(57)【要約】【課題】構成が簡単で、上部ユニットの水平や走行ユニットの接地を自動的に保つことができる不整地対応の作業機械を提供する。【解決手段】上部ユニットと、上部ユニットに一端が連結され、所定の揺動角度内で揺動する４つ以上の脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄと、これらの各脚ユニット毎に支承された少なくとも４つ以上のクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄと、これらの各脚ユニット及び各走行ユニットの駆動を制御するコントローラ９２とを含んで作業機械１を構成する。コントローラ９２は、不整地を走行する際に、上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持され、かつ各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄと不整地の路面との接地状態が維持されるように、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの揺動角度が所定の揺動角度を超えない範囲内で、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄに脚上げ駆動又は脚下げ駆動のための駆動指令を出力する。【選択図】図１１
2011111034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転室及び作業フロントを備えた上部ユニットと、該上部ユニットに一端が連結され、所定の揺動角度内で揺動する４つ以上の脚ユニットと、これらの各脚ユニット毎に支承された少なくとも４つ以上の走行ユニットと、前記各脚ユニット及び前記各走行ユニットの駆動を制御するコントローラとを有する作業機械において、
前記コントローラは、不整地を走行する際に、前記上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの揺動角度が前記所定の揺動角度を超えない範囲内で、前記各脚ユニットに脚上げ駆動又は脚下げ駆動のための駆動指令を出力することを特徴とする作業機械。
【請求項２】
前記上部ユニットの傾斜角度を検出する上部ユニット傾斜角度検出手段を備え、前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度が前記目標傾斜角度に対して前記閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードバック制御することを特徴とする請求項１記載の作業機械。
【請求項３】
前記不整地の路面から前記各走行ユニットに作用する接地力を検出又は推定するための接地力検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力が予め設定した第１の接地力閾値よりも強くなるように、前記各脚ユニットの脚下げ駆動を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項４】
前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、前記上部ユニットの傾斜角度が前記目標傾斜角度に対して前記閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持される範囲で最小となるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項５】
前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、予め設定した目標車高になるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項６】
前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度と前記目標傾斜角度との偏差が予め設定した傾斜角度閾値以上となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記偏差が前記傾斜角度閾値以下であるときよりも抑制することを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項７】
前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれかが予め設定した第２の接地力閾値以下となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれもが前記第２の接地力閾値以上であるときよりも抑制することを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項８】
前記各走行ユニットの傾斜角度を検出する走行ユニット傾斜角度検出手段と、前記各走行ユニットの水平進行速度を検出又は推定する水平進行速度検出手段とを更に備え、前記コントローラは、前記走行ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記走行ユニットの傾斜角度及び前記水平進行速度検出手段により検出された前記走行ユニットの水平進行速度から、前記各走行ユニットの単位時間当たりの鉛直方向の各変化量を推定し、この変化量をキャンセルするように前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードフォワード制御することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、斜面、障害物乗り越え及び凹凸状路面などの不整地で使用される不整地対応の作業機械に係り、特に、上部ユニットとの鉛直距離を変更可能な４つ以上の走行ユニットを備えた作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地震等の災害復旧作業や林業作業などにおいては、下部走行体が車体の左右に備えられた２つの固定クローラからなる作業機械では進入が困難な現場に対応可能な作業機械への要望が大きくなっている。このような不整地現場への対応を考慮した作業機械としては、特許文献１に開示されたもの及び特許文献２に開示されたものが従来知られている。
【０００３】
特許文献１には、上部旋回体（上部ユニット）を旋回自在に搭載したシャシフレームの前後左右にそれぞれ伸縮アームを設け、これら各伸縮アームの下端部にクローラ装置又は走輪式走行装置（走行ユニット）を上下動可能に取り付けてなる不整地走行作業車両が開示されている。また、この特許文献１には、前記不整地走行作業車両の動作に関して、オペレータが路面の凹凸に応じて伸縮アームの伸縮を操作することによって、上部ユニットに備えられた運転室を水平に保ちながら路面を踏破していく技術が開示されている。
【０００４】
一方、特許文献２には、車体の前後左右に４つの走行体（走行ユニット）を備えると共に、前側走行体及び後側走行体に作業機体（上部ユニット）を支持する屈曲可能な構成の左右の脚体を備え、これら左右の脚体の上端側に作業機体を回動可能に連結する股関節軸を設け、この股関節軸の軸芯回りに作業機体を回動することにより、作業機体の水平姿勢を維持する不整地用走行車両が開示されている。また、この特許文献２には、作業機体にピッチ・ロール角センサ及び角速度センサを備え、これら各センサの出力に応じて作業機体の姿勢を水平化する制御についても開示している。さらに、この特許文献２には、脚体駆動用の油圧アクチュエータの位置検出手段を備え、位置検出手段の出力信号に基づいて、アクチュエータの下限付近では、アクチュエータへの姿勢水平化制御指令を抑制する技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３３５４５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２１３７３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１，２に開示されているような４つの走行ユニットを有する作業機械を実用化するためには、不整地走行時にも上部ユニットの傾斜角が所望の値に保ちやすいこと、走行ユニットが路面から浮き上がらないこと、走行ユニットを上下に駆動しても車高が変化或いは不必要に増加しないこと、という３つの課題をクリアする必要がある。
【０００７】
即ち、上部ユニットが傾斜すると、オペレータがレバー操作等を行うための適正な姿勢を保ちにくくなる。また、走行ユニットが地面から浮き上がると、作業機械を急発進又は急停止したとき、或いは作業フロントを用いた掘削や上部ユニットの旋回動作などを行って車体の重心が移動したときに、浮いた走行ユニットの方向に上部ユニットが倒れ込みやすくなる。さらに、車高が高くなると、作業機械の重心が高くなって車体の安定性が低下するし、車高の変化が繰り返されると、視界が上下して路面等を視認しにくくなるので、車高を一定に保つためのレバー操作等が必要となる。その結果、搭乗するオペレータに不安感を与えたり、作業機械の操作性が悪くなって、オペレータの疲労感を増大させることになるからである。
【０００８】
特許文献1に記載の発明は、走行ユニットを構成するクローラ装置又は走輪式走行装置がテレスコピックシリンダ式の伸縮アームに支承されており、上部旋回体の傾斜やクローラ装置等の浮きが生じた場合には、オペレータが路面形状に応じてレバー操作を行い、各伸縮アームのストロークを調整する必要があるので、煩雑なレバー操作が必要で、作業時間が長時間化しやすく、オペレータの身体的・精神的な負担が大きくなって、作業能率が低下しやすいという問題がある。なお、車高の課題に対する技術的対策については、触れられていない。
【０００９】
これに対して、特許文献２に記載の発明は、左右の前側走行部と、左右の後側走行部と、駆動源及び作業機を配置する作業機体と、前側走行部及び後側走行部に作業機体を支持する屈曲可能な構成の左右の脚体とを備えてなる不整地用走行車両において、左右の脚体の上端側に作業機体を回動可能に連結する股関節軸を備え、股関節軸の軸芯回りに作業機体を回動して水平姿勢に維持可能に構成してなるので、左右の脚体の動作に影響されることなく、地面（路面）に対する作業機体の水平化と浮き脚の抑制とを簡単に制御可能となる。しかしながら、特許文献２に記載の発明は、左右の走行部の高低差が特許文献1のものに比べて大きく取れず、しかも車高変化の課題に対してはオペレータの操作に委ねられたままであるので、この点に改善の余地がある。また、作業機体の傾斜角度の制御と浮き脚の抑制制御をするために１１個の能動アクチュエータを必要とするため、構成が複雑であり、この点に関しても改善の余地がある。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、構成が簡単で、上部ユニットの傾斜角や車高を自動的に所望の状態とし、かつ走行ユニットの接地を自動的に保つことができる不整地対応の作業機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は、運転室及び作業フロントを備えた上部ユニットと、該上部ユニットに一端が連結され、所定の揺動角度内で揺動する４つ以上の脚ユニットと、これらの各脚ユニット毎に支承された少なくとも４つ以上の走行ユニットと、前記各脚ユニット及び前記各走行ユニットの駆動を制御するコントローラとを有する作業機械において、前記コントローラは、不整地を走行する際に、前記上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの揺動角度が前記所定の揺動角度を超えない範囲内で、前記各脚ユニットに脚上げ駆動又は脚下げ駆動のための駆動指令を出力することを特徴とする。
【００１２】
