KR101731368B1

KR101731368B1 - 작업 차량의 제어 시스템, 제어 방법, 및 작업 차량

Info

Publication number: KR101731368B1
Application number: KR1020167020912A
Authority: KR
Inventors: 유키 시마노; 진 기타지마; 요시키 가미; 마사시 이치하라
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-03-17
Publication date: 2017-04-28
Also published as: DE112016000015T5; CN106029991B; US20180002901A1; WO2016125916A1; US20170268204A1; US10443214B2; DE112016000015B4; JP6062115B1; JPWO2016125916A1; CN106029991A; US9803340B2

Abstract

제어 결정부는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 작업기가 설계 지형을 따라 이동하도록 작업기를 제어하는 정지 제어의 실행을 결정한다. 제어 결정부는, 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 제한하는 전압 제어의 실행을 결정한다. 제어 결정부는, 전압 제어의 실행 중에 정지 판정 조건이 만족되었을 때는, 전압 제어를 유지한다.

Description

작업 차량의 제어 시스템, 제어 방법, 및 작업 차량{CONTROL SYSTEM FOR WORK VEHICLE, CONTROL METHOD, AND WORK VEHICLE}

본 발명은, 작업 차량(work vehicle)의 제어 시스템, 제어 방법, 및 작업 차량에 관한 것이다.

종래, 작업 차량의 제어 시스템에는, 작업기(work implement)를 설계 지형(design terrain)을 따라 이동시키는 제어(이하, 「정지 제어(leveling control)」라고 함)를 행하는 경우가 있다. 설계 지형은, 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내는 면이다.

예를 들면, 특허 문헌 1의 유압 셔블(hydraulic shovel)에서는, 버킷(bucket)의 날끝(blade tip)이 설계 지형보다 하강하는 것과 같을 때는, 붐(boom)을 자동적으로 상승시킨다. 이에 따르면, 버킷의 날끝을 설계 지형을 따라 이동시킬 수 있어, 정지 작업(leveling work)을 양호하게 행할 수 있다.

일본 특허 제5595618호 공보

전술한 정지 제어를 자동적으로 개시하게 하기 위해서는, 작업 차량이 정지 작업을 실시하려 하고 있는 것을 양호한 정밀도로 검출할 필요가 있다. 그러므로, 예를 들면, 작업기를 지면을 따라 이동시키도록 조작이 행해지고 있는지의 여부를 판정함으로써, 정지 제어의 실행을 판단할 수 있다.

한편, 전술한 정지 작업 외에도, 작업 차량은, 정지한 지면을 작업기로 가압하여 굳히는 전압(轉壓; surface compaction) 작업을 행하는 경우가 있다. 전압 작업에서는, 작업기를 지면을 향해 이동시키고, 지면에 충돌시킴으로써, 지면을 가압하여 굳힐 수 있다.

여기서, 본원의 발명자는, 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것으로 판정했을 때는, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 자동적으로 제한하는 제어(이하, 「전압 제어」라고 함)를 행하는 것을 생각해 냈다. 전압 제어에 의하면, 작업기를 지면에 충돌시켜 견고하게 지면을 가압하여 굳힐 수가 있다.

그러나, 전압 작업에 있어서는, 전압하는 위치를 변경하기 위해, 작업기를 지면을 따라 이동시키도록 조작이 행해지는 경우가 있다. 이와 같은 조작은, 전술한 정지 제어의 실행을 판단하기 위한 조작과 유사하다. 그러므로, 전압 작업 중임에도 불구하고, 정지 제어가 실행될 우려가 있다. 이 경우, 작업기가, 전압 제어와는 상이한 거동(擧動)으로 제어되는 것에 의해, 오퍼레이터가 위화감(sense of discomfort)을 느끼게 된다.

본 발명의 과제는, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있는 작업 차량의 제어 시스템, 제어 방법, 및 작업 차량을 제공하는 것에 있다.

제1 태양(態樣)에 관한 작업 차량의 제어 시스템은, 거리 취득부와, 작업 국면 판정부(work aspect determining unit)와, 제어 결정부를 구비한다. 거리 취득부는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형과 작업기 사이의 거리를 취득한다. 작업 국면 판정부는, 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다. 작업 국면 판정부는, 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다.

제어 결정부는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 정지 제어의 실행을 결정한다. 정지 제어는, 작업기를 설계 지형을 따라 이동시키는 제어이다. 제어 결정부는, 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어의 실행을 결정한다. 전압 제어는, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 제한하는 제어이다. 제어 결정부는, 전압 제어의 실행 중에 정지 판정 조건이 만족되었을 때는, 전압 제어를 유지한다.

본 태양에 관한 작업 차량의 제어 시스템에서는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 정지 제어가 실행된다. 이로써, 정지 작업을 양호하게 행할 수 있다. 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어가 실행된다. 이로써, 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 전압 제어의 실행 중에는, 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 작업이 유지된다. 그러므로, 전압 작업 중에 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

제어 결정부는, 정지 제어의 실행 중에 전압 판정 조건이 만족되었을 때는, 정지 제어를 해제해도 된다. 이 경우, 예를 들면, 오퍼레이터가, 지면을 고르게 한 후에 전압을 행하려고 한 경우에, 원활하게 정지 제어를 해제할 수 있다. 이로써, 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

제어 결정부는, 정지 제어의 실행 중에 전압 판정 조건이 만족되었을 때는, 정지 제어를 해제하여, 전압 제어를 실행해도 된다. 이 경우, 오퍼레이터가, 지면을 고르게 한 후에 전압을 행하려고 한 경우에, 정지 제어로부터 전압 제어로 원활하게 전환할 수 있다. 이로써, 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

작업 국면 판정부는, 작업기를 조작하기 위한 조작 부재로부터의 조작 신호를 취득해도 된다. 작업 국면 판정부는, 조작 부재의 조작 내용에 기초하여, 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부, 및 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정해도 된다. 이 경우, 조작 부재의 조작 내용에 의해, 정지 작업과 전압 작업을 용이하게 판정할 수 있다. 또한, 전압 제어의 실행 중에는, 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 작업이 유지되므로, 조작 부재의 조작 내용에서는, 정지 작업과 전압 작업과의 판별이 곤란해도, 전압 작업 중에 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다.

작업기는, 붐과, 붐의 선단에 장착되는 암(arm)과, 암의 선단에 장착되는 작업구(work tool)를 가져도 된다. 정지 판정 조건은, 암의 조작을 포함해도 된다. 이 경우, 암의 조작에 의해, 정지 작업을 용이하게 판정할 수 있다. 또한, 전압 제어의 실행 중에는, 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 작업이 유지되므로, 암의 조작에 의해서는 정지 작업과 전압 작업과의 판별이 곤란해도, 전압 작업 중에 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다.

