CN115997061A - 作业机械 - Google Patents

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CN115997061A CN202280005769.5A CN202280005769A CN115997061A CN 115997061 A CN115997061 A CN 115997061A CN 202280005769 A CN202280005769 A CN 202280005769A CN 115997061 A CN115997061 A CN 115997061A
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成川理优
藤田浩二
伊东英明
石本英史
斋藤哲平
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Abstract

提供能够不会对操作员付与违和感地支援装载作业的作业机械。作业机械(1)的控制装置(40)包括：运算允许范围的允许范围运算部(46)，该允许范围表示能够在旋转动作过程中被允许的前作业装置(2)能够在高度方向上移动的范围；动作判断部(45)，其判断作业机械(1)是否处于搬运动作过程中；和动作控制部(4)，其在判断为处于搬运动作过程中的情况下，控制动臂(8)的转动动作以使前作业装置(2)在高度方向上的位置留在允许范围内。允许范围运算部(46)作为允许范围而运算动臂(8)的转动角度的范围，该动臂(8)的转动角度的范围是由能够避免搬运动作过程中的前作业装置(2)向被装载机械干涉的前作业装置(2)的高度方向上的位置的下限值、与基于铲斗(10)的尺寸、容量、装载对象物的种类以及装载对象物的比重中的至少一个求出的高度方向上的位置的上限值所规定的。

Description

作业机械
技术领域
本发明涉及作业机械。
背景技术
已知如下多关节型作业机械(例如液压挖掘机)，其具有通过液压致动器驱动的前作业装置(例如动臂、斗杆以及铲斗等附件)等。这种作业机械进行将挖掘出的土砂等对象物朝向搬运机械(例如翻斗卡车)等的被装载机械搬运的搬运动作、和将通过搬运动作所搬运的对象物向被装载机械放出的放出动作(例如卸土动作)而执行对象物的装载作业。
当进行装载作业时，若前作业装置的位置(例如铲斗的位置)低于被装载机械，则在搬运动作过程中具有前作业装置与被装载机械干涉的可能性。另一方面，若前作业装置的位置过度高于被装载机械，则具有被放出的对象物对被装载机械造成损伤的可能性。例如，矿山用的液压挖掘机中，有时在一次卸土动作过程中将50吨程度的土砂向翻斗卡车放出，若铲斗的位置过度高于翻斗卡车，则担心卸土的土砂会对翻斗卡车造成很大损伤。进行装载作业的作业机械的操作员需要一边确认被装载机械的位置，一边使上部旋转体的旋转动作和前作业装置的转动动作联动，需要具有娴熟的技能。
支援这种装载作业的技术例如被公开于专利文献1。专利文献1中公开了具有特定如下干涉避免位置的避免位置特定部的装载机械控制装置，该干涉避免位置是，高度与卸土位置相等、且离上部旋转体的旋转中心的距离与从旋转中心至卸土位置的距离相等、且被装载机械没有存在于铲斗的下方的位置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2019－65661号公报
发明内容
专利文献1的装载机械控制装置当由操作员输入了指示卸土的操作信号时，使铲斗从挖掘完成位置自动移动至干涉避免位置。专利文献1的装载机械控制装置当铲斗到达干涉避免位置后，停止前作业装置的动作，仅使上部旋转体的旋转动作继续进行而使铲斗自动移动至卸土位置。也就是说，专利文献1的装载机械控制装置使铲斗沿着从干涉避免位置以及卸土位置通过的轨迹移动，因此具有操作员根据该轨迹而感到违和感的可能性。
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的为，提供能够不会对操作员付与违和感地支援装载作业的作业机械。
为了解决上述课题，本发明的作业机械进行将对象物朝向被装载机械搬运的搬运动作、和将通过所述搬运动作搬运的所述对象物向所述被装载机械放出的放出动作，而将所述对象物转载至所述被装载机械，所述作业机械的特征在于，具有：相对于下部行驶体旋转的上部旋转体；安装于所述上部旋转体并包括动臂、斗杆以及铲斗的作业装置；检测所述作业装置的转动角度以及所述上部旋转体的旋转角度的姿势检测装置；检测所述被装载机械的位置的物体检测装置；和控制所述作业装置以及所述上部旋转体的动作的控制装置，所述控制装置包括：基于所述物体检测装置的检测结果运算允许范围的允许范围运算部，该允许范围表示，在使所述上部旋转体进行旋转动作的过程中被允许的所述作业装置能够在高度方向上移动的范围；动作判断部，其基于所述姿势检测装置的检测结果和所述物体检测装置的检测结果来判断是否处于所述搬运动作过程中；和动作控制部，其在判断为处于所述搬运动作过程中的情况下，控制所述动臂的转动动作，以使所述作业装置在所述高度方向上的位置留在所述允许范围内，所述允许范围运算部作为所述允许范围而运算由如下位置下限值和位置上限值所规定的所述动臂的转动角度的范围，该位置下限值是，能够避免所述搬运动作过程中的所述作业装置向所述被装载机械干涉的所述高度方向上的所述位置的下限值，该位置上限值是，基于所述铲斗的尺寸、容量、所述对象物的种类以及所述对象物的比重中的至少一个求出的所述高度方向上的所述位置的上限值。
发明效果
根据本发明，可提供能够不会对操作员付与违和感地支援装载作业的作业机械。
上述以外的课题、构成及效果根据以下实施方式的说明而明晰。
附图说明
图1是示意表示实施方式1的作业机械的构成的图。
图2是示意表示图1所示的作业机械上搭载的液压***的构成的图。
图3是表示图2所示的控制装置的功能的构成的图。
图4是表示图3所示的控制装置中设定的基准坐标系的图。
图5是从其他方向观察图4所示的基准坐标系的图。
图6是说明由图3所示的允许范围运算部运算的允许范围的图。
图7是表示由图3所示的控制装置执行的关于装载支援控制的处理的流程图。
图8是表示图6所示的相关图的更新例的图。
图9是表示实施方式2的作业机械的功能的构成的图。
