KR20200034763A - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

임의로 설정된 목표면(60)의 위치 정보와 작업 장치(15)의 자세 정보와 조작 레버(1)의 조작 정보에 기초하여, 작업 장치에 설정한 복수의 작업점 후보(8a, 8b)를 목표면을 따라 이동시키는 유압 실린더(5)의 목표 속도를 각각 연산하고, 그 연산한 복수의 목표 속도 중 어느 하나의 목표 속도에 따라 유압 실린더(5)의 속도를 제어하는 컨트롤러(500)를 구비한 작업 기계에 있어서, 컨트롤러는, 복수의 작업점 후보의 각각을 대응하는 목표 속도(VTa, VTb)로 이동시킨 경우에 나머지 작업점 후보에 생기는 후보점 속도(VTab, VTba)를 연산하고, 그 복수의 후보점 속도 중에서 목표면에 가장 침입하기 어려운 속도를 선출하고, 그 선출한 후보점 속도에 관한 작업점 후보의 목표 속도에 따라 유압 실린더를 제어한다.

Description

작업 기계

본 발명은 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것이다.

유압 셔블을 포함하는 작업 기계의 분야에서는, 작업 기계를 사용하여 시공을 행할 때, 작업 기계에 설치된 작업 장치(프론트 작업 장치)와 시공 대상의 3차원 설계 데이터로부터 생성된 목표면의 거리에 기초하여 작업 장치에 대한 오퍼레이터 조작을 보정함으로써, 작업 장치에 의한 목표면에 입각한 굴삭 성형 작업을 반자동으로 행하는 제어 시스템이 알려져 있다.

또한, 굴삭 성형 작업에 있어서는, 작업 장치의 선단부에 위치하는 버킷의 선단뿐만 아니라, 작업 장치의 그 밖의 부분(예를 들어 버킷 배면의 불룩한 부분)도 목표면에 침입하지 않도록 할 필요가 있다. 이러한 종류의 기술에 관하여 특허문헌 1이 있다.

특허문헌 1에서는, 우선, 버킷 선단을 제1 감시 포인트, 버킷 배면의 최외단의 점을 제2 감시 포인트로 하고, 제1 감시 포인트가 목표면에 침입하지 않도록 작업 장치(작업기)를 제어하였을 때의 붐 실린더 속도(제1 조정 속도)를 S1이라고 하고, 제2 감시 포인트가 목표면에 침입하지 않도록 작업 장치를 제어하였을 때의 붐 실린더 속도(제2 조정 속도)를 S2라고 한다. 그리고, S1과 S2 중 큰 쪽에 따라 작업 장치를 제어하고 있다. 즉, S1>S2라면, 제1 감시 포인트를 대상으로 하여 목표면으로의 침입을 방지하도록 작업 장치를 제어한다. 한편, S2>S1이라면, 제2 감시 포인트를 대상으로 하여 목표면으로의 침입을 방지하도록 작업 장치를 제어한다. 이와 같이 작업 장치를 제어하면, 버킷을 전후 방향으로 이동시켜 예를 들어 대략 수평인 목표면을 성형하는 수평 당김 작업에 있어서, 버킷 선단 및 배면이 목표면에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

국제 공개 제2012/127914호 팸플릿

그러나, 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템을 사용한 작업 기계에서는, 붐 상승 동작에서 반드시 버킷이 목표면으로부터 이격되는 작업(예를 들어 도 10에 도시하는 수평 당김 작업)에서는 버킷의 목표면으로의 침입을 방지할 수 있기는 하지만, 예를 들어 도 11에 도시하는 작업 기계와 목표면(60)의 위치 관계와 같이 붐 하강 동작에서 버킷이 목표면(60)으로부터 이격되는 작업에서는 버킷이 목표면(60)에 침입할 우려가 있다.

이것에 대하여, 도 18에 의해 수평 당김 작업에 대하여 다시 검토한 후, 도 11에 도시하는 바와 같은 연직인 목표면에 대하여 차체의 하방에서 굴삭을 행하는 경우에 대하여 도 12를 사용하여 검토한다. 본고에서는 목표면(60)으로의 침입을 방지하는 제어를 실행할 때 그 제어의 기준으로 되는 점을 작업점(구체적으로는 버킷 선단(8a)과 배면단(8b))이라고 칭한다. 또한, 검토를 간단하게 하기 위해, 도 18, 도 12에서는 버킷 선단(8a)과 배면단(8b)은 목표면(60)으로부터 동일한 거리에 있는 것으로 한다(즉 버킷 선단(8a)과 배면단(8b)을 접속하는 버킷 저면은 목표면(60)과 평행으로 함). 또한, 도 18의 (a)에 도시하는 바와 같이, 버킷 선단(8a)의 속도는 목표면(60)의 상방에 있어서 목표면(60)에 가까워지는 방향이 부, 멀어지는 방향이 정이라고 정의한다. 실린더 속도는, 작업 기계에 있어서의 일반적인 정의에 따라, 늘어나는 방향이 정, 줄어드는 방향이 부라고 정의한다.

도 18에서는, 암의 회동 축심을 포함하여 목표면(60)에 대하여 수직인 가상면(61)을 사이에 두고 버킷의 선단(8a)과 배면단(8b)이 전후에 위치하고 있다. 또한, 도 18, 도 12에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 암 및 붐의 동작에 의해 버킷 선단(8a) 또는 배면단(8b)에 생기는 속도(속도 벡터(Va1, Vb1, Vtgt, Vmoda, Vmodb))에 있어서의 목표면(60)에 수직인 성분에만 착안한다. 즉 실제로는 목표면(60)에 평행인 성분도 발생하지만 그것은 생략하여 설명한다.

우선, 도 18의 상측에 도시한 (a)에 있어서, 버킷 선단(8a)과 목표면(60)의 거리가 접근할수록 버킷 선단(8a)의 목표면(60)에 수직인 성분의 동작 목표 속도 Vtgt를 제로에 접근시킴으로써, 버킷 선단(8a)이 목표면(60)에 침입하는 것을 방지하도록 작업 장치를 제어하는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 이 경우, 오퍼레이터가 암 크라우드 조작을 행하면, 도 18의 (a)의 외곽선 화살표가 나타내는 바와 같이 암은 반시계 방향으로 각속도 Wa로 동작하고, 버킷 선단(8a)에는 정방향으로 속도 Va1이 생긴다. 버킷 선단(8a)의 동작 목표 속도(단 수직 성분만으로 함)는 Vtgt이며, 이 Vtgt는 버킷 선단(8a)과 목표면(60)의 거리로 결정된다. 버킷 선단(8a)을 Vtgt로 동작시키기 위해서는, 붐 동작에 의해 부방향의 보정 속도 Vmoda(=Vtgt-Va1)를 버킷 선단(8a)에 일으킬 필요가 있다. 버킷 선단에 Vmoda를 일으키는 붐 실린더 속도를 Cbm1이라고 하면, 실린더 속도 Cbm1의 방향은 줄어드는 방향(즉, 부)이다.

다음으로, 도 18의 하측에 도시한 (b)에 있어서, 버킷 배면단(8b)이 목표면(60)에 침입하는 것을 방지하도록 작업 장치를 제어하는 경우의 동작에 대하여 설명한다. 암의 동작은 버킷 선단(8a)의 경우와 동일하며, 반시계 방향으로 각속도 Wa로 동작한다. 이때, 버킷 배면단(8b)에는 부방향으로 속도 Vb1이 생긴다. 버킷 배면단(8b)의 동작 목표 속도는, 버킷 선단(8a)과 배면단(8b)의 목표면(60)으로부터의 거리가 동일하다는 점에서, 동일하게 Vtgt이다. 버킷 배면단(8b)을 Vtgt로 동작시키기 위해서는, 붐에 의해 정방향의 보정 속도 Vmodb(=Vtgt-Vb1)를 일으킬 필요가 있다. 버킷 배면단(8b)에 Vmodb를 일으키는 붐 실린더 속도를 Cbm2라고 하면, 실린더 속도 Cbm2의 방향은 실린더가 늘어나는 방향(즉, 정)이다.

실린더 속도는 늘어나는 방향을 정, 줄어드는 방향을 부라고 정의하고 있으므로, Cbm2>Cbm1이다. 이때, 두 실린더 속도를 비교하여 큰 쪽에 기초하여 제어하는 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템에 따르면, Cbm2의 경우, 즉 (b)의 버킷 배면단(8b)을 대상으로, 목표면(60)으로의 침입을 방지하도록 작업 장치가 제어된다. Va1은 정이고, Vb1은 부이므로, 목표면(60)에 침입할 가능성이 있는 것은, 버킷 배면단(8b)이다. 즉, 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템에 의해, 버킷 선단 및 배면단이 목표면에 침입하는 것을 방지하면서, 반자동 굴삭 성형을 행할 수 있다.

또한, 이때, 붐 실린더가 줄어드는 방향을 정이라고 하고 늘어나는 방향을 부라고 한 경우(즉 실린더 속도의 정부를 반대로 한 경우)에는, 상기 실린더 속도의 대소를 비교하는 부분에서 버킷 선단(8a)을 제어 대상으로서 선택해 버려, 적절하게 반자동 굴삭 성형을 행할 수 없다(즉 버킷 배면단(8b)이 목표면(60)에 침입해 버림). 정부를 정의하지 않는 경우에는, Cbm1과 Cbm2의 정부가 상이하며, 크기가 동일한 경우에 판정이 불가능하게 된다.

