JP2006291647A - Controller of work machine for avoiding interference - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、油圧ショベル等の作業機械の干渉回避制御装置の技術分野に属するものである。 The present invention belongs to the technical field of interference avoidance control devices for work machines such as hydraulic excavators.
一般に、この種作業機械、特に油圧ショベルにおいては、姿勢変化自在な複数の作業腕(ブーム、アーム等)を介して作業アタッチメント(バケット等)を連結すると共に、前記作業腕、作業アタッチメントを複数の油圧シリンダ等のアクチュエータによって姿勢変化するように構成している。そしてこの場合、前記作業アタッチメントが機械自体、あるいは周囲の障害物に干渉(衝突)しないよう干渉回避制御をするようにしたものがある(例えば特許文献1)。しかもこのものは、干渉回避制御をPID制御(微分積分制御)を用いて実行するようにしていた。
ところで前記従来の干渉回避制御は、作業アタッチメントと干渉位置までの位置偏差を演算し、該位置偏差の大きさによって作業アタッチメントの作動力を決定していたため、作業アタッチメントが高速で作動している場合と低速で作動している場合とでは、干渉回避位置で停止する精度に違いがあった。
しかも干渉回避制御にPID制御を用いた場合、干渉回避位置に近づいたときには速度成分も考慮されるため、作動の状態に関係なく干渉回避位置のぎりぎりの位置まで作業アタッチメントを近づけることができるという利点が有るが、作業アタッチメントが干渉回避位置から大きく離れている場合もPID制御していたため、作業アタッチメントの作動速度とレバー操作量とが相関しない場合が出現し、違和感のある操作になってしまうという問題があり、これらが本発明が解決すべき課題となる。
By the way, the conventional interference avoidance control calculates the position deviation between the work attachment and the interference position, and determines the operating force of the work attachment based on the magnitude of the position deviation, so that the work attachment is operating at high speed. There was a difference in the accuracy of stopping at the interference avoidance position between when operating at low speed.
In addition, when PID control is used for interference avoidance control, the speed component is also taken into account when approaching the interference avoidance position, so that the work attachment can be brought close to the marginal position of the interference avoidance position regardless of the state of operation. However, since the PID control was performed even when the work attachment was far away from the interference avoidance position, the case where the operation speed of the work attachment did not correlate with the lever operation amount appeared, and the operation became uncomfortable. There are problems, and these are the problems to be solved by the present invention.
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、操作具操作に基づく圧油供給により作動する油圧アクチュエータと、該油圧アクチュエータ作動に基づいて作動する作業腕と、作動腕に取付けられている作業アタッチメントとを備えた作業機械に、前記作業アタッチメントが予め設定される干渉回避領域に入ることを回避する干渉回避制御装置を設けるにあたり、該干渉回避制御装置には、操作具の操作量に対応して設定される圧油供給流量を出力する設定圧油流量出力手段と、油圧アクチュエータの作動状態を検出する作動状態検出手段と、該検出された作動状態のデータと予め設定される干渉回避位置のデータとの差分を演算する差分演算手段と、該差分演算手段で演算された差分のデータと設定圧油流量出力手段から出力される圧油供給流量のデータとに基づいて油圧アクチュエータに対する目標流量を演算する目標流量演算手段と、前記検出された作動状態のデータから油圧アクチュエータの変化速度を演算する変化速度演算手段と、該変化速度演算手段によって演算された油圧アクチュエータの変化速度から該油圧アクチュエータに実際に供給する実圧油供給流量を演算する実圧油供給流量演算手段と、前記目標流量演算手段で演算された目標流量と実圧油供給流量演算手段で演算された実圧油供給流量との差分から流量誤差を演算する流量誤差演算手段と、該流量誤差演算手段で演算された誤差流量に基づいてPID制御を実行する場合の出力流量を演算するPID制御手段と、該PID制御手段で演算された出力流量を油圧アクチュエータに出力するアクチュエータ制御指令出力手段とを備えて構成したことを特徴とする作業機械の干渉回避制御装置である。
請求項2の発明は、請求項1において、干渉回避制御装置には、差分演算手段で演算される作動状態のデータと干渉回避位置のデータとの差分データの大きさから、PID制御を実行するか実行しないかのゲインスケジューラーを決定するゲインスケジュール決定手段が設けられていることを特徴とする作業機械の干渉回避制御装置である。
請求項3の発明は、請求項1または2の何れかにおいて、干渉回避制御装置には、差分演算手段で演算される作動状態のデータと干渉回避位置のデータとの差分データからPID制御に反映するための反映量を演算する反映量演算手段が設けられていることを特徴とする作業機械の干渉回避制御装置である。
請求項4の発明は、請求項1乃至3の何れか一つにおいて、作業腕は、作業機械に上下方向揺動自在に設けられるリヤブームと、該リヤブームの先端部に左右方向オフセット作動自在に設けられるフロントブームと、該フロントブームの先端部に上下方向揺動自在に設けられるアームとで構成されていることを特徴とする作業機械の干渉回避制御装置である。
The present invention was created in order to solve these problems in view of the above situation, and the invention of
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the interference avoidance control device executes PID control based on the size of the difference data between the operating state data calculated by the difference calculation means and the interference avoidance position data. An interference avoidance control apparatus for a work machine, characterized in that gain schedule determination means for determining whether or not to execute a gain scheduler is provided.
