(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た上部旋回体（３）と、下部走行体（１）を駆動する走行アクチュエータとしての走行油圧モータ（２Ｍ）と、上部旋回体（３）に設けられたコントローラ（３０）と、を有している。コントローラ（３０）は、目標位置に関する情報に基づいて走行油圧モータ（２Ｍ）を動作させるように構成されている。
2019189935.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た上部旋回体と、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、
前記制御装置は、目標位置に関する情報に基づいて前記走行アクチュエータを動作させる、
ショベル。
【請求項２】
現在位置を測定する測位装置と、
前記上部旋回体の向きと前記下部走行体の向きとの相対的な関係に関する情報を検出する向き検出装置と、を有し、
前記制御装置は、前記測位装置の出力と前記向き検出装置の出力とに基づいて前記走行アクチュエータに関する制御弁を動作させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
施工状況に関する情報を取得する情報取得装置を有し、
前記制御装置は、目標位置に関する情報と施工状況に関する情報とに基づいて走行ルートを設定し、該走行ルートに沿って前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記制御装置は、過去の走行軌跡に基づいて走行ルートを設定し、該走行ルートに沿って前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記上部旋回体の向きと前記下部走行体の向きとが揃った状態で前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
前記制御装置は、前記上部旋回体の向きと前記下部走行体の向きとが異なる状態で前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
前記目標位置は最終目標位置を含み、
前記最終目標位置までを複数の区間に分け、分けられた複数の区間毎に複数の目標位置が設定される、
請求項１に記載のショベル。
【請求項８】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記走行アクチュエータを動作させる速度指令生成部と、
生成した速度指令を制限する速度制限部と、を有する、
ショベル。
【請求項９】
モード設定部を有し、
前記制御装置は、前記モード設定部で設定されたモードに対応して前記速度指令を生成する、
請求項８に記載のショベル。
【請求項１０】
モード設定部を有し、
前記制御装置は、路面情報に基づいて前記速度指令を変更する、
請求項８に記載のショベル。
【請求項１１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、
異常検知センサと、を有し、
前記制御装置は、前記異常検知センサの出力に基づいて、前記走行アクチュエータを制動制御する、
ショベル。
【請求項１２】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されたアタッチメントと、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記アタッチメントの動作に対応して前記走行アクチュエータの目標位置を設定する、
ショベル。
【請求項１３】
前記目標位置は最終目標位置を含み、
前記最終目標位置までを複数の区間に分け、分けられた複数の区間毎に複数の目標位置が設定される、
請求項１２に記載のショベル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ショベルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、走行レバー及び走行ペダルを備えたショベルが知られている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／１５２７００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、上述のショベルでは、操作者は、ショベルを継続的に走行させる際に走行レバー及び走行ペダルの少なくとも１つを操作し続ける必要がある。そのため、上述のショベルは、走行操作に対する煩わしさを操作者に感じてしまうおそれがある。【０００５】
そこで、走行操作に対する煩わしさを低減できるショベルを提供することが望ましい。
【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た上部旋回体と、前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、前記制御装置は、目標位置に関する情報に基づいて前記走行アクチュエータを動作させる。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、走行操作に対する煩わしさを低減できるショベルが提供される。
【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のショベルの上面図である。
【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４Ａ】アームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図４Ｂ】ブームシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図４Ｃ】バケットシリンダの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図４Ｄ】旋回油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図５Ａ】左走行油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図５Ｂ】右走行油圧モータの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【図６】コントローラの機能ブロック図である。
【図７】設定画面の表示例を示す図である。
【図８】設定画面の別の表示例を示す図である。
【図９】法面作業を行うショベルの上面図である。
【図１０】コントローラの別の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】電気式操作システムの構成例を示す図である。
【図１２】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】
最初に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００について説明する。図１はショベル１００の側面図であり、図２はショベル１００の上面図である。
【００１０】
本実施形態では、ショベル１００の下部走行体１はクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍによって駆動される。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行油圧モータ２ＭＲによって駆動される。
【００１１】
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。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。
【００１２】
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。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である掘削アタッチメントＡＴを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。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は、アタッチメントアクチュエータを構成している。
【００１３】
ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度θ１を検出できる。ブーム角度θ１は、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度θ１は、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。
【００１４】
アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されている。そして、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度θ２を検出できる。アーム角度θ２は、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度θ２は、アーム５を最も開いたときに最大となる。
