KR102244934B1 - 건설 기계 - Google Patents

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히사미 나카노
히로시 사카모토
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히다찌 겐끼 가부시키가이샤
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Abstract

자세 정보에 기초하여 버킷(8) 상에 설정된 작업 점의 상부 선회체(10)에 대한 상대 위치를 연산하는 작업점 위치 연산부(110)와, 설계면 정보에 기초하여 굴삭 작업이 대상으로 되는 목표면을 설정하는 목표면 설정부(120)와, 목표면을 따라 작업점을 이동시키는 경우에 붐(11) 및 암(12)의 어느 쪽의 조작이 주된 조작인 주 조작인지를 판정하는 주 조작 판정부(140)와, 굴삭 작업을 행하는 경우에, 붐(11) 및 암(12)의 조작 중 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 주 조작의 조작량 및 조작 방향에 따라서 연산하고, 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치(200)에 표시하는 권장 조작 연산부(150)을 구비한다. 이에 의해, 오퍼레이터에 적절한 조작을 이해하기 쉽게 전할 수 있다.

Description

건설 기계
본 발명은, 건설 기계에 관한 것이다.
건설 기계(예를 들어, 유압 셔블)에 의해 원래의 지형을 3차원의 목표 지형으로 시공할 때에, 굴삭 작업에 있어서의 오퍼레이터의 조작을 지원하는 조작 지원 시스템이 있다. 이러한 조작 지원 시스템으로서는, 예를 들어 종래의 시공에 사용되고 있었던 규준틀 대신에 목표 지형과 버킷 등의 작업구의 위치 관계를 모니터 상에 표시하는 머신 가이던스를 행하는 것이나, 목표 지형과 작업구의 위치의 편차에 따라서 건설 기계를 반자동으로 제어하는 머신 컨트롤을 행하는 것 등이 알려져 있다.
또한, 예를 들어 특허문헌 1에는, 굴삭 작업을 고정밀도로 행하는 것을 가능하게 하는 것을 목적으로 하여, 목표 지형인 설계면과 작업구인 버킷의 날끝의 위치 관계를 나타내는 화상과, 버킷의 최근접 위치와 설계면 사이의 거리를 나타내는 정보를 포함하는 안내 화면을 표시부에 표시하는 유압 셔블의 표시 시스템이 개시되어 있다.
국제 공개 제2012/114869호
그런데, 예를 들어 유압 셔블의 붐이나 암, 버킷 등으로 구성되는 프론트 장치보다도 충분히 하방의 지형을 수평한 목표 지형으로 시공하는 작업(소위, 수평 당김 작업)에 있어서, 오퍼레이터는, 암의 조작에 의해 설계면에 평행한 방향의 굴삭 속도를 조절하고, 붐의 조작에 의해 굴삭 높이를 조정한다. 이러한 경우, 오퍼레이터는, 상기 종래 기술에서 교시되는 것과 같은 버킷의 최근접 위치와 설계면 사이의 거리를 나타내는 정보(이후, 거리 정보를 칭함)를 참조함으로써 붐의 조작을 적절하게 행할 수 있다.
그러나, 프론트 장치에 대한 설계면의 위치에 따라서는, 거리 정보만으로는 오퍼레이터에 의한 적절한 조작이 곤란한 경우가 있다. 즉, 예를 들어 목표 지형으로서 깎아지른 듯한 벽면을 굴삭하는 경우, 버킷을 설계면을 따라 상방으로부터 하방으로 이동시키면, 붐 지지점의 높이를 경계로 암에 필요한 동작 방향(목표면의 높이 방향의 속도)이 역전해 버린다. 즉, 오퍼레이터에 의한 암의 조작 방향도 역전해 버리기 때문에, 거리 정보만으로는 적절한 조작을 행하는 것이 곤란하다. 또한, 프론트 장치보다도 고소의 수평 당김 작업, 혹은, 하방 전방측의 벽면을 목표 지형으로 하는 굴삭 작업을 행하는 경우에는, 굴삭 높이를 조절하기 위하여 붐의 조작에 의해 암에 필요한 굴삭 속도가 크게 변화해 버린다. 즉, 오퍼레이터는 붐의 조작에 의해 발생하는 암에 필요한 속도의 변화에 대응하지 않으면 안되고, 이 경우에도 거리 정보만으로 충분한 굴삭 정밀도를 얻는 것은 곤란하였다.
본 발명은 상기에 감안하여 이루어진 것이고, 오퍼레이터에 적절한 조작을 이해하기 쉽게 전할 수 있는 건설 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 붐, 암 및 작업구를 수직 방향으로 회동 가능하게 연결하여 구성되고, 건설 기계의 차체에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지된 다관절형의 프론트 작업기와, 상기 프론트 작업기의 상기 붐, 암 및 작업구를 각각 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 장치와, 상기 붐, 암 및 작업구의 각각의 자세 정보를 검출하는 자세 정보 검출 장치와, 상기 자세 정보 검출 장치에 의해 검출된 자세 정보와, 굴삭 대상의 목표 형상의 정보인 설계면 정보와, 상기 조작 장치로부터의 상기 조작 신호에 기초하여 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치를 구비한 건설 기계에 있어서, 상기 정보 처리 장치는, 상기 자세 정보에 기초하여 상기 작업구 상에 설정된 작업점의 상기 차체에 대한 상대 위치를 연산하는 작업점 위치 연산부와, 상기 설계면 정보에 기초하여 굴삭 작업의 대상으로 되는 목표면을 설정하는 목표면 설정부와, 상기 목표면을 따라 상기 작업점을 이동시키는 경우에 상기 붐 및 상기 암의 어느 쪽의 조작이 주된 조작인 주 조작인지를 판정하는 주 조작 판정부와, 상기 굴삭 작업을 행하는 경우에, 상기 붐 및 상기 암의 조작 중 상기 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 상기 주 조작의 조작량 및 조작 방향에 따라서 연산하고, 상기 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치에 표시하는 권장 조작 연산부를 구비한 것으로 한다.
본 발명에 따르면, 오퍼레이터에 적절한 조작을 이해하기 쉽게 전할 수 있다.
도 1은, 제1 실시 형태에 관한 건설 기계의 일례인 유압 셔블의 외관을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 2는, 유압 셔블에 탑재되는 조작 지원 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은, 정보 처리 장치의 상세를 도시하는 기능 블록도이다.
도 4는, 목표면과 차체의 위치 관계를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 5는, 목표면의 목표면 각도 및 목표면 높이를 각각 변화시켜서 주 조작을 판정한 경우의 판정 결과를 도시하는 도면이다.
도 6은, 권장 조작 연산부에 의한 종 조작 지시 정보의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 7은, 교시 장치가 배치되는 운전실 내의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 8은, 교시 장치의 표시 내용을 도시하는 도면이다.
도 9는, 제2 실시 형태에 관한 정보 처리 장치의 상세를 도시하는 기능 블록도이다.
도 10은, 제2 실시 형태에 관한 교시 장치의 표시 내용을 도시하는 도면이다.
도 11은, 제3 실시 형태에 관한 유압 셔블에 탑재되는 조작 지원 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 12는, 제3 실시 형태에 관한 교시 장치 및 보조 교시 장치가 배치되는 운전실 내의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 13은, 제3 실시 형태에 관한 교시 장치 및 보조 교시 장치의 표시 내용을 비교를 위하여 나열하여 도시하는 도면이다.
도 14는, 제4 실시 형태에 관한 교시 장치 및 보조 교시 장치가 배치되는 운전실 내의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 15는, 제4 실시 형태에 관한 보조 교시 장치의 표시 내용을 도시하는 도면이다.
도 16은, 제5 실시 형태에 관한 정보 처리 장치의 상세를 도시하는 기능 블록도이다.
도 17은, 제5 실시 형태에 관한 권장 조작 연산부에 의한 종 조작 지시 정보의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 18은, 목표면과 프론트 장치의 다양한 위치 관계를 각각 예시하는 도면이다.
도 19는, 목표면과 프론트 장치의 다양한 위치 관계를 각각 예시하는 도면이다.
도 20은, 목표면과 프론트 장치의 다양한 위치 관계를 각각 예시하는 도면이다.
도 21은, 목표면과 프론트 장치의 다양한 위치 관계를 각각 예시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 건설 기계의 일례로서, 프론트 작업기의 선단에 작업구로서 버킷을 구비하는 유압 셔블을 예시하여 설명하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
<제1 실시 형태>
본 발명의 제1 실시 형태를 도 1 내지 도 8을 참조하면서 설명한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 건설 기계의 일례인 유압 셔블의 외관을 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 1에 있어서, 유압 셔블(600)은, 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 피구동 부재(붐(11), 암(12), 버킷(작업구)(8))를 연결하여 구성된 다관절형의 프론트 장치(프론트 작업기)(15)와, 차체를 구성하는 상부 선회체(10) 및 하부 주행체(9)를 구비하고, 상부 선회체(10)는 하부 주행체(9)에 대하여 선회 가능하게 마련되어 있다. 또한, 프론트 장치(15)의 붐(11)의 기단은 상부 선회체(10)의 전방부에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있고, 암(12)의 일단은 붐(11)의 기단과는 상이한 단부(선단)에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있고, 암(12)의 타단에는 버킷 링크(8a)를 통해 버킷(8)이 수직 방향으로 회동 가능하게 지지되어 있다. 붐(11), 암(12), 버킷(8), 상부 선회체(10) 및 하부 주행체(9)는, 유압 액추에이터인 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 선회 유압 모터(4) 및 좌우의 주행 유압 모터(3b)(단, 한쪽의 주행 유압 모터만 도시)에 의해 각각 구동된다.
