WO2013057758A1 - 旋回作業機械及び旋回作業機械の制御方法 - Google Patents

旋回作業機械及び旋回作業機械の制御方法 Download PDF

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turning
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春男 呉
世鵬 李
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住友重機械工業株式会社
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    • E02F9/2025—Particular purposes of control systems not otherwise provided for
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    • E02F9/264—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool
    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)

Definitions

  • the present invention relates to a turning work machine having an attachment that turns with respect to a base, and a control method thereof.
  • a control for forcibly stopping the turning operation is performed.
  • the entry prohibition area is variable depending on the type of entry object, for example, a worker who performs a specific work, a general worker, or the like.
  • the range where the attachment is likely to come into contact varies depending on the current operation of the turning work machine. For example, when turning at a high turning speed, the range where the attachment is likely to come in contact is wide after the start of the stop operation, and when standing still, the range where the attachment is likely to come in contact is narrow . For this reason, if the size of the entry prohibition area is uniformly determined regardless of the current operation, the turning operation may be stopped even when the attachment is unlikely to contact. Conversely, when there is a high possibility that the attachment will come into contact, the turning motion may not stop.
  • An object of the present invention is to provide a turning work machine and a control method for the turning work machine capable of performing appropriate control in accordance with the high possibility of the attachment coming into contact.
  • An attachment pivotably attached to the substrate; A turning mechanism for turning the attachment; A control device for controlling the turning mechanism; An entry object detection device that detects the position of an entry object that has entered the work area; The control device, based on a first physical quantity related to at least one of the current angular velocity of the attachment and the current moment of inertia of the attachment, and the position of the entry detected by the entry detection device, A turning work machine for controlling turning motion is provided.
  • Detecting the position of an entering object that has entered the working range of a turning work machine having a turnable attachment And a step of controlling a turning motion of the attachment based on a first physical quantity related to at least one of the current angular velocity of the attachment and the current moment of inertia of the attachment, and the position of the approaching object.
  • a control method is provided.
  • FIG. 1 is a side view of a turning work machine according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view showing a planar arrangement of a turning work machine, an operator, and a dump truck according to the embodiment
  • FIG. 2B is a perspective view showing a monitoring area.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between a turning work machine, an operator, and a dump truck according to the embodiment in the height direction and the lateral direction.
  • FIG. 4 is a block diagram of the turning work machine according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the attachment.
  • FIG. 6 is a plan view of the turning work machine and the monitoring area according to the embodiment.
  • FIG. 7A is a graph showing the relationship between the angular velocity and the monitoring angle upper limit value
  • FIG. 7B is a graph showing the relationship between the attachment length and the monitoring angle upper limit value
  • 8A and 8B are plan views of the turning work machine and the monitoring area according to the embodiment
  • 8C and 8D are plan views of the turning work machine and the monitoring area according to the embodiment.
  • FIG. 9A is a graph showing the time calendar of the angular velocity
  • FIG. 9B is a graph showing the time calendar of the upper limit of the monitoring angle.
  • 10A and 10B are plan views of the turning work machine and the monitoring area according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart of a control method according to the embodiment.
  • FIG. 1 shows a side view of an excavator (swivel work machine) according to the embodiment.
  • An upper swing body 3 is mounted on the lower traveling body (base body) 1 via a swing mechanism 2.
  • the turning mechanism 2 includes an electric motor (motor), and turns the upper turning body 3 clockwise or counterclockwise.
  • a boom 4 is attached to the upper swing body 3.
  • the boom 4 swings up and down with respect to the upper swing body 3 by a hydraulically driven boom cylinder 7.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4.
  • the arm 5 swings in the front-rear direction with respect to the boom 4 by an arm cylinder 8 that is hydraulically driven.
  • a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5.
  • the bucket 6 swings with respect to the arm 5 by a bucket cylinder 9 that is hydraulically driven.
  • the upper swing body 3 further includes a cabin 10 that accommodates a driver.
  • the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are collectively referred to as an “attachment” 15.
  • FIG. 2A shows a plan layout of a turning work machine according to the embodiment, surrounding workers, and a dump truck.
  • An upper swing body 3 is mounted on the base 1.
  • the upper swing body 3 pivots with respect to the base body 1 around the pivot center 11.
  • An attachment 15 is attached to the upper swing body 3.
  • the attachment 15 turns around the turning center 11 together with the upper turning body 3.
  • the turning angle sensor 16 detects the turning angle of the upper turning body 3 with respect to the base body 1 from the reference direction.
  • the front of the base body 1 in the traveling direction is set as the reference orientation.
  • the turning angle ⁇ t is defined as an angle formed by the reference direction and the direction in which the attachment 15 extends from the turning center 11.
  • the azimuth facing the tip of the attachment 15 from the turning center 11 is the x axis
  • the azimuth perpendicular thereto is the y axis
  • the turning center 11 is the z axis.
  • xyz Cartesian coordinate system In FIG. 2A, a left-handed system is adopted as xyz orthogonal coordinates.
  • the monitoring area 18 is defined by a sector shape centered on the turning center 11 (z axis).
  • the monitoring area 18 is line symmetric with respect to the center line of the attachment 15 in plan view.
  • One half of the central angle of the monitoring area 18 is referred to as a “monitoring angle upper limit value” ⁇ d.
  • the distance R from the turning center 11 (z axis) to the tip of the attachment 15 varies by swinging the boom 4, arm 5, and bucket 6.
  • the distance R means the projection length on the reference horizontal plane (xy plane). This distance R is referred to as “attachment length”.
  • the radius of the monitoring area 18 is equal to the attachment length R.
  • a plurality of, for example, four intrusion detection devices 25 are attached to the upper swing body 3.
  • a transmitter 26 is attached to the helmet, dump truck 21 and the like of the operator 20. For example, when the dump truck 21 enters the work site, the transmitter 26 is attached to a predetermined place of the dump truck 21 at the entrance. The transmitter 26 is removed from the dump truck 21 when leaving the work site. As an example, the transmitter 26 is attached to the rearmost side of the loading platform of the dump truck 21 and the corner on the turning work machine side. A plurality of transmitters 26 may be attached to the dump truck 21.
  • an omnidirectional marker light emitter is used for the transmitter 26, for example.
  • a CCD camera that acquires an image of the transmitter 26 is used as the entering object detection device 25.
  • the position of the transmitter 26 can be calculated by imaging one transmitter 26 with a plurality of entering object detection devices 25. Since the entering object detection device 25 is attached to the upper swing body 3, the calculated position of the transmitter 26 is detected as a relative position with respect to the upper swing body 3.
  • FIG. 2B shows a three-dimensional perspective view of the monitoring area 18 and the entry object 26.
  • the monitoring area 18 is a straight column having a fan-shaped bottom.
  • the height of the monitoring area 18 is equal to the maximum reach height H2 of the attachment 15.
  • the sector radius is equal to the attachment length R.
  • the position of the transmitter 26 is represented by an azimuth angle ⁇ a with respect to the x-axis, a distance r from the z-axis, and a height h from the xy plane.
