WO1993009300A1

WO1993009300A1 - Method of selecting automatic operation mode of working machine

Info

Publication number: WO1993009300A1
Application number: PCT/JP1992/001400
Authority: WO
Inventors: Seiji Kamata; Kazunori Kuromoto; Mamoru Tochizawa; Shuh Takeda
Original assignee: Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1992-10-29
Publication date: 1993-05-13
Also published as: EP0609445A4; US5446981A; EP0835964A2; EP0609445A1

Description

明細書作業機の自動運転モード選択方法 h 術分野

本発明は、油圧パワーショベル等のリンク式の作業機を有する建設機械で、この作業機の軌跡制御を行なうものにおいて、バケツト等先端作業機の対地角制御を行なうかどうかをオペレータの入力設定なしに自動的に判断する作業機の自動運転モード選択方法に関する。背景技術

図 1 は油圧パワーショベルの作業機を示すもので、 1 はブーム、 2 はアーム、 3 はバケツト、 4 はブ一ムシリンダ、 5 はァ一ムシリンダ、 6 はバケットシリンダであり、各シリンダを伸縮動作することにより、ブーム 1、アーム 2、バケツト 3が面動してバケット 3 の先端が所定の軌跡を描いて掘削作動する。

従来、油圧パワーショベルによる法面の自動掘削整正作業では、図 2 Aに示す様に、ブーム 1、アーム 2 の 2軸を連動してバケツト刃先で平面を掘削 ♦ 仕上げを行うバケット固定（刃先固定モード）と、図 2 Bに示す様にブーム 1、アーム 2、バケツト 3の 3軸を連動してバケット底面で掘削 · 仕上げを行うバケット対地角保持（対地角一定モード）とがあり、自動運転を始める前に、これら 2者のいずれにするかをオペレータがスィツチ等により選択しなければならない。

このモード選択を自動的に行わせるための従来技術としては特開平 2 — 4 7 4 3 2号公報があり、図 3に示す様にブーム角 , 、アーム角 6 ₂ 、バケツト角 3 、車体傾斜角。及び、目標掘削勾配を入力し、自動運転開始時の掘削平面に対するバケット底面の対地角 ^を下記（ 1 ) 式により求め、所定値と大小を比較してモード判断を自動的に行なうものがある。

β = 3 / 2 π - ( θ ο + Θ！ + θ ζ + Θ 3 + θ + ) · ' · ( 1 )

(但し、はバケツト刃先角）一般に油圧パワーショベルで使われるバケツトは、図 4 Aに示す様に標準のッ —スバケツトを作業に応じて各種特殊バケツトに変換する必要がある。ところが図 4 Bに示す法面バケツトだけでもその形状は無数にあり、建機メーカの純正バケットよりも一般の鉄工所で作られた物の方が多く、これらはバケツトのピン間隔を除いては、寸法がまちまちである。すなわち、バケツト底面の対地角; 5を求めてモード判断を行う方法では、予め定められたバケツトの使用を除き、バケト交換毎にバケット刃先角 orを校正しなければならないという問題点がある _c また、自動運転を掘酎以外に利用する場合、例えば、図 5に示す様な吊り作業でフックの位置を直線に移動させる場合では、前記方式によるモード判断では目標移動方向とバケツト底面の対地角の向きが大きく異なっているため、刃先固定モードと自動判断されてしまい、フック点がオペレータの意図する軌跡を移動せず、実線で示すように移動してしまうという問題点がある。

従って、作業機の移動方向が与えられた場合に現在の対地角 ^を保持するためには、バケット 3をダンブ側もしくは掘酎側いずれかの方向に面転しなければならない。例えば、図 6 Aに示すようにバケツト 3の掘削側可動角が小さければ、対地角一定モードではすぐに対地角を保てなくなることから、オペレータの意図は刃先固定モードである可能性が高い。他方、バケツト 3のアーム 2に対する相対姿勢であるバケツト姿勢角 rが図 6 Bに示す様に大きいければ、バケツト 3 を動かさずにアーム 2を面転させる刃先固定モードでは、バケツト刃先点が描く円弧よりも外に ¾る部分（斜線部）が生じるので、この部分で自動運転中に目標掘削面を荒らすことになる。よって、この場合のオペレータの意図は対地角一定モードである可能性が高い。このために、これら 2つの可能性を算出し、それぞれの値の大小により自動運転モードの判別を行なう必要がある。