かかる構成によると、コントローラによって各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動が自動的に制御され、上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持されると共に、各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるので、上部ユニットの傾斜及び各走行ユニットの浮きに起因する不都合の発生を未然に防止することができ、オペレータの不安感や操作性の悪さが解消される。また、上部ユニットの傾斜角度を目標傾斜角度内に維持するための特別な操作、及び各走行ユニットと不整地の路面との接地状態を維持するための特別な操作を行う必要がないので、作業機械の操作性が改善される。よって、作業機械の運転効率を高めることができて、作業時間の短縮化を図ることができ、オペレータの疲労を緩和することができる。
【００１３】
また本発明は、前記上部ユニットの傾斜角度を検出する上部ユニット傾斜角度検出手段を備え、前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度が前記目標傾斜角度から前記閾値内に維持され、かつ前記各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１４】
また本発明は、前記不整地の路面から前記各走行ユニットに作用する接地力を検出又は推定するための接地力検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力が予め設定した第１の接地力閾値よりも強くなるように、前記各脚ユニットの脚下げ駆動を制御することを特徴とする。
【００１５】
かかる構成によると、各接地力検出手段により検出された各走行ユニットに作用する接地力が予め設定した第１の接地力閾値よりも強くなるように各脚ユニットの脚下げ駆動を制御するので、各走行ユニットが単に路面に接しているだけで、ほとんど接地力が作用していない状態になることを防止でき、各走行ユニットを確実に路面に押し付けることができる。よって、各走行ユニットの空転を抑制し、走行性能の向上を図ることができる。
【００１６】
また本発明は、前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を行い得る最小値となるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によると、車高が各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を行い得る最小値となるように各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御するので、車高を低く保つことができ、車体の安定性を高めることができる。
【００１８】
また本発明は、前記上部ユニットに対する前記各走行ユニットの鉛直距離を検出するための鉛直距離検出手段を更に備え、前記コントローラは、前記鉛直距離検出手段により検出され、前記各走行ユニットの鉛直距離のうちの最大値で定義される車高が、予め設定した目標車高になるように、前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御することを特徴とする。
【００１９】
かかる構成によると、車高が予め設定した目標車高になるように各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動を制御するので、車高を走行又は作業に好適な一定高さに保つことができ、走行の安全性及び作業の効率化を図ることができる。
【００２０】
また本発明は、前記コントローラは、前記上部ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記上部ユニットの傾斜角度と前記目標傾斜角度との偏差が予め設定した傾斜角度閾値以上となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記偏差が前記傾斜角度閾値以下であるときよりも抑制することを特徴とする。
【００２１】
かかる構成によると、上部ユニットの傾斜角度と目標傾斜角度との偏差が予め設定した傾斜角度閾値以上となったときに、各走行ユニットに出力される走行速度指令を抑制するので、作業機械が凹凸の大きい不整地を走行する場合にも、作業機械の走行速度に比例する単位時間当たりの上部ユニットの傾斜角度の変化量を小さくすることができ、上部ユニットの傾斜角度制御を容易化することができる。
【００２２】
また本発明は、前記コントローラは、前記各接地力検出手段により検出された前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれかが予め設定した第２の接地力閾値以下となったとき、前記各走行ユニットに出力される走行速度指令を、前記各走行ユニットに作用する接地力のいずれもが前記第２の接地力閾値以上であるときよりも抑制することを特徴とする。
【００２３】
かかる構成によると、各走行ユニットに作用する接地力のいずれかが予め設定した第２の接地力閾値以下となったときに、各走行ユニットに出力される走行速度指令を抑制するので、作業機械が凹凸の大きい不整地を走行する場合にも、作業機械の走行速度に比例する単位時間当たりの各走行ユニット下の路面高さの変化量を小さくすることができ、各走行ユニットに作用する接地力の制御を容易化することができる。
【００２４】
また本発明は、前記各走行ユニットの傾斜角度を検出する走行ユニット傾斜角度検出手段と、前記各走行ユニットの水平進行速度を検出又は推定する水平進行速度検出手段とを更に備え、前記コントローラは、前記走行ユニット傾斜角度検出手段により検出された前記走行ユニットの傾斜角度及び前記水平進行速度検出手段により検出された前記走行ユニットの水平進行速度から、前記上部ユニットの傾斜角度の単位時間当たりの変化量を推定し、この変化量をキャンセルするように前記各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードフォワード制御する。
【００２５】
かかる構成によると、走行ユニットの傾斜角度及び走行ユニットの水平進行速度から上部ユニットの傾斜角度の単位時間当たりの変化量を推定し、この変化量をキャンセルするように各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動をフィードフォワード制御するので、前記上部ユニット傾斜角度検出手段に基づくフィードバック制御の際に起こる、上部ユニットの傾斜角度応答そのものや脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動に用いられる油圧アクチュエータの応答遅れに起因する上部ユニットの振動を予防することが可能になり、上部ユニットの傾斜角度制御を安定に行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、コントローラによって各脚ユニットの脚上げ駆動又は脚下げ駆動が自動的に制御され、上部ユニットの傾斜角度が予め設定された目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持されると共に、各走行ユニットと不整地の路面との接地状態が維持されるので、上部ユニットの傾斜及び各走行ユニットの浮きに起因する不都合の発生を未然に防止することができる。また、上部ユニットの傾斜角度を目標傾斜角度に対して予め設定された閾値内に維持するための特別な操作、及び各走行ユニットと不整地の路面との接地状態を維持するための特別な操作を行う必要がないので、作業機械の操作性を改善することができる。さらに、上部ユニットの傾斜角度制御及び浮き脚抑制制御のためのアクチュエータとして、車体に備えられる走行ユニットの数と同数のアクチュエータを備えれば良いので、作業機械の構成を従来技術に比べて著しく簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係る作業機械の全体構造を示す側面図である。
【図２】実施形態に係る作業機械のシステム構成を示す図である。
【図３】実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御のための各脚ユニットの駆動指令演算フローを示す図である。
【図４】実施形態に係る作業機械の脚駆動限界抑制演算における脚角度と脚駆動制限ゲインとの対応例を示す図である。
【図５】上部角度制御が行われている作業機械の傾斜地を登坂する前の状態を示す側面図である。
【図６】上部角度制御が行われている作業機械の前側走行ユニットが傾斜地にかかったときの状態を示す側面図である。
【図７】上部角度制御が行われている作業機械の傾斜地を登坂している状態を示す側面図である。
【図８】上部角度制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し、前側走行ユニットが上段の平坦地にかかったときの状態を示す側面図である。
【図９】上部角度制御が行われている作業機械の傾斜地を登坂し終えたときの状態を示す側面図である。
【図１０】実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御のための各脚ユニットの駆動指令演算フローを示す図である。
【図１１】実施形態に係る作業機械のクローラ接地制御におけるシリンダ推力と脚駆動指令との対応例を示す図である。
【図１２】実施形態に係る作業機械のクローラ接地制御におけるシリンダ推力と脚駆動制限ゲインとの対応例を示す図である。
【図１３】クローラ接地制御が行われている作業機械の小障害物を乗り越え走行する前の状態を示す側面図である。
【図１４】クローラ接地制御が行われている作業機械の左前側走行ユニットが小障害物に乗り上げたときの状態を示す側面図である。
【図１５】クローラ接地制御により、左前側走行ユニットが小障害物に乗り上げた作業機械の後側走行ユニットを路面に接地させたときの状態を示す側面図である。
【図１６】実施形態に係る作業機械の低車高姿勢制御のための各脚ユニットの駆動フローを示す図である。
【図１７】低車高姿勢制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し、前側走行ユニットが上段の平坦地にかかったときの状態を示す側面図である。
【図１８】低車高姿勢制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し終えたときの状態を示す側面図である。
【図１９】実施形態に係る作業機械の一定車高制御のための各脚ユニットの駆動フローを示す図である。
【図２０】一定車高制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂し終えたときの状態を示す側面図である。
【図２１】実施形態に係る作業機械の走行速度抑制制御における上部傾斜角度と走行抑制ゲインとの対応例を示す図である。
【図２２】実施形態に係る作業機械の走行速度抑制制御における最小シリンダ推力と走行抑制ゲインとの対応例を示す図である。
【図２３】実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御のための各脚ユニットの駆動フローを示す図である。
【図２４】走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械が傾斜地を登坂する状態を示す側面図である。
【図２５】走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左前側走行ユニットが小障害物に乗り上げたときの状態を示す側面図である。
【図２６】走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左前側走行ユニットが小障害物に乗り越え終えたときの状態を示す側面図である。
【図２７】走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左後側走行ユニットが小障害物に乗り上げたときの状態を示す側面図である。
【図２８】走行ユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づいて上部傾斜角度制御が行われている作業機械の左後走行ユニットが小障害物に乗り越え終えたときの状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る作業機械の実施形態を、各項目毎に項を分けて図１〜図２８を参照しながら説明する。
