KR20230136210A

KR20230136210A - 위치 추정 시스템, 위치 추정 유닛, 작업 기계, 및 익스텐션 유닛

Info

Publication number: KR20230136210A
Application number: KR1020237029721A
Authority: KR
Inventors: 미쓰히코 가마도; 다카시 사카이
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2022-02-21
Publication date: 2023-09-26
Also published as: DE112022001080T5; JP2022161283A; WO2022215373A1; CN117015645A; US20240159023A1

Abstract

위치 추정 시스템(50)은 버킷각 센서(66)과, 컨트롤러(54)를 구비한다. 제1 작업기(25)는 암(11), 버킷(13) 및 버킷(13)을 구동하는 버킷 실린더(21)를 가지고, 차량 본체(2)에 대하여 요동 가능하다. 익스텐션 암(12)은, 버킷 실린더(21)의 구동을 버킷(13)에 전달하는 링크 기구(32)를 가지고, 암(11)과 버킷(13) 사이에 장착 가능하다. 버킷각 센서(66)는 링크 기구(32)에 배치 가능하다. 컨트롤러(54)는, 제1 작업기 (25)의 형상 데이터와, 익스텐션 암(12)의 형상 데이터와, 제1 작업기(25)의 자세에 관한 정보와, 버킷각 센서(66)에 의한 검출값에 기초하여 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 추정한다.

Description

위치 추정 시스템, 위치 추정 유닛, 작업 기계, 및 익스텐션 유닛

본 개시는, 위치 추정 시스템, 위치 추정 유닛, 작업 기계, 및 익스텐션 유닛에 관한 것이다.

작업기를 가지는 작업 기계에 있어서, 버킷의 날끝(cutting edge)의 위치를 산출하는 기술이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1의 작업 기계는 차량 본체와 작업기를 구비하고 있다. 차량 본체에는, 차체의 위치를 검출하기 위하여, 예를 들면 GNSS(Global Navigation Satellite System)의 안테나가 설치되어 있다. 또한, 차량 본체에는, 예를 들면 IMU(Inertial Measurement Unit)가 배치되어 있다. IMU는 차량 본체의 롤각, 및 피치각 등을 검출한다. 작업기는 붐과, 암과, 버킷과, 이들을 구동하는 유압 실린더를 가지고 있다. 작업 기계의 컨트롤러는, 차량 본체의 위치와 자세, 작업기의 각 부분의 치수, 및 작업기의 각 부분이 요동하는 각도 등으로부터, 버킷의 날끝 위치를 산출한다.

특허문헌 1에는, 작업기의 각 부분이 요동하는 각도를 검출할 때, 각 작업기의 요동부에 각도 센서를 장착하는 것이 기재되어 있다.

또한, 작업 범위를 확대하기 위해 익스텐션 암이 장착된 경우에는, 익스텐션 암의 각 부분의 치수를 입력함으로써 보정을 행하고, 버킷의 날끝 위치를 산출하고 있다.

일본 재공표특허 2016/056676호 공보

그러나, 익스텐션 암을 장착하여 준설 작업 등을 행하는 경우에도, 버킷이나 버킷 핀에 각도 센서를 장착하고 있으면, 각도 센서를 배치한 부분이 수몰될 가능성이 있기 때문에, 각도 센서의 파손 가능성이 높고, 파손을 방지하기 위해서는 견고하게 보호를 행할 필요가 있었다.

본 개시는, 작업에 의한 영향을 받기 어려운 위치 추정 시스템, 위치 추정 유닛, 작업 기계, 및 익스텐션 유닛을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 개시의 제1 태양(態樣)에 관련된 위치 추정 시스템은, 작업 기계 본체와, 암, 버킷 및 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능한 제1 작업기와, 버킷 실린더의 구동을 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고, 암과 버킷 사이에 장착 가능한 제2 작업기를 구비한 작업 기계의 버킷의 위치에 관한 정보를 추정하는 위치 추정 시스템으로서, 제1 자세 검출기와, 컨트롤러를 구비한다. 제1 자세 검출기는 링크 기구에 배치 가능하다. 컨트롤러는, 제1 작업기의 형상에 관한 데이터와, 제2 작업기의 형상에 관한 데이터와, 제1 작업기의 자세에 관한 정보와, 제1 자세 검출기에 의한 검출값에 기초하여 작업 기계에 대한 버킷의 위치에 관한 정보를 추정한다. 제2 작업기는, 버킷과 접속 가능한 제1 단부(端部)와 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부를 가진다. 링크 기구는 제1 링크부와, 제2 링크부와, 제3 링크부를 가진다. 제1 링크부는 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능하다. 제2 링크부는 제1 링크부에 제2 연결부를 통하여 접속되고, 제2 단부측을 향하여 연장된다. 제3 링크부는 제1 링크부보다 제2 단부측에 배치되고, 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속되어 있다.

본 개시의 제2 태양에 관련된 위치 추정 유닛은, 작업 기계 본체와, 암, 버킷 및 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능한 제1 작업기와, 버킷 실린더의 구동을 상기 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고, 암과 버킷 사이에 장착 가능한 제2 작업기를 구비한 작업 기계의 버킷의 위치에 관한 정보를 추정하는 위치 추정 유닛으로서, 제1 자세 검출기와, 검출기 컨트롤러를 구비한다. 제1 자세 검출기는 링크 기구에 배치 가능하다. 검출기 컨트롤러는 제1 자세 검출기에 의한 검출값을 취득하고, 검출값에 기초한 정보를 작업 기계 본체에 송신한다. 제2 작업기는, 버킷과 접속 가능한 제1 단부와 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부를 가진다. 링크 기구는 제1 링크부와, 제2 링크부와, 제3 링크부를 가진다. 제1 링크부는 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능하다. 제2 링크부는 제1 링크부에 제2 연결부를 통하여 접속되고, 제2 단부측을 향하여 연장된다. 제3 링크부는 제1 링크부보다 제2 단부측에 배치되고, 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속되어 있다.

본 개시의 제3 태양에 관련된 작업 기계는 작업기 본체와, 제1 작업기와, 제2 작업기와, 제1 자세 검출기와, 컨트롤러를 구비한다. 제1 작업기는 암, 버킷 및 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능하다. 제2 작업기는 버킷 실린더의 구동을 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고, 암과 버킷 사이에 장착 가능하다. 제1 자세 검출기는 링크 기구에 배치되어 있다. 컨트롤러는, 제1 작업기의 형상에 관한 데이터와, 제2 작업기의 형상에 관한 데이터와, 제1 작업기의 자세에 관한 정보와, 제1 자세 검출기에 의한 검출값에 기초하여 버킷의 위치에 관한 정보를 추정한다. 제2 작업기는, 버킷과 접속 가능한 제1 단부와 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부를 가진다. 링크 기구는 제1 링크부와, 제2 링크부와, 제3 링크부를 가진다. 제1 링크부는 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능하다. 제2 링크부는 제1 링크부에 제2 연결부를 통하여 접속되고, 제2 단부측을 향하여 연장된다. 제3 링크부는 제1 링크부보다 제2 단부측에 배치되고, 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속되어 있다.

