JP2023066361A - Work machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動運転される作業機械に関する。 The present invention relates to an automatically operated work machine.
特許文献1には、土砂の掘削から排土までを自動で行う自動運転ショベルが開示されている。特許文献1では、ある掘削位置において掘削深さが設定値に達した場合に、上部旋回体の旋回方向に次の掘削位置を移動させている。
しかしながら、特許文献1では、上部旋回体の旋回方向に次の掘削位置を移動させたとしても、その作業量には限界がある。自動運転ショベルにおいては、より広範囲で作業を継続できることが望まれる。
However, in
本発明の目的は、広範囲で作業を続けることが可能な作業機械を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a working machine capable of continuing work over a wide range.
本発明は、下部走行体と、前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、前記アタッチメントで対象物を処理する処理動作を含む一連の動作を前記上部旋回体および前記アタッチメントが行うように、前記上部旋回体および前記アタッチメントを制御する制御手段と、前記一連の動作を1回以上行わせる実行手段と、前記一連の動作による作業が所定段階に達した際に、次の前記一連の動作における前記処理動作の開始位置を前記上部旋回体の旋回方向の一方に移動させる開始位置移動手段と、前記旋回方向への前記開始位置の移動限界を移動境界線として設定する境界線設定手段と、前記開始位置が前記移動境界線に達した状態で、前記一連の動作による作業が前記所定段階に達した際に、前記下部走行体を移動させる下部走行体移動手段と、前記下部走行体の移動後の前記一連の動作による作業が、前記下部走行体の移動前の前記一連の動作による作業に連続するように、前記開始位置を設定する連続手段と、を有することを特徴とする。 The present invention comprises a lower traveling body, an upper revolving body rotatably attached to the upper part of the lower traveling body, an attachment rotatably attached to the upper revolving body, and an object being processed by the attachment. control means for controlling the upper rotating body and the attachment so that the upper rotating body and the attachment perform a series of operations including processing operations; execution means for causing the series of operations to be performed one or more times; starting position moving means for moving the starting position of the processing operation in the next series of operations in one of the turning directions of the upper rotating body when the work by the operation of (1) reaches a predetermined stage; boundary line setting means for setting the movement limit of the start position as a movement boundary line; the lower traveling body moving means for moving the lower traveling body, and the work of the series of operations after the movement of the lower traveling body is continuous with the work of the series of operations before the movement of the lower traveling body; and continuous means for setting the starting position.
本発明によると、一連の動作による作業が所定段階に達した際に、次の一連の動作における処理動作の開始位置が上部旋回体の旋回方向の一方に移動される。これにより、処理動作の開始位置を変えながら、一連の動作による作業が行われる。そして、処理動作の開始位置が移動境界線に達した状態で、一連の動作による作業が所定段階に達した際に、下部走行体が移動される。このとき、下部走行体の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体の移動前の一連の動作による作業に連続するように、処理動作の開始位置が設定される。これにより、下部走行体の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体の移動前の一連の動作による作業に連続させることができる。このように、処理動作の開始位置を旋回方向に移動させるだけでなく、下部走行体を移動させることで、広範囲で作業を続けることができる。 According to the present invention, when the work by a series of operations reaches a predetermined stage, the starting position of the processing operation in the next series of operations is moved in one of the swinging directions of the upper swing body. As a result, work is performed by a series of operations while changing the starting position of the processing operation. Then, in a state in which the starting position of the processing operation has reached the movement boundary line, the undercarriage is moved when the work by the series of operations reaches a predetermined stage. At this time, the starting position of the processing operation is set so that the work of the series of operations after the movement of the lower traveling body is continuous with the work of the series of operations before the movement of the lower traveling body. As a result, the work performed by the series of operations after the movement of the lower traveling body can be continued to the work performed by the series of operations before the movement of the lower traveling body. In this manner, by moving the lower traveling body in addition to moving the starting position of the processing operation in the turning direction, it is possible to continue working in a wide range.