이어서, 연직인 목표면에 대하여 차체의 하방에서 굴삭을 행하는 경우(도 11의 경우)에, 버킷 선단(8a)이 목표면(60)에 침입하는 것을 방지하도록 작업 장치를 제어할 때의 동작에 대하여, 도 12의 상측에 도시한 (a)를 사용하여 설명한다. 도 12에 도시하는 바와 같은 목표면(60)에 대하여 차체의 하방에서 굴삭을 행하는 경우, 굴삭에 필요한 오퍼레이터의 암 조작은 덤프 조작으로 된다. 이때, 암은 시계 방향으로 각속도 Wa로 동작하고, 오퍼레이터 조작에 의해 버킷 선단(8a)에는 부방향으로 속도 Va1이 생긴다. 버킷 선단의 동작 목표 속도를 Vtgt라고 한다. Vtgt는 버킷 선단(8a)과 목표면(60)의 거리로 결정된다. 버킷 선단을 Vtgt로 동작시키기 위해서는, 붐에 의해 정방향의 보정 속도 Vmoda(=Vtgt-Va1)를 일으킬 필요가 있다. 버킷 선단에 Vmoda를 일으키는 붐 실린더 속도를 Cbm1이라고 하면, 실린더 속도 Cbm1의 방향은 줄어드는 방향(즉, 부)이다.

다음으로, 버킷 배면단(8b)이 목표면(60)에 침입하는 것을 방지하도록 작업 장치를 제어하는 경우의 동작에 대하여, 도 12의 하측에 도시한 (b)를 사용하여 설명한다. 암의 동작은 버킷 선단(8a)의 경우와 동일하며, 시계 방향으로 각속도 Wa로 동작한다. 이때, 오퍼레이터 조작에 의해 버킷 배면단(8b)에는 부방향으로 속도 Vb1이 생긴다. 버킷 배면단(8b)의 동작 목표 속도는, 버킷 선단(8a)과 배면단(8b)의 목표면(60)으로부터의 거리가 동일하다는 점에서, 동일하게 Vtgt이다. 버킷 배면단(8b)을 Vtgt로 동작시키기 위해서는, 붐에 의해 정방향의 보정 속도 Vmodb(=Vtgt-Vb1)를 일으킬 필요가 있다. 버킷 배면단(8b)에 Vmodb를 일으키는 붐 실린더 속도를 Cbm2라고 하면, 실린더 속도 Cbm2의 방향은 Cbm1과 마찬가지로 줄어드는 방향(즉, 부)이다.

암 동작에 수반하는 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)의 속도 Va1, Vb1을, 부호에 주의하여 대소 비교하면, Va1<Vb1이다. 따라서, 보정 속도 Vmoda, Vmodb의 대소 관계는, Vmoda>Vmodb로 된다. 도 12에 도시하는 바와 같은 목표면(60)의 경우, 붐 실린더 속도 Cbm1, Cbm2는 보정 속도 Vmoda, Vmodb에 비례하지만, 붐 실린더가 줄어들수록 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)은 목표면(60)으로부터 멀어지므로, 붐 실린더 속도 Cbm1, Cbm2와 보정 속도 Vmoda, Vmodb의 부호는 반대로 된다. 따라서, 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)에 관한 붐 실린더 속도 Cbm1, Cbm2를 부호에 주의하여 대소 비교하면, Cbm1<Cbm2로 된다.

이때, Va1<Vb1이라는 점에서, 버킷 배면단(8b)보다 버킷 선단(8a) 쪽이 목표면(60)에 침입하기 쉬우므로, 반자동 굴삭 성형을 행함에 있어서 버킷 선단(8a)을 대상으로 작업 장치를 제어하는 것이 바람직하다. 그러나, 특허문헌 1에 기재된 제어 시스템에서는, 도 12와 같이 Cbm1<Cbm2로 되는 장면에서는, 버킷 배면단(8b)을 대상으로 목표면(60)으로의 침입을 방지하도록 작업 장치를 제어해 버린다. 그 때문에, 버킷 선단(8a)이 목표면(60)에 침입해 버리게 된다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 반자동 굴삭 성형을 행할 수 있는 작업 기계에 있어서, 붐 상승에 의해 작업점이 이격되는 위치에 있는 목표면(예를 들어 수평면)뿐만 아니라, 붐 하강에 의해 작업점이 이격되는 위치에 있는 목표면에 대해서도, 작업 장치 상의 복수의 점이 목표면에 침입하는 것을 방지할 수 있는 작업 기계를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 작업 장치와, 유압 펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 구동되고 상기 작업 장치를 동작시키는 유압 실린더와, 오퍼레이터의 조작에 따라 상기 유압 실린더의 동작을 지시하는 조작 장치와, 임의로 설정된 목표면의 위치 정보와 상기 작업 장치의 자세 정보와 상기 조작 장치의 조작 정보에 기초하여, 상기 작업 장치에 설정한 복수의 작업점 후보를 상기 목표면을 따라 이동시키는 상기 유압 실린더의 목표 속도를 각각 연산하고, 그 연산한 복수의 목표 속도 중 어느 하나의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더의 속도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 복수의 작업점 후보의 각각을, 상기 복수의 목표 속도 중 대응하는 목표 속도로 이동시킨 경우에 나머지 작업점 후보에 생기는 속도를 연산하고, 상기 나머지 작업점 후보에 생기는 속도를 상기 복수의 작업점 후보별로 그루핑하여 복수의 속도군을 만들고, 상기 복수의 속도군 중에서 상기 복수의 작업점 후보 모두가 가장 목표면에 침입하기 어려운 동작을 하는 속도군을 선출하고, 상기 복수의 목표 속도 중, 상기 선출한 속도군에 관한 작업점 후보의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더를 제어한다.

본 발명에 따르면, 붐 하강에 의해 작업점이 이격되는 위치에 있는 목표면에 대해서도, 작업 장치 상의 복수의 점이 목표면에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제1 내지 제2 실시 형태에 있어서의 작업 기계를 도시하는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 도시하는 작업 기계에 탑재된 제어 시스템을 도시하는 구성도이다.
도 3은, 도 2에 도시하는 정보 처리 장치의 상세 구성을 도시하는 블록도이다.
도 4는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 작업점 후보의 설정을 도시한 도면이다.
도 5는, 도 3에 도시하는 후보점 속도 연산부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다.
도 6은, 도 3에 도시하는 작업점 선택부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다.
도 7은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 후보점 속도 비교부의 입력값의 관계와 그것에 수반하는 출력을 나타낸 진리값표이다.
도 8은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 연직면 굴삭 시의 속도 벡터를 도시한 도면이다.
도 9는, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 제어의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 10은, 작업 기계의 수평면 굴삭 시의 동작의 예를 도시하는 도면이다.
도 11은, 작업 기계의 연직면 굴삭 시의 동작의 예를 도시하는 도면이다.
도 12는, 작업 기계의 연직면 굴삭 시의 속도 벡터를 도시한 도면이다.
도 13은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 작업점 후보의 설정을 도시한 도면이다.
도 14는, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 후보점 속도 비교부의 입력값의 관계와 그것에 수반하는 출력을 나타낸 진리값표이다.
도 15는, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 제어의 흐름을 도시한 흐름도이다.
도 16은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 후보점 속도 연산부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다.
도 17은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 작업점 선택부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다.
도 18은, 작업 기계의 수평면 굴삭 시의 속도 벡터를 도시한 도면이다.
도 19는, 목표면과 작업점 후보의 편차 거리 D와, 작업점 후보의 속도 벡터의 목표면에 수직인 성분의 목표값 Vtgt의 관계를 규정한 도면이다.
도 20은, 암 조작에 의한 버킷 선단의 궤적을 붐 동작으로 보정하는 경우의 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다.

<제1 실시 형태>

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 유압 셔블을 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 유압 셔블은, 차체 본체인 하부 주행체(9) 및 상부 선회체(10)와, 상부 선회체(10)의 전방에 설치된 다관절형 작업 장치(프론트 작업 장치)(15)를 구비하고 있다.

하부 주행체(9)는, 좌우로 크롤러식 주행 장치를 갖고, 좌우의 주행 유압 모터(3b, 3a)(좌측(3b)만 도시)에 의해 구동된다.

상부 선회체(10)는, 하부 주행체(9) 상에 좌우로 선회 가능하게 탑재되고, 선회 유압 모터(4)에 의해 선회 구동된다. 상부 선회체(10)에는, 원동기로서의 엔진(14)과, 엔진(14)에 의해 구동되는 유압 펌프(2)와, 컨트롤 밸브(20)와, 유압 셔블의 각종 제어를 담당하는 컨트롤러(500)(도 2 참조)가 탑재되어 있다.

작업 장치(15)는, 상부 선회체(10)의 전방부에 요동 가능하게 설치되어 있다. 작업 장치(15)는, 요동 가능한 복수의 프론트 부재인 붐(11), 암(12), 버킷(8)을 갖는 다관절 구조를 갖는다. 붐(11)은 붐 실린더(5)의 신축에 의해 상부 선회체(10)에 대하여 요동하고, 암(12)은 암 실린더(6)의 신축에 의해 붐(11)에 대하여 요동하고, 버킷(8)은 버킷 실린더(7)의 신축에 의해 암(12)에 대하여 요동한다.