【００１５】
バケット６は、アーム５に対して回動可能に支持されている。そして、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。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度θ３を検出できる。バケット角度θ３は、バケット６を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度θ３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。
【００１６】
図１の実施形態では、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のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。
【００１７】
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン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。また、上部旋回体３には、空間認識装置７０、向き検出装置７１、測位装置７３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６、コントローラ３０、情報入力装置７２、表示装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、掘削アタッチメントＡＴが取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。
【００１８】
空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置７０は、空間認識装置７０又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されている。空間認識装置７０は、例えば、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る。本実施形態では、空間認識装置７０は、ＬＩＤＡＲであり、多数のレーザ光を多数の方向に発し、その反射光を受光することで、反射光から物体の距離及び方向を算出するように構成されている。空間認識装置７０としてのミリ波レーダ等が電磁波を物体に向けて発する場合についても同様である。具体的には、空間認識装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前方センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後方センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左方センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右方センサ７０Ｒを含む。上部旋回体３の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル１００に取り付けられていてもよい。
【００１９】
空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲を撮像するように構成されていてもよい。この場合、空間認識装置７０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、撮像した画像を表示装置Ｄ１に出力する。
【００２０】
空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。すなわち、空間認識装置７０は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも１つを識別できるように構成されていてもよい。例えば、空間認識装置７０は、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。更に、空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲の地形の種類を特定できるように構成されていてもよい。地形の種類は、例えば、穴、傾斜面、又は河川等である。更に、空間認識装置７０は、障害物の種類を特定できるように構成されていてもよい。障害物の種類は、例えば、電線、電柱、人、動物、車両、作業機材、建設機械、建造物、又は柵等である。更に、空間認識装置７０は、車両としてのダンプトラックの種類又はサイズ等を特定できるように構成されていてもよい。更に、空間認識装置７０は、ヘルメット、安全ベスト、若しくは作業服等を認識することにより、或いは、ヘルメット、安全ベスト、若しくは作業服等にある所定のマーク等を認識することにより、人を検知するように構成されていてもよい。更に、空間認識装置７０は、路面の状態を認識するように構成されていてもよい。具体的には、空間認識装置７０は、例えば、路面上に存在する物体の種類を特定するように構成されていてもよい。路面上に存在する物体の種類は、例えば、煙草、缶、ペットボトル、又は石等である。
【００２１】
向き検出装置７１は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置７１は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、ロータリエンコーダ、ロータリポジションセンサ等であってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置７１は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。
【００２２】
向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられているカメラが撮像した画像（入力画像）に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体１の画像を検出する。そして、向き検出装置７１は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体１の画像を検出することで、下部走行体１の長手方向を特定する。そして、上部旋回体３の前後軸の方向と下部走行体１の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体３の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。特に、クローラ１Ｃは上部旋回体３から突出しているため、向き検出装置７１は、クローラ１Ｃの画像を検出することで下部走行体１の長手方向を特定できる。この場合、向き検出装置７１は、コントローラ３０に統合されていてもよい。
【００２３】
情報入力装置７２は、ショベルの操作者がコントローラ３０に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン１０内に配置されているマイクロフォン等の音声入力装置であってもよい。また、情報入力装置７２は、通信装置であってもよい。この場合、操作者は、スマートフォン等の通信端末を介してコントローラ３０に情報を入力できる。
【００２４】
測位装置７３は、現在位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置７３は、ＧＮＳＳ受信機であり、上部旋回体３の位置を検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。測位装置７３は、ＧＮＳＳコンパスであってもよい。この場合、測位装置７３は、上部旋回体３の位置及び向きを検出できる。
【００２５】
機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
【００２６】
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。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
【００２７】
以下では、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及び旋回角速度センサＳ５の少なくとも１つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントＡＴの姿勢は、例えば、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のそれぞれの出力に基づいて検出される。
【００２８】
表示装置Ｄ１は、情報を表示する装置である。本実施形態では、表示装置Ｄ１は、キャビン１０内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置Ｄ１は、スマートフォン等の通信端末のディスプレイであってもよい。
