工程機械的控制系統、工程機械、以及工程機械的控制方法技術方案

一種工程機械的控制系統，其包括：目標施工地形生成部，其生成表示挖掘對象的目標形狀的目標施工地形；作業機控制指令決定部，其基于上述鏟斗與上述目標施工地形的距離、以及上述斗桿及上述鏟斗的至少一個的動作狀態，輸出用于在與上述動臂軸、上述斗桿軸、及上述鏟斗軸中的至少一個正交的作業機動作平面中驅動上述作業機的指令；以及傾斜控制指令決定部，其基于上述鏟斗與上述目標施工地形的距離、以及上述鏟斗的傾斜旋轉狀態，輸出用于以上述傾斜軸為中心對上述鏟斗進行傾斜控制的指令。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及工程機械的控制系統、工程機械、以及工程機械的控制方法。
技術介紹
在液壓挖掘機這樣的工程機械所涉及的
中，已知有專利文獻1所公開的那種以使鏟斗的齒尖沿表示挖掘對象的目標形狀的目標施工地形移動的方式控制作業機的工程機械。在本說明書中，將以使鏟斗沿目標施工地形移動的方式對作業機的動臂缸、斗桿缸、以及鏟斗缸中的至少一個進行的控制，稱作地面平整輔助控制。在地面平整輔助控制中，根據鏟斗與目標施工地形之間的距離來決定鏟斗的目標速度，基于決定出的鏟斗的目標速度、以及根據操作員的斗桿操作量和鏟斗操作量中的至少一個所導出的鏟斗的移動速度，來計算動臂的目標速度，再基于計算出的動臂的目標速度來控制動臂缸。專利文獻1：PCT國際公開第2014/167718號
技術實現思路
已知具有使鏟斗以傾斜軸為中心旋轉的傾斜式鏟斗的工程機械。需要即使在通過傾斜式鏟斗對傾斜的目標施工地形進行施工的情況下，也能夠沿傾斜的目標施工地形移動傾斜式鏟斗的技術。但是，僅僅是將以往的地面平整輔助控制應用于傾斜式鏟斗的話，如果基于根據操作員的傾斜操作量導出的鏟斗的移動速度來計算動臂的目標速度，則有可能難以使傾斜式鏟斗沿目標施工地形移動。本專利技術的方式的目的在于，提供一種能夠使用傾斜式鏟斗高精度地對傾斜的目標施工地形進行施工的工程機械的控制系統、工程機械、以及工程機械的控制方法。根據本專利技術的第一方式，提供一種工程機械的控制系統，該工程機械具備作業機，該作業機包括：動臂，其能夠以動臂軸為中心相對于車身旋轉；斗桿，其能夠以與上述動臂軸平行的斗桿軸為中心相對于上述動臂旋轉；以及鏟斗，其能夠分別以與上述斗桿軸平行的鏟斗軸及與上述鏟斗軸正交的傾斜軸為中心，相對于上述斗桿旋轉，上述工程機械的控制系統包括：目標施工地形生成部，其生成表示挖掘對象的目標形狀的目標施工地形；作業機控制指令決定部，其基于上述鏟斗與上述目標施工地形之間的距離、以及上述斗桿和上述鏟斗中的至少一個的動作狀態，來輸出用于在與上述動臂軸、上述斗桿軸、及上述鏟斗軸中的至少一個正交的作業機動作平面中驅動上述作業機的指令；以及傾斜控制指令決定部，其基于上述鏟斗與上述目標施工地形之間的距離、以及上述鏟斗的傾斜旋轉狀態，來輸出用于以上述傾斜軸為中心對上述鏟斗進行傾斜控制的指令。根據本專利技術的第二方式，提供一種工程機械，其具備：上部回轉體；下部行走體，其支承上述上部回轉體；作業機，其包括上述動臂、上述斗桿以及上述鏟斗，并由上述上部回轉體支承；以及第一方式的工程機械的控制系統。根據本專利技術的第三方式，提供一種工程機械的控制方法，該工程機械具備作業機，該作業機包括：動臂，其能夠以動臂軸為中心相對于車身旋轉；斗桿，其能夠以與上述動臂軸平行的斗桿軸為中心相對于上述動臂旋轉；以及鏟斗，其能夠分別以與上述斗桿軸平行的鏟斗軸及與上述鏟斗軸正交的傾斜軸為中心，相對于上述斗桿旋轉；上述工程機械的控制方法包括：基于上述鏟斗與表示挖掘對象的目標形狀的目標施工地形之間的距離、以及上述斗桿和上述鏟斗中的至少一個的動作狀態，來輸出用于在與上述動臂軸、上述斗桿軸、及上述鏟斗軸中的至少一個正交的作業機動作平面中驅動上述作業機的指令；以及基于上述鏟斗與上述目標施工地形之間的距離、以及上述鏟斗的傾斜旋轉狀態，來輸出用于以上述傾斜軸為中心對上述鏟斗進行傾斜控制的指令。