(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブームと、アームと、バケットと、アーム操作部材と、
前記バケットの刃先と設計地形との距離が所定距離以下である場合に前記バケットの刃先と前記設計地形との距離に応じて前記バケットの刃先速度を制限するための制限速度を決定する制限速度決定部と、
前記制限速度決定部により決定された前記制限速度に基づいて前記ブームの目標速度を決定する目標速度決定部とを備え、
前記制限速度決定部は、
前記アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、前記バケットの刃先と設計地形との距離と前記制限速度との相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、前記相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定する、作業車両。
【請求項２】
前記バケットの刃先と設計地形との距離と前記制限速度との相関関係は、第１刃先速度テーブルに相当し、
前記制限速度決定部は、前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、前記バケットの刃先と設計地形との距離と前記制限速度との相関関係を示す第２の刃先速度テーブルに基づいて前記制限速度を決定し、
前記第２の刃先速度テーブルは、前記第１の刃先速度テーブルよりも前記バケットの刃先と設計地形との距離に対する前記制限速度が小さい、請求項１記載の作業車両。
【請求項３】
前記制限速度決定部は、
前記アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、前記相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、前記相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満の係数を乗算した制限速度に決定する、請求項１記載の作業車両。
【請求項４】
前記バケットの種別を取得する種別取得部をさらに備え、
前記制限速度決定部は、
前記アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、前記相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、前記相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満の前記バケットの種別に応じた係数を乗算した制限速度に決定する、請求項１記載の作業車両。
【請求項５】
前記種別取得部は、前記バケットの大小の種別を取得し、
前記制限速度決定部は、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、前記相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満の前記バケットの大に対応する第１係数を乗算した制限速度に決定し、
前記第１係数は、前記バケットの小に対応する第２係数よりも小さい値に設定される、請求項４記載の作業車両。
【請求項６】
前記制限速度決定部は、
前記アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、前記バケットの刃先と設計地形との距離と前記制限速度との相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、前記バケットの刃先が前記設計地形よりも上にある場合には、前記相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、前記バケットの刃先が前記設計地形以下である場合に、前記相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定する、請求項１記載の作業車両。
【請求項７】
前記制限速度決定部は、
前記アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、前記バケットの刃先と設計地形との距離と前記制限速度との相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、所定期間が経過した場合には、前記相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、
前記アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、前記所定期間が経過するまでは、前記相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定する、請求項１記載の作業車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルのような作業車両は、ブームとアームとバケットとを有する作業機を備える。作業車両の制御において、掘削対象の目標形状である目標設計地形に基づいてバケットを移動させる自動制御が知られている。【０００３】
特許文献１には、バケットの刃先を基準面に沿って移動させることによりバケットに当接する土砂を掻き均し、平らな基準面に対応した面を作るならい作業を自動制御する方式が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３２８７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなならい作業では、例えば、ブームの動作を自動化することにより、アーム操作レバーを操作した際に、目標とする設計地形（目標設計地形）にバケットが侵入しないように制御する手法が考えられる。【０００６】
このような制御手法では、アーム操作レバーによるアーム操作が微操作の場合には、アームによるバケットの動きに対して、自動制御によるブームの動作が大きくなる。ブームの上下動が大きくなると、バケットの刃先が安定せずにハンチングが生じる。【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ハンチングを抑制することが可能な作業車両を提供することを目的とする。【０００８】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面に従う作業車両は、ブームと、アームと、バケットと、アーム操作部材と、制限速度決定部と、目標速度決定部とを備える。制限速度決定部は、バケットの刃先と設計面との距離に応じてバケットの刃先速度を制限するための制限速度を決定する。目標速度決定部は、制限速度決定部により決定された制限速度に基づいてブームの目標速度を決定する。制限速度決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、バケットの刃先と設計面との距離と制限速度との相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定する。【００１０】
本発明の作業車両によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定することにより、当該小さい制限速度に基づいてブームの目標速度が決定されるためブームの上下動を抑制してバケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することできる。【００１１】
好ましくは、バケットの刃先と設計面との距離と制限速度との相関関係は、第１刃先速度テーブルに相当する。決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、バケットの刃先と設計面との距離と制限速度との相関関係を示す第２の刃先速度テーブルに基づいて制限速度を決定し、第２の刃先速度テーブルは、第１の刃先速度テーブルよりもバケットの刃先と設計面との距離に対する制限速度が小さい。【００１２】
上記によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、第２の刃先速度テーブルに基づいて制限速度を決定することにより、小さい制限速度に基づいてブームの目標速度が決定されるためブームの上下動を適正に抑制してバケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することができる。【００１３】
好ましくは、制限速度決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満の係数を乗算した制限速度に決定する。【００１４】
上記によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出される制限速度に１未満の係数が乗算された小さい制限速度に決定することにより、当該小さい制限速度に基づいてブームの目標速度が決定されるためブームの上下動を抑制してバケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することできる。【００１５】
好ましくは、作業車両は、バケットの種別を取得する種別取得部をさらに備える。制限速度決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満のバケットの種別に応じた係数を乗算した制限速度に決定する。【００１６】
上記によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満のバケットの種別に応じた係数を乗算した制限速度に決定することにより、バケットの種別に対応した適正な制限速度に決定して、ブームの上下動を適正に抑制してバケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することができる。【００１７】
好ましくは、種別取得部は、バケットの大小の種別を取得する。制限速度決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満のバケットの大に対応する第１係数を乗算した制限速度に決定し、第１係数は、バケットの小に対応する第２係数よりも小さい値に設定される。【００１８】
上記によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合には、相関関係に基づき算出された制限速度に対して１未満のバケットの大に対応する第１係数を乗算した制限速度に決定し、第１係数は、バケットの小に対応する第２係数よりも小さい値に設定されることにより、バケットの大の場合の慣性力に対応する適正な制限速度に決定して、ブームの上下動を適正に抑制してバケットの刃先を安定させてハンチングを抑制することができる。【００１９】
好ましくは、制限速度決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、バケットの刃先と設計面との距離と制限速度との相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、バケットの刃先が設計面よりも上にある場合には、相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、バケットの刃先が設計面以下である場合に、相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定する。【００２０】
上記によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、バケットの刃先が設計面以下である場合に、相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定し、バケットの刃先が設計面よりも上にある場合には、制限速度を小さくしないため設計面に高速に追従した制御を実行することが可能である。【００２１】
好ましくは、制限速度決定部は、アーム操作部材の操作量が所定量以上の場合には、バケットの刃先と設計面との距離と制限速度との相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、所定期間が経過した場合には、相関関係に基づき算出される制限速度に決定し、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、所定期間が経過するまでは、相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定する。【００２２】
上記によれば、アーム操作部材の操作量が所定量未満の場合で、かつ、所定期間が経過するまでは、相関関係に基づき算出される制限速度よりも小さい制限速度に決定するため、バケットの動き出し直後の不安定な期間のみ制限速度を小さくし、安定期間は制限速度を小さくしないため効率的な制御を実行することが可能である。
【発明の効果】
【００２３】
作業車両に関して、ハンチングを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施形態に基づく作業車両１００の外観図である。
【図２】実施形態に基づく作業車両１００を模式的に説明する図である。
【図３】実施形態に基づく制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】実施形態に基づく油圧システムの構成を示す図である。
【図５】実施形態に基づくならい制御（制限掘削制御）が行われている場合の作業機２の動作を模式的に示す図である。
【図６】実施形態に基づくならい制御を実行する制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
【図７】実施形態に基づくバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕとの間の距離ｄを取得することを説明する図である。
【図８】実施形態に基づく推定速度決定部５２の演算処理を説明する機能ブロック図である。
【図９】実施形態に基づく上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔの算出方式を説明する図である。
【図１０】実施形態に基づくならい制御における作業機２全体の制限速度テーブルの一例を説明する図である。
【図１１】実施形態に基づくブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する方式を説明する図である。
【図１２】実施形態に基づく作業機制御部５７の構成を示す機能ブロック図である。
【図１３】実施形態に基づく作業車両１００のならい制御（制限掘削制御）を説明するフロー図である。
