作业机械的控制装置、作业机械和作业机械的控制方法
【专利摘要】一种作业机械的控制装置，其控制用于对施工对象进行施工的作业机械所具有的作业机，包括：控制部，其以使上述作业机所具有的作业部件不侵入预先设定的目标形状的方式控制上述作业机；以及切换部，其基于上述作业部件相对于目标施工地形的姿态，将上述目标形状设为与上述目标施工地形相距预先设定的距离的偏移地形或是上述目标施工地形，上述目标施工地形是作为上述施工对象的精整目标的形状。
【专利说明】
作业机械的控制装置、作业机械和作业机械的控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及对具有作业机的作业机械进行控制的作业机械的控制装置、作业机械和作业机械的控制方法。
【背景技术】
[0002]现有技术中记载了一种具有作业机的工程机械，在判断作业方式是成形作业的情况下，使铲斗沿着表示挖掘对象的目标形状的设计面移动，在判断作业方式是齿尖对位作业的情况下，使铲斗在以设计面为基准的规定位置上停止(例如参照专利文献I)。
[0003]专利文献1:国际公开2012/127912号
【发明内容】
[0004]在形成坡面的情况下，可以考虑使铲斗以坡面为目标形状而移动。不过在形成坡面的情况下，需要对对象进行挖掘和将挖掘表面压实这两种作业。在这种情况下，可以考虑以留有压紧余量的方式对对象进行挖掘，然后使铲斗按压该压紧余量直至到达目标的坡面位置。在控制作业机使其不侵入施工对象的精整目标的形状的情况下，可以考虑将以留有压紧余量的方式进行挖掘的目标形状和坡面的目标形状设为精整目标的形状。这样，作业机械的操作员需要多次设定精整目标的形状，而操作变得复杂。
[0005]本发明的目的在于能够抑制在作业机械形成坡面时作业机械的操作员的操作变得复杂。
[0006]根据本发明的第一方式，提供一种作业机械的控制装置，其控制用于对施工对象进行施工的作业机械所具有的作业机，包括:控制部，其以使上述作业机所具有的作业部件不侵入预先设定的目标形状的方式控制上述作业机；以及切换部，其基于上述作业部件相对于目标施工地形的姿态，将上述目标形状设为与上述目标施工地形相距预先设定的距离的偏移地形或是上述目标施工地形，上述目标施工地形是作为上述施工对象的精整目标的形状。
[0007]根据本发明的第二方式，提供一种作业机械，其至少具有第一方式涉及的作业机械的控制装置。
[0008]根据本发明的第三方式，提供一种作业机械的控制方法，用于控制对施工对象进行施工的作业机械所具有的作业机，包括:基于上述作业部件相对于目标施工地形的姿态，将预先设定的目标形状设为与上述目标施工地形相距预先设定的距离的偏移地形或是上述目标施工地形的步骤，其中，上述目标施工地形是作为上述施工对象的精整目标的形状；以及在上述作业机对上述施工对象进行施工的期间，以不侵入上述目标形状的方式控制上述作业机的步骤。
[0009]本发明能够抑制在作业机械形成坡面时作业机械的操作员的操作变得复杂。
【附图说明】
[0010]图1是实施方式涉及的作业机械的立体图。
[0011 ]图2是表示液压挖掘机的控制系统和液压系统的结构的框图。
[0012]图3是作业机控制器的框图。
[0013]图4是表示目标施工地形431和铲斗8的图。
[0014]图5是用于说明动臂限制速度的图。
[0015]图6是表示形成坡面的施工示例的图。
[0016]图7是表示形成坡面的施工示例的图。
[0017]图8是用于说明求取铲斗底面的角度的方法的图。
[0018]图9是用于说明求取目标施工地形与铲斗的底面所构成的角度的方法的图。
[0019]图10是表不包含用于切换偏移系数的阈值的映射的图。
[°02°]图11是表不包含用于切换偏移系数的阈值的映射的图。
[0021]图12是表示将干预控制中的目标形状设为偏移地形时的铲斗的移动的图。
[0022]图13是表示实施方式涉及的作业机械的控制方法的流程图。
[0023]图14是表示在实施方式中目标施工地形位于现状地形上方的情况下的施工示例的图。
[0024]符号说明
[0025]I车辆主体
[0026]2作业机
[0027]6 动臂
[0028]7 斗杆
[0029]8 铲斗
[0030]8H 尾部
[0031]8BD 铲齿
[0032]8T 齿尖
[0033]SB 底面
[0034]13动臂销
[0035]14斗杆销
[0036]15铲斗销
[0037]16第一行程传感器
[0038]17第二行程传感器
[0039]18第三行程传感器
[0040]25操作装置[0041 ]25L左操作杆
[0042]25R右操作杆
[0043]26作业机控制器
[0044]26A相对位置计算部
[0045]26B距离计算部
[0046]26C目标速度计算部
[0047]26CNT 控制部
[0048]26D干预速度计算部
[0049]26E干预指令计算部
[0050]26F干预速度修正部
[0051]26M存储部
[0052]26P处理部
[0053]26J切换部
[0054]27C干预阀
[0055]28显示控制器
[0056]29S 开关
[0057]39传感器控制器
[0058]431目标施工地形
[0059]431V偏移地形
[0060]43Ivf第一偏移地形(偏移地形)
[0061 ]43Ivs第二偏移地形(偏移地形)
[0062]100液压挖掘机
[0063]Cas、Cst 控制状态
[0064]CBI动臂指令信号
[0065]d 距离
[0066]Ff固定标志位
[0067]K偏移系数
[0068]MPA、MPB 映射
[0069]0ff、0ffc 偏移量
[0070]Sga斗杆操作指令
[0071]ac、al、a2 阈值
[0072]Θ1、Θ2、Θ3 倾斜角度
[0073]0b底面角度
【具体实施方式】
[0074]参照附图来详细说明用于实施本发明的方式(实施方式)。
[0075]作业机械的整体结构
[0076]图1是实施方式涉及的作业机械的立体图。图2是表示液压挖掘机100的控制系统200和液压系统300的结构的框图。作为作业机械的液压挖掘机100具有车辆主体I和作业机2。车辆主体I具有作为回转体的上部回转体3和作为行走体的行走装置5。上部回转体3在发动机室3EG的内部收容有作为动力产生装置的内燃机和液压栗等装置。在实施方式中，液压挖掘机100中，作为动力产生装置的内燃机例如可使用柴油发动机，但动力产生装置不局限于此。
[0077]上部回转体3具有驾驶室4。行走装置5搭载上部回转体3。行走装置5具有履带5a、5b。行走装置5通过由设置于左右的行走马达5c的一方或双方驱动履带5a、5b使其旋转，而使液压挖掘机100行走。
[0078]上部回转体3中，配置有作业机2和驾驶室4的一侧是前方，配置有发动机室3EG的一侧是后方。朝向前方时的左侧是上部回转体3的左侧，朝向前方时的右侧是上部回转体3的右侧。上部回转体3的左右方向也称为宽度方向。液压挖掘机100或车辆主体I以上部回转体3为基准，行走装置5—侧为下方，以行走装置5为基准，上部回转体3—侧为上方。在液压挖掘机100设置于水平面的情况下，下方是铅垂方向即重力的作用方向一侧，上方是与铅垂方向相反的一侧。
