KR20200105024A

KR20200105024A - 휠 로더의 제어 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20200105024A
Application number: KR1020190023584A
Authority: KR
Inventors: 허연행; 고병재; 오진혁
Original assignee: 두산인프라코어 주식회사
Priority date: 2019-02-28
Filing date: 2019-02-28
Publication date: 2020-09-07
Also published as: CN111622293A; CN111622293B; EP3702538A1; US20200277750A1

Abstract

휠 로더의 제어 방법에 있어서, 버켓이 적재물에 진입하도록 휠 로더를 가속시켜 굴삭 작업을 수행한다. 상기 굴삭 작업 동안 상기 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 획득한다. 상기 신호들에 대하여 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단한다. 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 타이어 슬립이 원하는 값 이내로 제거될 때까지 상기 휠 로더를 감속시키고 상기 버켓을 상승시킨다. 상기 타이어 슬립이 제거되면 상기 버켓을 기 설정된 자동 굴삭 궤적을 따라 이동시킨다.

Description

휠 로더의 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING WHEEL LOADER}

본 발명은 휠 로더의 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 휠 로더의 자동 굴삭 기능을 수행하기 위한 방법 및 이를 수행하기 위한 휠 로더의 제어 시스템에 관한 것이다.

휠 로더는 건설 현장에서, 흙, 모래 등과 같은 적재물을 굴삭하여 운반하고 덤프 트럭과 같은 화물 차량에 로딩하는 작업 등을 수행하는 데 널리 사용되고 있다. 상기 적재물은 비균질의 푸석한 흙 또는 다소 컴팩트한 물질일 수 있으므로, 상기 적재물의 종류에 따라 상기 적재물을 디깅(digging)하는 굴삭 작업이 쉽거나 어려울 수 있다. 또한, 상기 적재물에 따라 상기 휠 로더에 가해지는 저항이 달라지고, 이로 인해 타이어 슬립이 발생될 수 있다. 특히, 자율 작업이 가능한 휠 로더가 자동 굴삭 작업을 수행하고자 할 때, 타이어 슬립이 발생하여 타이어 수명이 단축되고 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 일 과제는 연비 및 생산성을 동시에 향상시킬 수 있는 자동 굴삭 기능을 수행하는 휠 로더의 제어 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 과제는 상술한 제어 방법을 수행하기 위한 휠 로더의 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 일 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 방법에 있어서, 버켓이 적재물에 진입하도록 휠 로더를 가속시켜 굴삭 작업을 수행한다. 상기 굴삭 작업 동안 상기 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 획득한다. 상기 신호들에 대하여 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단한다. 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 타이어 슬립이 원하는 값 이내로 제거될 때까지 상기 휠 로더를 감속시키고 상기 버켓을 상승시킨다. 상기 타이어 슬립이 제거되면 상기 버켓을 기 설정된 자동 굴삭 궤적을 따라 이동시킨다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하는 것은 타이어 구동력과 버켓의 굴삭력에 관한 데이터를 상기 타이어 슬립을 예측하기 위한 학습 데이터로 활용하여 훈련된 알고리즘을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 획득할 때 상기 타이어의 구동력을 산출하는 데 필요한 제1 그룹의 신호들을 획득하고 상기 버켓의 굴삭력을 산출하는 데 필요한 제2 그룹의 신호들을 획득할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 그룹의 신호들은 엔진 회전수 신호, 토크 컨버터의 터빈 회전수 신호, 트랜스미션의 속도단 신호, 차량 속도 신호 및 타이어 회전수 신호를 포함하고, 상기 제2 그룹의 신호들은 붐 실린더의 스트로크 신호, 버켓 실린더의 스트로크 신호 및 상기 붐 실린더의 압력 신호를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타이어 회전수 신호는 상기 타이어에 설치되는 엔코더에 의해 획득될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 굴삭 작업을 수행하기 위해 상기 휠 로더를 가속시키는 것은 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 엔진 회전수를 증가시키는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 휠 로더를 감속시키는 것은 엔진 회전수를 감소시키는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 버켓을 상승시키는 것은 붐 실린더의 스트로크를 증가시키는 것을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 휠 로더의 제어 방법은 상기 버켓이 상기 적재물에 진입한 후 트랜스미션의 속도단이 2단에서 1단으로 쉬프트 다운될 때 상기 굴삭 작업의 진입 시점으로 판단하는 것을 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 휠 로더의 제어 방법은 상기 버켓의 각도가 최대 크라우드 상태인 경우 상기 자동 굴삭 작업 모드를 종료하는 것을 더 포함할 수 있다.

