(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
教示操作により建設機械が取るべき複数の位置を記憶する教示手段を備え、再生操作により前記記憶した複数の位置に基づいて当該建設機械を繰り返し自動運転する自動運転建設機械において、
前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置が、既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを自動運転を実行する前に判定する手段を備えていることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項２】
請求項１において、
前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定する手段を備えていることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項３】
請求項１において、
前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備えていることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項４】
請求項１において、
前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定する手段を備える第１の教示手段と、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備える第２の教示手段から構成され、前記第１および第２の教示手段のいずれか一方が選択可能に設けられていることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項５】
請求項１ないしは請求項４のいずれか１つの請求項において、
前記教示操作により記憶される前記複数の位置は、少なくとも、当該建設機械が掘削を行うための掘削位置と、放土を行うための放土位置と、自動運転の終了時等に待機すべき待機位置と、当該建設機械の自動運転時の旋回可能範囲を設定するための旋回可能範囲の両端の位置とからなることを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項６】
請求項５において、
前記判定手段は、前記掘削位置、前記放土位置、および前記待機位置が前記旋回可能範囲内にあるか否かを判定し、前記掘削位置、前記放土位置および前記待機位置の少なくとも１つが前記旋回可能範囲内にない場合には、異常であると判定することを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項７】
請求項６において、
前記判定手段が異常であると判定した場合は、設定しようとした教示位置が異常であることを知らせるための警告手段を設けたことを特徴とする自動運転建設機械。
【請求項８】
請求項６ないしは請求項７のいずれか１つの請求項において、
前記判定手段が異常であると判定した場合は、当該自動運転建設機械の自動運転の実行を禁止することを特徴とする自動運転建設機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動運転建設機械に係わり、特に、自動運転に必要な教示位置の教示手段を改善した自動運転建設機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建設機械による掘削・積み込み作業を自動化するシステムとして、例えば、特開平９−１９５３２１号公報に記載されているものが知られている。このシステムは、ブルドーザにより集めた土石の掘削・積み込みを自動的に行う油圧ショベルと、油圧ショベルによって積み込まれた土石を破砕して砕石を生成するクラッシヤとを備え、ブルドーザに乗車したオペレータが１人で砕石を生成できるシステムとなっている。また、特開平１０−２１２７４０号公報に記載のものは、油圧ショベルに、プログラムに従って自動的に作業させる指令を出力するコントローラを設け、このコントローラに掘削開始位置や排土位置を教示することにより、自動運転時に、コントローラからの指令により自動的に油圧ショベルに掘削や排土の作業を行わせる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来技術に示すような掘削・積み込み作業を自動化するシステムでは、基本的には油圧ショベルに対して堀削位置や放土位置等を設定する必要があり、オペレータによる教示操作が必要になる。従って、この教示操作はオペレータにとって的確かつ簡単に行えることが好ましく、また、教示ミスが生じた場合にも容易に再教示できることが必要である。
【０００４】
しかし、従来、自動運転建設機械の教示は、自動運転建設機械を取りまく周辺機器との位置関係や自動運転以外での自動運転建設機械の使い勝手等を考慮して、堀削位置や放土位置等の設定を行うが、実際には自動運転を開始して初めて油圧ショベルの位置関係が適正でないことに気付くことがある。このような場合、再教示する際、改めて周辺機器との位置関係や自動運転以外での使い勝手等を考慮しながら堀削位置や放土位置等を設定しなければならない。
【０００５】
本発明の目的は、上記の従来技術の問題点に鑑みて、自動運転建設機械の許容される旋回範囲、待機位置、および堀削位置、放土位置をそれぞれ独立して教示することを可能にし、かつ教示された堀削位置、放土位置、待機位置等の教示位置が先に教示した旋回許容範囲にあるか否かを自動的にチェックする機能を持たせ、堀削位置や放土位置等の教示や再教示を安心して容易に行うことのできる自動運転建設機械を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
