3以上の制
御軸3a、4a、5aの中から2つの制御軸の第1の組
合せ3a、4aが選択され、該選択された2つの制御軸
3a、4aが駆動制御されることによってツール6の移
動軌跡のうちの第1の区間C〜Bにおいてツール6の移
動が行われる。そして、選択された2つの制御軸の第1
の組合せ3a、4aとは異なる2つの制御軸の第2の組
合せ3a、5aが選択され、該選択された2つの制御軸
3a、5aが駆動制御されることによって第1の区間C
〜Bに連続する第2の区間B〜Aにおいてツール6の移
動が行われる。
において押出堀削側に作業機が動く場合を想定すると、
所定アーム5の制御軸5aを除いた各制御軸3a、4a
の中から2つの制御軸の第1の組合せ3a、4aが選択
され、該選択された2つの制御軸3a、4aが駆動制御
されることによって第1の区間C〜Bにおいてツール6
の移動が行われる。このとき、アーム5の制御軸5aが
図11(b)に示すように、θ´からθへ変化するよう
駆動制御され、アーム5の対地角度δ3が一定に保持さ
れる。
異なる2つの制御軸の第2の組合せ3a、5aが選択さ
れ、該選択された2つの制御軸3a、5aが駆動制御さ
れることによって第1の区間C〜Bに連続する第2の区
間B〜Aにおいてツール6の移動が行われる。
の制御装置の実施例について説明する。
油圧ショベル1の外観を示すとともに、作業機の姿勢が
変化する様子を示す図である。
る制御装置の構成を示すブロック図であり、図2は図1
のうち制御部30の構成をさらに詳細に示すブロック図
である。
レーム2には、関節(制御軸)3aを介して回動自在に
第1ブーム3が配設されている。この第1ブーム3の先
端には、関節4aを介して回動自在に第2ブーム4が配
設され、さらに同様に関節5aを介してアーム5が配設
されている。アーム5の先端には、関節6aを介してバ
ケット6が回動自在に配設されている。第1ブーム3、
第2ブーム4、アーム5およびバケット6の回転角はそ
れぞれθ1、θ2、θ3およびθ4で表されるものとし、第
1ブーム3の回動支点3aと第2ブーム4の回動支点4
aとの距離をl1、第2ブーム4の回動支点4aとアー
ム5の回動支点5aとの距離をl2、アーム5の回動支
点5aとバケット6の回動支点6aとの距離をl3、バ
ケット6の回動支点6aとバケット刃先6bとの距離を
l4とする。
第2ブーム4は油圧シリンダ8によって、アーム5は油
圧シリンダ9によって、そしてバケット6は油圧シリン
ダ10によってそれぞれ駆動される。このように各油圧
シリンダが所要に駆動制御されることにより、バケット
刃先6bがC→B→Aのごとく押出堀削側に移動され、
あるいはA→B→Cのごとく引込堀削側に移動される。
また、バケット刃先6bの移動位置を2次元座標系で表
すべき、同図6のようにx―y座標系が定義されてい
る。
リンダ室には、図1に示すように油圧回路31からの圧
油が供給され、これにより各シリンダのロッドが伸張ま
たは縮退され、対応するブーム、アーム、バケットの姿
勢が変化される。
におけるバケット刃先6bの移動速度Vxを指示するレ
バーであり、操作量に応じた大きさの速度Vxを示す信
号が出力される。同様に、操作レバー22は、y軸方向
(図6参照)におけるバケット刃先6bの移動速度Vy
を指示するレバーであり、操作量に応じた大きさの速度
Vyを示す信号が出力される。これら速度信号Vx、Vy
は速度ベクトル信号Vに合成され、選択/判断部25に
加えられる。
ケット刃先6bの各軸の移動速度を各別に指示している
が、これに限定されることなく、ダイヤルによって指示
するようにしてもよく、また移動速度の絶対値と方向を
各別に指示してもよい。
操作によってバケット刃先6bの移動をスタートさせる
ようにしてもよい。
チ23は、後述するようにバケット6の対地角度を一定
に保持するか否かを指示するスイッチであり、対地角一
定制御「有」側にスイッチが操作された場合には、その
旨の信号が上記選択/判断部25に加えられ、対地角一
定制御「無」側にスイッチが操作された場合には、その
旨の信号が上記選択/判断部25に加えられる。
