(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、
検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、
伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動方向が入力される操作入力部と、
伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算出する目標速度出力部と、
目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部と起伏駆動部とを制御する制御出力演算部と、
制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先端の現在位置を初期の目標位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルを用いて前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に算出して目標速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを特徴とする、作業機のブーム制御装置。
【請求項２】
伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部と、伸縮ブームを旋回駆動する旋回駆動部とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、
検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、
伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動方向が入力される操作入力部と、
伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算出する目標速度出力部と、
目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部、起伏駆動部および旋回駆動部を制御する制御出力演算部と、
制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先端の現在位置を初期の目標位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルを用いて前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に算出して目標速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを特徴とする、作業機のブーム制御装置。
【請求項３】
伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部と、伸縮ブームを旋回駆動する旋回駆動部と、伸縮ブームの先端に設けられたバケットを、旋回駆動部による旋回方向に対して所定の位置関係を保って首振り駆動する首振り駆動部とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、
検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により伸縮ブーム先端およびバケットの現在位置を調べる現在位置出力部と、
伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動方向が入力される操作入力部と、
伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移動方向に応じて、目標速度ベクトルおよび首振り速度を算出する目標速度出力部と、
目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部、起伏駆動部、旋回駆動部および首振り駆動部を制御する制御出力演算部と、
制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先端の現在位置およびバケットの現在の首振り位置を、初期の目標位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルおよび首振り速度を用いて前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に算出して目標速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを特徴とする、作業機のブーム制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高所作業車やクレーン車などのような作業機の駆動を制御する、作業機のブーム制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高所作業車やクレーン車などのような作業機は、ブーム部をテレスコピックにはめ合わせた伸縮ブームを備える。伸縮ブームは、伸縮シリンダにより伸縮駆動され、起伏シリンダにより起伏駆動される。これらの駆動は、ブーム制御装置の操作入力部のレバーを倒すことで行われる。
【０００３】
例えば、伸縮ブームの先端を垂直に上昇させる場合、操作者は、上昇を示す側にレバーを倒す。ブーム制御装置は、レバーが倒された量であるレバーの操作量と、伸縮ブームの現在の位置とから、伸縮ブームの先端を垂直方向に上昇させるために必要な起伏角度と伸縮量とを、幾何学的に算出する。
【０００４】
