專利名稱：自動(dòng)操作的挖土機(jī)和包括該挖土機(jī)的石頭壓碎系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)操作的挖土機(jī)，尤其涉及一種在挖掘包括挖掘阻力很大的巖石和/石頭的被采材料的過(guò)程中可以根據(jù)挖掘阻力的大小自動(dòng)調(diào)整挖掘路徑的自動(dòng)操作的挖土機(jī)，還涉及一種利用自動(dòng)操作的挖土機(jī)的巖石壓碎系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，機(jī)械鏟被認(rèn)為是建筑機(jī)械的典型例子。在近幾年中，當(dāng)作業(yè)為重復(fù)一系列從挖掘到運(yùn)走的簡(jiǎn)單作業(yè)時(shí)，機(jī)械鏟被設(shè)計(jì)成通過(guò)自動(dòng)操作來(lái)完成作業(yè)。但是，為了能使機(jī)械鏟自動(dòng)操作，有許多必須解決的問(wèn)題。例如，當(dāng)機(jī)械鏟在挖掘作業(yè)期間鏟斗與巖石、石頭或類似物充分接觸，并不再可能完成所需的操作時(shí)，一熟練操作者可推斷出這樣一種情況并進(jìn)行避讓操作，使得作業(yè)能順暢地進(jìn)行下去。為了能使自動(dòng)操作的挖土機(jī)能完成這個(gè)動(dòng)作，需要采取某些措施。
作為在挖掘作業(yè)中解決這樣一種問(wèn)題的傳統(tǒng)措施，JP 61-9453 B公開了一種用過(guò)載檢測(cè)傳感器檢測(cè)施加在挖掘機(jī)臂(arm)和鏟斗上的過(guò)載的技術(shù)，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)載時(shí)，懸臂(boom)略微上升，以降低過(guò)載，從而繼續(xù)進(jìn)行自動(dòng)挖掘。另一方面，JP4-350220 A公開了一種技術(shù)，在挖掘過(guò)程中有如下兩種情況，即當(dāng)從連接于用于驅(qū)動(dòng)起重臂、挖掘機(jī)臂和鏟斗的液壓缸的壓力傳感器傳來(lái)的至少一個(gè)檢測(cè)值到達(dá)預(yù)定值或較大，以及由連接于起重臂、挖掘機(jī)臂和鏟斗的角度傳感器決定的至少一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)速度等于或小于預(yù)定值時(shí)，就被確定過(guò)載了，并轉(zhuǎn)移挖掘路徑，以免妨礙挖掘作業(yè)。
近幾年中，開采中的自動(dòng)進(jìn)行巖石壓碎作業(yè)也在進(jìn)行中，JP 9-195321 A公開了一種巖石壓碎自動(dòng)裝置的技術(shù)。在該巖石壓碎自動(dòng)裝置中，由推土機(jī)堆起的被采巖石由機(jī)械鏟鏟起并被運(yùn)送到一移動(dòng)式壓碎機(jī)，然后產(chǎn)生砂礫。此外，由操作者操作的推土機(jī)設(shè)置有一自動(dòng)操作和控制機(jī)械鏟和移動(dòng)式壓碎機(jī)的控制裝置，在遠(yuǎn)離機(jī)械鏟的一個(gè)位置有另一控制裝置自動(dòng)操作和控制機(jī)械鏟和移動(dòng)式壓碎機(jī)。
但是，JP 61-9453 B的技術(shù)除了需要有位置檢測(cè)傳感器以檢測(cè)各個(gè)關(guān)節(jié)(articulation)的位置之外還需要過(guò)載檢測(cè)傳感器，此外為進(jìn)行自動(dòng)操作的工藝負(fù)擔(dān)是相當(dāng)大的。另一方面，JP 4-350220 A的技術(shù)需要多種傳感器，還需要根據(jù)傳感器檢測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致了用于裝在自動(dòng)操作的機(jī)械鏟的控制裝置的計(jì)算負(fù)擔(dān)增加了。此外，當(dāng)緩慢操作自動(dòng)操作的機(jī)械鏟時(shí)，其操作速度可能低到難以與過(guò)載時(shí)的低速相區(qū)分，導(dǎo)致了可能具有過(guò)載檢測(cè)不真實(shí)的問(wèn)題。另外，當(dāng)鏟斗開始接觸巖石、石頭或類似物時(shí)，每一液壓缸的壓力增加。如果巖石、石頭或類似物因最終的撞擊而開始移動(dòng)，則壓力下降。這種壓力也可能導(dǎo)致檢測(cè)不真實(shí)的潛在的問(wèn)題。還有，用這樣的壓力傳感器和操作速度檢測(cè)過(guò)載的諸方法，實(shí)際上是難以確定指示過(guò)載的壓力值的大小和操作速度的大小。
在JP 9-195321 A中公開的巖石壓碎裝置中，機(jī)械鏟是這樣的，用預(yù)先存儲(chǔ)的指令鏟起由推土機(jī)堆起的被采巖石。為了能使機(jī)械鏟有效鏟起被采巖石，就必須操作推土機(jī)，使得被采巖石被堆起到機(jī)械鏟能操作的范圍。此時(shí)，推土機(jī)上的操作者必須注意推土機(jī)與機(jī)械鏟之間的距離來(lái)控制推土機(jī)，以保持推土機(jī)不與進(jìn)行鏟起巖石的機(jī)械鏟的前部相碰。此外，當(dāng)機(jī)械鏟鏟起被采巖石時(shí)，必須暫停推土機(jī)將被采巖石堆到機(jī)械鏟作業(yè)范圍中的作業(yè)，以免碰到機(jī)械鏟的前部。還存在的另一個(gè)問(wèn)題是，當(dāng)機(jī)械鏟作業(yè)范圍中的被采巖石的量變少時(shí)，機(jī)械鏟的作業(yè)不得不暫停，以便推土機(jī)將被采巖石堆起。因此，巖石破碎裝置便不能有效穩(wěn)定地進(jìn)行巖石壓碎作業(yè)。
鑒于上述各種問(wèn)題，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種自動(dòng)操作的挖土機(jī)，在挖掘過(guò)程中，用一簡(jiǎn)單的方法使它能避開障礙物，而不需要一專門的系統(tǒng)在挖掘過(guò)程中檢測(cè)過(guò)載狀態(tài)，它還能提高使用該自動(dòng)操作的挖土機(jī)的巖石壓碎系統(tǒng)的效率。
發(fā)明公開為了實(shí)現(xiàn)上述目的，權(quán)利要求1的發(fā)明的特征在于在一自動(dòng)操作挖土機(jī)，它包括一機(jī)械鏟和一設(shè)置在機(jī)械鏟上的、使機(jī)械鏟再現(xiàn)一系列從挖掘到傾倒的示教操作的自動(dòng)操作控制器，自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一定位確定裝置，用于確定機(jī)械鏟是否已到達(dá)與為機(jī)械鏟的各個(gè)示教位置分別設(shè)定的各個(gè)定位精確度相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)的所預(yù)定的定位范圍之內(nèi)；以及，當(dāng)確定機(jī)械鏟已到達(dá)預(yù)定定位范圍之內(nèi)時(shí)，自動(dòng)操作控制器輸出下一個(gè)示教位置作為目標(biāo)位置。
權(quán)利要求2的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求1的發(fā)明中，在從挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中，自動(dòng)操作控制器在輸出一個(gè)示教位置作為一目標(biāo)位置之后，根據(jù)諸示教位置中的下一個(gè)輸出一目標(biāo)位置，而不是用定位確定裝置進(jìn)行確定。
權(quán)利要求3的發(fā)明的特征在于在一自動(dòng)操作挖土機(jī)中，它包括一機(jī)械鏟，該機(jī)械鏟設(shè)置有若干螺線管操作的方向控制閥，用于操作可至少驅(qū)動(dòng)一懸臂、一臂和一鏟斗的若干液壓缸和一用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)，還設(shè)置有分別檢測(cè)旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)與懸臂之間、懸臂與臂之間和臂與鏟斗之間的角度的角度檢測(cè)器；一依次閱讀和輸出已被示教和存儲(chǔ)的示教位置數(shù)據(jù)的示教位置輸出裝置；一伺服預(yù)處理裝置，用于輸入有示教位置數(shù)據(jù)和用內(nèi)插在示教位置數(shù)據(jù)之間的位置數(shù)據(jù)輸出目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以使機(jī)械鏟平穩(wěn)操作；以及一伺服控制裝置，用于輸入有目標(biāo)位置數(shù)據(jù)和將控制信號(hào)輸出到螺線管操作的方向控制閥，控制機(jī)械鏟到一目標(biāo)位置，其特征在于，自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一定位確定裝置，用于確定機(jī)械鏟是否已到達(dá)與為機(jī)械鏟的各個(gè)示教位置分別設(shè)定的各定位精確度相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)的所預(yù)定的定位范圍之內(nèi)；以及，當(dāng)確定機(jī)械鏟已到達(dá)預(yù)定定位范圍之內(nèi)時(shí)，自動(dòng)操作控制器根據(jù)來(lái)自伺服預(yù)處理部的下一個(gè)示教位置數(shù)據(jù)輸出目標(biāo)位置數(shù)據(jù)到伺服控制部。
權(quán)利要求4的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求3的發(fā)明中，自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一計(jì)算裝置，用于與為各個(gè)示教位置分別設(shè)定的各定位精確度相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)，分別計(jì)算旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)、懸臂、臂和鏟斗的定位精確度，定位確定裝置確定旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)、懸臂、臂和鏟斗是否已分別到達(dá)根據(jù)定位精確度預(yù)定的各自對(duì)應(yīng)定位范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求5的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求3和4中的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，在從挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中，伺服預(yù)處理部在輸出對(duì)應(yīng)于示教位置數(shù)據(jù)的最后目標(biāo)位置數(shù)據(jù)之后，根據(jù)下一個(gè)示教位置數(shù)據(jù)輸出目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，而不是用定位確定裝置進(jìn)行確定。
權(quán)利要求6的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求1、3和4的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，在為從挖掘開始到挖掘結(jié)束的各個(gè)示教位置設(shè)定的定位精確度中，除在挖掘開始位置和挖掘結(jié)束位置之外的示教位置的定位精確度設(shè)定成比挖掘開始位置和挖掘結(jié)束位置的定位精確度要低。
權(quán)利要求7的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求1、3、4和6的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，為在挖掘操作中各個(gè)示教位置設(shè)定的定位精確度要比為傾倒操作中各個(gè)示教位置設(shè)定的定位精確度低。
