(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アタッチメントと、
該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、
該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、
該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、
前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、
過去の所定の回数の動作における、前記エンドアタッチメントの作業部位の複数の軌跡線と、
前記姿勢センサに基づいて求められる算出された時点のみの前記エンドアタッチメントの位置を示す画像と、を、表示画面に同時に表示させ、前記位置と前記複数の軌跡線との間の距離関係を視覚的に表示させる、ショベル。
【請求項２】
請求項１記載のショベルであって、
前記ガイダンス装置は、前記エンドアタッチメントの作業部位に加わる負荷に応じて、前記軌跡線の線種又は色を変化させる、ショベル。
【請求項３】
アタッチメントと、
該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、
該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、
該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、
前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、過去の所定の回数の動作における前記エンドアタッチメントの作業部位の軌跡線の表示を表示画面に残し、
前記ガイダンス装置は、前記エンドアタッチメントが所定の作業状態となった場合に前記軌跡線を前記表示画面に表示し、
前記所定の作業状態は、作業目標に対して前記エンドアタッチメントが所定距離以内に近づいた時である、
ショベル。
【請求項４】
アタッチメントと、
該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、
該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、
該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、
前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置と
を有するショベルであって、
前記ガイダンス装置は、過去の所定の回数の動作における前記エンドアタッチメントの作業部位の軌跡線の表示を表示画面に残し、
前記ガイダンス装置は、前記エンドアタッチメントが所定の作業状態となった場合に前記軌跡線を前記表示画面に表示し、
前記所定の作業状態は、前記エンドアタッチメントに加わる負荷が一定以上になった時である、
ショベル。
【請求項５】
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のショベルであって、
前記ガイダンス装置は、作業の条件が変わると、前記軌跡線を前記表示画面から削除する、ショベル。
【請求項６】
請求項５記載のショベルであって、
前記条件は、走行又は旋回動作により、作業する位置が変わった時である、ショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マシンガイダンス機能を有するショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械としてのショベルの操作者には、アタッチメントによる掘削などの作業を効率的且つ正確に行うために、熟練した操作技術が要求される。そこで、ショベルの操作経験が少ない操作者でも作業を効率的且つ正確に行うことができるように、ショベルの操作をガイドする機能（マシンガイダンスと称する）が設けられたショベルがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４８８９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マシンガイダンス機能を有するショベルでは、バケットの現在位置と作業目標面を示す目標線とが表示装置に表示されることがある。また、掘削動作中のバケットの爪先の軌跡が表示されることもある。バケットの爪先の軌跡は、これまで掘削してきた現在の地表面から掘削目標面までの深さがどの程度の深さであるのかを示す情報として表示される。したがって、バケットによる一回の掘削動作が終わってから、より深い位置までの掘削動作に移ると、表示されていた前回の掘削動作での軌跡は削除され、今回の掘削動作による軌跡がまた新たに表示される。
【０００５】
このように、前回の掘削動作での軌跡が削除されてしまうと、これまでにどのようなバケットの掘削動作で作業をしてきたかを後から確認することができない。また、現在掘削すべき地表面（前回のバケットの爪先の軌跡に相当）がどこであるかを表示画面で確認することができず、現在のバケットの爪先が、現在の地表面に対してどのくらい深く入り込んでいるのかを表示画面上で確認することができない。
