专利名称：建筑机械的前部控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑机械的前部控制装置，该前部控制装置在带有多关节型的前部装置的建筑机械，特别是在带有由斗柄、动臂、铲斗等多个前部构件构成的前部装置的液压挖掘机等建筑机械中，进行限制前部装置可以动作的区域的区域限制挖掘控制，使前部装置的前端沿着预定的轨迹移动的轨迹控制等，至少修正一个操作手柄装置的信号，控制前部装置的动作。
建筑机械的典型例子有液压挖掘机。在液压挖掘机中，操作者用各自的手动操作手柄来操作构成前部装置的动臂、斗柄等构件。由于这些前部构件分别是由关节部连接的进行转动运动的东西，所以操作这些前部构件一边挖掘预定的区域，一边挖掘预定的平面是非常困难的作业。此外，虽然有用来扩大挖掘范围的带前部补偿(第二动臂)的液压挖掘机、能在车宽内回转的超小回转型液压挖掘机，但是在这样的液压挖掘机中，因为姿势而存在着前部与驾驶室干涉的危险。
于是，做出了一边使挖掘作业容易，一边防止前部与驾驶室的干涉的种种方案。
例如，在日本特开平4-136324号公报中，在不可侵入区域之前设定减速区域，如果前部装置的一部，比如说铲斗侵入减速区域，则减小操作手柄的操作信号，使前部装置减速，如果铲斗达到不可侵入区域的边界则停下来。
此外，在国际公开公报WO95/30059号公报中，设定挖掘区域，如果前部装置的一部，比如说铲斗接近挖掘区域的边界，则仅使铲斗向挖掘区域方向的动作减速，如果铲斗达到挖掘区域的边界则铲斗虽然不突出挖掘区域之外，但却沿着挖掘区域的边界动作。具体地说，为了实现这样的控制，根据来自角度传感器等位置检测装置的信号，计算动臂、斗柄等前部构件的位置和姿势，用来自操作手柄装置的信号，根据该位置和姿势的计算值，推定动臂、斗柄等前部构件按来自操作手柄装置的信号动作时的动作速度(例如动臂缸、斗柄缸等速度)，用该所推定的动作速度修正要来自操作手柄装置的信号。
再者，在国际公开公报WO95/33100号公报中，在上述国际公开公报WO95/30059号公报中所记载的区域限制挖掘控制装置中，检测动臂缸、斗柄缸等液压执行器的负载压力，修正来自操作手柄装置的信号时，还用该负载压力进行修正，以便进行与液压执行器的负载压力变化无关的精度良好的控制。
可是，上述先有技术中存在着以下问题。
日本特开平4-136324号公报中所记载的先有技术中，由于如果铲斗侵入减速区域则减小操作手柄的信号而使前部装置减速，如果铲斗达到不可侵入区域的边界则使前部装置停止，所以能使铲斗在不可侵入区域的边界上顺利地停止。
但是，在该先有技术中，当前部装置的速度减慢时，与铲斗的移动方向无关速度照样减慢。因此，在沿着不可侵入区域的边界挖掘的场合，随着操作斗柄接近不可侵入区域，沿着不可侵入区域的边界的方向的挖掘速度也减慢，每次，必须操作动臂手柄使铲斗离开不可侵入区域，防止挖掘速度减慢。结果，在沿着不可侵入区域挖掘的场合，效率极端地恶化。
在国际公开公报WO95/30059号公报中所记载的先有技术中，由于如果铲斗接近挖掘区域的边界则仅使铲斗向挖掘区方向的动作减速，如果铲斗达到挖掘区域的边界则铲斗虽然不突出挖掘区域之外但却沿着挖掘区域的边界动作，所以能解决上述先有技术的缺点，效率良好地圆满地进行限制区域的挖掘。
可是，在上述先有技术中，在本发明中为了推定动臂、斗柄等前部构件的动作速度，用操作手柄装置的信号(操作信号)，推定动臂缸、斗柄缸等的速度。
一般来说，动臂缸、斗柄缸等执行器虽然分别由流量控制阀来控制压力油的供给流量，而控制速度，但是与流量控制阀的输入信号(开口面积)对应的供给流量的流量特性受负载压力、油温等的影响而不是恒定的。例如，即使是相同的输入信号(开口面积)，如果执行器的负载压力升高则压力油向执行器的流动变难了，供给流量减小，执行器的速度降低。此外，如果油温降低，则油液粘度升高，即使是相同的输入信号(开口面积)供给流量也减小，执行器的速度降低。
因此，在用操作信号来推定执行器的速度的上述先有技术中，如果负载压力、油温等变化则流量控制阀的流量特性变化，控制精度下降，而且控制增益的变化成为不稳定的起因，有时产生振荡。此外，即使是在流量控制阀的前后设置负载补偿阀的场合，负载补偿阀的精度也无法避免油温变化的影响。
在国际公开公报WO95/33100号公报中所记载的先有技术中，由于在修正来自操作手柄装置的信号时，还用执行器的负载压力来进行修正，所以与国际公开公报WO95/30059号公报中所记载者相比，可以进行与执行器的负载压力的变化无关的精度良好的控制。但是，该先有技术仅针对执行器负载压力的变化，不能针对油温等影响流量控制阀的流量特性的其他参数的变化。
本发明的目的在于提供即使影响流量控制阀的流量特性的负载、油温等什么参数有变化，也能圆满地精度良好地控制前部装置的动作的建筑机械的前部控制装置及记录使这样的控制成为可能的程序的记录媒体。
(1)为了实现上述目的，在本发明中，在带有由可沿上下方向转动的多个前部构件构成的多关节型的前部装置、驱动上述多个前部构件的多个液压执行器、指示上述多个前部构件的动作的多个操作装置、由来自上述多个操作装置的信号来驱动并控制供给上述多个液压执行器的压力油的流量的多个液压控制阀的建筑机械中，备有带有检测关于上述前部装置的位置和姿势的状态量的第一检测装置；根据来自上述第一检测装置的信号运算上述前部装置的位置和姿势的第一运算装置；用来自上述多个操作装置中的第一特定的操作装置的信号，根据在上述第一运算装置中所运算的前部装置的位置和姿势，推定由与上述第一特定的操作装置相对应的第一特定的液压执行器所驱动的第一特定的前部构件的动作速度的第二运算装置，用该所推定的动作速度来控制上述前部装置的动作的建筑机械的前部控制装置。在此前部控制装置中，上述第二运算装置包括由来自上述第一检测装置的信号求出上述第一特定的前部构件的实测动作速度的低频分量的第一运算·滤波装置，由来自上述第一特定的操作装置的信号求出上述第一特定的前部构件的指令动作速度的高频分量的第二运算·滤波装置，以及把上述实测动作速度的低频分量与上述指令动作速度的高频分量组合起来推定上述第一特定的前部构件的控制用的动作速度的合成运算装置。
根据第一特定操作装置的信号求出的第一特定的前部构件的指令动作速度，由于对应的流量控制阀的实际流量特性受负载压力、油温等的影响而不恒定，所以即使定常时往往也不能与第一特定的前部构件的实际速度准确地一致。但是，第一特定的操作装置的信号的急剧变化准确地反映出来。
另一方面，由来自第一检测装置的信号求出的第一特定的前部构件的实测动作速度，可以不受负载压力、油温等影响地运算。但是，由于从第一特定的操作装置发出指令到向第一特定的前部构件的输出有延迟，所以对第一特定的操作装置的信号的急剧变化没有可靠性。此外，由于是检测值，所以无法避免含有一定程度噪声。
于是，在本发明中，在第一运算·滤波装置中，实测求出的第一特定的前部构件的实测动作速度，由于高频分量没有可靠性所以仅用低频分量，在第二运算·滤波装置中，根据第一特定的操作装置的信号求出的第一特定的前部构件的指令动作速度，由于实际的流量特性变化，所以仅用高频分量，在合成运算装置中，把两者组合起来推定第一特定的前部构件的控制用的动作速度。借此，不容易受负载压力和油温等的变化的影响，而且可以进行把信号的延迟和定常误差的影响减至最小的圆满的控制。
此外，由于实际动作速度中已经反映液压控制阀(流量控制阀)的流量特性的变化，所以不论负载压力如何，即使影响液压控制阀的流量特性的油温等其他什么参数有变化，也能准确地推定前部构件的动作速度，圆满地精度良好地控制前部装置的动作。
(2)在上述(1)中，最好是，上述第一运算·滤波装置包括把来自上述第一检测装置的信号微分而求出上述第一特定的前部构件的实测动作速度的装置，和对该实测动作速度实施低通滤波处理的装置，上述第二运算·滤波装置包括由来自上述第一特定的操作装置的信号求出上述第一特定的前部构件的指令动作速度的装置，和对该指令动作速度实施高通滤波处理的装置。
借此，可以实现上述第一和第二运算·滤波装置的处理机能。
(3)在上述(2)中，最好是，上述第一运算·滤波装置的求出实测动作速度的装置包括运算用来由来自上述第一特定的操作装置的信号取入来自上述第一检测装置的信号的运算循环数的循环数运算装置；包含最新的运算循环，按上述运算循环数的量，保存来自上述第一检测装置的信号的存储装置；以及设上述运算循环数为n、上述最新的运算循环中的来自第一检测装置的信号为αa、n循环前的来自第一检测装置的信号为αa-n、一个运算循环的周期为T、上述第一特定的前部构件的实测动作速度为Ω1时，按下式运算第一特定的前部构件的实测动作速度的装置Ω1＝(αa-αa-n)/(T×n)借此，上述第一运算·滤波装置可以由来自上述第一检测装置的信号计算实测动作速度Ω1。
(4)此外，在上述(3)中，最好是，上述循环数运算装置，随着来自上述第一特定的操作装置的信号加大，上述运算循环数减小地运算有关运算循环数n。
像上述(3)那样，当对来自第一检测装置的信号进行微分而算出实测角速度Ω1时，虽然其精度取决于用多少循环前的来自第一检测装置的输出值来微分，但是通过以来自操作装置的信号的大小为大致的目标，在该信号小的场合用比较多的循环前的输出值来进行微分，而在信号大的场合则用比较少的循环前的输出值来进行微分，可以保持精度大体上一致。