  • FIG. 3 shows the positional relationship between the attachment 15, the operator 20, and the dump truck 21 in the height direction and the lateral direction.
  • a transmitter 26 is attached to a helmet worn by the operator 20.
  • a transmitter 26 is attached to the highest position of the loading platform of the dump truck 21.
  • the boom 4 swings up and down around a swing center 12 parallel to the y-axis.
  • An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5.
  • Vertical angle sensors 17A, 17B, and 17C are attached to the base of the boom 4, the connection between the boom 4 and the arm 5, and the connection between the arm 5 and the bucket 6, respectively.
  • the vertical angle sensor 17A measures an angle ⁇ 1 formed by the longitudinal direction of the boom 4 and a reference horizontal plane (xy plane).
  • the vertical angle sensor 17 ⁇ / b> B measures an angle ⁇ ⁇ b> 1 formed by the longitudinal direction of the boom 4 and the longitudinal direction of the arm 5.
  • the vertical angle sensor 17 ⁇ / b> C measures an angle ⁇ ⁇ b> 2 formed by the longitudinal direction of the arm 5 and the longitudinal direction of the bucket 6.
  • the longitudinal direction of the boom 4 means the direction of a straight line that passes through the pivot center 12 and the connecting portion between the boom 4 and the arm 5 in a plane perpendicular to the pivot center 12 (in the zx plane).
  • the longitudinal direction of the arm 5 means the direction of a straight line passing through the connecting portion between the boom 4 and the arm 5 and the connecting portion between the arm 5 and the bucket 6 in the zx plane.
  • the longitudinal direction of the bucket 6 means the direction of a straight line passing through the connecting portion between the arm 5 and the bucket 6 and the tip of the bucket 6 in the zx plane.
  • the rocking center 12 is disposed at a position deviating from the turning center 11 (z axis). Note that a structure in which the turning center 11 and the swing center 12 intersect may be used.
  • Fig. 4 shows a block diagram of the turning work machine.
  • the entering object detection device 25 images the transmitter 26.
  • the image data captured by the entering object detection device 25, the measurement result of the turning angle sensor 16, and the measurement result of the vertical angle sensor 17 are input to the control device 30.
  • the control device 30 includes an entry object type identification block 30A, an entry object position calculation block 30B, an angular velocity calculation block 30C, a bucket height calculation block 30D, an attachment length calculation block 30E, a monitoring area determination block 30F, and a determination block 30G.
  • the functions of these blocks are realized by a computer program.
  • the entry type identification block 30A identifies the type of the entry by analyzing the image data input from the entry detection device 25. For example, the color of the light from the transmitter 26 attached to the operator is different from the color of the light from the transmitter 26 attached to the dump truck. By identifying the color of the image of the transmitter 26, it is possible to identify the operator or the dump truck.
  • the entry object position calculation block 30B calculates the position of the entry object by analyzing the image data input from the entry object detection device 25. Specifically, the coordinates ( ⁇ a, r, h) of the transmitter 26 shown in FIG. 2B are calculated.
  • the angular velocity calculation block 30C calculates the angular velocity ⁇ of the attachment 15 based on the fluctuation of the turning angle input from the turning angle sensor 16.
  • the bucket height calculation block 30D calculates the height Hb of the tip of the bucket 6 based on the measurement result input from the vertical angle sensor 17.
  • the attachment length calculation block 30E calculates the attachment length R based on the measurement result input from the vertical angle sensor 17.
  • the lengths of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are L1, L2, and L3, respectively.
  • An angle ⁇ 1 formed by the reference horizontal plane (xy plane) and the longitudinal direction of the boom 4 is measured by the vertical angle sensor 17A (FIG. 3).
  • the angle ⁇ 1 (FIG. 3) formed by the boom 4 and the arm 5 and the angle ⁇ 2 (FIG. 3) formed by the arm 5 and the bucket 6 are measured by the vertical angle sensors 17B and 17C, respectively.
  • the height H0 from the xy plane to the swing center 12 is obtained in advance. Further, a distance L0 from the turning center 11 (z axis) to the swing center 12 is also obtained in advance.
  • the angle ⁇ 2 formed by the xy plane and the longitudinal direction of the arm 5 can be calculated from the angle ⁇ 1 and the angle ⁇ 1.
  • An angle ⁇ 3 formed by the xy plane and the longitudinal direction of the bucket 6 can be calculated from the angles ⁇ 1 and ⁇ 1 and ⁇ 2.
  • the bucket height Hb and the attachment length R can be calculated by the following equations.
  • the attachment length R and the bucket height Hb can be obtained based on the physical quantities measured by the vertical angle sensors 17A, 17B, and 17C.
  • the bucket height Hb corresponds to the height of the tip of the attachment 15 when the xy plane is used as a height reference. It can be said that the angle measured by the vertical angle sensors 17A, 17B, and 17C is a physical quantity (second physical quantity) related to the height of the tip of the attachment 15.
  • the monitoring area determination block 30F sets the angular velocity ⁇ of the attachment 15 obtained by the angular velocity computation block 30C, the bucket height Hb obtained by the bucket height computation block 30D, and the attachment length R obtained by the attachment length calculation block 30E. Based on this, the size of the monitoring area 18 is determined. As shown in FIGS. 2A and 2B, the monitoring area 18 can be defined based on the attachment length R, the maximum reach height H2 of the attachment 15, and the monitoring angle upper limit value ⁇ d. The attachment length R has already been obtained. The maximum reach height H2 is a value unique to the work machine and is obtained in advance.
  • FIG. 6 FIG. 7A, and FIG. 7B, a method for obtaining the monitoring angle upper limit value ⁇ d will be described.
  • the monitoring angle upper limit value ⁇ d varies depending on the angular velocity ⁇ and the attachment length R.
  • the angle (braking angle) of turning from when the brake for stopping turning is activated until the attachment 15 stops depends on the angular velocity ⁇ of the attachment 15.
  • the monitoring angle upper limit ⁇ d it is preferable to set the monitoring angle upper limit ⁇ d to a large value.
  • the monitoring angle upper limit value ⁇ d may be decreased.
  • the braking angle also depends on the moment of inertia of the attachment 15.
  • the moment of inertia depends on the attachment length R, and the moment of inertia increases as the attachment length R increases. That is, the attachment length R is a physical quantity (first physical quantity) related to the moment of inertia of the attachment. Therefore, when the attachment length R is long, it is preferable to set the monitoring angle upper limit ⁇ d to be large. Conversely, when the attachment length R is short, the monitoring angle upper limit value ⁇ d may be reduced.
  • FIG. 7A shows the relationship between the angular velocity ⁇ and the monitoring angle upper limit value ⁇ d using the attachment length R as a parameter.
  • FIG. 7B shows the relationship between the attachment length R and the monitoring angle upper limit value ⁇ d using the angular velocity ⁇ as a parameter.
