JP2682891B2 - パワーショベルの掘削制御装置 - Google Patents
パワーショベルの掘削制御装置Info
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- JP2682891B2 JP2682891B2 JP2194833A JP19483390A JP2682891B2 JP 2682891 B2 JP2682891 B2 JP 2682891B2 JP 2194833 A JP2194833 A JP 2194833A JP 19483390 A JP19483390 A JP 19483390A JP 2682891 B2 JP2682891 B2 JP 2682891B2
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- Japan
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- arm
- boom
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- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/438—Memorising movements for repetition, e.g. play-back capability
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はパワーショベルに関し、特にパワーショベル
による掘削作業を自動化するための制御装置に関する。
による掘削作業を自動化するための制御装置に関する。
従来の技術 第５図に従来の油圧パワーショベルの外観及び制御装
置の構成を示す。下部走行体１上に上部旋回体２が旋回
自在に搭載されており、上部旋回体２にフロント部３が
取り付けられている。フロント部３はブーム４、アーム
５、バケット６を回動自在に連結して構成されており、
フロント部３の作動は全て油圧シリンダ7,8,9により達
成される。
置の構成を示す。下部走行体１上に上部旋回体２が旋回
自在に搭載されており、上部旋回体２にフロント部３が
取り付けられている。フロント部３はブーム４、アーム
５、バケット６を回動自在に連結して構成されており、
フロント部３の作動は全て油圧シリンダ7,8,9により達
成される。
この油圧パワーショベルは、以下に示す五つの動作が
可能である。即ち、下部走行体１の前進・後進、上部旋
回体２の右旋回・左旋回、ブーム用油圧シリンダ７によ
るブーム４の上げ・下げ、アーム用油圧シリンダ８によ
るアーム５の上げ・下げ、バケット用油圧シリンダ９に
よるバケット６の排土・すくいの動作が可能である。下
部走行体１及び上部旋回体２は図示しない油圧モータで
駆動される。
可能である。即ち、下部走行体１の前進・後進、上部旋
回体２の右旋回・左旋回、ブーム用油圧シリンダ７によ
るブーム４の上げ・下げ、アーム用油圧シリンダ８によ
るアーム５の上げ・下げ、バケット用油圧シリンダ９に
よるバケット６の排土・すくいの動作が可能である。下
部走行体１及び上部旋回体２は図示しない油圧モータで
駆動される。
このような油圧パワーショベルによる掘削作業は、一
般にオペレータが運転席においてレバーを操作すること
によりなされるが、熟練オペレータの不足や操作性向上
等の観点から掘削作業の自動化が望まれ、従来は同図に
示されているような制御装置を搭載することにより対処
していた。
般にオペレータが運転席においてレバーを操作すること
によりなされるが、熟練オペレータの不足や操作性向上
等の観点から掘削作業の自動化が望まれ、従来は同図に
示されているような制御装置を搭載することにより対処
していた。
即ち、従来の制御装置は、複数の回転角検出器10,11,
12,13と、バケット先端位置算出手段14と、掘削開始位
置及び終了位置を入力するコンソール15と、各シリンダ
7,8,9及び上部旋回体２旋回用のモータの作動を制御す
る制御手段16を備えている。各回転角検出器10,11,12,1
3は、下部走行体１、上部旋回体２、ブーム４、アーム
５、及びバケット６のそれぞれの連結部に設けられてお
り、算出手段14はこれらの回転角検出器10,11,12,13か
らの検出値に基づいて、バケット６の先端位置及び姿勢
を幾何学的に算出する手段であり、制御手段16はコンソ
ール15により入力された掘削開始位置及び終了位置の二
