(57)【要約】【課題】作業機械におけるＭＧの機能の追加・向上を図ること。【解決手段】バケット１０と目標面６２の位置関係を演算する制御コントローラ２０と，バケットと目標面の位置関係を表示する表示装置３９とを備える油圧ショベル１において，油圧シリンダ５，６，７の圧力を検出するアクチュエータ状態検出装置３７を備え，制御コントローラに，作業機１Ａの位置と操作装置１５の操作量に基づいてバケット１０の速度Ｖを演算する作業具速度推定部２９と，バケットの速度Ｖ，バケットと目標面の距離，及び油圧シリンダの圧力に応じて，表示装置による報知内容を変更するガイダンス内容変更部３１とを備える。表示装置はガイダンス内容変更部によって変更された報知内容を表示する。【選択図】  図３
2019112901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業具を含む多関節型の作業機と，
前記作業機を駆動するアクチュエータと，
前記アクチュエータの動作を指示する操作装置と，
前記作業機の位置を演算し，前記作業具と所定の目標面の距離を演算し，前記作業具と前記目標面の位置関係を演算する制御装置と，
前記作業具と前記目標面の位置関係を報知する報知装置とを備える作業機械において，
前記アクチュエータの状態を検出するアクチュエータ状態検出装置を備え，
前記制御装置は，
前記作業機の位置と前記操作装置の操作量に基づいて前記作業具の速度を演算する作業具速度推定部と，
前記作業具の速度，前記作業具と前記目標面の距離，及び前記アクチュエータの状態に応じて，前記報知装置による報知内容を変更するガイダンス内容変更部とを有し，
前記報知装置は，前記ガイダンス内容変更部によって変更された報知内容を報知する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項２】
請求項１の作業機械において，
前記制御装置は，前記作業具と前記目標面のなす角度を演算する角度演算部をさらに備え，
前記ガイダンス内容変更部は，さらに前記作業具と前記目標面のなす角度に応じて，前記報知装置による報知内容を変更する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項３】
請求項１の作業機械において，
前記アクチュエータ状態検出装置は，前記アクチュエータの負荷を検出しており，
前記ガイダンス内容変更部は，
前記作業具の速度が前記目標面に近づく方向を有し，かつ，前記作業具と前記目標面の距離が所定の閾値以下であり，かつ，前記アクチュエータの負荷が所定の閾値以下の場合には，前記操作装置の操作量が過大であることを前記報知装置による報知内容とし，
前記作業具の速度が前記目標面に近づく方向を有し，かつ，前記作業具と前記目標面の距離が前記所定の閾値以下であり，かつ，前記アクチュエータの負荷が前記所定の閾値より大きい場合には，前記操作装置の操作量が過大であることは前記報知装置による報知内容としない
ことを特徴とする作業機械。
【請求項４】
請求項２の作業機械において，
前記アクチュエータ状態検出装置は，前記アクチュエータの負荷を検出しており，
前記ガイダンス内容変更部は，
前記作業具の速度が前記目標面に近づく方向を有し，かつ，前記作業具と前記目標面の距離が所定の閾値以下であり，かつ，前記アクチュエータの負荷が所定の閾値以下であり，かつ，前記作業具と前記目標面のなす角度が所定の閾値以上の場合には，前記操作装置の操作量が過大であることを前記報知装置による報知内容とし，
前記作業具の速度が前記目標面に近づく方向を有し，かつ，前記作業具と前記目標面の距離が前記所定の閾値以下であり，かつ，前記アクチュエータの負荷が前記所定の閾値以下であり，かつ，前記作業具と前記目標面のなす角度が前記所定の閾値より小さい場合には，前記操作装置の操作量が過大であることは前記報知装置による報知内容としない
ことを特徴とする作業機械。
【請求項５】
請求項１の作業機械において，
前記作業機にはアームが含まれており，
前記ガイダンス内容変更部は，さらに前記操作装置を介した前記アームの操作の有無に応じて，前記報知装置による報知内容を変更する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項６】
請求項１の作業機械において，
前記作業機にはブームが含まれており，
前記ガイダンス内容変更部は，前記操作装置を介した前記ブームの操作が有るとき，前記作業具の移動軌跡と前記目標面の交点を算出し，その交点における前記作業具の速度ベクトルを予測演算し，前記交点における前記作業具の速度ベクトルにおける前記目標面と垂直な成分に応じて前記報知装置による報知内容を変更する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項７】
請求項１の作業機械において，
前記報知装置は表示装置であり，
前記ガイダンス内容変更部は，前記作業具の速度，前記作業具と前記目標面の距離，及び前記アクチュエータの状態に応じて，前記表示装置に前記作業具が表示される位置を変更する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項８】
請求項７の作業機械において，
前記アクチュエータ状態検出装置は，前記アクチュエータの負荷を検出しており，
前記ガイダンス内容変更部は，
前記作業具と前記目標面の距離が所定の閾値以下であり，かつ，前記操作装置に対して操作が入力されており，かつ，前記アクチュエータの負荷が所定の閾値以下の場合には，前記表示装置に前記作業具が表示される位置を基準位置から前記作業具の速度に応じて変更し， 
前記作業具と前記目標面の距離が前記所定の閾値以下であり，かつ，前記操作装置に対して操作が入力されており，かつ，前記アクチュエータの負荷が前記所定の閾値より大きい場合には，前記表示装置に前記作業具が表示される位置を前記基準位置とする
ことを特徴とする作業機械。
【請求項９】
請求項１の作業機械において，
前記報知装置は，前記作業具と前記目標面が表示される第1画面と，前記第１画面よりも広範囲を含み少なくとも前記作業機械の全体と前記目標面が表示される第２画面のいずれか一方を表示する表示装置であり，
前記ガイダンス内容変更部は，前記作業具の速度，前記作業具と前記目標面の距離，及び前記アクチュエータの状態に応じて，前記第1画面と前記第２画面のいずれを前記表示装置に表示するかを決定する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項１０】
請求項９の作業機械において，
前記アクチュエータ状態検出装置は，前記アクチュエータの負荷を検出しており，
前記ガイダンス内容変更部は，
前記作業具と前記目標面の距離が所定の閾値以下であり，かつ，前記作業具の速度が前記目標面に近づく方向を有し，かつ，前記アクチュエータの負荷が所定の閾値以下の場合には，前記第１画面を前記表示装置に表示することを決定し， 
前記作業具と前記目標面の距離が前記所定の閾値以下であり，かつ，前記作業具の速度が前記目標面に近づく方向を有し，かつ，前記アクチュエータの負荷が前記所定の閾値より大きい場合には，前記第２画面を前記表示装置に表示することを決定する
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は作業機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルに代表される，作業機（フロント作業機）を備えた作業機械は，オペレータが操作レバー（操作装置）により作業機の駆動を指示することで，作業機が駆動され，施工対象となる地形を所望の形状に成形する。このような作業の支援を目的とした技術としてマシンガイダンス（Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｇｕｉｄａｎｃｅ：ＭＧ）がある。ＭＧは，最終的に実現したい施工対象の所望の形状を示す設計面（目標面とも称する）のデータと，施工対象を掘削する作業具の位置関係をオペレータに報知することで，オペレータの操作支援を実現する技術である。
【０００３】
従前からのＭＧに改良を加えた技術としては，特開２０１６−２０４８４０号公報（特許文献１）に記載のものがある。この文献には，作業具と目標面の位置関係を示す建設機械の表示システムにおいて，作業機の位置と姿勢に関する状態量に基づいて作業機の位置と姿勢を演算する位置・姿勢演算部の演算値と，作業装置の操作装置の操作量の少なくとも一方に基づいて作業具の予測移動方向を演算する移動方向演算部と，（１）移動方向演算部で作業具の移動が予測された場合は表示装置の表示画面上で作業具の画像から予測移動方向側に位置する領域の面積が作業具の画像を基準位置に表示する場合よりも広くなるように予測移動方向に応じて作業具の画像の表示位置を変更し，（２）（１）以外の場合は表示画面上の基準位置に作業具の画像を表示する作業具表示制御部と，作業具表示制御部で決定された表示位置に作業具の画像を表示した時に表示画面内に含まれる目標面の画像を表示画面に表示する目標面表示制御部とを備える建設機械の表示システムが開示されている。つまり，予測される作業具の進行方向（予測移動方向）に存在する目標面の形状を他の方向に係る形状に比して相対的に広く表示するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−２０４８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特開２０１６−２０４８４０号公報では，従前のＭＧでは利用されていなかった作業具の予測移動方向，すなわち作業具の速度ベクトルの方向を利用することで，作業具の速度ベクトルの方向に存在する目標面の形状を相対的に広く表示し，その速度ベクトルの方向に存在する目標面の形状をオペレータが容易に把握できるようにしている。
【０００６】
この技術のように従前はＭＧの内容変更のトリガーとして積極的に利用されていなかった作業機械の情報（上記の例における作業具の速度ベクトルの方向）を利用するとＭＧに新機能を追加できたり，ＭＧの機能を向上できたりする。ＭＧの機能の追加・向上により，例えばオペレータの意図に即したＭＧが可能になったり，オペレータが作業機械の状況を直感的に認識可能になったりする可能性がある。
【０００７】