붐(11), 암(12) 및 버킷(8)은, 프론트 장치(15)를 포함하는 평면 상에서 동작하고, 이하에서는 이 평면을 동작 평면이라고 칭하는 경우가 있다. 즉 동작 평면이란, 붐(11), 암(12) 및 버킷(8)의 회동축에 직교하는 평면이고, 붐(11), 암(12) 및 버킷(8)의 폭 방향의 중심으로 설정할 수 있다.
오퍼레이터가 탑승하는 운전실(16)에는, 프론트 장치(15)의 유압 액추에이터(5 내지 7), 및 상부 선회체(10)의 선회 유압 모터(4)를 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 레버(조작 장치)인 우 조작 레버 장치(1c) 및 좌 조작 레버 장치(1d)와, 하부 주행체(9)의 좌우의 주행 유압 모터(3b)를 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 주행용 우 조작 레버 장치(1a) 및 주행용 좌 조작 레버 장치(1b)가 마련되어 있다.
조작 레버(1c, 1d)는 각각 전후 좌우로 경도 가능하고, 조작 신호인 레버의 경도량, 즉 레버 조작량을 전기적으로 검지하는 도시하지 않은 검출 장치를 포함하고, 검출 장치가 검출한 레버 조작량을 제어 장치의 일부를 구성하는 정보 처리 장치(100)(도 2 참조)에 전기 배선을 통해 출력한다. 즉, 조작 레버(1c, 1d)의 전후 방향 또는 좌우 방향으로, 유압 액추에이터(4 내지 7)의 조작이 각각 할당되어 있다.
붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 선회 유압 모터(4) 및 좌우의 주행 유압 모터(3b)의 동작 제어는, 엔진이나 전동 모터 등의 원동기(본 실시 형태에서는, 엔진(14))에 의해 구동되는 유압 펌프 장치(2)로부터 각 유압 액추에이터(3b, 4 내지 7)에 공급되는 작동유의 방향 및 유량을 컨트롤 밸브(20)로 제어함으로써 행한다. 컨트롤 밸브(20)는, 도시하지 않은 파일럿 펌프로부터 전자 비례 밸브를 통해 출력되는 구동 신호(파일럿압)에 의해 행하여진다. 조작 레버(1c, 1d)로부터의 조작 신호에 기초하여 제어 장치에서 전자 비례 밸브를 제어함으로써, 각 유압 액추에이터(3b, 4 내지 7)의 동작이 제어된다. 붐(11)은 붐 실린더(5)의 신축에 의해 상부 선회체(10)에 대하여 상하 방향으로 회동되고, 암(12)은 암 실린더(6)의 신축에 의해 붐(11)에 대하여 상하 및 전후 방향으로 회동되고, 버킷(8)은 버킷 실린더(7)의 신축에 의해 암(12)에 대하여 상하 및 전후 방향으로 회동된다.
또한, 조작 레버(1c, 1d)는 유압 파일럿 방식이어도 되고, 각각 오퍼레이터에 의해 조작되는 조작 레버(1c, 1d)의 조작 방향 및 조작량에 따른 파일럿압을 컨트롤 밸브(20)에 구동 신호로서 공급하고, 각 유압 액추에이터(3b, 4 내지 7)를 구동하도록 구성해도 된다.
붐 실린더(5)에는, 붐 실린더(5)의 보텀측 압력을 검출하는 붐 보텀 압력 센서(17a)와, 붐 실린더(5)의 로드측 압력을 검출하는 붐 로드 압력 센서(17b)가 구비되어 있다. 또한, 암 실린더(6)에는, 암 실린더(6)의 보텀측 압력을 검출하는 암 보텀 압력 센서(17c)가 구비되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 붐 실린더(5) 및 암 실린더(6)에 압력 센서(17a 내지 17c)를 구비하는 경우를 예시하고 있지만, 예를 들어 컨트롤 밸브(20), 혹은, 컨트롤 밸브(20)와 각 유압 액추에이터(5, 6)를 연결하는 배관의 도중에 압력 센서를 마련하도록 구성해도 된다.
붐(11)의 상부 선회체(10)와의 연결부 근방과, 암(12)의 붐(11)과의 연결부 근방과, 버킷 링크(8a)와, 상부 선회체(10)에는, 각각, 자세 센서로서 관성 계측 장치(IMU: Inertial Measurement Unit)(13a 내지 13d)가 배치되어 있다. 관성 계측 장치(13a)는 수평면에 대한 붐(11)의 각도(붐 각도)를 검출하는 붐 자세 센서이고, 관성 계측 장치(13b)는 수평면에 대한 암(12)의 각도(암 각도)를 검출하는 암 자세 센서이고, 관성 계측 장치(13c)는 수평면에 대한 버킷 링크(8a)의 각도를 검출하는 버킷 자세 센서이다. 또한, 관성 계측 장치(13d)는, 수평면에 대한 상부 선회체(10)의 경사 각도(롤각, 피치각)를 검출하는 차체 자세 센서이다.
관성 계측 장치(13a 내지 13d)는, 각속도 및 가속도를 계측하는 것이다. 관성 계측 장치(13a 내지 13d)가 배치된 상부 선회체(10)나 각 피구동 부재(8, 11, 12)가 정지하고 있는 경우를 생각하면, 각 관성 계측 장치(13a 내지 13d)에 설정된 IMU 좌표계에 있어서의 중력 가속도의 방향(즉, 연직 하향 방향)과, 각 관성 계측 장치(13a 내지 13d)의 설치 상태(즉, 각 관성 계측 장치(13a 내지 13d)와 상부 선회체(10)나 각 피구동 부재(8, 11, 12)와의 상대적인 위치 관계)에 기초하여, 상부 선회체(10)나 각 피구동 부재(8, 11, 12)의 수평면에 대한 각도를 검출할 수 있다. 여기서, 관성 계측 장치(13a 내지 13c)는 붐(11), 암(12) 및 버킷(작업구)(8)의 각각의 자세 정보(각도 신호)를 검출하는 자세 정보 검출 장치를 구성하고 있다.
또한, 자세 정보 검출부는 관성 계측 장치에 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 경사각 센서를 사용해도 된다. 또한, 각 피구동 부재(8, 11, 12)의 연결 부분에 포텐시오미터를 배치하고, 상부 선회체(10)나 각 피구동 부재(8, 11, 12)의 상대적인 방향(자세 정보)을 검출하고, 검출 결과로부터 각 피구동 부재(8, 11, 12)의 자세(수평면에 대한 각도)를 구해도 된다. 또한, 붐 실린더(5), 암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)에 각각 스트로크 센서를 배치하고, 스트로크 변화량으로부터 상부 선회체(10)나 각 피구동 부재(8, 11, 12)의 각 접속 부분에 있어서의 상대적인 방향(자세 정보)을 산출하고, 그 결과로부터 각 피구동 부재(8, 11, 12)의 자세(수평면에 대한 각도)를 구하도록 구성해도 된다.
도 2는, 유압 셔블에 탑재되는 조작 지원 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이고, 도 3은 정보 처리 장치의 상세를 도시하는 기능 블록도이다.
도 2에 있어서, 유압 셔블(600)에 탑재되는 조작 지원 시스템(500)은, 유압 셔블(600)의 동작을 제어하기 위한 다양한 기능을 갖는 제어 장치의 일부를 구성하고, 오퍼레이터의 굴삭 작업을 지원하기 위한 정보(지원 정보)를 생성하는 정보 처리 장치(100)와, 운전실(16)에 배치되어서 오퍼레이터에 굴삭 작업의 지원 정보 등을 교시하는 액정 패널 등의 교시 장치(표시 장치)(200)를 갖고 있다. 정보 처리 장치(100)에는, 좌우의 조작 레버 장치(1c, 1d)로부터의 조작 신호와, 각 관성 계측 장치(13a 내지 13d)로부터의 검출 신호(각도 신호: 자세 정보)와, 설계면 정보 입력 장치(18)로부터의 설계면 정보가 입력되어 있고, 이들의 입력에 기초하여 정보 처리를 행하고 있다.
설계면 정보 입력 장치(18)는, 복수의 목표면(선분)이 이어져서 설정된 굴삭 대상의 목표 형상의 정보(목표 형상 정보)인 설계면 정보를 정보 처리 장치(100)에 입력하는 것이다. 설계면 정보 입력 장치(18)는, 예를 들어 기억 장치이고, 작업 기계의 위치 정보와 굴삭 대상의 목표 형상(예를 들어 법면 형상)의 3차원 형상을 폴리곤에서 정의한 3차원 시공 도면을 사용하여 연산된 목표 형상 정보가 기억되어 있다.
또한, 정보 처리 장치(100)는, 예를 들어 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit)와, CPU에 의한 처리를 실행하기 위한 각종 프로그램을 저장하는 ROM(Read Only Memory)이나 HDD(Hard Disc Drive) 등의 기억 장치와, CPU가 프로그램을 실행할 때의 작업 영역이 되는 RAM(Random Access Memory)을 포함하는 하드웨어를 사용하여 구성되어 있다.
도 3에 있어서, 정보 처리 장치(100)는, 작업점 위치 연산부(110), 목표면 설정부(120), 목표면 거리 연산부(130), 주 조작 판정부(140) 및 권장 조작 연산부(150)를 갖고 있다.
작업점 위치 연산부(110)는, 관성 계측 장치(13a 내지 13d)로부터의 각도 신호(자세 정보)에 기초하여, 버킷(작업구)(8) 상에 설정된 작업점의 차체(상부 선회체(10))에 대한 상대 위치를 연산하고, 작업점 위치로서 교시 장치(200)에 송신함과 함께, 목표면 설정부(120)와 목표면 거리 연산부(130)로 출력한다. 여기서, 버킷(작업구)(8) 상에 설정하는 작업점은, 예를 들어 버킷(8)의 갈고리 끝 중심으로 한다. 또한, 작업점 위치를 나타내는 좌표계로서는, 붐(11)의 회동 중심을 원점 O로서 차체에 고정하고, 상부 선회체(10)의 전방에 x축, 상방에 z축을 설정한 프론트 좌표계를 사용한다.
