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公開番号2024139309
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-09
出願番号2023050188
出願日2023-03-27
発明の名称作業機械
出願人日立建機株式会社
代理人弁理士法人武和国際特許事務所
主分類E02F 9/24 20060101AFI20241002BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】作業機械を制御するコントローラの制御負担を軽くすること。
【解決手段】本発明に係る作業機械(1)は、旋回体(1d)及びフロント作業機(1A)を備えた機体と、操作装置と、を備え、機体の周囲の障害物の情報と、フロント作業機の姿勢情報と、操作装置の操作入力とに基づき、機体の動作を制御するコントローラ(100)を備える。コントローラは、姿勢情報に基づいて、作業機械の少なくとも一部を第1の直方体形状で囲んだ領域を所定の座標上に車体領域として設定し、取得した障害物を第2の直方体形状で囲んだ領域を所定の座標上に侵入不可領域として設定し、操作装置の操作入力から車体領域の軌道を予測し、車体領域が所定の座標上において侵入不可領域と接触すると予測された場合に、作業機械が侵入不可領域に侵入しないように少なくとも旋回体またはフロント作業機の動作を制御する。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
旋回体及び前記旋回体の前部に取り付けられたフロント作業機を備えた機体と、前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、前記フロント作業機を操作する操作装置と、を備えた作業機械であって、前記機体の周囲の障害物の情報を取得する外界センサもしくは、予め前記機体の周囲の障害物の情報を記憶した記憶装置から取得した前記障害物の情報と、前記姿勢センサにて検出された前記フロント作業機の姿勢情報と、前記操作装置の操作入力とに基づき、前記機体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、
前記コントローラは、
前記姿勢情報に基づいて、前記作業機械の少なくとも一部を第１の直方体形状で囲んだ領域を所定の座標上に車体領域として設定し、
前記外界センサもしくは前記記憶装置から取得した前記障害物を第２の直方体形状で囲んだ領域を前記所定の座標上に侵入不可領域として設定し、
前記操作装置の操作入力から前記車体領域の軌道を予測し、前記車体領域が前記所定の座標上において前記侵入不可領域と接触すると予測された場合に、前記作業機械が前記侵入不可領域に侵入しないように少なくとも前記旋回体または前記フロント作業機の動作を制御する、
ことを特徴とする作業機械。
続きを表示（約 630 文字）【請求項２】
請求項１に記載の作業機械において、
前記作業機械のグローバル座標上における位置情報を取得するＧＰＳ装置を備え、
前記コントローラは、前記ＧＰＳ装置により取得した前記作業機械の前記位置情報に基づいて、前記所定の座標としての前記グローバル座標上に前記車体領域及び前記侵入不可領域を設定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、外部装置またはオペレータから入力される３Ｄデータ、あるいは前記作業機械に設けられた前記外界センサにて検出された外界データを、前記障害物の情報として取得する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項３に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記外部装置との通信により、前記車体領域及び前記侵入不可領域を更新する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記フロント作業機の種類に応じて前記車体領域を設定する、
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１に記載の作業機械において、
前記コントローラは、前記操作装置の操作入力に基づいて作業内容を判定し、前記作業内容に応じて前記車体領域を設定する、
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、油圧ショベル等の作業機械に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
作業機械の稼働時の不慮の接触を低減するために、作業機械の動作を制御する制御装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の制御装置は、作業機械の姿勢を示す状態情報、作業機械の動作を示す動作情報、及び、作業機械の周辺の物体の配置を示す周辺情報を取得する取得手段と、状態情報と動作情報とに基づいて、可動部と周辺の物体との間に設定される安全距離を特定する特定手段と、安全距離と周辺情報とに応じて、作業機械の動作を制御する動作制御手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－０７６４０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において、特定手段は、可動部の速度ベクトルの各成分に応じた各軸半径を有する楕円体を設定し、安全距離を、楕円体の半径として特定する構成である。楕円体を定義するには点群データが必要となるうえ、楕円体の演算には複雑な処理が必要となるため、高性能のコントローラが要求される。一方で、作業機械は作業中に振動が発生するため、コントローラには耐震性が求められる。高性能なコントローラを振動の激しい作業機械に搭載することは現実的ではないことから、汎用のコントローラでも処理できるよう、コントローラの制御負担を軽くすることが重要な課題である。
【０００５】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業機械を制御するコントローラの制御負担を軽くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、旋回体及び前記旋回体の前部に取り付けられたフロント作業機を備えた機体と、前記フロント作業機の姿勢を検出する姿勢センサと、前記フロント作業機を操作する操作装置と、を備えた作業機械であって、前記機体の周囲の障害物の情報を取得する外界センサもしくは、予め前記機体の周囲の障害物の情報を記憶した記憶装置から取得した前記障害物の情報と、前記姿勢センサにて検出された前記フロント作業機の姿勢情報と、前記操作装置の操作入力とに基づき、前記機体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、前記コントローラは、前記姿勢情報に基づいて、前記作業機械の少なくとも一部を第１の直方体形状で囲んだ領域を所定の座標上に車体領域として設定し、前記外界センサもしくは前記記憶装置から取得した前記障害物を第２の直方体形状で囲んだ領域を前記所定の座標上に侵入不可領域として設定し、前記操作装置の操作入力から前記車体領域の軌道を予測し、前記車体領域が前記所定の座標上において前記侵入不可領域と接触すると予測された場合に、前記作業機械が前記侵入不可領域に侵入しないように少なくとも前記旋回体または前記フロント作業機の動作を制御する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、車体領域と侵入不可領域とをそれぞれ仮想の直方体形状を用いて設定できるため、コントローラの制御負担を軽くできる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の実施形態に係る油圧ショベルの外観を示す斜視図である。
コントローラの機能ブロック図である。
油圧ショベルと障害物とを直方体形状を用いてモデル化した図である。
（ａ）障害物に対する直方体形状の設定の変形例を示す図、（ｂ）バケットに対する直方体形状の設定の変形例を示す図である。
フロント作業機が障害物と接触する場合をモデル化した図である。
接触判定処理の手順を示すフローチャートである。
作業内容に応じた直方体形状の設定方法の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を示す斜視図である。図１に示すように、油圧ショベル１は、垂直方向にそれぞれ回動するブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃからなる多関節型のフロント作業機１Ａと、上部旋回体１ｄ及び下部走行体１ｅからなる車体１Ｂとで構成され、フロント作業機１Ａのブーム１ａの基端は上部旋回体１ｄの前部に支持されている。ブーム１ａ、アーム１ｂ、バケット１ｃ、上部旋回体１ｄ、及び下部走行体１ｅは、それぞれブームシリンダ３ａ、アームシリンダ３ｂ、バケットシリンダ３ｃ、旋回モータ（図示せず）、及び左右の走行モータ（左側の走行モータ３ｅのみ図示）によりそれぞれ駆動される被駆動部材を構成し、それらの動作は、上部旋回体１ｄの運転室に設けられた操作装置（Ａ１０６／図２参照）により指示される。ブーム１ａ、アーム１ｂ、及びバケット１ｃは、それぞれの角度を計測する角度センサ８ａ、８ｂ、８ｃ（Ａ１０２／図２参照）を有している。なお、フロント作業機１Ａは、バケット１ｃの代わりに、グラップル等のアタッチメントを備える場合もある。
（【００１１】以降は省略されています）

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