전압 판정 조건은, 붐의 조작을 포함해도 된다. 이 경우, 붐의 조작에 의해, 전압 작업을 용이하게 판정할 수 있다.

전압 판정 조건은, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건을 포함해도 된다. 제어 결정부는, 제1 전압 조건이 만족되었을 때 전압 제어를 개시해도 된다. 제어 결정부는, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건 중 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 정지 제어로 이행해도 된다. 제어 결정부는, 제1 전압 조건에 계속하여 제2 전압 조건이 만족되었을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 전압 제어를 유지해도 된다.

이 경우, 제1 전압 조건이 만족되었을 때 전압 제어를 개시함으로써, 전압 제어를 신속히 개시할 수 있다. 또한, 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 정지 제어로 이행한다. 이로써, 전압을 행한 직후에 지면을 고르게 하는 조작이 행해졌을 때, 정지 제어에 의해 정지 작업을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 제1 전압 조건에 계속하여 제2 전압 조건이 만족되었을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 전압 제어가 유지된다. 이로써, 전압 작업이 반복될 때, 잘못하여 정지 제어로 이행하는 것을 억제할 수 있다.

제1 전압 조건은, 붐의 소정 방향으로의 조작을 포함해도 된다. 제2 전압 조건은, 붐의 소정 방향과는 역방향으로의 조작을 포함해도 된다. 이 경우, 전압을 행한 직후에 지면을 고르게 하는 조작이 행해지는 것인지, 전압의 조작이 반복되는 것인지를 용이하게 판정할 수 있다.

제2 태양에 관한 작업 차량의 제어 시스템은, 거리 취득부와, 작업 국면 판정부와, 제어 결정부를 구비한다. 거리 취득부는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형과 작업기 사이의 거리를 취득한다. 작업 국면 판정부는, 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다. 작업 국면 판정부는, 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다.

제어 결정부는, 정지 제어와 전압 제어와의 실행을 결정한다. 정지 제어는, 작업기를 설계 지형을 따라 이동시키는 제어이다. 전압 제어는, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 제한하는 제어이다.

전압 판정 조건은, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건을 포함한다. 제어 결정부는, 제1 전압 조건이 만족되었을 때 전압 제어를 개시한다. 제어 결정부는, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건 중 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 정지 제어로 이행한다. 제어 결정부는, 제1 전압 조건에 계속하여 제2 전압 조건이 만족되었을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 전압 제어를 유지한다.

본 태양에 관한 작업 차량의 제어 시스템에서는, 제1 전압 조건이 만족되었을 때 전압 제어를 개시함으로써, 전압 제어를 신속히 개시할 수 있다. 또한, 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 정지 제어로 이행한다. 이로써, 전압을 행한 직후에 지면을 고르게 하는 조작이 행해졌을 때, 정지 제어에 의해 정지 작업을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 제1 전압 조건에 계속하여 제2 전압 조건이 만족되었을 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 전압 제어가 유지된다. 이로써, 전압 작업이 반복될 때, 잘못하여 정지 제어로 이행하는 것을 억제할 수 있다.

제3 태양에 관한 작업 차량의 제어 방법은, 이하의 스텝을 포함한다. 제1 스텝에서는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형과 작업기 사이의 거리를 취득한다. 제2 스텝에서는, 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다. 제3 스텝에서는, 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다. 제4 스텝에서는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때, 정지 제어를 실행한다. 정지 제어는, 작업기를 설계 지형을 따라 이동시키는 제어이다. 제5 스텝에서는, 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때, 전압 제어를 실행한다. 전압 제어는, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 제한하는 제어이다. 제6 스텝에서는, 전압 제어의 실행 중에 정지 판정 조건이 만족되었을 때, 전압 제어를 유지한다.

본 태양에 관한 작업 차량의 제어 방법에서는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 정지 제어가 실행된다. 이로써, 정지 작업을 양호하게 행할 수 있다. 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어가 실행된다. 이로써, 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 전압 제어의 실행 중에는, 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 작업이 유지된다. 그러므로, 전압 작업 중에 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

제4 태양에 관한 작업 차량은, 작업기와, 작업기를 제어하는 작업기 제어부를 구비한다. 작업기 제어부는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 정지 제어에 의해 작업기를 제어한다. 정지 판정 조건은, 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 판정 조건이다. 정지 제어는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형을 따라 작업기를 이동시키는 제어이다. 작업기 제어부는, 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어에 의해 작업기를 제어한다. 전압 판정 조건은, 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 판정 조건이다. 전압 제어는, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리에 따라 설계 지형을 향하는 작업기의 속도를 제한하는 제어이다. 작업기 제어부는, 전압 제어의 실행 중에 정지 판정 조건이 만족되었을 때는, 전압 제어를 유지한다.

본 태양에 관한 작업 차량에서는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 정지 제어가 실행된다. 이로써, 정지 작업을 양호하게 행할 수 있다. 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어가 실행된다. 이로써, 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다. 또한, 전압 제어의 실행 중에는, 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 작업이 유지된다. 그러므로, 전압 작업 중에 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다. 이로써, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 작업 차량에 있어서, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

도 1은 실시형태에 관한 작업 차량의 사시도이다.
도 2는 작업 차량의 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 작업 차량의 구성을 모식적으로 나타낸 측면도이다.
도 4는 설계 지형의 일례를 나타낸 모식도이다.
도 5는 컨트롤러의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리를 나타낸 모식도이다.
도 7은 속도 제한 제어에서의 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 8은 전압 작업의 판정 처리의 일례를 나타낸 도면이다.
도 9는 제1 제한 속도 정보 및 제2 제한 속도 정보를 나타낸 도면이다.
도 10은 전압 작업의 종료의 판정 처리의 일례를 나타낸 도면이다.
도 11은 전압 작업의 종료의 판정 처리의 일례를 나타낸 도면이다.
도 12는 전압 제어와 정지 제어와의 판정 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 13은 정지 제어에서의 작업기의 속도 제어를 나타낸 도면이다.
도 14는 다른 실시형태에 관한 전압 작업의 판정 처리의 일례를 나타낸 도면이다.
도 15는 다른 실시형태에 관한 전압 작업의 판정 처리의 일례를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1은, 실시형태에 관한 작업 차량(100)의 사시도이다. 본 실시형태에 있어서, 작업 차량(100)은 유압 셔블이다. 작업 차량(100)은, 차량 본체(1)와, 작업기(2)를 가진다.

