JP7374854B2 - 建設機械およびキャリブレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は建設機械およびキャリブレーションシステムに関する。

一部の建設機械（例えば、油圧ショベル）では、油圧機器(ポンプ、バルブ、シリンダ)および作業を行うアタッチメント(ブーム、アーム、バケット)に、動作状態を計測するためのセンサを取付け、このセンサ情報を用いて建設機械の制御を行っている。

建設機械の製造ばらつきによる制御特性の違いを補正するために、出荷時およびメンテナンス時に制御パラメータのキャリブレーションが行われている。キャリブレーション処理では、複数の異なるテストパターンで建設機械を動作させて得られたセンサ情報をもとに制御パラメータを調整する。

例えば、特許文献１には、旋回用油圧モータの弁装置を最適に較正することが記載されている。

特開２００２－１４７４０１号公報

しかしながら、従来の技術では、実行すべきテストパターンの数が多いことから、キャリブレーションに長時間を要するという課題があった。

これによって発生する具体的な問題の例としては、人員コストが増加すること、メンテナンスによる非稼働時間が増加すること、等が挙げられる。

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、実行すべきテストパターンの数を低減してキャリブレーションの時間を短縮できる建設機械およびキャリブレーションシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る建設機械の一例は、
可動装置または前記可動装置を駆動する駆動装置を含む、制御対象と、
前記制御対象の位置、向き、角度、または流量を計測するセンサと、
前記制御対象に対する操作指令と、前記センサによって計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量と、制御パラメータとに基づいて、前記制御対象を制御する制御信号を出力するコントローラと、
を備える建設機械であって、
前記コントローラは、前記制御パラメータのキャリブレーションを実行することができ、前記キャリブレーションは、前記制御対象の動作を表す複数のテストパターンのうち少なくとも１つについて、前記制御信号を出力して前記制御対象を制御し、その際に計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量に基づいて、前記制御パラメータを変更する動作であり、
前記コントローラは、前記キャリブレーションにおいて、各前記テストパターンについて候補セット情報を１つ以上取得し、前記候補セット情報は、前記制御パラメータを表す制御パラメータ候補と、前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量を表す位置候補、向き候補、角度候補、または流量候補とを関連付けるものであり、
前記コントローラは、前記キャリブレーションにおいて、いずれかの前記テストパターンについて計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量と、当該テストパターンに係る前記位置候補、向き候補、角度候補、または流量候補のいずれかとが、所定の一致条件を満たす場合に、他のテストパターンに係る計測を省略する。

また、本発明に係るキャリブレーションシステムの一例は、
上述の建設機械と、
前記候補セット情報を記憶する外部サーバと、
を備える、キャリブレーションシステムにおいて、
前記コントローラおよび前記外部サーバは、互いに通信可能であり、
前記コントローラは、前記外部サーバとの通信を介して前記候補セット情報を取得する。

本発明に係る建設機械およびキャリブレーションシステムによれば、実行すべきテストパターンの数を低減してキャリブレーションの時間を短縮することができる。

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１における建設機械の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例１における建設機械の動作例を示すフロー図である。 操作指令と、制御対象の状態との関係の例を示す図である。 キャリブレーションにおける、操作指令と、制御対象の状態との関係の例を示す図である。 キャリブレーションにおける、操作指令と、制御対象の状態との関係の例を示す図である。 キャリブレーションにおける、操作指令と、制御対象の状態との関係の例を示す図である。 本発明の実施例２における建設機械の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例２における建設機械の動作例を示すフロー図である。 本発明の実施例３における建設機械の構成例を示すブロック図である。 本発明の実施例４における建設機械の構成例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。実施例は、本発明を説明するための例示であって、説明の明確化のため、適宜、省略および簡略化がなされている。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。特に限定しない限り、各構成要素は単数でも複数でも構わない。

図面において示す各構成要素の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。

同一あるいは同様の機能を有する構成要素が複数ある場合には、同一の符号に異なる添字を付して説明する場合がある。また、これらの複数の構成要素を区別する必要がない場合には、添字を省略して説明する場合がある。

実施例において、プログラムを実行して行う処理について説明する場合がある。ここで、計算機は、プロセッサ（例えばＣＰＵ、ＧＰＵ）によりプログラムを実行し、記憶資源（例えばメモリ）やインターフェースデバイス（例えば通信ポート）等を用いながら、プログラムで定められた処理を行う。そのため、プログラムを実行して行う処理の主体を、プロセッサとしてもよい。

同様に、プログラムを実行して行う処理の主体は、プロセッサを有するコントローラ、プロセッサを有する装置、プロセッサを有するシステム、プロセッサを有する計算機、プロセッサを有するノード、等であってもよい。プログラムを実行して行う処理の主体は、演算部であれば良く、特定の処理を行う専用回路を含んでいてもよい。ここで、専用回路とは、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＣＰＬＤ（Complex Programmable Logic Device）等である。

