KR20240026519A - 제어 시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램 - Google Patents

제어 시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램 Download PDF

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KR20240026519A
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bucket
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가즈키 다케하라
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가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
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Abstract

프로세서는, 선회체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표계 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성한다. 프로세서는 선회체의 선회에 따라, 설계면을 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환시킨다. 프로세서는 차체 좌표계에서의 작업기의 위치를 특정한다. 프로세서는 특정된 작업기의 위치와 설계면에 기초하여, 작업기를 제어한다.

Description

제어 시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램
본 개시는, 제어 시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램에 관한 것이다.
본원은, 2021년 8월 31일에 일본에 출원된 특허출원 제2021-141520호에 대하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 작업 기계가 구비하는 버킷이, 굴삭대상의 목표 형상을 나타내는 설계면보다 먼저 침입하지 않도록 작업기를 제어하는 기술이 알려져 있다.
일본특허 제5654144호 공보
특허문헌 1에 기재된 기술은, 제어 장치가 GNSS에 의해 글로벌 좌표계에서의 작업기의 위치를 인식함으로써, 설계면에 대한 날끝(teeth)의 제어를 행할 수 있다. 그러나, 위성의 전망 환경이나 작업 기계의 구성에 따라서는, 항상 글로벌 좌표계를 참조할 수 있다고는 할 수 없다. 예를 들면, 작업 기계가 실내에 있어서 작업을 하는 경우, 위성의 전망이 나빠 GNSS를 참조할 수 없는 경우가 있다.
본 개시의 목적은, 글로벌 좌표계를 참조하지 않고, 작업기를 제어하기 위한 설계면을 생성할 수 있는 제어 시스템, 제어 방법 및 제어 프로그램을 제공하는 것에 있다.
본 발명의 제1 태양(態樣)에 의하면, 제어 시스템은, 주행 가능한 주행체와, 주행체에 선회 가능하게 지지되는 선회체(旋回體)와, 선회체에 동작 가능하게 지지된 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어한다. 제어 시스템은 프로세서를 구비한다. 프로세서는, 차체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성한다. 프로세서는 선회체의 선회에 따라, 설계면을 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환시킨다. 프로세서는 차체 좌표계에서의 작업기의 위치를 특정한다. 프로세서는 특정된 작업기의 위치와 설계면에 기초하여, 작업기를 제어한다.
본 발명의 제2 태양에 의하면, 주행 가능한 주행체와, 주행체에 선회 가능하게 지지되는 선회체와, 선회체에 동작 가능하게 지지된 작업기를 구비하는 작업 기계의 제어 방법은 생성 스텝과, 회전 변환 스텝과, 특정 스텝과, 제어 스텝을 포함한다. 생성 스텝은, 선회체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표계 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성한다. 회전 변환 스텝은 선회체의 선회에 따라, 설계면을 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환시킨다. 특정 스텝은 차체 좌표계에서의 작업기의 위치를 특정한다. 제어 스텝은 특정된 작업기의 위치와 설계면에 기초하여, 작업기를 제어한다.
본 발명의 제3 태양에 의하면, 제어 프로그램은, 주행 가능한 주행체와, 주행체에 선회 가능하게 지지되는 선회체와, 선회체에 동작 가능하게 지지된 작업기를 구비하는 작업 기계의 컴퓨터에 실행되는 제어 프로그램으로서, 생성 스텝과, 회전 변환 스텝과, 특정 스텝과, 제어 스텝을 실행시킨다. 생성 스텝은, 선회체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표계 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성한다. 회전 변환 스텝은 선회체의 선회에 따라, 설계면을 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환시킨다. 특정 스텝은 차체 좌표계에서의 작업기의 위치를 특정한다. 제어 스텝은 특정된 작업기의 위치와 설계면에 기초하여, 작업기를 제어한다.
상기 태양 중 적어도 1개에 의하면, 글로벌 좌표계를 참조하지 않고, 작업기를 제어하기 위한 설계면을 생성할 수 있다.
[도 1] 제1 실시형태에 관련된 작업 기계의 구성을 나타내는 개략도이다.
[도 2] 제1 실시형태에 관련된 작업 기계의 구동계를 나타내는 도면이다.
[도 3] 제1 실시형태에 관련된 제어 장치의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
[도 4] 제1 실시형태에서의 선회체의 선회에 따르는 설계면의 재설정의 일례를 나타내는 도면이다.
[도 5] 제1 실시형태에 관련된 설계면의 설정 방법을 나타내는 플로차트다.
[도 6] 제1 실시형태에 있어서 설정된 선회에 따르는 설계면의 갱신 및 개입 제어를 나타내는 플로차트다.
[도 7] 제1 실시형태에 관련된 제어 장치에 의한 설계면의 갱신 처리를 나타내는 플로차트다.
[도 8] 제1 실시형태에서의 작업 기계의 이동 전후의 설계면의 변화를 나타내는 도면이다.
[도 9] 제1 실시형태에서의 설계면의 이동을 나타내는 도면이다.
<제1 실시형태>
《작업 기계의 구성》
이하, 도면을 참조하면서 실시형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은, 제1 실시형태에 관련된 작업 기계(100)의 구성을 나타내는 개략도이다. 제1 실시형태에 관련된 작업 기계(100)는 예를 들면 유압 셔블이다. 작업 기계(100)는 주행체(120), 선회체(140), 작업기(160), 운전실(180), 제어 장치(200)를 구비한다. 제1 실시형태에 관련된 작업 기계(100)는, 오퍼레이터에 의한 조작에 의해 평면형의 설계면을 생성하고, 날끝이 설계면을 넘지 않도록 제어된다. 이 때, 설계면은 차체 좌표계에 설정되므로, 작업 기계(100)가 터널의 시공을 하는 경우등, GNSS 등에 의한 측위를 할 수 없는 경우에도, 설계면을 이용한 시공을 실현할 수 있다.
주행체(120)는 작업 기계(100)를 주행 가능하게 지지한다. 주행체(120)는 예를 들면 좌우 한 쌍의 무한궤도이다.
선회체(140)는 주행체(120)에 선회 중심 주위에 선회 가능하게 지지된다. 선회체(140)는 작업 기계(100)의 차체의 일례이다.
