JPH0257166B2 - - Google Patents
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- JPH0257166B2 JPH0257166B2 JP11531281A JP11531281A JPH0257166B2 JP H0257166 B2 JPH0257166 B2 JP H0257166B2 JP 11531281 A JP11531281 A JP 11531281A JP 11531281 A JP11531281 A JP 11531281A JP H0257166 B2 JPH0257166 B2 JP H0257166B2
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Classifications
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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
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はローデイング油圧シヨベル、バツク
ホウ油圧シヨベル等の作業具の軌跡を制御する方
法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for controlling the trajectory of a working tool such as a loading hydraulic shovel or a backhoe hydraulic shovel.
ローデイング油圧シヨベル、バツクホウ油圧シ
ヨベルで水平面や法面などを堀削する際には、作
業具が所定の軌跡を描くように、ブームおよびア
ームを同時にしかも徴妙に操作しなければならず
高度の技術と多大の労力が必要である。この問題
を解決するためには、ブーム、アームのどちらか
一方を操作するだけで、作業具が自動的に所定の
軌跡を描くようにすればよく、このための方法と
しては、リンクによる方法、油圧による方法、電
気的に行なう方法等が提案されているが、電気的
に行なう方法は普通の円弧状堀削との切換えが容
易であり、かつ軌跡の選択に自由度がある等の利
点を有する。 When excavating horizontal surfaces or slopes with a loading hydraulic excavator or a backhoe hydraulic excavator, the boom and arm must be operated simultaneously and delicately so that the work implement follows a predetermined trajectory, which requires advanced techniques. It requires a lot of effort. In order to solve this problem, it is only necessary to make the work tool automatically draw a predetermined trajectory by simply operating either the boom or the arm. Methods for this include a link method, Hydraulic methods, electrical methods, etc. have been proposed, but the electrical method has the advantages of being easy to switch from ordinary arc-shaped excavation and having more freedom in selecting the trajectory. have
第１図はローデイング油圧シヨベルのフロント
部を示す図である。図において１は油圧シヨベル
本体、２は本体１に枢着されたブーム、３はブー
ム２の先端に枢着されたアーム、４はアーム３の
先端に枢着された作業具であるバケツト、５はブ
ーム２を俯仰動するブームシリンダ、６はアーム
３を揺動するアームシリンダ、７はバケツト４を
回動するバケツトシリンダ、８は本体１に対する
ブーム２の角度すなわちブーム角度を検出し、ブ
ーム角度信号αを出力する角度計、９はブーム２
に対するアーム３の角度すなわちアーム角度を検
出し、アーム角度信号βを出力する角度計であ
る。 FIG. 1 is a diagram showing the front part of a loading hydraulic excavator. In the figure, 1 is the main body of a hydraulic excavator, 2 is a boom that is pivotally attached to the main body 1, 3 is an arm that is pivoted to the tip of the boom 2, 4 is a bucket that is a working tool that is pivoted to the tip of the arm 3, and 5 is a is a boom cylinder that raises and raises the boom 2; 6 is an arm cylinder that swings the arm 3; 7 is a bucket cylinder that rotates the bucket 4; 8 detects the angle of the boom 2 with respect to the main body 1, that is, the boom angle; Angle meter that outputs angle signal α, 9 is boom 2
This is an angle meter that detects the angle of the arm 3 with respect to the arm angle, that is, the arm angle, and outputs an arm angle signal β.
第２図は従来の作業具軌跡制御方法を実施する
ための装置を示す図である。図において１０，１
１は油圧ポンプ、１２は油圧ポンプ１０とブーム
シリンダ５との間に設けられた手動操作弁、１３
は手動操作弁１２を操作するためのブーム操作レ
バー、１４は油圧ポンプ１１とブームシリンダ５
との間に設けらた電磁制御弁、１５は角度信号
α、βからバケツト４の高さすなわち第１図のＰ
点の高さＨを演算する高さ演算器、１６はスイツ
チ１７がオンになつたときの高さ演算器１５の出
力信号ｈを記憶する記憶装置、１８は記憶装置１
６の出力信号すなわち目標高さ信号h0と高さ演算
器１５の出力信号すなわち実際高さ信号ｈとの差
を算出する加減算器、１９は加減算器１８の出力
信号すなわち高さ偏差信号Δhを係数倍する係数
器、２０はスイツチ２１がオンのとき係数器１９
の出力信号kΔhを増幅および補償し、適当なブー
ムシリンダ５の速度を与えるべく電磁制御弁１４
を制御する増幅器であり、スイツチ１７，２１は
ブーム操作レバー１３を中立位置にしたときオン
となる。 FIG. 2 is a diagram showing an apparatus for carrying out a conventional work tool trajectory control method. 10,1 in the figure
1 is a hydraulic pump; 12 is a manually operated valve provided between the hydraulic pump 10 and the boom cylinder 5; 13
14 is a boom operation lever for operating the manual operation valve 12, and 14 is a hydraulic pump 11 and a boom cylinder 5.