도 4는, 본 실시 형태에 있어서의 버킷(8)의 사시도이다. 본 실시 형태에서는 작업 장치(15)에 설정되는 작업점 후보로서 버킷 선단(8a) 및 버킷 배면단(8b)을 채용한다. 버킷 선단(8a)은 버킷 선단 에지를, 버킷(8), 암(12), 붐(11)의 회동축에 수직인 평면에 투영한 점이면 되며, 버킷 배면단(8b)은 버킷 배면 에지를, 버킷 회동축에 수직인 평면에 투영한 점이면 된다. 본 실시 형태에서는, 버킷 에지를, 버킷 회동축에 수직이고, 버킷 폭의 중앙을 통과하는 평면에 투영한 점으로 한다.

상기 작업점 후보(작업점)(8a, 8b)를 포함시켜, 작업 장치(15)의 임의의 점의 위치를 산출하기 위해, 유압 셔블은, 상부 선회체(10)와 붐(11)의 연결부 근방에 마련되고, 붐(11)의 수평면에 대한 각도(붐 각도)를 검출하는 제1 자세 센서(13a)와, 붐(11)과 암(12)의 연결부 근방에 마련되고, 암(12)의 수평면에 대한 각도(암 각도)를 검출하는 제2 자세 센서(13b)와, 암(12)과 버킷(8)을 연결하는 버킷 링크(8a)에 마련되고, 버킷 링크(8a)의 수평면에 대한 각도(버킷 각도)를 검출하는 제3 자세 센서(13c)와, 수평면에 대한 상부 선회체(10)의 경사 각도(롤각, 피치각)를 검출하는 차체 자세 센서(13d)를 구비하고 있다. 또한, 자세 센서(13a 내지 13d)로서는 예를 들어 IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치)가 사용 가능하다. 또한, 제1 자세 센서(13a) 내지 제3 자세 센서(13c)는 상대 각도를 검출하는 센서여도 된다.

이들 자세 센서(13a 내지 13d)가 검출한 각도는 자세 신호로서, 컨트롤러(500)의 정보 처리부(100)에 입력되고 있다.

또한, 상부 선회체(10)에는 운전실이 구비되고, 운전실 내에는, 오퍼레이터에 의해 조작되어 컨트롤러(500)에 대하여 조작 신호(전기 신호)를 출력하는, 주행용 우 조작 레버 장치(1a), 주행용 좌 조작 레버 장치(1b), 우 조작 레버 장치(1c) 및 좌 조작 레버 장치(1d) 등의 조작 장치가 배치되어 있다. 주행용 우 조작 레버 장치(1a)는 우 주행 유압 모터(3a)의 동작 지시를, 주행용 좌 조작 레버 장치(1b)는 좌 주행 유압 모터(3b)의 동작 지시를, 우 조작 레버 장치(1c)는 붐 실린더(5)(붐(11))와 버킷 실린더(7)(버킷(8))의 동작 지시를, 좌 조작 레버 장치(1d)는 암 실린더(6)(암(12))와 선회 유압 모터(4)(상부 선회체(10))의 동작 지시를 하기 위한 것이다. 본 실시 형태의 조작 장치(1a 내지 1d)는 전기 레버이며 조작량에 따른 전기 신호(조작 신호)를 생성하여 컨트롤러(500)에 출력하고 있다. 또한, 조작 장치(1a 내지 1d)를 유압 파일럿식으로 하고, 압력 센서로 조작량을 검출하여 컨트롤러(500)에 입력해도 된다.

컨트롤 밸브(20)는, 상술한 선회 유압 모터(4), 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 및 좌우의 주행 유압 모터(3b, 3a) 등의 유압 액추에이터의 각각에 유압 펌프(2)로부터 공급되는 압유의 흐름(유량과 방향)을 제어하는 복수의 스풀을 포함하는 밸브 장치이다. 컨트롤 밸브(20)는, 컨트롤러(500)로부터 출력되는 구동 신호(제어 밸브 구동 신호)에 의해 구동되며, 유압 액추에이터(3 내지 7)의 각각에 공급되는 압유의 흐름(유량과 방향)을 제어하고 있다. 컨트롤러(500)로부터 출력되는 구동 신호는, 조작 레버 장치(1a 내지 1d)로부터 출력된 조작 신호(조작 정보)를 기초로 생성된다.

-컨트롤러(500)-

컨트롤러(500)는, 목표면 설정 장치(18)로부터 목표면 정보를 수신하여 차체 좌표계 상에 설정한 목표면(60)의 위치 정보와, 차체 좌표계에 있어서의 작업 장치(15)의 자세 정보와, 조작 레버 장치(1)의 조작 정보에 기초하여, 작업 장치(15)에 설정한 복수의 작업점 후보(8a, 8b)를 목표면(60)을 따라 이동시키는 유압 실린더(붐 실린더)(5)의 목표 속도를 각각 연산하고, 그 연산한 복수의 목표 속도 중 어느 하나의 목표 속도에 따라 유압 실린더(붐 실린더)(5)의 속도를 제어하는 처리를 실행하고 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 암 실린더(6)와 버킷 실린더(7)의 속도는 조작 레버 장치(1)로부터 컨트롤 밸브(20)에 대하여 출력되는 구동 신호에 기초하여 제어되고 있다.

도 2는, 도 1의 유압 셔블에 탑재된 컨트롤러(500)의 구성도이다. 컨트롤러(500)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 영역으로 되는 RAM(Random Access Memory)을 포함하는 하드웨어를 사용하여 구성되어 있다. 이와 같이 기억 장치에 저장된 프로그램을 실행함으로써, 컨트롤러(500)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 작업 장치(15)의 선단을 목표면(60)을 따라 이동시킬 때의 보정 속도 신호를 생성하는 처리를 행하는 정보 처리부(100)와, 정보 처리부(100)에서 생성된 보정 속도 신호에 따라 컨트롤 밸브(20)의 구동 신호를 생성하는 처리를 행하는 제어 밸브 구동부(200)로서 기능한다. 다음으로 정보 처리부(100)의 상세에 대하여 설명한다.

-정보 처리부(100)-

정보 처리부(100)는, 우 조작 레버(1c), 좌 조작 레버(1d)로부터 조작 신호를 수신하고, 제1 자세 센서(13a), 제2 자세 센서(13b), 제3 자세 센서(13c) 및 차체 자세 센서(13d)로부터 각각 붐(11)의 자세 정보(제1 자세 정보), 암(12)의 자세 정보(제2 자세 정보), 버킷(8)의 자세 정보(제3 자세 정보) 및 차체 자세 정보를 수신하고, 목표면 설정 장치(18)로부터 차체 좌표계에 있어서의 목표면(60)의 위치 정보를 수신하고, 액추에이터 속도 신호를 연산하여 제어 밸브 구동부(200)에 송신한다. 제어 밸브 구동부(200)는, 정보 처리부(100)에서 연산된 액추에이터 속도 신호에 따라 제어 밸브 구동 신호를 생성ㆍ출력하고, 컨트롤 밸브(20)를 구동한다.

정보 처리부(100)의 상세에 대하여, 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 정보 처리부(100)는, 편차 연산부(110)와, 목표 속도 연산부(120)와, 액추에이터 속도 연산부(130)와, 후보점 속도 연산부(140)와, 작업점 선택부(150)를 구비하고 있다. 정보 처리부(100)는, 액추에이터 속도 연산부(130)의 출력을 액추에이터 속도로서, 제어 밸브 구동부(200)에 출력한다. 이하, 각 부에 대하여 설명한다.

편차 연산부(110)는, 작업 장치(15)의 자세 정보와 목표면(60)의 위치 정보에 기초하여 두 작업점 후보(8a, 8b)의 각각에 대하여 목표면(60)과의 거리 편차(즉 작업점 후보(8a, 8b)에서부터 목표면(60)까지의 최단 거리(목표면 거리라고도 칭함))를 연산하는 부분이다. 우선, 편차 연산부(110)는, 자세 센서(13a 내지 13d)로부터의 자세 정보(각 프론트 부재(11, 12, 8)의 치수 정보를 포함함)로부터 버킷 선단(8a) 위치 및 버킷 배면단(8b) 위치를 연산한다. 다음으로, 편차 연산부(110)는, 연산한 버킷 선단(8a) 및 버킷 배면단(8b)의 위치 정보와, 목표면 설정 장치(18)로부터 입력되는 목표면의 위치 정보(목표면 정보)로부터, 버킷 선단(8a)과 목표면의 거리 Da와, 버킷 배면단(8b)과 목표면의 거리 Db를 연산하고, 이들을 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)의 거리 편차 정보(거리 편차 Da, Db)로서 목표 속도 연산부(120)에 출력한다. 또한, 목표면(60)의 추출 처리에 관하여, 버킷 선단(8a)(버킷 배면단(8b))을 통과하고 작업 장치(15)의 동작 평면(예를 들어 붐(11)의 회동축에 직교하는 평면)과 평행인 면과 3차원 설계 데이터의 교선을 목표면(60)으로 할 수 있다(제2 실시 형태도 마찬가지임).

목표 속도 연산부(120)는, 편차 연산부(110)로부터 입력되는 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)의 거리 편차 정보에 따라, 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)을 목표면(60)을 따라 이동시키는 데 필요한 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)의 속도를 각각 연산하고, 그것을 버킷 선단(8a) 및 배면단(8b)의 목표 속도 VTa, VTb로서 출력한다.