작업기(160)는 선회체(140)에 동작 가능하게 지지된다. 작업기(160)는 유압에 의해 구동한다. 작업기(160)는 붐(161), 암(162) 및 작업 기구인 버킷(163)을 구비한다. 붐(161)의 기단부는 선회체(140)에 회동(回動) 가능하게 장착된다. 암(162)의 기단부는 붐(161)의 선단부에 회동 가능하게 장착된다. 버킷(163)의 기단부는 암(162)의 선단부에 회동 가능하게 장착된다. 여기에서, 선회체(140) 중 작업기(160)가 장착되는 부분을 전부(前部)라고 한다. 또한, 선회체(140)에 대하여 전부를 기준으로, 반대측의 부분을 후부, 좌측의 부분을 좌부, 우측의 부분을 우부라고 한다.
운전실(180)은 선회체(140)의 전부에 설치된다. 운전실(180) 내에는, 오퍼레이터가 작업 기계(100)를 조작하기 위한 조작 장치(141), 및 제어 장치(200)의 인간-기계 인터페이스인 모니터 장치(142)가 설치된다. 모니터 장치(142)는 예를 들면 터치패널을 구비하는 컴퓨터에 의해 실현된다.
제어 장치(200)는 오퍼레이터에 의한 조작 장치의 조작에 기초하여, 주행체(120), 선회체(140), 및 작업기(160)를 제어한다. 제어 장치(200)는 예를 들면 운전실(180)의 내부에 설치된다.
《작업 기계(100)의 구동계》
도 2은, 제1 실시형태에 관련된 작업 기계(100)의 구동계를 나타내는 도면이다.
작업 기계(100)는 작업 기계(100)를 구동시키기 위한 복수의 액추에이터를 구비한다. 구체적으로는, 작업 기계(100)는, 엔진(111), 유압 펌프(112), 컨트롤 밸브(113), 한 쌍의 주행 모터(114), 선회 모터(115), 붐 실린더(116), 암 실린더(117), 버킷 실린더(118)를 구비한다.
엔진(111)은 유압 펌프(112)를 구동하는 원동기다.
유압 펌프(112)는 엔진(111)에 의해 구동되고, 컨트롤 밸브(113)를 통하여 주행 모터(114), 선회 모터(115), 붐 실린더(116), 암 실린더(117) 및 버킷 실린더(118)에 작동유를 공급한다.
컨트롤 밸브(113)는, 유압 펌프(112)로부터 주행 모터(114), 선회 모터(115), 붐 실린더(116), 암 실린더(117) 및 버킷 실린더(118)에 공급되는 작동유의 유량을 제어한다.
주행 모터(114)는 유압 펌프(112)로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되고, 주행체(120)를 구동한다.
선회 모터(115)는 유압 펌프(112)로부터 공급되는 작동유에 의해 구동되고, 주행체(120)에 대하여 선회체(140)를 선회시킨다.
붐 실린더(116)는 붐(161)을 구동시키기 위한 유압 실린더다. 붐 실린더(116)의 기단부는 선회체(140)에 장착된다. 붐 실린더(116)의 선단부는 붐(161)에 장착된다.
암 실린더(117)는 암(162)을 구동시키기 위한 유압 실린더다. 암 실린더(117)의 기단부는 붐(161)에 장착된다. 암 실린더(117)의 선단부는 암(162)에 장착된다.
버킷 실린더(118)는 버킷(163)을 구동시키기 위한 유압 실린더다. 버킷 실린더(118)의 기단부는 암(162)에 장착된다. 버킷 실린더(118)의 선단부는 버킷(163)에 장착된다.
《작업 기계(100)의 계측계》
작업 기계(100)는, 작업 기계(100)의 자세 및 위치를 계측하기 위한 복수의 센서를 구비한다. 구체적으로는, 작업 기계(100)는 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104) 및 버킷각 센서(105)를 구비한다.
경사 계측기(101)는 선회체(140)의 자세를 계측한다. 경사 계측기(101)는 수평면에 대한 선회체(140)의 경사(예를 들면, 롤각, 피치각 및 편주각)을 계측한다. 경사 계측기(101)의 예로서는, IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치)를 들 수 있다. 이 경우, 경사 계측기(101)는 선회체(140)의 가속도 및 각속도를 계측하고, 계측 결과에 기초하여 수평면에 대한 선회체(140)의 경사를 산출한다. 경사 계측기(101)는 예를 들면 운전실(180)의 하방에 설치된다. 경사 계측기(101)는, 계측값인 선회체(140)의 자세 데이터를 제어 장치(200)에 출력한다.
선회각 센서(102)는 주행체(120)에 대한 선회체(140)의 선회 각도를 계측한다. 선회각 센서(102)의 계측값은, 예를 들면 주행체(120)와 선회체(140)의 방향이 일치하고 있을 때 제로를 나타낸다. 선회각 센서(102)는 예를 들면 선회체(140)의 선회 중심으로 설치된다. 선회각 센서(102)는, 계측값인 선회 각도 데이터를 제어 장치(200)에 출력한다.
붐각 센서(103)는 선회체(140)에 대한 붐(161)의 회전각인 붐각을 계측한다. 붐각 센서(103)는 붐(161)에 장착된 IMU이면 된다. 이 경우, 붐각 센서(103)는, 붐(161)의 수평면에 대한 경사와 경사 계측기(101)가 계측한 선회체의 경사에 기초하여, 붐각을 계측한다. 붐각 센서(103)의 계측값은, 예를 들면 붐(161)의 기단과 선단을 통과하는 직선의 방향이 선회체(140)의 전후 방향과 일치할 때 제로를 나타낸다. 그리고, 다른 실시형태 관련된 붐각 센서(103)는 붐 실린더(116)에 장착된 스트로크 센서라도 된다. 또한, 다른 실시형태에 관련된 붐각 센서(103)는, 선회체(140)와 붐(161)을 접속하는 핀에 설치된 회전 센서라도 된다. 붐각 센서(103)는 계측값인 붐각 데이터를 제어 장치(200)에 출력한다.
암각 센서(104)는 붐(161)에 대한 암(162)의 회전각인 암각을 계측한다. 암각 센서(104)는 암(162)에 장착된 IMU이면 된다. 이 경우, 암각 센서(104)는 암(162)의 수평면에 대한 경사와 붐각 센서(103)가 계측한 붐각에 기초하여, 암각을 계측한다. 암각 센서(104)의 계측값은, 예를 들면 암(162)의 기단과 선단을 통과하는 직선의 방향이 붐(161)의 기단과 선단을 통과하는 직선의 방향과 일치할 때 제로를 나타낸다. 그리고, 다른 실시형태에 관련된 암각 센서(104)는 암 실린더(117)에 스트로크 센서를 장착하여 각도 산출을 행해도 된다. 또한, 다른 실시형태에 관련된 암각 센서(104)는 붐(161)과 암(162)을 접속하는 핀에 설치된 회전 센서라도 된다. 암각 센서(104)는, 계측값인 암각 데이터를 제어 장치(200)에 출력한다.
