JPH07158104A - 油圧ショベルの掘削制御装置 - Google Patents
油圧ショベルの掘削制御装置Info
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- JPH07158104A JPH07158104A JP30645893A JP30645893A JPH07158104A JP H07158104 A JPH07158104 A JP H07158104A JP 30645893 A JP30645893 A JP 30645893A JP 30645893 A JP30645893 A JP 30645893A JP H07158104 A JPH07158104 A JP H07158104A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】油圧ショベルの掘削制御装置において、車体が
傾いているときでも正確かつ容易に作業装置の掘削軌跡
の設定が行えるようにする。 【構成】まず作業装置１の先端位置を２つの基準点の１
つＰ1に動かし、この位置で設定器７の＋／−増減ボタ
ン７ｂを操作して基準点から対応する設定点Ｐ1*までの
深さを入力する。制御ユニット９は、この時の角度検出
器８ａ〜８ｃの検出データを基にその基準点の位置を演
算し、その基準点の位置と入力した深さとから対応する
設定点の位置を演算する。次に、作業装置の先端位置を
もう１つの基準点Ｐ2に動かし、その基準点から対応す
る設定点Ｐ2*までの深さを入力し、同様にもう１つの設
定点の位置を演算する。そして、求められた２つの設定
点の位置からこれら２つの設定点を結んだ直線式を計算
し、掘削軌跡の設定を行う。
傾いているときでも正確かつ容易に作業装置の掘削軌跡
の設定が行えるようにする。 【構成】まず作業装置１の先端位置を２つの基準点の１
つＰ1に動かし、この位置で設定器７の＋／−増減ボタ
ン７ｂを操作して基準点から対応する設定点Ｐ1*までの
深さを入力する。制御ユニット９は、この時の角度検出
器８ａ〜８ｃの検出データを基にその基準点の位置を演
算し、その基準点の位置と入力した深さとから対応する
設定点の位置を演算する。次に、作業装置の先端位置を
もう１つの基準点Ｐ2に動かし、その基準点から対応す
る設定点Ｐ2*までの深さを入力し、同様にもう１つの設
定点の位置を演算する。そして、求められた２つの設定
点の位置からこれら２つの設定点を結んだ直線式を計算
し、掘削軌跡の設定を行う。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は油圧ショベルの掘削制御
装置に係わり、特に掘削軌跡の設定にしたがって作業装
置の掘削動作を制御する油圧ショベルの掘削制御装置に
関する。
装置に係わり、特に掘削軌跡の設定にしたがって作業装
置の掘削動作を制御する油圧ショベルの掘削制御装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】建設機械の代表例である油圧ショベルは
上下方向にそれぞれ回転するブーム、アーム、及びバケ
ットからなる作業装置を備えている。このような油圧シ
ョベルではブームなどの各腕部をそれぞれの手動操作レ
バーによって操作しているが、これら各腕部はそれぞれ
が関節部によって連結され回転運動を行うものであるた
め、複数の腕部を操作して、例えばバケットの先端を所
定の軌跡通りに動かし所定の領域を掘削することは、非
常に困難な作業である。ここで、作業としては法面の直
線掘削、配管埋設のための掘削深さ制限、壁際の掘削制
限、安全上のためのショベル本体足元の安息角制限など
が挙げられる。
上下方向にそれぞれ回転するブーム、アーム、及びバケ
ットからなる作業装置を備えている。このような油圧シ
ョベルではブームなどの各腕部をそれぞれの手動操作レ
バーによって操作しているが、これら各腕部はそれぞれ
が関節部によって連結され回転運動を行うものであるた
め、複数の腕部を操作して、例えばバケットの先端を所
定の軌跡通りに動かし所定の領域を掘削することは、非
常に困難な作業である。ここで、作業としては法面の直
線掘削、配管埋設のための掘削深さ制限、壁際の掘削制
限、安全上のためのショベル本体足元の安息角制限など
が挙げられる。
【０００３】このような作業を容易にするために、従
来、各種の掘削制御装置が提案されている。例えば、特
開昭５５−１１９８３７号公報に記載の『作業機の直線
掘削制御装置』においては、掘削軌跡の傾斜を勾配角度
として予めポテンショメータで設定することで作業装置
の掘削軌跡の設定を行い、作業装置（作業機）の先端を
その勾配角度に沿って直線移動させ直線掘削を行ってい
