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公開番号2024055024
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161595
出願日2022-10-06
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人開知
主分類E02F 9/20 20060101AFI20240411BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】作業現場の状況に合わせて自動運転の動作をより容易かつ的確に変更することができ、生産性の低下を抑制しつつオペレータの疲労を軽減することができる作業機械を提供すること。
【解決手段】状態認識センサの検出結果に応じて現在の動作モードと次の動作モードとを予測し、現在の動作モードから次の動作モードに遷移する状態にある場合、作業機械の動作制御の種類を示す制御モードを、操作装置の操作に応じて作業装置を動作させる手動運転モードと、操作装置の操作に応じつつ作業装置の動作に介入して半自動的に作業装置を動作させるアシストモードと、操作装置の操作によらずに作業装置を動作させる自動運転モードと、の中から次の動作モードに対応する制御モードに切り替えて作業機械の動作制御を開始する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
操作装置の操作に応じて動作する作業装置、及び前記作業装置の動作を制御するコントローラを備えた作業機械において、
前記作業装置の状態を検出する状態認識センサを備え、
前記コントローラは、
前記状態認識センサの検出結果に応じて、前記作業機械における予め分類された動作の種類を示す複数の動作モードから、前記作業機械の現在の動作モードと次の動作モードとを予測し、
前記作業機械が前記現在の動作モードから前記次の動作モードに遷移する状態にある場合、前記作業機械の動作制御の種類を示す制御モードを、前記操作装置の操作に応じて前記作業装置を動作させる手動運転モードと、前記操作装置の操作に応じつつ前記作業装置の動作に介入して半自動的に前記作業装置を動作させるアシストモードと、前記操作装置の操作によらずに自動的に前記作業装置を動作させる自動運転モードと、の中から前記次の動作モードに対応する制御モードに切り替えて前記作業機械の動作制御を開始することを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
請求項１記載の作業機械において、
走行可能に設けられた下部走行体と、
前記下部走行体の上部に旋回可能に設けられ、対象物の掘削および運搬を行う前記作業装置が設けられた上部旋回体とを備えたことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項２記載の作業機械において、
前記複数の動作モードは、
掘削位置において前記作業装置で対象物を掘削する掘削動作を行う堀削動作モードと、
対象物を運搬する運搬車両に対する所定の放土位置に、掘削動作によって掘削された対象物を前記作業装置で移動させる積込動作モードと、
放土位置において前記作業装置から前記運搬車両に対象物を放土する放土動作モードと、
前記作業装置を放土位置から掘削位置に戻す戻り動作モード、
走行装置によって前記作業機械の位置を変更する走行動作モードと、
前記作業機械と前記運搬車両との連携動作を行う連携動作モードと
を含むことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項１記載の作業機械において、
前記コントローラは、オペレータからの入力によって前記複数の動作モードのそれぞれに対応する前記制御モードを予め設定し、設定内容と予測された前記動作モードとに応じて制御モードを切り替えることを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１記載の作業機械において、
オペレータに情報を提示する表示装置を備え、
前記コントローラは、
次の動作モードに移行するために必要な条件と、
次の動作モードおいてオペレータに要求される操作内容とを前記表示装置に表示させることを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１記載の作業機械において、
前記コントローラは、制御モードが自動運転モードの際に前記操作装置が操作された場合には、制御モードを現在の動作モードが次の動作モードに切り替わるまで自動運転モードから手動運転モードに切り替えることを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１記載の作業機械において、
前記状態認識センサは、姿勢センサと、車両検知センサと、前記作業装置が保持する物質の重量を計測するペイロードセンサとを含むことを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項１記載の作業機械において、
前記コントローラは、過去の手動操作による作業を学習して、次の動作モードの予測に用いる情報を含む状態遷移設定を追加および上書きする機能を備えることを特徴とする作業機械。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業機械に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ショベルやブルドーザなどの作業機械においては、オペレータの特定の操作に対して制御システムが介入し、半自動的に作業機械の動作を行う、すなわち、一部の作業を自動化する部分自動運転機能が開発されている。また、作業機械による一連の作業を自動化して、オペレータの操作を不要とする自動運転機能も開発されている。このように、作業機械の一部または一連の作業を自動運転とすることでオペレータの操作量が減少するため、オペレータの負担を軽減することができる。一方で、作業機械で行う作業は多種に渡るため、部分自動運転や自動運転が可能な作業の種類を増やすことが期待される。
【０００３】
自動運転機能を備えた作業機械に関する従来技術として、例えば、特許文献１には、自動運転機能を備えたショベルとそのティーチングシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－５０５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来技術においては、作業機械であるショベルに新しい作業をティーチング（教示）させるために、オペレータが教示したい動作でショベルを一度動かし、その時動作したショベルの姿勢情報等を時系列的にショベルに記憶させ、記憶した姿勢情報を携帯端末でティーチングポイントとして表示して、携帯端末での姿勢情報を編集可能とする。ショベルは携帯端末で編集された姿勢情報に従って自動運転する。すなわち、ティーチングポイントは携帯端末で変更可能であるため、作業変更のたびにオペレータがショベルを再運転させて教示する必要がなくなり、作業効率の向上が期待される。
【０００６】
しかしながら、実際の作業現場においては、ショベルなどの作業機械はダンプトラックなどの他車両と遅延なく連携作業を行わなければならない。したがって、上記従来技術のように、時々刻々と変わる現場の状況や地形変化に対応して自動運転の動作を逐次変更する必要があると、ショベルと他車両との連携を遅延なく実施することは困難となる。例えば、ショベルとダンプトラックとの連携が遅延することによって、ダンプトラックの停車時間が増加し、作業現場全体の生産性が低下することが考えられる。また、ショベルに限らず、種々の作業を行う作業機械において、生産性の低下を招くことなくオペレータへの作業負担及び疲労を軽減することが期待されている。
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作業現場の状況に合わせて自動運転の動作をより容易かつ的確に変更することができ、生産性の低下を抑制しつつオペレータの疲労を軽減することができる作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、操作装置の操作に応じて動作する作業装置、及び前記作業装置の動作を制御するコントローラを備えた作業機械において、前記作業装置の状態を検出する状態認識センサを備え、前記コントローラは、前記状態認識センサの検出結果に応じて、前記作業機械における予め分類された動作の種類を示す複数の動作モードから、前記作業機械の現在の動作モードと次の動作モードとを予測し、前記作業機械が現在の動作モードから前記次の動作モードに遷移する状態にある場合、前記作業機械の動作制御の種類を示す制御モードを、前記操作装置の操作に応じて前記作業装置を動作させる手動運転モードと、前記操作装置の操作に応じつつ前記作業装置の動作に介入して半自動的に前記作業装置を動作させるアシストモードと、前記操作装置の操作によらずに前記作業装置を動作させる自動運転モードと、の中から前記次の動作モードに対応する制御モードに切り替えて前記作業機械の動作制御を開始するものとする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作業現場の状況に合わせて自動運転の動作をより容易かつ的確に変更することができ、生産性の低下を抑制しつつオペレータの疲労を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
作業機械の一例として示す油圧ショベルの外観を模式的に示す側面図である。
第１の実施の形態における車体制御装置の処理内容を示す機能ブロック図である。
事前設定装置における事前設定情報の設定画面の一例を示す図である。
動作モードの遷移情報および状態遷移条件の関係を示す状態遷移情報の一例を示す図である。
状態遷移条件の一例を示す図である。
表示装置の表示例を示す図である。
車体制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
第２の実施の形態における車体制御装置の処理内容を示す機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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