[0079]作业机2具有动臂6、斗杆7、作为作业部件的铲斗8、动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12。动臂6的基端部通过动臂销13安装于车辆主体I的前部。斗杆7的基端部通过斗杆销14安装于动臂6的前端部。在斗杆7的前端部，通过铲斗销15安装有铲斗8。铲斗8以铲斗销15为中心转动。铲斗8在与铲斗销15相反的一侧安装有多个铲齿8BD。齿尖8T是铲齿8BD的前端。
[0080]在实施方式中，作业机2上升是指作业机2从液压挖掘机100的接地面朝向上部回转体3的方向移动的动作。作业机2下降是指作业机2从液压挖掘机100的上部回转体3朝向接地面的方向移动的动作。液压挖掘机100的接地面是履帯5a、5b接地的部分中的至少由三个点定义的平面。用于定义接地面的至少三个点可以位于两个履带5a、5b中的一方，也可以位于双方。
[0081]在不具有上部回转体3的作业机械的情况下，作业机2上升是指作业机2向远离作业机械的接地面的方向移动的动作。作业机2下降是指作业机2向靠近作业机械的接地面的方向移动的动作。在作业机械具有车轮而非履带的情况下，接地面是至少由三个车轮接地的部分定义的平面。
[0082]作业部件也可以不具有多个铲齿8BD。也就是说，作业部件也可以不具有如图1所示那样的铲齿8BD，而是齿尖由钢板形成为平直形状的铲斗。作业机2例如也可以设置具有单个?产齿的倾斜斗。倾斜斗是指具有?产斗倾斜缸，通过使?产斗向左右倾斜，即使液压挖掘机位于倾斜地面，也能够将斜面、平地成形或平整为任意的形状。此外，作业机2也可以具有斜坡用铲斗作为作业部件来取代铲斗8。
[0083]图1所示的动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12分别是通过液压油的压力(以下可称为液压)驱动的液压缸。动臂缸10驱动动臂6使其升降。斗杆缸11驱动斗杆7使其围绕斗杆销14进行动作。铲斗缸12驱动铲斗8使其围绕铲斗销15进行动作。
[0084]在动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12等液压缸与图2所示的液压栗36、37之间设置有图2所示的方向控制阀64 ο方向控制阀64对从液压栗36、37向动臂缸1、斗杆缸11和铲斗缸12等供给的液压油的流量进行控制，并且切换液压油流动的方向。
[0085]通过图2所示的作业机控制器26控制图2所示的控制阀27，来控制从操作装置25向方向控制阀64供给的液压油的先导压力。控制阀27设置于动臂缸1、斗杆缸11和铲斗缸12的液压系统。作业机控制器26通过控制设置于先导油路450的控制阀27，能够控制动臂缸
1、斗杆缸11和铲斗缸12的动作。在实施方式中，作业机控制器26通过关闭控制阀27的控制，能够进行使动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12减速的控制。
[0086]在上部回转体3的上部安装有天线21、22。天线21、22用于检测液压挖掘机100的当前位置。天线21、22与图2所示的用于检测液压挖掘机100的当前位置的位置检测部即位置检测装置19电连接。
[0087]位置检测装置19利用RTK_GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigat1nSatellite Systems，实时动态-全球导航卫星系统，GNSS称为全球导航卫星系统)来检测液压挖掘机100的当前位置。在以下的说明中，可将天线21、22称为GNSS天线21、22。位置检测装置19接收与GNSS天线21、22接收到的GNSS电波对应的信号。位置检测装置19检测GNSS天线21、22的设置位置。位置检测装置19例如包括三维位置传感器。
[0088]液压系统300
[0089]如图2所示，液压挖掘机100的液压系统300具有作为动力产生源的内燃机35和液压栗36、37 ο液压栗36、37由内燃机35驱动，排出液压油。从液压栗36、37排出的液压油被供给到动臂缸10、斗杆缸11和铲斗缸12。
[0090]液压挖掘机100具有回转马达38。回转马达38是液压马达，由从液压栗36、37排出的液压油驱动。回转马达38使上部回转体3回转。另外，在图2中示出了两个液压栗36、37，但也可以仅设置一个液压栗。回转马达38不局限于液压马达，也可以是电动马达。
[0091]控制系统200
[0092I作为作业机械控制系统的控制系统200包括:位置检测装置19、全局坐标运算部23、操作装置25、实施方式涉及的作业机械的控制装置即作业机控制器26、传感器控制器39、显示控制器28和显示部29。操作装置25是用于操作图1所示的作业机2及上部回转体3的装置。操作装置25是用于操作作业机2的装置。操作装置25接受操作员为了驱动作业机2而执行的操作，输出与操作量对应的先导液压。
[0093]与操作量对应的先导液压是操作指令。操作指令是用于使作业机2进行动作的指令。操作指令由操作装置25生成。由于操作装置25由操作员操作，所以操作指令是用于通过手动操作即操作员的操作而使作业机2进行动作的指令。通过手动操作对作业机2进行控制是指基于来自操作装置25的操作指令对作业机2进行控制，也就是说是通过操作作业机2的操作装置25对作业机2进行控制。
[0094]在实施方式中，操作装置25具有设置于操作员左侧的左操作杆25L、以及设置于操作员右侧的右操作杆25R。左操作杆25L和右操作杆25R的前后左右的动作与斗杆7及回转的两轴的动作对应。例如，右操作杆25R的前后方向的操作与动臂6的操作对应。将右操作杆25R向前方操作时动臂6下降，将其向后方操作时动臂6上升。根据前后方向的操作来执行动臂6的下降上升的动作。右操作杆25R的左右方向的操作与铲斗8的操作对应。将右操作杆25R向左侧操作时铲斗8进行挖掘，将其向右侧操作时铲斗8进行倾卸。根据左右方向的操作来执行铲斗8的挖掘或打开动作。左操作杆25L的前后方向的操作与斗杆7的回转对应。将左操作杆25L向前方操作时斗杆7进行倾卸，将其向后方操作时斗杆7进行挖掘。左操作杆25L的左右方向的操作与上部回转体3的回转对应。将左操作杆25L向左侧操作时进行左回转，将其向右侧操作时进行右回转。
[0095]在实施方式中，操作装置25使用先导液压式。基于动臂操作、铲斗操作、斗杆操作和回转操作，从液压栗36将由减压阀25V减压至规定的先导压力的液压油供给到操作装置25。
[0096]在实施方式中，操作装置25具有的左操作杆25L和右操作杆25R是先导液压式，但也可以是电气式。在左操作杆25L和右操作杆25R是电气式的情况下，各自的操作量分别由电位计检测。由电位计检测出的左操作杆25L和右操作杆25R的操作量通过作业机控制器26来获取。检测出电气式操作杆的操作信号的作业机控制器26执行与先导液压式相同的控制。
