KR20200082874A - System and method for preventing overturn of working vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 ZMP(Zero Moment Point) 이론을 기반으로 작업 차량의 전도 또는 전복을 정확하게 분석할 수 있고, 전도/전복의 위험을 작업자에게 실시간으로 제공하여 작업 차량의 전도 또는 전복을 미연에 방지할 수 있는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for preventing/overturning a work vehicle, and more specifically, it is possible to accurately analyze the fall or overturn of a work vehicle based on the ZMP (Zero Moment Point) theory, and to reduce the risk of overturn/overturn. The present invention relates to a system and method for preventing/overturning a work vehicle that can be provided in real time to a worker to prevent the fall or overturn of the work vehicle.
일반적으로, 작업 차량 중에는 작업 동작에 따라 하중이 편심된 위치에 작용되어 작업 차량이 작업 도중에 전도(顚倒) 또는 전복(顚覆)되기도 한다.In general, in a work vehicle, a load is applied to an eccentric position according to the operation of the work, so that the work vehicle may fall or roll over during work.
예를 들면, 카고 크레인(cargo crane)은 차량, 크레인, 아웃트리거(Outrigger), 유압펌프, 조종밸브, 안전장치, 기타 부품 등으로 구성된 기계장치로서, 주로 작업물을 들어 올려서 상하 방향, 좌우 방향, 또는 전후 방향으로 운반하는 기능을 수행한다.For example, a cargo crane is a mechanical device composed of a vehicle, a crane, an outrigger, a hydraulic pump, a control valve, a safety device, and other parts. , Or performs the function of transporting in the front-rear direction.
상기와 같은 카고 크레인은 '기중기'라고도 불리는 작업 차량으로서, 상용차량에 크레인을 장착한 구조이다. 즉, 카고 크레인은 크레인의 일반적인 기능에 차량의 이동 기능을 결합한 장비에 해당한다.The cargo crane as described above is a work vehicle, also called a'lifter', and has a structure in which a crane is mounted on a commercial vehicle. That is, the cargo crane corresponds to equipment that combines the general function of the crane with the movement function of the vehicle.
하지만, 카고 크레인은 크레인의 자세와 동작, 작업물의 하중, 지면의 기울기 등에 따라 전도 또는 전복의 위험이 높은 구조이고, 실제로 전도와 전복에 의한 사건사고가 오랜 기간 동안 고질적으로 발생하고 있다.However, the cargo crane has a high risk of falling or tipping over depending on the attitude and motion of the crane, the load of the workpiece, and the inclination of the ground, and in fact, accidents due to tipping and tipping have been occurring for a long period of time.
상기와 같은 카고 크레인의 전도 또는 전복으로 인하여 작업현장에서 많은 사상자 및 물질적 손해를 유발하고 있는 실정이다.It is a situation that causes a lot of casualties and material damages in the work site due to the fall or overturn of the cargo crane as described above.
최근에는 카고 크레인과 같은 작업 차량의 전도 또는 전복에 대한 위험을 알려주기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다. In recent years, various technologies have been developed to warn of the danger of overturning or overturning of a work vehicle such as a cargo crane.
예를 들면, 한국등록특허 제10-1858537호(발명의 명칭: 이동식 크레인 차량의 전복 방지 장치, 출원일: 2016.04.15)에서는, 아웃트리거에 대한 기울기 보상 방식을 별도의 공기압을 이용하여 기울기를 더 신속하고 정확하게 보상할 수 있고, 그 구성도 단순하여 제작 및 사용의 편리함을 제공하는 기술 사상이 개시되어 있다.For example, in Korean Registered Patent No. 10-1858537 (invention name: mobile crane vehicle overturn prevention device, filing date: 2016.04.15), the tilt compensation method for the outrigger is further added using a separate air pressure. A technical idea is disclosed that can be compensated quickly and accurately and has a simple configuration, thereby providing convenience in manufacturing and use.
또한, 한국등록특허 제10-1653772호(발명의 명칭: 콘크리트 펌프 트럭의 전복 방지를 위한 붐 제어 장치, 출원일: 2015.02.13)에서는, 콘크리트 펌프 트럭의 전복 방지를 위해서 아웃트리거의 확장정도에 따른 붐의 확장과 회전시 안전범위를 벗어나지 못하도록 제어하는 기술 사상이 개시되어 있다. In addition, in Korean Patent No. 10-1653772 (Invention name: Boom control device for preventing overturning of a concrete pump truck, filing date: 2015.02.13), according to the degree of expansion of the outrigger to prevent overturning of the concrete pump truck Technical idea is disclosed to control the boom from extending and rotating so that it does not deviate from the safety range.
상기와 같은 전도와 전복을 방지하기 위한 기술의 개발 노력에도 불구하고, 작업 차량의 전도 및 전복에 의한 사건사고는 여전히 작업 현장에서 발생되고 있기 때문에 작업 차량의 전도/전복을 더욱 정확하고 안정적으로 방지하기 위한 기술 개발이 절실하다.Despite the above efforts to develop technology to prevent overturning and overturning, accidents due to overturning and overturning of the work vehicle are still occurring at the work site, so the conduction/overturning of the work vehicle is more accurately and reliably prevented. Development of technology to do so is urgent.
본 발명의 실시예는, ZMP 이론을 기반으로 작업 차량의 전도 또는 전복을 더욱 정확하고 안정적으로 분석 및 모니터링할 수 있는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법을 제공한다.An embodiment of the present invention provides a system and method for preventing/overturning a work vehicle that can more accurately and stably analyze and monitor the fall or overturn of a work vehicle based on the ZMP theory.
또한, 본 발명의 실시예는, 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험을 작업자에게 실시간으로 제공하여 작업 차량의 전도 또는 전복을 미연에 방지할 수 있는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법을 제공한다.In addition, an embodiment of the present invention provides a system and method for preventing/overturning a work vehicle that can prevent the overturning or overturning of a work vehicle in advance by providing the operator with a real-time risk of overturning/overturning the work vehicle. do.
본 발명은 작업 차량의 동작 상태에 따라 작업자에게 전도 또는 전복의 위험을 알려주는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for preventing fall/turnover of a work vehicle, informing a worker of the risk of falling or tipping over depending on the operating state of the work vehicle.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기 작업 차량의 고정 파라미터를 입력 받는 입력 유닛, 상기 작업 차량의 동작 상태에 따라 가변되는 유동 파라미터를 감지하는 감지 유닛, 상기 고정 파라미터와 상기 유동 파라미터를 전달 받도록 상기 입력 유닛과 상기 감지 유닛에 연결되고 상기 고정 파라미터와 상기 유동 파라미터를 이용하여 상기 작업 차량의 ZMP 위치 및 안정 영역을 산출하며 상기 ZMP 위치와 상기 안정 영역을 비교하여 상기 작업 차량의 전도/전복 여부를 판단하는 제어 유닛, 및 상기 제어 유닛에 연결되고 상기 ZMP 위치의 실시간 변화를 상기 안정 영역 상에 표시하여 상기 작업 차량의 전도/전복 여부를 상기 작업자에게 시각적으로 제공하는 표시 유닛을 포함하는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, an input unit that receives a fixed parameter of the work vehicle, a sensing unit that detects a flow parameter that is variable according to an operation state of the work vehicle, and receives the fixed parameter and the flow parameter It is connected to the input unit and the sensing unit, calculates the ZMP position and the stable area of the work vehicle using the fixed parameter and the flow parameter, and compares the ZMP position and the stable area to determine whether the work vehicle is inverted/turned over. A control unit for determining, and a display unit connected to the control unit and displaying a real-time change in the ZMP position on the stable area to visually provide the operator with a fall/overturn of the work vehicle. Provide a fall/fall protection system.
일측면에 따르면, 상기 작업 차량은, 작업 차량 본체, 상기 작업 차량 본체에 일단부가 회전 가능하게 연결되고 작업물을 연결한 타단부가 길이 조절 가능하게 형성된 붐, 및 상기 작업 차량 본체의 둘레부에 복수개가 길이 조절 가능하게 배치되고 상기 작업 차량 본체를 지면에 지지하는 아웃트리거를 포함할 수 있다.According to one aspect, the work vehicle includes a work vehicle body, a boom rotatably connected at one end to the work vehicle body, and the other end connected to the work body to be adjustable in length, and a circumference of the work vehicle body The plurality may be arranged to be adjustable in length and may include an outrigger that supports the working vehicle body on the ground.
상기 고정 파라미터는 상기 작업 차량의 중량, 상기 작업 차량의 무게 중심, 상기 붐의 무게, 상기 붐의 초기 무게줌심, 상기 아웃트리거의 인출 길이, 또는 상기 아웃트리거들 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The fixed parameter may include at least one of the weight of the work vehicle, the center of gravity of the work vehicle, the weight of the boom, the initial weight of the boom, the withdrawal length of the outrigger, or the distance between the outriggers. Can.
상기 유동 파라미터는 상기 붐의 상승각, 상기 붐의 회전각, 상기 작업물의 하중, 또는 상기 붐의 인출 길이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The flow parameter may include at least one of an elevation angle of the boom, an angle of rotation of the boom, a load of the workpiece, or a length of withdrawal of the boom.
일측면에 따르면, 상기 감지 유닛은, 상기 붐의 인출 길이를 감지하도록 상기 붐의 일측에 배치되는 붐 길이 센서, 상기 붐의 상승각을 감지하도록 상기 붐의 타측과 상기 작업 차량 본체 사이에 배치되는 제1 붐 각도 센서, 상기 붐의 회전각을 감지하도록 상기 붐의 타측과 상기 작업 차량 본체 사이에 배치되는 제2 붐 각도 센서, 상기 아웃트리거의 인출 길이를 감지하도록 상기 아웃트리거들에 각각 배치되는 아웃트리거 길이 센서, 상기 작업물의 하중을 감지하도록 상기 붐과 상기 작업 차량 본체 사이에 배치되는 하중 감지 센서, 및 상기 작업 차량 본체의 기울기를 감지하도록 상기 작업 차량 본체에 배치되는 기울기 감지 센서를 포함할 수 있다.According to one side, the sensing unit, a boom length sensor disposed on one side of the boom to detect the withdrawal length of the boom, is disposed between the other side of the boom and the working vehicle body to detect the elevation angle of the boom A first boom angle sensor, a second boom angle sensor disposed between the other side of the boom and the body of the work vehicle to sense the rotation angle of the boom, respectively disposed in the outriggers to sense the withdrawal length of the outrigger An outrigger length sensor, a load detection sensor disposed between the boom and the work vehicle body to sense the load of the work piece, and a tilt detection sensor disposed on the work vehicle body to sense the tilt of the work vehicle body Can.
