(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両本体と、
前記車両本体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対する回転軸であるバケット軸及び前記バケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心に回転可能なバケットとを有する、作業機と、
前記バケットに設けられ、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出する角度センサと、
前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、前記作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を実行する作業機制御部とを備え、
前記作業機制御部は、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、前記作業機制御を開始し、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始しない、作業車両。
【請求項２】
前記作業機制御部は、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、あるいは第２の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始し、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上でありかつ第２の閾値未満である場合、前記作業機制御を開始しない、請求項１記載の作業車両。
【請求項３】
水平面に対する車両本体の傾きを検出する傾き検出部と、
作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得する姿勢状態取得部と、
前記車両本体の傾きと前記作業機の姿勢情報とに基づいて水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出するチルト軸角度算出部とをさらに備え、
前記作業機制御部は、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であり、かつ前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値未満である場合、前記作業機制御を開始し、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であり、かつ前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が前記第２の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始しない、請求項１記載の作業車両。
【請求項４】
オペレータからの前記作業機制御の開始の指示を受け付けることが可能な操作部をさらに備え、
前記作業機制御部は、前記操作部からの開始の指示に従って前記作業機制御を実行し、
前記操作部は、前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合に前記オペレータからの前記作業機制御の開始の指示を受け付けない、請求項１記載の作業車両。
【請求項５】
表示部と、
前記表示部の表示内容を制御する表示制御部とをさらに備え、
前記表示制御部は、前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合に前記オペレータからの前記作業機制御の開始ができない旨の情報を前記表示部に表示する、請求項４記載の作業車両。
【請求項６】
車両本体と、
前記車両本体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対する回転軸であるバケット軸及び前記バケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心に回転可能なバケットとを有する、作業機と、
水平面に対する車両本体の傾きを検出する傾き検出部と、
作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得する姿勢状態取得部と、
前記車両本体の傾きと前記作業機の姿勢情報とに基づいて、水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出するチルト軸角度算出部と、
前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、前記作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を実行する作業機制御部とを備え、
前記作業機制御部は、
前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合、前記作業機制御を開始し、
前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始しない、作業車両。
【請求項７】
前記作業機制御部は、
前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合、あるいは第２の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始し、
前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が前記第１の閾値以上でありかつ第２の閾値未満である場合、前記作業機制御を開始しない、請求項６記載の作業車両。
【請求項８】
オペレータからの前記作業機制御の開始の指示を受け付けることが可能な操作部をさらに備え、
前記作業機制御部は、前記操作部からの開始の指示に従って前記作業機制御を実行し、
前記操作部は、前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合に前記オペレータからの前記作業機制御の開始の指示を受け付けない、請求項６記載の作業車両。
【請求項９】
表示部と、
前記表示部の表示内容を制御する表示制御部とをさらに備え、
前記表示制御部は、前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合に前記オペレータからの前記作業機制御の開始ができない旨の情報を前記表示部に表示する、請求項８記載の作業車両。
【請求項１０】
車両本体と、
前記車両本体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対する回転軸であるバケット軸及び前記バケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心に回転可能なバケットとを有する、作業機と、
前記バケットに設けられ、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出する角度センサと、
前記角度センサの検出結果に基づいて前記作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得する姿勢状態取得部と、
前記姿勢情報に基づいて前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対する前記バケットの姿勢状態を表示する表示制御部とを備え、
前記表示制御部は、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合には前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度に従う前記バケットの姿勢状態を表示し、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合には前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの前記角度センサの検出結果に基づいて前記バケットの姿勢状態を表示する、作業車両。
【請求項１１】
車両本体の傾きを検出する傾き検出部と、
前記車両本体の傾きと前記作業機の姿勢情報とに基づいて水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出するチルト軸角度算出部とをさらに備え、
前記表示制御部は、
前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値未満であり、前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合には前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度に従う前記バケットの姿勢状態を表示し、
前記チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が前記第２の閾値以上、あるいは、前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合には前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの前記角度センサの検出結果に基づいて前記バケットの姿勢状態を表示する、請求項１０記載の作業車両。
【請求項１２】
前記表示制御部は、前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合には前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの前記角度センサの検出結果に基づいて前記バケットの姿勢状態を固定表示する、請求項１０記載の作業車両。
【請求項１３】
前記表示制御部は、前記角度センサの検出精度を示すアイコンをさらに表示し、
前記角度センサで検出したバケットの傾斜角度に基づいて前記アイコンの状態を変化させる、請求項１０記載の作業車両。
【請求項１４】
車両本体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対する回転軸であるバケット軸及び前記バケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心に回転可能なバケットとを有する、作業機を含む作業車両の制御方法であって、
水平面に対するバケットの傾斜角度を検出するステップと、
検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、前記作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を開始するステップと、
検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始しないステップとを備える、作業車両の制御方法。
【請求項１５】
車両本体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対する回転軸であるバケット軸及び前記バケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心に回転可能なバケットとを有する、作業機を含む作業車両の制御方法であって、
水平面に対する車両本体の傾きを検出するステップと、
前記作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得するステップと、
前記車両本体の傾きと前記作業機の姿勢情報とに基づいて、水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出するステップと、
算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、前記作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を開始するステップと、