伸縮ブームの現在位置は、ブーム制御装置の検出部で検出される。検出部は、伸縮ブームの起伏角度を検出するブーム起伏角センサと、伸縮ブームの伸縮長を検出するブーム長センサとを備える。ブーム制御装置は、これらのセンサの検出結果を用いて、伸縮ブームの伸縮長と起伏角度とを算出する。また、ブーム制御装置は、伸縮ブームの伸縮長と起伏角度との算出を周期的に行う。つまり、制御周期Ｔ毎にこれらの算出を行う。
【０００５】
ブーム制御装置は、算出した伸縮量と起伏角度とに基づいて、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮シリンダの油圧回路と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏シリンダの油圧回路とを制御して、伸縮ブームの先端を垂直駆動する。
【０００６】
ブーム制御装置は、このような制御により、目標位置に向かって伸縮ブームの先端を直線的に駆動する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の作業機のブーム制御装置には、次のような欠点がある。つまり、検出部のブーム起伏角センサとして振り子装置を用いた場合、振り子のふらつきにより、現在位置の検出に誤差が発生する。また、振り子装置のふらつきを防ぐために、フィルタ回路を挿入すると、このフィルタ回路による遅延が発生し、検出結果が直ちに伝わらない。
【０００８】
例えば、図１２（ａ）に示すように、伸縮ブーム１０１の実際の位置が位置１０１Ａにあるとき、ブーム起伏角センサによる誤差のために、伸縮ブーム１０１が位置１０１Ｂにあると判断されたとき、ブーム制御装置は、位置１０１Ｂに基づいて、レバーの操作量Ｖｚを、伸縮長成分ＶZLと起伏角度成分ＶZθとに分解する。そして、ブーム制御装置は、この成分に応じて、起伏シリンダの油圧回路と伸縮シリンダの油圧回路とを制御する。
【０００９】
しかし、伸縮ブーム１０１の実際の位置は、位置１０１Ａにある。このために、図１２（ｂ）に示すように、位置１０１Ａにある伸縮ブーム１０１を、伸縮長成分ＶZLと起伏角度成分ＶZθとに応じて駆動すると、伸縮ブーム１０１の先端は、方向Ｈに移動し、垂直方向に上昇しない。
【００１０】
このように、センサの誤差、特に、ブーム起伏角センサの誤差により、伸縮ブーム１０１の先端が目標軌跡に沿って移動しない。つまり、図１３に示すように、伸縮ブーム１０１の目標軌跡１１１に対して、実際の軌跡は、例えば、軌跡１１２のようなってしまう。そして、伸縮ブーム１０１の先端が点ｂ２にあるとき、ブーム制御装置が、この点ｂ２で垂直方向に上昇するような伸縮長と起伏角度とを算出して、伸縮ブーム１０１を駆動すると、目標軌跡１１１から外れた軌跡となってしまう。さらに、伸縮ブームの先端が軌跡１１２から軌跡１１３に沿って移動し、点ｂ３で垂直方向に上昇するような起伏角度と伸縮長とを算出する場合も同様である。
【００１１】
つまり、振り子装置を用いたブーム起伏角センサにより現在位置を算出すると、目標とする軌跡１１１から外れてしまうという欠点がある。
【００１２】
この発明の目的は、このような欠点を除き、伸縮ブームの先端を直線的に駆動する際、目標軌跡に沿った移動を可能にする、作業機のブーム制御装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するため、請求項１の発明は、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部と起伏駆動部とを制御する制御出力演算部と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先端の現在位置を初期の目標位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルを用いて前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に算出して目標速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項２の発明は、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部と、伸縮ブームを旋回駆動する旋回駆動部とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により伸縮ブーム先端の現在位置を調べる現在位置出力部と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部、起伏駆動部および旋回駆動部を制御する制御出力演算部と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先端の現在位置を初期の目標位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルを用いて前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に算出して目標速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項３の発明は、伸縮ブームを伸縮駆動する伸縮駆動部と、伸縮ブームを起伏駆動する起伏駆動部と、伸縮ブームを旋回駆動する旋回駆動部と、伸縮ブームの先端に設けられたバケットを、旋回駆動部による旋回方向に対して所定の位置関係を保って首振り駆動する首振り駆動部とを備える作業機を制御する、作業機のブーム制御装置において、検出部からの信号を受けて伸縮ブーム先端の現在位置を算出する現在位置演算部により伸縮ブーム先端およびバケットの現在位置を調べる現在位置出力部と、伸縮ブーム先端を目標位置に移動させるときに、移動速度および移動方向が入力される操作入力部と、伸縮ブーム先端の目標位置を基準にして、操作入力部からの移動速度および移動方向に応じて、目標速度ベクトルおよび首振り速度を算出する目標速度出力部と、目標速度出力部からの目標速度ベクトルに応じて、伸縮駆動部、起伏駆動部、旋回駆動部および首振り駆動部を制御する制御出力演算部と、制御開始時には、現在位置出力部が調べた伸縮ブーム先端の現在位置およびバケットの現在の首振り位置を、初期の目標位置として目標速度出力部に出力し、制御中は目標速度出力部からの目標速度ベクトルおよび首振り速度を用いて前回周期で到達するとされた伸縮ブーム先端の目標位置を周期的に算出して目標速度出力部に出力する目標位置演算部とを備えることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００１７】