【００２９】
（作業機械の全体構造）  
図１に示すように、本例の作業機械１は、下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体３と、上部旋回体３の前方部分に連結された作業フロントとから主に構成されている。上部旋回体３は、図示しない旋回モータによって駆動される。上部旋回体３には、運転室４が取り付けられると共に、その後方部分にカウンタウエイト８が設けられる。また、この上部旋回体３には、図２に示す、エンジン５、ポンプユニット７、上部用コントロールバルブ３０が設けられる。本明細書においては、上部旋回体３、運転室４及びカウンタウエイト８を総称して上部ユニット２２８と称する。
【００３０】
作業フロントは、上部旋回体３の前部に設けられた支点４０に一端が揺動自在に連結されたブーム１０と、ブーム１０の先端部に設けられた支点４１に一端が揺動自在に連結されたアーム１２と、アーム１２の先端部に設けられた支点４２に一端が揺動自在に連結されたバケット２３とから構成される。アーム１２とバケット２３との間には、一端がアーム１２に回動自在に連結されたリンク１７と、一端がバケット２３に回動自在に連結されたリンク１６の他端を回動自在に連結してなる屈曲リンクが設けられる。ブーム１０は、両端が上部旋回体３とブーム１０とに連結されたブームシリンダ１１により、上下方向に揺動される。アーム１２は、両端がブーム１０とアーム１２とに連結されたアームシリンダ１３により、上下方向に揺動される。また、バケット２３は、両端がアーム１２と屈曲リンクの連結テントに連結された作業具シリンダ１５により、上下方向に揺動される。
【００３１】
下部走行体２のセンタフレーム２０１には、上部旋回体３の旋回角度を計測する旋回角度検出器２３１と、下部走行体２のピッチ軸及びロール軸まわりの傾斜角度を計測する２軸傾斜角度センサ２２６とが設けられている。また、その前後左右端部には、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄが設けられ、これらの各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄには、走行ユニットの一例としてクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが個別に取り付けられている。以下においては、左前部の脚ユニット２０２ａ及びこれに取り付けられたクローラユニット２２９ａについてのみ説明を行うが、残り３つの脚ユニット２０２ｂ〜２０２ｄ及びクローラユニット２２９ｂ〜２２９ｄについても同様に構成される。下部走行体２は、センタフレーム２０１と、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄと、クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄとから構成される。なお、走行ユニットとしては、クローラユニットのほかに、走輪式走行装置（ホイールユニット）を備えることもできる。
【００３２】
左前の脚ユニット２０２ａは、脚根元ブラケット２０３ａ、脚フレーム２０４ａ、脚先端ブラケット２０５ａ及びサイドフレーム２０７ａから構成されている。脚根元ブラケット２０３ａは、支点２０８ａを介して下部走行体２のセンタフレーム２０１に、上下揺動自在に取り付けられる。なお、符号２１４ａは脚根元ブラケット２０３ａを上下揺動させる脚上下シリンダを示しており、この脚上下シリンダ２１４ａは、センタフレーム２０１と脚根元ブラケット２０３ａとに連結されている。また、符号２３０ａは、前記センタフレーム２０１に対する前記脚フレーム２０４aの揺動回転角度で定義される脚角度を計測する脚角度センサを示している。
【００３３】
脚先端ブラケット２０５ａには、支点２１３ａを介して上下揺動自在にサイドフレーム２０７ａが設けられる。脚先端ブラケット２０５ａとサイドフレーム２０７ａの間には、アクチュエータが設けられておらず、サイドフレーム２０７ａは支点２１３ａを中心に受動的に揺動する。なお、符号２２３ａはサイドフレーム２０７ａに取り付けられた１軸傾斜角度センサを示しており、この１軸傾斜角度センサ２２３ａは、サイドフレーム２０７ａのピッチ軸まわりの傾斜角度、すなわちクローラユニット２２９のピッチ軸まわりの傾斜角度を計測する。
【００３４】
クローラユニット２２９ａは、サイドフレーム２０７ａの前端側に回動自在に設けられたアイドラ２１７ａと、サイドフレーム２０７ａの下部に回動自在に設けられて下ローラ２１８ａと、サイドフレーム２０７ａ上部に回動自在に設けられた上ローラ２１９ａと、サイドフレーム２０７ａ後端側に設けられた駆動スプロケット２２０ａと、これらの各部材に巻回された履帯２２２ａとから構成される。このクローラユニット２２９ａは、駆動スプロケット２２０ａが図示しない走行用油圧モータ２２１ａの動作によりサイドフレーム２０７ａに対し回動することにより、履帯２２２ａがサイドフレーム２０７ａに対し周回動作し、作業機械１を走行させる。上述のように、サイドフレーム２０７ａは支点２１３ａを中心として受動的に揺動するように構成されており、クローラユニット２２９ａはサイドフレーム２０７ａに取り付けられているので、本実施形態に係るクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄは、支点２１３ａを支点として、路面の形状に応じて受動的に回動する。
【００３５】
（作業機械のシステム構成）  
図２に示すように、本実施形態に係る作業機械の油圧システムは、エンジン５と、エンジン５によって駆動されるメインポンプ７０及びパイロットポンプ７１からなるポンプユニット７と、メインポンプ７０の吐出管路に設けられた上部コントロールバルブ３０と、上部コントロールバルブ３０から分岐された各アクチュエータ油路３９ごとに設けられた複数の上部アクチュエータ２６と、上部コントロールバルブ３０とアクチュエータ油路３９の１つを介して接続された下部コントロールバルブ５０と、上部コントロールバルブ３０と下部コントロールバルブ５０の間に設けられたセンタジョイント６と、下部コントロールバルブ５０から分岐されたアクチュエータ油路５９ごとに設けられた複数の下部走行体用アクチュエータ２７とから構成されている。
【００３６】
下部走行体２のセンサ系は、センタフレーム２０１に対する上部旋回体３の旋回角度を計測する旋回角度検出器２３１と、アクチュエータ２７における走行油圧モータ以外の各脚上下シリンダ２１４の駆動に伴って変化する各脚ユニット２０２のセンタフレーム２０1からみた脚角度を計測する脚角度センサ２３０と、複数のサイドフレーム２０７の傾斜角度を計測する複数の１軸傾斜角度センサ２２３と、下部走行体２のピッチ軸及びロール軸まわりの傾斜角度を計測する２軸傾斜角度センサ２２６と、下部走行体アクチュエータ２７の負荷圧力を計測可能する圧力センサ９３とから構成されている。
【００３７】
上部アクチュエータ２６の操作系は、運転室４（図１参照）内に設けた上部アクチュエータ２６用の操作装置８０と、操作装置８０の信号を基に電磁比例弁８２を制御する電磁弁コントローラ８５と、電磁弁コントローラ８５からの出力電流を基に上部コントロールバルブ３０の流量制御弁を操作する電磁比例弁８２とから構成されている。
【００３８】
下部走行体２の操作・制御系は、運転室４内に設けた下部走行体用の操作装置８１と、操作装置８１の信号を下部走行体２に設けた制御演算コントローラ９２に伝達する通信コントローラ８４と、通信コントローラ８４と制御演算コントローラ９２の間に設けられたスリップリング８７と、後述する上部姿勢制御の演算を行う制御演算コントローラ９２と、制御演算コントローラ９２からの指令信号を基に電磁比例弁８３を制御する電磁弁コントローラ８６と、電磁弁コントローラ８６からの出力電流を基に下部コントロールバルブ５０の流量制御弁を操作する電磁比例弁８３とから構成されている。
【００３９】
センタジョイント６とスリップリング８７は、上部旋回体３と下部走行体２の接続部分に設けられており、上部旋回体３が下部走行体２に対し３６０度以上回転した場合にも、圧油と電気信号を下部走行体２に伝達することが可能な構成となっている。
【００４０】
なお、上記構成ではセンタフレーム２０１に２軸傾斜角度センサ２２６を設置しているが、上部旋回部３に２軸傾斜角度センサ２２６を設置しても良い。また、上部旋回体３の２軸傾斜角度計測結果については、上部旋回体３の旋回角度を計測する旋回角度検出器２３１に基づき、前記センタフレーム２０１に２軸傾斜角度センサ２２６を設置して得られる計測結果と等化になるよう変換して、後述の上部傾斜角度制御の演算に用いても良い。
【００４１】
（上部傾斜角度制御）
以下、実施形態に係る作業機械の上部傾斜角度制御を、図３〜図９を参照しながら説明する。ここでロール角ψは、図６において、水平面に対する、センタフレーム２０１の進行方向の軸回りの傾きを表し、進行方向に向かって右回りを正、左回りを負とする。ピッチ角φは、水平面に対し、センタフレーム２０１の進行方向の軸と鉛直方向の軸の両方に直交する軸に対する傾きを表し、図６に示すように、紙面から見て左回りを正、右回りを負とする。なお、ピッチ角φ、ロール角ψは、センタフレーム２０１を基準に表し、上部旋回体３が旋回しても変化しないものとする。
【００４２】
図３は、上部傾斜角度制御のために制御演算コントローラ９２にて行われる脚ユニット２０２への駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。制御演算コントローラ９２を起動（ステップＳ３０１）した後、ステップＳ３０２にて、２軸傾斜角度センサ２２６からピッチ軸傾斜角度φ及びロール軸傾斜角度ψを、脚角度センサ２３０から各脚の角度(図５のθLFLeg参照)を取得する。次いで、ステップＳ３０３にて、各脚についての後述する上部傾斜角度制御指令演算が行われ、脚ユニット２０２への駆動指令ＳFB (ベクトル)が生成される。さらに、ステップＳ３０４にて、後述する脚駆動限界抑制演算が行われ、駆動指令ＳFBがＳLeg(ベクトル)に更新される。この脚駆動指令ＳLegは、図２の電磁弁コントローラ８６から電磁比例弁８３に出力され、下部コントロールバルブ５０を経て脚上下シリンダ２１４の駆動を制御する。以下、ステップＳ３０５に移行し、ステップＳ３０２からステップＳ３０４までの動作を繰り返す。
【００４３】
ステップＳ３０３の上部傾斜角度制御指令演算は、上部傾斜角度を制御するための各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令を、下記の式(１ａ)、（１ｂ）、(１ｃ)で演算する。
【数１】
2011111034.tif 000003
【００４４】
ここで、式（１ａ）のφref、ψrefは、それぞれ上部ユニット２２８の目標ピッチ傾斜角度とロール傾斜角度である。また、式（１ｂ）及び式（１ｃ）の添字ＬＦ、ＬＲ、ＲＦ、ＲＲは、順に、左前、左後、右前、右後の脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄに関連付けられている。また、式（１ｃ）のＫFB（行列）の各成分は、各脚上下シリンダ２１４ａ〜２１４ｄに対するピッチ傾斜角度偏差(φ-φref)とロール傾斜角度偏差(ψ-ψref)に対するゲインであり、正値を設定する。
【００４５】
式（１ｂ）の各成分は、正値の場合は各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄと上部ユニット２２８の鉛直方向の間隔を広げる脚下げ動作、負値の場合は各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄと上部ユニット２２８の鉛直方向の間隔を狭める脚上げ動作に対応する。また、式（１ｂ）の各成分について、その絶対値が大きな値ほど各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの目標駆動速度が速くなるものとする。ここで数式では表さないが、式（１ａ）〜（１ｃ）で得られたＳFBは、実際に各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄを駆動したときの駆動速度が前記目標駆動速度と一致するように再変換され、ステップＳ３０４に送られる。この変換は、予め実機にて、様々な上部ユニットの傾斜角度や走行指令状態における、様々な脚上げ・脚下げ指令パターンのもとで得られた脚上げ・脚下げの駆動速度実験値をデータベース化したものを参照しても良い。以後、この変換された指令値をＳFBと表記する。