버킷각 센서(105)는 암(162)에 대한 버킷(163)의 회전각인 버킷각을 계측한다. 버킷각 센서(105)는 버킷(163)을 구동시키기 위한 버킷 실린더(118)에 설치된 스트로크 센서이면 된다. 이 경우, 버킷각 센서(105)는 버킷 실린더의 스트로크량에 기초하여 버킷각을 계측한다. 버킷각 센서(105)의 계측값은, 예를 들면 버킷(163)의 기단과 날끝을 통과하는 직선의 방향이 암(162)의 기단과 선단을 통과하는 직선의 방향과 일치할 때 제로를 나타낸다. 그리고, 다른 실시형태에 관련된 버킷각 센서(105)는 암(162)과 버킷(163)을 접속하는 핀에 설치된 회전 센서라도 된다. 또한, 다른 실시형태에 관련된 버킷각 센서(105)는 버킷(163)에 장착된 IMU라도 된다. 버킷각 센서(105)는, 계측값인 버킷각 데이터를 제어 장치(200)에 출력한다.
《제어 장치(200)의 구성》
도 3은, 제1 실시형태에 관련된 제어 장치(200)의 구성을 나타내는 개략 블록도이다.
제어 장치(200)는 프로세서(210), 메인 메모리(230), 스토리지(250), 인터페이스(270)를 구비하는 컴퓨터이다. 제어 장치(200)는 제어 시스템의 일례이다. 제어 장치(200)는 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104), 및 버킷각 센서(105)로부터 계측값을 수신한다.
스토리지(250)는 일시적이지 않은 유형의 기억 매체이다. 스토리지(250)의 예로서는, 자기 디스크, 광 디스크, 광자기 디스크, 반도체 메모리 등을 들 수 있다. 스토리지(250)는, 제어 장치(200)의 버스에 직접 접속된 내부 미디어라도 되고, 인터페이스(270) 또는 통신 회선을 통하여 제어 장치(200)에 접속되는 외부 미디어라도 된다. 스토리지(250)는 작업 기계(100)를 제어하기 위한 제어 프로그램을 기억한다.
제어 프로그램은 제어 장치(200)에 발휘시키는 기능의 일부를 실현하기 위한 것이라도 된다. 예를 들면, 제어 프로그램은, 스토리지(250)에 이미 기억되어 있는 다른 프로그램과의 조합, 또는 다른 장치에 실장된 다른 프로그램과의 조합에 의해 기능을 발휘시키는 것이라도 된다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서는, 제어 장치(200)는 상기 구성에 더하여, 또는 상기 구성 대신에 PLD(Progra㎜able Logic Device) 등의 커스텀 LSI(Large Scale Integrated Circuit)를 구비해도 된다. PLD의 예로서는, PAL(Progra㎜able Array Logic), GAL(Generic Array Logic), CPLD(Complex Progra㎜able Logic Device), FPGA(Field Progra㎜able Gate Array)를 들 수 있다. 이 경우, 프로세서에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부가 해당 집적 회로에 의해 실현되어도 된다.
스토리지(250)에는, 선회체(140), 붐(161), 암(162) 및 버킷(163)의 치수 및 무게중심 위치를 표시하는 기하학적 데이터(geometric data)가 기록된다. 기하학적 데이터는 소정의 좌표계에서의 물체의 위치를 나타내는 데이터다.
《소프트웨어 구성》
프로세서(210)는 제어 프로그램을 실행함으로써, 조작량 취득부(211), 입력부(212), 표시 제어부(213), 계측값 취득부(214), 위치 특정부(215), 생성부(216), 회전 변환부(217), 개입 판정부(218), 개입 제어부(219), 제어 신호 출력부(220), 갱신부(221)를 구비한다.
조작량 취득부(211)는 조작 장치(141)로부터 각 액추에이터의 조작량을 나타내는 조작 신호를 취득한다.
입력부(212)는 모니터 장치(142)로부터 오퍼레이터에 의한 조작 입력을 접수한다.
표시 제어부(213)는 모니터 장치(142)에 표시시키는 화면 데이터를 모니터 장치(142)에 출력한다.
계측값 취득부(214)는 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104) 및 버킷각 센서(105)로부터 계측값을 취득한다.
위치 특정부(215)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 각종 계측값과 스토리지(250)에 기록된 기하학적 데이터에 기초하여, 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치를 특정한다. 차체 좌표계란, 선회체(140)의 대표점(예를 들면, 선회 중심을 통과하는 점)을 원점으로 하는 직교 좌표계다. 위치 특정부(215)의 계산에 대해서는 후술한다.
생성부(216)는, 입력부(212)가 오퍼레이터로부터 설계면의 생성 지시를 접수한 경우에, 위치 특정부(215)가 특정한 버킷(163)의 날끝의 위치에 기초하여 설계면의 파라미터를 계산한다. 생성부(216)는, 생성한 차체 좌표계에서의 설계면의 파라미터를 메인 메모리(230)에 기록한다.
회전 변환부(217)는 선회체(140)의 선회에 따라 메인 메모리(230)에 기억된 설계면의 파라미터를 갱신한다. 구체적으로는, 회전 변환부(217)는, 경사 계측기(101)가 계측한 피치각, 롤각, 편주각의 변화분만큼 설계면의 파라미터를 차체 좌표계의 원점을 중심으로 회전 변환시킨다. 도 4는, 제1 실시형태에서의 선회체의 선회에 따르는 설계면의 재설정의 일례를 나타내는 도면이다. 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이, 설계면의 설정 후에 선회체(140)가 선회한 경우, 회전 변환부(217)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 경사 계측기(101)의 계측값을 참조하여 선회체(140)의 선회에 의해 생긴 롤각, 피치각, 편주각의 변화량을 계산하고, 설계면의 파라미터를 차체 좌표계의 원점을 중심으로 회전 변환시킨다. 이로써, 회전 변환부(217)는 선회체(140)의 선회에 의한 설계면의 회전을 취소할 수 있다.
