(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業機を備えた掘削機械を制御する制御システムであり、
前記作業機が施工する施工対象の目標形状を示し、更新されるものである施工情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記施工情報に基づいて、前記作業機が前記施工対象を侵食しないように施工するための掘削制御を実行する作業機制御部と、
前記掘削制御を実行中であるか否かに応じて、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用する施工情報を、新たな施工情報に更新するか否かを決定する処理部と、
を含む、掘削機械の制御システム。
【請求項２】
前記処理部は、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合、前記掘削制御に使用されている施工情報を、新たな施工情報に更新しない、請求項１に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項３】
前記処理部は、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合において、前記掘削制御に使用中の施工情報のファイル名と、前記新たな施工情報のファイル名とが同一であるときには、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記新たな施工情報に更新しない、請求項２に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項４】
前記処理部は、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合において、前記掘削制御に使用中の施工情報の位置情報と、前記新たな施工情報の位置情報とが同一であるときには、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記新たな施工情報に更新しない、請求項２に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項５】
前記処理部は、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合において、前記掘削制御に使用されている施工情報以外の施工情報を、前記新たな施工情報に更新する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項６】
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行しない場合又は前記掘削機械がキーオフの状態である場合、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記新たな施工情報に更新する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項７】
前記掘削制御を実行するか否かを選択するスイッチを備え、
前記スイッチの操作により前記掘削制御が実行された後、前記スイッチの操作により前記掘削制御が解除された場合、
前記掘削制御に使用されていた施工情報を、前記新たな施工情報に更新する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項８】
前記処理部は、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合、かつ前記作業機が前記施工対象から離れるときには、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記新たな施工情報に更新する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項９】
前記処理部は、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行中に、前記新たな施工情報を受け取ったことを示す受信情報を表示部に表示する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の掘削機械の制御システム。
【請求項１０】
作業機を備えた掘削機械を制御する制御システムであり、
前記作業機が施工する施工対象に関する情報である施工情報を記憶し、かつ新たな施工情報を受け取った場合は、記憶している前記施工情報を前記新たな施工情報に更新する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記施工情報に基づいて、前記作業機が前記施工対象を侵食しないように施工するための掘削制御を実行する作業機制御部と、
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行していないときには、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用する施工情報を前記新たな施工情報に更新し、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行しているときには、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用している施工情報を前記新たな施工情報に更新せず、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用している施工情報以外の施工情報を、前記新たな施工情報に更新する処理部と、
を含む、掘削機械の制御システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の掘削機械の制御システムを備えた、掘削機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機械の制御システム及び掘削機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル又はブルドーザ等のような作業機を備えた掘削機械において、自身の位置と、掘削対象のうち目標とする地形形状を示す施工情報とを比較し、作業機の姿勢を演算処理して求め、目標とする地形を侵食しないように作業機の動きを制御するものが提案されている。このような掘削機械による施工は、情報化施工と呼ばれる。例えば、特許文献１には、フロント装置の動き得る領域を制限した掘削が行える掘削制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開１９９５／０３００５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、目標とする地形を侵食しないように作業機が制御されているときに、掘削対象のうち目標とする地形形状を示す施工情報が更新されると、更新された施工情報に基づき作業機の動きが制御される。すると、オペレータは、施工情報が更新されたことを認識せずに、更新される前の施工情報に対して作業機が制御されていると認識しながら作業機を操作して違和感を覚える可能性がある。【０００５】
本発明は、掘削機械を用いた情報化施工を行う際に、掘削機械のオペレータにとって意図しない施工情報の更新がされずに、オペレータは違和感なく作業機を操作できる掘削機械の制御システム及び掘削機械を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、作業機の位置及び前記作業機が掘削する掘削対象の目標形状を示す施工情報に基づいて、前記作業機が前記掘削対象を侵食しないように前記作業機の動作を制御する掘削制御を実行中に、新たな施工情報の更新待ち状態であって前記掘削制御が実行中である場合は、前記新たな施工情報を、実行中の前記掘削制御のために更新しない、掘削機械の制御システムである。【０００７】
本発明は、作業機を備えた掘削機械を制御する制御システムであり、前記作業機が掘削する掘削対象の目標形状を示す施工情報を、外部装置から受け取る通信部と、前記通信部が受け取った前記施工情報を記憶する記憶部と、前記作業機の位置及び前記記憶部に記憶されている前記施工情報に基づいて、前記作業機が前記掘削対象を侵食しないように前記作業機の動作を制御する掘削制御を実行する作業機制御部と、前記作業機制御部による前記作業機の制御状態に応じて、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用する施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新するか否かを決定する処理部と、を含む、掘削機械の制御システムである。【０００８】
前記処理部は、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合、前記掘削制御に使用されている施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新しないことが好ましい。【０００９】
前記処理部は、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合において、前記掘削制御に使用中の施工情報のファイル名と、前記通信部が受け取った新たな施工情報のファイル名とが同一であるときには、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新しないことが好ましい。【００１０】
前記処理部は、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合において、前記掘削制御に使用中の施工情報の位置情報と、前記通信部が受け取った新たな施工情報の位置情報とが同一であるときには、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新しないことが好ましい。【００１１】
前記処理部は、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合において、前記掘削制御に使用されている施工情報以外の施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新することが好ましい。【００１２】
前記作業機制御部が前記掘削制御を実行しない場合又は前記掘削機械がキーオフの状態である場合、前記掘削制御に使用される施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新することが好ましい。【００１３】
前記掘削制御を実行するか否かを選択するスイッチを備え、前記スイッチの操作により前記掘削制御が実行された後、前記スイッチの操作により前記掘削制御が解除された場合、前記掘削制御に使用されていた施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新することが好ましい。【００１４】
前記処理部は、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行している場合、かつ前記作業機が前記掘削対象から離れるときには、前記掘削制御に使用される設計面情報を、前記通信部が受け取った新たな設計面情報に更新することが好ましい。【００１５】
前記処理部は、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行中に、前記通信部が新たな施工情報を受け取ったことを示す受信情報を表示部に表示することが好ましい。【００１６】
本発明は、作業機を備えた掘削機械を制御する制御システムであり、前記作業機が掘削する掘削対象に関する情報である施工情報を、外部装置から受け取る通信部と、前記通信部が受け取った前記施工情報を記憶し、かつ前記通信部が新たな施工情報を受け取った場合は、記憶している前記施工情報を前記新たな施工情報に更新する記憶部と、前記作業機の位置及び前記記憶部に記憶されている前記施工情報に基づいて、前記作業機が前記掘削対象を侵食しないように前記作業機の動作を制御する掘削制御を実行する作業機制御部と、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行していないときには、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用する施工情報を前記新たな施工情報に更新し、前記作業機制御部が前記掘削制御を実行しているときには、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用している施工情報を前記新たな施工情報に更新せず、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用している施工情報以外の施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新する処理部と、を含む、掘削機械の制御システムである。【００１７】
本発明は、前記掘削機械の制御システムを備えた、掘削機械である。【００１８】
本発明は、掘削機械を用いた情報化施工を行う際に、掘削機械のオペレータにとって意図しない施工情報の更新がされずに、オペレータは違和感なく作業機を操作できる掘削機械の制御システム及び掘削機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本実施形態に係る油圧ショベルの斜視図である。
【図２】図２は、油圧ショベルの油圧システムと制御システムとの構成を示すブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、油圧ショベルの側面図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、油圧ショベルの背面図である。
【図４】図４は、掘削対象の目標形状を示す施工情報の一例を示す模式図である。
【図５】図５は、作業機コントローラ及び表示コントローラを示すブロック図である。
【図６】図６は、表示部に表示される目標掘削地形の一例を示す図である。
【図７】図７は、目標速度と垂直速度成分と水平速度成分との関係を示す模式図である。
【図８】図８は、垂直速度成分と水平速度成分との算出方法を示す図である。
【図９】図９は、垂直速度成分と水平速度成分との算出方法を示す図である。
