挖土機(jī)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的課題在于提供一種即使在回轉(zhuǎn)體進(jìn)行回轉(zhuǎn)時(shí)也能夠去除因回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響的同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的機(jī)器引導(dǎo)的挖土機(jī)。該挖土機(jī)具有：姿勢傳感器，檢測安裝于回轉(zhuǎn)體的附屬裝置的姿勢；傾斜傳感器，安裝于回轉(zhuǎn)體；以及引導(dǎo)裝置，對附屬裝置的操作進(jìn)行引導(dǎo)。根據(jù)回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度對傾斜角進(jìn)行校正，根據(jù)姿勢傳感器的檢測值與校正了的傾斜角計(jì)算附屬裝置的高度，比較計(jì)算出的高度與預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)。
【專利說明】
挖土機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本申請主張基于2015年3月19日于日本申請的日本專利申請第2015-056870號(hào)的優(yōu)先權(quán)。該日本申請的全部內(nèi)容通過參考援用于本說明書中。
[0002]本發(fā)明涉及一種具有機(jī)器引導(dǎo)功能的挖土機(jī)?！颈尘凹夹g(shù)】
[0003]作為施工機(jī)械的挖土機(jī)的操縱人員為了有效且準(zhǔn)確地進(jìn)行通過附屬裝置進(jìn)行的挖掘等作業(yè)，要求熟練的操縱技術(shù)。因此，存在一種挖土機(jī)，其設(shè)置有引導(dǎo)挖土機(jī)的操縱的功能(稱為機(jī)器引導(dǎo))，即使是挖土機(jī)的操縱經(jīng)驗(yàn)較少的操縱人員也能夠有效且準(zhǔn)確地進(jìn)行作業(yè)(例如，參考專利文獻(xiàn)1)。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特平2012-172425號(hào)公報(bào)
[0005]為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器引導(dǎo)功能，需要準(zhǔn)確掌握挖土機(jī)的姿勢和附屬裝置的位置的同時(shí)， 檢測因操縱人員的操縱導(dǎo)致的挖土機(jī)的動(dòng)作與目標(biāo)動(dòng)作的差異。
[0006]具有機(jī)器引導(dǎo)功能的挖土機(jī)中，在停止搭載有附屬裝置的回轉(zhuǎn)體的狀態(tài)下，通常操縱附屬裝置來進(jìn)行作業(yè)。但是，例如，即使在使回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)的期間有時(shí)也操縱附屬裝置， 這種情況下也優(yōu)選進(jìn)行機(jī)器引導(dǎo)。
[0007]如上述，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器引導(dǎo)功能，需要檢測挖土機(jī)的傾斜度作為當(dāng)前挖土機(jī)的當(dāng)前姿勢。挖土機(jī)的傾斜度通常通過設(shè)置于回轉(zhuǎn)體的傾斜傳感器來檢測。作為這種傾斜傳感器，通常使用雙軸或者三軸的加速度傳感器。
[0008]但是，作為傾斜傳感器使用加速度傳感器的情況下，存在將因回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力作為挖土機(jī)的傾斜誤檢測的可能性。但是，上述專利文獻(xiàn)1所記載的機(jī)器引導(dǎo)功能不考慮挖土機(jī)的回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)動(dòng)作對傾斜傳感器的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明的目的在于提供一種即使在回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)時(shí)也能夠去除因回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的影響的同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的機(jī)器引導(dǎo)的挖土機(jī)。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式，提供一種挖土機(jī)，其具有:回轉(zhuǎn)體； 附屬裝置，安裝于該回轉(zhuǎn)體;姿勢傳感器，檢測該附屬裝置的姿勢;傾斜傳感器，安裝于所述回轉(zhuǎn)體；以及引導(dǎo)裝置，對所述附屬裝置的操作進(jìn)行引導(dǎo)，其中，所述引導(dǎo)裝置根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度，對所述回轉(zhuǎn)體的傾斜角進(jìn)行校正，根據(jù)所述姿勢傳感器的檢測值與所述校正的傾斜角，計(jì)算所述附屬裝置的高度，抽取預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度并輸出，比較所述計(jì)算出的高度與所述輸出的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)。
