JPH08269999A - 掘削機の自動制御方法 - Google Patents

掘削機の自動制御方法

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JPH08269999A
JPH08269999A JP7335808A JP33580895A JPH08269999A JP H08269999 A JPH08269999 A JP H08269999A JP 7335808 A JP7335808 A JP 7335808A JP 33580895 A JP33580895 A JP 33580895A JP H08269999 A JPH08269999 A JP H08269999A
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Si Cheon Lee
チェオン リー シ
Dong Jae Lee
ジャエ リー ドン
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    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437Control 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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    • E02F3/36Component parts
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    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサを使用しないことによりセンサの選定
と設置による費用増加と故障発生の憂慮とを一掃でき、
かつ作業能率及び作業の便宜性を高く向上させることの
できる掘削機の制御方法を提供すること。 【解決手段】 運転者の運転操作による複数の作業装置
の動作を記憶/再現して所定作業を近似的に遂行し、前
記近似的な作業遂行中運転者の新しい運転操作の入力を
受けて前記の再現された動作を修訂して誤差を補償し
て、前記の所定作業を最終的に完遂する。このため、セ
ンサが一切不必要になるので、センサの選定と設置によ
る費用負担と故障発生の憂慮が根本的に一掃できるし、
制御アルゴリズムが大幅に単純化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は掘削機を包含する各
種の建設重装備の自動制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的に掘削機は、動源力であるエンジ
ンにより駆動される油圧ポンプの吐出流量によって複数
の作業装置(ブーム、アーム(Arm)及びバケット
等)が作動されることにより各種の作業を遂行するよう
に設計されている。従って、前述の油圧ポンプの吐出流
量がコントロール(Control)弁を通して分配さ
れ、各作業装置ごと具備されたアクチュエータ(ブーム
シリンダ(Silinder)、アームシリンダ及びバ
ケットシリンダ等)に供給され、このコントロール弁を
制御することにより各作業装置(又は各作業装置のアク
チュエータ)の起動と停止が遂行されて、作動方向が決
定されるものである。
【0003】一方、自動制御システムを具備して自動制
御により各種作業を遂行するようになった掘削機は、入
力された制御プログラム(Program)を遂行する
マイクロプロセンサ(Microprocessor)
等の制御機と、運転者の操作指令の入力を受ける電気式
操作レバー及び各作業装置の位置/角度等を検出するた
めのセンサ等を備えている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図1および図2は掘削
機に適用される従来の制御システムの制御原理を説明す
る概念図で、図1及び図2の場合、四つの制御対象作業
装置(例えばスイングモータ(Swingmoto
r)、ブーム、アーム及びバスケット)があると仮定し
た。
【0005】図示された信号(SA、SB、SD、S
E)は4個の作業装置を制御する時に発生する信号で、
各作業装置に該当される4個の信号を有している。各作
業装置に装着されているセンサから検出された値(S
E)はすべて制御機にフィードバック(Feedbac
k)され、制御機は記憶されている制御プログラムによ
ってこれらを演算処理してコントロール弁に制御信号
(SA)を出す。この時、制御機の演算処理に利用され
る作業の種類による制御プログラムは運転者が指示板を
