(57)【要約】  ショベル（ＰＳ）に搭載されているマシンガイダンス装置（５０）は、ブーム角度センサ（Ｓ１）、アーム角度センサ（Ｓ２）及びバケット角度センサ（Ｓ３）のそれぞれの出力に基づいてバケット（６）の位置に関する情報を取得し、バケット（６）の位置に関する情報と地中物検出器（Ｅ１）の出力に基づいて取得される地中物（Ｕ１）の位置に関する情報とを対応付けてバケット（６）と地中物（Ｕ１）との間の距離を算出する。そして、その距離が所定値を下回らないようにショベル（ＰＳ）を制御するように構成されている。
2019124549.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に取り付けられる上部旋回体と、
ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含み、且つ、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記ブームの状態を検出するブーム状態検出器と、
前記アームの状態を検出するアーム状態検出器と、
前記エンドアタッチメントの状態を検出するエンドアタッチメント状態検出器と、
制御装置と、を有するショベルであって、
前記制御装置は、
前記ブーム状態検出器、前記アーム状態検出器及び前記エンドアタッチメント状態検出器のそれぞれの出力に基づいて前記エンドアタッチメントの位置に関する情報を取得し、
前記エンドアタッチメントの位置に関する情報と地中物検出器の出力に基づいて取得される地中物の位置に関する情報とを対応付けて前記エンドアタッチメントと前記地中物との間の距離を算出し、且つ、
前記距離が所定値を下回らないように前記ショベルを制御するように構成されている、
ショベル。
【請求項２】
前記地中物検出器は、前記ショベルに搭載され、且つ、前記地中物の位置に関する情報を前記制御装置に対して出力するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記制御装置は、前記地中物の画像を表示するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
記憶装置を有し、
前記地中物は埋設物を含み、
前記埋設物の位置に関する情報は前記記憶装置に記憶されており、
前記制御装置は、前記地中物検出器の出力に基づいて前記埋設物の位置に関する情報を補正するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記記憶装置に記憶されている前記埋設物の位置に関する情報と前記地中物検出器が検出した前記埋設物の位置に関する情報との間の違いが認識できる態様で前記埋設物の画像を表示するように構成されている、
請求項４に記載のショベル。
【請求項６】
表示装置を有し、
前記表示装置には前記エンドアタッチメントと前記地中物との相対的な関係を図示する画面が表示され、
前記画面内に、前記エンドアタッチメントの動きに対応して移動する図形が表示される、
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
音声出力装置を有し、
前記エンドアタッチメントと前記地中物との相対的な関係に応じて前記音声出力装置から出力される音声が変化する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項８】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に取り付けられる上部旋回体と、
ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含み、且つ、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記ブームの状態を検出するブーム状態検出器と、
前記アームの状態を検出するアーム状態検出器と、
前記エンドアタッチメントの状態を検出するエンドアタッチメント状態検出器と、
制御装置と、を有するショベルの管理システムであって、
管理装置を有し、
前記管理装置は、
前記ブーム状態検出器、前記アーム状態検出器及び前記エンドアタッチメント状態検出器のそれぞれの出力に基づいて前記エンドアタッチメントの位置に関する情報を取得し、且つ、
前記エンドアタッチメントの位置に関する情報と地中物検出器の出力に基づいて取得される地中物の位置に関する情報とを対応付けて前記エンドアタッチメントと前記地中物との間の距離を算出し、
前記制御装置は、前記距離が所定値を下回らないように前記ショベルを制御するように構成されている、
ショベルの管理システム。
【請求項９】
前記管理装置は記憶部を有し、
前記地中物は埋設物を含み、
前記埋設物の位置に関する情報は前記記憶部に記憶されており、
前記管理装置は、前記地中物検出器の出力に基づいて前記埋設物の位置に関する情報を補正するように構成されている、
請求項８に記載のショベルの管理システム。
【請求項１０】
前記制御装置は、埋設標識シートの位置に関する情報に基づき、埋設物の位置に関する情報を補正するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ショベル及びショベルの管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地中にあるために不可視の状態にある水道管等の埋設物を模式的に表示しながら掘削機械の操作を支援するシステムが知られている（特許文献１参照。）。【０００３】
このシステムは、水道管が埋設されたときに作成された、埋設物としての水道管の位置に関する情報を含む施工図（施工情報）を参照して地中にある水道管を模式的に表示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／０１３３１２８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、埋設物は、施工情報に記憶された情報の通りには埋まっていない場合がある。そのため、掘削作業中に埋設物が誤って損傷されてしまうおそれがある。【０００６】
そこで、掘削作業の際の地中物の損傷をより確実に防止できるショベルを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に取り付けられる上部旋回体と、ブーム、アーム及びエンドアタッチメントを含み、且つ、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記ブームの状態を検出するブーム状態検出器と、前記アームの状態を検出するアーム状態検出器と、前記エンドアタッチメントの状態を検出するエンドアタッチメント状態検出器と、制御装置と、を有するショベルであって、前記制御装置は、前記ブーム状態検出器、前記アーム状態検出器及び前記エンドアタッチメント状態検出器のそれぞれの出力に基づいて前記エンドアタッチメントの位置に関する情報を取得し、前記エンドアタッチメントの位置に関する情報と地中物検出器の出力に基づいて取得される地中物の位置に関する情報とを対応付けて前記エンドアタッチメントと前記地中物との間の距離を算出し、且つ、前記距離が所定値を下回らないように前記ショベルを制御するように構成されている。
【発明の効果】
【０００８】
上述のショベルは、掘削作業の際の地中物の損傷をより確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。
【図２】地中物検出器が取り付けられたアタッチメントの側面図である。
【図３】手押し車に搭載された地中物検出器の側面図である。
【図４】図１のショベルの基本システムの構成例を示す図である。
【図５】マシンガイダンス装置の構成例を示す図である。
【図６】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の例を示す図である。
【図７】ショベルの管理システムの構成例を示す概略図である。
【図８Ａ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の別の例を示す図である。
【図８Ｂ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図８Ｃ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図９】埋設標識シートと埋設物との関係を示す図である。
【図１０Ａ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図１０Ｂ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図１０Ｃ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図１１Ａ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図１１Ｂ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図１１Ｃ】ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例を示す図である。
【図１２】本発明の別の実施形態に係るショベルの側面図である。
【図１３】図１２のショベルの上面図である。
【図１４】図１２のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。
【図１５Ａ】図１２のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図１５Ｂ】図１２のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図１５Ｃ】図１２のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図１５Ｄ】図１２のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図１６】コントローラの機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係るショベルについて説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係るショベルＰＳを例示する側面図である。ショベルＰＳの下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。下部走行体１は走行用油圧モータにより駆動され、上部旋回体３は旋回用油圧モータにより駆動される。上部旋回体３には、ブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端には、アーム５が取り付けられている。アーム５の先端には、クイックカプラ６ｃを介してエンドアタッチメント（アタッチメントの作業部位）としてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例としての掘削アタッチメントを構成している。ブーム４はブームシリンダ７により駆動され、アーム５はアームシリンダ８により駆動され、バケット６はバケットシリンダ９により駆動される。以下では、走行用油圧モータ、旋回用油圧モータ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９は、集合的に「油圧アクチュエータ」と称される。
【００１２】
クイックカプラ６ｃは、工具等を用いずにアタッチメントの操作だけでエンドアタッチメントの付け替えを可能にする機構である。本実施形態では、付け替え可能なエンドアタッチメントは、バケット６及び地中物検出器Ｅ１を含む。図１は、クイックカプラ６ｃを介してアーム５の先端に取り付けられたバケット６と、クイックカプラ６ｃから取り外された状態の地中物検出器Ｅ１を示している。図２は、クイックカプラ６ｃを介してアーム５の先端に取り付けられた地中物検出器Ｅ１を示している。
【００１３】
地中物検出器Ｅ１は、地中物を検出するための装置であり、例えば、地中レーダである。本実施形態では、地中物検出器Ｅ１は、図２に示すように、クイックカプラ６ｃを介してアーム５の先端に取り付けられる。
【００１４】
地中レーダとしての地中物検出器Ｅ１は、地面に向けて電磁波を発射し、地中からの反射波を利用して地下構造を可視化する。具体的には、地中物検出器Ｅ１は、地面に沿って移動させられる。地面に沿った地中物検出器Ｅ１の移動は、ショベルＰＳの操作者による油圧アクチュエータの手動操作によって行われてもよく、油圧アクチュエータを自動的に動作させることによって行われてもよい。また、地中物検出器Ｅ１を対向させる地面は、傾斜面であってもよく、鉛直面であってもよい。例えば、鉛直面に地中物検出器Ｅ１の輻射面を対向させながらその鉛直面に沿って地中物検出器Ｅ１を移動させてもよい。
【００１５】
地中物検出器Ｅ１は、移動中に電磁波を繰り返し発信し、地中物で反射した電磁波を繰り返し受信することで、地中物検出器Ｅ１と地中物Ｕ１との間の距離を繰り返し取得する。そして、地中物検出器Ｅ１は、例えば、電磁波を送受信したときの地中物検出器Ｅ１の位置、及び、地中物検出器Ｅ１と地中物Ｕ１との間の距離の複数の組み合わせに基づいて地中物Ｕ１の位置及び大きさを導き出す。
【００１６】
地中物検出器Ｅ１は、図３に示すように、手押し車ＴＲに搭載されていてもよい。この場合、手押し車ＴＲは、測位装置Ｐ０及び通信装置Ｔ０を搭載していてもよい。測位装置Ｐ０は、例えばＧＮＳＳコンパスであり、手押し車ＴＲの位置及び姿勢を検出する。通信装置Ｔ０は、手押し車ＴＲと手押し車ＴＲの外部にある機器との間の通信を制御する。この構成により、手押し車ＴＲは、地中物検出器Ｅ１の位置、及び、地中物検出器Ｅ１と地中物Ｕ１との間の距離に関する情報を外部に送信できる。
【００１７】
地中物検出器Ｅ１は、上部旋回体３に取り付けられる単眼カメラ、ステレオカメラ、距離画像センサ、赤外線センサ、超音波センサ、金属探知機及びＬＩＤＡＲ等の少なくとも１つであってもよい。掘削作業の途中で地中から一部が露出した地中物を検出できるためである。この場合、地中物検出器Ｅ１は、キャビン１０の内部又は外部の上部に、ショベル前方を検出範囲に含めることができるように配置されていてもよい。
【００１８】
本実施形態では、ブーム４にはブーム状態検出器としてのブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム状態検出器としてのアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット状態検出器としてのバケット角度センサＳ３が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３は「姿勢センサ」とも称される。
【００１９】
ブーム角度センサＳ１は、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出するように構成されている。アーム角度センサＳ２は、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出するように構成されている。バケット角度センサＳ３は、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出するように構成されている。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３は、例えば、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成される。