權(quán)利要求8的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求至7中的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，可以用設(shè)置在機(jī)械鏟上的或設(shè)置在遠(yuǎn)離機(jī)械鏟的一個(gè)位置上的操作裝置隨意設(shè)定為各個(gè)示教位置設(shè)定各定位精確度。
權(quán)利要求9的發(fā)明的特征在于一方法，這種方法用于自動(dòng)操作一自動(dòng)操作挖土機(jī)，使機(jī)械鏟再現(xiàn)一系列范圍從挖掘到運(yùn)送的示教操作，該方法包括如下步驟(1)發(fā)布諸示教位置和在所述示教位置的再現(xiàn)操作的速度及定位精確度的命令，以使機(jī)械鏟再現(xiàn)操作；(2)計(jì)算內(nèi)插在所述示教位置與先于所述示教位置的若干示教位置之間的諸目標(biāo)位置，使再現(xiàn)操作平穩(wěn)；(3)接連發(fā)布目標(biāo)位置的命令；(4)確定諸目標(biāo)位置中的一個(gè)最后目標(biāo)位置(所述最后目標(biāo)位置對(duì)應(yīng)于示教位置)的命令是否已被命令，當(dāng)最后目標(biāo)位置的命令被確定為未發(fā)布時(shí)，進(jìn)行第三步驟，直到最后目標(biāo)位置的命令被發(fā)布為止；(5)當(dāng)確定最后目標(biāo)位置的命令在第四步驟中已發(fā)布，確定在示教位置的定位精確度是否不小于一預(yù)定值；(6)當(dāng)在第五步驟中確定定位精確度不小于預(yù)定值時(shí)，確定一當(dāng)前位置是否已到達(dá)根據(jù)定位精確度預(yù)定的一定位范圍之內(nèi)，當(dāng)未確定當(dāng)前位置已到達(dá)定位范圍之內(nèi)時(shí)，重復(fù)確定，直至確定當(dāng)前位置已到達(dá)定位范圍之內(nèi)；以及(7)當(dāng)在第五步驟中未確定定位精確度不小于預(yù)定值時(shí)，或當(dāng)在第六步驟中確定當(dāng)前位置已到達(dá)定位范圍之內(nèi)時(shí)，發(fā)布一緊挨在上述示教位置之下的一個(gè)示教位置和一在下一個(gè)示教位置的再現(xiàn)操作速度以及定位精確度的命令。
權(quán)利要求10的方法的特征在于在一自動(dòng)操作挖土機(jī)中，該挖土機(jī)包括機(jī)械鏟和一設(shè)置在機(jī)械鏟上的使機(jī)械鏟再現(xiàn)一系列從挖掘到傾倒的示教操作的自動(dòng)操作控制器，自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一延遲裝置，使得自從在自挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中輸出示教位置作為目標(biāo)位置的一預(yù)定時(shí)間消逝之后，自動(dòng)操作控制器輸出下一個(gè)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求11的發(fā)明的特征在于在一自動(dòng)操作挖土機(jī)中，它包括一機(jī)械鏟，該機(jī)械鏟設(shè)置有若干螺線管操作的方向控制閥，用于操作可至少驅(qū)動(dòng)一懸臂、一臂和一鏟斗的若干液壓缸和一用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)，還設(shè)置有分別檢測(cè)旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)與懸臂之間、懸臂與臂之間和臂與鏟斗之間的角度的角度檢測(cè)器；一依次閱讀已被示教和存儲(chǔ)的示教位置數(shù)據(jù)和輸出它作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的目標(biāo)位置輸出裝置；一伺服預(yù)處理裝置，用于輸入有目標(biāo)位置數(shù)據(jù)、輸出目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，還輸出內(nèi)插目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以使機(jī)械鏟能平穩(wěn)操作；以及一伺服控制裝置，用于輸入有各自目標(biāo)位置數(shù)據(jù)和將控制信號(hào)輸出到螺線管操作的方向控制閥，以將機(jī)械鏟控制到一目標(biāo)位置，目標(biāo)位置輸出裝置設(shè)置有一延遲裝置，使得自從在自挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中、將示教位置作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)從伺服預(yù)處理裝置輸出到伺服控制部起的一預(yù)定時(shí)間消逝之后，目標(biāo)位置輸出裝置輸出下一個(gè)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求12的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求10和11中的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，由延遲裝置設(shè)定的預(yù)定時(shí)間是在輕負(fù)荷或無(wú)負(fù)荷的時(shí)間中，在輸出示教位置作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)之后，機(jī)械鏟到達(dá)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的目標(biāo)位置的時(shí)間設(shè)定的。
權(quán)利要求13的發(fā)明的特征在于在一生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中，該巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)置有一被采巖石堆積場(chǎng)地，用于堆積從裝入被采巖石的裝料高度往下傾卸的被采巖石；一挖土機(jī)，用于鏟起堆積在被采巖石堆積場(chǎng)地的被采巖石并將它們送走；以及一壓碎機(jī)，用于將從挖土機(jī)運(yùn)送來(lái)的被采巖石壓碎成壓碎石頭。
權(quán)利要求14的發(fā)明的特征在于在一生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中，該巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)置有一運(yùn)輸被采巖石的被采巖石運(yùn)輸設(shè)備；一被采巖石堆積場(chǎng)地，用于堆積從被采巖石裝在被采巖石運(yùn)輸設(shè)備的裝料高度往下傾卸的被采巖石；一挖土機(jī)，用于鏟起堆積在被采巖石堆積場(chǎng)地的被采巖石并將它們送走；以及一壓碎機(jī)，用于將從挖土機(jī)運(yùn)送來(lái)的被采巖石壓碎成壓碎石頭。
權(quán)利要求15的發(fā)明的特征在于在一生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中，該巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)置有一運(yùn)輸被采巖石的被采巖石運(yùn)輸設(shè)備；一被采巖石堆積場(chǎng)地，用于堆積從被采巖石裝在被采巖石運(yùn)輸設(shè)備的裝料高度往下傾卸的被采巖石；一挖土機(jī)，用于自動(dòng)進(jìn)行工作以鏟起已堆積在被采巖石堆積場(chǎng)地的被采巖石并將它們送走；一壓碎機(jī)，用于將從挖土機(jī)運(yùn)送來(lái)的被采巖石壓碎成壓碎石頭；以及一遙控操作系統(tǒng)，用于對(duì)挖土機(jī)的自動(dòng)操作進(jìn)行遙控操作和控制。
權(quán)利要求16的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求13至15的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，被采巖石堆積場(chǎng)地的底部表面位于安裝挖土機(jī)的平面之下。
權(quán)利要求17的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求13至15的任何一項(xiàng)的發(fā)明中，被采巖石堆積場(chǎng)地的底部表面基本上位于與安裝挖土機(jī)相同的平面。
權(quán)利要求18的發(fā)明的特征在于在一生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中的被采巖石堆積場(chǎng)地，被采巖石堆積場(chǎng)地具有一堆積被采巖石的底部；一引導(dǎo)已從被采巖石運(yùn)輸設(shè)備中傾卸下的被采巖石至所述底部的第一導(dǎo)向壁；以及一第二導(dǎo)向壁，它允許在用挖土機(jī)鏟起被采巖石以將它轉(zhuǎn)移到壓碎機(jī)之后剩下的被采巖石返回到底部。
權(quán)利要求19的發(fā)明的特征在于在權(quán)利要求18的發(fā)明中，底部表面位于安裝挖土機(jī)的平面之下。
權(quán)利要求20的發(fā)明的特征在于在一生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中的被采巖石堆積場(chǎng)地，被采巖石堆積場(chǎng)地具有一堆積被采巖石的底部和一將已從被采巖石運(yùn)輸設(shè)備中傾卸下的被采巖石引導(dǎo)到底部的導(dǎo)向壁。
權(quán)利要求21的發(fā)明的特征在于在一生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎工藝，巖石壓碎工藝包括如下步驟將裝在被采巖石運(yùn)輸設(shè)備中的被采巖石傾卸到其底部表面在安裝挖土機(jī)的平面之下的被采巖石堆積場(chǎng)地；用一挖土機(jī)鏟起已堆起在被采巖石堆積場(chǎng)地的被采巖石，并將它們送到一壓碎機(jī)中；用壓碎機(jī)將被采巖石壓碎，以生產(chǎn)出壓碎石頭。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1是一示意圖，它示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的一自動(dòng)操作挖土機(jī)的主體和用該自動(dòng)操作挖土機(jī)進(jìn)行的工作類型的一個(gè)例子。
圖2是一方塊圖，它示出了一安裝在駕駛室內(nèi)的裝置的控制系統(tǒng)，駕駛室安裝在第一實(shí)施例的自動(dòng)操作挖土機(jī)的主體上，還示出了一設(shè)置在一控制箱中的示教/再現(xiàn)系統(tǒng)的主裝置的控制系統(tǒng)。
圖3是一方塊圖，它詳細(xì)示出了第一實(shí)施例的一自動(dòng)操作控制器的功能結(jié)構(gòu)。
圖4是一示意圖，它示出了存儲(chǔ)在圖3中所示的一示教位置存儲(chǔ)部中的示教位置數(shù)據(jù)的一個(gè)例子。
圖5是一示意圖，它示出了存儲(chǔ)在圖3所示的一再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部中的再現(xiàn)命令的一個(gè)例子。
圖6是一示意圖，它示出了各個(gè)關(guān)節(jié)的大小和角度，其中，第一實(shí)施例的自動(dòng)操作挖土機(jī)主體的懸臂的一樞點(diǎn)設(shè)定為原點(diǎn)O。
圖7是一示意圖，它示出了第一實(shí)施例的自動(dòng)操作挖土機(jī)主體的一挖掘開始位置P1、一中間挖掘位置P2和一挖掘結(jié)束位置P3。
圖8是一流程圖，它示出了第一實(shí)施例的自動(dòng)操作挖土機(jī)進(jìn)行再現(xiàn)操作的程序。
圖9是一方塊圖，它示出了本發(fā)明第二實(shí)施例的一自動(dòng)操作控制器的功能結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
圖10是一示意圖，它示出了存儲(chǔ)在圖9所示的一再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503中的諸再現(xiàn)命令中的一個(gè)例子。