【００２９】
音声出力装置Ｄ２は、音声を出力する装置である。音声出力装置Ｄ２は、キャビン１０内の操作者に向けて音声を出力する装置、及び、キャビン１０外の作業者に向けて音声を出力する装置の少なくとも１つを含む。通信端末に付属しているスピーカであってもよい。
【００３０】
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。
【００３１】
コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、各機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。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の手動操作を支援したり或いはショベル１００を自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。
【００３２】
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、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である。図３は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。
【００３３】
ショベル１００の油圧システムは、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等を含む。
【００３４】
図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路４０又はパラレル管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。
【００３５】
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、例えば、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の入力軸に連結されている。
【００３６】
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に供給でき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。
【００３７】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４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、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御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。
【００３８】
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を含む油圧制御機器に作動油を供給でき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。
【００３９】
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。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７５６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ように構成されている。制御弁１７１〜１７６は、例えば、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、左走行油圧モータ２ＭＬ、右走行油圧モータ２ＭＲ及び旋回油圧モータ２Ａを含む。
【００４０】
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。操作装置２６は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。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１つを含む。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できるように構成されている。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、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。但し、操作装置２６は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブ１７内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。
【００４１】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出でき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。
【００４２】
操作圧センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出でき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（操作圧）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。操作装置２６の操作の内容は、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。
【００４３】
メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、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、右メインポンプ１４Ｒは、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る。
【００４４】
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。
【００４５】
制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行油圧モータ２ＭＬ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。
【００４６】
制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行油圧モータ２ＭＲ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。
【００４７】
制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、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。具体的には、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。
【００５４】
操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。
【００５５】
左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。
【００５６】
具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。
【００５７】
右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。
【００５８】
具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。
【００５９】
走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。
【００６０】
吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、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。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。
【００６１】
操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の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。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。
【００６２】
