装入机械的控制系统、方法以及装入机械与流程

1.本发明涉及装入机械的控制系统、方法以及装入机械。本技术基于2020年11月27日在日本技术的特愿2020-196924号主张优先权，并将其内容援引于此。


背景技术：

2.在专利文献1中公开了通过使操作杆倾动来产生与操作杆的倾动量相应的控制信号的杆式信号产生装置。另外，该杆式信号产生装置具有如下功能：在操作杆到达行程末端的情况下，在使其倾动的状态下保持操作杆，并且根据来自规定的传感器等的信号使倾动状态恢复到中立状态。因此，根据该杆式信号产生装置，在操作杆到达行程末端之后，即使操作员将手从操作杆离开，也持续地输出与该操作杆的倾动量及倾动方向相应的控制信号。因此，例如在通过该杆式信号产生装置而操作轮式装载机的工作装置的情况下，在同时进行一边使轮式装载机行驶一边使工作装置上升等这样的多个不同的操作时，操作员能够集中于轮式装载机的行驶操作。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2000-105618号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.如上所述，根据专利文献1所记载的杆式信号产生装置，只要使操作杆倾斜到保持倾动状态为止，然后即使将手放开，也能够使例如铲斗等作业工具移动到规定的高度而自动停止。
8.然而，根据某个特定的作业循环，轮式装载机在利用铲斗等作业工具挖掘砂土等挖掘对象之后，使铲取挖掘物的作业工具上升而装入搬运车辆等。之后，使作业工具下降并成为挖掘姿态，再次进行挖掘对象的挖掘和挖掘物的铲起。在这样的作业循环中，例如，若能够根据使作业工具下降的操作，使作业工具的姿态自动地向挖掘姿态变化，则能够使操作省力化。然而，使正在上升的作业工具下降的操作不限于作业工具为空载状态的情况，也有时在载货状态的情况下进行。在载货状态的情况下，若使作业工具的姿态自动地向挖掘姿态变化，则存在挖掘物不适当地洒落的情况。
9.本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种在自动控制作业工具的姿态的情况下能够适当地决定作业工具的目标姿态的装入机械的控制系统、方法以及装入机械。
10.用于解决课题的方案
11.本发明的第一方案是具有包括作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部的工作装置的装入机械的控制系统，且具备控制器。控制器被编程为进行以下的处理。控制器判别作业工具的载货的有无。控制器基于载货的有无的判别结果来决定表示作业工
具的目标姿态的目标工作装置姿态。
12.本发明的第二方案是为了控制具有包括作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部的工作装置的装入机械而由控制器执行的方法，且具备以下的步骤。第一步骤是判别作业工具的载货的有无。第二步骤是基于载货的有无的判别结果来决定表示作业工具的目标姿态的目标工作装置姿态。
13.本发明的第三方案是一种作业车辆，其具备：工作装置，其具有作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部；操作部，其用于操作所述可动支承部；以及控制器。控制器被编程为执行以下的处理。控制器判别所述作业工具的载货的有无。控制器在对操作部进行了规定的操作的情况下，基于载货的有无的判别结果来决定表示所述作业工具的目标姿态的目标工作装置姿态。控制器以成为目标工作装置姿态的方式输出控制可动支承部的指令。
14.发明效果
15.根据本发明，能够提供在自动控制作业工具的姿态的情况下能够适当地决定作业工具的目标姿态的装入机械的控制系统、方法以及装入机械。
附图说明
16.图1是表示实施方式的装入机械的侧视图。
17.图2是表示实施方式的装入机械的动作例的侧视图。
18.图3是表示实施方式的装入机械的其他动作例的侧视图。
19.图4是表示实施方式的装入机械的其他动作例的侧视图。
