(57)【要約】  本発明の実施形態に係るショベル（１００）は、下部走行体（１）と、下部走行体（１）に旋回可能に搭載される上部旋回体（３）と、上部旋回体（３）に取り付けられるアタッチメントとしての掘削アタッチメントと、上部旋回体（３）に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置としてのコントローラ（３０）と、を備えている。コントローラ（３０）は、ショベル（１００）の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合に、自動制御を停止させるように構成されている。
2019151335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、ショベルの動きに関する情報、又は、周辺機械の状態に関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合に、自動制御を停止させるように構成されている、
ショベル。
【請求項２】
前記ショベルの動きに関する情報は、前記上部旋回体に搭載される操作装置に対する操作に関する情報であり、
前記制御装置は、前記操作装置が急激に操作された場合に、前記ショベルの動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示すと判定するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記自動制御は、自動正対制御又は自動複合旋回制御であり、
前記ショベルの動きに関する情報は、前記上部旋回体に搭載される旋回操作レバーに対する操作に関する情報であり、
前記制御装置は、前記自動制御によって実行される旋回とは逆の方向に前記上部旋回体を旋回させる操作が行われた場合に、前記ショベルの動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示すと判定するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記自動制御に関するスイッチを有し、
前記制御装置は、前記スイッチが操作されているときに、前記自動制御を実行するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記自動制御は、目標軌道に沿って作業部位を移動させる制御である、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に取り付けられる空間認識装置と、
前記上部旋回体の傾斜を検出する機体傾斜センサと、
前記上部旋回体に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記機体傾斜センサ又は前記空間認識装置の出力に基づいて自動制御を停止させるように構成されている、
ショベル。
【請求項７】
前記自動制御は、目標軌道に沿って作業部位を移動させる制御である、
請求項６に記載のショベル。
【請求項８】
ショベルによる自動制御が停止した時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを記憶し、前記記憶した時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを送信するショベルと、
前記時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを受信し、前記受信した姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを出力する管理装置と、を有する、
ショベルの管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ショベル及びショベルの管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アーム操作レバーが操作された場合にアームのみを動作させる手動制御モードと、アーム操作レバーが操作された場合にアームばかりでなくブーム及びバケットをも動作させる自動制御モードとを選択的に利用できる掘削機が知られている（特許文献１参照。）。この掘削機は、自動制御モードにおいて、予め設定された傾斜角を有する斜面に沿ってバケットが移動するようにアタッチメントを自動的に動かすことができる。具体的には、この掘削機は、アーム操作レバーの操作に応じてブーム及びバケットを自動的に動作させることでバケットの先端の直線運動を生じさせることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表平７−５０９２９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、掘削機は、通常、様々な動作環境で使用される。そのため、自動制御モード中であっても、掘削機を取り巻く動作環境は、予め想定していた動作環境とは異なる動作環境に変化する場合がある。この場合、上述の掘削機では、動作環境が変化したとしても自動制御モードでの動作が継続されてしまう。例えば、自動制御モード中の非常時にバケットを上り斜面に押し付けるべくアームを開くつもりで操作者がアーム操作レバーを操作した場合、掘削機は、バケットが上り斜面に沿って動くよう、アームの開きに応じてブームを自動的に上昇させてしまうおそれがある。この場合、操作者は、意図した通りにバケットを上り斜面に押し付けることができないおそれがある。【０００５】
そこで、自動制御中であっても、ショベルの動作環境が予め想定していた動作環境とは異なる動作環境に変化した場合には、自動制御による動作とは異なる動作をショベルに実行させることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、前記上部旋回体に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置と、を備え、前記制御装置は、ショベルの動きに関する情報、又は、周辺機械の状態に関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合に、自動制御を停止させるように構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、自動制御中であっても、ショベルの動作環境が予め想定していた動作環境とは異なる動作環境に変化した場合には、自動制御による動作とは異なる動作をショベルに実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。
【図２】図１のショベルの基本システムの構成例を示す図である。
【図３】図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。
【図４】コントローラにおける自動制御の実行に関する機能要素の関係の一例を示すブロック図である。
【図５】各種指令値を算出する機能要素の構成例を示すブロック図である。
【図６】非常停止機能が動作しない設定となっているショベルにおいて、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの油圧システムの状態を示す図である。
【図７】非常停止機能が動作しない設定となっているショベルにおいて、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す図である。
【図８】非常停止機能が動作する設定となっているショベルにおいて、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの油圧システムの状態を示す図である。
【図９】非常停止機能が動作する設定となっているショベルにおいて、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す図である。
【図１０】非常停止機能が動作する設定となっているショベルにおいて、自動掘削制御中にブーム下げ操作が行われたときの油圧システムの状態を示す図である。
【図１１】非常停止機能が動作する設定となっているショベルにおいて、自動掘削制御中にブーム下げ操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す図である。
【図１２】コントローラにおける自動制御の実行に関する機能要素の関係の別の一例を示すブロック図である。
【図１３】各種指令値を算出する機能要素の別の構成例を示すブロック図である。
【図１４】自動複合旋回制御中に旋回操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す、作業現場の上面図である。
【図１５】非常停止機能が動作する設定となっているショベルにおいて、上部旋回体３の右旋回中に左旋回操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す図である。
【図１６】電気式操作システムの構成例を示す図である。
【図１７】ショベルの管理システムの構成例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。ショベル１００の下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。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が取り付けられている。
【００１０】
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の掘削アタッチメントを構成している。そして、ブーム４はブームシリンダ７により駆動され、アーム５はアームシリンダ８により駆動され、バケット６はバケットシリンダ９により駆動される。
【００１１】
具体的には、ブーム操作レバーの傾倒に応じてブームシリンダ７が駆動され、アーム操作レバーの傾倒に応じてアームシリンダ８が駆動され、バケット操作レバーの傾倒に応じてバケットシリンダ９が駆動される。同様に、右走行レバーの傾倒に応じて右側走行用油圧モータ１Ｒ（図２参照。）が駆動され、左走行レバーの傾倒に応じて左側走行用油圧モータ１Ｌ（図２参照。）が駆動され、旋回操作レバーの傾倒に応じて旋回用油圧モータ２Ａ（図２参照。）が駆動される。このように、各レバーの操作に応じて対応するアクチュエータが駆動されることで、操作者の手動操作によるショベル１００の制御（以下、「手動制御」とする。）が実行される。
【００１２】
また、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が取り付けられている。
【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ように構成されている。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は加速度センサであり、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度（以下、「ブーム角度」とする。）を検出できる。ブーム角度は、例えば、ブーム４を最も下げたときに最小角度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。
【００１４】
アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は加速度センサであり、ブーム４に対するアーム５の回動角度（以下、「アーム角度」とする。）を検出できる。アーム角度は、例えば、アーム５を最も閉じたときに最小角度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。
【００１５】
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ように構成されている。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は加速度センサであり、アーム５に対するバケット６の回動角度（以下、「バケット角度」とする。）を検出できる。バケット角度は、例えば、バケット６を最も閉じたときに最小角度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。
【００１６】
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はそれぞれ、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、慣性計測ユニット、ジャイロセンサ、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせ等であってもよい。
【００１７】
上部旋回体３には運転室であるキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載されている。上部旋回体３には、コントローラ３０、表示装置４０、入力装置４２、音出力装置４３、記憶装置４７、緊急停止スイッチ４８、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、撮像装置Ｓ６、通信装置Ｔ１及び測位装置Ｐ１が取り付けられている。
【００１８】
コントローラ３０は、ショベル１００の駆動制御を行う制御装置として機能するように構成されている。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含むコンピュータで構成されている。コントローラ３０によって提供される各機能は、例えば、ＲＯＭに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。各機能は、例えば、操作者によるショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を含む。コントローラ３０に含まれるマシンガイダンス装置５０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能を実行できるように構成されている。