【図１０】図１０は、刃先と目標掘削地形との間の距離を示す模式図である。
【図１１】図１１は、制限速度情報の一例を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ブームの制限速度の垂直速度成分の算出方法を示す模式図である。
【図１３】図１３は、ブームの制限速度の垂直速度成分とブームの制限速度との関係を示す模式図である。
【図１４】図１４は、刃先の移動によるブームの制限速度の変化の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、油圧ショベルと管理センターとを示す図である。
【図１６】図１６は、掘削制御中における制御例（施工情報の更新制御）を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２１】
＜掘削機械の全体構成＞
図１は、実施形態に係る掘削機械の斜視図である。図２は、油圧ショベル１００の油圧システム３００と制御システム２００との構成を示すブロック図である。掘削機械としての油圧ショベル１００は、本体部としての車両本体１と作業機２とを有する。車両本体１は、旋回体としての上部旋回体３と走行体としての走行装置５とを有する。上部旋回体３は、機械室３ＥＧの内部に、動力発生装置としてのエンジン３５及び油圧ポンプ３６、３７等の装置を収容している。機械室３ＥＧは、上部旋回体３の一端側に配置されている。
【００２２】
本実施形態において、油圧ショベル１００は、動力発生装置としてのエンジン３５に、例えばディーゼルエンジン等の内燃機関が用いられるが、動力発生装置はこのようなものに限定されない。油圧ショベル１００の動力発生装置は、例えば、内燃機関と発電電動機と蓄電装置とを組み合わせた、いわゆるハイブリッド方式の装置であってもよい。また、油圧ショベル１００の動力発生装置は、内燃機関を有さず、蓄電装置と発電電動機とを組み合わせた、電気駆動式のものであってもよい。
【００２３】
上部旋回体３は、運転室４を有する。運転室４は、上部旋回体３の他端側に設置されている。すなわち、運転室４は、機械室３ＥＧが配置されている側とは反対側に設置されている。運転室４内には、図２に示す、表示部２９、操作装置２５及び図示しない運転席等が配置される。これらについては後述する。上部旋回体３の上方には、手すり９が取り付けられている。
【００２４】
走行装置５は、上部旋回体３を搭載する。走行装置５は、履帯５ａ、５ｂを有している。走行装置５は、左右に設けられた走行モータ５ｃの一方又は両方が駆動し、履帯５ａ、５ｂが回転することにより、油圧ショベル１００を旋回走行又は前後進走行させる。作業機２は、上部旋回体３の運転室４の側方側に取り付けられている。
【００２５】
油圧ショベル１００は、履帯５ａ、５ｂの代わりにタイヤを備え、エンジン３５の駆動力を、トランスミッションを介してタイヤへ伝達して走行が可能な走行装置を備えたものであってもよい。このような形態の油圧ショベル１００としては、例えば、ホイール式油圧ショベルがある。また、油圧ショベル１００は、このようなタイヤを有した走行装置を備え、さらに車両本体（本体部）に作業機が取り付けられ、図１に示すような上部旋回体３及びその旋回機構を備えていない構造を有する、例えばバックホウローダであってもよい。すなわち、バックホウローダは、車両本体に作業機が取り付けられ、車両本体の一部を構成する走行装置を備えたものである。
【００２６】
上部旋回体３は、作業機２及び運転室４が配置されている側が前であり、機械室３ＥＧが配置されている側が後である。つまり、本実施形態では、前後方向がｘ方向である。前に向かって左側が上部旋回体３の左であり、前に向かって右側が上部旋回体３の右である。上部旋回体３の左右方向は、幅方向とも言う。つまり、本実施形態では、左右方向がｙ方向である。油圧ショベル１００又は車両本体１は、上部旋回体３を基準として走行装置５側が下であり、走行装置５を基準として上部旋回体３側が上である。つまり、本実施形態では、上下方向がｚ方向である。油圧ショベル１００が水平面に設置されている場合、下は鉛直方向、すなわち重力の作用方向側であり、上は鉛直方向とは反対側である。
【００２７】
作業機２は、ブーム６とアーム７と作業具としてのバケット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の基端部は、ブームピン１３を介して車両本体１の上部旋回体３の前部に回動可能に取り付けられている。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に回動可能に取り付けられている。アーム７の基端部とは反対側の先端部には、バケットピン１５を介してバケット８が取り付けられている。バケット８は、バケットピン１５を中心として回動する。バケット８は、バケットピン１５とは反対側に複数の刃８Ｂが取り付けられている。刃先８Ｔは、刃８Ｂの先端である。
【００２８】
バケット８は、複数の刃８Ｂを有していなくてもよい。つまり、図１に示すような刃８Ｂを有しておらず、刃先が鋼板によってストレート形状に形成されたようなバケットであってもよい。作業機２は、例えば、単数の刃を有するチルトバケットを備えていてもよい。チルトバケットとは、チルトシリンダを備え、バケットが左右にチルト傾斜することで油圧ショベル１００が傾斜地にあっても、斜面、平地を自由な形に成形、整地をすることができるバケットである。この他にも、作業機２は、バケット８の代わりに、法面バケット又は削岩用のチップを備えた削岩用のアタッチメント等を備えていてもよい。
【００２９】
図１に示すブームシリンダ１０とアームシリンダ１１とバケットシリンダ１２とは、それぞれ作動油によって伸縮し、駆動される油圧シリンダである。ブームシリンダ１０は、伸縮することでブーム６を上下に昇降させる。アームシリンダ１１は、伸縮することでアームピン１４を支点としてアーム７を回動させる。バケットシリンダ１２は、伸縮することでリンクを介して、バケットピン１５を支点としてバケット８を回動させる。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とを区別しないでまとめて呼ぶ場合、適宜、各油圧シリンダ１０、１１、１２と称する。
【００３０】
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等の油圧シリンダと図２に示す油圧ポンプ３６、３７との間には、図２に示す方向制御弁６４が設けられている。方向制御弁６４は、油圧ポンプ３６、３７からブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２等に供給される作動油の流量を制御するとともに、作動油が流れる方向を切り替える。作動油の流量が制御されることで、各油圧シリンダ１０、１１、１２の伸縮量が制御され、作動油が流れる方向が切り替え制御されることで、各油圧シリンダ１０、１１、１２に伸長動作又は縮む動作をさせるための切り替え制御が行われる。方向制御弁６４は、走行モータ５ｃを駆動するための走行用方向制御弁と、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並びに上部旋回体３を旋回させる旋回モータ３８を制御するための作業機用方向制御弁とを含む。
【００３１】
本実施形態において、操作装置２５は、パイロット油圧方式が用いられる。操作装置２５には、油圧ポンプ３６から、図示しない減圧弁によって所定のパイロット油圧に減圧された作動油がブーム操作、バケット操作、アーム操作及び旋回操作に基づいて供給される。操作装置２５から供給される、所定のパイロット油圧に調整された作動油が方向制御弁６４の図示しないスプールを動作させると、方向制御弁６４から流出する作動油の流量が調整されて、油圧ポンプ３６、３７からブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、旋回モータ３８又は走行モータ５ｃに供給される作動油の流量が制御される。その結果、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等の動作が制御される。
【００３２】
また、図２に示す作業機制御装置２６が、図２に示す制御弁２７を制御することにより、操作装置２５から方向制御弁６４に供給される作動油のパイロット油圧が制御されるので、方向制御弁６４からブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２に供給される作動油の流量が制御される。その結果、作業機制御装置２６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等の動作を制御することができる。
【００３３】
上部旋回体３の上部には、アンテナ２１、２２が取り付けられている。アンテナ２１、２２は、油圧ショベル１００の現在位置を検出するために用いられる。アンテナ２１、２２は、図２に示す、油圧ショベル１００の現在位置を検出するための位置検出部１９の一部であり、位置検出装置１９Ａと電気的に接続されている。位置検出装置１９Ａは、３次元位置センサとして機能するものであり、ＲＴＫ−ＧＮＳＳ（Real  Time  Kinematic  -  Global  Navigation  Satellite  Systems、ＧＮＳＳは全地球航法衛星システムを言う）を利用して油圧ショベル１００の現在位置を検出する。以下の説明において、アンテナ２１、２２を、適宜ＧＮＳＳアンテナ２１、２２という。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２が受信したＧＮＳＳ電波に応じた信号は、位置検出装置１９Ａに入力される。位置検出装置１９Ａは、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２の設置位置を検出する。位置検出部１９Ａは、例えば、３次元位置センサを含む。
【００３４】
ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、図１に示すように、上部旋回体３の上であって、油圧ショベル１００の左右方向に離れた両端位置に設置されることが好ましい。本実施形態において、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、上部旋回体３の左右の幅方向両側にそれぞれ取り付けられた手すり９に取り付けられる。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２が上部旋回体３に取り付けられる位置は手すり９に限定されるものではないが、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、可能な限り離れた位置に設置される方が、油圧ショベル１００の現在位置の検出精度は向上するので好ましい。また、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、オペレータの視界を極力妨げない位置に設置されることが好ましい。
【００３５】
図２に示すように、油圧ショベル１００の油圧システム３００は、動力発生源としてのエンジン３５及び油圧ポンプ３６、３７を備える。油圧ポンプ３６、３７は、エンジン３５によって駆動され、作動油を吐出する。油圧ポンプ３６、３７から吐出された作動油は、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とに供給される。また、油圧ショベル１００は、旋回モータ３８を備える。旋回モータ３８は、油圧モータであり、油圧ポンプ３６、３７から吐出された作動油によって駆動される。旋回モータ３８は、上部旋回体３を旋回させる。なお、図２では、２つの油圧ポンプ３６、３７が図示されているが、１つの油圧ポンプのみが設けられてもよい。旋回モータ３８は、油圧モータに代えて、電動モータが用いられてもよい。あるいは、油圧モータと電動モータとを一体として、上部旋回体３が旋回減速する場合に電動モータで発電し、電気エネルギーを二次電池等に蓄え、上部旋回体３が旋回加速する場合に油圧モータを電動モータがアシストするような旋回モータ３８であってもよい。
【００３６】
掘削機械の制御システムとしての制御システム２００は、位置検出部１９と、グローバル座標演算部２３と、角速度及び加速度を検出する検出装置としてのＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit：慣性計測装置）２４と、操作装置２５と、作業機制御部としての作業機制御装置２６と、センサ制御装置３９と、設定部としての表示制御装置２８と、表示部２９と、通信部４０と、さらに各ストロークセンサ１６、１７、１８とを含む。操作装置２５は、図１に示す作業機２の動作又は上部旋回体３の旋回を操作するための装置である。操作装置２５により、作業機２を動作させる際には、オペレータによる操作を受け付けて、操作量に応じた作動油が各油圧シリンダ１０、１１、１２又は旋回モータ３８に供給される。
【００３７】
例えば、操作装置２５は、オペレータが運転席に着座した時、オペレータから見て左側に設置される左操作レバー２５Ｌと、オペレータから見て右側に配置される右操作レバー２５Ｒと、を有する。左操作レバー２５Ｌ及び右操作レバー２５Ｒは、前後左右の動作が２軸の動作に対応されている。例えば、右操作レバー２５Ｒの前後方向の操作は、ブーム６の操作に対応されている。右操作レバー２５Ｒが前方へ操作されるとブーム６が下がり、後方へ操作されるとブーム６が上がる。すなわち、右操作レバー２５Ｒの前後方向の操作に応じてブーム６の上げ下げの動作が実行される。右操作レバー２５Ｒの左右方向の操作は、バケット８の操作に対応されている。右操作レバー２５Ｒが左側に操作されるとバケット８が掘削動作し、右側に操作されるとバケット８が排土動作（ダンプ）する。すなわち、右操作レバー２５Ｒの左右方向の操作に応じてバケット８の掘削又は排土の動作が実行される。左操作レバー２５Ｌの前後方向の操作は、アーム７の操作に対応されている。左操作レバー２５Ｌが前方に操作されるとアーム７が排土動作（ダンプ）し、後方に操作されるとアーム７が掘削動作する。左操作レバー２５Ｌの左右方向の操作は、上部旋回体３の旋回に対応されている。左操作レバー２５Ｌが左側に操作されると上部旋回体３は左旋回し、右側に操作されると上部旋回体３は右旋回する。前述した、各操作レバー２５Ｒ、２５Ｌの操作方向と作業機２又は上部旋回体３の動きとの関係は、例示的に示したものである。したがって、各操作レバー２５Ｒ、２５Ｌの操作方向と作業機２又は上部旋回体３の動きとの関係は、前述した関係と異なる関係であってもよい。なお、運転室４の内部には、図１に示す走行装置５を動作させるための走行操作装置も備えてある。その走行操作装置は、例えばレバーによって構成され、図示しない運転席の前方に配置され、オペレータがそのレバーを操作することで、走行装置５が駆動し、油圧ショベル１００を旋回走行又は前後進走行することができる。