여기서 목표 속도 연산부(120)에 있어서의 목표 속도의 연산의 일례를 도 19 및 도 20을 사용하여 설명한다. 본 실시 형태에서는 설명을 간단하게 하기 위해, 작업 장치(15)의 굴삭 작업 시에 오퍼레이터는 조작 레버(1d)로 암(12)(암 실린더(6))을 조작하기만 하며(즉, 오퍼레이터는 붐(11)과 버킷(8)의 조작은 행하지 않기로 하며), 그 암 조작에 의해 작업점(버킷 선단(8a) 또는 버킷 배면단(8b))에 생기는 속도 벡터(Va1, Vb1)를 붐(11)의 동작만으로 보정함으로써, 작업점을 목표면(60)을 따라 이동시키는 경우를 예로 들어 설명한다. 여기서는, 오퍼레이터의 암 동작을 보정하는 붐 동작이 버킷 선단(8a) 또는 버킷 배면단(8b)에 생기는 속도 벡터를 Vmoda 또는 Vmodb(도 20 참조)라고 하며, 그에 의한 보정 후의 버킷 선단(8a) 또는 버킷 배면단(8b)의 속도 벡터가 목표 속도 VTa 또는 VTb로 된다.

우선, 목표 속도 연산부(120)는, 편차 연산부(110)에서 연산한 거리 편차 D와 도 19의 테이블을 기초로 버킷 선단(8a)과 배면단(8b)의 속도 벡터의 목표면(60)에 수직인 성분(이하, 「수직 성분」이라고 약칭함)의 목표값(목표 속도 수직 성분) Vtgt를 산출한다(통상, Vtgt는 버킷 선단(8a)과 버킷 배면단(8b)에서 다른 값을 취함). 오퍼레이터가 입력한 암 조작에 의해 작업점 후보(8a, 8b)에 발생하는 속도 벡터 Va1, Vb1의 수직 성분이 목표값 Vtgt와 다른 경우에, 컨트롤러(500)는, 작업점 후보(8a, 8b)에 발생하는 속도 벡터(즉 목표 속도 VTa, VTb)의 수직 성분이 Vtgt로 되도록, 반자동 굴삭 성형 제어(머신 컨트롤이나 영역 제한 제어라고도 칭함)에 의한 붐 동작에 의해 속도 벡터(Vmoda, Vmodb)를 발생시켜 속도 벡터 Va1, Vb1을 보정한다. 목표 속도 연산부(120)는 이 보정 후의 속도 벡터를 목표 속도 VTa, VTb로서 출력한다. 도 19에 도시하는 바와 같이, 목표 속도 수직 성분 Vtgt는, 거리 편차 D가 0일 때 0이며, 거리 편차 D의 증가에 따라 단조롭게 감소하도록 설정되어 있고, 거리 편차 D가 소정의 값 d1을 초과하는 범위에서는 목표값 Vtgt는 설정하지 않는다(즉 임의의 수직 성분의 속도 벡터를 출력할 수 있음). 목표 속도 수직 성분 Vtgt의 결정 방법은 도 19의 테이블에 한하지 않고, 적어도 거리 편차 D가 0에서부터 소정의 양의 값(예를 들어 d1)에 이르기까지의 범위에서, 목표 속도 수직 성분 Vtgt가 단조 감소하는 것이라면 대체 가능하다.

-후보점 속도 연산부(140)-

후보점 속도 연산부(140)는, 복수의 작업점 후보(8a, 8b)의 각각을, 목표 속도 연산부(120)에서 연산한 복수의 목표 속도 중 대응하는 목표 속도로 이동시킨 경우에 나머지 작업점 후보에 생기는 속도(이하에서는 「후보점 속도」라고 칭하는 경우가 있음)를 연산하는 부분이다. 예를 들어, 작업점 후보(8a)를 그 목표 속도 VTa로 이동시킨 경우에 나머지 작업점 후보(8b)에 생기는 속도가 후보점 속도로서 후보점 속도 연산부(140)에 의해 연산된다. 여기서는, 작업점 후보(8a)를 목표 속도 VTa로 이동시킨 경우에 작업점 후보(8b)에 생기는 속도를 후보점 속도 VTab라고 칭하고, 작업점 후보(8b)를 목표 속도 VTb로 이동시킨 경우에 작업점 후보(8a)에 생기는 속도를 후보점 속도 VTba라고 칭한다.

후보점 속도 연산부(140)에 대하여, 도 5를 사용하여 상세하게 설명한다. 후보점 속도 연산부(140)는, 기하학 역변환부(141a, 141b)와, 기하학 변환부(142a, 142b)를 구비한다.

기하학 역변환부(141a)는, 버킷 선단(8a)의 자세 정보 PIa와, 버킷 선단(8a)의 목표 속도 VTa로부터, 버킷 선단(8a)이 목표 속도 VTa로 동작할 때의 붐(11) 및 암(12)의 회동 속도(각속도)의 조합 Ωa를 연산하여 기하학 변환부(142a)에 출력한다. 회동 속도의 조합 Ωa의 연산에 관하여, 버킷 선단(8a)이 목표 속도 VTa로 동작할 때, 붐 동작이 버킷 선단(8a)에 발생시키는 속도 벡터는 상술한 Vmoda(도 20 참조)이기 때문에, 붐(11)의 회동 속도 ωmod1은 속도 Vmoda와 자세 정보 PIa로부터 연산 가능하다. 한편, 오퍼레이터의 암 조작이 버킷 선단(8a)에 발생시키는 속도 벡터는 Va1이므로, 암(12)의 회동 속도 ωa1은 속도 Va1과 자세 정보 PIa로부터 연산 가능하다.

기하학 역변환부(141b)는, 버킷 배면단(8b)의 자세 정보 PIb와, 버킷 배면단(8b)의 목표 속도 VTb로부터, 버킷 배면단(8b)이 목표 속도 VTb로 동작하였을 때의 붐(11) 및 암(12)의 회동 속도의 조합 Ωb를 연산하여 기하학 변환부(142b)에 출력한다. 회동 속도의 조합 Ωb의 연산은 기하학 역변환부(141a)에서 행해지는 내용과 마찬가지로 행할 수 있다.

기하학 변환부(142a)는, 회동 속도의 조합 Ωa와, 버킷 배면단(8b)의 자세 정보 PIb로부터, 버킷 선단(8a)(제1 작업점 후보)이 목표 속도 VTa로 동작하였을 때(즉, 붐(11)을 회동 속도 ωmod1로, 암(12)을 회동 속도 ωa1로 동작시켰을 때) 버킷 배면단(8b)(제2 작업점 후보)에 생기는 속도인 후보점 속도 VTab(제2 후보점 속도)를 연산한다.

기하학 변환부(142b)는, 회동 속도의 조합 Ωb와, 버킷 선단(8a)의 자세 정보 PIa로부터, 버킷 배면단(8b)(제2 작업점 후보)이 목표 속도 VTb로 동작하였을 때의 버킷 선단(8a)(제1 작업점 후보)의 속도인 후보점 속도 VTba(제1 후보점 속도)를 연산한다.

또한, 기하학 역변환부(141a, 141b)에 있어서, 붐(11) 및 암(12)의 회동 속도의 조합 Ωa, Ωb를 연산하는 대신에, 붐 실린더(5)와 암 실린더(6)의 동작 속도의 조합을 연산하고, 그것들을 기하학 변환부(142a, 142b)에 대한 출력으로서 사용하도록 기하학 역변환부(141a, 141b)를 구성해도 된다.

도 8에, 목표 속도 VTa와 후보점 속도 VTab, 및 목표 속도 VTb와 후보점 속도 VTba의 관계를 도시한다(단, 각 속도는 목표면(60)에 대한 수직 성분만을 추출하여 도시하고 있음). 이 경우에는, 버킷 선단(8a)과 버킷 배면단(8b)이 목표면으로부터 등거리에 있는 것으로 되어 있으므로 목표 속도 VTa와 목표 속도 VTb는 동일한 값으로 된다. 버킷 선단(8a)이 목표 속도 VTa로 동작하는 경우, 버킷 배면단(8b)은 후보점 속도 VTab로 동작한다. 버킷 배면단(8b)의 회동 반경이 버킷 선단(8a)의 회동 반경보다 작다는 점에서, 후보점 속도 VTab의 절댓값은 목표 속도 VTa보다 작아진다. 버킷 배면단(8b)이 목표 속도 VTb로 동작하는 경우, 버킷 선단(8a)은 후보점 속도 VTba로 동작한다. 버킷 선단(8a)의 회동 반경이 버킷 배면단(8b)의 회동 반경보다 크다는 점에서, 후보점 속도 VTba의 절댓값은 목표 속도 VTb보다 커진다. 부호에 주의하여, 목표 속도와 후보점 속도의 대소를 비교하면, 후보점 속도 VTab>목표 속도 VTa=목표 속도 VTb>후보점 속도 VTba로 된다. 목표 속도는, 목표 속도를 취한 작업점이 목표면에 침입하지 않도록 도출되었으므로, 후보점 속도 VTab를 취하고 있는 버킷 배면단(8b)은 목표면에 침입하지 않고, 후보점 속도 VTba를 취하고 있는 버킷 선단(8a)은 목표면에 침입할 가능성이 있음을 알 수 있다.