る。
来、各種の掘削制御装置が提案されている。例えば、特
開昭５５−１１９８３７号公報に記載の『作業機の直線
掘削制御装置』においては、掘削軌跡の傾斜を勾配角度
として予めポテンショメータで設定することで作業装置
の掘削軌跡の設定を行い、作業装置（作業機）の先端を
その勾配角度に沿って直線移動させ直線掘削を行ってい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−１１９８３７号公報に記載の従来技術にあって
は、作業装置の掘削軌跡を設定するにはポテンショメー
タで設定する掘削軌跡の勾配角度、すなわち掘削面の角
度を予め認識していなければならず、また車体が傾いて
いるときには掘削面の角度が設定した勾配角度と一致せ
ず、正確な掘削が行えないという問題があった。
５５−１１９８３７号公報に記載の従来技術にあって
は、作業装置の掘削軌跡を設定するにはポテンショメー
タで設定する掘削軌跡の勾配角度、すなわち掘削面の角
度を予め認識していなければならず、また車体が傾いて
いるときには掘削面の角度が設定した勾配角度と一致せ
ず、正確な掘削が行えないという問題があった。
【０００５】本発明の目的は、車体が傾いているときで
も正確かつ容易に作業装置の掘削軌跡の設定が行える油
圧ショベルの掘削制御装置を提供することである。
も正確かつ容易に作業装置の掘削軌跡の設定が行える油
圧ショベルの掘削制御装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために次の構成を採用する。すなわち、油圧ショ
ベルの作業装置の先端位置を検出する検出手段と、前記
作業装置の掘削軌跡の設定を行う設定手段とを備え、前
記掘削軌跡の設定にしたがって前記作業装置の掘削動作
を制御する油圧ショベルの掘削制御装置において、前記
設定手段は、目標軌跡の基準となる２つの基準点から前
記目標軌跡上の２つの設定点までの深さを入力する第１
手動操作手段と、前記作業装置の先端を前記２つの基準
点に動かしたときに得られる前記検出手段の検出値と前
記深さとから前記２つの設定点の位置を演算する第１設
定演算手段と、前記２つの設定点の位置からこれら２つ
の設定点を結んだ直線式を計算して前記掘削軌跡の設定
を行う第２設定演算手段とを有する構成とする。
成するために次の構成を採用する。すなわち、油圧ショ
ベルの作業装置の先端位置を検出する検出手段と、前記
作業装置の掘削軌跡の設定を行う設定手段とを備え、前
記掘削軌跡の設定にしたがって前記作業装置の掘削動作
を制御する油圧ショベルの掘削制御装置において、前記
設定手段は、目標軌跡の基準となる２つの基準点から前
記目標軌跡上の２つの設定点までの深さを入力する第１
手動操作手段と、前記作業装置の先端を前記２つの基準
点に動かしたときに得られる前記検出手段の検出値と前
記深さとから前記２つの設定点の位置を演算する第１設
定演算手段と、前記２つの設定点の位置からこれら２つ
の設定点を結んだ直線式を計算して前記掘削軌跡の設定
を行う第２設定演算手段とを有する構成とする。
【０００７】上記掘削制御装置において、好ましくは、
前記第１設定演算手段は、前記２つの基準点のいずれを
選択するかを指示する第２手動操作手段と、前記第２手
動操作手段で選択された基準点毎に対応する設定点の位
置を演算する演算手段とを備える。
前記第１設定演算手段は、前記２つの基準点のいずれを
選択するかを指示する第２手動操作手段と、前記第２手
動操作手段で選択された基準点毎に対応する設定点の位
置を演算する演算手段とを備える。
【０００８】
【作用】以上のように構成した本発明においては、まず
オペレータが作業装置の先端位置を２つの基準点の１つ
に動かし、この位置で第１手動操作手段を操作して基準
点から対応する設定点までの深さを入力する。一方、作
業装置の先端が基準点の１つに動かされると、検出手段
ではその基準点の位置を検出し、第１設定演算手段では
その検出値と入力した深さとから対応する設定点の位置
が演算される。次に、オペレータは作業装置の先端位置
をもう１つの基準点に動かし、その基準点から対応する
設定点までの深さを入力すると、同様にもう１つの設定
点の位置が演算される。第２設定演算手段では、求めら
れた２つの設定点の位置からこれら２つの設定点を結ん
だ直線式を計算して掘削軌跡の設定を行う。このように
本発明においては、実際の作業装置の先端位置を基準点
として、その点から深さにより目標軌跡の設定点を指定
し掘削軌跡を設定するので、容易に作業装置の掘削軌跡
の設定を行うことができる。また、実際の作業装置の先
端位置を基準点として掘削軌跡の設定を行うので、車体
が傾いていても正確な掘削軌跡の設定が可能となる。
