WO2022139032A1 - 굴착기 및 굴착기를 제어하는 방법 및 디바이스 - Google Patents

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WO2022139032A1
WO2022139032A1 PCT/KR2020/019037 KR2020019037W WO2022139032A1 WO 2022139032 A1 WO2022139032 A1 WO 2022139032A1 KR 2020019037 W KR2020019037 W KR 2020019037W WO 2022139032 A1 WO2022139032 A1 WO 2022139032A1
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boom
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PCT/KR2020/019037
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김지윤
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볼보 컨스트럭션 이큅먼트 에이비
김지윤
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    • E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2203—Arrangements for controlling the attitude of actuators, e.g. speed, floating function

Definitions

  • the present disclosure relates to a method and a device for controlling an excavator, and more particularly, it is possible to effectively control the movement of the arm, the bucket and the boom based on the angle of the arm at which the volume of the object contained in the bucket becomes a preset value. It relates to a method and a device.
  • the excavator has a problem in that the excavation work is controlled by the operator's manual operation, the operation is complicated and the driving skills of each driver are different, so that the excavation result is achieved differently depending on the driver.
  • An embodiment of the present disclosure is intended to solve the problems of the prior art described above, and it is possible to effectively control the movement of the arm, the bucket and the boom based on the angle of the arm at which the volume of the object contained in the bucket is a preset value. Methods and devices can be provided.
  • an embodiment of the present disclosure may provide a method and device capable of effectively controlling the movement of the arm, the bucket, and the boom based on the point where the projected area of the bucket and the trend line overlap.
  • a method of controlling an excavator according to a first aspect of the present disclosure includes the steps of: determining a first angle that is an angle of an arm at which a volume of an object contained in a bucket is a preset value; moving the arm so that the angle of the arm corresponds to the first angle; rotating the bucket connected to the arm according to the angle of the arm corresponding to the first angle; and moving the boom according to the rotation of the bucket so that the angle of the bucket corresponds to the second angle.
  • the determining of the first angle may include determining the first angle based on a trend line determined according to the inclination of the terrain including the object.
  • the moving of the arm may include rotating the arm so that an angle between the arm and a direction of gravity corresponds to the first angle.
  • rotating the bucket may rotate the bucket in a direction in which an angle between the arm and the bucket decreases.
  • the difference between the lowest height that the bucket can reach and the highest height of the load carrier (eg, dump truck, hopper, crusher) adjacent to the excavator corresponds to a preset value.
  • the boom can be rotated.
  • rotating the bucket may include: sensing a pressure applied to the arm; and rotating the boom in a direction in which the bucket rises while maintaining the hydraulic force applied to the arm and the bucket when the pressure applied to the arm corresponds to the first pressure.
  • rotating the boom in the direction in which the bucket rises includes stopping the rotation of the boom when the pressure applied to the arm corresponds to a second pressure, and the second pressure is the second pressure. It can be less than 1 pressure.
  • the step of moving the arm may rotate the arm in a direction in which the arm approaches the main body of the excavator while the bucket and the boom are stopped.
  • rotating the bucket may simultaneously rotate the arm and the bucket in a state where the boom is stopped.
  • moving the boom may rotate the arm, the bucket, and the boom at the same time.
  • the first angle may be determined based on a point at which the projected area of the bucket and the trend line overlap.
  • a device for controlling an excavator includes: a receiving unit for obtaining information about a terrain including an object; and a first angle, which is an angle of the arm at which the volume of the object contained in the bucket is a preset value, is determined based on the information on the topography, and the arm is moved so that the angle of the arm corresponds to the first angle. and a processor that rotates the bucket connected to the arm as the angle of the arm corresponds to the first angle, and moves the boom as the angle of the bucket corresponds to the second angle with the rotation of the bucket.
  • the processor may determine the first angle based on a trend line determined according to the slope of the terrain including the object.
  • the processor may rotate the arm so that an angle between the arm and a direction of gravity corresponds to the first angle.
  • the processor may rotate the bucket in a direction in which an angle between the arm and the bucket decreases.
  • the processor may rotate the boom until a difference value between the lowest height that the bucket can reach and the highest height of the load carrier adjacent to the excavator corresponds to a preset value.
  • the processor senses the pressure applied to the arm, and when the pressure applied to the arm corresponds to the first pressure, the bucket rises while maintaining the hydraulic force applied to the arm and the bucket. direction can rotate the boom.
  • the processor may stop rotation of the boom, and the second pressure may be less than the first pressure.
  • the processor may rotate the arm in a direction in which the arm approaches the main body of the excavator while the bucket and the boom are stopped.
  • the first angle may be determined based on a point at which the projected area of the bucket and the trend line overlap.
  • An excavator includes a boom; an arm connected to the boom; a bucket connected to the arm; and determining a first angle that is an angle of the arm at which the volume of the object contained in the bucket is a preset value, and controls the arm so that the angle of the arm corresponds to the first angle, and the angle of the arm is Control the bucket so that the bucket connected to the arm rotates according to the first angle, and the boom moves as the angle between the arm and the bucket corresponds to the second angle with the rotation of the bucket It may include; a controller to control the.
  • a fourth aspect of the present disclosure may provide a computer-readable recording medium in which a program for executing the method according to any one of the first and second aspects in a computer is recorded.
  • the fifth aspect of the present disclosure may provide a computer program stored in a recording medium to implement the method according to any one of the first aspect and the second aspect.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of an excavator according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method of controlling an excavator according to an embodiment.
  • 4 to 6 are diagrams each illustrating an operation of moving an arm, a bucket, and a boom in a first time period, a second time period, and a third time period, respectively, according to an embodiment.
  • FIG 7 to 8 are views for explaining an operation of the device for controlling the rotation of the boom according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a view for explaining a projected area of a bucket according to an embodiment.
  • FIG 10 is a view for explaining an example in which the device controls the movement of the arm, the bucket, and the boom based on the point at which the trend line overlaps the projected area of the bucket according to an embodiment.
  • module means a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or a combination of hardware and software.
  • FIG. 1 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a device 100 according to an embodiment.
  • the device 100 may control the excavator 200, and in one embodiment, may be implemented as a computing device operating through a computer program for realizing the functions described herein, For example, it is mounted on the excavator 200 to control the overall operation of the excavator 200, or is electrically connected to the controller 240 for controlling the excavator 200 to transmit a control signal to the controller 240, or the controller It may be implemented in the form included in 240 .
  • the device 100 may include a receiver 110 and a processor 120 .
  • the receiver 110 may acquire information about the terrain including the object.
  • the object is an excavation target of the excavator 200, for example, soil at the time of soil transport operation, building debris at the time of building dismantling work, ground debris at the time of ground clearance, etc. Loaded or transported by the excavator 200 It can include all possible forms of the target substance.
  • the receiving unit 110 may receive information about the terrain including the object from another device (eg, a server) or other components (eg, a memory, a sensor, etc.), for example, a network It may include a wired/wireless communication apparatus that is connected to other devices through the communication device and can transmit/receive various information described throughout the specification.
  • another device eg, a server
  • other components eg, a memory, a sensor, etc.
  • a network may include a wired/wireless communication apparatus that is connected to other devices through the communication device and can transmit/receive various information described throughout the specification.
  • the receiver 110 may generate information on the terrain through sensing of the terrain including the object, for example, one or more terrain detection sensor modules such as a camera, radar, lidar, etc. Including, as the arm 210, bucket 220, or boom 230 of the excavator 200 is moved, the location, size, type of surrounding terrain, and the object (eg, soil) in the target area that changes in real time It is possible to sense topographical information including angles between the surrounding topography of the .
  • terrain detection sensor modules such as the arm 210, bucket 220, or boom 230 of the excavator 200 is moved, the location, size, type of surrounding terrain, and the object (eg, soil) in the target area that changes in real time It is possible to sense topographical information including angles between the surrounding topography of the .
  • the processor 120 determines the first angle, which is the angle of the arm 210 at which the volume of the object contained in the bucket 220 is a preset value, based on the information on the terrain, and the angle of the arm 210 is the second angle. Move the arm 210 to correspond to one angle, rotate the bucket 220 connected to the arm 210 as the angle of the arm 210 corresponds to the first angle, and rotate the bucket 220 to the arm ( As the angle between the 210 and the bucket 220 corresponds to the second angle, the boom 230 may be moved.
  • various methods of determining the first angle may exist, and the volume of the object contained in the bucket 220, the point where the projected area of the bucket 220 and the trend line overlap (described later in FIGS. 9 and 10), etc. can be used to determine the first angle.
  • the processor 120 may perform a series of operations to control the excavator 200 , and is implemented as a central processor unit (CPU) that controls the overall operation of the device 100 or the controller 240 . may be implemented, and may be electrically connected to the receiver 110 and other components to control data flow between them.
  • CPU central processor unit
  • FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a configuration of an excavator 200 according to an embodiment.
  • the excavator 200 is a device capable of excavating an object, and for example, various types of excavation work that can perform excavation work such as soil transport work, building dismantling work, ground clearance work, etc. It may include an excavator.
  • the excavator 200 may be implemented including a computing device operating through a computer program for realizing the functions described herein, and in another embodiment, the device 100 is connected to the device It can be controlled according to the control signal of (100).
  • the excavator 200 may include an arm 210 , a bucket 220 , a boom 230 , and a controller 240 .
  • the arm 210 is connected to the bucket 220 and the boom 230, respectively, and in one embodiment, the boom 230, the arm 210, and the bucket 220 are connected through a joint in the order, and each joint is It can be moved by hydraulic cylinder.