【００１９】
表示装置４０は様々な情報を表示するように構成されている。表示装置４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよく、専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。
【００２０】
入力装置４２は、操作者が各種情報をコントローラ３０に入力できるように構成されている。入力装置４２は、例えば、キャビン１０内に設置されたタッチパネル、ノブスイッチ及びメンブレンスイッチ等の少なくとも１つを含む。
【００２１】
音出力装置４３は、音情報を出力するように構成されている。音出力装置４３は、例えば、コントローラ３０に接続される車載スピーカであってもよく、ブザー等の警報器であってもよい。本実施形態では、音出力装置４３は、コントローラ３０からの指令に応じて様々な音情報を出力する。
【００２２】
記憶装置４７は、様々な情報を記憶するように構成されている。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に様々な機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に様々な機器を介して取得される情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される目標施工面に関するデータを記憶してもよい。目標施工面は、ショベル１００の操作者が設定したものであってもよく、施工管理者等が設定したものであってもよい。
【００２３】
緊急停止スイッチ４８は、ショベル１００の動きを停止させるためのスイッチとして機能するように構成されている。緊急停止スイッチ４８は、例えば、キャビン１０内で運転席に着座する操作者が操作できる位置に設置されたスイッチである。本実施形態では、緊急停止スイッチ４８は、キャビン１０内で操作者の足下に設置されている足踏みスイッチである。緊急停止スイッチ４８は、操作者によって操作されると、エンジン制御ユニットに対して指令を出力し、エンジン１１を停止させる。なお、緊急停止スイッチ４８は、運転席の周囲に設置されている手押しスイッチであってもよい。
【００２４】
機体傾斜センサＳ４は上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、仮想水平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する加速度センサである。機体傾斜センサＳ４は、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせであってもよく、慣性計測ユニット等であってもよい。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角（ロール角）及び左右軸回りの傾斜角（ピッチ角）を検出する。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、ショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点で互いに直交する。
【００２５】
撮像装置Ｓ６はショベル１００の周辺の画像を取得するように構成されている。本実施形態では、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方の空間を撮像する前カメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方の空間を撮像する左カメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方の空間を撮像する右カメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方の空間を撮像する後カメラＳ６Ｂを含む。
【００２６】
撮像装置Ｓ６は、例えば、ＣＣＤ又はＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮影した画像を表示装置４０に出力する。撮像装置Ｓ６は、空間認識装置Ｓ７として機能するように構成されていてもよい。空間認識装置Ｓ７は、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体を検知できるように構成される。物体は、例えば、人、動物、ショベル、機械又は建屋等の少なくとも１つである。空間認識装置Ｓ７は、空間認識装置Ｓ７又はショベル１００と空間認識装置Ｓ７が検知した物体との間の距離を算出できるように構成されていてもよい。空間認識装置Ｓ７は、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ又は赤外線センサ等であってもよい。
【００２７】
前カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、すなわちキャビン１０の内部に取り付けられている。但し、前カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、すなわちキャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。左カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、右カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、後カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。
【００２８】
通信装置Ｔ１は、ショベル１００の外部にある外部機器との通信を制御するように構成されている。本実施形態では、通信装置Ｔ１は、衛星通信網、携帯電話通信網、近距離無線通信網及びインターネット網等の少なくとも１つを介した外部機器との通信を制御する。
【００２９】
測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の位置を測定するように構成されている。測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きを測定できるように構成されていてもよい。測位装置Ｐ１は、例えばＧＮＳＳコンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。そのため、測位装置Ｐ１は、上部旋回体３の向きを検出する向き検出装置としても機能し得る。向き検出装置は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサであってもよい。また、上部旋回体３の位置及び向きは、旋回角速度センサＳ５によって測定されるように構成されていてもよい。
【００３０】
旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角度を検出或いは算出できるように構成されていてもよい。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ、ロータリエンコーダ又は慣性計測ユニット等であってもよい。
【００３１】
図２は、ショベル１００の基本システムの構成例を示すブロック図であり、機械的動力伝達ライン、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御ラインをそれぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。
【００３２】
ショベル１００の基本システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、コントローラ３０、比例弁３１及びシャトル弁３２等を含む。
【００３３】
エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。
【００３４】
メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給するように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【００３５】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。コントローラ３０は、例えば、吐出圧センサ２８及び操作圧センサ２９等の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。
【００３６】
パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６及び比例弁３１を含む油圧制御機器に作動油を供給するように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６及び比例弁３１等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。
【００３７】
コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。制御弁１７１〜１７６は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行用油圧モータ１Ｌ、右側走行用油圧モータ１Ｒ及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。旋回用油圧モータ２Ａは、電動アクチュエータとしての旋回用電動発電機であってもよい。
【００３８】
操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。本実施形態では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。操作装置２６のうちの少なくとも１つは、パイロットライン及びシャトル弁３２を介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。
【００３９】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００４０】
操作圧センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力の形で検出し、検出した値を操作データとしてコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。
【００４１】
比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する指令に応じて動作する電磁弁である。そして、比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
【００４２】
シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有するように構成されている。２つの入口ポートのうちの一方は操作装置２６に接続され、他方は比例弁３１に接続されている。出口ポートは、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。
【００４３】
この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。
【００４４】
次に、コントローラ３０に含まれているマシンガイダンス装置５０について説明する。マシンガイダンス装置５０は、例えば、マシンガイダンス機能を実行するように構成されている。本実施形態では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、目標施工面とアタッチメントの作業部位との間の距離等の作業情報を操作者に伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、記憶装置４７に予め記憶されている。そして、目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。操作者は、施工現場の任意の点を基準点として定め、目標施工面上の各点と基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してもよい。アタッチメントの作業部位は、例えば、バケット６の爪先又はバケット６の背面等である。マシンガイダンス装置５０は、表示装置４０及び音出力装置４３等の少なくとも１つを介して作業情報を操作者に伝えることでショベル１００の操作をガイドする。
【００４５】
マシンガイダンス装置５０は、操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を実行してもよい。例えば、マシンガイダンス装置５０は、操作者が手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置との間の距離が所定値で維持されるようにブーム４、アーム５及びバケット６の少なくとも１つを自動的に動作させてもよい。
【００４６】
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、コントローラ３０とは別に設けられた制御装置であってもよい。この場合、マシンガイダンス装置５０は、例えば、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等を含むコンピュータで構成される。そして、マシンガイダンス装置５０によって提供される各機能は、ＲＯＭ等に格納されたプログラムをＣＰＵが実行することで実現される。また、マシンガイダンス装置５０とコントローラ３０とはＣＡＮ等の通信ネットワークを通じて互いに通信可能に接続される。