  • the monitoring angle upper limit value ⁇ d is set to increase as the angular velocity ⁇ increases.
  • the monitoring angle upper limit value ⁇ d is set to increase as the attachment length R increases.
  • the relationship among the angular velocity ⁇ , the attachment length R, and the monitoring angle upper limit value ⁇ d is determined in advance and stored in the monitoring area determination block 30F. These relationships may be stored in a table format, or may be stored in a function format. When stored in a table format, the monitoring angle upper limit value ⁇ d can be obtained from the angular velocity ⁇ and the attachment length R by performing an appropriate interpolation calculation. When stored in the function format, the monitoring angle upper limit value ⁇ d can be directly calculated from the angular velocity ⁇ and the attachment length R.
  • FIGS. 8A to 9B an example of the change in the monitoring angle upper limit value ⁇ d from the time when the attachment 15 starts turning to the time when it stops will be described.
  • FIG. 9A shows the relationship between elapsed time and angular velocity ⁇ .
  • the turning operation is started at time t0, and the angular velocity ⁇ gradually increases.
  • the angular velocity becomes ⁇ 1 at time t1, and reaches the maximum angular velocity ⁇ 2 at time t2. Thereafter, the angular velocity ⁇ becomes slow and stops at time t3.
  • FIG. 9B shows the relationship between the elapsed time and the monitoring angle upper limit value ⁇ d.
  • the monitoring angle upper limit value ⁇ d is ⁇ d0.
  • the monitoring angle upper limit value ⁇ d at time t1 and time t2 is ⁇ d1 and ⁇ d2, respectively.
  • the magnitude relationship between these monitoring angle upper limit values is ⁇ d0 ⁇ d1 ⁇ d2.
  • 8A, 8B, 8C, and 8D are plan views of the turning work machine and the monitoring area 18 at times t0, t1, t2, and t3, respectively. As the angular velocity ⁇ increases, the central angle of the monitoring region 18 increases.
  • 10A and 10B show the monitoring area 18 when the attachment length R is R8 and R9 (R8 ⁇ R9), respectively.
  • the sector radius of the monitoring area 18 also increases from R8 to R9.
  • half of the central angle of the monitoring region 18 also increases from ⁇ d8 to ⁇ d9.
  • the determination block 30G includes the type of the entry determined by the entry type identification block 30A, the position of the entry determined by the entry position calculation block 30B, and the size of the monitoring area 18 determined by the monitoring area determination block 30F. Based on the above, it is determined whether or not there is a high possibility of contact. The determination method will be described later with reference to the flowchart of FIG.
  • the first control When it is determined that the possibility of contact is high, the first control is performed.
  • the second control is performed.
  • the turning mechanism 2 is instructed to stop the turning operation.
  • the turning mechanism 2 includes, for example, an inverter 2A and an electric motor 2B. Stopping the turning operation is commanded by a control signal transmitted to the inverter 2A. Further, an alarm such as an alarm sound or light is issued from the alarm issuing device 28. In the second control, the turning operation of the attachment 15 is continued.
  • FIG. 11 shows a flowchart of the control method of the turning work machine according to the embodiment.
  • step S1 determines whether or not an entering object has entered the work area.
  • This determination process is performed in the determination block 30G (FIG. 4). For example, when the distance r to the entry object 26 shown in FIG. 2B is shorter than the maximum value of the attachment length R, it is determined that the entry object has entered the work area. If no entry has entered the work area, the process returns to step S1.
  • step S2 When it is determined that the entering object has entered the work area, in step S2, an angle (angular interval) between the azimuth (x axis) in which the attachment 15 extends and the azimuth indicating the position of the entering object is obtained. . Specifically, the azimuth angle ⁇ a indicating the position of the entering object 26 shown in FIG. 2B is an angular interval. The calculation of the angle interval is performed in the determination block 30G (FIG. 4).
  • step S3 the size of the monitoring region 18 is determined based on the attachment length R and the angular velocity ⁇ .
  • the attachment length R and the angular velocity ⁇ are used as a physical quantity (first physical quantity) that serves as a basis for determining the size of the monitoring region 18.
  • the size of the monitoring area 18 is determined by the monitoring area determination block 30F (FIG. 4).
  • the size of the monitoring area 18 is specified by the monitoring angle upper limit value ⁇ d and the radius R (FIG. 2B).
  • step S4 it is determined whether or not at least one entry object has entered the monitoring area 18.
  • This determination and the subsequent steps S5 to S7 are performed in the determination block 30G (FIG. 4).
  • the angle interval between the x-axis and the entering object is equal to or less than the monitoring angle upper limit value ⁇ d, and the distance r to the entering object is equal to or less than the attachment length R. In some cases, it is determined that an entering object has entered the monitoring area 18.
  • step S5 it is determined whether or not the entering object is only a dump truck.
  • step S6 the bucket height Hb is compared with the height of the dump truck.
  • the process returns to step S1.
  • the possibility of contact is low, it is not necessary to stop the turning operation. For example, the turning operation is continued, the bucket 6 is moved above the loading platform of the dump truck, and the work of transferring the holding contents of the bucket 6 to the dump truck is performed.
  • step S7 is executed. In step S7, the turning operation of the attachment 15 is stopped. Thereby, a contact with an attachment and an approaching object can be avoided.
  • the monitoring region 18 is set wide. For this reason, contact can be avoided with a sufficient margin. Conversely, when the angular velocity ⁇ of the attachment 15 is slow and the moment of inertia is small, the monitoring region 18 is set narrow. For this reason, unnecessary work stoppage when the possibility of contact is low can be avoided. Thereby, the fall of work efficiency can be prevented.
  • the size of the monitoring region 18 is changed based on both the angular velocity ⁇ of the attachment 15 and the attachment length related to the moment of inertia.
  • the size of the monitoring region 18 may be changed based on one of the physical quantities (first physical quantity) related to at least one of the angular velocity of the attachment and the inertia moment of the attachment.
  • the azimuth direction from the turning center of the attachment 15 toward the tip of the attachment 15 is the x axis, but another coordinate system may be used as the xyz orthogonal coordinate system.
  • the front direction of the lower traveling body 1 (FIGS. 1 and 2A) may be defined as the x axis.
  • This coordinate system is convenient when the entry object detection device 25 is attached to the lower traveling body 1.
  • the x-axis and the y-axis may be defined using the earth reference coordinate system (longitude and latitude).
  • the north direction may be defined as the x axis. This coordinate system is convenient when the position of an entering object is measured by GPS.

