JP2000291077A

JP2000291077A - 自動運転建設機械

Info

Publication number: JP2000291077A
Application number: JP11104287A
Authority: JP
Inventors: Hideto Ishibashi; 英人石橋; Toru Kurenuma; 榑沼　　透; Yoshiyuki Nagano; 好幸永野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2000-10-17
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JP3787039B2

Abstract

(57)【要約】【課題】教示位置が先に教示した許容範囲にあるか否
かを自動的にチェックする機能を持たせ教示または再教
示を安心して容易に行うこと。【解決手段】教示操作により建設機械が取るべき複数
の位置を記憶する教示手段を備え、再生操作により前記
記憶した複数の位置に基づいて当該建設機械を繰り返し
自動運転する自動運転建設機械１，５において、前記教
示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数
の位置が、既に記憶されている所定の教示位置範囲内に
あるか否かを判定する手段を備えていることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動運転建設機械
に係わり、特に、自動運転に必要な教示位置の教示手段
を改善した自動運転建設機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、建設機械による掘削・積み込み作
業を自動化するシステムとして、例えば、特開平９−１
９５３２１号公報に記載されているものが知られてい
る。このシステムは、ブルドーザにより集めた土石の掘
削・積み込みを自動的に行う油圧ショベルと、油圧ショ
ベルによって積み込まれた土石を破砕して砕石を生成す
るクラッシヤとを備え、ブルドーザに乗車したオペレー
タが１人で砕石を生成できるシステムとなっている。ま
た、特開平１０−２１２７４０号公報に記載のものは、
油圧ショベルに、プログラムに従って自動的に作業させ
る指令を出力するコントローラを設け、このコントロー
ラに掘削開始位置や排土位置を教示することにより、自
動運転時に、コントローラからの指令により自動的に油
圧ショベルに掘削や排土の作業を行わせる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術に示すような掘削・積み込み作業を自動化するシステ
ムでは、基本的には油圧ショベルに対して堀削位置や放
土位置等を設定する必要があり、オペレータによる教示
操作が必要になる。従って、この教示操作はオペレータ
にとって的確かつ簡単に行えることが好ましく、また、
教示ミスが生じた場合にも容易に再教示できることが必
要である。

【０００４】しかし、従来、自動運転建設機械の教示
は、自動運転建設機械を取りまく周辺機器との位置関係
や自動運転以外での自動運転建設機械の使い勝手等を考
慮して、堀削位置や放土位置等の設定を行うが、実際に
は自動運転を開始して初めて油圧ショベルの位置関係が
適正でないことに気付くことがある。このような場合、
再教示する際、改めて周辺機器との位置関係や自動運転
以外での使い勝手等を考慮しながら堀削位置や放土位置
等を設定しなければならない。

【０００５】本発明の目的は、上記の従来技術の問題点
に鑑みて、自動運転建設機械の許容される旋回範囲、待
機位置、および堀削位置、放土位置をそれぞれ独立して
教示することを可能にし、かつ教示された堀削位置、放
土位置、待機位置等の教示位置が先に教示した旋回許容
範囲にあるか否かを自動的にチェックする機能を持た
せ、堀削位置や放土位置等の教示や再教示を安心して容
易に行うことのできる自動運転建設機械を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。

【０００７】教示操作により建設機械が取るべき複数の
位置を記憶する教示手段を備え、再生操作により前記記
憶した複数の位置に基づいて当該建設機械を繰り返し自
動運転する自動運転建設機械において、前記教示手段
は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置
が、既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか
否かを自動運転を実行する前に判定する手段を備えてい
ることを特徴とする。

【０００８】また、請求項１に記載の自動運転建設機械
において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機
械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って
記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既
に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを
逐次判定する手段を備えていることを特徴とする。

【０００９】また、請求項１において、前記教示手段
は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置
を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全
て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲
内にあるか否かを判定する手段を備えていることを特徴
とする。

【００１０】また、請求項１に記載の自動運転建設機械
において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機
械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って
記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既
に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを
逐次判定する手段を備える第１の教示手段と、教示操作
により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番
で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後
に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否
かを判定する手段を備える第２の教示手段から構成さ
れ、前記第１および第２の教示手段のいずれか一方が選
択可能に設けられていることを特徴とする。