【００４７】
具体的には、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、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等の少なくとも１つから情報を取得する。そして、マシンガイダンス装置５０は、例えば、取得した情報に基づいてバケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音及び光（画像表示）の少なくとも一方により、バケット６と目標施工面との間の距離の大きさをショベル１００の操作者に伝えるようにする。
【００４８】
また、マシンガイダンス装置５０は、手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を実行可能とするため、位置算出部５１、距離算出部５２、情報伝達部５３及び自動制御部５４を有する。
【００４９】
位置算出部５１は、対象の位置を算出するように構成されている。本実施形態では、位置算出部５１は、アタッチメントの作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部５１は、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。位置算出部５１は、バケット６の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット６の爪先の左端の座標点、及び、バケット６の爪先の右端の座標点を算出してもよい。この場合、機体傾斜センサＳ４の出力が利用されてもよい。
【００５０】
距離算出部５２は、２つの対象間の距離を算出するように構成されている。本実施形態では、距離算出部５２は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離を算出する。距離算出部５２は、ショベル１００が目標施工面に正対しているか否かをマシンガイダンス装置５０が判定できるよう、バケット６の爪先の左端及び右端のそれぞれの座標点と目標施工面との間の距離（例えば鉛直距離）を算出してもよい。
【００５１】
情報伝達部５３は、様々な情報をショベル１００の操作者に伝えるように構成されている。本実施形態では、情報伝達部５３は、距離算出部５２が算出した距離の大きさをショベル１００の操作者に伝える。具体的には、情報伝達部５３は、視覚情報及び聴覚情報を用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさをショベル１００の操作者に伝える。
【００５２】
例えば、情報伝達部５３は、音出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くしてもよい。情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低又は強弱等を変化させて鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の爪先が目標施工面よりも低い位置になった場合には警報を発してもよい。警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。
【００５３】
情報伝達部５３は、バケット６の爪先と目標施工面との間の鉛直距離の大きさを作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、例えば、撮像装置Ｓ６から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を画面に表示する。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像又はバーグラフインジケータの画像等を用いて鉛直距離の大きさを操作者に伝えるようにしてもよい。
【００５４】
自動制御部５４は、アクチュエータを自動的に動作させることで操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援するように構成されている。例えば、自動制御部５４は、操作者が手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標施工面とバケット６の爪先との間の距離が所定値で維持されるようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自動的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、アーム操作レバーを閉じ方向に操作するだけで、目標施工面とバケット６の爪先との間の距離を維持しながら、アーム５を閉じることができる。このような自動制御は、入力装置４２の１つである所定のスイッチが押されたときに実行されるように構成されていてもよい。すなわち、自動制御部５４は、所定のスイッチが押されたときに、ショベル１００の動作モードを手動制御モードから自動制御モードに切り換えてもよい。手動制御モードは、手動制御が実行される動作モードを意味し、自動制御モードは、自動制御が実行される動作モードを意味する。所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣスイッチ４２Ａ」とする。）であり、押しボタンスイッチとして操作レバーの把持部に配置されていてもよい。この場合、操作者は、ＭＣスイッチ４２Ａをもう一度押すことで、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードに切り換えてもよく、ＭＣスイッチ４２Ａとは別のスイッチであるマシンコントロール停止スイッチ（以下、「ＭＣ停止スイッチ４２Ｂ」とする。）を押すことでショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードに切り換えてもよい。ＭＣ停止スイッチ４２Ｂは、ＭＣスイッチ４２Ａに隣接して配置されていてもよく、別の操作レバーの把持部に配置されていてもよい。或いは、ＭＣ停止スイッチ４２Ｂは省略されてもよい。
【００５５】
或いは、このような自動制御は、ＭＣスイッチ４２Ａが押されているときに実行されるように構成されていてもよい。この場合、操作者は、例えば、アーム操作レバーの把持部にあるＭＣスイッチ４２Ａを押しながらアーム操作レバーをアーム閉じ方向に操作するだけで、目標施工面とバケット６の爪先との間の距離を維持しながらアーム５を閉じることができる。アームシリンダ８によるアーム閉じ動作に対応してブームシリンダ７及びバケットシリンダ９が自動的に追従して動くためである。また、操作者は、ＭＣスイッチ４２Ａから指を離すだけで自動制御を中止させることができる。以下では、目標施工面とバケット６の爪先との間の距離を維持しながら掘削アタッチメントを自動的に動作させる制御を自動制御（マシンコントロール機能）の一つである「自動掘削制御」と称する。
【００５６】
自動制御部５４は、ＭＣスイッチ４２Ａ等の所定のスイッチが押されたときに、上部旋回体３を目標施工面に正対させるべく旋回用油圧モータ２Ａを自動的に回転させてもよい。この場合、操作者は、所定のスイッチを押すだけで、若しくは、所定のスイッチを押した状態で旋回操作レバーを操作するだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。或いは、操作者は、所定のスイッチを押すだけで、上部旋回体３を目標施工面に正対させ、且つ、マシンコントロール機能を開始させること、すなわち、ショベル１００の状態を、自動制御を実行可能な状態にすることができる。以下では、上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御を自動制御（マシンコントロール機能）の一つである「自動正対制御」と称する。自動正対制御では、マシンガイダンス装置５０は、例えば、バケット６の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離と、バケット６の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離とが等しくなった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判定する。但し、マシンガイダンス装置５０は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合ではなく、すなわち左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判定してもよい。
【００５７】
自動制御部５４は、ＭＣスイッチ４２Ａ等の所定のスイッチが押されたときに、ブーム上げ旋回又はブーム下げ旋回を自動的に実行するように構成されていてもよい。この場合、操作者は、所定のスイッチを押すだけで、若しくは、所定のスイッチを押した状態で旋回操作レバーを操作するだけで、ブーム上げ旋回又はブーム下げ旋回を開始させることができる。以下では、ブーム上げ旋回又はブーム下げ旋回を自動的に開始させる制御を自動制御（マシンコントロール機能）の一つである「自動複合旋回制御」と称する。
【００５８】
本実施形態では、自動制御部５４は、各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調節することで各アクチュエータを個別に且つ自動的に動作させることができる。例えば、自動正対制御では、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づいて旋回用油圧モータ２Ａを動作させてもよい。具体的には、自動制御部５４は、所定のスイッチが押された状態で旋回操作レバーが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向に旋回操作レバーが操作されたか否かを判定する。例えば、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が大きくなる方向に上部旋回体３を旋回させるように旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、自動正対制御を実行しない。一方で、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が小さくなる方向に上部旋回体３を旋回させるように旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、自動正対制御を実行する。その結果、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回用油圧モータ２Ａを動作させることができる。その後、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回用油圧モータ２Ａを停止させる。或いは、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度（検出値）との角度差がゼロになるように旋回角度制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、所定の基準方向に関する上部旋回体３の前後軸の角度である。
【００５９】
自動制御部５４は、所定条件が満たされた場合に自動制御を停止させるように構成されていてもよい。「所定条件が満たされた場合」は、例えば、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合」を含んでいてもよい。以下では、所定条件が満たされた場合に自動制御を停止させる機能を「非常停止機能」と称する。
【００６０】
「ショベル１００の動きに関する情報」は、例えば、「操作装置２６に対する操作に関する情報」である。自動制御部５４は、例えば、操作装置２６が急激に操作された場合に、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示している」と判定するように構成されていてもよい。或いは、「ショベル１００の動きに関する情報」は、「上部旋回体３に搭載される旋回操作レバーに対する操作に関する情報」であってもよい。この場合、自動制御部５４は、例えば、自動制御としての自動正対制御又は自動複合旋回制御によって実行される旋回とは逆の方向に上部旋回体３を旋回させる操作が行われた場合に、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示している」と判定するように構成されていてもよい。そして、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示している」と判定した場合、自動制御部５４は、自動制御を停止させるように構成されていてもよい。
【００６１】
「所定条件が満たされた場合」は、例えば、「上部旋回体３の傾斜が所定の状態となった場合」等、「ショベル１００の不安定さが増大した場合」を含んでいてもよい。「上部旋回体３の傾斜が所定の状態となった場合」は、例えば、「上部旋回体３のピッチ角が所定角度となった場合」、「ピッチ角の変化速度（変化率）の絶対値が所定値以上となった場合」、及び、「ピッチ角の変化量が所定値以上となった場合」等を含む。ロール角についても同様である。この場合、自動制御部５４は、機体傾斜センサＳ４の出力に基づいて自動制御を停止させるように構成されていてもよい。具体的には、自動制御部５４は、機体傾斜センサＳ４の出力に基づいて上部旋回体３のピッチ角が所定角度となったことを検出した場合に、自動制御を停止させ、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り換えてもよい。
【００６２】
また、「所定条件が満たされた場合」は、例えば、「操作者の足下に設置された足踏みスイッチである緊急停止スイッチ４８が踏み込まれた場合」を含んでいてもよい。
【００６３】
