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作业机械

文献发布时间:2024-04-18 20:01:23


作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械。

背景技术

具有如下作业:通过液压挖掘机等的作业机械挖掘砂土,并将挖掘出的砂土向翻斗卡车等的搬运车辆装载。已知通过自动控制执行这种挖掘装载作业的技术。

专利文献1中公开了如下控制系统,其基于使用液压挖掘机上搭载的传感器系统测量出的地形数据,自动地计划并执行与挖掘装载作业关联的任务。该控制系统在挖掘作业的完成前和完成后、及装载作业的完成前和完成后,使用两个扫描传感器对挖掘区域、移动路径以及载货区域中的必要场所进行测量,基于测量到的数据自动地计划并执行任务。

专利文献2中公开了具有如下控制器的作业机械,该控制器基于测量出的地形数据来决定将从作业机的现在位置至挖掘开始位置连结的旋转路径,并使作业机按照旋转路径移动至挖掘开始位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2000-136549号公报

专利文献2:日本特开2020-020153号公报

发明内容

专利文献1以及专利文献2所述的技术中,控制器自动执行从作业机械的动作的计划至基于计划的作业机械的动作的控制为止的工作。因此,担心非管理者意图的动作会被作业机械执行。

本发明的目的为,提供能够恰当执行管理者有意进行的动作的作业机械。

本发明的一个方式的作业机械具有:作业装置;检测所述作业装置的姿势信息的姿势检测装置;驱动所述作业装置的液压致动器;和控制装置,其基于外部系统取得的对于自动控制所需要的任务信息来生成动作计划信息,并基于所述动作计划信息以及所述姿势检测装置的检测结果来执行所述液压致动器的自动控制。所述控制装置构成为:将所述动作计划信息向所述外部系统输出,在没有从所述外部系统输入表示已经批准所述动作计划信息的批准信号的情况下,不执行所述自动控制,在从所述外部系统输入有所述批准信号的情况下,执行所述自动控制。

发明效果

根据本发明,能够提供能够恰当执行管理者有意进行的动作的作业机械。

附图说明

图1是本发明第1实施方式的液压挖掘机的构成图。

图2表示本发明第1实施方式的液压挖掘机的液压驱动系统的图。

图3是本发明第1实施方式的控制器的功能框图。

图4是表示进行挖掘作业时的预定动作轨道、和以使铲斗的爪尖沿着预定动作轨道的方式动作的作业装置的图。

图5是由控制器执行的自动运转控制的流程图,表示从任务信息的取得处理至控制电流的输出处理的流程。

图6是由控制器执行的自动运转控制的流程图,表示从位置姿势信息运算处理至结束信号输出处理的流程。

图7是本发明的第2实施方式的控制器的功能框图。

图8是表示执行挖掘作业时的预定动作轨道、和以使铲斗的爪尖沿着预定动作轨道的方式动作的作业装置的图,表示作为预定动作轨道的基准预定动作轨道以及修正预定动作轨道。

具体实施方式

以下,使用附图说明本发明的实施方式的作业机械。此外,以下,以液压挖掘机为例来说明作业机械,该液压挖掘机作为作业装置前端的作业工具(附件)而具有铲斗10。

另外,本说明书中,在同一构成要素存在多个的情况下,有时在附图标记(数字)的末尾标注罗马字,但有时也会省略该罗马字汇总表示该多个构成要素。例如在存在两个电磁比例阀54a、54b时,有时将其整体表示为电磁比例阀54。

<第1实施方式>

-液压挖掘机的整体构成-

图1是本发明第1实施方式的液压挖掘机1的构成图。如图1所示,液压挖掘机1具有车身(机体)1B、和安装于车身1B的多关节型的前作业装置(以下仅记载为作业装置)1A。车身1B具有通过左右的行驶液压马达3a、3b行驶的下部行驶体11、和安装于下部行驶体11之上并通过旋转液压马达4旋转的上部旋转体12。

作业装置1A具有多个被驱动部件(动臂8、斗杆9以及铲斗10)和驱动被驱动部件的多个液压致动器。多个被驱动部件串联连结。动臂8的基端部经由动臂销能够转动地支承于上部旋转体12的前部。在动臂8的前端部经由斗杆销能够转动地连结有斗杆9。在斗杆9的前端部经由铲斗销能够转动地连结有作为作业工具的铲斗10。动臂8由作为液压致动器的液压缸(以下也记载为动臂液压缸)5驱动。斗杆9由作为液压致动器的液压缸(以下也记载为斗杆液压缸)6驱动。铲斗10由作为液压致动器的液压缸(以下也记载为铲斗液压缸)7驱动。

以能够测定动臂8、斗杆9以及铲斗10的转动角度的方式,在动臂8上安装有动臂角度传感器30,在斗杆9上安装有斗杆角度传感器31,在铲斗连杆13上安装有铲斗角度传感器32。在上部旋转体12上安装有检测上部旋转体12(车身1B)相对于基准面(例如水平面)的倾斜角的车身倾斜角度传感器33。

在上部旋转体12上搭载有作为原动机的发动机18以及由发动机18驱动的液压泵等的液压设备。图2是表示液压挖掘机1的液压驱动系统的图。如图2所示,液压驱动系统具有发动机18、主泵2、先导泵48、多个流量控制阀D1~D6和多个电磁比例阀54a~59b。发动机18驱动主泵2以及先导泵48。先导泵48是固定容量型的液压泵。

主泵2是容量由调节器2a控制的可变容量型的液压泵,排出对多个液压致动器(动臂液压缸5、斗杆液压缸6、铲斗液压缸7等)进行驱动的液压油。调节器2a根据来自搭载于上部旋转体12的控制器40的控制指令而驱动,控制主泵2的排出流量。

从主泵2排出的液压油通过流量控制阀D1向动臂液压缸5供给,通过流量控制阀D2向斗杆液压缸6供给,通过流量控制阀D3向铲斗液压缸7供给,通过流量控制阀D4向旋转液压马达4供给,通过流量控制阀D5向行驶液压马达3a供给,通过流量控制阀D6向行驶液压马达3b供给。通过被供给的液压油使动臂液压缸5、斗杆液压缸6、铲斗液压缸7伸缩,由此动臂8、斗杆9,铲斗10分别转动,使作业装置1A的姿势以及铲斗10的位置变化。通过被供给的液压油使旋转液压马达4旋转,由此上部旋转体12相对于下部行驶体11旋转。通过被供给的液压油使行驶液压马达3a、3b旋转,由此下部行驶体11行驶。

在先导泵48的排出配管即先导泵管线170上设有锁定阀39。先导泵管线170中的锁定阀39的下游侧分支为多个先导管线C1~C12并与电磁比例阀54a~59b连接。本实施方式的锁定阀39是电磁切换阀,其螺线管与配置于上部旋转体12的驾驶室16(参照图1)的门锁杆24(参照图1)的位置传感器电连接。门锁杆24的位置由其位置传感器检测,从位置传感器向锁定阀39输入与门锁杆24的位置相应的信号。若门锁杆24的位置为锁定位置则锁定阀39被关闭而截断工作油从先导泵48向电磁比例阀54a~59b的供给。若门锁杆24的位置为锁定解除位置则锁定阀39打开而使工作油从先导泵48向电磁比例阀54a~59b供给。即,在先导泵管线170由锁定阀39截断的状态中,各液压致动器(3~7)的动作被禁止。