同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の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。操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の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。操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の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。操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の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。操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の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。
【００６３】
コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。
【００６４】
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。そのため、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、この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。コントローラ３０は、この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、この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、この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。
【００６５】
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。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。
【００６６】
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、メインポンプ１４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、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路４０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、メインポンプ１４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確実に供給できる。
【００６７】
次に、図４Ａ〜図４Ｄ、図５Ａ、及び図５Ｂを参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図４Ａ〜図４Ｄ、図５Ａ、及び図５Ｂは、油圧システムの一部の図である。具体的には、図４Ａは、アームシリンダ８の操作に関する油圧システムの一部の図であり、図４Ｂは、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システムの一部の図である。図４Ｃは、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システムの一部の図であり、図４Ｄは、旋回油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システムの一部の図である。図５Ａは、左走行油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システムの一部の図であり、図５Ｂは、右走行油圧モータ２ＭＲの操作に関する油圧システムの一部の図である。
【００６８】
図４Ａ〜図４Ｄ、図５Ａ、及び図５Ｂに示すように、油圧システムは、比例弁３１、シャトル弁３２、及び比例弁３３を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ〜３１ＦＬ及び３１ＡＲ〜３１ＦＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ〜３２ＦＬ及び３２ＡＲ〜３２ＦＲを含み、比例弁３３は、比例弁３３ＡＬ〜３３ＦＬ及び３３ＡＲ〜３３ＦＲを含む。
【００６９】
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。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が出力する制御指令に応じて動作する。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。
【００７０】
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。２つの入口ポートのうちの１つは操作装置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。
【００７１】
比例弁３３は、比例弁３１と同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３は、操作装置２６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３３は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。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、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、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。
【００７２】
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。また、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る場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。
【００７３】
例えば、図４Ａに示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じた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。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）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に作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）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に作用させる。
【００７４】
左操作レバー２６ＬにはスイッチＮＳが設けられている。本実施形態では、スイッチＮＳは、押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＮＳは、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。
【００７５】
操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の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。
【００７６】
比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、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整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、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整する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲ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整可能である。
【００７７】
