KR20210095935A

KR20210095935A - 건설 기계의 제어 시스템, 및 건설 기계의 제어 방법

Info

Publication number: KR20210095935A
Application number: KR1020217020218A
Authority: KR
Inventors: 도루 마쓰야마
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 2019-01-31
Filing date: 2020-01-09
Publication date: 2021-08-03
Also published as: DE112020000308T5; US20220120059A1; WO2020158331A1; CN113272498B; CN113272498A; JP7315333B2; KR102580186B1; JP2020122380A

Abstract

건설 기계의 제어 시스템은, 틸트 버킷과 제1 설계면과의 거리 및 틸트 버킷과 제1 설계면에 인접하는 제2 설계면과의 거리에 기초하여, 제1 설계면 및 제2 설계면으로부터 제어 대상면을 결정하는 결정부와, 결정부에 의해 결정된 제어 대상면에 기초하여, 틸트 버킷의 틸트축을 제어하는 작업기 제어부와, 제어 대상면과 제어 대상면 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치에 표시시키는 표시 제어부를 구비한다.

Description

건설 기계의 제어 시스템, 및 건설 기계의 제어 방법

본 발명은, 건설 기계의 제어 시스템, 및 건설 기계의 제어 방법에 관한 것이다.

건설 기계에 관한 기술 분야에 있어서, 특허문헌 1에 개시되어 있는 것과 같은, 시공(施工) 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 데이터에 기초하여 틸트 버킷(tilt bucket)을 제어하는 건설 기계의 제어 시스템이 알려져 있다.

일본 특허 제6046320호

목표 시공 데이터가 제1 설계면 및 제1 설계면에 인접하는 제2 설계면을 포함하는 경우가 있다. 제1 설계면에 추종하도록 틸트 버킷을 제어하는 경우, 건설 기계의 운전자는, 작업기를 구동시키기 위한 조작 장치를 조작하여, 틸트 버킷을 제1 설계면에 가까이 할 필요가 있다. 틸트 버킷을 제1 설계면에 가까이하는 것에 시간을 요하면, 작업 효율이 저하될 가능성이 있다.

본 발명의 태양(態樣)은, 틸트 버킷을 구비하는 건설 기계의 작업 효율의 저하를 억제하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 태양에 따르면, 암(arm) 및 틸트 버킷을 포함하는 작업기를 구비하는 건설 기계의 제어 시스템으로서, 상기 틸트 버킷과 제1 설계면과의 거리 및 상기 틸트 버킷과 상기 제1 설계면에 인접하는 제2 설계면과의 거리에 기초하여, 상기 제1 설계면 및 상기 제2 설계면으로부터 제어 대상면을 결정하는 결정부와, 상기 결정부에 의해 결정된 상기 제어 대상면에 기초하여, 상기 틸트 버킷의 틸트축(tilt axis)을 제어하는 작업기 제어부와, 상기 제어 대상면과 상기 제어 대상면 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치에 표시시키는 표시 제어부를 구비하는 건설 기계의 제어 시스템이 제공된다.

본 발명의 태양에 의하면, 틸트 버킷을 구비하는 건설 기계의 작업 효율의 저하를 억제할 수 있다.

도 1은, 제1 실시형태에 관한 건설 기계의 일례를 나타낸 사시도이다.
도 2는, 제1 실시형태에 관한 건설 기계의 제어 시스템의 일례를 나타낸 블록도이다.
도 3은, 제1 실시형태에 관한 건설 기계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4는, 제1 실시형태에 관한 버킷(bucket)을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는, 제1 실시형태에 관한 제어 장치의 일례를 나타낸 기능 블록도이다.
도 6은, 제1 실시형태에 관한 결정부의 처리의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 7은, 제1 실시형태에 관한 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 8은, 제1 실시형태에 관한 건설 기계의 동작의 일례를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는, 제1 실시형태에 관한 건설 기계의 동작의 일례를 설명하기 위한 사시도이다.
도 10은, 제1 실시형태에 관한 건설 기계의 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다.
도 11은, 제1 실시형태에 관한 표시 장치의 표시예를 나타낸 모식도이다.
도 12는, 제2 실시형태에 관한 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.
도 13은, 본 실시형태에 관한 컴퓨터 시스템의 일례를 나타낸 블록도이다.

이하, 본 발명에 관한 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 이하에서 설명하는 각각의 실시형태의 구성 요소는 적절히 조합시키는 것이 가능하다. 또한, 일부의 구성 요소를 사용하지 않을 경우도 있다.

이하의 설명에 있어서는, 3차원의 차체 좌표계(X, Y, Z)를 규정하여, 각 부의 위치 관계에 대하여 설명한다. 차체 좌표계란, 건설 기계에 고정된 원점을 기준으로 하는 좌표계를 말한다. 차체 좌표계는, 건설 기계에 설정된 원점을 기준으로 하여 규정 방향으로 연장되는 X축과, X축과 직교하는 Y축과, X축 및 Y축의 각각과 직교하는 Z축에 의해 규정된다. X축과 평행한 방향을 X축 방향이라고 한다. Y축과 평행한 방향을 Y축 방향이라고 한다. Z축과 평행한 방향을 Z축 방향이라고 한다. X축을 중심으로 하는 회전 또는 경사 방향을 θX 방향이라고 한다. Y축을 중심으로 하는 회전 또는 경사 방향을 θY 방향이라고 한다. Z축을 중심으로 하는 회전 또는 경사 방향을 θZ 방향이라고 한다.

[제1 실시형태]

<건설 기계>

도 1은, 본 실시형태에 관한 건설 기계(100)의 일례를 나타낸 사시도이다. 본 실시형태에 있어서는, 건설 기계(100)가 유압 셔블인 예에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서는, 건설 기계(100)를 적절히, 유압 셔블(100)이라고 한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(100)은, 유압(油壓)에 의해 작동하는 작업기(1)와, 작업기(1)를 지지하는 선회체(旋回體)(2)와, 선회체(2)를 지지하는 주행체(3)를 구비한다. 선회체(2)는, 운전자가 탑승하는 운전실(4)을 구비한다. 운전실(4)에는, 운전자가 착석(着座)하는 시트(4S)가 배치된다. 선회체(2)는, 주행체(3)에 지지된 상태로 선회축(旋回軸)(RX)을 중심으로 선회 가능하다.

주행체(3)는, 한 쌍의 크롤러(crawler)(3C)를 구비한다. 크롤러(3C)의 회전에 의해, 유압 셔블(100)이 주행한다. 그리고, 주행체(3)가 타이어를 가져도 된다.

작업기(1)는, 선회체(2)에 지지된다. 작업기(1)는, 선회체(2)에 연결되는 붐(boom)(6)과, 붐(6)의 선단부에 연결되는 암(7)과, 암(7)의 선단부에 연결되는 버킷(8)을 구비한다. 버킷(8)은, 날끝(blade edge)(9)을 구비한다. 본 실시형태에 있어서, 버킷(8)의 날끝(9)은, 스트레이트 형상의 날(刃)의 선단부이다. 그리고, 버킷(8)의 날끝(9)은, 버킷(8)에 형성된 볼록 형상의 날의 선단부라도 된다.

붐(6)은, 붐축(boom axis)(AX1)을 중심으로 선회체(2)에 대하여 회전 가능하다. 암(7)은, 암축(arm axis)(AX2)을 중심으로 붐(6)에 대하여 회전 가능하다. 본 실시형태에 있어서, 버킷(8)은, 틸트 버킷이다. 버킷(8)은, 버킷축(bucket axis)(AX3) 및 틸트축(AX4)의 각각을 중심으로 암(7)에 대하여 회전 가능하다. 붐축(AX1), 암축(AX2), 및 버킷축(AX3)은, Y축과 평행이다. 틸트축(AX4)은, 버킷축(AX3)과 직교한다. 선회축(RX)는, Z축과 평행이다. X축 방향은, 선회체(2)의 전후 방향이다. Y축 방향은, 선회체(2)의 차폭 방향이다. Z축 방향은, 선회체(2)의 상하 방향이다. 시트(4S)에 착석한 운전자를 기준으로 하여 작업기(1)가 존재하는 방향이 전방이다.