次に図３を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図３は、図１のショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す。図３は、図２と同様に、機械的動力伝達ライン、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御ラインを、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。
【００６４】
油圧システムは、エンジン１１によって駆動される左メインポンプ１４Ｌから、左センターバイパス管路４０Ｌ又は左パラレル管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、且つ、エンジン１１によって駆動される右メインポンプ１４Ｒから右センターバイパス管路４０Ｒ又は右パラレル管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させている。左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒは、図２のメインポンプ１４に対応する。
【００６５】
左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。制御弁１７５Ｌ及び１７５Ｒは、図２の制御弁１７５に対応する。制御弁１７６Ｌ及び１７６Ｒは、図２の制御弁１７６に対応する。
【００６６】
制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左側走行用油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、左側走行用油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００６７】
制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右側走行用油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、右側走行用油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００６８】
制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００６９】
制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００７０】
制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００７１】
制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００７２】
制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００７３】
制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００７４】
左パラレル管路４２Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路４２Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
【００７５】
左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。右レギュレータ１３Ｒは、右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、右レギュレータ１３Ｒは、例えば、右メインポンプ１４Ｒの吐出圧に応じて右メインポンプ１４Ｒの斜板傾転角を調節することによって、右メインポンプ１４Ｒの吐出量を制御する。左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒは、図２のレギュレータ１３に対応する。左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。
【００７６】
左吐出圧センサ２８Ｌは、吐出圧センサ２８の一例であり、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。右吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。
【００７７】
ここで、図３の油圧システムで採用されるネガティブコントロール制御について説明する。
【００７８】
左センターバイパス管路４０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。右センターバイパス管路４０Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｒと作動油タンクとの間に右絞り１８Ｒが配置されている。右メインポンプ１４Ｒが吐出した作動油の流れは、右絞り１８Ｒで制限される。そして、右絞り１８Ｒは、右レギュレータ１３Ｒを制御するための制御圧を発生させる。右制御圧センサ１９Ｒは、制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００７９】
コントローラ３０は、制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。
【００８０】
具体的には、図３で示されるように、ショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路４０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油についても同様である。
【００８１】
上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機状態においては、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒのそれぞれにおける無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油が左センターバイパス管路４０Ｌで発生させるポンピングロス、及び、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油が右センターバイパス管路４０Ｒで発生させるポンピングロスを含む。また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒのそれぞれから必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに供給できる。
【００８２】
次に、アクチュエータを自動的に動作させる構成について説明する。ブーム操作レバー２６Ａは、操作装置２６の一例であり、ブーム４を操作するために用いられる。ブーム操作レバー２６Ａは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、ブーム操作レバー２６Ａは、ブーム上げ方向に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、ブーム操作レバー２６Ａは、ブーム下げ方向に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。
【００８３】
操作圧センサ２９Ａは、操作圧センサ２９の一例であり、ブーム操作レバー２６Ａに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、操作方向及び操作量（操作角度）等である。
【００８４】
比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、比例弁３１の一例であるブーム比例弁３１Ａを構成し、シャトル弁３２ＡＬ、３２ＡＲは、シャトル弁３２の一例であるブームシャトル弁３２Ａを構成する。比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が調節する電流指令に応じて動作する。コントローラ３０は、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調節する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が調節する電流指令に応じて動作する。コントローラ３０は、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調節する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
【００８５】
この構成により、コントローラ３０は、自動掘削制御の際には、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、ブーム４を自動的に上げることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、ブーム４を自動的に下げることができる。
【００８６】
アーム操作レバー２６Ｂは、操作装置２６の一例であり、アーム５を操作するために用いられる。アーム操作レバー２６Ｂは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、操作内容に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒのパイロットポートに作用させる。具体的には、アーム操作レバー２６Ｂは、アーム開き方向に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートとに作用させる。また、アーム操作レバー２６Ｂは、アーム閉じ方向に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートとに作用させる。
【００８７】
操作圧センサ２９Ｂは、操作圧センサ２９の一例であり、アーム操作レバー２６Ｂに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。
【００８８】
比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、比例弁３１の一例であるアーム比例弁３１Ｂを構成し、シャトル弁３２ＢＬ、３２ＢＲは、シャトル弁３２の一例であるアームシャトル弁３２Ｂを構成する。比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が調節する電流指令に応じて動作する。コントローラ３０は、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調節する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が調節する電流指令に応じて動作する。コントローラ３０は、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調節する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調節可能である。
【００８９】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、アーム５を自動的に閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、アーム５を自動的に開くことができる。
【００９０】
これにより、自動掘削制御においては、アーム操作レバー２６Ｂの操作量に応じて、アームシリンダ８及びブームシリンダ７が自動で動作することにより、作業部位の速度制御、若しくは、位置制御が実行される。
【００９１】
ショベル１００は、上部旋回体３を自動的に左旋回・右旋回させるための構成、バケット６を自動的に開閉させるための構成、及び、下部走行体１を自動的に前進・後進させるための構成を備えていてもよい。この場合、旋回用油圧モータ２Ａに関する油圧システム部分、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システム部分、左側走行用油圧モータ１Ｌの操作に関する油圧システム部分、及び、右側走行用油圧モータ１Ｒの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。
【００９２】
次に、図４を参照し、コントローラ３０による自動制御の詳細について説明する。図４は、コントローラ３０における自動制御の実行に関する機能要素Ｆ１〜Ｆ６の関係の一例を示すブロック図である。
【００９３】
コントローラ３０は、図４に示すように、自動制御の実行に関する機能要素Ｆ１〜Ｆ６を有する。機能要素は、ソフトウェアで構成されていてもよく、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成されていてもよい。
【００９４】
機能要素Ｆ１は、操作者による手動操作の傾向である操作傾向を分析するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１は、操作圧センサ２９が出力する操作データに基づいて操作傾向を分析し、その分析結果を操作データと共に出力する。操作傾向は、例えば、バケット６の爪先を直線的に機体に近づける操作傾向、バケット６の爪先を直線的に機体から遠ざける操作傾向、バケット６の爪先を直線的に上昇させる操作傾向、及び、バケット６の爪先を直線的に下降させる操作傾向等を含む。そして、機能要素Ｆ１は、現在の操作傾向が何れの操作傾向に合致するかを分析結果として出力する。
【００９５】