개입 판정부(218)는, 위치 특정부(215)가 특정한 버킷(163)의 날끝과 설계면의 위치 관계에 기초하여, 작업기(160)의 속도를 제한할지의 여부를 판정한다. 이하, 제어 장치(200)가 작업기(160)의 속도를 제한하는 것을 개입 제어라고도 한다. 구체적으로는, 개입 판정부(218)는 설계면과 버킷(163)의 최소 거리를 구하고, 해당 최소 거리가 소정 거리 이하인 경우에, 작업기(160)에 대하여 개입 제어를 한다고 판정한다.
개입 제어부(219)는, 개입 판정부(218)에 의해 개입 제어를 행한다고 판정된 경우에, 조작량 취득부(211)가 취득한 조작량 중 개입 대상의 조작량을 제어한다. 개입 제어에 있어서 개입 제어부(219)는, 제어선에 작업기(160)가 침입하지 않도록, 붐(161)의 조작량을 제어한다. 이로써, 버킷(163)의 속도가 버킷(163)과 제어선의 거리에 따른 속도로 되도록, 붐(161)이 구동한다. 즉 개입 제어부(219)는, 오퍼레이터가 암(162)을 조작하여 굴삭을 행할 때, 설계면에 따라 붐(161)을 상승시킴으로써 버킷(163)의 날끝의 속도를 제한한다.
제어 신호 출력부(220)는, 조작량 취득부(211)가 취득한 조작량, 또는 개입 판정부(218)에 의해 제어된 조작량을 컨트롤 밸브(113)에 출력한다.
갱신부(221)는 작업 기계(100)의 주행에 따라, 메인 메모리(230)에 기억된 설계면의 파라미터를 갱신한다. 구체적으로는, 작업 기계(100)의 주행 전후에, 오퍼레이터가 작업기(160)를 조작하고, 버킷(163)의 날끝을 현장의 특정 위치에 접촉시킨다. 갱신부(221)는, 주행 전후의 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치의 상이에 기초하여, 설계면을 이동시킨다.
《위치 특정부(215)의 계산》
여기에서, 위치 특정부(215)에 의한 버킷(163)의 날끝의 위치의 특정 방법을 설명한다. 위치 특정부(215)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 각종 계측값과 스토리지(250)에 기록된 기하학적 데이터에 기초하여 버킷(163)의 날끝의 위치를 특정한다. 스토리지(250)에는, 선회체(140), 붐(161), 암(162) 및 버킷(163)의 치수를 표시하는 기하학적 데이터가 기록된다.
선회체(140)의 기하학적 데이터는, 로컬 좌표계인 차체 좌표계에서의 선회체(140)의 붐(161)을 지지하는 관절축의 중심 위치(xbm, ybm, zbm)를 나타낸다. 차체 좌표계는, 선회체(140)의 선회 중심을 기준으로 하여 전후 방향으로 연장되는 Xsb축, 좌우 방향으로 연장되는 Ysb축, 상하 방향으로 연장되는 Zsb축으로 구성되는 좌표계다. 그리고, 선회체(140)의 상하 방향은 반드시 연직 방향과 일치하지 않는다.
붐(161)의 기하학적 데이터는, 로컬 좌표계인 붐 좌표계에서의 붐 톱 위치(xam, yam, zam)를 나타낸다. 붐 좌표계는 붐(161)과 선회체(140)를 접속하는 핀의 위치를 기준으로 하여, 길이 방향으로 연장되는 Xbm축, 핀이 연장되는 방향으로 연장되는 Ybm축, Xbm축과 Ybm축에 직교하는 Zbm축으로 구성되는 좌표계다. 붐 톱은 붐(161)과 암(162)을 접속하는 핀의 위치이다.
암(162)의 기하학적 데이터는, 로컬 좌표계인 암 좌표계에서의 암 톱 위치(xbk, ybk, zbk)를 나타낸다. 암 좌표계는 암(162)과 붐(161)을 접속하는 핀의 위치를 기준으로 하여, 길이 방향으로 연장되는 Xam축, 핀이 연장되는 방향으로 연장되는 Yam축, Xam축과 Yam축에 직교하는 Zam축으로 구성되는 좌표계다. 암 톱은 암(162)과 버킷(163)을 접속하는 핀의 위치이다.
버킷(163)의 기하학적 데이터는, 로컬 좌표계인 버킷 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치(xed, yed, zed)를 나타낸다. 버킷 좌표계는 버킷(163)과 암(162)을 접속하는 핀의 위치를 기준으로 하여, 날끝의 방향으로 연장되는 Xbk축, 핀이 연장되는 방향으로 연장되는 Ybk축, Xbk축과 Ybk축에 직교하는 Zbk축으로 구성되는 좌표계다.
위치 특정부(215)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 붐각 θbm의 계측값과, 선회체(140)의 기하학적 데이터에 기초하여, 하기 식(1)에 의해, 붐 좌표계로부터 차체 좌표계로 변환하기 위한 붐-차체 변환 행렬 Tbm sb를 생성한다. 붐-차체 변환 행렬 Tbm sb는, Ybm축 주위에 붐각 θbm만큼 회전시키고, 또한 차체 좌표계의 원점과 붐 좌표계의 원점의 편차(xbm, ybm, zbm)만큼 이동시키는 행렬이다. 또한, 위치 특정부(215)는, 붐(161)의 기하학적 데이터가 나타내는 붐 좌표계에서의 붐 탑의 위치와, 붐-차체 변환 행렬 Tbm sb의 곱을 구함으로써, 차체 좌표계에서의 붐 탑의 위치를 구한다.
[수 1]
위치 특정부(215)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 암각 θam의 계측값과, 붐(161)의 기하학적 데이터에 기초하여, 하기 식(2)에 의해, 암 좌표계로부터 붐 좌표계로 변환하기 위한 암-붐 변환 행렬 Tam bm을 생성한다. 암-붐 변환 행렬 Tam bm은, Yam축 주위에 암각 θam만큼 회전시키고, 또한 붐 좌표계의 원점과 암 좌표계의 원점의 편차(xam, yam, zam)만큼 이동시키는 행렬이다. 또한, 위치 특정부(215)는, 붐-차체 변환 행렬 Tbm sb와 암-붐 변환 행렬 Tam bm의 곱을 구함으로써, 암 좌표계로부터 차체 좌표계로 변환하기 위한 암-차체 변환 행렬 Tam sb를 생성한다. 또한, 위치 특정부(215)는, 암(162)의 기하학적 데이터가 나타내는 암 좌표계에서의 암 탑의 위치와, 암-차체 변환 행렬 Tam sb의 곱을 구함으로써, 차체 좌표계에서의 암 탑의 위치를 구한다.