また、例えばパワーショベルにおける自動運転に関する技術としては、特開平 2 - 2 2 1 5 2 7号公報があり、掘削機用の各ァクチユエータを制御するァクチユエータ制御手段と、掘削作業機のブーム、アーム、先端作業機のそれぞれの姿勢角を検 aする作業機姿勢検出手段と、前記先端作業機にて掘削しようとする掘都面の目標掘酎勾配を与える勾配入力手段と、先端作業機の基準平面からの目標傾角を与える先端傾角入力手段と、前記作業機姿勢検出手段からの検出値と勾配入力手段及び先端傾角入力手段とからの指令値を受けて、先端作業機が前記与えられた傾角で且つ与えられた掘削勾配を、決められた固有の速度で移動するための操作量を演算し、その値を前記ァクチユエータ制御手段へ出力するァクチユエータ操作量演算手段とを備えた構成となっている。

しかし、かかる制御装置にあっては、自動運転を開始するまでに、法面の掘削条件に対する入力信号、例えば勾配入力、制御傾角入力、掘削方向入力等の入力信号を指定する必要がある。また、各入力信号の入力操作を忘れ易く、自動運転開始に際してその都度全部の入力が正しいかどうかの確認もしなければならないという問題点があ。発明の開示

本発明は、バケツトの底面と目標勾配のなす対地角 /5を求めずに運転モードを自動判断でき、バケットを任意の特殊形状のバケットに交換しても、固有の刃先角 orを校正する必要がなく、またバケット後部に付けたフックによつて吊り作業を行う場合でも、対地余裕角及び刃先の姿勢によって運転モードを自動判別するので、よりオペレータの意図する軌跡制御が自動で行なうことができ、さらに演算処理が簡単で、より容易に運転モードの自動判断が行なえる方法を提供することを目的としている。

また、本発明は掘削作業時における入力信号のうち、掘削方向のための入力操作をして、掘削作業時におけるオペレータの操作労力をできるだけ少なし、操作ミスのない方法を提供することを目的としている。

本発明の第 1 は、バケツト等の先端作業機を有する建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機において、先端作業機のアームに対する相対姿勢であるバケツト姿勢角 rを検出する先端作業機姿勢検出手段と、このバケット姿勢角 r と、先端作業機の回動方向 dから、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ保持できるかの対地保持余裕角 5を演算する対地保持余裕角演算部と、前記バケツト姿勢角 r と対地保持余裕角に基づいて、自動軌跡制御時に先端作業機がアームとの相対姿勢を保つ刃先靣定モードであるか、もしくは対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部を有し、この運転モード判断部において、前記パケット姿勢角 7"が所定角からどれだけ離れているかによつて運転モードが刃先固定モードである可能性ひ 2を算出すると共に、対地保待余裕角演算値の大小によって運転モードが対地角一定モードである可能性 U 1を算出し、これらの可能性 U l、 U 2の比較によって自動軌跡制御中の運転モードが、いずれのモードかを自動判断するようにした。

本発明の第 2は、バケツト等の先端作業機を有する建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機において、先端作業機のアームに対する相対姿勢であるバケツト姿勢角 rを検出する先嬙作業機姿勢検岀手段と、前記バケット姿勢角 rと、先端作業機の面動方向 dから、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ保持できるかの対地保持余裕角を演算する対地保持余裕角演算部と、前記対地保持余裕角 f に基づいて、自動軌跡制御時に先端作業機がァ —ムとの相対姿勢を保つ刃先面定モードであるか、もしくは対地角を一定に保つ対地角一定モ一ドかを判断する運転モード判断部を有し、この運転モード判断部において、対地保持余裕角演算値の大小によって運転モードが対地角一定モードである可能性 U 1を算出し、この可能性 U 1の大小によって自動軌跡制御中の運転モードが、いずれのモードかを自動判断するようにした。

