1.本发明涉及一种工程机械。
背景技术:
2.在以液压挖掘机为代表的工程机械的运用中,为了抑制周围的作业者不慎接近在作业现场运转的工程机械,例如使用旋转灯等来报知工程机械处于运转中,促使周围的作业者注意。
3.作为通过发光体,积极地将车体的状态通知给周围的作业者而唤起注意的技术,例如已知有专利文献1所记载的技术,其中,该发光体沿着工程机械的形状设置以便即使在夜间也能够识别工程机械。在专利文献1中公开了一种作业车辆,具有:下部行驶体;上部回转体,其回转自如地装配于下部行驶体的上部,并搭载有驾驶室;作业机,其俯仰自如地装配于上部回转体,其中,在上部回转体的外侧面装配有线状发光体。
4.另外,作为通过车体所具有的显示灯,如远程操作、自动驾驶那样在作业者的非搭乘时从远离的场所确认车体的自动驾驶中的异常的技术,例如已知专利文献2所记载的技术。在专利文献2中公开了一种自动行驶车辆,具有:车辆的框架、载置于框架上的发动机、由发动机的动力驱动的车轮、行驶操作装置、控制行驶操作装置的控制装置、架设于车辆的车体、装备于车体上部的显示灯、具有切换基于有人驾驶的手动模式和基于无人驾驶的自动模式的开关的操作面板、以及通过远程操作来指令驾驶模式的切换、启动、停止的遥控器。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2002-180503号公报
8.专利文献2:日本特开1996-255019号公报
技术实现要素:
9.发明要解决的课题
10.然而,需要考虑如下情况:在作业机械进行无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)的情况下,产生工程机械的周围的作业者不得不停止接近无人驾驶中的车体的需要、和中断工程机械的作业的需要。
11.此时,例如,即使是周围的作业者能够强制地使无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)中的工程机械停止的情况,若实际使无人驾驶停止,则基于无人驾驶的作业也会意外地中断或者停止,从而导致作业性的不必要的降低。
12.即使是在远程管理工程机械的无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)的管理者通过某种联络手段请求使无人驾驶暂时中断的情况下,如果未向周围的作业者传达车体处于不活动的状态,则周围的作业者也无法确认安全,因此,无法接近工程机械,从而导致作业性的降低。另外,也考虑如下情况:即使是无人驾驶未被中断的情况,周围的作业者也会根据作业
机械不活动的情形而误认为无人驾驶中断,从而意外地接近工程机械。
13.另外,在作业机械进行无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)的情况下,监视无人驾驶的管理者为了进行安全管理、作业管理而需要掌握作业机械的动作状态。进行无人驾驶的工程机械通过网络通信与管理者操作的控制装置连接,若网络连接正常,则管理者能够通过控制室的监视器等掌握车体的状态,但在网络通信被切断的情况下,无法通过监视器等确认作业机械的动作状态。
14.本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,提供一种工程机械,能够将车体的动作状态简洁地通知给周围的作业者、管理者,能够兼顾车体的周围的作业者、管理者的安全性和作业性。
15.用于解决课题的手段
16.本技术包含多个解决上述课题的手段,若列举其一例,则在施工现场进行作业的工程机械中,具有:车体控制装置,其控制所述工程机械的动作;外部操作控制装置,其根据经由通信终端从外部接收到的操作信号生成控制信号,将所述控制信号送出到所述车体控制装置,由此,进行不需要由操作员搭乘于驾驶室所进行的操作的无人驾驶的控制;驾驶显示灯,其表示上述工程机械的无人驾驶处于正常动作中;接近许可显示灯,其表示作业者向所述工程机械的接近许可,所述外部操作控制装置根据由所述车体控制装置收集到的信息,在判定为所述工程机械正常动作的情况下控制为使所述驾驶显示灯点亮,并且在判定为能够允许所述作业者向所述工程机械接近的情况下控制为使所述接近许可显示灯点亮。
17.发明效果
18.根据本发明,能够将车体的动作状态简洁地通知给周围的作业者、管理者,能够兼顾车体的周围的作业者、管理者的安全性和作业性。
附图说明
19.图1是示意性地表示作为工程机械的一例的液压挖掘机的外观的侧视图。
20.图2是将工程机械的液压系统、控制系统与关联结构一起抽出表示的功能框图。
21.图3是表示各状态显示灯的名称、显示色以及用途(点亮条件)的关系的图。
22.图4是表示液压挖掘机中的车体的控制状态的状态迁移的图。
23.图5是表示在各控制状态下,分别基于搭乘的操作员和远程(外部)指令的车体操作的可否的关系的图。
24.图6是表示有人驾驶状态下的状态显示灯的控制模式的切换的情形的图。
25.图7是表示有人驾驶状态下的状态显示灯的控制模式(点亮控制模式1)下的控制表的图。
26.图8是表示有人驾驶状态下的状态显示灯的控制模式(点亮控制模式2)下的控制表的图。
27.图9是表示有人驾驶状态下的状态显示灯的控制模式(点亮控制模式3)下的控制表的图。
28.图10是表示无人驾驶状态下的控制表的图。
具体实施方式
29.以下,参照图1~图10对本发明的实施方式进行说明。
30.此外,在本实施方式中,作为工程机械的一例,例示搭载了前作业机的液压挖掘机进行说明,但在其他工程机械中也能够应用本发明。
31.图1是示意性地表示作为本实施方式的工程机械的一例的液压挖掘机的外观的侧视图。另外,图2是将工程机械的液压系统、控制系统与关联结构一起抽出表示的功能框图。
32.在图1中,液压挖掘机100由以下部分概略构成:履带式的下部行驶体1、以能够相对于下部行驶体1回转的方式设置的上部回转体2、以能够相对于上部回转体2沿垂直方向转动的方式设置的前作业机3、以及为了供操作者(操作员)搭乘于上部回转体2的前方上部来进行液压挖掘机100的各种操作而设置的驾驶室4。下部行驶体1和上部回转体2构成液压挖掘机100的车体。