【０００７】
教示操作により建設機械が取るべき複数の位置を記憶する教示手段を備え、再生操作により前記記憶した複数の位置に基づいて当該建設機械を繰り返し自動運転する自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置が、既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを自動運転を実行する前に判定する手段を備えていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項１に記載の自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定する手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項１において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備えていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項１に記載の自動運転建設機械において、前記教示手段は、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を予め決められた順序に従って記憶するとともに、前記複数の位置が記憶される毎に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを逐次判定する手段を備える第１の教示手段と、教示操作により当該建設機械が取るべき複数の位置を任意の順番で記憶するとともに、前記複数の位置を全て記憶した後に既に記憶されている所定の教示位置範囲内にあるか否かを判定する手段を備える第２の教示手段から構成され、前記第１および第２の教示手段のいずれか一方が選択可能に設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項１ないしは請求項４のいずれか１つの請求項に記載の自動運転建設機械において、前記教示操作により記憶される前記複数の位置は、少なくとも、当該建設機械が掘削を行うための掘削位置と、放土を行うための放土位置と、自動運転の終了時等に待機すべき待機位置と、当該建設機械の自動運転時の旋回可能範囲を設定するための旋回可能範囲の両端の位置とからなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に記載の自動運転建設機械において、前記判定手段は、前記掘削位置、前記放土位置、および前記待機位置が前記旋回可能範囲内にあるか否かを判定し、前記掘削位置、前記放土位置および前記待機位置の少なくとも１つが前記旋回可能範囲内にない場合には、異常であると判定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に記載の自動運転建設機械において、前記判定手段が異常であると判定した場合は、設定しようとした教示位置が異常であることを知らせるための警告手段を設けたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６ないしは請求項７のいずれか１つの請求項に記載の自動運転建設機械において、前記判定手段が異常であると判定した場合は、当該自動運転建設機械の自動運転の実行を禁止することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態を図１から図１５を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係わる自動運転を行う自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す図である。
【００１７】
同図において、１は、自動運転建設機械本体の一例として示される、ストックヤード２に貯留された土石を掘削して、後述するクラッシヤ３に積み込む自動運転ショベル、３は自動運転ショベル１によって積み込まれた土石を破砕して、砕石４を生成するクラッシヤ、５は自動運転ショベル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。
【００１８】
自動運転ショベル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、旋回体１１、ブーム１２、アーム１３およびバケット１４とをそれぞれ回動動作するための図示されていない旋回モータ１１０、シリンダ１２０、１３０、１４０と、旋回体１１に設けられた運転室１５と、操作ボックス５との間で信号の送受信を行うアンテナ１５０と、運転室１５内に設けられる自動運転ショベル１の教示操作や教示位置関係の異常判定結果の表示等を行う操作パネル６０とから構成されている。
【００１９】
また、自動運転ショベル１には、旋回体１１の旋回角を検出する角度センサ１１１と、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が設けられており、コントローラスイッチ６６がＯＮされると自動運転モードに移行し、コントローラ６１の働きにより自動運転ショベル１の自動運転が行われる。
【００２０】
また、クラッシヤ３は、走行体３０と、ホッパ３１と、砕石部３２と、コンベア３３とから構成される。
【００２１】
また、操作ボックス５には自動運転ショベル１の自動運転の運転停止ボタン５００と、運転開始ボタン５０１と、待機位置ボタン５０２と、非常停止ボタン５０３と、自動運転ショベル１のエンジンを始動させるエンジンＯＮボタン５０４と、エンジンを停止させるエンジンＯＦＦボタン５０５と、エンジン回転数を上げるＵＰボタン５０６と、エンジン回転数を下げるＤＯＷＮボタン５０７とが設けられ、自動運転ショベル１のアンテナ１５０との間で信号の送受信を行うアンテナ５１とを備えている。
