本發(fā)明涉及一種工程機(jī)械的控制裝置及工程機(jī)械的控制方法。

背景技術(shù)：

在如液壓挖掘機(jī)這樣的工程機(jī)械涉及的技術(shù)領(lǐng)域中，已知有專利文獻(xiàn)1中公開的那樣以使鏟斗沿著表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的目標(biāo)挖掘地形移動(dòng)的方式來控制作業(yè)機(jī)的工程機(jī)械。

專利文獻(xiàn)1：pct國際公開第2014/167718號(hào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

例如在對(duì)挖掘?qū)ο筮M(jìn)行整修挖掘的情況下，需要將鏟斗相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的角度維持在固定角度而驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)。另一方面，如果總是將鏟斗的角度控制在固定角度，則操作員對(duì)操作裝置的操作在鏟斗的驅(qū)動(dòng)中得不到反映，會(huì)使操作員感到不適。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)開始鏟斗角度控制的工程機(jī)械的控制裝置及工程機(jī)械的控制方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一形態(tài)，提供一種工程機(jī)械的控制裝置，該工程機(jī)械具備至少包括鏟斗的作業(yè)機(jī)，上述工程機(jī)械的控制裝置具備：操作量數(shù)據(jù)獲取部，其獲取表示上述作業(yè)機(jī)的操作量的操作量數(shù)據(jù)；操作判斷部，其基于上述操作量數(shù)據(jù)來對(duì)上述鏟斗的非操作狀態(tài)進(jìn)行判斷；鏟斗控制判斷部，其基于上述非操作狀態(tài)的判斷來判斷是否滿足鏟斗控制條件；以及作業(yè)機(jī)控制部，其在判斷為滿足上述鏟斗控制條件的情況下輸出用于控制上述鏟斗的控制信號(hào)以維持上述作業(yè)機(jī)的狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的第二形態(tài)，提供一種工程機(jī)械的控制方法，該工程機(jī)械具備至少包括鏟斗的作業(yè)機(jī)，上述工程機(jī)械的控制方法包括：獲取表示上述作業(yè)機(jī)的操作量的操作量數(shù)據(jù)；基于上述操作量數(shù)據(jù)來對(duì)上述鏟斗的非操作狀態(tài)進(jìn)行判斷；基于上述非操作狀態(tài)的判斷來判斷是否滿足鏟斗控制條件；以及在判斷為滿足上述鏟斗控制條件的情況下輸出用于控制上述鏟斗的控制信號(hào)以維持上述作業(yè)機(jī)的狀態(tài)。

根據(jù)本發(fā)明的形態(tài)，能提供一種能夠在適當(dāng)?shù)臅r(shí)點(diǎn)開始鏟斗角度控制的工程機(jī)械的控制裝置及工程機(jī)械的控制方法。

附圖說明

圖1是表示本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)的一個(gè)示例的立體圖。

圖2是示意性地表示本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)的一個(gè)示例的側(cè)視圖。

圖3是用于說明基于本實(shí)施方式涉及的作業(yè)機(jī)控制而被驅(qū)動(dòng)的作業(yè)機(jī)的動(dòng)作的一個(gè)示例的示意圖。

圖4是表示本實(shí)施方式涉及的液壓系統(tǒng)的一個(gè)示例的示意圖。

圖5是表示本實(shí)施方式涉及的液壓系統(tǒng)的一個(gè)示例的示意圖。

圖6是表示本實(shí)施方式涉及的控制裝置的一個(gè)示例的功能框圖。

圖7是用于說明本實(shí)施方式涉及的平整輔助控制及鏟斗控制的示意圖。

圖8是表示本實(shí)施方式涉及的距離與作業(yè)機(jī)限制速度的關(guān)系的一個(gè)示例的圖。

圖9是表示本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)的控制方法的一個(gè)示例的流程圖。

圖10是用于說明本實(shí)施方式涉及的控制裝置的效果的示意圖。

符號(hào)說明

1…作業(yè)機(jī)；2…車身(上部回轉(zhuǎn)體)；3…行走裝置(下部行走體)；4…駕駛室；4s…駕駛席；5…發(fā)動(dòng)機(jī)室；6…扶手；7…履帶；10…齒尖；11…鏟斗；12…斗桿；13…動(dòng)臂；14…鏟斗缸行程傳感器；15…斗桿缸行程傳感器；16…動(dòng)臂缸行程傳感器；17…底面；20…液壓缸；20a…蓋側(cè)油室；20b…桿側(cè)油室；21…鏟斗缸；22…斗桿缸；23…動(dòng)臂缸；30…位置檢測(cè)裝置；31…車身位置檢測(cè)器；31a…gps天線；32…姿態(tài)檢測(cè)器；33…方位檢測(cè)器；34…齒尖位置檢測(cè)器；40…操作裝置；41…方向控制閥；42…主液壓泵；43…副液壓泵；44a、44b、44c…油路；45a、45b、45c…控制閥；46a、46b…壓力傳感器；47a、47b…油路；48…梭閥；49a、49b…壓力傳感器；50…控制裝置；51…車身位置數(shù)據(jù)獲取部；52…鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部；53…目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)獲取部；54…距離數(shù)據(jù)獲取部；56…操作量數(shù)據(jù)獲取部；57…作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部；58…操作判斷部；59…鏟斗控制判斷部；60…控制開始角度數(shù)據(jù)獲取部；61…作業(yè)機(jī)控制部；62…存儲(chǔ)部；63…輸入輸出部；70…目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置；100…液壓挖掘機(jī)(工程機(jī)械)；200…控制裝置；300…液壓系統(tǒng)；ax1…旋轉(zhuǎn)軸；ax2…旋轉(zhuǎn)軸；ax3…旋轉(zhuǎn)軸；l11…長度；l12…長度；l13…長度；pb…齒尖的絕對(duì)位置；pg…車身的絕對(duì)位置；rx…回轉(zhuǎn)軸；θ11…姿態(tài)角；θ12…姿態(tài)角；θ13…姿態(tài)角。

具體實(shí)施方式

下面，參照附圖對(duì)本發(fā)明涉及的實(shí)施方式進(jìn)行說明，但是本發(fā)明不限于此。以下說明的各實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)要素能夠適當(dāng)組合。此外，有時(shí)也可以省略一部分結(jié)構(gòu)要素。

工程機(jī)械

圖1是表示本實(shí)施方式涉及的工程機(jī)械100的一個(gè)示例的立體圖。在本實(shí)施方式中，對(duì)工程機(jī)械100是液壓挖掘機(jī)的示例進(jìn)行說明。在以下的說明中，可將工程機(jī)械100稱為液壓挖掘機(jī)100。

如圖1所示，液壓挖掘機(jī)100具備由液壓驅(qū)動(dòng)的作業(yè)機(jī)1、支承作業(yè)機(jī)1的車身2、支承車身2的行走裝置3、用于操作作業(yè)機(jī)1的操作裝置40、以及用于控制作業(yè)機(jī)1的控制裝置50。車身2在由行走裝置3支承的狀態(tài)下能夠以回轉(zhuǎn)軸rx為中心回轉(zhuǎn)。車身2配置在行走裝置3的上方。在以下的說明中，可將車身2稱為上部回轉(zhuǎn)體2，將行走裝置3稱為下部行走體3。