に、油圧ショベル1が行う複数の作業モードの中から、
現在の状況に応じた所望の作業モードを選択指示すべく
設けられており、各作業モードM1〜M6の中から選択さ
れた作業モードを示す信号が上記選択/判断部25に入
力される。
よび6aには、第1ブーム3、第2ブーム4、アーム5
およびバケット6の回転角度を検出する回転センサ1
1、12、13および14が配設されている。これら回
転センサ11、12、13および14としては、たとえ
ばポテンショ、エンコーダ等の回転型のセンサを使用
し、このセンサの出力から回転角度を直接検出するよう
にしてもよく、またシリンダのストローク量を検出する
センサを使用し、このセンサの出力から間接的に回転角
度を検出するようにしてもよい。回転センサ11、1
2、13および14の出力はA/D変換器32を介して
選択/判断部25に入力されるとともに、通常制御演算
部28、遷移制御演算部29に入力される。
判断部27は、後述するよう対地角一定制御を行うか否
かを判断する。
は、主制御軸、つまりバケット刃先6bを移動させるた
めに使用される制御軸3a、4a、5a、6aを選択
し、移動に関与しない制御軸を副制御軸として選択す
る。主制御軸および副制御軸については、後述するよう
にバケット刃先6bが移動する全区間内において少なく
とも1回の切換えがなされる。
は通常制御演算部28および遷移制御演算部29に出力
される。
よび切換後における各制御軸の回転角速度、つまり第1
ブーム3等の回転角速度θ1・、θ2・、θ3・およびθ4
・を演算するものであり、演算結果は制御部30に出力
される。なお、「・」は時間の1階微分を表すものとす
る。
遷移状態のときにおける第1ブーム3等の回転角速度θ
1・、θ2・、θ3・およびθ4・を演算するものであり、
演算結果は制御部30に出力される。
ており、第1ブーム3等の回転角速度θ1・、θ2・、θ
3・およびθ4・は座標変換部33に入力され、対応する
油圧シリンダ7、8、9および10のロッドの移動速度
u1・、u2・、u3・およびu4にそれぞれ変換される。
一方、補償のためのセンサ、たとえば圧力センサ34の
出力が補償要素35、36、37および38に加えら
れ、これら補償要素35、36、37および38から補
償量がそれぞれ出力される。補償要素35、36、37
および38から出力された補償量はそれぞれ、制御安定
性のために移動速度u1・、u2・、u3・およびu4に加
えられて、これら移動速度と補償量との加算値を示す信
号が電流演算部39に加えられる。
ンダに対応する加算信号に基づいて、各油圧シリンダに
対応する油圧制御弁40に対して制御信号を出力する。
この結果、油圧制御弁40は、加えられた制御信号に応
じた弁位置に駆動され、該弁位置に応じた圧油が各油圧
シリンダ7、8、9および10のシリンダ室に供給され
る。
び10のロッドは、制御部30に入力された回転角速度
θ1・、θ2・、θ3・およびθ4・をもって第1ブーム
3、第2ブーム4、アーム5およびバケット6がそれぞ
れ回転されるように、伸張あるいは縮退される。
ベル1のバケット刃先6bがA→B→Cと引込堀削側に
移動する場合のバケット刃先6bの移動軌跡の制御の処
理手順を示すフローチャートである。
説明する。なお、簡単のために、バケット6は動かさな
い場合について説明する。
は、入力された速度ベクトルVに基づいて、現在のバケ
ット刃先6bの移動方向が押出側、引込側のいずれであ
るかが判断される(ステップ101)。ここで、押出方
向にバケット6が移動していると判断された場合には、
後述する押出側に応じた押出制御が実行される。
動していると判断された場合には、主制御軸選択部26
は、入力された各回転角θ1、θ2、θ3、θ4に基づいて
バケット刃先6bの堀削開始位置である現在位置(x、
y)を演算し、この現在位置がバケット刃先6bの移動
軌跡A〜Cのうち、主制御軸、副制御軸の切換え前後の
区間であるA〜B、B〜Cのうちのいずれの区間に属し
ているか否かを判断する。なお、上記主制御軸、副制御
軸の切換え前後の区間であるA〜B、B〜Cは予め設定