[0011]并且，提供一種挖土機(jī)，其具有:回轉(zhuǎn)體;附屬裝置，安裝于該回轉(zhuǎn)體;姿勢傳感器， 檢測該附屬裝置的姿勢;傾斜傳感器，安裝于所述回轉(zhuǎn)體；以及引導(dǎo)裝置，對所述附屬裝置的操作進(jìn)行引導(dǎo)，其中，所述引導(dǎo)裝置根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度對所述回轉(zhuǎn)體的傾斜角進(jìn)行補(bǔ)正，根據(jù)所述姿勢傳感器的檢測值計(jì)算所述附屬裝置的高度，根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度，對預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度進(jìn)行校正并輸出，比較所述計(jì)算出的高度與所述校正的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)。[〇〇12]發(fā)明效果
[0013]根據(jù)所公開的實(shí)施方式，在挖土機(jī)的回轉(zhuǎn)體回轉(zhuǎn)時(shí)，對傾斜傳感器的檢測值進(jìn)行校正，從而能夠考慮挖土機(jī)的傾斜的同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確的機(jī)器引導(dǎo)?！靖綀D說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的一實(shí)施方式的挖土機(jī)的側(cè)視圖。
[0015]圖2是表示圖1所示的挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0016]圖3是表示控制器及機(jī)器引導(dǎo)裝置的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
[0017]圖4是用于說明機(jī)體傾斜傳感器的傾斜檢測方法的圖。
[0018]圖5是引導(dǎo)處理的一例的流程圖。
[0019]圖6是用于說明回轉(zhuǎn)速度對挖土機(jī)的傾斜角的影響的圖。
[0020]圖7是引導(dǎo)處理的另一例子的流程圖。[〇〇21]圖中:1_下部行走體，2-回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，3-上部回轉(zhuǎn)體，4-動(dòng)臂，5-斗桿，6-鏟斗，7-動(dòng)臂缸，8-斗桿缸，9-鏟斗缸，10-駕駛室，11-引擎，14-主栗，15先導(dǎo)栗，16-高壓液壓管路，17-控制閥，26-操作裝置，29-壓力傳感器，30-控制器，50-機(jī)器引導(dǎo)裝置，501-傾斜角計(jì)算部， 502-傾斜角校正部，503-高度計(jì)算部，504-比較部，505-警報(bào)控制部，506-引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部， S1-動(dòng)臂角度傳感器，S2-斗桿角度傳感器，S3-鏟斗角度傳感器，S4-機(jī)體傾斜傳感器，S5-回轉(zhuǎn)速度傳感器，D1-輸入裝置，D2-語音輸出裝置，D3-顯示裝置，D4-存儲(chǔ)裝置，D5-門鎖操作桿，D6-門鎖閥，D7-引擎控制器。【具體實(shí)施方式】[〇〇22]參考附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。[〇〇23]圖1是一實(shí)施方式的挖土機(jī)的側(cè)視圖。挖土機(jī)的下部行走體1上經(jīng)由回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)2搭載有上部回轉(zhuǎn)體3。上部回轉(zhuǎn)體3上安裝有動(dòng)臂4。動(dòng)臂4的前端安裝有斗桿5,斗桿5的前端安裝有作為端接附屬裝置的鏟斗6。作為端接附屬裝置，也可以使用法面用鏟斗、疏浚用鏟斗等。
[0024]動(dòng)臂4、斗桿5以及鏟斗6作為附屬裝置的一例構(gòu)成挖掘附屬裝置，分別通過動(dòng)臂缸 7、斗桿缸8以及鏟斗缸9被液壓驅(qū)動(dòng)。動(dòng)臂4上安裝有動(dòng)臂角度傳感器S1，斗桿5上安裝有斗桿角度傳感器S2,鏟斗6上安裝有鏟斗角度傳感器S3。挖掘附屬裝置上可以設(shè)置鏟斗傾斜機(jī)構(gòu)。有時(shí)也將動(dòng)臂角度傳感器S1、斗桿角度傳感器S2以及鏟斗角度傳感器S3稱為“姿勢傳感器”。
[0025]動(dòng)臂角度傳感器S1檢測動(dòng)臂4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。本實(shí)施例中，動(dòng)臂角度傳感器S1是檢測相對于水平面的傾斜，從而檢測動(dòng)臂4相對于上部回轉(zhuǎn)體3的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的加速度傳感器。斗桿角度傳感器S2檢測斗桿5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。本實(shí)施方式中，斗桿角度傳感器S2是檢測相對于水平面的傾斜，從而檢測斗桿5相對于動(dòng)臂4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的加速度傳感器。