【００２０】
ブーム状態検出器、アーム状態検出器及びバケット状態検出器は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、又は、連結軸回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等で構成されていてもよい。
【００２１】
上部旋回体３は、エンジン１１、カウンタウエイト３ｗ及び機体傾斜センサＳ４等を搭載している。エンジン１１、カウンタウエイト３ｗ及び機体傾斜センサＳ４等は、カバー３ａにより覆われている。機体傾斜センサＳ４は、上部旋回体３の水平面に対する傾斜角度を検出する加速度センサである。機体傾斜センサＳ４は、カバー３ａの外側に取り付けられていてもよい。
【００２２】
上部旋回体３のカバー３ａの上には撮像装置８０が設けられている。撮像装置８０は、ショベルＰＳの左方の空間を撮像する左カメラ８０Ｌ、ショベルＰＳの右方の空間を撮像する右カメラ８０Ｒ、及び、ショベルＰＳの後方の空間を撮像するバックカメラ８０Ｂを含む。左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ及びバックカメラ８０Ｂは、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子を有するデジタルカメラであり、撮影した画像をキャビン１０内に設けられている表示装置４０に送る。
【００２３】
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられている。キャビン１０には、測位装置Ｐ１及び通信装置Ｔ１が設けられている。測位装置Ｐ１は、例えばＧＮＳＳコンパスであり、ショベルＰＳの位置を検出し、その位置に関するデータをコントローラ３０に供給する。通信装置Ｔ１は、ショベルＰＳとショベルＰＳの外部にある機器との間の通信を制御する。また、キャビン１０内には、コントローラ３０、表示装置４０、入力装置４２、音声出力装置４３、記憶装置４７及びゲートロックレバー４９が設けられている。
【００２４】
コントローラ３０は、ショベルＰＳの駆動制御を行う制御装置として機能する。コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含むコンピュータで構成されている。コントローラ３０の各種機能は、例えば、ＣＰＵが内部メモリに格納されているプログラムを実行することで実現される。各種機能は、例えば、操作者によるショベルＰＳの手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能を含む。コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０は、マシンガイダンス機能を実行する。
【００２５】
表示装置４０は、各種情報を表示する装置である。表示装置４０は、例えば、コントローラ３０に接続される車載液晶ディスプレイである。本実施形態では、表示装置４０は、コントローラ３０からの指令に応じて各種の作業情報を含む画像を表示する。
【００２６】
入力装置４２は、ショベルＰＳの操作者がコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。入力装置４２は、例えば、スイッチパネル及びタッチパネル等の少なくとも１つで構成される。
【００２７】
音声出力装置４３は、音声を出力する装置である。音声出力装置４３は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカであってもよく、ブザー等の警報器であってもよい。本実施形態では、音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声で出力する。
【００２８】
記憶装置４７は、各種情報を記憶するための装置である。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベルＰＳの動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベルＰＳの動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。
【００２９】
ゲートロックレバー４９は、キャビン１０のドアと運転席との間に設けられ、ショベルＰＳが誤って操作されるのを防止する機構である。ゲートロックレバー４９が引き上げられると、操作装置２６は操作可能な状態になる。ゲートロックレバー４９が押し下げられると、操作装置２６は操作不能な状態になる。
【００３０】
次に、図４を参照し、ショベルＰＳの基本システムの構成例について説明する。図４は、ショベルＰＳの基本システムの構成例を示す図である。
【００３１】
表示装置４０は、キャビン１０内に設けられ、作業情報等を表示する。表示装置４０は、例えば、ＣＡＮ又はＬＩＮ等の通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されている。
【００３２】
表示装置４０は、画像表示部４１に表示する画像を生成する処理部４０ａを有する。処理部４０ａは、例えば、撮像装置８０から得られる画像データに基づいて画像表示部４１上に表示する画像を生成する。撮像装置８０から得られる画像データは、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ及びバックカメラ８０Ｂのそれぞれから得られる画像データを含む。
【００３３】
処理部４０ａは、コントローラ３０から表示装置４０に入力される各種データを画像データに変換してもよい。コントローラ３０から表示装置４０に入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、及び、燃料の残量を示すデータ等を含む。そして、処理部４０ａは、撮像装置８０から得られる画像データと同様に、変換した画像データに基づいて画像表示部４１上に表示する画像を生成する。
【００３４】
そして、処理部４０ａは、各種画像データに基づいて生成した画像を画像表示部４１に表示させる。なお、処理部４０ａは、表示装置４０ではなく、例えばコントローラ３０に設けられていてもよい。この場合、撮像装置８０は、コントローラ３０に接続される。
【００３５】
表示装置４０は、入力装置４２としてのスイッチパネルを有する。スイッチパネルは、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。本実施形態では、スイッチパネルは、ライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ及びウィンドウォッシャスイッチ４２ｃを有する。
【００３６】
ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り替えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り替えるためのスイッチである。ウィンドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウィンドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
【００３７】
表示装置４０は、蓄電池９０から電力の供給を受けて動作する。蓄電池９０は、エンジン１１のオルタネータ１１ａで発電した電力で充電される。蓄電池９０の電力は、コントローラ３０及び表示装置４０以外のショベルＰＳの電装品９２等にも供給される。エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池９０からの電力で駆動されてエンジン１１を始動させる。
【００３８】
エンジン１１は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５に接続され、エンジン制御装置（ＥＣＵ７４）により制御される。ＥＣＵ７４は、エンジン１１の状態を示す各種データをコントローラ３０に送信する。各種データは、例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温を示すデータを含む。コントローラ３０は、内部メモリ３０ａに各種データを蓄積し、必要に応じて表示装置４０に送信する。
【００３９】
メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するための油圧ポンプである。メインポンプ１４は、例えば、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【００４０】
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給するための油圧ポンプである。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。
【００４１】
コントロールバルブ１７は、ショベルＰＳに搭載されている油圧システムを制御する油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、例えば、メインポンプ１４が吐出する作動油を油圧アクチュエータのそれぞれに選択的に供給できるように構成されている。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁を含んでいる。
【００４２】
操作装置２６は、キャビン１０内に設けられ、操作者によって油圧アクチュエータの操作に用いられる。操作装置２６が操作されると、パイロットポンプ１５から油圧アクチュエータのそれぞれに対応する流量制御弁のパイロットポートに作動油が供給される。各パイロットポートには、対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じたパイロット圧が適用される。
【００４３】
操作圧センサ２９は、操作装置２６が操作された際に生成されるパイロット圧を検出し、検出したパイロット圧を示すデータをコントローラ３０に送る。操作装置２６には、スイッチボタン２７が設けられている。操作者は、例えば、操作装置２６を手で操作しながらスイッチボタン２７を指で操作することで、コントローラ３０に指令信号を送ることができる。
【００４４】
コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを閉状態とし、ゲートロックレバー４９が引き上げられている状態では、ゲートロック弁４９ａを開状態とする。本実施形態では、ゲートロック弁４９ａは、コントロールバルブ１７と操作装置２６との間の油路に設けられている電磁弁である。ゲートロック弁４９ａは、コントローラ３０からの指令に応じて開閉する。但し、ゲートロック弁４９ａは、ゲートロックレバー４９に機械的に接続され、ゲートロックレバー４９の動作に応じて開閉する構成であってもよい。
【００４５】
ゲートロック弁４９ａは、閉状態において、コントロールバルブ１７と操作装置２６との間の油路を遮断して操作装置２６の操作を無効にする。また、ゲートロック弁４９ａは、開状態において、コントロールバルブ１７と操作装置２６との間の油路を開通させて操作装置２６の操作を有効にする。
【００４６】
コントローラ３０は、ゲートロック弁４９ａが開状態となり、操作装置２６の操作が有効になった状態で、操作圧センサ２９によって検出されるパイロット圧から、操作装置２６の操作方向及び操作量を検出する。
【００４７】
また、コントローラ３０は、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１３から、斜板角度を示すデータを取得する。また、コントローラ３０は、吐出圧センサ２８から、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータを取得する。更に、コントローラ３０は、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の油路に設けられている油温センサ１４ｃから、油路を流れる作動油の温度を表すデータを取得する。そして、コントローラ３０は、これらのデータを内部メモリ３０ａに格納する。
【００４８】
ショベルＰＳのキャビン１０内には、エンジン回転数調整ダイヤル７５が設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルである。ショベルＰＳの操作者は、例えば、エンジン回転数調整ダイヤル７５を操作することで、エンジン回転数を段階的に切り替えることができる。本実施形態では、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード及びＩＤＬＥモードの４段階に操作者がエンジン回転数を切り替えることができるように設けられている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定状態を示すデータをコントローラ３０に送る。なお、図４は、エンジン回転数調整ダイヤル７５によりＨモードが選択された状態を示している。
【００４９】
ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、２番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルＰＳを稼動させたい場合に選択される回転数モードであり、３番目に高いエンジン回転数を利用する。ＩＤＬＥモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードに対応するエンジン回転数で一定となるように制御される。
【００５０】
コントローラ３０は、ショベルＰＳ全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行うか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ショベルＰＳが休止中であると判定したときには、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを中止させるように、マシンガイダンス装置５０にガイダンス中止指令を送る。
【００５１】
また、コントローラ３０は、自動アイドルストップ指令をＥＣＵ７４に対して出力する際に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。或いは、コントローラ３０は、ゲートロックレバー４９が押し下げられた状態にあると判定した場合に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に出力してもよい。
【００５２】
マシンガイダンス装置５０は、マシンガイダンス機能を実行できるように構成されている。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面である目標施工面とアタッチメントの作業部位との間の距離等の作業情報を操作者に伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、記憶装置４７に予め記憶されている。また、目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そしてＺ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。操作者は、施工現場の任意の点を基準点として定め、目標施工面と基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してもよい。アタッチメントの作業部位は、例えば、バケット６の爪先、バケット６の背面、又は、地中物検出器Ｅ１の輻射面中心等である。マシンガイダンス装置５０は、表示装置４０及び音声出力装置４３等の少なくとも１つを介して作業情報を操作者に伝えることでショベルＰＳの操作をガイドする。
