装载作业支援系统技术方案

装载作业支援系统使用装载机的第1位置计算器的输出、装载机的作业装置的姿势检测器的输出和作业装置的动态特性进行预测作业装置在有限时间区间中的轨迹的运算，在判断成作业装置不会侵入到基于搬运机的第2位置计算器的输出设定的禁止区域的情况下，基于预测运算的结果对作业装置的前端部接近基于第2位置计算器的输出设定的目标位置的动态特性的第1输入进行运算，在判断成作业装置会侵入到禁止区域的情况下，将禁止区域外的与目标位置不同的位置且比作业装置的前端部位置距目标位置近的位置设为目标，对该前端部接近的动态特性的第2输入进行运算，并基于运算结果的第1输入及第2输入对控制装载机的动作的控制输入进行运算。算。算。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】装载作业支援系统


[0001]本专利技术涉及对装载机相对于搬运机装载货物的装载作业进行支援的装载作业支援系统。

技术介绍

[0002]在液压挖掘机等工程机械的领域中，近年来，推进通过对工程施工适用信息通信技术而有效地灵活运用多种多样的信息来谋求施工合理化的信息化施工的导入。例如，具有具备对操作员的操作进行支援的功能的技术，如将使动臂、斗杆及铲斗等多个被驱动部件连结而成的多关节型的作业装置的位置和姿势向操作员显示的机械引导、以沿着目标施工面移动该作业装置的方式进行控制的机械控制等。
[0003]在进行机械引导或机械控制等操作支援时，将利用施工现场中的本车坐标的施工称为三维信息化施工(以下称为3D信息化施工)。在应对3D信息化施工的工程机械中，为了获取本车的位置，而具备卫星测位系统(Global Navigation Satellite System：GNSS)。GNSS接收来自多个卫星的测位信号而测量本车的三维位置(纬度、经度、高度)。在如液压挖掘机那样具备作业装置的工程机械中，操作支援中不仅需要本车的位置，还需要作业装置所朝向的方向(方位)。因此，已知一种搭载了两个接收测位信号的GNSS天线、且基于这些天线接收到的测位信号确定作业装置的方位的工程机械。
[0004]在液压挖掘机中的通常的信息化施工中，在对砂土进行了粗挖掘后，利用机械控制进行精挖掘。在粗挖掘时，在现场内会产生不需要的砂土，因此需要将该砂土装载到自卸卡车等搬运机并从现场搬运。将液压挖掘机的铲斗内的砂土装入到自卸卡车的货斗中的“装入作业(装载作业)”在粗挖掘工序中高频度发生。因此，通过提供针对装入作业的操作支援，能够期待减轻操作员的作业负担。尤其是，在装入作业中，在使铲斗向自卸卡车的货斗的上方移动的过程中有铲斗与自卸卡车接触的隐患，因此若能够通过自动控制实现避免接触的动作，则施工现场的安全性提高。在工程施工现场中，自卸卡车在接近液压挖掘机时不在铺修路上行驶，因此自卸卡车与液压挖掘机之间的位置关系大多会按装入作业而不同。
[0005]此外，装入作业是液压挖掘机与自卸卡车之间的具有代表性的作业，但该作业并不限于工程机械。例如，在工厂或仓库中运转的作业机器人向叉车或搬运台车装入货物的作业也能够同样地称为装入作业。在工厂或仓库中的作业的情况下，也需要回收所装入的货物的作业。在该回收作业时也是，要求作业机器人不与搬运台车接触而安全地回收货物。这样的回收作业时的避免接触的技术在港口作业中的基于起重机从船(例如油轮)卸下集装箱或从搬运车辆卸下货物的情况下也是需要的。但是，在工厂、仓库、港口的作业中，对搬运车准备专用车道，或利用多个环境传感器监视其动作。因此，不会存在如液压挖掘机和自卸卡车那样在每次装入作业时两者之间的位置关系大为不同的情况。
[0006]作为针对两者之间的位置关系缺乏重现性的装入作业的支援功能，已知专利文献1所记载的技术。专利文献1所记载的技术是对工程机械的旋转体旋转而将挖掘物向自卸卡
车的货斗搬运时的前作业装置的作业机(铲斗)的轨迹进行修正的技术，使用液压挖掘机及自卸卡车双方的位置信息等，判断根据作业机的速度及加速度预测的作业机的轨迹是否与自卸卡车的区域交叉，在判断成作业机的轨迹交叉的情况下进行使旋转体的旋转速度减小的控制以及使前作业装置的上升速度增加的控制中的至少一方。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特开2018
‑
24997号公报