【００１１】また、請求項１ないしは請求項４のいずれ
か１つの請求項に記載の自動運転建設機械において、前
記教示操作により記憶される前記複数の位置は、少なく
とも、当該建設機械が掘削を行うための掘削位置と、放
土を行うための放土位置と、自動運転の終了時等に待機
すべき待機位置と、当該建設機械の自動運転時の旋回可
能範囲を設定するための旋回可能範囲の両端の位置とか
らなることを特徴とする。

【００１２】また、請求項５に記載の自動運転建設機械
において、前記判定手段は、前記掘削位置、前記放土位
置、および前記待機位置が前記旋回可能範囲内にあるか
否かを判定し、前記掘削位置、前記放土位置および前記
待機位置の少なくとも１つが前記旋回可能範囲内にない
場合には、異常であると判定することを特徴とする。

【００１３】また、請求項６に記載の自動運転建設機械
において、前記判定手段が異常であると判定した場合
は、設定しようとした教示位置が異常であることを知ら
せるための警告手段を設けたことを特徴とする。

【００１４】また、請求項６ないしは請求項７のいずれ
か１つの請求項に記載の自動運転建設機械において、前
記判定手段が異常であると判定した場合は、当該自動運
転建設機械の自動運転の実行を禁止することを特徴とす
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１から図１５を用いて説明する。

【００１６】図１は、本実施形態に係わる自動運転を行
う自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す図
である。

【００１７】同図において、１は、自動運転建設機械本
体の一例として示される、ストックヤード２に貯留され
た土石を掘削して、後述するクラッシヤ３に積み込む自
動運転ショベル、３は自動運転ショベル１によって積み
込まれた土石を破砕して、砕石４を生成するクラッシ
ヤ、５は自動運転ショベル１の再生操作を行うのに適し
た任意の場所に設置された操作ボックスである。

【００１８】自動運転ショベル１は、走行体１０と、走
行体１０上に旋回可能に設けられた旋回体１１と、旋回
体１１に回動可能に設けられたブーム１２と、ブーム１
２の先端に回動可能に設けられたアーム１３と、アーム
１３の先端に回動可能に設けられたバケット１４と、旋
回体１１、ブーム１２、アーム１３およびバケット１４
とをそれぞれ回動動作するための図示されていない旋回
モータ１１０、シリンダ１２０、１３０、１４０と、旋
回体１１に設けられた運転室１５と、操作ボックス５と
の間で信号の送受信を行うアンテナ１５０と、運転室１
５内に設けられる自動運転ショベル１の教示操作や教示
位置関係の異常判定結果の表示等を行う操作パネル６０
とから構成されている。

【００１９】また、自動運転ショベル１には、旋回体１
１の旋回角を検出する角度センサ１１１と、旋回体１１
とブーム１２との回動角を検出する角度センサ１１２
と、ブーム１２とアーム１３の回動角を検出する角度セ
ンサ１１３と、アーム１３とバケット１４との回動角を
検出する角度センサ１１４が設けられており、コントロ
ーラスイッチ６６がＯＮされると自動運転モードに移行
し、コントローラ６１の働きにより自動運転ショベル１
の自動運転が行われる。

【００２０】また、クラッシヤ３は、走行体３０と、ホ
ッパ３１と、砕石部３２と、コンベア３３とから構成さ
れる。

【００２１】また、操作ボックス５には自動運転ショベ
ル１の自動運転の運転停止ボタン５００と、運転開始ボ
タン５０１と、待機位置ボタン５０２と、非常停止ボタ
ン５０３と、自動運転ショベル１のエンジンを始動させ
るエンジンＯＮボタン５０４と、エンジンを停止させる
エンジンＯＦＦボタン５０５と、エンジン回転数を上げ
るＵＰボタン５０６と、エンジン回転数を下げるＤＯＷ
Ｎボタン５０７とが設けられ、自動運転ショベル１のア
ンテナ１５０との間で信号の送受信を行うアンテナ５１
とを備えている。

【００２２】図２は、運転室１５内に設けられる操作パ
ネル６０の構成を示す図である。

【００２３】同図において、６００は教示の操作手順、
教示位置関係の異常警告等を表示する表示部、６０１は
および６０２はそれぞれ後述する教示操作に使用される
キー群１およびキー群２である。本実施形態では、キー
群１ではＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１と、Ｆ３
キー６０１２と、Ｆ９キー６０１３およびＦ１０キー６
０１４が割付られており、キー群２にはＥＮＴＥＲキー
６０２０およひＭＥＮＵキー６０２１が割り付けられて
いる。