［発明の実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１に係る、作業機のブーム制御装置を示すブロック図である。実施の形態１では、この発明が図２，３に示す高所作業車の伸縮ブーム３を駆動制御するブーム制御装置に適用されている。伸縮ブーム３は、旋回台２に設置され、さらに、旋回台２は、高所作業車の車体１に設置されている。そして、伸縮駆動部としての油圧回路および伸縮シリンダが、伸縮ブーム３を伸縮駆動し、起伏駆動部としての油圧回路および起伏シリンダが、伸縮ブーム３を起伏駆動する。旋回駆動部としての油圧回路および油圧モータが旋回台２を旋回駆動する。
【００１８】
このような作業機を制御する、図１のブーム制御装置は、操作入力部１１と、目標速度出力部１２と、制御出力演算部１３と、目標位置演算部１４と、検出部１５と、現在位置演算部１６と、リセット信号発生部１７とを備える。実施の形態１では、現在位置出力部が検出部１５と現在位置演算部１６とを備える。
【００１９】
操作入力部１１は、高所作業車のバケット４に設置されている。操作入力部１１は、水平移動を入力するための水平操作レバーと、垂直移動を入力するための垂直操作レバーと、各アクチュエータを駆動するためのそれぞれの操作レバーとを備える。これらの操作レバーは、バケット４内の操作者により操作される。例えば、バケット４を上昇する場合、操作者が上昇を示す側に垂直操作レバーを倒す。この垂直操作レバーの操作により、操作入力部１１は、垂直操作レバーが倒された量および方向を示す操作量Ｖｚを出力する。つまり、操作入力部１１は、移動速度と移動方向とを操作量Ｖｚとして出力する。同じように、他の操作レバーが操作されると、この操作レバーの操作量が出力される。
【００２０】
また、操作入力部１１として、次のものでもよい。操作入力部１１は、兼用操作レバーと選択スイッチとを備える。そして、選択スイッチの切り替えにより、兼用操作レバーを水平操作レバーや垂直操作レバーとして使用可能にする。
【００２１】
目標速度出力部１２は、それぞれの制御周期Ｔで次の演算をする。つまり、目標速度出力部１２は、操作入力部１１からの操作量Ｖｚを受け取る。この操作量Ｖｚは、バケット４の垂直上昇速度に対応するベクトル量である。また、目標速度出力部１２は、目標位置演算部１４からの目標位置である
（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）
を受け取る。目標速度出力部１２は、受け取ったデータを用いて、図４に示すように、目標起伏角度θｒに沿う軸方向の速度（目標伸縮速度ＶＬｒ）と、この軸方向に対して直角方向の速度（目標起伏速度Ｖθｒ）を算出する。このとき、目標速度出力部１２は、
【数１】
0004275199.tif 000002
【数２】
0004275199.tif 000003
の式を用いる。
【００２２】
こうして、目標速度出力部１２は、目標位置演算部１４からの目標位置を基準にして、目標伸縮速度ＶＬｒと目標起伏速度Ｖθｒとを算出する。
【００２３】
制御出力演算部１３は、目標速度出力部１２からの目標伸縮速度ＶＬｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、伸縮シリンダを駆動する油圧回路に送る。また、制御出力演算部１３は、目標速度出力部１２からの目標起伏速度Ｖθｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、起伏シリンダを駆動する油圧回路に送る。これにより、伸縮シリンダが目標伸縮速度ＶＬｒに応じた速度（目標速度ベクトル）で、伸縮ブーム１０１を伸縮駆動し、起伏シリンダが目標起伏速度Ｖθｒに応じた速度（目標速度ベクトル）で伸縮ブーム１０１を起伏駆動する。
【００２４】
目標位置演算部１４は、それぞれの制御周期Ｔで次の演算をする。つまり、目標位置演算部１４は、目標速度出力部１２からの目標伸縮速度ＶＬｒと目標起伏速度Ｖθｒとから、目標位置として、
（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）
を算出する。このとき、目標位置演算部１４は、
【数３】
0004275199.tif 000004
【数４】
0004275199.tif 000005
の積分式を用いて、目標伸縮長Ｌｒと目標起伏角度θｒとを算出する。ここで、
値θr0：目標起伏角度θｒの初期値
値Ｌr0：目標伸縮長Ｌｒの初期値
である。つまり、目標位置演算部１４は、
【数５】
0004275199.tif 000006
として、目標位置を演算する。
【００２５】
目標位置演算部１４は、リセット信号発生部１７からリセット信号を受け取ると、現在位置演算部１６からの現在位置を、初期値としてセットする。また、リセット信号を受け取らないで、次の制御周期Ｔに入ると、目標位置演算部１４は、前回算出した目標位置を、初期値としてセットする。つまり、目標位置演算部１４は、
【数６】
0004275199.tif 000007
として、目標位置を演算する。
【００２６】
検出部１５は、伸縮ブーム３の伸縮長Ｌを検出するブーム長センサと、伸縮ブーム３の起伏角度θを検出するブーム起伏角センサとを備える。この実施の形態１では、ブーム起伏角センサとして、振り子装置を用いた振り子式センサが用いられている。そして、検出部１５は、これらのセンサの検出結果を示す信号を出力する。