33.下部行驶体1具有作为液压致动器的左右一对行驶液压马达1a和分别沿前后方向绕挂于行驶液压马达1a的履带1b。下部行驶体1经由未图示的减速机构等通过各行驶液压马达1a独立地旋转驱动各履带1b,由此,向前方或后方进行行驶动作。
34.上部回转体2具有发动机16等原动机、液压泵18、回转液压马达2a等液压挖掘机100的液压系统及其关联机构(参照图2)。上部回转体2通过作为液压致动器的回转液压马达2a相对于下部行驶体1向右方向或左方向进行回转动作。
35.前作业机30是将沿垂直方向分别转动的多个前部件(动臂3a、斗杆3b、铲斗(作业工具)3c)连结而构成的多关节型,动臂3a的基端以能够沿垂直方向转动的方式支承于上部回转体2的前部,斗杆3b的一端以能够沿垂直方向转动的方式支承于与动臂3a的基端不同的端部(前端),作为作业工具的铲斗3c以能够沿垂直方向转动的方式支承于斗杆3b的另一端。动臂3a、斗杆3b以及铲斗3c分别由作为液压致动器的动臂缸3d、斗杆缸3e以及铲斗缸3f转动驱动。
36.在前作业机3设置有检测动臂3a的角度的角度传感器6(动臂角度传感器)、检测斗杆3b的角度的角度传感器7(斗杆角度传感器)、以及检测铲斗3c的角度的角度传感器8(铲斗角度传感器)。角度传感器6、7、8例如为imu(inertial measurement unit:惯性测量装置),能够根据来自角度传感器6~8的检测结果,计算动臂3a、斗杆3b、铲斗3c、上部回转体2的相对角度。
37.另外,在上部回转体2的框架上安装有检测车体的前后方向角度(俯仰角)及左右方向角度(翻滚角)的倾斜传感器9,在连接下部行驶体1与上部回转体2的中央接头(未图示)安装有检测上部回转体2相对于下部行驶体1的相对角度(回转角度)的回转角度传感器10。倾斜传感器9例如是加速度传感器、imu等。
38.在驾驶室4的内部设置有液晶监视器等显示装置5,该显示装置5显示各种仪表类、机体信息以便操作员能够确认液压挖掘机100的状况。
39.在驾驶室4的内部搭载有控制液压挖掘机100的整体的动作的车体控制装置11,车体控制装置11具有用于决定液压挖掘机的动作的各种传感器的信号输入功能、用于驱动泵、控制阀等的信号输出功能、与发动机控制装置等其他车载控制装置的通信功能等。
40.角度传感器6、7、8、倾斜传感器9以及回转角度传感器10与该车体控制装置11电连接。车体控制装置11使用这些姿势运算用的各种传感器的信息来运算液压挖掘机的姿势
(动臂3a、斗杆3b、铲斗3c的对地角度、下部行驶体1与上部回转体2的相对角度),用于机械控制功能、区域限制功能,或者用于远程操纵、自动驾驶。
41.另外,在液压挖掘机100的驾驶室4内具有:外部操作控制装置60,其在远程操纵、自动驾驶等无人驾驶时向车体控制装置11发送泵、控制阀等的驱动请求。在无人驾驶时,接受了该驱动请求信号的车体控制装置11使泵、控制阀等驱动,由此,即使所搭乘的操作员不进行操作装置15的操作,也能够使液压挖掘机100的液压致动器(动臂缸3d、斗杆缸3e、铲斗缸3f、行驶液压马达1a、回转液压马达2a等)驱动。
42.在液压挖掘机100的驾驶室4的外部,为了无人驾驶时的与外部的通信而具有通信终端61,能够进行与周围的作业者持有的作业者用通信终端(未图示)、远程操纵操作员操作的远程操纵装置(未图示)、远程监视车体的状态或远程操作车体的动作的控制室(未图示)的相互通信。
43.在液压挖掘机100设置有作为用于向周围通知车体的状态的显示器的状态显示灯62a、62b、62c、62d、62e、62f。状态显示灯62a、62b、62c、62d、62e、62f分别是单色的旋转灯。以下,有时将多个状态显示灯62a、62b、62c、62d、62e、62f统一记载为状态显示灯62。
44.图3是表示各状态显示灯的名称、显示色以及用途(点亮条件)的关系的图。在图3中,按各状态显示灯的名称201a~201f以表形式表示各状态显示灯的名称201、显示色202以及用途(点亮条件)203的关系。
45.液压挖掘机100所具有的状态显示灯62由
46.附加了“作业显示灯”(名称201a)的名称的状态显示灯62a(以下,称为作业显示灯62a)、
47.附加了“警告显示灯”(名称201b)的名称的状态显示灯62b(以下,称为警告显示灯62b)、
48.附加了“通信显示灯”(名称201c)的名称的状态显示灯62c(以下,称为通信显示灯62c)、
49.附加了“驾驶显示灯”(名称201d)的名称的状态显示灯62d(以下,称为驾驶显示灯62d)、
50.附加了“接近许可显示灯”(名称201e)的名称的状态显示灯62e(以下,称为接近许可显示灯62e)、
51.附加了“行动请求显示灯”(名称201f)的名称的状态显示灯62f(以下,称为行动请求显示灯62f)构成。
52.在作业显示灯62a中,为了向周围通知车体处于运转中,促使注意而采用黄色。
53.在警告显示灯62b中,为了通知异常、故障的产生、紧急时的状态而采用红色。
54.在通信显示灯62c中,采用蓝色作为表示通常状态的颜色之一。
55.在驾驶显示灯62d中,采用绿色作为表示正常状态的颜色。
56.在接近许可显示灯62e中,采用绿色作为表示许可周围的作业者向车体的接近的安全状态的颜色。
57.在行动请求显示灯62f中,采用蓝色作为用于对周围的作业者请求向车体接近(强制行动)的颜色。
58.想要从车体向无人驾驶的管理者、周围的作业者通知的信息如上述那样较多地存
在,但如果使用的颜色过多,则由此识别的容易性下降,因此,最好避免过度增加不必要地使用的颜色。
59.另外,在进行针对液晶面板等的基于文字的显示的情况下,能够传递更准确的信息,另一方面,存在直至作业者识别内容为止花费时间、或者能够目视确认的方向受限的担忧。
