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JP-2026077437-A - 作業機械、及び、作業機械用の遠隔操作システム

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Abstract

【課題】簡単な操作で上部旋回体の前後軸の方向に沿って下部走行体を走行させることができる作業機械を提供すること。 【解決手段】作業機械１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、下部走行体１に対して上部旋回体３を旋回させる旋回アクチュエータＳＡと、下部走行体１を走行させる走行アクチュエータＤＡと、を備える。そして、作業機械１００は、旋回アクチュエータＳＡ及び走行アクチュエータＤＡのそれぞれの動きを自動制御して下部走行体１の走行中に下部走行体１の前後軸１Ｘの方向と上部旋回体３の前後軸３Ｘの方向とを一致させる走行支援機能を実行する。 【選択図】図７

Inventors

  • 佐野 裕介
  • 河原 遼太

Assignees

  • 住友重機械工業株式会社

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20241025

Claims (12)

  1. 下部走行体と、 前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、 前記下部走行体に対して前記上部旋回体を旋回させる旋回アクチュエータと、 前記下部走行体を走行させる走行アクチュエータと、を備え、 前記走行アクチュエータの自動制御を行って前記下部走行体の走行中に前記下部走行体の前後軸の方向と前記上部旋回体の前後軸の方向とを一致させる走行支援機能を実行するように構成されている、 作業機械。
  2. 前記下部走行体の前後軸の方向と前記上部旋回体の前後軸の方向とを一致させることは、現時点における前記下部走行体の前後軸の方向と走行開始時の前記上部旋回体の前後軸の方向とを一致させること、又は、現時点における前記下部走行体の前後軸の方向と現時点における前記上部旋回体の前後軸の方向とを一致させることである、 請求項１に記載の作業機械。
  3. 前記走行アクチュエータの自動制御を行って前記下部走行体の前後軸の方向を自動的に変えることによって前記走行支援機能を実行するように構成されている、 請求項１に記載の作業機械。
  4. 前記旋回アクチュエータは、旋回操作装置に対する操作なしに自動的に動作できるように構成されている、 請求項１に記載の作業機械。
  5. 前記走行アクチュエータの自動制御は、前記下部走行体の前後軸の方向と走行開始時の前記上部旋回体の前後軸の方向とが一致したときに停止するように構成されている、 請求項１に記載の作業機械。
  6. 前記走行支援機能の実行中においては、前記下部走行体の前後軸の方向と前記上部旋回体の前後軸の方向とが一致するまでは、走行操作装置の操作量が大きいときの前記下部走行体の走行軌道と走行操作装置の操作量が小さいときの前記下部走行体の走行軌道とは同じである、 請求項１に記載の作業機械。
  7. スピンターン又はピボットターンのための操作が行われているときに前記走行支援機能を実行し、前記下部走行体の前後軸の方向と前記上部旋回体の前後軸の方向とが一致したときに前記下部走行体を停止させるように構成されている、 請求項４に記載の作業機械。
  8. 前記下部走行体の前後軸と前記上部旋回体の前後軸との間の角度である軸間角度が所定の上限角度未満の場合に前記走行支援機能を実行するように構成されている、 請求項１に記載の作業機械。
  9. 前記下部走行体の前後軸と前記上部旋回体の前後軸との間の角度である軸間角度が所定の角度以上の場合には、走行操作装置が後進方向に操作されたときに前記下部走行体を前進させる、 請求項１に記載の作業機械。
  10. 前記軸間角度が所定の角度以上の場合には、前記下部走行体の前後軸の方向と前記上部旋回体の前後軸の方向とが一致するまでは、走行操作装置が後進方向に操作されたときに前記下部走行体を前進させる、 請求項９に記載の作業機械。
  11. 前記軸間角度が所定の角度以上の場合には、前記走行支援機能が実行されている間、走行操作装置が後進方向に操作されたときに前記下部走行体を前進させる、 請求項９に記載の作業機械。
  12. 請求項１乃至請求項１１の何れかに記載の作業機械と、 前記走行支援機能を実行する制御装置と、を有する、 作業機械用の遠隔操作システム。