【００２２】
図２は、運転室１５内に設けられる操作パネル６０の構成を示す図である。
【００２３】
同図において、６００は教示の操作手順、教示位置関係の異常警告等を表示する表示部、６０１はおよび６０２はそれぞれ後述する教示操作に使用されるキー群１およびキー群２である。本実施形態では、キー群１ではＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１と、Ｆ３キー６０１２と、Ｆ９キー６０１３およびＦ１０キー６０１４が割付られており、キー群２にはＥＮＴＥＲキー６０２０およひＭＥＮＵキー６０２１が割り付けられている。
【００２４】
図３は、本実施形態に係わる自動運転ショベル１の制御機構を示すブロック図である。
【００２５】
同図において、５は図１に示す操作ボックスに相当し、５０は再生時に操作される再生操作部、５２は再生操作部５０から出力される信号を後述するコントローラ６１に出力するための所定の信号に形成するためのコマンド生成部、５３および６５はそれぞれ再生操作部５０とコントローラ６１間の信号を送受信するための無線装置である。
【００２６】
なお、コマンド生成部５２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。
【００２７】
６は自動運転ショベル１本体に搭載される車内搭載装置を示し、６０は操作パネル、６１はコントローラ、６２はコントローラ６１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、６３は比例電磁弁６２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、６４は図１に示す自動運転ショベル１の各部を作動するための旋回モータ１１０、シリンダ１２０、１３０、１４０等のアクチュエータ、６６は図１に示されるコントローラ６１の電源をＯＮ／ＯＦＦするコントローラスイッチである。このスイッチがＯＦＦ状態の時は標準機と同様の手動運転モードとなり、ＯＮ状態の時は自動運転モードとなり、コントローラ６１による自動運転が可能なモードとなる。
【００２８】
なお、その他の構成は図１に示す同符号の構成と同じである。
【００２９】
次に、自動運転における教示操作および再生操作を図１〜図３を用いて説明する。
【００３０】
まず、図３において、自動運転ショベル１のエンジンがＯＮになっている状態でコントローラスイツチ６６をＯＮすると、自動運転モードとなる。次に、図２において、操作パネル６０上に割り付けられているキー群により表示部６００に表示される指示に従って、自動運転に必要な教示操作を行う。本実施形態における教示操作は、掘削位置、放土位置、待機位置および旋回可能範囲の教示である。掘削位置および放土位置は、それぞれ自動運転ショベル１がストックヤード２に貯留された土石を掘削するための位置、およびクラッシヤ３のホッパ３１へ掘削した土石を放土するための位置である。待機位置は自動運転終了時等にオペレータが自動運転ショベル１への乗降を行うための位置であり、待機位置ボタン５０２を押すことにより自動運転ショベル１の自動運転動作を中断し、待機位置へと移動する。また、旋回可能範囲は、自動運転ショベル１と周辺機器との接触防止や、掘削した土石の落下による周辺機器の破損防止を目的として設定するものであり、旋回可能範囲が設定された場合には、自動運転ショベル１の自動運転動作はこの範囲のみで有効となる。
【００３１】
教示操作は、コントローラ６０は教示された位置関係に異常があるか否かを判定すると共に、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、所定の記憶領域に教示位置データおよび教示コマンドを記憶する。教示操作を終了し、再生操作を行うことにより自動運転が可能な状態となる。
【００３２】
再生操作は、再生操作部５０の運転開始ボタン５０１を押すことによって、コマンド生成部５２において生成された所定の信号がアンテナ５１，１５０を介してコントローラ６１に送信され、再生処理が開始される。コントローラ６１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から得られた情報と対比しながら、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、バケツト１４をそれぞれ作動するための比例電磁弁６２に駆動電流を出力する。比例電磁弁６２からさらにコントロールバルブ６３を介して、各アクチュエータ６４を制御して自動運転ショベル１の自動運転を行う。
【００３３】
次に、本実施形態に係わる自動運転ショベルの教示処理の詳細について図４から図１５を用いて説明する。
【００３４】
図４（ａ）は、後述する２種類の教示手段のいずれによって教示するかを選択するための操作パネル６０の表示画面、図４（ｂ）は、前記の教示手段を選択するための処理手順を示すフローチャートである。
【００３５】
まず、コントローラスイッチ６６がＯＮされるとコントローラ６１に電源が供給され、自動運転モードがスタートする。そして、手順Ｓ１００で画面０を表示し、手順Ｓ２００で、図２に示す操作パネル６０のＦ１キー６０１０が押されたか否かが判定される。ここで、Ｆ１キー６０１０が押されている場合は手順Ｓ３００へ移行し、第１の教示手段が実行される。また、Ｆ１キー６０１０が押されていない場合は手順Ｓ４００へと移行し、Ｆ２キー６０１１が押されたか否かが判定される。ここで、Ｆ２キー６０１１が押されている場合は手順Ｓ５００へと移行し、第２の教示手段が実行される。また、Ｆ２キー６０１１が押されていない場合はＳ２００へと戻り、Ｆ１キー６０１０とＦ２キー６０１１の入力待ちを行う。
【００３６】
