首页 / 工程机械

工程机械有效专利 发明

技术领域

[0001] 本发明涉及液压挖掘机等工程机械。

相关背景技术

[0002] 液压挖掘机等工程机械的作业是通过操作室内的操作者对操作杆等的操作来进行的。所述作业时较为理想的是,使所述工程机械的附属装置沿着目标轨道移动,从而能够实现高效地进行作业。
[0003] 作为使所述附属装置沿着所述目标轨道移动的方法,已知的一种方法是使用指导动臂、斗杆及附属装置等的操作杆的操作量的机构。在这种工程机械中,该机构指导操作杆的操作量,使附属装置沿着目标轨道移动(例如,参照专利文献1及专利文献2)。
[0004] 专利文献1的工程机械包括:设定装置,设定附属装置等的作业目标面;以及电磁致动器,当附属装置在操作杆的操作下接近作业目标面时,根据附属装置接近作业目标面的程度和动作方向,向操作杆施加辅助力,来指导操作者操作,以实现沿着作业目标面的动作。
[0005] 操作者通过操作杆操作附属装置等,若附属装置出现偏离作业目标面的倾向,就由电磁致动器向操作杆施加辅助力,指导使附属装置接近作业目标面的操作。
[0006] 专利文献2的工程机械包括:车辆状态检测部,检测该工程机械的当前位置及姿势信息;存储部,存储作业对象的目标面的位置信息;处理部,基于包含附属装置的刀口方向的信息以及包含目标面的正交方向的信息等,求取目标回转信息,即为使附属装置的刀口与目标面正交上部回转体所需的回转量,在显示装置上显示与目标回转信息对应的图像;以及发声装置。
[0007] 处理部在显示装置上显示附属装置的刀口相对于目标面的位置,随着附属装置的刀口矢量与目标面趋向平行,发声装置缩短发出声音的间隔,由此指导操作。
[0008] 然而专利文献1中,操作杆在电动致动器的辅助力作用下直接被移动,这可能会使操作者感到烦扰。此外,专利文献2中,在操作者直接注视附属装置的远端时,若该操作者望向显示装置,视线就会中断,这是不理想的,此外,发声装置发出的声音可能受到作业现场的噪音干扰,导致所述操作者难以听到。因此,专利文献1、2中操作的指导单元仍有改善的余地。
[0009] 现有技术文献
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1:日本发明公开公报特开2007-009432
[0012] 专利文献2:国际公开第2015/173935号册

具体实施方式

[0031] 参照附图对本发明的实施方式所涉及的工程机械10进行详细说明。如图1及图2所示,工程机械10是液压挖掘机,包括下部行走体12、经由回转轴13可回转地设置在下部行走体12上的上部回转体14、设置于上部回转体14的作业装置15以及附属装置25。本实施方式中,所述作业装置15包含动臂21和斗杆23。此外,虽然本实施方式中,所述附属装置25为铲斗,但并不仅限于此,还可为例如抓斗、压碎机(破碎机)、破碎锤、货叉等。
[0032] 上部回转体14具有连接于所述下部行走体12的回转框架、搭载于该回转框架上的操作室(驾驶室)16和搭载于所述回转框架上的机械室17。所述操作室16设置在所述回转框架的前部,偏向左右方向其中一侧的部位上。所述机械室17设置在所述回转框架的后部。该机械室17中搭载有发动机及配重18。
[0033] 所述工程机械10还包括使所述下部行走体12、所述上部回转体14、所述作业装置15及所述铲斗25动作的多个致动器。所述多个致动器包含动臂缸22、斗杆缸24、铲斗缸27和回转马达28(参照图5)和省略了附图的行走驱动装置。
[0034] 所述动臂缸22是用于使动臂21相对于上部回转体14转动的致动器。该动臂缸22的基端部可转动地被轴支撑于所述上部回转体14。所述动臂缸22的远端部通过销22a可转动地与动臂21连接。所述动臂21的远端部上连接有斗杆23。
[0035] 所述斗杆缸24是用于使所述斗杆23相对于所述动臂21转动的致动器。该斗杆缸24的基端部及远端部分别可转动地被轴支撑于所述动臂21及所述斗杆23。所述斗杆23的远端部上连接有所述铲斗25。
[0036] 所述铲斗缸27是用于使所述铲斗25相对于所述斗杆23转动的致动器。该铲斗缸27的基端部可转动地被轴支撑于所述斗杆23。所述铲斗缸27的远端部经由连杆部26被轴支撑于所述斗杆23及铲斗25,使作为所述附属装置25的铲斗25在该铲斗缸27的作用下相对于所述斗杆23转动。
[0037] 所述工程机械10还包含第1角度传感器41、第2角度传感器42、第3角度传感器43、第4角度传感器44、多个外界状态检测部以及多个负荷测量部。
[0038] 所述第1角度传感器41设置在可转动地被轴支撑于上部回转体14的动臂21的转动轴部分上,测量动臂21相对于上部回转体14的转动角度。所述第2角度传感器42设置于可转动地被轴支撑于动臂21的斗杆23的转动部分,测量斗杆23相对于动臂21的转动角度。
[0039] 所述第3角度传感器43设置在可转动地被轴支撑于斗杆23的铲斗(附属装置)25上,测量铲斗25相对于斗杆23的转动角度。所述第4角度传感器44设置于可回转地设置在下部行走体12上的上部回转体14的回转轴13,测量上部回转体14相对于下部行走体12的转动角度。所述第4角度传感器44可检测出上部回转体14的回转量(回转角度)。通过第1至第4角度传感器41、42、43、44检测铲斗(附属装置)25及作业装置15的姿势。
[0040] 所述第1~第4角度传感器41~44例如分别由旋转编码器构成。所述第1~第4角度传感器41~44分别以固定周期检测测量对象的角度,并将其检测到的角度数据依次发送给控制装置。
[0041] 所述多个外界状态检测部是检测作为工程机械10周边的状态的外界状态的装置。所述多个外界状态检测部包含3D扫描仪45、多个区域传感器和倾斜传感器48。
[0042] 所述3D扫描仪45是可检测对象物体的凹凸从而获取该对象物体的3D数据的装置。本实施方式中,该3D扫描仪45设置于操作室16,具有在工程机械10的前方扩展的视野,检测该视野中的外界状态。所述3D扫描仪45将所获取的3D数据发送给控制装置。
[0043] 所述多个区域传感器包含:当第1周边物位于所述工程机械10周边的第1区域内时可检测出该第1周边物的第1区域传感器46、以及当第2周边物位于所述工程机械10周边的第2区域内时可检测出该第2周边物的第2区域传感器47。如图1和图2所示,本实施方式中,所述第1区域和所述第2区域为工程机械10后方的不同区域。所述第1区域传感器46和所述第2区域传感器47例如分别由红外线传感器等构成。所述第1和第2区域传感器只要分别检测到周边物位于测量的目标区域内,就会将其检测到的数据发送给控制装置。
[0044] 所述第1周边物及所述第2周边物分别可包含所述工程机械10以外的移动体、静止物等各种物体。具体而言,所述第1周边物及所述第2周边物例如可以分别为车辆、建筑物、沙土或沥青等地面的表层部分等。
[0045] 所述倾斜传感器48测量工程机械10相对于水平方向或水平面的倾斜度。该倾斜传感器48以固定的周期检测工程机械10相对于水平方向或水平面的倾斜角度,并将起其测得的倾斜角度数据依次发送给控制装置。
[0046] 所述多个负荷测量部,如图5所示,包含:测量施加在所述动臂缸22上的负荷(保持压)大小的负荷测量部51、测量施加在所述斗杆缸24上的负荷(保持压)大小的负荷测量部52、以及测量施加在所述铲斗缸27上的负荷(保持压)大小的负荷测量部53。此外,所述多个负荷测量部还包含:测量施加于作为驱动下部行走体12的致动器的所述行走驱动装置的负荷(保持压)大小的图略的负荷测量部、以及测量施加于作为使上部回转体14回转的致动器的所述回转马达28的负荷(保持压)大小的负荷测量部54。所述多个负荷测量部例如分别由压力传感器构成。所述多个负荷测量部分别以固定的周期测量测量对象的负荷,并将其测得的负荷数据依次发送给控制装置。
[0047] 另外,所述多个外界状态检测部并不仅限于3D扫描仪45、区域传感器46、47和倾斜传感器48。外界状态检测部除3D扫描仪、区域传感器和倾斜传感器外,例如也可为距离测量器、照相机等其他能够测量外界状态的机器。