されておかれるものとする。
(x、y)は、図6から明かなように、以下の演算式に
よって求めることができる。
2)+l3sin(θ1+θ2+θ3)+l4sin(θ1+
θ2+θ3+θ4)…(1) y=l1cosθ1+l2cos(θ1+θ2)+l3cos
(θ1+θ2+θ3)+l4cos(θ1+θ2+θ3+θ4)
…(2) (ステップ102)。
ート地点にしてバケット刃先6bを引込側に操縦してい
る場合であるので、バケット6は区間A〜Bに属してい
るものと判断され、この結果、主制御軸選択部26は、
第1ブーム3(3a)、アーム5(5a)を主制御軸
に、第2ブーム4(4a)を副制御軸(角度固定)にす
べきと選択、判断する。なお、こうした主制御軸、副制
御軸の組合せは、区間に応じて予め設定されておかれ
る。よって、区間B〜Cについても、主制御軸は第1ブ
ーム3(3a)、第2ブーム4(4a)に、副制御軸は
アーム5(5a)に、という具合に、区間A〜Bにおけ
る制御軸の組合せとは異なる組合せに設定されている。
また、その組合せは、作業モードに応じて異なる組合せ
を設定しておくことができる。上述した区間A〜Bにお
いて第1ブーム3(3a)、アーム5(5a)を主制御
軸に、第2ブーム4(4a)を副制御軸にするという組
合せは、たとえば「通常モード」M1が選択された場合
の組合せとしておくことができる。
定制御」は行わないものと、対地角一定制御有/無判断
部27は判断する。なお、こうした対地角一定制御の有
無は、区間に応じて予め設定されておかれる。よって、
区間B〜Cについては「アーム対地角制御」を行うもの
と予め設定されている。また、対地角一定制御の有無
は、作業モードに応じて設定しておくことができる。上
述した区間A〜Bにおいて対地角一定制御を行わないと
する判断は、たとえば「通常モード」M1が選択された
場合の判断としておくことができる。ただし、バケット
対地角一定制御指示スイッチ23によってバケット対地
角一定制御が指示された場合では、当該区間A〜Bであ
っても、バケット6の制御軸6aが駆動され、図6に示
すようにバケット6の対地角が区間A〜Bにおいて一定
となるように制御される(図6の姿勢E、F参照)。
の選択、対地角一定制御の有無の判断がなされると、区
間A〜Bにおいてバケット6を移動させるための各制御
軸3a、5aの回転角速度θ1・、θ3・が以下のように
して、通常制御演算部28で演算される。
ように、アーム5の対地角δ3は、 δ3=θ1+θ2+θ3 …(3) と表され、バケット6の対地角δ4は、 δ4=θ1+θ2+θ3+θ4 …(4) と表される。
で、上記(3)、(4)式から明らかにアーム対地角δ
3が一定であれば、バケット対地角δ4も一定となる。
すると、θ4・=0であるので、 となる。
角度固定、つまりθ・2=0であることから、上記
(6)式より、 b21x・+b22y・+b23δ3・=0 δ3・=―(1/b23)(b21x・+b22y・) …(7) という関係が成立する。ここで、バケット刃先6bの移
動速度x・、y・は、設定された速度ベクトルVx、Vy
であってもよいが、軌跡制御を高める場合には、現在値
と速度ベクトルVが作る目標値との差を入力した方がよ
り効果的である。いずれにせよ、バケット刃先6bの移
動速度x・、y・が与えられると、上記(6)、(7)
式から各制御軸3a、4aおよび5aの回転角速度θ1
・、θ2・(=0)およびθ3・が演算される。こうして
演算された回転角速度θ1・、θ2・(=0)およびθ3
・は制御部30に出力され、各油圧シリンダ7、9が駆
動される。この結果、作業機の姿勢は姿勢E´から姿勢
Fへと変化され、バケット刃先6bが位置Aから位置B
へと移動される(ステップ103)。
条件が成立しているか否かが、主制御軸選択部26およ
び対地角一定制御有/無判断部27で判断される。
ブーム制御軸3a、アーム制御軸5aを主制御軸とする
制御がそのまま続行され、バケット刃先6bが位置Bに
到達してしまうものと仮定すると、当該位置Bにおいて
アーム5用の油圧シリンダ9の伸び量が最大、つまりス