[0097]根据右操作杆25R的前后方向的操作，能够向先导油路450供给先导液压，接受操作员对动臂6的操作。右操作杆25R具有的阀装置与右操作杆25R的操作量对应地打开，向先导油路450供给液压油。此外，压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油压力作为先导压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为动臂操作量MB发送到作业机控制器26。以下，可将右操作杆25R的前后方向的操作量称为动臂操作量MB。在先导油路50中设置有控制阀(以下可称为干预阀)27C和棱阀51。
[0098]根据右操作杆25R的左右方向的操作，能够向先导油路450供给先导液压，接受操作员对铲斗8的操作。右操作杆25R具有的阀装置与右操作杆25R的操作量对应地打开，向先导油路450供给液压油。压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油压力作为先导压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为铲斗操作量MT发送到作业机控制器26。以下，可将右操作杆25R的左右方向的操作量称为铲斗操作量MT。
[0099]根据左操作杆25L的前后方向的操作，能够向先导油路450供给先导液压，接受操作员对斗杆7的操作。左操作杆25L具有的阀装置与左操作杆25L的操作量对应地打开，向先导油路450供给液压油。压力传感器66检测此时的先导油路450内的液压油压力作为先导压力。压力传感器66将检测出的先导压力作为斗杆操作量MA发送到作业机控制器26。以下，可将左操作杆25L的前后方向的操作量称为斗杆操作量MA。
[0100]通过对右操作杆25R进行操作，操作装置25将大小与右操作杆25R的操作量对应的先导液压供给到方向控制阀64。通过对左操作杆25L进行操作，操作装置25将大小与左操作杆25L的操作量对应的先导液压供给到方向控制阀64。通过从操作装置25向方向控制阀64供给的先导液压，使方向控制阀64进行动作。
[0101]控制系统200具有第一行程传感器16、第二行程传感器17和第三行程传感器18。例如，第一行程传感器16设置于动臂缸10，第二行程传感器17设置于斗杆缸11，第三行程传感器18设置于铲斗缸12。
[0102]传感器控制器39具有CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)等处理部、以及 RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)和 R0M(Read Only Memory，只读存储器)等存储部。传感器控制器39基于第一行程传感器16检测出的动臂缸长度，计算在液压挖掘机100的局部坐标系、详细而言车辆主体I的局部坐标系中动臂6相对于与水平面正交的方向的倾斜角度Θ1，将其输出至作业机控制器26和显示控制器28。传感器控制器39基于第二行程传感器17检测出的斗杆缸长度，计算斗杆7相对于动臂6的倾斜角度Θ2，将其输出至作业机控制器26和显示控制器28。传感器控制器39基于第三行程传感器18检测出的铲斗缸长度，计算铲斗8所具有的铲斗8的齿尖8T相对于斗杆7的倾斜角度Θ3，将其输出至作业机控制器26和显示控制器28。倾斜角度Θ1、Θ2、Θ3的检测也可以是第一行程传感器16、第二行程传感器17和第三行程传感器18以外的方式。例如，电位计等角度传感器也能够检测倾斜角度Θ1、Θ2、Θ3。
[0103]传感器控制器39与IMU(Inertial Measurement Unit:惯性测量装置)24连接。頂U24获取图1所示的液压挖掘机100的俯仰(Pi tch)和摇摆(ro11)等车身的倾斜信息，将其输出至传感器控制器39。
[0104]作业机控制器26具有CPU等处理部26P以及RAM和R0M(Read Only Memory)等存储部26M。作业机控制器26基于图2所示的动臂操作量MB、铲斗操作量MT和斗杆操作量MA来控制干预阀27C和控制阀27。
[0105]图2所示的方向控制阀64例如是比例控制阀，通过从操作装置25供给的液压油来控制。方向控制阀64配置在动臂缸10、斗杆缸11、铲斗缸12和回转马达38等液压致动器与液压栗36、37之间。方向控制阀64控制从液压栗36、37供给到动臂缸1、斗杆缸11、铲斗缸12和回转马达38的液压油的流量和方向。
[0106]控制系统200具有的位置检测装置19包括上述GNSS天线21、22。与由GNSS天线21、22接收到的GNSS电波对应的信号输入至全局坐标运算部23 XNSS天线21从定位卫星接收表示自身位置的基准位置数据Pl ^NSS天线22从定位卫星接收表示自身位置的基准位置数据P2 ANSS天线21、22以规定的周期接收基准位置数据Pl、P2。基准位置数据Pl、P2是设置有GNSS天线的位置的信息。GNSS天线21、22每次接收基准位置数据Pl、P2时都将其输出至全局坐标运算部23。
[0107]全局坐标运算部23具有CPU等处理部以及RAM和ROM等存储部。全局坐标运算部23基于两个基准位置数据P1、P2生成表示上部回转体3的配置的回转体配置数据。在本实施方式中，回转体配置数据包含:两个基准位置数据P1、P2中的一个基准位置数据P、以及基于两个基准位置数据P1、P2生成的回转体方位数据Q。回转体方位数据Q表示上部回转体3即作业机2朝向的方位。全局坐标运算部23每次以规定的周期从GNSS天线21、22获取两个基准位置数据P1、P2时，都更新回转体配置数据即基准位置数据P和回转体方位数据Q，并将其输出至显示控制器28。
[0108]显示控制器28具有CPU等处理部以及RAM和ROM等存储部。显示控制器28从全局坐标运算部23获取作为回转体配置数据的基准位置数据P和回转体方位数据Q。在实施方式中，显示控制器28生成铲斗齿尖位置数据S作为作业机位置数据，该铲斗齿尖位置数据S表示铲斗8的齿尖8T的三维位置。然后，显示控制器28使用铲斗齿尖位置数据S和目标施工信息T生成目标施工地形数据U。
[0109]目标施工信息T是液压挖掘机100所具有的作业机2进行施工的对象(以下可称为施工对象)的精整目标的信息。目标施工信息T例如是液压挖掘机100的施工对象的设计信息。作业机2施工的对象例如是地面。作为作业机2对施工对象执行的作业，例如是挖掘作业和地面的平整作业，但并不局限于此。
[0110]显示控制器28将基于目标施工地形数据U的显示用目标施工地形数据Ua导出，并基于显示用目标施工地形数据Ua在显示部29上显示作业机2的施工对象的目标形状，例如地形。
[0111]显示部29例如是接收触控面板的输入的液晶显示装置，但不局限于此。在实施方式中，与显示部29相邻地设置有开关29S。开关29S是用于执行后述的干预控制或者使执行中的干预控制停止的输入装置。
[0112]作业机控制器26从压力传感器66获取动臂操作量MB、铲斗操作量MT和斗杆操作量MA。作业机控制器26从传感器控制器39获取动臂6的倾斜角度Θ1、斗杆7的倾斜角度Θ2、铲斗8的倾斜角度Θ3。