일측면에 따르면, 상기 제어 유닛은, 상기 안정 영역의 내측에 상기 ZMP 위치가 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 없는 안정 상태로 판단할 수 있고, 상기 안정 영역의 외측에 상기 ZMP 위치가 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 있는 위험 상태로 판단할 수 있다.According to one aspect, the control unit, if the ZMP position inside the stable area can be determined as a stable state with no risk of overturning/overturning of the work vehicle, and the ZMP outside the stable area If the location is present, it can be determined as a dangerous state with a risk for the fall/overturn of the work vehicle.
상기 표시 유닛은, 상기 제어 유닛에 의해 위험 상태로 판단되면 상기 작업자에게 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 경고 신호를 제공할 수 있다.When the display unit is determined to be in a dangerous state by the control unit, the display unit may provide a warning signal for the conduction/overturn of the work vehicle.
한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 입력 유닛을 통하여 작업 차량의 고정 파라미터를 입력하는 단계, 상기 작업 차량의 동작시 감지 유닛을 통하여 상기 작업 차량의 유동 파라미터를 감지하는 단계, 상기 고정 파라미터를 제어 유닛이 분석하여 상기 작업 차량의 안정 영역을 산출하는 단계, 상기 고정 파라미터와 상기 유동 파라미터를 상기 제어 유닛이 분석하여 상기 작업 차량의 동작 상태에 따라 변화되는 ZMP 위치를 산출하는 단계, 상기 제어 유닛이 상기 작업 차량의 안정 영역과 ZMP 위치를 비교하는 단계, 상기 ZMP 위치가 상기 안정 영역의 내부에 배치되는지를 검출하여 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계, 및 상기 ZMP 위치, 상기 안정 영역, 및 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험 여부를 상기 작업 차량의 작업자에게 표시 유닛을 통해 실시간으로 제공하는 단계를 포함하는 작업 차량의 전도/전복 방지 방법을 제공한다.On the other hand, according to another aspect of the present invention, inputting a fixed parameter of the working vehicle through an input unit, detecting a flow parameter of the working vehicle through a detection unit when the working vehicle is operating, and controlling the fixed parameter The unit analyzes to calculate a stable area of the work vehicle, the control unit analyzes the fixed parameter and the flow parameter to calculate a ZMP position that changes according to the operation state of the work vehicle, and the control unit Comparing a stable area of the work vehicle with a ZMP position, detecting whether the ZMP position is disposed inside the stable area, and determining whether there is a danger of overturning/overturning of the work vehicle, and the ZMP position, It provides a method for preventing the fall / overturn of the work vehicle, comprising providing the stable area and whether or not the work vehicle is at risk for fall/overturn in real time through a display unit to an operator of the work vehicle.
일측면에 따르면, 본 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 방법은, 상기 작업 차량의 동작시 상기 위험 상태로 판단되면 상기 작업자에게 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 경고 신호를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to one aspect, the method for preventing fall/overturn of a work vehicle according to the present embodiment provides a warning signal to the worker about the fall/fall of the work vehicle when it is determined to be in the danger state during operation of the work vehicle. It may further include.
일측면에 따르면, 상기 ZMP 위치를 산출하는 단계는, 상기 감지 유닛에 감지되는 상기 유동 파라미터의 현재값을 이용하여 상기 ZMP 위치의 현재 위치를 도출하는 단계, 상기 유동 파라미터의 변화 추이에 따라 설정시간 이후의 상기 유동 파라미터의 예상값을 도출하는 단계, 및 상기 유동 파라미터의 예상값을 이용하여 상기 ZMP 위치의 예상 위치를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.According to one aspect, the step of calculating the ZMP position may include deriving the current position of the ZMP position using the current value of the flow parameter sensed by the sensing unit, and setting time according to the change trend of the flow parameter The method may further include deriving an expected value of the flow parameter, and deriving an expected position of the ZMP location using the predicted value of the flow parameter.
상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계에서는, 상기 ZMP 위치의 예상 위치가 상기 안정 영역의 내측에 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 없는 안정 상태로 판단할 수 있고, 상기 ZMP 위치의 예상 위치가 상기 안정 영역의 외측에 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 있는 위험 상태로 판단할 수 있다.In the step of determining whether the work vehicle is in danger of overturning/overturning, if the predicted position of the ZMP position exists inside the stable region, it can be determined as a stable state without risk of overturning/overturning of the working vehicle. In addition, if the expected position of the ZMP position is outside the stable area, it may be determined that there is a risk of falling/overturning of the work vehicle.
본 발명의 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법은, ZMP 이론을 기반으로 작업 차량의 전도 또는 전복을 더욱 정확하고 안정적으로 분석 및 모니터링할 수 있고, 이를 이용하여 작업 차량의 전도 또는 전복으로 인한 사건사고를 대폭 감소시킬 수 있다.The system and method for preventing/overturning a work vehicle according to an embodiment of the present invention can more accurately and stably analyze and monitor conduction or overturning of a work vehicle based on ZMP theory, and use this to conduct and conduct a work vehicle conduction. Alternatively, accidents caused by overturning can be greatly reduced.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법은, 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험을 작업자에게 실시간으로 제공 및 경고하는 구조이므로, 작업 차량의 동작시 작업자가 전도/전복의 위험을 미리 확인하여 작업 차량의 전도 또는 전복을 미연에 방지할 수 있다.In addition, since the system and method for preventing/overturning a work vehicle according to an embodiment of the present invention provides a structure to a worker in real time and warns of the risk of overturning/overturning of the work vehicle, the operator may conduct a fall during operation of the work vehicle. / It is possible to prevent the tipping or tipping of the work vehicle in advance by checking the danger of tipping over.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법은, 입력 유닛을 통해서 작업 차량의 동작과 관련성이 없는 고정 파라미터를 미리 입력 받은 상태에서 감지 유닛을 통해서 작업 차량의 동작에 따라 변경되는 유동 파라미터를 실시간으로 감지하는 구조이므로, 입력 유닛에 기설정된 고정 파라미터 및 감지 유닛에 실시간으로 감지되는 유동 파라미터를 사용하여 작업 차량의 안정 영역 및 ZMP 위치를 정확하게 산출할 수 있으며, 작업 차량의 안정 영역과 ZMP 위치를 비교 분석하여 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험을 정확하고 안정적으로 판단할 수 있다.In addition, the system and method for preventing fall/overturn of a work vehicle according to an exemplary embodiment of the present invention may be applied to the operation of the work vehicle through a detection unit in a state in which fixed parameters not related to the operation of the work vehicle are previously input through the input unit. Since it is a structure that detects the flow parameter that is changed in real time, it is possible to accurately calculate the stable area and the ZMP position of the work vehicle by using the fixed parameter preset in the input unit and the flow parameter detected in real time in the detection unit. By comparing and analyzing the stable area and the ZMP position of the vehicle, it is possible to accurately and stably determine the risk of overturning/overturning of the work vehicle.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템 및 방법은, 감지 유닛에 감지되는 유동 파라미터의 현재값을 이용하여 ZMP 위치의 현재 위치를 도출한 후 유동 파라미터의 변화 추이에 따라 도출된 설정시간 이후의 유동 파라미터의 예상값을 이용하여 ZMP 위치의 예상 위치를 도출하므로, ZMP 위치의 예상 위치와 안정 영역을 비교하여 설정시간 이후에 발생되는 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험을 미리 예측할 수 있다. 그로 인하여, 본 실시예에서는, 작업 차량의 현재 동작 상태를 기반으로 설정시간 이후에 발생될 작업 차량의 동작 상태를 분석하므로, 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험을 설정시간만큼 미리 확인할 수 있고, 그로 인해서 작업자는 전도/전복의 위험에 더욱 안정적으로 대처할 수 있다.In addition, the fall/fall protection system and method of a work vehicle according to an embodiment of the present invention derives the current position of the ZMP position using the current value of the flow parameter sensed by the detection unit, and according to the change trend of the flow parameter Since the predicted position of the ZMP position is derived using the predicted value of the flow parameter after the derived set time, the expected position of the ZMP position is compared with the stable area to reduce the risk of falling/overturning of the work vehicle occurring after the set time. It can be predicted in advance. Therefore, in the present embodiment, since the operation state of the work vehicle to be generated after the set time is analyzed based on the current operation state of the work vehicle, it is possible to confirm in advance the risk for the fall/overturn of the work vehicle by the set time, This allows the operator to more reliably cope with the risk of falling/turning over.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도/전복 방지 시스템을 구비한 작업 차량이 개략적으로 도시된 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 방법이 도시된 순서도이다.
도 4 내지 도 6은 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 붐의 작업 반경에 따른 작업물의 허용 하중을 분석한 결과가 도시된 도면이다.
도 7 내지 도 9는 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 작업물의 하중에 따른 ZMP 위치의 변화를 분석한 결과가 도시된 도면이다.
도 10 내지 도 11은 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 붐의 회전 동작에 따른 전도/전복의 위험을 예측한 결과가 도시된 도면이다.
도 12 내지 도 13은 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 전도/전복의 위험을 예측한 결과를 작업자에게 알려주기 위한 일례가 도시된 도면이다.1 is a plan view schematically showing a work vehicle having a fall/fall protection system according to an embodiment of the present invention.
2 is a view schematically showing a fall/fall protection system of the work vehicle shown in FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a method for preventing fall/overturn of a work vehicle according to another embodiment of the present invention.