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
(作業機械の構成)
本発明の第1実施形態による作業機械は、自動運転される。作業機械1の側面図である図1に示すように、作業機械1は、アタッチメント30で作業を行う機械であり、例えば油圧ショベルである。作業機械1は、下部走行体21と上部旋回体22とを備えた機械本体25と、アタッチメント30と、シリンダ40と、を有している。
[First embodiment]
(Configuration of working machine)
The working machine according to the first embodiment of the invention is automatically operated. As shown in FIG. 1, which is a side view of the
下部走行体21は、作業機械1を走行させる部分であり、例えばクローラを備える。上部旋回体22は、下部走行体21の上部に旋回装置24を介して旋回可能に取り付けられる。上部旋回体22の前部には、キャブ(運転室)23が設けられている。
The lower traveling
アタッチメント30は、上下方向に回動可能に上部旋回体22に取り付けられる。アタッチメント30は、ブーム31と、アーム32と、バケット33と、を備える。ブーム31は、上下方向に回動可能(起伏可能)に上部旋回体22に取り付けられる。アーム32は、上下方向に回動可能にブーム31に取り付けられる。バケット33は、アタッチメント30の先端部である先端アタッチメントであり、前後方向に回動可能にアーム32に取り付けられる。バケット33は、土砂の、掘削、均し、すくい、などの作業を行う部分である。なお、バケット33が保持する作業対象物は、土砂に限定されず、石でもよく、廃棄物(産業廃棄物など)でもよい。また、先端アタッチメントは、バケット33に限られず、グラップルやリフティングマグネット等であってもよい。
The
シリンダ40は、アタッチメント30を油圧で回動させることが可能である。シリンダ40は、油圧式の伸縮シリンダである。シリンダ40は、ブームシリンダ41と、アームシリンダ42と、バケットシリンダ43と、を備える。
The
ブームシリンダ41は、上部旋回体22に対してブーム31を回動させる。ブームシリンダ41の基端部は、上部旋回体22に回動可能に取り付けられる。ブームシリンダ41の先端部は、ブーム31に回動可能に取り付けられる。
The
アームシリンダ42は、ブーム31に対してアーム32を回動させる。アームシリンダ42の基端部は、ブーム31に回動可能に取り付けられる。アームシリンダ42の先端部は、アーム32に回動可能に取り付けられる。
バケットシリンダ43は、アーム32に対してバケット33を回動させる。バケットシリンダ43の基端部は、アーム32に回動可能に取り付けられる。バケットシリンダ43の先端部は、バケット33に回動可能に取り付けられたリンク部材34に、回動可能に取り付けられる。
The
また、作業機械1は、角度センサ52と、傾斜角センサ60と、を有している。
The
角度センサ52は、下部走行体21に対する上部旋回体22の旋回角度を検出する。角度センサ52は、例えば、エンコーダ、レゾルバ、又は、ジャイロセンサである。本実施形態では、上部旋回体22の前方が下部走行体21の前方と一致するときの上部旋回体22の旋回角度を0°としている。
The
傾斜角センサ60は、ブーム傾斜角センサ61と、アーム傾斜角センサ62と、バケット傾斜角センサ63と、を備える。
The
ブーム傾斜角センサ61は、ブーム31に取り付けられ、ブーム31の姿勢を検出する。ブーム傾斜角センサ61は、水平線に対するブーム31の傾斜角度を取得するセンサであり、例えば傾斜(加速度)センサ等である。なお、ブーム傾斜角センサ61は、ブームフットピン(ブーム基端)の回転角度を検出する回転角度センサや、ブームシリンダ41のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。
A boom
アーム傾斜角センサ62は、アーム32に取り付けられ、アーム32の姿勢を検出する。アーム傾斜角センサ62は、水平線に対するアーム32の傾斜角度を取得するセンサであり、例えば傾斜(加速度)センサ等である。なお、アーム傾斜角センサ62は、アーム連結ピン(アーム基端)の回転角度を検出する回転角度センサや、アームシリンダ42のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。
The arm
バケット傾斜角センサ63は、リンク部材34に取り付けられ、バケット33の姿勢を検出する。バケット傾斜角センサ63は、水平線に対するバケット33の傾斜角度を取得するセンサであり、例えば傾斜(加速度)センサ等である。なお、バケット傾斜角センサ63は、バケット連結ピン(バケット基端)の回転角度を検出する回転角度センサや、バケットシリンダ43のストローク量を検出するストロークセンサであってもよい。
The bucket
また、作業機械1は、撮像装置26を有している。撮像装置26は、上部旋回体22に取り付けられている。なお、撮像装置26は、作業機械1から離れた場所に設置されていてもよい。本実施形態において、撮像装置26は、ライダ(LIDAR)であるが、カメラ、超音波センサ、ミリ波レーダ、ステレオカメラ、距離画像センサ、赤外線センサ等であってもよい。
The working
以下、バケット33で土砂を掘削する場合について説明する。
A case of excavating earth and sand with the
(作業機械の回路構成)
作業機械1の回路図である図2に示すように、作業機械1は、コントローラ11と、記憶装置13と、を有している。
(Circuit Configuration of Working Machine)
As shown in FIG. 2, which is a circuit diagram of the working
コントローラ11には、角度センサ52が検出した、下部走行体21に対する上部旋回体22の旋回角度(姿勢)に関する情報が入力される。また、コントローラ11には、ブーム傾斜角センサ61が検出した、ブーム31の姿勢に関する情報が入力される。また、コントローラ11には、アーム傾斜角センサ62が検出した、アーム32の姿勢に関する情報が入力される。また、コントローラ11には、バケット傾斜角センサ63が検出した、バケット33の姿勢に関する情報が入力される。
The
コントローラ11は、作業機械1を自動制御する。コントローラ(制御手段)11は、一連の動作を上部旋回体22およびアタッチメント30が行うように、上部旋回体22およびアタッチメント30を制御する。つまり、作業機械1は自動運転される。具体的には、コントローラ11は、角度センサ52および傾斜角センサ60の検出値に基づいて、旋回装置24およびアタッチメント30を自動で動作させる。本実施の形態において、一連の動作は、土砂を掘削して排土する動作である。一連の動作には、バケット33で土砂を掘削する掘削動作が含まれる。掘削動作は、アタッチメント30で対象物を処理する処理動作の一例である。
The
また、コントローラ(実行手段)11は、一連の動作を1回以上行わせる。本実施形態では、コントローラ11は、掘削動作時におけるバケット33の先端の高さを変えながら、一連の動作を繰り返させる。これにより、同じ掘削個所において、土砂を掘削する深さを変えながら、土砂の掘削から排土までの一連の動作が繰り返されることになる。
Also, the controller (executing means) 11 causes a series of operations to be performed one or more times. In this embodiment, the
記憶装置13は、上記の一連の動作を記憶する。一連の動作は、例えば、作業者によるティーチングにより設定される。一連の動作により、アタッチメント30の先端(バケット33の先端)は所定の軌跡を描く。なお、後述するように、下部走行体21が移動された際には、軌跡の一部が補正されてよい。
The