According to a third aspect of the present invention, the interference avoidance control apparatus according to any one of the first and second aspects is reflected in the PID control from the difference data between the operation state data calculated by the difference calculating means and the interference avoidance position data. An interference avoidance control device for a work machine, characterized in that a reflection amount calculation means for calculating a reflection amount for performing the operation is provided.
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the work arm is provided on a work machine so as to be swingable in a vertical direction, and is provided at a distal end portion of the rear boom so as to be capable of a lateral offset operation. An interference avoidance control device for a work machine, characterized in that the front boom is configured to include a front boom and an arm that is swingable in a vertical direction at a front end portion of the front boom.
請求項1の発明とすることにより、作業アタッチメントの干渉回避制御をPID制御を用いて実行するものでありながら、油圧アクチュエータに出力される出力流量は、該油圧アクチュエータの作動状態のデータと予め設定される干渉回避位置のデータとの差分に基づくものだけでなく、油圧アクチュエータの作動速度を考慮して演算されることになり、この結果、干渉回避位置に近づく場合の作動速度に高低差があっても、干渉回避位置に入り込んだりすることなく精度の良い干渉回避ができることになる。
請求項2の発明とすることにより、油圧アクチュエータの作動状態のデータと予め設定される干渉回避位置のデータとの差分データが大きい場合に、PID制御を非実行にして操作具操作の操作量に対応した制御ができることになって、操作量とのあいだで違和感の無い作動ができることになる。
請求項3の発明とすることにより、油圧アクチュエータの作動状態のデータと予め設定される干渉回避位置のデータとの差分データの大きさに反映して一部が制限されたPID制御が実行できることになって、より操作性の優れたものとなる。
請求項4の発明とすることにより、オフセット式の作業腕についても確実な干渉回避ができることになる。
According to the first aspect of the present invention, while the interference avoidance control of the work attachment is executed using the PID control, the output flow rate output to the hydraulic actuator is set in advance with the operation state data of the hydraulic actuator. This is calculated not only based on the difference from the interference avoidance position data, but also considering the operating speed of the hydraulic actuator. As a result, there is a difference in the operating speed when approaching the interference avoidance position. However, accurate interference avoidance can be achieved without entering the interference avoidance position.
According to the invention of
According to the invention of claim 3, it is possible to execute PID control that is partially limited by reflecting the difference data between the data on the operating state of the hydraulic actuator and the data on the interference avoidance position set in advance. Thus, the operability becomes more excellent.
According to the invention of claim 4, it is possible to surely avoid interference even with an offset type work arm.
