JPH11117354A - 自動運転建設機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】放土位置を当初の教示位置より変更する必要が
ある等の建設機械周辺の環境変化に対して、再度教示操
作する場合、容易に教示再生を行うことのできる自動運
転建設機械を提供すること。 【解決手段】教示された掘削から放土までの一巡の動作
を、再生操作により繰り返し動作する自動運転建設機械
において、建設機械５の運転室５８とこの建設機械５か
ら遠隔の位置に設置した遠隔操作装置７とに、教示操作
装置７５を接離可能７７，７８，７９に設けたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転を行う建
設機械に係わり、更に詳しくは掘削から放土までの一巡
の動作を繰り返す油圧ショベル等の自動運転建設機械に
関する。

【０００２】

【従来の技術】建設機械の代表例として油圧ショベルが
ある。この油圧ショベルは、走行体とこの走行体上に設
けられた旋回体とこの旋回体に回動可能に装設されたブ
ーム、アーム及びバケットからなるフロント装置とで構
成され、前記フロント装置のブームの基端は旋回体の前
部に支持されている。この種の建設機械において、掘削
作業現場の状況により、掘削から放土までの一巡の動作
を繰り返す作業がある。この作業は、単調であるので、
自動化の方策が考えられており、例えば、特公昭５４−
７１２１号公報に記載されるように、掘削から放土まで
の一巡の動作を教示し、この教示された動作を繰り返し
再生して、掘削から放土までの繰り返し作業を自動化す
るものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の教示再
生により掘削から放土までの一巡の動作を繰り返し実行
する建設機械において、教示操作は、一般的に操作者が
建設機械の運転室に搭乗して、掘削から放土までの一巡
の作業を行い、その動作を記憶させる。次に、この記憶
した一巡の動作を再生する場合、安全上の観点から操作
者は、運転室から降りて、この建設機械から遠隔の位置
に設置された再生操作装置を起動する。

【０００４】しかし、この再生操作装置の起動により、
建設機械を再生作動させた場合、この建設機械の周辺の
環境変化、例えば放土位置が当初の位置より変更された
ときには、再度教示操作を行わなければならないという
間題があった。

【０００５】本発明は、上述の状況を考慮して発明され
たもので、無人状態で再生動作する建設機械における再
生起動操作の確実性を高めた自動運転建設機械を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、教示された掘削から放土までの一巡の
動作を、再生操作により繰り返し動作する自動運転建設
機械において、建設機械の運転室とこの建設機械から遠
隔の位置に設置した遠隔操作装置とに、教示操作装置を
接離可能に設けたことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
を用いて具体的に説明する。

【０００８】図１は、本実施形態に係わる自動運転を行
う油圧ショベルの動作状態を示す斜視図で、この図１に
おいて、１は斜面２に形成された土石貯留場所、３は他
の場所で掘り出された土石４を運搬し土石貯留場所１に
放出するトラック、５は土石貯留場所１に貯留された土
石４を掘削し後述する破砕機６に放出する油圧ショベ
ル、７は油圧ショベル５の位置から遠隔の位置に設置さ
れた遠隔操作装置である。 上記の油圧ショベル５は、
走行体５０と、この走行体５０上に旋回可能に設けた旋
回体５１と、この旋回体５１に俯仰動可能に設けたブー
ム５２と、このブーム５２の先端に回動可能に設けたア
ーム５３と、このアーム５３の先端に回動可能に設けた
バケット５４と、ブーム俯仰用のシリンダ５５と、アー
ム回動用のシリンダ５６と、バケット回動用のシリンダ
５７と、旋回体５１に設けた運転室５８と、無線操縦の
ための信号を送受信するアンテナ５９とで構成されてい
る。

【０００９】前述した破砕機６は、走行体６０と、この
走行体６０に設けたフレーム６１と、このフレーム６１
に設けたホッパ６２と、このホッパ６２の下方に設けた
破砕部６３と、この破砕部６３の下方に設けたコンベア
６４とで構成されている。６５は破砕機６によって粉砕
された土石を示す。

