(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削動作を行う作業装置を有する車体と、前記車体の動作を指示する操作装置と、を備えた建設機械において、
前記操作装置からの操作信号を受信し前記車体の動作を制御する制御装置を備え、
この制御装置は、
前記操作装置によって手動運転から自動運転へ移行するための所定の操作が行われたかどうかを判定する運転移行判定部と、
この運転移行判定部によって前記所定の操作が行われたと判定されたことを条件として前記車体の前記自動運転を実行するための制御を開始する自動運転制御部と、
前記作業装置による前記掘削動作が終了したかどうかを判定する掘削終了判定部と、
前記作業装置によって掘削された土砂を放土可能な状況にあるかどうかを判定する放土判定部と、を含み、
前記運転移行判定部によって前記所定の操作が行われたと判定されても、前記掘削終了判定部によって前記手動運転による前記掘削動作が終了していないと判定されたとき、又は前記放土判定部によって前記放土可能な状況にないと判定された場合には、前記操作装置の操作に拘わらず、前記手動運転を継続させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械において、
前記制御装置は、前記運転移行判定部によって前記所定の操作が行われたと判定された後、前記操作装置が操作されるまで前記手動運転を継続させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項３】
請求項１に記載の建設機械において、
前記制御装置は、前記運転移行判定部によって前記所定の操作が行われたと判定され、前記自動運転に移行した後、前記操作装置が操作されると、前記自動運転を停止させて前記自動運転から前記手動運転へ移行し、前記操作装置が操作されなければ、前記自動運転を継続させる
ことを特徴とする建設機械。
【請求項４】
請求項１に記載の建設機械において、
前記操作装置は、
手動で操作するための操作レバーと、
この操作レバーの操作状態に応じた信号を出力する操作レバー状態検出部と、を有し、
前記所定の操作は、前記操作レバーを特定の方向へ動かして中立位置に戻す操作を予め設定された時間内に複数回繰返す操作である
ことを特徴とする建設機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削積込作業を行う油圧ショベル等の建設機械に係り、特に作業の一部を自動運転により行う建設機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、掘削積込作業を行う建設機械の一例として、油圧ショベルが知られている。この油圧ショベルによる掘削積込作業のサイクルは、土砂を掘削する掘削動作、掘削位置からダンプトラックの荷台側へ旋回する運搬動作、ダンプトラックの荷台に土砂を落とす放土動作、ダンプトラックの荷台側から旋回して掘削位置へ戻るリーチング動作がある。これらの一連の動作を含む掘削積込作業は、生産性の向上が求められており、土砂をダンプトラックの荷台に効率良く積込む必要があるので、オペレータの経験とスキルが要求される。
【０００３】
このようなオペレータの経験とスキルはオペレータ毎に異なるので、その差を埋めるために、従来より掘削積込作業を自動的に行う油圧ショベルの自動制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術における油圧ショベルの運転席には、掘削積込作業の一連の動作のそれぞれを自動的に実行するためのモード設定を行う各モードスイッチと、各自動作動をオペレータが任意に選択操作して開始、終了（中断）するための各開始スイッチ及び各終了スイッチとが設けられており、これらの各スイッチの状態に応じて、自動制御装置に記憶される軌道で油圧ショベルが自動的に動作するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５６４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に開示された従来技術の油圧ショベルの自動制御装置では、油圧ショベルを自動的に動作させるために、オペレータは掘削積込作業の動作のうち自動的に実行する動作をモードスイッチで選択し、さらに開始スイッチ及び終了スイッチを操作する必要がある。そのため、掘削積込作業の一連の動作において、オペレータが各スイッチの操作に余分な時間を取られることにより、これらの各スイッチの操作毎に油圧ショベルの動作が中断するので、掘削積込作業に要する時間が長くなる可能性がある。このように、従来技術の油圧ショベルの自動制御装置では、作業中の運転状態を、手動運転から自動運転又は自動運転から手動運転へ円滑に移行することができず、作業効率が低下することが懸念されている。
【０００６】
本発明は、このような従来技術の実情からなされたもので、その目的は、作業中の運転状態を、手動運転から自動運転又は自動運転から手動運転へ円滑に移行することができる建設機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明は、掘削動作を行う作業装置を有する車体と、前記車体の動作を指示する操作装置と、を備えた建設機械において、前記操作装置からの操作信号を受信し前記車体の動作を制御する制御装置を備え、この制御装置は、前記操作装置によって手動運転から自動運転へ移行するための所定の操作が行われたかどうかを判定する運転移行判定部と、この運転移行判定部によって前記所定の操作が行われたと判定されたことを条件として前記車体の前記自動運転を実行するための制御を開始する自動運転制御部と、前記作業装置による前記掘削動作が終了したかどうかを判定する掘削終了判定部と、前記作業装置によって掘削された土砂を放土可能な状況にあるかどうかを判定する放土判定部と、を含み、前記運転移行判定部によって前記所定の操作が行われたと判定されても、前記掘削終了判定部によって前記手動運転による前記掘削動作が終了していないと判定されたとき、又は前記放土判定部によって前記放土可能な状況にないと判定された場合には、前記操作装置の操作に拘わらず、前記手動運転を継続させることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の建設機械によれば、作業中の運転状態を、手動運転から自動運転又は自動運転から手動運転へ円滑に移行することができる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る建設機械の第１実施形態として挙げた油圧ショベルの構成を示す側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の要部の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図１の運転室の内部の構成を示す図である。
【図４】図１の油圧ショベルの作業形態の一例として挙げた掘削積込作業を説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の運搬動作の流れを示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業のリーチング動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の運搬動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業のリーチング動作の流れを示すフローチャートである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の運搬動作、放土動作、及びリーチング動作の流れを示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の運搬動作、放土動作、及びリーチング動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の掘削動作の流れを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の掘削動作の流れを示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第７実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の放土動作の流れを示すフローチャートである。
【図１４】本発明の第８実施形態に係る制御装置の処理動作を説明する図であり、掘削積込作業の放土動作の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明に係る建設機械を実施するための形態を図に基づいて説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
本発明に係る建設機械の第１実施形態は、例えば、図１に示す油圧ショベル１から構成されている。この油圧ショベル１は、車体の下部に配置され、左右に無端状に巻き掛けられた履帯２Ａが回動することで走行する走行体２と、この走行体２上に旋回フレーム５を介して旋回可能に設けられた旋回体３と、これらの走行体２と旋回体３との間に介在され、旋回体３を旋回させる旋回装置３Ａと、旋回体３の前方に取り付けられ、上下方向に回動して掘削等の作業を行う作業装置としてのフロント作業機４とを備えている。
【００１２】
旋回装置３Ａは、図２に示すように、旋回体３を駆動する旋回油圧モータ３ａと、この旋回油圧モータ３ａに設けられ、旋回体３の旋回角を検出する角度センサ３ａ１と、旋回油圧モータ３ａの右旋回圧力を検出する右旋回圧力センサ３ａ２と、旋回油圧モータ３ａの左旋回圧力を検出する左旋回圧力センサ３ａ３とを有している。
【００１３】
図１において、フロント作業機４は、基端が旋回フレーム５に回動可能に取り付けられ、上下方向に回動するブーム４Ａと、このブーム４Ａの先端に回動可能に取り付けられたアーム４Ｂと、このアーム４Ｂの先端に回動可能に取り付けられたバケット４Ｃとを有している。また、フロント作業機４は、旋回体３とブーム４Ａとを接続し、伸縮することによってブーム４Ａを回動させるブームシリンダ４ａと、ブーム４Ａとアーム４Ｂとを接続し、伸縮することによってアーム４Ｂを回動させるアームシリンダ４ｂと、アーム４Ｂとバケット４Ｃとを接続し、伸縮することによってバケット４Ｃを回動させるバケットシリンダ４ｃとを有している。
【００１４】
また、図２において、フロント作業機４は、ブームシリンダ４ａに設けられ、旋回体３とブーム４Ａとの回動角を検出する角度センサ４ａ１と、ブームシリンダ４ａのボトム圧力を検出するボトム圧力センサ４ａ２と、ブームシリンダ４ａのロッド圧力を検出するロッド圧力センサ４ａ３と、アームシリンダ４ｂに設けられ、ブーム４Ａとアーム４Ｂとの回動角を検出する角度センサ４ｂ１と、アームシリンダ４ｂのボトム圧力を検出するボトム圧力センサ４ｂ２と、アームシリンダ４ｂのロッド圧力を検出するロッド圧力センサ４ｂ３と、バケットシリンダ４ｃに設けられ、アーム４Ｂとバケット４Ｃとの回動角を検出する角度センサ４ｃ１と、バケットシリンダ４ｃのボトム圧力を検出するボトム圧力センサ４ｃ２と、バケットシリンダ４ｃのロッド圧力を検出するロッド圧力センサ４ｃ３とを有している。
【００１５】
図１において、旋回体３は、車体の前部に配置され、オペレータが搭乗する運転室（キャビン）７と、車体の後部に配置され、車体の重量のバランスを保つカウンタウェイト８と、これらの運転室７とカウンタウェイト８との間に配置され、後述のエンジン１１（図２参照）が内部に搭載されるエンジンルーム９とを備えている。
【００１６】