例えば特開２０１６−２０４８４０号公報の技術においてオペレータがアームクラウド操作を入力すると，その操作から演算される作業具の予測移動方向に存在する領域が画面上に広く表示されることとなる。しかし，当該技術では作業具が実際に移動したかどうかは考慮していないため，例えばアームクラウド動作中に非常に硬い土壌に爪先が接触しアームシリンダが過負荷の状態でアーム動作が停止した場合にも同様の表示がなされることになる。このような場面でアームの停止状態を解消するためにオペレータがアームダンプ操作を意図した場合，実際にアームクラウド操作を停止するかアームダンプ操作を入力するかしないと画面の表示変更は行われないためアームダンプ方向に存在する目標面の形状を事前に把握できないという不都合が生じるおそれがある。すなわち当該文献の技術は改善の余地がある。
【０００８】
本発明の目的は作業機械におけるＭＧの機能の追加・向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願は上記課題を解決するための手段を複数含んでいるが，その一例を挙げるならば，作業具を含む多関節型の作業機と，前記作業機を駆動するアクチュエータと，前記アクチュエータの動作を指示する操作装置と，前記作業機の位置を演算し，前記作業具と前記目標面の距離を演算し，前記作業具と前記目標面の位置関係を演算する制御装置と，前記作業具と前記目標面の位置関係を報知する報知装置とを備える作業機械において，前記アクチュエータの状態を検出するアクチュエータ状態検出装置を備え，前記制御装置は，前記作業機の位置と前記操作装置の操作量に基づいて前記作業具の速度を演算する作業具速度推定部と，前記作業具の速度，前記作業具と前記目標面の距離，及び前記アクチュエータの状態に応じて，前記報知装置による報知内容を変更するガイダンス内容変更部とを有し，前記報知装置は，前記ガイダンス内容変更部によって変更された報知内容を報知するものとする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば，従前の情報に加えてアクチュエータの状態を考慮することで作業機械の置かれている状況をより客観的に把握することができ，ＭＧの機能を追加・向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】油圧ショベルの構成図。
【図２】油圧ショベルに係る油圧回路の概略図。
【図３】制御コントローラの機能ブロック図。
【図４】ブーム動作による位置合わせ作業を行う油圧ショベルを示す図。
【図５】バケット動作による位置合わせ作業を行う油圧ショベルを示す図。
【図６】表示装置の表示画面の一例を示す図。
【図７】表示装置の表示画面の一例を示す図。
【図８】第１実施形態に係る制御コントローラによる制御フロー。
【図９】閾値を定めるグラフの一例を示す図。
【図１０】閾値を定めるグラフの一例を示す図。
【図１１】アーム動作による直線掘削作業を行う油圧ショベルを示す図。
【図１２】表示装置の表示画面の一例を示す図。
【図１３】表示装置の表示画面の一例を示す図。
【図１４】第２実施形態に係る制御コントローラによる制御フロー。
【図１５】第２実施形態に係る制御コントローラによる制御フロー。
【図１６】バケット先端の軌跡（円弧Ｄ）と目標面を示す図。
【図１７】閾値を定めるグラフの一例を示す図。
【図１８】第４実施形態に係るガイダンス内容変更部の機能ブロック図。
【図１９】第４実施形態に係る制御コントローラによる制御フロー。
【図２０】表示装置の表示画面（拡大モード）の一例を示す図。
【図２１】表示装置の表示画面（拡大モード）の一例を示す図。
【図２２】表示装置の表示画面（全体モード）の一例を示す図。
【図２３】第４実施形態の変形例１に係る制御コントローラによる制御フロー。
【図２４】第４実施形態の変形例２に係る制御コントローラによる制御フロー。
【図２５】係数を定めるグラフの一例を示す図。
【図２６】第４実施形態の変形例３に係る制御コントローラによる制御フロー。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下，本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお，以下では，作業機械として油圧ショベルを例に挙げて説明する。油圧ショベルのフロント作業機はブーム，アーム及び作業具から構成され，作業具としてバケットを備えるものを例示するが，バケット以外のアタッチメントを備えるものでも構わない。また油圧ショベル以外の作業機械であっても構わない。また，同一の構成要素が複数存在する場合，符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが，当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば，３つのポンプ３００ａ，３００ｂ，３００ｃが存在するとき，これらをまとめてポンプ３００と表記することがある。
【００１３】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る油圧ショベルの構成図である。図１において、油圧ショベル１は、フロント作業機１Ａと車体１Ｂで構成されている。車体１Ｂは、下部走行体１１と、下部走行体１１の上に旋回可能に取り付けられた上部旋回体１２とからなる。フロント作業機１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）を連結して構成されている。フロント作業機１Ａのブーム８の基端は上部旋回体１２の前部にブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されている。アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に支持されている。
【００１４】
ブーム８、アーム９、バケット１０、上部旋回体１２及び下部走行体１１はそれぞれブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回油圧モータ４及び図示しない左右の走行モータ３ａ、３ｂによりそれぞれ駆動される被駆動部材を構成する。これら被駆動部材８，９，１０，１２，１１への動作指示は、上部旋回体１２上の運転室内に搭載された走行右レバー１３ａ、走行左レバー１３ｂ、操作右レバー１４ａおよび操作左レバー１４ｂのオペレータによる操作に応じて出力される。これら走行レバー１３及び操作レバー１４を総称して，操作装置１５とも称する。また，操作右レバー１４ａは，図２のブーム用操作レバー１５ａ及びバケット用操作レバー１５ｃとして機能し，操作左レバー１４ｂは，図２のアーム用操作レバー１５ｂ及び旋回用操作レバー１５ｄとして機能する。
【００１５】
本実施形態の操作装置１５は油圧パイロット方式のものであり、各レバーの操作量（例えば、レバーストローク）に応じたパイロット圧（操作圧や操作信号と称することがある）が、各レバーの操作方向に応じた流量制御弁１６ａ〜１６ｄ（図２参照）に供給され、これら流量制御弁１６ａ〜１６ｄを駆動する。なお，図２では走行用の操作レバーとそれに対応する流量制御弁の図示は省略している。
【００１６】
原動機（エンジン）４９によって駆動される油圧ポンプ２が吐出した圧油が流量制御弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ（図２参照）を介して旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７といった油圧アクチュエータに供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、フロント作業機１Ａの先端に位置するバケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回軸を中心に旋回する。さらに、供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。
【００１７】
一方、ブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度を測定可能なように、上部旋回体１２とブーム８を連結するブームピンにブーム角度センサ２１が、ブーム８とアーム９を連結するアームピンにアーム角度センサ２２が、アーム９とバケット１０を連結するバケットピンにバケット角度センサ２３が取付けられている。また、上部旋回体１２には基準面（例えば重力方向）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の前後方向及び左右方向の傾斜角を検出する車体傾斜角センサ２４が取付けられている。なお，角度センサ２１，２２，２３はそれぞれ基準面（例えば重力方向）に対する角度を出力する角度センサに代替可能である。
【００１８】
また，ブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７には，それぞれのシリンダに生じる圧力を計測可能な，図３に示すブームシリンダ圧力センサ２５，アームシリンダ圧力センサ２６，バケットシリンダ圧力センサ２７が取り付けられている。各圧力センサ２５，２６，２７は，設置された油圧シリンダ５，６，７のボトム側とロッド側の圧力を検出可能なように少なくとも２つの圧力センサで構成されているが，本稿では簡略化して１つのシンボルで表現している。
【００１９】
図２は油圧ショベル１の油圧回路図である。油圧ポンプ２とパイロットポンプ４８が原動機４９によって駆動される。油圧ポンプ２から供給される圧油は，ブームシリンダ５や旋回モータ４などの油圧アクチュエータを駆動する。パイロットポンプ４８から供給される圧油は流量制御弁１６を駆動する。
【００２０】
油圧ポンプ２から吐出された圧油は，流量制御弁１６ａ〜１６ｄを経て，それぞれブームシリンダ５，アームシリンダ６，バケットシリンダ７などの油圧アクチュエータに供給される。油圧アクチュエータに供給された圧油は，再び流量制御弁１６ａ〜１６ｄを経て，タンク５０に排出される。
【００２１】
パイロットポンプ４８はロック弁５１に接続している。ロック弁５１のロックは，運転室内に搭載されたゲートロックレバー（図示せず）をオペレータが操作することで解除され，これによりロック弁５１の下流にパイロットポンプ４８からの圧油が流れるようになる。ロック弁５１の下流は，ブーム上げ用パイロット圧制御弁５２，ブーム下げ用パイロット圧制御弁５３，アームクラウド用パイロット圧制御弁５４，アームダンプ用パイロット圧制御弁５５，バケットクラウド用パイロット圧制御弁５６，バケットダンプ用パイロット圧制御弁５７，右旋回用パイロット圧制御弁５８，左旋回用パイロット圧制御弁５９などに接続されている。
【００２２】
ブーム上げ用パイロット圧制御弁５２とブーム下げ用パイロット圧制御弁５３は，ブーム用操作レバー１５ａにより操作が可能である。アームクラウド用パイロット圧制御弁５４とアームダンプ用パイロット圧制御弁５５は，アーム用操作レバー１５ｂにより操作が可能である。バケットクラウド用パイロット圧制御弁５６とバケットダンプ用パイロット圧制御弁５７は，バケット用操作レバー１５ｃにより操作が可能である。右旋回用パイロット圧制御弁５８と左旋回用パイロット圧制御弁５９は，旋回用操作レバー１５ｄにより操作が可能である。
