挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)以及挖掘機(jī)械的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)以及挖掘機(jī)械。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，在液壓挖掘機(jī)或者推土機(jī)等具備作業(yè)機(jī)的挖掘機(jī)械中，提出了如下的技術(shù):對(duì)自身的位置與表示挖掘?qū)ο笾械淖鳛槟繕?biāo)的地形形狀的施工信息進(jìn)行比較，通過(guò)運(yùn)算處理而求出作業(yè)機(jī)的姿勢(shì)，以避免侵入作為目標(biāo)的地形的方式控制作業(yè)機(jī)的動(dòng)作?；谶@樣的挖掘機(jī)械的施工被稱作信息化施工。例如，在專利文獻(xiàn)1中記載有能夠進(jìn)行限制了前側(cè)裝置的可動(dòng)作區(qū)域的挖掘的挖掘控制裝置。
[0003]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開(kāi)1995/030059號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明要解決的課題
[0007]然而，在以避免侵入作為目標(biāo)的地形的方式控制作業(yè)機(jī)時(shí)，若對(duì)表示挖掘?qū)ο笾械淖鳛槟繕?biāo)的地形形狀的施工信息進(jìn)行更新，則根據(jù)更新后的施工信息來(lái)控制作業(yè)機(jī)的動(dòng)作。于是，存在這樣的可能性:操作人員未認(rèn)識(shí)到施工信息已被更新而在認(rèn)為相對(duì)于更新前的施工信息控制作業(yè)機(jī)的情況下操作作業(yè)機(jī)，從而感到不協(xié)調(diào)。
[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)以及挖掘機(jī)械，在進(jìn)行使用了挖掘機(jī)械的信息化施工時(shí)，不進(jìn)行對(duì)于挖掘機(jī)械的操作人員來(lái)說(shuō)不希望的施工信息的更新，操作人員能夠沒(méi)有不協(xié)調(diào)感地操作作業(yè)機(jī)。
[0009]用于解決課題的手段
[0010]本發(fā)明的挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)在執(zhí)行根據(jù)作業(yè)機(jī)的位置以及表示所述作業(yè)機(jī)所挖掘的挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的施工信息、以避免所述作業(yè)機(jī)侵入所述挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂扑鲎鳂I(yè)機(jī)的動(dòng)作的挖掘控制的過(guò)程中，在處于新的施工信息的等待更新?tīng)顟B(tài)且所述挖掘控制處于執(zhí)行中的情況下，為了執(zhí)行中的所述挖掘控制而不更新所述新的施工信息。
[0011]本發(fā)明的挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)是控制具備作業(yè)機(jī)的挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)，該挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)包括:通信部，其從外部裝置接收表示所述作業(yè)機(jī)所挖掘的挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的施工信息；存儲(chǔ)部，其存儲(chǔ)所述通信部接收到的所述施工信息；作業(yè)機(jī)控制部，其執(zhí)行根據(jù)所述作業(yè)機(jī)的位置以及存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)部的所述施工信息以避免所述作業(yè)機(jī)侵入所述挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂扑鲎鳂I(yè)機(jī)的動(dòng)作的挖掘控制；以及處理部，其根據(jù)所述作業(yè)機(jī)控制部控制所述作業(yè)機(jī)的控制狀態(tài)，來(lái)確定是否將所述作業(yè)機(jī)控制部進(jìn)行所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0012]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部正執(zhí)行所述挖掘控制的情況下，所述處理部不將所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0013]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部正執(zhí)行所述挖掘控制的情況下，在所述挖掘控制正使用中的施工信息的文件名與所述通信部接收到的新的施工信息的文件名相同時(shí)，所述處理部不將所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0014]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部正執(zhí)行所述挖掘控制的情況下，在所述挖掘控制正使用中的施工信息的位置信息與所述通信部接收到的新的施工信息的位置信息相同時(shí)，所述處理部不將所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