次に、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。図中、1は油圧ショベルであって、該油圧ショベル1は下部走行体2に上部旋回体3が旋回自在に設けられ、該上部旋回体3に上下揺動自在に軸支されたリヤブーム4の先端にフロントブーム5が左右にオフセット作動自在に設けられ、該フロントブーム5aにアーム6が上下方向揺動自在に軸支されて本発明の作業腕を構成しているが、該アーム6の先端にバケット7(本発明の「作業アタッチメント」に相当する)が上下方向揺動自在に軸支されている。そしてバケット7は、各ブーム4、5、アーム6、バケット7をそれぞれ作動させる油圧シリンダ8、9、10、11(これらシリンダ8、9、10、11が本発明の「油圧アクチュエータ」に相当する)の伸縮作動によって自在な位置変位をするようになっていることは何れも従来通りである。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the figure,
前記各油圧シリンダ8〜11は何れも同様の伸縮制御をするものであるから、アーム用油圧シリンダ10を代表例としてその油圧制御回路図を図3に示す。図3において、12はメインポンプ、13はパイロット油圧源、14は油タンク、15はコントロールバルブ、16A、16Bは伸長側、縮小側のパイロットバルブ、17A、17Bは伸長側、縮小側の切換弁、18A、18Bは伸長側、縮小側の電磁比例減圧弁、19A、19Bは伸長側、縮小側の圧力センサ、20はアーム用操作具であって、上記コントロールバルブ15は、伸長側パイロットポート15aおよび縮小側パイロットポート15bを備えたパイロット操作式の三位置切換弁から構成されている。
Since each of the
そして前記コントロールバルブ15は、両パイロットポート15a、15bにパイロット圧油が供給されていない状態では、アーム用シリンダ10への圧油供給を停止する中立位置Nに位置しているが、伸長側パイロットポート15aにパイロット圧油が供給されることで、アーム用シリンダ10の伸長側油室に圧油を供給する伸長側位置Xに切換り、また縮小側パイロットポート15bにパイロット圧油が供給されることで、アーム用シリンダ10の縮小側油室に圧油を供給する縮小側位置Yに切換わる構成となっている。
The
また、伸長側、縮小側のパイロットバルブ16A、16B、切換弁17A、17B、電磁比例減圧弁18A、18B、圧力センサ19A、19Bは、前記コントロールバルブ15の伸長側、縮小側のパイロットポート15a、15bにパイロット圧油を供給するための伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられるが、同様のものであるため、伸長側のものについて説明すると、まず伸長側パイロットバルブ16Aは、操作具20をアーム伸長側に操作することにより、該操作量に対応する圧力のパイロット圧油が出力ポート16aから出力される構成となっている。
Further, the expansion side and reduction
さらに、伸長側切換弁17Aは、前記伸長側パイロットバルブ16Aの二次側に配設される五ポート二位置切換弁であって、第一ポート17aは油タンク14に、第二ポート17bは前記伸長側パイロットバルブ16Aの出力ポート16aに、第三ポート17cはパイロット油圧源13に、第四ポート17dは後述する伸長側電磁比例減圧弁18Aの第一ポート18aに、第五ポート17eは伸長側電磁比例減圧弁18Aの第二ポート18bにそれぞれ接続されている。
またこの伸長側切換弁17Aには、パイロットポート17fが設けられているが、該パイロットポート17fは、前記伸長側パイロットバルブ出力ポート16aと伸長側切換弁第二ポート17bとを連結するパイロット油路に接続されていて、伸長側パイロットバルブ16Aからパイロット圧油が出力されることに伴いパイロットポート17fにもパイロット圧油が供給されるようになっている。
そして伸長側切換弁17Aは、パイロットポート17fにパイロット圧油が供給されていない状態では、弾機17gの付勢力により、第一ポート17aが閉じ、第二ポート17bと第四ポート17dとを連通する弁路が開き、かつ第三ポート17cと第五ポート17eとを連通する弁路が開く第一位置Xに位置していて、パイロット油圧源13からのパイロット圧油を伸長側電磁比例減圧弁第二ポート18bに供給すると共に、伸長側電磁比例減圧弁第一ポート18aからの油を伸長側パイロットバルブ16Aを介して油タンク14に排出できるようになっている。
Further, the extension
The extension
When the pilot pressure oil is not supplied to the
一方、パイロットポート17fにパイロット圧油が供給された場合には、第三ポート17cが閉じ、第一ポート17aと第四ポート17dとを連通する弁路が開き、かつ第二ポート17bと第五ポート17eとを連通する弁路が開く第二位置Yに切換って、パイロットバルブ出力ポート16aからのパイロット圧油を伸長側電磁比例減圧弁第二ポート18bに供給すると共に、伸長側電磁比例弁圧弁第一ポート18aからの油を油タンク14に排出できるようになっている。
On the other hand, when the pilot pressure oil is supplied to the
また、伸長側電磁比例減圧弁18Aは、前記伸長側切換弁17Aとコントロールバルブ伸長側パイロットポート15aとのあいだに配設されるが、第一〜第三ポート18a、18b、18c、およびソレノイド18dを備えており、第一ポート18aは前記伸長側切換弁第四ポート17dに、第二ポート18bは伸長側切換弁第五ポート17eに、第三ポート18cはコントロールバルブ伸長側パイロットポート15aにそれぞれ接続されている。