オペレータが作業装置の先端位置を２つの基準点の１つ
に動かし、この位置で第１手動操作手段を操作して基準
点から対応する設定点までの深さを入力する。一方、作
業装置の先端が基準点の１つに動かされると、検出手段
ではその基準点の位置を検出し、第１設定演算手段では
その検出値と入力した深さとから対応する設定点の位置
が演算される。次に、オペレータは作業装置の先端位置
をもう１つの基準点に動かし、その基準点から対応する
設定点までの深さを入力すると、同様にもう１つの設定
点の位置が演算される。第２設定演算手段では、求めら
れた２つの設定点の位置からこれら２つの設定点を結ん
だ直線式を計算して掘削軌跡の設定を行う。このように
本発明においては、実際の作業装置の先端位置を基準点
として、その点から深さにより目標軌跡の設定点を指定
し掘削軌跡を設定するので、容易に作業装置の掘削軌跡
の設定を行うことができる。また、実際の作業装置の先
端位置を基準点として掘削軌跡の設定を行うので、車体
が傾いていても正確な掘削軌跡の設定が可能となる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１〜図７により
説明する。図１において、本発明が適用される油圧ショ
ベルは、油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧油
により駆動されるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ
３ｂ及びバケットシリンダ３ｃと、操作レバー４ａ，４
ｂ，４ｃと、油圧ポンプ２と各シリンダの間に接続さ
れ、操作レバー４ａ，４ｂ，４ｃの操作信号によって制
御され、シリンダ３ａ，３ｂ，３ｃに供給される圧油の
流量をそれぞれ制御する流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃ
と、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃの間の
圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とを
備えた油圧駆動装置を有している。
説明する。図１において、本発明が適用される油圧ショ
ベルは、油圧ポンプ２と、この油圧ポンプ２からの圧油
により駆動されるブームシリンダ３ａ、アームシリンダ
３ｂ及びバケットシリンダ３ｃと、操作レバー４ａ，４
ｂ，４ｃと、油圧ポンプ２と各シリンダの間に接続さ
れ、操作レバー４ａ，４ｂ，４ｃの操作信号によって制
御され、シリンダ３ａ，３ｂ，３ｃに供給される圧油の
流量をそれぞれ制御する流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃ
と、油圧ポンプ２と流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃの間の
圧力が設定値以上になった場合に開くリリーフ弁６とを
備えた油圧駆動装置を有している。
【００１０】また、油圧ショベルは、図２に示すよう
に、上下方向にそれぞれ回転するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる作業装置１を備え、ブーム
シリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ及びバケットシリン
ダ３ｃはブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃをそ
れぞれの関節部を中心として回動する。
に、上下方向にそれぞれ回転するブーム１ａ、アーム１
ｂ及びバケット１ｃからなる作業装置１を備え、ブーム
シリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ及びバケットシリン
ダ３ｃはブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃをそ
れぞれの関節部を中心として回動する。
【００１１】以上のように構成した油圧ショベルに本実
施例の掘削制御装置が設けられている。この掘削制御装
置は、作業装置１の掘削軌跡の設定に用いる設定器７
と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃの各関節
角度を検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、操作レ
バー４ａ，４ｂ，４ｃからの操作信号と、角度検出器８
ａ，８ｂ，８ｃからの検出信号と設定器７からの設定信
号を入力し、作業装置の掘削軌跡の設定を行うと共に、