본 개시의 제4 태양에 관련된 익스텐션 유닛은 익스텐션 암과, 제1 자세 검출기를 구비한다. 익스텐션 암은 익스텐션부와, 링크 기구를 가진다. 익스텐션부는, 버킷과 접속 가능한 제1 단부 및 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함한다. 링크 기구는 버킷 실린더의 구동을 버킷에 전달한다. 링크 기구는 제1 링크부와, 제2 링크부와, 제3 링크부를 포함한다. 제1 링크부는 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능하다. 제2 링크부는 제1 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속되고, 암측을 향하여 연장된다. 제3 링크부는 제1 링크부보다 제2 단부측에 배치되고, 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속된다.

본 개시에 의하면, 작업에 의한 영향을 받기 어려운 위치 추정 시스템, 위치 추정 유닛, 작업 기계, 및 익스텐션 유닛을 제공할 수 있다.

[도 1] 본 개시에 관련된 실시형태에서의 작업 기계의 사시도이다.
[도 2] 본 개시에 관련된 실시형태에서의 작업기의 측면도이다.
[도 3] 본 개시에 관련된 실시형태에서의 작업기의 평면도이다.
[도 4] (a) 본 개시에 관련된 실시형태에서의 버킷의 측면도, (b) 도 4의 (a)의 버킷으로부터 지면(紙面) 바로 앞쪽의 측면부를 제거한 상태를 나타내는 도면이다.
[도 5] 본 개시에 관련된 실시형태에서의 위치 추정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
[도 6] 작업 기계의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다.
[도 7] 가이드 화면의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 8] 본 개시에 관련된 실시형태의 작업기에 있어서 제3 링크부를 제외하는 익스텐션 암을 분리한 상태의 제1 작업기를 나타내는 측면도이다.
[도 9] (a)∼(c) 본 개시에 관련된 다른 실시형태의 위치 추정 유닛으로부터 차량 본체에 송신하는 정보를 나타내는 도면이다.
[도 10] 본 개시에 관련된 다른 실시형태의 링크 기구를 가지는 익스텐션 암을 나타내는 측면도이다.
[도 11] (a) 본 개시에 관련된 다른 실시형태의 버킷각 센서의 제3 링크부로의 배치 상태를 나타내는 평면도, (b) 본 개시에 관련된 다른 실시형태의 버킷각 센서의 제3 링크부로의 배치 상태를 나타내는 측면도이다.

이하, 도면을 참조하여, 본 개시의 일 실시형태에 관련된 위치 추정 시스템, 작업 기계, 및 익스텐션 유닛에 대하여 설명한다.

(작업 기계(1)의 개요)

도 1은, 실시형태에 관한 작업 기계(1)의 사시도이다.

작업 기계(1)는 차량 본체(2)(작업 기계 본체의 일례)와, 작업기(3)와, 위치 추정 시스템(50)(도 5 참조)을 주로 가진다. 차량 본체(2)는 선회체(旋回體)(4)와 주행 장치(5)를 가진다. 선회체(4)는, 주행 장치(5)에 대하여 선회 가능하게 지지되고 있다. 선회체(4)에는, 운전실(6)이 배치되어 있다. 주행 장치(5)는 크롤러 벨트(crawler belts)(5a, 5b)를 포함한다. 크롤러 벨트(5a, 5b)가 회전하는 것에 의해 작업 기계(1)가 주행한다.

(작업기(3))

작업기(3)는 차량 본체(2)에 장착되어 있다. 작업기(3)는 제1 작업기(25)와 익스텐션 암(12)(제2 작업기의 일례)을 포함한다. 익스텐션 암(12)은 제1 작업기(25)에 착탈(着脫) 가능하게 구성되어 있다.

제1 작업기(25)는 붐(10)과, 암(11)과, 버킷(13)을 포함한다.

붐(10)의 기단부는, 붐 핀(14)을 통하여 차량 본체(2)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 암(11)의 기단부는, 암 핀(15)을 통하여 붐(10)의 선단부에 회전 가능하게 장착되어 있다. 익스텐션 암(12)의 기단부는 2개의 연결 핀(16, 17)을 통하여 암(11)의 선단부에 장착되어 있다. 버킷(13)은 버킷 핀(18)을 통하여, 익스텐션 암(12)의 선단부에 회전 가능하게 장착되어 있다.

작업기(3)는 한 쌍의 붐 실린더(19)과, 암 실린더(20)과, 버킷 실린더(21)를 포함한다. 붐 실린더(19)과, 암 실린더(20)과, 버킷 실린더(21)는 각각 유압 실린더다.

한 쌍의 붐 실린더(19)는, 붐(10)을 사이에 두고 배치되어 있다. 각각의 붐 실린더(19)의 보텀(bottom)측의 단(端)은, 붐 실린더 풋 핀(19a)을 통하여 선회체(4)에 회전 가능하게 장착되어 있다. 각각의 붐 실린더(19)의 로드측의 단은, 붐 실린더 톱 핀(19b)를 통하여 붐(10)에 회전 가능하게 장착되어 있다.

암 실린더(20)의 보텀측의 단은, 암 실린더 풋 핀(도시하지 않음)을 통하여, 붐(10)에 장착되어 있다. 암 실린더(20)의 로드측의 단은, 암 실린더 톱 핀(20b)을 통하여 암(11)에 장착되어 있다.

버킷 실린더(21)의 보텀측의 단은, 버킷 실린더 풋 핀(21a)을 통하여 암(11)에 장착되어 있다. 버킷 실린더(21)의 로드측의 단은, 제3 링크 핀(38)(후술하는)을 통하여, 익스텐션 암(12)에 장착되어 있다.

붐 실린더(19)가 신축함으로써, 붐(10)이 동작한다. 암 실린더(20)가 신축함으로써, 암(11) 및 익스텐션 암(12)이 동작한다. 버킷 실린더(21)가 신축함으로써, 버킷(13)이 동작한다.

(익스텐션 암(12))

도 2는, 작업기(3)를 나타내는 측면도이다. 도 3은, 도 2의 평면도이다.

익스텐션 암(12)은 익스텐션부(31)와, 링크 기구(32)를 구비한다.

익스텐션부(31)는 암(11)과 버킷(13) 사이에 장착된다. 익스텐션부(31)는, 암(11)에 장착되는 기단부(31b)(제2 단부의 일례)와, 버킷(13)이 장착되는 선단부(31a)(제1 단부의 일례)를 가진다.

익스텐션부(31)는 기단부(31b)에 있어서, 연결 핀(16, 17)을 통하여 암(11)에 장착되어 있다. 연결 핀(16)과 연결 핀(17)은, 암(11)의 길이 방향을 따라 나란히 배치되어 있다. 연결 핀(16)은 연결 핀(17)보다 암(11)의 기단측에 배치되어 있다.

익스텐션부(31)에는, 선단부(31a)에 있어서, 버킷 핀(18)을 통하여 버킷(13)이 장착되어 있다.

링크 기구(32)는 버킷 실린더(21)의 신축을 버킷(13)에 전달한다. 링크 기구(32)는 익스텐션부(31)에 장착되어 있다. 링크 기구(32)는 제1 링크부(33)와, 제2 링크 부재(34)(제2 링크부의 일례)와, 제3 링크부(35)를 가진다.