[0048] 所述多个负荷测量部并不局限于所述压力传感器。所述多个负荷测量部分别能够检测施加在所对应的致动器上的负荷大小即可,也可为应变仪等其他测量仪器。
[0049] 所述工程机械10还包括:操作部,接受操作者的操作;接触部,所述工程机械10中与操作所述操作部的操作者的身体相接触的所述操作部以外的部分;以及多个振动施加装置,对作为与操作该操作部的操作者的身体接触的部位中的至少一部分的对象部位施加振动。该对象部位例如可为所述操作部的至少一部分,也可为所述接触部的至少一部分。
[0050] 具体而言,如图3所示,所述操作部包含接受操作者操作的左右一对操作杆61。所述接触部包含操作者就座的座椅62和操作者搁置手臂的左右一对扶手63。所述一对操作杆61、座椅62、一对扶手63及所述多个振动施加装置被设置在所述操作室16中。
[0051] 所述多个振动施加装置包含分别设置在所述一对操作杆61上的一对振动施加装置64和分别设置在所述一对扶手63上的一对振动施加装置65。
[0052] 所述一对振动施加装置64分别向所述一对操作杆61施加振动。由于这对振动施加装置64设置在所述一对操作杆61上,因此,可通过操作者手握住的操作杆61可靠地向操作者传达警告信息。另外,本实施方式中,所述一对振动施加装置64虽设置在作为操作部的一个例子的操作杆61上,但并不局限于此,振动施加装置也可设置在图略的操作踏板或方向盘等其他操作部上。
[0053] 所述一对振动施加装置65分别向所述一对扶手63施加振动。由于这一对振动施加装置65包含在所述一对扶手63中,因此,可以经由操作者的手臂传递振动,促使操作者觉察所述警告信息。
[0054] 另外,本实施方式中,虽然例举了所述一对扶手63来作为设置有所述振动施加装置的所述接触部,但并不局限于此。振动施加装置也可设置于作为所述接触部的座椅62(包含座垫、椅背、脚踏板、头枕)或者地板。
[0055] 如图4所示,所述一对振动施加装置64分别可装卸地设置于操作杆61。具体而言,所述一对振动施加装置64分别以包围相应的操作杆61的方式配置,通过紧固部件66被紧固。另外,本实施方式中,振动施加装置64虽设置于操作杆61中上下延伸的杆部,但并不局限于此。振动施加装置64也可以安装在所述操作杆61的把手部分,或设置于所述操作杆61中所述杆部的基端部。只要能向操作者传达振动,振动施加装置64的形状和安装方式不限。
[0056] 下面,用图5所示的框图对所述工程机械10的功能结构进行说明。如图5所示,工程机械10包括所述操作室16和作为该工程机械10中除该操作室16以外的部分的主体11。该主体11包括运算部55、控制装置56和通信装置57。所述操作室16如图3及图5所示,除包含所述一对操作杆61的操作部、所述座椅62及所述一对扶手63以外,还包括通信装置71、控制装置72、接口73、存储部74、目标生成部75以及所述振动施加装置64、65。所述运算部55、所述控制装置56、所述控制装置72、所述存储部74及所述目标生成部75构成控制器。该控制器例如由计算机等构成。
[0057] 所述运算部55基于从所述第1角度传感器41、所述第2角度传感器42、所述第3角度传感器43以及所述第4角度传感器44输入的角度信息,对机械坐标系中工程机械10的特定部位的坐标进行运算。本实施方式中,该特定部位为附属装置25的远端部。该运算部55还对工程机械10在机械坐标系中上部回转体14、动臂21、斗杆23及附属装置25的姿势进行运算。运算部55运算所得的坐标信息及姿势信息输入控制装置56中。所述通信装置57将控制装置
56输出的信息发送给操作室16的通信装置71。
[0058] 所述控制装置56输入分别从外界状态检测部(3D扫描仪)45、外界状态检测部(区域传感器)46、47、外界状态检测部(倾斜传感器)48、负荷测量部51、52、53、回转马达的负荷测量部54及行走驱动装置的负荷测量部输出的信号。控制装置56进而输出分别用于控制动臂缸22、斗杆缸24、铲斗缸27、回转马达28及所述行走驱动装置的动作的信号。
[0059] 设置于所述工程机械10的所述操作室16中的所述通信装置71与所述主体11的通信装置57相互传递信息。该通信装置71所接收到的信息输入控制装置72中。所述接口73与该控制装置72相连。
[0060] 所述存储部74存储动作目标,所述动作目标是为了使所述工程机械10的特定部位移动至被设定为该特定部位的移动目的地的目标位置上而被设定的。本实施方式中,该动作目标包含目标轨道、减速目标时机及减速目标回转量中至少一方。
[0061] 所述目标轨道作为所述特定部位向所述目标位置移动时该特定部位所描绘的轨道的目标而被设定。
[0062] 所述减速目标时机作为通过由所述操作部接受用于使所述上部回转体14的回转动作停止的回转减速操作而使所述上部回转体14开始减速动作的时机的目标而被设定。
[0063] 所述减速目标回转量作为通过由所述操作部接受用于使所述上部回转体14的回转动作停止的回转减速操作而使所述上部回转体14开始减速动作时的回转量的目标而被设定。
[0064] 所述目标轨道、所述减速目标时机及所述减速目标回转量可以预先设定并存储于所述存储部74中,也可以通过所述接口73等由所述操作者设定并存储于所述存储部74中。所述目标轨道例如如图8所示,可以是工程机械10的特定部位的目标位置G及表示目标姿势中至少一方的时间序列的目标轨道R1、R2。该目标轨道R1、R2是连接被设定为所述特定部分的附属装置25的远端部在该时刻所在的位置P1(当前位置P1)和目标位置G的虚拟路径。该目标轨道R1、R2例如图8所示,由连接位置P1和目标位置G的线段表示。该线段可以为曲线,也可以为直线,又或者曲线和直线的组合。
[0065] 所述运算部55运算作为所述动作目标与所述工程机械10的实际状态之间的差距的指标的指标值。该指标值的具体例子稍后说明。
[0066] 所述目标生成部75生成所述动作目标。所述目标生成部75例如基于有关所述工程机械10状态的信息(机械信息)生成所述动作目标。该工程机械10的状态包含通过所述多个外界状态检测部检测到的所述外界状态。本实施方式中,所述目标生成部75根据外界状态检测部45、46、47、48的检测结果,生成例如图8所示的目标轨道R1、R2。
[0067] 控制装置72将工程机械10特定部位的位置和姿势中至少一方或者表示该位置和该姿势中至少一方的时间序列的状态轨道(实际轨道)分别与跟所述目标轨道R1、R2相关联的多个规定的条件进行比较。所述控制装置72依照预先与所述多个条件对应设定的多个不同振动模式使振动施加装置64、65振动。因此,所述控制装置72在满足所述多个条件中的任一个条件时,依照与该所满足的条件相对应的振动模式使振动施加装置64、65振动。
[0068] 具体而言,所述振动施加装置64、65可分别进行对所述对象部位施加具有第1振动模式的振动的第1振动施加动作和对所述对象部位施加具有与所述第1振动模式不同的第2振动模式的振动的第2振动施加动作。
[0069] 所述控制装置72,当所述运算部55运算所得的所述指标值满足规定的第1条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第1振动施加动作,当所述运算部55运算所得的所述指标值满足与所述第1条件不同的规定的第2条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第2振动施加动作。
[0070] 所述接口73使操作者可以输入机械坐标系中的所述目标位置,即作为工程机械10特定部位的移动目的地的所述目标位置。所述目标位置也可由所述操作者通过所述接口73输入相当于该目标位置的坐标来指定。此外,所述目标位置还可以如下方式来指定。即,由设置于工程机械10中的3D扫描仪或摄像装置获取工程机械10周围的图像信息,操作者在所述3D扫描仪所获取的3D图像或所述摄像装置拍摄的图像上选择相当于所述目标位置的位置,控制装置72将所选择的该位置变换为相当于所述目标位置的坐标,以这样的方式指定所述目标位置。此外,接口73还可以供操作者输入所述机械坐标系中工程机械10的上部回转体14、作业装置15、附属装置25的位置及姿势。