【００２７】
現在位置演算部１６は、それぞれの制御周期Ｔで次の演算をする。つまり、現在位置演算部１６は、検出部１５からの検出結果を受け取ると、同一時点、例えば、それぞれの制御周期Ｔの始まりで、ブーム長センサおよびブーム起伏角センサの検出結果を取り出して、伸縮ブームの現在位置とする。つまり、現在位置演算部１６は、ある時点でのバケット４の現在位置を、
（伸縮長Ｌ、起伏角度θ）
で表す。現在位置演算部１６は、こうして現在位置を算出する。
【００２８】
リセット信号発生部１７は、単独操作した後の次の水平操作レバーまたは垂直操作レバーが操作された時点で、リセット信号を出力する。この後、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが一旦中立位置に戻されたとき、また、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが再度操作されたときには、リセット信号発生部１７は、リセット信号を出力しない。
【００２９】
また、リセット信号発生部１７は、次のようなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、リセット信号発生部１７は、単独操作した後の次の水平操作レバーまたは垂直操作レバーが操作された時点で、リセット信号を出力する。この後、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが一旦中立位置に戻された後、再度操作されたとき、リセット信号発生部１７は、リセット信号を出力する。
【００３０】
さらに、リセット信号発生部１７は、次のようなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、操作入力部１１として、兼用操作レバーと選択スイッチとを備えるものが用いられた場合、選択スイッチが操作されたとき、リセット信号発生部１７は、リセット信号を出力する。
【００３１】
次に、実施の形態１の動作について説明する。
【００３２】
バケット４内の操作者がバケット４を上昇するとき、上昇を示す側に垂直操作レバーを倒す。垂直操作レバーの操作により、操作入力部１１は、垂直操作レバーが倒された量を示す操作量Ｖｚを出力する。
【００３３】
垂直操作レバーが操作されると、リセット信号発生部１７がリセット信号を目標位置演算部１４に送る。目標位置演算部１４は、リセット信号を受け取ると、目標位置をリセットする。つまり、目標位置演算部１４は、検出部１５と現在位置演算部１６とが算出した現在位置
（現在伸縮長Ｌ0、現在起伏角θ0）
を初期位置として用いる。このとき、
【数７】
0004275199.tif 000008
の中で、目標速度が未算出の状態であるので、目標位置演算部１４は、現在位置
（現在伸縮長Ｌ0、現在起伏角θ0）
を目標位置とする。目標速度出力部１２は、目標位置演算部１４が演算した目標位置を基準にして、操作入力部１１からの操作量Ｖｚを分解して、
【数８】
0004275199.tif 000009
【数９】
0004275199.tif 000010
を算出する。制御出力演算部１３は、目標速度出力部１２からの目標速度に応じて、制御出力を出力する。
【００３４】
これにより、伸縮ブーム３は、現在位置を基準にして、バケット４の垂直駆動を開始する。
【００３５】
次の制御周期Ｔでは、次の制御が行われる。つまり、目標位置演算部１４は、目標速度出力部１２からの目標伸縮速度ＶＬｒと目標起伏速度Ｖθｒとを用いて、目標位置とし、（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）
を算出する。つまり、目標位置演算部１４は、
【数１０】
0004275199.tif 000011
【数１１】
0004275199.tif 000012
の式を用いて、目標伸縮長Ｌｒと目標起伏角度θｒとを算出する。目標速度出力部１２は、目標位置演算部１４が演算した目標位置を基準にして、操作入力部１１からの操作量Ｖｚを分解し、
【数１２】
0004275199.tif 000013
【数１３】
0004275199.tif 000014
を算出する。制御出力演算部１３は、目標速度出力部１２からの目標速度に応じて、制御出力を出力する。
【００３６】
これにより、伸縮ブーム３は、目標位置演算部１４が演算した目標位置を基準にして、バケット４を垂直駆動する。
【００３７】
以下、同じような演算により、バケット４を垂直駆動する。
【００３８】
このようにして、実施の形態１により、目標位置演算部１４が演算した目標位置を基準にして、次の目標速度を演算するので、検出部１５の検出誤差、特に起伏角度の検出誤差の影響を防ぐことができる。
【００３９】
［発明の実施の形態２］
図５は、この発明の実施の形態２に係る作業機のブーム制御装置を示すブロック図である。実施の形態２では、先に説明した実施の形態１とは、目標位置演算部１９だけが相違し、その他は同様である。以下の説明では、この相違する点だけを説明し、重複する部分については、図面に同一の参照番号を付けて説明を省略する。
【００４０】
目標位置演算部１９は、実施の形態１の目標位置演算部１４の演算に加えて、次の演算をする。目標位置演算部１９は、検出部１５と現在位置演算部１６とにより算出される現在位置
（現在伸縮長Ｌ、現在起伏角度θ）
と、自身が算出した目標位置
（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ）
との位置誤差をそれぞれの制御周期Ｔで調べる。そして、位置誤差が、あらかじめ設定された許容位置誤差より大きくなると、目標位置演算部１９は、
【数１４】
0004275199.tif 000015
を算出して、新たな目標位置とする。
【００４１】