【００２４】図３は、本実施形態に係わる自動運転ショ
ベル１の制御機構を示すブロック図である。

【００２５】同図において、５は図１に示す操作ボック
スに相当し、５０は再生時に操作される再生操作部、５
２は再生操作部５０から出力される信号を後述するコン
トローラ６１に出力するための所定の信号に形成するた
めのコマンド生成部、５３および６５はそれぞれ再生操
作部５０とコントローラ６１間の信号を送受信するため
の無線装置である。

【００２６】なお、コマンド生成部５２は、マイクロコ
ンピュータを使用した一般的なコントローラで構成さ
れ、入力した信号に相当する指令コードを生成する機能
を有する。

【００２７】６は自動運転ショベル１本体に搭載される
車内搭載装置を示し、６０は操作パネル、６１はコント
ローラ、６２はコントローラ６１から出力される駆動電
流によって駆動される比例電磁弁、６３は比例電磁弁６
２から出力される油圧信号により制御され、アクチュエ
ータに流入する油量または油圧を制御するコントロール
バルブ、６４は図１に示す自動運転ショベル１の各部を
作動するための旋回モータ１１０、シリンダ１２０、１
３０、１４０等のアクチュエータ、６６は図１に示され
るコントローラ６１の電源をＯＮ／ＯＦＦするコントロ
ーラスイッチである。このスイッチがＯＦＦ状態の時は
標準機と同様の手動運転モードとなり、ＯＮ状態の時は
自動運転モードとなり、コントローラ６１による自動運
転が可能なモードとなる。

【００２８】なお、その他の構成は図１に示す同符号の
構成と同じである。

【００２９】次に、自動運転における教示操作および再
生操作を図１〜図３を用いて説明する。

【００３０】まず、図３において、自動運転ショベル１
のエンジンがＯＮになっている状態でコントローラスイ
ツチ６６をＯＮすると、自動運転モードとなる。次に、
図２において、操作パネル６０上に割り付けられている
キー群により表示部６００に表示される指示に従って、
自動運転に必要な教示操作を行う。本実施形態における
教示操作は、掘削位置、放土位置、待機位置および旋回
可能範囲の教示である。掘削位置および放土位置は、そ
れぞれ自動運転ショベル１がストックヤード２に貯留さ
れた土石を掘削するための位置、およびクラッシヤ３の
ホッパ３１へ掘削した土石を放土するための位置であ
る。待機位置は自動運転終了時等にオペレータが自動運
転ショベル１への乗降を行うための位置であり、待機位
置ボタン５０２を押すことにより自動運転ショベル１の
自動運転動作を中断し、待機位置へと移動する。また、
旋回可能範囲は、自動運転ショベル１と周辺機器との接
触防止や、掘削した土石の落下による周辺機器の破損防
止を目的として設定するものであり、旋回可能範囲が設
定された場合には、自動運転ショベル１の自動運転動作
はこの範囲のみで有効となる。

【００３１】教示操作は、コントローラ６０は教示され
た位置関係に異常があるか否かを判定すると共に、その
操作に従って各角度センサ１１１〜１１４からの検出値
を入力して演算し、所定の記憶領域に教示位置データお
よび教示コマンドを記憶する。教示操作を終了し、再生
操作を行うことにより自動運転が可能な状態となる。

【００３２】再生操作は、再生操作部５０の運転開始ボ
タン５０１を押すことによって、コマンド生成部５２に
おいて生成された所定の信号がアンテナ５１，１５０を
介してコントローラ６１に送信され、再生処理が開始さ
れる。コントローラ６１において再生処理が開始される
と、記憶されている教示データが呼び出され、角度セン
サ１１１〜１１４から得られた情報と対比しながら、教
示位置データに合致するように、旋回体１１、ブーム１
２、アーム１３、バケツト１４をそれぞれ作動するため
の比例電磁弁６２に駆動電流を出力する。比例電磁弁６
２からさらにコントロールバルブ６３を介して、各アク
チュエータ６４を制御して自動運転ショベル１の自動運
転を行う。

【００３３】次に、本実施形態に係わる自動運転ショベ
ルの教示処理の詳細について図４から図１５を用いて説
明する。

【００３４】図４（ａ）は、後述する２種類の教示手段
のいずれによって教示するかを選択するための操作パネ
ル６０の表示画面、図４（ｂ）は、前記の教示手段を選
択するための処理手順を示すフローチャートである。