【００３８】
右操作レバー２５Ｒの前後方向の操作に応じて、パイロット油路４５０へパイロット油圧が供給可能とされて、オペレータによるブーム６の操作が受け付けられる。右操作レバー２５Ｒの操作量に応じて右操作レバー２５Ｒが備える弁装置が開き、パイロット油路４５０へ作動油が供給される。また、圧力センサ６６は、そのときのパイロット油路４５０内における作動油の圧力をパイロット油圧として検出する。圧力センサ６６は、検出したパイロット油圧を、ブーム操作量ＭＢとして作業機制御装置２６へ送信する。右操作レバー２５Ｒの前後方向の操作量を、以下、適宜ブーム操作量ＭＢと称する。操作装置２５とブームシリンダ１０との間のパイロット油路５０には、圧力センサ６８、制御弁（以下、適宜介入弁と称する）２７Ｃ及びシャトル弁５１が設けられる。介入弁２７Ｃ及びシャトル弁５１については後述する。
【００３９】
右操作レバー２５Ｒの左右方向の操作に応じて、パイロット油路４５０へパイロット油圧が供給可能とされて、オペレータによるバケット８の操作が受け付けられる。右操作レバー２５Ｒの操作量に応じて右操作レバー２５Ｒが備える弁装置が開き、パイロット油路４５０に作動油が供給される。また、圧力センサ６６は、そのときのパイロット油路４５０内における作動油の圧力をパイロット油圧として検出する。圧力センサ６６は、検出したパイロット油圧を、バケット操作量ＭＴとして作業機制御装置２６へ送信する。右操作レバー２５Ｒの左右方向の操作量を、以下、適宜バケット操作量ＭＴと称する。
【００４０】
左操作レバー２５Ｌの前後方向の操作に応じて、パイロット油路４５０へパイロット油圧が供給可能とされて、オペレータによるアーム７の操作が受け付けられる。左操作レバー２５Ｌの操作量に応じて左操作レバー２５Ｌが備える弁装置が開き、パイロット油路４５０へ作動油が供給される。また、圧力センサ６６は、そのときのパイロット油路４５０内における作動油の圧力をパイロット油圧として検出する。圧力センサ６６は、検出したパイロット油圧を、アーム操作量ＭＡとして作業機制御装置２６へ送信する。左操作レバー２５Ｌの前後方向の操作量を、以下、適宜アーム操作量ＭＡと称する。
【００４１】
左操作レバー２５Ｌの左右方向の操作に応じて、パイロット油路４５０へパイロット油圧が供給可能とされて、オペレータによる上部旋回体３の旋回操作が受け付けられる。左操作レバー２５Ｌの操作量に応じて左操作レバー２５Ｌが備える弁装置が開き、パイロット油路４５０へ作動油が供給される。また、圧力センサ６６は、そのときのパイロット油路４５０内における作動油の圧力をパイロット油圧として検出する。圧力センサ６６は、検出したパイロット油圧を、旋回操作量ＭＲとして作業機制御装置２６へ送信する。左操作レバー２５Ｌの左右方向の操作量を、以下、適宜旋回操作量ＭＲと称する。
【００４２】
右操作レバー２５Ｒが操作されることにより、操作装置２５は、右操作レバー２５Ｒの操作量に応じた大きさのパイロット油圧を方向制御弁６４に供給する。左操作レバー２５Ｌが操作されることにより、操作装置２５は、左操作レバー２５Ｌの操作量に応じた大きさのパイロット油圧を方向制御弁６４に供給する。このパイロット油圧によって、方向制御弁６４のスプールが動作する。
【００４３】
パイロット油路４５０には、制御弁２７が設けられている。右操作レバー２５Ｒ及び左操作レバー２５Ｌの操作量は、パイロット油路４５０に設置される圧力センサ６６によって検出される。圧力センサ６６が検出したパイロット油圧の信号は、作業機制御装置２６に入力される。作業機制御装置２６は、入力されたパイロット油圧に応じた、パイロット油路４５０に対する制御信号Ｎを制御弁２７に出力する。制御信号Ｎを受け取った制御弁２７は、パイロット油路４５０を開閉する。
【００４４】
左操作レバー２５Ｌ及び右操作レバー２５Ｒの操作量が、例えば、ポテンショメータ及びホールＩＣ等によって検出され、作業機制御装置２６は、これらの検出値に基づいて方向制御弁６４及び制御弁２７を制御することによって、作業機２及び旋回モータ３８を制御してもよい。このように、左操作レバー２５Ｌ及び右操作レバー２５Ｒは、電気方式であってもよい。
【００４５】
制御システム２００は、前述したように、第１ストロークセンサ１６と第２ストロークセンサ１７と第３ストロークセンサ１８とを有する。例えば、第１ストロークセンサ１６はブームシリンダ１０に、第２ストロークセンサ１７はアームシリンダ１１に、第３ストロークセンサ１８はバケットシリンダ１２に、それぞれ設けられる。各ストロークセンサ１６、１７、１８は、例えば、図示しないシリンダロッドの伸縮を検出するロータリーエンコーダを用いることができるが、距離センサ等を用いてもよい。
【００４６】
第１ストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０のストローク長さＬＳ１を検出する。具体的には、第１ストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０のシリンダロッドの伸縮量を検出する。第１ストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０の伸縮に対応する変位量を検出して、センサ制御装置３９に出力する。センサ制御装置３９は、第１ストロークセンサ１６の変位量に対応するブームシリンダ１０のシリンダ長（以下、適宜ブームシリンダ長と称する）を算出する。センサ制御装置３９は、算出したブームシリンダ長から、油圧ショベル１００のローカル座標系、具体的には車両本体１のローカル座標系における水平面と直交する方向（ｚ軸方向）に対するブーム６の傾斜角θ１（図３Ａ参照）を算出して、作業機制御装置２６及び表示制御装置２８に出力する。
【００４７】
第２ストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１のストローク長さＬＳ２を検出する。具体的には、第２ストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１のシリンダロッドの伸縮量を検出する。第２ストロークセンサ１７は、アームシリンダ１１の伸縮に対応する変位量を検出して、センサ制御装置３９に出力する。センサ制御装置３９は、第２ストロークセンサ１７の変位量に対応するアームシリンダ１１のシリンダ長（以下、適宜アームシリンダ長と称する）を算出する。
【００４８】
センサ制御装置３９は、第２ストロークセンサ１７が検出し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（図３Ａ参照）を算出して、作業機制御装置２６及び表示制御装置２８に出力する。第３ストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２のストローク長さＬＳ３を検出する。具体的には、第３ストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２のシリンダロッドの伸縮量を検出する。第３ストロークセンサ１８は、バケットシリンダ１２の伸縮に対応する変位量を検出して、センサ制御装置３９に出力する。センサ制御装置３９は、第３ストロークセンサ１８の変位量に対応するバケットシリンダ１２のシリンダ長（以下、適宜バケットシリンダ長と称する）を算出する。
【００４９】
センサ制御装置３９は、第３ストロークセンサ１８が検出し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が有するバケット８の刃先８Ｔの傾斜角θ３（図３Ａ参照）を算出して、作業機制御装置２６及び表示制御装置２８に出力する。ブーム６、アーム７及びバケット８の傾斜角θ１、傾斜角θ２及び傾斜角θ３は、第１ストロークセンサ１６等で計測する以外に、ブーム６に取り付けられてブーム６の傾斜角を計測するロータリーエンコーダと、アーム７に取り付けられてアーム７の傾斜角を計測するロータリーエンコーダと、バケット８に取り付けられてバケット８の傾斜角を計測するロータリーエンコーダとによって取得されてもよい。
【００５０】
作業機制御装置２６は、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）及びＲＯＭ（Read  Only  Memory）等の作業機用記憶部２６Ｍと、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等の作業機用処理部２６Ｐとを有する。作業機制御装置２６は、図２に示す圧力センサ６６の検出値に基づいて、制御弁２７及び介入弁２７Ｃを制御する。
【００５１】
図２に示す方向制御弁６４は、例えば比例制御弁であり、操作装置２５から供給される作動油によって制御される。方向制御弁６４は、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２及び旋回モータ３８等の油圧アクチュエータと、油圧ポンプ３６、３７との間に配置される。方向制御弁６４は、油圧ポンプ３６、３７からブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２及び旋回モータ３８に供給される作動油の流量を制御する。
【００５２】
制御システム２００が備える位置検出部１９は、油圧ショベル１００の位置を検出する。位置検出部１９は、前述したＧＮＳＳアンテナ２１、２２を含む。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２で受信されたＧＮＳＳ電波に応じた信号が、グローバル座標演算部２３に入力される。ＧＮＳＳアンテナ２１は、自身の位置を示す基準位置データＰ１を測位衛星から受信する。ＧＮＳＳアンテナ２２は、自身の位置を示す基準位置データＰ２を測位衛星から受信する。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２は、所定の周期で基準位置データＰ１、Ｐ２を受信する。基準位置データＰ１、Ｐ２は、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２が設置されている位置の情報である。ＧＮＳＳアンテナ２１、２２及び位置検出部１９は、基準位置データＰ１、Ｐ２を受信する毎に、グローバル座標演算部２３に出力する。
【００５３】
グローバル座標演算部２３は、グローバル座標系で表される２つの基準位置データＰ１、Ｐ２（複数の基準位置データ）を取得する。グローバル座標演算部２３は、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２に基づいて、上部旋回体３の配置を示す旋回体配置データを生成する。本実施形態において、旋回体配置データには、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２の一方の基準位置データＰと、２つの基準位置データＰ１、Ｐ２に基づいて生成された旋回体方位データＱとが含まれる。旋回体方位データＱは、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２が取得した基準位置データＰから決定される方位が、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、上部旋回体３、すなわち作業機２が向いている方位を示している。グローバル座標演算部２３は、所定の周波数でＧＮＳＳアンテナ２１、２２から２つの基準位置データＰ１、Ｐ２を取得する毎に、旋回体配置データ、すなわち基準位置データＰと旋回体方位データＱとを更新して、表示制御装置２８に出力する。
【００５４】
ＩＭＵ２４は、上部旋回体３に取り付けられている。ＩＭＵ２４は、上部旋回体３の動作を示す動作データを検出する。ＩＭＵ２４が検出する動作データは、例えば、加速度及び角速度（旋回角速度ω）である。ＩＭＵ２４は、油圧ショベル１００のロール角（傾斜角θ４）やピッチ角（傾斜角θ５）を出力してもよい。本実施形態において、動作データは、図１に示す、上部旋回体３の旋回軸ｚを中心として上部旋回体３が旋回する旋回角速度ωである。
【００５５】
図３Ａは、油圧ショベル１００の側面図である。図３Ｂは、油圧ショベル１００の背面図である。ＩＭＵ２４は、上記及び図３Ａ及び図３Ｂに示すように、車両本体１の左右方向に対するロール角である傾斜角θ４と、車両本体１の前後方向に対するピッチ角である傾斜角θ５と、加速度と、角速度（旋回角速度ω）とを検出する。ＩＭＵ２４は、例えば所定の周波数で旋回角速度ω、傾斜角θ４及び傾斜角θ５を更新する。ＩＭＵ２４における更新周期は、グローバル座標演算部２３における更新周期よりも短いことが好ましい。ＩＭＵ２４が検出した旋回角速度ω、傾斜角θ４及び傾斜角θ５は、センサ制御装置３９に出力される。センサ制御装置３９は、旋回角速度ω、傾斜角θ４及び傾斜角θ５に対してフィルタ処理等を施してから、作業機制御装置２６及び表示制御装置２８に出力する。
【００５６】
表示制御装置２８は、グローバル座標演算部２３から旋回体配置データ（基準位置データＰ及び旋回体方位データＱ）を取得する。本実施形態において、表示制御装置２８は、作業機位置データとして、バケット８の刃先８Ｔの３次元位置を示すバケット刃先位置データＳを生成する。そして、表示制御装置２８は、バケット刃先位置データＳと、後述する目標施工情報Ｔとを用いて、掘削対象の目標形状を示す情報としての目標掘削地形データＵを生成する。表示制御装置２８は、目標掘削地形データＵに基づく表示用の目標掘削地形データＵａを導出し、表示用の目標掘削地形データＵａに基づいて、表示部２９に目標掘削地形４３Ｉを表示させる。本実施形態において、表示制御装置２８は、通信部４０がアンテナ４０Ａを介した無線通信により油圧ショベル１００の外部から受け取って取得した設計面情報Ｔを記憶部２８Ｍに記憶する。設計面情報ＴＩは、後述する目標施工情報Ｔを含み、以下、適宜、目標施工情報Ｔと称する。設計面情報ＴＩは、作業機２が掘削する掘削対象に関する情報である。掘削対象に関する情報は、より具体的には、掘削対象の目標形状を示す施工情報（目標施工情報Ｔ）を含むものである。設計面情報ＴＩは、油圧ショベル１００で施工する必要がない部分の地形形状に関する情報を含むことがある。一方、設計面情報ＴＩは、施工により掘削する必要がある部分での地形形状に関する情報のみ、すなわち目標形状を示す施工情報のみであって設計面情報ＴＩと目標施工情報Ｔとが同一であることがある。通信部４０は、後述するように有線通信又は有線接続により、油圧ショベル１００の外部から目標施工情報Ｔを取得できるものでもよい。目標施工情報Ｔについての詳細は後述する。