このように、目標位置演算部１９が目標位置を修正するので、目標位置が現在位置から設定範囲以上に離れることを防止することができる。
【００４２】
なお、許容位置誤差は、補正可能な出力の上限値とする。さらに、許容位置誤差の±符号は、発生した誤差の増減に応じて、同じように選択する。
【００４３】
なお、実施の形態１，２では、伸縮ブーム１０１の垂直駆動の場合について、述べたが、垂直に限らず、伸縮ブーム１０１の先端を直線的に移動させるブーム制御装置に対して、この発明が適用可能である。
【００４４】
また、実施の形態１，２では、高所作業車にこの発明を適用したが、クレーン車のように伸縮ブームを備える作業機であれば、この発明の適用が可能である。
【００４５】
［発明の実施の形態３］
図６は、この発明の実施の形態３に係る、作業機のブーム制御装置を示すブロック図である。実施の形態３では、この発明が図２，３に示す高所作業車の伸縮ブーム３を駆動制御するブーム制御装置に適用されている。
【００４６】
実施の形態３のブーム制御装置は、操作入力部２１と、目標速度出力部２２と、制御出力演算部２３と、目標位置演算部２４と、検出部２５と、現在位置演算部２６と、リセット信号発生部２７とを備える。実施の形態３では、現在位置出力部が検出部２５と現在位置演算部２６とを備える。
【００４７】
操作入力部２１は、高所作業車のバケット４に設置されている。操作入力部２１は、水平移動を入力するための水平操作レバーと、垂直移動を入力するための垂直操作レバーと、各アクチュエータを駆動するためのそれぞれの操作レバーとを備える。これらの操作レバーは、バケット４内の操作者により操作される。例えば、バケット４を移動する場合、操作者が移動を示す側に垂直操作レバーおよび水平操作レバーを倒す。この垂直操作レバーおよび水平操作レバーの操作により、操作入力部２１は、垂直操作レバーおよび水平操作レバーが倒された量および方向を示す操作量Ｖｒを出力する。つまり、操作入力部２１は、移動速度と移動方向とを操作量Ｖｒとして出力する。
【００４８】
また、操作入力部２１として、次のものでもよい。操作入力部２１は、兼用操作レバーと選択スイッチとを備える。そして、選択スイッチの切り替えにより、兼用操作レバーを水平操作レバーや垂直操作レバーとして使用可能にする。
【００４９】
目標速度出力部２２は、それぞれの制御周期Ｔで次の演算をする。つまり、目標速度出力部２２は、操作入力部２１からの操作量Ｖｒを受け取る。この操作量Ｖｒは、バケット４の移動速度に対応するベクトル量である。また、目標速度出力部２２は、目標位置演算部２４からの目標位置である
（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ、目標旋回角度φｒ）
を受け取る。目標速度出力部２２は、受け取ったデータを用いて、図７に示すように、目標起伏角度θｒに沿う軸方向の速度（目標伸縮速度ＶＬｒ）と、この軸方向に対して直角方向の速度（目標起伏速度ＬｒＶθｒ）と、目標旋回角度φｒに沿う方向の速度（目標旋回速度ＬｒＶφｒ）とを算出する。このとき、目標速度出力部２２は、目標位置演算部２４からの目標位置を基準にして、目標伸縮速度ＶＬｒ、目標起伏速度ＬｒＶθｒおよび目標旋回速度ＬｒＶφｒを算出する。
【００５０】
制御出力演算部２３は、目標速度出力部２２からの目標伸縮速度ＶＬｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、伸縮シリンダを駆動する油圧回路に送り、目標速度出力部２２からの目標起伏速度ＬｒＶθｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、起伏シリンダを駆動する油圧回路に送る。また、制御出力演算部２３は、目標速度出力部２２からの目標旋回速度ＬｒＶφｒに応じた制御出力を生成し、この制御出力を、油圧モータを駆動する油圧回路に送る。これにより、伸縮シリンダが目標伸縮速度ＶＬｒに応じた速度（目標速度ベクトル）で、伸縮ブーム１０１を伸縮駆動し、起伏シリンダが目標起伏速度ＬｒＶθｒに応じた速度（目標速度ベクトル）で伸縮ブーム１０１を起伏駆動する。また、油圧モータが目標旋回速度ＬｒＶφｒに応じた速度（目標速度ベクトル）で伸縮ブーム１０１を旋回駆動する。
【００５１】
目標位置演算部２４は、それぞれの制御周期Ｔで次の演算をする。つまり、目標位置演算部２４は、目標速度出力部２２からの目標伸縮速度ＶＬｒ、目標起伏速度ＬｒＶθｒおよび目標旋回速度ＬｒＶφｒから目標位置として、
（目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒ、目標旋回角度φｒ）
を算出する。このとき、目標位置演算部２４は、
【数１５】
0004275199.tif 000016
【数１６】
0004275199.tif 000017
【数１７】
0004275199.tif 000018
の積分式を用いて、目標伸縮長Ｌｒ、目標起伏角度θｒおよび目標旋回角度φｒを算出する。ここで、
値θr0：目標起伏角度θｒの初期値
値Ｌr0：目標伸縮長Ｌｒの初期値
値φr0：目標旋回角度φｒの初期値
である。つまり、目標位置演算部２４は、
【数１８】
0004275199.tif 000019
として、目標位置を演算する。
【００５２】
目標位置演算部２４は、リセット信号発生部２７からリセット信号を受け取ると、現在位置演算部２６からの現在位置を、初期値としてセットする。また、リセット信号を受け取らないで、次の制御周期Ｔに入ると、目標位置演算部２４は、前回算出した目標位置を、初期値としてセットする。つまり、目標位置演算部２４は、
【数１９】
0004275199.tif 000020
として、目標位置を演算する。
【００５３】
検出部２５は、伸縮ブーム３の伸縮長Ｌを検出するブーム長センサと、伸縮ブーム３の起伏角度θを検出するブーム起伏角センサと、伸縮ブーム３の旋回角度φを検出するブーム旋回角センサとを備える。この実施の形態１では、ブーム起伏角センサとして、振り子装置を用いた振り子式センサが用いられている。そして、検出部２５は、これらのセンサの検出結果を示す信号を出力する。