20.图5是表示实施方式的装入机械的控制系统的构成例的框图。
21.图6是表示实施方式的动臂操作装置的构成例的立体图。
22.图7是表示实施方式的控制器的结构的概略框图。
23.图8是表示实施方式的装入机械的动作例的示意图。
24.图9是表示实施方式的控制器的动作例的流程图。
具体实施方式
25.以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。需要说明的是，在各图中，对于相同或对应的结构使用相同的附图标记并适当省略说明。
26.在本实施方式中，在装入机械1中设定局部坐标系，一边参照局部坐标系一边对各部分的位置关系进行说明。在局部坐标系中，将沿装入机械1的左右方向(车宽方向)延伸的第一轴设为x轴，将沿装入机械1的前后方向延伸的第二轴设为y轴，将沿装入机械1的上下方向延伸的第三轴设为z轴。x轴与y轴正交。y轴与z轴正交。z轴与x轴正交。+x方向为右方向，-x方向为左方向。+y方向为前方向，-y方向为后方向。+z方向为上方向，-z方向为下方向。
27.[装入机械的概要]
[0028]
图1是表示实施方式的装入机械1的侧视图。实施方式的装入机械1例如是轮式装载机。在以下的说明中，将装入机械1适当地称为轮式装载机1。
[0029]
如图1所示，轮式装载机1具有车身2、驾驶室3、行驶机构4、以及工作装置10。轮式
装载机1通过行驶机构4在作业现场行驶。轮式装载机1在作业现场使用工作装置10来实施作业。轮式装载机1能够使用工作装置10来实施挖掘作业、装入作业、搬运作业以及除雪作业等作业。
[0030]
驾驶室3支承于车身2。在驾驶室3的内部配置有供操作员就座的驾驶座31、后述的操作装置32以及输入显示部34。
[0031]
行驶机构4具有能够旋转的车轮5。车轮5支承车身2。轮式装载机1能够通过行驶机构4在路面rs上行驶。需要说明的是，在图1中，仅图示左侧的前轮5f及后轮5r。
[0032]
工作装置10支承于车身2。工作装置10由作为作业工具的一例的铲斗12、以及使铲斗12的位置和姿态变化的可动支承部17构成。在图1所示的例子中，可动支承部17具备动臂11、一对动臂缸13、铲斗缸14、双臂曲柄15、以及连杆16。
[0033]
动臂11以能够相对于车身2转动的方式被支承，并根据动臂缸13的伸缩而如图1～图4所示那样在上下方向上移动。动臂缸13是产生用于使动臂11移动的动力的致动器，且一端部与车身2连结，另一端部与动臂11连结。在操作员操作动臂操作装置33时，动臂缸13伸缩。由此，动臂11在上下方向上移动。动臂缸13例如是液压缸。
[0034]
铲斗12是具有铲尖12t且用于进行砂土等挖掘对象物的挖掘、装载的作业工具。铲斗12以能够相对于动臂11转动的方式连结，并且以能够转动的方式与连杆16的一端部连结。连杆16的另一端部以能够转动的方式与双臂曲柄15的一端部连结。在双臂曲柄15中，中央部以能够转动的方式与动臂11连结，另一端部以能够转动的方式与铲斗缸14的一端部连结。铲斗缸14的另一端部以能够转动的方式与车身2连结。铲斗12通过铲斗缸14产生的动力而工作。铲斗缸14是产生用于使铲斗12移动的动力的致动器。在操作员对规定的工作装置杆进行操作时，铲斗缸14伸缩。由此，铲斗12摆动。铲斗缸14例如是液压缸。铲尖12t具有山形刃、平刃等形状，能够更换地安装于铲斗12的端部。
[0035]
需要说明的是，在本实施方式中，如图2所示，将铲尖12t朝下的铲斗12的姿态称为倾倒姿态。倾倒姿态例如是能够将铲斗12内的挖掘物装入搬运车辆等的姿态。另外，如图3所示，将铲尖12t朝向路面rs与水平方向(包含大致水平方向)的铲斗12的姿态称为挖掘姿态(或者挖掘时的行驶姿态)。挖掘姿态例如是开始砂土等挖掘对象物的挖掘时、或朝向挖掘对象物行驶时的姿态(或适于开始挖掘时或行驶时的姿态)。另外，如图4所示，将铲尖12t朝上的铲斗12的姿态称为铲入姿态(倾斜姿态)。铲入姿态例如是能够将挖掘物保持在铲斗12内的姿态。轮式装载机1例如使铲斗12为挖掘姿态(或从挖掘姿态到铲尖12t比路面rs低的姿态)，通过向前方方向行驶而开始挖掘位于前方的挖掘对象物。需要说明的是，在轮式装载机1中，由于铲尖方向与路面rs实质上水平，因此挖掘姿态也可以称为水平姿态。