제1 링크부(33)는 익스텐션부(31)의 선단부(31a)에 배치되어 있다. 제1 링크부(33)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 익스텐션부(31)를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 제1 링크 부재(33a)를 가지고 있다. 각각의 제1 링크 부재(33a)의 일단은 도 2에 나타낸 바와 같이, 버킷 핀(18)보다 기단부(31b) 측에 있어서, 제1 링크 핀(36)(제1 연결부의 일례)을 통하여 익스텐션부(31)의 측면에 회전 가능하게 접속되어 있다. 각각의 제1 링크 부재(33a)의 타단은, 버킷(13)에 회전 가능하게 접속되어 있는 버킷 링크 부재(47a)와 제2 링크 핀(37)(제2 연결부의 일례)을 통하여 회전 가능하게 접속되어 있다.

제2 링크 부재(34)의 일단은, 한 쌍의 제1 링크 부재(33a)의 타단과 제2 링크 핀(37)을 통하여 회전 가능하게 접속되어 있다. 제2 링크 부재(34)는, 제2 링크 핀(37)이 배치되어 있는 부분으로부터 기단부(31b) 측을 향하여 연장되도록 형성된 부재이다. 제2 링크 부재(34)의 타단은, 제3 링크 핀(38)을 통하여 버킷 실린더(21)의 로드측의 선단과 회전 가능하게 접속되어 있다.

제3 링크부(35)는, 제1 링크부(33)보다 암(11) 측(기단부(3lb) 측)에 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 제3 링크부(35)는 기단부(31b)에 배치되어 있다. 제3 링크부(35)는 도 3에 나타낸 바와 같이, 익스텐션부(31)를 사이에 두고 배치된 한 쌍의 제3 링크 부재(35a)를 가지고 있다. 각각의 제3 링크 부재(35a)의 일단은, 제3 링크 핀(38)(제4 연결부의 일례)을 통하여 제2 링크 부재(34)의 타단 및 버킷 실린더(21)의 로드측의 선단과 회전 가능하게 접속되어 있다. 각각의 제3 링크 부재(35a)의 타단은, 연결 핀(16)(제3 연결부의 일례)을 통하여 익스텐션부(31)의 측면에 회전 가능하게 접속되어 있다.

본 실시형태에서는, 연결 핀(16)과 제3 링크 핀(38)을 연결하는 선분 L2와, 제1 링크 핀(36)과 제2 링크 핀(37)을 연결하는 선분 L4의 길이가 상이하고, L2가 L4보다 길게 되어 있다. 그러므로, 링크 기구(32)는 제1 링크 핀(36), 제2 링크 핀(37), 제3 링크 핀(38), 및 연결 핀(16)을 이음매(joint)로 하는 4절 링크를 구성하지만, 평행 링크가 아니다.

(버킷(13))

도 4의 (a)는, 버킷(13)의 측면도이다. 버킷(13)은 버킷 본체(41)와, 접속부(42)와, 티스(teeth)(43)를 포함한다. 접속부(42)는 버킷 본체(41)에 접속되어 있고, 익스텐션 암(12)에 장착되는 부분을 포함한다.

티스(43)는 버킷 본체(41)에 접속되어 있다. 버킷(13)의 날끝(13p)은 티스(43)의 선단에 위치한다. 버킷 본체(41)는 주로, 바닥면부(41a)와, 배면부(41b)와, 한 쌍의 측벽부(41c)를 가진다. 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 버킷(13)의 지면 바로 앞쪽의 측벽부(41c)를 제거한 상태를 나타내는 도면이다.

바닥면부(41a)는 측면에서 볼 때 만곡된 형상을 가진다. 배면부(41b)는 바닥면부(41a)와 위치(41p)에 있어서 연결되어 있다. 한 쌍의 측벽부(41c)는, 서로 대향하여 배치되어 있고, 바닥면부(41a)와 배면부(41b)에 의해 둘러싸인 공간의 측방을 덮는다. 바닥면부(41a)와 배면부(41b)와 한 쌍의 측벽부(41c)에 의해 둘러싸인 공간의 외부 공간으로의 개구가 개구부(13a)로서 나타내어져 있다.

바닥면부(41a)는 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 프론트 립(41d)과, 전면부(41e)와, 만곡부(41f)를 가진다. 전면부(41e)는 평탄한 판형의 부분이며, 측면에서 볼 때 직선형의 형상을 가진다. 만곡부(41f)는 만곡된 판형의 부분이며, 측면에서 볼 때 버킷 본체(41)의 외측을 향하여 볼록하게 만곡된 형상을 가진다. 만곡부(41f)는 위치(41q)에 있어서 전면부(41e)에 연결되어 있다.

프론트 립(41d)은 평탄한 판형의 부재이며, 측면에서 볼 때 직선형의 형상을 가진다. 프론트 립(41d)은 전면부(41e)의 위치(41q)와는 반대측의 단에 고정되어 있다. 프론트 립(41d)의 두께는 전면부(41e)의 두께보다 크다. 프론트 립(41d)은 티스(43)가 고정되는 부재이다.

배면부(41b)는 제1 부재(41g)와, 제2 부재(41h)를 가진다. 제1 부재(41g)는 판형이고, 바닥면부(41a)의 만곡부(41f)에 위치(41p)에서 연결되어 있다. 제2 부재(41h)는 제1 부재(41g)의 외측에 배치되어 있고, 외측을 향하여 볼록하게 만곡된 부분을 가진다.

접속부(42)는 배면부(41b)에 배치되어 있다. 접속부(42)는 한 쌍의 브래킷(42a)을 포함한다(도 1 참조). 한 쌍의 브래킷(42a)은 폭 방향에 대향하여 배치되어 있다. 브래킷(42a)은 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 배면부(41b)에 고정되어 있다. 브래킷(42a)은 배면부(41b)로부터 외측을 향하여 세워 설치하고 있다. 각각의 브래킷(42a)은 제1 구멍(42b)과 제2 구멍(42c)을 포함한다. 개구부(13a) 측의 제1 구멍(42b)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이 버킷 핀(18)이 삽입된다. 바닥면부(41a) 측의 제2 구멍(42c)에는, 버킷(13)을 버킷 링크부(47)에 장착하기 위한 버킷 링크 핀(46)이 꽂힌다.

그리고, 버킷 링크부(47)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 버킷 링크 부재(47a)를 가지고 있다. 각각의 버킷 링크 부재(47a)의 일단이, 버킷 링크 핀(46)을 통하여 브래킷(42a)에 회전 가능하게 접속되어 있다. 각각의 버킷 링크 부재(47a)의 타단이 제2 링크 핀(37)을 통하여, 제1 링크 부재(33a) 및 제2 링크 부재(34)에 회전 가능하게 접속되어 있다. 티스(43)는 바닥면부(41a)의 배면부(41b)와는 반대측의 선단에 배치되어 있다.

(위치 추정 시스템(50))

도 5는, 위치 추정 시스템(50)의 구성을 나타내는 블록도이다.

위치 추정 시스템(50)은 도 5에 나타낸 바와 같이, 입력 장치(52)와, 디스플레이(53)와, 컨트롤러(54)와, 기억 장치(55)와, 위치 센서(56)(상태 검출기의 일례)와, 자세 센서(57)를 구비한다.