【０００６】
そこで、一実施形態は、表示装置において、バケットの爪先の軌跡の履歴を確認できる表示を行うショベル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】
上述の目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、アタッチメントと、該アタッチメントに含まれる、作業を行うエンドアタッチメントと、該アタッチメントに設けられる姿勢センサと、該エンドアタッチメントの操作を、該エンドアタッチメントの作業部位の高さと前記掘削目標を比較し、比較結果に基づいてガイダンスするガイダンス装置と、前記エンドアタッチメントによる作業に関する情報が表示される表示装置とを有するショベルであって、前記ガイダンス装置は、過去の所定の回数の動作における前記エンドアタッチメントの作業部位の軌跡線の表示と前記姿勢センサに基づいて求められる算出された時点のみの前記エンドアタッチメントの位置を示す画像とを表示画面に同時に表示する、ショベルが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
開示した実施形態によれば、ショベルの操作者は、表示装置を見ることで、掘削作業中の過去の掘削動作におけるバケットの爪先の軌跡を確認することができる。このため、操作者は、現在の地表面あるいは数回前の掘削動作において形成された地表面からどのくらいの深さまでバケットで掘削したかを、表示装置の表示画面上で確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態によるショベルの側面図である。
【図２】ショベルのコントローラと画像表示装置との接続を示すブロック図である。
【図３】コントローラ及びマシンガイダンス装置の機能構成を示すブロック図である。
【図４】ショベルによる法面掘削作業を示す図である。
【図５】キャビン内の運転席からショベルの前方を見た図である。
【図６】過去の所定回数の掘削動作におけるバケットの爪先の軌跡線を残して表示した表示画面を示す図である。
【図７】軌跡線を色分けして表示する表示画面を示す図である。
【図８】軌跡線の始点と終点の決定方法を説明するための表示画面を示す図である。
【図９】軌跡線の始点と終点の決定方法の他の例を説明するための表示画面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１は一実施形態によるショベルの側面図である。ショベルの下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が搭載される。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられる。エンドアタッチメントとして、法面用バケット、浚渫用バケット等が用いられてもよい。
【００１２】
ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例として掘削アタッチメントを構成し、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられてもよい。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３を「姿勢センサ」と称することもある。
【００１３】
ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度を検出する。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は、水平面に対する傾斜を検出して、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度を検出する加速度センサである。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度を検出する。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は、水平面に対する傾斜を検出して、ブーム４に対するアーム５の回動角度を検出する加速度センサである。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度を検出する。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は、水平面に対する傾斜を検出して、アーム５に対するバケット６の回動角度を検出する加速度センサである。掘削アタッチメントがバケットチルト機構を備える場合、バケット角度センサＳ３は、チルト軸回りのバケット６の回動角度を追加的に検出する。ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。
【００１４】
上部旋回体３にはキャビン１０が設けられ、且つエンジン１１等の動力源が搭載される。キャビン１０の頂部には、ＧＰＳ装置（ＧＮＳＳ受信機）Ｇ１が設けられる。ＧＰＳ装置Ｇ１は、ショベルの位置をＧＰＳ機能により検出し、位置データをコントローラ３０内のマシンガイダンス装置５０に供給する。また、キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、及びコントローラ３０が設置される。