点間を所定の軌跡を描いて移動するように各シリンダ7,
8,9及び上部旋回体２の旋回用モータの作動を制御する
手段である。上記二点間を結ぶバケット６先端が描く軌
跡は、直線、円弧、その他、予め設定されている。
12,13と、バケット先端位置算出手段14と、掘削開始位
置及び終了位置を入力するコンソール15と、各シリンダ
7,8,9及び上部旋回体２旋回用のモータの作動を制御す
る制御手段16を備えている。各回転角検出器10,11,12,1
3は、下部走行体１、上部旋回体２、ブーム４、アーム
５、及びバケット６のそれぞれの連結部に設けられてお
り、算出手段14はこれらの回転角検出器10,11,12,13か
らの検出値に基づいて、バケット６の先端位置及び姿勢
を幾何学的に算出する手段であり、制御手段16はコンソ
ール15により入力された掘削開始位置及び終了位置の二
点間を所定の軌跡を描いて移動するように各シリンダ7,
8,9及び上部旋回体２の旋回用モータの作動を制御する
手段である。上記二点間を結ぶバケット６先端が描く軌
跡は、直線、円弧、その他、予め設定されている。
オペレータは必要に応じて自動運転モードを指定する
ことにより、バケット６先端が所定の軌跡を描いて移動
し、土砂等を自動的に掘削するものである。
ことにより、バケット６先端が所定の軌跡を描いて移動
し、土砂等を自動的に掘削するものである。
発明が解決しようとする課題 一般に、熟練オペレータは掘削対象の土質（硬さ、軟
らかさ等）を感じながら各操作レバーを動かすことによ
り効率のよい掘削作業を行っている。しかし、従来の技
術においては、バケット先端が単に所定の軌跡を描くよ
うに制御しているものであるから、掘削対象の土質がい
かなるものであろうとも常に同じ動作をなし、効率的な
掘削が行えないという問題があった。
らかさ等）を感じながら各操作レバーを動かすことによ
り効率のよい掘削作業を行っている。しかし、従来の技
術においては、バケット先端が単に所定の軌跡を描くよ
うに制御しているものであるから、掘削対象の土質がい
かなるものであろうとも常に同じ動作をなし、効率的な
掘削が行えないという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
その目的とするところは、自動運転においても掘削対象
の土質に応じて効率的な掘削作業を実施することができ
るようにし、未熟練のオペレータであっても熟練オペレ
ータと同様の効率的な掘削を行えるようにすることであ
る。
その目的とするところは、自動運転においても掘削対象
の土質に応じて効率的な掘削作業を実施することができ
るようにし、未熟練のオペレータであっても熟練オペレ
ータと同様の効率的な掘削を行えるようにすることであ
る。
課題を解決するための手段 上述した目的を達成するため、ブーム、アーム及びバ
ケットを順次回動自在に連結し、該ブーム、アーム及び
バケットをシリンダ手段の伸縮によりそれぞれ回動する
ようにしたパワーショベルの掘削制御装置として、第１
図にその原理構成を示すような装置を提供する。
ケットを順次回動自在に連結し、該ブーム、アーム及び
バケットをシリンダ手段の伸縮によりそれぞれ回動する
ようにしたパワーショベルの掘削制御装置として、第１
図にその原理構成を示すような装置を提供する。
本掘削制御装置は、前記ブーム、アーム及びバケット
の位置の変化を検出する位置検出手段34と、該位置検出
手段34の出力を、前記ブーム、アーム及びバケットの移
動速度に変換する速度変換手段35と、複数のメンバーシ
ップ関数からなる複数の制御ルールを格納している記憶
手段36とを備えている。そして、前記速度変換手段35の
出力及び該記憶手段36の制御ルールに基づき、前記各シ
リンダ手段31,32,33に対する指令値を算出する演算手段
37と、該演算手段37の出力と前記位置検出手段34の出力
に基づき、前記各シリンダ手段31,32,33の伸縮を制御す
る制御手段38とを備えている。
の位置の変化を検出する位置検出手段34と、該位置検出
手段34の出力を、前記ブーム、アーム及びバケットの移
動速度に変換する速度変換手段35と、複数のメンバーシ
ップ関数からなる複数の制御ルールを格納している記憶
手段36とを備えている。そして、前記速度変換手段35の
出力及び該記憶手段36の制御ルールに基づき、前記各シ
リンダ手段31,32,33に対する指令値を算出する演算手段
37と、該演算手段37の出力と前記位置検出手段34の出力