プログラムは、プログラムソースから計算機にインストールされてもよい。プログラムソースは、例えば、プログラム配布サーバまたは計算機が読み取り可能な記憶メディアであってもよい。プログラムソースがプログラム配布サーバの場合、プログラム配布サーバはプロセッサと配布対象のプログラムを記憶する記憶資源とを含んでもよく、プログラム配布サーバのプロセッサが配布対象のプログラムを他の計算機に配布してもよい。また、実施例における２以上のプログラムが１つのプログラムとして実現されてもよいし、実施例における１つのプログラムが２以上のプログラムとして実現されてもよい。

以下、本発明を、具体的な実施例により図面を用いて説明する。なお、以下の実施例では本発明を油圧ショベルに適用した例について説明するが、本発明は油圧ショベルに限定されるものではなく、建設機械に広く適用することができる。また、以下の説明において、各図において共通する各装置や機器には同一の符号（番号）を用いる場合があり、すでに説明した各装置や機器の説明を省略する場合がある。

＜実施例１＞
次に、本発明を油圧ショベルに適用した実施例１について、図１、図２、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃにより説明する。図１は、実施例１における建設機械の構成例を示すブロック図である。

建設機械はコントローラ１を備える。コントローラ１は、公知のコンピュータを使用して実現することができる。その場合、図１のコントローラ１内の各機能は、コントローラ内部のメモリに記憶したプログラムに従い、中央処理部（ＣＰＵ）が実行してもよい。

建設機械は、コントローラ１が制御する対象となる制御対象２を備える。制御対象２は、図１の例では駆動部２１（駆動装置）および可動部２２（可動装置）を含むが、いずれか一方のみを含んでもよい。駆動部２１は可動部２２を駆動する。コントローラ１は、制御対象２を制御する制御信号１ｃを出力する。

本実施例では、駆動部２１は油圧部であり、油圧部品２１２を備える。油圧部品２１２は、例えば油圧バルブまたは油圧ポンプである。本実施例では、可動部２２は可動部品２２２を備える。可動部品２２２は、例えばアーム、ブーム、バケット、等である。

建設機械はセンサを備える。センサは、制御対象２の、制御に関する状態を計測する。本実施例では、駆動部２１は油圧センサ２１１を備え、可動部２２は姿勢センサ２２１を備える。制御対象２の「状態」の具体例は、当業者が適宜決定可能であるが、たとえば駆動部２１の状態とは、たとえば油圧バルブまたは油圧ポンプの流量を含む。また、制御対象２の「状態」の具体例は、たとえばアーム、ブーム、バケット、等の姿勢を含む。姿勢とは、たとえば位置、向き、角度、等を含む。このように、センサは、制御対象の状態として、制御対象の位置、向き、角度、または流量を計測する。ここで、「位置、向き、角度、または流量」とは、これらのうち２以上の組み合わせを含んでもよい。

コントローラ１は、制御モデル１１を備える。制御モデル１１は、制御対象２の制御特性を表す制御パラメータ１１１と、制御パラメータ１１１に基づいて制御信号１ｃを決定するための制御ロジック１１２とを含む。

本実施例では制御ロジック１１２は固定である。制御ロジック１１２は、フィードバック制御部を含んでもよい。制御パラメータ１１１は可変であり、たとえば１つ以上の変数または可変関数を含む。制御パラメータ１１１は、たとえば建設機械個々の製造ばらつきまたは経年劣化による制御特性のずれを補正するために、変更可能である。

コントローラ１の動作は、通常運転時の動作と、制御パラメータのキャリブレーションに係る動作とを含む。以下、通常運転時の動作モードを「通常運転モード」と称し、キャリブレーションに係る動作モードを「キャリブレーション動作モード」と称する。

＜通常運転モードの動作＞
まず、通常運転モードについて説明する。通常運転モードにおいて、コントローラ１は建設機械の操作指令（図示せず）を取得する。操作指令は、たとえば建設機械の作業者から、図示しない操作装置を介して入力される。作業者は、操作指令を、指定された施工情報、周辺地形情報、作業進行具合、等の情報に従ってコントローラ１に入力するようにしても良い。

コントローラ１は、この操作指令に基づいて、制御対象２を制御する制御信号１ｃを生成し出力する。この際に、制御ロジック１１２は、制御対象２の状態と、制御パラメータ１１１とを参照する。すなわち、コントローラ１は、操作指令と、制御対象２の状態と、制御パラメータ１１１とに基づいて、制御信号１ｃを出力する。