입력 장치(52)와 디스플레이(53)는 운전실(6)에 배치되어 있다. 입력 장치(52)는, 작업 기계(1)의 제어의 설정을 행하기 위한 오퍼레이터에 의한 조작을 접수하고, 조작에 따른 조작 신호를 출력한다. 입력 장치(52)는 예를 들면 터치스크린이다. 혹은, 입력 장치(52)는 레버, 스위치를 포함해도 된다. 오퍼레이터는 입력 장치(52)를 이용하여, 차량 본체(2) 및 작업기(3)의 형상 데이터를 입력할 수 있다. 예를 들면, 새로운 익스텐션 암(12)을 장착하는 경우에는, 입력 장치(52)를 이용하여 익스텐션 암(12)의 형상 데이터를 입력할 수 있다.

디스플레이(53)는 입력 장치(52)에 입력되는 지령 신호에 따른 화상을 표시한다. 디스플레이(53)는 작업 기계(1)에 의한 작업을 보조하기 위한 가이드 화면을 표시한다. 가이드 화면으로서, 디스플레이(53)는 예를 들면 지형 데이터와, 현재의 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치(버킷의 위치에 관한 정보의 일례)를 표시한다.

컨트롤러(54)는, 취득한 데이터에 기초하여, 버킷각 θ3을 산출하고, 디스플레이(53)에 지형 데이터와 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 표시한다.

컨트롤러(54)는, CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서와, RAM(Random Access Memory), 및 ROM(Read Only Memory) 등의 메모리를 포함한다. 기억 장치(55)는 반도체 메모리, 혹은 하드 디스크 등을 포함한다. 기억 장치(55)는 비일시적인(non-transitory) 컨트롤러(54)로 판독 가능한 기록 매체의 일례이다. 기억 장치(55)는, 프로세서에 의해 실행 가능하고 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 추정하고, 날끝(13p)의 위치의 표시를 행하기 위한 컴퓨터 지령을 기록하고 있다.

위치 센서(56)는 작업 기계(1)의 위치를 측정한다. 위치 센서(56)는 차량 본체(2)에 배치되어 있다. 위치 센서(56)는 GNSS(Global Navigation Satellite System) 리시버(61)와, 안테나(62)와, IMU(63)를 구비한다. GNSS 리시버(61)는 예를 들면 GPS(Global Positioning System)용 수신기다. GNSS 리시버(61)는, 위성으로부터 측위 신호를 수신하고, 측위 신호에 의해 안테나(62)의 위치를 연산하여 차체 위치 데이터를 생성한다. 컨트롤러(54)는 GNSS 리시버(61)로부터 차체 위치 데이터(위치에 관한 정보의 일례)를 취득한다. IMU(63)는 관성 계측 장치(Inertial Measurement Unit)이다. IMU(63)는 경사각 데이터(경사에 관한 정보의 일례)를 취득한다. 경사각 데이터는, 차량 전후 방향의 수평에 대한 각도(피치각), 및 차량 횡방향의 수평에 대한 각도(롤각)을 포함한다.

자세 센서(57)는 작업기(3)의 자세를 나타내는 자세 데이터를 검출한다. 자세 센서(57)는, 붐각 센서(64)(제3 자세 검출기의 일례)와, 암각 센서(65)(제2 자세 검출기의 일례)와, 버킷각 센서(66)(제1 자세 검출기의 일례)를 포함한다. 붐각 센서(64)는 붐각 θ1을 검출한다. 도 6은, 작업 기계(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 붐각 θ1은, 차량 본체(2)에서의 붐(10)의 경사각을 나타낸다. 암각 센서(65)는 암각 θ2를 검출한다. 암각 θ2는 붐(10)에 대한 암(11)의 경사각을 나타낸다.

붐각 센서(64)는 예를 들면 IMU이고, 붐(10)에 배치되어 있다. 붐각 센서(64)는, 붐각도를 나타내는 검출 신호를 컨트롤러(54)에 출력한다. 컨트롤러(54)는 차량 본체(2)의 경사각 데이터와 검출 신호로부터 붐각 θ1을 산출한다.

암각 센서(65)는 예를 들면 IMU이고, 암(11)에 배치되어 있다. 암각 센서(65)는, 암각도를 나타내는 검출 신호를 컨트롤러(54)에 출력한다. 컨트롤러(54)는, 차량 본체(2)의 경사각 데이터와 붐각 θ1과 검출 신호로부터 암각 θ2를 산출한다.

그리고, 붐각 센서(64) 및 암각 센서(65)는, 실린더의 스트로크를 검출하는 센서라도 되고, 이 경우, 실린더 스트로크에 기초하여, 컨트롤러(54)가 붐각 θ1과 암각 θ2를 산출한다.

버킷각 센서(66)는 IMU다. 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 버킷각 센서(66)는, 제3 링크 부재(35a)의 외측의 측면(35b)(외측면의 일례)에 장착되어 있다. 버킷각 센서(66)는 수납 케이스(68)의 내측에 수납되어 있다. 측면에서 볼 때, 암 핀(15)과 연결 핀(16)을 연결하는 직선을 L1로 하고, 제3 링크 부재(35a)의 중심을 통과하는 선분(연결 핀(16)과 제3 링크 핀(38)을 연결하는 선분)을 L2로 하면, 버킷각 센서(66)의 검출값에 기초하여, 직선 L1(제3 직선의 일례)과 선분 L2가 형성하는 각도 Φ1을 검출할 수 있다.

버킷각 센서(66)의 검출값은, 차량 본체(2)에 배치된 컨트롤러(54)에 하니스(harness)(67)를 통하여 송신된다. 하니스(67)는, 수납 케이스(68)로부터 나와, 제3 링크 부재(35a) 및 암(11)의 측면을 따라 차량 본체(2)를 향하여 연장되어 있다. 하니스(67)는 방수인 쪽이 바람직하다. 하니스(67)를 통하여 버킷각 센서(66)에 전력이 공급된다.

기억 장치(55)는 차량 본체(2)와, 작업기(3)의 형상 데이터를 기억하고 있다. 차량 본체(2)의 형상 데이터는 차량 본체(2)의 형상을 나타낸다. 차량 본체(2)의 형상 데이터는, 안테나(62)와 차량 본체(2)에서의 기준 위치의 위치 관계를 나타낸다. 차량 본체(2)의 형상 데이터는, 차량 본체(2)에서의 기준 위치와, 붐 핀(14)의 위치 관계를 나타낸다.

작업기(3)의 형상 데이터는 작업기(3)의 각 부의 형상을 나타낸다. 작업기(3)의 형상 데이터는, 제1 작업기(25)의 형상 데이터(제1 작업기의 형상에 관한 데이터의 일례)와 익스텐션 암(12)의 형상 데이터(제2 작업기의 형상에 관한 데이터의 일례)를 포함한다.

형상 데이터는 붐 길이 L11과, 암 길이 L12와, 버킷 길이 L13을 포함한다. 붐 길이 L11은, 붐 핀(14)으로부터 암 핀(15)까지의 길이다. 암 길이 L12는, 암 핀(15)으로부터 버킷 핀(18)까지의 길이다. 버킷 길이 L13은, 버킷 핀(18)으로부터 버킷(13)의 날끝(13p)까지의 길이다.

또한, 익스텐션 암(12)의 형상 데이터는, 암 핀(15)에 대한 연결 핀(16), 버킷 핀(18), 및 제1 링크 핀(36)의 위치 관계, 제1 링크 핀(36)으로부터 제2 링크 핀(37)까지의 길이, 연결 핀(16)으로부터 제3 링크 핀(38)까지의 길이, 및 제2 링크 핀(37)로부터 제3 링크 핀(38)까지의 길이를 포함한다.