また、図２において、旋回体３は、駆動源としてのエンジン１１と、このエンジン１１の燃料噴射量を調整するガバナ１２と、エンジン１１の回転数を検出する回転数センサ１３と、上述した旋回油圧モータ３ａ、ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ４ｂ、及びバケットシリンダ４ｃ等の油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃへ供給する圧油の流れを制御する油圧制御弁１４とを備えている。
【００１７】
さらに、旋回体３は、エンジン１１の駆動力で動作し、油圧を発生する油圧源となる油圧ポンプ１５と、この油圧ポンプ１５の容量を調整するポンプ容量調節装置１６と、旋回体３の内部及び外部の機器との間で種々の信号の送受信を行い、車体の動作を制御する制御装置１７と、車体の周囲の環境を認識し、その認識結果を制御装置１７へ送信する環境認識装置１８とを備えている。
【００１８】
旋回体３の外部の機器として、例えば、車体の動作を遠隔的に指示する遠隔操作装置１９が油圧ショベル１から離れた場所に設置されており、遠隔操作装置１９及び制御装置１７には、無線機（図示せず）が内部にそれぞれ搭載されている。従って、これらの無線機によって遠隔操作装置１９と油圧ショベル１との間で信号の送受信が行われるようになっている。
【００１９】
運転室７は、オペレータが着座する運転席７Ａ（図３参照）と、各油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃの動作を含む車体の動作を指示する操作装置としての４本の操作レバー７ａ１〜７ａ４と、油圧ショベル１の動作に関する各種の情報を表示する表示装置７ｂと、操作レバー７ａ１〜７ａ４の操作状態、すなわち操作レバー７ａ１〜７ａ４の操作位置に応じた信号を出力する操作レバー状態検出部７ｃとを含んでおり、これらの操作レバー７ａ１〜７ａ４、表示装置７ｂ、及び操作レバー状態検出部７ｃは制御装置１７に接続されている。なお、運転室７には、操作レバー７ａ１〜７ａ４、表示装置７ｂ、及び操作レバー状態検出部７ｃの他に、例えば、エンジン１１を停止させるエンジン停止ボタン（図示せず）、及び制御装置１７の電源をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切替える電源スイッチ（図示せず）が設けられている。
【００２０】
図３は運転室７内の操作レバー７ａ１〜７ａ４及び表示装置７ｂの各構成を詳細に示す図である。
【００２１】
図３に示すように、操作レバー７ａ１〜７ａ４は、例えば、運転席７Ａに着座したオペレータが把持して車体の動作を手動で操作するものであり、これらの各操作レバー７ａ１〜７ａ４の操作信号は制御装置１７へ送信される。
【００２２】
操作レバー７ａ１は、運転席７Ａの前方左側に配置され、前後方向に操作されることにより、走行体２の左側の履帯２Ａを前後方向へ走行させる（左履帯前進／左履帯後退）。操作レバー７ａ２は、運転席７Ａの前方右側に配置され、前後方向に操作されることにより、走行体２の右側の履帯２Ａを前後方向へ走行させる（右履帯前進／右履帯後退）。
【００２３】
操作レバー７ａ３は、運転席７Ａの左側方に配置され、前後方向に操作されることにより、旋回装置３Ａを左右に旋回させたり（右旋回／左旋回）、左右方向に操作されることにより、アーム４Ｂを上下方向に回動させる（アーム伸ばし／アーム曲げ）。操作レバー７ａ４は、運転席７Ａの右側方に配置され、前後方向に操作されることにより、ブーム４Ａを上下方向に回動させたり（ブーム下げ／ブーム上げ）、左右方向に操作されることにより、バケット４Ｃを上下方向に回動させる（バケット掘削／バケット開放）。
【００２４】
表示装置７ｂは、制御装置１７から受信した情報を映し出すモニタ７ｂ１と、このモニタ７ｂ１の電源をＯＮ状態又はＯＦＦ状態に切替える電源スイッチ、及びこの電源スイッチがＯＮ状態のときにモニタ７ｂ１に映し出される映像を切替える切替スイッチ等の操作スイッチ７ｂ２とから構成されている。
【００２５】
一方、図２において、遠隔操作装置１９は、運転室７の操作レバー７ａ１〜７ａ４と同様の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４と、油圧ショベル１の動作に関する各種の情報を表示すると共に、環境認識装置１８の認識結果を表示して油圧ショベル１の周囲の環境の様子を提示する表示装置１９ｂと、操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作状態、すなわち操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作位置に応じた信号を出力する操作レバー状態検出部１９ｃとを含んでおり、これらの操作レバー１９ａ１〜１９ａ４、表示装置１９ｂ、及び操作レバー状態検出部１９ｃは制御装置１７に無線通信を介して接続されている。なお、遠隔操作装置１９には、操作レバー１９ａ１〜１９ａ４、表示装置１９ｂ、及び操作レバー状態検出部１９ｃの他に、例えば、非常時にエンジン１１を停止させる非常停止ボタン（図示せず）、及びエンジン１１の回転数を操作するエンジン操作部（図示せず）が設けられている。また、表示装置１９ｂの基本構成は、上述の運転室７の表示装置７ｂの構成と同じである。
【００２６】
油圧制御弁１４は、油圧ポンプ１５及び油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃとの間で油圧回路を構成し、図示されないが、外殻を形成するハウジング内でストロークすることにより、油圧ポンプ１５から吐出された圧油の流量及び方向を調整するスプールと、制御装置１７の指令信号の指令値に応じて、スプールのストローク量を変更する電磁比例弁とを有している。
【００２７】
油圧ポンプ１５は、可変容量機構として、例えば、斜板（図示せず）を有し、この斜板の傾転角が調整されることにより、吐出する圧油の流量を制御している。さらに、油圧ポンプ１５には、図示されないが、吐出された圧油の圧力を測定する吐出圧センサ、吐出された圧油の流量を測定する吐出流量センサ、及び油圧ポンプ１５の斜板の傾転角を測定する傾転角センサ等が設けられている。なお、油圧ポンプ１５は、可変容量型斜板式油圧ポンプである場合について説明するが、この場合に限らず、吐出する圧油の流量を制御する機能を有するものであれば、斜軸ポンプ等であっても良い。
【００２８】
ポンプ容量調節装置１６は、制御装置１７から出力される指令信号に基づいて、油圧ポンプ１５の容量（押しのけ容積）を調節するものである。具体的には、ポンプ容量調節装置１６は、油圧ポンプ１５の斜板を傾転可能に支持するレギュレータ１６Ａと、制御装置１７の指令信号の指令値に応じて、レギュレータ１６Ａに制御圧を加える電磁比例弁１６Ｂとを有している。レギュレータ１６Ａは、電磁比例弁１６Ｂから制御圧を受けると、この制御圧によって油圧ポンプ１５の斜板の傾転角を変更することにより、油圧ポンプ１５の容量（押しのけ容積）が調節され、油圧ポンプ１５のトルクを制御することができる。
【００２９】
制御装置１７は、運転室７、ガバナ１２、回転数センサ１３、油圧制御弁１４、油圧ポンプ１５、ポンプ容量調節装置１６、環境認識装置１８、遠隔操作装置１９、各角度センサ３ａ１，４ａ１〜４ｃ１、及び各圧力センサ３ａ２，３ａ３，４ａ２，４ａ３，４ｂ２，４ｂ３，４ｃ２，４ｃ３に接続されている。そして、制御装置１７は、ガバナ１２を調整してエンジン１１の回転数を制御したり、運転室７内の操作レバー７ａ１〜７ａ４又は遠隔操作装置１９内の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作信号を受信することにより、各操作レバー７ａ１〜７ａ４又は操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作信号に対する指令信号を油圧制御弁１４の電磁比例弁へ送信する。
【００３０】
従って、運転室７内のオペレータが操作レバー７ａ１〜７ａ４を操作したり、あるいは遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４を操作すると、制御装置１７から各操作レバー７ａ１〜７ａ４又は操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作信号に対する指令信号が油圧制御弁１４の電磁比例弁に入力されることにより、油圧制御弁１４のスプールの位置が切換えられ、油圧ポンプ１５から油圧制御弁１４を流通した圧油が油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃへ供給される。これにより、油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃが油圧ポンプ１５から油圧制御弁１４を介して供給された圧油によって駆動する。
【００３１】
環境認識装置１８は、油圧ショベル１が掘削する掘削物としての土砂の形状の認識、油圧ショベル１の周囲にある障害物の認識、後述のダンプトラック１０１（図４参照）の位置の認識、ダンプトラック１０１の荷台１０２（図４参照）への放土位置の認識、及び荷台１０２の積載状態の認識等を行う。また、環境認識装置１８は、例えば、車体に設けられ、車体の周囲を撮影する複数のカメラから構成され、これらのカメラで撮影された映像は遠隔操作装置１９の表示装置１９ｂに表示される。なお、環境認識装置１８は、カメラの代わりに、例えば、レーダ、ＧＰＳ等から構成されていてもよいし、これらのものと同様の効果が得られるものであれば、他のものであってもよい。また、環境認識装置１８は、上述した認識の全てを行わなくてもよく、上述した認識の一部を行うものであってもよい。
【００３２】
ここで、油圧ショベル１によって行われる掘削積込作業について、図４を参照して詳細に説明する。図４は油圧ショベル１が掘削した掘削物をダンプトラック１０１の荷台１０２に積載する様子を示す図である。
【００３３】
図４に示すように、掘削積込作業のサイクルとして、油圧ショベル１のバケット４Ｃで土砂を掘削する掘削動作Ａ、バケット４Ｃが掘削した土砂を保持した状態で、旋回体３が掘削位置からダンプトラック１０１の荷台１０２側へ旋回する運搬動作Ｂ、土砂をバケット４Ｃからダンプトラック１０１の荷台１０２へ落とす放土動作Ｃ、ダンプトラック１０１の荷台１０２側から旋回して掘削位置へ戻るリーチング動作Ｄがある。
【００３４】
ダンプトラック１０１は、荷台１０２の積載量が所定量に到達すると、積載した土砂を集積場所（図示せず）へ輸送する。そして、荷台１０２に何も積載されていない（空の）別のダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到着し、油圧ショベル１による上述の掘削積込作業が再度行われる。このように、掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄが繰り返して行われるので、掘削積込作業には生産性の向上が求められ、土砂をダンプトラック１０１の荷台１０２に効率良く積込む必要があり、オペレータの経験とスキルが要求される。
【００３５】
特に、掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄは、ダンプトラック１０１の荷台１０２や油圧ショベル１の周囲の障害物に接触させないように、オペレータが気を使う作業であるため、オペレータが慎重に操作レバー７ａ１〜７ａ４を操作すると、作業に時間を費やして生産性が低下する可能性がある。また、ダンプトラック１０１の荷台１０２に油圧ショベル１の旋回体３やフロント作業機４を接触させると、油圧ショベル１及びダンプトラック１０１が破損する可能性がある。
【００３６】