【００１５】
コントローラ３０は、ショベルの駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【００１６】
コントローラ３０は、ショベルの操作をガイドするマシンガイダンス装置５０としても機能する。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、操作者が設定した目標地形の表面とバケット６の先端（爪先）位置との鉛直方向における距離を視覚的に且つ聴覚的に操作者に報知する。これにより、マシンガイダンス装置５０は操作者によるショベルの操作をガイドする。なお、マシンガイダンス装置５０は、その距離を視覚的に操作者に知らせるのみであってもよく、聴覚的に操作者に知らせるのみであってもよい。
【００１７】
本実施形態では、マシンガイダンス装置５０はコントローラ３０に組み込まれているが、マシンガイダンス装置５０をコントローラ３０とは別個に設けることとしてもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及び内部メモリを含む演算処理装置で構成される。マシンガイダンス装置５０の各種機能はＣＰＵが内部メモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【００１８】
入力装置Ｄ１は、ショベルの操作者がマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。本実施形態では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の表面に取り付けられるメンブレンスイッチである。入力装置Ｄ１としてタッチパネル等を用いてもよい。
【００１９】
音声出力装置Ｄ２は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの音声出力指令に応じて各種音声情報を出力する。本実施形態では、音声出力装置Ｄ２として、マシンガイダンス装置５０に接続される車載スピーカが利用される。なお、音声出力装置Ｄ２として、ブザー等の警報器が利用されてもよい。
【００２０】
表示装置Ｄ３は、コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０からの指令に応じて各種画像情報を出力する。本実施形態では、表示装置Ｄ３として、マシンガイダンス装置５０に接続される車載液晶ディスプレイが利用される。
【００２１】
記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。本実施形態では、記憶装置Ｄ４として、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置Ｄ４は、マシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０等が出力する各種情報を記憶する。
【００２２】
ゲートロックレバーＤ５は、ショベルが誤って操作されるのを防止する機構である。本実施形態では、ゲートロックレバーＤ５は、キャビン１０のドアと運転席との間に配置される。キャビン１０から操作者が退出できないようにゲートロックレバーＤ５が引き上げられた場合に、各種操作装置は操作可能となる。一方、キャビン１０から操作者が退出できるようにゲートロックレバーＤ５が押し下げられた場合には、各種操作装置は操作不能となる。
【００２３】
図２はショベルのコントローラ３０と画像表示装置４０との接続を示すブロック図である。画像表示装置４０は、上述の表示装置Ｄ３に相当し、マシンガイダンス装置５０から供給される情報を表示画面上に表示する。本実施形態では、画像表示装置４０は、Controller Area Network (CAN)、Local Interconnect Network(LIN)等の通信ネットワークを介してマシンガイダンス装置５０を含むコントローラ３０に接続される。なお、画像表示装置４０は、専用線を介してコントローラ３０に接続されてもよい。
【００２４】
画像表示装置４０は、画像表示部４１上に表示する画像を生成する変換処理部４０ａを含む。本実施形態では、変換処理部４０ａは、撮像装置８０の出力に基づいて画像表示部４１上に表示するカメラ画像を生成する。そのため、撮像装置８０は、例えば専用線を介して画像表示装置４０に接続される。
【００２５】
変換処理部４０ａは、画像表示装置４０に対して入力されるデータのうち画像表示部４１上に表示させるデータを画像信号に変換する。画像表示装置４０に対して入力されるデータは、撮像装置８０からの画像データを含む。撮像装置８０は、例えば、左側方監視カメラ、後方監視カメラ、及び右側方監視カメラを含んでいてもよい。その場合、左側方監視カメラ、後方監視カメラ、及び右側方監視カメラのそれぞれが出力する画像データが画像表示装置４０に入力される。
【００２６】