목표면 설정부(120)는, 작업점 위치 연산부(110)에서 연산된 작업점 위치에 기초하여, 설계면 정보 입력 장치(18)로부터 입력되는 설계면 정보로부터 작업 대상으로 되는 목표면을 추출하고, 교시 장치(200)에 송신함과 함께, 목표면 거리 연산부(130)와 주 조작 판정부(140)로 출력한다. 또한, 설계면 정보로부터의 목표면의 추출에는 다양한 방법을 적용할 수 있지만, 예를 들어 작업점에 대하여 연직 하방에 있는 설계면을 목표면으로 해도 된다. 또한, 작업점의 연직 하방에 설계면이 존재하지 않는 경우에는, 작업점에 대하여 전방 혹은 후방에 있는 설계면을 목표면으로 해도 된다.
도 4는, 목표면과 차체의 위치 관계를 모식적으로 도시하는 측면도이다. 또한, 도 4에 있어서는 도시의 간단화를 위하여 유압 액추에이터(5 내지 7)의 도시를 생략하고 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 프론트 좌표계에 있어서, 목표면 설정부(120)에서 설정되는 목표면의 차체 전방을 기준으로 한 목표면의 기울기, 즉, 목표면의 x축과 이루는 각을 목표면 각도라고 정의한다. 또한, 목표면의 붐(11)의 회동 중심으로부터의 수직 거리, 즉, 목표면과 프론트 좌표계의 원점 O의 거리를 목표면 높이라고 정의한다. 예를 들어, 프론트 좌표계의 x축에 평행하고 원점 O와 동일한 높이에 상향 추세를 보이도록 설정된 목표면 예를 생각하면, 목표면 각도 및 목표면 높이는 각각 0(제로)이 된다. 또한, 목표면 예보다도 차체 전방측(x축 플러스측)이 내려가는 것과 같은 경사의 목표면에서는 목표면 각도가 정이 되고, 목표면 예보다도 차체 전방측이 올라가는 것과 같은 경사의 목표면에서는 목표면 각도가 부가 된다. 또한, 목표면 예보다도 상방에 있는 목표면(즉, 프론트 좌표계의 원점 O가 목표면의 표면측에 없는 경우)에서는 목표면 높이가 정이 되고, 목표면 예보다도 하방에 있는 목표면(즉, 프론트 좌표계의 원점 O가 목표면의 표면측에 있는 경우)에서는 목표면 높이가 부가 된다.
목표면 거리 연산부(130)는, 목표면 설정부(120)에서 설정된 목표면으로부터 작업점 위치 연산부(110)에서 연산된 작업점 위치까지의 거리인 목표면 거리를 연산하고, 교시 장치(200)에 송신함과 함께, 권장 조작 연산부(150)로 출력한다.
주 조작 판정부(140)는, 목표면 설정부(120)에서 설정된 목표면에 대하여 프론트 장치(15)로 굴삭 작업을 행하는 경우에, 붐(11)과 암(12)의 어느 쪽의 조작이 주된 조작인 주 조작이 될지를 판정하는 것이다. 주 조작 판정부(140)는, 목표면 설정부(120)에서 설정된 목표면의 목표면 각도와 목표면 높이에 따라서 주 조작을 판정하고, 주 조작 판정으로서 권장 조작 연산부(150)로 출력한다.
여기서, 굴삭 작업에 있어서의 주된 조작(주 조작)이란, 프론트 장치(15)를 동작시키는 경우의 동작 방향의 주성분이 되는 움직임을 하는 피구동 부재(본 실시 형태에서는 붐(11) 또는 암(12))에 해당하는 조작이다. 즉, 어떤 목표면을 따라 작업점을 이동시키도록 굴삭 작업을 행하는 경우에, 붐(11) 또는 암(12) 중 동작 속도나 동작량이 큰 쪽을 주 조작으로 한다. 이 주 조작은, 작업점의 위치나 이동 방향에 의해 붐(11) 또는 암(12) 어느 조작이 해당할지는 상이하지만, 목표면(목표면 각도 및 목표면 높이)이 결정되면, 그 목표면에 대한 굴삭 작업에 있어서의 주 조작도 유일하게 결정된다.
예를 들어, 제1 판정 방법으로서는, 작업점이 목표면 상을 이동한 경우의 차체(상부 선회체(10))에 대한 붐(11)의 각도 변화량과 붐(11)에 대한 암(12)의 각도 변화량을 공지된 기하학 계산을 사용하여 연산하고, 이들의 비교에 기초하여, 각도 변화량이 큰 쪽의 조작을 주 조작으로 판정한다. 또한, 제2 판정 방법으로서는, 작업점이 목표면 상에 있는 상태에서 붐(11) 및 암(12)을 회동 구동시킨 경우의 붐 각속도에 대한 작업점의 수평 방향의 속도 성분과, 암 각속도에 대한 작업점의 수평 방향 속도 성분을 연산하고, 이들의 비교에 기초하여, 이동 속도가 큰 쪽의 조작을 주 조작으로 판정해도 된다. 또한, 도시하지 않지만, 본 실시 형태에서는, 목표면 정보나 자세 정보 등의 정보에 기초하여, 굴삭 작업에서의 목표면에 대한 버킷(작업구)(8)의 자세가 변하지 않도록 제어하는 경우를 나타내고 있다.
도 5는, 목표면의 목표면 각도 및 목표면 높이를 각각 변화시켜서 주 조작을 판정한 경우의 판정 결과를 도시하는 도면이다.
도 5에 있어서, 주 조작의 판정 결과는, 기하학적으로 작업점이 미치지 않는 위치이고 굴삭 작업을 할 수 없는 영역(굴삭 불가 영역)(51, 52)과, 붐(11)의 각도 변화량이 비교적 크기 때문에 붐(11)의 조작을 주 조작으로서 판정하는 영역(붐 주 조작 영역)(53)과, 암 각속도에 따른 작업점의 수평 방향의 속도 성분이 비교적 작기 때문에 붐(11) 조작을 주 조작으로서 판정하는 영역(붐 주 조작 영역)(54)과, 암(12)의 조작을 주 조작으로서 판정하는 그 밖의 영역(암 주 조작 영역(55))을 갖고 있다. 여기서, 도 5는, 목표면의 목표면 각도 및 목표면 높이를 입력으로 하고, 주 조작의 판정 결과(주 조작 판정)를 출력으로서 부여하는 주 조작 판정 테이블이라고 할 수 있다.
또한, 도 5에서는, 제1 및 제2 판정 방법을 예시하여 설명했지만, 다른 판정 방법을 사용하여 주 조작의 판정을 행해도 된다. 또한, 도 5에서는, 제1 및 제2 판정 방법의 양쪽을 사용하여 주 조작을 판정한 결과를 합쳐서 하나의 판정 결과로 했지만, 예를 들어 제2 판정 방법만을 사용하여 주 조작의 판정 결과(주 조작 판정 테이블)를 설정해도 된다. 이 경우에는, 도 5에 도시한 주 조작의 판정 결과에 대하여 붐 주 조작 영역(54)이 없어져서 암 주 조작 영역이 된 판정 결과가 얻어진다. 또한, 예를 들어 제1 판정 방법만을 사용하여 주 조작의 판정 결과(주 조작 판정 테이블)을 설정한 경우에는, 도 5에 도시한 주 조작의 판정 결과에 대하여 붐 주 조작 영역(53)의 범위가 축소된 판정 결과가 얻어진다. 또한, 주 조작의 판정 결과(주 조작 판정 테이블)의 각 영역은, 상부 선회체(10)나 프론트 장치(15)를 구성하는 부재의 구조나 상대적인 구동 가능 범위로부터 기하학적으로 결정되는 것이고, 목표면의 목표면 각도나 목표면 높이의 원점 O나, 원점 O를 통하는 각 좌표축에 대하여 대칭이라고는 할 수 없다.
권장 조작 연산부(150)는, 목표면 설정부(120)에서 설정된 목표면(목표면 각도)과, 목표면 거리 연산부(130)에서 연산된 목표면 거리와, 주 조작 판정부(140)의 판정 결과(주 조작 판정)와, 조작 레버(조작 장치)(1c, 1d)로부터의 조작 신호에 기초하여, 종 조작에 관한 지원 정보인 종 조작 지시 정보를 연산하고, 교시 장치(표시 장치)(200)에 출력한다. 종 조작 지시 정보는, 종 조작의 권장값인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향, 현재 조작량(조작 방향의 정보를 포함함) 등의 정보를 포함하고 있다.
도 6은, 권장 조작 연산부에 의한 종 조작 지시 정보의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 6에 있어서, 권장 조작 연산부(150)는 먼저, 주 조작으로 판정한 프론트 장치(15)의 피구동 부재(붐(11) 또는 암(12))의 조작 신호에 기초하여 주 조작의 피구동 부재의 각속도(주 조작 각속도)를 연산한다(스텝 S100). 예를 들어, 붐(11)이 주 조작인 경우에는, 붐 조작 신호에 따라서 붐 실린더(5)의 신축 속도를 연산하고, 붐 각도 신호에 기초하여 붐 실린더의 신축 속도를 붐 각속도로 변환한다. 암이 주 조작인 경우도 마찬가지로, 암 조작 신호에 따라서 암 실린더(6)의 신축 속도를 연산하고, 암 각도 신호에 기초하여 암 실린더의 신축 속도를 암 각속도로 변환한다. 또한, 붐(11) 및 암(12)의 관성 계측 장치(13b, 13c)로부터의 각도 신호를 미분함으로써 주 조작 각속도를 연산해도 된다.