【図１４】実施形態に基づく第２操作レバー２５Ｌの操作量とＰＰＣ圧との関係を説明する図である。
【図１５】実施形態に基づく目標速度決定部５４の処理ブロックの概略を説明する図である。
【図１６】実施形態に基づく作業機２全体の制限速度テーブルを説明する別の図である。
【図１７】実施形態の変形例１に基づく目標速度決定部５４Ｐの処理ブロックの概略を説明する図である。
【図１８】実施形態の変形例２に基づく目標速度決定部５４Ｑの処理ブロックの概略を説明する図である。
【図１９】実施形態の変形例３に基づく作業機２全体の制限速度テーブルを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の要件は、適宜組み合わせることが可能である。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００２６】
＜作業車両の全体構成＞
図１は、実施形態に基づく作業車両１００の外観図である。
【００２７】
図１に示されるように、作業車両１００として、本例においては、おもに油圧ショベルを例に挙げて説明する。
【００２８】
作業車両１００は、車両本体１と、油圧により作動する作業機２とを有する。なお、後述するように、作業車両１００には掘削制御を実行する制御システム２００（図３）が搭載されている。
【００２９】
車両本体１は、旋回体３と、走行装置５とを有する。走行装置５は、一対の履帯５Ｃｒを有する。作業車両１００は、履帯５Ｃｒの回転により走行可能である。なお、走行装置５が車輪（タイヤ）を有していてもよい。
【００３０】
旋回体３は、走行装置５の上に配置され、かつ走行装置５により支持されている。旋回体３は、旋回軸ＡＸを中心として走行装置５に対して旋回可能である。
【００３１】
旋回体３は、運転室４を有する。この運転室４には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられる。オペレータは、運転室４において作業車両１００を操作可能である。
【００３２】
本例においては、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準として各部の位置関係について説明する。前後方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの前後方向をいう。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの左右方向をいう。運転席４Ｓに着座したオペレータに正対する方向を前方向とし、前方向に対向する方向を後方向とする。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。
【００３３】
旋回体３は、エンジンが収容されるエンジンルーム９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有する。旋回体３において、エンジンルーム９の前方に手すり１９が設けられる。エンジンルーム９には、図示しないエンジン及び油圧ポンプなどが配置されている。
【００３４】
作業機２は、旋回体３に支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８と、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とを有する。ブーム６は旋回体３に接続されている。アーム７はブーム６に接続されている。バケット８はアーム７に接続されている。
【００３５】
ブームシリンダ１０は、ブーム６を駆動する。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動する。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動する。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２のそれぞれは、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
【００３６】
ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して旋回体３に接続される。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に接続される。バケット８は、バケットピン１５を介してアーム７の先端部に接続される。
【００３７】
ブーム６は、ブームピン１３を中心に回転可能である。アーム７は、アームピン１４を中心に回転可能である。バケット８は、バケットピン１５を中心に回転可能である。
【００３８】
アーム７及びバケット８のそれぞれは、ブーム６の先端側で移動可能な可動部材である。
【００３９】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、実施形態に基づく作業車両１００を模式的に説明する図である。図２（Ａ）には、作業車両１００の側面図が示される。図２（Ｂ）には、作業車両１００の背面図が示される。
【００４０】
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示されるように、ブーム６の長さＬ１は、ブームピン１３とアームピン１４との距離である。アーム７の長さＬ２は、アームピン１４とバケットピン１５との距離である。バケット８の長さＬ３は、バケットピン１５とバケット８の刃先８ａとの距離である。バケット８は、複数の刃を有し、本例においては、バケット８の先端部を刃先８ａと称する。
【００４１】
なお、バケット８は、刃を有していなくてもよい。バケット８の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。
【００４２】
作業車両１００は、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８とを有する。ブームシリンダストロークセンサ１６はブームシリンダ１０に配置される。アームシリンダストロークセンサ１７はアームシリンダ１１に配置される。バケットシリンダストロークセンサ１８はバケットシリンダ１２に配置される。なお、ブームシリンダストロークセンサ１６、アームシリンダストロークセンサ１７およびバケットシリンダストロークセンサ１８は総称してシリンダストロークセンサとも称する。
【００４３】
ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果に基づいて、ブームシリンダ１０のストローク長さが求められる。アームシリンダストロークセンサ１７の検出結果に基づいて、アームシリンダ１１のストローク長さが求められる。バケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、バケットシリンダ１２のストローク長さが求められる。
【００４４】
なお、本例においては、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１およびバケットシリンダ１２のストローク長さをそれぞれブームシリンダ長、アームシリンダ長およびバケットシリンダ長とも称する。また、本例においては、ブームシリンダ長、アームシリンダ長、及びバケットシリンダ長を総称してシリンダ長データＬとも称する。なお、角度センサを用いてストローク長さを検出する方式を採用することも可能である。
【００４５】
作業車両１００は、作業車両１００の位置を検出可能な位置検出装置２０を備えている。
【００４６】
位置検出装置２０は、アンテナ２１と、グローバル座標演算部２３と、ＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit）２４とを有する。
【００４７】
アンテナ２１は、たとえばＧＮＳＳ（Global  Navigation  Satellite  Systems：全地球航法衛星システム）用のアンテナである。アンテナ２１は、たとえばＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real  Time  Kinematic-Global  Navigation  Satellite  Systems）用アンテナである。
【００４８】
アンテナ２１は、旋回体３に設けられる。本例においては、アンテナ２１は、旋回体３の手すり１９に設けられる。なお、アンテナ２１は、エンジンルーム９の後方向に設けられてもよい。例えば、旋回体３のカウンタウェイトにアンテナ２１が設けられてもよい。アンテナ２１は、受信した電波（ＧＮＳＳ電波）に応じた信号をグローバル座標演算部２３に出力する。
【００４９】
グローバル座標演算部２３は、グローバル座標系におけるアンテナ２１の設置位置Ｐ１を検出する。グローバル座標系は、作業エリアに設置した基準位置Ｐｒを元にした３次元座標系（Ｘｇ、Ｙｇ、Ｚｇ）である。本例においては、基準位置Ｐｒは、作業エリアに設定された基準杭の先端の位置である。また、ローカル座標系とは、作業車両１００を基準とした、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で示される３次元座標系である。ローカル座標系の基準位置は、旋回体３の旋回軸（旋回中心）ＡＸに位置する基準位置Ｐ２を示すデータである。
【００５０】
本例においては、アンテナ２１は、車幅方向に互いに離れるように旋回体３に設けられた第１アンテナ２１Ａ及び第２アンテナ２１Ｂを有する。
【００５１】
グローバル座標演算部２３は、第１アンテナ２１Ａの設置位置Ｐ１ａ及び第２アンテナ２１Ｂの設置位置Ｐ１ｂを検出する。グローバル座標演算部２３は、グローバル座標で表される基準位置データＰを取得する。本例においては、基準位置データＰは、旋回体３の旋回軸（旋回中心）ＡＸに位置する基準位置Ｐ２を示すデータである。なお、基準位置データＰは、設置位置Ｐ１を示すデータでもよい。
【００５２】
本例においては、グローバル座標演算部２３は、２つの設置位置Ｐ１ａ及び設置位置Ｐ１ｂに基づいて旋回体方位データＱを生成する。旋回体方位データＱは、設置位置Ｐ１ａと設置位置Ｐ１ｂとで決定される直線がグローバル座標の基準方位（例えば北）に対してなす角に基づいて決定される。旋回体方位データＱは、旋回体３（作業機２）が向いている方位を示す。グローバル座標演算部２３は、後述する表示コントローラ２８に基準位置データＰ及び旋回体方位データＱを出力する。
【００５３】
ＩＭＵ２４は、旋回体３に設けられる。本例においては、ＩＭＵ２４は、運転室４の下部に配置される。旋回体３において、運転室４の下部に高剛性のフレームが配置される。ＩＭＵ２４は、そのフレーム上に配置される。なお、ＩＭＵ２４は、旋回体３の旋回軸ＡＸ（基準位置Ｐ２）の側方（右側又は左側）に配置されてもよい。ＩＭＵ２４は、車両本体１の左右方向に傾斜する傾斜角θ４と、車両本体１の前後方向に傾斜する傾斜角θ５とを検出する。
【００５４】
＜制御システムの構成＞
次に、実施形態に基づく制御システム２００の概要について説明する。
【００５５】
図３は、実施形態に基づく制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
図３に示されるように、制御システム２００は、作業機２を用いる掘削処理を制御する。本例においては、掘削処理の制御は、ならい制御を有する。
【００５６】
ならい制御は、バケットの刃先が設計地形に沿って移動することによりバケットの刃先に当接する土砂を掻き均し、平らな設計地形に対応する面を作るならい作業を自動制御することを意味し、制限掘削制御とも称される。
【００５７】
ならい制御は、オペレータによるアーム操作があり、バケットの刃先と設計地形との距離および刃先の速度が基準内である場合に実行される。オペレータは、ならい制御中は通常、ブームを下げる方向に常にブームを操作しつつ、アームを操作する。
【００５８】
制御システム２００は、ブームシリンダストロークセンサ１６と、アームシリンダストロークセンサ１７と、バケットシリンダストロークセンサ１８と、アンテナ２１と、グローバル座標演算部２３と、ＩＭＵ２４と、操作装置２５と、作業機コントローラ２６と、圧力センサ６６及び圧力センサ６７と、制御弁２７と、方向制御弁６４と、表示コントローラ２８と、表示部２９と、センサコントローラ３０と、マンマシンインターフェース部３２とを有する。
【００５９】
操作装置２５は、運転室４に配置される。オペレータにより操作装置２５が操作される。操作装置２５は、作業機２を駆動するオペレータ操作を受け付ける。本例においては、操作装置２５は、パイロット油圧方式の操作装置である。
【００６０】
方向制御弁６４により、油圧シリンダに対する作動油の供給量が調整される。方向制御弁６４は、第１油圧室および第２油圧室に供給される油によって作動する。なお、本例においては、油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）を作動するために、その油圧シリンダに供給される油は作動油とも称される。また、方向制御弁６４を作動するためにその方向制御弁６４に供給される油はパイロット油と称される。また、パイロット油の圧力はパイロット油圧とも称される。
【００６１】
作動油及びパイロット油は、同一の油圧ポンプから送出されてもよい。例えば、油圧ポンプから送出された作動油の一部が減圧弁で減圧され、その減圧された作動油がパイロット油として使用されてもよい。また、作動油を送出する油圧ポンプ（メイン油圧ポンプ）と、パイロット油を送出する油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプ）とが別の油圧ポンプでもよい。
【００６２】
操作装置２５は、第１操作レバー２５Ｒと、第２操作レバー２５Ｌとを有する。第１操作レバー２５Ｒは、例えば運転席４Ｓの右側に配置される。第２操作レバー２５Ｌは、例えば運転席４Ｓの左側に配置される。第１操作レバー２５Ｒ及び第２操作レバー２５Ｌでは、前後左右の動作が２軸の動作に対応する。
【００６３】
第１操作レバー２５Ｒにより、ブーム６及びバケット８が操作される。
第１操作レバー２５Ｒの前後方向の操作は、ブーム６の操作に対応し、前後方向の操作に応じてブーム６の下げ動作及び上げ動作が実行される。ブーム６を操作するためにレバー操作され、パイロット油路４５０にパイロット油が供給された場合に圧力センサ６６に発生する検出圧力をＭＢとする。
【００６４】
第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作は、バケット８の操作に対応し、左右方向の操作に応じてバケット８の掘削動作及び開放動作が実行される。バケット８を操作するためにレバー操作され、パイロット油路４５０にパイロット油が供給された場合に圧力センサ６６に発生する検出圧力をＭＴとする。