(5)在上述(4)中，最好是，上述第二运算·滤波装置的实施高通滤波处理的装置，随着来自上述第一特定的操作装置的信号加大，运算提高的截止频率，用该截止频率对上述指令动作速度实施高通滤波处理。
像这样根据来自操作装置的信号的大小来确定截止频率，把对指令动作速度实施高通滤波处理者，与实测角速度合成而推定控制用的动作速度，借此可以修正与来自操作装置的信号大小有关的第一检测装置开始时的检测误差，即使在开始时也能得到接近正确值的动作速度。
(6)此外，在上述(4)中，最好是，上述第一运算·滤波装置的实施低通滤波处理的装置，随着来自上述第一特定的操作装置的信号加大，运算提高的截止频率，用该截止频率对上述实测动作速度实施低通滤波处理。
(7)再者，在上述(1)中，最好是，上述合成运算装置包括把上述实测动作速度的低频分量与上述指令动作速度的高频成分相加的装置。
(8)此外，在上述(7)中，最好是，上述合成运算装置包括把上述指令动作速度的高频分量乘以增益的装置，上述相加装置把乘了该增益的指令动作速度的高频分量与上述实测动作速度的低频分量相加。
借此，可以根据第二特定的前部构件的惯性的大小最佳地设定信号开始的延迟的补偿程度。例如，当第二特定的前部构件为液压挖掘机的动臂时，虽然可以预料动臂惯性很大，开始的响应延迟，但是通过把与指令动作速度的高频分量相乘的增益取得比较大(1以上)，把第一特定的前部构件(例如斗柄)的动作速度开始时估定得较高，可以在开始时把动臂的目标速度也计算得较高，得到对延迟进行补偿的效果。
(9)再者，在上述(1)中，最好是，本发明的前部装置，还包括设定上述前部装置的能动作区域的区域设定装置；用由上述第二运算装置所推定的第一特定的前部构件的动作速度，根据在上述第一运算装置中运算的前部装置的位置和姿势，推定上述前部装置的动作速度的第三运算装置；用由上述第三运算装置所推定的前部装置的动作速度，根据在上述第一运算装置中运算的前部装置的位置和姿势，当上述前部装置在上述设定区域内其边界附近、上述第一特定的前部构件以上述所推定的动作速度运动时，运算为了限制接近上述设定区域的边界的方向的移动速度所必要的第二特定的前部构件的动作速度的限制值的第四运算装置；以及修正来自与上述第二特定的前部构件有关的第二特定的操作装置的信号，使上述第二特定的前部构件的动作速度不超过上述限制值的信号修正装置；上述信号修正装置，根据上述第二特定的前部构件的动作速度的限制值，运算来自上述第二特定的操作装置的信号的限制值，修正有关信号，使来自上述第二特定的操作装置的信号不超过该限制值。
像这样通过在第四运算装置中运算第二特定的前部构件的动作速度的限制值，在信号修正装置中修正来自第二特定的操作装置的信号，可以进行对接近设定区域的边界方向的前部装置的动作减速的方向变换控制，使前部装置沿着设定区域的边界运动。因此，可以效率良好地圆满地进行限制区域的挖掘。
(10)再者，在上述(1)中，最好是，上述第一特定的前部构件的实测动作速度和指令动作速度分别为上述第一特定的液压执行器的速度。
(11)在上述(1)中，上述第一特定的前部构件的实测动作速度和指令动作速度，也可以分别为上述第一特定的前部构件的角速度。
(12)此外，在上述(1)中，最好是，上述第一特定的前部构件为液压挖掘机的斗柄，上述第二特定的前部构件为液压挖掘机的动臂。
(13)此外，为了实现上述目的，本发明是记录用来由计算机控制由可在上下方向转动的多个前部构件构成的多关节型前部装置的动作的控制程序的记录媒体，上述控制程序在上述计算机中运算上述前部装置的位置和姿势，根据该前部装置的位置和姿势推定上述多个前部构件中所包含的第一特定的前部构件的动作速度，用该所推定的动作速度运算上述前部装置的动作指令值，同时在推定上述第一特定的前部构件的动作速度之际，求出上述第一特定的前部构件的实测动作速度的低频分量和第一特定的前部构件的指令动作速度的高频分量，把该实测动作速度的低频分量与指令动作速度的高频分量组合起来。
像这样通过用记录媒体构成前部控制装置，如上述(1)中所述，即使影响流量控制阀的流量特性的负载、油温等什么参数有变化，也能顺利地控制前部装置的动作，同时能降低成本。
图1是同时表示根据本发明的第一实施例的建筑机械的前部控制装置(区域限制挖掘控制装置)及其液压驱动装置的图。
图2表示可以运用本发明的液压挖掘机的外观。
图3表示控制单元的内部构成的概略。
图4是表示控制单元的控制机能的机能方块图。
图5表示本实施例的区域限制挖掘控制中挖掘区域的设定方法。
图6表示求取铲斗前端速度的限制值时的与至设定区域的边界的距离的关系。
图7是表示斗柄缸速度的运算细节的机能方块图。
图8表示在铲斗前端处于设定区域内的场合、处于设定区域边界上的场合及处于设定区域外的场合的动臂引起的对铲斗前端的修正动作的不同。
图9表示在动臂指令的限制值的运算中用于负载补偿的动臂的流量控制阀的流量特性。
图10表示铲斗前端处于设定区域内时的修正动作轨迹的一例。
图11表示铲斗前端处于设定区域外时的修正动作轨迹的一例。
图12是同时表示根据本发明的第二实施例的建筑机械的前部控制装置(区域限制挖掘控制装置)及其液压驱动装置的图。
图13表示控制单元的控制机能。
图14是同时表示根据本发明的第三实施例的建筑机械的前部控制装置(区域限制挖掘控制装置)及其液压驱动装置的图。
图15是表示控制单元的控制机能的流程图。
图16表示斗柄操作信号与使用从当前值到多少次循环前的角度传感器的输出值的运算循环数之间的关系。
图17表示斗柄操作信号与低通滤波处理时的截止频率之间的关系。
图18表示斗柄操作信号与斗柄缸速度之间的关系。
图19表示根据斗柄操作信号计算斗柄的指令角速度所用的诸尺寸。
图20表示斗柄操作信号与高通滤波处理时的截止频率之间的关系。
图21表示想要检测的角速度与角速度的运算循环的适当值n之间的关系。
图22表示从斗柄开始动算起的斗柄角度的变化量。
图23表示根据图22中所示的运算结果所计算的角速度。
图24A和图24B表示运算循环小的场合和大的场合中所计算的角速度的不同。
图25表示改变截止频率对指令角速度实施高通滤波处理的场合的特性。
图26表示运算循环小的场合的角速度的合成过程。
图27表示运算循环大的场合的角速度的合成过程。
图28表示在实测角速度与指令角速度的合成之际，通过给指令角速度赋予1以上的增益k可以得到的效果。
图29表示本实施例的减速区域和复原区域内的目标速度向量的修正方法。
图30表示铲斗的前端至设定区域的边界的距离与减速向量之间的关系。
图31表示铲斗的前端按修正减速控制时的轨迹的一例。
图32表示铲斗的前端至设定区域的边界的距离与复原向量之间的关系。
图33表示铲斗的前端按修正复原控制时的轨迹的一例。
下面，作为建筑机械的前部控制，以液压挖掘机的区域限制挖掘控制为例，用
本发明的几个实施例。
首先，通过图1～图10说明本发明的第一实施例。
在图1中，本发明可以运用的液压挖掘机包括液压泵2，包含由来自该液压泵2的压力油驱动的动臂缸3a、斗柄缸3b、翻斗缸3c、回转马达3d及左右行走马达3e、3f在内的多个液压执行器，分别对应于这些液压执行器3a～3f而设置的多个操作手柄装置14a～14f，连接在液压泵2与多个液压执行器3a～3f之间、由操作手柄装置14a～14f的操作信号来控制、控制供给液压执行器3a～3f的压力油的流量的多个流量控制阀15a～15f，以及在液压泵2与流量控制阀15a～15f之间的压力超过设定值的场合打开的溢流阀6，这些构成驱动液压挖掘机的被驱动构件的液压驱动装置。
液压挖掘机如图2中所示，由包括分别沿垂直方向转动的动臂1a、斗柄1b和铲斗1c的多关节型前部装置1A，包括上部回转体1d和下部行走体1e的车体1B构成，前部装置1A的根端支承于上部回转体1d的前部。动臂1a、斗柄1b、铲斗1c、上部回转体1d和下部行走体1e分别构成分别由动臂缸3a、斗柄缸3b、翻斗缸3c、回转马达3d及左右行走马达3e、3f来驱动的被驱动构件，它们的动作由上述操作手柄装置14a～14f来指示。
此外，操作手柄装置14a～14f为作为操作信号输出电气信号(电压)的电气手柄方式，流量控制阀15a～15f两端有电气液压变换装置，例如带比例电磁阀的电磁驱动部30a、30b～35a、35b，操作手柄装置14a～14f把与操作者的操作量和操作方向对应的电压作为电气信号供给对应的流量控制阀15a～15f的电磁驱动部30a、30b～35a、35b。
流量控制阀15a～15f是中位旁通式流量控制阀，各流量控制阀的中位旁通路径由中位旁通管242串联连接，在中位旁通管的上游侧经供油管243连接液压泵2，下游侧连接油箱。
在以上这样的液压挖掘机上设置着根据本实施例的区域限制挖掘控制装置。该控制装置的组成包括根据预作业指示前部装置的预定部位，例如铲斗1c的前端能动作的挖掘区域的设定的设定器7；设于动臂1a、斗柄1b和铲斗1c的各自的转动支点、作为有关前部装置1A的位置和姿势的状态量而检测各自的转动角的角度传感器8a、8b、8c；检测车体1B的前后方向的倾斜角的倾斜角传感器8d；检测动臂缸3a的上行方向动作的底侧的负载压力的压力传感器(70)；以及以操作手柄装置14a～14f的操作信号，设定器7的设定信号及角度传感器8a、8b、8c、倾斜角传感器8d、压力传感器70的检测信号为输入，设定铲斗1C的前端能动作的挖掘区域，同时进行用来实现限制区域的挖掘控制的操作信号的修正的控制单元9。