流量控制阀D1~D6控制从主泵2向动臂液压缸5、斗杆液压缸6、铲斗液压缸7、旋转液压马达4以及行驶液压马达3a、3b供给的液压油的流动。

流量控制阀D1由经由设有电磁比例阀54a、54b的先导管线C1、C2输入至受压室E1、E2的先导压驱动。流量控制阀D1控制来自主泵2的液压油的供给方向和流量并驱动动臂液压缸5。流量控制阀D2由经由设有电磁比例阀55a、55b的先导管线C3、C4向受压室E3、E4输入的先导压驱动。流量控制阀D2控制来自主泵2的液压油的供给方向和流量并驱动斗杆液压缸6。流量控制阀D3由经由设有电磁比例阀56a、56b的先导管线C5、C6向受压室E5、E6输入的先导压驱动。流量控制阀D3控制来自主泵2的液压油的供给方向和流量并驱动铲斗液压缸7。流量控制阀D4由经由设有电磁比例阀57a、57b的先导管线C7、C8向受压室E7、E8输入的先导压驱动。流量控制阀D4控制来自主泵2的液压油的供给方向和流量并驱动旋转液压马达4。流量控制阀D5由经由设有电磁比例阀58a、58b的先导管线C9、C10向受压室E9、E10输入的先导压驱动。流量控制阀D5控制来自主泵2的液压油的供给方向和流量并驱动行驶液压马达3a。流量控制阀D6由经由设有电磁比例阀59a、59b的先导管线C11、C12向受压室E11、E12输入的先导压驱动。流量控制阀D6控制来自主泵2的液压油的供给方向和流量并驱动行驶液压马达3b。

电磁比例阀54a~59b由来自控制器40的控制指令所控制。电磁比例阀54a~59b是通过将从先导泵48供给的一次压减压为与来自控制器40的控制指令(控制电流)相应的二次压而生成先导压的减压阀。电磁比例阀54a~59b将生成的先导压向流量控制阀D1~D6的受压室(E1~E12)输出。

控制器40上连接有姿势检测装置50、车身位置检测装置36以及通信装置51。姿势检测装置50具有安装于动臂8的动臂角度传感器30(参照图1)、安装于斗杆9的斗杆角度传感器31(参照图1)、安装于铲斗10的铲斗角度传感器32(参照图1)以及安装于车身1B的车身倾斜角度传感器33(参照图1)。这些角度传感器(30、31、32、33)作为作业装置1A的姿势信息而取得表示角度的信息,并输出与该信息相应的信号。也就是说,角度传感器(30、31、32、33)发挥作为检测作业装置1A的姿势信息的姿势传感器的功能。姿势检测装置50例如作为角度传感器(30、31、32、33)而具有取得正交3轴的角速度以及加速度的IMU(InertialMeasurement Unit:惯性测量装置)、和基于由IMU取得的信息运算动臂角、斗杆角、铲斗角以及车身倾斜角的角度运算装置。此外,角度传感器(30、31、32)也能够采用电位仪。

车身位置检测装置36安装于上部旋转体12,检测上部旋转体12(车身1B)的位置信息以及方位信息。例如,车身位置检测装置36具有多个GNSS(Global NavigationSatellite System:全球卫星测位系统)用的天线(以下记为GNSS天线)36a(参照图1)和基于由GNSS天线36a接收到的来自多个测位卫星的卫星信号(GNSS电波)运算地理坐标系(地球坐标系)中的上部旋转体12的位置坐标(位置信息)以及离基准方位的角度即方位角(方位信息)的测位运算装置。

通信装置51是用于与管理系统180进行通信的装置。控制器40经由通信装置51向管理系统180发送信息,并经由通信装置51接收来自管理系统180的信息。通信装置51是能够与作为广域网络的通信回线20进行无线通信的无线通信装置,具有包括以规定的频带域为感受带域的通信天线的通信接口。通信回线20是移动电话事业者等建立的移动电话通信网(移动通信网)、互联网等。此外,通信装置51也可以利用Wi-Fi(注册商标)、ZigBee(注册商标)、Bluetooth(注册商标)等通信方式,与管理系统180直接或者间接地进行信息的授受。

管理系统180是远程管理(掌握、监视)液压挖掘机1的状态的外部系统,设于远离液压挖掘机1的施设。管理系统180具有管理服务器181、显示装置184和输入装置185。管理服务器181具有经由通信回线20用于与液压挖掘机1进行通信的通信装置183、和将从液压挖掘机1接收到的信息等存储的硬盘驱动器等存储装置182。管理服务器181经由通信装置183向控制器40发送信息,并经由通信装置183接收来自控制器40的信息。管理服务器181使存储装置182内存储的信息显示于液晶显示装置等显示装置184。管理者通过键盘、鼠标等输入装置185操作管理服务器181,使规定的液压挖掘机1的信息显示于显示装置184,由此能够掌握液压挖掘机1的状态。

管理者操作输入装置185,进行对于由液压挖掘机1的控制器40执行的自动控制所需要的任务信息的输入操作。任务信息中包括自动控制的类型以及用于使自动控制执行的参数。自动控制的类型中例如具有挖掘作业、装载作业、车辆的移动、挖掘装载作业、移动挖掘装载作业等。说明用于使自动控制执行的参数的一例。作为用于使挖掘作业的自动控制执行的参数而具有用于划分正方体形状的挖掘范围的8顶点的地理坐标系上的位置坐标。作为用于使装载作业的自动控制执行的参数,而具有卸土点的地理坐标系上的位置坐标。

若执行基于输入装置185的任务信息的输入操作,则管理服务器181生成任务信息,经由通信装置183向液压挖掘机1发送任务信息。例如,管理者在想要使液压挖掘机1执行挖掘装载作业的情况下,作为自动控制的类型而选择挖掘装载作业,并进行输入挖掘区域的8顶点的位置坐标和卸土点的位置坐标的操作。由此,管理服务器181生成并输出将如下自动控制作为一个任务的任务信息,该自动控制是针对从基于液压挖掘机1的挖掘动作至装载动作(卸土动作)的一系列作业的自动控制。

液压挖掘机1的控制器40当从管理系统180接收任务信息后,基于任务信息生成动作计划信息,并经由通信装置51将动作计划信息向管理系统180发送。此外,随后详细说明基于液压挖掘机1的控制器40执行的动作计划信息的生成处理的内容。

对于管理系统180输入有由控制器40生成的动作计划信息。管理服务器181使输入的动作计划信息显示于显示装置184。管理者在看到显示装置184的显示画面中显示的动作计划信息,并批准执行基于该动作计划信息的自动控制的情况下,通过输入装置185进行批准操作。当基于输入装置185的批准操作执行后,管理服务器181生成表示已经批准动作计划信息的批准信号,并经由通信装置183向液压挖掘机1发送批准信号。管理者在看到显示装置184的显示画面中显示的动作计划信息,但没有批准执行基于该动作计划信息的自动控制的情况下,通过输入装置185进行非批准操作。当基于输入装置185的非批准操作执行后,管理服务器181生成表示没有批准动作计划信息的非批准信号,并经由通信装置183向液压挖掘机1发送非批准信号。即,管理系统180与输入装置185的操作相应地输出批准信号或非批准信号。

液压挖掘机1的控制器40在从管理系统180输入有批准信号的情况下,基于动作计划信息以及姿势检测装置50的检测结果执行液压致动器的自动控制。此外,控制器40在没有从管理系统180输入批准信号的情况下,不执行自动控制。当自动控制正常结束后,控制器40生成正常结束信号,并经由通信装置51向管理系统180发送正常结束信号。