【００５３】
マシンガイダンス装置５０は、操作者によるショベルの手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を実行してもよい。例えば、マシンガイダンス装置５０は、操作者が手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置とが一致するようにブーム４、アーム５及びバケット６の少なくとも１つを自動的に動作させてもよい。
【００５４】
本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０に組み込まれているが、コントローラ３０とは別に設けられた制御装置であってもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、例えば、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含むコンピュータで構成される。そして、マシンガイダンス装置５０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。また、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とはＣＡＮ等の通信ネットワークを通じて互いに通信可能に接続される。
【００５５】
次に、図５を参照し、ショベルＰＳのマシンガイダンス装置５０が有する各種機能について説明する。図５は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０の構成例を示すブロック図である。
【００５６】
マシンガイダンス装置５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、地中物検出器Ｅ１、測位装置Ｐ１、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。
【００５７】
本実施形態では、地中物検出器Ｅ１は、無線通信機能を有し、地中物に関する情報（以下、「地中物情報」とする。）をショベルＰＳの通信装置Ｔ１に向けて無線で送信する。すなわち、コントローラ３０は、通信装置Ｔ１を介して地中物情報を取得する。但し、地中物検出器Ｅ１は、コントローラ３０に有線で接続されていてもよい。
【００５８】
コントローラ３０は、掘削作業が行われるときに実行されるマシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能で地中物情報を利用できるよう、事前に取得した地中物情報を記憶装置４７に記憶している。コントローラ３０は、例えば、地中物情報を利用してマシンガイダンス機能を実行した場合、バケット６の爪先が地中物に接近したときに警報を出力できる。或いは、コントローラ３０は、地中物情報を利用してマシンコントロール機能を実行した場合、バケット６の爪先が地中物と接触しないようにアタッチメントの動きを自動的に支援できる。
【００５９】
コントローラ３０は、記憶装置４７に予め記憶されている埋設物に関する情報（以下、「埋設物データ」とする。）を利用してマシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能を実行する場合、事前に取得した地中物情報に基づいて埋設物データを補正してもよい。埋設物データは、電力線、電話線、ガス管又は水道管等の物体が埋設されたときに作成される、埋設物としての物体の位置に関する情報を含むデータである。
【００６０】
マシンガイダンス装置５０は、例えば、取得した情報に基づいてバケット６と目標施工面又は埋設物との間の距離を算出する。そして、音声及び画像表示により、バケット６と目標施工面又は埋設物との間の距離の大きさをショベルの操作者に伝えるようにする。
【００６１】
具体的には、マシンガイダンス装置５０は、位置算出部５１、距離算出部５２、情報伝達部５３及び自動制御部５４を有する。
【００６２】
位置算出部５１は、測位対象の位置を算出するように構成されている。本実施形態では、位置算出部５１は、アタッチメントの作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部５１は、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。
【００６３】
また、位置算出部５１は、クイックカプラ６ｃを介してアーム５に地中物検出器Ｅ１が取り付けられている場合には、バケット６の爪先の座標点を算出する場合と同様に、地中物検出器Ｅ１の座標点を算出する。地中物検出器Ｅ１の座標点は、例えば、輻射面の中心点の座標点である。この構成により、位置算出部５１は、地中物検出器Ｅ１の座標点の時間的推移、及び、地中物検出器Ｅ１と地中物との間の距離の時間的推移に基づいて地中物の位置及び大きさを算出できる。地中物の位置及び大きさは、例えば、地中物を構成する座標点群で表される。
【００６４】
地中物検出器Ｅ１が図３に示すように手押し車ＴＲに搭載されている場合には、位置算出部５１は、上部旋回体３に取り付けられた位置検出器（図示せず。）を用いて地中物検出器Ｅ１の座標点を算出してもよい。位置検出器は、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ、レーザレーダ、超音波センサ及びＬＩＤＡＲ等の少なくとも１つである。
【００６５】
或いは、位置算出部５１は、手押し車ＴＲに搭載されている測位装置Ｐ０の検出値に基づいて地中物検出器Ｅ１の座標点を算出してもよい。なお、測位装置Ｐ０の検出値は、地中物検出器Ｅ１の検出値と共に、手押し車ＴＲに搭載されている通信装置Ｔ０とショベルＰＳに搭載されている通信装置Ｔ１を介してコントローラ３０に供給される。
【００６６】
距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出するように構成されている。本実施形態では、距離算出部５２は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離を算出する。また、距離算出部５２は、地中物が存在する場合には、バケット６の爪先と地中物との間の最短距離を算出してもよい。
【００６７】
情報伝達部５３は、各種情報をショベルの操作者に伝えるように構成されている。本実施形態では、情報伝達部５３は、距離算出部５２が算出した各種距離の大きさをショベルＰＳの操作者に伝える。具体的には、視覚情報及び聴覚情報の少なくとも１つを用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさ、及び、バケット６の爪先と地中物との間の最短距離の大きさ等をショベルの操作者に伝える。
【００６８】
例えば、情報伝達部５３は、音声出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先が目標施工面よりも低い位置になった場合には、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発してもよい。警報は、例えば、断続音より顕著に大きい音である。
【００６９】
或いは、情報伝達部５３は、鉛直距離に関する断続音とは異なる別の断続音を用いて、バケット６の爪先と地中物との間の最短距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、最短距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くしてもよい。
【００７０】
情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低及び強弱等の少なくとも１つを変化させて各種距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。
【００７１】
また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさ、及び、バケット６の爪先と地中物との間の最短距離の大きさ等の少なくとも１つを作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、例えば、撮像装置８０から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を画面に表示する。
【００７２】
自動制御部５４は、油圧アクチュエータを自動的に動作させることで操作者によるショベルの手動操作を自動的に支援するように構成されている。
【００７３】
例えば、自動制御部５４は、操作者が手動でアーム閉じ操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自動的に伸縮させる。この場合、操作者は、アーム操作レバーを閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。
【００７４】
或いは、自動制御部５４は、操作者が手動でアーム閉じ操作を行っているときに、バケット６の爪先が埋設物と接触しないようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自動的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、アーム操作レバーを閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先と埋設物との接触を回避しながら、アーム５を閉じることができる。
【００７５】
本実施形態では、自動制御部５４は、各油圧アクチュエータに対応する流量制御弁に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することで各油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。
【００７６】
次に、図６を参照して、ガイダンスモードの際に表示される出力画像の一例について説明する。ガイダンスモードは、マシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能を実行する際に選択される動作モードである。本実施形態では、ガイダンスモードは、ガイダンスモードボタン（図示せず。）が押下された場合に開始する。
【００７７】
図６に示すように、表示装置４０の画像表示部４１に表示される出力画像Ｇｘは、時刻表示部４１１、回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、エンジン制御状態表示部４１５、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、エンジン稼動時間表示部４１９、カメラ画像表示部４２０及び作業ガイダンス表示部４３０を有する。回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３及びエンジン制御状態表示部４１５は、ショベルＰＳの設定状態に関する情報を表示する表示部である。尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８及びエンジン稼動時間表示部４１９は、ショベルＰＳの運転状態に関する情報を表示する表示部である。各部に表示される画像は、表示装置４０の処理部４０ａによって、コントローラ３０又はマシンガイダンス装置５０から送信される各種データ及び撮像装置８０から送信される画像データを用いて生成される。
【００７８】
時刻表示部４１１は、現在の時刻を表示する。図６の例では、デジタル表示が採用され、現在時刻（１０時５分）が示されている。
【００７９】
回転数モード表示部４１２は、エンジン回転数調整ダイヤル７５によって設定されている回転数モードをショベルＰＳの稼動情報として表示する。回転数モードは、例えば、上記したＳＰモード、Ｈモード、Ａモード及びＩＤＬＥモードの４つを含む。図６の例では、ＳＰモードを表す記号「ＳＰ」が表示されている。
【００８０】
走行モード表示部４１３は、現在設定されている走行モードをショベルＰＳの稼動情報として表示する。走行モードは、可変容量モータとしての走行用油圧モータの設定状態を表す。例えば、走行モードは、低速モード及び高速モードを含み、低速モードでは「亀」を象ったマークが表示され、高速モードでは「兎」を象ったマークが表示される。図６の例では、「亀」を象ったマークが表示されており、操作者は低速モードが設定されていることを認識できる。
【００８１】
エンジン制御状態表示部４１５は、エンジン１１の制御状態をショベルＰＳの稼動情報として表示する。図６の例では、エンジン１１の制御状態として「自動減速・自動停止モード」が選択されている。「自動減速・自動停止モード」は、非操作状態の継続時間に応じて、エンジン回転数を自動的に低減し、さらにはエンジン１１を自動的に停止させる制御状態を意味する。その他、エンジン１１の制御状態には、「自動減速モード」、「自動停止モード」及び「手動減速モード」等がある。
【００８２】
尿素水残量表示部４１６は、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態をショベルＰＳの稼動情報として表示する。図６の例では、現在の尿素水の残量状態を表すバーゲージが表示されている。尿素水の残量は、尿素水タンクに設けられている尿素水残量センサが出力するデータに基づいて表示される。
【００８３】
燃料残量表示部４１７は、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態をショベルＰＳの稼動情報として表示する。図６の例では、現在の燃料の残量状態を表すバーゲージが表示されている。燃料の残量は、燃料タンクに設けられている燃料残量センサが出力するデータに基づいて表示される。
【００８４】
冷却水温表示部４１８は、エンジン冷却水の温度状態をショベルＰＳの稼動情報として表示する。図６の例では、エンジン冷却水の温度状態を表すバーゲージが表示されている。エンジン冷却水の温度は、エンジン１１に設けられている水温センサ１１ｃが出力するデータに基づいて表示される。
【００８５】
エンジン稼動時間表示部４１９は、エンジン１１の累積稼動時間をショベルＰＳの稼動情報として表示する。図６の例では、運転者によりカウントがリセットされてからの区間稼動時間が、単位「ｈｒ（時間）」と共に表示されている。エンジン稼動時間表示部４１９には、ショベル製造後の全期間の生涯稼動時間が表示されてもよい。
【００８６】
カメラ画像表示部４２０は、撮像装置８０によって撮影された画像を表示する。図６の例では、上部旋回体３の上面後端に取り付けられたバックカメラ８０Ｂによって撮影された画像がカメラ画像表示部４２０に表示されている。カメラ画像表示部４２０には、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラ８０Ｌ又は上面右端に取り付けられた右カメラ８０Ｒによって撮像されたカメラ画像が表示されてもよい。また、カメラ画像表示部４２０には、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ及びバックカメラ８０Ｂのうちの複数のカメラによって撮影された画像が並ぶように表示されてもよい。また、カメラ画像表示部４２０には、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ及びバックカメラ８０Ｂの少なくとも２つによって撮像された複数のカメラ画像の合成画像が表示されてもよい。合成画像は、例えば、俯瞰画像であってもよい。