设定器7是借助于设在操作面板或把手上的开关等操作装置向控制单元9输出设定信号来指示挖掘区域的设定的，在操作面板上也可以有表示装置等其他辅助装置。此外，也可以采用借助于集成电路板的方法、借助于条形码的方法、借助于激光的方法，借助于无线通信的方法等其他方法。
图3中表示控制单元9的构成。控制单元9由微计算机构成，包括输入部91、中央处理装置(CPU)92、只读存储器(ROM)93、随机存取存储器(RAM)94、输出部95。输入部91以操作手柄装置14a～14f的操作信号，设定器7的设定信号及角度传感器8a、8b、8c、倾斜角传感器8d、压力传感器70的检测信号为输入，进行A/D转换。在ROM93中存储着控制程序(后述)，CPU92按存储在ROM93中的控制程序对从输入部91取入的信号进行预定的运算处理。RAM94临时存储运算途中的数值，输出部95根据CPU92中的运算结果生成输出用的信号，向流量控制阀15a～15f输出该信号。
控制单元9的ROM93中所存储的控制程序的概要在图4中用方块图表示。控制单元9A包括前部姿势运算部9a、区域设定运算部9b、铲斗前端速度的限制值运算部9c、斗柄缸速度运算部9d、斗柄引起的铲斗前端速度运算部9e、动臂引起的铲斗前端速度的限制值运算部9f、动臂缸速度的限制值运算部9g、动臂指令的限制值运算部9h、动臂指令的最大值运算部9j、动臂用阀指令运算部9i、斗柄用阀指令运算部9k的各机能。
在前部姿势运算部9a中，根据由角度传感器8a～8c和倾斜角传感器8d检测的动臂、斗柄、铲斗的转动角和车体1B的前后倾角，运算前部装置1A的位置和姿势。
在区域设定运算部9b中，按来自设定器7的指示进行铲斗1C的前端能动作的挖掘区域的设定运算。用图5说明其一例。
在图5中，靠操作者的操作，铲斗1C的前端运动到点P的位置之后，按来自设定器7的指示，计算这时的铲斗1C的前端位置，并根据由设定器7所指示的倾斜角ζ设定限制区域的边界L。
这里，在控制单元9的存储装置中，存储了前部装置1A和车体1B的各部尺寸，区域设定运算部9b在前部姿势运算部9a中用这些数据和由角度传感器8a、8b、8c检测的转动角和由倾斜角传感器8d检测的车体1B的倾斜角来计算点P的位置。这时，点P的位置可作为例如以动臂1a的旋转支点为原点的XY坐标系的坐标值求出。XY坐标系是处于固定在车体1B上的垂直平面内的直角坐标系。
于是，根据点P的位置和由设定器7所指示的倾斜角ζ建立限制区域的边界L的直线式，并建立在该直线上有原点并以该直线为一个轴的直角坐标系，例如以点P为原点的XaYa坐标系，求出从XY坐标系到XaYa坐标系的变换数据。
在铲斗前端速度的限制值运算部9c中，根据至铲斗前端的边界L的距离D，计算铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值。这把如图6中所示的关系存储于控制单元9的存储装置中，读出该关系。
在图6中，横轴表示至铲斗前端的边界L的距离D、纵轴表示铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a，横轴的距离D和纵轴的速度限制值a与XaYa坐标系相同分别以从设定区域外向设定区域内的方向为(+)方向。该距离值D与限制值a的关系，确定成在铲斗前端处于设定区域内时，以与该距离D成比例的(-)方向的速度为铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a，在铲斗前端处于区域外时，以与该距离D成比例的(+)方向的速度为铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a。因而，在设定区域内，仅在铲斗前端速度的与边境L垂直的分量在(-)方向超过限制值的场合减速，在设定区域外，铲斗前端沿(+)方向增速。
再者，虽然铲斗前端与设定区域的边界L之间的距离D与铲斗前端速度的限制值a的关系取为直线比例关系，但是不限于此的种种设定是可能的。
在斗柄缸速度运算部9d中，根据对由角度传感器8b所检测的斗柄的转动角进行坐标变换和微分求出的斗柄缸速度的低频分量，和由操作手柄装置14b发出的对流量控制阀15b的指令值及由斗柄流量控制阀15b的流量特性求出的斗柄缸速度的高频分量之和，推定控制用的斗柄缸速度。
图7中表示在斗柄缸速度运算部9d中所进行的运算处理的细节。在图7中，斗柄缸速度运算部9d由斗柄缸位移运算部9d1、微分运算部9d2、低通滤波器部9d3、流量特性运算部9d4、高通滤波器部9d5以及相加部9d6组成。
在斗柄缸位移运算部9d1中，对由角度传感器8b检测的斗柄角度进行坐标变换求出斗柄缸位移X。接着，在微分运算部9d2中，对斗柄缸位移X进行微分求出斗柄缸速度V1。接着，在低通滤波器部9d3中，求出斗柄缸速度V1的低频分量V11。此外，在流量特性运算部9d4中，根据斗柄的指令值和斗柄的流量控制阀15b的已知的流量特性求出斗柄缸速度V2。接着，在高通滤波器9d5中，求出斗柄缸速度V2的高频分量V2h。另外在相加部9d6中，求出这些斗柄缸速度的低频分量V1l与高频分量V2h之和，推定应该用于动臂的控制的斗柄的缸速度。
这里，根据斗柄的指令值与流量控制阀15b的已知的流量特性求出的斗柄缸速度V2，由于流量控制阀15b的实际流量特性受斗柄缸3b的负载压力、油温等的影响而不恒定，所以即使定常时往往也不能与斗柄缸3b的实际速度准确地一致。但是，斗柄的指令值的急剧变化准确地反映出来。
另一方面，实测求出的斗柄缸速度V1，可以不受斗柄缸3b的负载压力、油温等影响地运算。但是，由于从操作手柄装置14b发出指令到向斗柄的输出有延迟，所以对斗柄的指令值的急剧变化没有可靠性。此外，由于是检测值，所以无法避免含有一定程度噪声。
于是，在斗柄缸速度运算部9d中，如上所述，实测求出的斗柄缸速度V1由于高频分量没有可靠性而仅用低频分量V1l，根据流量控制阀15b的已知的流量特性求出的斗柄缸速度V2由于实际流量特性变化而仅用高频分量V2h，根据两者之和推定用于动臂的控制的斗柄缸速度。因而，不容易受斗柄缸3b的负载压力和油温等的变化的影响，可以进行把信号的延迟和定常误差的影响减至最小的斗柄缸速度的推定。
此外，由于在作为实测值的斗柄缸速度V1中已经反映流量控制阀15b的流量特性的变化，所以不论负载压力如何，即使影响流量控制阀15b的流量特性的油温等其他什么参数有变化，也能准确地推定斗柄缸速度，圆满地精度良好地控制前部装置的动作。
在斗柄引起的铲斗前端速度运算部9e中，根据由斗柄缸速度运算部9d推定的控制用斗柄缸速度和由前部姿势运算部9a求出的前部装置1A的位置和姿势，推定控制用的斗柄引起的铲斗前端速度b。
在动臂引起的铲斗前端速度的限制值运算部9f中，用由区域设定运算部9b求出的变换数据对由运算部9e求出的斗柄引起的铲斗前端速度b进行从XY坐标系到XaYa坐标系的变换，运算斗柄引起的斗柄前端速度(bx，by)，根据由运算部9c求出的斗柄前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a与该斗柄引起的铲斗前端速度的与边界L垂直的成分by，运算动臂引起的铲斗前端速度的与边界垂直的分量的限制值c。用图8来说明这些。
在图8中，由铲斗前端速度的限制值运算部9c求出的铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a与由斗柄引起的铲斗前端速度运算部9e求出的斗柄引起的铲斗前端速度b的与边界L垂直的分量by之差(a-by)即为动臂引起的铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值c，在动臂引起的铲斗前端速度的限制值运算部9f中按c＝a-by式来计算限制值c。
在铲斗前端处于设定区域内的场合、处于边界上的场合、处于设定区域外的场合，分别说明限制值c的意义。
在铲斗前端处于设定区域内的场合，铲斗前端速度与铲斗前端至边界L的距离D成比例地被限制于铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a，借此动臂引起的铲斗前端速度的与边界L垂直的分量被限制于c(＝a-by)。就是说，铲斗前端速度b的与边界L垂直的分量by在超过c的场合，动臂被减速成c。
在铲斗前端处于设定区域的边界L上的场合，铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值a成为0，向设定区域外的斗柄引起的铲斗前端速度b被速度c的动臂上行的修正动作所抵消，铲斗前端速度的与边界L垂直的分量by也成为0。
在铲斗前端处于区域外的场合，铲斗前端速度的与边界L垂直的分量被限制于与铲斗前端至边界L的距离D成比例的上行速度a，借此进行速度c的动臂上行的修正动作，以便始终复原到设定区域内。
在动臂缸速度的限制值运算部9g中，根据动臂引起的铲斗前端速度的与边界L垂直的分量的限制值c和前部装置1A的位置与姿势，通过用上述变换数据的坐标变换来运算动臂缸速度的限制值。