上部回轉(zhuǎn)體2包括供操作員搭乘的駕駛室4、收容發(fā)動(dòng)機(jī)和液壓泵等的發(fā)動(dòng)機(jī)室5、以及扶手6。駕駛室4具有供操作員乘坐的駕駛席4s。發(fā)動(dòng)機(jī)室5配置在駕駛室4的后方。扶手6配置在發(fā)動(dòng)機(jī)室5的前方。

下部行走體3具有一對(duì)履帶7。通過履帶7的旋轉(zhuǎn)，使液壓挖掘機(jī)100行走。另外，下部行走體3也可以是車輪(輪胎)。

作業(yè)機(jī)1由上部回轉(zhuǎn)體2支承。作業(yè)機(jī)1包括具有齒尖10的鏟斗11、與鏟斗11連結(jié)的斗桿12、以及與斗桿12連結(jié)的動(dòng)臂13。鏟斗11的齒尖10可以是設(shè)置于鏟斗11的凸?fàn)铉P齒的前端部。鏟斗11的齒尖10也可以是設(shè)置于鏟斗11的直線狀鏟齒的前端部。

鏟斗11與斗桿12的前端部連結(jié)。斗桿12的基端部與動(dòng)臂13的前端部連結(jié)。動(dòng)臂13的基端部與上部回轉(zhuǎn)體2連結(jié)。

鏟斗11和斗桿12通過鏟斗銷連結(jié)。鏟斗11能夠以旋轉(zhuǎn)軸ax1為中心旋轉(zhuǎn)地由斗桿12支承。斗桿12和動(dòng)臂13通過斗桿銷連結(jié)。斗桿12能夠以旋轉(zhuǎn)軸ax2為中心旋轉(zhuǎn)地由動(dòng)臂13支承。動(dòng)臂13和上部回轉(zhuǎn)體2通過動(dòng)臂銷連結(jié)。動(dòng)臂13能夠以旋轉(zhuǎn)軸ax3為中心旋轉(zhuǎn)地由車身2支承。

旋轉(zhuǎn)軸ax1、旋轉(zhuǎn)軸ax2和旋轉(zhuǎn)軸ax3是平行的。旋轉(zhuǎn)軸ax1、ax2、ax3正交于與回轉(zhuǎn)軸rx平行的軸。在以下的說明中，可將旋轉(zhuǎn)軸ax1、ax2、ax3的軸向稱為上部回轉(zhuǎn)體2的車寬方向，將與旋轉(zhuǎn)軸ax1、ax2、ax3及回轉(zhuǎn)軸rx雙方都正交的方向稱為上部回轉(zhuǎn)體2的前后方向。以坐在駕駛席4s上的操作員為基準(zhǔn)，作業(yè)機(jī)1所在的方向是前方。

另外，鏟斗11也可以是傾斜斗。傾斜斗是指由鏟斗傾斜缸驅(qū)動(dòng)而能夠在車寬方向上傾斜的鏟斗。在液壓挖掘機(jī)100在傾斜地面上工作的情況下，通過使鏟斗11在車寬方向上傾斜，能夠?qū)π逼旅婊蚱降厝我獾剡M(jìn)行形狀整理或進(jìn)行平整。

操作裝置40配置于駕駛室4。操作裝置40包括由液壓挖掘機(jī)100的操作員操作的操作部件。操作部件包括操作桿或控制桿。通過對(duì)操作部件進(jìn)行操作，來操作作業(yè)機(jī)1。

控制裝置50包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)?？刂蒲b置50具有如cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)這樣的處理器、如rom(readonlymemory：只讀存儲(chǔ)器)或ram(randomaccessmemory：隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)這樣的存儲(chǔ)裝置、以及輸入輸出接口裝置。

圖2是示意性地表示本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)100的側(cè)視圖。如圖1和圖2所示，液壓挖掘機(jī)100具有驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)1的液壓缸20。液壓缸20由液壓油驅(qū)動(dòng)。液壓缸20包括驅(qū)動(dòng)鏟斗11的鏟斗缸21、驅(qū)動(dòng)斗桿12的斗桿缸22、以及驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂13的動(dòng)臂缸23。

如圖2所示，液壓挖掘機(jī)100具有配置于鏟斗缸21的鏟斗缸行程傳感器14、配置于斗桿缸22的斗桿缸行程傳感器15、以及配置于動(dòng)臂缸23的動(dòng)臂缸行程傳感器16。鏟斗缸行程傳感器14檢測(cè)鏟斗缸21的行程長度即鏟斗缸長度。斗桿缸行程傳感器15檢測(cè)斗桿缸22的行程長度即斗桿缸長度。動(dòng)臂缸行程傳感器16檢測(cè)動(dòng)臂缸23的行程長度即動(dòng)臂缸長度。

液壓挖掘機(jī)100具備用于檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的位置的位置檢測(cè)裝置30。位置檢測(cè)裝置30包括用于檢測(cè)以全局坐標(biāo)系確定的上部回轉(zhuǎn)體2的位置的車身位置檢測(cè)器31、用于檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的姿態(tài)的姿態(tài)檢測(cè)器32、以及用于檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的方位的方位檢測(cè)器33。

全局坐標(biāo)系(xgygzg坐標(biāo)系)是表示用gps(globalpositioningsystem：全球定位系統(tǒng))規(guī)定的絕對(duì)位置的坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)系(xyz坐標(biāo)系)是表示相對(duì)于液壓挖掘機(jī)100的上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps的相對(duì)位置的坐標(biāo)系。上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps例如被設(shè)定在上部回轉(zhuǎn)體2的回轉(zhuǎn)軸rx上。另外，上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps也可以被設(shè)定在旋轉(zhuǎn)軸ax3上。通過位置檢測(cè)裝置30來檢測(cè)以全局坐標(biāo)系確定的上部回轉(zhuǎn)體2的三維位置、上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于水平面的姿態(tài)角、以及上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于基準(zhǔn)方位的方位。

車身位置檢測(cè)器31包括gps接收機(jī)。車身位置檢測(cè)器31檢測(cè)以全局坐標(biāo)系確定的上部回轉(zhuǎn)體2的三維位置。車身位置檢測(cè)器31檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的xg方向的位置、yg方向的位置、以及zg方向的位置。

在上部回轉(zhuǎn)體2設(shè)置有多個(gè)gps天線31a。gps天線31a從gps衛(wèi)星接收電波，并將基于接收到的電波的信號(hào)輸出到車身位置檢測(cè)器31。車身位置檢測(cè)器31基于從gps天線31a供給的信號(hào)，檢測(cè)以全局坐標(biāo)系確定的gps天線31a的設(shè)置位置p1。車身位置檢測(cè)器31基于gps天線31a的設(shè)置位置p1，檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg。

車身位置檢測(cè)器31分別檢測(cè)兩個(gè)gps天線31a中的一個(gè)gps天線31a的設(shè)置位置p1a、以及另一個(gè)gps天線31a的設(shè)置位置p1b。車身位置檢測(cè)器31a基于設(shè)置位置p1a和設(shè)置位置p1b來實(shí)施運(yùn)算處理，檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg及方位。在本實(shí)施方式中，上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg是設(shè)置位置p1a。另外，上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg也可以是設(shè)置位置p1b。