【００４６】
なお、ＫFBの各成分は、作業機械１の油圧系と機構系の応答特性を考慮して設定するものであり、これも実験的に調整しても良い。また、ＫFBの各成分は、上部ユニット２２８の傾斜角度、脚角度と脚上下シリンダ２１４との幾何学的対応等を考慮して、例えば傾斜角度の偏差が小さめな場合には特に小さく、傾斜角度の偏差が大きい場合には特に大きい指令とするなど、脚角度、ピッチ角φ、ロール角ψに応じた変数として設定しても良い。また、ＫFBの各成分は、 傾斜角度の偏差がオペレータにとって感知できない程度の小さな値の範囲において、不感帯を設けてもよい。またＫFBの各成分は、 傾斜角度の偏差の大きさが、オペレータが不安を感じるに足る大きさの偏差のやや小さめな値にて、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令が最大値をとるように設定しても良く、それ以上の大きさの偏差に対しては、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令が最大値のままサチレーションするように設定しても良い。
【００４７】
ステップＳ３０４の脚駆動限界抑制演算では、ステップＳ３０３の脚駆動指令で脚上下シリンダ２１４ａ〜２１４ｄに油を送った場合に、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄが駆動限界に達したり、駆動限界状態で動かずにシリンダ負荷圧や吐出圧が急激に上昇してしまう状態を回避するための脚駆動指令の抑制演算を行う。
【００４８】
具体的には、下記の数２に示すように、ステップＳ３０３にて求められた駆動指令値ｓ*FB(スカラー)と脚角度センサ２３０の検出結果θ*Leg (スカラー)に応じて、図４又は図５ のように決定される脚駆動指令制限ゲインＫLeg (s*FB, θ*Leg) (スカラー)を、ステップＳ３０３で演算される各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの駆動指令値ｓ*FBに掛け合わせることによって、式（２）の脚駆動指令値Ｓ*Leg (スカラー)を演算する。
【００４９】
Ｓ*Leg＝ＫLeg (Ｓ*FB, θ*Leg)×Ｓ*FB・・・式（２）
これにより、脚ユニット２０２が駆動限界に達するような脚駆動指令を抑制し、脚ユニット２０２が駆動限界に達することを予防することができる。
【００５０】
ここで、図４（ａ），（ｂ）を用いて、脚駆動指令制限ゲインＫLeg (Ｓ*FB, θ*Leg)を説明する。ステップＳ３０３で求められた駆動指令値Ｓ*FBが０又は正値である場合、即ち、脚下げ指令の場合、脚駆動指令制限ゲインＫLeg (Ｓ*FB, θ*Leg)は、脚下げ限界角度θLD1からθLD2までの脚角度の場合は０を取り、θLD2からθLD3に向かっては徐々にゲインを高めていき、θLD3から脚上げ限界角度θLU3までは１を取るように設定しておく。一方、駆動指令値Ｓ*FBが負値、即ち、脚上げ指令の場合、脚駆動指令制限ゲインＫLeg (Ｓ*FB, θ*Leg)は、脚上げ限界角度θLU3からθLU2までの脚角度の場合は０を取り、θLU2からθLU1に向かっては徐々にゲインを高めていき、θLU1から脚下げ限界角度θLD1までは１を取るように設定しておく。このように駆動指令値Ｓ*FBと脚角度センサ２３０の検出結果θに応じて脚駆動指令制限ゲインＫLeg (Ｓ*FB,θ*Leg)を設定することにより、ステップＳ３０３での駆動限界が近い脚上げ・脚下げ駆動指令を抑制又は遮断することによって、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄが駆動限界に達することを予防する。
【００５１】
なお、上述のθLD2・θLU2は、それぞれ駆動指令値Ｓ*FBが最大値をとってもθLD1・θLU3に達しない範囲で、θLD1・θLU3に近い値に設定する。また、上述の脚下げ時のθLD2からθLD3  の間のゲイン、及び脚上げ時のθLU2からθLU1の間のゲインの設定は、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄが駆動限界角度近くで滑らかに停止する効果を図っている。ここでθLD3・θLU1はそれぞれ、上記の効果が得られる範囲で、θLD2・θLU2に近い値に設定する。これにより、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄが駆動限界角度で急に止まった場合に発生する構造物の振動や負荷する衝撃力を抑制することを図る。
【００５２】
次に、図５〜図９を用いて、本実施形態による作業機械１が、水平路面５０１ａから斜面５０１ｂを通って上段の水平路面５０１ｃまで登坂前進する様子を説明する。なお、以降の制御では全て目標傾斜角度を水平、即ち、φref＝ψref＝０度とする。また、図５のθLFLegのように脚角度を取ったとき、上述の脚上げ限界角度θLU3を０度、 脚下げ限界角度θLD1を６０度とする。
【００５３】
図６に示すように、前側のクローラユニット２２９ａ，２２９ｂが斜面５０１ｂに乗り上げることにより、上部ユニット２２８に傾斜が生じた場合、制御演算コントローラ９２は、図３のフローチャートに従い、２軸傾斜角度センサ２２６から取得されるピッチ軸傾斜角度φに基づいて、脚ユニット駆動指令ＳＦＢを計算する（ステップＳ３０３）。このとき、前脚の駆動指令ＳLFFBとＳRFFBは負値、即ち脚上げ指令となり、後脚の駆動指令ＳRFFBとＳRRFBは正値、即ち脚下げ指令となる。ここで、図６の状況では、前脚及び後脚の脚角度が、それぞれ駆動方向に関するθLU2とθLD2に対して脚角度の余裕があるので、図３のステップＳ３０４における各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄに対する駆動指令Ｓ*LegはステップＳ３０３で求められたＳ*FBと等しくなる。この駆動指令に基づく電磁比例弁８３及び下部コントロールバルブ５０での所定の演算・動作を経て、前左右脚上下シリンダ２１４ａ，２１４ｂが脚上げ動作を、後左右脚上下シリンダ２１４ｃ，２１４ｄが脚下げ動作を行う。即ち、上部ユニット２２８をピッチ軸傾斜角度φの大きさに応じて図７の紙面左回り方向（反時計方向）に回転させ、ピッチφの大きさをキャンセルして上部ユニット２２８を略水平状態になるように制御する。これにより、ピッチ軸傾斜角度φを徐々に減らしながら登坂し、図７に示すように、上部ユニット２２８の傾斜を略水平に戻した状態で、登坂することが可能となる。但し、図６の状態から図７の状態に移行する過程において、前脚角度がθLD2に達し、ステップＳ３０４の演算により前脚ユニット２０２に対する駆動指令ＳLFFBとｓRFFBが０となった場合には、後脚のみで上部傾斜角度制御を行う状況が発生する。
【００５４】
斜面５０１ｂから上段の水平路面５０１ｃに移行する過程では、 図８に示すように、上部ユニット２２８が、図６の場合とは逆方向にピッチ傾斜した状態となるが、図３のステップＳ３０３にて前脚に脚下げ指令、後脚に脚上げ指令を演算しており、かつ全ての脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄには脚角度に余裕があるため、この駆動指令をそのまま続行して各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの駆動を制御することにより、図９に示すように、上部ユニット２２８を略水平状態に戻して走行することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係る作業機械は、脚角度センサ２３０及び２軸傾斜角度センサ２２６の出力に応じて各上下脚シリンダ２１４ａ〜２１４ｄを制御することにより、作業機械１の上部ユニット２２８を自動的に目標傾斜角度にすることができる。
【００５６】
（クローラ接地制御）
以下、路面からのクローラの浮き上がりを防止するためのクローラ接地制御を、図１０〜図１５を参照しながら説明する。
【００５７】
図１０は、クローラ接地制御のために制御演算コントローラ９２にて行われる脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。図１０から明らかなように、本例においては、図３に示したと同様の上部傾斜角度制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ６０１〜Ｓ６０３）の後に、クローラ接地制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ６０４）が行われる。
【００５８】
ステップＳ６０４では、ステップＳ６０３にて求められた脚駆動指令値と次に説明する各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄのシリンダ推力より、 各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの接地を促す駆動指令演算を行う。本実施形態では、クローラ接地制御を行うために必要な不整地路面から各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄへ作用する接地力を間接的に検出する手段として、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄを駆動する各脚上下シリンダ２１４ａ〜２１４ｄの負荷圧力を計測する油圧センサ９２により取得されるボトム圧Ｐｂ*とロッド圧Ｐｒ*より、次の式（３）によって算出される各脚上下シリンダ２１４ａ〜２１４ｄのシリンダ推力Ｆ*を用いる。
【００５９】
Ｆ*＝Ｐｂ*×Ｓｂ−Ｐｒ*×Ｓｒ・・・式（３）
なお、式（３）中のＳｂ，Ｓｒは、それぞれボトム側とロッド側の受圧面積であり、図１に示した通り、ロッド側がセンタフレーム２０１に、ボトム側が脚根元ブラケット２０３に揺動自由に取り付けられている。このとき、シリンダ推力Ｆ*は、正値の場合は脚が接地状態、負値の場合は脚の浮き状態に対応する。
【００６０】
ステップＳ６０４において、制御演算コントローラ９２は、シリンダ推力Ｆ*に応じて決定される図１１のクローラ接地のための駆動指令値Ｓ*UD(スカラー)と、シリンダ推力Ｆ*とステップＳ６０３で求められた駆動指令値s*FBに応じて図１２及び図１３のように決定される脚駆動指令制限ゲインＫc (Ｆ*、ｓ*FB) (スカラー)をステップＳ６０３で求められた駆動指令値ｓ*FBに掛け合わせた脚駆動指令とを足し合わせることによって、式（４）の脚駆動指令Ｓc(スカラー)を演算する。
【００６１】
Ｓc＝Ｓ*UD＋Ｋc (Ｆ*、Ｓ*FB)×Ｓ*FB・・・式（４）
図１１は、シリンダ推力Ｆ*に応じたクローラ接地のための脚下げ指令Ｓ*UDを示す図である。この図から明らかなように、本例の作業機械は、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄについて、シリンダ推力Ｆ*が設定値Ｆｔ以下のときは、不整地路面からクローラへ作用する接地力が弱いと判断して、シリンダ推力Ｆ*の低下に従って設定値Ｆｄまで徐々に脚下げ指令Ｓ*UDを大きくしていく。これにより、路面から浮き気味又は浮いた状態のクローラを接地状態に回復させることができる。
【００６２】
次に、図１２のシリンダ推力Ｆ*と図１１のステップＳ６０３にて求められる脚駆動指令値Ｓ*FBに応じて決定される脚駆動指令制限ゲインＫc (Ｆ*、Ｓ*FB)について説明する。
【００６３】
