矿山机械制造技术

矿山机械具有：基于由GNSS接收器测量到的位置以及速度、由车身姿势传感器测量到的车身姿势以及由加速度传感器测量到的加速度来计算所行驶的路径的路面坡度的路面坡度计算部；基于由GNSS接收器测量到的速度、由加速度传感器测量到的加速度、由车轮速度传感器测量到的车轮速度、由操舵角传感器测量到的操舵方向、由载重传感器测量到的车重以及由驱动扭矩传感器测量到的驱动扭矩来计算驱动力系数的驱动力系数计算部；和基于由路面坡度计算部计算出的路面坡度以及由驱动力系数计算部计算出的驱动力系数来计算目标扭矩的目标扭矩计算部。部。部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】矿山机械


[0001]本专利技术涉及在矿山内行驶的矿山机械。
[0002]本申请基于2020年9月25日提交的日本国专利申请2020－161342号而要求优先权，并将其内容援引至此。

技术介绍

[0003]例如露天开采矿山中采用了被称为下垂式开挖(drop cut)的工法，该工法为，一边由液压挖掘机向下挖掘平面，一边由翻斗卡车将从此处排出的土等运走。该工法中，液压挖掘机在平坦的场所挖掘前进，逐渐产生坡度路，翻斗卡车在生成的坡度路上下坡，由翻斗卡车将由液压挖掘机挖出的土等向卸土场运走。因此，不仅基于液压挖掘机进行的向翻斗卡车的装载作业，而且基于翻斗卡车进行的运输作业都没有在平坦场所进行，而是在翻斗卡车大幅倾斜的状态下进行。
[0004]最近，为了谋求矿山现场的安全性以及生产性的提高、人工费的削减，正在发展将无人翻斗卡车导入上述工法的技术。但是，在扩大开采场所的情况下，不具有事先准备好的地图数据，而且还会在坡度大的路面上行驶，因此会进行仅基于推定位置以及姿势来使无人翻斗卡车向液压挖掘机的指定位置移动或停止的控制。并且，作为对于这种事先不了解路面坡度的行驶路径计算路面坡度并行驶的方法，例如专利文献1所述地举出一种方法，其基于从测量或卡车行驶后的结果得到的相邻点的高低差来计算路面坡度，并设定目标行驶速度。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开2019－133473号公报