ここで、一連の動作におけるバケット33の先端の目標軌跡71を図3に示す。図3は、作業機械1の上面図である。バケット33の先端は、A点からB点まで掘削を行う(掘削動作)。次に、バケット33の先端は、B点からC点まで旋回する(持ち上げ旋回動作)。このとき、バケット33内には土砂が保持されている。その後、バケット33の先端は、C点からD点まで移動する。この間に、バケット33が解放されることで、ダンプカーの荷台などに土砂が排土される(排土動作)。C点からD点までが排土位置である。そして、バケット33の先端は、D点から旋回してA点に戻る(復帰旋回動作)。つまり、一連の動作には、掘削動作、持ち上げ旋回動作、排土動作、および、復帰旋回動作が含まれる。なお、バケット33の先端をアタッチメント30の特定部位として、バケット33の先端の目標軌跡を図示したが、アタッチメント30の特定部位はバケット33の先端に限定されない。
Here, FIG. 3 shows a
図2に戻って、コントローラ11は、土砂を掘削する深さの制限深さを設定する。上述したように、土砂を掘削する深さを変えながら、土砂の掘削から排土までの一連の動作が繰り返される。
Returning to FIG. 2, the
コントローラ11は、掘削時の深さが制限深さに達した際に、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達したと判定する。コントローラ11は、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達したと判定した場合に、同じ掘削個所での一連の動作の繰り返しを終了する。
When the depth during excavation reaches the limit depth, the
なお、コントローラ11は、一連の動作を繰り返す回数を所定回数として設定しておき、一連の動作を所定回数繰り返した際に、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達したと判定してもよい。
Note that the
コントローラ(開始位置移動手段)11は、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達したと判定した際に、次の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)を上部旋回体22の旋回方向の一方に移動させる。具体的には、図3において、上部旋回体22を旋回させることで、A点を移動させる。上部旋回体22は、A点がD点から遠ざかる方向に所定角度旋回される。上部旋回体22の旋回により、A点とともにB点も移動することになる。
When the controller (start position moving means) 11 determines that the work by repeating a series of operations has reached a predetermined stage, the controller (start position moving means) 11 shifts the excavation operation start position (point A) in the next series of operations to the position of the upper revolving
コントローラ11は、掘削動作の開始位置(A点)を移動させた後に、上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を繰り返させる。これにより、新たな掘削個所において一連の動作が繰り返される。
After moving the excavation operation start position (point A), the
図3に示すように、最初の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)での上部旋回体22は、排土位置(C点からD点間)から初期角度旋回した位置に位置している。このときの上部旋回体22の姿勢を初期姿勢という。上部旋回体22が初期姿勢から所定角度ずつ旋回されることで、掘削動作の開始位置(A点)が次々に移動される。そして、開始位置(A点)が移動される度に、一連の動作が行われる。
As shown in FIG. 3, the upper
図2に戻って、コントローラ(境界線設定手段)11は、旋回方向への開始位置(A点)の移動限界を移動境界線75として設定する。図3に移動境界線75を示す。移動境界線75は、下部走行体21の移動方向に直交する方向に延びている。
Returning to FIG. 2, the controller (boundary line setting means) 11 sets the movement limit of the starting position (point A) in the turning direction as a
掘削動作の開始位置(A点)を上部旋回体22の旋回方向の一方に移動させながら、一連の動作を繰り返し行っていくと、開始位置(A点)が移動境界線75に達する。コントローラ(下部走行体移動手段)11は、開始位置が移動境界線75に達した状態で、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達した際に(掘削時の深さが制限深さに達した際に)、下部走行体21を移動させる。ここで、コントローラ(連続手段)11は、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、掘削動作の開始位置を設定する。本実施形態では、コントローラ11は、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、下部走行体21の移動距離を設定する。
By repeating a series of operations while moving the start position (point A) of the excavation operation in one of the swing directions of the
作業機械1の上面図である図4に示すように、コントローラ11により設定される下部走行体21の移動距離Lは、距離L1に距離L2を足した距離である。移動距離L、L1、L2は、下部走行体21の移動方向(図中右方向)における距離である。距離L1は、初期姿勢の作業機械1において、開始位置(A点)から上部旋回体22の旋回中心までの距離である。距離L2は、上部旋回体22の旋回中心から移動境界線75までの距離である。
As shown in FIG. 4, which is a top view of the
なお、後述するように、下部走行体21の移動後の一連の動作における開始位置(A点)が、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向上流側に来るように、下部走行体21を移動させた場合には、移動距離Lは、距離L1に距離L2を足した距離よりも短くなる。
As will be described later, the lower traveling
図3に戻って、下部走行体21の移動方向は、図3の右方向であり、開始位置(A点)を変えながら繰り返されてきた複数の一連の動作の延長線上である。つまり、図3の図中右方向は、一連の動作が継続されていく方向である。
Returning to FIG. 3, the moving direction of the lower traveling
コントローラ(姿勢設定手段)11は、下部走行体21を移動させた後における上部旋回体22の姿勢を、初期姿勢に設定する。これにより、下部走行体21の移動後の上部旋回体22の姿勢は、初期姿勢に戻る(上部旋回体22の旋回角度が初期角度に戻る)。コントローラ11は、この姿勢から、上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を繰り返させる。これにより、新たな掘削個所において一連の動作が繰り返される。このように、コントローラ(連続手段)11は、下部走行体21の移動後の初期姿勢での一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、下部走行体21の移動距離を設定する。掘削動作の開始位置を旋回方向に移動させるだけでなく、下部走行体21を移動させることで、広範囲で作業を続けることができる。
The controller (posture setting means) 11 sets the posture of the upper revolving