鏟斗角度傳感器S3 檢測鏟斗6的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。本實(shí)施方式中，鏟斗角度傳感器S3是檢測相對于水平面的傾斜，從而檢測鏟斗6相對于斗桿5的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的加速度傳感器。挖掘附屬裝置具備鏟斗傾斜機(jī)構(gòu)的情況下，鏟斗角度傳感器S3追加檢測鏟斗6繞傾斜軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。動(dòng)臂角度傳感器S1、斗桿角度傳感器S2以及鏟斗角度傳感器S3可以為利用可變電阻器的電位器、檢測所對應(yīng)的液壓缸的沖程量的沖程傳感器、檢測繞連結(jié)銷的轉(zhuǎn)動(dòng)角度的旋轉(zhuǎn)編碼器等。
[0026]上部回轉(zhuǎn)體3上設(shè)置有駕駛室10,且搭載有引擎11等動(dòng)力源。并且，上部回轉(zhuǎn)體3上安裝有機(jī)體傾斜傳感器S4。機(jī)體傾斜傳感器S4是檢測上部回轉(zhuǎn)體3相對于水平面的傾斜的傳感器。本實(shí)施方式中，機(jī)體傾斜傳感器S4是檢測繞上部回轉(zhuǎn)體3的前后軸及左右軸的傾斜角度(也稱為傾斜角)的雙軸加速度傳感器。而且，在上部回轉(zhuǎn)體3上安裝有回轉(zhuǎn)速度傳感器 S5?；剞D(zhuǎn)速度傳感器S5是例如陀螺儀傳感器，檢測上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)角速度。機(jī)體傾斜傳感器S4和回轉(zhuǎn)速度傳感器S5可以分開安裝于上部回轉(zhuǎn)體3,也可以搭載于一個(gè)基板而成為一體并安裝于上部回轉(zhuǎn)體3。有時(shí)也將機(jī)體傾斜傳感器S4稱為“姿勢傳感器”。[〇〇27]駕駛室10內(nèi)設(shè)置有輸入裝置D1、語音輸出裝置D2、顯示裝置D3、存儲(chǔ)裝置D4、門鎖操作桿D5、控制器30以及機(jī)器引導(dǎo)裝置50。
[0028]控制器30作為進(jìn)行挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制的主控制部發(fā)揮作用。本實(shí)施方式中，控制器30由包括CPU及內(nèi)部存儲(chǔ)器的運(yùn)算處理裝置構(gòu)成?？刂破?0的各種功能通過CPU執(zhí)行存儲(chǔ)于內(nèi)部存儲(chǔ)器的程序來實(shí)現(xiàn)。[〇〇29]機(jī)器引導(dǎo)裝置50引導(dǎo)挖土機(jī)的操作。本實(shí)施方式中，機(jī)器引導(dǎo)裝置50例如以視覺以及聽覺方式告知操作人員由操作人員設(shè)定的目標(biāo)地形的表面與鏟斗6的前端(鏟尖)位置在鉛垂方向上的距離。由此，機(jī)器引導(dǎo)裝置50引導(dǎo)基于操作人員進(jìn)行的挖土機(jī)的操作。另夕卜，機(jī)器引導(dǎo)裝置50可以僅通過視覺方式告知操作人員該距離，也可以僅通過聽覺方式告知操作人員該距離。具體而言，機(jī)器引導(dǎo)裝置50與控制器30同樣地，由包括CPU及內(nèi)部存儲(chǔ)器的運(yùn)算處理裝置構(gòu)成。機(jī)器引導(dǎo)裝置50的各種功能通過CPU執(zhí)行存儲(chǔ)于內(nèi)部存儲(chǔ)器的程序來實(shí)現(xiàn)。機(jī)器引導(dǎo)裝置50可以與控制器30分開設(shè)置，或者，也可以組裝到控制器30。
[0030]輸入裝置D1是挖土機(jī)的操作人員向機(jī)器引導(dǎo)裝置50輸入各種信息的裝置。本實(shí)施方式中，輸入裝置D1可以為安裝在顯示裝置D3的表面的膜片開關(guān)。作為輸入裝置D1也可以使用觸控面板等。[〇〇31]語音輸出裝置D2根據(jù)來自機(jī)器引導(dǎo)裝置50的語音輸出指令輸出各種語音信息。本實(shí)施方式中，作為語音輸出裝置D2,使用直接連接于機(jī)器引導(dǎo)裝置50的車載揚(yáng)聲器。另外， 作為語音輸出裝置D2也可以使用蜂鳴器等警報(bào)器。[〇〇32]顯示裝置D3根據(jù)來自機(jī)器引導(dǎo)裝置50的指令輸出各種圖像信息。本實(shí)施方式中， 作為顯示裝置D3,利用直接連接于機(jī)器引導(dǎo)裝置50的車載液晶顯示器。
[0033]存儲(chǔ)裝置D4是用于存儲(chǔ)各種信息的裝置。本實(shí)施方式中，作為存儲(chǔ)裝置D4,利用半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等非揮發(fā)性存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)裝置D4存儲(chǔ)機(jī)器引導(dǎo)裝置50等輸出的各種信息。 [〇〇34]門鎖操作桿D5是防止挖土機(jī)誤操作的機(jī)構(gòu)。本實(shí)施方式中，門鎖操作桿D5配置于駕駛室10的門與駕駛座之間。上拉門鎖操作桿D5以使操作人員不能從駕駛室10退出的情況下，可以操作各種操作裝置。而下壓門鎖操作桿D5以使操作人員能夠從駕駛室10退出的情況下，不能操作各種操作裝置。
[0035]圖2是表示圖1的挖土機(jī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2中，分別用雙重線、粗實(shí)線、 虛線以及細(xì)實(shí)線來表示機(jī)械動(dòng)力系統(tǒng)、高壓液壓管路、先導(dǎo)管路以及電力驅(qū)動(dòng)/控制系統(tǒng)。