[수 2]
위치 특정부(215)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 버킷각 θbk의 계측값과, 암(162)의 기하학적 데이터에 기초하여, 하기 식(3)에 의해, 버킷 좌표계로부터 암 좌표계로 변환하기 위한 버킷-암 변환 행렬 Tbk am을 생성한다. 버킷-암 변환 행렬 Tbk am은, Ybk축 주위에 버킷각 θbk만큼 회전시키고, 또한 암 좌표계의 원점과 버킷 좌표계의 원점의 편차(xbk, ybk, zbk)만큼 이동시키는 행렬이다. 또한, 위치 특정부(215)는 암-차체 변환 행렬 Tam sb와 버킷-암 변환 행렬 Tbk am의 곱을 구함으로써, 버킷 좌표계로부터 차체 좌표계로 변환하기 위한 버킷-차체 변환 행렬 Tbk sb를 생성한다.
[수 3]
위치 특정부(215)는, 버킷(163)의 기하학적 데이터가 나타내는 버킷 좌표계에서의 날끝의 위치와, 버킷-차체 변환 행렬 Tbk sb의 곱을 구함으로써, 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치를 구한다.
《작업 기계(100)의 제어 방법》
이하, 제1 실시형태에 관련된 작업 기계(100)의 제어 방법에 대하여 설명한다.
먼저 작업 기계(100)의 오퍼레이터는 모니터 장치(142)를 조작하고, 설계면의 설정을 행한다.
《설계면의 설정》
도 5는, 제1 실시형태에 관련된 설계면의 설정 방법을 나타내는 플로차트다.
입력부(212)가 모니터 장치(142)로부터 설계면의 설정 지시를 접수하면, 표시 제어부(213)는, 거리 입력란과, 경사각 입력란과, 설정 버튼을 포함하는 가이던스 화면을 모니터 장치(142)에 표시시킨다(스텝 S101). 가이던스 화면에는, 설계면을 설정하고 싶은 점의 상방으로 버킷(163)의 날끝을 이동시키고, 거리 입력란에 날끝으로부터 설계면까지의 거리를, 경사각 입력란에 설계면의 경사각을 입력하고, 설정 버튼을 조작한다는 취지가 표시된다. 거리 입력란 및 경사각 입력란에는, 초기값으로서 거리 0미터, 피치각 0도, 롤각 0도가 입력된다. 이하, 거리 입력란에 입력되는 거리를 입력 거리라고 하고, 경사각 입력란에 입력되는 경사각을 입력 경사각(입력 피치각, 입력 롤각)이라고 한다. 오퍼레이터는 작업 기계(100)를 조작하고, 버킷(163)의 날끝을 원하는 위치로 이동시킨 후에 설정 버튼을 조작한다. 입력부(212)는 모니터 장치(142)로부터 거리 입력란 및 경사각 입력란으로의 입력 및 설정 버튼의 조작을 접수한다(스텝 S102). 입력부(212)는, 설정 버튼이 조작된 시점에서의 거리 입력란 및 경사각 입력란의 값을 취득한다(스텝 S103). 그리고, 입력 경사각은 연직 방향과, 설계면의 설정 시에서의 작업 기계(100)의 전방을 기준으로 한 경사각이다. 즉, 입력 피치각 및 입력 롤각은 설계면의 법선의 연직축에 대한 경사이다.
계측값 취득부(214)는, 설정 버튼이 조작된 시점에서의 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104) 및 버킷각 센서(105)의 계측값을 취득한다(스텝 S104). 위치 특정부(215)는, 취득한 계측값에 기초하여 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치를 특정한다(스텝 S105).
생성부(216)는, 스텝 S104에서 경사 계측기(101)로부터 취득한 롤각 및 피치각(계측 롤각 및 계측 피치각)과, 스텝 S105에서 구한 날끝의 위치와, 스텝 S103에서 취득한 입력 거리와 입력 경사각에 기초하여, 설계면의 파라미터를 산출한다. 생성부(216)는, Xsb축의 값이 0, Ysb축의 값이 0, Zsb축의 값이 1인 벡터를 계측 롤각 및 계측 피치각만큼 회전시킴으로써, 차체 좌표계에서의 연직 벡터를 구한다(스텝 S106). 생성부(216)는, 스텝 S104에서 구한 날끝의 위치를 나타내는 벡터와, 연직 벡터에 거리를 곱셈한 심도 벡터의 합을 구함으로써, 설계면의 위치 벡터를 얻는다(스텝 S107). 또한 생성부(216)는 연직 벡터와 입력 경사각에 기초하여 설계면의 법선 벡터를 얻는다(스텝 S108). 구체적으로는, 생성부(216)는, 차체 좌표계와 원점을 공유하고, 연직 방향으로 연장되는 Zv축과, 계측 롤각 및 계측 피치각이 제로일 때 차체 좌표계의 Xsb축과 일치하는 Xv축과, 계측 롤각 및 계측 피치각이 제로일 때 차체 좌표계의 Ysb축과 일치하는 Yv축으로 구성되는 직교 좌표계인 연직 좌표계를 특정한다. 즉, 연직 좌표계는, 계측 롤각 및 계측 피치각이 제로일 때 차체 좌표계와 일치한다. 생성부(216)는 연직 좌표계를 Yv축 주위에 입력 피치각만큼 회전시킨다. 또한, 생성부(216)는 연직 좌표계를 Xv축 주위에 입력 롤각만큼 회전시킨다. 생성부(216)는, Yv축 주위에 회전시킨 연직 좌표계의 Xv축 방향으로 연장되는 단위 벡터와 Xv축 주위에 회전시킨 연직 좌표계의 Yv축 방향으로 연장되는 단위 벡터의 외적(外積)을 취함으로써, 연직 좌표계에서의 설계면의 법선 벡터를 구한다. 생성부(216)는, 연직 좌표계에서의 법선 벡터를 계측 롤각 및 계측 피치각만큼 회전시킴으로써, 차체 좌표계에서의 설계면의 법선 벡터를 구한다.