계속해서, 목표면 거리에 기초하여 목표면에 대한 수직 방향의 목표 속도인 목표 상하 속도를 연산한다(스텝 S110). 목표면 거리가 정인 경우, 즉 작업점이 목표면에서 이격되어 있는 경우에는 목표 상하 속도를 부로 하고, 목표면 거리가 부인 경우, 즉 작업점이 목표면으로 침입하고 있는 경우에는 목표 상하 속도를 정으로 한다. 이에 의해, 작업점이 목표면을 따라 동작하도록 목표 상하 속도가 연산된다.
계속해서, 주 조작 각속도와 목표 상하 속도에 기초하여, 각도 신호에 따라서 종 조작 목표 각속도를 연산한다(스텝 S120). 예를 들어, 붐(11)의 조작이 주 조작인 경우에는, 이하의 식 (1)을 사용하여 종 조작인 암(12)의 목표 각속도 ω2t를 연산한다.
[수 1]
Figure 112019087343212-pct00001
여기서, vzt는 목표 상하 속도이고, ω1은 붐 각속도이다. 또한, a21 및 a22는 공지된 야코비 행렬의 성분이며, 목표 각속도와 각도 신호에 기초하여 연산되는 것이고, 각각, 붐 각속도 및 암 각속도에 따른 목표면 상에 있어서의 작업점의 수직 방향 속도를 연산할 때의 계수이다.
또한, 마찬가지로, 암(12)의 조작이 주 조작인 경우에는, 이하의 식 (2)를 사용하여 종 조작인 붐(11)의 목표 각속도 ω1t를 연산한다.
[수 2]
Figure 112019087343212-pct00002
마찬가지로, vzt는 목표 상하 속도이고, ω2는 암 각속도이고, a21 및 a22는 공지된 야코비 행렬의 성분이다.
계속해서, 종 조작의 목표 각속도에 기초하여, 종 조작의 권장값인 종 조작량 목표값(권장 조작량) 및 권장 조작 방향을 연산한다(스텝 S130).
계속해서, 주 조작 판정, 조작 신호, 종 조작량 목표값에 기초하여, 종 조작 지시 정보를 생성하고, 교시 장치(200)로 송신한다(스텝 S140). 종 조작 지시 정보는 종 조작(붐(11) 또는 암(12))의 조작 지시 정보이고, 붐(11)이 주 조작인 경우에는 종 조작의 암(12)의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을, 암(12)이 주 조작인 경우에는 붐(11)의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 종 조작 지시 정보로서 송신한다.
도 7은, 교시 장치가 배치되는 운전실 내의 모습을 모식적으로 도시하는 도이다. 또한, 도 8은, 교시 장치의 표시 내용을 도시하는 도면이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 운전실(16)에는, 오퍼레이터가 앉는 좌석(16a)의 전방 좌우에 각각 마련된 조작 레버(조작 장치)인 우 조작 레버 장치(1c) 및 좌 조작 레버 장치(1d)와, 오퍼레이터가 차밖을 볼 때에 시계를 방해하지 않도록 좌석(16a) 우측의 우 조작 레버 장치(1c) 전방에 배치된 교시 장치(200)가 설치되어 있다. 도 7에서는, 우 조작 레버 장치(1c)의 전후 방향으로 붐 상승 조작 및 붐 하강 조작이 할당되고, 좌 조작 레버 장치(1d)의 전후 방향으로 암 덤프 조작 및 암 크라우드 조작이 할당되어 있다. 또한, 운전실(16) 내에 배치되는 주행용 우 조작 레버 장치(1a) 및 주행용 좌 조작 레버 장치(1b)를 포함하는 다른 구성에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 교시 장치(200)에는, 정보 처리 장치(100)에서 판정된 종 조작명을 표시하는 종 조작명 표시부(201)와, 종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량을 나타내는 종 조작 표시부(202)와, 현재의 목표면과 프론트 장치(15)의 위치 관계를 표시하는 작업 장치 동작 표시부(203)가 표시되어 있다. 도 8에서는, 프론트 장치(15)의 전방에 대향하는 깎아지른 듯한 벽면을 목표면으로 하여 굴삭 작업을 행하는 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 암(12)이 종 조작이고, 종 조작명 표시부(201)에는 종 조작으로서 「암」의 표시가 이루어져 있다.
종 조작 표시부(202)는, 종 조작에 대응하는 조작 레버(1c)의 조작 방향(즉, 전후 방향)에 대응하여 상하 방향으로 연장되는 표시 영역을 갖고 있고, 표시 영역에 표시되는 도형의 상하 방향의 위치나, 표시 영역에 표시되는 도형의 강조 표시의 유무 등에 의해 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 도시하고 있다.
종 조작 표시부(202)에는, 조작 레버(1c)가 조작되어 있지 않은 상태인 것을 도시하는 도형(비조작 표시)(202b)(여기에서는, 원형의 도형으로 예시함)이 표시 영역의 상하 방향의 거의 중앙부에 배치되어 있다. 또한, 종 조작 표시부(202)에는, 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 도시하는 도형(권장 조작량 표시)(202a)(여기에서는, 2개의 삼각형을 수반하는 사각형의 도형으로 예시함)이 표시 영역의 상하 방향의 어느 한 위치(도 8에서는 비조작 표시(202b)의 하측)에 배치되어 있다. 또한, 종 조작 표시부(202)의 표시 영역의 상하 방향에 있어서, 비조작 표시(도형(202b)) 및 권장 조작량 표시(도형(202a)) 이외의 부분을 보완하도록, 다른 복수의 도형(202c)(여기에서는, 도형(202a)의 방향을 가리키는 화살표 형상의 도형으로 예시함)이 배치되어 있다.
종 조작 표시부(202)에 있어서는, 비조작 표시(도형(202b))에서 보아서, 조작 레버(1d)의 전방향으로의 조작(암 덤프 조작)에 대응하는 상측 방향이 암 덤프를, 조작 레버(1d)의 후방향으로의 조작(암 크라우드 조작)에 대응하는 하측 방향이 암 크라우드를 나타내고 있다. 또한, 비조작 표시(도형(202b))로부터의 상하 방향의 거리에 의해 조작 레버(1d)의 조작량을 나타내고 있다. 종 조작 표시부(202)에 있어서, 현재의 조작 레버(1d)의 조작량은, 해당하는 조작량 및 조작 방향의 도형을 그 밖의 도형보다도 강조 표시(현재 조작량 표시)함으로써 나타낸다. 또한, 종 조작 표시부(202)에 있어서, 조작 레버(1d)의 권장 조작량 및 권장 조작 방향은, 비조작 표시(도형(202b))에서 본 권장 조작량 표시(도형(202a))의 표시 위치, 즉, 비조작 표시(도형(202b))로부터의 거리 및 방향으로 나타낸다.
도 8에서는, 조작 레버(1d)의 권장 조작 방향이 암 크라우드 방향이며, 권장 조작량이 도형(202b)으로부터 도형(202a)의 3개분의 거리로 표시되는 조작량인 경우를 예시하고 있다. 또한, 현재는 조작 레버(1d)가 조작되고 있지 않고, 도형(202b)이 그 밖의 도형보다도 강조 표시되어 있는 경우를 예시하고 있다.
또한, 도 8에서는 암(12)이 종 조작인 경우를 예시하여 설명했지만, 붐(11)이 종 조작인 경우에도 마찬가지로 표시된다. 즉, 붐(11)이 종 조작인 경우에는, 종 조작명 표시부(201)에 종 조작으로서 「붐」의 표시가 이루어지고, 조작 레버(1c)의 전방향으로의 조작(붐 하강 조작)에 대응하는 상측 방향이 붐 하강을, 조작 레버(1c)의 후방향으로의 조작(붐 상승 조작)에 대응하는 하측 방향이 붐 상승을 나타내도록 비조작 표시(도형(202b))나 권장 조작량 표시(도형(202a)), 다른 복수의 도형(202c) 등이 표시된다.
작업 장치 동작 표시부(203)에는, 현재의 목표면과 프론트 장치(15)의 위치 관계가 표시되어 있다. 도 8에서는, 전술한 바와 같이, 프론트 장치(15)의 전방에 대향하도록 z축을 따라 설정된 목표면의 굴삭 작업을 행하는 경우를 예시하고 있다. 또한, 작업 장치 동작 표시부(203)에는 현재의 목표면과 프론트 장치(15)의 위치 관계만이 표시되지만, 도 8에서는 설명을 위하여 목표면과 프론트 장치(15)의 3개의 위치 관계를 동시에 나타내고 있다.
예를 들어, 도 8의 상태에 있어서, 작업 장치 동작 표시부(203)에 나타내는 프론트 장치(15)의 상태(203a)로부터 상태(203b)를 거쳐서 상태(203c)까지 버킷(8)(작업점)이 동작하도록 주 조작인 붐(11)을 조작하면, 종 조작인 암(12)의 권장 조작량 표시(도형(202a))의 표시 위치가 도형(202a)의 위치로부터 도형(202b)의 위치를 거쳐서 도형(202c)의 위치까지 이동한다.