一方、オペレータが油圧ショベル１から離れた場所で遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４を操作して掘削積込作業を行う際に、表示装置１９ｂによって油圧ショベル１の周囲の環境の状況が提示されても、オペレータの操作に必要な情報が不足していたり、あるいは映像や信号の伝送遅れが発生した場合には、作業の効率が低下する可能性がある。
【００３７】
そこで、本発明の第１実施形態では、制御装置１７は、図２に示すように、掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄうち運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄを自動で操作する自動運転を行う自動運転制御部１７Ａと、運転室７の操作レバー７ａ１〜７ａ４又は遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４によって手動運転から自動運転（自動運転モード）へ移行するための所定の操作が行われたかどうかを判定する運転移行判定部としてのレバー操作判定部１７Ｂと、手動運転による掘削動作Ａが終了したかどうかを判定する掘削終了判定部１７Ｃと、フロント作業機４によって掘削された土砂を放土可能な状況にあるかどうかを判定する後述の放土判定部とを含んでいる。そして、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって上述の所定の操作が行われたと判定されたことを条件として車体の自動運転を実行するための制御を開始するようにしている。
【００３８】
具体的には、制御装置１７は、例えば、レバー操作判定部１７Ｂによって上述の所定の操作が行われたと判定され、さらに掘削終了判定部１７Ｃによって手動運転による掘削動作Ａが終了していると判定され、かつ放土判定部によって放土可能な状況にあると判定された後、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３が右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向（前後方向）へ操作されるまで手動運転を継続する。
【００３９】
一方、制御装置１７は、例えば、レバー操作判定部１７Ｂによって上述の所定の操作が行われたと判定されても、掘削終了判定部１７Ｃによって手動運転による掘削動作Ａが終了していないと判定されたとき、又は放土判定部によって放土可能な状況にないと判定されたとき、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作に拘わらず、手動運転を継続する。
【００４０】
自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果に基づいて、目標とする掘削位置や放土位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。そして、自動運転制御部１７Ａは、各油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃの角度センサ３ａ１，４ａ１〜４ｃ１及び圧力センサ３ａ２，３ａ３，４ａ２，４ａ３，４ｂ２，４ｂ３，４ｃ２，４ｃ３の検出信号をフィードバックし、油圧ショベル１の旋回体３及びフロント作業機４が演算した掘削位置や放土位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道で動作するように、油圧制御弁１４を介して各油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃを制御する。
【００４１】
レバー操作判定部１７Ｂは、上述の所定の操作として、例えば、操作レバー７ａ３を右旋回の操作方向（前方向）又は左旋回の操作方向（後ろ方向）へ動かして中立位置に戻す操作を予め設定された短時間で２回繰返す等の繰返し操作に対応する検出信号を運転室７の操作レバー状態検出部７ｃから受信したとき、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定する。これにより、車体の自動運転を開始するための装置を新たに設けなくて済むので、運転室７内のオペレータが操作レバー７ａ３を用いて油圧ショベル１の運転状態を手動運転から自動運転モードへ容易に移行させることができる。なお、レバー操作判定部１７Ｂは、この場合に限らず、例えば、他の操作レバー７ａ４の操作がない状態で、操作レバー７ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があったとき、自動運転モードへ移行する操作と判定してもよい。運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄでは、通常、操作レバー７ａ３，７ａ４を用いて旋回体３を右旋回又は左旋回させる操作と、ブーム４Ａを上下方向へ回動させる操作等を組み合わせた複合操作が行われる場合が多いので、操作レバー７ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作を自動運転モードへ移行する操作として判断することが可能である。
【００４２】
また、例えば、操作レバー７ａ３に自動ボタン（図示せず）を設け、オペレータがこの自動ボタンを押下しながら操作レバー７ａ３を右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ操作することにより、レバー操作判定部１７Ｂが、自動ボタンの操作信号を受信すると同時に、操作レバー７ａ３の操作に対応する検出信号を運転室７の操作レバー状態検出部７ｃから受信したとき、自動運転モードへ移行する操作と判定してもよい。これらの判定は、遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作についても同様である。以上のように、自動運転モードへ移行する所定の操作は、通常の運転では行われない操作レバー７ａ３の操作であることが望ましいが、操作レバー７ａ１〜７ａ４を用いた上記以外の他の操作であってもよい。
【００４３】
掘削終了判定部１７Ｃは、例えば、油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃの各圧力センサ３ａ２，３ａ３，４ａ２，４ａ３，４ｂ２，４ｂ３，４ｃ２，４ｃ３によって検出された圧力に基づいて、バケット４Ｃが掘削した際に地盤等から受ける反力を推定すると共に、油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃの各角度センサ３ａ１，４ａ１〜４ｃ１によって検出された角度に基づいて、バケット４Ｃの状態を測定する。そして、掘削終了判定部１７Ｃは、例えば、推定した反力が所定値より小さくなり、かつバケット４Ｃの開口面４Ｃ１（図１参照）が水平又は水平近傍（例えば、水平面に対する開口面４Ｃ１の傾きθが０度より大きく、かつ３０度未満）の状態になった場合に、手動運転による掘削動作Ａが終了したと判定する。なお、掘削終了判定部１７Ｃは、この場合に限らず、例えば、推定した反力が所定値より小さくなった場合、及びバケット４Ｃが水平又は水平近傍の状態になった場合のいずれかの場合に、手動運転による掘削動作Ａが終了したと判定してもよいし、同様の作用効果が得られれば、バケット４Ｃの高さで判定する等の他の構成を用いてもよい。
【００４４】
前述の放土判定部は、例えば、環境認識装置１８によるダンプトラック１０１の位置の認識結果に基づいて、放土対象としてのダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達しているかどうかを判定するダンプトラック到達判定部１７Ｄから成っている。このダンプトラック到達判定部１７Ｄは、例えば、環境認識装置１８であるカメラの映像から油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離を演算し、演算した距離が所定の距離未満であるとき、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していると判定し、演算した距離が所定の距離以上であるとき、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していないと判定する。従って、フロント作業機４が土砂を放土する際に、ダンプトラック到達判定部１７Ｄによってダンプトラック１０１が認識されていないと判定されると、手動運転が実施されるので、ダンプトラック１０１が認識されるまで放土動作Ｃを待機させることができる。これにより、土砂を目標とする放土位置へ適切に放土することができる。
【００４５】
このように構成される油圧ショベル１では、上述したように、油圧ショベル１の各油圧アクチュエータ３ａ，４ａ〜４ｃは油圧制御弁１４を介して制御装置１７によって制御される。この制御装置１７から油圧制御弁１４へ送信される指令信号は主に３系統あり、運転室７の操作レバー７ａ１〜７ａ４、遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４、及び自動運転制御部１７Ａに関するものである。これらの３系統の指令信号のうち、どの信号を用いて制御するかは制御装置１７によって選択される。そして、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作信号を受信して油圧ショベル１を操作する場合には手動運転となり、環境認識装置１８の認識結果を受信して油圧ショベル１を操作する場合には自動運転となる。
【００４６】
次に、油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる掘削動作Ａの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる運搬動作Ｂについて、図５を参照して詳細に説明する。
【００４７】
まず、レバー操作判定部１７Ｂは、運転室７の操作レバー７ａ３又は遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ３によって自動運転モードへ移行する操作が行われたかどうかを判定する（（ステップ（以下、Ｓと記す）５０１）。このとき、オペレータが操作レバー７ａ３，１９ａ３を右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を行わず、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われていないと判定すると（Ｓ５０１／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ５０１の処理動作が繰り返される。
【００４８】
Ｓ５０１において、オペレータが操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３を右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を短時間で２回繰返すことにより、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定すると（Ｓ５０１／ＹＥＳ）、掘削終了判定部１７Ｃは、手動運転による掘削動作Ａが終了したかどうかを判定する（Ｓ５０２）。このとき、地盤からの反力が所定値以上であり、又はバケット４Ｃの開口面４Ｃ１が水平面から大きく傾いている場合には、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了していないと判定し（Ｓ５０２／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ５０１からの処理動作が繰り返される。
