(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、ブーム、アームおよびバケットを作動させる油圧シリンダ並びに旋回体を作動させる油圧モータを作動させる電磁切換弁と、前記旋回体と前記ブーム間、前記ブームと前記アーム間、前記アームと前記バケット間のそれぞれの角度を検出する角度検出器とを備える油圧ショベルと、
教示して記憶された教示位置データを逐次読み出して出力する教示位置出力手段と、前記教示位置データを入力して当該油圧ショベルが円滑に動作するように前記教示位置データ間が補間された目標位置データを出力するサーボ前処理手段と、前記目標位置データを入力して当該油圧ショベルを目標位置に制御するために前記電磁切換弁に制御信号を出力するサーボ制御手段とを備える自動運転コントローラと、
から構成される自動運転ショベルにおいて、
前記自動運転コントローラは、教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内へ当該油圧ショベルが到達したかを判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、前記サーボ前処理手段から次の教示位置データに基づく目標位置データを前記サーボ制御手段に出力すると共に、
掘削動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度は、放土動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度より低く設定されることを特徴とする自動運転ショベル。
【請求項２】
請求項１記載の自動運転ショベルにおいて、
掘削開始から掘削終了までの間の前記教示位置毎に設定される位置決め精度のうち、掘削開始位置および掘削終了位置を除く教示位置における位置決め精度は、前記掘削開始位置および前記掘削終了位置における位置決め精度より低く設定されることを特徴とする自動運転ショベル。
【請求項３】
請求項２記載の自動運転ショベルにおいて、
前記サーボ前処理手段は、掘削開始から掘削終了間の再生動作時において、各教示位置データに対応する最終目標位置データの出力後、前記位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置データに基づく目標位置データを出力することを特徴とする自動運転ショベル。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の自動運転ショベルにおいて、
前記教示位置毎に設定された位置決め精度は、当該油圧ショベルまたは当該油圧ショベルから離れた位置に設けられた操作手段により任意に設定し得ることを特徴とする自動運転ショベル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動運転ショベルおよび自動運転ショベルにおける自動運転方法に係わり、特に、掘削抵抗の大きな岩石等を含む掘削物の掘削時において、掘削抵抗の大きさに応じて掘削軌跡を自動調整することを可能にした自動運転ショベルおよび自動運転ショベルにおける自動運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設機械の代表例として油圧ショベルが知られているが、近年、油圧ショベルによってその掘削から放土までの一連の単調な作業を繰り返す場合には、自動運転によってその作業を行わせるようになっている。しかし、油圧ショベルを自動運転するためには解決しなければならない種々の問題がある。例えば、油圧ショベルによる掘削作業中、バケットが岩石等に当たって所望の動作をしなくなる場合がある。このような場合、熟練のオペレータはこのような状態を察知して回避動作をとり、作業を円滑に継続することができるが、これを自動運転ショベルに行わせるためには工夫が必要である。