차량 본체(1)는, 선회체(旋回體)(3)와 주행 장치(5)를 가진다. 선회체(3)는, 후술하는 엔진 및 유압(油壓) 펌프 등을 수용하고 있다. 선회체(3)에는 운전실(4)이 탑재되어 있다. 주행 장치(5)는 크롤러 벨트(crawler belts)(5a,5b)을 가지고 있고, 크롤러 벨트(5a, 5b)이 회전함으로써 작업 차량(100)이 주행한다.

작업기(2)는, 차량 본체(1)에 장착되어 있다. 작업기(2)는, 붐(6)과, 암(7)과, 버킷(8)을 가진다. 붐(6)의 기단부(基端部)는,차량 본체(1)의 전부(前部)에 동작 가능하게 장착되어 있다. 암(7)의 기단부는, 붐(6)의 선단부에 동작 가능하게 장착되어 있다. 암(7)의 선단부에는, 버킷(8)이 동작 가능하게 장착되어 있다.

그리고, 버킷(8)은, 작업구의 일례이다. 버킷(8) 이외의 작업구가 암(7)의 선단부에 장착되어도 된다.

작업기(2)는, 붐 실린더(10)와, 암 실린더(11)와, 버킷 실린더(12)를 가진다. 붐 실린더(10)와 암 실린더(11)와 버킷 실린더(12)는, 각각 작동유에 의해 구동되는 유압 실린더이다. 붐 실린더(10)는 붐(6)을 구동한다. 암 실린더(11)는, 암(7)을 구동한다. 버킷 실린더(12)는, 버킷(8)을 구동한다.

도 2는, 작업 차량(100)의 구동계(200)와 제어 시스템(300)과의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 구동계(200)는, 엔진(21)과, 유압 펌프(22, 23)를 구비한다.

유압 펌프(22, 23)는, 엔진(21)에 의해 구동되고, 작동유를 토출(吐出)한다. 유압 펌프(22, 23)로부터 토출된 작동유는, 붐 실린더(10)와 암 실린더(11)와 버킷 실린더(12)에 공급된다. 또한, 작업 차량(100)은, 선회(旋回) 모터(24)를 구비한다. 선회 모터(24)는, 유압 모터이며, 유압 펌프(22, 23)로부터 토출된 작동유에 의해 구동된다. 선회 모터(24)는, 선회체(3)를 선회시킨다.

그리고, 도 2에서는, 2개의 유압 펌프(22, 23)가 도시되어 있지만, 1개의 유압 펌프만이 설치되어도 된다. 선회 모터(24)는, 유압 모터에 한정되지 않고, 전기 모터라도 된다.

제어 시스템(300)은, 조작 장치(25)와, 컨트롤러(26)와, 제어 밸브(27)를 구비한다. 조작 장치(25)는, 작업기(2)를 조작하기 위한 장치이다. 조작 장치(25)는, 작업기(2)를 구동시키기 위한 오퍼레이터에 의한 조작을 받아들이고, 조작량에 따른 조작 신호를 출력한다. 조작 장치(25)는, 제1 조작 부재(28)와 제2 조작 부재(29)를 가진다.

제1 조작 부재(28)는, 예를 들면, 조작 레버이다. 제1 조작 부재(28)는, 전후좌우의 4방향으로 조작 가능하게 설치되어 있다. 제1 조작 부재(28)의 4개의 조작 방향 중 2개가, 붐(6)의 상승 조작(raising operation)과 하강 조작(lowering operation)에 할당되어 있다. 제1 조작 부재(28)의 나머지의 2개의 조작 방향이, 버킷(8)의 상승 조작과 하강 조작에 할당되어 있다.

제2 조작 부재(29)는, 예를 들면, 조작 레버이다. 제2 조작 부재(29)는, 전후좌우의 4방향으로 조작 가능하게 설치되어 있다. 제2 조작 부재(29)의 4개의 조작 방향 중 2개가, 암(7)의 상승 조작과 하강 조작으로 할당되어 있다. 제2 조작 부재(29)의 나머지의 2개의 조작 방향이, 선회체(3)의 우측 선회 조작과 좌측 선회 조작에 할당되어 있다.

그리고, 제1 조작 부재(28)와 제2 조작 부재(29)에 할당되는 조작 내용은, 상기한 것에 한정되지 않고, 변경되어도 된다.

조작 장치(25)는, 붐 조작부(31)와 버킷 조작부(32)를 가진다. 붐 조작부(31)는, 붐(6)을 조작하기 위한 제1 조작 부재(28)의 조작량(이하, 「붐 조작량」이라고 함)에 따른 붐 조작 신호를 출력한다. 붐 조작 신호는, 컨트롤러(26)에 입력된다. 버킷 조작부(32)는, 버킷(8)을 조작하기 위한 제1 조작 부재(28)의 조작량(이하, 「버킷 조작량」이라고 함)에 따른 버킷 조작 신호를 출력한다. 버킷 조작 신호는, 컨트롤러(26)에 입력된다.

조작 장치(25)는, 암 조작부(33)와 선회 조작부(34)를 가진다. 암 조작부(33)는, 암(7)을 조작하기 위한 제2 조작 부재(29)의 조작량(이하, 「암 조작량」이라고 함)에 따른 암 조작 신호를 출력한다. 암 조작 신호는, 컨트롤러(26)에 입력된다. 선회 조작부(34)는, 선회체(3)의 선회를 조작하기 위한 제2 조작 부재(29)의 조작량에 따른 선회 조작 신호를 출력한다. 선회 조작 신호는, 컨트롤러(26)에 입력된다.

컨트롤러(26)는, 취득한 정보에 기초하여 작업 차량(100)을 제어하도록 프로그램되어 있다. 컨트롤러(26)는, 기억부(38)와 연산부(35)를 가진다. 기억부(38)는, 예를 들면, RAM 및 ROM 등의 메모리와, 보조 기억 장치로 구성된다. 연산부(35)는, 예를 들면, CPU 등의 처리 장치에 의해 구성된다. 컨트롤러(26)는, 조작 장치(25)로부터 붐 조작 신호, 암 조작 신호, 버킷 조작 신호, 및 선회 조작 신호를 취득한다. 컨트롤러(26)는, 이들의 조작 신호에 기초하여, 제어 밸브(27)를 제어한다.

제어 밸브(27)는, 전자(電磁) 비례 제어 밸브이며, 컨트롤러(26)로부터의 지령 신호에 의해 제어된다. 제어 밸브(27)는, 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12), 및 선회 모터(24) 등의 유압 액추에이터와, 유압 펌프(22, 23)와의 사이에 배치된다. 제어 밸브(27)는, 유압 펌프(22, 23)로부터 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12), 및 선회 모터(24)에 공급되는 작동유의 유량(流量)을 제어한다. 컨트롤러(26)는, 전술한 각 조작 부재의 조작량에 따른 속도로 작업기(2)가 동작하도록, 제어 밸브(27)에 대한 지령 신호를 제어한다. 이로써, 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12), 및 선회 모터(24) 등의 출력이, 각 조작 부재의 조작량에 따라 제어된다.