이와 같이, 종 조작에 대응하는 조작 장치의 조작 방향에 대응하여 연장되는 표시 영역의 표시를, 종 조작의 권장 조작 방향에 대응하여 변화시킴으로써, 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 오퍼레이터에 교시할 수 있다. 즉, 조작 레버(1d)의 조작 방향과 교시 장치(200)의 표시 내용의 방향이 일치하고 있으므로, 오퍼레이터는, 교시 장치(200)로부터의 정보에 의해, 작업점(즉, 작업구인 버킷(8))을 목표면을 따라 동작시키기 위한 종 조작의 적절한 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 직감적으로 이해하기 쉬워지고, 또한, 주 조작인 붐(11)을 조작함과 함께, 종 조작 표시부(202)의 현재 조작량 표시(강조 표시)가 권장 조작량 표시(도형(202a))에 일치하도록 종 조작인 암(12)의 조작을 행함으로써, 작업점(즉, 작업구인 버킷(8))을 목표면을 따라 용이하게 동작시킬 수 있다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 효과를 도 18 내지 도 21을 참조하면서 설명한다.
도 18 내지 도 21은, 목표면과 프론트 장치의 다양한 위치 관계를 각각 예시하는 도면이다. 또한, 도 18 내지 도 21에 있어서는, 차체(9, 10)나 유압 액추에이터(5 내지 7)의 도시를 생략한다.
예를 들어, 도 18에 도시하는 바와 같이, 유압 셔블의 붐이나 암, 버킷 등에 의해 구성되는 프론트 장치보다도 충분히 하방의 지형을 수평한 목표 지형에 시공하는 작업(소위, 수평 당김 작업)에 있어서, 오퍼레이터는, 암의 조작에 의해 설계면에 평행한 방향의 굴삭 속도를 조절하고, 붐의 조작에 의해 굴삭 높이를 조정한다. 이러한 경우, 오퍼레이터는, 상기 종래 기술에서 교시되는 것과 같은 버킷의 최근접 위치와 설계면 사이의 거리를 나타내는 정보(이후, 거리 정보를 칭함)를 참조함으로써 붐의 조작을 적절하게 행할 수 있다.
그러나, 프론트 장치에 대한 설계면의 위치에 따라서는, 거리 정보만으로는 오퍼레이터에 의한 적절한 조작이 곤란한 경우가 있다. 즉, 예를 들어 도 19에 도시하는 바와 같이, 목표 지형으로서 깎아지른 듯한 벽면을 굴삭하는 경우, 버킷을 설계면을 따라 상방으로부터 하방으로 이동시키면, 붐 지지점의 높이를 경계로 암에 필요한 동작 방향(목표면의 높이 방향의 속도)이 역전해 버린다. 구체적으로는, 도 19에 있어서의 프론트 장치(15)의 자세(151)와 같이 버킷(8)이 프론트 좌표계의 원점 O보다도 높은 위치에 있는 경우에 붐 하강 동작을 행하면서 암 크라우드 동작을 행하면 버킷(8)이 목표 지형을 따라 이동하는데, 자세(152)와 같이 버킷(8)이 프론트 좌표계의 원점 O보다도 낮은 위치에 있는 경우에 붐 하강 동작을 행하면서 암 크라우드 동작을 행하면 버킷(8)이 목표 지형으로부터 이탈해 버린다. 즉, 오퍼레이터에 의한 암의 조작 방향이 역전해 버리기 때문에, 거리 정보만으로는 적절한 조작을 행하는 것이 곤란하다.
또한, 도 20에 도시하는 바와 같이, 프론트 장치(15)보다도 고소의 수평 당김 작업, 혹은, 도 21에 도시하는 바와 같이, 하방 전방측의 벽면을 목표 지형으로 하는 굴삭 작업을 행하는 경우에는, 굴삭 높이를 조절하기 위하여 붐의 조작에 의해 암에 필요한 굴삭 속도가 크게 변화해 버린다. 즉, 오퍼레이터는 붐의 조작에 의해 발생하는 암에 필요한 속도의 변화에 대응하지 않으면 안되고, 이 경우에도 거리 정보만으로 충분한 굴삭 정밀도를 얻는 것은 곤란하였다.
이에 비해 본 실시 형태에 있어서는, 붐(11), 암(12) 및 버킷(작업구)(8)을 수직 방향으로 회동 가능하게 연결하여 구성되고, 유압 셔블(600)(건설 기계)의 차체(상부 선회체(10), 하부 주행체(9))에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지된 다관절형의 프론트 장치(15)와, 프론트 장치(15)의 붐(11), 암(12) 및 버킷(8)을 각각 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 레버(조작 장치)(1c, 1d)와, 붐(11), 암(12) 및 버킷(8)의 각각의 자세 정보를 검출하는 관성 계측 장치(13a 내지 13c)(자세 정보 검출 장치)와, 관성 계측 장치(13a 내지 13c)의 검출 정보와, 굴삭 대상의 목표 형상의 정보인 설계면 정보와, 조작 레버(1c, 1d)로부터의 조작 신호에 기초하여 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치(100)를 구비한 유압 셔블(600)에 있어서, 정보 처리 장치(100)는, 자세 정보에 기초하여 버킷(8) 상에 설정된 작업점의 차체(9, 10)에 대한 상대 위치를 연산하는 작업점 위치 연산부(110)와, 설계면 정보에 기초하여 굴삭 작업의 대상으로 되는 목표면을 설정하는 목표면 설정부(120)와, 목표면을 따라 작업점을 이동시키는 경우에 붐(11) 및 암(12)의 어느 쪽의 조작이 주된 조작인 주 조작인지를 판정하는 주 조작 판정부(140)와, 굴삭 작업을 행하는 경우에, 붐(11) 및 암(12)의 조작 중 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 주 조작의 조작량 및 조작 방향에 따라서 연산하고, 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치(표시 장치)(200)에 표시하는 권장 조작 연산부(150)를 구비하여 구성했으므로, 오퍼레이터에 적절한 조작을 이해하기 쉽게 전할 수 있다.
<제2 실시 형태>
본 발명의 제2 실시 형태를 도 9 및 도 10을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태는, 교시 장치에 종 조작 지시 정보(종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량)와 맞춰서 주 조작 지시 정보(주 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향)를 표시하는 것이다.
도 9는, 정보 처리 장치의 상세를 도시하는 기능 블록도이다. 또한, 도 10은, 교시 장치의 표시 내용을 도시하는 도면이다. 도면 중, 제1 실시 형태와 마찬가지의 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 9에 있어서, 정보 처리 장치(100A)는, 작업점 위치 연산부(110), 목표면 설정부(120), 목표면 거리 연산부(130), 주 조작 판정부(140) 및 권장 조작 연산부(150A)를 갖고 있다.
권장 조작 연산부(150A)는, 목표면 설정부(120)에서 설정된 목표면(목표면 각도)과, 목표면 거리 연산부(130)에서 연산된 목표면 거리와, 주 조작 판정부(140)의 판정 결과(주 조작 판정)와, 조작 레버(조작 장치)(1c, 1d)로부터의 조작 신호에 기초하여, 제1 및 제2 조작 지시 정보(종 조작 지시 정보 또는 주 조작 지시 정보)를 연산하고, 교시 장치(200)에 송신한다.
제1 조작 지시 정보는 붐 조작에 관한 조작 지시 정보이고, 제2 조작 지시 정보는 암 조작에 관한 조작 지시 정보이다. 즉, 붐(11)의 조작이 주 조작인 경우에는, 제1 조작 지시 정보로서 주 조작 지시 정보(주 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향)를 생성하여 송신하고, 제2 조작 지시 정보로서 종 조작 지시 정보(종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향)를 생성하여 송신한다. 또한, 암(12)의 조작이 주 조작인 경우에는, 제1 조작 지시 정보로서 종 조작 지시 정보를 생성하여 송신하고, 제2 조작 지시 정보로서 주 조작 지시 정보를 생성하여 송신한다.
도 10에 도시하는 바와 같이, 교시 장치(200)에는, 정보 처리 장치(100)에서 판정된 종 조작명을 표시하는 종 조작명 표시부(201)와, 종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량을 나타내는 종 조작 표시부(202)와, 정보 처리 장치(100A)에서 판정된 주 조작명을 나타내는 주 조작명 표시부(204)와, 주 조작의 현재의 조작량 및 조작 방향을 나타내는 주 조작 표시부(205)와, 현재의 목표면과 프론트 장치(15)의 위치 관계를 표시하는 작업 장치 동작 표시부(203)가 표시되어 있다. 도 8에서는, 프론트 장치(15)의 전방에 대향하는 깎아지른 듯한 벽면을 목표면으로 하여 굴삭 작업을 행하는 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 암(12)이 종 조작이고 붐(11)이 주 조작이므로, 종 조작명 표시부(201)에는 종 조작으로서 「암」의 표시가 이루어지고, 주 조작명 표시부(204)에는 주 조작으로서 「붐」의 표시가 이루어져 있다.
주 조작 표시부(205)는, 주 조작에 대응하는 조작 레버(1c)의 조작 방향(즉, 전후 방향)에 대응하여 상하 방향으로 연장되는 표시 영역을 갖고 있고, 표시 영역에 표시되는 도형의 형상이나, 표시 영역에 표시되는 도형의 강조 표시의 유무 등에 의해 주 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향을 나타내고 있다.
주 조작 표시부(205)에는, 조작 레버(1c)가 조작되어 있지 않은 상태인 것을 도시하는 도형(비조작 표시)(205a)(여기에서는, 원형의 도형으로 예시함)이 표시 영역의 상하 방향 거의 중앙부에 배치되어 있다. 또한, 주 조작 표시부(205)에는, 조작 레버(1c)의 권장 조작 방향을 나타내는 복수의 도형(권장 조작 방향 표시)(205b)(권장 조작 방향을 가리키는 화살표 형상의 도형으로 예시함)이 도형(비조작 표시)(205a)의 상하 방향의 어느 것(도 10에서는 비조작 표시(205a)의 상측)에 나열하여 배치되어 있다. 또한, 주 조작 표시부(205)의 표시 영역의 상하 방향에 있어서, 비조작 표시(도형(205a)) 및 권장 조작 방향 표시(도형(205b)) 이외의 부분을 보완하도록, 다른 복수의 도형(205c)(여기에서는, 사각형의 도형으로 예시함)이 배치되어 있다.