60.在本实施方式中,使用作为一般在工业机械中使用的颜色的红、黄、蓝、绿这4种颜色,作为分配给各颜色的含义,也对“正常”、“许可”这样的含义分配绿色,对向周围作业者的“指示(接近请求)”的含义分配蓝色,因此,难以产生含义的误识别、混淆等。
61.关于状态显示灯62各自的搭载位置,也考虑抑制含义的误识别、混淆等而如以下那样配置。
62.作业显示灯62a配置在上部回转体后端半径附近的配重上,以便在运转中容易从周围看到。
63.警告显示灯62b、通信显示灯62c、驾驶显示灯62d以监视远程操纵、自动驾驶的管理者为主要的通知对象,因此,配置于驾驶室的上表面,以便容易从远离车体的场所、比车体高的场所目视确认。
64.接近许可显示灯62e、行动请求显示灯62f以存在于车体的周围,特别是附近的作业者为主要的通知对象,因此,配置在驾驶室4的门的开闭把手附近即驾驶室左前,以便容易从接近车体的场所、作业者的视线的高度目视确认。
65.警告显示灯62b、通信显示灯62c、驾驶显示灯62d这3个状态显示灯62被配置为彼此靠近,即相连而成为一个整体。另外,接近许可显示灯62e、行动请求显示灯62f这2个状态显示灯62被配置为彼此靠近,即相连而成为一个整体。另外,将警告显示灯62b、通信显示灯62c、驾驶显示灯62d的集合与接近许可显示灯62e、行动请求显示灯62f的集合的距离分开地配置。通过这样配置,各个状态显示灯62在作为信息的通知对象的作业者目视确认状态显示灯62时,可以不产生含义的混乱。
66.并且,对于表示车体的运转状态的“正常”的绿色的状态显示灯和表示向车体的接近“许可”的绿色的状态显示灯,为了不对作为其通知对象的无人驾驶的管理者及周围作业者产生含义的混乱,将使用相同颜色的状态显示灯分开距离地配置,另外,将无人驾驶的管理者作为通知对象的状态显示灯配置在驾驶室上方,将周围作业者作为通知对象的状态显示灯配置在驾驶室下方,表示各个通知对象需要的信息的状态显示灯更容易进入视野。
67.并且,通过将以周围作业者作为通知对象的接近许可显示灯62e和行动请求显示灯62f配置在相连的位置,容易识别这两个表示了面向周围作业者的通知内容。
68.另外,通过应用以下那样的方法,能够进一步提高安全性和作业性。
69.驾驶显示灯62d可以配置在搭乘时的操作员无法从驾驶室内目视确认的位置,接近许可显示灯62e可以配置在搭乘时的操作员能够从驾驶室内目视确认的位置且位于驾驶室附近的驾驶室外的周围作业者能够目视确认的位置。
70.该情况下,相同绿色的显示灯即驾驶显示灯62d和接近许可显示灯62e中的、仅接近许可显示灯62e进入搭乘于驾驶室4的操作员的视野,因此,在操作员搭乘时,能够提高处于接近许可状态(周围作业者接近过来的可能性高的状态)的识别的容易度,能够提高安全性。
71.另外,能够在操作员搭乘的状态下确认接近许可显示灯62e的点亮,因此,能够在驾驶室内确认接近许可显示灯62e是否正常工作。
72.另外,接近许可显示灯62e可以设置在目视确认接近许可显示灯62e的周围作业者进入搭乘于驾驶室4的操作员的视野内的位置。
73.作为作业现场的规则,在规定了仅在接近许可显示灯62e点亮时许可接近的情况下,周围的作业者在接近车体时,首先要确认接近许可显示灯62e的点亮状态。因此,若能够目视接近许可显示灯62e的位置包含在搭乘于驾驶室4的操作员的视野内,则在周围作业者接近车体的情况下,该作业者能够迅速进入搭乘于驾驶室4的操作员的视野内。由此,能够抑制从车体右后方等的搭乘于驾驶室4的操作员难以目视确认的方向的作业者接近的可能性,能够提高作业现场的安全性。
74.如上所述,通过对各个状态显示灯62的配置和显示色进行研究,能够由位于车体周围的作业者和位于远离车体的位置的作业者(车体的管理/监视者)分别无误识别地识别必要的信息,能够提高作业者的安全性和作业性。
75.如图2所示,液压挖掘机100具有:车体控制装置11,其控制机体整体的动作;作为杆式开关的锁定开关12,其用于切换对车体的全部动作可否进行切换的动作锁定单元;显示装置5,其显示各种仪表类、机体信息,以便使操作员能够确认液压挖掘机的状况;开关盒13,其用于手动变更发动机转速或操作显示装置5;以及监视器控制装置14,其受理开关盒13的各种开关输入,变更显示装置5的显示内容。车体控制装置11、锁定开关12、显示装置5、开关盒13、监视器控制装置14被设置在驾驶室4的内部。
76.另外,在液压挖掘机100的驾驶室4内设置有进行液压挖掘机的各种操作的操作装置15。操作装置15例如是进行动臂抬升操作、动臂下降操作、斗杆推压操作、斗杆倾卸操作、铲斗推压操作、铲斗倾卸操作、左回转操作、右回转操作、右前进行驶操作、右后退行驶操作、左前进行驶操作、左后退行驶操作等的多个操作杆。
77.液压挖掘机100搭载发动机16作为原动机,与发动机16电连接的发动机控制装置17根据组装于发动机的温度传感器、拾取器的信号来掌握发动机16的状态,通过控制阀等来控制转速、转矩。
78.车体控制装置11、监视器控制装置14、发动机控制装置17通过can通信连接,分别进行必要的信息的收发。
79.例如,关于发动机转速控制,车体控制装置11根据由发动机控制刻度盘设定并输出的控制电压、操作装置15的操作状态、液压泵18的负荷状态、温度条件等来运算发动机目标转速,将运算出的发动机目标转速向发动机控制装置17发送。发动机控制装置17以成为由车体控制装置11运算出的发动机目标转速的方式控制发动机16,并且根据内置于发动机16的拾取传感器的信号来运算发动机实际转速并向车体控制装置11发送。监视器控制装置14取得处于can通信上的发动机目标转速和发动机实际转速,将取得的发动机目标转速、发动机实际转速等信息作为车体的状态显示之一而显示于显示装置5。
80.从由发动机16驱动的可变容量式的液压泵18排出的工作油经由控制液压油向各液压致动器1a、2a、3d、3e、3f的流动的控制阀19,向行驶液压马达1a、回转液压马达2a、动臂缸3d、斗杆缸3e及铲斗缸3f供给。