圖11是一示意圖，它示出了第二實(shí)施例的一自動(dòng)操作挖土機(jī)避讓諸如巖石或石頭的障礙物的一方法。
圖12是一示意圖，它示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的一巖石壓碎系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和該巖石壓碎系統(tǒng)進(jìn)行的工作類型。
圖13是一方塊圖，它示出了第三實(shí)施例的巖石壓碎系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
圖14是一示意圖，它示出了第三實(shí)施例的另一巖石壓碎系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和該巖石壓碎系統(tǒng)進(jìn)行的工作類型。
圖15是一示意圖，它示出了第三實(shí)施例的又一巖石壓碎系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)和該巖石壓碎系統(tǒng)進(jìn)行的工作類型。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式首先結(jié)合圖1至8描述本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1是一側(cè)視圖，它示出了每一實(shí)施例的自動(dòng)操作的挖土機(jī)并舉例說(shuō)明通過(guò)自動(dòng)推移而進(jìn)行作業(yè)的類型。
該圖示出了挖掘堆積在堆料場(chǎng)2的被采巖石并把它搬運(yùn)到此后要描述的壓碎機(jī)3中的自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1；壓碎從自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1搬運(yùn)來(lái)的被采巖石的壓碎機(jī)3；以及一設(shè)置在一預(yù)定位置的控制箱4，用于通過(guò)自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1而進(jìn)行重復(fù)生產(chǎn)。
自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1由如下幾部分構(gòu)成一移動(dòng)基體10；一可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在移動(dòng)基體10上的旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11；一可樞轉(zhuǎn)地安裝在旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11上的懸臂12；一可樞轉(zhuǎn)地安裝在懸臂12一自由端上的臂13；一可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在臂13一自由端上鏟斗14；分別用于可樞轉(zhuǎn)地操作懸臂12、臂13和鏟斗14的液壓缸15、16、17；一設(shè)置在旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11上的駕駛室18和用于與控制箱4發(fā)送/接收信號(hào)的天線19。
此外，自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1還設(shè)置有一檢測(cè)旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)角度的角度傳感器111、一檢測(cè)懸臂12相對(duì)于旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11的樞轉(zhuǎn)角度的角度傳感器112、一檢測(cè)臂13相對(duì)于懸臂12的樞轉(zhuǎn)角度的角度傳感器113和一檢測(cè)鏟斗14相對(duì)于臂13的樞轉(zhuǎn)角度的角度傳感器114。
另一方面，壓碎機(jī)3由如下幾個(gè)部分構(gòu)成一移動(dòng)基體30、一料斗31、一壓碎部32和一傳送裝置33，編號(hào)34表示被壓碎機(jī)3壓碎的石頭。
控制箱4由一立架40和一示教/再現(xiàn)操作系統(tǒng)主裝置41構(gòu)成，所述主裝置固定在立架40上。示教/再現(xiàn)操作系統(tǒng)的主裝置41設(shè)有一啟動(dòng)開關(guān)411、一止動(dòng)開關(guān)412、一緊急事件止動(dòng)開關(guān)413、一與示教/再現(xiàn)操作系統(tǒng)主裝置41機(jī)械和電氣連接的并可在示教時(shí)操作的示教操作裝置414、一顯示示教結(jié)果等等的顯示器419和一與自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的天線19發(fā)送/接收信號(hào)的天線415。
圖2是一方塊圖，它示意性地示出了安裝在自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1上的安裝在駕駛室內(nèi)的裝置5的控制系統(tǒng)以及控制箱4中的示教/再現(xiàn)操作系統(tǒng)主體41的控制系統(tǒng)，它們都圖示在圖1中。
該圖示出了一可在再現(xiàn)時(shí)操作的再現(xiàn)操作部分416；一用于產(chǎn)生適用于輸出信號(hào)的預(yù)定信號(hào)的命令產(chǎn)生部417，所述信號(hào)從示教操作裝置414或再現(xiàn)操作部分416輸出到隨后將要描述的自動(dòng)操作控制器50；以及在示教/再現(xiàn)操作系統(tǒng)主體41與自動(dòng)操作控制器50之間進(jìn)行的發(fā)送/接收信號(hào)的無(wú)線電通訊裝置418、54。順便提及，命令產(chǎn)生部417由一使用微機(jī)的普通控制器構(gòu)成，并具有產(chǎn)生與輸入信號(hào)對(duì)應(yīng)的命令編碼的功能。
以編號(hào)5標(biāo)出的是安裝在駕駛室內(nèi)的裝置，它包括主要由一計(jì)算機(jī)構(gòu)成的并用于對(duì)自動(dòng)操作的挖土機(jī)的自動(dòng)運(yùn)行進(jìn)行多種控制的自動(dòng)操作控制器50；由從自動(dòng)操作控制器50輸出的驅(qū)動(dòng)電流操縱的比例電磁閥51；由從比例電磁閥51輸出的液壓信號(hào)控制的控制閥52，用于控制要供給致動(dòng)器的流體數(shù)量或壓力；諸如液壓缸15、16、17的致動(dòng)器53，用于操縱自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1中各個(gè)關(guān)節(jié)；以及一示教操作裝置414’。用其余編號(hào)示出的部分與圖1中示出的類似編號(hào)的對(duì)應(yīng)部分相同。
在該圖中，示教操作由來(lái)自一般安裝在駕駛室18中的示教操作裝置414’的一個(gè)操作指令進(jìn)行。根據(jù)該操作，向自動(dòng)操作控制器50輸入各個(gè)角度傳感器111-114的檢測(cè)值，并進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果作為預(yù)定存儲(chǔ)區(qū)中的示教位置數(shù)據(jù)(taught position data)存儲(chǔ)(隨后將對(duì)此進(jìn)行描述)。此外，根據(jù)來(lái)自示教操作裝置414或414’的一個(gè)操作指令，設(shè)定一在再現(xiàn)時(shí)用的再現(xiàn)命令并存儲(chǔ)在預(yù)定存儲(chǔ)區(qū)。順便提及，該圖示出了與駕駛室18中的示教操作裝置414’分離、并安裝在示教/再現(xiàn)操作系統(tǒng)主裝置41上的示教操作裝置414。
再現(xiàn)時(shí)，開啟再現(xiàn)操作部416的啟動(dòng)開關(guān)411，由此，命令產(chǎn)生部417產(chǎn)生的預(yù)定信號(hào)通過(guò)天線415、19傳輸?shù)阶詣?dòng)操作控制器50，這樣，再現(xiàn)的處理開始了。再現(xiàn)處理開始時(shí)，自動(dòng)操作控制器50閱讀存儲(chǔ)的示教位置數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)電流輸?shù)奖壤姶砰y51，使旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11、懸臂12、臂13和鏟斗14運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)示教位置數(shù)據(jù)與從角度傳感器111-114獲得的它們當(dāng)前位置的信息相比時(shí)，使得這些部件的位置開始與示教位置數(shù)據(jù)相一致。然后比例電磁閥51通過(guò)控制閥52控制對(duì)應(yīng)的致動(dòng)器53，從而完成由自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1進(jìn)行的再現(xiàn)操作。
圖3是一方塊圖，它示出了圖2所示的自動(dòng)操作控制器5的實(shí)施例的功能性構(gòu)造。
該圖示出了一當(dāng)前位置計(jì)算部501，該部將角度傳感器111-114檢測(cè)的角度信號(hào)換算成當(dāng)前位置數(shù)據(jù)；一示教處理部502，該部輸出從當(dāng)前位置計(jì)算部501中獲得的自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的當(dāng)前位置，作為根據(jù)示教操作裝置414或414’的一個(gè)操作指令示教時(shí)的示教位置數(shù)據(jù)；一再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503，該存儲(chǔ)部中存儲(chǔ)了在再現(xiàn)時(shí)指令各種操作的命令，所述操作由示教處理部502根據(jù)來(lái)自示教操作裝置414或414’的命令設(shè)定；一示教位置存儲(chǔ)部504，用于存儲(chǔ)從示教處理部502輸出的示教位置數(shù)據(jù)；一命令解釋程序部505，當(dāng)它被來(lái)自再現(xiàn)操作部416的激勵(lì)信號(hào)驅(qū)動(dòng)時(shí)，它就相繼解釋存儲(chǔ)在再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503中的再現(xiàn)命令，并指令從示教位置存儲(chǔ)部504中輸出預(yù)定的示教位置數(shù)據(jù)；一示教位置輸出處理部506，根據(jù)命令解釋程序部505的指令輸出處理來(lái)自示教位置存儲(chǔ)部504的示教位置數(shù)據(jù)；一伺服預(yù)處理部507，根據(jù)來(lái)自示教位置輸出處理部506的示教位置數(shù)據(jù)準(zhǔn)備和輸出內(nèi)插在示教位置數(shù)據(jù)之間的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，換句話講，以某一在一給定開始點(diǎn)(一當(dāng)前位置或一示教位置)與一結(jié)束點(diǎn)(一示教位置)之間的恒定間隔進(jìn)行插入計(jì)算，以準(zhǔn)備時(shí)間序列數(shù)據(jù)(time series data)并接連將該時(shí)間序列數(shù)據(jù)作為目標(biāo)角度值輸?shù)揭凰欧刂撇?08，使得自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1能夠在各個(gè)示教位置之間平穩(wěn)操作；以及，伺服控制部508，用于將由伺服預(yù)處理部507輸出的內(nèi)插目標(biāo)位置數(shù)據(jù)與從當(dāng)前位置計(jì)算部501輸出的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)作比較，然后輸出驅(qū)動(dòng)電流，使得自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的各個(gè)關(guān)節(jié)能夠分別被控制到預(yù)定的位置。