変換処理部４０ａは、コントローラ３０の出力に基づいて画像表示部４１上に表示する画像を生成する。本実施形態では、変換処理部４０ａは、コントローラ３０に対して入力されるデータのうち画像表示部４１上に表示させるデータを画像信号に変換する。コントローラ３０に対して入力されるデータは、例えば、エンジン冷却水の温度を示すデータ、作動油の温度を示すデータ、尿素水の残量を示すデータ、燃料の残量を示すデータ等を含む。変換処理部４０ａは、変換した画像信号を画像表示部４１に対して出力し、対応する画像を画像表示部４１上に表示させる。
【００２７】
なお、変換処理部４０ａは、画像表示装置４０が有する機能としてではなく、コントローラ３０が有する機能として実現されてもよい。この場合、撮像装置８０は、画像表示装置４０ではなく、コントローラ３０に接続される。
【００２８】
画像表示装置４０は、入力部４２としてのスイッチパネル４２を含む。スイッチパネル４２は、各種ハードウェアスイッチを含むパネルである。本実施形態では、スイッチパネル４２は、ハードウェアボタンとしてのライトスイッチ４２ａ、ワイパースイッチ４２ｂ、及びウインドウォッシャスイッチ４２ｃを含む。ライトスイッチ４２ａは、キャビン１０の外部に取り付けられるライトの点灯・消灯を切り換えるためのスイッチである。ワイパースイッチ４２ｂは、ワイパーの作動・停止を切り換えるためのスイッチである。また、ウインドウォッシャスイッチ４２ｃは、ウインドウォッシャ液を噴射するためのスイッチである。
【００２９】
画像表示装置４０は、蓄電池７０から電力の供給を受けて動作する。なお、蓄電池７０はエンジン１１のオルタネータ１１ａ（発電機）で発電した電力で充電される。蓄電池７０の電力は、コントローラ３０及び画像表示装置４０以外のショベルの電装品７２等にも供給される。また、エンジン１１のスタータ１１ｂは、蓄電池７０からの電力で駆動され、エンジン１１を始動する。
【００３０】
エンジン１１は、エンジン制御装置（ＥＣＵ）７４により制御される。ＥＣＵ７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データ（例えば、水温センサ１１ｃで検出される冷却水温（物理量）を示すデータ）がコントローラ３０に常時送信される。したがって、コントローラ３０は内部の一時記憶部（メモリ）３０ａにこのデータを蓄積しておき、必要なときに画像表示装置４０に送信することができる。
【００３１】
コントローラ３０には以下のように各種のデータが供給され、コントローラ３０の一時記憶部３０ａに格納される。
【００３２】
まず、可変容量式油圧ポンプであるメインポンプ１４のレギュレータ１４ａから斜板角度を示すデータがコントローラ３０に供給される。また、メインポンプ１４の吐出圧力を示すデータが、吐出圧力センサ１４ｂからコントローラ３０に送られる。これらのデータ（物理量を表すデータ）は一時記憶部３０ａに格納される。また、メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵されたタンクとメインポンプ１４との間の管路には、油温センサ１４ｃが設けられており、その管路を流れる作動油の温度を表すデータが、油温センサ１４ｃからコントローラ３０に供給される。
【００３３】
操作レバー２６Ａ〜２６Ｃを操作した際にコントロールバルブ１７に送られるパイロット圧が、油圧センサ１５ａ，１５ｂで検出され、検出したパイロット圧を示すデータがコントローラ３０に供給される。操作レバー２６Ａ〜２６Ｃには、スイッチボタン２７が設けられる。操作者は、操作レバー２６Ａ〜２６Ｃを操作しながらスイッチボタン２７を操作することで、コントローラ３０に指令信号を送ることができる。コントローラ３０は、スイッチボタン２７の操作により供給される指令信号に基づき、マシンガイダンス機能や他のショベルの機能を制御する。
【００３４】
また、本実施形態では、ショベルは、キャビン１０内にエンジン回転数調整ダイヤル７５を備える。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジンの回転数を調整するためのダイヤルであり、本実施例ではエンジン回転数を４段階で切り換えできるようにする。また、エンジン回転数調整ダイヤル７５からは、エンジン回転数の設定状態を示すデータがコントローラ３０に常時送信される。また、エンジン回転数調整ダイヤル７５は、ＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数を切り換えできるようにする。なお、図５は、エンジン回転数調整ダイヤル７５でＨモードが選択された状態を示す。
【００３５】
ＳＰモードは、作業量を優先したい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、エンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５で設定された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
【００３６】
次に、図３を参照しながら、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０に設けられた各種機能要素について説明する。図３は、コントローラ３０及びマシンガイダンス装置５０の構成を示す機能ブロック図である。
【００３７】