<제어 시스템>

도 2는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 시스템(200)의 일례를 나타낸 블록도이다. 도 3은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 4는, 본 실시형태에 관한 버킷(8)을 모식적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 유압 셔블(100)의 제어 시스템(200)은, 엔진(5)과, 작업기(1)를 구동시키는 복수의 유압 실린더(10)와, 선회체(2)를 구동시키는 선회 모터(16)와, 주행체(3)를 구동시키는 주행 모터(15)와, 작동유를 토출(吐出)하는 유압 펌프(17)와, 유압 펌프(17)로부터 토출된 작동유를 복수의 유압 실린더(10), 주행 모터(15), 및 선회 모터(16)의 각각에 분배하는 밸브 장치(18)와, 선회체(2)의 위치 데이터를 산출하는 차체 위치 연산 장치(20)와, 작업기(1)의 각도 θ를 검출하는 각도 검출 장치(30)와, 유압 셔블(100) 중 적어도 일부를 조작하는 조작 장치(40)와, 제어 장치(50)와, 표시 장치(80)와, 입력 장치(90)를 구비한다.

작업기(1)는, 유압 실린더(10)가 발생하는 동력에 의해 작동한다. 유압 실린더(10)는, 유압 펌프(17)로부터 공급된 작동유에 기초하여 구동한다. 유압 실린더(10)는, 붐(6)을 작동시키는 붐 실린더(11)와, 암(7)을 작동시키는 암 실린더(12)와, 버킷(8)을 작동시키는 버킷 실린더(13) 및 틸트 실린더(14)를 포함한다. 붐 실린더(11)는, 붐축(AX1)을 중심으로 붐(6)을 회전시키는 동력을 발생한다. 암 실린더(12)는, 암축(AX2)을 중심으로 암(7)을 회전시키는 동력을 발생한다. 버킷 실린더(13)는, 버킷축(AX3)을 중심으로 버킷(8)을 회전시키는 동력을 발생한다. 틸트 실린더(14)는, 틸트축(AX4)을 중심으로 버킷(8)을 회전시키는 동력을 발생한다.

이하의 설명에 있어서는, 버킷축(AX3)을 중심으로 하는 버킷(8)의 회전을 적절히, 버킷 회전이라고 하고, 틸트축(AX4)을 중심으로 하는 버킷(8)의 회전을 적절히, 틸트 회전이라고 한다.

선회체(2)는, 선회 모터(16)가 발생하는 동력에 의해 선회한다. 선회 모터(16)는, 유압 모터이며, 유압 펌프(17)로부터 공급된 작동유에 기초하여 구동한다. 선회 모터(16)는, 선회축(RX)를 중심으로 선회체(2)를 선회시키는 동력을 발생한다.

주행체(3)는, 주행 모터(15)가 발생하는 동력에 의해 주행한다. 주행 모터(15)는, 유압 모터이며, 유압 펌프(17)로부터 공급된 작동유에 기초하여 구동한다. 주행 모터(15)는, 주행체(3)를 전진 또는 후진시키는 동력을 발생한다.

엔진(5)는, 선회체(2)에 탑재된다. 엔진(5)는, 유압 펌프(17)를 구동시키기 위한 동력을 발생한다.

유압 펌프(17)는, 유압 실린더(10), 선회 모터(16), 및 주행 모터(15)를 구동시키기 위한 작동유를 토출한다.

밸브 장치(18)는, 유압 펌프(17)로부터 공급된 작동유를 복수의 유압 실린더(10), 선회 모터(16), 및 주행 모터(15)에 분배하는 복수의 밸브를 가진다. 밸브 장치(18)는, 복수의 유압 실린더(10)의 각각에 공급되는 작동유의 유량(流量)을 조정한다. 유압 실린더(10)에 공급되는 작동유의 유량이 조정되는 것에 의해, 작업기(1)의 작동 속도가 조정된다. 밸브 장치(18)는, 선회 모터(16)에 공급되는 작동유의 유량을 조정한다. 선회 모터(16)에 공급되는 작동유의 유량이 조정되는 것에 의해, 선회체(2)의 선회 속도가 조정된다. 밸브 장치(18)는, 주행 모터(15)에 공급되는 작동유의 유량을 조정한다. 주행 모터(15)에 공급되는 작동유의 유량이 조정되는 것에 의해, 주행체(3)의 주행 속도가 조정된다.

차체 위치 연산 장치(20)는, 선회체(2)의 위치 데이터를 산출한다. 선회체(2)의 위치 데이터는, 선회체(2)의 위치, 선회체(2)의 자세, 및 선회체(2)의 방위를 포함한다. 차체 위치 연산 장치(20)는, 선회체(2)의 위치를 산출하는 위치 연산기(21)와, 선회체(2)의 자세를 산출하는 자세 연산기(22)와, 선회체(2)의 방위를 산출하는 방위 연산기(23)를 구비한다.

위치 연산기(21)는, 선회체(2)의 위치로서, 글로벌 좌표계에서의 선회체(2)의 위치를 산출한다. 위치 연산기(21)는, 선회체(2)에 배치된다. 글로벌 좌표계란, 지구에 고정된 원점을 기준으로 하는 좌표계를 말한다. 글로벌 좌표계는, GNSS(Global Navigation Satellite System)에 의해 규정되는 좌표계이다. GNSS와는, 전지구(全地球) 항법 위성 시스템을 말한다. 전지구 항법 위성 시스템으로서, GPS(Global Positioning System)가 예시된다. GNSS는, 복수의 측위 위성을 가진다. GNSS는, 위도, 경도, 및 고도의 좌표 데이터로 규정되는 위치를 검출한다. 선회체(2)에 GPS 안테나가 설치된다. GPS 안테나는, GPS 위성으로부터 전파를 수신하여, 수신한 전파에 기초하여 생성한 신호를 위치 연산기(21)에 출력한다. 위치 연산기(21)는, GPS 안테나로부터 공급된 신호에 기초하여, 글로벌 좌표계에서의 선회체(2)의 위치를 산출한다. 위치 연산기(21)는, 예를 들면, 도 3에 나타낸 바와 같은, 선회체(2)의 대표점 O의 위치를 산출한다. 도 3에 나타낸 예에 있어서, 선회체(2)의 대표점 O는, 선회축(RX)로 설정된다. 그리고, 대표점 O는, 붐축(AX1)에 설정되어도 된다.

자세 연산기(22)는, 선회체(2)의 자세로서, 글로벌 좌표계에서의 수평면에 대한 선회체(2)의 경사 각도를 산출한다. 자세 연산기(22)는, 선회체(2)에 배치된다. 자세 연산기(22)는, 관성 계측 장치(IMU: Inertial Measurement Unit)를 포함한다. 수평면에 대한 선회체(2)의 경사 각도는, 차폭 방향에서의 선회체(2)의 경사 각도를 나타내는 롤 각도 α, 및 전후 방향에서의 선회체(2)의 경사 각도를 나타내는 피치 각도 β를 포함한다.

방위 연산기(23)는, 선회체(2)의 방위로서, 글로벌 좌표계에서의 기준 방위에 대한 선회체(2)의 방위를 산출한다. 기준 방위는, 예를 들면, 북쪽이다. 방위 연산기(23)는, 선회체(2)에 배치된다. 방위 연산기(23)는, 쟈이로 센서(gyro sensor)를 포함한다. 그리고, 방위 연산기(23)는, GPS 안테나로부터 공급된 신호에 기초하여 방위를 산출해도 된다. 기준 방위에 대한 선회체(2)의 방위는, 기준 방위와 선회체(2)의 방위가 이루는 각도를 나타내는 요 각도(yaw angle) γ를 포함한다.