[0036]
[控制系统的结构]
[0037]
图5是表示实施方式的轮式装载机1的控制系统的构成例的框图。如图5所示，轮式装载机1具备动力源201、pto(power take off)202、液压泵203、控制阀200、操作装置32、输入显示部34、以及控制器100。
[0038]
动力源201产生用于使装入机械动作的驱动力。作为动力源，可例示内燃机或电动机。
[0039]
pto202将动力源201的驱动力的至少一部分向液压泵203传递。pt0202将动力源201的驱动力分配给行驶机构4和液压泵203。
[0040]
液压泵203由动力源201驱动，且排出工作油。从液压泵203排出的工作油的至少一部分经由控制阀200分别向动臂缸13及铲斗缸14供给。控制阀200控制从液压泵203分别向动臂缸13及铲斗缸14供给的工作油的流量及方向。工作装置10通过来自液压泵203的工作油进行动作。
[0041]
操作装置32配置于驾驶室3的内部。操作装置32由操作员操作。操作员操作操作装置32，实施轮式装载机1的行进方向和行驶速度的调整、前进或后退的切换、以及工作装置10的操作。操作装置32例如包括转向盘、换挡杆、油门踏板、制动踏板以及用于操作工作装置10的动臂11的动臂操作装置33。输入显示部34由输入装置和显示装置的组合、触摸面板等输入显示装置等构成。操作员使用输入显示部34，设定例如后述的工作装置10的控制中的目标位置、目标姿态的存储值。
[0042]
图6是表示实施方式的动臂操作装置33的构成图。如图6所示，动臂操作装置33具备能够相对于中立位置进行倾动操作的操作杆33l。动臂操作装置33例如是专利文献1所记载的杆式信号产生装置，并具备操作杆33l，且具有在倾动位置33d保持操作杆33l的保持机构。倾动位置33d例如是操作杆33l到达行程末端的位置。
[0043]
动臂操作装置33输出与操作杆33l的倾动方向和倾动量相应的控制信号。另外，动臂操作装置33在通过保持机构将操作杆33l保持在倾动位置33d的情况下输出表示该意思的规定的操作模式信号。需要说明的是，在本实施方式中，将操作杆33l被保持在倾动位置33d的状态称为倾动保持状态。
[0044]
动臂操作装置33在输入了恢复指示信号的情况下，使操作杆33l从倾动保持状态恢复到中立状态。恢复指示信号例如是表示后述的动臂11的角度或双臂曲柄15的角度达到规定的角度、后述的动臂缸13或铲斗缸14达到规定的长度的信号。
[0045]
需要说明的是，动臂操作装置33例如可以是不具有在倾动位置33d保持操作杆的保持功能的操作杆。在进行使操作杆倾斜至行程末端的操作的情况下，也可以进行使操作杆33l成为被保持在倾动位置33d的状态的操作(倾动保持操作)的情况。在该情况下，若该操作员的手离开操作杆，则操作杆恢复到中立状态，但即使倾动保持状态持续到工作装置10的位置、姿态成为规定的状态，也能够输出规定的操作模式信号。或者，也可以在操作装置32设置与动臂下降保持操作对应的按钮等规定的操作件。在进行了按压该按钮等的操作的情况下，也可以设为进行倾动保持操作的情况。
[0046]
另外，轮式装载机1具有工作装置负载传感器71、动臂角传感器72、以及铲斗角传感器73。
[0047]
工作装置负载传感器71检测施加于工作装置10的负载。工作装置负载传感器71例如是配置于工作装置10的至少一部分的应变仪、测力传感器等负载测定设备。由工作装置负载传感器71检测出的负载数据向控制器100输出。需要说明的是，施加于工作装置10的负载例如也可以使用检测驱动动臂缸13的压力油的压力的液压传感器或检测驱动铲斗缸14的压力油的压力的液压传感器来检测。在该情况下，在挖掘物保持于铲斗12的状态和未保持挖掘物的状态下，施加于工作装置10的负载变化。工作装置负载传感器71通过检测施加于工作装置10的负载的变化，能够检测在铲斗12内所保持的挖掘物的有无。
