KR20230003025A

KR20230003025A - 작업 시스템 및 제어 방법

Info

Publication number: KR20230003025A
Application number: KR1020227041138A
Authority: KR
Inventors: 가즈히로 하타케; 류타 오쿠와키
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-05-14
Publication date: 2023-01-05
Also published as: JP2021188364A; CN115667634A; US20230193588A1; DE112021001939T5; WO2021241289A1

Abstract

단계 특정부는, 작업 기계의 작업 단계를 특정한다. 목표 결정부는, 특정한 작업 단계에 기초하여 붐 및 암의 목표 자세를 결정한다. 제어량 연산부는, 목표 자세에 기초하여 붐 및 암의 제어량을 연산한다. 제한부는, 특정한 작업 단계가 호이스트(hoist) 선회(旋回)에 관한 작업 단계인 경우에, 암의 제어량의 변화량이 소정 변화량 이내가 되도록 암의 제어량을 제한한다.

Description

작업 시스템 및 제어 방법

본 개시는, 작업 시스템 및 제어 방법에 관한 것이다.

본 원은, 2020년 5월 29일에, 일본에 출원된 일본특허출원 2020-094389호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

특허문헌 1에는, 유압 셔블의 자동 운전에 관한 기술이 개시되어 있다. 유압 셔블의 자동 운전에 있어서, 선회(旋回) 도중에 버킷(bucket)에 유지된 토사(土砂)가 넘쳐떨어지면, 작업 효율이 저하된다. 특허문헌 1에는, 토사의 넘침을 방지하기 위하여, 굴삭 종료 후에 버킷에 유지된 여분의 토사를 낙하시키고나서 선회 동작을 행하는 기술이 개시되어 있다.

일본공개특허 제2002-115272호 공보

그러나, 작업 효율을 감안하면, 1회의 선회 적하(積荷) 동작에 있어서 될 수 있는 한 많은 토사를 적하하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 굴삭 후에 될 수 있는한 토사를 낙하시키지 않고 호이스트 선회를 행하는 것이 요구되고 있다. 본 개시의 목적은, 굴삭으로부터 배토(排土)까지의 사이에서의 토사의 낙하를 억제할 수 있는 작업 시스템 및 제어 방법을 제공하는 것에 있다.

본 개시의 일태양에 의하면, 작업 시스템은, 붐, 암 및 버킷를 구비하는 작업 기계의 제어 장치로서, 상기 작업 기계의 작업 단계를 특정하는 단계 특정부와, 특정한 상기 작업 단계에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 목표 자세를 결정하는 목표 결정부와, 상기 목표 자세에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 제어량을 연산하는 제어량 연산부와, 특정한 상기 작업 단계가 호이스트 선회에 관한 작업 단계인 경우에, 상기 암의 제어량의 변화량이 소정 변화량 이내가 되도록 상기 암의 제어량을 제한하는 제한부를 구비한다.

상기 태양에 의하면, 작업 기계에 의한 굴삭으로부터 배토까지의 사이에서의 토사의 낙하를 억제할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태에 따른 작업 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 제1 실시형태에 따른 작업 기계의 외관도이다.
도 3은 제1 실시형태에 따른 관제 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도 4는 주행 경로의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 제1 실시형태에 따른 작업 기계의 제어 장치의 구성을 나타낸 개략 블록도이다.
도 6은 제1 실시형태에 따른 자동 굴삭 적하 제어에 있어서의 굴삭 전의 버킷의 경로의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 제1 실시형태에 따른 자동 굴삭 적하 제어에 있어서의 굴삭 후의 버킷의 경로의 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 실시형태에 따른 작업 단계의 천이(遷移)를 나타내는 상태천이도이다.
도 9는 제1 실시형태에 따른 제한부(1221)의 동작을 나타낸 블록선도이다.
도 10은 제1 실시형태에 따른 관제 장치에 의한 자동 굴삭 적하 지시의 출력 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11은 제1 실시형태에 따른 작업 기계가 자동 굴삭 적하 지시의 입력을 접수했을 때의 동작을 나타낸 흐름도이다.

<제1 실시형태>

《작업 시스템(1)》

도 1은, 제1 실시형태에 따른 작업 시스템의 구성을 나타낸 개략도이다.

작업 시스템(1)은, 작업 기계(100)와, 하나 또는 복수의 운반차량(200)과, 관제 장치(300)를 구비한다. 작업 시스템(1)은, 관제 장치(300)에 의해 작업 기계(100)와 운반차량(200)을 자동 제어하는 무인 반송(搬送) 시스템이다.

운반차량(200)은, 관제 장치(300)로부터 수신하는 코스 데이터(예를 들면, 속도 데이터, 운반차량(200)이 진행해야 할 좌표)에 기초하여 무인 주행한다. 운반차량(200)과 관제 장치(300)는, 액세스 포인트(400)를 통한 통신에 의해 접속된다. 관제 장치(300)는, 운반차량(200)으로부터 위치 및 방위를 취득하고, 이들에 기초하여 운반차량(200)의 주행에 사용하는 코스 데이터를 생성한다. 관제 장치(300)는, 코스 데이터를 운반차량(200)에 송신한다. 운반차량(200)은, 수신한 코스 데이터에 기초하여 무인 주행한다. 그리고, 제1 실시형태에 따른 작업 시스템(1)은, 무인 반송 시스템을 구비하지만, 다른 실시형태에 있어서는, 일부 또는 모든 운반차량(200)이 유인 운전되어도 된다. 이 경우에, 관제 장치(300)는, 코스 데이터 및 적하에 관한 지시의 송신을 행할 필요가 없지만, 운반차량(200)의 위치 및 방위를 취득한다.

작업 기계(100)는, 관제 장치(300)로부터 수신하는 지시에 따라서 무인 제어된다. 작업 기계(100)와 관제 장치(300)는, 액세스 포인트(400)를 통한 통신에 의해 접속된다.

작업 기계(100) 및 운반차량(200)은, 작업 현장(예를 들면, 광산, 채석장)에 설치된다. 한편, 관제 장치(300)는, 임의의 장소에 설치되어도 된다. 예를 들면, 관제 장치(300)는, 작업 기계(100) 및 운반차량(200)으로부터 벗어난 지점(예를 들면, 시가, 작업 현장 내)에 설치되어도 된다.

《운반차량(200)》

제1 실시형태에 따른 운반차량(200)은, 베슬(vessel)(201)(적하 용기)을 구비하는 덤프 트럭이다. 그리고, 다른 실시형태에 따른 운반차량(200)은, 덤프 트럭 이외의 운반 차량이라도 된다.