管理服务器181当接收正常结束信号后,在显示装置184的显示画面中显示表示自动控制正常结束的消息等图像。管理者当确认了自动控制正常结束后,再次进行任务信息的输入操作。这样地,本实施方式中,反复执行(1)基于管理者进行的任务信息的输入操作、(2)基于液压挖掘机1的控制器40进行的动作计划信息的生成、(3)基于管理者进行的动作计划信息的批准操作、(4)由液压挖掘机1的控制器40进行的基于动作计划信息的自动控制,由此推进基于液压挖掘机1的作业。

管理服务器181在从液压挖掘机1接收到表示处于自动控制中的信息时,在显示装置184的显示画面中显示表示处于自动控制中的消息。管理者在想要使自动控制临时停止的情况下,通过输入装置185进行临时停止要求操作。当通过输入装置185执行临时停止要求操作之后,管理服务器181生成临时停止要求信号,经由通信装置183向液压挖掘机1发送临时停止要求信号。管理者在使自动控制临时停止之后,想要再次执行自动控制的情况下,通过输入装置185进行恢复要求操作。当通过输入装置185执行恢复要求操作后,管理服务器181生成恢复要求信号,经由通信装置183向液压挖掘机1发送恢复要求信号。管理者在使自动控制临时停止后,想要使自动控制中途结束的情况下,通过输入装置185进行中途结束要求操作。当通过输入装置185进行中途结束要求操作后,管理服务器181生成中途结束要求信号,经由通信装置183向液压挖掘机1发送中途结束要求信号。

以下,详细说明用于实现自动控制的控制器40的构成、功能以及自动运转控制的处理的流程。

-控制器的硬件构成-

控制器40是对基于动作计划信息的液压挖掘机1的自动控制进行执行的控制装置。控制器40由如下计算机构成,该计算机具有CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)等处理器40a、ROM(ReadOnly Memory)、闪存、硬盘驱动器等非易失性存储器40b、被称为所谓的RAM(Random AccessMemory)的易失性存储器40c、输入接口40d、输出接口40e以及其他的周边回路。此外,控制器40可以由一个计算机构成,也可以由多个计算机构成。

非易失性存储器40b中储存有能够执行各种运算的程序。也就是说,非易失性存储器40b是可读取实现本实施方式的功能的程序的存储介质。处理器40a是将非易失性存储器40b内存储的程序在易失性存储器40c中展开并运算执行的处理装置,按照程序相对于从输入接口40d、非易失性存储器40b以及易失性存储器40c取得的数据进行规定的运算处理。

输入接口40d将从姿势检测装置50、车身位置检测装置36、通信装置51等装置输入的信号转换为能够由处理器40a运算的数据。输出接口40e生成与处理器40a的运算结果相应的输出用信号,并将该信号向电磁比例阀54a~59b、通信装置51等装置输出。

-控制器的功能-

图3是控制器40的功能框图。控制器40具有位置姿势运算部43、电磁比例阀控制部44、致动器控制部81、动作计划部90、自动动作控制部91、轨道脱离判断部92、时间脱离判断部93、第1输入部100、第2输入部101、第3输入部102、第1输出部110和第2输出部111。此外,图3中,通信装置51的图示被省略,将控制器40经由通信装置51向管理系统180发送信息的行为仅记述为向管理系统180输出。另外,将控制器40从管理系统180经由通信装置51接收信息的行为,仅记述为信息从管理系统180输入。

对于第1输入部100从管理系统180输入有任务信息。对于第2输入部101从管理系统180输入有批准信号或非批准信号。对于第3输入部102从管理系统180输入有临时停止要求信号、恢复要求信号或中途结束要求信号。

位置姿势运算部43基于车身位置检测装置36的检测结果,运算地理坐标系中的上部旋转体12的位置以及方位角,并基于该运算结果和姿势检测装置50的检测结果来运算地理坐标系中的作业装置1A的位置以及姿势。

动作计划部90基于由第1输入部100取得的任务信息而生成动作计划信息。动作计划信息包括地理坐标系中的作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道、地理坐标系中的作业装置1A的特定点的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及地理坐标系中的车身1B的预定位置的时序信息。本实施方式中,作业装置1A的特定点是铲斗10的爪尖中的左右宽度方向的中心点。作业装置1A的特定点的预定位置的时序信息是从任务的开始至结束的规定时间间隔的各预定时刻中的作业装置1A的特定点的预定位置坐标。作业装置1A的预定姿势的时序信息是从任务的开始至结束的规定时间间隔的各预定时刻中的动臂角、斗杆角以及铲斗角。车身1B的预定位置的时序信息是从任务的开始至结束的规定时间间隔的各预定时刻中的车身1B的基准点的预定位置坐标。对于液压挖掘机1的车身1B的基准点能够采用任意的点。本实施方式中,车身1B的基准点是下部行驶体11的下表面与旋转中心轴的交点。此外,作业装置1A的预定动作轨道也可以由多个位置坐标构成,也可以由函数构成。

第1输出部110将由动作计划部90生成的动作计划信息向管理系统180输出。

自动动作控制部91判断是否对于第2输入部101输入了批准信号。自动动作控制部91在判断为对第2输入部101输入了批准信号的情况下,基于由动作计划部90生成的动作计划信息、由位置姿势运算部43运算出的液压挖掘机1的位置以及姿势(作业装置1A、上部旋转体12以及下部行驶体11的位置以及姿势),运算各液压致动器的速度的目标值(以下记为目标速度)。

例如,在驱动作业装置1A的情况下,自动动作控制部91基于动作计划信息和作业装置1A的位置以及姿势,运算驱动作业装置1A的液压缸(5、6、7)的目标速度。在驱动上部旋转体12的情况下,自动动作控制部91基于动作计划信息和上部旋转体12的位置以及姿势,运算驱动上部旋转体12的旋转液压马达4的目标速度。在驱动下部行驶体11的情况下,自动动作控制部91基于动作计划信息和下部行驶体11的位置以及姿势,运算驱动下部行驶体11的行驶液压马达3a、3b的目标速度。

致动器控制部81基于由自动动作控制部91运算出的各液压致动器(3~7)的目标速度,运算与各液压致动器的动作方向对应的向流量控制阀D1~D6的受压室E1~E12作用的先导压的目标值(以下记为目标先导压)。电磁比例阀控制部44基于由致动器控制部81运算出的目标先导压,运算向各电磁比例阀54a~59b的螺线管供给的控制电流值,并将与运算结果相应的控制电流向各电磁比例阀54a~59b的螺线管供给。

图4是关于进行挖掘作业时的预定动作轨道、和以使铲斗10的爪尖沿着预定动作轨道的方式动作的作业装置1A的图。如图4所示,通过从控制器40向各电磁比例阀54a~59b输出控制电流(控制指令),各液压致动器动作,作业装置1A以沿着预定动作轨道的方式动作。在此,根据为挖掘对象的土质的影响等,有时会导致铲斗10的爪尖从预定动作轨道偏离或者铲斗10的爪尖的移动速度变慢。本实施方式中,通过图3所示的轨道脱离判断部92以及时间脱离判断部93来监视作业装置1A的实际动作是否相对于动作计划信息脱离。

轨道脱离判断部92至少在自动控制的执行过程中判断作业装置1A的特定点是否从预定动作轨道脱离。轨道脱离判断部92基于由动作计划部90生成的动作计划信息和由位置姿势运算部43得到的运算结果来判断铲斗10的特定点是否从预定动作轨道脱离。即,轨道脱离判断部92判断实际的液压挖掘机1的动作相对于动作计划信息有无位置上的脱离。