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３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬ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、アーム５を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３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲ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、アーム５を開くことができる。
【００７８】
比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から左操作レバー２６Ｌ、比例弁３３ＡＬ、及びシャトル弁３２ＡＬ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減圧する。比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から左操作レバー２６Ｌ、比例弁３３ＡＲ、及びシャトル弁３２ＡＲ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減圧する。比例弁３３ＡＬ、３３ＡＲ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整可能である。
【００７９】
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が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポート（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）に作用するパイロット圧を減圧し、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【００８０】
或いは、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁３１ＡＲを制御し、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７６の開き側のパイロットポート（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）に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁１７６を強制的に中立位置に戻すことで、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁３３ＡＬは省略されてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【００８１】
また、以下の図４Ｂ〜図４Ｄ、図５Ａ、及び図５Ｂを参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット６の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体１の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【００８２】
また、図４Ｂに示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じた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。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後方向）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、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前方向）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２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の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。
【００８４】
比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、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整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、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１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁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整する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲ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整可能である。
【００８５】
この構成により、コントローラ３０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３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬ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、ブーム４を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３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲ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、ブーム４を下げることができる。
【００８６】
また、図４Ｃに示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じた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。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向（左方向）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１７４の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット開き方向（右方向）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１７４の右側パイロットポートに作用させる。
【００８７】
操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の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３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７４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整する。比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７４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整する。比例弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【００８９】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット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３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるバケット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３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を開くことができる。
【００９０】
また、図４Ｄに示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じた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。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向（左方向）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１７３の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、右旋回方向（右方向）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１７３の右側パイロットポートに作用させる。