【００６５】
第２操作レバー２５Ｌにより、アーム７及び旋回体３が操作される。
第２操作レバー２５Ｌの前後方向の操作は、アーム７の操作に対応し、前後方向の操作に応じてアーム７の上げ動作及び下げ動作が実行される。アーム７を操作するためにレバー操作され、パイロット油路４５０にパイロット油が供給された場合に圧力センサ６６に発生する検出圧力をＭＡとする。
【００６６】
第２操作レバー２５Ｌの左右方向の操作は、旋回体３の旋回に対応し、左右方向の操作に応じて旋回体３の右旋回動作及び左旋回動作が実行される。
【００６７】
本例においては、ブーム６の上下方向への動作は、それぞれ上げ動作、下降する動作は下げ動作とも称する。また、アーム７の上下方向への動作は、それぞれダンプ動作、掘削動作とも称する。バケット８の上下方向への動作は、それぞれダンプ動作、掘削動作とも称する。
【００６８】
メイン油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置２５に供給される。操作装置２５の操作量に基づいてパイロット油圧が調整される。
【００６９】
パイロット油路４５０には、圧力センサ６６及び圧力センサ６７が配置される。圧力センサ６６及び圧力センサ６７は、パイロット油圧を検出する。圧力センサ６６及び圧力センサ６７の検出結果は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００７０】
第１操作レバー２５Ｒは、ブーム６の駆動のために前後方向に操作される。前後方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（ブーム操作量）に応じて、ブーム６を駆動するためのブームシリンダ１０に供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。
【００７１】
第１操作レバー２５Ｒ（操作部材）は、バケット８の駆動のために左右方向に操作される。左右方向に関する第１操作レバー２５Ｒの操作量（バケット操作量）に応じて、バケット８を駆動するためのバケットシリンダ１２に供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。
【００７２】
第２操作レバー２５Ｌ（操作部材）は、アーム７の駆動のために前後方向に操作される。前後方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量（アーム操作量）に応じて、アーム７を駆動するためのアームシリンダ１１に供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。
【００７３】
第２操作レバー２５Ｌは、旋回体３の駆動のために左右方向に操作される。左右方向に関する第２操作レバー２５Ｌの操作量に応じて、旋回体３を駆動するための油圧アクチュエータに供給される作動油の流れ方向および流量が方向制御弁６４によって調整される。
【００７４】
なお、第１操作レバー２５Ｒの左右方向の操作がブーム６の操作に対応し、前後方向の操作がバケット８の操作に対応してもよい。なお、第２操作レバー２５Ｌの左右方向がアーム７の操作に対応し、前後方向の操作が旋回体３の操作に対応してもよい。
【００７５】
制御弁２７は、油圧シリンダ（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）に対する作動油の供給量を調整する。制御弁２７は、作業機コントローラ２６からの制御信号に基づいて作動する。
【００７６】
マンマシンインターフェース部３２は、入力部３２１と表示部（モニタ）３２２とを有する。
【００７７】
本例においては、入力部３２１は、表示部３２２の周囲に配置される操作ボタンを有する。なお、入力部３２１はタッチパネルを有していてもよい。マンマシンインターフェース部３２を、マルチモニタとも称する。
【００７８】
表示部３２２は、基本情報として燃料残量および冷却水温度等を表示する。
入力部３２１は、オペレータによって操作される。入力部３２１の操作により生成された指令信号は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００７９】
センサコントローラ３０は、ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果に基づいて、ブームシリンダ長を算出する。ブームシリンダストロークセンサ１６は、周回動作に伴うパルスをセンサコントローラ３０に出力する。センサコントローラ３０は、ブームシリンダストロークセンサ１６から出力されたパルスに基づいて、ブームシリンダ長を算出する。
【００８０】
同様に、センサコントローラ３０は、アームシリンダストロークセンサ１７の検出結果に基づいて、アームシリンダ長を算出する。センサコントローラ３０は、バケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて、バケットシリンダ長を算出する。
【００８１】
センサコントローラ３０は、ブームシリンダストロークセンサ１６の検出結果に基づいて取得されたブームシリンダ長から、旋回体３の垂直方向に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。
【００８２】
センサコントローラ３０は、アームシリンダストロークセンサ１７の検出結果に基づいて取得されたアームシリンダ長から、ブーム６に対するアーム７の傾斜角θ２を算出する。
【００８３】
センサコントローラ３０は、バケットシリンダストロークセンサ１８の検出結果に基づいて取得されたバケットシリンダ長から、アーム７に対するバケット８の刃先８ａの傾斜角θ３を算出する。
【００８４】
上記算出結果である傾斜角θ１、θ２、θ３と、基準位置データＰ、旋回体方位データＱ、及びシリンダ長データＬに基づいて、作業車両１００のブーム６、アーム７およびバケット８の位置を特定することが可能となり、バケット８の３次元位置を示すバケット位置データを生成することが可能である。
【００８５】
なお、ブーム６の傾斜角θ１、アーム７の傾斜角θ２、及びバケット８の傾斜角θ３は、シリンダストロークセンサで検出されなくてもよい。ロータリーエンコーダのような角度検出器でブーム６の傾斜角θ１が検出されてもよい。角度検出器は、旋回体３に対するブーム６の屈曲角度を検出して、傾斜角θ１を検出する。同様に、アーム７の傾斜角θ２がアーム７に取り付けられた角度検出器で検出されてもよい。バケット８の傾斜角θ３がバケット８に取り付けられた角度検出器で検出されてもよい。
【００８６】
＜油圧回路の構成＞
図４は、実施形態に基づく油圧システムの構成を示す図である。
【００８７】
図４に示されるように、油圧システム３００は、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２（複数の油圧シリンダ６０）と、旋回体３を旋回させる旋回モータ６３とを備える。なお、ここで、ブームシリンダ１０を油圧シリンダ１０（６０）とも表記する。他の油圧シリンダについても同様である。
【００８８】
油圧シリンダ６０は、図示しないメイン油圧ポンプから供給された作動油によって作動する。旋回モータ６３は、油圧モータであり、メイン油圧ポンプから供給された作動油によって作動する。
【００８９】
本例においては、各油圧シリンダ６０に対して作動油が流れる方向および流量を制御する方向制御弁６４が設けられる。メイン油圧ポンプから供給された作動油は、方向制御弁６４を介して、各油圧シリンダ６０に供給される。また、旋回モータ６３に対して方向制御弁６４が設けられる。
【００９０】
各油圧シリンダ６０は、キャップ側（ボトム側）油室４０Ａと、ロッド側（ヘッド側）油室４０Ｂとを有する。
【００９１】
方向制御弁６４は、ロッド状のスプールを動かして作動油が流れる方向を切り替えるスプール方式である。スプールが軸方向に移動することにより、キャップ側油室４０Ａに対する作動油の供給と、ロッド側油室４０Ｂに対する作動油の供給とが切り替わる。また、スプールが軸方向に移動することにより、油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量（単位時間当たりの供給量）が調整される。油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量が調整されることにより、シリンダ速度が調整される。シリンダ速度を調整することにより、ブーム６、アーム７およびバケット８の速度が制御される。本例においては、方向制御弁６４が、スプールの移動により作業機２を駆動する油圧シリンダ６０に対する作動油の供給量を調整可能な調整装置として機能する。
【００９２】
各方向制御弁６４には、スプールの移動距離（スプールストローク）を検出するスプールストロークセンサ６５が設けられる。スプールストロークセンサ６５の検出信号は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００９３】
各方向制御弁６４の駆動は、操作装置２５によって調整される。本例においては、操作装置２５は、パイロット油圧方式の操作装置である。
【００９４】
メイン油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が操作装置２５に供給される。
【００９５】
操作装置２５は、パイロット油圧調整弁を有する。操作装置２５の操作量に基づいて、パイロット油圧が調整される。パイロット油圧によって、方向制御弁６４が駆動される。操作装置２５によりパイロット油圧が調整されることによって、軸方向に関するスプールの移動量及び移動速度が調整される。また、操作装置２５によりキャップ側油室４０Ａに対する作動油の供給と、ロッド側油室４０Ｂに対する作動油の供給とが切り替わる。
【００９６】
操作装置２５と各方向制御弁６４とは、パイロット油路４５０を介して接続される。本例においては、パイロット油路４５０に、制御弁２７、圧力センサ６６、及び圧力センサ６７が配置される。
【００９７】
各制御弁２７の両側に、パイロット油圧を検出する圧力センサ６６及び圧力センサ６７が設けられる。本例においては、圧力センサ６６は、操作装置２５と制御弁２７との間の油路４５１に配置される。圧力センサ６７は、制御弁２７と方向制御弁６４との間の油路４５２に配置される。圧力センサ６６は、制御弁２７によって調整される前のパイロット油圧を検出する。圧力センサ６７は、制御弁２７によって調整されたパイロット油圧を検出する。圧力センサ６６及び圧力センサ６７の検出結果は、作業機コントローラ２６に出力される。
【００９８】
制御弁２７は、作業機コントローラ２６からの制御信号（ＥＰＣ電流）に基づいて、パイロット油圧を調整する。制御弁２７は、電磁比例制御弁であり、作業機コントローラ２６からの制御信号に基づいて制御される。制御弁２７は、制御弁２７Ｂと、制御弁２７Ａとを有する。制御弁２７Ｂは、方向制御弁６４の第２受圧室に供給されるパイロット油のパイロット油圧を調整して、方向制御弁６４を介してキャップ側油室４０Ａに供給される作動油の供給量を調整可能である。制御弁２７Ａは、方向制御弁６４の第１受圧室に供給されるパイロット油のパイロット油圧を調整して、方向制御弁６４を介してロッド側油室４０Ｂに供給される作動油の供給量を調整可能である。
【００９９】
なお、本例においては、パイロット油路４５０のうち、操作装置２５と制御弁２７との間のパイロット油路４５０は油路（上流油路）４５１と称される。また、制御弁２７と方向制御弁６４との間のパイロット油路４５０は油路（下流油路）４５２と称される。
【０１００】
パイロット油は、油路４５２を介して各方向制御弁６４に供給される。
油路４５２は、第１受圧室に接続される油路４５２Ａと、第２受圧室に接続される油路４５２Ｂとを有する。
【０１０１】
方向制御弁６４の第２受圧室に対して、パイロット油が油路４５２Ｂを介して供給されると、そのパイロット油圧に応じてスプールが移動する。方向制御弁６４を介してキャップ側油室４０Ａに作動油が供給される。キャップ側油室４０Ａに対する作動油の供給量は、操作装置２５の操作量に応じたスプールの移動量により調整される。
【０１０２】
方向制御弁６４の第１受圧室に対して、パイロット油が油路４５２Ａを介して供給されると、そのパイロット油圧に応じてスプールが移動する。方向制御弁６４を介してロッド側油室４０Ｂに作動油が供給される。ロッド側油室４０Ｂに対する作動油の供給量は、操作装置２５の操作量によるスプールの移動量により調整される。
【０１０３】
したがって、操作装置２５によりパイロット油圧が調整されたパイロット油が方向制御弁６４に供給されることにより、軸方向に関するスプールの位置が調整される。
【０１０４】
油路４５１は、油路４５２Ａと操作装置２５とを接続する油路４５１Ａと、油路４５２Ｂと操作装置２５とを接続する油路４５１Ｂとを有する。
【０１０５】
［操作装置２５の操作と油圧システムの動作について］
上述のように、操作装置２５の操作により、ブーム６は、下げ動作及び上げ動作の２種類の動作を実行する。
【０１０６】
ブーム６の上げ動作が実行されるように操作装置２５が操作されることにより、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ｂ及び油路４５２Ｂを介して、パイロット油が供給される。
【０１０７】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がブームシリンダ１０に供給され、ブーム６の上げ動作が実行される。
【０１０８】
ブーム６の下げ動作が実行されるように操作装置２５が操作されることにより、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ａ及び油路４５２Ａを介して、パイロット油が供給される。
【０１０９】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がブームシリンダ１０に供給され、ブーム６の下げ動作が実行される。
【０１１０】
本例においては、ブームシリンダ１０が伸長することにより、ブーム６が上げ動作し、ブームシリンダ１０が縮退することにより、ブーム６が下げ動作する。ブームシリンダ１０のキャップ側油室４０Ａに作動油が供給されることにより、ブームシリンダ１０が伸長し、ブーム６が上げ動作する。ブームシリンダ１０のロッド側油室４０Ｂに作動油が供給されることにより、ブームシリンダ１０が縮退し、ブーム６が下げ動作する。
【０１１１】
また、操作装置２５の操作により、アーム７は、下げ動作及び上げ動作の２種類の動作を実行する。
【０１１２】