具体例として、コントローラ１は、操作指令と、油圧センサ２１１および姿勢センサ２２１が取得したセンサ情報１ｂと、制御パラメータ１１１とに基づき、現在の建設機械の各部の姿勢、各部の内部圧力、各部の流量、等を推定し、操作指令を実現するための制御信号１ｃを出力する。

より具体的な例を以下に示す。例えば油圧バルブの流量Ｑ_ｏを計算する場合は、油圧バルブ内に設置された圧力センサ、バルブの開口具合を間接的に監視するストロークセンサ、作動油の温度センサ、制御信号の制御電流センサ、等のセンサの値を用いる。流量Ｑoを決定する演算ロジックは、例えば次の式１で示される。

Ｑ_ｏ＝Ｃ・Ａ_ｖ（ｘ）・√｛ΔＰ／（２ρ）｝ … （式１）

ここで、Ｃは流量係数を表し、Ａ_ｖはバルブの開口面積を表し、ΔＰはバルブの一次側と二次側との圧力差を表し、ρは作動油の密度を表す。Ａ_ｖはバルブのストローク量ｘの関数である。Ａ_ｖ（ｘ）、Ｃ、ρは、制御パラメータ１１１に含まれ、たとえばコントローラ１内のメモリに保存される。

制御モデル１１は、操作指令および制御パラメータ１１１に基づき、上記式１を用いて流量Ｑ_ｏを算出する。そして、算出された流量Ｑ_ｏと、バルブの流量センサにより検出された流量とに基づいてフィードバック制御を行う。すなわち、算出された流量Ｑ_ｏと、流量センサにより検出された流量との差を小さくするように油圧バルブのストローク量ｘを決定し、このストローク量ｘを実現するように制御信号１ｃを出力する。制御信号１ｃは、たとえば制御電流によって表される。これにより、可動部２２の姿勢が制御される。

図３Ａに、操作指令と、制御対象２の状態との関係の例を示す。横軸は操作指令を表し、縦軸は制御対象２の状態を表し、すなわち様々な制御指令による制御の結果を表す。この例では、制御対象２の状態は操作指令のみによって決定されるが、他の例では、操作指令に加え、各センサの値、温度条件、等に基づいて、多次元で決定されてもよい。この曲線の形状が、制御パラメータ１１１の調整によって変化することになる。

＜キャリブレーション動作モードの動作＞
次に、キャリブレーション動作モードについて説明する。キャリブレーション動作モードにおいて、コントローラ１は、制御パラメータ１１１のキャリブレーションを実行することができる。

油圧部品、可動部品、センサ、等において、経年変化などによって制御特性が変化する場合がある。キャリブレーションにより、制御パラメータ１１１を補正し、このような制御特性の変化を補償することができる。実施例１においては、油圧部品２１２、油圧センサ２１１、可動部品２２２、および姿勢センサ２２１のうち少なくとも１つに、経年変化等による劣化が生じるものとして説明する。

図３Ｂに、キャリブレーションにおける、操作指令１ａと、制御対象２の状態との関係の例を示す。この関係は、上述のように制御パラメータ１１１に応じて実現される。点線は経年劣化前の関係を表し、実線は経年劣化後の関係を表す。経年劣化後の関係（実線）を予め知ることは困難である。このため、経年劣化後の関係を明らかにするために、様々な操作指令に基づいて状態を測定し（図中の白丸印）、これによって経年劣化後の関係を推定することが必要となる。この推定は、制御パラメータ１１１の推定を含む。このようにして、経年劣化後の制御パラメータ１１１を推定し、更新することにより、キャリブレーションが行われる。

まず、実施例１におけるキャリブレーション動作モードの動作は、図示しない操作装置を利用して、作業者がキャリブレーション指示をコントローラ１に与えることにより開始される。これにより、コントローラ１はキャリブレーション動作モードに移行する。

なお、実施例１では、作業者がコントローラ１にキャリブレーション指示を与えることによりキャリブレーション動作モードに移行させているが、コントローラ１は、作業者からのキャリブレーション指示に関わらず、キャリブレーション動作モードに移行してもよい。たとえば、油圧ショベルが所定時間稼働した場合に移行してもよく、所定期間が経過する毎に移行してもよい。

キャリブレーション動作モードにおいて、コントローラ１は、制御対象２の動作を表すテストパターン４１に基づいた操作指令１ａを取得する。建設機械はテストパターン記憶部４を備え、テストパターン記憶部４はテストパターン４１を複数記憶する。テストパターン記憶部４はコントローラ１内のメモリ領域に構成されても良いし、外付けのメモリや外付けの外部記憶媒体に構成されても良い。テストパターン４１は外部から入力されてもよく、たとえばマニュアル等に記載しておき、これを保守員が手動で、図示しない操作手段を介してテストパターン記憶部４に入力してもよい。

