JP7324561B2 - CONSTRUCTION MACHINE, CONSTRUCTION MACHINE CONTROL DEVICE, AND CONSTRUCTION MACHINE CONTROL METHOD - Google Patents

CONSTRUCTION MACHINE, CONSTRUCTION MACHINE CONTROL DEVICE, AND CONSTRUCTION MACHINE CONTROL METHOD Download PDF

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Description

本発明は、建設機械、建設機械の制御装置及び建設機械の制御方法に関する。 The present invention relates to a construction machine, a construction machine control device, and a construction machine control method.

従来、建設作業や農作業等の各種作業が行われる現場では、建設機械や農業機械等、作業用の機械（作業機械）が用いられている。
このような作業機械が用いられる場合、操作者は、作業対象物の目視あるいは作業機械の出力音等を基に作業機械の操作を行っている。
なお、作業機械の操作性を向上させるための技術が種々提案されており、例えば、特許文献１には、油圧ショベルの運転スペースにモニターを設置する技術が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, working machines (working machines) such as construction machines and agricultural machines are used at sites where various works such as construction work and agricultural work are performed.
When such a work machine is used, an operator operates the work machine based on visual observation of a work target or output sound of the work machine.
Various techniques have been proposed to improve the operability of work machines. For example, Patent Literature 1 describes a technique for installing a monitor in the operating space of a hydraulic excavator.

特開２０１７－００８５８２号公報JP 2017-008582 A

しかしながら、従来の作業機械においては、操作者が作業に際して得られる情報が視覚情報あるいは聴覚情報に限られている。
そのため、作業機械を操作する操作者においては、作業機械で行っている作業の状態を把握することが困難な場合があった。 However, in conventional working machines, the information that an operator can obtain during work is limited to visual information or auditory information.
Therefore, it is sometimes difficult for the operator who operates the work machine to grasp the state of the work being performed by the work machine.

本発明の課題は、建設機械で行っている作業の状態をより容易に把握できるようにすることである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to make it possible to more easily grasp the state of work being performed by a construction machine.

上記目的を達成するため、本発明の一態様の作業機械は、
作業対象物に対する作業を行う作業部と、
前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、
前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、
前記作業部に対する操作を行うための操作部と、
前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、
前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換部と、
前記変換部の変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算部と、
前記変換部の変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算部と、
前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換部と、
を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a working machine according to one aspect of the present invention includes:
a work unit that performs work on a work target;
a first position detection unit that detects the position of the working movable member in the working unit;
a first driving section that drives the working movable member in the working section;
an operation unit for operating the working unit;
a second position detection unit that detects the position of the operation movable member in the operation unit;
a second driving section for driving the operating movable member in the operating section;
control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion unit that converts
a position area calculation unit that performs calculation in a position area based on the conversion result of the conversion unit;
a force region calculation unit that performs calculations in the force region based on the conversion result of the conversion unit;
an inverse conversion unit that converts the input of the first driving unit and the second driving unit based on the calculation results of the position area calculation unit and the force area calculation unit;
characterized by comprising

本発明によれば、建設機械で行っている作業の状態をより容易に把握することが可能となる。 Advantageous Effects of Invention According to the present invention, it is possible to more easily grasp the state of work being performed by a construction machine.

本発明を適用した建設機械の全体構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a construction machine to which the present invention is applied; FIG. キャブにおける操作部の構成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural example of the operation part in a cab. 建設機械の機能的構成を示すブロック図である。2 is a block diagram showing the functional configuration of the construction machine; FIG. 建設機械の制御部が実行する動作制御処理の流れを示すフローチャートである。4 is a flow chart showing a flow of motion control processing executed by a control unit of the construction machine;

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。
［本発明の基本的概念］
本発明に係る作業機械は、操作者によって操作される操作部（操作レバーやペダル等）と、作業対象物に対して作業を行う作業部（アクチュエータを含むアーム等）との間で、バイラテラル制御に基づく力触覚の伝達を行い、操作者に対して、作業部に入力する外力の状態を伝達する制御（以下、「リアルハプティクス制御」と称する。）を可能とするものである。また、このようなリアルハプティクス制御を行うために、本発明においては、作業部及び操作部における可動部材の位置を取得し、位置に基づいて取得される加速度の次元のパラメータを基に、位置（または速度）及び力の次元の演算を独立して行うことが可能となるよう座標変換を行う。この座標変換において、操作部と作業部とで力触覚の伝達を行う機能に加え、位置（または速度）及び力のスケーリングを行う機能が適宜実装される。
そのため、作業機械の操作を行う操作者は、視覚や聴覚の情報に加え、適切に伝達される力触覚の情報に基づいて、作業機械で行っている作業状態をより容易に把握することが可能となる。
なお、位置と速度とは微積分演算により置換可能なパラメータであるため、位置に関する処理を行う場合、適宜、速度に置換することが可能である。以下、説明を簡単にするため、単に「位置」と表現するが、位置または速度のいずれを用いて処理を行うことも可能である。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Basic concept of the present invention]
In the working machine according to the present invention, a bilateral mechanism is provided between an operating portion (operating lever, pedal, etc.) operated by an operator and a working portion (arm including an actuator, etc.) that performs work on a work target. It transmits a haptic sensation based on the control, and enables control (hereinafter referred to as “real haptics control”) to transmit the state of the external force input to the working unit to the operator. Further, in order to perform such real-haptics control, in the present invention, the positions of the movable members in the working unit and the operating unit are acquired, and based on the parameters of the dimension of the acceleration acquired based on the positions, the position (or velocity) and force dimensions can be calculated independently. In this coordinate transformation, in addition to the function of transmitting haptic sensations between the operation unit and the working unit, a function of scaling position (or velocity) and force is implemented as appropriate.
Therefore, the operator who operates the work machine can more easily grasp the working state of the work machine based on the haptic information that is appropriately transmitted in addition to the visual and auditory information. becomes.
Since position and velocity are parameters that can be replaced by calculus, they can be replaced by velocity as appropriate when performing position-related processing. To simplify the explanation, the term "position" is simply used below, but it is also possible to perform processing using either position or velocity.

［構成］
図１は、本発明を適用した建設機械１の全体構成を示す模式図である。
建設機械１は、本発明に係る作業機械の一例を示すものであり、例えば、油圧ショベルとして構成される。
図１に示すように、建設機械１は、上部旋回体１０と、作業部２０と、下部走行体３０とを備えている。 [composition]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of a construction machine 1 to which the present invention is applied.
A construction machine 1 represents an example of a working machine according to the present invention, and is configured as a hydraulic excavator, for example.
As shown in FIG. 1 , the construction machine 1 includes an upper revolving body 10 , a working section 20 and a lower running body 30 .

上部旋回体１０は、作業者が建設機械１を運転するためのキャブ１１と、建設機械１の本体１２とを備えている。キャブ１１には、操作者が建設機械１を操作するための操作部１１Ａが備えられている。また、本体１２には、建設機械１全体を制御する制御部１２１と、動力源となるエンジン１２２と、作業部２０の各可動部材を動作させるための油圧機構１２３と、上部旋回体１０を下部走行体３０に対して回転させる旋回モータ１２４とが備えられている。本実施形態において、制御部１２１は、組み込み型のマイクロコンピュータや、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）等の情報処理装置によって構成される。 The upper swing body 10 includes a cab 11 for a worker to operate the construction machine 1 and a main body 12 of the construction machine 1 . The cab 11 is provided with an operation section 11A for the operator to operate the construction machine 1 . The main body 12 also includes a control unit 121 for controlling the entire construction machine 1, an engine 122 as a power source, a hydraulic mechanism 123 for operating each movable member of the working unit 20, A turning motor 124 that rotates the traveling body 30 is provided. In this embodiment, the control unit 121 is configured by an information processing device such as a built-in microcomputer or a PLC (Programmable Logic Controller).

また、上部旋回体１０は、下部走行体３０に対して回転可能に構成され、操作者の操作に応じて、下部走行体３０に対して左右方向に回転する。また、上部旋回体１０は、関節を介して作業部２０を回転可能に支持し、操作者の操作に応じて、作業部２０を関節の回りに回転させる。 The upper rotating body 10 is rotatable with respect to the lower traveling body 30, and rotates in the left-right direction with respect to the lower traveling body 30 according to the operation of the operator. Further, the upper rotating body 10 rotatably supports the working part 20 via joints, and rotates the working part 20 around the joints according to the operation of the operator.