アーム７の下げ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ｂ及び油路４５２Ｂを介して、パイロット油が供給される。
【０１１３】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がアームシリンダ１１に供給され、アーム７の下げ動作が実行される。
【０１１４】
アーム７の上げ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ａ及び油路４５２Ａを介して、パイロット油が供給される。
【０１１５】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がアームシリンダ１１に供給され、アーム７の上げ動作が実行される。
【０１１６】
本例においては、アームシリンダ１１が伸長することにより、アーム７が下げ動作（掘削動作）し、アームシリンダ１１が縮退することにより、アーム７が上げ動作（ダンプ動作）する。アームシリンダ１１のキャップ側油室４０Ａに作動油が供給されることにより、アームシリンダ１１が伸長し、アーム７が下げ動作する。アームシリンダ１１のロッド側油室４０Ｂに作動油が供給されることにより、アームシリンダ１１が縮退し、アーム７が上げ動作する。
【０１１７】
また、操作装置２５の操作により、バケット８は、下げ動作及び上げ動作の２種類の動作を実行する。
【０１１８】
バケット８の下げ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、バケットシリンダ１２に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ｂ及び油路４５２Ｂを介して、パイロット油が供給される。
【０１１９】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がバケットシリンダ１２に供給され、バケット８の下げ動作が実行される。
【０１２０】
バケット８の上げ動作が実行されるように操作装置２５を操作することにより、バケットシリンダ１２に接続された方向制御弁６４に、油路４５１Ａ及び油路４５２Ａを介して、パイロット油が供給される。方向制御弁６４はパイロット油圧に基づいて作動する。
【０１２１】
これにより、メイン油圧ポンプからの作動油がバケットシリンダ１２に供給され、バケット８の上げ動作が実行される。
【０１２２】
本例においては、バケットシリンダ１２が伸長することにより、バケット８が下げ動作（掘削動作）し、バケットシリンダ１２が縮退することにより、バケット８が上げ動作（ダンプ動作）する。バケットシリンダ１２のキャップ側油室４０Ａに作動油が供給されることにより、バケットシリンダ１２が伸長し、バケット８が下げ動作する。バケットシリンダ１２のロッド側油室４０Ｂに作動油が供給されることにより、バケットシリンダ１２が縮退し、バケット８が上げ動作する。
【０１２３】
また、操作装置２５の操作により、旋回体３は、右旋回動作及び左旋回動作の２種類の動作を実行する。
【０１２４】
旋回体３の右旋回動作が実行されるように操作装置２５が操作されることにより、作動油が旋回モータ６３に供給される。旋回体３の左旋回動作が実行されるように操作装置２５が操作されることにより、作動油が旋回モータ６３に供給される。
【０１２５】
［通常制御およびならい制御（制限掘削制御）と油圧システムの動作について］
ならい制御（制限掘削制御）を実行しない、通常制御について説明する。
【０１２６】
通常制御の場合、作業機２は、操作装置２５の操作量に従って動作する。
具体的には、作業機コントローラ２６は、制御弁２７を開放する。制御弁２７を開放することにより、油路４５１のパイロット油圧と油路４５２のパイロット油圧とは等しくなる。制御弁２７が開放された状態で、パイロット油圧（ＰＰＣ圧）は、操作装置２５の操作量に基づいて調整される。これにより、方向制御弁６４が調整されて、上記で説明したブーム６、アーム７、バケット８の上げ動作および下げ動作を実行することが可能である。
【０１２７】
一方、ならい制御（制限掘削制御）について説明する。
ならい制御（制限掘削制御）の場合、作業機２は、操作装置２５の操作に基づいて作業機コントローラ２６によって制御される。
【０１２８】
具体的には、作業機コントローラ２６は、制御弁２７に制御信号を出力する。油路４５１は、例えばパイロット油圧調整弁の作用により所定の圧力を有する。
【０１２９】
制御弁２７は、作業機コントローラ２６の制御信号に基づいて作動する。油路４５１の作動油は、制御弁２７を介して、油路４５２に供給される。したがって、油路４５２の作動油の圧力は、制御弁２７により調整（減圧）することが可能である。
【０１３０】
油路４５２の作動油の圧力が、方向制御弁６４に作用する。これにより、方向制御弁６４は、制御弁２７で制御されたパイロット油圧に基づいて作動する。
【０１３１】
たとえば、作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ａ及び制御弁２７Ｂの少なくとも一方に制御信号を出力して、アームシリンダ１１に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整することができる。制御弁２７Ａにより圧力が調整された作動油が方向制御弁６４に供給されることにより、スプールは軸方向に関して一方側に移動する。制御弁２７Ｂにより圧力が調整された作動油が方向制御弁６４に供給されることにより、スプールは軸方向に関して他方側に移動する。これにより、軸方向に関するスプールの位置が調整される。
【０１３２】
また、同様に作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ａ及び制御弁２７Ｂの少なくとも一方に制御信号を出力して、バケットシリンダ１２に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整することができる。
【０１３３】
また、同様に作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ａ及び制御弁２７Ｂの少なくとも一方に制御信号を出力して、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整することができる。
【０１３４】
さらに、作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ｃに制御信号を出力して、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に対するパイロット油圧を調整する。
【０１３５】
これにより、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕに侵入しないように、ブーム６の動きを制御（介入制御）する。
【０１３６】
本例において、目標設計地形Ｕに対する刃先８ａの侵入が抑制されるように、ブームシリンダ１０に接続された制御弁２７に制御信号を出力して、ブーム６の位置を制御することを介入制御と称する。
【０１３７】
具体的には、作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標設計地形Ｕとバケット８との距離ｄに応じてバケット８が目標設計地形Ｕに近づく速度が小さくなるように、ブーム６の速度を制御する。
【０１３８】
油圧システム３００は、ブーム６の上げ動作に対して介入制御する機構として、油路５０１，５０２と、制御弁２７Ｃと、シャトル弁５１と、圧力センサ６８とを有している。
【０１３９】
油路５０１は、制御弁２７Ｃに接続され、ブームシリンダ１０に接続された方向制御弁６４に供給されるパイロット油を供給する。
【０１４０】
油路５０１は、制御弁２７Ｃを通過する前のパイロット油が流れる油路５０１と、制御弁２７Ｃを通過した後のパイロット油が流れる油路５０２とを有する。油路５０２は、制御弁２７Ｃとシャトル弁５１とに接続され、方向制御弁６４と接続された油路４５２Ｂにシャトル弁５１を介して接続される。
【０１４１】
圧力センサ６８は、油路５０１のパイロット油のパイロット油圧を検出する。
制御弁２７Ｃは、介入制御を実行するために作業機コントローラ２６から出力された制御信号に基づいて制御される。
【０１４２】
シャトル弁５１は、２つの入口ポートと、１つの出口ポートとを有する。一方の入口ポートは、油路５０２と接続される。他方の入口ポートは、油路４５２Ｂを介して制御弁２７Ｂと接続される。出口ポートは、油路４５２Ｂを介して方向制御弁６４と接続される。シャトル弁５１は、油路５０２及び制御弁２７Ｂと接続された油路４５２Ｂのうち、パイロット油圧が高い方の油路と、油路４５２Ｂとを接続する。
【０１４３】
シャトル弁５１は、高圧優先形のシャトル弁である。シャトル弁５１は、入口ポートの一方に接続された油路５０２のパイロット油圧と、入口ポートの他方に接続された制御弁２７Ｂ側の油路４５２Ｂのパイロット油圧とを比較し、高圧側の圧力を選択する。シャトル弁５１は、油路５０２のパイロット油圧と、制御弁２７Ｂ側の油路４５２Ｂのパイロット油圧とのうち、高圧側の流路を出口ポートに連通し、当該高圧側の流路を流れるパイロット油を方向制御弁６４に供給する。
【０１４４】
本例においては、作業機コントローラ２６は、介入制御を実行しない場合には、操作装置２５の操作によって調整されたパイロット油圧に基づいて方向制御弁６４が駆動されるように、制御弁２７Ｂを全開にするとともに、制御弁２７Ｃに対して油路５０１を閉じるように制御信号を出力する。
【０１４５】
また、作業機コントローラ２６は、介入制御を実行する場合には、制御弁２７Ｃによって調整されたパイロット油圧に基づいて方向制御弁６４が駆動されるように、各制御弁２７に対して制御信号を出力する。
【０１４６】
例えば、ブーム６の移動を制限する介入制御を実行する場合、作業機コントローラ２６は、制御弁２７Ｃによって調整されたパイロット油圧が、操作装置２５によって調整されるパイロット油圧よりも高くなるように、制御弁２７Ｃを制御する。これにより、制御弁２７Ｃからのパイロット油がシャトル弁５１を介して方向制御弁６４に供給される。
【０１４７】
＜ならい制御＞
図５は、実施形態に基づくならい制御（制限掘削制御）が行われている場合の作業機２の動作を模式的に示す図である。
【０１４８】
図５に示されるように、ならい制御（制限掘削制御）において、バケット８が設計地形に侵入しないように、ブーム６の上げ動作を含む介入制御が実行される。具体的には、本例においては、操作装置２５によるアーム７の掘削操作による掘削において、油圧システム３００は、アーム７が下がり、ブーム６が上がるように制御する場合が示されている。
【０１４９】
図６は、実施形態に基づくならい制御を実行する制御システム２００の構成を示す機能ブロック図である。
【０１５０】
図６に示されるように、制御システム２００が有する作業機コントローラ２６および表示コントローラ２８の機能ブロックが示される。
【０１５１】
ここでは、主にならい制御（制限掘削制御）によるブーム６の介入制御について主に説明する。上記で説明したように、介入制御は、バケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕに侵入しないように、ブーム６の動きを制御するものである。
【０１５２】
具体的には、作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標設計地形Ｕとバケット８との距離ｄを算出する。そして、距離ｄに応じてバケット８が目標設計地形Ｕに近づく速度が小さくなるように、ブーム６の介入制御による制御弁２７への制御指令ＣＢＩを出力する。
【０１５３】
まず、作業機コントローラ２６は、操作装置２５の操作による操作指令に基づくアーム７、バケット８の動作によるバケットの刃先８ａの推定速度を算出する。そして、算出結果に基づいてバケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕに侵入しないように、ブーム６の速度を制御するブーム目標速度を算出する。そして、ブーム目標速度でブーム６が動作するように制御弁２７への制御指令ＣＢＩを出力する。
【０１５４】
以下、機能ブロックについて図６を用いて具体的に説明する。
図６に示されるように、表示コントローラ２８は、目標施工情報格納部２８Ａと、バケット位置データ生成部２８Ｂと、目標設計地形データ生成部２８Ｃとを有する。
【０１５５】
表示コントローラ２８は、センサコントローラ３０からの入力を受ける。
センサコントローラ３０は、各シリンダストロークセンサ１６、１７、１８の検出結果から各シリンダ長データＬおよび傾斜角θ１、θ２、θ３を取得する。また、センサコントローラ３０は、ＩＭＵ２４から出力される傾斜角θ４のデータ及び傾斜角θ５のデータを取得する。センサコントローラ３０は、シリンダ長データＬ、傾斜角θ１、θ２、θ３のデータと、傾斜角θ４のデータ、及び傾斜角θ５のデータを、表示コントローラ２８に出力する。
【０１５６】
上述のように、本例においては、シリンダストロークセンサ１６、１７、１８の検出結果、及びＩＭＵ２４の検出結果がセンサコントローラ３０に出力され、センサコントローラ３０が所定の演算処理を行う。
【０１５７】
本例においては、センサコントローラ３０の機能が、作業機コントローラ２６で代用されてもよい。例えば、シリンダストロークセンサ（１６、１７、１８）の検出結果が作業機コントローラ２６に出力され、作業機コントローラ２６が、シリンダストロークセンサ（１６、１７、１８）の検出結果に基づいて、シリンダ長（ブームシリンダ長、アームシリンダ長、及びバケットシリンダ長）を算出してもよい。ＩＭＵ２４の検出結果が、作業機コントローラ２６に出力されてもよい。
【０１５８】
グローバル座標演算部２３は、基準位置データＰ及び旋回体方位データＱを取得し、表示コントローラ２８に出力する。
【０１５９】
目標施工情報格納部２８Ａは、作業エリアの目標形状である立体設計地形を示す目標施工情報（立体設計地形データ）Ｔを格納している。目標施工情報Ｔは、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標設計地形（設計地形データ）Ｕを生成するために必要とされる座標データ及び角度データを有する。目標施工情報Ｔは、例えば無線通信装置を介して表示コントローラ２８に供給されてもよい。
【０１６０】
バケット位置データ生成部２８Ｂは、傾斜角θ１、θ２、θ３、θ４、θ５と、基準位置データＰ、旋回体方位データＱ、及びシリンダ長データＬに基づいて、バケット８の３次元位置を示すバケット位置データＳを生成する。なお、刃先８ａの位置情報は、メモリ等の接続式記録装置から転送されてもよい。