각도 검출 장치(30)는, 작업기(1)의 각도 θ를 검출한다. 각도 검출 장치(30)는, 작업기(1)에 배치된다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 작업기(1)의 각도 θ는, Z축에 대한 붐(6)의 각도를 나타내는 붐 각도 θ1과, 붐(6)에 대한 암(7)의 각도를 나타내는 암 각도 θ2와, 암(7)에 대한 버킷 회전 방향의 버킷(8)의 각도를 나타내는 버킷 각도 θ3과, XY 평면에 대한 틸트 회전 방향의 버킷(8)의 각도를 나타내는 틸트 각도(tilt angle) θ4를 포함한다.

각도 검출 장치(30)는, 붐 각도 θ1을 검출하는 붐 각도 검출기(31)와, 암 각도 θ2를 검출하는 암 각도 검출기(32)와, 버킷 각도 θ3을 검출하는 버킷 각도 검출기(33)와, 틸트 각도 θ4를 검출하는 틸트 각도 검출기(34)를 구비한다. 각도 검출 장치(30)는, 유압 실린더(10)의 스트로크를 검출하는 스트로크 센서를 포함해도 되고, 로터리 인코더와 같은 작업기(1)의 각도 θ를 검출하는 각도 센서를 포함해도 된다. 각도 검출 장치(30)가 스트로크 센서를 포함하는 경우, 각도 검출 장치(30)는, 스트로크 센서의 검출 데이터에 기초하여, 작업기(1)의 각도 가스트를 산출한다.

조작 장치(40)는, 유압 실린더(10), 선회 모터(16), 및 주행 모터(15)를 구동시키기 위해 운전자에 의해 조작된다. 조작 장치(40)는, 운전실(4)에 배치된다. 운전자에 의해 조작 장치(40)가 조작됨으로써, 작업기(1)가 작동한다. 조작 장치(40)는, 유압 셔블(100)의 운전자에 의해 조작되는 레버를 포함한다. 조작 장치(40)의 레버는, 우측 조작 레버(41)와, 좌측 조작 레버(42)와, 틸트 조작 레버(43)를 포함한다.

중립 위치에 있는 우측 조작 레버(41)가 전방으로 조작되면, 붐(6)이 하강 동작하고, 후방으로 조작되면, 붐(6)이 상승 동작한다. 중립 위치에 있는 우측 조작 레버(41)가 우측으로 조작되면, 버킷(8)이 덤핑 동작(dumping operation)하고, 좌측 방향으로 조작되면, 버킷(8)이 굴삭 동작(excavation operation)한다.

중립 위치에 있는 좌측 조작 레버(42)가 전방으로 조작되면, 암(7)이 덤핑 동작하고, 후방으로 조작되면, 암(7)이 굴삭 동작한다. 중립 위치에 있는 좌측 조작 레버(42)가 우측으로 조작되면, 선회체(2)가 우측 선회하여, 좌측 방향으로 조작되면, 선회체(2)가 좌측 선회한다.

틸트 조작 레버(43)가 조작되면, 버킷(8)이 틸트 회전한다.

또한, 조작 장치(40)는, 도시하지 않은 주행 레버를 포함한다. 주행 레버가 조작됨으로써, 주행체(3)의 전진 또는 후진이 전환된다. 주행 레버가 조작되는 것에 의해, 주행체(3)의 주행 속도가 조정된다.

표시 장치(80)는, 표시 데이터를 표시한다. 표시 장치(80)는, 운전실(4)에 배치된다. 표시 장치(80)로서, 액정 디스플레이(LCD: Liquid Crystal Display) 또는 유기 EL 디스플레이(OLED: Organic Electroluminescence Display)와 같은 평판 디스플레이가 예시된다.

입력 장치(90)는, 입력 데이터를 제어 장치(50)에 입력하기 위해 운전자에 의해 조작된다. 입력 장치(90)는, 운전실(4)에 배치된다. 입력 장치(90)로서, 컴퓨터용 키보드, 마우스, 터치 패널, 조작 스위치, 및 조작 버튼과 같은, 운전자의 손에 의해 조작되는 접촉식 입력 장치가 예시된다. 그리고, 입력 장치(90)는, 관리자의 음성에 의해 조작되는 음성 입력 장치라도 된다.

<제어 장치>

도 5는, 본 실시형태에 관한 제어 장치(50)의 일례를 나타낸 기능 블록도이다. 제어 장치(50)는, 차체 위치 데이터 취득부(51)와, 각도 데이터 취득부(52)와, 조작 데이터 취득부(53)와, 입력 데이터 취득부(54)와, 목표 시공 데이터 취득부(55)와, 버킷 위치 데이터 산출부(56)와, 결정부(57)와, 기억부(60)와, 작업기 제어부(61)와, 표시 제어부(62)를 구비한다.

차체 위치 데이터 취득부(51)는, 차체 위치 연산 장치(20)로부터 선회체(2)의 위치 데이터를 취득한다. 선회체(2)의 위치 데이터는, 선회체(2)의 위치, 선회체(2)의 자세, 및 선회체(2)의 방위를 포함한다.

각도 데이터 취득부(52)는, 각도 검출 장치(30)로부터 작업기(1)의 각도 θ를 나타내는 각도 데이터를 취득한다. 작업기(1)의 각도 데이터는, 붐 각도 θ1, 암 각도 θ2, 버킷 각도 θ3, 및 틸트 각도 θ4를 포함한다.

조작 데이터 취득부(53)는, 조작 장치(40)가 조작됨으로써 생성되는 조작 데이터를 취득한다. 조작 장치(40)의 조작 데이터는, 조작 장치(40)가 조작된 양을 포함한다. 조작 장치(40)에는, 레버가 조작된 양을 검출하는 조작량 센서가 설치된다. 조작 데이터 취득부(53)는, 조작 장치(40)의 조작량 센서로부터 조작 장치(40)의 조작 데이터를 취득한다. 조작 데이터는, 작업기(1)를 작동시키기 위해 생성된 조작 데이터, 선회체(2)를 선회시키기 위해 생성된 조작 데이터, 및 주행체(3)를 주행시키기 위해 생성된 조작 데이터를 포함한다.

입력 데이터 취득부(54)는, 입력 장치(90)가 조작됨으로써 생성되는 입력 데이터를 취득한다.

목표 시공 데이터 취득부(55)는, 시공 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 데이터 CS를 취득한다. 목표 시공 데이터 CS는, 유압 셔블(100)에 의한 시공 후의 3차원의 목표 형상을 나타낸다. 본 실시형태에 있어서, 목표 시공 데이터 CS는, 차체 좌표계에 있어서 규정된다. 그리고, 목표 시공 데이터 CS는, 글로벌 좌표계에 있어서 규정되어도 된다. 본 실시형태에 있어서는, 목표 시공 데이터 공급 장치(70)에 의해, 목표 시공 데이터 CS가 생성된다. 목표 시공 데이터 취득부(55)는, 목표 시공 데이터 공급 장치(70)로부터 목표 시공 데이터를 취득한다. 목표 시공 데이터 공급 장치(70)는, 유압 셔블(100)의 원격지에 설치되어도 된다. 목표 시공 데이터 공급 장치(70)에 의해 생성된 목표 시공 데이터 CS는, 통신 시스템을 통해 제어 장치(50)에 송신되어도 된다. 그리고, 목표 시공 데이터 공급 장치(70)에 의해 생성된 목표 시공 데이터가 기억부(60)에 기억되어도 된다. 목표 시공 데이터 취득부(55)는, 기억부(60)로부터 목표 시공 데이터 CS를 취득해도 된다. 목표 시공 데이터 CS는, 차체 좌표계에 있어서 규정된다.