圖中還示出了一定位基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部509，用于存儲(chǔ)用作設(shè)定各個(gè)關(guān)節(jié)的定位精確度的基準(zhǔn)；一定位精確度計(jì)算部510，它由伺服預(yù)處理部507的指令控制，從而根據(jù)存儲(chǔ)在定位基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部509中的對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)值和對(duì)應(yīng)的示教位置所顯示的定位精度來(lái)計(jì)算和確定每一示教位置的各個(gè)關(guān)節(jié)的定位精確度；以及一定位確定部511，它由伺服預(yù)處理部507的指令所控制，以確定各個(gè)關(guān)節(jié)是否到達(dá)各自示教位置的定位范圍之內(nèi)。其余編號(hào)所指示的部分與圖2中所示的類似編號(hào)的對(duì)應(yīng)部分相同。
圖4是一示意圖，它示出了存儲(chǔ)在圖3中的示教位置存儲(chǔ)部504中的示教位置的一個(gè)例子。
在該圖中，P1-Pn對(duì)應(yīng)于示教位置，還對(duì)應(yīng)于隨后要描述的再現(xiàn)命令標(biāo)號(hào)(label)P1-Pn以及旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)角度、懸臂角度、臂角度和鏟斗角度的角度值，設(shè)定所述值，假定這些值由自動(dòng)操作的挖土機(jī)在各自示教位置的對(duì)應(yīng)部分獲得。
圖5是一示意圖，它示出了再現(xiàn)命令的一個(gè)例子，這些再現(xiàn)命令與該實(shí)施例有關(guān)并存儲(chǔ)在再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503中。
在該圖中，L1代表一行標(biāo)號(hào)(row label)，而不是一個(gè)命令。V表示指示一移動(dòng)速度的命令，其值越大，移動(dòng)速度越高。PAC(位置的精確度)是一個(gè)指示移動(dòng)定位精確度的命令。由于自動(dòng)操作的挖土機(jī)移到一預(yù)定的示教位置不容易，當(dāng)自動(dòng)操作的挖土機(jī)已到達(dá)其值所示的定位精確度的這樣一個(gè)范圍之內(nèi)時(shí)，用PAC來(lái)確定自動(dòng)操作的挖土機(jī)已到達(dá)了示教位置。當(dāng)這個(gè)值變得越大時(shí)，跟蹤示教位置就需要更精確。每個(gè)MOVE是指示移動(dòng)到一被指示的示教位置的命令，P1-Pn是指示MOVE命令的各個(gè)角度的角度信息的標(biāo)號(hào)。例如，MOVE P1指示自動(dòng)操作的挖土機(jī)應(yīng)該移動(dòng)到圖4所示的位置號(hào)P1，而不是存儲(chǔ)在示教位置存儲(chǔ)部504中的示教位置。GOTO L1是指示再?gòu)男袠?biāo)號(hào)L1開始執(zhí)行。
參閱圖3，下面將根據(jù)該實(shí)施例描述自動(dòng)操作的挖土機(jī)的操作。
根據(jù)示教操作裝置414或414’進(jìn)行示教操作。一般而言，示教操作裝置414’安裝在自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的駕駛室18內(nèi)，因此，由駕駛室進(jìn)行示教操作。
當(dāng)示教操作裝置414’安裝在駕駛室18內(nèi)并進(jìn)行示教操作時(shí)，其指令輸入到示教處理部502。在示教處理部502，當(dāng)前位置數(shù)據(jù)由當(dāng)前位置計(jì)算部501輸入，由此，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于各個(gè)示教位置的再現(xiàn)命令和示教位置數(shù)據(jù)。如此產(chǎn)生的再現(xiàn)命令和示教位置數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)在再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503和示教位置存儲(chǔ)部504中。
當(dāng)開啟啟動(dòng)開關(guān)411時(shí)，命令解釋程序部505響應(yīng)一啟動(dòng)命令，接連讀取存儲(chǔ)在再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503中的再現(xiàn)命令，從而進(jìn)行一再現(xiàn)操作。當(dāng)再現(xiàn)命令是一MOVE命令時(shí)，對(duì)應(yīng)的參數(shù)從示教位置存儲(chǔ)部504輸?shù)绞窘涛恢幂敵鎏幚聿?06中，然后傳輸?shù)剿欧A(yù)處理部507。
伺服預(yù)處理部507進(jìn)行角度的插入計(jì)算，使得各個(gè)關(guān)節(jié)以命令解釋程序部505給出的目標(biāo)速度操作，而且目標(biāo)角度值輸?shù)剿欧刂撇?08。在伺服控制部508中，根據(jù)在當(dāng)前位置計(jì)算部501中計(jì)算的當(dāng)前位置數(shù)據(jù)和從伺服預(yù)處理部507輸出的目標(biāo)角度值進(jìn)行傳統(tǒng)的反饋控制，由此，輸出操作諸比例電磁閥51的驅(qū)動(dòng)電流。用這些驅(qū)動(dòng)電流來(lái)控制控制閥52，以將壓力流體以預(yù)定的速度送到致動(dòng)器53中，使得自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的各個(gè)關(guān)節(jié)被驅(qū)動(dòng)。
另一方面，定位精確度計(jì)算部510以存儲(chǔ)在定位基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部509中的對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)值為各個(gè)關(guān)節(jié)計(jì)算定位精確度，所述定位精確度對(duì)應(yīng)于每個(gè)示教位置所給出的定位精確度。
當(dāng)伺服預(yù)處理部507中的插入計(jì)算到達(dá)最后的目標(biāo)位置(例如，在MOVE P2情況中的P2)，最后目標(biāo)位置數(shù)據(jù)輸出到伺服控制部508時(shí)，定位確定部511根據(jù)來(lái)自伺服預(yù)處理部507的指令確定各個(gè)關(guān)節(jié)的當(dāng)前位置是否已到達(dá)根據(jù)定位精確度計(jì)算部510為各個(gè)關(guān)節(jié)計(jì)算的定位精確度設(shè)定的它們對(duì)應(yīng)的定位范圍之內(nèi)。如果作為確定結(jié)果沒(méi)有發(fā)現(xiàn)各個(gè)關(guān)節(jié)到達(dá)對(duì)應(yīng)定位范圍之內(nèi)，伺服預(yù)處理部507繼續(xù)向伺服控制部508輸出上述的最后目標(biāo)位置。如果發(fā)現(xiàn)各個(gè)關(guān)節(jié)已到達(dá)對(duì)應(yīng)的定位范圍之內(nèi)，伺服預(yù)處理部507終止最后目標(biāo)位置的輸出，并進(jìn)行在從示教位置輸出處理部506中輸出的示教位置(P2)與下一個(gè)示教位置(P3)之間的插入計(jì)算。
下面將結(jié)合圖6至7描述自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體在挖掘過(guò)程中的操作。
圖6是一示意圖，它示出了自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的各個(gè)關(guān)節(jié)的尺寸和角度，其中懸臂12的樞點(diǎn)定為原點(diǎn)O，它還示出了自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的地面G、懸臂長(zhǎng)度Lbm、臂長(zhǎng)度Lam、鏟斗長(zhǎng)度Lbk、旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11與移動(dòng)基體10一起形成的角度θsw、形成在一水平軸X與懸臂12之間的角度θbm、形成在懸臂12與臂13之間的θam、以及一形成在臂13與鏟斗14之間的角度θbk。
圖7是一示意圖，它相對(duì)于作為一中心的原點(diǎn)O示出了自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的挖掘啟動(dòng)位置P1、中間挖掘位置P2和挖掘結(jié)束位置P3，還示出了在P1的臂角度θampl、在P2的臂角度θamP2和在P2的臂的定位范圍θamP2PAC。
根據(jù)P1→P2→P3的順序進(jìn)行再現(xiàn)操作，P1→P2被設(shè)計(jì)成僅僅由臂的收攏動(dòng)作(arm crowding)構(gòu)成。
首先，當(dāng)進(jìn)行從P1至P2的操作時(shí)，存儲(chǔ)在再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503中的以下的命令通過(guò)圖3所示的命令解釋程序部505輸?shù)剿欧A(yù)處理部507。
V＝90 (1)PAC＝0 (2)
MOVE P2 (3)其中，公式(1)中的V是一指示上述速度的命令。在這種情況下，在伺服預(yù)處理部507引導(dǎo)插入計(jì)算，使得臂以一臂的最大速度的90％的速度操作。此外，公式(2)中的PAC是一個(gè)指示上述一個(gè)中間挖掘位置P2的定位精確度的命令。以在各個(gè)示教位置P1、P2、P3…….中的定位精確度值PAC以及存儲(chǔ)在定位基準(zhǔn)值存儲(chǔ)部509中的旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)、懸臂、臂和鏟斗的各個(gè)關(guān)節(jié)的定位基準(zhǔn)值θswPAC、θbmPAC、θamPAC、θbkPAC為基礎(chǔ)在定位精確度計(jì)算部510中為旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)、懸臂、臂和鏟斗的各個(gè)關(guān)節(jié)計(jì)算定位精確度。
現(xiàn)在，例如當(dāng)PAC＝100時(shí)，在P2的臂的定位精確度θamP2PAC計(jì)算如下θamP2PAC＝{1+(100-PAC)/10}θamPAC＝θamPAC (4)當(dāng)PAC＝50時(shí)，θamP2PAC＝{1+(100-PAC)/10}θamPAC＝6θamPAC (5)當(dāng)PAC＝0時(shí)，θamP2PAC＝{1+(100-PAC)/10}θamPAC＝11θamPAC (6)但是，在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)PAC＝0時(shí)，且當(dāng)伺服預(yù)處理部507中插入計(jì)算已到達(dá)最后的目標(biāo)位置(P2)時(shí)，在定位確定部511不進(jìn)行確定，即，對(duì)于P1與P2之間的位置不進(jìn)行確定，對(duì)應(yīng)關(guān)節(jié)的當(dāng)前位置被定位，并立即進(jìn)行P2與P3之間的插入計(jì)算。
在這個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)上述公式(4)-(6)的關(guān)系用其對(duì)應(yīng)的定位精確度和定位基準(zhǔn)值來(lái)確定每個(gè)關(guān)節(jié)的定位精確度。但是，還可以根據(jù)需要而不是用這些關(guān)系表達(dá)式來(lái)設(shè)定它。順便提及，以類似于θamP2PAC的方式來(lái)確定其余關(guān)節(jié)的定位精確度θbmP2PAC、θamP2PAC、θbkP2PAC。
