JP4034898B2 - Self-driving construction machinery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動運転ショベル等の自動運転建設機械に係わり、特に、自動運転建設機械の異常を検出したときに、自動運転建設機械に自動的に対処動作を行わせる機能を備えた自動運転建設機械に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、建設機械の代表例として油圧ショベルが知られているが、近年、油圧ショベルによる掘削から放土までの一連の単調な繰り返し作業を行う場合には、自動運転ショベルによってその作業を行わせることが考えられている。例えば、特開平9−195321号公報には、油圧ショベルに教示した動作を再生させて繰り返し行わせ、油圧ショベルに掘削から放土までの一連の作業を自動的に行わせる技術が開示されている。この公知技術では、油圧ショベルを利用して砕石作業等を行う際に、ブルドーザ、油圧ショベル、砕石クラッシヤを直列的に配置し、油圧ショベルによってブルドーザが寄せ集めた土砂を積み込み、旋回させて砕石用クラッシヤのホッパ上でバケットダンプ、アームダンプ、ブーム上げを行って放土させ、放土した土砂を砕石用クラッシャによって破砕して砕石を得、再び旋回して土砂を積み込むという作業を繰り返し行わせている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、通常、油圧ショベルは幾つかのセンサを搭載し、油圧ショベル本体の異常を常に監視しており、例えば、作動油量やエンジンオイル量等を監視し、これらに異常が発生した場合は、油圧ショベルの運転室内に設置してあるモニタ用パネル上の警告ランプや警報ブザーによって警報し、運転室内のオペレータに油圧ショベルの異常状態を知らせるようになっている。オペレータがモニタ用パネルで何か異常を認識した場合には、速やかに油圧ショベルを安全な状態に移し、異常を取り除く作業が行われている。例えば、作動油レベルに異常があった場合には、オペレータは油圧ショベルを安全な姿勢に移してエンジン停止し、作動油を適正量になるまで追加している。
【0004】
ところが、自動運転ショベルでは、教示操作や教示点を確認するための確認運転をする時以外は、オペレータは運転室に乗り込まない状態で自動運転されているため、モニタ用パネルに警報状態が表示されても感知されずに、そのまま作業が続行されてしまうことがある。例えば、作動油漏れを起こしているような状態で、自動運転ショベルをそのまま作業させると、ショベル油圧系に影響を与えるだけでなく、油を周囲に撒き散らすことにより環境に対して多大な被害を与える恐れがある。
【0005】
また、異常が発生して、自動運転ショベルが自動運転途中の不安定な姿勢で停止し、オペレータがショベルに搭乗して何らかの処置を行うのを待つ場合があるが、このような場合、オペレータはショベルの不安定な姿勢状態で搭乗しなければならず危険を伴う。このため、油圧ショベルに異常が発生した場合は、例えば、バケットを接地した姿勢等、安定した姿勢で待機させる必要がある。
【0006】
また、異常が発生した場合、自動運転ショベルのエンジンを稼動状態からいきなり停止にするとエンジンに負担がかかり、逆にエンジンを作業状態のままにしておくと無駄に燃料を消費してしまうことになる。従って、ショベルに異常が発生した場合は、エンジン回転をアイドルにした状態で待機させることが望まれる。
【0007】
しかし、実際には、異常状態によっては、安定な姿勢をとらせたり、エンジンをアイドル状態で待機させることができない場合がある。
【0008】
本発明の目的は、これらの種々の問題点に鑑みて、自動運転建設機械の建設機械本体の異常を検出したときは、異常状態に応じて自動的に最適な対応動作を行わせることのできる自動運転建設機械を提供することにある。
【0009】
【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。
【0010】
建設機械本体と、この建設機械本体の異常状態を検出して当該建設機械本体に備えられるモニタ用パネルに表示する警報手段と、教示された掘削から放土までの一連の動作を再生操作により前記建設機械本体に繰り返し行わせる自動運転を行う自動運転制御手段とを備える自動運転建設機械において、
前記自動運転時に前記モニタ用パネルに入力される警報信号を取り込んで前記自動運転を停止させ、その後、バケットを地面に接地させた待機姿勢を前記建設機械本体に自動的にとらせる異常時対応処理手段を設けたことを特徴とする。
【0015】
また、請求項1に記載の自動運転建設機械において、前記待機姿勢をとらせた後にエンジン回転数をアイドル状態にすることを特徴とする。
【0027】
【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7を用いて説明する。
【0028】
図2は、本実施形態に係わる自動運転建設機械の一例として用いられる自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す側面図である。
【0029】
同図において、1はストックヤードに貯留された土石を掘削して、後述するクラッシヤ3に放土する自動運転ショベル本体、2は図示されていないダンプトラック等によって運搬されてきた土砂等を貯留するストックヤード、3は自動運転ショベル本体1によって放土された土石を破砕するクラッシヤ、4は破砕された砕石を図示されていない運搬用ダンプトラックに積み込むホィールローダ、5は自動運転ショベル本体1の再生操作を行うのに適した任意の場所に設置した操作ボックスである。
【0030】
自動運転ショベル本体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12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ツト14と、ブーム12,アーム13,バケット14とをそれぞれ回動動作させるためのシリンダ15,16,17と、自動運転ショベル本体1の動力であるエンジン80と、自動運転ショベル本体1の自動運転以外の機能を制御する本体制御部82と、自動運転を行うための各種の制御を行う自動運転コントローラ6と、教示操作を行う教示操作部9と、自動運転コントローラ6が各シリンダに送り込む油量を制御するための電磁制御弁81と、操作ボックス5との間で信号の送受信を行う無線機61とから構成されている。