[0036]引擎11是挖土機(jī)的動(dòng)力源。本實(shí)施方式中，引擎11是采用與引擎負(fù)荷的增減無關(guān)，恒定地維持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的同步控制的柴油引擎。引擎11中的燃料噴射量、燃料噴射時(shí)機(jī)、升高壓力等通過引擎控制器D7被控制。[〇〇37]引擎控制器D7是控制引擎11的裝置。本實(shí)施方式中，引擎控制器D7執(zhí)行自動(dòng)怠速功能、自動(dòng)怠速停止功能等各種功能。[〇〇38]自動(dòng)怠速功能是滿足規(guī)定條件的情況下使引擎轉(zhuǎn)速從通常轉(zhuǎn)速(例如2000rpm)下降至空閑轉(zhuǎn)速(例如800rpm)的功能。本實(shí)施方式中，引擎控制器D7根據(jù)來自控制器30的自動(dòng)怠速指令，啟動(dòng)自動(dòng)怠速功能，使引擎轉(zhuǎn)速下降至空閑轉(zhuǎn)速。[〇〇39]自動(dòng)怠速停止功能是滿足規(guī)定條件的情況下停止引擎11的功能。本實(shí)施方式中， 引擎控制器D7根據(jù)來自控制器30的自動(dòng)怠速停止指令，啟動(dòng)自動(dòng)怠速停止功能，來停止引擎11。
[0040]引擎11上連接有作為液壓栗的主栗14及先導(dǎo)栗15。主栗14上經(jīng)由高壓液壓管路16 連接有控制閥17。[0041 ] 控制閥17是進(jìn)行挖土機(jī)的液壓系統(tǒng)的控制的液壓控制裝置。右側(cè)行走用液壓馬達(dá) 1A、左側(cè)行走用液壓馬達(dá)1B、動(dòng)臂缸7、斗桿缸8、鏟斗缸9、回轉(zhuǎn)用液壓馬達(dá)21等液壓驅(qū)動(dòng)器經(jīng)由高壓液壓管路連接于控制閥17。[〇〇42]先導(dǎo)栗15上經(jīng)由先導(dǎo)管路25連接有操作裝置26。[〇〇43] 操作裝置26包括操作桿26A、操作桿26B以及踏板26C。本實(shí)施方式中，操作裝置26 經(jīng)由液壓管路27及門鎖閥D6連接于控制閥17。并且，操作裝置26經(jīng)由液壓管路28連接于壓力傳感器29。
[0044]門鎖閥D6對連接控制閥17和操作裝置26的液壓管路27的連通/截?cái)噙M(jìn)行切換。本實(shí)施方式中，門鎖閥D6是根據(jù)來自控制器30的指令，切換液壓管路27的連通/截?cái)嗟碾姶砰y?？刂破?0根據(jù)由門鎖操作桿D5輸出的狀態(tài)信號(hào)判定門鎖操作桿D5的狀態(tài)。而且，控制器 30判定處于上拉門鎖操作桿D5的狀態(tài)的情況下，對門鎖閥D6輸出連通指令。若接收到連通指令，則門鎖閥D6打開而連通液壓管路27。其結(jié)果，操作人員對操作裝置26的操作有效。另一方面，控制器30判定處于下拉門鎖操作桿D5的狀態(tài)的情況下，對門鎖閥D6輸出截?cái)嘀噶睢?若接收到截?cái)嘀噶?，則門鎖閥D6關(guān)閉而截?cái)嘁簤汗苈?7。其結(jié)果，操作人員對操作裝置26的操作無效。[〇〇45]壓力傳感器29以壓力方式檢測操作裝置26的操作內(nèi)容。壓力傳感器29對控制器30 輸出檢測值。
[0046]接著，參考圖3對設(shè)置于控制器30及機(jī)器引導(dǎo)裝置50的各種功能要件進(jìn)行說明。圖 3是表示控制器30及機(jī)器引導(dǎo)裝置50的結(jié)構(gòu)的功能框圖。[〇〇47]本實(shí)施方式中，控制器30除了控制挖土機(jī)整體的動(dòng)作以外，還控制是否通過機(jī)器引導(dǎo)裝置50進(jìn)行引導(dǎo)。具體而言，控制器30根據(jù)門鎖操作桿D5的狀態(tài)和來自壓力傳感器29 的檢測信號(hào)等，判定挖土機(jī)是否為停止中。而且，控制器30判定挖土機(jī)為停止中時(shí)，向機(jī)器引導(dǎo)裝置50發(fā)送引導(dǎo)終止指令，以便終止通過機(jī)器引導(dǎo)裝置50進(jìn)行的引導(dǎo)。[〇〇48]并且，控制器30在對引擎控制器D7輸出自動(dòng)怠速停止指令時(shí)，可以對機(jī)器引導(dǎo)裝置50輸出引導(dǎo)終止指令。[〇〇49]接著，對機(jī)器引導(dǎo)裝置50進(jìn)行說明。本實(shí)施方式中，機(jī)器引導(dǎo)裝置50接收從動(dòng)臂角度傳感器S1、斗桿角度傳感器S2、鏟斗角度傳感器S3、機(jī)體傾斜傳感器S4、回轉(zhuǎn)速度傳感器S5、輸入裝置D1以及控制器30輸出的各種信號(hào)和數(shù)據(jù)。機(jī)器引導(dǎo)裝置50根據(jù)所接收的信號(hào)及數(shù)據(jù)計(jì)算附屬裝置(例如，鏟斗6)的實(shí)際動(dòng)作位置。而且，機(jī)器引導(dǎo)裝置50在附屬裝置的實(shí)際動(dòng)作位置與目標(biāo)動(dòng)作位置不同的情況下，向語音輸出裝置D2及顯示裝置D3發(fā)送警報(bào)指令，并發(fā)出警報(bào)。機(jī)器引導(dǎo)裝置50和控制器30通過CAN(Controller Area Network)相互能夠通信地連接。