[0071] 另外,所述目标生成部75也可以在生成所述目标轨道后,根据外界状态检测部45、46、47、48的检测结果修正目标轨道R1、R2。例如,工程机械10的操作过程中,有障碍物进入该工程机械10的周边时,所述外部状态检测部检测出有关该障碍物的信息(例如位置信息),并输入所述控制装置56,经由所述通信装置57、71输入所述控制装置72。然后,所述目标生成部75基于有关该障碍物的信息,在所述特定部位向所述目标位置移动时,修正目标轨道R1、R2,使所述作业装置15及所述附属装置25不接触到该障碍物地避开该障碍物。如此,由外界状态检测部45、46、47、48检测外界状态,目标生成部75根据该外界状态检测部
45、46、47、48的检测结果生成目标轨道(修正目标轨道)时,即便外界状态发生变化,也能够可靠地指导操作者操作,改善操作性。
[0072] 所述特定部位为所述工程机械10中的任一部位。具体而言,该特定部位例如被设定为所述附属装置25的远端部。该特定部位可以预先设定,也可以基于操作者通过所述接口73输入的信息来设定。
[0073] 所述运算部55基于从所述第1至第4角度传感器41至44输入的所述角度信息,运算附属装置25的远端部的坐标。进而,所述运算部55基于运算所得的该附属装置25的远端部的所述坐标和经由所述接口73输入的所述目标位置的坐标,运算剩余距离指标值即从附属装置25的远端部到所述目标位置的距离(目标距离)。
[0074] 此外,即便在通过操作者对操作杆61的操作改变了附属装置25的位置及姿势时,运算部55也运算剩余距离指标值即附属装置25的远端部和所述目标位置之间的所述目标距离。
[0075] 所述控制装置72也可根据所述剩余距离指标值(所述目标距离)使所述振动施加装置64、65振动。此时,所述存储部74存储有多个剩余距离判断条件。该多个剩余距离判断条件可以预先设定并存储于存储部74中,也可基于从接口73输入的信息来存储。所述控制装置72在所述剩余距离指标值(所述目标距离)满足所述多个剩余距离判断条件中的任一个条件时,依照与该剩余距离判断条件相对应的振动模式使振动施加装置64、65振动。
[0076] 例如,所述多个剩余距离判断条件包含第1剩余距离判断条件、第2剩余距离判断条件及第3剩余距离判断条件。所述第1剩余距离判断条件被设定为从附属装置25的远端部到所述目标位置的所述目标距离大于1m且小于等于2m,所述第2剩余距离判断条件被设定为所述目标距离大于0.5且小于等于1m,所述第3剩余距离判断条件被设定为所述目标距离小于等于0.5m。
[0077] 当所述目标距离满足所述第1剩余距离判断条件时,所述控制装置72以第1振动模式,具体而言例如以低频范围(低频率)的振动模式使振动施加装置64、65振动。此外,当所述目标距离满足所述第2剩余距离判断条件时,所述控制装置72以第2振动模式,具体而言例如在中频范围(大于第1振动模式的频率)中使振动施加装置64、65振动。当所述目标距离满足所述第3剩余距离判断条件时,所述控制装置72以第3振动模式,具体而言例如在高频范围(比所述第2振动模式还更大的频率)中使振动施加装置64、65振动。
[0078] 另外,本实施方式所涉及的工程机械10中,设置于所述主体11的通信装置57与设置于所述操作室16的通信装置71相互之间虽以无线的方式传递信息,但并不仅限于此。在该工程机械10中,所述通信装置57和所述通信装置71也可以有线的方式相连。进而,该工程机械10中,也可以省略通信装置57、71,由一个控制装置构成控制装置56和控制装置72。
[0079] 此外,在工程机械10中,设置于所述主体11的通信装置57与设置于所述操作室16的通信装置71相互之间以无线的方式传递信息时,所述操作室16也可设置在与所述主体11隔开一段距离的位置上,所述操作部61也可以是操作者遥控工程机械10的遥控操作部。
[0080] 下面,根据图6所示的流程图对如上所述的工程机械10的动作进行说明。如图6所示,所述工程机械10的控制开始后,控制装置56、72就判断作为所述动作目标与工程机械10的实际状态之间的差距的指标的指标值是否满足规定的条件(步骤1)。具体而言,所述规定的条件至少包含第1条件和第2条件,所述控制装置56、72在判断所述指标值是否满足所述第1条件的同时,判断所述指标值是否满足所述第2条件。
[0081] 所述指标值满足规定的条件时(步骤1为“是”),所述控制装置56、72执行步骤2所示的处理。所述指标值不满足规定的条件时(步骤1为“否”),所述控制装置56、72再度执行步骤1所示的处理。
[0082] 所述控制装置56、72在所述指标值满足所述第1条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第1振动施加动作。此外,所述控制装置56、72在所述指标值满足所述第2条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第2振动施加动作。所述振动施加装置64、65的所述第1振动施加动作,例如是对与所述操作者接触的所述操作杆61等所述对象部位施加所述第1振动模式的振动,所述第2振动施加动作是对所述对象部位施加所述第2振动模式的振动。这样,就可通过相互不同的所述第1振动模式和所述第2振动模式的振动使操作者觉察到所述工程机械10的动作相对于所述动作目标的差距。具体而言,在所述工程机械10中,所述操作者不仅能够觉察所述差距是处于与所述第1条件相对应的第1状态和与所述第2条件相对应的第2状态中哪一个条件下,还能够觉察所述工程机械10的状态从所述第1状态向所述第2状态的变化和所述工程机械10的状态从所述第2状态向所述第1状态的变化。因此,所述工程机械10在向所述操作者传达该工程机械10的实际状态相对于所述动作目标的差距时,不会使操作者的视线中断,或难以听到指导声,并能减少所述操作杆动作的烦扰,同时可以可靠地指导操作者操作,改善该工程机械10的操作性。
[0083] 下面,根据图7所示的流程图对所述工程机械10动作的具体例子进行说明。在图7所示的具体例子中,所述指标值是从所述目标轨道到特定部位的距离L5(参照图9)的距离指标值。
[0084] 所述工程机械10的控制开始后,所述运算部55就运算从目标轨道R1、R2到附属装置25的远端部(特定部位)的距离L5(所述距离指标值)(步骤11)。
[0085] 所述控制装置56、72判断从目标轨道到特定部位的距离(距离指标值)是否为规定的距离范围(规定的允许范围)内(步骤12)。所述指标值超出规定的允许范围时(步骤12为“是”),所述控制装置56、72执行步骤13所示的处理。所述指标值未超出规定的允许范围时(步骤12为“否”),所述控制装置56、72再度执行步骤11所示的处理。所述允许范围可以预先设定并存储于所述存储部74中,也可以通过所述接口73等由所述操作者设定并存储于所述存储部74中。
[0086] 所述控制装置56、72使所述振动施加装置64、65进行与所述距离指标值即从所述目标轨道到附属装置25的远端部的距离所满足的条件相对应的振动施加动作(步骤13)。具体而言,所述存储部74存储有第1条件和第2条件。所述第1条件是所述距离指标值在规定的第1距离范围内的条件,所述第2条件是所述距离指标值在不同于所述第1距离范围的规定的第2距离范围内的条件。所述第1距离范围和所述第2距离范围均被设定为大于所述允许范围的上限值(最大值)的距离范围。即,所述第1距离范围的下限值(最小值)和所述第2距离范围的下限值(最小值)均被设定为大于所述允许范围的上限值。
[0087] 在该实施方式中,根据所述特定部位相对于所述目标轨道的距离即所述距离指标值的大小,操作部和接触部中至少一方依照所述第1振动模式或所述第2振动模式振动。这就使得所述操作者可通过所述振动觉察到从所述特定部位到所述目标轨道的距离,所述特定部位可以通过接近所述目标轨道的轨道被引导至所述目标位置。
[0088] 此外,也可设定为附属装置25的远端部越接近警告目标的位置(目标位置G),则振动施加装置64、65的所述第1振动模式和第2振动模式从间歇振动变为连续振动。此外,也可设定为附属装置25的远端部越接近警告目标的位置(目标位置G),则所述第1振动模式和第2振动模式振动的频率和振幅至少一方变大。