當(dāng)最后的目標(biāo)位置從伺服預(yù)處理部507輸出到伺服控制部508時(shí)，以各自關(guān)節(jié)的如此計(jì)算的定位精確度為基礎(chǔ)在定位確定部511對(duì)自動(dòng)操作挖土機(jī)主體是否到達(dá)定位范圍進(jìn)行確定。即，即使在最后目標(biāo)值已被輸出之后，懸臂、臂、鏟斗等等的各個(gè)關(guān)節(jié)仍然以相對(duì)于它們的最后目標(biāo)位置的延遲沿各自的軌跡前進(jìn)。就所述臂而言，例如當(dāng)PAC＝50時(shí)，根據(jù)公式(5)確定臂的關(guān)節(jié)是否達(dá)到θamP2±6θamP2PAC的定位范圍之內(nèi)。如果定位范圍未被確定已達(dá)到，伺服預(yù)處理部507繼續(xù)輸出最后的目標(biāo)位置到伺服控制部508，使得自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的各個(gè)關(guān)節(jié)分別繼續(xù)朝最后目標(biāo)位置移動(dòng)。如果自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的各個(gè)關(guān)節(jié)被確定已到達(dá)上述定位范圍之內(nèi)，就停止最后目標(biāo)位置的輸出，并且開始在中間挖掘位置P2至下一個(gè)挖掘結(jié)束位置P3之間的插入計(jì)算，以輸出內(nèi)插新目標(biāo)值，由此，各個(gè)關(guān)節(jié)開始分別朝新的位置移動(dòng)。
在這個(gè)實(shí)施例中，鑒于如下的可能性，即當(dāng)從挖掘啟動(dòng)位置P1朝中間挖掘位置P2移動(dòng)時(shí)，由于巖石或石頭，可能會(huì)遭到較大的挖掘阻力，中間挖掘位置P2可能難以到達(dá)，所以將中間挖掘位置P2的定位精確度設(shè)定在例如PAC＝0。結(jié)果，當(dāng)伺服預(yù)處理部507輸出一最后目標(biāo)位置P2時(shí)，即刻進(jìn)行從P2朝P3的插入計(jì)算。當(dāng)各個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)轉(zhuǎn)，分別朝內(nèi)插新目標(biāo)值移動(dòng)時(shí)，就可避免這樣一種情況，即由于過(guò)度急切跟蹤目標(biāo)位置P2而可能遭到諸如巖石或石頭的障礙物的阻力，使挖掘中斷。因此P1→P2→P2的操作能在不中斷的情況下平穩(wěn)地進(jìn)行。
在這個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于挖掘結(jié)束位置P3設(shè)定PAC＝80，以一高的精確度指定鏟斗的收攏位置(crowded position)，從而避免被挖掘的物料落下。此外，如果在壓碎機(jī)漏斗之上傾倒被挖掘的物料時(shí)需要精確的定位，通過(guò)提高定位精確度PAC的數(shù)值和使定位范圍變窄，定位就可有足夠的精確度。
下面，結(jié)合圖8所示的流程圖來(lái)描述自動(dòng)操作控制器50中的有關(guān)在各個(gè)位置的再現(xiàn)操作的程序(在該舉例中，從示教位置P1至示教位置P3)。
如果最后目標(biāo)位置P1從伺服預(yù)處理部507輸出之后在定位確定部511中確定每一關(guān)節(jié)已到達(dá)其對(duì)應(yīng)定位范圍之內(nèi)(盡管該確定在流程圖中未示出)，在步驟1首先將示教位置、V＝90、PAC＝0和MOVE P2的再現(xiàn)命令輸?shù)皆佻F(xiàn)存儲(chǔ)部503中。隨后在步驟2，定位精確度計(jì)算部510計(jì)算每一關(guān)節(jié)的定位精確度。然后在步驟3，在伺服預(yù)處理部507的P1與P2之間進(jìn)行插入計(jì)算，在步驟4，將插入計(jì)算獲得的目標(biāo)位置輸?shù)剿欧刂撇?08，從而使每一關(guān)節(jié)在伺服控制下操作。然后在步驟5中確定作為步驟3中插入計(jì)算的結(jié)果輸出的目標(biāo)位置的最后目標(biāo)位置(P2)是否已輸出。這里，如果沒(méi)有確定內(nèi)插目標(biāo)位置已到達(dá)最后目標(biāo)位置，程序回到步驟4，將插入的目標(biāo)位置輸?shù)剿欧刂撇?08，直到最后目標(biāo)位置(P2)作為一內(nèi)插目標(biāo)位置輸出。當(dāng)最后目標(biāo)位置輸出到伺服控制部508時(shí)，步驟6確定示教位置(P2)的定位精確度PAC大于根據(jù)需要所設(shè)定的與確定值。如果定位精確度PAC是否大于預(yù)確定值S，在步驟7以在步驟2中計(jì)算的每一關(guān)節(jié)的定位精確度為基礎(chǔ)確定關(guān)節(jié)是否已到達(dá)最后目標(biāo)位置(P2)預(yù)確定的其定位范圍。具體描述了確定各個(gè)關(guān)節(jié)是否已分別達(dá)到θswP2±θswP2PAC、θbmP2±θbmP2PAC、θamP2±θamP2PAC和θbkP2±θbkP2PAC之內(nèi)。如果各個(gè)關(guān)節(jié)未被確定已到達(dá)最后目標(biāo)位置(P2)的它們對(duì)應(yīng)預(yù)確定的位置范圍，重復(fù)步驟7的處理，直至各個(gè)關(guān)節(jié)到達(dá)最后目標(biāo)位置(P2)的它們對(duì)應(yīng)預(yù)處理定位范圍之內(nèi)。當(dāng)各個(gè)關(guān)節(jié)被確定已到達(dá)最后目標(biāo)位置(P2)的它們的對(duì)應(yīng)定位范圍之內(nèi)時(shí)，程序進(jìn)到步驟8。定位精確度PAC小于如果在步驟6中預(yù)定值S，例如當(dāng)如步驟1中所示設(shè)定PAC＝0時(shí)，步驟7中關(guān)于各自定位范圍是否到達(dá)的確定不能進(jìn)行，程序就進(jìn)到步驟S8，以便立即輸出下一個(gè)示教位置P3的再現(xiàn)命令。那以后，重復(fù)類似于前面步驟1的處理程序的處理，繼續(xù)再現(xiàn)操作。
如上所述，根據(jù)該實(shí)施例，在挖掘中間位置P2的自動(dòng)操作挖土機(jī)的每個(gè)關(guān)節(jié)的定位精確度設(shè)定得比較低(PAC＝0)，并且當(dāng)伺服預(yù)處理部507輸出最后目標(biāo)位置(P2)作為插入計(jì)算的結(jié)果時(shí)，不論跟蹤關(guān)節(jié)被定位在挖掘開始位置P1與中間挖掘位置P2之間的哪一個(gè)位置，立即將每個(gè)關(guān)節(jié)伺服控制到內(nèi)插在中間挖掘位置P2與挖掘結(jié)束位置P3之間的一新的目標(biāo)位置，而不是控制到最后目標(biāo)值P2。由于此，即使在挖掘開始位置P1與中間挖掘位置P2之間有一個(gè)具有大的挖掘阻力的障礙物，諸如巖石或石頭，將從挖掘開始位置P1朝向中間挖掘位置P2的方向轉(zhuǎn)移到從中間挖掘位置P2朝挖掘結(jié)束位置P3的方向，由此能夠使自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1自動(dòng)避讓障礙物并繼續(xù)再現(xiàn)操作，而不會(huì)中斷。
在該實(shí)施例中，當(dāng)伺服預(yù)處理部507輸出最后目標(biāo)位置(P2)作為插入計(jì)算的結(jié)果時(shí)，每個(gè)跟蹤關(guān)節(jié)定位于挖掘開始位置P1與中間挖掘位置P2之間的一個(gè)位置。當(dāng)在挖掘開始位置P1與中間挖掘位置P2之間的待挖掘物料是挖掘阻力較小的物料時(shí)，由于挖掘阻力小，每一關(guān)節(jié)的延遲也小。因此，每一關(guān)節(jié)的當(dāng)前位置定位在接近最后目標(biāo)位置(P2)的一個(gè)位置。因此，就能跟隨示教位置P1、P2、P3……以高挖掘精確度進(jìn)行挖掘。
下面結(jié)合圖9和圖11描述本發(fā)明的第二實(shí)施例。
圖9是方框圖，它示出了圖3所述的自動(dòng)操作控制器50的該實(shí)施例的功能結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。
編號(hào)509表示一個(gè)計(jì)時(shí)器，用于對(duì)在接受一來(lái)自命令解釋程序部505的指令時(shí)的預(yù)定時(shí)間進(jìn)行計(jì)數(shù)，并向該命令解釋程序部505發(fā)送一答復(fù)。其余部分與圖3所示的類似編號(hào)的那些部分相同，因此，在此省略對(duì)它們的描述。
圖10是一示意圖，它示出了該實(shí)施例的存儲(chǔ)在圖3所示的再現(xiàn)命令存儲(chǔ)部503中的再現(xiàn)命令的一個(gè)例子。
在該圖中，PAC(位置精確度)是一指定已描述過(guò)的移動(dòng)定位精確度的一個(gè)命令。在該圖中，設(shè)定PAC＝0，使定位精確度較小，這樣挖掘工作平穩(wěn)地進(jìn)行，由此，即使在目標(biāo)位置與當(dāng)前位置之間具有相當(dāng)?shù)牟町?，也能完成移?dòng)。
WAIT是一指示一備用的預(yù)確定時(shí)間的命令。示教位置數(shù)據(jù)P3從伺服預(yù)處理部507輸?shù)剿欧畈?08之后，輸出信息傳輸?shù)矫罱忉尦绦虿?05中。如果一WAIT命令已設(shè)定，命令解釋程序部505向計(jì)時(shí)器509輸出一由WAIT命令指定的預(yù)置時(shí)間，該預(yù)置時(shí)間過(guò)去之后，計(jì)時(shí)器509向命令解釋程序部509輸出一完成應(yīng)答。當(dāng)輸出完成應(yīng)答時(shí)，命令解釋程序部509使伺服預(yù)處理部507將插入在示教目標(biāo)位置數(shù)據(jù)P3與示教目標(biāo)位置數(shù)據(jù)P4之間的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)從伺服預(yù)處理部507輸出到伺服控制部508中，以進(jìn)行伺服控制，使得自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1朝目標(biāo)位置數(shù)據(jù)P4移動(dòng)。預(yù)置時(shí)間設(shè)定在一個(gè)在輕載荷狀態(tài)或無(wú)載荷狀態(tài)下根據(jù)從伺服預(yù)處理部507輸出的示教目標(biāo)位置數(shù)據(jù)運(yùn)行的時(shí)間，運(yùn)行時(shí)間一直到自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1實(shí)際到達(dá)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的目標(biāo)位置為止。其余的命令與圖5所示的對(duì)應(yīng)的命令相同，在此省略對(duì)它們的描述。
下面將結(jié)合圖11描述本實(shí)施例的自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1避讓諸如巖石或石頭障礙物的操作。
圖11(a)是一示意圖，它示出了當(dāng)PAC≠0時(shí)的一鏟斗自由端的目標(biāo)位置和其路徑，圖11(b)是一示意圖，它示出了當(dāng)PAC＝0時(shí)的一鏟斗自由端的目標(biāo)位置和其路徑，圖11(c)是一示意圖，它示出了當(dāng)PAC＝2并有一WAIT命令時(shí)的鏟斗自由端的目標(biāo)位置和其路徑。在這些示意圖中，Px、Px+1和Px+2根據(jù)存儲(chǔ)在示教位置存儲(chǔ)部53中的示教位置數(shù)據(jù)指示目標(biāo)位置，p1、p2、p3……指定根據(jù)示教位置計(jì)算的內(nèi)插目標(biāo)位置，p1’、p2’、p3’....表示鏟斗自由端實(shí)際通過(guò)的位置。