운반차량(200)은, 베슬(l201), 위치 방위 연산기(210) 및 제어 장치(220)를 구비한다. 위치 방위 연산기(210)는, 운반차량(200)의 위치 및 방위를 연산한다. 위치 방위 연산기(210)는, GNSS(Global Navigation Satellite System)를 구성하는 인공위성으로부터 측위 신호를 수신하는 2개의 수신기를 구비한다. GNSS의 예로서는, GPS(Global Positioning System)를 들 수 있다. 2개의 수신기는, 각각 운반차량(200)의 상이한 위치에 설치된다. 위치 방위 연산기(210)는, 수신기가 수신한 측위 신호에 기초하여, 현장좌표계에서의 운반차량(200)의 위치를 검출한다. 위치 방위 연산기(210)는, 2개의 수신기가 수신한 각 측위 신호를 사용하여, 한쪽 수신기의 설치 위치에 대한 다른 쪽 수신기의 설치 위치의 관계로서, 운반차량(200)이 향하는 방위를 연산한다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는 이것으로 한정되지 않고, 예를 들면 운반차량(200)이 관성 계측 장치(IMU: Inertial Measurement Unit)를 구비하고, 관성 계측 장치의 계측 결과에 기초하여 방위를 연산해도 된다. 이 경우에, 운반차량(200)의 주행 궤적에 기초하여 관성 계측 장치의 드리프트(drift)를 보정해도 된다.

제어 장치(220)는, 위치 방위 연산기(210)가 검출한 위치 및 방위를 관제 장치(300)에 송신한다. 제어 장치(220)는, 관제 장치(300)로부터 코스 데이터 및 배토 지시, 적하점(P3)으로의 진입 지시, 및 적하점(P3)으로부터의 발진 지시를 수신한다. 제어 장치(220)는, 수신한 코스 데이터를 따라서 운반차량(200)을 주행시키고, 또는 배토 지시에 따라서 운반차량(200)의 베슬(l201)을 상하 이동시킨다. 제어 장치(220)는, 운반 차량이 지시에 기초하여 목적지에 도달하여 정지했을 때, 목적지로의 도달을 나타내는 도달 통지를 관제 장치(300)에 송신한다.

《작업 기계(100)》

도 2는, 제1 실시형태에 따른 작업 기계(100)의 외관도이다.

제1 실시형태에 따른 작업 기계(100)는, 유압 셔블이다. 그리고, 다른 실시형태에 따른 작업 기계(100)는, 유압 셔블 이외의 작업 차량이라도 된다.

작업 기계(100)는, 유압에 의해 작동하는 작업기(110)와, 작업기(110)를 지지하는 선회체(120)와, 선회체(120)를 지지하는 주행체(130)를 구비한다.

작업기(110)는, 붐(111)과, 암(112)과, 버킷(113)과, 붐 실린더(114)와, 암 실린더(115)와, 버킷 실린더(116)와, 붐 각도 센서(117)와, 암 각도 센서(118)와, 버킷 각도 센서(119)를 구비한다.

붐(111)의 기단부(基端部)는, 선회체(120)의 전부(前部)에 핀을 통하여 장착된다. 암(112)은, 붐(111)과 버킷(113)을 연결한다. 암(112)의 기단부는, 붐(111)의 선단부에 핀을 통하여 장착된다. 버킷(113)은, 토사 등의 굴삭물을 굴삭하기 위한 날과 굴삭물을 반송하기 위한 용기를 구비한다. 버킷(113)의 기단부는, 암(112)의 선단부에 핀을 통하여 장착된다.

붐 실린더(114)는, 붐(111)을 작동시키기 위한 유압 실린더이다. 붐 실린더(114)의 기단부는, 선회체(120)에 장착된다. 붐 실린더(114)의 선단부는, 붐(111)에 장착된다. 암 실린더(115)는, 암(112)을 구동시키기 위한 유압 실린더이다. 암 실린더(115)의 기단부는, 붐(111)에 장착된다. 암 실린더(115)의 선단부는, 암(112)에 장착된다. 버킷 실린더(116)는, 버킷(113)을 구동시키기 위한 유압 실린더이다. 버킷 실린더(116)의 기단부는, 암(112)에 장착된다. 버킷 실린더(116)의 선단부는, 버킷 링크 기구(機構)에 장착되고, 버킷 링크 기구를 통하여 버킷(113)을 동작시킨다.

붐 각도 센서(117)는, 붐(111)에 장착되어, 붐(111)의 경사각을 검출한다.

암 각도 센서(118)는, 암(112)에 장착되어, 암(112)의 경사각을 검출한다.

버킷 각도 센서(119)는, 버킷(113)에 장착되어, 버킷(113)의 경사각을 검출한다.

제1 실시형태에 따른 붐 각도 센서(117), 암 각도 센서(118), 및 버킷 각도 센서(119)는, 지평면에 대한 경사각을 검출한다. 그리고, 다른 실시형태에 따른 각도 센서는 이것으로 한정되지 않고, 다른 기준면에 대한 경사각을 검출해도 된다. 예를 들면, 다른 실시형태에 있어서는, 각도 센서가 장착부를 기준으로 한 상대각(相對角)을 검출하는 것이라도 되고, 각 실린더의 스트로크를 계측하고 실린더의 스트로크를 각도로 변환함으로써 경사각을 검출하는 것이라도 된다. 붐(111), 암(112), 및 버킷(113)의 경사각이나 스트로크량(실린더 길이)은, 붐(111), 암(112), 및 버킷(113)의 자세를 나타낸다.

작업 기계(100)는, 위치 방위 연산기(123), 경사 계측기(124), 제어 장치(125)를 구비한다.

위치 방위 연산기(123)는, 선회체(120)의 위치 및 선회체(120)기 향하는 방위를 연산한다. 위치 방위 연산기(123)는, GNSS를 구성하는 인공위성으로부터 측위 신호를 수신하는 2개의 수신기를 구비한다. 2개의 수신기는, 각각 선회체(120)의 상이한 위치에 설치된다. 위치 방위 연산기(123)는, 한쪽 수신기가 수신한 측위 신호에 기초하여, 현장좌표계에서의 선회체(120)의 대표점(선회체(120)의 선회 중심)의 위치를 검출한다.

위치 방위 연산기(123)는, 2개의 수신기가 수신한 각각의 측위 신호를 사용하여, 한쪽 수신기의 설치 위치에 대한 다른 쪽 수신기의 설치 위치의 관계로서, 선회체(120)가 향하는 방위를 연산한다.