算出したチルト軸の傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合、前記作業機制御を開始しないステップとを備える、作業車両の制御方法。
【請求項１６】
車両本体に対して回転可能なブームと、前記ブームに対して回転可能なアームと、前記アームに対する回転軸であるバケット軸及び前記バケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心に回転可能なバケットとを有する、作業機を含む作業車両の制御方法であって、
水平面に対するバケットの傾斜角度を検出するステップと、
検出したバケットの傾斜角度に基づいて前記作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得するステップと、
検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対する前記バケットの姿勢状態を、前記姿勢情報に基づいて表示するステップと、
検出したバケットの傾斜角度が前記第１の閾値以上である場合にはバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときのバケットの傾斜角度に基づく姿勢情報を取得し、当該姿勢情報に基づいて前記バケットの姿勢状態を表示するステップとを備える、作業車両の制御方法。
【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の刃先を制御する掘削制御が知られている。また、車幅方向におけるバケットの両端を車幅方向の軸に対して傾けることが可能なチルト式バケット（チルトバケット）が知られている。チルト式バケットは、特開２０１４−７４３１９号公報に示されるようにアームに対してバケットをチルトさせるチルト用アクチュエータによって傾けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７４３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方で、チルト式バケットにおいて、チルト角度センサを使ってバケットのチルト角度データを取得することが可能である。【０００５】
バケットは、チルト用アクチュエータの駆動によって車幅方向の軸に対して傾斜するとともに、作業機の通常動作によっても車両前後方向の軸に対して傾斜する。そのため、作業機の動作により、チルト角度センサは、チルト用アクチュエータの駆動に基づくチルト角度データを取得することが困難となる可能性がある。このような場合、精度の良いチルト角度データに基づいて掘削制御を行うことができず、掘削制御の精度が低下する可能性がある。【０００６】
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、チルト式バケットを用いる作業車両において、掘削制御の精度の低下を防止する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある局面に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、角度センサと、作業機制御部とを備える。作業機は、ブームと、アームと、バケットとを有する。ブームは、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能である。アームは、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能である。バケットは、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能である。角度センサは、バケットに設けられ、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出する。作業機制御部は、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を実行する。作業機制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機制御を開始し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合、作業機制御を開始しない。【０００８】
上記によれば、作業機制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合に作業機制御を開始し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合には作業機制御を開始しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態での作業機制御を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態での作業機制御を禁止することにより、掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【０００９】
好ましくは、作業機制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、あるいは第２の閾値以上である場合、作業機制御を開始し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上でありかつ第２の閾値未満である場合、作業機制御を開始しない。【００１０】
上記によれば、作業機制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満あるいは第２の閾値である場合に作業機制御を実行し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上でありかつ第２の閾値未満である場合には作業機制御を実行しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い範囲状態での作業機制御を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する範囲状態での作業機制御を禁止することにより、掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【００１１】
好ましくは、作業車両は、傾き検出部と、姿勢状態取得部と、チルト軸角度算出部とをさらに備える。傾き検出部は、水平面に対する車両本体の傾きを検出する。姿勢状態取得部は、作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得する。チルト軸角度算出部は、車両本体の傾きと作業機の姿勢情報とに基づいて水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出する。作業機制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値未満である場合、作業機制御を開始し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値以上である場合、作業機制御を開始しない。【００１２】
上記によれば、作業機制御部は、さらにチルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値未満である場合に作業機制御を実行し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値以上である場合には作業機制御を実行しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態での作業機を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態での作業機を禁止することにより、さらに掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【００１３】
好ましくは、作業車両は、操作部をさらに備える。操作部は、オペレータからの作業機制御の開始の指示を受け付けることが可能である。作業機制御部は、操作部からの開始の指示に従って作業機制御を実行し、操作部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合にオペレータからの作業機制御の開始の指示を受け付けない。【００１４】
上記によれば、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態でオペレータの作業機制御の開始の指示を受け付けないことにより、オペレータに対して掘削精度が低下していることを認知させ、掘削精度の高い状態での作業機制御の実行を促すことができる。【００１５】
好ましくは、作業車両は、表示部と、表示制御部とをさらに備える。表示制御部は、表示部の表示内容を制御する。表示制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合にオペレータからの作業機制御の開始ができない旨の情報を表示部に表示する。【００１６】
上記によれば、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態でオペレータに対して掘削精度が低下していることを報知することにより、掘削精度の高い状態での作業機制御の実行を促すことができる。【００１７】
本発明の別の局面に従う作業車両は、車両本体と、作業機と、傾き検出部と、姿勢状態取得部と、チルト軸角度算出部と、作業機制御部とを備える。作業機は、ブームと、アームと、バケットとを有する。ブームは、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能である。アームは、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能である。バケットは、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能である。傾き検出部は、水平面に対する車両本体の傾きを検出する。姿勢状態取得部は、作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得する。チルト軸角度算出部は、車両本体の傾きと作業機の姿勢情報とに基づいて、水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出する。作業機制御部は、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を実行する。作業機制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機制御を開始し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合、作業機制御を開始しない。【００１８】
上記によれば、作業機制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合に作業機制御を実行し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合には作業機制御を実行しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態での作業機制御を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態での作業機制御を禁止することにより、掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【００１９】
好ましくは、作業機制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合、あるいは第２の閾値以上である場合、作業機制御を開始し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上でありかつ第２の閾値未満である場合、作業機制御を開始しない。【００２０】
