JPS6078021A - 油圧作業機械の自動運転装置 - Google Patents

油圧作業機械の自動運転装置

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JPS6078021A
JPS6078021A JP18451683A JP18451683A JPS6078021A JP S6078021 A JPS6078021 A JP S6078021A JP 18451683 A JP18451683 A JP 18451683A JP 18451683 A JP18451683 A JP 18451683A JP S6078021 A JPS6078021 A JP S6078021A
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JP
Japan
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work
actuator
operating
oil
signals
Prior art date
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Pending
Application number
JP18451683A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyoshi Nagasawa
潔 長澤
Hiroaki Shoji
東海林 宏明
Toshio Nonaka
野中 寿夫
Michio Kobayashi
小林 三千夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Construction Machinery Co Ltd filed Critical Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority to JP18451683A priority Critical patent/JPS6078021A/ja
Publication of JPS6078021A publication Critical patent/JPS6078021A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • E02F3/438Memorising movements for repetition, e.g. play-back capability

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (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】 本発明は油圧ショベルや油圧クレーンなどの油圧作業機
械による自動運転を精度よく行うことができる油圧作業
機の自動運転製置に・関する。
油圧ショベルによる掘削作業及びダンプトラック積込み
作業は、運転者が作業完了の状態を頭の中に描きながら
、手動により油圧ショベルを操作することによって行わ
れているのが普通である。
これら作業の自動化が考えられているが、従来考えられ
ているものは、油圧ショベルの掘削動作ノ!り〜ン及び
ダンプトラック積込み動作パターンを予め定め、これら
の動作パターンに従って各アクチュエータを自動運転す
るものであるので、作業対象の作条進行状態がどうなっ
ているかに関係なく自動運転される。したがって、掘削
地盤の状態や、ダンプトラック積込み荷の分散状態によ
って作業誤差を生じ、充分な作業結果が得られな〜・。
本発明の目的は、作業対象の作業途中状態を的確に把握
しつつ油圧作業機械の閉ループ自動運転を可能処する自
動運転装置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、作業途中におけ
る作業対象の光学像を撮影し、電気信号に変換する撮像
手段と、作業終了時における作業対象の光学像を電気信
号の形で記憶する記憶手段と、作業途中と作業終了時の
電気信号を常時比較し、その差に基き、作業の進行状況
に応じて、作業機の作業具の動作位置を演算する動作位
置演算手段と、作業開始位置まで行き、一連の作条を行
い、再び次の作業開始位置まで行くための、作業機各ア
クチュエータの動作量を逐次求めるアクチュエータ動作
演算手段と、各アクチュエータの動作位置を検出する動
作位置検出手段と、上記アクチュエータ動作量演算手段
と動作位置検出手段よりの各信号に基いて、各アクチュ
エータを作動する圧油の油量を制御する流量制御手段と
から成るものである。
以下、本発明を図示の実施例に基いて詳細に説明する。
第1図及び第2図は作業対象の例として、油圧ショベル
によって掘られる溝とダンプトラックの枳込み荷とを示
す。第1図(A)は作業終了時の状態を、CB)は作業
途中の状態を、それぞれ示し、第21¥!1.1(A)
も同様に作業終了時の状態を、CB)は作業途中の状態
を、それぞれ示す。
第3図は本発明の一実施例のブロック図を示す。
レンズta+tb、固体撮像素子2a、2b、パルス発
生器3a、3b及び映像増幅器4 a r 4 bはビ
デオカメラ5a、5bを構成する。固体撮像素子2a、
2bはMOS(金属酸化膜半導体)型イメージセンサで
あり、一つのチップの中に沢山の画素がマトリックス状
に並び、光の入力に応じた電荷を発生し、蓄積するもの
である。振動、衝ジ3に強く、電界、磁界の影響を受け
ない。ビデオカメラ5a、5bは作業対象の光学像を立
体的に撮影するために、例えば、落4図に示されるよ5
に、油圧ショベル6の運転室7の屋根とプーム8に取り
付けられる。パルス発生器3a、3bはクロツクパルス