【0031】
さらに、自動運転ショベル本体1には、旋回体11の旋回角を検出する角度センサ111、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とバケツト14の回動角を検出する角度センサ114とが設けられている。
【0032】
また、クラッシヤ3は、走行体30と、ホッパ31と、コンベア32から構成されており、33はクラッシヤ3によって破砕された土石を示す。
【0033】
また、操作ボックス5は、非常停止ボタン52と、再生操作を行うための再生操作部53と、自動運転ショベル本体1のエンジン回転数を操作するためのエンジン操作部54と自動運転ショベル本体1の無線機61との間で信号の送受信を行う無線機51とを備える。
【0034】
図1は、図2に示す自動運転ショベル本体1に搭載される車載装置7および操作ボックス5の構成の概要を示すブロック図である。なお、図1において図2に示す符号と同一符号は同一箇所を示す。
【0035】
同図において、55は再生操作部53、エンジン操作部54または非常停止釦52からの指令をコマンドとして生成するコマンド生成部、51はコマンド生成部55で生成された各種のコマンドを自動運転コントローラ6に伝送するための無線機である。エンジン操作部54は停止釦541、UP釦642、DOWN釦543を備えており、再生操作部53は起動釦531、停止釦532を備えている。
【0036】
6は前記自動運転コントローラであり、この中で、70は教示操作部9からの操作により自動運転ショベル本体1の現在位置を教示位置として後述する教示位置格納部71に格納する教示処理部、71は教示処理部70によって再生時または待機位置移動時の教示データを格納する教示位置格納部、65は再生動作の手順を順次実行するための再生コマンドを格納する再生コマンド格納部、66は待機位置移動動作の手順を順次実行するための待機位置コマンドを格納する待機位置移動コマンド格納部、67は再生コマンドまたは待機位置移動コマンドを解釈して教示位置格納部71から所定の教示位置データの出力を指示するコマンドインタプリタ部、72は教示位置データが出力処理される教示位置出力処理部、73は自動運転ショベル本体1の動作が円滑に動作するように、教示位置出力処理部72から出力される教示位置データを演算によって補間された教示位置データに作成して出力するサーボ前処理部、74はサーボ前処理部73から出力された補間後の教示位置データと後述する現在位置演算部75から出力された現在位置データとを対比して自動運転ショベル本体1を所定の位置に制御するための駆動信号を電磁制御弁81に出力するサーボ制御部、61は操作ボックス5から伝送されてきたコマンドを受信する無線機、62は無線機61によって受信されたコマンドを後述する再生起動・停止処理部63またはエンジン制御部64に出力、または、教示操作部9からのコマンドを教示処理部70に出力するコマンド受信部、63は再生操作部53から伝送されるコマンドを入力処理してコマンドインタプリタ部67に再生起動コマンドまたは再生停止コマンドを出力する再生起動・停止処理部、69は教示位置出力処理部72,サーボ前処理部73,サーボ制御部74から出力される異常信号や、後述するモニタ用パネル85に入力される警報信号を分岐して自動運転コントローラ6に取り込まれた警報信号を入力して、異常処理を行う異常処理判定・処理部、68は異常要因毎に異常処理手順を記憶する異常処理格納部、64はエンジン操作部54の操作や異常処理によりエンジンをアイドル状態にしたり停止したりするエンジン制御部である。
【0037】
83はエンジンに燃料を供給する燃料電磁弁、84は燃料電磁弁の制御信号を強制的にカットしエンジンを停止させるためのエンジン停止用リレー、85は自動運転ショベル本体1の運転室内に設置され、後述する各種警報センサの状態を表示するモニタ用パネル、86は自動運転以外のショベル本体の異常を検出するための警報センサ、87はエンジン制御を自動運転コントローラ6側で行うか、後述するエンジン設定ダイヤル88側で行うかを切り換えるスイッチ、88は自動運転ショベル本体1の運転室内に設置され、通常エンジン設定を行うエンジン設定ダイヤルである。
【0038】
なお、無線機61は、無線機51からの受信信号が途絶えたり、または無線機61が故障して受信できない場合には、その状態を検出して、検出信号を再生起動・停止処理部63に伝送して、再生起動・停止処理部63からコマンドインタプリタ部67に停止信号を伝送し自動運転ショベル本体1の動作を停止させる。
【0039】
図3は、教示位置格納部71に格納される教示位置データの一例を示す図である。
【0040】
同図において、P1〜Pnは、後述する図4に示すMOVEのラベルP1〜Pnに対応しており、各ラベルP1〜Pnに対応する自動運転ショベル本体1の各部が取るべきブーム角、アーム角、バケット角、旋回角の各値が設定されている。
【0041】
図4は、再生コマンド格納部65に格納される再生コマンドの一例を示す図である。
【0042】
同図において、L1はコマンドではなく行ラベルを表す。
【0043】
Vは各教示位置での移動速度を指定するコマンドであり、数値が大きい程移動速度が高速であることを示し、最速を100としたときの%で表される。
【0044】
PAC(positional accuracy)は自動運転ショベルの再生動作時における各教示位置の到達度を決める位置決め精度を指定するコマンドであり、これは教示された全ての教示位置を完全に再現させることは容易でないことからこの数値に示すような位置決め精度内に到達したら自動運転ショベルは当該教示位置に到達したものと判定するために使用される。この数値が大きい程高精度に再生動作することが要求され、結果として、自動運転ショベルは各教示位置で減速または停止するように動作する。またその数値が小さい場合は位置決めが緩くなり自動運転ショベルは各教示位置を滑らかに移動するように動作する。
【0045】
MOVEは指定された教示位置への移動を指令するコマンドであり、P1〜PnはMOVEコマンドの各関節の角度情報を示すラベルである。例えば、MOVE P1は教示位置格納部71に格納される教示位置データのうち図3に示す位置No. P1に移動すべきことを示す。
【0046】
GOTO L1は行ラベルL1から再び実行を開始することを指示するコマンドである。