脚駆動指令値Ｓ*FBが０又は正値の場合、即ち脚下げ指令の場合は、脚駆動指令制限ゲインＫc (Ｆ*、Ｓ*FB)をシリンダ推力Ｆに関わらず常に１とする。一方、脚駆動指令値Ｓ*FBが負値、即ち脚上げ指令の場合、脚駆動指令制限ゲインＫc (Ｆ*、Ｓ*FB)は、シリンダ推力Ｆ*がＦｔ＝＜Ｆ*＜＝Ｆｔ＋αの範囲にあるときは０に、Ｆｔ＋α＜Ｆ*＜Ｆｕの範囲にあるときはシリンダ推力Ｆ*の増大化に応じてゲインを徐々に高めていく。つまり、シリンダ推力Ｆ*がＦｔに近い脚ユニット２０２に対する上部傾斜角度制御指令演算による脚上げ指令を抑制する。これにより、制御の切り替え点Ｆｔにおいてシリンダ推力Ｆ*がハンチングを起こし、クローラ接地制御と上部傾斜角度制御の制御切り替えのチャタリングが発生してしまうことを抑制することができる。
【００６４】
ここで、図１１におけるＦｄ、及びＦｔからＦｄの間の脚下げ指令Ｓ*UDと、 図１２（ｂ）におけるα値、Ｆｕ、及びＦｔ＋αからＦｕの間の脚駆動指令制限ゲインＫc (Ｆ*、Ｓ*FB)は、クローラ浮きが多発せず、かつシリンダ推力のハンチングが発生しないように設定することとする。またＦｔの設定は, 駆動指令値Ｓ*UDによってクローラ接地状態が保たれる範囲で小さい値に設定する。この設定は、シリンダ推力がＦｔを下回っても駆動指令値Ｓ*UDによってクローラ接地が保たれ、かつシリンダ推力Ｆ*が比較的小さな場合でも上部傾斜角度制御における脚上げ動作を実行されるようにして、上部傾斜角度制御の効果が阻害されないように配慮した設定方法となる。
【００６５】
次に、図１３〜図１５を用いて、クローラ接地制御が行われている作業機械１のクローラユニット２２９ａが、水平路面８０１ａを移動中に、水平路面８０１ａから突き出した小障害物８０１ｂに乗り上げたときの様子を説明する。ここで、作業機械１の重心は前方にあり、かつクローラユニット２２９ａ内のスプロケット２２０ａと履帯２２２ａの間にはガタがあり、上部ユニット２２８には、ロール傾斜も発生するとする。
【００６６】
左前クローラ２２９ａが小障害物８０１ｂに乗り上げはじめると、作業機械１は紙面の奥側に向かってロール傾斜する。このとき、作業機械１は、右前後脚についてはともに脚下げ動作を、左前後脚についてはともに脚上げ動作を行う。したがって、上部傾斜角度制御は行うが、クローラ接地制御を行わない場合には、上部ユニット２２８の傾斜角度は略水平となるものの、図１４のように、左後クローラ２２９ｃが浮いた状態となる。
【００６７】
これに対して、クローラ接地制御を行った場合には、左前クローラ２２９ａが障害物８０１ｂに乗り上がったとき、左後脚ユニット２０２ｃのシリンダ推力Ｆ*がＦ*＜Ｆｔの状態に陥るため、図１０のステップＳ６０４では、図１１のようにシリンダ推力の弱化に応じた脚下げ指令がなされ、左後クローラ２２９ｃを接地状態に回復させる。また、シリンダ推力Ｆ*がＦｔ以上に回復した場合には、ステップＳ６０４において、ステップＳ６０３にて求められた脚上げ指令を受け取るが、シリンダ推力Ｆ*がＦｕ未満の場合は、図１２のゲインＫc (Ｆ*、Ｓ*FB)と式（４）によってこの脚上げ指令が抑制されるため、ステップＳ６０３にて求められた指令によって、左後クローラ２２９ｃが能動的に浮き状態に陥ってしまうことを抑制する。以上の動作より、図１５に示すように、上部傾斜角度を略水平に保ちつつ、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの浮きを抑制し、接地状態を維持しながら、障害物８０１ｂを乗り越えていくことが可能となる。
【００６８】
以上のように、図１０に示した上部傾斜角度制御及びクローラ接地制御を行うことにより、上部ユニット２２８の傾斜角度と、圧力センサ９９に基づき間接的に計測される路面からの接地力に基づいて、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄを接地状態に保ちながら、上部ユニット２２８の傾斜角度を自動的に略水平にすることができる。
【００６９】
（低車高制御）
次に、車高を低く保つために行われる低車高制御を、図１６及び図１７を参照しながら説明する。
【００７０】
図１６は、低車高制御のために制御演算コントローラ９２にて行われる脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。図１６から明らかなように、本例においては、図３に示したと同様の上部傾斜角度制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ９０１〜Ｓ９０３）、及び図１０に示したと同様のクローラ接地制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ９０４〜Ｓ９０５）の後に、低車高制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ９０６〜Ｓ９０８）が行われる。
【００７１】
図３に示した上部傾斜角度制御及び図１０に示したクローラ接地制御を用いると、作業機械１が図５〜図８に示す傾斜地や図１３〜図１５に示す小障害物を乗り越える際、上部ユニット２２８が略水平に保たれるものの、車高は不定となり、車高がどんどん高くなってしまう状況が発生し得る。例えば、上部傾斜角度制御のみによるときは、図５と図９との比較から明らかなように、登坂前にはＨａであった車高が、登坂後にはＨｅとなっており、車高がＨｅ−Ｈａだけ高くなる。これは、作業機械が図６の状態から図７の状態まで登坂する間において、前脚が駆動限界脚角度より先には脚上げされないため、後脚のみを脚下げして車高が増加してしまうのに対して、図８に至った段階では、前脚と後脚の両方を駆動しており、このときの後脚の脚上げ量が図６の状態から図７の状態に至る間における脚下げ量よりも少ないことに起因する。このように、不整地走行時に上部傾斜角度制御に伴って車高が増加すると、作業機械１の重心を高め、作業機械全体を不安定化させる。また、オペレータに不安感・違和感を与えると共に、車高を低くするためのレバー操作が必要となって、作業性が悪くなる。
【００７２】
低車高制御は、このような不都合の発生を未然に防止するためのものであり、車高を上部傾斜角度制御のために最低限必要となる高さに留めるように、上部ユニット２２８に対する各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの鉛直距離を、脚角度センサ２３０を用いて間接的に取得し、図１６に示すフローチャートに従って、４つの脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄのうちの脚上げ指令脚を脚下げ指令脚より優先して駆動することにより、上部傾斜角度制御を行う。
【００７３】
以下、図１６に示した低車高制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ９０６〜Ｓ９０８）について説明する。まず、ステップＳ９０６で、脚上げ指令脚があるか否かについて判定し、ひとつでも脚上げ指令脚があると判定された場合には、ステップＳ９０７に進み、ステップＳ９０３で求められた上部傾斜角度制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令による脚上げ指令脚の駆動を行った後、ステップＳ９０８に進んで、ステップＳ９０４で求められたクローラ接地制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令による脚下げ指令脚の駆動を行う。ステップＳ９０６で、脚上げ指令脚がないと判定された場合には、ステップＳ９０９に進み、ステップＳ９０３で求められた上部傾斜角度制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令による脚下げ指令脚の駆動と、ステップＳ９０４で求められたクローラ接地制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令による脚下げ指令脚の駆動とを行う。
【００７４】
図６に示すように、作業機械１の前側クローラユニット２２９ａ，２２９ｂが斜面５０１ｂに乗り上げて、上部ユニット２２８がピッチ傾斜したときには、図１６のフローチャートに従い、上述のクローラ接地制御と同様に、ステップＳ９０３で各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄに対する上部傾斜角度制御指令演算を行う。これにより、図５〜図７までの過程では、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄは常に接地状態が保たれ、ステップＳ９０３で求められた指令値はステップＳ９０４をそのまま通過し、ステップＳ９０５に進む。ステップＳ９０５の演算で前脚に脚上げの駆動余裕脚角度がある場合には、脚上げ指令が出力され、ステップＳ９０６，ステップＳ９０７と進み、前脚の脚上げ動作のみで上部姿勢を水平化する。前脚が駆動限界に到達した場合は、ステップＳ９０５にて脚上げ指令が完全に抑制されるため、ステップＳ９０６からステップＳ９０８へと進み、後脚の姿勢制御による脚下げ動作のみで上部ユニット２２８を略水平にする。以上の動作によって、図７で示す斜面５０１ｂの走行中において、上部ユニット２２８を略水平に保つことが可能となる。
【００７５】
斜面５０１ｂから水平面５０１ｃに移動する際には、 図１７に示すように、上部ユニット２２８が図６とは逆方向にピッチ傾斜した状態となる。このときには、ステップＳ９０３にて前脚に脚下げ指令、後脚に脚上げ指令が演算される。また、このときには、全てのクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが接地し、かつ駆動余裕脚角度があるので、ステップＳ９０３の駆動指令はそのままステップＳ９０４及びステップＳ９０５を経て、ステップＳ９０６に進む。ステップＳ９０６では、後脚が脚上げ指令されているため、ステップＳ９０７に進み、後脚のみ脚上げして上部ユニット２２８の水平化を行う。ここで、水平路面５０１ｃで上部ユニット２２８を水平化するためには、後脚は前脚の脚角度と同じ脚角度になるまで脚上げを行う。よって、図１８に示すように、作業機体1は水平路面５０１ｃに至ったとき、最低車高で上部ユニット２２８を略水平とすることができる。
【００７６】
このように、上述の低車高制御を行うと、作業機械１は、不整地走行時において、上部傾斜角度制御指令値のうち、脚上げ指令脚を優先駆動することにより、不整地走行中の車高を上部傾斜角度制御のために最低限必要となる高さに留めながら、上部ユニット２２８の姿勢を自動的に略水平にすることが可能となる。これにより、作業機械１の重心を低く抑え安定化させるとともに、オペレータの不安感を抑えることが可能となる。
【００７７】
なお、上記の最低車高は脚ユニット２０２の駆動限界角度で決定されるものであるが、センタフレーム２０１の底面が不整地路面に接触しないに足る最低限の高さを最低車高としたい場合は、この車高に対応する脚角度を考慮して、図４（ｂ）のθLU1、θLU2、θLU3を設定しても良い。また、クローラ接地制御のための圧力センサの検出が正確に得られるように、各脚上下シリンダ２１４の脚上げ側のストロークエンドに達さない最低限の脚角度より、θLU1、θLU2、θLU3を設定しても良い。
【００７８】
（一定車高制御）
次に、車高を一定に保つために行われる一定車高制御を、図１９〜図２０を参照しながら説明する。
【００７９】
上述の低車高制御によると、図６と図１８との比較から分かるように、不整地乗越え後の車高は乗り越え前に比べて低下する。しかし、オペレータの操作感の観点からは、不整地乗り越えごとに車高調整のためのレバー操作を行わなくてはならず、煩雑である。
【００８０】
一定車高制御は、このようなレバー操作の煩雑さを解消するもので、不整地乗り越え前後の車高をできるだけ一定に保つように、上部ユニット２２８に対する各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの鉛直距離の検出を間接的に脚角度センサ２３０で取得して、図１９に示すフローチャートに従った制御を行う。なお、オペレータは、不整地走行前に、予め所望の車高を設定できるものとする。この車高の設定は、視界の調整や、障害物を乗り越える際に運転室が上下動しないために、脚の上げ下げ方向ともに駆動余裕脚角度を持たせる観点などから行われる。ここでは、オペレータにより設定された車高を設定車高と称し、このとき幾何学的に対応する脚角度を設定脚角度と称する。なお、この幾何的に対応する４つの脚角度が一致しない場合は、設定脚角度は、例えば最も脚上げされた脚ユニットの脚角度や、各脚角度の平均値として、全脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄについて共通の値として設定する。