次に、図４（ａ）の手順Ｓ３００における第１の教示手段の教示処理について図５〜図９を用いて説明する。
【００３７】
図５は、第１の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面、図６〜図９は第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。ここで、図６〜図９の各処理段階に示される表示画面１ａ〜１ｉは図５に示す各表示画面１ａ〜１ｉに対応する。
【００３８】
第１の教示手段が選択されると、手順Ｓ３０１において画面１ａの表示を行う。画面１ａは第１の教示手段でのメニュー画面であり、手順Ｓ３０２で、図２に示すＦ１キー６０１０の入力待ちを行う。手順Ｓ３０２でＦ１キー６０１０が押されたと判定されると手順Ｓ３０３へと移行し、画面１ｂを表示して旋回範囲の設定を行うか否かの選択を手順Ｓ３０４および手順Ｓ３０５にて行う。なお、ここでは図示していないが、前回の教示操作により位置確認が正常に終了している場合は位置確認フラグがＯＮ状態であり、位置確認時に異常があると判定されている場合は位置確認フラグはＯＦＦ状態となっている。手順Ｓ３０４でＦ９キー６０１３が押されたと判定されると手順Ｓ３０６へと移行し、画面１ｃを表示し旋回可能範囲の設定を開始する。まず、手順Ｓ３０７において旋回制限フラグをＯＮし、手順Ｓ３０８でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３０８でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ３０９へと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿ＴＥＭＰへ読み込む。次に、手順Ｓ３１０において画面１ｄを表示し、旋回可能範囲として設定すべき範囲で１方向への旋回動作を行った後、ＥＮＴＥＲキー６０２０を押すことを指示する。次に、手順Ｓ３１１において左旋回を行ったか否かを判定する。この判定は、例えば左旋回をプラス回転、右旋回をマイナス回転とすれば、旋回角度現在値とＳＷ＿ＴＥＭＰとの差がプラス方向に変化していれば左回転、逆にマイナス方向に変化していれば右旋回となる。ここで、左旋回と判定された場合は手順Ｓ３１２へと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿Ｒへ代入して、旋回可能範囲の右側を設定する。そして、手順Ｓ３１３においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３１３でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ３１４へと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｌへ読み込み、旋回可能範囲の左側を設定して手順Ｓ３１９へと移行する。また、手順Ｓ３１１で右旋回と判定されると手順Ｓ３１５へと移行し、ＳＷＴＥＭＰをＳＷ＿Ｌへ代入して、旋回可能範囲の左側を設定する。そして、手順Ｓ３１６においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ３１６でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ３１７へと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｒへ読み込み、旋回可能範囲の右側を設定して手順Ｓ３１９へと移行する。また、手順Ｓ３０５でＦ１０キー６０１４が押されたと判定されると手順Ｓ３１８へと移行し、旋回制限フラグをＯＦＦして手順Ｓ３１９へと移行する。手順Ｓ３１９へと移行すると、画面１ｅを表示して掘削位置の教示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３２０においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３２１へと移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３２２へと移行して現在位置を掘削位置として記憶し、手順Ｓ３２６へと移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３２３へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３２２へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３２４へと移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３２５でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３１９へと戻って掘削位置の再教示を行う。手順Ｓ３２６へと移行すると、画面１ｆを表示して放土位置の教示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３２７においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３２８へと移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３２９へと移行して現在位置を放土位置として記億し、手順Ｓ３３３へと移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３３０へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３２９へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３３１へと移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３３２でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３２６へと戻って放土位置の再教示を行う。