根據本專利技術的方式，提供了一種能夠使用傾斜式鏟斗高精度地對傾斜的目標施工地形進行施工的工程機械的控制系統、工程機械、以及工程機械的控制方法。附圖說明圖1是表示本實施方式所涉及的工程機械的一個示例的立體圖。圖2是表示本實施方式所涉及的鏟斗的一個示例的側剖面圖。圖3是表示本實施方式所涉及的鏟斗的一個示例的主視圖。圖4是示意性地表示本實施方式所涉及的液壓挖掘機的側視圖。圖5是示意性地表示本實施方式所涉及的液壓挖掘機的后視圖。圖6是示意性地表示本實施方式所涉及的液壓挖掘機的俯視圖。圖7是示意性地表示本實施方式所涉及的鏟斗的側視圖。圖8是示意性地表示本實施方式所涉及的鏟斗的主視圖。圖9是表示本實施方式所涉及的液壓系統的一個示例的示意圖。圖10是表示本實施方式所涉及的液壓系統的一個示例的示意圖。圖11是表示本實施方式所涉及的液壓系統的一個示例的示意圖。圖12是表示本實施方式所涉及的控制系統的一個示例的功能框圖。圖13是示意性地表示設定于本實施方式所涉及的鏟斗的規定點的一個示例的圖。圖14是表示本實施方式所涉及的目標施工數據的一個示例的示意圖。圖15是表示本實施方式所涉及的目標施工地形的一個示例的示意圖。圖16是表示本實施方式所涉及的傾斜動作平面的一個示例的示意圖。圖17是用于說明本實施方式所涉及的液壓挖掘機的控制方法的一個示例的示意圖。圖18是表示本實施方式所涉及的垂直距離與目標速度的關系的一個示例的圖。圖19是表示本實施方式所涉及的動作距離與限制速度的關系的一個示例的圖。圖20是表示本實施方式所涉及的動作距離與限制速度的關系的一個示例的圖。圖21是表示本實施方式所涉及的液壓挖掘機的控制方法的一個示例的流程圖。圖22是用于說明本實施方式所涉及的鏟斗的作用的示意圖。圖23是用于說明本實施方式所涉及的鏟斗的作用的示意圖。圖24是用于說明本實施方式所涉及的液壓挖掘機的控制方法的一個示例的示意圖。符號說明1作業機2上部回轉體3下部行走體3C履帶4駕駛室5發動機室6動臂7斗桿8鏟斗8B鏟斗銷8T傾斜銷9齒尖10液壓缸10A蓋側油室10B桿側油室11動臂缸12斗桿缸13鏟斗缸14傾斜缸16動臂行程傳感器17斗桿行程傳感器18鏟斗行程傳感器19傾斜行程傳感器20位置運算裝置21車身位置運算器22姿勢運算器23方位運算器24鏟斗位置運算裝置25流量控制閥30操作裝置30F操作踏板30L操作桿30T傾斜操作桿31主液壓泵32先導液壓泵33A、33B油路34A、34B壓力傳感器35A、35B油路36A、36B梭閥37A、37B控制閥38A、38B油路39A、39B、39C控制閥40梭閥50控制裝置51車身位置數據獲取部52鏟斗位置數據獲取部53A規定點位置數據計算部53B候選規定點數據計算部54目標施工地形生成部55作業機動作平面計算部56傾斜動作平面計算部57傾斜目標地形計算部58作業機目標速度決定部59傾斜目標速度決定部60作業機控制指令決定部61傾斜控制指令決定部62存儲部63輸入輸出部70目標施工數據生成裝置81底板82背板83上板84側板85側板86開口部87支架88支架90連接部件91板部件92支架93支架94第1連桿部件94P第1連桿銷95第2連桿部件95P第2連桿銷96鏟斗缸上部銷97支架100液壓挖掘機(工程機械)200控制系統300液壓系統AP點AX1動臂軸AX2斗桿軸AX3鏟斗軸AX4傾斜軸CD目標施工數據CS目標施工地形L1動臂長度L2斗桿長度L3鏟斗長度L4傾斜長度L5鏟斗寬度LX線LY線RP基準點RX回轉軸ST傾斜目標地形TP傾斜動作平面α動臂角度β斗桿角度γ鏟斗角度δ傾斜角度ε傾斜軸角度θ1側傾角度θ2俯仰角度θ3橫擺角度具體實施方式以下，一邊參照附圖一邊說明本專利技術所涉及的實施方式，但本專利技術并不受其所限定。