【００２３】
ブーム上げ用パイロット圧制御弁５２，ブーム下げ用パイロット圧制御弁５３，アームクラウド用パイロット圧制御弁５４，アームダンプ用パイロット圧制御弁５５，バケットクラウド用パイロット圧制御弁５６，バケットダンプ用パイロット圧制御弁５７，右旋回用パイロット圧制御弁５８，左旋回用パイロット圧制御弁５９の下流には，オペレータ操作検出装置３６としてパイロット圧を検出する圧力センサ（図示しない）がそれぞれ備えられている。この圧力センサにより各操作レバー１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄに対するオペレータの操作量を検出できる。本実施形態の具体的なオペレータ操作検出装置３６としては，ブーム上げ用パイロット配管５２９に設けられたブーム上げ用パイロット圧力センサと，ブーム下げ用パイロット配管５３９に設けられたブーム下げ用パイロット圧力センサと，アームクラウド用パイロット配管５４９に設けられたアームクラウド用パイロット圧力センサと，アームダンプ用パイロット配管５５９に設けられたアームダンプ用パイロット圧力センサと，バケットクラウド用パイロット配管５６９に設けられたバケットクラウド用パイロット圧力センサと，バケットダンプ用パイロット配管５７９に設けられたバケットダンプ用パイロット圧力センサと，右旋回用パイロット配管５８９に設けられた右旋回用パイロット圧力センサと，左旋回用パイロット配管５９９に設けられた左旋回用パイロット圧力センサとが設けられている。
【００２４】
上記の８つのパイロット圧力センサの下流側にはシャトルブロック４６が設置されており，シャトルブロック４６からは油圧ポンプ２に取り付けられたレギュレータ４７に対して制御信号（パイロット圧）が出力可能に構成されている。シャトルブロック４６は，油圧ポンプ２の制御に使用する制御信号の圧力を制御する。レギュレータ４７は，操作装置１５の操作量に応じて油圧ポンプ２の傾転角を調節することで油圧ポンプ２の吐出流量を変化させている。ブーム上げ用パイロット配管５２９及びブーム下げ用パイロット配管５３９の下流にはシャトルブロック４６を介してブーム用流量制御弁１６ａが接続されている。アームクラウド用パイロット配管５４９及びアームダンプ用パイロット配管５５９の下流にはシャトルブロック４６を介してアーム用流量制御弁１６ｂが接続されている。バケットクラウド用パイロット配管５６９及びバケットダンプ用パイロット配管５７９の下流にはシャトルブロック４６を介してバケット用流量制御弁１６ｃが接続されている。右旋回用パイロット配管５８９及び左旋回用パイロット配管５９９の下流にはシャトルブロック４６を介して旋回用流量制御弁１６ｄが接続されている。流量制御弁１６ａ〜１６ｄは，操作装置１５から出力されるパイロット圧に応じて動作し，操作装置１５の操作量に応じて各油圧アクチュエータ４，５，６，７に供給される作動油の流量を制御できるように構成されている。
【００２５】
油圧ショベル１にはＭＧを司る制御コントローラ２０が搭載されている。制御コントローラ２０は，入力インターフェースと，プロセッサである中央処理装置（ＣＰＵ）と，記憶装置であるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）及びランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と，出力インターフェースとを有している（いずれも図示せず）。入力インターフェースは制御コントローラ２０に接続される各装置からの信号をＣＰＵが演算可能なように変換する。ＲＯＭは，後述するフローチャートに係る処理を含めＭＧを実行するための制御プログラムと，当該フローチャートの実行に必要な各種情報等が記憶された記録媒体であり，ＣＰＵは，ＲＯＭに記憶された制御プログラムに従って入力インターフェース及びＲＯＭ，ＲＡＭ９４取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。出力インターフェースは，ＣＰＵでの演算結果に応じた出力用の信号を作成し，その信号を報知装置に出力することで報知装置を作動できる。なお，本実施形態の制御コントローラ２０は，記憶装置としてＲＯＭ及びＲＡＭという半導体メモリを備えているが，記憶装置であれば特に代替可能であり，例えばハードディスクドライブ等の磁気記憶装置を備えても良い。
【００２６】
図３に，油圧ショベル１に搭載された制御コントローラ（制御装置）２０の機能ブロック図を示す。この図に示すように本実施形態の制御コントローラ２０は，作業機姿勢検出部２８と，作業具速度推定部２９と，目標面距離及び作業具角度演算部３０と，ガイダンス内容変更部３１として機能する。また，制御コントローラには，作業機姿勢検出装置３４，目標面設定装置３５，オペレータ操作検出装置３６，アクチュエータ状態検出装置３７，報知装置３８と，ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ  Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ  Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）アンテナ１７が接続されている。
【００２７】
作業機姿勢検出装置３４は，ブーム角度センサ２１，アーム角度センサ２２，バケット角度センサ２３，車体傾斜角センサ２４，とから構成される。
【００２８】
目標面設定装置３５は，油圧ショベル１の掘削作業により形成すべき所定の目標面６２に関する情報（各目標面の位置情報や傾斜角度情報を含む）を入力可能なインターフェースであり，その入力した目標面６２に関する情報を記憶することもできる。目標面６２は設計面を施工に適した形で抽出・修正したものである。目標面設定装置３５は，グローバル座標系（絶対座標系）上に規定された目標面の３次元データを格納した外部端末（図示せず）と接続できる。目標面６２の位置情報は，油圧ショベル１の掘削作業で形成すべき最終目標形状である設計面の位置情報に基づいて作成される。通常，掘削作業の場合には目標面６２は設計面上またはその上方に設定され，盛土作業の場合には設計面上またはその下方に設定される。なお，目標面設定装置３５を介した目標面６２に関する情報の入力はオペレータが手動で行っても良い。また，目標面６２はグローバル座標系上で定義する必要はなく，例えば上部旋回体１２に設定された油圧ショベル１のローカル座標系上に定義しても良い。この場合，グローバル座標系における上部旋回体１２の位置（車体１Ｂの位置）を演算するという観点からはＧＮＳＳアンテナ１７を搭載する必要は無くなる。
【００２９】
ＧＮＳＳアンテナ１７は，上部旋回体１２上に取り付けられており，複数（通常は４基以上）の航法衛星からの航法信号を受信してそれを制御コントローラ２０に出力している。ＧＮＳＳアンテナ１７によって受信された航法信号の情報は上部旋回体１２（車体１Ｂ）のグローバル座標における位置情報を算出する際に利用される。なお，ＧＮＳＳアンテナ１７は，１本でも構わないが，２本搭載すると上部旋回体１２の姿勢を演算できる。
【００３０】
オペレータ操作検出装置３６は，オペレータによる操作装置１５の操作によって生じるパイロット圧を取得する既述の８つの圧力センサ（すなわち，ブーム上げ用パイロット圧力センサ，ブーム下げ用パイロット圧力センサ，アームクラウド用パイロット圧力センサ，アームダンプ用パイロット圧力センサ，バケットクラウド用パイロット圧力センサ，バケットダンプ用パイロット圧力センサ，右旋回用パイロット圧力センサ，左旋回用パイロット圧力センサ）で構成される。ブーム上げ用パイロット圧力センサとブーム下げ用パイロット圧力センサの検出値はブーム操作信号として，アームクラウド用パイロット圧力センサとアームダンプ用パイロット圧力センサの検出値はアーム操作信号として，バケットクラウド用パイロット圧力センサとバケットダンプ用パイロット圧力センサの検出値はバケット操作信号として制御コントローラ２０内の作業具速度推定部２９に出力される。
【００３１】
アクチュエータ状態検出装置３７は，油圧アクチュエータ５，６，７の状態を示す物理量を検出するための装置である。本実施形態では，アクチュエータ状態検出装置３７は，ブームシリンダ圧力センサ２５，アームシリンダ圧力センサ２６及びバケットシリンダ圧力センサ２７から構成されており，制御コントローラ２０は，各圧力センサ２５，２６，２７の出力を元に各油圧アクチュエータ５，６，７の負荷を演算可能になっている。
【００３２】
報知装置３８は，少なくともバケット１０と目標面６２の位置関係をオペレータに報知するための装置であり，本実施形態では，少なくともモニタ等の表示装置３９と，スピーカー等の音声出力装置４０とから構成される。
【００３３】
作業機姿勢検出部２８は，上部旋回体１２に設定されたローカル座標系におけるフロント作業機１Ａの姿勢情報（ブーム８，アーム９，バケット１０の姿勢情報）とバケット１０の先端（爪先）の位置情報を演算する部分である。作業機姿勢検出部２８は，作業機姿勢検出装置３４から入力されるブーム角度信号，アーム角度信号及びバケット角度信号と，制御コントローラ２０内の記憶装置に記録されたブーム８，アーム９及びバケット１０の寸法情報に基づいて，ローカル座標系におけるフロント作業機１Ａの姿勢情報とバケット１０の先端（爪先）の座標を演算し，その演算結果を目標面距離及び作業具角度演算部３０に出力する。
【００３４】
目標面距離及び作業具演算部３０は，目標面６２とバケット先端間の距離である目標面距離と，目標面６２とバケット１０の背面のなす角である作業具角度を演算する部分である。目標面距離及び作業具角度演算部３０は，ＧＮＳＳアンテナ１７から入力される航法信号に基づいて上部旋回体１２のグローバル座標における位置情報を演算し，作業機姿勢検出装置３４から入力される車体１Ｂのロール角情報とピッチ角情報に基づいて上部旋回体１２のグローバル座標における姿勢情報を演算する。そして，目標面距離及び作業具角度演算部３０は，上部旋回体１２のグローバル座標における位置情報及び姿勢情報を利用して，作業機姿勢検出部２８から入力されるローカル座標系におけるフロント作業機１Ａの姿勢情報とバケット先端の位置情報をグローバル座標系の値に変換する。このように演算したバケット先端の位置情報と目標面設定装置３５から入力される目標面６２の位置情報を基に，目標面距離及び作業具角度演算部３０は目標面距離を演算する。また，バケット先端の位置情報及び姿勢情報と目標面６２の位置情報を基に，目標面距離及び作業具角度演算部３０は作業具角度を演算する。
