JP7161561B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は、作業機械に関する。

作業機械の遠隔操作に係る技術として、例えば、特許文献１には、作業対象が写る画像を撮像する撮像装置と、前記撮像装置が撮像した画像を制御装置に送信する画像送信部と、前記制御装置から操作信号を受信する操作信号受信部と、前記画像の伝送状況に応じて前記操作信号を制限する動作制御部とを備える作業車両が開示されている。

特開２０１９－０６８３４６号公報

しかしながら、上記従来技術においては、例えば、通信遅延時間が急に大きくなると、通信状況に応じて作業機械の操作信号を制限する場合に作業機械が急停止することになる。したがって、例えば、バケットに土砂を積んでいるときに急停止した場合には、積荷である土砂を飛散させてしまうおそれがある。また、作業姿勢によっては、急停止によって車体の安定性が著しく低下するおそれもある。すなわち、上記従来技術においては、急停止による積荷の飛散や作業機械の安定性の低下による作業性の悪化が懸念される。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、作業性の悪化を抑制しつつ、通信状況に応じて適切に動作を制限することができる作業機械を提供することを目的とする。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、フロント作業装置を備えた作業機械において、前記フロント作業装置の動作状態に係る状態量を検出する状態量検出装置と、遠隔操縦装置から無線通信を介して送信される操作信号に基づいて前記作業機械の動作を制御する制御装置とを備え、前記状態量検出装置は、前記作業機械の姿勢に係る情報である姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、前記作業機械のフロント作業装置の負荷に係る情報である負荷情報を検出する負荷検出装置とを有し、前記制御装置は、前記無線通信の通信状況を評価し、評価結果に応じて作業機械の動作を制限する際に、前記状態量検出装置の検出結果である前記姿勢情報に応じた前記動作の制限の緩和と、前記負荷情報に応じた前記動作の制限の緩和のうち、緩和の度合いが多きい方に従って前記作業機械の動作の制限を緩和するものとする。

本発明によれば、作業性の悪化を抑制しつつ、通信状況に応じて適切に動作を制限することができる。

作業機械の一例である油圧ショベルの外観を遠隔操縦装置とともに模式的に示す図である。 油圧ショベルの油圧回路システムをコントローラ（制御装置）などの周辺構成とともに抜き出して示す図である。 電磁弁ユニットの詳細を示す図であり、ブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダに係る構成を抜き出して示す図である。 電磁弁ユニットの詳細を示す図であり、走行油圧モータおよび旋回油圧モータに係る構成を抜き出して示す図である。 コントローラのハードウェア構成図である。 制御コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。 ショベル座標系について説明する側面図である。 ショベル座標系について説明する上面図である。 緩減速判定部の緩減速判定処理を示すフローチャートである。 目標動作演算部の目標アクチュエータ速度演算補正処理を示すフローチャートである。 操作信号とアクチュエータ目標速度の関係を示す図である。 通信遅延時間と減速係数の関係を示す図である。 通信遅延時間の時間経過による変化の一例を示す図である。 減速係数Ｋの時間経過による変化の一例を示す図である。 アクチュエータ目標速度の時間経過による変化の一例を示す図である。 通信遅延時間と減速係数との関係を定めたテーブルの一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下の説明においては、作業機械の一例として、フロント作業装置を備える油圧ショベルを例示して説明するが、油圧ショベル以外の他の作業機械においても本発明を適用することが可能である。

また、以下の説明においては、同一の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。すなわち、例えば、２つの油圧ポンプ２ａ，２ｂが存在するとき、これらをまとめてポンプ２と表記することがある。

＜第１の実施の形態＞
本発明の第１の実施の形態を図１～図１５を参照しつつ説明する。

＜基本構成＞
図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を遠隔操縦装置とともに模式的に示す図である。また、図２は、油圧ショベルの油圧回路システムをコントローラ（制御装置）などの周辺構成とともに抜き出して示す図である。

図１において、油圧ショベル１００は、多関節型のフロント作業装置１Ａと、車体１Ｂで構成されている。油圧ショベル１００の車体１Ｂは、左右の走行油圧モータ３ａ，３ｂにより走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられ、旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２とからなる。なお、図１においては走行左油圧モータ３ｂのみを図示し、走行右油圧モータ３ａについては図２にのみ図示している。