に基づき、前記各シリンダ手段31,32,33の伸縮を制御す
る制御手段38とを備えている。
前記位置検出手段34は、前記各シリンダ手段31,32,33
の伸縮量を計測する手段や前記アーム、ブーム及びバケ
ットの回転角度を計測する手段から構成することができ
る。
の伸縮量を計測する手段や前記アーム、ブーム及びバケ
ットの回転角度を計測する手段から構成することができ
る。
前記記憶手段36に格納される制御ルールは、ブーム、
アーム及びバケットの移動速度についてのメンバーシッ
プ関数からなる前件部と、各シリンダ手段31,32,33に対
する指令値についてのメンバーシップ関数からなる後件
部により構成される。前記演算手段37は、前記速度変換
手段34の出力及び該制御ルールの前件部に基づき、それ
ぞれの移動速度に対応するメンバーシップ値を求めて、
これらのメンバーシップ値のうちの最小のものを選択
し、該制御ルールの後件部のメンバーシップ関数を当該
最小のメンバーシップ値により補正し、該補正されたメ
ンバーシップ関数の重心位置を求め、更に各制御ルール
についての該重心位置の荷重平均を求めて、これらを前
記制御手段38に渡す指令値として出力するようにした手
段である。
アーム及びバケットの移動速度についてのメンバーシッ
プ関数からなる前件部と、各シリンダ手段31,32,33に対
する指令値についてのメンバーシップ関数からなる後件
部により構成される。前記演算手段37は、前記速度変換
手段34の出力及び該制御ルールの前件部に基づき、それ
ぞれの移動速度に対応するメンバーシップ値を求めて、
これらのメンバーシップ値のうちの最小のものを選択
し、該制御ルールの後件部のメンバーシップ関数を当該
最小のメンバーシップ値により補正し、該補正されたメ
ンバーシップ関数の重心位置を求め、更に各制御ルール
についての該重心位置の荷重平均を求めて、これらを前
記制御手段38に渡す指令値として出力するようにした手
段である。
作用 本発明はいわゆるファジー理論をパワーショベルの掘
削作業時の自動運転制御に適用したものである。一般に
熟練オペレータが手動操作で掘削作業を行う場合には、
軟らかい土質の場合には比較的に深く掘削し、硬い土質
の場合には比較的浅く掘削するようにしている。このよ
うな熟練オペレータが経験により体得したノウハウに基
づいて、ブーム、アーム及びバケットの移動速度につい
てのメンバーシップ関数及びブーム、アーム及びバケッ
トを駆動する各シリンダ手段に対する指令値についての
メンバーシップ関数を求め、これらを制御ルールとして
記憶手段36に格納している。そして、自動運転時には、
ブーム、アーム及びバケットの移動速度を検出し、これ
らの移動速度を入力として演算手段37によりファジー演
算が行われ、この演算結果に基づいて各シリンダ手段3
1,32,33の伸縮を制御するようにしているから、熟練オ
ペレータが手動操作により掘削を行うのと同様な動きを
自動運転時にも実現することができるようになる。
削作業時の自動運転制御に適用したものである。一般に
熟練オペレータが手動操作で掘削作業を行う場合には、
軟らかい土質の場合には比較的に深く掘削し、硬い土質
の場合には比較的浅く掘削するようにしている。このよ
うな熟練オペレータが経験により体得したノウハウに基
づいて、ブーム、アーム及びバケットの移動速度につい
てのメンバーシップ関数及びブーム、アーム及びバケッ
トを駆動する各シリンダ手段に対する指令値についての
メンバーシップ関数を求め、これらを制御ルールとして
記憶手段36に格納している。そして、自動運転時には、
ブーム、アーム及びバケットの移動速度を検出し、これ
らの移動速度を入力として演算手段37によりファジー演
算が行われ、この演算結果に基づいて各シリンダ手段3
1,32,33の伸縮を制御するようにしているから、熟練オ
ペレータが手動操作により掘削を行うのと同様な動きを
自動運転時にも実現することができるようになる。
このように、本発明を適用することにより、未熟練オ
ペレータであっても、自動運転に切り換えることによ
り、熟練オペレータと同様の掘削作業を行うことができ
るようになる。
ペレータであっても、自動運転に切り換えることによ
り、熟練オペレータと同様の掘削作業を行うことができ
るようになる。
実 施 例 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。
第２図は本発明実施例の構成図である。第５図に示し
た従来技術と同一の構成部分については同一の番号を付