버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 버킷(8)에 설정된 규정점 RP의 위치 데이터를 산출한다. 버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 차체 위치 데이터 취득부(51)에 의해 취득된 선회체(2)의 위치 데이터와, 각도 데이터 취득부(52)에 의해 취득된 작업기(1)의 각도 데이터와, 기억부(60)에 기억되어 있는 작업기 데이터에 기초하여, 버킷(8)과 설정되는 규정점 RP의 위치 데이터를 산출한다.

도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 작업기 데이터는, 붐 길이(boom length) L1, 암 길이(arm length) L2, 버킷 길이 L3, 틸트 길이(tilt length) L4, 및 버킷 폭 L5를 포함한다. 붐 길이 L1은, 붐축(AX1)과 암축(AX2)와의 거리이다. 암 길이 L2는, 암축(AX2)와 버킷축(AX3)과의 거리이다. 버킷 길이 L3은, 버킷축(AX3)과 버킷(8)의 날끝(9)과의 거리이다. 틸트 길이 L4는, 버킷축(AX3)과 틸트축(AX4)와의 거리이다. 버킷 폭 L5는, 버킷(8)의 폭 방향의 치수이다. 작업기 데이터는, 버킷(8)의 형상 및 치수를 나타내는 버킷 외형 데이터를 포함한다. 버킷 외형 데이터는, 버킷(8)의 외면의 윤곽를 포함하는 버킷(8)의 외면 데이터를 포함한다. 버킷 외형 데이터는, 버킷(8)의 소정 부위를 기준으로 한 버킷(8)의 복수의 규정점 RP의 좌표 데이터를 포함한다.

버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 선회체(2)의 대표점 O에 대한 복수의 규정점 RP 각각의 상대(相對) 위치를 산출한다. 또한, 버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 복수의 규정점 RP 각각의 절대 위치를 산출한다.

버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 붐 길이 L1, 암 길이 L2, 버킷 길이 L3, 틸트 길이 L4, 및 버킷 외형 데이터를 포함하는 작업기 데이터와, 붐 각도 θ1, 암 각도 θ2, 버킷 각도 θ3, 및 틸트 각도 θ4를 포함하는 작업기 각도 데이터에 기초하여, 대표점 O에 대한 복수의 규정점 RP의 각각의 상대 위치를 산출할 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 대표점 O는, 선회체(2)의 선회축(RX)로 설정된다. 그리고, 대표점 O는, 붐축(AX1)에 설정되어도 된다.

버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 차체 위치 연산 장치(20)에 의해 산출된 선회체(2)의 절대 위치와, 대표점 O과 버킷(8)과의 상대 위치에 기초하여, 버킷(8)의 절대 위치를 산출할 수 있다. 선회체(2)의 절대 위치와 대표점 O과의 상대 위치는, 유압 셔블(100)의 제원(諸元) 데이터로부터 도출되는 기지(旣知) 데이터이다. 버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 선회체(2)의 절대 위치를 포함하는 위치 데이터와, 대표점 O과 버킷(8)과의 상대 위치와, 작업기 데이터와, 작업기 각도 데이터에 기초하여, 버킷(8)의 복수의 규정점 RP의 각각의 절대 위치를 산출할 수 있다.

결정부(57)는, 목표 시공 데이터 취득부(55)에 의해 취득된 목표 시공 데이터 CS와, 버킷 위치 데이터 산출부(56)에 의해 취득된 규정점 RP의 위치 데이터로부터, 버킷(8)의 제어에 사용하는 제어 대상면(Fc)를 결정한다.

도 6은, 본 실시형태에 관한 결정부(57)의 처리의 일례를 설명하기 위한 모식도이다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 목표 시공 데이터 CS는, 복수의 설계면(F)을 포함한다. 설계면(F)는, 시공 대상의 목표 형상을 나타낸다.

결정부(57)는, 목표 시공 데이터 CS의 복수의 설계면(F)으로부터, 버킷(8)의 제어에 사용하는 제어 대상면(Fc)를 결정한다. 또한, 결정부(57)는, 목표 시공 데이터 CS의 복수의 설계면(F)으로부터, 버킷(8)의 제어에 사용하지 않는 비제어 대상면(Fn)을 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 버킷(8)의 제어는, 적어도 버킷(8)의 틸트축(AX4)의 제어를 포함한다. 버킷(8)의 틸트축(AX4)의 제어는, 틸트 회전 방향에서의 버킷(8)의 각도(위치)를 나타내는 틸트 각도 θ4, 틸트 회전 방향에서의 버킷(8)의 회전 속도, 및 틸트 회전 방향에서의 버킷(8)의 회전 가속도 중 1개 이상의 제어를 포함한다.

그리고, 버킷(8)의 제어는, 버킷(8)의 버킷축(AX3)의 제어를 포함해도 된다. 버킷(8)의 버킷축(AX3) 제어는, 버킷 회전 방향에서의 버킷(8)의 각도(위치)를 나타내는 버킷 각도 θ3, 버킷 회전 방향에서의 버킷(8)의 회전 속도, 및 버킷 회전 방향에서의 버킷(8)의 회전 가속도 중 1개 이상의 제어를 포함한다.

버킷(8)은, 제어 대상면(Fc)에 기초하여 틸트축(AX4)을 제어된다. 결정부(57)는, 목표 시공 데이터의 복수의 설계면(F)으로부터, 버킷(8)의 틸트축(AX4)의 제어에 사용하는 제어 대상면(Fc)를 결정한다. 또한, 결정부(57)는, 목표 시공 데이터의 복수의 설계면(F)으로부터, 버킷(8)의 틸트축의 제어에 사용하지 않는 비제어 대상면(Fn)을 결정한다. 버킷(8)의 틸트축(AX4)의 제어에 사용되는 제어 대상면(Fc)는, 목표 시공 데이터 CS의 복수의 설계면(F) 중, 버킷(8)과의 거리가 가장 짧은 설계면(F)로 결정된다. 본 실시형태에 있어서, 복수의 설계면(F)를 포함하는 목표 시공 데이터 CS는, 차체 좌표계에 있어서 규정된다. 버킷(8)(규정점 RP)의 위치 데이터도, 차체 좌표계에 있어서 규정된다. 결정부(57)는, 목표 시공 데이터 CS 중, 버킷 위치 데이터 산출부(56)에 의해 산출된 버킷(8)과의 거리(수직 거리)가 가장 짧은 점 AP를 결정한다. 결정부(57)는, 점 AP를 포함하는 설계면(F)를, 버킷(8)과의 거리가 가장 짧은 제어 대상면(Fc)로 결정한다.

버킷(8)의 틸트축(AX4)의 제어에 사용되지 않는 비제어 대상면(Fn)은, 제어 대상면(Fc)의 주위의 적어도 일부에 배치된다. 제어 대상면(Fc)와 비제어 대상면(Fn)과는 인접한다. 제어 대상면(Fc)와 버킷(8)과의 거리는, 비제어 대상면(Fn)과 버킷(8)과의 거리보다 짧다.

또한, 결정부(57)는, 점 AP 및 버킷(8)을 지나고 버킷축(AX3)과 직교하는 작업기 동작 평면 WP를 결정한다. 작업기 동작 평면 WP는, 붐 실린더(11), 암 실린더(12), 및 버킷 실린더(13) 중 1개 이상의 동작에 의해 버킷(8)이 이동하는 동작 평면이며, 차체 좌표계에서의 XZ 평면과 평행이다.

또한, 결정부(57)는, 작업기 동작 평면 WP와 목표 시공 데이터 CS와의 교선(交線)인 라인 LX를 결정한다. 또한, 결정부(57)는, 점 AP를 지나고 목표 시공 데이터 CS에 있어서 라인 LX와 교차하는 라인 LY를 결정한다.