本発明の第 3は、バケツト等の先端作業機を有する建設機械で、この先端作業機の先端を直線軌跡制御を行なう作業機において、先嫱作業機のアームに対する栢対姿勢であるバケツト姿勢角 rを検出する先端作業機姿勢検出手段と、前記バケット姿勢角 rに基づいて、自動軌跡制御時に先端作業機がアームとの相対姿勢を保つ刃先画定モードであるか、もしくは対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部を有し、この運転モード判断部において、前記バケット姿勢角 rが所定角からどれだけ離れているかによって運転モ—ドが刃先画定モ一ドである可能性 U 2を算出し、この可能性 U 2の大小によって自動軌跡制御中の運転モ一ドが、いずれのモードかを自動判断するようにした。

前記各発明において、運転モードを自動判断で行なうか、または強制的に刃先固定モードもしくは対地角一定モードにするかを、モード判断スィッチにて選択するようにしてもよい。また、現在のモード自動判断値が刃先固定モードか対地角一定モ一ドかを運転モード制御部からの出力により表示灯で表示するようにしてもよい。さらに、作業機の操作レバーにノブスィッチを設け、このノブスイツチが押されたときは運転モード判断部の判断値を逆にして出力するようにしてもよい。

本発明の第 4は、掘削開始における作業機先端の位置が作業範囲内で奥の方にあるときの掘削方向は引き側であり、手前の方にあるときは押し出し側と略決まつているので、この作業範囲をある境界により 2つの領域 A , Bに分けておき、自動運転可能な作業機に設けた位置検出手段により作業機の角度あるいは位置等の作業条件が、これら 2つの領域 A , Bのどちらかに入るかを判断し、その結果により掘削方向を押し出し側か、もしくは引き側かのを決定をしている。この掘削方向の決定については、外部入カスィッチからの指令が優先するようにしてもよい。図面の簡単な説明

図 1 は油圧パワーショベルの作業機を示す構成説明図、図 2 Aは刃先固定モードを示す構成説明図、図 2 Bは対地角一定モードを示す構成説明図、図 3は従来技術の作用説明図、図 4 Aは標準のツースバケツトを示す側面図、図 4 Bは法面バケツトを示す側面図、図 5はバケツトによる吊り作業を示す作用説明図、図 6 Aはバケット刃先固定モードである可能性が高い状態を示す作用図、図 6 Bはバケット対地角一定モードである可能性が高い状態を示す作用図、図 7 Aは本発明の第 1 の実施例を示すブロック図、図 7 Bは本発明の第 2の実施例を示すブ口ック図、図 7 Cは本発明の第 3の実施例を示すブロック図、図 8 Aは対地保持余裕角を演算するためのアルゴリズムを示すプロック図、図 8 Bはバケットの姿勢を示す説明図、図 9 Aは本発明の第 1実施例のアルゴリズムを示すブロック図、図 9 Bは本発明の第 2実施例のアルゴリズムを示すプロック図、図 9 Cは本発明の第 3実施例のァルゴリズムを示すプロック図、図 10 Aは本発明の応用例を示す説明図、図 10Bは応用例のアルゴリズムを示すブロック図、図 11 Aは本発明の他の応用例を示す説明図、図 11 Bは他の応用例のアルゴリズムを示すプロック図である _β

図 1 2は本発明の第 4実施例を示すブロック図、図 1 3は作業機の各部材の姿勢説明図、図 1 4はアーム角度に応じて作業方向を 2分割する場合の作用説明図、図 I 5はアーム角度に応じて作業方向を判別する場合を 2次元的に示す説明図、図 1 6はアーム角度とブーム角度で作業方向を判別する場合を 2次元的に示す説明図、図 1 7は X— y座標に換算して作業方向を判別する場合を 2次元的に示す説明図、図 1 8 A , 図 1 8 Bは X— y座標に換箕して作業方向を判別する場合を 2次元的に示す他の説明図、図 1 9は外部入力スィツチにて作業方向を判別するフ口一チヤ一トである。