このような掘削作業時の問題を解決するために、特公昭６１−９４５３号公報には、アームおよびバケットに加わる過負荷を検出するための過負荷検出センサを設け、アームまたはバケットに過負荷が検出された場合にはブームを微量上昇させることによってその過負荷を軽減し自動掘削を継続することが開示されており、また、特開平４−３５０２２０号公報には、掘削時に、ブーム、アーム、およびバケットを動作させるシリンダに取り付けられた圧力センサからの検出値が所定値以上に達し、かつブーム、アーム、およびバケットに取り付けられた角度センサから求めた動作速度が所定値以下になった場合は、過負荷であると判断して掘削軌跡をずらし、掘削作業の障害を回避する方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者の従来技術のものは、各関節の位置を検出するための位置検出センサに加えて、過負荷を検出するためのセンサも必要となり、また自動運転を行うための処理負荷も大きいという問題があった。後者の従来技術のものも、各種のセンサを必要とし、また、センサから検出されたデータに基づいて演算が必要であり、自動運転ショベルが備える制御装置の演算負荷を増大させることになり、また、自動運転ショベルをゆっくり動かした場合には、動作速度が小さくなり、過負荷時の低速時との区別が難しく誤検出の可能性があった。さらに、シリンダの圧力は岩石等に当たった時は大きくなるが、その時のショックでその岩石が動き出すと圧力が低くなるためその時も誤検出の可能性がり、さらに、このような圧力センサや動作速度から過負荷を求める方法は、どの程度の圧力値でどの程度の動作速度であれば過負荷であると判定するかを決定することが実用上難しかった。
【０００４】
本発明の目的は、上記の種々の間題点に鑑みて、掘削時の過負荷状態を検出するために特別の装置を必要とすることなく、簡便な方法で掘削時の障害物を回避することのできる自動運転ショベルおよび自動運転ショベルを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも、ブーム、アームおよびバケットを作動させる油圧シリンダ並びに旋回体を作動させる油圧モータを作動させる電磁切換弁と、前記旋回体と前記ブーム間、前記ブームと前記アーム間、前記アームと前記バケット間のそれぞれの角度を検出する角度検出器とを備える油圧ショベルと、教示して記憶された教示位置データを逐次読み出して出力する教示位置出力手段と、前記教示位置データを入力して当該油圧ショベルが円滑に動作するように前記教示位置データ間が補間された目標位置データを出力するサーボ前処理手段と、前記目標位置データを入力して当該油圧ショベルを目標位置に制御するために前記電磁切換弁に制御信号を出力するサーボ制御手段とを備える自動運転コントローラと、から構成される自動運転ショベルにおいて、前記自動運転コントローラは、教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内へ当該油圧ショベルが到達したかを判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが前記所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、前記サーボ前処理手段から次の教示位置データに基づく目標位置データを前記サーボ制御手段に出力すると共に、掘削動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度は、放土動作において前記教示位置毎に設定される位置決め精度より低く設定されることを特徴とする。
【０００６】
前記発明において、掘削開始から掘削終了までの間の前記教示位置毎に設定される位置決め精度のうち、掘削開始位置および掘削終了位置を除く教示位置における位置決め精度は、前記掘削開始位置および前記掘削終了位置における位置決め精度より低く設定されることを特徴とする。
【０００７】
前記発明において、前記サーボ前処理手段は、掘削開始から掘削終了間の再生動作時において、各教示位置データに対応する最終目標位置データの出力後、前記位置決め判定手段による判定を行うことなく、次の教示位置データに基づく目標位置データを出力することを特徴とする。