Description

本開示は、作業機械、及び、作業機械用の遠隔操作システムに関する。 従来、建設機械の進行方向表示装置が知られている（特許文献１参照）。この装置は、下部走行体に対する上部旋回体の旋回位置を検出し、建設機械の操作者がキャビン内にて下部走行体の進行方向（下部走行体の前後軸の方向）を認識できるように構成されている。 特開平８－１５８４１５号公報 本開示の実施形態に係る作業機械用の遠隔操作システムの一例を示す概要図である。本開示の実施形態に係る作業機械の側面図である。図１に示す作業機械の駆動制御系の構成例を示す図である。図１に示す作業機械の油圧システムの一部の構成例を示す図である。走行支援システムの構成例を示すブロック図である。走行支援処理の流れの一例を示すフローチャートである。走行操作が行われたときの作業機械の動きの例を示す作業機械の上面図である。走行操作が行われたときの作業機械の動きの別の一例を示す作業機械の上面図である。走行操作が行われたときの作業機械の動きの更に別の一例を示す作業機械の上面図である。走行操作が行われたときの作業機械の動きの更に別の一例を示す作業機械の上面図である。 以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。また、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。 まず、図１を参照して、本開示の実施形態に係る作業機械用の遠隔操作システムＳＹＳの概要を説明する。図１は、遠隔操作システムＳＹＳの一例を示す概要図である。 図１に示すように、遠隔操作システムＳＹＳは、作業機械１００と、遠隔操作室ＲＣとを含む。作業機械１００及び遠隔操作室ＲＣは、それぞれ、通信回線ＮＷを介してデータの送受信ができるように接続されている。図示例では、作業機械１００は、通信回線ＮＷを介し、遠隔操作室ＲＣとの間でデータの送受信ができるように構成されている。 具体的には、作業機械１００は、例えば、作業現場に関する情報を遠隔操作室ＲＣに送信できる。これにより、遠隔操作室ＲＣにいる操作者である遠隔操作者ＯＰは、作業機械１００からの情報に応じて、作業現場の状況を確認できる。なお、作業現場の測定を行う装置は、作業機械１００ばかりでなく、作業現場上を飛行するドローン、作業現場に設置された定点カメラ、又は、作業現場にいる作業者が所持可能な撮像装置等であってもよい。 例えば、作業機械１００には空間認識装置Ｓ６（図２参照）が設けられている。作業機械１００は、空間認識装置Ｓ６が撮像した作業現場の画像を遠隔操作室ＲＣに送信できる。 遠隔操作システムＳＹＳに含まれる作業機械１００は、一台であってもよいし、複数台であってもよい。これにより、遠隔操作システムＳＹＳは、複数台の作業機械１００を通じて作業現場に関する情報を取得し、その情報を遠隔操作室ＲＣに送信できる。 遠隔操作室ＲＣには、遠隔コントローラ４０、操作装置４２、操作センサ４３、スピーカＡ２、表示装置Ｄ１、及び通信装置Ｔ２等が設けられている。また、遠隔操作室ＲＣには、作業機械１００を遠隔操作する遠隔操作者ＯＰが座る操作席ＤＳが設置されている。 通信装置Ｔ２は、作業機械１００に取り付けられた通信装置Ｔ１との間の通信を制御できるように構成されている。 遠隔コントローラ４０は、各種演算を実行する制御装置である。図示例では、遠隔コントローラ４０は、ＣＰＵ、メモリ、及び不揮発性記憶装置等を含むマイクロコンピュータで構成されている。そして、遠隔コントローラ４０の各種機能は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。 表示装置Ｄ１は、遠隔操作室ＲＣにいる遠隔操作者ＯＰが作業機械１００の周囲を視認できるよう、作業機械１００から送信された情報に基づく画面を表示する。遠隔操作者ＯＰは、表示装置Ｄ１に表示された画面を見ることで作業機械１００の周囲を含む作業現場の状況を確認できる。なお、図示例では、表示装置Ｄ１は、液晶ディスプレイであるが、ＸＲ（拡張現実）ゴーグル等であってもよい。 操作装置４２は、遠隔操作者ＯＰが作業機械１００に搭載されているアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。機能の観点では、アクチュエータは、図２に示すように、旋回アクチュエータＳＡ、走行アクチュエータＤＡ、及び、作業アクチュエータＷＡ等を含む。 図示例では、操作装置４２は、操作レバー、走行レバー、及び走行ペダルを含む。操作レバーは、旋回操作及びアーム操作のための左操作レバーと、ブーム操作及びバケット操作のための右操作レバーとを含む。なお、以下では、左操作レバーは、旋回操作に用いられるときには旋回操作装置２６Ｓ又は旋回操作レバーと称され、アーム操作に用いられるときにはアーム操作装置又はアーム操作レバーと称される。また、右操作レバーは、ブーム操作に用いられるときにはブーム操作装置又はブーム操作レバーと称され、バケット操作に用いられるときにはバケット操作装置又はバケット操作レバーと称される。また、走行レバー及び走行ペダルのそれぞれは、走行操作装置２６Ｄとも称される。 操作装置４２には、操作装置４２の操作内容を検出するための操作センサ４３が設けられている。操作センサ４３は、例えば、操作レバーの傾斜角度を検出する傾斜センサ、又は、操作レバーの揺動軸回りの揺動角度を検出する角度センサ等である。操作センサ４３は、圧力センサ、電流センサ、電圧センサ、又は距離センサ等の他のセンサで構成されていてもよい。操作センサ４３は、検出した操作装置４２の操作内容に関する情報を遠隔コントローラ４０に対して出力する。遠隔コントローラ４０は、受信した情報に基づいて操作信号を生成し、生成した操作信号を作業機械１００に向けて送信する。操作センサ４３は、操作信号を生成するように構成されていてもよい。この場合、操作センサ４３は、遠隔コントローラ４０を経由せずに、操作信号を通信装置Ｔ２に出力してもよい。これにより、遠隔操作者ＯＰは、遠隔操作室ＲＣから、作業機械１００を遠隔操作できる。 