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公開番号2024172293
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2023089903
出願日2023-05-31
発明の名称制御装置および制御方法
出願人株式会社小松製作所
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類E02F 3/43 20060101AFI20241205BHJP(水工;基礎;土砂の移送)
要約【課題】作業機械の姿勢の変化が生じても適切に自動掘削を行う。
【解決手段】制御装置は、作業機械の傾きの計測データを取得する。制御装置は、掘削の目標軌跡に従って作業機の操作信号を出力する自動掘削制御を開始する。制御装置は、自動掘削制御中における計測データの変化に応じて目標軌跡を変更する。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
作業機を備える作業機械の制御装置であって、
作業機械の傾きの計測データを取得し、
掘削の目標軌跡に従って前記作業機の操作信号を出力する自動掘削制御を開始し、
前記自動掘削制御中における前記計測データの変化に応じて掘削動作を変更する
制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記掘削動作の変更は、前記計測データの変化に応じて前記目標軌跡を変更することによってなされる
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記自動掘削制御中における前記計測データの変化が、前記作業機械が後傾していることを表す場合に、最下点が浅くなるように前記目標軌跡を変更する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記自動掘削制御中における前記計測データの変化が、前記作業機械が後傾していることを表す場合に、弧長が長くなるように前記目標軌跡を変更する
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記自動掘削制御中における前記計測データの変化が、前記作業機械が後傾していないことを表す場合に、最下点が深くなるように前記目標軌跡を変更する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項６】
前記自動掘削制御中における前記計測データの変化が、前記作業機械が後傾していないことを表す場合に、弧長が短くなるように前記目標軌跡を変更する
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記掘削動作の変更に伴って、次回の目標軌跡を決定する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項８】
前記作業機は刃先を有する作業具を備え、
前記自動掘削制御において、前記刃先の角度が前記目標軌跡の接線に基づいて決定される目標角度に従うように前記操作信号を生成し、
前記作業具を目標角度にすると前記刃先が前記目標軌跡の始点に到達しない場合に、前記始点における前記接線に対する前記刃先の角度を前記目標角度より大きくする
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記作業機は、刃先と、土砂を取り込むための開口部とを有する作業具を備え、
前記自動掘削制御において、前記刃先の角度が前記目標軌跡の接線に基づいて決定される目標角度に従うように前記操作信号を生成し、前記刃先が前記目標軌跡の終点に到達した場合または到達する前に、前記開口部が水平に近づくように前記操作信号を生成する
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
作業機を備える作業機械の制御方法であって、
作業機械の傾きの計測データを取得するステップと、
掘削の目標軌跡に従って前記作業機の操作信号を出力する自動掘削制御を開始するステップと、
前記自動掘削制御中における前記計測データの変化に応じて掘削動作を変更するステップと
を有する制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、制御装置および制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、作業機械による掘削において、地面の硬さに応じてバケットの刃先の角度を制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１９／００９３４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
地面の硬さや足場の不安定さなどの要因により、掘削作業中に作業機械の姿勢が変化してしまうことがある。掘削作業の反力によって作業機械の姿勢が変化してしまう場合、バケットなどの作業具に適切に力が伝わらず、掘削効率が低下する。
作業機械による自動掘削制御は、所定の目標軌跡に沿ってバケットを移動させるように作業機を制御することでなされる。しかしながら、自動掘削制御において作業機械の姿勢が変化しても同じ目標軌跡に沿ってバケットを移動させようとすると、自動掘削が適切になされない可能性がある。
本開示の目的は、作業機械の姿勢の変化が生じても適切に自動掘削を行うことができる制御装置および制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様によれば、制御装置は、作業機を備える作業機械の制御装置であって、作業機械の傾きの計測データを取得し、掘削の目標軌跡に従って前記作業機の操作信号を出力する自動掘削制御を開始し、前記自動掘削制御中における前記計測データの変化に応じて掘削動作を変更する。
【発明の効果】
【０００６】
上記態様によれば、作業機械の姿勢の変化が生じても適切に自動掘削を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
第一実施形態に係る作業機械の構成を示す概略図である。
第一実施形態に係る制御装置の構成を示す概略ブロック図である。
第一実施形態に係る目標軌跡の例を示す図である。
第一実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャート（パート１）である。
第一実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャート（パート２）である。
第一実施形態に係る自動掘削制御方法を示すフローチャート（パート３）である。
第一実施形態に係る掘削軌跡の生成例を示す図である。
第一実施形態に係る目標軌跡の変更の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
〈第一実施形態〉
《作業機械１００の構成》
図１は、第一実施形態に係る作業機械１００の構成を示す概略図である。
作業機械１００は、施工現場にて稼働し、土砂などの施工対象を掘削する。第一実施形態に係る作業機械１００は、図示しない上位装置の指示に従って自律制御する。上位装置は、作業機械１００の位置および姿勢に基づいて作業機械１００を制御するための信号を自動的に生成し、作業機械に当該信号を出力する。なお、他の実施形態においては、作業機械１００はオペレータによって直接操作または遠隔操作されるものであってもよい。この場合、直接操作に係る作業機械１００に設けられた操作装置や、遠隔操作に係る作業機械１００を操作するための遠隔操作装置が上位装置に対応する、
自律制御は、所定の動作を実現するために作業機械１００が自律的に作業機１３０の駆動を制御することである。第一実施形態に係る作業機械１００は、掘削対象を作業機１３０で掘削する掘削動作を自律的に行う。自律制御の詳細は後述する。
【０００９】
作業機械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。また作業機械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作業機械１００は、バックホウショベルである。作業機械１００は、走行体１１０、旋回体１２０および作業機１３０を備える。
【００１０】
走行体１１０は、作業機械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。なお、他の実施形態では作業機１３０は、電動駆動するものであってよい。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。
（【００１１】以降は省略されています）

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