[0050]機(jī)器引導(dǎo)裝置50包括進(jìn)行各種功能的功能部。本實(shí)施方式中，機(jī)器引導(dǎo)裝置50作為用于引導(dǎo)附屬裝置的動(dòng)作的功能部，包括傾斜角計(jì)算部501、傾斜角校正部502、高度計(jì)算部503、比較部504、警報(bào)控制部505以及引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506。[〇〇51 ]傾斜角計(jì)算部501根據(jù)來自機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)，計(jì)算上部回轉(zhuǎn)體3相對于水平面的傾斜角(挖土機(jī)的傾斜角)。即，傾斜角計(jì)算部501利用來自機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)，計(jì)算挖土機(jī)的傾斜角。[〇〇52]傾斜角校正部502利用回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)，對由傾斜角計(jì)算部501計(jì)算出的傾斜角進(jìn)行校正。傾斜角計(jì)算部501所計(jì)算出的傾斜角在上部回轉(zhuǎn)體3進(jìn)行回轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，有時(shí)受到因回轉(zhuǎn)動(dòng)作產(chǎn)生的離心力的影響而導(dǎo)致偏離實(shí)際的傾斜角。傾斜角校正部502 利用回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)(回轉(zhuǎn)速度信號(hào))對因該離心力產(chǎn)生的傾斜角的偏離進(jìn)行校正。[〇〇53]高度計(jì)算部503根據(jù)通過傾斜角校正部502校正的傾斜角以及由傳感器S1?S3的檢測信號(hào)計(jì)算出的動(dòng)臂4、斗桿5、鏟斗6的角度，計(jì)算鏟斗6的前端(鏟尖)的高度。在此，通過鏟斗6的前端進(jìn)行挖掘，因此鏟斗6的前端(鏟尖)相當(dāng)于端接附屬部件的作業(yè)部位。例如，通過鏟斗6的背面進(jìn)行弄平沙土的作業(yè)時(shí)，鏟斗6的背面相當(dāng)于端接附屬裝置的作業(yè)部位。并且，作為鏟斗6以外的端接附屬裝置，使用破碎錘時(shí)，破碎錘的前端相當(dāng)于端接附屬裝置的作業(yè)部位。[〇〇54]比較部504比較由高度計(jì)算部503計(jì)算出的鏟斗6的前端(鏟尖)的高度與用從引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506輸出的引導(dǎo)數(shù)據(jù)表示的鏟斗6的前端(鏟尖)的目標(biāo)高度。[〇〇55]警報(bào)控制部505根據(jù)通過比較部504的比較結(jié)果，判斷需要警報(bào)的情況下，向語音輸出裝置D2及顯示裝置D3這兩者或者其中一者發(fā)送警報(bào)指令。若語音輸出裝置D2及顯示裝置D3接收到警報(bào)指令，則發(fā)出規(guī)定的警報(bào)并通知挖土機(jī)的操作人員。[〇〇56]如上述，引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506從預(yù)先存儲(chǔ)于機(jī)器引導(dǎo)裝置50的存儲(chǔ)裝置的引導(dǎo)數(shù)據(jù)抽取鏟斗6的目標(biāo)高度的數(shù)據(jù)，并輸出至比較部504。此時(shí)，引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506輸出與挖土機(jī)的傾斜角對應(yīng)的鏟斗的目標(biāo)高度的數(shù)據(jù)。作為此時(shí)利用的傾斜角，利用傾斜角校正部 502根據(jù)回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)校正后的傾斜角。因此，由引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506輸出的目標(biāo)高度成為消除回轉(zhuǎn)速度對機(jī)體傾斜傳感器S4的影響來校正的目標(biāo)高度。[〇〇57]并且，引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506可以具有如下功能:直接利用由傾斜角計(jì)算部501計(jì)算出的傾斜角讀取目標(biāo)高度，根據(jù)回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)對讀取的目標(biāo)高度進(jìn)行校正。該情況下，將消除回轉(zhuǎn)速度對機(jī)體傾斜傳感器S4的影響來校正的目標(biāo)高度輸出至比較部504。
[0058]另外，引導(dǎo)數(shù)據(jù)中，與成為通過鏟斗6進(jìn)行規(guī)定作業(yè)時(shí)的基準(zhǔn)的動(dòng)作中的鏟斗6的高度有關(guān)的數(shù)據(jù)，對應(yīng)于挖土機(jī)的傾斜角而被規(guī)定。因此，通過指定某一傾斜角，能夠抽取與該傾斜角對應(yīng)的預(yù)先設(shè)定的鏟斗6的目標(biāo)高度。