[0089] 通过进行图7所示的控制,操作者可以通过振动觉察到从工程机械10的特定部位即附属装置25的远端部到目标轨道的距离变化。
[0090] 下面,根据图8和图9对所述工程机械10动作的另一个具体例子进行说明。所述工程机械10处于图8所示的姿势时,工程机械10的附属装置25的远端部位于位置P1。所述目标轨道R1、R2如图8所示,被设定为大致圆弧状的轨道R1、R2。该目标轨道R1、R2是附属装置25的远端部通过目标轨道R1从位置P1向位置P2移动,进而通过目标轨道R2从位置P2向目标位置G移动,以这样移动为目标的轨道。
[0091] 该目标轨道R1、R2例如以如下方式生成。如图8所示,所述附属装置25的远端部在该时刻所在的位置P1是高于地面的位置,所述目标位置G是地面上的位置,比所述位置P1更靠前方的位置。为了使所述附属装置25的远端部从所述位置P1移动至目标位置G,同时操作使所述动臂缸22伸缩的操作杆、使所述斗杆缸24伸缩的操作杆以及使所述铲斗缸27伸缩的操作杆。此时,所述目标生成部75例如生成可在上述这些操作杆受到的操作量保持一定的状态下使所述特定部位从所述位置P1向所述目标位置G移动的轨道,将所生成的该轨道作为所述目标轨道存储于存储部74中。但所述目标轨道的生成方法并不仅限于上述具体例子。
[0092] 图9中以双点划线表示的附属装置25处于操作杆61实际操作时附属装置25实际通过的位置(通过位置)。在该通过位置上,附属装置25的远端部处于距目标轨道R1距离L5(指标值)的位置。该距离L5超过所述规定的允许范围时,振动施加装置64、65(参照图3)进行所述振动施加动作。
[0093] 规定的多个条件(本实施方式中为所述第1条件和第2条件)分别包含特定部位在距离目标轨道规定的距离范围内的条件。所述多个条件分别对应多个不同的情况。具体而言,满足所述第1条件时,所述工程机械10的状态为所述特定部位距所述目标轨道的距离被包含在所述第1距离范围内的状态。满足所述第2条件时,所述工程机械10的状态为从所述特定部位到所述目标轨道的距离被包含在所述第2距离范围内的状态。
[0094] 本实施方式中,根据特定部位距目标轨道的距离,操作部61及接触部62、63至少一方振动,故可用最接近的轨道将特定部位引导至目标位置,改善操作性。
[0095] 另外,虽然图7至图9所示的实施方式中,当满足所述目标轨道和特定部位(附属装置25的远端部)的距离即距离指标值在所述第1距离范围内或所述第2距离范围内的条件时进行所述振动施加动作,但并不仅限于此。本发明的工程机械例如不仅可以考虑所述距离,也可以考虑附属装置25等的姿势。作为这样的变形例,可以给出如下实施方式。
[0096] 即,该变形例中,所述动作目标包含目标姿势。该目标姿势作为所述目标位置G上特定部位(第2特定部位)的姿势的目标而被设定。此外,该变形例中,所述指标值包含作为所述目标姿势与所述第2特定部位的实际姿势之间的差距的指标的姿势指标值。所述第2特定部位例如被设定为铲斗25。即,作为所述目标姿势的对象的所述第2特定部位也可被设定为与上述作为所述目标轨道的对象的所述特定部位(例如铲斗25的远端部)不同的部位。此外,在该变形例中,所述第1条件包含所述姿势指标值在规定的第1姿势范围内的条件,所述第2条件包含所述姿势指标值在不同于所述第1姿势范围的规定的第2姿势范围内的条件。
[0097] 由于所述运算部55基于所述第1角度传感器41、所述第2角度传感器42、所述第3角度传感器43及所述第4角度传感器44输入的角度信息,运算机械坐标系中工程机械10第2特定部位的坐标,故可判断该第2特定部位的姿势是否在所述第1姿势范围内,此外还可判断所述第2特定部位的姿势是否在所述第2姿势范围内。
[0098] 具体而言,图8和图9所示的液压挖掘机作为工程机械10的一个例子,可以执行例如挖掘作业和整平作业等各种作业。由于所述挖掘作业是为挖掘地面而进行的作业,故在开始该挖掘作业时该铲斗25被配置为铲斗25的远端部接触地面。另一方面,由于所述整平作业是使用所述铲斗25底面的一部分为平整地面而进行的作业,故在开始该整平作业时该铲斗25被配置为所述铲斗25底面的一部分接触地面。因此,在所述铲斗25的远端部从所述位置P1向目标位置G移动之后进行的下一作业例如为所述挖掘作业时,该目标位置G上所述铲斗25的目标姿势是铲斗25的远端部接触地面的姿势。另一方面,所述下一作业例如为所述整平作业时,该目标位置G上所述铲斗25的目标姿势是铲斗25底面的一部分接触地面的姿势。另外,所述下一作业为该整平作业时,图8中的所述目标位置G被设定为略高于地面的位置。
[0099] 下面,对使附属装置25的远端部沿着地面直线移动时的动作进行说明。在图10所示的工程机械10的姿势中,作业装置15向前方(车辆前方)伸展,附属装置25的远端部位于地面上的位置P3。所述附属装置25的远端部移动的移动目的地即目标位置P4设定在地面上比所述位置P3更靠近下部行走体的位置P4上。目标轨道沿着从所述位置P3到所述目标位置P4的地面设定。在本实施方式中,从所述位置P3到所述目标位置P4用附属装置25的远端部进行所谓水平拉动的作业。该水平拉动作业以相对于施工面(地面)直线地移动附属装置25的远端部为目标。即,所述水平拉动作业中,附属装置25的远端部的目标轨道是贴合从位置P3到目标位置P4的地面(沿着地面)的直线轨道。
[0100] 然而,液压挖掘机这类工程机械10,其动臂21相对于上部回转体14的动作、斗杆23相对于动臂21的动作、附属装置25相对于斗杆23的动作基本上全部是弧形运动。所以,要使附属装置25的远端部维持朝向下方的姿势,使所述附属装置25沿着地面直线移动比较困难。具体来看一个工程机械10水平拉动动作的例子,使附属装置25的远端部从位置P3向目标位置P4移动时,要使动臂21向上方转动的同时斗杆23向下方转动,进而使附属装置25的远端朝向下方地转动。使附属装置25的远端部从目标位置P4返回位置P3时,要使动臂21向下方转动的同时斗杆23向上方转动,进而使附属装置25的远端部朝向下方地转动。
[0101] 本实施方式中,实际中操作杆61被操作而附属装置25沿着地面直线移动时,如图10中的双点划线所示,附属装置25的远端部有时离开地面距离L6(指标值)。该距离L6超过规定的距离范围(规定的允许范围)时,振动施加装置64、65(参照图3)振动。由此告知操作者附属装置25处于离开地面的状态(目标轨道)。通过重复该动作,可以达成附属装置25的远端部沿着地面从所述位置P3向所述目标位置P4移动的操作。工程机械10中,经常会要求进行使附属装置25的远端部沿地面等直线移动的操作。本实施方式中,即便操作者是初学者、初级水平者,要进行对他们来说比较困难的水平拉动动作,若附属装置25的远端部与目标轨道(地面)的距离(指标值)超出所述允许范围,振动施加装置64、65就会振动,指导操作。由此,操作者可以容易地进行附属装置25的远端部沿着地面直线移动这样的操作。
[0102] 下面,根据图11所示的流程图对所述工程机械10动作的具体例子进行说明。在图11所示的具体例子中,所述剩余距离指标值是从附属装置25的远端部到目标位置的距离(目标距离)。
[0103] 所述工程机械10的控制开始后,所述运算部55就运算从附属装置25的远端部到所述目标位置的距离,即运算剩余距离指标值(步骤21)。
[0104] 所述控制装置56、72判断从附属装置25的远端部到目标位置的距离即所述剩余距离指标值是否满足规定的条件。换言之,所述控制装置56、72判断所述目标距离是否包含在规定的距离范围内(步骤22)。具体而言,本实施方式中,所述控制装置56、72分别判断所述目标距离是否满足所述第1剩余距离判断条件、所述第2剩余距离判断条件及所述第3剩余距离判断条件。
[0105] 所述剩余距离指标值包含在规定的距离范围内时,具体而言,所述剩余距离指标值满足所述第1剩余距离判断条件、所述第2剩余距离判断条件及所述第3剩余距离判断条件中任一条件时(步骤22为“是”),所述控制装置56、72进行步骤23所示的处理。所述剩余距离指标值未包含在规定的距离范围内时(步骤22为“否”),所述控制装置56、72再度执行步骤21所示的处理。
