JPS5820834A - マスタ−スレ−ブ機構の製御装置 - Google Patents

マスタ−スレ−ブ機構の製御装置

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JPS5820834A
JPS5820834A JP11855481A JP11855481A JPS5820834A JP S5820834 A JPS5820834 A JP S5820834A JP 11855481 A JP11855481 A JP 11855481A JP 11855481 A JP11855481 A JP 11855481A JP S5820834 A JPS5820834 A JP S5820834A
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JP
Japan
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master device
delay
signals
master
speed vector
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JP11855481A
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JPH0447087B2 (ja
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Kozo Ono
耕三 小野
Eiki Izumi
和泉 鋭機
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Publication date
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マスター装置011Iき又は動き管表わす演
算出力にならうて、作業機本体が動作するマスタースレ
ーブ機構の制御装置に関し、油圧ショベル、油圧クレー
ン、マエビニレータなどに好適なものである。
油圧ショベルなどの土木・建設機械の分野では、複数の
作業部材から成る作業機本体と相似に形成され逢モデル
をマスター装置とし、作業機本体をスレーブ装置として
、マスター親電の出力によってサーボ系を制御し、作業
機本体をならい動作させるものが、従来提案されている
。(’I公wf347−1774公報参照)Cの場合に
は、オペレータは作業機本体の目標軌跡通りにマスター
装置を勤かさすffればなら−i]ヤの−で、オペレー
タの腕の動きが激しく、長時間の操縦1行うと、疲労が
はなはだしい。またインチング操作性が良くない。この
欠点を除くものとして、マスター装置に指示速度ベクト
ルの各成分信号を与える%0が、従来、特公昭!54−
37405号公報により提案されている0これtjli
1図に示す。指示入力装置1の操作レバー1mは、指示
速度の方向及び大きさ、即ち指示速度ベクトルに応じて
その操作方向及び操作量が操作されるものである。指示
入力装置1は指示速度ベクトルマのX方向及びy方向の
成分信号マ8及びVy管比出力る0マスタ一装置2祉成
分信号マX、マアの入力により、パケット取付点Pが指
示速度ベクトルマに比例し比速度ベクトルVで移動する
ためのアクチュエータ動作信号81.8ztプーム駆動
系及びアーム駆動系に対して出力する。これKよって、
パケット取付点Pは成分信号%’X + Yyに比例し
た速度ベクトル成分Vx、 Vyが合成され比速度ベク
トルVで移動する。第1図(おいて、3は油圧ショベル
本体、4はブーム、5はブームシリンダ、6はアーム、
7はアームシリンダ、8はパケット、9Fiパケツトシ
リンダである。第1図に示される成し、ブーム4及びア
ーム6かに業機本体11を構成する0なお、パケット8
の先端の速度ベクトルを指示する場合には、サーボ系1
0にパケット駆動系が加わり、作業機本体11にパケッ
ト8が加わる。第2図において、マスター装置2、サー
ボ系10及び作業機本体11が〜へ夕きλ−プ機 ′構
12となる。
第2図の装置において、指示速度ベクトルマの成分信号
V工、マyが急激に変化すると、サーボ系10の追従能
力が限界を越えてしまい、作業機本体11の動作とマス
ター装置2の動きとにずれが生じてしまう。%に、ブー
ム駆動系とアーム駆動系とで応答遅れが相違するのみで
はなく、その相違がブーム4及びアーム6の姿勢によっ
て異なるために、パケット取付点Pの速度ベクトルVの
成分V、 、 V。
が指示速にベクトルVの成分信号VX * Vyに比例