【００９１】
操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の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。
【００９２】
比例弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介して制御弁１７３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整する。比例弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介して制御弁１７３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整する。比例弁３１ＤＬ、３１ＤＲは、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【００９３】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を左旋回させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を右旋回させることができる。
【００９４】
また、コントローラ３０は、電流指令によって比例弁３１ＤＬ、比例弁３１ＤＲ、比例弁３３ＤＬ、及び比例弁３３ＤＲの少なくとも１つを制御することにより、上部旋回体３を目標施工面に正対させるために、アクチュエータの一例である旋回油圧モータ２Ａを自動的に回転或いは制動させてもよい。
【００９５】
例えば、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作にしたがい、アタッチメントの先端部（例えば、作業部位としてのバケット６の爪先又は背面等）を目標施工面（例えば、上り法面）の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、ショベル１００の旋回平面（旋回軸に垂直な仮想平面）に垂直なアタッチメント稼動面（アタッチメントの中心線を含む仮想平面）が、目標施工面の法線を含む状態（換言すれば、目標施工面の法線に沿う状態）である。
【００９６】
ショベル１００のアタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含む状態にない場合、すなわち、上部旋回体３が目標施工面に正対していない場合、ショベル１００は、アタッチメントの先端部を目標施工面の傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル１００は、目標施工面を適切に形成できない。この状況に対して、コントローラ３０は、自動的に旋回油圧モータ２Ａを回転させることで、上部旋回体３を目標施工面に正対させることができる。したがって、ショベル１００は、目標施工面を適切に形成できる。
【００９７】
コントローラ３０は、上述のような正対制御において、例えば、バケット６の爪先の左端と目標施工面との間の鉛直距離（以下、「左端鉛直距離」とする。）と、バケット６の爪先の右端と目標施工面との間の鉛直距離（以下、「右端鉛直距離」とする。）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。或いは、コントローラ３０は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合（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。その後、コントローラ３０は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ２Ａの制動制御により、旋回油圧モータ２Ａを減速させ且つ停止させる。
【００９８】
上述の例では、目標施工面に関する正対制御の事例が示されたが、正対制御の実行は、目標施工面に関する場合に限られることはない。例えば、正対制御は、仮置きの土砂をダンプトラックに積み込むための掬い取り動作の際に実行されてもよい。具体的には、コントローラ３０は、一回の掘削動作で所望の体積（目標掘削体積）分の土砂をバケット６内に取り込むためにバケット６の爪先が辿るべき軌道である目標掘削軌道を設定する。そして、コントローラ３０は、その目標掘削軌道に沿ってバケット６の爪先を移動させる際のアタッチメント稼動面に垂直な仮想平面に上部旋回体３を正対させてもよい。この場合、掬い取り動作の都度、目標掘削軌道は変更される。そのため、ショベル１００は、ダンプトラックの荷台に土砂を排土した後、新たに設定された目標掘削軌道に沿ってバケット６の爪先を移動させる際のアタッチメント稼動面に垂直な仮想平面に上部旋回体３を正対させる。
【００９９】
また、図５Ａに示すように、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７１のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、前進方向（前方向）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１７１の左側パイロットポートに作用させる。また、左走行レバー２６ＤＬは、後進方向（後方向）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１７１の右側パイロットポートに作用させる。
【０１００】
操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の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。
【０１０１】
比例弁３１ＥＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＥＬ及びシャトル弁３２ＥＬを介して制御弁１７１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整する。比例弁３１ＥＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＥＲ及びシャトル弁３２ＥＲを介して制御弁１７１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整する。比例弁３１ＥＬ、３１ＥＲは、制御弁１７１を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０１０２】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による左前進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＥＬ及びシャトル弁３２ＥＬを介し、制御弁１７１の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ１ＣＬを前進させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による左後進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＥＲ及びシャトル弁３２ＥＲを介し、制御弁１７１の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ１ＣＬを後進させることができる。
【０１０３】
また、図５Ｂに示すように、右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー２６ＤＲは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７２のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右走行レバー２６ＤＲは、前進方向（前方向）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１７２の右側パイロットポートに作用させる。また、右走行レバー２６ＤＲは、後進方向（後方向）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１７２の左側パイロットポートに作用させる。
【０１０４】
操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の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。
【０１０５】
比例弁３１ＦＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＦＬ及びシャトル弁３２ＦＬを介して制御弁１７２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整する。比例弁３１ＦＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＦＲ及びシャトル弁３２ＦＲを介して制御弁１７２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整する。比例弁３１ＦＬ、３１ＦＲは、制御弁１７２を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。