또한, 버킷(13)의 형상 데이터는, 버킷 핀(18)과 버킷 링크 핀(46)의 위치 관계, 버킷 링크 핀(46)으로부터 제1 링크 핀(36)까지의 길이, 및 버킷 핀(18)과 날끝(13p)의 위치 관계를 포함한다.

컨트롤러(54)는, 버킷각 센서(66)의 검출값으로부터 구해지는 각도 Φ1에 기초하여, 도 6에 나타낸 버킷각 θ3을 산출한다. 여기에서, 측면에서 볼 때 암 핀(15)과 버킷 핀(18)을 연결하는 직선을 L3으로 하고, 제1 링크 부재(33a)의 중심을 통과하는 선분(제1 링크 핀(36)과 제2 링크 핀(37)을 연결하는 선분)을 L4로 한다.

상세하게 설명하면, 컨트롤러(54)는, 버킷각 센서(66)에 의해 검출된 검출값과, 경사각 데이터, 붐각 θ1 및 암각 θ2와, 작업기(3)의 형상 데이터와 익스텐션 암(12)의 형상 데이터에 기초하여 각도 Φ1을 산출하고, 직선 L3(제1 직선의 일례)과 직선 L4가 이루는 각도 Φ2를 더 산출한다.

컨트롤러(54)는, 각도 Φ2와 작업기(3)의 형상 데이터와 익스텐션 암(12)의 형상 데이터에 기초하여, 버킷각 θ3을 산출한다. 버킷각 θ3은 측면에서 볼 때, 버킷 핀(18)과 날끝(13p)을 연결하는 직선 L5(제2 직선의 일례)와, 직선 L3이 이루는 각도이다.

이와 같이, 컨트롤러(54)는 붐각 θ1, 암각 θ2, 및 버킷각 θ3을 취득한다. 붐각 θ1, 암각 θ2 및 버킷각 θ3은 자세 데이터에 포함된다.

컨트롤러(54)는 경사각 데이터와, 자세 데이터와, 형상 데이터에 기초하여, 위치 센서(56)가 검출한 차체 위치 데이터로부터, 버킷 위치 데이터를 산출한다. 버킷 위치 데이터는, 예를 들면 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 나타낸다. 버킷각 θ3은 버킷 위치 데이터에 포함될 수 있다.

기억 장치(55)는 현황 지형 데이터와 설계 지형 데이터를 기억하고 있다. 현황 지형 데이터는 작업 현장의 현황 지형을 나타낸다. 설계 지형 데이터는 작업 현장의 목표 형상을 나타낸다. 컨트롤러(54)는 현황 지형 데이터와, 설계 지형 데이터와, 형상 데이터에 기초하여, 도 7에 나타낸 가이드 화면(71)을 디스플레이(53)에 표시한다. 도 7에 나타낸 바와 같이, 가이드 화면(71)은 현황 지형(72)과, 설계 지형(73)과, 작업 기계(1)의 위치를 나타낸다. 형상 데이터는 버킷(13)의 형상을 나타내는 데이터를 포함한다. 컨트롤러(54)는 버킷(13)의 형상 데이터와 버킷(13)의 날끝(13p) 위치에 기초하여, 현황 지형(72) 및 설계 지형(73)에 대한 버킷(13)의 위치를 가이드 화면(71)에 나타낸다.

작업 기계(1)의 오퍼레이터는 가이드 화면(71)에 의해, 버킷(13)과 현황 지형(72)과 설계 지형(73)의 위치 관계를 파악할 수 있다.

(특징 등)

(1)

전술한 본 실시형태의 위치 추정 시스템(50)은, 차량 본체(2)와, 제1 작업기(25)와, 익스텐션 암(12)을 구비한 작업 기계(1)의 버킷(13)의 위치에 관한 정보를 추정하는 위치 추정 시스템으로서, 버킷각 센서(66)와, 컨트롤러(54)를 구비한다. 제1 작업기(25)는 암(11), 버킷(13) 및 버킷(13)을 구동하는 버킷 실린더(21)를 가지고, 차량 본체(2)에 대하여 요동 가능하다. 익스텐션 암(12)은, 버킷 실린더(21)의 구동을 버킷(13)에 전달하는 링크 기구(32)를 가지고, 암(11)과 버킷(13) 사이에 장착 가능하다. 버킷각 센서(66)는 링크 기구(32)에 배치 가능하다. 컨트롤러(54)는 제1 작업기(25)의 형상 데이터와, 익스텐션 암(12)의 형상 데이터와, 제1 작업기(25)의 자세에 관한 정보와, 버킷각 센서(66)에 의한 검출값에 기초하여, 작업 기계(1)에 대한 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 추정한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 익스텐션 암(12)은 익스텐션부(31)를 가진다. 익스텐션부(31)는, 버킷(13)과 접속 가능한 선단부(31a) 및 암(11)과 접속 가능한 기단부(31b)를 포함한다. 링크 기구(32)는 제1 링크부(33)와, 제2 링크 부재(34)와, 제3 링크부(35)를 가진다. 제1 링크부(33)는 익스텐션부(31)와 제1 링크 핀(36)을 통하여 접속되고, 버킷(13)에 접속된 버킷 링크부(47)와 제2 링크 핀(37)을 통하여 접속 가능하다. 제2 링크 부재(34)는 제1 링크부(33)와 제2 링크 핀(37)을 통하여 접속되고, 기단부(31b) 측을 향하여 연장된다. 제3 링크부(35)는 제1 링크부(33)보다 기단부(31b) 측에 배치되고, 익스텐션부(31)와 연결 핀(16)을 통하여 접속되고, 제2 링크 부재(34)와 제3 링크 핀(38)을 통하여 접속된다.

이와 같이, 버킷각 센서(66)를 링크 기구(32)에 배치하는 것에 의해, 예를 들면 준설 작업에서의 수몰 가능성을 저감할 수 있고, 작업에 의한 영향을 받기 어렵게 할 수 있다.

(2)

본 실시형태의 위치 추정 시스템(50)에서는, 버킷각 센서(66)는 제3 링크부(35)에 배치되어 있다.

이와 같이, 암(11) 가까이에 배치되어 있는 제3 링크부(35)에 버킷각 센서(66)를 설치하는 것에 의해, 수몰의 가능성을 더욱 저감할 수 있다. 또한, 수납 케이스(68)의 방수 성능을 간이하게 할 수 있다.

또한, 링크 기구(32)의 다른 위치에 버킷각 센서(66)를 설치하는 것보다, 버킷각 센서(66)로부터 차량 본체(2)로 신장되는 하니스(67)의 길이를 짧게 할 수 있다.

또한, 제3 링크부(35)를 포함하는 익스텐션 암(12)을 분리한 후에, 제3 링크부(35)를 암(11)에 접속하여 버킷(13)을 암(11)에 장착함으로써, 버킷각 센서(66)나 버킷각 센서(66)로부터 연장되는 하니스(67) 등의 교체 작업이 필요없게 되므로, 탈착의 작업이 용이하게 된다.