具体地,如图4的放大图所示,轨道脱离判断部92运算从由位置姿势运算部43运算出的现在的作业装置1A的铲斗10的爪尖(特定点)P0的位置至由动作计划部90运算出的预定动作轨道为止的最短距离Dmin。轨道脱离判断部92判断最短距离Dmin是否为距离阈值D0以下。轨道脱离判断部92在最短距离Dmin为距离阈值D0以下的情况下,判断为铲斗10的特定点P0没有从预定动作轨道脱离。在最短距离Dmin大于距离阈值D0的情况下,轨道脱离判断部92判断为铲斗10的特定点P0从预定动作轨道脱离。距离阈值D0例如是预先规定的几十mm至几百mm程度的值,储存于非易失性存储器40b。此外,距离阈值D0也可以根据自动控制的类型而决定。

图3所示的时间脱离判断部93至少在自动控制的执行过程中判断作业装置1A的实际动作时间是否从预定动作时间脱离。时间脱离判断部93基于由动作计划部90生成的动作计划信息和由位置姿势运算部43得到的运算结果,判断液压挖掘机1的实际动作时间是否从预定动作时间脱离。即,时间脱离判断部93判断实际的液压挖掘机1的动作相对于动作计划信息有无时间上的脱离。

具体地,如图4的放大图所示,时间脱离判断部93特定预定动作轨道上的离由位置姿势运算部43运算出的现在的作业装置1A的铲斗10的爪尖(特定点)P0的位置最近的位置。以下,将特定的位置记载为特定位置P1。时间脱离判断部93运算现在时刻tc与关联于动作计划信息中所含的特定位置P1而存储的预定时刻te之差的绝对值并将其作为差量时间td(td=|tc-te|)。此外,现在时刻tc通过控制器40的计时器功能运算。时间脱离判断部93判断差量时间td是否为时间阈值t0以下。时间脱离判断部93在差量时间td为时间阈值t0以下的情况下,判断为液压挖掘机1的实际动作时间没有从预定动作时间脱离。在差量时间td大于时间阈值t0的情况下,时间脱离判断部93判断为液压挖掘机1的实际动作时间从预定动作时间脱离。时间阈值t0例如预先设定为几十秒至几分钟程度的值,储存于非易失性存储器40b。

参照图3,说明作业装置1A的实际的动作相对于动作计划信息脱离的情况下的处理。当自动控制的执行过程中,由轨道脱离判断部92判断为作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离时,自动动作控制部91使自动控制结束。而且,自动动作控制部91生成表示由于作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离而导致自动控制结束的第1异常结束信号。第2输出部111将由自动动作控制部91生成的第1异常结束信号向管理系统180输出。

当自动控制的执行过程中,由时间脱离判断部93判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离时,自动动作控制部91使自动控制结束。而且,自动动作控制部91生成表示由于作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而导致自动控制结束的第2异常结束信号。第2输出部111将由自动动作控制部91生成的第2异常结束信号向管理系统180输出。

自动动作控制部91判断将预定动作轨道的末端的位置坐标(也就是说,任务的结束预定时刻中的特定点的位置坐标)和由位置姿势运算部43运算出的现在的作业装置1A的特定点的位置坐标连结的直线的距离是否为结束判断阈值以下。在将预定动作轨道的末端的位置坐标与由位置姿势运算部43运算出的作业装置1A的特定点的位置坐标连结的直线的距离为结束判断阈值以下的情况下,自动动作控制部91作为任务执行完成条件成立而结束自动控制。

而且,自动动作控制部91生成表示自动控制正常结束的正常结束信号。即,自动动作控制部91在没有由轨道脱离判断部92判断为作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离,且没有由时间脱离判断部93判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而结束了自动控制的情况下,生成正常结束信号。第2输出部111将由自动动作控制部91生成的正常结束信号向管理系统180输出。

自动动作控制部91在自动控制的执行过程中,判断是否从管理系统180向第3输入部102输入有临时停止要求信号。自动动作控制部91在自动控制的执行过程中,判断为从管理系统180向第3输入部102输入了临时停止要求信号的情况下,使自动控制临时停止。而且,自动动作控制部91生成表示临时停止了自动控制的临时停止信号。第2输出部111将由自动动作控制部91生成的临时停止信号向管理系统180输出。

自动动作控制部91在自动控制的临时停止过程中,判断是否从管理系统180向第3输入部102输入了恢复要求信号。自动动作控制部91在自动控制的临时停止过程中,判断为从管理系统180向第3输入部102输入了恢复要求信号的情况下,使自动控制恢复。

自动动作控制部91在自动控制的临时停止过程中,判断是否从管理系统180向第3输入部102输入了中途结束要求信号。自动动作控制部91在自动控制的临时停止过程中,判断为从管理系统180向第3输入部102输入了中途结束要求信号的情况下,使自动控制结束。而且,自动动作控制部91生成表示在中途结束了自动控制的中途结束信号。第2输出部111将由自动动作控制部91生成的中途结束信号向管理系统180输出。

-自动运转控制的处理流程-

参照图5以及图6,说明由控制器40执行的自动运转控制的一例。图5的流程图表示自动运转控制中的从任务信息的取得处理至控制电流的输出处理的流程,图6的流程图表示自动运转控制中的从位置姿势信息运算处理至结束信号输出处理的流程。

如图5所示,步骤S110中,第1输入部100从管理系统180取得任务信息,向步骤S120前进。步骤S120中,动作计划部90基于由步骤S110取得的任务信息生成动作计划信息,向步骤S130前进。步骤S130中,第1输出部110将由步骤S120生成的动作计划信息向管理系统180输出,向步骤S140前进。

步骤S140中,第2输入部101从管理系统180取得信号(以下也记载为第2输入部信号),向步骤S150前进。步骤S150中,自动动作控制部91判断由步骤S140取得的第2输入部信号是否为批准信号。步骤S150中,自动动作控制部91若判断为第2输入部信号为批准信号则向步骤S160前进,若判断为第2输入部信号不是批准信号(也就是说,判断为第2输入部信号是非批准信号)则返回步骤S110。

在由步骤S150做出否定判断的情况下,不执行基于控制器40的自动控制(步骤S160以后的处理),若由步骤S150做出肯定判断,则执行基于控制器40的自动控制(步骤S160以后的处理)。

步骤S160中,自动动作控制部91基于位置姿势运算部43的运算结果即现在的液压挖掘机1的位置姿势信息(现在的液压挖掘机1的位置以及姿势)、和动作计划信息来运算各液压致动器的目标速度,向步骤S165前进。此外,现在的液压挖掘机1的位置姿势信息是由后述的步骤S180运算的,保持于非易失性存储器40b。步骤S165中,致动器控制部81基于由步骤S160运算出的目标速度,运算各流量控制阀D1~D6的目标先导压,向步骤S170前进。

步骤S170中,电磁比例阀控制部44基于由步骤S170运算出的目标先导压,运算向各电磁比例阀54a~59b的螺线管供给的控制电流值,向步骤S175前进。步骤S175中,电磁比例阀控制部44将与步骤S170中的运算结果相应的控制电流向电磁比例阀54a~59b的螺线管供给,向步骤S180(参照图6)前进。

如图6所示,步骤S180中,位置姿势运算部43基于车身位置检测装置36的检测结果,运算地理坐标系中的现在的车身1B的位置以及上部旋转体12的方位角。另外,步骤S180中,位置姿势运算部43基于地理坐标系中的现在的车身1B的位置以及上部旋转体12的方位角、姿势检测装置50的检测结果和非易失性存储器40b内存储的液压挖掘机1的各部分的尺寸信息,运算液压挖掘机1的位置姿势信息,向步骤S190前进。液压挖掘机1的位置姿势信息中包含作业装置1A的位置以及姿势、上部旋转体12的位置以及姿势和下部行驶体11的位置以及姿势。