【0047】
ここで、サーボ前処理部73における補間処理について説明する。
【0048】
サーボ前処理部73は、はじめに角度センサ111〜114、現在位置演算部75、サーボ制御部74を介して、現在の位置データである現在位置データAを取り込み保持する。次いで、教示位置出力処理部72から目標となる教示位置データBを読み込む。ここで両者の差分Cの、例えば、1/10の差分を算出し、現在位置データA+差分C/10の位置データをサーボ制御部74に出力しサーボ制御を行う。次いで、サーボ前処理部73は、現在位置データA+差分2C/10をサーボ制御部74に出力しサーボ制御を行う。以下同様の処理を繰り返して、現在位置データA+差分C(=教示位置データB)をサーボ制御部74に出力して教示位置データBに対する補間処理を終了する。以下同様にして、各教示位置データが出力される毎に補間処理を行う。
【0049】
図5および図6は、異常処理格納部68に格納される異常処理テーブルの一例を示す図である。
【0050】
図5において、警報内容は、モニタ用パネルに入力される警報信号を分岐して得られる種々の信号に対応する警報の種類を表し、異常処理パターンは警報内容の種類に応じて採られるべき異常処理の種類を表す。
【0051】
図6において、処理手順および処理内容は、選択された異常処理パターンの種類に応じて採られるべき処理の手順と各手順における自動運転ショベル本体に採らせるべき対応動作を表す。
【0052】
ここで、「自動運転停止」処理は、異常判定・処理部69がコマンドインタプリタ部67に再生コマンドの実行停止を指示することにより実行される。
【0053】
「待機位置移動」は、異常発生からオペレータが何らかの処置を行うまでの間、自動運転ショベルはバケットを接地した待機姿勢を保持するのが安全上望ましいことから採られるものであり、この処理は、異常判定・処理部69からの指令によりコマンドインタプリタ部67が待機位置移動コマンド格納部66に格納している待機位置移動コマンドをシーケンシヤルに読み出して解釈し、後は再生時と同じ処理を行い自動運転ショベル本体1を待機位置に移動させる。
【0054】
「エンジンアイドル」は、動作状態からいきなり停止するとエンジンに負担がかかるので、緊急の場合を除いてアイドル状態を保持するものであり、その処理は、以下の通りである。通常、エンジン回転数の制御は本体制御部82がエンジン設定ダイヤル88の出力信号を読み込み制御を行う。自動運転時は、スイッチ87がエンジン制御部64側に倒される。エンジン制御部64は、エンジン設定ダイヤル88の代わりに信号を本体制御部82に出力し、本体制御部82は信号を読み取りエンジンを制御する。異常処理時は、異常判定・処理部69はエンジンアイドル指令をエンジン制御部64に送り、エンジン制御部64はエンジンアイドル状態に見合った信号を本体制御部82に出力し、本体制御部82によってエンジン回転をアイドル状態に制御する。
【0055】
「エンジン停止」処理は、異常判定・処理部69がエンジン制御部64にエンジン停止指令を出力し、エンジン制御部64はエンジン停止用リレー84をOFFにすることによりエンジンに燃料を供給する電磁弁の出力をカットし、エンジンへの燃料供給を停止する。
【0056】
次に、図5および図6に示される各テーブルを用いて各警報内容に対応して採られる処理内容について説明する。
【0057】
「作動油レベル異常」の警報は、作動油タンク内に設置されたレベルスイッチが、作動油が適正量より少ないことを検出して出力されものであり、作動油漏れを起こし、作動油が適正量より少ないまま作業を継続すると、作動油中に空気が混入されて、圧が立たないという不具合の発生する恐れがある。このため作動油レベル異常が起きた場合には、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、至急、「自動運転停止」、「エンジン停止」を行い、ポンプが空気を吸い込む危険を回避する処置を行う。
【0058】
「エンジンオーバーヒート」の警報は、エンジンに取り付けられたオーバーヒート警報スイッチがエンジンの温度が異常に高いことを検出して出力される。このまま継続してエンジンを稼動すると、エンジンが焼き付く恐れがあるため、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、至急、「自動運転停止」、「エンジン停止」を行う。
【0059】
「エンジンオイル圧力異常」の警報は、エンジンに取り付けられたエンジン油圧スイッチが油圧の低下を検出して出力される。圧が低下したまま作業を継続すると、エンジンオイルの供給が少なくなりエンジンの摩耗等が起こる可能性があるため、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、至急、「自動運転停止」、「エンジン停止」を行う。
【0060】
「エンジンオイルレベル異常」の警報は、エンジンに取り付けられたエンジンオイルレベルスイッチが、エンジンオイルが適正量より少ないことを検出して出力される。この場合もエンジンの摩耗等が起こる可能性があるため、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、至急、「自動運転停止」、「エンジン停止」が行なわれる。
【0061】
「燃料レベル異常」の警報は、燃料タンクに取り付けられた燃料残量警報スイッチが燃料が残り少ないことを検出して出力される。この場合、緊急にエンジンを停止する必要はないが、自動運転中に燃料がなくなりェンジンが停止した場合、制動が効かず不測の動きをする恐れがあるため、異常処理パターン「1」が選択され、異常処理パターン「1」に対応する処理として、「自動運転停止」後、エンジン回転をアイドルに制御する「エンジンアイドル」が行われる。
【0062】
「電源系の電圧レベル異常」の警報は、オルタネータの出力電圧が低い場合に出力される。この場合、油圧ショベルの電気系統が正常に動作せず不測の動きをする恐れがあるため、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、「自動運転停止」、「エンジン停止」が行なわれる。
【0063】
「エアクリーナ目詰まり」の警報は、エアクリーナ警報スイッチがエレメントの目詰まりを検出した場合に出力される。この場合、空気の吸い込みが悪くなりエンジンに影響を与える恐れがあるため、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、「自動運転停止」、「エンジン停止」が行なわれる。