4 to 6 is a view showing the results of analyzing the allowable load of the work according to the working radius of the boom using the fall / overturn prevention method shown in FIG.
7 to 9 is a view showing the results of analyzing the change in ZMP position according to the load of the work using the fall / fall prevention method shown in FIG.
10 to 11 are diagrams illustrating a result of predicting the risk of the fall/turnover due to the rotation operation of the boom using the fall/turnover prevention method illustrated in FIG. 3.
12 to 13 is a view showing an example for informing the operator of the results of predicting the risk of the fall / fall using the fall / fall prevention method shown in FIG. 3.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited or limited by the embodiments. The same reference numerals in each drawing denote the same members.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전도/전복 방지 시스템(100)을 구비한 작업 차량(10)이 개략적으로 도시된 평면도이고, 도 2는 도 1에 도시된 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 시스템(100)을 개략적으로 나타낸 도면이다. 1 is a plan view schematically showing a
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 시스템(100)은, 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 작업자에게 전도 또는 전복의 위험을 실시간으로 정확하게 알려주는 장치이다.1 and 2, the fall/
즉, 본 실시예에 따른 전도/전복 방지 시스템(100)은, 작업 차량(10)의 동작시 가변되는 다양한 요소를 고려하여 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험을 ZMP 이론을 기반으로 분석할 수 있고, 작업 차량(10)의 작업자에게 전도/전복의 위험을 실시간으로 제공하여 작업 차량(10)의 전도 또는 전복에 의한 사건사고를 미연에 방지할 수 있다.That is, the fall/
한편, 본 실시예에 따른 작업 차량(10)은 카고 크레인, 궤도형 크레인, 콘크리트 펌프카, 고소작업 차량, 지게차, 굴삭기 등과 같이 길게 연장되는 구성요소를 구비하고 있는 차량으로 설정할 수 있다. 즉, 작업 차량(10)은 각종 건설기계, 일반작업차량, 특장차량 또는 화물운송차량 등에서 작업물을 운반하는 길게 연장된 구성요소를 구비한 모든 차량을 포함할 수 있다.On the other hand, the
예를 들면, 작업 차량(10)은 크레인 기구, 리프트 기구, 또는 콘크리트 공급 기구(펌프, 호스, 붐 등)를 차량에 설치한 구조이다. 따라서, 작업 차량(10)은 크레인 기구, 리프트 기구, 또는 콘크리트 공급 기구 등의 특정 작업과 함께 차량의 이동성을 모두 구비한 구조이며, 그로 인해서 작업 위치를 자유롭게 이동 또는 변경하면서 특정 작업을 수행할 수 있다. For example, the
이하, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 작업 차량(10)을 카고 크레인으로 설명하지만, 이에 한정되는 것은 아니며 길이 조절되는 구성요소를 구비한 다양한 작업 차량에도 적용할 수 있다. Hereinafter, in the present embodiment, for convenience of explanation, the
예를 들면, 작업 차량(10)은 작업 차량 본체(12), 붐(14), 및 아웃트리거(16)를 포함할 수 있다.For example, the
작업 차량 본체(12)는 상용 차량에 붐(14)과 아웃트리거(16)을 작동시키기 위한 각종 구동기구가 설치된 장치로서, 작업 차량(10)의 이동 기능을 수행할 수 있고, 붐(14)과 아웃트리거(16)의 작동을 위한 동력과 제어 신호를 제공할 수 있다.The
붐(14)은 작업 차량(10)의 작업물을 상하 방향, 좌우 방향, 또는 전후 방향 중 적어도 어느 한 방향으로 운반 또는 이송하는 장치이다. 붐(14)은 복수개의 다단 구조로 형성되어 길이 방향으로 길이 조절될 수 있다. The
즉, 붐(14)의 일단부는 작업 차량 본체(12)에 회전 가능하게 연결될 수 있고, 붐(14)의 타단부는 붐(14)의 길이 방향으로 길이 조절 가능하게 다단 구조로 형성될 수 있다. 작업 차량(10)의 작업물은 붐(14)의 타단부에 배치될 수 있다.That is, one end of the
아웃트리거(16)는 작업 차량 본체(12)를 지면에 안정적으로 지지하기 위한 장치이다. 아웃트리거(16)는 붐(14)과 같이 길이 방향으로 길이 조절 가능하게 형성될 수 있다. 상기와 같은 아웃트리거(16)는 작업 차량 본체(12)의 둘레부에 복수개가 서로 이격되게 배치될 수 있다. 이하, 본 실시예에서는 아웃트리거(16)가 작업 차량 본체(12)의 전방 좌우측 및 후방 좌우측에 각각 배치되는 것으로 설명하지만, 작업 차량 본체(12)의 전방 좌우측에만 배치되거나 작업 차량 본체(12)의 후방 좌우측에만 배치될 수도 있다.The
도 1과 도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 시스템(100)은 입력 유닛(110), 감지 유닛(120), 제어 유닛(130), 및 표시 유닛(140)을 포함한다.1 and 2, the fall/
본 실시예에 따른 전도/전복 방지 시스템(100)은, 작업 차량(10)의 제작시 작업 차량(10)과 함께 제작되거나, 또는 기완성된 작업 차량(10)에 별도의 설치 작업을 통하여 작업 차량(10)에 설치될 수 있다. 여기서, 전도/전복 방지 시스템(100)이 기완성된 작업 차량(10)에 별도로 설치되면, 다양한 종류의 작업 차량(10)에 간편하게 적용되어 부품의 공용화가 실현될 수 있다.The fall/
상기와 같이 입력 유닛(110), 감지 유닛(120), 제어 유닛(130), 및 표시 유닛(140)은 작업 차량(10)에 설치될 수 있다. 특히, 표시 유닛(140)은 작업 차량(10)의 작업자가 붐(14)의 작동을 조작하는 위치에서 육안으로 확인 가능한 위치에 배치되는 것이 바람직하다.As described above, the
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 입력 유닛(110)은, 작업 차량(10)의 고정 파라미터를 입력 받는 구성이다. 입력 유닛(110)은 키보드나 터치 패널 등과 같은 다양한 종류의 입력 장치가 사용될 수 있지만, 본 실시예에서는 터치 패널이 사용되는 것으로 설명한다.1, 2, and 4, the
상기와 같은 고정 파라미터는 ZMP 계산에 필요한 정보 중에서 고정값을 가진 파라미터로서, 작업 차량(10)의 동작 상태와 상관없이 항상 일정한 값을 나타내는 정보이다. 다만, 고정 파라미터는 작업 차량(10)의 부품 교체 및 설계 변경 등에 원활하게 대응하기 위하여 입력 유닛(110)을 통해 간편하게 수정할 수 있다.The fixed parameter as described above is a parameter having a fixed value among information necessary for ZMP calculation, and is information that always shows a constant value regardless of the operating state of the
예를 들면, 고정 파라미터는 작업 차량(10)의 중량, 작업 차량(10)의 무게 중심, 붐(14)의 무게, 붐(14)의 초기 무게줌심, 아웃트리거(16)의 인출 길이, 또는 아웃트리거(16)들 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. For example, the fixed parameters include the weight of the
도 4에 도시된 바와 같이, 입력 유닛(110)은 표시 유닛(140)의 화면에 배치된 터치 패널을 포함할 수 있다. 따라서, 작업자는 표시 유닛(140)의 화면을 확인하면서 후술하는 표시 유닛(140)의 고정 파라미터 표시부(140a)에 고정 파라미터를 직접 입력할 수 있다. 상기와 같은 표시 유닛(140)의 고정 파라미터 표시부(140a)에는, 고정 파라미터를 독립적으로 입력 또는 수정하기 위하여 고정 파라미터의 종류별로 입력창이 각각 형성될 수 있다.As illustrated in FIG. 4, the
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 감지 유닛(120)은, 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 가변되는 유동 파라미터를 감지하는 장치이다. 감지 유닛(120)은, 유동 파라미터를 감지하기 위한 복수개의 센서로 구성될 수 있으며, 작업 차량(10)의 작동 위치들에 개별적으로 배치될 수 있다.1, 2, and 4, the
상기와 같은 유동 파라미터는 작업 차량(10)의 작업 동작을 모사하기 위한 파라미터로서, 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 다양한 크기로 유동되는 정보이다. 즉, 유동 파라미터는 작업 차량(10)의 작업 동작에 따라 감지 유닛(120)에 다양한 값으로 감지될 수 있다. 그에 따라, 유동 파라미터를 적절하게 수정하면, 작업 차량(10)의 특정 작업 동작을 모사할 수 있다.The above-described flow parameter is a parameter for simulating the working operation of the
예를 들면, 유동 파라미터는 붐(14)의 상승각, 붐(14)의 회전각, 작업물의 하중, 또는 붐(14)의 인출 길이 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.For example, the flow parameter may include at least one of the elevation angle of the
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 감지 유닛(120)은 붐 길이 센서(121), 제1 붐 각도 센서(122), 제2 붐 각도 센서(123), 아웃트리거 길이 센서(124), 하중 감지 센서(125), 및 기울기 감지 센서(126)를 포함할 수 있다.1 and 2, the
붐 길이 센서(121)는 붐(14)의 인출 길이를 감지하는 센서로서, 붐(14)의 일측에 배치될 수 있다. 구체적으로, 붐 길이 센서(121)는 작업물의 하중이 연결되는 붐(14)의 타단부에 배치될 수 있다. 제어 유닛(130)은, 붐 길이 센서(121)의 감지값을 이용하여 붐(14)의 인출 길이를 정확하게 산출할 수 있고, 작업 차량(10)의 작업 반경도 도출할 수 있다.The