  • the arm 210 is connected to the boom 230 connected to the upper body of the excavator 200 at one end, and is connected to the bucket 220 at the other end, and the arm 210 is the bucket 220 and
  • Each of the booms 230 may be rotated on one or more axes by a female cylinder, a bucket cylinder, and a boom cylinder, and the bucket 220 may contain an object (eg, soil) on the ground as it rotates therein, and the controller 240 may control the overall operation.
  • the controller 240 determines a first angle that is an angle of the arm 210 at which the volume of the object contained in the bucket 220 is a preset value, and the angle of the arm 210 is the first angle Control the arm 210 so as to correspond to, and control the bucket 220 so that the bucket 220 connected to the arm 210 rotates as the angle of the arm 210 corresponds to the first angle, and the bucket 220
  • the boom 230 can be controlled so that the boom 230 moves according to the rotation of the arm 210 and the angle of the bucket 220 corresponding to the second angle.
  • controller 240 and the processor 120 are distinct concepts, and in one embodiment, the controller 240 may be implemented including the functions of the processor 120 , and in another embodiment, the processor 120 may be controlled.
  • the device 100 or the excavator 200 includes various types of actuators for each movement of the arms 210, the bucket 220, and the boom 230, a driving control module for detailed control thereof, a pipe, and a lower body , may further include a memory for storing data used throughout the operation, an input/output interface for receiving a user input or outputting information, and the like.
  • FIG 3 is a flowchart showing a method of controlling the excavator 200 according to an embodiment
  • FIGS. 4 to 6 are each arm ( 210), the bucket 220, and the drawings each illustrating the operation of moving the boom (230).
  • the device 100 will mainly describe embodiments in which the excavator 200 is controlled, embodiments in which the controller 240 controls the excavator 200 in the same or similar manner may be included.
  • the device 100 shows (a) an arm 210, (b) an arm 210 and a bucket 220, and (c) an arm 210 and a bucket over time. It is possible to control the movement in the order of 220 and the boom (230). Specifically, as the digging operation starts, only the arm 210 is controlled to move during the first time period, and when the first time period passes, the arm 210 and the bucket 220 during the second time period These are controlled to move together, and when the second time period passes, the arm 210 , the bucket 220 , and the boom 230 can all be controlled to move during the third time period.
  • the device 100 may determine the first angle, which is the angle of the arm 210 at which the volume of the object contained in the bucket 220 is a preset value.
  • the device 100 may obtain information on the terrain including the object and determine the first angle based on the information on the terrain, for example, the object ( Example: An arm for containing an object (eg, soil) of a preset volume or more in the bucket 220 using information such as the location, size, type of terrain, height, slope, and angle between the object and the surrounding terrain A first angle that is an angle of 210 may be calculated.
  • the first angle includes an angle between the arm 210 and the horizontal plane, but is not interpreted as being limited thereto, and for example, an angle between the arm 210 and the boom 230, an angle with respect to the ground. , may be an angle to various reference planes, such as an angle to a vertical plane, an angle to gravity, etc.
  • the amount of change in the angle of movement compared to the angle at which the movement of the first arm 210 is started, the angle of the arm 210 per unit time It can be applied in various ways, for example, it can mean an amount of change.
  • the device 100 may determine the first angle based on a trend line 710 determined according to the inclination of the terrain including the object.
  • the trend line 710 indicates a slope line between the excavator 200 and the slope of the terrain, and in one embodiment, may mean an average slope line with respect to the slope of the land viewed from the excavator 200 .
  • the device 100 is stored in the bucket 220 in consideration of the height of the terrain included in the information on the specially acquired terrain, the inclination between the inclination of the terrain with respect to the horizontal plane, the type of object (eg, soil), etc.
  • the first angle can be determined by calculating the total rotation angle (first angle) of the arm 210, the rotation angle per unit time, the rotation duration (the first time period), and the rotation path so that a set volume of soil and soil can enter. .
  • the preset volume may be updated based on the trend line 710 , and for example, if the average angle between the excavator 200 and the slope of the ground is greater than or equal to a preset value, the preset volume is set to a preset ratio It is possible to adjust the reference value of the volume of the object contained in the bucket 220 by reducing the amount or by reflecting the adjustment factor inversely proportional to the average angle.
  • step S320 the device 100 may move the arm 210 so that the angle of the arm 210 corresponds to the first angle, for example, the angle between the arm 210 and the boom 230 is the first
  • the arm 210 may be rotated until it is equal to the angle or close to a preset difference value from the first angle.
  • the movement includes, but is not limited to, rotation, and may be controlled in a rotational manner according to a typical embodiment, but may include movement in a manner other than rotation.
  • the device 100 may rotate the arm 210 so that the angle formed between the arm 210 and the direction of gravity corresponds to the first angle, for example, the angle between the arm 210 and the vertical plane.
  • the arm 210 may be rotated until the .
  • the device 100 may rotate the arm 210 in a direction in which the bucket 220 and the boom 230 are closer to the body of the excavator 200 in a stopped state, For example, as shown in FIG. 4 , the bucket 220 and the boom 230 do not rotate and only the arm 210 rotates toward the body of the excavator 200 while the bucket 220 connected to the arm 210 is As it moves together, it is possible to control so that soil is contained in the bucket 220 .
  • the arm 210 shows the first-first time period in which the arm 210 starts to move during the first time interval indicating the time until the angle of the arm 210 corresponds to the first angle. It can move from the point 410 to the first 1-2 point 430 along the 1-1 movement path 420, and at this time, the bucket 220 and the boom 230 do not rotate and only the arm 210 rotates. can do.
  • the angle between the 1-1 point 410 and the 1-2 point 420 with respect to the axis of rotation of the arm 210 may correspond to the first angle. In this case, during the first time period By rotating at the first rotational speed, an angular change amount by the first angle and a positional movement amount by the 1-1 movement path 420 may occur.
  • the device 100 may rotate the bucket 220 connected to the arm 210 as the angle of the arm 210 corresponds to the first angle, for example, the angle of the arm 210 is the first angle.
  • the arm cylinder connected to the arm 210 is rotated to rotate only the arm 210 , and from the point in time when the angle of the arm 210 reaches the first angle, the arm cylinder and the bucket 220 are connected to each other.
  • the arm 210 and the bucket 220 can be rotated together.
  • the device 100 may rotate the bucket 220 in a direction in which the angle between the arm 210 and the bucket 220 decreases, that is, the bucket 220 rotates in a direction that enters the inside.
  • the arm 210 and the bucket 220 may be rotated together to do so.
  • the device 100 may move the arm 210 at a 2-1 rotation speed and move the bucket 220 at a 2-2 rotation speed faster than the 2-1 rotation speed,
  • the initial movement speed is determined as the 2-2 rotation speed greater than the 2-1 rotation speed by a preset ratio or more, and the rotation speed of the bucket 220 is controlled to be equal to the 2-1 rotation speed over time. can do.
  • the device 100 may rotate the arm 210 and the bucket 220 in a state in which the boom 230 is stopped, for example, as shown in FIG. 5 , the boom 230 is As only the arm 210 and the bucket 220 rotate toward the main body of the excavator 200 without rotating, it is possible to control the bucket 220 to contain more than a preset volume of soil.
  • the bucket 220 may move from the 2-1-th point 510 where the movement of the bucket 220 starts to the 2-2nd point 530 along the 2-1-th movement path 520 .
  • the arm 210 moves along the 1-2 movement path 440 at the 1-2 first point 430 where the angle of the arm 210 corresponds to the first angle for the same time period.
  • the boom 230 does not rotate and only the arm 210 and the bucket 220 rotate, and over time Accordingly, the angle between the arm 210 and the bucket 220 may be reduced. In another embodiment, only the bucket 220 rotates for the same time, the arm 210 and the boom 230 may not rotate.
  • the inclination between the arm 210 and the bucket 220 with respect to the rotation axis of the bucket 220 may correspond to the second angle.
  • the time point at which the angle of the arm 210 becomes the first angle represents the boundary time point between the first time section and the second time section, and during the second time section, the arm 210 is rotated at a 2-1 rotation speed.
  • the amount of angular change by the 2-1 angle and the position movement amount by the 1-2 movement path 440 are generated, and the angular change amount by the 2-2 angle by rotating the bucket 220 at the 2-2 rotation speed and the arm 210 and the bucket 220 until the amount of position movement as much as the 2-1 movement path 520 is generated, and the difference between the 2-2 angle and the 2-1 angle corresponds to the preset second angle This can be rotated.
  • the device 100 may calculate in advance to determine the first angle, and then sequentially control the rotation of the arm 210 and the bucket 220 according to the first angle in a state in which the first angle is determined, and accordingly In a state in which the arm 210 is moving, it can operate without measuring the volume of soil contained in the bucket 220 in real time. Therefore, it is possible to reduce significant resource consumption required in the process of measuring the volume of soil in real time, so that it can be operated efficiently, and at the same time, the excavation operation of the excavator 200 is accurately performed by accurately calculating the first angle based on information about the terrain. can be controlled to
  • the second angle may be determined based on at least one of a first angle, a preset volume, and a trend line 710, for example, when the first angle is determined in step S310, the first angle is determined from the first angle. It may be calculated by applying a set ratio, a set value by a user may be applied, or may be adjusted by reflecting an average angle for the slope of the ground viewed from the excavator 200 in the set value.
  • the device 100 senses the pressure applied to the arm 210 , and when the pressure applied to the arm 210 corresponds to the first pressure, the movement of the arm 210 and the bucket 220 . can be stopped, and the boom 230 can be rotated in a direction in which the bucket 220 rises while maintaining the hydraulic force applied to the arm 210 and the bucket 220 .
  • the arm 210 and the bucket 220 may appear to be stopped by the pressure applied from the outside.
  • a stuck state indicating a state in which the load is too large to move may be detected, and in this case, the boom 230 is controlled to get out of the stuck state through the boom-up moving can do.