An electromagnetic control valve 15 is provided between the angle signals α and β to calculate the height of the bucket 4, that is, P in FIG.
16 is a storage device that stores the output signal h of the height calculator 15 when the switch 17 is turned on; 18 is a storage device 1 for calculating the height H of a point;
An adder/subtractor 19 calculates the difference between the output signal of the adder/subtractor 18, that is, the target height signal h 0 , and the output signal of the height calculator 15, that is, the actual height signal h. A coefficient multiplier 20 multiplies the coefficient by the coefficient multiplier 19 when the switch 21 is on.
The solenoid control valve 14 amplifies and compensates the output signal kΔh of the boom cylinder 5 to provide an appropriate speed of the boom cylinder 5.
The switches 17 and 21 are turned on when the boom operating lever 13 is placed in the neutral position.
この装置においては、ブーム操作レバー１３が
作動位置にあるときには、スイツチ１７，２１が
オフであり、ブーム操作レバー１３の操作量に応
じた速度でブームシリンダ５が動作し、ブーム２
の角速度もブーム操作レバー１３の操作量に応じ
た値となる。そして、ブーム操作レバー１３を中
立位置に戻し、アーム３を作動したときには、ス
イツチ１７，２１がオンとなり、そのときの高さ
演算器１５の出力信号ｈが記憶装置１６に記憶さ
れ加減算器１８から高さ偏差信号Δhが出力され、
係数器１９から信号kΔhが出力され、増幅器２０
により電磁制御弁１４が信号kΔhに応じた量だけ
切換えられて、ブームシリンダ５が信号kΔhに応
じた速度で作動するから、ブーム２の角速度が信
号kΔhに応じた値となる。このため、ブーム操作
レバー１３を操作せずに、アーム３の操作を行な
うだけで、第１図のＰ点の高さＨを目標高さ信号
h0に応じた値に保持することができる。この状態
で、ブーム操作レバー１３を作動位置にすると、
スイツチ１７，２１がオフになり、ブーム２は操
作レバー１３の操作量に応じた角速度で回動す
る。 In this device, when the boom operating lever 13 is in the operating position, the switches 17 and 21 are off, the boom cylinder 5 operates at a speed corresponding to the operating amount of the boom operating lever 13, and the boom 2
The angular velocity also has a value according to the amount of operation of the boom operation lever 13. When the boom operating lever 13 is returned to the neutral position and the arm 3 is activated, the switches 17 and 21 are turned on, and the output signal h of the height calculator 15 at that time is stored in the storage device 16 and sent from the adder/subtractor 18. The height deviation signal Δh is output,
The coefficient unit 19 outputs a signal kΔh, and the amplifier 20
As a result, the electromagnetic control valve 14 is switched by an amount corresponding to the signal kΔh, and the boom cylinder 5 operates at a speed corresponding to the signal kΔh, so that the angular velocity of the boom 2 becomes a value corresponding to the signal kΔh. Therefore, by simply operating the arm 3 without operating the boom operating lever 13, the height H of point P in Fig. 1 can be set as the target height signal.
It can be held at a value according to h 0 . In this state, when the boom operation lever 13 is set to the operating position,
The switches 17 and 21 are turned off, and the boom 2 rotates at an angular velocity according to the amount of operation of the operating lever 13.
すなわち、従来の作業具軌跡制御方法において
は、アーム３のみを手動制御するとき、バケツト
４が所定の軌跡を描くときの目標高さ信号h0と実
際のバケツト４の高さＨに応じた実際高さ信号ｈ
との差すなわち高さ偏差信号Δhを求め、高さ偏
差信号Δhにゲインを乗じた信号kΔhに応じた速
度でブーム２を俯仰動しており、位置フイードバ
ツクによる追値制御を行なつているため、ブーム
２をある速度で俯仰動するには、常に高さ偏差信
号Δhが零でないことが必要である。そして、普
通は制御系のゲインｋを大きくすれば、高さ偏差
信号Δhを常に小さくすることができるが、油圧
シヨベルのように遅れの大きい系では、ゲインｋ
を大きくするとハンチングを起こしてしまうか
ら、ゲインｋを小さくしなければならず、この場
合には高さ偏差信号Δhがかなり大きくなつてし
まい、精度のよい軌跡制御を行なうことができな
い。 That is, in the conventional work tool trajectory control method, when only the arm 3 is manually controlled, the actual height H of the bucket 4 is determined based on the target height signal h 0 when the bucket 4 draws a predetermined trajectory, and the actual height H of the bucket 4. height signal h
The difference between the height deviation signal Δh and the height deviation signal Δh is calculated, and the boom 2 is raised and raised at a speed corresponding to the signal kΔh, which is obtained by multiplying the height deviation signal Δh by the gain, and the follow-up control is performed using position feedback. In order to raise and lower the boom 2 at a certain speed, it is necessary that the height deviation signal Δh is always not zero. Normally, the height deviation signal Δh can be kept small by increasing the gain k of the control system, but in a system with a large delay such as a hydraulic excavator, the gain k
If it is made large, hunting will occur, so the gain k must be made small. In this case, the height deviation signal Δh becomes quite large, making it impossible to perform accurate trajectory control.