トロークエンドとなり、この状態のままで制御を続ける
ことはもはや不可能となる。したがって、広い作業範囲
にわたってバケット刃先6bを動かすには、主制御軸の
切換えが必要になる。この実施例では、制御軸の切換え
の制御(遷移制御)を、バケット刃先6bが位置Bに到
達する前、つまり油圧シリンダがストロークエンドに達
する前において開始し、ストロークエンドに達した時点
(直前)で終了させるようにしている。このように制御
軸の切換えを、油圧シリンダがストロークエンドに達す
る直前で完了させることとしたのは、切換時のショック
を緩和できるという利点があるからである。
ストロークエンドに達した時点で、一瞬のうちに主制御
軸を切り換えてしまうと、アーム5の回転角速度が急に
零になるとともに、引込方向に動いていたアーム5が押
出方向に動く速度をもつといった速度の急変が生じてし
まいショックが発生するとともに、軌跡の精度も悪化す
る。
切り換えるのではなく、シリンダストロークが残り少な
くなったら、所定の時期に切換開始とし、各制御軸の回
転角速度を、切換前の回転角速度から徐々に切換後の回
転角速度に連続的に変化させるように回転角速度の連続
制御がなされる。この連続制御が行われている間も、バ
ケット刃先6bの移動軌跡の制御は行なわれており、目
標回転角速度と現在の回転角速度の偏差が生じた場合に
は、第1ブーム3、アーム5は偏差をなくす方向に動か
され、軌跡の精度を保持しながらなめらかに切換えが実
行される。こうして、アーム用の油圧シリンダ9がほぼ
ストロークエンドに達すると、切換が終了され、このあ
とは新たなに選択される主制御軸によってバケット刃先
6bの移動の制御が継続して行われる。
ム5用の油圧シリンダ9の残りストローク量mの関係を
示している。
度θ3(開始)および同制御を終了させる回転角度θ3
(終了)を、たとえば以下のように予め設定しておくこ
とができる。
=100° 残りストローク量mが15(cm)のとき、θ3(開
始)=80° そこで、θ3=θ3(開始)になった時点で、遷移制御が
開始され、やがてθ3が大きくなり、θ3=θ3(終了)
になった時点で切換終了となり、遷移制御状態から通常
制御状態へと復帰される。上記θ3(開始)、θ3(終
了)は予め設定しておいてもよいが、切換時の回転角速
度が急変しないようにするためには、速度ベクトルVの
大きさに応じてθ3(開始)を変えるようにしてもよ
い。たとえば、 vx>0.5(m/s)の場合、θ3(開始)=70° 0.5≧vx>0.3の場合、θ3(開始)=80° 0.1≧vx>0の場合、θ3(開始)=95° といったようにθ3(開始)を変化させることができ
る。
に達した時点で切換開始条件が成立したものと判断さ
れ、対地角一定制御有/無判断部27は、区間B〜Cに
ついて設定されている「対地角一定制御有り」という条
件を遷移制御演算部29に、また主制御軸選択部26
は、区間B〜Cについて設定されている主制御軸、副制
御軸を遷移制御演算部29に出力し(ステップ105の
判断YES)、手順をステップ106に移行させる。
された「対地角一定制御有り」を示す条件に基づいて、
制御軸切換後のアーム対地角の角速度δ3・が零である
ということを判断するとともに、切換後には第2ブーム
制御軸4aを駆動すべきことを判断する。そこで、図5
に示すように、制御軸切換前のアーム対地角の角速度δ
3・(区間(a)参照)から、切換後の角速度δ3・(=
0)(区間(b))に、角速度を連続的に変化させるた
めの関数δ3=f(t)を作成する。この関数f(t)
は、単に一次関数によって切換後の角速度(=0)に収
束させるのでもよいが、加速度についての連続性をも考
慮した高次関数を用いることが望ましい。
より定められる遷移制御区間(c)(図5参照)におけ
るアーム対地角速度δ3・とバケット刃先速度x・、y
・を上記(6)式に代入することにより、各制御軸3
a、4a、5aの回転角速度θ1・、θ2・、θ3・が演
算される。
・およびθ3・は制御部30に出力され、各油圧シリン
ダ7、8および9が駆動される。この結果、アーム5の