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Abstract

　アタッチメントが、基体に対して旋回可能に取り付けられている。旋回機構が、アタッチメントを旋回させる。制御装置が、旋回機構を制御する。進入物検出装置が、作業領域内へ進入した進入物の位置を検出する。制御装置は、アタッチメントの現時点の角速度及びアタッチメントの現時点の慣性モーメントの少なくとも一方に関わる第１の物理量、及び進入物検出装置で検出された進入物の位置に基づいて、アタッチメントの旋回動作を制御する。

Description

旋回作業機械及び旋回作業機械の制御方法
　本発明は、基体に対して旋回するアタッチメントを有する旋回作業機械、及びその制御方法に関する。
　走行体（基体）に対して旋回可能に取り付けられたアタッチメントを有する旋回作業機械において、進入禁止領域に進入物が進入したことを検出すると、旋回動作を強制的に停止させる制御が行われる。進入物の種別、例えば特定の作業を行う作業者、一般作業者等によって、進入禁止領域を可変にする技術が提案されている。
特開２００３－１０５８０７号公報
　旋回作業機械の現時点の動作によって、アタッチメントが接触する可能性の高い範囲が異なる。例えば、速い旋回速度で旋回している場合には、停止動作開始後に、アタッチメントが接触する可能性の高い範囲が広く、静止している場合には、アタッチメントが接触する可能性の高い範囲は狭い。このため、現時点の動作に依らず、進入禁止領域の大きさを一律に決定すると、アタッチメントが接触する可能性が低い場合にも、旋回動作が停止する場合がある。逆に、アタッチメントが接触する可能性が高い場合に、旋回動作が停止しない場合もある。
　本発明の目的は、アタッチメントが接触する可能性の高さに応じて、適切な制御を行うことが可能な旋回作業機械、及び旋回作業機械の制御方法を提供することである。
　本発明の一観点によると、
　基体に対して旋回可能に取り付けられたアタッチメントと、
　前記アタッチメントを旋回させる旋回機構と、
　前記旋回機構を制御する制御装置と、
　作業領域内へ進入した進入物の位置を検出する進入物検出装置と
を有し、
　前記制御装置は、前記アタッチメントの現時点の角速度及び前記アタッチメントの現時点の慣性モーメントの少なくとも一方に関わる第１の物理量、及び前記進入物検出装置で検出された進入物の位置に基づいて、前記アタッチメントの旋回動作を制御する旋回作業機械が提供される。
　本発明の他の観点によると、
　旋回可能なアタッチメントを有する旋回作業機械の作業範囲内へ進入した進入物の位置を検出する工程と、
　前記アタッチメントの現時点の角速度及び前記アタッチメントの現時点の慣性モーメントの少なくとも一方に関わる第１の物理量、及び前記進入物の位置に基づいて、前記アタッチメントの旋回動作を制御する工程と
を有する旋回作業機械の制御方法が提供される。
　アタッチメントの旋回動作の制御に、第１の物理量を参酌することにより、アタッチメントが接触する可能性の高さに応じた制御が可能になる。
図１は、実施例による旋回作業機械の側面図である。 図２Ａは、実施例による旋回作業機械、作業者、ダンプトラックの平面配置を示す平面図であり、図２Ｂは監視領域を示す斜視図である。 図３は、実施例による旋回作業機械、作業者、ダンプトラックの高さ方向及び横方向の位置関係を示す概略図である。 図４は、実施例による旋回作業機械のブロック図である。 図５は、アタッチメントの模式図である。 図６は、実施例による旋回作業機械及び監視領域の平面図である。 図７Ａは、角速度と監視角度上限値との関係を示すグラフであり、図７Ｂは、アタッチメント長と監視角度上限値との関係を示すグラフである。 図８Ａ及び図８Ｂは、実施例による旋回作業機械及び監視領域の平面図である。 図８Ｃ及び図８Ｄは、実施例による旋回作業機械及び監視領域の平面図である。 図９Ａは、角速度の時刻暦を示すグラフであり、図９Ｂは、監視角度上限の時刻暦を示すグラフである。 図１０Ａ及び図１０Ｂは、実施例による旋回作業機械及び監視領域の平面図である。 図１１は、実施例による制御方法のフローチャートである。
　図１に、実施例による掘削機（旋回作業機械）の側面図を示す。下部走行体（基体）１に、旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載されている。旋回機構２は、電動機（モータ）を含み、上部旋回体３を時計回り、または反時計周りに旋回させる。上部旋回体３に、ブーム４が取り付けられている。ブーム４は、油圧駆動されるブームシリンダ７により、上部旋回体３に対して上下方向に揺動する。ブーム４の先端に、アーム５が取り付けられている。アーム５は、油圧駆動されるアームシリンダ８により、ブーム４に対して前後方向に揺動する。アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。バケット６は、油圧駆動されるバケットシリンダ９により、アーム５に対して揺動する。上部旋回体３には、さらに運転者を収容するキャビン１０が搭載されている。本明細書において、ブーム４、アーム５、及びバケット６をまとめて「アタッチメント」１５ということとする。
　図２Ａに、実施例による旋回作業機械、及びその周囲の作業者、ダンプトラックの平面配置図を示す。基体１に上部旋回体３が搭載されている。上部旋回体３は、旋回中心１１を中心として、基体１に対して旋回する。上部旋回体３にアタッチメント１５が取り付けられている。アタッチメント１５は、上部旋回体３と共に、旋回中心１１を中心として旋回する。
　旋回角センサ１６が、基体１に対する上部旋回体３の、基準方位からの旋回角度を検出する。例えば、基体１の走行方向の前方を基準方位とする。旋回角度αｔは、基準方位と、旋回中心１１からアタッチメント１５が延びる方位とのなす角度で定義される。
　基体１を基準水平面の上に載置したときに、基準水平面内において、旋回中心１１からアタッチメント１５の先端を向く方位をｘ軸、それに直交する方位をｙ軸、旋回中心１１をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。図２Ａでは、ｘｙｚ直交座標として左手系を採用している。
　旋回中心１１（ｚ軸）を中心とする扇形によって監視領域１８が画定される。監視領域１８は、平面視において、アタッチメント１５の中心線に関して線対称である。監視領域１８の中心角の１／２を、「監視角度上限値」αｄということとする。
　旋回中心１１（ｚ軸）からアタッチメント１５の先端までの距離Ｒは、ブーム４、アーム５、バケット６を揺動させることにより変動する。ここで、距離Ｒは、基準水平面（ｘｙ面）への投影長さを意味する。この距離Ｒを、「アタッチメント長」ということとする。監視領域１８の半径は、アタッチメント長Ｒと等しい。
　上部旋回体３に、複数、例えば４個の進入物検出装置２５が取り付けられている。作業者２０のヘルメット、ダンプトラック２１等に、発信器２６が取り付けられている。例えば、ダンプトラック２１が作業現場内に進入する際に、入り口で、ダンプトラック２１の所定の場所に発信器２６が取り付けられる。作業現場から退出する際に、発信器２６がダンプトラック２１から取り外される。一例として、ダンプトラック２１の荷台の最も後方、かつ旋回作業機械側の角に、発信器２６が取り付けられる。なお、ダンプトラック２１に複数の発信器２６を取り付けてもよい。
　発信器２６には、例えば全方位マーカ発光器が用いられる。進入物検出装置２５には、例えば、発信器２６の画像を取得するＣＣＤカメラが用いられる。複数の進入物検出装置２５で１つの発信器２６を撮像することにより、発信器２６の位置を算出することができる。進入物検出装置２５は上部旋回体３に取り付けられているため、算出された発信器２６の位置は、上部旋回体３に対する相対的な位置として検出される。
　図２Ｂに、監視領域１８及び進入物２６の３次元斜視図を示す。監視領域１８は、扇形の底面を有する直柱体である。監視領域１８の高さは、アタッチメント１５の最高到達高さＨ２と等しい。扇形の半径は、アタッチメント長Ｒと等しい。発信器２６の位置は、ｘ軸を基準とした方位角αａ、ｚ軸からの距離ｒ、及びｘｙ面からの高さｈで表される。
