JP2025034983A - Control system for loading machine, control method for loading machine, and remote operation system for loading machine - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、積込機械の制御システム、積込機械の制御方法および積込機械の遠隔操作システムに関する。 This disclosure relates to a control system for a loading machine, a control method for a loading machine, and a remote operation system for a loading machine.
特許文献1には、積込機械の自動制御において、積込対象である運搬車両との接触が生じないように、作業具を干渉回避点まで移動させた後、旋回体の旋回のみによって作業具を排土点まで移動させる技術が開示されている。特許文献1における干渉回避点は、排土点と同じ高さを有し、かつ旋回体の旋回中心からの距離が、旋回中心から排土点までの距離と等しく、かつ下方に積込対象が存在しない位置である。
ところで、積込機械がクラムバケットを有する場合、クラムを開くことにより、バケットが荷を抱え込む姿勢であるまま排土がなされる。他方、バケットを回転させて排土をする場合、回転に伴ってバケットの最下点の高さが下がる。そのため、特許文献1に記載の方法によると干渉回避点の高さが積込対象の高さに対して余分に高く設定され、旋回に掛かる時間が長くなってしまうことがある。
本開示の目的は、自動制御に掛かる時間を短縮することができる積込機械の制御システム、積込機械の制御方法および積込機械の遠隔操作システムを提供することにある。
Incidentally, when a loading machine has a clam bucket, by opening the clam, the bucket unloads the load while holding it in place. On the other hand, when unloading the load by rotating the bucket, the height of the lowest point of the bucket decreases as the bucket rotates. Therefore, according to the method described in
An object of the present disclosure is to provide a control system for a loading machine, a control method for a loading machine, and a remote operation system for a loading machine that can shorten the time required for automatic control.
本発明の一態様によれば、積込機械の制御システムは、旋回中心回りに旋回する旋回体と、前記旋回体を支持する支持部と、作業具を有する前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える積込機械の制御装置であって、前記作業具を積込対象の上の目標点まで自動制御で移動させる場合に、前記自動制御に係る制御点として、前記目標点の高さより低く、上方からの平面視において前記作業機が前記積込対象と干渉しない方位の制御点を決定する制御点決定部と、前記自動制御を開始した場合、前記制御点を経由して前記旋回体および前記作業機を制御する制御部と、を備える。 According to one aspect of the present invention, the control system for a loading machine is a control device for a loading machine that includes a rotating body that rotates around a rotation center, a support unit that supports the rotating body, and a work machine that has a work tool attached to the rotating body, and includes a control point determination unit that determines, as a control point for the automatic control when the work tool is moved to a target point above a loading object by automatic control, a control point that is lower than the height of the target point and in a direction in which the work machine does not interfere with the loading object in a planar view from above, and a control unit that controls the rotating body and the work machine via the control point when the automatic control is started.
上記態様によれば、積込機械の制御システムは自動制御に掛かる時間を短縮することができる。 According to the above aspect, the loading machine control system can reduce the time required for automatic control.
〈第一実施形態〉
《作業システム》
図1は、第一実施形態に係る遠隔操作システムの構成を示す概略図である。
作業システム1は、積込機械100と、積込対象である1または複数の運搬車両300と、管制装置500と、遠隔運転室700とを備える。積込機械100および運搬車両300は、作業現場(例えば、鉱山、採石場)で稼働する。遠隔運転室700は、作業現場から離れた地点(例えば、市街、作業現場内)に設けられる。
First Embodiment
<Work System>
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a remote control system according to the first embodiment.
The
積込機械100は、施工現場にて稼働し、土砂などの施工対象を掘削し、荷として運搬車両300の荷台に積み込む。積込機械100の例としては、フェイスショベル、バックホウショベル、ロープショベルなどが挙げられる。また積込機械100は電動駆動するものであってもよいし、油圧駆動するものであってもよい。第一実施形態に係る積込機械100は、バックホウショベルである。
積込機械100は、遠隔運転室700から送信される操作信号に基づいて遠隔操作される。積込機械100と遠隔運転室700とは、アクセスポイントAP1を介した通信により接続される。遠隔運転室700の操作装置730は、オペレータの操作により、積込機械100の操作を受け付け、遠隔制御装置800は、操作信号を管制装置500に送信する。積込機械100は、遠隔運転室700から受信した操作信号に基づいて動作する。つまり、作業システム1は、積込機械100と遠隔運転室700とから構成される遠隔運転システムを備える。アクセスポイントAP1は、遠隔運転システムの通信に用いられる。
The
The
運搬車両300は、管制装置500から受信する制御情報に基づいて無人走行する。運搬車両300と管制装置500とはアクセスポイントAP2を介した通信により接続される。管制装置500は、運搬車両300から運搬車両300の位置及び方位を取得し、これらに基づいて運搬車両300の走行に用いるコース情報を生成する。管制装置500は、コース情報を運搬車両300に送信する。運搬車両300は、受信したコース情報に基づいて無人走行する。つまり、作業システム1は、運搬車両300と管制装置500とを含む無人搬送システムを備える。アクセスポイントAP2は、無人搬送システムの通信に用いられる。
The
管制装置500は、積込機械100および遠隔運転室700から運搬車両300の指示信号を受信し、これを運搬車両300に送信する。積込機械100と管制装置500とはアクセスポイントAP2を介した通信により接続される。また遠隔運転室700と管制装置500とはネットワークを介して接続される。積込機械100および遠隔運転室700から受信する運搬車両300の指示信号の例としては、進入指示信号、発進指示信号が挙げられる。進入指示信号は、運搬車両300に待機地点P1から積込地点P3まで進入することを指示する信号である。発進指示信号は、運搬車両300に積込の完了により積込地点P3を発進し積込場A1からの退出を指示する信号である。
The
《運搬車両》
第一実施形態に係る運搬車両300は、設定された走行経路を無人で走行する無人ダンプトラックである。なお、他の実施形態に係る運搬車両300は、ダンプトラック以外の運搬車であってもよい。
運搬車両300は、位置方位検出器310および運搬制御装置400を備える。
Transport Vehicle
The
The
位置方位検出器310は、運搬車両300の位置および方位を検出する。位置方位検出器310は、GNSS(Global Navigation Satellite System)を構成する人工衛星から測位信号を受信する2つの受信器を備える。2つの受信器は、それぞれ運搬車両300の異なる位置に設置される。位置方位検出器310は、受信器が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における運搬車両300の代表点の位置を検出する。
位置方位検出器310は、2つの受信器が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、運搬車両300の向く方位を演算する。なお、他の実施形態においてはこれに限られず、例えば運搬車両300が慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)を備え、慣性計測装置の計測結果に基づいて方位を演算してもよい。この場合、運搬車両300の走行軌跡に基づいて慣性計測装置のドリフトを補正してもよい。慣性計測装置を用いて方位を演算する場合、運搬車両300は1つの受信機を備えていればよい。