本実施形態では、コントローラ３０は、ショベル全体の動作の制御に加えて、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを行なうか否かを制御する。具体的には、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５の状態と圧力センサ１５ａ，１５ｂからの検出信号等に基づいて、ショベルが休止中か否かを判定する。そして、コントローラ３０は、ショベルが休止中であると判定したときは、マシンガイダンス装置５０によるガイダンスを中止するように、マシンガイダンス装置５０にガイダンス中止指令を送る。
【００３８】
また、コントローラ３０は、オートアイドルストップ指令をエンジンコントローラＤ７に対して出力する際に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に対して出力してもよい。なお、エンジンコントローラＤ７は、図２におけるＥＣＵ７４に相当する。あるいは、コントローラ３０は、ゲートロックレバーＤ５が押し下げられた状態にあると判定した場合に、ガイダンス中止指令をマシンガイダンス装置５０に対して出力してもよい。
【００３９】
次に、マシンガイダンス装置５０について説明する。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、ＧＰＳ装置Ｇ１、入力装置Ｄ１、及びコントローラ３０に供給される各種信号及びやデータを受信する。マシンガイダンス装置５０は、受信した信号及びデータに基づいてアタッチメント（例えば、バケット６）の実際の動作位置を算出する。そして、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの実際の動作位置が目標動作位置とは異なる場合に、音声出力装置Ｄ２及び表示装置Ｄ３に通報指令を送信し、通報を発令させる。マシンガイダンス装置５０がコントローラ３０と別個に設けられた場合は、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とは、ＣＡＮ（Controller Area Network）を通じて互いに通信可能に接続される。
【００４０】
マシンガイダンス装置５０は、様々な機能を行なう機能部を含む。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、アタッチメントの動作をガイダンスするための機能部として、高さ算出部５０３、比較部５０４、表示制御部５０５、及びガイダンスデータ出力部５０６を含む。
【００４１】
高さ算出部５０３は、センサＳ１〜Ｓ３の検出信号から算出されたブーム４、アーム５、バケット６の角度から、バケット６の先端（爪先）の高さを算出する。
【００４２】
比較部５０４は、高さ算出部５０３が算出したバケット６の先端（爪先）の高さと、ガイダンスデータ出力部５０６から出力されるガイダンスデータで示されるバケット６の先端（爪先）の目標高さとを比較する。
【００４３】
表示制御部５０５は、比較部５０４での比較結果に基づいて、表示が必要と判断した場合には表示制御指令を、表示装置Ｄ３に送信する。表示装置Ｄ３は、表示制御指令を受けると所定の表示（目標線とバケットの位置を示す画像等）を表示装置の画面に表示してショベルの操作者に通報する。
【００４４】
ガイダンスデータ出力部５０６は、上述のように、マシンガイダンス装置５０の記憶装置に予め格納されていたガイダンスデータから、バケット６の目標高さのデータを抽出して、比較部５０４に対して出力する。
【００４５】
次に、本実施形態において、マシンガイダンス装置５０の表示制御部５０５が行なう表示制御について説明する。
【００４６】
以下に説明する表示制御は、ショベルのバケット６により、図４に示すような法面（傾斜面）を掘削する作業を行なっている最中に、画像表示装置４０でガイダンス表示を行なう場合の表示制御である。本実施形態による表示制御は、法面の掘削作業に限られず、水平掘削作業や他の作業にも適用することができる。
【００４７】
図５は、ショベルのキャビン１０内から前方を見たときの図である。キャビン１０の前面の窓からは、バケット６を見ることができる。図５の中央の下部には、運転席１０ａの座面が示されており、その両脇に操作レバー２６Ａ，２６Ｂが示されている。操作者は運転席に座って、左手で操作レバー２６Ａを握り、右手で操作レバー２６Ｂを握りながらバケット６を所望の位置に移動させて掘削作業を行なう。通常、掘削目標面は地中に存在する。また、操作者は運転席１０ａに座った位置からでは掘削面の奥行きを確認しづらい。そのため、バケット６の位置と地表面のみを見るだけでは、一回の操作によってどの程度掘削目標面に近づいているかを操作者が把握することは困難である。
【００４８】
そこで、画像表示装置４０の画像表示部４１（以下、表示画面４１とも称する）は、前面の窓枠の右下部分に配置されている。ショベルの操作者が窓の外のバケット６での作業を見ている状態では、操作者の視界の片隅に画像表示部４１がある。ショベルの操作者は、バケット６を操作して掘削作業を行ないながら、表示画面４１を見て掘削目標面に対するバケット６の爪先の位置を確認する。
【００４９】