【００８１】
図１９は、一定車高制御のために制御演算コントローラ９２にて行われる脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算手順を示すフローチャートである。図１９から明らかなように、本例においては、図３に示したと同様の上部傾斜角度制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ１１０１〜Ｓ１１０３）、及び図１０に示したと同様のクローラ接地制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ１１０４〜Ｓ１１０５）の後に、一定車高制御のための脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの駆動指令の演算（ステップＳ１１０６〜Ｓ１１１３）が行われる。
【００８２】
ステップＳ１１０６では、ステップＳ１１０３の上部傾斜角度制御指令演算によって脚上げ指令がなされた１つ又は複数の脚ユニット２０２について、ひとつでも、設定脚角度まで脚上げ方向に駆動余裕脚角度がある場合には、ステップＳ１１０７からステップＳ１１１３に進み、それぞれステップＳ１１０３よる脚上げ指令脚と、ステップＳ１１０４による脚下げ指令脚を駆動する。これに対して、ステップＳ１１０６で該当する脚上げ指令脚がなかった場合には、ステップＳ１１０８に進み、１つでも設定脚角度まで脚下げ方向に駆動余裕脚角度がある場合は、ステップＳ１１０９からステップＳ１１１３に進み、それぞれステップＳ１１０３よる脚下げ指令脚と、ステップＳ１１０４による脚下げ指令脚を駆動する。さらに、ステップＳ１１０８で該当する脚下げ脚がなかった場合は、ステップＳ１１１０に進み、１つでも脚上げ指令脚があるならば、ステップＳ１１１１からステップＳ１１１３に進み、それぞれステップＳ１１０３による脚上げ指令脚とステップＳ１１０４による脚下げ指令脚を駆動する。ステップＳ１１１０で該当する脚上げ指令脚がなかった場合には、ステップＳ１１１２に進み、全ての脚下げ指令脚を駆動することとする。
【００８３】
一定車高制御を行った作業機械１が、下段の水平路面５０１aから斜面５０１ｂを経て上段の水平路面５０１ｃまで登坂前進する様子を、図５乃至図７、及び図１７及び図２０を用いて説明する。なお、本例においては、図５に示す車高Ｈａを設定車高とし、図５に示す脚角度θLFLegを設定脚角度とする。
【００８４】
図６に示すように、作業機械１の前側クローラユニット２２９ａ，２２９ｂが斜面５０１ｂに乗り上げて、上部ユニット２２８がピッチ傾斜すると、図１９のフローチャートに従い、上述のクローラ接地制御と同様に、ステップＳ１１０３で各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄへの上部傾斜角度制御指令演算を行う。このとき、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄは常に接地状態が保たれ、ステップＳ１１０３の指令値はそのままステップＳ１１０６まで進む。ここで図６の状況では、ステップＳ１１０３では前脚に脚上げ指令、後脚に脚下げ指令が演算されるが、共に設定脚角度までの駆動余裕脚角度はないため、ステップＳ１１０６及びステップＳ１１０７に該当せず、ステップＳ１１１０に進む。前脚には脚上げ駆動余裕があるまでステップＳ１１０５まで脚上げ指令が出力されるため、この間にステップＳ１１１０からステップＳ１１１１に進み、前脚の脚上げ動作のみで上部ユニット２２８を水平化する。前脚が駆動限界に到達した場合は、ステップＳ１１０５にて脚上げ指令が完全に抑制されるため、ステップＳ１１１０からステップＳ１１１２に進み、後脚の姿勢制御による脚下げ動作のみで上部ユニット２２８を水平化する。以上の動作によって、図７で示すように斜面５０１ｂ上の走行中、上部ユニット２２８を略水平に保つことが可能となる。
【００８５】
作業機械１が斜面５０１ｂから水平面５０１ｃに移り変わろうとすると、 図１７に示すように、上部ユニット２２８が図７とは逆方向にピッチ傾斜した状態となる。このとき、ステップＳ１１０３にて前脚に脚下げ指令、後脚に脚上げ指令が演算される。また、このときには、全てのクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが接地し、かつ脚駆動余裕脚角度があるので、ステップＳ１１０３の駆動指令はそのままステップＳ１１０４及びステップＳ１１０５を経て、ステップＳ１１０６に進む。このとき、後脚は設定脚角度まで脚上げ駆動余裕脚角度があるため、ステップＳ１１０６からステップＳ１１０７に進み、設定脚角度に達するまで後脚のみの脚上げで上部ユニット２２８を水平化する。次いで、後脚が設定脚角度に到達した場合は、ステップＳ１１０３の駆動指令はステップＳ１１０８まで進むが、このとき前脚は設定脚角度まで脚下げ余裕角度があるため、ステップＳ１１０８からステップＳ１１０９に進み、上部ユニット２２８が略水平となるまで脚下げ指令脚を駆動する。ここで、図５に示す下段の水平路面５０１ａにおける後脚の脚角度と図２０に示す上段の水平路面５０１ｃにおける後脚の脚角度はともに設定脚角度であるため、作業機械１は上段の水平路面５０１ｃ上で略水平となった際には前脚の脚角度も設定脚角度となる。すなわち、５０１ｂの斜面を登る前後の車高が一致することとなる。
【００８６】
以上のように作業機械１を一定車高制御すると、不整地走行時において、上部傾斜角度制御指令演算のうち、主に設定脚角度になる向きの脚ユニット２０２を優先駆動することにより、不整地走行中の車高をできるだけ設定車高に近い値に留めながら、上部ユニット２２８を自動的に略水平化し、かつ不整地走行前後の車高を一致させることが可能となる。また、水平路面上の設定車高時においてセンタフレーム２０１より低い凸な障害物を乗り越える際には、運転室が上下動することもなく、オペレータにとって自然な乗り越えが可能となる。これにより、オペレータが車高変化に違和感を与えることを予防し、車高調整のために必要であったレバー操作を省くことも可能となる。なお、一定車高制御後、上部ユニットが略水平にあるにも関わらず、車高が設定車高に対して誤差を含むことがあり得る。この場合には、実際の車高と設定車高が合うように、各脚ユニットに対して車高を調整するように、車高の誤差量に基づく補正制御を行っても良い。
【００８７】
なお、低車高制御及び一定車高制御における各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの駆動について、例えばステップＳ９０６のように完全に脚上げ指令のある脚がなくなるまで脚下げがなされない分岐とすると、上部傾斜角度制御の効果が弱まったり、急な制御の切り替えによって車体が振動してしまうと言った課題が想定される。そこで、例えばステップＳ９０６やステップＳ１１１０の場合、この分岐条件緩和して、４つの脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄのうち最大の脚上げ指令値が一定値を下回った場合は、当該脚上げ指令脚の他に、脚下げ脚についても弱めに駆動しはじめることとしても良い。また、一定車高制御においては、同様の理由よりステップＳ１１０７の処理の後、ステップＳ１１１３ではなくステップＳ１１０８に進むように設定しても良い。これにより、上部傾斜角度制御の効果が弱まることなく、スムーズに駆動脚の移行もなされる効果が期待される。加えて、低車高制御と一定車高制御は、オペレータが移動時、その時々でどちらの制御モードで良いか選べるようにしておいても良い。
【００８８】
(上部傾斜角度制御促進のための走行速度抑制制御)
次に、上部傾斜角度制御促進のための走行速度抑制制御を、図２１を参照しながら説明する。
【００８９】
上述の各作業機械１の制御において、進行方向に対する不整地路面の凹凸が大きい場合、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの路面高低差の単位時間当たりの増加量も大きくなり、上部ユニット２２８の単位時間あたりの傾斜角度も大きくなる。このとき、上述の上部傾斜角度制御による単位時間あたりの上部傾斜角度のキャンセル量と比較して、前記不整地起伏による単位時間あたりの上部傾斜角度の変化量が定常的に大きくなると、上部傾斜角度は単調増加してしまう。上部傾斜角度制御促進のための走行速度抑制制御は、  この課題を解決するもので、上部傾斜角度の絶対値が一定値を上回ると、現況の走行速度を抑制して、不整地起伏による単位時間あたりの上部傾斜角度の増加量を減らし、相対的に上部傾斜角度制御による単位時間あたりの上部傾斜角度のキャンセル量を大きくすることによって、上部傾斜角度(と目標角度との偏差)を小さく保つことを促進させる走行速度抑制制御を行う。
【００９０】
具体的には、制御演算コントローラ９２にて演算される走行モータ駆動指令Ｓr(ベクトル)を、下記の式（５）に示すように、オペレータの走行に関するレバー操作より演算される走行指令Ｓo(ベクトル)と、２軸傾斜角度センサ２２６より得られる上部傾斜角度の大きさに応じて値が小さくなる走行抑制ゲインＫgr (φ,ψ) (スカラー)を掛け合わせることによって、演算し、上部傾斜角度(φ,ψ)の大きさに応じて走行速度を抑制する。
【００９１】
Ｓr=Ｋgr (φ,ψ)×Ｓo・・・式（５）
図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、上部傾斜角度{φ,ψ}と走行抑制ゲインＫgr (φ,ψ)との対応例を示したものである。例えば、図２１（ａ）では、φとψの２乗和の平方根の値に対して、図中の許容限界値まではゲインを１に、限界値以上の場合はゲインを０にする。これにより、上部傾斜角度の増大に伴って許容限界値を超えるまではオペレータの意図する走行指令値のまま走行し、許容値を超えると停車してただちに上部傾斜角度をキャンセルする。これにより、上部傾斜角度を一定値内に収めることが可能となる。
【００９２】
但し、図２１（ａ）だと、許容限界値付近で走行指令のチャタリングが発生する場合がある。そこで、図２１（ｂ）のように、許容限界値より小さな抑制開始値を設け、ゲインをこの抑制開始値から許容限界値まで徐々に小さくなるように設定しても良い。このとき、上部傾斜角度が大きくなって走行抑制がかかりはじめると、オペレータの走行レバー操作に対する作業機械１の応答性は低下するが、上部傾斜角度を一定値以内に収め、かつ走行指令のチャタリングを抑制すること可能となる。
【００９３】
ここで、図２１（ａ），（ｂ）の設定だと、許容限界値以上に対応する上部傾斜角度を超えると走行指令は完全に抑制される。しかし、オペレータは、上部ユニット２２８の傾斜角度が大きい状態でも走行を続けたい場合がある。そこで図２１（ｃ）のように、速度抑制ゲインＫgr (φ,ψ)の設定について、許容限界値以上においても走行抑制ゲインを０より大きな値に設定しても良い。
【００９４】
また、上記の走行抑制ゲインは、上部傾斜角度情報に加え、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの駆動余裕脚角度より算出される上部傾斜角度の余裕キャンセル量に基づき演算されても良い。例えば、前記余裕キャンセル量が０に近づいた状態では、図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）の走行抑制ゲインをさらに小さめに設定する。さらには、図２１（ａ），（ｂ），（ｃ）に例示される上記速度抑制ゲインＫgr (φ,ψ)の設定について、オペレータが自由に切り替えるようにしておいても良い。
【００９５】
(クローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御)