姿態(tài)檢測(cè)器32包括imu(inertialmeasurementunit：慣性測(cè)量裝置)。姿態(tài)檢測(cè)器32設(shè)置于上部回轉(zhuǎn)體2。姿態(tài)檢測(cè)器32配置于駕駛室4的下部。姿態(tài)檢測(cè)器32檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于水平面(xgyg平面)的姿態(tài)角。上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于水平面的姿態(tài)角包含上部回轉(zhuǎn)體2在車寬方向上的姿態(tài)角θa、以及上部回轉(zhuǎn)體2在前后方向上的姿態(tài)角θb。

方位檢測(cè)器33具有基于一個(gè)gps天線31a的設(shè)置位置p1a和另一個(gè)gps天線31a的設(shè)置位置p1b來檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于以全局坐標(biāo)系確定的基準(zhǔn)方位的方位的功能。基準(zhǔn)方位例如是北。方位檢測(cè)器33基于設(shè)置位置p1a和設(shè)置位置p1b來實(shí)施運(yùn)算處理，檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于基準(zhǔn)方位的方位。方位檢測(cè)器33計(jì)算連接設(shè)置位置p1a和設(shè)置位置p1b而成的直線，基于計(jì)算出的直線與基準(zhǔn)方位所形成的姿態(tài)角θc來檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2相對(duì)于基準(zhǔn)方位的方位。

另外，方位檢測(cè)器33也可以與位置檢測(cè)裝置30分開設(shè)置。方位檢測(cè)器33可以使用磁傳感器來檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的方位。

液壓挖掘機(jī)100具備用于檢測(cè)齒尖10相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps的相對(duì)位置的齒尖位置檢測(cè)器34。

在本實(shí)施方式中，齒尖位置檢測(cè)器34基于鏟斗缸行程傳感器14的檢測(cè)結(jié)果、斗桿缸行程傳感器15的檢測(cè)結(jié)果、動(dòng)臂缸行程傳感器16的檢測(cè)結(jié)果、鏟斗11的長度l11、斗桿12的長度l12和動(dòng)臂13的長度l13，來計(jì)算齒尖10相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps的相對(duì)位置。

齒尖位置檢測(cè)器34基于由鏟斗缸行程傳感器14檢測(cè)出的鏟斗缸長度，來計(jì)算鏟斗11的齒尖10相對(duì)于斗桿12的姿態(tài)角θ11。齒尖位置檢測(cè)器34基于由斗桿缸行程傳感器15檢測(cè)出的斗桿缸長度，來計(jì)算斗桿12相對(duì)于動(dòng)臂13的姿態(tài)角θ12。齒尖位置檢測(cè)器34基于由動(dòng)臂缸行程傳感器16檢測(cè)出的動(dòng)臂缸長度，來計(jì)算動(dòng)臂13相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體2的z軸的姿態(tài)角θ13。

鏟斗11的長度l11是鏟斗11的齒尖10與旋轉(zhuǎn)軸ax1(鏟斗銷)之間的距離。斗桿12的長度l12是旋轉(zhuǎn)軸ax1(鏟斗銷)與旋轉(zhuǎn)軸ax2(斗桿銷)之間的距離。動(dòng)臂13的長度l13是旋轉(zhuǎn)軸ax2(斗桿銷)與旋轉(zhuǎn)軸ax3(動(dòng)臂銷)之間的距離。

齒尖位置檢測(cè)器34基于姿態(tài)角θ11、姿態(tài)角θ12、姿態(tài)角θ13、長度l11、長度l12和長度l13，來計(jì)算齒尖10相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps的相對(duì)位置。

此外，齒尖位置檢測(cè)器34基于由位置檢測(cè)裝置30檢測(cè)出的上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg、以及上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps與齒尖10的相對(duì)位置，來計(jì)算齒尖10的絕對(duì)位置pb。絕對(duì)位置pg與基準(zhǔn)位置ps的相對(duì)位置是基于液壓挖掘機(jī)100的規(guī)格數(shù)據(jù)導(dǎo)出的已知數(shù)據(jù)。因此，齒尖位置檢測(cè)器34能夠基于上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg、上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps與齒尖10的相對(duì)位置、以及液壓挖掘機(jī)100的規(guī)格數(shù)據(jù)，來計(jì)算齒尖10的絕對(duì)位置pb。

另外，在本實(shí)施方式中，在姿態(tài)角θ11、θ12、θ13的檢測(cè)中使用缸行程傳感器14、15、16，但是也可以不使用缸行程傳感器14、15、16。例如齒尖位置檢測(cè)器34可以使用電位計(jì)等角度傳感器或水平儀等，來檢測(cè)鏟斗11的姿態(tài)角θ11、斗桿12的姿態(tài)角θ12、以及動(dòng)臂13的姿態(tài)角θ13。

作業(yè)機(jī)的動(dòng)作

通過對(duì)操作裝置40進(jìn)行操作，能夠執(zhí)行鏟斗11的傾卸動(dòng)作、鏟斗11的挖掘動(dòng)作、斗桿12的傾卸動(dòng)作、斗桿12的挖掘動(dòng)作、動(dòng)臂13的提升動(dòng)作、以及動(dòng)臂13的下降動(dòng)作。

在本實(shí)施方式中，操作裝置40包括相對(duì)于坐在駕駛席4s上的操作員配置在右側(cè)的右操作桿和配置在左側(cè)的左操作桿。在使右操作桿沿著前后方向移動(dòng)時(shí)，動(dòng)臂13進(jìn)行下降動(dòng)作及提升動(dòng)作。在使右操作桿沿著左右方向(車寬方向)移動(dòng)時(shí)，鏟斗11進(jìn)行挖掘動(dòng)作及傾卸動(dòng)作。在使左操作桿沿著前后方向移動(dòng)時(shí)，斗桿12進(jìn)行傾卸動(dòng)作及挖掘動(dòng)作。在使左操作桿沿著左右方向移動(dòng)時(shí)，上部回轉(zhuǎn)體2向左回轉(zhuǎn)及向右回轉(zhuǎn)。另外，也可以是在使左操作桿沿著前后方向移動(dòng)時(shí)，上部回轉(zhuǎn)體2向右回轉(zhuǎn)及向左回轉(zhuǎn)，在使左操作桿沿著左右方向移動(dòng)時(shí)，斗桿12進(jìn)行傾卸動(dòng)作及挖掘動(dòng)作。

作業(yè)機(jī)控制

圖3是用于說明基于本實(shí)施方式涉及的作業(yè)機(jī)控制而被驅(qū)動(dòng)的作業(yè)機(jī)2的動(dòng)作的一個(gè)示例的示意圖。在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)控制包括平整輔助控制和鏟斗控制。

如圖3所示，平整輔助控制是指以使鏟斗11沿著表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的目標(biāo)挖掘地形移動(dòng)的方式控制作業(yè)機(jī)1。目標(biāo)挖掘地形可以由面規(guī)定，也可以由線規(guī)定。在平整輔助控制中，以使動(dòng)臂13進(jìn)行提升動(dòng)作的方式控制動(dòng)臂缸23，而使鏟斗11不會(huì)超過目標(biāo)挖掘地形。