【００５７】
表示部２９は、例えば、液晶表示装置等であるが、これに限定されるものではなく、タッチパネルを用いてもよい。本実施形態においては、表示部２９に隣接して、スイッチ２９Ｓ及び入力部２９Ｉが設置されている。スイッチ２９Ｓは、後述する掘削制御を実行するか否かを選択するための入力装置である。表示部２９にタッチパネルを用いる場合、スイッチ２９Ｓ及び入力部２９Ｉが一体となり、表示部２９を触れることでスイッチ２９Ｓ及び入力部２９Ｉに割り当てられた機能が働く。入力部２９Ｉは、例えば、油圧ショベル１００のオペレータが、表示部２９に表示させる目標掘削地形４３Ｉを含む目標施工面を選択したり、後述する掘削制御の対象となる目標施工面の範囲を選択したりするために用いられる。
【００５８】
作業機制御装置２６は、図１に示す旋回軸ｚを中心として上部旋回体３が旋回する旋回速度を示す旋回角速度ωをセンサ制御装置３９から取得する。また、作業機制御装置２６は、圧力センサ６６からブーム操作量ＭＢ、バケット操作量ＭＴ、アーム操作量ＭＡ及び旋回操作量ＭＲ並びにこれらを示す信号を取得する。さらに、作業機制御装置２６は、センサ制御装置３９からブーム６の傾斜角度θ１、アーム７の傾斜角度θ２及びバケット８の傾斜角度θ３といった作業機角度並びに傾斜角θ４及び傾斜角θ５といった車体傾斜角度を取得する。
【００５９】
作業機制御装置２６は、表示制御装置２８から、目標掘削地形データＵを取得する。作業機制御装置２６は、センサ制御装置３９から取得した作業機角度及び車体傾斜角度からバケット８の刃先８Ｔの位置（以下、適宜刃先位置と称する）を算出する。作業機制御装置２６は、バケット８の刃先８Ｔが目標掘削地形データＵを掘り込んで侵食しないように目標掘削地形データＵに沿ってバケット８の刃先８Ｔが移動するように、操作装置２５から入力されたブーム操作量ＭＢ、バケット操作量ＭＴ及びアーム操作量ＭＡを、目標掘削地形データＵと、バケット８の刃先８Ｔとの距離と作業機２の速度と、に基づき調整する。作業機制御装置２６は、目標掘削地形データＵに沿ってバケット８の刃先８Ｔが移動するように作業機２を制御するための制御信号Ｎを生成して、図２に示す制御弁２７に出力する。このような処理により、作業機２が目標掘削地形データＵに近づく速度は、目標掘削地形データＵに対する距離に応じて制限される。
【００６０】
作業機制御装置２６から出力された制御信号Ｎに応じて、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のそれぞれに対して２個ずつ設けられた制御弁２７が開閉する。左操作レバー２５Ｌ又は右操作レバー２５Ｒの操作と制御弁２７の開閉指令とに基づき、方向制御弁６４のスプールが動作して、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へ供給される作動油が調整される。
【００６１】
グローバル座標演算部２３は、グローバル座標系におけるＧＮＳＳアンテナ２１、２２の基準位置データＰ１、Ｐ２を検出する。グローバル座標系は、油圧ショベル１００の作業エリアＧＤに設置された基準となる、例えば基準杭６０の基準位置ＰＧを基準とした、（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で示される３次元座標系である。図３Ａに示すように、基準位置ＰＧは、例えば、作業エリアＧＤに設置された基準杭６０の先端６０Ｔに位置する。本実施形態において、グローバル座標系とは、例えば、ＧＮＳＳにおける座標系である。
【００６２】
図２に示す表示制御装置２８は、位置検出部１９による検出結果に基づいて、グローバル座標系で見たときのローカル座標系の位置を算出する。ローカル座標系とは、油圧ショベル１００を基準とした、（ｘ、ｙ、ｚ）で示される３次元座標系である。本実施形態において、ローカル座標系の基準位置ＰＬは、例えば、上部旋回体３が旋回するためのスイングサークル上に位置する。本実施形態において、例えば、作業機制御装置２６は、次のようにしてグローバル座標系で見たときのローカル座標系の位置を算出する。
【００６３】
センサ制御装置３９は、第１ストロークセンサ１６が検出したブームシリンダ長から、ローカル座標系における水平面と直交する方向（ｚ軸方向）に対するブーム６の傾斜角θ１を算出する。センサ制御装置３９は、第２ストロークセンサ１７が検出し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。センサ制御装置３９は、第３ストロークセンサ１８が検出し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の傾斜角θ３を算出する。
【００６４】
作業機制御装置２６の作業機用記憶部２６Ｍは、作業機２のデータ（以下、適宜作業機データという）を記憶している。作業機データは、ブーム６の長さＬ１、アーム７の長さＬ２及びバケット８の長さＬ３を含む。図３Ａに示すように、ブーム６の長さＬ１は、ブームピン１３からアームピン１４までの長さに相当する。アーム７の長さＬ２は、アームピン１４からバケットピン１５までの長さに相当する。バケット８の長さＬ３は、バケットピン１５からバケット８の刃先８Ｔまでの長さに相当する。刃先８Ｔは、図１に示す刃８Ｂの先端である。また、作業機データは、ローカル座標系の基準位置ＰＬに対するブームピン１３までの位置情報を含む。
【００６５】
図４は、掘削対象の目標形状を示す施工情報の一例を示す模式図である。図４に示すように、油圧ショベル１００が備える作業機２によって掘削される対象であって、その掘削される対象の掘削後における仕上がりの目標となる目標施工情報Ｔは、三角形ポリゴンによってそれぞれ表現される複数の目標施工面４１を含む。目標施工情報Ｔは、目標施工面４１のような面に関する情報でなく、線又は点の少なくとも一方を示す情報によって、掘削対象の目標形状を示す施工情報を構成するようなものであってもよい。つまり、目標施工情報Ｔは、面、線及び点の少なくとも一つの形態を含む情報によって掘削対象の目標形状を示す施工情報であればよい。図４では複数の目標施工面４１のうち１つのみに符号４１が付されており、他の目標施工面４１の符号は省略されている。作業機制御装置２６は、バケット８が目標掘削地形データＵａ、すなわち目標掘削地形４３Ｉを侵食することを抑制するために、作業機２が掘削対象に接近する方向の速度が制限速度以下になるように制御する。この制御を、適宜掘削制御という。次に、作業機制御装置２６によって実行される掘削制御について説明する。
【００６６】
＜掘削制御について＞
図５は、作業機制御装置２６及び表示制御装置２８を示すブロック図である。図６は、表示部２９に表示される目標掘削地形４３Ｉの一例を示す図である。図７は、目標速度と垂直速度成分と水平速度成分との関係を示す模式図である。図８は、垂直速度成分と水平速度成分との算出方法を示す図である。図９は、垂直速度成分と水平速度成分との算出方法を示す図である。図１０は、刃先と目標施工面との間の距離を示す模式図である。図１１は、制限速度情報の一例を示すグラフである。図１２は、ブームの制限速度の垂直速度成分の算出方法を示す模式図である。図１３は、ブームの制限速度の垂直速度成分とブームの制限速度との関係を示す模式図である。図１４は、刃先の移動によるブームの制限速度の変化の一例を示す図である。
【００６７】
図２及び図５に示すように、表示制御装置２８は、目標掘削地形データＵを生成して作業機制御装置２６に出力する。掘削制御は、例えば、油圧ショベル１００のオペレータが、図２に示すスイッチ２９Ｓを用いて掘削制御を実行することを選択した場合（掘削制御モード）に実行される。掘削制御モードになっている状態で、実際に、作業機２が掘削のための動作をしていても、作業機２が停止していても、掘削制御は実行中であると定義する。掘削制御モードを解除して作業機２を操作したい場合は、オペレータがスイッチ２９Ｓを操作することで掘削制御モードを解除することができる。また、オペレータがイグニッションキー１０３をオフの状態（キーオフ）にしてエンジン３５を停止させた場合、掘削制御モードは自動的に解除される。キーオフにされたとき、すでに管理サーバー１１１から送信された更新命令ＰＣを受けているのであれば、後述のように目標施工情報Ｔの更新処理が実行される。
【００６８】
掘削制御モードに移行する方法として、バケット８の刃先８Ｔの位置と目標掘削地形データＵ（目標掘削地形４３Ｉ）の所定の位置との距離が所定の距離内にあるときに、掘削制御モード（掘削制御は実行中）に移行する方法がある。掘削制御モードを解除する場合、バケット８又は作業機２が動いて、掘削対象から離れて、刃先８Ｔの位置と目標掘削地形データＵ（目標掘削地形４３Ｉ）の所定の位置との距離が、所定の距離を超えた場合に、掘削制御モードを解除するようにしてもよい。
【００６９】
掘削制御が実行されるにあたって、作業機制御装置２６は、ブーム操作量ＭＢ、アーム操作量ＭＡ及びバケット操作量ＭＴ並びに表示制御装置２８から取得した目標掘削地形データＵ及びセンサ制御装置３９から取得した作業機角度θ１、θ２、θ３を用いて、掘削制御に必要なブーム指令信号ＣＢＩと、必要に応じてアーム指令信号及びバケット指令信号を生成し、制御弁２７及び介入弁２７Ｃを駆動して作業機２を制御する。
【００７０】
表示制御装置２８について詳細に説明する。表示制御装置２８は、目標施工情報格納部２８Ａと、バケット刃先位置データ生成部２８Ｂと、目標掘削地形データ生成部２８Ｃとを含む。目標施工情報格納部２８Ａは、表示制御装置２８の記憶部２８Ｍの一部であり、作業エリアＧＤにおける目標形状を示す情報としての目標施工情報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を示す情報としての目標掘削地形データ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含んでいる。目標施工情報Ｔは、複数の目標施工面４１の位置情報を含む。
【００７１】
掘削制御を実行するために作業機制御装置２６が作業機２を制御したり、表示部２９に目標掘削地形データＵａを表示させたりするために必要な目標施工情報Ｔは、例えば、図２及び図５に示すアンテナ４０Ａ及び通信部４０を介した無線通信によって、管理センター１１０の管理サーバー１１１から目標施工情報格納部２８Ａにダウンロードされる。また、目標施工情報Ｔは、これを保存している端末装置である、例えばパーソナルコンピュータ又は携帯端末装置が表示制御装置２８に無線通信により接続されて、目標施工情報格納部２８Ａにダウンロードされてもよいし、通常は油圧ショベル１００に装備されておらず、管理者等が持ち運び可能な、例えばＵＳＢ（Universal  Serial  Bus）メモリ等の記憶装置に目標施工情報Ｔを格納しておき、その記憶装置が表示制御装置２８に有線接続されて目標施工情報格納部２８Ａに転送されてもよい。この場合、有線接続とは、記憶装置と表示制御装置２８とを通信ケーブル等の有線で接続するもの及び記憶装置が表示制御装置２８に設けた接続口（ポート）等に直接接続されるものを含む。他の例として、目標施工情報Ｔは、これを保存している端末装置である、例えばパーソナルコンピュータ又は携帯端末装置が表示制御装置２８に有線通信により接続されて、目標施工情報格納部２８Ａにダウンロードされてもよい。このような記憶装置による有線接続又は端末装置の有線通信による目標施工情報Ｔのダウンロードの際は、入出力のポートを有した入出力装置が通信部４０として用いられる。つまり、以上に述べた通信部４０は、管理サーバー１１１、パーソナルコンピュータ、携帯端末装置又は記憶装置といった外部装置と通信することができる。
【００７２】
バケット刃先位置データ生成部２８Ｂは、グローバル座標演算部２３から取得する基準位置データＰ及び旋回体方位データＱに基づいて、上部旋回体３の旋回軸ｚを通る油圧ショベル１００の旋回中心の位置を示す旋回中心位置データＸＲを生成する。旋回中心位置データＸＲは、ローカル座標系の基準位置ＰＬとｘｙ座標が一致する。
【００７３】
バケット刃先位置データ生成部２８Ｂは、旋回中心位置データＸＲと、作業機２の作業機角度θ１、θ２、θ３と、作業機制御装置２６の作業機用記憶部２６Ｍから作業機データＬ１、Ｌ２、Ｌ３と、ローカル座標系の基準位置ＰＬに対するブームピン１３までの位置情報とに基づいて、バケット８の刃先８Ｔの現在位置を示すバケット刃先位置データＳを生成する。作業機用処理部２６Ｐは、作業機制御装置２６においても、作業機角度θ１、θ２、θ３、作業機データＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びローカル座標系の基準位置ＰＬに対するブームピン１３までの位置情報に基づいて、バケット８の刃先８Ｔの現在位置を示すバケット刃先位置データＳを生成する。
【００７４】
バケット刃先位置データ生成部２８Ｂは、前述したように、所定の周波数で基準位置データＰと旋回体方位データＱとをグローバル座標演算部２３から取得する。したがって、バケット刃先位置データ生成部２８Ｂは、所定の周波数でバケット刃先位置データＳを更新することができる。バケット刃先位置データ生成部２８Ｂは、更新したバケット刃先位置データＳを目標掘削地形データ生成部２８Ｃに出力する。
【００７５】
目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、目標施工情報格納部２８Ａに格納された目標施工情報Ｔと、バケット刃先位置データ生成部２８Ｂからのバケット刃先位置データＳと、を取得する。目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、ローカル座標系において刃先８Ｔの現時点における刃先位置Ｐ４を通る垂線と目標施工面４１との交点を掘削対象位置４４として設定する。掘削対象位置４４は、バケット８の刃先位置Ｐ４の直下の点である。目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、目標施工情報Ｔとバケット刃先位置データＳとに基づいて、図４に示すように、上部旋回体３の前後方向で規定され、かつ掘削対象位置４４を通る作業機２の平面４２と、複数の目標施工面４１で表される目標施工情報Ｔとの交線４３を、目標掘削地形４３Ｉの候補線として取得する。掘削対象位置４４は、候補線上の一点である。平面４２は、作業機２が動作する平面（動作平面）である。
