JPH0257166B2 - - Google Patents
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- JPH0257166B2 JPH0257166B2 JP11531281A JP11531281A JPH0257166B2 JP H0257166 B2 JPH0257166 B2 JP H0257166B2 JP 11531281 A JP11531281 A JP 11531281A JP 11531281 A JP11531281 A JP 11531281A JP H0257166 B2 JPH0257166 B2 JP H0257166B2
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- boom
- arm
- control
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Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000010291 electrical method Methods 0.000 description 2
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
- E02F3/00—Dredgers; Soil-shifting machines
- E02F3/04—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
- E02F3/28—Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
- E02F3/36—Component parts
- E02F3/42—Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
- E02F3/43—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
- E02F3/435—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
- E02F3/437—Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Paleontology (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Operation Control Of Excavators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はローデイング油圧シヨベル、バツク
ホウ油圧シヨベル等の作業具の軌跡を制御する方
法に関するものである。
ホウ油圧シヨベル等の作業具の軌跡を制御する方
法に関するものである。
ローデイング油圧シヨベル、バツクホウ油圧シ
ヨベルで水平面や法面などを堀削する際には、作
業具が所定の軌跡を描くように、ブームおよびア
ームを同時にしかも徴妙に操作しなければならず
高度の技術と多大の労力が必要である。この問題
を解決するためには、ブーム、アームのどちらか
一方を操作するだけで、作業具が自動的に所定の
軌跡を描くようにすればよく、このための方法と
しては、リンクによる方法、油圧による方法、電
気的に行なう方法等が提案されているが、電気的
に行なう方法は普通の円弧状堀削との切換えが容
易であり、かつ軌跡の選択に自由度がある等の利
点を有する。
ヨベルで水平面や法面などを堀削する際には、作
業具が所定の軌跡を描くように、ブームおよびア
ームを同時にしかも徴妙に操作しなければならず
高度の技術と多大の労力が必要である。この問題
を解決するためには、ブーム、アームのどちらか
一方を操作するだけで、作業具が自動的に所定の
軌跡を描くようにすればよく、このための方法と
しては、リンクによる方法、油圧による方法、電
気的に行なう方法等が提案されているが、電気的
に行なう方法は普通の円弧状堀削との切換えが容
易であり、かつ軌跡の選択に自由度がある等の利
点を有する。
第１図はローデイング油圧シヨベルのフロント
部を示す図である。図において１は油圧シヨベル
本体、２は本体１に枢着されたブーム、３はブー
ム２の先端に枢着されたアーム、４はアーム３の
先端に枢着された作業具であるバケツト、５はブ
ーム２を俯仰動するブームシリンダ、６はアーム
３を揺動するアームシリンダ、７はバケツト４を
回動するバケツトシリンダ、８は本体１に対する
ブーム２の角度すなわちブーム角度を検出し、ブ
ーム角度信号αを出力する角度計、９はブーム２
に対するアーム３の角度すなわちアーム角度を検
出し、アーム角度信号βを出力する角度計であ
る。
部を示す図である。図において１は油圧シヨベル
本体、２は本体１に枢着されたブーム、３はブー
