作业车辆的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作业车辆。
【背景技术】
[0002]像液压挖掘机这样的作业车辆具备包括动臂、斗杆和铲斗的工作装置。在作业车辆的控制中，已知有基于挖掘对象的目标形状即目标设计地形来使铲斗移动的自动控制。
[0003]在专利文献I中提出有对如下的仿形作业进行自动控制的方式，所述仿形作业是指通过使铲斗的铲尖沿着基准面移动，由此将与铲斗抵接的砂土耙平，制作与平坦的基准面对应的面。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开平9-328774号公报
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]在上述那样的仿形作业中，可以考虑如下的方法:在例如通过使动臂的动作自动化来对斗杆操作杆进行操作时，以使铲斗不侵入作为目标的设计地形(目标设计地形)的方式进行控制。
[0009]在这样的控制方法中，在基于斗杆操作杆的斗杆操作为微操作的情况下，相对于斗杆所产生的铲斗的动作而言，自动控制所产生的动臂的动作变大。若动臂的上下移动变大，则铲斗的铲尖变得不稳定而产生摆动。
[0010]本发明为了解决上述课题而提出，其目的在于提供一种能够抑制摆动的作业车辆。
[0011]其它课题及新的特征通过本说明书的记载及附图而得以阐明。
[0012]用于解决课题的方案
[0013]本发明的一方案涉及的作业车辆具备动臂、斗杆、铲斗、斗杆操作构件、限制速度确定部和目标速度确定部。限制速度确定部根据铲斗的铲尖与设计面之间的距离来确定用于对铲斗的铲尖速度进行限制的限制速度。目标速度确定部基于由限制速度确定部确定的限制速度，来确定动臂的目标速度。限制速度确定部在斗杆操作构件的操作量为规定量以上的情况下，将限制速度确定为基于铲斗的铲尖与设计面之间的距离和限制速度的相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，将限制速度确定为比基于相关关系算出的限制速度小的限制速度。
[0014]根据本发明的作业车辆，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，确定为比基于相关关系算出的限制速度小的限制速度，由此能够基于该小的限制速度来确定动臂的目标速度，因此能够抑制动臂的上下移动，从而使铲斗的铲尖稳定，抑制摆动。
[0015]优选的是，铲斗的铲尖与设计面之间的距离和限制速度的相关关系相当于第一铲尖速度图表。确定部在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，基于表示铲斗的铲尖与设计面之间的距离和限制速度的相关关系的第二铲尖速度图表，来确定限制速度，第二铲尖速度图表中的、相对于铲斗的铲尖与设计面之间的距离的限制速度比第一铲尖速度图表中的、相对于铲斗的铲尖与设计面之间的距离的限制速度小。
[0016]根据上述，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，基于第二铲尖速度图表来确定限制速度，由此能够基于小的限制速度来确定动臂的目标速度，因此能够适当地抑制动臂的上下移动，从而使铲斗的铲尖稳定，抑制摆动。
[0017]优选的是，限制速度确定部在斗杆操作构件的操作量为规定量以上的情况下，将限制速度确定为基于相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，将限制速度确定为通过将基于相关关系算出的限制速度乘以小于I的系数而得到的限制速度。
[0018]根据上述，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，将限制速度确定为通过将基于相关关系算出的限制速度乘以小于I的系数而得到的小的限制速度，由此能够基于该小的限制速度来确定动臂的目标速度，因此能够抑制动臂的上下移动，从而使铲斗的铲尖稳定，抑制摆动。
[0019]优选的是，作业车辆还具备获取铲斗的类别的类别获取部。限制速度确定部在斗杆操作构件的操作量为规定量以上的情况下，将限制速度确定为基于相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，将限制速度确定为通过将基于相关关系算出的限制速度乘以小于I的与铲斗的类别相应的系数而得到的限制速度。
[0020]根据上述，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，确定为通过将基于相关关系算出的限制速度乘以小于I的与铲斗的类别相应的系数而得到的限制速度，由此能够确定为与铲斗的类别对应的适当的限制速度，适当地抑制动臂的上下移动，从而使铲斗的铲尖稳定，抑制摆动。