그리고, 제어 밸브(27)는, 압력 비례 제어 밸브라도 된다. 이 경우, 붐 조작부(31)와 버킷 조작부(32)와 암 조작부(33)와 선회 조작부(34)로부터는, 각 조작 부재의 조작량에 따른 파일럿압이 출력되고, 제어 밸브(27)에 입력된다. 제어 밸브(27)는, 입력된 파일럿압에 따라, 붐 실린더(10), 암 실린더(11), 버킷 실린더(12), 및 선회 모터(24)에 공급되는 작동유의 유량을 제어한다.

제어 시스템(300)은, 제1 스트로크 센서(16)와 제2 스트로크 센서(17)와 제3 스트로크 센서(18)를 가진다. 제1 스트로크 센서(16)는, 붐 실린더(10)의 스트로크 길이(이하, 「붐 실린더 길이」라고 함)를 검출한다. 제2 스트로크 센서(17)는, 암 실린더(11)의 스트로크 길이(이하, 「암 실린더 길이」라고 함)를 검출한다. 제3 스트로크 센서(18)는, 버킷 실린더(12)의 스트로크 길이(이하, 「버킷 실린더 길이」라고 함)를 검출한다. 스트로크의 계측에는 각도 센서 등을 사용해도 된다.

제어 시스템(300)은, 경사 각도 센서(19)를 구비한다. 경사 각도 센서(19)는, 선회체(3)에 배치된다. 경사 각도 센서(19)는, 선회체(3)의 차량 전후 방향의 수평에 대한 각도(피치각), 및 차량 가로 방향의 수평에 대한 각도(롤각)를 검출한다.

이들 센서(16∼19)는, 검출 신호를 컨트롤러(26)에 보낸다. 그리고, 선회 각도는 후술하는 GNSS 안테나(37)의 위치 정보로부터 취득해도 된다. 컨트롤러(26)는, 센서(16∼19)로부터의 검출 신호에 기초하여, 작업기(2)의 자세를 판정한다.

제어 시스템(300)은, 위치 검출부(36)를 구비하고 있다. 위치 검출부(36)는, 작업 차량(100)의 현재 위치를 검출한다. 위치 검출부(36)는, GNSS 안테나(37)와 3차원 위치 센서(39)를 가진다. GNSS 안테나(37)는, 선회체(3)에 설치되어 있다. GNSS 안테나(37)는, RTK―GNSS(Real Time Kinematic―Global Navigation Satellite Systems, GNSS는 전지구 항법 위성 시스템을 말함)용의 안테나이다. GNSS 안테나(37)에 의해 수신된 GNSS 전파에 따른 신호가, 3차원 위치 센서(39)에 입력된다.

도 3은, 작업 차량(100)의 구성을 모식적으로 나타낸 측면도이다. 3차원 위치 센서(39)는, 글로벌 좌표계에서의 GNSS 안테나(37)의 설치 위치 P1을 검출한다. 글로벌 좌표계는, 작업 영역에 설치한 기준 위치 P2를 기초로 한 3차원 좌표계이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 기준 위치 P2는, 예를 들면, 작업 영역에 설정된 기준 마커(reference marker)의 선단에 위치한다. 컨트롤러(26)는, 위치 검출부(36)에 의한 검출 결과와 작업기(2)의 자세에 기초하여, 글로벌 좌표계로 보았을 때의 작업기(2)의 날끝(P4)의 위치를 연산한다. 그리고, 작업기(2)의 날끝(P4)은, 버킷(8)의 날끝(P4)이라고 표현해도 된다.

컨트롤러(26)는, 제1 스트로크 센서(16)가 검출한 붐 실린더 길이로부터, 로컬 좌표계의 수직 방향에 대한 붐(6)의 경사각 θ1을 산출한다. 컨트롤러(26)는, 제2 스트로크 센서(17)가 검출한 암 실린더 길이로부터, 붐(6)에 대한 암(7)의 경사각 θ2를 산출한다. 컨트롤러(26)는, 제3 스트로크 센서(18)가 검출한 버킷 실린더 길이로부터, 암(7)에 대한 버킷(8)의 경사각 θ3를 산출한다.

컨트롤러(26)의 기억부(38)는, 작업기 데이터를 기억하고 있다. 작업기 데이터는, 붐(6)의 길이 L1, 암(7)의 길이 L2, 버킷(8)의 길이 L3를 포함한다. 또한, 작업기 데이터는, 로컬 좌표계의 기준 위치 P3에 대한 붐 핀(boom pin)(13)의 위치 정보를 포함한다. 여기서 로컬 좌표계란 작업 차량(100)을 기준으로 하는 3차원 좌표계이다. 로컬 좌표계의 기준 위치 P3는, 예를 들면, 선회체(3)의 선회 중심에 위치한다.

컨트롤러(26)는, 붐(6)의 경사각 θ1, 암(7)의 경사각 θ2, 버킷(8)의 경사각 θ3, 붐(6)의 길이 L1, 암(7)의 길이 L2, 버킷(8)의 길이 L3, 및 붐 핀(13)의 위치 정보로부터, 로컬 좌표계에서의 날끝(P4)의 위치를 산출한다.

또한, 작업기 데이터는, 로컬 좌표계의 기준 위치 P3에 대한 GNSS 안테나(37)의 설치 위치 P1의 위치 정보를 포함한다. 컨트롤러(26)는, 위치 검출부(36)에 의한 검출 결과와 GNSS 안테나(37)의 위치 정보로부터, 로컬 좌표계에서의 날끝(P4)의 위치를, 글로벌 좌표계에서의 날끝(P4)의 위치로 변환한다. 이로써, 컨트롤러(26)는, 글로벌 좌표계로 보았을 때의 날끝(P4)의 위치 정보를 취득한다.

컨트롤러(26)의 기억부(38)는, 작업 영역 내의 3차원의 설계 지형의 형상 및 위치를 나타내는 시공 정보를 기억하고 있다. 컨트롤러(26)는, 설계 지형이나 전술한 각종 센서로부터의 검출 결과 등에 기초하여, 설계 지형을 표시부(40)에 표시하게 한다. 표시부(40)는, 예를 들면, 모니터이며, 작업 차량(100)의 각종 정보를 표시한다.

도 4는, 설계 지형의 일례를 나타낸 모식도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 설계 지형은, 다각형에 의해 각각 표현되는 복수의 설계면(41)에 의해 구성되어 있다. 복수의 설계면(41) 각각은, 작업기(2)에 의한 굴삭 대상의 목표 형상을 나타내고 있다. 그리고, 도 4에서는 복수의 설계면(41) 중 1개에만 부호 "41"이 부여되어 있고, 다른 설계면(41)의 부호는 생략되어 있다.