[0059]在此，參考圖4對機(jī)體傾斜傳感器S4的傾斜檢測方法進(jìn)行簡單說明。本實(shí)施方式中，作為機(jī)體傾斜傳感器S4使用加速度傳感器。圖4(a)是從上部回轉(zhuǎn)體3的前方觀察設(shè)置于傾斜面的挖土機(jī)的圖，圖4(b)是從上部回轉(zhuǎn)體3的前方觀察設(shè)置于水平面的挖土機(jī)的圖。如圖4(a)所示，通過加速度傳感器檢測重力的傾斜方向的成分Fs，從而檢測挖土機(jī)主體的傾斜度。鏟斗6的高度的計(jì)算反映由加速度傳感器檢測的傾斜度。若這種加速度傳感器設(shè)置于上部回轉(zhuǎn)體3,則上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)時(shí)，如圖4(b)所示，加速度傳感器檢測因回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力Fc，離心力Fc作為干擾影響機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)。因此，若直接將機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)用于傾斜角的計(jì)算，則計(jì)算出存在干擾影響的傾斜角，不能成為正確的傾斜角。
[0060]更具體而言，例如，如圖4(b)所示，設(shè)置于水平場所的挖土機(jī)的上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)的情況下，機(jī)體傾斜傳感器S4檢測由回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力Fc，向控制器30輸出該離心力Fc的檢測信號(hào)?？刂破?0根據(jù)機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)運(yùn)算機(jī)體的傾斜角，由此計(jì)算出相當(dāng)于離心力Fc的傾斜角。也就是說，因回轉(zhuǎn)動(dòng)作導(dǎo)致的誤差包含在鏟斗高度的計(jì)算中。即， 雖然挖土機(jī)設(shè)置于水平的場所，實(shí)際上傾斜角為零度，但相當(dāng)于離心力Fc的傾斜角被計(jì)算。 因此，本實(shí)施方式中，傾斜角校正部502利用通過回轉(zhuǎn)速度傳感器S5檢測的回轉(zhuǎn)速度，對傾斜角進(jìn)行校正，以消除回轉(zhuǎn)速度的影響。
[0061]另外，傾斜角校正部502用于校正的回轉(zhuǎn)速度不限于通過回轉(zhuǎn)速度傳感器S5檢測出的回轉(zhuǎn)速度。例如，也可以由回轉(zhuǎn)馬達(dá)的轉(zhuǎn)速計(jì)算回轉(zhuǎn)速度?；剞D(zhuǎn)馬達(dá)為液壓馬達(dá)的情況下，可以由供給用于驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)的工作油的主栗的吐出流量推斷回轉(zhuǎn)速度。[〇〇62] 接著，參考圖5對通過機(jī)器引導(dǎo)裝置50進(jìn)行的引導(dǎo)處理的一例進(jìn)行說明。圖5是引導(dǎo)通過鏟斗6進(jìn)行的作業(yè)時(shí)的引導(dǎo)處理的流程圖。圖5所示的引導(dǎo)處理是通過鏟斗6進(jìn)行作業(yè)時(shí)，通過警報(bào)告知操作人員鏟斗6偏離目標(biāo)的動(dòng)作位置(目標(biāo)高度)的處理。[〇〇63]若在通過鏟斗6進(jìn)行作業(yè)時(shí)開始引導(dǎo)處理，則首先，傾斜角計(jì)算部501計(jì)算當(dāng)前的挖土機(jī)的傾斜角(步驟ST101)。挖土機(jī)的傾斜角的計(jì)算利用來自機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)來進(jìn)行。[〇〇64]接著，傾斜角校正部502根據(jù)來自回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)，對由傾斜角計(jì)算部501計(jì)算出的傾斜角進(jìn)行校正(步驟ST102)。該校正后的傾斜角即使在上部回轉(zhuǎn)體3進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的情況下，也成為去除了回轉(zhuǎn)速度對回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的影響的實(shí)際的傾斜角。 [〇〇65]在此，參考圖6對上述傾斜角的校正進(jìn)行說明。圖6(a)是表示回轉(zhuǎn)速度傳感器S5檢測的上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)角速度co隨時(shí)間變化的圖表。圖6(b)是表示用于表示回轉(zhuǎn)速度的回轉(zhuǎn)角速度《如圖6(a)變化時(shí)，機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測值的變化的圖表。
[0066]圖6(a)中，上部回轉(zhuǎn)體3在時(shí)刻tl開始回轉(zhuǎn)。上部回轉(zhuǎn)體3在時(shí)刻tl以后繼續(xù)加速， 在時(shí)刻t2停止加速，成為恒定速度旋轉(zhuǎn)。因此，上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)角速度co在時(shí)刻11以后上升，在時(shí)刻t2恒定。
[0067]若上部回轉(zhuǎn)體3進(jìn)行如圖6(a)所示的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，則回轉(zhuǎn)時(shí)離心力作用于機(jī)體傾斜傳感器S4。安裝于上部回轉(zhuǎn)體3的機(jī)體傾斜傳感器S4是加速度傳感器，因此機(jī)體傾斜傳感器 S4作為加速度檢測該離心力Fc。因此，如圖6(b)所示，機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測值從開始回轉(zhuǎn)的時(shí)刻tl開始上升，繼續(xù)上升直到時(shí)刻t2,在時(shí)刻t2恒定。