The position and
The position and
運搬制御装置400は、位置方位検出器310が検出した位置および方位を管制装置500に送信する。運搬制御装置400は、管制装置500からコース情報および指示信号を受信する。運搬制御装置400は、受信したコース情報および指示信号に基づいて運搬車両300を走行させ、または運搬車両300のベッセルを上下させる。
The
《積込機械100》
図2は、第一実施形態に係る積込機械100の構成を示す概略図である。
積込機械100は、走行体110、旋回体120および作業機130を備える。
"
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the
The
走行体110は、積込機械100を走行可能に支持する。走行体110は、左右に設けられた2つの無限軌道111と、各無限軌道111を駆動するための2つの走行モータ112を備える。走行体110は、支持部の一例である。
旋回体120は、走行体110に旋回中心回りに旋回可能に支持される。
作業機130は、油圧により駆動する。作業機130は、旋回体120の前部に上下方向に駆動可能に支持される。
ここで、旋回体120のうち作業機130が取り付けられる部分を前部という。また、旋回体120について、前部を基準に、反対側の部分を後部、左側の部分を左部、右側の部分を右部という。
The running
The
The
Here, the part of the
旋回体120は、エンジン121、油圧ポンプ122、コントロールバルブ123、旋回モータ124を備える。
エンジン121は、油圧ポンプ122を駆動する原動機である。エンジン121は、動力源の一例である。
油圧ポンプ122は、エンジン121により駆動される可変容量ポンプである。油圧ポンプ122は、コントロールバルブ123を介して各アクチュエータ(ブームシリンダ131C、アームシリンダ132C、バケットシリンダ133C、走行モータ112、及び旋回モータ124)に作動油を供給する。
コントロールバルブ123は、油圧ポンプ122から供給される作動油の流量を制御する。
旋回モータ124は、コントロールバルブ123を介して油圧ポンプ122から供給される作動油によって駆動し、旋回体120を旋回させる。
The
The
The
The
The
作業機130は、ブーム131、アーム132、作業具としてのバケット133、ブームシリンダ131C、アームシリンダ132C、及びバケットシリンダ133Cを備える。作業具の他の例として、チルトバケット、チルトローテートバケットなどの先端アタッチメントが挙げられる。
The
ブーム131の基端部は、旋回体120にブームピンを介して回転可能に取り付けられる。なお、図2に示す積込機械100においては、ブーム131が旋回体120の正面中央部分に設けられるが、これに限られず、ブーム131は左右方向にオフセットして取り付けられたものであってもよい。この場合、旋回体120の旋回中心は作業機130の動作平面上に位置しない。
アーム132は、ブーム131とバケット133とを連結する。アーム132の基端部は、ブーム131の先端部にアームピンを介して回転可能に取り付けられる。
バケット133は、アーム132の先端部にピンを介して回転可能に取り付けられる。
バケット133を支持する部材として、ブーム131、アーム132がある。バケット133は、掘削した土砂を収容するための容器として機能する。バケット133は、開口が旋回体120側(後方)を向くように取り付けられる。つまり、バックホウショベルである積込機械100は、バケット133を旋回体120の手前側に引き寄せることで掘削を行う。
The base end of the
The
The
Members for supporting the
ブームシリンダ131Cは、ブーム131を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ131Cの基端部は、旋回体120に取り付けられる。ブームシリンダ131Cの先端部は、ブーム131に取り付けられる。
アームシリンダ132Cは、アーム132を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ132Cの基端部は、ブーム131に取り付けられる。アームシリンダ132Cの先端部は、アーム132に取り付けられる。
バケットシリンダ133Cは、バケット133を駆動するための油圧シリンダである。
バケットシリンダ133Cの基端部は、アーム132に取り付けられる。バケットシリンダ133Cの先端部は、バケット133を回動させるリンク機構に取り付けられる。
The boom cylinder 131C is a hydraulic cylinder for operating the
The
The
A base end of the
図2に示すように、積込機械100は、位置方位演算器151、傾斜計測器152、ブームストロークセンサ153、アームストロークセンサ154、バケットストロークセンサ155、撮像装置156および積込制御装置200を備える。
As shown in FIG. 2, the
位置方位演算器151は、旋回体120の位置及び旋回体120が向く方位を演算する。位置方位演算器151は、GNSSを構成する人工衛星から測位信号を受信する2つの受信器を備える。2つの受信器は、それぞれ旋回体120の異なる位置に設置される。位置方位演算器151は、受信器が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体120の代表点(車体座標系の原点)の位置を検出する。
位置方位演算器151は、2つの受信器が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、旋回体120の向く方位を演算する。旋回体120が向く方位とは、旋回体120の正面に直交する方向である。旋回体120が向く方位は、作業機130のブーム131からバケット133へ伸びる直線の延在方向の水平成分に等しい。
The position and
The position and
傾斜計測器152は、旋回体120の加速度及び角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体120の姿勢(例えば、ロール角、ピッチ角、ヨー角)および旋回速度を検出する。傾斜計測器152は、例えば旋回体120の下面に設置される。傾斜計測器152は、例えば、慣性計測装置(IMU:Inertial Measurement Unit)を用いることができる。
The
ブームストロークセンサ153は、ブームシリンダ131Cに取り付けられ、ブームシリンダ131Cのシリンダ長を検出する。ブームシリンダ131Cのシリンダ長は、旋回体120に対するブーム131の相対角度に換算可能である。
アームストロークセンサ154は、アームシリンダ132Cに取り付けられ、アームシリンダ132Cのシリンダ長を検出する。アームシリンダ132Cのシリンダ長は、ブーム131に対するアーム132の相対角度に換算可能である。
バケットストロークセンサ155は、バケットシリンダ133Cに取り付けられ、バケットシリンダ133Cのシリンダ長を検出する。バケットシリンダ133Cのシリンダ長は、アーム132に対するバケット133の相対角度に換算可能である。
第一実施形態に係る積込機械100は、ブームストロークセンサ153、アームストロークセンサ154、及びバケットストロークセンサ155を用いて作業機130の各リンク部品の角度を特定するが、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、他の実施形態においては、ストロークセンサに代えて、リンク部品の相対回転角を検出するポテンショメータを備えてもよいし、各リンク部品の対地角を検出する傾斜センサを備えてもよい。
The
The
The
The
撮像装置156は、積込機械100の運転室に相当する部分に設置される。撮像装置156は、積込機械100の前方を撮像する。撮像装置156の例としては、例えばCCD(Charge Coupled Device)センサ、およびCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)センサを用いた撮像装置が挙げられる。なお、他の実施形態においては、撮像装置156は、必ずしも運転室に相当する部分に設けられなくてもよく、少なくとも作業対象と作業機130とを撮像可能な位置に設けられていればよい。
The
積込制御装置200は、撮像装置156が撮像した画像、旋回体120の旋回速度、位置および方位、走行体110の走行速度、旋回体120の姿勢、ならびにブーム131、アーム132およびバケット133の傾斜角の計測データを、遠隔運転室700に送信する。なお、他の実施形態に係る計測データはこれに限られない。例えば、他の実施形態に係る計測データは、旋回速度、位置、方位、傾斜角、走行速度、および姿勢のいずれかを含まなくてもよいし、その他のセンサによって計測された値を含んでもよいし、計測された値から演算された値を含んでもよい。
積込制御装置200は、遠隔運転室700から操作信号を受信する。積込制御装置200は、受信した操作信号に基づいて、走行体110、旋回体120または作業機130を駆動させる。
The
The
《管制装置》
図3は、第一実施形態に係る管制装置の構成を示す概略ブロック図である。
管制装置500は、運搬車両300の走行を管理する。
管制装置500は、プロセッサ510、メインメモリ520、ストレージ530、インタフェース540を備えるコンピュータである。ストレージ530は、管制プログラムを記憶する。プロセッサ510は、管制プログラムをストレージ530から読み出してメインメモリ520に展開し、管制プログラムに従った処理を実行する。管制装置500は、インタフェース540を介してネットワークに接続される。インタフェース540には、アクセスポイントAP2が接続される。管制装置500は、アクセスポイントAP2を介して積込機械100および運搬車両300と無線接続される。
Control Device
FIG. 3 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device according to the first embodiment.