주 조작 표시부(205)에 있어서는, 비조작 표시(도형(205a))에서 보아서, 조작 레버(1c)의 전방향으로의 조작(붐 하강 조작)에 대응하는 상측 방향이 붐 하강을, 조작 레버(1c)의 후방향으로의 조작(붐 상승 조작)에 대응하는 하측 방향이 붐 상승을 나타내고 있다. 또한, 비조작 표시(도형(205a))로부터의 상하 방향의 거리에 의해 조작 레버(1c)의 조작량을 나타내고 있다. 주 조작 표시부(205)에 있어서, 현재의 조작 레버(1c)의 조작량은, 해당하는 조작량 및 조작 방향의 도형을 그 밖의 도형보다도 강조 표시(현재 조작량 표시)함으로써 나타낸다. 또한, 주 조작 표시부(205)에 있어서, 조작 레버(1c)의 권장 조작 방향은, 비조작 표시(도형(205a))에서 본 권장 조작 방향 표시(도형(205b))의 표시 방향으로 나타낸다. 도 8에서는, 조작 레버(1c)의 권장 조작 방향이 붐 하강 방향이며, 현재 조작량이 도형(205a)으로부터 도형(205b)의 3개분의 거리로 표시되는 조작량인 경우를 예시하고 있다.
그 밖의 구성은 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 교시 장치(200)에 종 조작 지시 정보(종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량)와 맞춰서 주 조작 지시 정보(주 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향)를 표시하도록 구성했으므로, 오퍼레이터에 어느 조작으로부터 행해야 할지를 알기 쉽게 전할 수 있다.
<제3 실시 형태>
본 발명의 제3 실시 형태를 도 11 내지 도 13을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태는, 제2 실시 형태에 있어서 교시 장치와는 별도로 보조 교시 장치를 구비하고, 정보 처리 장치에서 연산된 제1 및 제2 조작 지시 정보(종 조작 지시 정보 또는 주 조작 지시 정보)를, 교시 장치와 보조 교시 장치로 나누어서 송신하는 것이다.
도 11은, 유압 셔블에 탑재되는 조작 지원 시스템을 개략적으로 도시하는 도면이다. 도면 중, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 11에 있어서, 조작 지원 시스템(500B)은, 유압 셔블(600)의 동작을 제어하기 위한 다양한 기능을 갖는 제어 장치의 일부를 구성하고, 오퍼레이터의 굴삭 작업을 지원하기 위한 정보(지원 정보)를 생성하는 정보 처리 장치(100A)와, 운전실(16)에 배치되어서 오퍼레이터에 굴삭 작업의 지원 정보 등을 교시하는 액정 패널 등의 교시 장치(표시 장치)(200) 및 보조 교시 장치(표시 장치)(300)를 갖고 있다. 정보 처리 장치(100A)에는, 좌우의 조작 레버 장치(1c, 1d)로부터의 조작 신호와, 각 관성 계측 장치(13a 내지 13d)로부터의 검출 신호(각도 신호: 자세 정보)와, 설계면 정보 입력 장치(18)로부터의 설계면 정보가 입력되어 있고, 이들의 입력에 기초하여 정보 처리를 행하고 있다.
정보 처리 장치(100A)는, 붐 조작에 관한 조작 지시 정보인 제1 조작 지시 정보(종 조작 지시 정보 또는 주 조작 지시 정보)를 연산하여 교시 장치(200)에 송신함과 함께, 암 조작에 관한 조작 지시 정보인 제2 조작 지시 정보(종 조작 지시 정보 또는 주 조작 지시 정보)를 연산하여 보조 교시 장치(300)에 송신한다. 즉, 붐(11)의 조작이 주 조작인 경우에는, 제1 조작 지시 정보로서 주 조작 지시 정보(주 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향)를 생성하여 송신하고, 제2 조작 지시 정보로서 종 조작 지시 정보(종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량)를 생성하여 송신한다. 또한, 암(12)의 조작이 주 조작인 경우에는, 제1 조작 지시 정보로서 종 조작 지시 정보를 생성하여 송신하고, 제2 조작 지시 정보로서 주 조작 지시 정보를 생성하여 송신한다.
도 12는, 교시 장치 및 보조 교시 장치가 배치되는 운전실 내의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 13은, 교시 장치 및 보조 교시 장치의 표시 내용을 비교를 위하여 나열하여 도시하는 도면이다.
도 12에 도시하는 바와 같이, 운전실(16)에는, 오퍼레이터가 앉는 좌석(16a)의 전방 좌우에 각각 마련된 조작 레버(조작 장치)인 우 조작 레버 장치(1c) 및 좌 조작 레버 장치(1d)와, 오퍼레이터가 차밖을 볼 때에 시계를 방해하지 않도록 좌석(16a) 우측의 우 조작 레버 장치(1c) 전방에 배치된 교시 장치(200)와, 마찬가지로 오퍼레이터가 차밖을 볼 때에 시계를 방해하지 않도록 좌석(16a) 좌측의 좌 조작 레버 장치(1d) 전방에 배치된 보조 교시 장치(300)가 설치되어 있다. 또한, 보조 교시 장치(300)는, 예를 들어 스마트폰 등의 휴대 단말기여도 되고, 보조 교시 장치 홀더(301)에 설치된다.
도 12에서는, 우 조작 레버 장치(1c)의 전후 방향에 붐 상승 조작 및 붐 하강 조작이 할당되고, 좌 조작 레버 장치(1d)의 전후 방향에 암 덤프 조작 및 암 크라우드 조작이 할당되어 있다. 또한, 운전실(16) 내에 배치되는 주행용 우 조작 레버 장치(1a) 및 주행용 좌 조작 레버 장치(1b)를 포함하는 다른 구성에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
도 13에 도시하는 바와 같이, 붐 조작에 대응하는 우 조작 레버 장치(1c) 전방에 배치된 교시 장치(200)에는 붐 조작에 관한 제1 조작 지시 정보에 기초한 표시가 이루어지고, 암 조작에 대응하는 좌 조작 레버 장치(1d) 전방에 배치된 보조 교시 장치(300)에는 암 조작에 관한 제2 조작 지시 정보에 기초한 표시가 이루어진다. 도 13에서는, 프론트 장치(15)의 전방에 대향하는 깎아지른 듯한 벽면을 목표면으로 하여 굴삭 작업을 행하는 경우를 예시하고 있다. 이 경우, 암(12)이 종 조작이고 붐(11)이 주 조작이므로, 교시 장치(200)에는 정보 처리 장치(100A)에서 제1 조작 지시 정보로서 생성된 종 조작 지시 정보에 기초한 표시가 이루어지고, 보조 교시 장치(300)에는 제2 조작 지시 정보로서 생성된 주 조작 지시 정보에 기초한 표시가 이루어진다.
즉, 암(12)이 종 조작이고 붐(11)이 주 조작이므로, 교시 장치(200)에는, 정보 처리 장치(100A)에서 판정된 주 조작명을 표시하는 주 조작명 표시부(204)와, 주 조작의 현재의 조작량 및 조작 방향을 나타내는 주 조작 표시부(205)와, 현재의 목표면과 프론트 장치(15)의 위치 관계를 표시하는 작업 장치 동작 표시부(203)가 표시된다. 또한, 보조 교시 장치(300)에는, 정보 처리 장치(100A)에서 판정된 종 조작명을 표시하는 종 조작명 표시부(201)와, 종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량을 나타내는 종 조작 표시부(202)가 표시된다. 보조 교시 장치(300)의 종 조작명 표시부(201)에는 종 조작으로서 「암」의 표시가 이루어지고, 교시 장치(200)의 주 조작명 표시부(204)에는 주 조작으로서 「붐」의 표시가 이루어져 있다.
그 밖의 구성은 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 교시 장치(200)와 보조 교시 장치(300)를 각각 표시 대상으로 하는 조작량에 대응한 조작 레버(1c, 1d) 근처에 배치하도록 구성했으므로, 오퍼레이터가 보다 직감적으로 적절한 조작을 이해하기 쉬워진다.
<제4 실시 형태>
본 발명의 제4 실시 형태를 도 14 및 도 15를 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태는, 제3 실시 형태에 있어서 조작 레버의 패턴이 변경된 경우에 대응한 표시를 행하도록 한 것이다.
도 14는, 교시 장치 및 보조 교시 장치가 배치되는 운전실 내의 모습을 모식적으로 도시하는 도면이다. 또한, 도 15는, 보조 교시 장치 표시 내용을 도시하는 도면이다. 도면 중, 제1 내지 제3 실시 형태와 마찬가지의 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 운전실(16)에는, 오퍼레이터가 앉는 좌석(16a)의 전방 좌우에 각각 마련된 조작 레버(조작 장치)인 우 조작 레버 장치(1c) 및 좌 조작 레버 장치(1d)와, 오퍼레이터가 차밖을 볼 때에 시계를 방해하지 않도록 좌석(16a) 우측의 우 조작 레버 장치(1c) 전방에 배치된 교시 장치(200)와, 마찬가지로 오퍼레이터가 차밖을 볼 때에 시계를 방해하지 않도록 좌석(16a) 좌측의 좌 조작 레버 장치(1d) 전방에 배치된 보조 교시 장치(300C)가 설치되어 있다.