発明を実施するための最良の形態

本発明の第 1実施例を図 7 A 下に基づいて説明する。なお、図 1から図 6 B に示した従来钶の搆成と同一の部材は同一の符号で示し、説明を省略する。

図 7 Aにおいて、 7はバケツト姿勢検岀手段である。これについては、アーム 2に対するバケット 3の面転軸 IIりの角度であるバケット姿勢角 τをポテンショメータ、あるいはエンコーダ等のロータ ¹/センサで検出する方法や、面転軸廼りの角度を直接検出せずに、シリンダリンク部のアーム 2に対する姿勢を上記ロータリセンサにより検出してリンク部の幾何学的関係から栢対角を求める方法や、バケツト 3の面転角とシリンダストローク县を直動ポテンショメータ、あるいはリニアエンコーダにより検出して幾何学的闋係から相対角を求める方法等がある

8は対地保持余裕角演算部である。先ず、対地角保持のためにバケット 3がいずれの方向に面動するかをアーム 2の面動方向 dにより判断する。すなわち、 ― 般に刃先軌跡制御時には、ブーム 1よりもアーム 2の面動角が大きいので、バケット 3は対地角を一定に保っためにアーム 2と逆方向に面動する。

アーム 2の面動方向 dは以下に示すような方法により求める。 ( a ) 掘削方向を指示スィッチ等でオペレータが指示する場合は、スィッチの指令がアーム掘削側（d > 0) を意味するか、アームダンプ側（d < 0 ) を意味するかを、スィッチ信号の状態から求める。これは一意的に決まる。

( b ) 自動運転を、アーム軸の主導操作に応じて他の軸を自動制御する軌跡制御の場合、あるいは方向をべクトル指示入力するマスタースレーブ式自動運転の場合は、アーム軸の操作信号を回動方向 dの正負として求める。

( c ) 自動運転開始時のアーム 2の姿勢がダンプ側、もしくは掘削側のどちらに近いかで面動方向 dを自動判断する場合は、その方向判断値が掘削側なら d > 0、ダンプ側なら d < 0 とする。

以上（a ) 、（ b) 、 ( c ) のいずれかによりアーム 2の面動方向 dと、バケット姿勢検出手段 Ί にて検出したバケット姿勢角 rを対地保持余裕角演算部 8に与え、図 8 Aに示すアルコリズムによりバケツト 3の回動方向側のストロークェンド角 r。までの面動可能角を求め、これを対地保持余裕角 5とする。なお図 8 Bはバケット 3の姿勢を示す説明図である。

すなわち、

δ = \ r 0 - r \ ■ - - ( 2 )

このようにして求めたバケット姿勢角 τ と対地保持余裕角 5を運転モ一ド判断部 9に入力し、対地角一定モードである可能性 U 1 として、例えば（ 3 ) 式に示すように対地保持余裕角 5の関数として与える。

U 1 = K , - δ · · · ( 3 )

(Κί は適当な係数）

あるいは（ 4) 式に示すように可能性 U 1を、対地保持余裕角の大小によつて階段状に与えてもよい。

U 1 = 1.0 ( δ ≥ C 1 の場合） · ' · （ 4 )

U 1 = 0.5 (C 1 > ^≥ C 2の場合）

U 1 = 0.0 ( δ > C 2 の場合）

(C I , C 2は所定の対地保持余裕角しきい値）

他方、刃先固定モードである可能性 U 2としては、バケツト 3の後部が掘削済の法面に当接してこれが荒らされないようにする必要性から、ダンプ側 m a X姿勢（ r == Γ m i n ) が最適である。また、掘削县さを大きくとるために刃先をァームピンの延县上にとって、リーチを县くとる（r = 0 ) のが一般的なので、（ 5 ) 式に示すようにバケット姿勢角 rの関数として与えればよい。

U 2 = K ₂ · ( r s 一 r ) ² · · · ( 5 )

( Κ ₂ ：適当な係数、 r _s は所定の基準角で例えば r s = 0 〔d e g〕あるいは、可能性 U 2を前記（4 ) 式と同様に、バケツト姿勢角 rの大小によつて階段状に与えてもよい。