[0068]另一方面，挖土機(jī)的實(shí)際的傾斜角在上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)變化，因此機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測值如圖6(b)的雙點(diǎn)劃線所示應(yīng)恒定。因此，圖6(b)中，用實(shí)線表示的機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測值與用雙點(diǎn)劃線表示的與實(shí)際的傾斜對應(yīng)的檢測值之間產(chǎn)生偏差S。 偏差S的大小與回轉(zhuǎn)角速度co的平方成比例。若利用包含該偏差S的檢測值求出挖土機(jī)的傾斜角，則所求出的傾斜角不是實(shí)際的傾斜角，而成為包含相當(dāng)于偏差S的誤差的傾斜角。 [〇〇69]因此，本實(shí)施方式中，利用回轉(zhuǎn)角速度co的檢測值，對由機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)(檢測值)計(jì)算出的挖土機(jī)的傾斜角進(jìn)行校正，以便等于實(shí)際的傾斜角。該校正為傾斜角校正部502中的校正。
[0070]步驟ST102中，若根據(jù)來自回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)對由傾斜角計(jì)算部501計(jì)算出的傾斜角進(jìn)行校正，則高度計(jì)算部503計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的鏟斗6的高度(步驟ST103)。鏟斗 6的高度的計(jì)算利用由傾斜角校正部502校正后的挖土機(jī)的傾斜角和來自動(dòng)臂角度傳感器 S1、斗桿角度傳感器S2以及鏟斗角度傳感器S3的檢測信號(hào)來進(jìn)行。
[0071]同時(shí)進(jìn)行上述步驟ST101?ST103為止的處理，引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506從引導(dǎo)數(shù)據(jù)抽取鏟斗6的目標(biāo)高度的數(shù)據(jù)，輸出至比較部504(步驟ST104)。[〇〇72]接著，比較部504比較在步驟ST103中求出的鏟斗高度與在步驟ST105中由引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506輸出的目標(biāo)鏟斗高度(步驟ST105)。而且，比較部504求出在步驟ST103中求出的鏟斗高度與在步驟ST105中輸出的目標(biāo)鏟斗高度之差。比較部504判定在步驟ST103中求出的鏟斗高度與在步驟ST105中輸出的目標(biāo)鏟斗高度之差是否為規(guī)定值以上(步驟ST106)。 [〇〇73]步驟ST106中，判定為差并非規(guī)定值以上的情況下，警報(bào)控制部505判斷鏟斗6的動(dòng)作遵循目標(biāo)動(dòng)作，不輸出警報(bào)指令，而結(jié)束本次的引導(dǎo)處理。[〇〇74]另一方面，步驟ST106中，判定差為規(guī)定值以上的情況下，警報(bào)控制部505判斷鏟斗 6的動(dòng)作從目標(biāo)動(dòng)作偏離，并輸出規(guī)定的警報(bào)指令。[〇〇75]如上，機(jī)器引導(dǎo)裝置50包括:傾斜角校正部502,根據(jù)上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)速度對上部回轉(zhuǎn)體3的傾斜角進(jìn)行校正;高度計(jì)算部503,根據(jù)傳感器S1?S3的檢測值與校正后的傾斜角計(jì)算鏟斗6的高度；引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506,抽取預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度并輸出；以及比較部 504,比較計(jì)算出的高度與所輸出的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行發(fā)出警報(bào)等的引導(dǎo)。[〇〇76]接著，參考圖7對引導(dǎo)處理的另一例子進(jìn)行說明。圖7是引導(dǎo)處理的另一例子的流程圖。圖7中，對與圖5所示的步驟同等的步驟標(biāo)注相同的步驟編號(hào)。[〇〇77]若在鏟斗6進(jìn)行作業(yè)時(shí)開始引導(dǎo)處理，則首先，傾斜角計(jì)算部501計(jì)算當(dāng)前的挖土機(jī)的傾斜角(步驟ST101)。挖土機(jī)的傾斜角的計(jì)算利用來自機(jī)體傾斜傳感器S4的檢測信號(hào)進(jìn)行。
[0078]接著，高度計(jì)算部503計(jì)算當(dāng)前時(shí)刻的鏟斗6的高度(步驟ST103)。鏟斗6的高度的計(jì)算利用由傾斜角計(jì)算部501計(jì)算的挖土機(jī)的傾斜角和來自動(dòng)臂角度傳感器S1、斗桿角度傳感器S2以及鏟斗角度傳感器S3的檢測信號(hào)來進(jìn)行。但是，計(jì)算出的鏟斗6的高度中包含因回轉(zhuǎn)動(dòng)作產(chǎn)生的誤差。