步骤S190中,轨道脱离判断部92执行轨道脱离判断处理。轨道脱离判断处理中,轨道脱离判断部92运算步骤S180中的运算结果所包含的作业装置1A的特定点的位置与由步骤S120生成的动作计划信息所包含的预定动作轨道之间的最短距离Dmin。而且,轨道脱离判断部92判断最短距离Dmin是否为距离阈值D0以下。步骤S190中,轨道脱离判断部92若判断为最短距离Dmin为距离阈值D0以下,则作为作业装置1A的特定点没有从预定动作轨道脱离,向步骤S200前进。步骤S190中,若轨道脱离判断部92判断为最短距离Dmin大于距离阈值D0,则作为作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离,向步骤S250前进。

步骤S200中,时间脱离判断部93执行时间脱离判断处理。时间脱离判断处理中,时间脱离判断部93特定预定动作轨道上的离步骤S180中的运算结果所包含的作业装置1A的特定点的位置最近的位置。时间脱离判断部93运算现在时刻tc与关联于动作计划信息内包含的特定位置而存储的预定时刻te之差的绝对值并将其作为差量时间td。而且,时间脱离判断部93判断差量时间td是否为时间阈值t0以下。步骤S200中,时间脱离判断部93若判断为差量时间td为时间阈值t0以下,则作为液压挖掘机1的实际动作时间没有从预定动作时间脱离,向步骤S210前进。步骤S200中,时间脱离判断部93若判断为差量时间td大于时间阈值t0,则作为液压挖掘机1的实际动作时间从预定动作时间脱离,向步骤S250前进。

步骤S210中,第3输入部102从管理系统180取得信号(以下也记载为第3输入部信号),向步骤S220前进。步骤S220中,自动动作控制部91判断由步骤S210取得的第3输入部信号是否为临时停止要求信号。步骤S220中,自动动作控制部91若判断为第3输入部信号为临时停止要求信号则向步骤S260前进,若判断为第3输入部信号不是临时停止要求信号则向步骤S230前进。

步骤S230中,自动动作控制部91判断任务执行完成条件是否成立。步骤S230中,若判断为任务执行完成条件成立则向步骤S240前进,若判断为任务执行完成条件不成立则向步骤S160(参照图5)前进。

步骤S240中,第2输出部111将正常结束信号向管理系统180输出并结束自动运转控制。步骤S250中,第2输出部111将异常结束信号向管理系统180输出并结束自动运转控制。此外,步骤S250中,第2输出部111在由步骤S190做出否定判断的情况下将第1异常结束信号向管理系统180输出,在由步骤S200做出否定判断的情况下将第2异常结束信号向管理系统180输出。

步骤S260中,第2输出部111将临时停止信号向管理系统180输出,并向步骤S270前进。步骤S270中,第3输入部102从管理系统180取得信号(第3输入部信号),向步骤S280前进。

步骤S280中,自动动作控制部91判断由步骤S270取得的第3输入部信号是否为恢复要求信号。步骤S280中,自动动作控制部91若判断为第3输入部信号是恢复要求信号则向步骤S230前进,若判断为第3输入部信号不是恢复要求信号则向步骤S290前进。

步骤S290中,自动动作控制部91判断由步骤S270取得的第3输入部信号是否为中途结束要求信号。步骤S290中,自动动作控制部91若判断为第3输入部信号是中途结束要求信号则向步骤S300前进,若判断为第3输入部信号不是中途结束要求信号则返回步骤S270。

步骤S300中,第2输出部111将中途结束信号向管理系统180输出并结束自动运转控制。

-动作-

说明本实施方式的液压挖掘机1的主要动作。以下,以自动控制的类型为挖掘作业的情况为例来说明液压挖掘机1的主要动作。

在图4所示的例中,当液压挖掘机1处于停止状态S1时,铲斗10的爪尖位于挖掘作业的开始点。停止状态S1中,若管理者通过输入装置185进行任务信息的输入操作,则管理服务器181生成任务信息,并向液压挖掘机1发送任务信息。液压挖掘机1的控制器40基于输入的任务信息生成动作计划信息(图5的S110→S120)。控制器40将生成的动作计划信息向管理系统180发送(图5的S130)。

管理服务器181使输入的动作计划信息显示于显示装置184。从控制器40向管理系统180输出的动作计划信息包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道、作业装置1A的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及车身1B的预定位置的时序信息。由此,管理者在执行基于液压挖掘机1的自动控制前,能够确认动作计划信息并判断是否执行基于该动作计划信息的自动控制。

例如,管理服务器181在输入了预定动作轨道的情况下,生成使表示预定动作轨道的线的图像与地形图像重叠而成的合成图像,并向显示装置184输出。由此,在显示装置184的显示画面中显示有表示预定动作轨道的线的图像与地形图像的合成图像。管理者通过用眼观察显示装置184的显示画面中显示的合成图像,能够在基于液压挖掘机1的自动控制执行之前确认动作计划信息。管理者在判断为不想执行基于该动作计划信息的动作的情况下,通过输入装置185进行非批准操作。若执行了基于输入装置185的非批准操作,则管理服务器181生成非批准信号,并向液压挖掘机1发送非批准信号。这样地,管理者能够事先确认动作计划信息,因此能够防止由液压挖掘机1执行非管理者意图的动作。

动作计划信息的显示样态不限于使表示预定动作轨道的线的图像与地形图像的合成图像显示于显示装置184的显示画面的样态,能够为各种显示样态。例如,管理服务器181可以使动作计划信息中包含的作业装置1A的预定位置的时序信息以表形式或者图形式显示于显示装置184的显示画面。另外,管理服务器181也可以通过公知的关键帧法等,基于动作计划信息中包含的作业装置1A的预定姿势的时序信息,使液压挖掘机1的动画显示于显示装置184的显示画面。此外,在自动控制中包含车辆移动的情况下,管理服务器181基于车身1B的预定位置的时序信息,例如使表示车身1B的预定移动轨道的线的图像与地形图像的合成图像显示于显示装置184的显示画面。

管理者在进行了非批准操作的情况下,进行新的任务信息的输入操作。由此,控制器40中,生成了基于新任务信息的新动作计划信息,并向管理系统180输出(图5的S140→S150为否→S110→S120→S130),因此新动作计划信息显示于显示装置184的显示画面。管理者在判断为动作计划信息没有问题的情况下,通过输入装置185进行批准操作。若基于输入装置185的批准操作被执行,则管理服务器181生成批准信号,向液压挖掘机1发送批准信号。

若被输入了批准信号,则控制器40执行基于动作计划信息的液压挖掘机1的自动控制(图5的S140→S150为是→S160→…→图6的S180→S190为是→S200为是→S210→S220为否→S230为否)。在自动控制的类型为挖掘作业的情况下,控制器40以使铲斗10的爪尖沿着预定动作轨道移动的方式执行各液压致动器(5、6、7)的自动控制。

如图4所示,在自动控制被执行的状态(以下也记载为自动控制状态)S2中,控制器40监视液压挖掘机1的实际的动作是否相对于动作计划信息脱离。图4中阴影所示的区域是由使预定动作轨道向上侧偏移距离阈值D0的上侧边界和使预定动作轨道向下侧偏移距离阈值D0的下侧边界所包围的区域(以下也记载为允许区域)。