フロント作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９、及び、バケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されており、アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され、アーム９はアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。なお、以降の説明において、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、及び、バケットシリンダ７をまとめて油圧シリンダ５～７、或いは、油圧アクチュエータ５～７と称することがある。

ここで、油圧ショベルに設定される油圧ショベル座標系について説明する。図７及び図８は、ショベル座標系について説明する図であり、図７は側面図を、図８は上面図をそれぞれ示している。

図７及び図８に示すように、本実施の形態においては、油圧ショベル１００に対して、ショベル座標系（ローカル座標系）を定義する。ショベル座標系は，下部走行体１１に対して固定のＸＹＺ座標系であり，上部旋回体１２の旋回中心軸に沿う方向に旋回中心点を通って上方を正とするＺ軸と，下部走行体１１に対して上部旋回体１２が正面を向いた姿勢のときに，フロント作業装置１Ａの稼働する平面に沿う方向であってＺ軸に垂直にブームの基端を通って前方を正とするＸ軸と，Ｚ軸とＸ軸の交点を通り，右手座標系となるように図７紙面手前方向を正とするＹ軸とを有する車体座標系を設定する。

また，Ｘ軸とＺ軸の交点（原点Ｏ）からブーム基端までの距離をＬ０，ブーム８の長さ（両端の連結部の間の直線距離）をＬ１、アーム９の長さ（両端の連結部の間の直線距離）をＬ２、バケット１０の長さ（アームとの連結部と爪先の間の直線距離）をＬ３とし、ブーム８とＸＹ平面との成す角（長さ方向の直線とＸＹ平面との相対角度）を回動角度α、アーム９とブーム８との成す角（長さ方向の直線の相対角度）を回動角度β、バケット１０とアーム９との成す角（長さ方向の直線の相対角度）を回動角度γ，下部走行体１１と上部旋回体１２の成す角（Ｚ軸上方からＸＹ平面を俯瞰したときのフロント装置１Ａの中心線とＸ軸との相対角度，図８参照）を回動角度θと定義する。これにより、ショベル座標系におけるバケット爪先位置の座標およびフロント作業装置１Ａの姿勢はＬ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，α，β，γ，θで表現することができる。
さらに、油圧ショベル１００の車体１Ｂの水平面に対する前後方向の傾きを角度θとする。

図１に戻り、フロント作業装置１Ａには、ブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度α，β，γを測定する姿勢検出装置として、ブームピンにブーム角度センサ３０、アームピンにアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にバケット角度センサ３２がそれぞれ取付けられている。なお、本実施の形態では、角度センサ３０，３１，３２として、複数の被駆動部材８，９，１０の連結部における相対角度を検出する角度センサを例示して説明しているが、これに限られず、例えば、複数の被駆動部材８，９，１０のそれぞれの基準面（例えば水平面）に対する相対角度を検出可能な慣性計測装置（IMU: Inertial Measurement Unit）に代替可能である。

上部旋回体１２には、基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（油圧ショベル１００の車体１Ｂ）の傾斜角φを検出する車体傾斜角センサ３３が取付けられている。車体傾斜角センサ３３には、例えば、液封入静電容量方式の傾斜角センサや、慣性計測装置などを用いることができる。

下部走行体１１に対する上部旋回体１２の旋回中心軸には、上部旋回体１２と下部走行体１１の相対角度θを検出する旋回角度センサ３４が取り付けられている。

これら、角度センサ３０、３１、３２、車体傾斜角センサ３３および旋回角度センサ３４により姿勢検出装置を構成する。

図１及び図２に示すように、上部旋回体１２に設けられた運転室内には、下部走行体１１の走行右油圧モータ３ａを操作するための操作装置２３ａと、下部走行体１１の走行左油圧モータ３ｂを操作するための操作装置２３ｂと、ブーム８を駆動するブームシリンダ５及びバケット１０を駆動するバケットシリンダ７を操作するための操作装置１ａと、アーム９のアームシリンダ６及び上部旋回体１２の旋回油圧モータ４を操作するための操作装置１ｂ と、油圧ショベル１００に搭載された原動機であるエンジン１８（後述）の回転数を設定するためのエンジン回転数設定装置４８０とが設置されている。エンジン回転数設定装置４８０は、例えば、オペレータの回転操作に応じてエンジン回転数を設定するエンジンコントロールダイヤルなどである。以下では、走行右レバー２３ａ、走行左レバー２３ｂ、操作右レバー１ａ、及び、操作左レバー１ｂを操作装置１，２３と総称することがある。