在平整輔助控制中，鏟斗11和斗桿12基于操作員對(duì)操作裝置40的操作而被驅(qū)動(dòng)。動(dòng)臂13基于控制裝置50的控制而被驅(qū)動(dòng)。

鏟斗控制是指以將作業(yè)機(jī)1的狀態(tài)維持在固定狀態(tài)的方式控制作業(yè)機(jī)1。在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)1的狀態(tài)包含作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)。作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)包含鏟斗11的姿態(tài)角θ11、斗桿12的姿態(tài)角θ12和動(dòng)臂13的姿態(tài)角θ13的總和。即，在本實(shí)施方式中，鏟斗控制是指以將表示姿態(tài)角θ11、姿態(tài)角θ12和姿態(tài)角θ13的總和的作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)維持在固定角度的方式控制作業(yè)機(jī)1。如圖3所示，在鏟斗控制中，以將鏟斗11相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的角度維持在固定角度的方式控制液壓缸20。

在鏟斗控制中，斗桿12基于操作員對(duì)操作裝置40的操作而被驅(qū)動(dòng)。鏟斗11基于控制裝置50的控制而被驅(qū)動(dòng)。

如圖3所示，在本實(shí)施方式中，以使鏟斗11的齒尖10沿著目標(biāo)挖掘地形移動(dòng)并且使鏟斗11的底面17與目標(biāo)挖掘地形分離的方式，實(shí)施平整輔助控制及鏟斗控制。

在對(duì)挖掘?qū)ο筮M(jìn)行挖掘時(shí)實(shí)施鏟斗控制的情況下，斗桿12進(jìn)行挖掘動(dòng)作，鏟斗11進(jìn)行傾卸動(dòng)作。在通過操作裝置40的操作使斗桿12進(jìn)行挖掘動(dòng)作的狀態(tài)下，控制裝置50使鏟斗11進(jìn)行傾卸動(dòng)作并且使動(dòng)臂13進(jìn)行提升動(dòng)作，以使鏟斗11沿著目標(biāo)挖掘地形移動(dòng)。

在本實(shí)施方式中，在鏟斗11的至少一部分位于鏟斗控制范圍內(nèi)時(shí)實(shí)施鏟斗控制。鏟斗控制范圍是以目標(biāo)挖掘地形為基準(zhǔn)與目標(biāo)挖掘地形相隔規(guī)定距離的范圍。在本實(shí)施方式中，在目標(biāo)挖掘地形與鏟斗11之間的距離d為第一閾值h1以下時(shí)實(shí)施鏟斗控制。

液壓系統(tǒng)

下面，對(duì)本實(shí)施方式涉及的液壓系統(tǒng)300的一個(gè)示例進(jìn)行說明。包括鏟斗缸21、斗桿缸22和動(dòng)臂缸23的液壓缸20由液壓系統(tǒng)300驅(qū)動(dòng)。液壓缸20由操作裝置40和控制裝置50中的至少一方操作。

圖4是表示驅(qū)動(dòng)鏟斗缸21的液壓系統(tǒng)300的一個(gè)示例的示意圖。鏟斗11進(jìn)行挖掘動(dòng)作及傾卸動(dòng)作這兩種動(dòng)作。通過鏟斗缸21伸長，鏟斗11進(jìn)行挖掘動(dòng)作，通過鏟斗缸21縮短，鏟斗11進(jìn)行傾卸動(dòng)作。

液壓系統(tǒng)300具備：經(jīng)由方向控制閥41向鏟斗缸21供給液壓油的容量可變式主液壓泵42、供給先導(dǎo)油的副液壓泵43、供先導(dǎo)油流過的油路44a、44b、44c、配置于油路44a、44b且用于調(diào)整對(duì)方向控制閥41的先導(dǎo)壓力的控制閥45a、45b、與操作裝置40連接的油路47a、47b、配置于油路47a、47b的壓力傳感器49a、49b、配置于油路47a、47b的節(jié)流部件、以及用于對(duì)控制閥45a、45b進(jìn)行控制的控制裝置50。

控制閥45a、45b是電磁比例控制閥?？刂崎y45a、45b通過油路44c與副液壓泵43連接。從副液壓泵43送出的先導(dǎo)油被供給到控制閥45a、45b。另外，也可以將從主液壓泵42送出并由減壓閥減壓后的先導(dǎo)油供給到控制閥45a、45b?？刂崎y45a、45b基于來自控制裝置50的控制信號(hào)來調(diào)整對(duì)方向控制閥41的先導(dǎo)壓力。控制閥45a調(diào)整油路44a的先導(dǎo)壓力。控制閥45b調(diào)整油路44b的先導(dǎo)壓力。在本實(shí)施方式中，副液壓泵43總是向控制閥45a、45b供給先導(dǎo)油。因此，即使操作裝置40的操作桿位于中立位置，先導(dǎo)壓力也總是作用于控制閥45a、45b。

方向控制閥41對(duì)液壓油流動(dòng)的方向及液壓油的供給量進(jìn)行控制。從主液壓泵42供給的液壓油經(jīng)由方向控制閥41被供給到鏟斗缸21。方向控制閥41在向鏟斗缸21的蓋側(cè)油室20a供給液壓油和向其桿側(cè)油室20b供給液壓油之間進(jìn)行切換。此外，方向控制閥41調(diào)整液壓油的供給量。蓋側(cè)油室20a是缸蓋罩與活塞之間的空間。桿側(cè)油室20b是用于配置活塞桿的空間。

操作裝置40與副液壓泵43連接。從副液壓泵43送出的先導(dǎo)油被供給到操作裝置40。另外，從主液壓泵42送出并由減壓閥減壓后的先導(dǎo)油也可以被供給到操作裝置40。

在對(duì)操作裝置40進(jìn)行操作時(shí)，基于操作裝置40的操作量，油路47a的壓力及油路47b的壓力發(fā)生變化。油路47a的壓力由壓力傳感器49a檢測(cè)。油路47b的壓力由壓力傳感器49b檢測(cè)。

壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出到控制裝置50?？刂蒲b置50基于壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)，檢測(cè)操作裝置40的操作量及操作量?？刂蒲b置50基于壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)，將控制信號(hào)輸出到控制閥45a、45b。

控制裝置50基于壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)，以使與操作裝置40的操作量及操作方向?qū)?yīng)的先導(dǎo)壓力作用于方向控制閥41的方式來對(duì)控制閥45a、45b進(jìn)行控制。由此，控制裝置50基于操作裝置40的操作量及操作方向調(diào)整先導(dǎo)壓力，從而能夠調(diào)整閥芯在軸向上的移動(dòng)量及移動(dòng)速度。

例如當(dāng)操作裝置40的操作桿從中立位置向一側(cè)移動(dòng)時(shí)，壓力傳感器49a檢測(cè)與該操作桿的操作量對(duì)應(yīng)的壓力。控制裝置50以使與該壓力傳感器49a的檢測(cè)數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)壓力作用于方向控制閥41的方式來對(duì)控制閥45a進(jìn)行控制。當(dāng)操作裝置40的操作桿從中立位置向另一側(cè)移動(dòng)時(shí)，壓力傳感器49b檢測(cè)與該操作桿的操作量對(duì)應(yīng)的壓力?？刂蒲b置50以使與該壓力傳感器49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)壓力作用于方向控制閥41的方式來對(duì)控制閥45b進(jìn)行控制。