【００３５】まず、コントローラスイッチ６６がＯＮさ
れるとコントローラ６１に電源が供給され、自動運転モ
ードがスタートする。そして、手順Ｓ１００で画面０を
表示し、手順Ｓ２００で、図２に示す操作パネル６０の
Ｆ１キー６０１０が押されたか否かが判定される。ここ
で、Ｆ１キー６０１０が押されている場合は手順Ｓ３０
０へ移行し、第１の教示手段が実行される。また、Ｆ１
キー６０１０が押されていない場合は手順Ｓ４００へと
移行し、Ｆ２キー６０１１が押されたか否かが判定され
る。ここで、Ｆ２キー６０１１が押されている場合は手
順Ｓ５００へと移行し、第２の教示手段が実行される。
また、Ｆ２キー６０１１が押されていない場合はＳ２０
０へと戻り、Ｆ１キー６０１０とＦ２キー６０１１の入
力待ちを行う。

【００３６】次に、図４（ａ）の手順Ｓ３００における
第１の教示手段の教示処理について図５〜図９を用いて
説明する。

【００３７】図５は、第１の教示手段の各教示処理段階
に表示される操作パネル６０の表示画面、図６〜図９は
第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートであ
る。ここで、図６〜図９の各処理段階に示される表示画
面１ａ〜１ｉは図５に示す各表示画面１ａ〜１ｉに対応
する。

【００３８】第１の教示手段が選択されると、手順Ｓ３
０１において画面１ａの表示を行う。画面１ａは第１の
教示手段でのメニュー画面であり、手順Ｓ３０２で、図
２に示すＦ１キー６０１０の入力待ちを行う。手順Ｓ３
０２でＦ１キー６０１０が押されたと判定されると手順
Ｓ３０３へと移行し、画面１ｂを表示して旋回範囲の設
定を行うか否かの選択を手順Ｓ３０４および手順Ｓ３０
５にて行う。なお、ここでは図示していないが、前回の
教示操作により位置確認が正常に終了している場合は位
置確認フラグがＯＮ状態であり、位置確認時に異常があ
ると判定されている場合は位置確認フラグはＯＦＦ状態
となっている。手順Ｓ３０４でＦ９キー６０１３が押さ
れたと判定されると手順Ｓ３０６へと移行し、画面１ｃ
を表示し旋回可能範囲の設定を開始する。まず、手順Ｓ
３０７において旋回制限フラグをＯＮし、手順Ｓ３０８
でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３
０８でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定さ
れると手順Ｓ３０９へと移行し、旋回角度の現在値をＳ
Ｗ＿ＴＥＭＰへ読み込む。次に、手順Ｓ３１０において
画面１ｄを表示し、旋回可能範囲として設定すべき範囲
で１方向への旋回動作を行った後、ＥＮＴＥＲキー６０
２０を押すことを指示する。次に、手順Ｓ３１１におい
て左旋回を行ったか否かを判定する。この判定は、例え
ば左旋回をプラス回転、右旋回をマイナス回転とすれ
ば、旋回角度現在値とＳＷ＿ＴＥＭＰとの差がプラス方
向に変化していれば左回転、逆にマイナス方向に変化し
ていれば右旋回となる。ここで、左旋回と判定された場
合は手順Ｓ３１２へと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿
Ｒへ代入して、旋回可能範囲の右側を設定する。そし
て、手順Ｓ３１３においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入
力待ちを行う。手順Ｓ３１３でＥＮＴＥＲキー６０２０
が押されたことが判定されると手順Ｓ３１４へと移行
し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｌへ読み込み、旋回可能
範囲の左側を設定して手順Ｓ３１９へと移行する。ま
た、手順Ｓ３１１で右旋回と判定されると手順Ｓ３１５
へと移行し、ＳＷＴＥＭＰをＳＷ＿Ｌへ代入して、旋回
可能範囲の左側を設定する。そして、手順Ｓ３１６にお
いてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ
３１６でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定
されると手順Ｓ３１７へと移行し、旋回角度の現在値を
ＳＷ＿Ｒへ読み込み、旋回可能範囲の右側を設定して手
順Ｓ３１９へと移行する。また、手順Ｓ３０５でＦ１０
キー６０１４が押されたと判定されると手順Ｓ３１８へ
と移行し、旋回制限フラグをＯＦＦして手順Ｓ３１９へ
と移行する。手順Ｓ３１９へと移行すると、画面１ｅを
表示して掘削位置の教示を行うことを指示する。次に、
手順Ｓ３２０においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待
ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定さ
れると手順Ｓ３２１へと移行し、旋回制限フラグがＯＮ
か否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は
手順Ｓ３２２へと移行して現在位置を掘削位置として記
憶し、手順Ｓ３２６へと移行するが、旋回制限フラグが
ＯＮの場合はＳ３２３へと移行し、現在の旋回位置が旋
回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判
定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３２２へと
移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３２４へと移行し、画
面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であること
を指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３
２５でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順
Ｓ３１９へと戻って掘削位置の再教示を行う。手順Ｓ３
２６へと移行すると、画面１ｆを表示して放土位置の教
示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３２７において
ＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲ
キー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３２８へ
と移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。
旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３２９へと移行
して現在位置を放土位置として記億し、手順Ｓ３３３へ
と移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３３０
へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿Ｒと
ＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果が
ＹＥＳの場合は手順Ｓ３２９へと移行するが、ＮＯの場
合は手順Ｓ３３１へと移行し、画面１ｈを表示して現在
位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置
確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３３２でＥＮＴＥＲキー
６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３２６へと戻って放
土位置の再教示を行う。手順Ｓ３３３へと移行すると、
画面１ｇを表示して待機位置の教示を行うことを指示す
る。次に、手順Ｓ３３４においてＥＮＴＥＲキー６０２
０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押され
たと判定されると手順Ｓ３３５へと移行し、旋回制限フ
ラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦ
Ｆの場合は手順Ｓ３３６へと移行して現在位置を待機位
置として記憶し、手順Ｓ３３７へと移行するが、旋回制
限フラグがＯＮの場合はＳ３３８へと移行し、現在の旋
回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にある
か否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ
３３６へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３３９へと
移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外
であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦ
し、手順Ｓ３４０でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ち
を行い、手順Ｓ３３３へと戻って待機位置の再教示を行
う。手順Ｓ３３７へと移行すると、画面１ｉを表示して
教示操作が正常に終了したことを指示すると共に位置確
認フラグをＯＮし、手順Ｓ３４１でＥＮＴＥＲキー６０
２０の入力待ちを行った後、手順Ｓ３４２で第１の教示
手段のメニュー画面である画面１ａを表示する。