しその説明は省略する。ブーム４、アーム５及びバケッ
ト６を回動駆動する各シリンダ7,8,9には、各シリンダ
7,8,9の伸縮量を検出する位置検出器21,22,23が設けら
れている。位置検出器21,22,23の出力、及び上部旋回体
２の回転角度を検出する回転角検出器10の出力は、バケ
ット先端位置算出手段24に入力され、この算出手段24に
より幾何学的な計算が行われバケット６の先端位置及び
姿勢が算出される。位置検出器21,22,23の出力はそれぞ
れに対応して設けられた位置／速度変換器25（25a,25b,
25c）及び複数の第１演算器26（26a,26b,26c,26d）に入
力される。位置／速度変換器25においては、入力された
位置情報が速度情報に変換され、この速度情報は第１演
算器26に入力される。
た従来技術と同一の構成部分については同一の番号を付
しその説明は省略する。ブーム４、アーム５及びバケッ
ト６を回動駆動する各シリンダ7,8,9には、各シリンダ
7,8,9の伸縮量を検出する位置検出器21,22,23が設けら
れている。位置検出器21,22,23の出力、及び上部旋回体
２の回転角度を検出する回転角検出器10の出力は、バケ
ット先端位置算出手段24に入力され、この算出手段24に
より幾何学的な計算が行われバケット６の先端位置及び
姿勢が算出される。位置検出器21,22,23の出力はそれぞ
れに対応して設けられた位置／速度変換器25（25a,25b,
25c）及び複数の第１演算器26（26a,26b,26c,26d）に入
力される。位置／速度変換器25においては、入力された
位置情報が速度情報に変換され、この速度情報は第１演
算器26に入力される。
27はメモリであり、このメモリ27には以下に示すよう
な四つの制御ルールが格納されている。
な四つの制御ルールが格納されている。
ルール1: （Vbk is PB）and（Vam is PB） （Jbk is PS）and（Jam is PB）and（Jbm is Z） ルール2: （Vbk is PS）and（Vam is PB） （Jbk is PB）and（Jam is PM）and（Jbm is PS） ルール3: （Vbk is PB）and（Vam is PS） （Jbk is PS）and（Jam is PM）and（Jbm is PS） ルール4: （Vbk is PS）and（Vam is PS） （Jbk is PB）and（Jam is PB）and（Jbm is PM） 上記各ルール１〜４において、上段が前件部であり、
下段が後件部である。また、Vbkはバケット速度、Vamは
アーム速度、Vbmはブーム速度、Jbkはバケット操作指令
値、Jamはアーム操作指令値、Jbmはブーム操作指令値、
PBはPositive Big（正・大）、PMはPositive Medium
（正・中）、PSはPositive Small（正・小）、ＺはZero
（０）をそれぞれ示す。
下段が後件部である。また、Vbkはバケット速度、Vamは
アーム速度、Vbmはブーム速度、Jbkはバケット操作指令
値、Jamはアーム操作指令値、Jbmはブーム操作指令値、
PBはPositive Big（正・大）、PMはPositive Medium
（正・中）、PSはPositive Small（正・小）、ＺはZero
（０）をそれぞれ示す。
例えば、ルール１はバケット速度（Vbk）が正で大（P
B）且つアーム速度（Vam）が正で大（PB）ならば、バケ
ット操作指令値（Jbk）は正で小さく（PS）、アーム操
作指令値（Jam）は正で大きく（PB）、ブーム操作指令
値（Jbm）は０（Ｚ）という意味である。これらのルー
ルは具体的な数値と結び付ける必要があり、そのために
メンバーシップ関数が用いられる。メンバーシップ関数
は第３図（ａ）及び（ｂ）に示されているように、横軸
にルール入力値又は出力値を縦軸のその度合を示すメン
バーシップ値をとり、上記のPB、PM、PS、Ｚを表現した
関数である。上記ルール１から４に対応したメンバーシ
ップ関数の具体例が第３図（ｃ）に示されている。
B）且つアーム速度（Vam）が正で大（PB）ならば、バケ
ット操作指令値（Jbk）は正で小さく（PS）、アーム操
作指令値（Jam）は正で大きく（PB）、ブーム操作指令
値（Jbm）は０（Ｚ）という意味である。これらのルー
ルは具体的な数値と結び付ける必要があり、そのために
メンバーシップ関数が用いられる。メンバーシップ関数
は第３図（ａ）及び（ｂ）に示されているように、横軸