[0106] 所述控制装置56、72依照与从所述目标位置到附属装置25的远端部的距离即所述目标距离所满足的条件相对应的振动模式使所述振动施加装置64、65振动(步骤23)。具体而言,在附属装置25的远端部靠近所述目标位置的过程中,所述目标距离依次按包含于满足所述第1剩余距离判断条件的距离范围内的值、包含于满足所述第2剩余距离判断条件的距离范围内的值及包含于满足所述第3剩余距离判断条件的距离范围内的值这样的顺序变化时,所述第1至第3振动模式例如发生如下变化。在所述过程中,振动施加装置64、65的所述第1至第3振动模式可设定为从间歇振动变化为连续振动。此外,在所述过程中,所述第1至第3振动模式可设定为振动的频率和振幅至少一方逐渐变大。
[0107] 通过进行图11所示的控制,可以通过振动指导操作者从工程机械10的特定部位即附属装置25的远端部到所述目标位置的所述目标距离的变化。
[0108] 下面,根据图12和图13对所述工程机械10动作的另一个具体例子进行说明。所述工程机械10处于图12所示的姿势时,工程机械10的附属装置25靠近主体11并位于较高的位置。工程机械10的前方形成有凹部1,该凹部1的底部被作为所述目标位置G而被操作者输入,存储在所述控制装置56、72中。图12所示的姿势中,从作为所述特定部位的附属装置25的远端部到所述目标位置G的距离(目标位置)为L1。
[0109] 图12表示从附属装置25的远端部到所述目标位置G的距离按目标距离L2、目标距离L3及目标距离L4的顺序减小时所述附属装置25的位置及姿势。所述目标距离L2满足所述第1剩余距离判断条件,即从所述附属装置25的远端部到所述目标位置G的距离大于1m且小于等于2m的条件。所述目标距离L3满足所述第2剩余距离判断条件,即从所述附属装置25的远端部到所述目标位置G的距离大于0.5m且小于等于1m的条件。所述目标距离L4满足所述第3剩余距离判断条件,即从所述附属装置25的远端部到所述目标位置G的距离小于等于0.5m的条件。
[0110] 所述附属装置25的远端部从图12所示的位置向所述目标位置G靠近,从该附属装置25的远端部到所述目标位置G的所述目标距离为图13所示的L2,包含于满足所述第1剩余距离判断条件的距离范围内,则所述控制装置56、72以第1频率使振动施加装置64、65(参照图3)振动。
[0111] 所述附属装置25进一步移动,从附属装置25的远端部到所述目标位置G的目标距离为图13所示的L3,包含于满足所述第2条件的距离范围内,则所述控制装置56、72以第2频率使振动施加装置64、65(参照图3)振动。该第2频率大于所述第1频率。所述附属装置25进一步移动,从附属装置25的远端部到所述目标位置G的目标距离为图13所示的L4,包含于满足所述第3条件的距离范围内,则所述控制装置56、72以第3频率使振动施加装置64、65(参照图3)振动。该第3频率大于所述第2频率。
[0112] 以下,对本发明涉及的另一实施方式进行说明。图14所示的实施方式涉及使上部回转体14从上部回转体14开始回转动作的位置即位置P5向被设定为使该回转动作停止的位置目标的目标位置P6回转时的动作。具体而言,如图14所示,工程机械10中,上部回转体14朝向车辆前方,同时作业装置15处于伸向前方的状态,附属装置25的远端部位于位置P5。
目标轨道是在作业装置15维持姿势的状态下,上部回转体14回转时附属装置25远端部的轨道。所述存储部74存储有上部回转体14、动臂21、斗杆23及附属装置25的大小、关节之间的长度及重量,所述运算部55根据角度传感器41、42、43、44的角度信息运算当前上部回转体
14、动臂21、斗杆23及附属装置25各自的位置及姿势。所述运算部55不仅可在附属装置25的远端部位于位置P5时,也可在回转中的任意位置上,运算上部回转体14、动臂21、斗杆23及附属装置25各自的位置及姿势。
[0113] 本实施方式中,控制装置72根据回转时产生的惯性力和目标轨道来运算使上部回转体14回转的操作杆61的理想操作量,指导操作者以操作部61的实际操作量使附属装置25的远端部到达目标位置P6及目标姿势。
[0114] 这样便可在工程机械10的回转作业中,指导操作者回转操作,改善上部回转体14回转时的操作性。
[0115] 本实施方式中,与上述实施方式同样,为了使工程机械10的特定部位向所述目标位置P6移动,作为该工程机械10动作的目标而设定动作目标,该动作目标为减速目标时机和减速目标回转量至少其中一方。该动作目标由所述目标生成部75生成,存储于所述存储部74中。此外,用所述运算部55运算作为该动作目标与所述工程机械10的实际状态之间的差距的指标的指标值。该指标值在所述动作目标为所述减速目标时机时为时间指标值,在所述动作目标为所述减速目标回转量时为回转指标值。本实施方式中,所述特定部位虽例如被设定为铲斗25的远端部,但并不仅限于此,例如也可被设定为斗杆23的一部分或动臂21的一部分。
[0116] 以下,对本实施方式进行具体说明。图15是用于说明本实施方式所涉及的工程机械10中上部回转体14的回转动作的曲线图。
[0117] 如图15的曲线图(A)所示回转用的所述操作杆61(参照图3及图4)位于中立位置时,如图15的曲线图(B)所示由于上部回转体14没有相对下部行走体12进行回转动作,故回转速度为零,如图15的曲线图(C)所示停止于位置P5(回转开始位置)处。操作者使上部回转体14进行回转动作时,向所述操作杆61施加回转操作。具体而言,如曲线图(A)所示,例如向操作杆61施加操作量相当于打满杆的回转操作,则如曲线图(B)所示,上部回转体14的回转速度逐渐增加,如图(C)所示,上部回转体14的回转量(回转角度)逐渐变大(图15的加速区间)。由此,如图14所示,上部回转体14从位置P5向目标位置P6单向(箭头方向)回转。
[0118] 所述工程机械10具备计时器,该计时器测量自向所述操作杆61施加回转操作的时刻起所经过的时间。由该计时器测得的经过时间输入运算部55、控制装置56中。此外,上部回转体14的回转量(回转角度)由所述第4角度传感器44测量,测得的同转量输入运算部55、控制装置56中。测得的回转量可以是以回转开始位置P5为基准的回转量(相对于位置P5的回转角度),也可以是以预先设定的任意基准位置为基准的回转量(相对于该基准位置的回转角度)。
[0119] 如图15的曲线图(A)所示,持续向所述操作杆61施加操作量相当于所述打满杆的回转操作时,则如曲线图(B)所示,回转速度达到打满杆的最高速度后,维持该最高速度(图15的稳定回转区间)。在该稳定回转区间中,上部回转体14以固定的回转速度回转。
[0120] 然后,操作者在铲斗25的远端部(特定部位)的位置靠近目标位置P6时,如曲线图(A)所示对所述操作杆61施加回转减速操作,使所述操作杆61从所述打满杆的位置返回中立位置。该回转减速操作是使上部回转体14的回转动作停止的操作。一进行该回转减速操作,所述工程机械10中上部回转体14就受到回转制动作用。由此,如曲线图(B)所示,所述回转速度逐渐降低(图15的减速区间)。该回转速度为零时,上部回转体14的回转动作停止。
[0121] 在此,对所述回转制动作用进行简单说明。工程机械10包括:液压马达,驱动上部回转体14回转;液压泵,作为该液压马达的液压源;控制阀,用于切换液压马达的转动方向(上部回转体14的回转方向);右回转油路及左回转油路,为了左右双向驱动上部回转体14而与液压马达两侧的端口相连;以及作为制动阀的一对安全阀,分别与各回转油路相连。所述操作杆61例如从打满杆位置返回所述中立位置,则停止从所述液压泵向所述液压马达供给工作油,同时通过所述安全阀的卸荷工作来启动所述回转制动作用,使所述液压马达减速。从所述回转减速操作被执行的时刻到所述回转动作停止所需的时间以及从所述回转减速操作被执行的时刻到所述回转动作停止时上部回转体14回转的回转量取决于该回转减速操作时上部回转体14的动能和所述回转制动作用的特性(制动力的特性)。所述回转制动作用的特性通常是工程机械特有的。以往,操作者凭感觉判断进行所述回转减速操作以使特定部位停止在目标位置上的时机。对此,本实施方式可指导操作者所述回转减速操作的理想的时机。
[0122] 具体说明如下。