경사 계측기(124)는, 선회체(120)의 가속도 및 각속도를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 선회체(120)의 자세(예를 들면, 롤각, 피치각, 요각)를 검출한다. 경사 계측기(124)는, 예를 들면, 선회체(120)의 하면에 설치된다. 경사 계측기(124)는, 예를 들면, 관성 계측 장치(IMU: Inertial Measurement Unit)를 사용할 수 있다.

제어 장치(125)는, 선회체(120)의 선회 속도, 위치 및 방위, 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 경사각, 주행체(130)의 주행 속도, 및 선회체(120)의 자세를, 관제 장치(300)에 송신한다. 이하, 작업 기계(100) 또는 운반차량(200)이 각종 센서로부터 수집한 데이터를 차량 데이터라고도 부른다. 그리고, 다른 실시형태에 따른 차량 데이터는, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 따른 차량 데이터는, 선회 속도, 위치, 방위, 경사각, 주행 속도, 자세 중 어느 하나를 포함하지 않아도 되고, 그 외의 센서에 의해 검출된 값을 포함해도 되고, 검출된 값으로부터 연산된 값을 포함해도 된다. 그리고, 제어 장치(125)는, 위치 방위 연산기(123)가 검출하는 현장좌표계에서의 선회체(120)의 대표점의 위치 및 차량 데이터에 관한 선회체(120)의 방위 및 자세를 사용함으로써, 현장좌표계의 위치와 기계좌표계의 위치를 서로 변환할 수 있다.

제어 장치(125)는, 관제 장치(300)로부터 제어 지시를 수신한다. 제어 장치(125)는, 수신한 제어 지시에 따라서, 작업기(110), 선회체(120), 또는 주행체(130)를 구동시킨다. 제어 장치(125)는, 제어 지시에 기초한 구동이 완료했을 때, 관제 장치(300)에 완료 통지를 송신한다. 제어 장치(125)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

《관제 장치(300)》

도 3은, 제1 실시형태에 따른 관제 장치(300)의 구성을 나타낸 개략 블록도이다. 관제 장치(300)는, 작업 기계(100)의 동작 및 운반차량(200)의 주행을 관리한다. 관제 장치(300)는, 프로세서(310), 메인 메모리(330), 스토리지(350), 인터페이스(370)를 구비하는 컴퓨터이다. 스토리지(350)는, 프로그램을 기억한다. 프로세서(310)는, 프로그램을 스토리지(350)로부터 판독하여 메인 메모리(330)에 전개(展開)하고, 프로그램에 따른 처리를 실행한다. 관제 장치(300)는, 인터페이스(370)를 통하여 네트워크에 접속된다. 프로세서(310)의 예로서는, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit), 마이크로프로세서 등을 들 수 있다.

프로그램은, 관제 장치(300)의 컴퓨터에 발휘시키는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 된다. 예를 들면, 프로그램은, 스토리지(350)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 구현된 다른 프로그램과의 조합에 의해 기능을 발휘시키는 것이라도 된다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 관제 장치(300)는, 상기한 구성에 더하여, 또는 상기한 구성 대신에 PLD(Programmable Logic Device) 등의 커스텀 LSI(Large Scale Integrated Circuit)를 구비해도 된다. PLD의 예로서는, PAL(Programmable Array Logic), GAL(Generic Array Logic), CPLD(Complex Programmable Logic Device), FPGA(Field Programmable Gate Array)를 들 수 있다. 이 경우에, 프로세서(310)에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부가 상기 집적 회로에 의해 실현되어도 된다. 이와 같은 집적 회로도, 프로세서의 일례에 포함된다.

스토리지(350)는, 제어 위치 기억부(351), 주행 경로 기억부(352)로서의 기억 영역을 가진다. 스토리지(350)의 예로서는, 자기디스크, 광자기디스크, 광디스크, 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(350)는, 관제 장치(300)의 공통 통신선에 직접 접속된 내부 미디어라도 되고, 인터페이스(370)를 통하여 관제 장치(300)에 접속되는 외부 미디어라도 된다. 스토리지(350)는, 일시적이지 않은 유형의 기억 매체이다.

제어 위치 기억부(351)는, 굴삭점(P22) 및 적하점(P3)의 위치 데이터를 기억한다. 굴삭점(P22) 및 적하점(P3)은, 예를 들면 미리 작업 현장의 관리자 등의 조작에 의해 설정되는 점이다.

도 4는, 주행 경로(R)의 예를 나타낸 도면이다.

주행 경로 기억부(352)는, 운반차량(200)별로 주행 경로(R)를 기억한다. 주행 경로(R)는, 2개의 영역(A)(예를 들면, 적하장(A1)과 배토장(A2))을 연결하는 미리 정해진 접속 경로(R1), 및 영역(A) 내의 경로인 진입 경로(R2), 어프로치 경로(R3) 및 퇴출 경로(R4)를 가진다. 진입 경로(R2)는, 영역(A) 내에 있어서 접속 경로(R1)의 일단인 대기점(P1)과 소정의 리턴점(P2)을 접속하는 경로이다. 어프로치 경로(R3)는, 영역(A) 내의 리턴점(P2)과 적하점(P3) 또는 배토점(P4)을 접속하는 경로이다. 퇴출 경로(R4)는, 영역(A) 내의 적하점(P3) 또는 배토점(P4)과 접속 경로(R1)의 타단인 출구점(P5)을 접속하는 경로이다. 리턴점(P2)은, 적하점(P3)의 위치에 따라 관제 장치(300)에 의해 설정되는 점이다. 관제 장치(300)는, 적하점(P3)이 변경될 때마다, 진입 경로(R2), 어프로치 경로(R3) 및 퇴출 경로(R4)를 계산한다.

프로세서(310)는, 프로그램의 실행에 의해, 수집부(311), 운반차량 특정부(312), 주행 코스 생성부(313), 통지 수신부(314), 적하 용기 특정부(315), 자동 굴삭 적하 지시부(316)를 구비한다.

수집부(311)는, 액세스 포인트(400)를 통하여 작업 기계(100) 및 운반차량(200)으로부터 차량 데이터를 수신한다.

운반차량 특정부(312)는, 수집부(311)가 수집한 운반차량(200)의 차량 데이터에 기초하여, 굴삭물의 적하 대상이 되는 운반차량(200)을 특정한다.