　図３に、アタッチメント１５、作業者２０、及びダンプトラック２１の高さ方向及び横方向の位置関係を示す。作業者２０が装着するヘルメットに発信器２６が取り付けられている。ダンプトラック２１の荷台の最も高い位置に発信器２６が取り付けられている。
　ブーム４が、ｙ軸に平行な揺動中心１２を中心として、上下に揺動する。ブーム４の先端にアーム５が取り付けられており、アーム５の先端にバケット６が取り付けられている。ブーム４の基部、ブーム４とアーム５との接続部、及びアーム５とバケット６との接続部に、それぞれ上下角センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃが取り付けられている。上下角センサ１７Ａは、ブーム４の長手方向と、基準水平面（ｘｙ面）とのなす角度β１を測定する。上下角センサ１７Ｂは、ブーム４の長手方向とアーム５の長手方向とのなす角度δ１を測定する。上下角センサ１７Ｃは、アーム５の長手方向とバケット６の長手方向とのなす角度δ２を測定する。ここで、ブーム４の長手方向とは、揺動中心１２に垂直な面内（ｚｘ面内）において、揺動中心１２、及びブーム４とアーム５との接続部を通過する直線の方向を意味する。アーム５の長手方向とは、ｚｘ面内において、ブーム４とアーム５との接続部、及びアーム５とバケット６との接続部を通過する直線の方向を意味する。バケット６の長手方向とは、ｚｘ面内において、アーム５とバケット６との接続部、及びバケット６の先端を通過する直線の方向を意味する。
　揺動中心１２は、旋回中心１１（ｚ軸）から外れた位置に配置されている。なお、旋回中心１１と揺動中心１２とが交差するような構造としてもよい。
　図４に、旋回作業機械のブロック図を示す。進入物検出装置２５が、発信器２６を撮像する。進入物検出装置２５で撮像された画像データ、旋回角センサ１６の測定結果、及び上下角センサ１７の測定結果が、制御装置３０に入力される。制御装置３０は、進入物種類識別ブロック３０Ａ、進入物位置演算ブロック３０Ｂ、角速度演算ブロック３０Ｃ、バケット高さ演算ブロック３０Ｄ、アタッチメント長演算ブロック３０Ｅ、監視領域決定ブロック３０Ｆ、及び判定ブロック３０Ｇを含む。これらの各ブロックの機能は、コンピュータプログラムで実現される。
　進入物種類識別ブロック３０Ａは、進入物検出装置２５から入力された画像データを分析することにより、進入物の種類を特定する。例えば、作業者に取り付けられる発信器２６からの光と、ダンプトラックに取り付けられる発信器２６からの光の色が異なる。発信器２６の画像の色を識別することにより、作業者かダンプトラックかを識別することができる。
　進入物位置演算ブロック３０Ｂは、進入物検出装置２５から入力された画像データを分析することにより、進入物の位置を算出する。具体的には、図２Ｂに示した発信器２６の座標（αａ、ｒ、ｈ）を算出する。
　角速度演算ブロック３０Ｃは、旋回角センサ１６から入力された旋回角の変動に基づいて、アタッチメント１５の角速度ωを算出する。
　バケット高さ演算ブロック３０Ｄは、上下角センサ１７から入力された測定結果に基づいて、バケット６の先端の高さＨｂを算出する。アタッチメント長演算ブロック３０Ｅは、上下角センサ１７から入力された測定結果に基づいて、アタッチメント長Ｒを計算する。
　図５を参照して、バケット高さＨｂ及びアタッチメント長Ｒの計算方法について説明する。ブーム４、アーム５、及びバケット６の長さを、それぞれＬ１、Ｌ２、Ｌ３とする。基準水平面（ｘｙ面）と、ブーム４の長手方向とのなす角度β１が、上下角センサ１７Ａ（図３）により測定される。ブーム４とアーム５とのなす角度δ１（図３）、及びアーム５とバケット６とのなす角度δ２（図３）が、それぞれ上下角センサ１７Ｂ、１７Ｃにより測定される。ｘｙ面から揺動中心１２までの高さＨ０は、予め求められている。また、旋回中心１１（ｚ軸）から揺動中心１２までの距離Ｌ０も予め求められている。
　角度β１及び角度δ１から、ｘｙ面とアーム５の長手方向とのなす角度β２を計算することができる。角度β１、角度δ１、δ２から、ｘｙ面とバケット６の長手方向とのなす角度β３を計算することができる。バケット高さＨｂ、及びアタッチメント長Ｒは、以下の式により計算することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　
　上述のように、上下角センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃで測定された物理量に基づいて、アタッチメント長Ｒ、及びバケット高さＨｂを求めることができる。バケット高さＨｂは、ｘｙ面を高さの基準としたときの、アタッチメント１５の先端の高さに相当する。上下角センサ１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃで測定される角度は、アタッチメント１５の先端の高さに関わる物理量（第２の物理量）であるといえる。
　監視領域決定ブロック３０Ｆは、角速度演算ブロック３０Ｃで求められたアタッチメント１５の角速度ω、バケット高さ演算ブロック３０Ｄで求められたバケット高さＨｂ、及びアタッチメント長計算ブロック３０Ｅで求められたアタッチメント長Ｒに基づいて、監視領域１８の大きさを決定する。図２Ａ及び図２Ｂに示したように、監視領域１８は、アタッチメント長Ｒ、アタッチメント１５の最高到達高さＨ２、及び監視角度上限値αｄに基づいて定義することができる。アタッチメント長Ｒは、既に求められている。最高到達高さＨ２は、作業機械固有の値であり、予め求められている。以下、図６、図７Ａ、図７Ｂを参照して、監視角度上限値αｄの求め方について説明する。
　図６に示すように、現時点のアタッチメント１５の角速度がωであり、アタッチメント長がＲであるとする。実施例においては、監視角度上限値αｄは、角速度ω及びアタッチメント長Ｒに依存して変化する。旋回を停止させるためのブレーキを作動させた時点から、アタッチメント１５が停止するまでに旋回する角度（制動角度）は、アタッチメント１５の角速度ωに依存する。角速度ωが大きくなると、制動角度が大きくなるため、監視角度上限値αｄを大きく設定しておくことが好ましい。逆に、角速度ωが小さい場合には、監視角度上限値αｄを小さくしてもよい。
　制動角度は、アタッチメント１５の慣性モーメントにも依存する。慣性モーメントは、アタッチメント長Ｒに依存し、アタッチメント長Ｒが長くなるに従って、慣性モーメントが大きくなる。すなわち、アタッチメント長Ｒは、アタッチメントの慣性モーメントに関わる物理量（第１の物理量）である。従って、アタッチメント長Ｒが長い場合には、監視角度上限値αｄを大きく設定しておくことが好ましい。逆に、アタッチメント長Ｒが短い場合には、監視角度上限値αｄを小さくしてもよい。
　図７Ａに、角速度ωと監視角度上限値αｄとの関係を、アタッチメント長Ｒをパラメータとして示す。図７Ｂに、アタッチメント長Ｒと監視角度上限値αｄとの関係を、角速度ωをパラメータとして示す。アタッチメント長Ｒが一定の場合、角速度ωが大きくなるに従って、監視角度上限値αｄが大きくなるように設定される。角速度ωが一定の場合には、アタッチメント長Ｒが長くなるに従って、監視角度上限値αｄが大きくなるように設定される。
　角速度ω、アタッチメント長Ｒ、及び監視角度上限値αｄの関係は、予め決定されており、監視領域決定ブロック３０Ｆに記憶されている。これらの関係は、テーブル形式で記憶しておいてもよいし、関数形式で記憶しておいてもよい。テーブル形式で記憶されている場合には、適当な補間演算を行うことにより、角速度ωとアタッチメント長Ｒとから、監視角度上限値αｄを求めることができる。関数形式で記憶されている場合には、角速度ωとアタッチメント長Ｒとから、直接、監視角度上限値αｄを計算することができる。
　図８Ａ～図９Ｂを参照して、アタッチメント１５が旋回を開始した時点から、停止する時点までの監視角度上限値αｄの変動の一例について説明する。