【0064】
「オイルフイルタ目詰まり」の警報は、オイルフイルタ警報スイッチがエレメントの目詰まりを検出した場合に出力される。この場合、作動油の流れが悪くなり油圧ショベルが不測の動きをする恐れがあるため、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、「自動運転停止」、「エンジン停止」が行なわれる。
【0065】
「エンジン冷却水レベル異常」の警報は、冷却水タンクに取り付けられた冷却水レベルスイッチが、冷却水が適正量より少ないことを検出して出力される。冷却水漏れを起こし、冷却水が適正量より少ないまま作業を継続すると、オーバーヒートを起こす原因となる。このため冷却水レベル異常が起きた場合には、異常処理パターン「3」が選択され、異常処理パターン「3」に対応する処理として、至急、「自動運転停止」、「エンジン停止」を行うことによりオーバーヒートを回避する。
「自動給脂装置異常」の警報は、自動給脂装置がグリース不足や故障によりグリースが供給されにくくなった場合に出力される。この場合ジョイントやギヤにグリースが供給されず摩耗やかじりを起こす恐れがある。しかしながら、早急に停止する必要はないので、異常処理パターン「2」が選択され、異常処理パターン「2」に対応する処理として、「自動運転停止」、「待機位置移動」、「エンジンアイドル」の順に処理を行ない、オペレータの処置を待つ。
【0066】
次に、図1および図7を用いて自動運転ショベルの再生時および異常状態検出時の処理について説明する。
【0067】
再生時は、操作ボックス5の再生操作部53の再生起動釦531からの指示がコマンド生成部55、無線機51,61,コマンド受信部62,再生起動・停止処理部63を介してコマンドインタプリタ部67に出力される。コマンドインタプリタ部67は指示を受けると、再生コマンド格納部65に格納されている再生コマンドをシーケンシヤルに読み出して解釈し、例えば、図4に示すように、コマンドがMOVEコマンドの時は、再生コマンドの各ラベルP1〜Pnに対応するパラメータとしての教示位置データを教示位置格納部71から教示位置出力処理部72に出力させる。出力された教示位置データは、サーボ前処理部73に入力され、自動運転ショベル本体1が円滑な速度で動作するように演算されて上述のように補間された教示位置データが作成される。この補間された教示位置データはサーボ制御部74に入力され、一方、現在位置演算部75において角度センサ111〜114で検出されたセンサ信号を演算して現在位置データを得、サーボ制御部74に入力する。サーボ制御部74は、目標となる補間された教示位置データと検出した現在位置データとに基づいて所定のサーボ制御を行い、電磁制御弁81に駆動信号を出力し、自動運転ショベルに再生動作を行わせる。
【0068】
異常状態検出時は、各種の警報センサ86によって異常状態が検出されると、モニタ用パネル85上の警告ランプや警報ブザーに電気的に接続されているので、警報センサがONすると警告ランプが点灯したり警報ブザーが鳴動する構成となっている。一方、警報センサ86からの警報信号は自動運転コントローラ6にも取り込まれ、異常判定・処理部69において異常処理に利用される。
【0069】
異常判定・処理部69における異常処理を図7を用いて説明する。図7は主として異常判定・処理部69における処理手順を示すフローチャートである。
【0070】
自動運転時、自動運転コントローラ6の異常判定・処理部69は、教示位置出力処理部72、サーボ前処理部73、サーボ制御部74から出力され異常信号や、モニタ用パネル85への警報信号を監視している。ステップ1において、これらのいずれにも異常がないと判定された場合は、異常処理以外の処理に移行する。異常があったと判定された場合は、ステップ2に進み、既に異常処理が終了しているかを判定し、終了している場合は異常処理以外の処理に移行する。終了していない場合にはステップ3に進み、異常処理格納部68に格納されている図5に示すテーブルを参照し、今検出された警報内容に応じて異常処理パターン「1」〜「3」のいずれかが選択される。例えば、「作動油レベル異常」が検出されると図5のテーブルに従って異常処理パターン「3」が選択される。次いで、ステップ4において、再び異常処理格納部68に格納されている図6に示すテーブルを参照し、選択された異常処理パターンの処理手順に従って処理手順の最初の処理内容の処理を実行する。例えば、異常処理パターン「3」が選択された場合は、処理手順「1」の「自動運転停止」が実行される。次いで、ステップ5において、選択された異常処理パターンの処理手順が全て終了したかを判定し、残っている場合は、ステップ6において残余の次の処理を行う。例えば、処理手順「1」の「自動運転停止」処理後は、逐次「待機位置移動」、「エンジンアイドル」の処理が実行される。これらの処理が実行され、ステップ5において、全ての処理手順が終了していると判定されたときは、異常処理以外の処理に移行する。
【0071】
【発明の効果】
上記のごとく、本発明は、自動運転時にモニタ用パネルに入力される警報信号を取り込んで自動運転を停止させ、その後、バケットを地面に接地させた待機姿勢を建設機械本体に自動的にとらせる異常時対応処理手段を設けたので、オペレータが現場を離れた状態で自動運転を行う場合でも、自動運転建設機械本体に異常が発生したまま自動運転を継続し続けるという事態が生じないようにすることができるとともに、建設機械本体の姿勢を安定させることができ、これにより自動運転建設機械の安全性を向上させることができる。
【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ショベル本体に搭載される車載装置および操作ボックスの構成の概要を示すブロック図である。
【図2】本実施形態に係わる自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す側面図である。
【図3】教示位置格納部71に格納される教示位置データの一例を示す図である。
【図4】再生コマンド格納部65に格納される再生コマンドの一例を示す図である。
【図5】異常処理格納部69に格納される異常処理テーブルの一例を示す図である。
【図6】異常処理格納部69に格納される異常処理テーブルの一例を示す図である。