【０１０６】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による右前進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＦＬ及びシャトル弁３２ＦＬを介し、制御弁１７２の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ１ＣＲを前進させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右後進操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＦＲ及びシャトル弁３２ＦＲを介し、制御弁１７２の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ１ＣＲを後進させることができる。
【０１０７】
次に、図６を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。図６は、コントローラ３０の機能ブロック図である。図６の例では、コントローラ３０は、情報取得装置Ｅ１及びスイッチＮＳ等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１、表示装置Ｄ１及び音声出力装置Ｄ２等の少なくとも１つに制御指令を出力できるように構成されている。
【０１０８】
情報取得装置Ｅ１はショベル１００に関する情報を検出する。本実施形態では、情報取得装置Ｅ１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、ブームロッド圧センサ、ブームボトム圧センサ、アームロッド圧センサ、アームボトム圧センサ、バケットロッド圧センサ、バケットボトム圧センサ、ブームシリンダストロークセンサ、アームシリンダストロークセンサ、バケットシリンダストロークセンサ、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、空間認識装置７０、向き検出装置７１、情報入力装置７２、測位装置７３及び通信装置のうちの少なくとも１つを含む。情報取得装置Ｅ１は、例えば、ショベル１００に関する情報として、ブーム角度、アーム角度、バケット角度、機体傾斜角度、旋回角速度、ブームロッド圧、ブームボトム圧、アームロッド圧、アームボトム圧、バケットロッド圧、バケットボトム圧、ブームストローク量、アームストローク量、バケットストローク量、メインポンプ１４の吐出圧、操作装置２６の操作圧、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体に関する情報、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報、コントローラ３０に対して入力された情報、及び、現在位置に関する情報のうちの少なくとも１つを取得する。また、情報取得装置Ｅ１は、他の機械（建設機械又は現場情報取得用の飛行体等）から情報を入手してもよい。
【０１０９】
コントローラ３０は、設定部３０Ａ及び自律制御部３０Ｂを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。
【０１１０】
設定部３０Ａは、操作者による各種情報の設定を支援するように構成されている。本実施形態では、設定部３０Ａは、ショベル１００を自律的に走行させる際に必要な情報の操作者による設定を支援するように構成されている。
【０１１１】
例えば、設定部３０Ａは、操作者による目的地の設定を支援するように構成されている。目的地は、ショベル１００を自律的に走行させる際の行き先である。つまり、目的地は、最終の目標位置として設定される。本実施形態では、設定部３０Ａは、情報入力装置７２を構成する所定のスイッチが操作されると、タッチパネルを備えた表示装置Ｄ１で設定画面を表示するように構成されている。設定画面は、例えば、ショベル１００の現在位置を含む地図画像である。地図画像は、カメラが撮像した画像であってもよい。操作者は、例えば、所望の目的地に対応する地図画像上の点をタップ操作することで目的地を設定してもよい。設定部３０Ａは、設定画面で用いる地図画像を、外部のウェブサイト上で公開された経路探索又は地図等に関するＡＰＩ（Application Programming Interface）を用いて表示させてもよい。そして、設定部３０Ａは、情報取得装置Ｅ１が取得する情報に基づいて施工状況を導き出し、導き出した施工状況を地図画像に反映させてもよい。例えば、設定部３０Ａは、盛り土が行われた場所及び転圧作業が行われた場所を地図画像上に同時に表示させてもよい。そして、操作者は、導き出された施工状況を考慮して、走行ルートを設定してもよい。更に、設定部３０Ａは、現在位置から目的地までを複数の区間に分け、区間毎に目標位置を設定してもよい。この場合、ショベル１００の走行制御で利用される目標位置は、ショベル１００が最初の区間の端部（終点）に到達すると、次の区間の端部（終点）へ変更（再設定）される。このようにして、コントローラ３０は、各区間での走行制御を連続的に実行できるように構成されている。なお、ショベル１００が最初の区間の端部（終点）に到達した際に、状況に応じて走行ルートが変更された場合には、次の区間の進路と目標位置も変更される。
【０１１２】
また、設定部３０Ａは、操作者による走行ルートの設定を支援するように構成されている。走行ルートは、ショベル１００の現在位置から所望の目的地までの道のりである。ショベル１００は、例えば、ショベル１００の所定部位が描く軌跡と走行ルートとが一致するように自律的に走行する。この場合、所定部位は、例えば、ショベル１００の中心点である。ショベル１００の中心点は、例えば、ショベル１００の接地面から所定の高さに位置するショベル１００の旋回軸上の点である。
【０１１３】
本実施形態では、操作者は、例えば、設定画面上で、ショベル１００の現在位置に対応する地図画像上の点と所望の目的地に対応する地図画像上の点とを結ぶように指をドラッグさせて所望の走行ルートを設定する。設定部３０Ａは、操作者の指がタッチパネルから離れた点に対応する地点を目的地として設定してもよい。この場合、操作者は、事前に目的地を設定することなく、走行ルートと目的地を同時に設定できる。
【０１１４】
表示装置Ｄ１がタッチパネルを備えていない場合には、操作者は、スイッチパネルにおけるボタン等を用いてカーソルを移動させながら目的地及び走行ルートを設定してもよい。
【０１１５】
或いは、設定部３０Ａは、目的地が設定された場合に、ショベル１００の現在位置と目的地と地図情報とに基づいて走行ルートを自動的に設定してもよい。この場合、地図情報は、例えば、地面の凹凸に関する情報、及び、舗装道路、未舗装道路、建築物、河川又は池等の地物に関する情報等を含む。設定部３０Ａは、例えば、通信装置又は空間認識装置７０等を含む情報取得装置Ｅ１が取得した情報に基づき、穴、盛り土、資材及び土砂（例えばダンプトラック等から下ろした土砂）等の障害物の位置を含む最新の施工状況を認識した上で、障害物を回避する走行ルートを設定してもよい。なお、資材は、土嚢、テトラポット（登録商標）、コンクリートブロック又は矢板等を含む。このように、設定部３０Ａは、最新の施工状況を考慮して走行ルートを設定できる。
【０１１６】
或いは、設定部３０Ａは、過去の走行軌跡に基づいて走行ルートを設定してもよい。この場合、コントローラ３０は、ショベル１００の走行軌跡を所定時間にわたって不揮発性記憶媒体に記憶するように構成されていてもよい。
【０１１７】
自律制御部３０Ｂは、ショベル１００を自律的に動作させるように構成されている。本実施形態では、自律制御部３０Ｂは、設定部３０Ａで設定された走行ルートに沿ってショベル１００を自律的に走行させるように構成されている。
【０１１８】
自律制御部３０Ｂは、例えば、表示装置Ｄ１の表示部に近接して設置されているスイッチパネルにおける自律走行スイッチが押されたときに、ショベル１００の自律走行を開始させてもよい。自律走行スイッチは、タッチパネルを備える表示装置Ｄ１に表示されるソフトウェアボタンであってもよい。或いは、自律制御部３０Ｂは、走行レバー２６Ｄの先端に設けられたスイッチが押された状態で走行レバー２６Ｄが傾倒されたときに、ショベル１００の自律走行を開始させてもよい。或いは、自律制御部３０Ｂは、キャビン１０の外部において操作者が携帯する通信端末で所定の操作が行われたときに、ショベル１００の自律走行を開始させてもよい。ショベル１００の操作者は、例えば、給油の際或いは作業終了の際に自律走行スイッチを押してショベル１００の自律走行を開始させ、作業現場に位置するショベル１００を所定位置まで自律的に走行させることができる。
【０１１９】