図2に戻って、コントローラ(範囲設定手段)11は、アタッチメント30の作業範囲を設定する。作業範囲80を図3に示す。図3に示すように、コントローラ11は、作業範囲80内において掘削動作の開始位置(A点)を移動させる。これにより、開始位置(A点)の移動後の一連の動作において、アタッチメント30が作業範囲80内から逸脱しないようにすることができる。また、コントローラ11は、作業範囲80内において、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、掘削動作の開始位置(A点)を設定する。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作においても、アタッチメント30が作業範囲80内から逸脱しないようにすることができる。よって、作業範囲80外に障害物などがある場合に、開始位置の移動後の一連の動作においても、下部走行体21の移動後の一連の動作においても、アタッチメント30がこれに干渉しないようにすることができる。
Returning to FIG. 2 , the controller (range setting means) 11 sets the working range of the
ここで、移動境界線75は、次のように設定される。図3に示すように、上部旋回体22の旋回角度に制限角度θを設けておき、上部旋回体22が制限角度θだけ旋回されたときの掘削動作の開始位置(A点)に移動境界線75を設定する。また、上部旋回体22を所定角度毎に旋回させる回数を所定回数(例えば3回)として設定しておき、上部旋回体22が所定回数旋回されたときの掘削動作の開始位置(A点)に移動境界線75を設定する。
Here, the moving
なお、移動境界線75は、次のように設定してもよい。作業機械1の上面図である図5に示すように、まず、作業範囲80内に、所定範囲81を設定する。そして、下部走行体21の移動方向の下流側(図中右側)における所定範囲81の境界線を、移動境界線75に設定する。この場合において、コントローラ11は、撮像装置26が撮像した画像情報から、所定範囲81内の土量を検出する。コントローラ11は、所定範囲81内の土量が所定量以下になった場合に、下部走行体21を移動させる。
Note that the moving
ここで、図3に示すように、下部走行体21の移動後の一連の動作が、移動境界線75を跨いで行われた場合、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業と、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業との間に、作業が行われない領域77が発生する。そこで、作業機械1の上面図である図6に示すように、コントローラ11は、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側(図中左側)に来るように、掘削動作の開始位置(A点)を設定する。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側(図中左側)に来るので、作業が行われない領域77を小さくすることができる。
Here, as shown in FIG. 3, when the series of motions after the movement of the lower traveling
ここで、図6に示すように、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側(図中左側)に来るように、掘削動作の開始位置(A点)を設定する場合、次のように下部走行体21の移動距離が設定される。作業機械1の上面図である図7に示すように、まず、上部旋回体22が最も旋回されたときの掘削動作の終了位置(B点)に、下部走行体21の移動方向に直交する方向に延びる作業終了線78を設定する。上部旋回体22が最も旋回されたときとは、上部旋回体22が制限角度θだけ旋回されたときであっても、上部旋回体22が所定回数旋回されたときであってもよい。次に、下部走行体21の移動後の最初の一連の動作における掘削動作の終了位置(B点)が作業終了線78上に位置するとした場合に、このときの掘削動作の開始位置(A点)に、下部走行体21の移動方向に直交する方向に延びる移動終了線79を設定する。そして、下部走行体21の移動後の最初の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が移動終了線79上に来るように、下部走行体21の移動距離を設定する。
Here, as shown in FIG. 6, the start position (point A) of the excavation operation in the series of operations after the movement of the lower traveling
図2に戻って、コントローラ(検出手段)11は、撮像装置26が撮像した画像情報から、排土位置(C点からD点間)の土量を検出する。作業機械1の上面図である図8に示すように、コントローラ(境界線移動手段)11は、検出した土量が所定量以上の場合に、移動境界線75を下部走行体21の移動方向の上流側に移動させる。これにより、下部走行体21が移動されるタイミングが早くなるので、排土位置の土量が多くなりすぎる前に、下部走行体21を移動させて、移動後の一連の動作に移行することができる。
Returning to FIG. 2, the controller (detection means) 11 detects the soil volume at the soil unloading position (between points C and D) from image information captured by the
(変形例)
ここで、上記では、バケット33で掘削した土砂を、作業範囲80外の排土位置に排土していたが、作業機械1の上面図である図9に示すように、バケット33で掘削した土砂を、作業範囲80内の排土位置に排土してもよい。コントローラ(連続手段)11は、排土位置に排土された土砂が下部走行体21の移動後に掘削されるように、掘削動作の開始位置を設定する。下部走行体21の移動方向は、図9では左方向である。これにより、排土位置に排土された土砂が掘削されて新たな排土位置に排土されるという動作を繰り返すことができる。その結果、下部走行体21の移動方向に土砂を移動させていくことができる。そして、下部走行体21を移動させていくことで、土砂を移動させる作業を広範囲で行うことができる。
(Modification)
Here, in the above description, the earth and sand excavated by the
また、上記では、アタッチメント30で対象物を処理する処理動作が、バケット33で土砂を掘削する掘削動作である場合について説明したが、処理動作はこれに限定されず、例えば、作業機械1の上面図である図10に示すように、処理動作は、バケット33で斜面85を削る動作であってもよい。斜面85を削ることで、法面を形成することができる。斜面85を削る動作は、斜面85の同じ個所に対して1回行われても、2回以上行われてもよい。斜面85を削る動作が斜面85の同じ個所に対して2回以上行われる場合、バケット33の先端の高さを変えながら、斜面85を削る動作が繰り返されてよい。そして、下部走行体21を移動させていくことで、法面を形成する作業を広範囲で行うことができる。
In the above description, the processing operation for processing the object with the
(作業機械の動作)
次に、動作制御処理のフローチャートである図11を参照して、作業機械1の動作を説明する。
(Operation of working machine)
Next, the operation of the
まず、コントローラ11は、作業範囲80に移動境界線75を設定する(ステップS1)。次に、コントローラ11は、上部旋回体22の姿勢を初期姿勢にする(ステップS2)。次に、コントローラ11は、上部旋回体22およびアタッチメント30に一連の動作を行わせる(ステップS3)。次に、コントローラ11は、掘削時の深さが制限深さに達したか否かを判定する(ステップS4)。
First, the
ステップS4において、掘削時の深さが制限深さに達していないと判定した場合には(S4:NO)、コントローラ11は、掘削深さを変更する(ステップS5)。そして、ステップS3に戻る。これにより、掘削動作時におけるバケット33の先端の高さを変えながら、一連の動作が繰り返される。
When it is determined in step S4 that the depth during excavation has not reached the limit depth (S4: NO), the