【００８７】
各カメラは上部旋回体３の一部が撮像範囲に含まれるように設置されている。表示される画像に上部旋回体３の一部の画像が含まれることで、操作者は、カメラ画像表示部４２０に表示される物体とショベルＰＳとの間の距離を把握し易くなる。
【００８８】
カメラ画像表示部４２０には、表示中のカメラ画像を撮影した撮像装置８０の向きを表す図形４２１が表示されている。図形４２１は、ショベルＰＳの形状を表すショベル図形４２１ａと、表示中のカメラ画像を撮像した撮像装置８０の撮影方向を表す帯状の方向表示図形４２１ｂとで構成されている。図形４２１を含むカメラ画像表示部４２０は、ショベルＰＳの設定状態に関する情報を表示する表示部である。
【００８９】
図６の例では、ショベル図形４２１ａの下側（アタッチメントの図形がある側の反対側）に方向表示図形４２１ｂが表示されている。これは、バックカメラ８０Ｂによって撮影されたショベルＰＳの後方の画像がカメラ画像表示部４２０に表示されていることを表す。例えば、カメラ画像表示部４２０に右カメラ８０Ｒによって撮影された画像が表示されている場合には、方向表示図形４２１ｂは、ショベル図形４２１ａの右側に表示される。また、例えばカメラ画像表示部４２０に左カメラ８０Ｌによって撮影された画像が表示されている場合には、方向表示図形４２１ｂは、ショベル図形４２１ａの左側に表示される。
【００９０】
操作者は、例えば、キャビン１０内に設けられている画像切替スイッチ（図示せず。）を押下することで、カメラ画像表示部４２０に表示されている画像を他のカメラにより撮影された画像等に切り替えることができる。
【００９１】
ショベルＰＳに撮像装置８０が設けられていない場合には、カメラ画像表示部４２０は、別の情報を表示する別の表示部で置き換えられてもよい。
【００９２】
作業ガイダンス表示部４３０は、各種作業のためのガイダンス情報を表示する。図６の例では、作業ガイダンス表示部４３０は、位置表示画像４３１及び目標施工面表示画像４３２を含み、作業部位ガイダンス情報の一例である爪先ガイダンス情報を表示している。
【００９３】
位置表示画像４３１は、目標施工面の位置を表す図形の表示位置に対するバケット６の作業部位（先端）の位置を表す図形の表示位置の変化により、バケット６の作業部位（先端）から目標施工面までの相対距離の大きさの変化を表す。図６の例では、位置表示画像４３１は、複数の図形（セグメント）が縦方向に配列されたバーゲージである。位置表示画像４３１は、目標セグメントＧ１と、複数のセグメントＧ２とを有する。
【００９４】
目標セグメントＧ１は、目標施工面の位置を表す図形である。本実施形態では、目標セグメントＧ１は、バケット６の作業部位（先端）から目標施工面までの相対距離が所定範囲内であることを示す図形（直線）である。所定範囲は、適切な相対距離の範囲として予め設定された範囲である。相対距離が所定範囲内であることは、バケット６の作業部位が適切な位置にあることを意味する。
【００９５】
セグメントＧ２は、それぞれ所定の相対距離に対応する図形である。対応する相対距離が小さいセグメントＧ２ほど、目標セグメントＧ１の近くに配置され、対応する相対距離が大きいセグメントＧ２ほど、目標セグメントＧ１から遠くに配置される。各セグメントＧ２は、相対距離と共に、バケット６の推奨移動方向を示す。バケット６の推奨移動方向は、例えば、バケット６の作業部位を目標施工面に近づける方向である。本実施形態では、セグメントＧ２Ｄは、バケット６を下方に移動させればバケット６が目標施工面に近づくことを表し、セグメントＧ２Ｕは、バケット６を上方に移動させればバケット６が目標施工面に近づくことを表す。
【００９６】
位置表示画像４３１は、バケット６の作業部位（先端）から目標施工面までの実際の相対距離に対応するセグメントＧ２を、他のセグメントＧ２とは異なる所定の色で表示する。図６は、他のセグメントＧ２と異なる色で表示されるセグメントＧ２をセグメントＧ２Ａとして示している。位置表示画像４３１は、セグメントＧ２Ａを所定の色で表示することにより、相対距離及び推奨移動方向を示す。バケット６の作業部位（先端）から目標施工面までの相対距離が大きいほど、目標セグメントＧ１から遠いセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして所定の色で表示される。また、バケット６の作業部位（先端）から目標施工面までの相対距離が小さいほど、目標セグメントＧ１に近いセグメントＧ２がセグメントＧ２Ａとして所定の色で表示される。このように、セグメントＧ２Ａは、相対距離の変化に応じて、上下方向に位置が変化するように表示される。
【００９７】
また、位置表示画像４３１は、目標施工面に関するバケット６の実際の相対距離が所定範囲内である場合、目標セグメントＧ１を、他のセグメントと異なる所定の色で表示する。すなわち、位置表示画像４３１は、目標セグメントＧ１を所定の色で表示することにより、相対距離が所定範囲内であることを示す。
【００９８】
なお、セグメントＧ２Ａ及び目標セグメントＧ１が所定の色で表示されている間、他のセグメントＧ２は、比較的目立たない色（例えば背景色と同一又は類似する色等）で表示されてもよいし、表示されていなくてもよい。
【００９９】
目標施工面表示画像４３２は、バケット６と目標施工面との関係を模式的に表示する。目標施工面表示画像４３２には、側方から見たときのバケット６と目標施工面とが、第１図形としてのバケット図形Ｇ３及び目標施工面画像Ｇ４で模式的に表示される。バケット図形Ｇ３は、バケット６を表す図形であり、バケット６を側方から見たときの形で表されている。目標施工面画像Ｇ４は、目標施工面としての地面を表す図形であり、バケット図形Ｇ３と同様、側方から見たときの形で表されている。バケット図形Ｇ３と目標施工面画像Ｇ４との縦間隔は、実際のバケット６の先端と目標施工面との間の距離の変化に応じて変化するように表示される。バケット図形Ｇ３（例えばバケット６の背面を表す線分）と目標施工面画像Ｇ４（例えば目標施工面の表面を表す線分）との間の相対傾斜角も同様に、実際のバケット６（背面）と目標施工面との間の相対傾斜角の変化に応じて変化するように表示される。本実施形態では、目標施工面表示画像４３２は、バケット図形Ｇ３の表示高さ及び表示角度が固定された状態で、目標施工面画像Ｇ４の表示高さ及び表示角度が変化するように構成されている。但し、目標施工面表示画像４３２は、目標施工面画像Ｇ４の表示高さ及び表示角度が固定された状態で、バケット図形Ｇ３の表示高さ及び表示角度が変化するように構成されてもよく、バケット図形Ｇ３及び目標施工面画像Ｇ４のそれぞれの表示高さ及び表示角度が変化するように構成されてもよい。
【０１００】
このような構成により、情報伝達部５３は、視覚情報及び聴覚情報の少なくとも１つを用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさをショベルの操作者に伝えることができる。
【０１０１】
上述の実施形態において、マシンガイダンス装置５０は、埋設物の位置に関する情報を含む施工情報から埋設物の位置情報を取得している。ここで、マシンガイダンス装置５０は、地中物検出器Ｅ１の検出値に基づいて補正された埋設物データを施工情報に反映させてもよいし、図７に示すように、地中物検出器Ｅ１の検出値に基づいて補正された埋設物データを管理装置３００に送信してもよい。この場合、管理装置３００は、マシンガイダンス装置５０から送信された埋設物データを施工情報に反映させてもよい。これは、補正された埋設物データを含む施工情報をショベルＰＳの操作者と他のショベルの操作者又は管理者等とが共有できるようにするためである。
【０１０２】
図７は、ショベルの管理システムＳＹＳの構成例を示す概略図である。管理システムＳＹＳは、ショベルＰＳを管理するシステムである。本実施形態では、管理システムＳＹＳは、主に、ショベルＰＳ、支援装置２００及び管理装置３００で構成される。管理システムＳＹＳを構成するショベルＰＳ、支援装置２００及び管理装置３００はそれぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。本実施形態では、管理システムＳＹＳは、１台のショベルＰＳと、１台の支援装置２００と、１台の管理装置３００を含む。
【０１０３】
支援装置２００は、携帯端末装置であり、例えば、作業現場にいる作業者等が携帯するノートＰＣ、タブレットＰＣ又はスマートフォン等のコンピュータである。支援装置２００は、ショベル１００の操作者が携帯するコンピュータであってもよい。
【０１０４】
管理装置３００は、固定端末装置であり、例えば、作業現場外の管理センタ等に設置されるコンピュータである。管理装置３００は、可搬性のコンピュータ（例えば、ノートＰＣ、タブレットＰＣ又はスマートフォン等の携帯端末装置）であってもよい。
【０１０５】
管理システムＳＹＳでは、ショベルＰＳは、地中物検出器Ｅ１の検出値に基づいて埋設物データを補正した場合、補正した埋設物データを管理装置３００に送信してもよい。そして、補正後の埋設物データを受信した管理装置３００は、その補正後の埋設物データを施工情報に反映させてもよい。なお、埋設物データは、例えば、埋設物の位置、種類又はサイズ等を含む。
【０１０６】
ショベルＰＳは、地中物検出器Ｅ１の一例である金属探知機の検出値のような、地中に埋まっているために不可視である埋設物に関する情報ばかりでなく、地中物検出器Ｅ１の別の一例であるカメラ又はＬＩＤＡＲ等（例えば、キャビン１０の上面前端に取り付けられたカメラ又はＬＩＤＡＲ等）が取得した画像のような、地面から露出した状態にある目に見える埋設物に関する情報に基づいて埋設物データを補正してもよい。すなわち、埋設物データの補正は、不可視状態の埋設物に関する推定値ばかりでなく、可視状態の埋設物に関する確定値に基づいて行われてもよい。
【０１０７】
埋設物データの補正は、支援装置２００又は管理装置３００で行われてもよい。管理装置３００で埋設物データの補正が行われる場合、ショベルＰＳは、その補正に必要な情報を管理装置３００に送信する。支援装置２００で埋設物データの補正が行われる場合についても同様である。
【０１０８】
また、地面から露出した状態にある目に見える埋設物に関する情報は、カメラ又はＬＩＤＡＲ等が取得する情報ばかりでなく、支援装置２００等を通じて作業者が入力する情報であってもよい。この場合、支援装置２００を通じて入力された情報は、無線通信を介してショベルＰＳ又は管理装置３００に送信されてもよい。そして、ショベルＰＳ又は管理装置３００は、受信した情報に基づいて埋設物データを補正してもよい。
【０１０９】
ショベルＰＳは、補正前の埋設物データと補正後の埋設物データとの間のズレの大きさを表示するように構成されていてもよい。また、ショベルＰＳは、不可視状態の埋設物に関する推定値と、可視状態の埋設物に関する確定値との間のズレの大きさを表示するように構成されていてもよい。操作者は、このような表示を見ることで、近くに埋まっている他の埋設物のズレを推測できる。また、操作者は、将来的に起こり得る埋設物のズレを予測できる。
【０１１０】
ショベルＰＳは、埋設物データを含む施工情報ばかりでなく、地質に関する情報を、ショベルＰＳの操作者と他のショベルの操作者又は管理者等とが共有できるように構成されていてもよい。
【０１１１】
地質に関する情報は、被掘削物である土砂等の硬さ及び密度等の少なくとも１つに関する情報であり、典型的には、ショベルＰＳに搭載されている各種センサの出力から導き出される。但し、地質に関する情報は、作業者が土壌硬度計等の各種機器を用いて測定する情報であってもよい。この場合、作業者が測定した情報は、例えば、支援装置２００に入力され、且つ、ショベルＰＳ又は管理装置３００に送信されてもよい。
【０１１２】
次に、図８Ａ〜図８Ｃを参照し、ガイダンスモードの際に表示される出力画像の別の例について説明する。図８Ａ〜図８Ｃは、バケット６と埋設物との関係を模式的に表示している。地中にある水道管等の埋設物は不可視の状態にある。そのため、マシンガイダンス装置５０は、施工情報から埋設物の位置情報を取得している。施工情報は、例えば、記憶装置４７等に記憶されている。そして、施工情報は、埋設物の位置情報の他に、丁張りに関する情報、及び、２次元若しくは３次元の施工図面データを含んでいてもよい。
【０１１３】
具体的には、図８Ａ及び図８Ｂは、側方から見たときのアタッチメントと埋設物の関係をバケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、埋設物図形Ｇ１３及び接近制限ラインＧ１４で模式的に示している。図８Ｂに示す出力画像は、補助的な情報が追加されている点で、図８Ａに示す出力画像と異なる。図８Ｃは、上方から見たときのアタッチメントと埋設物の関係をバケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、埋設物図形Ｇ１３及び接近制限ラインＧ１４で模式的に示している。なお、図８Ａ〜図８Ｃの出力画像は何れも作業ガイダンス表示部４３０（図６参照。）に表示されているが、画像表示部４１で全画面表示されてもよい。
【０１１４】
埋設物図形Ｇ１３は、埋設物の位置及び大きさを表す図形である。図８Ａ〜図８Ｃの例では、埋設物図形Ｇ１３は、地中物検出器Ｅ１の検出値に応じて補正された後の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ａと、補正前の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ｂとを含む。
【０１１５】
接近制限ラインＧ１４は、埋設物の周囲に設定される接近制限領域の位置及び大きさを表す図形である。図８Ａ〜図８Ｃの例では、接近制限ラインＧ１４は、埋設物図形Ｇ１３と同様に、補正後の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ａに対応する接近制限ラインＧ１４Ａと、補正前の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ｂに対向する接近制限ラインＧ１４Ｂとを含む。
【０１１６】
施工情報を利用できない場合（例えば施工情報が記憶装置４７に記憶されていない場合）であっても、マシンガイダンス装置５０は、ステレオカメラ、距離画像センサ、レーザレーダ、超音波センサ及びＬＩＤＡＲ等の少なくとも１つである地中物検出器Ｅ１の検出値に基づき、埋設物図形Ｇ１３Ａと、埋設物図形Ｇ１３Ａに対応する接近制限ラインＧ１４Ａとを表示してもよい。
【０１１７】
接近制限領域は、アタッチメントの作業部位の侵入が制限される領域である。マシンガイダンス装置５０は、例えば、アタッチメントの作業部位が接近制限領域に侵入しないように、操作者の注意を喚起する。具体的には、情報伝達部５３は、例えば、音声出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の爪先と地中物との間の最短距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、情報伝達部５３は、最短距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先が接近制限領域に侵入した場合には、音声出力装置４３を介して操作者に警報を発してもよい。警報は、例えば、断続音より顕著に大きい音である。また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさを操作者に提示する場合と同様に、位置表示画像４３１のようなバーゲージを用いてバケット６の爪先と地中物との間の最短距離の大きさを操作者に提示してもよい。