手順Ｓ３３３へと移行すると、画面１ｇを表示して待機位置の教示を行うことを指示する。次に、手順Ｓ３３４においてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると手順Ｓ３３５へと移行し、旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。旋回制限フラグがＯＦＦの場合は手順Ｓ３３６へと移行して現在位置を待機位置として記憶し、手順Ｓ３３７へと移行するが、旋回制限フラグがＯＮの場合はＳ３３８へと移行し、現在の旋回位置が旋回可能範囲ＳＷ＿ＲとＳＷ＿Ｌとの間にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ３３６へと移行するが、ＮＯの場合は手順Ｓ３３９へと移行し、画面１ｈを表示して現在位置が旋回可能範囲外であることを指示すると共に位置確認フラグをＯＦＦし、手順Ｓ３４０でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ３３３へと戻って待機位置の再教示を行う。手順Ｓ３３７へと移行すると、画面１ｉを表示して教示操作が正常に終了したことを指示すると共に位置確認フラグをＯＮし、手順Ｓ３４１でＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行った後、手順Ｓ３４２で第１の教示手段のメニュー画面である画面１ａを表示する。
【００３９】
上記のごとく、第１の教示手段は、決められたシーケンスに従ったガイダンスによる教示であり、位置関係に異常があるか否かの判定をそれぞれの教示位置の設定の際に逐次実行するため、自動運転における教示操作の不慣れなオペレータ向けの教示手段といえる。
【００４０】
次に、図４（ａ）の手順Ｓ５００における第２の教示手段の教示処理を図１０〜図１４を用いて説明する。
【００４１】
図１０は、第２の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面、図１１〜図１４は第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。ここで、図１１〜図１４の各処理段階に示される表示画面２ａ〜２ｍは図１０に示す各表示画面２ａ〜２ｍに対応する。
【００４２】
第２の教示手段が選択されると、手順Ｓ５０１において画面２ａの表示を行う。画面２ａは第２の教示手段でのメニュー画面であり、手順Ｓ５０２、手順Ｓ５０３およひ手順Ｓ５０４においてそれぞれ図２に示す操作パネル６０のＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１およびＦ３キー６０１２の入力待ちを行う。ここで、Ｆ１キー６０１０が押されると手順Ｓ５０５へと移行し、作業位置（掘削位置、放土位置および待機位置）の教示を行う。また、Ｆ２キー６０１１が押されると手順Ｓ５０６へと移行し、旋回可能範囲の教示を行う。また、Ｆ３キー６０１２が押されると手順Ｓ５０７へと移行し、教示が行われたそれぞれの位置について、異常があるか否かを判定する。なお、ここでは図示していないが、すでに前回の教示操作によって旋回可能範囲の設定が行われている場合は旋回制限フラグがＯＮ伏態であり、旋回可能範囲の設定が行われていない場合は旋回制限フラグはＯＦＦ状態となっている。また、位置確認が正常に終了している場合は位置確認フラグがＯＮ状態であり、位置確認時に異常があると判定されている場合は位置確認フラグはＯＦＦ状態となっている。手順Ｓ５０５に移行すると図１２に示すように、まず、手順Ｓ５０５ａにおいて画面２ｂを表示する。ここでは、手順Ｓ５０５ｂ、手順Ｓ５０５ｃ、手順Ｓ５０５ｄおよび手順Ｓ５０５ｅでそれぞれＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１、Ｆ３キー６０１２およびＭＥＮＵキー６０２１の入力待ちを行っており、Ｆ１キー６０１０が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｆへと移行し、画面２ｃを表示して掘削位置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｈにおいて現在位置を掘削位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｃへと移行する。また、Ｆ２キー６０１１が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｉへと移行し、画面２ｄを表示して放土位置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｊでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｋにおいて現在位置を放土位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｄへと移行する。また、Ｆ３キー６０１２が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｌへと移行し、画面２ｅを表示して待機位置を教示することを指示する。そして、手順Ｓ５０５ｍでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたと判定されると、手順Ｓ５０５ｎにおいて現在位置を待機位置として記憶し、手順Ｓ５０５ｅへと移行する。