【０１６１】
本例においては、バケット位置データＳは、刃先８ａの３次元位置を示すデータである。
【０１６２】
目標設計地形データ生成部２８Ｃは、バケット位置データ生成部２８Ｂより取得するバケット位置データＳと目標施工情報格納部２８Ａに格納する後述する目標施工情報Ｔを用いて、掘削対象の目標形状を示す目標設計地形Ｕを生成する。
【０１６３】
また、目標設計地形データ生成部２８Ｃは、生成した目標設計地形Ｕに関するデータを表示部２９に出力する。これにより、表示部２９は、目標設計地形を表示する。
【０１６４】
表示部２９は、例えばモニタであり、作業車両１００の各種の情報を表示する。本例においては、表示部２９は、情報化施工用のガイダンスモニタとしてのＨＭＩ（Human  Machine  Interface）モニタを有する。
【０１６５】
目標設計地形データ生成部２８Ｃは、作業機コントローラ２６に対して目標設計地形Ｕに関するデータを出力する。また、バケット位置データ生成部２８Ｂは、生成したバケット位置データＳを作業機コントローラ２６に出力する。
【０１６６】
作業機コントローラ２６は、推定速度決定部５２と、距離取得部５３と、目標速度決定部５４と、作業機制御部５７と、記憶部５８とを有する。
【０１６７】
作業機コントローラ２６は、操作装置２５の操作指令（圧力ＭＡ、ＭＴ）および表示コントローラ２８からバケット位置データＳおよび目標設計地形Ｕを取得し、制御弁２７への制御指令ＣＢＩを出力する。また、作業機コントローラ２６は、必要に応じてセンサコントローラ３０およびグローバル座標演算部２３から演算処理に必要な各種パラメータを取得する。
【０１６８】
推定速度決定部５２は、アーム７、バケット８の駆動のための操作装置２５のレバー操作に対応したアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。
【０１６９】
ここで、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。
【０１７０】
推定速度決定部５２は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）に対応するアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍを算出する。また、同様に推定速度決定部５２は、バケット操作指令（圧力ＭＴ）に対応するバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。これによりアーム７およびバケット７の各操作指令に対応するバケット８の刃先８ａの推定速度を算出することが可能である。
【０１７１】
記憶部５８は、推定速度決定部５２、目標速度決定部５４および作業機制御部５７が演算処理するための各種テーブル等のデータを格納する。
【０１７２】
距離取得部５３は、目標設計地形データ生成部２８Ｃから目標設計地形Ｕのデータを取得する。距離取得部５３は、バケット位置データ生成部２８Ｂより取得されるバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳ及び目標設計地形Ｕに基づいて、目標設計地形Ｕに垂直な方向におけるバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕとの距離ｄを算出する。
【０１７３】
目標速度決定部５４は、制限速度テーブルに従ってバケット８が目標設計地形Ｕに近づく速度が小さくなるように、ブーム６の目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを決定する。
【０１７４】
具体的には、目標速度決定部５４は、目標設計地形Ｕとバケット８との距離ｄと刃先の制限速度との関係を示す制限速度テーブルを用いて、現在の距離ｄに基づき刃先の制限速度を算出する。そして、刃先の制限速度と、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍおよびバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとの差分を演算することにより、ブーム６の目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを決定する。
【０１７５】
なお、制限速度テーブルは、記憶部５８に予め記憶（格納）されている。
作業機制御部５７は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従ってブームシリンダ１０への制御指令ＣＢＩを生成して、ブームシリンダ１０に接続された制御弁２７に出力する。
【０１７６】
これにより、ブームシリンダ１０に接続された制御弁２７が制御され、ならい制御（制限掘削制御）によるブーム６の介入制御が実行される。
【０１７７】
［バケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕとの間の距離ｄの算出］
図７は、実施形態に基づくバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕとの間の距離ｄを取得することを説明する図である。
【０１７８】
図７に示されるように、距離取得部５３は、刃先８ａの位置情報（バケット位置データＳ）に基づいてバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕの表面との間の最短となる距離ｄを算出する。
【０１７９】
本例においては、バケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕの表面との間の最短となる距離ｄに基づいて、ならい制御（制限掘削制御）が実行される。
【０１８０】
［目標速度の算出方式］
図８は、実施形態に基づく推定速度決定部５２の演算処理を説明する機能ブロック図である。
【０１８１】
図８において、推定速度決定部５２は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）に対応するアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍおよびバケット操作指令（圧力ＭＴ）に対応するバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。上記したように、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動される場合のバケット８の刃先８ａの速度である。
【０１８２】
推定速度決定部５２は、スプールストローク演算部５２Ａと、シリンダ速度演算部５２Ｂと、推定速度演算部５２Ｃとを有する。
【０１８３】
スプールストローク演算部５２Ａは、記憶部５８に格納されている操作指令（圧力）に従うスプールストロークテーブルに基づいて油圧シリンダ６０のスプール８０のスプールストローク量を算出する。なお、スプール８０を移動するためのパイロット油の圧力はＰＰＣ圧力とも称される。
【０１８４】
スプール８０の移動量は、操作装置２５又は制御弁２７によって制御される油路４５２の圧力（パイロット油圧）によって調整される。油路４５２のパイロット油圧は、スプールを移動するための油路４５２のパイロット油の圧力であり、操作装置２５又は制御弁２７によって調整される。したがって、スプールの移動量とＰＰＣ圧とは相関する。
【０１８５】
シリンダ速度演算部５２Ｂは、算出されたスプールストローク量に従うシリンダ速度テーブルに基づいて油圧シリンダ６０のシリンダ速度を算出する。
【０１８６】
油圧シリンダ６０のシリンダ速度は、メイン油圧ポンプから方向制御弁６４を介して供給される単位時間当たりの作動油の供給量に基づいて調整される。方向制御弁６４は、移動可能なスプール８０を有する。スプール８０の移動量に基づいて、油圧シリンダ６０に対する単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。したがって、シリンダ速度とスプールの移動量（スプールストローク）とは相関する。
【０１８７】
推定速度演算部５２Ｃは、算出された油圧シリンダ６０のシリンダ速度に従う推定速度テーブルに基づいて推定速度を算出する。
【０１８８】
油圧シリンダ６０のシリンダ速度に従って作業機２（ブーム６、アーム７、バケット８）が動作するためシリンダ速度と推定速度とは相関する。
【０１８９】
上記処理により、推定速度決定部５２は、アーム操作指令（圧力ＭＡ）に対応するアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍおよびバケット操作指令（圧力ＭＴ）に対応するバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを算出する。なお、スプールストロークテーブル、シリンダ速度テーブル、推定速度テーブルは、ブーム６、アーム７、バケット８に対してそれぞれ設けられており、実験又はシミュレーションに基づいて求められ、記憶部５８に予め記憶されている。
【０１９０】
これにより各操作指令に対応するバケット８の刃先８ａの推定速度を算出することが可能である。
【０１９１】
［ブーム目標速度の算出方式］
ブーム目標速度を算出するにあたり、アーム７及びバケット８の各々の推定速度Ｖｃ＿ａｍ、Ｖｃ＿ｂｋｔの目標設計地形Ｕの表面に垂直な方向の速度成分（垂直速度成分）Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔを算出する必要がある。このため、まずは上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔを算出する方式について説明する。
【０１９２】
図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は、実施形態に基づく上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔの算出方式を説明する図である。
【０１９３】
図９（Ａ）に示すように、目標速度決定部５４は、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍを、目標設計地形Ｕの表面に垂直な方向の速度成分（垂直速度成分）Ｖｃｙ＿ａｍと、目標設計地形Ｕの表面に平行な方向の速度成分（水平速度成分と）Ｖｃｘ＿ａｍとに変換する。
【０１９４】
この点で、目標速度決定部５４は、センサコントローラ３０から取得した傾斜角及び目標設計地形Ｕなどから、グローバル座標系の垂直軸に対するローカル座標系の垂直軸（旋回体３の旋回軸ＡＸ）の傾きと、グローバル座標系の垂直軸に対する目標設計地形Ｕの表面の垂直方向における傾きとを求める。目標速度決定部５４は、これらの傾きからローカル座標系の垂直軸と目標設計地形Ｕの表面の垂直方向との傾きを表す角度β１を求める。
【０１９５】
バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔについても同様である。
そして、図９（Ｂ）に示すように、目標速度決定部５４は、ローカル座標系の垂直軸とアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの方向とのなす角度β２とから、三角関数により、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍを、ローカル座標系の垂直軸方向の速度成分ＶＬ１＿ａｍと、水平軸方向の速度成分ＶＬ２＿ａｍとに変換する。
【０１９６】
そして、図９（Ｃ）に示すように、目標速度決定部５４は、ローカル座標系の垂直軸と目標設計地形Ｕの表面の垂直方向との傾きβ１から、三角関数により、ローカル座標系の垂直軸方向における速度成分ＶＬ１＿ａｍと、水平軸方向における速度成分ＶＬ２＿ａｍとを、目標設計地形Ｕに対する垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ａｍに変換する。同様にして、目標速度決定部５４は、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを、ローカル座標系の垂直軸方向における垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ｂｋｔに変換する。
【０１９７】
このようにして、上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔが算出される。
さらにブーム目標速度を算出するにあたり、作業機２全体の制限速度が必要となるため、次に作業機２全体の制限速度テーブルについて説明する。
【０１９８】
図１０は、実施形態に基づくならい制御における作業機２全体の制限速度テーブルの一例を説明する図である。
【０１９９】
図１０に示されるように、ここでは、縦軸が制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを表し、横軸が刃先と設計地形との間の距離ｄを表している。
【０２００】
本例においては、バケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕの表面の外方（作業車両１００の作業機２側）に位置している場合の距離ｄは正の値であり、刃先８ａが目標設計地形Ｕの表面の内方（目標設計地形Ｕよりも掘削対象の内部側）に位置している場合の距離ｄは負の値である。刃先８ａが目標設計地形Ｕの表面の上方に位置している場合の距離ｄは正、刃先８ａが目標設計地形Ｕの表面の下方に位置している場合の距離ｄは負の値である。
【０２０１】
また、刃先８ａが目標設計地形Ｕに対して侵食しない位置にある場合の距離ｄは正、刃先８ａが目標設計地形Ｕに対して侵食する位置にある場合の距離ｄは負の値である。
【０２０２】
また、刃先８ａが目標設計地形Ｕ上に位置している場合（刃先８ａが目標設計地形Ｕと接している場合）の距離ｄは０である。
【０２０３】
本例においては、刃先８ａが目標設計地形Ｕの内方から外方に向かう場合の速度を正の値とし、刃先８ａが目標設計地形Ｕの外方から内方に向かう場合の速度を負の値とする。刃先８ａが目標設計地形Ｕの上方に向かう場合の速度を正の値とし、刃先８ａが目標設計地形Ｕの下方に向かう場合の速度を負の値とする。
【０２０４】
制限速度情報において、距離ｄがｄ１とｄ２との間である場合の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの傾きは、距離ｄがｄ１以上又はｄ２以下の場合の傾きより小さい。ｄ１は０より大きい。ｄ２は０より小さい。
【０２０５】