주행 코스 생성부(313)는, 주행 경로 기억부(352)가 기억하는 주행 경로(R)와, 수집부(311)가 수집한 차량 데이터에 기초하여, 운반차량(200)의 이동을 허가하는 영역을 나타내는 코스 데이터를 생성하고, 코스 데이터를 운반차량(200)에 송신한다. 코스 데이터는, 예를 들면, 운반차량(200)이 소정의 속도로 일정 시간 이내에 주행 가능하고 또한 다른 운반차량(200)의 주행 경로(R)와 중복되지 않는 영역을 나타내는 데이터이다.

통지 수신부(314)는, 작업 기계(100)로부터 완료 통지를 수신하고, 운반차량(200)으로부터 도달 통지를 수신한다.

적하 용기 특정부(315)는, 운반차량(200)으로부터 적하점(P3)으로의 도달 통지를 수신한 경우에, 운반차량(200)의 차량 데이터에 기초하여, 현장좌표계에서의 베슬(l201)의 위치를 특정한다. 적하 용기 특정부(315)는, 예를 들면, 베슬(l201)의 외형을 나타내는 3차원 데이터를, 운반차량(200)의 위치 데이터가 나타내는 위치에 배치하고, 운반차량(200)의 방위 데이터가 나타내는 방향으로 회전시킴으로써, 현장좌표계에서의 베슬(l201)의 위치를 특정한다. 적하 용기 특정부(315)는, 특정한 베슬(l201)의 위치를 작업 기계(100)에 송신한다.

자동 굴삭 적하 지시부(316)는, 제어 위치 기억부(351)가 기억하는 굴삭점(P22)의 위치 및 적하점(P3)의 위치를 포함하는 자동 굴삭 적하 지시를 작업 기계(100)에 송신한다.

《작업 기계(100)의 제어 장치(125)》

도 5는, 제1 실시형태에 따른 작업 기계(100)의 제어 장치(125)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.

제어 장치(125)는, 관제 장치(300)의 지시에 기초하여 작업 기계(100)의 액추에이터를 제어한다.

제어 장치(125)는, 프로세서(1210), 메인 메모리(1230), 스토리지(1250), 인터페이스(1270)를 구비하는 컴퓨터이다. 스토리지(1250)는, 프로그램을 기억한다. 프로세서(1210)는, 프로그램을 스토리지(1250)로부터 판독하여 메인 메모리(1230)에 전개하고, 프로그램에 따른 처리를 실행한다. 제어 장치(125)는, 인터페이스(1270)를 통하여 네트워크에 접속된다. 프로세서(1210)의 예로서는, CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphic Processing Unit), 마이크로프로세서 등을 들 수 있다.

프로그램은, 제어 장치(125)의 컴퓨터에 발휘시키는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 된다. 예를 들면, 프로그램은, 스토리지(1250)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 구현된 다른 프로그램과의 조합에 의해 기능을 발휘시키는 것이라도 된다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 제어 장치(125)는, 상기한 구성에 더하여, 또는 상기한 구성 대신에 PLD 등의 커스텀 LSI를 구비해도 된다. 이 경우에, 프로세서(1210)에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부가 상기 집적 회로에 의해 실현되어도 된다. 이와 같은 집적 회로도, 프로세서의 일례에 포함된다.

스토리지(1250)의 예로서는, 자기디스크, 광자기디스크, 광디스크, 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(1250)는, 제어 장치(125)의 공통 통신선에 직접 접속된 내부 미디어라도 되고, 인터페이스(1270)를 통하여 제어 장치(125)에 접속되는 외부 미디어라도 된다. 스토리지(1250)는, 일시적이지 않은 유형의 기억 매체이다.

프로세서(1210)는, 프로그램의 실행에 의해, 차량 데이터 취득부(1211), 자세 특정부(1212), 지시 수신부(1213), 적하 용기 특정부(1214), 회피 위치 특정부(1215), 굴삭 위치 특정부(1216), 개시 위치 결정부(1217), 단계 특정부(1218), 목표 결정부(1219), 제어량 연산부(1220), 제한부(1221), 지령 생성부(1222), 지령 출력부(1223)를 구비한다.

차량 데이터 취득부(1211)는, 작업 기계(100)가 구비하는 각종 센서로부터 차량 데이터를 취득하고, 취득한 차량 데이터를 관제 장치(300)에 송신한다.

자세 특정부(1212)는, 차량 데이터 취득부(1211)가 취득한 차량 데이터에 기초하여, 작업 기계(100)를 기준으로 한 기계좌표계에서의 버킷(113)의 위치를 특정한다. 자세 특정부(1212)는, 날끝 및 바닥부를 포함하는 버킷(113)의 윤곽 상의 복수의 점의 위치를 특정한다.

구체적으로는, 자세 특정부(1212)는, 하기 수순으로 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 위치를 특정한다. 자세 특정부(1212)는, 차량 데이터 취득부(1211)가 취득한 선회체(120)의 피치각을 특정한다. 자세 특정부(1212)는, 붐(111)의 경사각과 선회체(120)의 피치각에 기초하여 붐(111)의 절대각도를 구한다. 경사각은, 지평면에 대한 각도이며, 절대각도는, 기계좌표계를 기준으로 하는 각도이다. 자세 특정부(1212)는, 붐(111)의 절대각도와 기지(旣知)의 붐(111)의 길이(기단부의 핀으로부터 선단부의 핀까지의 거리)에 기초하여, 붐(111)의 선단부의 위치를 구한다. 자세 특정부(1212)는, 선회체(120)의 피치각과, 암(112)의 경사각에 기초하여, 암(112)의 절대각도를 구한다. 자세 특정부(1212)는, 붐(111)의 선단부의 위치와, 암(112)의 절대각도와, 기지의 암(112)의 길이(기단부의 핀으로부터 선단부의 핀까지의 거리)에 기초하여, 암(112)의 선단부의 위치를 구한다.

자세 특정부(1212)는, 선회체(120)의 피치각과, 버킷(113)의 경사각에 기초하여, 버킷(113)의 절대각도를 구한다. 자세 특정부(1212)는, 암(112)의 선단부의 위치와, 버킷(113)의 절대각도와, 버킷(113)의 핀으로부터 버킷(113)의 윤곽 상의 복수의 점까지의 거리에 기초하여, 버킷(113)의 윤곽 상의 복수의 점의 위치를 구한다.