상기 본 발명의 다른 과제를 달성하기 위한 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 시스템은, 엔진 및 상기 엔진에 의해 구동되는 작업 장치와 주행 장치에 각각 장착되어 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 복수 개의 센서들, 상기 휠 로더의 자동 굴삭 작업 모드를 수행하기 위한 제어 신호를 출력하고 상기 센서들로부터 수신된 신호들에 대하여 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단하고 상기 타이어 슬립을 원하는 값 이내로 제거하기 위한 제1 및 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호들을 출력하기 위한 제어 장치, 상기 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호에 따라 상기 엔진의 회전수를 감소시키기 위한 엔진 제어 장치, 및 상기 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호에 따라 상기 휠 로더의 버켓을 상승시키기 위한 작업 제어 장치를 포함한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 센서들로부터의 신호들을 수신하기 위한 데이터 수신부, 상기 신호들에 대하여 신경망 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단하기 위한 판단부, 및 상기 제1 및 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호들을 상기 엔진 제어 장치 및 상기 작업 제어 장치에 각각 출력하기 위한 출력부를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 센서들은 상기 타이어의 구동력을 산출하는 데 필요한 신호들을 획득하기 위한 제1 그룹의 센서들 및 상기 버켓의 굴삭력을 산출하는 데 필요한 신호들을 획득하기 위한 제2 그룹의 센서들을 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 그룹의 센서들은 엔진 회전수 센서, 토크 컨버터의 터빈 회전수 검출 센서, 트랜스미션의 속도단 검출 센서, 차속 검출 센서 및 타이어 회전수 검출 센서를 포함하고, 상기 제2 그룹의 센서들을 붐 각도 센서, 버켓 각도 센서 및 붐 실린더의 압력 센서를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 타이어 회전수 검출 센서는 상기 타이어에 설치되는 엔코더를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 자동 굴삭 작업 모드 진입 시에 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 기 설정된 증가 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 상기 엔진 제어 장치에 출력하여 엔진 회전수를 증가시키도록 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호는 기 설정된 감소 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호는 붐 실린더의 스트로크를 증가시키기 위한 파일럿 압력 신호를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 버켓이 상기 적재물에 진입한 후 트랜스미션의 속도단이 2단에서 1단으로 쉬프트 다운될 때 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점으로 판단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 버켓의 각도가 최대 크라우드 상태인 경우 상기 자동 굴삭 작업 모드의 종료 시점으로 판단할 수 있다.

예시적인 실시예들에 따르면, 자동 굴삭 작업 모드 진입 시에 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 상기 휠 로더를 가속시켜 자동 굴삭 작업을 수행하도록 제어할 수 있다. 또한, 상기 휠 로더에 장착된 센서들로부터 수신된 신호들에 대하여 신경망 알고리즘과 같은 기 학습된 예측 알고리즘을 사용하여 상기 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하고, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 엔진 회전수를 감소시키고 버켓을 상승시켜 상기 타이어 슬립을 원하는 범위 이내로 제거할 수 있다.

따라서, 적재물의 종류와 상태에 따라 변화하는 굴삭력과 구동력을 인공 신경망 알고리즘을 이용하여 실시간 장비 제어를 수행하여 완전한 자동 굴삭 기능을 구현할 수 있다. 이에 따라, 타이어의 과도한 슬립으로 인한 타이어 수명 단축을 방지하고, 운전자의 숙련도에 관계없이 최적화된 굴삭 궤적 제어를 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

다만, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더를 나타내는 측면도이다.
도 2는 도 1의 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 4의 타이어 슬립 판단부의 개별 신경망 회로를 나타내는 도면이다.
도 6은 도 5의 개별 신경망 회로의 각 층에서의 신호 전달 수식을 나타내는 도면이다.
도 7은 도 3의 제어 장치로부터 엔진 제어 장치로 입력된 가속 페달 출력 신호에 따른 타이어의 견인력을 나타내는 그래프이다.
도 8은 도 3의 제어 장치로부터 작업 제어 장치로 입력된 파일럿 압력 신호에 따른 버켓의 높이를 나타내는 그래프이다.
도 9는 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10은 예시적인 실시예들에 따른 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점을 나타내는 도면이다.
도 11은 예시적인 실시예들에 따른 자동 굴삭 작업 모드 시의 타이어 구동력과 버켓 굴삭력을 나타내는 그래프들이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

본 발명의 각 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 발명에서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 발명에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.

즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더를 나타내는 측면도이다. 도 2는 도 1의 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 휠 로더(10)는 서로 회전 가능하게 연결된 전방 차체(12) 및 후방 차체(14)를 포함할 수 있다. 전방 차체(12)는 작업 장치 및 전방 휠(160)을 포함할 수 있다. 후방 차체(14)는 운전실(40), 엔진룸(50) 및 후방 휠(162)를 포함할 수 있다.

상기 작업 장치는 붐(20) 및 버켓(30)을 포함할 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고 버켓(30)은 붐(20)의 일단부에 자유롭게 회전 가능하도록 부착될 수 있다. 붐(20)은 전방 차체(12)에 한 쌍의 붐 실린더들(22)에 의해 연결되고, 붐(20)은 붐 실린더(22)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전할 수 있다. 틸트 암(34)은 붐(20)의 거의 중심부 상에서 자유롭게 회전 가능하도록 부착되고, 틸트 암(34)의 일단부와 전방 차체(12)는 한 쌍의 버켓 실린더들(32)에 의해 연결되고, 틸트 암(34)의 타단부에 틸트 로드에 의해 연결된 버켓(30)은 버켓 실린더(32)의 구동에 의해 상하 방향으로 회전(덤프 또는 크라우드)할 수 있다.

또한, 전방 차체(12)와 후방 차체(14)는 센터 핀(16)에 의해 서로 회전 가능하게 연결되고, 스티어링 실린더(도시되지 않음)에 신축에 의해 전방 차체(12)가 후방 차체(14)에 대하여 좌우로 굴절될 수 있다.

후방 차체(14)에는 휠 로더(10)를 주행시키기 위한 주행 장치가 탑재될 수 있다. 엔진(100)은 엔진룸(50) 내에 배치되고 상기 주행 장치에 파워 출력을 공급할 수 있다. 상기 주행 장치는 토크 컨버터(120), 트랜스미션(130), 프로펠러 샤프트(150), 액슬(152, 154) 등을 포함할 수 있다. 엔진(100)의 파워 출력은 토크 컨버터(120), 트랜스미션(130), 프로펠러 샤프트(150) 및 액슬(152, 154)을 통해 전방 휠(160) 및 후방 휠(162)로 전달되어 휠 로더(10)가 주행하게 된다.