생성부(216)는, 생성한 설계면의 파라미터(법선 벡터 및 위치 벡터)를 메인 메모리(230)에 기록한다(스텝 S109). 그리고, 메인 메모리(230)에 이미 설계면의 파라미터가 기록되어 있는 경우, 오래된 파라미터를 새로운 파라미터로 덮어쓴다.
《선회에 따르는 설계면의 갱신 및 개입 제어》
작업 기계(100)는, 선회체(140)를 선회시켜 작업기(160)가 달하는 범위 내의 작업을 행할 수 있다. 그러므로, 통상, 오퍼레이터는 굴삭 등의 작업을 행하는 경우, 작업 기계(100)를 선회시킨다. 차체 좌표계는 선회체(140)를 기준으로 하기 위해, 차체 좌표계에 설정되는 설계면과 작업기(160)의 위치 관계는 작업 기계(100)의 선회에 의해 변화하지 않는다. 그러므로, 설계면이 상기 순서 설정된 채로 갱신되지 않는 경우, 설계면은 글로벌 좌표계의 시점(視點)으로부터 볼 때 선회체(140)의 선회에 추종하여 이동하도록 행동한다. 예를 들면, 선회체(140)로부터 볼 때 내리막으로 되는 설계면을 생성하면, 선회체(140)를 어떻게 선회시켜도, 선회체(140)로부터 본 설계면의 경사 방향은 항상 내리막이 유지된다.
그러므로, 제1 실시형태에 관련된 제어 장치(200)는 작업 기계(100)의 선회전후에서 글로벌 좌표계에서의 설계면의 위치를 유지하기 위해, 설계면의 회전 변환 처리를 행한다.
도 6은, 제1 실시형태에 있어서 설정된 선회에 따르는 설계면의 갱신 및 개입 제어를 나타내는 플로차트다. 작업 기계(100)의 오퍼레이터가 모니터 장치(142)의 조작에 의해 설계면을 설정하면, 제어 장치(200)는 이하에 나타내는 제어를 개시한다.
조작량 취득부(211)는 조작 장치(141)로부터 붐(161), 암(162), 버킷(163), 및 선회체(140)의 조작 신호를 취득한다(스텝 S201). 계측값 취득부(214)는 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104) 및 버킷각 센서(105)의 계측값을 취득한다(스텝 S202).
회전 변환부(217)는, 메인 메모리(230)가 기억하는 설계면을, 스텝 S202에서 경사 계측기(101)로부터 취득한 선회체(140)의 롤각, 피치각, 편주각에 기초하여 회전 변환하고, 갱신한다(스텝 S203).
위치 특정부(215)는, 스텝 S202에서 취득한 계측값에 기초하여 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치를 산출한다(스텝 S204). 개입 판정부(218)는 스텝 S204에서 산출한 날끝의 위치를 통과하고, 차체 좌표계의 Xsb-Zsb 평면과 평행한 단면(斷面)을 특정한다(스텝 S205).
개입 판정부(218)는, 스텝 S205에서 생성한 단면과 설계면의 교선(交線)을 제어선으로서 산출한다(스텝 S206). 개입 판정부(218)는, 버킷(163)의 날끝과 제어선의 거리를 구한다(스텝 S207). 개입 판정부(218)는, 날끝과 제어선의 거리가 개입 개시 거리보다 긴지의 여부를 판정한다(스텝 S208). 거리가 개입 개시 거리보다 긴 경우(스텝 S208: YES), 개입 제어부(219)는 작업기(160)에 관한 개입 제어를 행하지 않는다.
한편, 최단 거리가 개입 개시 거리 이하인 경우(스텝 S208: NO), 개입 제어부(219)는, 스텝 S201에서 취득한 붐(161), 암(162) 및 버킷(163)의 조작 신호에 기초하여 붐(161), 암(162) 및 버킷(163)의 목표 속도를 산출한다(스텝 S209). 개입 제어부(219)는 붐(161), 암(162) 및 버킷(163)의 목표 속도와 기하학적 데이터에 기초하여, 버킷(163)의 날끝의 이동 속도를 산출한다(스텝 S210).
개입 제어부(219)는 스텝 S207에서 산출한 거리와 미리 정해진 제한 속도 테이블에 기초하여 버킷(163)의 날끝의 제한 속도를 특정한다(스텝 S211). 제한 각속도 테이블은, 날끝과 제어선의 거리와, 날끝의 제한 속도의 관계를 나타내는 함수로서, 거리가 짧을수록 제한 속도가 작아지는 함수이다. 개입 제어부(219)는, 스텝 S210에서 산출한 날끝의 속도가 제한 속도를 넘는지의 여부를 판정한다(스텝 S212). 날끝의 속도가 제한 속도를 넘는 경우(스텝 S212: YES), 개입 제어부(219)는 날끝의 속도를 제한 속도와 일치시키기 위한 붐(161)의 속도를 산출하고, 붐의 목표 속도를 설정한다(스텝 S213). 날끝의 속도가 제한 속도를 넘지 않는 경우(스텝 S212: NO), 개입 제어부(219)는 작업기(160)에 대한 개입 제어를 하지 않는다.
제어 신호 출력부(220)는 붐(161), 암(162), 버킷(163)의 목표 속도 및 선회체(140)의 목표 각속도에 따라 제어 신호를 생성하고, 컨트롤 밸브(113)에 출력한다(스텝 S214).
《이동에 따른 설계면의 갱신》
작업 기계(100)의 시공 현장은, 통상, 선회체(140)의 선회에 의해 작업기(160)가 달하는 범위 내에 들어가지 않는다. 그러므로, 오퍼레이터는 작업 기계(100)를 주행시키고, 작업 기계(100)의 위치를 이동시키면서 현장의 시공을 행한다. 제1 실시형태에 관련된 설계면은 차체 좌표계에 설정되므로, 작업 기계(100)의 위치가 이동한 경우, 설계면은 글로벌 좌표계의 시점에서 볼 때 선회체(140)에 추종하여 이동하도록 거동한다. 예를 들면, 설계면에 피치각 θ가 설정되어 있는 경우, 설계면의 높이는 1미터마다 tanθ 변화해야 하는 바, 작업 기계(100)가 1미터 이동해도, 설계면의 높이는 변화되지 않는다.
그러므로, 제1 실시형태에 관련된 제어 장치(200)는, 작업 기계(100)의 이동 전후에서 글로벌 좌표계에서의 설계면의 위치를 유지하기 위해, 도 7에 나타낸 설계면의 갱신 처리를 행한다.