作業部２０は、作業対象物に対して作業を行うための多関節機構によって構成される。本実施形態において、作業部２０は、図１に示すように、上部旋回体１０に関節を介して回転可能に設置されたブーム２１と、ブーム２１に関節を介して回転可能に設置されたアーム２２と、アーム２２の先端に関節を介して回転可能に設置されたバケット２３とを備えている。また、上部旋回体１０及びブーム２１には、上部旋回体１０に対してブーム２１を回転動作させるブームシリンダ２１１が設置されている。同様に、ブーム２１及びアーム２２には、ブーム２１に対してアーム２２を回転動作させるアームシリンダ２２１が設置され、アーム２２及びバケット２３には、アーム２２に対してバケット２３を回転動作させるバケットシリンダ２３１が設置されている。本実施形態において、ブームシリンダ２１１、アームシリンダ２２１及びバケットシリンダ２３１は、それぞれ油圧シリンダによって構成されている。また、これらブームシリンダ２１１、アームシリンダ２２１及びバケットシリンダ２３１には、それぞれの油圧シリンダの位置（ブーム２１、アーム２２及びバケット２３の伸展または屈曲を示す位置）を検出する位置センサＤ１～Ｄ３が備えられている。油圧シリンダの位置は、ブーム２１、アーム２２及びバケット２３等の可動部材の位置を表すものである。なお、本実施形態において、可動部材の位置を取得する場合、アクチュエータ（油圧シリンダやモータ）の出力軸の位置や、出力軸が移動させる部材の位置等を取得することができる。
下部走行体３０は、左右のクローラ３１，３２を独立して駆動することが可能であり、操作者の操作に応じて、直進や各種ターン等の走行動作を行う。 The working unit 20 is configured by an articulated mechanism for working on a work target. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the working unit 20 includes a boom 21 rotatably installed on the upper revolving body 10 via a joint, and an arm rotatably installed on the boom 21 via a joint. 22 and a bucket 23 rotatably installed at the tip of the arm 22 via a joint. A boom cylinder 211 for rotating the boom 21 with respect to the upper rotating body 10 is installed on the upper rotating body 10 and the boom 21 . Similarly, the boom 21 and the arm 22 are provided with an arm cylinder 221 for rotating the arm 22 with respect to the boom 21 , and the arm 22 and the bucket 23 are provided with a bucket cylinder for rotating the bucket 23 with respect to the arm 22 . 231 is installed. In this embodiment, the boom cylinder 211, the arm cylinder 221, and the bucket cylinder 231 are each configured by a hydraulic cylinder. Further, the boom cylinder 211, the arm cylinder 221 and the bucket cylinder 231 are provided with position sensors D1 to D3 for detecting the positions of the respective hydraulic cylinders (positions indicating extension or bending of the boom 21, arm 22 and bucket 23). It is The position of the hydraulic cylinder represents the position of movable members such as the boom 21, the arm 22 and the bucket 23. In this embodiment, when acquiring the position of the movable member, it is possible to acquire the position of the output shaft of the actuator (hydraulic cylinder or motor), the position of the member moved by the output shaft, and the like.
The lower traveling body 30 can independently drive the left and right crawlers 31 and 32, and performs traveling operations such as straight traveling and various turns according to the operation of the operator.

図２は、キャブ１１における操作部１１Ａの構成例を示す模式図である。
図２に示すように、キャブ１１の操作部１１Ａには、運転者が着座するための座席１１１と、座席１１１の左右両側に設置された一対の十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒと、座席１１１の前方に左右に並べて設置された一対の前後操作レバー１１３Ｌ，１１３Ｒと、座席１１１の右前方に設置されたモニタ１１４等が設けられている。十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒには、各操作方向における位置（可動部材としての十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒの位置）を検出する位置センサＤ４～Ｄ７が備えられている。また、十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒには、各操作方向における位置及び力（操作反力）を制御するためのアクチュエータとなるモータＭ１～Ｍ４が備えられている。 FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of the operation unit 11A in the cab 11. As shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the operation portion 11A of the cab 11 includes a seat 111 for the driver to sit on, a pair of cross-shaped operation levers 112L and 112R installed on both left and right sides of the seat 111, A pair of front/rear operation levers 113L and 113R are arranged side by side on the left and right sides of the seat 111, and a monitor 114 and the like are provided on the front right side of the seat 111. As shown in FIG. The cross operating levers 112L and 112R are provided with position sensors D4 to D7 for detecting positions in respective operating directions (positions of the cross operating levers 112L and 112R as movable members). Further, the cross operating levers 112L and 112R are provided with motors M1 to M4 that serve as actuators for controlling positions and forces (operation reaction forces) in respective operating directions.

十字操作レバー１１２Ｌは、前方に倒すことでアーム２２の伸展動作を指示し、後方に倒すことでアーム２２の屈曲動作を指示するものである。本実施形態においては、十字操作レバー１１２Ｌの前後方向の操作と、ブーム２１に対するアーム２２の動作との間で、バイラテラル制御を実行する。この場合、十字操作レバー１１２Ｌの前後方向におけるニュートラルの位置と、ブーム２１に対するアーム２２の基準となる位置（以下、「アーム基準位置」と称する。）とが対応付けられ、十字操作レバー１１２Ｌが前後方向におけるニュートラルの位置にある場合には、ブーム２１に対するアーム２２の位置がアーム基準位置となるよう制御される。なお、アーム基準位置は、例えば、ブーム２１に対してアーム２２が回転可能な角度範囲において、その中央位置とすることができる。
また、十字操作レバー１１２Ｌは、左方に倒すことで上部旋回体１０の左方向への旋回動作を指示し、右方に倒すことで上部旋回体１０の右方向への旋回動作を指示するものである。
なお、バイラテラル制御とは、操作者から操作部１１Ａを介して作業部２０に指令を送ることができ、かつ、この作業部２０がこの指令に応答することにより指令の対象である作業対象物等から受ける作業反力を、操作部１１Ａを介して操作者にフィードバックする制御方式である。 The cross control lever 112L instructs the extension operation of the arm 22 by tilting it forward, and instructs the bending operation of the arm 22 by tilting it rearward. In this embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112L in the front-rear direction and the movement of the arm 22 with respect to the boom 21 . In this case, the neutral position of the cross operating lever 112L in the longitudinal direction is associated with the reference position of the arm 22 with respect to the boom 21 (hereinafter referred to as the "arm reference position"), and the cross operating lever 112L moves forward and backward. When it is in the neutral position in the direction, the position of the arm 22 relative to the boom 21 is controlled to be the arm reference position. Note that the arm reference position can be, for example, the central position in the angular range in which the arm 22 can rotate with respect to the boom 21 .
When the cross control lever 112L is tilted leftward, it instructs the upper swing body 10 to turn leftward, and when tilted rightward, it instructs the upper swing body 10 to turn rightward. is.
The bilateral control means that the operator can send a command to the working unit 20 via the operating unit 11A, and when the working unit 20 responds to this command, the work object that is the target of the command is controlled. This control method feeds back the work reaction force received from, etc., to the operator via the operation unit 11A.

十字操作レバー１１２Ｒは、前方に倒すことでブーム２１の下げ動作を指示し、後方に倒すことでブーム２１の上げ動作を指示するものである。本実施形態においては、十字操作レバー１１２Ｒの前後方向の操作と、上部旋回体１０に対するブーム２１の動作との間で、バイラテラル制御を実行する。この場合、十字操作レバー１１２Ｒの前後方向におけるニュートラルの位置と、上部旋回体１０に対するブーム２１の基準となる位置（以下、「ブーム基準位置」と称する。）とが対応付けられ、十字操作レバー１１２Ｒが前後方向におけるニュートラルの位置にある場合には、上部旋回体１０に対するブーム２１の位置がブーム基準位置となるよう制御される。なお、ブーム基準位置は、例えば、上部旋回体１０に対してブーム２１が回転可能な角度範囲において、その中央位置とすることができる。 The cross control lever 112R instructs the lowering operation of the boom 21 by tilting it forward, and instructs the raising operation of the boom 21 by tilting it backwards. In this embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112R in the front-rear direction and the movement of the boom 21 relative to the upper rotating body 10. FIG. In this case, the neutral position in the longitudinal direction of the cross operating lever 112R is associated with the reference position of the boom 21 with respect to the upper rotating body 10 (hereinafter referred to as the "boom reference position"). is at the neutral position in the longitudinal direction, the position of the boom 21 relative to the upper swing body 10 is controlled to be the boom reference position. Note that the boom reference position can be, for example, the central position in the angular range in which the boom 21 can rotate with respect to the upper swing body 10 .

また、十字操作レバー１１２Ｒは、左方に倒すことでバケット２３の掘削動作を指示し、右方に倒すことでバケット２３の開放動作を指示するものである。本実施形態においては、十字操作レバー１１２Ｒの左右方向の操作と、アーム２２に対するバケット２３の動作との間で、バイラテラル制御を実行する。この場合、十字操作レバー１１２Ｒの左右方向におけるニュートラルの位置と、アーム２２に対するバケット２３の基準となる位置（以下、「バケット基準位置」と称する。）とが対応付けられ、十字操作レバー１１２Ｒが左右方向におけるニュートラルの位置にある場合には、アーム２２に対するバケット２３の位置がバケット基準位置となるよう制御される。なお、バケット基準位置は、例えば、アーム２２に対してバケット２３が回転可能な角度範囲において、その中央位置とすることができる。 Further, the cross control lever 112R instructs the excavation operation of the bucket 23 by tilting it to the left, and instructs the opening operation of the bucket 23 by tilting it to the right. In the present embodiment, bilateral control is performed between the horizontal operation of the cross operating lever 112R and the movement of the bucket 23 with respect to the arm 22. FIG. In this case, the neutral position of the cross operating lever 112R in the left-right direction is associated with the reference position of the bucket 23 with respect to the arm 22 (hereinafter referred to as the "bucket reference position"), and the cross operating lever 112R moves left and right. In the neutral position in the direction, the position of the bucket 23 with respect to the arm 22 is controlled to be the bucket reference position. Note that the bucket reference position can be, for example, the central position in the angular range in which the bucket 23 can rotate with respect to the arm 22 .