上記によれば、作業機制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満あるいは第２の閾値である場合に作業機制御を実行し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上でありかつ第２の閾値未満である場合には作業機制御を実行しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い範囲状態での作業機制御を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する範囲状態での作業機制御を禁止することにより、掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【００２１】
好ましくは、作業車両は、操作部をさらに備える。操作部は、オペレータからの作業機制御の開始の指示を受け付けることが可能である。作業機制御部は、操作部からの開始の指示に従って作業機制御を実行する。操作部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合にオペレータからの作業機制御の開始の指示を受け付けない。【００２２】
上記によれば、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態でオペレータの作業機の開始の指示を受け付けないことにより、オペレータに対して掘削精度が低下していることを認知させ、掘削精度の高い状態での作業機制御の実行を促すことができる。【００２３】
好ましくは、作業車両は、表示部と、表示制御部とをさらに備える。表示制御部は、表示部の表示内容を制御する。表示制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合にオペレータからの作業機制御の開始ができない旨の情報を表示部に表示する。【００２４】
上記によれば、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態でオペレータに対して掘削精度が低下していることを報知することにより、掘削精度の高い状態での作業機制御の実行を促すことができる。【００２５】
本発明のさらに別の局面に従う作業車両は、作業機と、角度センサと、姿勢状態取得部と、表示制御部とを備える。作業機は、ブームと、アームと、バケットとを有する。ブームは、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能である。アームは、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能である。バケットは、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能である。角度センサは、バケットに設けられ、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出する。【００２６】
姿勢状態取得部は、角度センサの検出結果に基づいて作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得する。表示制御部は、姿勢情報に基づいて作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対するバケットの姿勢状態を表示する。表示制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度に従うバケットの姿勢状態を表示し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの角度センサの検出結果に基づいてバケットの姿勢状態を表示する。【００２７】
上記によれば、表示制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度に従うバケットの姿勢状態を表示し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合にはバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの角度センサの検出結果に基づいてバケットの姿勢状態を表示する。バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態でのバケットの姿勢状態を表示することにより、検出精度が高い情報に基づく表示により精度の高い掘削作業を実行することができる。【００２８】
好ましくは、作業車両は、傾き検出部と、チルト軸角度算出部とをさらに備える。傾き検出部は、水平面に対する車両本体の傾きを検出する。チルト軸角度算出部は、車両本体の傾きと作業機の姿勢情報とに基づいて水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出する。表示制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値未満であり、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度に従うバケットの姿勢状態を表示し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値以上、あるいは、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの角度センサの検出結果に基づいてバケットの姿勢状態を表示する。【００２９】
上記によれば、表示制御部は、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値未満である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度に従うバケットの姿勢状態を表示し、チルト軸角度算出部で算出したチルト軸の傾斜角度が第２の閾値以上である場合にはバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの角度センサの検出結果に基づいてバケットの姿勢状態を表示する。バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態でのバケットの姿勢状態を表示することにより、さらに精度の高い掘削作業を実行することができる。【００３０】
好ましくは、表示制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの角度センサの検出結果に基づいてバケットの姿勢状態を固定表示する。【００３１】
上記によれば、表示制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合には角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときの角度センサの検出結果に基づいてバケットの姿勢状態を固定表示することにより、検出精度が高い情報に基づく固定表示によりオペレータに対する誤認識を抑制することができる。【００３２】
好ましくは、表示制御部は、角度センサの検出精度を示すアイコンをさらに表示し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度に基づいてアイコンの状態を変化させる。【００３３】
上記によれば、オペレータに検出精度の状況を瞬時に把握させることが可能であり、精度の高い掘削作業を実行することが可能である。【００３４】
本発明のある局面に従う作業車両の制御方法は、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能なブームと、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能なアームと、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能なバケットとを有する、作業機を含む作業車両の制御方法である。当該制御方法は、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出するステップと、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を開始するステップと、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合、作業機制御を開始しないステップとを備える。【００３５】
上記によれば、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合に作業機制御を開始し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合には作業機制御を開始しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態での作業機制御を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態での作業機制御を禁止することにより、掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【００３６】
本発明の別の局面に従う作業車両の制御方法は、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能なブームと、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能なアームと、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能なバケットとを有する、作業機を含む作業車両の制御方法である。当該制御方法は、水平面に対する車両本体の傾きを検出するステップと、作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得するステップと、車両本体の傾きと作業機の姿勢情報とに基づいて、水平面に対するチルト軸の傾斜角度を算出するステップと、算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を開始するステップと、算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合、作業機制御を開始しないステップとを備える。【００３７】
上記によれば、算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値未満である場合に作業機制御を実行し、算出したチルト軸の傾斜角度が第１の閾値以上である場合には作業機制御を実行しないことにより、バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態での作業機制御を実行し、バケットの傾斜角度の検出精度が低下する状態での作業機制御を禁止することにより、掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。【００３８】
本発明のさらに別の局面に従う作業車両の制御方法は、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能なブームと、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能なアームと、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能なバケットとを有する、作業機を含む作業車両の制御方法である。当該制御方法は、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出するステップと、検出したバケットの傾斜角度に基づいて作業機の姿勢に関する姿勢情報を取得するステップと、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対するバケットの姿勢状態を、姿勢情報に基づいて表示するステップと、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合にはバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときのバケットの傾斜角度に基づく姿勢情報を取得し、当該姿勢情報に基づいてバケットの姿勢状態を表示するステップとを備える。【００３９】