このようにして求めた可能性 U 1、 ϋ 2の大小を図 9 Aに示すアルゴリズムに従って比較して U 1 > U 2であれば、運転モードとして対地角一定モードを、また U 2 > U 1なら刃先固定モ一ドを選択する。

第 1実施例によれば、バケツト 3等の先嫱作業機を任意の特殊バケツトに交換しても固有の刃先角 orをユーザが校正する必要がなく、また先端作業機の後部に付けたフックによって吊り作業を行なう場合でも対地余裕角及び刃先の姿勢によつて運転モードを自動判靳するので、よりオペレータの意図する軌跡制御が自動で行なえる。

また、対地角一定モードの可能性 U 1 のみからモードを判断する方法が考えられる。

図？ Bと図 9 Bは第 2実施例を示すもので、まず図 7 Bにおいて、バケツト姿勢角 rとバケット 3の面動方向 dから対地保持余裕角演算部 8にて演算して求めた対地保持余裕角のみを運転モード判断部 9に入力する。ここでこのの大小によって運転モ一ドが対地角一定モードである可能性を算出し、この可能性の大小によって軌跡制御中の運転モードを自動判断する。すなわち、図 9 Bに示すように、対地保持余裕角から対地角一定モードの可能性 U 1を求め、所定のしきい値 U s との大小比較を行ない、 U 1 > U sならば対地角一定モードを、また U 1 < U sであれば刃先固定モードを選択する。

また、刃先面定モードの可能性 U 2のみからモードを判断する方法も考えられる。図 7 Cと図 9 Cは第 3実施例を示すもので、まず図 7 Cにおいて運転モード判断部 9にバケット姿勢角 τを入力し、ここでバケット姿勢角 τが所定角からどれだけ離れているかによって運転モードが刃先固定モ— ドである可能性を算出し、この可能性の大小によつて軌跡制御中の運転モードを自動判断する。すなわち、図 9 Cに示すように、刃先固定モードの可能性し τ 2のみから所定のしきい値 U s との大小比較を行ない、 U 2 > U sなら刃先固定モードを、 U 2 < U sなら対地角一定モードを選択する。

第 2実施例及び第 3実施例では演算処理を簡単にして、より容易に運転モードの簡易自動判断が行える。

図 1 0 A、図 1 0 Bは本発明の応用例を示すもので、図 1 0 Aにおいて自動設定モード、対地角一定モード、刃先固定モードの各モードを選択可能にしたモード判断スィツチ 1 0と、これの選択結果を表示する L E D等の表示灯 1 1 , 1 2 が設けられている。図 1 0 Bはこの応用例におけるァルゴリズムを示すもので、モード判断スィッチ 1 0 にて選択された運転モードが強制的に出力される。このときのモードは、表示灯 1 1 , 1 2の点灯により確認でき、パケット 3がォペレータの意図と異なった動きをすることを防止できる。オペレータが、安全のためいずれかのモードでのみ行いたい場合には有効である。また、オペレータがモ一ド自動判断値を目で確認してから開始することができ、より安全である。

図 1 1 A、図 1 1 Bは他の応用例を示すもので、操作レバ一 1 3にノブスィッチ 1 4を設け、図 1 1 Bに示すァルゴリズムによりノブスィツチ 1 4が押された場合はモード判断値を逆転させるようになつている。オペレータは、自分の意図するモ一ドでない場合にそのモードを逆転させることができ、操作レバーから手を離さずに自動運転を連続的に行なえる。

次に、本発明の第 4実施例を図面に基づいて説明する。

図 1 2は第 4実施例を示すブロック図であり、以下の説明のために、パワーショベルの各部材の角度、位置を図 1 3に示すように定義する。すなわち、ブーム 1 1 の面転角を 6 , 、アーム 1 2 の面転角を _z 、バケツト 1 3の面転角を Θ z 、バケツト 1 3の水平面（基準面）に対する傾角を、ブーム 1 1 の县さを L , 、アーム 1 2の县さを L₂ 、バゲット 1 3の县さを L₃ 、バケット 1 3の先端の前後方向の位置を χ、上下方向の位置を y、目標掘削勾配を eとする。