图10是表示由图9所示的控制装置执行的关于装载支援控制的处理的流程图。
图11是表示由实施方式3的控制装置执行的关于装载支援控制的处理的流程图。
图12是示意表示实施方式4的显示装置中显示的画面的图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施方式。此外，对于各实施方式中标注了同一附图标记的构成，只要没有特别说明，则各实施方式中具有同样的功能，省略其说明。
本实施方式的作业机械是，进行将对象物朝向被装载机械搬运的搬运动作和将通过搬运动作搬运的对象物向被装载机械放出的放出动作而将对象物向被装载机械装载的作业机械。以下，作为作业机械以具有铲斗的液压挖掘机为例进行说明。但是，本实施方式的作业机械也可以是具有铲斗以外的附件的液压挖掘机，也可以是进行上述的搬运动作以及放出动作而进行对象物的装载作业的液压挖掘机以外的作业机械。
[实施方式1]
图1是示意表示实施方式1的作业机械1的构成的图。
作业机械1进行对地面等的挖掘对象面进行挖掘的挖掘作业、和将挖掘出的土砂等对象物向以翻斗卡车为代表的搬运机械等被装载机械装载的装载作业。作业机械1在该装载作业中进行上述的搬运动作和放出动作。作业机械1具有保持对象物并向上下方向或前后方向转动的多关节型前作业装置2、和供前作业装置2搭载的机械主体3。此外，前作业装置2是技术方案所述的“作业装置”的一例。
机械主体3具有：通过设于下部行驶体5的右部及左部的行驶右液压马达4a及行驶左液压马达4b而行驶的下部行驶体5；和经由旋转装置安装于下部行驶体5的上部并通过旋转装置的旋转液压马达6而旋转的上部旋转体7。此外，本实施方式中，有时将行驶右液压马达4a及行驶左液压马达4b统称为“行驶液压马达4a、4b”。
前作业装置2是由安装于上部旋转体7前部的多个前部件构成的多关节型的作业装置。上部旋转体7供前作业装置2搭载并旋转。前作业装置2包括：能够沿上下方向转动地连结于上部旋转体7的前部的动臂8；能够沿上下方向转动地连结于动臂8的前端部的斗杆9；和能够沿上下方向转动地连结于斗杆9的前端部的铲斗10。
动臂8通过动臂销8a与上部旋转体7连结，通过动臂液压缸11的伸缩而转动。斗杆9通过斗杆销9a与动臂8的前端部连结，通过斗杆液压缸12的伸缩而转动。铲斗10通过铲斗销10a以及铲斗连杆16与斗杆9的前端部连结，通过铲斗液压缸13的伸缩而转动。
在动臂销8a安装有检测动臂8的转动角度的动臂角度传感器14。在斗杆销9a安装有检测斗杆9的转动角度的斗杆角度传感器15。在铲斗连杆16安装有检测铲斗10的转动角度的铲斗角度传感器17。
此外，动臂8、斗杆9以及铲斗10的各转动角度也可以通过惯性测量装置检测动臂8、斗杆9以及铲斗10相对于水平面等基准面的各角度并换算为各转动角度而取得。另外，动臂8、斗杆9以及铲斗10的各转动角度也能够通过行程传感器检测动臂液压缸11、斗杆液压缸12以及铲斗液压缸13的各行程并换算为各转动角度而取得。
在上部旋转体7安装有检测机械主体3相对于水平面等基准面的倾斜角的倾斜角传感器18。在下部行驶体5与上部旋转体7之间的旋转装置安装有检测上部旋转体7相对于下部行驶体5的相对角度即旋转角度的旋转角度传感器19。在上部旋转体7安装有检测上部旋转体7的角速度的角速度传感器20。此外，本实施方式中，也可以将动臂角度传感器14、斗杆角度传感器15、铲斗角度传感器17、倾斜角传感器18以及旋转角度传感器19统称为“姿势检测装置53”。姿势检测装置53检测前作业装置2的各转动角度以及上部旋转体7的旋转角度等。
在设于上部旋转体7的驾驶室内，设置有对多个液压致动器4a、4b、6、11、12、13进行操作的操作装置。具体地，操作装置具有：用于操作行驶右液压马达4a的右行驶杆23a；用于操作行驶左液压马达4b的左行驶杆23b；用于操作动臂液压缸11以及铲斗液压缸13的右操作杆22a；和用于操作斗杆液压缸12以及旋转液压马达6的左操作杆22b。此外，本实施方式中，有时将右行驶杆23a、左行驶杆23b、右操作杆22a以及左操作杆22b统称为“操作杆22、23”。操作杆22、23是电气杆方式。
另外，在上部旋转体7安装有检测存在于作业机械1周边的物体的种类以及其位置的物体检测装置54。物体检测装置54例如可以为LiDAR(Light Detection And Ranging)，也可以为立体照相机。物体检测装置54能够检测使作业机械1执行装载作业的被装载机械的位置。物体检测装置54可以在作业机械1上安装多个。
图2是示意表示图1所示的作业机械1上搭载的液压***的构成的图。
上部旋转体7上搭载的作为原动机的发动机103驱动液压泵102和先导泵104。控制装置40与基于操作员的操作杆22、23的操作信息(操作量以及操作方向)相应地控制前作业装置2的转动动作、下部行驶体5的行驶动作以及上部旋转体7的旋转动作。具体地，控制装置40通过旋转编码器或电位仪等传感器52a～52f检测基于操作员的操作杆22、23的操作信息(操作量以及操作方向)，将与检测到的操作信息相应的控制指令向电磁比例阀47a～47l输出。电磁比例阀47a～47l设于先导管线100，当输入了来自控制装置40的控制指令时工作，向流量控制阀101输出先导压，使流量控制阀101工作。此外，本实施方式中，有时将基于操作员的操作杆22、23的操作信息称为“操作员的操作指示”。本实施方式中，有时将检测该操作信息的传感器52a～52f统称为“操作检测装置52”。
流量控制阀101与来自电磁比例阀47a～47l的先导压相应地控制从液压泵102分别相对于旋转液压马达6、斗杆液压缸12、动臂液压缸11、铲斗液压缸13、行驶右液压马达4a以及行驶左液压马达4b供给的液压油。此外，电磁比例阀47a、47b向流量控制阀101输出用于控制向旋转液压马达6供给的液压油的先导压。电磁比例阀47c、47d向流量控制阀101输出用于控制向斗杆液压缸12供给的液压油的先导压。电磁比例阀47e、47f向流量控制阀101输出用于控制向动臂液压缸11供给的液压油的先导压。电磁比例阀47g、47h向流量控制阀101输出用于控制向铲斗液压缸13供给的液压油的先导压。电磁比例阀47i、47j向流量控制阀101输出用于控制向行驶右液压马达4a供给的液压油的先导压。电磁比例阀47k、47l向流量控制阀101输出用于控制向行驶左液压马达4b供给的液压油的先导压。