そしてこの伸長側電磁比例減圧弁18Aは、ソレノイド18dが励磁していない状態では、第一ポート18aと第三ポート18cとを連通する弁路を開き、かつ第二ポート18bを閉じているが、後述する制御部21からの作動指令に基づいてソレノイド18dが励磁することにより、第二ポート18bと第三ポート18cとを連通する出力用弁路を開くように構成されている。そして該出力用弁路が開くことにより、第一位置Xの伸長側切換弁17Aを経由したパイロット油圧源13からのパイロット圧油、または第二位置Yの伸長側切換弁17Aを経由した伸長側パイロットバルブ16Aからのパイロット圧油をコントロールバルブ伸長側パイロットポート15aに出力するようになっているが、該出力圧力は、制御部21からソレノイド18dの駆動回路に出力される制御指令に対応して増減するようになっている。
The expansion side electromagnetic proportional
The extension-side electromagnetic proportional
さらに、伸長側圧力センサ19Aは、前記伸長側パイロットバルブ16Aから出力されるパイロット圧油の圧力を検出するものであって、該伸長側圧力センサ19Aの検出信号は、前記制御部21に入力されるようになっている。
Further, the extension
一方、前記制御部21は、マイクロコンピュータ等を用いて構成されるものであるが、該制御部21には、リアブーム4先端の上部旋回体3に対する上下相対位置(相対角度でもよい)を検出するためのリアブーム用油圧シリンダ長検出センサ22R、フロントブーム5先端のリアブーム4に対する左右オフセット相対位置(相対角度でもよい)を検出するためのフロントブーム用シリンダ(オフセット用シリンダ)長検出センサ22F、アーム6先端のフロントブーム5に対する上下相対位置(相対角度でもよい)を検出するためのアーム用油圧シリンダ長検出センサ23、バケット7歯先のアーム6に対する上下相対位置(相対角度でも良い)を検出するためのバケット用油圧シリンダ長検出センサ24(これらシリンダ長検出センサ22R、22F、23、24が本発明の「作業状態検出手段」に相当する。)からの検出信号が入力するようになっている。さらに制御部21には、前述したアーム用シリンダ6の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられた伸長側、縮小側の圧力センサ19A、19B、同様にしてリヤブーム用シリンダ8の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられる伸長側、縮小側の圧力センサ25A、25B、フロントブーム用シリンダ9の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられる伸長側、縮小側の圧力センサ26A、26B、バケット用シリンダ11の伸縮側、縮小側の圧力検知センサ11A、11B等の各種センサからの検出信号、さらには図示しない各種スイッチ類からの信号が入力するようになっている。そして制御部21は、これら入力信号に基づいて後述する各種設定器、演算器、選択器等により設定、演算、選択等を行い、そして前述したアーム用シリンダ10の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられた伸長側、縮小側の電磁比例減圧弁18A、18B、同様にして設定されるリアブーム用シリンダ8の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられる伸長側、縮小側の電磁比例減圧弁27A、27B、フロントブーム用シリンダ9の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられる伸長側、縮小側の電磁比例減圧弁28A、28B、バケット用シリンダ11の伸長側、縮小側のパイロット油路にそれぞれ設けられる伸長側、縮小側の電磁比例減圧弁11A、11B等の各種電磁弁に対し制御指令を出力するように構成されている。
On the other hand, the
次に、前記制御部21に設けられる各種設定器、演算器、選択器等について図4のブロック回路図に基づいて説明すると、29はオペレータが操作具20を操作したことに伴う操作指令信号出力手段(本発明の「設定油圧流量出力手段」に相当する)であって、該操作指令信号出力手段29は、前記操作具20の操作量に基づいて供給されるであろうと予め設定されている設定供給流量を操作指令信号として出力するようになっている。
Next, various setting devices, arithmetic units, selectors and the like provided in the
30は予め設定されている干渉回避位置データ出力手段であって、該設定干渉回避位置データ出力手段30は、前記各油圧シリンダ8、9、10、11の伸縮長さから演算されるバケット7の歯先位置のうちの干渉回避位置、通常は図1で引き出し符号Hとして示すように、バケット7の歯先がこれ以上進入してはならない範囲、つまり干渉回避範囲(領域)Hとして立体的に設定されるもので、出力される干渉回避位置データは、各油圧シリンダ8、9、10、11のシリンダ長データとしてそれぞれ出力するものである。
31は前記干渉回避位置データ出力手段から出力される干渉回避位置データと、各油圧シリンダ8、9、10、11と現在の各シリンダ長検出センサ22R、22F、23、24の検出データとの差分のデータを演算する差分演算手段、32は該差分演算手段31で演算された差分データの大きさが小さいほどPID制御を実行する割合、つまり差分データをPID制御に反映する反映量(反映割合)を0から1までの数値に調整した調整ゲインu(1)を演算する反映量演算手段32である。