一方、ステップS4において、掘削時の深さが制限深さに達したと判定した場合には(S4:YES)、コントローラ11は、排土位置における土量が所定量以上であるか否かを判定する(ステップS6)。ステップS6において、排土位置における土量が所定量以上であると判定した場合には(S6:YES)、コントローラ11は、移動境界線75を下部走行体21の移動方向の上流側に移動させる(ステップS7)。
On the other hand, when it is determined in step S4 that the depth during excavation has reached the limit depth (S4: YES), the
ステップS6において、排土位置における土量が所定量以上でないと判定した場合(S6:NO)、または、ステップS7の後に、コントローラ11は、掘削動作の開始位置が移動境界線75に到達しているか否かを判定する(ステップS8)。ステップS8において、掘削動作の開始位置が移動境界線75に到達していないと判定した場合には(S8:NO)、コントローラ11は、上部旋回体22を旋回させることで、掘削動作の開始位置を移動させる(ステップS9)。これにより、新たな掘削個所において一連の動作が繰り返されることになる。
If it is determined in step S6 that the amount of soil at the unloading position is not equal to or greater than the predetermined amount (S6: NO), or after step S7, the
一方、ステップS8において、掘削動作の開始位置が移動境界線75に到達していると判定した場合には(S8:YES)、コントローラ11は、下部走行体21を移動させる(ステップS10)。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続して行われることになる。そして、ステップS2に戻る。
On the other hand, when it is determined in step S8 that the start position of the excavation operation has reached the movement boundary line 75 (S8: YES), the
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械1によれば、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達した際に、次の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が上部旋回体22の旋回方向の一方に移動される。これにより、掘削動作の開始位置を変えながら、一連の動作による作業が行われる。そして、掘削動作の開始位置が移動境界線75に達した状態で、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達した際に、下部走行体21が移動される。このとき、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、掘削動作の開始位置が設定される。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続させることができる。このように、掘削動作の開始位置を旋回方向に移動させるだけでなく、下部走行体21を移動させることで、広範囲で作業を続けることができる。
(effect)
As described above, according to the
また、下部走行体21の移動後における上部旋回体22の姿勢が、初期姿勢に設定される。そして、初期姿勢での一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、下部走行体21の移動距離が設定される。これにより、下部走行体21の移動後に、上部旋回体22の姿勢が初期姿勢に戻されても、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に好適に連続させることができる。
Also, the posture of the upper
また、作業範囲80内において掘削動作の開始位置が移動される。これにより、開始位置の移動後の一連の動作において、アタッチメント30が作業範囲80内から逸脱しないようにすることができる。また、作業範囲80内において、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作の作業に連続するように、掘削動作の開始位置が設定される。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作においても、アタッチメント30が作業範囲80内から逸脱しないようにすることができる。よって、作業範囲80外に障害物などがある場合に、開始位置の移動後の一連の動作においても、下部走行体21の移動後の一連の動作においても、アタッチメント30がこれに干渉しないようにすることができる。
Also, the start position of the excavation operation is moved within the working
また、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置が、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側に来るように、掘削動作の開始位置が設定される。下部走行体21の移動後の一連の動作が、移動境界線75を跨いで行われた場合、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業と、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業との間に、作業が行われない領域77が発生する。そこで、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置を、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側にすることで、作業が行われない領域77を小さくすることができる。
Further, the start position of the excavation operation is set so that the start position of the excavation operation in the series of operations after the movement of the lower traveling
また、アタッチメント30で土砂を掘削する掘削動作の動作時におけるアタッチメント30の先端の高さを変えながら、一連の動作が1回以上繰り返されることで、同じ個所において掘削作業を1回以上繰り返し行うことができる。そして、下部走行体21を移動させていくことで、掘削作業を広範囲で行うことができる。
Further, a series of operations are repeated one or more times while changing the height of the tip of the
また、排土位置(C点からD点間)の土量が所定量以上の場合に、移動境界線75が下部走行体21の移動方向の上流側に移動される。これにより、下部走行体21が移動されるタイミングが早くなるので、排土位置の土量が多くなりすぎる前に、下部走行体21を移動させて、移動後の一連の動作に移行することができる。
Further, when the amount of soil at the unloading position (between points C and D) is equal to or greater than a predetermined amount, the
また、排土位置に排土された土砂が下部走行体21の移動後に掘削されるように、掘削動作の開始位置が設定される。これにより、排土位置に排土された土砂が掘削されて新たな排土位置に排土されるという動作を繰り返すことができる。その結果、下部走行体21の移動方向に土砂を移動させていくことができる。そして、下部走行体21を移動させていくことで、土砂を移動させる作業を広範囲で行うことができる。
Further, the start position of the excavation operation is set so that the earth and sand discharged to the earth unloading position are excavated after the lower traveling