컨트롤러(26)는, 버킷(8)이 설계면(41)을 침식하는 것 방지하기 위해, 작업기(2)의 설계면을 향하는 속도를 제한하는 속도 제한 제어를 행한다. 이하, 컨트롤러(26)에 의해 실행되는 속도 제한 제어에 대하여 상세하게 설명한다.

도 5는, 컨트롤러(26)의 구성을 나타낸 블록도이다. 컨트롤러(26)의 연산부(35)는, 거리 취득부(51)와, 작업 국면 판정부(52)와, 제어 결정부(53)와, 작업기 제어부(54)를 가진다. 거리 취득부(51)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1을 취득한다. 상세하게는, 거리 취득부(51)는, 전술한 작업기(2)의 날끝(P4)의 위치 정보와, 설계면(41)의 위치 정보에 기초하여, 작업기(2)의 날끝(P4)과 설계면(41)과의 사이의 거리 d1을 산출한다.

작업 국면 판정부(52)는, 작업기(2)에 의한 작업 국면을 판정한다. 작업 국면 판정부(52)는, 전술한 작업기(2)의 조작 신호에 기초하여, 작업기(2)에 의한 작업 국면이, 전압 작업인지의 여부를 판정한다. 전압 작업은, 버킷(8)의 바닥면[floor surface(bottom surface)]을 지면에 닿게 하여 지면을 굳히는 작업이다. 제어 결정부(53)는, 속도 제한 제어에 있어서, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1이 작아질수록 작업기(2)의 속도를 제한한다.

작업기 제어부(54)는, 전술한 제어 밸브(27)에 대한 지령 신호를 출력함으로써, 작업기(2)를 제어한다. 작업기 제어부(54)는, 작업기(2)의 조작량에 따라, 제어 밸브(27)에 대한 지령 신호의 출력값을 결정한다.

도 7은, 속도 제한 제어에서의 처리를 나타낸 플로우차트이다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 스텝 S1에서는, 작업기(2)의 조작량이 검출된다. 여기서는, 전술한 붐 조작량과 버킷 조작량과 암 조작량이 검출된다.

스텝 S2에서는, 지령 출력이 산출된다. 여기서는, 속도 제한이 행해지지 않을 경우의 제어 밸브(27)에 대한 지령 신호의 출력값이 산출된다. 작업기 제어부(54)가, 검출된 붐 조작량과 버킷 조작량과 암 조작량에 따라, 제어 밸브(27)에 대한 지령 신호의 출력값을 산출한다.

스텝 S3에서는, 속도 제한 제어의 실행 조건이 만족되고 있는지의 여부가 판정된다. 여기서는, 작업 국면 판정부(52)가, 붐 조작량과 버킷 조작량과 암 조작량에 기초하여, 속도 제한 제어의 실행 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다. 예를 들면, 작업 국면 판정부(52)는, 붐 조작, 또는 버킷 조작이 행해지고 있지만, 암 조작이 행해져 있지 않은 경우에, 속도 제한 제어의 실행 조건이 만족되고 있는 것으로 판정된다.

스텝 S4에서는, 작업 국면이 전압 작업인지의 여부가 판정된다. 여기서는, 작업 국면 판정부(52)가, 작업기(2)에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정한다. 전압 판정 조건은, 붐(6)의 조작을 포함한다.

도 8은, 전압 작업의 판정 처리의 일례를 나타낸 도면이다. 도 8에 있어서, 세로축은, 제1 조작 부재(28)에 의한 붐 조작 신호를 나타내고 있다. 가로축은, 시간을 나타내고 있다. 붐 조작 신호의 값이 플러스인 것은, 붐(6)의 하강 조작을 나타내고 있다. 붐 조작 신호의 값이 마이너스인 것은, 붐(6)의 상승 조작을 나타내고 있다. 붐 조작 신호가 0인 것은, 제1 조작 부재(28)가 중립 위치에 있는 것을 나타내고 있다.

도 8에 있어서 Sr은, 실제의 붐 조작 신호를 나타내고 있다. Sf1은, 로패스 필터 처리된 붐 조작 신호를 나타내고 있다. A1은, 붐 조작에서의 실제의 조작 신호이다. a1은, 로패스 필터 처리된 붐 조작 신호의 값이다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 작업 국면 판정부(52)는, a1/A1<r1(전압 판정 조건)이 만족되었을 때, 작업 국면이 전압 작업인 것으로 판정한다. r1은, 1보다 작은 상수(定數; constant)이다. 그리고, 도 8에 있어서는, 붐(6)의 하강 조작의 경우가 나타나 있지만, 반대로 붐(6)의 상승 조작의 경우에도, 상기와 마찬가지로 판정된다. 또한, 도 8에서는, A1은, 붐 조작 신호의 피크값이지만, 피크값 이외의 값이라도 된다.

스텝 S4에서, 작업 국면이 전압 작업인 것으로 판정되었을 때는, 스텝 S5로 진행한다. 스텝 S5에서는, 제어 결정부(53)가 전압 제어를 실행한다. 전압 제어에서는, 제어 결정부(53)는, 도 9에 나타낸 제1 제한 속도 정보 I1에 기초하여 제한 속도를 결정한다. 스텝 S4에서, 전압 판정 조건이 만족되고 있지 않은 것으로 판정되었을 때는, 스텝 S6으로 진행한다. 스텝 S6에서는, 제어 결정부(53)가 통상 속도 제한 제어를 실행한다. 통상 속도 제한 제어에서는, 제어 결정부(53)는, 도 9에 시 제2 제한 속도 정보 I2에 기초하여 제한 속도를 결정한다. 제한 속도는, 설계면(41)에 수직으로 향하는 방향으로의 작업기(2)의 날끝(P4)의 속도의 상한값이다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 제1 제한 속도 정보 I1은, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1과, 작업 국면이 전압 작업일 때의 제한 속도와의 관계를 규정한다. 제2 제한 속도 정보 I2는, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1과, 작업 국면이 전압 이외의 작업일 때의 제한 속도와의 관계를 규정한다. 제1 제한 속도 정보 I1과 제2 제한 속도 정보 I2는, 기억부(38)에 기억되어 있다.