0015]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部正執(zhí)行所述挖掘控制的情況下，所述處理部將所述挖掘控制所使用的施工信息以外的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0016]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部不執(zhí)行所述挖掘控制的情況下或者所述挖掘機(jī)械處于切斷的狀態(tài)的情況下，將所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0017]優(yōu)選為，所述挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)具備選擇是否執(zhí)行所述挖掘控制的開(kāi)關(guān)，在通過(guò)所述開(kāi)關(guān)的操作執(zhí)行所述挖掘控制之后通過(guò)所述開(kāi)關(guān)的操作解除了所述挖掘控制的情況下，將所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0018]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部正執(zhí)行所述挖掘控制的情況下且在所述作業(yè)機(jī)離開(kāi)所述挖掘?qū)ο髸r(shí)，所述處理部將所述挖掘控制所使用的設(shè)計(jì)面信息更新為所述通信部接收到的新的設(shè)計(jì)面信息。
[0019]優(yōu)選為，在所述作業(yè)機(jī)控制部執(zhí)行所述挖掘控制的過(guò)程中，所述處理部將表示所述通信部接收了新的施工信息的接收信息顯示于顯示部。
[0020]本發(fā)明的挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)是控制具備作業(yè)機(jī)的挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)，該挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)包括:通信部，其從外部裝置接收與所述作業(yè)機(jī)所挖掘的挖掘?qū)ο笙嚓P(guān)的信息即施工信息；存儲(chǔ)部，其在存儲(chǔ)所述通信部接收到的所述施工信息且所述通信部接收了新的施工信息的情況下，將所存儲(chǔ)的所述施工信息更新為所述新的施工信息；作業(yè)機(jī)控制部，其執(zhí)行根據(jù)所述作業(yè)機(jī)的位置以及存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)部的所述施工信息以避免所述作業(yè)機(jī)侵入所述挖掘?qū)ο蟮姆绞娇刂扑鲎鳂I(yè)機(jī)的動(dòng)作的挖掘控制；以及處理部，其在所述作業(yè)機(jī)控制部不執(zhí)行所述挖掘控制時(shí)，將所述作業(yè)機(jī)控制部進(jìn)行所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述新的施工信息，在所述作業(yè)機(jī)控制部正執(zhí)行所述挖掘控制時(shí)，不將所述作業(yè)機(jī)控制部進(jìn)行所述挖掘控制所使用的施工信息更新為所述新的施工信息，而將所述作業(yè)機(jī)控制部進(jìn)行所述挖掘控制所使用的施工信息以外的施工信息更新為所述通信部接收到的新的施工信息。
[0021 ] 本發(fā)明的挖掘機(jī)械具備所述挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)。
[0022]本發(fā)明能夠提供在進(jìn)行使用了挖掘機(jī)械的信息化施工時(shí)不進(jìn)行對(duì)于挖掘機(jī)械的操作人員來(lái)說(shuō)不希望的施工信息的更新，操作人員能夠沒(méi)有不協(xié)調(diào)感地操作作業(yè)機(jī)的挖掘機(jī)械的控制系統(tǒng)以及挖掘機(jī)械。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)施方式的液壓挖掘機(jī)的立體圖。
[0024]圖2是示出液壓挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0025]圖3A是液壓挖掘機(jī)的側(cè)視圖。
[0026]圖3B是液壓挖掘機(jī)的后視圖。
[0027]圖4是示出表示挖掘?qū)ο蟮哪繕?biāo)形狀的施工信息的一例的示意圖。
[0028]圖5是示出作業(yè)機(jī)控制器以及顯示控制器的框圖。
[0029]圖6是示出顯示于顯示部的目標(biāo)挖掘地形的一例的圖。
[0030]圖7是示出目標(biāo)速度、垂直速度分量與水平速度分量之間的關(guān)系的示意圖。
[0031]圖8是不出垂直速度分量與水平速度分量的算出方法的圖。
[0032]圖9是不出垂直速度分量與水平速度分量的算出方法的圖。
[0033]圖10是示出刃尖與目標(biāo)挖掘地形之間的距離的示意圖。
[0034]圖11是示出限制速度信息的一例的圖。
[0035]圖12是示出動(dòng)臂的限制速度的垂直速度分量的算出方法的示意圖。
[0036]圖13是示出動(dòng)臂的限制速度的垂直速度分量與動(dòng)臂的限制速度之間的關(guān)系的示意圖。
[0037]圖14是示出刃尖的移動(dòng)引起的動(dòng)臂的限制速度的變化的一例的圖。
[0038]圖15是示出液壓挖掘機(jī)與管理中心的圖。