-작업점 선택부(150)-

작업점 선택부(150)는, 두 후보점 속도 VTab, VTba 중에서 두 작업점 후보(8a, 8b) 모두가 가장 목표면(60)에 침입하기 어려운 동작을 하는 후보점 속도를 선출하고, 그 선출한 후보점 속도에 관한 작업점 후보를 반자동 굴삭 성형 제어의 작업점(제어점)으로서 선택하는 처리를 행하는 부분이다. 본 실시 형태의 작업점 선택부(150)는, 두 후보점 속도 VTab, VTba 중에서 큰 쪽을 선출하고, 그 선출된 후보점 속도에 관한 작업점 후보를 작업점으로 결정하고 있다.

작업점 선택부(150)에 대하여, 도 6을 사용하여 설명한다. 작업점 선택부(150)는, 후보점 속도 비교부(151)와, 자세 정보 전환부(152)와, 목표 속도 전환부(153)를 구비한다. 후보점 속도 비교부(151)는, 후보점 속도 연산부(140)로부터 입력된 후보점 속도 VTab와 후보점 속도 VTba를 비교하여, 후보점 속도 VTab>후보점 속도 VTba라면(즉, 후보점 속도 VTab(제2 후보점 속도)가 후보점 속도 VTba(제1 후보점 속도)보다 목표면에 침입하기 어려운 속도일 때), 버킷 선단(8a)을 작업점으로서 선택한다. 한편, 후보점 속도 VTab<후보점 속도 VTba라면(즉, 후보점 속도 VTba(제1 후보점 속도)가 후보점 속도 VTab(제2 후보점 속도)보다 목표면에 침입하기 어려운 속도일 때), 버킷 배면단(8b)을 작업점으로서 선택한다. 그리고, 작업점 선택부(150)는 두 작업점 후보(8a, 8b) 중 어느 쪽을 선택하였는지를 점 선택 정보로서 출력한다. 작업점으로서 버킷 선단(8a)이 선택된 경우에는 도 6 중에 도시한 두 2위치 스위치(자세 정보 전환부(152), 목표 속도 전환부(153))를 위치 a로 전환하는 점 선택 정보 a를 출력하고, 작업점으로서 버킷 배면단(8b)이 선택된 경우에는 동일 2위치 스위치를 위치 b로 전환하는 점 선택 정보 b를 출력한다. 이들 관계를 진리값표에 정리한 것이 도 7이다.

자세 정보 전환부(152)는, 점 선택 정보가 나타내는 작업점이 버킷 선단(8a)이면 버킷 선단(8a)에 관한 자세 정보 PIa를 자세 정보로서 출력하고, 작업점이 버킷 배면단(8b)이면 버킷 배면단(8b)에 관한 자세 정보 PIb를 자세 정보로서 출력한다.

목표 속도 전환부(153)는, 점 선택 정보가 나타내는 작업점이 버킷 선단(8a)이면 버킷 선단(8a)에 관한 목표 속도 VTa를 목표 속도로서 출력하고, 작업점이 버킷 배면단(8b)이면 버킷 배면단(8b)에 관한 목표 속도 VTb를 목표 속도로서 출력한다.

액추에이터 속도 연산부(130)는, 작업점 선택부(150)로부터 출력된 자세 정보와 목표 속도를 사용하여, 작업점을 목표 속도로 동작시키는 데 필요한 붐 실린더(5), 암 실린(6), 버킷 실린더(7)의 목표 속도를 기하학적으로 연산하여, 제어 밸브 구동부(200)에 출력한다.

제어 밸브 구동부(200)는, 정보 처리부(100)로부터 입력되는 유압 실린더(5, 6, 7)의 목표 속도를 달성하기 위해, 각 유압 실린더(5, 6, 7)에 대응하는 컨트롤 밸브(20)에 대한 구동 신호(제어 밸브 구동 신호)를 생성하여, 그것을 컨트롤 밸브(20)에 출력한다. 이 구동 신호에 따라 유압 실린더(5, 6, 7)를 제어함으로써, 작업점 선택부(150)에서 선택된 작업점(버킷 선단(8a)과 버킷 배면단(8b) 중 어느 것)을 목표 속도(VTa 또는 VTb)로 동작시킬 수 있어, 두 작업점 후보(8a, 8b) 양쪽 목표면(60)으로의 침입을 방지할 수 있다.

-컨트롤러(500)의 처리 플로우-

도 9는, 상술한 컨트롤러(500)에 의한 연산의 흐름을 도시한 흐름도이다. 컨트롤러(500)는 소정의 제어 주기로 처리를 개시하고(수순 S1), 입력되는 조작 신호에 기초하여 조작 레버(1c, 1d)가 조작되고 있는지 여부를 판정한다(수순 S2). 여기서 조작 레버(1c, 1d)가 조작되고 있는 경우에는 수순 S3으로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 조작 레버(1c, 1d)가 조작될 때까지 대기한다.

수순 S3에서는 편차 연산부(110)가, 자세 센서(13a, 13b, 13c, 13d)로부터 얻어지는 자세 정보 PIa, PIb와, 목표면 설정 장치(18)로부터 얻어지는 목표면 정보로부터, 버킷 선단(8a) 및 버킷 배면단(8b)과 목표면(60)의 편차 정보 Da, Db를 연산한다.

수순 S4에서는, 목표 속도 연산부(120)가, 상기 편차 정보 Da, Db와, 상기 자세 정보 PIa, PIb와, 조작 레버(1c, 1d)로부터 얻어지는 조작량 정보로부터, 목표 속도 VTa, VTb를 연산한다.

수순 S5에서는, 후보점 속도 연산부(140)가, 상기 목표 속도 VTa, VTb와, 상기 자세 정보 PIa, PIb로부터, 어떤 작업점 후보(8a, 8b)를 목표 속도 VTa, VTb로 동작시켰을 때 다른 작업점 후보의 속도인 후보점 속도 VTba, VTab를 연산한다.

수순 S6에서는, 작업점 선택부(150)가, 수순 S5에서 연산한 두 후보점 속도 VTab, VTba의 대소를 비교하여, 값이 큰 후보점 속도에 대응한 작업점 후보를 작업점으로서 선택한다. 작업점으로서 버킷 선단(8a)이 선택된 경우에는 수순 S7a로 진행하고, 작업점으로서 버킷 배면단(8b)이 선택된 경우에는 수순 S7b로 진행한다.

수순 S7a에서는, 작업점 선택부(150)가, 작업점(8a)에 관한 자세 정보 PIa를 액추에이터 속도 연산부(130)에 출력하고, 이어지는 수순 S8a에서는 작업점(8a)에 관한 목표 속도 VTa를 액추에이터 속도 연산부(130)에 출력하고, 수순 S9로 진행한다.

수순 S7b에서는, 작업점 선택부(150)가, 작업점(8b)에 관한 자세 정보 PIb를 액추에이터 속도 연산부(130)에 출력하고, 이어지는 수순 S8b에서는 작업점(8b)에 관한 목표 속도 VTb를 액추에이터 속도 연산부(130)에 출력하고, 수순 S9로 진행한다.

수순 S9에서는, 액추에이터 속도 연산부(130)가, 작업점 선택부(150)가 출력한 자세 정보 PIa, PIb와 목표 속도 VTa, VTb를 입력으로 하여, 붐 실린더 속도, 암 실린더 속도, 버킷 실린더 속도의 명령값을 연산하여 제어 밸브 구동부(200)에 출력하고, 수순 S10으로 진행한다.

수순 S10에서는, 제어 밸브 구동부(200)가, 수순 S9에서 연산된 붐 실린더 속도, 암 실린더 속도, 버킷 실린더 속도에 따른 제어 밸브 구동 신호를 생성하여 각 유압 실린더(5, 6, 7)를 제어하는 컨트롤 밸브(20)에 출력한다. 이 구동 신호에 의해 컨트롤 밸브(20)가 구동되어 각 유압 실린더(5, 6, 7)가 동작하고, 그 동작에 입각하여 작업 장치(15)가 동작한다. 이에 의해 두 작업점 후보(8a, 8b) 모두가 목표면(60)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

-작용ㆍ효과-

이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 유압 셔블에서는, 작업 장치(15)에 설정한 두 작업점 후보(8a, 8b)에 대하여, 목표면(60)과의 편차 정보 Da, Db에 기초하여 목표 속도 VTa, VTb를 각각 연산하고, 각 작업점 후보(8a, 8b)를 목표 속도 VTa, VTb로 이동시키는 경우에 다른 쪽 작업점 후보에 생기는 속도(후보점 속도) VTab, VTba도 연산하기로 하였다. 두 작업점 후보(8a, 8b) 중 작업점으로서 선택되지 않은 작업점 후보의 목표면(60)으로의 침입이 문제가 되는 장면은, 두 작업점 후보(8a, 8b)와 암(12)의 회동 중심의 거리(각 작업점 후보(8a, 8b)의 회동 반경)에 차가 있는 경우이며, 한쪽 작업점 후보를 목표 속도로 동작시켰을 때 다른 쪽 작업점 후보의 속도(후보점 속도)가 그 목표 속도보다 클 때에는, 다른 쪽 작업점 후보를 목표 속도로 동작시켰을 때의 한쪽 작업점 후보의 속도(후보점 속도)는 그 목표 속도보다 작아진다. 그래서, 두 후보점 속도 VTab, VTba 중, 보다 느리게 목표면(60)에 침입할 수 있는 후보점 속도(즉, 두 후보점 속도 중 크기가 큰 후보점 속도)에 관한 작업점 후보를 작업점으로서 선택하기로 하였다. 이와 같이 작업점을 선택하면, 두 작업점 후보(8a, 8b) 중 작업점으로서 선택되지 않은, 나머지 작업점 후보가 목표면(60)에 침입하는 것도 방지할 수 있으므로, 붐 하강에 의해 작업점 후보(8a, 8b)가 이격되는 위치에 있는 목표면에 대해서도, 작업 장치(15) 상의 복수의 작업점 후보(8a, 8b)가 목표면(60)에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해 유압 셔블에 의한 작업 정밀도와 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기에서 설명한 작업점 선택의 프로세스는 일례이며, 예를 들어 두 작업점 후보(8a, 8b)의 목표 속도 VTa, VTb의 수직 성분을 비교하여 상대적으로 속도가 작은 목표 속도를 선출하고, 그 선출한 목표 속도보다 속도가 작은 후보점 속도가 존재하는 경우에는, 그 후보점 속도에 관한 작업점 후보와는 다른 작업점 후보를 작업점으로서 선택하는 등, 다른 방법을 이용해도 된다.