この発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、作業具の軌跡を精度よく制御できる
油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法を提供する
ことを目的とする。 This invention was made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method for controlling the trajectory of a working tool such as a hydraulic excavator, which can accurately control the trajectory of a working tool.
この目的を達成するため、この発明においては
第１、第２の腕式を有する油圧シヨベル等の作業
具の軌跡を制御する方法において、少なくとも上
記第１の腕式の角速度から上記第２の腕式の動く
べき角速度に応じた制御速度信号を求めるととも
に、上記作業具の初期位置および上記第１の腕式
の上記第１の腕式が取り付けられた部材に対する
角度、上記第２の腕式の上記第２の腕式が取り付
けられた部材に対する角度から目標位置と上記作
業具の実際位置との差に応じた位置偏差信号を求
めて、上記第１の腕式の操作時に、上記制御速度
信号に係数を乗じた信号と上記位置偏差信号に応
じた信号とを加算した制御信号に応じた角速度で
上記第２の腕式を動作するとともに、上記制御信
号による上記第２の腕式の動作が終了したときの
上記位置偏差信号に応じて、上記係数の大きさを
変える。 In order to achieve this object, the present invention provides a method for controlling the trajectory of a working tool such as a hydraulic excavator having first and second arm types. In addition to obtaining a control speed signal corresponding to the angular velocity at which the expression should move, the initial position of the work tool, the angle of the first arm type with respect to the member to which the first arm type is attached, and the angle of the second arm type with respect to the member to which the first arm type is attached are determined. A position deviation signal corresponding to the difference between the target position and the actual position of the working tool is obtained from the angle with respect to the member to which the second arm type is attached, and when the first arm type is operated, the control speed signal is The second arm type is operated at an angular velocity according to a control signal obtained by adding a signal obtained by multiplying by a coefficient and a signal corresponding to the position error signal, and the second arm type is operated by the control signal. The magnitude of the coefficient is changed depending on the position error signal when the process is completed.
第３図はこの発明に係る油圧シヨベルの作業具
軌跡制御方法を実施するための装置を示す図であ
る。図において２２はアーム３を操作するための
アーム操作レバー、２３はマイクロコンピユー
タ、２３ａは操作レバー１３，２２および角度計
８，９からのアナログ信号XA，XB，α，βを順
次切換えて入力するマルチプレクサ、２３ｂはマ
ルチプレクサ２３ａからのアナログ信号をデイジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２３ｃは電磁
制御弁１４の処理手順、制御演算手順などを記憶
する記憶回路、２３ｄは電磁制御弁１４を制御す
る出力回路、２３ｅは記憶回路２３ｃに記憶され
た処理手順により、Ａ／Ｄ変換器２３ｂからの信
号に基いて出力回路２３ｄを制御する演算回路で
ある。そして、マイクロコンピユータ２３は第４
図に示す流れ図に従つて電磁制御弁１４を制御す
る。 FIG. 3 is a diagram showing an apparatus for carrying out the method for controlling the trajectory of a working tool for a hydraulic excavator according to the present invention. In the figure, 22 is an arm operating lever for operating the arm 3, 23 is a microcomputer, and 23a is an arm operating lever that sequentially switches analog signals X A , X B , α, β from the operating levers 13, 22 and angle meters 8, 9. 23b is an A/D converter that converts the analog signal from the multiplexer 23a into a digital signal; 23c is a storage circuit that stores the processing procedures and control calculation procedures of the electromagnetic control valve 14; 23d is the electromagnetic control valve 14; An output circuit 23e that controls the output circuit 23e is an arithmetic circuit that controls the output circuit 23d based on the signal from the A/D converter 23b according to a processing procedure stored in the storage circuit 23c. Then, the microcomputer 23
The electromagnetic control valve 14 is controlled according to the flowchart shown in the figure.