制御軸5aの回転角速度は徐々に減速されるとともに、
区間B〜Cにおける主制御軸である第1ブーム3、第2
ブーム4の各制御軸3a、4aが駆動されることにより
バケット刃先6bが位置Bまで移動されることになる
(ステップ106)。
条件、つまりθ3=θ3(終了)が成立しているか否かが
主制御軸選択部26および対地角一定制御有/無判断部
27において判断される(ステップ107)。
制御軸選択部26は、第1ブーム3(3a)、第2ブー
ム4(4a)を主制御軸に、アーム5(5a)を副制御
軸(対地角度一定)にすべきと選択、判断し、これら主
制御軸、副制御軸の組合せを通常制御演算部28に出力
するとともに、対地角一定制御有/無判断部27は、
「対地角一定制御有り」という条件を通常制御演算部2
8に出力する(ステップ107の判断YES)。
刃先6bの軌跡精度を保つ上で、いずれの軸も対地角一
定にする必要はないが、区間B〜C間では、バケット刃
先6bの軌跡精度を保ち、なおかつ作業エリアを広げる
ために、アーム5を対地角一定にすることが望ましい。
なぜなら、図11(a)に示すように、副制御軸である
アーム5の制御軸5aを角度θ固定とすると、バケット
6の背中によって刃先6bの軌跡をこわしてしまうおそ
れがあるからである。
ても、対地角一定制御を行わない、つまり副制御軸であ
るアーム制御軸5aを対地角一定制御のために使用せず
に、固定のままとする実施も可能である。
たい場合は、図6に示すように区間A〜B間においても
バケット対地角を一定にした方が望ましい。この場合
は、前述したようにバケット対地角一定制御指示スイッ
チ23が「対地角一定制御有」に操作されることによ
り、バケット6が駆動され区間A〜Bにおいてもバケッ
ト対地角一定となり、全作業範囲A〜Cにおいてバケッ
ト対地角一定制御が行われることになる。
地角一定制御有り」という条件に基づいて、アーム対地
角の角速度δ3・が零であることを判断するとともに、
区間A〜Bでは、駆動されていなかった第2ブーム制御
軸4aを主制御軸として駆動すべきことを判断する。よ
って、上記条件δ3・=0と現在のバケット刃先速度x
・、y・を上記(6)式に代入することにより、各制御
軸3a、4aおよび5aの回転角速度θ1・、θ2・、θ
3・を演算する。
・およびθ3・は制御部30に出力され、各油圧シリン
ダ7、8および9が駆動される。この結果、副制御軸で
あるアーム5の制御軸5aが駆動されることによってア
ーム対地角δ3が一定に保持されるとともに、区間B〜
Cにおける主制御軸である第1ブーム3、第2ブーム4
の各制御軸3a、4aが駆動されることによってバケッ
ト刃先6bが位置Bから位置Cまで移動され、作業機の
姿勢はFからGへと変化される(ステップ108)。な
お、バケット刃先6bが区間B〜Cに属する位置から移
動を開始した場合には(ステップ102の判断「B〜
C」)、上記ステップ108の同様な処理が実行される
ことになる(ステップ104)。
を、油圧シリンダのストロークエンド近傍で行うように
しているが、必ずしもストロークエンド近傍に限定する
必要はなく、作業内容に応じてストロークエンド近傍以
外においても切換えを行うようにしてもよい。この場
合、作業モード選択部24で選択される作業モードごと
に切換時期を対応させておくことができる。また、この
実施例では、制御軸の切換え1回としているが、2回以
上の切換えを行うようにしてもよい。この場合も、作業
モード選択部24で選択される作業モードごとに切換回
数を対応させておくことができる。
したものに限定されることなく異なる組合せにすること
も可能である。たとえば、第2ブーム4、アーム5を主
制御軸とするようにしてもよい。この場合も、作業モー
ド選択部24で選択される作業モードごとに組合せを対
応させておくことができる。
ものに限定されることなく異なる軸にすることも可能で
ある。たとえば、第2ブーム4の対地角を一定にするよ
うにしてもよい。この場合も、作業モード選択部24で
選択される作業モードごとに対地角一定にすべき軸を対
応させておくことができる。