前後操作レバー１１３Ｌは、前方に倒すことで左のクローラ３１の前進動作を指示し、後方に倒すことで左のクローラ３１の後退動作を指示する。また、前後操作レバー１１３Ｒは、前方に倒すことで右のクローラ３２の前進動作を指示し、後方に倒すことで右のクローラ３２の後退動作を指示する。
なお、本実施形態において、前後操作レバー１１３Ｌ，１１３Ｒの下端には、ペダル１１５Ｌ，１１５Ｒがそれぞれ設置されており、操作者はペダル１１５Ｌ，１１５Ｒによっても前後操作レバー１１３Ｌ，１１３Ｒを前後方向に操作することができる。また、モニタ１１４には、建設機械１における各種設定や、燃料残量及びエンジン冷却水温等の操作者に必要な情報等が適宜表示される。 The front-rear operation lever 113L instructs the left crawler 31 to move forward by tilting forward, and instructs the left crawler 31 to move backward by tilting backward. Further, the front-rear operation lever 113R instructs the forward movement of the right crawler 32 by tilting it forward, and instructs the backward movement of the right crawler 32 by tilting it backward.
In the present embodiment, pedals 115L and 115R are provided at the lower ends of the front and rear operation levers 113L and 113R, respectively, and the operator operates the front and rear operation levers 113L and 113R in the front and rear direction by the pedals 115L and 115R. be able to. In addition, the monitor 114 appropriately displays various settings of the construction machine 1, information necessary for the operator such as remaining amount of fuel and engine cooling water temperature.

［機能的構成］
次に、建設機械１の機能的構成について説明する。
図３は、建設機械１の機能的構成を示すブロック図である。
なお、図３においては、建設機械１の機能的構成のうち、本発明に関連する主要な機能構成を示している。 [Functional configuration]
Next, a functional configuration of the construction machine 1 will be described.
FIG. 3 is a block diagram showing the functional configuration of the construction machine 1. As shown in FIG.
In addition, in FIG. 3, of the functional configuration of the construction machine 1, main functional configurations related to the present invention are shown.

図３に示すように、建設機械１は、制御部１２１において、位置取得部２０１，２０２と、座標変換部２０３と、力領域演算部２０４と、位置領域演算部２０５と、逆変換部２０６と、油圧制御部２０７と、モータ制御部２０８とを備えている。 As shown in FIG. 3, the control unit 121 of the construction machine 1 includes position acquisition units 201 and 202, a coordinate conversion unit 203, a force domain calculation unit 204, a position domain calculation unit 205, and an inverse conversion unit 206. , a hydraulic control unit 207 and a motor control unit 208 .

位置取得部２０１は、位置センサＤ１～Ｄ３から、作業部２０における各可動部材の位置に関する情報を取得する。本実施形態において、位置取得部２０１は、ブームシリンダ２１１のブーム基準位置からの変位、アームシリンダ２２１のアーム基準位置からの変位及びバケットシリンダ２３１のバケット基準位置からの変位を取得するものとする。ただし、各可動部材の位置を特定できる情報であれば、位置取得部２０１は、これら以外の位置に関する情報を取得することとしてもよい。例えば、位置取得部２０１は、ブーム２１と上部旋回体１０との連結部分である関節回りにおいて、ブーム基準位置からのブーム２１の回転角度を取得したり、アーム２２とブーム２１との連結部分である関節回りにおいて、アーム基準位置からのアーム２２の回転角度を取得したり、アーム２２とバケット２３との連結部分である関節回りにおいて、バケット基準位置からのバケット２３の回転角度を取得したりすることとしてもよい。なお、関節とは、ある部材と他の部材とを互いに相対運動可能に接続する接続部位である。本実施形態においては、関節によって互いに接続される部位が互いに回転（揺動）可能になっている The position acquisition unit 201 acquires information regarding the position of each movable member in the working unit 20 from the position sensors D1 to D3. In this embodiment, the position acquisition unit 201 acquires the displacement of the boom cylinder 211 from the boom reference position, the displacement of the arm cylinder 221 from the arm reference position, and the displacement of the bucket cylinder 231 from the bucket reference position. However, the position acquisition unit 201 may acquire information regarding positions other than these as long as the information can specify the position of each movable member. For example, the position acquisition unit 201 acquires the rotation angle of the boom 21 from the boom reference position around the joint, which is the connection portion between the boom 21 and the upper rotating body 10, and obtains the rotation angle of the boom 21 at the connection portion between the arm 22 and the boom 21 Acquire the rotation angle of the arm 22 from the arm reference position around a certain joint, or acquire the rotation angle of the bucket 23 from the bucket reference position around the joint that is the connecting portion between the arm 22 and the bucket 23. You can do it. In addition, a joint is a connection part which connects a certain member and another member so that relative movement is mutually possible. In this embodiment, the parts connected to each other by the joints are rotatable (swingable) with each other.

位置取得部２０２は、位置センサＤ４～Ｄ７から、操作部１１Ａにおける各可動部材の位置に関する情報を取得する。本実施形態において、位置取得部２０２は、十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒのニュートラルの位置からの前後方向の変位（前後ストローク長）、十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒのニュートラルの位置からの左右方向の変位（左右ストローク長）を取得するものとする。ただし、各可動部材の位置を特定できる情報であれば、位置取得部２０２は、これら以外の位置に関する情報を取得することとしてもよい。例えば、位置取得部２０２は、十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒのニュートラルの位置からの前後方向の回転角度、十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒのニュートラルの位置からの左右方向の回転角度を取得したりすることとしてもよい。 The position acquisition unit 202 acquires information regarding the position of each movable member in the operation unit 11A from the position sensors D4 to D7. In the present embodiment, the position acquisition unit 202 obtains the longitudinal displacement (longitudinal stroke length) of the cross operating levers 112L and 112R from the neutral position, the lateral displacement of the cross operating levers 112L and 112R from the neutral position ( Left and right stroke length) shall be acquired. However, the position acquisition unit 202 may acquire information on positions other than these as long as the information can specify the position of each movable member. For example, the position acquisition unit 202 acquires the rotation angles of the cross operating levers 112L and 112R in the front-rear direction from the neutral position and the rotation angles in the left-right direction from the neutral position of the cross operating levers 112L and 112R. good too.

座標変換部２０３は、位置取得部２０１，２０２から入力された位置に関する情報（作業部２０における各可動部材の位置及び操作部１１Ａにおける各可動部材の位置）を入力として、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換（制御エネルギーを位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換）を行う。なお、制御エネルギーとは、アクチュエータに入力されるエネルギーである。具体的には、座標変換部２０３は、作業部２０における各可動部材の位置及び操作部１１Ａにおける各可動部材の位置を要素とする入力ベクトルを、位置の制御目標値を算出するための位置の状態値からなる出力ベクトルに変換するとともに、作業部２０における各可動部材の力及び操作部１１Ａにおける各可動部材の力を要素とする入力ベクトルを力の制御目標値を算出するための力の状態値からなる出力ベクトルに変換する。
例えば、座標変換部２０３における座標変換は、次式（１）及び（２）のように一般化して表すことができる。 The coordinate transformation unit 203 receives positional information (the position of each movable member in the working unit 20 and the position of each movable member in the operation unit 11A) input from the position acquisition units 201 and 202, and transforms the coordinates into the position and force regions. conversion of control energy (conversion that assigns control energy to energy of position and energy of force). Note that the control energy is the energy input to the actuator. Specifically, the coordinate conversion unit 203 converts an input vector whose elements are the positions of the movable members in the working unit 20 and the positions of the movable members in the operation unit 11A to the positional control target value for calculating the position control target value. In addition to converting into an output vector composed of state values, an input vector whose elements are the force of each movable member in the working unit 20 and the force of each movable member in the operation unit 11A is converted into a force state for calculating the force control target value. Convert to an output vector of values.
For example, the coordinate transformation in the coordinate transformation unit 203 can be generalized and expressed as in the following equations (1) and (2).

Figure 0007324561000001
Figure 0007324561000001

ただし、式（１）において、ｘ’1～ｘ’n（ｎは１以上の整数）は速度の状態値を導出するための速度ベクトルであり、ｘ’a～ｘ’m（ｍは１以上の整数）は、作業部２０における各可動部材の位置及び操作部１１Ａにおける各可動部材の位置から得られる速度（各可動部材の速度または各可動部材が移動させる対象物の速度）を要素とするベクトル、ｈ1a～ｈnmはバイラテラル制御のための座標変換行列の要素である。また、式（２）において、ｆ’’1～ｆ’’n（ｎは１以上の整数）は力の状態値を導出するための力ベクトルであり、ｆ’’a～ｆ’’m（ｍは１以上の整数）は、作業部２０における各可動部材の位置及び操作部１１Ａにおける各可動部材の位置から得られる力（各可動部材の力または各可動部材が移動させる対象物の力）を要素とするベクトルである。
なお、本実施形態においては、十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒにおけるいずれかの操作方向と、作業部２０における可動部材の動作との間でバイラテラル制御を実行するため、これら１組の制御を表す座標変換は、次式（３）及び（４）のように表すことができる。 However, in formula (1), x' 1 to x' n (n is an integer of 1 or more) are velocity vectors for deriving the state value of velocity, and x' a to x' m (m is 1 or more). Integer) is the speed obtained from the position of each movable member in the working unit 20 and the position of each movable member in the operation unit 11A (the speed of each movable member or the speed of the object moved by each movable member) The vectors h 1a to h nm are the elements of the coordinate transformation matrix for bilateral control. Further, in equation (2), f″ 1 to f″ n (n is an integer of 1 or more) are force vectors for deriving force state values, and f″ a to f″ m ( m is an integer of 1 or more) is the force obtained from the position of each movable member in the working unit 20 and the position of each movable member in the operation unit 11A (force of each movable member or force of an object moved by each movable member) is a vector whose elements are
In the present embodiment, since bilateral control is executed between one of the operating directions of the cross operating levers 112L and 112R and the operation of the movable member in the working unit 20, coordinates representing one set of control The transform can be expressed as in the following equations (3) and (4).