【図7】主として異常判定・処理部69における処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1 自動運転ショベル本体
2 ストックヤード
3 クラッシャ
4 ホィールローダ
5 操作器ボックス
52 非常停止釦
53 再生操作部
54 エンジン操作部
55 コマンド生成部
6 自動運転コントローラ
62 コマンド受信部
63 再生起動・停止処理部
64 エンジン制御部
65 再生コマンド格納部
66 待機位置移動コマンド格納部
67 コマンドインタプリタ部
68 異常処理格納部
69 異常判定・処理部
71 教示位置格納部
72 教示位置出力処理部
73 サーボ前処理部
74 サーボ制御部
75 現在位置演算部
111〜114 角度センサ
81 電磁制御弁
80 エンジン
82 本体制御部
83 燃料電磁弁
84 エンジン停止用リレー
85 モニタパネル
86 各種警報センサ
87 切り換えスイッチ
7 車載装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automatic driving construction machine such as an automatic driving excavator, and in particular, an automatic driving construction having a function of causing an automatic driving construction machine to automatically perform an action when an abnormality of the automatic driving construction machine is detected. Related to machinery.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hydraulic excavator has been known as a representative example of construction machinery, but in recent years, when performing a series of monotonous repetitive operations from excavation to earthmoving with a hydraulic excavator, the operation should be performed by an automatic operation excavator. Is considered. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-195321 discloses a technique for regenerating and repeatedly performing an operation taught to a hydraulic excavator so that the hydraulic excavator automatically performs a series of operations from excavation to earth release. . In this known technology, when performing crushed stone work using a hydraulic excavator, a bulldozer, a hydraulic excavator, and a crushed stone crusher are arranged in series, and the soil collected by the bulldozer is loaded by the hydraulic excavator and swirled to be used for crushed stone. Raise the bucket dump, arm dump, and boom on the hopper of the crusher to release it, crush the released earth and sand with the crusher crusher to obtain the crushed stone, turn it again and load the earth and sand repeatedly Yes.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, normally, a hydraulic excavator is equipped with several sensors, and constantly monitors for abnormalities in the hydraulic excavator body.For example, when the amount of hydraulic oil or engine oil is monitored, A warning lamp or alarm buzzer on a monitor panel installed in the cab of the excavator is used to warn the operator in the cab of the abnormal state of the excavator. When the operator recognizes an abnormality on the monitor panel, the operator quickly moves the hydraulic excavator to a safe state to remove the abnormality. For example, when there is an abnormality in the hydraulic oil level, the operator moves the hydraulic excavator to a safe posture, stops the engine, and adds hydraulic oil until an appropriate amount is reached.