　図９Ａに、経過時間と角速度ωとの関係を示す。時刻ｔ０で旋回動作が開始され、徐々に角速度ωが上昇する。時刻ｔ１において角速度がω１になり、時刻ｔ２において最大角速度ω２まで到達する。その後は、角速度ωが遅くなり、時刻ｔ３において停止する。
　図９Ｂに、経過時間と監視角度上限値αｄとの関係を示す。時刻ｔ０及びｔ３のとき、すなわち角速度ωが０のとき、監視角度上限値αｄはαｄ０である。時刻ｔ１及び時刻ｔ２のときの監視角度上限値αｄは、それぞれαｄ１、αｄ２である。これらの監視角度上限値の大小関係は、αｄ０＜αｄ１＜αｄ２となる。
　図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄに、それぞれ時刻ｔ０、ｔ１、ｔ２、ｔ３の時の旋回作業機械及び監視領域１８の平面図を示す。角速度ωが速くなるに従って、監視領域１８の中心角が大きくなる。
　図１０Ａ及び図１０Ｂに、それぞれアタッチメント長ＲがＲ８及びＲ９（Ｒ８＜Ｒ９）のときの監視領域１８を示す。アタッチメント長ＲがＲ８からＲ９まで長くなると、監視領域１８の扇形の半径もＲ８からＲ９まで長くなる。さらに、監視領域１８の中心角の半分（監視角度上限値）も、αｄ８からαｄ９まで大きくなる。
　図４に戻って説明を続ける。判定ブロック３０Ｇは、進入物種類識別ブロック３０Ａで決定された進入物の種類、進入物位置演算ブロック３０Ｂで決定された進入物の位置、監視領域決定ブロック３０Ｆで決定された監視領域１８の大きさに基づいて、接触の可能性が高い状態か否かを判定する。判定方法については、後に、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。
　接触の可能性が高い状態であると判定された場合には、第１の制御を行い、接触の可能性が低いと判定された場合には、第２の制御を行う。例えば、第１の制御では、旋回機構２に対して、旋回動作の停止を指令する。旋回機構２は、例えばインバータ２Ａと電動機２Ｂとを含む。旋回動作の停止は、インバータ２Ａに送信される制御信号により指令される。さらに、警報発出装置２８から、警報音や光等の警報を発出する。第２の制御では、アタッチメント１５の旋回動作を継続する。
　図１１に、実施例による旋回作業機械の制御方法のフローチャートを示す。旋回作業機械の運転が開始されると、ステップＳ１において、進入物が作業域内に進入したか否かを判定する。この判定処理は、判定ブロック３０Ｇ（図４）で行われる。例えば、図２Ｂに示した進入物２６までの距離ｒが、アタッチメント長Ｒの最大値よりも短い場合に、進入物が作業域内に進入したと判定される。作業域内に進入物が進入していない場合には、ステップＳ１に戻る。
　進入物が作業域内に進入していると判定された場合には、ステップＳ２において、アタッチメント１５の延びる方位（ｘ軸）と、進入物の位置を示す方位とのなす角度（角度間隔）を求める。具体的には、図２Ｂに示した進入物２６の位置を示す方位角αａが、角度間隔となる。角度間隔の算出は、判定ブロック３０Ｇ（図４）で行われる。
　ステップＳ３において、アタッチメント長Ｒと角速度ωとに基づいて、監視領域１８の大きさを決定する。このように、アタッチメント長Ｒ及び角速度ωは、監視領域１８の大きさを決定するための基礎となる物理量（第１の物理量）として利用される。監視領域１８の大きさの決定は、監視領域決定ブロック３０Ｆ（図４）で行われる。監視領域１８の大きさは、監視角度上限値αｄ及び半径Ｒ（図２Ｂ）により特定される。
　ステップＳ４において、少なくとも１つの進入物が監視領域１８内に進入しているか否かを判定する。この判定、及び以降のステップＳ５～Ｓ７は、判定ブロック３０Ｇ（図４）で行われる。具体的には、ｘ軸と進入物との角度間隔（進入物の位置を示す方位角αａ）が、監視角度上限値αｄ以下であり、かつ進入物までの距離ｒが、アタッチメント長Ｒ以下である場合に、進入物が監視領域１８内に進入していると判定される。
　ステップＳ５において、進入物がダンプトラックのみであるか否かを判定する。進入物がダンプトラックのみである場合、ステップＳ６において、バケット高さＨｂとダンプトラックの高さとを比較する。バケット高さＨｂがダンプトラックの高さよりも高い場合、ステップＳ１に戻る。この場合、接触の可能性は低いため、旋回動作を停止させる必要はない。例えば、旋回動作を継続させ、バケット６をダンプトラックの荷台の上方に移動させて、バケット６の保持物をダンプトラックに移し換える作業が行われる。
　バケット高さＨｂがダンプトラックの高さ以下である場合、及びステップＳ５で進入物がダンプトラックのみではないと判定された場合、ステップＳ７を実行する。ステップＳ７においては、アタッチメント１５の旋回動作を停止させる。これにより、アタッチメントと進入物との接触を回避することができる。
　実施例による方法では、アタッチメント１５の角速度ωが速い場合、及び慣性モーメントが大きい場合には、監視領域１８が広く設定される。このため、十分な余裕を持って接触を回避することができる。逆に、アタッチメント１５の角速度ωが遅い場合、及び慣性モーメントが小さい場合には、監視領域１８が狭く設定される。このため、接触の可能性が低い場合の不必要な作業停止を回避することができる。これにより、作業能率の低下を防止できる。
　上記実施例では、アタッチメント１５の角速度ωと、慣性モーメントに関わるアタッチメント長との両方に基づいて、監視領域１８の大きさを変化させた。実際の制御では、いずれか一方、すなわちアタッチメントの角速度及びアタッチメントの慣性モーメントの少なくとも一方に関わる物理量（第１の物理量）に基づいて、監視領域１８の大きさを変化させてもよい。
　上記実施例では、アタッチメント１５の旋回中心からアタッチメント１５の先端を向く方位をｘ軸としたが、ｘｙｚ直交座標系として他の座標系を用いてもよい。例えば、下部走行体１（図１、図２Ａ）の前方方位をｘ軸と定義してもよい。進入物検出装置２５が下部走行体１に取り付けられている場合に、この座標系が便利である。また、地球基準座標系（経度及び緯度）を用いて、ｘ軸及びｙ軸を定義してもよい。例えば、北向きをｘ軸と定義してもよい。進入物の位置をＧＰＳで測定する場合に、この座標系が便利である。
　以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
１　走行体（基体）
２　旋回機構
３　上部旋回体
４　ブーム
５　アーム
６　バケット
７　ブームシリンダ
８　アームシリンダ
９　バケットシリンダ
１０　キャビン
１１　旋回中心
１２　揺動中心
１５　アタッチメント
１６　旋回角センサ
１７　上下角センサ
１８　監視領域
２０　作業者
２１　ダンプトラック
２５　進入物検出装置（カメラ）
２６　送信器（マーカ発光器）
２８　警報発出装置

Claims (10)

  1. 　基体に対して旋回可能に取り付けられたアタッチメントと、
    　前記アタッチメントを旋回させる旋回機構と、
    　前記旋回機構を制御する制御装置と、
    　作業領域内へ進入した進入物の位置を検出する進入物検出装置と
    を有し、
    　前記制御装置は、前記アタッチメントの現時点の角速度及び前記アタッチメントの現時点の慣性モーメントの少なくとも一方に関わる第１の物理量、及び前記進入物検出装置で検出された進入物の位置に基づいて、前記アタッチメントの旋回動作を制御する旋回作業機械。
  2. 　前記制御装置は、
    　前記第１の物理量、及び前記進入物検出装置で検出された進入物の位置に基づいて、接触の可能性が高いか否かの判定を行い、接触の可能性が高いと判定された場合には、第１の制御を行い、接触の可能性が低いと判定された場合には、前記第１の制御とは異なる第２の制御を行う請求項１に記載の旋回作業機械。
  3. 　前記制御装置は、
    　監視角度の上限値と、前記第１の物理量との関係を記憶しており、
    　前記アタッチメントの旋回中心を基点とした前記アタッチメントの現時点の方位と、前記進入物検出装置で検出された進入物の方位とのなす角度である角度間隔と、前記監視角度の上限値とを比較し、前記角度間隔が前記監視角度の上限値よりも小さい場合には、前記アタッチメントの旋回を停止させる請求項１または２に記載の旋回作業機械。