Figure 0007324561000002
Figure 0007324561000002

ただし、式（３）において、ｘ’pは速度（位置）の状態値を導出するための速度、ｘ’fは力の状態値に関する速度である。また、ｘ’mは操作部１１Ａの可動部材（レバー）の速度（位置の微分値）、ｘ’sは作業部２０の可動部材の現在の速度（現在位置の微分値）である。また、式（４）において、ｆpは速度（位置）の状態値を導出するための力、ｆfは力の状態値を導出するための力である。また、ｆmは操作部１１Ａの可動部材（レバー）の力、ｆsは作業部２０の可動部材の現在の力である。 However, in equation (3), x'p is the velocity for deriving the state value of velocity (position), and x'f is the velocity related to the force state value. Also, x'm is the velocity (differential value of the position) of the movable member (lever) of the operating section 11A, and x 's is the current velocity (differential value of the current position) of the movable member of the working section 20. FIG. In equation (4), f p is the force for deriving the state value of velocity (position), and f f is the force for deriving the state value of force. In addition, f m is the force of the movable member (lever) of the operating section 11A, and f s is the current force of the movable member of the working section 20 .

このように、座標変換部２０３において、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材に関連して取得される変数（実空間上の変数）を、バイラテラル制御機能を表現するシステム全体の変数群（仮想空間上の変数）に“変換”し、位置の制御エネルギーと力の制御エネルギーとに制御エネルギーを割り当てる。そのため、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材に関連して取得される変数（実空間上の変数）のまま制御を行う場合と比較して、位置の制御エネルギーと力の制御エネルギーとを独立に与えることが可能となっている。 In this way, in the coordinate transformation unit 203, variables (variables in the real space) acquired in relation to each movable member in the working unit 20 and each movable member in the operation unit 11A are used as a system for expressing the bilateral control function. The control energy is assigned to the control energy of position and the control energy of force by "converting" to the whole variable group (variables in virtual space). Therefore, compared to the case where the control is performed with the variables (variables in the real space) acquired in relation to each movable member in the working unit 20 and each movable member in the operating unit 11A, the control energy of the position and the force Control energy can be applied independently.

また、座標変換部２０３は、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材との間で、スケーリングを行うことにより、位置及び力の大きさを変換する。本実施形態において、座標変換部２０３は、操作部１１Ａにおける操作量のα倍（αは正数）を作業部２０に伝達し、作業部２０における力の１／β倍（βは正数）を操作部１１Ａに伝達する変換を行う。
なお、スケーリング機能とは、基準となる制御に対して、出力される位置、力あるいは時間のスケールを拡大あるいは縮小する機能である。スケーリング機能によって、例えば、操作部１１Ａの動きの大きさを縮小して作業部２０で再現したり、あるいは操作部１１Ａの動きの速度を低下させて作業部２０で再現したりすることができる。 Further, the coordinate transformation unit 203 performs scaling between each movable member in the working unit 20 and each movable member in the operation unit 11A to convert the position and force magnitude. In the present embodiment, the coordinate transformation unit 203 transmits α times (α is a positive number) the operation amount in the operation unit 11A to the working unit 20, and 1/β times (β is a positive number) the force in the working unit 20 is transmitted to the operation unit 11A.
Note that the scaling function is a function that enlarges or reduces the scale of output position, force, or time with respect to control that serves as a reference. By the scaling function, for example, it is possible to reduce the magnitude of the movement of the operation unit 11A and reproduce it in the operation unit 20, or reduce the speed of the movement of the operation unit 11A and reproduce it in the operation unit 20.

このようなスケーリングの機能を実現するため、座標変換部２０３における座標変換では、操作部１１Ａの位置の導出に関連する行列の要素にαを乗算し、作業部２０の力の導出に関連する行列の要素に１／βを乗算する。
例えば、式（３）及び式（４）においてスケーリングを適用した場合、座標変換は、次式（５）及び（６）のように表すことができる。 In order to realize such a scaling function, the coordinate transformation in the coordinate transformation unit 203 multiplies the elements of the matrix related to the derivation of the position of the operation unit 11A by α, and the matrix is multiplied by 1/β.
For example, when scaling is applied in equations (3) and (4), coordinate transformation can be expressed as in equations (5) and (6) below.

Figure 0007324561000003
Figure 0007324561000003

力領域演算部２０４は、座標変換部２０３における座標変換に従って、力の領域における演算を実行する。なお、力のスケーリングを行う場合、上述のように、座標変換部２０３における座標変換に力のスケーリングの係数を適用する他、座標変換部２０３の座標変換において、力に関しては等倍の変換を維持し、力領域演算部２０４において、スケーリングを適用した力の目標値を設定することとしてもよい。 The force domain calculation unit 204 performs calculations in the force domain according to the coordinate conversion in the coordinate conversion unit 203 . When performing force scaling, as described above, in addition to applying the force scaling coefficient to the coordinate transformation in the coordinate transformation unit 203, in the coordinate transformation of the coordinate transformation unit 203, 1:1 transformation is maintained for the force. Then, the force region calculation unit 204 may set a target force value to which scaling is applied.

位置領域演算部２０５は、座標変換部２０３における座標変換に従って、位置の領域における演算を実行する。なお、位置のスケーリングを行う場合、上述のように、座標変換部２０３における座標変換に位置のスケーリングの係数を適用する他、座標変換部２０３の座標変換において、位置に関しては等倍の変換を維持し、位置領域演算部２０５において、スケーリングを適用した位置の目標値を設定することとしてもよい。 The position area calculation unit 205 performs calculation in the position area according to the coordinate conversion in the coordinate conversion unit 203 . When performing position scaling, as described above, in addition to applying the position scaling coefficient to the coordinate conversion in the coordinate conversion unit 203, in the coordinate conversion of the coordinate conversion unit 203, 1:1 conversion is maintained for the position. Then, the position area calculation unit 205 may set the target value of the position to which the scaling is applied.

逆変換部２０６は、位置及び力の領域の値を操作部１１Ａ及び作業部２０への入力の領域の値（例えば油圧の指令値、電流の指令値等）に変換する。なお、本実施形態において、逆変換部２０６の出力は、位置及び力の領域の値に逆変換処理を施した結果、操作部１１Ａ及び作業部２０への入力の領域の値を要素とするベクトルとして出力される。 The inverse conversion unit 206 converts the values in the region of position and force into the values in the region of input to the operation unit 11A and the working unit 20 (for example, a command value of hydraulic pressure, a command value of current, etc.). In this embodiment, the output of the inverse transformation unit 206 is a vector whose elements are the values of the regions of the input to the operation unit 11A and the working unit 20 as a result of performing inverse transformation processing on the values of the position and force regions. is output as

油圧制御部２０７は、逆変換部２０６によって出力されたベクトルの要素のうち、作業部２０における各油圧シリンダの油圧の指令値を取得し、それぞれの油圧シリンダに出力する。本実施形態において、十字操作レバー１１２Ｒの前後方向の操作とブームシリンダ２１１との間でバイラテラル制御が行われるため、ブームシリンダ２１１に対する油圧の指令値は、十字操作レバー１１２Ｒの前後方向の操作に対応するものとなっている。また、本実施形態において、十字操作レバー１１２Ｌの前後方向の操作とアームシリンダ２２１との間でバイラテラル制御が行われるため、アームシリンダ２２１に対する油圧の指令値は、十字操作レバー１１２Ｌの前後方向の操作に対応するものとなっている。同様に、本実施形態において、十字操作レバー１１２Ｒの左右方向の操作とバケットシリンダ２３１との間でバイラテラル制御が行われるため、バケットシリンダ２３１に対する油圧の指令値は、十字操作レバー１１２Ｒの左右方向の操作に対応するものとなっている。 The hydraulic control unit 207 acquires command values of hydraulic pressures for the respective hydraulic cylinders in the working unit 20 among the elements of the vector output by the inverse transforming unit 206, and outputs the command values to the respective hydraulic cylinders. In the present embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112R in the front-rear direction and the boom cylinder 211. Therefore, the command value of the hydraulic pressure to the boom cylinder 211 corresponds to the operation of the cross operating lever 112R in the front-rear direction. It corresponds. In addition, in the present embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112L in the front-rear direction and the arm cylinder 221. Therefore, the hydraulic pressure command value for the arm cylinder 221 is the It corresponds to the operation. Similarly, in the present embodiment, since bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112R in the left and right direction and the bucket cylinder 231, the hydraulic pressure command value for the bucket cylinder 231 is It corresponds to the operation of

モータ制御部２０８は、逆変換部２０６によって出力されたベクトルの要素のうち、操作部１１Ａにおける各モータの電流の指令値を取得し、それぞれのモータに出力する。本実施形態において、十字操作レバー１１２Ｒの前後方向の操作とブームシリンダ２１１との間でバイラテラル制御が行われるため、十字操作レバー１１２Ｒの前後方向の動作を制御するモータＭ３の電流の指令値は、ブームシリンダ２１１の動作に対応するものとなっている。また、本実施形態において、十字操作レバー１１２Ｌの前後方向の操作とアームシリンダ２２１との間でバイラテラル制御が行われるため、十字操作レバー１１２Ｌの前後方向の動作を制御するモータＭ１に対する電流の指令値は、アームシリンダ２２１の動作に対応するものとなっている。同様に、本実施形態において、十字操作レバー１１２Ｒの左右方向の操作とバケットシリンダ２３１との間でバイラテラル制御が行われるため、十字操作レバー１１２Ｒの左右方向の動作を制御するモータＭ４に対する電流の指令値は、バケットシリンダ２３１の動作に対応するものとなっている。 The motor control unit 208 acquires the current command values of the motors in the operation unit 11A from among the vector elements output by the inverse transform unit 206, and outputs the command values to the respective motors. In the present embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112R in the longitudinal direction and the boom cylinder 211. Therefore, the current command value of the motor M3 that controls the operation of the cross operating lever 112R in the longitudinal direction is , corresponding to the operation of the boom cylinder 211 . In addition, in the present embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112L in the front-rear direction and the arm cylinder 221. Therefore, a current command to the motor M1 that controls the operation of the cross operating lever 112L in the front-rear direction is given. The value corresponds to the operation of the arm cylinder 221. Similarly, in the present embodiment, bilateral control is performed between the operation of the cross operating lever 112R in the left and right direction and the bucket cylinder 231. Therefore, the current to the motor M4 that controls the operation of the cross operating lever 112R in the left and right direction is increased. The command value corresponds to the operation of the bucket cylinder 231 .