[0048]
动臂角传感器72检测动臂11相对于车身2的角度，并将检测数据向控制器100输出。动臂角传感器72例如是配置于车身2与动臂11的连结部的角度传感器。需要说明的是，
动臂11的角度也可以根据动臂缸13的行程量计算。
[0049]
铲斗角传感器73是用于检测铲斗12的角度的传感器。铲斗角传感器73例如是配置于动臂11与双臂曲柄15的连结部的角度传感器。铲斗角传感器73检测双臂曲柄15相对于动臂11的角度，并将检测数据向控制器100输出。基于动臂角传感器72检测出的动臂11相对于车身2的角度、和铲斗角传感器73检测出的双臂曲柄15相对于动臂11的角度，能够计算铲斗12相对于动臂11(以及车身2)的角度。需要说明的是，铲斗12相对于动臂11的角度例如也可以在铲斗12与动臂11的连结部，使用检测铲斗12相对于动臂11的角度的传感器来检测。另外，双臂曲柄15相对于动臂11的角度、铲斗12相对于动臂11的角度也可以根据动臂缸13的行程量和铲斗缸14的行程量计算。
[0050]
[控制器的结构]
[0051]
图7是表示实施方式的轮式装载机1的控制器100的构成图。控制器100例如使用具有处理器、主存储装置、辅助存储装置、输入输出装置等的fpga(field programmable gatearray)、微型计算机而构成。控制器100作为由硬件或硬件和程序等软件的组合构成的功能结构，且具备操作信号检测部101、动臂角取得部102、铲斗载货状态推定部103、铲斗角取得部104、存储部105、目标动臂角决定部106、目标铲斗角决定部107、动臂缸控制部108、以及铲斗缸控制部109。另外，目标动臂角决定部106、目标铲斗角决定部107构成决定部110。另外，动臂缸控制部108、铲斗缸控制部109构成控制部111。
[0052]
本实施方式的控制器100是对具有使铲斗12、铲斗12的位置和姿态变化的可动支承部17的工作装置10进行控制的装置。并且，控制器100具备：铲斗载货状态推定部103(判别部)，其判别铲斗12内的载货的有无；以及决定部110，其基于载货的有无的判别结果来决定表示铲斗12的控制中的目标位置与目标姿态的目标工作装置姿态。另外，控制器100具备以成为目标工作装置姿态的方式控制工作装置10的控制部111。
[0053]
需要说明的是，图7仅表示与控制器100所具有的多个功能中的、操作装置32(操作部)所具有的动臂操作装置33的操作相应的控制所对应的结构。另外，在后述的控制器100的动作例中，对进行与动臂操作装置33的操作相应的控制中的、使图6所示的动臂操作装置33向前方方向倾动保持状态(将操作杆33l保持在倾动位置33d的状态)的操作(称为动臂下降保持操作)的情况进行说明。
[0054]
决定部110例如在对动臂操作装置33进行动臂下降保持操作时，在有载货的情况下，以铲斗12成为铲入姿态的方式决定目标工作装置姿态，在无载货的情况下，以铲斗12成为挖掘姿态的方式决定目标工作装置姿态。图8表示由决定部110进行的目标工作装置姿态的决定的例子。图8的(a)表示在图1所示的工作装置姿态(其中为载货状态(有载货20的状态))下，对动臂操作装置33进行动臂下降保持操作的情况下的、目标工作装置姿态(目标位置和目标姿态)的决定例。在该情况下，目标姿态是铲入姿态，目标位置是动臂下降停止位置且从路面rs起高度h(例如铲斗12的最低高度)的位置。另外，图8的(b)表示在图2所示的工作装置姿态(空载状态(无载货20的状态))下进行动臂下降保持操作的情况下的、目标工作装置姿态(目标位置和目标姿态)的决定例。在该情况下，目标姿态是挖掘姿态，目标位置是从路面rs起高度h(例如铲斗12的最低高度)的动臂下降停止位置。
[0055]
控制部111根据动臂操作装置33的手动的操作来控制工作装置10，并且在进行动臂下降保持操作的情况下，以成为决定部110所决定的目标工作装置姿态的方式控制工作