31 is a difference between the interference avoidance position data output from the interference avoidance position data output means and the detection data of each of the
また、33は反映量換算手段32によって演算されたPID調整ゲインと操作指令信号出力手段29から出力された予測供給流量とを乗じて各対応する油圧シリンダ8、9、10、11に対する目標流量を演算する目標流量演算手段、34は各対応するシリンダ長検出センサ22R、22F、23、24のセンサ値から各対応するシリンダの伸縮速度を演算するシリンダ速度演算手段(本発明の「変化速度演算手段」に相当する)、35は該演算された各対応するシリンダ伸縮速度から各油圧シリンダ8、9、10、11への実際の圧油供給流量、つまり実圧油供給流量を演算する実圧油供給流量演算手段である。
36は反映量演算手段32によって演算されたPID制御反映量調整ゲインu(1)を1から差し引く演算(1−u(1))をして、演算値が予め設定される設定値よりも大きい、つまり前記干渉回避位置データに基づく各シリンダ長データ値と、シリンダ長検出センサ22R、22F、23、24のセンサ値に基づく実シリンダー長値との差分が予め設定される設定差分よりも大きいときは、PID制御を実行しないようPID制御のゲインスケジューラーを決定するゲインスケジュール決定手段、37は目標流量演算手段33で演算された目標流量と、実圧油供給流量演算手段35で演算された実圧油供給流量との差分を演算し、該演算された差分から流量誤差を演算する流量誤差演算手段、38はゲインスケジュール決定手段36で演算されたゲインスケジュールと、流量誤差演算手段37で演算された流量誤差とを乗じてゲインスケジュール後の流量誤差を演算するスケジュール後流量誤差演算手段である。
36 calculates (1-u (1)) by subtracting the PID control reflection amount adjustment gain u (1) calculated by the reflection amount calculation means 32 from 1, and the calculated value is larger than a preset value. That is, when the difference between each cylinder length data value based on the interference avoidance position data and the actual cylinder length value based on the sensor values of the cylinder
39は目標流量演算手段33で演算された目標流量からPID制御を実行しない非実行分の出力流量を微調整した出力流量を演算する非実行分流量演算手段、40はPID制御を実行する分の出力流量を演算するPID制御手段、41は非実行分流量演算手段39で演算されたPID制御非実行分の出力流量と、PID制御手段40で演算されたPID制御実行分の出力流量とを加算して各対応する油圧シリンダに、PID制御非実行領域、実行領域での出力流量を演算して各対応する油圧シリンダーに制御指令を出力するシリンダ制御指令出力手段(本発明の「アクチュエータ制御指令出力手段」に相当する)である。 39 is a non-executable flow rate calculating means for calculating the output flow rate obtained by finely adjusting the output flow rate for the non-executed portion where the PID control is not executed from the target flow rate calculated by the target flow rate calculating means 33, and 40 is a portion for executing the PID control PID control means for calculating the output flow rate, 41 adds the output flow rate for non-execution of PID control calculated by the non-execution flow rate calculation means 39 and the output flow rate for PID control execution calculated by the PID control means 40 The cylinder control command output means for calculating the output flow rate in the PID control non-execution region and the execution region for each corresponding hydraulic cylinder and outputting the control command to each corresponding hydraulic cylinder (the “actuator control command output” of the present invention Equivalent to “means”).