动臂液压缸11、斗杆液压缸12以及铲斗液压缸13分别通过供给的液压油而伸缩，使动臂8、斗杆9以及铲斗10转动。由此，铲斗10的位置以及姿势变化。旋转液压马达6通过供给的液压油而旋转，使上部旋转体7旋转。行驶右液压马达4a以及行驶左液压马达4b通过供给的液压油而旋转，使下部行驶体5行驶。此外，本实施方式中，有时将行驶液压马达4a、4b、旋转液压马达6、动臂液压缸11、斗杆液压缸12以及铲斗液压缸13统称为“液压致动器”。
图3是表示图2所示的控制装置40的功能的构成的图。图4是表示图3所示的控制装置40中设定的基准坐标系的图。图5是从其他方向观察图4所示的基准坐标系的图。图6是说明由图3所示的允许范围运算部46运算的允许范围的图。
控制装置40包括姿势运算部41、速度运算部42、速度矢量运算部43、被装载机械位置运算部44、动作判断部45、允许范围运算部46和动作控制部48。
对于控制装置40，预先设定有对作业机械1的构成要素的位置以及姿势进行特定的基准坐标系。如图4以及图5所示，本实施方式的基准坐标系被定义为以旋转中心120中的下部行驶体5与地面G接触的点为原点的右手坐标系。基准坐标系将下部行驶体5的前进方向定义为X轴的正方向。本实施方式的基准坐标系将旋转中心120向上方延伸的方向定义为Z轴的正方向。本实施方式的基准坐标系将与X轴以及Z轴分别正交且向左的方向定义为Y轴的正方向。本实施方式的基准坐标系中，XY平面固定于地面G。
另外，本实施方式的基准坐标系中，关于上部旋转体7的旋转角度，将前作业装置2与X轴平行的状态定义为0度。上部旋转体7的旋转角度为0度的状态中，前作业装置2的动作平面与XZ平面平行，动臂8的升举动作方向是Z轴的正方向，斗杆9以及铲斗10的放出方向是X轴的正方向。
姿势运算部41根据姿势检测装置53的检测信号来运算基准坐标系中的作业机械1的构成要素的姿势等。具体地，姿势运算部41根据从动臂角度传感器14输出的动臂8的转动角度的检测信号来运算动臂8相对于X轴的转动角度θbm。姿势运算部41根据从斗杆角度传感器15输出的斗杆9的转动角度的检测信号来运算斗杆9相对于动臂8的转动角度θam。姿势运算部41根据从铲斗角度传感器17输出的铲斗10的转动角度的检测信号来运算铲斗10相对于斗杆9的转动角度θbk。姿势运算部41根据从旋转角度传感器19输出的上部旋转体7的旋转角度的检测信号来运算上部旋转体7相对于X轴(下部行驶体5)的旋转角度θsw。
而且，姿势运算部41基于运算出的前作业装置2的各转动角度θbm、θam、θbk以及上部旋转体7的旋转角度θsw和动臂8的尺寸Lbm、斗杆9的尺寸Lam以及铲斗10的尺寸Lbk来运算动臂8、斗杆9以及铲斗10各自的位置。此外，动臂8的尺寸Lbm是从动臂销8a至斗杆销9a的长度。斗杆9的尺寸Lam是从斗杆销9a至铲斗销10a的长度。铲斗10的尺寸Lbk是从铲斗销10a至铲斗10的前端部(例如斗齿的前端部)的长度。
而且，姿势运算部41根据从倾斜角传感器18输出的机械主体3的倾斜角的检测信号来运算机械主体3(下部行驶体5)相对于基准面DP的倾斜角θ。基准面DP例如是与重力方向正交的水平面。倾斜角θ包括绕Y轴的旋转角即俯仰角和绕X轴的旋转角即横滚角。姿势运算部41根据前作业装置2的各转动角度θbm、θam、θbk来运算铲斗10相对于地面G的角度即对地角γ。铲斗10的对地角γ是从铲斗10的前端部和铲斗销10a通过的直线相对于地面G所成的角度。
速度运算部42根据操作检测装置52的检测信号来运算液压致动器6、11、12、13的各速度。具体地，控制装置40中预先储存有表示操作杆22、23的操作量与液压致动器6、11、12、13的各速度之间的对应关系的表格。速度运算部42通过参照该表格，根据从操作检测装置52输出的操作杆22、23的操作信息中所含的操作量来运算液压致动器6、11、12、13的各速度。速度运算部42能够将旋转液压马达6的速度换算为上部旋转体7的旋转速度。速度运算部42能够将动臂液压缸11的速度换算为动臂8的转动速度。速度运算部42能够将斗杆液压缸12的速度换算为斗杆9的转动速度。速度运算部42能够将铲斗液压缸13的速度换算为铲斗10的转动速度。
此外，速度运算部42也可以通过运算由姿势运算部41运算出的前作业装置2的各转动角度θbm、θam、θbk的时间变化而运算前作业装置2的各转动速度。速度运算部42可以通过运算由姿势运算部41运算出的上部旋转体7的旋转角度θsw的时间变化而运算上部旋转体7的旋转速度。
速度矢量运算部43基于姿势运算部41的运算结果和速度运算部42的运算结果来运算前作业装置2中产生的速度矢量。具体地，速度矢量运算部43基于前作业装置2的各转动角度θbm、θam、θbk以及上部旋转体7的旋转角度θsw和前作业装置2的各转动速度以及上部旋转体7的旋转速度来运算在斗杆9的前端产生的速度矢量。
被装载机械位置运算部44根据由物体检测装置54检测到的被装载机械的位置来运算该被装载机械的基准坐标系中的位置。物体检测装置54安装于上部旋转体7。由此，被装载机械位置运算部44能够基于上部旋转体7的旋转角度θsw和物体检测装置54相对于基准坐标系的安装位置来运算该被装载机械的基准坐标系中的位置。
动作判断部45基于物体检测装置54的检测结果和姿势检测装置53的检测结果来判断作业机械1是否处于搬运动作过程中。具体地，动作判断部45基于姿势检测装置53的检测结果取得由姿势运算部41运算的铲斗10的对地角γ，基于姿势检测装置53的检测结果取得由速度矢量运算部43运算的速度矢量的方向，基于物体检测装置54的检测结果取得由被装载机械位置运算部44运算的被装载机械的位置。动作判断部45在铲斗10的对地角γ为规定值以上，在斗杆9的前端产生的速度矢量的方向是朝向被装载机械的方向，且前作业装置2没有到达被装载机械的位置的情况下，判断为作业机械1处于搬运动作过程中。动作判断部45在铲斗10的对地角γ不足规定值，在斗杆9的前端产生的速度矢量的方向不是朝向被装载机械的方向，或前作业装置2到达了被装载机械的位置的情况下，判断为作业机械1未处于搬运动作过程中。