また、図１に示すように、例えば、現場事務所等には、油圧ショベル１００を遠隔で操縦するための遠隔操縦装置８００が設けられている。遠隔操縦装置８００には、油圧ショベル１００の運転室内と同様の構成が設けられており、油圧ショベル１００の操作装置１，２３に相当する操作信号を生成する操作装置８０１ａ，８０１ｂ，８２３ａ，８２３ｂと、油圧ショベル１００のエンジン回転数設定装置４８０に相当するエンジン回転数設定装置８８０と、油圧ショベル１００のフロント作業装置１Ａによる作業位置の映像を遠隔操縦装置８００を操作するオペレータに提示する表示装置８１０とを備えている。表示装置８１０は、１つ又は複数のモニタやスクリーン（プロジェクタを含む）などであり、例えば、油圧ショベル１００の運転室の前方上部に設けられた撮像装置（図示せず）で撮像された映像を表示することで、油圧ショベル１００の運転室内に着座した場合のオペレータの視点に相当する映像を遠隔操縦装置８００を操作するオペレータに提示する。

操作装置８０１，８２３から出力された操作信号と、エンジン回転数設定装置８８０から出力された信号とは、遠隔操縦装置８００の通信装置８５０と油圧ショベル１００の通信装置６５０（後の図５及び図６参照）とを介して油圧ショベル１００の制御コントローラ４０に伝送される。

油圧ショベル１００は、油圧ショベル１００の操作状態を搭乗操作状態と遠隔操作状態とで切り換える遠隔搭乗選択装置６７０（後の図５参照）を備えており、搭乗操作状態が選択されている場合には油圧ショベル１００は操作装置１，２３からの信号に基づいて動作し、遠隔操作状態が選択されている場合には油圧ショベル１００は遠隔操縦装置８００の操作装置８０１，８２３からの信号に基づいて油圧ショベル１００を動作する。

図２に示すように、上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は、油圧ポンプ２ａ，２ｂとパイロットポンプ４８を駆動する。油圧ポンプ２ａ，２ｂはレギュレータ２ａａ，２ｂａによって容量が制御される可変容量型ポンプであり、パイロットポンプ４８は固定容量型ポンプである。油圧ポンプ２およびパイロットポンプ４８は作動油タンクより作動油を吸引する。レギュレータ２ａａ，２ｂａの詳細構成は省略するが、レギュレータ２ａａ，２ｂａには制御コントローラ４０から出力された制御信号が入力され、制御信号に応じて油圧ポンプ２ａ，２ｂの吐出流量が制御される。

操作装置１，２３は、電気レバー方式であり、オペレータによる操作量と操作方向とに応じた電気信号を生成して制御コントローラ４０に送信する。制御コントローラ４０は、操作装置１，２３に入力された操作に応じて電磁弁５４ａ～５９ａ，５４ｂ～５９ｂ（後述の図３及び図４参照）を駆動させる電気信号を電磁弁ユニット１６０に出力する。電磁弁５４～５９は、制御コントローラ４０から入力された電気信号に応じて対応する流量制御弁１５ａ～１５ｆを駆動する制御信号（パイロット圧）をパイロットポンプ４８の吐出圧から生成し、流量制御弁１５ａ～１５ｆの油圧駆動部１５０ａ～１５５ａ，１５０ｂ～１５５ｂにパイロットライン１４４ａ～１４９ａ，１４４ｂ～１４９ｂを介して送出する。