叙述の如く構成された本発明の実施の形態において、干渉回避制御は、各油圧シリンダ8、9、10、11のシリンダー長検出値に基づいて演算されるバケット7の歯先位置が干渉回避位置Hから離れていて、ゲインスケジュール決定手段36でPID制御を実行する必要がないPID制御非実行領域にあると判断された場合、各油圧シリンダ8、9、10、11には、操作具20の操作量に基づいて操作指令信号出力手段29から出力された予測供給流量に基づいて非実行分流量演算手段39で演算されたPID制御非実行分の出力流量がシリンダ制御指令出力手段41から出力されることになり、この結果、操作具20の操作量に対応したシリンダ作動が実行されることになって、違和感の無いバケット作動が実行される。
In the embodiment of the present invention configured as described above, the interference avoidance control is performed in such a way that the tooth tip position of the bucket 7 calculated based on the cylinder length detection value of each
これに対し、バケット7の歯先が干渉回避位置Hに近づき、ゲインスケジュール決定手段36でPID制御を実行する必要があると判断された場合に、PID制御が実行されることになるが、該PID制御は、差分演算手段31で演算される現在のバケット7の歯先位置(油圧シリンダ8、9、10、11のシリンダー長検出値から演算される)と干渉回避位置データとの差分となる位置偏差で駆動力を決定するのではなく、さらにシリンダ速度演算手段34で演算された各油圧シリンダ8、9、10、11の伸縮速度、つまりバケット7の歯先が干渉回避位置Hに近づく速度も考慮して駆動力が決定されることになり、この結果、バケット7の歯先が干渉回避位置Hに到達したときの停止あるいは回避制御が、移動速度の高低速にかかわりなく一定となって精度の良い干渉回避制御がなされることになる。
On the other hand, when the tooth tip of the bucket 7 approaches the interference avoidance position H and the gain schedule determination means 36 determines that it is necessary to execute the PID control, the PID control is executed. The PID control is the difference between the current tooth tip position of the bucket 7 calculated by the difference calculating means 31 (calculated from the cylinder length detection values of the
しかもこのものでは、前記PID制御が実行される場合に、差分演算手段31で演算された干渉回避位置データとシリンダ長検出値との差分について、反映量調整手段32によってPID制御をする場合にどれだけ反映するかの反映量が演算されてのPID制御となるため、PID制御非実行領域から実行領域に入ったとたんに100%のPID制御状態となってしまうことが無く、前記演算された反映量に基づいたPID制御となるため、干渉回避領域Hに近づくほどPID制御分を多くした混合制御ができることになってさらなる操作性の改善ができることになる。 In addition, in this case, when the PID control is executed, the difference between the interference avoidance position data calculated by the difference calculation means 31 and the cylinder length detection value is determined when the reflection amount adjustment means 32 performs the PID control. Since the reflection amount of whether or not it is reflected is calculated and PID control is performed, when entering the execution area from the PID control non-execution area, the PID control state does not become 100%, and the calculated reflection is performed. Since the PID control is based on the amount, the closer to the interference avoidance region H, the more the mixed control with the PID control can be performed, and the operability can be further improved.
尚、本発明はオフセット式の油圧ショベルに限定されるものでなく、フロント、リヤブームが一体になったものにも実施できるものである。そしてこの場合には、機体本体への干渉の問題は無いが、作業現場周辺の建物や電柱、電線、あるいは埋設物等の各種の障害物への衝突を回避する制御としても実行することができる。また、干渉回避をするため対象となる作業アタッチメント部位としては、バケットの歯部に限定されず、アーム先端位置等、必要において適宜の位置に設定できるものである。 The present invention is not limited to the offset type excavator, but can be applied to an integrated front and rear boom. In this case, there is no problem of interference with the airframe body, but it can also be executed as control for avoiding collision with various obstacles such as buildings around the work site, utility poles, electric wires, or buried objects. . Further, the target work attachment site for avoiding interference is not limited to the tooth portion of the bucket, and can be set to an appropriate position as necessary, such as an arm tip position.