[0004]
However, in the automatic driving excavator, the operator is automatically driven without entering the cab except when performing the confirming operation for confirming the teaching operation and the teaching point, so that the alarm state is displayed on the monitor panel. The work may continue without being detected. For example, if the automatic operation excavator is operated as it is in the state where hydraulic oil is leaking, it will not only affect the excavator hydraulic system, but will also cause great damage to the environment by spreading the oil around. There is a risk of giving.
[0005]
Also, when an abnormality occurs, the automatic driving excavator may stop in an unstable posture during automatic driving and wait for the operator to get on the excavator and take some action. You have to board with the excavator in an unstable posture, which is dangerous. For this reason, when an abnormality occurs in the excavator, it is necessary to wait in a stable posture such as a posture in which the bucket is grounded. But is there.
[0006]
Also, if an abnormality occurs, if the engine of the automatic excavator is suddenly stopped from the operating state, the engine is burdened, and conversely, if the engine is left in the working state, fuel is consumed wastefully. . Therefore, when an abnormality occurs in the excavator, it is desired to wait in a state where the engine rotation is idle.
[0007]
However, in reality, depending on the abnormal state, it may not be possible to take a stable posture or to wait the engine in an idle state.
[0008]
In view of these various problems, an object of the present invention is to automatically perform an optimal response operation according to an abnormal state when an abnormality is detected in a construction machine main body of an automatic operation construction machine. It is to provide an autonomous driving construction machine.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0010]
Construction machinery Body And this construction machine Body The construction machine detects the abnormal state Body Alarm means to display on the monitor panel provided in the From excavation to earthmoving The construction machine is operated by regenerating a series of operations. Body To repeat Perform automatic operation In an automatic operation construction machine comprising automatic operation control means,
Said During automatic operation In Before receiving the alarm signal input to the monitor panel Self Stop running, afterwards, The construction machine is in a standby posture with the bucket grounded to the ground. Body In Automatically An abnormal time response processing means is provided.
[0015]
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0028]
FIG. 2 is a side view showing an example of an automatic driving excavator used as an example of an automatic driving construction machine according to the present embodiment and an operation mode thereof.
[0029]
In the figure, 1 is an automatic driving excavator body that excavates debris stored in a stock yard and releases it to a
[0030]
The automatic
[0031]
Further, the automatic
[0032]
The
[0033]
The
[0034]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of the in-vehicle device 7 and the
[0035]
In the figure, 55 is a command generation unit that generates a command from the
[0036]
6 is the automatic operation controller, in which 70 is a teaching processing unit that stores the current position of the automatic driving excavator
[0037]
83 is a fuel solenoid valve for supplying fuel to the engine, 84 is an engine stop relay for forcibly cutting the control signal of the fuel solenoid valve and stopping the engine, and 85 is installed in the cab of the automatic
[0038]
When the reception signal from the
[0039]
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of teaching position data stored in the teaching
[0040]
In the same figure, P1 to Pn correspond to the labels P1 to Pn of the MOVE shown in FIG. 4 to be described later, and the boom angle and arm angle that each part of the automatic
[0041]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a reproduction command stored in the reproduction command storage unit 65.
[0042]
In the figure, L1 represents not a command but a row label.
[0043]
V is a command for designating the moving speed at each teaching position. The larger the numerical value, the faster the moving speed is, and it is expressed in% when the maximum speed is 100.