若当自动控制状态S2时根据挖掘对象的土质的影响等,导致铲斗10的特定点即爪尖从允许区域内向允许区域外移动,也就是说,若铲斗10的特定点与预定动作轨道之间的距离大于距离阈值D0,则停止自动控制(图6的S190为否→S250→END)。因此,根据本实施方式,能够防止执行管理者未批准的动作。

此外,自动控制的停止时,从控制器40向管理系统180输出异常结束信号(图6的S250)。该结果为,在显示装置184的显示画面中显示表示由于铲斗10的爪尖从预定动作轨道脱离而导致自动控制停止的消息等的图像。因此,管理者能够知道自动控制已经停止以及其理由,能够有助于接下来的任务信息的制作。

若当自动控制状态S2时根据挖掘对象的土质的影响等,导致铲斗10的实际动作时间与预定动作时间之差大于时间阈值t0,则停止自动控制(图6的S200为否→S250→END)。因此,根据本实施方式,能够防止执行管理者未批准的动作。

此外,自动控制的停止时,从控制器40向管理系统180输出异常结束信号(图6的S250)。该结果为,在显示装置184的显示画面中显示表示由于作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而导致自动控制停止的消息等的图像。因此,管理者能够知道自动控制已经停止以及其理由,能够有助于接下来的任务信息的制作。例如,能够防止重复执行产生延迟的作业,因此能够防止基于自动控制的作业的延迟。

当自动控制状态S2时想要根据某种理由使液压挖掘机1的自动控制临时停止的情况下,管理者通过输入装置185进行临时停止要求操作。若通过输入装置185执行了临时停止要求操作,则管理服务器181生成临时停止要求信号,向液压挖掘机1发送临时停止要求信号。控制器40若被输入了临时停止要求信号,则停止自动控制(图6的S210→S220为是→S260→S270→S280为否→S290为否)。

此外,当使自动控制临时停止时,控制器40向管理系统180输出临时停止信号(图6的S260)。该结果为,在显示装置184的显示画面中显示表示自动控制已经临时停止的消息等的图像。因此,管理者能够确认自动控制临时停止。

当临时停止状态时想要使自动控制恢复的情况下,管理者通过输入装置185进行恢复要求操作。若通过输入装置185执行了恢复要求操作,则管理服务器181生成恢复要求信号,向液压挖掘机1发送恢复要求信号。控制器40若被输入了恢复要求信号,则使自动控制恢复(图6的S270→S280为是→S230为否→图5的S160→…)。

当临时停止状态时想要使自动控制中途结束的情况下,管理者通过输入装置185进行中途结束要求操作。若通过输入装置185执行了中途结束要求操作,则管理服务器181生成中途结束要求信号,向液压挖掘机1发送中途结束要求信号。控制器40如输入了中途结束要求信号,则使自动控制中途结束(图6的S270→S280为否→S290为是→S300→END)。

此外,当使自动控制中途结束时,控制器40向管理系统180发送中途结束信号(图6的S300)。该结果为,在显示装置184的显示画面中显示表示自动控制已经中途结束的消息等的图像。因此,管理者能够确认自动控制中途结束。

若判断为作业装置1A的特定点没有从预定动作轨道脱离,且判断为作业装置1A的实际动作时间没有从预定动作时间脱离而自动控制结束,则从控制器40向管理系统180输出正常结束信号,液压挖掘机1成为停止状态S3(图6的S230为是→S240→END)。

根据上述的实施方式,起到如下的作用效果。

(1)本实施方式的液压挖掘机(作业机械)1具有:作业装置1A;检测作业装置1A的姿势信息的姿势检测装置50;驱动作业装置1A的液压致动器(3a、3b,4,5、6、7);和基于从管理系统(外部系统)180取得的对于自动控制所需要的任务信息生成动作计划信息并基于动作计划信息以及姿势检测装置50的检测结果执行液压致动器的自动控制的控制器(控制装置)40。控制器40向管理系统180输出动作计划信息。控制器40在没有从管理系统180输入有表示已经批准动作计划信息的批准信号的情况下,不执行自动控制,在从管理系统180输入有批准信号的情况下,执行自动控制。

该构成中,控制器40向管理系统180提示液压挖掘机1的动作计划信息,在从管理系统180取得批准信号的情况下按照动作计划信息执行自动控制。另一方面,控制器40在没有从管理系统180取得批准信号的情况下不执行按照动作计划信息的自动控制。因此,根据本实施方式,能够防止执行非管理者意图的自动控制。即,根据本实施方式,可提供能够恰当执行管理者有意进行的动作的液压挖掘机1。

(2)动作计划信息包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道。控制器40在自动控制的执行过程中,判断作业装置1A的特定点是否从预定动作轨道脱离。若控制器40在自动控制的执行过程中,判断为作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离,则停止自动控制,向管理系统180输出异常结束信号。

该构成中,在作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离的情况下,自动控制停止,因此能够防止执行非管理者意图的液压挖掘机1的动作。另外,控制器40能够相对于管理系统180提示自动控制异常结束。因此,管理者能够认识到自动控制异常结束。

(3)控制器40在自动控制的执行过程中,判断作业装置1A的实际动作时间是否从预定动作时间脱离。若控制器40在自动控制的执行过程中,判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离,则结束自动控制,向管理系统180输出异常结束信号。

该构成中,在作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离的情况下,自动控制停止,因此能够防止执行非管理者意图的液压挖掘机1的动作。例如,能够防止动作时间成为比管理者有意进行的动作时间长。另外,控制器40能够相对于管理系统180提示自动控制异常结束。因此,管理者能够认识到自动控制异常结束。

(4)控制器40在没有判断为作业装置1A的特定点从预定动作轨道脱离,且没有判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而结束了自动控制的情况下,向管理系统180输出正常结束信号。由此,控制器40能够相对于管理系统180提示自动控制正常结束。因此,管理者能够认识到处于能够进行下一个任务信息的输入操作的状态。

(5)控制器40若在自动控制的执行过程中从管理系统180输入了临时停止要求信号,则使自动控制临时停止,向管理系统180输出临时停止信号。由此,管理者在根据某种理由想要使自动控制临时停止的情况下,通过从管理系统180输出临时停止要求信号,能够使自动控制临时停止。另外,控制器40能够相对于管理系统180提示自动控制临时停止。因此管理者能够认识到处于自动控制临时停止的状态。

(6)控制器40若在自动控制的临时停止过程中从管理系统180输入了恢复要求信号,则使自动控制恢复。控制器40若在自动控制的临时停止过程中从管理系统180输入了中途结束要求信号,则使自动控制结束,向管理系统180输出中途结束信号。由此,管理者在使自动控制临时停止之后,通过从管理系统180输出恢复要求信号,能够使自动控制恢复。另外,管理者在想要使自动控制中途结束的情况下,通过从管理系统180输出中途结束要求信号,能够使自动控制中途结束。而且,控制器40能够相对于管理系统180提示自动控制中途结束。因此,管理者能够认识到自动控制中途结束。

(7)控制器40基于车身位置检测装置36的检测结果来运算车身1B的位置,基于该运算结果和姿势检测装置50的检测结果来运算作业装置1A的位置以及姿势。根据该构成,例如,能够运算地理坐标系中的作业装置1A的位置以及姿势,基于地理坐标系的动作计划信息的自动控制成为可能。此外,本实施方式中,说明了控制器40运算作业装置1A的位置以及姿势的双方的例子,但只要运算作业装置1A的位置和姿势中的至少任意一方即可。控制器40能够基于作业装置1A的位置和姿势中的至少任意一方、和动作计划信息来执行自动控制。