  • the device 100 senses the pressure applied to the arm 210 in real time through a built-in pressure sensor, and the pressure of the arm 210 is the first pressure while the arm 210 and the bucket 220 are rotated. (eg, 280 bar) When more than that is detected, the boom 230 can be rotated to perform boom-up to move upward.
  • the device 100 may stop the rotation of the boom 230 when the pressure applied to the arm 210 corresponds to the second pressure, and the second pressure may be less than the first pressure. .
  • the second value eg, 250 bar
  • the boom up is released, and the arm 210 and the bucket 220 .
  • the remaining operation of rotating only the arm 210 and the bucket 220 can be performed continuously until the angle of is the second angle, that is, the boom-up can be stopped only when the pressure is sufficiently weakened.
  • the second value may be smaller than the first value by a preset value or a ratio or more, and be determined to be less than twice or more than the first value or a value smaller than the preset ratio based on statistical data causing a stuck state In other words, it may be set smaller than the first value with a margin sufficient to some extent to prevent the movement from stopping unnecessarily.
  • the second value may be adjusted based on the trend line 710, for example, when the average angle between the excavator 200 and the ground is very inclined by more than a preset value, the second value is used By updating the value smaller than the set ratio, a more sufficient margin can be set in a very inclined area.
  • the device 100 may determine the speed of the boom 230 based on the first pressure in the process of boom-up according to the pressure applied to the arm 210 corresponds to the first pressure. , for example, by reflecting an adjustment factor that is inversely proportional to the first pressure, the rotational speed of the boom 230 may be adjusted within a set level. When a very large pressure is sensed on the arm 210, it moves slowly, and when a relatively small pressure is sensed and boom-up is performed, it can move quickly.
  • the device 100 may move the boom 230 according to the rotation of the bucket 220 so that the angle between the arm 210 and the bucket 220 corresponds to the second angle.
  • the arm 210 and the bucket 220 are rotated together until the angle of the arm 210 and the bucket 220 reaches the second angle, and according to the rotation of the arm 210 and the bucket 220
  • the boom 230 may be rotated.
  • the movement amount of the bucket 220 is a preset ratio (eg, 0.8 times) to the preset target angle so that the movement amount of the arm 210 becomes a preset value (eg, first angle * 1.5). ) is reached, it is possible to move the boom 230 thereafter.
  • the device 100 may rotate the arm 210, the bucket 220, and the boom 230 at the same time, for example, the angle of the arm 210 is a preset ratio of the first angle ( Example: 70%) is reached, the rotation of the bucket 220 is added, and when the angle of the arm 210 and the bucket 220 reaches a preset ratio of the second angle (eg 80%), the boom 230 Each rotation can be triggered sequentially in such a way that rotations of are added.
  • the angle of the arm 210 is a preset ratio of the first angle ( Example: 70%) is reached
  • the rotation of the bucket 220 is added
  • a preset ratio of the second angle eg 80%
  • a third time interval indicating the time from when the angle of the arm 210 and the bucket 220 corresponds to the second angle until the height of the tip of the bucket 220 corresponds to the preset height
  • the boom 230 may move from a 3-1 point 610 where the first movement of the boom 230 starts to a third point 630 along the third movement path 620 .
  • the arm 210 moves the first 1-2 movement path 440 from the first 1-2 point 430 where the angle between the arm 210 and the bucket 220 corresponds to the second angle.
  • the arm 210, the bucket 220, and the boom 230 are all rotated to rotate the arm 210 over time. And the angle of the bucket 220 can be further reduced. In another embodiment, only the boom 230 rotates for the same time, and at least one of the arm 210 and the bucket 220 may not rotate.
  • the point at which the angle between the arm 210 and the bucket 220 becomes the second angle represents the boundary point between the second time section and the third time section, and the device 100 operates the bucket 220 through the built-in height sensor.
  • the excavator 200 and the adjacent load carrier eg, dump truck, hopper, crusher
  • the adjacent load carrier eg, dump truck, hopper, crusher
  • the built-in height sensor may be included in the excavator 200, may be included in the load carrier, and may be included in other third devices (eg, adjacent devices).
  • the type and operation method of the sensor eg, ultraviolet, infrared, ultrasonic, etc. are not limited.
  • the device 100 rotates the arm 210 and starts to rotate the bucket 220 at a trigger time when the angle of the arm 210 corresponds to the first angle, and the arm 210 and the bucket 220 while rotating together, the arm 210 and the bucket 220 start rotating the boom 230 at the trigger point corresponding to the second angle, the arm 210, the bucket 220 and the boom 230 By terminating the rotation of the boom 230 in the digging operation at the trigger point where the height of the bucket 220 corresponds to the preset height while rotating the can do.
  • FIG. 7 to 8 are views for explaining the operation of the device 100 according to an embodiment to control the rotation of the boom 230.
  • the device 100 determines a trend line 710 according to the inclination of the terrain based on information on the terrain including the object, and places an object (eg, soil) with a predetermined volume or more in the bucket 220 . ), the movement of the bucket 220 required to contain it is analyzed based on the file shape trend line of the pre-stored environment recognition algorithm (refer to identification number 720), and according to the analysis result, the bucket 220 is The first angle of the arm 210 and the second angle of the arm 210 and the bucket 220 for containing an object (eg, soil) of a predetermined volume or more are determined, respectively, and the bucket 220 through the built-in height sensor. It is possible to calculate the target angle of the boom 230 by sensing the height information between the bottom point of the and the dump bed disposed on the upper end of the load carrier.
  • the device 100 analyzes the movement amount of the arm 210 and the movement amount of the bucket 220 for containing an object (eg, soil) of a predetermined volume or more in the bucket 220 of the arm 210, respectively. From this, the first angle and the second angle are respectively calculated, and only the arm 210 can be rotated until the angle of the arm 210 reaches the first angle (refer to identification number 730).
  • an object eg, soil
  • the angle of the arm 210 when the angle of the arm 210 reaches the first angle, until the total angular change of the arm 210 becomes a preset value (eg, the analyzed movement amount of the arm 210 * 1.5) and the bucket 220
  • the arm 210 and the bucket 220 may be rotated together at different rotational speeds until the angle of the second angle reaches a certain level (eg, 80%) of the second angle (see identification numbers 740 and 750);
  • the boom 230 starts to rotate and the height difference between the bottom point of the bucket 220 and the top end of the load carrier corresponds to the preset value. You can perform boom-up up to (refer to identification number 860).
  • the device 100 senses the pressure applied to at least one of the arm 210 and the bucket 220 in real time to a preset value.
  • boom-up may be performed to activate the boom 230 to escape from the corresponding state.
  • the device 100 is a boom 230 until the difference value between the lowest height that the bucket 220 can reach and the highest height of the load carrier adjacent to the excavator 200 corresponds to a preset value. can be rotated.
  • the lowermost end of the bucket 220 represents the lowest height that the end point of the bucket 220 can reach in consideration of the rotation of the bucket 220 .
  • a dump bed 810 that is disposed on the top of the load carrier adjacent to the excavator 200 and can load the object contained in the bucket 220 is illustrated, and the device 100 is the ground and the dump bed 810 Senses the first height 820, which is the distance between the uppermost positions of The difference value 840 between the second height 830 and the first height 820 by setting the target value of the height 830 and sensing the second height 830 in real time in the process of rotating the boom 230 is The boom up can be performed until a preset value (eg 50 cm) is reached.
  • a preset value eg 50 cm
  • the device 100 is at least one of the difference value 840 between the first height 820 and the second height 830 , the width 850 of the bucket 220 , and the central position of the dump bed 810 .
  • the destination 860 of the bucket 220 may be determined based on one. For example, as shown in FIG. 8 , the lowest end that the bucket 220 needs to reach so that the difference value 840 between the second height 830 and the first height 820 reaches a preset value (eg, 50 cm).
  • the bucket 220 can sufficiently rotate at a predetermined angle (eg, 90 degrees) or more, the width 850 of the bucket 220 at the determined lowest height.
  • the height Zr of the arrival point 860 may be determined.
  • a preset distance margin according to or from the central position (Xd, Yd) of the dump bed 810
  • the location coordinates (Xr, Yr, Zr) of the arrival point 860 may be determined based on at least one of Equations 1 and 2 below, but is not limited thereto.
  • Xm, Ym and Zm represent the preset first margin, the second margin, and the third margin in the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively, and Wb is the width 850 of the bucket 220 .
  • Xd and Yd may indicate the central position of the dump bed 810 in the X-axis direction and the Y-axis direction.
  • the device 100 sets the angle of the boom 230 as the target angle when the lower end of the bucket 220 has a difference of more than a certain margin (eg, 50 cm) from the upper end of the dump bed 810, and the target After performing the boom-up only up to the angle, it is possible to control the efficient movement as much as the required movement amount by controlling so that the boom-up is not performed beyond that.
  • a certain margin eg, 50 cm
  • the device 100 may differently determine at least one of the speed of the arm 210 and the speed of the bucket 220 in steps S310, S320, and S330, respectively. For example, by determining the rotation speed of the arm 210 so that the speed becomes smaller in the order of S310, S320, and S330, it moves quickly in the initial stage when rough work is performed, and moves slowly in the later stage when delicate work is required. . For another example, control to continuously change in the order of the first speed, the second speed (faster than the first speed), and the first speed over time in each step, and the speed in the later step than the initial step may be decided to be small.
  • the device 100 may update at least one of the speed of the arm 210 and the speed of the bucket 220 based on the object type, task importance, and trend line 710 , for example, If the slope of the excavator 200 and the ground is gently inclined more than the preset level, or the importance of work received through user input is normal, or if the type of object is general soil, set the speed quickly or set the speed different in each step In the case of a sharp inclination, high work importance, or dangerous materials, the speed can be set to be slow or the degree of different speed can be made small in each step.