なお、上部旋回体１０の旋回動作と、十字操作レバー１１２Ｌの左右方向の操作との間でバイラテラル制御を行うこととしてもよく、この場合、十字操作レバー１１２Ｌの左右方向の動作を制御するモータＭ２に対する電流の指令値は、上部旋回体１０の旋回動作に対応するものとなる。また、この場合、各油圧シリンダに対する油圧の指令値と同様に、十字操作レバー１１２Ｌの左右方向の動作とのバイラテラル制御に従って、上部旋回体１０の旋回モータ１２４に対する電流の指令値が出力される。 Note that bilateral control may be performed between the swinging motion of the upper rotating body 10 and the lateral operation of the cross operating lever 112L. In this case, the motor controlling the lateral motion of the cross operating lever 112L The current command value for M2 corresponds to the swing motion of the upper swing body 10 . In this case, similarly to the command value of the hydraulic pressure for each hydraulic cylinder, the command value of the electric current to the swing motor 124 of the upper swing body 10 is output according to the bilateral control with the lateral movement of the cross control lever 112L. .

［動作］
次に、建設機械１の動作を説明する。
図４は、建設機械１の制御部が実行する動作制御処理の流れを示すフローチャートである。
動作制御処理は、建設機械１のイグニションオンと共に開始される。
ステップＳ１において、制御部１２１は、建設機械１の動作に関する各種設定の入力を受け付ける。例えば、制御部１２１は、操作部１１Ａと作業部２０とにおけるバイラテラル制御のスケーリングの係数（α、β）の入力を受け付ける。
ステップＳ２において、制御部１２１は、位置取得部２０１，２０２によって、作業部２０における各可動部材の位置に関する情報及び操作部１１Ａにおける各可動部材の位置に関する情報を取得する。 [motion]
Next, the operation of the construction machine 1 will be explained.
FIG. 4 is a flow chart showing the flow of operation control processing executed by the control unit of the construction machine 1. As shown in FIG.
The motion control process is started when the ignition of the construction machine 1 is turned on.
In step S<b>1 , the control unit 121 receives input of various settings related to the operation of the construction machine 1 . For example, the control unit 121 receives input of bilateral control scaling coefficients (α, β) in the operation unit 11A and the working unit 20 .
In step S2, the control section 121 acquires information regarding the position of each movable member in the working section 20 and information regarding the position of each movable member in the operation section 11A by the position obtaining sections 201 and 202. FIG.

ステップＳ３において、制御部１２１は、座標変換部２０３によって、位置取得部２０１，２０２から入力された位置に関する情報（作業部２０における各可動部材の位置及び操作部１１Ａにおける各可動部材の位置）を入力として、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換（制御エネルギーを位置のエネルギーと力のエネルギーとに割り当てる変換）を行う。また、このとき、制御部１２１は、座標変換部２０３によって、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材との間で、スケーリングを行うことにより、位置及び力の大きさを変換する。
ステップＳ４において、制御部１２１は、力領域演算部２０４及び位置領域演算部２０５によって、座標変換部２０３における座標変換に従って、力及び位置の領域における演算を実行する。 In step S3, the control unit 121 causes the coordinate conversion unit 203 to convert the position information (the position of each movable member in the working unit 20 and the position of each movable member in the operation unit 11A) input from the position acquisition units 201 and 202 into As an input we take the transformation of control energy into the domain of position and force (transformation assigning control energy to energy of position and energy of force). At this time, the control unit 121 causes the coordinate conversion unit 203 to perform scaling between each movable member in the working unit 20 and each movable member in the operation unit 11A, thereby converting the position and force magnitude. do.
In step S<b>4 , the control unit 121 uses the force region calculation unit 204 and the position region calculation unit 205 to perform calculations in the force and position regions according to the coordinate conversion in the coordinate conversion unit 203 .

ステップＳ５において、制御部１２１は、逆変換部２０６によって、位置及び力の領域の値を操作部１１Ａ及び作業部２０への入力の領域の値（例えば油圧の指令値、電流の指令値等）に変換する。
ステップＳ６において、制御部１２１は、油圧制御部２０７によって、作業部２０における各油圧シリンダの油圧の指令値を出力する。同様に、制御部１２１は、モータ制御部２０８によって、操作部１１Ａにおける各モータの電流の指令値を出力する。これにより、操作部１１Ａと作業部２０との間におけるバイラテラル制御機能が実現される。
ステップＳ７において、制御部１２１は、建設機械１の停止が指示されたか否かの判定を行う。なお、建設機械１が停止されたか否かは、例えば、イグニションオフとされたか否かによって判定することができる。
建設機械１の停止が指示されていない場合、ステップＳ７においてＮＯと判定されて、処理はステップＳ２に移行する。
一方、建設機械１の停止が指示された場合、ステップＳ７においてＹＥＳと判定されて、動作制御処理は終了となる。 In step S5, the control unit 121 causes the inverse transform unit 206 to convert the values of the position and force regions into the values of the input regions to the operation unit 11A and the working unit 20 (for example, a hydraulic pressure command value, a current command value, etc.). Convert to
In step S<b>6 , the control unit 121 outputs a command value for the hydraulic pressure of each hydraulic cylinder in the working unit 20 using the hydraulic control unit 207 . Similarly, the control unit 121 causes the motor control unit 208 to output a command value for the current of each motor in the operation unit 11A. Thereby, a bilateral control function between the operating section 11A and the working section 20 is realized.
In step S7, the control unit 121 determines whether or not an instruction to stop the construction machine 1 has been issued. Whether or not the construction machine 1 has been stopped can be determined by, for example, whether or not the ignition has been turned off.
If the stop of the construction machine 1 has not been instructed, NO is determined in step S7, and the process proceeds to step S2.
On the other hand, when the stop of the construction machine 1 is instructed, YES is determined in step S7, and the operation control process ends.

以上のように、本実施形態に係る建設機械１は、操作者によって操作される操作部１１Ａと、作業対象物に対して作業を行う作業部との間で、バイラテラル制御に基づく力触覚の伝達を行う。
即ち、操作者においては、作業部に入力する外力の状態を触覚によって認識することができるため、建設機械１におけるリアルハプティクス制御を実現することができる。
したがって、操作者は、建設機械１で行っている作業の状態をより容易に把握することが可能となる。 As described above, in the construction machine 1 according to the present embodiment, haptic sensation based on bilateral control is established between the operation unit 11A operated by the operator and the work unit that performs work on the work target. carry out the transmission.
In other words, since the operator can perceive the state of the external force input to the working part with a sense of touch, real-haptics control in the construction machine 1 can be realized.
Therefore, the operator can more easily grasp the state of the work being performed by the construction machine 1 .

また、本実施形態に係る建設機械１は、操作者が操作を行うレバーにおける各方向の操作毎に、その方向に対応する作業部２０の可動部材との間でバイラテラル制御を実行する。
したがって、作業者は、作業部２０のいずれの可動部材に対する外力であるかを容易に把握できるため、作業部２０における作業の状態をより適確に把握することが可能となる。 Moreover, the construction machine 1 according to the present embodiment executes bilateral control with the movable member of the working unit 20 corresponding to each direction for each operation of the lever operated by the operator.
Therefore, since the operator can easily grasp which movable member of the working unit 20 the external force is applied to, it becomes possible to grasp the working state of the working unit 20 more accurately.

また、本実施形態に係る建設機械１は、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材との間で、スケーリングを行うことにより、位置及び力の大きさを変換する。
したがって、人間（操作者）が行う操作部１１Ａへの操作と、機械（建設機械１）が行う作業部２０の動作との間で、適切な位置及び力の関係を設定して、バイラテラル制御を行うことができる。 Further, the construction machine 1 according to the present embodiment performs scaling between each movable member in the working section 20 and each movable member in the operation section 11A to convert the position and force magnitude.
Therefore, by setting an appropriate position and force relationship between the operation of the operation unit 11A performed by a human (operator) and the operation of the working unit 20 performed by the machine (construction machine 1), bilateral control can be achieved. It can be performed.

また、本実施形態に係る建設機械１は、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材との間でスケーリングを行う場合に、スケーリングの係数の設定を受け付ける。
そのため、建設機械１における作業対象物の性質等に応じて、より適切な位置及び力のスケーリングを行うことが可能となる。 Further, the construction machine 1 according to the present embodiment accepts scaling coefficient setting when scaling is performed between each movable member in the working section 20 and each movable member in the operation section 11A.
Therefore, it is possible to perform more appropriate position and force scaling according to the properties of the work object in the construction machine 1 and the like.