首先，存放預(yù)處理部507通過(guò)角度傳感器111-114、當(dāng)前位置計(jì)算部501和伺服控制部508獲得和擁有當(dāng)前位置數(shù)據(jù)Px。其次，從示教位置輸出處理部506讀取示教位置數(shù)據(jù)Px+1作為一目標(biāo)，并計(jì)算該兩個(gè)數(shù)據(jù)之差c，例如1/8的差。將位置數(shù)據(jù)Px+差c/8作為位置數(shù)據(jù)輸?shù)剿欧刂撇?08。然后伺服預(yù)處理部507將位置數(shù)據(jù)Px+差2c/8輸出到伺服控制部508。此后重復(fù)類似的處理，由此，位置數(shù)據(jù)Px+差c(＝示教位置數(shù)據(jù)Px+1)輸出到伺服控制部508。
但是，在實(shí)際伺服控制中，例如，即使當(dāng)一移動(dòng)命令作為一目標(biāo)從伺服控制部56輸出到比例電磁閥51中時(shí)，鏟斗的自由端跟蹤也有一延遲。當(dāng)PAC設(shè)定在一如圖11(a)所示的除0之外的一預(yù)定值時(shí)，即使從伺服控制部508輸出目標(biāo)位置Px+1，當(dāng)鏟斗自由端的當(dāng)前位置仍然定位在Px與Px+1之間的一個(gè)位置時(shí)，伺服控制朝目標(biāo)位置Px+1進(jìn)行。當(dāng)鏟斗自由端移動(dòng)并到達(dá)圖11(a)所示的對(duì)應(yīng)于PAC的預(yù)定值的圓圈之內(nèi)時(shí)，Px+1不再用作一目標(biāo)位置，并朝作為一目標(biāo)的被計(jì)算的內(nèi)插目標(biāo)位置p1進(jìn)行伺服控制。
這樣，通過(guò)將PAC值設(shè)定成一合適的值，再現(xiàn)就能精確地進(jìn)行。即使當(dāng)鏟斗開始與諸如巖石或石頭的障礙物接觸，而且在目標(biāo)位置Px+1的輸出時(shí)間中變得不再移動(dòng)，鏟斗的當(dāng)前位置仍然在Px與Px+1之間的一個(gè)位置，而沒(méi)有到達(dá)圖11(a)中的圓圈之內(nèi)，但可嘗試著眼于使鏟斗進(jìn)一步朝目標(biāo)位置Px+1移動(dòng)，鏟斗可能停在那里并可能沒(méi)能避開障礙物。
當(dāng)PAC的值設(shè)定在如圖11(b)的0時(shí)，即使鏟斗自由端的當(dāng)前位置仍然位于Px與Px+1之間的任何位置上，在伺服控制部508已計(jì)算了目標(biāo)位置Px+1的時(shí)間點(diǎn)上，在示教目標(biāo)位置Px+1與下一個(gè)目標(biāo)位置Px+2之間開始內(nèi)插處理，由此依次設(shè)定內(nèi)插目標(biāo)位置p1、p2....。所以，鏟斗自由端被伺服控制，朝向內(nèi)插目標(biāo)位置p1、p2....，而不會(huì)朝向目標(biāo)位置Px+1移動(dòng)。當(dāng)PAC設(shè)定在0時(shí)，鏟斗自由端(不同于圖11(a)的情況)在它到達(dá)由PAC值確定的預(yù)定圓圈之內(nèi)之前沒(méi)有被伺服控制朝向目標(biāo)位置Px+1。如果鏟斗開始與諸如巖石或石頭的障礙物接觸，使移動(dòng)變得困難時(shí)，目標(biāo)位置改變成p1、p2....，并因此使鏟斗通過(guò)點(diǎn)p1’、p2’、p3’，由此就可避開諸如巖石或石頭的障礙物。
由于在上述情況中PAC設(shè)定在0，所以諸如巖石或石頭的障礙物在上述的挖掘過(guò)程中可被避開。但是如圖所示，鏟斗自由端不經(jīng)過(guò)目標(biāo)位置Px+1，而是經(jīng)過(guò)內(nèi)插目標(biāo)位置p1、p2....(盡管它應(yīng)該基本上通過(guò)它們)。因此，不可能使鏟斗精確地進(jìn)行工作。
因此，在該實(shí)施例中，當(dāng)具有撞擊諸如巖石或石頭的障礙物的潛在問(wèn)題時(shí)，設(shè)置PAC＝0和WAIT的命令。結(jié)果，如果鏟斗自由端的當(dāng)前位置在目標(biāo)位置Px+1作為一目標(biāo)已從伺服控制部508中輸出的時(shí)間點(diǎn)上仍然位于Px與Px+1之間的任何位置(位置A)，目標(biāo)位置Px+1通過(guò)WAIT設(shè)定的預(yù)定時(shí)間的目標(biāo)點(diǎn)而被保留，而不是開始在目標(biāo)位置Px+1與下一個(gè)目標(biāo)位置Px+2之間的內(nèi)插處理，以設(shè)定下一個(gè)目標(biāo)位置。在該時(shí)間過(guò)程中，鏟斗朝目標(biāo)位置Px+1移動(dòng)，預(yù)定時(shí)間消逝(位置B)之后，開始目標(biāo)位置Px+1與下一個(gè)目標(biāo)位置Px+2之間的內(nèi)插處理，以設(shè)定內(nèi)插目標(biāo)位置p1、p2....。從該時(shí)間點(diǎn)起，伺服控制鏟斗自由端，使它朝向被依次內(nèi)插的目標(biāo)位置p1、p2....，而不朝目標(biāo)位置Px+1移動(dòng)。
如上所述，在該實(shí)施例中，如果鏟斗自由端在示教目標(biāo)位置Px+1已被輸出的時(shí)間點(diǎn)中仍然位于Px與Px+1之間的任何位置，在等待一預(yù)定時(shí)間之后開始內(nèi)插處理，而不是立即開始下一個(gè)目標(biāo)位置的內(nèi)插處理，在這時(shí)間過(guò)程中，鏟斗被如此伺服控制，即朝向目標(biāo)位置Px+1。如果沒(méi)有諸如巖石或石頭的障礙物，由于鏟斗自由端能夠通過(guò)接近目標(biāo)位置Px+1的一個(gè)位置而能使鏟斗進(jìn)行作業(yè)，由此就能高精確地進(jìn)行再現(xiàn)操作。即使鏟斗開始與諸如巖石或石頭的障礙物接觸并變得不能再移動(dòng)，但當(dāng)預(yù)定時(shí)間消逝時(shí)，目標(biāo)位置從目標(biāo)位置Px+1變?yōu)閮?nèi)插目標(biāo)位置p1、p2....。因此，可以避開諸如巖石或石頭的障礙物。
下面將根據(jù)圖12至圖15描述本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的巖石壓碎系統(tǒng)。
圖12是一示意圖，它示出了本發(fā)明第三實(shí)施例的巖石壓碎系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和用該巖石壓碎系統(tǒng)進(jìn)行的工作類型。
在該圖中，編號(hào)1代表在第一和第二實(shí)施例中采用的那類鋤耕機(jī)的這樣一種自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體。
編號(hào)2是一暫時(shí)存放被采巖石21的堆料場(chǎng)，堆料場(chǎng)設(shè)置一安裝有自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的場(chǎng)地附近。堆料場(chǎng)2由如下幾個(gè)部分構(gòu)成一在遠(yuǎn)離自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝場(chǎng)地一側(cè)的傾斜的第一導(dǎo)向壁22；一在自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝場(chǎng)地的一側(cè)上的傾斜的第二導(dǎo)向壁23；以及一形成在第一導(dǎo)向壁22與第二導(dǎo)向壁23之間的底部24，底部24形成在自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的安裝場(chǎng)地平面之下。第一導(dǎo)向壁23和第二導(dǎo)向壁22是這樣形成的，它們從底部24朝上向外展開，第一導(dǎo)向壁23延伸到一比自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的安裝場(chǎng)地的高度高的高度。此外，第一導(dǎo)向壁23的傾斜部最好設(shè)定在從第一導(dǎo)向壁的延伸上部、即從被采巖石21的傾倒平臺(tái)25傾倒的被采巖石21能夠堆積在底部24的角度。另一方面，從被采巖石的鏟起效率來(lái)看，最好將第二導(dǎo)向壁22的傾斜設(shè)定在一個(gè)角度，該角度使得在自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的鏟斗14鏟起之后剩下的被采巖石能夠返回到底部24。
編號(hào)6代表第一導(dǎo)向壁23的一延伸部，換句話講，形成堆料場(chǎng)2的所述延伸部表示一諸如卡車的被采巖石運(yùn)送設(shè)備，它可前進(jìn)到被采巖石21的傾卸平臺(tái)。被采巖石運(yùn)送設(shè)備6設(shè)置有一可裝載通過(guò)采石在另一地方的地面、山丘、山而獲得的被采巖石的容器61。被采巖石運(yùn)送設(shè)備由在設(shè)備上的操作者駕駛，在傾卸平臺(tái)25，該設(shè)備6通過(guò)傾斜容器61使裝在容器61中的被采巖石朝堆料場(chǎng)2傾卸。
編號(hào)3是一壓碎機(jī)，它被放置在自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的附近，并具有一檢測(cè)壓碎機(jī)3的反常狀態(tài)和輸出反常狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)的反常檢測(cè)部35，還有一天線37。其余部分與圖1所述的類似編號(hào)的那些部分相同。
圖13是一方塊圖，它示意性的示出了該實(shí)施例的巖石壓碎系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。其余部分與圖2中的類似編號(hào)所示的那些相同。
編號(hào)419表示一顯示器，它顯示諸如反常操作狀態(tài)、正常操作狀態(tài)的巖石壓碎系統(tǒng)的各種狀態(tài)和自動(dòng)操作挖土機(jī)的示教操作狀態(tài)。
還顯示了一安裝壓碎機(jī)的裝置7、一將反常狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)傳輸?shù)娇刂葡?的無(wú)線電通訊裝置36和一當(dāng)檢測(cè)到反常狀態(tài)時(shí)指示傳輸反常信號(hào)的命令產(chǎn)生部38。
下面將結(jié)合圖12和圖13描述該實(shí)施例的巖石壓碎系統(tǒng)的操作。
如圖12所示，被采巖石從被采巖石運(yùn)送設(shè)備6傾卸到堆料場(chǎng)2中。從被采巖石運(yùn)送設(shè)備6中傾卸的被采巖石在如下的時(shí)間中進(jìn)行，即該時(shí)間與用自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的鏟斗鏟起被采巖石21的時(shí)間錯(cuò)開。從被采巖石運(yùn)送設(shè)備6中傾卸的被采巖石沿形成堆料場(chǎng)2的第一導(dǎo)向壁23落下，聚集在底部24。當(dāng)接收到一來(lái)自控制箱4的啟動(dòng)信號(hào)時(shí)，自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1根據(jù)預(yù)先存儲(chǔ)的示教操作再現(xiàn)示教操作。具體地說(shuō)，鏟斗14鏟起堆料場(chǎng)2中的被采巖石21，然后使旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11帶著保持在鏟斗中的被采巖石旋轉(zhuǎn)，使得鏟斗14位于壓碎機(jī)3的料斗31之上，下一步使鏟斗14樞轉(zhuǎn)，將被采巖石從鏟斗14傾入料斗31中。再使旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)11旋轉(zhuǎn)，使得鏟斗14退回到堆料場(chǎng)2，以鏟起被采巖石21。重復(fù)這樣的操作。
壓碎被送到壓碎機(jī)3的料斗31的被采巖石31，然后用傳送裝置33送出被壓碎的石頭34。用另外安排的一傳送設(shè)備把被壓碎的石頭34送走。