【００７６】
作業機２の動作平面は、油圧ショベル１００のローカル座標系のｚ軸側から見たとき、ブーム６及びアーム７がｙ軸方向に移動しないような図１のような油圧ショベル１００の場合、油圧ショベル１００のｘｚ平面と平行な平面である。油圧ショベル１００のローカル座標系のｚ軸側から見たとき、ブーム６及びアーム７の少なくとも一方がｙ軸方向に移動するような作業機２の構造を有する油圧ショベルの場合、作業機２の動作平面は、アーム７が回動する軸、すなわち図１に示すアームピン１４の軸線と直交する平面である。以下において、作業機２の動作平面をアーム動作平面と称する。
【００７７】
目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、目標施工情報Ｔの掘削対象位置４４の前後における単数又は複数の変曲点とその前後の線とを、掘削対象となる目標掘削地形４３Ｉとして決定する。図４に示す例では、２個の変曲点Ｐｖ１、Ｐｖ２とその前後の線とが目標掘削地形４３Ｉとして決定される。そして、目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、掘削対象位置４４の前後における単数又は複数の変曲点の位置情報とその前後の線の角度情報とを、掘削対象の目標形状を示す情報である目標掘削地形データＵとして生成する。本実施形態において、目標掘削地形４３Ｉは線で規定しているが、例えばバケット８の幅等に基づき、面として規定されていてもよい。このようにして生成された目標掘削地形データＵは、複数の目標施工面４１の一部の情報を有している。目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、生成した目標掘削地形データＵを作業機制御装置２６に出力する。本実施形態において、表示制御装置２８と作業機制御装置２６とは直接信号のやり取りをするが、例えば、ＣＡＮ（Controller  Area  Network）のような車内信号線を介して信号をやり取りしてもよい。
【００７８】
本実施形態において、目標掘削地形データＵは、作業機２が動作する動作平面としての平面４２と、目標形状を示す少なくとも１つの目標施工面（第１の目標施工面）４１とが交差する部分における情報である。平面４２は、図３Ａ、図３Ｂに示すローカル座標系（ｘ、ｙ、ｚ）におけるｘｚ平面である。平面４２によって、複数の目標施工面４１を切り出すことによって得られた目標掘削地形データＵを、適宜前後方向目標掘削地形データＵと称する。
【００７９】
表示制御装置２８は、必要に応じて、第１目標掘削地形情報としての前後方向目標掘削地形データＵに基づいて表示部２９に目標掘削地形４３Ｉを表示させる。表示用の情報としては、表示用の目標掘削地形データＵａが用いられる。表示用の目標掘削地形データＵａに基づき、例えば、図２に示すような、バケット８の掘削対象として設定された目標掘削地形４３Ｉと刃先８Ｔとの位置関係を示す画像が、表示部２９に表示される。表示制御装置２８は、表示用の目標掘削地形データＵａに基づいて表示部２９に目標掘削地形（表示用の目標掘削地形）４３Ｉを表示する。作業機制御装置２６に出力された前後方向目標掘削地形データＵは掘削制御に用いられる。掘削制御に用いられる目標掘削地形データＵを、適宜作業用目標掘削地形データＵと称する。
【００８０】
目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、前述したように、所定の周波数でバケット刃先位置データＳをバケット刃先位置データ生成部２８Ｂから取得する。したがって、目標掘削地形データ生成部２８Ｃは、所定の周波数で前後方向目標掘削地形データＵを更新し、作業機制御装置２６に出力することができる。次に、作業機制御装置２６について詳細を説明する。
【００８１】
作業機制御装置２６は、前述の作業機用記憶部２６Ｍと作業機用処理部２６Ｐとを備える。作業機用処理部２６Ｐの構成は、図５に詳細を示すように目標速度決定部５２と、距離取得部５３と、制限速度決定部５４と、作業機制御部５７とを有する。作業機制御装置２６は、前述した前後方向目標掘削地形データＵに基づく目標掘削地形４３Ｉを用いて掘削制御を実行する。このように、本実施形態では、表示に用いられる目標掘削地形４３Ｉと、掘削制御に用いられる目標掘削地形４３Ｉとがある。前者を表示用目標掘削地形と称し、後者を掘削制御用目標掘削地形と称する。
【００８２】
前述したように、本実施形態において、目標速度決定部５２、距離取得部５３、制限速度決定部５４及び作業機制御部５７の機能は、図２に示す作業機用処理部２６Ｐが実現する。次に、作業機制御装置２６による掘削制御について説明する。
【００８３】
目標速度決定部５２は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍと、アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍと、バケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔとを決定する。ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍは、ブームシリンダ１０のみが駆動されるときの刃先８Ｔの速度である。アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍは、アームシリンダ１１のみが駆動されるときの刃先８Ｔの速度である。バケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケットシリンダ１２のみが駆動されるときの刃先８Ｔの速度である。ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍは、ブーム操作量ＭＢに応じて算出される。アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍは、アーム操作量ＭＡに応じて算出される。バケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔは、バケット操作量ＭＴに応じて算出される。
【００８４】
作業機用記憶部２６Ｍは、ブーム操作量ＭＢとブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍとの関係を規定する目標速度情報を記憶している。目標速度決定部５２は、目標速度情報を参照することにより、ブーム操作量ＭＢに対応するブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍを決定する。目標速度情報は、例えば、ブーム操作量ＭＢに対するブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍの大きさが記述されたグラフである。目標速度情報は、テーブル又は数式等の形態でもよい。目標速度情報は、アーム操作量ＭＡとアーム目標速度Ｖｃ＿ａｍとの関係を規定する情報を含む。目標速度情報は、バケット操作量ＭＴとバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔとの関係を規定する情報を含む。目標速度決定部５２は、目標速度情報を参照することにより、アーム操作量ＭＡに対応するアーム目標速度Ｖｃ＿ａｍを決定する。目標速度決定部５２は、目標速度情報を参照することにより、バケット操作量ＭＴに対応するバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔを決定する。目標速度決定部５２は、図７に示すように、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍを、目標掘削地形４３Ｉ（目標掘削地形データＵ）に垂直な方向の速度成分（以下、適宜垂直速度成分と称する）Ｖｃｙ＿ｂｍ及び目標掘削地形４３Ｉ（目標掘削地形データＵ）に平行な方向の速度成分（以下、適宜水平速度成分と称する）Ｖｃｘ＿ｂｍに変換する。
【００８５】
例えば、まず、目標速度決定部５２は、傾斜角θ５をセンサ制御装置３９から取得し、グローバル座標系の垂直軸に対して目標掘削地形４３Ｉと直交する方向における傾きを求める。そして、目標速度決定部５２は、これらの傾きからローカル座標系の垂直軸と目標掘削地形４３Ｉに直交する方向との傾きを表す角度β２（図８参照）を求める。
【００８６】
次に、目標速度決定部５２は、図８に示すように、ローカル座標系の垂直軸とブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍの方向とのなす角度β２とから、三角関数によりブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍをローカル座標系の垂直軸方向の速度成分ＶＬ１＿ｂｍと水平軸方向の速度成分ＶＬ２＿ｂｍとに変換する。そして、図９に示すように、目標速度決定部５２は、前述したローカル座標系の垂直軸と目標掘削地形４３Ｉに直交する方向との傾き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＿ｂｍと水平軸方向における速度成分ＶＬ２＿ｂｍとを、前述した目標掘削地形４３Ｉに対する垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ｂｍとに変換する。同様に、目標速度決定部５２は、アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍ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＿ａｍ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ａｍに変換する。目標速度決定部５２は、バケット目標速度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。
【００８７】
距離取得部５３は、図１０に示すように、バケット８の刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの間の距離ｄを取得する。詳細には、距離取得部５３は、前述したように取得した刃先８Ｔの位置情報及び目標掘削地形４３Ｉの位置を示す目標掘削地形データＵ等から、バケット８の刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの間の最短となる距離ｄを算出する。本実施形態では、バケット８の刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの間の最短となる距離ｄに基づいて、掘削制御が実行される。
【００８８】
制限速度決定部５４は、バケット８の刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの間の距離ｄに基づいて、図１に示す作業機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８Ｔが目標掘削地形４３Ｉに接近する方向において許容できる刃先８Ｔの移動速度である。図２に示す作業機用記憶部２６Ｍは、距離ｄと制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔとの関係を規定する制限速度情報を記憶している。
【００８９】
図１１は、制限速度情報の一例を示している。図１１中の横軸は距離ｄ、縦軸は制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔである。本実施形態において、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの外方、すなわち油圧ショベル１００の作業機２側に位置しているときの距離ｄは正の値であり、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの内方、すなわち目標掘削地形４３Ｉよりも掘削対象の内部側に位置しているときの距離ｄは負の値である。これは、例えば、図１０に図示されるように、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの上方に位置しているときの距離ｄは正の値であり、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの下方に位置しているときの距離ｄは負の値であるとも言える。また、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉに対して侵食しない位置にあるときの距離ｄは正の値であり、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉに対して侵食する位置にあるときの距離ｄは負の値であるとも言える。刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉ上に位置しているとき、すなわち刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉと接しているときの距離ｄは０である。
【００９０】
本実施形態において、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの内方から外方に向かうときの速度を正の値とし、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの外方から内方に向かうときの速度を負の値とする。すなわち、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの上方に向かうときの速度を正の値とし、刃先８Ｔが下方に向かうときの速度を負の値とする。
【００９１】