  • different weights may be assigned to each element, for example, high weights may be assigned in the order of the object type, task importance, and trend line 710 . In this way, it is possible to quickly and precisely perform the digging operation according to the situation in consideration of the stage in which the digging operation is performed, the inclination situation, the type of object, and the like.
  • FIG. 9 is a view for explaining the projected area 910 of the bucket 220 according to an embodiment.
  • a virtual projected area 910 of the bucket 220 may be confirmed according to the shape of the bucket 220 .
  • the projected area 910 may be used when the device 100 controls the movement of the arm 210 , the bucket 220 , and the boom 230 .
  • FIG. 10 shows the arm 210 and the bucket 220 based on a point 1110 at which the projected area 910 of the bucket 220 and the trend line 710 overlap with the device 100 according to an embodiment. ) and an example of controlling the movement of the boom 230 will be described.
  • the device 100 determines a first angle based on a point 1110 at which the projected area 910 and the trend line 710 overlap, and the angle of the arm 210 corresponds to the first angle. Move the arm 210 so as to correspond, rotate the bucket 220 connected to the arm 210 as the angle of the arm 210 corresponds to the first angle, and rotate the arm 210 and As the angle of the bucket 220 corresponds to the second angle, the boom 230 may be moved.
  • the device 100 may determine the first angle based on a ratio of the first height 1130 to the second height 1120 determined according to the overlapping point 1110 .
  • 0.9 is an arbitrary number, and may be predetermined as an arbitrary number less than or equal to 1.
  • the device 100 may determine the angle of the arm 210 at which the volume of the object contained in the bucket 220 is a preset value according to the overlapping point 1110, specifically, the first height Based on the ratio of the 1130 and the second height 1120, the volume of the object contained in the bucket 220 may be determined, and the first angle may be determined accordingly.
  • the above-described method can be written as a program that can be executed on a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the structure of the data used in the above-described method may be recorded in a computer-readable recording medium through various means.
  • the computer-readable recording medium includes a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, ROM, RAM, USB, floppy disk, hard disk, etc.) and an optically readable medium (eg, CD-ROM, DVD, etc.) do.

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Abstract

일 실시 예에 따르면, 굴착기를 제어하는 방법에 있어서, 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도인 제 1 각도를 결정하는 단계; 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 이동시키는 단계; 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 버켓을 회전시키는 단계; 및 상기 버켓의 회전으로 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐을 이동시키는 단계;를 포함하는, 방법이 제공된다.

Description

굴착기 및 굴착기를 제어하는 방법 및 디바이스
본 개시는 굴착기를 제어하는 방법 및 디바이스에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 효과적으로 제어할 수 있는 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
일반적으로 굴착기는 운전자의 수동 조작에 의해 굴착 작업이 제어되며, 운전이 복잡하고 운전자 개개인의 운전 기술이 상이하여 굴착 결과가 운전자에 따라 상이하게 달성되는 문제점이 있다.
이에, 상술한 문제점을 해결하고 굴착 궤적을 정확하게 결정할 수 있는 자율식 굴착 기술에 대한 수요가 증대되고 있다.
본 개시의 일 실시 예는 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 효과적으로 제어할 수 있는 방법 및 디바이스를 제공할 수 있다.
또는 본 개시의 일 실시 예는 버킷의 투영면적과 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 효과적으로 제어할 수 있는 방법 및 디바이스를 제공할 수 있다.
본 개시의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 제 1 측면에 따른 굴착기를 제어하는 방법은 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도인 제 1 각도를 결정하는 단계; 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 이동시키는 단계; 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 버켓을 회전시키는 단계; 및 상기 버켓의 회전으로 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐을 이동시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제 1 각도를 결정하는 단계는 상기 대상물을 포함하는 지형의 경사에 따라 결정되는 트렌드 라인에 기초하여 상기 제 1 각도를 결정할 수 있다.
또한, 상기 암을 이동시키는 단계는 상기 암과 중력 방향이 이루는 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 버켓을 회전시키는 단계는 상기 암과 상기 버켓이 이루는 각도가 감소하는 방향으로 상기 버켓을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 붐을 이동시키는 단계는 상기 버켓이 도달할 수 있는 최하단 높이와 상기 굴착기와 인접한 로드캐리어(예: 덤프트럭, 호퍼, 크러셔)의 최상단 높이의 차이값이 기설정 값에 대응될 때까지 상기 붐을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 버켓을 회전시키는 단계는 상기 암에 인가되는 압력을 센싱하는 단계; 및 상기 암에 인가되는 압력이 제 1 압력에 대응되는 경우, 상기 암과 상기 버켓에 인가되는 유압력을 유지하는 상태에서 상기 버켓이 상승하는 방향으로 상기 붐을 회전시키는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 버켓이 상승하는 방향으로 상기 붐을 회전시키는 단계는 상기 암에 인가되는 압력이 제 2 압력에 대응되는 경우, 상기 붐의 회전을 정지하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 작을 수 있다.
또한, 상기 암을 이동시키는 단계는 상기 버켓 및 상기 붐은 정지된 상태에서 상기 암이 상기 굴착기의 본체에 가까워지는 방향으로 상기 암을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 버켓을 회전시키는 단계는 상기 붐은 정지된 상태에서 상기 암 및 상기 버켓을 동시에 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 붐을 이동시키는 단계는 상기 암, 상기 버켓 및 상기 붐을 동시에 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 각도는 상기 버킷의 투영면적과 상기 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 제 2 측면에 따른 굴착기를 제어하는 디바이스는 대상물을 포함하는 지형에 대한 정보를 획득하는 수신부; 및 버켓에 담기는 상기 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도인 제 1 각도를 상기 지형에 대한 정보에 기초하여 결정하고, 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 이동시키고, 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 버켓을 회전시키고, 상기 버켓의 회전으로 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐을 이동시키는 프로세서;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 대상물을 포함하는 지형의 경사에 따라 결정되는 트렌드 라인에 기초하여 상기 제 1 각도를 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 암과 중력 방향이 이루는 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 암과 상기 버켓이 이루는 각도가 감소하는 방향으로 상기 버켓을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 버켓이 도달할 수 있는 최하단 높이와 상기 굴착기와 인접한 로드캐리어의 최상단 높이의 차이값이 기설정 값에 대응될 때까지 상기 붐을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 암에 인가되는 압력을 센싱하고, 상기 암에 인가되는 압력이 제 1 압력에 대응되는 경우, 상기 암과 상기 버켓에 인가되는 유압력을 유지하는 상태에서 상기 버켓이 상승하는 방향으로 상기 붐을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 암에 인가되는 압력이 제 2 압력에 대응되는 경우, 상기 붐의 회전을 정지하고, 상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 작을 수 있다.
또한, 상기 프로세서는 상기 버켓 및 상기 붐은 정지된 상태에서 상기 암이 상기 굴착기의 본체에 가까워지는 방향으로 상기 암을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 제 1 각도는 상기 버킷의 투영면적과 상기 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 제 3 측면에 따른 굴착기는 붐; 상기 붐에 연결된 암; 상기 암에 연결된 버켓; 및 상기 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 상기 암의 각도인 제 1 각도를 결정하고, 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 제어하고, 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 상기 버켓이 회전하도록 상기 버켓을 제어하고, 상기 버켓의 회전으로 상기 암과 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 상기 붐이 이동하도록 상기 붐을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
본 개시의 제 4 측면은 제 1 측면 및 제 2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다. 또는, 본 개시의 제 5 측면은 제 1 측면 및 제 2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 구현하기 위하여 기록매체에 저장된 컴퓨터 프로그램을 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 효과적으로 제어할 수 있다.
또는 본 개시의 일 실시 예에 따르면, 버킷의 투영면적과 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 효과적으로 제어할 수 있다.
본 개시의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 디바이스의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 일 실시 예에 따른 굴착기의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 일 실시 예에 따른 굴착기를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4 내지 도 6은 일 실시 예에 따라 제 1 시간 구간, 제 2 시간 구간 및 제 3 시간 구간에서 각각 암, 버켓 및 붐을 이동시키는 동작을 각각 예시하는 도면들이다.
도 7 내지 도 8은 일 실시 예에 따른 디바이스가 붐의 회전을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 9는 일 실시 예에 따른 버킷의 투영면적을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시 예에 따른 디바이스가 버킷의 투영면적과 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 제어하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시를 설명하기로 한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시 예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
실시 예들에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 개시에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 개시의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 개시의 실시 예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 개시의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 일 실시 예에 따른 디바이스(100)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 디바이스(100)는 굴착기(200)를 제어할 수 있고, 일 실시 예에서, 본 명세서에서 설명되는 기능을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 통해 동작하는 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있으며, 예를 들면, 굴착기(200)에 탑재되어 굴착기(200)의 동작 전반을 제어하거나, 굴착기(200)를 제어하는 컨트롤러(240)와 전기적으로 연결되어 컨트롤러(240)에 제어 신호를 전송하거나, 컨트롤러(240)에 포함되는 형태로 구현될 수 있다.
디바이스(100)는 수신부(110) 및 프로세서(120)를 포함할 수 있다.