[0039]圖16是示出挖掘控制中的控制例(施工信息的更新控制)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]參照附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式(實(shí)施方式)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0041 ] <挖掘機(jī)械的整體結(jié)構(gòu)>
[0042]圖1是實(shí)施方式的挖掘機(jī)械的立體圖。圖2是示出液壓挖掘機(jī)100的液壓系統(tǒng)300與控制系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)的框圖。作為挖掘機(jī)械的液壓挖掘機(jī)100具有作為主體部的車輛主體1與作業(yè)機(jī)2。車輛主體1具有作為回轉(zhuǎn)體的上部回轉(zhuǎn)體3與作為行駛體的行駛裝置5。上部回轉(zhuǎn)體3在發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的內(nèi)部收納有作為動(dòng)力產(chǎn)生裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)35以及液壓栗36、37等裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG配置在上部回轉(zhuǎn)體3的一端側(cè)。
[0043]在本實(shí)施方式中，液壓挖掘機(jī)100中的作為力產(chǎn)生裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)35使用例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)，但動(dòng)力產(chǎn)生裝置不限定于此。液壓挖掘機(jī)100的動(dòng)力產(chǎn)生裝置例如也可以是將內(nèi)燃機(jī)、電動(dòng)發(fā)電機(jī)與蓄電裝置組合而得到的所謂混合動(dòng)力式的裝置。另外，液壓挖掘機(jī)100的動(dòng)力產(chǎn)生裝置也可以不具有內(nèi)燃機(jī)，而是通過(guò)將蓄電裝置與電動(dòng)發(fā)電機(jī)組合而得到的裝置。
[0044]上部回轉(zhuǎn)體3具有駕駛室4。駕駛室4設(shè)置在上部回轉(zhuǎn)體3的另一端側(cè)。S卩，駕駛室4設(shè)置在與配置有發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的一側(cè)相反的一側(cè)。在駕駛室4內(nèi)配置有圖2所示的顯示部29、操作裝置25以及未圖示的駕駛席。關(guān)于這些見(jiàn)后述。在上部回轉(zhuǎn)體3的上方安裝有扶手9。
[0045]行駛裝置5搭載上部回轉(zhuǎn)體3。行駛裝置5具有履帶5a、5b。行駛裝置5由設(shè)置在左右的行駛馬達(dá)5c的一方或者雙方驅(qū)動(dòng)，履帶5a、5b旋轉(zhuǎn)，從而使液壓挖掘機(jī)100回轉(zhuǎn)行駛或前進(jìn)后退行駛。作業(yè)機(jī)2安裝在上部回轉(zhuǎn)體3的駕駛室4的側(cè)方側(cè)。
[0046]液壓挖掘機(jī)100也可以具備如下的行駛裝置，即，代替履帶5a、5b而具有輪胎，通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)35的驅(qū)動(dòng)力經(jīng)由傳遞機(jī)構(gòu)向輪胎傳遞而能夠行駛。作為這樣的方式的液壓挖掘機(jī)100，例如有輪式液壓挖掘機(jī)。另外，液壓挖掘機(jī)100也可以是具有如下結(jié)構(gòu)的例如反鏟式裝載機(jī):具備具有這樣的輪胎的行駛裝置，并且在車輛主體(主體部)安裝有作業(yè)機(jī)，而不具備圖1所示那樣的上部回轉(zhuǎn)體3以及其回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。g卩，反鏟裝載機(jī)是在車輛主體安裝作業(yè)機(jī)且具備構(gòu)成車輛主體的一部分的行駛裝置的裝置。
[0047]對(duì)于上部回轉(zhuǎn)體3而言，配置有作業(yè)機(jī)2以及駕駛室4的一側(cè)是前方，配置有發(fā)動(dòng)機(jī)室3EG的一側(cè)是后方。換句話說(shuō)，在本實(shí)施方式中，前后方向是X方向。朝向前方時(shí)，左側(cè)是上部回轉(zhuǎn)體3的左方，朝向前方時(shí)，右側(cè)是上部回轉(zhuǎn)體3的右方。上部回轉(zhuǎn)體3的左右方向也稱作寬度方向。換句話說(shuō)，在本實(shí)施方式中，左右方向是y方向。對(duì)于液壓挖掘機(jī)100或者車輛主體1而言，以上部回轉(zhuǎn)體3作為基準(zhǔn)，行駛裝置5側(cè)是下方，以行駛裝置5作為基準(zhǔn)，上部回轉(zhuǎn)體3側(cè)是上方。換句話說(shuō)，在本實(shí)施方式中，上下方向是z方向。在液壓挖掘機(jī)100設(shè)置于水平面的情況下，下方是鉛垂方向、即重力的作用方向側(cè)，上方是與鉛垂方向相反的一側(cè)。
[0048]作業(yè)機(jī)2具有動(dòng)臂6、斗桿7、作為作業(yè)工具的鏟斗8、動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11以及鏟斗油缸12。動(dòng)臂6的基端部經(jīng)由動(dòng)臂銷13而以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在車輛主體1的上部回轉(zhuǎn)體3的前部。斗桿7的基端部經(jīng)由斗桿銷14而以能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的方式安裝在動(dòng)臂6的前端部。在斗桿7的與基端部相反側(cè)的前端部，經(jīng)由鏟斗銷15而安裝有鏟斗8。鏟斗8以鏟斗銷15為中心而轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗8在與鏟斗銷15相反的一側(cè)安裝有多個(gè)刃8B。刃尖8T是刃8B的頂端。