油圧ポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁１５ａ～１５ｆを介して走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂ、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、及び、バケットシリンダ７に供給される。油圧ポンプ２から供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、油圧ポンプ２から供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。また、油圧ポンプ２から供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。

ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７には、シリンダ圧を検出する負荷検出装置１６ａ～１６ｆが備えられている。負荷検出装置１６は、例えば、圧力センサであり、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７のそれぞれのボトム側とロッド側に設けられ、圧力を検出して電気信号として制御コントローラ４０へ出力する。なお、図２においては、負荷検出装置１６ａ～１６ｆから制御コントローラ４０へ電気信号を送る接続線は図示を省略する。

エンジン１８は、エンジン回転数を検出するための回転センサであるエンジン回転数検出装置４９０を備えている。

パイロットポンプ４８の吐出配管であるポンプライン１４８ａは、ロック弁３９を介して電磁弁ユニット１６０内の各電磁弁５４～５９に接続されている。ロック弁３９は、例えば、電磁切換弁であり、電磁駆動部が運転室に配置されたゲートロックレバー（図示せず）の位置検出器と電気的に接続されている。すなわち、ゲートロックレバーのポジションが位置検出器で検出され、位置検出器からロック弁３９に対してゲートロックレバーのポジションに応じた信号が入力されることで、ロック弁３９が通流状態と遮断状態とで切り換えられる。例えば、ゲートロックレバーのポジションがロック位置にある場合には、ロック弁３９が閉じてポンプライン１４８ａが遮断され、パイロットポンプ４８から電磁弁ユニット１６０の電磁弁５４～５９へのパイロット圧の供給が遮断れることで、操作装置１，２３（又は、操作装置８０１，８２３）による操作が無効化されて、油圧ショベル１００の走行、旋回、掘削などの動作が禁止される。また、ゲートロックレバーがロック解除位置にある場合には、ロック弁３９が開いてポンプライン１４８ａが開通し、パイロットポンプ４８から電磁弁ユニット１６０の電磁弁５４～５９へのパイロット圧の供給が許容されることで、操作装置１，２３（又は、操作装置８０１，８２３）による操作が有効化されて、走行、旋回、掘削等の動作が可能となる。

＜電磁弁ユニット１６０＞
図３及び図４は、電磁弁ユニットの詳細を示す図であり、図３はブームシリンダ、アームシリンダおよびバケットシリンダに係る構成を、図４は、走行油圧モータおよび旋回油圧モータに係る構成をそれぞれ抜き出して示す図である。

図３及び図４に示すように、フロント制御用の電磁弁ユニット１６０は、一次ポート側がポンプライン１４８ａを介してパイロットポンプ４８に接続されパイロットポンプ４８からのパイロット圧を減圧してパイロットライン１４４ａ～１４９ｂに出力する電磁比例弁５４ａ～５９ｂを備えている。

電磁比例弁５４ａ～５９ａ，５４ｂ～５９ｂは、非通電時には開度が最小であり、制御コントローラ４０からの制御信号である電流を増大させるほど開度は大きくなる。このように、各電磁比例弁５４ａ～５９ａ，５４ｂ～５９ｂの開度は制御コントローラ４０からの制御信号に応じたものとなる。電磁弁ユニット１６０において、制御コントローラ４０から制御信号を出力して電磁比例弁５４ａ～５９ｂを駆動することにより、対応する操作装置１，２３（又は、操作装置８０１，８２３）のオペレータ操作が無い場合にもパイロット圧を発生できるので、各油圧アクチュエータ３～７の動作を強制的に発生することができる。