【０００８】
前記発明において、前記教示位置毎に設定された位置決め精度は、当該油圧ショベルまたは当該油圧ショベルから離れた位置に設けられた操作手段により任意に設定し得ることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１〜図６を用いて説明する。
【００１０】
図３は、本実施形態に関わる自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す側面図である。
【００１１】
図において、１はストックヤード２に貯留された土石を掘削して、後述するクラッシャ３に放土する自動運転ショベル本体、３は自動運転ショベル本体１から放土された土石を砕石するクラッシャ、４は自動運転ショベル本体１の再生操作を行うのに適した任意の場所に設置された操作ボックスである。
【００１２】
自動運転ショベル本体１は、走行体１０と、走行体１０上に旋回可能に設けられた旋回体１１と、旋回体１１に回動可能に設けられたブーム１２と、ブーム１２の先端に回動可能に設けられたアーム１３と、アーム１３の先端に回動可能に設けられたバケット１４と、ブーム１２、アーム１３、バケット１４とをそれぞれ回動動作させるためのシリンダ１５、１６、１７と、旋回体１１に設けられた運転室１８と、操作ボックス４との間で信号の送受信を行うアンテナ１９とから構成されている。
【００１３】
また、自動運転ショベル本体１には、旋回体１１の旋回角を検出する角度センサ１１１、旋回体１１とブーム１２との回動角を検出する角度センサ１１２と、ブーム１２とアーム１３の回動角を検出する角度センサ１１３と、アーム１３とバケット１４との回動角を検出する角度センサ１１４が設けられている。
【００１４】
また、クラッシャ３は、走行体３０と、ホッパ３１と、砕石部３２と、コンベア３３とから構成されており、３４はクラッシャ３によって砕かれた土石を示す。
【００１５】
また、操作ボックス４は、支持台４０と、支持台４０に固定された教示再生装置本体４１とから構成され、教示再生装置本体４１には起動ボタン４１１と、停止ボタン４１２と、非常停止ボタン４１３と、教示再生装置本体４１と機械的かつ電気的に接続可能に設けられ教示時に操作される教示操作部４１４と、教示結果等を表示する表示部４１４０と、自動運転ショベル本体１のアンテナ１９との間で、信号の送受信を行うアンテナ４１５とを備えている。
【００１６】
図２は、自動運転ショベル本体１に搭載される車内搭載装置５および操作ボックス４の教示再生装置本体４１の制御機構の概要を示すブロック図である。
【００１７】
図において、４１６は再生時に操作される再生操作部、４１７は教示操作部４１４または再生操作部４１６から出力される信号を、後述する自動運転コントローラ５０に出力するための所定の信号に形成するコマンド生成部、４１８および５４はそれぞれ教示再生装置４１と自動運転コントローラ５０間の信号を送受信するための無線装置である。なお、コマンド生成部４１７は、マイクロコンピュータを使用した一般的なコントローラで構成され、入力した信号に相当する指令コードを生成する機能を有する。
【００１８】
５は車内搭載装置を示し、５０は主としてコンピュータで構成され自動運転ショベルを自動運転するための各種の制御を行う自動運転コントローラ、５１は自動運転コントローラ５０から出力される駆動電流によって駆動される比例電磁弁、５２は比例電磁弁５１から出力される油圧信号により制御され、アクチュエータに流入する油量または油圧を制御するコントロールバルブ、５３は自動運転ショベル本体１の各関節を作動するためのシリンダ１５、１６、１７等のアクチュエータ、４１４’は教示操作部である。その他の符号に示す構成は図３に示すものと同じである。
【００１９】