［変形例１］
上述の実施形態においては、操作者が操作部１１Ａの各レバーを操作することで、バケット２３の位置を制御するものとして説明したが、これに限られない。
例えば、操作者が、作業空間内において、バケット２３の目標位置及び目標姿勢を指示する操作形態とすることで、作業部３０における各可動部材の位置を制御部が自動的に算出し、作業部２０を統合的に制御して、目標位置及び目標姿勢にバケット２３を制御することも可能である。
この場合、作業部２０における各可動部材及び操作部１１Ａにおける各可動部材との間におけるバイラテラル制御に代えて、作業部２０を統合的に制御する際に設定される作業空間の座標において、鉛直方向及び水平方向毎に位置及び力のバイラテラル制御を実行する。
即ち、操作者が、バケット２３を鉛直方向に移動させる操作と、作業部２０がバケット２３を鉛直方向に移動させる動作との間で、バイラテラル制御を行うと共に、バケット２３を水平方向に移動させる操作と、作業部２０がバケット２３を水平方向に移動させる動作との間で、バイラテラル制御を実行する。
これにより、操作者は、より簡単にリアルハプティクス制御に基づく建設機械１の制御を行うことができる。 [Modification 1]
In the above-described embodiment, the operator controls the position of the bucket 23 by operating each lever of the operation section 11A, but the present invention is not limited to this.
For example, the operator can set the target position and the target orientation of the bucket 23 in the work space so that the control unit automatically calculates the position of each movable member in the work unit 30 . 20 may be integrally controlled to control the bucket 23 to a target position and attitude.
In this case, instead of bilateral control between each movable member in the working section 20 and each movable member in the operating section 11A, the vertical Perform bilateral control of position and force for each direction and horizontal.
That is, between the operation of moving the bucket 23 in the vertical direction by the operator and the operation of moving the bucket 23 in the vertical direction by the working unit 20, bilateral control is performed and the bucket 23 is moved in the horizontal direction. Bilateral control is performed between the operation and the action of the working unit 20 moving the bucket 23 in the horizontal direction.
This allows the operator to more easily control the construction machine 1 based on real-haptics control.

［変形例２］
上述の実施形態において、建設機械１が、既存の操作方式（ＪＩＳ方式等）に基づく操作部１１Ａの操作と、上述の実施形態におけるバイラテラル制御を用いた操作方式に基づく操作部１１Ａの操作とを切り替える機能を備えることとしてもよい。
この場合、建設機械１のイグニションオン時等、予め設定されたタイミングで、操作者がいずれの操作方式とするかを選択することができる。
そして、制御部１２１は、選択された操作方式に基づいて、操作部１１Ａに対する各操作を判定し、作業部２０の動作を制御する。
これにより、既存の操作方式が適する作業の現場と、上述の実施形態におけるリアルハプティクス制御による操作方式が適する作業の現場とで、より適切な操作方式を選択して建設機械１を操作することが可能となる。 [Modification 2]
In the above-described embodiment, the construction machine 1 operates the operation unit 11A based on an existing operation method (JIS method, etc.) and operates the operation unit 11A based on the operation method using bilateral control in the above-described embodiment. may be provided with a function to switch between
In this case, the operator can select which operation method to use at preset timing such as when the ignition of the construction machine 1 is turned on.
Then, the control unit 121 determines each operation on the operation unit 11A based on the selected operation method, and controls the operation of the working unit 20. FIG.
As a result, the construction machine 1 can be operated by selecting a more appropriate operation method from a work site to which the existing operation method is suitable and a work site to which the operation method based on the real-haptics control in the above-described embodiment is suitable. becomes possible.

なお、本発明は、本発明の効果を奏する範囲で変形、改良等を適宜行うことができ、上述の実施形態に限定されない。
例えば、上述の実施形態において、本発明を建設機械に適用する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。即ち、本発明は、人間が機械の操作を行い、機械によって作業対象物に対する作業を行う技術全般に適用することが可能である。例えば、本発明は、建設機械、農業機械あるいは産業機械等に適用することが可能である。
また、上述の実施形態において、建設機械１に備えられる油圧シリンダとしては、単軸の油圧シリンダ及び両軸の油圧シリンダのいずれも採用することができる。油圧シリンダとして、単軸の油圧シリンダを採用した場合、低コストで建設機械を構成することができる。また、油圧シリンダとして、両軸の油圧シリンダを採用した場合、伸展及び屈曲のいずれの方向においても、油圧の制御系統が対称なものとなるため、より高精度に油圧を制御することができる。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified and improved within the scope of the effects of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to a construction machine has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, the present invention can be applied to all techniques in which a human operates a machine and the machine performs work on a work target. For example, the present invention can be applied to construction machinery, agricultural machinery, industrial machinery, and the like.
Further, in the above-described embodiment, as the hydraulic cylinders provided in the construction machine 1, either a single-shaft hydraulic cylinder or a double-shaft hydraulic cylinder can be adopted. If a single-axis hydraulic cylinder is used as the hydraulic cylinder, the construction machine can be configured at low cost. In addition, when a double-axis hydraulic cylinder is adopted as the hydraulic cylinder, the hydraulic control system becomes symmetrical in both the extension and flexion directions, so the hydraulic pressure can be controlled with higher accuracy.

また、上述の実施形態において、建設機械１のアタッチメントとして、バケット２３を設置する場合を例に挙げて説明したが、これに限られない。即ち、建設機械１には、グラップル、クラッシャー、カッター、ブレーカ等、種々のアタッチメントを目的に応じて設置することが可能である。グラップルやクラッシャー等、把持動作を行うアタッチメントを操作する場合、操作レバーに代えて、ペダルによる操作を行うことも可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the bucket 23 is installed as an attachment for the construction machine 1 has been described as an example, but the present invention is not limited to this. That is, various attachments such as grapples, crushers, cutters, and breakers can be installed on the construction machine 1 according to purposes. When operating an attachment that performs a gripping action, such as a grapple or a crusher, it is also possible to operate with a pedal instead of the operating lever.

また、上述の実施形態において、操作部１１Ａの可動部材（十字操作レバー１１２Ｌ，１１２Ｒあるいは前後操作レバー１１３Ｌ，１１３Ｒ等）の位置をロックするためのロック機構を備えることとしてもよい。この場合、操作部１１Ａの可動部材がニュートラル位置以外にある状態で、作業部２０の可動部材（ブーム２１、アーム２２あるいはバケット２３等）の位置を固定することができる。そのため、操作者が操作部１１Ａの可動部材を保持することなく、作業部２０の可動部材の位置を基準位置以外で停止させることができる。 Further, in the above-described embodiment, a lock mechanism for locking the positions of the movable members (the cross operating levers 112L, 112R or the front-rear operating levers 113L, 113R, etc.) of the operating section 11A may be provided. In this case, the positions of the movable members (boom 21, arm 22, bucket 23, etc.) of working section 20 can be fixed while the movable member of operating section 11A is in a position other than the neutral position. Therefore, the operator can stop the movable member of the working section 20 at a position other than the reference position without holding the movable member of the operating section 11A.

また、上述の実施形態において、操作部１１Ａの可動部材のニュートラル位置と、作業部２０の可動部材の基準位置（可動範囲の中央位置）とが対応付けられ、操作部１１Ａの可動部材をニュートラル位置からいずれの方向に操作した場合も、作業部２０の可動部材が対称に動作する例について説明したが、これに限られない。即ち、操作部１１Ａの可動部材のニュートラル位置と作業部２０の可動部材の基準位置とは、目的に応じた位置の対応付けを設定することが可能である。また、この位置の対応付けに応じて、操作部１１Ａの可動部材をニュートラル位置から操作する方向によって、位置及び力の制御内容（操作量に対する応答量等）を異なるものとすることが可能である。 In the above-described embodiment, the neutral position of the movable member of the operation section 11A is associated with the reference position (central position of the movable range) of the movable member of the working section 20, and the movable member of the operation section 11A is moved to the neutral position. Although an example in which the movable member of the working unit 20 operates symmetrically regardless of the direction of operation from , is not limited to this. That is, the neutral position of the movable member of the operation section 11A and the reference position of the movable member of the working section 20 can be set to correspond to each other according to the purpose. In addition, according to this position correspondence, it is possible to change the content of position and force control (response amount to the amount of operation, etc.) depending on the direction in which the movable member of the operation unit 11A is operated from the neutral position. .

また、上述の実施形態における制御部１２１の処理は、ハードウェア及びソフトウェアのいずれにより実行させることも可能である。
即ち、上述の処理を実行できる機能が制御部１２１に備えられていればよく、この機能を実現するためにどのような機能構成及びハードウェア構成とするかは上述の例に限定されない。
上述の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにネットワークや記憶媒体からインストールされる。 Further, the processing of the control unit 121 in the above embodiment can be executed by either hardware or software.
That is, it is sufficient that the control unit 121 has a function capable of executing the above-described processing, and the functional configuration and hardware configuration for realizing this function are not limited to the above-described example.
When executing the above-described processing by software, a program that constitutes the software is installed in the computer from a network or a storage medium.