The
The
ストレージ530は、走行経路記憶部531、位置方位記憶部532としての記憶領域を有する。ストレージ530の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ530は、管制装置500の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース540を介して管制装置500に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ530は、一時的でない有形の記憶媒体である。
走行経路記憶部531は、運搬車両300ごとに走行経路Rを記憶する。図4は、走行経路の例を表す図である。走行経路Rは、2つのエリアA(例えば、積込場A1と排土場A2)を結ぶあらかじめ定められた接続経路R1、ならびにエリアA内の経路である進入経路R2、アプローチ経路R3および退出経路R4を有する。進入経路R2は、エリアA内において接続経路R1の一端である待機地点P1と所定の切り返し地点P2とを接続する経路である。アプローチ経路R3は、エリアA内の切り返し地点P2と積込地点P3または排土地点P4とを接続する経路である。退出経路R4は、エリアA内の積込地点P3または排土地点P4と接続経路R1の他端である出口地点P5とを接続する経路である。積込地点P3は、積込機械100のオペレータの操作によって設定される点である。切り返し地点P2は、積込地点P3の位置に応じて管制装置500によって設定される点である。
The travel
位置方位記憶部532は、各運搬車両300それぞれの位置情報および方位情報を記憶する。
The position and
プロセッサ510は、管制プログラムの実行により、位置方位収集部511、走行コース生成部512を備える。
The
位置方位収集部511は、アクセスポイントAP2を介して運搬車両300から運搬車両300の位置情報および方位情報を受信する。位置方位収集部511は、受信した位置情報および方位情報を位置方位記憶部532に記憶させる。
The position and
走行コース生成部512は、走行経路記憶部531が記憶する走行経路と、位置方位記憶部532が記憶する位置情報および方位情報とに基づいて、運搬車両300の移動を許可する領域の情報を含むコース情報を生成する。生成されたコース情報は運搬車両300に送信される。コース情報は、走行経路上に所定間隔で設定された地点の位置情報、その地点での目標速度情報、および他の運搬車両300の走行許可領域と重複しない走行許可領域情報を含む。
The driving
走行コース生成部512は、遠隔運転室700から進入指示信号を受信するまで、コース情報が示す領域に進入経路R2およびアプローチ経路R3を含めない。これにより、運搬車両300は、進入指示信号を受信するまで待機地点P1で待機することとなる。走行コース生成部512は、進入指示信号を受信した場合に、進入経路R2およびアプローチ経路R3を含み、退出経路R4を含まないコース情報を生成する。これにより、運搬車両300は、待機地点P1から発進して積込地点P3まで走行し、積込地点P3で停止することとなる。走行コース生成部512は、発進指示信号を受信した場合に、退出経路R4を含むコース情報を生成する。なお、本実施形態に係る作業システム1では、運搬車両300が待機地点P1で進入指示信号を受信するまで待機するが、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、運搬車両300が待機する位置は、切り返し地点P2でもよいし、進入経路R2またはアプローチ経路R3の途中の地点であってもよい。
The travel
《遠隔運転室》
遠隔運転室700は、運転席710、表示装置720、操作装置730、操作端末740、遠隔制御装置800を備える。
表示装置720は、運転席710の前方に配置される。表示装置720は、オペレータが運転席710に座ったときにオペレータの眼前に位置する。表示装置720は、図1に示すように、並べられた複数のディスプレイによって構成されてもよいし、1つの大きなディスプレイによって構成されてもよい。また、表示装置720は、プロジェクタ等によって曲面や球面に画像を投影するものであってもよい。
Remote Control Cabin
The remote operator's
The
操作装置730は、遠隔運転システム用の操作装置である。操作装置730は、オペレータの操作に応じて、ブームシリンダ131Cの操作信号、アームシリンダ132Cの操作信号、バケットシリンダ133Cの操作信号、旋回体120の左右への旋回操作信号、走行体110の前後進のための走行操作信号を生成し遠隔制御装置800に出力する。操作装置730は、例えばレバー、ノブスイッチおよびペダルにより構成される。自動制御の開始を指示するための自動制御指示信号はノブスイッチの操作により生成される。
The
自動制御は、所定の動作を実現するために積込機械100が自律的に作業機130および旋回体120の駆動を制御することである。第一実施形態における自動制御は、掘削対象の掘削によって運搬車両300の外側にバケット133が位置する状態から、ブーム131を上げながら運搬車両300を向く方位まで旋回する一連の動作である第一旋回(図6)と、バケット133を回転させて荷を運搬車両300に積み込む積込動作と、積込動作によって運搬車両300の上にバケット133が位置する状態から、運搬車両300の外側へ移動させるためにブーム131を下げながら所定の方位まで旋回する一連の動作である第二旋回(図7)とを、積込機械100が自律的に行う制御である。なお、図6、7に示す例では、運搬車両300の高さが掘削高さより高いため、第一旋回においてブーム131を上げ、第二旋回においてブーム131を下げるが、これに限られない。例えば、運搬車両300の高さが掘削高さより低い場合、第一旋回においてブーム131を下げ、第二旋回においてブーム131を上げることとなる。なお、他の実施形態に係る自動制御は、第一旋回のみを行うものであってもよい。なお、通常、掘削対象は運搬車両300の高さより低い位置となる。そのため、積込機械100は、第一旋回および第二旋回において、運搬車両300と作業機130とが接触しないように作業機130の駆動を制御する。自動制御の詳細は後述する。
The automatic control is that the
操作端末740は、オペレータの操作により、発進指示信号を管制装置500に送信する。操作端末740は、例えばタッチパネル等により構成される。
操作装置730および操作端末740は、運転席710の近傍に配置される。
操作装置730および操作端末740は、オペレータが運転席710に座ったときにオペレータの操作可能な範囲内に位置する。
The
The
The
遠隔制御装置800は、積込機械100から受信した画像を表示装置720に表示させ、操作装置730の操作を表す操作信号を積込機械100に送信する。
The
《積込機械100の制御装置》
図5は、第一実施形態に係る積込機械の制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
積込制御装置200は、プロセッサ210、メインメモリ220、ストレージ230、インタフェース240を備えるコンピュータである。ストレージ230は、積込制御プログラムを記憶する。プロセッサ210は、積込制御プログラムをストレージ230から読み出してメインメモリ220に展開し、積込制御プログラムに従った処理を実行する。積込制御装置200は、インタフェース240を介してネットワークに接続される。
"Control device for loading
FIG. 5 is a schematic block diagram showing the configuration of the control device of the loading machine according to the first embodiment.