결정부(57)는, 목표 시공 데이터 취득부(55)에 의해 취득된 목표 시공 데이터 CS와, 버킷 위치 데이터 산출부(56)에 의해 취득된 규정점 RP의 위치 데이터에 기초하여 결정된 제어 대상면(Fc)가, 전회의 제어 대상면 Fb로부터 전환되어 있는지의 여부를 판정한다. 제어 대상면(Fc)가 전회의 제어 대상면 Fb와 같은 경우에는, 제어 대상면(Fc)를 전회의 제어 대상면 Fb에 유지한다.

결정부(57)는, 제어 대상면(Fc)가 전회의 제어 대상면 Fb로부터 전환되어 있는 경우에는, 조작 데이터 취득부(53)에 의해 취득된 조작 데이터에 기초하여, 작업기(1)의 특정 조작이 유지되고 있는지의 여부를 판정한다. 작업기(1)의 특정 조작이 유지되고 있는 경우에는, 제어 대상면(Fc)를 전회의 제어 대상면 Fb에 유지한다. 특정 조작이 유지되어 있지 않은 경우에는, 목표 시공 데이터 CS와, 규정점 RP의 위치 데이터에 기초한 제어 대상면(Fc)를 유지한다.

작업기 제어부(61)는, 결정부(57)에 의해 결정된 제어 대상면(Fc)에 기초하여, 버킷(8)이 설계면(F)을 파들어 가지 않도록, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다. 또한, 작업기 제어부(61)는, 결정부(57)에 의해 결정된 제어 대상면(Fc)에 기초하여, 버킷(8)이 설계면(F)을 파들어 가지 않도록, 버킷(8)의 버킷축(AX3)을 제어한다. 또한, 작업기 제어부(61)는, 버킷(8)이 설계면(F)을 파들어 가지 않도록, 붐(6)을 제어한다. 즉, 작업기 제어부(61)는, 버킷(8)이 제어 대상면(Fc)에 추종하도록, 적어도 틸트축(AX4)의 제어를 포함하는 작업기(1)의 제어를 실행한다.

작업기 제어부(61)는, 라인 LX를 따라, 붐(6) 및 암(7)을 이동시키거나, 버킷(8)을 버킷 회전시키거나 한다. 또한, 작업기 제어부(61)는, 라인 LY를 따라, 버킷(8)을 틸트 회전시킨다. 작업기 제어부(61)는, 틸트 회전 방향에서의 버킷(8)과 제어 대상면(Fc)의 라인 LY와의 상대 각도가 유지되도록, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다.

표시 제어부(62)는, 표시 장치(80)에 표시 데이터를 표시시킨다. 표시 제어부(62)는, 결정부(57)에 의해 결정된 제어 대상면(Fc)와 제어 대상면(Fc) 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다. 표시 제어부(62)는, 결정부(57)에 의해 결정된 제어 대상면(Fc)와 비제어 대상면(Fn)을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다.

<제어 방법>

도 7은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.

목표 시공 데이터 취득부(55)는, 목표 시공 데이터 CS를 취득한다(스텝 S10).

차체 위치 데이터 취득부(51)는, 차체 위치 연산 장치(20)로부터 선회체(2)의 위치 데이터를 취득한다. 각도 데이터 취득부(52)는, 각도 검출 장치(30)로부터 작업기(1)의 각도 데이터를 취득한다. 버킷 위치 데이터 산출부(56)는, 선회체(2)의 위치 데이터와, 작업기(1)의 각도 데이터와, 기억부(60)에 기억되어 있는 작업기 데이터에 기초하여, 버킷(8)(규정점 RP)의 위치를 산출한다.

목표 시공 데이터 CS는, 제1 설계면(F1)과, 제1 설계면(F1)에 인접하는 제2 설계면(F2)을 포함한다. 제1 설계면(F1)의 구배(勾配)와 제2 설계면(F2)의 구배와는 상이하다. 결정부(57)는, 버킷(8)의 위치 데이터와, 목표 시공 데이터 CS에 기초하여, 버킷(8)과 제1 설계면(F1)과의 거리 d1, 및 버킷(8)과 제2 설계면(F2)과의 거리 d2를 산출한다(스텝 S20).

본 실시형태에 있어서, 거리 d1 및 거리 d2는, 차체 좌표계에 있어서 규정된다. 그리고, 거리 d1 및 거리 d2는, 글로벌 좌표계에 있어서 규정되어도 된다.

결정부(57)는, 버킷(8)과 제1 설계면(F1)과의 거리 d1 및 버킷(8)과 제2 설계면(F2)과의 거리 d2에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)를 결정한다(스텝 S30).

이하의 설명에 있어서는, 일례로서, 거리 d1가 거리 d2보다 짧고, 제1 설계면(F1)이 제어 대상면(Fc)에 결정되고, 제1 설계면(F1)에 인접하는 제2 설계면(F2)이 비제어 대상면(Fn)에 결정되는 것으로 한다.

도 8은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 동작의 일례를 설명하기 위한 평면도이다. 도 9는, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 동작의 일례를 설명하기 위한 사시도이다. 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 운전자는, 틸트축(AX4)을 제어되는 버킷(8)이, 제1 설계면(F1)의 제1 위치 P1로부터 제2 위치 P2를 거쳐 제3 위치 P3로 이동하도록, 조작 장치(40)를 조작한다. 제1 위치 P1은, 선회체(2)로부터 먼 제1 설계면(F1)의 위치이다. 제2 위치 P2는, 제1 위치 P1보다 선회체(2)에 가까운 제1 설계면(F1)의 위치이다. 제3 위치 P3은, 제2 위치 P2보다 선회체(2)에 가까운 제1 설계면(F1)의 위치이다.

제1 설계면(F1)는, XY 평면에 대하여 경사지는 경사면이다. 운전자는, 틸트축(AX4)을 제어되는 버킷(8)이 선회체(2)에 가까워지도록, 조작 장치(40)를 조작하여 적어도 암(7)을 구동함으로써, 시공 대상으로 경사면을 형성할 수 있다.

그리고, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 차폭 방향의 선회체(2)의 중심의 위치와 제1 설계면(F1)의 중심의 위치가 상이한 경우, 버킷(8)이 제1 설계면(F1)을 파들어 가지 않도록, 운전자는, 조작 장치(40)를 조작하여, 선회체(2)를 선회시키면서 작업기(1)를 작동시켜도 된다.

결정부(57)는, 제어 대상면(Fc)가 전환되었었는지의 여부를 판정한다. 즉, 결정부(57)는, 버킷(8)과 제1 설계면(F1)과의 거리 d1 및 버킷(8)과 제2 설계면(F2)과의 거리 d2에 기초하여, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)과 전환되었었는지의 여부를 판정한다(스텝 S40).

스텝 S40에 있어서, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)으로 전환되었던 것으로 판정된 경우(스텝 S40: Yes), 스텝 S50으로 진행한다.

스텝 S40에 있어서, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)으로 전환되어 있지 않은 것으로 판정되었을 경우(스텝 S40: No), 즉 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)에 유지되고 있는 경우, 스텝 S70으로 진행한다.

조작 장치(40)의 조작 데이터는, 조작 데이터 취득부(53)에 의해 취득된다. 결정부(57)는, 조작 데이터 취득부(53)에 의해 취득된 조작 데이터에 기초하여, 특정 조작이 유지되고 있는지의 여부를 판정한다(스텝 S50).

본 실시형태에 있어서, 특정 조작은, 버킷(8)이 제1 위치 P1로부터 제3 위치 P3로 이동하도록, 암(7)을 구동시키는 조작이다. 결정부(57)는, 암(7)을 구동시키기 위한 조작 장치(40)[좌측 조작 레버(42)]의 조작이 계속되고 있는지의 여부를 판정한다.

스텝 S50에 있어서, 특정 조작이 유지되고 있는 것으로 판정된 경우(스텝 S50: Yes), 결정부(57)는, 특정 조작이 유지되고 있는 기간에 있어서, 제어 대상면(Fc)를 제2 설계면(F2)으로 전환하지 않고, 제1 설계면(F1)에 유지한다(스텝 S60).