81.此外,在本实施方式中,例示了具有一个液压泵18的情况,但也可以构成为考虑同
时操作多个致动器的状况等而搭载多个液压泵。
82.操作装置15是电气式的操作杆,将与操作量对应的pwm输出信号(操作信号)向车体控制装置11输出。
83.作为液压源的先导泵20由发动机16驱动,来自先导泵20的排出压被供给到泵调节器21和作为动作锁定单元的锁定阀22。来自先导泵20的排出压通过未图示的先导溢流阀保持为先导一次压(例如4mpa)。
84.泵调节器21具有用于对来自先导泵20的先导一次压进行减压而使用的电磁比例阀即泵流量控制电磁阀,根据车体控制装置11输出的指令电流对先导一次压进行减压而生成泵流量控制压(二次压)。另外,泵调节器21具有控制液压泵18的倾转(排油容积)的控制机构,根据泵流量控制电磁阀的输出(泵流量控制压)来控制液压泵18的容积即排出流量。
85.泵调节器21以使液压泵18的特性在泵流量控制压为最小(例如0mpa)时成为泵容积最小、在泵流量控制压为最大(例如4mpa)时成为泵容积最大的方式进行控制。泵流量控制电磁阀在非控制状态(例如0ma)下处于切断位置(例如0mpa),以随着来自车体控制装置11的指令电流增加而泵流量控制压增加的方式进行控制。
86.在泵调节器21设置有用于检测泵流量控制压的泵流量控制压传感器23。由泵流量控制压传感器23检测出的泵流量控制压作为检测信号被输入到车体控制装置11。车体控制装置11使用预先保持的泵流量控制压与泵容积的关系,根据由泵流量控制压传感器23检测出的泵流量控制压来推定泵容积,将推定出的泵容积与发动机转速相乘,由此,运算液压泵18的排出流量。
87.锁定阀22是切换车体的全部动作可否的动作锁定单元。锁定阀22通过由车体控制装置11驱动的螺线管而切换到切断位置和连通位置。
88.锁定开关12在设置于驾驶室4内的锁定杆(未图示)处于锁定位置时,成为断开(端子间开放)状态。车体控制装置11监视锁定开关12的状态,在锁定开关12断开时将锁定阀22切换到非励磁状态的切断位置。
89.另外,锁定开关12在锁定杆处于锁定解除位置时成为接通(端子间导通)状态。车体控制装置11监视锁定开关12的状态,在锁定开关12接通时,通过对锁定阀22施加控制电压(例如24v)而切换到励磁状态的连通位置。
90.在锁定阀22与控制阀19之间的先导回路设置有先导压控制减压阀24。车体控制装置11根据作为操作装置15的输入信号的杆操作量的大小,驱动先导压控制减压阀24。
91.在锁定阀22处于连通位置时,向先导压控制减压阀24供给先导一次压,当通过先导压控制减压阀24生成先导操作压时,所生成的先导操作压使控制阀19内的多个阀芯(方向切换阀)活动,由此,调整从液压泵18排出的工作油的流动,从而能够进行对应的液压致动器1a、2a、3d、3e、3f动作。
92.在锁定阀22处于切断位置时,不向先导压控制减压阀24供给先导一次压,因此,也不生成先导操作压(例如,成为0mpa),液压致动器1a、2a、3d、3e、3f不能进行动作。
93.即,根据设置在驾驶室4内的锁定杆(未图示)的位置,切换车体的全部动作可否。具体而言,在锁定杆处于锁定位置时禁止车体的全部动作,在处于解除位置时允许车体的动作。
94.在先导压控制减压阀24与控制阀19之间的先导回路设置有用于检测先导操作压
的操作压传感器25。
95.操作压传感器25的检测信号被输入到车体控制装置11。车体控制装置11根据由操作压传感器25检测出的先导操作压,能够掌握液压挖掘机100的操作状况、先导压控制减压阀24是否正常工作。
96.在液压泵18与控制阀19之间的输送回路设置有用于检测泵排出压的泵排出压传感器26。车体控制装置11根据由泵排出压传感器26检测出的泵排出压,能够掌握液压挖掘机100的液压泵18的泵负荷。
97.车体控制装置11根据发动机转速、操作装置15的输入来计算基于操作的泵目标流量。另外,车体控制装置11根据发动机转速、操作状况、其他的车体状态(温度等)来运算限制马力,根据泵排出压传感器26的输入和限制马力来计算基于马力限制的泵上限流量。车体控制装置11选择基于操作的泵目标流量和基于马力限制的泵上限流量小的一方作为泵目标流量,驱动泵流量控制电磁阀,以使液压泵18的排出流量成为泵目标流量。
98.通信终端61从车体的外部接收用于进行远程操纵、自动驾驶等无人驾驶的指令信号,另外,向外部发送车体的姿势、各种状态信息。
99.通信终端61通过can通信与外部操作控制装置60连接。另外,外部操作控制装置60与车体控制装置11也通过can通信连接。外部操作控制装置60在液压挖掘机100的无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)时,将经由通信终端61从外部接收到的操作指令交接给车体控制装置11,由此,执行无人驾驶时的致动器动作、泵、阀类的工作。
100.另外,外部操作控制装置60通过连接外部操作控制装置60和车体控制装置11的can通信,能够掌握与车体控制装置11连接的各种开关、各种传感器的状态。
101.另外,通信终端61除了外部操作控制装置60之外,还通过can通信与车体控制装置11连接,能够将从车体控制装置11接收的车体的各种状态信息(温度、发动机转速、姿势信息等)经由网络向远程操作装置、控制室发送。
102.另外,通信终端61也能够经由车体控制装置11向监视器控制装置14输送指令,能够根据来自远程的指令使监视器(显示装置5)显示特定的消息、图标等。
103.另外,通信终端61通过以太网通信与车载的多个照相机63连接,通信终端经由网络发送该影像信号,由此,即使从远处也能够确认车体的周围影像。
104.在外部操作控制装置60电连接有作业显示灯62a、警告显示灯62b、通信显示灯62c、驾驶显示灯62d、接近许可显示灯62e、行动请求显示灯62f这6种旋转灯,来作为用于向周围通知车体的状态的状态显示灯,根据外部操作控制装置60的指令来切换点亮(开启)和熄灭(关闭)。