ム２の先端に枢着されたアーム、４はアーム３の
先端に枢着された作業具であるバケツト、５はブ
ーム２を俯仰動するブームシリンダ、６はアーム
３を揺動するアームシリンダ、７はバケツト４を
回動するバケツトシリンダ、８は本体１に対する
ブーム２の角度すなわちブーム角度を検出し、ブ
ーム角度信号αを出力する角度計、９はブーム２
に対するアーム３の角度すなわちアーム角度を検
出し、アーム角度信号βを出力する角度計であ
る。
第２図は従来の作業具軌跡制御方法を実施する
ための装置を示す図である。図において１０，１
１は油圧ポンプ、１２は油圧ポンプ１０とブーム
シリンダ５との間に設けられた手動操作弁、１３
は手動操作弁１２を操作するためのブーム操作レ
バー、１４は油圧ポンプ１１とブームシリンダ５
との間に設けらた電磁制御弁、１５は角度信号
α、βからバケツト４の高さすなわち第１図のＰ
点の高さＨを演算する高さ演算器、１６はスイツ
チ１７がオンになつたときの高さ演算器１５の出
力信号ｈを記憶する記憶装置、１８は記憶装置１
６の出力信号すなわち目標高さ信号h0と高さ演算
器１５の出力信号すなわち実際高さ信号ｈとの差
を算出する加減算器、１９は加減算器１８の出力
信号すなわち高さ偏差信号Δhを係数倍する係数
器、２０はスイツチ２１がオンのとき係数器１９
の出力信号kΔhを増幅および補償し、適当なブー
ムシリンダ５の速度を与えるべく電磁制御弁１４
を制御する増幅器であり、スイツチ１７，２１は
ブーム操作レバー１３を中立位置にしたときオン
となる。
ための装置を示す図である。図において１０，１
１は油圧ポンプ、１２は油圧ポンプ１０とブーム
シリンダ５との間に設けられた手動操作弁、１３
は手動操作弁１２を操作するためのブーム操作レ
バー、１４は油圧ポンプ１１とブームシリンダ５
との間に設けらた電磁制御弁、１５は角度信号
α、βからバケツト４の高さすなわち第１図のＰ
点の高さＨを演算する高さ演算器、１６はスイツ
チ１７がオンになつたときの高さ演算器１５の出
力信号ｈを記憶する記憶装置、１８は記憶装置１
６の出力信号すなわち目標高さ信号h0と高さ演算
器１５の出力信号すなわち実際高さ信号ｈとの差
を算出する加減算器、１９は加減算器１８の出力
信号すなわち高さ偏差信号Δhを係数倍する係数
器、２０はスイツチ２１がオンのとき係数器１９
の出力信号kΔhを増幅および補償し、適当なブー
ムシリンダ５の速度を与えるべく電磁制御弁１４
を制御する増幅器であり、スイツチ１７，２１は
ブーム操作レバー１３を中立位置にしたときオン
となる。
この装置においては、ブーム操作レバー１３が
作動位置にあるときには、スイツチ１７，２１が
オフであり、ブーム操作レバー１３の操作量に応
じた速度でブームシリンダ５が動作し、ブーム２
の角速度もブーム操作レバー１３の操作量に応じ
た値となる。そして、ブーム操作レバー１３を中
立位置に戻し、アーム３を作動したときには、ス
イツチ１７，２１がオンとなり、そのときの高さ
演算器１５の出力信号ｈが記憶装置１６に記憶さ
れ加減算器１８から高さ偏差信号Δhが出力され、
係数器１９から信号kΔhが出力され、増幅器２０
により電磁制御弁１４が信号kΔhに応じた量だけ
切換えられて、ブームシリンダ５が信号kΔhに応
じた速度で作動するから、ブーム２の角速度が信
号kΔhに応じた値となる。このため、ブーム操作
レバー１３を操作せずに、アーム３の操作を行な
うだけで、第１図のＰ点の高さＨを目標高さ信号
h0に応じた値に保持することができる。この状態
で、ブーム操作レバー１３を作動位置にすると、
スイツチ１７，２１がオフになり、ブーム２は操
作レバー１３の操作量に応じた角速度で回動す
る。
作動位置にあるときには、スイツチ１７，２１が
オフであり、ブーム操作レバー１３の操作量に応
じた速度でブームシリンダ５が動作し、ブーム２
の角速度もブーム操作レバー１３の操作量に応じ
た値となる。そして、ブーム操作レバー１３を中
立位置に戻し、アーム３を作動したときには、ス
イツチ１７，２１がオンとなり、そのときの高さ
演算器１５の出力信号ｈが記憶装置１６に記憶さ
れ加減算器１８から高さ偏差信号Δhが出力され、
係数器１９から信号kΔhが出力され、増幅器２０
により電磁制御弁１４が信号kΔhに応じた量だけ
切換えられて、ブームシリンダ５が信号kΔhに応
じた速度で作動するから、ブーム２の角速度が信
号kΔhに応じた値となる。このため、ブーム操作
レバー１３を操作せずに、アーム３の操作を行な
うだけで、第１図のＰ点の高さＨを目標高さ信号
h0に応じた値に保持することができる。この状態
で、ブーム操作レバー１３を作動位置にすると、
スイツチ１７，２１がオフになり、ブーム２は操
作レバー１３の操作量に応じた角速度で回動す
る。
すなわち、従来の作業具軌跡制御方法において
は、アーム３のみを手動制御するとき、バケツト
４が所定の軌跡を描くときの目標高さ信号h0と実