允许范围运算部46基于物体检测装置54的检测结果，来运算在使上部旋转体7进行旋转动作的过程中被允许的前作业装置2能够在高度方向上移动的范围即允许范围。详细地，允许范围运算部46作为允许范围而运算由能够避免搬运动作过程中的前作业装置2向被装载机械干涉的前作业装置2的在高度方向上的位置的下限值、和能够避免放出动作过程中的基于对象物的向被装载机械的损伤的前作业装置2的在高度方向上的位置的上限值所规定的、动臂8的转动角度的范围。本实施方式中，允许范围运算部46将与能够避免搬运动作过程中的前作业装置2向被装载机械干涉的前作业装置2的在高度方向上的位置的下限值对应的动臂8的转动角度θbm设为允许范围的下限值。本实施方式中，允许范围运算部46将与能够避免放出动作过程中的基于对象物的向被装载机械的损伤的前作业装置2的在高度方向上的位置的上限值对应的动臂8的转动角度θbm设为允许范围的上限值。
本实施方式中有时也将关于前作业装置2的在高度方向上的位置的允许范围的下限值与前作业装置2到达被装载机械的位置为止的旋转角度θsw之间的关系称为“相关图A”。本实施方式中有时也将关于前作业装置2的在高度方向上的位置的允许范围的上限值与该旋转角度θsw之间的关系称为“相关图B”。本实施方式中，将与该允许范围的下限值对应的动臂8的转动角度θbm与该旋转角度θsw之间的关系设为相关图A。本实施方式中，将与该允许范围的上限值对应的动臂8的转动角度θbm与该旋转角度θsw之间的关系设为相关图B。
以下说明允许范围运算部46运算允许范围时的具体运算方法。以下，忽略作业机械1的宽度方向尺寸进行说明。首先，基准坐标系中的斗杆9的前端部的离地面G的高度Zam使用基准坐标系中的动臂销8a的离地面G的高度Loz如下式那样地付与。
【数式1】
Zam＝Loz-Lbm sinθbm-Lam sin(θbm+θam)...(1)
若考虑铲斗10的尺寸Lbk和余量，而将当前作业装置2到达被装载机械时应该使斗杆9的前端部以不会与被装载机械干涉的方式到达的基准坐标系中的高度(前作业装置2的在高度方向上的位置的下限值)设为Zll，则此时的动臂8的转动角度θbm的下限值θbmll如下式那样地付与。
【数式2】
Figure BDA0004094524790000111
式(2)中，all、bll、αbmll是涉及三角函数合成的系数。
同样地，若将以使对象物不会对被装载机械造成损伤的方式能够被允许的斗杆9的前端部的离地面G的高度(前作业装置2的在高度方向上的位置的上限值)设为Zul，则此时的动臂8的转动角度θbm的上限值θbmul如下式那样地付与。本实施方式中，转动角度θbm的上限值θbmul可以是预先规定的固定值。
【数式3】
Figure BDA0004094524790000112
式(3)中，aul、bul、αbmul是涉及三角函数合成的系数。
此外，高度Zul能够基于铲斗10的尺寸Lbk和容量、所挖掘的土砂的种类、所挖掘的土砂的比重(重量)中的至少一个或这些的组合而预先设定。尤其，高度Zul能够根据铲斗10的尺寸Lbk和容量、与所挖掘的土砂的种类和比重(重量)之间的关系(组合)而预先设定。例如，高度Zul可以是在斗杆9的前端部的离地面G的高度中加上四倍的铲斗10的尺寸Lbk得到的固定值。另外，由于通过一次装载作业向被装载机械装载的对象物的总重量越大，放出动作过程中的对被装载机械的损伤也会越大，例如高度Zul能够设定得低。具体地，例如，高度Zul能够将在斗杆9的前端部的离地面G的高度中加上四倍的铲斗10的尺寸Lbk得到的值作为高度Zul的基准Z，考虑该损伤能够调节地设定。例如，高度Zul可以为，铲斗10的容量越大越设定得低，或者挖掘的土砂等的对象物的比重(重量)越大越设定得低。另外，例如，高度Zul可以为，该对象物的平均尺寸(例如土砂的平均颗粒径)和尺寸的偏差越大越设定得低。将这些考虑在内的高度Zul的设定内容能够如表1那样地总结。表1总结了铲斗10的容量、对象物的种类以及对象物的比重与高度Zul之间的关系(组合)。本实施方式中，作业机械1具有用于供操作员输入关于铲斗10的容量、对象物的种类以及比重的信息的输入装置57。并且，控制装置40的允许范围运算部46构成为，基于由输入装置57输入的信息，进行高度Zul的设定以及调节。此外，作业机械1也可以具有从外部(例如管制***等)接收关于铲斗10的容量、对象物的种类以及比重的信息的接收装置。并且，控制装置40的允许范围运算部46可以构成为，基于由接收装置接收的信息来进行高度Zul的设定以及调节。另外，作业机械1可以具有拍摄对象物的拍摄装置。另外，作业机械1也可以具有取得地图信息以及作业机械1的位置信息和与地图信息建立关联的作业现场的地形信息(例如关于地层成分等的信息)的取得装置。并且，控制装置40的允许范围运算部46可以构成为，基于由拍摄装置拍摄的对象物的图像或由取得装置取得的信息，判断对象物的种类以及比重，并在此基础上，基于这些信息进行高度Zul的设定以及调节。另外，作业机械1可以为，不根据关于铲斗10的容量，对象物的种类以及比重的信息来进行高度Zul的设定以及调节，通过操作员向输入装置57直接输入高度Zul来进行高度Zul的设定以及调节。
【表1】
Figure BDA0004094524790000121
Figure BDA0004094524790000131
另外，基准坐标系中的斗杆9的前端部的X轴方向的位置Xam使用基准坐标系中的动臂销8a相对于原点的X轴方向上的位置Lox以及Y轴方向上的位置Loy而如下式那样地付与。
【数式4】
xam＝(Lox+Lbm cosθbm+Lam cos(θbm+θam))cosθsw-Loy sinθsw...(4)
前作业装置2到达被装载机械时的旋转角度θswT使用基准坐标系中的被装载机械的X轴方向的位置Xt而如下式那样地付与。
【数式5】
Figure BDA0004094524790000132
式(5)中，aswT、bswT、αswT是涉及三角函数合成的系数。
若将由动作判断部45判断为处于搬运动作过程中之时的动臂8的转动角度设为θbmS，将上部旋转体7的旋转角度设为θswS，则能够得到图6所示的相关图A以及相关图B。此外，若在搬运动作过程中动臂8的转动角度θbm和斗杆9的转动角度θam变化，则当前作业装置2到达被装载机械时斗杆9的前端部应该到达的高度Zll、和此时的动臂8的转动角度θbm的下限值θbmll、和为了到达被装载机械的位置Xt所需要的旋转角度θswT也会变化。由此，允许范围运算部46逐次更新图6所示的相关图A。