此外，控制裝置50能夠不依賴于操作裝置40的操作，向控制閥45a、45b輸出控制信號(hào)來調(diào)整作用于方向控制閥41的先導(dǎo)壓力。例如在鏟斗控制中，基于從控制裝置50輸出的與鏟斗控制相關(guān)的控制信號(hào)來對(duì)控制閥45a和控制閥45b進(jìn)行控制?？刂崎y45a和控制閥45b是基于從控制裝置50輸出的用于進(jìn)行鏟斗控制的控制信號(hào)而被控制。另一方面，在不進(jìn)行鏟斗控制時(shí)，以基于通過操作裝置40的操作被調(diào)整的先導(dǎo)壓力來驅(qū)動(dòng)方向控制閥41的方式來對(duì)控制閥45a和控制閥45b進(jìn)行控制。

另外，操作裝置40也可以是電氣式操作裝置。例如操作裝置40可以包括如電氣桿這樣的操作部件、以及如對(duì)操作部件的傾斜量進(jìn)行電氣檢測(cè)的電位計(jì)式傾斜儀這樣的動(dòng)作量傳感器。動(dòng)作量傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出到控制裝置50?？刂蒲b置50獲取動(dòng)作量傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)作為操作裝置40的操作量?？刂蒲b置50也可以基于動(dòng)作量傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)，輸出用于驅(qū)動(dòng)方向控制閥41的控制信號(hào)。此外，方向控制閥41也可以由電磁閥這樣的用電力工作的致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。

圖5是表示驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂缸23的液壓系統(tǒng)300的一個(gè)示例的示意圖。通過操作裝置40的操作，動(dòng)臂13進(jìn)行提升動(dòng)作及下降動(dòng)作這兩種動(dòng)作。驅(qū)動(dòng)動(dòng)臂缸23的液壓系統(tǒng)300具備：主液壓泵42、先導(dǎo)壓力泵43、方向控制閥41、調(diào)整對(duì)方向控制閥41的先導(dǎo)壓力的操作裝置40、供先導(dǎo)油流過的油路44a、44b、44c、配置于油路44c的控制閥45c、配置于油路44a、44b、44c的壓力傳感器46a、46b、以及用于對(duì)控制閥45c進(jìn)行控制的控制裝置50。

控制閥45c是電磁比例控制閥。控制閥45c基于來自控制裝置50的指令信號(hào)來調(diào)整先導(dǎo)壓力?？刂崎y45c調(diào)整油路44c的先導(dǎo)壓力。

通過對(duì)操作裝置40進(jìn)行操作，與操作裝置40的操作量對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)壓力作用于方向控制閥41。方向控制閥41的閥芯根據(jù)先導(dǎo)壓力而移動(dòng)。基于閥芯的移動(dòng)量，來調(diào)整從主液壓泵42經(jīng)由方向控制閥41向動(dòng)臂缸23供給的每單位時(shí)間的液壓油供給量。

在本實(shí)施方式中，為了進(jìn)行平整輔助控制，在油路44c設(shè)置基于從控制裝置50輸出的與平整輔助控制相關(guān)的控制信號(hào)而工作的控制閥45c。從先導(dǎo)壓力泵43送出的先導(dǎo)油流過油路44c。油路44c和油路44b與梭閥48連接。梭閥48將油路44b和油路44c中先導(dǎo)壓力較高一方的油路的先導(dǎo)油供給到方向控制閥41?；跒榱诉M(jìn)行平整輔助控制而從控制裝置50輸出的控制信號(hào)，控制閥45c被控制。

在不進(jìn)行平整輔助控制時(shí)，控制裝置50不向控制閥45c輸出控制信號(hào)，以基于通過操作裝置40的操作而被調(diào)整的先導(dǎo)壓力來驅(qū)動(dòng)方向控制閥41。例如，控制裝置50利用控制閥45c封閉油路44c，以基于通過操作裝置40的操作而被調(diào)整的先導(dǎo)壓力來驅(qū)動(dòng)方向控制閥41。

在進(jìn)行平整輔助控制時(shí)，控制裝置50以基于由控制閥45c調(diào)整的先導(dǎo)壓力來驅(qū)動(dòng)方向控制閥41的方式來對(duì)控制閥45c進(jìn)行控制。例如在進(jìn)行限制動(dòng)臂13移動(dòng)的平整輔助控制的情況下，以成為與動(dòng)臂目標(biāo)速度相對(duì)應(yīng)的先導(dǎo)壓力，控制裝置50使控制閥45c為全開狀態(tài)。在油路44c的先導(dǎo)壓力大于油路44b的先導(dǎo)壓力時(shí)，來自控制閥45c的先導(dǎo)油經(jīng)由梭閥48被供給到方向控制閥41。由此，動(dòng)臂缸23伸長，動(dòng)臂13進(jìn)行提升動(dòng)作。

斗桿12進(jìn)行挖掘動(dòng)作及傾卸動(dòng)作這兩種動(dòng)作。通過斗桿缸22伸長，斗桿12進(jìn)行挖掘動(dòng)作，通過斗桿缸22縮短，斗桿12進(jìn)行傾卸動(dòng)作。省略關(guān)于使斗桿缸22工作的液壓系統(tǒng)300的說明。

控制系統(tǒng)

下面，對(duì)本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)100的控制系統(tǒng)200進(jìn)行說明。圖6是表示本實(shí)施方式涉及的控制系統(tǒng)200的一個(gè)示例的功能框圖。

如圖6所示，控制系統(tǒng)200具備用于控制作業(yè)機(jī)1的控制裝置50、位置檢測(cè)裝置30、齒尖位置檢測(cè)器34、操作裝置40、控制閥45(45a、45b、45c)、壓力傳感器46(46a、46b)、壓力傳感器49(49a、49b)、以及目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70。

如上所述，位置檢測(cè)裝置30包括車身位置檢測(cè)器31、姿態(tài)檢測(cè)器32和方位檢測(cè)器33，檢測(cè)上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg。在以下的說明中，可將上部回轉(zhuǎn)體2的絕對(duì)位置pg稱為車身位置pg。

控制閥45(45a、45b、45c)調(diào)整對(duì)液壓缸20的液壓油的供給量?？刂崎y45基于來自控制裝置50的控制信號(hào)而工作。壓力傳感器46(46a、46b)檢測(cè)油路44(44a、44b)的先導(dǎo)壓力。壓力傳感器49(49a、49b)檢測(cè)油路47(47a、47b)的先導(dǎo)壓力。壓力傳感器46的檢測(cè)數(shù)據(jù)和壓力傳感器49的檢測(cè)數(shù)據(jù)輸出到控制裝置50。

目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70生成表示施工區(qū)域的目標(biāo)形狀即立體設(shè)計(jì)地形的目標(biāo)施工數(shù)據(jù)。目標(biāo)施工數(shù)據(jù)表示由作業(yè)機(jī)1進(jìn)行施工后所得到的三維目標(biāo)形狀。