また、アタッチメント30で斜面85を削ることで、法面を形成することができる。そして、下部走行体21を移動させていくことで、法面を形成する作業を広範囲で行うことができる。
Further, by cutting the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態の作業機械101について、図面を参照しつつ説明する。なお、第1実施形態と共通する構成およびそれにより奏される効果については説明を省略し、主に、第1実施形態と異なる点について説明する。なお、第1実施形態と同じ部材については、第1実施形態と同じ符号を付している。
[Second embodiment]
Next, a working
(作業機械の回路構成)
第1実施形態では、下部走行体21の移動後に、上部旋回体22の姿勢が初期姿勢に戻されていた。そのため、下部走行体21の移動後の初期姿勢での一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、下部走行体21の移動距離が一定の値(例えば移動距離L)に設定されていた。
(Circuit Configuration of Working Machine)
In the first embodiment, the posture of the upper
本実施形態では、コントローラ(下部走行体移動手段)11は、開始位置が移動境界線75に達した状態で、一連の動作による作業が所定段階に達した際に、下部走行体21を所定距離移動させる。本実施形態において、この所定距離は、第1実施形態の移動距離Lとは異なる。
In this embodiment, the controller (lower traveling body moving means) 11 moves the lower traveling body 21 a predetermined distance when the work by a series of operations reaches a predetermined stage in a state where the starting position has reached the
作業機械101の上面図である図12、図13に示すように、コントローラ(連続手段)11は、下部走行体21が所定距離移動した後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、下部走行体21に対する上部旋回体22の向きを設定する。
As shown in FIGS. 12 and 13, which are top views of the
図12に示すように、下部走行体21の移動距離(所定距離)が移動距離Lよりも長い場合、コントローラ11は、下部走行体21の移動後の最初の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が移動終了線79上に来るように、上部旋回体22を初期姿勢よりも上部旋回体22の移動方向の上流側(図中左側)に旋回させる。
As shown in FIG. 12, when the movement distance (predetermined distance) of the lower traveling
一方、図13に示すように、下部走行体21の移動距離(所定距離)が移動距離Lよりも短い場合、コントローラ11は、下部走行体21の移動後の最初の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が移動終了線79上に来るように、上部旋回体22を初期姿勢よりも上部旋回体22の移動方向の下流側(図中右側)に旋回させる。
On the other hand, when the movement distance (predetermined distance) of the lower traveling
ここで、図12、図13に示す移動範囲87は、掘削動作の開始位置(A点)の移動範囲である。上部旋回体22は、一連の動作の繰り返しによる作業が所定段階に達する毎に、所定角度ずつ旋回される。これにより、掘削動作の開始位置(A点)が移動していく。図12に示すように、下部走行体21の移動距離(所定距離)が移動距離Lよりも長い場合、掘削動作の開始位置(A点)の移動範囲87は、上部旋回体22が初期姿勢から所定角度ずつ旋回される場合よりも広くなる。一方、図13に示すように、下部走行体21の移動距離(所定距離)が移動距離Lよりも短い場合、掘削動作の開始位置(A点)の移動範囲87は、上部旋回体22が初期姿勢から所定角度ずつ旋回される場合よりも狭くなる。
Here, the
なお、本実施形態では、下部走行体21の移動後に一連の動作を開始する際の上部旋回体22の姿勢に合わせて、アタッチメント30の先端(バケット33の先端)が描く軌跡が補正される。
In this embodiment, the trajectory drawn by the tip of the attachment 30 (the tip of the bucket 33) is corrected in accordance with the attitude of the upper
上記のように、下部走行体21が所定距離移動された後に、下部走行体21に対する上部旋回体22の向きを所望の向きにすることで、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に好適に連続させることができる。
As described above, after the lower traveling
ここで、コントローラ(移動限界位置設定手段)11は、下部走行体21を移動させる際の下部走行体21の移動限界を移動限界位置88として設定する。本実施形態において、移動限界位置88は、この移動限界位置88で下部走行体21を停止させたときに、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するような位置に設定されている。より具体的には、移動限界位置88は、この移動限界位置88で下部走行体21を停止させたときに、下部走行体21の移動後の最初の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が移動終了線79上に来るような位置に設定されている。コントローラ(下部走行体移動手段)11は、下部走行体21が移動限界位置88に到達した場合に、下部走行体21の移動を停止させる。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に好適に連続させることができる。
Here, the controller (movement limit position setting means) 11 sets the movement limit of the lower traveling
なお、移動限界位置88は、作業計画に基づいて設定されていてもよい。例えば、作業を行う計画範囲の境界に移動限界位置88を設定することで、作業計画から逸脱した作業が行われるのを抑制することができる。また、移動限界位置88は、撮像装置26で撮像した障害物などの位置に基づいて設定されてもよい。障害物などよりも手前側に移動限界位置88を設定することで、アタッチメント30が障害物などに干渉しないようにすることができる。
Note that the
ここで、作業機械101の上面図である図14に示すように、所定距離の長さによっては、下部走行体21を所定距離移動させた結果、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が、移動境界線75から離隔する場合がある。なお、ここでは、上記の移動限界位置88は設定されていない。
Here, as shown in FIG. 14, which is a top view of the
この場合、コントローラ(報知手段)11は、その旨を報知する。具体的には、作業機械101の動作を管理する管理者が所持する携帯端末(タブレット端末、スマートフォン等)において、その旨をディスプレイに表示させたり、その旨を示す警告音などをスピーカから出力させたりする。
In this case, the controller (informing means) 11 notifies that fact. Specifically, a portable terminal (tablet terminal, smartphone, etc.) possessed by an administrator who manages the operation of the