(8)从控制器40向管理系统180输出的动作计划信息包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道、作业装置1A的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及车身1B的预定位置的时序信息。因此,管理系统180能够使预定动作轨道、作业装置1A的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及车身1B的预定位置的时序信息显示于显示装置184。

<第2实施方式>

参照图7以及图8,说明本发明的第2实施方式的液压挖掘机1。此外,图中,对于与第1实施方式相同或相当的部分标注同一参照附图标记,主要说明不同点。图7是与图3同样的图,是第2实施方式的控制器240的功能框图。图8是与图4同样的图,是表示执行挖掘作业时的预定动作轨道、和以使铲斗10的爪尖沿着预定动作轨道的方式动作的作业装置1A的图。图8中,表示了作为预定动作轨道的基准预定动作轨道以及修正预定动作轨道。

-控制器的功能-

如图7所示,动作计划部290基于任务信息生成基准动作计划信息以及修正动作计划信息。基准动作计划信息相当于第1实施方式所说明的动作计划信息。修正动作计划信息是对基准动作计划信息进行修正后的信息,是不同于基准动作计划信息的信息。

基准动作计划信息包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道(以下也记载为基准预定动作轨道)、作业装置1A的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及车身1B的预定位置的时序信息。修正动作计划信息包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道(以下也记载为修正预定动作轨道)、作业装置1A的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及车身1B的预定位置的时序信息。此外,修正预定动作轨道是与基准预定动作轨道不同的轨道,如后述那样地也用于表示如下范围,该范围是,具有在自动控制的执行过程中修正预定动作轨道的可能性的范围。

自动动作控制部291在自动控制的执行过程中判断修正条件是否成立。自动动作控制部291在修正条件没有成立的情况下,基于基准动作计划信息以及姿势检测装置50的检测结果执行液压致动器的基准自动控制。自动动作控制部291在修正条件成立的情况下,基于修正动作计划信息以及姿势检测装置50的检测结果执行液压致动器的修正自动控制。

修正条件例如预先设定为,在挖掘对象的土质比设想的土质硬的情况下成立。修正条件例如也能够作为如下条件:在液压缸(5、6、7)的压力的任意一个为压力阈值以上的状态持续了规定时间以上的情况下成立。

说明在挖掘作业的自动控制中判断修正条件是否成立的判断处理的一例。控制器240具有第4输入部203,对第4输入部203输入压力检测装置60的检测结果。压力检测装置60具有检测液压缸(5、6、7)的缸底侧油室的压力以及活塞杆侧油室的压力的多个压力传感器。

自动动作控制部291在液压缸(5、6、7)的缸底侧油室的压力以及活塞杆侧油室的压力的任意一个为压力阈值以上的状态持续了规定时间以上的情况下,判断为修正条件成立。自动动作控制部291在液压缸(5、6、7)的缸底侧油室的压力以及活塞杆侧油室的压力的任意一个为压力阈值以上的状态没有持续规定时间以上的情况下,判断为修正条件没有成立。

轨道脱离判断部292至少在基准自动控制的执行过程中,判断作业装置1A的特定点是否从基准预定动作轨道脱离。另外,轨道脱离判断部292至少在修正自动控制的执行过程中,判断作业装置1A的特定点是否从修正预定动作轨道脱离。

时间脱离判断部293至少在基准自动控制的执行过程中以及在修正自动控制的执行过程中,判断作业装置1A的实际动作时间是否从预定动作时间脱离。

在基准自动控制的执行过程中,由轨道脱离判断部292判断为作业装置1A的特定点从基准预定动作轨道脱离时,自动动作控制部291结束基准自动控制,生成第1异常结束信号。而且,第2输出部111向管理系统180输出第1异常结束信号。

在修正自动控制的执行过程中,由轨道脱离判断部292判断为作业装置1A的特定点从修正预定动作轨道脱离时,自动动作控制部291结束修正自动控制,生成第1异常结束信号。而且,第2输出部111向管理系统180输出第1异常结束信号。

基准自动控制的执行过程中,由时间脱离判断部293判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离时,自动动作控制部291结束基准自动控制,生成第2异常结束信号。而且,第2输出部111向管理系统180输出第2异常结束信号。

在修正自动控制的执行过程中,由时间脱离判断部293判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离时,自动动作控制部291结束修正自动控制,生成第2异常结束信号。而且,第2输出部111向管理系统180输出第2异常结束信号。

自动动作控制部291在没有由轨道脱离判断部292判断为作业装置1A的特定点从基准预定动作轨道脱离,且没有由时间脱离判断部293判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而结束了基准自动控制的情况下,生成正常结束信号。而且,第2输出部111向管理系统180输出正常结束信号。

自动动作控制部291在没有由轨道脱离判断部292判断为作业装置1A的特定点从修正预定动作轨道脱离,且没有由时间脱离判断部293判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而结束了修正自动控制的情况下,生成正常结束信号。而且,第2输出部111向管理系统180输出正常结束信号。

-动作-

说明本实施方式的液压挖掘机1的主要动作。以下,以自动控制的类型是挖掘作业的情况为例说明液压挖掘机1的主要动作。

如图8所示,停止状态S4中,铲斗10的爪尖位于挖掘作业的开始点。停止状态S4中,若管理者通过输入装置185进行任务信息的输入操作,则管理服务器181生成任务信息,向液压挖掘机1发送任务信息。液压挖掘机1的控制器240基于输入的任务信息生成动作计划信息。控制器240将生成的动作计划信息向管理系统180发送。

管理服务器181使输入的动作计划信息显示于显示装置184。本第2实施方式中,动作计划信息中包含基于任务信息生成的基准动作计划信息、和将基准动作计划信息修正后的修正动作计划信息。管理服务器181使具有在自动控制的执行过程中修正预定动作轨道的可能性的范围显示于显示装置184的显示画面。具有在自动控制的执行过程中修正预定动作轨道的可能性的范围是指,例如由基准预定动作轨道和修正预定动作轨道所包围的范围。此外,在运算了多个修正预定动作轨道的情况下,由预定动作轨道、和从预定动作轨道离得最远的修正预定动作轨道所包围的范围成为具有在自动控制的执行过程中修正预定动作轨道的可能性的范围。由此,管理者能够在执行基于液压挖掘机1的自动控制之前,确认包括修正动作计划信息的动作计划信息,判断是否执行基于动作计划信息的自动控制。管理者在判断为不希望执行基于该动作计划信息的动作的情况下,通过输入装置185进行非批准操作。管理者在判断为动作计划信息没有问题的情况下,通过输入装置185进行批准操作。当执行了基于输入装置185的批准操作后,管理服务器181生成批准信号,向液压挖掘机1发送批准信号。

控制器240当输入了批准信号时,执行基于基准动作计划信息的液压挖掘机1的基准自动控制。在自动控制的类型为挖掘作业的情况下,控制器240以使铲斗10的爪尖沿着基准预定动作轨道移动的方式执行各液压致动器(5、6、7)的基准自动控制。

在执行基准自动控制的状态(以下也记为基准自动控制状态)S5中,控制器240监视液压挖掘机1的实际的动作是否相对于基准动作计划信息脱离。当基准自动控制状态S5时,液压挖掘机1的实际的动作相对于基准动作计划信息脱离的情况下,停止基准自动控制。

当基准自动控制状态S5时,若修正条件成立,则控制器240以使铲斗10的爪尖沿着修正预定动作轨道移动的方式执行各液压致动器(5、6、7)的修正自动控制。若状态从基准自动控制状态S5转移至执行修正自动控制的状态(以下也记载为修正自动控制状态)S6,则设定与修正预定动作轨道相应的允许区域。