수신부(110)는 대상물을 포함하는 지형에 대한 정보를 획득할 수 있다. 여기에서, 대상물은 굴착기(200)의 굴착 대상으로서, 예를 들면, 토사 운반 작업 시의 토사, 건물 해체 작업 시의 건물 파쇄물, 지면 정리 작업 시의 지면 파쇄물 등 굴착기(200)에 의해 적재 또는 운반 가능한 모든 형태의 대상 물질을 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 수신부(110)는 대상물을 포함하는 지형에 대한 정보를 다른 디바이스(예: 서버) 또는 다른 구성 요소(예: 메모리, 센서 등)로부터 수신할 수 있고, 예를 들면, 네트워크를 통해 다른 디바이스와 연결되어 명세서 전반에서 기술되는 다양한 정보들을 송수신할 수 있는 유무선 통신 장치를 포함할 수 있다.
다른 일 실시 예에서, 수신부(110)는 대상물을 포함하는 지형에 대한 센싱을 통해 지형에 대한 정보를 생성할 수 있고, 예를 들면, 카메라, 레이더, 라이다 등과 같은 하나 이상의 지형 감지 센서 모듈을 포함하여, 굴착기(200)의 암(210), 버켓(220) 또는 붐(230)이 이동됨에 따라 실시간 변화하는 대상 영역 내의 대상물(예: 토사)의 위치, 크기, 주변 지형의 종류, 대상물과의 주변 지형 간의 각도 등을 포함하는 지형 정보를 실시간 센싱할 수 있다.
프로세서(120)는 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암(210)의 각도인 제 1 각도를 지형에 대한 정보에 기초하여 결정하고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응 되도록 암(210)을 이동시키고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응됨에 따라 암(210)에 연결된 버켓(220)을 회전시키고, 버켓(220)의 회전으로 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐(230)을 이동시킬 수 있다. 다만 제 1 각도를 결정하는 다양한 방법이 존재할 수 있으며, 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피, 버킷(220)의 투영면적과 트렌드 라인이 중첩되는 지점(도 9 및 도 10에서 후술) 등이 제 1 각도를 결정하기 위해 이용될 수 있다.
전술한 일련의 동작에 대해서는 이하에서 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 후술하도록 한다.
일 실시 예에서, 프로세서(120)는 굴착기(200)를 제어하는 일련의 동작들을 수행할 수 있고, 디바이스(100)의 동작 전반을 제어하는 CPU(central processor unit)로 구현되거나 또는 컨트롤러(240)로 구현될 수도 있으며, 수신부(110) 및 그 밖의 구성요소들과 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다.
도 2는 일 실시 예에 따른 굴착기(200)의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 굴착기(200)는 대상물을 굴착할 수 있는 장치로서, 예를 들면, 토사 운반 작업, 건물 해체 작업, 지면 정리 작업 등을 다양한 방식으로 굴착 작업을 수행할 수 있는 다양한 형태의 굴착기를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 굴착기(200)는 본 명세서에서 설명되는 기능을 실현시키기 위한 컴퓨터 프로그램을 통해 동작하는 컴퓨팅 장치를 포함하여 구현될 수 있고, 다른 일 실시 예에서, 디바이스(100)와 연결되어 디바이스(100)의 제어 신호에 따라 제어될 수 있다.
굴착기(200)는 암(210), 버켓(220), 붐(230) 및 컨트롤러(240)를 포함할 수 있다.
암(210)은 버켓(220) 및 붐(230)과 각각 연결되고, 일 실시 예에서, 붐(230), 암(210), 버켓(220)의 순서로 관절을 통해 연결되며, 각 관절은 유압실린더에 의해 이동할 수 있다. 예를 들면, 암(210)은 일단에서 굴착기(200)의 상부차체와 연결되는 붐(230)과 연결되고, 다른 일단에서 버켓(220)과 연결되며, 암(210)은 버켓(220) 및 붐(230) 각각은 암 실린더, 버켓 실린더 및 붐 실린더에 의해 하나 이상의 축으로 회전할 수 있고, 버켓(220)은 회전에 따라 지면에 있는 대상물(예: 토사)을 내부에 담을 수 있으며, 컨트롤러(240)는 이러한 동작 전반을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따른 컨트롤러(240)는 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암(210)의 각도인 제 1 각도를 결정하고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응 되도록 암(210)을 제어하고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응됨에 따라 암(210)에 연결된 버켓(220)이 회전하도록 버켓(220)을 제어하고, 버켓(220)의 회전으로 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐(230)이 이동하도록 붐(230)을 제어할 수 있다.
전술한 일련의 동작에 대해서는 이하에서 도 3 내지 도 8을 참조하여 상세히 후술하도록 한다.
명세서 전반에서, 컨트롤러(240) 및 프로세서(120)는 구별되는 개념이며, 일 실시 예에서, 컨트롤러(240)는 프로세서(120)의 기능을 포함하여 구현될 수 있고, 다른 일 실시 예에서, 프로세서(120)에 의해 제어될 수도 있다.
또한, 도 1 내지 도 2에 도시된 구성요소들 외에 다른 범용적인 구성요소들이 디바이스(100) 또는 굴착기(200)에 더 포함될 수 있음을 관련 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 예를 들면, 디바이스(100) 또는 굴착기(200)는 암(210), 버켓(220) 및 붐(230) 각각의 이동을 위한 다양한 형태의 구동기, 이를 세부 제어하는 구동 제어 모듈, 파이프, 하부체, 동작 전반에 이용되는 데이터를 저장하기 위한 메모리, 사용자 입력을 수신하거나 정보를 출력하기 위한 입출력 인터페이스 등을 더 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시 예에 따른 굴착기(200)를 제어하는 방법을 나타내는 흐름도이고, 도 4 내지 도 6은 일 실시 예에 따라 제 1 시간 구간, 제 2 시간 구간 및 제 3 시간 구간에서 각각 암(210), 버켓(220) 및 붐(230)을 이동시키는 동작을 각각 예시하는 도면들이다. 이하에서는, 디바이스(100)가 굴착기(200)를 제어하는 실시 예들을 중심으로 기술하도록 하나, 동일 또는 유사한 방식으로 컨트롤러(240)가 굴착기(200)를 제어하는 실시 예들을 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 6을 참조하면, 디바이스(100)는 시간의 경과에 따라 (a) 암(210), (b) 암(210)과 버켓(220), 및 (c) 암(210)과 버켓(220)과 붐(230)의 순서로 이동을 제어할 수 있다. 구체적으로는, 디깅(digging) 동작이 시작됨에 따라, 제 1 시간 구간 동안 암(210)만 움직이도록 제어하고, 제 1 시간 구간이 지나면, 제 2 시간 구간 동안 암(210)과 버켓(220)이 함께 움직이도록 제어하고, 제 2 시간 구간이 지나면, 제 3 시간 구간 동안 암(210)과 버켓(220)과 붐(230)이 모두 움직이도록 제어할 수 있다.
단계 S310에서 디바이스(100)는 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암(210)의 각도인 제 1 각도를 결정할 수 있다. 일 실시 예에서, 디바이스(100)는 대상물을 포함하는 지형에 대한 정보를 획득하고, 지형에 대한 정보에 기초하여 제 1 각도를 결정할 수 있으며, 예를 들면, 지형에 대한 정보에 포함된 대상물(예: 토사)의 위치, 크기, 지형의 종류, 높이, 경사, 대상물과의 주변 지형 간의 각도 등의 정보를 이용하여 버켓(220)에 기설정 부피 이상의 대상물(예: 토사)이 담기기 위한 암(210)의 각도인 제 1 각도를 연산할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 1 각도는 암(210)과 수평면과의 각도를 포함하나, 이에 제한하여 해석되지 않으며, 예를 들면, 암(210)과 붐(230)이 이루는 각도, 지면에 대한 각도, 수직면에 대한 각도, 중력에 대한 각도 등 다양한 기준면에 대한 각도일 수 있고, 다른 예를 들면, 처음 암(210)의 움직임이 시작된 각도 대비 움직인 각도의 변화량, 단위 시간당 암(210)의 각도 변화량을 의미할 수도 있는 등 다양한 방식으로 적용될 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 대상물을 포함하는 지형의 경사에 따라 결정되는 트렌드 라인(Trend line)(710)에 기초하여 제 1 각도를 결정할 수 있다. 여기에서, 트렌드 라인(710)은 굴착기(200)와 지형의 경사 간의 기울기 라인을 나타내고, 일 실시 예에서, 굴착기(200)에서 바라본 땅의 경사에 대한 평균 기울기 라인을 의미할 수 있다. 예를 들면, 디바이스(100)는 기획득된 지형에 대한 정보에 포함된 지형의 높이, 수평면에 대한 지형의 경사 간의 기울기, 대상물의 종류(예: 토사) 등을 감안하여 버켓(220)에 기설정 부피만큼의 토사가 들어갈 수 있도록 암(210)의 전체 회전 각도(제 1 각도), 단위 시간당 회전 각도, 회전 지속 시간(제 1 시간 구간), 회전 경로를 계산하여 제 1 각도를 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 기설정 부피는 트렌드 라인(710)에 기초하여 갱신될 수 있고, 예를 들면, 굴착기(200)와 땅의 경사 간의 평균 각도가 기설정 값 이상이면 기설정 부피를 기설정 비율만큼 감소시키거나, 평균 각도에 반비례한 조정 팩터를 반영하여 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피의 기준값을 조정할 수 있다.