移動境界線75から離隔した開始位置で掘削動作が行われると、作業が行われない領域が発生してしまう。そこで、作業機械20を管理する管理者などに、その旨を報知することで、移動境界線75から離隔した開始位置で掘削動作が行われるのを未然に防ぐように促すことができる。
If the excavation operation is performed at a starting position distant from the
また、図14に示す場合に、コントローラ(逆走手段)11は、下部走行体21を所定距離移動させたときの移動方向とは逆方向に下部走行体21を移動させる。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置を、移動境界線75に近づけることができる。よって、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業と、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業との間に、作業が行われない領域が発生するのを抑制することができる。
In the case shown in FIG. 14, the controller (reverse running means) 11 moves the lower traveling
なお、本実施形態においても、図12、図13、図14に示すように、作業範囲80が設定されている。この作業範囲80内において、上部旋回体21の向きが設定される。
Also in this embodiment, a working
(変形例)
ここで、本実施形態においても、図6を用いて説明したように、作業が行われない領域77(図3参照)を小さくするために、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側(図中左側)に来るように、掘削動作の開始位置(A点)が設定されてよい。この場合、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置(A点)が、移動境界線75よりも下部走行体21の移動方向の上流側(図中左側)に来るように、下部走行体21に対する上部旋回体22の向きが設定される。
(Modification)
Here, also in the present embodiment, as described with reference to FIG. 6, in order to reduce the area 77 (see FIG. 3) where no work is performed, excavation in a series of operations after movement of the lower traveling
また、本実施形態においても、図9を用いて説明したように、排土位置に排土された土砂が掘削されて新たな排土位置に排土されるという動作が繰り返されてよい。この場合、排土位置に排土された土砂が下部走行体21の移動後に掘削されるように、下部走行体21に対する上部旋回体22の向きが設定される。また、本実施形態においても、図10を用いて説明したように、処理動作は、バケット33で斜面85を削る動作であってよい。
Also in this embodiment, as described with reference to FIG. 9, the operation of excavating the earth and sand discharged to the unloading position and unloading it to a new unloading position may be repeated. In this case, the orientation of the upper revolving
(効果)
以上に述べたように、本実施形態に係る作業機械101によれば、下部走行体21が所定距離移動した後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するように、下部走行体21に対する上部旋回体22の向きが設定される。下部走行体21が所定距離移動された後に、下部走行体21に対する上部旋回体22の向きを所望の向きにすることで、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に好適に連続させることができる。
(effect)
As described above, according to the
また、下部走行体21が所定距離移動された結果、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置が、移動境界線75から離隔した場合に、その旨が報知される。移動境界線75から離隔した開始位置で掘削動作が行われると、作業が行われない領域が発生してしまう。そこで、作業機械101を管理する管理者などに、その旨を報知することで、移動境界線75から離隔した開始位置で掘削動作が行われるのを未然に防ぐように促すことができる。
Further, when the starting position of the excavation operation in the series of operations after the movement of the lower traveling
また、下部走行体21が所定距離移動された結果、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置が、移動境界線75から離隔した場合に、下部走行体21を所定距離移動させたときの移動方向とは逆方向に下部走行体21が移動される。これにより、下部走行体21の移動後の一連の動作における掘削動作の開始位置を、移動境界線75に近づけることができる。よって、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業と、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業との間に、作業が行われない領域が発生するのを抑制することができる。
Further, when the starting position of the excavation operation in the series of operations after the movement of the lower traveling
また、下部走行体21が移動限界位置88に到達した場合に、下部走行体21の移動が停止される。例えば、移動限界位置88で下部走行体21を停止させたときに、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業が、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に連続するような位置に、移動限界位置88が設定されていた場合には、移動限界位置88で下部走行体21を停止させることで、下部走行体21の移動後の一連の動作による作業を、下部走行体21の移動前の一連の動作による作業に好適に連続させることができる。また、作業計画に基づいて、移動限界位置88が設定されていた場合には、移動限界位置88で下部走行体21を停止させることで、作業計画から逸脱した作業が行われるのを抑制することができる。また、移動限界位置88よりも奥側に障害物などがある場合に、移動限界位置88で下部走行体21を停止させることで、アタッチメント30が障害物などに干渉しないようにすることができる。
Further, when the lower traveling
以上、本発明の実施形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the specific examples are merely illustrated, and the present invention is not particularly limited. Further, the actions and effects described in the embodiments of the invention are merely enumerations of the most suitable actions and effects resulting from the present invention, and the actions and effects of the present invention are described in the embodiments of the invention. are not limited to those listed.