105.另外,在外部操作控制装置60连接有用于向周围的作业者通知与无人驾驶关联的语音消息、警报音的外部扬声器66(通知装置),根据外部操作控制装置60的指令输出通知音。
106.在液压挖掘机100的驾驶室4内搭载有用于进行有人驾驶和无人驾驶的切换的驾驶状态切换开关64,并与车体控制装置11电连接。驾驶状态切换开关64是所谓的瞬时型的开关,车体控制装置11能够判别驾驶状态切换开关64是被按压的状态(开启)还是未被按压的状态(关闭)。
107.另外,在液压挖掘机100的驾驶室4内搭载有用于供搭乘的操作员变更(切换)状态
显示灯62的点亮条件的点亮条件切换开关65,与车体控制装置11电连接。点亮条件切换开关65是所谓的瞬时型的开关,车体控制装置11能够判别点亮条件切换开关65是被按压的状态(开启)还是未被按压的状态(关闭)。
108.在此,虽未图示,但车体控制装置11、监视器控制装置14、发动机控制装置17、外部操作控制装置60分别由中央运算装置(cpu)、存储器、接口构成,由中央运算装置(cpu)执行预先保存在存储器内的程序,中央运算装置(cpu)根据保存在存储器内的设定值和从接口输入的信号进行处理,从接口输出信号。
109.图4是表示液压挖掘机中的车体的控制状态的状态迁移的图。另外,图5是表示在图4所示的各控制状态下,分别基于所搭乘的操作员和远程(外部)指令的车体操作的可否的关系的图。在图5中,按控制状态以表形式表示控制状态211、所搭乘的操作员的车体操作的可否212、以及远程(外部)指令的车体操作的可否213的关系。
110.在此,车体操作是指与液压挖掘机100的启动按键的开启/关闭操作和驾驶状态切换开关64的按下操作相当的操作以外的全部操作,例如包含发动机16的启动和停止、锁定阀22的切断和解除、液压致动器1a、2a、3d、3e、3f的动作、其他电气件的操作、车体的设定变更等操作。
111.在液压挖掘机100的按键关闭(电源断开)的状态300下,当通过搭乘于驾驶室4的操作员的操作进行按键开启操作时,车体控制装置11及外部操作控制装置60迁移至有人驾驶状态310。
112.有人驾驶状态310是通过手动操作使液压挖掘机100进行动作的状态。如图5所示,在有人驾驶状态310下,能够由搭乘于驾驶室4的操作员进行车体操作,另一方面,不能进行基于远程(外部)指令的车体操作。
113.在有人驾驶状态310下,在锁定阀22处于切断状态时,当搭乘于驾驶室4的操作员按下驾驶状态切换开关64时,车体控制装置11和外部操作控制装置60向作为无人驾驶状态320之一的无人驾驶暂时解除状态321迁移。
114.另外,在无人驾驶状态320的无人驾驶暂时解除状态321下,在锁定阀22处于切断状态时,若搭乘于驾驶室4的操作员按下驾驶状态切换开关64,则车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至有人驾驶状态310。
115.在此,在有人驾驶状态310与无人驾驶状态320之间的状态变化的条件中包含锁定阀22的切断状态是为了在车体必须停止的状态(即,液压致动器1a、2a、3d、3e、3f未动作的状态)下进行有人驾驶与无人驾驶的控制状态的切换,防止在控制状态的切换时车体意外地突然活动。
116.在此,在本实施方式中,在能够进行无人驾驶的工程机械(液压挖掘机100)运转的作业现场,全部的作业员持有能够进行网络连接的通信终端(作业员用通信终端:例如,手表型的可穿戴终端),作业员用通信终端、工程机械(液压挖掘机100)、以及管理和监视无人驾驶的控制室与同一网络连接,能够通过各个设备进行基于相互通信的数据收发。
117.如图5所示,在无人驾驶暂时解除状态321下,能够由搭乘于驾驶室4的操作员进行车体操作,另一方面,不能进行基于远程(外部)指令的车体操作。
118.在无人驾驶暂时解除状态321下,搭乘于驾驶室4的操作员(按下驾驶状态切换开关64的作业者)在移动到车体的作业范围外的基础上,确认车体周围的安全,操作作业员用
通信终端而向车体以及控制室发送无人驾驶开始许可信号。在无人驾驶暂时解除状态321下,当液压挖掘机100接收到无人驾驶开始许可信号时,车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至无人驾驶待机状态322。
119.无人驾驶待机状态322是通过控制室侧的判断能够随时开始远程操作的状态。如图5所示,在无人驾驶待机状态322下,搭乘于驾驶室4的操作员的车体操作(驾驶室4内的杆、开关类的操作)被切换为不可。另外,不能进行基于远程(外部)指令的车体操作。
120.在无人驾驶待机状态322下,取消无人驾驶状态320而返回到有人驾驶状态310的情况下,从作业员用通信终端或控制室对液压挖掘机100发送无人驾驶停止信号。若在无人驾驶待机状态322时液压挖掘机100接收到无人驾驶停止信号,则车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至无人驾驶暂时解除状态321,因此,在锁定阀22处于切断状态时,搭乘于驾驶室4的操作员按下驾驶状态切换开关64,由此,能够使车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至有人驾驶状态310。
121.在无人驾驶待机状态322下,控制室向液压挖掘机100发送无人驾驶开始信号,当液压挖掘机100接收到无人驾驶开始信号时,车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至无人驾驶作业状态323。
122.如图5所示,在无人驾驶作业状态323下,不能进行搭乘于驾驶室4的操作员的车体操作(驾驶室内的杆、开关类的操作),全部的操作仅能够通过远程(外部)指令进行。