際のバケツト４の高さＨに応じた実際高さ信号ｈ
との差すなわち高さ偏差信号Δhを求め、高さ偏
差信号Δhにゲインを乗じた信号kΔhに応じた速
度でブーム２を俯仰動しており、位置フイードバ
ツクによる追値制御を行なつているため、ブーム
２をある速度で俯仰動するには、常に高さ偏差信
号Δhが零でないことが必要である。そして、普
通は制御系のゲインｋを大きくすれば、高さ偏差
信号Δhを常に小さくすることができるが、油圧
シヨベルのように遅れの大きい系では、ゲインｋ
を大きくするとハンチングを起こしてしまうか
ら、ゲインｋを小さくしなければならず、この場
合には高さ偏差信号Δhがかなり大きくなつてし
まい、精度のよい軌跡制御を行なうことができな
い。
は、アーム３のみを手動制御するとき、バケツト
４が所定の軌跡を描くときの目標高さ信号h0と実
際のバケツト４の高さＨに応じた実際高さ信号ｈ
との差すなわち高さ偏差信号Δhを求め、高さ偏
差信号Δhにゲインを乗じた信号kΔhに応じた速
度でブーム２を俯仰動しており、位置フイードバ
ツクによる追値制御を行なつているため、ブーム
２をある速度で俯仰動するには、常に高さ偏差信
号Δhが零でないことが必要である。そして、普
通は制御系のゲインｋを大きくすれば、高さ偏差
信号Δhを常に小さくすることができるが、油圧
シヨベルのように遅れの大きい系では、ゲインｋ
を大きくするとハンチングを起こしてしまうか
ら、ゲインｋを小さくしなければならず、この場
合には高さ偏差信号Δhがかなり大きくなつてし
まい、精度のよい軌跡制御を行なうことができな
い。
この発明は上述の問題点を解決するためになさ
れたもので、作業具の軌跡を精度よく制御できる
油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法を提供する
ことを目的とする。
れたもので、作業具の軌跡を精度よく制御できる
油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法を提供する
ことを目的とする。
この目的を達成するため、この発明においては
第１、第２の腕式を有する油圧シヨベル等の作業
具の軌跡を制御する方法において、少なくとも上
記第１の腕式の角速度から上記第２の腕式の動く
べき角速度に応じた制御速度信号を求めるととも
に、上記作業具の初期位置および上記第１の腕式
の上記第１の腕式が取り付けられた部材に対する
角度、上記第２の腕式の上記第２の腕式が取り付
けられた部材に対する角度から目標位置と上記作
業具の実際位置との差に応じた位置偏差信号を求
めて、上記第１の腕式の操作時に、上記制御速度
信号に係数を乗じた信号と上記位置偏差信号に応
じた信号とを加算した制御信号に応じた角速度で
上記第２の腕式を動作するとともに、上記制御信
号による上記第２の腕式の動作が終了したときの
上記位置偏差信号に応じて、上記係数の大きさを
変える。
第１、第２の腕式を有する油圧シヨベル等の作業
具の軌跡を制御する方法において、少なくとも上
記第１の腕式の角速度から上記第２の腕式の動く
べき角速度に応じた制御速度信号を求めるととも
に、上記作業具の初期位置および上記第１の腕式
の上記第１の腕式が取り付けられた部材に対する
角度、上記第２の腕式の上記第２の腕式が取り付
けられた部材に対する角度から目標位置と上記作
業具の実際位置との差に応じた位置偏差信号を求
めて、上記第１の腕式の操作時に、上記制御速度
信号に係数を乗じた信号と上記位置偏差信号に応
じた信号とを加算した制御信号に応じた角速度で
上記第２の腕式を動作するとともに、上記制御信
号による上記第２の腕式の動作が終了したときの
上記位置偏差信号に応じて、上記係数の大きさを
変える。
第３図はこの発明に係る油圧シヨベルの作業具
軌跡制御方法を実施するための装置を示す図であ
る。図において２２はアーム３を操作するための
アーム操作レバー、２３はマイクロコンピユー
タ、２３ａは操作レバー１３，２２および角度計
８，９からのアナログ信号XA，XB，α，βを順
次切換えて入力するマルチプレクサ、２３ｂはマ
ルチプレクサ２３ａからのアナログ信号をデイジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２３ｃは電磁
制御弁１４の処理手順、制御演算手順などを記憶
する記憶回路、２３ｄは電磁制御弁１４を制御す
る出力回路、２３ｅは記憶回路２３ｃに記憶され
た処理手順により、Ａ／Ｄ変換器２３ｂからの信
号に基いて出力回路２３ｄを制御する演算回路で
ある。そして、マイクロコンピユータ２３は第４
図に示す流れ図に従つて電磁制御弁１４を制御す
る。
軌跡制御方法を実施するための装置を示す図であ
る。図において２２はアーム３を操作するための
アーム操作レバー、２３はマイクロコンピユー
タ、２３ａは操作レバー１３，２２および角度計
８，９からのアナログ信号XA，XB，α，βを順
次切換えて入力するマルチプレクサ、２３ｂはマ