教示時は、通常、運転室１８内に装着される教示操作部４１４’からの操作によって教示が行われ、自動運転コントローラ５０はその操作に従って、各角度センサ１１１〜１１４からの検出値を入力して演算し、後に説明するように所定の記憶領域に教示位置データとして記憶する。また、教示操作部４１４，４１４’からの操作により所定の記憶領域に教示コマンドを設定し記憶する。なお、この図において、教示操作部４１４は、運転室１８内の教示操作部４１４’から外されて、教示再生操作装置４１に装着されているときの状態を示す。
【００２０】
再生時は、再生操作部４１６から起動ボタン４１１をオンすることによって、コマンド生成部４１７において生成された所定の信号がアンテナ４１５および１９を介して自動運転コントローラ５０に送信され、再生処理が開始される。自動運転コントローラ５０において再生処理が開始されると、記憶されている教示データが呼び出され、角度センサ１１１〜１１４から得られた現在位置情報と対比しながら、この教示位置データに合致するように、旋回体１１、ブーム１２、アーム１３、バケット１４をそれぞれ作動するための比例電磁弁５１に駆動電流を出力する。比例電磁弁５１からさらにコントロールバルブ５２を介して、各アクチュエータ５３を制御して自動運転ショベル本体１の自動運転を行う。
【００２１】
図１は、図２に示す自動運転コントローラ５０の機能構成の詳細を示すブロック図である。
【００２２】
図において、５０１は角度センサ１１１〜１１４において検出された角度信号から現在の位置データを演算する現在位置演算部、５０２は教示時、教示操作部４１４または４１４’からの操作により、現在位置演算部５０１から得られた自動運転ショベル本体１の現在位置を教示位置データとして出力する教示処理部、５０３は教示操作部４１４，４１４’からの指令により教示処理部５０２によって設定された再生動作時の各種の動作を指令するコマンドが格納されている教示コマンド格納部、５０４は教示処理部５０２から出力された教示位置データを格納する教示位置格納部、５０５は再生操作部４１６からの起動信号により起動されたとき、教示コマンド格納部５０３に格納されている教示コマンドを逐次解釈して、教示位置格納部５０４から所定の教示位置データの出力を指示するコマンドインタプリタ部、５０６はコマンドインタプリタ部５０５からの指令に応じて教示位置格納部５０４から教示位置データを出力処理する教示位置出力部、５０７は自動運転ショベル本体１が各教示位置間を円滑に動作するように、教示位置出力部５０６から出力された教示位置データに基づいて教示位置データ間を補間した目標位置データを作成し出力する、即ち、与えられた始点（現在位置もしくは教示位置）と終点（教示位置）間を、ある一定時間きざみで補間演算を行って時系列データを作成し、順次角度目標値としてサーボ制御部５０８に出力するサーボ前処理部、５０８はサーボ前処理部５０７から出力された補間された目標位置データと、現在位置演算部５０１から出力された現在位置データとを対比して、自動運転ショベル本体１の各関節を所定の位置に制御するための駆動電流を出力するサーボ制御部である。
【００２３】
また、５０９は各関節の位置決め精度を設定するための基準となる位置決め基準値が格納されている位置決め基準値格納部、５１０はサーボ前処理部５０７からの指令によって制御され、各教示位置における各関節の位置決め精度を、位置決め基準値格納部５０９に格納されている基準値と各教示位置において設定された位置決め精度とに基づいて演算して求める位置決め精度演算部、５１１はサーボ前処理部５０７からの指令によって制御され、各関節が各教示位置におけ位置決め範囲に到達したか否かを判定する位置決め判定部である。その他の符号に示す構成は図２に示すものと同じである。
【００２４】
図４は、教示コマンド格納部５０３に格納される教示コマンドの一例を示す図である。
【００２５】
図において、Ｌ１はコマンドではなく行ラベルを表す。
【００２６】
Ｖは移動速度を指定するコマンドであり、数値が大きい程移動速度が高速であることを示す。
【００２７】
ＰＡＣ（positional accuracy）は移動の位置決め精度を指定するコマンドで