この装置においては、ブーム操作レバー１３の
みを操作したときには、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの繰
返しにより、出力回路２３ｄからは信号が出力さ
れないから、電磁制御弁１４は中立位置であり、
また手動操作弁１２がブーム操作レバー１３の操
作量に応じた量だけ切換わるので、ブームシリン
ダ５には油圧ポンプ１０の圧油のみが供給される
ため、ブームシリンダ５はブーム操作レバー１３
の操作量に応じた速度で作動するから、ブーム２
がブーム操作レバー１３の操作量に応じた角速度
で回動する。この状態で、アーム操作レバー２２
をも操作したときには、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｇ→Ｄ→Ｅ
の繰返しにより、出力回路２３ｄから信号が出力
されないから、電磁制御弁１４は中立位置のまま
であり、ブーム２はブーム操作レバー１３の操作
量に応じた角速度で回動し続ける。また、アーム
操作レバー２２のみを操作したときには、Ａ→Ｂ
→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｊにより、アーム操作レバー
２２の操作を開始したときの作業具の高さＨに応
じた目標高さ信号h0がブーム角度信号α、アーム
角度信号βから求められ、目標高さ信号h0が記憶
される。つぎに、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→Ｍ→Ｎ→
Ｏ→Ｐ→Ｑの繰返しにより、ブーム角度信号α、
アーム角度信号βから実際高さｈが求められ、目
標高さ信号h0、実際高さ信号ｈから高さ偏差信号
Δhが求められ、アーム角度信号βを時間的に微
分したアーム角速度信号βが求められ、ブーム角
度信号α、アーム角速度信号βからバケツト４が
水平軌跡を描くときのブーム２の動くべき角速度
に応じた制御速度信号α〓rが求められ、さらに制御
速度信号α〓rに係数k1を乗じた信号と高さ偏差信号
Δhに係数k2を乗じた信号との和すなわち制御信
号z1が求められ、出力信号z1が出力される。この
ため、電磁制御弁１４は制御信号z1に応じた量だ
け切換えられるから、ブーム２は出力信号z1に応
じた角速度で回動される。すなわち、ブーム２は
制御速度信号α〓rに応じた角速度で回動されるか
ら、バケツト４の高さＨは一定になる。そして、
外乱の影響等により高さＨがアーム操作レバー２
２の操作開始時の高さＨから変動したときには、
その変動量に比例した信号k2Δhに応じた速度で
高さＨが修正されて、高さＨは一定に保たれる。
つぎに、この状態でブーム操作レバー１３をも操
作すると、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→Ｍ→Ｎ→Ｏ→Ｒ
→Ｓ→Ｔ→Ｕの繰返しにより、制御速度信号α〓rに
係数k1を乗じた信号すなわち制御信号z2が求めら
れ、出力信号z2が出力される。このため、電磁制
御弁１４が制御信号z2に応じた量だけ切換えられ
るとともに、手動操作弁１２がブーム操作レバー
１３の操作量に応じた量だけ切換えられるから、
バケツト４の高さＨがブーム操作レバー１３の操
作量に対応した速度で修正されるので、高さＨの
修正操作をスムーズに行なうことができる。な
お、目標高さ信号h0は修正された高さＨに応じた
値となる。つぎに、この状態でブーム操作レバー
１３を中立位置に戻すと、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→
Ｍ→Ｎ→Ｏ→Ｐ→Ｑの繰返しにより、バケツト４
はブーム２の手動操作終了時の高さＨに保持され
る。つぎに、この状態でアーム操作レバー２２を
中立位置に戻すと、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｖ→Ｗ→Ｘ→
Y1またはY2→Ｚにより、高さ偏差信号Δhが正の
ときには、（k1−Δh）をk1として記憶し、高さ偏
差信号Δhが零または負のときには、（k1＋Δh）
を記憶したのち、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの繰返しと
なり、ブーム２は回動しない。 In this device, when only the boom operating lever 13 is operated, no signal is output from the output circuit 23d due to the repetition of A→B→C→D→E, so the electromagnetic control valve 14 is in the neutral position.
In addition, since the manual operation valve 12 is switched by an amount corresponding to the operation amount of the boom operation lever 13, only the pressure oil from the hydraulic pump 10 is supplied to the boom cylinder 5.