在动臂指令的限制运算部9h中，根据由压力传感器70检测的动臂缸3a的负载压力，和图9中所示的考虑负载压力的流量控制阀15a的流量特性，求出与由运算部9g求出的动臂缸速度的限制值相对应的动臂的指令限制值。通过像这样对动臂的指令限制值进行负载补偿，可以进行更不容易受动臂缸3a的负载变动的影响的控制。
在动臂指令的最大值运算部9j中，对由运算部9h求出的动臂指令的限制值和操作手柄装置14a的指令值进行比较，输出较大的一方。这里，操作手柄装置14a的指令值与XaYa坐标系相同，以从设定区域外向设定区域内的方向(动臂上行方向)为(+)方向。此外，由运算部9j输出动臂指令的限制值与操作手柄装置14a的指令值中较大的一方，在铲斗前端处于设定区域内的场合，由于限制值c为(-)，所以输出两者中绝对值较小的一方，在铲斗前端处于区域外的场合，由于限制值c为(+)，所以输出两者中绝对值较大的一方。
在动臂用阀指令运算部9i中，在由动臂指令的最大值运算部9j输出的指令值为正值的场合向流量控制阀15a的动臂上行驱动部30a输出对应的电压，向动臂下行驱动部30b输出0电压，在指令值为负的场合相反。
在斗柄用阀指令运算部9k中，以操作手柄装置14b的指令值为输入，在该指令值为正的场合向流量控制阀15b的斗柄掘进驱动部31a输出对应的电压，向斗柄卸料驱动部31b输出0电压，在指令值为负的场合相反。
说明如上所述构成的本实施例的动作。作为作业例，就打算进行铲斗前端的定位，把动臂用操作手柄装置14a的操作手柄向动臂下行方向操作，使动臂下行的场合(动臂下行动作)，和打算沿眼前方向进行挖掘，把斗柄用操作手柄装置14b的操作手柄向斗柄掘进方向操作，使斗柄掘进的场合(斗柄掘进操作)加以说明。
打算进行铲斗前端的定位而把动臂用操作手柄装置14a的操作手柄向动臂下行方向操作时，该操作手柄装置14a的指令值输入到最大值运算部9j。另一方面，与此同时，在运算部9c中，根据图6中所示的关系计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a(＜0)，在运算部9f中计算动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a(＜0)，在动臂指令的限制值运算部9h中计算与限制值c对应的负的动臂指令的限制值。此时，当铲斗前端离设定区域的边界L尚远时，由于操作手柄装置14a的指令值大于由运算部9h求出的动臂指令的限制值，所以在动臂指令的最大值运算部9j中选择操作手柄装置14a的指令值，由于该指令值为负，所以在阀指令运算部9i中向流量控制阀15a的动臂下行驱动部30b输出对应的电压，向动臂上行驱动部30a输出0电压。借此按照操作手柄装置14a的指令值进行动臂下行。
如上所述动臂下行，随着铲斗前端接近设定区域的边界L，由运算部9f计算的动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a(＜0)变大(|a|或|c|变小)，如果由运算部9h求出的对应的动臂指令的限制值变成大于操作手柄装置14a的指令值，则在动臂指令的最大值运算部9j中选择该限制值，在阀指令运算部9i中按照限制值c慢慢地限制向流量控制阀15a的动臂下行驱动部30b输出的电压。借此，随着接近设定区域的边界L，慢慢地限制动臂下行速度，铲斗前端一到达设定区域的边界L动臂就停止。因而，铲斗前端的定位可以简单地顺利进行。
此外，由于上述的修正是速度控制，所以在前部装置1A的速度极大，又急剧地操作操作手柄装置1a的场合，由于液压回路上的延迟等控制上的响应延迟和加在前部装置1A上的惯性力等，铲斗前端有可能从设定区域的边界L突出。像这样铲斗前端突出的场合，在运算部9c中根据图6中所示的关系作为正值计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值(＝c)。在阀指令运算部9i中向流量控制阀15a的动臂上行驱动部30a输出与限制值c对应的电压。借此，动臂向上行方向动作，以便以与距离D成比例的速度复原到区域内，铲斗前端一返回到设定区域的边界L就停止。因而，铲斗前端的定位可以更顺利地进行。
此外，打算沿眼前方向挖掘而把斗柄用操作手柄装置14b的操作手柄向斗柄掘进方向操作时，该操作手柄装置14b的指令值输入到斗柄用阀指令运算部9k，向流量控制阀15b的斗柄掘进驱动部31a输出对应的电压，斗柄向眼前方向下行运动。另一方面，与此同时，由角度传感器8b检测的斗柄的转动角和操作手柄装置14b的指令值输入运算部9d，推定运算控制用的斗柄缸速度，在运算部9e中推定运算控制用的斗柄引起的铲斗前端速度b。此外，在运算部9c中根据图6中所示的关系计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a(＜0)，在运算部9f中计算动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a-by。于是，在运算部9g中计算出动臂缸速度的限制值之后，在运算部9h中，根据考虑动臂缸3a的负载压力的流量控制阀15a的流量特性求出动臂的指令限制值。此时，当铲斗前端离设定区域的边界L尚远，a＜by(|a|＞|by|)时，由运算部9f所计算的限制值c作为负值计算，在动臂指令的最大值运算部9j中选择操作手柄装置14a的指令值(＝0)，在阀指令运算部9i中向流量控制阀15a的动臂上行驱动部30a和动臂下行驱动部30b输出0电压。借此按照操作手柄装置14b的指令值使斗柄向眼前方向运动。
如上所述斗柄向眼前方向运动，随着铲斗前端接近设定区域的边界L，由运算部9c计算的斗柄前端速度的限制值a变大(|a|变小)，如果该限制值a变成大于由运算部9e计算的斗柄引起的铲斗前端速度b的与边界L垂直的分量by，则由运算部9f计算的动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a-by成为正值，在动臂指令的最大值运算部9j中选择由运算部9h计算的限制值，在阀指令运算部9i中向流量控制阀15a的动臂上行驱动部30a输出与限制值c对应的电压。借此，进行通过动臂上行的修正动作，以便与铲斗前端至边界L的距离D成比例地慢慢地限制铲斗前端速度的与边界L垂直的分量，按照斗柄引起的铲斗前端速度的未经修正的与边界L平行的分量bx和由该限制值c修正的速度，进行图10中所示的方向变换控制，沿着设定区域的边界L进行挖掘。
此外，在此场合出于与上述相同的理由铲斗前端也有可能从设定区域的边界L突出。像这样铲斗前端突出的场合，在运算部9c中根据图6中所示的关系作为正值计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a，由运算部9f计算的动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a-by(＞0)与限制值a成比例地加大，从阀指令运算部9i向流量控制阀15a的动臂上行驱动部30a输出的电压按照限制值c增大。借此，在设定区域外进行通过动臂上行的修正动作，以便以与距离D成比例的铲斗前端速度复原到区域内，按照斗柄引起的铲斗前端速度的未经修正的与边界L平行的分量bx和由该限制值c修正的速度，如图11中所示进行沿着设定区域的边界L慢慢地返回的挖掘。因而，仅使斗柄掘进即可以顺利地进行沿着设定区域的边界L的挖掘。
如上所述根据本实施例，在铲斗前端处于设定区域内的场合，由于铲斗前端速度的与设定区域的边界L垂直的分量与铲斗前端至边界L的距离D成比例地由限制值a限制，所以在动臂下行动作中铲斗前端的定位可以简单地顺利地实现，在斗柄掘进操作中，可以使铲斗的前端沿着设定区域的边界运动，可以效率良好地圆满地进行限制区域的挖掘。
此外，铲斗前端在设定区域外，由于能进行控制使前部装置与铲斗前端至边界L的距离D成比例地按照限制值a返回到设定区域，所以即使前部装置迅速运动时也能使前部装置沿着设定区域的边界运动，可以准确地进行限制区域的挖掘。
此外，此时，由于如上所述预先在方向变换控制中减速，所以向设定区域外的侵入量减小，返回设定区域时的中击被大幅度地缓和。因此，即使前部装置迅速运动时也能顺利地进行限制区域的挖掘，可以圆满地进行限制区域的挖掘。
此外，在本实施例中，由于在斗柄缸速度运算部9d中，根据对由角度传感器8b检测的斗柄的转动角进行坐标变换和微分而求出的斗柄缸速度的低频分量，和由操作手柄装置14b对流量控制阀15b的指令值和斗柄的流量控制阀15b的流量特性求出的斗柄缸速度的高频分量之和，推定控制用的斗柄缸速度，所以不容易受斗柄缸3b的负载压力、油温等的变化的影响，可以推定把信号延迟和定常误差的影响减至最小的控制用斗柄缸速度。
此外，由于在对由角度传感器8b检测的斗柄的转动角进行坐标变换和微分而求出的斗柄缸速度中已经反映了流量控制阀15b的流量特性的变化，所以不论负载压力如何，即使影响流量控制阀15b的流量特性的油温等其他什么参数有变化，也能准确地推定斗柄缸速度，圆满地精度良好地控制前部装置的动作。
此外，由于在动臂指令的限制运算部9h中，根据考虑了动臂缸3a的负载压力的流量控制阀15a的流量特性来求出动臂的指令限制值，所以可以进行更不容易受负载变动的影响的控制。
根据图12和图13说明本发明的第二实施例。本实施例是运用于用液压先导方式作为操作手柄装置的液压挖掘机中的。图中，与图1中所示的构件相同者带有相同的标号。