[0049]鏟斗8也可以不具有多個(gè)刃8B。換句話說(shuō)，也可以是不具有圖1所示那樣的刃8B而是刃尖通過(guò)鋼板形成為直線形狀那樣的鏟斗。作業(yè)機(jī)2例如也可以具備具有一個(gè)刃的傾轉(zhuǎn)鏟斗(tilt bucket)。傾轉(zhuǎn)鏟斗指的是如下鏟斗:具備鏟斗轉(zhuǎn)斗油缸，通過(guò)使鏟斗向左右傾轉(zhuǎn)傾斜，從而液壓挖掘機(jī)即使位于傾斜地也能夠?qū)⑿泵?、平地成形、平整為任意的形狀。此外，作業(yè)機(jī)2也可以代替鏟斗8而具備法面鏟斗或者具有鑿巖用的釬頭的鑿巖用的配件等。
[0050]圖1所示的動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11以及鏟斗油缸12是分別利用工作油進(jìn)行伸縮而被驅(qū)動(dòng)的液壓缸。動(dòng)臂油缸10通過(guò)進(jìn)行伸縮而使動(dòng)臂6上下升降。斗桿油缸11通過(guò)進(jìn)行伸縮而使斗桿7以斗桿銷14為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。鏟斗油缸12通過(guò)進(jìn)行伸縮而經(jīng)由連桿使鏟斗8以鏟斗銷15為支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。在不區(qū)分動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11與鏟斗油缸12而統(tǒng)一稱呼的情況下，酌情稱作各液壓缸10、11、12。
[0051]在動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11以及鏟斗油缸12等液壓缸與圖2所示的液壓栗36、37之間，設(shè)置有圖2所示的方向控制閥64。方向控制閥64控制從液壓栗36、37向動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11以及鏟斗油缸12等供給的工作油的流量，并且切換工作油流動(dòng)的方向。通過(guò)控制工作油的流量來(lái)控制各液壓缸10、11、12的伸縮量，通過(guò)對(duì)工作油流動(dòng)的方向進(jìn)行切換控制，由此進(jìn)行用于使各液壓缸10、11、12進(jìn)行伸長(zhǎng)動(dòng)作或者縮短動(dòng)作的切換控制。方向控制閥64包括:行駛用方向控制閥，其用于驅(qū)動(dòng)行駛馬達(dá)5c ；以及作業(yè)機(jī)用方向控制閥，其用于控制動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12以及使上部回轉(zhuǎn)體3回轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)馬達(dá)。
[0052]在本實(shí)施方式中，操作裝置25使用先導(dǎo)油壓式?；趧?dòng)臂操作、鏟斗操作、斗桿操作以及回轉(zhuǎn)操作從液壓栗36向操作裝置25供給利用未圖示的減壓閥減壓至規(guī)定的先導(dǎo)油壓的工作油。當(dāng)從操作裝置25供給的、被調(diào)整為規(guī)定的先導(dǎo)油壓的工作油使方向控制閥64的未圖示的滑柱動(dòng)作時(shí)，對(duì)從方向控制閥64流出的工作油的流量進(jìn)行調(diào)整，從而控制從液壓栗36、37向動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12、回轉(zhuǎn)馬達(dá)38或者行駛馬達(dá)5c供給的工作油的流量。其結(jié)果是，能控制動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11以及鏟斗油缸12等的動(dòng)作。
[0053]另外，圖2所示的作業(yè)機(jī)控制裝置26控制圖2所示的控制閥27，由此控制從操作裝置25向方向控制閥64供給的工作油的先導(dǎo)油壓，因此，控制從方向控制閥64向動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11、鏟斗油缸12供給的工作油的流量。其結(jié)果是，作業(yè)機(jī)控制裝置26能夠控制動(dòng)臂油缸10、斗桿油缸11以及鏟斗油缸12等的動(dòng)作。
[0054]在上部回轉(zhuǎn)體3的上部安裝有天線21、22。天線21、22使用于檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置。天線21、22是圖2所示的、用于檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置的位置檢測(cè)部19的一部分，與位置檢測(cè)裝置19A電連接。位置檢測(cè)裝置19A作為三維位置傳感器而發(fā)揮功能，利用 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigat1n Satellite Systems,GNSS稱作全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng))來(lái)檢測(cè)液壓挖掘機(jī)100的當(dāng)前位置。在以下的說(shuō)明中