装置10。在进行动臂下降保持操作的情况下，控制部111例如控制动臂缸13的长度即动臂缸长度和铲斗缸14的长度即铲斗缸长度，以成为目标工作装置姿态。在图7所示的例子中，控制部111通过以使当前的工作装置姿态成为目标工作装置姿态的方式对控制阀200输出规定的控制信号(称为动臂缸指令)来控制动臂缸长，并且通过对控制阀200输出规定的控制信号(称为铲斗缸指令)来控制铲斗缸长度。
[0056]
操作信号检测部101接收操作装置32内的动臂操作装置33的操作信号，在进行动臂下降保持操作的情况下，输出表示进行动臂下降保持操作的信号。操作信号检测部101例如可以在倾动状态被保持的期间，持续地进行表示进行了动臂下降保持操作的信号的输出，也可以在倾动状态的开始或结束的定时进行。
[0057]
动臂角取得部102接收动臂角传感器72检测出的数据，取得当前的动臂角。动臂角取得部102将取得的当前的动臂角数据向动臂缸控制部108输出。当前的动臂角数据例如也可以是表示当前的动臂缸长度的数据。
[0058]
铲斗载货状态推定部103接收来自工作装置负载传感器71的信号和来自动臂角传感器72的信号，并推定工作装置负载。而且，铲斗载货状态推定部103将推定出的工作装置负载与规定的阈值进行比较，在工作装置负载超过该阈值的情况下判别为有载货，在不超过的情况下判别为无载货。并且，铲斗载货状态推定部103对目标铲斗角决定部107输出判别结果。
[0059]
铲斗角取得部104接收动臂角传感器72检测出的数据和铲斗角传感器73检测出的数据，并取得当前的铲斗角。铲斗角取得部104将取得到的当前的铲斗角数据向铲斗缸控制部109输出。当前的铲斗角数据例如也可以是表示当前的铲斗缸长度的数据。
[0060]
存储部105存储有使用输入显示部34没定的载货的情况和无载货的情况下的目标工作装置姿态(目标位置和目标姿态)的各设定值、初期值等作为存储值。目标位置的存储值例如能够设为表示距路面rs的高度的数值(动臂下降停止位置等)。另外，目标姿态的存储值例如能够设为表示挖掘姿态、铲入姿态、倾倒姿态等姿态的识别符号，或者设为表示铲尖方向的角度信息。需要说明的是，关于目标位置，在有载货的情况与无载货的情况下可以相同，也可以不同。
[0061]
目标动臂角决定部106在进行动臂下降保持操作的情况下，基于存储于存储部105的目标位置的存储值，决定动臂角的目标值即目标动臂角，并将所决定的目标动臂角数据向动臂缸控制部108输出。该目标动臂角是仅在进行动臂下降保持操作的期间有效的目标值。需要说明的是，在下述的动作例中，目标动臂角决定部106在进行动臂下降保持操作的情况下，与有无载货无关地，基于存储于存储部105的动臂下降停止位置来决定目标动臂角。目标动臂角数据例如也可以是表示动臂缸长的目标值即目标动臂缸长度的数据。
[0062]
目标铲斗角决定部107在进行动臂下降保持操作的情况下，基于载货的有无的判别结果、存储于存储部105的目标位置的存储值和目标姿态的存储值、以及由目标动臂角决定部106决定出的目标动臂角数据，决定铲斗角的目标值即目标铲斗角，并将所决定的目标铲斗角数据向铲斗缸控制部109输出。该目标铲斗角是仅在进行动臂下降保持操作的期间有效的目标值。目标铲斗角数据例如也可以是表示铲斗缸长的目标值即目标铲斗缸长度的数据。
[0063]
动臂缸控制部108在未对动臂操作装置33进行动臂下降保持操作的情况下，计算
与基于手动的动臂操作装置33的操作所对应的动臂缸流量，并以控制阀200中的流量成为目标动臂缸流量的方式输出动臂缸指令。另外，动臂缸控制部108在对动臂操作装置33进行动臂下降保持操作的情况下，基于动臂角取得部102所取得的当前的动臂角与目标动臂角决定部106所决定的目标动臂角的偏差来计算目标动臂缸流量，并基于目标动臂缸流量来输出动臂缸指令。
[0064]
铲斗缸控制部109在对动臂操作装置33进行动臂下降保持操作的情况下，基于铲斗角取得部104所取得的当前的铲斗角与目标铲斗角决定部107所决定的目标铲斗角的偏差来计算目标铲斗缸流量，基于目标铲斗缸流量来输出铲斗缸指令。