流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃに操作信号を出力する制御
ユニット９とから構成されている。
施例の掘削制御装置が設けられている。この掘削制御装
置は、作業装置１の掘削軌跡の設定に用いる設定器７
と、ブーム１ａ、アーム１ｂ及びバケット１ｃの各関節
角度を検出する角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃと、操作レ
バー４ａ，４ｂ，４ｃからの操作信号と、角度検出器８
ａ，８ｂ，８ｃからの検出信号と設定器７からの設定信
号を入力し、作業装置の掘削軌跡の設定を行うと共に、
流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃに操作信号を出力する制御
ユニット９とから構成されている。
【００１２】設定器７は、掘削動作の制御を行うか（Ｏ
Ｎ）、掘削軌跡の設定を行うか（ＯＦＦ）をオペレータ
が選択するＯＮ・ＯＦＦスイッチ７ａと、目標軌跡の基
準となる２つの基準点のいずれを選択するかをオペレー
タが指示する１／２切換ボタン７ｂと、基準点から目標
軌跡の設定点までの深さをオペレータが指定する＋／−
増減ボタン７ｃとを有している。
Ｎ）、掘削軌跡の設定を行うか（ＯＦＦ）をオペレータ
が選択するＯＮ・ＯＦＦスイッチ７ａと、目標軌跡の基
準となる２つの基準点のいずれを選択するかをオペレー
タが指示する１／２切換ボタン７ｂと、基準点から目標
軌跡の設定点までの深さをオペレータが指定する＋／−
増減ボタン７ｃとを有している。
【００１３】本実施例における掘削軌跡の設定の考え方
は概ね次のようである。すなわち、図２において、作業
装置１の先端位置を基準点Ｐ1，Ｐ2に動かして、その位
置で深さｈ1，ｈ2を入力して深さにより設定点Ｐ1*，Ｐ
2*を指定し、設定点Ｐ1*，Ｐ 2*の２点を結んだ直線式を
計算して掘削軌跡の設定を行う。制御ユニット７では、
この考えに基づき掘削軌跡を設定し、この掘削軌跡の設
定にしたがって作業装置１の掘削動作を制御する。以
下、その詳細を図３に示すフローチャートを参照して説
明する。
は概ね次のようである。すなわち、図２において、作業
装置１の先端位置を基準点Ｐ1，Ｐ2に動かして、その位
置で深さｈ1，ｈ2を入力して深さにより設定点Ｐ1*，Ｐ
2*を指定し、設定点Ｐ1*，Ｐ 2*の２点を結んだ直線式を
計算して掘削軌跡の設定を行う。制御ユニット７では、
この考えに基づき掘削軌跡を設定し、この掘削軌跡の設
定にしたがって作業装置１の掘削動作を制御する。以
下、その詳細を図３に示すフローチャートを参照して説
明する。
【００１４】図３において、先ず手順１００において、
掘削動作の制御を行うか（ＯＮ）、掘削軌跡の設定を行
うか（ＯＦＦ）を設定器７のＯＮ／ＯＦＦ切換えボタン
７ａで選択する。最初は掘削軌跡の設定を行うのである
からＯＦＦ側のボタンを押し、手順１１０に進む。手順
１１０では基準点となる２点Ｐ1，Ｐ2のどちらを選択す
るか（ｉ＝１，２）を設定器７の１／２切換えボタン７
ｂで選択する。最初は基準点Ｐ1を選択するのであるか
ら、「１」側のボタンを押し、手順１２０に進む。手順
１２０では作業装置１の先端で実際に基準点Ｐ1の指示
を行う。具体的には、オペレータが操作レバー４ａ，４
ｂ，４ｃを操作して作業装置１の先端位置、すなわちバ
ケット１ｃの先端位置を基準点Ｐ１に動かし、角度検出
器８ａ，８ｂ，８ｃで検出した関節角度よりその基準点
Ｐ１の位置をＸＹ座標系の座標値（Ｘ1，Ｙ1）として求
める。次に手順１３０において、基準点Ｐ1から設定点
Ｐ1*までの深さｈ1の入力を設定器７の＋／−増減ボタ
ン７ｃで行う。次に手順１４０で設定点Ｐ1*のＹ座標の
計算、Ｙ1*＝Ｙ1−ｈ1を行い、設定点Ｐ1*の設定を行
う。
掘削動作の制御を行うか（ＯＮ）、掘削軌跡の設定を行
うか（ＯＦＦ）を設定器７のＯＮ／ＯＦＦ切換えボタン
７ａで選択する。最初は掘削軌跡の設定を行うのである
からＯＦＦ側のボタンを押し、手順１１０に進む。手順
１１０では基準点となる２点Ｐ1，Ｐ2のどちらを選択す
るか（ｉ＝１，２）を設定器７の１／２切換えボタン７
ｂで選択する。最初は基準点Ｐ1を選択するのであるか
ら、「１」側のボタンを押し、手順１２０に進む。手順
１２０では作業装置１の先端で実際に基準点Ｐ1の指示
を行う。具体的には、オペレータが操作レバー４ａ，４
ｂ，４ｃを操作して作業装置１の先端位置、すなわちバ
ケット１ｃの先端位置を基準点Ｐ１に動かし、角度検出
器８ａ，８ｂ，８ｃで検出した関節角度よりその基準点
Ｐ１の位置をＸＹ座標系の座標値（Ｘ1，Ｙ1）として求