Boom 2 operates at a speed that corresponds to the amount of operation.
rotates at an angular velocity according to the amount of operation of the boom operation lever 13. In this state, the arm operating lever 22
When you also operate A→B→F→G→D→E
By repeating this, no signal is output from the output circuit 23d, so the electromagnetic control valve 14 remains in the neutral position, and the boom 2 continues to rotate at an angular velocity according to the operation amount of the boom operation lever 13. Also, when only the arm operating lever 22 is operated, A→B
→F→G→H→I→J, the target height signal h0 corresponding to the height H of the work implement when the operation of the arm control lever 22 is started is obtained from the boom angle signal α and the arm angle signal β. and the target height signal h 0 is stored. Next, A→B→F→K→L→M→N→
By repeating O → P → Q, the boom angle signal α,
The actual height h is determined from the arm angle signal β, the height deviation signal Δh is determined from the target height signal h 0 and the actual height signal h, and the arm angular velocity signal β is obtained by temporally differentiating the arm angle signal β. A control speed signal α〓 r corresponding to the angular speed at which the boom 2 should move when the bucket 4 draws a horizontal trajectory is determined from the boom angle signal α and the arm angular velocity signal β, and a coefficient is added to the control speed signal α〓 r . The sum of the signal multiplied by k 1 and the signal obtained by multiplying the height deviation signal Δh by the coefficient k 2 , that is, the control signal z 1, is obtained, and the output signal z 1 is output. Therefore, since the electromagnetic control valve 14 is switched by an amount corresponding to the control signal z1 , the boom 2 is rotated at an angular velocity corresponding to the output signal z1 . That is, since the boom 2 is rotated at an angular velocity according to the control speed signal α〓 r , the height H of the bucket 4 is constant. and,
Due to the influence of external disturbances, the height H is lower than the arm operating lever 2.
When the height changes from the height H at the start of the operation in step 2,
The height H is corrected at a speed according to the signal k 2 Δh proportional to the amount of variation, and the height H is kept constant.
Next, if you also operate the boom operation lever 13 in this state, A→B→F→K→L→M→N→O→R
By repeating →S→T→U, a signal obtained by multiplying the control speed signal α〓 r by a coefficient k 1 , that is, a control signal z 2 is obtained, and an output signal z 2 is output. Therefore, the electromagnetic control valve 14 is switched by an amount corresponding to the control signal z2 , and the manual operation valve 12 is switched by an amount corresponding to the operation amount of the boom operation lever 13.
Since the height H of the bucket 4 is corrected at a speed corresponding to the amount of operation of the boom operating lever 13, the height H can be corrected smoothly. Note that the target height signal h 0 has a value corresponding to the corrected height H. Next, when the boom operating lever 13 is returned to the neutral position in this state, A→B→F→K→L→
By repeating M→N→O→P→Q, Bucket 4
is maintained at the height H at the end of manual operation of the boom 2. Next, when the arm operating lever 22 is returned to the neutral position in this state, A→B→C→V→W→X→
Due to Y 1 or Y 2 →Z, when the height deviation signal Δh is positive, (k 1 − Δh) is stored as k 1 , and when the height deviation signal Δh is zero or negative, (k 1 + Δh)
After memorizing, the sequence A→B→C→D→E is repeated, and the boom 2 does not rotate.
すなわち、この発明に係る作業具軌跡制御方法
においては、アーム３を手動操作し、ブーム２を
自動操作して、バケツト４に所定の軌跡を描せる
ために、ブーム角度信号αおよびアーム角速度信
号βから、バケツト４が上記所定の軌跡を描く場
合のブーム角速度に応じた制御速度信号α〓rを求め
て、この制御速度信号α〓rに応じた角速度でブーム
２を俯仰動してオープンループ制御を行なう。そ
して、従来のような高さ偏差信号Δh等の位置偏
差信号でブーム２の角速度を制御するいわゆる位
置フイードバツク制御方式より、この発明のよう
なオープンループ制御の方が応答性が速く、また
ハンチングを起こすことがなく、荷の重量のよう
な系のパラメータの変化、バケツト４が何かに当
たつたときのような外乱の影響が小さければ、バ
ケツト４の軌跡を精度よく制御することができ
る。そして、この発明に係る作業員軌跡制御方法
においては、高さ偏差信号Δh、ブーム角偏差信
号Δαのような位置偏差信号による制御も行なつ
ているから、オープンループ制御と位置フイード
バツク制御とを組合わせた制御であり、系のパラ
メータ変化、外乱の影響等が大きくとも、それに
よつて生じた位置変化を位置フイードバツク制御
で修正することができるので、バケツト４の軌跡
をきわめて精度よく制御することができる。 That is, in the work tool trajectory control method according to the present invention, in order to manually operate the arm 3 and automatically operate the boom 2 to draw a predetermined trajectory on the bucket 4, the boom angle signal α and the arm angular velocity signal β are used. From this, a control speed signal α〓 r corresponding to the boom angular velocity when the bucket 4 draws the above-mentioned predetermined trajectory is determined, and the boom 2 is raised and raised at an angular velocity according to this control speed signal α〓 r for open loop control. Do this. Moreover, the open loop control of this invention has faster response than the conventional position feedback control method that controls the angular velocity of the boom 2 using a position deviation signal such as a height deviation signal Δh, and also reduces hunting. If this does not occur and the influence of changes in system parameters such as the weight of the load and disturbances such as when the bucket cart 4 hits something is small, the trajectory of the bucket cart 4 can be controlled with high precision. In the worker trajectory control method according to the present invention, since control is also performed using positional deviation signals such as the height deviation signal Δh and the boom angle deviation signal Δα, open loop control and position feedback control are combined. Even if the system parameters change or the influence of disturbance is large, the resulting position change can be corrected by position feedback control, making it possible to control the trajectory of the bucket 4 with extremely high precision. can.