次に、クローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御を、図２２を参照しながら説明する。
【００９６】
進行方向に対する不整地路面の凹凸が大きい場合には、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄ下の路面高さの単位時間当たりの変化量も大きくなる。このため、各脚角度とクローラ下の路面高さとの幾何的条件によって発生するクローラ浮きの兆候(シリンダ推力の低下)に対して、クローラ接地制御が間に合わず、クローラ浮きが多発しやすくなる。  クローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御は、この課題を解決するもので、各脚上下シリンダ２１４の推力Ｆ*のなかの最小値が一定値を下回ると、走行速度抑制制御により現況の走行速度を抑制することで、前記各クローラ下の路面高さの単位時間当たりの変化量を減らし、相対的に前記クローラ接地制御の効果を大きくすることによって、各クローラユニット２２９の接地状態の維持を促進させる。
【００９７】
具体的には、上述の式（５）を下記の式（６）に変更する。
【００９８】
Ｓr=Ｋcr (ｍｉｎ(Ｆ*))×Ｋgr  (φ，ψ)×Ｓo・・・式（６）
ここで、ｍｉｎ(Ｆ*)とは、同時刻における４つの脚ユニット２０２のシリンダ推力Ｆ*のなかの最小値を示す。
【００９９】
速度抑制ゲインＫcr (ｍｉｎ(Ｆ*))(スカラー)とｍｉｎ(Ｆ*)の対応例を図２２に示す。シリンダ推力の弱化に従って、クローラ接地制御はＦｔより開始されるが、このＦｔよりさらに小さな値を設定し、この値から速度抑制ゲインをＦｄに向かって徐々に小さくするように設定する。
【０１００】
このクローラ接地制御促進のための走行速度抑制制御によれば、クローラ浮きの兆候を最小シリンダ推力によって検出し、走行速度を抑制して各クローラ下の路面高さの単位時間当たりの変化量を低減させて、相対的にクローラ接地制御の効果を促進させることが可能となる。
【０１０１】
なお、これまで述べてきた各制御において、そもそも走行指令が大きいと、走行モータに油圧パワーが相対的に多く配分されるなどして、脚駆動指令に関わらず実際の脚駆動量が大きく低下してしまう場合がある。そこで、走行中でも十分な脚駆動を確保するため、上記各制御を行う場合には、最初から走行指令の最大値を抑制することとしても良い。また、走行状態を考慮せずに上記各制御を行った場合、例えば走行状態から停止したとき、それまで走行モータに流れていた油が急激に脚上下シリンダ２１４ａに流れるため、脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの駆動が急激に速くなり、上部ユニットの振動が発生してしまうことがある。そこで、数１に関連して上述したように、脚駆動指令は、予め実機試験にてデータベース化しておいた走行指令値の大きさに対応する各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの駆動速度に基づき補正され、各制御は走行・停止状態に関わらず各脚駆動がスムーズになされるようにされている。
【０１０２】
(クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御)
次に、クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御を、図２３〜図２８を参照しながら説明する。
【０１０３】
上述したクローラ接地制御以降の各上部傾斜角度制御は、制御対象である上部傾斜角度とその目標値との偏差そのものを利用したフィードバック制御である。以後、この制御を上部傾斜角度フィードバック制御と称する。この制御によると、不整地路面の起伏や各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの脚角度に応じて必ず上部傾斜角度の偏差が生じてしまう。上述したように、作業機械１は油圧回路によって駆動されているが、制御対象である油圧アクチュエータの応答性は概して低い。そのため、上部傾斜角度フィードバック制御中の作業機械１の不整地走行では、この制御遅れに起因した上部ユニット２２８の不必要な振動・挙動が発生する可能性があり、オペレータに不安感や不快感を与えかねない。クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御は、この課題を解決するもので、不整地路面の起伏に脚ユニット２０２が乗り上げる際、クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが路面起伏に応じて倣うことにより、上部ユニット２２８の傾斜に先行してクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが傾斜するメカニズムに着目した上部傾斜角度制御を行い、上述した制御遅れを緩和し、上部ユニット２２８の不必要な振動・挙動を抑制して、上部傾斜角度を目標の値に保持する。さらに、脚角度の駆動限界角度に達しない範囲では、車高一定制御についても、ほぼ同様に実現される。
【０１０４】
具体的には、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄのサイドフレーム２０７に取りつけた1軸傾斜角度センサ２２３により検出される各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの傾斜角度と、左右の各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの水平進行速度とに基づいて、現在時刻から前記上部傾斜角度の単位時間当たりの変化量を推定し、この変化量を前もってキャンセルするように脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄを駆動する。以後、この制御方法を、クローラ接地制御以降の各上部傾斜角度制御と区別するため、上部傾斜角度フィードフォワード制御と称することとする。
【０１０５】
図２３に示す上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、進行方向に対して左右対称な不整地と、水平路面上の障害物又はくぼみの上を左右のうち片側のみで乗越えていく状況に対応する上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジックであり、制御演算コントローラ９２にて各制御周期ごとに実行される。
【０１０６】
システムが起動されると（ステップＳ１５０１）、まずステップＳ１５０２にて所定のセンサ情報とオペレータからの操作情報を取得する。ステップＳ１５０３では、本制御ロジックの対象とする進行方向に対して左右対称な不整地の走行、又は水平路面上の障害物又はくぼみの上を左右のうち片側のみで乗越えていく状況であるかを判定する。ここで、左右対称な不整地での走行判定は、前２脚のクローラユニット２２９ａ，２２９ｂの傾斜角度、後２脚のクローラユニット２２９ｃ、２２９ｄの傾斜角度、前２脚の前記脚角度、後２脚の前記脚角度について、それぞれおおよそ等しい値を取っており、かつオペレータの走行操作指令が左右同一であるかを判断する。また、左右片側の路面が同一な水平路面であるかの判定は、左側の前後のクローラユニット２２９ａ，２２９ｃの傾斜角度と、脚角度がそれぞれおおよそ等しい値を取っているか、右側の前後のクローラユニット２２９ｂ，２２９ｄの傾斜角度と、脚角度がそれぞれおおよそ等しい値を取っているかで判断する。この対象とする路面走行であると判定した場合はステップＳ１５０４へ、そうでない場合はステップＳ１５０９に進む。ステップＳ１５０４では、左右の前方のクローラユニット２２９ａ，２２９ｂの傾斜角度のうち、少なくとも１つ以上が略水平であった場合はステップＳ１５０５に、そうでない場合はステップＳ１５０８に進む。ステップＳ１５０５では、左右の前方の前記脚角度について、１つでも前期設定脚角度におおよそ等しい値を取っている場合はステップＳ１５０６に、そうでない場合はステップＳ１５０８に進む。ステップＳ１５０６では、左右の後方の前記クローラユニット２２９ｃ，２２９ｄの傾斜角度が、２つとも略水平ならばステップＳ１５０８に、そうでない場合はステップＳ１５０７へ進む。ステップＳ１５０７は後述の当該脚駆動制御、ステップＳ１５０８では前脚駆動制御を行い、ステップＳ１５０９に進む。ステップＳ１５０９では、次の制御周期に戻る。
【０１０７】
ステップＳ１５０７の脚駆動制御について説明する。制御演算コントローラ９２は、ステップＳ１５０２にて取得するセンサ情報より、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの後述する水平進行速度ＶL、ＶRの検出又は推定と、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの傾斜角度θLFP、θLRP、θRFP、θRRPを検出する。なおθPの符号は図５におけるピッチ角度φと同じ向きである。このとき各脚の単位時間当たりの鉛直方向に対する変位量Δｈ*を式（７ａ）〜（７ｄ）によって推定する。
【０１０８】
ΔｈLF＝ＶL×（ｔａｎθLFP）  …式（７ａ）
ΔｈLR＝ＶL×（ｔａｎθLRP）  …式（７ｂ）
ΔｈRF＝ＶR×（ｔａｎθRFP）  …式（７ｃ）
ΔｈRR＝ＶR×（ｔａｎθRRP）  …式（７ｄ）
この変位量を用いて、以下のように脚を駆動する。左前脚を例に取ると、左前脚の左前脚上下シリンダ２１４のストローク速度を左前脚ユニット２０２ａの支点２１３（図１に示すサイドフレーム受動軸）が、単位時間当たりΔｈＬF変位するのに対応した速度となるように、制御演算コントローラ９２は電磁弁コントローラ８６（及びエンジン５）に信号を送信し、左前脚上下シリンダ２１４ａを制御する。なお、ΔｈLFが正値の場合は脚上げ動作、負値の場合は脚下げ動作となる。換言すると、水平面に対する鉛直方向の単位時間当たりの左前クローラユニット２２９ａと左後クローラユニット２２９ｃの相対変位量が式（７ａ）に示すΔｈＬFとなるように、前脚上下シリンダ２１４のストロークを制御することとなる。その他の脚ユニット２０２ｂ〜２０２ｄについても、同様に駆動することとする。以上の動作より、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄ下の路面の単位時間あたりの変位量をキャンセルするように、各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄを駆動することによって、上部傾斜角度を目標値に保持する。
【０１０９】
ステップＳ１５０８の前脚駆動制御について説明する。前脚駆動制御は、上述した後脚に関する変位量ΔｈLR、ΔｈRRについても、前脚の駆動によってキャンセルすることを目的としたものである。例として左前脚について述べると、左前後脚の単位時間当たりの鉛直方向に対する相対変位量ΔｈLを次の式（８）によって推定する。
【０１１０】
ΔｈL＝ΔｈLF−ΔｈLR =ＶL×（ｔａｎθLFP−ｔａｎθLRP）…式（８）
この変位量を用いて、前記と同様に以下のように脚を駆動する。左前脚上下シリンダ２１４ａのストローク速度を左前脚ユニット２０２ａの支点２１３（図１に示すサイドフレーム受動軸）が、単位時間当たりΔｈＬ変位するのに対応した速度になるように、制御演算コントローラ９２は電磁弁コントローラ８６（及びエンジン５）に信号を送信し、左前脚上下シリンダ２１４ａを制御する。換言すると、水平面に対する鉛直方向の単位時間当たりの左前クローラユニット２２９ａの相対変位量が式（８）に示すΔｈＬとなるように、前脚上下シリンダ２１４のストロークを制御することとなる。  なお、右前脚の駆動についても同様に行うこととする。
【０１１１】
以上の動作より、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄ下の路面の単位時間あたりの変位量をキャンセルするように、左右前脚ユニット２０２ａ，２０２ｂを駆動することによって、上部傾斜角度を目標値に保持する。
【０１１２】