技术实现思路

[0008]但是，在新生成的路面或富含水的路面等中，因为土柔软，所以大多发生车轮下沉。由此，成为在抵抗路面坡度的基础上还抵抗由车轮下沉造成的行驶阻力的行驶，因此驱动扭矩的计算变得困难，难以高精度进行向设为目的地的地点的行驶控制。
[0009]本专利技术是为了解决这样的技术课题而做出的，目的为，提供一种考虑路面坡度以及车轮下沉来计算驱动扭矩而能够高精度进行行驶控制的矿山机械。
[0010]本专利技术的矿山机械具有：基于从测位卫星接收到的电波来测量在矿山内行驶的矿山机械的位置以及速度的GNSS接收器；测量所述矿山机械的车身姿势的车身姿势传感器；测量所述矿山机械的加速度的加速度传感器；基于所述矿山机械的车轮的转速来测量车轮速度的车轮速度传感器；测量所述矿山机械的操舵方向的操舵角传感器；测量包括装载重量在内的所述矿山机械的车重的载重传感器；测量所述矿山机械的驱动轮的驱动扭矩的驱动扭矩传感器；和控制所述矿山机械的控制装置，所述矿山机械的特征在于，所述控制装置构成为，基于由所述GNSS接收器测量到的位置以及速度、由所述车身姿势传感器测量到的
车身姿势、以及由所述加速度传感器测量到的加速度来计算所行驶的路径的路面坡度，基于由所述GNSS接收器测量到的速度、由所述加速度传感器测量到的加速度、由所述车轮速度传感器测量到的车轮速度、由所述操舵角传感器测量到的操舵方向、由所述载重传感器测量到的车重、以及由所述驱动扭矩传感器测量到的驱动扭矩来计算驱动力系数，基于计算出的所述路面坡度以及所述驱动力系数来计算所述矿山机械的目标扭矩，控制所述驱动轮的驱动扭矩使其成为计算出的所述目标扭矩。
[0011]在本专利技术的矿山机械中，控制装置基于由GNSS接收器测量到的位置以及速度、由车身姿势传感器测量到的车身姿势、以及由加速度传感器测量到的加速度来计算所行驶的路径的路面坡度，基于由GNSS接收器测量到的速度、由加速度传感器测量到的加速度、由车轮速度传感器测量到的车轮速度、由操舵角传感器测量到的操舵方向、由载重传感器测量到的车重、以及由驱动扭矩传感器测量到的驱动扭矩来计算驱动力系数。而且，控制装置基于计算出的路面坡度以及驱动力系数来计算矿山机械的目标扭矩，控制驱动轮的驱动扭矩使其成为计算出的目标扭矩。通过这样地考虑路面坡度以及车轮下沉来计算驱动扭矩，由此能够高精度进行矿山机械的行驶控制。
[0012]专利技术效果
[0013]根据本专利技术，能够考虑路面坡度以及车轮下沉来计算驱动扭矩，而高精度进行矿山机械的行驶控制。
附图说明
[0014]图1是无人翻斗卡车的概略构成的侧视图。
[0015]图2是表示第1实施方式的无人翻斗卡车的构成框图。
[0016]图3是表示控制装置的处理流程的图。
[0017]图4是表示坡度变化点计算的处理流程的图。
[0018]图5是表示存储部内存储的坡度变化表的图。
[0019]图6是表示俯仰角系列的平均计算的概念图的图。
[0020]图7是表示基于速度进行的坡度计算的处理流程的图。
[0021]图8是表示惯性速度矢量计算的处理流程的图。
[0022]图9是表示存储部内存储的驱动力系数表的图。
[0023]图10是表示目标扭矩计算的处理流程的图。
[0024]图11是表示速度曲线(speed profile)设定的概念图。
[0025]图12是表示第2实施方式的无人翻斗卡车、管制系统以及液压挖掘机的概略构成的框图。
[0026]图13是表示第2实施方式的处理流程的图。
[0027]图14是表示第2实施方式的路径设定的一例的图。
具体实施方式
[0028]以下，参照附图来说明本专利技术的矿山机械的实施方式。在附图的说明中针对同一要素标注同一附图标记，并省略其重复说明。另外，在以下的说明中，作为矿山机械而以无人翻斗卡车为例来说明，但本专利技术不限定于无人翻斗卡车。
[0029]无人翻斗卡车1是能够在露天开采矿山内自律行驶的车辆。如图1所示，该无人翻斗卡车1由左右一对的前轮11、左右一对的后轮12、将左右的车轮(也就是说，前轮11或后轮12)相连的车轮轴13、和通过弹簧等与车轮轴13连结的牢固框架即车身14构成。在车身14之上搭载有用于承载土砂等的货箱15，车身14和货箱15由抬升液压缸16连结。另外，在车身14安装有燃料箱17。后轮12例如为驱动轮，与未图示的驱动马达等连接。另外，在车身14的上方安装有能够供操作员和点检员步行的甲板18。
[0030][第1实施方式][0031]图2是表示第1实施方式的无人翻斗卡车的构成框图。在无人翻斗卡车1配置有接收来自GPS(Global Positioning System)等测位卫星的电波的多个GNSS(Global Navigation Satellite System)天线20、和基于由GNSS天线20接收到的信息来测量无人翻斗卡车1的位置(也称为现在位置)以及速度(以下称为“GNSS速度”)的GNSS接收器21。GNSS接收器21将测量到的无人翻斗卡车1的位置以及GNSS速度向控制装置28(后述)输出。
[0032]另外，在无人翻斗卡车1的车身14上分别安装有加速度传感器22、车轮速度传感器23、操舵角传感器24、载重传感器25、驱动扭矩传感器26、车身姿势传感器27、以及控制装置28。
[0033]加速度传感器22通过车身坐标系b(也就是说，固定于车身14的坐标系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种矿山机械，其具有：基于从测位卫星接收到的电波来测量在矿山内行驶的矿山机械的位置以及速度的GNSS接收器；测量所述矿山机械的车身姿势的车身姿势传感器；测量所述矿山机械的加速度的加速度传感器；基于所述矿山机械的车轮的转速来测量车轮速度的车轮速度传感器；测量所述矿山机械的操舵方向的操舵角传感器；测量包括装载重量在内的所述矿山机械的车重的载重传感器；测量所述矿山机械的驱动轮的驱动扭矩的驱动扭矩传感器；和控制所述矿山机械的控制装置，所述矿山机械的特征在于，所述控制装置构成为，基于由所述GNSS接收器测量到的位置以及速度、由所述车身姿势传感器测量到的车身姿势、以及由所述加速度传感器测量到的加速度来计算所行驶的路径的路面坡度，基于由所述GNSS接收器测量到的速度、由所述加速度传感器测量到的加速度、由所述车轮速度传感器测量到的车轮速度、由所述操舵角传感器测量到的操舵方向、由所述载重传感器测量到的车重、以及由所述驱动扭矩传感器测量到的驱动扭矩来计算驱动力系数，基于计算出的所述路面坡度以及所述驱动力系数来计算所述矿山机械的目标扭矩，控制所述驱动轮的驱动扭矩使其成为计算出的所述目标扭矩。2.根据权利要求1所述的矿山机械，其特征在于，所述控制装置设定到目的地为止的路径，基于设定的到目的地为止的路径以及由所述GNSS接收器测量到的位置来计算所述矿山机械的目标加速度，并基于计算出的所述目标加速度、所述路面坡度以及所述驱动力系数来计算所述目标扭矩。3.根据权利要求1或2所述的矿山机械，其特征在于，所述控制装置基于由所述GNSS接收器测量到的速度、由所述加速度传感器测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：板东干雄，鱼津信一，
申请(专利权)人：日立建机株式会社，
类型：发明
国别省市：