テストパターン４１は、駆動部２１について構成されてもよいし、可動部２２について構成されてもよいし、１つ以上の駆動部２１と１つ以上の可動部２２との組み合わせについて構成されてもよい。テストパターン４１は、複数の操作指令１ａからなる時系列データを含む。例えば、油圧ショベルのバケットが無負荷となるような初期動作をさせたのち、ブームのみを単独で持ち上げる動作またはアームのみを単独で引き下げる動作をさせるものである。

キャリブレーションとは、複数のテストパターン４１のうち少なくとも１つについて、制御信号１ｃを出力して制御対象２を制御し、その際に計測された制御対象２の状態に基づいて、制御パラメータ１１１を変更する動作である。

各テストパターン４１にはテストパターン番号が付与されており、コントローラ１は、テストパターン番号が小さいものから順にテストパターン４１を実行する。すなわち、テストパターン４１に基づいた操作指令１ａに従い、コントローラ１の制御モデル１１は、制御パラメータ１１１を参照して操作指令１ａに対応する制御信号１ｃを生成し、制御信号１ｃを油圧部品に出力し、これによって可動部２２の動作を実行する。この動作が、図２のステップＳ１０１に対応する。

この動作の実行に伴い、油圧センサ２１１および姿勢センサ２２１は、それぞれ検出信号をコントローラ１に入力する。具体的には、油圧センサである圧力センサおよびストロークセンサ等の検出信号と、姿勢センサである角度センサおよび加速度センサ等の検出信号とが、キャリブレーション計画部１３およびキャリブレーション処理部１２に入力される。なお、キャリブレーション動作モードにおいて、コントローラ１の制御モデル１１は、各センサの情報を参照せずに制御信号１ｃを生成しても良いし、各センサの情報に基づいて（たとえばフィードバック制御を行うように）制御信号１ｃを生成しても良い。

また、キャリブレーション動作モード（またはメンテナンス時）においてのみ、外付けセンサ７を設置して建設機械の任意の箇所の任意の物理量を観測するようにしてもよい。このようにすると、リファレンスとなるデータを取得し、キャリブレーションの精度を向上させることができる。具体的な例としては、可動部２２を外部からカメラで撮影し、画像処理によりその姿勢情報を算出する。姿勢情報は、内蔵の姿勢センサに対するリファレンス情報として用いることができる。

キャリブレーション計画部１３は、テストパターン４１を実行して取得した各センサの情報を取得し、当該テストパターン４１の特性と、取得したセンサ情報とに基づいて、現在の制御パラメータ１１１に関する探索を行う。この動作が、図２のステップＳ１０２に対応する。

ステップＳ１０２において、まずキャリブレーション計画部１３は、テストパターン４１の特性と、取得したセンサ情報とに基づいて、現在の制御パラメータ１１１を推定する。この推定処理の具体的内容はとくに説明しないが、当業者が公知技術に基づき適宜設計することができる。たとえばフィッティング技術を用いてもよいし、最小二乗法を用いてもよい。

次に、コントローラ１は、推定された制御パラメータ１１１の確度を評価する。確度の評価は、候補セット５１（候補セット情報）に基づいて行われる。建設機械は、候補セット記憶部５（候補セットライブラリ）を備える。各テストパターン４１について、制御パラメータ１１１に関する１つ以上の候補セット５１が、候補セット記憶部５に記憶されている。

コントローラ１は、キャリブレーションにおいて、各テストパターン４１について候補セット５１を１つ以上取得する。候補セット５１は、制御パラメータを表す制御パラメータ候補と、制御対象２の状態（または当該状態の時系列的変化）を表す状態候補とを関連付ける。

図３Ｃを用いて、候補セット５１を用いて確度を評価する方法の具体例を説明する。コントローラ１は、処理中のテストパターン４１に係る候補セット５１のそれぞれについて、制御対象２の状態（細実線で示す）と、センサによって測定された状態（白丸で示す）に基づいて推定された制御パラメータ１１１から演算される状態（太実線で示す）との類似度を算出する。類似度の具体的な算出方法は、当業者が適宜設計可能である。

各候補セット５１について算出された類似度のうち最大の値が、推定された制御パラメータ１１１の確度となる。確度が所定の閾値以上である場合には、その候補セット５１に係る状態と、推定された制御パラメータ１１１に係る状態とは一致する（所定の一致条件を満たす）ということができる。この場合には、ステップＳ１０３において探索が成功したと判定される。

探索が成功する可能性は、テストパターン４１の種類または数を増やすことによって高めることが出来る。具体的な算出方法は当業者が適宜設計可能であるが、得られた情報から尤度を計算してもよいし、ベイズ推定を用いても良い。