스텝 S50에 있어서, 특정 조작이 유지되어 있지 않은 것으로 판정된 경우(스텝 S50: No), 결정부(57)는, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2) 중 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면(F)을 제어 대상면(Fc)로 결정하고, 스텝 S70으로 진행한다.

예를 들면, 버킷(8)이 제1 위치 P1로부터 제3 위치 P3을 향해 이동하고 있을 때, 운전자가 암(7)을 조작하는 조작 장치(40)[좌측 조작 레버(42)]가 조작을 그만두어 버리고, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2) 중, 운전자가 암(7)의 조작을 그만둔 시점에서의 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면(F)이 제1 설계면(F1)인 경우, 작업기 제어부(61)는, 버킷(8)의 날끝(9)과 제1 설계면(F1)이 평행하게 되도록, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다. 한편, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2) 중, 운전자가 암(7)의 조작을 그만둔 시점에서의 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면(F)이 제2 설계면(F2)인 경우, 작업기 제어부(61)는, 버킷(8)의 날끝(9)과 제2 설계면(F2)이 평행하게 되도록, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다.

표시 제어부(62)는, 결정부(57)에 의해 결정된 제어 대상면(Fc)와 제어 대상면(Fc) 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다(스텝 S70).

작업기 제어부(61)는, 결정부(57)에 의해 결정된 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)에 기초하여, 버킷(8)의 날끝(9)과 제1 설계면(F1)이 평행하게 되도록, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다(스텝 S80).

도 10은, 본 실시형태에 관한 유압 셔블(100)의 동작의 일례를 설명하기 위한 모식도이다. 도 10은, 버킷(8)이 제1 위치 P1, 제2 위치 P2, 및 제3 위치 P3의 각각에 이동했을 때의 버킷(8)의 날끝(9)과 제1 설계면(F1)과의 상대 각도를 나타내는다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 제1 위치 P1 및 제2 위치 P2의 각각에 있어서는, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2) 중, 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면(F)는, 제1 설계면(F1)이다. 그러므로, 결정부(57)는, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2) 중 버킷(8)과의 거리가 짧은 제1 설계면(F1)을 제어 대상면(Fc)로 결정한다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 예를 들면, 제3 위치 P3에 있어서, 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면(F)이 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)과 변화하는 경우가 있다. 본 실시형태에 있어서는, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)에 결정되어 있는 경우에 있어서, 결정부(57)는, 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면(F)이 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)으로 변화되어도, 특정 조작[암(7)을 구동시키는 조작]이 유지되고 있는 기간에 있어서, 제어 대상면(Fc)를 제1 설계면(F1)에 유지하고, 작업기 제어부(61)는, 제어 대상면(Fc)에 기초하여, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다. 즉, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)에 결정되어 있는 경우에 있어서, 작업기 제어부(61)는, 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면이 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)에 변화되어도, 특정 조작[암(7)을 구동시키는 조작]이 유지되고 있는 기간에 있어서, 틸트 회전 방향에서의 버킷(8)과 제어 대상면(Fc)[제1 설계면(F1)]과의 상대 각도가 유지되도록, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 표시 제어부(62)는, 목표 시공 데이터 CS에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제1 설계면(F1)에 인접하는 제2 설계면(F2)을 표시 장치(80)에 표시시킨다. 본 실시형태에 있어서, 제1 설계면(F1)의 구배와 제2 설계면(F2)의 구배와는 상이하다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)에 의해, 홈(골)이 형성된다. 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)의 각각은 평탄하였다. 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)에 의해, 알파벳의 「V」형의 홈이 형성된다.

표시 제어부(62)는, 제어 대상면(Fc)와 비제어 대상면(Fn)을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다. 제1 설계면(F1)이 제어 대상면(Fc)에 결정되고, 제2 설계면(F2)이 비제어 대상면(Fn)으로 결정된 경우, 표시 제어부(62)는, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다. 도 11에 나타낸 예에 있어서, 표시 제어부(62)는, 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)을 가리키고 나타내는 도형 데이터(81)를 제1 설계면(F1)의 근방에 표시시킨다. 비제어 대상면(Fn)인 제2 설계면(F2)의 근방에는 도형 데이터(81)는 표시되지 않는다. 운전자는, 표시 장치(80)를 봄으로써, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)과의 어느 쪽이 제어 대상면(Fc)인가를, 시각을 통해 인식할 수 있다.

운전자는, 표시 장치(80)를 보면서, 버킷(8)이 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)에 가까워지도록, 즉, 버킷(8)이 제1 설계면(F1)에 대향[정대(正對)]하도록, 조작 장치(40)를 조작한다. 운전자는, 조작 장치(40)를 조작하여, 작업기(1)를 구동하거나, 선회체(2)를 선회시키거나 함으로써, 버킷(8)을 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)에 가까이 할 수 있다. 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)이 제2 설계면(F2)과는 상이한 표시 형태로 표시되어 있으므로, 운전자는, 표시 장치(80)를 보면서, 단시간에 원활하게 버킷(8)을 제1 설계면(F1)에 가까이 할 수 있다.

그리고, 제어 대상면(Fc)와 비제어 대상면(Fn)이 표시 장치(80)에 상이한 표시 형태로 표시되게 된다. 예를 들면, 제어 대상면(Fc)가 제1 색(예를 들면, 적색)으로 표시되고, 비제어 대상면(Fn)이 제1 색과는 상이한 제2 색(예를 들면, 황색)으로 표시되어도 된다. 예를 들면, 제어 대상면(Fc)가 간헐 점등(점멸)하도록 표시되고, 비제어 대상면(Fn)이 연속 점등하도록 표시되어도 된다.

작업자는, 버킷(8)이 제2 설계면(F2)을 따라 이동하도록, 조작 장치(40)를 조작하여, 적어도 암(7)을 구동한다. 그리고, 작업자는, 조작 장치(40)를 조작하여, 붐(6)을 구동해도 되고, 암(7) 및 붐(6)의 양쪽을 구동해도 된다.

즉, 제2 설계면(F2)이 제어 대상면(Fc)에 결정되고, 제1 설계면(F1)이 비제어 대상면(Fn)에 결정된 경우, 표시 제어부(62)는, 예를 들면, 제어 대상면(Fc)인 제2 설계면(F2)을 가리키고 나타내는 도형 데이터(81)를 제2 설계면(F2)의 근방에 표시시킨다.

<효과>

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 버킷(8)과 제1 설계면(F1)과의 거리 d1 및 버킷(8)과 제2 설계면(F2)과의 거리 d2에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)가 결정된다. 표시 제어부(62)는, 제어 대상면(Fc)와 제어 대상면(Fc) 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다. 이로써, 운전자는, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)과의 어느 쪽이 제어 대상면(Fc) 인가를, 시각을 통해 인식할 수 있다. 그러므로, 운전자는, 표시 장치(80)를 보면서, 버킷(8)이 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)에 가까워지도록, 즉, 버킷(8)이 제1 설계면(F1)에 대향(정대)하도록, 조작 장치(40)를 조작할 수 있다. 운전자는, 표시 장치(80)를 보면서, 단시간에 원활하게 버킷(8)을 제1 설계면(F1)에 가까이 할 수 있다. 버킷(8)을 제1 설계면(F1)에 가까이하는 것에 필요로 하는 시간이 단축되므로, 유압 셔블(100)의 작업 효율의 저하가 억제된다.