を発生し、固体撮像素子2 a I 2 bの画素を走
査するものである。
固体撮像素子2a*2bは切換スイッチ9 a +9b
により作業終了時用の記憶装置10a、10b又は作業
途中用の記憶装R11a、11bK接続される。記憶装
置10 a r 11 aの出力側は切換スイッチ12
aにより、5己1.住装置10b、llbの出刃側は切
換スイッチ12bによりそれぞれビデオカメラ5 a、
5 bの映像増幅器4a 、4bに接続される。又、作
業終了時の記憶装置10a。
lObの他の出力側が立体像信号発生器13a。
フィルタ14aを介して記憶装[f’f15aVCi続
され、作業途中用の記憶装置11a、llbの他の出力
側が立体像信号発生器13b、フィルタ14bを介して
記憶装置15bに接続される。フィルタ14a、14b
は立体像信号発生器13 a 、 13bよりの信号の
ノイズを除去する役目をするものである。
記憶装置15 a # 15 bの出力側は比較器16
に接続され、比較器16には許容値を設定する設定器1
7が接続されている。又比較器13の一方の出力側は演
算器18.19を介して制御装置20に接続され、他方
の出力側は直接制御装置20に接続されている。比較器
16は記憶装置15a 。
15bの電気信号を比較し、その差が設定器17により
予め設置された許容値内に収束した場合には作業終了(
m号P1を出力し、その差が許容範囲外にある場合には
、その差信号を演n器18に出力する。映像増中器4a
*4bはCRTなどの表示製置21に接続される。
切換スイッチ9a、9b、記1.0装置ff1Oa、t
ab。
11a+11b切換スイツチ12 a 、12 b s
立体像信号発生器13 a r 13 b 、フィルタ
14 a。
14b、記憶装置15 a z 15 bs比較器16
、設>n器17、演算器18.19及び制御装置2゜及
びう、と水装置21によって自動掘削装置本体16を朴
工成し、自動掘削装置本体22は第4図に示されるよう
に、運転室7に設置され、ビデオカメラ5 a + 5
 bとコード23によって接続される。第4図において
、24はプーム8の油圧ショベル6に対する相対角度(
位置)を検出する角度センサ、25はアーム26のプー
ム8に対する相対角度(位置〕を検出する角度センサ、
27はバクット28のアーム26に対する相対角度(位
置)を検出する角此センサである。俗角度センサ24 
、25 。
27は制御装置20に接続されている。又、29はブー
ムシリンダ、30はアームシリンダ、31はパケットシ
リンダ、32は走行モータ、33は旋回モータである。
34a、34b、34cはそれぞれブーム、アーム及び
パケット用サーボ弁でサーsrアンプ35a35b+3
5cを介して制御装置20に接続されている。36 a
 r 36 b r 36 cは制御装置20よりの電
気信号により切換えられ、油圧i37の圧油を各サーボ
弁34 a + 34 b・34cに導く電磁切換弁で
ある。又38は油圧タンクである。
動作について説明する。まず第1図(A)又(・ま8I
42図(A)に示されるような作業終了時の光学像をビ
デオカメラ5a、5bにより撮影し、固体撮影素子2a
+2bの各画素に蓄私された電荷をノ+ルス発生器3a
、3bのクロックパルスにより走査して、記憶装置10
a、10bに記憶さぜると共に、立体像(ilF号発生
器13a、フィルタ14aを介して記憶装置15&に記
憶させる。記憶された光学像の電気信号を映像増巾器4
a、4bに送り、表示装置21で表示させても良い。
作業終了時の光学像の電気信号が記憶装置14aに記憶
されると、準備が完了し、切換スイッチ9a、9b+1
2a+12bを記憶装[11a r l lb側に切り
換えた後、作業を開始する。第1図CB)又は第2図(
B)に示されるような作業途中の作業対象の光学像をビ
デオカメラ5 a e 5 bによって撮影する。これ
によって、光学像の電気信号が記憶装置11a、llb
に一時的に記憶されると共に、立体像信号発生器13 
b、フィルタ14bを介して記憶装置xsbに一時的に
記憶される。
記憶装置15bに記憶された作業途中の光学像の立体的
電気信号は、記憶装置15aに記憶された作業終了時の
光学像の立体的電気信号と比較され、その差が設定器1
7の許容値範囲外にある時には、演算器18にその差を
出力する。演算器18は作莱機の作業順序および作業進
行状況に応じて、油圧ショベルの掘削開始点又はダンプ
トラック積込開始位置等の油圧ショベルフロントの動作
位置な演釣4する。演算器19は@算器18でめられた
油圧ショベルフロントの動作位置から、掘削開始点まで
行き、掘削作業を行い、再び次の掘削開始点まで行くた
めの、油圧ショベルフロントの各アクチュエータ29.
30,31の動作量を演算し制御装置20に出力する。
制御装置20は演算器t9の演1−結果の電気信号とズ
ーム、アーム、パケットの各相対角度48号とを入力し
、サーボアンプ35 a v 35 b * 35 c
を介してサーボ弁34at34b+34eに指令信号を
発し、各サーボ弁34 a e 34 b 、34 c
の切換位置を制御して、油圧源37から各アクチュエー
タ29 、30.31に送られる圧油の量を調整する。
又、記憶装置11a、llbに一時的に記憶された電気
信号を映像増巾器4 a e 4 bに送り、表示装置
21により現在の作業状況を表示すれは、オペレータは
現在の作業進行状況をより良く把握することができる。
一方、比較器16における両電気信号の差が設定器17
の許容範囲内に収束した時に(i、比較器16は作業終
了信号P、を出力し、これを制御装置i1.20が入力
して各サーボ弁34a、34b、34cを中立位置に戻
し、各アクチュエータ29 、30゜31の動作を停止
させる。又、制御装置20は同時に電磁切換弁36a1