1 油圧ショベル(作業機械)
7 バケット(作業アタッチメント)
20 操作具
29 操作指令信号出力手段(設定油圧流量出力手段)
31 差分演算手段
32 反映量演算手段
33 目標流量演算手段
34 シリンダ速度演算手段(変化速度演算手段)
35 実圧油供給流量演算手段
36 ゲインスケジュール決定手段
37 流量誤差演算手段
39 非実行分流量演算手段
40 PID制御手段
41 シリンダ制御指令出力手段(アクチュエータ制御指令出力手段)
1 Excavator (work machine)
7 bucket (work attachment)
20
31 Difference calculation means 32 Reflection amount calculation means 33 Target flow rate calculation means 34 Cylinder speed calculation means (change speed calculation means)
35 Actual pressure oil supply flow rate calculation means 36 Gain schedule determination means 37 Flow rate error calculation means 39 Non-execution portion flow rate calculation means 40 PID control means 41 Cylinder control command output means (actuator control command output means)
Claims (4)
操作具の操作量に対応して設定される圧油供給流量を出力する設定圧油流量出力手段と、
油圧アクチュエータの作動状態を検出する作動状態検出手段と、
該検出された作動状態のデータと予め設定される干渉回避位置のデータとの差分を演算する差分演算手段と、
該差分演算手段で演算された差分のデータと設定圧油流量出力手段から出力される圧油供給流量のデータとに基づいて油圧アクチュエータに対する目標流量を演算する目標流量演算手段と、
前記検出された作動状態のデータから油圧アクチュエータの変化速度を演算する変化速度演算手段と、
該変化速度演算手段によって演算された油圧アクチュエータの変化速度から該油圧アクチュエータに実際に供給する実圧油供給流量を演算する実圧油供給流量演算手段と、
前記目標流量演算手段で演算された目標流量と実圧油供給流量演算手段で演算された実圧油供給流量との差分から流量誤差を演算する流量誤差演算手段と、
該流量誤差演算手段で演算された誤差流量に基づいてPID制御を実行する場合の出力流量を演算するPID制御手段と、
該PID制御手段で演算された出力流量を油圧アクチュエータに出力するアクチュエータ制御指令出力手段とを備えて構成したことを特徴とする作業機械の干渉回避制御装置。 The work attachment is provided in a work machine including a hydraulic actuator that operates by supplying pressure oil based on operation of the operation tool, a work arm that operates based on the operation of the hydraulic actuator, and a work attachment that is attached to the operation arm. In providing an interference avoidance control device that avoids entering a preset interference avoidance region, the interference avoidance control device includes:
A set pressure oil flow rate output means for outputting a pressure oil supply flow rate set corresponding to the operation amount of the operating tool;
An operating state detecting means for detecting an operating state of the hydraulic actuator;
A difference calculating means for calculating a difference between the detected operating state data and preset interference avoidance position data;
Target flow rate calculation means for calculating a target flow rate for the hydraulic actuator based on the difference data calculated by the difference calculation unit and the pressure oil supply flow rate data output from the set pressure oil flow rate output unit;
A change speed calculating means for calculating a change speed of the hydraulic actuator from the detected operating state data;
Actual pressure oil supply flow rate calculation means for calculating an actual pressure oil supply flow rate actually supplied to the hydraulic actuator from the change speed of the hydraulic actuator calculated by the change speed calculation means;
A flow rate error calculating means for calculating a flow rate error from a difference between the target flow rate calculated by the target flow rate calculating means and the actual pressure oil supply flow rate calculating means;
PID control means for calculating an output flow rate when executing PID control based on the error flow rate calculated by the flow rate error calculation means;
An interference avoidance control device for a work machine, comprising: an actuator control command output means for outputting an output flow rate calculated by the PID control means to a hydraulic actuator.
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---|---|---|---|
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102312462A (en) * | 2011-03-15 | 2012-01-11 | 陈海波 | Dynamic load sensing control system for loader |
JP2017008501A (en) * | 2015-06-17 | 2017-01-12 | 日立建機株式会社 | Work machine |
JP2017179929A (en) * | 2016-03-30 | 2017-10-05 | 日立建機株式会社 | Drive control device for work machine |
JP2019143474A (en) * | 2019-05-07 | 2019-08-29 | 住友重機械工業株式会社 | Shovel |
-
2005
- 2005-04-14 JP JP2005116823A patent/JP2006291647A/en not_active Withdrawn
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