あり、これは所定の教示位置に自動運転ショベルを移動させることは容易でないことからこの数値に示すような位置決め精度の数値内に達したら自動運転ショベルは当該教示位置に到達したものと判定するために使用される。この数値が大きい程高精度が要求される。
【００２８】
ＭＯＶＥは指定された教示位置への移動を指令するコマンドであり、Ｐ１〜ＰｎはＭＯＶＥコマンドの各関節の角度情報を示すラベルであり、例えば、ＭＯＶＥ  Ｐ１は教示位置格納部５０４に格納される教示位置データのうち図５に示す位置Ｎｏ. Ｐ１に移動すべきことを示す。
【００２９】
ＧＯＴＯ  Ｌ１は行ラベルＬ１から再び実行を開始することを指示するコマンドである。
【００３０】
図５は、教示位置格納部５０４に格納される教示位置データの一例を示す図である。
【００３１】
図において、Ｐ１〜Ｐｎは、教示位置に対応すると共に前記のラベルＰ１〜Ｐｎに対応しており、各教示位置で自動運転ショベルの各部が取るべき旋回角、ブーム角、アーム角、バケット角、の各値が設定されている。
次に、本実施形態の自動運転ショベルの動作を図１に基づいて説明する。
【００３２】
教示操作は、教示操作部４１４または４１４’から操作される。通常は、教示操作部４１４’が自動運転ショベル本体１の運転室１８内に装着され、運転室から教示操作が行われる。
【００３３】
教示操作部４１４’が運転室１８に装着され、教示操作が行われると、その指令は教示処理部５０２に入力され、教示処理部５０２で現在位置演算部５０１から現在位置データを入力して、各教示位置に対応する教示コマンドと教示位置データを生成する。生成された教示コマンドと教示位置データはそれぞれ、教示コマンド格納部５０３と教示位置格納部５０４に格納される。
【００３４】
再生処理は、起動ボタン４１１をオンすることによって、コマンドインタプリタ部５０５が、起動命令により教示コマンド格納部５０３に格納されている教示コマンドを順次読み出し実行する。教示コマンドがＭＯＶＥ命令の場合には、教示位置出力部５０６に、教示位置格納部５０４から該当するパラメータを出力し、サーボ前処理部５０７に転送する。
【００３５】
サーボ前処理部５０７は、コマンドインタプリタ部５０５から与えられた目標速度で各関節が動作するように角度の補間演算を行い、サーボ制御部５０８に角度目標値を出力する。サーボ制御部５０８は、現在位置演算部５０１で演算された現在位置データと、サーボ前処理部５０７から出力される角度目標値とを基に、一般的なフィードバック制御を行い、比例電磁弁５１を駆動するための駆動電流を出力する。これによりコントロールバルブ５２が制御されてアクチュエータ５３に所定の圧油が供給され、自動運転ショベル本体１の各関節が駆動される。
【００３６】
一方、位置決め精度演算部５１０は、各教示位置において与えられた位置決め精度に応じた各関節に対する位置決め精度を、位置決め基準値格納部５０９に格納されている基準値に基づいて演算する。
【００３７】
ここで、サーボ前処理部５０７における補間演算が最終目標位置（例えばＭＯＶＥ  Ｐ２の場合にはＰ２）に達し、その最終目標位置データがサーボ制御部５０８へと出力されると、位置決め判定部５１１はサーボ前処理部５０７からの指令により、各関節の現在位置が位置決め精度演算部５１０によって演算された各関節の位置決め精度に基づいて設定された位置決め範囲内に達したかどうかを判定する。判定の結果、各関節が位置決め範囲内に達していない場合には、サーボ前処理部５０７は前記の最終目標位置をサーボ制御部５０８に出力し続ける。また、各関節が所定の位置決め範囲内に達した場合は、サーボ前処理部５０７は最終目標位置の出力を終了し、教示位置（Ｐ２）と教示位置出力部５０６から出力される次の教示位置（Ｐ３）間の補間演算を行い自動運転の動作を続行する。
【００３８】
次に、掘削時の自動運転コントローラ５０における動作を図６〜図７を用いて説明する。
【００３９】