구체적으로, 엔진(100)의 파워 출력은 토크 컨버터(120)를 통해 트랜스미션(130)에 전달될 수 있다. 토크 컨버터(120)의 입력축은 엔진(100)의 출력축에 연결되고, 토크 컨버터(120)의 출력축은 트랜스미션(130)에 연결될 수 있다. 토크 컨버터(120)는 임펠러, 터빈 및 스테이터를 갖는 유체 클러치 장치일 수 있다. 트랜스미션(130)은 제1 속 내지 제4 속 사이에서 속도단들을 변속시키는 유압 클러치들을 포함할 수 있고, 토크 컨버터(120)의 상기 출력축의 회전은 트랜스미션(130)에 의해 변속될 수 있다. 변속된 회전은 프로펠러 샤프트(150) 및 액슬(152, 154)을 통해 전방 휠(160) 및 후방 휠(162)로 전달되어 상기 휠 로더가 주행할 수 있다.

토크 컨버터(120)는 입력 토크에 대한 출력 토크를 증가시키는 기능, 즉, 토크비를 1 이상으로 만들 수 있는 기능을 가질 수 있다. 토크비는 토크 컨버터(120)의 상기 입력축의 회전수(Ni)와 상기 출력축의 회전수(Nt)의 비인 토크 컨버터 속도비(e)(=Nt/Ni)가 증가에 수반하여 감소한다. 예를 들면, 엔진 회전수가 일정한 상태에서 주행 중에 주행 부하가 커지면, 토크 컨버터(120)의 상기 출력축의 회전수, 즉, 차속이 감소하고 토크 컨버터 속도비는 작아진다. 이 때, 토크비는 증가하므로, 보다 큰 주행 구동력으로 주행할 수 있다.

트랜스미션(130)은 전진용 유압 클러치, 후진용 유압 클러치 및 제1 속 내지 제4 속용 유압 클러치들을 포함할 수 있다. 상기 유압 클러치들 각각은 트랜스미션 제어장치(TCU)(140)를 통해 공급되는 압유(클러치압)에 의해 결합 또는 해방될 수 있다. 즉, 상기 유압 클러치에 공급되는 클러치압이 증가하면 상기 유압 클러치는 결합되고 상기 클러치압이 감소하면 해방될 수 있다.

주행 부하가 낮아지고 토크 컨버터 속도비(e)가 증가하여 기 설정값(eu) 이상이 되면 속도단은 1단 시프트 업된다. 반대로 주행 부하가 높아지고 토크 컨버터 속도비(e)가 기 설정값(ed) 이하가 되면 속도단은 1단 시프트 다운된다.

후방 차체(14)에는 상기 작업 장치의 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)에 압유를 공급하기 위한 가변 용량형 유압 펌프(200)가 탑재될 수 있다. 가변 용량형 유압 펌프(200)는 엔진(100)으로부터의 파워 출력의 일부를 사용하여 구동될 수 있다. 예를 들면, 엔진(100)의 출력은, 엔진(100)과 토크 컨버터(120) 사이에 설치되어 있는 기어 트레인(110)과 같은 동력전달장치(PTO)를 통해서 작업 장치용 유압 펌프(200)와 스티어링용의 유압 펌프(도시되지 않음)를 구동시킬 수 있다.

가변 용량형 유압 펌프(200)에는 펌프 제어장치가 연결되고, 상기 펌프 제어장치에 의해 가변 용량형 유압 펌프(200)의 토출 유량이 제어될 수 있다. 유압 펌프(200)의 유압 회로 상에는 붐 제어 밸브(210)와 버켓 제어 밸브(212)와 같은 메인 제어 밸브(MCV)가 설치될 수 있다. 유압 펌프(200)의 토출유는 메인 제어 밸브(MCV)의 전단의 유압라인(202)에 설치된 붐 제어 밸브(210) 및 버켓 제어 밸브(212)를 통해 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)에 공급될 수 있다. 메인 제어 밸브(MCV)는 상기 조작 레버의 조작에 따라 입력된 파일럿 압력 신호에 따라 유압 펌프(200)로부터 토출된 작동유를 붐 실린더(22) 및 버켓 실린더(32)로 공급할 수 있다. 이에 따라, 붐(20)과 버켓(30)은 유압 펌프(200)로부터 토출된 작동유의 유압에 의해 구동될 수 있다.

운전실(40) 내에는 운전 조작 장치가 구비될 수 있다. 상기 운전 조작 장치는 주행 페달(142), 브레이크 페달, 및 FNR 주행 레버와 붐 실린더(22)와 버켓 실린더(32)와 같은 실린더들을 작동시키기 위한 조작 레버들(146)을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 휠 로더(10)는 엔진(100)의 출력을 동력전달장치(PTO)를 통해 상기 주행 장치를 구동시키기 위한 주행 시스템과 붐(20)과 버켓(30)과 같은 작업 장치를 구동시키기 위한 유압 장치계를 포함할 수 있다.

또한, 후방 차체(14)에는 상기 차량 제어장치(VCU)의 일부 또는 별도의 컨트롤러로서 휠 로더(10)의 제어 장치(300)가 탑재될 수 있다. 제어 장치(300)는 프로그램을 실행하는 CPU, 메모리와 같은 저장 장치, 그 밖의 주변 회로 등을 갖는 연산 처리 장치를 포함할 수 있다.