＜制御コントローラ４０＞
図５は、コントローラのハードウェア構成図である。

図５において、制御コントローラ４０は、入力インタフェース９１と、プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）９２と、記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）９３及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９４と、出力インタフェース９５とを有している。入力インタフェース９１は、操作装置１，２３からの操作量を示す信号と、姿勢検出装置であるブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２、車体傾斜角センサ３３および旋回角度センサ３４からの信号と、エンジン回転数設定装置４８０からの信号と、通信装置６５０を介して入力される信号と、負荷検出装置１６ａ～１６ｆからの信号と、遠隔搭乗選択装置６７０からの信号とを入力し、ＣＰＵ９２による演算が可能な形式への変換（例えば、Ａ／Ｄ変換）を行う。ＲＯＭ９３は、後述するフローチャートを実行するための制御プログラムと、当該フローチャートの実行に必要な各種情報等が記憶された記録媒体であり、ＣＰＵ９２は、ＲＯＭ９３に記憶された制御プログラムに従って入力インタフェース９１及びメモリ９３、９４から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力インタフェース９５は、ＣＰＵ９２での演算結果に応じた出力用の信号を作成し、その信号をエンジン制御コントローラ４７０や電磁弁ユニット１６０の電磁比例弁５４～５９に出力することで、エンジン１８や油圧アクチュエータ３～７を駆動・制御する。なお、図５に示す制御コントローラ４０では、記憶装置としてＲＯＭ９３及びＲＡＭ９４という半導体メモリを備えている場合を例示しているが、記憶機能を有する装置であれば代替可能であり、例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備える構成としても良い。

図６は、制御コントローラの処理機能を示す機能ブロック図である。

図６に示すように、制御コントローラ４０は、電磁比例弁制御部４４と、目標動作演算部７００と、通信状況判定部７１０と、緩減速判定部７２０と、操作信号選択部７３０と、エンジン回転数設定信号選択部７４０とを備えている。

操作信号選択部７３０は、遠隔搭乗選択装置６７０によって搭乗操作状態が選択されているときには、操作装置１，２３からの信号を選択して目標動作演算部７００に出力し、遠隔搭乗選択装置６７０によって遠隔操作状態が選択されているときには、通信装置６５０で受信される信号のうち操作信号に相当する信号（すなわち、操作装置８０１，８２３からの信号）を選択して目標動作演算部７００に出力する。

エンジン回転数設定信号選択部７４０は、遠隔搭乗選択装置６７０によって搭乗操作状態が選択されているときには、エンジン回転数設定装置４８０からの信号を選択して目標動作演算部７００及びエンジン制御コントローラ４７０に出力し、遠隔搭乗選択装置６７０によって遠隔操作状態が選択されているときには、通信装置６５０で受信される信号のうちエンジン回転数設定信号に相当する信号（すなわち、エンジン回転数設定装置８８０からの信号）を選択して目標動作演算部７００及びエンジン制御コントローラ４７０に出力する。

通信状況判定部７１０は、通信装置６５０で受信される信号から遠隔操縦装置８００が当該信号を送信した時刻に関する情報（時刻情報）を抽出し、通信装置６５０が当該信号を受信した時刻との差を通信遅延時間Ｔｃとして算出し、通信遅延時間Ｔｃが予め定めた閾値Ｔｃ０より大きい場合には通信遅延状態であると判定するとともに、判定結果と通信遅延時間Ｔｃを目標動作演算部７００に出力する。また、通信状況判定部７１０は、通信遅延時間Ｔｃが予め定めた閾値Ｔｃ０以下である場合には通信正常状態であると判定するとともに、判定結果と通信遅延時間Ｔｃを目標動作演算部７００に出力する。

緩減速判定部７２０は、姿勢検出装置である各センサ３０～３４と負荷検出装置である圧力センサ１６ａ～１６ｆの信号に応じて緩減速を行うか否かを判定し、判定結果（緩減速フラグ）と緩減速を行う際の減速加速度とを出力する（緩減速判定処理）。緩減速判定処理の詳細は後述する。

目標動作演算部７００は、操作信号選択部７３０で選択されて出力された操作信号とエンジン回転数設定信号選択部７４０で選択されて出力された信号とに基づいて、操作装置１，２３（又は、操作装置８０１，８２３）の操作に対応する油圧アクチュエータの目標アクチュエータ速度を演算するとともに、通信状況判定部７１０および緩減速判定部７２０の判定結果に基づいて目標アクチュエータ速度を補正し、補正した目標アクチュエータ速度を電磁比例弁制御部４４に出力する（目標アクチュエータ速度演算補正処理）。目標アクチュエータ速度演算補正処理の詳細は後述する。