図６はブーム１２の回転中心を原点Ｏとする自動運転ショベル本体１の各関節の寸法および角度を示す図であり、Ｇは自動運転ショベル本体１の接地面、Ｌｂｍはブーム長さ、Ｌａｍはアーム長さ、Ｌｂｋはバケット長さ、θｓｗは旋回体１１が走行体１０となす角度、θｂｍは水平軸Ｘとブーム１２とのなす角度、θａｍはブーム１２とアーム１３とのなす角度、θｂｋはアーム１３とバケット１４とのなす角度である。
【００４０】
図７は、前記原点Ｏを中心とする自動運転ショベル本体の掘削開始位置Ｐ１、掘削中間位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３を示す図であり、θａｍＰ１はＰ１におけるアーム角度、θａｍＰ２はＰ２におけるアーム角度、θａｍＰ２ＰＡＣはＰ２におけるアームに対する位置決め範囲を表す。ここで、自動運転における動作の順序はＰ１→Ｐ２→Ｐ３であり、Ｐ１→Ｐ２の動作はアームクラウドのみの動作とする。
【００４１】
Ｐ１からＰ２への動作は、図１に示すコマンドインタプリタ部５０５により教示コマンド格納部５０３に格納されている以下のコマンドがサーボ前処理部５０７へと出力される。
【００４２】
Ｖ＝９０      （１）
ＰＡＣ＝０        （２）
ＭＯＶＥ  Ｐ２    （３）
ここで、（１）式のＶは、前述のように速度を表すコマンドであり、この場
合アーム最大速度に対する９０％の速度で動作するように、サーボ前処理部５０７において補間演算が行われる。また、（２）式のＰＡＣは、前述のように掘削中間位置Ｐ２における位置決め精度を表すコマンドであり、旋回体、ブーム、アーム、およびバケットのそれぞれの関節の位置決め精度は、位置決め精度演算部５１０において、各教示位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３・・・における位置決め精度値ＰＡＣと位置決め基準値格納部５０９に格納されている旋回体、ブーム、アーム、およびバケットの各関節の位置決め基準値θｓｗＰＡＣ、θｂｍＰＡＣ、θａｍＰＡＣ、およびθｂｋＰＡＣとに基づいて演算される。
【００４３】
ここで、例えば、ＰＡＣ＝１００の場合には、Ｐ２におけるアームに対する位置決め精度θａｍＰ２ＰＡＣは、
θａｍＰ２ＰＡＣ＝｛１＋（１００−ＰＡＣ）／１０｝θａｍＰＡＣ
＝θａｍＰＡＣ        （４）
となり、ＰＡＣ＝５０の場合は、
θａｍＰ２ＰＡＣ＝｛１＋（１００−ＰＡＣ）／１０｝θａｍＰＡＣ
＝６θａｍＰＡＣ  （５）
となり、ＰＡＣ＝０の場合は、
θａｍＰ２ＰＡＣ＝｛１＋（１００−ＰＡＣ）／１０｝θａｍＰＡＣ
＝１１θａｍＰＡＣ  （６）
となる。ただし、本実施形態では、ＰＡＣ＝０の場合であって、サーボ前処理部５０７における補間演算が最終目標位置（Ｐ２）に達した場合は、位置決め判定部５１１における判定を行わず、即ち、各関節の現在位置がＰ１とＰ２間のどの位置にあるかを問わず、直ちに次のＰ２からＰ３への補間演算へと移行する。
【００４４】
なお、本実施形態では、各関節の位置決め精度を、位置決め精度と位置決め基準値を上式（４）〜（６）の関係を利用して求めたが、このような関係式を用いずに任意に設定してもかまわない。なお、他の関節の位置決め精度θｂｍＰ２ＰＡＣ、θａｍＰ２ＰＡＣ、およびθｂｋＰ２ＰＡＣも、θａｍＰ２ＰＡＣと同様に求められる。
通常は、サーボ前処理部５０７において最終目標位置がサーボ制御部５０８へと出力されると、演算された各関節の位置決め精度に基づき、位置決め判定部５１１において自動運転ショベル本体が位置決め範囲に達したかどうかが判定される。つまり、最終目標位置が出力されても、ブーム、アーム、バケット等の各関節はその最終目標位置より遅れて追随している。そのため、例えば、アームについては、ＰＡＣ＝５０の場合、（５）式から、θａｍＰ２±６θａｍＰ２ＰＡＣの位置決め範囲に達したかどうかが判定される。達していない場合は、サーボ前処理部５０７は最終目標位置をサーボ制御部５０８へと出力し続け、自動運転ショベル本体１の各関節は最終目標位置に向かって動作し続ける。自動運転ショベル本体１の各関節が前記の位置決め範囲内に達した場合は、最終目標位置の出力は終了し、掘削中間位置Ｐ２から次の掘削終了位置Ｐ３間の補間演算が開始され、補間された新たな目標位置が出力され、各関節はその新たな位置に向かって移動し始める。