[0065]
[控制器的动作例]
[0066]
图9是表示实施方式的控制器100的动作例的流程图。图9所示的处理以规定的周期反复执行。在步骤s1 1中，控制器100根据来自动臂角传感器72的信号取得当前的动臂角。
[0067]
在步骤s12中，控制器100根据来自动臂角传感器72的信号以及来自铲斗角传感器73的信号取得当前的铲斗角。
[0068]
在步骤s13中，控制器100判定是否进行了动臂操作装置33的动臂下降保持操作。控制器100根据表示进行了来自动臂操作装置33的动臂下降保持操作的信号，判定是否进行了动臂下降保持操作。控制器100在判定为未进行动臂下降保持操作的情况下(在步骤s13中为“否”的情况下)，在步骤s14中，向控制阀200输出与当前的动臂操作装置33的操作量对应的动臂缸指令。控制器100在判定为进行了动臂操作装置33的动臂下降保持操作的情况下(在步骤s13中为“是”的情况下)，处理进行步骤s16。
[0069]
在步骤s16中，控制器100基于存储值来决定目标动臂停止位置。
[0070]
在步骤s17中，控制器100判定铲斗12的载货的有无。控制器100根据来自工作装置负载传感器71的信号和来自动臂角传感器72的信号，判定铲斗12的载货的有无。在判定为铲斗12不是载货状态的情况下(在步骤s17中为“否”的情况下)，在步骤s18中，控制器100基于存储值(无载货的情况下的目标姿态)和在步骤s16中所决定的目标动臂停止位置，决定目标铲斗停止位置a。在此，目标铲斗停止位置a与无载货20的情况(铲入姿态的情况下)的铲斗12的停止位置(例如铲尖12t的停止位置)的目标值对应。
[0071]
另一方面，在判定为铲斗12为载货状态的情况下(在步骤s17中为“是”的情况下)，在步骤s19中，控制器100基于存储值(有载货的情况下的目标姿态)和在步骤s16中所决定的目标动臂停止位置，决定目标铲斗停止位置b。在此，目标铲斗停止位置b与有载货20的情况下(挖掘姿态的情况下)的铲斗12的停止位置(例如铲尖12t的停止位置)的目标值对应。
[0072]
在步骤s20中，控制器100基于当前的动臂角和与在步骤s16中所决定的目标动臂停止位置对应的目标动臂角，输出动臂缸指令。另外，控制器100基于当前的铲斗角、与在步骤s18及步骤s19中所决定的目标铲斗停止位置(a或b)的分别对应的目标铲斗角，输出铲斗缸指令。
[0073]
在步骤s21中，控制器100判定铲斗位置和动臂位置是否到达各目标停止位置。在铲斗位置和动臂位置中的至少一方未到达目标停止位置的情况下(在步骤s21中为“否”的情况下)，再次执行步骤s21的判断。另一方面，在铲斗位置和动臂位置双方到达各目标停止位置的情况下(在步骤s21中为“是”的情况下)，控制器100结束图9所示的处理。
[0074]
通过以上的处理，控制器100在对动臂操作装置33进行动臂下降保持操作的情况下，能够判别铲斗12内的载货的有无，并基于判别结果适当地决定目标工作装置姿态。另外，控制器100能够对动臂缸13和铲斗缸14进行协调控制，以使工作装置10的姿态成为目标工作装置姿态。在此，协调控制是指一边移动动臂一边自动地使铲斗向与载货的有无相应的角度移动的控制。
[0075]
[实施方式的作用、效果]
[0076]
根据本实施方式，在自动控制铲斗12的姿态的情况下，能够适当地决定铲斗12的目标姿态。
[0077]
需要说明的是，作为本实施方式的背景，在装入机械(作业车辆)具备用于操作构成工作装置的动臂、铲斗等的多个杆，因此存在由多个杆进行的工作装置的复合操作成为驾驶员的负担的情况。作为该对策，例如如专利文献1所记载的那样，在操作杆上安装有在倾动位置保持的保持机构，有将工作装置自动操作至固定位置的功能(锁定)。然而，在这样的背景技术中，由于无法根据铲斗内的载货的有无来进行作业条件判别，因此例如只能进行频繁出现次数多的稳定的工作装置姿态“挖掘姿态(挖掘时的行驶姿态)”与“沙砾、砂土等在挖掘后采取的姿态(铲斗铲入姿态)”中的任一方的自动操作。因此，在本实施方式中，根据铲斗内的载货的有无，进行接下来要转移的作业条件的判别，以成为符合该作业条件的稳定的工作装置姿态的方式控制工作装置。此时，在本实施方式中，判别铲斗内的载货的有无，基于判别结果来决定目标工作装置姿态，对动臂和铲斗进行协调控制。