123.这样,在本实施方式中,设定为从无人驾驶暂时解除状态321经由无人驾驶待机状态322迁移至无人驾驶作业状态323。即,为了迁移至能够进行基于远程(外部)指令的车体操作的无人驾驶作业状态323,设定为需要进行以基于作业员用通信终端的无人驾驶开始许可信号的发送为开始的、车体周围的作业者和控制室双方的意思确认。通过这样规定状态迁移的过程,能够防止周围作业者不希望的定时、无法进行周围的安全确认的定时的无人驾驶作业(车体的动作)的产生,能够提高安全性。
124.在无人驾驶作业状态323下的作业中,在由搭乘于驾驶室4的操作员暂时进行车体操作或返回到有人驾驶状态310的情况下,控制室对液压挖掘机100发送无人驾驶停止信号,当液压挖掘机100接收到无人驾驶停止信号时,车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至无人驾驶暂时解除状态321。
125.此外,优选无人驾驶作业状态323下的无人驾驶停止信号的发送不能从作业者用通信终端发送(或者,在车体侧的车体控制装置11、外部操作控制装置60中,在无人驾驶作业状态323下不受理来自作业者用通信终端的无人驾驶停止信号)。由此,在无人驾驶的作业中,不会意外地停止无人驾驶,能够提高无人驾驶的作业性。
126.在无人驾驶作业状态323下,当周围的作业者暂时请求无人驾驶的停止时,作业者操作作业者用通信终端向控制室发送无人驾驶停止请求。处于接收到无人驾驶停止请求的控制室的管理和监视者使车体进行动作直至作业的划分,在使车体的姿势与用于停止的适当的姿势匹配之后,对车体发送无人驾驶停止信号,接收到无人驾驶停止信号的车体迁移至无人驾驶暂时解除状态321。由此,能够使无人驾驶正常停止,因此,能够进行无人驾驶的作业进程的管理、安全的作业停止,能够提高作业现场的安全性和作业性。
127.在无人驾驶暂时解除状态321、无人驾驶待机状态322、无人驾驶作业状态323下,当车体接收到因紧急停止开关(未图示)的按下而发送的、或者经由网络发送的紧急停止信
号时,车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至无人驾驶强制停止状态324。此外,在无人驾驶暂时解除状态321、无人驾驶待机状态322、无人驾驶作业状态323下,在车体控制装置11、外部操作控制装置60判定为产生了对继续无人驾驶造成障碍的异常时,也同样地迁移至无人驾驶强制停止状态324。
128.关于无人驾驶强制停止状态324下的车体的行为,可以根据产生的事件的程度来设定。
129.例如,在判断为通过使发动机16持续运转而产生危险的状况的情况下,考虑自动地使发动机16停止。另外,如果前姿势为偏离正常范围的程度,则也可以仅使液压致动器1a、2a、3d、3e、3f的动作停止。
130.关于使液压致动器1a、2a、3d、3e、3f停止的方法,例如在紧急停止开关被按压的情况下,考虑使液压致动器1a、2a、3d、3e、3f立即停止。另外,如果是网络连接中断这样的程度,则通过车体侧的控制使液压致动器1a、2a、3d、3e、3f缓慢地停止,由此,能够减小车体、货物因紧急停止而大幅摇晃带来的影响,能够提高安全性。
131.另外,关于锁定阀22,若在使车体停止时自动地切换为锁定状态,则能够防止之后在作业员搭乘时意外地与杆接触而使车体活动这样的误操作。
132.如图5所示,在无人驾驶强制停止状态324下,是无人驾驶停止的状态,因此,车体操作仅能够由搭乘于驾驶室4的操作员(驾驶室4内的杆、开关类)进行。
133.在无人驾驶强制停止状态324下,在锁定阀22处于切断状态时,若搭乘于驾驶室4的操作员按下驾驶状态切换开关64,则车体控制装置11和外部操作控制装置60迁移至有人驾驶状态310。由此,例如,即使在网络连接产生问题而无法进行无人驾驶的情况下,作业者也能够搭乘于液压挖掘机100的驾驶室4而使车体退避。
134.另外,在无人驾驶强制停止状态324下,在车体控制装置11、外部操作控制装置60判断为消除了异常状态的情况下,自动地迁移至无人驾驶暂时解除状态321。
135.接着,对基于外部操作控制装置的状态显示灯的控制进行说明。
136.图6是表示有人驾驶状态下的状态显示灯的控制模式的切换的情形的图,图7~图9是表示各控制模式下的控制表的图。另外,图10是表示无人驾驶状态下的控制表的图。
137.在图7~图10所示的控制表中,状态显示灯的名称221、显示色222以及点亮条件(点亮时的车体的状态)223的关系按状态显示灯(详细而言,按状态显示灯的名称221a~221f)设定,并存储在外部操作控制装置60中。
138.外部操作控制装置60控制状态显示灯62的点亮熄灭。状态显示灯62的点亮控制大致分为有人驾驶状态310时和无人驾驶状态320时进行切换。并且,有人驾驶状态310时的点亮控制在每次按压点亮条件切换开关65时在“点亮控制模式1”~“点亮控制模式3”之间切换。
139.首先,对有人驾驶状态310时的点亮控制进行说明。
140.外部操作控制装置60保持“点亮控制模式1”(参照图7)、“点亮控制模式2”(参照图8)、“点亮控制模式3”(参照图9)这三种控制表作为有人驾驶状态310下的状态显示灯62的点亮控制模式。每当搭乘于驾驶室4的操作员按下点亮条件切换开关65时,控制模式按照“点亮控制模式1”、“点亮控制模式2”、“点亮控制模式3”、“点亮控制模式1”的顺序进行切换。此外,外部操作控制装置60存储在按键关闭时选择的点亮控制模式,在下次的按键开启
时,读出并使用上次结束时的点亮控制模式。
141.如图7所示,在有人驾驶状态310的“点亮控制模式1”下,作业显示灯62a在发动机运转时点亮。这是为了向周围通知液压挖掘机100处于运转中。
142.接近许可显示灯62e在发动机停止时或锁定阀22处于切断位置时点亮。即,在确保车体不活动的状态时点亮。
143.由此,在需要周围的作业者不得不停止接近车体时,周围的作业者能够目视确认搭乘于驾驶室4的操作员是否可靠地使车体成为停止状态,作业现场的安全性提高。
144.警告显示灯62b、通信显示灯62c、驾驶显示灯62d、行动请求显示灯62f是用于通知与无人驾驶状态320关联的信息的状态显示灯62,因此,始终熄灭。