目標設計地形Ｕの表面付近の操作においては制限速度をより詳細に設定するために、距離ｄがｄ１とｄ２との間である場合の傾きを、距離ｄがｄ１以上又はｄ２以下である場合の傾きよりも小さくする。
【０２０６】
距離ｄがｄ１以上の場合、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは負の値であり、距離ｄが大きくなるほど制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０７】
距離ｄがｄ１以上の場合、目標設計地形Ｕより上方において刃先８ａが目標設計地形Ｕの表面から遠いほど、目標設計地形Ｕの下方へ向かう速度が大きくなり、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０８】
距離ｄが０以下の場合、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは正の値であり、距離ｄが小さくなるほど制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２０９】
バケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕより遠ざかる距離ｄが０以下の場合、目標設計地形Ｕより下方において刃先８ａが目標設計地形Ｕから遠いほど、目標設計地形Ｕの上方へ向かう速度が大きくなり、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの絶対値は大きくなる。
【０２１０】
距離ｄが所定値ｄｔｈ１では、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは、Ｖｍｉｎとなる。所定値ｄｔｈ１は正の値であり、ｄ１より大きい。
【０２１１】
距離ｄが所定値ｄｔｈ１以上では、作業機２の動作の介入制御は行わない。したがって、刃先８ａが目標設計地形Ｕの上方において目標設計地形Ｕから大きく離れている場合には、作業機２の動作の介入制御は行わない。
【０２１２】
距離ｄが所定値ｄｔｈ１より小さい場合に、作業機２の動作の介入制御が行われる。具体的には、距離ｄが所定値ｄｔｈ１より小さい場合に、ブーム６の動作の介入制御が行われる。
【０２１３】
次に、上記のようにして求めた上記垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ、Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔと、作業機２全体の制限速度テーブルとを用いて、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する方式について説明する。
【０２１４】
図１１（Ａ）〜図１１（Ｄ）は、実施形態に基づくブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する方式を説明する図である。
【０２１５】
図１１（Ａ）に示されるように、目標速度決定部５４は、上記制限速度テーブルに従って作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出する。作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは、バケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕに接近する方向において許容できる刃先８ａの移動速度である。
【０２１６】
図１１（Ｂ）には、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとが示されている。
【０２１７】
目標速度決定部５４は、図９で説明したように、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとに基づいてアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとを算出することが可能である。
【０２１８】
図１１（Ｃ）には、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ＿ｌｍｔを算出する場合が示されている。具体的には、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔからアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとを減算することにより、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔが算出される。
【０２１９】
図１１（Ｄ）には、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔに基づいてブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する場合が示されている。
【０２２０】
作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが、アーム推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとの和よりも小さい場合には、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、ブームが上昇する正の値となる。
【０２２１】
ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔが正の値となるため、操作装置２５がブーム６を下降させる方向に操作されていても、作業機コントローラ２６は介入制御し、ブーム６を上昇させる。このため、目標設計地形Ｕの侵食の拡大を迅速に抑えることができる。
【０２２２】
作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが、アーム推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとの和よりも大きい場合には、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、ブームが下降する負の値となる。
【０２２３】
ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔが負の値となるため、ブーム６が下降する。
【０２２４】
［制御指令ＣＢＩの生成］
図１２は、実施形態に基づく作業機制御部５７の構成を示す機能ブロック図である。
【０２２５】
図１２に示されるように、作業機制御部５７は、シリンダ速度算出部２６２Ａと、ＥＰＣ演算部２６２Ｂと、ＥＰＣ指令部２６２Ｃとを有する。
【０２２６】
作業機制御部５７は、介入制御する場合にブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔでブーム６が駆動するように制御弁２７に対して制御指令ＣＢＩを出力する。
【０２２７】
シリンダ速度算出部２６２Ａは、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従う油圧シリンダ６０のシリンダ速度を算出する。具体的には、記憶部５８に予め格納されているブーム６の動作のみによるバケット８の刃先８ａの速度と油圧シリンダ６０の速度との関係を示す推定速度テーブルに基づいて、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従う油圧シリンダ６０のシリンダ速度を算出する。
【０２２８】
ＥＰＣ演算部２６２Ｂは、算出されたシリンダ速度に基づいて、ＥＰＣ電流値を演算処理する。具体的には、記憶部５８に予め格納されている相関データに基づいて演算処理する。
【０２２９】
ＥＰＣ指令部２６２Ｃは、ＥＰＣ演算部２６２Ｂで算出されたＥＰＣ電流値を制御弁２７に出力する。
【０２３０】
記憶部５８は、油圧シリンダ６０のシリンダ速度とスプール８０の移動量との関係を示す相関データと、スプール８０の移動量と制御弁２７によって制御されるＰＰＣ圧力との関係を示す相関データと、ＰＰＣ圧力とＥＰＣ演算部２６２Ｂから出力される制御信号（ＥＰＣ電流）との関係を示す相関データとを記憶する。なお、シリンダ速度テーブル、相関データは、実験又はシミュレーションに基づいて求められ、記憶部５８に予め記憶されている。
【０２３１】
上述したように、油圧シリンダ６０のシリンダ速度は、メイン油圧ポンプから方向制御弁６４を介して供給される単位時間当たりの作動油の供給量に基づいて調整される。方向制御弁６４は、移動可能なスプール８０を有する。スプール８０の移動量に基づいて、油圧シリンダ６０に対する単位時間当たりの作動油の供給量が調整される。したがって、シリンダ速度とスプールの移動量（スプールストローク）は相関する。
【０２３２】
スプール８０の移動量は、操作装置２５又は制御弁２７によって制御される油路４５２の圧力（パイロット油圧）によって調整される。油路４５２のパイロット油圧は、スプールを移動するための油路４５２のパイロット油の圧力であり、操作装置２５又は制御弁２７によって調整される。なお、スプール８０を移動するためのパイロット油の圧力をＰＰＣ圧力とも称する。したがって、スプールの移動量とＰＰＣ圧とは相関する。
【０２３３】
制御弁２７は、作業機コントローラ２６のＥＰＣ演算部２６２Ｂから出力された制御信号（ＥＰＣ電流）に基づいて作動する。したがって、ＰＰＣ圧力とＥＰＣ電流とは相関する。
【０２３４】
作業機制御部５７は、目標速度決定部５４で算出されたブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに対応するＥＰＣ電流値を算出し、ＥＰＣ指令部２６２ＣからＥＰＣ電流を制御指令ＣＢＩとして制御弁２７に出力する。
【０２３５】
これにより、作業機コントローラ２６は、介入制御によりバケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕに侵入しないように、ブーム６を制御することが可能である。
【０２３６】
また、必要に応じて、作業機コントローラ２６は、アーム７及びバケット８を制御する。作業機コントローラ２６は、アーム制御指令を制御弁２７に送信することによって、アームシリンダ１１を制御する。アーム制御指令は、アーム指令速度に応じた電流値を有する。作業機コントローラ２６は、バケット制御指令を制御弁２７に送信することによって、バケットシリンダ１２を制御する。バケット制御指令は、バケット指令速度に応じた電流値を有する。
【０２３７】
この場合の演算についても、上述したように、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔからＥＰＣ電流を算出したのと同様の方式に従って、制御弁２７を制御する電流値を有するアーム制御指令およびバケット制御指令を制御弁２７に出力することが可能である。
【０２３８】
図１３は、実施形態に基づく作業車両１００のならい制御（制限掘削制御）を説明するフロー図である。
【０２３９】
図１３に示されるように、まず、設計地形を設定する（ステップＳＡ１）。具体的には、表示コントローラ２８の目標設計地形データ生成部２８Ｃにより目標設計地形Ｕを設定する。
【０２４０】
次に、刃先と設計地形との距離ｄを取得する（ステップＳＡ２）。具体的には、距離取得部５３は、バケット位置データ生成部２８Ｂからのバケット位置データＳに従う刃先８ａの位置情報と目標設計地形Ｕとに基づいてバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕの表面との間の最短となる距離ｄを算出する。
【０２４１】
次に、推定速度を決定する（ステップＳＡ３）。具体的には、作業機コントローラ２６の推定速度決定部５２は、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、及びバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを決定する。アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動される場合の刃先８ａの速度である。バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動される場合の刃先８ａの速度である。
【０２４２】
アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、記憶部５８に格納されている各種テーブルに従って操作装置２５の操作指令（圧力ＭＡ、ＭＴ）に基づいて算出される。
【０２４３】
次に、目標速度を垂直速度成分に変換する（ステップＳＡ４）。具体的には、目標速度決定部５４は、図９で説明したようにアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔを目標設計地形Ｕに対する垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ、Ｖｃｙ＿ｂｋｔに変換する。
【０２４４】
次に、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出する（ステップＳＡ５）。具体的には、目標速度決定部５４は、距離ｄに基づいて、制限速度テーブルに従って制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出する。
【０２４５】
次に、ブームの目標速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを決定する（ステップＳＡ６）。具体的には、目標速度決定部５４は、図１１で説明したように作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔとアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとからブーム６の目標速度の垂直速度成分（目標垂直速度成分）Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。
【０２４６】
次に、ブームの目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに変換する（ステップＳＡ７）。具体的には、目標速度決定部５４は、図１１で説明したようにブーム６の目標垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを、ブーム６の目標速度（ブーム目標速度）Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに変換する。