上記によれば、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合には検出したバケットの傾斜角度に従うバケットの姿勢状態を表示し、検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合にはバケットの傾斜角度が第１の閾値未満であったときのバケットの傾斜角度に基づく姿勢情報を取得し、当該姿勢情報に基づいてバケットの姿勢状態を表示する。バケットの傾斜角度の検出精度が高い状態でのバケットの姿勢状態を表示することにより、検出精度が高い情報に基づく表示により精度の高い掘削作業を実行することができる。
【発明の効果】
【００４０】
作業車両は、掘削制御の精度の低下を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係るバケット８の一例を示す側断面図である。
【図３】実施形態に係るバケット８の一例を示す正面図である。
【図４】実施形態に基づく油圧ショベルＣＭを模式的に示す側面図である。
【図５】実施形態に基づく油圧ショベルＣＭを模式的に示す背面図である。
【図６】実施形態に基づく油圧ショベルＣＭを模式的に示す平面図である。
【図７】実施形態に基づくバケット８を模式的に示す側面図である。
【図８】実施形態に基づくバケット８を模式的に示す正面図である。
【図９】制限掘削制御（介入制御）が行われるときの作業機２の動作の一例を模式的に示す図である。
【図１０】実施形態に基づく制御システム２００の機能構成を示すブロック図である。
【図１１】実施形態に基づくチルト角度センサ７０の原理を説明するための模式図である。
【図１２】実施形態に基づくチルト角度センサの検出精度を説明する図である。
【図１３】制限掘削制御受付禁止部２６Ｂの制限掘削制御モードへの移行を制御するフロー図である。
【図１４】実施形態に基づく表示部２９の一例を示す図である。
【図１５】別の実施形態に基づく表示コントローラ２８の表示処理を説明するフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
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が、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構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【００４３】
以下の説明においては、グローバル座標系及びローカル座標系のそれぞれを設定し、それら座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。グローバル座標系は、地球に固定された原点Ｐｒ（図４参照）を基準とした座標系である。ローカル座標系は、作業車両ＣＭの車両本体１に固定された原点Ｐ０（図４参照）を基準とした座標系である。ローカル座標系を、車両本体座標系、と称してもよい。
【００４４】
また、以下の説明においては、グローバル座標系を、ＸｇＹｇＺｇ直交座標系で示す。後述するように、グローバル座標系の基準位置（原点）Ｐｇは、作業エリアに位置する。水平面内の一方向をＸｇ軸方向、水平面内においてＸｇ軸方向と直交する方向をＹｇ軸方向、Ｘｇ軸方向及びＹｇ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺｇ軸方向とする。また、Ｘｇ軸、Ｙｇ軸、及びＺｇ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸｇ、θＹｇ、及びθＺｇ方向とする。Ｘｇ軸は、ＹｇＺｇ平面と直交する。Ｙｇ軸は、ＸｇＺｇ平面と直交する。Ｚｇ軸は、ＸｇＹｇ平面と直交する。ＸｇＹｇ平面は、水平面と平行である。Ｚｇ軸方向は、鉛直方向である。
【００４５】
また、以下の説明においては、ローカル座標系を、ＸＹＺ直交座標系で示す。後述するように、ローカル座標系の基準位置（原点）Ｐ０は、旋回体３の旋回中心ＡＸに位置する。ある平面内の一方向をＸ軸方向、その平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向、Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ、及びθＺ方向とする。Ｘ軸は、ＹＺ平面と直交する。Ｙ軸は、ＸＺ平面と直交する。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。
【００４６】
［作業車両の全体構成］
図１は、実施形態に基づく作業車両の一例を示す斜視図である。
【００４７】
図１に示されるように、本例においては、作業車両として油圧により作動する作業機２を備える油圧ショベルＣＭを例に挙げて説明する。
【００４８】
油圧ショベルＣＭは、車両本体１と、作業機２とを備える。後述するように、油圧ショベルＣＭには掘削制御を実行する制御システム２００が搭載されている。
【００４９】
車両本体１は、旋回体３と、運転室４と、走行装置５とを有する。
旋回体３は、走行装置５の上に配置される。走行装置５は、旋回体３を支持する。旋回体３は、旋回軸ＡＸを中心に旋回可能である。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において油圧ショベルＣＭを操作する。走行装置５は、一対の履帯５Ｃｒを有する。履帯５Ｃｒの回転により、油圧ショベルＣＭが走行する。なお、走行装置５が車輪（タイヤ）で構成されていてもよい。
【００５０】
本実施形態では、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を説明する。
【００５１】
前後方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした前後方向をいう。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータを基準とした左右方向をいう。左右方向は、車両の幅方向（車幅方向）に一致する。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対する方向を前方向とし、前方向とは反対の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右側、左側をそれぞれ右方向、左方向とする。前後方向は、Ｘ軸方向であり、左右方向は、Ｙ軸方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対する方向は、前方向（＋Ｘ方向）であり、前方向の反対方向は、後方向（−Ｘ方向）である。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車幅方向の一側の方向は、右方向（＋Ｙ方向）であり、車幅方向の他側の方向は、左方向（−Ｙ方向）である。
【００５２】
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、エンジン及び油圧ポンプなどが配置される。
【００５３】
作業機２は、旋回体３に接続される。
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、チルトシリンダ３０とを有する。
【００５４】
ブーム６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は、アームピン１４を介してブーム６に接続される。バケット８は、バケットピン１５及びチルトピン８０を介してアーム７に接続される。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６の基端部（ブームフート）と旋回体３とが接続される。ブーム６の先端部（ブームトップ）とアーム７の基端部（アームフート）とが接続される。アーム７の先端部（アームトップ）とバケット８の基端部とが接続される。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、及びチルトシリンダ３０はいずれも、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
【００５５】
作業機２は、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。第１ストロークセンサ１６は、ブームシリンダ１０に配置され、ブームシリンダ１０のストローク長さ（ブームシリンダ長）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に配置され、アームシリンダ１１のストローク長さ（アームシリンダ長）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に配置され、バケットシリンダ１２のストローク長さ（バケットシリンダ長）を検出する。
【００５６】
ブーム６は、回転軸であるブーム軸Ｊ１を中心に旋回体３に対して回転可能である。アーム７は、ブーム軸Ｊ１と平行な回転軸であるアーム軸Ｊ２を中心にブーム６に対して回転可能である。バケット８は、ブーム軸Ｊ１及びアーム軸Ｊ２と平行な回転軸であるバケット軸Ｊ３を中心にアーム７に対して回転可能である。バケット８は、バケット軸Ｊ３と直交する回転軸であるチルト軸Ｊ４を中心にアーム７に対して回転可能である。ブームピン１３は、ブーム軸Ｊ１を有する。アームピン１４は、アーム軸Ｊ２を有する。バケットピン１５は、バケット軸Ｊ３を有する。チルトピン８０は、チルト軸Ｊ４を有する。
【００５７】
ブーム軸Ｊ１、アーム軸Ｊ２、及びバケット軸Ｊ３のそれぞれは、Ｙ軸と平行である。ブーム６、アーム７、及びバケット８のそれぞれは、θｙ方向に回転可能である。
【００５８】
以下の説明においては、ブームシリンダ１０のストローク長さをブームシリンダ長又はブームストロークとも称する。また、アームシリンダ１１のストローク長さをアームシリンダ長又はアームストロークとも称する。また、バケットシリンダ１２のストローク長さをバケットシリンダ長又はバケットストロークとも称する。チルトシリンダ３０のストローク長さをチルトシリンダ長とも称する。
【００５９】
また、以下の説明において、ブームシリンダ長、アームシリンダ長、バケットシリンダ長、及びチルトシリンダ長を総称してシリンダ長データとも称する。
【００６０】
［バケットの構成］
次に、実施形態に基づくバケット８について説明する。
【００６１】
図２は、実施形態に係るバケット８の一例を示す側断面図である。図３は、実施形態に係るバケット８の一例を示す正面図である。
【００６２】
バケット８は、チルト式バケットである。
図２及び図３に示されるように、作業機２は、バケット軸Ｊ３及びバケット軸Ｊ３と直交するチルト軸Ｊ４のそれぞれを中心にアーム７に対して回転可能なバケット８を有する。バケット８は、バケットピン１５（バケット軸Ｊ３）を中心にアーム７に回転可能に支持されている。バケット８は、チルトピン８０（チルト軸Ｊ４）を中心にアーム７に回転可能に支持される。
【００６３】
バケット８は、接続部材（台枠）９０を介して、アーム７の先端部に接続される。バケットピン１５は、アーム７と接続部材９０とを連結する。チルトピン８０は、接続部材９０とバケット８とを連結する。バケット８は、接続部材９０を介して、アーム７に回転可能に接続される。
【００６４】
バケット８は、底板８１と、背板８２と、上板８３と、側板８４と、側板８５とを有する。底板８１と上板８３と側板８４と側板８５とによって、バケット８の開口部８６が規定される。
【００６５】
バケット８は、上板８３の上部に設けられたブラケット８７を有する。ブラケット８７は、上板８３の前後位置に設置される。ブラケット８７は、接続部材９０及びチルトピン８０と連結される。
【００６６】