める。次に手順１３０において、基準点Ｐ1から設定点
Ｐ1*までの深さｈ1の入力を設定器７の＋／−増減ボタ
ン７ｃで行う。次に手順１４０で設定点Ｐ1*のＹ座標の
計算、Ｙ1*＝Ｙ1−ｈ1を行い、設定点Ｐ1*の設定を行
う。
【００１５】このようにして設定点Ｐ1*の設定が完了す
ると始めに戻り、今度は基準点Ｐ2について上述の手順
を繰り返す。すなわち、手順１１０では設定器７の１／
２切換えボタン７ｂの「１」側のボタンを押し、手順１
２０では作業装置１の先端を基準点Ｐ2に動かし、その
基準点Ｐ2の位置をＸＹ座標系の座標値（Ｘ2，Ｙ2）と
して求め、手順１３０において、基準点Ｐ2から設定点
Ｐ2*までの深さｈ2の入力を設定器７の＋／−増減ボタ
ン７ｃで行い、手順１４０で設定点Ｐ2*のＹ座標の計
算、Ｙ2*＝Ｙ2−ｈ2を行い、設定点Ｐ2*の設定を行う。
ると始めに戻り、今度は基準点Ｐ2について上述の手順
を繰り返す。すなわち、手順１１０では設定器７の１／
２切換えボタン７ｂの「１」側のボタンを押し、手順１
２０では作業装置１の先端を基準点Ｐ2に動かし、その
基準点Ｐ2の位置をＸＹ座標系の座標値（Ｘ2，Ｙ2）と
して求め、手順１３０において、基準点Ｐ2から設定点
Ｐ2*までの深さｈ2の入力を設定器７の＋／−増減ボタ
ン７ｃで行い、手順１４０で設定点Ｐ2*のＹ座標の計
算、Ｙ2*＝Ｙ2−ｈ2を行い、設定点Ｐ2*の設定を行う。
【００１６】以上のようにして２つの設定点Ｐ1*，Ｐ2*
を設定した後、掘削動作の制御を行う場合には、設定器
７の切換えボタン７ａのＯＮ側を選択し、手順１００か
ら手順２００に進む。手順２００では２つの設定点
Ｐ1*，Ｐ2*を結んだ直線式を、 Ｙ＝（Ｙ2−Ｙ1）Ｘ／（Ｘ2−Ｘ1） ＋（Ｘ2Ｙ1−Ｘ1Ｙ2）／（Ｘ2−Ｘ1） により計算し、掘削軌跡の設定を行う。次に手順２１０
において、その掘削軌跡の設定にしたがって掘削動作の
制御を行い、初めに戻る。
を設定した後、掘削動作の制御を行う場合には、設定器
７の切換えボタン７ａのＯＮ側を選択し、手順１００か
ら手順２００に進む。手順２００では２つの設定点
Ｐ1*，Ｐ2*を結んだ直線式を、 Ｙ＝（Ｙ2−Ｙ1）Ｘ／（Ｘ2−Ｘ1） ＋（Ｘ2Ｙ1−Ｘ1Ｙ2）／（Ｘ2−Ｘ1） により計算し、掘削軌跡の設定を行う。次に手順２１０
において、その掘削軌跡の設定にしたがって掘削動作の
制御を行い、初めに戻る。
【００１７】以上の構成において、角度検出器８ａ，８
ｂ，８ｃとその検出角度より作業装置１の先端位置を演
算する制御ユニット９の機能は油圧ショベルの作業装置
の先端位置を検出する検出手段を構成し、設定器７と図
３に示す手順１００〜２００は作業装置１の掘削軌跡の
設定を行う設定手段を構成する。
ｂ，８ｃとその検出角度より作業装置１の先端位置を演
算する制御ユニット９の機能は油圧ショベルの作業装置
の先端位置を検出する検出手段を構成し、設定器７と図
３に示す手順１００〜２００は作業装置１の掘削軌跡の
設定を行う設定手段を構成する。
【００１８】また、設定器７の＋／−増減ボタン７ｃと
図３に示す手順１００，１３０は目標軌跡の基準となる
２つの基準点Ｐ1，Ｐ2から目標軌跡上の２つの設定点Ｐ
1*，Ｐ2*までの深さを入力する第１手動操作手段を構成
し、設定器７の１／２切換えボタン７ｂと図３に示す手
順１００，１１０，１２０，１４０は作業装置１の先端
を２つの基準点Ｐ1，Ｐ2に動かしたときに得られる上記
検出手段の検出値と上記深さとから２つの設定点Ｐ1*，
Ｐ2*の位置を演算する第１設定演算手段を構成し、図３
に示す手順２００は２つの設定点Ｐ1*，Ｐ2*の位置から
これら２つの設定点を結んだ直線式を計算して掘削軌跡
の設定を行う第２設定演算手段を構成する。
図３に示す手順１００，１３０は目標軌跡の基準となる
２つの基準点Ｐ1，Ｐ2から目標軌跡上の２つの設定点Ｐ
1*，Ｐ2*までの深さを入力する第１手動操作手段を構成
し、設定器７の１／２切換えボタン７ｂと図３に示す手
順１００，１１０，１２０，１４０は作業装置１の先端
を２つの基準点Ｐ1，Ｐ2に動かしたときに得られる上記
検出手段の検出値と上記深さとから２つの設定点Ｐ1*，
Ｐ2*の位置を演算する第１設定演算手段を構成し、図３
に示す手順２００は２つの設定点Ｐ1*，Ｐ2*の位置から
これら２つの設定点を結んだ直線式を計算して掘削軌跡
の設定を行う第２設定演算手段を構成する。
【００１９】更に、設定器７の１／２切換えボタン７ｂ
は２つの基準点Ｐ1，Ｐ2のいずれを選択するかを指示す
る第２手動操作手段を構成し、図３に示す手順１００，
１１０，１２０，１４０は、その第２手動操作手段で選
択された基準点毎に対応する設定点の位置を演算する演
算手段を構成する。
は２つの基準点Ｐ1，Ｐ2のいずれを選択するかを指示す