在图12中，本实施例可以运用的液压挖掘机，代替电气方式的操作手柄装置14a～14f，备有液压先导方式的操作手柄装置4a～4f。操作手柄装置4a～4f，靠先导压力来驱动对应的流量控制阀5a～5f，把分别与由操作者所操作的操作手柄40a～40f的操作量和操作方向对应的先导压力，经先导压力管路44a～49b，供给对应的流量控制阀的液压驱动部50a～55b。
在以上这样的液压挖掘机中设有根据本实施例的区域限制挖掘控制装置。该控制装置，除了第一实施例中所包括的东西之外，还包括设于斗柄用的操作手柄装置4b的先导管路45a、45b中，作为操作手柄装置4b的操作量检测先导压力的压力传感器61a、61b；一次油口侧连接于先导泵43，按照电气信号把来自先导泵43的先导压力减压输出的比例电磁阀10a；连接于动臂用的操作手柄装置4a的先导管路44a和比例电磁阀10a的二次油口侧，选择先导管路44a内的先导压力与从比例电磁阀10a中输出的控制压力的高压侧，引入流量控制阀5a的液压驱动部50a的梭阀12；以及设于动臂用的操作手柄装置4a的先导管路44b中，按照电气信号把先导管路44b内的先导压力减压输出的比例电磁阀10b。
用图13来说明控制单元9B中与图1的实施例在控制机能上的不同。
在斗柄缸速度运算部9Bd中，根据对由角速度传感器8b检测的斗柄的转动角进行坐标变换和微分而求出的斗柄缸速度的低频分量，和代替由操作手柄装置4b对流量控制阀5b的指令值，由压力传感器61a、61b检测的对流量控制阀5b的指令值(先导压力)和斗柄的流量控制阀5b的流量特性求出的斗柄缸速度的高频分量之和，推定控制用的斗柄缸速度。
此外，在动臂指令的限制运算部9Bh中，根据由压力传感器70检测的动臂缸3a的负载压力，和与图9中所示者相同的考虑负载压力的动臂的流量控制阀5a的流量特性，求出与由运算部9g求出的动臂缸速度的限制值相对应的动臂的先导压力(指令)的限制值。
再者，由于设置了比例电磁阀10a、10b和梭阀12，所以动臂指令的最大值运算部9j成了不必要的，而是在阀指令运算部9Bi中，在由动臂先导压力的限制值运算部9Bh所得到的先导压力的限制值为正的场合，向动臂上行侧的比例电磁阀10a输出与限制值对应的电压，使流量控制阀5a的液压驱动部50a的先导压力为该限制值，向动臂下行侧的比例电磁阀10b输出0电压而使流量控制阀5a的液压驱动部50b的先导压力为0。此外，在限制值为负的场合，向比例电磁阀10b输出与限制值对应的电压，以便限制动臂下行侧的流量控制阀的液压驱动部50b的先导压力，向动臂上行侧的比例电磁阀10a输出0电压而使流量控制阀5a的液压驱动部50a的先导压力为0。
与第一实施例同样就动臂下行动作和斗柄掘进操作来说明如以上所述构成的本实施例的动作。
打算进行铲斗前端的定位而把动臂用操作手柄装置4a的操作手柄向动臂下行方向操作时，作为该操作手柄装置4a的指令值的先导压力，经先导管路44b供入流量控制阀5a的动臂下行侧的液压驱动部50b。另一方面，与此同时，在运算部9c中根据图6中所示的关系计算与铲斗前端至设定区域的边界L距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a(＜0)，在运算部9f中计算动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a(＜0)，在动臂先导压力的限制值运算部9Bh中计算与限制值c对应的负的动臂指令的限制值，在阀指令运算部9Bh中向比例电磁阀10b输出与限制值对应的电压以便限制动臂下行侧的流量控制阀的液压驱动部50b的先导压力，向动臂上行侧的比例电磁阀10a输出0电压而使流量控制阀5a的液压驱动部50a的先导压力为0。此时，当铲斗前端离设定区域的边界L尚远时，由运算部9Bh求出的动臂先导压力的限制值的绝对值很大，由于操作手柄装置4a的先导压力比它小，所以比例电磁阀10b原封不动地输出操作手柄装置4a的先导压力，借此按照操作手柄装置4a的先导压力，动臂下行。
如上所述动臂下行，随着铲斗前端接近设定区域的边界L，由运算部9f计算的动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a(＜0)变大(|a|或|c|变小)，由运算部9h求出的对应的动臂指令的限制值(＜0)的绝对值变小。于是，该限制值的绝对值变成小于操作手柄装置4a的指令值，如果从阀指令运算部9Bi向比例电磁阀10b输出的电压与它相应地变小，则比例电磁阀10b把操作手柄装置4a的先导压力减压输出，按照限制值c慢慢地限制供入流量控制阀5a的动臂下行侧的液压驱动部50b的先导压力。借此，随着接近设定区域的边界L，慢慢地限制动臂下行速度，铲斗前端一达到设定区域的边界L动臂就停止。因而，铲斗前端的定位可以简单地顺利地进行。
此外，在铲斗前端从设定区域的边界L突出的场合，在运算部9c中根据图6中所示的关系作为正值计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a(＝c)，在阀指令运算部9Bi中向比例电磁阀10a输出与限制值c对应的电压，把与限制值c对应的先导压力供入动臂上行侧的流量控制阀5a的液压驱动部50a。借此，动臂向上行方向运动，以便以与距离D成比例的速度复原到区域内，铲斗前端一返回设定区域的边界L就停止。因而，铲斗前端的定位可以更顺利地进行。
此外，打算向眼前方向挖掘而把斗柄用操作手柄装置4b的操作手柄向斗柄掘进方向操作时，作为该操作手柄装置4b的指令值的先导压力供入流量控制阀5b的斗柄掘进侧的液压驱动部51a，斗柄向眼前方向下行运动。另一方面，与此同时，操作手柄装置4b的先导压力被压力传感器61a检测，由角度传感器8b检测的斗柄的转动角和由压力传感器61a检测的先导压力输入运算部9Bd，推定运算控制用斗柄缸速度，在运算部9e中推定运算控制用的斗柄引起的铲斗前端速度b。此外，在运算部9c中，根据图6中所示的关系计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a(＜0)，在运算部9f中计算动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a-by。于是，由运算部9g计算出动臂缸速度的限制值之后，在运算部9Bh中，根据考虑动臂缸3a的负载压力的流量控制阀5a的流量特性求出动臂的指令限制值。此时，铲斗前端离设定区域的边界L尚远，当a＜by(|a|＞|by|)时，作为负值计算由运算部9f计算的限制值c，在阀指令运算部9i中向比例电磁阀10b输出与限制值对应的电压，以便限制动臂下行侧的流量控制阀的液压驱动部50b的先导压力，向动臂上行侧的比例电磁阀10a输出0电压而使流量控制阀5a的液压驱动部50a的先导压力为0。此时，由于操作手柄装置4a未被操作，所以未向流量控制阀5a的液压驱动部50b输出先导压力。借此按照操作手柄装置4b的先导压力使斗柄向眼前方向运动。
如上所述斗柄向眼前方向运动，随着铲斗前端接近设定区域的边界L，由运算部9c计算的铲斗前端速度的限制值a变大(|a|变小)，如果该限制值a变成大于斗柄引起的铲斗前端速度b的与边界L垂直的分量by，则由运算部9f计算的动臂引起的铲斗前端速度的限制值c＝a-by成为正值，在阀指令运算部9Bi中向动臂上行侧的比例电磁阀10a输出与限制值对应的电压，使流量控制阀5a的液压驱动部50a的先导压力为该限制值，向动臂下行侧的比例电磁阀10b输出0电压而使流量控制阀5a的液压驱动部50b的先导压力为0。借此，进行通过动臂上行的修正动作，以便与铲斗前端至边界L的距离D成比例地慢慢地限制铲斗前端速度的与边界L垂直的分量，按照斗柄引起的铲斗前端速度的未经修正的与边界L平行的分量bx和由该限制值c修正的速度，进行图10中所示的方向变换控制，沿着设定区域的边界L进行挖掘。
此外，在铲斗前端从设定区域的边界突出的场合，在运算部9c中根据图6中所示的关系作为正值计算与铲斗前端至设定区域的边界L的距离D成比例的铲斗前端速度的限制值a，由运算部9f计算的铲斗前端速度的限制值c＝a-by(＞0)与限制值a成比例地加大，从阀指令运算部9i向动臂上行侧的比例电磁阀10a输出的电压按照限制值增大。借此，在设定区域外进行通过动臂上行的修正动作，以便以与距离D成比例的铲斗前端速度复原到区域内，按斗柄引起的铲斗前端速度的未经修正的与边界L平行的分量bx和由该限制值c修正的速度，如图11中所示进行沿着设定区域的边界L慢慢返回的挖掘。因而，仅使斗柄掘进即可以顺利地进行沿着设定区域的边界L的挖掘。
如上所述根据本实施例，在采用油压先导方式作为操作装置的方案中，可以得到与第一实施例相同的效果。
根据图14～图33说明本发明的第三实施例。本实施例是把本发明运用于与第一实施例不同的区域限制挖掘控制者。图中，与图1中所示的构件相同者带有相同的标号。
在图14中，本实施例的区域限制挖掘控制装置，除了检测动臂缸3a的上行方向动作的底侧的负载压力的压力传感器70外，还包括检测斗柄缸3b的斗柄掘进方向动作的底侧的负载压力的压力传感器71，这些检测信号输入控制单元9c。