제1 붐 각도 센서(122)는 붐(14)의 상승각을 감지하는 센서로서, 붐(14)의 타측과 작업 차량 본체(12) 사이에 배치될 수 있다. 구체적으로, 제1 붐 각도 센서(122)는 붐(14)의 타단부와 작업 차량 본체(12)의 연결부에 배치될 수 있다. 제어 유닛(130)은, 제1 붐 각도 센서(122)의 감지값을 이용하여 붐(14)의 기복 각도를 정확하게 산출할 수 있고, 작업 차량(10)의 작업 반경도 도출할 수 있다.The first
제2 붐 각도 센서(123)는 붐(14)의 회전각을 감지하는 센서로서, 붐(14)의 타측과 작업 차량 본체(12) 사이에 배치될 수 있다. 전술한 제1 붐 각도 센서(122)와 마찬가지로, 제2 붐 각도 센서(123)도 붐(14)의 타단부와 작업 차량 본체(12)의 연결부에 배치될 수 있다. 제어 유닛(130)은, 제2 붐 각도 센서(123)의 감지값을 이용하여 붐(14)의 수평 선회 각도를 정확하게 산출할 수 있고, 작업 차량(10)의 전방에 설정되는 작업 금지 영역도 도출할 수 있다.The second
아웃트리거 길이 센서(124)는 아웃트리거(16)의 인출 길이를 감지하는 센서로서, 작업 차량 본체(12)에 구비된 4개의 아웃트리거(16)에 각각 배치될 수 있다. 제어 유닛(130)은, 아웃트리거 길이 센서(124)의 감지값을 이용하여 아웃트리거(16)들의 인출 길이를 정확하게 산출할 수 있고, 작업 차량(10)의 작업 반경도 도출할 수 있다.The
하중 감지 센서(125)는 작업물의 하중을 감지하는 센서로서, 붐(14)에 배치될 수 있다. 구체적으로, 하중 감지 센서(125)는, 붐(14)과 작업물의 연결 부위에 배치하여 작업물의 하중을 직접적으로 감지하거나, 붐(14)과 작업 차량 본체(12)의 연결 부위에 배치하여 붐(14)의 부하 변화를 통해 감지할 수 있다.The
기울기 감지 센서(126)는 작업 차량 본체(12)의 기울기를 감지하는 센서로서, 작업 차량 본체(12)에 배치될 수 있다. 기울기 감지 센서(126)는 지면의 기울기 또는 작업 차량(10)의 구조로 인한 작업 차량 본체(12)의 기울기를 측정하기 위한 장치이다. The
도 4에 도시된 바와 같이, 감지 유닛(120)의 감지값은 표시 유닛(140)의 화면에 실시간으로 표시될 수 있다. 즉, 감지 유닛(120)의 감지값은 후술하는 표시 유닛(140)의 유동 파라미터 표시부(140b)에 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 실시간으로 표시될 수 있다. 한편, 감지 유닛(120)의 감지값은 입력 유닛(110)의 터치 패널을 이용하여 유동 파라미터 표시부(140b)에 표시된 감지 유닛(120)의 감지값을 수정할 수 있다. 상기와 같은 표시 유닛(140)의 유동 파라미터 표시부(140b)에는, 유동 파라미터를 독립적으로 표시 또는 수정하기 위하여 유동 파라미터의 종류별로 표시창이 각각 형성될 수 있다.4, the detection value of the
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 제어 유닛(130)은, 고정 파라미터와 유동 파라미터를 이용하여 작업 차량(10)의 전도/전복 여부를 판단하는 장치이다. 제어 유닛(130)은 입력 유닛(110)과 감지 유닛(120)에 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다. 따라서, 제어 유닛(130)은 입력 유닛(110)에 입력된 고정 파라미터 및 감지 유닛(120)에 감지된 유동 파라미터를 실시간으로 정확하게 전달 받을 수 있다. 1, 2, and 4, the
제어 유닛(130)은, 고정 파라미터와 유동 파라미터를 이용하여 작업 차량(10)의 ZMP 위치(P, P1, P2) 및 안정 영역(A)을 산출할 수 있고, ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)을 비교하여 작업 차량(10)의 전도/전복 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제어 유닛(130)은, 안정 영역(A)의 내측에 ZMP 위치(P, P1, P2)가 존재하면 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험이 없는 안정 상태로 판단할 수 있고, 안정 영역(A)의 외측에 ZMP 위치(P, P1, P2)가 존재하면 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험이 있는 위험 상태로 판단할 수 있다.The
여기서, 안정 영역(A)은 작업 차량(10)의 전도 또는 전복이 발생되지 않는 안정적인 영역을 의미한다. 상기와 같은 안정 영역(A)은 작업 차량(10)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 일례로, 무한궤도형 굴삭기의 경우에는 무한궤도의 길이와 폭이 이루는 사각 영역이 안정 영역으로 설정될 수 있고, 아웃트리거(16)가 구비된 카고 크레인(10)의 경우에는 전방 좌우측의 아웃트리거와 후방 좌우측의 아웃트리거 사이에 형성되는 사각 영역이 안정 영역(A)으로 설정될 수 있다.Here, the stable region A means a stable region in which no conduction or overturning of the
또한, ZMP 위치(P, P1, P2)는 ZMP 이론을 기반으로 분석된 위치로서, 작업 차량(10)의 하부체에서 작용하는 모든 반발력의 합이 영(ZERO)이 되는 지점을 의미한다. ZMP 이론은 작업 차량(10)을 구성하는 물체의 무게중심과 동적 운동으로 인해 발생하는 중력, 관성력, 외력 등의 합 모멘트가 영(ZEOR)이 되는 지점의 위치에 따라 전도 여부를 결정한다는 것이다. 즉, 작업 차량(10)의 작업 상태에 대응되게 설정된 ZMP 위치(P, P1, P2)가, 안정 영역(A) 안에 있으면 전도에 대하여 안정된 안정 상태인 것으로 판단할 수 있고, 안정 영역(A) 밖으로 벗어나면 전도가 일어나는 위험 상태인 것으로 판단할 수 있다. In addition, the ZMP positions P, P1, and P2 are positions analyzed based on the ZMP theory, which means a point where the sum of all reaction forces acting on the lower body of the
상기와 같은 ZMP 위치(P, P1, P2)의 산출 및 전도/전복의 위험 판단은, 아래에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.The calculation of the ZMP positions P, P1, and P2 as described above and the determination of the risk of conduction/overturn will be described in more detail below.
한편, 제어 유닛(130)은 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단함과 동시에 안정 상태에서 위험 상태로 변경되지 않기 위한 동작 허용 범위를 산출하여 표시 유닛(140)을 통해 작업자에게 실시간으로 제공할 수도 있다.On the other hand, the
즉, 제어 유닛(130)은 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 경계 사이에 형성된 안전 거리를 실시간으로 산출할 수 있다. 상기와 같은 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 안전 거리를 이용하면, ZMP 위치(P, P1, P2)의 변경이 가능한 작업 차량(10)의 동작 허용 범위를 산출할 수 있다.That is, the
뿐만 아니라, 제어 유닛(130)은 작업 차량(10)의 안정 상태를 유지하기 위한 유동 파라미터의 안전 변경 범위도 산출할 수 있다. 일례로, 제어 유닛(130)은 붐(14)의 상승각, 붐(14)의 회전각, 작업물의 하중, 또는 붐(14)의 인출 길이 중 어느 하나를 가변시킬 경우 ZMP 위치(P, P1, P2)가 변경되므로, 유동 파라미터의 변경에 따른 ZMP 위치(P, P1, P2)의 변경을 작업 차량(10)의 동작 허용 범위에 비교하여 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 산출할 수 있다.In addition, the
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 표시 유닛(140)은, 작업 차량(10)의 전도/전복 여부를 작업자에게 시각적으로 제공하는 장치이다. 표시 유닛(140)은 제어 유닛(130)에 신호 전달 가능하게 연결될 수 있다. 즉, 표시 유닛(140)은 제어 유닛(130)으로부터 전달 받는 다양한 정보를 작업자에게 실시간으로 표시할 수 있다. 1, 2, and 4, the
표시 유닛(140)은 각종 정보를 디스플레이하기 위한 디스플레이 부재를 포함할 수 있다. 표시 유닛(140)의 디스플레이 부재의 화면에는, 입력 유닛(110)에 입력된 고정 파라미터, 감지 유닛(120)에 감지된 유동 파라미터, 및 제어 유닛(130)에 의해 분석된 안정 영역(A)과 ZMP 위치(P, P1, P2) 및 전도/전복의 위험 여부가 모두 표시될 수 있다.The
즉, 표시 유닛(140)의 디스플레이 부재의 화면에는, ZMP 위치(P, P1, P2)의 실시간 변화가 안정 영역(A) 상에 표시되어 작업 차량(10)의 전도/전복 여부가 작업자에게 시각적으로 제공될 수 있다. 이때, 제어 유닛(130)이 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 상태로 판단되면, 표시 유닛(140)은 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 경고 신호를 작업자에게 다양한 방식으로 제공할 수 있다. 일례로, 표시 유닛(140)에는 경고 신호를 발생하기 위한 경음기, 경광기, 경고 메시지 등이 제공될 수 있다. That is, on the screen of the display member of the
또한, 표시 유닛(140)은 제어 유닛(130)에 의해 산출된 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 안전 거리 또는 유동 파라미터의 안전 변경 범위 중 적어도 하나를 수치로 제공하거나 서로 다른 색상의 영역으로 표시하여 제공할 수 있다. 따라서, 작업자는 표시 유닛(140)으로부터 제공되는 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 안전 거리 및 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 실시간으로 확인하면서 작업 차량(10)의 안정 상태를 유지하는 방향으로 작업 차량(10)의 동작을 적절하게 조절할 수 있다.In addition, the
도 4에 도시된 바와 같이, 표시 유닛(140)의 화면에는, 고정 파라미터 표시부(140a), 유동 파라미터 표시부(140b), 전도/전복의 분석 결과 표시부(140c), 차량 안정도 표시부(140d), 및 전도/전복의 경고 표시부(140e)가 형성될 수 있다.As shown in FIG. 4, on the screen of the
고정 파라미터 표시부(140a)는 입력 유닛(110)에 입력된 고정 파라미터를 항목별로 표시할 수 있고, 유동 파라미터 표시부(140b)는 감지 유닛(120)에 감지된 유동 파라미터를 항목별로 표시할 수 있다. 한편, 고정 파라미터 표시부(140a)와 유동 파라미터 표시부(140b)는 입력 유닛(110)의 터치 패널을 이용하여 고정 파라미터 또는 유동 파라미터를 수정할 수 있다.The fixed