通して制御を始める前、優先的に選択される。運転者は
電気式操作レバーにより作業の始め/停止と方向指定等
の操作を遂行して、作業が始った後の制御流れは図2に
示すように進行される。即ち、作業が始った後には、大
部分の作業制御が制御機により遂行され、運転者は電気
式操作レバーにより前述のように極めて限定された操作
だけを遂行するようになる。
【0006】一方、大部分の掘削機は地面の凹凸、障害
物の有無、機構の変化及び地盤の傾度等の多様で予測で
きない作業環境下で平坦作業、上車作業(車に荷を積む
作業)等の多様な作用を遂行するようになる。しかし、
従来の自動制御システムに適用される制御プログラム
は、一般的で極に正常的な作業環境下での作業のみを考
慮するだけで、装備が必須的に直面するようになる多様
な作業環境まで考慮することは現在までの技術としては
不可能であったので、このような自動制御システムによ
り作業を遂行する掘削機が多様な作業環境下の実際の作
業に投入されると、作用精度が低くなるだけでなく、時
には装備の転覆等のような深刻な作業危険が招来される
こともあった。
【0007】これは前述のように、従来の制御システム
で運転者は極めて限定された操作だけを行って、大部分
の本格的な作用制御は制御機に全面的に依存するので、
多様な作業環境に能動的に適応できないことだけでな
く、一連の作業を完遂するための制御アルゴリズムが極
めて複雑になったてしまう。言い換えれば、制御により
一連の作業を完遂するためには、作業装置の位置/角度
等をセンサにより測定して、測定された値によって現在
状態を正確に判断及び演算して、必要な制御信号を出し
て作業装置が要求された制御目的を達成するようにしな
ければならなかったので、制御機に過重な負担がかかり
制御アルゴリズムが極めて複雑になって製作費用が上昇
するだけでなく、作業環境に対する適応力が低下し、正
確な作業の遂行が極めて困難になっていた。即ち、前述
のセンサは作業装置の位置又は角度に対して極めて初歩
的な測定値のみを検出できるだけで、制御機は作業環境
を考慮せずに入力された制御プログラムによる無条件的
な制御だけを遂行するものであった。
【0008】又、制御性能を最適化するためにはより多
数のセンサが必要で、掘削機のように劣悪な作業環境下
で前述のセンサは故障を起こす可能性が高いだけでな
く、センサを製作して設置するために相当な費用が必要
であった。
【0009】又、作業の種類と内容にあって運転者から
別途の作業指示が必要なので、実際作業において、制御
機が作業能率と作業の便宜性を高く向上させることがで
きず、若干の作業内容変更のためにも作業指示を始めか
ら再度行わなければならない不便さがあった。
【0010】従って、本発明の目的は、多様な作業環境
に極めてよく適応できる掘削機の制御であり、制御の精
密度が大幅向上されるとともに、センサを使用しないこ
とによりセンサの選定と設置による費用増加と故障発生
の憂慮とを一掃でき、かつ作業能率及び作業の便宜性を
高く向上させることのできる掘削機の制御方法を提供す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前述の本発明の目的は、
掘削機の自動制御方法において、運転者の運転操作によ
る複数の作業装置の動作を記憶/再現して所定作業を近
似的に遂行し、前記近似的な作業遂行中運転者の新しい
運転操作の入力を受けて前記の再現された動作を修訂し
て誤差を補償して、前記の所定作業を最終的に完遂する
ことを特徴とする掘削機の自動制御方法を提供すること
により達成される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の制御方法をより詳
細に説明する。本発明の制御方法を適用できる掘削機の
基本的な構成は従来と同一で、動力源であるエンジン
(Engine)と、このエンジンにより駆動される油
圧ポンプ(Pump)と、この油圧ポンプの吐出流量を
分配する弁と、この弁により油圧ポンプの吐出流量の伝
達を受けて作動されるアクチュエータ(Actuato
r)及びこのアクチュエータの作動により所定作業が遂
行される作業装置等から成り、自動制御のためにはマイ
クロコンピュータ(Micro Computer)等
の制御機と電気式操作レバー(Lever)とを具備す
る。
【0013】又、本発明の制御方法は類似な作業内容が
複数回反復される作業特性を有する所定作業を遂行する
ことに特に適合に適用である。
【0014】本発明の制御方法は次の様な段階に行われ
る。
【0015】1段階、運転者が電気式操作レバーを使用
して作業装置を動かすことにより、所定作業を遂行し
て、制御機はこの時の電気式操作レバーの制御信号を記