145.由此,因不向周围的作业者通知不需要的信息,能够提高是否真正需要的信息即接近许可的目视确认性,并且对于管理和监视无人驾驶的作业者而言,通过确认通知这些无人驾驶的状态的状态显示灯62熄灭,也能够判断为不是无人驾驶状态320(成为不受理外部指令的状态)。
146.如图8所示,在有人驾驶状态310的“点亮控制模式2”下,作业显示灯62a与“点亮控制模式1”同样地在发动机16运转时点亮,但除此以外的状态显示灯始终熄灭。即,成为与仅具有有人驾驶状态的液压挖掘机相同的点亮模式。
147.如“点亮控制模式1”那样能够进行表示接近许可的通知对于周围作业者而言能够提高安全性,但接近许可显示灯62e设置于进入搭乘于驾驶室4的操作员的视野的场所,因此,在作业中断中等发动机停止中、锁定阀切断中,可以认为对接近许可显示灯62e持续点亮感到厌烦。
148.在这样的情况下,向周围的作业者的接近许可的通知与以往相同(基于手势、声、音)地运用,使搭乘于驾驶室4的操作员的作业性优先,可以选择能够使接近许可显示灯62e始终熄灭的模式(即,“点亮控制模式2”)。
149.如图9所示,有人驾驶状态310的“点亮控制模式3”与“点亮控制模式1”的不同点在于,将在发动机停止时或者在锁定阀22处于切断位置时,即在确保车体不活动的状态时点亮的状态显示灯62设为驾驶显示灯62d而不是接近许可显示灯62e。
150.由此,能够消除在“点亮控制模式1”中担忧的点,即在有人驾驶时点亮的状态显示灯62进入搭乘于驾驶室4的操作员的视野而引起的厌烦。在无人驾驶状态320下,在驾驶显示灯62d点亮时,通信显示灯62c也必定点亮,因此,对于管理和监视无人驾驶的作业者而言,通过确认通信显示灯62c熄灭,即使驾驶显示灯62d点亮,也能够判断为不是无人驾驶状态320(即,成为不受理外部指令的状态)。
151.接着,对无人驾驶状态320时的点亮控制进行说明。外部操作控制装置60保持规定了无人驾驶状态320下的状态显示灯62的点亮控制模式(参照图10)的控制表。
152.如图10所示,在无人驾驶状态320下,作业显示灯62a在发动机运转时点亮。
153.警告显示灯62b在控制状态为无人驾驶强制停止状态324时点亮。通过红色的显示灯,向管理和监视者通知处于无法继续无人驾驶的异常状态。
154.通信显示灯62c在控制状态为无人驾驶暂时解除状态321、无人驾驶待机状态322、无人驾驶作业状态323、无人驾驶强制停止状态324中的任一个(即,不是有人驾驶状态时)且车体与控制室的网络连接正常时点亮。在实际的作业时,在有人驾驶状态310下熄灭,因
此,在搭乘于驾驶室4的操作员按压驾驶状态切换开关64而迁移至无人驾驶暂时解除状态321时,如果网络连接正常,则从熄灭切换为点亮。作业者确认该通信显示灯62c点亮和警告显示灯62b熄灭,能够识别车体处于进行无人驾驶的状态。
155.驾驶显示灯62d在控制状态为无人驾驶作业状态323时点亮。在驾驶显示灯62d点亮时,不能进行基于搭乘于驾驶室4的操作员的车体操作,能够进行基于远程(外部)指令的车体操作。
156.接近许可显示灯62e在控制状态为无人驾驶暂时解除状态321、无人驾驶待机状态322、无人驾驶强制停止状态324中的任一个(即,在无人驾驶状态320下不是无人驾驶作业状态323时)且发动机停止中或锁定阀22为切断状态(即,确保了车体不活动的状态)时点亮。即使在发动机停止中、锁定阀22切断中,如果是无人驾驶作业状态323,则也不点亮(熄灭)。这是考虑了即使锁定阀22处于切断中,在无人驾驶作业状态323的情况下也可能通过远程(外部)指令将锁定阀22切换为解除状态而使车体开始活动,仅在可靠地成为不受理远程(外部)指令的状态的情况下,向周围作业者通知接近许可,由此,进一步提高安全性。
157.行动请求显示灯62f在无人驾驶状态320的车体中产生了向作业者请求搭乘于驾驶室而进行特定的行动的异常状态时(这是向无人驾驶强制停止状态324的迁移条件之一)、或者车体接收到行动请求显示灯62f的点亮信号时点亮。在此,行动请求显示灯62f的点亮信号从管理和监视无人驾驶的控制室经由网络被发送。
158.例如,在以无人驾驶作业状态620实施远程操纵作业的过程中(即,无人驾驶作业状态323的情况下),在车体与控制室的网络连接被切断时,驾驶状态从无人驾驶状态320的无人驾驶作业状态323迁移至无人驾驶强制停止状态324,外部操作控制装置60使液压致动器1a、2a、3d、3e、3f的动作停止,将锁定阀22切断。成为该状态(无人驾驶强制停止状态324)的车体虽然是无法进行基于远程(外部)指令的车体操作的状态,但若长时间放置成为异常状态的车体,则会妨碍作业,因此,为了进行恢复作业,需要变更车体的姿势,或使车体移动到安全的场所或特定的避难场所。但是,可以想象到在管理和监视者从处于远离车体的场所的控制室去往车体的情况下,将会需要时间,或者在管理和监视者为一人的情况下,在控制室侧没有确认信息的作业者,恢复作业的效率将会下降。
159.这样的情况下,作为成为前提的作业现场的运用规则,通过预先共享“在行动请求显示灯62f的点亮时搭乘于车体的驾驶室4并协助恢复作业”,从而在成为无人驾驶强制停止状态324时使行动请求显示灯62f点亮,由此,能够对处于车体的附近的作业者要求协助。
160.并且,在使行动请求显示灯62f点亮时,若在驾驶室4内的监视器(显示装置5)显示控制室、管理监视者的9游会的联系方式(电话号码)、对搭乘的作业者要求的操作、行动,则能够顺畅地进行恢复作业。
161.作为其他场景,例如,即使是正常地以无人驾驶作业状态运转中的情况,在想要直接目视确认车体周围的状况的情况下,也能够在从控制室向车体发送无人驾驶停止信号的同时,发送行动请求显示灯点亮信号。该情况下,通过使周围的作业者参与搭乘于驾驶室的合作,也能够缩短车体的停止时间,从而能够提高作为作业现场整体的作业性。
162.另外,并且,在该行动请求显示灯62f点亮时,若从与外部操作控制装置60连接的外部扬声器66输出声音引导,则周围的作业者也能够更容易注意到车体的状态。