[0123] 首先,以下对所述动作目标为减速目标回转量的情况进行说明。
[0124] 本实施方式中,所述回转制动作用的特性在所述工程机械10中预先存储于存储部。所述动能基于转动惯量和角速度运算得出。具体而言,动能是例如基于动臂21、斗杆23及铲斗25的位置及姿势、回转速度、装载在铲斗25中的沙土等装载物的重量运算得出的。所述位置及姿势、所述回转速度以及所述装载物的重量是基于所述角度传感器41、42、43、44的角度信息及负荷测量部51、52、53、54的保持压信息等,由所述运算部55运算得出的。所述运算部55在上部回转体14的回转动作中始终或周期性地运算所述动能。
[0125] 所述目标生成部75基于运算所得的该动能和所述存储部中存储的所述制动力的特性,运算从假设所述操作杆接受到所述回转减速操作的时刻开始到所述回转动作停止为止的预测所需回转量。所述预测所需回转量在上部回转体14的回转动作中始终或周期性地由所述目标生成部75运算得出。图15的曲线图(A)、(B)、(C)表示所述操作杆61在理想的时机接受到所述回转减速操作时回转动作的举动,该时机使得所述特定部位到达所述目标位置P6时上部回转体14的回转动作恰好停止。本实施方式中,由于所述回转速度固定时,所述预测所需回转量也固定,故该预测所需回转量相当于在曲线图(C)的纵轴上从回转量P6减去回转量Pc的值。换言之,该预测所需回转量相当于从回转量Pc到回转量P6的大小的回转量。
[0126] 此外,所述目标生成部75基于所述位置P5的坐标、所述目标位置P6的坐标等信息,运算与所述目标位置P6相对应的停止目标回转量。该停止目标回转量是可使从所述位置P5开始移动的所述特定部位停止在所述目标位置P6上的所述上部回转体14的回转量,是曲线图(C)纵轴上的回转量P6。所述目标生成部75基于所述停止目标回转量和所述预测所需回转量运算所述减速目标回转量。所述减速目标回转量是通过由所述操作杆61接受用于使所述上部回转体14的回转动作停止的所述回转减速操作而使所述上部回转体14开始减速动作时的回转量的目标。该减速目标回转量是曲线图(C)纵轴上的回转量Pc。
[0127] 所述运算部55在上部回转体14的回转动作中始终或周期性地运算所述回转指标值。所述回转指标值是表示运算该回转指标值的时刻所述上部回转体14的回转量的指标值。
[0128] 所述控制装置,当所述运算部55运算所得的所述回转指标值满足规定的第1条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第1振动施加动作,当所述运算部55运算所得的所述回转指标值满足与所述第1条件不同的规定的第2条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第2振动施加动作。
[0129] 所述第1条件例如是所述回转指标值在达到所述减速目标回转量Pc前的规定的第1回转量范围Pr1内的条件,所述第2条件例如是所述回转指标值在达到所述减速目标回转量Pc前且比所述第1回转量范围Pr1更靠近所述减速目标回转量Pc的规定的第2回转量范围Pr2内的条件。本实施方式的具体例子中,所述第1回转量范围Pr1为曲线图(C)的纵轴上大于等于回转量Pa且小于回转量Pb的范围,所述第2回转量范围Pr2为曲线图(C)的纵轴上大于等于回转量Pb且小于回转量Pc的范围。
[0130] 所述运算部55运算所得的所述回转指标值在所述第1回转量范围Pr1内时,所述振动施加装置64、65对所述对象部位施加所述第1振动模式的振动,所述回转指标值在所述第2回转量范围Pr2内时,所述振动施加装置64、65对所述对象部位施加所述第2振动模式的振动。由此,操作者可以通过所述第1振动模式的振动和所述第2振动模式的振动,在所述上部回转体14的回转量达到所述减速目标回转量Pc前分阶段地觉察所述上部回转体14的回转量接近所述减速目标回转量Pc的过程。
[0131] 此外,本实施方式中,与所述回转指标值在所述第1回转量范围Pr1内时相比,在比该第1回转量范围Pr1更靠近所述减速目标回转量Pc的所述第2回转量范围Pr2内时,振动施加装置64、65施加的振动频率变大或者振动的振幅变大。这样,操作者就可以通过振动的频率或振幅的变化分阶段地觉察接近所述减速目标回转量Pc的过程,更容易将特定部分停止在所述目标位置P6或其附近。
[0132] 下面,对所述动作目标为减速目标时机的情况进行说明。
[0133] 所述目标生成部75基于所述运算部55运算所得的所述动能和所述存储部中存储的所述制动力的特性,运算从假设所述操作杆61接受到所述回转减速操作的时刻开始到所述回转动作停止为止的预测所需时间。所述预测所需时间在上部回转体14的回转动作中始终或周期性地由所述目标生成部75运算得出。本实施方式中,由于所述回转速度固定时,所述预测所需时间也固定,故该预测所需时间相当于在曲线图(A)、(B)、(C)的横轴上从时间tc到时间td的时间长度。
[0134] 此外,所述目标生成部75运算所述上述回转部14回转到所述停止目标回转量P6所需的时间(停止目标时间td)。该停止目标时间td例如是基于所述动能和所述制动特性运算得出的。所述目标生成部75基于所述停止目标时间td和所述预测所需时间运算所述减速目标时机。所述减速目标时机是通过由所述操作杆61接受用于使所述上部回转体的回转动作停止的所述回转减速操作而使所述上部回转体14开始减速动作的时机的目标。该减速目标时机为曲线图(A)、(B)、(C)横轴上的时间tc。
[0135] 所述运算部55在上部回转体14的回转动作中始终或周期性地运算所述时间指标值。所述时间指标值是作为与所述减速目标时机tc的时间差的指标的时间指标值,是表示运算该时间指标值的时刻即当前时刻的指标值。
[0136] 所述控制装置,当所述运算部55运算所得的所述时间指标值满足规定的第1条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第1振动施加动作,当所述运算部55运算所得的所述时间指标值满足与所述第1条件不同的规定的第2条件时,使所述振动施加装置64、65进行所述第2振动施加动作。所述第1条件是所述时间指标值在所述减速目标时机tc前的规定的第1时间范围tr1内的条件,所述第2条件是所述时间指标值在在所述减速目标时机之前且比所述第1时间范围tr1更靠近所述减速目标时机tc的规定的第2时间范围tr2内的条件。本实施方式的具体例子中,所述第1时间范围tr1为曲线图(A)、(B)、(C)的横轴上大于等于时间ta且小于时间tb的范围,所述第2时间范围tr2为该横轴上大于等于时间tb且小于时间t的范围。
[0137] 利用所述运算部55运算所得的所述时间指标值在所述第1时间范围tr1内时,所述振动施加装置64、65对所述对象部位施加所述第1振动模式的振动,所述时间指标值在所述第2时间范围tr2内时,所述振动施加装置64、65对所述对象部位施加所述第2振动模式的振动。由此,操作者可以通过所述第1振动模式的振动和所述第2振动模式的振动,在所述上部回转体14的回转量达到所述减速目标时机tc前分阶段地觉察所述上部回转体14的回转动作接近所述减速目标时机tc的过程。
[0138] 此外,本实施方式中,与所述时间指标值在所述第1时间范围tr1内时相比,在比该第1时间范围tr1更靠近所述减速目标时机tc的所述第2时间范围tr2内时,振动施加装置64、65施加的振动频率变大,或者振动的振幅变大。这样,操作者就可以通过振动的频率或振幅的变化分阶段地觉察接近所述减速目标时机tc的过程,更容易使所述特定部分停止在所述目标位置P6或其附近。
[0139] 图16是用于说明上部回转体14的回转动作的曲线图,为图15所示的实施方式的变形例。该变形例在进行控制时考虑到了所述操作杆61接受所述回转减速操作的时机与所述制动力实际开始起作用的时机之间的间隙。即,该变形例在进行控制时考虑到了所述液压马达的响应延迟时间。
[0140] 该响应延迟时间相当于图16的横轴中从时间te到时间tc的时间长度。具体而言,如图16的曲线图(A)、(B)所示,发生如上所述的响应延迟时,操作者向所述操作杆61施加从所述打满杆的位置返回中立位置的所述回转减速操作的时间te和所述制动力起作用所述回转速度开始减速的时间tc之间会产生时间差(响应延迟时间)。该响应延迟时间(即,从时间tc中减去时间te的值)的相关特性被预先存储于所述存储部中。