[0078]
另外，本实施方式具有以下的方式。(1)本实施方式的控制器100是对铲斗12、铲斗12的位置和姿态变化的可动支承部17的工作装置10进行控制的装置，其具备：铲斗载货状态推定部(判别部)103，其判别铲斗12内的载货的有无；以及决定部110，其基于载货的有无的判别结果来决定铲斗12的目标位置和目标姿态的目标工作装置姿态。(2)另外，控制器100还具备以成为目标工作装置姿态的方式控制工作装置10的控制部111。(3)另外，决定部110在有载货20的情况下，以铲斗12成为铲入姿态的方式决定目标工作装置姿态，在无载货20的情况下，以铲斗成为挖掘姿态的方式决定目标工作装置姿态。(4)另外，决定部110在对用于操作可动支承部17的规定的操作部(动臂操作装置33、按钮等操作件)进行了规定的操作的情况下，决定目标工作装置姿态。(5)另外，(4)的操作部是具有倾动状态的保持功能的操作杆，规定的操作能够设为使操作杆保持为倾动状态的操作。
[0079]
另外，本实施方式的方法(控制方法)是对具有铲斗12、使铲斗12的位置和姿态变化的可动支承部17的工作装置10进行控制的方法，其包括：判别铲斗12内的载货的有无的步骤(步骤s17)、以及基于载货的有无的判别结果来决定表示铲斗的目标位置和目标姿态的目标工作装置姿态的步骤(步骤s18～s20)。
[0080]
[本实施方式的变形例或其他实施方式]
[0081]
以上，参照附图对该发明的实施方式进行了说明，但具体结构并不局限于上述实施方式，也包括不脱离本发明的主旨的范围的设计变更等。
[0082]
例如，轮式装载机1也可以能够进行远程操作。在该情况下，能够将控制器100的一部分或全部和操作装置32例如设置在进行远程操作的场所。
[0083]
另外，例如，装入机械(或作业车辆)并不限定于轮式装载机，也可以是具备具有作业工具和作业工具的可动支承部的工作装置的液压挖掘机等其他装入机械。例如在将装入
机械设为液压挖掘机的情况下，例如在砂土等的装载作业时，在使铲斗的位置变化时，在铲斗处于载货状态时，一边使铲斗的位置变化一边使铲斗的姿态成为铲入姿态，在铲斗处于空载状态时，一边使铲斗的位置变化一边使铲斗的姿态成为挖掘姿态，对铲斗和斗杆、动臂进行协调控制。
[0084]
另外，可动支承部并不局限于使铲斗12的位置和姿态变化，也可以使铲斗12的姿态变化。在该情况下，目标工作装置姿态表示目标姿态，决定部110能够决定表示目标姿态的目标工作装置姿态。另外，作业工具并不限定于铲斗。工作装置械例如也可以设为作为配件以能够更换的方式安装于轮式装载机的货叉、抓斗等。
[0085]
另外，在上述实施方式中计算机执行的程序的一部分或者全部可以经由计算机可读取的记录介质、通信线路来分布。
[0086]
工业上的可利用性
[0087]
根据本发明的各方式，在自动控制作业工具的姿态的情况下，能够适当地决定作业工具的目标姿态。
[0088]
附图标记说明：
[0089]
1轮式装载机(装入机械)、2车身、3驾驶室、4行驶机构、5车轮、6轮胎、10工作装置、11动臂、12铲斗(作业工具)、12t铲尖、13动臂缸、14铲斗缸、15双臂曲柄、16连杆、17可动支承部、100控制器、103铲斗载货状态推定部(判别部)、110决定部、111控制部。

技术特征：