【００４９】
このように、Ｓ５０１においてオペレータが操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３を用いて自動運転モードへ移行させる操作を行っても、掘削終了判定部１７Ｃによって掘削動作Ａが終了したと判定されるまで手動運転が実施され、掘削動作Ａの途中で油圧ショベル１が自動で動作することがないので、オペレータが作業の状況を判断しながら作業を進めることができ、掘削動作Ａが確実に終了してから次のＳ５０３の処理動作へ移ることができる。
【００５０】
Ｓ５０２において、地盤からの反力が所定値未満となり、かつバケット４Ｃの開口面４Ｃ１が水平又は水平近傍になった場合には、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了したと判定し（Ｓ５０２／ＹＥＳ）、ダンプトラック到達判定部１７Ｄは、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達しているかどうかを判定する（Ｓ５０３）。このとき、油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離が所定の距離以上であり、ダンプトラック到達判定部１７Ｄは、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していないと判定すると（Ｓ５０３／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ５０１からの処理動作が繰り返される。従って、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に停車している場合のみ、運搬動作Ｂへ移ることができるので、土砂を目標とする放土位置へ適切に放土することができる。なお、ダンプトラック到達判定部１７Ｄによってダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していないと判定された場合には、ダンプトラック１０１が停車していない旨の情報が表示装置７ｂ又は表示装置１９ｂに表示される。
【００５１】
Ｓ５０３において、油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離が所定の距離未満であり、ダンプトラック到達判定部１７Ｄは、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していると判定すると（Ｓ５０３／ＹＥＳ）、制御装置１７は、油圧ショベル１の運転状態を手動運転から自動運転モードへ移行させる（Ｓ５０４）。そして、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があるかどうかを判定する（Ｓ５０５）。このとき、制御装置１７は、例えば、Ｓ５０４において自動運転モードへ移行してから所定の時間内に、操作レバー７ａ３，１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作がないと判定すると（Ｓ５０５／ＮＯ）、自動運転を開始させずに手動運転へ移行し（Ｓ５０８）、Ｓ５０１からの処理動作が繰り返される。
【００５２】
Ｓ５０５において、制御装置１７は、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があると判定すると（Ｓ５０５／ＹＥＳ）、自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果を受信し、油圧ショベル１の周囲にある障害物の認識、ダンプトラック１０１の位置の認識、及びダンプトラック１０１の荷台１０２への放土位置の認識から目標とする放土位置、及び運搬動作Ｂにおけるブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。
【００５３】
自動運転制御部１７Ａは、フロント作業機４の動きが目標とする放土位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道と一致するように、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作信号に対応する指令信号を補正する。そして、自動運転制御部１７Ａは、補正した指令信号を油圧制御弁１４へ送信して自動運転を開始することにより、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作を支援しながら旋回体３を旋回させ、掘削した土砂をダンプトラック１０１の荷台１０２へ運搬する（Ｓ５０６）。尚、Ｓ５０４において、自動運転モードへ移行した状態では、右若しくは左旋回への操作以外の操作があった場合でも、手動運転に移行する。
【００５４】
これにより、仮にオペレータの作業の経験が浅くても、十分な作業量を確保できるので、運搬動作Ｂに対して高い効率性を得ることができる。しかも、運搬動作Ｂにおける自動運転は、オペレータが操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４を操作したときに限り行われるので、オペレータが意図したタイミングで作業を進行させることができ、オペレータに対する利便性を向上させることができる。なお、Ｓ５０６の自動運転制御部１７Ａによる自動運転では、自動運転が行われている旨の情報が表示装置７ｂ又は表示装置１９ｂに表示される。これにより、オペレータが違和感を覚えることなく、操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４を操作することができる。
【００５５】
次に、制御装置１７は、環境認識装置１８の認識結果を受信し、バケット４Ｃが目標とする放土位置に到達したかどうかを判定する（Ｓ５０７）。このとき、制御装置１７は、バケット４Ｃが目標とする放土位置に到達していないと判定すると（Ｓ５０７／ＮＯ）、Ｓ５０５からの処理動作が繰り返される。Ｓ５０７において、制御装置１７は、バケット４Ｃが目標とする放土位置に到達したと判定すると（Ｓ５０７／ＹＥＳ）、自動運転を停止させて手動運転へ移行し（Ｓ５０８）、Ｓ５０１からの処理動作が繰り返される。
【００５６】
次に、油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる放土動作Ｃの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われるリーチング動作Ｄについて、図６を参照して詳細に説明する。
【００５７】
まず、レバー操作判定部１７Ｂは、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３によって自動運転モードへ移行する操作が行われたかどうかを判定する（Ｓ６０１）。このとき、オペレータが操作レバー７ａ３，１９ａ３を右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を行わず、レバー操作判定部１７Ｂが自動運転モードへ移行する操作が行われていないと判定すると（Ｓ６０１／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ６０１の処理動作が繰り返される。
【００５８】
Ｓ６０１において、オペレータが操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３を右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を短時間で２回繰返すことにより、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定すると（Ｓ６０１／ＹＥＳ）、制御装置１７は、油圧ショベル１の運転状態を手動運転から自動運転モードへ移行させる（Ｓ６０２）。そして、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があるかどうかを判定する（Ｓ６０３）。このとき、制御装置１７は、例えば、Ｓ６０２において自動運転モードへ移行してから所定の時間内に、操作レバー７ａ３，１９ａ３の右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向への操作がないと判定すると（Ｓ６０３／ＮＯ）、自動運転を開始させずに手動運転へ移行し（Ｓ６０６）、Ｓ６０１からの処理動作が繰り返される。
【００５９】
Ｓ６０２において、制御装置１７は、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があると判定すると（Ｓ６０３／ＹＥＳ）、自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果を受信し、土砂の形状の認識、油圧ショベル１の周囲にある障害物の認識、ダンプトラック１０１の位置の認識から目標とする掘削位置を設定すると共に、運搬動作Ｂにおけるブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。なお、自動運転制御部１７Ａによって設定された掘削位置は、次回の処理動作において行われる掘削動作Ａの掘削推奨位置であり、土砂の形状や油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離等から設定される。
【００６０】
自動運転制御部１７Ａは、フロント作業機４の動きが目標とする掘削位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道と一致するように、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作信号に対応する指令信号を補正する。そして、自動運転制御部１７Ａは、補正した指令信号を油圧制御弁１４へ送信することにより、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作を支援しながら旋回体３を旋回させ、バケット４Ｃを掘削位置へ移動させる（Ｓ６０４）。これにより、上述した運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００６１】
次に、制御装置１７は、環境認識装置１８の認識結果を受信し、バケット４Ｃが目標とする掘削位置に到達したかどうかを判定する（Ｓ６０５）。このとき、制御装置１７は、バケット４Ｃが目標とする掘削位置に到達していないと判定すると（Ｓ６０５／ＮＯ）、Ｓ６０３からの処理動作が繰り返される。Ｓ６０５において、制御装置１７は、バケット４Ｃが目標とする掘削位置に到達したと判定すると（Ｓ６０５／ＹＥＳ）、自動運転を停止させて手動運転へ移行し（Ｓ６０６）、Ｓ６０１からの処理動作が繰り返される。
【００６２】
このように構成した本発明の第１実施形態によれば、オペレータが操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３を右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を短時間で２回繰返すことにより、油圧ショベル１の運転状態が手動運転から自動運転モードへ移行した後、操作レバー７ａ３，１９ａ３の操作の有無によって油圧ショベル１の自動運転を開始させたり、あるいは開始させないようにすることができる。このように、油圧ショベル１の掘削積込作業の運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄにおいて、車体を動かすための操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の操作だけで車体の運転状態を容易に切換えることができる。これにより、オペレータの負担を軽減しつつ、掘削積込作業中の運転状態を、手動運転から自動運転又は自動運転から手動運転へ円滑に移行できるので、作業効率を向上させることができる。