接続部材９０は、プレート部材９１と、ブラケット９２，９３とを有する。ブラケット９２は、プレート部材９１の上面に設けられる。ブラケット９３は、プレート部材９１の下面に設けられる。ブラケット９２は、アーム７及び後述する第２リンク部材９５と連結される。ブラケット９３はブラケット８７の上部に設置され、チルトピン８０及びブラケット８７と連結される。
【００６７】
バケットピン１５は、接続部材９０のブラケット９２とアーム７の先端部とを連結する。チルトピン８０は、接続部材９０のブラケット９３とバケット８のブラケット８７とを連結する。これにより、アーム７に対して接続部材９０及びバケット８がバケット軸Ｊ３を中心に回転可能となり、接続部材９０に対してバケット８がチルト軸Ｊ４を中心に回転可能となる。
【００６８】
作業機２は、第１リンク部材９４と、第２リンク部材９５とを有する。第１リンク部材９４は、第１リンクピン９４Ｐを介してアーム７に回転可能に接続される。第２リンク部材９５は、第２リンクピン９５Ｐを介してブラケット９２に回転可能に接続される。
【００６９】
第１リンク部材９４の基端部が第１リンクピン９４Ｐを介してアーム７に接続される。第２リンク部材９５の基端部が第２リンクピン９５Ｐを介してブラケット９２に接続される。第１リンク部材９４の先端部と第２リンク部材９５の先端部とが、バケットシリンダトップピン９６を介して連結される。
【００７０】
バケットシリンダ１２の先端部は、バケットシリンダトップピン９６を介して、第１リンク部材９４の先端部及び第２リンク部材９５の先端部と回転可能に接続される。バケットシリンダ１２の伸縮によって、接続部材９０がバケット８と一緒にバケット軸Ｊ３を中心に回転する。
【００７１】
チルトシリンダ３０は、接続部材９０に設けられたブラケット９７、及びバケット８に設けられたブラケット８８にそれぞれ接続される。チルトシリンダ３０のロッドがピンを介してブラケット９７に接続される。チルトシリンダ３０の本体部がピンを介してブラケット８８に接続される。チルトシリンダ３０の伸縮によって、バケット８はチルト軸Ｊ４を中心に回転する。
【００７２】
このように、バケット８は、バケットシリンダ１２の作動により、バケット軸Ｊ３を中心に回転する。バケット８は、チルトシリンダ３０の作動により、チルト軸Ｊ４を中心に回転する。バケット軸Ｊ３を中心とするバケット８の回転により、チルトピン８０（チルト軸Ｊ４）が、バケット８と一緒に回転（傾斜）する。
【００７３】
作業機２は、チルト軸Ｊ４を中心とするバケット８の回転角度（チルト角度）δおよびバケット軸Ｊ３を中心とするバケット８の回転角度（ピッチ角度）φを示すバケット角度データを検出するチルト角度センサ７０を有する。
【００７４】
具体的には、チルト角度センサ７０は、グローバル座標系における水平面に対するバケット８の角度を検出する。チルト角度センサ７０は、水平面に含まれる直交する２つの軸に対する角度をそれぞれ検出可能な角度センサであり、θＸｇ方向、及びθＹｇ方向に関する２つの方向に関する傾斜角度を検出する。チルト角度センサ７０は、バケット８に設けられる。
【００７５】
［油圧ショベルの構造］
図４は、実施形態に基づく油圧ショベルＣＭを模式的に示す側面図である。図５は、実施形態に基づく油圧ショベルＣＭを模式的に示す背面図である。図６は、実施形態に基づく油圧ショベルＣＭを模式的に示す平面図である。
【００７６】
ブーム軸Ｊ１とアーム軸Ｊ２との距離Ｌ１を、ブーム長さＬ１とする。アーム軸Ｊ２とバケット軸Ｊ３との距離Ｌ２を、アーム長さＬ２とする。バケット軸Ｊ３とバケット８の先端部８ａとの距離Ｌ３を、バケット長さＬ３とする。バケット８の先端部８ａは、バケット８の刃先である。
【００７７】
油圧ショベルＣＭは、車両本体１の現在位置を示す車両本体位置データＰ、及び車両本体１の姿勢を示す車両本体姿勢データＱを検出可能な位置検出装置２０を備えている。
【００７８】
車両本体位置データＰは、グローバル座標系における車両本体１の現在位置（Ｘｇ位置、Ｙｇ位置、及びＺｇ位置）の情報を含む。
【００７９】
車両本体姿勢データＱは、θＸｇ方向、θＹｇ方向、及びθＺｇ方向に関する旋回体３の位置情報を含む。
【００８０】
車両本体１の車両本体姿勢データＱは、水平面（ＸｇＹｇ平面）に対する旋回体３の左右方向の傾斜角度（ロール角）θ１と、水平面に対する旋回体３の前後方向の傾斜角度（ピッチ角）θ２と、グローバル座標の基準方位（例えば北）と旋回体３（作業機２）が向いている方位とがなす角度（ヨー角）θ３とを有する。
【００８１】
位置検出装置２０は、アンテナ２１と、位置センサ２３と、傾斜センサ２４とを有する。
【００８２】
アンテナ２１は、車両本体１の現在位置を検出するためのアンテナである。アンテナ２１は、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、受信した電波（ＧＮＳＳ電波）に応じた信号を位置センサ２３に出力する。
【００８３】
位置センサ２３は、３次元位置センサ及びグローバル座標演算部を含み、グローバル座標系におけるアンテナ２１の設置位置Ｐｒ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Ｐｇを元にした３次元座標系である。図４に示すように、基準位置Ｐｇは、作業エリアに設定された基準杭の先端の位置である。
【００８４】
傾斜センサ２４は、旋回体３に設けられる。傾斜センサ２４は、ＩＭＵ（Inertial  Measurement  Unit）を有する。位置検出装置２０は、傾斜センサ２４を使って、ロール角θ１及びピッチ角θ２を有する車両本体姿勢データＱを取得する。
【００８５】
図７は、実施形態に基づくバケット８を模式的に示す側面図である。図８は、実施形態に基づくバケット８を模式的に示す正面図である。
【００８６】
バケット軸Ｊ３とチルト軸Ｊ４との距離Ｌ４を、チルト長さＬ４とする。
側板８４と側板８５との距離Ｌ５を、バケット８の幅Ｌ５とする。
【００８７】
チルト角度δは、水平面（ＸｇＹｇ平面）に対するバケット８の傾斜角度である。チルト角度δは、チルト角度センサ７０の検出結果から導出される。
【００８８】
チルト軸角度εは、ローカル座標系におけるＸＹ平面に対するチルト軸Ｊ４（チルトピン８０）の傾斜角度である。グローバル座標系の水平面（ＸｇＹｇ平面）に対するチルト軸Ｊ４の傾斜角度（チルト軸絶対角）は、センサコントローラ３２（図９）によって算出される。
【００８９】
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。制御システム２００は、作業機２を用いた掘削動作を制御する。掘削動作の制御は、一例として制限掘削制御を有する。
【００９０】
［制限掘削制御］
図９は、制限掘削制御（介入制御）が行われるときの作業機２の動作の一例を模式的に示す図である。
【００９１】
図９に示されるように、バケット軸Ｊ３と直交する作業機動作平面ＭＰにおける掘削対象の２次元の目標形状を示す目標設計地形にバケット８が侵入しないように、制限掘削制御が行われる。
【００９２】
バケット８による掘削において、アーム７の掘削操作に対してブーム６が上がるように、制御システム２００が自動で制御する。掘削において、バケット８が目標設計地形に侵入しないように、ブーム６の上げ動作を有する介入制御が実行される。
【００９３】
［制御システムの構成］
図１０は、実施形態に基づく制御システム２００の機能構成を示すブロック図である。
【００９４】
図１０に示されるように、制御システム２００は、位置検出装置２０と、チルト角度センサ７０と、操作装置２５と、作業機コントローラ２６と、圧力センサ６６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、入力部３６と、センサコントローラ３２とを備えている。
【００９５】
表示部２９は、表示コントローラ２８の制御に基づいて、掘削を行うべき目標設計地形等の所定の情報を表示する。
【００９６】
入力部３６は、表示部で入力を行うタッチパネル等を用いることが可能であり、オペレータに入力操作される。オペレータに操作されることにより、入力部３６は、オペレータの操作に基づく操作信号を生成して、表示コントローラ２８に出力する。
【００９７】
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。操作装置２５は、パイロット油圧方式の操作装置である。
【００９８】
なお、ここでは、油圧シリンダ（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、及びチルトシリンダ３０）の作動のために油圧シリンダに供給される油を作動油とも称する。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。
【００９９】
操作装置２５は、第１操作レバー２５Ｒと、第２操作レバー２５Ｌと、第３操作レバー２５Ｐとを有する。
【０１００】
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３操作レバー２５Ｐは、例えば第１操作レバー２５Ｒに配置される。なお、第３操作レバー２５Ｐは、第２操作レバー２５Ｌに配置されてもよい。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軸の動作に対応している。
【０１０１】
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。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。
【０１０２】
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の開放動作及び掘削動作が実行される。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。
【０１０３】
第３操作レバー２５Ｐにより、バケット８が操作される。第１操作レバー２５Ｒにより、バケット軸Ｊ３を中心とするバケット８の回転が操作される。第３操作レバー２５Ｐにより、チルト軸Ｊ４を中心とするバケット８の回転（チルト）が操作される。
【０１０４】
パイロット油圧ポンプから送出され、制御弁によってパイロット油圧に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、そのパイロット油圧に応じて、油圧シリンダ（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、及びチルトシリンダ３０）に供給される作動油が流れる方向制御弁６４が駆動される。パイロット油圧ライン４５０には、圧力センサ６６が配置されている。圧力センサ６６は、パイロット油圧を検出する。圧力センサ６６の検出結果は、作業機コントローラ２６に出力される。
【０１０５】
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パイロット油圧を調整する。
【０１０６】
センサコントローラ３２は、作業機角度演算部２８１Ａと、バケットデータ演算部２８２Ａと、チルト軸角度演算部２８３Ａとを含む。
【０１０７】
作業機角度演算部２８１Ａは、第１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、車両本体１の垂直方向に対するブーム６の回転角度αを算出する。作業機角度演算部２８１Ａは、第２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の回転角度βを算出する。作業機角度演算部２８１Ａは、第３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の回転角度γを算出する。
【０１０８】
なお、ブーム６の回転角度α、アーム７の回転角度β、及びバケット８の回転角度γは、ストロークセンサで検出されなくてもよい。例えば、ロータリーエンコーダのような角度検出器でブーム６の回転角度α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、回転角度αを検出する。同様に、アーム７の回転角度β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の回転角度γ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。