探索が成功した場合には、コントローラ１は、その候補セット５１に係る制御パラメータ候補を用いて制御パラメータ１１１を更新する（ステップＳ１０８）。

探索が成功しなかった場合には、コントローラ１は、テストパターン４１がすべて実行されたか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において未実行のテストパターンが存在する場合には、コントローラ１は、それまでのテストパターン４１の実行結果に基づいて次のテストパターン４１を選択する（ステップＳ１０５）。

ステップＳ１０５におけるテストパターン４１の選択は、たとえば次のように行われる。コントローラ１は、テストパターン４１について計測された制御対象２の位置、向き、角度、または流量に基づいて、次に用いるテストパターン４１を選択する。あるいは、テストパターン４１に付与される識別番号に従って、テストパターン４１が順に選択されてもよい。

このように、コントローラ１は、キャリブレーションにおいて、あるテストパターン４１について計測された制御対象２の状態に基づいて、次に用いるテストパターン４１を選択する。このようにすることにより、適切なテストパターン４１を効率的に選択することができる。

コントローラ１は、次のテストパターン４１が選択できたか否かを判定する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において次のテストパターン４１が選択できていた場合には、コントローラ１は選択されたテストパターン４１を実行し（ステップＳ１０７）、処理をステップＳ１０２に戻して制御パラメータ１１１の推定および探索を繰り返す。

ステップＳ１０６において次のテストパターン４１が選択できていなかった場合には、コントローラ１は、処理をステップＳ１０１に戻し、未実行のテストパターン４１のうちテストパターン番号が小さいものについてテストパターン４１を実行する。

ステップＳ１０４においてテストパターン４１がすべて実行されていた場合には、コントローラ１は、適切な制御パラメータ候補を用いて制御パラメータ１１１を更新する（上述のステップＳ１０８）。ここで、適切な制御パラメータ候補とは、たとえば、テストパターン４１と候補セット５１との組み合わせのすべてのうちで、最も高い類似度を与える組み合わせを構成するテストパターン４１について計測された制御対象２の状態に基づいて推定された制御パラメータを意味する。

ここで、ステップＳ１０３において探索が成功した場合には、それ以降のテストパターン４１が実行されず省略されることになる。すなわち、コントローラ１は、キャリブレーションにおいて、いずれかのテストパターン４１について計測された制御対象２の状態と、当該テストパターン４１に係る候補セット５１に含まれる状態候補のいずれかとが、所定の一致条件を満たす場合には、他のテストパターン４１に係る計測を省略する。

ステップＳ１０８の後、コントローラ１は、更新された制御パラメータ１１１を使い、精度確認用のテストパターンを実行して、更新された制御パラメータ１１１の精度を評価し（ステップＳ１０９）、精度が所定基準を満たすか否かを判定する（ステップＳ１１０）。精度確認用のテストパターンは、ステップＳ１０２で用いられるテストパターン４１のいずれかであってもよいし、これらとは異なるものであってもよい。

精度の評価方法は、当業者が適宜設計可能であり、たとえば建設機械のシステム要求などに基づいて決まる制御精度を満たしているか否かに基づいて評価される。精度が所定基準を満たす場合には、ステップＳ１１１で、図示しないユーザインタフェース（運転席に備え付けられるディスプレイ装置、保守員が所持するタブレット端末、キャリブレーション実行中に点灯するランプ、等）において、キャリブレーションが完了した旨を示す情報（メッセージ等）を出力し、図２の処理を終了する。

一方、精度が所定基準を満たさない場合には、ステップＳ１１２で、図示しないユーザインタフェースにおいて、キャリブレーションに失敗した旨を示す情報を出力し、図２の処理を終了する。この場合には、コントローラ１は、制御パラメータ１１１を更新前（すなわちキャリブレーション開始前）のものに戻してもよい。

以上がキャリブレーション動作モードでの動作例であるが、キャリブレーション計画部１３、キャリブレーション処理部１２、テストパターン記憶部４、候補セット記憶部５、等の設置場所は建設機械内に限ったものではなく、同様の機能を持った外付けのキャリブレーションコントローラ等で代用することも可能である。

＜通常運転モードへの復帰＞
制御モデル１１のキャリブレーションが終了し、更新された制御パラメータ１１１の精度が所定基準を満たす場合には、コントローラ１は通常運転モードに移行する。ここで、コントローラ１は、他のメンテナンス項目を実行した後に通常運転モードに移行しても良いし、ユーザまたは保守員の指示に応じて通常運転モードに移行するようにしても良い。

＜実施例１の効果＞
以上で説明したように、建設機械においてキャリブレーションを行なう場合に、テストパターンの一部を省略することにより、テストパターン実行回数の削減とキャリブレーション時間の短縮が可能となり、メンテナンスコストが低減する。