しなくなり、指示速度ベクトルマの方向とは異なった方
向にパケット取付点Pが運動してしまう不都合がある。
本発明の目的は、上述した問題点を解決し、指示速度ベ
クトルが急激に変化しても、作業機本体の所定点を2マ
スター装置の動きとずれることなく、指示速度ベクトル
によって指示される方向に、運動させることができる!
スタースレーブ機構の制御装#を提供することである。
この目的を達成するために、本発明は、指示入力装置と
マスター装置との間の指示速度ベクトル成分信号の各信
号ラインに、同一の線形遅れ要素をそれぞれ挿入したこ
とを4I徴とする〇以下、本発FJI4を図示の実施何
に基づいて詳細に説明する。
第31!21#′i本発明の一実施例を示す。第2図と
同様な部分は同一符号にて示す。マスター装置2は、作
業機本体11と相似な実体モデルのみならず、作業機本
体11の動作と相似な動きを演算により示す、実体モデ
ルと等価な演算モデルをも含む広い意味のものである。
指示入力装置I11は、手動による操作レバーの操作に
より指示速度ベクトルVの成分信号V工+ Vyをマス
ター装ff1i2に対して出方するものである。指示入
力装置1とマスター装置2との間の指示速度ベクトル成
分信号vx、マアの信号ライン13 、14には、線形
遅れ要素15.16が挿入される。線形遅れ要素15.
16は入力する成分信号vX、マアに遅れを与え、遅れ
成分信号uz、uアを出力するもので、遅れ定数Tは任
意に設定可能なものである。線形遅れ要素15.16は
同一の線形遅れ要素である必要がある。簡単な例で言え
ば、入力する成分信号vx、 vアと出方する遅れ成分
信号uz T uyとの間に下記の関係が成立するもの
である〇なお、上式においてTは遅れ定数、Sはラプラ
ス演算子である。同一の線形遅れlj+素とは常にuy
/ ux−Vy/ 11 が保たれる性質を持つ遅れ要素であり、上式は線形遅れ
要素の代表的な一次遅れ要素を示す式である。遅れ定数
Tは、サーボ系1oを構成する各作業部材駆動系に発生
する応答遅れのうちの最大のものに合わせて設定される
運転者が指示入力装置1の操作レバーを急激に操作して
、指示入力装置1がら出力する指示速度ベクトル成分信
号vX、マyが大きく変化しても、その変化は線形遅れ
要素15.16によってゆるやかに変化に変えられ、即
ちゆるやかに変化する遅れ成分信号ux* 117に変
換されて、マスター装置1l12に入力するために、マ
スター装置2がら出力されるアクチュエータ動作信号8
1s8雪の変化は、サーボ系10が追従可能な範囲内の
ものとなり、作業横本体11の動作と1スター装置2の
動きとの間にずれがなくなる。
また、同一の線形遅れ要素15.16によってLay 
/ ux” Yy /マエが常に保たれるので、作業機
本体110所定点の実際の速度ベクトル■の成分■工。
Vアの比は Vy / Vx  # Yy / v夏となり、作業機
本体110TIJr爺点の実際の運動方向は、指示速度
ぺρトルマの方向と一致する。
第4図は本発明の他の実施例を示す。作業機本体11の
各作業部材の変位y1及び/もしくは速度91が検出器
17.18FCより検出され、それらに対応するマスタ
ー装置2円の変位x1及び/もしくは速fatが検出器
19.20により検出される。最大偏差演算回路21の
偏差演算回路22は、a Ixl−y11m+blt−
ytl  (a≧o、b≧o e m > o * n
 > O但しa=b;0を除01演算する。場合によっ
ては、aw l 、 l) x Q 、 m==l と
して、l x1’−yi I’を演算し、場合によって
は、11功o、b冨1.n冨1として、1i−テzlt
−演算する。定数m#bh位置偏差と速度偏差との相対
的な重み付けを定めるもの、指数m。
nは偏差の大/JSK対する重み付けを定めるものであ
る。この工うKして演算された偏差をalとし、偏差δ
1のうちの最大値Δを最大値演算回路23が求める。遅
れ定数自動設定回路24は、最大値ノが大きい程、線形
遅れ要素15,16の遅れ定数T金大きく設定する。こ
の場合、刻々変化する最大値Jの値に遂時対応した遅れ
定数Tを設定する必llIは必ずしもない。むしろ、変
化する最大値Δの値がある許容値を越えたとき、それま
での設定値Tをさらに少し大きくし、その後扛その値を
保持するといった形の自動設定の仕方が適している○サ
ーボ系2の各アクチュエータはその状態によって応答遅
れが変わる。例えば、油圧ショベルのアーム6t−駆動
するアームシリンダγにおいては、アニス6が垂直に吊
り下がった状態ではアームシリンダ7には荷重がかから
ないので1.アームシリンダT内の油圧は低く、空気管