憶する。
【0016】第2段階、作業装置を初期位置に置く。
【0017】第3段階、自動制御実行スイッチ(Swi
tch)をオン(ON)にすることにより、制御機は記
憶された制御信号を再生して作業装置を動かすことによ
り前述の所定作業を再現する。
【0018】運転者は制御機により再現された前述の所
定作業途中、いつでも電気式操作レバーにより独立的に
作業装置を作動させて再現された所定作業を修正し、誤
差を補償できる。即ち運転者による直接的な作業装置の
制御は制御機による作業に比して優先する。もちろん、
制御機により再現された所定作業が作業精密度を十分に
満足させると運転者の電気式操作レバーの操作による作
業の修正は不必要である。
【0019】作業途中、制御機により再現された作業で
は克服不可能な作業環境が発生すると、例えば障害物等
にあうことになると、運転者は前述の自動制御実行スイ
ッチをオフ(OFF)させ、受動作業に転換して作業環
境を克服した後、さらに制御機による作業が遂行される
ようにするか、もしくは作業の終了ができる。
【0020】一方、好ましくは、前述の作業の毎回反復
ごとに最初に記憶されている作業装置の動作を再現する
ことではなく、直前回の作業を遂行するための作業装置
の動作を再記憶して、これを今回の近似的な作業に遂行
されるように再現することもできる。この場合にも、毎
回ごと運転者は作業装置を操作して近似作業の誤差を補
償できるし、このような運転者の作業装置操作はさらに
次回の近似作業に反映される。
【0021】又、好ましくは、制御機は前述の所定作業
を近似的に再現できる一部の作業装置の制御だけを担当
して、運転者はこの様な近似的作業の誤差を補償して所
望する作業精密度を得られる作業装置の制御を担当させ
ることができる。例えば、平坦作業のような場合、制御
機は記憶された操作レバーの信号を再生することにより
ブーム(Boom)とディパステック(Dipper
Stick)を制御して平坦作業を近似的に再現し、運
転者はこのようなブームとディッパステックの動きを見
てこれらの誤差を補償して最終的な作業精密度を得るた
めバケット(Bucket)を操作して平坦作業を完遂
できる。
【0022】本発明によると、制御機は単純に記憶され
た信号のみを再生して近似的な作業の制御だけを担当す
るようになるため、各作業装置の位置と角度等を感知す
るためのセンサ(Sensor)が不必要になる。従っ
てセンサの選定と設置による費用増加の問題と故障発生
憂慮の問題が一掃される。又、本発明の制御方法による
と、制御機は記憶された制御信号を再生することによ
り、単純に開回路制御(Open Loop Cont
rol)による近似的作業だけを遂行するのみで、制御
アルゴリズム(Algorithm)の大幅的な単純化
ができるし、さらに最終的で精密な作業制御と作業環境
に対する状況判断が運転者により行われるので、多様な
作業環境において、より能動的で効果的に対応できるよ
うになる。
【0023】次は、掘削機の代表的な作業の中、平坦作
業において本発明の制御方法を具現化した実施例を添付
図面によって説明する。
【0024】運転者が電気式操作レバーを操作すること
により平坦作業を遂行し、制御機はこの時の操作レバー
の制御信号を記憶する。この時の各作業装置(ブーム)
1、ディッパステック2及びバケット3が動いた軌跡を
見ると、図3に示すように、バケット3の端部が”A”
地点から出発して”B”地点を経由して”A”地点の近
傍の”C”地点まで回転するようになる。この過程で作
業の精密度を考慮した微細な作業は不必要で、単に作業
装置の動きの形態が所望する作業と類似な程度であると
よい。さらに正確には、バケット3の作業範囲が誤差を
補償できる程度ならば充分で、バケット3端部が動いた
軌跡は作業精密度の範囲を離脱してもよい。
【0025】次に、自動制御スイッチをオンにすること
により作業を始める。
【0026】自動制御スイッチがオンされると、制御機
は記憶された操作レバーの制御信号を再生することによ
りブーム1とディッパステック2を制御して近似的な平
坦作業を遂行する。運転者はこのようなブーム1とディ
ッパステック2の動きを見てバケット3を操作して誤差
を補償する。即ち図4に示すように、ブーム1とディッ
パステック2が”A”位置から”B”位置に進行する途
中、バケット3を”D”位置から”E”位置に制御して
所望する平坦面になるようにすることができる。
【0027】平坦作業を可能にするためには、ブームと
ディッパステックがバケットによって位置の補償が可能
な範囲内で動かなければならなくて、このような範囲を
離脱するようになる場合には、前述の自動制御スイッチ
をオフさせて受動操作によりブームとディッパステック