控制单元9c包括区域设定部与区域限制挖掘控制部，在区域设定部中，按来自设定器7的指示进行铲斗1c的前端能运动的挖掘区域的设定运算。由于其一例在第一实施例中说明了，这里不再说明。
此外，在控制单元9c的区域限制挖掘控制部中，通过图15中用流程图所示的处理，进行限制前部装置1A的能运动的区域的控制。下面，一边根据图15中所示的流程图说明区域限制挖掘控制部的控制机能，一边说明本实施例的动作。
首先，在步骤100中，输入操作手柄装置14a～14f的操作信号，在步骤110中，输入由角度传感器8a、8b、8c检测的动臂1a、斗柄1b和铲斗1c的转动角。
接着在步骤120中，根据检测的转动角α、β、γ和预先输入的前部装置1A的各部尺寸，进行前部装置1A的位置和姿势的计算，计算前部装置1A的预定部位的位置，例如铲斗1c的前端位置。此时的计算，与前面在区域设定部中的铲斗前端位置的计算相同，在此场合，也是在作为XY坐标系的值求出铲斗前端的位置之后，向XaYa坐标系变换。
接着，在步骤130中，根据由角度传感器8a、8b、8c检测的动臂、斗柄、铲斗的转动角的低频分量，分别与操作手柄装置14a、14b、14c的操作信号引起的动臂、斗柄、铲斗的角速度的高频分量之和，推定控制用的动臂缸速度、斗柄缸速度、翻斗缸速度。
根据步骤130-1～130-3说明步骤130中的处理内容。再者，为了简化说明，这里仅就斗柄的角速度来说明。
首先，在步骤130-1中，根据斗柄用的操作手柄装置14b的操作信号S4b、预先设定的图16中所示的操作信号S4b和使用多少循环前的角度传感器8b的输出值的运算循环数的表格，求出与斗柄用操作信号S4b的大小相对应的运算循环数n，决定使用多少循环前的角度传感器8b的输出值。于是，在控制单元9的主存储器(RAM)中存储包含当前值n循环数中的角度传感器的输出值，按下式根据角度传感器8b的n循环前的输出值运算斗柄的实测角速度Ω1。
Ω1＝(αa-αa-n)/(T×n)式中n循环数αa当前的角度传感器输出αa-nn循环前的角度传感器输出T1循环的周期接着，为了排除信号开始的延迟对所运算的斗柄的实测角速度Ω1的影响，并且为了去除噪声，对实测角速度Ω1实施低通滤波处理。此时，滤波处理中的截止频率，预先根据图17中所示的操作信号S4b和滤波器的截止频率的表格，运算与斗柄用的操作手柄装置14b的操作信号S4b的大小对应的截止频率fL，用该截止频率fL对实测角速度Ω1实施低通滤波处理。以该值为Ω1l。
接着在步骤130-2中，根据斗柄用操作手柄装置14b的操作信号S4b、预先设定的图18中所示的操作信号S4b和流量控制阀15b引起的斗柄缸速度Va之间的节流表格，运算与操作信号S4b的大小对应的斗柄缸速度Va。于是，按下式把斗柄缸速度Va变换成斗柄的指令角速度Ω2。
Ω2＝-Sa×Va/(L4L5Sin(π-β-α2-β2))Sa=(L42+L52-2L4L5cos(π-β-α2-β2))]]>式中Sa斗柄缸长度L4 斗柄缸基部与动臂前端之间的距离(参照图19)
L5 斗柄缸前端与动臂前端之间的距离(参照图19)α2 动臂基部与动臂前端的连接线和斗柄缸基部与动臂前端的连接线之间的夹角(参照图19)β 动臂基部与动臂前端的连接线和动臂前端与斗柄前端的连接线之间的夹角(参照图19)β2 动臂前端与斗柄缸前端的连接线和动臂前端与斗柄前端的连接线之间的夹角(参照图19)接着，根据预先设定的图20中所示的操作信号S4b与滤波器的截止频率的表格，运算与操作信号S4b的大小对应的截止频率fH，用该截止频率fH对指令角速度Ω2实施高通滤波处理。以该值为Ω2h。
接着在步骤130-3中，首先，给指令角速度的高频成分Ω2h加上增益k，然后通过运算与在步骤130-1中运算的实测角速度的低频分量Ω1l之和，算出控制用的斗柄角速度Ωa。
Ωa＝Ω1l+kΩ2h这里，说明在如上算出斗柄的实测角速度Ω1之际，根据图16中所示的表格按操作信号S4b的大小求出循环数n的理由。
(1)根据斗柄角度传感器8b的输出值运算斗柄角速度的场合，如果用角度传感器8b…在180°旋转中输出0～5V的电位器A/D转换器…以10位(1024分辨率)转换0～5V的硬件构成，则A/D转换的场合每1数字的角度分辩率dθ为dθ＝180/1024＝0.176°/数字(1)(2)其次，为了算出角速度，可以用t来分割一段时间t内的角度的变化量(差分)。这里如果令角速度为40°/sec，角度运算周期为10msec，用于角速度运算的循环数为5循环，则5循环期间所检测的角度变化的检测值如下。
(40°/Sec/0.176°/数字)×(5×10msec)＝11数字 (2)(A/D转换为整数，小数点后舍去)就是说，5循环(50msec)中角度的变化量为11数字，如果由此结果反推算角速度，则为(11数字×0.176°/数字)/50msec＝38.72°/sec(3)对于正确值40°/sec来说产生误差。此误差从式(2)可以明白，起因于由于A/D转换值是整数值所以必定含有±0.5数字相当的误差(量化误差)。为了减小该误差，可以增加用于角速度运算的循环数，减少量化误差的影响。例如，在上例中如果令循环数为20，则由于20循环期间检测的角度检测值为(40°/sec/0.176°/数字)×(20×10msec)＝45数字(4)所以若反推算角数度就成了(45数字×0.176°/数字)/200msec＝39.6°/sec(5)与式(3)相比角速度的运算精度提高。此外，如果令A/D转换值受噪声的影响等产生±1数字程度的误差，则其影响虽然在循环数为5循环的场合，((11+1)×0.176°/数字)/50msec＝42.2°/sec((11-1)×0.176°/数字)/50msec＝35.2°/sec(6)成为+2.2～-4.8°/sec的误差，但是在循环数为20循环的场合，((45+1)x×0.176°/数字)/200msec＝40.5°/sec((45-1)×0.176°/数字)/200msec＝38.7°/sec(7)误差+0.5～-1.3°/sec，比5循环的场合减小。
因而，拟检测的角速度Ω(相当于上述的Ω1)与角速度的运算循环的适当值n之间的关系如下。
Ω×n＝常数如果画出此关系则成为图21所示。
(3)在实示进行运算的场合，由于事先并不知道角速度Ω，所以代替Ω而用与Ω大体上成比例关系的操作手柄信号S(相当于上述的S4b)。
此外，由于运算循环数n不是无限的，所以确定某个上限nmax。再者，由于Ω取最大值Ωmax，所以如果令成为Ωmax的操作信号为Smax，则图21就成为图16中所示。
如上所述，当对来自角度传感器的输出进行微分而算出斗柄的实测角速度Ω1时，虽然其精度取决于用来自多少循环前的角度传感器的输出值来微分，但是通过以操作信号S4b的大小为大致的目标，在该信号小的场合用比较多的循环前的输出值来进行微分，而在信号大的场合用比较少的循环前的输出值来进行微分，精度可以大体上保持恒定。
下面说明在对指令角速度Ω2实施高通滤波处理之际，根据图20中所示的表格按照操作信号S4b的大小求出截止频率fH的理由和给Ω2h赋予增益k。
(1)且说，如果令角速度40°/sec、运算循环n＝20、角度检测周期10msec，则从斗柄开始运动算起的斗柄角度的变化量成为图22所示第1循环40°/sec×10msec×(1/0.176°/数字)＝2数字第2循环40°/sec×20msec×(1/0.176°/数字)＝4数字第3循环40°/sec×30msec×(1/0.176°/数字)＝6数字第4循环40°/sec×40msec×(1/0.176°/数字)＝8数字再者，如果根据上述计算结果计算角速度，则直到第20循环，20循环前的角度为0，只有进入第21循环之后，由于20循环前的角度可计算成2数字，所以成为第1循环(第1循环的角度变化-20循环前的角度)/200msec×0.176＝1.8°/sec第2循环(第2循环的角度变化-20循环前的角度)/200msec×0.176＝3.5°/sec
第3循环(第3循环的角度变化-20循环前的角度)/200msec×0.176＝5.3°/sec第20循环(第20循环的角度变化-20循环前的角度)/200msec×0.176＝39.6°/sec第21循环(第21循环的角度变化-20循环前的角度)/200msec×0.176＝39.6°/sec· · ·· · ·· · ·如图23所示经过20运算循环好容易才能计算正确的值。因此，在运算循环小的场合(操作信号S4b大的场合)与大的场合(操作信号S4b小的场合)，如图24A和图24B中所示地运算各自的角速度。
(2)在上述运算结果中，为了修正直到达到开始后的正确角速度的时间(n1或n2)的误差，预先求出图18中所示的操作手柄信号S4b与斗柄缸速度Va的表格，根据与S4h对应的Va算出指令角速度Ω2，如果改变截止频率fH而对该指令角速度Ω2实施高通滤波处理，则成为图25的特性，适合于补偿图24A和图24B中所示的开始时的角度传感器的误差。
就是说，在图24A的运算循环小的场合(操作信号S4h大的场合)，如图26中所示，如果给对指令角速度Ω2实施截止频率高的高通滤波处理的运算值赋予适当的增益k1，从一开始就对角速度的实测值进行，则即使在开始时也能得到接近正确值的角速度。