[0113]作业机控制器26从显示控制器28获取目标施工地形数据U。目标施工地形数据U是目标施工信息T中的液压挖掘机100即将要进行作业的范围的信息。即，目标施工地形数据U是目标施工信息T的一部分。因此，目标施工地形数据U与目标施工信息T同样表示作业机2的施工对象的精整目标的形状。以下，可将该精整目标的形状称为目标施工地形。
[0114]作业机控制器26基于从传感器控制器39获取的作业机2的姿态和尺寸计算铲斗8的齿尖8T的位置(以下可称为齿尖位置)。作业机控制器26基于目标施工地形数据U与铲斗8的齿尖8T之间的距离和作业机2的速度来控制作业机2的动作，以使铲斗8的齿尖8T按照目标施工地形数据U移动。在这种情况下，为了抑制铲斗8侵入预先设定的目标形状，作业机控制器26对作业机2进行使其在靠近施工对象的方向上的速度为限制速度以下的控制。可将该控制称为干预控制。干预控制中的目标形状例如能够列举目标施工地形数据U即作为作业机2的施工对象的目标形状的目标施工地形、以及与目标施工地形相距预先设定的距离的地形等。
[0115]干预控制例如是在液压挖掘机100的操作员使用图2所示的开关29S选择了执行干预控制时执行的。即，干预控制是下述控制:在作业机2基于操作装置25的操作、也就是说基于操作员的操作进行动作的情况下由作业机控制器26使作业机进行动作。在作业机控制器26计算目标施工地形与铲斗8之间的距离的情况下，铲斗8的基准位置不局限于齿尖8T，可以是任意部位。
[0116]在干预控制中，为了以使铲斗8不侵入目标施工地形数据U的方式控制作业机2，作业机控制器26生成动臂指令信号CBI，将其输出至图2所示的干预阀27C。动臂6根据动臂指令信号CBI进行动作，由此根据铲斗8与目标施工地形数据U之间的距离来限制作业机2、更详细而言铲斗8靠近目标施工地形数据U的速度。
[0117]在干预控制中，作业机控制器26基于表示施工对象的目标形状即设计地形的目标施工地形数据U和用于求取铲斗8的位置的倾斜角度Θ1、Θ2、Θ3，以根据目标施工地形与铲斗8之间的距离来减小铲斗8靠近目标施工地形的速度的方式控制动臂6的速度。
[0118]在实施方式中，在作业机2基于操作员对操作装置25的操作进行动作的情况下，为了使铲斗8的齿尖8Τ不侵入目标施工地形，作业机控制器26生成动臂指令信号CBI，用该动臂指令信号CBI对动臂6的动作进行控制。详细而言，在干预控制中，作业机控制器26以使铲斗8的齿尖8Τ不侵入目标施工地形的方式使动臂6上升。可将在干预控制中执行的使动臂6上升的控制称为动臂干预控制。
[0119]在本实施方式中，为了由作业机控制器26实现动臂干预控制，作业机控制器26生成与动臂干预控制相关的动臂指令信号CBI并将其输出至干预阀27C。干预阀27C对先导油路50的先导液压进行调整。
[0120]动臂干预控制是指在干预控制中执行的使动臂6上升的控制，但在干预控制中，作业机控制器26也可以使动臂6上升以外还使斗杆7和铲斗8中的至少一方上升，或者使斗杆7和铲斗8中的至少一方上升来替代动臂6的上升。即，在干预控制中，作业机控制器26通过使构成作业机2的动臂6、斗杆7和铲斗8中的至少一方上升，而使作业机2向远离作业机2的作业对象的目标形状、即实施方式中为目标施工地形431的方向移动。动臂干预控制是干预控制的一个方式。
[0121 ]作业机控制器26的详细情况
[0122]图3是作业机控制器26的框图。图4是表示目标施工地形431和铲斗8的图。图5是用于说明动臂限制速度Vcy_bm的图。作业机控制器26包括控制部26CNT和切换部26J。它们包含在作业机控制器26的处理部26P中。处理部26P实现控制部26CNT和切换部26J的功能。
[0123]作业机控制器26的处理部26P执行用于控制作业机2的计算机程序来对作业机2进行控制。作业机2的控制中包含干预控制和基于实施方式涉及的作业机械的控制方法的控制。存储部26M中存储有用于控制作业机2的计算机程序。
[0124]控制部26CNT包括相对位置计算部26A、距离计算部26B、目标速度计算部26C、干预速度计算部26D、干预指令计算部26E和干预速度修正部26F。控制部26CNT执行干预控制。在实施方式中，控制部26CNT以使干预控制时铲斗8不侵入目标形状的方式对作业机2进行控制。在实施方式中，干预控制中的目标形状是图5所示的目标施工地形431或与目标施工地形431相距预先设定的距离Off的偏移地形43Iv。
[0125]在执行干预控制时，作业机控制器26使用动臂操作量MB、斗杆操作量MA、铲斗操作量MT、从显示控制器28获取的目标施工地形数据U、从传感器控制器39获取的倾斜角度Θ1、θ
2、Θ3以及铲斗8的形状，生成干预控制所需的动臂指令信号CBI或者根据需要生成斗杆指令信号和铲斗指令信号，使控制阀27和干预阀27C进行动作来控制作业机2。
[0126]相对位置计算部26Α从显示控制器28获取铲斗齿尖位置数据S，从传感器控制器39获取倾斜角度Θ1、Θ2、Θ3。相对位置计算部26Α基于获取的倾斜角度Θ1、Θ2、Θ3求取铲斗8的齿尖8Τ的位置即齿尖位置Pb。
[0127]距离计算部26Β基于由相对位置计算部26Α求出的齿尖位置Pb和从显示控制器28获取的目标施工地形数据U，计算铲斗8的齿尖8Τ与目标施工地形431之间的最短距离d，该目标施工地形431由作为目标施工信息T的一部分的目标施工地形数据U表示。距離d是齿尖位置Pb与位置Pu之间的距离，该位置Pu是与目标施工地形431正交且穿过齿尖位置Pb的直线和目标施工地形数据U交叉的位置。
[0128]在干预控制中的目标形状是偏移地形43Iv的情况下，距离计算部26B从显示控制器28获取距离Off，通过将其与目标施工地形431的位置相加来求取偏移地形43Iv。距离计算部26B计算铲斗8的齿尖8T与偏移地形43Iv之间的最短距离d。距离Off是由液压挖掘机100的操作员通过图2所示的显示部29的触控面板输入并存储在显示控制器28中。
[0129]目标施工地形431是基于作业机2的动作平面与目标施工信息T的交线求取的，该目标施工信息T由多个目标施工面表示。作业机2的动作平面是由上部回转体3的前后方向规定、且穿过挖掘对象位置Pdg的平面，并且是以如下方式驱动作业机2时的平面:通过使作业机2在上部回转体3的前后方向上进行动作，来对挖掘对象位置Pdg进行挖掘。关于目标施工地形431，更详细而言，上述交线中的目标施工信息T的挖掘对象位置Pdg前后的单个或多个拐点及其前后的线是目标施工地形431。在图5所示的示例中，两个拐点Pvl、Pv2及其前后的线是目标施工地形431。挖掘对象位置Pdg是铲斗8的齿尖8T的位置即齿尖位置Pb的正下方的点。这样，目标施工地形431是目标施工信息T的一部分。目标施工地形431由图2所示的显示控制器28生成。
[0130]目标速度计算部26C决定动臂目标速度Vc_bm、斗杆目标速度Vc_am和铲斗目标速度Vc_bkt。动臂目标速度Vc_bm是驱动动臂缸10时的齿尖8T的速度。斗杆目标速度Vc_am是驱动斗杆缸11时的齿尖8T的速度。铲斗目标速度Vc_bkt是驱动铲斗缸12时的齿尖8T的速度。根据动臂操作量MB计算动臂目标速度Vc_bm。根据斗杆操作量MA计算斗杆目标速度Vc_am。根据铲斗操作量MT计算铲斗目标速度Vc_bkt。