【０１１８】
なお、図６に示す位置表示画像４３１では、バケット６と目標施工面との間の実際の距離が所定範囲内である場合、目標セグメントＧ１が他のセグメントと異なる所定の色で表示されている。そのため、埋設物データの提示のためにバーゲージが採用された場合には、バケット６と埋設物との間の実際の距離が所定範囲内であるときに、目標セグメントＧ１は、他のセグメントと異なる所定の色で表示されてもよい。この場合、目標セグメントＧ１は、例えば、埋設物の位置を表してもよいし、埋設物の接近制限ラインの位置を表してもよい。また、目標セグメントＧ１は、埋設物の上端の位置を示してもよい。更に、位置表示画像４３１には、埋設物の位置を表す目標セグメントＧ１に加え、埋設物の接近制限ラインの位置を表す別の目標セグメントが同時に表示されていてもよい。
【０１１９】
また、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの作業部位が接近制限領域に侵入しないように、アタッチメントの動きを自動的に支援してもよい。具体的には、自動制御部５４は、例えば、操作者が手動でアーム閉じ操作を行った場合、そのままではバケット６の爪先が接近制限領域に侵入してしまうと判断したときには、アーム操作レバーの操作を無効にする。或いは、自動制御部５４は、ブームシリンダ７を自動的に伸張させてブーム４を上昇させることでバケット６の爪先が接近制限領域に侵入しないようにしてもよい。
【０１２０】
補正後の埋設物図形Ｇ１３Ａと補正前の埋設物図形Ｇ１３Ｂとを同時に表示することで、マシンガイダンス装置５０は、埋設物が当初の位置からどの程度ずれているか、或いは、埋設物がどのように変形しているかを操作者に分かり易く提示できる。操作者は、このような画像を見ることで、近くに埋まっている他の埋設物のズレを推測できる。また、操作者は、将来的に起こり得る埋設物のズレを予測できる。但し、マシンガイダンス装置５０は、補正前の埋設物図形Ｇ１３Ｂ及びそれに対応する接近制限ラインＧ１４Ｂの表示を省略してもよい。出力画像の視認性を向上させるためである。
【０１２１】
また、マシンガイダンス装置５０は、図８Ｂに示すように、一点鎖線及び両矢印等で表される補助的な情報を表示してもよい。補助的な情報は、例えば、埋設物データの詳細を表示するサブウィンドウＧ２０、及び、バケット６内に取り込まれた被掘削物に関する情報を表示する吹き出し画像Ｇ２１等を含む。図８Ｂの例では、サブウィンドウＧ２０は、埋設物が埋設された時期、埋設物の種類、埋設物の素材、及び、埋設物のサイズを表示している。吹き出し画像Ｇ２１は、バケット６内に取り込まれている土砂の重量が０ｋｇであることを表示することで、バケット６内に土砂が取り込まれていないことを表している。
【０１２２】
また、補助的な情報は、接近制限領域とその上にある地面との間の鉛直距離ｄ１、埋設物とその上にある地面との間の鉛直距離ｄ２、バケット６の爪先と埋設物との間の鉛直距離ｄ３、埋設物とそのショベル側にある地面（壁面）との間の水平距離ｄ４、バケット６の爪先との埋設物と間の水平距離ｄ５、及び、バケット背面角度α等を含む。バケット背面角度αは、バケット６の背面を含む仮想平面と仮想水平面との間に形成される角度である。
【０１２３】
なお、補助的な情報は、補正前の埋設物データに基づく埋設物の位置と補正後の埋設物データに基づく埋設物の位置との間の水平方向のズレ及び鉛直方向のズレを含んでいてもよい。
【０１２４】
また、マシンガイダンス装置５０は、上部旋回体３に取り付けられたプロジェクタを用い、図８Ｃに示すような出力画像を地面に投影させてもよい。この場合、出力画像は、望ましくは、バケット図形Ｇ１１及びアーム図形Ｇ１２の表示を省略した上で、実際の埋設物の位置と埋設物図形Ｇ１３の表示位置とが一致するように投影される。
【０１２５】
このように、本発明の実施形態に係るショベルＰＳは、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に取り付けられる上部旋回体３と、ブーム４、アーム５及びエンドアタッチメントとしてのバケット６を含み、且つ、上部旋回体３に取り付けられるアタッチメントと、ブーム４の状態を検出するブーム状態検出器としてのブーム角度センサＳ１と、アーム５の状態を検出するアーム状態検出器としてのアーム角度センサＳ２と、エンドアタッチメントの状態を検出するエンドアタッチメント状態検出器としてのバケット角度センサＳ３と、制御装置としてのマシンガイダンス装置５０とを有する。
【０１２６】
マシンガイダンス装置５０の位置算出部５１は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいてバケット６の位置に関する情報を取得する。
【０１２７】
また、マシンガイダンス装置５０の位置算出部５１は、例えば、バケット６の位置に関する情報と、地中物検出器Ｅ１の出力に基づいて取得される地中物Ｕ１の位置に関する情報とを対応付ける。地中物検出器Ｅ１は、例えば、手押し車に搭載されていてもよい。この対応付けは、例えば、バケット６の位置に関する第１座標系と地中物Ｕ１の位置に関する第２座標系とを一致させるための処理を含む。典型的には、第２座標系における地中物Ｕ１に関する座標群を、第１座標系における座標群に変換する処理を含む。この座標変換処理は、典型的には、ショベルＰＳの内部（例えばマシンガイダンス装置５０）で行われるが、ショベルＰＳの外部（例えば管理センタに設置された管理装置）で行われてもよい。管理装置で座標変換処理が行われる場合、マシンガイダンス装置５０は、第１座標系に関する情報を管理装置に送信し、地中物検出器Ｅ１は、地中物Ｕ１の位置に関する情報を管理装置に送信する。そして、マシンガイダンス装置５０は、管理装置から地中物Ｕ１の位置に関する情報を受信する。
【０１２８】
そして、マシンガイダンス装置５０の距離算出部５２は、バケット６の位置に関する情報と地中物Ｕ１の位置に関する情報とに基づいてバケット６と地中物Ｕ１との間の距離を算出する。
【０１２９】
また、マシンガイダンス装置５０は、上記距離が所定値を下回らないようにショベルＰＳを制御する。マシンガイダンス装置５０は、例えば、音声出力装置４３による断続音を用いて、バケット６と地中物Ｕ１との間の最短距離の大きさを操作者に伝えてもよい。或いは、マシンガイダンス装置５０は、上記距離が所定値を下回らないようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自動的に伸縮させてもよい。
【０１３０】
この構成により、マシンガイダンス装置５０は、掘削作業の際の地中物の損傷をより確実に防止できる。そのため、マシンガイダンス装置５０は、埋設物の損傷による工事の遅延が発生するのを未然に防止できる。その結果、マシンガイダンス装置５０は、工期の短縮を実現できる。また、マシンガイダンス装置５０は、埋設物の位置を分かり易く操作者に伝えることができ、埋設物を誤って損傷してしまうかもしれないという心配を操作者に抱かせることがないため、操作者の精神的ストレスを軽減できる。
【０１３１】
地中物検出器Ｅ１は、ショベルＰＳに搭載され、且つ、地中物Ｕ１の位置に関する情報をマシンガイダンス装置５０に対して出力するように構成されていてもよい。例えば、地中物検出器Ｅ１は、クイックカプラ６ｃを介してアーム５の先端に取り付けられていてもよい。この構成により、マシンガイダンス装置５０は、管理センタ等を介さずに、地中物Ｕ１の位置に関する情報を地中物検出器Ｅ１から直接的に取得できる。また、マシンガイダンス装置５０は、バケット６の爪先の座標を導き出す場合と同じ処理で地中物Ｕ１に関する座標群を導き出すことができるため、バケット６の位置に関する情報と地中物Ｕ１の位置に関する情報とを容易に対応付けることができる。
【０１３２】
マシンガイダンス装置５０は、図８Ａ〜図８Ｃに示すように、地中物の画像を表示するように構成されていてもよい。この構成により、マシンガイダンス装置５０は、地中物の有無、地中物の位置及び大きさ、並びに、バケット６と地中物との間の距離の大きさ等をショベルＰＳの操作者に視覚的に伝えることができる、そのため、マシンガイダンス装置５０は、掘削作業の際の地中物の損傷をより確実に防止できる。
【０１３３】
マシンガイダンス装置５０は、バケット６又は地中物検出器Ｅ１と地中物との間の距離の値、地表面に対する地中物の深さの値、ショベルＰＳの接地面に対する地中物の深さの値、及び、任意に設定される基準面に対する地中物の深さの値の少なくとも１つを表示するように構成されていてもよい。
【０１３４】
マシンガイダンス装置５０は、埋設物に関する情報を事前に利用できる場合には、埋設物の種類、大きさ及び埋設時期（例えば埋設年月日）等に関する情報を表示するように構成されていてもよい。
【０１３５】
マシンガイダンス装置５０は、水道管と電力線とが交差する位置等、過去の工事の際に登録されている情報のうち、作業者に対して注意を喚起すべき情報が存在する場合には、その情報を表示するように構成されていてもよい。
【０１３６】
マシンガイダンス装置５０は、埋設物の埋設年月日から現在までに地震又は洪水等の災害が発生している場合には、震度又は災害発生日時等のその災害に関する情報を表示するように構成されていてもよい。操作者は、このような表示を見ることで、近くに埋まっている他の埋設物のズレを推測できる。また、操作者は、将来的に起こり得る埋設物のズレを予測できる。更には、操作者は、埋設物が破損している可能性があると予測することができる。
【０１３７】
マシンガイダンス装置５０は、地中物検出器Ｅ１の出力に基づき、記憶装置４７に記憶されている埋設物の位置に関する情報を補正するように構成されていてもよい。この構成により、マシンガイダンス装置５０は、例えば、記憶装置４７に予め記憶されている埋設物データの確度を高めることができる。そのため、マシンガイダンス装置５０は、埋設物データを利用してマシンガイダンス機能又はマシンコントロール機能を実行する場合に地中物の損傷をより確実に防止できる。
【０１３８】
上述のような埋設物の位置に関する情報の補正は、外部の管理装置で行われてもよい。埋設物の位置に関する情報の補正が管理装置で行われる場合、管理装置の記憶部には、その埋設物の位置に関する情報が記録されていてもよい。そして、管理装置は、ショベルから受信した地中物検出器Ｅ１の出力に基づき、埋設物の位置に関する情報を補正してもよい。そして、この補正された埋設物の位置に関する情報をマシンガイダンス装置５０に送信してもよい。
【０１３９】
マシンガイダンス装置５０は、記憶装置４７に記憶されている埋設物の位置に関する情報と地中物検出器Ｅ１が検出した埋設物の位置に関する情報との間の違いをショベルＰＳの操作者が認識できる態様で埋設物の画像を表示するように構成されていてもよい。この構成により、マシンガイダンス装置５０は、埋設物が当初の位置からどの程度ずれているか、或いは、埋設物がどのように変形しているかをショベルＰＳの操作者に分かり易く提示できる。操作者は、このような画像を見ることで、近くに埋まっている他の埋設物のズレを推測できる。また、操作者は、将来的に起こり得る埋設物のズレを予測できる。
【０１４０】
ショベルＰＳは、表示装置４０を有していてもよい。そして、表示装置４０にはエンドアタッチメントとしてのバケット６と地中物との相対的な関係を図示する画面が表示されてもよい。また、その画面内にはバケット６の動きに対応して移動する図形が表示されてもよい。
【０１４１】
ショベルＰＳは、音声出力装置４３を有していてもよい。そして、ショベルＰＳは、エンドアタッチメントとしてのバケット６と地中物との相対的な関係に応じて音声出力装置４３から出力される音声が変化するように構成されていてもよい。
【０１４２】
本発明の実施形態に係るショベルＰＳの管理システムＳＹＳは、上述のようなショベルＰＳを管理するように構成されている。具体的には、管理システムＳＹＳは、管理装置を有する。管理装置は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいてバケット６の位置に関する情報を取得する。そして、管理装置は、バケット６の位置に関する情報と地中物検出器Ｅ１の出力に基づいて取得される地中物の位置に関する情報とを対応付けてバケット６と地中物との間の距離を算出する。ショベルＰＳに搭載されている制御装置としてのマシンガイダンス装置５０は、その距離が所定値を下回らないようにショベルＰＳを制御するように構成されている。マシンガイダンス装置５０は、例えば、通信装置Ｔ１を介し、管理装置が算出した距離を取得するように構成されている。この構成により、管理システムＳＹＳは、ショベルＰＳによる掘削作業の際の地中物の損傷をより確実に防止できる。
【０１４３】
管理システムＳＹＳにおける管理装置は記憶部を有していてもよい。そして、地中物は埋設物を含んでいてもよい。この場合、埋設物の位置に関する情報は記憶部に記憶されていてもよい。そして、管理装置は、地中物検出器Ｅ１の出力に基づいて埋設物の位置に関する情報を補正するように構成されていてもよい。
【０１４４】
以上、本発明の好ましい実施形態が説明された。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に限定されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。
【０１４５】
例えば、マシンガイダンス装置５０は、図９に示すような埋設標識シートＴＰに関する情報を作業ガイダンス表示部４３０に表示できるように構成されていてもよい。
【０１４６】
埋設標識シートＴＰは、ショベルＰＳによる掘削事故を防止するために、水道管等の埋設物Ｂ１が埋設される際に、埋設物Ｂ１が埋設される位置よりも高い（浅い）位置に埋設される可撓性の部材であり、埋設物テープとも称される。掘削事故は、例えば、バケット６と埋設物Ｂ１との接触により埋設物Ｂ１が損傷されてしまう事故を含む。埋設標識シートＴＰは、典型的には、図９に示すように、埋設物Ｂ１が埋設されている位置よりも所定距離Ｄ１（例えば数十ｃｍ）だけ高い（浅い）真上の位置に埋設される。図９は、埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１との関係を示す図であり、ドットハッチングは地表面を表し、斜線領域は地中を表している。図９の例では、埋設標識シートＴＰは、地中物検出器Ｅ１による電磁的な検出が可能なように、ラミネート加工によりアルミ箔等の金属箔をポリエチレンクロス等の合成樹脂材で包み込んだ構造を有する。但し、埋設標識シートＴＰは、金属を含有する部材で構成されていてもよい。また、埋設標識シートＴＰは、金属を含有しない部材、すなわち、地中物検出器Ｅ１による電磁的な検出が不可能な部材で構成されていてもよい。
【０１４７】
マシンガイダンス装置５０は、地中物検出器Ｅ１の出力に基づき、地中に埋まっている状態の（アルミ箔を含む）埋設標識シートＴＰを検出した場合、埋設標識シートＴＰに関する情報を含む出力画像を作業ガイダンス表示部４３０に表示させる。
【０１４８】
マシンガイダンス装置５０は、単眼カメラ、ステレオカメラ、距離画像センサ、赤外線センサ、超音波センサ、金属探知機及びＬＩＤＡＲ等の少なくとも１つの出力に基づき、掘り出された埋設標識シートＴＰを検出した場合に、埋設標識シートＴＰに関する情報を含む出力画像を作業ガイダンス表示部４３０に表示させてもよい。この場合、埋設標識シートＴＰは、金属を含有しない部材で構成されていてもよい。
【０１４９】