また、ＭＥＮＵキー６０２１が押されたと判定されると手順Ｓ５０５ｏへと移行し、画面２ａを表示する。なお、この画面２ａは第２の教示手段のメニュー画面である。また、手順Ｓ５０６に移行すると図１３に示すように、まず、手順Ｓ５０６ａにおいて画面２ｆを表示する。ここでは、手順Ｓ５０６ｂ、手順Ｓ５０６ｃおよび手順Ｓ５０６ｄでそれぞれＦ１キー６０１０、Ｆ２キー６０１１およびＭＥＮＵキー６０２１の入力待ちを行っており、Ｆ１キー６０１０が押されたと判定されると手順Ｓ５０６ｅにおいて画面２ｇを表示し旋回可能範囲の設定を開始する。まず、手順Ｓ５０６ｆにおいて旋回制限フラグをＯＮし、手順Ｓ５０６ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｇでＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｈへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿ＴＥＭＰへ読み込む。次に、手順Ｓ５０６ｉにおいて画面２ｈを表示し、旋回可能範囲として設定すべき範囲で１方向への旋回動作を行った後、ＥＮＴＥＲキー６０２０を押すことを指示する。次に、手順Ｓ５０６ｊにおいて左旋回を行ったか否かを判定する。この判定は、例えば、左旋回をプラス回転、右旋回をマイナス回転とすれば、旋回角度現在値とＳＷ＿ＴＥＭＰとの差がプラス方向に変化していれば左回転、逆にマイナス方向に変化していれば右旋回となる。ここで、左旋回と判定された場合は手順Ｓ５０６ｋへと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿Ｒへ代入して、旋回可能範囲の右側を設定する。そして、手順Ｓ５０６ｌにおいてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｌでＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｍへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｌへ読み込み、旋回可能範囲の左側を設定して旋回可能範囲の教示を終了する。また、手順Ｓ５０６ｊで右旋回と判定されると手順Ｓ５０６ｎへと移行し、ＳＷ＿ＴＥＭＰをＳＷ＿Ｒヘ代入して、旋回可能範囲の左側を設定する。そして、手順Ｓ５０６ｏにおいてＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。手順Ｓ５０６ｏ、でＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｐへと移行し、旋回角度の現在値をＳＷ＿Ｒへ読み込み、旋回可能範囲の右側を設定して旋回可能範囲の教示を終了する。手順Ｓ５０６ｃでＦ２キー６０１１が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｑへと移行し、画面２ｉを表示して旋回範囲の制限を行わないことを指示し、手順Ｓ５０６ｒでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｓへと移行し、旋回制限フラグをＯＦＦする。手順Ｓ５０６ｄでＭＥＮＵキー６０２１が押されたことが判定されると手順Ｓ５０６ｔへと移行し、画面２ａを表示する。これは、第２の教示手段におけるメニュー画面である。また、手順Ｓ５０４でＦ３キー６０１２が押されたことが判定されると手順Ｓ５０７へと移行する。手順Ｓ５０７では、まず、図１４に示す手順Ｓ５０７ａにおいて旋回制限フラグがＯＮか否かが判定される。判定結果がＮＯの場合はＳ５０７ｂへと移行し、画面２ｍを表示して教示操作が正常に終了したことを指示すると共に位置確認フラグをＯＮし、手順Ｓ５０７ｃでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行う。ＥＮＴＥＲキー６０２０が押されたことが判定されると手順Ｓ５０７ｄへと移行し、第２の教示手段のメニュー画面である画面２ａを表示する。また、手順Ｓ５０７ａにおける判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｅへと移行し、位置確認フラグをＯＮする。次に、手順Ｓ５０７ｆにおいて教示された掘削位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｇへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｈへと移行し、画面２ｊを表示して掘削位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｉでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｇへと移行する。手順Ｓ５０７ｇでは、教示された放土位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｊへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｋへと移行し、画面２ｋを表示して放土位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｌでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｊへと移行する。手順Ｓ５０７ｊでは、教示された待機位置が旋回可能範囲内にあるか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｍへと移行するが、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｎへと移行し、画面２ｌを表示して待機位置もしくは旋回可能範囲を再設定することを指示すると共に、位置確認フラグをＯＦＦする。そして、手順Ｓ５０７ｏでＥＮＴＥＲキー６０２０の入力待ちを行い、手順Ｓ５０７ｐへと移行し、画面２ｂを表示する。手順Ｓ５０７ｍでは、位置確認フラグがＯＮか否かが判定される。判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ５０７ｂへと移行し、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ５０７ｐへと移行する。