[0131]干预速度计算部26D基于铲斗8的齿尖8T与目标施工地形431之间的距离d，求取动臂6的限制速度即动臂限制速度Vcy_bm。干预速度计算部26D从图1所示的作业机2整体的限制速度Vc_lmt，减去斗杆目标速度Vc_am和铲斗目标速度Vc_bkt，由此求取动臂限制速度Vcy_bm。限制速度Vc_lmt是在铲斗8的齿尖8T靠近目标施工地形431的方向上能够被容许的齿尖8T的移动速度。
[0132]限制速度Vc_lmt在距离d为正的情况下为负值，即是作业机2下降时的下降速度，在距离d为负的情况下为正值，即是作业机2上升时的上升速度。距离d为负值是指铲斗8侵入目标施工地形431的状态。随着距离d减小，限制速度Vc_lmt的速度绝对值减小，当距离d为负值时，随着距离d的绝对值增大，限制速度Vc_lmt的速度绝对值增大。
[0133]干预指令计算部26E基于由干预速度修正部26F求出的动臂限制速度Vcy_bm生成动臂指令信号CBI。动臂指令信号CBI是用于使干预阀27C的开度成为如下大小的指令:使动臂6以动臂限制速度Vcy_bm上升所需的先导压力作用于棱阀51而需要的大小。在实施方式中，动臂指令信号CBI是与动臂指令速度对应的电流值。
[0134]切换部26J基于铲斗8相对于目标施工地形431的姿态，将干预控制中的目标形状设为与目标施工地形431相距预先设定的距离Off的偏移地形43Iv或目标施工地形431。在这种情况下，切换部26J获取来自操作装置25的斗杆操作指令Sga、来自传感器控制器的倾斜角度Θ1、Θ2、Θ3、以及来自控制部26CNT的干预控制状态Cas或停止控制状态Cst，并向距离计算部26B提供偏移系数K和固定标志位Ff。
[0135]斗杆操作指令Sga是表示用于操作斗杆7的杆即左操作杆25L是否针对斗杆7的操作处于空档的信号。在左操作杆25L针对斗杆7的操作处于空档的情况下，斗杆7停止。干预控制状态Cas表示正在执行干预控制，停止控制状态Cst表示正在执行停止控制。停止控制是干预控制的一种，是在铲斗8侵入干预控制中的目标形状即目标施工地形431或偏移地形43Iv的情况下使作业机2停止的控制。停止控制是指以使作业机2不侵入干预控制中的目标形状的方式控制作业机2。
[0136]偏移系数K是用于将挖掘控制中的目标地形切换为目标施工地形431或偏移地形43Iv的系数。固定标志位Ff是从作业机2开始进行目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止使控制部26CNT、详细而言使距离计算部26B维持开始进行目标形状的施工时的目标形状的标志位。在固定标志位Ff为“I”的情况下，从作业机2开始进行目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止，控制部26CNT将目标形状设为开始进行目标形状的施工时的形状。
[0137]例如，在开始进行目标形状的施工时的目标形状是偏移地形43Iv的情况下，从作业机2开始进行目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止，控制部26CNT将目标形状设为偏移地形43Iv。在开始进行目标形状的施工时的目标形状是目标施工地形431的情况下，从作业机2开始进行目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止，控制部26CNT将目标形状设为目标施工地形431。
[0138]图6和图7是表示形成坡面的施工示例的图。在液压挖掘机100形成坡面的情况下，液压挖掘机100对施工对象进行挖掘之后，用铲斗8的底面SB将施工对象压紧至目标施工地形431从而整修成坡面。作业机控制器26将与目标施工地形431相距预先设定的距离Off (以下可称为偏移量)的偏移地形43Iv设为干预控制中的目标形状，由此能够确保在对坡面进行施工时的压紧余量。在实施方式中，操作员能够通过图2所示的显示部29的触控面板设定与液压挖掘机10的作业对应的偏移量Of f。
[0139]在施工对象上形成坡面的情况下，如果操作员设定偏移量Off，则作业机控制器26将干预控制中的目标形状设为偏移地形431 V。在铲斗8挖掘施工对象的表土SHP时，作业机控制器26以使铲斗8不侵入偏移地形43Iv的方式执行干预控制。在施工对象被挖掘到偏移地形43Iv之后，操作员取消偏移量Off。在取消了偏移量Off的状态下，液压挖掘机100用铲斗8的底面SB按压施工对象，将施工对象的表面整修到目标施工地形431的位置。
[0140]在整修时，操作员通过图2所示的显示部29的触控面板取消偏移量Off。作业机控制器26将干预控制中的目标形状设为目标施工地形431。在用铲斗8按压施工对象时，作业机控制器26以使铲斗8的底面SB不侵入目标施工地形431的方式执行干预控制。通过整修将与偏移量Off对应的量的表土SHP压紧至目标施工地形431，由此将施工对象的表面压实而完成坡面。
[0141]在一处形成了坡面后，在下一场所液压挖掘机100也同样地要形成坡面。在这种情况下，操作员要再次设定偏移量Off。此外，在形成坡面时，挖掘和整修表土 SHP时需要重新设定偏移量Of f。因此，在形成坡面时，操作员的操作变得烦琐。
[0142]为了抑制形成坡面时操作员的操作变得烦琐，作业机控制器26基于铲斗8相对于目标施工地形431的姿态，将干预控制中的目标形状在偏移地形43Iv和目标施工地形431之间切换。详细而言，如图7所示，作业机控制器26的切换部26J例如基于目标施工地形431和铲斗8的底面SB所构成的角度α的大小，将干预控制中的目标形状在偏移地形43Iv和目标施工地形431之间切换。
[0143]在角度α的绝对值较大的情况下，能够判断为铲斗8是对施工对象进行挖掘。此外，在角度α的绝对值较小的情况下，能够判断为铲斗8是用底面8Β按压施工对象。例如，在角度α的绝对值大于预先设定的阈值ac的绝对值的情况下，切换部26J将干预控制中的目标形状设为偏移地形43Ιν。在角度α的绝对值在预先设定的阈值ac的绝对值以下的情况下，切换部26J将干预控制中的目标形状设为目标施工地形431。
[0144]通过这样的处理，干预控制中的目标形状在表土SHP的挖掘时和整修时自动地进行切换。其结果，在坡面的形成过程中，操作员在挖掘表土SHP时和整修施工对象时不需要重新设定偏移量Off，因此能够抑制在形成坡面时操作员的操作变得烦琐。
[0145]图8是用于说明求取铲斗8的底面8B的角度0b的方法的图。在实施方式中，铲斗8的底面SB的角度(以下可称为底面角度)0b，以如图8所示那样与车身坐标系中的Xm—Ym平面平行且与铲斗8的齿尖8T接触的平面PH为基准，在铲斗8—侧符号为一(负)，在与铲斗8相反的一侧符号为+(正)。水平面例如是全局坐标系08，￥8，2，)的乂8—￥8平面。底面角度013是铲斗8的底面8B与平面PH所构成的角度。铲斗8的底面8B位于铲斗8的齿尖8T与铲斗8的尾部8H的位于齿尖8T—侧的端部8pB之间的位置。尾部8H是铲斗8外侧的弯曲的部分。角度0b能够由式(I)求取。