也就是说，由允许范围运算部46运算的相关图A表示与允许范围的下限值对应的转动角度θbm是如何与旋转角度θsw的变化相应地发生变化的。本实施方式中，如图6所示，与允许范围的下限值对应的转动角度θbm与旋转角度θsw的增加相应地单调增加。同样地，相关图B表示与允许范围的上限值对应的转动角度θbm是如何与旋转角度θsw的变化相应地发生变化的。本实施方式中，如图6所示，与允许范围的上限值对应的转动角度θbm(也就是说θbmul)是预先规定的固定值，根据旋转角度θsw的增加而固定。
动作控制部48在由动作判断部45判断为处于搬运动作过程中的情况下，以使前作业装置2的在高度方向上的位置留在允许范围内的方式，控制前作业装置2的转动速度并控制前作业装置2的转动动作。具体地，动作控制部48在按照操作员相对于前作业装置2的操作指示而移动的前作业装置2的在高度方向上的位置低于允许范围的下限值或高于上限值(的情况被预测到)的情况下，使该操作指示无效化。并且，动作控制部48控制前作业装置2的转动速度以使前作业装置2的在高度方向上的位置留在允许范围内。本实施方式中，动作控制部48在由动作判断部45判断为处于搬运动作过程中的情况下，控制动臂8的转动速度以使前作业装置2的在高度方向上的位置留在允许范围内。具体地，动作控制部48以使动臂8的转动角度θbm留在图6所示的相关图A与相关图B之间的允许范围内的方式运算动臂8的转动速度(目标转动速度)。
例如，作业机械1中，有时会预测到基于操作员的动臂8的升举操作没有被执行或动臂8的升举操作量为不足，而会导致动臂8的转动角度θbm低于相关图A。该情况下，动作控制部48使操作员做出的转动角度θbm低于相关图A的操作指示无效化，为了自动执行升举动作而运算动臂8的目标转动速度以使动臂8的转动角度θbm高于相关图A。另外，例如，作业机械1中，有时会预测到基于操作员的动臂8的升举操作量过大，会导致动臂8的转动角度θbm高于相关图B。该情况下，动作控制部48使操作员做出的转动角度θbm高于相关图B的操作指示无效化，为了自动执行下降动作而运算动臂8的目标转动速度以使动臂8的转动角度θbm低于相关图B。另外，例如，作业机械1中，有时会预测到基于操作员的斗杆9的升举操作被执行，会导致动臂8的转动角度θbm高于相关图B。该情况下，动作控制部48使操作员做出的转动角度θbm高于相关图B的操作指示无效化，为了自动执行动臂8的下降动作而运算动臂8的目标转动速度以使动臂8的转动角度θbm低于相关图B。
并且，动作控制部48运算与动臂8的目标转动速度对应的动臂液压缸11的目标速度。并且，动作控制部48向电磁比例阀47a～47l(具体地为电磁比例阀47e、47f)输出用于使动臂液压缸11与动臂液压缸11的目标速度相应地工作的控制指令。电磁比例阀47a～47l(具体地为电磁比例阀47e、47f)生成用于控制向动臂液压缸11供给的液压油的先导压，并向流量控制阀101输出，使动臂液压缸11与目标速度相应地工作。动臂8与目标转动速度相应地转动，动臂8的转动角度θbm留在允许范围内。
此外，动作控制部48有时会预测到通过操作员的操作会使动臂8的转动角度θbm留在相关图A与B之间的允许范围内。该情况下，动作控制部48按照操作员的操作指示控制动臂8的转动动作以使动臂8转动。
另外，控制装置40在如自动执行动臂8的升举动作或下降动作的情况那样地，进行使操作员的操作指示无效化并支援装载作业的控制介入的情况下，生成表示控制介入被执行的意思的信息。并且，控制装置40能够将表示控制介入被执行的意思的信息显示于显示装置55、或者从扬声器发出声音、或者通知操作员。本实施方式中，有时也将进行使操作员的操作指示无效化并支援装载作业的控制介入的操作称为“装载支援控制”。
图7是表示由图3所示的控制装置40执行的关于装载支援控制的处理的流程图。
步骤S101中，控制装置40判断铲斗10的对地角γ是否为规定值以上。规定值是铲斗10正在保持对象物时的铲斗10的对地角γ的下限值。在铲斗10的对地角γ为规定值以上的情况下，具有铲斗10正在保持对象物的可能性，并具有作业机械1处于搬运动作过程中的可能性。控制装置40在铲斗10的对地角γ为规定值以上的情况下，判断为具有作业机械1处于搬运动作过程中的可能性，向步骤S102转移。另一方面，控制装置40在铲斗10的对地角γ不足规定值的情况下，判断为作业机械1未处于搬运动作过程中，结束本处理。
步骤S102中，控制装置40判断在斗杆9的前端产生的速度矢量的方向是否为朝向被装载机械的方向。在斗杆9的前端产生的速度矢量的方向是朝向被装载机械的方向的情况下，具有前作业装置2朝向被装载机械移动而作业机械1处于搬运动作过程中的可能性。在斗杆9的前端产生的速度矢量的方向是朝向被装载机械的方向的情况下，控制装置40判断为具有作业机械1处于搬运动作过程中的可能性，向步骤S103转移。另一方面，在斗杆9的前端产生的速度矢量的方向不是朝向被装载机械的方向的情况下，控制装置40判断为作业机械1未处于搬运动作过程中，结束本处理。
步骤S103中，控制装置40判断前作业装置2是否到达被装载机械的位置。在前作业装置2到达被装载机械的位置的情况下，具有搬运动作结束的可能性。控制装置40在前作业装置2没有到达被装载机械的位置的情况下，判断为具有作业机械1处于搬运动作过程中的可能性，向步骤S104转移。另一方面，控制装置40在前作业装置2到达被装载机械的位置的情况下，判断为作业机械1未处于搬运动作过程中，结束本处理。
步骤S104中，控制装置40运算相关图A以及B。也就是说，控制装置40运算动臂8的转动角度θbm的允许范围中的下限值以及上限值。
步骤S105中，控制装置40判断通过操作员的操作是否会导致动臂8的转动角度θbm低于相关图A。控制装置40在转动角度θbm会低于相关图A的情况下，向步骤S108转移。另一方面，控制装置40在转动角度θbm不会低于相关图A的情况下，向步骤S106转移。
步骤S106中，控制装置40判断通过操作员的操作是否会导致动臂8的转动角度θbm高于相关图B。控制装置40在转动角度θbm会高于相关图B的情况下，向步骤S109转移。另一方面，控制装置40在转动角度θbm不会高于相关图B的情况下，向步骤S107转移。