修正自动控制状态S6中,控制器240监视液压挖掘机1的实际的动作是否相对于修正动作计划信息脱离。当修正自动控制状态S6时,液压挖掘机1的实际的动作相对于修正动作计划信息脱离的情况下,停止修正自动控制。

在没有判断为作业装置1A的特定点从修正预定动作轨道脱离,且没有判断为作业装置1A的实际动作时间从修正预定动作时间脱离而结束了修正自动控制时,从控制器240向管理系统180输出正常结束信号,液压挖掘机1成为停止状态S7。

根据这样的第2实施方式,能够获得与第1实施方式所说明的作用效果同样的作用效果。

第2实施方式的控制器240提示包括具有修正预定动作轨道的可能性的范围的动作计划信息,在从管理系统180获得批准信号的情况下按照动作计划信息执行自动控制。另一方面,控制器240在没有从管理系统180获得批准信号的情况下不执行按照动作计划信息的自动控制。因此,根据本实施方式,能够防止执行非管理者意图的自动控制。即,根据本第2实施方式,与第1实施方式同样地,能够提供能够恰当执行管理者有意进行的动作的液压挖掘机1。

而且,本第2实施方式中,与状况相应地恰当执行动作轨道的修正,因此能够谋求作业效率的提高。例如,在挖掘对象的土质比管理者的设想硬的情况下,按照设想了土质硬的情况的修正预定动作轨道执行挖掘作业的自动控制。因此在挖掘对象的土质硬的情况下,与按照基准预定动作轨道执行挖掘作业的自动控制的情况相比,能够提高挖掘作业的精度,通过防止作业的返工而能够谋求作业效率的提高。

此外,本第2实施方式中,控制器240在基准自动控制的执行过程中,若判断为作业装置1A的特定点从基准预定动作轨道脱离,或者作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离,则停止基准自动控制,向管理系统180输出异常结束信号。同样地,控制器240在修正自动控制的执行过程中,若判断为作业装置1A的特定点从修正预定动作轨道脱离,或者作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离,则停止修正自动控制,向管理系统180输出异常结束信号。控制器240在没有判断为作业装置1A的特定点从基准预定动作轨道脱离,且没有判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而结束了基准自动控制的情况下,向管理系统180输出正常结束信号。同样地,控制器240在没有判断为作业装置1A的特定点从修正预定动作轨道脱离,且没有判断为作业装置1A的实际动作时间从预定动作时间脱离而结束了修正自动控制的情况下,向管理系统180输出正常结束信号。因此,根据本第2实施方式,不仅在执行基准自动控制的情况下,而且在执行修正自动控制的情况下,也能够获得与第1实施方式所说明的(2)~(4)同样的作用效果。

如下变形例也处于本发明范围内,能够使变形例所示的构成与上述实施方式所说明的构成组合,或者将上述的不同实施方式所说明的构成互相组合,或者将以下的不同变形例所说明的构成互相组合。

<变形例1>

上述实施方式中,说明了作业装置1A的特定点为铲斗10的爪尖中的左右宽度方向的中心点的例子,本发明不限于此。铲斗10的爪尖的左端点以及右端点也可以分别为作业装置1A的特定点。另外,铲斗10的特定点的位置也可以根据自动控制的类型而变更。例如,在通过自动控制进行如下作业的情况下,该作业为,通过使斗杆9以使斗杆9从车身1B离开的方式动作而相对于倾斜的壁面推压铲斗10的背面,夯实砂土平整地面的作业,在该情况下,优选为,将铲斗10的背面上的点设为作业装置1A的特定点。

<变形例2>

上述实施方式中,说明了液压挖掘机1具有车身位置检测装置36的例子,但本发明不限于此。液压挖掘机1也可以不具有车身位置检测装置36。该情况下,动作计划信息以及液压挖掘机1的各部分的位置信息可以由挖掘机基准坐标系定义。

<变形例3>

上述实施方式中,说明了在从控制器40,240向管理系统180输出的动作计划信息中包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道、作业装置1A的预定位置的时序信息、作业装置1A的预定姿势的时序信息以及车身1B的预定位置的时序信息的例子,但只要使这些信息中的至少任意一个包含于动作计划信息即可。例如,在自动控制的类型是没有伴随车辆移动的作业的情况下,动作计划信息包括作业装置1A的特定点的轨道即预定动作轨道,作业装置1A的预定位置的时序信息以及作业装置1A的预定姿势的时序信息中的至少任意一个即可。另外,在自动控制的类型为车辆的移动的情况下,动作计划信息包括车身1B的预定位置的时序信息即可。

<变形例4>

上述实施方式中,说明了姿势检测装置50具有作为检测动臂8、斗杆9以及铲斗10的姿势信息的姿势传感器的角度传感器(30、31、32)的例子,但本发明不限于此。姿势检测装置50也可以代替角度传感器(30、31、32),而具有将液压缸(5、6、7)的行程量作为姿势信息来检测的行程传感器。位置姿势运算部43基于液压缸(5、6、7)的行程量来运算动臂角、斗杆角以及铲斗角。

<变形例5>

上述实施方式中,说明了控制器40、240判断实际的液压挖掘机1的动作相对于动作计划信息是否有位置上以及时间上的脱离并在具有脱离的情况下停止自动控制的例子,但本发明不限于此。控制器40、240例如可以判断实际的液压挖掘机1的动作相对于动作计划信息是否有位置上或时间上的脱离并在具有脱离的情况下停止自动控制。另外,也能够省略实际的液压挖掘机1的动作相对于动作计划信息的脱离判断处理,以及基于该判断结果的自动控制的停止处理。

<变形例6>

上述实施方式中,说明了作业机械是具有铲斗10的液压挖掘机1的例子,但本发明不限于此。例如,也可以将本发明适用于具有铲斗以外的附件的作业机械。另外,作业机械不限于履带式的液压挖掘机。例如,能够将本发明适用于轮式的液压挖掘机、轮式装载机等各种作业机械。另外,作业机械不限定于能够移动的作业机械。例如,也能够将本发明适用于如下作业机械,其在固定式机身上设有旋转体,在旋转体上设有多关节型的作业装置。

以上,说明了本发明的实施方式,但上述实施方式只不过表示了本发明的适用例的一部分,并非旨在将本发明的技术范围限定于上述实施方式的具体构成。

附图标记说明

1…液压挖掘机(作业机械),1A…作业装置,1B…车身,2…主泵,3a、3b…行驶液压马达(液压致动器),4…旋转液压马达(液压致动器),5…动臂液压缸(液压致动器),6…斗杆液压缸(液压致动器),7…铲斗液压缸(液压致动器),8…动臂,9…斗杆,10…铲斗,11…下部行驶体,12…上部旋转体,30、31、32、33…角度传感器(姿势传感器),36…车身位置检测装置,40…控制器(控制装置),43…位置姿势运算部,44…电磁比例阀控制部,50…姿势检测装置,51…通信装置,60…压力检测装置,81…致动器控制部,90…动作计划部,91…自动动作控制部,92…轨道脱离判断部,93…时间脱离判断部,100…第1输入部,101…第2输入部,102…第3输入部,110…第1输出部,111…第2输出部,180…管理系统(外部系统),181…管理服务器,182…存储装置,183…通信装置,184…显示装置,185…输入装置,203…第4输入部,240…控制器(控制装置),290…动作计划部,291…自动动作控制部,292…轨道脱离判断部,293…时间脱离判断部。

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