단계 S320에서 디바이스(100)는 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응되도록 암(210)을 이동시킬 수 있고, 예를 들면, 암(210)과 붐(230)이 이루는 각도가 제 1 각도와 같아지거나 제 1 각도로부터 기설정 차이값만큼 근접할 때까지 암(210)을 회전시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 이동은 회전을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 통상적인 실시 예에 따라 회전하는 방식으로 제어될 수 있으나 회전 이외의 방식으로 이동하는 경우도 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)과 중력 방향이 이루는 각도가 제 1 각도에 대응되도록 암(210)을 회전시킬 수 있고, 예를 들면, 암(210)과 수직면과의 각도가 제 1 각도가 될 때까지 암(210)을 회전시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 버켓(220) 및 붐(230)은 정지된 상태에서 버켓(220)이 굴착기(200)의 본체에 가까워지는 방향으로 암(210)을 회전시킬 수 있고, 예를 들면, 도 4에 도시된 것처럼, 버켓(220)과 붐(230)은 회전하지 않고 암(210)만 굴착기(200)의 본체를 향해 회전하면서 암(210)에 연결된 버켓(220)이 함께 이동됨에 따라 버켓(220)에 토사가 담기도록 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 암(210)은 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응될 때까지의 시간을 나타내는 제 1 시간 구간 동안, 처음 암(210)의 움직임이 시작되는 제 1-1 지점(410)에서 제 1-1 이동 경로(420)를 따라 제 1-2 지점(430)까지 이동할 수 있고, 이때, 버켓(220)과 붐(230)은 회전하지 않고 암(210)만 회전할 수 있다. 일 실시 예에서, 암(210)의 회전 축을 기준으로 제 1-1 지점(410)과 제 1-2 지점(420) 간의 각도는 제 1 각도에 대응할 수 있으며, 이러한 경우, 제 1 시간 구간 동안 제 1 회전 속도로 회전하여 제 1 각도만큼의 각도 변화량과 제 1-1 이동 경로(420)만큼의 위치 이동량이 발생할 수 있다.
단계 S330에서 디바이스(100)는 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응됨에 따라 암(210)에 연결된 버켓(220)을 회전시킬 수 있고, 예들 들면, 암(210)의 각도가 제 1 각도가 될 때까지는 암(210)에 연결된 암 실린더를 회전 구동하여 암(210)만 회전시키다가, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 도달하는 시점부터는 암 실린더와 버켓(220)에 연결된 버켓 실린더를 각각 회전 구동하여 암(210)과 버켓(220)을 함께 회전시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)과 버켓(220)이 이루는 각도가 감소하는 방향으로 버켓(220)을 회전시킬 수 있으며, 즉, 버켓(220)이 안쪽으로 들어오는 방향으로 회전하도록 암(210)과 버켓(220)을 함께 회전시킬 수 있다. 일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)을 제 2-1 회전 속도로 이동시키고 버켓(220)을 제 2-1 회전 속도보다 빠른 제 2-2 회전 속도로 이동시킬 수 있으며, 일 예로, 초기 이동 속도를 제 2-1 회전 속도보다 기설정 비율 이상 큰 제 2-2 회전 속도로 결정하고 시간의 경과에 따라 제 2-1 회전 속도와 같아지도록 버켓(220)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 붐(230)이 정지된 상태에서 암(210) 및 버켓(220)을 회전시킬 수 있고, 예를 들면, 도 5에 도시된 것처럼, 붐(230)은 회전하지 않고 암(210)과 버켓(220)만 굴착기(200)의 본체를 향해 회전함에 따라 버켓(220)에 기설정 부피 이상의 토사가 담기도록 제어할 수 있다.
도 5를 참조하면, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응된 이후부터 암(210)과 버켓(220) 간의 각도가 제 2 각도에 대응될 때까지의 시간을 나타내는 제 2 시간 구간 동안, 버켓(220)은 처음 버켓(220)의 움직임이 시작되는 제 2-1 지점(510)에서 제 2-1 이동 경로(520)를 따라 제 2-2 지점(530)까지 이동할 수 있다. 일 실시 예에서, 암(210)은 같은 시간 동안, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응되는 제 1-2 지점(430)에서 제 1-2 이동 경로(440)를 따라 제 1-3 지점(450)까지 이동하거나 또는 제 1-3 지점(450)을 향해 이동할 수 있으며, 이때, 붐(230)은 회전하지 않고 암(210)과 버켓(220)만 회전하며, 시간의 경과에 따라 암(210)과 버켓(220)의 각도가 줄어들 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 같은 시간 동안 버켓(220)만 회전하고, 암(210)과 붐(230)은 회전하지 않을 수도 있다.
일 실시 예에서, 버켓(220)의 회전 축을 기준으로 암(210)과 버켓(220)이 이루는 기울기는 제 2 각도에 대응할 수 있다. 예컨대, 암(210)의 각도가 제 1 각도가 되는 시점이 제 1 시간 구간과 제 2 시간 구간의 경계 시점을 나타내고, 제 2 시간 구간 동안 암(210)을 제 2-1 회전 속도로 회전하여 제 2-1 각도만큼의 각도 변화량과 제 1-2 이동 경로(440)만큼의 위치 이동량이 발생하고, 버켓(220)을 제 2-2 회전 속도로 회전하여 제 2-2 각도만큼의 각도 변화량과 제 2-1 이동 경로(520)만큼의 위치 이동량이 발생하고, 제 2-2 각도와 제 2-1 각도의 차이가 기설정 제 2 각도에 대응할 때까지 암(210)과 버켓(220)이 회전될 수 있다.
이처럼, 디바이스(100)는 미리 계산하여 제 1 각도를 결정한 후, 제 1 각도가 결정된 상태에서 제 1 각도에 따라 암(210)과 버켓(220)의 회전을 순차적으로 제어할 수 있으며, 이에 따라 암(210)이 움직이는 상태에서 버켓(220)에 담기는 토사의 부피를 실시간으로 측정하지 않고 동작할 수 있다. 따라서 실시간 토사 부피를 측정하는 과정에서 요구되는 상당한 리소스 소모를 줄일 수 있어 효율적으로 동작할 수 있는 동시에, 지형에 대한 정보를 기반으로 제 1 각도를 정밀 계산하여 굴착기(200)의 굴착 동작이 정확하게 이루어지도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 각도는 제 1 각도, 기설정 부피 및 트렌드 라인(710) 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있고, 예를 들면, 단계 S310에서 제 1 각도가 결정되면 제 1 각도로부터 기설정 비율을 적용하여 산출되거나, 사용자에 의한 설정값이 적용되거나, 설정값에서 굴착기(200)에서 바라본 땅의 경사에 대한 평균 각도를 반영하여 조정될 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)에 인가되는 압력을 센싱하고, 암(210)에 인가되는 압력이 제 1 압력에 대응되는 경우, 암(210)과 버켓(220)의 움직임을 정지시키고, 암(210)과 버켓(220)에 인가되는 유압력을 유지하는 상태에서 버켓(220)이 상승하는 방향으로 붐(230)을 회전시킬 수 있다. 다만 이 경우, 암(210)과 버켓(220)에 유압력이 유지됨에도 불구하고, 경우에 따라 외부에서 인가되는 압력에 의하 암(210)과 버켓(220)이 정지된 것처럼 보일 수 있다. 디깅 동작 중에, 특히 제 2 시간 구간에서, 부하가 너무 커서 못 움직이는 상태를 나타내는 스턱(stuck) 상태가 감지될 수 있으며, 이러한 경우, 붐(230)을 움직이는 붐 업을 통해 스턱 상태에서 벗어나도록 제어할 수 있다. 예를 들면, 디바이스(100)는 내장된 압력 센서를 통해 암(210)에 인가되는 압력을 실시간 센싱하고, 암(210)과 버켓(220)의 회전 중에 암(210)의 압력이 제 1 압력(예: 280bar) 이상이 감지되면, 붐(230)을 회전시켜 상방으로 이동시키는 붐 업을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)에 인가되는 압력이 제 2 압력에 대응되는 경우, 붐(230)의 회전을 정지할 수 있으며, 제 2 압력은 제 1 압력보다 작을 수 있다. 예를 들면, 스턱 상태에서 벗어나도록 붐 업을 수행하다가 암(210)의 압력이 제 2 값(예: 250 bar) 이하로 감지되면, 붐 업을 해제하고, 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도가 될 때까지 암(210)과 버켓(220)만 회전시키던 잔여 동작을 이어서 수행할 수 있으며, 즉, 압력이 충분히 약해져야 붐 업을 정지할 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 값은 제 1 값보다 기설정 값 또는 비율 이상 작을 수 있고, 제 1 값보다 두 배 이상 작거나 스턱 상태를 유발하는 통계 데이터에 기초하여 기설정 비율 이상 작은 값으로 결정될 수 있으며, 즉, 불필요하게 움직임이 자주 멈추는 것을 방지하도록 제 1 값보다 어느 정도 충분한 마진을 두고 작게 설정될 수 있다.
일 실시 예에서, 제 2 값은 트렌드 라인(710)에 기초하여 조정될 수 있고, 예를 들면, 굴착기(200)와 지면의 평균 각도가 기설정 값 이상으로 매우 기울어진 경우에는 제 2 값을 기설정 비율 이상 작은 값으로 갱신하여 매우 경사진 지역에서는 더욱 충분한 마진이 설정되도록 할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)에 인가되는 압력이 제 1 압력에 대응됨에 따라 붐 업을 수행하는 과정에서, 붐(230)의 속도를 제 1 압력에 기초하여 결정할 수 있고, 예를 들면, 제 1 압력에 반비례한 조정 팩터를 반영하여 붐(230)의 회전 속도를 설정 수준 내에서 조정할 수 있다. 암(210)에 매우 큰 압력이 감지된 경우에는 천천히 움직이고, 상대적으로 작은 압력이 감지되어 붐 업을 수행하는 경우에는 빠르게 움직일 수 있다.
