JPWO2018096668A1 - 作業車両および作業車両の制御方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[作業車両の全体構成]
図1は、実施形態1に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。
車両本体1は、旋回体3と、運転室4と、走行装置5とを有する。
作業機2は、ブーム6と、アーム7と、バケット8と、ブームシリンダ10と、アームシリンダ11と、バケットシリンダ12とを有する。
図2に示されるように、作業車両CMには、ブームシリンダストロークセンサ16と、アームシリンダストロークセンサ17と、バケットシリンダストロークセンサ18とが設けられる。
図3は、実施形態1に基づく作業車両CMを制御する制御システム200の構成を説明する機能ブロック図である。
第1操作レバー25Rの前後方向の操作は、ブーム6の操作に対応し、前後方向の操作に応じてブーム6の下げ動作及び上げ動作が実行される。ブーム6を操作するためにレバー操作される。
第2操作レバー25Lの前後方向の操作は、アーム7の操作に対応し、前後方向の操作に応じてアーム7の上げ動作及び下げ動作が実行される。アーム7を操作するためにレバー操作される。
図4は、実施形態1に基づくバケット8の掘削角度と土砂抵抗との関係を説明する図である。
図5は、実施形態1に基づく作業車両CMの掘削作業の動作処理を説明する図である。
本例においては、作業機コントローラ26は、第1操作レバー25Rおよび第2操作レバー25Lの操作入力を受け付ける。
Vy=y1−y0
次に、作業機コントローラ26は、掘削角φを算出する(ステップS10)。
φ=tan(−Vy/Vx)-1―α0
次に、作業機コントローラ26は、掘削角φが限界角度以上であるか否かを判断する(ステップS12)。本例においては、一例として限界角度は0°に設定する。
それゆえ、上記で説明したように目標刃先データ[x1,y1,α1]を補正目標刃先データ[x1’,y1’,α1’]に変更する。
所定方向は、一例として掘削角度βとする。所定方向としてバケット8の刃先8aの方向に目標刃先データを投影する。
D=Vx×cos(α0+β)+Vy×(−sin(α0+β))
βは、バケット8の刃先8aの方向と、バケット8が移動する際の刃先8aの進行方向との間の角度を表わす掘削角度である。なお、βは0°以上に設定する。
Δy=−D×sin(α0+β)
x1’=x0+Δx
y1’=y0+Δy
α1’=α0+β
これにより、新たな補正目標刃先データ[x1’,y1’,α1’]を算出する。
作業機コントローラ26は、圧力センサ66の検出結果に基づく前後方向に関する第1操作レバー25Rの操作量(ブーム操作量)に従って、方向制御弁64を駆動し、ブーム6を駆動するためのブームシリンダ10に作動油を供給する。
以降の処理は、上記で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
この場合、バケット8の進行方向が掘削角度φ<Pである場合には、掘削角度βを所定角度Qに設定する。なお、角度P<Qであるものとする。これにより、図4で説明したように、バケット8にかかる土砂抵抗の値を最小にして効率的な掘削作業を実行することが可能である。
上記の実施形態1においては、操作レバーの操作入力に従って、バケット8の刃先8aが移動する目標刃先データを算出し、土砂抵抗が増加する移動を制限する方式について説明した。
図7に示されるように、本例においては、バケット8の刃先8aが作業機2の移動に従って移動する進行方向が示されている。
上記の進行方向がバケット8の刃先8aの方向に対して開口面側である場合には土砂抵抗は小さいと推定される。本例においては、進行方向がバケット8の刃先8aの方向から開口面側に180°の範囲は土砂抵抗が小さい範囲と判断する。一方、進行方向がそれ以外の範囲であるバケット8の背面側の範囲は土砂抵抗が大きい範囲と判断する。
図8は、実施形態2に基づく作業車両CMの掘削作業の動作処理を説明する図である。
本例においては、第1操作レバー25Rおよび第2操作レバー25Lの操作入力を受け付ける。
作業機コントローラ26は、圧力センサ66の検出結果に基づく前後方向に関する第1操作レバー25Rの操作量(ブーム操作量)に従って、方向制御弁64を駆動し、ブーム6を駆動するためのブームシリンダ10に作動油を供給する。
以降の処理は、上記で説明したのと同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
図9は、他の実施形態に基づく作業車両システムの概念を説明する図である。
次に、実施形態の作用効果について説明する。
Claims (10)
- 車両本体と、
前記車両本体に対して回動可能なブームと、前記ブームに対して回動可能なアームと、前記アームに対して回動可能なバケットとを有する、作業機と、
前記作業機に対する操作指令を出力する操作部と、
前記操作部からの前記操作指令に従って前記作業機を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、作業車両。 - 前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向および刃先方向に対して前記バケットの開口面側である場合には、前記バケットを進行方向に移動する、請求項1記載の作業車両。
- 前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの開口面側の所定角度の範囲内である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、請求項1記載の作業車両。
- 前記制御部は、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの開口面側の所定角度の範囲内でない場合には、前記バケットを進行方向に移動する、請求項3記載の作業車両。
- 前記バケットの進行方向への移動を制限は、前記制御部が前記バケットの進行方向への移動を禁止する、請求項1〜4のいずれか一項に記載の作業車両。
- 前記制御部は、
前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向を前記バケットの開口面側の所定方向に変更し、前記バケットを前記所定方向に移動する、請求項1記載の作業車両。 - 前記操作部は、前記ブームに対する第1の操作指令、前記アームに対する第2の操作指令および前記バケットに対する第3の操作指令のうちの少なくともいずれか1つを出力し、
前記制御部は、
前記操作部による前記第1の操作指令に基づく前記ブームの移動に伴う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記ブームの移動を禁止し、
前記操作部による前記第2の操作指令に基づく前記アームの移動に伴う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記アームの移動を禁止し、
前記操作部による前記第3の操作指令に基づく前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの移動を禁止する、請求項1記載の作業車両。 - 前記制御部は、
前記作業機が掘削作業を実行するか否かを判断し、
前記掘削作業を実行すると判断した場合に、前記操作部による前記操作指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限する、請求項1記載の作業車両。 - 前記制御部は、オペレータの操作指示に従って前記作業機が掘削作業を実行するか否かを判断する、請求項8記載の作業車両。
- 車両本体に対して回動可能なブームと、前記ブームに対して回動可能なアームと、前記アームに対して回動可能なバケットと、を有する作業機を含む作業車両の制御方法であって、
前記作業機に対する指令を受け付けるステップと、
前記指令に従って前記作業機を制御するステップとを備え、
前記作業機を制御するステップは、前記指令に従う前記バケットの進行方向が前記バケットの刃先方向に対して前記バケットの背面側である場合には、前記バケットの進行方向への移動を制限するステップを含む、作業車両の制御方法。
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