제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 다양한 센서들로부터 신호들을 수신할 수 있다. 예를 들면, 제어 장치(300)는 엔진 회전수를 검출하는 엔진 회전수 센서(104), 주행 페달(142)의 조작량을 검출하는 주행 페달 검출 센서(143), 상기 브레이크 페달의 조작량을 검출하는 브레이크 페달 검출 센서, 트랜스미션(130)의 속도단을 검출하기 위한 속도단 검출 센서, 전진(F), 중립(N) 및 후진(R)을 선택하는 FNR 레버의 조작 위치를 검출하는 FNR 레버 위치 검출 센서에 연결될 수 있다. 제어 장치(300)는 엔진 회전수 센서(104) 및 주행 페달 센서(143)에 연결된 엔진 제어장치(ECU)를 통해 상기 엔진 회전수 신호 및 주행 페달 신호를 수신할 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 트랜스미션 제어장치(TCU)(140)를 통해 상기 트랜스미션의 속도단 신호를 수신할 수 있다.

또한, 제어 장치(300)는 토크 컨버터(120)의 터빈 회전수를 검출하기 위한 터빈 회전수 검출 센서(122), 트랜스미션(130)의 출력축의 회전 속도, 즉 차속(v)을 검출하는 차속 검출 센서(132) 및 타이어의 회전수를 검출하는 타이어 회전수 검출 센서(170, 172)에 연결될 수 있다. 타이어 회전수 검출 센서(170, 172)는 타이어에 설치되는 엔코더를 포함할 수 있다. 이와 다르게, 제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 GPS 수신기에 연결되어, 현재 차량의 속도 신호를 수신할 수 있다. 제어 장치(300)는 에 연결될 수 있다.

또한, 제어 장치(300)는 메인 제어 밸브(MCV) 전단의 유압 라인(202)에 설치되어 유압 펌프(200)의 토출 압력을 검출하는 압력 센서(204), 및 붐 실린더(22)의 헤드측 압력을 검출하는 붐 실린더 압력 센서(222)에 연결될 수 있다. 또한, 제어 장치(300)는 붐(20)의 회전 각도를 검출하는 붐 각도 센서(224), 및 버켓(30)의 회전 각도를 검출하는 버켓 각도 센서(234)에 연결될 수 있다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 휠 로더(10)에 장착된 센서들에 의해 검출된 신호들은 제어 장치(300)에 입력될 수 있다. 후술하는 바와 같이, 제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 센서들로부터 수신된 신호들 중에서 특정 신호들을 선택하고 신경망 알고리즘과 같은 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 휠 로더(10)의 타이어 슬립 여부를 판단할 수 있다. 나아가, 제어 장치(300)는 엔진 제어장치(ECU), 트랜스미션 제어장치(TCU)(140), 상기 펌프 제어장치 등에 연결되어 제어 신호를 출력할 수 있고, 상기 타이어 슬립에 따라 휠 로더(10)의 상기 주행 장치 및 상기 작업 장치를 선택적으로 제어할 수 있다.

이하에서는, 상기 휠 로더의 제어 시스템에 대하여 설명하기로 한다.

도 3은 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 시스템을 나타내는 블록도이다. 도 4는 도 3의 제어 장치를 나타내는 블록도이다. 도 5는 도 4의 타이어 슬립 판단부의 개별 신경망 회로를 나타내는 도면이다. 도 6은 도 5의 개별 신경망 회로의 각 층에서의 신호 전달 수식을 나타내는 도면이다. 도 7은 도 3의 제어 장치로부터 엔진 제어 장치로 입력된 가속 페달 출력 신호에 따른 타이어의 견인력을 나타내는 그래프이다. 도 8은 도 3의 제어 장치로부터 작업 제어 장치로 입력된 파일럿 압력 신호에 따른 버켓의 높이를 나타내는 그래프이다.

도 3 내지 도 8을 참조하면, 휠 로더의 제어 시스템은 복수 개의 센서들, 자동 굴삭 작업 모드를 수행하기 위한 제어 장치(300), 주행 장치 제어 장치 및 작업 제어 장치를 포함할 수 있다.

상기 센서들은 엔진(100), 상기 작업 장치 및 상기 주행 장치에 각각 장착되어 휠 로더의 상태 정보를 나타내는 신호들을 검출할 수 있다. 구체적으로, 상기 휠 로더의 제어 시스템은 휠 로더(10)의 타이어 구동력을 산출하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 제1 그룹의 센서들 및 버켓 굴삭력을 산출하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 제2 그룹의 센서들을 포함할 수 있다.

예를 들면, 상기 제1 그룹의 센서들은 엔진 회전수 센서(104), 터빈 회전수 검출 센서(122), 상기 트랜스미션의 속도단 검출 센서, 차속 검출 센서(132), 타이어 회전수 검출 센서 등을 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹의 센서들은 붐 각도 센서(224), 버켓 각도 센서(234), 붐 실린더 압력 센서(222) 등을 포함할 수 있다.

제어 장치(300)는 데이터 수신부(310), 판단부(320) 및 출력부(330)를 포함할 수 있다.

데이터 수신부(310)는 상기 센서들로부터의 신호들을 수신할 수 있다. 또한, 데이터 수신부(310)는 선택부(302)로부터 자동 굴삭 작업 모드 선택 신호를 수신할 수 있다. 작업자가 선택부(302)를 통해 상기 자동 굴삭 작업 모드를 선택할 때, 선택부(302)는 상기 자동 굴삭 작업 모드 선택 신호를 제어 장치(300)로 출력할 수 있다. 또한, 작업자는 선택부(302)를 통해 상기 자동 굴삭 작업 모드의 세부 작업 조건들을 설정할 수 있다. 상기 세부 작업 조건들은 굴삭 작업량, 굴삭 작업 속도, 타이어 슬립의 허용 범위 등을 포함할 수 있다.