The
ストレージ230の例としては、HDD、SSD、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ230は、積込制御装置200の共通通信線に直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース240を介して積込制御装置200に接続される外部メディアであってもよい。ストレージ230は、一時的でない有形の記憶媒体である。
Examples of
プロセッサ210は、積込制御プログラムの実行により、取得部211、表示制御部212、操作信号入力部213、姿勢特定部214、制御点決定部215、制御部216を備える。
By executing the loading control program, the
取得部211は、積込機械100および各運搬車両300の計測データを取得する。各運搬車両300の計測データは、管制装置500または遠隔制御装置800から取得される。
The
表示制御部212は、取得部211が撮像装置156から取得した画像を表示するための表示信号を生成し、遠隔制御装置800に送信する。
The display control unit 212 generates a display signal for displaying the image acquired by the
操作信号入力部213は、遠隔制御装置800から操作装置730の操作信号の入力を受け付ける。操作信号には、ブーム131の操作信号、アーム132の操作信号、バケット133の操作信号、旋回体120の旋回操作信号、走行体110の走行操作信号、および積込機械100の自動制御指示信号が含まれる。操作信号入力部213は、自動制御指示信号が入力されることで、自動制御を実施することを決定する。つまり、操作信号入力部213は、自動制御を開始するか否かを判定する自動制御判定部の一例である。
The operation signal input unit 213 accepts input of an operation signal for the
姿勢特定部214は、取得部211が受信した計測データに基づいて、積込機械100の姿勢を特定する。具体的には、姿勢特定部214は少なくとも、車体座標系におけるアーム132の先端の位置を特定する。
姿勢特定部214は、ブーム131の傾斜角と既知のブーム131の長さ(基端部のピンから先端部のピンまでの距離)とに基づいて、ブーム131の長さの垂直方向成分及び水平方向成分を求める。同様に、姿勢特定部214は、アーム132の長さの垂直方向成分及び水平方向成分を求める。姿勢特定部214は、積込機械100の位置から、積込機械100の方位及び姿勢から特定される方向に、ブーム131及びアーム132の長さの垂直方向成分の和及び水平方向成分の和だけ離れた位置を、アーム132の先端の位置として特定する。
The attitude identifying unit 214 identifies the attitude of the
The posture identifying unit 214 determines the vertical and horizontal components of the length of the
制御点決定部215は、操作信号入力部213に自動制御指示信号が入力された場合に、自動制御に係る複数の制御点を決定する。制御点は、自動制御指示信号が入力されたときの旋回体120の姿勢を基準とした極座標系で表されてよい。つまり、制御点の位置は、自動制御指示信号が入力されたときに旋回体120が向く方位からの偏角と、旋回体120の旋回中心からの距離である動径と、高さとによって表される。制御点決定部215は、制御点として開始点p1、第一干渉回避点p2a、第二干渉回避点p2b、および排土点p3の位置を決定する。開始点p1は、第二旋回におけるアーム132の先端の目標点である。第一干渉回避点p2aは、第一旋回において、作業機130と運搬車両300とが接触しないよう制御するための制御点である。第二干渉回避点p2bは、第二旋回において、作業機130と運搬車両300とが接触しないよう制御するための制御点である。排土点p3は、第一旋回におけるアーム132の先端の目標点である。
The control point determination unit 215 determines a plurality of control points related to automatic control when an automatic control instruction signal is input to the operation signal input unit 213. The control points may be expressed in a polar coordinate system based on the attitude of the revolving
制御点決定部215は、自動制御指示信号が入力されたときのアーム132の先端の位置を、開始点p1の位置として特定する。
The control point determination unit 215 identifies the position of the tip of the
制御点決定部215は、取得部211が取得した運搬車両300の位置および方位の計測データに基づいて、排土点p3の位置を特定する。排土点p3は、上方からの平面視において運搬車両300のベッセルの中心に位置する点である。排土点p3の高さは、運搬車両300の高さに、バケット133のピンからバケット133の最も遠い点までの長さと、第一マージンとを加算した高さである。バケット133のピンからバケット133の最も遠い点までの長さは、例えばバケット133のピンからバケット133の刃先までの長さである。第一マージンは、運搬車両300に積まれた積荷とバケット133とが干渉しないように設定される定数である。第一マージンは、運搬車両300の機種に応じてあらかじめ定められた値であってもよい。
The control point determination unit 215 identifies the position of the discharge point p3 based on the measurement data of the position and orientation of the
制御点決定部215は、取得部211が取得した積込機械100の位置および方位、ならびに運搬車両300の位置および方位に基づいて、第一干渉回避点p2aおよび第二干渉回避点p2bの位置を特定する。干渉回避点p2は、旋回体120の旋回中心からの距離が、当該旋回中心から排土点p3までの距離と等しく、かつ下方に運搬車両300が存在しない位置である。制御点決定部215は、例えば、排土点p3の動径に係る円を特定し、当該円においてバケット133の外形が平面視で運搬車両300と干渉せず、かつ排土点p3の偏角に最も近い角度を、干渉回避点p2a、p2bの偏角と特定する。なお、干渉回避点p2a、p2bの動径は排土点p3の動径と等しい。制御点決定部215は、運搬車両300の位置、方位および既知の外形、ならびにバケット133の既知の形状に基づいて、運搬車両300とバケット133とが干渉するか否かを判定することができる。ここで、「同じ高さ」、「距離が等しい」とは、必ずしも高さまたは距離が完全に一致するものに限られず、多少の誤差やマージンが許容されるものとする。第一干渉回避点p2aの高さは、運搬車両300の高さに、荷を抱え込む姿勢をとるときのバケット133の高さを加算した高さと、第二マージンとを加算した高さである。荷を抱え込む姿勢をとるときのバケット133の高さは、例えばバケット133のピンからバケット133の底面までの長さである。第二マージンは、運搬車両300とバケット133とが干渉しないように設定される定数である。第二マージンは第一マージンより小さい値であってよい。第二干渉回避点p2bの高さは、排土点p3の高さと同じであってよい。
The control point determination unit 215 determines the positions of the first interference avoidance point p2a and the second interference avoidance point p2b based on the position and orientation of the
制御部216は、制御点決定部215が特定した制御点の位置に基づいて、第一旋回、積込動作、および第二旋回を実行させるための操作信号を生成する。制御部216は、操作信号入力部213に入力された操作信号または生成した操作信号に従って各アクチュエータの制御量を決定し、コントロールバルブ123に制御信号を出力する。
The control unit 216 generates operation signals for executing the first rotation, the loading operation, and the second rotation based on the positions of the control points identified by the control point determination unit 215. The control unit 216 determines the control amount of each actuator according to the operation signals input to the operation signal input unit 213 or the operation signals it generates, and outputs control signals to the