【００５４】
現在位置演算部２６は、それぞれの制御周期Ｔで次の演算をする。つまり、現在位置演算部２６は、検出部２５からの検出結果を受け取ると、同一時点、例えば、それぞれの制御周期Ｔの始まりで、ブーム長センサ、ブーム起伏角センサおよびブーム旋回角センサの検出結果を取り出して、伸縮ブームの現在位置とする。つまり、現在位置演算部２６は、ある時点でのバケット４の現在位置を、
（伸縮長Ｌ、起伏角度θ、旋回角度φ）
で表す。現在位置演算部２６は、こうして現在位置を算出する。
【００５５】
リセット信号発生部２７は、単独操作した後の次の水平操作レバーまたは垂直操作レバーが操作された時点で、リセット信号を出力する。この後、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが一旦中立位置に戻された後、再度操作されたとき、また、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが再度操作されたときには、リセット信号発生部２７は、リセット信号を出力しない。
【００５６】
また、リセット信号発生部２７は、次のようなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、リセット信号発生部２７は、単独操作した後の次の水平操作レバーまたは垂直操作レバーが操作された時点で、リセット信号を出力する。この後、水平操作レバーまたは垂直操作レバーが一旦中立位置に戻された後、再度操作されたとき、リセット信号発生部２７は、リセット信号を出力する。
【００５７】
さらに、リセット信号発生部２７は、次のようなときにリセット信号を出力してもよい。つまり、操作入力部２１として、兼用操作レバーと選択スイッチとを備えるものが用いられた場合、選択スイッチが操作されたとき、リセット信号発生部２７は、リセット信号を出力する。
【００５８】
この実施の形態３により、伸縮ブーム３の３次元的な移動に際して、目標位置演算部２４が演算した目標位置を基準にして、次の目標速度を演算するので、検出部２５の検出誤差、特に起伏角度の検出誤差の影響を防ぐことができる。
【００５９】
［発明の実施の形態４］
図８は、この発明の実施の形態４に係る作業機のブーム制御装置を示すブロック図である。実施の形態４の高所作業車は、実施の形態１に使用された作業車に対して、さらに次の機能が付加されたものである。つまり、バケット４は首振り駆動部４４により、伸縮ブーム３の旋回方向と所定の位置関係を保って、図１０の矢印２０１方向に首振り駆動されるようになっている。このような高所作業車には、バケット４を水平直線方向に自動的に移動させる作動制御装置３０が設けられている。この作動制御装置３０は以下のように構成されている。
【００６０】
バケット４上には、操作部３４の移動操作レバー３４Ａが上方に向けて突設され、この移動操作レバー３４Ａは３６０°の範囲内で傾動可能となっている。この移動操作レバー３４Ａを所望の方向に傾動させることにより、この傾動方向にてバケット４を移動させたい水平直線移動方向が選択され、また、この移動操作レバー３４Ａの傾動量により、希望する移動速度が選択されるようになっている。そして、この移動方向および移動速度に関連する信号が操作部３４から演算部３５に出力されるようになっている。
【００６１】
具体的には、操作部３４は、平面視において直交する方向への移動操作レバー３４Ａの操作変位量をそれぞれ独立的に検出する２基のポテンショメータを備えており、これら２基のポテンショメータの各出力信号（Ｓｘ，Ｓｙ）を操作レバー１６のバケット４に対する傾動方向および傾動量に関連する信号として、演算部３５に出力するようになっている。
【００６２】
また、操作部３４は、実施の形態１と同じ垂直操作レバーが設けられている。この操作レバーにより、バケット４が上下方向に駆動される。
【００６３】
高所作業車には、伸縮ブーム３の起伏角度θ1を検出するブーム起伏角センサ３１（例えば重力式角度計）、伸縮ブーム３の長さＬを検出するブーム長センサ３２、バケット４の伸縮ブーム３に対する首振り角度θ3を検出するバケット首振り角センサ３３が設けられている。そして、これら各センサ３１，３２，３３からの信号が演算部３５に出力されるようになっている。
【００６４】
演算部３５は、移動操作レバー３４Ａのバケット４に対する傾動方向および傾動量に関連する信号たる２基のポテンショメータの出力Ｓｘ，Ｓｙを受け取り、これら両信号Ｓｘ，Ｓｙから、次の演算式に基づき移動操作レバー３４Ａのバケット４に対する傾動方向角度θ4を演算する。
【００６５】
【数２０】
0004275199.tif 000021
さらに、演算部３５は、この傾動方向角度θ4と首振り角センサ３３からの信号θ3とから、平面視における伸縮ブーム３と移動操作レバー３４Ａとの成す角（以下「移動方向角度α」という）を算出する。
【００６６】
また、移動操作レバー３４Ａの傾動量Ｓ、つまり移動速度信号は、上記出力Ｓｘ，Ｓｙに基づいて、以下の式（２１）により算出される。
【００６７】
【数２１】
0004275199.tif 000022
次に、演算部３５は、上述のようにして得られた伸縮ブーム３に対する移動操作レバー３４Ａの移動方向角度α、ブーム長センサ３２からのブーム長さ信号Ｌ、およびブーム起伏角センサ３１からの起伏角度θ1の信号を用いて、バケット４を作業対象物Ａに沿って水平直線移動させ、かつ、バケット４を伸縮ブーム３と同角度で逆方向に首振りさせるに必要な、ブーム長さＬ、ブーム起伏角度θ1および移動方向角度αの、各変化速度比を算出する。
【００６８】
この算出は、下記の３変数を含む二つの連立方程式（２２），（２３）から算出する。
【００６９】
【数２２】
0004275199.tif 000023