본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(40)의 조작 데이터에 기초하여, 특정 조작이 유지되고 있는지의 여부가 판정되고, 특정 조작이 유지되고 있는 기간에 있어서, 제어 대상면(Fc)가 유지된 상태로, 틸트축(AX4)이 제어된다. 예를 들면, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)에 결정되어 있는 경우에 있어서, 버킷(8)과의 거리가 짧은 설계면이 제1 설계면(F1)으로부터 제2 설계면(F2)으로 변화되어도, 특정 조작이 유지되고 있는 기간에 있어서는, 제어 대상면(Fc)가 제1 설계면(F1)에 유지된다. 이로써, 운전자의 의사(意思)에 반해, 버킷(8)이 틸트 회전하는 것이 억제된다. 즉, 제1 설계면(F1)에 기초하여 시공 대상을 시공하려고 하는 의사가 운전자에게 있고, 제1 설계면(F1)에 기초하여 틸트축(AX4)을 제어되고 있는 버킷(8)을 제1 위치 P1로부터 제3 위치에 P3로 이동하기 위해 암(7)을 조작하고 있음에도 불구하고, 제1 설계면(F1)에 기초하여 버킷(8)의 틸트축(AX4)이 제어되고 있는 상태로부터 제2 설계면(F2)에 기초하여 버킷(8)의 틸트축(AX4)이 제어되는 상태로 변화해버리면, 버킷(8)이 설계면(F)을 크게 파버릴(excavate) 가능성이 있다. 본 실시형태에 있어서는, 조작 장치(40)[좌측 조작 레버(42)]가 조작되고 있는 기간에 있어서는, 작업기 제어부(61)는, 제1 설계면(F1)에 기초하여 시공 대상을 시공하려고 하는 의사가 운전자에게 있다고 인정한다. 제1 설계면(F1)에 기초하여 시공 대상을 시공하려고 하는 의사가 운전자에게 있는 것으로 인정한 경우, 작업기 제어부(61)는, 버킷(8)과 제2 설계면(F2)과의 거리 d2가 버킷(8)과 제1 설계면(F1)과의 거리 d1보다 짧게 되어도, 제1 설계면(F1)에 기초하여 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어한다. 이로써, 운전자의 의사가 존중되고, 버킷(8)이 설계면(F)을 파버리는 것이 억제된다.

그리고, 본 실시형태에 있어서, 특정 조작은, 암(7)을 구동시키는 조작인 것으로 하였다. 특정 조작은, 유압 셔블(100)의 주행체(3)를 구동시키는 조작에 의해서도 된다. 예를 들면, 틸트축(AX4)을 제어되는 버킷(8)을 제1 위치 P1로부터 제3 위치 P3로 이동하는 경우, 암(7)을 구동하지 않고, 주행체(3)를 후진시키는 경우가 있다. 작업기 제어부(61)는, 주행체(3)를 조작하는 조작 장치(40)(주행 레버)의 조작 데이터에 기초하여, 특정 조작이 유지되고 있는지의 여부를 판정해도 된다.

[제2 실시형태]

제2 실시형태에 대하여 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 전술한 실시형태와 동일하거나 또는 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 간략 또는 생략한다.

본 실시형태에 있어서는, 제어 대상면(Fc) 및 비제어 대상면(Fn)이 입력 장치(90)의 입력 데이터에 기초하여 결정되는 예에 대하여 설명한다.

도 12는, 제2 실시형태에 관한 건설 기계의 제어 방법의 일례를 나타낸 플로우차트이다.

목표 시공 데이터 취득부(55)는, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)을 포함하는 목표 시공 데이터 CS를 취득한다(스텝 S10).

표시 제어부(62)는, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)을 포함하는 목표 시공 데이터 CS를 표시 장치(80)에 표시시킨다(스텝 S15).

운전자는, 표시 장치(80)를 보면서, 입력 장치(90)를 조작하여, 표시 장치(80)에 표시되어 있는 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)를 선택한다. 입력 데이터 취득부(54)는, 입력 장치(90)의 조작에 의해 생성되는 입력 데이터를 취득한다(스텝 S25).

표시 제어부(62)는, 표시 장치(80)에, 예를 들면, 제1 설계면(F1)의 단면을 나타내는 제1 라인과 제2 설계면(F2)의 단면을 나타내는 제2 라인을 표시시켜도 된다. 표시 제어부(62)는, 표시 장치(80)의 표시 화면에 있어서, 제1 라인과 제2 라인을 상이한 각도로 표시시켜도 된다. 이로써, 운전자는, 제1 설계면(F1)을 나타내는 화상 데이터와 제2 설계면(F2)을 나타내는 화상 데이터를 구별할 수 있다.

결정부(57)는, 입력 데이터 취득부(54)에 의해 취득된 입력 데이터에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)를 결정한다(스텝 S30).

표시 제어부(62)는, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시킨다(스텝 S35).

그리고, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)는, 운전자가 시각을 통해 구별할 수 있는 표시 형태로 표시되게 된다. 예를 들면, 제1 설계면(F1)을 나타내는 화상 데이터가 제1 색(예를 들면, 적색)으로 표시되고, 제2 설계면(F2)을 나타내는 화상 데이터가 제1 색과는 상이한 제2 색(예를 들면, 황색)으로 표시되어도 된다. 제1 설계면(F1)을 나타내는 화상 데이터가 간헐 점등(점멸)하도록 표시되고, 제2 설계면(F2)을 나타내는 화상 데이터가 연속 점등하도록 표시되어도 된다. 또한, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)을 나타내는 문자 데이터가 표시 장치(80)에 표시되어도 된다.

이하의 설명에 있어서는, 일례로서, 운전자에 의해, 제1 설계면(F1)이 제어 대상면(Fc)에 선택되고, 결정부(87)에 의해, 제1 설계면(F1)이 제어 대상면(Fc)에 결정되고, 제1 설계면(F1)에 인접하는 제2 설계면(F2)이 비제어 대상면(Fn)에 결정되는 것으로 한다.

또한, 작업자는, 버킷(8)이 제1 설계면(F1)을 따라 이동하도록, 조작 장치(40)를 조작하여, 적어도 암(7)을 구동한다. 그리고, 작업자는, 조작 장치(40)를 조작하여, 붐(6)을 구동해도 되고, 암(7) 및 붐(6)의 양쪽을 구동해도 된다.

운전자는, 틸트축(AX4)을 제어되는 버킷(8)이 제1 위치 P1로부터 제3 위치 P3로 이동하도록, 조작 장치(40)를 조작한다.

<효과>

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 입력 장치(90)가 조작됨으로써 생성된 입력 데이터에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)가 결정된다. 즉, 운전자는, 제1 설계면(F1)과 제2 설계면(F2)과의 어느 쪽을 제어 대상면(Fc)로 할 것인지를, 운전자 자신으로 결정할 수 있다. 그러므로, 운전자는, 버킷(8)이 제어 대상면(Fc)인 제1 설계면(F1)에 가까워지도록, 즉, 버킷(8)이 제1 설계면(F1)에 대향(정대)하도록, 조작 장치(40)를 조작할 수 있다. 운전자가 희망의 제어 대상면(Fc)를 선택하기 위한, 비제어 대상면(Fn)에 버킷(8)이 가까워져도, 제어 대상면(Fc)가 전환되어 설계면(F)을 파버리는 것이 억제된다. 이로써, 유압 셔블(100)은, 원활하게 작업을 실시할 수 있다. 또한, 버킷(8)을 제1 설계면(F1)에 가까이하는 것에 필요로 하는 시간이 단축되므로, 유압 셔블(100)의 작업 효율의 저하가 억제된다.

[컴퓨터 시스템]

도 13은, 본 실시형태에 관한 컴퓨터 시스템(1000)의 일례를 나타낸 블록도이다. 전술한 제어 장치(50)는, 컴퓨터 시스템(1000)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(1000)은, CPU(Central Processing Unit)와 같은 프로세서(1001)와, ROM(Read Only Memory)과 같은 불휘발성 메모리 및 RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리를 포함하는 메인 메모리(1002)와, 스토리지(storage)(1003)와, 입출력 회로를 포함하는 인터페이스(1004)를 구비한다. 전술한 제어 장치(50)의 기능은, 프로그램으로서 스토리지(1003)에 기억되어 있다. 프로세서(1001)는, 프로그램을 스토리지(1003)로부터 판독하여 메인 메모리(1002)에 전개하고, 프로그램에 따라 전술한 처리를 실행한다. 그리고, 프로그램은, 네트워크를 통해 컴퓨터 시스템(1000)에 배신(配信)되어도 된다.