[0021]优选的是，类别获取部获取铲斗的大小的类别。限制速度确定部在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，将限制速度确定为通过将基于相关关系算出的限制速度乘以小于I的与类别为大的铲斗对应的第一系数而得到的限制速度，第一系数设定为比与类别为小的铲斗对应的第二系数小的值。
[0022]根据上述，在斗杆操作构件的操作量小于规定量的情况下，确定为通过将基于相关关系算出的限制速度乘以小于I的与类别为大的铲斗对应的第一系数而得到的限制速度，第一系数设定为比与类别为小的铲斗对应的第二系数小的值，由此能够确定为与类别为大的铲斗的情况下的惯性力对应的适当的限制速度，适当地抑制动臂的上下移动，从而使铲斗的铲尖稳定，抑制摆动。
[0023]优选的是，限制速度确定部在斗杆操作构件的操作量为规定量以上的情况下，将限制速度确定为基于铲斗的铲尖与设计面之间的距离和限制速度的相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量且铲斗的铲尖位于设计面的上方的情况下，将限制速度确定为基于相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量且铲斗的铲尖位于设计面以下的情况下，将限制速度确定为比基于相关关系算出的限制速度小的限制速度。
[0024]根据上述，在斗杆操作构件的操作量小于规定量且铲斗的铲尖位于设计面以下的情况下，确定为比基于相关关系算出的限制速度小的限制速度，在铲斗的铲尖位于设计面的上方的情况下，不减小限制速度，因此能够执行高速地追随设计面的控制。
[0025]优选的是，限制速度确定部在斗杆操作构件的操作量为规定量以上的情况下，将限制速度确定为比基于铲斗的铲尖与设计面之间的距离和限制速度的相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量且经过了规定期间的情况下，将限制速度确定为基于相关关系算出的限制速度，在斗杆操作构件的操作量小于规定量且在经过规定期间之前，将限制速度确定为比基于相关关系算出的限制速度小的限制速度。
[0026]根据上述，在斗杆操作构件的操作量小于规定量且在经过规定期间之前，确定为比基于相关关系算出的限制速度小的限制速度，因此仅在铲斗刚开始动作之后的不稳定期间内减小限制速度，在稳定期间不减小限制速度，因此能够执行高效的控制。
[0027]发明效果
[0028]上述作业车辆能够抑制摆动。
【附图说明】
[0029]图1是实施方式中的作业车辆100的外观图。
[0030]图2是示意性地说明实施方式中的作业车辆100的图。
[0031]图3是表示实施方式中的控制系统200的结构的功能框图。
[0032]图4是表示实施方式中的液压系统的结构的图。
[0033]图5是示意性地表示实施方式中的进行仿形控制(限制挖掘控制)的情况下的工作装置2的动作的图。
[0034]图6是表示实施方式中的执行仿形控制的控制系统200的结构的功能框图。
[0035]图7是说明实施方式中的获取铲斗8的铲尖8a与目标设计地形U之间的距离d的图。
[0036]图8是说明实施方式中的推定速度确定部52的运算处理的功能框图。
[0037]图9是说明实施方式中的上述垂直速度分量Vcy_am、Vcy_bkt的算出方式的图。
[0038]图10是说明实施方式中的仿形控制下的工作装置2整体的限制速度图表的一例的图。
[0039]图11是说明实施方式中的算出动臂目标速度Vc_bm_lmt的方式的图。
[0040]图12是表示实施方式中的工作装置控制部57的结构的功能框图。
[0041]图13是说明实施方式中的作业车辆100的仿形控制(限制挖掘控制)的流程图。
[0042]图14是说明实施方式中的第二操作杆25L的操作量与PPC压力的关系的图。
[0043]图15是说明实施方式中的目标速度确定部54的处理框的概要的图。
[0044]图16是说明实施方式中的工作装置2整体的限制速度图表的另一图。
[0045]图17是说明实施方式的变形例I中的目标速度确定部54P的处理框的概要的图。
[0046]图18是说明实施方式的变形例2中的目标速度确定部54Q的处理框的概要的图。
[0047]图19是说明实施方式的变形例3中的工作装置2整体的限制速度图表的图。
【具体实施方式】
[0048]以下，参照附图，对本发明涉及的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于此。以下所说明的各实施方式的要件可以适当组合。另外，也存在不使用一部分的结构要素的情况。
[0049]<作业车辆的整体结构>
[0050]图1是实施方式的作业车辆100的外观图。
[0051]如图1所示，作为作业车辆100，在本例中，主要例举液压挖掘机来进行说明。
[0052]作业车辆100具有车辆主体I和利用液压进行工作的工作装置2。需要说明的是，如后所述，在作业车辆100上搭载有执行挖掘控制的控制系统200 (图3)。