にルール入力値又は出力値を縦軸のその度合を示すメン
バーシップ値をとり、上記のPB、PM、PS、Ｚを表現した
関数である。上記ルール１から４に対応したメンバーシ
ップ関数の具体例が第３図（ｃ）に示されている。
以下第１演算器26による処理を第３図（ｃ）を参照し
て説明する。第１演算器26は、位置／速度変換器25から
のバケットシリンダ速度に基づいて対応するメンバーシ
ップ関数（イ）の対応するメンバーシップ値を求め、ア
ームシリンダ速度に基づいて対応するメンバーシップ関
数（ロ）の対応するメンバーシップ値を求める。次い
で、これらの二つのメンバーシップ値のうちの小さい方
を選択する（Min演算）。
て説明する。第１演算器26は、位置／速度変換器25から
のバケットシリンダ速度に基づいて対応するメンバーシ
ップ関数（イ）の対応するメンバーシップ値を求め、ア
ームシリンダ速度に基づいて対応するメンバーシップ関
数（ロ）の対応するメンバーシップ値を求める。次い
で、これらの二つのメンバーシップ値のうちの小さい方
を選択する（Min演算）。
次いで、ルール後件部の各メンバーシップ関数
（（ハ）、（ニ）、（ホ）に点線で示されている）を該
小さい方のメンバーシップ値に基づいて補正する（補正
後のメンバーシップ関数は、（ハ）、（ニ）、（ホ）に
実線で示されている）。この補正後の各メンバーシップ
関数の重心位置を求め、ブーム、アーム及びバケットの
それぞれのシリンダに対する指令値とこれに対応するメ
ンバーシップ値を得る。このような演算が全てのルール
（１〜４）について行われ、この演算により得た各ルー
ルに対応する各指令値及びメンバーシップ値（重心位
置）は、ブーム、アーム及びバケットに対応して設けら
れている第２演算器28（28a,28b,28c）に入力される。
（（ハ）、（ニ）、（ホ）に点線で示されている）を該
小さい方のメンバーシップ値に基づいて補正する（補正
後のメンバーシップ関数は、（ハ）、（ニ）、（ホ）に
実線で示されている）。この補正後の各メンバーシップ
関数の重心位置を求め、ブーム、アーム及びバケットの
それぞれのシリンダに対する指令値とこれに対応するメ
ンバーシップ値を得る。このような演算が全てのルール
（１〜４）について行われ、この演算により得た各ルー
ルに対応する各指令値及びメンバーシップ値（重心位
置）は、ブーム、アーム及びバケットに対応して設けら
れている第２演算器28（28a,28b,28c）に入力される。
第２演算器28においては、下記（１）式に示す演算が
実施され、各入力の対する荷重平均が算出される。
実施され、各入力の対する荷重平均が算出される。
上記（１）式において、Jiはブーム、アーム及びバケ
ットの各シリンダを制御するために用いる最終的な操作
指令値、Pnはルールｎにおけるメンバーシップ値（度合
い）、Jniはルールｎにおける指令値である。
ットの各シリンダを制御するために用いる最終的な操作
指令値、Pnはルールｎにおけるメンバーシップ値（度合
い）、Jniはルールｎにおける指令値である。
ｎは適合するルールの回数を示す。即ち、0.33＜Vbk
＜0.66の場合VbkはPSであり、且つPBである。同様に、V
amも0.33＜Vam＜0.66であれば、VamはPSであり、且つPB
である。従って、（Vbk,Vam）＝（PS,PS），（PS,P
B），（PB,PS），（PB,PB）の４通りのルールが適合さ
れる。従って、ｎ＝４となる。
＜0.66の場合VbkはPSであり、且つPBである。同様に、V
amも0.33＜Vam＜0.66であれば、VamはPSであり、且つPB
である。従って、（Vbk,Vam）＝（PS,PS），（PS,P
B），（PB,PS），（PB,PB）の４通りのルールが適合さ
れる。従って、ｎ＝４となる。
ところが、０≦VbK≦0.33で、0.33＜Vam＜0.66であれ
ば、VbkはPSでしかなく、（Vbk,Vam）＝（PS,PS），（P
S,PB）の２通りのルールしか適合されない。従って、こ
の場合はｎ＝２となる。ブーム、アーム及びバケットの
各シリンダについての最終的な操作指令値は判定手段29
に入力される。
ば、VbkはPSでしかなく、（Vbk,Vam）＝（PS,PS），（P
S,PB）の２通りのルールしか適合されない。従って、こ
の場合はｎ＝２となる。ブーム、アーム及びバケットの
各シリンダについての最終的な操作指令値は判定手段29
に入力される。
一方、バケット先端位置算出手段24の出力は、同じく