についても説明したが、図7においてバケット刃先6b
を位置C→B→Aへと押出堀削側に移動させる制御につ
いても同様にして、行うことができる。
う場合の作業機の姿勢変化の様子を示しており、同図8
にように区間B〜Cから区間C〜Dへ移行する際に、第
1ブーム3、アーム5を主制御軸に、第2ブーム4を副
制御軸にする切換えが実行される。
ベルを想定し、バケット移動用の制御軸として第1ブー
ム制御軸3a、第2ブーム制御軸4a、アーム制御軸5
の3軸を具えたものを想定しているが、これに限定され
ることなく、所定の軌跡に沿ってツールを移動させる作
業機械であれば任意のものに適用可能であり、また4軸
以上の軸を具えたものであってもよい。
定の軌跡に沿って移動させる溶接作業用の多関節ロボッ
トにも、本発明を同様にして適用することができる。
ールの移動を、幅広い範囲にわたって連続して制御で
き、しかも所望の軌跡に沿って精度よく移動させること
ができるようになる。この結果、作業の効率、作業の精
度が飛躍的に向上する。
例の構成を示すブロック図である。
図である。
手順を示すフローチャートである。
するために使用したグラフである。
するために使用したグラフである。
を示すとともに、作業機の姿勢が変化する様子を示す側
面図である。
を示すとともに、作業機の姿勢が変化する様子を示す側
面図である。
を示すとともに、作業機の姿勢が変化する様子を示す側
面図である。
を示すとともに、作業機の姿勢が変化する様子を示す側
面図である。
外観を示すとともに、作業機の姿勢が変化する様子を示
す側面図である。
を一定にしない場合と対地角を一定にする場合の違いを
比較して示す図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 関節を介して回動自在に連結された
3以上のアームを有し、先端アームの先端に配設された
ツールが所定の軌跡に沿って移動するよう、前記3以上
のアームの各制御軸を駆動制御するようにした作業機械
の制御装置において、 前記3以上の制御軸の中から2つの制御軸の第1の組合
せを選択し、該選択した2つの制御軸を駆動制御するこ
とによって前記ツールの移動軌跡のうちの第1の区間に
おいて前記ツールの移動を行わせるとともに、前記選択
された2つの制御軸の第1の組合せとは異なる2つの制
御軸の第2の組合せを選択し、該選択した2つの制御軸
を駆動制御することによって前記第1の区間に連続する
第2の区間において前記ツールの移動を行わせる作業機
械の制御装置。 - 【請求項2】 関節を介して回動自在に連結された
3以上のアームを有し、先端アームの先端に配設された
ツールが所定の軌跡に沿って移動し、かつ当該移動軌跡
のうちの第1の区間では前記3以上のアームのうちの所
定のアームの姿勢が一定の姿勢となるように、前記3以
上のアームの各制御軸を駆動制御するようにした作業機
械の制御装置において、 前記所定アームの制御軸を除いた各制御軸の中から2つ
の制御軸の第1の組合せを選択し、該選択した2つの制
御軸を駆動制御することによって前記第1の区間におい
て前記ツールの移動を行わせ、かつ前記所定アーム制御
軸を駆動制御することにより当該所定アームの姿勢を一
定に保持するとともに、前記選択された2つの制御軸の
第1の組合せとは異なる2つの制御軸の第2の組合せを
選択し、該選択した2つの制御軸を駆動制御することに
よって前記第1の区間に連続する第2の区間において前
記ツールの移動を行わせる作業機械の制御装置。 - 【請求項3】 前記第1の組合せの2つの制御軸の
駆動制御から前記第2の組合せの2つの制御軸の駆動制
御への切換えは、前記第1の組合せの各制御軸のうちの
いずれか一方の制御軸に対応するアームの回転角度が終
点角度に到達した際に行う請求項1記載の作業機械の制
御装置。 - 【請求項4】 前記ツールの移動速度に基づいて、
各アームの前記第1の区間における第1の回転速度をそ
れぞれ演算するとともに、各アームの前記第2の区間に
おける第2の回転速度をそれぞれ演算し、 前記第1の組合せの2つの制御軸の駆動制御から前記第
2の組合せの2つの制御軸の駆動制御への切換えを行う
