作业机械及液压挖掘机的姿势运算装置以及作业机械制造方法及图纸

作业机械的姿势运算装置具备：计测装置，其设于作业机械，用于检测角速度及加速度；姿势角运算部，其根据由所述计测装置检测出的角速度及加速度来求解所述作业机械的姿势角；第一互补滤波器，其被设定第一截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第一姿势角；第二互补滤波器，其被设定与所述第一截止频率不同的第二截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第二姿势角；切换部，其根据所述计测装置的状态来切换并输出所述第一姿势角或所述第二姿势角。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作业机械的姿势运算装置、液压挖掘机的姿势运算装置及作业机械。
技术介绍
近年来，在液压挖掘机或推土机等作业机械中，已知有检测作业机械的位置来进行作业管理或者根据作业机械的位置信息和表示施工现场的地形的施工信息来进行施工管理的技术(例如专利文献1)。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-61024号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题在求解作业机械所具备的作业机的位置及姿势的情况下，需要准确地求解与作业机械的倾斜度相关的信息。例如，将IMU(InertialMeasurementUnit：惯性计测装置)搭载于作业机械，根据IMU的检测值能获得侧倾角及俯仰角这样的姿势角来作为与作业机械的倾斜度相关的信息。在根据IMU的检测值来求解作业机械的姿势角的情况下，姿势角的精度会对例如要求解的作业机等的位置及姿势的精度造成影响。本专利技术的目的在于在求解作业机械的姿势角时抑制姿势角的精度降低。用于解决课题的方案本专利技术涉及的作业机械的姿势运算装置具备：计测装置，其设于作业机械，用于检测角速度及加速度；姿势角运算部，其根据由所述计测装置检测出的角速度及加速度来求解所述作业机械的姿势角；第一互补滤波器，其被设定第一截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第一姿势角；第二互补滤波器，其被设定与所述第一截止频率不同的第二截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第二姿势角；切换部，其根据所述作业机械的状态，来切换并输出所述第一姿势角或所述第二姿势角。优选为，所述第一截止频率高于所述第二截止频率。优选为，所述切换部在判定为所述作业机械处于准静止状态的情况下输出所述第一姿势角，在判定为所述作业机械处于动态状态的情况下输出所述第二姿势角。优选为，所述切换部在将所述第一姿势角切换为所述第二姿势角之后，使用从切换时的所述第一姿势角减去所述第二姿势角得到的值作为修正值，来对所述第二姿势角进行修正。优选为，所述切换部在将所述第二姿势角切换为所述第一姿势角之后，使用将切换时的所述第二姿势角的误差乘以大于0且小于1的系数得到的值作为修正值，来对所述第一姿势角进行修正。本专利技术涉及的液压挖掘机的姿势运算装置具备：计测装置，其设于液压挖掘机的上部回转体，用于检测角速度及加速度；姿势角运算部，其根据所述计测装置检测出的所述角速度及所述加速度来求解所述液压挖掘机的姿势角；第一互补滤波器，其被设定第一截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第一姿势角；第二互补滤波器，其被设定比所述第一截止频率低的第二截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第二姿势角；切换部，其在判定为所述液压挖掘机处于准静止状态的情况下输出所述第一姿势角，在判定为所述液压挖掘机处于动态状态的情况下输出所述第二姿势角。本专利技术涉及的作业机械具备：前述的作业机械的姿势运算装置；使用从所述作业机械的姿势运算装置输出的所述第一姿势角或所述第二姿势角来求解安装于所述作业机械的作业机的位置的控制部。本专利技术能够在求解作业机械的姿势角时抑制姿势角的精度降低。附图说明图1是本实施方式涉及的作业机械的立体图。图2是表示本实施方式涉及的作业机械的控制系统的图。图3是表示IMU的一例的框图。图4是表示传感器控制装置的框图。图5是表示互补滤波器的特性的图。图6是表示误差的频率特性的图。图7是表示第一互补滤波器的增益及第二互补滤波器的增益与频率的关系的图。图8是表示本实施方式的变形例中的第一姿势角和第二姿势角的切换所使用的表的一例的图。图9是表示传感器控制装置的切换部所输出的液压挖掘机的姿势角、第一姿势角和第二姿势角的时间变化的一例的图。图10是表示求解姿势角的处理的一例的流程图。