また、フイードバツク係数k2を大きくとれば、
最終偏差を小さくすることができるが、係数k2を
大きくすると、油圧シヨベルのように遅れの大き
な系では必ずハンチングを起こしてしまうので、
係数k2をあまり大きくすることができない。した
がつて、オープンループ係数k1を適切に選ぶ必要
があるが、係数k1を一定とした場合には、係数k1
が大きすぎると、信号k1α〓rが大きくなるから、全
体として軌跡が下りすぎ、逆に係数k1が小さすぎ
ると、信号k1α〓rが小さくなるから、全体として軌
跡が上り気味となる。しかしながら、この発明の
方法においては、ブーム２の自動操作終了時の高
さ偏差信号Δhを求めて、高さ偏差信号Δhが正の
ときには、（k1＋Δk）を係数k1として記憶し、高
さ偏差信号Δhが零または負のときには、（k1−
Δk）を係数k1として記憶するので、係数k1を常
に適切な値にすることができるから、バケツト４
の軌跡を非常に精度よく制御することができる。 Also, if the feedback coefficient k 2 is set large,
Although it is possible to reduce the final deviation, increasing the coefficient k2 will inevitably cause hunting in systems with large delays such as hydraulic excavators.
The coefficient k 2 cannot be made too large. Therefore, it is necessary to select the open loop coefficient k 1 appropriately, but if the coefficient k 1 is constant, the coefficient k 1
If the coefficient k 1 is too large, the signal k 1 α〓 r becomes large, and the trajectory as a whole goes down too much. On the other hand, if the coefficient k 1 is too small, the signal k 1 α〓 r becomes small, so the trajectory as a whole tends to go up. becomes. However, in the method of the present invention, the height deviation signal Δh at the end of automatic operation of the boom 2 is determined, and when the height deviation signal Δh is positive, (k 1 + Δk) is stored as the coefficient k 1, and the height deviation signal Δh is stored as the coefficient k 1 . When the deviation signal Δh is zero or negative, (k 1 −
Δk) is stored as a coefficient k 1 , so the coefficient k 1 can always be set to an appropriate value, so the bucket 4
The trajectory of can be controlled with great precision.
なお、上述実施例においては、油圧シヨベルの
作業具軌跡制御方法について説明したが、油圧シ
ヨベルに限定されない。また、上述実施例におい
ては、ローデイング油圧シヨベルのバケツト軌跡
制御方法について説明したが、バツクホウ油圧シ
ヨベルでも全く同様である。さらに、上述実施例
においては、ブーム２を自動制御する場合につい
て説明したが、ブーム２を手動制御してアーム３
を自動制御してもよい。また、上述実施例におい
ては、ブーム角度信号α、アーム角度信号βを角
度計８，９により直接的に検出したが、シリンダ
５，６の伸長量を検出すること等により、角度信
号α，βを間接的に求めてもよい。さらに、上述
実施例においては、角度信号βを微分することに
より、間接的に角速度信号βを求めたが、直接的
に角速度信号α〓，β〓を求めてもよく、シリンダ５，
６の速度やシリンダ５，６に接続された管路の流
量などの角速度信号α〓，β〓に対応する値を用いて
もよい。また、上述実施例では、ブーム操作レバ
ー１３、アーム操作レバー２２の操作信号によ
り、操作レバー１３，２２の操作状態を検出した
が、別の自動制御信号によりブーム２、アーム３
が動作されるときには、その自動制御信号により
操作レバー１３，２２の操作状態を検出してもよ
く、ブーム２、アーム３の角速度信号α〓，β〓によ
り操作レバー１３，２２の操作状態を検出しても
よい。さらに、上述実施例においては、バケツト
４に水平軌跡を描かせる場合について説明した
が、バケツト４に他の軌跡を描かせる場合にも、
この発明を適用することが可能である。また、上
述実施例においては、ブーム角度信号αおよびア
ーム角速度信号β〓により制御速度信号α〓rを求めた
が、アーム角速度信号β〓のみからまたはブーム角
度信号α、アーム角度信号βおよびアーム角速度
信号β〓から制御速度信号α〓rを求めてもよい。さら
に、上述実施例においては、位置偏差信号として
高さ偏差信号Δhを用いたが、ブーム角度偏差信
号、アーム角度偏差信号を用いてもよく、この場
合には初期位置として、ブーム角度、アーム角度
を用いる。また、上述実施例においては、ブーム
２を自動制御している場合にアーム操作レバー２
２を中立位置に戻したときに、係数k1の大きさを
変えたが、アーム操作レバー２２を中立位置に戻
したときまたはアームシリンダ６がストロークエ
ンドに達したときに、係数k1の大きさを変えても
よい。さらに、上述実施例においては、演算部を
デイジタル回路で構成したが、アナログ回路で構
成してもよい。また、上述実施例においては、手
動操作弁１２、電磁制御弁１４によりブームシリ
ンダ５を制御したが、電磁制御弁のみでブームシ
リンダ５を制御し、その電磁制御弁をブーム操作
レバー１３の操作信号と制御信号z1，z2とを加算
した信号で制御してもよい。さらに、制御信号
z1，z2を電気油圧変換弁によつてパイロツト圧力
に変換し、ブーム操作レバー１３の操作信号をパ
イロツト圧として取出し、両パイロツト圧でパイ
ロツト操作形流量制御弁を切換え、その流量制御
弁でブームシリンダ５を制御してもよい。また、
電磁制御弁１４のような弁を制御してシリンダ
５，６を制御せずに、流体圧源であるポンプの吐
出量を制御してシリンダ５，６を制御してもよ
い。 In addition, in the above-mentioned Example, although the working implement locus control method of a hydraulic excavator was demonstrated, it is not limited to a hydraulic excavator. Further, in the above-described embodiment, the bucket locus control method for a loading hydraulic shovel has been described, but the method is exactly the same for a backhoe hydraulic shovel. Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the case where the boom 2 is automatically controlled is explained, but the boom 2 is manually controlled and the arm 3 is