전도/전복의 분석 결과 표시부(140c)는 제어 유닛(130)에 의해 산출된 안정 영역(A)과 ZMP 위치(P, P1, P2)를 그래프 형상으로 함께 실시간으로 표시할 수 있고, 차량 안정도 표시부(140d)는 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 분석시 적용되는 안전률을 표시할 수 있으며, 전도/전복의 경고 표시부(140e)는 제어 유닛(130)에 의해 전도/전복의 위험 상태로 판단되면 경고 신호를 표시할 수 있다.The result of the analysis of the conduction/
상기와 같이 구성된 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 방법을 살펴보면 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 방법이 도시된 순서도이다.Looking at the method of preventing the fall / overturn of the
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 작업 차량의 전도/전복 방지 방법은, 입력 유닛(110)을 통하여 작업 차량(10)의 고정 파라미터를 입력하는 단계(S10), 작업 차량(10)의 동작시 감지 유닛(120)을 통하여 작업 차량(10)의 유동 파라미터를 감지하는 단계(S11), 고정 파라미터를 제어 유닛(130)이 분석하여 작업 차량(10)의 안정 영역(A)을 산출하는 단계(S12), 고정 파라미터와 유동 파라미터를 제어 유닛(130)이 분석하여 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 변화되는 ZMP 위치(P, P1, P2)를 산출하는 단계(S13), 제어 유닛(130)이 작업 차량(10)의 안정 영역(A)과 ZMP 위치(P, P1, P2)를 비교하는 단계(S14), ZMP 위치(P, P1, P2)가 안정 영역(A)의 내부에 배치되는지를 검출하여 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계(S15, S16, S17), 및 ZMP 위치(P, P1, P2), 안정 영역(A), 및 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 작업 차량(10)의 작업자에게 표시 유닛(140)을 통해 실시간으로 제공하는 단계(S18)를 포함한다.1 to 3, a method for preventing fall/overturn of a work vehicle according to another embodiment of the present invention includes inputting a fixed parameter of the work vehicle 10 through the input unit 110 (S10), Step S11 of detecting the flow parameter of the work vehicle 10 through the detection unit 120 when the work vehicle 10 is operated, and the control unit 130 analyzes the fixed parameters to the stable area of the work vehicle 10 (A) calculating step (S12), the control unit 130 analyzes the fixed parameter and the flow parameter to calculate the ZMP position (P, P1, P2) that changes according to the operating state of the work vehicle (10) (S13), the control unit 130 compares the stable area (A) of the work vehicle 10 with the ZMP positions (P, P1, P2) (S14), and the ZMP positions (P, P1, P2) are stable Detecting whether it is disposed inside the area A to determine whether the work vehicle 10 is in danger of falling/overturning (S15, S16, S17), and ZMP positions (P, P1, P2), the stable area (A), and providing a real-time through the display unit 140 to the operator of the work vehicle 10 whether the danger of the fall / overturn of the work vehicle (S18).
고정 파라미터를 입력하는 단계(S10)에서는, 표시 유닛(140)의 디스플레이 부재에 배치된 입력 유닛(110)의 터치 패널을 이용하여 표시 유닛(140)의 고정 파라미터 표시부(140a)에 고정 파라미터를 개별적으로 입력한다. 상기와 같은 고정 파라미터는 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 변화되지 않는 고정값으로서, 표시 유닛(140)의 고정 파라미터 표시부(140a)를 통해 작업자에게 표시할 수 있고, 입력 유닛(110)의 터치 패널을 이용하여 수정할 수도 있다.In the step of inputting the fixed parameter (S10), the fixed parameter is individually set on the fixed
유동 파라미터를 감지하는 단계(S11)에서는, 작업 차량(10)의 동작시 감지 유닛(120)의 각종 센서들이 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 가변되는 유동 파라미터를 감지한다. 상기와 같은 유동 파라미터는 작업 차량(10)의 동작시 계속 변하기 때문에 작업 차량(10)의 동작 상태에서 지속적으로 측정한다. 한편, 유동 파라미터는 표시 유닛(140)의 유동 파라미터 표시부(140b)를 통하여 작업자에게 실시간으로 표시할 수 있다. In the step (S11) of detecting the flow parameter, various sensors of the
안정 영역(A)을 산출하는 단계(S12)에서는, 제어 유닛(130)이 고정 파라미터를 분석하여 작업 차량(10)의 작동시 전도/전복의 위험이 없는 안정 영역(A)을 산출한다. 상기와 같은 안정 영역(A)은 작업 차량(10)에서 인출된 아웃트리거(16)들에 의해 형성된 사각 영역이므로, 제어 유닛(130)은 고정 파라미터의 각종 정보 중에서 아웃트리거(16)의 인출 길이 및 아웃트리거(16)들 사이의 간격을 분석하여 작업 차량(10)의 안정 영역(A)을 산출한다.In the step (S12) of calculating the stable area A, the
도 1에 도시된 바와 같이, 제어 유닛(130)은 안정 영역(A)의 설정시 분석 좌표를 설정하여 안정 영역(A)을 나타낸다. 예를 들면, 분석 좌표는 작업 차량 본체(12)에 연결된 붐(14)의 회전 지점을 중심으로 설정할 수 있다. 분석 좌표의 Z축은 작업 차량 본체(12)의 상하 수직 방향으로 설정될 수 있고, 분석 좌표의 Y축은 작업 차량 본체(12)의 좌우 수평 방향으로 설정될 수 있으며, 분석 좌표의 X축은 작업 차량 본체(12)의 전후 수평 방향으로 설정될 수 있다. 하지만, 본 실시예의 분석 좌표에 한정되는 것은 아니며, 작업 차량(10)의 설계 조건 및 상황에 따라 다양한 위치에 좌표를 설정할 수 있다.As shown in FIG. 1, the
ZMP 위치(P, P1, P2)를 산출하는 단계(S13)에서는, 제어 유닛(130)이 고정 파라미터와 유동 파라미터를 분석하여 작업 차량(10)의 동작 상태에 따라 변화되는 ZMP 위치(P, P1, P2)를 실시간으로 산출한다. 여기서, ZMP 위치(P, P1, P2)는 ZMP 이론을 기반으로 산출되되, 이에 대한 자세한 설명은 아래에 다시 설명하기로 한다.In the step (S13) of calculating the ZMP positions P, P1, and P2, the
한편, ZMP 위치(P, P1, P2)를 산출하는 단계(S13)는, 감지 유닛(120)에 감지되는 유동 파라미터의 현재값을 이용하여 ZMP 위치(P)의 현재 위치(P1)를 도출하는 단계, 유동 파라미터의 변화 추이에 따라 설정시간 이후의 유동 파라미터의 예상값을 도출하는 단계, 및 유동 파라미터의 예상값을 이용하여 ZMP 위치(P)의 예상 위치(P2)를 도출하는 단계를 포함할 수 있다.Meanwhile, step S13 of calculating the ZMP positions P, P1, and P2 derives the current position P1 of the ZMP position P using the current value of the flow parameter sensed by the
ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)는 작업 차량(10)의 현재 동작에 대응되는 실제 위치이고, ZMP 위치(P, P1, P2)의 예상 위치(P2)는 작업 차량(10)의 미래 동작에 대응되는 가상의 예상 위치이다. 일례로, 제어 유닛(130)에 설정시간을 1초로 설정하면, ZMP 위치(P, P1, P2)의 예상 위치(P2)는 현재 시점에서 1초가 지난 미래 시점에 대한 작업 차량(10)의 ZMP 위치에 해당한다.The current position P1 of the ZMP positions P, P1, P2 is the actual position corresponding to the current operation of the
상기와 같은 설정시간은 작업자의 취향과 작업 차량(10)의 상태 등에 따라 다양하게 변경할 수 있다. 즉, 작업자 또는 작업 차량(10)의 반응이 느리거나 작업 차량(10)의 작업 진행 속도가 빠르다고 판단되는 경우에는 설정시간을 증가시켜 전도/전복의 위험에 충분히 대처할 시간을 확보할 수 있고, 작업자 또는 작업 차량(10)의 반응이 빠르거나 작업 차량(10)의 작업 진행 속도가 느리다고 판단되는 경우에는 설정시간을 단축시켜 전도/전복의 위험에 실시간으로 즉시 대처할 수 있다.The set time as described above can be variously changed according to the taste of the operator and the state of the
참고로, ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)는 안정 영역(A)과 동일한 분석 좌표에 따라 위치를 설정한다. 따라서, 안정 영역(A)과 ZMP 위치(P, P1, P2)는 동일한 분석 좌표 상에 함께 표시될 수 있다.For reference, the current position P1 and the predicted position P2 of the ZMP positions P, P1, and P2 are set according to the same analysis coordinates as the stable area A. Therefore, the stable region A and the ZMP positions P, P1, and P2 can be displayed together on the same analysis coordinates.