步骤S107中，控制装置40按照操作员的操作指示控制动臂8的转动动作以使动臂8转动。然后，控制装置40结束本处理。
步骤S108中，控制装置40使操作员做出的转动角度θbm低于相关图A的操作指示无效化。并且，控制装置40自动进行动臂8的升举动作以使动臂8的转动角度θbm高于相关图A。然后，控制装置40结束本处理。
步骤S109中，控制装置40使操作员做出的转动角度θbm高于相关图B的操作指示无效化。并且，控制装置40自动执行动臂8的下降动作以使动臂8的转动角度θbm低于相关图B。然后，控制装置40结束本处理。此外，在步骤S109中，只要动臂8的转动角度θbm不会高于相关图B，则控制装置40也可以为，不自动执行动臂8的下降动作，自动停止动臂8的转动动作。
这样地，实施方式1的控制装置40包括允许范围运算部46，该允许范围运算部46基于物体检测装置54的检测结果来运算如下允许范围，该允许范围表示在使上部旋转体7进行旋转动作的过程中被允许的前作业装置2的在高度方向上的位置的范围。控制装置40包括动作判断部45，该动作判断部45基于姿势检测装置53的检测结果和物体检测装置54的检测结果判断是否处于搬运动作过程中。控制装置40包括动作控制部48，该动作控制部48在判断为处于搬运动作过程中的情况下，控制动臂8的转动动作以使前作业装置2的在高度方向上的位置留在允许范围内。允许范围运算部46作为允许范围而运算由能够避免搬运动作过程中的前作业装置2向被装载机械干涉的前作业装置2在高度方向上的位置的下限值、与基于铲斗10的容量以及对象物的种类或比重求出的前作业装置2在高度方向上的位置的上限值所规定的动臂8的转动角度的范围。
由此，实施方式1的作业机械1不仅能够使前作业装置2沿着特定轨迹移动，而且若前作业装置2的在高度方向上的位置留在允许范围内，则能够使前作业装置2沿着反映出操作员意图的多种轨迹移动。而且，该允许范围是能够避免前作业装置2向被装载机械的干涉且能够避免对象物对被装载机械的损伤的前作业装置2在高度方向上的位置的范围。由此，实施方式1的作业机械1能够抑制与被装载机械干涉以及对被装载机械损伤，同时能够不会对操作员付与违和感地支援装载作业。
尤其，实施方式1的动作控制部48在按照操作员的操作指示移动的前作业装置2的在高度方向上的位置低于下限值或高于上限值的情况下，使操作员的操作指示无效化。并且，动作控制部48控制动臂8的转动速度以使前作业装置2的在高度方向上的位置留在允许范围内。
由此，实施方式1的作业机械1即使在根据操作员的操作而导致前作业装置2的在高度方向上的位置将要从允许范围脱离的情况下，也能够通过控制介入而使前作业装置2的在高度方向上的位置可靠地留在允许范围内。由此，实施方式1的作业机械1能够可靠地抑制与被装载机械的干涉以及对被装载机械的损伤，同时能够不会对操作员付与违和感地主动支援装载作业。
图8是表示图6所示的相关图A的更新例的图。
作业机械1中，当前作业装置2按照操作员的操作指示在允许范围内移动时，有时操作员会将操作中断或者该操作指示变成无法由操作检测装置52检测到。该情况下，允许范围运算部46将该操作指示为无法检测时的前作业装置2的在高度方向上的位置作为新的下限值来更新允许范围。
图8的例中，在基于允许范围运算部46进行的允许范围的运算后，动臂8按照操作员的操作指示进行移动以在旋转动作过程中留在允许范围内，但设想了转动角度θbm相对于旋转角度θsw的增加率大于相关图A的状况。该状况中，图8的单点划线的箭头表示操作员在旋转角度θswS1处将动臂8的升举操作中断。该情况属于在动臂8按照操作员的操作指示在允许范围内转动时，该操作指示变成无法由操作检测装置52检测到的情况。该情况下，允许范围运算部46使用与该操作指示变成无法检测时的旋转角度θswS1对应的转动角度θbmS1来重新运算相关图A1。也就是说，允许范围运算部46将该操作指示变为无法检测时的前作业装置2的在高度方向上的位置作为新的下限值来更新允许范围。图8中，作为与更新后的允许范围的下限值对应的转动角度θbm而表示转动角度θbmS1。
由此，实施方式1的作业机械1中，即使在根据操作员的操作而导致前作业装置2的在高度方向上的位置将要低于允许范围的下限值的情况下，不仅能够反映操作员的意图，而且能够将前作业装置2的在高度方向上的位置可靠地留在允许范围内。由此，实施方式1的作业机械1能够可靠地抑制与被装载机械的干涉以及对被装载机械的损伤，同时能够尽可能不对操作员付与违和感地支援装载作业。
另外，图8的虚线箭头表示，在上述的状况中，操作员持续进行动臂8的升举操作，转动角度θbm将要高于相关图B。该情况下，动作控制部48使操作员做出的转动角度θbm高于相关图B的操作指示无效化。并且，动作控制部48自动执行动臂8的下降动作或者自动停止动臂8的转动动作，来控制动臂8的转动速度以使转动角度θbm不会高于相关图B。
由此，实施方式1的作业机械1中，即使在根据操作员的操作而导致前作业装置2的在高度方向上的位置将要高于允许范围的上限值的情况下，不仅能够反映操作员的意图，而且能够将前作业装置2的在高度方向上的位置可靠地留在允许范围内。由此，实施方式1的作业机械1能够可靠地抑制与被装载机械的干涉以及对被装载机械的损伤，同时能够尽可能不对操作员付与违和感地支援装载作业。
[实施方式2]
使用图9以及图10来说明实施方式2的作业机械1。实施方式2的作业机械1中，省略说明与实施方式1同样的构成以及动作。
图9是表示实施方式2的作业机械1的功能的构成的图。
实施方式2的作业机械1具有取得被前作业装置2保持的对象物即被铲斗10保持的对象物的信息的对象物信息取得装置56。对象物信息取得装置56例如由检测铲斗10的重量或被铲斗10保持的对象物的重量的重量检测装置构成。实施方式2的动作判断部45作为进行作业机械1是否处于搬运动作过程中的判断时的判断条件，在实施方式1的判断条件中增加对象物信息取得装置56的取得结果来执行该判断。
图10是表示由图9所示的控制装置40执行的关于装载支援控制的处理的流程图。
图10所示的步骤S101～步骤S103中，控制装置40进行与图7所示的实施方式1的步骤S101～步骤S103同样的处理。但是，控制装置40在步骤S103中，在前作业装置2没有到达被装载机械的位置的情况下，判断为具有作业机械1处于搬运动作过程中的可能性，并向步骤S201转移。