图11是表示根据IMU的状态来切换姿势角的结果的一例的图。具体实施方式参照附图，对用于实施本专利技术的方式(实施方式)详细地进行说明。<作业机械的整体结构>图1是本实施方式涉及的作业机械的立体图。图2是表示本实施方式涉及的作业机械的控制系统的图。作为作业机械的液压挖掘机100具有车辆主体1和作业机2。车辆主体1具有作为回转体的上部回转体3和作为行驶体的行驶装置5。上部回转体3在发动机室3EG的内部收容图2所示的作为动力产生装置的发动机36及液压泵37等装置。发动机室3EG配置在上部回转体3的后端侧。说明本实施方式时所定义的方向见后述。在本实施方式中，液压挖掘机100中的作为动力产生装置的发动机36使用例如柴油发动机等内燃机，但动力产生装置并不局限于此。液压挖掘机100的动力产生装置可以是例如将内燃机、发电电动机和蓄电装置组合而成的所谓混合动力方式的装置。上部回转体3具有驾驶室4。驾驶室4设置在上部回转体3的前端侧。即，驾驶室4设置在与发动机室3EG所配置的一侧相反的一侧。在驾驶室4内配置有图2所示的第一显示装置28及操作装置30。对这些构件在后叙述。在上部回转体3的上方安装有扶手19及天线20、21。针对天线20、21的详细情况在后叙述。行驶装置5具有履带5a、5b。行驶装置5通过设置在左右的液压马达5c中的一方或两方进行驱动，履带5a、5b旋转，由此使液压挖掘机100向前后行驶或回转。作业机2安装在上部回转体3的驾驶室4的侧方侧。液压挖掘机100也可以具备如下的行驶装置，即，代替履带5a、5b而具有轮胎，并将图2所示的发动机36的驱动力经由传动机构向轮胎传递而能够行驶的行驶装置。作为这样的形态的液压挖掘机100，已知有例如车轮式液压挖掘机。另外，液压挖掘机100也可以是具有如下结构的例如反铲式装载机：具备上述那样的具有轮胎的行驶装置，并且在车辆主体安装作业机，而不具备图1所示那样的上部回转体3及其回转机构。即，反铲式装载机是在车辆主体安装作业机且具备构成车辆主体的一部分的行驶装置的装置。就上部回转体3而言，配置作业机2及驾驶室4的一侧为前方，配置发动机室3EG的一侧为后方。朝向前方时，左侧为上部回转体3的左方，朝向前方时，右侧为上部回转体3的右方。另外，就液压挖掘机100或车辆主体1而言，以上部回转体3为基准，行驶装置5侧为下方，以行驶装置5为基准，上部回转体3侧为上方。在液压挖掘机100设于水平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作业机械的姿势运算装置，其具备：计测装置，其设于作业机械，用于检测角速度及加速度；姿势角运算部，其根据由所述计测装置检测出的角速度及加速度来求解所述作业机械的姿势角；第一互补滤波器，其被设定第一截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第一姿势角；第二互补滤波器，其被设定与所述第一截止频率不同的第二截止频率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第二姿势角；切换部，其根据所述作业机械的状态，来切换并输出所述第一姿势角或所述第二姿势角。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种作业机械的姿势运算装置，其具备：
计测装置，其设于作业机械，用于检测角速度及加速度；
姿势角运算部，其根据由所述计测装置检测出的角速度及加速度来求
解所述作业机械的姿势角；
第一互补滤波器，其被设定第一截止频率，减少由所述姿势角运算部
求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第一姿势角；
第二互补滤波器，其被设定与所述第一截止频率不同的第二截止频
率，减少由所述姿势角运算部求出的所述姿势角中含有的杂音而输出第二
姿势角；
切换部，其根据所述作业机械的状态，来切换并输出所述第一姿势角
或所述第二姿势角。
2.根据权利要求1所述的作业机械的姿势运算装置，其中，
所述第一截止频率高于所述第二截止频率。
3.根据权利要求2所述的作业机械的姿势运算装置，其中，
所述切换部在判定为所述作业机械处于准静止状态的情况下输出所
述第一姿势角，在判定为所述作业机械处于动态状态的情况下输出所述第
二姿势角。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的作业机械的姿势运算装置，其
中，
所述切换部在将所述第一姿势角切换为所述第二姿势角之后，使用从
切换时的所述第一姿势角减去所述第二姿势角得到的值作为修正值，来对
所述第二姿势角进行修正。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：金光保雄，
申请(专利权)人：株式会社小松制作所，
类型：发明
国别省市：日本;JP