ルチプレクサ２３ａからのアナログ信号をデイジ
タル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２３ｃは電磁
制御弁１４の処理手順、制御演算手順などを記憶
する記憶回路、２３ｄは電磁制御弁１４を制御す
る出力回路、２３ｅは記憶回路２３ｃに記憶され
た処理手順により、Ａ／Ｄ変換器２３ｂからの信
号に基いて出力回路２３ｄを制御する演算回路で
ある。そして、マイクロコンピユータ２３は第４
図に示す流れ図に従つて電磁制御弁１４を制御す
る。
この装置においては、ブーム操作レバー１３の
みを操作したときには、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの繰
返しにより、出力回路２３ｄからは信号が出力さ
れないから、電磁制御弁１４は中立位置であり、
また手動操作弁１２がブーム操作レバー１３の操
作量に応じた量だけ切換わるので、ブームシリン
ダ５には油圧ポンプ１０の圧油のみが供給される
ため、ブームシリンダ５はブーム操作レバー１３
の操作量に応じた速度で作動するから、ブーム２
がブーム操作レバー１３の操作量に応じた角速度
で回動する。この状態で、アーム操作レバー２２
をも操作したときには、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｇ→Ｄ→Ｅ
の繰返しにより、出力回路２３ｄから信号が出力
されないから、電磁制御弁１４は中立位置のまま
であり、ブーム２はブーム操作レバー１３の操作
量に応じた角速度で回動し続ける。また、アーム
操作レバー２２のみを操作したときには、Ａ→Ｂ
→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｊにより、アーム操作レバー
２２の操作を開始したときの作業具の高さＨに応
じた目標高さ信号h0がブーム角度信号α、アーム
角度信号βから求められ、目標高さ信号h0が記憶
される。つぎに、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→Ｍ→Ｎ→
Ｏ→Ｐ→Ｑの繰返しにより、ブーム角度信号α、
アーム角度信号βから実際高さｈが求められ、目
標高さ信号h0、実際高さ信号ｈから高さ偏差信号
Δhが求められ、アーム角度信号βを時間的に微
分したアーム角速度信号βが求められ、ブーム角
度信号α、アーム角速度信号βからバケツト４が
水平軌跡を描くときのブーム２の動くべき角速度
に応じた制御速度信号α〓rが求められ、さらに制御
速度信号α〓rに係数k1を乗じた信号と高さ偏差信号
Δhに係数k2を乗じた信号との和すなわち制御信
号z1が求められ、出力信号z1が出力される。この
ため、電磁制御弁１４は制御信号z1に応じた量だ
け切換えられるから、ブーム２は出力信号z1に応
じた角速度で回動される。すなわち、ブーム２は
制御速度信号α〓rに応じた角速度で回動されるか
ら、バケツト４の高さＨは一定になる。そして、
外乱の影響等により高さＨがアーム操作レバー２
２の操作開始時の高さＨから変動したときには、
その変動量に比例した信号k2Δhに応じた速度で
高さＨが修正されて、高さＨは一定に保たれる。
つぎに、この状態でブーム操作レバー１３をも操
作すると、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→Ｍ→Ｎ→Ｏ→Ｒ
→Ｓ→Ｔ→Ｕの繰返しにより、制御速度信号α〓rに
係数k1を乗じた信号すなわち制御信号z2が求めら
れ、出力信号z2が出力される。このため、電磁制
御弁１４が制御信号z2に応じた量だけ切換えられ
るとともに、手動操作弁１２がブーム操作レバー
１３の操作量に応じた量だけ切換えられるから、
バケツト４の高さＨがブーム操作レバー１３の操
作量に対応した速度で修正されるので、高さＨの
修正操作をスムーズに行なうことができる。な
お、目標高さ信号h0は修正された高さＨに応じた
値となる。つぎに、この状態でブーム操作レバー
１３を中立位置に戻すと、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→
Ｍ→Ｎ→Ｏ→Ｐ→Ｑの繰返しにより、バケツト４
はブーム２の手動操作終了時の高さＨに保持され
る。つぎに、この状態でアーム操作レバー２２を
中立位置に戻すと、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｖ→Ｗ→Ｘ→
Y1またはY2→Ｚにより、高さ偏差信号Δhが正の
ときには、（k1−Δh）をk1として記憶し、高さ偏
差信号Δhが零または負のときには、（k1＋Δh）
を記憶したのち、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの繰返しと
なり、ブーム２は回動しない。
みを操作したときには、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの繰