かかる構成において、勾配入力手段 1 7から勾配指令 aを、先端傾角入力手段 1 8からバケツト傾角指令^ aを、また作業機姿勢検出手段 2 0 a, 2 0 fa, 2 0 cからブーム各検出値 5 !a、アーム各検出値 _ia、バケツト各検出値 5₃aをそれぞれァクチュヱ一操作量演算手段 1 9に入力し、このァクチュヱータ操作量演箕手段 1 9では、バケット 1 3の目標傾角、刃先の目標軌跡及びバケット 1 3の実傾角と実軌跡を演算し、これらから与えられたバケツト傾角で目標軌跡上を移動するためのブーム 1 1、アーム 1 2、バケツト 1 3への各ァクチユエ一タへ供辁する流体の流量措令値 V 6 ， V & z , V θ ₃ を演算し、これに基づいて流量制御弁 2 1 a, 2 1 b, 2 1 cを制御して各シリンダ 1 4, 1 5, 1 6を駆動する。

他方 1 9 aは掘削方向判別装置であつて、各作業機姿勢検出手段 2 0 a, 2 0 b, 2 0 cから入力される各検出値！a, Θ ₂a, ₃aに基づいてバゲット 1 3の掘削方向を判断してその結果を上記演算手段 1 9に出力されるようになっている。この攞酎方向判別装置 1 9 aでの掘削方向の判断はアーム 1 2の角度 6₂ 、ァーム 1 2の角度 02 とブーム 1 1の角度 0 j 、さらにアーム 1 2の先端の X — y 座標系のいずれかの入力値が用いられるようになっている。すなわち、

(a) アーム角度 ₂ で判断する場合、

図 1 4に示すように、アーム 1 2による作業範囲を、あるアーム角度 Θ ₂₀ を基準に 2分する。この基準角度^ ₂₀ を掘削方向判別装置 1 9 aにあらかじめ設定しておき、これとアーム用の作業機姿勢検出機 2 0 bからのアーム検出値 ₂ とを比較して掘削方向を判新する。

θ 2ο = ε 0 · ' ' D )

ε ο ：設定値

ここで ₂ ≤ θ ΖΟ の場合は遠い方の領域 Αとなり、掘削方向は引き側となる。また 2 > ₂₀の場合は近い方の領域 Bとなり、掘削方向は押し側となる。一例として、 ₂₀ = 1 0 0 〔d e g〕のとき、制御開始点が ø 2 = 1 3 δ ί d g ) であったとすると、 6₂ > ₂。となり領域 Bであるから、掘削方向は押し側となる。これを 2次元的に表わすと図 1 5に示すようになる。

( b ) アーム角度とブーム角度で判断する場合、

図 1 6に示すように、作業範囲を 2分割する境界

f ( ^ , 0 , Θ Ζθ ) = 0 · · · ( 7 )

をあらかじめ設定しておく。そして、（ 7 ) 式にブーム角度とアーム角度 Θ z を代入し、左辺が正か負かで領域 A, 領域 Bのどちらに属するかを判別し、領域 Aの場合の掘削方向は引き側、領域 Bの場合の掘削方向は押し側となる。一例として

f ( θ , ο , 6₂₀ ) = ^ ₁₀+ 520 - 1 6 0 = 0 · · · ( 8 )

となる境界線を設定する。そこで、制御開始点が ( Θ _t , Θ 2 ) = ( 1 0 0,

5 5 ) とすると、

ί ( ，） = 1 0 0 + 5 5 - 1 6 0ぐ 0 · · · ( 9 )

となり遠い方の Α領域と判断され、掘削方向は引き側となる。

( c ) X - y座標系に換算して判断する場合（その 1 ) 、

図 1 3よりアーム先端の位置（ X , y ) は

x = L , s i n 5 1 + L ₂ s i n ( ^ , + ^ z ) ,

y = L , c o s ^ 1 + L _z c o s ( θ , + Θ ₂ ) · · · ( 1 0 )

で求まる。そして図 1 Ίに示すように作業範囲を 2分割する境界

f (x 0 , y o ) = 0 · · · ( 1 1 )