도 8은, 제3 링크부(35)를 제외한 익스텐션 암(12)을 버킷(13)과 암(11) 사이로부터 분리한 상태를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타낸 구성에서는, 버킷 링크 부재(47a)가 제3 링크 핀(38)을 통하여 제3 링크 부재(35a)에 회전 가능하게 접속되어 있다. 버킷 핀(18)은, 암(11)의 연결 핀(17)이 배치되어 있었던 부분에 배치되어 있고, 버킷 핀(18)을 통하여 버킷(13)이 암(11)에 회전 가능하게 접속되어 있다. 이와 같이, 익스텐션 암(12)의 탈착에 관계없이, 제3 링크부(35)에 버킷각 센서(66)를 배치한 상태를 유지할 수 있으므로, 센서의 교체 작업 등을 하지 않아도 되고, 간편하게 익스텐션 암(12)의 착탈을 행할 수 있다.

(3)

본 실시형태의 위치 추정 시스템(50)에서는, 버킷각 센서(66)는 제3 링크부(35)의 외측의 측면(35b)에 배치된다.

이로써, 버킷각 센서(66)의 유지보수나 교환을 행하기 쉬워진다.

(4)

본 실시형태의 위치 추정 시스템(50)에서는, 버킷(13)의 위치에 관한 정보는, 익스텐션부(31)에 버킷(13)을 연결하는 버킷 핀(18)과 암(11)의 요동 지점(支點)인 암 핀(15)을 연결하는 직선 L3에 대한, 버킷(13)의 날끝(13p)과 버킷 핀(18)을 연결하는 직선 L5의 각도인 버킷각 θ3을 포함한다. 컨트롤러(54)는 버킷각 센서(66)의 검출값에 기초하여, 암(11)에 익스텐션부(31)를 연결하는 연결 핀(16)과 암 핀(15) 사이를 연결하는 직선 L1에 대한 제3 링크부(35)의 회전 각도 Φ1을 산출하고, 제3 링크부(35)의 회전 각도 Φ1에 기초하여, 직선 L3에 대한 제1 링크부(33)의 회전 각도 Φ2를 산출하고, 제1 링크부(33)의 회전 각도 Φ2에 기초하여, 버킷각 θ3을 산출한다.

이와 같이, 제3 링크부(35)의 회전 각도 Φ1에 기초하여, 제1 링크부(33)의 회전 각도 Φ2를 산출함으로써, 버킷각 θ3을 추정할 수 있다.

(5)

본 실시형태의 위치 추정 시스템(50)에서는, 제1 작업기(25)는 차량 본체(2)와 암(11)에 접속된 붐(10)을 더 구비한다. 위치 추정 시스템(50)은 암각 센서(65)와, 붐각 센서(64)를 더 구비한다. 암각 센서(65)는 암(11)의 자세를 검출한다. 붐각 센서(64)는 붐(10)의 자세를 검출한다. 컨트롤러(54)는, 추정한 버킷각 θ3과, 암각 센서(65) 및 붐각 센서(64)의 검출값에 기초하여, 버킷(13)의 위치를 추정한다.

이로써, 버킷각 θ3을 이용하여, 버킷(13)의 위치를 추정할 수 있다.

(6)

본 실시형태의 위치 추정 시스템(50)은 위치 센서(56)를 더 구비한다. 위치 센서(56)는 차량 본체(2)의 위치 및 경사에 관한 정보를 검출한다. 컨트롤러(54)는, 작업 기계(1)에 대한 버킷(13)의 위치에 관한 정보와, 위치 센서(56)의 검출값에 기초하여, 버킷(13)의 위치를 추정한다.

이로써, 버킷(13)의 글로벌 좌표계에서의 위치를 추정할 수 있다.

(7)

본 실시형태의 작업 기계(1)는 차량 본체(2)와, 제1 작업기(25)와, 익스텐션 암(12)과, 버킷각 센서(66)와, 컨트롤러(54)를 구비한다. 제1 작업기(25)는 암(11), 버킷(13)및 버킷(13)을 구동하는 버킷 실린더(21)를 가지고, 차량 본체(2)에 대하여 요동 가능하다. 익스텐션 암(12)은, 버킷 실린더(21)의 구동을 버킷(13)에 전달하는 링크 기구(32)를 가지고, 암(11)과 버킷(13) 사이에 장착 가능하다. 버킷각 센서(66)는 링크 기구(32)에 배치되어 있다. 컨트롤러(54)는, 제1 작업기(25)의 형상 데이터와, 익스텐션 암(12)의 형상 데이터와, 제1 작업기(25)의 자세에 관한 정보와, 버킷각 센서(66)에 의한 검출값에 기초하여 차량 본체(2)에 대한 버킷각 θ3을 추정한다. 익스텐션 암(12)은 익스텐션부(31)를 가진다. 익스텐션부(31)는, 버킷(13)과 접속 가능한 선단부(31a) 및 암(11)과 접속 가능한 기단부(31b)를 포함한다. 링크 기구(32)는 제1 링크부(33)와, 제2 링크 부재(34)와, 제3 링크부(35)를 가진다. 제1 링크부(33)는, 익스텐션부(31)와 제1 링크 핀(36)을 통하여 접속되고, 버킷(13)에 접속된 버킷 링크부(47)와 제2 링크 핀(37)을 통하여 접속 가능하다. 제2 링크 부재(34)는 제1 링크부(33)와 제2 링크 핀(37)을 통하여 접속되고, 기단부(31b) 측을 향하여 연장된다. 제3 링크부(35)는 제1 링크부(33)보다 기단부(31b) 측에 배치되고, 익스텐션부(31)와 연결 핀(16)을 통하여 접속되고, 제2 링크 부재(34)와 제3 링크 핀(38)을 통하여 접속된다.

이와 같이, 버킷각 센서(66)를 링크 기구(32)에 배치함으로써, 예를 들면 준설 작업에서의 수몰 가능성을 저감할 수 있고, 작업에 의한 영향을 받기 어렵게 할 수 있다.

(8)

본 실시형태의 익스텐션 유닛은 익스텐션 암(12)과, 버킷각 센서(66)를 구비한다. 익스텐션 암(12)은 차량 본체(2)와, 암(11), 버킷(13)및 버킷(13)을 구동하는 버킷 실린더(21)를 가지고, 차량 본체(2)에 대하여 요동 가능한 제1 작업기(25)를 구비한 작업 기계(1)의 암(11)과 버킷(13) 사이에 장착 가능하다. 버킷각 센서(66)는 익스텐션 암(12)에 배치되어 있다. 익스텐션 암(12)은 익스텐션부(31)와, 링크 기구(32)를 가진다. 익스텐션부(31)는, 버킷(13)과 접속 가능한 선단부(31a) 및 암(11)과 접속 가능한 기단부(31b)를 포함한다. 링크 기구(32)는 버킷 실린더(21)의 구동을 버킷(13)에 전달한다. 링크 기구(32)는 제1 링크부(33)와, 제2 링크 부재(34)와, 제3 링크부(35)를 가진다. 제1 링크부(33)는 익스텐션부(31)와 제1 링크 핀(36)을 통하여 접속되고, 버킷(13)에 접속된 버킷 링크부(47)와 제2 링크 핀(37)을 통하여 접속 가능하다. 제2 링크 부재(34)는 제1 링크부(33)에 제2 링크 핀(37)을 통하여 접속되고, 기단부(31b) 측을 향하여 연장된다. 제3 링크부(35)는 제1 링크부(33)보다 기단부(31b) 측에 배치되고, 익스텐션부(31)와 연결 핀(16)을 통하여 접속되고, 제2 링크 부재(34)와 제3 링크 핀(38)을 통하여 접속되어 있다.