プログラムを記憶する記憶媒体は、配布可能なリムーバブルメディア、あるいは、制御部１２１に予め組み込まれた記憶媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ－Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ），ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ），Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ（登録商標）等により構成される。光磁気ディスクは、ＭＤ（Ｍｉｎｉ－Ｄｉｓｋ）等により構成される。また、制御部１２１本体に予め組み込まれた記憶媒体は、例えば、プログラムが記憶されているＲＯＭやハードディスク等で構成される。 A storage medium for storing the program is constituted by a distributable removable medium, a storage medium pre-installed in the control unit 121, or the like. Removable media are composed of, for example, magnetic disks, optical disks, or magneto-optical disks. Optical discs are composed of, for example, CD-ROMs (Compact Disk-Read Only Memory), DVDs (Digital Versatile Disks), Blu-ray (registered trademark) Discs (registered trademark), and the like. The magneto-optical disk is composed of an MD (Mini-Disk) or the like. Further, the storage medium pre-installed in the main body of the controller 121 is composed of, for example, a ROM or a hard disk in which programs are stored.

１ 建設機械、１０ 上部旋回体、１１ キャブ、１１Ａ 操作部、１１１ 座席、１１２Ｌ，１１２Ｒ 十字操作レバー、１１３Ｌ，１１３Ｒ 前後操作レバー、１１４ モニタ、１２ 本体、１２１ 制御部、１２２ エンジン、１２３ 油圧機構、１２４ 旋回モータ、２０ 作業部、２１ ブーム、２１１ ブームシリンダ、２２ アーム、２２１ アームシリンダ、２３ バケット、２３１ バケットシリンダ、３０ 下部走行体、３１，３２ クローラ、Ｄ１～Ｄ７ 位置センサ、Ｍ１～Ｍ４ モータ、２０１，２０２ 位置取得部、２０３ 座標変換部、２０４ 力領域演算部、２０５ 位置領域演算部、２０６ 逆変換部、２０７ 油圧制御部、２０８ モータ制御部 Reference Signs List 1 construction machine 10 upper rotating body 11 cab 11A operation unit 111 seat 112L, 112R cross operation lever 113L, 113R front and rear operation lever 114 monitor 12 main body 121 control unit 122 engine 123 hydraulic mechanism, 124 swing motor, 20 working unit, 21 boom, 211 boom cylinder, 22 arm, 221 arm cylinder, 23 bucket, 231 bucket cylinder, 30 lower traveling body, 31, 32 crawlers, D1 to D7 position sensor, M1 to M4 motor, 201, 202 position acquisition unit 203 coordinate transformation unit 204 force area calculation unit 205 position area calculation unit 206 inverse transformation unit 207 hydraulic control unit 208 motor control unit

Claims (8)