返しにより、出力回路２３ｄからは信号が出力さ
れないから、電磁制御弁１４は中立位置であり、
また手動操作弁１２がブーム操作レバー１３の操
作量に応じた量だけ切換わるので、ブームシリン
ダ５には油圧ポンプ１０の圧油のみが供給される
ため、ブームシリンダ５はブーム操作レバー１３
の操作量に応じた速度で作動するから、ブーム２
がブーム操作レバー１３の操作量に応じた角速度
で回動する。この状態で、アーム操作レバー２２
をも操作したときには、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｇ→Ｄ→Ｅ
の繰返しにより、出力回路２３ｄから信号が出力
されないから、電磁制御弁１４は中立位置のまま
であり、ブーム２はブーム操作レバー１３の操作
量に応じた角速度で回動し続ける。また、アーム
操作レバー２２のみを操作したときには、Ａ→Ｂ
→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｉ→Ｊにより、アーム操作レバー
２２の操作を開始したときの作業具の高さＨに応
じた目標高さ信号h0がブーム角度信号α、アーム
角度信号βから求められ、目標高さ信号h0が記憶
される。つぎに、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→Ｍ→Ｎ→
Ｏ→Ｐ→Ｑの繰返しにより、ブーム角度信号α、
アーム角度信号βから実際高さｈが求められ、目
標高さ信号h0、実際高さ信号ｈから高さ偏差信号
Δhが求められ、アーム角度信号βを時間的に微
分したアーム角速度信号βが求められ、ブーム角
度信号α、アーム角速度信号βからバケツト４が
水平軌跡を描くときのブーム２の動くべき角速度
に応じた制御速度信号α〓rが求められ、さらに制御
速度信号α〓rに係数k1を乗じた信号と高さ偏差信号
Δhに係数k2を乗じた信号との和すなわち制御信
号z1が求められ、出力信号z1が出力される。この
ため、電磁制御弁１４は制御信号z1に応じた量だ
け切換えられるから、ブーム２は出力信号z1に応
じた角速度で回動される。すなわち、ブーム２は
制御速度信号α〓rに応じた角速度で回動されるか
ら、バケツト４の高さＨは一定になる。そして、
外乱の影響等により高さＨがアーム操作レバー２
２の操作開始時の高さＨから変動したときには、
その変動量に比例した信号k2Δhに応じた速度で
高さＨが修正されて、高さＨは一定に保たれる。
つぎに、この状態でブーム操作レバー１３をも操
作すると、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→Ｍ→Ｎ→Ｏ→Ｒ
→Ｓ→Ｔ→Ｕの繰返しにより、制御速度信号α〓rに
係数k1を乗じた信号すなわち制御信号z2が求めら
れ、出力信号z2が出力される。このため、電磁制
御弁１４が制御信号z2に応じた量だけ切換えられ
るとともに、手動操作弁１２がブーム操作レバー
１３の操作量に応じた量だけ切換えられるから、
バケツト４の高さＨがブーム操作レバー１３の操
作量に対応した速度で修正されるので、高さＨの
修正操作をスムーズに行なうことができる。な
お、目標高さ信号h0は修正された高さＨに応じた
値となる。つぎに、この状態でブーム操作レバー
１３を中立位置に戻すと、Ａ→Ｂ→Ｆ→Ｋ→Ｌ→
Ｍ→Ｎ→Ｏ→Ｐ→Ｑの繰返しにより、バケツト４
はブーム２の手動操作終了時の高さＨに保持され
る。つぎに、この状態でアーム操作レバー２２を
中立位置に戻すと、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｖ→Ｗ→Ｘ→
Y1またはY2→Ｚにより、高さ偏差信号Δhが正の
ときには、（k1−Δh）をk1として記憶し、高さ偏
差信号Δhが零または負のときには、（k1＋Δh）
を記憶したのち、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅの繰返しと
なり、ブーム２は回動しない。
すなわち、この発明に係る作業具軌跡制御方法
においては、アーム３を手動操作し、ブーム２を
自動操作して、バケツト４に所定の軌跡を描せる
ために、ブーム角度信号αおよびアーム角速度信
号βから、バケツト４が上記所定の軌跡を描く場
合のブーム角速度に応じた制御速度信号α〓rを求め
て、この制御速度信号α〓rに応じた角速度でブーム
２を俯仰動してオープンループ制御を行なう。そ
して、従来のような高さ偏差信号Δh等の位置偏
差信号でブーム２の角速度を制御するいわゆる位
置フイードバツク制御方式より、この発明のよう
なオープンループ制御の方が応答性が速く、また
ハンチングを起こすことがなく、荷の重量のよう
な系のパラメータの変化、バケツト４が何かに当
たつたときのような外乱の影響が小さければ、バ
ケツト４の軌跡を精度よく制御することができ
る。そして、この発明に係る作業員軌跡制御方法