[0146]0b = —270+θ1+θ2+θ3+β...(1)
[0147]θ I是动臂6的倾斜角度，Θ2是斗杆7的倾斜角度，Θ3是铲斗8的倾斜角度，β是齿尖8T的角度。倾斜角度Θ1是轴线Zb与连接动臂销13的中心轴和斗杆销14的中心轴的轴线所构成的角度。轴线Zb是与液压挖掘机100的车身坐标系(Xm，Ym，Zm)的Zm轴正交且穿过动臂销13的中心轴的直线。倾斜角度Θ2是连接动臂销13的中心轴和斗杆销14的中心轴的直线与连接斗杆销14的中心轴和铲斗销15的中心轴的直线所构成的角度。倾斜角度Θ3是连接斗杆销14的中心轴和铲斗销15的中心轴的直线与连接铲斗销15的中心轴和铲斗8的齿尖的直线所构成的角度。齿尖8Τ的角度β是连接铲斗销15的中心轴和铲斗8的齿尖的直线与铲斗8的底面8Β所构成的角度。齿尖8Τ的角度β是根据铲斗8的种类决定的值，且存储在作业机控制器26的存储部26Μ中。
[0148]图9是用于说明求取目标施工地形431与铲斗8的底面SB所构成的角度α的方法的图。目标施工地形431与铲斗8的底面SB所构成的角度α能够由式(2)求取。角度γ是目标施工地形431相对于上述平面PH倾斜的角度。在相对于平面PH向铲斗8的底面8Β—侧转动的方向上，角度γ的符号为一(负)，在相对于平面PH以远离铲斗8的底面SB—侧的方式转动的方向上，角度γ的符号为+(正)。
[0149]a = 0b— γ...(2)
[0150]图10和图11是表示包含用于切换偏移系数K的阈值al、a2的映射MPA、MTO的图。映射MPA和映射MPB的纵轴都是偏移系数K，横轴都是角度α。角度α的符号为负。阈值al的绝对值小于阈值a2的绝对值。在映射MPA中，在角度α的绝对值为阈值a I的绝对值以下的情况下，偏移系数K从“I”变成“O”。在角度α的绝对值大于阈值al的绝对值且为阈值a2的绝对值以上的情况下，偏移系数K从“O”变成T。
[0151]在映射MPB中，在角度α的绝对值为阈值a2的绝对值以下的情况下，随着角度α的绝对值减小，偏移系数K从“I”逐渐减小。在角度α的绝对值为阈值a I的绝对值以下时，偏移系数K为“O”。
[0152]映射MPA或映射MPB存储在图3所示的作业机控制器26的存储部26M中。作业机控制器26的切换部26 J在求出角度α之后从存储部26M读取映射MPA或映射MPB，并基于映射MPA或映射MPB获取与求出的角度α对应的偏移系数K。切换部26J将获取的偏移系数K提供给距离计算部26B。
[0153]距离计算部26B将从切换部26J接收到的偏移系数K与由操作员设定的偏移量Off相乘，来作为用于干预控制的偏移量Of f c。即，Of f c = K X Of f。距离计算部26B通过将偏移量Offc与目标施工地形431的位置相加，形成干预控制中的目标形状。考虑通过映射MPA求取偏移系数K的情况。在干预控制中的目标形状为偏移地形43Iv的情况下，偏移系数K是“I”，所以干预控制中的目标形状为偏移地形431 V。在干预控制中的目标形状为目标施工地形431的情况下，偏移系数K是“O”，所以干预控制中的目标形状为目标施工地形431。
[0154]映射MPA在偏移系数K从T变为“O”即从偏移地形43Iv变成目标施工地形431时、以及偏移系数K从“O”变为“I”即从目标施工地形431变成偏移地形43IV时具有迟滞性。这样，能够抑制因偏移系数K的变化而产生的波动。详细而言，能够抑制铲斗8因偏移系数K的变化而上下抖动的现象。针对偏移系数K的切换，映射MPA也可以不具有迟滞性。即，也可以使用单个阈值ac来切换偏移系数K。
[0155]在通过映射MPB求取偏移系数K的情况下，在阈值a2?al之间偏移系数K与角度α的大小对应地变化。因此，干预控制中的目标形状就是目标施工地形431与偏移地形43Iv之间的地形。
[0156]图12是表示将干预控制中的目标形状设为偏移地形43Iv时的铲斗的动作的图。形成坡面时，在铲斗8对施工对象的表土SHP进行挖掘的情况下，干预控制中的目标形状是偏移地形43Iv。在铲斗8挖掘表土 SHP时，从挖掘的开始位置SP起至结束位置EP的区间内铲斗8的姿态发生变化。偏移地形43Iv存在于从挖掘的开始位置SP起至坡面下端侧的下端位置HS的部分、以及从下端位置HS起至结束位置EP的部分。
[0157]在这种情况下，铲斗8从开始位置SP起经过下端位置HS直至结束位置EP连续地对施工对象进行挖掘。在该挖掘中，操作员的操作主要是对斗杆7的操作，几乎不发生对铲斗8的操作。因此，铲斗8从开始位置SP起一边逐渐将齿尖8T放倒即减小铲斗8的底面SB与目标施工地形431所构成的角度α的绝对值，一边靠近下端位置HS(图12的状态A、B)。此时，干预控制中的目标形状是偏移地形43Iv。
[0158]在铲斗8靠近下端位置HS时，如果角度α的绝对值变成阈值以下，则偏移系数K变成“O”，所以如图12的状态C所示那样齿尖8Τ下降至目标施工地形431。在如图12的状态D所示那样铲斗8的齿尖8Τ超过下端位置HS、位于齿尖8Τ的正下方的目标施工地形431转换成坡面时，角度α的绝对值增大而超过阈值的绝对值，所以偏移系数K变成“I”。其结果，如图12的状态E所示那样，齿尖8Τ上升至偏移地形43Ιν。
[0159]如图12的状态F所示那样铲斗8以不侵入偏移地形43Ιν的方式对坡面进行挖掘。在如图12的状态G所示那样铲斗8朝向结束位置EP移动的期间齿尖8Τ超过坡面的规定位置时，角度α的绝对值减小。在角度α的绝对值成为阈值的绝对值以下时偏移系数K变成“O”，所以如图12的状态H所示那样齿尖8Τ下降至目标施工地形431。
[0160]这样，在铲斗8从开始位置SP移动到结束位置EP的期间，有时会产生铲斗8上下抖动的现象。为了避免这种现象，从作业机2开始进行干预控制中的目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止，切换部26J使控制部26CNT维持开始进行目标形状的施工时的目标形状。例如，在干预控制中的目标形状是偏移地形43Ιν的情况下，切换部26J使偏移系数K为“I”并且使固定标志位Ff为“I”，将其提供给控制部26CNT的距离计算部26Β。
[0161 ]如果接收到固定标志位Ff = I，则距离计算部26Β维持偏移系数K= I直至固定标志位Ff变成“O”为止。在实施方式中，在左操作杆25L针对斗杆7的操作处于空档即斗杆停止且并非停止控制的情况下，切换部26J使固定标志位Ff为“O”。这相当于在一连串的坡面施工结束之前，铲斗8持续从开始位置SP到结束位置EP的移动。
[0162]这样，在一连串的坡面施工结束之前，控制部26CNT从开始进行作为干预控制中的目标形状的偏移地形43Ιν的施工时起至结束一连串的施工时为止，将干预控制中的目标形状维持为偏移地形43Ιν。其结果，铲斗8从开始位置SP移动到结束位置EP的这段期间能够避免铲斗8上下抖动的现象。