<제2 실시 형태>

이하, 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 실시 형태는, 버킷(8)의 작업점 후보를, 도 13에 도시하는 바와 같이, 버킷 좌 선단(8c), 버킷 우 선단(8d), 버킷 좌 배면단(8e), 버킷 우 배면단(8f)의 4점에 설정한 것이다. 본 실시 형태는, 예를 들어 버킷(8)에 틸트식 버킷을 이용하는 경우나, 목표면(60)이 붐 회동축과 평행하지 않은 경우 등에 버킷(8)의 목표면(60)으로의 침입 방지에 유효하다. 또한, 유압 셔블(1)의 하드웨어 구성은 제1 실시 형태와 동일하며, 여기서는 컨트롤러(500) 내의 정보 처리부(100)의 구성(소프트웨어 구성)에 대하여 주로 설명한다. 단, 컨트롤러(500)의 구성이나 연산 처리에 관하여 제1 실시 형태와 공통되는 부분의 설명에 대해서는 적절하게 생략하는 경우가 있다.

본 실시 형태의 컨트롤러(500)도 제1 실시 형태와 마찬가지로 정보 처리부(100) 및 제어 밸브 구동부(200)를 구비하고 있고, 정보 처리부(100)는, 편차 연산부(110), 목표 속도 연산부(120), 후보점 속도 연산부(140), 작업점 선택부(150) 및 액추에이터 속도 연산부(130)를 구비하고 있다.

편차 연산부(110)는, 자세 센서(13a 내지 13d)로부터의 자세 정보로부터 연산하는 버킷 좌 선단(8c) 위치, 버킷 우 선단(8d), 버킷 좌 배면단(8e), 버킷 우 배면단(8f)의 위치와, 목표면 설정 장치(18)로부터 입력되는 목표면 정보로부터, 버킷 좌 선단(8c)과 목표면(60)의 거리 Dc와, 버킷 우 선단(8d)과 목표면(60)의 거리 Dd와, 버킷 좌 배면단(8e)과 목표면(60)의 거리 De와, 버킷 우 배면단(8f)과 목표면(60)의 거리 Df를 연산하고, 이들을 버킷 좌우 선단 및 좌우 배면단의 거리 편차 정보로서 출력한다.

목표 속도 연산부(120)는, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)의 거리 편차 정보에 기초하여, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)을 목표면(60)을 따라 이동시키는 데 필요한 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)의 속도를 연산하고, 그것을 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)의 목표 속도(VTc, VTd, VTe, VTf)로서 출력한다.

-후보점 속도 연산부(140)-

도 16은, 제2 실시 형태에 있어서의 후보점 속도 연산부(140)를 도시하는 도면이다. 후보점 속도 연산부(140)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 기하학 역변환부(141c, 141d, 141e, 141f)와, 기하학 변환부(142c, 142d, 142e, 142f)를 구비한다.

기하학 역변환부(141c, 141d, 141e, 141f)는, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)의 자세 정보와, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)의 목표 속도(VTc, VTd, VTe, VTf)로부터, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)이 각각 자신의 목표 속도(VTc, VTd, VTe, VTf)로 동작하였을 때의 붐(11) 및 암(12)의 회동 속도(각속도)의 조합 Ωc, Ωd, Ωe, Ωf를 연산한다. 기하학 변환부(142c, 142d, 142e, 142f)는, 상기 회동 속도의 조합 Ωc, Ωd, Ωe, Ωf와, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)의 자세 정보로부터, 나머지 작업점 후보의 속도인 후보점 속도 VTcd, VTce, VTcf, VTdc, VTde, VTdf, VTec, VTed, VTef, VTfc, VTfd, VTfe를 연산한다.

후보점 속도 VTcd, VTce, VTcf는, 버킷 좌 선단(8c)을 그 목표 속도 VTc로 동작시킨 경우에 나머지 세 작업점 후보(버킷 우 선단(8d), 버킷 좌 배면단(8e), 버킷 우 배면단(8f))에 생기는 속도이며, 여기서는, 이 세 작업점 후보에 생기는 속도를 하나의 그룹(속도군)으로 하여, 목표 속도 VTc로 동작시킨 작업점 후보(8c)에 관한 후보점 속도의 집합으로서 후보점 속도 c군이라고 칭한다. 또한, 후보점 속도 VTdc, VTde, VTdf는, 버킷 우 선단(8d)을 그 목표 속도 VTd로 동작시킨 경우에 나머지 세 작업점 후보의 속도이며, 이후, 후보점 속도 d군이라고 칭한다. 이하 마찬가지로 하여, 후보점 속도 VTec, VTed, VTef를 후보점 속도 e군이라고 칭하고, 후보점 속도 VTfc, VTfd, VTfe를 후보점 속도 f군이라고 칭한다. 즉, 후보점 속도 연산부(140)는, 네 작업점 후보(8c, 8d, 8e, 8f)의 각각을, 목표 속도 연산부(120)에서 연산한 네 목표 속도 VTc, VTd, VTe, VTf 중 대응하는 목표 속도로 이동시킨 경우에 나머지 세 작업점 후보에 생기는 속도를 연산하고, 그 나머지 세 작업점 후보에 생기는 속도를 작업점 후보별로 그루핑하여 네 속도군(후보점 속도 c군 내지 f군)을 만들었다.

또한, 기하학 역변환부(141c, 141d, 141e, 141f)의 출력을, 붐(11) 및 암(12)의 회동 속도가 아니라, 붐 실린더(6)와 암 실린더(7)의 동작 속도로서, 기하학 변환부(142c, 142d, 142e, 142f)의 입력으로서 사용하도록 구성해도 된다.

-작업점 선택부(150)-

작업점 선택부(150)는, 후보점 속도 연산부(140)에서 형성된 복수의 속도군 c 내지 f 중에서, 작업점 후보(8c 내지 8f) 모두가 가장 목표면(60)에 침입하기 어려운 동작을 하는 속도군을 하나 선출하고, 그 선출한 속도군에 관한 작업점 후보를 반자동 굴삭 성형 제어의 작업점(제어점)으로서 선택하는 처리를 행하는 부분이다. 구체적으로는, 작업점 선택부(150)는, 복수의 속도군 c 내지 f의 각각에서 목표면(60)에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도(즉, 가장 작은 속도)를 선출하고, 복수의 속도군 c 내지 f로부터 선출된 목표면(60)에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도 중에서 목표면(60)에 가장 느리게 침입할 수 있는 속도(즉, 가장 큰 속도)를 선출하고, 복수의 속도군 c 내지 f 중에서 목표면(60)에 가장 느리게 침입할 수 있는 속도가 속하는 속도군을 선출함으로써, 작업점 후보(8c 내지 8f) 모두가 가장 목표면(60)에 침입하기 어려운 동작을 하는 속도군을 선출하였다. 이하, 작업점 선택부(150)의 더욱 상세한 처리 내용에 대하여 설명한다.

도 17은, 제2 실시 형태에 있어서의 작업점 선택부(150)를 도시하는 도면이다. 작업점 선택부(150)는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 후보점 속도 비교부(151)와, 자세 정보 전환부(152)와, 목표 속도 전환부(153)를 구비한다.