機能要素Ｆ２は、目標軌道を生成するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ２は、記憶装置４７に記憶されている設計データを参照し、法面仕上げ作業の際にバケット６の爪先が辿るべき軌道を生成する。
【００９６】
機能要素Ｆ３は、ショベル１００の動作モードを切り換えできるように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ３は、ＭＣスイッチ４２ＡからのＯＮ指令を受けたときに、ショベル１００の動作モードを手動制御モードから自動制御モードに切り換え、ＭＣ停止スイッチ４２ＢからのＯＦＦ指令を受けたときに、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードに切り換える。
【００９７】
また、機能要素Ｆ３は、機能要素Ｆ１の出力である操作傾向の分析結果に基づき、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードに切り換えてもよい。例えば、機能要素Ｆ３は、機能要素Ｆ１の出力である操作傾向の分析結果に基づき、上述のように「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示している」と判定した場合、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードに切り換えてもよい。
【００９８】
自動制御モードに切り換えられると、機能要素Ｆ１の出力である操作データと操作傾向の分析結果とは、機能要素Ｆ５に供給される。手動制御モードに切り換えられると、機能要素Ｆ１の出力のうちの操作データは、機能要素Ｆ６に供給される。
【００９９】
機能要素Ｆ４は、現在の爪先位置を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ４は、ブーム角度センサＳ１が検出したブーム角度αと、アーム角度センサＳ２が検出したアーム角度βと、バケット角度センサＳ３が検出したバケット角度γとに基づき、バケット６の爪先の座標点を現在の爪先位置として算出する。機能要素Ｆ４は、現在の爪先位置を算出する際に、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。
【０１００】
機能要素Ｆ５は、自動制御モードが選択されているときに、次の爪先位置を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ５は、自動制御モードが選択されているときに、機能要素Ｆ１が出力する操作データ及び操作傾向の分析結果と、機能要素Ｆ２が生成した目標軌道と、機能要素Ｆ４が算出した現在の爪先位置とに基づき、所定時間後の爪先位置を目標爪先位置として算出する。
【０１０１】
機能要素Ｆ６は、アクチュエータを動作させるための指令値を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ６は、自動制御モードが選択されているときには、現在の爪先位置を目標爪先位置に移動させるために、機能要素Ｆ５が算出した目標爪先位置に基づき、ブーム指令値α＊、アーム指令値β＊、及びバケット指令値γ＊のうちの少なくとも１つを算出する。
【０１０２】
また、機能要素Ｆ６は、手動制御モードが選択されているときには、操作データに応じたアクチュエータの動きを実現させるために、操作データに基づき、ブーム指令値α＊、アーム指令値β＊、及びバケット指令値γ＊のうちの少なくとも１つを算出する。
【０１０３】
機能要素Ｆ６は、自動制御モードが選択されている場合には、ブーム操作レバー２６Ａが操作されていないときであっても、必要に応じてブーム指令値α＊を算出する。ブーム４を自動的に動作させるためである。アーム５及びバケット６についても同様である。
【０１０４】
一方、機能要素Ｆ６は、手動制御モードが選択されている場合には、ブーム操作レバー２６Ａが操作されていないときにブーム指令値α＊を算出することはない。手動制御モードでは、ブーム操作レバー２６Ａが操作されない限り、ブーム４を動作させることはないためである。アーム５及びバケット６についても同様である。
【０１０５】
次に、図５を参照し、機能要素Ｆ６の詳細について説明する。図５は、各種指令値を算出する機能要素Ｆ６の構成例を示すブロック図である。
【０１０６】
コントローラ３０は、図５に示すように、指令値の生成に関する機能要素Ｆ１１〜Ｆ１３、Ｆ２１〜Ｆ２３及びＦ３１〜Ｆ３３を更に有する。機能要素は、ソフトウェアで構成されていてもよく、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアとハードウェアの組み合わせで構成されていてもよい。
【０１０７】
機能要素Ｆ１１〜Ｆ１３は、ブーム指令値α＊に関する機能要素であり、機能要素Ｆ２１〜Ｆ２３は、アーム指令値β＊に関する機能要素であり、機能要素Ｆ３１〜Ｆ３３は、バケット指令値γ＊に関する機能要素である。
【０１０８】
機能要素Ｆ１１、Ｆ２１及びＦ３１は、比例弁３１に対して出力される電流指令を生成するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１１は、ブーム比例弁３１Ａ（図３参照。）に対してブーム電流指令を出力し、機能要素Ｆ２１は、アーム比例弁３１Ｂ（図３参照。）に対してアーム電流指令を出力し、機能要素Ｆ３１は、バケット比例弁３１Ｃに対してバケット電流指令を出力する。
【０１０９】
機能要素Ｆ１２、Ｆ２２及びＦ３２は、スプール弁を構成するスプールの変位量を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１２は、ブームスプール変位センサＳ１１の出力に基づき、ブームシリンダ７に関する制御弁１７５を構成するブームスプールの変位量を算出する。機能要素Ｆ２２は、アームスプール変位センサＳ１２の出力に基づき、アームシリンダ８に関する制御弁１７６を構成するアームスプールの変位量を算出する。機能要素Ｆ２３は、バケットスプール変位センサＳ１３の出力に基づき、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４を構成するバケットスプールの変位量を算出する。
【０１１０】
機能要素Ｆ１３、Ｆ２３及びＦ３３は、作業体の回動角度を算出するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆ１３は、ブーム角度センサＳ１の出力に基づき、ブーム角度αを算出する。機能要素Ｆ２３は、アーム角度センサＳ２の出力に基づき、アーム角度βを算出する。機能要素Ｆ３３は、バケット角度センサＳ３の出力に基づき、バケット角度γを算出する。
【０１１１】
具体的には、機能要素Ｆ１１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成したブーム指令値α＊と機能要素Ｆ１３が算出したブーム角度αとの差がゼロになるように、ブーム比例弁３１Ａに対するブーム電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ１１は、ブーム電流指令から導き出される目標ブームスプール変位量と機能要素Ｆ１２が算出したブームスプール変位量との差がゼロになるように、ブーム電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ１１は、その調節後のブーム電流指令をブーム比例弁３１Ａに対して出力する。
【０１１２】
ブーム比例弁３１Ａは、ブーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、ブーム指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。制御弁１７５は、パイロット圧に応じてブームスプールを移動させ、ブームシリンダ７に作動油を流入させる。ブームスプール変位センサＳ１１は、ブームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ１２にフィードバックする。ブームシリンダ７は、作動油の流入に応じて伸縮し、ブーム４を上下動させる。ブーム角度センサＳ１は、上下動するブーム４の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ１３にフィードバックする。機能要素Ｆ１３は、算出したブーム角度αを機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０１１３】
機能要素Ｆ２１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成したアーム指令値β＊と機能要素Ｆ２３が算出したアーム角度βとの差がゼロになるように、アーム比例弁３１Ｂに対するアーム電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ２１は、アーム電流指令から導き出される目標アームスプール変位量と機能要素Ｆ２２が算出したアームスプール変位量との差がゼロになるように、アーム電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ２１は、その調節後のアーム電流指令をアーム比例弁３１Ｂに対して出力する。
【０１１４】
アーム比例弁３１Ｂは、アーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、アーム指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。制御弁１７６は、パイロット圧に応じてアームスプールを移動させ、アームシリンダ８に作動油を流入させる。アームスプール変位センサＳ１２は、アームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ２２にフィードバックする。アームシリンダ８は、作動油の流入に応じて伸縮し、アーム５を開閉させる。アーム角度センサＳ２は、開閉するアーム５の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ２３にフィードバックする。機能要素Ｆ２３は、算出したアーム角度βを機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０１１５】
同様に、機能要素Ｆ３１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成したバケット指令値γ＊と機能要素Ｆ３３が算出したバケット角度γとの差がゼロになるように、バケット比例弁３１Ｃに対するバケット電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ３１は、バケット電流指令から導き出される目標バケットスプール変位量と機能要素Ｆ３２が算出したバケットスプール変位量との差がゼロになるように、バケット電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ３１は、その調節後のバケット電流指令をバケット比例弁３１Ｃに対して出力する。
【０１１６】
バケット比例弁３１Ｃは、バケット電流指令に応じて開口面積を変化させ、バケット指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。制御弁１７４は、パイロット圧に応じてバケットスプールを移動させ、バケットシリンダ９に作動油を流入させる。バケットスプール変位センサＳ１３は、バケットスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ３２にフィードバックする。バケットシリンダ９は、作動油の流入に応じて伸縮し、バケット６を開閉させる。バケット角度センサＳ３は、開閉するバケット６の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ３３にフィードバックする。機能要素Ｆ３３は、算出したバケット角度γを機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０１１７】
上述のように、コントローラ３０は、作業体毎に、３段のフィードバックループを構成している。すなわち、コントローラ３０は、スプール変位量に関するフィードバックループ、作業体の回動角度に関するフィードバックループ、及び、爪先位置に関するフィードバックループを構成している。そのため、コントローラ３０は、自動制御の際に、バケット６の爪先の動きを高精度に制御できる。
【０１１８】
次に、図６〜図９を参照し、非常停止機能による効果について説明する。図６〜図９は、法面仕上げ作業中のショベル１００を支えている地面の一部ＬＰ（図７参照。）が崩壊したときのショベル１００の動きに関する。具体的には、下部走行体１の前端の下にある地面の一部ＬＰが崩壊してショベル１００が前傾したときに、ショベル１００の転倒を防止するために、操作者が反射的にアーム開き操作を行ったときのショベル１００の動きに関する。操作者は、アーム５を開くことでバケット６を法面に接触させてショベル１００の前傾を止めることを意図している。
【０１１９】
より具体的には、図６は、非常停止機能が動作しない設定となっているショベル１００において、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの油圧システムの状態を示す図であり、図３に対応する。図７は、非常停止機能が動作しない設定となっているショベル１００において、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す図であり、図１に対応する。
【０１２０】
非常停止機能が動作しない場合、油圧システムは、図６に示すように、ＭＣスイッチ４２Ａが押された状態でアーム操作レバー２６Ｂがアーム開き方向に操作されると、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートのそれぞれに作用するパイロット圧を増大させる。アームシリンダ８を収縮させてアーム５を開くためである。そのため、アーム５は、図７の矢印ＡＲ１で示すように、操作者の意図に沿って開く。