制限速度情報において、距離ｄがｄ１とｄ２との間であるときの制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔの傾きは、距離ｄがｄ１以上又はｄ２以下のときの傾きより小さい。ｄ１は０より大きい。ｄ２は０より小さい。目標掘削地形４３Ｉ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との間であるときの傾きを、距離ｄがｄ１以上又はｄ２以下であるときの傾きよりも小さくする。距離ｄがｄ１以上のとき、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は小さくなる。つまり、距離ｄがｄ１以上のとき、目標掘削地形４３Ｉより上方において刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉから遠いほど、目標掘削地形４３Ｉ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。距離ｄが０以下のとき、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は大きくなる。つまり、バケット８の刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉから遠ざかる距離ｄが０以下のとき、目標掘削地形４３Ｉより下方において刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉから遠いほど、目標掘削地形４３Ｉ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。
【００９２】
距離ｄが第１所定値ｄｔｈ１以上では、制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔは、Ｖｍｉｎとなる。第１所定値ｄｔｈ１は正の値であり、ｄ１より大きい。Ｖｍｉｎは、目標速度の最小値よりも小さい。つまり、距離ｄが第１所定値ｄｔｈ１以上では、作業機２の動作の制限が行われない。したがって、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉの上方において目標掘削地形４３Ｉから大きく離れているときには、作業機２の動作の制限、すなわち掘削制御が行われない。距離ｄが第１所定値ｄｔｈ１より小さいときに、作業機２の動作の制限が行われる。詳細には、後述するように、距離ｄが第１所定値ｄｔｈ１より小さいときに、ブーム６の動作の制限が行われる。
【００９３】
制限速度決定部５４は、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔとアーム目標速度Ｖｃ＿ａｍとバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔとからブーム６の制限速度の垂直速度成分（以下、適宜ブーム６の制限垂直速度成分と称する）Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを算出する。制限速度決定部５４は、図１２に示すように、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔから、アーム目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍと、バケット目標速度の垂直速度成分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を算出する。
【００９４】
制限速度決定部５４は、図１３に示すように、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを、ブーム６の制限速度（ブーム制限速度）Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに変換する。制限速度決定部５４は、前述したブーム６の傾斜角θ１、アーム７の傾斜角θ２、バケット８の傾斜角θ３、ＧＮＳＳアンテナ２１、２２の基準位置データ及び目標掘削地形データＵ等から、目標掘削地形４３Ｉに垂直な方向とブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔの方向との間の関係を求め、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔを、ブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに変換する。この場合の演算は、前述したブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍから目標掘削地形４３Ｉに垂直な方向の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍを求めた演算と逆の手順により行われる。
【００９５】
図２に示すシャトル弁５１は、ブーム６の操作に基づいて生成されたパイロット油圧と、ブーム介入指令ＣＢＩに基づいて介入弁２７Ｃが生成したパイロット油圧とのうち大きい方を選択して方向制御弁６４に供給する。ブーム介入指令ＣＢＩに基づくパイロット油圧がブーム６の操作に基づいて生成されたパイロット油圧よりも大きい場合、ブーム介入指令ＣＢＩに基づくパイロット油圧によってブームシリンダ１０に対応する方向制御弁６４が動作する。その結果、ブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに基づくブーム６の駆動が実現される。
【００９６】
作業機制御部５７は、作業機２を制御する。作業機制御部５７は、アーム指令信号ＣＡとブーム指令信号ＣＢとブーム介入指令ＣＢＩとバケット指令信号ＣＴとを図２に示す制御弁２７及び介入弁２７Ｃに出力することによって、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とを制御する。アーム指令信号ＣＡとブーム指令信号ＣＢとブーム介入指令ＣＢＩとバケット指令信号ＣＴとは、それぞれブーム指令速度とアーム指令速度とバケット指令速度とに応じた電流値を有する。
【００９７】
ブーム６の上げ操作に基づいて生成されたパイロット油圧がブーム介入指令ＣＢＩに基づくパイロット油圧よりも大きい場合、シャトル弁５１がレバー操作に基づくパイロット油圧を選択する。ブーム６の操作に基づきシャトル弁５１によって選択されたパイロット油圧によってブームシリンダ１０に対応する方向制御弁６４が動作する。すなわち、ブーム６は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍに基づいて駆動されるので、ブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔに基づいては駆動されない。
【００９８】
ブーム６の操作に基づいて生成されたパイロット油圧がブーム介入指令ＣＢＩに基づくパイロット油圧よりも大きい場合、作業機制御部５７は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ、アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍ及びバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔのそれぞれを、ブーム指令速度、アーム指令速度及びバケット指令速度として選択する。作業機制御部５７は、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍ、アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍ及びバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔに応じてブームシリンダ１０、アームシリンダ１１及びバケットシリンダ１２の速度（シリンダ速度）を決定する。そして、作業機制御部５７は、決定したシリンダ速度に基づいて制御弁２７を制御することにより、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を動作させる。
【００９９】
このように、通常運転時において、作業機制御部５７は、ブーム操作量ＭＢとアーム操作量ＭＡとバケット操作量ＭＴとに応じて、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とを動作させる。したがって、ブームシリンダ１０はブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍで動作し、アームシリンダ１１はアーム目標速度Ｖｃ＿ａｍで動作し、バケットシリンダ１２はバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔで動作する。
【０１００】
一方、ブーム介入指令ＣＢＩに基づくパイロット油圧がブーム６の操作に基づいて生成されたパイロット油圧よりも大きい場合、介入の指令に基づく介入弁２７Ｃから出力されたパイロット油圧をシャトル弁５１が選択する。その結果、ブーム６は、ブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔで動作するとともに、アーム７は、アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍで動作する。また、バケット８は、バケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔで動作する。
【０１０１】
図１２を用いて説明したように、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔから、アーム目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット目標速度の垂直速度成分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。したがって、作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが、アーム目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとの和よりも小さいときには、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、ブーム６が上昇する負の値となる。
【０１０２】
したがって、ブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、負の値となる。この場合、作業機制御部５７は、ブーム６を下降させるが、ブーム目標速度Ｖｃ＿ｂｍよりも減速させる。このため、オペレータの違和感を小さく抑えながらバケット８が目標掘削地形４３Ｉを侵食することを抑制することができる。
【０１０３】
作業機２全体の制限速度Ｖｃｙ＿ｌｍｔが、アーム目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍとバケット目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔとの和よりも大きいときには、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、正の値となる。したがって、ブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔは、正の値となる。この場合、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、図２に示す介入弁２７Ｃからの指令信号に基づき、ブーム６が上昇する。このため、目標掘削地形４３Ｉの侵食の拡大を迅速に抑えることができる。
【０１０４】
刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉより上方に位置しているときには、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉに近づくほど、ブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔの絶対値が小さくなるとともに、目標掘削地形４３Ｉに平行な方向へのブーム６の制限速度の速度成分（以下、適宜制限水平速度成分と称する）Ｖｃｘ＿ｂｍ＿ｌｍｔの絶対値も小さくなる。したがって、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉより上方に位置しているときには、刃先８Ｔが目標掘削地形４３Ｉに近づくほど、ブーム６の目標掘削地形４３Ｉに垂直な方向への速度と、ブーム６の目標掘削地形４３Ｉに平行な方向への速度とがともに減速される。油圧ショベル１００のオペレータによって左操作レバー２５Ｌ及び右操作レバー２５Ｒが同時に操作されることにより、ブーム６とアーム７とバケット８とが同時に動作する。このとき、ブーム６とアーム７とバケット８との各目標速度Ｖｃ＿ｂｍ、Ｖｃ＿ａｍ、Ｖｃ＿ｂｋｔが入力されたとして前述した制御を説明すると次の通りである。
【０１０５】
図１４は、目標掘削地形４３Ｉとバケット８の刃先８Ｔとの間の距離ｄが第１所定値ｄｔｈ１より小さく、バケット８の刃先８Ｔが位置Ｐｎ１から位置Ｐｎ２に移動する場合のブーム６の制限速度の変化の一例を示している。位置Ｐｎ２での刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの間の距離は、位置Ｐｎ１での刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの間の距離よりも小さい。このため、位置Ｐｎ２でのブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔ２は、位置Ｐｎ１でのブーム６の制限垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｍ＿ｌｍｔ１よりも小さい。したがって、位置Ｐｎ２でのブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔ２は、位置Ｐｎ１でのブーム制限速度Ｖｃ＿ｂｍ＿ｌｍｔ１よりも小さくなる。また、位置Ｐｎ２でのブーム６の制限水平速度成分Ｖｃｘ＿ｂｍ＿ｌｍｔ２は、位置Ｐｎ１でのブーム６の制限水平速度成分Ｖｃｘ＿ｂｍ＿ｌｍｔ１よりも小さくなる。ただし、このとき、アーム目標速度Ｖｃ＿ａｍ及びバケット目標速度Ｖｃ＿ｂｋｔに対しては、制限は行われない。このため、アーム目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ａｍ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ａｍと、バケット目標速度の垂直速度成分Ｖｃｙ＿ｂｋｔ及び水平速度成分Ｖｃｘ＿ｂｋｔに対しては、制限は行われない。