なお、図４に示す作業では、バケット６の先端で掘削を行なうため、バケット６の先端（爪先）はエンドアタッチメントの作業部位に相当する。例えば、バケット６の背面で土砂をならすような作業をするときは、バケット６の背面がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。また、バケット６以外のエンドアタッチメントとして、ブレーカを用いた場合には、ブレーカの先端がエンドアタッチメントの作業部位に相当する。
【００５０】
ここで、現在の掘削動作におけるバケット６の爪先の軌跡線が表示画面４１に表示された後、次の掘削動作が始まると前回の掘削動作における軌跡線が削除される場合について検討する。現在掘削しようとしている地表面は、前回の掘削動作で掘削して現れた地表面に相当し、この地表面は表示画面４１上においてバケット６の爪先の軌跡線で示される。
【００５１】
このように、表示画面４１上に表示される、前回の掘削動作におけるバケット６の爪先の軌跡線は、現在の地表面を表す唯一の線であり、過去の軌跡線を残さずに消去してしまうと、操作者は表示画面４１上において現在の地表面がどこであるかを知ることができない。そのため、現在の実際のバケット６の爪先が、どの程度地面を掘削しているのかを、表示画面４１上で確認することができない。また、いままでの複数回の掘削動作で、どのように地面を掘削して土砂を取り除いてきたかについても確認することができない。
【００５２】
そこで、本実施形態では、表示画面４１での表示において、前回の掘削動作を含む過去の複数回の掘削動作におけるバケット６の爪先の軌跡線を残して表示することで、現在の実際のバケット６の爪先が、どの程度地面を掘削しているのかを、表示画面４１上で確認することができるようにする。また、過去の複数回の掘削動作におけるバケット６の爪先の軌跡線を残して表示することで、いままでの複数回の掘削動作でどのように地面を掘削して土砂を取り除いてきたかについて確認できるようにする。
【００５３】
図６は、過去の所定回数の掘削動作におけるバケット６の爪先の軌跡線を残して表示した表示画面４１を示す図である。
【００５４】
図６には、これからバケット６による掘削動作（ここでは４回目の掘削動作となる）を行なうときに表示される表示画面４１の図が示されている。図６において、掘削目標面が目標線ＴＬで示されている。これに加えて、図６には、最初の掘削動作（すなわち、３回前の掘削動作）におけるバケット６の爪先の軌跡線ＲＬ１と、２回目の掘削動作（すなわち、２回前の掘削動作）におけるバケット６の爪先の軌跡線ＲＬ２と、３回目の掘削動作（すなわち、前回の掘削動作）におけるバケット６の爪先の軌跡線ＲＬ３とが示されている。
【００５５】
図６に示すような表示を見ることで、操作者は、最初の掘削動作で地表面が掘削されて軌跡線ＲＬ１に沿った地表面となり、次の掘削操作により軌跡線ＲＬ２に沿った地表面となり、前回の掘削動作により軌跡線ＲＬ３に沿った地表面となったことを、容易に確認することができる。このように、掘削動作の履歴を確認することで、次回からの掘削動作を判断するうえで有用な情報を得ることができる。また、前回の掘削動作により得られた軌跡線ＲＬ３を見ることで、現在の地表面を確認することができ、今回の掘削動作でバケット６の爪先をどの程度地表面に入れたらよいかの判断に役立てることができる。また、一回の操作による掘削量、掘削目標面までの距離等を視覚的に把握できるので、次にどのくらいの深さまでバケット６で掘削すべきかを把握することができる。
【００５６】
また、図６に示す軌跡線ＲＬ３において、点線の途中が太破線になった部分がある。この太破線は、表示線種（破線、実線等の線の種類、線の太さ等を含む。）又は表示色（線の色を含む。）が変化していることを示すものである。軌跡線ＲＬ３で表示線種又は表示色が変わった部分は、その部分に対応する実際の地面が固い土砂であることを示している。固い土砂を掘削する際には、ショベルに対する負荷が大きくなるので、掘削動作時にアーム５やブーム４に加わる負荷を検出し、負荷の大きくなった部分に対応する軌跡線ＲＬ３の一部を、表示線種又は表示色を変えて表示する。これにより、操作者は、現在の地表面で固い部分があることを認識し、この情報をバケットの操作に役立てることができる。なお、表示線種又は表示色の違いによる表示の代わりに、その部分だけが明滅あるいは点滅するようにしてもよく、他の部分と相違する表示となればよい。このように、バケット６に加わる負荷を線種を変えて表示することで、どの部分が硬いかを視覚的に確認でき、効率良く掘削を行なうことが可能となる。
【００５７】
また、一連の掘削動作による掘削作業を終え、例えば、他の場所の掘削作業に移る場合、は、マシンガイダンス装置５０は軌跡線を全て削除する。すなわち、作業場所や作業条件が変更された場合は、過去の掘削動作における軌跡線は参考にならないので、過去の軌跡線は全て表示画面から削除されて新たに軌跡線が作成される。
【００５８】
図６に示す表示は、図７に示す表示のようにしてもよい。図７において、軌跡線ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３は異なる色で表示されている。色の違いを示すために、図７では、軌跡線ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３をそれぞれ、二点鎖線、一点鎖線、点線で示している。このように複数の軌跡線を互いに異なる色で表示することで、掘削目標面からの距離によって、軌跡線の色が変わることとなる。これにより、操作者は地表面から掘削目標面までの距離を容易に把握することができ、どのように堀り進んできたかを容易に知ることができる。