may be automatically controlled. Further, in the above embodiment, the boom angle signal α and the arm angle signal β are directly detected by the angle meters 8 and 9, but the angle signals α and β are detected by detecting the amount of extension of the cylinders 5 and 6, etc. may be determined indirectly. Further, in the above embodiment, the angular velocity signal β was indirectly obtained by differentiating the angle signal β, but the angular velocity signals α〓, β〓 may be directly obtained.
Values corresponding to the angular velocity signals α〓, β〓 such as the velocity of the cylinder 6 or the flow rate of the pipes connected to the cylinders 5 and 6 may be used. Further, in the above embodiment, the operating states of the operating levers 13 and 22 are detected based on the operating signals of the boom operating lever 13 and the arm operating lever 22, but the operating states of the boom 2 and arm 3 are detected using other automatic control signals.
is operated, the operating state of the operating levers 13, 22 may be detected based on the automatic control signal, and the operating state of the operating levers 13, 22 may be detected based on the angular velocity signals α, β of the boom 2 and arm 3. You may. Furthermore, in the above-mentioned embodiment, the case where the bucket cart 4 is caused to draw a horizontal trajectory has been explained, but the case where the bucket cart 4 is caused to draw another trajectory is also possible.
It is possible to apply this invention. In addition, in the above embodiment, the control speed signal α〓 r was obtained from the boom angle signal α and the arm angular velocity signal β〓, but it is also possible to obtain the control speed signal α〓 r from only the arm angular velocity signal β〓 The control speed signal α〓 r may be obtained from the signal β〓. Furthermore, in the above embodiment, the height deviation signal Δh is used as the position deviation signal, but the boom angle deviation signal and the arm angle deviation signal may also be used. In this case, the initial position is the boom angle, arm angle Use. In addition, in the above embodiment, when the boom 2 is automatically controlled, the arm operating lever 2
The magnitude of the coefficient k1 was changed when the arm control lever 22 was returned to the neutral position, but when the arm operating lever 22 was returned to the neutral position or the arm cylinder 6 reached the stroke end, You can change the size. Further, in the above-described embodiments, the arithmetic unit is configured with a digital circuit, but it may also be configured with an analog circuit. Further, in the above embodiment, the boom cylinder 5 is controlled by the manual operation valve 12 and the solenoid control valve 14, but the boom cylinder 5 is controlled only by the solenoid control valve, and the solenoid control valve is controlled by the operation signal of the boom operation lever 13. The control signal may be controlled using a signal obtained by adding the control signals z 1 and z 2 . Additionally, the control signal
z 1 and z 2 are converted into pilot pressure by an electro-hydraulic conversion valve, the operation signal of the boom operation lever 13 is taken out as the pilot pressure, the pilot operation type flow control valve is switched with both pilot pressures, and the flow rate control valve is The boom cylinder 5 may also be controlled. Also,
Instead of controlling the cylinders 5 and 6 by controlling a valve such as the electromagnetic control valve 14, the cylinders 5 and 6 may be controlled by controlling the discharge amount of a pump that is a fluid pressure source.