步骤S201中，控制装置40基于对象物信息取得装置56的取得结果，判断在铲斗10内是否存在有对于执行搬运动作的程度为足够量的对象物。例如，控制装置40判断由对象物信息取得装置56取得的铲斗10的重量是否大于在铲斗10内不存在足够量的对象物的状态下的重量(以下也称为“规定重量”)。控制装置40在由对象物信息取得装置56取得的铲斗10的重量大于规定重量的情况下，判断为在铲斗10内存在足够量的对象物。该情况下，控制装置40判断为具有作业机械1处于搬运动作过程中的可能性，向步骤S104转移。另一方面，控制装置40在由对象物信息取得装置56取得的铲斗10的重量为规定重量以下的情况下，判断为在铲斗10内不存在足够量的对象物。该情况下，控制装置40判断为作业机械1未处于搬运动作过程中，结束本处理。
图10所示的步骤S104～步骤S109中，控制装置40进行与图7所示的实施方式1的步骤S104～步骤S109同样的处理。
此外，步骤S201只要在步骤S104之前执行即可，不需要在步骤S103与步骤S104之间执行。步骤S201例如也可以在步骤S101之前执行。
这样地，实施方式2的动作判断部45基于对象物信息取得装置56的取得结果来判断铲斗10是否正在保持对象物，基于判断结果判断是否处于搬运动作过程中。
由此，实施方式2的动作判断部45能够比实施方式1更正确地判断作业机械1是否处于搬运动作过程中。由此，实施方式2的作业机械1能够比实施方式1更正确地掌握操作员的进行关于搬运动作的操作的意图，因此能够比实施方式1更加不会对操作员付与违和感地支援装载作业。
[实施方式3]
使用图11说明实施方式3的作业机械1。实施方式3的作业机械1中，省略说明与实施方式1或实施方式2同样的构成以及动作。
图11是表示由实施方式3的控制装置40执行的关于装载支援控制的处理的流程图。此外，图11中，在步骤S105之前执行的步骤S101～步骤S104是与实施方式1或实施方式2同样的，因此省略其图示。
为了使动臂8的转动角度θbm在旋转动作过程中高于图6所示的相关图A，需要与旋转角度θsw的增加量相应地增加动臂8的转动角度θbm。此时，若旋转角度θsw的增加量过大，则有时动臂8的转动角度θbm的增加不会追随。也就是说，若上部旋转体7的旋转速度过快，则有时动臂8的升举动作的转动速度会追赶不上。
作为该对策，实施方式3的控制装置40向图7所示的实施方式1的步骤S101～步骤S109中追加步骤S301～步骤S303，执行关于装载支援控制的处理。
图11所示的步骤S105中，控制装置40在转动角度θbm低于相关图A的情况下向步骤S301转移。另一方面，控制装置40在转动角度θbm不低于相关图A的情况下，向步骤S106转移。
步骤S301中，控制装置40判断即使在现在的旋转速度中将动臂8的转动速度控制为最大转动速度来执行动臂8的升举动作，转动角度θbm是否会低于相关图A。
具体地，控制装置40使用动臂8的转动速度和上部旋转体7的旋转速度，如下式那样地表现相关图A。控制装置40将下式的动臂8的转动速度换算为动臂液压缸11的速度。并且，控制装置40判断换算后的动臂液压缸11的速度是否大于预先存储的动臂液压缸11的速度的最大值。
【数式6】
Figure BDA0004094524790000221
式(6)中，α是表示相关图A的倾斜的系数。
换算后的动臂液压缸11的速度大于最大值的情况是指，即使在现在的旋转速度中将动臂8的转动速度控制为最大转动速度来执行动臂8的升举动作，转动角度θbm会低于相关图A的情况。也就是说，换算后的动臂液压缸11的速度大于最大值的情况是指，即使在现在的旋转速度中将动臂8的转动速度控制为最大转动速度来执行动臂8的升举动作，前作业装置2的在高度方向上的位置仍会低于允许范围的下限值的情况。该情况下，控制装置40向步骤S302转移。另一方面，换算后的动臂液压缸11的速度为最大值以下的情况是指，若在现在的旋转速度中将动臂8的转动速度控制为最大转动速度来执行动臂8的升举动作，则转动角度θbm不会低于相关图A的情况。也就是说，换算后的动臂液压缸11的速度为最大值以下的情况是指，若在现在的旋转速度中将动臂8的转动速度控制为最大转动速度来执行动臂8的升举动作，则前作业装置2的在高度方向上的位置不会低于允许范围的下限值的情况。该情况下，控制装置40向步骤S108转移。
步骤S302中，控制装置40根据动臂液压缸11的速度的最大值来运算如满足式(6)的关系那样的旋转速度。控制装置40自动地将上部旋转体7的旋转动作减速以使上部旋转体7按照运算出的旋转速度旋转。也就是说，控制装置40的动作控制部48控制上部旋转体7的旋转速度，使得若至少以最大转动速度执行动臂8的升举动作，则前作业装置2的在高度方向上的位置就高于允许范围的下限值。
步骤S303中，控制装置40按照与减速后的旋转速度对应的转动速度自动执行动臂8的升举动作。然后，控制装置40结束本处理。
图11所示的步骤S106～步骤S109中，控制装置40执行与图7所示的实施方式1或图10所示的实施方式2的步骤S106～步骤S109同样的处理。
这样地，实施方式3的动作控制部48在按照操作员的操作指示移动的前作业装置2的在高度方向上的位置低于允许范围的下限值的情况下，且即使将动臂8的转动速度控制为最大转动速度仍会导致前作业装置2的在高度方向上的位置低于允许范围的下限值的情况下，控制上部旋转体7的旋转速度以使前作业装置2的在高度方向上的位置高于下限值。
由此，实施方式3的作业机械1即使在因由操作员的上部旋转体7的旋转操作量过大而导致前作业装置2的在高度方向上的位置将要低于允许范围的下限值的情况下，也能够将前作业装置2的在高度方向上的位置可靠地留在允许范围内。由此，实施方式3的作业机械1能够可靠地抑制与被装载机械的干涉以及对被装载机械的损伤，同时能够不会对操作员付与违和感地支援装载作业。
[实施方式4]
使用图12说明实施方式4的作业机械1。实施方式4的作业机械1中，省略说明与实施方式1～实施方式3同样的构成以及动作。
图12是示意表示实施方式4的显示装置55内显示的画面的图。
实施方式4的显示装置55不仅显示表示支援装载作业的控制介入被执行的意思的信息，如图12所示，而且能够显示相关图A以及相关图B。此时，显示装置55能够将表示现在的前作业装置2的在高度方向上的位置以及上部旋转体7的旋转速度的图标C与相关图A以及相关图B重叠显示。图12中，表示将表示与现在的前作业装置2的在高度方向上的位置对应的动臂8的转动角度θbm以及旋转角度θsw的图标C与相关图A以及相关图B重叠显示的例子。