をあらかじめ設定しておく。そこで（ 1 1 ) 式に X , yを代入し、左辺が正か負かでどちらかの領域に属するかを判別し、領域 Aの場合の掘削方向は引き側、領域 BO場合の掘削方向は押し側とする。

一例として、 f (x。， y。） = x。 ² + y。 ² — 5 0 0 0² = 0を設定し、制御開始点の（X , y ) が（ 1 0 ) 式を用いて

( X , y ) = ( 7 0 0 0, 2 0 0 )

と求まったとすると、

f ， y ) = ( 7 0 0 0 ^z + 2 0 0 ' - 5 0 0 0 ^z ) > 0 となり領域 Aと判断されて掘削作業は弓 ίき側となる。

( d ) X — y座標系に換算して判断する場合（その 2) 、

図 1 8Aより、ブームトップビンの点 0を座標中心としたバケツト刃先の位置は、

X = L₂ s i n ( θ I + θ ζ - θ ) + L 3 s i n ( Θ！ + θ ₂ + θ _ζ - θ }

• · · (1 2 ι より求まる。

あらかじめ図 1 8 Βに示すように X。 = 0と定めておいて、前記 Xと比較することにより、 χ ≥ X ₀ のときは引き側となり、 Xぐ X 0 のときは押し側となる。なお、前記各式で表わされる作業範囲を 2分割する境界は固定であってもよいし、掘削勾配や作業機の角度によって変わるものであってもよい。例えば、掘削勾配が ≤ 3 0' , Θ > 3 0' , のときは、それぞれ ₂₀ = 1 0 0 ° , β 2₀= 1 0 ' とあらかじめ設定しておく。

また、オペレータの自由意思によって掘削方向を決めたい場合は、図 1 2に示すように切換スィツチ 2 2を設け、かかる外部入力スィッチの信号が優先するようにして、引き厠もしくは押し側とする。このときの処理フローは図 1 9に示すようになる。

第 4実施例によれば、掘削作業時の入力信号のうち掘削方向の入力操作が不要となり、オペレータの操作労力を少なくできるので、操作ミスがなくなる。産業上の利用可能性

本発明は、油圧パワーショベル等の建設機械に設けられたバケツトを任意の特殊パケットに交換しても、そのバケツト刃先角をユーザが校正する必要がなく、オペレータの意図する軌跡制御が行なえる作業機の自動運転モード選択方法として有用である。

*

第 2ページから続く情報

C B棚の耪き）

7. i 1月 · 1 9 84 ( 0 7. 8 4 ) ( 7アミリーなし）

v. I ] —部の請求の範囲について国際調査を行わないときの意見

次の請求の範囲については特 R¹協力条約に基づく国際出願等に関する法律第 8条第 3項の規定によりこの国際査報告を作成しない。その理由は、次のとおりである。

1. Π 請求の範囲は、国際調査をすることを要しない事項を内容とするものである。

2. Π 請求の範囲は、有效な国瘵調査をすることができる程度にまで所定の要件を満たしていなぃ国瘵出願の部分に係るものである _c

3. [J 請求の範囲 _ は、従属請求の範囲でありかつ PCT規則 6.4(a)第 2文の規定に従つて起草されていない。

w. u 発明の単—性の要件を满たしていないときの意見

次にベるようにこの国際出願には二以上の発明が含まれている _c

. □ 追加して納付すべき手数料が指定した期間内に鈉付されたので、この国際調査報告は、国際出願のすべての調査可能な請求の範囲について作成した。

2. □ 追加して納衬すべき手数料が指定した期間内に一部分しか納付されなかったので、この国際調査報告は、手数料の納付があつた発明に係る次の請求の範囲について作成した。

請求の範囲

3. □ 追加して納付すべき手数料が指定した期間内に納付されなかったので、この国際調査報告は、求の範囲に最初に記載された発明に係る次の請求の範囲について作成した。

請求の範囲

4. □ 追加して鈉付すべき手数料を要求するまでもなく、すべての調査可能な請求の範囲について調査することができたので、追加して納付すべき手数料の納付を命じなかった。