지시 수신부(1213)는, 관제 장치(300)로부터 자동 굴삭 적하 지시를 수신한다. 지시 수신부(1213)는, 자동 굴삭 적하 지시의 수신을 가지고, 자동 굴삭 적하 제어를 개시하는 것으로 판정한다. 자동 굴삭 적하 제어는, 자동 배토 제어를 포함한다. 즉, 지시 수신부(1213)는, 자동 배토 제어를 개시하는지의 여부를 판정하는 자동 제어 판정부의 일례이다.

적하 용기 특정부(1214)는, 관제 장치(300)로부터, 운반차량(200)의 베슬(l201)의 위치를 수신하고, 차량 데이터 취득부(1211)가 취득한 차량 데이터에 기초하여, 상기 베슬(l201)의 위치를 현장좌표계로부터 기계좌표계로 변환한다.

도 6은, 제1 실시형태에 따른 자동 굴삭 적하 제어에 있어서의 굴삭 전의 버킷(113)의 경로의 예를 나타내는 도면이다.

회피 위치 특정부(1215)는, 작업 기계(100)의 위치와, 베슬(l201)의 위치와, 제어 개시 시의 버킷(113)의 핀의 위치(공하(空荷) 선회 개시 위치(P01))에 기초하여, 작업기(110)와 운반차량(200)이 위쪽으로부터의 평면에서 볼 때 간섭하지 않는 점인 간섭 회피 위치(P02)를 특정한다. 간섭 회피 위치(P02)는, 공하 선회 개시 위치(P01)와 동일한 높이를 가지고, 또한 선회체(120)의 선회 중심으로부터의 거리가, 상기 선회 중심으로부터 공하 선회 개시 위치(P01)까지의 거리와 동일하고, 또한 아래쪽에 운반차량(200)이 존재하지 않는 위치이다. 회피 위치 특정부(1215)는, 예를 들면, 선회체(120)의 선회 중심을 중심으로 하고, 상기 선회 중심과 공하 선회 개시 위치(P01) 사이의 거리를 반경으로 하는 원을 특정하고, 상기 원 상의 위치 중, 버킷(113)의 외형이 위쪽으로부터의 평면에서 볼 때 운반차량(200)과 간섭하지 않고, 또한 공하 선회 개시 위치(P01)에 가장 가까운 위치를, 간섭 회피 위치(P02)로 특정한다. 회피 위치 특정부(1215)는, 운반차량(200)의 위치, 및 버킷(113)의 윤곽 상의 복수의 점의 위치에 기초하여, 운반차량(200)과 버킷(113)이 간섭하는지의 여부를 판정할 수 있다. 여기서, 「동일한 높이」, 「거리가 동일하다」는, 반드시 높이 또는 거리가 완전히 일치하는 것으로 한정되지 않고, 다소의 오차나 마진이 허용되는 것으로 한다.

굴삭 위치 특정부(1216)는, 자동 굴삭 적하 지시에 포함되는 굴삭점(P22)으로부터, 버킷(113)의 핀으로부터 날끝까지의 거리만큼 이격된 점(P2)을, 굴삭 위치(P05)로서 특정한다. 즉, 버킷(113)은, 덤프 방향으로 날끝을 향한 소정의 굴삭 자세를 취하고 있는 경우에 있어서, 버킷(113)의 날끝이 굴삭점(P22)에 위치할 때, 버킷(113)의 핀은 굴삭 위치(P05)에 위치하게 된다.

또한 굴삭 위치 특정부(1216)는, 굴삭 위치(P05)보다 소정 높이만큼 위쪽의 위치를, 선회 종료 위치(P04)로 결정한다.

도 7은, 제1 실시형태에 따른 자동 굴삭 적하 제어에 있어서의 굴삭 후의 버킷(113)의 경로의 예를 나타내는 도면이다.

개시 위치 결정부(1217)는, 베슬(l201)의 위치에 기초하여, 배토 개시 위치(P07)를 결정한다. 구체적으로는, 개시 위치 결정부(1217)는, 배토 개시 위치(P07)의 높이를, 베슬(l201)의 높이에, 버킷(113)의 높이와, 버킷(113)의 제어 여유분의 높이를 가산한 높이로 결정한다.

단계 특정부(1218)는, 차량 데이터 취득부(1211)가 취득한 차량 데이터에 기초하여 작업 기계(100)의 작업 단계를 특정한다. 작업 단계는, 다운 선회 단계, 굴삭 단계, 호이스트 선회 단계, 및 배토 단계를 포함한다. 호이스트 선회는, 붐(111)을 상승시키면서 선회체(120)를 선회시켜 버킷(113)을 베슬(l201)의 위쪽으로 이동시키는 작업이다. 다운 선회는, 붐(111)을 하강시키면서 선회체(120)를 선회시켜 버킷(113)을 굴삭 위치로 이동시키는 작업이다. 단계 특정부(1218)에 의한 작업 단계의 특정 방법에 대해서는 후술한다.

목표 결정부(1219)는, 작업 기계(100)의 작업 단계에 따라 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 목표 경사각을 결정한다. 각각의 목표 경사각은, 지평면에 대한 각도로서 표시된다. 구체적으로는, 목표 결정부(1219)는, 다운 선회 단계에 있어서, 암(112)의 선단의 위치가 굴삭 위치(P05)가 되도록, 붐(111) 및 암(112)의 목표 경사각을 결정한다. 또한 목표 결정부(1219)는, 다운 선회 단계에 있어서, 버킷(113)의 각도가 그 다음 굴삭에 적합한 소정 각도가 되도록, 버킷(113)의 목표 경사각을 결정한다. 목표 결정부(1219)는, 굴삭 단계에 있어서, 버킷(113)이 소정의 토량(土量)을 굴삭할 수 있도록 축차 버킷(113)의 날끝의 목표 경로를 계산하고, 상기 목표 경로에 기초하여 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 목표 경사각을 결정한다. 목표 결정부(1219)는, 호이스트 선회 단계에 있어서, 암(112)의 선단의 위치가 배토 개시 위치(P07)가 되도록, 붐(111) 및 암(112)의 목표 경사각을 결정한다. 목표 결정부(1219)는, 배토 단계에 있어서, 버킷(113)의 목표 경사각을 소정의 배토 완료 각도로 결정한다. 목표 경사각은 목표 자세의 일례이다.