1,101 作業機械
11 コントローラ(制御手段、実行手段、開始位置移動手段、境界線設定手段、下部走行体移動手段、連続手段、姿勢設定手段、報知手段、逆走手段、移動限界位置設定手段、範囲設定手段、検出手段、境界線移動手段)
13 記憶装置
21 下部走行体
22 上部旋回体
23 キャブ
24 旋回装置
25 機械本体
26 撮像装置
30 アタッチメント
31 ブーム
32 アーム
33 バケット
34 リンク部材
40 シリンダ
41 ブームシリンダ
42 アームシリンダ
43 バケットシリンダ
52 角度センサ
60 傾斜角センサ
61 ブーム傾斜角センサ
62 アーム傾斜角センサ
63 バケット傾斜角センサ
71 目標軌跡
75 移動境界線
77 領域
78 作業終了線
79 移動終了線
80 作業範囲
81 所定範囲
85 斜面
87 移動範囲
88 移動限界位置
1, 101 working
REFERENCE SIGNS
Claims (12)
前記下部走行体の上部に旋回可能に取り付けられた上部旋回体と、
前記上部旋回体に回動可能に取り付けられたアタッチメントと、
前記アタッチメントで対象物を処理する処理動作を含む一連の動作を前記上部旋回体および前記アタッチメントが行うように、前記上部旋回体および前記アタッチメントを制御する制御手段と、
前記一連の動作を1回以上行わせる実行手段と、
前記一連の動作による作業が所定段階に達した際に、次の前記一連の動作における前記処理動作の開始位置を前記上部旋回体の旋回方向の一方に移動させる開始位置移動手段と、
前記旋回方向への前記開始位置の移動限界を移動境界線として設定する境界線設定手段と、
前記開始位置が前記移動境界線に達した状態で、前記一連の動作による作業が前記所定段階に達した際に、前記下部走行体を移動させる下部走行体移動手段と、
前記下部走行体の移動後の前記一連の動作による作業が、前記下部走行体の移動前の前記一連の動作による作業に連続するように、前記開始位置を設定する連続手段と、
を有することを特徴とする作業機械。 a lower running body;
an upper revolving body rotatably attached to the upper part of the lower running body;
an attachment rotatably attached to the upper revolving body;
control means for controlling the upper rotating body and the attachment so that the upper rotating body and the attachment perform a series of operations including a processing operation for processing an object with the attachment;
execution means for causing the series of operations to be performed one or more times;
start position moving means for moving the start position of the processing operation in the next series of operations in one of the turning directions of the upper rotating body when the work by the series of operations reaches a predetermined stage;
boundary line setting means for setting a movement limit of the start position in the turning direction as a movement boundary line;
lower traveling body moving means for moving the lower traveling body when the work by the series of operations reaches the predetermined stage in a state where the start position reaches the movement boundary line;
a continuous means for setting the start position so that the work by the series of operations after the movement of the undercarriage continues to the work by the series of operations before the movement of the undercarriage;
A working machine characterized by having
前記下部走行体の移動後における前記上部旋回体の姿勢を、前記初期姿勢に設定する姿勢設定手段を有し、
前記連続手段は、前記下部走行体の移動後の前記初期姿勢での前記一連の動作による作業が、前記下部走行体の移動前の前記一連の動作による作業に連続するように、前記下部走行体の移動距離を設定することを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 Assuming that the attitude of the upper rotating body at the start position of the processing operation in the first series of operations is the initial attitude,
posture setting means for setting the posture of the upper rotating body after the movement of the lower traveling body to the initial posture;
The continuation means is configured to perform the work of the series of actions in the initial posture after the movement of the lower traveling body so as to continue the work of the series of actions before the movement of the lower traveling body. 2. The working machine according to claim 1, wherein the movement distance of is set.
前記連続手段は、前記下部走行体が前記所定距離移動した後の前記一連の動作による作業が、前記下部走行体の移動前の前記一連の動作による作業に連続するように、前記下部走行体に対する前記上部旋回体の向きを設定することを特徴とする請求項1に記載の作業機械。 The lower traveling body moving means moves the lower traveling body by a predetermined distance,
The continuation means is provided for the lower traveling body so that the work by the series of operations after the lower traveling body has moved the predetermined distance is continuous with the work by the series of operations before the movement of the lower traveling body. 2. The working machine according to claim 1, wherein the orientation of said upper revolving body is set.
前記下部走行体移動手段は、前記下部走行体が前記移動限界位置に到達した場合に、前記下部走行体の移動を停止させることを特徴とする請求項3又は4に記載の作業機械。 a movement limit position setting means for setting a movement limit of the lower traveling body by the lower traveling body moving means as a movement limit position;
5. The working machine according to claim 3, wherein the lower traveling body moving means stops movement of the lower traveling body when the lower traveling body reaches the movement limit position.
前記開始位置移動手段は、前記作業範囲内において前記開始位置を移動させ、
前記連続手段は、前記作業範囲内において、前記下部走行体の移動後の前記一連の動作による作業が、前記下部走行体の移動前の前記一連の動作による作業に連続するように、前記開始位置を設定することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の作業機械。 having range setting means for setting a working range of the attachment;
The starting position moving means moves the starting position within the working range,
The continuation means moves the work from the starting position so that the work by the series of actions after the movement of the lower traveling body is continuous with the work by the series of actions before the movement of the lower traveling body within the working range. 4. The working machine according to any one of claims 1 to 3, characterized in that .
前記実行手段は、前記処理動作時における前記アタッチメントの先端の高さを変えながら、前記一連の動作を繰り返させることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の作業機械。 The processing operation is an operation of excavating earth and sand with the attachment,
The working machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the executing means repeats the series of operations while changing the height of the tip of the attachment during the processing operation.
前記排土位置の土量を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した土量が所定量以上の場合に、前記移動境界線を前記下部走行体の移動方向の上流側に移動させる境界線移動手段と、
を有することを特徴とする請求項9に記載の作業機械。 The series of operations includes an unloading operation for unloading earth and sand to the unloading position,
detection means for detecting the amount of soil at the unloading position;
boundary line moving means for moving the moving boundary line upstream in the moving direction of the lower traveling body when the amount of soil detected by the detecting means is equal to or greater than a predetermined amount;
10. The work machine of claim 9, comprising:
前記一連の動作は、排土位置に土砂を排土する排土動作を含み、
前記連続手段は、前記排土位置に排土された土砂が前記下部走行体の移動後に掘削されるように、前記開始位置を設定することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の作業機械。 The processing operation is an operation of excavating earth and sand with the attachment,
The series of operations includes an unloading operation for unloading earth and sand to the unloading position,
4. The starting position according to any one of claims 1 to 3, wherein the continuous means sets the starting position so that the earth and sand discharged to the unloading position is excavated after the undercarriage moves. The work machine described in .
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