【００４５】
本実施形態では、掘削開始位置Ｐ１から掘削中間位置Ｐ２に向かう時は、岩石等により大きな掘削抵抗を受け、掘削中間位置Ｐ２に到達することが難しくなる可能性を考慮して、掘削中間位置Ｐ２における位置決め精度を、例えば、ＰＡＣ＝０に設定している。そのため、サーボ前処理部５０７が最終目標位置Ｐ２を出力したら、直ちに次のＰ２からＰ３への補間演算へと移行し、各関節は補間された新たな目標値に向かって移動し始めるようにしたので、いたずらに目標位置Ｐ２を追随するあまり岩石等の障害物の抵抗を受けて掘削が停滞する等の事態を回避することができ、Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３の動作を停止することなくスムーズに行うことができる。
【００４６】
また、本実施形態では、掘削終了位置Ｐ３では、荷こばれを防止するために、ＰＡＣ＝８０としてバケットの抱え込み姿勢を高い精度で指定している。また、クラッシャホッパ上での放土時のように十分な位置決めが必要な場合には、位置決め精度ＰＡＣの値を大きくすることによって位置決め範囲を狭くし、十分な精度での位置決めを可能にしている。
【００４７】
次に、自動運転コントローラ５０の各教示位置（ここでは、教示位置Ｐ１から教示位置Ｐ３）における処理手順を図８に示すフローチャートを用い説明する。
【００４８】
はじめに、図示していないが、サーボ前処理部５０７から最終目標位置Ｐ１を出力後、各関節が位置決め判定部５１１において位置決め範囲に到達していると判定されると、ステップ１において、教示コマンド格納部５０３から教示位置Ｐ２に対する教示コマンド、Ｖ＝９０、ＰＡＣ＝０およびＭＯＶＥ  Ｐ２が出力される。次に、ステップ２で、位置決め精度演算部５１０において各関節に対する位置決め精度が演算される。次いで、ステップ３においてサーボ前処理部５０７においてＰ１からＰ２間の補間演算が行われ、ステップ４において補間演算によって得られた目標位置がサーボ制御部５０８に出力され、サーボ制御により各関節が動作させられる。次に、ステップ５においてステップ３における補間演算の結果出力された目標位置の最終目標位置（Ｐ２）が出力されたか否かが判定される。ここで、補間演算された目標位置が最終目標位置に達していない場合はステップ４へと戻り、補間された目標位置として最終目標位置（Ｐ２）が出力されるまでサーボ制御部５０８に目標位置が出力される。サーボ制御部５０８に最終目標位置が出力されると、ステップ６において教示位置（Ｐ２）における位置決め精度ＰＡＣが任意に設定された所定値Ｓより大きいか否かが判定される。位置決め精度ＰＡＣが所定値Ｓより大きい場合は、ステップ７においてステップ２で演算された各関節の位置決め精度に基づいて、各関節が最終目標位置（Ｐ２）の所定の位置決め範囲内に到達したか否かが判定される。つまり、各関節が、θｓｗＰ２±θｓｗＰ２ＰＡＣ、かつθｂｍＰ２±θｂｍＰ２ＰＡＣ、かつθａｍＰ２±θａｍＰ２ＰＡＣ、かつθｂｋＰ２±θｂｋＰ２ＰＡＣの範囲内に到達したか否かが判定される。各関節が最終目標位置（Ｐ２）の所定の位置決め範囲に到達していないときは、各関節が最終目標位置（Ｐ２）の所定の位置決め範囲に到達するまでステップ７の処理を繰り返す。各関節が最終目標位置（Ｐ２）の所定の位置決め範囲に到達したときは、ステップ８に移行する。またステップ６において、位置決め精度ＰＡＣが所定値Ｓより小さい場合、例えば、ステップ１に示すようにＰＡＣ＝０に設定されている場合は、ステップ７における位置決め範囲への到達の判定は行われず、ステップ８へと移行して、次の教示位置Ｐ３における教示コマンドが直ちに出力される。以降はステップ１以降の処理手順と同様の処理を繰り返し、再生動作を続行する。
【００４９】