제어량 연산부(1220)는, 차량 데이터 취득부(1211)가 취득한 차량 데이터와 목표 결정부(1219)가 결정한 목표 경사각에 기초하여, 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 제어량을 연산한다. 구체적으로는, 제어량 연산부(1220)는, 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 경사각의 계측값과 목표 경사각의 차를 소정의 함수에 입력함으로써, 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 제어량을 결정한다. 상기 함수에 있어서, 경사각의 계측값과 목표 경사각의 차와 제어량은 단조증가의 관계를 가진다. 「단조증가」란, 한쪽 값이 증가했을 때, 항상 다른 쪽 값이 증가하거나, 또는 변화하지 않는 것(단조비감소)을 일컫는다. 그리고, 지령 생성부(1222)는, 작업 단계가 호이스트 선회 단계인 경우에, 붐(111) 및 암(112)이 구동해도 버킷(113)의 대지각도가 변화하지 않도록, 버킷(113)의 제어량을 결정한다.

제한부(1221)는, 단계 특정부(1218)가 특정한 작업 단계가 호이스트 선회 단계인 경우에, 제어량 연산부(1220)가 산출한 암(112)의 제어량을, 변화량이 소정의 변화량 상한값 이내가 되도록 제한한다. 제한부(1221)의 상세한 거동에 대해서는, 후술한다.

지령 생성부(1222)는, 지시 수신부(1213)가 굴삭 적하 지시를 수신한 경우에, 제어량 연산부(1220)가 연산하고, 또는 제한부(1221)에 의해 제한된 작업기(110)의 제어량에 기초하여 선회 지령, 붐 지령, 암 지령, 및 버킷 지령을 생성한다. 또한, 지령 생성부(1222)는, 작업 단계가 다운 선회 단계인 경우에, 버킷(113)의 핀의 높이가 선회 종료 위치(P04)와 동일한 높이가 되었을 때, 붐(111) 및 암(112)을 일시적으로 정지하고, 암(112)의 선단이 선회 종료 위치(P04)에 도달한 이후, 붐(111) 및 암(112)을 더욱 구동시킨다. 지령 생성부(1222)는, 작업 단계가 굴삭 단계인 경우에, 버킷(113)을 굴삭 방향으로 회전시키는 버킷 지령에 더하여, 암(112)을 끌어들이는 방향으로 회전시키는 암 지령을 생성한다. 지령 출력부(1223)는, 선회 지령, 붐 지령, 암 지령, 및 버킷 지령을 출력한다.

도 8은, 제1 실시형태에 따른 작업 단계의 천이를 나타내는 상태천이도이다. 지시 수신부(1213)가 관제 장치(300)로부터 자동 굴삭 적하 지시의 입력을 받아, 자동 굴삭 적하 제어가 개시되면, 단계 특정부(1218)는, 작업 단계를 다운 선회 단계(Ph1)로 천이시킨다.

단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 다운 선회 단계(Ph1)인 경우에, 암(112)의 선단부의 위치와 굴삭 위치(P05) 사이의 거리가 소정의 임계값 이상일 때, 다운 선회 단계(Ph1)를 유지한다. 한편, 단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 다운 선회 단계(Ph1)인 경우에, 암(112)의 선단부의 위치와 굴삭 위치(P05) 사이의 거리가 소정의 임계값 미만이 되었을 때, 작업 단계를 굴삭 단계(Ph2)로 천이시킨다.

단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 굴삭 단계(Ph2)인 경우에, 버킷(113)의 경사각과 굴삭 완료 각도의 차가 소정의 임계값 이상인 경우에, 굴삭 단계(Ph2)를 유지한다. 굴삭 완료 각도는, 굴삭 완료 시에 있어서의 지평면에 대한 버킷(113)의 각도이다. 한편, 단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 굴삭 단계(Ph2)일 때, 버킷(113)의 경사각과 굴삭 완료 각도의 차가 소정의 임계값 미만이 된 경우에, 작업 단계를 호이스트 선회 단계(Ph3)로 천이시킨다.

단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 호이스트 선회 단계(Ph3)인 경우에, 암(112)의 선단부의 위치와 배토 개시 위치(P07) 사이의 거리가 소정의 임계값 이상일 때, 호이스트 선회 단계(Ph3)를 유지한다. 한편, 단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 호이스트 선회 단계(Ph3)인 경우에, 암(112)의 선단부의 위치와 배토 개시 위치(P07) 사이의 거리가 소정의 임계값 미만이 되었을 때, 작업 단계를 배토 단계(Ph4)로 천이시킨다.

단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 배토 단계(Ph4)인 경우에, 버킷(113)의 경사각과 배토 완료 각도의 차가 소정의 임계값 이상인 경우에, 배토 단계(Ph4)를 유지한다. 배토 완료 각도는, 배토 완료 시에 있어서의 지평면에 대한 버킷(113)의 각도이다. 한편, 단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 배토 단계(Ph4)일 때, 버킷(113)의 경사각과 배토 완료 각도의 차가 소정의 임계값 미만이 되고, 또한 적하 횟수가 소정 횟수 미만인 경우에, 작업 단계를 다운 선회 단계(Ph1)로 천이시킨다. 한편, 단계 특정부(1218)는, 작업 단계가 배토 단계(Ph4)일 때, 버킷(113)의 경사각과 배토 완료 각도의 차가 소정의 임계값 미만이 되고, 또한 적하 횟수가 소정 횟수와 동일하게 된 경우에, 자동 굴삭 적하 작업이 종료한 것으로 판정한다.

《제한부(1221)의 구성》

도 9는, 제1 실시형태에 따른 제한부(1221)의 동작을 나타낸 블록선도이다.

제한부(1221)는, 지연 블록(B1), 감산 블록(B2), 상한값 출력 블록(B3), 비교 블록(B4), 가산 블록(B5), 스위치 블록(B6)을 구비한다.

지연 블록(B1)은, 스위치 블록(B6)이 출력하는 신호를 단위시간만큼 지연하여 출력한다. 즉, 지연 블록(B1)은, 암(112)의 전회(前回)의 제어량을 출력한다.

감산 블록(B2)은, 새롭게 입력된 암(112)의 제어량으로부터, 지연 블록(B1)의 출력값인 전회의 제어량을 감산한 값을 출력한다. 즉, 감산 블록(B2)은, 암(112)의 제어량의 변화량을 출력한다.

상한값 출력 블록(B3)은, 항상 암(112)의 호이스트 선회 단계에서의 제어량의 변화량 상한값을 출력한다.

비교 블록(B4)은, 감산 블록(B2)의 출력값인 암(112)의 제어량의 변화량과, 상한값 출력 블록(B3)의 출력값인 변화량 상한값의 비교 결과를 출력한다. 비교 블록(B4)은, 제어량의 변화량이 변화량 상한값 이상인 경우에 1을, 제어량의 변화량이 변화량 상한값 미만인 경우에 0을 출력한다. 즉, 비교 블록(B4)은, 암(112)의 제어량의 변화량이 변화량 상한값 이상인지의 여부를 판정한다.