以下說明的各實施方式的構成要素可以適當地進行組合。此外，有時也可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種工程機械的控制系統，該工程機械具備作業機，該作業機包括：動臂，其能夠以動臂軸為中心相對于車身旋轉；斗桿，其能夠以與所述動臂軸平行的斗桿軸為中心相對于所述動臂旋轉；以及鏟斗，其能夠分別以與所述斗桿軸平行的鏟斗軸及與所述鏟斗軸正交的傾斜軸為中心，相對于所述斗桿旋轉，所述工程機械的控制系統的特征在于，包括：目標施工地形生成部，其生成表示挖掘對象的目標形狀的目標施工地形；作業機控制指令決定部，其基于所述鏟斗與所述目標施工地形之間的距離、以及所述斗桿和所述鏟斗中的至少一個的動作狀態，來輸出用于在與所述動臂軸、所述斗桿軸、及所述鏟斗軸中的至少一個正交的作業機動作平面中驅動所述作業機的指令；以及傾斜控制指令決定部，其基于所述鏟斗與所述目標施工地形之間的距離、以及所述鏟斗的傾斜旋轉狀態，來輸出用于以所述傾斜軸為中心對所述鏟斗進行傾斜控制的指令。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種工程機械的控制系統，該工程機械具備作業機，該作業機包括：動臂，其能夠以動臂軸為中心相對于車身旋轉；斗桿，其能夠以與所述動臂軸平行的斗桿軸為中心相對于所述動臂旋轉；以及鏟斗，其能夠分別以與所述斗桿軸平行的鏟斗軸及與所述鏟斗軸正交的傾斜軸為中心，相對于所述斗桿旋轉，所述工程機械的控制系統的特征在于，包括：目標施工地形生成部，其生成表示挖掘對象的目標形狀的目標施工地形；作業機控制指令決定部，其基于所述鏟斗與所述目標施工地形之間的距離、以及所述斗桿和所述鏟斗中的至少一個的動作狀態，來輸出用于在與所述動臂軸、所述斗桿軸、及所述鏟斗軸中的至少一個正交的作業機動作平面中驅動所述作業機的指令；以及傾斜控制指令決定部，其基于所述鏟斗與所述目標施工地形之間的距離、以及所述鏟斗的傾斜旋轉狀態，來輸出用于以所述傾斜軸為中心對所述鏟斗進行傾斜控制的指令。2.根據權利要求1所述的工程機械的控制系統，其特征在于，包括：傾斜動作平面計算部，其計算通過所述鏟斗并與所述傾斜軸正交的傾斜動作平面；傾斜目標地形計算部，其計算所述目標施工地形與所述傾斜動作平面交叉的傾斜目標地形；以及傾斜目標速度決定部，其基于所述鏟斗與所述傾斜目標地形之間的距離，來決定在所述傾斜動作平面中所述鏟斗的傾斜目標速度，所述傾斜控制指令決定部基于所述傾斜目標速度來輸出所述指令。3.根據權利要求2所述的工程機械的控制系統，其特征在于：所述傾斜控制指令決定部基于由所述傾斜目標速度決定部決定的所述傾斜目標速度，來輸出對使所述鏟斗傾斜旋轉的傾斜缸進行驅動的指令。4.根據權利要求2或3所述的工程機械的控制系統，其特征在于：所述傾斜目標速度決定部計算在所述目標施工地形的法線方向上所述鏟斗的所述傾斜目標速度。5.根據權利要求2至4中任一項所述的工程機械的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：巖村力，北島仁，巖崎吉朗，藤井悠人，橫尾貴史，
申請(專利權)人：株式會社小松制作所，
類型：發明
國別省市：日本;JP