《自動制御時の動作》
ここで、図面を参照しながら、第一実施形態に係る自動制御時の積込機械100の動きについて説明する。
図6は、第一実施形態に係る第一旋回における積込機械100の動きの例を示す図である。図7は、第一実施形態に係る第二旋回における積込機械100の動きの例を示す図である。
<<Automatic control operation>>
Here, the movement of the
Fig. 6 is a diagram showing an example of the movement of the
自動制御が開始されると、制御部216は、積込機械100にまず第一旋回を実行させる。図6に示すように積込機械100は、まず作業機130(ブーム131、アーム132、およびバケット133)の駆動を開始し、ブーム131の上げ動作でバケット133を上方へ移動させる。遅れて、積込制御装置200は、旋回体120の旋回を開始させる。積込制御装置200は、旋回体120の旋回角度が第一干渉回避角度θ1(第一干渉回避点p2aの偏角)と一致するまでに、アーム132の先端の高さが第一干渉回避点p2の高さ(第一旋回に係る中間目標高さ)となり、かつ旋回中心からアーム132の先端までの距離が第一干渉回避点p2の距離と等しくなるように、旋回開始タイミングを調整する。なお、旋回体120の旋回角度が第一干渉回避角度θ1と一致するまでに作業機130の高さが第一旋回における中間目標高さとなっている場合、つまりバケット133の最下点が運搬車両300のベッセルの壁の上端より高い場合、旋回体120の旋回によって作業機130が運搬車両300に接触することがない。旋回体120の旋回角度が第一干渉回避角度θ1になると、積込制御装置200は、アーム132の先端の位置が排土点p3に一致するように、旋回体120および作業機130を駆動させる。
When automatic control is started, the control unit 216 first causes the
アーム132の先端が排土点p3に到達すると、積込制御装置200は、バケット133をダンプ方向に回動させる。なお、積込制御装置200は、作業効率を高めるために、排土点p3より一定の角度手前の点に到達するタイミングより、さらに排土制御指令から土が落ちるまでの応答遅れ時間だけ前のタイミングに、バケット133をダンプ方向に回動させてもよい。バケット133をダンプ方向に回動させてから一定時間が経過すると、制御部216は、積込機械100に第二旋回を実行させる。図7に示すように積込制御装置200は、旋回体120の旋回角度が第二干渉回避角度θ2(第二干渉回避点p2bの偏角と排土点p3の偏角の差)を超えるまで、作業機130を動かさずに旋回体120を旋回させ、バケット133の最下点の高さを維持する。旋回体120の旋回角度が第二干渉回避角度θ2を超えると、積込制御装置200はブーム131、アーム132およびバケット133を駆動させる。このとき、積込制御装置200は、旋回開始時の姿勢と目標姿勢との関係から、ブーム131、アーム132およびバケット133をすべて駆動させることもあれば、ブーム131、アーム132およびバケット133の一部を駆動させることもある。アーム132の先端の位置が開始点p1に到達すると、積込制御装置200は積込機械100の自動制御を終了する。なお、他の実施形態においては、第二旋回の終了時の作業機130の姿勢は自動制御の開始時の姿勢と一致しなくてもよい。つまり、他の実施形態においては、アーム132の先端の位置は開始点p1と一致していなくてもよい。例えば、第二旋回の終了時の作業機130の姿勢は掘削を開始しやすいように予め定められた姿勢であってもよい。
When the tip of the
なお、図6および図7は、掘削位置と運搬車両300との位置関係が、旋回体120を中心として約90度である例を示すが、他の実施形態においてはこれに限られない。例えば、他の実施形態においては、掘削位置と運搬車両300との位置関係が、旋回体120を中心として約180度であるなど、他の旋回角度位置であってもよい。
Note that, although Figures 6 and 7 show an example in which the positional relationship between the excavation position and the
《積込制御装置200の動作》
運搬車両300は、管制装置500が生成するコース情報によって走行経路Rに沿って走行し、待機地点P1で停止する。積込機械100のオペレータは、操作端末740を操作することで(例えば、所定のボタンを押下することで)、操作端末740に進入指示信号を入力する。進入指示信号は、操作端末740から管制装置500に送信される。これによって、管制装置500が進入経路R2およびアプローチ経路R3の領域を示すコース情報を生成する。運搬車両300は、アプローチ経路R3に沿って走行し、積込地点P3で停止する。オペレータは、操作装置730の操作により積込機械100のバケット133で土砂をすくい、操作装置730のノブスイッチを操作して自動制御指示信号を生成し出力する。
<<Operation of the
The
図8は、第一実施形態に係る作業システム1の自動制御方法を示すフローチャート(パート1)である。図9は、第一実施形態に係る作業システム1の自動制御方法を示すフローチャート(パート2)である。図10は、第一実施形態に係る作業システム1の自動制御方法を示すフローチャート(パート3)である。積込制御装置200は、オペレータの操作によって遠隔制御装置800から自動制御指示信号の入力を受け付けると、図8-図10に示す自動制御を実行する。
Figure 8 is a flowchart (part 1) showing the automatic control method of the
取得部211は、積込機械100および運搬車両300の計測データを取得する(ステップS1)。具体的には、取得部211は、位置方位演算器151、傾斜計測器152、ブームストロークセンサ153、アームストロークセンサ154、バケットストロークセンサ155および撮像装置156から、計測データを取得する。すなわち取得部211は、旋回体120の位置および方位、ブーム131、アーム132およびバケット133の傾斜角、ならびに旋回体120の姿勢の計測データを取得する。また取得部211は、管制装置500から、運搬車両300の位置および方位の計測データを取得する。
The
姿勢特定部214は、取得部211が取得した計測データに基づいて、自動制御指示信号の入力時のアーム132の先端の位置を特定する(ステップS2)。制御点決定部215は、ステップS2で特定したアーム132の先端の位置を開始点p1の位置と特定する(ステップS3)。
The posture identification unit 214 identifies the position of the tip of the
制御点決定部215は、取得部211が取得した運搬車両300の位置情報および方位情報、ならびに運搬車両300の既知の形状に基づいて、排土点p3の位置を特定する(ステップS4)。制御点決定部215は、運搬車両300の位置情報および方位情報、ならびに運搬車両300の既知の形状に基づいて、排土点p3の平面位置(偏角および動径)を特定する。また、制御点決定部215は、運搬車両300の既知の高さに、バケット133のピンから刃先までの長さと、第一マージンとを加算することで、排土点p3の高さを特定する。
The control point determination unit 215 determines the position of the discharge point p3 based on the position information and orientation information of the
制御点決定部215は、取得部211が取得した運搬車両300の位置情報および方位情報、運搬車両300の既知の形状、ならびに排土点p3の位置に基づいて、干渉回避点p2a、p2bの位置を特定する(ステップS5)。制御点決定部215は、排土点p3の動径を、干渉回避点p2a、p2bの動径として特定する。制御点決定部215は、バケット133の外形が平面視で運搬車両300と干渉せず、かつ排土点p3に最も近い偏角を、干渉回避点p2a、p2bの偏角として特定する。制御点決定部215は、運搬車両300の既知の高さに、バケット133のピンから底面までの長さと、第二マージンとを加算することで、第一干渉回避点p2aの高さを特定する。制御点決定部215は、排土点p3の高さを第二干渉回避点p2bの高さとして特定する。
The control point determination unit 215 determines the positions of the interference avoidance points p2a and p2b based on the position information and orientation information of the
積込制御装置200は、まず積込機械100の第一旋回制御を実行する(図9)。取得部211は旋回体120の位置および方位、ブーム131、アーム132およびバケット133の傾斜角、ならびに旋回体120の姿勢を取得する(ステップS6)。姿勢特定部214は計測データに基づいてアーム132の先端の位置を特定する(ステップS7)。
The
制御部216は、積込機械100の旋回角度が、ステップS5で決定した第一干渉回避点p2aの偏角より小さいか否かを判定する(ステップS8)。積込機械100の旋回角度とは、自動制御指示信号が入力されたときに旋回体120が向く方位(初期方位)と、旋回体120が現在向く方位との差の角度である。