안정 영역(A)과 ZMP 위치(P, P1, P2)를 비교하는 단계(S14)에서는, 제어 유닛(130)이 ZMP 위치(P, P1, P2)를 안정 영역(A)에 비교하여 ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)가 안정 영역(A)의 내측 또는 외측 중 어느 위치에 배치되는지를 판별한다.In the step (S14) of comparing the stable area A and the ZMP positions P, P1, and P2, the
작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계(S15, S16, S17)에서는, ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)가 안정 영역(A)의 내부에 배치되는지를 검출하여 작업 차량(10)의 동작시 전도/전복의 위험 여부를 실시간으로 판단한다.In the step (S15, S16, S17) of determining whether the
상기와 같이 제어 유닛(130)은 ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)를 이용하여 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 현재의 위험 여부 및 1초 이후의 위험 여부를 동시에 판단할 수 있다. 따라서, 제어 유닛(130)은 작업 차량(10)의 동작이 실제 실행되기 이전에 전도/전복의 위험 여부를 미리 판단하는 것이 가능하다.As described above, the
즉, 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계(S15, S16, S17)에서는, ZMP 위치(P, P1, P2)의 예상 위치(P2)가 안정 영역(A)의 내측에 존재하면 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험이 없는 안정 상태(S15, S16)로 판단하고, ZMP 위치(P, P1, P2)의 예상 위치(P2)가 안정 영역(A)의 외측에 존재하면 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험이 있는 위험 상태(S15, S17)로 판단한다.That is, in the step (S15, S16, S17) of determining whether the
ZMP 위치(P, P1, P2), 안정 영역(A), 및 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 표시하는 단계(S18)에서는, 표시 유닛(140)을 통해서 제어 유닛(130)에 의해 산출된 정보를 작업 차량(10)의 작업자에게 실시간으로 제공한다.In the step (S18) of displaying whether the ZMP position (P, P1, P2), the stable area (A), and whether the
따라서, 작업 차량(10)의 작업자는 표시 유닛(140)의 전도/전복의 분석 결과 표시부(140c)를 통하여 안정 영역(A)에 대한 ZMP 위치(P, P1, P2)를 실시간으로 확인할 수 있고, 작업 차량(10)의 전도/전복이 발생되지 않는 방향으로 작업 차량(10)을 미리 동작시킬 수도 있다.Accordingly, the operator of the
한편, 본 실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 방법은, 작업 차량(10)의 동작시 위험 상태로 판단되면 작업자에게 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 경고 신호를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.On the other hand, the method for preventing the fall/overturn of the
작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 경고 신호를 제공하는 단계에서는, 표시 유닛(140)을 통하여 작업자에게 시작적으로 경고 표시를 제공할 수 있지만, 이에 한정되지 않고 경음기 또는 경고등과 같은 별도의 경고 부재를 더 사용할 수도 있다. In the step of providing a warning signal for the fall/turnover of the
본 실시예에서는, 작업 차량(10)의 동작시 위험 상태로 판단되면, 표시 유닛(140)의 전도/전복의 경고 표시부(140e)를 통해서 작업자에게 전도/전복의 위험 표시를 제공한다. 따라서, 작업 차량(10)의 작업자가 표시 유닛(140)을 실시간으로 계속 확인하고 있지 못하더라도, 표시 유닛(140)의 전도/전복의 경고 표시부(140e)에 표시되는 전도/전복의 위험 표시를 통해서 작업 차량(10)의 전도/전복을 미연에 방지할 수 있다.In the present embodiment, when it is determined that the
한편, 이하에서는 ZMP 위치(P, P1, P2)를 산출하는 단계(S13)에서 ZMP 이론에 따른 구체적인 산출 방법을 설명하면 다음과 같다. Meanwhile, in the following (S13) for calculating the ZMP position (P, P1, P2), a specific calculation method according to the ZMP theory is as follows.
물체(질량 m) 시스템은 벡터 관계로 표현이 가능하며, 물체 시스템에 대해 특정 지점 P에 대한 방정식을 달랑베르 법칙 (D'Alembert Principle)으로 나타내면 [수학식 1]과 같다. The object (mass m) system can be expressed in a vector relationship, and the equation for a specific point P for the object system is expressed as
여기서, [수학식 1]의 각 파라미터는 아래와 같다. Here, each parameter of [Equation 1] is as follows.
작업 차량(10)의 ZMP는 [수학식 1]에 의하여 다음의 [수학식 2]와 같다.The ZMP of the
움직이는 대상의 전도성을 판단하기 위해서 가속도와 회전속도에 대한 ZMP를 표현하면 다음의 [수학식 3]과 같다. To determine the conductivity of a moving object, expressing ZMP for acceleration and rotation speed is as shown in [Equation 3].
작업 차량(10)의 외부에서 모멘트 및 외력이 작용하지 않으면, [수학식 3]은 다음의 [수학식 4]와 같이 간단하게 나타낼 수 있다. 본 실시예에 따른 ZMP 위치(P, P1, P2)도 [수학식 4]를 이용하여 산출할 수 있다.When the moment and the external force do not act from the outside of the
참고로, [수학식 4]에서 동적 성분을 제외하면, COG(Center of Gravity) 이론과 마찬가지로 ZMP는 작업 차량(10)의 전체 무게중심 위치와 같다.For reference, except for the dynamic component in [Equation 4], as in the Center of Gravity (COG) theory, ZMP is equal to the overall center of gravity position of the
즉, COG 이론은 물체의 중력에 의한 무게중심을 이용하는 것으로서, 무게중심이 지지면 안에 위치할 때 전도에 대하여 안정하다고 판별하며, 지지면 밖에 벗어날 때 전도가 일어난다고 판별한다. 다만, COG 이론은 물체가 움직이지 않고 정지했을 경우에만 유효하다는 한계가 있다.That is, the COG theory uses the gravity center of gravity of an object, and determines that it is stable with respect to conduction when the center of gravity is located within the support surface, and determines that conduction occurs when it is outside the support surface. However, the COG theory has a limitation that it is valid only when the object is stationary without moving.
도 4 내지 도 6은 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 붐(14)의 작업 반경에 따른 작업물의 허용 하중을 분석한 결과가 도시된 도면이고, 도 7 내지 도 9는 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 작업물의 하중에 따른 ZMP 위치의 변화를 분석한 결과가 도시된 도면이며, 도 10 내지 도 11은 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 붐의 회전 동작에 따른 전도/전복의 위험을 예측한 결과가 도시된 도면이다.4 to 6 is a view showing the results of analyzing the allowable load of the work according to the working radius of the
도 4 내지 도 11에는 본 실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 방법을 시뮬레이션한 사용예가 도시되어 있다.4 to 11 show an example of using a method of simulating a method of preventing fall/overturn of a
도 4 내지 도 6를 참조하면, 도 4 내지 도 6에는 본 실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 방법을 이용하여 작업 차량(10)의 작업 반경별 작업물의 허용 하중을 분석한 결과를 나타내고 있다.4 to 6, in FIGS. 4 to 6, an allowable load of a work piece for each work radius of the
즉, 작업 차량(10)이 정지한 상태에서 붐(14)의 4단, 5단, 6단을 조정하여 작업 반경을 조절한다. 이하, 본 실시예에서는 작업 차량(10)의 붐(14)이 6단으로 형성된 것으로 설명한다. 이때, 붐(14)의 상승각과 회전각은 0도(0°)로 설정한 상태이고, 아웃트리거(16)들은 최대로 인출시킨 상태이다.That is, the working radius is adjusted by adjusting the 4th, 5th, and 6th stages of the
도 4에는 작업 반경이 13m일 때의 허용 하중을 계산한 결과가 도시되어 있고, 도 5에는 작업 반경이 16m일 때의 허용 하중을 계산한 결과가 도시되어 있으며, 도 6에는 작업 반경이 19m일 때의 허용 하중을 계산한 결과가 도시되어 있다.FIG. 4 shows the result of calculating the allowable load when the working radius is 13 m, and FIG. 5 shows the result of calculating the allowable load when the working radius is 16 m, and FIG. 6, the working radius is 19 m. The result of calculating the allowable load at the time is shown.
실제로, 도 4 내지 도 6에서는, 유동 파라미터 표시부(140b)의 "4,5,6단 신장길이(mm)"에 표시된 길이만이 서로 다른 크기로 가변되고 있으며, 전도/전복의 경고 표시부(140e)의 "최대 인양하중(kg)"과 "작업 반경(m)"에 작업물의 허용 하중과 작업 반경이 각각 표시되어 있다.In fact, in FIGS. 4 to 6, only the lengths indicated in the "4, 5, and 6-step elongation length (mm)" of the flow
결론적으로, 작업 반경이 길어지면, 작업 차량(10)의 전도/전복을 방지하기 위하여 허용 하중을 감소시켜야 함을 알 수 있다.In conclusion, it can be seen that when the working radius is long, the allowable load must be reduced in order to prevent the
도 7 내지 도 9를 참조하면, 도 7 내지 도 9에는 본 실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 방법을 이용하여 작업물의 하중별 ZMP 위치(P, P1, P2)의 변화를 분석한 결과를 나타내고 있다.7 to 9, in FIGS. 7 to 9, ZMP positions (P, P1, and P2) are changed for each load of a work using the method of preventing fall/overturn of the
즉, 작업 차량(10)이 정지한 상태에서 붐(14)의 4단, 5단, 6단을 조정하여 작업 반경을 조절한다. 이때, 붐(14)의 상승각과 회전각은 0도(0°)로 설정한 상태이고, 작업 반경은 16m로 설정한 상태이다. 또한, 아웃트리거(16)들은 최대로 인출시킨 상태이다.That is, the working radius is adjusted by adjusting the 4th, 5th, and 6th stages of the
도 7에는 작업물의 하중이 10톤(10 ton)일 때의 ZMP 위치(P, P1, P2)을 산출한 결과가 도시되어 있고, 도 8에는 작업물의 하중이 13톤(13 ton)일 때의 ZMP 위치(P, P1, P2)을 산출한 결과가 도시되어 있으며, 도 9에는 작업물의 하중이 16톤(16 ton)일 때의 ZMP 위치(P, P1, P2)을 산출한 결과가 도시되어 있다.Fig. 7 shows the result of calculating the ZMP positions (P, P1, P2) when the work load is 10 tons (10 ton), and Fig. 8 shows when the work load is 13 tons (13 ton). The result of calculating the ZMP position (P, P1, P2) is shown, and FIG. 9 shows the result of calculating the ZMP position (P, P1, P2) when the load of the work piece is 16 tons (16 ton). have.