우선, 후보점 속도 비교부(151)는, 각 후보점 속도 c 내지 f에 있어서의 최솟값(즉 목표면(60)에 가장 빠르게 침입할 수 있는 후보점 속도)을 선출한다. 이에 의해, 후보점 속도 c군의 최솟값과, 후보점 속도 d군의 최솟값과, 후보점 속도 e군의 최솟값과, 후보점 속도 f군의 최솟값이 선출된다. 다음으로, 후보점 속도 비교부(151)는, 후보점 속도 c군의 최솟값과, 후보점 속도 d군의 최솟값과, 후보점 속도 e군의 최솟값과, 후보점 속도 f군의 최솟값을 비교하여, 이 네 최솟값 중에서 최대의 후보점 속도가 속하는 속도군을 선출한다. 그리고, 선출된 속도군에 관한 작업점 후보를 작업점으로 한다. 즉, 최대의 후보점 속도가 후보점 속도 c군의 최솟값이면 버킷 좌 선단(8c)을 작업점으로 하고, 최대의 후보점 속도가 후보점 속도 d군의 최솟값이면 버킷 우 선단(8d)을 작업점으로 하고, 최대의 후보점 속도가 후보점 속도 e군의 최솟값이면 버킷 좌 배면단(8e)을 작업점으로 하고, 최대의 후보점 속도가 후보점 속도 f군의 최솟값이면 버킷 우 배면단(8f)을 작업점으로 한다. 그리고, 작업점 선택부(150)는 네 작업점 후보(8c 내지 8f) 중 어느 것을 선택하였는지를 점 선택 정보로서 출력한다. 작업점으로서 버킷 좌 선단(8c)이 선택된 경우에는 도 17 중에 도시한 두 4 위치 스위치(자세 정보 전환부(152), 목표 속도 전환부(153))를 위치 c로 전환하는 점 선택 정보 c를 출력하고, 작업점으로서 버킷 우 선단(8d)이 선택된 경우에는 동일 4 위치 스위치를 위치 d로 전환하는 점 선택 정보 d를 출력하고, 작업점으로서 버킷 좌 배면단(8e)이 선택된 경우에는 동일 4 위치 스위치를 위치 e로 전환하는 점 선택 정보 e를 출력하고, 작업점으로서 버킷 우 배면단(8f)이 선택된 경우에는 동일 4 위치 스위치를 위치 f로 전환하는 점 선택 정보 f를 출력한다. 이들 관계를 진리값표에 정리한 것이 도 14이다.

자세 정보 전환부(152)는, 점 선택 정보가 나타내는 작업점이 버킷 좌 선단(8c)이면 버킷 좌 선단(8c)에 관한 자세 정보 PIc를, 작업점이 버킷 배면단(8d)이면 버킷 우 선단(8d)에 관한 자세 정보 PId를, 작업점이 버킷 좌 배면단(8e)이면 버킷 좌 배면단(8e)에 관한 자세 정보 PIe를, 작업점이 버킷 우 배면단(8f)이면 버킷 우 배면단(8f)에 관한 자세 정보 PIf를, 자세 정보로서 출력한다.

목표 속도 전환부(153)는, 점 선택 정보가 나타내는 작업점이 버킷 좌 선단(8c)이면 버킷 좌 선단(8c)에 관한 목표 속도 VTc를, 작업점이 버킷 배면단(8d)이면 버킷 우 선단(8d)에 관한 목표 속도 VTd를, 작업점이 버킷 좌 배면단(8e)이면 버킷 좌 배면단(8e)에 관한 목표 속도 VTe를, 작업점이 버킷 우 배면단(8f)이면 버킷 우 배면단(8f)에 관한 목표 속도 VTf를, 목표 속도로서 출력한다.

액추에이터 속도 연산부(130)는, 작업점 선택부(150)로부터 출력된 자세 정보와 목표 속도를 사용하여, 작업점을 목표 속도로 동작시키는 데 필요한 붐 실린더(5), 암 실린(6), 버킷 실린더(7)의 목표 속도를 기하학적으로 연산하여, 제어 밸브 구동부(200)에 출력한다.

-컨트롤러(500)의 처리 플로우-

도 15는, 상술한 컨트롤러(500)에 의한 연산의 흐름을 도시한 흐름도이다. 컨트롤러(500)는, 소정의 제어 주기로 처리를 개시하고(수순 S1), 입력되는 조작 신호에 기초하여 조작 레버(1c, 1d)가 조작되고 있는지 여부를 판정한다(수순 S2). 여기서 조작 레버(1c, 1d)가 조작되고 있는 경우에는 수순 S3으로 진행하고, 그렇지 않은 경우에는 조작 레버(1c, 1d)가 조작될 때까지 대기한다.

수순 S3에서는 편차 연산부(110)가, 자세 센서(13a, 13b, 13c, 13d)로부터 얻어지는 자세 정보 PIc, PId, PIe, PIf와, 목표면 설정 장치(18)로부터 얻어지는 목표면 정보로부터, 버킷 좌우 선단(8c, 8d) 및 좌우 배면단(8e, 8d)과 목표면(60)의 편차 정보 Dc, Dd, De, Df를 연산한다.

수순 S4에서는, 목표 속도 연산부(120)가, 상기 편차 정보 Dc, Dd, De, Df와, 상기 자세 정보 PIc, PId, PIe, PIf와, 조작 레버(1c, 1d)로부터 얻어지는 조작량 정보로부터, 목표 속도 VTc, VTd, VTe, VTf를 연산한다.

수순 S5에서는, 후보점 속도 연산부(140)가, 상기 목표 속도 VTc, VTd, VTe, VTf와, 상기 자세 정보 PIc, PId, PIe, PIf로부터, 어떤 작업점 후보(8c, 8d, 8e, 8f)를 목표 속도로 동작시켰을 때 다른 작업점 후보의 속도인 후보점 속도 VTcd, VTce, VTcf, VTdc, VTde, VTdf, VTec, VTed, VTef, VTfc, VTfd, VTfe를 연산한다. 여기서, 작업점 후보 c를 목표 속도 VTc로 동작시켰을 때의 다른 세 후보점 속도 VTcd, VTce, VTcf를 후보점 속도 c군, 작업점 후보 d를 목표 속도 VTd로 동작시켰을 때의 다른 세 후보점 속도 VTdc, VTde, VTdf를 후보점 속도 d군, 작업점 후보 e를 목표 속도 VTe로 동작시켰을 때의 다른 세 후보점 속도 VTec, VTed, VTef를 후보점 속도 e군, 작업점 후보 f를 목표 속도 VTf로 동작시켰을 때의 다른 세 후보점 속도 VTfc, VTfd, VTfe를 후보점 속도 f군이라고 한다.

수순 S6에서는, 작업점 선택부(150)가, 수순 S5에서 연산한 상기 후보점 속도의 각 군의 최솟값을 비교하여, 그 중에서 가장 값이 큰 후보점 속도에 대응한 작업점 후보를 작업점으로서 선택한다. 최댓값이 c군에 속하는 경우에는 작업점으로서 버킷 좌 선단(8c)을 선택하여 수순 S7c로 진행하고, 최댓값이 d군에 속하는 경우에는 작업점으로서 버킷 우 선단(8d)을 선택하여 수순 S7d로 진행하고, 최댓값이 e군에 속하는 경우에는 작업점으로서 버킷 좌 배면단(8e)을 선택하여 수순 S7e로 진행하고, 최댓값이 f군에 속하는 경우에는 작업점으로서 버킷 우 배면단(8f)을 선택하여 수순 S7f로 진행한다.

수순 S7c에서는, 작업점 선택부(150)가, 버킷 좌 선단(8c)에 관한 자세 정보 PIc를 액추에이터 속도 연산부(130)에 출력하고, 이어지는 수순 S8c에서는 버킷 좌 선단(8c)에 관한 목표 속도 VTc를 액추에이터 속도 연산부(130)에 출력하고, 수순 S9로 진행한다. 수순 S7d 내지 S7f, S8d 내지 S8f에 대해서도 마찬가지로 대응하는 작업점에 관한 자세 정보와 목표 속도를 선택 출력한다.

수순 S9에서는, 액추에이터 속도 연산부(130)가, 작업점 선택부(150)가 출력한 자세 정보와 목표 속도를 입력으로 하여, 그것에 대응하는 붐 실린더 속도, 암 실린더 속도, 버킷 실린더 속도의 명령값을 연산하여 제어 밸브 구동부(200)에 출력하고, 수순 S10으로 진행한다.

수순 S10에서는, 제어 밸브 구동부(200)가, 수순 S9에서 연산된 붐 실린더 속도, 암 실린더 속도, 버킷 실린더 속도에 따른 제어 밸브 구동 신호를 생성하여 각 유압 실린더(5, 6, 7)를 제어하는 컨트롤 밸브(20)에 출력한다. 이 구동 신호에 의해 컨트롤 밸브(20)가 구동되어 각 유압 실린더(5, 6, 7)가 동작하고, 그 동작에 입각하여 작업 장치(15)가 동작한다. 이에 의해 네 작업점 후보(8c 내지 8f) 모두가 목표면(60)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

-작용ㆍ효과-

이상과 같이 구성한 본 실시 형태의 유압 셔블에서는, 작업 장치(15)에 설정한 네 작업점 후보(8c 내지 8f)에 대하여, 목표면(60)과의 편차 정보 Da 내지 Df에 기초하여 목표 속도 VTc 내지 VTf를 각각 연산하고, 각 작업점 후보(8a 내지 8f)를 목표 속도 VTa 내지 VTf로 이동시키는 경우에 나머지 세 작업점 후보에 생기는 속도(후보점 속도) VTcd, VTce, VTcf, VTdc, VTde, VTdf, VTec, VTed, VTef, VTfc, VTfd, VTfe도 연산하고, 그 12의 후보점 속도를 네 작업점 후보(8c 내지 8f)마다 네 그룹(c군 내지 f군)으로 나누었다. 그리고, 이 네 그룹의 각각에서 목표면(60)에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도를 선출하고, 그 선출된 네 속도 중에서 목표면(60)에 가장 느리게 침입할 수 있는 속도를 1개 선출하고, 그 가장 느리게 침입할 수 있는 속도가 속하는 속도군에 관한 작업점 후보를 작업점으로서 선택하기로 하였다. 이와 같이 작업점을 선택하면, 네 작업점 후보(8c 내지 8f) 중 작업점으로서 선택되지 않은 나머지 작업점 후보가 목표면(60)에 침입하는 것도 방지할 수 있으므로, 붐 하강에 의해 작업점 후보(8c 내지 8f)가 이격되는 위치에 있는 목표면에 대해서도, 작업 장치(15) 상의 복수의 작업점 후보(8c 내지 8f)가 목표면(60)에 침입하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해 유압 셔블에 의한 작업 정밀도와 작업 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에서는 작업점 후보가 작업 장치(15)의 회전축 방향(예를 들어, 붐 핀의 축 방향)에 복수 존재하게 되므로, 그 작업 장치(15)의 회전축 방향에 균일하지 않은 목표면(60)(예를 들어 작업 장치(15)의 회동축과 평행이 아닌 목표면)에 대해서도, 버킷 선단 에지 및 배면 에지가 목표면(60)에 침입하는 것을 방지하면서, 반자동 굴삭 성형을 행할 수 있다.