판단부(320)는 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 및 종료 시점을 판할 수 있다. 판단부(320)는 버켓(30)이 적재물에 진입할 때의 시점을 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점으로 판단할 수 있다. 버켓(30)이 상기 적재물을 파고 들어 반력으로 상기 주행 장치에 부하가 걸리고 트랜스미션(130)의 속도단이 1단으로 쉬프트 다운될 때 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점으로 판단할 수 있다. 버켓(30)의 각도가 최대 크라우드 상태인 경우 상기 자동 굴삭 작업 모드의 종료 시점으로 판단할 수 있다.

또한, 판단부(320)는 상기 신호들에 대하여 신경망(Neural Network) 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단할 수 있는 신경망 회로를 포함할 수 있다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 신경망 회로는 다층 입력층(input layer), 은닉층(hidden layer) 및 출력층(output layer)을 갖는 다층 퍼셉트론(Multi Layer Perceptron) 구조를 가질 수 있다. 뉴런들이 각 층들에 배열되고, 각 층의 뉴런들은 연결 가중치에 의해 연결될 수 있다. 즉, 입력 데이터가 상기 입력층의 뉴런들에 입력되고, 상기 은닉층을 통해 상기 출력층으로 전달될 수 있다.

상기 신경망 알고리즘에서의 학습은 특정 입력(실제 측정 데이터)에 따른 신경망 알고리즘에 의해 도출되는 출력값과 기대값의 오차가 최소화되도록 각 노드 간 가중치를 조정하는 과정일 수 있다. 예를 들면, 상기 신경망 회로의 신경망 알고리즘은 역전파(back propagation) 학습방법에 의해 학습될 수 있다. 따라서, 타이어 슬립 판단부(320)의 상기 신경망 회로들은 각각의 개별 신경망 판단부별로 사전 수집된 데이터를 이용하여 입력층, 은닉층, 출력층을 연결하고 있는 가중치를 조절하여 예측 모델로서 신경망 알고리즘을 수립할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제1 그룹의 센서들 및 상기 제2 그룹의 센서들로부터 획득한 데이터를 축적하여 학습 데이터로 활용할 수 있다. 예를 들면, 상기 타이어에 장착된 외부 엔코더(170, 172)로부터 측정한 타이어 회전수를 기초로 하여 타이어 슬립 순간을 기록하고 타이어 슬립 발생 데이터를 축적하여 학습 데이터로 활용할 수 있다. 휠 로더(10)의 GSP 속도, 상기 타이어의 구동력(tractive force), 버켓(30)의 굴삭력(breakout force), 엔진 제어 장치(400)로부터의 가속 페달값 등은 상기 타이어 슬립 판단의 지도 학습 데이터로 사용될 수 있다. 일 예로서, 상기 타이어 구동력이 기 설정된 값보다 크고 가속 페달 신호값이 감소하지 않는(음의 변화율을 갖지 않은) 상태임에도 불구하고 상기 타이어 구동력이 일정 수준 이상 감소하는 경우의 데이터가 상기 타이어 슬립 판단의 지도 학습 데이터로 사용될 수 있다. 또한, 상기 버켓 굴삭력이 증가하고 상기 타이어 회전수가 증가하는 경우의 데이터가 상기 타이어 슬립 판단의 지도 학습 데이터로 사용될 수 있다. 지도 학습을 통해 인공 신경망 로직의 센서 신호 가중치를 결정하고 센서 신호들로부터 상기 타이어 슬립을 판단할 수 있다.출력부(330)는 상기 자동 굴삭 작업 모드를 위한 자동 굴삭 작업 모드 제어 신호 및 상기 타이어 슬립을 원하는 값 이내로 제거하기 위한 제1 및 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호들을 각각 출력할 수 있다.

상기 자동 굴삭 작업 모드 제어 신호는 기 설정된 증가 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함할 수 있다. 출력부(330)는 상기 자동 굴삭 작업 모드 진입 시에 상기 자동 굴삭 작업 모드 제어 신호를 엔진 제어 장치(400)에 출력할 수 있다. 엔진 제어 장치(400)는 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 상기 자동 굴삭 작업 모드 제어 신호에 따라 연료 분사 장치(102)를 제어함으로써 엔진 회전수를 증가시킬 수 있다.

상기 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호는 기 설정된 감소 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함할 수 있다. 출력부(330)는 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 가속 페달 출력 신호를 엔진 제어 장치(400)에 출력할 수 있다. 엔진 제어 장치(400)는 상기 가속 페달 출력 신호에 따라 연료 분사 장치(102)를 제어함으로써 상기 엔진 회전수를 감소시킬 수 있다.

상기 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호는 붐 실린더(22)의 스트로크를 증가시키기 위한 파일럿 압력 신호를 포함할 수 있다. 출력부(330)는 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 파일럿 압력 신호를 상기 작업 제어 장치, 즉, 메인 제어 밸브(MCV)의 붐 제어 밸브(210)로 출력할 수 있다. 붐 제어 밸브(210)는 상기 파일럿 압력 신호에 따라 붐 실린더(210)의 스트로크를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 버켓(30)의 높이는 증가될 수 있다.

