作业车辆及作业车辆的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及作业车辆及作业车辆的控制方法。
【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，由此将与铲斗的铲尖抵接的沙土耙平，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]在上述仿形作业中，在对斗杆操作杆进行了操作时，铲斗会因自重而下落。由于铲斗的因自重而产生的下落，液压缸的速度成为基于斗杆操作杆所设定的液压缸的设定速度以上。基于斗杆操作杆的操作量所设定的液压缸的设定速度与实际速度的背离在斗杆操作杆的操作量少的微操作的情况下较大。因此，在仿形作业中，存在铲斗的铲尖不稳定而产生摆动的可能性。
[0009]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及作业车辆的控制方法。
[0010]其他课题及新的特征可以通过本说明书的记载及附图而得以明确。
[0011]用于解决课题的方案
[0012]本发明的一方案涉及的作业车辆具备动臂、斗杆、铲斗、斗杆油缸、方向控制阀、算出部和速度确定部。斗杆油缸驱动斗杆。方向控制阀具有能够移动的滑柱，通过滑柱的移动来向斗杆油缸供给工作油，从而使斗杆油缸动作。算出部基于按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系来算出斗杆油缸的推定速度。速度确定部基于斗杆油缸的推定速度来确定动臂的目标速度。在斗杆操作杆的操作量小于规定量的情况下，算出部算出比基于按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系确定的斗杆油缸的速度大的速度，来作为斗杆油缸的推定速度。
[0013]根据本发明的作业车辆，在斗杆操作杆的操作量小于规定量的情况下，算出比基于按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系确定的斗杆油缸的速度大的速度来作为斗杆油缸的推定速度，由此即使在产生了铲斗的自重下落的情况下，也能够随着目标速度的调整来抑制与斗杆油缸的实际速度的背离。由此，速度确定部能够确定出适当的动臂的速度，从而使铲斗的铲尖稳定而抑制摆动。
[0014]优选的是，算出部基于方向控制阀的滑柱的移动量与由按照方向控制阀的滑柱的移动量向斗杆油缸流入的工作油的供给量规定的斗杆油缸的速度的相关关系，来算出斗杆油缸的推定速度。
[0015]由此，通过利用所谓的进口节流控制来算出斗杆油缸的推定速度并进行控制，能够进行压损少的高效的控制。
[0016]优选的是，按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系相当于第一速度图表。在斗杆操作杆的操作量为规定量以上的情况下，算出部算出基于第一速度图表确定的斗杆油缸的速度来作为推定速度。
[0017]由此，在斗杆操作杆的操作量为规定量以上的情况下，通过算出基于第一速度图表得到的斗杆油缸的速度来作为推定速度，能够算出精度高的斗杆油缸的推定速度，能够进行使铲斗的铲尖稳定的控制。
[0018]优选的是，在斗杆操作杆的操作量小于规定量的情况下，算出部基于第二速度图表来算出斗杆油缸的推定速度。第二速度图表是表示方向控制阀的滑柱的移动量与由按照方向控制阀的滑柱的移动量从斗杆油缸排出的排出量规定的斗杆油缸的速度的相关关系。
[0019]由此，在斗杆操作杆的操作量小于规定量的情况下，基于第二速度图表来算出斗杆油缸的目标速度，由此即使在产生了铲斗的自重下落的情况下，也能够随着目标速度的调整来抑制与实际速度的背离。由此，速度确定部能够确定出适当的动臂的速度，从而使铲斗的伊尖稳定而抑制摆动。
[0020]本发明的一方案涉及的作业车辆的控制方法是具备动臂、斗杆和铲斗的作业车辆的控制方法，所述作业车辆的控制方法包括下述步骤:基于按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系，来算出斗杆油缸的推定速度；基于斗杆油缸的推定速度，来确定动臂的目标速度。算出的步骤包括如下步骤:在斗杆操作杆的操作量小于规定量的情况下，算出比基于按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系确定的斗杆油缸的速度大的速度，来作为斗杆油缸的推定速度。
[0021]根据本发明的作业车辆的控制方法，在斗杆操作杆的操作量小于规定量的情况下，算出比基于按照斗杆操作杆的操作量使方向控制阀的滑柱移动的移动量与斗杆油缸的速度的相关关系确定的斗杆油缸的速度大的速度，来作为斗杆油缸的推定速度，由此即使在产生了铲斗的自重下落的情况下，也能够随着目标速度的调整来抑制与斗杆油缸的实际速度的背离。由此，能够确定出适当的动臂的速度，从而使铲斗的铲尖稳定而抑制摆动。
[0022]发明效果
[0023]本发明涉及的作业车辆及作业车辆的控制方法能够抑制摆动。
【附图说明】
[0024]图1是实施方式中的作业车辆100的外观图。
[0025]图2是示意性地说明实施方式中的作业车辆100的图。
[0026]图3是表示实施方式中的控制系统200的结构的功能框图。
[0027]图4是表示实施方式中的液压系统的结构的图。
[0028]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。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]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。
[0032]图9是说明实施方式中的垂直速度分量Vcy_am、Vcy_bkt的算出方式的图。
[0033]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。
[0034]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。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]图14是说明示出了实施方式中的、滑柱80的移动量(滑柱行程)与液压缸60的缸速度的关系的缸速度图表的图。
【具体实施方式】
[0038]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。
[0039]〈作业车辆的整体结构〉
[0040]图1是实施方式的作业车辆100的外观图。
[0041]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。
[0042]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)。
[0043]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)。
[0044]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。
[0045]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。
[0046]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。
[0047]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。
[0048]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。
[0049]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。
[0050]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。
[0051]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。
[0052]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。
[0053]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。
[0054]如图2(A)及图2(B)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。
[0055]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。
[0056]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。
[0057]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。
[0058]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。
[0059]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。
[0060]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。
[0061]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。
[0062]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。
[0063]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桩的前端的位置。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。局部坐标系的基准位置是表示位于回转体3的回转轴(回转中心)AX上的基准位置Ρ2的数据。
[0064]在本例中，天线21具有以在车