在被壓碎的石頭的加工中，被采巖石21有從鏟斗14落下的被采巖石21和被弄到自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1側(cè)的被采巖石21，當(dāng)自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的鏟斗14鏟起堆料場(chǎng)2中的這些被采巖石21時(shí)，使這些被采巖石21通過(guò)形成堆料場(chǎng)2的第二導(dǎo)向壁22回到底部24。結(jié)果，被采巖石就不會(huì)在堆料場(chǎng)2底部24的個(gè)別區(qū)域中堆起，由此就可提高用自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的鏟斗14進(jìn)行挖掘工作的效率。
當(dāng)被采巖石倒入堆料場(chǎng)2的傾卸點(diǎn)設(shè)定在遠(yuǎn)離自動(dòng)操作的挖土機(jī)主體1的安裝場(chǎng)地的一個(gè)位置時(shí)，就不必再擔(dān)心被采巖石運(yùn)送設(shè)備6與自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1之間的任何接觸。結(jié)果，能將被采巖石21安全而有效地送到堆料場(chǎng)2。
如果在壓碎機(jī)中出現(xiàn)任何反常現(xiàn)象，一檢測(cè)信號(hào)從反常檢測(cè)部35傳輸?shù)娇刂葡?。因此，控制箱4的顯示器419顯示這種反常狀態(tài)，還將一停止命令傳輸?shù)綁核闄C(jī)4。結(jié)果，壓碎機(jī)3的反常被中心所監(jiān)控和控制，使得被壓碎石頭的生產(chǎn)穩(wěn)定而有效地進(jìn)行。
圖14是一示意圖，它示出了該實(shí)施例的不同于圖12所示的另一巖石壓碎系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和用巖石壓碎系統(tǒng)工作的類型。
在該圖中，用與圖12中所示的那些類似編號(hào)表示的部件表示類似的部件。
該巖石壓碎系統(tǒng)與圖12所示的不同處在于在一形成堆料場(chǎng)2的第二導(dǎo)向壁22與自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面之間的交叉處的附近，設(shè)置一被采巖石擋板26，以防被采巖石21落向自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面。
在該巖石壓碎系統(tǒng)中，對(duì)自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的鏟斗14進(jìn)行示教操作，使它的移動(dòng)能避開被采巖石擋板26。此外，當(dāng)堆料場(chǎng)2不能設(shè)置在比自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面低得多的高度時(shí)，該巖石壓碎系統(tǒng)也是有效的，并具有與前述巖石壓碎系統(tǒng)類似的有利效果。
在各上述巖石壓碎系統(tǒng)中，形成堆料場(chǎng)2的第二導(dǎo)向壁22有一斜度。但是，該第二導(dǎo)向壁也可以是基本直立的。
圖15是一示意圖，它示出了該實(shí)施例的不同于圖12和14所示的又一巖石壓碎系統(tǒng)的整個(gè)結(jié)構(gòu)和用該巖石壓碎系統(tǒng)工作的類型。
在該圖中，用與圖12中所示的那些類似編號(hào)表示的部件表示類似的部件。
該巖石壓碎系統(tǒng)與圖12和圖14所示的巖石壓碎系統(tǒng)的不同處在于用一種加載挖土機(jī)(loading shovel)作為自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1，還在于形成堆料場(chǎng)2的底部24的表面和自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面基本上設(shè)定在同一高度。
由于在該巖石壓碎系統(tǒng)中的自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1是加載挖土機(jī)類型的，所以，盡管堆料場(chǎng)2底部24的表面與自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面基本上設(shè)置在同一高度，還能有效地鏟起被采巖石21。
在上述的各個(gè)巖石壓碎系統(tǒng)中，壓碎機(jī)3設(shè)置在比自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面低的高度上。但是，壓碎機(jī)3可設(shè)置在與自動(dòng)操作挖土機(jī)主體1的安裝表面基本相同的高度上。
在工業(yè)上的開發(fā)能力如上所述，本發(fā)明的自動(dòng)操作挖土機(jī)構(gòu)造成自動(dòng)控制器上設(shè)置有定位確定裝置，以確定機(jī)械鏟到達(dá)根據(jù)為機(jī)械鏟的每一示教位置設(shè)定的定位精確度所預(yù)定的示教位置范圍之內(nèi)，當(dāng)機(jī)械鏟被確定已到達(dá)上述預(yù)定示教位置范圍之內(nèi)時(shí)，輸出下一個(gè)示教位置作為目標(biāo)位置。對(duì)于每一示教位置，可根據(jù)需要設(shè)定一定位精確度。因此，能依靠挖掘或傾卸的每一工作位置來(lái)控制挖掘精確度，由此就可以高精確度和高工作效率來(lái)進(jìn)行自動(dòng)操作。此外，本發(fā)明的自動(dòng)操作挖土機(jī)中的自動(dòng)操作控制器設(shè)計(jì)成根據(jù)下一個(gè)示教位置輸出一目標(biāo)位置，而不是在挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中輸出一示教位置作為一目標(biāo)位置之后，由定位確定裝置進(jìn)行任何確定。因此，就可根據(jù)挖掘過(guò)程中的挖掘阻力的大小來(lái)改變挖掘路徑。這樣就可防止由于撞擊具有大挖掘阻力的諸如巖石或石頭的障礙物引起的挖掘中斷，因此能進(jìn)行有效的挖掘。
此外，本發(fā)明的自動(dòng)操作挖土機(jī)中的自動(dòng)操作控制器設(shè)置有延遲裝置，使自動(dòng)操作控制器在一預(yù)定時(shí)間消逝之后輸出下一個(gè)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，該時(shí)間為在一從挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中輸出一示教點(diǎn)作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)之后。如果沒(méi)有諸如巖石或石頭的障礙物，就可使鏟斗通過(guò)接近示教目標(biāo)位置的一個(gè)位置，并因此以高精確度進(jìn)行挖掘工作。即使鏟斗開始與一諸如巖石或石頭的障礙物接觸并不再移動(dòng)，自動(dòng)操作挖土機(jī)被假定移動(dòng)到的目標(biāo)位置便變?yōu)橄乱粋€(gè)目標(biāo)位置，使得障礙物能被避開。因此，挖掘工作能夠連續(xù)進(jìn)行，不需要為避讓操作而消耗時(shí)間。與傳統(tǒng)技術(shù)不同，本發(fā)明的自動(dòng)操作挖土機(jī)不需要許多傳感器，顯示出上述各項(xiàng)的有利作用，此外，自動(dòng)操作控制器的計(jì)算處理負(fù)荷很小。
此外，本發(fā)明的巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)計(jì)成將被采巖石堆積在堆料場(chǎng)上，并用挖土機(jī)鏟起如此堆積的被采巖石。因此，能穩(wěn)定而有效地進(jìn)行巖石壓碎工作。由于本發(fā)明的巖石壓碎系統(tǒng)還能夠堆積被采巖石，使它被挖土機(jī)所鏟起，就不需要堆起被采巖石，從而提高了巖石壓碎工作的效率。此外，本發(fā)明的巖石壓碎系統(tǒng)是反復(fù)進(jìn)行一個(gè)將被采巖石堆積在堆料場(chǎng)、用挖土機(jī)鏟起被堆積的被采巖石、然后傾卸到壓碎機(jī)中的操作通過(guò)壓碎機(jī)來(lái)形成壓碎石頭的。因此，就可提高巖石壓碎工作的效率。
權(quán)利要求
1.一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，它包括一機(jī)械鏟和一設(shè)置在所述機(jī)械鏟上的、使所述機(jī)械鏟再現(xiàn)一系列從挖掘到傾倒的示教操作的自動(dòng)操作控制器，其特征在于，所述自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一定位確定裝置，用于確定所述機(jī)械鏟是否已到達(dá)與為所述機(jī)械鏟的各個(gè)示教位置分別設(shè)定的各個(gè)定位精確度相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)的所預(yù)定的定位范圍之內(nèi)；以及，當(dāng)確定所述機(jī)械鏟已到達(dá)所述預(yù)定定位范圍之內(nèi)時(shí)，所述自動(dòng)操作控制器輸出所述示教位置中的下一個(gè)作為目標(biāo)位置。
2.如權(quán)利要求1所述的自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，在從開始所述挖掘到結(jié)束所述挖掘的再現(xiàn)操作過(guò)程中，所述自動(dòng)操作控制器在輸出所述示教位置中的一個(gè)作為一目標(biāo)位置之后，根據(jù)所述示教位置中的下一個(gè)輸出一目標(biāo)位置，而不是用所述定位確定裝置進(jìn)行確定。
3.一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，它包括一機(jī)械鏟，該機(jī)械鏟設(shè)置有若干螺線管操作的方向控制閥，用于操作可至少驅(qū)動(dòng)一懸臂、一臂和一鏟斗的若干液壓缸和一用于驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)，還設(shè)置有分別檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)與所述懸臂之間、所述懸臂與所述臂之間和所述臂與所述鏟斗之間的角度的角度檢測(cè)器；一依次閱讀和輸出已被示教和存儲(chǔ)的示教位置數(shù)據(jù)的示教位置輸出裝置；一伺服預(yù)處理裝置，用于輸入示教位置數(shù)據(jù)和輸出具有內(nèi)插在所述示教位置數(shù)據(jù)之間的位置數(shù)據(jù)的目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以使所述機(jī)械鏟平穩(wěn)操作；以及一伺服控制裝置，用于輸入所述目標(biāo)位置數(shù)據(jù)和將控制信號(hào)輸出到所述螺線管操作的方向控制閥，控制所述機(jī)械鏟到一目標(biāo)位置，其特征在于，所述自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一定位確定裝置，用于確定所述機(jī)械鏟是否已到達(dá)與為所述機(jī)械鏟的各個(gè)示教位置分別設(shè)定的各定位精確度中相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)的所預(yù)定的定位范圍之內(nèi)；以及，當(dāng)確定所述機(jī)械鏟已到達(dá)所述預(yù)定定位范圍之內(nèi)時(shí)，所述自動(dòng)操作控制器根據(jù)來(lái)自所述伺服預(yù)處理部下一個(gè)示教位置數(shù)據(jù)輸出目標(biāo)位置數(shù)據(jù)到所述伺服控制部的。
4.如權(quán)利要求3所述的一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，所述自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一計(jì)算裝置，用于與為所述各個(gè)示教位置分別設(shè)定的所述各定位精確度相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)，分別計(jì)算所述旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)、懸臂、臂和鏟斗的定位精確度；以及所述定位確定裝置確定所述旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)、懸臂、臂和鏟斗是否已分別到達(dá)根據(jù)所述定位精確度預(yù)定的各自對(duì)應(yīng)定位范圍之內(nèi)。