실제로, 도 7 내지 도 9에서는, 유동 파라미터 표시부(140b)의 "4,5,6단 신장길이(mm)"가 일정값으로 고정된 상태에서 유동 파라미터 표시부(140b)의 "주하중 무게(ton)"만이 서로 다른 크기로 가변되고 있다. 특히, 전도/전복의 분석 결과 표시부(140c)에는 안정 영역(A)이 고정된 상태에서 작업물의 하중 변화에 따라 ZMP 위치(P, P1, P2)가 가변되는 것이 표시되어 있다.In fact, in FIGS. 7 to 9, the "main load weight (ton) of the flow
결론적으로, 작업물의 하중이 증가되면, ZMP 위치(P, P1, P2)가 안정 영역(A)의 경계에 근접하기 때문에 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험이 증가하는 것을 알 수 있다.In conclusion, it can be seen that when the load of the work piece is increased, the risk for the conduction/overturn of the
도 10 내지 도 11을 참조하면, 도 10 내지 도 11에는 본 실시예에 따른 작업 차량(10)의 전도/전복 방지 방법을 이용하여 전도/전복의 위험 여부를 분석한 결과를 나타내고 있다.Referring to FIGS. 10 to 11, FIGS. 10 to 11 show the results of analyzing the risk of falling/falling using the falling/falling prevention method of the
즉, 작업 차량(10)의 작업 반경, 작업물의 하중, 붐(14)의 회전각 등이 변화됨에 따라 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 분석한다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 붐(14)의 상승각, 작업 차량(10)의 작업 반경, 작업물의 하중을 고정값으로 설정한 상태에서 붐(14)의 회전각만을 가변시켜 분석을 수행하였다.That is, as the working radius of the
도 10에는 붐(14)의 회전각이 9도(9°)일 때의 안정 영역(A) 및 ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)가 도시되어 있고, 도 11에는 붐(14)의 회전각이 -14도(-14°)일 때의 안정 영역(A) 및 ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)가 도시되어 있다.FIG. 10 shows the current position P1 and the expected position P2 of the stable area A and the ZMP positions P, P1, and P2 when the rotation angle of the
실제로, 도 10 내지 도 11에서는, 유동 파라미터 표시부(140b)의 "붐 상승각도(deg)"와 "주하중 무게(ton)" 및 "4,5,6단 신장길이(mm)"가 일정값으로 고정된 상태에서 유동 파라미터 표시부(140b)의 "붐 회전각도(deg)"만이 서로 다른 크기로 가변되고 있다. In fact, in Figs. 10 to 11, the "boom elevation angle (deg)" and "main load weight (ton)" and "4,5,6 stage elongation length (mm)" of the flow
특히, 전도/전복의 분석 결과 표시부(140c)에는 안정 영역(A)이 고정된 상태에서 붐(14)의 회전각 변화에 따라 ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)와 예상 위치(P2)가 가변되는 것이 표시되어 있다. 참고로, 전도/전복의 분석 결과 표시부(140c)에서는, ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)를 붉은색 점으로 표시하고 있고, ZMP 위치(P, P1, P2)의 예상 위치(P2)를 노랑색 점으로 표시하고 있다.In particular, the current position (P1) and prediction of the ZMP position (P, P1, P2) according to the change in the rotation angle of the boom (14) while the stable area (A) is fixed on the display part (140c) as a result of the analysis of the fall/turnover It is indicated that the position P2 is variable. For reference, in the analysis
결론적으로, 붐(14)의 회전각이 변화되는 경우, ZMP 위치(P, P1, P2)의 현재 위치(P1)는 안정 영역(A)의 내측에 존재하더라도, ZMP 위치(P, P1, P2)의 예상 위치(P2)가 안정 영역(A)의 외측에 존재하기 때문에 설정시간 이후에 발생될 작업 차량(10)의 전도/전복을 예측할 수 있다.In conclusion, when the rotation angle of the
따라서, 전도/전복의 경고 표시부(140e)의 "전도 경고(1초 후)"에는, 전도/전복의 위험 상태임을 붉은 색상으로 표시하여 작업자에게 작업 차량(10)의 전도 또는 전복을 경고하고 있다.Therefore, the "conduction warning (after 1 second)" of the warning/overturn
도 12 내지 도 13은 도 3에 도시된 전도/전복 방지 방법을 사용하여 전도/전복의 위험을 예측한 결과를 작업자에게 알려주기 위한 일례가 도시된 도면이다.12 to 13 is a view showing an example for informing the operator of the results of predicting the risk of the fall / fall using the fall / fall prevention method shown in FIG. 3.
도 3, 도 12 및 도 13을 참조하면, 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계(15, S16, S17)에서는, ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 경계 사이에 형성된 안전 거리를 산출할 수 있고, 안정 상태를 유지하기 위한 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 산출할 수 있다. 표시 유닛(140)은 안전 거리 또는 유동 파라미터의 안전 변경 범위 중 적어도 하나를 수치로 작업자에게 제공하거나 서로 다른 색상으로 표시된 영역으로 작업자에게 제공할 수 있다.3, 12, and 13, in the step of determining whether the
즉, 제어 유닛(130)은 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 경계를 비교하여 양자의 사이에 형성된 안전 거리를 산출할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 표시 유닛(140)의 화면에는 "남은 안전거리"를 실시간으로 표시하기 위한 표시창이 형성될 수 있다. That is, the
상기와 같은 제어 유닛(130)은 기설정된 안전률에 따라 안전 거리에 따른 전도/전복의 위험도를 실시간으로 체크할 수 있다. 도 12에 도시된 바와 같이, 표시 유닛(140)의 화면에는 "안전률"을 설정하기 위한 표시창이 형성될 수 있으며, 그 안전률에 따라 안전 거리의 위험도를 표시하기 위한 상태바가 형성될 수 있다. 상기의 상태바에는 안전 거리의 위험도에 따라 '안전(녹색)', '주의(노랑색)', '위험(적색)'으로 표시될 수 있다.The
특히, 표시 유닛(140)은 전도/전복의 분석 결과 표시부(140c)에서 안정 영역(A)의 경계를 기준으로 안전 거리의 '주의 영역(노랑색)' 및 '위험 영역(적색)'을 시각적으로 표시할 수 있다. 따라서, 작업 차량(10)의 작업자는 ZMP 위치(P, P1, P2)가 안전 거리의 '주의 영역(노랑색)' 및 '위험 영역(적색)'에 근접하지 않도록 작업 차량(10)의 동작을 적절하게 조정하여 작업 차량(10)의 전도 또는 전복을 미연에 방지하는 것이 가능하다.In particular, the
한편, 제어 유닛(130)은 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 경계를 비교하여 작업 차량(10)의 안정 상태를 유지하기 위한 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 산출할 수도 있다. 구체적으로, 제어 유닛(130)은 유동 파라미터의 변경에 따른 안전 거리의 변화를 검출할 수 있으며, 이를 이용하여 작업 차량(10)의 안전 상태를 유지하기 위한 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 도출할 수 있다.On the other hand, the
표시 유닛(140)은 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 작업자에게 수치로 제공할 수도 있지만, 도 13에 도시된 바와 같이 유동 파라미터의 크기를 슬라이드 바 타입으로 제공하면서 유동 파라미터의 슬라이드 바에 색상으로 구분된 안전 변경 범위를 제공할 수 있다.Although the
도 12에 도시된 바와 같이, 표시 유닛(140)의 유동 파라미터 표시부(140b)에는 붐(14)의 상승각, 붐(14)의 회전각, 작업물의 하중, 및 붐(14)의 인출 길이에 대응되는 복수개의 슬라이드 바가 제공될 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 유동 파라미터의 슬라이드 바의 옆에는 유동 파라미터의 안전 변경 범위를 나타내는 영역이 색상으로 표시되어 있다. As shown in FIG. 12, the flow
예를 들면, 유동 파라미터의 안전 변경 범위는 '녹색의 바'로 표시될 수 있고, 유동 파라미터의 안전 변경 범위 이외의 위험 범위는 '적색의 바'로 표시될 수 있다. 도 13에는 유동 파라미터 중에서 붐(14)의 상승각에 대응하는 "붐의 상승각도"의 슬라이드바가 도시되어 있으며, 붐(14)의 상승각에 따른 안전 변경 범위와 위험 범위가 녹색바와 적색바로 표시되어 있다. 상기와 같은 붐(14)의 상승각은 감소됨에 따라 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험이 증가되므로, 붐(14)의 상승각이 커지는 슬라이드 바의 영역에 안전 변경 범위를 표시하는 녹색바가 배치될 수 있고, 붐(14)의 상승각이 작아지는 슬라이드 바의 영역에 위험 범위를 표시하는 적색바가 배치될 수 있다. For example, the safety change range of the flow parameter may be indicated by a'green bar', and a danger range other than the safety change range of the flow parameter may be indicated by a'red bar'. In FIG. 13, a slide bar of “boom elevation angle” corresponding to the elevation angle of the
따라서, 작업 차량(10)의 작업자는 표시 유닛(140)을 실시간으로 육안으로 확인하면서 유동 파라미터를 안정적으로 변경할 수 있고, 그로 인해서 유동 파라미터의 변경으로 인한 작업 차량(10)의 전도 또는 전복을 미연에 방지할 수 있다. 즉, 붐(14)의 기복 각도를 조정할 경우에는, 붐(14)의 상승각을 나타내는 슬라이드 바의 위치가 녹색바의 안전 변경 범위 내에 배치되고 적색바의 위험 범위로 이동하지 않도록 작업 차량(10)의 작업자가 붐(14)을 조작할 수 있다.Accordingly, the operator of the
상기와 같은 ZMP 위치(P, P1, P2)와 안정 영역(A)의 안전 거리 및 유동 파라미터의 안전 변경 범위는, 작업 차량(10)의 동작 및 작업 환경에 따라 실시간으로 변동될 수 있으므로, 작업자는 표시 유닛(140)을 통해서 안전 거리와 안전 변경 범위가 지시하는 색상 영역을 지속적으로 모니터링하여 작업 차량(10)의 전도/전복에 대한 위험을 미리 간편하게 방지할 수 있다.The above ZMP positions (P, P1, P2) and the safety distance of the stable area (A) and the safety change range of the flow parameter can be changed in real time according to the operation and working environment of the
이상과 같이 본 발명의 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다. As described above, in the embodiments of the present invention, specific matters such as specific components and the like have been described by the limited embodiments and drawings, but these are provided only to help the overall understanding of the present invention, and the present invention is limited to the above embodiments It will not be, and those skilled in the art to which the present invention pertains can make various modifications and variations from these descriptions. Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and should not be determined, and all claims that are equivalent to or equivalent to the claims, as well as the claims to be described later, belong to the scope of the spirit of the present invention. .