【０１０９】
チルト軸角度演算部２８３Ａは、作業機角度演算部２８１Ａで算出された回転角度α〜γと、傾斜センサ２４で取得される車両本体の傾斜角度を示す車両本体姿勢データＱとに基づいて水平面に対するチルト軸Ｊ４の角度（チルト軸絶対角）を算出する。
【０１１０】
具体的には、チルト軸角度演算部２８３Ａは、作業機角度演算部２８１Ａで算出された回転角度α〜γに基づいてローカル座標系におけるチルト軸Ｊ４の角度（チルト軸角度ε）を算出する。そして、チルト軸角度演算部２８３Ａは、チルト軸角度εと、車両本体姿勢データＱとに基づいてグローバル座標系におけるチルト軸絶対角を算出する。
【０１１１】
バケットデータ演算部２８２Ａは、回転角度α〜γ、車両本体姿勢データＱおよびチルト角度センサ７０からのチルト角度δに基づいて、作業機動作平面におけるバケット８の断面の外形（バケット８の位置等）を示すバケットデータを生成する。
【０１１２】
センサコントローラ３２は、回転角度α〜γ、チルト軸絶対角およびバケットデータを表示コントローラ２８及び作業機コントローラ２６のそれぞれに出力する。
【０１１３】
表示コントローラ２８は、位置検出装置２０から車両本体位置データＰ及び車両本体姿勢データＱを取得する。
【０１１４】
チルト角度センサ７０は、バケット角度データを、センサコントローラ３２、作業機コントローラ２６および表示コントローラ２８に出力する。具体的には、チルト角度センサ７０は、チルト角度δをセンサコントローラ３２に出力する。また、チルト角度センサ７０は、ピッチ角度φを作業機コントローラ２６および表示コントローラ２８に出力する。
【０１１５】
表示コントローラ２８は、目標設計地形取得部２８３Ｃと、目標設計地形演算部２８４Ａとを有する。
【０１１６】
表示コントローラ２８は、目標設計地形データを算出し、作業機コントローラ２６へ出力する。
【０１１７】
目標設計地形取得部２８３Ｃは、掘削対象の３次元の目標形状である立体設計地形を示す目標施工情報（３次元設計地形データ）および位置検出装置２０から車両本体位置データＰ及び車両本体姿勢データＱを取得する。
【０１１８】
目標設計地形演算部２８４Ａは、目標設計地形取得部２８３Ｃで取得したデータと、バケットデータ演算部２８２Ａより取得したバケットデータより作業機動作平面における掘削対象の２次元の目標形状である目標設計地形を示す目標設計地形データを生成する。目標施工情報は、目標設計地形データ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。なお、目標施工情報は、例えば無線通信装置を介して表示コントローラ２８に供給されても外部メモリ等により表示コントローラ２８に供給されてもよい。
【０１１９】
表示コントローラ２８は、目標設計地形演算部２８４Ａで生成した目標設計地形データに基づいて表示部２９に目標設計地形を表示させる。
【０１２０】
また、表示コントローラ２８は、目標設計地形データ及びバケットデータに基づく目標設計地形とそれに対応するバケットの姿勢状態等を表示部２９に表示させる。
【０１２１】
表示部２９は、例えばモニタであり、油圧ショベルＣＭの各種の情報を表示する。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。
【０１２２】
表示コントローラ２８は、位置検出装置２０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の位置を算出可能である。作業機コントローラ２６に出力される目標設計地形データはローカル座標に変換されるが、それ以外の表示コントローラ２８中の演算はグローバル座標系で行われる。
【０１２３】
センサコントローラ３２からの入力も表示コントローラ２８内でグローバル座標系に変換される。
【０１２４】
作業機コントローラ２６は、作業機制御部２６Ａと、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂと、記憶部２６Ｃとを有する。
【０１２５】
作業機制御部２６Ａは、作業機の動作を制御する。一例として作業機制御部２６Ａは、作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する制限掘削制御を実行する。
【０１２６】
記憶部２６Ｃには、作業機制御部２６Ａが作業機の動作を制御するために必要な各種プログラムおよびデータが格納されている。
【０１２７】
作業機制御部２６Ａは、表示コントローラ２８から目標設計地形データおよびバケットデータを取得する。
【０１２８】
作業機制御部２６Ａは、目標設計地形データおよびバケットデータに基づいて、制御弁２７への制御指令を生成する。
【０１２９】
作業機制御部２６Ａ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とバケット８の位置を示すバケットデータとに基づいて、目標設計地形とバケット８との距離に応じて制限速度を決定し、作業機２が目標設計地形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。
【０１３０】
これにより目標設計地形に対するバケット８の位置が制御されて目標設計地形に対するバケット８の侵入を抑制して、設計地形に応じた面を作る制限掘削作業を実行することが可能となる。
【０１３１】
制限掘削制御としては、上述のような、目標設計地形へのバケット８の侵入を抑制する停止制御の他に、平坦な目標設計地形に沿った整地作業を一部自動で行う制御も存在する。
【０１３２】
制限掘削制御（介入制御）においては、目標設計地形に対するバケット８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に制御信号が出力され、ブーム６の位置が制御される。
【０１３３】
制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、所定条件が成立する場合に制限掘削制御の実行を禁止する。本例においては、チルト角度センサ７０から取得するピッチ角度φおよびセンサコントローラ３２から取得するチルト軸絶対角に基づいて制限掘削制御の実行を禁止する。
【０１３４】
［チルト角度センサ］
上述したように、チルト角度センサ７０は、グローバル座標系における水平面に対するバケット８のチルト角度δを検出する。チルト角度センサ７０は、バケット８に配置されており、バケット８が水平面に対して傾斜することによって、その傾斜角度に応じたチルト角度データをセンサコントローラ３２等に出力する。
【０１３５】
上述したようにバケットデータ演算部２８２Ａは、回転角度α〜γ、車両本体姿勢データＱおよびチルト角度センサ７０からのチルト角度δに基づいて、作業機動作平面におけるバケット８の断面の外形（バケット８の位置等）を示すバケットデータを生成する。
【０１３６】
図１１は、実施形態に基づくチルト角度センサ７０の原理を説明するための模式図である。
【０１３７】
図１１に示されるように、チルト角度センサ７０は、グローバル座標系における水平面（ＸｇＹｇ平面）に対するチルト角度を検出する。チルト角度センサ７０としては、例えば、液式の傾斜センサを利用することが可能である。
【０１３８】
チルト角度センサ７０は、θＸｇ方向、及びθＹｇ方向に関する２つの方向に関する傾斜角度を検出する２軸の角度センサである。チルト角度センサ７０は、基準面７０Ｒを有し、水平面に対する基準面７０Ｒの傾斜角度を検出する。具体的には、チルト角度センサ７０は、θＸｇ方向のチルト軸Ｊ４を中心とするバケット８の回転角度（チルト角度）δおよびθＹｇ方向のバケット軸Ｊ３を中心とするバケット８の回転角度（ピッチ角度）φを検出する
バケット８は、チルトピン近傍にチルト角度センサ７０が設置される設置面を有する。バケット８の設置面と水平面とが平行である場合、バケット８は初期姿勢（水平姿勢）となる。バケット８が初期姿勢の状態において、基準面７０Ｒと水平面（設置面）とが平行となるように、チルト角度センサ７０がバケット８の設置面に設置される。
【０１３９】
基準面７０Ｒと水平面とが平行な状態において、チルト角度センサ７０によるチルト角度の検出精度は最も高い。基準面７０Ｒと水平面とが直交する状態において、チルト角度センサ７０によるチルト角度の検出精度は最も低い。基準面７０Ｒが水平になると、チルト角度センサ７０の検出精度が向上し、基準面７０Ｒが鉛直になると、チルト角度センサ７０の検出精度が低下する。
【０１４０】
したがって、チルト角度センサ７０が設置されているバケット８の姿勢が変化すると、チルト角度センサ７０の検出精度が変化する。
【０１４１】
図１２は、実施形態に基づくチルト角度センサの検出精度を説明する図である。
図１２に示されるように、ブーム６及びアーム７の動作によってバケット８の姿勢が変化した場合においても、チルト角度センサ７０によるチルト角度の検出精度が低下する可能性がある。例えば、作業機２が伸長されて基準面７０Ｒが鉛直に近づく（ピッチ角度が水平面に対して垂直に近づく）につれて、チルト角度センサ７０によるチルト角度の検出精度が低下する。
【０１４２】
チルト角度センサ７０は、水平面に対する２軸（θＸｇ方向及びθＹｇ方向）の角度センサであり、基準面７０Ｒが鉛直に近付くと、チルトシリンダ３０の駆動によりチルト軸Ｊ４を中心に回転した場合であってもチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒは鉛直方向を維持した状態で回転するため水平面に対する１軸（θＸｇ方向）の変化を検出することが難しくなる。
【０１４３】
また、チルト角度センサ７０のバケット８への設置において、チルト角度センサ７０の基準面７０Ｒとチルト軸Ｊ４とが平行でない可能性がある。バケット８は、チルト軸Ｊ４を中心に回転するが、当該チルト軸Ｊ４が鉛直（チルト軸絶対角が水平面に対して垂直）に近づくにつれてチルト角度センサ７０の検出精度が低下する可能性がある。
【０１４４】
チルト角度センサ７０は、水平面に対する２軸（θＸｇ方向及びθＹｇ方向）の角度センサであり、チルト軸Ｊ４が鉛直に近付くと、チルトシリンダ３０の駆動によりチルト軸Ｊ４を中心に回転した場合であってもチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒは鉛直方向を軸として回転するため水平面に対する１軸（θＸｇ方向）の変化を検出することが難しくなる。
【０１４５】
このように、チルト角度センサ７０の基準面７０Ｒの角度がグローバル座標系の鉛直方向に近づくと、チルト角度センサ７０によるチルト角度の検出精度が低下する。また、チルト角度センサ７０の基準面７０Ｒとチルト軸Ｊ４とが平行でない場合には、チルト軸Ｊ４の傾斜角度が鉛直方向に近づくことによってもチルト角度センサ７０によるチルト角度の検出精度が低下する可能性がある。
【０１４６】
その結果、チルト角度センサ７０からリアルタイムで取得されるチルト角度データ（モニタデータ）に基づいて制限掘削制御を実行すると、検出精度が低下したチルト角度センサ７０から出力されたチルト角度データで制限掘削制御が行われ、掘削精度が低下する可能性がある。
【０１４７】
［制限掘削制御の禁止］
本実施形態においては、制限掘削制御を実行する場合には、制御システム２００の入力部３６の操作により制限掘削制御モードに設定する。
【０１４８】
入力部３６は、制限掘削制御を行うか否かを指令するボタン（掘削制御モード切替ボタン）を有する。
【０１４９】
オペレータにより掘削制御モード切替ボタンが操作されると、制限掘削制御モードの開始及び終了の少なくとも一方の指令信号が作業機コントローラ２６に出力される。
【０１５０】
入力部３６の操作により、制限掘削制御モードの開始指令及び終了指令の少なくとも一方が作業機コントローラ２６に出力される。制限掘削制御モードの開始時点は、制限掘削制御モードが開始されるように掘削制御モード切替ボタンが操作された時点である。制限掘削制御モードの終了時点は、制限掘削制御モードが終了するように掘削制御モード切替ボタンが操作された時点である。
【０１５１】
チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度が低下する場合には、制限掘削制御モードへの移行を禁止する。具体的には、作業機コントローラ２６の制限掘削制御受付禁止部２６Ｂが作業機制御部２６Ａに指示して制限掘削制御モードへの移行を禁止する。