[0044]
PAC (positional accuracy) is a command that specifies the positioning accuracy that determines the reach of each teaching position during the regenerative operation of an automatic driving excavator, and it is not easy to completely reproduce all the teaching positions taught From this point, the automatic driving excavator is used to determine that the teaching position has been reached when it reaches within the positioning accuracy shown in this numerical value. The larger the numerical value, the higher the accuracy required for the regenerating operation. As a result, the automatic driving excavator operates to decelerate or stop at each teaching position. If the numerical value is small, the positioning becomes loose and the automatic excavator operates so as to smoothly move each teaching position.
[0045]
MOVE is a command for instructing movement to a designated teaching position, and P1 to Pn are labels indicating angle information of each joint of the MOVE command. For example, MOVE P1 indicates that the teaching position data stored in the teaching
[0046]
GOTO L1 is a command for instructing to start again from the row label L1.
[0047]
Here, the interpolation processing in the
[0048]
The
[0049]
5 and 6 are diagrams illustrating an example of the abnormality processing table stored in the abnormality
[0050]
In FIG. 5, the alarm content indicates the type of alarm corresponding to various signals obtained by branching the alarm signal input to the monitor panel, and the abnormality processing pattern is an abnormality to be taken according to the type of alarm content. Indicates the type of processing.
[0051]
In FIG. 6, the processing procedure and the processing content represent a processing procedure to be taken according to the type of the selected abnormal processing pattern and a corresponding operation to be taken by the automatic excavator body in each procedure.
[0052]
Here, the “automatic operation stop” process is executed when the abnormality determination / processing unit 69 instructs the
[0053]
The “standby position movement” is taken from the fact that it is desirable for safety that the automatic driving excavator keeps the standby posture with the bucket grounded until the operator performs some action from the occurrence of the abnormality. The
[0054]
The “engine idle” is to keep the idle state except in the case of an emergency because the engine is burdened when the engine is suddenly stopped from the operation state, and the process is as follows. Normally, the engine speed is controlled by the main
[0055]
In the “engine stop” process, the abnormality determination / processing unit 69 outputs an engine stop command to the engine control unit 64, and the engine control unit 64 turns off the
[0056]
Next, processing contents taken corresponding to each alarm content will be described using each table shown in FIG. 5 and FIG.
[0057]
The alarm of “hydraulic oil level error” is output when the level switch installed in the hydraulic oil tank detects that the hydraulic oil is less than the appropriate amount. If the operation is continued with less than the amount, air may be mixed into the hydraulic oil, which may cause a problem that the pressure cannot be established. For this reason, when the hydraulic oil level abnormality occurs, the abnormality processing pattern “3” is selected, and “automatic operation stop” and “engine stop” are performed immediately as the processing corresponding to the abnormality processing pattern “3”. Take measures to avoid the danger of the pump inhaling air.
[0058]
The “engine overheat” alarm is output when an overheat alarm switch attached to the engine detects that the engine temperature is abnormally high. If the engine is continuously operated as it is, the engine may be burned. Therefore, the abnormal process pattern “3” is selected, and “automatic operation stop”, “engine stop” are selected as processes corresponding to the abnormal process pattern “3”. "I do.
[0059]
The “engine oil pressure abnormality” alarm is output when an engine oil pressure switch attached to the engine detects a drop in oil pressure. If the operation is continued while the pressure is reduced, the supply of engine oil may be reduced and the engine may be worn. Therefore, the abnormal processing pattern “3” is selected, and the processing corresponding to the abnormal processing pattern “3” is performed. Immediately, “Automatic operation stop” and “Engine stop” are performed.
[0060]
The “engine oil level abnormality” alarm is output when the engine oil level switch attached to the engine detects that the engine oil is less than the appropriate amount. In this case as well, there is a possibility that engine wear or the like may occur. Therefore, the abnormal process pattern “3” is selected, and “automatic operation stop” and “engine stop” are immediately selected as processes corresponding to the abnormal process pattern “3”. Done.
[0061]
The “fuel level abnormality” alarm is output when the remaining fuel alarm switch attached to the fuel tank detects that the fuel is low. In this case, it is not necessary to stop the engine urgently. However, if the engine stops due to running out of fuel during automatic operation, the brakes will not work and there is a risk of unexpected movement, so the abnormal processing pattern “1” is selected. As a process corresponding to the abnormal process pattern “1”, “engine idle” for controlling the engine rotation to idle is performed after “automatic operation stop”.
[0062]
The “power system voltage level error” alarm is output when the output voltage of the alternator is low. In this case, since the electrical system of the hydraulic excavator does not operate normally and may move unexpectedly, the abnormal process pattern “3” is selected, and “automatic operation stop” is selected as a process corresponding to the abnormal process pattern “3”. ”,“ Engine stop ”is performed.
[0063]
The “air cleaner clogged” alarm is output when the air cleaner alarm switch detects a clogged element. In this case, since the air suction becomes worse and the engine may be affected, the abnormal process pattern “3” is selected, and “automatic operation stop”, “engine stop” are selected as processes corresponding to the abnormal process pattern “3”. Is performed.