埋設標識シートＴＰに関する情報を含む出力画像は、例えば、埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１との関係を模式的に表す出力画像であり、図１０Ａ〜図１０Ｃに示すような出力画像を含む。図１０Ａ〜図１０Ｃは、ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例であり、図８Ａに対応している。
【０１５０】
具体的には、図１０Ａは、地中物検出器Ｅ１により電磁的に検出された埋設標識シートＴＰの位置と、記憶装置４７に予め記憶されている埋設物データに基づく埋設物Ｂ１の位置との関係を示している。より具体的には、図１０Ａは、掘削アタッチメントと埋設物Ｂ１と埋設標識シートＴＰとの関係を、バケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、埋設物図形Ｇ１３、接近制限ラインＧ１４及びシート図形Ｇ１５で模式的に示している。シート図形Ｇ１５は、埋設標識シートＴＰを表す図形である。
【０１５１】
マシンガイダンス装置５０は、図１０Ａに示す出力画像を作業ガイダンス表示部４３０に表示させることで、埋設物データで示された通りに埋設標識シートＴＰの真下に埋設物Ｂ１が埋まっていることをショベルＰＳの操作者に認識させることができる。
【０１５２】
図１０Ｂは、施工情報に埋設物データが含まれていないにもかかわらず、掘削作業の途中で地中から露出した埋設標識シートＴＰがＬＩＤＡＲ等によって検出された場合に表示される出力画像の一例を示している。具体的には、図１０Ｂは、掘削アタッチメントと埋設標識シートＴＰと埋設標識シートＴＰの真下に存在している可能性が高い埋設物Ｂ１との関係を、バケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、シート図形Ｇ１５及び破線枠Ｇ１６で模式的に示している。破線枠Ｇ１６は、埋設物Ｂ１が埋まっている可能性が高い範囲を表す図形である。図１０Ｂの例では、破線枠Ｇ１６は、埋設標識シートＴＰの幅よりも大きい幅を有する空間に対応するように表示されている。
【０１５３】
マシンガイダンス装置５０は、図１０Ｂに示す出力画像を作業ガイダンス表示部４３０に表示させることで、施工情報には含まれていない埋設物Ｂ１が埋設標識シートＴＰの真下に埋まっている可能性が高いことをショベルＰＳの操作者に認識させることができる。
【０１５４】
図１０Ｃは、施工情報に埋設物データが含まれていないにもかかわらず、掘削作業の途中で地中から露出した埋設標識シートＴＰがＬＩＤＡＲ等によって検出された場合に表示される出力画像の別の一例を示している。具体的には、図１０Ｃは、掘削アタッチメントと埋設標識シートＴＰと埋設標識シートＴＰの真下に存在している可能性が高い埋設物Ｂ１との関係を、バケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、シート図形Ｇ１５、破線枠Ｇ１６及び両矢印Ｇ１７で模式的に示している。両矢印Ｇ１７は、埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１との間の距離を表す図形である。両矢印Ｇ１７は、距離を表す数値と共に表示されてもよい。両矢印Ｇ１７によって表される距離は、典型的には数十ｃｍであり、ショベルＰＳの操作者が事前に且つ任意に設定できるように構成されていてもよい。
【０１５５】
マシンガイダンス装置５０は、図１０Ｃに示す出力画像を作業ガイダンス表示部４３０に表示させることで、埋設標識シートＴＰの真下に埋まっている可能性が高い（施工情報には含まれていない）埋設物Ｂ１の推定位置をショベルＰＳの操作者に提示できる。
【０１５６】
マシンガイダンス装置５０は、埋設標識シートＴＰの位置に関する情報に基づき、埋設物データを補正するように構成されていてもよい。図１１Ａ〜図１１Ｃは、ガイダンスモードの際に表示される出力画像の更に別の例であり、図８Ａに対応している。図１１Ａ〜図１１Ｃは、マシンガイダンス装置５０が埋設標識シートＴＰの位置に関する情報に基づいて埋設物データを補正する際に作業ガイダンス表示部４３０に表示される出力画像の推移を示している。
【０１５７】
図１１Ａは、地中物検出器Ｅ１により埋設標識シートＴＰが電磁的に検出される前に表示される出力画像を示している。具体的には、図１１Ａは、記憶装置４７に予め記憶されている埋設物データに基づく埋設物Ｂ１の位置を示している。より具体的には、図１１Ａは、掘削アタッチメントと埋設物Ｂ１との関係をバケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、補正前の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ｂ、及び、補正前の埋設物データに基づく接近制限ラインＧ１４Ｂで模式的に示している。
【０１５８】
図１１Ｂは、地中物検出器Ｅ１により埋設標識シートＴＰが電磁的に検出された後に表示される出力画像を示している。具体的には、図１１Ｂは、地中物検出器Ｅ１により電磁的に検出された埋設標識シートＴＰの位置と、記憶装置４７に予め記憶されている埋設物データに基づく埋設物Ｂ１の位置との関係を示している。より具体的には、図１１Ｂは、掘削アタッチメントと埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１との関係を、バケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、補正前の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ｂ、補正前の埋設物データに基づく接近制限ラインＧ１４Ｂ、及び、シート図形Ｇ１５で模式的に示している。
【０１５９】
図１１Ｃは、マシンガイダンス装置５０が地中物検出器Ｅ１の検出値に基づいて埋設物データを補正した後に表示される出力画像を示している。マシンガイダンス装置５０は、地中物検出器Ｅ１により電磁的に検出された埋設標識シートＴＰの位置と、記憶装置４７に予め記憶されている埋設物データに基づく埋設物Ｂ１の位置とに基づき、埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１とが対応しているか否かを判定する。すなわち、マシンガイダンス装置５０は、埋設標識シートＴＰと共に埋設されたものが埋設物Ｂ１であるか或いは別の埋設物であるかを判定する。具体的には、マシンガイダンス装置５０は、例えば、埋設標識シートＴＰの中心点の水平位置と埋設物Ｂ１の中心点の水平位置との間の距離が所定距離以下の場合に、埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１とが対応していると判定する。
【０１６０】
埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１とが対応していると判定した場合、マシンガイダンス装置５０は、埋設物Ｂ１の位置が、地中物検出器Ｅ１により検出された埋設標識シートＴＰの真下となるように、埋設物データを補正する。
【０１６１】
図１１Ｃは、掘削アタッチメントと埋設標識シートＴＰと埋設物Ｂ１との関係をバケット図形Ｇ１１、アーム図形Ｇ１２、補正後の埋設物データに基づく埋設物図形Ｇ１３Ａ、補正後の埋設物データに基づく接近制限ラインＧ１４Ａ、及び、シート図形Ｇ１５で模式的に示している。
【０１６２】
マシンガイダンス装置５０は、図１１Ａ〜図１１Ｃに示す一連の出力画像を作業ガイダンス表示部４３０に表示させることで、補正前の埋設物データに基づく埋設物Ｂ１の位置と、地中物検出器Ｅ１により検出された埋設標識シートＴＰの位置から推定される実際の埋設物Ｂ１の位置との間にズレが生じていたことをショベルＰＳの操作者に認識させることができる。操作者は、このような出力画像を見ることで、近くに埋まっている他の埋設物のズレを推測できる。また、操作者は、将来的に起こり得る埋設物のズレを予測できる。
【０１６３】
ショベルＰＳは、図１２〜図１６に示すように、操作者による手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を実行できるように構成されていてもよい。また、ショベルＰＳは、ショベルＰＳの周囲に存在する物体を検知できるように構成されていてもよい。図１２は、本発明の別の実施形態に係るショベルＰＳの側面図である。図１３は、図１２のショベルＰＳの上面図である。図１４は、図１２のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図１５Ａ〜図１５Ｄは、図１２のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。図１６は、図１２のショベルに搭載されるコントローラ３０の機能ブロック図である。
【０１６４】
具体的には、ショベルＰＳは、マシンコントロール機能としての速度制限機能、停止機能及び自動回避機能を実行できるように構成されている。速度制限機能は、施工情報に含まれる埋設物データで特定される埋設物に掘削アタッチメントの作業部位が接近したときに作業部位の移動速度が低減するように掘削アタッチメントの動きを制限する機能である。停止機能は、埋設物に作業部位が接近したときに掘削アタッチメントの動きを停止させる機能である。自動回避機能は、作業部位が埋設物と接触しないように、埋設物を回避するように掘削アタッチメントを自動的に動作させる機能である。
【０１６５】
また、ショベルＰＳは、例えば、ショベルＰＳから所定の距離の範囲内で、埋設物の近くで作業する補助作業者又は障害物等を検知した場合に、ショベルＰＳの操作者及び補助作業者の少なくとも一方に対して警報を出力するように構成されていてもよい。この場合、ショベルＰＳは、上部旋回体３の動き、及び、掘削アタッチメントの動きを自動的に停止させるように構成されていてもよい。
【０１６６】
また、ショベルＰＳは、埋設物に関するマシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能の少なくとも一方を実行するとともに、ショベルＰＳの周囲で補助作業者等の物体を検知した場合には、その物体に関して速度制限機能、停止機能及び自動回避機能の少なくとも１つを実行できるように構成されていてもよい。
【０１６７】
図１２に示す例では、ショベルＰＳの下部走行体１はクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍによって駆動される。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行油圧モータ２ＭＲによって駆動される。
【０１６８】
下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。
【０１６９】
上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９は、アタッチメントアクチュエータを構成している。
【０１７０】
ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度θ１を検出できる。ブーム角度θ１は、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度θ１は、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。
【０１７１】
アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されている。そして、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度θ２を検出できる。アーム角度θ２は、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度θ２は、アーム５を最も開いたときに最大となる。
【０１７２】
バケット６は、アーム５に対して回動可能に支持されている。そして、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度θ３を検出できる。バケット角度θ３は、バケット６を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度θ３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。
【０１７３】
図１２の実施形態では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。
【０１７４】
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、空間認識装置７０、向き検出装置７１、撮像装置８０、測位装置Ｐ１、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６、コントローラ３０、情報入力装置７２、表示装置４０、音声出力装置４３等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、掘削アタッチメントが取り付けられている側を前方とし、カウンタウエイトが取り付けられている側を後方とする。
【０１７５】
空間認識装置７０は、ショベルＰＳの周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置７０は、空間認識装置７０又はショベルＰＳから認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。空間認識装置７０は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、赤外線センサ等を含む。図１２及び図１３に示す例では、空間認識装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方センサ７０Ｒを含む。上部旋回体３の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベルＰＳに取り付けられていてもよい。
【０１７６】
向き検出装置７１は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置７１は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、ロータリエンコーダ、ロータリポジションセンサ等であってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置７１は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。
【０１７７】
向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられているカメラが撮像した画像（入力画像）に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体１の画像を検出する。そして、向き検出装置７１は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体１の画像を検出することで、下部走行体１の長手方向を特定する。そして、上部旋回体３の前後軸の方向と下部走行体１の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体３の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。特に、クローラ１Ｃは上部旋回体３から突出しているため、向き検出装置７１は、クローラ１Ｃの画像を検出することで下部走行体１の長手方向を特定できる。この場合、向き検出装置７１は、コントローラ３０に統合されていてもよい。