なお、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの水平進行速度ＶL、ＶRの検出又は推定については、エンジン５の回転角速度又はエンジン５の回転角速度指令値、低速・高速モード情報、走行モータの低速・高速情報、レバー指令値などに応じた、水平路面での走行速度を予め計測してデータベース化したものより、現状の走行速度を推定し、トラックフレームの傾斜角度より水平速度を推測しても良い。また、走行モータの負荷圧を圧力センサで計測し、走行モータの油流量を推定するか、走行モータへの直接流量センサを取り付け、走行モータへの流量を取得する事により、走行モータの回転角速度を求め、走行速度を推定しても良い。
【０１１３】
このクローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御を行った作業機械１が、下段の水平路面５０１ａから斜面５０１ｂを経て上段の水平路面５０１ｃまで登坂前進する様子を、図２３及び図２４を参照しながら説明する。なお、下段の水平路面５０１ａ上に全てのクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄがあり、かつ上部傾斜角度が略水平な状態において、前記設定車高を設定する。このときの脚角度を設定脚角度とする。
【０１１４】
図２４（ａ）は、作業機械１が水平路面５０１ａから斜面５０１ｂに登坂し始めている状況を示している。前左右クローラユニット２２９ａ，２２９ｂが水平路面５０１ａから斜面５０１ｂにさしかかり始めてから、後左右クローラユニット２２９ｃ，２２９ｄが完全に斜面５０１ｂに乗り上げた状態になるまでは、各クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄは各脚ユニット２０２ａ〜２０２ｄの各支点２１３（サイドフレーム受動軸）を回転中心に斜面５０１ｂの形状にならって一様に傾斜し始める。このとき前後のクローラユニット２２９は、それぞれ左右に対称に傾斜するから、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００のステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０８と進み、前脚駆動制御を行うことによって、前脚を脚上げしながら、上部傾斜角度を略水平に保って走行する。
【０１１５】
さらに走行すると、図２４（ｂ）のように作業機械１の全てのクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが斜面５０１ｂに完全に乗り上げる状況となる。このとき、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、先ほどと同様にステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０８と進むが、前後クローラユニット２２９の傾斜角度が等しいため、ステップＳ１５０８の前脚駆動制御は式（８）により前脚を駆動しない。よって、各脚角度を保ったまま前進することになり、上部傾斜角度は略水平に保たれることとなる。
【０１１６】
さらに前進すると、図２４（ｃ）のように作業機械１が斜面５０１ｂを登り終える状況となる。このとき、前左右クローラユニット２２９ａ，２２９ｂが水平路面５０１ｃに乗り上げ始めると、前左右クローラユニット２２９ａ，２２９ｂの傾斜角度が減少し始め、水平にもどる。このとき、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、ステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０８のフローをたどり、前脚駆動制御によって今度は前脚を脚下げすることによって、上部傾斜角度を略水平に保って走行する。
【０１１７】
さらに作業機械１が前進し続けると、前左右クローラユニット２２９ａ，２２９ｂの傾斜角度は水平な一方で、後左右クローラユニット２２９ｃ，２２９ｄが水平路面５０１ｃに乗り上げ始め、後左右クローラユニット２２９ｃ，２２９ｄの傾斜角度が減少し始め、水平に収束していく。このとき、左右前脚角度がまだ設定脚角度に戻っていないため（図２４（ｃ）に示すように、左前サイドフレーム２０７ａは水平に戻っているが、左前脚ユニット２０２ａは設定脚角度よりも小さい角度となっている。）、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、ステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０５→１５０８のフローをたどり、前脚駆動制御によって前脚を脚下げすることによって、上部傾斜角度を略水平に保って走行する。なお、後左右クローラユニット２２９ｃ，２２９ｄの傾斜角度が水平になったとき、前左右脚角度が設定脚角度に戻ることとなる。
【０１１８】
この後、全クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄが上段の水平路面５０１ｃに至ると、クローラユニット２２９ａ〜２２９ｄの傾斜角度は全て略水平となるため、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、ステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０５→１５０６→１５０８のフローをたどるが、ステップＳ１５０８の前脚駆動制御では式（８）により実際には脚ユニット２０２を駆動しないため、各脚角度を現状に保ったまま、上部傾斜角度を略水平に保ち、かつ設定車高の状態で前進することとなる。なお、以上の説明では進行方向に対し左右対称な不整地での動作例として斜面登坂の例を挙げたが、他の左右対称な不整地でも同様な動作を行う。
【０１１９】
次に、クローラユニットの傾斜角度と水平進行速度とに基づく上部傾斜角度制御を行った作業機械１が、上部傾斜角度と車高を一定に保ちながら、水平路面８０１ａ上の障害物８０１ｂを左側のクローラユニット２２９ａ，２２９ｃのみで乗越えていく様子を、図２４、図２５〜図２８を参照しながら説明する。
【０１２０】
図２５は、作業機械１が水平路面８０１ａを前進中に、左前クローラユニット２２９ａが障害物８０１ｂに乗り上げはじめた状況を示している。さらに、図２６は、作業機械１が図２５の状態からやや前進し、障害物８０１ｂが左前クローラユニット２２９ａの後方に位置している状況を示している。これらの場合、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、ステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０５→１５０６→１５０８のフローをたどり、１５０９にて次制御周期に１５０１に戻る。
【０１２１】
このとき、ステップＳ１５０８の前脚駆動制御は、図２５の場合であると式(８)は左前脚クローラユニット２２９ａの前記変化量のみとなり、これに対応した脚上げ動作を行う。図２６の場合も同様に式(８)にて左前脚クローラユニット２２９ａの前記変化量のみを計算して、これに対応した脚下げを行う。これにより、上部傾斜角度は略水平に保たれ、車高も設定車高と変わらないこととなる。
【０１２２】
図２７及び図２８は、左前クローラユニット２２９ａが障害物８０１ｂを乗り越えて左前クローラユニット２２９ａの傾斜角度が水平となり、かつ左後クローラユニット２２９ｃが障害物８０１ｂを乗り越え中の状況を示している。この場合、上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック１５００は、ステップＳ１５０１→１５０２→１５０３→１５０４→１５０５→１５０６→１５０７のフローをたどり、次制御周期にステップＳ１５０１に戻る。
【０１２３】
このとき、ステップＳ１５０７の当該脚駆動制御では、図２７の場合、式（７ｃ）のΔｈＬＲは正値より、ΔｈＬRに応じて脚上げを行う。また図２８の場合は、式（７ｃ）のΔｈＬＲは負値となり、ΔｈＬＲに応じた脚下げ動作を行う。なお、左後クローラユニット２２９ｃが完全に障害物８０１ｂを通り越して水平路面８０１aに戻った際、左後脚角度が設定脚角度に戻ることとなる。これにより、上部傾斜角度は略水平に保たれ、車高も設定車高と変わらないこととなる。
【０１２４】
なお、以上の説明では、水平路面上の凸な障害物の片側乗越えの動作を示したが、片側だけ凹なへこみ上を走行する状況においても、上部傾斜角度を一定に保ち、かつ水平路面から運転室４の高さまでを一定に保つことが可能である。ただし、このときは上述した車高の定義からだと、一定車高にはならない。
【０１２５】
また、ステップＳ１５０７の当該脚駆動制御１５０７とステップＳ１５０８の前脚駆動制御において、制御対象となる脚ユニット２０２の駆動余裕脚角度がなくなった場合、その脚ユニット２０２が本来キャンセルすべきであった前記変化量分を、残りの脚ユニット２０２の駆動によってカバーするように、式（７ａ）〜（７ｄ）及び式(８)の値を補正する。また、本上部傾斜角度フィードフォワード制御においても、上部傾斜角度が目標角度から偏差が生じてしまう場合に備え、上述の上部傾斜角度フィードバック制御を併用することもできる。
【０１２６】
なお、前記実施形態においては、走行ユニットとしてクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄを用いた場合を例にとって説明したが、走輪式走行装置を用いた場合にも適用することができる。また、前記実施形態においては、４つのクローラユニット２２９ａ〜２２９ｄを備えた場合を例にとって説明したが、４つ以上のクローラユニットを備えた場合にも応用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１：作業機械、２：下部走行体、３：上部旋回体、４：運転室、５：エンジン、６：センタジョイント、７：ポンプユニット、８：カウンタウエイト、１０：ブーム、１１：ブームシリンダ、１２：アーム、１３：アームシリンダ、１５：作業具シリンダ、１６：リンク、１７：リンク、２３：バケット、３０：上部コントロールバルブ、４０：支点、４１：支点、４２：支点、５０：下部コントロールバルブ、８０：操作装置（上部旋回体用）、８１：操作装置（下部走行体用）、８２：電磁比例弁（上部旋回体用）、８３：電磁比例弁（下部走行体用）、８４：通信用コントローラ、８５：電磁弁コントローラ（上部旋回体用）、８６：電磁弁コントローラ（下部走行体用）、８７：スリップリング、９２：制御演算コントローラ、２０１：センタフレーム、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄ：脚ユニット、２０３ａ：脚根元ブラケット、２０４ａ：脚フレーム、２０５ａ：脚先端ブラケット、２０７ａ：サイドフレーム、２０８ａ：支点（センタフレーム−脚根元ブラケット）、２１３ａ：支点（サイドフレーム受動軸）、２１４ａ：脚上下シリンダ、２１７ａ：アイドラ、２１８ａ：下ローラ、２１９ａ：上ローラ、２２０ａ：駆動スプロケット、２２２ａ：履帯、２２３ａ：１軸傾斜角度センサ、２２６：２軸傾斜角度センサ、２２８：上部ユニット、２２９ａ：クローラユニット、２２９ｃ：クローラユニット、２３０ａ:脚角度センサ、２３１：旋回角度検出器、３００：上部傾斜角度制御のために行われる脚ユニット２０２への駆動指令演算フローチャート、３０３：上部傾斜角度制御指令演算、３０４：脚駆動限界抑制演算、５０１ａ：水平路面、５０１ｂ：斜面、５０１ｃ：水平路面、６００：上部傾斜角度制御とクローラ接地制御における各脚ユニットの駆動指令演算フローチャート、６０３：上部傾斜角度制御指令演算、６０４：クローラ接地制御指令演算、６０５：脚駆動限界抑制演算、８０１ａ：水平路面５０３、８０１ｂ：小障害物、９００：低車高フローチャート、１１００：一定車高フローチャート、１５００：上部傾斜角度フィードフォワード制御ロジック。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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