[0064]
The “oil filter clogged” alarm is output when the oil filter alarm switch detects a clogged element. In this case, since the hydraulic oil flow becomes worse and the excavator may move unexpectedly, the abnormal process pattern “3” is selected, and “automatic operation stop” is selected as the process corresponding to the abnormal process pattern “3”. Then, “engine stop” is performed.
[0065]
The “engine cooling water level abnormality” alarm is output when the cooling water level switch attached to the cooling water tank detects that the cooling water is less than the appropriate amount. If the cooling water leaks and the operation is continued while the cooling water is less than the proper amount, it causes overheating. For this reason, when the cooling water level abnormality occurs, the abnormality processing pattern “3” is selected, and “automatic operation stop” and “engine stop” are immediately performed as processing corresponding to the abnormality processing pattern “3”. To avoid overheating.
The “automatic greasing device abnormality” alarm is output when the automatic greasing device becomes difficult to supply grease due to insufficient grease or failure. In this case, grease may not be supplied to the joint or gear, which may cause wear or galling. However, since it is not necessary to stop immediately, the abnormal process pattern “2” is selected, and the processes corresponding to the abnormal process pattern “2” include “automatic operation stop”, “standby position movement”, and “engine idle”. Processing is performed in order, and an operator's treatment is waited for.
[0066]
Next, processing when the automatic driving excavator is regenerated and when an abnormal state is detected will be described with reference to FIGS. 1 and 7.
[0067]
At the time of reproduction, an instruction from the reproduction start button 531 of the
[0068]
When an abnormal condition is detected, if an abnormal condition is detected by
[0069]
The abnormality process in the abnormality determination / processing unit 69 will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a flowchart mainly showing a processing procedure in the abnormality determination / processing unit 69.
[0070]
During automatic operation, the abnormality determination / processing unit 69 of the automatic operation controller 6 outputs an abnormality signal output from the teaching position
[0071]
【The invention's effect】
As described above, the present invention is in automatic operation. In Capture the alarm signal input to the monitor panel and stop the automatic operation. afterwards, Construction machine with standby position with bucket grounded to ground Body In Automatically Because there is an abnormal response processing means to take, so that even if the operator performs automatic operation in a state of leaving the site, it does not occur that the automatic operation continues to continue with the abnormality in the automatic operation construction machine body Can be And , Jian Construction machinery Body Can stabilize the posture , Which safety The Improvement Can be .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an outline of the configuration of an in-vehicle device and an operation box mounted on an automatic driving excavator body according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view showing an example of an automatic driving excavator and its working mode according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of teaching position data stored in a teaching
4 is a diagram illustrating an example of a reproduction command stored in a reproduction command storage unit 65. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an abnormality processing table stored in an abnormality processing storage unit 69;
6 is a diagram illustrating an example of an abnormality processing table stored in an abnormality processing storage unit 69. FIG.
FIG. 7 is a flowchart mainly showing a processing procedure in an abnormality determination / processing unit 69;
[Explanation of symbols]
1 Automatic driving excavator body
2 Stockyard
3 Crusher
4 Wheel loader
5 Controller box
52 Emergency stop button
53 Playback operation section
54 Engine operation part
55 Command generator
6 Automatic operation controller
62 Command receiver
63 Playback start / stop processing section
64 Engine control unit
65 Playback command storage
66 Standby position movement command storage section
67 Command interpreter section
68 Abnormal processing storage
69 Abnormality judgment / processing section
71 Teaching position storage
72 Teaching position output processing section
73 Servo pre-processing section
74 Servo controller
75 Current position calculator
111-114 Angle sensor
81 Electromagnetic control valve
80 engine
82 Control unit
83 Fuel solenoid valve
84 Relay for engine stop
85 Monitor panel
86 Various alarm sensors
87 selector switch
7 In-vehicle device
Claims (2)
前記自動運転時に前記モニタ用パネルに入力される警報信号を取り込んで前記自動運転を停止させ、その後、バケットを地面に接地させた待機姿勢を前記建設機械本体に自動的にとらせる異常時対応処理手段を設けたことを特徴とする自動運転建設機械。Wherein the construction machine body, a warning means for displaying on the construction machine body abnormality detecting to the monitoring panel provided in the construction machine body, a reproduction operation of the series of operations from taught drilled to Hodo In an automatic operation construction machine comprising automatic operation control means for performing automatic operation repeatedly performed by the construction machine body ,
Wherein stopping the previous SL automatic operation takes in the alarm signal input to the monitor panel during automatic operation, then automatically anomaly to take a waiting posture grounds the bucket into the ground to the construction machine body An automatic operation construction machine provided with a time handling processing means.
待機姿勢をとらせた後にエンジン回転数をアイドル状態にすることを特徴とする自動運転建設機械。The automatic operation construction machine according to claim 1,
An automatic operation construction machine characterized in that the engine speed is set to an idle state after taking a standby posture.
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