도 7은, 제1 실시형태에 관련된 제어 장치에 의한 설계면의 갱신 처리를 나타내는 플로차트다.
오퍼레이터는, 설계면의 시공 중에 작업 기계(100)를 이동시킬 때, 모니터 장치(142)를 조작하고, 갱신 처리의 실행 지시를 입력한다. 제어 장치(200)의 입력부(212)가 모니터 장치(142)로부터 갱신 처리의 실행 지시를 접수하면, 표시 제어부(213)는 설정 버튼을 포함하는 제1 가이던스 화면을 모니터 장치(142)에 표시시킨다(스텝 S301). 가이던스 화면에는, 이동 전후에서 공통으로 버킷(163)으로 접촉할 수 있는 목표물에 버킷(163)의 날끝을 맞추고, 설정 버튼을 조작한다는 취지가 표시된다. 오퍼레이터는 작업 기계(100)를 조작하고, 버킷(163)의 날끝을 목표물에 맞춘 후에 설정 버튼을 조작한다. 입력부(212)는 모니터 장치(142)로부터 설정 버튼의 조작을 접수한다(스텝 S302).
계측값 취득부(214)는, 제1 가이던스 화면의 설정 버튼이 조작된 시점(제1 시각)에서의 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104) 및 버킷각 센서(105)의 계측값을 취득한다(스텝 S303). 위치 특정부(215)는, 취득한 계측값에 기초하여 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치를 특정한다(스텝 S304). 즉, 위치 특정부(215)는 제1 시각의 차체 좌표계에서의 목표물의 위치를 특정한다. 위치 특정부(215)는 특정한 날끝의 위치를 메인 메모리(230)에 기록한다.
다음으로, 표시 제어부(213)는 설정 버튼을 포함하는 제2 가이던스 화면을 모니터 장치(142)에 표시시킨다(스텝 S305). 가이던스 화면에는, 작업 기계(100)를 주행시켜 원하는 위치로 이동하고, 동일한 목표물에 버킷(163)의 날끝을 맞추고, 설정 버튼을 조작한다는 취지가 표시된다. 오퍼레이터는 작업 기계(100)를 조작하고, 작업 기계(100)를 주행시킨다.
오퍼레이터가 작업 기계(100)를 조작하고 있는 동안, 계측값 취득부(214)는 경사 계측기(101), 선회각 센서(102), 붐각 센서(103), 암각 센서(104) 및 버킷각 센서(105)의 계측값을 취득한다(스텝 S306). 갱신부(221)는, 설정 버튼이 조작되었는지의 여부를 판정한다(스텝 S307). 설정 버튼이 조작되어 있지 않은 경우(스텝 S307: NO), 즉 원하는 위치로의 이동이 완료되어 있지 않은 경우, 회전 변환부(217)는, 메인 메모리(230)가 기억하는 설계면을 경사 계측기(101)의 계측값에 기초하여 회전 변환하고, 갱신한다(스텝 S308). 그리고, 제어 장치(200)는 처리를 스텝 S306으로 되돌리고, 설정 버튼이 조작될 때까지 처리를 반복한다.
설정 버튼이 조작된 경우(스텝 S307: YES), 즉 원하는 위치로의 이동이 완료된 경우, 위치 특정부(215)는, 계측값 취득부(214)가 취득한 계측값에 기초하여 차체 좌표계에서의 버킷(163)의 날끝의 위치를 특정한다(스텝 S309). 즉, 위치 특정부(215)는, 제2 가이던스 화면의 설정 버튼이 조작된 시점(제2 시각)의 차체 좌표계에서의 목표물의 위치를 특정한다.
다음으로, 갱신부(221)는, 스텝 S304에서 특정된 날끝의 위치를 나타내는 위치 벡터와, 스텝 S309에서 특정된 날끝의 위치를 나타내는 위치 벡터의 차인 병진 벡터를 산출한다(스텝 S310). 갱신부(221)는, 산출한 병진 벡터를 이용하여, 메인 메모리(230)가 기억하는 설계면을 이동시키고, 갱신한다(스텝 S311). 이로써, 갱신부(221)는 주행 전후에서 글로벌 좌표계에서의 설계면의 위치를 유지할 수 있다.
《작용·효과》
여기에서, 갱신부(221)에 의한 설계면의 갱신 처리에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 제1 실시형태에서의 작업 기계(100)의 이동 전후의 설계면의 변화를 나타내는 도면이다. 도 8에 나타낸 예에서는, 설계면은 피치각을 가진다. 오퍼레이터는, 시각 t1에 있어서 버킷(163)의 날끝을 목표물 tgt에 맞춘 후, 거리 L만큼 작업 기계(100)를 후방으로 주행시킨다. 설계면(s)이 차체 좌표계에서 규정되어 있으므로, 작업 기계(100)가 이동해도 선회체(140)와 설계면(s)의 상대적인 위치 관계가 유지된다. 그러므로, 글로벌 좌표계의 시점에 있어서, 작업 기계(100)의 이동 전의 설계면(s1)과 이동 후의 설계면(s2) 사이에 어긋남이 생긴다. 이 때, 시각 t1에 기록한 버킷(163)의 날끝의 위치와 선회체(140)의 상대적인 위치 관계도, 설계면(s)과 마찬가지로 유지된다.
도 9는, 제1 실시형태에서의 설계면의 이동을 나타내는 도면이다. 그 후, 시각 t2에 있어서, 오퍼레이터가 버킷(163)의 날끝을 다시 목표물 tgt에 맞춘다. 갱신부(221)는, 시각 t1에서의 날끝의 위치와 시각 t2에서의 날끝의 위치로부터, 날끝의 위치의 변화량을 표시하는 병진 벡터 v를 산출한다. 병진 벡터 v는 도 8에 나타낸 바와 같이 작업 기계(100)의 이동량에 대응한다. 그러므로, 갱신부(221)는 이동 후의 설계면(s2)을 병진 벡터 v에 의해 이동시킴으로써, 설계면(s2)을 설계면(s3)으로 갱신한다. 이동 후의 설계면(s3)은 글로벌 좌표계의 시점에 있어서, 작업 기계(100)의 이동 전의 설계면(s1)과 동등하게 된다.