【０１０６】
前述したように、アーム７に対して制限を行わないことにより、オペレータの掘削意思に対応するアーム操作量ＭＡの変化は、バケット８の刃先８Ｔの速度変化として反映される。このため、本実施形態は、目標掘削地形４３Ｉの侵食の拡大を抑制しながらオペレータの掘削時の操作における違和感を抑えることができる。
【０１０７】
刃先８Ｔの刃先位置Ｐ４は、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって測位されてもよい。したがって、刃先８Ｔと目標掘削地形４３Ｉとの距離ｄは、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって測位されてもよい。バケット制限速度の絶対値は、バケット目標速度の絶対値よりも小さい。バケット制限速度は、例えば前述したアーム制限速度と同様の手法で算出されてもよい。なお、アーム７の制限とともにバケット８の制限が行われてもよい。
【０１０８】
以上、油圧ショベル１００の作業機２が、掘削対象を侵食しないよう作業機２の動作速度を制御するような掘削制御について説明した。掘削制御は、作業機２のバケット８の刃先８Ｔの位置と掘削対象である目標施工情報Ｔの位置情報とに基づいて、バケット８が掘削対象を侵食しそうな位置に動いたことを検知した場合、作業機２のブーム６を上げ動作させる制御であってもよい。次に、油圧ショベル１００が掘削制御を実行しているときに、図５に示す管理センター１１０の管理サーバー１１１から目標施工情報Ｔが油圧ショベル１００に対して送信され、通信部４０が受信したときの制御について説明する。
【０１０９】
（掘削制御中に通信部４０が目標施工情報Ｔを受信した場合）
図１５は、油圧ショベル１００と管理センター１１０とを示す図である。本実施形態において、目標施工情報Ｔは、例えば、油圧ショベル１００の施工対象に応じて管理センター１１０で作成され、管理サーバー１１１に記憶される。前述したように、設計面情報ＴＩは、目標施工情報Ｔを含み、目標施工情報Ｔは、掘削対象の目標形状を示す施工情報を含むものである。管理サーバー１１１に記憶されている目標施工情報Ｔは、管理センター１１０の通信装置１１２及びアンテナ１１２Ａを介して油圧ショベル１００に送信される。
【０１１０】
油圧ショベル１００のイグニッションキー１０３がオンにされたタイミングで、蓄電器１０４から通信部４０を含む機器に給電が行われる。通信部４０が無線通信の機能を備えたものを用いる場合、蓄電器１０４から通信部４０を含む機器に給電が行われた後、油圧ショベル１００はアンテナ４０Ａを介して管理サーバー１１１と無線通信を行い、管理サーバー１１１から目標施工情報Ｔを受信する。イグニッションキー１０３がオンにされたタイミングに限らず、イグニッションキー１０３がオンである限り、通信部４０を含む機器に給電が行われ、管理サーバー１１１や端末装置といった外部装置から目標施工情報Ｔを受信できる状態が継続する。
【０１１１】
管理サーバー１１１から送信された目標施工情報Ｔは、油圧ショベル１００のアンテナ４０Ａを介して通信部４０が受け取る。表示制御装置２８の記憶部２８Ｍは、通信部４０が受け取った目標施工情報Ｔを記憶する。図１５に示す例において、記憶部２８Ｍは、複数の目標施工情報Ｔ＿Ａ、Ｔ＿Ｂ、Ｔ＿Ｃ、・・・Ｔ＿Ｖ、Ｔ＿Ｗを記憶している。目標施工情報Ｔに付されている符号Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・Ｖ、Ｗは、設計面情報のファイル名である。
【０１１２】
油圧ショベル１００が掘削制御を実行する場合、オペレータは、図２に示すスイッチ２９Ｓを操作して、表示制御装置２８に掘削制御を実行する指令を送信する。このとき、オペレータは、掘削制御の対象となる目標施工面４１の範囲を、表示制御装置２８の図示しない入力部によって選択する。表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、選択された範囲に対応する目標施工情報Ｔを記憶部２８Ｍから読み出して、目標掘削地形データＵを生成し、作業機制御装置２６に送信する。この例では、選択された範囲に対応するのは、ファイル名Ａの目標施工情報Ｔ＿Ａであり、目標施工情報Ｔ＿Ａから目標掘削地形データＵ＿Ａが生成されるものとする。作業機制御装置２６は、目標掘削地形データＵ＿Ａを用いて掘削制御を実行する。
【０１１３】
管理サーバー１１１から送信される新たな目標施工情報Ｔｎには、表示制御装置２８の記憶部２８Ｍの目標施工情報Ｔを新たな目標施工情報Ｔｎに更新する旨の命令（更新命令）ＰＣが含まれている。管理サーバー１１１から、新たな目標施工情報Ｔｎ及び更新命令ＰＣが送信され、油圧ショベル１００の通信部４０がこれらを受信すると、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、通信部４０が受信した新たな目標施工情報Ｔｎを記憶部２８Ｍに記憶させる。すると、現在記憶部２８Ｍに記憶されている目標施工情報Ｔは、通信部４０が受信した新たな目標施工情報Ｔｎに書き換えられ、更新される。このように、本実施形態において、処理部２８Ｐは、記憶部２８Ｍが記憶している目標施工情報Ｔを新たな目標施工情報Ｔｎに更新するか否かを決定する。処理部２８Ｐは、新たな目標施工情報Ｔに基づいて目標掘削地形データＵ＿ｎを生成し、作業機制御装置２６は、この目標掘削地形データＵ＿ｎに基づいて掘削制御を実行する。ファイル名Ａの目標施工情報Ｔ＿Ａが新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに書き換えられた場合、処理部２８Ｐは、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに基づいて目標掘削地形データＵ＿Ａｎを生成し、作業機制御装置２６は、この目標掘削地形データＵ＿Ａｎに基づいて掘削制御を実行する。
【０１１４】
管理サーバー１１１から、新たな目標施工情報Ｔｎが油圧ショベル１００に送信される時点において、作業機制御装置２６が、例えば、目標施工情報Ｔ＿Ａから生成された目標掘削地形データＵ＿Ａを用いて掘削制御を実行しているとする。ファイル名Ａの新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを含む新たな目標施工情報Ｔｎを通信部４０が受け取ると、記憶部２８Ｍは、現在の目標施工情報Ｔ＿Ａを新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに書き換える。この時点で、作業機制御装置２６は掘削制御を実行しているので、作業機制御装置２６は、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに基づいて生成された目標掘削地形データＵ＿Ａｎに基づいて掘削制御を実行する。
【０１１５】
しかし、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを通信部４０が受け取る前の目標施工情報Ｔ＿Ａと、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎの内容とが異なる場合、掘削制御の実行中に新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに更新されると、油圧ショベルのオペレータは、目標施工情報Ｔ＿Ａが目標施工情報Ｔ＿Ａｎに更新されたことを認識せずに、更新される前の目標施工情報Ｔ＿Ａに対して作業機２に対して掘削制御が実行されていると認識しながら作業機２を操作し、違和感を覚える可能性がある。その結果、目標形状が、油圧ショベル１００のオペレータが意図しない形状に施工される可能性がある。これを回避するため、制御システム２００は、作業機制御装置２６が掘削制御を実行している場合は、実行中の掘削制御が終了するまで、実行中の掘削制御に使用している目標施工情報Ｔ＿Ａ以外の設計面情報を用いない。このため、制御システム２００は、作業機制御装置２６が掘削制御を実行中に、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎの更新待ち状態であって、掘削制御が実行中である場合は新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを用いないで掘削制御を継続する。
【０１１６】
したがって、本実施形態において、作業機制御装置２６は、掘削制御を実行している場合、実行中の掘削制御に使用している目標施工情報Ｔ＿Ａから生成された目標掘削地形データＵ＿Ａのみを用いて、掘削制御を継続する。このようにすることで、制御システム２００は、油圧ショベル１００を用いた情報化施工を行う際に、油圧ショベル１００のオペレータにとって意図しない施工情報の更新をしないので、オペレータは違和感なく作業機２を操作することができる。
【０１１７】
例えば、通信部４０がファイル名Ａの新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを受け取った場合、記憶部２８Ｍは、実行中の掘削制御に使用している目標施工情報Ｔ＿Ａを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに更新しない。記憶部２８Ｍは、実行中の掘削制御に使用していない、ファイル名Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・Ｖ、Ｗの目標施工情報Ｔ＿Ｂ、Ｔ＿Ｃ、・・・Ｔ＿Ｖ、Ｔ＿Ｗについては、新たな目標施工情報Ｔ＿Ｂｎ、Ｔ＿Ｃｎ、・・・Ｔ＿Ｖｎ、Ｔ＿Ｗｎに更新する。すなわち、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、作業機制御装置２６が掘削制御に使用中の設計面情報のファイル名（この例ではＡ）と、通信部４０が受け取った新たな設計面情報のファイル名（この例ではＡ）とが同一であるときには、掘削制御に使用される設計面情報を、通信部４０が受け取った新たな設計面情報に更新しない。処理部２８Ｐは、新たな設計面情報を受け取った際に、新たな設計面情報ＴＩを受け取ったことを示す受信情報を生成し、表示部２９に受信情報を表示させてもよい。受信情報としては、所定のアイコン、コーションマーク及び文字情報のうち少なくとも一つを用いることができる。例えば、処理部２８Ｐは、使用中の設計面情報のファイル名（この例ではＡ）と、通信部４０が受け取った新たな設計面情報のファイル名（この例ではＡ）とが同一であると判断したら、同一を意味する受信情報を生成して表示部２９に表示させてもよい。また、処理部２８Ｐは、掘削制御が実行されていないときに、新たな設計面情報を受け取った場合も、受信情報を表示部２９に表示してもよい。そして、処理部２８Ｐは、作業機制御装置２６が掘削制御に使用中の設計面情報のファイル名（この例ではＡ）と、通信部４０が受け取った新たな設計面情報のファイル名（この例ではＢ、Ｃ、・・Ｖ、Ｗ）とが同一でないときには、掘削制御に使用される設計面情報を、通信部４０が受け取った新たな設計面情報に更新する。目標施工情報Ｔのファイル名によって目標施工情報Ｔの更新の有無が決定されるようにすると、容易かつ確実に更新の有無を決定できる。
【０１１８】
このようにすることで、作業機制御装置２６は、実行中の掘削制御に使用している目標施工情報Ｔ＿Ａから生成された目標掘削地形データＵ＿Ａのみを用いて掘削制御を継続することができる。また、掘削制御に使用されていない目標施工情報Ｔ＿Ｂ、Ｔ＿Ｃ等は、新たな目標施工情報Ｔ＿Ｂｎ、Ｔ＿Ｃｎ等に更新される。この場合、記憶部２８Ｍは、例えば、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを一時的にバッファに記憶しておき、掘削制御が終了したとき又はエンジン３５を停止させて油圧ショベル１００が休車しているとき等に、掘削制御に使用されていた目標施工情報Ｔ＿Ａを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに更新する。
【０１１９】
（制御例）
図１６は、掘削制御中における制御例（施工情報の更新制御）を示すフローチャートである。ステップＳ１０１において、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、通信部４０が、管理サーバー１１１から新たな目標施工情報Ｔｎを受け取ったか否かを判定する。通信部４０が新たな目標施工情報Ｔｎを受け取った場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）、処理部２８Ｐは、処理をステップＳ１０２に進める。通信部４０が新たな目標施工情報Ｔｎを受け取らなかった場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、処理は終了する。
【０１２０】
ステップＳ１０２において、処理部２８Ｐは、作業機制御装置２６が掘削制御を実行しているか否かを判定する。例えば、作業機制御装置２６は、掘削制御中において、掘削制御の実行信号ＯＰを表示制御装置２８に送信する。表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、実行信号ＯＰを受信している間は、掘削制御が実行中であると判定する（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）。この場合、ステップＳ１０３に進み、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、現在掘削制御に用いられている目標施工情報Ｔを、ステップＳ１０１で通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新しない。