作業対象物に対する作業を行う作業部と、
前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、
前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、
前記作業部に対する操作を行うための操作部と、
前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、
前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換部と、
前記変換部の変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算部と、
前記変換部の変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算部と、
前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換部と、
を備え、
前記第１駆動部は、前記作業用可動部材を油圧アクチュエータによって駆動し、
前記第２駆動部は、前記操作用可動部材を電動アクチュエータによって駆動し、
前記逆変換部は、前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力として、前記第１駆動部への油圧指令値及び前記第２駆動部への電流指令値への変換を行い、
前記操作部は、前記作業部の先端に設置された作業部材の目標位置及び目標姿勢を指示する操作形態で前記作業部材に対する操作を受け付け、
前記操作部における前記作業部材に対する水平方向の操作と前記作業部における水平方向の動作とを対応付けて位置及び力の制御を行うと共に、前記操作部における前記作業部材に対する鉛直方向の操作と前記作業部における鉛直方向の動作とを対応付けて位置及び力の制御を行うことを特徴とする建設機械。 a work unit that performs work on a work target;
a first position detection unit that detects the position of the working movable member in the working unit;
a first driving section that drives the working movable member in the working section;
an operation unit for operating the working unit;
a second position detection unit that detects the position of the operation movable member in the operation unit;
a second driving section for driving the operating movable member in the operating section;
control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion unit that converts
a position area calculation unit that performs calculation in a position area based on the conversion result of the conversion unit;
a force region calculation unit that performs calculations in the force region based on the conversion result of the conversion unit;
an inverse conversion unit that converts the input of the first driving unit and the second driving unit based on the calculation results of the position area calculation unit and the force area calculation unit;
with
The first drive unit drives the working movable member by a hydraulic actuator,
The second drive unit drives the operation movable member by an electric actuator,
The inverse transforming unit outputs a hydraulic pressure command value to the first driving unit and a Converting to a current command value for the second drive unit,
The operation unit accepts an operation on the working member in an operation mode for instructing a target position and a target orientation of the working member installed at the tip of the working unit,
Position and force control is performed by associating the horizontal operation of the working member with the operation unit with the horizontal movement of the working unit, and the vertical operation of the working member with the operation unit and the work is performed. A construction machine characterized by controlling positions and forces in association with vertical movements of parts. 前記操作部は、前記作業部材が作業を行う作業空間内における目標位置及び目標姿勢を指示する操作を受け付け、The operation unit receives an operation for designating a target position and a target orientation within a work space in which the work member performs work,
前記操作部において受け付けられた前記目標位置及び前記目標姿勢に対応する前記作業部の前記作業用可動部材それぞれの位置を算出し、前記操作部における水平方向の操作と前記作業用可動部材それぞれの統合的な水平方向の動作との間でバイラテラル制御を実行すると共に、前記操作部における鉛直方向の操作と前記作業用可動部材それぞれの統合的な鉛直方向の動作との間でバイラテラル制御を実行することを特徴とする請求項１に記載の建設機械。Calculating the position of each of the movable working members of the working section corresponding to the target position and the target orientation received by the operating section, and integrating the horizontal operation in the operating section with each of the movable working members. and bilateral control between the vertical operation of the manipulator and the integrated vertical movement of each of the working movable members. The construction machine according to claim 1, characterized in that: 作業対象物に対する作業を行う作業部と、a work unit that performs work on a work target;
前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、a first position detection unit that detects the position of the working movable member in the working unit;
前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、a first driving section that drives the working movable member in the working section;
前記作業部に対する操作を行うための操作部と、an operation unit for operating the working unit;
前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、a second position detection unit that detects the position of the operation movable member in the operation unit;
前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、a second driving section for driving the operating movable member in the operating section;
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換部と、control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion unit that converts
前記変換部の変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算部と、a position area calculation unit that performs calculation in a position area based on the conversion result of the conversion unit;
前記変換部の変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算部と、a force region calculation unit that performs calculations in the force region based on the conversion result of the conversion unit;
前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換部と、an inverse conversion unit that converts the input of the first driving unit and the second driving unit based on the calculation results of the position area calculation unit and the force area calculation unit;
を備え、with
前記第１駆動部は、前記作業用可動部材を油圧アクチュエータによって駆動し、The first drive unit drives the working movable member by a hydraulic actuator,
前記第２駆動部は、前記操作用可動部材を電動アクチュエータによって駆動し、The second drive unit drives the operation movable member by an electric actuator,
第１の操作方式に対応する制御として、前記逆変換部が、前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力として、前記第１駆動部への油圧指令値及び前記第２駆動部への電流指令値への変換を行うことにより、前記第１駆動部及び前記第２駆動部における位置及び力の制御を行い、As a control corresponding to the first operation method, the inverse transforming unit, based on the calculation results of the position area calculating unit and the force area calculating unit, inputs to the first driving unit and the second driving unit, performing position and force control in the first drive section and the second drive section by performing conversion into a hydraulic pressure command value for the first drive section and a current command value for the second drive section;
第２の操作方式に対応する制御として、前記第１の操作方式に対応する制御による前記第１駆動部及び前記第２駆動部における位置及び力の制御を行うことなく、前記操作部の操作に対して設定された前記作業部の位置制御を行い、As the control corresponding to the second operation method, the operation of the operation unit is performed without controlling the positions and forces in the first driving unit and the second driving unit by the control corresponding to the first operation method. perform position control of the working unit set for
前記第１の操作方式に対応する制御と前記第２の操作方式に対応する制御とを選択して実行可能であることを特徴とする建設機械。A construction machine characterized by being capable of selectively executing control corresponding to the first operation method and control corresponding to the second operation method. 第１の操作方式に対応する制御では、前記操作部における操作と前記作業用可動部材の動作との間でバイラテラル制御を行い、In the control corresponding to the first operation method, bilateral control is performed between the operation of the operation unit and the operation of the working movable member,
第２の操作方式に対応する制御では、前記操作部の操作に対して前記作業部が規格に基づく動作の制御を行うことを特徴とする請求項３に記載の建設機械。4. The construction machine according to claim 3, wherein in the control corresponding to the second operation method, the working section controls the operation based on the standard for the operation of the operating section. 作業対象物に対する作業を行う作業部と、前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、前記作業部に対する操作を行うための操作部と、前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、を備える建設機械を制御する建設機械の制御装置であって、a working section that performs work on a work target; a first position detecting section that detects a position of a working movable member in the working section; a first driving section that drives the working movable member in the working section; an operation unit for operating a working unit; a second position detection unit for detecting a position of an operation movable member in the operation unit; a second drive unit for driving the operation movable member in the operation unit; A construction machine control device for controlling a construction machine comprising
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換部と、control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion unit that converts
前記変換部の変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算部と、a position area calculation unit that performs calculation in a position area based on the conversion result of the conversion unit;
前記変換部の変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算部と、a force region calculation unit that performs calculations in the force region based on the conversion result of the conversion unit;
前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換部と、an inverse conversion unit that converts the input of the first driving unit and the second driving unit based on the calculation results of the position area calculation unit and the force area calculation unit;
を備え、with
前記第１駆動部は、前記作業用可動部材を油圧アクチュエータによって駆動し、The first drive unit drives the working movable member by a hydraulic actuator,
前記第２駆動部は、前記操作用可動部材を電動アクチュエータによって駆動し、The second drive unit drives the operation movable member by an electric actuator,
前記逆変換部は、前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力として、前記第１駆動部への油圧指令値及び前記第２駆動部への電流指令値への変換を行い、The inverse transforming unit outputs a hydraulic pressure command value to the first driving unit and a Converting to a current command value for the second drive unit,
前記操作部は、前記作業部の先端に設置された作業部材の目標位置及び目標姿勢を指示する操作形態で前記作業部材に対する操作を受け付け、The operation unit accepts an operation on the working member in an operation mode for instructing a target position and a target orientation of the working member installed at the tip of the working unit,
前記操作部における前記作業部材に対する水平方向の操作と前記作業部における水平方向の動作とを対応付けて位置及び力の制御を行うと共に、前記操作部における前記作業部材に対する鉛直方向の操作と前記作業部における鉛直方向の動作とを対応付けて位置及び力の制御を行うことを特徴とする制御装置。Position and force control is performed by associating the horizontal operation of the working member with the operation unit with the horizontal movement of the working unit, and the vertical operation of the working member with the operation unit and the work is performed. A control device that controls position and force in association with vertical motion of a part. 作業対象物に対する作業を行う作業部と、前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、前記作業部に対する操作を行うための操作部と、前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、を備える建設機械を制御する建設機械の制御装置であって、a working section that performs work on a work target; a first position detecting section that detects a position of a working movable member in the working section; a first driving section that drives the working movable member in the working section; an operation unit for operating a working unit; a second position detection unit for detecting a position of an operation movable member in the operation unit; a second drive unit for driving the operation movable member in the operation unit; A construction machine control device for controlling a construction machine comprising
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換部と、control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion unit that converts
前記変換部の変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算部と、a position area calculation unit that performs calculation in a position area based on the conversion result of the conversion unit;
前記変換部の変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算部と、a force region calculation unit that performs calculations in the force region based on the conversion result of the conversion unit;
前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換部と、an inverse conversion unit that converts the input of the first driving unit and the second driving unit based on the calculation results of the position area calculation unit and the force area calculation unit;
を備え、with
前記第１駆動部は、前記作業用可動部材を油圧アクチュエータによって駆動し、The first drive unit drives the working movable member by a hydraulic actuator,
前記第２駆動部は、前記操作用可動部材を電動アクチュエータによって駆動し、The second drive unit drives the operation movable member by an electric actuator,
第１の操作方式に対応する制御として、前記逆変換部が、前記位置領域演算部及び前記力領域演算部の演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力として、前記第１駆動部への油圧指令値及び前記第２駆動部への電流指令値への変換を行うことにより、前記第１駆動部及び前記第２駆動部における位置及び力の制御を行い、As a control corresponding to the first operation method, the inverse transforming unit, based on the calculation results of the position area calculating unit and the force area calculating unit, inputs to the first driving unit and the second driving unit, performing position and force control in the first drive section and the second drive section by performing conversion into a hydraulic pressure command value for the first drive section and a current command value for the second drive section;
第２の操作方式に対応する制御として、前記第１の操作方式に対応する制御による前記第１駆動部及び前記第２駆動部における位置及び力の制御を行うことなく、前記操作部の操作に対して設定された前記作業部の位置制御を行い、As the control corresponding to the second operation method, the operation of the operation unit is performed without controlling the positions and forces in the first driving unit and the second driving unit by the control corresponding to the first operation method. perform position control of the working unit set for
前記第１の操作方式に対応する制御と前記第２の操作方式に対応する制御とを選択して実行可能であることを特徴とする制御装置。A control device capable of selectively executing control corresponding to the first operation method and control corresponding to the second operation method. 作業対象物に対する作業を行う作業部と、前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、前記作業部に対する操作を行うための操作部と、前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、を備える建設機械を制御するための建設機械の制御方法であって、a working section that performs work on a work target; a first position detecting section that detects a position of a working movable member in the working section; a first driving section that drives the working movable member in the working section; an operation unit for operating a working unit; a second position detection unit for detecting a position of an operation movable member in the operation unit; a second drive unit for driving the operation movable member in the operation unit; A construction machine control method for controlling a construction machine comprising
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換ステップと、control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion step for converting
前記変換ステップにおける変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算ステップと、a position area calculation step of performing calculation in the position area based on the conversion result in the conversion step;
前記変換ステップにおける変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算ステップと、a force region calculation step of performing calculations in the force region based on the conversion result in the conversion step;
前記位置領域演算ステップ及び前記力領域演算ステップの演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換ステップと、an inverse transformation step of performing transformation to the input of the first driving section and the second driving section based on the calculation results of the position area calculation step and the force area calculation step;
を含み、including
前記第１駆動部は、前記作業用可動部材を油圧アクチュエータによって駆動し、The first drive unit drives the working movable member by a hydraulic actuator,
前記第２駆動部は、前記操作用可動部材を電動アクチュエータによって駆動し、The second drive unit drives the operation movable member by an electric actuator,
前記逆変換ステップでは、前記位置領域演算ステップ及び前記力領域演算ステップの演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力として、前記第１駆動部への油圧指令値及び前記第２駆動部への電流指令値への変換を行い、In the inverse conversion step, based on the calculation results of the position region calculation step and the force region calculation step, a hydraulic pressure command value and a Converting to a current command value for the second drive unit,
前記操作部は、前記作業部の先端に設置された作業部材の目標位置及び目標姿勢を指示する操作形態で前記作業部材に対する操作を受け付け、The operation unit accepts an operation on the working member in an operation mode for instructing a target position and a target orientation of the working member installed at the tip of the working unit,
前記操作部における前記作業部材に対する水平方向の操作と前記作業部における水平方向の動作とを対応付けて位置及び力の制御を行うと共に、前記操作部における前記作業部材に対する鉛直方向の操作と前記作業部における鉛直方向の動作とを対応付けて位置及び力の制御を行うことを特徴とする建設機械の制御方法。Position and force control is performed by associating the horizontal operation of the working member with the operation unit with the horizontal movement of the working unit, and the vertical operation of the working member with the operation unit and the work is performed. A control method for a construction machine, characterized in that position and force control is performed in association with a vertical motion of a part. 作業対象物に対する作業を行う作業部と、前記作業部における作業用可動部材の位置を検出する第１位置検出部と、前記作業部における前記作業用可動部材を駆動する第１駆動部と、前記作業部に対する操作を行うための操作部と、前記操作部における操作用可動部材の位置を検出する第２位置検出部と、前記操作部における前記操作用可動部材を駆動する第２駆動部と、を備える建設機械を制御する建設機械の制御装置であって、a working section that performs work on a work target; a first position detecting section that detects a position of a working movable member in the working section; a first driving section that drives the working movable member in the working section; an operation unit for operating a working unit; a second position detection unit for detecting a position of an operation movable member in the operation unit; a second drive unit for driving the operation movable member in the operation unit; A construction machine control device for controlling a construction machine comprising
前記第１位置検出部によって検出された前記作業用可動部材の位置と、前記第２位置検出部によって検出された前記操作用可動部材の位置とに基づいて、位置及び力の領域への制御エネルギーの変換を行う変換ステップと、control energy to a position and force region based on the position of the movable member for operation detected by the first position detector and the position of the movable member for operation detected by the second position detector; a conversion step for converting
前記変換ステップにおける変換結果に基づいて、位置の領域における演算を行う位置領域演算ステップと、a position area calculation step of performing calculation in the position area based on the conversion result in the conversion step;
前記変換ステップにおける変換結果に基づいて、力の領域における演算を行う力領域演算ステップと、a force region calculation step of performing calculations in the force region based on the conversion result in the conversion step;
前記位置領域演算ステップ及び前記力領域演算ステップの演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力への変換を行う逆変換ステップと、an inverse transformation step of performing transformation to the input of the first driving section and the second driving section based on the calculation results of the position area calculation step and the force area calculation step;
を含み、including
前記第１駆動部は、前記作業用可動部材を油圧アクチュエータによって駆動し、The first drive unit drives the work movable member by a hydraulic actuator,
前記第２駆動部は、前記操作用可動部材を電動アクチュエータによって駆動し、The second drive unit drives the operation movable member by an electric actuator,
第１の操作方式に対応する制御として、前記逆変換ステップにおいて、前記位置領域演算ステップ及び前記力領域演算ステップの演算結果に基づいて、前記第１駆動部及び前記第２駆動部の入力として、前記第１駆動部への油圧指令値及び前記第２駆動部への電流指令値への変換を行うことにより、前記第１駆動部及び前記第２駆動部における位置及び力の制御を行い、As a control corresponding to the first operation method, in the inverse conversion step, based on the calculation results of the position region calculation step and the force region calculation step, as inputs to the first drive section and the second drive section, performing position and force control in the first drive section and the second drive section by performing conversion into a hydraulic pressure command value for the first drive section and a current command value for the second drive section;
第２の操作方式に対応する制御として、前記第１の操作方式に対応する制御による前記第１駆動部及び前記第２駆動部における位置及び力の制御を行うことなく、前記操作部の操作に対して設定された前記作業部の位置制御を行い、As the control corresponding to the second operation method, the operation of the operation unit is performed without controlling the positions and forces in the first driving unit and the second driving unit by the control corresponding to the first operation method. perform position control of the working unit set for
前記第１の操作方式に対応する制御と前記第２の操作方式に対応する制御とを選択して実行可能であることを特徴とする建設機械の制御方法。A control method for a construction machine, wherein control corresponding to the first operation method and control corresponding to the second operation method can be selected and executed.
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