另一方面，在图24B的运算循环大的场合(操作信号S4b小的场合)，如图27中所示，如果给对指令角速度Ω2实施截止频率低的高通滤波处理的运算值赋予适当的增益k2，从一开始就对角速度的实测值进行，则即使在开始时也能得到接近正确值的角速度。
(3)再者，虽然本控制最终根据斗柄的角速度运算动臂缸的目标速度，但是动臂惯性很大，开始时的响应延迟是可以预料的。于是，为了补偿动臂的响应延迟，通过把上述增益k1、k2取得比较大，如图28中所示在开始时把斗柄角速度往大估计。借此，动臂的目标速度在开始时也计算得大些，可以得到对延迟的补偿效果。这实质上是与微分控制相同的效果。
通过以上所述的步骤130的处理，由于所运算的角速度分量中低频分量Ω1l是对来自角度传感器的输出进行微分的实测值，所以可以消除加在前部装置上的负载和油温等的影响，进行精度良好的运算。此外，该精度虽然取决于用多少循环前的角度传感器的输出值来进行微分，但是通过如上所述以操作信号S4b的大小为大致的目标，在该信号小的场合用比较多的循环前的输出值来进行微分，而在信号大的场合用比较少的循环前的输出值来进行微分，精度可以大体上保持恒定。
再者，由于以操作信号S4b的大小为大致的目标，在该信号小的场合以比较低的截止频率进行滤波处理，而在信号大的场合以比较高的截止频率进行滤波处理，与实测角速度合成而推定控制用的角速度，所以能修正与操作手信号的大小有关的角度传感器开始时的检测误差，即使在开始时也能得到接近正确值的角速度。
此外，通过适当地选择赋予指令角速度的高频分量Ω2h的增益k，可以适当地设定信号开始时的延迟的补偿程度。
再者，由于运算动臂等其他前部构件的控制用的角速度的场合也相同，所以说明省略。
接着，在步骤140中，用步骤130中所运算的前部构件的角速度，和前部装置1A的各部尺寸来运算铲斗前端的目标速度向量Vc。目标速度向量Vc，在用XY坐标系计算之后，用事先求出的从XY坐标系向XaYa坐标系的变换数据，把目标速度向量Vc变换到XaYa座标系，求出目标速度向量Vc的与设定区域的边界平行方向的向量分量Vcx和与设定区域的边界垂直方向的向量分量Vcy。这里，XaYa坐标系中的目标速度向量Vc的Xa坐标分量Vcx成为目标速度向量Vc的与设定区域的边界平行方向的向量分量，Ya坐标分量Vcy成为目标速度向量Vc的与设定区域的边界垂直方向的向量分量。
接着，在步骤150中，判定铲斗1c的前端是否处于如上所述设定的图29中所示的作为设定区域的边界附近的区域的减速区域。在处于减速区域的场合进入步骤160，修正目标速度向量Vc以进行前部装置1A的减速，当未处于减速区域时进入步骤170。
接着，在步骤170中，判定铲斗1c的前端是否处于如上所述设定的图29中所示的设定区域外，在处于设定区域外的场合进入步骤180，修正目标速度向量Vc以便使铲斗1c的前端返回设定区域，当未处于设定区域外时进入步骤185。
接着，在步骤185中，输入由压力传感器70、71检测的动臂缸3a和斗柄缸3b的负载压力。
接着，在步骤190中，根据由压力传感器70、71检测的动臂缸3a和斗柄缸3b各自的负载压力，和与图9中所示者相同的考虑负载压力的流量控制阀15a、15b的流量特性，求出与在步骤160或180中得到的修正后的目标速度向量Vc对应的前部构件的角速度，并计算流量控制阀5a～5c的操作信号。这些，是步骤130中的角度计算和步骤140中的目标速度向量Vc计算的逆运算。通过这样对动臂和斗柄的流量控制阀的操作信号进行负载补偿，可以进行更不容易受负载变动的影响的控制。
接着，在步骤200中，输出在步骤100中输入的操作信号或在步骤190中计算的操作信号，返回到开始。
这里，用图30和图31就步骤150中的是否处于减速区域的判定和步骤160中的在减速区域中的操作信号的修正，加以说明。
在控制单元9的存储装置中，存储着图30中所示的设定区域内的铲斗1c的前端至设定区域的边界的距离D1与减速向量系数h之间的关系。该距离D1与系数h之间的关系，在距离D1大于距离Ya1时为h＝0，如果D1小于Ya1则随着距离D1减小而减速向量系数h加大，在距离D1＝0处设定成h＝1。这里，至设定区域的边界的距离Ya1的范围相当于减速区域。在步骤150中，用上述的从坐标系XY向坐标系XaYa的变换数据把前部前端的位置变换到XaYa坐标系，作为距离D1求出其Ya坐标值，如果该距离D1(Ya)坐标值)小于Ya1则判定进入了减速区域。
此外，在步骤160中，修正目标速度向量Vc以便减小在步骤140中计算的，作为铲斗1c的前端的目标速度向量Vc的接近设定区域边界方向的向量分量的，与设定区域的边界垂直方向的向量分量，即XaYa坐标系中的Ya坐标的分量Vcy。具体地说，根据存储在存储装置中的图30中所示的关系，计算与此时的设定区域的边界与铲斗1c的前端之间的距离D1对应的减速向量系数h，把该减速向量系数h乘以目标速度向量Vc的Ya坐标的分量(垂直方向的向量分量)Vcy，并乘-1而求出减速向量VR(＝-h·Vcy)，把Vcy与VR相加。这里，减速向量VR随着铲斗1c的前端与设定区域的边界之间的距离D1变得小于Ya1而变大，在D1＝0时成为VR＝-Vcy即Vcy反方向的速度向量。因此，通过把减速向量VR与目标速度向量Vc的垂直方向的向量分量Vcy相加，能随着距离D1变成小于Ya1而加大垂直方向的向量分量Vcy的减小量地减小向量分量Vcy，目标速度向量Vc可以修正成目标速度向量Vca。
图31中表示铲斗1c的前端按上述的修正后的目标速度向量Vca减速控制时的轨迹的一例。当目标速度向量Vc沿斜下方为恒定时，其平行分量Vcx恒定，垂直分量Vcy随着铲斗1c的前端接近设定区域的边界(随着距离D1变成小于Ya1)而减小。由于修正后的目标速度向量Vca是其合成，所以轨迹如图31中所示成为随着接近设定区域的边界而趋于平行的曲线形状。此外，由于当D1＝0时h＝1，VR＝-Vcy，所以在设定区域的边界上的修正后的目标速度向量Vca与平行分量Vcx一致。
用图32和图33就步骤170中的是否处于设定区域外的判定和步骤180中的在设定区域外的操作信号的修正，加以说明。
在控制单元9的存储装置中，存储着图32中所示的在设定区域外的铲斗1c的前端至设定区域的边界的距离D2与复原向量A2之间的关系。该距离D2与复原向量AR之间的关系，设定成随着距离D2的减小复原向量A2加大。该距离D2相当于在步骤150中求出的前部前端位置Ya坐标值的绝对值。
在步骤170中，如果在步骤150中求出的前部前端位置的Ya坐标值成为负值，则判断侵入了设定区域外。
在步骤180中，作为距离D2求出在步骤150中求出的前部前端位置的Ya坐标值的绝对值，根据该距离D2求出复原向量AR，用该复原向量AR修正目标速度向量Vc，以便在步骤160中计算的铲斗1c的前端的目标速度向量Vc的与设定区域的边界垂直方向的向量分量，即XaYa坐标系的Ya坐标的分量Vcy变成接近设定区域的边界的方向的垂直分量。
具体地说，把Vcy的反方向向量Acy相加以便抵消垂直方向的向量分量Vcy，抽出平行分量Vcx。通过该修正阻止铲斗1c的前端继续向设定区域外前进的动作。然后，再把复原向量AR与目标速度向量Vc的垂直方向的向量分量Vcy相加。这里，复原向量VR是随着铲斗1c的前端与设定区域的边界之间的距离D2的减小而减小的反方向的速度向量。因此，通过把复原向量AR与目标速度向量Vc的垂直方向的向量分量Vcy相加，可以把目标速度向量Vc修正成目标速度Vca，使垂直方向的向量分量随着距离D2减小而减小。
图33中表示铲斗1c的前端按上述的修正后的目标速度向量Vca复原控制时的轨迹的一例。当目标速度向量Vc沿斜下方为恒定时，由于其平行分量Vcx恒定，而复原向量AR与距离D2成比例，所以垂直分量随着铲斗1c的前端接近设定区域的边界(随着距离D2变小)而变小。由于修正后的目标速度向量Vca是其合成，所以轨迹如图33中所示成为随着接近设定区域的边界而趋于平行的曲线形状。
因而，根据本实施例也是，在铲斗前端处于设定区域内的场合，由于铲斗前端速度的与设定区域的边界垂直的分量按照铲斗前端至边界的距离D1而受限制，所以在动臂下行动作中铲斗前端的定位可以简单地顺利地进行，在斗柄掘进操作中，可以效率良好地圆满地进行限制区域的挖掘。
此外，在铲斗前端处于设定区域外时，由于按照铲斗前端至边界的距离D2进行控制使前部装置返回设定区域，所以即使前部装置迅速运动也能使前部装置沿着设定区域的边界运动，可以准确地进行限制区域的挖掘。
此外，此时，由于如上所述预先在减速控制(方向变换控制)中减速，所以向设定区域外的侵入量减小，返回设定区域时的冲击被大幅度地缓和。因此，即使前部装置迅速运动时也能顺利地进行限制区域的挖掘，可以圆满地进行限制区域的挖掘。
再者，在本实施例中也是，在求出前部构件的控制用的角速度之际，由于根据对来自角度传感器的输出进行微分的实测角速度的低频分量，和根据操作手柄信号用节流表格求出的指令角速度的高频分量之和，推定前部构件的角速度，所以消除加在前部的负载和油温等的变化的影响，而且能补偿前部开始运动时的运算上的延迟，使精度高的控制成为可能。
此外，在角速度的推定运算之际，虽然精度取决于，对来自角度传感器的输出进行微分的实测值的低频分量Ω1l，用多少循环前的角度传感器的输出值来进行微分，但是通过如上所述以操作信号S4b的大小为大致的目标，在该信号小的场合用比较多的循环前的输出值来进行微分，而在信号大的场合用比较少的循环前的输出值来进行微分，精度可以大体上保持恒定。再者，通过以操作信号S4b的大小为大致的目标，在该信号小的场合以比较低的截止频率进行滤波处理，而在信号大的场合以比较高的截止频率进行滤波处理，滤波处理的精度也可以保持恒定。