이로써, 링크 기구(32)에 버킷각 센서(66)가 배치된 익스텐션 암(12)을 제공할 수 있다.

(다른 실시형태)

이상, 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변경이 가능하다.

(A)

상기 실시형태에서는, 버킷각 센서(66)가 제3 링크부(35)에 배치되고, 버킷각 센서(66)의 검출값이 컨트롤러(54)에 의해 취득되도록 미리 설정되어 있지만, 익스텐션 암이 장착 가능한 기존의 작업 기계에, 버킷각 센서(66)를 새로 장착해도 된다. 이 경우, 버킷각 센서(66)와, 하니스(67)와, 버킷각 센서(66)를 제어하는 센서 컨트롤러(81)(검출기 컨트롤러의 일례)를 가지는 위치 추정 유닛(80)으로서 기존의 작업 기계에 제공할 수 있다.

도 9의 (a)에 나타낸 바와 같이, 센서 컨트롤러(81)가 버킷각 센서(66)의 검출값 Vd를 취득하고, 하니스(67)를 통하여 차량 본체(2)의 컨트롤러(54)에 검출값 Vd(검출값에 기초한 정보의 일례)를 송신해도 된다. 컨트롤러(54)는 검출값 Vd로부터, 버킷 각도 θ3을 산출한다.

도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 센서 컨트롤러(81)가 버킷각 센서(66)의 검출값 Vd를 취득하고, 검출값 Vd로부터, 경사각 데이터와, 붐각 θ1 및 암각 θ2와, 작업기(3)의 형상 데이터와, 익스텐션 암(12)의 형상 데이터에 기초하여 각도 Φ1을 산출해도 된다. 센서 컨트롤러(81)로부터 하니스(67)를 통하여 각도 Φ1의 데이터(검출값에 기초한 정보의 일례)가 차량 본체(2)의 컨트롤러(54)에 송신된다. 컨트롤러(54)는 각도 Φ1의 데이터로부터, 버킷 각도 θ3을 산출한다. 이 경우, 센서 컨트롤러(81)는 각도 Φ1을 산출하기 위해 데이터를 취득한다.

또한, 도 9의 (c)에 나타낸 바와 같이, 센서 컨트롤러(81)가, 버킷각 센서(66)로부터 취득한 검출값 Vd로부터, 경사각 데이터와, 붐각 θ1 및 암각 θ2와, 작업기(3)의 형상 데이터와 익스텐션 암(12)의 형상 데이터에 기초하여 각도 Φ2를 산출해도 된다. 센서 컨트롤러(81)로부터 하니스(67)를 통하여 각도 Φ2의 데이터(검출값에 기초한 정보의 일례)가 차량 본체(2)의 컨트롤러(54)에 송신된다. 컨트롤러(54)는 각도 Φ2의 데이터로부터, 버킷 각도 θ3을 산출한다. 이 경우, 센서 컨트롤러(81)는 각도 Φ2를 산출하기 위한 데이터를 취득한다.

또한, 센서 컨트롤러(81)가 버킷각 센서(66)의 검출값으로부터 버킷 각도 θ3을 구하고, 버킷 각도 θ3의 데이터(검출값에 기초한 정보의 일례)를 차량 본체(2)의 컨트롤러(54)에 송신해도 된다.

그리고, 센서 컨트롤러(81)는 CPU(Central Processing Unit) 등의 프로세서와, RAM(Random Access Memory), 및 ROM(Read Only Memory) 등의 메모리나 기억 장치를 포함한다. 기억 장치는 반도체 메모리, 혹은 하드 디스크 등을 포함한다. 기억 장치는 비일시적인(non-transitory) 센서 컨트롤러(81)로 판독 가능한 기록 매체의 일례이다. 기억 장치는, 프로세서에 의해 실행 가능하며 전술한 제어를 실행하기 위한 컴퓨터 지령을 기록하고 있다.

이로써, 기존의 작업 기계에 익스텐션 암(12)을 장착한 경우라도 위치 추정 유닛(80)을 작업 기계에 새로 장착함으로써, 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 취득할 수 있다.

(B)

상기 실시형태의 익스텐션 암(12)의 링크 기구(32)는, 제1 링크 핀(36)으로부터 제2 링크 핀(37)까지의 선분 L4의 길이와, 연결 핀(16)으로부터 제3 링크 핀(38)까지의 선분 L2의 길이가 상이하지만, 동일해도 된다.

도 10은, 평행 링크인 링크 기구(32')를 가지는 익스텐션 암(12')을 나타내는 도면이다. 그리고, 도 10에서는, 하니스(67)는 생략하고 있다.

도 10에 나타낸 익스텐션 암(12')에서는, 제3 링크부(35')의 제3 링크 부재(35a')의 길이가, 제1 링크부(33')의 제1 링크 부재(33a')의 길이와 동일하며, 제1 링크 핀(36)으로부터 제2 링크 핀(37)까지의 선분 L4´의 길이와, 연결 핀(16)으로부터 제3 링크 핀(38)까지의 선분 L2´의 길이가 동일하게 구성되어 있다.

이 경우, 각도 Φ1과, 각도 Φ2는 같은 값으로 되므로, 각도 Φ1부터 버킷(13)의 형상 데이터에 기초하여 버킷각 θ3을 산출할 수 있다.

그러므로, 각도 Φ1부터 각도 Φ2를 연산에 의해 추정할 필요가 없기 때문에, 보다 양호한 정밀도로 버킷각 θ3을 추정할 수 있다.

(C)

상기 실시형태에서는, 버킷각 센서(66)는 제3 링크 부재(35a)의 외측의 측면(35b)(도 3 참조)에 배치되어 있지만, 이것에 한정되지 않아도 된다.

도 11의 (a)는, 수납 케이스(68)와 제3 링크부(35'')를 나타내는 평면도이다. 도 11의 (b)는, 수납 케이스(68)와 제3 링크부(35'')를 나타내는 측면도이다.

도면에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 제3 링크 부재(35a) 사이를 접속하는 접속 부분(35c)이 형성되어 있고, 접속 부분(35c)의 상면에 버킷각 센서(66)가 수납된 수납 케이스(68)가 장착되어 있다. 이와 같이, 제3 링크부(35'')에 있어서, 제3 링크 부재(35a)의 측면(35b) 이외에 배치되어 있어도 된다.

(D)

상기 실시형태에서는, 버킷의 위치에 관한 정보로서, 버킷(13)의 날끝(13p)의 위치를 추정하고 있지만, 날끝(13p)의 위치에 한정되지 않아도 된다. 버킷(13)의 날끝(13p) 이외의 다른 위치를 추정해도 된다. 이 위치와 버킷(13)의 형상 데이터로부터, 가이드 화면(71)에 버킷(13)의 자세를 표시할 수 있다.

(E)

작업 기계(1)는 전술한 유압 셔블에 한정되지 않고, 기계식 셔블, 로프 셔블 등의 다른 기계라도 된다. 상기의 실시형태에 관련된 작업 기계(1)는, 이른바 백 호형(backhoe)의 셔블이지만, 페이스 셔블이라도 된다. 또한, 크롤러 벨트식의 셔블에 한정되지 않고, 휠식의 셔블이라도 된다.