【０１５２】
制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、チルト角度センサ７０から入力されるピッチ角度データ（ピッチ角度φ）に基づいて制限掘削制御モードへの移行を禁止する。また、センサコントローラ３２のチルト軸角度演算部２８３Ａから入力されるチルト軸絶対角に基づいて制限掘削制御モードへの移行を禁止する。
【０１５３】
図１３は、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂの制限掘削制御モードへの移行を制御するフロー図である。
【０１５４】
図１３に示されるように、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、ピッチ角度データを取得する（ステップＳＡ１）。具体的には、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、チルト角度センサ７０からのピッチ角度φのピッチ角度データを取得する。
【０１５５】
次に、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、チルト軸絶対角を取得する（ステップＳＡ２）。具体的には、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、チルト軸角度演算部２８３Ａで演算されたチルト軸絶対角を取得する。
【０１５６】
次に、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳＡ３）。具体的には、バケット８のピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上であるか否かを判断することにより、バケット８に取り付けられたチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍であるか否かを判断する。本例において第２の閾値は、第１の閾値よりも大きい値である。
【０１５７】
ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２の閾値未満の範囲では、基準面７０Ｒが鉛直近傍となり、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度が低下する。ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上である場合の範囲は、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度を確保することが可能な状態である。
【０１５８】
制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２の閾値未満である場合（ステップＳＡ３においてＮＯ）には制限掘削制御モードへの移行を禁止する（作業機制御禁止指示）（ステップＳＡ６）。バケット８に取り付けられたチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍である場合には、チルト角度センサ７０の検出精度が低下するために制限掘削制御モードへの移行を禁止する。
【０１５９】
一方、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上である場合（ステップＳＡ３においてＹＥＳ）には、チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳＡ４）。具体的には、チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上であるか否かを判断することにより、チルト軸Ｊ４が鉛直近傍であるか否かを判断する。本例において第４の閾値は、第３の閾値よりも大きい値である。
【０１６０】
チルト軸絶対角が第３の閾値以上および第４の閾値未満の範囲では、チルト軸Ｊ４が鉛直近傍となり、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度が低下する。チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上である場合の範囲は、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度を確保することが可能な状態である。
【０１６１】
制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、チルト軸絶対角が第３の閾値以上および第４の閾値未満である場合（ステップＳＡ４においてＮＯ）には制限掘削制御モードへの移行を禁止する（作業機制御禁止指示）（ステップＳＡ６）。チルト軸Ｊ４が鉛直近傍である場合には、チルト角度センサ７０の検出精度が低下するために制限掘削制御モードへの移行を禁止する。
【０１６２】
一方、制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上である場合（ステップＳＡ４においてＹＥＳ）には、制限掘削制御モードへの移行を許可する（作業機制御開始指示）（ステップＳＡ５）。チルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍でない場合、かつ、チルト軸Ｊ４が鉛直近傍でない場合には、チルト角度センサ７０の検出精度を確保することが可能であるために制限掘削制御モードへの移行を許可する。
【０１６３】
当該構成により、検出精度が低下したチルト角度センサ７０から出力されたチルト角度データでの制限掘削制御を禁止し、検出精度が高いチルト角度データでの制限掘削制御を実行する。これにより掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。
【０１６４】
なお、上記においては、ピッチ角度φおよびチルト軸絶対角の両方のパラメータを利用してチルト角度データの検出精度が低下する状態に制限掘削制御モードへの移行を禁止する場合について説明したが、いずれか一方のみを用いるようにすることも可能である。
【０１６５】
また、上記においては、ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２の閾値未満である場合に制限掘削制御モードへの移行を禁止する場合について説明したが、ピッチ角度φが第１の閾値以上である場合に制限掘削制御モードへの移行を禁止するようにしてもよい。また、チルト軸絶対角が第３の閾値以上および第４の閾値未満である場合に制限掘削制御モードへの移行を禁止する場合について説明したが、チルト軸絶対角が第３の閾値以上である場合に制限掘削制御モードへの移行を禁止するようにしてもよい。
【０１６６】
制限掘削制御受付禁止部２６Ｂは、入力部３６の制限掘削制御を行うか否かを指令するボタン（掘削制御モード切替ボタン）の受付を禁止するようにしても良い。具体的には、当該ボタンを無効に設定するようにしても良い。これにより、オペレータに掘削精度が低下していることを認知させることが可能となり、掘削精度の高い状態での制限掘削制御の実行を促すことが可能である。
【０１６７】
また、当該ボタンが表示部２９に表示されている場合には表示しないようにしても良い。また、当該ボタンが無効であることを示すように表示を変更（例えば黒くする等）するようにしても良い。
【０１６８】
また、制限掘削制御が実行できない旨を表示するようにしても良い。
図１４は、実施形態に基づく表示部２９の一例を示す図である。
【０１６９】
図１４に示されるように、表示部２９は、目標設計地形データ及びバケットデータに基づいて目標設計地形とそれに対応するバケット８の姿勢状態等を表示する。
【０１７０】
表示部２９の画面は、バケット８のチルト角度を示す正面図２８２と、目標設計地形とバケット８とを示す側面図２８１とを有する。正面図２８２は、バケット８を示すアイコン１０１を有する。
【０１７１】
側面図２８１は、バケット８を示すアイコン１０３と、作業機動作平面における目標設計地形の表面を示す線１０４とを有する。アイコン１０３は、作業機動作平面におけるバケット８の外形を示す。また、側面図２８１は、目標設計地形とバケット８との距離（目標設計地形とバケット８との最短距離）を示す距離データ２９１Ｂと、目標設計地形とバケット８の底面とがなす角度を示す角度データ２９２Ｂとを有する。
【０１７２】
当該表示により、作業機動作平面を基準として制御対象が特定され、制限掘削制御が精度良く行われる。
【０１７３】
本例においては、表示部２９において制限掘削制御が実行できない旨のメッセージ２８３が表示される場合が示されている。
【０１７４】
このように、オペレータに掘削精度が低下していることを報知することにより、掘削精度の高い状態での制限掘削制御の実行を促すことが可能となる。
【０１７５】
また、チルト角度データの検出精度を示すアイコン２８４を設けることも可能である。表示コントローラ２８は、チルト角度データの検出精度の状態に応じてアイコン２８４の状態を変化させる。具体的には、チルト角度データの検出精度が低下している状態と、チルト角度データの検出精度を確保可能な状態とでアイコン２８４の状態を切り替える。
【０１７６】
当該状態の切り替えによりオペレータにチルト角度データの検出精度の状況を瞬時に把握させることが可能であり、精度の高い掘削作業を実行することが可能である。
【０１７７】
状態の切り替え方としては、色を変化させることにより状態を変化させることが可能である。あるいは、アイコンの形態を変化させたりして静的な態様を変化させることが可能である。あるいは、点滅等の速さを変更することにより動的な態様を変化させるようにしても良い。また、２段階に変化させる場合のみならず、さらに複数段階に態様を変化させるようにしても良い。例えば、チルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが水平面に近い、チルト角度データの検出精度がより高い状態の場合と、検出精度が高い状態の場合とでアイコンの態様を変化させるようにしても良い。さらにチルト角度データに応じて変化させることも可能である。
【０１７８】
これによりオペレータに掘削精度が低下していることを報知することにより、掘削精度の高い状態での掘削作業の実行を促すことが可能となる。掘削精度が低下していることを報知する方法としては、上記に加えてスピーカから音声で報知しても良い。また、図示しない振動させることが可能な振動部材を振動させることで報知させても良い。また、これらを組み合わせた方式で報知させても良い。
【０１７９】
（別の実施形態）
別の実施形態としてチルト角度データの検出精度に基づいて表示部に表示する目標設計地形等の表示制御を実行することも可能である。
【０１８０】
図１５は、別の実施形態に基づく表示コントローラ２８の表示処理を説明するフロー図である。
【０１８１】
図１５に示されるように、表示コントローラ２８の目標設計地形取得部２８３Ｃは、パラメータを取得する（ステップＳＢ１）。具体的には、目標設計地形取得部２８３Ｃは、作業機の姿勢に関する姿勢情報等のパラメータを取得する。目標設計地形取得部２８３Ｃは、車両本体位置データＰ、車両本体姿勢データＱ、目標施工情報、バケットデータ演算部２８２Ａからのバケットデータ等を取得する。
【０１８２】
次に、目標設計地形取得部２８３Ｃは、ピッチ角度データを取得する（ステップＳＢ２）。具体的には、目標設計地形取得部２８３Ｃは、チルト角度センサ７０からのピッチ角度φのピッチ角度データを取得する。
【０１８３】
次に、目標設計地形取得部２８３Ｃは、チルト軸絶対角を取得する（ステップＳＢ３）。具体的には、目標設計地形取得部２８３Ｃは、チルト軸角度演算部２８３Ａで演算されたチルト軸絶対角を取得する。
【０１８４】
次に、目標設計地形演算部２８４Ａは、目標設計地形データを算出する（ステップＳＢ４）。目標設計地形演算部２８４Ａは、目標設計地形取得部２８３Ｃで取得したパラメータデータに基づいて目標設計地形データを生成する。
【０１８５】