【００３５】
オペレータの操作装置１５の操作による，バケット１０の位置合わせ作業の例を図４と図５に示す。ここで，バケット１０の位置合わせ作業（位置合わせ動作）とは，アーム９をクラウド動作又はダンプ動作させて行う作業（典型的には掘削作業）の開始位置（「作業開始位置」と称する）にバケット１０を移動させる作業（動作）のことであり，位置合わせ作業が完了したのちにアーム動作による各種作業が実施される。図４には，ブーム８を下げて目標面６２上の作業開始位置にバケット１０を移動させる位置合わせ作業を示し，図５には，バケット１０を回動させて目標面６２上の作業開始位置にバケット１０を移動させる位置合わせ作業を示す。
【００３６】
図４では，オペレータが操作装置１５を操作しブーム８を下げ動作させることにより，目標面６２上にバケット１０の先端を位置合わせする状況を示している。すなわち，バケット１０が目標面６２の上方にあり目標面６２と離れている状態Ｓ１から，目標面６２上の作業開始位置にバケット１０が静止している状態Ｓ２へ遷移する一連の作業を示している。
【００３７】
状態Ｓ１において，オペレータのブーム８の下げ操作によりバケット１０の先端に生じる速度ベクトルをＶとし，Ｖのうち目標面６２に平行な成分をＶｘｓｒｆ，垂直な成分をＶｚｓｒｆとする。また，Ｖｚｓｒｆの符号は，目標面６２に対して鉛直上向きの方向を正，目標面６２に対して鉛直下向きの方向を負とする。
【００３８】
速度ベクトルＶの演算は，作業機姿勢検出装置３４とオペレータ操作検出装置３６の検出値に基づいて作業具速度推定部２９が行っている。具体的には，オペレータによる操作装置１５の操作によって生じる各油圧シリンダ５，６，７へのパイロット圧力（操作信号）から，各油圧シリンダ５，６，７の速度を演算し，その各油圧シリンダ速度を作業機１Ａの姿勢情報を利用してブーム８，アーム９，バケット１０それぞれの角速度に変換し，さらにそれをバケット１０の先端の速度ベクトルに変換することで算出する。なお，既述のように，作業機１Ａの姿勢情報は，作業機姿勢検出装置３４から入力されるブーム８，アーム９及びバケット１０の角度信号から演算できる。
【００３９】
図４において，掘削対象である現況地形６１は，目標面６２の近傍にのみ存在している。この場合，フロント作業機１Ａが状態Ｓ１から状態Ｓ２へ遷移するとき，フロント作業機１Ａへの現況地形６１による掘削負荷は，目標面６２の近傍にバケット１０が近づいても増加し難い。そのため，オペレータ操作により生じるバケット先端の速度ベクトルＶの目標面６２に垂直な成分Ｖｚｓｒｆが負の向きに大きいと，バケット１０が目標面６２の下方へ侵入する可能性が高くなる。本実施形態では，フロント作業機１Ａに掘削負荷が作用しているか否かは，油圧シリンダ５，６，７に生じる圧力であって圧力センサ２５，２６，２７で検出される圧力が所定の閾値以上であるか否かに基づいてガイダンス内容変更部３１が判定している。そして，圧力センサ２５，２６，２７の検出圧力が当該所定の閾値以上の場合には，該当する油圧シリンダに掘削負荷が作用していると判定する。
【００４０】
図５においても，前述したことと同様に，バケット１０の先端に生じる速度ベクトルＶを算出することができ，速度ベクトルの目標面６２に垂直な成分Ｖｚｓｒｆが負の向きに大きいほど，バケット１０が目標面６２の下方へ侵入する可能性が高くなる。
【００４１】
ガイダンス内容変更部３１は，速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆ，目標面距離，油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）５，６，７の圧力，及び目標面６２に対するバケット１０の角度に基づいて，オペレータ操作によりバケット１０が目標面６２の下方に侵入する可能性が高いか否かを判定し，当該判定で侵入の可能性が高いと判定した場合に報知装置３８に対して警告報知フラグを出力する。
【００４２】
報知装置３８はガイダンス内容変更部３１から警告報知フラグが入力されると，バケット１０と目標面６２の位置関係を画像で示しつつライトバー３９１によってバケット爪先と目標面の距離を示す通常のＭＧ（図７参照）とは異なる報知を実施する。具体的には，図６に示すように，表示装置３９は，操作量が過大であることを示すポップアップメッセージ３９２の表示と，目標面６２とバケット爪先の距離を示すライトバー３９１を明滅させることによって，操作装置１５に対する操作量が過大であることをオペレータに報知する。また，音声出力装置４０から，音声としても，通常のＭＧとは異なる音声，例えば周波数の異なる音声を出力することで，操作量が過大であることをオペレータに報知する。このように報知するとオペレータは自身の操作量が過大であるとバケット１０が目標面６２に到達する前に認識できるので，目標面６２へのバケット１０の侵入を防ぐことができる。なお，比較のため，警告報知フラグが出力されていないとき，すなわち通常のＭＧ時の表示装置３９の表示画面の一例を図７に示す。図７の表示装置３９の画面には，バケット１０と目標面６２の画像が表示される位置関係表示部３９５と，バケット爪先と目標面６２の距離を数値で示す目標面距離表示部３９３と，バケット１０の爪先を基準としたときの目標面６２の方向を矢印で示す目標面方向表示部３９４とが設けられている。
【００４３】
ライトバー３９１は，目標面６２とバケット１０の距離に応じて点灯する。図７のライトバー３９１は縦方向に直列配置された５つの点灯可能なセグメントで構成されており，図中で点灯中の上側の３つのセグメントにはドットを付している。本実施形態では，バケット１０の爪先が目標面６２から±０．０５ｍの距離に存在する場合には中央のセグメントのみが点灯する。爪先が目標面６２から０．０５〜０．１０ｍの距離に存在する場合には中央のセグメント及びその上のセグメントの２つが点灯し，爪先が目標面６２から０．１０ｍを越える距離に存在する場合には中央のセグメント及びその上の２つのセグメントの３つが点灯する。同様に距離が−０．０５〜−０．１０ｍを場合には中央とその下のセグメントの２つが点灯し，距離が−０．１０ｍを越える場合には中央とその下の２つのセグメントの３つが点灯する。図７の例では，目標面６２までの距離が＋１．００ｍなので上側の３つのセグメントが点灯している。
【００４４】
図８は本実施形態の制御コントローラ２０による制御フローを示す。制御コントローラ２０は所定の制御周期で図８のフローを繰り返し実行している。処理が開始されると，まず，ステップＳ１０１において，作業具速度推定部２９がオペレータ操作検出装置３６から入力されるブーム操作信号，アーム操作信号及びバケット操作信号から各油圧シリンダ５，６，７の速度を算出する。
【００４５】
次にステップＳ１０２において，作業具速度推定部２９は，ブーム８、アーム９及びバケット１０（被駆動部材）の寸法情報と姿勢情報（ブーム角度信号，アーム角度信号及びバケット角度信号）を基にステップＳ１０１のシリンダ速度を角速度に変換し，それをバケット１０の先端の速度ベクトルＶに変換する。
【００４６】
次にステップＳ１０３において，作業具速度推定部２９は，バケット１０の先端の速度ベクトルＶから，その速度ベクトルＶの目標面６２に対する水平成分Ｖｘｓｒｆと，垂直成分Ｖｚｓｒｆを算出する。
【００４７】
ステップＳ１０４では，ガイダンス内容変更部３１は，速度ベクトルＶの目標面６２に対する垂直成分Ｖｚｓｒｆが所定の閾値より小さいか否かを判定する。垂直成分Ｖｚｓｒｆが目標面６２の下方に向かう方向の場合，つまり目標面６２より上方にバケット１０が存在する場合は，バケット１０が目標面６２に向かう方向（下方向）が負である。そこで，ステップＳ１０４の閾値はゼロとする。閾値をゼロとすると，垂直成分Ｖｚｓｒｆが閾値より小さい場合に，バケット１０の速度は目標面６２の上方から目標面６２に近づく向きの速度であると判定して，ステップＳ１０５に進む。
【００４８】
ステップＳ１０５では，ガイダンス内容変更部３１は，目標面６２とバケット１０の先端間の距離（目標面距離）を目標面距離及び作業具角度演算部３０から入力し，その目標面距離が所定の閾値以下であるか否かを判定する。目標面距離が閾値以下である場合には，バケット先端が目標面６２に近づいていると判定してステップＳ１０６へ進む。ステップＳ１０５における閾値は，バケット爪先が目標面６２に近づいたか否かを判定するための値であり，例えば，操作装置１５の操作によりバケット１０の先端が目標面６２の下方に侵入する可能性のある目標面距離の最大値を閾値として選択することができる。
【００４９】
ステップＳ１０６では，ガイダンス内容変更部３１は，アクチュエータ状態検出装置３７から入力されるアクチュエータ５，６，７の圧力の中で操作装置１５による操作対象のアクチュエータに係る圧力が所定の閾値以下であるか否かを判定する。本実施形態では，フロント作業機１Ａが施工対象（現況地形６１）に接触せず，空中を動作している場合（すなわち各油圧シリンダ５，６，７に負荷が作用しない場合）の圧力と同程度の値に当該閾値を設定する。つまり，フロント作業機１Ａがある程度の固さを有する施工対象に接触した場合には圧力は閾値を超える。アクチュエータ圧力が閾値以下であると判定された場合，操作装置１５の操作では作業機１Aは現況地形６１に接触していないと判定してステップＳ１０７へ進む。
【００５０】
ステップＳ１０７では，ガイダンス内容変更部３１は，バケット１０の底面と目標面６２のなす角度（作業具角度）を目標面距離及び作業具角度演算部３０から入力し，その作業具角度が所定の閾値以上であるか否かを判定する。既述の通り作業具角度は，作業機姿勢検出装置３４から取得したフロント作業機１Ａの姿勢と車体１Ｂの傾斜（ロール角・ピッチ角）と，目標面設定装置３５から取得した目標面の情報と，制御コントローラ２０に記録されたバケット１０の寸法情報から算出可能である。作業具角度が閾値未満である場合は，オペレータがバケット１０の底面を現況地形６１に押し付ける作業（土羽打ち作業）を意図していると考えられる。反対に作業具角度が閾値以上である場合には，オペレータは掘削作業を意図しているとみなしてステップＳ１０８へ進む。このようにステップＳ１０７の閾値は，オペレータの意図する作業が土羽打ちか掘削かを判定するための値であり，ゼロから４５度の間で設定することが好ましく，閾値をゼロに近づけるほど掘削作業と判定されてステップＳ１０８に進む可能性が高くなる。
【００５１】
ステップＳ１０８では，目標面６２の下方にバケット１０が侵入する可能性が高いと判定して警告報知フラグを発報して処理を終了し，次の制御周期まで待機する。
【００５２】