【００１０】また、前述した遠隔操作装置７は、支持台
７０と、この支持台７０に固定した再生起動操作部７１
と、支持台７０に固定した再生停止操作部７２と、支持
台７０に固定した非常停止操作部７３と、支持台７０に
固定した教示結果を表示する表示部７４と、支持台７０
に取付け及び取り外し可能に設けられた教示操作部７５
と、無線操縦のための信号を送受信するアンテナ７６と
を備え、前記教示操作部７５における信号線７７のコネ
クタ７８は支持台７０に設けたコネクタ７９に接続され
ている。

【００１１】前述した運転室５８内には、図２に示すよ
うに運転席５８１の近傍位置に図１に示した教示操作部
７５’が取付け取り外し可能に設けられる。５８２は非
常停止操作部、５８３は表示装置である。

【００１２】図３は、本実施形態に係わる自動運転建設
機械の制御機構を示すブロック図であり、この図におい
て、図１に示す同符号の箇所は同一部分を示す。

【００１３】８は車載搭載装置を示し、８１は自動運転
コントローラ、１００は図１に示すシリンダ５５、５
６、５７等のアクチュエータ、１０１はアクチュエータ
１００を駆動制御する主制御弁、１０２はその補助制御
弁で、これらは油圧ショベルの駆動系を構成する。１０
３はアクチュエータ１００の動作量を検出する検出器で
ある。

【００１４】次に、自動運転コントローラ８１の構成を
図３を用いて説明する。

【００１５】１０４は検出器１０３からの検出信号に基
づいて位置を演算する位置演算部、１０５は位置演算部
１０４からの帰還値と入力値とを比較してその偏差を補
正するサーボ制御部である。１０６は信号送受信部、１
０７は信号変換部、１０８は油圧ショベルの教示位置デ
ータを記憶する教示位置格納部、１０９は油圧ショベル
の教示コマンドを記憶する教示コマンド格納部、１１０
は教示位置格納部１０８に格納された教示位置データを
出力処理する教示位置出力処理部、１１１は教示位置出
力処理部１１０から出力される教示位置データ間を補間
処理する教示点補間処理部、１１２はコマンドインタプ
リタ部で、教示コマンド格納部１０９からの教示コマン
ドに基づいて、教示位置出力処理部１１０に教示位置デ
ータ出力処理するための指令信号を出力するとともに、
教示点補間処理部１１１に教示点間の移動速度値を出力
する。

【００１６】１１３は教示操作に伴い教示位置データお
よび教示コマンドを作成し、それぞれを教示位置格納部
１０８および教示コマンド格納部１０９に格納する教示
処理部で、教示処理部１１３には、遠隔操作装置７の教
示操作部７５と運転室５８内の教示操作部７５’が選択
的に接続される。１１４は遠隔操作装置７における再生
停止操作部７２からの再生起動信号または再生停止信号
に基づいてコマンドインタプリタ部１１２に起動信号ま
たは停止信号を出力する起動・停止処理部、５８２は遠
隔操作装置７における非常停止操作部７３または運転室
５８に設けられた非常停止操作部１１５からの非常停止
信号に基づいてコマンドインタプリタ部１１２及びサー
ボ制御部１０５に非常停止信号を出力する非常停止処理
部である。

【００１７】次に、遠隔操作装置７の構成を図３に基づ
いて説明する。

【００１８】１１６は信号送受信部、１１７は信号変換
部である。１１８は教示操作部７５の遠隔操作装置７へ
の接続の有無を確認する教示操作部接続確認部、１１９
は再生起動操作部７１の再生起動信号をインターロツク
するためのインターロック部で、このインターロック部
１１９は教示操作部接続確認部１１８での再生操作部７
５の未接続にもとづいて、再生起動操作部７１からの再
生起動信号を信号変換部１１７に出力することを停止
し、また教示操作部接続確認部１１８での再生操作部７
５の接続にもとづいて、再生起動操作部７１からの再生
起動信号を信号変換部１１７に出力する。