電磁比例弁制御部４４は、目標動作演算部７００から出力された目標アクチュエータ速度に応じた制御信号（制御指令値）を生成し、対応する電磁比例弁５４～５９に出力する。

＜緩減速判定処理（緩減速判定部７２０）＞
図９は、緩減速判定部の緩減速判定処理を示すフローチャートである。

緩減速判定部７２０は、まず、姿勢検出装置３０～３４から検出した信号に基づいて緩減速を実施するか否かを判定し（ステップＳ４００）、続いて、姿勢情報に応じた減速加速度αｐを算出する（ステップＳ４１０）。

また、ステップＳ４００，Ｓ４１０の処理と並行して、負荷検出装置１６ａ～１６ｆから検出した信号に基づいて、緩減速を実施するか否かを判定し（ステップＳ４０１）、続いて、負荷情報に応じた減速加速度αｌを算出する（ステップＳ４１１）。

ステップＳ４１０，Ｓ４１１の処理が終了すると、続いて、減速加速度αｐと減速加速度αｌのうち、絶対値が小さい方を出力する（ステップＳ４２０）。

また、ステップＳ４００，Ｓ４０１の判定結果において、少なくとも何れか一方の判定結果が緩減速を実施するという判定結果であるか否かを判定し（ステップＳ４３０）、判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、緩減速を実施するという判定結果がある場合には、緩減速フラグ＝１を出力する（ステップＳ４４０）。また、ステップＳ４３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、緩減速を実施するという判定結果が無い場合には、緩減速フラグ＝０（ゼロ）を出力する（ステップＳ４４１）。

ここで、ステップS４００，S４０１の緩減速の実施判定方法としては、例えば、ＺＭＰ（Zero Moment Point）方程式を用いて行う方法がある。ＺＭＰ方式を用いる場合には、油圧ショベル１００の動作が急停止すると仮定した場合の減速加速度から安定性を評価し、評価の結果から緩減速を実施するかどうかを判定する。なお、緩減速の実施判定は上記方法に限られず、例えば、事前のシミュレーションや実機試験から固定値を求めたり、所定の姿勢について予め定めた判定閾値に基づいて判定したりしてもよい。

＜目標アクチュエータ速度演算補正処理（目標動作演算部７００）＞
図１０は、目標動作演算部の目標アクチュエータ速度演算補正処理を示すフローチャートである。

目標動作演算部７００は、まず、操作信号選択部７３０で出力される操作信号とエンジン回転数設定信号選択部７４０から出力されるエンジン回転数設定信号とに基づいて、予め定めたテーブル（図１１参照）に基づいてアクチュエータの目標速度を算出する（ステップＳ５００）。

続いて、通信状況判定部７１０で出力された判定結果に基づいて、動作制限を行うか否かを判定する（ステップＳ５１０）。通信状況判定部７１０での判定結果が通信遅延状態である場合には動作制限を行い、通信通常状態である場合には動作制限を行わない。

ステップＳ５１０での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、通信状況判定部７１０での判定結果が通信遅延状態である場合には、予め定めたテーブル（図１２参照）を用い、通信遅延時間Ｔｃに基づいて減速係数Ｋを算出し、ステップＳ５００で求めたアクチュエータの目標速度に減速係数Ｋを乗算して制限された目標速度を算出する（ステップＳ５２０）。

続いて、緩減速判定部７２０の判定結果が、緩減速を実施するとなっているか否か判定し（ステップＳ５３０）、判定結果がＹＥＳの場合には、減速加速度αでＳ５２０で算出したアクチュエータの目標速度に到達するようなアクチュエータの目標速度を出力する（ステップＳ５４０）。

また、ステップＳ５１０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、通信正常状態であって動作制限を行わない場合、又は、ステップＳ５３０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、緩減速を実施しない場合には、ステップＳ５００又はステップＳ５２０で求めたアクチュエータの目標速度を最終値として出力する。

以上のように構成した本実施の形態における作用効果について説明する。

図１３は通信遅延時間の時間経過による変化の一例を、図１４は減速係数Ｋの時間経過による変化の一例を、図１５はアクチュエータ目標速度の時間経過による変化の一例をそれぞれ示す図である。