【０１２１】
掘削制御が実行中でない場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、例えば、表示制御装置２８の処理部２８Ｐが実行信号ＯＰを受信しない場合、処理部２８Ｐは、処理をステップＳ１０４に進める。ステップＳ１０４において、処理部２８Ｐは、現在、記憶部２８Ｍが保持している目標施工情報Ｔを、ステップＳ１０１で通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新する。
【０１２２】
本実施形態において、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、目標施工情報Ｔのファイル名に基づいて、作業機制御装置２６が掘削制御に使用する目標施工情報Ｔを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新するか否かを決定した。この他にも、例えば、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、掘削制御に使用中の目標施工情報Ｔの位置情報と、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎの位置情報とが同一であるときには、掘削制御に使用される目標施工情報Ｔを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新しないようにしてもよい。この場合、例えば、掘削制御に使用中の目標施工情報Ｔの目標施工面４１（図４参照）と、新たな目標施工情報Ｔｎの目標施工面４１とが同一平面と見なせる場合、両者の位置情報は同一であるとすることができる。
【０１２３】
本実施形態において、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、掘削制御が実行中でない場合の他に、油圧ショベル１００がキーオフ、すなわちイグニッションキー１０３がオフの状態である場合、掘削制御に使用される目標施工情報Ｔを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新してもよい。例えば、イグニッションキー１０３がオンのときに通信部４０が新たな目標施工情報Ｔｎを受け取った場合、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、記憶部２８Ｍのバッファに新たな目標施工情報Ｔｎを一時的に記憶させる。そして、イグニッションキー１０３がオフになったタイミングで、処理部２８Ｐは、バッファに記憶させた新たな目標施工情報Ｔｎで、現在記憶部２８Ｍに記憶されている目標施工情報Ｔを更新する。このようにすれば、イグニッションキー１０３がオンのときには、掘削制御に使用される目標施工情報Ｔは更新されないので、油圧ショベル１００のオペレータが意図しないような目標施工情報の更新が行われず、オペレータは、目標施工情報が更新されたことを認識して作業機２を操作することができる。
【０１２４】
このような場合、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、管理サーバー１１１から新たな目標施工情報Ｔｎとともに送信された更新命令ＰＣを受け取り、イグニッションキー１０３がオフにされるまで更新命令ＰＣを保持する。更新命令ＰＣが保持されていることにより、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、目標施工情報Ｔの更新を保留する。更新命令ＰＣとイグニッションキー１０３のオフとが両立した場合、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、図示しない自己保持回路を用いて更新の処理が終了するまで蓄電器１０４からの給電を維持する。この状態で、表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、記憶部２８Ｍの目標施工情報Ｔをバッファに記憶させた新たな目標施工情報Ｔｎで更新し、この更新が終了したら更新命令ＰＣを消去するとともに、前述した自己保持回路は、蓄電器１０４からの給電を停止させる。
【０１２５】
イグニッションキー１０３がオフにされてエンジン３５が停止し、油圧ショベル１００が休車している際に、通信部４０等の機器が所定の時間に起動して、管理サーバー１１１から新たな目標施工情報Ｔｎとともに更新命令ＰＣをアンテナ４０Ａを介して受信できるようにしてもよい。この場合、例えば、表示制御装置２８に、所定の時間に表示制御装置２８自身及び通信部４０を起動するためのタイマープログラムを組み込む。タイマープログラムは、例えば夜間の所定の時間になったときに蓄電器１０４から通信部４０等の機器に給電する処理を実行する。さらに、表示制御装置２８は、目標施工情報の更新制御を行う。つまり、記憶部２８Ｍは、記憶済みの目標施工情報Ｔを、受信した新たな目標施工情報Ｔｎに更新し、更新が完了した後にタイマープログラムは蓄電器１０４から通信部４０等の機器への給電を停止する。このように、油圧ショベル１００が休車中に新たな目標施工情報Ｔｎに更新されるため、更新後にオペレータがイグニッションキー１０３をオンにして作業を開始する際に、新たな目標施工情報Ｔｎに基づき作業を開始できるため、オペレータは効率的に施工を進めることができる。
【０１２６】
また、掘削制御が実行されている掘削制御モードの状態で、油圧ショベル１００のオペレータがスイッチ２９Ｓを操作することにより掘削制御モードを解除した際、掘削制御モード時に使用されていた目標施工情報Ｔをバッファに記憶させた新たな目標施工情報Ｔｎに更新させ、記憶部２８Ｍに目標施工情報Ｔとして更新することもできる。オペレータによる掘削制御モードの解除の意思があるため、前述した処理により、掘削制御モードを解除した後に掘削制御モードになった場合、オペレータは、更新された目標施工情報Ｔによって掘削制御が実行されても違和感なく作業機２を操作することができる。
【０１２７】
表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、作業機制御装置２６が掘削制御を実行している場合、かつ作業機２のバケット８が掘削対象から離れるときには、掘削制御に使用される目標施工情報Ｔを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新してもよい。例えば、作業機制御装置２６Ｐ又は表示制御装置２８が、バケット８の刃先８Ｔと掘削対象との距離を算出した結果、所定の距離以上にバケット８の刃先８Ｔが離れた場合、掘削制御モードを自動的に解除して、掘削制御が実行中でない状態にして、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新してもよい。ここで、バケット８の刃先８Ｔの位置と掘削対象との距離を算出するのではなく、作業機２の所定の位置と掘削対象との距離を算出するものであってもよい。このように、バケット８又は作業機２が掘削対象から離れる場合、掘削制御が実行されないので、記憶部２８Ｍの目標施工情報Ｔが新たな目標施工情報Ｔｎで更新されても、オペレータは違和感なく作業機２を操作できる。また、記憶部２８Ｍの目標施工情報Ｔが新たな目標施工情報Ｔｎに迅速に更新されるという利点もある。
【０１２８】
表示制御装置２８の処理部２８Ｐは、掘削制御に使用中の目標施工情報Ｔの位置情報と、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎの位置情報とが同一と見なせる場合、掘削制御に使用される目標施工情報Ｔを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新してもよい。この場合、目標施工情報Ｔと同一と見なせる新たな目標施工情報Ｔｎから生成された目標掘削地形データＵｎに基づいて掘削制御が実行されるので、目標施工情報Ｔから生成された目標掘削地形データＵを用いた場合と同様に掘削制御が介入する。その結果、油圧ショベル１００を用いた情報化施工を行う際に、前述したように目標施工情報Ｔと同一と見なせる新たな目標施工情報Ｔｎに、目標施工情報Ｔが更新されたとしても、掘削対象の目標形状は不変であるため、オペレータが意図しない目標施工情報Ｔの更新とはならず、オペレータは違和感なく作業機２の操作を行うことができる。また、前述したように、取得済みの目標施工情報Ｔの位置情報と新たな目標施工情報Ｔｎの位置情報とが同一と見なせる場合に、新たな目標施工情報Ｔｎに更新することで、油圧ショベル１００のオペレータは違和感なく作業機２の操作を行うことができる。また、記憶部２８Ｍの目標施工情報Ｔが新たな目標施工情報Ｔｎに迅速に更新されるという利点もある。
【０１２９】
また、表示制御装置２８の処理部２８Ｐが、掘削制御に使用される目標施工情報Ｔを、通信部４０が受け取った新たな目標施工情報Ｔｎに更新しているとき、掘削制御を実行する指令があった場合でも作業機制御装置２６は掘削制御を実行しないようにしてもよい。このようにしても、油圧ショベル１００を用いた情報化施工を行う際に、オペレータが意図しない目標施工情報Ｔの更新が行われないので、オペレータは違和感なく作業機２の操作を行うことができる。
【０１３０】
作業機制御装置２６が掘削制御を実行中における、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎの更新待ちである状態とは、次のような場合を含む。前述したように、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを一旦バッファに記憶させた状態で保持しておく状態の他、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎを取得していても、表示制御装置２８の地形データ生成部２８Ｃが目標掘削地形４３Ｉを求める処理を行わない状態又は目標掘削地形４３Ｉを求める処理を行っても新たな目標掘削地形４３Ｉとして更新しない状態等が、更新待ち状態である。また、掘削制御の実行中は、油圧ショベル１００の外部から新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎ又は目標掘削地形４３Ｉを受け付けない状態も更新待ち状態である。例えば、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎが、外部から油圧ショベル１００に送信されても受け付けない状態も更新待ち状態である。あるいは、例えば、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎに基づく目標掘削地形４３Ｉが、管理サーバー１１１といった外部装置等で生成又は記憶されていて、その目標掘削地形４３Ｉが油圧ショベル１００に送信されても受け付けない状態も更新待ち状態である。この場合、油圧ショベル１００に送信された、新たな目標掘削地形４３Ｉが、新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎとなる。このように、油圧ショベル１００の外部から、目標掘削地形４３Ｉの生成に必要な新たな目標施工情報Ｔ＿Ａｎ又は新たな目標掘削地形４３Ｉが直接、送信されても、制御システム２００は、目標施工情報Ｔ＿Ａｎの受信を拒否するようにしてもよい。
【０１３１】
以上、本実施形態を説明したが、上述した内容により本実施形態が限定されるものではない。また、上述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、上述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、本実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。例えば、作業機２は、ブーム６、アーム７及び作業具であるバケット８を有しているが、作業機２に装着される作業具はこれに限られず、バケット８には限定されない。
【０１３２】
また、本実施形態では油圧ショベル１００を例にとり、図１６に示したように目標施工情報の更新制御を説明したが、本実施形態のように、目標掘削地形データＵを掘り込んで侵食しないように目標掘削地形データＵに沿ってブレードを制御可能な掘削制御を可能としたブルドーザ又はモータグレーダに対しても、通信部４０、処理部２８Ｐ及び記憶部２８Ｍ等の必要な装置を用いることで、目標施工情報の更新制御を実現でき、掘削機械のオペレータは情報化施工における作業機の操作を適切に実行できる。
【符号の説明】
【０１３３】
１  車両本体
２  作業機
３  上部旋回体
５  走行装置
６  ブーム
７  アーム
８  バケット
８Ｂ  刃
８Ｔ  刃先
１９  位置検出部
２０  ３次元位置センサ
２１、２２  アンテナ
２３  グローバル座標演算部
２５  操作装置
２６  作業機制御装置
２７  制御弁
２８  表示制御装置
２８Ｍ  記憶部
２８Ｐ  処理部
２９  表示部
２９Ｓ  スイッチ
２９Ｉ  入力部
３５  エンジン
３６、３７  油圧ポンプ
３９  センサ制御装置
４０  通信部
４１  目標施工面
４３Ｉ  目標掘削地形
４４  掘削対象位置
５２  目標速度決定部
５３  距離取得部
５４  制限速度決定部
５７  作業機制御部
１００  油圧ショベル
１０３  イグニッションキー
１１０  管理センター
１１１  管理サーバー
２００  制御システム
【要約】
掘削機械の制御システムは、作業機を備えた掘削機械を制御する制御システムであり、前記掘削機械の外部と通信して、前記作業機が掘削する掘削対象に関する情報である施工情報を受け取る通信部と、前記通信部が受け取った前記施工情報を記憶する記憶部と、前記作業機の位置及び前記記憶部に記憶されている前記施工情報に基づいて、前記作業機が前記掘削対象を侵食しないように前記作業機の動作を制御する掘削制御を実行する作業機制御部と、前記作業機制御部による前記作業機の制御状態に応じて、前記作業機制御部が前記掘削制御に使用する施工情報を、前記通信部が受け取った新たな施工情報に更新するか否かを決定する処理部と、を含む。【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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