컴퓨터 시스템(1000)은, 전술한 실시형태에 따라서, 제1 설계면(F1) 및 제1 설계면(F1)에 인접하는 제2 설계면(F2)을 포함하고 시공 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 데이터를 취득하는 것과, 버킷(8)과 제1 설계면(F1)과의 거리 d1 및 버킷(8)과 제2 설계면(F2)과의 거리 d2에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)를 결정하는 것과, 결정된 제어 대상면(Fc)에 기초하여, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어하는 것과, 제어 대상면(Fc)와 제어 대상면(Fc) 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치(80)에 표시시키는 것을 실행할 수 있다.

또한, 컴퓨터 시스템(1000)은, 전술한 실시형태에 따라서, 제1 설계면(F1) 및 제1 설계면(F1)에 인접하는 제2 설계면(F2)을 포함하고 시공 대상의 목표 형상을 나타내는 목표 시공 데이터를 취득하는 것과, 입력 장치(90)의 조작에 의해 생성되는 입력 데이터를 취득하는 것과, 입력 데이터에 기초하여, 제1 설계면(F1) 및 제2 설계면(F2)으로부터 제어 대상면(Fc)를 결정하는 것과, 결정된 제어 대상면(Fc)에 기초하여, 버킷(8)의 틸트축(AX4)을 제어하는 것을 실행할 수 있다.

[그 외의 실시형태]

그리고, 전술한 실시형태에 있어서는, 건설 기계(100)가 유압 셔블인 것으로 하였다. 전술한 실시형태에서 설명한 구성 요소는, 유압 셔블과는 다른, 작업기를 구비하는 건설 기계에 적용할 수 있다.

그리고, 전술한 실시형태에 있어서, 선회체(2)를 선회시키는 선회 모터(16)는, 유압 모터가 아니라도 된다. 선회 모터(16)는, 전력이 공급되는 것에 의해 구동하는 전동 모터라도 된다. 또한, 작업기(1)는, 유압 실린더(10)에 의하지 않고, 예를 들면, 전기 모터와 같은 전동 액추에이터가 발생하는 동력에 의해 작동해도 된다.

1: 작업기, 2: 선회체, 3: 주행체, 3C: 크롤러, 4: 운전실, 4S: 시트, 5: 엔진, 6: 붐, 7: 암, 8: 버킷, 9: 날끝, 10: 유압 실린더, 11: 붐 실린더, 12: 암 실린더, 13: 버킷 실린더, 14: 틸트 실린더, 15: 주행 모터, 16: 선회 모터, 17: 유압 펌프, 18: 밸브 장치, 20: 차체 위치 연산 장치, 21: 위치 연산기, 22: 자세 연산기, 23: 방위 연산기, 30: 각도 검출 장치, 31: 붐 각도 검출기, 32: 암 각도 검출기, 33: 버킷 각도 검출기, 34: 틸트 각도 검출기, 40: 조작 장치, 41: 우측 조작 레버, 42: 좌측 조작 레버, 43: 틸트 조작 레버, 50: 제어 장치, 51: 차체 위치 데이터 취득부, 52: 각도 데이터 취득부, 53: 조작 데이터 취득부, 54: 입력 데이터 취득부, 55: 목표 시공 데이터 취득부, 56: 버킷 위치 데이터 산출부, 57: 결정부, 60: 기억부, 61: 작업기 제어부, 62: 표시 제어부, 70: 목표 시공 데이터 공급 장치, 80: 표시 장치, 90: 입력 장치, 100: 건설 기계, 200: 제어 시스템, AX1: 붐축, AX2: 암축, AX3: 버킷축, AX4: 틸트축, F1: 제1 설계면, F2: 제2 설계면, Fc: 제어 대상면, Fn: 비제어 대상면.

Claims

암(arm) 및 틸트 버킷(tilt bucket)를 포함하는 작업기를 구비하는 건설 기계의 제어 시스템으로서,
상기 틸트 버킷과 제1 설계면과의 거리 및 상기 틸트 버킷과 상기 제1 설계면에 인접하는 제2 설계면과의 거리에 기초하여, 상기 제1 설계면 및 상기 제2 설계면으로부터 제어 대상면을 결정하는 결정부;
상기 결정부에 의해 결정된 상기 제어 대상면에 기초하여, 상기 틸트 버킷의 틸트축(tilt axis)을 제어하는 작업기 제어부; 및
상기 제어 대상면과 상기 제어 대상면 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치에 표시시키는 표시 제어부;
를 포함하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제1항에 있어서,
입력 장치가 조작됨으로써 생성되는 입력 데이터를 취득하는 입력 데이터 취득부를 구비하고,
상기 결정부는, 상기 입력 데이터에 기초하여, 상기 제1 설계면 및 상기 제2 설계면으로부터 상기 제어 대상면을 결정하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 건설 기계 중 적어도 일부를 조작하는 조작 장치가 조작됨으로써 생성되는 조작 데이터를 취득하는 조작 데이터 취득부를 더 포함하고,
상기 작업기 제어부는, 상기 조작 데이터에 기초하여, 특정 조작이 유지되고 있는지의 여부를 판정하고, 상기 특정 조작이 유지되고 있는 기간에 있어서, 상기 제어 대상면을 유지한 상태에서 상기 틸트축을 제어하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제3항에 있어서,
상기 특정 조작은, 상기 암을 구동시키는 조작을 포함하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제4항에 있어서,
상기 특정 조작은, 상기 건설 기계의 주행체를 구동시키는 조작을 포함하는, 건설 기계의 제어 시스템.
제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결정부는, 상기 제1 설계면 및 상기 제2 설계면 중 상기 틸트 버킷과의 거리가 짧은 설계면을 제어 대상면으로 결정하고,
상기 제어 대상면이 상기 제1 설계면으로 결정되어 있는 경우에 있어서, 상기 작업기 제어부는, 상기 틸트 버킷과의 거리가 짧은 설계면이 상기 제1 설계면으로부터 상기 제2 설계면으로 변화되어도, 상기 특정 조작이 유지되고 있는 기간에 있어서, 상기 제어 대상면을 상기 제1 설계면으로 유지한 상태에서 상기 틸트축을 제어하는, 건설 기계의 제어 시스템.
암 및 틸트 버킷을 포함하는 작업기를 구비하는 건설 기계의 제어 방법으로서,
상기 틸트 버킷과 상기 제1 설계면과의 거리 및 상기 틸트 버킷과 상기 제1 설계면에 인접하는 제2 설계면과의 거리에 기초하여, 상기 제1 설계면 및 상기 제2 설계면으로부터 제어 대상면을 결정하는 단계;
결정된 상기 제어 대상면에 기초하여, 상기 틸트 버킷의 틸트축을 제어하는 단계; 및
상기 제어 대상면과 상기 제어 대상면 이외의 면을 상이한 표시 형태로 표시 장치에 표시시키는 단계;
를 포함하는, 건설 기계의 제어 방법.
암 및 틸트 버킷을 포함하는 작업기를 구비하는 건설 기계의 제어 방법으로서,
입력 장치의 조작에 의해 생성되는 입력 데이터를 취득하는 단계;
상기 입력 데이터에 기초하여, 제1 설계면 및 상기 제1 설계면에 인접하는 제2 설계면으로부터 제어 대상면을 결정하는 단계; 및
결정된 상기 제어 대상면에 기초하여, 상기 틸트 버킷의 틸트축을 제어하는 단계;
를 포함하는, 건설 기계의 제어 방법.