10: 차량
14: 붐
16: 아웃트리거
100: 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템
110: 입력 유닛
120: 감지 유닛
130: 제어 유닛
140: 표시 유닛
A: 안정 영역
P: ZMP 위치10: vehicle
14: Boom
16: Outrigger
100: fall/fall protection system of the work vehicle
110: input unit
120: detection unit
130: control unit
140: display unit
A: stable area
P: ZMP position
Claims (8)
상기 작업 차량의 고정 파라미터를 입력 받는 입력 유닛;
상기 작업 차량의 동작 상태에 따라 가변되는 유동 파라미터를 감지하는 감지 유닛;
상기 고정 파라미터와 상기 유동 파라미터를 전달 받도록 상기 입력 유닛과 상기 감지 유닛에 연결되고, 상기 고정 파라미터와 상기 유동 파라미터를 이용하여 상기 작업 차량의 ZMP 위치 및 안정 영역을 산출하며, 상기 ZMP 위치와 상기 안정 영역을 비교하여 상기 작업 차량의 전도/전복 여부를 판단하는 제어 유닛; 및
상기 제어 유닛에 연결되고, 상기 ZMP 위치의 실시간 변화를 상기 안정 영역 상에 표시하여 상기 작업 차량의 전도/전복 여부를 상기 작업자에게 시각적으로 제공하는 표시 유닛;
을 포함하는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템.
In the fall/fall protection system of the work vehicle, informing the operator of the danger of falling or tipping over according to the operation state of the work vehicle,
An input unit that receives fixed parameters of the working vehicle;
A sensing unit that senses a flow parameter variable according to the operating state of the working vehicle;
The input unit and the sensing unit are connected to receive the fixed parameter and the flow parameter, and the ZMP position and the stable area of the work vehicle are calculated using the fixed parameter and the flow parameter, and the ZMP position and the stable A control unit comparing areas to determine whether the work vehicle is inverted/turned over; And
A display unit connected to the control unit, and displaying a real-time change of the ZMP position on the stable area to visually provide the operator with a fall/overturn of the work vehicle;
Fall / fall protection system of a work vehicle comprising a.
상기 작업 차량은, 작업 차량 본체; 상기 작업 차량 본체에 일단부가 회전 가능하게 연결되고, 작업물을 연결한 타단부가 길이 조절 가능하게 형성된 붐; 및 상기 작업 차량 본체의 둘레부에 복수개가 길이 조절 가능하게 배치되고, 상기 작업 차량 본체를 지면에 지지하는 아웃트리거를 포함하며,
상기 고정 파라미터는 상기 작업 차량의 중량, 상기 작업 차량의 무게 중심, 상기 붐의 무게, 상기 붐의 초기 무게줌심, 상기 아웃트리거의 인출 길이, 또는 상기 아웃트리거들 사이의 간격 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 유동 파라미터는 상기 붐의 상승각, 상기 붐의 회전각, 상기 작업물의 하중, 또는 상기 붐의 인출 길이 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템.
According to claim 1,
The work vehicle includes: a work vehicle body; A boom rotatably connected to the main body of the work vehicle, the other end of which is connected to the work so as to be adjustable in length; And a plurality of lengths of the work vehicle main body being arranged to be adjustable in length, and including an outrigger supporting the work vehicle body on the ground.
The fixed parameter includes at least one of the weight of the work vehicle, the center of gravity of the work vehicle, the weight of the boom, the initial weight of the boom, the withdrawal length of the outrigger, or the distance between the outriggers. ,
The flow parameter includes at least one of an elevation angle of the boom, an angle of rotation of the boom, a load of the workpiece, or a length of withdrawal of the boom.
상기 감지 유닛은,
상기 붐의 인출 길이를 감지하도록 상기 붐의 일측에 배치되는 붐 길이 센서; 상기 붐의 상승각을 감지하도록 상기 붐의 타측과 상기 작업 차량 본체 사이에 배치되는 제1 붐 각도 센서; 상기 붐의 회전각을 감지하도록 상기 붐의 타측과 상기 작업 차량 본체 사이에 배치되는 제2 붐 각도 센서; 상기 아웃트리거의 인출 길이를 감지하도록 상기 아웃트리거들에 각각 배치되는 아웃트리거 길이 센서; 상기 작업물의 하중을 감지하도록 상기 붐에 배치되는 하중 감지 센서; 및 상기 작업 차량 본체의 기울기를 감지하도록 상기 작업 차량 본체에 배치되는 기울기 감지 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템.
According to claim 2,
The sensing unit,
A boom length sensor disposed on one side of the boom so as to sense the withdrawal length of the boom; A first boom angle sensor disposed between the other side of the boom and the main body of the work vehicle to sense an upward angle of the boom; A second boom angle sensor disposed between the other side of the boom and the body of the work vehicle to sense the rotation angle of the boom; An outrigger length sensor disposed in each of the outriggers to sense the withdrawal length of the outrigger; A load sensing sensor disposed on the boom to sense the load of the workpiece; And a tilt detection sensor disposed on the work vehicle body to sense the tilt of the work vehicle body.
Fall / fall protection system of a work vehicle comprising a.
상기 제어 유닛은, 상기 안정 영역의 내측에 상기 ZMP 위치가 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 없는 안정 상태로 판단하고, 상기 안정 영역의 외측에 상기 ZMP 위치가 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 있는 위험 상태로 판단하며,
상기 표시 유닛은, 상기 제어 유닛에 의해 위험 상태로 판단되면 상기 작업자에게 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 경고 신호를 제공하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 전도/전복 방지 시스템.
According to claim 2,
The control unit determines that the ZMP position is inside the stable area, and determines that the work vehicle is in a stable state without risk of tipping/overturning, and if the ZMP position is outside the stable area, the work vehicle It is judged as a dangerous state with a risk of falling/overturning,
The display unit, if determined to be in a dangerous state by the control unit, the fall/fall protection system of the work vehicle, characterized in that to provide a warning signal for the fall/fall of the work vehicle to the worker.
입력 유닛을 통하여 작업 차량의 고정 파라미터를 입력하는 단계;
상기 작업 차량의 동작시 감지 유닛을 통하여 상기 작업 차량의 유동 파라미터를 감지하는 단계;
상기 고정 파라미터를 제어 유닛이 분석하여 상기 작업 차량의 안정 영역을 산출하는 단계;
상기 고정 파라미터와 상기 유동 파라미터를 상기 제어 유닛이 분석하여 상기 작업 차량의 동작 상태에 따라 변화되는 ZMP 위치를 산출하는 단계;
상기 제어 유닛이 상기 작업 차량의 안정 영역과 ZMP 위치를 비교하는 단계;
상기 ZMP 위치가 상기 안정 영역의 내부에 배치되는지를 검출하여 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계; 및
상기 ZMP 위치, 상기 안정 영역, 및 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험 여부를 상기 작업 차량의 작업자에게 표시 유닛을 통해 실시간으로 제공하는 단계;
를 포함하는 작업 차량의 전도/전복 방지 방법.
In the method for preventing the fall / overturn of a work vehicle using the fall / overturn prevention system of the work vehicle according to any one of claims 1 to 4,
Inputting a fixed parameter of the work vehicle through the input unit;
Detecting a flow parameter of the work vehicle through a sensing unit when the work vehicle is in operation;
Calculating a stable area of the work vehicle by analyzing the fixed parameter by a control unit;
Analyzing the fixed parameter and the flow parameter by the control unit to calculate a ZMP position changed according to an operation state of the work vehicle;
Comparing, by the control unit, a stable area of the work vehicle and a ZMP position;
Detecting whether the ZMP position is disposed inside the stable area to determine whether the work vehicle is in danger of falling/overturning; And
Providing the ZMP location, the stable area, and whether the work vehicle is in danger of tipping/overturning in real time through a display unit to an operator of the work vehicle;
Method for preventing the fall / overturn of a work vehicle comprising a.
상기 작업 차량의 동작시 상기 위험 상태로 판단되면 상기 작업자에게 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 경고 신호를 제공하는 단계;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 전도/전복 방지 방법.
The method of claim 5,
Providing the worker with a warning signal for overturning/overturning of the work vehicle when it is determined that the danger condition occurs during operation of the work vehicle;
Falling / overturning prevention method of a work vehicle further comprising a.
상기 ZMP 위치를 산출하는 단계는,
상기 감지 유닛에 감지되는 상기 유동 파라미터의 현재값을 이용하여 상기 ZMP 위치의 현재 위치를 도출하는 단계;
상기 유동 파라미터의 변화 추이에 따라 설정시간 이후의 상기 유동 파라미터의 예상값을 도출하는 단계; 및
상기 유동 파라미터의 예상값을 이용하여 상기 ZMP 위치의 예상 위치를 도출하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 전도/전복 방지 방법.
The method of claim 5,
The step of calculating the ZMP position,
Deriving the current position of the ZMP position using the current value of the flow parameter sensed by the sensing unit;
Deriving an expected value of the flow parameter after a set time according to the change trend of the flow parameter; And
Deriving the predicted position of the ZMP position using the predicted value of the flow parameter;
Falling / overturning prevention method of a work vehicle comprising a.
상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험 여부를 판단하는 단계에서는, 상기 ZMP 위치의 예상 위치가 상기 안정 영역의 내측에 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 없는 안정 상태로 판단하고, 상기 ZMP 위치의 예상 위치가 상기 안정 영역의 외측에 존재하면 상기 작업 차량의 전도/전복에 대한 위험이 있는 위험 상태로 판단하는 것을 특징으로 하는 작업 차량의 전도/전복 방지 방법.The method of claim 7,
In the step of determining whether the work vehicle is at risk of falling/overturning, if the predicted position of the ZMP position exists inside the stable area, it is determined as a stable state without risk of falling/overturning of the working vehicle, If the predicted position of the ZMP position is outside the stable area, it is determined that the work vehicle is in danger of falling/overturning.
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