＜実施例２＞
次に、本発明の実施例２について、図３Ｄ、図４、図５を用いて説明する。図４は、本発明の実施例２における建設機械の構成例を示すブロック図である。図５は、実施例２における建設機械の動作例を示すフロー図である。

上述した実施例１では、実行されるテストパターン４１は、予め作成されテストパターン記憶部４に記憶されるもののみであった。このため、いずれの候補セット５１にも対応しないキャリブレーション結果は候補セット記憶部５に記憶されず、その後の推定に係る判定（ステップＳ１０３）で利用することができない。

そこで、実施例２における建設機械は、候補セット記憶部５に新たな候補セット５１を追加するよう構成されたものである。したがって、実施例１と実施例２とでは、多くの機器や、動作内容が共通する。そのため、実施例２の説明では、実施例１との相違部分を中心に説明し、すでに説明した内容については省略するか、または簡単な説明に留める。

＜通常運転モードの動作＞
通常運転モードの動作は、実施例１の場合と同様なので説明を省略する。

＜キャリブレーション動作モードの動作＞
図４において、図１の場合と異なるのは、キャリブレーション計画部１３が候補セット記憶部５に新たな候補セット５１を追加できる点である。これによって、コントローラ１は、過去に経験した経年劣化に係る情報も参照しながらキャリブレーションを実行することができる。

図５において、コントローラ１は、ステップＳ１０４においてすべてのテストパターン４１の実行が終了した場合（すなわち探索に成功しなかった場合）に、探索に成功しなかったことを示す情報を記憶する（ステップＳ１２３）。本実施例では所定のフラグを１にセットする。なお、フラグの初期値は０のままである。

このように、キャリブレーションにおいて、いずれのテストパターン４１について計測された制御対象２の状態も、当該テストパターン４１に係る候補セット５１に含まれる状態候補のいずれとも所定の一致条件を満たさない場合には、フラグは１となる。一方、いずれかのテストパターン４１について計測された制御対象２の状態が、当該テストパターン４１に係る候補セット５１に含まれる状態候補のいずれかと一致条件を満たす場合には、フラグは０となる。

そして、更新された制御パラメータ１１１の精度が所定基準を満たす場合に、フラグが０のままであるか否かを判定する（ステップＳ１２４）。ステップＳ１２４においてフラグが０である場合（すなわち、探索に成功していた場合）には、ステップＳ１１１において実施例１と同様の処理が実行される。

ステップＳ１２４においてフラグが１である場合（すなわち、探索に成功しなかった場合）には、コントローラ１は、新たな候補セット５１を生成し、候補セット記憶部５に記憶する（ステップＳ１２５）。この処理の具体例は次のようになる。

ステップＳ１２５において、コントローラ１は、いずれかのテストパターン４１について計測された制御対象２の状態に基づいて、新たな制御パラメータ１１１を決定する。たとえば、テストパターン４１と候補セット５１との組み合わせのすべてのうちで、最も高い類似度を与える組み合わせを構成するテストパターン４１について計測された制御対象２の状態に基づいて、新たな制御パラメータ１１１を決定する。

そして、コントローラ１は、そのテストパターン４１について新たな候補セット５１を生成し、生成した候補セット５１を候補セット記憶部５に記憶する。この新たな候補セット５１は、そのテストパターン４１について、計測された制御対象２の状態と、推定された制御パラメータを表す制御パラメータ候補とを関連付けるものである。このようにして、ステップＳ１２５が実行される。

図３Ｄを用いて、これを補足的に説明する。図３Ｄでは、いずれのテストパターン４１を実行して得られた結果（白丸印）も、いずれの候補セット５１に係る状態（細実線）とも一致しない。この場合には、ステップＳ１０８において更新された制御パラメータ１１１を含む候補セット５１が、新たに候補セット記憶部５に追加される。

ステップＳ１２５の後、コントローラ１は、図示しないユーザインタフェースにおいて、候補セット５１を追加した旨を示す情報を出力し、図５の処理を終了する（ステップＳ１２６）。

キャリブレーションが終了した場合、すなわち、図５におけるステップＳ１１１、Ｓ１１２またはＳ１２６の後、キャリブレーション動作モードは終了する。その後、コントローラ１は、通常運転モードに移行する。

＜実施例２の効果＞
実施例１と同様に、建設機械においてキャリブレーションを行なう場合に、テストパターンの一部を省略することにより、テストパターン実行回数の削減とキャリブレーション時間の短縮が可能となり、メンテナンスコストが低減する。