【０１２１】
このとき、コントローラ３０は、操作圧センサ２９Ｂの出力に基づき、アーム操作レバー２６Ｂがアーム開き方向に操作されたことを検出する。ショベル１００が前傾するにしたがい、バケット６の爪先は目標施工面へ接近する。このため、コントローラ３０は、バケット６の爪先が目標施工面よりも下方へ移動することを抑制するため、ブーム上げ動作を行う。具体的には、コントローラ３０は、比例弁３１ＡＬに対して制御指令を出力し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートのそれぞれに所定のパイロット圧を作用させる。アーム５の開きに応じてブームシリンダ７を伸長させてブーム４を上昇させるためである。そのため、ブーム４は、図７の矢印ＡＲ２で示すように、操作者の意図に反して上昇してしまう。そして、バケット６の爪先と目標施工面ＴＳとの鉛直距離は、図７に示すように、操作者の意図に反して値Ｄ１で維持されてしまう。すなわち、操作者は、バケット６を法面に接触させてショベル１００を支えることができない。その結果、ショベル１００は、図７の矢印ＡＲ３で示すように、更に前傾してしまう。
【０１２２】
一方、非常停止機能が動作する場合、コントローラ３０は、上述のように操作者の意図に反して掘削アタッチメントが自動的に動いてしまうのを防止できる。図８は、非常停止機能が動作する設定となっているショベル１００において、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの油圧システムの状態を示す図であり、図３に対応する。図９は、非常停止機能が動作する設定となっているショベル１００において、自動掘削制御中にアーム開き操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す図であり、図１に対応する。
【０１２３】
非常停止機能が動作する場合、油圧システムは、図８に示すように、アーム操作レバー２６Ｂがアーム開き方向に操作されると、非常停止機能が動作しない場合と同様に、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートのそれぞれに作用するパイロット圧を増大させる。アームシリンダ８を収縮させてアーム５を開くためである。そのため、アーム５は、図９の矢印ＡＲ４で示すように、操作者の意図に沿って開く。
【０１２４】
このとき、コントローラ３０は、操作圧センサ２９Ｂの出力に基づき、アーム操作レバー２６Ｂがアーム開き方向に操作されたことを検出する。そして、コントローラ３０は、自動制御を停止させるための所定条件が満たされたか否かを判定する。例えば、コントローラ３０は、アーム操作レバー２６Ｂのアーム開き方向への操作速度が所定速度を上回った場合に所定条件が満たされたと判定する。そして、所定条件が満たされたと判定した場合、コントローラ３０は、自動制御を停止させる。このように、コントローラ３０は、自動制御中であっても、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから手動制御モードへ切り換えることができる。
【０１２５】
自動制御を停止させた場合、コントローラ３０は、非常停止機能が動作しない場合と異なり、比例弁３１ＡＬに対して制御指令を出力しない。そのため、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートのそれぞれに所定のパイロット圧を作用させることもない。すなわち、アーム５の開きに応じてブームシリンダ７を伸長させることはなく、ブーム４を上昇させることもない。すなわち、ブーム４は、図９に示すように、操作者の意図に反して上昇することはない。その結果、バケット６の爪先と目標施工面ＴＳとの鉛直距離は、操作者の意図に沿う形で、アーム５が開くにつれて短縮され、アーム角度がある角度に達したときにゼロになる。すなわち、操作者は、図９に示すように、バケット６の爪先を法面に接触させ、ショベル１００の更なる前傾を止めることができる。
【０１２６】
次に、図１０及び図１１を参照し、非常停止機能による同様の効果について説明する。図１０及び図１１は、アーム閉じ操作による法面仕上げ作業中のショベル１００を支えている地面の一部ＬＰが崩壊したときのショベル１００の動きに関する。具体的には、下部走行体１の前端の下にある地面の一部ＬＰが崩壊してショベル１００が前傾したときに、ショベル１００の転倒を防止するために、操作者が反射的にブーム下げ操作を行ったときのショベル１００の動きに関する。操作者は、ブーム４を下げることでバケット６を法面に接触させてショベル１００の前傾を止めることを意図している。
【０１２７】
非常停止機能が動作する場合、操作者が反射的にアーム開き操作を行ったときと同様に、操作者が反射的にブーム下げ操作を行ったときにも、コントローラ３０は、操作者の意図に反して掘削アタッチメントが自動的に動いてしまうのを防止できる。図１０は、非常停止機能が動作する設定となっているショベル１００において、自動掘削制御中にブーム下げ操作が行われたときの油圧システムの状態を示す。図１１は、非常停止機能が動作する設定となっているショベル１００において、自動掘削制御中にブーム下げ操作が行われたときの掘削アタッチメントの動きを示す。
【０１２８】
コントローラ３０は、操作圧センサ２９Ａの出力に基づき、ブーム操作レバー２６Ａがブーム下げ方向に操作されたことを検出すると、自動制御を停止させるための所定条件が満たされたか否かを判定する。例えば、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａのブーム下げ方向への操作速度が所定速度を上回った場合に所定条件が満たされたと判定する。そして、所定条件が満たされたと判定した場合、コントローラ３０は、自動制御を停止させる。
【０１２９】
自動制御を停止させた場合、油圧システムは、図１０に示すように、ブーム操作レバー２６Ａがブーム下げ方向に操作されると、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用するパイロット圧を増大させる。ブームシリンダ７を収縮させてブーム４を下げるためである。そのため、ブーム４は、図１１の矢印ＡＲ５で示すように、操作者の意図に沿って下がる。ブーム４の下降に応じてアーム５が自動的に動くことはない。
【０１３０】
その結果、バケット６の爪先と目標施工面ＴＳとの間の距離は、操作者の意図に沿う形で、ブーム４が下がるにつれて短縮され、ブーム角度がある角度に達したときにゼロになる。すなわち、操作者は、図１１に示すように、バケット６の爪先を法面に接触させ、ショベル１００の更なる前傾を止めることができる。
【０１３１】
上述の構成では、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａ又はアーム操作レバー２６Ｂが急激に操作された場合に自動制御を停止させている。しかしながら、コントローラ３０は、機体傾斜センサＳ４の出力に基づき、上部旋回体３のピッチ角が所定角度以上となったことを検出した場合に自動制御を停止させてもよい。或いは、コントローラ３０は、キャビン１０内で操作者の足下に設置されている足踏みスイッチである緊急停止スイッチ４８が踏み込まれた場合に自動制御を停止させてもよい。或いは、コントローラ３０は、ＭＣ停止スイッチ４２Ｂが押された場合に自動制御を停止させてもよい。これらの場合においても、操作者は、例えば、アーム５を開くことで、或いは、ブーム４を下げることで、バケット６を法面に接触させてショベル１００の前傾を止めることができる。
【０１３２】
このように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられるアタッチメントとしての掘削アタッチメントと、上部旋回体３に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置としてのコントローラ３０と、を備えている。そして、コントローラ３０は、ショベル１００の動きに関する情報、又は、周辺機械の状態に関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合に、自動制御を停止させるように構成されている。ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合は、例えば、操作者の意図した通りにバケット６を上り斜面に押し付けることができないおそれがある場合に対応する。自動制御は、例えば、自動掘削制御であってもよい。自動制御は、例えば、目標軌道に沿って作業部位を移動させる制御であってもよい。この構成により、ショベル１００は、自動制御中であっても操作者の意に沿うように動くことができる。
【０１３３】
「ショベル１００の動きに関する情報」は、例えば、上部旋回体３に搭載される操作装置２６に対する操作に関する情報であってもよい。コントローラ３０は、例えば、操作装置２６が急激に操作された場合に、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示す」と判定するように構成されていてもよい。「操作装置２６が急激に操作された場合」は、例えば、操作装置２６としてのアーム操作レバーの単位時間当たりの操作量が所定値を上回った場合を含む。なお、アーム操作レバーの単位時間当たりの操作量は、例えば、アーム操作レバーの単位時間当たりの傾倒角度であってもよい。
【０１３４】
自動制御は、例えば、自動正対制御であってもよく、自動複合旋回制御であってもよい。そして、「ショベル１００の動きに関する情報」は、上部旋回体３に搭載される旋回操作レバーに対する操作に関する情報であってもよい。この場合、コントローラ３０は、自動制御によって実行される旋回とは逆の方向に上部旋回体３を旋回させる操作が行われた場合に、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示す」と判定するように構成されていてもよい。
【０１３５】
次に、図１２及び図１３を参照し、コントローラ３０による自動制御の詳細について説明する。図１２は、コントローラ３０における自動制御の実行に関する機能要素Ｆ１〜Ｆ６の関係の別の一例を示すブロック図であり、図４に対応している。図１３は、各種指令値を算出する機能要素Ｆ６の別の構成例を示すブロック図であり、図５に対応している。
【０１３６】
図１２の構成は、機能要素Ｆ２が空間認識装置Ｓ７の出力に基づいて目標軌道を生成する点、機能要素Ｆ４が旋回角度δを取得する点、及び、機能要素Ｆ６が旋回指令値δ＊を算出する点で図４の構成と異なるが、その他の点では図４の構成と同じである。また、図１３の構成は、旋回用油圧モータ２Ａの自動制御に関する機能要素を備える点で図５の構成と異なるが、その他の点では図５の構成と同じである。そのため、以下では、共通部分の説明が省略され、相違部分が詳説される。
【０１３７】
図１２及び図１３の例では、機能要素Ｆ２は、空間認識装置Ｓ７が検知する物体データに基づいてバケット６の爪先が辿るべき軌道を目標軌道として生成する。物体データは、例えば、ダンプトラックの位置及び形状等、ショベル１００の周囲に存在する物体に関する情報である。
【０１３８】
機能要素Ｆ４は、ブーム角度α、アーム角度β、及びバケット角度γと、旋回角速度センサＳ５の出力から算出される旋回角度δとに基づき、バケット６の爪先の座標点を現在の爪先位置として算出する。機能要素Ｆ４は、現在の爪先位置を算出する際に、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。
【０１３９】
機能要素Ｆ６は、自動制御モードが選択されているときには、現在の爪先位置を目標爪先位置に移動させるために、機能要素Ｆ５が算出した目標爪先位置に基づき、ブーム指令値α＊、アーム指令値β＊、バケット指令値γ＊、及び旋回指令値δ＊のうちの少なくとも１つを算出する。
【０１４０】
機能要素Ｆ４１〜Ｆ４３は、旋回指令値δ＊に関する機能要素である。具体的には、機能要素Ｆ４１は、旋回比例弁３１Ｄに対して旋回電流指令を出力する。機能要素Ｆ４２は、旋回スプール変位センサＳ１４の出力に基づき、旋回用油圧モータ２Ａに関する制御弁１７３を構成する旋回スプールの変位量を算出する。機能要素Ｆ４３は、旋回角速度センサＳ５の出力に基づき、旋回角度δを算出する。
【０１４１】
そして、機能要素Ｆ４１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成した旋回指令値δ＊と機能要素Ｆ４３が算出した旋回角度δとの差がゼロになるように、旋回比例弁３１Ｄに対する旋回電流指令を生成する。その際に、機能要素Ｆ４１は、旋回電流指令から導き出される目標旋回スプール変位量と機能要素Ｆ４２が算出した旋回スプール変位量との差がゼロになるように、旋回電流指令を調節する。そして、機能要素Ｆ４１は、その調節後の旋回電流指令を旋回比例弁３１Ｄに対して出力する。
【０１４２】
旋回比例弁３１Ｄは、旋回電流指令に応じて開口面積を変化させ、旋回指令電流の大きさに対応するパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。制御弁１７３は、パイロット圧に応じて旋回スプールを移動させ、旋回用油圧モータ２Ａに作動油を流入させる。旋回スプール変位センサＳ１４は、旋回スプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ４２にフィードバックする。旋回用油圧モータ２Ａは、作動油の流入に応じて回転し、上部旋回体３を旋回させる。旋回角速度センサＳ５は、旋回する上部旋回体３の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ３０の機能要素Ｆ４３にフィードバックする。機能要素Ｆ４３は、算出した旋回角度δを機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０１４３】