1.一种装入机械的控制系统，其是具有包括作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部的工作装置的装入机械的控制系统，其中，所述装入机械的控制系统具备控制器，所述控制器判别所述作业工具的载货的有无，并基于所述载货的有无的判别结果来决定表示所述作业工具的目标姿态的目标工作装置姿态。2.根据权利要求1所述的装入机械的控制系统，其中，所述可动支承部还使所述作业工具的位置变化，所述目标工作装置姿态表示所述作业工具的目标姿态和所述作业工具的目标位置。3.根据权利要求1或2所述的装入机械的控制系统，其中，所述控制器以成为所述目标工作装置姿态的方式输出控制所述可动支承部的指令。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装入机械的控制系统，其中，所述作业工具是铲斗，所述控制器判别所述铲斗内的所述载货的有无。5.根据权利要求1至4中任一项所述的装入机械的控制系统，其中，所述控制器在判别为所述作业工具有载货的情况下，以使所述作业工具成为铲入姿态的方式决定所述目标工作装置姿态。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装入机械的控制系统，其中，所述控制器在判别为所述作业工具无载货的情况下，以使所述作业工具成为挖掘姿态的方式决定所述目标工作装置姿态。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装入机械的控制系统，其中，所述装入机械的控制系统具备用于操作所述可动支承部的操作部，所述控制器在对所述操作部进行了规定的操作的情况下，决定所述目标工作装置姿态。8.根据权利要求7所述的装入机械的控制系统，其中，所述操作部是具有倾动状态的保持功能的操作杆，所述规定的操作是使所述操作杆保持为倾动状态的操作。9.一种方法，其是为了控制具有包括作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部的工作装置的装入机械而由控制器执行的方法，所述方法包括如下步骤：判别所述作业工具的载货的有无；以及基于所述载货的有无的判别结果来决定表示所述作业工具的目标姿态的目标工作装置姿态。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述可动支承部还使所述作业工具的位置变化，所述目标工作装置姿态表示所述作业工具的目标姿态和所述作业工具的目标位置。11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述方法还包括如下步骤：以成为所述目标工作装置姿态的方式输出控制所述可动支承部的指令。12.根据权利要求9至11中任一项所述的方法，其中，
所述目标工作装置姿态被决定为，在判别为所述作业工具有载货的情况下，所述作业工具成为铲入姿态。13.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，其中，所述目标工作装置姿态被决定为，在判别为所述作业工具无载货的情况下，所述作业工具成为挖掘姿态。14.一种装入机械，其中，所述装入机械具备：工作装置，其具有作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部；操作部，其用于操作所述可动支承部；以及控制器，所述控制器判别所述作业工具的载货的有无，并在对所述操作部进行了规定的操作的情况下，基于所述载货的有无的判别结果来决定表示所述作业工具的目标姿态的目标工作装置姿态，并以成为所述目标工作装置姿态的方式输出控制所述可动支承部的指令。15.根据权利要求14所述的装入机械，其中，所述可动支承部还使所述作业工具的位置变化，所述目标工作装置姿态表示所述作业工具的目标姿态和所述作业工具的目标位置。

技术总结
本发明的一方案是一种装入机械的控制系统，其是具有包括作业工具和使所述作业工具的姿态变化的可动支承部的工作装置的装入机械的控制系统，所述控制系统具备控制器，所述控制器判别所述作业工具的载货的有无，并基于所述载货的有无的判别结果来决定表示所述作业工具的目标姿态的目标工作装置姿态。工具的目标姿态的目标工作装置姿态。工具的目标姿态的目标工作装置姿态。


技术研发人员：池田裕明 北尾真一
受保护的技术使用者：株式会社小松制作所
技术研发日：2021.10.25
技术公布日：2023/9/7