The control unit 216 determines whether the rotation angle of the
積込機械100の旋回角度が第一干渉回避点p2aの偏角より小さい場合(ステップS8:YES)、つまり旋回体120が運搬車両300の外側に向いている場合、制御部216は、ステップS7で特定したアーム132の先端を極座標系で表したときの動径および高さと、第一干渉回避点p2aの動径および高さとの差が所定の閾値より小さいか否かを判定する(ステップS9)。
If the rotation angle of the
アーム132の先端の動径および高さと第一干渉回避点p2aの動径および高さとの差が閾値以上である場合(ステップS9:NO)、制御部216は、アーム132の先端を第一干渉回避点p2aの動径および高さに近づけるようにブーム131およびアーム132の自動操作信号を生成する(ステップS10)。このとき、制御部216は、ステップS6で取得した計測データから特定されるブーム131及びアーム132の位置及び速度に基づいて、自動操作信号を生成する。
If the difference between the radius vector and height of the tip of the
また制御部216は、生成したブーム131及びアーム132の自動操作信号に基づいてブーム131及びアーム132の駆動速度の和を算出し、当該駆動速度の和と同じ速度でバケット133を駆動させる自動操作信号を生成する(ステップS11)。これにより、制御部216は、バケット133の対地角を保持する操作信号を生成することができる。つまり、制御部216は、第一旋回において、バケット133の底面が最下点となる状態を保持する。なお、他の実施形態においては、制御部216は、バケット133の目標対地角(例えば、自動制御開始時のバケット133の対地角)とステップS6で取得した計測データから特定されるバケット133の実際の対地角との差に基づくフィードバック制御によって、バケット133の自動操作信号を生成してもよい。
The control unit 216 also calculates the sum of the drive speeds of the
制御部216は、作業機130が旋回中であるか否かを判定する(ステップS12)。制御部216は、例えば旋回体120の旋回速度が所定速度以上である場合に旋回中であると判定する。作業機130が旋回中でない場合(ステップS12:NO)、制御部216は、ブーム131及びアーム132の速度に基づいてアーム132の先端の動径および高さと第一干渉回避点p2aの動径および高さとの差が等しくなるまでの完了時間を算出する(ステップS13)。また、制御部216は、旋回体120が旋回を開始した場合に旋回角度がステップS5で特定した第一干渉回避点p2aの偏角に到達するまでの到達時間を算出する(ステップS14)。制御部216は、ステップS13で算出した完了時間がステップS14で算出した到達時間未満であるか否かを判定する(ステップS15)。つまり、制御部216は、旋回角度が第一干渉回避点p2aの偏角に到達するときにアーム132の先端の動径および高さが第一干渉回避点p2aの動径および高さと一致するか否かを判定する。
The control unit 216 determines whether the
完了時間が到達時間以上である場合(ステップS15:NO)、すなわち旋回角度が第一干渉回避点p2aの偏角に到達するまでにアーム132の先端の動径および高さが第一干渉回避点p2aの動径および高さと一致しない場合、制御部216は旋回体120の旋回操作信号を生成しない。他方、完了時間が到達時間未満である場合(ステップS15:YES)、すなわち旋回角度が第一干渉回避点p2aの偏角に到達するまでにアーム132の先端の動径および高さが第一干渉回避点p2aの動径および高さと一致する場合、制御部216は旋回体120の旋回操作信号を生成する(ステップS16)。これにより、積込制御装置200は、作業機130の高さが低いまま旋回してしまうことにより運搬車両300と接触することを防ぐことができる。また、第一干渉回避点p2aの高さは排土点p3の高さより低いため、第一旋回において、旋回せずに作業機130のみを駆動させる時間を短くすることができる。
If the completion time is equal to or longer than the arrival time (step S15: NO), that is, if the radius vector and height of the tip of the
制御部216は、生成された自動操作信号をコントロールバルブ123に出力する(ステップS17)。これにより、積込機械100が駆動する。そして、積込制御装置200は、処理をステップS6に戻し、制御を継続する。
The control unit 216 outputs the generated automatic operation signal to the control valve 123 (step S17). This drives the
他方、ステップS12にて作業機130が旋回中であると判定された場合(ステップS12:YES)、制御部216は、ステップS16にて旋回操作信号を生成し、ステップS17にて旋回操作信号をコントロールバルブ123に出力する。そして、積込制御装置200は、処理をステップS6に戻し、制御を継続する。
On the other hand, if it is determined in step S12 that the
他方、旋回角度が第一干渉回避点p2aの偏角以上である場合(ステップS8:NO)、つまり旋回体120が運搬車両300に向いている場合、制御部216は、ステップS7で特定したアーム132の先端を極座標系で表したときの高さと、排土点p3の高さとの差が所定の閾値より小さいか否かを判定する(ステップS18)。
On the other hand, if the rotation angle is equal to or greater than the deflection angle of the first interference avoidance point p2a (step S8: NO), i.e., if the
アーム132の先端の高さと排土点p3の高さとの差が閾値以上である場合(ステップS18:NO)、制御部216は、アーム132の先端の高さを排土点p3の高さに近づけるようにブーム131およびアーム132の自動操作信号を生成する(ステップS19)。また制御部216は、生成したブーム131及びアーム132の自動操作信号に基づいてブーム131及びアーム132の駆動速度の和を算出し、当該駆動速度の和と同じ速度でバケット133を駆動させる自動操作信号を生成する(ステップS20)。なお、他の実施形態においては、制御部216は、バケット133の目標対地角とステップS6で取得した計測データから特定されるバケット133の実際の対地角との差に基づくフィードバック制御によって、バケット133の自動操作信号を生成してもよい。
If the difference between the height of the tip of the
次に、制御部216は、旋回体120の旋回速度に基づいて、旋回操作信号を停止した場合に、惰性による旋回によって旋回角度が排土点p3の偏角に到達するか否かを判定する(ステップS21)。惰性による旋回では旋回角度が排土点p3の偏角に到達しない場合(ステップS21:NO)、制御部216は、旋回操作信号を生成する(ステップS22)。惰性による旋回で旋回角度が排土点p3の偏角に到達する場合(ステップS21:YES)、制御部216は、旋回操作信号を生成せず、中立信号とする。制御部216は、生成した作業機130の操作信号および/または旋回操作信号をコントロールバルブ123に出力する(ステップS23)。
Next, the control unit 216 determines whether the rotation angle reaches the deflection angle of the dumping point p3 due to inertia when the rotation operation signal is stopped based on the rotation speed of the rotating body 120 (step S21). If the rotation angle does not reach the deflection angle of the dumping point p3 due to inertia (step S21: NO), the control unit 216 generates a rotation operation signal (step S22). If the rotation angle reaches the deflection angle of the dumping point p3 due to inertia (step S21: YES), the control unit 216 does not generate a rotation operation signal and sets it to a neutral signal. The control unit 216 outputs the generated operation signal of the
制御部216は、アーム132の先端が排土点p3に到達したか否かを判定する(ステップS24)。アーム132の先端が排土点p3に到達していない場合(ステップS24:NO)、ステップS6に処理を戻し、第一旋回制御を続ける。