追加手数料異議の申立てに関する注意

□ 追加して鈉付すべき手数料の鈉付と同時に、追加手数料異議の申立てがされた。

Π 追加して鈉付すべき手数料の粘付に嚓し、追加手数料異議の申立てがされなかった。様式 PGT/ISA/210〔補充ページ (2)〕（1985年 1月）

Claims

請求の範囲

1 . バケツト等の先端作業機の先端を直線軌跡制御する建設機械において、この先端作業機のアームに対する相対姿勢であるバケット姿勢角を検出する先端作業機姿勢検出手段と、このバケツト姿勢角と、先端作業機の面道方向から、その方向に先端作業機現在の対地角をどれだけ保持できるかの対地保持余裕角を演算する対地保持余裕角演算部と、前記バケツト姿勢角と対地保持余裕角に基づいて自動軌跡制御時に先端作業機がアームとの相対姿勢を保つ刃先固定モードであるか、もしくは対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部を有し、この運転モード判断部において、前記バケツト姿勢角が所定角からどれだけ離れているかによつて運転モードが刃先固定モードである可能性（U 2 ) を算出すると共に、対地保持余裕角演算値の大小によって運転モードが対地角一定モードである可能性（U 1 ) を算出し、これらの可能性（U l、 U 2 ) の比較によって、自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにしたことを特徵とする作業機の自動運転モード選択方法。

2 . バケツト等の先端作業機の先端を直線軌跡制御する建設機械において、この先端作業機のアームに対する相対姿勢であるバケット姿勢角を検出する先端作業機姿勢検出手段と、このバケツト姿勢角と、先端作業機の回動方向から、その方向に先端作業機が現在の対地角をどれだけ保持できるかの対地保持余裕角を演算する対地保持余裕角演算部と、前記対地保持余裕角に基づいて自動軌跡制御時に先端作業機がアームとの相対姿勢を保つ刃先固定モードであるか、もしくは対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部を有し、この運転モード判断部において対地保持余裕角演算値の大小によつて運転モードが対地角一定モードである可能性（U 1 ) を算出し、この可能性（U 1 ) の大小によつて自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにしたことを特徵とする作業機の自動運転モード選択方法。

3 . バケツト等の先端作業機の先端を直線軌跡制御する建設機械において、この先端作業機のアームに対する相対姿勢であるバケット姿勢角を検出する先端作業機姿勢検出手段と、このバケツト姿勢角に基づいて自動軌跡制御時に先端作業機がアームとの相対姿勢を保つ刃先固定モードであるか、もしくは対地角を一定に保つ対地角一定モードかを判断する運転モード判断部を有し、この運転モード判断部において、前記バケツト姿勢角が所定角からどれだけ離れているかによって運転モードが刃先 Θ定モードである可能性（U 2 ) を算出し、この可能性（U 2 ) の大小によって自動軌跡制御中の運転モードを自動判断するようにしたことを特徴とする作業機の自動運耘モード選択方法。

4 . 前記運転モードを自動判断で行なうか、もしくは強制的に刃先固定モードまたは対地角一定モ一ドにするかをモード判断スィツチにて選択するようにしたことを特徵とする請求の範囲 1、 2、または 3記載の作業機の自動運転モード選択方法。

5 . 前記運転モードの自動判断値が刃先固定モードか、もしくは対地角一定モードかを運転モード判断部からの出力により表示灯にて表示することを特徵とすることを特徴とする請求の範囲 1、 2、 3または 4記載の作業機の自動運転モード選択方法。

6 . 前記作業機の操作レバーにノブスィッチを設け、このノブスィッチが押されたときは運転モ一ド判断部の判断値を逆にして出力することを特徴とする請求の範囲 1、 2、 3、 4または 5記載の作業機の自動運転モード選択方法。

7 . 先端作業機の先端の軌跡が目標軌跡とあうように自動制御される建設機械において、自動制御開始時の先端作業機の姿勢あるいは位置等の作業条件により、この先端作業機による攞削方向が押し出し側か、もしくは引き側かを自動判断するようにしたことを特徴とする作業機の自動運転モード選択方法。

8 . 前記先端作業機による掘削方向の自動判断では、外部入力スィツチからの指令が優先することを特徴とする請求の範囲 7記載の作業機の自動運転モード選択方法。