도 9에 나타낸 바와 같이, 거리 d1이 제1 범위 R1보다 클 때는, 제1 제한 속도 정보 I1과 제2 제한 속도 정보 I2는 일치하고 있다. 거리 d1이 제1 범위 R1 내일 때는, 제1 제한 속도 정보 I1에 의한 제한 속도는, 제2 제한 속도 정보 I2에 의한 제한 속도보다 크다. 따라서, 거리 d1이 제1 범위 R1 내에서는, 전압 제어에서의 제한 속도는, 통상 속도 제한 제어에서의 제한 속도보다 크다. 거리 d1이 제2 범위 R2 내일 때는, 제1 제한 속도 정보 I1과 제2 제한 속도 정보 I2는 일치하고 있다. 따라서, 거리 d1이 제2 범위 R2 내일 때는, 전압 제어의 제한 속도는, 통상 속도 제한 제어에서의 제한 속도와 동일하다.

이상과 같이, 통상 속도 제한 제어에서는, 제어 결정부(53)는, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1이 작아질수록, 설계면(41)을 향하는 작업 차량(100)의 제한 속도를 작게 한다. 이로써, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1이 작아질수록, 작업기(2)의 속도가 제한된다. 이로써, 예를 들면, 굴삭 시에, 작업기(2)가 설계면(41)을 넘어 굴삭하여 버리는 것을 억제할 수 있다.

전압 제어에 있어서도 마찬가지로, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1이 작아질수록, 작업기(2)의 속도가 제한된다. 이로써, 전압 작업 시에, 작업기(2)가 설계면(41)을 넘어 굴삭하여 버리는 것을 억제할 수 있다.

또한, 거리 d1이 제1 범위 R1 내에서는, 전압 제어에서의 제한 속도는, 통상 속도 제한 제어에서의 제한 속도보다 크다. 따라서, 작업 국면이 전압 작업이며, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1이 적어도 제1 범위 R1 내일 때는, 작업 국면이 전압 이외의 작업일 때와 비교하여 작업기(2)의 제한 속도가 커진다. 이로써, 전압 작업 시에는 굴삭 시보다 큰 속도로 작업기(2)를 지면에 충돌시킬 수 있다. 이로써, 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

스텝 S7에서는, 작업기 제어부(54)는, 지령 출력을 제한한다. 여기서는, 작업기 제어부(54)는, 작업기(2)의 속도가, 스텝 S5 또는 스텝 S6에서 결정된 제한 속도를 넘지 않도록, 제어 밸브(27)에 대한 지령 출력을 결정한다.

상세하게는, 붐 조작량 및 버킷 조작량에 기초하여, 작업기(2)의 추정 속도의 수직 속도 성분이 산출된다. 수직 속도 성분은, 작업기(2)의 날끝(P4)이 설계면(41)에 수직으로 향하는 속도이다. 추정 속도의 수직 속도 성분이 제한 속도보다 클 때는, 추정 속도의 수직 속도 성분에 대한 제한 속도의 비가 산출된다. 그리고, 붐 조작량에 기초한 붐 실린더(10)의 추정 속도에 상기 비를 곱한 값이, 붐 실린더(10)의 목표 속도로서 결정된다. 마찬가지로, 버킷 조작량에 기초한 버킷 실린더(12)의 추정 속도에 상기 비를 곱한 값이, 버킷 실린더(12)의 목표 속도로서 결정된다. 그리고, 붐 실린더(10)와 버킷 실린더(12)가 목표 속도로 동작하도록, 제어 밸브(27)에 대한 지령 출력이 결정된다.

그리고, 붐(6)만이 조작되고 있을 때는, 붐(6)의 목표 속도만이 결정된다. 버킷(8)만이 조작되고 있을 때는, 버킷(8)의 목표 속도만이 결정된다.

스텝 S8에서는, 지령 신호가 출력된다. 여기서는, 작업기 제어부(54)는, 스텝 S7에서 결정된 지령 신호를 제어 밸브(27)에 출력한다. 이로써, 작업기 제어부(54)는, 속도 제한 제어에 있어서, 설계면(41)과 작업기(2)와의 사이의 거리 d1이 작아질수록, 작업기(2)의 속도가 작아지도록, 작업기(2)를 제어한다. 또한, 작업 국면이 전압 작업이며, 거리 d1이 제1 범위 R1 내일 때는, 작업기 제어부(54)는, 작업 국면이 전압 이외의 작업일 때와 비교하여 작업기(2)의 속도가 커지도록 작업기(2)를 제어한다.

그리고, 도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 조작 부재(28)가 중립 위치에 있는 상태가 소정의 제1 판정 시간 t1 계속하면, 작업 국면 판정부(52)는, 전압 작업이 종료하여, 작업 국면이 전압 이외의 작업으로 변경된 것으로 판단한다.

또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 조작 부재(28)가 같은 방향으로 조작되고 있는 상태가 소정의 제2 판정 시간 Tmax＋t2 계속되면, 작업 국면 판정부(52)는, 전압 작업이 종료하여, 작업 국면이 전압 이외의 작업으로 변경된 것으로 판단한다. Tmax는, 제1 조작 부재(28)가 같은 방향으로 조작되고 있는 상태의 계속 시간 T0, T1, T2, T3의 최대값이다. t2는 소정의 상수이다.

스텝 S3에서, 속도 제한 제어의 실행 조건이 만족되고 있지 않은 경우에는, 도 12에 나타낸 스텝 S9로 진행한다. 스텝 S9에서는, 작업 국면 판정부(52)는, 작업 국면이 정지 작업인지의 여부를 판정한다. 작업 국면 판정부(52)는, 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때, 작업 국면이 정지 작업인 것으로 판정한다. 정지 판정 조건은, 작업기(2)에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 판정 조건이다. 상세하게는, 정지 판정 조건은, 암(7)의 조작이 행해지고 있는 것이다. 붐(6) 및/또는 버킷(8)의 조작의 유무에 관계없이, 암(7)의 조작이 행해지고 있는 경우에는, 정지 판정 조건이 만족되고 있는 것으로 판정된다. 작업 국면이 정지 작업일 때, 즉 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 스텝 S10으로 진행한다.

스텝 S10에서는, 작업 국면 판정부(52)는, 전압 판정 조건을 만족시키는지의 여부를 판정한다. 전술한 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 스텝 S11에서, 제어 결정부(53)는, 전압 제어를 실행한다. 여기서는, 제어 결정부(53)는, 전술한 제1 제한 속도 정보 I1에 기초하여, 작업기(2)의 제한 속도를 결정한다.

다음에, 스텝 S12에서, 작업기 제어부(54)는, 지령 출력을 제한한다. 여기서는, 스텝 S7과 마찬가지로, 작업기 제어부(54)는, 작업기(2)의 속도가, 스텝 S11에서 결정된 제한 속도를 넘지 않도록, 제어 밸브(27)에 대한 지령 출력을 결정한다.

그리고, 스텝 S13에서, 지령 신호가 출력된다. 여기서는, 스텝 S8과 마찬가지로, 작업기 제어부(54)가, 스텝 S12에서 결정된 지령 신호를 제어 밸브(27)에 출력한다.