以上説明したように、この発明に係る油圧シヨ
ベル等の作業具軌跡制御方法においては、作業具
の軌跡を非常に精度よく制御することが可能であ
る。このように、この発明の効果は顕著である。 As explained above, in the method for controlling the trajectory of a working tool such as a hydraulic excavator according to the present invention, it is possible to control the trajectory of the working tool with very high accuracy. As described above, the effects of this invention are remarkable.
第１図はローデイング油圧シヨベルのフロント
部を示す図、第２図は従来の作業具軌跡制御方法
を実施するための装置を示す図、第３図はこの発
明に係る油圧シヨベルの作業具軌跡制御方法を実
施するための装置を示す図、第４図は第３図に示
したマイクロコンピユータの動作を示す流れ図で
ある。
２……ブーム、３……アーム、４……バケツ
ト、５……ブームシリンダ、８，９……角度計、
１０，１１……油圧ポンプ、１２……手動操作
弁、１３……ブーム操作レバー、１４……電磁制
御弁、２２……アーム操作レバー、２３……マイ
クロコンピユータ、２３ａ……マルチプレクサ、
２３ｂ……Ａ／Ｄ変換器、２３ｃ……記憶回路、
２３ｄ……出力回路、２３ｅ……演算回路。
FIG. 1 is a diagram showing the front part of a loading hydraulic excavator, FIG. 2 is a diagram showing a device for carrying out a conventional work tool trajectory control method, and FIG. 3 is a diagram showing a work tool trajectory control for a hydraulic excavator according to the present invention. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the microcomputer shown in FIG. 3; 2...Boom, 3...Arm, 4...Bucket, 5...Boom cylinder, 8, 9...Angle meter,
10, 11... Hydraulic pump, 12... Manually operated valve, 13... Boom operating lever, 14... Solenoid control valve, 22... Arm operating lever, 23... Microcomputer, 23a... Multiplexer,
23b...A/D converter, 23c...memory circuit,
23d...Output circuit, 23e...Arithmetic circuit.
Claims (1)
作業具の軌跡を制御する方法において、少なくと
も上記第１の腕式の角速度から上記第２の腕式の
動くべき角速度に応じた制御速度信号を求めると
ともに、上記作業具の初期位置および上記第１の
腕式の上記第１の腕式が取り付けられた部材に対
する角度、上記第２の腕式の上記第２の腕式が取
り付けられた部材に対する角度から目標位置と上
記作業具の実際位置との差に応じた位置偏差信号
を求めて、上記第１の腕式の操作時に、上記制御
速度信号に係数を乗じた信号と上記位置偏差信号
に応じた信号とを加算した制御信号に応じた角速
度で上記第２の腕式を動作するとともに、上記制
御信号による上記第２の腕式の動作が終了したと
きの上記位置偏差信号に応じて、上記係数の大き
さを変えることを特徴とする油圧シヨベル等の作
業具軌跡制御方法。1. A method for controlling the trajectory of a working tool such as a hydraulic excavator having first and second arm types, at least a control speed that varies from the angular velocity of the first arm type to the angular velocity at which the second arm type should move. While determining the signal, the initial position of the work implement, the angle of the first arm type with respect to the member to which the first arm type is attached, and the angle of the second arm type with respect to the member to which the second arm type is attached. A position deviation signal corresponding to the difference between the target position and the actual position of the working tool is determined from the angle with respect to the member, and when the first arm type is operated, the signal obtained by multiplying the control speed signal by a coefficient and the position deviation are calculated. The second arm type is operated at an angular velocity according to the control signal obtained by adding the signal corresponding to the signal, and the second arm type is operated according to the position deviation signal when the operation of the second arm type according to the control signal is completed. A method for controlling the trajectory of a work implement such as a hydraulic excavator, characterized in that the magnitude of the coefficient is changed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531281A JPS5817938A (en) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | Control method for locus of attachment of hydraulic shovel, etc. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531281A JPS5817938A (en) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | Control method for locus of attachment of hydraulic shovel, etc. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5817938A JPS5817938A (en) | 1983-02-02 |
| JPH0257166B2 true JPH0257166B2 (en) | 1990-12-04 |
Family
ID=14659500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11531281A Granted JPS5817938A (en) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | Control method for locus of attachment of hydraulic shovel, etc. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5817938A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01312125A (en) * | 1988-06-13 | 1989-12-15 | Komatsu Ltd | Control of arm-type work machine |
| DE112017000123B4 (en) * | 2017-04-10 | 2022-06-02 | Komatsu Ltd. | Earth moving machine and control method |
-
1981
- 1981-07-24 JP JP11531281A patent/JPS5817938A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5817938A (en) | 1983-02-02 |
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