一方，ステップＳ１０４，ステップＳ１０５，ステップＳ１０６及びステップＳ１０７のいずれかで条件が満たされなかった場合にはステップＳ１０９へ進む。ステップＳ１０９では，警告報知フラグの発報しないまま処理を終了し，次の制御周期まで待機する。
【００５３】
−動作・効果−
上記のように構成される油圧ショベル１において，図４に示すように操作装置１５ａを介したブーム下げ操作が行われた場合，目標面距離が閾値以下（図８のステップＳ１０５）かつブームシリンダ５の圧力が閾値以下のときには（ステップＳ１０６），バケット１０が未だ現況地形６１に接触していないとみなし，作業具角度に基づいて作業内容の判定を行う（ステップＳ１０７）。そして，作業具角度が閾値以上の場合には，位置合わせ作業（すなわち掘削作業）でブーム下げ操作が行われていると判定してブーム下げ操作量が過大である旨のメッセージ３９２を表示装置に表示する（ステップＳ１０８）。これによりオペレータは自身のレバー操作が過大であることを認識でき，操作量を低減することが促されるので，目標面６２に下方にバケット１０が侵入することを防止できる。一方，作業具角度が閾値より小さい場合には，バケット１０の背面と目標面６２のなす角が略平行であるとみなして，土羽打ち作業でブーム下げ操作が行われていると判定してブーム下げ操作量が過大である旨のメッセージ３９２は表示しない（ステップＳ１０９）。つまり土羽打ち作業中はブーム下げ操作でバケット１０が目標面６２に近づいてもメッセージ３９２が表示されないので，オペレータがメッセージに煩わしさを感じることなく土羽打ち作業に専念できる。
【００５４】
また，図５に示すように操作装置１５ｂを介したバケットクラウド操作によりバケット爪先が目標面に近づいた場合，目標面距離が閾値以下（図８のステップＳ１０５）かつブームシリンダ５の圧力が閾値以下のときには（ステップＳ１０６），バケット１０が未だ現況地形６１に接触していないとみなし，作業具角度に基づいて作業内容の判定を行う（ステップＳ１０７）。通常，バケットクラウド操作を入力している場合は，バケット１０の背面と目標面６２のなす角（作業具角度）は閾値以上となるので，制御コントローラ２０は，位置合わせ作業（すなわち掘削作業）でバケットクラウド操作が行われていると判定してバケットクラウド操作量が過大である旨のメッセージ３９２を表示装置３９に表示する（ステップＳ１０８）。これによりオペレータは自身のレバー操作が過大であることを認識できるので，操作量を低減することで目標面６２に下方にバケット１０が侵入することが防止できる。
【００５５】
以上のように，表示装置３９（報知装置３８）を介してオペレータに通達する内容を，アクチュエータ５，７の状態に基づいて変更すると，土羽打ち作業中に不要な警告メッセージ３９２がオペレータに提供されることが回避できるので，オペレータがメッセージ３９２に煩わしさを感じることなく土羽打ち作業を実施できる。
【００５６】
そして，報知装置３８が報知する内容を，速度ベクトルＶの目標面６２に対する垂直成分Ｖｚｓｒｆ，アクチュエータ圧力，目標面距離，作業具角度に応じて変化させることで，報知装置３８が不要な警告を発することなく，かつ目標面６２の下方へのバケット侵入可能性が高いときには警告することで，目標面６２へのバケットの侵入をより確実に防止することができる。
【００５７】
なお，ステップＳ１０４の垂直成分Ｖｚｓｒｆの判定処理とステップＳ１０５の目標面距離の判定処理を，１つにまとめて以下のように実施しても良い。図９に示すのは，目標面６２に対する速度ベクトルVの垂直成分Ｖｚｓｒｆを縦軸に，目標面距離を横軸に取ったグラフである。ここで，グラフの第４象限に示すハッチング部分に垂直成分Ｖｚｓｒｆと目標面距離が入った場合に，ステップＳ１０６へ進むようにし，そうでない場合にはステップＳ１０９に進むようにしても良い。速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆが同じであっても，目標面距離によって目標面６２への侵入可能性は変動する。そのため，図９に示すような垂直成分Ｖｚｓｒｆと目標面距離を関連づけたハッチング領域を設定すること，換言すれば目標面距離の低減に応じて垂直成分Ｖｚｓｒｆの閾値が単調に減少するように設定することで，より適切に報知装置３８が警告を発報することが可能となる。
【００５８】
また，ブーム８に対するアーム９の角度に応じて，ステップＳ１０４の速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆの閾値やステップＳ１０５の目標面距離の閾値を変更しても良い。アームシリンダ６を収縮方向に動作させてアーム９が伸びている状態（すなわち旋回半径が大きい状態）の方が，慣性モーメントが大きく，ブーム下げ動作を停止しにくくなる。そのため，アーム９の角度に応じて閾値を変更することが好ましい。具体的には，アームシリンダ６を伸長することでアーム９がクラウド動作されている状態よりも，アームシリンダ６が収縮しアーム９がダンプ動作されている状態の方が，発報が生じやすくなるよう閾値の大きさを大きくすることが好ましい。例えば，図１０に示すように，速度ベクトルの垂直成分Ｖｚｓｒｆに関する閾値ＶｚｔｈをＶｚｔｈ’へ，目標面距離に関する閾値ＤｔｈをＤｔｈ’へ変更すると，ステップ１０６へ進む領域が拡大し，より発報を生じやすくすることができる。また第４象限におけるハッチング領域と非ハンチング領域の境界線をハッチング領域の面積が増加する方向（例えば右方向や右上方向）に移動させても良い。
【００５９】
また，ステップＳ１０４のステップＳ１０５の処理をまとめて，次のように実施しても良い。速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆと目標面距離から，目標面６２にバケット１０が到達するまでの予測時間を算出し，その予測時間が閾値以下となった場合に，ステップＳ１０６へ進むようにしても良い。なお，この場合の予測時間は，例えば，目標面距離を垂直成分で除すれば算出できる。
【００６０】
なお，ステップＳ１０７の処理は図８のフローチャートから省略しても良い。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次にアーム９による掘削動作が含まれる場合の実施形態について説明する。なお，第１実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００６２】
図１１に示すように，操作装置１５を介したオペレータのアームクラウド操作によりアーム９を図中の矢印で示す掘削方向に回動させて直線状の目標面６２を成形する場合，ブーム８と複合した動作が必要となる。具体的には，アーム９のクラウド動作によって生じるバケット１０の先端の目標面６２に対する速度ベクトルの垂直成分を打ち消すような，ブーム８の上げ動作もしくは下げ動作が必要となる。具体的には，アーム９によって負の向き（目標面６２に対して鉛直下向き）の速度ベクトルの垂直成分が生じる場合はブーム８の上げ動作によりそれを打ち消し，反対に正の向き（目標面６２に対して鉛直上向き）の速度ベクトルの垂直成分が生じる場合はブーム８の下げ動作によりそれを打ち消す必要がある。
【００６３】
アーム９の掘削動作において，ブーム８の上げ動作が不足することにより目標面６２への侵入可能姿勢が高いと判断されるときの表示例を図１２に，ブーム８の下げ動作が過大になることにより目標面６２への侵入可能性が高いと判断されるときの表示例を図１３に示す。これにより，オペレータに操作が過大であること，または不足していることを通達し，目標面６２へのバケット１０の侵入を軽減することができる。
【００６４】
図１４は第２実施形態の制御コントローラ２０による制御フローを示す。制御コントローラ２０は所定の制御周期で図１４のフローを繰り返し実行している。処理が開始されると，図８のフローと同様に作業具速度推定部２９が各油圧シリンダ５，６，７の速度の算出処理（ステップＳ１０１）と，バケット先端の速度ベクトルＶの算出処理（ステップＳ１０２）と，速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆの算出処理（ステップＳ１０３）を実行する。
【００６５】
次にステップＳ２１１において，作業具速度推定部２９は，ブーム８及びアーム９の寸法情報および姿勢情報（ブーム角度信号及びアーム角度信号）と，ステップＳ１０１のアームシリンダ６の速度に基づいてアーム９の動作によって生じる速度ベクトルＶａを算出し，その速度ベクトルＶａの目標面６２に対する垂直成分Ｖａｚｓｒｆを算出する。
【００６６】
ステップＳ２０１において，ガイダンス内容変更部３１は，アーム操作信号に基づいてアーム９がオペレータにより掘削操作されているか（すなわち，クラウド操作されているか）を判定する。ここでアーム９が掘削操作されていると判定された場合にはステップＳ２０２へ進む。
【００６７】
ステップＳ２０２において，ガイダンス内容変更部３１は，バケット先端（バケット爪先）の速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆが閾値以下であるか否かを判定する。ここで垂直成分Ｖｚｓｒｆが閾値以下であると判定された場合にはステップＳ２０３へ進み，そうでない場合にはステップＳ２０９に進む。なお，ステップＳ２０２の垂直成分Ｖｚｓｒｆに係る閾値は，図８のステップＳ１０４に係る閾値と同じにしても良いし，異ならせても良い。
【００６８】
ステップＳ２０３では，ガイダンス内容変更部３１は，目標面距離が閾値以下であるか否かを判定する。ここで目標面距離が閾値以下であると判定された場合にはステップＳ２０４へ進み，そうでない場合にはステップＳ２０９に進む。なお，ステップＳ２０３の目標面距離に係る閾値は，図８のステップＳ１０５に係る閾値と同じにしても良いし，異ならせても良い。
【００６９】
ステップＳ２０４では，ガイダンス内容変更部３１は，アクチュエータ圧力が閾値以下であるか否かを判定する。閾値以下である場合にはステップＳ２０５へ進み，そうでない場合にはステップＳ２０９に進む。なお，ステップステップＳ２０４のアクチュエータ圧力に係る閾値は，図８のステップＳ１０６に係る閾値と同じにしても良いし，異ならせても良い。
【００７０】
ステップＳ２０５では，ガイダンス内容変更部３１は，バケット１０の底面と目標面のなす角度（作業具角度）が閾値以上であるかを判定する。閾値未満である場合は，アーム９の操作によりバケット１０の底面で押し付け作業をしていると考えられる。角度が閾値以上である場合，ステップＳ２０６へ進み，そうでない場合にはステップＳ２０９に進む。なお，ステップステップＳ２０５の作業具角度に係る閾値は，図８のステップＳ１０７に係る閾値と同じにしても良いし，異ならせても良い。
【００７１】