5.如權(quán)利要求3和4中的任何一項(xiàng)所述的一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，在從開始所述挖掘到結(jié)束所述挖掘的再現(xiàn)操作過(guò)程中，所述伺服預(yù)處理部在輸出對(duì)應(yīng)于所述示教位置數(shù)據(jù)的最后目標(biāo)位置數(shù)據(jù)之后，根據(jù)下一個(gè)示教位置數(shù)據(jù)輸出目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，而不是用所述定位確定裝置進(jìn)行確定。
6.如權(quán)利要求1、3和4的任何一項(xiàng)所述的一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，在為從開始所述挖掘到結(jié)束所述挖掘的所述各個(gè)示教位置設(shè)定的所述定位精確度中，除在挖掘開始位置和挖掘結(jié)束位置之外的所述示教位置的所述定位精確度設(shè)定成比所述挖掘開始位置和所挖掘結(jié)束位置的定位精確度要低。
7.如權(quán)利要求1、3、4和6的任何一項(xiàng)所述的一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，為在一挖掘操作中的所述各個(gè)示教位置設(shè)定的所述定位精確度要比為傾倒操作中的所述各個(gè)示教位置設(shè)定的所述定位精確度低。
8.如權(quán)利要求1至7中的任何一項(xiàng)所述的一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，可以用設(shè)置在所述機(jī)械鏟上的或設(shè)置在遠(yuǎn)離所述機(jī)械鏟的一個(gè)位置上的操作裝置隨意為所述各個(gè)示教位置設(shè)定各所述定位精確度。
9.一種方法，用于自動(dòng)操作一自動(dòng)操作挖土機(jī)，使機(jī)械鏟再現(xiàn)一系列范圍從挖掘到傾倒的示教操作，其特征在于，所述方法包括如下步驟(1)發(fā)布諸示教位置，以及在所述示教位置的再現(xiàn)操作的速度及定位精確度的命令，以使所述機(jī)械鏟再現(xiàn)所述操作；(2)計(jì)算內(nèi)插在所述示教位置與先于所述示教位置的若干示教位置之間的諸目標(biāo)位置，使所述再現(xiàn)操作平穩(wěn)；(3)接連發(fā)布所述目標(biāo)位置的命令；(4)確定所述目標(biāo)位置中的對(duì)應(yīng)于所述示教位置的一個(gè)最后目標(biāo)位置的命令是否已被發(fā)布，當(dāng)有關(guān)所述最后目標(biāo)位置的命令經(jīng)確定為未發(fā)布時(shí)，執(zhí)行所述第三步驟，直到所述最后目標(biāo)位置的命令被發(fā)布為止；(5)當(dāng)確定有關(guān)所述最后目標(biāo)位置的命令在所述第四步驟中已被發(fā)布時(shí)，確定在所述示教位置的所述定位精確度是否不小于一預(yù)定值；(6)當(dāng)在所述第五步驟中確定所述定位精確度不小于所述預(yù)定值時(shí)，確定一當(dāng)前位置是否已到達(dá)根據(jù)所述定位精確度預(yù)定的一定位范圍之內(nèi)，當(dāng)未確定所述當(dāng)前位置已到達(dá)所述定位范圍之內(nèi)時(shí)，重復(fù)所述確定，直至確定所述當(dāng)前位置已到達(dá)所述定位范圍之內(nèi)；以及(7)當(dāng)在所述第五步驟中未確定所述定位精確度不小于所述預(yù)定值時(shí)，或當(dāng)在所述第六步驟中確定所述當(dāng)前位置已到達(dá)所述定位范圍之內(nèi)時(shí)，發(fā)布緊挨所述示教位置的下一個(gè)示教位置和一在所述下一個(gè)示教位置的再現(xiàn)操作速度以及定位精確度的命令。
10.一種一自動(dòng)操作挖土機(jī)，它包括一機(jī)械鏟和一設(shè)置在所述機(jī)械鏟上的使所述機(jī)械鏟再現(xiàn)一系列從挖掘到傾倒的示教操作的自動(dòng)操作控制器，其特征在于，所述自動(dòng)操作控制器設(shè)置有一延遲裝置，使得自從在自挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中輸出示教位置作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)起的一預(yù)定時(shí)間消逝之后，所述自動(dòng)操作控制器輸出下一個(gè)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)。
11.一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，它包括一機(jī)械鏟，該機(jī)械鏟設(shè)置有若干螺線管操作的方向控制閥，用于操作可至少驅(qū)動(dòng)一懸臂、一臂和一鏟斗的若干液壓缸和一用于驅(qū)動(dòng)一旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)的液壓馬達(dá)，還設(shè)置有分別檢測(cè)所述旋轉(zhuǎn)上部結(jié)構(gòu)與所述懸臂之間、所述懸臂與所述臂之間和所述臂與所述鏟斗之間的角度的角度檢測(cè)器；一依次閱讀已被示教和存儲(chǔ)的示教位置數(shù)據(jù)和輸出它作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的目標(biāo)位置輸出裝置；一伺服預(yù)處理裝置，用于輸入所述目標(biāo)位置數(shù)據(jù)、輸出所述目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，還輸出內(nèi)插目標(biāo)位置數(shù)據(jù)，以使所述機(jī)械鏟能平穩(wěn)操作；以及一伺服控制裝置，用于輸入所述各自目標(biāo)位置數(shù)據(jù)和將諸控制信號(hào)輸出到所述螺線管操作的方向控制閥，以將所述機(jī)械鏟控制到一目標(biāo)位置，其特征在于，所述目標(biāo)位置輸出裝置設(shè)置有一延遲裝置，使得自從在自挖掘開始到挖掘結(jié)束的再現(xiàn)操作過(guò)程中、將示教位置作為目標(biāo)位置數(shù)據(jù)從所述伺服預(yù)處理裝置輸出到所伺服控制部起的一預(yù)定時(shí)間消逝之后，所述目標(biāo)位置輸出裝置輸出下一個(gè)目標(biāo)位置數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求10和11中的任何一項(xiàng)所述的一種自動(dòng)操作挖土機(jī)，其特征在于，由所述延遲裝置設(shè)定的所述預(yù)定時(shí)間是在輕負(fù)荷或無(wú)負(fù)荷的時(shí)間中，在輸出所述示教位置作為所述目標(biāo)位置數(shù)據(jù)之后，所述機(jī)械鏟到達(dá)所述目標(biāo)位置數(shù)據(jù)的所述目標(biāo)位置的時(shí)間設(shè)定的。
13.一種巖石壓碎系統(tǒng)，用于生產(chǎn)壓碎的石頭，其特征在于，所述巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)置有一被采巖石堆積場(chǎng)地，用于堆積從裝入所述被采巖石的裝料高度往下傾卸的被采巖石；一挖土機(jī)，用于鏟起堆積在所述被采巖石堆積場(chǎng)地的所述被采巖石并將它們送走；以及一壓碎機(jī)，用于將從所述挖土機(jī)運(yùn)送來(lái)的所述被采巖石壓碎成壓碎的石塊。
14.一種巖石壓碎系統(tǒng)，用于生產(chǎn)壓碎石頭，其特征在于，所述巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)置有一運(yùn)輸被采巖石的被采巖石運(yùn)輸設(shè)備；一被采巖石堆積場(chǎng)地，用于堆積從被采巖石裝在所述被采巖石運(yùn)輸設(shè)備的裝料高度往下傾卸的被采巖石；一挖土機(jī)，用于鏟起堆積在所述被采巖石堆積場(chǎng)地的所述被采巖石并將它們送走；以及一壓碎機(jī)，用于將從所述挖土機(jī)運(yùn)送來(lái)的所述被采巖石壓碎成壓碎的石頭。
15.一種巖石壓碎系統(tǒng)，用于生產(chǎn)壓碎的石頭，其特征在于，所述巖石壓碎系統(tǒng)設(shè)置有一運(yùn)輸被采巖石的被采巖石運(yùn)輸設(shè)備；一被采巖石堆積場(chǎng)地，用于堆積從被采巖石裝在所述被采巖石運(yùn)輸設(shè)備的裝料高度往下傾卸的被采巖石；一挖土機(jī)，用于自動(dòng)進(jìn)行工作以鏟起已堆積在所述被采巖石堆積場(chǎng)地的所述被采巖石并將它們送走；一壓碎機(jī)，用于將從所述挖土機(jī)運(yùn)送來(lái)的所述被采巖石壓碎成壓碎的石塊；以及一遙控操作系統(tǒng)，用于對(duì)所述挖土機(jī)的所述自動(dòng)操作進(jìn)行遙控操作和控制。
16.一種如權(quán)利要求13至15中的任何一項(xiàng)所述的巖石壓碎系統(tǒng)，其特征在于，所述被采巖石堆積場(chǎng)地的底部表面位于安裝所述挖土機(jī)的平面之下。
17.一種如權(quán)利要求13至15中的任何一項(xiàng)所述的巖石壓碎系統(tǒng)，其特征在于，所述被采巖石堆積場(chǎng)地的底部表面基本上位于與安裝所述挖土機(jī)相同的平面。
18.一種生產(chǎn)壓碎的石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中的被采巖石堆積場(chǎng)地，其特征在于，所述被采巖石堆積場(chǎng)地具有一堆積被采巖石的底部；一引導(dǎo)從一被采巖石運(yùn)輸設(shè)備中傾卸下的被采巖石至所述底部的第一導(dǎo)向壁；以及一第二導(dǎo)向壁，它允許在用挖土機(jī)鏟起被采巖石以將它轉(zhuǎn)移到壓碎機(jī)之后剩下的被采巖石返回到所述底部。
19.一種如權(quán)利要求18所述的被采巖石堆積場(chǎng)地，其特征在于，所述底部的表面位于安裝所述挖土機(jī)的平面之下。
20.一種生產(chǎn)壓碎石頭的巖石壓碎系統(tǒng)中的被采巖石堆積場(chǎng)地，其特征在于，所述被采巖石堆積場(chǎng)地具有一堆積被采巖石的底部和一將從一被采巖石運(yùn)輸設(shè)備中傾卸下的被采巖石引導(dǎo)到所述底部的導(dǎo)向壁。
21.一種生產(chǎn)壓碎的石頭的巖石壓碎工藝，其特征在于，所述巖石壓碎工藝包括如下步驟將裝在一被采巖石運(yùn)輸設(shè)備中的被采巖石傾卸到其底部表面在安裝挖土機(jī)的平面之下的被采巖石堆積場(chǎng)地；用一挖土機(jī)鏟起已堆起在所述被采巖石堆積場(chǎng)地的所述被采巖石，并將它們送到一壓碎機(jī)中；用所述壓碎機(jī)將被采巖石壓碎，以生產(chǎn)出壓碎的石頭。
全文摘要
一種自動(dòng)操作挖土機(jī),它包括一機(jī)械鏟和一使機(jī)械鏟再現(xiàn)從挖掘到傾倒的一系列示教操作,其特征在于,自動(dòng)操作挖土機(jī)設(shè)置有一定位確定裝置511,用于確定機(jī)械鏟是否已到達(dá)與為所述機(jī)械鏟的各個(gè)示教位置分別設(shè)定的各定位精確度相對(duì)應(yīng)的那一個(gè)所預(yù)定的示教位置范圍之內(nèi),當(dāng)機(jī)械鏟被確定已到達(dá)預(yù)定示教位置范圍之內(nèi)時(shí),自動(dòng)操作控制器輸出下一個(gè)示教位置作為目標(biāo)位置。
文檔編號(hào)E02F3/43GK1262716SQ99800329
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年3月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月18日
發(fā)明者榑沼透, 橋本昭, 菅原一宏, 永野好幸, 石橋英人 申請(qǐng)人:日立建機(jī)株式會(huì)社