【００３９】上記のごとく、第１の教示手段は、決めら
れたシーケンスに従ったガイダンスによる教示であり、
位置関係に異常があるか否かの判定をそれぞれの教示位
置の設定の際に逐次実行するため、自動運転における教
示操作の不慣れなオペレータ向けの教示手段といえる。

【００４０】次に、図４（ａ）の手順Ｓ５００における
第２の教示手段の教示処理を図１０〜図１４を用いて説
明する。

【００４１】図１０は、第２の教示手段の各教示処理段
階に表示される操作パネル６０の表示画面、図１１〜図
１４は第２の教示手段の処理手順を示すフローチャート
である。ここで、図１１〜図１４の各処理段階に示され
る表示画面２ａ〜２ｍは図１０に示す各表示画面２ａ〜
２ｍに対応する。

【００４２】第２の教示手段が選択されると、手順Ｓ５
０１において画面２ａの表示を行う。画面２ａは第２の
教示手段でのメニュー画面であり、手順Ｓ５０２、手順
Ｓ５０３およひ手順Ｓ５０４においてそれぞれ図２に示
す操作パネル６０のＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１
１およびＦ３キー６０１２の入力待ちを行う。ここで、
Ｆ１キー６０１０が押されると手順Ｓ５０５へと移行
し、作業位置（掘削位置、放土位置および待機位置）の
教示を行う。また、Ｆ２キー６０１１が押されると手順
Ｓ５０６へと移行し、旋回可能範囲の教示を行う。ま
た、Ｆ３キー６０１２が押されると手順Ｓ５０７へと移
行し、教示が行われたそれぞれの位置について、異常が
あるか否かを判定する。なお、ここでは図示していない
が、すでに前回の教示操作によって旋回可能範囲の設定
が行われている場合は旋回制限フラグがＯＮ伏態であ
り、旋回可能範囲の設定が行われていない場合は旋回制
限フラグはＯＦＦ状態となっている。また、位置確認が
正常に終了している場合は位置確認フラグがＯＮ状態で
あり、位置確認時に異常があると判定されている場合は
位置確認フラグはＯＦＦ状態となっている。手順Ｓ５０
５に移行すると図１２に示すように、まず、手順Ｓ５０
５ａにおいて画面２ｂを表示する。ここでは、手順Ｓ５
０５ｂ、手順Ｓ５０５ｃ、手順Ｓ５０５ｄおよび手順Ｓ
５０５ｅでそれぞれＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１
１、Ｆ３キー６０１２およびＭＥＮＵキー６０２１の入
力待ちを行っており、Ｆ１キー６０１０が押されたと判
定されると手順Ｓ５０５ｆへと移行し、画面２ｃを表示
して掘削位置を教示することを指示する。そして、手順
Ｓ５０５ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行
い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定される
と、手順Ｓ５０５ｈにおいて現在位置を掘削位置として
記憶し、手順Ｓ５０５ｃへと移行する。また、Ｆ２キー
６０１１が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｉへと
移行し、画面２ｄを表示して放土位置を教示することを
指示する。そして、手順Ｓ５０５ｊでＥＮＴＥＲキー６
０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押
されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｋにおいて現在位
置を放土位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｄへと移行す
る。また、Ｆ３キー６０１２が押されたと判定されると
手順Ｓ５０５ｌへと移行し、画面２ｅを表示して待機位
置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｍ
でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥ
Ｒキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０
５ｎにおいて現在位置を待機位置として記憶し、手順Ｓ
５０５ｅへと移行する。また、ＭＥＮＵキー６０２１が
押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｏへと移行し、画
面２ａを表示する。なお、この画面２ａは第２の教示手
段のメニュー画面である。また、手順Ｓ５０６に移行す
ると図１３に示すように、まず、手順Ｓ５０６ａにおい
て画面２ｆを表示する。ここでは、手順Ｓ５０６ｂ、手
順Ｓ５０６ｃおよび手順Ｓ５０６ｄでそれぞれＦ１キー
６０１０、Ｆ２キー６０１１およびＭＥＮＵキー６０２
１の入力待ちを行っており、Ｆ１キー６０１０が押され
たと判定されると手順Ｓ５０６ｅにおいて画面２ｇを表
示し旋回可能範囲の設定を開始する。まず、手順Ｓ５０
６ｆにおいて旋回制限フラグをＯＮし、手順Ｓ５０６ｇ
でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５
０６ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定
されると手順Ｓ５０６ｈへと移行し、旋回角度の現在値
をＳＷ＿ＴＥＭＰへ読み込む。次に、手順Ｓ５０６ｉに
おいて画面２ｈを表示し、旋回可能範囲として設定すべ
き範囲で１方向への旋回動作を行った後、ＥＮＴＥＲキ
ー６０２０を押すことを指示する。次に、手順Ｓ５０６
ｊにおいて左旋回を行ったか否かを判定する。この判定
は、例えば、左旋回をプラス回転、右旋回をマイナス回
転とすれば、旋回角度現在値とＳＷ＿ＴＥＭＰとの差が
プラス方向に変化していれば左回転、逆にマイナス方向
に変化していれば右旋回となる。ここで、左旋回と判定