ステップＳ２０６では，ガイダンス内容変更部３１は，ステップＳ２１１で演算した，アーム９の動作によって生じるバケット１０の目標面６２に対する速度ベクトルＶａの垂直成分Ｖａｚｓｒｆが負であるか否かを判定する。負である場合にはステップＳ２０７へ進み，そうでない場合（垂直成分Ｖａｚｓｒｆがゼロまたは正の場合）にはステップＳ２０８に進む。
【００７２】
ステップＳ２０７では，ガイダンス内容変更部３１は，ブーム８の上げ操作の不足，またはアーム９の掘削操作の過大が原因で目標面６２への侵入可能性が大きいと判定し，その旨を報知する警告報知フラグ（ブーム上げ不足警告報知フラグ）を発報する。ブーム上げ不足警告報知フラグが入力された際の表示装置３９の画面表示例を図１２に示す。図１２ではブーム上げ不足警告報知フラグによりブーム上げが不足又はアームクラウドが過大であることを示すメッセージ３９２Ａが表示される。このメッセージ３９２Ａによりブーム上げ操作が不足であること又はアームクラウド操作が過大であることをオペレータに通達でき，それを認識したオペレータの操作変更により目標面６２へのバケット１０の侵入を防止できる。なお，図１２の例ではメッセージ３９２Ａによりブーム上げ不足とアームクラウド過大の双方をオペレータに報知しているが，いずれか一方を報知しても良い。
【００７３】
ステップＳ２０６でアーム９の動作によって生じる垂直方向速度が負ではないと判定された場合，ステップＳ２０８へ進む。
【００７４】
ステップＳ２０８では，ガイダンス内容変更部３１は，ブーム８の下げ動作が過大であり，目標面６２への侵入可能性が大きいと判定し，その旨を報知する警告報知フラグ（ブーム下げ過大警告報知フラグ）を発報する。ブーム下げ過大警告報知フラグが入力された際の表示装置３９の画面表示例を図１３に示す。図１３ではブーム下げ過大警告報知フラグによりブーム下げが過大であることを示すメッセージ３９２Ｂが表示される。このメッセージ３９２Ｂによりブーム８の下げ動作が過大になることをオペレータに通達でき，それを認識したオペレータの操作変更（ブーム下げ操作の低減）により目標面６２へのバケット１０の侵入を防止できる。
【００７５】
ステップＳ２０２，ステップＳ２０３，ステップＳ２０４，ステップＳ２０５のいずれかで条件を満たさなかった場合，ステップＳ２０９へ進む。ステップＳ２０９では，アーム９の掘削操作による警告報知フラグの発報を実施しない。
【００７６】
ステップＳ２０１で条件を満たさなかった場合（すなわち，アーム９が掘削操作されていない場合）にはステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２１０に進んだ場合の処理を図１５に示す。
【００７７】
図１５では，ガイダンス内容変更部３１は，ステップＳ３００，ステップＳ３０１，ステップＳ３０２，ステップＳ３０３，ステップＳ３０４，ステップＳ３０５の処理を実施する。これらの処理は図８に示したステップＳ１０４，ステップＳ１０５，ステップＳ１０６，ステップＳ１０７，ステップＳ１０８，ステップＳ１０９の処理とそれぞれ同じ処理であるため説明は省略する。
【００７８】
上記のように本実施形態では，操作装置１５を介したアーム操作の有無に応じて報知装置（表示装置３９）による報知内容（ＭＧの内容）を変更することとした。より具体的には，アーム動作によって生じる垂直速度成分Ｖａｚｓｒｆの方向によって，オペレータへの報知内容を変更することで，ブーム８とアーム９の複合操作が必要な状況においてオペレータはより適切な操作が可能になる。例えば，ステップＳ２０７の状況では，オペレータはブーム上げ操作が不足していることを認識でき，ブーム上げ操作の操作量を増加することで目標面６２に沿った掘削が可能になる。
【００７９】
ところで，図１４に示すフローと図１５に示すフローとで所定の閾値を利用した同様の判定処理を行っているステップがあるが，それらのステップの閾値は異ならせても良く，また，図１４のフローよりも図１５のフローの方が各ステップでの判定結果がＹＥＳとなり易いように（すなわち警告報知フラグが発報され易いように）閾値を設定することが好ましい。例えばステップＳ２０３とＳ３０１では目標面距離と閾値を比較しているが，その閾値はステップＳ２０３では１００ｍｍ，ステップＳ３０１では１，０００ｍｍとしても良い。このようにすることで，アーム９による掘削作業時には図１４に従って掘削力を確保し，アーム操作の無い位置合わせ作業時には図１５に従って目標面６２への侵入を確実に防止することになり，それぞれの作業に適した報知を実施することが可能となる。
【００８０】
＜第３実施形態＞
本実施形態は第１実施形態の変形例である。本実施形態のガイダンス内容変更部３１は，操作装置１５を介したブーム８の操作が有るとき，バケット１０の爪先の移動軌跡（後述の「軌跡Ｄ」）と目標面６２の交点（後述の「到達地点」）を算出し，その交点におけるバケット爪先の速度ベクトルＶｔｇｔを予測演算し，その交点における速度ベクトルＶｔｇｔにおける目標面６２と垂直な成分Ｖｚｔｇｔに応じて第１実施形態のステップＳ１０４とステップＳ１０５の少なくとも一方の閾値を変更することで報知装置３８による報知内容を変更することを特徴としている。
【００８１】
ブーム８の下げ動作による位置合わせ作業において，アーム９とバケット１０の角度に変化がない場合（すなわちアーム９とバケット１０に対する操作が無くブーム８の下げ操作のみの場合），バケット１０の先端が描く軌跡Ｄ（図１６参照）と目標面６２の交点，つまり位置合わせ作業の目標面６２上における到達地点（以下「到達地点」と称することがある）をバケット１０が目標面６２や現況地形６１に到達する前に算出できる。具体的には，例えば，以下のように算出できる。アーム９とバケット１０の角度に変化がない場合，ブーム８の下げ動作時のバケット１０の先端は，ブーム８の基端部（回動中心）を中心とし，ブーム基端部−バケット先端間距離を半径とする円弧を描くように移動する。そのため，この円弧と目標面６２の交点が到達地点となる。
【００８２】
また，到達地点におけるバケット爪先の速度ベクトルＶｔｇｔ（図１６参照）の目標面６２に対する垂直成分Ｖｚｔｇｔ（図１６参照）もステップＳ１０３の垂直成分Ｖｚｓｒｆと同様に算出可能である。そして垂直成分Ｖｚｔｇｔの方向及び大きさに応じて，ステップＳ１０５の目標面距離に関する閾値やステップＳ１０４の垂直成分Ｖｚｓｒｆに関する閾値を変更することでオペレータへの不要なメッセージ３９２の表示を防ぐことができ，ＭＧの使い勝手を向上させることができる。
【００８３】
図１６にはバケット１０の可動範囲と目標面６２を示し，ハッチングを施した領域で示したハッチング部Ｅがバケット１０の可動範囲である。また，円弧Ｄが，図１６に示したアーム９とバケット１０の姿勢での，バケット１０の先端の軌跡を示している。図１６に示すような位置に目標面６２が存在する場合，速度ベクトルＶｔｇｔと目標面６２のなす角は比較的小さく，その垂直成分Ｖｚｔｇｔの大きさが比較的小さくなる。そのため，ブーム８の下げ動作が速い場合であっても，目標面６２へのバケット侵入量は比較的小さくなる。この場合，ステップＳ１０４やステップＳ１０５の閾値は警告がより報知され難い方向へ変更することが妥当と考えられる。例えば，第１実施形態における図８のステップＳ１０５にある目標面距離に関する閾値は，垂直成分Ｖｚｔｇｔの方向と大きさに応じて図１７に示すグラフのように変更できる。
【００８４】
図１７のグラフは，横軸に速度ベクトルＶｔｇｔの到達地点での垂直成分Ｖｚｔｇｔ，縦軸に目標面距離の閾値（距離閾値）をとったものである。到達地点での速度ベクトルの垂直成分Ｖｚｔｇｔが負の場合にはその大きさの増加に応じて距離閾値も増加するように設定している。このように距離閾値を設定すると負の垂直成分Ｖｚｔｇｔの大きさが大きい場合は距離閾値が大きくなるため，結果として第１実施形態よりも早めに警告報知フラグが発報されるようになる。一方，負の垂直成分Ｖｚｔｇｔの大きさが小さい場合は距離閾値が小さくなるため，結果として第１実施形態よりもバケット１０が目標面６２により近づいた状況で警告報知フラグが発報されるようになる。また，到達地点における速度ベクトルＶｇｔｇの垂直成分Ｖｚｔｇｔが零となる場合や，垂直成分Ｖｚｔｇｔが正で目標面６２より上方にバケット１０が存在する場合には，図１７に示すように距離閾値も零とし，常に警告報知フラグが発報されないようにしても良い。さらに，バケット１０の先端が描く軌跡（円弧）Ｄと目標面６２の交点が存在しない場合には常に警告報知フラグが発報されないようにしても良い。
【００８５】
＜第４実施形態＞
本実施形態は，図１８に示したガイダンス内容変更部３１を備えている点で先の各実施形態と異なる。なお，先の実施形態と同じ部分については説明を適宜省略する。本実施形態のガイダンス内容変更部３１は，表示モード決定部３１ａと，バケット表示位置決定部３１ｂと，目標面表示位置決定部３１ｃを備えている。
【００８６】
表示モード決定部３１ａは，バケット１０と目標面６２の位置関係を表示する画面の表示モードとして，拡大モード（図２０，２１参照）と全体モード（図２２参照）のいずれを選択するかをブーム８の動作によって生じる速度ベクトルＶｂ，アーム９の動作によって生じる速度ベクトルＶａ，目標面距離，及びアクチュエータ５，６，７の圧力に応じて決定し，その結果を表示モード指令として表示装置３９に出力する部分である。表示装置３９上の拡大モードの画面（第１画面）には図２０，２１に示すようにバケット１０と目標面６２が表示される。また，全体モードの画面（第２画面）には図２２に示すように拡大モードの画面（第１画面）よりも広範囲が含まれ少なくとも油圧ショベル１の全体と目標面６２が表示される。表示モード決定部３１ａには，表示装置３９に現在表示されている表示モードを示す信号（表示モード信号）が表示装置３９から入力されており，目標面距離及び作業具角度演算部３０からは目標面距離が，アクチュエータ状態検出装置３７からは各シリンダ５，６，７の圧力が，作業具速度推定部からは速度ベクトルＶｂ，Ｖａが入力されている。
【００８７】
バケット表示位置決定部３１ｂは，速度ベクトルＶ，目標面距離，及びアクチュエータ５，６，７の圧力に応じて，表示装置３９の画面上でバケット１０の画像が表示される位置を変更・決定し，その結果をバケット表示指令として表示装置３９に出力する部分である。バケット表示位置決定部３１ｂには，作業機姿勢検出部２８からバケット爪先の位置とバケット１０の姿勢が入力されており，オペレータ操作検出装置３６からブーム８，アーム９，バケット１０に対する操作信号が，アクチュエータ状態検出装置３７からは各シリンダ５，６，７の圧力が，作業具速度推定部からはバケット１０の爪先の速度ベクトルＶ（推定作業具速度）が入力されている。
【００８８】