[0141] 因此,该变形例中,所述目标生成部75在运算上述所述减速目标回转量Pc的同时,运算相当于在所述减速目标回转量Pc之前与所述响应延迟时间相应长度的时刻的回转量即第2目标回转量Pe。此外,该变形例中,所述目标生成部75在运算上述所述减速目标时机tc的同时,运算在所述减速目标时机tc之前与所述响应延迟时间相应长度的时刻的第2目标时机te。
[0142] 具体而言,所述目标生成部75与图15所示的实施方式同样,基于所述停止目标回转量和所述预测所需回转量运算所述减速目标回转量Pc,算出从该减速目标回转量Pc中减去与所述响应延迟时间相应大小的回转量的第2目标回转量Pe(图16的曲线图(B)、(C))。该变形例中,所述第1回转量范围Pr1为图16的曲线图(C)的纵轴上大于等于回转量Pa且小于回转量Pb的范围,所述第2回转量范围Pr2为图16的曲线图(C)的纵轴上大于等于回转量Pb且小于回转量Pe的范围。
[0143] 此外,所述目标生成部75与图15所示的实施方式同样,基于所述停止目标时间和所述预测所需时间运算所述减速目标时机tc,算出从该减速目标时机tc中减去与所述响应延迟时间相应长度的时间的第2目标时机te(图16的曲线图(B)、(C))。本变形例中,所述第1时间范围tr1为图16的曲线图(A)、(B)、(C)的横轴上大于等于时间ta且小于时间tb的范围,所述第2时间范围tr2为该横轴上大于等于时间tb且小于时间te的范围。
[0144] 所述液压马达产生响应延迟时,通过像本变形例这样进行考虑到该响应延迟时间的控制,可以向操作者传递考虑到该响应延迟的信息。该变形例的其他特征由于与图15所示的所述实施方式相同,故省略详细说明。另外,上部回转体14不受液压式致动器(液压马达)驱动回转,不发生如上所述的响应延迟或响应延迟很小时,无需进行图16所示的控制,进行图15所示的控制即可。
[0145] 下面对上述说明以外的作用效果进行说明。控制装置56、72也可进行如下控制。具体而言,工程机械10特定部位的位置或姿势中至少一方,或者表示该位置或该姿势中至少一方的时间序列的轨道(状态轨道)满足目标轨道的多个规定的条件之一时,所述控制装置使振动施加装置64、65根据按所述多个条件分别设定的振动模式发生振动。由此,不会使操作者的视线中断,或难以听到指导声。进而,例如由于操作杆61只发生振动,不会被辅助力移动,故也能减少操作杆61动作的烦扰,可靠地指导操作者操作,改善操作性。
[0146] 此外,由于振动施加装置64设置在操作部61的把手中,可以通过操作者手握的操作部把手使操作者可靠地觉察到振动,不会使视线中断、也不会施加烦扰地指导操作。
[0147] 此外,由于振动施加装置64在操作杆61中是可装卸的,振动施加装置64可以追加安装到标准的操作部61上。
[0148] 此外,由于振动施加装置65设置在扶手63中,可以经由操作者的手臂传递振动,进一步促使操作者觉察。
[0149] 此外,规定的条件和规定的多个振动模式可以变更或调整。因此,可以按各操作者容易感受到的方式来设定振动模式,使人更容易觉察到振动。
[0150] 此外,实施方式中,操作部61和接触部63两者中都具备振动施加装置64、65,但并不仅限于此,操作部61和接触部62、63至少一方中具备振动施加装置64、65即可。
[0151] 此外,实施方式中,外界状态检测部45、46、47虽设置在工程机械10中,但并不仅限于此,外界状态检测部45、46、47、48也可设置在工程机械10的周围从工程机械10的外部检测外界状态。
[0152] 此外,实施方式中,附属装置25的远端部等距目标轨道的距离在规定的距离以上时可使振动施加装置64、65振动,接近目标位置时也可使振动施加装置64、65振动,但并不仅限于此,也可使振动条件反过来,附属装置25的远端部等距目标轨道的距离在规定的距离以内时使振动施加装置64、65振动,接近目标位置时使振动施加装置64、65的振动减弱。
[0153] 如上所述,可以提供一种能可靠地向操作者传达工程机械的各种状态变化的工程机械。
[0154] [1]本发明所提供的工程机械包括:下部行走体;上部回转体,可回转地设置在该下部行走体上;作业装置,转动自如地连接于该上部回转体;附属装置,连接于该作业装置的远端;操作部,接受操作者为了操作所述下部行走体、所述上部回转体、所述作业装置和所述附属装置的至少其中之一的操作;振动施加装置,向对象部位即与操作该操作部的操作者的身体相接触的部位中的至少一部分施加振动;存储部,存储动作目标,即为将所述工程机械的特定部位移动至设定为该特定部位的移动目的地的目标位置上而设定的所述工程机械的动作目标;运算部,运算作为所述动作目标与所述工程机械的实际状态之间的差距的指标的指标值;以及控制装置,控制所述振动施加装置的动作。所述振动施加装置可进行向所述对象部位施加具有第1振动模式的振动的第1振动施加动作和向所述对象部位施加具有与所述第1振动模式不同的第2振动模式的振动的第2振动施加动作。所述控制装置,当所述运算部运算所得的所述指标值满足规定的第1条件时,使所述振动施加装置进行所述第1振动施加动作,当所述运算部运算所得的所述指标值满足与所述第1条件不同的规定的第2条件时,使所述振动施加装置进行所述第2振动施加动作。
[0155] 本工程机械中,所述存储部存储作为所述工程机械动作的目标而设定的所述动作目标,所述运算部运算作为所述动作目标与所述工程机械的实际状态之间的差距的指标的指标值。所述控制装置在所述指标值满足所述第1条件时,使所述振动施加装置进行对所述对象部位施加具有所述第1振动模式的振动的第1振动施加动作,所述指标值满足所述第2条件时,使所述振动施加装置进行对所述对象部位施加具有与所述第1振动模式不同的第2振动模式的振动的第2振动施加动作。这样,就可以通过相互不用不同的所述第1振动模式和所述第2振动模式的振动使操作者觉察到所述工程机械的实际状态相对于所述动作目标的差距。具体而言,在所述工程机械中,所述操作者不仅能够觉察所述差距是处于与所述第1条件相对应的第1状态和与所述第2条件相对应的第2状态中哪一个条件下,还能够觉察所述工程机械的状态从所述第1状态向所述第2状态的变化和所述工程机械的状态从所述第2状态向所述第1状态的变化。这样就可以可靠地向操作者传达所述工程机械的各种状态变化。由于像这样在所述工程机械中,通过如上所述的振动向所述操作者传达该工程机械的实际状态相对于所述动作目标的差距,故无需通过显示装置、发声装置等传达所述工程机械的状态,也无需通过向操作杆施加辅助力来传达所述工程机械的状态。因此,所述工程机械在向所述操作者传达该工程机械的实际状态相对于所述动作目标的差距时,不会使操作者的视线中断,或难以听到指导声,并能减少所述操作杆动作的烦扰,同时可以可靠地向操作者指导操作,改善该工程机械的操作性。
[0156] [2]在所述工程机械中,较为理想的是还包括:外界状态检测部,检测作为所述工程机械周边的状态的外界状态;以及,目标生成部,基于包含由所述外界状态检测部检测到的所述外界状态的信息生成所述动作目标。
[0157] 在本实施方式中,由于基于包含由所述外界状态检测部检测到的外界状态在内的信息生成所述动作目标,所以即便所述外界状态有变化时,所生成的该动作目标也是有考虑到变化后的外界状态的。由此可根据与变化后的外界状态相对应的所述动作目标,向所述操作者传达所述工程机械的实际状态的所述差距。这样,即便在所述外界状态有变化时,也可以可靠地向操作者指导操作,改善所述工程机械的操作性。
[0158] [3]所述工程机械中,较为理想的是,所述动作目标包含所述特定部位向所述目标位置移动时所述特定部位所描绘的轨道的目标即目标轨道;所述指标值包含所述特定部位与所述目标轨道之间的距离即距离指标值,所述第1条件包含所述距离指标值在规定的第1距离范围内的条件,所述第2条件包含所述距离指标值在不同于所述第1距离范围的规定的第2距离范围内的条件。