【００６３】
そして、本発明の第１実施形態は、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄを繰り返し行っても、自動運転制御部１７Ａによる自動運転によってオペレータの疲労を軽減することができる。また、オペレータが油圧ショベル１から離れた場所で操作レバー１９ａ１〜１９ａ４を操作して掘削積込作業の運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄを行う際に、オペレータの操作に必要な情報が不足していたり、あるいは映像や信号の伝送遅れが発生しても、自動運転制御部１７Ａによる自動運転によって作業効率を維持することができ、作業の安定した進行を図ることができる。以上より、本発明の第１実施形態は、油圧ショベル１の安定した動作を実現できるので、掘削積込作業の生産性を高めることができる。
【００６４】
なお、本発明の第１実施形態では、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する所定の操作が行われたと判定され、さらに掘削終了判定部１７Ｃによって手動運転による掘削動作Ａが終了していると判定され、かつダンプトラック到達判定部１７Ｄによってダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していると判定された後、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３が右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ操作されるまで手動運転を継続するようにした場合について説明したが、この場合に限らず、操作レバー７ａ１〜７ａ４又は操作レバー１９ａ１〜１９ａ４を用いた他の操作により、自動運転の開始の有無の決定をしてもよい。
【００６５】
例えば、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって上述の所定の操作が行われたと判定され、さらに掘削終了判定部１７Ｃによって手動運転による掘削動作Ａが終了していると判定され、かつダンプトラック到達判定部１７Ｄによってダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していると判定された後、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３が、右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向のうち、旋回体３の回転軸の周りにおいてフロント作業機４がダンプトラック１０１の荷台１０２がある方向、すなわち放土位置までの旋回体３の旋回距離が近い側に旋回する方向へ操作されると、自動運転を開始し、操作レバー７ａ３，１９ａ３が当該方向へ操作されなければ、自動運転を開始させずに手動運転へ移行してもよい。これにより、旋回体３が、右旋回の方向及び左旋回の方向のうち、オペレータが意図した方向と反対側の方向へ自動で旋回することを防止できるので、オペレータが違和感を覚えることなく、運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄを行うことができる。
【００６６】
この際、仮に油圧ショベル１の真後ろにダンプトラック１０１の荷台１０２がある場合には、制御装置１７は、例えば、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３が、右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向のいずれかの方向へ操作されると、自動運転を開始し、操作レバー７ａ３，１９ａ３が右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向へ操作されなければ、自動運転を開始させずに手動運転へ移行するとよい。
【００６７】
［第２実施形態］
本発明の第１実施形態では、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定されたとき、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３が右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ操作されるまで手動運転を継続する場合について説明した。これに対して、本発明の第２実施形態では、制御装置１７は、例えば、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定され、自動運転モードに移行した後、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかが操作されると、自動運転を停止させて自動運転から手動運転へ移行し、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４が操作されなければ、自動運転を継続させるようにしている。その他の第２実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【００６８】
以下、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる掘削動作Ａの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる運搬動作Ｂについて、図７を参照して詳細に説明する。なお、Ｓ７０１〜Ｓ７０４、Ｓ７０８、Ｓ７０９の処理動作については、上述した図５に示すＳ５０１〜Ｓ５０４、Ｓ５０７、Ｓ５０８の処理動作と同じであるので、重複する説明を省略している。
【００６９】
図７に示すように、Ｓ７０４の処理動作が行われると、自動運転制御部１７Ａは、油圧制御弁１４に対して指令信号を送信することにより、バケット４Ｃが障害物を避けながら旋回体３が旋回し、掘削した土砂をダンプトラック１０１の荷台１０２へ自動で運搬する（Ｓ７０５）。
【００７０】
次に、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があるかどうかを判定する（Ｓ７０６）。このとき、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があると判定すると（Ｓ７０６／ＹＥＳ）、Ｓ７０９の処理動作が行われる。これにより、運搬動作Ｂの自動運転中に作業を手動で行う必要が生じた場合に、オペレータが操作レバー７ａ１〜７ａ４又は操作レバー１９ａ１〜１９ａ４を操作して手動で油圧ショベル１を動かすことができるので、作業におけるオペレータの利便性を向上させることができる。
【００７１】
Ｓ７０６において、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作がないと判定すると（Ｓ７０６／ＮＯ）、自動運転制御部１７Ａは、指令信号を油圧制御弁１４へ送信し続けて自動運転を継続し（Ｓ７０７）、Ｓ７０８の処理動作が行われる。
【００７２】
次に、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる放土動作Ｃの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われるリーチング動作Ｄについて、図８を参照して詳細に説明する。なお、Ｓ８０１、Ｓ８０２、Ｓ８０６、Ｓ８０７の処理動作については、上述した図６に示すＳ６０１、Ｓ６０２、Ｓ６０５、Ｓ６０６の処理動作と同じであるので、重複する説明を省略している。
【００７３】
図８に示すように、Ｓ８０２の処理動作が行われると、自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果を受信し、土砂の形状の認識、油圧ショベル１の周囲にある障害物の認識、ダンプトラック１０１の位置の認識から目標とする掘削位置を設定すると共に、リーチング動作Ｄにおけるブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。なお、自動運転制御部１７Ａによって設定された掘削位置は、次回の処理動作において行われる掘削動作Ａの掘削推奨位置であり、土砂の形状や油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離等から設定される。
【００７４】
自動運転制御部１７Ａは、油圧制御弁１４に対して指令信号を送信することにより、バケット４Ｃが障害物を避けながら旋回体３が旋回し、バケット４Ｃを掘削位置へ移動させる（Ｓ８０３）。なお、Ｓ８０３の自動運転制御部１７Ａによる自動運転では、自動運転が行われている旨の情報が表示装置７ｂ又は表示装置１９ｂに表示される。これにより、オペレータが違和感を覚えることなく、自動運転が行われている間は操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４を操作しなくて済むので、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作に伴うオペレータの疲労を軽減すると共に、油圧ショベル１の安定した動作を実現することができる。
【００７５】
次に、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があるかどうかを判定する（Ｓ８０４）。このとき、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があると判定すると（Ｓ８０４／ＹＥＳ）、Ｓ８０７の処理動作が行われる。これにより、上述した第２実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００７６】
Ｓ８０４において、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作がないと判定すると（Ｓ８０４／ＮＯ）、自動運転制御部１７Ａは、指令信号を油圧制御弁１４へ送信し続けて自動運転を継続し（Ｓ８０５）、Ｓ８０６の処理動作が行われる。このように構成した本発明の第２実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７７】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、図５、図６に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄに対して自動運転を行ったのに対して、第３実施形態は、図９に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち運搬動作Ｂ、放土動作Ｃ、及びリーチング動作Ｄに対して自動運転を行うことである。その他の第３実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【００７８】
次に、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる掘削動作Ａの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる運搬動作Ｂ、放土動作Ｃ、及びリーチング動作Ｄについて、図９を参照して詳細に説明する。
【００７９】