目標面表示位置決定部３１ｃは，バケット表示位置決定部３１ｂから入力されるバケット表示指令と目標面設定装置３５から入力される目標面情報に基づいて，表示装置３９の画面上に目標面６２の画像（線分）を表示する位置を決定し，その結果を目標面表示指令として表示装置３９に出力する部分である。
【００８９】
表示装置３９は，表示モード決定部３１ａから入力される表示モード指令に基づいてバケット１０と目標面６２の位置関係を示す画面の表示モードを制御する。そして，バケット表示位置決定部３１ｂから入力されるバケット表示指令に基づいて当該画面におけるバケット１０の表示位置を制御するとともに，目標面表示位置決定部３１ｃから入力される目標面表示指令に基づいて当該画面における目標面６２の表示位置を制御する。
【００９０】
掘削作業の現場においては，バケット周辺の目標面６２の形状だけでなく，これからバケット１０を移動させる方向にある目標面６２の形状を前もって把握したい場合がある。一方で，バケット１０により現在の地形を目標形状に成形する場合には，目標面６２を詳細に把握したい場合がある。このような場合，表示装置３９の表示画面において目標面６２とバケット１０の位置関係を変化させたり，その画面におけるバケット１０と目標面６２の表示倍率を変えたりすることが有効である。
【００９１】
図１９は，本実施形態のガイダンス内容変更部３１が実行する処理のフローチャートである。まず，ステップＳ４００において，表示モード決定部３１ａは目標面距離が閾値以下であるかどうか判定する。目標面距離が閾値以下と判定された場合，ステップＳ４０１へ進む。
【００９２】
ステップＳ４０１では，表示モード決定部３１ａは表示モード信号に基づいて現在の表示が拡大モードであるかどうかを判定する。現在の表示モードが拡大モードであると判定された場合はステップＳ４０３へ進む。一方，拡大モードではないと判定された場合はステップＳ４０２へ進む。
【００９３】
ステップＳ４０２では，表示モード決定部３１ａは表示モードを拡大モードに変更する表示モード指令を表示装置３９に出力する。
【００９４】
ステップＳ４０３では，バケット表示位置決定部３１ｂは，オペレータ操作検出装置３６から入力される操作信号に基づいて，オペレータによる作業機１Ａの操作を対象としたレバー操作があるかを判定する。レバー操作があると判定された場合，ステップＳ４０４へ進む。
【００９５】
ステップＳ４０４では，バケット表示位置決定部３１ｂは，３つの油圧シリンダ（アクチュエータ）５，６，７に生じる圧力の全てがシリンダごとに設定された閾値以下であるかを判定する。全てのシリンダ５，６，７の圧力がそれぞれの閾値以下であると判定された場合，ステップＳ４０５でバケット１０の先端の速度ベクトルＶ（図８のステップＳ１０２の速度Ｖと同じ）を作業具速度推定部２９から入力する。そして，次のステップＳ４０６では，バケット１０の表示位置を基準位置（後述）から変更することを決定し，変更後のバケット表示位置をステップＳ４０５の速度ベクトルＶに基づいて決定する。このステップＳ４０６の処理については後述する。
【００９６】
ステップＳ４０３でレバー操作がないと判定された場合，またはステップＳ４０４で３つのアクチュエータ５，６，７の圧力の少なくとも１つが閾値を超えると判定された場合には，ステップＳ４０７へ進む。ステップＳ４０７では，バケット表示位置決定部３１ｂはバケット１０の表示位置の変更に関する処理を実施しない。すなわち，この場合のバケット１０の表示位置は基準位置となる。
【００９７】
また，ステップＳ４００において目標面距離が閾値より大きいと判定された場合にはステップＳ４０８へ進む。ステップＳ４０８では，表示モード決定部３１ａは表示モード信号に基づいて現在の表示モードが拡大モードであるか否かを判定する。ここで現在の表示モードが拡大モードであると判定された場合にはステップＳ４０９へ進み，表示モードを全体モードに変更する表示モード指令を表示装置３９に出力する。反対に現在の表示モードが拡大モードではないと判定された場合（すなわち全体モードである場合）にはステップＳ４１０へ進み，全体モードを維持する表示モード指令を表示装置３９に出力する。
【００９８】
図２０にステップＳ４０７に進んだ場合（バケット表示位置を基準位置から変更しない場合）の拡大モードの表示の例を，図２１にステップＳ４０６へ進んだ場合（バケット表示位置を基準位置から変更した場合）の拡大モードの表示の例を，それぞれ示す。図２０および図２１に示される点Ａから点Ｉは，実際の画面上には表示されない，説明用の点である。また，図２１に示される矢印Ｊは，実際の画面上には表示されない，説明用の矢印である。
【００９９】
図２０は，拡大モードの画面であって，かつバケット表示位置の変更がない場合である。バケット表示位置に変更がない場合には，バケット表示位置決定部３１ｂは，表示部の中央に位置する基準点Ｅに爪先位置が合致するようにバケット１０を表示し，そのバケット１０の位置を基準として目標面表示位置決定部３１ｃは目標面６２を表示する。
【０１００】
ステップＳ４０６の処理について説明する。図２１は，拡大モードであって，かつバケット表示位置が変更される場合である。図１９のステップＳ４０５において入力した速度ベクトルＶが図２１中の矢印Ｊの向きである場合，バケット表示位置決定部３１ｂは，基準点Ｅを始点として矢印Ｊにマイナスを乗じたベクトルの方向に在る点，すなわち図２１においては点Ｂに，バケット先端位置が合致するようにバケット１０を表示し，そのバケット１０の位置を基準として目標面表示位置決定部３１ｃは目標面６２を表示する。このようにバケット１０の表示位置を変更することで，バケット１０が向かう方向に存在する目標面６２をより広くオペレータに提示することが可能となる。図２０，２１の例では点Ａ〜点Ｉの９点をバケット表示位置としているが，必ずしもこの点すべてをバケット表示位置として用いる必要はない。例えば，基準点Ｅに対して上下左右方向に存在する点Ｂ，点Ｈ，点Ｄ，点Ｆの４点を基準点Ｅとともにバケット表示位置として利用する形式でもよい。
【０１０１】
このようにガイダンス内容変更部３１を構成することで，レバー操作があり，かつ３つのアクチュエータ５，６，７の圧力が全て閾値以下である場合にはステップＳ４０６に進むため，バケット１０が向かう方向に位置する目標面６２の形状がより広く表示される。また，いずれかのアクチュエータ５，６，７の圧力が閾値より大きい場合にはステップＳ４０７に進むため，レバー操作があってもバケット表示位置が基準点Ｅに維持される。そのため，例えば，ステップＳ４０４の各アクチュエータ５，６，７の圧力の閾値を各アクチュエータ５，６，７のリリーフ圧に設定した場合にレバー操作をしてもバケット１０の表示位置が基準点Ｅから変更されないときには，オペレータはアクチュエータ５，６，７のいずれかの圧力がリリーフ圧に達していることを直感的に把握できる。
【０１０２】
なお，上記の例ではステップＳ４０４の判定で３つの油圧シリンダ５，６，７の圧力と閾値を比較したが，これに代えて，特定の油圧シリンダ（例えば，アームシリンダ６）の圧力とそれに対応する閾値（例えば，リリーフ圧）を比較しても良い。このようにステップＳ４０４で圧力を判定する予め油圧シリンダを決めておくと，レバー操作をしてもバケット１０の表示位置が基準点Ｅから変更しない場合には，オペレータはその油圧シリンダがリリーフ圧（閾値）に到達したことを把握できる。
【０１０３】
図２２に全体モードの表示の例を示す。全体モードにおいては，ショベル全体と目標面６２の位置がわかるように表示される。このように表示することで，オペレータはショベル１と目標面６２の位置関係を容易に把握することができる。
【０１０４】
−変形例１−
図１９のフローではステップＳ４００で目標面距離が１つの閾値より大きいか小さいかに応じて表示モードを切り替えたが，異なる閾値を２つ設定しておき，拡大モードに切り替わる場合の閾値を，全体モードに切り替わる場合の閾値よりも小さくしても良い。具体的には，目標面距離に関する閾値として，第１閾値と，第１閾値より小さい第２閾値を設定し，図２３に示すフローチャートの処理を実施する。ガイダンス内容変更部３１（制御コントローラ２０）は図２３のフローを所定の制御周期で繰り返し実行する。
【０１０５】
まずステップＳ５００において，表示モード決定部３１ａは，表示モード信号に基づいて現在の表示が全体モードであるか否かを判定する。現在の表示モードが全体モードであると判定された場合にはステップＳ５０１へ進む。
【０１０６】
ステップＳ５０１では，表示モード決定部３１ａは，目標面距離が第２閾値以下であるか否かを判定する。第２閾値以下であると判定された場合にはステップＳ５０２へ進み，表示モード指令を出力して表示モードを拡大モードに変更する。ステップＳ５０１で目標面距離が第２閾値以下ではないと判定された場合（すなわち目標面距離が第２閾値より大きい場合）にはステップＳ５０３へ進み，表示モード決定部３１ａは全体モードを維持する。
【０１０７】
一方，ステップＳ５００で現在の表示モードが全体モードではないと判定された場合にはステップＳ５０４へ進み，表示モード決定部３１ａは目標面距離が第１閾値以上であるか否かを判定する。第１閾値以上であると判定された場合にはステップＳ５０５へ進み，表示モード指令を出力して表示モードを拡大モードに変更する。ステップＳ５０４で目標面距離が第１閾値以上ではないと判定された場合（すなわち目標面距離が第１閾値より大きい場合）にはステップＳ５０６へ進み，表示モード決定部３１ａは拡大モードを維持する。
【０１０８】
ステップＳ５０２あるいはステップＳ５０６へ進んだ場合（すなわち表示モードが拡大モードの場合）は，図１９に示すフローチャートのステップＳ４０３の処理へ進む。一方、ステップＳ５０３あるいはステップＳ５０５へ進んだ場合（すなわち表示モードが全体モードの場合）は処理を終了し，次の制御周期まで待機する。
【０１０９】
図２３に示すフローチャートによれば，目標面距離が第２閾値以下になったときに全体モードから拡大モードへの変更が行われ，目標面距離が第１閾値以上になったときに拡大モードから全体モードへの変更が行われることになる。これにより拡大モードと全体モードの頻繁な切り替わりが生じることを防止でき，オペレータへ与える煩わしさを低減できる。
【０１１０】
−変形例２−
図１９のステップＳ４０３でレバー操作有りと判定された場合には，図１９のステップＳ４０４に代えて図２４に示すフローチャートを開始するようにしても良い。
【０１１１】
図２４のフローを開始すると，バケット表示位置決定部３１ｂはステップＳ６００においてオペレータ操作によるバケット爪先の速度ベクトルＶを入力する。次のステップＳ６０１では，バケット表示位置決定部３１ｂは，速度ベクトルＶに応じた表示ベクトルＶｄを算出する。表示ベクトルＶｄは速度ベクトルＶにマイナスを乗じた基準点Ｅを始点とするベクトルである。