【００５９】
図８は、軌跡線を表示する際に、表示画面上における軌跡線の始点と終点の決定方法の一例を説明するための図である。図８において、最初の掘削動作における軌跡線ＲＬ１の始点がＳ１であり、終点がＥ１で示されている。
【００６０】
始点Ｓ１は最初の地表面を掘削し始めた部分であり、掘削動作を開始してから掘削による負荷がショベルに加わった時点でのバケット６の爪先の位置に相当する。掘削による負荷のかかり始めをブームシリンダ７、アームシリンダ８、あるいはバケットシリンダ９、へ作動油を供給する油路に設けられた圧力センサＳ７Ｒ，Ｓ７Ｂ，Ｓ８Ｒ，Ｓ８Ｂ，Ｓ９Ｒ，Ｓ９Ｂで検出し、その時のバケット６の爪先の位置を始点Ｓ１とする。したがって、始点Ｓ１は、軌跡線ＲＬ１と地表線との交点に相当する。なお、掘削前の地表面に相当する地表線は表示画面上には表示されないが、ガイダンスデータ中に地形データとして含まれている。
【００６１】
終点Ｅ１は、最初の地表面を掘削し終わった部分であり、掘削による負荷が無くなった時点でのバケット６の爪先の位置に相当する。この負荷が無くなる時点をバケット６、アーム５あるいはブーム４に設けられた荷重センサで検出し、その時のバケット６の爪先の位置を終点Ｅ１とする。したがって、終点Ｅ１は、軌跡線ＲＬ１と地表線との交点に相当する。
【００６２】
始点Ｓ２，Ｓ３及び終点Ｅ２，Ｅ３についても上述の決定方法で求めることができるので、その説明は省略する。
【００６３】
図９は、軌跡線を表示する際に、表示画面上における軌跡線の始点と終点の決定方法の他の例を説明するための図である。図９において、図８と同様に、最初の掘削動作における軌跡線ＲＬ１の始点がＳ１であり、終点がＥ１で示されている。図９に示す決定方法では、画面表示上で始点Ｓ１と終点Ｅ１が求められる。
【００６４】
図９において、目標線ＴＬから所定の距離離れた位置に判定基準線ＤＬが表示されている。判定基準線Ｄｌは掘削目標面から所定の処理だけ離れた位置の仮想面であり、実際の掘削領域にあるわけではない。すなわち、判定基準線ＤＬは画面上において決定された線である。
【００６５】
軌跡線ＲＬ１の始点Ｓ１は、表示画面４１上でバケット６の爪先が目標線ＴＬに近づきながら判定基準線ＤＬを横切った時点におけるバケット６の爪先の位置に相当する。すなわち、バケット６の爪先が目標面から所定の距離まで近づいた時点でのバケット６の爪先の位置に相当する。したがって、始点Ｓ１は、軌跡線ＲＬ１と地表線との交点に相当する。
【００６６】
軌跡線ＲＬ１の終点Ｅ１は、表示画面４１上でバケット６の爪先が目標線ＴＬから遠ざかりながら判定基準線ＤＬを横切った時点におけるバケット６の爪先の位置に相当する。すなわち、バケット６の爪先が目標面から所定の距離まで遠ざかった時点でのバケット６の爪先の位置に相当する。したがって、終点Ｅ１は、軌跡線ＲＬ１と地表線との交点に相当する。
【００６７】
始点Ｓ２，Ｓ３及び終点Ｅ２，Ｅ３についても上述の決定方法で求めることができるので、その説明は省略する。
【００６８】
以上のように、マシンガイダンス装置５０は、バケット６が所定の作業状態となった場合に（例えば、バケット６の爪先が地表面に着いて掘削開始の状態になった場合（図８参照）、あるいは、バケット６の爪先が目標面から所定の距離まで近づいた状態になった場合（図９参照））、軌跡線を表示画面４１上に表示する。
【００６９】
以上の如く、本実施形態によれば、過去の所定の回数の掘削動作におけるバケット６の爪先の軌跡線の表示を表示画面に残すことで、操作者は現在の地表面を考慮してバケット６での適切な掘削動作を実行することができる。
【符号の説明】
【００７０】
１    下部走行体
２    旋回機構
３    上部旋回体
４    ブーム
５    アーム
６    バケット
７    ブームシリンダ
８    アームシリンダ
９    バケットシリンダ
１０    キャビン
１１    エンジン
１４  メインポンプ
１４ｂ    圧力センサ
１５パイロットポンプ
１５ａ，１５ｂ    圧力センサ
１７    コントロールバルブ
２６Ａ〜２６Ｃ    操作レバー
３０    コントローラ
４０    画像表示装置
４１    画像表示部
５０    マシンガイダンス装置
５０３    高さ算出部
５０４    比較部
５０５    表示制御部
５０６    ガイダンスデータ出力部
Ｓ１    ブーム角度センサ
Ｓ２    アーム角度センサ
Ｓ３    バケット角度センサ
Ｓ７Ｒ，Ｓ７Ｂ，Ｓ８Ｒ，Ｓ８Ｂ，Ｓ９Ｒ，Ｓ９Ｂ    圧力センサ
Ｇ１    ＧＰＳ装置（ＧＮＳＳ受信機）
Ｄ１    入力装置
Ｄ２    音声出力装置
Ｄ３    表示装置
Ｄ４    記憶装置
Ｄ５    ゲートロックレバー
Ｄ６    ゲートロック弁
Ｄ７    エンジンコントローラ
【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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