【数２３】
0004275199.tif 000024
このようにして求められたブーム伸縮速度、ブーム起伏速度、傾動方向角速度（これはバケット４の首振り角度の変化速度に対応する。）の変化速度の速度比に演算部３５内で上記の如く算出される移動操作レバー３４Ａの傾動量Ｓを速度指令信号として乗じ、実際に移動させるブーム伸縮速度ＶＬ、ブーム起伏速度Ｖθ1および傾動方向角速度Ｖαを求める。
【００７０】
なお、伸縮ブーム３の旋回角θ2は、前述したようにバケット４の首振り角θ3と反対方向に同量だけ動くように関連させるものであるから、この伸縮ブーム３の旋回角θ2の角速度Ｖθ2は、
【数２４】
0004275199.tif 000025
として求められる。
【００７１】
演算部３５において求められた速度信号ＶＬ，Ｖθ1，ＶαおよびＶθ2は、起伏駆動部４１、伸縮駆動部４２、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４に操作信号として伝達されるのであるが、各駆動部４１，４２，４３および４４の駆動方向（起伏駆動部４１にあっては起仰方向か倒伏方向か、伸縮駆動部４２にあっては伸長方向か短縮方向か、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４にあっては左旋回方向か右旋回方向か）の決定は、次の如くして演算部３５内において決定される。
【００７２】
移動方向角度α、すなわち平面視における伸縮ブーム３と移動操作レバー３４Ａの傾動方向との成す角度α（この角度αは、前述したように、移動操作レバー３４Ａのバケット４に対する傾動方向角度θ4と、首振り角センサ１４からの信号θ3とから求められる。）から、平面視において伸縮ブーム３に対する移動操作レバー３４Ａの傾動方向が、伸縮ブーム３の伸縮方向を基準にして左側に傾動操作されているか右側に傾動操作されているかを判別すると共に、伸縮ブーム３の伸縮方向に直交する方向を基準にして前方（伸縮ブーム３の伸長方向）に傾動操作されているか後方（伸縮ブーム３の短縮方向）に傾動操作されているかを判別し、これらの判別結果により、下記のように対応づけて各駆動部４１，４２，４３および４４の駆動方向を決定する。
【００７３】
左側傾動操作判別時…首振り駆動部４４を左旋回駆動し、旋回駆動部４３を左旋回駆動する。
【００７４】
右側傾動操作判別時…首振り駆動部４４を右旋回駆動し、旋回駆動部４３を右旋回駆動する。
【００７５】
前方傾動操作判別時…伸縮駆動部４２を伸長駆動し、起伏駆動部４１を倒伏駆動する。
【００７６】
後方傾動操作判別時…伸縮駆動部４２を短縮駆動し、起伏駆動部４１を起仰駆動する。
【００７７】
そして、演算部３５内で、速度信号ＶＬ，Ｖθ1，ＶαおよびＶθ2の信号を、この決定結果に基づき対応する各駆動部４１，４２，４３および４４へ指向させるのである。
【００７８】
演算部３５は、上記の演算と共に、実施の形態１のブーム制御装置と同じような演算をする。つまり、ブーム起伏角センサ３１、ブーム長センサ３２およびバケット首振り角センサ３３からの信号に基づいて、ブーム起伏速度Ｖθ1、ブーム伸縮速度ＶＬ、旋回の角速度Ｖθ2および傾動方向角速度Ｖαを算出する。演算部３５は、これらの速度を、起伏駆動部４１、伸縮駆動部４２、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４に操作信号として伝達する。
【００７９】
以降の各制御周期Ｔでは、演算部３５は、バケット４内の各操作レバーの操作量に基づいて、最初の伸縮ブーム３およびバケット４の位置を基準として、目標位置としてブーム起伏速度Ｖθ1、ブーム伸縮速度ＶＬ、旋回の角速度Ｖθ2および傾動方向角速度Ｖαを算出する。演算部３５は、算出した値を操作信号として起伏駆動部４１、伸縮駆動部４２、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４に伝達する。
【００８０】
次に、かかる構成よりなる高所作業車の作動制御装置の作用について説明する。
【００８１】
図１０に示すように、まず、高所作業車を適当な位置に停車させてアウトリガを伸ばして接地させ、作業中に伸縮ブーム３が倒れないようにする。そして、手動操作で各駆動部４１，４２，４３，４４等により、伸縮ブーム３を伸縮，旋回あるいは起伏させて、バケット４を作業対象物Ａに対し所望の高さまで移動させる。実施の形態４の作業対象物Ａは鉛直方向に沿う壁のようなものであり、バケット４の側面４ａが作業対象物Ａに平行に沿っている。この状態から、移動操作レバー３４Ａを操作し、例えば図１０中矢印方向（作業対象物Ａに沿う方向）へ所望量傾動させ、バケット４の水平直線移動させたい方向および速度を選択する。この移動操作レバー３４Ａの操作により、手動操作から自動操作に切り換えられる。そして、その選択信号Ｓｘ，Ｓｙおよび首振り角度θ3の信号が演算部３５に入力され、前述のように移動方向角度αが算出されると共に、ブーム起伏角センサ１１およびブーム長センサ１２の信号（起伏角度θ1，ブーム長さＬ）が演算部３５に入力される。
【００８２】
そして、この演算部３５により、起伏角度θ1、ブーム長さＬ、移動方向角度αの値を用いて式（２２），（２３）を満足するように演算され、伸縮ブーム３の伸縮、起伏、旋回の速度比が求められ、速度指令信号に応じて、伸縮ブーム３の伸縮速度ＶＬ、起伏角速度Ｖθ1およびバケット４の首振り角速度Ｖαが算出され、さらに、バケット４の首振り角速度Ｖαに応じて伸縮ブーム３の旋回角速度Ｖθ2が算出される。そして、この速度信号が各駆動部４１，４２，４３，４４に入力され、この駆動部４１，４２，４３，４４にて伸縮ブーム３およびバケット４が駆動される。この駆動中には、各センサ３１，３２，３３からの信号により、演算部３５で補正制御が行われ、適正な値で伸縮ブーム３等が駆動される。このようにして、自動的に所望の方向および速度で、バケット４が作業対象物Ａに沿って水平直線方向に移動される。