[0159] 在本实施方式中,根据所述特定部位相对于所述目标轨道的距离即所述距离指标值的大小,对所述对象部位施加所述第1振动模式或所述第2振动模式的振动。这就使得所述操作者可通过所述振动觉察到从所述特定部位到所述目标轨道的距离,由此所述特定部位可以通过接近所述目标轨道的轨道被引导至所述目标位置。
[0160] [4]所述工程机械中,较为理想的是,所述第1振动模式和所述第2振动模式中的至少一方被设定成,随着所述目标位置和所述特定部位的距离变小而所述振动的频率变大或者所述振动的振幅变大。
[0161] 在本实施方式中,由于随着所述目标位置和所述特定部位的距离变小而所述振动的频率变大或者所述振动的振幅变大,因此所述操作者可通过所述频率的变化或所述振幅的变化觉察到所述距离的变化。
[0162] [5]所述工程机械也可还包括:生成所述动作目标的目标生成部,其中,所述动作目标包含通过所述操作部接受用于使所述上部回转体的回转动作停止的回转减速操作而使所述上部回转体开始减速动作的时机的目标即减速目标时机,所述目标生成部,运算从假设所述操作部接受到所述回转减速操作的时刻开始到所述回转动作停止为止的预测所需时间,基于至少包含所述预测所需时间的信息来运算所述减速目标时机。
[0163] 在本实施方式中,所述目标生成部运算所述预测所需时间,基于包含所述预测所需时间在内的信息运算所述减速目标时机。如此运算得出的所述减速目标时机的相关信息,例如,可以在与减速目标时机一致的时刻通过振动施加装置施加的振动传达给操作者,此外,也可在所述减速目标时机之前的时刻通过振动施加装置施加的振动传递给操作者。所述操作者可根据所述振动所传达的所述减速目标时机的相关信息觉察到所述减速目标时机。这杆,就可以容易地将所述特定部分停止在所述目标位置或其附近。
[0164] 其体而言,该预测所需时间,例如上部回转体受液压式致动器(液压马达)的驱动回转时,根据基于上部回转体的转动惯量、上部回转体的回转速度等运算出的动能和所述工程机械中的液压回路的制动特性来运算。所述转动惯量例如根据作业装置的位置和姿势、附属装置的位置和姿势、装载在附属装置中的装载物的重量等来确定。
[0165] [6]所述工程机械中,较为理想的是,所述指标值包含作为与所述减速目标时机的时间差的指标的时间指标值,所述时间指标值表示运算所述时间指标值的时刻即当前时刻,所述第1条件包含所述时间指标值在所述减速目标时机前的规定的第1时间范围内的条件,所述第2条件包含所述时间指标值在所述减速目标时机之前且比所述第1时间范围更靠近所述减速目标时机的规定的第2时间范围内的条件。
[0166] 本实施方式中,所述指标值包含作为所述减速目标时机和对应于所述工程机械的实际状态的时刻(当前时刻)时间差的指标的所述时间指标值。该时间指标值在所述第1时间范围内时,所述振动施加装置对所述对象部位施加所述第1振动模式的振动,该时间指际值在所述第2时间范围内时,所述振动施加装置对所述对象部位施加所述第2振动模式的振动。由此,操作者可以通过所述第1振动模式的振动和所述第2振动模式的振动,在达到所述减速目标时机前分阶段地觉察接近所述减速目标时机的过程。这样,就可以更容易地将所述特定部分停止在所述目标位置或其附近。
[0167] [7]所述工程机械也可还包括:
[0168] 生成所述动作目标的目标生成部,所述动作目标包含减速目标回转量,即通过由所述操作部接受用于使所述上部回转体的回转动作停止的回转减速操作而使所述上部回转体开始减速动作时的回转量的目标,所述目标生成部运算从假设所述操作部接受到所述回转减速操作的时刻开始到所述回转动作停止为止的预测所需回转量,基于包含与所述目标位置相对应的停止目标回转量和所述预测所需回转量在内的信息运算所述减速目标回转量。
[0169] 在本实施方式中,所述目标生成部运算所述预测所需回转量,基于包含所述停止目标回转量和所述预测所需回转量在内的信息运算所述减速目标回转量。如此运算得出的所述减速目标回转量的相关信息,例如,可以在上部回转体的回转量达到所述减速目标回转量的时刻通过振动施加装置施加的振动传达给操作者,此外,也可在所述上部回转体的回转量达到所述减速目标回转量之前的时刻通过振动施加装置施加的振动传递给操作者。所述操作者可根据所述振动所传达的所述减速目标回转量的相关信息觉察到所述减速目标回转量。这样,就可以容易地使所述特定部分停止在所述目标位置或其附近。
[0170] 具体而言,该预测所需回转量,例如上部回转体受液压式致动器的驱动回转时,根据基于上部回转体回转时的动能和所述工程机械中的液压回路的制动特性来运算。
[0171] [8]所述工程机械中,较为理想的是,所述指标值包含表示在运算所述指标值的时刻所述上部回转体的回转量的回转指标值,所述第1条件包含所述回转指标值在达到所述减速目标回转量前的规定的第1回转量范围内的条件,所述第2条件包含所述回转量指标值在达到所述减速目标回转量之前且处于比所述第1回转量范围更靠近所述减速目标回转量的规定的第2回转量范围内的条件。
[0172] 本实施方式中,所述指标值包含作为所述减速目标回转量和上部回转体的实际回转量之差的指标的所述回转指标值。该回转指标值在所述第1回转量范围内时,所述振动施加装置对所述对象部位施加所述第1振动模式的振动,该回转指标值在所述第2回转量范围内时,所述振动施加装置对所述对象部位施加所述第2振动模式的振动。由此,操作者可以通过所述第1振动模式的振动和所述第2振动模式的振动,在所述上部回转体的回转量达到所述减速目标回转量前分阶段地觉察所述上部回转体的回转量接近所述减速目标回转量的过程。这样,就可以更容易地将所述特定部分停止在所述目标位置或其附近。
[0173] [9]所述工程机械中,较为理想的是,例如,所述第2振动模式被设定为与所述第1振动模式相比,所述振动的频率变大或者所述振动的振幅变大。
[0174] 在本实施方式中,与所述时间指标值在所述第1时间范围内时相比,在比该第1时间范围更靠近所述减速目标时机的所述第2时间范围内时,振动施加装置施加的振动的频率变大或者振动的振幅变大。这样,操作者就可以通过振动的频率或振幅的变化分阶段地觉察接近所述减速目标时机的过程,更容易地将所述特定部分停止在所述目标位置或其附近。
[0175] [10]所述工程机械中,较为理想的是,所述动作目标包含所述特定部位在所述目标位置的姿势的目标即目标姿势,所述指标值包含作为所述目标姿势与所述特定部位的实际姿势之间的差距的指标的姿势指标值,所述第1条件包含所述姿势指标值在规定的第1姿势范围内的条件,所述第2条件包含所述姿势指标值在不同于所述第1姿势范围的规定的第2姿势范围内的条件。
[0176] 在本实施方式中,根据所述目标姿势与所述特定部位的实际姿势之间的差距大小,对所述对象部位施加所述第1振动模式或所述第2振动模式的振动。这就使得所述操作者可以通过所述振动觉察到所述特定部位的姿势相对于所述目标姿势的所述差距的大小,由此所述特定部位的姿势可被引导至所述目标姿势。
[0177] [11]所述工程机械中,较为理想的是,所述振动施加装置设置于所述操作部的把手。
[0178] 在本实施方式中,由于振动施加装置设置于操作部的把手,因此可以通过操作者手握的操作部把手使操作者可靠地觉察到所述振动施加装置产生的振动,由此,不会使视线中断、也不会施加烦扰地指导所述操作者操作。
[0179] [12]所述工程机械中,较为理想的是,所述振动施加装置相对于所述操作部的操作杆是可装卸的。
[0180] 本实施方式中,对于在标准规格下未设置所述振动施加装置的工程机械的操作部的操作杆,能够设置该振动施加装置作为附加项目。
[0181] [13]所述工程机械中,较为理想的是,所述对象部位包含扶手,所述振动施加装置通过被设置于所述扶手而使所述扶手振动。
[0182] 本实施方式中,设置于所述扶手的振动施加装置所产生的振动通过放置所述操作者手腕的所述扶手传递给该操作者。由此,所述操作者可通过施加给所述扶手的振动觉察所述工程机械的实际状态相对于所述动作目标的差距。
[0183] [14]在所述工程机械中,较为理想的是,所述第1条件、所述第2条件、所述第1振动模式和所述第2振动模式中的至少一项能够变更或者能够调整。
[0184] 本实施方式中,所述操作者通过以更容易察觉的方式对所述条件及所述振动模式进行变更或调整,能够更容易地察觉该振动。

当前第1页 第1页 第2页 第3页