另外，目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70和控制裝置50也可以以有線的方式連接，從目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70向控制裝置50發(fā)送目標(biāo)施工數(shù)據(jù)。另外，也可以是目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70包括存儲(chǔ)有目標(biāo)施工數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)，控制裝置50具有能夠從該存儲(chǔ)介質(zhì)讀取目標(biāo)施工數(shù)據(jù)的裝置。

控制裝置50包括由處理器實(shí)現(xiàn)的車身位置數(shù)據(jù)獲取部51、鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部52、目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)獲取部53、距離數(shù)據(jù)獲取部54、操作量數(shù)據(jù)獲取部56、作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57、操作判斷部58、鏟斗控制判斷部59和控制開始角度數(shù)據(jù)獲取部60。控制裝置50包括由存儲(chǔ)裝置實(shí)現(xiàn)的、用于存儲(chǔ)液壓挖掘機(jī)100的規(guī)格數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部62?？刂蒲b置50包括構(gòu)成輸入輸出接口裝置的輸入輸出部63。

車身位置數(shù)據(jù)獲取部51通過輸入輸出部63從位置檢測(cè)裝置30獲取表示車身位置pg的車身位置數(shù)據(jù)。車身位置檢測(cè)器31基于gps天線31的設(shè)置位置p1a和設(shè)置位置p1b中的至少一方檢測(cè)車身位置pg。車身位置數(shù)據(jù)獲取部51從車身位置檢測(cè)器31獲取表示車身位置pg的車身位置數(shù)據(jù)。

鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部52通過輸入輸出部56從齒尖位置檢測(cè)器34獲取包含鏟斗11的齒尖位置的鏟斗位置數(shù)據(jù)。鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部52從齒尖位置檢測(cè)器34獲取包含齒尖10相對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體2的基準(zhǔn)位置ps的相對(duì)位置即齒尖位置的鏟斗位置數(shù)據(jù)。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)獲取部53使用從目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70提供的目標(biāo)施工數(shù)據(jù)、以及鏟斗位置數(shù)據(jù)，來生成與鏟斗11的位置對(duì)應(yīng)的表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)。

距離數(shù)據(jù)獲取部54基于由鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部52獲取的鏟斗11的位置和由目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)獲取部53生成的目標(biāo)挖掘地形，計(jì)算鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d，并獲取表示距離d的距離數(shù)據(jù)。

另外，鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d可以是鏟斗11的齒尖10與目標(biāo)挖掘地形之間的距離，也可以是使用鏟斗11的外形尺寸數(shù)據(jù)計(jì)算出的、包含鏟斗11外周面的鏟斗11的任意位置與目標(biāo)挖掘地形之間的距離。例如鏟斗11的底面17與目標(biāo)挖掘地形之間的距離也可以作為鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d。

操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取表示用于操作作業(yè)機(jī)1的操作裝置40的操作量的操作量數(shù)據(jù)。鏟斗11的操作量、斗桿12的操作量和動(dòng)臂13的操作量與壓力傳感器46的檢測(cè)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。表示作業(yè)機(jī)1的操作量與壓力傳感器46的檢測(cè)數(shù)據(jù)的相關(guān)聯(lián)的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)是通過預(yù)備試驗(yàn)或模擬來事先求取并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部62中。另外，操作量的獲取也可以采用設(shè)置于桿的電位計(jì)等角度傳感器的檢測(cè)值。

操作量數(shù)據(jù)獲取部56基于壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部62中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，來從壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)獲取表示用于操作鏟斗11的操作裝置40的操作量的操作量數(shù)據(jù)。同樣，操作量數(shù)據(jù)獲取部56基于壓力傳感器46a、46b的檢測(cè)信號(hào)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部62中的關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，來從壓力傳感器46a、46b的檢測(cè)信號(hào)(ppc壓)獲取表示用于操作斗桿12和動(dòng)臂13中的至少一方的操作裝置40的操作量的操作量數(shù)據(jù)。

作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57基于鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d，來決定表示作業(yè)機(jī)1整體的限制速度的作業(yè)機(jī)限制速度。作業(yè)機(jī)1整體的速度是指鏟斗11、斗桿12和動(dòng)臂13進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)的鏟斗11的實(shí)際工作速度。此外，作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57基于鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d來決定動(dòng)臂目標(biāo)速度。在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57基于作業(yè)機(jī)限制速度、以及由操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取的至少是斗桿操作量和鏟斗操作量，來計(jì)算動(dòng)臂目標(biāo)速度，以使基于鏟斗11及斗桿12的操作的作業(yè)機(jī)1整體的速度與作業(yè)機(jī)限制速度的偏差相抵消。在平整輔助控制中，鏟斗11的動(dòng)作和斗桿12的動(dòng)作是基于操作員對(duì)操作裝置40的操作。在平整輔助控制中，在通過操作裝置40操作鏟斗11和斗桿12的狀態(tài)下，作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57以使鏟斗11的齒尖10沿著目標(biāo)挖掘地形移動(dòng)的方式?jīng)Q定進(jìn)行提升動(dòng)作的動(dòng)臂10的動(dòng)臂目標(biāo)速度。

操作判斷部58基于表示用于操作鏟斗11的操作裝置40的操作量的鏟斗操作量數(shù)據(jù)，來判斷用于操作鏟斗11的操作裝置40是否處于非操作狀態(tài)。用于操作鏟斗11的操作裝置40的非操作包含鏟斗11不實(shí)施挖掘動(dòng)作及傾卸動(dòng)作雙方的中立操作。操作判斷部58基于壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷鏟斗操作桿是否位于中立位置。

鏟斗控制判斷部59基于操作判斷部58的判斷，來判斷是否滿足用于實(shí)施鏟斗控制的鏟斗控制條件。在本實(shí)施方式中，鏟斗控制判斷部59基于由距離數(shù)據(jù)獲取部54獲取的距離數(shù)據(jù)和操作判斷部58的判斷數(shù)據(jù)，來判斷是否滿足鏟斗控制條件。在本實(shí)施方式中，鏟斗控制條件包括用于操作鏟斗11的操作裝置40處于非操作狀態(tài)、距離d為第一閾值h1以下并且斗桿12處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)。

控制開始角度數(shù)據(jù)獲取部60獲取表示被判斷為滿足鏟斗控制條件時(shí)的作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)的鏟斗控制開始角度數(shù)據(jù)。即，控制開始角度數(shù)據(jù)獲取部60獲取被判斷為距離d為第一閾值h1以下并且用于操作鏟斗11的鏟斗操作桿位于中立位置時(shí)點(diǎn)的作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)數(shù)據(jù)。

作業(yè)機(jī)控制部61在滿足鏟斗控制條件的狀態(tài)下輸出用于控制鏟斗11的控制信號(hào)以維持作業(yè)機(jī)1的狀態(tài)。作業(yè)機(jī)控制部61向控制閥45a、45b輸出用于實(shí)施包括平整輔助控制和鏟斗控制的作業(yè)機(jī)控制的控制信號(hào)。在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)控制部61在滿足鏟斗控制條件的狀態(tài)下輸出用于控制鏟斗缸21的控制信號(hào)來實(shí)施鏟斗控制，以將作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)維持在固定角度。