図９に示すように、まず、制御装置１７は、自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる初回の運搬動作Ｂ、放土動作Ｃ、リーチング動作Ｄであるかどうかを判定する（Ｓ９０１）。ここで、初回とは、何も積み込まれていない（空の）ダンプトラック１０１の荷台１０２に土砂を最初に積み込むことである。制御装置１７は、荷台１０２に何も積み込まれていない（空の）ダンプトラック１０１に交替する度に、荷台１０２への積込回数をリセットして初回に設定する。
【００８０】
Ｓ９０１において、制御装置１７は、自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる初回の運搬動作Ｂ、放土動作Ｃ、リーチング動作Ｄであると判定すると（Ｓ９０１／ＹＥＳ）、レバー操作判定部１７Ｂは、運転室７の操作レバー７ａ３又は遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ３によって自動運転モードへ移行する操作が行われたかどうかを判定する（Ｓ９０２）。このとき、オペレータが操作レバー７ａ３，１９ａ３を右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を行わず、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われていないと判定すると（Ｓ９０２／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ９０１からの処理動作が繰り返される。
【００８１】
Ｓ９０１において、制御装置１７は、自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる初回の運搬動作Ｂ、放土動作Ｃ、リーチング動作Ｄでないと判定したり（Ｓ９０１／ＮＯ）、あるいはＳ９０２において、オペレータが操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３を右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を短時間で２回繰返すことにより、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定すると（Ｓ９０２／ＹＥＳ）、掘削終了判定部１７Ｃは、手動運転による掘削動作Ａが終了したかどうかを判定する（Ｓ９０３）。このとき、地盤からの反力が所定値以上であり、又はバケット４Ｃの開口面４Ｃ１が水平面から大きく傾いている場合には、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了していないと判定し（Ｓ９０３／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ９０１からの処理動作が繰り返される。
【００８２】
このように、Ｓ９０２においてオペレータが操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３を用いて自動運転モードへ移行させる操作を行っても、掘削終了判定部１７Ｃによって掘削動作Ａが終了したと判定されるまで手動運転が実施され、掘削動作Ａの途中で油圧ショベル１が自動で動作することがないので、オペレータが作業の状況を判断しながら作業を進めることができ、掘削動作Ａが確実に終了してから次のＳ９０３の処理動作へ移ることができる。
【００８３】
Ｓ９０３において、地盤からの反力が所定値未満となり、かつバケット４Ｃの開口面４Ｃ１が水平又は水平近傍になった場合には、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了したと判定し（Ｓ９０３／ＹＥＳ）、ダンプトラック到達判定部１７Ｄは、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達しているかどうかを判定する（Ｓ９０４）。このとき、油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離が所定の距離以上であり、ダンプトラック到達判定部１７Ｄは、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していないと判定すると（Ｓ９０４／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ９０１からの処理動作が繰り返される。
【００８４】
従って、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に停車している場合のみ、運搬動作Ｂへ移ることができるので、掘削物を目標とする放土位置へ適切に放土することができる。なお、ダンプトラック到達判定部１７Ｄによってダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していないと判定された場合には、ダンプトラック１０１が停車していない旨の情報が表示装置７ｂ又は表示装置１９ｂに表示される。
【００８５】
Ｓ９０４において、油圧ショベル１とダンプトラック１０１との距離が所定の距離未満であり、ダンプトラック到達判定部１７Ｄは、ダンプトラック１０１が油圧ショベル１の付近に到達していると判定すると（Ｓ９０４／ＹＥＳ）、制御装置１７は、油圧ショベル１の運転状態を手動運転から自動運転モードへ移行させる（Ｓ９０５）。そして、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があるかどうかを判定する（Ｓ９０６）。このとき、制御装置１７は、例えば、Ｓ９０５において自動運転モードへ移行してから所定の時間内に、操作レバー７ａ３，１９ａ３の右旋回の操作方向及び左旋回の操作方向への操作がないと判定すると（Ｓ９０６／ＮＯ）、自動運転を開始させずに手動運転へ移行し（Ｓ９０９）、Ｓ９０１からの処理動作が繰り返される。
【００８６】
Ｓ９０６において、制御装置１７は、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３の右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向への操作があると判定すると（Ｓ９０６／ＹＥＳ）、自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果を受信し、土砂の形状の認識、油圧ショベル１の周囲にある障害物の認識、ダンプトラック１０１の位置の認識、及びダンプトラック１０１の荷台１０２への放土位置の認識から目標とする放土位置と掘削位置、及び運搬動作Ｂとリーチング動作Ｄにおけるブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。
【００８７】
自動運転制御部１７Ａは、フロント作業機４の動きが目標とする放土位置と掘削位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道と一致するように、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作信号に対応する指令信号を補正する。そして、自動運転制御部１７Ａは、補正した指令信号を油圧制御弁１４へ送信して自動運転を開始し、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作を支援しながら旋回体３を旋回させることにより、掘削した土砂をダンプトラック１０１の荷台１０２へ運搬した後、バケット４Ｃが目標とする放土位置で土砂を落とし、再び旋回体３を旋回させてバケット４Ｃを掘削位置へ移動させる（Ｓ９０７）。これにより、上述した第１実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００８８】
次に、制御装置１７は、環境認識装置１８の認識結果を受信し、バケット４Ｃが目標とする掘削位置に到達したかどうかを判定する（Ｓ９０８）。このとき、制御装置１７は、バケット４Ｃが目標とする掘削位置に到達していないと判定すると（Ｓ９０８／ＮＯ）、Ｓ９０６からの処理動作が繰り返される。Ｓ９０８において、制御装置１７は、バケット４Ｃが目標とする掘削位置に到達したと判定すると（Ｓ９０８／ＹＥＳ）、自動運転を停止させて手動運転へ移行し（Ｓ９０９）、Ｓ９０１からの処理動作が繰り返される。
【００８９】
このように構成した本発明の第３実施形態によれば、上述した第１実施形態と同様の作用効果が得られる他、何も積み込まれていない（空の）ダンプトラック１０１の荷台１０２へ土砂を積み込む際には、レバー操作判定部１７Ｂによる自動運転モードへ移行する操作の有無の判定が必要となるが、放土動作Ｃが１度行われた２回目以降の処理動作では、荷台１０２が土砂で満杯になるまで、レバー操作判定部１７Ｂによる自動運転モードへ移行する操作の判定を行うことなくＳ９０３の処理動作を行うだけで済む。これにより、掘削積込作業中の運転状態を、手動運転から自動運転又は自動運転から手動運転へより円滑に移行できるので、掘削積込作業の生産性を十分に高めることができる。
【００９０】
［第４実施形態］
本発明の第３実施形態では、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定された後、操作レバー７ａ３又は操作レバー１９ａ３が右旋回の操作方向又は左旋回の操作方向へ操作されるまで手動運転を継続する場合について説明した。これに対して、本発明の第４実施形態では、制御装置１７は、例えば、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定され、自動運転モードへ移行した後、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかが操作されると、自動運転を停止させて自動運転モードから手動運転へ移行し、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４が操作されなければ、自動運転を継続させるようにしている。その他の第４実施形態の構成は、上述した第３実施形態の構成と同じであり、第３実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【００９１】
以下、本発明の第４実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる掘削動作Ａの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる運搬動作Ｂ、放土動作Ｃ、及びリーチング動作Ｄについて、図１０を参照して詳細に説明する。なお、Ｓ１００１〜Ｓ１００５、Ｓ１００９、Ｓ１０１０の処理動作については、上述した図９に示すＳ９０１〜Ｓ９０５、Ｓ９０８、Ｓ９０９の処理動作と同じであるので、重複する説明を省略している。
【００９２】
図１０に示すように、Ｓ１００５の処理動作が行われると、自動運転制御部１７Ａは、油圧制御弁１４に対して指令信号を送信することにより、バケット４Ｃが障害物を避けながら旋回体３が自動で旋回し、掘削した土砂をダンプトラック１０１の荷台１０２へ自動で運搬した後、バケット４Ｃが目標とする放土位置で土砂を自動で落とし、再び旋回体３が自動で旋回してバケット４Ｃを掘削位置へ移動させる（Ｓ１００６）。
【００９３】
次に、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があるかどうかを判定する（Ｓ１００７）。このとき、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があると判定すると（Ｓ１００７／ＹＥＳ）、Ｓ１０１０の処理動作が行われる。これにより、上述した第２実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【００９４】