The control unit 216 determines whether the tip of the
アーム132の先端が排土点p3に到達した場合(ステップS24:YES)、制御部216は、バケット133をダンプ方向に回転させる操作信号を生成し(ステップS25)、コントロールバルブ123に出力する(ステップS26)。なお、制御部216は、作業効率を高めるために、排土点p3より一定の角度手前の点に到達するタイミングより、さらに排土制御指令から土が落ちるまでの応答遅れ時間だけ前のタイミングに、バケット133をダンプ方向に回動させる操作信号を出力してもよい。運搬車両300への積込動作を終えると、積込制御装置200は積込機械100の第二旋回制御を実行する(図10)。
When the tip of the
取得部211は積込機械100の計測データを取得する(ステップS27)。姿勢特定部214は計測データに基づいてアーム132の先端の位置を特定する(ステップS28)。
The
制御部216は、積込機械100の旋回角度が、ステップS5で決定した第二干渉回避点p2bの偏角より大きいか否かを判定する(ステップS29)。第二旋回の開始時の積込機械100の旋回角度は、第二干渉回避点p2bの偏角より大きい。
The control unit 216 determines whether the rotation angle of the
積込機械100の旋回角度が第二干渉回避点p2bの偏角より大きい場合(ステップS29:YES)、つまり旋回体120が運搬車両300に向いている場合、制御部216は、旋回体120の旋回操作信号を生成し(ステップS30)、生成された自動操作信号をコントロールバルブ123に出力する(ステップS31)。積込制御装置200は、処理をステップS27に戻し、制御を継続する。
If the rotation angle of the
他方、旋回角度が第二干渉回避点p2bの偏角以下である場合(ステップS29:NO)、つまり旋回体120が運搬車両300の外側に向いている場合、制御部216は、ステップS28で特定したアーム132の先端を極座標系で表したときの動径および高さと、開始点p1の動径および高さとの差が所定の閾値より小さいか否かを判定する(ステップS32)。
On the other hand, if the rotation angle is equal to or less than the deflection angle of the second interference avoidance point p2b (step S29: NO), that is, if the
アーム132の先端の動径および高さと開始点p1の動径および高さとの差が閾値以上である場合(ステップS32:NO)、制御部216は、アーム132の先端の高さを開始点p1の高さに近づけるようにブーム131およびアーム132の自動操作信号を生成する(ステップS33)。また制御部216は、生成したブーム131及びアーム132の自動操作信号に基づいてブーム131及びアーム132の駆動速度の和を算出し、当該駆動速度の和と同じ速度でバケット133を駆動させる自動操作信号を生成する(ステップS34)。なお、他の実施形態においては、制御部216は、バケット133の目標対地角(例えば、第二旋回開始時のバケット133の対地角)とステップS27で取得した計測データから特定されるバケット133の実際の対地角との差に基づくフィードバック制御によって、バケット133の自動操作信号を生成してもよい。
If the difference between the radius vector and height of the tip of the
次に、制御部216は、旋回体120の旋回速度に基づいて、旋回操作信号を停止した場合に、惰性による旋回によって旋回角度が開始点p1の偏角に到達するか否かを判定する(ステップS35)。惰性による旋回では旋回角度が開始点p1の偏角に到達しない場合(ステップS35:NO)、制御部216は、旋回操作信号を生成する(ステップS36)。惰性による旋回で旋回角度が開始点p1の偏角に到達する場合(ステップS36:YES)、制御部216は、旋回操作信号を生成せず、中立信号とする。制御部216は、生成した作業機130の操作信号および/または旋回操作信号をコントロールバルブ123に出力する(ステップS37)。
Next, the control unit 216 determines whether the rotation angle reaches the deflection angle of the start point p1 due to inertial rotation when the rotation operation signal is stopped based on the rotation speed of the rotating body 120 (step S35). If the rotation angle does not reach the deflection angle of the start point p1 due to inertial rotation (step S35: NO), the control unit 216 generates a rotation operation signal (step S36). If the rotation angle reaches the deflection angle of the start point p1 due to inertial rotation (step S36: YES), the control unit 216 does not generate a rotation operation signal and sets it to a neutral signal. The control unit 216 outputs the generated operation signal of the
制御部216は、アーム132の先端が開始点p1に到達したか否かを判定する(ステップS38)。なお、他の実施形態においては、第二旋回の終了時の作業機130の姿勢は掘削を開始しやすいように予め定められた姿勢であってもよい。この場合、制御部216は、アーム132の先端が、旋回角度が開始点p1の偏角と、作業機130が予め定められた姿勢をとるときの動径とから表される点に到達したか否かを判定する。アーム132の先端が開始点p1に到達していない場合(ステップS38:NO)、積込制御装置200はステップS27に処理を戻し、第二旋回制御を続ける。他方、アーム132の先端が開始点p1に到達した場合(ステップS38:YES)、積込制御装置200は自動制御を終了する。
The control unit 216 determines whether the tip of the
上述の自動制御により、積込機械100は、バケット133がすくった土砂を自動的に運搬車両300に排土することができる。オペレータは、作業機130による掘削と、自動制御指示信号の入力による自動制御とを、運搬車両300の積載量が最大積載量を超えない程度に繰り返し実行する。そして、オペレータは、操作端末740を操作することで、操作端末740に発進指示信号を入力する。発進指示信号は、操作端末740から、管制装置500に送信される。これによって、管制装置500が退出経路R4の領域を含むコース情報を生成する。運搬車両300は、積込地点P3から発進し、退出経路R4に沿って走行し、積込場A1から退出する。
By the above-mentioned automatic control, the
《作用・効果》
第一実施形態によれば、積込制御装置200は、自動制御において、旋回体120が第一方位から、上方からの平面視において作業機130が運搬車両300と干渉しない第二方位を向くまでに、バケット133の最下点が運搬車両300より高くかつ排土点p3より低い中間目標高さとなるように旋回体120および作業機130を制御する。その後、積込制御装置200は、旋回体120が第二方位から第三方位を向くまでに、バケット133の最下点が排土点p3の高さとなるように旋回体120および作業機130を制御する。なお、開始点p1の偏角に係る方位は第一方位の一例であり、第一干渉回避点p2aの偏角に係る方位は第二方位の一例であり、排土点p3の偏角に係る方位は第三方位の一例である。これにより、積込制御装置200は、旋回体120が第一方位から第二方位を向くまでにかかる時間を抑えることで、自動制御に係る時間を短縮することができる。
<Action and Effects>
According to the first embodiment, the
〈他の実施形態〉
以上、図面を参照して一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、様々な設計変更等をすることが可能である。すなわち、他の実施形態においては、上述の処理の順序が適宜変更されてもよい。また、一部の処理が並列に実行されてもよい。
Other Embodiments
Although one embodiment has been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes are possible. That is, in other embodiments, the order of the above-mentioned processes may be changed as appropriate. Also, some of the processes may be executed in parallel.