在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)控制部61在滿足鏟斗控制條件的狀態(tài)下，以用鏟斗11的姿態(tài)角θ11抵消動(dòng)臂13的姿態(tài)角θ13與斗桿12的姿態(tài)角θ12之和的變化量的方式?jīng)Q定鏟斗11的目標(biāo)角度并輸出控制信號(hào)，以維持作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)即動(dòng)臂13的姿態(tài)角θ13、斗桿12的姿態(tài)角θ12和鏟斗11的姿態(tài)角θ11的總和。

另一方面，在判斷為不滿足鏟斗控制條件時(shí)，鏟斗11基于操作裝置40的操作而被驅(qū)動(dòng)。

此外，在判斷為距離d為大于第一閾值h1的第二閾值h2以下時(shí)，作業(yè)機(jī)控制部61輸出用于控制對(duì)動(dòng)臂13進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的動(dòng)臂缸23的控制信號(hào)來實(shí)施平整輔助控制，以使作業(yè)機(jī)1基于作業(yè)機(jī)限制速度移動(dòng)。

圖7是用于說明本實(shí)施方式涉及的平整輔助控制及鏟斗控制的示意圖。首先，對(duì)平整輔助控制進(jìn)行說明。如圖7所示，設(shè)定速度限制干預(yù)線sh2。速度限制線sh2與目標(biāo)挖掘地形平行，被設(shè)定在與目標(biāo)挖掘地形相隔距離h2的位置。距離h2是關(guān)于鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d的第二閾值。距離h2優(yōu)選以不影響操作員的操作感的方式設(shè)定。

距離數(shù)據(jù)獲取部54獲取目標(biāo)挖掘地形的法線方向上的鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的最短距離即距離d。在圖7所示的示例中，鏟斗11的底面與目標(biāo)挖掘地形之間規(guī)定為距離d。此外，作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57根據(jù)距離d決定作業(yè)機(jī)1整體的用于平整輔助的限制速度即作業(yè)機(jī)限制速度vt。

圖8是表示本實(shí)施方式中的第二閾值h2與距離d的關(guān)系、以及距離d與作業(yè)機(jī)限制速度vt的關(guān)系的一個(gè)示例的圖。在距離d大于第二閾值h2時(shí)不設(shè)定作業(yè)機(jī)限制速度vt，在距離d為第二閾值h2以下時(shí)設(shè)定作業(yè)機(jī)限制速度vt。距離d越小，作業(yè)機(jī)限制速度vt就越小，在距離d變成零時(shí)，作業(yè)機(jī)限制速度vt也變成零。在本實(shí)施方式中，設(shè)鏟斗11從目標(biāo)挖掘地形的下側(cè)向上側(cè)移動(dòng)時(shí)的速度為正值，鏟斗11從目標(biāo)挖掘地形的上側(cè)向下側(cè)移動(dòng)時(shí)的速度為負(fù)值。作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57以距離d越大作業(yè)機(jī)限制速度vt的絕對(duì)值就越大、距離d越小作業(yè)機(jī)限制速度vt的絕對(duì)值就越小的方式?jīng)Q定作業(yè)機(jī)限制速度vt。

下面，對(duì)鏟斗控制進(jìn)行說明。鏟斗控制判斷部59判斷是否為距離d在第一閾值h1以下并且鏟斗操作桿被操作為中立位置。如圖7所示，用于鏟斗控制的第一閾值h1小于用于平整輔助控制的第二閾值h2。

例如，通過操作裝置40的操作，使鏟斗11逐漸靠近目標(biāo)挖掘地形，在鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d變成第一閾值h1以下并且操作員停止鏟斗操作桿的操作且鏟斗操作桿被操作為中立位置的時(shí)點(diǎn)，鏟斗控制判斷部59判斷為滿足鏟斗控制條件。在距離d變成第一閾值h1以下并且操作員停止鏟斗操作桿的操作且鏟斗操作桿被操作為中立位置的時(shí)點(diǎn)，作業(yè)機(jī)控制部61使鏟斗控制開始。

通過在控制裝置50中實(shí)施如上所述的平整輔助控制和鏟斗控制，例如在鏟斗操作桿被配置于中立位置的狀態(tài)下，由于斗桿12和動(dòng)臂13中的至少一方的驅(qū)動(dòng)，鏟斗11逐漸靠近目標(biāo)挖掘地形，在距離d從大于第一閾值h1的狀態(tài)變?yōu)榈谝婚撝礹1以下時(shí)，維持在距離d1變成第一閾值h1以下的時(shí)點(diǎn)的鏟斗11相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的角度。

此外，例如在距離d為第一閾值h1以下的狀態(tài)下，鏟斗操作桿從被操作的狀態(tài)變成配置于中立位置時(shí)，以維持在鏟斗操作桿被配置于中立位置的時(shí)點(diǎn)的鏟斗11相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的角度的方式，實(shí)施包括鏟斗控制和平整輔助控制的作業(yè)機(jī)控制。

在本實(shí)施方式中，為了維持作業(yè)機(jī)1的狀態(tài)而基于作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)實(shí)施鏟斗控制。另外，為了維持作業(yè)機(jī)1的狀態(tài)，也可以以維持鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形的相對(duì)角度的方式來實(shí)施鏟斗控制。在這種情況下，可以基于鏟斗11的形狀規(guī)定矢量，或者規(guī)定相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的法線矢量，由此以維持相對(duì)角度的方式實(shí)施鏟斗控制。

液壓挖掘機(jī)的控制方法

下面，參照?qǐng)D9對(duì)本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)100的控制方法進(jìn)行說明。圖9是表示本實(shí)施方式涉及的液壓挖掘機(jī)100的控制方法的流程圖。

從目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70向控制裝置50提供目標(biāo)施工數(shù)據(jù)。目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)獲取部53獲取從目標(biāo)施工數(shù)據(jù)生成裝置70提供的目標(biāo)施工數(shù)據(jù)(步驟s10)。

從齒尖位置檢測(cè)器34向控制裝置50提供鏟斗位置數(shù)據(jù)。鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部52從齒尖位置檢測(cè)器34獲取鏟斗位置數(shù)據(jù)(步驟s20)。

距離數(shù)據(jù)獲取部54基于由目標(biāo)挖掘地形數(shù)據(jù)獲取部53獲取的目標(biāo)挖掘地形和由鏟斗位置數(shù)據(jù)獲取部52獲取的鏟斗位置數(shù)據(jù)，來計(jì)算表示鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d的距離數(shù)據(jù)(步驟s30)。由此，獲取鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形的距離數(shù)據(jù)。

作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57基于距離數(shù)據(jù)來決定作業(yè)機(jī)限制速度vr。如參照?qǐng)D8所說明的那樣，表示距離d與作業(yè)機(jī)限制速度vr的關(guān)系的映射數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部62中。作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57基于由距離數(shù)據(jù)獲取部54獲取的距離數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部62中的映射數(shù)據(jù)，來決定與距離d對(duì)應(yīng)的作業(yè)機(jī)限制速度vr。

作業(yè)機(jī)目標(biāo)速度決定部57基于所決定的作業(yè)機(jī)限制速度vr、以及由操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取的斗桿操作量和鏟斗操作量中的至少一方，來計(jì)算用于進(jìn)行平整輔助控制的動(dòng)臂目標(biāo)速度vb。