[0163]在干预控制中的目标形状是目标施工地形431的情况下，切换部26J使偏移系数K=0并且使固定标志位Ff =1，将其提供给控制部26CNT的距离计算部26Β。这种情况下，同样地，如果接收到固定标志位F f = I，则距离计算部2 6 B维持偏移系数K = I直至固定标志位F f变成“O”为止。通过该处理，在一连串的坡面施工结束之前，控制部26CNT从开始进行作为干预控制中的目标形状的目标施工地形431的施工时起至结束一连串的施工时为止，将干预控制中的目标形状维持为目标施工地形431。其结果，在铲斗8从开始位置SP移动到结束位置EP的期间能够避免铲斗8上下抖动的现象。
[0164]实施方式涉及的作业机械的控制方法
[0165]图13是表示实施方式涉及的作业机械的控制方法的一个示例的流程图。实施方式涉及的作业机械的控制方法由作业机控制器26实现。在坡面的施工开始之前，液压挖掘机100的操作员对图2所示的开关29S进行操作，输入用于执行干预控制的指令。此外，操作员通过图2所示的显示部29的触控面板输入偏移量Off。也可以预先将偏移量Off存储在作业机控制器26的存储部26M中，操作员通过操作显示部29的触控面板，从存储部26M中读取偏移量Off。干预控制是通过操作斗杆7即将左操作杆25L向斗杆7的操作方向进行操作而开始的。
[0166]在步骤SlOl中，作业机控制器26、详细而言切换部26J求取角度α。在这种情况下，切换部261从传感器控制器39获取倾斜角度01、02、03，从存储部261获取齿尖81'的角度队并且基于式(I)求取底面角度0b。此外，切换部26J从显示控制器28获取目标施工地形数据U来求取目标施工地形431，并基于得到的目标施工地形431求取角度γ。切换部26J将角度γ和底面角度Gb代入式(2)，求取角度α。
[0167]在步骤S102中，切换部26 J对通过步骤SlOl求出的角度α和阈值ac进行比较。在上述说明中，切换部26J使用映射MPA或映射MPB来求取偏移系数K，从而决定干预控制中的目标地形，但这里为了简化说明，对通过比较角度α和阈值ac来决定干预控制中的目标地形的示例进行说明。
[0168]在通过步骤SlOl求出的角度α的绝对值为阈值的绝对值以下的情况下(步骤S102，“是”)，在步骤S103中切换部26J将干预控制中的目标地形设为目标施工地形431。即，切换部26J使偏移系数K为“O” ο在通过步骤SlOI求出的角度α的绝对值大于阈值的绝对值的情况下(步骤S102，“否”)，在步骤S104中切换部26J将干预控制中的目标地形设为偏移地形43Iv。即，切换部26J使偏移系数K为“I”。
[0169]在步骤S103中，干预控制中的目标地形是目标施工地形431的情况下，在步骤S105中切换部26J决定固定标志位Ff ο在实施方式中，固定标志位Ff如以下的(I)至(4)所述的方法来决定。在这种情况下，切换部26J从操作装置25获取斗杆操作指令Sga，并且从控制部26CNT获取干预控制状态Cas或停止控制状态Cst。
[0170](I)在固定标志位Ff的前次值为“I”的情况下，如果左操作杆25L针对斗杆7的操作处于空档且没有执行停止控制即并非停止控制状态Cst，则切换部26J使固定标志位Ff为“O”。
[0171](2)在固定标志位Ff的前次值为“I”的情况下，如果左操作杆25L针对斗杆7的操作并非处于空档或者没有执行停止控制，则切换部26J使固定标志位Ff为“I”。
[0172](3)在固定标志位Ff的前次值为“O”的情况下，如果前次的控制状态为干预控制即是干预控制状态Cas，则切换部26J使固定标志位Ff为“I”。
[0173](4)在固定标志位Ff的前次值为“O”的情况下，如果前次的控制状态并非干预控制即不是干预控制状态Cas，则切换部26J使固定标志位Ff为“O”。
[0174]切换部26J将通过步骤S103求出的偏移系数K和通过步骤S105决定的固定标志位Ff提供给距离计算部26B。在固定标志位Ff为“O”的情况下(步骤S106，“是”)，由于当前时刻的目标地形不被维持，所以在步骤S107中距离计算部26B根据通过步骤S103求出的偏移系数K将干预控制中的目标地形设为目标施工地形431。
[0175]在固定标志位Ff为“I”的情况下(步骤S106，“否”)，由于当前时刻的目标地形被维持，所以在步骤S108中距离计算部26B将干预控制中的目标地形维持为前次值。如果前次值是偏移地形43Iv，则干预控制中的目标地形是偏移地形43Iv，如果前次值是目标施工地形431，则干预控制中的目标地形是目标施工地形431。
[0176]在步骤S104中，干预控制中的目标地形是偏移地形43Iv的情况下，在步骤S109中切换部26J决定固定标志位Ff。决定固定标志位Ff的方法如上所述。
[0177]切换部26J将通过步骤S104求出的偏移系数K和通过步骤S109决定的固定标志位Ff提供给距离计算部26B。在固定标志位Ff为“O”的情况下(步骤S110，“是”)，由于当前时刻的目标地形不被维持，所以在步骤Slll中，距离计算部26B根据通过步骤S104求出的偏移系数K将干预控制中的目标地形设为偏移地形43Iv。在固定标志位Ff为“I”的情况下(步骤S110，“否”)，由于当前时刻的目标地形被维持，所以在步骤S112中距离计算部26B将干预控制中的目标地形维持为前次值。
[0178]在上述的步骤S102中对角度α和阈值ac进行比较。以下，对切换部26J使用映射MPA来求取偏移系数K从而决定干预控制中的目标地形的示例进行说明。在步骤S102中，切换部26J从存储部26Μ中读取映射ΜΡΑ，求取与通过步骤SlOl求出的角度α对应的偏移系数K。使用映射MPA来决定偏移系数K的方法如以下的(I)至(4)所述。
[0179](I)在当前时刻的目标地形是偏移地形43Ιν的情况下，如果角度α的绝对值为阈值al的绝对值以下，则在步骤S102中成为“是”。在这种情况下，切换部26J使偏移系数K为“O”。即，在步骤S103中，目标地形就是目标施工地形431。
[0180](2)在当前时刻的目标地形是偏移地形43Ιν的情况下，如果角度α的绝对值大于阈值α2的绝对值，则在步骤S102中成为“否”。在这种情况下，切换部26J使偏移系数K为“I”。即，在步骤S104中，切换部26J使目标地形就是偏移地形43Ιν。
[0181](3)在当前时刻的目标地形是目标施工地形431的情况下，如果角度α的绝对值为阈值al的绝对值以下，则在步骤S102中成为“是”。在这种情况下，切换部26J使偏移系数K为“O” ο即，在步骤S103中，目标地形就是目标施工地形431。
[0182](4)在当前时刻的目标地形是偏移地形43Ιν的情况下，如果角度α的绝对值大于阈值α2的绝对值，则在步骤S102中成为“否”。在这种情况下，切换部26J使偏移系数K为“I”。即，在步骤S104中目标地形就是偏移地形43Ιν。
[0183]目标施工地形431位于现状地形的上方的情况
[0184]图14是表示在实施方式中目标施工地形431位于现状地形上方的情况下的施工示例的图。例如，在进行填土来形成坡面的情况下，目标施工地形431位于现状地形的上方。在这种情况下，液压挖掘机100在施工对象的表土 SHP上进行填土后，用铲斗8的底面SB按压进行了填土的部分而进行平整，并且反复进行填土和平整直到目标施工地形431的位置。