また、実施例２では、いずれの候補セット５１とも一致がなかった場合に、新たな候補セット５１を追加するので、ステップＳ１０３において探索対象となる候補セット５１が増加し、次回のキャリブレーションでテストパターン４１の実行回数を削減できる可能性が高まる。

＜実施例３＞
次に本発明の実施例３について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施例３におけるキャリブレーションシステムの構成例を示すブロック図である。

実施例１および２の場合、建設機械が候補セット記憶部５を備え、候補セット５１を記憶していた。実施例３では、複数の建設機械１００ａ、１００ｂ、…、１００ｎ（以下「建設機械１００」と総称する場合がある）と、管理サーバ２００とを備える、キャリブレーションシステムが構成される。管理サーバ２００が候補セット記憶部２０１を備えて候補セット５１を記憶する。管理サーバ２００は、建設機械とは別に構成される外部サーバである。以下、実施例１および２との相違を説明する。

管理サーバ２００は、メンテナンス対象としての建設機械１００と情報の送受信ができるように、通信インタフェース２０２を備える。通信インタフェース２０２は、さらに管理者や建設機械ユーザと情報の送受信ができるように構成されていてもよい。

また、建設機械１００は管理サーバ２００と情報の送受信ができるように通信インタフェース６を備える。このように、各建設機械のコントローラ１と、管理サーバ２００とは、互いに通信可能である。

＜通常運転モードの動作＞
通常運転モードの動作は、実施例１および２の場合と同様なので説明を省略する。

＜キャリブレーション動作モードの動作＞
それぞれの建設機械１００は、実施例１または２と同様の方法でキャリブレーションを実施する。ただし、候補セット５１は管理サーバ２００に記憶されているので、コントローラ１は、管理サーバ２００との通信を介して候補セット５１を取得する。

＜実施例３の効果＞
実施例１および２と同様に、建設機械においてキャリブレーションを行なう場合に、テストパターンの一部を省略することにより、テストパターン実行回数の削減とキャリブレーション時間の短縮が可能となり、メンテナンスコストが低減する。

また、実施例２と同様に、新たな候補セット５１を追加する場合には、ステップＳ１０３（図５）において探索対象となる候補セット５１が増加し、次回のキャリブレーションでテストパターン４１の実行回数を削減できる可能性が高まる。

さらに、実施例３では管理サーバ２００が複数の建設機械１００に対して共通の候補セット５１を記憶しており、建設機械１００はこれを取得して利用できるので、建設機械１００ごとに候補セット記憶部５を設ける必要がない。

＜実施例４＞
次に、本発明の実施例４を、図７を用いて説明する。図７は、本発明の実施例４における建設機械の構成例を示すブロック図である。

実施例３の場合、候補セット記憶部２０１が管理サーバ２００のみに設置されていた。これに対して、実施例４では、建設機械１００も候補セット記憶部５を備え、候補セット５１を記憶する。

＜通常運転モードの動作＞
通常運転モードの動作は、実施例１～３の場合と同様なので説明を省略する。

＜キャリブレーション動作モードの動作＞
コントローラ１は、キャリブレーションの開始前に、管理サーバ２００との通信を介して、管理サーバ２００に記憶されたすべての候補セット５１を取得し、候補セット記憶部５に記憶する。

候補セット５１を取得する具体的なタイミングは当業者が適宜設計可能であるが、たとえば定期的に取得してもよいし、建設機械１００またはコントローラ１の電源起動時に取得してもよいし、メンテナンス時に取得してもよいし、外部からの指示に応じて（たとえば、ユーザ、管理者、保守者、等が指定する任意のタイミングで）取得してもよい。

また、新たに候補セット５１が追加される場合（図５のステップＳ１２５）には、新たな候補セット５１は、建設機械１００の候補セット記憶部５のみならず、管理サーバ２００の候補セット記憶部２０１にも記憶される。このために、コントローラ１は、管理サーバ２００との通信を介して新たな候補セット５１を送信してもよい。

なお、ステップＳ１２５の具体的な実行タイミングは、当業者が適宜設計可能である。たとえば、メンテナンス時などに実行してもよい。管理サーバ２００は、各建設機械１００から送信（アップロード）された新たな候補セット５１のうち、更新情報のみを追加して最新の候補セットライブラリを生成し、再び各建設機械１００に配信してもよい。各建設機械１００はこれを受信し、候補セット記憶部５に記憶してもよい。

＜実施例４の効果＞
実施例１～３と同様に、建設機械においてキャリブレーションを行なう場合に、テストパターンの一部を省略することにより、テストパターン実行回数の削減とキャリブレーション時間の短縮が可能となり、メンテナンスコストが低減する。

また、実施例２と同様に、新たな候補セット５１を追加する場合には、ステップＳ１０３（図５）において探索対象となる候補セット５１が増加し、次回のキャリブレーションでテストパターン４１の実行回数を削減できる可能性が高まる。