在距離d為第二閾值h2以下時(shí)，作業(yè)機(jī)控制部61向控制閥45c輸出用于控制動(dòng)臂缸23的控制信號(hào)，以使動(dòng)臂13基于動(dòng)臂目標(biāo)速度vb移動(dòng)(步驟s50)。由此，開始平整輔助控制。

操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取表示用于操作驅(qū)動(dòng)作業(yè)機(jī)1的液壓缸20的操作裝置40的操作量的操作量數(shù)據(jù)(步驟s60)。在本實(shí)施方式中，操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取表示操作裝置40中的至少是鏟斗操作桿的操作量的鏟斗操作量數(shù)據(jù)。操作量數(shù)據(jù)獲取部56能夠基于壓力傳感器49a、49b的檢測(cè)數(shù)據(jù)來獲取鏟斗操作桿的鏟斗操作量數(shù)據(jù)。

操作判斷部58基于由操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取的操作量數(shù)據(jù)來判斷操作裝置40是否在進(jìn)行規(guī)定操作。在本實(shí)施方式中，操作判斷部58判斷操作裝置40中的至少用來操作鏟斗11的操作裝置40即鏟斗操作桿是否處于非操作狀態(tài)。

鏟斗控制判斷部59基于在步驟s30中獲取的距離數(shù)據(jù)、以及與鏟斗操作桿是否處于非操作狀態(tài)相關(guān)的判斷數(shù)據(jù)，來判斷是否滿足鏟斗控制條件，即操作裝置40的鏟斗操作桿處于非操作狀態(tài)、距離d為第一閾值h1以下并且斗桿12處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)(步驟s70)。

在步驟s70中，在判斷為滿足鏟斗控制條件時(shí)(步驟s70：“是”)，控制開始角度數(shù)據(jù)獲取部60獲取表示在判斷為滿足鏟斗控制條件的時(shí)點(diǎn)的作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)的鏟斗控制開始角度數(shù)據(jù)。作業(yè)機(jī)控制部61基于由控制開始角度數(shù)據(jù)獲取部60獲取的鏟斗控制開始角度數(shù)據(jù)，來決定鏟斗控制中的鏟斗控制開始角度(步驟s80)。

作業(yè)機(jī)控制部61在滿足鏟斗控制條件的狀態(tài)下輸出用于控制液壓缸20中的至少用來驅(qū)動(dòng)鏟斗11的鏟斗缸21的控制信號(hào)，以使作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)維持在固定角度(步驟s90)。在本實(shí)施方式中，作業(yè)機(jī)控制部61向用于控制鏟斗缸21的控制閥45a、45b輸出控制信號(hào)，來實(shí)施鏟斗控制。

另外，在步驟s70中，在判斷為不滿足鏟斗控制條件時(shí)(步驟s70：“否”)，返回步驟s10。液壓缸20基于操作員對(duì)操作裝置40的操作而被驅(qū)動(dòng)。

作用及效果

如以上說明的那樣，根據(jù)本實(shí)施方式，在滿足對(duì)操作裝置40進(jìn)行規(guī)定操作的鏟斗控制條件時(shí)，自動(dòng)地開始將作業(yè)機(jī)1的姿態(tài)維持在固定角度的鏟斗控制。由此，即使操作員不實(shí)施特別的操作，也能夠自動(dòng)地開始將鏟斗11相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的角度維持在固定角度的鏟斗控制。

圖10是用于說明本實(shí)施方式涉及的控制系統(tǒng)200的效果的示意圖。如圖10所示，在鏟斗控制剛剛開始之后，如箭頭y1所示那樣，基于鏟斗控制對(duì)鏟斗11的高度及鏟斗11的姿態(tài)角θ11進(jìn)行控制，來開始挖掘。接著，操作員根據(jù)需要進(jìn)行鏟斗操作，由此解除鏟斗控制，如箭頭y2所示那樣調(diào)整鏟斗角度。例如在操作員想要使目標(biāo)挖掘地形與鏟斗11的底面17正對(duì)的情況下，操作員實(shí)施鏟斗操作。接著，操作員解除鏟斗操作，由此如箭頭y3所示那樣基于鏟斗控制實(shí)施挖掘。最后，操作員進(jìn)行鏟斗操作，由此解除鏟斗控制，如箭頭y4所示那樣調(diào)整鏟斗角度。例如在操作員想要通過鏟斗11實(shí)施鏟入的情況下，操作員實(shí)施鏟斗操作。這樣，操作員只要在挖掘的起始期間或挖掘的結(jié)束期間進(jìn)行鏟斗11的操作即可。在需要挖掘精度的期間內(nèi)，即使操作員不實(shí)施鏟斗11的操作，通過實(shí)施鏟斗控制，鏟斗11也能夠維持與目標(biāo)挖掘地形的相對(duì)角度。由此，能夠提高操作性及施工精度。

此外，根據(jù)本實(shí)施方式，在滿足鏟斗控制條件，即用于操作鏟斗11的操作裝置40處于非操作狀態(tài)，鏟斗11與目標(biāo)挖掘地形之間的距離d為第一閾值h1以下并且斗桿12處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)地開始鏟斗控制。由此，即使操作員不實(shí)施特別的操作，也能夠自動(dòng)地開始將鏟斗11相對(duì)于目標(biāo)挖掘地形的角度維持在固定角度的鏟斗控制。

由于在滿足鏟斗控制條件，即操作裝置40的鏟斗操作桿處于非操作狀態(tài)，距離d為第一閾值h1以下并且斗桿12處于驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)自動(dòng)地開始鏟斗控制，所以鏟斗控制在適于進(jìn)行整修挖掘的時(shí)點(diǎn)開始。

此外，在判斷為不滿足鏟斗控制條件時(shí)，不實(shí)施鏟斗控制，液壓缸20基于操作裝置40的操作而被驅(qū)動(dòng)。因此，能夠使操作員對(duì)操作裝置40的操作在鏟斗11的驅(qū)動(dòng)中得以反映。

此外，在維持被判斷為滿足鏟斗控制條件的時(shí)點(diǎn)的鏟斗11的角度的狀態(tài)下實(shí)施鏟斗控制。因此，操作員僅通過例如使鏟斗操作桿返回中立位置，就能夠設(shè)定鏟斗控制中的鏟斗11的角度。

另外，在上述實(shí)施方式中，是將操作裝置40設(shè)置于液壓挖掘機(jī)100。也可以將操作裝置40設(shè)置于遠(yuǎn)離液壓挖掘機(jī)100的遠(yuǎn)離位置，來對(duì)液壓挖掘機(jī)100進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。在對(duì)作業(yè)機(jī)1進(jìn)行遠(yuǎn)程操作的情況下，從設(shè)置在遠(yuǎn)離位置的操作裝置40向液壓挖掘機(jī)100無線發(fā)送表示作業(yè)機(jī)1的操作量的指令信號(hào)?？刂蒲b置50的操作量數(shù)據(jù)獲取部56獲取被無線發(fā)送來的表示操作量的指令信號(hào)。

另外，在上述實(shí)施方式中，工程機(jī)械100是液壓挖掘機(jī)100。上述實(shí)施方式中說明的控制裝置50及控制方法也能夠適用于液壓挖掘機(jī)100以外的具有作業(yè)機(jī)的所有工程機(jī)械。