された場合は手順Ｓ５０６ｋへと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭ
ＰをＳＷ＿Ｒへ代入して、旋回可能範囲の右側を設定す
る。そして、手順Ｓ５０６ｌにおいてＥＮＴＥＲキー６
０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｌでＥＮＴＥＲ
キー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０
６ｍへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｌへ読み込
み、旋回可能範囲の左側を設定して旋回可能範囲の教示
を終了する。また、手順Ｓ５０６ｊで右旋回と判定され
ると手順Ｓ５０６ｎへと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ
＿Ｒヘ代入して、旋回可能範囲の左側を設定する。そし
て、手順Ｓ５０６ｏにおいてＥＮＴＥＲキー６０２０の
入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｏ、でＥＮＴＥＲキー６
０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｐへ
と移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｒへ読み込み、旋
回可能範囲の右側を設定して旋回可能範囲の教示を終了
する。手順Ｓ５０６ｃでＦ２キー６０１１が押されたこ
とが判定されると手順Ｓ５０６ｑへと移行し、画面２ｉ
を表示して旋回範囲の制限を行わないことを指示し、手
順Ｓ５０６ｒでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行
う。ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定され
ると手順Ｓ５０６ｓへと移行し、旋回制限フラグをＯＦ
Ｆする。手順Ｓ５０６ｄでＭＥＮＵキー６０２１が押さ
れたことが判定されると手順Ｓ５０６ｔへと移行し、画
面２ａを表示する。これは、第２の教示手段におけるメ
ニュー画面である。また、手順Ｓ５０４でＦ３キー６０
１２が押されたことが判定されると手順Ｓ５０７へと移
行する。手順Ｓ５０７では、まず、図１４に示す手順Ｓ
５０７ａにおいて旋回制限フラグがＯＮか否かが判定さ
れる。判定結果がＮＯの場合はＳ５０７ｂへと移行し、
画面２ｍを表示して教示操作が正常に終了したことを指
示すると共に位置確認フラグをＯＮし、手順Ｓ５０７ｃ
でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。ＥＮＴＥ
Ｒキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５
０７ｄへと移行し、第２の教示手段のメニュー画面であ
る画面２ａを表示する。また、手順Ｓ５０７ａにおける
判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｅへと移行し、
位置確認フラグをＯＮする。次に、手順Ｓ５０７ｆにお
いて教示された掘削位置が旋回可能範囲内にあるか否か
が判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７
ｇへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０
７ｈへと移行し、画面２ｊを表示して掘削位置もしくは
旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置
確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｉでＥ
ＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７
ｇへと移行する。手順Ｓ５０７ｇでは、教示された放土
位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定
結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｊへと移行するが、
判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｋへと移行し、画
面２ｋを表示して放土位置もしくは旋回可能範囲を再設
定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦ
する。そして、手順Ｓ５０７ｌでＥＮＴＥＲキー６０２
０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｊへと移行する。手
順Ｓ５０７ｊでは、教示された待機位置が旋回可能範囲
内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合
は手順Ｓ５０７ｍへと移行するが、判定結果がＮＯの場
合は手順Ｓ５０７ｎへと移行し、画面２ｌを表示して待
機位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示す
ると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順
Ｓ５０７ｏでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行
い、手順Ｓ５０７ｐへと移行し、画面２ｂを表示する。
手順Ｓ５０７ｍでは、位置確認フラグがＯＮか否かが判
定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｂへ
と移行し、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｐへと
移行する。