を操作した後、さらに自動制御を始める必要がある。
【0028】
【発明の効果】以上の説明のように、本発明によると、
センサが一切不必要になるので、センサの選定と設置に
よる費用負担と故障発生の憂慮が根本的に一掃できる
し、制御アルゴリズムが大幅に単純化されて自動制御シ
ステム(System)の構成が容易になり、多様な作
業環境において、より効果的に対応できるようになる等
のいろいろな長所がある。
【0029】以上、本発明の実施例を図面により説明し
てきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるもの
ではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更
や追加があっても本発明に含まれる。
【0030】
【図面の簡単な説明】
【図1】掘削機に適用される従来の制御システムの制御
原理を説明する概念図である。
【図2】掘削機に適用される従来の制御システムの制御
原理を説明する概念図である。
【図3】本発明の制御方法が平坦作業に適用される時の
作業装置の軌跡を示す概念図である。
【図4】本発明の制御方法が平坦作業に適用される時の
作業装置の軌跡を示す概念図である。
【符号の説明】
1 ブーム 2 ディッパステック 3 バケット

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 掘削機の自動制御方法において、 運転者の運転操作による複数の作業装置の動作を記憶/
    再現して所定の作業を近似的に遂行し、前記の近似的な
    作業遂行中、運転者の新しい運転操作の入力を受けて前
    記の再現された動作を修正して誤差を補償して前記の所
    定作業を最終的に完遂することを特徴とする掘削機の自
    動制御方法。
  2. 【請求項2】 類似な作業内容が複数回反復される作業
    特性を有する所定作業を遂行するための掘削機の自動制
    御方法において、 運転者の運転操作による複数の作業装置の動作を記憶/
    再現して前記の所定作業を近似的に遂行する段階と、 前記の近似的な作業遂行中、運転者の新しい運転操作の
    入力受けて、前記の再現された動作を修訂して誤差を補
    償して、前記の所定作業を遂行する段階と、 前記の所定作業の毎回ごと直前回の作業に該当する前記
    の複数の作業装置の動作を記憶/再現してこれを今回の
    近似的な作業に遂行されるようにする段階を包含する掘
    削機の自動制御方法。
  3. 【請求項3】 掘削機の自動制御方法において、 所定作業を遂行するための運転者の運転操作による複数
    の作業装置中、一部の作業装置の動作の制御信号を記憶
    する段階と、 前記の記憶された制御信号を再生して、前記の一部の作
    業装置に制御信号を出力して前記の一部の作業装置を作
    動させることにより、前記の所定作業を近似的に遂行す
    る段階と、 前記の近似的な作業遂行中、前記の複数の作業装置の中
    で他の一部の作業装置の動作を運転者から入力を受け
    て、前記の所定作業を完遂する段階を含有する掘削機の
    自動制御方法。
  4. 【請求項4】 前記の所定作業は平坦化作業であり、 前記の一部の作業装置はブームとディッパステックであ
    り、 前記の他の一部の作業装置はバケットであることを特徴
    とする請求項3に記載の掘削機の自動制御方法。
JP7335808A 1995-03-30 1995-11-30 掘削機の自動制御方法 Pending JPH08269999A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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KR95-6980 1995-03-30
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Publications (1)

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ID=19410878

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EP (1) EP0735201A1 (ja)
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KR (1) KR960034599A (ja)

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