上述した実施形態に係る積込制御装置200は、開始点p1、干渉回避点p2および排土点p3を決定し、これらを通るように旋回体120および作業機130を制御するが、他の実施形態においては、これに限られない。例えば、他の実施形態においては、積込制御装置200が開始点p1、干渉回避点p2および排土点p3を通る軌跡を生成する軌跡生成部を備え、制御部216が生成した軌跡に沿うように旋回体120および作業機130を制御してもよい。
The
上述した実施形態に係る積込機械100は、管制装置500から運搬車両300の位置情報および方位情報を取得するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る積込機械100は、検出方向に存在する対象物の空間位置を検出する検出装置を備え、検出装置の検出結果に基づいて運搬車両300の位置情報および方位情報を取得する。これにより、積込機械100は、管制装置500によらずに運搬車両300の位置情報および方位情報を取得してもよい。
The
上述した実施形態では、積込機械100は遠隔制御装置800を介した遠隔運転制御がなされるが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る積込機械100は搭乗したオペレータによって操作されてもよい。この場合、積込機械100の積込制御装置200は、運転席に設けられた図示しない操作装置の操作信号によって積込機械100を制御する。オペレータは、運転席に設けられた図示しない自動掘削積込ボタンを押下することで、積込制御装置200に自動掘削積込指示を出力してもよい。また、他の実施形態においては、積込機械100は、アクセスポイントを介した通信でなく、車車間通信により信号の送受信を行ってもよい。
In the above-described embodiment, the
上述した実施形態に係る制御装置(例えば積込制御装置200)は、単独のコンピュータによって構成されるものであってもよいし、制御装置の構成を複数のコンピュータに分けて配置し、複数のコンピュータが互いに協働することで制御装置として機能するものであってもよい。このとき、制御装置を構成する一部が積込制御装置200、管制装置500、遠隔制御装置800などによって実現されてもよい。
The control device according to the above-described embodiment (e.g., the loading control device 200) may be configured by a single computer, or the configuration of the control device may be divided and arranged among multiple computers, and the multiple computers may function as a control device by working together. In this case, part of the configuration of the control device may be realized by the
1…作業システム 100…積込機械 110…走行体 111…無限軌道 112…走行モータ 120…旋回体 121…エンジン 122…油圧ポンプ 123…コントロールバルブ 124…旋回モータ 130…作業機 131…ブーム 131C…ブームシリンダ 132…アーム 132C…アームシリンダ 133…バケット 133C…バケットシリンダ 151…位置方位演算器 152…傾斜計測器 153…ブームストロークセンサ 154…アームストロークセンサ 155…バケットストロークセンサ 156…撮像装置 200…積込制御装置 300…運搬車両 310…位置方位検出器 400…運搬制御装置 500…管制装置 510…プロセッサ 511…位置方位収集部 512…走行コース生成部 520…メインメモリ 530…ストレージ 531…走行経路記憶部 532…位置方位記憶部 540…インタフェース 700…遠隔運転室 710…運転席 720…表示装置 730…操作装置 740…操作端末 800…遠隔制御装置 210…プロセッサ 211…取得部 212…表示制御部 213…操作信号入力部 214…姿勢特定部 215…制御点決定部 216…制御部 220…メインメモリ 230…ストレージ 240…インタフェース
1...
Claims (9)
前記作業具を積込対象の上の目標点まで自動制御で移動させる場合に、前記自動制御に係る制御点として、前記目標点の高さより低く、上方からの平面視において前記作業機が前記積込対象と干渉しない方位の制御点を決定する制御点決定部と、
前記自動制御を開始した場合、前記制御点を経由して前記旋回体および前記作業機を制御する制御部と、
を備える、
積込機械の制御システム。 A control device for a loading machine including a rotating body that rotates around a rotation center, a support part that supports the rotating body, and a working machine attached to the rotating body that has a working tool,
a control point determination unit that, when moving the working tool to a target point above a loading target by automatic control, determines, as a control point related to the automatic control, a control point that is lower than the height of the target point and has a direction in which the working tool does not interfere with the loading target in a plan view from above;
a control unit that controls the rotating body and the work machine via the control point when the automatic control is started;
Equipped with
Loading machine control system.
請求項1に記載の積込機械の制御システム。 When the automatic control is started, the control unit controls the rotating body and the work machine so that the lowest point of the work tool is at a height of the control point by the time the rotating body turns from a first direction in which the automatic control is started to a second direction in which the control point is turned, and controls the rotating body and the work machine so that the lowest point of the work tool is at a height of the target point by the time the rotating body turns from the second direction to a third direction in which the target point is turned.
A control system for a loading machine according to claim 1.
前記制御部は、前記作業機の前記回転軸の位置が前記制御点を経由して前記目標点まで移動するように前記旋回体および前記作業機を制御し、
前記目標点の高さは、前記積込対象の高さより、前記回転軸から最も遠い点までの長さを加算した高さより高い、
請求項1に記載の積込機械の制御システム。 The working tool is provided at the tip of the working machine so as to be rotatable around a rotation axis,
the control unit controls the rotating body and the work machine so that a position of the rotation axis of the work machine moves to the target point via the control point,
The height of the target point is higher than the height of the loading object plus the length from the rotation axis to the farthest point,
A control system for a loading machine according to claim 1.
請求項3に記載の積込機械の制御システム。 The height of the target point is a height obtained by adding the height of the loading object, the length of the work tool to the point farthest from the rotation axis, and a predetermined margin value.
A control system for a loading machine according to claim 3.
請求項1に記載の積込機械の制御システム。 The height of the control point is higher than the height of the loading target plus the height of the work tool when the load is held.
A control system for a loading machine according to claim 1.
前記制御点決定部は、前記計測データに基づいて前記制御点を決定する決定部と、
を備える、
請求項1に記載の積込機械の制御システム。 An acquisition unit that acquires measurement data indicating a position and an attitude of the loading object,
The control point determination unit includes a determination unit that determines the control points based on the measurement data;
Equipped with
A control system for a loading machine according to claim 1.
前記制御部は、前記軌跡に従って前記作業具が移動するように前記旋回体および前記作業機を制御する、
請求項1に記載の積込機械の制御システム。 a trajectory generating unit that generates a trajectory that passes through the control points and the target points;
The control unit controls the rotating body and the work machine so that the work tool moves according to the trajectory.
A control system for a loading machine according to claim 1.
前記作業具を積込対象の上の目標点まで自動制御で移動させる場合に、前記自動制御に係る制御点として、前記目標点の高さより低く、上方からの平面視において前記作業機が前記積込対象と干渉しない方位の制御点を決定するステップと、
前記自動制御を開始した場合、前記制御点を経由して前記旋回体および前記作業機を制御するステップと、
を備える、
積込機械の制御方法。 A control method for a loading machine including a rotating body that rotates around a rotation center, a support part that supports the rotating body, and a working machine attached to the rotating body having a working tool, comprising:
When the working tool is moved to a target point above the loading target by automatic control, a control point related to the automatic control is determined to be lower than the height of the target point and in a direction in which the working tool does not interfere with the loading target in a plan view from above;
When the automatic control is started, controlling the rotating body and the work machine via the control point;
Equipped with
A method for controlling a loading machine.
前記積込機械の制御システムから遠隔に設けられた表示装置および操作装置と、
を備える、
積込機械の遠隔操作システム。 A control system for a loading machine according to any one of claims 1 to 7;
A display device and an operation device provided remotely from the control system of the loading machine;
Equipped with
Remote control system for loading machines.
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