【００４３】上記のごとく、第２の教示手段は更新する
必要のあるもののみの教示を実行することができ、教示
操作が素早く行える。この教示手段は全ての位置教示が
終了した時点で位置確認を行い、もし、位置関係に異常
がある場合は異常な位置のみを再教示すればよい。この
教示手段は、位置関係についての認識が十分になされて
いれば間題が少なく、自動運転の教示操作に慣れたオペ
レータ向けの教示手段といえる。

【００４４】上記のごとく、自動運転建設機械における
２種類の第１の教示手段、２について説明したが、自動
運転建設機械に２種類の教示手段を共に備え、オペレー
タの教示操作の熟練度および操作のし易すさ等により、
第１の教示手段および第２の教示手段のいずれかを選択
することが可能である。

【００４５】次に、本実施形態に係わる自動運転ショベ
ルの運転開始処理を図１５を用いて説明する。

【００４６】図１５は、運転開始処理の処理手順を示す
フローチャートである。

【００４７】手順Ｓ６００において運転開始ボタン５０
１の入力待ちを行う。ここで、運転開始ボタン５０１が
押されると手順Ｓ７００に移行し、位置確認フラグがＯ
Ｎか否かが判定される。ここで、判定結果がＹＥＳの場
合は手順Ｓ８００において運転開始が行われ、自動運転
ショベル１の自動運転動作が開始される。また、判定結
果がＮＯの場合は手順Ｓ９００に移行し、自動運転ショ
ベル１の停止状態が保持され、自動運転動作を禁止す
る。

【００４８】上記のごとく、本実施形態によれば、自動
運転を行うために必要となる教示操作において、記憶す
べき複数の位置の記憶を予め決められた順序に従って実
行し、位置の記憶を行う際に、すでに記憶されている位
置との位置関係について異常があるか否かを随時判定す
る第１の教示手段と、記憶すべき複数の位置を任意の順
番で記憶し、記憶すべき全ての位置の記憶の終了後に、
記憶した全ての位置関係について異常があるか否かを判
定する第２の教示手段とを設け、第１および第２の教示
手段のいずれか一方をオペレータにより選択可能とした
ので、教示をオペレータの教示操作の熟練度によらずに
容易かつ正確に行うことができ、自動運転建設機械の安
全性および生産性を向上させることができる。