[0185]在目标施工地形431位于现状地形的上方的情况下，偏移地形43Ivf位于目标施工地形431的下方。在这种情况下，作业机控制器26、详细而言切换部26J能够将干预控制中的目标形状设为偏移地形43Ivs。
[0186]此外，在偏移地形43Ivf位于目标施工地形431的下方的情况下，切换部26J可以基于铲斗8相对于目标施工地形431的姿态，将干预控制中的目标形状设为自偏移地形43Ivf起位于目标施工地形431—侧的距偏移地形43Ivf预先设定的距离0ff2的地形。在实施方式中，可将位于目标施工地形431的下方的偏移地形43IVf称为第一偏移地形43Ivf。可将自第一偏移地形43Ivf起位于目标施工地形431 —侧的距第一偏移地形43Ivf预先设定的距离Off2的地形称为第二偏移地形43Ivs。
[0187]第一偏移地形43Ivf是在目标施工地形431的下方与其相距距离Of fl的地形。距离OfTl由操作员通过图2所示的显示部29的触控面板设定。用于规定第二偏移地形43IVS的距离0ff2由操作员通过图2所示的显示部29的触控面板设定。将第二偏移地形43Ivf乘以上述的偏移系数K。在偏移系数K为“O”的情况下，干预控制中的目标地形是第一偏移地形43Ivf。在偏移系数K为“I”的情况下，干预控制中的目标地形是第二偏移地形431 vs。变更偏移系数K的条件如上所述。
[0188]在角度α的绝对值大于阈值的情况下，液压挖掘机100向施工对象的表面填土、使所填的土变平坦、或者去掉多余的填土。因此，在角度α的绝对值大于阈值的情况下，切换部26J使偏移系数K为“I”，使干预控制中的目标地形为第二偏移地形43Ivf。
[0189]在角度α的绝对值为阈值以下的情况下，液压挖掘机100用铲斗8的底面SB按压施工对象，将施工对象的表面压实至第一偏移地形43Ivf的位置。因此，在角度α的绝对值为阈值以下的情况下，切换部26J使偏移系数K为“O”，使干预控制中的目标地形为第一偏移地形43Ivf0
[0190]以上，在实施方式中，基于铲斗8相对于目标施工地形的姿态，将干预控制中的目标形状设为与目标施工地形431相距预先设定的距离Off的偏移地形431或是目标施工地形431。通过这样的处理，液压挖掘机100的操作员只要一次设定用于设定偏移地形43Iv的距离Off即可，不需要每次进行坡面等施工时都设定距离Off，因此减少了在形成坡面等时操作员的烦琐的操作。
[0191]在实施方式中，从作业机2开始进行干预控制中的目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止，维持开始进行目标形状的施工时的上述目标形状。通过这样的处理，本实施方式能够抑制在坡面的施工时铲斗8上下抖动，使碾压作业中的碾压量稳定，能够抑制坡面的不平整。
[0192]在实施方式中，在斗杆7停止并且干预控制中没有执行使作业机2停止的停止控制的情况下，取消维持施工开始时的目标形状。通过这样的处理，从作业机2开始进行干预控制中的目标形状的施工时起至结束一连串的施工之后，基于铲斗8的新姿态来设定干预控制中的目标形状，因此能够实现遵循操作员意图的作业机的动作。
[0193]在实施方式中，在偏移地形43Ivf位于目标施工地形431的下方的情况下，也可以将干预控制中的目标形状设为偏移地形43Ivf。通过这样的处理，使控制变得简单。
[0194]在实施方式中，在偏移地形43Ivf位于目标施工地形431的下方的情况下，也可以基于铲斗8相对于目标施工地形431的姿态，将干预控制中的目标形状设为自第一偏移地形43Ivf起位于目标施工地形431—侧的距第一偏移地形43Ivf预先设定的距离Off2的第二偏移地形431 vs。通过这样的处理，能够抑制在平整填到施工对象表面上的土、或去掉多余的填土时铲斗8侵入第一偏移地形43Ivf。
[0195]在实施方式中作业部件是铲斗8，但作业部件也可以是倾斜斗。在这种情况下，例如以与倾斜斗的宽度方向正交的平面剖开倾斜斗时的截面的底面与目标施工地形431所构成的角度可以是实施方式中的角度α。
[0196]以上，对实施方式进行了说明，但实施方式不局限于上述内容。此外，在上述结构要素中包含本领域技术人员能够容易想到的结构要素、实质上相同的结构要素、所谓的等同范围内的结构要素。进而，能够适当地组合上述结构要素。进而，在不脱离本实施方式的要旨的范围内，能够进行结构要素的各种省略、置换和变更中的至少一种。
【主权项】
1.一种作业机械的控制装置，其控制用于对施工对象进行施工的作业机械所具有的作业机，所述作业机械的控制装置的特征在于，包括: 控制部，其以使所述作业机所具有的作业部件不侵入预先设定的目标形状的方式控制所述作业机；以及 切换部，其基于所述作业部件相对于目标施工地形的姿态，将所述目标形状设为与所述目标施工地形相距预先设定的距离的偏移地形或是所述目标施工地形，所述目标施工地形是作为所述施工对象的精整目标的形状。2.根据权利要求1所述的作业机械的控制装置，其特征在于: 所述切换部从所述作业机开始进行所述目标形状的施工时起至结束一连串的施工时为止，使所述控制部维持开始进行所述目标形状的施工时的所述目标形状。3.根据权利要求2所述的作业机械的控制装置，其特征在于: 所述作业机具有安装于所述作业部件的斗杆， 在所述作业部件侵入所述目标形状的情况下，所述控制部执行使所述作业机停止的控制， 在所述斗杆停止且没有对所述作业机实施使其不侵入所述目标形状的控制的情况下，所述切换部取消对所述目标形状的维持。4.根据权利要求1至3中任一项所述的作业机械的控制装置，其特征在于: 在所述偏移地形位于所述目标施工地形的下方的情况下，所述切换部将所述目标形状设为所述偏移地形。5.根据权利要求1至3中任一项所述的作业机械的控制装置，其特征在于: 在所述偏移地形位于所述目标施工地形的下方的情况下，所述切换部基于所述作业部件相对于目标施工地形的姿态，将所述目标形状设为自所述偏移地形起位于所述目标施工地形一侧的距所述偏移地形预先设定的距离的地形，所述目标施工地形是作为所述施工对象的精整目标的形状。6.一种作业机械，其特征在于: 具有权利要求1至权利要求5中任一项所述的作业机械的控制装置。7.—种作业机械的控制方法，用于控制对施工对象进行施工的作业机械所具有的作业机，所述作业机械的控制方法的特征在于，包括: 基于所述作业部件相对于目标施工地形的姿态，将预先设定的目标形状设为与所述目标施工地形相距预先设定的距离的偏移地形或是所述目标施工地形的步骤，其中，所述目标施工地形是作为所述施工对象的精整目标的形状;以及 在所述作业机对所述施工对象进行施工的期间，以不侵入所述目标形状的方式控制所述作业机的步骤。
【文档编号】E02F3/43GK106068354SQ201680000585
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年3月29日
【发明人】松山徹, 岛野佑基, 市原将志, 上义树
【申请人】株式会社小松制作所