さらに、実施例４では、コントローラ１がキャリブレーションの開始前（たとえば通常運転モード時）に予め候補セット５１を取得しておくことができるので、キャリブレーション直前に管理サーバ２００と通信を行う必要がなく、通信環境の悪い現場でもキャリブレーションが可能となる。

なお、実施例４では、テストパターン４１を実行するたびにセンサ情報を管理サーバ２００に送信する必要はなく、各建設機械１００の内部で探索処理（ステップＳ１０２）を実施することが出来る。これにより、通信インタフェース６、２０２の通信帯域、コスト、通信時間などの制約が緩和される。

＜その他の実施例＞
本発明は、上述した各実施例に示す油圧ショベルに限定されず、その他の建設機械にも応用することができる。すなわち、油圧ショベルだけでなく、クレーンやホイールローダなどにも応用が可能である。また、可動部の姿勢情報を観測するセンサと油圧機器のセンサが設置された建設機械には、本発明の技術が適用可能である。例えばショベルであれば可動部はアーム、ブーム、バケットなどの部材であり、駆動部は油圧機器のバルブやポンプなどの部材である。

１ａ…操作指令、１ｂ…センサ情報、１ｃ…制御信号、２…制御対象、４…テストパターン記憶部、５…候補セット記憶部、６…通信インタフェース、７…外付けセンサ、１１…制御モデル、１２…キャリブレーション処理部、１３…キャリブレーション計画部、２１…駆動部（駆動装置）、２２…可動部（可動装置）、４１…テストパターン、５１…候補セット（候補セット情報）、１００…建設機械、１１１…制御パラメータ、１１２…制御ロジック、２００…管理サーバ、２０１…候補セット記憶部、２０２…通信インタフェース、２１１…油圧センサ、２１２…油圧部品、２２１…姿勢センサ、２２２…可動部品

Claims (5)

1. 可動装置または前記可動装置を駆動する駆動装置を含む、制御対象と、
   前記制御対象の位置、向き、角度、または流量を計測するセンサと、
   前記制御対象に対する操作指令と、前記センサによって計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量と、制御パラメータとに基づいて、前記制御対象を制御する制御信号を出力するコントローラと、
   を備える建設機械であって、
   前記コントローラは、前記制御パラメータのキャリブレーションを実行することができ、前記キャリブレーションは、前記制御対象の動作を表す複数のテストパターンのうち少なくとも１つについて、前記制御信号を出力して前記制御対象を制御し、その際に計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量に基づいて、前記制御パラメータを変更する動作であり、
   前記コントローラは、前記キャリブレーションにおいて、各前記テストパターンについて候補セット情報を１つ以上取得し、前記候補セット情報は、前記制御パラメータを表す制御パラメータ候補と、前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量を表す位置候補、向き候補、角度候補、または流量候補とを関連付けるものであり、
   前記コントローラは、前記キャリブレーションにおいて、いずれかの前記テストパターンについて計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量と、当該テストパターンに係る前記位置候補、向き候補、角度候補、または流量候補のいずれかとが、所定の一致条件を満たす場合に、他のテストパターンに係る計測を省略する、
   建設機械。
2. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、前記キャリブレーションにおいて、前記テストパターンについて計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量に基づいて、次に用いる前記テストパターンを選択する、建設機械。
3. 請求項１に記載の建設機械において、
   前記コントローラは、
   前記キャリブレーションにおいて、いずれの前記テストパターンについて計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量も、当該テストパターンに係るいずれの前記位置候補、向き候補、角度候補、または流量候補とも前記一致条件を満たさない場合に、
   いずれかの前記テストパターンについて計測された前記制御対象の前記位置、向き、角度、または流量に基づいて新たな制御パラメータを決定し、
   当該テストパターンについて、前記新たな制御パラメータを表す制御パラメータ候補と、当該位置、向き、角度、または流量を表す位置候補、向き候補、角度候補、または流量候補とを関連付ける新たな候補セット情報を生成する、
   建設機械。
4. 請求項１に記載の建設機械と、
   前記候補セット情報を記憶する外部サーバと、
   を備える、キャリブレーションシステムにおいて、
   前記コントローラおよび前記外部サーバは、互いに通信可能であり、
   前記コントローラは、前記外部サーバとの通信を介して前記候補セット情報を取得する、
   キャリブレーションシステム。
5. 請求項４に記載のキャリブレーションシステムにおいて、
   前記コントローラは、前記キャリブレーションの開始前に、前記外部サーバとの通信を介して、前記外部サーバに記憶されたすべての前記候補セット情報を取得する、
   キャリブレーションシステム。

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