においては、高さ偏差信号Δh、ブーム角偏差信
号Δαのような位置偏差信号による制御も行なつ
ているから、オープンループ制御と位置フイード
バツク制御とを組合わせた制御であり、系のパラ
メータ変化、外乱の影響等が大きくとも、それに
よつて生じた位置変化を位置フイードバツク制御
で修正することができるので、バケツト４の軌跡
をきわめて精度よく制御することができる。
においては、アーム３を手動操作し、ブーム２を
自動操作して、バケツト４に所定の軌跡を描せる
ために、ブーム角度信号αおよびアーム角速度信
号βから、バケツト４が上記所定の軌跡を描く場
合のブーム角速度に応じた制御速度信号α〓rを求め
て、この制御速度信号α〓rに応じた角速度でブーム
２を俯仰動してオープンループ制御を行なう。そ
して、従来のような高さ偏差信号Δh等の位置偏
差信号でブーム２の角速度を制御するいわゆる位
置フイードバツク制御方式より、この発明のよう
なオープンループ制御の方が応答性が速く、また
ハンチングを起こすことがなく、荷の重量のよう
な系のパラメータの変化、バケツト４が何かに当
たつたときのような外乱の影響が小さければ、バ
ケツト４の軌跡を精度よく制御することができ
る。そして、この発明に係る作業員軌跡制御方法
においては、高さ偏差信号Δh、ブーム角偏差信
号Δαのような位置偏差信号による制御も行なつ
ているから、オープンループ制御と位置フイード
バツク制御とを組合わせた制御であり、系のパラ
メータ変化、外乱の影響等が大きくとも、それに
よつて生じた位置変化を位置フイードバツク制御
で修正することができるので、バケツト４の軌跡
をきわめて精度よく制御することができる。
また、フイードバツク係数k2を大きくとれば、
最終偏差を小さくすることができるが、係数k2を
大きくすると、油圧シヨベルのように遅れの大き
な系では必ずハンチングを起こしてしまうので、
係数k2をあまり大きくすることができない。した
がつて、オープンループ係数k1を適切に選ぶ必要
があるが、係数k1を一定とした場合には、係数k1
が大きすぎると、信号k1α〓rが大きくなるから、全
体として軌跡が下りすぎ、逆に係数k1が小さすぎ
ると、信号k1α〓rが小さくなるから、全体として軌
跡が上り気味となる。しかしながら、この発明の
方法においては、ブーム２の自動操作終了時の高
さ偏差信号Δhを求めて、高さ偏差信号Δhが正の
ときには、（k1＋Δk）を係数k1として記憶し、高
さ偏差信号Δhが零または負のときには、（k1−
Δk）を係数k1として記憶するので、係数k1を常
に適切な値にすることができるから、バケツト４
の軌跡を非常に精度よく制御することができる。
最終偏差を小さくすることができるが、係数k2を
大きくすると、油圧シヨベルのように遅れの大き
な系では必ずハンチングを起こしてしまうので、
係数k2をあまり大きくすることができない。した
がつて、オープンループ係数k1を適切に選ぶ必要
があるが、係数k1を一定とした場合には、係数k1
が大きすぎると、信号k1α〓rが大きくなるから、全
体として軌跡が下りすぎ、逆に係数k1が小さすぎ
ると、信号k1α〓rが小さくなるから、全体として軌
跡が上り気味となる。しかしながら、この発明の
方法においては、ブーム２の自動操作終了時の高
さ偏差信号Δhを求めて、高さ偏差信号Δhが正の
ときには、（k1＋Δk）を係数k1として記憶し、高
さ偏差信号Δhが零または負のときには、（k1−
Δk）を係数k1として記憶するので、係数k1を常
に適切な値にすることができるから、バケツト４
の軌跡を非常に精度よく制御することができる。
なお、上述実施例においては、油圧シヨベルの
作業具軌跡制御方法について説明したが、油圧シ
ヨベルに限定されない。また、上述実施例におい
ては、ローデイング油圧シヨベルのバケツト軌跡
制御方法について説明したが、バツクホウ油圧シ
ヨベルでも全く同様である。さらに、上述実施例
においては、ブーム２を自動制御する場合につい
て説明したが、ブーム２を手動制御してアーム３
を自動制御してもよい。また、上述実施例におい
ては、ブーム角度信号α、アーム角度信号βを角
度計８，９により直接的に検出したが、シリンダ
５，６の伸長量を検出すること等により、角度信
号α，βを間接的に求めてもよい。さらに、上述
実施例においては、角度信号βを微分することに
より、間接的に角速度信号βを求めたが、直接的
に角速度信号α〓，β〓を求めてもよく、シリンダ５，
６の速度やシリンダ５，６に接続された管路の流
量などの角速度信号α〓，β〓に対応する値を用いて
もよい。また、上述実施例では、ブーム操作レバ
ー１３、アーム操作レバー２２の操作信号によ
り、操作レバー１３，２２の操作状態を検出した
が、別の自動制御信号によりブーム２、アーム３
が動作されるときには、その自動制御信号により
操作レバー１３，２２の操作状態を検出してもよ
く、ブーム２、アーム３の角速度信号α〓，β〓によ
り操作レバー１３，２２の操作状態を検出しても