【０２４７】
次に、作業機制御部５７は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに対応するＥＰＣ電流値を算出し、ＥＰＣ指令部２６２ＣからＥＰＣ電流を制御指令ＣＢＩとして制御弁２７に出力する（ステップＳＡ１０）。これにより、作業機コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａが目標設計地形Ｕに侵入しないように、ブーム６を制御することが可能である。
【０２４８】
そして、処理を終了する（エンド）。
このように、本例においては、作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａとの距離ｄに応じてバケット８が目標設計地形Ｕに近づく相対速度が小さくなるように、ブーム６の速度を制御する。
【０２４９】
作業機コントローラ２６は、掘削対象の目標形状である設計地形を示す目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａの位置を示すバケット位置データＳとに基づいて、目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａとの距離ｄに応じて制限速度を決定し、作業機２が目標設計地形Ｕに接近する方向の速度が制限速度以下になるように、作業機２を制御する。これによりならい制御（掘削制限制御）が実行され、ブームシリンダの速度調整が行われる。当該方式により、目標設計地形Ｕに対する刃先８ａの位置が制御されて目標設計地形Ｕに対する刃先８ａの侵入を抑制して、設計地形に応じた面を作るならい作業を実行することが可能となる。
【０２５０】
［制限速度の調整］
上記したように操作装置２５の第２操作レバー２５Ｌを操作してアーム７を操作することにより、バケット８の刃先８ａにより設計面に平行な面を作るならい作業を実行することが可能である。
【０２５１】
具体的には、ブーム６の介入制御により、バケット８が設計地形に侵入しないように制御される。目標設計地形Ｕとバケット８の刃先８ａとの距離ｄに応じたブーム目標速度を、制限速度テーブルに従って算出してブーム６の速度を制御する。
【０２５２】
一方で、第２操作レバー２５Ｌのアーム操作が微操作の場合には、アーム操作によるバケット８の刃先８ａの動きは少ないため、介入制御によるブーム６の動作を規定するブーム目標速度が支配的となる。
【０２５３】
このためブーム６の動作がアーム７に対して大きくなるとブーム６の上下動が大きくなるためバケット８の刃先８ａが安定せずにハンチングが生じる可能性が考えられる。
【０２５４】
特に、第２操作レバー２５Ｌの操作直後のバケット８の動き出し直後は、バケット８の刃先８ａが安定しない可能性がある。
【０２５５】
実施形態においては、第２操作レバー２５Ｌのアーム操作が微操作の場合には、ブーム目標速度を調整する方式について説明する。
【０２５６】
図１４は、実施形態に基づく第２操作レバー２５Ｌの操作量とＰＰＣ圧との関係を説明する図である。
【０２５７】
図１４に示されるように、第２操作レバー２５Ｌの操作量が大きくなるに従ってＰＰＣ圧が上昇する場合が示されている。操作量が０付近においてはマージンが設けられていて、ある一定の操作量から線形にＰＰＣ圧が上昇する。
【０２５８】
そして、本例においては、第２操作レバー２５Ｌの操作量が所定値Ｘまでの範囲を微操作領域と称する。その際のＰＰＣ圧はＹである。また、微操作領域よりも大きい所定値Ｘ以上の領域を通常操作領域とも称する。
【０２５９】
図１５は、実施形態に基づく目標速度決定部５４の処理ブロックの概略を説明する図である。
【０２６０】
図１５に示されるように、目標速度決定部５４は、制限速度算出部５４Ａと、調整部５４Ｂと、演算部５４Ｃとを含む。
【０２６１】
制限速度算出部５４Ａは、図１４で説明した制限速度テーブルを用いた演算処理を実行する。
【０２６２】
具体的には、制限速度算出部５４Ａは、距離取得部５３で取得されるバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕとの距離ｄに応じた作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを、制限速度テーブルに従って算出する。
【０２６３】
調整部５４Ｂは、調整テーブルに基づいて制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整する。
調整テーブルとしては、例えば、縦軸が制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔに乗算する係数Ｋ（≦１）、横軸がＰＰＣ圧との関係を示すテーブルを用いることができる。
【０２６４】
ここで、調整テーブルは、ＰＰＣ圧が大きくなるにしたがって係数Ｋが線形に上昇するテーブルが示されている。そして、ＰＰＣ圧が所定値Ｙの場合に係数Ｋは１となる。ＰＰＣ圧が所定値Ｙ以上の場合には係数Ｋは１を維持する。
【０２６５】
調整部５４Ｂは、調整テーブルに従い、ＰＰＣ圧が所定値Ｙ未満の場合に係数Ｋに基づいて制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整し、ＰＰＣ圧が所定値Ｙ以上の場合には、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整しない。
【０２６６】
調整部５４Ｂは、第２操作レバーの操作量に対応するＰＰＣ圧に応じた係数Ｋを取得し、取得した係数Ｋと制限速度算出部５４Ａで算出された制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔとを乗算して制限速度を調整する。
【０２６７】
演算部５４Ｃは、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔと、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍから得られるアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍと、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔから得られるバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとに基づいてブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。
【０２６８】
具体的には、図１５で説明した方式に従って、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。
【０２６９】
そして、介入制御部５７は、目標速度決定部５４で決定されたブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従って制御指令ＣＢＩを制御弁２７に出力する。
【０２７０】
図１６は、実施形態に基づく作業機２全体の制限速度テーブルを説明する別の図である。
【０２７１】
図１６に示されるように、ここでは、縦軸には制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが設けられ、横軸は刃先と設計面との間の距離ｄを表している。
【０２７２】
ここで、ラインＬＡは、図１０で説明した制限速度テーブル（第１の刃先速度テーブル）である。
【０２７３】
ラインＬＢは、ＰＰＣ圧に応じた係数Ｋ（≦１）に従って調整された制限速度テーブル（第２の刃先速度テーブル）である。
【０２７４】
ラインＬＢは、ラインＬＡよりも係数Ｋ（≦１）が乗算されるため傾きが小さくなる。
したがって、ラインＬＢに従う制限速度テーブルに従って距離取得部５３で取得されるバケット８の刃先８ａと目標設計地形Ｕとの距離ｄに応じた作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを算出することにより、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの大きさが小さくなる。
【０２７５】
実施形態の作業機コントローラ２６の目標速度決定部５４は、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作量（アーム操作量）が所定量Ｘ未満の場合には、ラインＬＡの制限速度テーブルに基づく制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの値よりも小さい値を制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔに設定する。
【０２７６】
具体的には、目標速度決定部５４の調整部５４Ｂは、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作量（アーム操作量）が所定量Ｘ未満の場合には、ラインＬＡよりも傾きが小さいラインＬＢの制限速度テーブルに基づく制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔに設定する。
【０２７７】
これにより、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの値が小さくなるため介入制御によるブーム６のブーム目標速度の値を小さくすることが可能となる。ブーム目標速度の値が小さくなることにより、ブーム６の上下動を抑制してバケット８の刃先８ａを安定させてハンチングを抑制することが可能となる。
【０２７８】
また、係数Ｋは、アーム操作量に従って小さくなるためラインＬＢは、アーム操作量が小さい場合には、ラインＬＡよりもより傾きが小さくなる。したがって、介入制御によるブーム６のブーム目標速度の値をより小さくすることが可能となる。それゆえ、アーム操作量に応じてブーム目標速度の値を小さくすることにより適正なブーム目標速度に設定し、ブーム６の上下動を抑制してバケット８の刃先８ａを安定させてハンチングを抑制することが可能となる。
【０２７９】
目標速度決定部５４の調整部５４Ｂは、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作量（アーム操作量）が所定量Ｘ以上の場合には、係数Ｋ＝１であるのでラインＬＡに従う制限速度テーブルに基づく制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔに設定する。
【０２８０】
この場合には、アーム操作によるバケット８の刃先８ａの動きは大きいため、介入制御によるブーム６のブーム目標速度は支配的とならず、通常の制限速度テーブルに従ってブーム目標速度を設定することにより、バケット８の刃先８ａが設計面に追従する精度の高いならい制御を実行することが可能である。
【０２８１】
＜変形例１＞
実施形態の変形例１においては、目標速度決定部５４を目標速度決定部５４Ｐに変更する。
【０２８２】
図１７は、実施形態の変形例１に基づく目標速度決定部５４Ｐの処理ブロックの概略を説明する図である。
【０２８３】
目標速度決定部５４Ｐは、目標速度決定部５４にさらにタイマ機能を持たせたものである。第２操作レバー２５Ｌを操作してから所定時間、調整部５４Ｂにおける調整処理を実行する。当該方式により第２操作レバー２５Ｌによるバケット８の動き出し直後にのみ調整処理を実行することが可能である。上記したように第２操作レバー２５Ｌによるバケット８の動き出し直後は、バケット８の刃先８ａが安定しない可能性がある。したがって、動き出し直後の期間のみ調整部５４Ｂにおける調整処理を実行し、バケット８の刃先８ａが安定する所定期間経過後は、調整部５４Ｂにおける調整処理ではなく通常制御する。
【０２８４】
図１７に示されるように、目標速度決定部５４Ｐは、目標速度決定部５４と比較して、さらにタイマ５４Ｅを設けた点が異なる。その他の点については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
【０２８５】
タイマ５４Ｅは、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作時間の入力に基づいて演算する処理を切り替える。
【０２８６】
具体的には、タイマ５４Ｅは、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作時間が所定時間未満の場合には、調整部５４Ｂにおける調整処理を実行する。
【０２８７】
したがって、調整部５４Ｂは、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作量（アーム操作量）が所定量Ｘ未満でかつ、操作時間が所定時間未満の場合には、ラインＬＡに係数Ｋ（≦１）を乗算したラインＬＢに従う制限速度テーブルに基づく制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔに設定する。
【０２８８】
一方、タイマ５４Ｅは、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作時間が所定時間以上の場合には、調整部５４Ｂにおける調整処理をスキップして、演算部５４Ｃに出力する。
【０２８９】
演算部５４Ｃは、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔと、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍから得られるアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍと、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔから得られるバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとに基づいてブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。
【０２９０】
実施形態の変形例１においては、第２操作レバー２５Ｌを操作した操作時間が所定時間未満の場合にのみ調整部５４Ｂにおける調整処理を実行する。
【０２９１】
当該方式により、第２操作レバー２５Ｌを操作したアーム操作の動き出し直後の所定時間のみ調整部５４Ｂにおける調整処理を実行し、バケット８の刃先８ａが安定する所定期間経過後は、調整部５４Ｂにおける調整処理ではなく通常制御することが可能である。
【０２９２】