【０１７８】
情報入力装置７２は、ショベルの操作者がコントローラ３０に対して情報を入力できるように構成されている。図１２及び図１３に示す例では、情報入力装置７２は、表示装置４０の画像表示部４１に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置７２は、表示装置４０の画像表示部４１の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン１０内に配置されているマイクロフォン等の音声入力装置であってもよい。
【０１７９】
撮像装置８０は、ショベルＰＳの周囲を撮像する。図１２及び図１３に示す例では、上部旋回体３の上面後端に取り付けられたバックカメラ８０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラ８０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右カメラ８０Ｒを含む。前方カメラを含んでいてもよい。
【０１８０】
バックカメラ８０Ｂは後方センサ７０Ｂに隣接して配置され、左カメラ８０Ｌは左方センサ７０Ｌに隣接して配置され、且つ、右カメラ８０Ｒは右方センサ７０Ｒに隣接して配置されている。前方カメラは、前方センサ７０Ｆに隣接して配置されていてもよい。
【０１８１】
撮像装置８０が撮像した画像は、キャビン１０内に設置されている表示装置４０に表示される。撮像装置８０は、俯瞰画像等の視点変換画像を表示装置４０に表示できるように構成されていてもよい。俯瞰画像は、例えば、バックカメラ８０Ｂ、左カメラ８０Ｌ及び右カメラ８０Ｒのそれぞれが出力する画像を合成して生成される。
【０１８２】
この構成により、ショベルＰＳは、空間認識装置７０が検知した物体の画像を表示装置４０に表示できる。そのため、ショベルＰＳの操作者は、掘削アタッチメント等の被駆動体の動作が制限或いは停止された場合、表示装置４０に表示されている画像を見ることで、その原因となった物体が何であるかをすぐに確認できる。
【０１８３】
測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置を測定するように構成されている。図１２に示す例では、測位装置Ｐ１は、ＧＮＳＳ受信機であり、上部旋回体３の位置を検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。測位装置Ｐ１は、ＧＮＳＳコンパスであってもよい。この場合、測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置及び向きを検出できる。
【０１８４】
機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。図１２に示す例では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベルＰＳの旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
【０１８５】
旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。図１２に示す例では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
【０１８６】
以下では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５の少なくとも１つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントの姿勢は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいて検出される。
【０１８７】
表示装置４０は、情報を表示する装置である。図１２に示す例では、表示装置４０は、キャビン１０内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置４０は、スマートフォン等の携帯端末のディスプレイであってもよい。
【０１８８】
音声出力装置４３は、音声を出力する装置である。音声出力装置４３は、キャビン１０内の操作者に向けて音声を出力する装置、及び、キャビン１０外の作業者に向けて音声を出力する装置の少なくとも１つを含む。携帯端末のスピーカであってもよい。
【０１８９】
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。
【０１９０】
コントローラ３０は、ショベルＰＳを制御するための制御装置である。図１２に示す例では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、各機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出して揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベルＰＳの手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベルＰＳの手動操作を支援したり或いはショベルＰＳを自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。
【０１９１】
次に、図１４を参照し、ショベルＰＳに搭載される油圧システムの構成例について説明する。図１４は、ショベルＰＳに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図１４は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。
【０１９２】
ショベルＰＳの油圧システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０等を含む。
【０１９３】
図１４において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路６０又はパラレル管路６２を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。
【０１９４】
エンジン１１は、ショベルＰＳの駆動源である。図１４に示す例では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に連結されている。
【０１９５】
メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給できるように構成されている。図１４に示す例では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【０１９６】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御できるように構成されている。図１４に示す例では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。
【０１９７】
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。図１４に示す例では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。
【０１９８】
コントロールバルブ１７は、ショベルＰＳにおける油圧システムを制御する油圧制御装置である。図１４に示す例では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７５６を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁１７１〜１７６は、例えば、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行油圧モータ２ＭＬ、右走行油圧モータ２ＭＲ及び旋回油圧モータ２Ａを含む。
【０１９９】
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも１つを含む。図１４に示す例では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置２６は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブ１７内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。
【０２００】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出できるように構成されている。図１４に示す例では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２０１】
操作圧センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出できるように構成されている。図１４に示す例では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作の内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
【０２０２】
メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス管路６０Ｌ又は左パラレル管路６２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス管路６０Ｒ又は右パラレル管路６２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
【０２０３】
左センターバイパス管路６０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路６０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。
【０２０４】
制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２０５】
制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２０６】
制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２０７】
制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２０８】
制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２０９】
制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２１０】
制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【０２１１】
左パラレル管路６２Ｌは、左センターバイパス管路６０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路６２Ｌは、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路６０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路６２Ｒは、右センターバイパス管路６０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路６２Ｒは、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路６０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
【０２１２】
レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。
【０２１３】
操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。
【０２１４】
左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。
【０２１５】
具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
【０２１６】
右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。
【０２１７】
具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
【０２１８】
走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。
【０２１９】
吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。
【０２２０】
操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。
【０２２１】
同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２２２】
コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。
【０２２３】
左センターバイパス管路６０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。
【０２２４】
具体的には、図１４で示されるようにショベルＰＳにおける油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路６０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路６０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。
【０２２５】
上述のような構成により、図１４の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路６０で発生させるポンピングロスを含む。また、図１４の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。
【０２２６】
次に、図１５Ａ〜図１５Ｄを参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図１５Ａ〜図１５Ｄは、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図１５Ａは、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図１５Ｂは、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図１５Ｃは、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図１５Ｄは、旋回油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。
【０２２７】
図１５Ａ〜図１５Ｄに示すように、油圧システムは、比例弁３１及びシャトル弁３２を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ〜３１ＤＬ及び３１ＡＲ〜３１ＤＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ〜３２ＤＬ及び３２ＡＲ〜３２ＤＲを含む。