判定手段29に入力され、判定手段29には更にコンソール
（入力手段）30を用いて掘削作業の開始位置及び終了位
置が入力される。
判定手段29に入力され、判定手段29には更にコンソール
（入力手段）30を用いて掘削作業の開始位置及び終了位
置が入力される。
判定手段29による処理は第４図に示されているような
手順により実行される。即ち、オペレータにより掘削開
始位置PS及び掘削終了位置PEが入力され（ステップ40
1）、自動運転開始の指示があったならば（ステップ40
2）、バケット先端位置算出手段24により算出されてい
る現在のバケット先端位置Ｐを掘削開始位置PSへ移動す
る（ステップ403）。次いで第２演算器28からの操作指
令値に基づいて各シリンダを駆動するシリンダ駆動手段
（図示せず）に対して該操作指令値を出力する（ステッ
プ404）。この操作指令値に基づいて各シリンダ駆動手
段により各シリンダに油圧の供給がなされる。次に、バ
ケット先端位置算出手段24から現在のバケット先端位置
Ｐを受け取り（ステップ405）、該バケット先端位置Ｐ
が掘削終了位置PEに等しくなっているかどうかを判定し
（ステップ406）、等しくない場合にはステップ404に戻
り操作指令値の出力を繰り返す。ステップ406において
現在のバケット先端位置Ｐが掘削終了位置PEと等しくな
ったならば、従来技術において説明した軌跡制御と同様
の制御によりバケット６が所定位置に移動され、排土が
行われ（ステップ407）、ステップ401に戻る。
手順により実行される。即ち、オペレータにより掘削開
始位置PS及び掘削終了位置PEが入力され（ステップ40
1）、自動運転開始の指示があったならば（ステップ40
2）、バケット先端位置算出手段24により算出されてい
る現在のバケット先端位置Ｐを掘削開始位置PSへ移動す
る（ステップ403）。次いで第２演算器28からの操作指
令値に基づいて各シリンダを駆動するシリンダ駆動手段
（図示せず）に対して該操作指令値を出力する（ステッ
プ404）。この操作指令値に基づいて各シリンダ駆動手
段により各シリンダに油圧の供給がなされる。次に、バ
ケット先端位置算出手段24から現在のバケット先端位置
Ｐを受け取り（ステップ405）、該バケット先端位置Ｐ
が掘削終了位置PEに等しくなっているかどうかを判定し
（ステップ406）、等しくない場合にはステップ404に戻
り操作指令値の出力を繰り返す。ステップ406において
現在のバケット先端位置Ｐが掘削終了位置PEと等しくな
ったならば、従来技術において説明した軌跡制御と同様
の制御によりバケット６が所定位置に移動され、排土が
行われ（ステップ407）、ステップ401に戻る。
上述したように本実施例によれば、経験的に設定され
ているメンバーシップ関数からなる制御ルールに基づ
き、ブーム４、アーム５及びバケット６の各シリンダ7,
8,9が制御されるようになっているから、掘削開始位置P
Sから掘削終了位置PEに至るまでのバケット６の動きが
従来構成の如く画一的なものとならず、熟練オペレータ
が手動操作で掘削する場合と同様に土質に応じてその掘
削量が適宜変更され、効率的な掘削を行うことができる
ようになる。
ているメンバーシップ関数からなる制御ルールに基づ
き、ブーム４、アーム５及びバケット６の各シリンダ7,
8,9が制御されるようになっているから、掘削開始位置P
Sから掘削終了位置PEに至るまでのバケット６の動きが
従来構成の如く画一的なものとならず、熟練オペレータ
が手動操作で掘削する場合と同様に土質に応じてその掘
削量が適宜変更され、効率的な掘削を行うことができる
ようになる。
尚、上述した実施例においては、位置検出手段として
各シリンダの伸縮量を検出する位置検出器21,22,23を用
いているが、本発明はもちろんこれに限定されるもので
はなく、第５図に示した従来構成と同様にブーム４、ア
ーム５及びバケット６の回転角度を検出する回転角検出
器11,12,13を用いてその位置を検出することができる。
各シリンダの伸縮量を検出する位置検出器21,22,23を用
いているが、本発明はもちろんこれに限定されるもので
はなく、第５図に示した従来構成と同様にブーム４、ア
ーム５及びバケット６の回転角度を検出する回転角検出
器11,12,13を用いてその位置を検出することができる。
最後に、第１図に示した原理構成図と第２図に示した
実施例の構成図との対応関係を明らかにしておくと、第
１図における位置検出手段34は第２図における位置検出
器21,22,23に、速度変換手段35は位置／速度変換器25