  4. 　前記制御装置は、前記アタッチメントの現時点の角速度が速くなるに従って前記監視角度の上限値が大きくなるように、前記監視角度の上限値を決定する請求項３に記載の旋回作業機械。
  5. 　さらに、
    　前記アタッチメントの先端の高さに関わる第２の物理量を測定するセンサを有し、
    　前記進入物検出装置は、検出された進入物が、ダンプトラックか、その他の進入物かを識別して検出し、
    　前記制御装置は、
    　前記進入物検出装置で検出された進入物がダンプトラックのみであり、かつ前記アタッチメントの先端の高さが、検出されたダンプトラックの高さよりも高い場合には、前記角度間隔が前記監視角度の上限値以下であっても、前記アタッチメントの旋回を許容する請求項３または４に記載の旋回作業機械。
  6. 　旋回可能なアタッチメントを有する旋回作業機械の作業範囲内へ進入した進入物の位置を検出する工程と、
    　前記アタッチメントの現時点の角速度及び前記アタッチメントの現時点の慣性モーメントの少なくとも一方に関わる第１の物理量、及び前記進入物の位置に基づいて、前記アタッチメントの旋回動作を制御する工程と
    を有する旋回作業機械の制御方法。
  7. 　前記進入物の位置を検出する工程において、旋回中心を基点とした前記アタッチメントの現時点の方位と、検出された進入物の方位とのなす角度を、角度間隔として求め、
    　前記アタッチメントの旋回動作を制御する工程が、
    　前記第１の物理量に基づいて、監視角度の上限値を決定する工程と、
    　前記角度間隔と、前記監視角度の上限値とを比較する工程と、
    　前記角度間隔と前記監視角度の上限値との比較結果に基づいて、前記アタッチメントの旋回動作を制御する工程と
    を含む請求項６に記載の旋回作業機械の制御方法。
  8. 　前記監視角度の上限値を決定する工程において、前記アタッチメントの現時点の角速度が速くなるに従って前記監視角度の上限値が大きくなるように、前記監視角度の上限値を決定する請求項７に記載の旋回作業機械の制御方法。
  9. 　前記アタッチメントの旋回動作を制御する工程において、
    　前記角度間隔が前記監視角度の上限値以下である場合に、前記アタッチメントの旋回動作を停止させる請求項７または８に記載の旋回作業機械の制御方法。
  10. 　前記アタッチメントの旋回動作を制御する工程が、
    　さらに、
    　前記作業範囲内へ進入した進入物がダンプトラックのみか否かの判定を行う工程と、
    　前記アタッチメントの先端の高さを検出する工程と、
    　前記アタッチメントの先端の高さが、検出されたダンプトラックの高さよりも高く、かつ前記進入物がダンプトラックのみである場合には、前記角度間隔が前記監視角度の上限値以下であっても、前記アタッチメントの旋回動作を許容する請求項９に記載の旋回作業機械の制御方法。
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JP2016089389A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 日立建機株式会社 作業機械の旋回支援装置
WO2017115809A1 (ja) 2015-12-28 2017-07-06 住友建機株式会社 ショベル
JP2018104930A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 コベルコ建機株式会社 建設機械
US10385541B2 (en) 2017-02-22 2019-08-20 Cnh Industrial America Llc Work vehicle with improved loader/implement return position control
WO2019168012A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102426631B1 (ko) * 2015-03-16 2022-07-28 현대두산인프라코어 주식회사 건설 기계의 사각 영역 표시 방법 및 이를 수행하기 위한 장치
CN107532400A (zh) 2015-03-19 2018-01-02 住友建机株式会社 挖土机
US9454147B1 (en) 2015-09-11 2016-09-27 Caterpillar Inc. Control system for a rotating machine
US9714497B2 (en) * 2015-10-21 2017-07-25 Caterpillar Inc. Control system and method for operating a machine
US10344450B2 (en) * 2015-12-01 2019-07-09 The Charles Machine Works, Inc. Object detection system and method
JP2018053700A (ja) * 2016-09-23 2018-04-05 住友重機械工業株式会社 ショベル
CN109790704B (zh) * 2016-09-29 2022-08-16 住友建机株式会社 挖土机
KR102454612B1 (ko) * 2016-11-01 2022-10-13 스미토모 겐키 가부시키가이샤 건설기계용 안전관리시스템, 관리장치
CN109863273B (zh) * 2016-11-02 2022-05-13 克拉克设备公司 用于定义升降臂的操作区域的系统和方法
JP6859812B2 (ja) * 2017-03-31 2021-04-14 コベルコ建機株式会社 干渉監視装置
JP6960802B2 (ja) * 2017-08-24 2021-11-05 日立建機株式会社 作業機械の周囲監視装置
JP7058100B2 (ja) * 2017-10-04 2022-04-21 株式会社小松製作所 制御装置および制御方法
JP7383599B2 (ja) * 2018-03-26 2023-11-20 住友建機株式会社 ショベル
JP7121532B2 (ja) * 2018-04-27 2022-08-18 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置及び積込機械の制御方法
JP6946234B2 (ja) 2018-04-27 2021-10-06 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法
JP7265323B2 (ja) 2018-07-31 2023-04-26 株式会社小松製作所 作業機械を制御するためのシステム及び方法
JP7144252B2 (ja) * 2018-09-12 2022-09-29 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法
CN109914517B (zh) * 2019-03-26 2022-03-11 吉林大学 一种挖掘机智能回转节能控制系统
US11577796B2 (en) * 2019-07-11 2023-02-14 Deere & Company Auto track alignment and undercarriage swing
US11970839B2 (en) 2019-09-05 2024-04-30 Deere & Company Excavator with improved movement sensing
US11821167B2 (en) 2019-09-05 2023-11-21 Deere & Company Excavator with improved movement sensing
CN111779066A (zh) * 2019-12-17 2020-10-16 魏丽 基于指令信号解析的车辆避让系统