<기타>

본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 여러 가지 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은 상기 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어떤 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

예를 들어, 제1 및 제2 실시 형태에 있어서, 작업 장치(15)는 붐(11), 암(12), 버킷(8)으로 이루어지고, 각각 동일 방향의 회동축을 갖는 것으로 하였지만, 이 이외의 것이어도 된다. 예로서는, 로터리 회동축 또는 틸트 회동축을 갖는 버킷 등이 있다. 또한, 제2 실시 형태에 있어서, 네 작업점 후보는 버킷 외주의 정점(버킷 저면을 구성하는 4변의 정점)으로 하였지만, 버킷 저면을 구성하는 4변(단, 정점은 제외함) 중 적어도 하나에 작업점 후보를 더 추가하여, 예를 들어 요철이 있는 목표면(60)에 대한 작업에 있어서, 그 4변 중 어느 것에 설정한 작업점 후보가 목표면(60)의 볼록부에 접촉하는 것을 막을 수 있도록 해도 된다.

상기 각 실시 형태에서는, 작업점 후보가 둘과 넷인 경우에 대하여 설명하였지만, 작업점 후보의 수가 셋이나 다섯 이상인 경우에도 본 발명은 적용 가능하다는 것은 말할 필요도 없다.

또한, 상기에서는 차체 좌표계에 목표면을 설정하는 경우에 대하여 설명하였지만, 예를 들어 유압 셔블의 상부 선회체(10)에 2개의 GNSS 안테나와 수신기를 탑재하여 지리 좌표계에 있어서의 유압 셔블의 위치와 방위를 산출 가능하게 함으로써, 지리 좌표계에 설정된 목표면에 대하여 반자동 굴삭 성형 제어를 실행 가능하게 구성하는 것도 가능하다. 차체 좌표계나 지리 좌표계 이외의 좌표계에 대해서도 마찬가지이다.

또한, 상기에서는 붐 실린더(5)만을 반자동 제어의 대상으로 하였지만, 암 실린더(6)나 버킷 실린더(7)를 대상으로 해도 된다.

상기 컨트롤러(500)에 관한 각 구성이나 당해 각 구성의 기능 및 실행 처리 등은, 그들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)로 실현해도 된다. 또한, 상기 컨트롤러(500)에 관한 구성은, 연산 처리 장치(예를 들어 CPU)에 의해 판독ㆍ실행됨으로써 당해 컨트롤러(5005)의 구성에 관한 각 기능이 실현되는 프로그램(소프트웨어)으로 해도 된다. 당해 프로그램에 관한 정보는, 예를 들어 반도체 메모리(플래시 메모리, SSD 등), 자기 기억 장치(하드 디스크 드라이브 등) 및 기록 매체(자기 디스크, 광 디스크 등) 등에 기억할 수 있다. 또한, 컨트롤러(500)가 실행한 처리의 일부 또는 전부를 복수의 컨트롤러나 컴퓨터에서 분산 처리하도록 시스템을 구성해도 된다.

1a: 주행용 우 조작 레버
1b: 주행용 좌 조작 레버
1c: 우 조작 레버
1d: 좌 조작 레버
2: 유압 펌프
3a: 우 주행 유압 모터
3b: 좌 주행 유압 모터
4: 선회 유압 모터
5: 붐 실린더(유압 액추에이터)
6: 암 실린더(유압 액추에이터)
7: 버킷 실린더(유압 액추에이터)
8: 버킷
8a: 버킷 선단
8b: 버킷 배면단
8c: 버킷 좌 선단
8d: 버킷 우 선단
8e: 버킷 좌 배면단
8f: 버킷 우 배면단
9: 하부 주행체
10: 상부 선회체
11: 붐
12: 암
13a: 제1 자세 센서(자세 센서)
13b: 제2 자세 센서(자세 센서)
13c: 제3 자세 센서(자세 센서)
13d: 차체 자세 센서(자세 센서)
14: 원동기
15: 작업 장치
18: 목표면 설정 장치
20: 컨트롤 밸브
100: 정보 처리부
110: 편차 연산부
120: 목표 속도 연산부
130: 액추에이터 속도 연산부
140: 후보점 속도 연산부
141a: 기하학 역변환부
141b: 기하학 역변환부
141c: 기하학 역변환부
141d: 기하학 역변환부
141e: 기하학 역변환부
141f: 기하학 역변환부
142a: 기하학 변환부
142b: 기하학 변환부
142c: 기하학 변환부
142d: 기하학 변환부
142e: 기하학 변환부
142f: 기하학 변환부
150: 작업점 선택부
151: 후보점 속도 비교부
152: 자세 정보 전환부
153: 목표 속도 전환부
200: 제어 밸브 구동부
500: 컨트롤러

Claims (5)

1. 작업 장치와,
   유압 펌프로부터 토출되는 작동유에 의해 구동되고 상기 작업 장치를 동작시키는 유압 실린더와,
   오퍼레이터의 조작에 따라 상기 유압 실린더의 동작을 지시하는 조작 장치와,
   임의로 설정된 목표면의 위치 정보와 상기 작업 장치의 자세 정보와 상기 조작 장치의 조작 정보에 기초하여, 상기 작업 장치에 설정한 복수의 작업점 후보를 상기 목표면을 따라 이동시키는 상기 유압 실린더의 목표 속도를 각각 연산하고, 그 연산한 복수의 목표 속도 중 어느 하나의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더의 속도를 제어하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 복수의 작업점 후보의 각각을, 상기 복수의 목표 속도 중 대응하는 목표 속도로 이동시킨 경우에 나머지 작업점 후보에 생기는 속도를 연산하고,
   상기 나머지 작업점 후보에 생기는 속도를 상기 복수의 작업점 후보별로 그루핑하여 복수의 속도군을 만들고,
   상기 복수의 속도군 중에서 상기 복수의 작업점 후보 모두가 가장 상기 목표면에 침입하기 어려운 동작을 하는 속도군을 선출하고,
   상기 복수의 목표 속도 중, 상기 선출한 속도군에 관한 작업점 후보의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 복수의 작업점 후보의 각각을, 상기 복수의 목표 속도 중 대응하는 목표 속도로 이동시킨 경우에 나머지 작업점 후보에 생기는 속도를 연산하고,
   상기 나머지 작업점 후보에 생기는 속도를 상기 복수의 작업점 후보별로 그루핑하여 복수의 속도군을 만들고,
   상기 복수의 속도군의 각각에서 상기 목표면에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도를 선출하고,
   상기 복수의 속도군으로부터 선출된 상기 목표면에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도 중에서 상기 목표면에 가장 느리게 침입할 수 있는 속도를 선출하고,
   상기 복수의 속도군 중에서 상기 목표면에 가장 느리게 침입할 수 있는 속도가 속하는 속도군을 선출하고,
   상기 복수의 목표 속도 중, 상기 선출한 속도군에 관한 작업점 후보의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
3. 제2항에 있어서,
   상기 목표면으로부터 멀어지는 속도의 방향을 정이라고 하였을 때,
   상기 목표면에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도란, 가장 작은 속도이고,
   상기 목표면에 가장 빠르게 침입할 수 있는 속도란, 가장 큰 속도인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 작업점 후보로서, 상기 작업 장치에는 제1 작업점 후보와 제2 작업점 후보가 설정되어 있고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 복수의 목표 속도 중 상기 제2 작업점 후보의 목표 속도로 상기 제2 작업점 후보를 이동시킨 경우에 상기 제1 작업점 후보에 생기는 속도인 제1 후보점 속도를 연산하고,
   상기 복수의 목표 속도 중 상기 제1 작업점 후보의 목표 속도로 상기 제1 작업점 후보를 이동시킨 경우에 상기 제2 작업점 후보에 생기는 속도인 제2 후보점 속도를 연산하고,
   상기 제1 후보점 속도가 상기 제2 후보점 속도보다 상기 목표면에 침입하기 어려운 속도일 때에는 상기 제2 작업점 후보의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더를 제어하고,
   상기 제2 후보점 속도가 상기 제1 후보점 속도보다 상기 목표면에 침입하기 어려운 속도일 때에는 상기 제1 작업점 후보의 목표 속도에 따라 상기 유압 실린더를 제어하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제4항에 있어서,
   상기 작업 장치는 버킷을 갖고,
   상기 제1 작업점 후보는 상기 버킷의 선단 에지 상에 설정된 점이고,
   상기 제2 작업점 후보는 상기 버킷의 배면단 에지 상에 설정된 점인 것을 특징으로 하는 작업 기계.

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