도 14에서는, 우 조작 레버 장치(1c)의 전후 방향에 붐 상승 조작 및 붐 하강 조작이 할당되고, 좌 조작 레버 장치(1d)의 좌우 방향에 암 덤프 조작 및 암 크라우드 조작이 할당되어 있다. 또한, 운전실(16) 내에 배치되는 주행용 우 조작 레버 장치(1a) 및 주행용 좌 조작 레버 장치(1b)를 포함하는 다른 구성에 대해서는 도시 및 설명을 생략한다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 암 조작에 대응하는 좌 조작 레버 장치(1d) 전방에 배치된 보조 교시 장치(300C)에는, 암 조작에 관한 제2 조작 지시 정보에 기초한 표시가 이루어진다. 도 15에서는, 암(12)이 종 조작이고, 보조 교시 장치(300)에는, 제2 조작 지시 정보로서 생성된 주 조작 지시 정보에 기초한 표시가 이루어지는 경우를 예시한다. 이 경우, 보조 교시 장치(300C)에는, 정보 처리 장치(100A)에서 판정된 종 조작명을 표시하는 종 조작명 표시부(201)와, 종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량을 나타내는 종 조작 표시부(202C)가 표시된다. 보조 교시 장치(300C)의 종 조작명 표시부(201)에는 종 조작으로서 「암」의 표시가 이루어진다.
종 조작 표시부(202C)는, 종 조작에 대응하는 조작 레버(1d)의 조작 방향(즉, 좌우 방향)에 대응하여 좌우 방향으로 연장되는 표시 영역을 갖고 있고, 표시 영역에 표시되는 도형의 형상이나, 표시 영역에 표시되는 도형의 강조 표시의 유무 등에 의해 종 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향을 나타내고 있다.
종 조작 표시부(202C)에는, 조작 레버(1d)가 조작되어 있지 않은 상태인 것을 도시하는 도형(비조작 표시)(202b)(여기에서는, 원형의 도형으로 예시함)이 표시 영역의 좌우 방향 거의 중앙부에 배치되어 있다. 또한, 종 조작 표시부(202C)에는, 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 도시하는 도형(권장 조작량 표시)(202a)(여기에서는, 2개의 삼각형을 수반하는 사각형의 도형으로 예시함)이 표시 영역의 좌우 방향의 어느 한 위치(도 8에서는 비조작 표시(202b)의 우측)에 배치되어 있다. 또한, 종 조작 표시부(202C)의 표시 영역의 좌우 방향에 있어서, 비조작 표시(도형(202b)) 및 권장 조작량 표시(도형(202a)) 이외의 부분을 보완하도록, 다른 복수의 도형(202c)(여기에서는, 도형(202a)의 방향을 가리키는 화살표 형상의 도형으로 예시함)이 배치되어 있다.
그 밖의 구성은 제3 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도 제3 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 조작 레버의 패턴이 변경된 경우에 있어서도, 그 조작 레버에 대응하는 보조 교시 장치(300)(또는, 교시 장치(200))를 변경 후의 조작 레버의 패턴에 맞춘 방향(예를 들어 가로 방향)을 향하여 설치하도록 구성했으므로, 조작 레버의 방향과 보조 교시 장치(300)(또는, 교시 장치(200))의 표시 내용의 방향이 일치하기 때문에, 오퍼레이터가 보다 직감적으로 적절한 조작을 이해하기 쉬워진다.
<제5 실시 형태>
본 발명의 제5 실시 형태를 도 16 및 도 17을 참조하면서 설명한다.
본 실시 형태는, 제2 실시 형태에 있어서 주 조작의 조작량 및 조작 방향에 기초하여 연산 및 표시되어 있었던 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을, 오퍼레이터에 의한 레버 조작이 이루어져 있지 않은 경우에도 예측적으로 연산 및 표시하도록 한 것이다.
도 16은, 정보 처리 장치의 상세를 도시하는 기능 블록도이다. 도면 중, 제1 및 제2 실시 형태와 마찬가지의 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
도 16에 있어서, 정보 처리 장치(100D)는, 작업점 위치 연산부(110), 목표면 설정부(120), 목표면 거리 연산부(130), 주 조작 판정부(140), 권장 조작 연산부(150D) 및 가산 연산자(170)를 갖고 있다.
권장 조작 연산부(150D)는, 목표면 설정부(120)에서 설정된 목표면(목표면 각도)과, 목표면 거리 연산부(130)에서 연산된 목표면 거리와, 주 조작 판정부(140)의 판정 결과(주 조작 판정)와, 조작 레버(조작 장치)(1c, 1d)로부터의 조작 신호에 기초하여, 제1 및 제2 조작 지시 정보(종 조작 지시 정보 또는 주 조작 지시 정보)를 연산하고, 교시 장치(200)에 송신한다. 또한, 권장 조작 연산부(150D)는, 조작 레버(조작 장치)(1c, 1d)로부터의 조작 신호가 없는 경우에는, 의사적으로 주 조작의 피구동 부재의 각속도(의사 주 조작 각속도)의 연산을 행함과 함께, 의사 주 조작 각속도에 대응하는 각도 신호(의사 자세 신호)를 의사적으로 생성하여 가산 연산자(170)에 출력한다. 권장 조작 연산부(150D)는, 의사 자세 신호에 기초하여 작업점 위치 연산부(110)의 연산 결과를 의사적으로 취득함으로써, 목표면 거리 연산부(130)의 연산 결과를 의사적으로 취득하고, 결과로서 의사적으로 종 조작 목표 각속도를 얻는다. 또한, 의사 자세 신호는, 의사 주 조작 각속도 및 종 조작 목표 각속도를 각각 적분한 것이다.
가산 연산자(170)는, 정보 처리 장치(100D)로의 각도 신호(자세 신호)의 입력부에 마련되어 있고, 관성 계측 장치(13a 내지 13d)로부터 정보 처리 장치(100D)에 입력되는 각도 신호(자세 신호)에, 권장 조작 연산부(150D)에서 의사적으로 생성한 각도 신호(의사 자세 정보)를 가산하여, 작업점 위치 연산부(110) 및 권장 조작 연산부(150D)에 출력한다.
도 17은, 권장 조작 연산부에 의한 종 조작 지시 정보의 연산 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 17에 있어서, 권장 조작 연산부(150D)는, 먼저, 조작 신호에 기초하여 조작 레버(1c, 1d)가 조작되어 있는지의 여부를 판정하고(스텝 S200), 판정 결과가 "예"인 경우에는, 주 조작과 판정한 프론트 장치(15)의 피구동 부재(붐(11) 또는 암(12))의 조작 신호에 기초하여 주 조작의 피구동 부재의 각속도(주 조작 각속도)를 연산한다(스텝 S210). 또한, 스텝 S200에서의 판정 결과가 "아니오"인 경우, 즉, 조작 레버(1c, 1d)가 조작되어 있지 않다고 판정한 경우에는, 의사적으로 주 조작의 피구동 부재의 각속도(의사 주 조작 각속도)의 연산을 행한다(스텝 S211).
스텝 S210 또는 S211에 있어서, 주 조작 각속도 또는 의사 주 조작 각속도가 연산되면, 계속해서, 목표면 거리에 기초하여 목표면에 대한 수직 방향의 목표 속도인 목표 상하 속도를 연산한다(스텝 S220). 계속해서, 주 조작 각속도 또는 의사 주 조작 각속도와 목표 상하 속도에 기초하여, 각도 신호에 따라서 종 조작 목표 각속도를 연산한다(스텝 S230). 계속해서, 종 조작의 목표 각속도에 기초하여, 종 조작의 권장값인 종 조작량 목표값(권장 조작량) 및 권장 조작 방향을 연산한다(스텝 S240). 계속해서, 주 조작 판정, 조작 신호, 종 조작량 목표값에 기초하여, 종 조작 지시 정보를 생성하고, 주 조작 지시 정보와 함께 교시 장치(200)로 송신한다(스텝 S250).
여기서, 조작 신호에 기초하여 조작 레버(1c, 1d)가 조작되어 있는지의 여부를 다시 판정하고(스텝 S260), 판정 결과가 "아니오"인 경우에는, 의사 주 조작 각속도에 대응하는 각도 신호(의사 자세 신호)를 의사적으로 생성하여 가산 연산자(170)를 통해 정보 처리 장치(100D)에 입력하는 각도 가산값 연산 처리를 행하여(스텝 S261), 처리를 종료한다. 또한, 스텝 S260에서의 판정 결과가 "예"인 경우에는, 가산 연산자(170)에 출력하고 있는 각도 신호(의사 자세 신호)를 0(제로)으로 리셋하는 각도 가산값 초기화 처리를 실행하여(스텝 S270), 처리를 종료한다.
그 밖의 구성은 제2 실시 형태와 마찬가지이다.
이상과 같이 구성한 본 실시 형태에 있어서도 제2 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
또한, 오퍼레이터에 의한 조작이 이루어져 있지 않은 경우에는, 오퍼레이터의 조작 개시 전에 목표 동작 및 또는 권장 조작이 교시 장치(200)에 표시되어, 오퍼레이터가 적절한 조작을 이해하기 쉬워진다.
다음으로 상기의 각 실시 형태의 특징에 대하여 설명한다.