る第２手動操作手段を構成し、図３に示す手順１００，
１１０，１２０，１４０は、その第２手動操作手段で選
択された基準点毎に対応する設定点の位置を演算する演
算手段を構成する。
【００２０】次に、手順２１０で行われる掘削動作の制
御の詳細を図４〜図７を用いて説明する。本実施例は、
掘削軌跡を用いて行う掘削動作の制御として、特願平４
−３４８５３４号の先願発明のように掘削軌跡で掘削動
作範囲の境界面を確定し、掘削動作範囲を制限する領域
制限掘削制御を行うものである。
御の詳細を図４〜図７を用いて説明する。本実施例は、
掘削軌跡を用いて行う掘削動作の制御として、特願平４
−３４８５３４号の先願発明のように掘削軌跡で掘削動
作範囲の境界面を確定し、掘削動作範囲を制限する領域
制限掘削制御を行うものである。
【００２１】図４はその領域制限掘削制御を示すフロー
チャートであり、手順２１１において、各操作レバー４
ａ，４ｂ，４ｃの操作信号を入力し、次に手順２１２に
おいて、各角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃにより検出した
各関節角度を入力する。次に手順２１３において、各関
節角度に基づき作業装置１の位置と姿勢を計算する。次
に手順２１４において、作業装置１の先端位置が上記の
ように設定した掘削軌跡により郭定される掘削動作範囲
内にあるか否かを判定する。図５にその様子を示す。図
中、Ｃが設定した掘削軌跡、すなわち掘削動作範囲の境
界面である。作業装置１の先端位置が制限領域内にない
場合には手順２１５に進み、制限領域内に戻るように操
作信号を修正し、制限領域内にあるときには手順２１６
に進む。次に手順２１６において、操作信号を出力し、
始めに戻る。
チャートであり、手順２１１において、各操作レバー４
ａ，４ｂ，４ｃの操作信号を入力し、次に手順２１２に
おいて、各角度検出器８ａ，８ｂ，８ｃにより検出した
各関節角度を入力する。次に手順２１３において、各関
節角度に基づき作業装置１の位置と姿勢を計算する。次
に手順２１４において、作業装置１の先端位置が上記の
ように設定した掘削軌跡により郭定される掘削動作範囲
内にあるか否かを判定する。図５にその様子を示す。図
中、Ｃが設定した掘削軌跡、すなわち掘削動作範囲の境
界面である。作業装置１の先端位置が制限領域内にない
場合には手順２１５に進み、制限領域内に戻るように操
作信号を修正し、制限領域内にあるときには手順２１６
に進む。次に手順２１６において、操作信号を出力し、
始めに戻る。
【００２２】手順２１５における操作信号の修正方法に
ついて、図５〜図７に基づき説明する。
ついて、図５〜図７に基づき説明する。
【００２３】各操作レバー４ａ，４ｂ，４ｃで与えられ
た操作信号により、作業装置１には操作ベクトルＡが生
じ、作業装置１の先端位置が制限領域内にある場合には
そのまま流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃに出力されて作業
装置１の進行方向となるが、制限領域外にある場合には
作業装置の先端位置が制限領域内に戻るように操作信号
を修正して出力する。その修正方法は、まず操作信号に
よって与えられる作業装置１の先端の操作ベクトルＡに
対して制限領域境界面Ｃに垂直な成分ＡV をキャンセル
するように操作信号を修正し、平行成分ＡH のみ抽出す
る。この修正によって作業装置１の先端は制限領域外に
さらに進もうとする動作が阻止される。そして次に、作
業装置１の先端と制限領域境界面Ｃとの距離すなわち偏
差Ｄに比例した速度ベクトルを求め、これを制限領域境
界面Ｃに垂直に制限領域内に戻る成分ＡR とする。図６
に偏差Ｄと戻る成分ＡR との関係を示す。次に、この戻
る成分ＡR と先ほどの平行成分ベクトルＡH とを合成し
て修正ベクトルＡM を求め、各流量制御弁５ａ，５ｂ，
５ｃに配分され、修正された操作信号として出力する。
た操作信号により、作業装置１には操作ベクトルＡが生
じ、作業装置１の先端位置が制限領域内にある場合には
そのまま流量制御弁５ａ，５ｂ，５ｃに出力されて作業
装置１の進行方向となるが、制限領域外にある場合には
作業装置の先端位置が制限領域内に戻るように操作信号
を修正して出力する。その修正方法は、まず操作信号に
よって与えられる作業装置１の先端の操作ベクトルＡに
対して制限領域境界面Ｃに垂直な成分ＡV をキャンセル
するように操作信号を修正し、平行成分ＡH のみ抽出す
る。この修正によって作業装置１の先端は制限領域外に
さらに進もうとする動作が阻止される。そして次に、作
業装置１の先端と制限領域境界面Ｃとの距離すなわち偏
差Ｄに比例した速度ベクトルを求め、これを制限領域境