단계 S340에서 디바이스(100)는 버켓(220)의 회전으로 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐(230)을 이동시킬 수 있다. 예들 들면, 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 도달할 때까지 암(210)과 버켓(220)을 함께 회전시키고, 암(210)과 버켓(220)의 회전에 따라 암(210)과 버켓(220)의 각도가 감소하다가 제 2 각도에 도달하면 붐(230)을 회전시킬 수 있다. 또는, 다른 실시 예에 따르면, 암(210)의 이동량이 기설정 값(예: 제 1 각도 * 1.5)이 되도록, 버켓(220)의 이동량이 기설정 타겟 각도에 기설정 비율(예: 0.8배) 이상 도달하면, 그 이후로 붐(230)을 이동시킬 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210), 버켓(220) 및 붐(230)을 동시에 회전시킬 수 있으며, 예를 들면, 암(210)의 각도가 제 1 각도의 기설정 비율(예: 70%)에 도달하면 버켓(220)의 회전이 추가되고, 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도의 기설정 비율(예: 80%)에 도달하면 붐(230)의 회전이 추가되는 방식으로 각각의 회전이 순차적으로 트리거링될 수 있다.
도 6을 참조하면, 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응된 이후부터 버켓(220) 끝단의 높이가 기설정 높이에 대응될 때까지의 시간을 나타내는 제 3 시간 구간 동안, 붐(230)은 처음 붐(230)의 움직임이 시작되는 제 3-1 지점(610)에서 제 3 이동 경로(620)를 따라 제 3 지점(630)까지 이동할 수 있다. 일 실시 예에서, 같은 시간 동안, 암(210)은 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응되는 제 1-2 지점(430)에서 제 1-2 이동 경로(440)를 따라 제 1-3 지점(450)까지 이동할 수 있고, 버켓(220)은 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응되는 제 2-2 지점(530)에서 제 2-2 이동 경로(540)를 따라 제 2-3 지점(550)까지 이동할 수 있으며, 이때, 암(210), 버켓(220) 및 붐(230)이 모두 회전하여 시간의 경과에 따라 암(210)과 버켓(220)의 각도가 더 줄어들 수 있다. 다른 일 실시 예에서, 같은 시간 동안 붐(230)만 회전하고, 암(210)과 버켓(220) 중 적어도 하나는 회전하지 않을 수도 있다.
예컨대, 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도가 되는 시점이 제 2 시간 구간과 제 3 시간 구간의 경계 시점을 나타내고, 디바이스(100)는 내장된 높이 센서를 통해 버켓(220)의 최하단 높이가 굴착기(200)와 인접한 로드캐리어(예: 덤프트럭, 호퍼, 크러셔)의 최상단 높이에 기초하여 결정된 목표 높이에 도달할 때까지 붐(230)을 상방으로 이동시키는 붐 업을 수행할 수 있다.
내장된 높이 센서는 굴착기(200)에 포함될 수도 있고, 로드캐리어에 포함될 수도 있으며, 그 외의 제 3의 장치(예: 인접 장치)에 포함될 수도 있다. 센서의 형식과 동작 방식(예: 자외선, 적외선, 초음파 등)은 제한되지 않는다.
이처럼, 디바이스(100)는 암(210)을 회전시키다가 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응되는 트리거 시점에 버켓(220)의 회전을 시작하고, 암(210)과 버켓(220)을 함께 회전시키다가 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응되는 트리거 시점에 붐(230)의 회전을 시작하고, 암(210), 버켓(220) 및 붐(230)을 함께 회전시키다가 버켓(220)의 높이가 기설정 높이에 대응되는 트리거 시점에 디깅 동작을 붐(230)의 회전을 종료시킴으로써, 버켓(220)에 목표한 부피만큼의 토사가 담기도록 효과적으로 제어할 수 있다.
도 7 내지 도 8은 일 실시 예에 따른 디바이스(100)가 붐(230)의 회전을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면들이다.
도 7을 참조하면, 디바이스(100)는 대상물을 포함하는 지형에 대한 정보에 기초하여 지형의 경사에 따라 트렌드 라인(710)을 결정하고, 버켓(220)에 기설정 부피 이상의 대상물(예: 토사)을 담기 위해 요구되는 버켓(220)의 움직임을 기저장된 환경 인식 알고리즘의 파일 모양 트렌드 라인(pile shape trend line)에 기초하여 분석하고(식별번호 720 참조), 분석 결과에 따라 버켓(220)에 기설정 부피 이상의 대상물(예: 토사)을 담기 위한 암(210)의 제 1 각도 및 암(210)과 버켓(220)의 제 2 각도를 각각 결정하고, 내장된 높이 센서를 통해 버켓(220)의 바닥 지점과 로드캐리어의 상단에 배치되는 덤프 베드 사이의 높이 정보를 센싱하여 붐(230)의 목표 각도를 산출할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 암(210)의 버켓(220)에 기설정 부피 이상의 대상물(예: 토사)을 담기 위한 암(210)의 이동량 및 버켓(220)의 이동량을 각각 분석하여 이로부터 제 1 각도 및 제 2 각도를 각각 산출하고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 도달할 때까지 암(210)만 회전시킬 수 있다(식별번호 730 참조). 또한, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 도달하면 암(210)의 총 각도 변화량이 기설정 값(예: 분석된 암(210)의 이동량 * 1.5)이 될 때까지 그리고 버켓(220)의 각도가 제 2 각도의 일정 수준(예: 80%)에 도달할 때까지에 암(210)과 버켓(220)을 서로 다른 회전 속도로 함께 회전시킬 수 있고(식별번호740, 750 참조), 암(210)과 버켓(220)의 각도가 각각 목표치에 도달하면 붐(230)의 회전을 시작하여 버켓(220)의 바닥 지점과 로드캐리어의 최상단 사이의 높이 차이가 기설정 값에 대응될 때까지 붐 업을 수행할 수 있다(식별번호860 참조).
또한, 디바이스(100)는 상술한 것처럼, 암(210)과 버켓(220)을 함께 회전시키는 과정에서, 암(210) 및 버켓(220) 중 적어도 하나에 인가되는 압력을 실시간 센싱하여 기설정 값 이상의 챔버 압력 또는 상호 동등한 압력이 감지되어 스턱 상태(또는 스톨(stall) 상태)로 결정되는 경우, 해당 상태에서 벗어나도록 붐(230)을 활성화시키는 붐 업을 수행할 수 있다.
도 8을 참조하면, 디바이스(100)는 버켓(220)이 도달할 수 있는 최하단 높이와 굴착기(200)와 인접한 로드캐리어의 최상단 높이의 차이값이 기설정 값에 대응될 때까지 붐(230)을 회전시킬 수 있다. 여기에서, 버켓(220)의 최하단은 버켓(220)의 회전을 감안하였을 때 버켓(220)의 끝점이 도달할 수 있는 최하 높이를 나타낸다. 도 8에는 굴착기(200)와 인접한 로드캐리어의 상단에 배치되어 버켓(220)에 담긴 대상물을 적재할 수 있는 덤프 베드(810)가 예시되어 있으며, 디바이스(100)는 지면과 덤프 베드(810)의 최상단 위치 사이의 거리인 제 1 높이(820)를 센싱하고, 제 1 높이(820)보다 기설정 값(예: 50cm) 이상의 마진을 갖도록 버켓(220)이 도달할 수 있는 최하단 높이인 제 2 높이(830)의 목표값을 설정하고, 붐(230)을 회전시키는 과정에서 제 2 높이(830)를 실시간 센싱하여 제 2 높이(830)와 제 1 높이(820) 간의 차이값(840)이 기설정 값(예: 50cm)에 도달할 때까지 붐 업을 수행할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 제 1 높이(820)와 제 2 높이(830) 간의 차이값(840), 버켓(220)의 너비(850) 및 덤프 베드(810)의 중심 위치 중 적어도 하나에 기초하여 버켓(220)의 도착점(860)을 결정할 수 있다. 예를 들면, 도 8에 도시된 것처럼, 제 2 높이(830)와 제 1 높이(820) 간의 차이값(840)이 기설정 값(예: 50cm)에 도달하도록 버켓(220)이 도달해야할 최하단 높이를 결정하고, 대상물을 로드캐리어 내에 적재시키는 과정에서 버켓(220)이 기설정 각도(예: 90도) 이상으로 충분히 회전이 가능하도록, 결정된 최하단 높이에서 버켓(220)의 너비(850)를 가산하여 도착점(860)의 높이 Zr을 결정할 수 있다. 또한, X축 방향 및 Y축 방향으로 덤프 베드(810)의 중심 위치인 (Xd, Yd)를 검출하여, 덤프 베드(810)의 중심 위치 (Xd, Yd)에 따라 또는 이로부터 기설정 거리 마진 이내에 위치하도록 도착점(860)의 가로 너비 Xr 및 세로 너비 Yr을 결정하여, 버켓(220)의 회전축이 최종적으로 도달하게 될 목표 위치인 도착점(860)의 위치 좌표 (Xr, Yr, Zr)를 결정할 수 있다.
일 실시 예에서, 도착점(860)의 위치 좌표 (Xr, Yr, Zr)는 하기 수학식 1 및 수학식 2 중 적어도 하나에 기초하여 결정될 수 있으나 이에 제한되지 않는다.
[수학식 1]
X1 = Wb + Xm
Xr = (Xd / 2) - X1
Z1 = Wb + Zm
Zr = Zd + Z1
[수학식 2]
Yr = Yd + Ym
(여기에서, Xm, Ym 및 Zm은 각각 X축 방향, Y축 방향 및 Z축 방향의 기설정 제 1 마진, 제 2 마진 및 제 3 마진을 나타내고, Wb는 버켓(220)의 너비(850)를 나타내고, Xd 및 Yd는 X축 방향 및 Y축 방향으로 덤프 베드(810)의 중심 위치를 나타낼 수 있다.)