際に、各アームの回転速度を、前記第1の回転速度から
前記第2の回転速度に連続的に変化させる連続制御を行
う請求項1記載の作業機械の制御装置。 - 【請求項5】 前記第1の組合せの各制御軸のうち
のいずれか一方の制御軸に対応するアームの回転角度が
終点角度に到達する前の所定の開始角度に達した時点
で、前記連続制御を開始し、当該アームの回転角度が終
点角度に到達する前の所定の終了角度に達した時点で、
前記連続制御を終了させるようにして、前記第1の組合
せの2つの制御軸の駆動制御から前記第2の組合せの2
つの制御軸の駆動制御への切換えを行うようにした請求
項4の作業機械の制御装置。 - 【請求項6】 前記ツールの移動速度を検出する移
動速度検出手段を具え、該移動速度検出手段の検出速度
が大きくなるほど、前記連続制御を行う時期を早めるよ
うにした請求項5記載の作業機械の制御装置。 - 【請求項7】 前記ツールの姿勢を一定の姿勢にする
一定姿勢制御を指示する指示手段を具え、該指示手段に
より前記一定姿勢制御が指示された場合には、前記ツー
ルが第1の区間以外の区間を移動している場合であって
も、強制的に前記一定姿勢制御を行わせる請求項2記載
の作業機械の制御装置。 - 【請求項8】 複数の作業モードを選択する作業モー
ド選択手段を具え、該作業モード選択手段で選択された
作業モードに応じて制御軸の前記第1の組合せまたは前
記第2の組合せを選択するようにした請求項1記載の作
業機械の制御装置。 - 【請求項9】 複数の作業モードを選択する作業モー
ド選択手段を具え、該作業モード選択手段で選択された
作業モードに応じて、姿勢を一定にすべき前記所定アー
ムを選択するようにした請求項2記載の作業機械の制御
装置。 - 【請求項10】 第1ブーム、第2ブームおよびア
ームを関節を介して回動自在に連結し、前記アームの先
端に配設されたバケットの刃先が所定の軌跡に沿って移
動するよう、前記第1ブーム、第2ブームおよびアーム
に対応する3つの制御軸をそれぞれ駆動制御するように
した作業機械の制御装置において、 前記3つの制御軸の中から2つの制御軸の第1の組合せ
を選択し、該選択した2つの制御軸を駆動制御すること
によって前記バケット刃先の移動軌跡のうちの第1の区
間において前記バケット刃先の移動を行わせるととも
に、前記選択された2つの制御軸の第1の組合せとは異
なる2つの制御軸の第2の組合せを選択し、該選択した
2つの制御軸を駆動制御することによって前記第1の区
間に連続する第2の区間において前記バケット刃先の移
動を行わせるようにした作業機械の制御装置。 - 【請求項11】 第1ブーム、第2ブームおよびア
ームを関節を介して回動自在に連結し、前記アームの先
端に配設されたバケットの刃先が所定の軌跡に沿って移
動するよう、かつ当該移動軌跡のうちの第1の区間では
前記アームの対地角が一定の角度となるように、前記第
1ブーム、第2ブームおよびアームに対応する3つの制
御軸をそれぞれ駆動制御するようにした作業機械の制御
装置において、 前記アームの制御軸を駆動制御することによって前記ア
ームの対地角を一定角度に保持しつつ、前記第1ブー
ム、第2ブームの各制御軸を駆動制御することによって
前記バケット刃先の移動軌跡のうちの第1の区間におい
て前記バケット刃先の移動を行わせるとともに、前記ア
ーム制御軸と前記第1ブーム制御軸を駆動制御すること
によって前記第1の区間に連続する第2の区間において
前記バケット刃先の移動を行わせる作業機械の制御装
置。 - 【請求項12】 前記アームの対地角を一定角度に
保持する前記第1の区間では、前記バケットの制御軸の
駆動をオフして前記バケットの対地角を一定角度に保持
するとともに、前記アーム制御軸によってバケット刃先
の移動が行われる前記第2の区間では、前記バケットの
制御軸を駆動制御することによって前記バケットの対地
角を一定角度に保持するようにした請求項11記載の作
業機械の制御装置。
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