界面Ｃに垂直に制限領域内に戻る成分ＡR とする。図６
に偏差Ｄと戻る成分ＡR との関係を示す。次に、この戻
る成分ＡR と先ほどの平行成分ベクトルＡH とを合成し
て修正ベクトルＡM を求め、各流量制御弁５ａ，５ｂ，
５ｃに配分され、修正された操作信号として出力する。
【００２４】制限領域外から制限領域内に戻る軌跡の一
例を図７に示す。操作信号により与えられる操作ベクト
ルＡが斜め下方に一定であるときには、その平行成分Ａ
H は一定となり、また戻る成分ＡR は偏差Ｄに比例する
ので制限領域内に近づくほど小さくなる。したがって、
修正ベクトルＡM はその合成であるので、軌跡は図７の
ように制限領域教界面Ｃに近づくにつれて平行となる曲
線状となる。
例を図７に示す。操作信号により与えられる操作ベクト
ルＡが斜め下方に一定であるときには、その平行成分Ａ
H は一定となり、また戻る成分ＡR は偏差Ｄに比例する
ので制限領域内に近づくほど小さくなる。したがって、
修正ベクトルＡM はその合成であるので、軌跡は図７の
ように制限領域教界面Ｃに近づくにつれて平行となる曲
線状となる。
【００２５】以上明らかな通り本実施例によれば、実際
の作業装置の先端位置を基準点として、その点から深さ
により目標軌跡の設定点を指定し掘削軌跡を設定できる
ので、容易に作業装置の掘削軌跡の設定を行うことがで
きる。また、実際の作業装置の先端位置を基準点として
掘削軌跡の設定を行うので、車体が傾いていても正確な
掘削軌跡の設定が可能となる。
の作業装置の先端位置を基準点として、その点から深さ
により目標軌跡の設定点を指定し掘削軌跡を設定できる
ので、容易に作業装置の掘削軌跡の設定を行うことがで
きる。また、実際の作業装置の先端位置を基準点として
掘削軌跡の設定を行うので、車体が傾いていても正確な
掘削軌跡の設定が可能となる。
【００２６】なお、以上の実施例では、掘削軌跡を用い
る掘削動作の制御例として、掘削軌跡を掘削動作範囲の
境界面として用いる領域制限掘削制御を説明したが、掘
削軌跡を作業装置の先端の移動軌跡として用いる軌跡制
御等、他の掘削制御を行っても良い。
る掘削動作の制御例として、掘削軌跡を掘削動作範囲の
境界面として用いる領域制限掘削制御を説明したが、掘
削軌跡を作業装置の先端の移動軌跡として用いる軌跡制
御等、他の掘削制御を行っても良い。
【００２７】また、作業装置１の位置と姿勢を検出する
検出手段として作業装置の各関節の角度を検出する角度
検出器８ａ〜８ｃを用いたが、油圧シリンダ３ａ，３
ｂ，３ｃのストロークを検出する変位検出器を用いても
よく、これによっても同様に作業装置１の位置と姿勢を
検出し、同様の効果を得ることができる。
検出手段として作業装置の各関節の角度を検出する角度
検出器８ａ〜８ｃを用いたが、油圧シリンダ３ａ，３
ｂ，３ｃのストロークを検出する変位検出器を用いても
よく、これによっても同様に作業装置１の位置と姿勢を
検出し、同様の効果を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】本発明によれば、実際の作業装置の先端
位置を基準点として、その点から深さにより目標軌跡の
設定点を指定し掘削軌跡を設定できるので、容易に作業
装置の掘削軌跡の設定を行うことができる。また、実際
の作業装置の先端位置を基準点として掘削軌跡の設定を
行うので、車体が傾いていても正確な掘削軌跡の設定が
可能となる。
位置を基準点として、その点から深さにより目標軌跡の
設定点を指定し掘削軌跡を設定できるので、容易に作業
装置の掘削軌跡の設定を行うことができる。また、実際
の作業装置の先端位置を基準点として掘削軌跡の設定を
行うので、車体が傾いていても正確な掘削軌跡の設定が
可能となる。
【図１】本発明の一実施例による油圧ショベルの掘削制
御装置を示す図である。
御装置を示す図である。
【図２】本発明の掘削軌跡の設定の考え方を説明する図
である。
である。
【図３】掘削軌跡の設定手順を示すフローチャートであ
る。
る。
【図４】掘削動作の制御手順を示すフローチャートであ
る。
る。
【図５】作業装置の位置と姿勢に応じた操作信号の修正
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図６】作業装置と制限領域境界面との距離偏差と戻る
成分との関係を示す図である。
成分との関係を示す図である。
【図７】制限領域外から制限領域内に戻る軌跡の一例を
示す図である。
示す図である。
１ 作業装置 １ａ ブーム １ｂ アーム １ｃ バケット ２ 油圧ポンプ ３ａ，３ｂ，３ｃ 油圧シリンダ ４ａ，４ｂ，４ｃ 操作レバー ５ａ，５ｂ，５ｃ 流量制御弁 ６ リリーフ弁 ７ 設定器（設定手段） ７ａ ＯＮ／ＯＦＦ切換えボタン ７ｂ １／２切換えボタン（第１設定演算手段；第２手