これにより、第２操作レバー２５Ｌを操作したアーム操作の動き出し直後の所定時間のみ制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの値が小さくなるため介入制御によるブーム６のブーム目標速度の値を小さくすることが可能となる。ブーム目標速度の値が小さくなることにより、ブーム６の上下動を抑制してバケット８の刃先８ａを安定させてハンチングを抑制することが可能となる。
【０２９３】
また、バケット８の刃先８ａが安定する所定時間経過後は、通常の制限速度テーブルに従ってブーム目標速度を設定することにより効率的な制御が可能であり、バケット８の刃先８ａが設計面に追従する精度の高いならい制御を実行することが可能である。
【０２９４】
＜変形例２＞
実施形態の変形例２においては、目標速度決定部５４を目標速度決定部５４Ｑに変更する。
【０２９５】
目標速度決定部５４Ｑは、バケット８の種別に従って制限速度テーブルを調整する。
図１８は、実施形態の変形例２に基づく目標速度決定部５４Ｑの処理ブロックの概略を説明する図である。
【０２９６】
図１８に示されるように、目標速度決定部５４Ｑは、目標速度決定部５４と比較して、調整部５４Ｂを調整部５４Ｄに置換するとともに、さらにバケット種別取得部５４Ｆを設けた点が異なる。その他の点については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。
【０２９７】
バケット種別取得部５４Ｆは、入力データに基づいてバケット８の種別を判断する。本例においては、バケット８が「大」、「小」の２種類の種別を判断する。
【０２９８】
バケット８が「大」とはバケット重量が重いことを示す。バケット８が「小」とはバケット重量が軽いことを示す。
【０２９９】
バケット種別取得部５４Ｆに入力される入力データは、一例として、作業車両１００に対してバケット８を装着した際にオペレータがマンマシンインターフェース部３２の入力部３２１を介して設定するバケット８の種別データに基づくものである。
【０３００】
たとえば、表示部３２２において表示されるバケット重量設定の画面において、オペレータがバケット８の重量を設定することが可能である。
【０３０１】
また、バケット８の重量は、オペレータによって手動で選択されなくても、油圧シリンダ６０（ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、及びバケットシリンダ１２）の内部に発生する圧力に基づいて自動的に検知されてもよい。この場合、例えば作業車両１００が特定の姿勢で、かつバケット８が宙に浮いている状態で、油圧シリンダ６０の内部に発生する圧力が検知される。検知された油圧シリンダ６０内部の圧力に基づいて、アーム７に装着されたバケット８の重量を特定することも可能である。入力データとして、バケット種別取得部５４Ｆが当該検知された油圧シリンダ６０内部の圧力のデータを受けて、当該データに基づいて判断するようにしても良い。
【０３０２】
調整部５４Ｄは、バケット種別取得部５４Ｆで取得されたバケット種別に従う調整テーブルに基づいて制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整する。
【０３０３】
具体的には、調整部５４Ｄは、縦軸が制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔに乗算する係数Ｋ（≦１）、横軸がＰＰＣ圧との関係を示す調整テーブルＴ１，Ｔ２を有する。調整テーブルＴ１，Ｔ２は、バケット８の種別によってそれぞれ異なる。
【０３０４】
調整テーブルＴ１，Ｔ２は、バケット８が「小」、「大」の場合にそれぞれ対応して設けられる。ここで、調整テーブルＴ１，Ｔ２は、ＰＰＣ圧が大きくなるにしたがって係数Ｋが線形に上昇するテーブルが示されている。同じＰＰＣ圧に対して調整テーブルＴ１の方が調整テーブルＴ２よりも係数Ｋの値が大きい。
【０３０５】
調整テーブルＴ１，Ｔ２は、ＰＰＣ圧が所定値Ｙの場合に係数Ｋは１となる。ＰＰＣ圧が所定値Ｙ以上の場合には係数Ｋは１を維持する。所定値Ｙ未満の場合に係数Ｋは１未満となる。
【０３０６】
調整部５４Ｄは、バケット種別取得部５４Ｆで取得されたバケット種別に従って調整テーブルＴ１，Ｔ２のいずれか一方を選択する。そして、調整部５４Ｄは、選択した調整テーブルに基づいて、ＰＰＣ圧が所定値Ｙ未満の場合に調整テーブルに従う係数Ｋに基づいて制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整し、ＰＰＣ圧が所定値Ｙ以上の場合には、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整しない。
【０３０７】
そして、演算部５４Ｃは、上記したように制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔと、アーム推定速度Ｖｃ＿ａｍ、バケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔとに基づいてアーム推定速度Ｖｃ＿ａｍの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット推定速度Ｖｃ＿ｂｋｔの垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔを算出し、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。
【０３０８】
そして、介入制御部５７は、目標速度決定部５４Ｑで決定されたブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに従って制御指令ＣＢＩを制御弁２７に出力する。
【０３０９】
これにより、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの値が小さくなるため介入制御によるブーム６のブーム目標速度の値を小さくすることが可能となる。ブーム目標速度の値が小さくなることにより、ブーム６の上下動を抑制してバケット８の刃先８ａを安定させてハンチングを抑制することが可能となる。
【０３１０】
具体的には、バケット８の種別に従って制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの値を調整している。バケット８の種別が「大」の場合には、バケット８の種別が「小」の場合よりも制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを抑制する方式としている。
【０３１１】
バケット８の種別が「大」の場合には、「小」の場合よりもブーム目標速度に従うバケット８の慣性力は大きくなるためバケット８の刃先８ａを安定させるためには、ブーム目標速度を小さくすることが好ましい。一方、バケット８の種別が「小」の場合にはバケット８の慣性力は小さくなるため、ブーム目標速度をそれほど小さくしなくてもよい。
【０３１２】
実施形態の変形例２に従う方式によりバケット８の種別に応じて適切に制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔを調整し、介入制御によるブーム６のブーム目標速度の値を小さくすることが可能となる。ブーム目標速度の値が小さくなることにより、ブーム６の上下動を抑制してバケット８の刃先８ａを安定させてハンチングを抑制することが可能となる。
【０３１３】
また、バケット８の種別に従って係数Ｋの調整テーブルを変更して、バケット８の種別に応じたブーム目標速度を設定することにより、バケット８の刃先８ａが設計面に追従する精度の高いならい制御を実行することが可能である。
【０３１４】
なお、本例においては、バケット８の種別として「大」、「小」の２種類の場合について説明したが、特に「大」、「小」に限られず、さらに複数種類のバケット８の種別に従って係数Ｋの調整テーブルを設けて調整することも可能である。
【０３１５】
＜変形例３＞
図１９は、実施形態の変形例３に基づく作業機２全体の制限速度テーブルを説明する図である。
【０３１６】
図１９に示されるように、ここでは、縦軸には制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが設けられ、横軸は刃先と設計面との間の距離ｄを表している。
【０３１７】
ここで、ラインＬＡは、図１０で説明した制限速度テーブル（第１の刃先速度テーブル）である。
【０３１８】
ラインＬＢは、ＰＰＣ圧に応じた調整テーブルに従う係数Ｋ（≦１）に基づいて調整された制限速度テーブル（第２の刃先速度テーブル）である。
【０３１９】
また、ラインＬＢは、バケット８の刃先８ａが設計面より下の場合にのみ設けられている。
【０３２０】
本例においては、バケット８の刃先８ａが設計面より下の場合にのみラインＬＢに基づいて制限速度を調整し、設計面よりも上の場合には、通常の制限速度テーブル（ラインＬＡ）に従って制限速度を決定する。
【０３２１】
これにより、バケット８の刃先８ａが設計面より上の場合には、通常の制限速度テーブル（ラインＬＡ）に従う制限速度に基づいてブーム目標速度を設定することにより、バケット８の刃先８ａが設計面に高速に追従する精度の高いならい制御を実行することが可能である。
【０３２２】
なお、本例においては、シリンダ速度とスプールストロークとの関係を示すシリンダ速度テーブルを用いてシリンダ速度を算出する方式について説明したが、記憶部５８に、シリンダ速度とＰＰＣ圧力（パイロット圧力）との関係を示すシリンダ速度テーブルが記憶され、その相関データを使ってシリンダ速度を算出することも可能である。
【０３２３】
なお、本例においては、制御弁２７を全開にして、圧力センサ６６及び圧力センサ６７で圧力を検出し、その検出値に基づいて、圧力センサ６６及び圧力センサ６７のキャリブレーション行ってもよい。制御弁２７を全開にした場合、圧力センサ６６と圧力センサ６７とは同じ検出値を出力する。制御弁２７を全開にした場合において、圧力センサ６６と圧力センサ６７とが異なる検出値を出力した場合、圧力センサ６６の検出値と、圧力センサ６７の検出値との関係を示す相関データを求めてもよい。
【０３２４】
また、変形例１〜３をそれぞれ任意に組み合わせることも可能である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０３２５】
例えば、上述の本例においては、操作装置２５は、パイロット油圧方式であることとした。操作装置２５は、電気レバー方式でもよい。例えば、操作装置２５の操作レバーの操作量を検出し、その操作量に応じた電圧値を作業機コントローラ２６に出力するポテンショメータ等の操作レバー検出部が設けられてもよい。作業機コントローラ２６は、その操作レバー検出部の検出結果に基づいて、制御弁２７に制御信号を出力して、パイロット油圧を調整してもよい。本制御は作業機コントローラで行われたが、センサコントローラ３０等他のコントローラで行われてもよい。
【０３２６】
上記の実施形態では、作業車両の一例として油圧ショベルを挙げているが油圧ショベルに限らず、他の種類の作業車両に本発明が適用されてもよい。
【０３２７】
グローバル座標系における油圧ショベルの位置の取得は、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって行われてもよい。従って、刃先８ａと設計地形との距離ｄの取得は、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって行われてもよい。
【０３２８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０３２９】
１  車両本体、２  作業機、３  旋回体、４  運転室、４Ｓ  運転席、５  走行装置、５Ｃｒ  履帯、６  ブーム、７  アーム、８  バケット、８ａ  刃先、９  エンジンルーム、１０  ブームシリンダ、１１  アームシリンダ、１２  バケットシリンダ、１３  ブームピン、１４  アームピン、１５  バケットピン、１６  ブームシリンダストロークセンサ、１７  アームシリンダストロークセンサ、１８  バケットシリンダストロークセンサ、１９  手すり、２０  位置検出装置、２１  アンテナ、２１Ａ  第１アンテナ、２１Ｂ  第２アンテナ、２３  グローバル座標演算部、２５  操作装置、２５Ｌ  第２操作レバー、２５Ｒ  第１操作レバー、２６  作業機コントローラ、２７，２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ  制御弁、２８  表示コントローラ、２８Ａ  目標施工情報格納部、２８Ｂ  バケット位置データ生成部、２８Ｃ  目標設計地形データ生成部、２９，３２２  表示部、３０  センサコントローラ、３２  マンマシンインターフェース部、５１  シャトル弁、５２  目標速度決定部、５２Ａ  スプールストローク演算部、５２Ｂ  シリンダ速度演算部、５２Ｃ  目標速度演算部、５３  距離取得部、５４  目標速度決定部５４Ａ  制限速度算出部、５４Ｂ，５４Ｄ  調整部、５４Ｃ  演算部、５４Ｅ  タイマ、５４Ｆ  バケット種別取得部、５７  介入制御部、５８  記憶部、６０  油圧シリンダ、６３  旋回モータ、６４  方向制御弁、６５  スプールストロークセンサ、６６，６７，６８  圧力センサ、８０  スプール、１００  作業車両、２００  制御システム、２６２  制御弁制御部、２６２Ａ  シリンダ速度算出部、２６２Ｂ  ＥＰＣ演算部、２６２Ｃ  ＥＰＣ指令部、３００  油圧システム、３２１  入力部、４５０  パイロット油路。
【図１】
0005864775.tif 000002
【図２】
0005864775.tif 000003
【図３】
0005864775.tif 000004
【図４】
0005864775.tif 000005
【図５】
0005864775.tif 000006
【図６】
0005864775.tif 000007
【図７】
0005864775.tif 000008
【図８】
0005864775.tif 000009
【図９】
0005864775.tif 000010
【図１０】
0005864775.tif 000011
【図１１】
0005864775.tif 000012
【図１２】
0005864775.tif 000013
【図１３】
0005864775.tif 000014
【図１４】
0005864775.tif 000015
【図１５】
0005864775.tif 000016
【図１６】
0005864775.tif 000017
【図１７】
0005864775.tif 000018
【図１８】
0005864775.tif 000019
【図１９】
0005864775.tif 000020