163.另外,通过对行动请求显示灯62f的熄灭进行如下运用,能够进一步提高作业性。
例如,在行动请求显示灯62f点亮时,在请求作业者搭乘于液压挖掘机100来实施恢复应对的情况下,外部操作控制装置60、远程的控制室监视此时的车体的状态(例如,异常状态、车体的姿势等信息)。此时,若外部操作控制装置60、控制室判定为满足熄灭条件,则外部操作控制装置60使行动请求显示灯62f熄灭,该熄灭条件包含想要作业者搭乘并进行应对的作业已完成(例如,异常状态消除、变更为指定的车体姿势)。
164.通过这样构成,搭乘于液压挖掘机100的作业者观察行动请求显示灯62f的点亮,能够更明确地知晓对自己请求的行动已完成,因此,能够快速且准确地进行作业完成的判断,能够进一步提高作为作业现场的作业性。
165.此外,此时,通过作业者用通信终端、驾驶室4内的通信终端61等,若搭乘了液压挖掘机100的作业者与车体的管理和监视者通过通话等相互传递信息,则能够更快且准确地进行作业。
166.对如以上那样构成的本实施方式的效果进行说明。
167.考虑如下情况:在作业机械进行无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)的情况下,产生工程机械的周围的作业者不得不停止接近无人驾驶中的车体的需要、中断工程机械的作业的需要。
168.此时,例如,即使是周围的作业者能够强制地使无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)中的工程机械停止的情况,若实际使无人驾驶停止,则基于无人驾驶的作业也会意外地中断或者停止,导致作业性的不必要的降低。
169.即使是对远程管理工程机械的无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)的管理者通过某种联络手段请求使无人驾驶暂时中断的情况,如果未向周围的作业者传达车体处于不活动的状态,则周围的作业者无法确认安全,因此,无法接近工程机械,导致作业性的降低。另外,也考虑如下情况:即使是无人驾驶未被中断的情况,周围的作业者也会因为作业机械不活动的情形而误认为无人驾驶的中断,从而对工程机械不在意。
170.另外,在作业机械进行无人驾驶(远程驾驶、自动驾驶)的情况下,监视无人驾驶的管理者为了进行安全管理、作业管理而需要掌握作业机械的动作状态。进行无人驾驶的工程机械通过网络通信与管理者操作的控制装置连接,若网络连接正常,则管理者能够通过控制室的监视器等掌握车体的状态,但在网络通信被切断的情况下,无法通过监视器等确认作业机械的动作状态。
171.与此相对,在本实施方式中,在施工现场进行作业的液压挖掘机100中,具有:车体控制装置11,其控制液压挖掘机100的动作;外部操作控制装置60,其根据经由通信终端61从外部接收到的操作信号生成控制信号,将控制信号向车体控制装置11送出,由此,进行不需要由操作员搭乘于驾驶室4所进行的操作的无人驾驶的控制;驾驶显示灯62d,其表示液压挖掘机100的无人驾驶处于正常动作中;接近许可显示灯62e,其表示作业者向液压挖掘机100的接近许可,外部操作控制装置60根据由车体控制装置11收集到的信息,在判定为液压挖掘机100正常动作的情况下控制为使驾驶显示灯62d点亮,并且在判定为能够允许作业者向液压挖掘机100接近的情况下控制为使接近许可显示灯62e点亮的方式进行控制,因此,能够将车体的动作状态简洁地通知给周围的作业者、管理者,从而能够兼顾车体的周围的作业者、管理者的安全性和作业性。
172.<附记>
173.此外,本发明并不限定于上述的实施方式,包含不脱离其主旨的范围内的各种变形例、实施方式的组合。另外,本发明并不限定于具有在上述的实施方式中说明的全部结构,也包含变更或删除了该结构的一部分的结构。
174.例如,在上述的实施方式中,例示通过使状态显示灯62点亮而将分别分配给信息显示灯62的信息向液压挖掘机100的周围的作业者、处于控制室的管理和监视者传递的情况进行了说明,但并不局限于此,例如,也可以通过使状态显示灯62闪烁来传递信息。
175.另外,上述的各结构、功能等也可以通过例如在集成电路中设计它们的一部分或全部等来实现。另外,上述的各结构、功能等也可以通过处理器解释并执行实现各个功能的程序而由软件实现。
176.附图标记说明
[0177]1…
下部行驶体、1a
…
行驶液压马达、1b
…
履带、2
…
上部回转体、2a
…
回转液压马达、3
…
前作业机、3a
…
动臂、3b
…
斗杆、3c
…
铲斗、3d
…
动臂缸、3e
…
斗杆缸、3f
…
铲斗缸、4
…
驾驶室、5
…
显示装置、6~8
…
角度传感器、9
…
倾斜传感器、10
…
回转角度传感器、11
…
车体控制装置、12
…
锁定开关、13
…
开关盒、14
…
监视器控制装置、15
…
操作装置、16
…
发动机、17
…
发动机控制装置、18
…
液压泵、19
…
控制阀、20
…
先导泵、21
…
泵调节器、22
…
锁定阀、23
…
泵流量控制压传感器、24
…
先导压控制减压阀、25
…
操作压传感器、26
…
泵排出压传感器、60
…
外部操作控制装置、61
…
通信终端、62
…
状态显示灯、62a
…
作业显示灯、62b
…
警告显示灯、62c
…
通信显示灯、62d
…
驾驶显示灯、62e
…
接近许可显示灯、62f
…
行动请求显示灯、63
…
照相机、64
…
驾驶状态切换开关、65
…
点亮条件切换开关、66
…
外部扬声器、100
…
液压挖掘机、221a~221f
…
状态显示灯的名称、222
…
显示色、223
…
点亮条件、300
…
状态、310
…
有人驾驶状态、320
…
无人驾驶状态、321
…
无人驾驶暂时解除状态、322
…
无人驾驶待机状态、323
…
无人驾驶作业状态、324
…
无人驾驶强制停止状态、620
…
无人驾驶作业状态。