に、記憶手段36はメモリ27に、演算手段37は第１演算器
26及び第２演算器28に、制御手段38は判定手段29及びシ
リンダ駆動手段（図示せず）にそれぞれ対応している。
実施例の構成図との対応関係を明らかにしておくと、第
１図における位置検出手段34は第２図における位置検出
器21,22,23に、速度変換手段35は位置／速度変換器25
に、記憶手段36はメモリ27に、演算手段37は第１演算器
26及び第２演算器28に、制御手段38は判定手段29及びシ
リンダ駆動手段（図示せず）にそれぞれ対応している。
発明の効果 本発明は以上詳述したように構成したので、掘削作業
を自動で行う場合においても、熟練オペレータが手動操
作により土質に応じた掘削作業を実施するのと同様な作
業を実施することが可能となり、熟練オペレータによら
なくても高効率的な掘削作業が行なえるようになるとい
う効果を奏する。
を自動で行う場合においても、熟練オペレータが手動操
作により土質に応じた掘削作業を実施するのと同様な作
業を実施することが可能となり、熟練オペレータによら
なくても高効率的な掘削作業が行なえるようになるとい
う効果を奏する。
第１図は本発明の原理構成図、 第２図は本発明の実施例の構成図、 第３図（ａ）は本発明実施例における制御ルール前件部
で用いるメンバーシップ関数の一例を示す図、 第３図（ｂ）は同じく制御ルール後件部のメンバーシッ
プ関数の一例を示す図、 第３図（ｃ）は本発明実施例における各ルールに対応し
たメンバーシップ関数の一例及び第１演算器、第２演算
器による処理を説明するための図、 第４図は本発明実施例における判定手段の処理を示す流
れ図、 第５図は従来技術の構成図である。 31……ブームシリンダ、 32……アームシリンダ、 33……バケットシリンダ、 34……位置検出手段、 35……速度変換手段、 36……記憶手段、 37……演算手段、 38……制御手段。
で用いるメンバーシップ関数の一例を示す図、 第３図（ｂ）は同じく制御ルール後件部のメンバーシッ
プ関数の一例を示す図、 第３図（ｃ）は本発明実施例における各ルールに対応し
たメンバーシップ関数の一例及び第１演算器、第２演算
器による処理を説明するための図、 第４図は本発明実施例における判定手段の処理を示す流
れ図、 第５図は従来技術の構成図である。 31……ブームシリンダ、 32……アームシリンダ、 33……バケットシリンダ、 34……位置検出手段、 35……速度変換手段、 36……記憶手段、 37……演算手段、 38……制御手段。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−178619（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−43523（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−4452（ＪＰ，Ｕ)
Claims (5)
- 【請求項１】ブーム、アーム及びバケットを順次回動自
在に連結し、該ブーム、アーム及びバケットをシリンダ
手段の伸縮によりそれぞれ回動するようにしたパワーシ
ョベルにおいて、 前記ブーム、アーム及びバケットの位置の変化を検出す
る位置検出手段と、 該位置検出手段の出力を、前記ブーム、アーム及びバケ
ットの移動速度に変換する速度変換手段と、 複数のメンバーシップ関数からなる複数の制御ルールを
格納している記憶手段と、 前記速度変換手段の出力及び該制御ルールに基づき、前
記各シリンダ手段に対する指令値を算出する演算手段
と、 該演算手段の出力と前記位置検出手段の出力に基づき、
前記各シリンダ手段の伸縮を制御する制御手段とを備え
てなることを特徴とするパワーショベルの掘削制御装
置。 - 【請求項２】前記記憶手段に格納される制御ルールは、
ブーム、アーム及びバケットの移動速度についてのメン
バーシップ関数からなる前件部と、各シリンダ手段に対
する指令値についてのメンバーシップ関数からなる後件
部とからなり、 前記演算手段は、前記速度変換手段の出力及び該制御ル
ールの前件部に基づきそれぞれの移動速度に対応するメ
ンバーシップ値を求めてこれらのメンバーシップ値のう
ちの最小のものを選択し、該制御ルールの後件部のメン
バーシップ関数を当該最小のメンバーシップ値により補
正し、該補正されたメンバーシップ関数の重心位置を求
め、さらに、各制御ルールについての該重心位置の荷重
平均を求めて、これらを前記制御手段に渡す指令値とし