上記のごとく、本実施形態によれば、掘削時おいて、掘削中間位置Ｐ２における自動運転ショベルの各関節の位置決め精度を低く（ＰＡＣ＝０）設定して、サーボ前処理部５０７が補間演算の結果、最終目標位置（Ｐ２）を出力したら、追随動作している各関節が掘削開始位置Ｐ１と掘削中間位置Ｐ２のいかなる位置にあっても、最終目標値Ｐ２に向かってサーボ制御されることなく、直ちに、掘削中間位置Ｐ２と掘削終了位置Ｐ３間の新たな補間演算された目標位置に向かって各関節はサーボ制御される。そのため、例えば、掘削開始位置Ｐ１と掘削中間位置Ｐ２間に岩石等の掘削抵抗の大きい障害物があっても、掘削中間位置Ｐ２から掘削終了位置Ｐ３向かう方向を掘削開始位置Ｐ１から掘削中間位置Ｐ２に向かう方向から外すことにより、自動運転ショベル本体１は自動的に前記障害物を回避して、自動運転を停滞することなく継続させることができる。
【００５０】
また、本実施形態によれば、掘削開始位置Ｐ１と掘削中間位置Ｐ２間が砂等の掘削抵抗の小さい掘削物の場合は、サーボ前処理部５０７が補間演算の結果、最終目標位置（Ｐ２）を出力した時点で、追随動作している各関節は掘削開始位置Ｐ１と掘削中間位置Ｐ２間のいずれかの位置にあるが、掘削抵抗が小さいと、各関節の遅れが少ないため、各関節の現在位置が最終目標位置（Ｐ２）に近接した位置にあることになり、教示位置Ｐ１、Ｐ２，Ｐ３・・・に従い掘削精度の高い掘削を行わせることができる。
【００５１】
【発明の効果】
【００５２】
本発明では、自動運転コントローラは、教示位置毎に設定された位置決め精度に基づく所定の位置決め範囲内へ当該油圧ショベルが到達したかを判定する位置決め判定手段を備え、当該油圧ショベルが所定の位置決め範囲内に到達したと判定されたときは、サーボ前処理手段から次の教示位置データに基づく目標位置データをサーボ制御手段に出力すると共に、掘削動作において教示位置毎に設定される位置決め精度は、放土動作において教示位置毎に設定される位置決め精度より低く設定される。これにより、障害物の存在により掘削抵抗が大きくなった場合に、その障害物を回避して自動運転を継続させることを可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係わる自動運転コントローラの機能構成の詳細を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係わる自動運転ショベル本体に搭載される車載装置および操作ボックスに搭載される教示再生装置本体の制御機構を示すブロック図である。
【図３】本実施形態に係わる自動運転ショベル本体およびその作業形態の一例を示す図である。
【図４】図１に示す教示コマンド格納部に格納される教示コマンドの一例を示す図である。
【図５】図１に示す教示位置格納部に格納される教示位置データの一例を示す図である。
【図６】  本実施形態に係わる自動運転ショベル本体のブームの回転中心を原点Ｏとする各関節の寸法および角度を示す図である。
【図７】  本実施形態に係わる自動運転ショベル本体の掘削開始位置Ｐ１、掘削中間位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３を示す図である。
【図８】本実施形態に係わる自動運転ショベルの再生動作の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  自動運転ショベル本体
４  操作ボックス
４１  教示再生装置
５０  自動運転コントローラ
１１１〜１１４  角度センサ
４１４，４１４’  教示操作部
４１６  再生操作部
５０１  現在位置演算部
５０２  教示処理部
５０３  教示コマンド格納部
５０４  教示位置格納部
５０５  コマンドインタブリタ部
５０６  教示位置出力部
５０７  サーボ前処理部
５０８  サーボ制御部
５０９  位置決め基準値格納部
５１０  位置決め精度演算部
５１１  位置決め判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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