이와 같이, 제1 실시형태에 관련된 제어 장치(200)는, 제1 시각에 있어서 버킷(163)의 날끝을 현장의 기준점(예를 들면, 목표물)에 위치시켰을 때의 날끝의 차체 좌표계에서의 위치와, 제2 시각에 있어서 날끝을 기준점에 위치시켰을 때의 날끝의 위치의 차에 기초하여, 설계면을 이동시킨다. 이로써, 제어 장치(200)는, 주행에 의해 작업 기계(100)의 위치가 바뀌었다고 해도, 글로벌 좌표계에서의 설계면의 위치를 유지할 수 있다.
또한, 제1 실시형태에 관련된 제어 장치(200)는, 제1 시각으로부터 제2 시각동안, 선회체(140)의 자세의 계측값에 기초하여, 설계면을 회전 변환시킨다. 이로써, 제어 장치(200)는, 작업 기계(100)의 이동에 의해 작업 기계(100)의 자세가 변화되었다고 해도, 글로벌 좌표계에서의 설계면의 위치를 유지할 수 있다. 그리고, 다른 실시형태에 있어서, 작업 기계(100)가 항상 같은 자세를 유지할 수 있는 경우, 제어 장치(200)는 설계면의 회전 변환을 행하지 않아도 된다. 항상 같은 자세를 유지하는 작업 기계(100)의 예로서는, 토션이 없는 직선형의 레일 위를 주행하는 작업 기계(100) 등을 들 수 있다.
<다른 실시형태>
이상, 도면을 참조하여 일 실시형태에 대하여 상세하게 설명했으나, 구체적인 구성은 전술한 것에 한정되지 않고, 다양한 설계 변경 등을 하는 것이 가능하다. 즉, 다른 실시형태에 있어서는, 전술한 처리의 순서가 적절히 변경되어도 된다. 또한, 일부의 처리가 병렬로 실행되어도 된다.
전술한 실시형태에 관련된 제어 장치(200)는, 단독의 컴퓨터에 의해 구성되는 것이라도 되고, 제어 장치(200)의 구성을 복수의 컴퓨터에 나누어 배치하고, 복수의 컴퓨터가 서로 협동함으로써 제어 장치(200)로서 기능하는 것이라도 된다. 이 때, 제어 장치(200)를 구성하는 일부의 컴퓨터가 작업 기계(100)의 내부에 탑재되고, 다른 컴퓨터가 작업 기계(100)의 외부에 설치되어도 된다.
상기 태양 중 적어도 1개에 의하면, 글로벌 좌표계를 참조하지 않고, 작업기를 제어하기 위한 설계면을 생성할 수 있다.
100: 작업 기계, 101: 경사 계측기, 102: 선회각 센서, 103: 붐각 센서, 104: 암각 센서, 105: 버킷각 센서, 111: 엔진, 112: 유압 펌프, 113: 컨트롤 밸브, 114: 주행 모터, 115: 선회 모터, 116: 붐 실린더, 117: 암 실린더, 118: 버킷 실린더, 120: 주행체, 140: 선회체, 141: 조작 장치, 142: 모니터 장치, 160: 작업기, 161: 붐, 162: 암, 163: 버킷, 180: 운전실, 200: 제어 장치, 210: 프로세서, 211: 조작량 취득부, 212: 입력부, 213: 표시 제어부, 214: 계측값 취득부, 215: 위치 특정부, 216: 생성부, 217: 회전 변환부, 218: 개입 판정부, 219: 개입 제어부, 220: 제어 신호 출력부, 221: 갱신부, 230: 메인 메모리, 250: 스토리지, 270: 인터페이스

Claims (6)

  1. 주행 가능한 주행체와, 상기 주행체에 선회 가능하게 지지되는 선회체(旋回體)와, 상기 선회체에 동작 가능하게 지지된 작업기를 구비하는 작업 기계를 제어하는 제어 시스템으로서,
    프로세서를 구비하고,
    상기 프로세서는,
    상기 선회체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표계 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성하고,
    상기 선회체의 선회에 따라, 상기 설계면을 상기 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환하고,
    상기 차체 좌표계에서의 상기 작업기의 위치를 특정하고,
    상기 특정된 상기 작업기의 위치와 상기 설계면에 기초하여, 상기 작업기를 제어하는,
    제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 선회체의 자세를 계측하는 경사 계측기로부터 계측값을 취득하고,
    상기 계측값에 기초하여 상기 선회체의 선회에 의해 생기는 상기 자세의 변화량을 계산하고,
    상기 자세의 변화량에 기초하여, 상기 설계면을 회전 변환시키는, 제어 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    제1 시각에 있어서 상기 작업기를 현장의 기준점에 위치시켰을 때의 상기 차체 좌표계에서의 상기 작업기의 위치인 제1 위치와, 제2 시각에 있어서 상기 작업기를 상기 기준점에 위치시켰을 때의 상기 차체 좌표계에서의 상기 작업기의 위치인 제2 위치의 차에 기초하여, 상기 설계면을 이동시키는, 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 시각은 상기 주행체에 의한 주행 전의 시각이고,
    상기 제2 시각은 상기 주행체에 의한 주행 후의 시각인, 제어 시스템.
  5. 주행 가능한 주행체와, 상기 주행체에 선회 가능하게 지지되는 선회체와, 상기 선회체에 동작 가능하게 지지된 작업기를 구비하는 작업 기계의 제어 방법으로서,
    상기 선회체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표계 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성하는 단계;
    상기 선회체의 선회에 따라, 상기 설계면을 상기 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환시키는 단계;
    상기 차체 좌표계에서의 상기 작업기의 위치를 특정하는 단계;
    상기 특정된 상기 작업기의 위치와 상기 설계면에 기초하여, 상기 작업기를 제어하는 단계;
    를 포함하는 제어 방법.
  6. 주행 가능한 주행체와, 상기 주행체에 선회 가능하게 지지되는 선회체와, 상기 선회체에 동작 가능하게 지지된 작업기를 구비하는 작업 기계의 컴퓨터에,
    상기 선회체의 대표점을 원점으로 하는 차체 좌표계 상에 평면으로 규정되는 설계면을 생성하는 단계;
    상기 선회체의 선회에 따라, 상기 설계면을 상기 차체 좌표계의 원점 주위에 회전 변환시키는 단계;
    상기 차체 좌표계에서의 상기 작업기의 위치를 특정하는 단계; 및
    상기 특정된 상기 작업기의 위치와 상기 설계면에 기초하여, 상기 작업기를 제어하는 단계;
    를 실행시키는 제어 프로그램.
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