動操作手段） ７ｃ ＋／−増減ボタン（第１手動操作手段） ８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器（検出手段） ９ 制御ユニット（検出手段：設定手段） 手順１００〜２００ 設定手段 手順１００，１１０，１２０，１４０ 第１設定演算手
段；演算手段 手順２００ 第２設定演算手段 手順１３０ 第１手動操作手段
動操作手段） ７ｃ ＋／−増減ボタン（第１手動操作手段） ８ａ，８ｂ，８ｃ 角度検出器（検出手段） ９ 制御ユニット（検出手段：設定手段） 手順１００〜２００ 設定手段 手順１００，１１０，１２０，１４０ 第１設定演算手
段；演算手段 手順２００ 第２設定演算手段 手順１３０ 第１手動操作手段
Claims (2)
- 【請求項１】 油圧ショベルの作業装置の先端位置を検
出する検出手段と、前記作業装置の掘削軌跡の設定を行
う設定手段とを備え、前記掘削軌跡の設定にしたがって
前記作業装置の掘削動作を制御する油圧ショベルの掘削
制御装置において、 前記設定手段は、目標軌跡の基準となる２つの基準点か
ら前記目標軌跡上の２つの設定点までの深さを入力する
第１手動操作手段と、前記作業装置の先端を前記２つの
基準点に動かしたときに得られる前記検出手段の検出値
と前記深さとから前記２つの設定点の位置を演算する第
１設定演算手段と、前記２つの設定点の位置からこれら
２つの設定点を結んだ直線式を計算して前記掘削軌跡の
設定を行う第２設定演算手段とを有することを特徴とす
る油圧ショベルの掘削制御装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の油圧ショベルの掘削制御
装置において、前記第１設定演算手段は、前記２つの基
準点のいずれを選択するかを指示する第２手動操作手段
と、前記第２手動操作手段で選択された基準点毎に対応
する設定点の位置を演算する演算手段とを備えることを
特徴とする油圧ショベルの掘削制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30645893A JPH07158104A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 油圧ショベルの掘削制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30645893A JPH07158104A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 油圧ショベルの掘削制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07158104A true JPH07158104A (ja) | 1995-06-20 |
Family
ID=17957255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30645893A Pending JPH07158104A (ja) | 1993-12-07 | 1993-12-07 | 油圧ショベルの掘削制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07158104A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112639211A (zh) * | 2018-09-12 | 2021-04-09 | 株式会社小松制作所 | 作业机械、控制装置及控制方法 |
-
1993
- 1993-12-07 JP JP30645893A patent/JPH07158104A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112639211A (zh) * | 2018-09-12 | 2021-04-09 | 株式会社小松制作所 | 作业机械、控制装置及控制方法 |
| CN112639211B (zh) * | 2018-09-12 | 2022-09-27 | 株式会社小松制作所 | 作业机械、控制装置及控制方法 |
| US11946219B2 (en) | 2018-09-12 | 2024-04-02 | Komatsu Ltd. | Work machine, control device, and control method |
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