【０１１２】
ステップＳ６０２では，バケット表示位置決定部３１ｂは，アクチュエータ状態検出装置３７からアームシリンダ６の圧力（アクチュエータ圧力）を入力する。ステップＳ６０３では，バケット表示位置決定部３１ｂは，ステップＳ６０１で算出した表示ベクトルＶｄに対して，ステップＳ６０２で取得したアクチュエータ圧力に応じた１以下の係数を乗じる。図２５にアクチュエータ圧力と係数の相関図を示す。この図のテーブルではアクチュエータ圧力の増加に応じて単調減少するように係数が設定されている。より具体的には，アクチュエータ圧力が所定値Ｐ１より低い場合には係数として１が出力され，同圧力が所定値Ｐ１以上かつリリーフ圧より低い場合には同圧力の増加とともに０に向かって単調に減少する値が係数として出力され，同圧力がリリーフ圧以上の場合においては０が係数として出力される。つまり，アクチュエータ圧力がＰ１より低い場合には係数が１なので表示ベクトルＶｄは速度ベクトルＶの大きさに即したベクトルとなり，アクチュエータ圧力がＰ１以上の場合には圧力の増加とともに表示ベクトルＶｄの大きさは小さくなる。
【０１１３】
ステップＳ６０４では，バケット表示位置決定部３１ｂは，ステップＳ６０３で取得した表示ベクトルＶｄの終点をバケット表示位置として決定し，その位置に対応するバケット表示指令を表示装置３９に出力する。すなわち本変形例の表示ベクトルＶｄは基準点Ｅからのバケット表示位置の移動量を示す。例えば，図２１に示すように，速度ベクトルＶに即したステップＳ６０１における表示ベクトルＶｄの終点が図２１に示す点Ｂである場合，ステップＳ６０３における表示ベクトルＶｄの終点は基準点Ｅと点Ｂを結ぶ線分上のいずれかの点となり，その終点にバケット１０の爪先が表示される。例えば，アクチュエータ圧力がリリーフ圧とＰ１の中間値の場合には係数が０．５となるため，表示ベクトルＶｄの大きさはアクチュエータ圧力がＰ１より低い場合の半分となり，基準点Ｅと点Ｂの中間にバケット１０の爪先が表示される。このようにアクチュエータ圧力の大小に応じてバケット表示位置を変更することで，オペレータは該当するアクチュエータ（アームシリンダ６）の負荷の大小を直感的に把握できる。
【０１１４】
なお，上記の説明では，ステップＳ６０３の係数をアームシリンダ６の圧力に基づいて算出したが，他の油圧シリンダ５，７の圧力に基づいて係数を決定しても良いし，複数の油圧シリンダ５，６，７の圧力から係数を決定しても良い。
【０１１５】
−変形例３−
図１９のフローではステップＳ４００で目標面距離が閾値より大きいか小さいかに応じて表示モードを切り替えたが，ブーム８またはアーム９の動作により生じる速度ベクトルＶｂ，Ｖａにおける目標面６２に対する垂直成分Ｖｂｚｓｒｆ，Ｖａｚｓｒｆの方向に応じて表示モードを切り替えても良い。その場合のフローチャートを図２６に示す。ガイダンス内容変更部３１（制御コントローラ２０）は図２６のフローを所定の制御周期で繰り返し実行する。
【０１１６】
まずステップＳ７００において，表示モード決定部３１ａは，表示モード信号に基づいて現在の表示モードが全体モードであるかを判定する。現在の表示モードが全体モードである場合にはステップＳ７０１へ進む。
【０１１７】
ステップＳ７０１では，表示モード決定部３１ａは，目標面距離が閾値以下であるかを判定する。閾値はバケット爪先が目標面６２に近づいたか否かを判定するための値であり，目標面距離が閾値以下である場合にはステップＳ７０２へ進む。
【０１１８】
ステップＳ７０２では，表示モード決定部３１ａは，ブーム８またはアーム９の操作によって生じる速度ベクトルＶｂ，Ｖａの垂直成分Ｖｂｚｓｒｆ，Ｖａｚｓｒｆが目標面６２へ近づく方向であるかを判定する。ブーム８の動作によって生じる速度ベクトルＶｂは，ブーム８の寸法情報および姿勢情報（ブーム角度信号）とブームシリンダ５の速度に基づいて作業具速度推定部２９が算出する。作業具速度推定部２９は速度ベクトルＶｂの目標面６２に対する垂直成分Ｖｂｚｓｒｆも算出する。また，アーム９の動作によって生じる速度ベクトルＶａも，ブーム８及びアーム９の寸法情報および姿勢情報（ブーム角度信号及びアーム角度信号）とアームシリンダ６の速度に基づいて作業具速度推定部２９が算出する。作業具速度推定部２９は速度ベクトルＶａの目標面６２に対する垂直成分Ｖａｚｓｒｆも算出する。ステップＳ７０２で垂直成分Ｖｂｚｓｒｆ，Ｖａｚｓｒｆが目標面６２に近づく方向（すなわち負の方向）であると判定された場合にはステップＳ７０３へ進む。
【０１１９】
ステップＳ７０３では，表示モード決定部３１ａは，アクチュエータ（油圧シリンダ）５，６，７の圧力が全て閾値以下であるか否かを判定する。閾値は図１９のステップＳ４０４と同じ値に設定できる。アクチュエータ圧力が全て閾値以下であると判定された場合にはステップＳ７０４へ進み，表示モードを拡大モードへ変更する表示モード指令を表示装置３９に出力する。
【０１２０】
一方，ステップＳ７０１で目標面距離が閾値以下ではないと判定された場合と，ステップＳ７０２で垂直成分Ｖｂｚｓｒｆ，Ｖａｚｓｒｆが目標面６２に近づく方向ではないと判定された場合と，ステップＳ７０３においてアクチュエータ圧力のいずれかが閾値より大きいと判定された場合にはステップＳ７０５へ進み，表示モード決定部３１ａは，表示モードを全体モードに維持する。
【０１２１】
ところで，ステップＳ７００で現在の表示モードが全体モードではないと判定された場合にはステップＳ７０６へ進む。ステップＳ７０６では，表示モード決定部３１ａは，目標面距離が閾値以上であるかを判定する。閾値はステップＳ７０１と同じ値に設定しても良いし，ステップＳ７０１の値より大きい値に設定しても良い。目標面距離が閾値以上である場合にはステップＳ７０７へ進む。
【０１２２】
ステップＳ７０７では，表示モード決定部３１ａは，表示モードを全体モードへ変更する。ステップＳ７０６で目標面距離が閾値より小さいと判定された場合にはステップＳ７０８へ進み，表示モード決定部３１ａは，表示モードを拡大モードに維持する。
【０１２３】
このように表示を切り替えると，オペレータの作業意図に即した表示モードの変更が可能となる。例えば，ステップＳ７０４へ進む場合は，オペレータが目標面６２へバケット１０を近づけようとしているときであり，また目標面６２より上方に掘削抵抗となる土砂が無いような状況，すなわち仕上げ作業を開始する状況となる。このような場合には全体モードから拡大モードに変更することでバケット爪先と目標面６２の位置関係が詳細に把握できる表示にすることが作業上好ましい。一方，ステップＳ７０３を経由してステップＳ７０５へ進む場合は，オペレータが目標面６２へバケット１０を近づけようとしているが，目標面上方に掘削抵抗となる土砂があり十分に近づけないような状態である。このようなときは仕上げ作業のように細かい作業を行わないため，ショベル全体と目標面６２の位置関係が把握できる方がよい。また，ステップＳ７０７へ進む場合はバケット１０と目標面６２の距離が遠いため，拡大モードから全体モードへ遷移した方が良い状況であり，ステップＳ７０９へ進む場合はバケット１０と目標面６２の距離が近いため，拡大モードを維持した方が良い状況である。
【０１２４】
なお，ステップＳ７０２の垂直成分の方向の判定は，速度ベクトルＶの垂直成分Ｖｚｓｒｆの方向を利用して行っても良い。
【０１２５】
また，図１９のステップＳ４０３等におけるレバー操作の有無の判定は，パイロット圧（操作信号）が閾値以上であるかどうかを用いても良いし，操作装置１５にポタンショメータやエンコーダなどを取り付けてレバーの操作量を直接検出することで判定しても良い。
【０１２６】
＜その他＞
本発明は、上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の各実施形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものや置換したものも含まれる。
【０１２７】
図８のステップＳ１０７では，操作対象のアクチュエータ５，６，７の圧力と閾値を比較したが，操作対象となっていないアクチュエータ５，６，７の圧力と閾値を比較して判定を行ってもよい。また，閾値はアクチュエータ５，６，７ごとに異ならせても良い。
【０１２８】
上記の各実施形態では，油圧シリンダ（アクチュエータ）５，６，７の状態として負荷を選択し，その負荷を検出するために油圧シリンダ５，６，７の圧力を検出したが，油圧ポンプ２の吐出圧を検出し，その検出値から油圧シリンダ５，６，７の大凡の負荷の傾向を把握してその結果をＭＧに反映しても良い。
【０１２９】
上記の各実施形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。
【０１３０】
上記の制御コントローラ２０に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記のコントローラ２０に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ２０の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。
【符号の説明】
【０１３１】
１…油圧ショベル，１Ａ…フロント作業機（作業機），１Ｂ…車体，２…油圧ポンプ，５…ブームシリンダ（アクチュエータ），６…アームシリンダ（アクチュエータ），７…バケットシリンダ（アクチュエータ），８…ブーム，９…アーム，１０…バケット，１１…下部走行体，１２…上部旋回体，１３…走行レバー，１４…操作レバー，１５…操作装置，１７…ＧＮＳＳアンテナ，２０…制御コントローラ（制御装置），２１…ブーム角度センサ，２２…アーム角度センサ，２３…バケット角度センサ，２４…車体傾斜角センサ，２５…ブームシリンダ圧力センサ，２６…アームシリンダ圧力センサ，２７…バケットシリンダ圧力センサ，２８…作業機姿勢検出部，２９…作業具速度推定部，３０…目標面距離及び作業具角度演算部（角度演算部），３１…ガイダンス内容変更部，３１ａ…表示モード決定部，３１ｂ…バケット表示位置決定部，３１ｃ…目標面表示位置決定部，３４…作業機姿勢検出装置，３５…目標面設定装置，３６…オペレータ操作検出装置，３７…アクチュエータ状態検出装置，３８…報知装置，３９…表示装置，４０…音声出力装置，６２…目標面，３９１…ライトバー，３９２…警告メッセージ
【図１】
2019112901.tif 000003
【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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