此外，通过适当地选择赋予指令角速度的高频分量Ω2h的增益k，可以适当地设定信号开始时的延迟的补偿程度。
以上，虽然就本发明的典型的实施例进行了说明，但是本发明不限于此，种种的变型是可能的。
例如，在上述实施例中，虽然由压力传感检测动臂缸等的负载压力，用推定的前部构件的动作速度和该检测的负载压力来修正操作信号，进行负载补偿，但是把实测动作速度的低频分量与指令动作速度的高频分量组合起来推定控制用的动作速度时，判明能进行不妨碍实用的程度的负载补偿，按负载压力的操作信号的修正(负载补偿)不一定是必要的。
这里，按负载压力的修正，通过预前设定与控制程序关联的流量控制阀的流量特性(设计值)，修正该流量特性来进行。但是，实际的流量控制阀的流量特性，每个产品有离散性，即使按负载压力修正设计值中所设定的流量特性，也不能与每个产品的离散性相对应，控制精度的提高是有限的。再者用来检测负载压力的传感器成了必要的，成本提高。
即使在省略按负载压力的操作信号的修正(负载补偿)的场合，如果根据本发明进行斗柄速度的推定，若针对流量控制阀的流量特性设定该机种的典型值，则也可以得到实用上足够的控制精度。
此外，虽然针对至用来进行限制区域挖掘控制的设定区域的边界L的距离D就铲斗的前端叙述，但是如果简易地实施，则也可以取离开斗柄前端销子的距离。此外，为了防止与前部装置的干涉以谋求安全性而设定区域的场合，也可以是可能引进该干涉的其他部位。
再者，虽然可运用的液压驱动装置取为包括开中位型的流量控制阀的开中位系统，但是也可以是用闭中位型流量控制阀的闭中位系统。
此外，虽然针对液压挖掘机的前部控制介绍了区域限制挖掘控制的例子，但是本发明也可以运用于防上前部与周围物体之间的干涉的干涉防止控制，防止前部与驾驶室之间的干涉的干涉防止控制等其他前部控制。
权利要求
1.一种建筑机械的前部控制装置，该建筑机械带有可沿上下方向转动的多个前部构件构成的多关节型的前部装置、驱动上述多个前部构件的多个液压执行器、指示上述多个前部构件的动作的多个操作装置、由来自上述多个操作装置的信号来驱动并控制供给上述多个液压执行器的压力油的流量的多个液压控制阀，在该建筑机械中备有的前部控制装置包括检测关于上述前部装置的位置和姿势的状态量的第一检测装置；根据来自上述第一检测装置的信号运算上述前部装置的位置和姿势的第一运算装置；用来自上述多个操作装置中的第一特定的操作装置的信号，根据在上述第一运算装置中所运算的前部装置的位置和姿势，推定由与上述第一特定的操作装置相对应的第一特定的液压执行器所驱动的第一特定的前部构件的动作速度的第二运算装置，用所推定的动作速度来控制上述前部装置的动作，其特征在于，在该建筑机械的前部控制装置中，上述第二运算装置包括由来自上述第一检测装置的信号求出上述第一特定的前部构件的实测动作速度的低频分量的第一运算·滤波装置，由来自上述第一特定的操作装置的信号求出上述第一特定的前部构件的指令动作速度的高频分量的第二运算·滤波装置，以及把上述实测动作速度的低频分量与上述指令动作速度的高频分量组合起来推定上述第一特定的前部构件的控制用的动作速度的合成运算装置。
2.根据权利要求1中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述第一运算·滤波装置包括把来自上述第一检测装置的信号微分而求出上述第一特定的前部构件的实测动作速度的装置，和对该实测动作速度实施低通滤波处理的装置，上述第二运算·滤波装置包括由来自上述第一特定的操作装置的信号求出上述第一特定的前部构件的指令动作速度的装置，和对该指令动作速度实施高通滤波处理的装置。
3.根据权利要求2中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述第一运算·滤波装置的求出实际动作速度的装置包括运算用来由来自上述第一特定的操作装置的信号取入来自上述第一检测装置的信号的运算循环数的循环数运算装置；包含最新的运算循环，按上述运算循环数的量，保存来自上述第一检测装置的信号的存储装置；以及设上述运算循环数为n、上述最新的运算循环中的来自第一检测装置的信号为αa、n循环前的来自第一检测装置的信号为αa-n、一个运算循环的周期为T、上述第一特定的前部构件的实测动作速度为Ω1时，按Ω1＝(αa-αa-n)/(T×n)式运算第一特定的前部构件的实测动作速度的装置。
4.根据权利要求3中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述循环数运算装置，随着来自上述第一特定的操作装置的信号加大，上述运算循环数减少地运算有关运算循环数n。
5.根据权利要求4中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述第二运算·滤波装置的实施高通滤波处理的装置，随着来自上述第一特定的操作装置的信号加大，运算提高的截止频率，用该截止频率对上述指令动作速度实施高通滤波处理。
6.根据权利要求4中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述第一运算·滤波装置的实施低通滤波处理的装置，随着来自上述第一特定的操作装置的信号加大，运算提高的截止频率，用该截止频率对上述实测动作速度实施低通滤波处理。
7.根据权利要求1中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述合成运算装置包括把上述实测动作速度的低频分量与上述指令动作速度的高频分量相加的装置。
8.根据权利要求7中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述合成运算装置包括把上述指令动作速度的高频分量乘以增益的装置，上述相加装置把乘了该增益的指令动作速度的高频分量与上述实测动作速度的低频分量相加。
9.根据权利要求1中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于其中还包括设定上述前部装置的能动作区域的区域设定装置；用由上述第二运算装置所推定的第一特定的前部构件的动作速度，根据在上述第一运算装置中运算的前部装置的位置和姿势，推定上述前部装置的动作速度的第三运算装置；用由上述第三运算装置所推定的前部装置的动作速度，根据在上述第一运算装置中运算的前部装置的位置和姿势，当上述前部装置在上述设定区域内其边界附近、上述第一特定的前部构件以上述所推定的动作速度运动时，运算为了限制接近上述设定区域的边界的方向的移动速度所必要的第二特定的前部构件的动作速度的限制值的第四运算装置；以及修正来自与上述第二特定的前部构件有关的第二特定的操作装置的信号，使上述第二特定的前部构件的动作速度不超过上述限制值的信号修正装置；上述信号修正装置，根据上述第二特定的前部构件的动作速度的限制值，运算来自上述第二特定的操作装置的信号的限制值，修正有关信号，使来自上述第二特定的操作装置的信号不超过该限制值。
10.根据权利要求1中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于其中上述第一特定的前部构件的实测动作速度和指令动作速度分别为上述第一特定的液压执行器的速度。
11.根据权利要求1中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述第一特定的前部构件的实测动作速度和指令动作速度分别为上述第一特定的前部构件的角速度。
12.根据权利要求1中所述的建筑机械的前部控制装置，其特征在于，上述第一特定的前部构件为液压挖掘机的斗柄，上述第二特定的前部构件为液压挖掘机的动臂。
13.一种记录媒体，它记录用来由计算机控制由可在上下方向转动的多个前部构件构成的多关节型前部装置的动作的控制程序，其特征在于，上述控制程序在上述计算机中运算上述前部装置的位置和姿势，根据该前部装置的位置和姿势推定上述多个前部构件中所包含的第一特定的前部构件的动作速度，用该所推定的动作速度运算上述前部装置的动作指令值，同时在推定上述第一特定的前部构件的动作速度之际，求出上述第一特定的前部构件的实测动作速度的低频分量和第一特定的前部构件的指令动作速度的高频分量，把该实测动作速度的低频分量与指令动作速度的高频分量组合起来。
全文摘要
一种建筑机械的前部控制装置;控制前部动作使前部装置不在预先设定的设定区域之外,此时,控制单元9的运算部9d根据对由角度传感器8b检测的斗柄的转动角进行坐标变换和微分而求出的斗柄缸速度的低频分量,和根据由操作手柄装置14b的指令值和斗柄的流量控制阀15b的流量特性求出的斗柄缸速度的高频分量之和,推定控制用的斗柄缸速度,用该所推定的动作速度控制前部装置的动作。
文档编号E02F3/43GK1172880SQ97113938
公开日1998年2月11日 申请日期1997年6月24日 优先权日1996年6月26日
发明者江川荣治, 藤岛一雄, 羽贺正和, 渡边洋 申请人:日立建机株式会社