由此，实施方式4的作业机械1不仅能够向操作员报告支援装载作业的控制介入被执行的意思，而且能够使控制介入的具体内容可视化而使操作员直观掌握。由此，实施方式4的作业机械1能够抑制与被装载机械的干涉以及对被装载机械的损伤，通过更加能够不会对操作员付与违和感地支援装载作业。
[其他]
此外，本发明不限于上述实施方式，包含各种变形例。例如，上述实施方式是为了使本发明容易理解而进行了详细说明，并不限于必须具有所说明的全部构成。另外，能够将某一实施方式的构成的一部分与其他实施方式的构成置换，另外，能够向某一实施方式的构成追加其他实施方式的构成。另外，针对各实施方式的构成的一部分，能够进行其他构成的追加、删除、置换。
另外，上述的各构成、功能、处理部、处理机构等可以将其一部分或全部例如通过集成电路设计等而由硬件实现。另外，上述的各构成、功能等也可以通过由处理器解释并执行实现各功能的程序而由软件实现。实现各功能的程序、磁带、文件等信息能够放置于存储器和硬盘、SSD(solid state drive)等存储装置、或IC卡、SD卡、DVD等存储介质。
另外，控制线和信息线表示了认为对于说明必要的部分，并没有表示产品上的全部控制线和信息线。实际上可以认为，几乎所有构成是相互连接的。
附图标记说明
1…作业机械，2…前作业装置(作业装置)，5…下部行驶体，7…上部旋转体，8…动臂，9…斗杆，10…铲斗，40…控制装置，45…动作判断部，46…允许范围运算部，48…动作控制部，52…操作检测装置，53…姿势检测装置，54…物体检测装置，55…显示装置，56…对象物信息取得装置。

Claims (6)

1.一种作业机械，其进行将对象物朝向被装载机械搬运的搬运动作、和将通过所述搬运动作搬运的所述对象物向所述被装载机械放出的放出动作，而将所述对象物装载到所述被装载机械，所述作业机械的特征在于，具有：
相对于下部行驶体旋转的上部旋转体；
安装于所述上部旋转体并包括动臂、斗杆以及铲斗的作业装置；
检测所述作业装置的转动角度以及所述上部旋转体的旋转角度的姿势检测装置；
检测所述被装载机械的位置的物体检测装置；和
控制所述作业装置以及所述上部旋转体的动作的控制装置，
所述控制装置包括：
基于所述物体检测装置的检测结果运算允许范围的允许范围运算部，该允许范围表示在使所述上部旋转体进行旋转动作的过程中被允许的所述作业装置能够在高度方向上移动的范围；
动作判断部，其基于所述姿势检测装置的检测结果和所述物体检测装置的检测结果来判断是否处于所述搬运动作的过程中；和
动作控制部，其在判断为处于所述搬运动作的过程中的情况下，控制所述动臂的转动动作，以使所述作业装置在所述高度方向上的位置留在所述允许范围内，
所述允许范围运算部作为所述允许范围而运算由如下位置下限值和位置上限值所规定的所述动臂的转动角度的范围，该位置下限值是，能够避免所述搬运动作过程中的所述作业装置向所述被装载机械干涉的所述高度方向上的所述位置的下限值，该位置上限值是，基于所述铲斗的尺寸、容量、所述对象物的种类以及所述对象物的比重中的至少一个求出的所述高度方向上的所述位置的上限值。
2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有检测操作员对于所述作业装置的操作指示的操作检测装置，
所述动作控制部在按照所述操作指示移动的所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置低于所述下限值或高于所述上限值的情况下，使所述操作指示无效化，并控制所述动臂的转动速度以使所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置留在所述允许范围内。
3.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，
所述动作控制部在按照所述操作指示移动的所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置低于所述下限值的情况下，且在即使将所述动臂的所述转动速度控制为最大转动速度但所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置仍会低于所述下限值的情况下，控制所述上部旋转体的旋转速度以使所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置高于所述下限值。
4.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，
所述允许范围运算部在所述作业装置按照所述操作指示在所述允许范围内移动时所述操作指示成为无法检测的情况下，将所述操作指示成为无法检测时的所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置作为新的所述下限值来更新所述允许范围。
5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有对象物信息取得装置，其取得被所述铲斗保持的所述对象物的信息，
所述动作判断部基于所述对象物信息取得装置的取得结果来判断所述铲斗是否正在保持所述对象物，并基于判断结果来判断是否处于所述搬运动作的过程中。
6.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，
还具有显示相关图的显示装置，该相关图表示所述上部旋转体的所述旋转角度与所述下限值以及所述上限值之间的关系，
所述显示装置将表示现在的所述作业装置的在所述高度方向上的所述位置以及所述上部旋转体的所述旋转角度的图标重叠显示于所述相关图。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6345080B2 (ja) * 2014-10-30 2018-06-20 日立建機株式会社 作業機械の旋回支援装置
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