스텝 S10에서, 전압 판정 조건을 만족시키지 않을 때는, 스텝 S14로 진행한다. 스텝 S14에서는, 제어 결정부(53)는, 정지 제어를 실행한다. 정지 제어는, 작업기(2)가 설계면(41)을 따라 이동하도록 작업기(2)를 제어하는 제어이다.

예를 들면, 암(7)이 구동되는 경우, 작업기(2)의 날끝(P4)은 원호형의 궤적을 그린다. 그러므로, 도 13에 나타낸 바와 같이, 날끝(P4)이 속도 V1로 이동하면, 날끝(P4)이 설계면(41)을 넘어 파버린다.

정지 제어에서는, 제어 결정부(53)는, 날끝(P4)이 설계면(41)을 따라 이동하도록 작업기(2)를 제어한다. 상세하게는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제어 결정부(53)는, 날끝(P4)이 설계면(41)에 가까워지는 방향으로 이동하는 경우에, 날끝(P4)의 속도 V1로부터 설계면(41)에 대하여 수직인 수직 속도 성분 V1a를 산출한다. 그리고, 제어 결정부(53)는, 수직 속도 성분 V1a가 상쇄되도록, 붐(6)을 상승시키는 속도를 결정한다.

그리고, 스텝 S13에서, 작업기 제어부(54)가, 스텝 S14에서 결정된 속도에 따른 지령 신호를 제어 밸브(27)에 출력한다. 작업 차량(100)의 가동(稼動) 중에는, 전술한 도 7 및 도 12의 처리가 반복 실행된다.

이상 설명한 본 실시형태에 관한 작업 차량(100)의 제어 시스템(300)에서는, 정지 판정 조건이 만족되고 있고, 또한 전압 판정 조건이 만족되고 있지 않을 때는, 정지 제어가 실행된다. 또한, 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어가 실행된다. 이로써, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

또한, 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 전압 제어를 실행한다. 즉, 정지 제어보다 전압 제어를 우선적으로 행한다. 따라서, 전압 제어의 실행 중에 정지 판정 조건이 만족되어도, 전압 제어가 유지된다. 그러므로, 전압 작업 중에 정지 작업 시의 조작과 혼동하기 쉬운 조작이 행해져도, 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다. 또한, 정지 제어의 실행 중에 전압 판정 조건이 만족되었을 때는, 정지 제어가 해제되어, 전압 제어가 실행된다. 이로써, 정지 작업 후에 신속히 전압 작업을 행할 수 있다.

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.

작업 차량(100)은, 유압 셔블에 한정되지 않고, 백호 로더(backhoe loader) 등의 버킷을 가지는 작업 차량이면 된다. 또한, 유압 셔블에는, 크롤러식의 유압 셔블 및 휠식의 유압 셔블이 포함된다.

작업 차량(100)은, 원격 조작 가능해도 된다. 즉, 컨트롤러(26)가, 작업 차량(100)의 외부에 배치되는 리모트 컨트롤러와, 작업 차량(100)의 내부에 배치되는 차량탑재 컨트롤러로 나누어져, 서로 통신 가능하게 구성되어도 된다.

제1 제한 속도 정보 I1의 특성은, 상기한 실시형태의 것에 한정되지 않고, 변경되어도 된다. 제2 제한 속도 정보 I2의 특성은, 상기한 실시형태의 것에 한정되지 않고, 변경되어도 된다. 또는, 통상 속도 제한 제어는 생략되어도 된다.

작업기(2)의 날끝(P4) 위치의 결정 방법은, 상기한 실시형태의 것에 한정되지 않고, 변경되어도 된다. 예를 들면, 작업기(2)의 날끝(P4)에 위치 검출부(36)가 배치되어도 된다.

작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1의 검출 방법은, 상기한 실시형태의 것에 한정되지 않고, 변경되어도 된다. 예를 들면, 광학식, 초음파식, 또는 레이저 광선식의 거리 측정 장치에 의해, 작업기(2)와 설계면(41)과의 사이의 거리 d1이 검출되어도 된다.

상기한 실시형태에서는, 정지 제어의 실행 중에 전압 판정 조건이 만족되었을 때는, 제어 결정부(53)는, 정지 제어를 해제하여 전압 제어를 실행하고 있다. 그러나, 정지 제어의 실행 중에 전압 판정 조건이 만족되었을 때, 제어 결정부(53)는, 단지 정지 제어를 해제하는 것만으로도 된다. 즉, 제어 결정부(53)는, 정지 제어의 실행 중에 전압 판정 조건이 만족되었을 때, 정지 제어를 해제하여, 매뉴얼 모드로 변경해도 된다. 매뉴얼 모드에서는, 전술한 정지 제어, 또는 전압 제어 등의 자동 제어에 의한 어시스트 없이 작업기(2)를 수동으로 조작하는 제어 모드이다.

전압 판정 조건은, 상기한 실시형태의 것에 한정되지 않고, 변경되어도 된다. 예를 들면, 도 14에 나타낸 바와 같이, 작업 국면 판정부(52)는, a1/A1<r1(제1 전압 조건)이 만족된 후에, 붐(6)의 조작 방향이 반전(反轉)되었을 때(제2 전압 조건), 작업 국면이 전압 작업인 것으로 판정해도 된다.

또는, 도 15에 나타낸 바와 같이, 작업 국면 판정부(52)는, a1/A1<r1(제1 전압 조건)이 만족되었을 때, 작업 국면이 제1 전압 상태인 것으로 판정해도 된다. 또한, 작업 국면 판정부(52)는, 제1 전압 조건이 만족된 후에, 붐(6)의 조작 방향이 반전되었을 때(제2 전압 조건), 작업 국면이 제2 전압 상태인 것으로 판정해도 된다. 즉, 작업 국면 판정부(52)는, 제1 전압 조건에 계속하여 제2 전압 조건이 만족되었을 때, 작업 국면이 제2 전압 상태인 것으로 판정해도 된다.

제어 결정부(53)는, 작업 국면이 제1 전압 상태일 때, 전술한 전압 제어를 개시해도 된다. 작업 국면이 제1 전압 상태일 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 전압 제어로부터 정지 제어로 변경해도 된다. 이로써, 전압 후에 지면을 고르게 하는 작업을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 작업 국면이 제2 전압 상태일 때 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 제어 결정부(53)는, 전압 제어를 유지해도 된다. 이로써, 전압 작업 중에 정지 작업 시의 조작과 혼동하기 쉬운 조작이 행해졌을 때라도, 잘못하여 정지 제어가 실행되는 것을 억제할 수 있다.