【００１９】上述した教示操作部接続確認部１１８の具
体的な構成の一例を図４を用いて説明する。

【００２０】図において、図１及び図３に示す符号と同
符号の箇所は同一部分を示す。教示操作部７５側のコネ
クタ７８は、端子１、２、３を備えており、端子２と端
子３とは導線１２０によって接続されている。教示操作
部接続確認部１１８側のコネクタ７９は、端子１、２、
３を備えている。このコネクタ７９の端子１は導線１２
１によって信号変換部１１７に接続されている。コネク
タ７９の端子２は導線１２２によってインターロック部
１１９に接続されている。導線１２２には、抵抗１２３
及び電源１２４が並列に接続されている。コネクタ７９
の端子３は導線１２５によって接地されている。

【００２１】再生起動操作部７１は、例えば押し釦スイ
ッチで構成されており、その固定側接点７１１は導線１
２６によってインターロック部１１９に接続されてい
る。導線１２６には抵抗１２７及び電源１２８が並列に
接続されている。可動側接点７１２は導線１２９によっ
て接地されている。

【００２２】次に、本実施形態の自動運転建設機械の動
作を主として図３に基づいて説明する。

【００２３】はじめに、図１に示すように、油圧ショベ
ル５のバケット５４によって、放出された土石４を掘削
したのち、このバケット５４を破砕機６のホッパ６２の
位置まで移動させ、この位置において、バケット５４内
の土石４をホッパ６２内に放出し、その後、バケット５
４を土石貯留場所１に復帰させるまでの一巡の動作を教
示する場合について説明する。

【００２４】この教示操作においては、教示操作部７
５’を、図２に示すような運転室５８内の所定の箇所に
装着し、この状態において、教示操作部７５’を操作し
て、教示に必要な指令を教示処理部１１３に入力する。
この教示指令に従って、教示処理部１１３での処理によ
り、教示位置データは教示位置格納部１０８に、また教
示動作コマンドは教示指令格納部１０９にそれぞれ格納
される。前述した教示動作コマンドには、例えばｍｏｖ
ｅＰ１、ｍｏｖｅＰ２のような位置の動作命令や例えば
Ｖ＝０．７のような速度の指示命令等がある。動作命令
のパラメータは、油圧ショベルのフロントの各関節の角
度情報を示すラベルである。このラベルに相当する情報
は、教示位置格納部１０８に格納される。また、教示位
置の記憶は、教示操作部７５からの各教示位置のラベル
Ｐ１，Ｐ２に対する命令が与えられたとき、このラベル
に対応して各関節の現在の角度を記憶する。

【００２５】なお、上述の教示操作の入力は、教示操作
部７５’によって行ったが、油圧ショベルを直接動作さ
せて教示することも可能である。

【００２６】次に、上述した教示操作で記憶した一巡の
動作を再生する場合について説明する。

【００２７】操作者は、図２に示す運転席５８１に装着
されている教示操作部７５’を取り外したのち、この教
示操作部７５’を持って運転室５８から降り、図３に示
すように、油圧ショベル５から遠隔の位置に配置した遠
隔操作部装置７まで行き装着する。

【００２８】ここで、教示操作部７５’の装着は、図１
及び図４に示すように、教示操作部７５の信号線７７の
コネクタ７８を教示操作部接続確認部１１８のコネクタ
７９に接続する。このように、コネクタ７８をコネクタ
７９に接続すると、コネクタ７９側の導線に電源１２４
によって印加されていた定電圧が、導線１２０、端子
３、３を通して短絡される。インタ−ロック部１１９
は、前記の定電圧が印加されていないことを判断して、
再生起動操作部７１からの再生起動信号を信号変換部１
１７に送信し得る状態になる。

【００２９】この状態において、再生起動するために、
再生起動操作部７１の可動側接点７１２を閉じると、電
源１２８、抵抗１２７を通して導線１２６に印加されて
いる電圧が、導線１２９によって短絡されるので、イン
ターロック部１１９はその電圧短絡を検知して、再生起
動信号を信号変換部１１７に出力する。信号変換部１１
７は再生起動信号を、図３に示すアンテナ７６からアン
テナ５９に発信する。