よい。さらに、上述実施例においては、バケツト
４に水平軌跡を描かせる場合について説明した
が、バケツト４に他の軌跡を描かせる場合にも、
この発明を適用することが可能である。また、上
述実施例においては、ブーム角度信号αおよびア
ーム角速度信号β〓により制御速度信号α〓rを求めた
が、アーム角速度信号β〓のみからまたはブーム角
度信号α、アーム角度信号βおよびアーム角速度
信号β〓から制御速度信号α〓rを求めてもよい。さら
に、上述実施例においては、位置偏差信号として
高さ偏差信号Δhを用いたが、ブーム角度偏差信
号、アーム角度偏差信号を用いてもよく、この場
合には初期位置として、ブーム角度、アーム角度
を用いる。また、上述実施例においては、ブーム
２を自動制御している場合にアーム操作レバー２
２を中立位置に戻したときに、係数k1の大きさを
変えたが、アーム操作レバー２２を中立位置に戻
したときまたはアームシリンダ６がストロークエ
ンドに達したときに、係数k1の大きさを変えても
よい。さらに、上述実施例においては、演算部を
デイジタル回路で構成したが、アナログ回路で構
成してもよい。また、上述実施例においては、手
動操作弁１２、電磁制御弁１４によりブームシリ
ンダ５を制御したが、電磁制御弁のみでブームシ
リンダ５を制御し、その電磁制御弁をブーム操作
レバー１３の操作信号と制御信号z1，z2とを加算
した信号で制御してもよい。さらに、制御信号
z1，z2を電気油圧変換弁によつてパイロツト圧力
に変換し、ブーム操作レバー１３の操作信号をパ
イロツト圧として取出し、両パイロツト圧でパイ
ロツト操作形流量制御弁を切換え、その流量制御
弁でブームシリンダ５を制御してもよい。また、
電磁制御弁１４のような弁を制御してシリンダ
５，６を制御せずに、流体圧源であるポンプの吐
出量を制御してシリンダ５，６を制御してもよ
い。
作業具軌跡制御方法について説明したが、油圧シ
ヨベルに限定されない。また、上述実施例におい
ては、ローデイング油圧シヨベルのバケツト軌跡
制御方法について説明したが、バツクホウ油圧シ
ヨベルでも全く同様である。さらに、上述実施例
においては、ブーム２を自動制御する場合につい
て説明したが、ブーム２を手動制御してアーム３
を自動制御してもよい。また、上述実施例におい
ては、ブーム角度信号α、アーム角度信号βを角
度計８，９により直接的に検出したが、シリンダ
５，６の伸長量を検出すること等により、角度信
号α，βを間接的に求めてもよい。さらに、上述
実施例においては、角度信号βを微分することに
より、間接的に角速度信号βを求めたが、直接的
に角速度信号α〓，β〓を求めてもよく、シリンダ５，
６の速度やシリンダ５，６に接続された管路の流
量などの角速度信号α〓，β〓に対応する値を用いて
もよい。また、上述実施例では、ブーム操作レバ
ー１３、アーム操作レバー２２の操作信号によ
り、操作レバー１３，２２の操作状態を検出した
が、別の自動制御信号によりブーム２、アーム３
が動作されるときには、その自動制御信号により
操作レバー１３，２２の操作状態を検出してもよ
く、ブーム２、アーム３の角速度信号α〓，β〓によ
り操作レバー１３，２２の操作状態を検出しても
よい。さらに、上述実施例においては、バケツト
４に水平軌跡を描かせる場合について説明した
が、バケツト４に他の軌跡を描かせる場合にも、
この発明を適用することが可能である。また、上
述実施例においては、ブーム角度信号αおよびア
ーム角速度信号β〓により制御速度信号α〓rを求めた
が、アーム角速度信号β〓のみからまたはブーム角
度信号α、アーム角度信号βおよびアーム角速度
信号β〓から制御速度信号α〓rを求めてもよい。さら
に、上述実施例においては、位置偏差信号として
高さ偏差信号Δhを用いたが、ブーム角度偏差信
号、アーム角度偏差信号を用いてもよく、この場
合には初期位置として、ブーム角度、アーム角度
を用いる。また、上述実施例においては、ブーム
２を自動制御している場合にアーム操作レバー２
２を中立位置に戻したときに、係数k1の大きさを
変えたが、アーム操作レバー２２を中立位置に戻
したときまたはアームシリンダ６がストロークエ
ンドに達したときに、係数k1の大きさを変えても
よい。さらに、上述実施例においては、演算部を
デイジタル回路で構成したが、アナログ回路で構
成してもよい。また、上述実施例においては、手
動操作弁１２、電磁制御弁１４によりブームシリ
ンダ５を制御したが、電磁制御弁のみでブームシ
リンダ５を制御し、その電磁制御弁をブーム操作
レバー１３の操作信号と制御信号z1，z2とを加算
した信号で制御してもよい。さらに、制御信号
z1，z2を電気油圧変換弁によつてパイロツト圧力
に変換し、ブーム操作レバー１３の操作信号をパ
イロツト圧として取出し、両パイロツト圧でパイ
ロツト操作形流量制御弁を切換え、その流量制御
弁でブームシリンダ５を制御してもよい。また、