제어 장치(300)는 저장부를 더 포함할 수 있다. 상기 저장부는 판단부(320)에서 수행되는 예측 모델을 위한 학습, 신경망 알고리즘 수행 등과 같은 연산을 위해 필요한 데이터, 출력부(330)에서 상기 제어 신호를 결정하는 데 필요한 제어 맵 등을 저장할 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 상기 기 설정된 감소 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호에 따라 연료 분사량은 감소되고 이에 따라 엔진 회전수 역시 감소하게 된다. 이 경우에 있어서, 가속 페달 감소율(%)에 따라 타이어의 견인력은 감소하게 된다(A 지점 -> B 지점). 상기 타이어의 견인력이 감소함에 따라 상기 타이어 슬립이 제거될 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 파일럿 압력 신호에 따라 붐 실린더(22)의 스트로크는 증가하고 이에 따라 버켓(30)의 높이는 상승하게 된다. 이 경우에 있어서, 붐 실린더(22)의 스트로크 증가율에 따라 버켓(30)의 높이는 증가하게 된다(C 지점 -> D 지점). 버켓(30)이 상기 적재물을 위로 들어 올려 상기 타이어에 걸리는 하중이 증가하고 이에 따라 상기 타이어 슬립이 제거될 수 있다.

상술한 바와 같이, 휠 로더의 제어 장치(300)는 상기 자동 굴삭 작업 모드 진입 시에 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 휠 로더(10)를 가속시켜 자동 굴삭 작업을 수행하도록 제어할 수 있다. 또한, 휠 로더의 제어 장치(300)는 휠 로더(10)에 장착된 센서들로부터 수신된 신호들에 대하여 신경망 알고리즘과 같은 기 학습된 예측 알고리즘을 사용하여 휠 로더(10)의 타이어 슬립을 판단하고, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 엔진 회전수를 감소시키고 버켓(30)을 상승시켜 상기 타이어 슬립을 제거할 수 있다.

휠 로더의 제어 장치(300)는 적재물의 종류와 상태에 따라 변화하는 굴삭력과 구동력을 인공 신경망 알고리즘을 이용하여 타이어 슬립이 발생하는 데이터를 학습하여 장비 센서 신호의 판단 가중치를 조절하고 실시간 장비 제어를 수행하여 완전한 자동 굴삭 기능을 구현할 수 있다. 타이어의 과도한 슬립으로 인한 타이어 수명 단축을 방지하고, 운전자의 숙련도에 관계없이 최적화된 굴삭 궤적 제어를 통해 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하에서는, 도 3의 휠 로더의 제어 장치를 이용하여 휠 로더를 제어하는 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 9는 예시적인 실시예들에 따른 휠 로더의 제어 방법을 나타내는 순서도이다. 도 10은 예시적인 실시예들에 따른 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점을 나타내는 도면이다. 도 11은 예시적인 실시예들에 따른 자동 굴삭 작업 모드 시의 타이어 구동력과 버켓 굴삭력을 나타내는 그래프들이다.

도 1, 도 2, 도 3 및 도 9 내지 도 11을 참조하면, 먼저, 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점을 판단하고(S100), 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시에 휠 로더(10)를 가속시켜 굴삭 작업을 수행할 수 있다(S110).

예시적인 실시예들에 있어서, 작업자가 선택부(302)를 통해 자동 굴삭 작업 모드를 선택한 경우, 버켓(30)이 적재물에 진입할 때의 시점을 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점으로 판단할 수 있다.

도 10의 (a)에서와 같이, 휠 로더(10)가 전진하여 적재물(M)에 진입을 시작할 수 있다. 버켓(30) 밑면의 각도는 지면과 수평하게 유지되고 붐(20)을 내려 버켓(30) 밑면이 상기 지면에 근접하도록 동작시킬 수 있다. 이어서, 도 10이 (b)에서와 같이, 버켓(30)이 적재물을 파고 들어 그 반력으로 주행 장치에 부하가 걸리게 되면 트랜스미션(130)의 속도단이 2단에서 1단으로 쉬프트 다운될 수 있다. 이 시점을, 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점으로 판단할 수 있다.

이어서, 상기 자동 굴삭 작업 모드로 진입하게 되면, 휠 로더(10)를 가속시켜 자동 굴삭 작업을 수행할 수 있다.

예를 들면, 제어 장치(300)는 상기 자동 굴삭 작업 모드 진입 시에 자동 굴삭 모드 제어 신호를 엔진 제어 장치(400)에 출력할 수 있다. 상기 자동 굴삭 모드 제어 신호는 기 설정된 증가 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함할 수 있다. 엔진 제어 장치(400)는 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서도 상기 가속 페달 출력 신호에 따라 연료 분사 장치(102)를 제어함으로써 엔진 회전수를 증가시킬 수 있다.

이후, 상기 자동 굴삭 작업 동안 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 휠 로더(10)의 타이어 슬립의 발생 여부를 판단할 수 있다(S120).

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 자동 굴삭 작업 동안 휠 로더(10)의 상기 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 획득할 수 있다. 상기 타이어의 구동력을 산출하는 데 필요한 제1 그룹의 신호들을 획득하고 버켓(30)의 굴삭력을 산출하는 데 필요한 제2 그룹의 신호들을 획득할 수 있다. 상기 제1 그룹의 신호들은 엔진 회전수 신호, 토크 컨버터의 터빈 회전수 신호, 트랜스미션의 속도단 신호, 차량 속도 신호 및 타이어 회전수 신호를 포함할 수 있다. 상기 제2 그룹의 신호들은 붐 실린더의 스트로크 신호, 버켓 실린더의 스트로크 신호 및 상기 붐 실린더의 압력 신호를 포함할 수 있다.