上述のように、図１２及び図１３におけるコントローラ３０は、ブーム角度α、アーム角度β、及びバケット角度γばかりでなく、旋回角度δに関しても、３段のフィードバックループを構成している。すなわち、コントローラ３０は、旋回スプール変位量に関するフィードバックループ、上部旋回体３の回動角度に関するフィードバックループ、及び、爪先位置に関するフィードバックループを構成している。そのため、コントローラ３０は、自動制御の際に、バケット６の爪先の動きを高精度に制御できる。
【０１４４】
次に、図１４及び図１５を参照し、自動複合旋回制御について説明する。図１４及び図１５は、ダンプトラックＤＴの荷台に土砂を積み込む作業での掘削アタッチメントの動きを示す。図１４は、作業現場の上面図である。図１５は、作業現場を＋Ｙ側から見たときの作業現場の側面図である。図１５は、明瞭化のため、ショベル１００（バケット６を除く。）の図示を省略している。
【０１４５】
図１４及び図１５における、実線で示す掘削アタッチメントは、掘削操作が完了したときの掘削アタッチメントの状態を示し、点線で示す掘削アタッチメントは、旋回操作が行われているときの掘削アタッチメントの状態を示し、一点鎖線で示す掘削アタッチメントは、排土操作が行われる直前の掘削アタッチメントの状態を示す。
【０１４６】
点Ｐ１１は、掘削操作が完了したときのバケット６の背面の中心点を示し、点Ｐ１２は、旋回操作が行われているときのバケット６の背面の中心点を示し、点Ｐ１３は、排土操作が行われる直前のバケット６の背面の中心点を示す。点Ｐ１１、点Ｐ１２、及び点Ｐ１３を結ぶ太い破線は、バケット６の背面の中心点が通る軌道を示す。排土操作は、バケット６内の土砂をダンプトラックＤＴの荷台に落とすための操作である。
【０１４７】
自動複合旋回制御では、自動制御部５４は、例えば、操作者が手動で旋回操作を行っている場合に、バケット６の背面の中心点が所定の軌道に沿って移動するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自動的に伸縮させる。所定の軌道は、例えば、ダンプトラックＤＴの位置及び形状等を含むダンプトラックＤＴに関する情報に基づいて算出される目標軌道である。周辺機械としてのダンプトラックＤＴに関する情報は、例えば、空間認識装置Ｓ７及び通信装置Ｔ１等の少なくとも１つの出力に基づいて取得される。この場合、操作者は、旋回操作レバーを操作するだけで、バケット６の背面の中心点を所定の軌道に沿って移動させることができる。すなわち、操作者は、旋回操作レバーを操作するだけで、掘削アタッチメントとダンプトラックＤＴとの接触を防止しながら、地面の近くにあったバケット６を、高さＨｄのダンプトラックＤＴの荷台の上に移動させることができる。或いは、操作者は、旋回操作レバーを操作するだけで、掘削アタッチメントとダンプトラックＤＴとの接触を防止しながら、高さＨｄのダンプトラックＤＴの荷台の上にあったバケット６を地面の近くに移動させることができる。なお、右旋回中（ブーム上げ旋回中）に利用される軌道は、左旋回中（ブーム下げ旋回中）に利用される軌道と同じであってもよく、異なっていてもよい。
【０１４８】
次に、自動複合旋回制御に関する非常停止機能について説明する。この非常停止機能は、例えば、ダンプトラックＤＴの荷台に土砂を積み込むためにショベル１００の操作者が右旋回操作を行っている際にダンプトラックＤＴが動き出したときに、操作者が反射的に左旋回操作を行ったときに動作する。具体的には、この非常停止機能は、例えば、停車していたダンプトラックＤＴが突然後進し始めたときに、ショベル１００とダンプトラックＤＴとの接触を防止するために、操作者が反射的に左旋回操作を行ったときに動作する。この場合、操作者は、右旋回中の上部旋回体３を逆方向である左方に旋回させることでバケット６の高さを維持したままバケット６をダンプトラックＤＴから遠ざけることを意図している。
【０１４９】
自動制御部５４は、例えば、旋回操作レバーが逆方向に急激に操作された場合に、「ショベル１００の動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示している」と判定し、自動複合旋回制御を停止させる。
【０１５０】
非常停止機能が動作しない場合、すなわち、自動複合旋回制御が停止されない場合、自動制御部５４は、旋回操作レバーが左方に急激に操作された場合であっても、バケット６の背面の中心点を所定の軌道に沿って移動させてしまうため、操作者の意図に反してバケット６の高さを低減させてしまう。図１５のクロスハッチングで示す図形は、高さが低減されたバケット６の位置を示している。すなわち、図１５は、点線で示す図形の高さにあったバケット６が、クロスハッチングで示す図形の高さまで下降することを示している。
【０１５１】
一方、非常停止機能が動作する場合、すなわち、自動複合旋回制御が停止された場合、自動制御部５４は、旋回操作レバーが左方に急激に操作された場合には、バケット６の背面の中心点を所定の軌道から逸脱させてバケット６を移動させることができる。そのため、自動制御部５４は、操作者の意図に反してバケット６の高さを低減させてしまうことなく、操作者の意図に沿って、バケット６の高さを維持したままバケット６を左方に移動させることができる。図１５の斜線ハッチングで示す図形は、高さを維持したまま左方に移動させられたバケット６の位置を示している。すなわち、図１５は、点線で示す図形の高さにあったバケット６が、同じ高さのまま、斜線ハッチングで示す図形の位置まで移動することを示している。
【０１５２】
このように、非常停止機能が動作する場合、操作者が反射的に左旋回操作を行ったときには、コントローラ３０は、操作者の意図に反して掘削アタッチメントが自動的に動いてしまうのを防止できる。
【０１５３】
コントローラ３０は、空間認識装置Ｓ７の出力に基づいてダンプトラックＤＴが動き出したこと（例えば後進し始めたこと）を検出するように構成されていてもよい。この場合、コントローラ３０は、各種センサの出力に基づき、現在実行されている作業が何れの作業であるかを特定した上で、作業毎に予め登録されている、その作業に関連する周辺機械の通常の状態に関する情報を取得する。そして、コントローラ３０は、例えば、現在実行されている作業が、ダンプトラックＤＴの荷台に土砂を積み込む積み込み作業であると特定できた場合、積み込み作業に関連する周辺機械であるダンプトラックＤＴの通常の状態が停止状態であるという情報を取得する。そして、積み込み作業の途中でダンプトラックＤＴが動き出した場合、コントローラ３０は、ダンプトラックＤＴが通常の状態とは異なる状態にあると判定できる。この判定結果に基づき、コントローラ３０は、自動制御を停止させることができる。
【０１５４】
また、ショベル１００の動作モードは、手動制御モード及び自動制御モードとは別に、停止モードを有していてもよい。この構成では、作業部位としてのバケット６の爪先がダンプトラックＤＴの荷台の上方にある領域以外の領域に存在する場合には、コントローラ３０は、ダンプトラックＤＴが動き出したことを検出したときに自動制御を停止させた上で、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから停止モードに切り換えてもよい。停止モードでは、コントローラ３０は、操作装置２６に対する操作の有無に関係なく、掘削操作が完了したときのバケット６の背面の中心点を示す点Ｐ１１とダンプトラックＤＴとの間の空間で作業部位の動きを停止させてもよい。ダンプトラックＤＴが停止するまで作業部位を待機させることで、すなわち、ダンプトラックＤＴが停止するまで作業部位の動きを強制的に停止させることで、作業部位とダンプトラックＤＴとの接触を防止するためである。
【０１５５】
このように、コントローラ３０は、積み込み作業の最中にダンプトラックＤＴが動き出したことを検出したときには、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから停止モードに切り換えてもよい。
【０１５６】
或いは、ショベル１００の動作モードは、手動制御モード及び自動制御モードとは別に、回避モードを有していてもよい。そして、コントローラ３０は、例えば、積み込み作業の最中にダンプトラックＤＴが動き出したことを検出した場合で、且つ、作業部位としてのバケット６の爪先がダンプトラックＤＴの荷台の上方にある領域内に存在する場合には、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから回避モードに切り換えてもよい。回避モードでは、コントローラ３０は、操作装置２６に対する操作の有無に関係なく、各種油圧アクチュエータを自動的に動作させることで、掘削操作が完了したときのバケット６の背面の中心点を示す点Ｐ１１とダンプトラックＤＴとの間の空間にバケット６の爪先を回避させてもよい。ダンプトラックＤＴが停止するまでは、ダンプトラックＤＴの荷台の上方にある領域内からその領域外に作業部位を強制的に移動させることで、作業部位とダンプトラックＤＴとの接触を防止するためである。
【０１５７】
このように、コントローラ３０は、積み込み作業の最中にダンプトラックＤＴが動き出したことを検出したときには、ショベル１００の動作モードを自動制御モードから回避モードに切り換えてもよい。
【０１５８】
ショベル１００は、ＭＣスイッチ４２Ａのような自動制御に関するスイッチを有していてもよい。この場合、コントローラ３０は、そのスイッチが操作されているときに自動制御を実行するように構成されていてもよい。
【０１５９】
また、図３に示した例では、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムが開示されている。例えば、ブーム操作レバー２６Ａに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５からリモコン弁２７Ａへ供給される作動油が、ブーム操作レバー２６Ａの傾倒によって開かれるリモコン弁２７Ａの開度に応じた流量で、制御弁１７５のパイロットポートに供給される。或いは、アーム操作レバー２６Ｂに関する油圧式パイロット回路では、パイロットポンプ１５からリモコン弁２７Ｂへ供給される作動油が、アーム操作レバー２６Ｂの傾倒によって開かれるリモコン弁２７Ｂの開度に応じた流量で、制御弁１７６のパイロットポートに供給される。
【０１６０】
但し、このような油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作システムではなく、電気式操作レバーを備えた電気式操作システムが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。
【０１６１】
電気式操作レバーを備えた電気式操作システムが採用された場合、コントローラ３０は、手動制御モードと自動制御モードとを容易に切り換えることができる。そして、コントローラ３０が手動制御モードを自動制御モードに切り換えた場合、複数の制御弁は、１つの電気式操作レバーのレバー操作量に対応する電気信号に応じて別々に制御されてもよい。
【０１６２】
図１６は、電気式操作システムの構成例を示す。具体的には、図１６の電気式操作システムは、ブーム操作システムの一例であり、主に、パイロット圧作動型のコントロールバルブ１７と、電気式操作レバーとしてのブーム操作レバー２６Ａと、コントローラ３０と、ブーム上げ操作用の電磁弁６０と、ブーム下げ操作用の電磁弁６２とで構成されている。図１６の電気式操作システムは、アーム操作システム及びバケット操作システム等にも同様に適用され得る。
【０１６３】
パイロット圧作動型のコントロールバルブ１７は、ブームシリンダ７に関する制御弁１７５（図２参照。）、アームシリンダ８に関する制御弁１７６（図２参照。）、及び、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４（図２参照。）等を含む。電磁弁６０は、パイロットポンプ１５と制御弁１７５の上げ側パイロットポートとを繋ぐ管路の流路面積を調節できるように構成されている。電磁弁６２は、パイロットポンプ１５と制御弁１７５の下げ側パイロットポートとを繋ぐ管路の流路面積を調節できるように構成されている。
【０１６４】
手動操作が行われる場合、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａの操作信号生成部が出力する操作信号（電気信号）に応じてブーム上げ操作信号（電気信号）又はブーム下げ操作信号（電気信号）を生成する。ブーム操作レバー２６Ａの操作信号生成部が出力する操作信号は、ブーム操作レバー２６Ａの操作量及び操作方向に応じて変化する電気信号である。
【０１６５】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａがブーム上げ方向に操作された場合、レバー操作量に応じたブーム上げ操作信号（電気信号）を電磁弁６０に対して出力する。電磁弁６０は、ブーム上げ操作信号（電気信号）に応じて流路面積を調節し、制御弁１７５の上げ側パイロットポートに作用するパイロット圧を制御する。同様に、コントローラ３０は、ブーム操作レバー２６Ａがブーム下げ方向に操作された場合、レバー操作量に応じたブーム下げ操作信号（電気信号）を電磁弁６２に対して出力する。電磁弁６２は、ブーム下げ操作信号（電気信号）に応じて流路面積を調節し、制御弁１７５の下げ側パイロットポートに作用するパイロット圧を制御する。
【０１６６】
自動制御を実行する場合、コントローラ３０は、例えば、ブーム操作レバー２６Ａの操作信号生成部が出力する操作信号の代わりに、補正操作信号（電気信号）に応じてブーム上げ操作信号（電気信号）又はブーム下げ操作信号（電気信号）を生成する。補正操作信号は、コントローラ３０が生成する電気信号であってもよく、コントローラ３０以外の外部の制御装置等が生成する電気信号であってもよい。
【０１６７】