이처럼, 디바이스(100)는 버켓(220)의 최하단이 덤프 베드(810)의 최상단보다 어느 정도 마진(예: 50cm)이상의 차이가 있을 때의 붐(230)의 각도를 타겟 각도로 설정하고, 타겟 각도까지만 붐 업을 수행한 후 그 이상으로는 붐 업이 수행되지 않도록 제어함으로써 필요 이동량만큼의 효율적인 이동이 이루어지도록 제어할 수 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 단계 S310, S320 및 S330 각각에서 암(210)의 속도 및 버켓(220)의 속도 중 적어도 하나를 상이하게 결정할 수 있다. 예를 들면, S310, S320 및 S330의 순서로 속도가 작아지도록 암(210)의 회전 속도를 결정하여 러프한 작업이 수행되는 초기 단계에서는 빠르게 움직이고, 섬세한 작업이 요구되는 후기 단계에서는 느리게 움직일 수 있다. 다른 예를 들면, 각각의 단계 내에서 시간의 경과에 따라 제 1 속도, 제 2 속도(제 1 속도보다 빠름) 및 제 1 속도의 순서로 연속적으로 변화하도록 제어하고, 초기 단계보다 이후 단계에서 속도가 작도록 결정할 수도 있다.
일 실시 예에서, 디바이스(100)는 대상물 종류, 작업 중요도 및 트렌드 라인(710)에 기초하여 암(210)의 속도 및 버켓(220)의 속도 중 적어도 하나를 갱신할 수 있으며, 예를 들면, 굴착기(200)와 땅의 경사가 기설정 수준 이상 완만하게 기울어져있거나 사용자 입력을 통해 수신된 작업 중요도가 보통이거나 대상물 종류가 일반 토사인 경우에는 속도를 빠르게 설정하거나 또는 단계별로 속도가 상이한 정도를 크게 하고, 급격하게 기울어지거나 작업 중요도가 높음이거나 대상물 종류가 위험 자재인 경우에는 속도를 느리게 설정하거나 또는 단계별로 속도가 상이한 정도를 작게 할 수 있다. 또한, 각 요소에는 상이한 가중치가 부여될 수 있고, 예를 들면, 대상물 종류, 작업 중요도 및 트렌드 라인(710)의 순서로 높은 가중치가 부여될 수 있다. 이처럼, 디깅 작업이 이루어지는 단계, 경사 상황, 대상물 종류 등을 고려하여 상황에 따라 신속하고도 정밀하게 디깅 동작을 수행할 수 있다.
도 9는 일 실시 예에 따른 버킷(220)의 투영면적(910)을 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면 버킷(220)의 형상에 따라 버킷(220)에 대한 가상의 투영면적(910)을 확인할 수 있다. 디바이스(100)가 암(210), 버켓(220) 및 붐(230)의 이동을 제어할 때 투영면적(910)이 이용될 수 있다.
구체적으로, 도 10은 일 실시 예에 따른 디바이스(100)가 버킷(220)의 투영면적(910)과 트렌드 라인(710)이 중첩되는 지점(1110)에 기초하여 암(210), 버켓(220) 및 붐(230)의 이동을 제어하는 일 예를 설명한다.
도 10을 참조하면, 디바이스(100)는 투영면적(910)과 트렌드 라인(710)이 중첩되는 지점(1110)에 기초하여 제 1 각도를 결정하고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응 되도록 암(210)을 이동시키고, 암(210)의 각도가 제 1 각도에 대응됨에 따라 암(210)에 연결된 버켓(220)을 회전시키고, 버켓(220)의 회전으로 암(210)과 버켓(220)의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐(230)을 이동시킬 수 있다.
예를 들면, 디바이스(100)는 중첩되는 지점(1110)에 따라 결정되는 제 1 높이(1130)와 제 2 높이(1120)의 비율에 기초하여 제 1 각도를 결정할 수 있다. 일 예로, 디바이스(100)는 '제 1 높이(1130) / 제 2 높이(1120) = 0.9'가 될 때의 제 1 각도를 미리 결정하여 암의 회전을 제어할 수 있다. 여기서 0.9는 임의의 수치이며, 1이하의 임의의 숫자로 미리 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따라 디바이스(100)는 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암(210)의 각도를 중첩되는 지점(1110)에 따라 결정할 수 있으며, 구체적으로 제 1 높이(1130)와 제 2 높이(1120)의 비율에 기초하여 버켓(220)에 담기는 대상물의 부피를 결정하고, 그에 따라 제 1 각도를 결정할 수 있다.
제 1 각도를 결정에 따른 디바이스 동작에 대해서는 도 1 내지 도 8에서 상술된 내용을 참조할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 따르면, 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도에 기초하여 암, 버켓 및 붐의 이동을 효과적으로 제어할 수 있다.
이상에서 도시된 단계들의 순서 및 조합은 일 실시 예이고, 명세서에 기재된 각 구성요소들의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 순서, 조합, 분기, 기능 및 그 수행 주체가 추가, 생략 또는 변형된 형태로 다양하게 실시될 수 있음을 알 수 있다.
한편, 상술한 방법은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 방법에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 램, USB, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 개시의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (22)

  1. 굴착기를 제어하는 방법에 있어서,
    버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도인 제 1 각도를 결정하는 단계;
    상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 이동시키는 단계;
    상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 버켓을 회전시키는 단계; 및
    상기 버켓의 회전으로 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐을 이동시키는 단계;를 포함하는, 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 각도를 결정하는 단계는
    상기 대상물을 포함하는 지형의 경사에 따라 결정되는 트렌드 라인에 기초하여 상기 제 1 각도를 결정하는, 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 암을 이동시키는 단계는
    상기 암과 중력 방향이 이루는 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 회전시키는, 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 버켓을 회전시키는 단계는
    상기 암과 상기 버켓이 이루는 각도가 감소하는 방향으로 상기 버켓을 회전시키는, 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐을 이동시키는 단계는
    상기 버켓이 도달할 수 있는 최하단 높이와 상기 굴착기와 인접한 로드캐리어의 최상단 높이의 차이값이 기설정 값에 대응될 때까지 상기 붐을 회전시키는, 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 버켓을 회전시키는 단계는
    상기 암에 인가되는 압력을 센싱하는 단계; 및
    상기 암에 인가되는 압력이 제 1 압력에 대응되는 경우, 상기 암과 상기 버켓에 인가되는 유압력을 유지하는 상태에서 상기 버켓이 상승하는 방향으로 상기 붐을 회전시키는 단계;를 포함하는, 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 버켓이 상승하는 방향으로 상기 붐을 회전시키는 단계는
    상기 암에 인가되는 압력이 제 2 압력에 대응되는 경우, 상기 붐의 회전을 정지하는 단계;를 포함하고,
    상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 작은, 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 암을 이동시키는 단계는
    상기 버켓 및 상기 붐은 정지된 상태에서 상기 암이 상기 굴착기의 본체에 가까워지는 방향으로 상기 암을 회전시키는, 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 버켓을 회전시키는 단계는
    상기 붐은 정지된 상태에서 상기 암 및 상기 버켓을 동시에 회전시키는, 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 붐을 이동시키는 단계는
    상기 암, 상기 버켓 및 상기 붐을 동시에 회전시키는, 방법.
  11. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는
    상기 버킷의 투영면적과 상기 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 결정되는, 방법.
  12. 굴착기를 제어하는 디바이스에 있어서,
    대상물을 포함하는 지형에 대한 정보를 획득하는 수신부; 및
    버켓에 담기는 상기 대상물의 부피가 기설정값이 되는 암의 각도인 제 1 각도를 상기 지형에 대한 정보에 기초하여 결정하고,
    상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 이동시키고,
    상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 버켓을 회전시키고,
    상기 버켓의 회전으로 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 붐을 이동시키는 프로세서;를 포함하는, 디바이스.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 대상물을 포함하는 지형의 경사에 따라 결정되는 트렌드 라인에 기초하여 상기 제 1 각도를 결정하는, 디바이스.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 암과 중력 방향이 이루는 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 회전시키는, 디바이스.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 암과 상기 버켓이 이루는 각도가 감소하는 방향으로 상기 버켓을 회전시키는, 디바이스.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 버켓이 도달할 수 있는 최하단 높이와 상기 굴착기와 인접한 로드캐리어의 최상단 높이의 차이값이 기설정 값에 대응될 때까지 상기 붐을 회전시키는, 디바이스.
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 암에 인가되는 압력을 센싱하고,
    상기 암에 인가되는 압력이 제 1 압력에 대응되는 경우, 상기 암과 상기 버켓에 인가되는 유압력을 유지하는 상태에서 상기 버켓이 상승하는 방향으로 상기 붐을 회전시키는, 디바이스.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 암에 인가되는 압력이 제 2 압력에 대응되는 경우, 상기 붐의 회전을 정지하고,
    상기 제 2 압력은 상기 제 1 압력보다 작은, 디바이스.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는
    상기 버켓 및 상기 붐은 정지된 상태에서 상기 암이 상기 굴착기의 본체에 가까워지는 방향으로 상기 암을 회전시키는, 디바이스.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 각도는
    상기 버킷의 투영면적과 상기 트렌드 라인이 중첩되는 지점에 기초하여 결정되는, 디바이스.
  21. 붐;
    상기 붐에 연결된 암;
    상기 암에 연결된 버켓; 및
    상기 버켓에 담기는 대상물의 부피가 기설정값이 되는 상기 암의 각도인 제 1 각도를 결정하고, 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응되도록 상기 암을 제어하고, 상기 암의 각도가 상기 제 1 각도에 대응됨에 따라 상기 암에 연결된 상기 버켓이 회전하도록 상기 버켓을 제어하고, 상기 버켓의 회전으로 상기 암과 상기 버켓의 각도가 제 2 각도에 대응됨에 따라 상기 붐이 이동하도록 상기 붐을 제어하는 컨트롤러;를 포함하는, 굴착기.
  22. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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