[0079]另一方面，引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506從引導(dǎo)數(shù)據(jù)抽取鏟斗6的目標(biāo)高度的數(shù)據(jù)(步驟 ST201)。而且，引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506根據(jù)回轉(zhuǎn)速度傳感器S5的檢測信號(hào)(檢測值)對抽取的目標(biāo)高度進(jìn)行校正，并輸出校正的目標(biāo)高度(步驟ST202)。由于由高度計(jì)算部503計(jì)算的高度是基于包含因回轉(zhuǎn)動(dòng)作的影響產(chǎn)生的誤差的傾斜角的高度，因此該校正是用于對目標(biāo)高度補(bǔ)正與該誤差相對應(yīng)的量的校正。根據(jù)回轉(zhuǎn)速度計(jì)算相當(dāng)于誤差量的傾斜角，能夠校正并求出與鏟斗6的位置對應(yīng)的目標(biāo)高度。
[0080] 若步驟ST103及步驟ST202的處理結(jié)束，則比較部504比較在步驟ST103中求出的鏟斗高度與在步驟ST202中由引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506輸出的目標(biāo)鏟斗高度(步驟ST105)。而且，比較部504求出在步驟ST103中求出的鏟斗高度與在步驟ST202中輸出的目標(biāo)鏟斗高度之差。 比較部504判定在步驟ST103中求出的鏟斗高度與在步驟ST202中輸出的目標(biāo)鏟斗高度之差是否為規(guī)定值以上(步驟ST106)。[〇〇811步驟ST106中，判定差并非規(guī)定值以上的情況下，警報(bào)控制部505判斷鏟斗6的動(dòng)作遵循目標(biāo)動(dòng)作，不輸出警報(bào)指令，而結(jié)束本次的引導(dǎo)處理。[〇〇82]另一方面，步驟ST106中，判定差為規(guī)定值以上的情況下，警報(bào)控制部505判斷鏟斗 6的動(dòng)作偏離目標(biāo)動(dòng)作，并輸出規(guī)定的警報(bào)指令。[〇〇83]如上所述，機(jī)器引導(dǎo)裝置50包括:傾斜角計(jì)算部501，計(jì)算上部回轉(zhuǎn)體3的傾斜角； 高度計(jì)算部503,根據(jù)姿勢傳感器S1?S3的檢測值計(jì)算鏟斗6的高度；引導(dǎo)數(shù)據(jù)輸出部506， 抽取預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度，根據(jù)上部回轉(zhuǎn)體3的回轉(zhuǎn)速度對抽取的目標(biāo)高度進(jìn)行校正并輸出；以及比較部504,比較計(jì)算出的高度與校正的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種挖土機(jī)，其具有:回轉(zhuǎn)體；附屬裝置，安裝于該回轉(zhuǎn)體；姿勢傳感器，檢測該附屬裝置的姿勢；傾斜傳感器，安裝于所述回轉(zhuǎn)體；以及 引導(dǎo)裝置，對所述附屬裝置的操作進(jìn)行引導(dǎo)，其中，所述引導(dǎo)裝置根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度，對所述回轉(zhuǎn)體的傾斜角進(jìn)行校正， 根據(jù)所述姿勢傳感器的檢測值與所述校正的傾斜角，計(jì)算所述附屬裝置的高度， 抽取預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度并輸出，比較所述計(jì)算出的高度與所述輸出的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)。2.—種挖土機(jī)，其具有:回轉(zhuǎn)體；附屬裝置，安裝于該回轉(zhuǎn)體；姿勢傳感器，檢測該附屬裝置的姿勢；傾斜傳感器，安裝于所述回轉(zhuǎn)體；以及 引導(dǎo)裝置，對所述附屬裝置的操作進(jìn)行引導(dǎo)，其中，所述引導(dǎo)裝置根據(jù)所述姿勢傳感器的檢測值，計(jì)算所述附屬裝置的高度，根據(jù)所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度，對預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)高度進(jìn)行校正并輸出，比較所述計(jì)算出的高度與所述校正的目標(biāo)高度，根據(jù)比較結(jié)果進(jìn)行引導(dǎo)。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖土機(jī)，其中，作為所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度，利用通過回轉(zhuǎn)速度傳感器檢測出的回轉(zhuǎn)速度。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的挖土機(jī)，其中，作為所述回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)速度，利用由主栗的吐出流量推斷的回轉(zhuǎn)速度。
【文檔編號(hào)】E02F9/20GK105986593SQ201610140276
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月11日
【發(fā)明人】加藤英彥
【申請人】住友建機(jī)株式會(huì)社