電磁制御弁１４のような弁を制御してシリンダ
５，６を制御せずに、流体圧源であるポンプの吐
出量を制御してシリンダ５，６を制御してもよ
い。
以上説明したように、この発明に係る油圧シヨ
ベル等の作業具軌跡制御方法においては、作業具
の軌跡を非常に精度よく制御することが可能であ
る。このように、この発明の効果は顕著である。
ベル等の作業具軌跡制御方法においては、作業具
の軌跡を非常に精度よく制御することが可能であ
る。このように、この発明の効果は顕著である。
第１図はローデイング油圧シヨベルのフロント
部を示す図、第２図は従来の作業具軌跡制御方法
を実施するための装置を示す図、第３図はこの発
明に係る油圧シヨベルの作業具軌跡制御方法を実
施するための装置を示す図、第４図は第３図に示
したマイクロコンピユータの動作を示す流れ図で
ある。 ２……ブーム、３……アーム、４……バケツ
ト、５……ブームシリンダ、８，９……角度計、
１０，１１……油圧ポンプ、１２……手動操作
弁、１３……ブーム操作レバー、１４……電磁制
御弁、２２……アーム操作レバー、２３……マイ
クロコンピユータ、２３ａ……マルチプレクサ、
２３ｂ……Ａ／Ｄ変換器、２３ｃ……記憶回路、
２３ｄ……出力回路、２３ｅ……演算回路。
部を示す図、第２図は従来の作業具軌跡制御方法
を実施するための装置を示す図、第３図はこの発
明に係る油圧シヨベルの作業具軌跡制御方法を実
施するための装置を示す図、第４図は第３図に示
したマイクロコンピユータの動作を示す流れ図で
ある。 ２……ブーム、３……アーム、４……バケツ
ト、５……ブームシリンダ、８，９……角度計、
１０，１１……油圧ポンプ、１２……手動操作
弁、１３……ブーム操作レバー、１４……電磁制
御弁、２２……アーム操作レバー、２３……マイ
クロコンピユータ、２３ａ……マルチプレクサ、
２３ｂ……Ａ／Ｄ変換器、２３ｃ……記憶回路、
２３ｄ……出力回路、２３ｅ……演算回路。
Claims (1)
- １ 第１、第２の腕式を有する油圧シヨベル等の
作業具の軌跡を制御する方法において、少なくと
も上記第１の腕式の角速度から上記第２の腕式の
動くべき角速度に応じた制御速度信号を求めると
ともに、上記作業具の初期位置および上記第１の
腕式の上記第１の腕式が取り付けられた部材に対
する角度、上記第２の腕式の上記第２の腕式が取
り付けられた部材に対する角度から目標位置と上
記作業具の実際位置との差に応じた位置偏差信号
を求めて、上記第１の腕式の操作時に、上記制御
速度信号に係数を乗じた信号と上記位置偏差信号
に応じた信号とを加算した制御信号に応じた角速
度で上記第２の腕式を動作するとともに、上記制
御信号による上記第２の腕式の動作が終了したと
きの上記位置偏差信号に応じて、上記係数の大き
さを変えることを特徴とする油圧シヨベル等の作
業具軌跡制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531281A JPS5817938A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11531281A JPS5817938A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5817938A JPS5817938A (ja) | 1983-02-02 |
| JPH0257166B2 true JPH0257166B2 (ja) | 1990-12-04 |
Family
ID=14659500
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11531281A Granted JPS5817938A (ja) | 1981-07-24 | 1981-07-24 | 油圧シヨベル等の作業具軌跡制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5817938A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01312125A (ja) * | 1988-06-13 | 1989-12-15 | Komatsu Ltd | 腕式作業機の制御方法 |
| KR102065478B1 (ko) * | 2017-04-10 | 2020-01-13 | 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼 | 건설 기계 및 제어 방법 |
-
1981
- 1981-07-24 JP JP11531281A patent/JPS5817938A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5817938A (ja) | 1983-02-02 |
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