Ｓ１００７において、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作がないと判定すると（Ｓ１００７／ＮＯ）、自動運転制御部１７Ａは、指令信号を油圧制御弁１４へ送信し続けて自動運転を継続し（Ｓ１００８）、Ｓ１００９の処理動作が行われる。このように構成した本発明の第４実施形態においても、上述した第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００９５】
［第５実施形態］
本発明の第５実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、図５、図６に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄに対して自動運転制御部１７Ａによる自動運転を行ったのに対して、第５実施形態は、図１１に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち掘削動作Ａに対して自動運転制御部１７Ａによる自動運転を行うことである。
【００９６】
この場合、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する所定の操作として、例えば、操作レバー７ａ４をバケット掘削の操作方向（左方向）へ動かして中立位置に戻す操作を予め設定された短時間で２回繰返す等の繰返し操作に対応する検出信号を運転室７の操作レバー状態検出部７ｃから受信したとき、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定する。なお、レバー操作判定部１７Ｂは、この場合に限らず、例えば、他の操作レバー７ａ３の操作がない状態で、操作レバー７ａ４のバケット掘削の操作方向への操作があったとき、自動運転モードへ移行する操作と判定してもよい。
【００９７】
また、例えば、操作レバー７ａ４に自動ボタン（図示せず）を設け、オペレータがこの自動ボタンを押下しながら操作レバー７ａ４をバケット掘削の操作方向へ操作することにより、レバー操作判定部１７Ｂが、自動ボタンの操作信号を受信すると同時に、操作レバー７ａ４の操作に対応する検出信号を運転室７の操作レバー状態検出部７ｃから受信したとき、自動運転モードへ移行する操作と判定してもよい。これらの判定は、遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作についても同様である。以上のように、自動運転モードへ移行する所定の操作は、通常の運転では行われない操作レバー７ａ３，７ａ４の操作であることが望ましいが、操作レバー７ａ１〜７ａ４を用いた上記以外の他の操作であってもよい。その他の第５実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【００９８】
次に、本発明の第５実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われるリーチング動作Ｄの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる掘削動作Ａについて、図１１を参照して詳細に説明する。
【００９９】
図１１に示すように、まず、レバー操作判定部１７Ｂは、運転室７の操作レバー７ａ４又は遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ４によって自動運転モードへ移行する操作が行われたかどうかを判定する（Ｓ１１０１）。このとき、オペレータが操作レバー７ａ４，１９ａ４をバケット掘削の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を行わず、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われていないと判定すると（Ｓ１１０１／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ１１０１の処理動作が繰り返される。
【０１００】
Ｓ１１０１において、オペレータが操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４をバケット掘削の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を短時間で２回繰返すことにより、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定すると（Ｓ１１０１／ＹＥＳ）、制御装置１７は、環境認識装置１８の認識結果を受信し、土砂の形状の認識に基づいて、掘削動作Ａの開始を許可するかどうか、すなわち掘削しても大丈夫であるかどうかを判定する（Ｓ１１０２）。このとき、制御装置１７は、掘削動作Ａの開始を許可しない、すなわち掘削しても大丈夫でないと判定すると（１１０２／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ１１０１の処理動作が繰り返される。
【０１０１】
Ｓ１１０２において、制御装置１７は、掘削動作Ａの開始を許可する、すなわち掘削しても大丈夫であると判定すると（Ｓ１１０２／ＹＥＳ）、制御装置１７は、油圧ショベル１の運転状態を手動運転から自動運転モードへ移行させる（Ｓ１１０３）。そして、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４のバケット掘削の操作方向への操作があるかどうかを判定する（Ｓ１１０４）。このとき、制御装置１７は、例えば、Ｓ１１０３において自動運転モードへの移行が行われてから所定の時間内に、操作レバー７ａ４，１９ａ４のバケット掘削の操作方向への操作がないと判定すると（Ｓ１１０４／ＮＯ）、自動運転を開始させずに手動運転へ移行し（Ｓ１１０７）、Ｓ１１０１からの処理動作が繰り返される。
【０１０２】
Ｓ１１０４において、制御装置１７は、操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４のバケット掘削の操作方向への操作があると判定すると（Ｓ１１０４／ＹＥＳ）、自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果を受信し、土砂の形状の認識から目標とする掘削位置、及び掘削動作Ａにおけるブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。自動運転制御部１７Ａは、フロント作業機４の動きが目標とする掘削位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道と一致するように、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作信号に対応する指令信号を補正する。
【０１０３】
そして、自動運転制御部１７Ａは、補正した指令信号を油圧制御弁１４へ送信して自動運転を開始することにより、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作を支援しながら土砂をバケット４Ｃで掘削する（Ｓ１１０５）。これにより、上述した第１実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【０１０４】
次に、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了したかどうかを判定する（Ｓ１１０６）。このとき、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了していないと判定すると（Ｓ１１０６／ＮＯ）、Ｓ１１０４からの処理動作が繰り返される。Ｓ１１０６において、掘削終了判定部１７Ｃは、掘削動作Ａが終了したと判定すると（Ｓ１１０６／ＹＥＳ）、自動運転を停止させて手動運転へ移行し（Ｓ１１０７）、Ｓ１１０１からの処理動作が繰り返される。このように構成した本発明の第５実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
［第６実施形態］
本発明の第５実施形態では、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定された後、操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４がバケット掘削の操作方向へ操作されるまで手動運転を継続する場合について説明した。これに対して、本発明の第６実施形態では、制御装置１７は、例えば、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定され、自動運転モードに移行した後、操作レバー７ａ３，７ａ４，１９ａ３，１９ａ４のいずれかが操作されると、自動運転を停止させて自動運転モードから手動運転へ移行し、操作レバー７ａ３，７ａ４，１９ａ３，１９ａ４が操作されなければ、自動運転を継続させるようにしている。その他の第６実施形態の構成は、上述した第５実施形態の構成と同じであり、第５実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【０１０６】
以下、本発明の第６実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われるリーチング動作Ｄの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる掘削動作Ａについて、図１２を参照して詳細に説明する。なお、Ｓ１２０１〜Ｓ１２０３、Ｓ１２０７、Ｓ１２０８の処理動作については、上述した図１１に示すＳ１１０１〜Ｓ１１０３、Ｓ１１０６、Ｓ１１０７の処理動作と同じであるので、重複する説明を省略している。
【０１０７】
図１２に示すように、Ｓ１２０３の処理動作が行われると、自動運転制御部１７Ａは、油圧制御弁１４に対して指令信号を送信することにより、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、及びバケット４Ｃが目標軌道に沿って動作し、土砂をバケット４Ｃによって自動で掘削する（Ｓ１２０４）。
【０１０８】
次に、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があるかどうかを判定する（Ｓ１２０５）。このとき、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があると判定すると（Ｓ１２０５／ＹＥＳ）、Ｓ１２０８の処理動作が行われる。これにより、上述した第２実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【０１０９】
Ｓ１２０５において、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作がないと判定すると（Ｓ１２０５／ＮＯ）、自動運転制御部１７Ａは、指令信号を油圧制御弁１４へ送信し続けて自動運転を継続し（Ｓ１２０６）、Ｓ１２０７の処理動作が行われる。このように構成した本発明の第６実施形態においても、上述した第５実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１１０】
［第７実施形態］
本発明の第７実施形態が前述した第１実施形態と異なるのは、第１実施形態は、図５、図６に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち運搬動作Ｂ及びリーチング動作Ｄに対して自動運転制御部１７Ａによる自動運転を行ったのに対して、第７実施形態は、図１３に示すように、油圧ショベル１の掘削積込作業の一連の動作Ａ〜Ｄのうち放土動作Ｃに対して自動運転制御部１７Ａによる自動運転を行うことである。