図１３に示すように、時刻Ｔ０のときに通信遅延時間ＴｃがＴｃｅ０からＴｃｅ１になった場合について例示する。なお、油圧ショベル１００はバケット１０に十分な土砂を積んでおり、緩減速が必要と判断された状況とする。

（１）時刻Ｔ０以前について
時刻Ｔ０以前において、通信遅延時間ＴｃはＴｃｅ０であり閾値Ｔｃ０以下のため、通信状況判定部７１０で動作制限不要と判定される。このため，目標動作演算部７００では通信状況による動作制限はＯＮとならないため（図１０のＳ５１０参照）、アクチュエータの目標速度Ｖｔ（図１０のＳ５００参照）がそのまま出力される（図１５参照）。

（２）時刻Ｔ０～Ｔ１について
図１３に示すように、時刻Ｔ０以降は通信遅延時間ＴｃがＴｃｅ１となる。通信状況判定部７１０は、Ｔｃｅ１が閾値Ｔｃ０よりも大きいため、動作制限が必要と判定する。このとき、目標動作演算部７００では動作制限ＯＮとなり（図１０のＳ５１０参照）、制限された目標速度が算出される（図１０のＳ５２０参照）。

図１４に示すように、通信遅延時間ＴｃがＴｃｅ１のときの減速係数はＫｅであるため、アクチュエータの目標速度Ｖｔ（図１０のＳ５００参照）に対してＫｅを乗算したＶｔ×Ｋｅをアクチュエータの目標速度として出力する（図１０のＳ５２０）。

また、バケットの積荷の状況から緩減速判定部７２０にて緩減速を行うと判定され（図１０のＳ５３０参照）、このときの減速加速度αと出力する。このとき、図１５のＴ０からＴ１の区間のように減速加速度がα（傾きがα）となるようにアクチュエータの目標速度を出力する。

（３）時刻Ｔ１以降について
時刻Ｔ１以降では、緩減速を行うと判定されているものの（図１０のＳ５３０参照）、減速は完了しているので、Ｖｔ×Ｋｅをアクチュエータの目標速度として出力する。

（４）通信遅延時間ＴｃがＴｃ１以上の場合
上記の（１）～（３）では、通信遅延時間ＴｃがＴｃｅ０からＴｃｅ１になった場合を例示したが、図１４においてはさらに、通信遅延時間Ｔｃが予め定めたＴｃ１以上の場合に減速係数Ｋ＝０（すなわち、Ｋｅ＝０）となるよう設定している。この場合、通信遅延時間がＴｃ１以上になると、図１５に例示したアクチュエータ速度Ｖｔ×Ｋｅが０（ゼロ）となるので、アクチュエータの動作を確実に停止することができる。

以上のように構成した本実施の形態においては、急停止による積荷の飛散や作業機械の安定性の低下による作業性の悪化を抑制しつつ、通信状況に応じて適切に動作を制限することができる。

＜第２の実施の形態＞
本発明の第２の実施の形態を図１６を参照しつつ説明する。

本実施の形態は、第１の実施の形態における制限されたアクチュエータ目標速度の演算（図１０のＳ５２０参照）において、異なるテーブルを用いる場合を例示するものである。

図１６は、通信遅延時間と減速係数との関係を定めたテーブルの一例を示す図である。図中、第１の実施の形態と同様の事項には同じ符号を用い、説明を省略する。

図１６に示すように、本実施の形態においては、目標動作演算部７００において制限されたアクチュエータ目標速度を演算する際に（図１０のＳ５２０参照）、アクチュエータ目標速度を０（ゼロ）とする。

この場合は、図１５のＶｔ×Ｋｅを０（ゼロ）に置き換えることになり、油圧ショベル１００の動作が最終的に停止することになるが、緩減速を行うため、第１の実施の形態と同様に作業効率の悪化を防止することができる。

＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。

例えば、本発明の実施の形態においては、ブーム８，アーム９，バケット１０の角度を検出する角度センサを用いたが、角度センサではなくシリンダストロークセンサによりショベルの姿勢情報を算出するとしても良い。また、電気レバー式のショベルを例として説明したが、油圧パイロット式のショベルであれば油圧パイロットから生成される指令パイロット圧を制御するような構成としても良い。