US11693411B2 (en) 2020-02-27 2023-07-04 Deere & Company Machine dump body control using object detection
CN113944198B (zh) * 2021-10-13 2022-11-29 上海三一重机股份有限公司 控制方法、装置、系统及作业机械

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05321304A (ja) * 1992-05-26 1993-12-07 Yutani Heavy Ind Ltd 建設機械の安全装置
JPH05331882A (ja) * 1992-05-29 1993-12-14 Yutani Heavy Ind Ltd 建設機械の安全装置
JP2010198519A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 周囲監視装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0915208B1 (en) * 1997-01-07 2005-09-28 Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Interference preventing device for two-piece boom type hydraulic excavator
EP2362286B1 (en) * 1997-09-19 2015-09-02 Massachusetts Institute Of Technology Robotic apparatus
US6114993A (en) * 1998-03-05 2000-09-05 Caterpillar Inc. Method for determining and displaying the position of a truck during material removal
US8478492B2 (en) * 1998-11-27 2013-07-02 Caterpillar Trimble Control Technologies, Inc. Method and system for performing non-contact based determination of the position of an implement
JP2003105807A (ja) 2001-09-27 2003-04-09 Komatsu Ltd 作業車両の侵入禁止領域での停止制御方法及びその制御装置
CN1265065C (zh) * 2001-10-18 2006-07-19 日立建机株式会社 油压挖掘机作业量的检测装置、检测方法和检测结果显示装置
CN100374665C (zh) * 2002-05-09 2008-03-12 神钢建设机械株式会社 作业机械的旋转控制装置
CA2522097C (en) * 2003-04-28 2012-09-25 Stephen James Crampton Cmm arm with exoskeleton
US20070010925A1 (en) * 2003-09-02 2007-01-11 Komatsu Ltd. Construction target indicator device
JP4473057B2 (ja) * 2004-07-06 2010-06-02 日立建機株式会社 建設機械の干渉防止装置
JP2008522836A (ja) * 2004-10-25 2008-07-03 ユニバーシティ・オブ・デイトン 運動学的ロボット・モデル・パラメータ決定によって多関節ロボットにおいて改善された精度を提供する方法及びシステム
JP4823767B2 (ja) * 2006-05-31 2011-11-24 日立建機株式会社 双腕作業機械
CN101070706A (zh) * 2007-05-29 2007-11-14 三一重机有限公司 一种液压挖掘机避障控制系统和方法
CN201180274Y (zh) * 2008-02-29 2009-01-14 田永昌 步履式全地形挖掘机
JP5491516B2 (ja) * 2009-10-19 2014-05-14 日立建機株式会社 作業機械
US8340873B2 (en) * 2010-01-20 2012-12-25 Caterpillar Trimble Control Technologies, Llc Machine control and guidance system incorporating a portable digital media device

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05321304A (ja) * 1992-05-26 1993-12-07 Yutani Heavy Ind Ltd 建設機械の安全装置
JPH05331882A (ja) * 1992-05-29 1993-12-14 Yutani Heavy Ind Ltd 建設機械の安全装置
JP2010198519A (ja) * 2009-02-27 2010-09-09 Hitachi Constr Mach Co Ltd 周囲監視装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016089389A (ja) * 2014-10-30 2016-05-23 日立建機株式会社 作業機械の旋回支援装置
US10781574B2 (en) 2015-12-28 2020-09-22 Sumitomo (S.H.I) Construction Machinery Co, Ltd. Shovel
WO2017115809A1 (ja) 2015-12-28 2017-07-06 住友建機株式会社 ショベル
JPWO2017115809A1 (ja) * 2015-12-28 2018-10-25 住友建機株式会社 ショベル
US11434624B2 (en) 2015-12-28 2022-09-06 Sumitomo(S.H.I) Construction Machinery Co., Ltd. Shovel
JP2020122389A (ja) * 2015-12-28 2020-08-13 住友建機株式会社 ショベル及びショベル用のシステム
JP2018104930A (ja) * 2016-12-22 2018-07-05 コベルコ建機株式会社 建設機械
US10385541B2 (en) 2017-02-22 2019-08-20 Cnh Industrial America Llc Work vehicle with improved loader/implement return position control
JP2019151972A (ja) * 2018-02-28 2019-09-12 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法
AU2019227672B2 (en) * 2018-02-28 2021-07-01 Komatsu Ltd. Loading machine control device and control method
JP7088691B2 (ja) 2018-02-28 2022-06-21 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置、制御方法および遠隔操作システム
WO2019168012A1 (ja) * 2018-02-28 2019-09-06 株式会社小松製作所 積込機械の制御装置および制御方法
US11619025B2 (en) 2018-02-28 2023-04-04 Komatsu Ltd. Loading machine control device and control method

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