상기 제1 그룹의 센서들 및 상기 제2 그룹의 센서들로부터 획득한 데이터를 축적하여 학습 데이터로 활용할 수 있다. 예를 들면, 상기 타이어에 장착된 외부 엔코더(170, 172)로부터 측정한 타이어 슬립 순간을 기록하고 타이어 슬립 발생 데이터로 축적하여 학습 데이터로 활용할 수 있다. 휠 로더(10)의 GSP 속도, 상기 타이어의 구동력(tractive force), 버켓(30)의 굴삭력(breakout force), 엔진 제어 장치(400)로부터의 가속 페달값 등은 상기 타이어 슬립 판단의 지도 학습 데이터로 사용될 수 있다. 지도 학습을 통해 인공 신경망 로직의 센서 신호 가중치를 결정하고 센서 신호들로부터 상기 타이어 슬립을 판단할 수 있다.

이후, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 타이어 슬립이 원하는 값 이내로 제거될 때까지 휠 로더(10)를 감속시키고 버켓(30)을 상승시킬 수 있다(S130).

예를 들면, 제어 장치(300)는 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호를 엔진 제어 장치(400)에 출력할 수 있다. 상기 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호는 기 설정된 감소 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함할 수 있다. 엔진 제어 장치(400)는 상기 가속 페달 출력 신호에 따라 연료 분사 장치(102)를 제어함으로써 엔진 회전수를 감소시킬 수 있다.

상기 기 설정된 감소 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호에 따라 연료 분사량은 감소되고 이에 따라 엔진 회전수 역시 감소하게 된다. 이 경우에 있어서, 상기 가속 페달 감소율에 따라 타이어의 견인력은 감소하게 되어 상기 타이어 슬립이 제거될 수 있다.

또한, 제어 장치(300)는 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호를 상기 작업 제어 장치, 즉, 메인 제어 밸브(MCV)의 붐 제어 밸브(210)로 출력할 수 있다. 상기 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호는 붐 실린더(22)의 스트로크를 증가시키기 위한 파일럿 압력 신호를 포함할 수 있다. 붐 제어 밸브(210)는 상기 파일럿 압력 신호에 따라 붐 실린더(210)의 스트로크를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 버켓(30)의 높이는 증가될 수 있다.

상기 파일럿 압력 신호에 따라 붐 실린더(22)의 스트로크는 증가하고 이에 따라 버켓(30)의 높이는 상승하게 된다. 이 경우에 있어서, 붐 실린더(22)의 스트로크 증가율에 따라 버켓(30)의 높이는 증가할 수 있다. 버켓(30)이 상기 적재물을 위로 들어 올려 상기 타이어에 걸리는 하중이 증가하고 이에 따라 상기 타이어 슬립이 제거될 수 있다.

도 11에 도시된 바와 같이, 그래프 G1은 타이어 구동력을 나타내고 그래프 G2는 버켓 굴삭력을 나타내고, 그래프 G3 및 G4는 좌측 휠과 우측 휠의 속도를 나타낼 수 있다. 타이어 슬립 구간에서는 상기 타이어 구동력이 감소하면서 휠 로더(10)의 GPS 속도는 일정하거나 감소하는 반면, 타이어의 속도(휠 속도)는 빠르게 진동하면서 증가하는 현상이 발생할 수 있다. 이 때, 엔진 회전수를 감소시키고 붐(20)을 상승시켜 상기 버켓 굴삭력을 증가시키면 상기 타이어 구동력과 상기 버켓 굴삭력이 같아지는 시점 이후에 지면과 마찰력이 증대 되면서 타이어 슬립 현상이 사라져 구동력이 다시 증가하고 원활하게 굴삭 동작이 이루어 질 수 있다.

이 후, 상기 타이어 슬립이 제거되면 버켓(30)을 기 설정된 자동 굴삭 궤적을 따라 이동시키고, 상기 자동 굴삭 작업 모드를 종료시킬 수 있다.

예를 들면, 제어 장치(300)는 상기 타이어 슬립이 제거되면 자동 굴삭 모드 제어 신호를 엔진 제어 장치(400) 및 상기 작업 제어 장치에 출력할 수 있다. 이에 따라, 붐 실린더(22)과 버켓 실린더(32)의 스트로크들을 각각 제어하여 버켓(30) 끝단이 최적 효율을 가진 정해진 굴삭 궤적을 따라가도록 제어할 수 있다.

이어서, 휠 로더(10)가 굴삭하면서 전진을 하고 있고, 버켓(30)의 각도가 최대 크라우드 상태인 경우 상기 자동 굴삭 작업 모드를 종료할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10: 휠 로더 12: 전방 차체
14: 후방 차체 20: 붐
22: 붐 실린더 30: 버켓
32: 버켓 실린더 34: 틸트 암
40: 운전실 50: 엔진룸
100: 엔진 102: 연료 분사 장치
104: 엔진 회전수 센서 110: 기어 트레인
120: 토크 컨버터 122: 터빈 회전수 검출 센서
130: 트랜스미션 132: 차속 검출 센서
140: 트랜스미션 제어장치 142: 주행 페달
143: 주행 페달 검출 센서 146: 조작 레버
150: 프로펠러 샤프트 152, 154: 액슬
160: 전방 휠 162: 후방 휠
200: 유압 펌프 202: 유압 라인
204: 압력 센서 210: 붐 제어 밸브
212: 버켓 제어 밸브 222: 붐 실린더 압력 센서
224: 붐 각도 센서 234: 버켓 각도 센서
300: 제어 장치 310: 데이터 수신부
320: 판단부 330: 출력부
400: 엔진 제어 장치