【００８３】
以降の各制御周期Ｔでは、演算部３５は、各操作レバーの操作量に基づいて、目標位置としてブーム起伏速度Ｖ、ブーム伸縮速度、旋回の角速度および傾動方向角速度を算出する。演算部３５は、算出した値を操作信号として起伏駆動部４１、伸縮駆動部４２、旋回駆動部４３および首振り駆動部４４に伝達する。
【００８４】
これにより、前回の目標位置を基準にして、各駆動部４１，４２，４３，４４が駆動される。この駆動に際して、例えば重力式角度計のようなブーム起伏角センサ３１の検出誤差の影響を除くことができる。
【００８５】
なお、実施の形態４では、伸縮ブーム３の旋回方向と所定の位置関係を保って、バケット４の首振り駆動をしたが、旋回方向と逆方向にバケット４の首振り駆動をしてもよい。
【００８６】
［発明の実施の形態５］
図１１は、この発明の実施の形態５に係る作業機を示すブロック図である。実施の形態５の高所作業車は、実施の形態１に使用された作業車に対して、さらに次の機能が付加されたものである。つまり、実施の形態５の高所作業車は、伸縮ブーム３の先端に水平面内で揺動可能なバケット４を平衡保持している。バケット４は、アクチュエータ６１により揺動駆動される。
【００８７】
実施の形態５の高所作業車は、制御装置５０を備える。制御装置５０には、伸縮ブーム３の旋回角度を検出する旋回角センサ５１が接続されている。制御装置５０は、旋回角センサ５１からの信号により、バケット４の揺動を自動的に制御する。このとき、制御装置５０は、伸縮ブーム３の旋回角度と等しい角度に、かつ、伸縮ブーム３の旋回方向と逆の方向へ、バケット４を揺動させる制御をする。
【００８８】
また、制御装置５０は、最初に伸縮ブーム３と壁面とを直角に位置させ、バケット４の前面と壁面とが平行になるようにする。制御装置５０は、この位置を伸縮ブーム３の基準点とする。そして、制御装置５０は、上記の演算と共に、実施の形態１のブーム制御装置と同じような演算をする。つまり、ブーム起伏角センサ、ブーム長センサおよび旋回角センサ５１からの信号に基づいて、ブーム起伏速度、ブーム伸縮速度、ブーム旋回速度およびアクチュエータ６１に対する制御信号を算出する。制御装置５０は、これらの速度に応じて伸縮ブーム３を駆動し、制御信号に応じてバケット４の揺動をする。
【００８９】
以降の各制御周期Ｔでは、制御装置５０は、バケット４内の操作レバーの操作量に基づいて算出した目標位置を基準にして、目標伸縮速度、目標起伏速度、目標旋回速度および制御信号を算出する。そして、制御装置５０は、算出したこれらの速度および制御信号に応じて伸縮ブーム３およびバケット４を制御する。
【００９０】
これにより、例えば、重力式角度計のようなブーム起伏角センサの検出誤差の影響を除くことができる。
【００９１】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１の発明は、従来技術のように、現在位置を基準にして目標速度を算出する代わりに、移動速度および移動方向に応じた目標速度ベクトルを算出し、この後、この目標速度ベクトルを用いて算出した目標位置を基準にして、目標速度ベクトルを算出する。これにより、現在位置出力部の誤差の影響を受けないで、目標とする軌跡に沿って、基準点から直線的に伸縮ブームの先端を、２次元的に移動させることができる。
【００９２】
請求項２の発明は、従来技術のように、現在位置を基準にして目標速度を算出する代わりに、移動速度、移動方向および旋回方向に応じた目標速度ベクトルを算出し、この後、この目標速度ベクトルを用いて算出した目標位置を基準にして、目標速度ベクトルを算出する。これにより、現在位置出力部の誤差の影響を受けないで、目標とする軌跡に沿って、基準点から直線的に伸縮ブームの先端を、３次元的に移動させることができる。
【００９３】
請求項３の発明により、伸縮ブーム先端に設けられたバケットを含む制御を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に用いられる高所作業車を示す図である。
【図３】実施の形態１に用いられる高所作業車を示す図である。
【図４】実施の形態１による速度の算出を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態２を示すブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３を示すブロック図である。
【図７】実施の形態３による速度の算出を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態４を示すブロック図である。
【図９】実施の形態４の動作を説明するための図である。
【図１０】実施の形態４の動作を説明するための図である。
【図１１】この発明の実施の形態５を示す作業機を示す図である。
【図１２】従来の制御の様子を示す図である。
【図１３】従来の制御の様子を示す図である。
【符号の説明】
１１  操作入力部
１２  目標速度出力部
１３  制御出力演算部
１４  目標位置演算部
１５  検出部
１６  現在位置演算部
【図１】
0004275199.tif 000026
【図２】
0004275199.tif 000027
【図３】
0004275199.tif 000028
【図４】
0004275199.tif 000029
【図５】
0004275199.tif 000030
【図６】
0004275199.tif 000031
【図７】
0004275199.tif 000032
【図８】
0004275199.tif 000033
【図９】
0004275199.tif 000034
【図１０】
0004275199.tif 000035
【図１１】
0004275199.tif 000036
【図１２】
0004275199.tif 000037
【図１３】
0004275199.tif 000038