【０１１１】
この場合、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する所定の操作として、例えば、操作レバー７ａ４をバケット開放の操作方向（右方向）へ動かして中立位置に戻す操作を予め設定された短時間で２回繰返す等の繰返し操作に対応する検出信号を運転室７の操作レバー状態検出部７ｃから受信したとき、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定する。なお、レバー操作判定部１７Ｂは、この場合に限らず、例えば、他の操作レバー７ａ３の操作がない状態で、操作レバー７ａ４のバケット開放の操作方向への操作があったとき、自動運転モードへ移行する操作と判定してもよい。
【０１１２】
また、例えば、操作レバー７ａ４に自動ボタン（図示せず）を設け、オペレータがこの自動ボタンを押下しながら操作レバー７ａ４をバケット開放の操作方向へ操作することにより、レバー操作判定部１７Ｂが、自動ボタンの操作信号を受信すると同時に、操作レバー７ａ４の操作に対応する検出信号を操作レバー７ａ４の操作レバー状態検出部７ｃから受信したとき、自動運転モードへ移行する操作と判定してもよい。これらの判定は、遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ１〜１９ａ４の操作についても同様である。以上のように、自動運転モードへ移行する所定の操作は、通常の運転では行われない操作レバー７ａ３，７ａ４の操作であることが望ましいが、操作レバー７ａ１〜７ａ４を用いた上記以外の他の操作であってもよい。その他の第７実施形態の構成は、上述した第１実施形態の構成と同じであり、第１実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【０１１３】
次に、本発明の第７実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる運搬動作Ｂの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる放土動作Ｃについて、図１３を参照して詳細に説明する。
【０１１４】
図１３に示すように、まず、レバー操作判定部１７Ｂは、運転室７の操作レバー７ａ４又は遠隔操作装置１９の操作レバー１９ａ４によって自動運転モードへ移行する操作が行われたかどうかを判定する（Ｓ１３０１）。このとき、オペレータが操作レバー７ａ４，１９ａ４をバケット開放の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を行わず、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われていないと判定すると（Ｓ１３０１／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ１３０１の処理動作が繰り返される。
【０１１５】
Ｓ１３０１において、オペレータが操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４をバケット開放の操作方向へ動かして中立位置に戻す操作を短時間で２回繰返すことにより、レバー操作判定部１７Ｂは、自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定すると（Ｓ１３０１／ＹＥＳ）、制御装置１７は、環境認識装置１８の認識結果を受信し、ダンプトラック１０１の荷台１０２の位置の認識に基づいて、放土動作Ｃの開始を許可するかどうか、すなわち放土しても大丈夫であるかどうかを判定する（Ｓ１３０２）。このとき、制御装置１７は、放土動作Ｃの開始を許可しない、すなわち放土しても大丈夫でないと判定すると（１３０２／ＮＯ）、自動運転モードへ移行せずに手動運転の状態を保ち、Ｓ１３０１からの処理動作が繰り返される。
【０１１６】
Ｓ１３０２において、制御装置１７は、放土動作Ｃの開始を許可する、すなわち放土しても大丈夫であると判定すると（Ｓ１３０２／ＹＥＳ）、制御装置１７は、油圧ショベル１の運転状態を手動運転から自動運転モードへ移行させる（Ｓ１３０３）。そして、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４のバケット開放の操作方向への操作があるかどうかを判定する（Ｓ１３０４）。このとき、制御装置１７は、例えば、Ｓ１３０３において自動運転モードへの移行が行われてから所定の時間内に、操作レバー７ａ４，１９ａ４のバケット開放の操作方向への操作がないと判定すると（Ｓ１３０４／ＮＯ）、自動運転を開始させずに手動運転へ移行し（Ｓ１３０７）、Ｓ１３０１からの処理動作が繰り返される。
【０１１７】
Ｓ１３０４において、制御装置１７は、操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４のバケット開放の操作方向への操作があると判定すると（Ｓ１３０４／ＹＥＳ）、自動運転制御部１７Ａは、環境認識装置１８の認識結果を受信し、ダンプトラック１０１の荷台１０２の位置の認識から目標とする放土位置、及び放土動作Ｃにおけるブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道を演算する。自動運転制御部１７Ａは、フロント作業機４の動きが目標とする放土位置、及びブーム４Ａ、アーム４Ｂ、バケット４Ｃの目標軌道と一致するように、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作信号に対応する指令信号を補正する。
【０１１８】
そして、自動運転制御部１７Ａは、補正した指令信号を油圧制御弁１４へ送信して自動運転を開始することにより、オペレータの操作レバー７ａ３，７ａ４又は操作レバー１９ａ３，１９ａ４の操作を支援しながら土砂をバケット４Ｃからダンプトラック１０１の荷台１０２へ落とす（Ｓ１３０５）。これにより、上述した第１実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【０１１９】
次に、制御装置１７は、環境認識装置１８の認識結果を受信し、ダンプトラック１０１の荷台１０２の積載状態の認識から放土動作Ｃが終了したかどうかを判定する（Ｓ１３０６）。このとき、制御装置１７は、放土動作Ｃが終了していないと判定すると（Ｓ１３０６／ＮＯ）、Ｓ１３０４からの処理動作が繰り返される。Ｓ１３０６において、制御装置１７は、放土動作Ｃが終了したと判定すると（Ｓ１３０６／ＹＥＳ）、自動運転を停止させて手動運転へ移行し（Ｓ１３０７）、Ｓ１３０１からの処理動作が繰り返される。このように構成した本発明の第７実施形態においても、上述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２０】
［第８実施形態］
本発明の第７実施形態では、制御装置１７は、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定された後、操作レバー７ａ４又は操作レバー１９ａ４がバケット開放の操作方向へ操作されるまで手動運転を継続する場合について説明した。これに対して、本発明の第８実施形態では、制御装置１７は、例えば、レバー操作判定部１７Ｂによって自動運転モードへ移行する操作が行われたと判定され、自動運転モードに移行した後、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかが操作されると、自動運転を停止させて自動運転モードから手動運転へ移行し、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４が操作されなければ、自動運転を継続させるようにしている。その他の第８実施形態の構成は、上述した第７実施形態の構成と同じであり、第７実施形態の構成と同一の又は対応する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略している。
【０１２１】
以下、本発明の第８実施形態に係る油圧ショベル１の掘削積込作業のうち、手動運転が行われる運搬動作Ｂの後に自動運転制御部１７Ａによる自動運転が行われる放土動作Ｃについて、図１４を参照して詳細に説明する。なお、Ｓ１４０１〜Ｓ１４０３、Ｓ１４０７、Ｓ１４０８の処理動作については、上述した図１３に示すＳ１３０１〜Ｓ１３０３、Ｓ１３０６、Ｓ１３０７の処理動作と同じであるので、重複する説明を省略している。
【０１２２】
図１４に示すように、Ｓ１４０３の処理動作が行われると、制御装置１７の自動運転制御部１７Ａは、油圧制御弁１４に対して指令信号を送信することにより、ブーム４Ａ、アーム４Ｂ、及びバケット４Ｃが目標軌道に沿って動作し、土砂をバケット４Ｃからダンプトラック１０１の荷台１０２へ自動で落とす（Ｓ１４０４）。
【０１２３】
次に、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４からの操作信号の受信の有無を確認し、オペレータによる操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があるかどうかを判定する（Ｓ１４０５）。このとき、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４のいずれかの操作があると判定すると（Ｓ１４０５／ＹＥＳ）、Ｓ１４０８の処理動作が行われる。これにより、上述した第２実施形態の運搬動作Ｂと同様の作用効果を得ることができる。
【０１２４】
Ｓ１４０５において、制御装置１７は、操作レバー７ａ１〜７ａ４，１９ａ１〜１９ａ４の操作がないと判定すると（Ｓ１４０５／ＮＯ）、自動運転制御部１７Ａは、指令信号を油圧制御弁１４へ送信し続けて自動運転を継続し（Ｓ１４０６）、Ｓ１４０７の処理動作が行われる。このように構成した本発明の第８実施形態においても、上述した第７実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１２５】
なお、上述した本実施形態は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。
【０１２６】
また、本発明の第１〜第８実施形態では、掘削積込作業において、油圧ショベル１は、放土対象としてダンプトラック１０１の荷台１０２へ土砂を落とした場合について説明したが、この場合に限らず、放土対象として、例えば、予め定められた土砂の積載場等のダンプトラック１０１の荷台１０２以外の場所へ土砂を落としてもよい。
【符号の説明】
【０１２７】
１  油圧ショベル（建設機械）
３  旋回体
３ａ  旋回油圧モータ
４  フロント作業機（作業装置）
４Ａ  ブーム
４ａ  ブームシリンダ
４Ｂ  アーム
４ｂ  アームシリンダ
４Ｃ  バケット
４Ｃ１  開口面
４ｃ  バケットシリンダ
７  運転室
７ａ１〜７ａ４  操作レバー
７ｃ  操作レバー状態検出部
１１  エンジン
１４  油圧制御弁
１５  油圧ポンプ
１７  制御装置
１７Ａ  自動運転制御部
１７Ｂ  レバー操作判定部（運転移行判定部）
１７Ｃ  掘削終了判定部
１７Ｄ  ダンプトラック到達判定部（放土判定部）
１８  環境認識装置
１９  遠隔操作装置
１９ａ１〜１９ａ４  操作レバー
１９ｃ  操作レバー状態検出部
【図１】
0006373728.tif 000002
【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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