次に、目標設計地形演算部２８４Ａは、ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳＢ５）。具体的には、バケット８のピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上であるか否かを判断することにより、バケット８に取り付けられたチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍であるか否かを判断する。ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２の閾値未満の範囲は、基準面７０Ｒが鉛直近傍であり、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度が低下する場合である。ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上である場合の範囲は、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度を確保することが可能な状態である。
【０１８６】
目標設計地形演算部２８４Ａは、ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２の閾値未満である場合（ステップＳＢ５においてＮＯ）には、固定されたバケットデータに基づく表示制御を実行する（ステップＳＢ８）。バケット８に取り付けられたチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍である場合には、チルト角度センサ７０の検出精度が低下する。
【０１８７】
したがって、本例においては、検出精度が高い状態のバケットデータに基づく表示制御を実行する。具体的には、ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２閾値未満である場合には、ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上のときのチルト角度データを用い、当該チルト角度データに基づく表示制御を実行する。このように、ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上のときのチルト角度データを保持し、チルト角度データを固定することにすれば、精度の高いチルト角度データに基づいた表示を行うことができる。図１４の正面図２８２には、固定化されたチルト角度データに基づくバケット８が一例として表示されている。
【０１８８】
目標設計地形演算部２８４Ａは、ピッチ角度φが第１の閾値未満あるいは第２の閾値以上であると判断した場合（ステップＳＢ５においてＹＥＳ）には、チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳＢ６）。具体的には、チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上であるか否かを判断することにより、チルト軸Ｊ４が鉛直近傍であるか否かを判断する。チルト軸絶対角が第３の閾値以上および第４の閾値未満の範囲では、チルト軸Ｊ４が鉛直近傍となり、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度が低下する。チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上である場合の範囲は、チルト角度センサ７０のチルト角度データの検出精度を確保することが可能な状態である。
【０１８９】
目標設計地形演算部２８４Ａは、チルト軸絶対角が第３の閾値以上および第４の閾値未満である場合（ステップＳＢ６においてＮＯ）には、固定されたバケットデータに基づく表示制御を実行する（ステップＳＢ８）。バケット８に取り付けられたチルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍である場合には、チルト角度センサ７０の検出精度が低下するため検出精度が高い状態のバケットデータに基づく表示制御を実行する。
【０１９０】
一方、目標設計地形演算部２８４Ａは、チルト軸絶対角が第３の閾値未満あるいは第４の閾値以上である場合（ステップＳＢ６においてＹＥＳ）には、現在取得されているバケットデータに基づく表示制御を実行する（ステップＳＢ７）。チルト角度センサ７０の基準面７０Ｒが鉛直近傍でない場合、かつ、チルト軸Ｊ４が鉛直近傍でない場合には、チルト角度センサ７０の検出精度を確保することが可能であるため当該状態のバケットデータ演算部２８２Ａで演算されたバケットデータに基づく表示制御を実行する。
【０１９１】
当該構成により、検出精度が低下したチルト角度センサ７０から出力されたチルト角度データでのバケットの表示制御を禁止し、検出精度が高いチルト角度データでのバケットの表示制御を実行する。これにより掘削精度を向上させ、所期の施工を実行することができる。
【０１９２】
なお、上記においては、ピッチ角度φおよびチルト軸絶対角の両方のパラメータを利用してチルト角度データの検出精度が低下する状態に固定されたチルト角度データに基づく表示制御に移行する場合について説明したが、いずれか一方のみを用いるようにすることも可能である。
【０１９３】
また、上記においては、ピッチ角度φが第１の閾値以上および第２の閾値未満である場合に、固定されたバケットデータに基づく表示制御を実行する場合について説明したが、ピッチ角度φが第１の閾値以上である場合に固定されたバケットデータに基づく表示制御を実行するようにしてもよい。また、チルト軸絶対角が第３の閾値以上および第４の閾値未満である場合に、固定されたバケットデータに基づく表示制御を実行する場合について説明したが、チルト軸絶対角が第３の閾値以上である場合に固定されたバケットデータに基づく表示制御を実行するようにしてもよい。
【０１９４】
表示部２９に、固定されたチルト角度データに基づくバケットの表示制御が実行されている場合には、オペレータの操作に従ってバケット８のチルト角度δが変更される場合であっても、表示部２９におけるバケット８の姿勢状態は固定表示される。
【０１９５】
これにより、検出精度が低下するチルト角度センサ７０から出力されたチルト角度データに基づいてバケットデータが生成されて表示されることを回避することが可能である。
【０１９６】
検出精度が低下した場合には、誤差により表示部２９に表示されるバケットの動きが急激に変化する（ふらつく）可能性がある。この場合、操作レバーの操作による実際のバケット８の状態と表示部２９に表示されるバケットの状態との間に乖離が生じ、オペレータに誤認識させる可能性があり、精度の高い掘削作業を実行することができない。例えば、操作レバーを操作していないにも拘わらず、表示部２９に表示されるバケットが動作しているように表示される可能性がある。
【０１９７】
当該方式によりチルト角度センサ７０の検出精度が低下した場合には、当該検出精度が低下した情報に基づく表示を中止して、検出精度が低下する前の検出精度が高い情報に基づく表示に切り替えることにより視認性をよくすることが可能である。これにより、バケットの表示に関するオペレータに対する誤認識を抑制して、精度の高い掘削作業を実行することが可能である。また、検出精度が元の状態に戻る場合には、当該状態から早期に復帰して精度の高い表示が可能である。
【０１９８】
また、検出精度が低下するチルト角度センサ７０から出力されたチルト角度データに基づいて、図１５で説明した目標設計地形とバケット８との距離（目標設計地形とバケット８との最短距離）を示す距離データ２９１Ｂと、目標設計地形とバケット８の底面とがなす角度を示す角度データ２９２Ｂとの値が変動（ふらつく）可能性があるが、当該方式により、当該検出精度が低下した情報に基づく表示を中止して、検出精度が高い情報に基づく表示に切り替えることにより視認性をよくすることが可能である。
【０１９９】
＜その他＞
なお、バケット８の傾斜角度の軸は、もう１軸増えてもよく、水平面に垂直な軸（鉛直軸）に対して傾くバケットであってもよい。この場合、チルト角度センサとしては、３軸それぞれに対する角度を検出可能なセンサを採用すればよい。
【０２００】
なお、実施形態においては、グローバル座標系における油圧ショベルＣＭの車両本体位置データＰ及び車両本体姿勢データＱを取得し、ローカル座標系で求めたバケット８の位置（バケットデータＳ）と、車両本体位置データＰ及び車両本体姿勢データＱを用いて、グローバル座標系における目標設計地形とバケット８との相対位置を取得することとした。目標設計地形データをローカル座標系で規定して、ローカル座標系における目標設計地形とバケット８との相対位置を取得してもよい。以下の実施形態においても同様である。
【０２０１】
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。
【０２０２】
グローバル座標系における油圧ショベルＣＭ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、バケットの先端部と目標設計地形との距離の取得は、ＧＮＳＳに限らず、他の測位手段によって行われてもよい。
【０２０３】
ブーム操作量とアーム操作量とバケット操作量とは、操作レバー（２５Ｒ、２５Ｌ）の位置を示す電気的な信号に基づいて取得されてもよい。
【０２０４】
なお、本例においては、作業車両として、油圧ショベルを例に挙げて説明したが、ブルドーザ、ホイールローダ等の作業車両にも適用可能である。
【０２０５】
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】
【０２０６】
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、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、１６〜１８  第１〜第３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  位置センサ、２４  傾斜センサ、２５  操作装置、２６  作業機コントローラ、２６Ａ  作業機制御部、２６Ｂ  制限掘削制御受付禁止部、２８  表示コントローラ、２９  表示部、３０  チルトシリンダ、３２  センサコントローラ、３６  入力部、７０  チルト角度センサ、ＣＭ  油圧ショベル。
【要約】
作業車両は、車両本体と、作業機と、角度センサと、作業機制御部とを備える。作業機は、ブームと、アームと、バケットとを有する。ブームは、ブーム軸を中心に車両本体に対して回転可能である。アームは、ブーム軸と平行なアーム軸を中心にブームに対して回転可能である。バケットは、アーム軸と平行なバケット軸及びバケット軸と直交するチルト軸のそれぞれを中心にアームに対して回転可能である。角度センサは、バケットに設けられ、水平面に対するバケットの傾斜角度を検出する。作業機制御部は、作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に基づいて、作業機の動作を少なくとも一部自動で制御する作業機制御を実行する。作業機制御部は、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値未満である場合、作業機制御を開始し、角度センサで検出したバケットの傾斜角度が第１の閾値以上である場合、作業機制御を開始しない。【図１】
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【図２】
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【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】
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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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