상기한 실시형태에서는, 거리 취득부(51)는, 작업기(2)의 날끝(P4)과 설계면(41)과의 사이의 거리 d1을 산출하고 있지만, 이에 한정되지 않는다. 거리 취득부(51)는, 날끝(P4)을 포함하는 버킷의 윤곽점의 위치 정보와, 설계면(41)의 위치 정보에 기초하여, 작업기와 설계 지형과의 거리 d1을 취득해도 된다. 이 경우, 버킷의 각각의 윤곽점 중, 설계면과의 거리가 최소로 되는 윤곽점과 설계면과의 거리가, 작업기와 설계 지형과의 사이의 거리로서 채용된다.

[산업 상의 이용 가능성]

본 발명 따르면, 작업 차량에 있어서, 정지 작업과 전압 작업을 양호하게 행할 수 있다.

2: 작업기
6: 붐
7: 암
8: 버킷(작업구)
51: 거리 취득부
52: 작업 국면 판정부
53: 제어 결정부
54: 작업기 제어부
100: 작업 차량
300: 제어 시스템

Claims

작업기(work implement)를 구비하는 작업 차량(work vehicle)의 제어 시스템으로서,
작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형(design terrain)과 상기 작업기 사이의 거리를 취득하는 거리 취득부;
상기 작업기에 의한 작업이 정지 작업(leveling work)인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부, 및 상기 작업기에 의한 작업이 전압(轉壓; surface compaction) 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정하는 작업 국면 판정부(work aspect determining unit); 및
상기 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 상기 작업기가 상기 설계 지형을 따라 이동하도록 상기 작업기를 제어하는 정지 제어(leveling control)의 실행을 결정하고, 상기 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 상기 작업기와 상기 설계 지형 사이의 거리에 따라 상기 설계 지형을 향하는 상기 작업기의 속도를 제한하는 전압 제어의 실행을 결정하는 제어 결정부;
를 포함하고,
상기 제어 결정부는, 상기 전압 제어의 실행 중에 상기 정지 판정 조건이 만족되었을 때는, 상기 전압 제어를 유지하는,
작업 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 결정부는, 상기 정지 제어의 실행 중에 상기 전압 판정 조건이 만족되었을 때는, 상기 정지 제어를 해제하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어 결정부는, 상기 정지 제어의 실행 중에 상기 전압 판정 조건이 만족되었을 때는, 상기 정지 제어를 해제하여, 상기 전압 제어를 실행하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 작업 국면 판정부는, 상기 작업기를 조작하기 위한 조작 부재로부터의 조작 신호를 취득하고, 상기 조작 부재의 조작 내용에 기초하여, 상기 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부, 및 상기 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 작업기는, 붐(boom)과, 상기 붐의 선단에 장착되는 암(arm)과, 상기 암의 선단에 장착되는 작업구(work tool)를 구비하고,
상기 정지 판정 조건은, 상기 암의 조작을 포함하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 전압 판정 조건은, 상기 붐의 조작을 포함하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전압 판정 조건은, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건을 포함하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건이 만족되었을 때 상기 전압 제어를 개시하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건과 상기 제2 전압 조건 중 상기 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 상기 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 상기 정지 제어로 이행하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건에 계속하여 상기 제2 전압 조건이 만족되었을 때 상기 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 상기 전압 제어를 유지하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 전압 판정 조건은, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건을 포함하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건이 만족되었을 때 상기 전압 제어를 개시하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건과 상기 제2 전압 조건 중 상기 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 상기 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 상기 정지 제어로 이행하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건에 계속하여 상기 제2 전압 조건이 만족되었을 때 상기 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 상기 전압 제어를 유지하는, 작업 차량의 제어 시스템.
제8항에 있어서,
상기 제1 전압 조건은, 상기 붐의 소정 방향으로의 조작을 포함하고,
상기 제2 전압 조건은, 상기 붐의 상기 소정 방향과는 역방향으로의 조작을 포함하는, 작업 차량의 제어 시스템.
작업기를 구비하는 작업 차량의 제어 시스템으로서,
작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형과 상기 작업기 사이의 거리를 취득하는 거리 취득부;
상기 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부, 및 상기 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정하는 작업 국면 판정부;
상기 작업기가 상기 설계 지형을 따라 이동하도록 상기 작업기를 제어하는 정지 제어, 상기 작업기와 상기 설계 지형 사이의 거리에 따라 상기 설계 지형을 향하는 상기 작업기의 속도를 제한하는 전압 제어의 실행을 결정하는 제어 결정부;
를 포함하고,
상기 전압 판정 조건은, 제1 전압 조건과 제2 전압 조건을 포함하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건이 만족되었을 때 상기 전압 제어를 개시하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건과 상기 제2 전압 조건 중 상기 제1 전압 조건만이 만족되고 있을 때 상기 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 상기 정지 제어로 이행하고,
상기 제어 결정부는, 상기 제1 전압 조건에 계속하여 상기 제2 전압 조건이 만족되었을 때 상기 정지 판정 조건이 만족된 경우에는, 상기 전압 제어를 유지하는,
작업 차량의 제어 시스템.
작업기를 구비하는 작업 차량의 제어 방법으로서,
작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형과 상기 작업기 사이의 거리를 취득하는 단계;
상기 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정하는 단계;
상기 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있는지의 여부를 판정하는 단계;
상기 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때, 상기 작업기가 상기 설계 지형을 따라 이동하도록 상기 작업기를 제어하는 정지 제어를 실행하는 단계;
상기 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때, 상기 작업기와 상기 설계 지형 사이의 거리에 따라 상기 설계 지형을 향하는 상기 작업기의 속도를 제한하는 전압 제어를 실행하는 단계; 및
상기 전압 제어의 실행 중에 상기 정지 판정 조건이 만족되었을 때, 상기 전압 제어를 유지하는 단계;
를 포함하는 작업 차량의 제어 방법.
작업기; 및
상기 작업기를 제어하는 작업기 제어부;
를 포함하고,
상기 작업기 제어부는,
상기 작업기에 의한 작업이 정지 작업인 것을 나타내는 정지 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 작업 대상의 목표 형상을 나타내는 설계 지형을 따라 상기 작업기가 이동하도록 상기 작업기를 제어하는 정지 제어에 의해 상기 작업기를 제어하고,
상기 작업기에 의한 작업이 전압 작업인 것을 나타내는 전압 판정 조건이 만족되고 있을 때는, 상기 작업기와 상기 설계 지형 사이의 거리에 따라 상기 설계 지형을 향하는 상기 작업기의 속도를 제한하는 전압 제어에 의해 상기 작업기를 제어하고,
상기 전압 제어의 실행 중에 상기 정지 판정 조건이 만족되었을 때는, 상기 전압 제어를 유지하는,
작업 차량.