また、ショベル１００が取得する情報は、図１７に示すようなショベルの管理システムＳＹＳを通じ、管理者及び他のショベルの操作者等と共有されてもよい。図１７は、ショベルの管理システムＳＹＳの構成例を示す概略図である。管理システムＳＹＳは、ショベル１００を管理するシステムである。本実施形態では、管理システムＳＹＳは、主に、ショベル１００、支援装置２００及び管理装置３００で構成される。管理システムＳＹＳを構成するショベル１００、支援装置２００及び管理装置３００は、それぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。図１７の例では、管理システムＳＹＳは、１台のショベル１００と、１台の支援装置２００と、１台の管理装置３００とを含む。
【０１６８】
支援装置２００は、典型的には携帯端末装置であり、例えば、施工現場にいる作業者等が携帯するノートＰＣ、タブレットＰＣ又はスマートフォン等のコンピュータである。支援装置２００は、ショベル１００の操作者が携帯するコンピュータであってもよい。但し、支援装置２００は、固定端末装置であってもよい。
【０１６９】
管理装置３００は、典型的には固定端末装置であり、例えば、施工現場外の管理センタ等に設置されるサーバコンピュータである。管理装置３００は、可搬性のコンピュータ（例えば、ノートＰＣ、タブレットＰＣ又はスマートフォン等の携帯端末装置）であってもよい。
【０１７０】
支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方（以下、「支援装置２００等」とする。）は、モニタと遠隔操作用の操作装置とを備えていてもよい。この場合、操作者は、遠隔操作用の操作装置を用いつつ、ショベル１００を操作する。遠隔操作用の操作装置は、例えば、無線通信ネットワーク等の通信ネットワークを通じ、コントローラ３０に接続される。
【０１７１】
上述のようなショベルの管理システムＳＹＳでは、ショベル１００のコントローラ３０は、自動制御を停止させた時刻及び場所等の少なくとも１つに関する情報を支援装置２００等に送信してもよい。その際、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６が撮像した画像である周辺画像を支援装置２００等に送信してもよい。周辺画像は、自動制御が停止した時点を含む所定期間に撮像された複数の周辺画像であってもよい。更に、コントローラ３０は、自動制御を停止させた時点を含む所定期間におけるショベル１００の作業内容に関するデータ、ショベル１００の姿勢に関するデータ、及び掘削アタッチメントの姿勢に関するデータ等の少なくとも１つに関する情報を支援装置２００等に送信してもよい。支援装置２００等を利用する管理者が、図９、図１１、図１４、及び図１５等で示すような作業現場に関する情報を入手できるようにするためである。すなわち、自動制御を停止させるような操作が行われた原因等を管理者が分析できるようにするためであり、更には、そのような分析結果に基づいて管理者がショベル１００の作業環境を改善できるようにするためである。
【０１７２】
このように、本発明の実施形態に係るショベル１００の管理システムＳＹＳは、ショベル１００による自動制御が停止した時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを記憶装置４７等に記憶し、記憶した時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを任意のタイミングで外部に送信するショベル１００と、ショベル１００が送信する時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを受信し、受信した姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを出力する管理装置３００と、を有している。姿勢は、例えば、自動制御が停止したときのショベル１００の姿勢、及び、自動制御が停止したときの掘削アタッチメントの姿勢の少なくとも１つである。管理装置３００は、例えば、ショベル１００のイラスト画像をモニタに表示させることで、管理者がショベル１００の姿勢を認識できるようにする。管理装置３００は、例えば、音声情報を出力させることで、管理者がショベル１００の姿勢を認識できるようにしてもよい。
【０１７３】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説された。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形及び置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。
【０１７４】
例えば、上述の実施形態では、コントローラ３０は、旋回用油圧モータ２Ａを自動的に動作させることで上部旋回体３を目標施工面に正対させるようにしている。但し、コントローラ３０は、旋回用電動発電機を自動的に動作させることで上部旋回体３を目標施工面に正対させるようにしてもよい。
【０１７５】
また、上述の実施形態では、操作データは、操作装置又は遠隔操作用の操作装置に応じて生成されるが、所定の動作プログラムにより自動的に生成されてもよい。
【０１７６】
また、コントローラ３０は、他のアクチュエータを動作させることで上部旋回体３を目標施工面に正対させるようにしてもよい。例えば、コントローラ３０は、左側走行用油圧モータ１Ｌ及び右側走行用油圧モータ１Ｒを自動的に動作させることで上部旋回体３を目標施工面に正対させるようにしてもよい。
【０１７７】
本願は、２０１８年１月３０日に出願した日本国特許出願２０１８−０１３９７０号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。
【符号の説明】
【０１７８】
１・・・下部走行体  １Ｌ・・・左側走行用油圧モータ  １Ｒ・・・右側走行用油圧モータ  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回用油圧モータ  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  １３・・・レギュレータ  １３Ｌ・・・左レギュレータ  １３Ｒ・・・右レギュレータ  １４・・・メインポンプ  １４Ｌ・・・左メインポンプ  １４Ｒ・・・右メインポンプ  １５・・・パイロットポンプ  １７・・・コントロールバルブ  １８Ｌ・・・左絞り  １８Ｒ・・・右絞り  １９Ｌ・・・左制御圧センサ  １９Ｒ・・・右制御圧センサ  ２６・・・操作装置  ２６Ａ・・・ブーム操作レバー  ２６Ｂ・・・アーム操作レバー  ２７Ａ、２７Ｂ・・・リモコン弁  ２８・・・吐出圧センサ  ２８Ｌ・・・左吐出圧センサ  ２８Ｒ・・・右吐出圧センサ  ２９、２９Ａ、２９Ｂ、２９Ｃ・・・操作圧センサ  ３０・・・コントローラ  ３１、３１ＡＬ、３１ＡＲ、３１ＢＬ、３１ＢＲ・・・比例弁  ３１Ａ・・・ブーム比例弁  ３１Ｂ・・・アーム比例弁  ３１Ｃ・・・バケット比例弁  ３１Ｄ・・・旋回比例弁  ３２、３２ＡＬ、３２ＡＲ、３２ＢＬ、３２ＢＲ・・・シャトル弁  ３２Ａ・・・ブームシャトル弁  ３２Ｂ・・・アームシャトル弁  ４０・・・表示装置  ４０Ｌ・・・左センターバイパス管路  ４０Ｒ・・・右センターバイパス管路  ４２・・・入力装置  ４２Ａ・・・ＭＣスイッチ  ４２Ｂ・・・ＭＣ停止スイッチ  ４２Ｌ・・・左パラレル管路  ４２Ｒ・・・右パラレル管路  ４３・・・音出力装置  ４７・・・記憶装置  ４８・・・緊急停止スイッチ  ５０・・・マシンガイダンス装置  ５１・・・位置算出部  ５２・・・距離算出部  ５３・・・情報伝達部  ５４・・・自動制御部  ６０、６２・・・電磁弁  １００・・・ショベル  １７１〜１７４、１７５Ｌ、１７５Ｒ、１７６Ｌ、１７６Ｒ・・・制御弁  ２００・・・支援装置  ３００・・・管理装置  Ｆ１〜Ｆ６、Ｆ１１〜Ｆ１３、Ｆ２１〜Ｆ２３、Ｆ３１〜Ｆ３３、Ｆ４１〜Ｆ４３・・・機能要素  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  Ｓ４・・・機体傾斜センサ  Ｓ５・・・旋回角速度センサ  Ｓ６・・・撮像装置  Ｓ６Ｂ・・・後カメラ  Ｓ６Ｆ・・・前カメラ  Ｓ６Ｌ・・・左カメラ  Ｓ６Ｒ・・・右カメラ  Ｓ７・・・空間認識装置  Ｓ１１・・・ブームスプール変位センサ  Ｓ１２・・・アームスプール変位センサ  Ｓ１３・・・バケットスプール変位センサ  Ｓ１４・・・旋回スプール変位センサ  Ｐ１・・・測位装置  Ｔ１・・・通信装置
【図１】
2019151335.tif 000003
【図２】
2019151335.tif 000004
【図３】
2019151335.tif 000005
【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】
2019151335.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2019151335.tif 000015
【図１４】
2019151335.tif 000016
【図１５】
2019151335.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月3日(2019.6.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、ショベルの動きに関する情報、又は、周辺機械の状態に関する情報が通常とは異なる傾向を示す場合に、自動制御を停止させるように構成されている、
ショベル。
【請求項２】
前記ショベルの動きに関する情報は、前記上部旋回体に搭載される操作装置に対する操作に関する情報であり、
前記制御装置は、前記操作装置が急激に操作された場合に、前記ショベルの動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示すと判定するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記自動制御は、自動正対制御又は自動複合旋回制御であり、
前記ショベルの動きに関する情報は、前記上部旋回体に搭載される旋回操作レバーに対する操作に関する情報であり、
前記制御装置は、前記自動制御によって実行される旋回とは逆の方向に前記上部旋回体を旋回させる操作が行われた場合に、前記ショベルの動きに関する情報が通常とは異なる傾向を示すと判定するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記自動制御に関するスイッチを有し、
前記制御装置は、前記スイッチが操作されているときに、前記自動制御を実行するように構成されている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記自動制御は、目標軌道に沿って作業部位を移動させる制御である、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、
前記上部旋回体に取り付けられる空間認識装置と、
前記上部旋回体の傾斜を検出する機体傾斜センサと、
前記上部旋回体に搭載される、自動制御を実行可能な制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記機体傾斜センサ又は前記空間認識装置の出力に基づいて自動制御を停止させるように構成されている、
ショベル。
【請求項７】
前記自動制御は、目標軌道に沿って作業部位を移動させる制御である、
請求項６に記載のショベル。
【請求項８】
ショベルによる自動制御が停止した時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを記憶し、前記記憶した時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを送信するショベルと、
前記時刻、場所、姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを受信し、前記受信した姿勢及び周辺画像の少なくとも１つを出力する管理装置と、を有する、
ショベルの管理システム。
【請求項９】
前記制御装置には、操作レバーの操作信号生成部が出力する第１の操作信号が入力され、
前記入力される第１の操作信号に基づき、制御弁のパイロット圧を制御する電磁弁へ第２の操作信号を出力する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項１０】
前記制御装置には、操作レバーの操作信号生成部が出力する第１の操作信号が入力され、
前記入力される第１の操作信号に基づき、制御弁のパイロット圧を制御する電磁弁へ第２の操作信号を出力する、
請求項６に記載のショベル。
【請求項１１】
操作者が反射的にアーム開き操作を行ったとき、又は、操作者が反射的にブーム下げ操作を行ったときに前記制御装置は自動制御を停止させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項１２】
操作者が反射的にアーム開き操作を行ったとき、又は、操作者が反射的にブーム下げ操作を行ったときに前記制御装置は自動制御を停止させる、
請求項６に記載のショベル。
【請求項１３】
前記目標軌道は、空間認識装置の出力に基づいて生成される、
請求項５に記載のショベル。
【請求項１４】
前記目標軌道は、前記空間認識装置の出力に基づいて生成される、
請求項７に記載のショベル。
【請求項１５】
前記目標軌道は、ダンプトラックの荷台に土砂を積み込む作業での掘削アタッチメントの動きに関する軌道である、
請求項７に記載のショベル。
【請求項１６】
前記制御装置は、旋回角度に基づいてフィードバック制御を行う、
請求項６に記載のショベル。
【国際調査報告】
2019151335.tif 000020
2019151335.tif 000021
2019151335.tif 000022
2019151335.tif 000023