가산 블록(B5)은, 지연 블록(B1)의 출력값인 전회의 제어량과 상한값 출력 블록(B3)의 출력값인 변화량 상한값을 가산한 값을 출력한다. 즉, 가산 블록(B5)은, 전회의 제어량으로부터 변화량 상한값만큼 증가한 제어량을 출력한다.

스위치 블록(B6)은, 비교 블록(B4)의 출력에 기초하여, 새롭게 입력된 암(112)의 제어량과, 가산 블록(B5)의 출력값 중 어느 한쪽을 출력한다. 구체적으로는, 스위치 블록(B6)은, 비교 블록(B4)의 출력이 1인 경우, 가산 블록(B5)의 출력값을 출력한다. 스위치 블록(B6)은, 비교 블록(B4)의 출력이 0인 경우, 새롭게 입력된 암(112)의 제어량을 출력한다. 즉, 스위치 블록(B6)은, 제어량의 변화량이 변화량 상한값 이상인 경우에 전회의 제어량으로부터 변화량 상한값만큼 증가한 제어량을 출력한다. 한편, 스위치 블록(B6)은, 제어량의 변화량이 변화량 상한값 미만인 경우에 상기 제어량을 출력한다.

제한부(1221)는, 이와 같은 구성를 구비함으로써, 제어량 연산부(1220)가 산출한 암(112)의 제어량을, 변화량이 소정의 변화량 상한값 이내가 되도록 제한한다.

《자동 굴삭 적하 제어》

도 10은, 제1 실시형태에 따른 관제 장치(300)에 의한 자동 굴삭 적하 지시의 출력 방법을 나타내는 흐름도이다.

관제 장치(300)의 통지 수신부(314)가, 운반차량(200)으로부터 적하점(P3)으로의 도달 통지를 수신하면(스텝 S1), 적하 용기 특정부(1214)는, 운반차량(200)으로부터 차량 데이터를 취득한다(스텝 S2). 적하 용기 특정부(1214)는, 취득한 차량 데이터에 기초하여 현장좌표계에서의 베슬(l201)의 위치를 특정한다(스텝 S3). 적하 용기 특정부(1214)는, 특정한 베슬(l201)의 위치를 작업 기계(100)에 송신한다. 자동 굴삭 적하 지시부(316)는, 제어 위치 기억부(351)로부터 굴삭점(P22)과 적하점(P3)의 위치를 판독한다(스텝 S4). 자동 굴삭 적하 지시부(316)는, 판독한 굴삭점(P22)과 적하점(P3)의 위치를 포함하는 자동 굴삭 적하 지시를, 작업 기계(100)에 송신한다(스텝 S5).

도 11은, 제1 실시형태에 따른 작업 기계(100)가 자동 굴삭 적하 지시의 입력을 접수했을 때의 동작을 나타낸 흐름도이다.

제어 장치(125)의 지시 수신부(1213)가, 관제 장치(300)로부터 자동 굴삭 적하 지시의 입력을 접수하면, 도 10에 나타내는 처리를 실행한다.

차량 데이터 취득부(1211)는, 선회체(120)의 위치 및 방위, 붐(111), 암(112) 및 버킷(113)의 경사각, 및 선회체(120)의 자세를 취득한다(스텝 S101). 차량 데이터 취득부(1211)는, 취득한 선회체(120)의 위치 및 방위에 기초하여, 선회체(120)의 선회 중심의 위치를 특정한다(스텝 S102).

적하 용기 특정부(1214)는, 관제 장치(300)로부터, 현장좌표계에서의 베슬(l201)의 위치를 취득한다(스텝 S103). 적하 용기 특정부(1214)는, 스텝 S101에서 취득한 선회체(120)의 위치, 방위 및 자세에 기초하여, 베슬(l201)의 위치를 현장좌표계로부터 기계좌표계로 변환한다(스텝 S104).

자세 특정부(1212)는, 스텝 S101에서 취득한 차량 정보에 기초하여, 자동 굴삭 적하 지시의 입력 시의 버킷(113)의 핀의 위치를, 공하 선회 개시 위치(P01)로 결정한다(스텝 S105). 회피 위치 특정부(1215)는, 스텝 S105에서 결정한 공하 선회 개시 위치(P01)와, 스텝 S104에서 특정한 베슬(l201)의 위치에 기초하여 간섭 회피 위치(P02)를 특정한다(스텝 S106). 굴삭 위치 특정부(1216)는, 자동 굴삭 적하 지시에 포함되는 굴삭점(P22)의 위치에 기초하여, 굴삭 위치(P05) 및 선회 종료 위치(P04)를 특정한다(스텝 S107). 개시 위치 결정부(1217)는, 스텝 S104에서 특정한 베슬(l201)의 위치와, 미리 구해진 자동 배토 제어에 의한 버킷(113)의 최하점의 이동 거리와, 운반차량(200)으로의 적하 횟수에 기초하여, 배토 개시 위치를 결정한다(스텝 S108).

다음으로, 단계 특정부(1218)는, 도 8에 나타낸 판단 방법에 기초하여, 작업 단계를 특정한다(스텝 S109). 그리고, 자동 굴삭 적하 처리 개시 직후의 작업 단계는, 다운 선회 단계가 된다.

목표 결정부(1219)는, 스텝 S109에서 특정한 작업 단계에 따라, 작업 기계(100)의 목표 자세를 결정한다(스텝 S110). 제어량 연산부(1220)는, 스텝 S110에서 결정한 목표 자세와, 차량 데이터 취득부(1211)가 취득한 차량 데이터에 기초하여, 붐(111), 암(112), 버킷(113) 및 선회체(120)의 제어량을 산출한다(스텝 S111).

제한부(1221)는, 스텝 S109에서 특정된 작업 단계가 호이스트 선회 단계인지의 여부를 판정한다(스텝 S112). 제어 단계가 호이스트 선회 단계인 경우, 제한부(1221)는, 스텝 S111에서 산출한 암(112)의 제어량을, 변화량이 변화량 상한값 이내가 되도록 제한한다(스텝 S113). 지령 생성부(1222)는, 산출한 제어량에 기초하여 붐 지령, 암 지령, 버킷 지령, 및 선회 지령을 생성한다(스텝 S114). 지령 출력부(1223)는, 스텝 S114에서 생성한 선회 지령, 붐 지령, 암 지령, 및 버킷 지령을 출력한다(스텝 S115).