て出力する手段であることを特徴とする請求項１に記載
のパワーショベルの掘削制御装置。 - 【請求項３】前記記憶手段に格納される制御ルールは、
ブーム、アーム及びバケットの位置についてのメンバー
シップ関数を含み、 前記演算手段は、前記速度変換手段及び前記位置検出手
段の出力と前記制御ルールに基づいて、前記各シリンダ
手段に対する指令値を算出するように構成してあること
を特徴とする請求項１又は２に記載のパワーショベルの
掘削制御装置。 - 【請求項４】前記位置検出手段を、前記各シリンダ手段
の伸縮量を計測する手段により構成したことを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載のパワーショベルの
掘削制御装置。 - 【請求項５】前記位置検出手段を、前記アーム、ブーム
及びバケットの回転角度を計測する手段により構成した
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパ
ワーショベルの掘削制御装置。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2194833A JP2682891B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | パワーショベルの掘削制御装置 |
| US07/726,882 US5699247A (en) | 1990-07-25 | 1991-07-08 | Fuzzy control system and method for hydraulic backhoe or like excavator |
| FR9109573A FR2665199B1 (fr) | 1990-07-25 | 1991-07-24 | Systeme de commande a logique souple pour excavatrice hydraulique et excavatrice equipee de ce systeme. |
| DE4124738A DE4124738C2 (de) | 1990-07-25 | 1991-07-25 | Steuerverfahren für hydraulisch betätigten Bagger |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2194833A JP2682891B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | パワーショベルの掘削制御装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0483026A JPH0483026A (ja) | 1992-03-17 |
| JP2682891B2 true JP2682891B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=16331024
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2194833A Expired - Fee Related JP2682891B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | パワーショベルの掘削制御装置 |
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- 1990-07-25 JP JP2194833A patent/JP2682891B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-07-08 US US07/726,882 patent/US5699247A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-24 FR FR9109573A patent/FR2665199B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1991-07-25 DE DE4124738A patent/DE4124738C2/de not_active Expired - Fee Related
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