Claims

버켓이 적재물에 진입하도록 휠 로더를 가속시켜 굴삭 작업을 수행하고;
상기 굴삭 작업 동안 상기 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 획득하고;
상기 신호들에 대하여 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단하고;
상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 타이어 슬립이 원하는 값 이내로 제거될 때까지 상기 휠 로더를 감속시키고 상기 버켓을 상승시키고; 그리고
상기 타이어 슬립이 제거되면 상기 버켓을 기 설정된 자동 굴삭 궤적을 따라 이동시키는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하는 단계는 타이어 구동력과 버켓의 굴삭력에 관한 데이터를 상기 타이어 판단을 예측하기 위한 학습 데이터로 활용하여 훈련된 알고리즘을 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 획득하는 것은
상기 타이어의 구동력을 산출하는 데 필요한 제1 그룹의 신호들을 획득하고; 그리고
상기 버켓의 굴삭력을 산출하는 데 필요한 제2 그룹의 신호들을 획득하는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 제1 그룹의 신호들은 엔진 회전수 신호, 토크 컨버터의 터빈 회전수 신호, 트랜스미션의 속도단 신호, 차량 속도 신호 및 타이어 회전수 신호를 포함하고,
상기 제2 그룹의 신호들은 붐 실린더의 스트로크 신호, 버켓 실린더의 스트로크 신호 및 상기 붐 실린더의 압력 신호를 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 4 항에 있어서, 상기 타이어 회전수 신호는 상기 타이어에 설치되는 엔코더에 의해 획득되는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 굴삭 작업을 수행하기 위해 상기 휠 로더를 가속시키는 것은 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 엔진 회전수를 증가시키는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 휠 로더를 감속시키는 것은 엔진 회전수를 감소시키는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서, 상기 타이어 슬립이 발생한 경우 상기 버켓을 상승시키는 것은 붐 실린더의 스트로크를 증가시키는 것을 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 버켓이 상기 적재물에 진입한 후 트랜스미션의 속도단이 2단에서 1단으로 쉬프트 다운될 때 상기 굴삭 작업의 진입 시점으로 판단하는 것을 더 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 버켓의 각도가 최대 크라우드 상태인 경우 상기 자동 굴삭 작업 모드를 종료하는 것을 더 포함하는 휠 로더의 제어 방법.
엔진 및 상기 엔진에 의해 구동되는 작업 장치와 주행 장치에 각각 장착되어 휠 로더의 타이어 슬립을 판단하는 데 필요한 신호들을 검출하기 위한 복수 개의 센서들;
상기 휠 로더의 자동 굴삭 작업 모드를 수행하기 위한 제어 신호를 출력하고, 상기 센서들로부터 수신된 신호들에 대하여 기 학습된 예측 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단하고 상기 타이어 슬립을 원하는 값 이내로 제거하기 위한 제1 및 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호들을 출력하기 위한 제어 장치;
상기 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호에 따라 상기 엔진의 회전수를 감소시키기 위한 엔진 제어 장치; 및
상기 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호에 따라 상기 휠 로더의 버켓을 상승시키기 위한 작업 제어 장치를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 제어 장치는
상기 센서들로부터의 신호들을 수신하기 위한 데이터 수신부;
상기 신호들에 대하여 신경망 알고리즘을 수행하여 상기 타이어 슬립의 발생 여부를 판단하기 위한 판단부; 및
상기 제1 및 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호들을 상기 엔진 제어 장치 및 상기 작업 제어 장치에 각각 출력하기 위한 출력부를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 센서들은 상기 타이어의 구동력을 산출하는 데 필요한 신호들을 획득하기 위한 제1 그룹의 센서들 및 상기 버켓의 굴삭력을 산출하는 데 필요한 신호들을 획득하기 위한 제2 그룹의 센서들을 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 13 항에 있어서, 상기 제1 그룹의 센서들은 엔진 회전수 센서, 토크 컨버터의 터빈 회전수 검출 센서, 트랜스미션의 속도단 검출 센서, 차속 검출 센서 및 타이어 회전수 검출 센서를 포함하고,
상기 제2 그룹의 센서들을 붐 각도 센서, 버켓 각도 센서 및 붐 실린더의 압력 센서를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 14 항에 있어서, 상기 타이어 회전수 검출 센서는 상기 타이어에 설치되는 엔코더를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 자동 굴삭 작업 모드 진입 시에 작업자가 가속 페달을 밟지 않은 상태에서 기 설정된 증가 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 상기 엔진 제어 장치에 출력하여 엔진 회전수를 증가시키도록 제어하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 제1 타이어 슬립 제거 제어 신호는 기 설정된 감소 비율값을 갖는 가속 페달 출력 신호를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 제2 타이어 슬립 제거 제어 신호는 붐 실린더의 스트로크를 증가시키기 위한 파일럿 압력 신호를 포함하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 버켓이 상기 적재물에 진입한 후 트랜스미션의 속도단이 2단에서 1단으로 쉬프트 다운될 때 상기 자동 굴삭 작업 모드의 진입 시점으로 판단하는 휠 로더의 제어 시스템.
제 11 항에 있어서, 상기 제어 장치는 상기 버켓의 각도가 최대 크라우드 상태인 경우 상기 자동 굴삭 작업 모드의 종료 시점으로 판단하는 휠 로더의 제어 시스템.