[0053]车辆主体I具有回转体3和行驶装置5。行驶装置5具有一对履带5Cr。作业车辆100通过履带5Cr的旋转而能够行驶。需要说明的是，行驶装置5也可以具有车轮(轮胎)。
[0054]回转体3配置在行驶装置5之上，且由行驶装置5支承。回转体3能够以回转轴AX为中心而相对于行驶装置5进行回转。
[0055]回转体3具有驾驶室4。在该驾驶室4中设有供操作员就座的驾驶座4S。操作员能够在驾驶室4中对作业车辆100进行操作。
[0056]在本例中，以就座于驾驶座4S的操作员为基准来说明各部分的位置关系。前后方向是指就座于驾驶座4S的操作员的前后方向。左右方向是指就座于驾驶座4S的操作员的左右方向。将与就座于驾驶座4S的操作员正对的方向设为前方，将与前方相对的方向设为后方。将就座于驾驶座4S的操作员与正面正对时的右侧、左侧分别设为右方、左方。
[0057]回转体3具有收容发动机的发动机室9和设置在回转体3的后部的配重。在回转体3中，在发动机室9的前方设有扶手19。在发动机室9内配置有未图示的发动机及液压泵等。
[0058]工作装置2支承于回转体3。工作装置2具有动臂6、斗杆7、铲斗8、动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12。动臂6与回转体3连接。斗杆7与动臂6连接。铲斗8与斗杆7连接。
[0059]动臂油缸10对动臂6进行驱动。斗杆油缸11对斗杆7进行驱动。铲斗油缸12对铲斗8进行驱动。动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12分别是由工作油来驱动的液压缸。
[0060]动臂6的基端部经由动臂销13与回转体3连接。斗杆7的基端部经由斗杆销14与动臂6的前端部连接。铲斗8经由铲斗销15与斗杆7的前端部连接。
[0061]动臂6能够以动臂销13为中心进行旋转。斗杆7能够以斗杆销14为中心进行旋转。铲斗8能够以铲斗销15为中心进行旋转。
[0062]斗杆7及铲斗8分别是在动臂6的前端侧能够移动的可动构件。
[0063]图2(A)及图2(B)是示意性地说明实施方式中的作业车辆100的图。图2 (A)示出作业车辆100的侧视图。图2(B)示出作业车辆100的后视图。
[0064]如图2㈧及图2⑶所示，动臂6的长度LI为动臂销13与斗杆销14之间的距离。斗杆7的长度L2为斗杆销14与铲斗销15之间的距离。铲斗8的长度L3为铲斗销15与铲斗8的铲尖8a之间的距离。铲斗8具有多个斗齿，在本例中，将铲斗8的前端部称作铲尖8a。
[0065]需要说明的是，铲斗8也可以不具有斗齿。铲斗8的前端部也可以由直线形状的钢板来形成。
[0066]作业车辆100具有动臂油缸行程传感器16、斗杆油缸行程传感器17和铲斗油缸行程传感器18。动臂油缸行程传感器16配置在动臂油缸10。斗杆油缸行程传感器17配置在斗杆油缸11。铲斗油缸行程传感器18配置在铲斗油缸12。需要说明的是，动臂油缸行程传感器16、斗杆油缸行程传感器17及铲斗油缸行程传感器18也统称为油缸行程传感器。
[0067]基于动臂油缸行程传感器16的检测结果，求出动臂油缸10的行程长度。基于斗杆油缸行程传感器17的检测结果，求出斗杆油缸11的行程长度。基于铲斗油缸行程传感器18的检测结果，求出铲斗油缸12的行程长度。
[0068]需要说明的是，在本例中，将动臂油缸10、斗杆油缸11及铲斗油缸12的行程长度也分别称作动臂油缸长度、斗杆油缸长度及铲斗油缸长度。另外，在本例中，将动臂油缸长度、斗杆油缸长度及铲斗油缸长度也统称为油缸长度数据L。需要说明的是，也可以采用利用角度传感器来检测行程长度的方式。
[0069]作业车辆100具备能够检测作业车辆100的位置的位置检测装置20。
[0070]位置检测装置20具有天线21、全局坐标运算部23和IMU(Inertial MeasurementUnit)24。
[0071]天线21 例如是 GNSS (Global Navigat1n Satellite Systems:全球卫星导航系统)用的天线。天线 21 例如是 RTK GNSS (Real Time Kinematic-Global Navigat1nSatellite Systems)用天线。
[0072]天线21设置于回转体3。在本例中，天线21设置于回转体3的扶手19。需要说明的是，天线21也可以设置在发动机室9的后方。例如，可以在回转体3的配重上设置天线21。天线21将与接收到的电波(GNSS电波)对应的信号向全局坐标运算部23输出。
[0073]全局坐标运算部23检测全局坐标系中的天线21的设置位置P1。全局坐标系是以设置于作业区域的基准位置Pr为原点的三维坐标系(Xg、Yg、Zg)。在本例中，基准位置Pr是设定在作业区域中的基准粧的前端的位置。另外，局部坐标系是指以作业车辆100为基准的、用(X、Y、Z)表示的三维坐标系。局部坐