【００４３】
上記のごとく、第２の教示手段は更新する必要のあるもののみの教示を実行することができ、教示操作が素早く行える。この教示手段は全ての位置教示が終了した時点で位置確認を行い、もし、位置関係に異常がある場合は異常な位置のみを再教示すればよい。この教示手段は、位置関係についての認識が十分になされていれば間題が少なく、自動運転の教示操作に慣れたオペレータ向けの教示手段といえる。
【００４４】
上記のごとく、自動運転建設機械における２種類の第１の教示手段、２について説明したが、自動運転建設機械に２種類の教示手段を共に備え、オペレータの教示操作の熟練度および操作のし易すさ等により、第１の教示手段および第２の教示手段のいずれかを選択することが可能である。
【００４５】
次に、本実施形態に係わる自動運転ショベルの運転開始処理を図１５を用いて説明する。
【００４６】
図１５は、運転開始処理の処理手順を示すフローチャートである。
【００４７】
手順Ｓ６００において運転開始ボタン５０１の入力待ちを行う。ここで、運転開始ボタン５０１が押されると手順Ｓ７００に移行し、位置確認フラグがＯＮか否かが判定される。ここで、判定結果がＹＥＳの場合は手順Ｓ８００において運転開始が行われ、自動運転ショベル１の自動運転動作が開始される。また、判定結果がＮＯの場合は手順Ｓ９００に移行し、自動運転ショベル１の停止状態が保持され、自動運転動作を禁止する。
【００４８】
上記のごとく、本実施形態によれば、自動運転を行うために必要となる教示操作において、記憶すべき複数の位置の記憶を予め決められた順序に従って実行し、位置の記憶を行う際に、すでに記憶されている位置との位置関係について異常があるか否かを随時判定する第１の教示手段と、記憶すべき複数の位置を任意の順番で記憶し、記憶すべき全ての位置の記憶の終了後に、記憶した全ての位置関係について異常があるか否かを判定する第２の教示手段とを設け、第１および第２の教示手段のいずれか一方をオペレータにより選択可能としたので、教示をオペレータの教示操作の熟練度によらずに容易かつ正確に行うことができ、自動運転建設機械の安全性および生産性を向上させることができる。
【００４９】
また、教示手段に異常判定手段を設け、記憶された位置関係が異常であると判定された場合は、オペレータに異常内容を指示すると共に、自動運転建設機械の自動運転の実行を禁止するようにしたので、自動運転時の危険な動作を未然に防ぐことができ、自動運転建設機械の安全性を向上させることができる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、堀削位置や放土位置等の各種の教示位置をそれぞれ独立して教示することができ、また、教示された位置が先に教示された許容範囲にあるか否かを自動的にチェックする機能を持たせたので、堀削位置や放土位置等の教示または再教示を安心して容易に行うことができる。
【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を行う自動運転ショベルおよびその作業形態の一例を示す図である。
【図２】運転室１５内に設けられる操作パネル６０の構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係わる自動運転ショベル１の制御機構を示すブロック図である。
【図４】２種類の教示手段のいずれによって教示するかを選択するための操作パネル６０の表示画面、および２種類の教示手段のいずれかを選択するための処理手順を示すフローチャートである。
【図５】第１の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面である。
【図６】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】第１の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】第２の教示手段の各教示処理段階に表示される操作パネル６０の表示画面である。
【図１１】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】第２の教示手段の処理手順を示すフローチャートである。
【図１５】自動運転建設機械の運転開始処理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
３  クラッシヤ
５  操作ボックス
６０  操作パネル
６１  コントローラ
６６  コントローラスイッチ
１１１〜１１４  角度センサ
５００  運転停止ボタン
５０１  運転開始ボタン
５０２  待機位置ボタン
５０３  非常停止ボタン
６０１  キー群１
６０１０  Ｆ１キー
６０１１  Ｆ２キー
６０１２  Ｆ３キー
６０１３  Ｆ９キー
６０１４  Ｆ１０キー
６０２  キー群２
６０２０  ＥＮＴＥＲキー
６０２１  ＭＥＮＵキー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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