(1) 상기의 실시 형태에서는, 붐(11), 암(12) 및 작업구(예를 들어, 버킷(8))를 수직 방향으로 회동 가능하게 연결하여 구성되고, 건설 기계(예를 들어, 유압 셔블(600))의 차체(예를 들어, 상부 선회체(10) 및 하부 주행체(9))에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지된 다관절형의 프론트 장치(15)와, 프론트 장치(15)의 붐(11), 암(12) 및 작업구를 각각 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 장치(예를 들어, 조작 레버(1c, 1d)와, 붐(11), 암(12) 및 버킷(8)의 각각의 자세 정보를 검출하는 자세 정보 검출 장치(예를 들어, 관성 계측 장치(13a 내지 13c))와, 자세 정보 검출 장치의 검출 정보와, 굴삭 대상의 목표 형상의 정보인 설계면 정보와, 조작 장치로부터의 조작 신호에 기초하여 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치(100)를 구비한 건설 기계에 있어서, 정보 처리 장치(100)는, 자세 정보에 기초하여 작업구 상에 설정된 작업 점의 차체에 대한 상대 위치를 연산하는 작업점 위치 연산부(110)와, 설계면 정보에 기초하여 굴삭 작업의 대상으로 되는 목표면을 설정하는 목표면 설정부(120)와, 목표면을 따라 작업점을 이동시키는 경우에 붐(11) 및 암(12)의 어느 쪽의 조작이 주된 조작인 주 조작인지를 판정하는 주 조작 판정부(140)와, 굴삭 작업을 행하는 경우에, 붐(11) 및 암(12)의 조작 중 상기 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 주 조작의 조작량 및 조작 방향에 따라서 연산하고, 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치(예를 들어, 교시 장치(200))에 표시하는 권장 조작 연산부(150)를 구비하여 구성하였다.
이렇게 구성함으로써, 오퍼레이터에 적절한 조작을 이해하기 쉽게 전할 수 있다.
(2) 또한, 상기의 실시 형태에서는, (1)의 건설 기계에 있어서, 상기 권장 조작 연산부는, 상기 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향과 동시에, 상기 주 조작의 조작량 및 조작 방향을 상기 교시 장치에 표시하는 것으로 하였다.
이와 같이, 교시 장치에 종 조작 지시 정보(종 조작의 권장 조작량, 권장 조작 방향 및 현재 조작량)와 맞춰서 주 조작 지시 정보(주 조작의 현재 조작량 및 권장 조작 방향)를 표시하도록 구성했으므로, 오퍼레이터에 어느 조작으로부터 행해야 할지를 알기 쉽게 전할 수 있다.
(3) 또한, 상기의 실시 형태에서는, (2)의 건설 기계에 있어서, 상기 교시 장치는, 상기 주 조작에 대응하는 상기 조작 장치의 조작 방향에 대응하여 연장되는 표시 영역의 표시를, 상기 주 조작의 조작 방향에 대응하여 변화시키는 것으로 하였다.
이와 같이, 조작 레버의 조작 방향과 교시 장치의 표시 내용의 방향이 일치하고 있으므로, 오퍼레이터는, 교시 장치로부터의 정보에 의해, 주 조작의 조작량 및 조작 방향을 직감적으로 이해하기 쉬워진다.
(4) 또한, 상기의 실시 형태에서는, (1)의 건설 기계에 있어서, 상기 교시 장치는, 상기 종 조작에 대응하는 상기 조작 장치의 조작 방향에 대응하여 연장되는 표시 영역의 표시를, 상기 종 조작의 권장 조작 방향에 대응하여 변화시키는 것으로 하였다.
이와 같이, 조작 레버의 조작 방향과 교시 장치의 표시 내용의 방향이 일치하고 있으므로, 오퍼레이터는, 교시 장치로부터의 정보에 의해, 작업점(즉, 작업구인 버킷(8))을 목표면을 따라 동작시키기 위한 종 조작의 적절한 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 직감적으로 이해하기 쉬워진다.
(5) 또한, 상기의 실시 형태에서는, (1)의 건설 기계에 있어서, 상기 권장 조작 연산부는, 상기 조작 장치가 조작되어 있지 않은 경우에, 상기 목표면에 대응하는 굴삭 작업에서 상정되는 상기 주 조작의 조작량 및 조작 방향을 가정한 의사 조작량 및 의사 조작 방향을 설정하고, 상기 붐 및 상기 암의 조작 중 상기 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 상기 주 조작의 의사 조작량 및 의사 조작 방향에 따라서 연산하고, 상기 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치에 표시하는 것으로 하였다.
이에 의해, 오퍼레이터에 의한 조작이 이루어져 있지 않은 경우에는, 오퍼레이터의 조작 개시 전에 목표 동작 및 또는 권장 조작이 교시 장치에 표시되어, 오퍼레이터가 적절한 조작을 이해하기 쉬워진다.
<부기>
또한, 상기의 실시 형태에 있어서는, 엔진 등의 원동기로 유압 펌프를 구동하는 일반적인 유압 셔블을 예로 들어 설명했지만, 유압 펌프를 엔진 및 모터로 구동하는 하이브리드식의 유압 셔블이나, 유압 펌프를 모터만으로 구동하는 전동식의 유압 셔블 등에도 본 발명이 적용 가능한 것은 물론이다.
또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 여러가지 변형예나 조합이 포함된다. 또한, 본 발명은 상기의 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 상기의 각 구성, 기능 등은, 그것들의 일부 또는 전부를, 예를 들어 집적 회로에서 설계하는 등에 의해 실현해도 된다. 또한, 상기의 각 구성, 기능 등은, 프로세서가 각각의 기능을 실현하는 프로그램을 해석하고, 실행함으로써 소프트웨어에서 실현해도 된다.
1: 프론트 장치(프론트 작업기), 1a: 주행용 우 조작 레버 장치, 1b: 주행용 좌 조작 레버 장치, 1c: 우 조작 레버 장치(조작 장치), 1d: 좌 조작 레버 장치(조작 장치), 2: 유압 펌프 장치, 3b: 주행 유압 모터, 4: 선회 유압 모터, 5: 붐 실린더, 6: 암 실린더, 7: 버킷 실린더, 8: 버킷(작업구), 8a: 버킷 링크, 9: 하부 주행체, 10: 상부 선회체, 11: 붐, 12: 암, 13a 내지 13d: 관성 계측 장치(IMU), 14: 엔진(원동기), 15: 프론트 장치(프론트 작업기), 16: 운전실, 16a: 좌석, 17a 내지 17c: 압력 센서, 18: 설계면 정보 입력 장치, 20: 컨트롤 밸브, 51: 굴삭 불가 영역, 52: 굴삭 불가 영역, 53, 54: 붐 주 조작 영역, 55: 암 주 조작 영역, 100, 100A, 100D: 정보 처리 장치, 110: 작업점 위치 연산부, 120: 목표면 설정부, 130: 목표면 거리 연산부, 140: 주 조작 판정부, 150, 150A, 150D: 권장 조작 연산부, 170: 가산 연산자, 200: 교시 장치(표시 장치), 201: 종 조작명 표시부, 202, 202C: 종 조작 표시부, 202a: 권장 조작량 표시, 202b: 비조작 표시, 202c: 도형, 203: 작업 장치 동작 표시부, 204: 주 조작명 표시부, 205: 주 조작 표시부, 205a: 비조작 표시, 205b: 권장 조작 방향 표시, 205c: 도형, 300: 보조 교시 장치(표시 장치), 301: 보조 교시 장치 홀더, 500, 500B: 조작 지원 시스템, 600: 유압 셔블

Claims (5)

  1. 붐, 암 및 작업구를 수직 방향으로 회동 가능하게 연결하여 구성되고, 건설 기계의 차체에 수직 방향으로 회동 가능하게 지지된 다관절형의 프론트 작업기와,
    상기 프론트 작업기의 상기 붐, 암 및 작업구를 각각 조작하기 위한 조작 신호를 출력하는 조작 장치와,
    상기 붐, 암 및 작업구의 각각의 자세 정보를 검출하는 자세 정보 검출 장치와,
    상기 자세 정보 검출 장치에 의해 검출된 자세 정보와, 굴삭 대상의 목표 형상의 정보인 설계면 정보와, 상기 조작 장치로부터의 상기 조작 신호에 기초하여 정보 처리를 행하는 정보 처리 장치를 구비한 건설 기계에 있어서,
    상기 정보 처리 장치는,
    상기 자세 정보에 기초하여 상기 작업구 상에 설정된 작업점의 상기 차체에 대한 상대 위치를 연산하는 작업점 위치 연산부와,
    상기 설계면 정보에 기초하여 굴삭 작업의 대상으로 되는 목표면을 설정하는 목표면 설정부와,
    상기 목표면의 목표 각도 및 목표 높이에 근거한 주 조작 판정 테이블을 이용하여 상기 목표면에 대해 상기 붐과 상기 암의 어느 쪽의 조작이 주 조작인지를 판정하는 주 조작 판정부와,
    상기 굴삭 작업을 행하는 경우에, 상기 붐 및 상기 암의 조작 중 상기 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 상기 주 조작의 조작량 및 조작 방향에 따라서 연산하고, 상기 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치에 표시하는 권장 조작 연산부를 구비하고,
    상기 권장 조작 연산부는, 상기 조작 장치가 조작되어 있지 않은 경우에, 상기 목표면에 대응하는 굴삭 작업에서 상정되는 상기 주 조작의 조작량 및 조작 방향을 가정한 의사 조작량 및 의사 조작 방향을 설정하고, 상기 붐 및 상기 암의 조작 중 상기 주 조작과는 상이한 다른 조작인 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 상기 주 조작의 의사 조작량 및 의사 조작 방향에 따라서 연산하고, 상기 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향을 교시 장치에 표시하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 권장 조작 연산부는, 상기 종 조작의 권장 조작량 및 권장 조작 방향과 동시에, 상기 주 조작의 조작량 및 조작 방향을 상기 교시 장치에 표시하는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 교시 장치는, 상기 주 조작에 대응하는 상기 조작 장치의 조작 방향에 대응하여 연장되는 표시 영역의 표시를, 상기 주 조작의 조작 방향에 대응하여 변화시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 교시 장치는, 상기 종 조작에 대응하는 상기 조작 장치의 조작 방향에 대응하여 연장되는 표시 영역의 표시를, 상기 종 조작의 권장 조작 방향에 대응하여 변화시키는 것을 특징으로 하는 건설 기계.
  5. 삭제
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