다음으로, 지령 출력부(1223)는, 스텝 S109에서 특정한 작업 단계가 종료 단계에 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S116). 작업 단계가 종료 단계가 아닌 경우(스텝 S116): NO), 차량 데이터 취득부(1211)는, 새롭게 차량 데이터를 취득하고(스텝 S117), 스텝 S109로 처리를 되돌린다.

한편, 작업 단계가 종료 단계에 있는 경우(스텝 S116): YES), 지령 출력부(1223)는, 자동 굴삭 적하 제어의 완료 통지를 관제 장치(300)에 송신하고(스텝 S118), 처리를 종료한다.

《작용·효과》

이와 같이, 제1 실시형태에 따른 작업 시스템(1)은, 작업 단계가 호이스트 선회 단계인 경우에, 암(112)의 제어량의 변화량이 변화량 상한값 이내가 되도록 제한한다. 이로써, 작업 기계(100)는, 굴삭으로부터 배토까지의 사이에서의 토사의 낙하를 억제할 수 있다.

여기서, 호이스트 선회 단계에 있어서 암(112)의 제어량을 제한함으로써, 토사의 낙하를 억제할 수 있는 이유에 대하여 설명한다.

백호(backhoe) 셔블 등의 작업 기계(100)는, 버킷(113)의 날끝를 후방 측으로 이동시킴으로써, 즉 작업기(110)를 끌어들이는 방향으로 이동시킴으로써, 굴삭을 행한다. 이에 따라, 작업 기계(100)에 의한 굴삭 종료 시점에 있어서, 일반적으로 버킷(113)은 선회체(120)의 근방에 위치한다. 이 때, 암(112)은, 수직보다 선회체(120) 측으로 기울어져 있는 경우가 있다. 암(112)의 선단부의 위치는, 각도가 수직에 가까워짐에 따라 하강한다. 이에 따라, 암(112)이 선회체(120) 측으로 기울어져 있을 때, 암(112)을 미는 방향으로 구동시키면, 버킷(113)은 일시적으로 하강한 후에 상승한다. 이에 따라, 제어량을 제한하지 않는 경우, 호이스트 선회의 움직임이 개시될 때, 버킷(113) 및 토사의 무게에 의해 버킷(113)이 고속으로 움직여, 토사가 넘칠 가능성이 있다.

이에 비해, 제1 실시형태에 따른 작업 시스템(1)은, 호이스트 선회 단계에 있어서 암(112)의 제어량을 제한함으로써, 버킷(113)의 이동 속도를 억제할 수 있다. 이로써, 작업 시스템(1)은, 호이스트 선회의 움직임의 개시 타이밍에 있어서도, 토사의 낙하를 억제할 수 있다.

<다른 실시형태>

이상, 도면을 참조하여 일실시형태에 대하여 상세하게 설명하였으나, 구체적인 구성은 전술한 것으로 한정되지 않고, 다양한 설계 변경 등을 할 수 있다. 즉, 다른 실시형태에 있어서는, 전술한 처리의 순서가 적절하게 변경되어도 된다. 또한, 일부 처리가 병렬로 실행되어도 된다.

전술한 실시형태에 따른 제어 장치(125) 및 관제 장치(300)는, 각각 단독의 컴퓨터에 의해 구성되는 것이라도 되고, 제어 장치(125) 또는 관제 장치(300)의 구성을 복수의 컴퓨터에 나누어서 배치하고, 복수의 컴퓨터가 서로 협동함으로써 제어 장치(125) 또는 관제 장치(300)로서 기능하는 것이라도 된다. 이 때, 관제 장치(300)를 구성하는 일부 컴퓨터가 작업 기계(100)의 내부에 탑재되고, 다른 컴퓨터가 작업 기계(100)의 외부에 설치되어도 된다. 또한, 제어 장치(125)를 구성하는 일부 컴퓨터가 작업 기계(100)의 내부에 탑재되고, 다른 컴퓨터가 작업 기계(100)의 외부에 설치되어도 된다.

또한, 전술한 실시형태에 따른 제어 장치(125)는, 호이스트 선회 단계에 있어서 항상 암(112)의 제어량을 변화량 상한값 이내로 제한하지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 실시형태에 따른 제어 장치(125)는, 암(112)의 각도가 수직보다 선회체(120) 측으로 기울어져 있을 때에만 제어량을 변화량 상한값 이내로 제한해도 된다.

작업 기계에 의한 굴삭으로부터 배토까지의 사이에서의 토사의 낙하를 억제할 수 있다.

1…작업 시스템 100…작업 기계
110…작업기 111…붐
112…암 113…버킷
125…제어 장치 220…제어 장치
1218…단계 특정부 1219…목표 결정부
1220…제어량 연산부 1221…제한부

Claims

붐, 암 및 버킷(bucket)를 구비하는 작업 기계의 제어 장치로서,
상기 작업 기계의 작업 단계를 특정하는 단계 특정부;
특정한 상기 작업 단계에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 목표 자세를 결정하는 목표 결정부;
상기 목표 자세에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 제어량을 연산하는 제어량 연산부; 및
특정한 상기 작업 단계가 호이스트(hoist) 선회(旋回)에 관한 작업 단계인 경우에, 상기 암의 제어량의 변화량이 소정 변화량 이내가 되도록 상기 암의 제어량을 제한하는 제한부;
를 구비하는 작업 시스템.
제1항에 있어서,
상기 붐 및 상기 암의 자세의 계측값을 취득하는 자세 취득부를 구비하고,
상기 제어량 연산부는, 상기 자세의 계측값과 상기 목표 자세에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 제어량을 연산하는, 작업 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제어량은, 상기 자세의 계측값과 상기 목표 자세의 차에 대하여 단조증가하는, 작업 시스템.
붐, 암 및 버킷을 구비하는 작업 기계의 제어 방법으로서,
상기 작업 기계의 작업 단계를 특정하는 스텝;
특정한 상기 작업 단계에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 목표 자세를 결정하는 스텝;
상기 목표 자세에 기초하여 상기 붐 및 상기 암의 제어량을 연산하는 스텝; 및
특정한 상기 작업 단계가 호이스트 선회에 관한 작업 단계인 경우에, 상기 암의 제어량의 변화량이 소정 변화량 이내가 되도록 상기 암의 제어량을 제한하는 스텝;
을 구비하는 제어 방법.