技术实现思路

[0010]专利技术所要解决的课题
[0011]在专利文献1所记载的技术中，将通过旋转动作与前作业装置的动作的复合动作执行工程机械相对于自卸卡车的装入作业设为前提。但是，存在根据工程机械与自卸卡车之间的位置关系而不伴随旋转动作地进行装入作业的情况。例如，自卸卡车位于工程机械的前作业装置的正前方的情况。在该情况下，在专利文献1所记载的技术中，作为避免工程机械的作业机与自卸卡车接触的支援动作能够执行的动作仅为使前作业装置的上升速度增加，从而存在装入作业的动作支援困难的情况。
[0012]本专利技术是基于上述情况而做出的，其目的在于提供一种不论装载机与搬运机两者之间的位置关系如何均能够可靠地支援装载作业的装载作业支援系统。
[0013]用于解决课题的方案
[0014]本申请包含多个解决上述课题的方案，列举其一个例子，为一种装载作业支援系统，对装载机相对于具备货斗的搬运机装载货物的装载作业进行支援，其中该装载机具备将多个被驱动部件能够转动地连结而构成的多关节型的作业装置，上述装载作业支援系统的特征在于，具备：计算上述装载机的位置及方位的第1位置计算器；检测上述作业装置的姿势的姿势检测器；计算上述搬运机的位置及方位的第2位置计算器；和控制上述装载机的动作的控制装置，上述控制装置基于上述第2位置计算器的输出，设定作为上述作业装置在装载作业中应该到达的位置的目标位置，基于上述第2位置计算器的输出，设定作为禁止上述作业装置侵入的区域的禁止区域，使用上述第1位置计算器的输出、上述姿势检测器的输出和上述作业装置的动态特性进行预测上述作业装置在有限的预测时间区间中的轨迹的预测运算，基于上述作业装置的轨迹预测的运算结果，判断上述作业装置在上述预测时间区间中是否会侵入到上述禁止区域内，在判断成上述作业装置不会侵入到上述禁止区域内的情况下，基于上述作业装置的轨迹预测的运算结果，对上述作业装置的前端部在上述预测时间区间中朝向上述目标位置接近那样的上述作业装置的动态特性的输入即第1输入进行运算，在判断成上述作业装置会侵入到上述禁止区域内的情况下，将上述禁止区域外的与上述目标位置不同的位置且比上述作业装置的前端部的位置距上述目标位置近的位置设为目标，对上述作业装置的前端部在上述预测时间区间中接近该目标那样的上述作业装置的动态特性的输入即第2输入进行运算，基于运算结果的上述作业装置的动态特性的第1输入及第2输入，对控制上述装载机的动作的控制输入进行运算，并基于运算结果的控制输入来进行上述装载机的控制。
[0015]专利技术效果
[0016]根据本专利技术的一个例子，通过使用以利用了装载机的作业装置的动态特性的作业装置的轨迹预测的运算结果为基础在作业装置的前端部不会侵入到禁止区域中这一制约条件下计算出的装载机的控制输入，能够以作业装置的前端部避开禁止区域而接近装载作业的目标位置的方式控制装载机的动作。因此，不论装载机与搬运机两者之间的位置关系如何均能够可靠地支援装载作业。
[0017]上述以外的课题、结构及效果将通过以下实施方式的说明而得以明确。
附图说明
[0018]图1是表示作为本专利技术的装载作业支援系统的第1实施方式中的支援对象的装载机的一个例子的液压挖掘机的立体图。
[0019]图2是示意地表示作为本专利技术的装载作业支援系统的第1实施方式中的支援对象的搬运机的一个例子的自卸卡车的外观的图。
[0020]图3是表示液压挖掘机相对于自卸卡车的装入作业中的动作的一个例子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装载作业支援系统，对装载机相对于具备货斗的搬运机装载货物的装载作业进行支援，其中该装载机具备将多个被驱动部件能够转动地连结而构成的多关节型的作业装置，所述装载作业支援系统的特征在于，具备：计算所述装载机的位置及方位的第1位置计算器；检测所述作业装置的姿势的姿势检测器；计算所述搬运机的位置及方位的第2位置计算器；和控制所述装载机的动作的控制装置，关于所述控制装置，基于所述第2位置计算器的输出，设定作为所述作业装置在装载作业中应该到达的位置的目标位置，基于所述第2位置计算器的输出，设定作为禁止所述作业装置侵入的区域的禁止区域，使用所述第1位置计算器的输出、所述姿势检测器的输出和所述作业装置的动态特性，进行预测所述作业装置在有限的预测时间区间中的轨迹的预测运算，基于所述作业装置的轨迹预测的运算结果，判断所述作业装置在所述预测时间区间中是否会侵入到所述禁止区域内，在判断成所述作业装置不会侵入到所述禁止区域内的情况下，基于所述作业装置的轨迹预测的运算结果，对所述作业装置的前端部在所述预测时间区间中朝向所述目标位置接近那样的所述作业装置的动态特性的输入即第1输入进行运算，在判断成所述作业装置会侵入到所述禁止区域内的情况下，将所述禁止区域外的与所述目标位置不同的位置且比所述作业装置的前端部的位置距所述目标位置近的位置设为目标，对所述作业装置的前端部在所述预测时间区间中接近该目标那样的所述作业装置的动态特性的输入即第2输入进行运算，基于运算结果的所述作业装置的动态特性的第1输入及第2输入，对控制所述装载机的动作的控制输入进行运算，基于运算结果的控制输入来进行所述装载机的控制。2.如权利要求1所述的装载作业支援系统，其特征在于，还具备检测所述作业装置的负载的负载检测器，所述控制装置进一步基于所述负载检测器的输出及所述姿势检测器的输出，对所述作业装置保持的货物的载荷进行运算，并基于运算结果的货物的载荷及所述姿势检测器的输出，调整所述作业装置的动态特性。3.如权利要求1所述的装载作业支援系统，其特征在于，所述控制装置构成为除了所述装载机的动作以外还控制所述搬运机的动作，所述控制装置进一步使用所述搬运机的动态特性进行预测所述预测时间区间中的所述搬运机的移动的预测运算，考虑所述搬运机的移动预测的运算结果来进行基于所述控制装置对所述作业装置有无向所述禁止区域内的侵入的判断，在判断成所述作业装置会侵入到所述禁止区域内的情况下的所述控制装置的运算变更为，将所述禁止区域外的与所述目标位置不同的位置且比所述作业装置的前端部的位置
距所述目标位置近的位置设为目...

【专利技术属性】
技术研发人员：石原新士，成川理优，金泽亮，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：