【０２２８】
比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。図１５Ａ〜図１５Ｄに示す例では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
【０２２９】
シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有する。２つの入口ポートのうちの１つは操作装置２６に接続され、他方は比例弁３１に接続されている。出口ポートは、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。
【０２３０】
この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。
【０２３１】
例えば、図１５Ａに示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。
【０２３２】
左操作レバー２６ＬにはスイッチＮＳが設けられている。図１５Ａに示す例では、スイッチＮＳは、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＮＳは、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。
【０２３３】
操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２３４】
比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０２３５】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を開くことができる。
【０２３６】
また、図１５Ｂに示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。
【０２３７】
操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２３８】
比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０２３９】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を上げることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を下げることができる。
【０２４０】
また、図１５Ｃに示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット開き方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側パイロットポートに作用させる。
【０２４１】
操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２４２】
比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７４の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７４の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０２４３】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を開くことができる。
【０２４４】
また、図１５Ｄに示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、右旋回方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側パイロットポートに作用させる。
【０２４５】
操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【０２４６】
比例弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介して制御弁１７３の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介して制御弁１７３の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＬ、３１ＤＲは、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０２４７】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を左旋回させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を右旋回させることができる。
【０２４８】
ショベルＰＳは、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行油圧モータ２ＭＲの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
【０２４９】
また、操作装置２６の形態として油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーに関する説明を記載したが、油圧式操作レバーではなく電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。
【０２５０】
次に、図１６を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。図１６は、コントローラ３０の機能ブロック図である。図１６の例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、操作装置２６、空間認識装置７０、向き検出装置７１、情報入力装置７２、測位装置Ｐ１及びスイッチＮＳ等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１、表示装置４０及び音声出力装置４３等の少なくとも１つに制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５を含む。コントローラ３０は、位置算出部３０Ａ、軌道取得部３０Ｂ及び自律制御部３０Ｃを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。
【０２５１】
位置算出部３０Ａは、測位対象の位置を算出するように構成されている。図１６に示す例では、位置算出部３０Ａは、アタッチメントの所定部位の基準座標系における座標点を算出する。所定部位は、例えば、バケット６の爪先である。基準座標系の原点は、例えば、旋回軸とショベルＰＳの接地面との交点である。位置算出部３０Ａは、例えば、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。位置算出部３０Ａは、バケット６の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット６の爪先の左端の座標点、及び、バケット６の爪先の右端の座標点を算出してもよい。この場合、位置算出部３０Ａは、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。
【０２５２】
軌道取得部３０Ｂは、ショベルＰＳを自律的に動作させるときにアタッチメントの所定部位が辿る軌道である目標軌道を取得するように構成されている。図１６に示す例では、軌道取得部３０Ｂは、自律制御部３０ＣがショベルＰＳを自律的に動作させるときに利用する目標軌道を取得する。具体的には、軌道取得部３０Ｂは、不揮発性記憶装置に記憶されている目標施工面に関するデータに基づいて目標軌道を導き出す。軌道取得部３０Ｂは、空間認識装置７０が認識したショベルＰＳの周囲の地形に関する情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部３０Ｂは、揮発性記憶装置に記憶されている姿勢検出装置の過去の出力からバケット６の爪先の過去の軌跡に関する情報を導き出し、その情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部３０Ｂは、アタッチメントの所定部位の現在位置と目標施工面に関するデータとに基づいて目標軌道を導き出してもよい。
【０２５３】
自律制御部３０Ｃは、ショベルＰＳを自律的に動作させるように構成されている。図１６に示す例では、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道取得部３０Ｂが取得した目標軌道に沿ってアタッチメントの所定部位を移動させるように構成されている。具体的には、スイッチＮＳが押されている状態で操作装置２６が操作されたときに、所定部位が目標軌道に沿って移動するように、ショベルＰＳを自律的に動作させる。
【０２５４】
図１６に示す例では、自律制御部３０Ｃは、アクチュエータを自律的に動作させることで操作者によるショベルの手動操作を支援するように構成されている。例えば、自律制御部３０Ｃは、操作者がスイッチＮＳを押しながら手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標軌道とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自律的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先を目標軌道に一致させながら、アーム５を閉じることができる。この例では、主な操作対象であるアームシリンダ８は「主要アクチュエータ」と称される。また、主要アクチュエータの動きに応じて動く従動的な操作対象であるブームシリンダ７及びバケットシリンダ９は「従属アクチュエータ」と称される。
【０２５５】
図１６に示す例では、自律制御部３０Ｃは、比例弁３１に電流指令を与えて各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、右操作レバー２６Ｒが傾倒されたか否かにかかわらず、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを動作させることができる。
【０２５６】
本願は、２０１７年１２月２１日に出願した日本国特許出願２０１７−２４５４５４号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０２５７】
１・・・下部走行体  １Ｃ・・・クローラ  １ＣＬ・・・左クローラ  １ＣＲ・・・右クローラ  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回油圧モータ  ２Ｍ・・・走行油圧モータ  ２ＭＬ・・・左走行油圧モータ  ２ＭＲ・・・右走行油圧モータ  ３・・・上部旋回体  ３ａ・・・カバー  ３ｗ・・・カウンタウエイト  ４・・・ブーム  ５・・・アーム  ６・・・バケット  ６ｃ・・・クイックカプラ  ７・・・ブームシリンダ  ８・・・アームシリンダ  ９・・・バケットシリンダ  １０・・・キャビン  １１・・・エンジン  １１ａ・・・オルタネータ  １１ｂ・・・スタータ  １１ｃ・・・水温センサ  １３・・・レギュレータ  １４・・・メインポンプ  １４ｃ・・・油温センサ  １５・・・パイロットポンプ  １７・・・コントロールバルブ  １８・・・絞り  １９・・・制御圧センサ  ２６・・・操作装置  ２６Ｄ・・・走行レバー  ２６ＤＬ・・・左走行レバー  ２６ＤＲ・・・右走行レバー  ２６Ｌ・・・左操作レバー  ２６Ｒ・・・右操作レバー  ２７・・・スイッチボタン  ２８・・・吐出圧センサ  ２９、２９ＤＬ、２９ＤＲ、２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ・・・操作圧センサ  ３０・・・コントローラ  ３０ａ・・・内部メモリ  ３０Ａ・・・位置算出部  ３０Ｂ・・・軌道取得部  ３０Ｃ・・・自律制御部  ３１、３１ＡＬ〜３１ＤＬ、３１ＡＲ〜３１ＤＲ・・・比例弁  ３２、３２ＡＬ〜３２ＤＬ、３２ＡＲ〜３２ＤＲ・・・シャトル弁  ４０・・・表示装置  ４０ａ・・・処理部  ４１・・・画像表示部  ４２・・・入力装置  ４２ａ・・・ライトスイッチ  ４２ｂ・・・ワイパースイッチ  ４２ｃ・・・ウィンドウォッシャスイッチ  ４３・・・音声出力装置  ４７・・・記憶装置  ４９・・・ゲートロックレバー  ４９ａ・・・ゲートロック弁  ５０・・・マシンガイダンス装置  ５１・・・位置算出部  ５２・・・距離算出部  ５３・・・情報伝達部  ５４・・・自動制御部  ６０・・・センターバイパス管路  ６２・・・パラレル管路  ７０・・・空間認識装置  ７０Ｆ・・・前方センサ  ７０Ｂ・・・後方センサ  ７０Ｌ・・・左方センサ  ７０Ｒ・・・右方センサ  ７１・・・向き検出装置  ７２・・・情報入力装置  ７４・・・ＥＣＵ  ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル  ８０・・・撮像装置  ８０Ｂ・・・バックカメラ  ８０Ｌ・・・左カメラ  ８０Ｒ・・・右カメラ  ９０・・・蓄電池  ９２・・・電装品  １７１〜１７６・・・制御弁  ４３０・・・作業ガイダンス表示部  Ｂ１・・・埋設物  Ｅ１・・・地中物検出器  Ｇ１１・・・バケット図形  Ｇ１２・・・アーム図形  Ｇ１３・・・埋設物図形  Ｇ１４・・・接近制限ライン  Ｇ１５・・・シート図形  Ｇ１６・・・破線枠  Ｇ１７・・・両矢印  ＮＳ・・・スイッチ  Ｐ０、Ｐ１・・・測位装置  ＰＳ・・・ショベル  Ｓ１・・・ブーム角度センサ  Ｓ２・・・アーム角度センサ  Ｓ３・・・バケット角度センサ  Ｓ４・・・機体傾斜センサ  Ｓ５・・・旋回角速度センサ  Ｔ０、Ｔ１・・・通信装置  ＴＲ・・・手押し車  Ｕ１・・・地中物
【図１】
2019124549.tif 000003
【図２】
2019124549.tif 000004
【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】
2019124549.tif 000009
【図８Ａ】
2019124549.tif 000010
【図８Ｂ】
2019124549.tif 000011
【図８Ｃ】
2019124549.tif 000012
【図９】
2019124549.tif 000013
【図１０Ａ】
2019124549.tif 000014
【図１０Ｂ】
2019124549.tif 000015
【図１０Ｃ】
2019124549.tif 000016
【図１１Ａ】
2019124549.tif 000017
【図１１Ｂ】
2019124549.tif 000018
【図１１Ｃ】
2019124549.tif 000019
【図１２】
2019124549.tif 000020
【図１３】
2019124549.tif 000021
【図１４】
2019124549.tif 000022
【図１５Ａ】
2019124549.tif 000023
【図１５Ｂ】
2019124549.tif 000024
【図１５Ｃ】
2019124549.tif 000025
【図１５Ｄ】
2019124549.tif 000026
【図１６】
2019124549.tif 000027
【国際調査報告】
2019124549.tif 000028
2019124549.tif 000029
2019124549.tif 000030