また、本発明の実施の形態においては、油圧ショベルを例示して説明したが、これに限られず、例えば、ホイールローダやクレーンといった他の作業機械に適用してもよい。

また、本発明の実施の形態においては、すべての機能を油圧ショベル１００の制御コントローラ４０に備えている場合を例示したが、機能の一部を遠隔操縦装置８００や通信を行う際に経由するサーバなどへ配置する構成としても良い。

また、本発明の実施の形態においては、アクチュエータの目標速度を制限するように構成したが、入力信号である操作信号を制限したり、エンジン回転数を低減させたりするように構成しても良い。

また、本発明の実施の形態においては、通信遅延時間Ｔｃを遠隔操縦装置８００の送信時刻と通信装置６５０の受信時刻との差で演算したが、通信装置６５０が遠隔操縦装置８００に信号を送信し、その信号を遠隔操縦装置８００がそのまま通信装置６５０に返送し、その往復の時間から通信遅延時間Ｔｃを算出してもよい。

また、本発明の実施の形態においては、通信遅延時間Ｔｃを演算する演算部を油圧ショベル１００の制御コントローラ４０に設けたが、これに限られず、遠隔操縦装置８００や遠隔操縦装置８００と通信装置６５０間で通信を経由するサーバなどに設けて通信遅延時間Ｔｃを通信装置６５０へ送信する構成としてもよい。
また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。

１…操作装置、１ａ…操作右レバー、１Ａ…フロント作業装置、１ｂ…操作左レバー、１Ｂ…車体、２…油圧ポンプ、２ａａ，２ｂａ…レギュレータ、３ａ，３ｂ…走行油圧モータ、４…旋回油圧モータ、５…ブームシリンダ、６…アームシリンダ、７…バケットシリンダ、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１１…下部走行体、１２…上部旋回体、１３…バケットリンク、１５ａ～１５ｆ…流量制御弁、１６ａ～１６ｆ…圧力センサ、１８…エンジン、２３…操作装置、３０～３２…角度センサ、３３…車体傾斜角センサ、３４…旋回角度センサ、３９…ロック弁、４０…制御コントローラ、４４…電磁比例弁制御部、４８…パイロットポンプ、５４…電磁比例弁、９１…入力インタフェース、９２…ＣＰＵ、９３…ＲＯＭ、９４…ＲＡＭ、９５…出力インタフェース、１００…油圧ショベル、１６０…電磁弁ユニット、４７０…エンジン制御コントローラ、４８０…エンジン回転数設定装置、４９０…エンジン回転数検出装置、６５０…通信装置、６７０…遠隔搭乗選択装置、７００…目標動作演算部、７１０…通信状況判定部、７２０…緩減速判定部、７３０…操作信号選択部、７４０…エンジン回転数設定信号選択部、８００…遠隔操縦装置、８０１…操作装置、８０１ａ…操作装置、８０１ｂ…操作装置、８１０…表示装置、８２３…操作装置、８２３ａ…操作装置、８２３ｂ…操作装置、８５０…通信装置、８８０…エンジン回転数設定装置

Claims (1)

1. フロント作業装置を備えた作業機械において、
   前記フロント作業装置の動作状態に係る状態量を検出する状態量検出装置と、
   遠隔操縦装置から無線通信を介して送信される操作信号に基づいて前記作業機械の動作を制御する制御装置とを備え、
   前記状態量検出装置は、前記作業機械の姿勢に係る情報である姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、前記作業機械のフロント作業装置の負荷に係る情報である負荷情報を検出する負荷検出装置とを有し、
   前記制御装置は、
   前記無線通信の通信状況を評価し、評価結果に応じて作業機械の動作を制限する際に、前記状態量検出装置の検出結果である前記姿勢情報に応じた前記動作の制限の緩和と、前記負荷情報に応じた前記動作の制限の緩和のうち、緩和の度合いが多きい方に従って前記作業機械の動作の制限を緩和することを特徴とする作業機械。

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