【００４９】また、教示手段に異常判定手段を設け、記
憶された位置関係が異常であると判定された場合は、オ
ペレータに異常内容を指示すると共に、自動運転建設機
械の自動運転の実行を禁止するようにしたので、自動運
転時の危険な動作を未然に防ぐことができ、自動運転建
設機械の安全性を向上させることができる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、堀削位置や放土位置等
の各種の教示位置をそれぞれ独立して教示することがで
き、また、教示された位置が先に教示された許容範囲に
あるか否かを自動的にチェックする機能を持たせたの
で、堀削位置や放土位置等の教示または再教示を安心し
て容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる自動運転を行う自
動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す図であ
る。

【図２】運転室１５内に設けられる操作パネル６０の構
成の一例を示す図である。

【図３】本実施形態に係わる自動運転ショベル１の制御
機構を示すブロック図である。

【図４】２種類の教示手段のいずれによって教示するか
を選択するための操作パネル６０の表示画面、および２
種類の教示手段のいずれかを選択するための処理手順を
示すフローチャートである。

【図５】第１の教示手段の各教示処理段階に表示される
操作パネル６０の表示画面である。

【図６】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図７】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図８】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図９】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャー
トである。

【図１０】第２の教示手段の各教示処理段階に表示され
る操作パネル６０の表示画面である。

【図１１】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１２】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１３】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１４】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１５】自動運転建設機械の運転開始処理の処理手順
を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１自動運転ショベル３クラッシヤ５操作ボックス６０操作パネル６１コントローラ６６コントローラスイッチ１１１〜１１４角度センサ５００運転停止ボタン５０１運転開始ボタン５０２待機位置ボタン５０３非常停止ボタン６０１キー群１６０１０Ｆ１キー６０１１Ｆ２キー６０１２Ｆ３キー６０１３Ｆ９キー６０１４Ｆ１０キー６０２キー群２６０２０ＥＮＴＥＲキー６０２１ＭＥＮＵキー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永野好幸茨城県土浦市神立町650番地日立建機株式会社土浦工場内Ｆターム(参考） 2D003 AA01 BA03 BA04 BA06 BA07 BB08 BB11 CA02 DA02 DA04 DB04 2D015 GA03 GB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】教示操作により建設機械が取るべき複数
の位置を記憶する教示手段を備え、再生操作により前記
記憶した複数の位置に基づいて当該建設機械を繰り返し
自動運転する自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべ
き複数の位置が、既に記憶されている所定の教示位置範
囲内にあるか否かを自動運転を実行する前に判定する手
段を備えていることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項２】請求項１において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべ
き複数の位置を予め決められた順序に従って記憶すると
ともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶され
ている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定す
る手段を備えていることを特徴とする自動運転建設機
械。
【請求項３】請求項１において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべ
き複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複
数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の
教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備えてい
ることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項４】請求項１において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべ
き複数の位置を予め決められた順序に従って記憶すると
ともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶され
ている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定す
る手段を備える第１の教示手段と、教示操作により当該
建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶する
とともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶
されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定す
る手段を備える第２の教示手段から構成され、前記第１
および第２の教示手段のいずれか一方が選択可能に設け
られていることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項５】請求項１ないしは請求項４のいずれか１
つの請求項において、前記教示操作により記憶される前記複数の位置は、少な
くとも、当該建設機械が掘削を行うための掘削位置と、
放土を行うための放土位置と、自動運転の終了時等に待
機すべき待機位置と、当該建設機械の自動運転時の旋回
可能範囲を設定するための旋回可能範囲の両端の位置と
からなることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項６】請求項５において、前記判定手段は、前記掘削位置、前記放土位置、および
前記待機位置が前記旋回可能範囲内にあるか否かを判定
し、前記掘削位置、前記放土位置および前記待機位置の
少なくとも１つが前記旋回可能範囲内にない場合には、
異常であると判定することを特徴とする自動運転建設機
械。
【請求項７】請求項６において、前記判定手段が異常であると判定した場合は、設定しよ
うとした教示位置が異常であることを知らせるための警
告手段を設けたことを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項８】請求項６ないしは請求項７のいずれか１
つの請求項において、前記判定手段が異常であると判定した場合は、当該自動
運転建設機械の自動運転の実行を禁止することを特徴と
する自動運転建設機械。