【００３０】自動運転コントローラ８１は、再生起動信
号をアンテナ５９で受信すると、信号変換部１０７を通
して起動・停止処理部１１４に入力する。起動・停止処
理部１１４は、再生起動信号をコマンドインタプリタ部
１１２に出力する。コマンドインタプリタ部１１２では
その再生起動信号を入力すると、教示コマンド格納部１
０９に格納されているコマンドをシーケンシヤルに読み
出し、これを教示位置出力処理部１１０に教示位置格納
部１０８から教示位置データを出力させる。教示位置デ
ータは教示点補間処理部１１１に転送され、教示点補間
処理部１１１ではインタプリタ部１１２から与えられる
目標速度で、油圧ショベルのフロントの各関節が動作す
るように補間計算を行い、サーボ制御部１０５に目標角
度値を出力する。

【００３１】サーボ制御部１０５は、位置演算部１０４
で演算された現在の位置をもとにフィードバック制御を
行い、補助制御弁１０２を駆動するための駆動電流を補
助制御弁１０２に出力する。これにより、補助制御弁１
０２は主制御弁１０１を切替え操作する。主制御弁１０
１は各アクチュエータ１０３に圧油を供給し、油圧ショ
ベル５のフロント及び旋回体を駆動する。これにより、
予め教示された動作が再生される。

【００３２】このように、本実施形態によれば、上述の
再生起動操作において、教示操作部７５の信号線７７の
コネクタ７８を、遠隔操作装置７のコネクタ７９に接続
しない限り、インターロツク部１１９は再生起動操作部
７１の再生起動信号を出力しない。このため、誤って再
生起動操作部７１を操作しても、油圧ショベル５は再生
動作することはない。したがって、油圧ショベル５の周
囲に存在する作業者の安全性を確保することができる。

【００３３】また、本実施形態によれば、再生起動操作
により、油圧ショベル５を再生動作させた場合におい
て、例えば、破砕機６のホッパ６２への放出位置が当初
教示した位置よりづれていることがある。このような場
合、遠隔操作装置７に接続した教示操作部７５からその
位置修正を再教示することができる。

【００３４】図５は、教示操作部接続確認部１１８の具
体的な構成の他の例を示すもので、この図において、図
４に示す符号と同符号の箇所は同一部分を示す。この例
では、遠隔操作部７側のコネクタ７９の端子３を、再生
起動操作部７１の固定側接点７１１に接続して構成した
ものである。このように構成することにより、インター
ロック部１１９での判断処理が簡単になり、インターロ
ック部１１９及び教示操作部接続確認部１１８の回路構
成を小型化することができる。

【００３５】なお、本実施形態では、教示操作部７５
は、入力部と表示部とからなる、例えば、タッチパネル
等のハンデイターミナルで構成することも可能である。

【００３６】また、本実施形態では、遠隔操作装置７お
よび自動運転コントローラ８１はコンピュ−タ処理を想
定した機能ブロックで表したが、これらの構成をハード
ウェア的処理を行うロジック回路で構成することも可能
である。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば、自
動運転建設機械を再生動作させたときの位置ずれを、遠
隔操作部に接続した教示操作部から、再教示することが
できるので、自動運転建設機械の全面的な再教示作業が
不要になり、その作業性を著しく向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる自動運転建設機械
の作業状況を示す斜視図である。

【図２】図１に示す油圧ショベルの運転室の一部断面を
示す斜視図である。

【図３】本実施形態に係わる自動運転建設機械の制御機
構を示すブロック図である。

【図４】図３に示す教示操作部接続確認部の一例を示す
回路図である。

【図５】図３に示す教示操作部接続確認部の他の例を示
す回路図である。

【符号の説明】

５ 油圧ショベル ５８ 運転室 ６ 破砕機 ７ 遠隔操作装置 ７５ 教示操作部 ７７ 信号線 ７８ 教示操作部側のコネクタ ７９ 教示操作部接続確認部側のコネクタ ８ 車載搭載装置 ８１ 自動運転コントローラ １１８ 教示操作部接続確認部 １１９ インターロック部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 誠二 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 永野 好幸 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 教示された掘削から放土までの一巡の動
   作を、再生操作により繰り返し動作する建設機械と、該
   建設機械から遠隔の位置に設置され前記建設機械の自動
   運転操作を行う遠隔操作装置と、から構成される自動運
   転建設機械において、 掘削から放土までの一巡の動作を教示操作する教示操作
   手段を、前記建設機械の運転室および前記遠隔操作装置
   に接離可能に設けたことを特徴とする自動運転建設機
   械。