11: 암
12: 익스텐션 암
13: 버킷
13p: 날끝
21: 버킷 실린더
25: 제1 작업기
32: 링크 기구
50: 위치 추정 시스템
54: 컨트롤러
66: 버킷각 센서

Claims

작업 기계 본체와; 암, 버킷 및 상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 상기 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능한 제1 작업기와; 상기 버킷 실린더의 구동을 상기 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고, 상기 암과 상기 버킷 사이에 장착 가능한 제2 작업기;를 구비한 작업 기계의 상기 버킷의 위치에 관한 정보를 추정하는 위치 추정 시스템으로서,
상기 링크 기구에 배치 가능한 제1 자세 검출기; 및
상기 제1 작업기의 형상에 관한 데이터와, 상기 제2 작업기의 형상에 관한 데이터와, 상기 제1 작업기의 자세에 관한 정보와, 상기 제1 자세 검출기에 의한 검출값에 기초하여, 상기 작업 기계에 대한 상기 버킷의 위치에 관한 정보를 추정하는 컨트롤러;를 구비하고,
상기 제2 작업기는,
상기 버킷과 접속 가능한 제1 단부(端部)와 상기 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부를 가지고,
상기 링크 기구는,
상기 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 상기 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능한 제1 링크부와,
상기 제1 링크부에 상기 제2 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 단부측을 향하여 연장되는 제2 링크부와,
상기 제1 링크부보다 상기 제2 단부측에 배치되고, 상기 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속된 제3 링크부를 가지는,
위치 추정 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1 자세 검출기는, 상기 제3 링크부에 배치되어 있는, 위치 추정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제1 자세 검출기는, 상기 제3 링크부의 외측면에 배치되는, 위치 추정 시스템.
제2항에 있어서,
상기 버킷의 위치에 관한 정보는, 상기 익스텐션부에 상기 버킷을 연결하는 버킷 핀과 상기 암의 요동 지점(支點)인 암 핀을 연결하는 제1 직선에 대한, 상기 버킷의 날끝(cutting edge)과 상기 버킷 핀을 연결하는 제2 직선의 각도인 버킷각을 포함하고,
상기 컨트롤러는,
상기 제1 자세 검출기의 검출값에 기초하여, 상기 암에 상기 익스텐션부를 연결하는 연결 핀과 상기 암 핀 사이를 연결하는 제3 직선에 대한 상기 제3 링크부의 회전 각도를 산출하고,
상기 제3 링크부의 회전 각도에 기초하여, 상기 제2 직선에 대한 상기 제1 링크부의 회전 각도를 산출하고,
상기 제1 링크부의 회전 각도에 기초하여, 상기 버킷각을 산출하는, 위치 추정 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제1 작업기는, 상기 작업 기계 본체와 상기 암에 접속된 붐을 더 가지고,
상기 암의 자세를 검출하는 제2 자세 검출기와,
상기 붐의 자세를 검출하는 제3 자세 검출기를 더 구비하고,
상기 컨트롤러는, 추정한 상기 버킷각과, 상기 제2 자세 검출기, 및 상기 제3 자세 검출기의 검출값에 기초하여, 상기 버킷의 위치를 추정하는, 위치 추정 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링크 기구는 평행 링크인, 위치 추정 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업 기계 본체의 위치 및 경사를 검출하는 상태 검출기를 더 구비하고,
상기 컨트롤러는, 상기 작업 기계에 대한 상기 버킷의 위치에 관한 정보와, 상기 상태 검출기의 검출값에 기초하여, 상기 버킷의 위치를 추정하는, 위치 추정 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 자세 검출기는, IMU(Inertial Measurement Unit)인, 위치 추정 시스템.
작업 기계 본체와, 암, 버킷 및 상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 상기 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능한 제1 작업기와, 상기 버킷 실린더의 구동을 상기 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고, 상기 암과 상기 버킷 사이에 장착 가능한 제2 작업기를 구비한 작업 기계의 상기 버킷의 위치에 관한 정보를 추정하는 위치 추정 유닛으로서,
상기 링크 기구에 배치 가능한 제1 자세 검출기; 및
상기 제1 자세 검출기에 의한 검출값을 취득하고, 상기 검출값에 기초한 정보를 상기 작업 기계 본체에 송신하는 검출기 컨트롤러;를 구비하고,
상기 제2 작업기는,
상기 버킷과 접속 가능한 제1 단부와 상기 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부를 가지고,
상기 링크 기구는,
상기 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 상기 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능한 제1 링크부와,
상기 제1 링크부에 상기 제2 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 단부측을 향하여 연장되는 제2 링크부와,
상기 제1 링크부보다 상기 제2 단부측에 배치되고, 상기 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속된 제3 링크부를 가지는,
위치 추정 유닛.
작업 기계 본체;
암, 버킷 및 상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 상기 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능한 제1 작업기;
상기 버킷 실린더의 구동을 상기 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고, 상기 암과 상기 버킷 사이에 장착 가능한 제2 작업기;
상기 링크 기구에 배치된 제1 자세 검출기; 및
상기 제1 작업기의 형상에 관한 데이터와, 상기 제2 작업기의 형상에 관한 데이터와, 상기 제1 작업기의 자세에 관한 정보와, 상기 제1 자세 검출기에 의한 검출값에 기초하여 상기 작업 기계 본체에 대한 상기 버킷의 위치에 관한 정보를 추정하는 컨트롤러;를 구비하고,
상기 제2 작업기는,
상기 버킷과 접속 가능한 제1 단부와 상기 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부를 가지고,
상기 링크 기구는,
상기 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 상기 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능한 제1 링크부와,
상기 제1 링크부에 상기 제2 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 단부측을 향하여 연장되는 제2 링크부와,
상기 제1 링크부보다 상기 제2 단부측에 배치되고, 상기 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속된 제3 링크부를 가지는,
작업 기계.
작업 기계 본체와, 암, 버킷 및 상기 버킷을 구동하는 버킷 실린더를 가지고, 상기 작업 기계 본체에 대하여 요동 가능한 제1 작업기를 구비한 작업 기계의 상기 암과 상기 버킷 사이에 장착 가능한 익스텐션 암; 및
상기 익스텐션 암에 배치된 자세 검출기;를 구비하고,
상기 익스텐션 암은,
상기 버킷과 접속 가능한 제1 단부 및 상기 암과 접속 가능한 제2 단부를 포함하는 익스텐션부와,
상기 버킷 실린더의 구동을 상기 버킷에 전달하는 링크 기구를 가지고,
상기 링크 기구는,
상기 익스텐션부와 제1 연결부를 통하여 접속되고, 상기 버킷에 접속된 버킷 링크부와 제2 연결부를 통하여 접속 가능한 제1 링크부와,
상기 제1 링크부에 상기 제2 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 단부측을 향하여 연장되는 제2 링크부와,
상기 제1 링크부보다 상기 제2 단부측에 배치되고, 상기 익스텐션부와 제3 연결부를 통하여 접속되고, 상기 제2 링크부와 제4 연결부를 통하여 접속된 제3 링크부를 포함하는,
익스텐션 유닛.