スピーカＡ２は、遠隔操作室ＲＣにいる遠隔操作者ＯＰに対して作業機械１００の周囲で発生した音を認識させるために、作業機械１００から受信した音情報を出力する。 次に、図２を参照し、作業機械１００の詳細について説明する。図２は、作業機械１００の一例であるショベル（掘削機）の側面図である。作業機械１００は、クレーンであってもよい。図示例では、作業機械１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられ、ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。エンドアタッチメントは、ブレーカ又はグラップル等であってもよい。 図示例では、下部走行体１は、クローラ１Ｃを有するクローラ式走行体であり、左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。クローラ１Ｃは、走行アクチュエータＤＡによって駆動される。但し、下部走行体１は、４つの車輪を有するホイール式走行体であってもよい。この場合、４つの車輪は、別々に操舵され、且つ、別々に回転駆動されるように構成されていてもよい。 ブーム４、アーム５、バケット６は、それぞれ、アタッチメントＡＴの一例である掘削アタッチメントを構成し、作業アクチュエータＷＡの一例である油圧シリンダとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９により駆動される。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。 ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出する。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は加速度センサであり、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度であるブーム角度を検出できる。ブーム角度は、例えば、ブーム４を最も下げたときに最小角度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。 アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は加速度センサであり、ブーム４に対するアーム５の回動角度であるアーム角度を検出できる。アーム角度は、例えば、アーム５を最も閉じたときに最小角度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。 バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は加速度センサであり、アーム５に対するバケット６の回動角度であるバケット角度を検出できる。バケット角度は、例えば、バケット６を最も閉じたときに最小角度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。 ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダＨＣのストローク量を検出するストロークセンサ、又は、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。そして、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、掘削アタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサを構成する。 上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０、エンジン１１、向き検出装置５０、マイクロフォンアレイＡ１、測位装置ＰＤ、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、空間認識装置Ｓ６、旋回アクチュエータＳＡ、及び通信装置Ｔ１等が搭載されている。 キャビン１０内には、コントローラ３０が設置されている。また、キャビン１０内には、運転席、操作装置２６、走行支援ボタンＢＴ、及び表示装置Ｄ２等が設置されている。コントローラ３０は、各種演算を実行する制御装置である。コントローラ３０は、例えば、キャビン１０内に設けられ、作業機械１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ等のメモリ（揮発性記憶装置）、ＲＯＭ等の不揮発性記憶装置、及び、各種入出力用のインターフェース装置等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば、不揮発性記憶装置にインストールされている各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現してもよい。 エンジン１１は、作業機械１００の駆動源の一例である。図示例では、エンジン１１は、ディーゼルエンジンであり、上部旋回体３の後部に搭載されている。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。具体的には、エンジン１１は、コントローラ３０による直接或いは間接的な制御の下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５等を駆動する。なお、作業機械１００の駆動源は、バッテリ駆動の電動モータであってもよい。すなわち、作業機械１００は、ハイブリッド式の作業機械であってもよく、電動の作業機械であってもよい。 機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。図示例では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交して作業機械１００の旋回軸ＰＶ上の一点である中心点を通る。 旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５