大きく含んでいるため、油の見かけ上の圧縮性は大きい
。したがってこの状態からアームシリンダTが動作する
時には応答遅れは大きい。アーム6が垂直からある角度
を保って静止している状態では、アームシリンダ7にア
ーム6及びパケット8の重量が荷重としてかかり、アー
ムシリンダ1に保持圧が発生する。
したがってアームシリンダT内の油の見かけ上の圧縮性
は小さく、この状mからアームシリンダ7が動作してア
ーム611KIl直からの角度が大きくなる方向に駆動
する時には、応答遅れが小さくなる。この工うに作業機
本体11の姿勢によってサーボ系10に含まれるアクチ
ュエータの応答遅れが変わる。第4図の実施例によれば
、作業機本体11の姿勢によってサーボ系10の応答遅
れが萱わると、その応答遅れの便化が直ちに検出されて
、それに応じて線形遅れ要素15.16の遅れ定数Tも
変わるので、常に最適の遅れ定数T1−設定することが
できる。
指示入力装置1が出力する指示速度ベクトル成分信号V
z 、マyは電−気儒号が最適であるが、これに限定さ
れるものではなく、油圧信号、空圧信号、機械的変位信
号などを用いることもできる。
以上説明したように、本発F14によれば、指示入力装
置とマスター装置との間の指5示速度ベクトル/ 成分信号の各信号ラインに、同一゛の線形遅れ要素tそ
れぞれ挿入したから1.指示人力C装置が出力する指示
速度ベクトルの各成分信号の1大きさが急激に変化して
も、iスター装置罠入力する成分信号の大きさの変化は
ゆるやかで、且つその成分信号の比は線形遅れ要素に入
力する前の比と同じに保たれる。したがって、サーが系
が追従できる工うになると同時罠、作業機本体の所定点
の速度ベクトルの成分比が指示速度ベクトル成分信号の
比と等しくなり、これによって、作業機本体の所定点を
、マスター装置の動きとずれることなく、指示速度ベク
トルに工って指示される方向に1運動させることができ
る。
いない通常の作業機の動作でも入力に対する遅れが生じ
ることは、運転者がよく分っている。それ故、指示入力
装置から出力される指示速度ベクトルの値工り作業機本
体の速度が連れても、運転者は所望の位置に達するまで
自分の目で確認することによって修正するやで、Il!
1に不都合はないと同時に、通常の動作の感覚で操作す
ることができる。
更に、線形連れ要素は、マスター装置として演算モデル
を用い穴場合にもその人力@に11I!続することがで
きるから、本発明は演算!スタースレーブ方式にも適用
することがてきる。17t、指示速度ベクトル成分信号
の急激な変化に対しては遅れが大きく作用し、ゆっくり
な変化に対しては遅れが殆んど作用せず、且つその間の
遅れの作用が連続的に変わるため、作業機本体の動作を
円滑にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のマスタースレーブ機構を備え次油圧ショ
ベルの概略図、第2図は従来のマスタースレーブ機構の
制御装置を示すブロック図、wc3図は本発明の一実施
例を水子ブロック図、第4図は本発明の他の実施例を示
すブロック図である。 1・・・・・・指示入力装着、2・・・・・・マスター
装置、1113.14・・・・・・信号ライン、15.
16・・・・−・線形遅れ要素、P・・・・・・バケ、
/ )取付点、マ・・・・・・指示速gベクトル、Vz
、 Vy・・・・・・成分信号、ux、uy・・・・・
・遅れ成分信号 −71日 72シ フ3 閲 74呉 [1

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 作業様本体の動作と相似な動きを示すマスター装
    置にならって、作業機本体が動作するマスタースレーブ
    機構に対して、作業機本体の所定点の指示速度ベクトル
    の各成分信号をマスター装置に入力する指示入力装置を
    設けたマスタースレーブ砿構の制御装置にシいて、指示
    入力装置とiスターatとの間の指示速度ベクトル成分
    信号の各信号ラインに1同一の線形逼れ要素をそれぞれ
    挿入し友こと1−411像とするマスタースレーブ機構
    の制御装置。
JP11855481A 1981-07-30 1981-07-30 マスタ−スレ−ブ機構の製御装置 Granted JPS5820834A (ja)

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JPH0447087B2 JPH0447087B2 (ja) 1992-08-03

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