36b136Cへの電気信号を切り、各電磁切換弁は切
換って油圧源37を油タンク38に連通ずる。
記憶!+@lla、llb、15bによる記憶、比較器
16による比較、演算器18.19による演算、及び制
御装置20によるサーボ弁34a。
34b、34eに対する圧油の流量制御は所定サイクル
で常時繰り返され、比較器16による比較の差がなくな
ると、作業終了となる。
ビデオカメラ5a 、5bの設置位置は第4図に示され
る位置に限定されるものではなく、作業対象を立体的罠
とらえることができる位置であればよい。また、ビデオ
カメラ5a15b(’、、)数は2台に限らず、3台以
上でも良いし、作業対象ケ平面的にとらえるだけで良い
場合には一台で良い。
固体撮像素子2a*2bは自己走立機能を備えたもので
も良いし、また撮保管が代りに用いられても良い。更に
、作業途中の記憶装置11 a+11bを設けずに、固
体撮像素子2m、2bから出力される作業途中の光学像
の電気g号を直接立体保信号発生器13bK入力するよ
うにしても良い。
作業終了時の光学像を記憶装置10a、10b、及び記
憶装置15mに記憶させる手段としては、作業対象の作
業終了時の光学像をビデオカメラ5a、5bにより撮影
することの他に、演算器などによって作業終了時の光学
像を予め電気的に設定し、これを記憶装置toa*ta
b、及び記憶装置15mに記憶させることもできる。
又、上記第4図の実施例では、制御装置20により、油
圧ショペ/I/6のフロント部を構成するプーム、アー
ム、パケットの各シリンダ29 、30 。
31用のサーボ弁34m、34b=34cを制御したが
、走行モータ32及び旋回モータ33用のサーボ弁を別
に設けて制御装置2oにより流量制御を行い本発明によ
る自動運転制御を行っても良t1゜ 又、本発明は必ずしも掘削作業やダンプ積込み作業を作
業対象と1−ろものではなく、各種油圧作業機による種
々の作業の自hJ述転・に適用することができる。
図面実施例において、ビデオカメラ5a+5bが本発明
の撮像手段に相当し、記憶装置15a *15bが本発
明の記1.ホ手段に相当する。
以上説明したように、本発明によれは、作業終了時の作
業対象の光学像を記憶手段に記憶させ、作業途中の光学
像を撮影手段により撮影して電気信号に変換し、作業途
中と作業終了時の光学像の電気信号の差に基き、作動位
置演算手段により作業機の作業具の動作位置を演算し、
動作量演算手段により作業機各アクチュエータの動作量
を演算し、且つ各アクチュエータの動作位置検出手段よ
りの信号と上記動4!r1月・演算手段よりの信号に基
いて、各アクチュエータを動作する油の流量を制御する
ようにしたから、作業対象の作業途中状態を作業終了時
との対比の中で定量的に検出することができ、油圧作業
機の閉ループ自動運転を行うことにより、掘削地盤の状
態や、ダンプトランク積込み荷の分散がなく、正確なイ
シ業結果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)、CB)は作業が溝掘りの場合の作業終了
状態と作業途中状態を示す斜視図、第2図(A)、(B
)は作業がダンプトランク積込みの場合の作業終了状態
と作業途中状態を示す斜視図、第3図は本発明の一実施
例を示すブロック図、第4図は本発明の一実施例を搭載
した油圧ショベルの正面図及び回路図である。 5 a 、 5 b−ビデオカメラ、lon、lob。 11a+llb・・・irG憶装置、15 a r 1
5 b =・記t、は装置6.16・・・比較器、18
・・・演算器、19・・・演算器、20・・・制御装置
、29・・・ブームシリンダ、30・・・アームシリン
ダ、31・・・パケットシリンダ、34 a * 34
 b * 34 c ・・・ザーボジ「。 第1図 (A) (B) 第2図 /Aノ (B)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 作業途中における作業対象の光学像を撮影し、電
    気信号に変換する撮像手段と、作業終了時における作業
    対象の光学像を電気信号の形で記憶する記憶手段と、作
    業途中と作業終了時の電気信号を常時比較し、その差に
    基き、作業の進行状況に応じて作業機の作業具の動作位
    置を演算する動作位置演算手段と、作業開始位置まで行
    き、一連の作業を行い、再び次の作業開始位置まで行く
    ための、作業機各アクチュエータの動作量を逐次求める
    アクチュエータ動作量演算手段と、各アクチュエータの
    動作量iを検出する動作位置検出手段と、上記アクチュ
    エータ動作量演算手段と動作位置検出手段よりの各信号
    に基いて、各アクチュエータを作動する圧油の油量を制
    御する流量制御手段とを備えたことを特徴とする油圧作
    業機の自動掘削装置。
JP18451683A 1983-10-04 1983-10-04 油圧作業機械の自動運転装置 Pending JPS6078021A (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017010212A1 (ja) * 2015-07-15 2017-01-19 株式会社日立製作所 作業機械の操作システムおよび作業機械の操作システムを備えた作業機械

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JPS5860319A (ja) * 1981-10-06 1983-04-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 油圧作業機械のモニタ装置

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