自律制御部３０Ｂは、例えば、設定された走行ルートに基づいてアクチュエータの動かし方を決定する。例えば、ショベル１００を走行させる際に、スピンターン、ピボットターン、緩旋回、又は直進から適切な走行方法を選択して走行油圧モータ２Ｍの動かし方を決定する。その際に、自律制御部３０Ｂは、走行油圧モータ２Ｍ等の走行アクチュエータの動かし方だけでなく、旋回機構２の動作の要否を判定してもよい。ショベル１００と外部の物体との接触を防止しながら、ショベル１００を適切な姿勢で走行させるためである。また、掘削アタッチメントＡＴと周辺にある機器又は他の建設機械とが接触するおそれがあるか否かを判断し、掘削アタッチメントＡＴの動作の要否を判定してもよい。
【０１２０】
本実施形態では、自律制御部３０Ｂは、比例弁３１に電流指令を与えて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調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、左走行レバー２６ＤＬが傾倒されたか否かにかかわらず、左走行油圧モータ２ＭＬを動作させることができ、右走行レバー２６ＤＲが傾倒されたか否かにかかわらず、右走行油圧モータ２ＭＲを動作させることができる。同様に、左走行ペダルが踏み込まれたか否かにかかわらず、左走行油圧モータ２ＭＬを動作させることができ、右走行ペダルが傾倒されたか否かにかかわらず、右走行油圧モータ２ＭＲを動作させることができる。左操作レバー２６Ｌに関連するアームシリンダ８及び旋回油圧モータ２Ａ、並びに、右操作レバー２６Ｒに関連するブームシリンダ７及びバケットシリンダ９についても同様である。
【０１２１】
具体的には、自律制御部３０Ｂは、図５Ａに示すように、比例弁３１ＥＬに電流指令を出力し、制御弁１７１の左側パイロットポートに作用するパイロット圧を調整できるように構成されている。この構成により、左走行レバー２６ＤＬ及び左走行ペダルが何れも前進方向に操作されていない場合であっても、左走行レバー２６ＤＬ及び左走行ペダルの少なくとも１つが前進方向に実際に操作されたときと同様のパイロット圧を生成でき、左走行油圧モータ２ＭＬを順方向に回転させることができる。左走行油圧モータ２ＭＬを逆方向に回転させる場合、及び、右走行油圧モータ２ＭＲを順方向又は逆方向に回転させる場合についても同様である。
【０１２２】
自律制御部３０Ｂは、測位装置７３の出力に基づいてショベル１００の位置に関する情報を所定の制御周期で繰り返し取得するように構成されていてもよい。また、向き検出装置７１の出力に基づいて上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を所定の制御周期で繰り返し取得するように構成されていてもよい。そして、自律制御部３０Ｂは、ショベル１００が所望の姿勢による所望のルートに沿った走行を継続できるように、取得した情報をフィードバックするように構成されていてもよい。
【０１２３】
この構成により、自律制御部３０Ｂは、例えば、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとが揃った状態で下部走行体１を走行させることができる。そのため、例えばショベル１００を比較的長い距離にわたって自律的に走行させる場合に、ショベル１００の走行姿勢を安定化させることができる。
【０１２４】
或いは、自律制御部３０Ｂは、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとが異なる状態で下部走行体１を走行させることができる。そのため、例えば、法面に沿ってショベル１００を断続的に移動させる場合等、ショベル１００を比較的短い距離だけ自律的に走行させる場合に、ショベル１００を短時間で移動させることができる。上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとを揃えるために要する時間を省略できるためである。
【０１２５】
次に、図７を参照し、コントローラ３０が走行ルートを設定する処理について説明する。図７は、表示装置Ｄ１に表示される設定画面ＧＳの表示例を示す。
【０１２６】
設定画面ＧＳは、ショベル図形Ｇ１、埋め立て地図形Ｇ２、土嚢図形Ｇ３、河川図形Ｇ４、用水路図形Ｇ５、堤防図形Ｇ６、舗装道路図形Ｇ７、未舗装道路図形Ｇ８、事務所図形Ｇ９、駐機場図形Ｇ１０、目的地図形Ｇ１１及び走行ルート図形Ｇ１２を含む。埋め立て地図形Ｇ２及び土嚢図形Ｇ３は、作業の進捗に応じて随時更新されてもよい。
【０１２７】
設定画面ＧＳの舗装道路図形Ｇ７に対応する実際の道路は、外部のウェブサイト上で公開された経路探索等に関するＡＰＩによる検索対象となる。しかしながら、ショベル１００の作業現場は、近くに道路が敷設されていない場合が多い。このため、コントローラ３０は、外部の公開されたＡＰＩのルート検索機能を利用するだけでは、ショベル１００を現在位置から目的地まで移動させるための走行ルートを設定できない場合がある。このため、本実施形態では、ショベル１００の作業現場であっても走行ルートを設定でき、且つ、設定されたルートに基づいてショベル１００を移動させることができる構成について説明する。
【０１２８】
ショベル図形Ｇ１は、ショベル１００の位置を示す図形である。図７の例では、ショベル１００は、表示装置Ｄ１が設置されている自機としてのショベル１００Ａと、ショベル１００Ａの周囲で作業している他機としてのショベル１００Ｂとを含む。設定画面ＧＳは、ショベル１００Ａに対応するショベル図形Ｇ１Ａと、ショベル１００Ｂに対応するショベル図形Ｇ１Ｂとを含む。ショベル図形Ｇ１Ａは、ショベル１００Ａの位置を示している。ショベル図形Ｇ１Ｂは、ショベル１００Ｂの位置を示している。コントローラ３０は、例えば、ショベル１００Ａに搭載された測位装置７３の出力に基づいてショベル図形Ｇ１Ａの表示位置を決定している。ショベル図形Ｇ１Ｂについても同様である。
【０１２９】
埋め立て地図形Ｇ２及び土嚢図形Ｇ３は、比較的短い間隔で更新される情報に基づいて生成される図形の例である。図７の例では、ショベル１００Ａに取り付けられている空間認識装置７０が出力する情報に基づいて生成される。
【０１３０】
河川図形Ｇ４、用水路図形Ｇ５、堤防図形Ｇ６、舗装道路図形Ｇ７、未舗装道路図形Ｇ８、事務所図形Ｇ９及び駐機場図形Ｇ１０は、比較的長い間隔で更新される情報に基づいて生成される図形の例である。図７の例では、地図情報に基づいて生成される図形である。地図画像の一部であってもよい。
【０１３１】
目的地図形Ｇ１１は、設定部３０Ａが目的地を設定したときに表示される図形である。例えば、破線枠である駐機場図形Ｇ１０の内側が操作者によってタップ操作されたときに表示される。図７の例では、目的地図形Ｇ１１は円形のマークであるが、三角形、四角形又は楕円形等の他の形状を有するマークであってもよい。
【０１３２】
走行ルート図形Ｇ１２は、設定部３０Ａが走行ルートを設定したときに表示される線状の図形である。例えば、ショベル図形Ｇ１Ａが表示されている位置からドラッグ操作が行われた場合、そのドラッグ操作の軌跡に沿って表示される。そして、タッチパネルから指が離れた点で終端する。図７の例では、目的地図形Ｇ１１に向かう破線矢印として表示されている。
【０１３３】
ショベル１００の作業現場は、道路が敷設されている場所等とは異なり、地盤の安定度が不均一な場合がある。このため、過去に一度通過した実績がある走行ルートを用いることが望ましい。そこで、設定部３０Ａは、過去の作業の際の走行軌跡に基づいて最短ルート等の走行ルートを設定してもよい。
【０１３４】
また、設定部３０Ａは、ドラッグ操作の軌跡が不適切であると判定した場合には、走行ルート図形Ｇ１２を表示することなく、ドラッグ操作の軌跡が不適切である旨を設定画面ＧＳ上に表示させてもよい。適切な走行ルートの設定を操作者に促すためである。設定部３０Ａは、例えば、河川図形Ｇ４を横切るようにドラッグ操作が行われた場合、ドラッグ操作の軌跡が不適切であると判定する。
【０１３５】
その後、自律走行スイッチが押されると、自律制御部３０Ｂは、設定された走行ルートに沿ってショベル１００Ａを自律的に走行させる。ショベル１００Ａは、情報取得装置Ｅ１が取得した情報に基づいて資材、土嚢、段差、盛り土及び穴等の位置を判断し、資材、土嚢、段差、盛り土及び穴等を自律的に回避しながら走行ルートに沿って目的地図形Ｇ１１に対応する地点まで走行する。図７の例では、ショベル１００Ａが自律走行を行っている間、ショベル１００Ａの操作者は、キャビン１０内の運転席に着座しているが、キャビン１０の外にいてもよい。すなわち、ショベル１００Ａは、無人運転を行ってもよい。
【０１３６】
設定画面ＧＳは、ショベル１００Ａが自律走行を行っている間、継続的に表示されてもよい。ショベル１００Ａの移動状況を操作者が把握できるようにするためである。
【０１３７】
なお、図７の例では、設定画面ＧＳにおける埋め立て地図形Ｇ２、土嚢図形Ｇ３、河川図形Ｇ４、用水路図形Ｇ５、堤防図形Ｇ６、舗装道路図形Ｇ７、未舗装道路図形Ｇ８、事務所図形Ｇ９及び駐機場図形Ｇ１０は、クワッドコプタ等の飛行体が撮像した画像であってもよい。
【０１３８】
この構成により、ショベル１００Ａの操作者は、目的地までの走行ルートを設定するだけでショベル１００Ａを目的地まで自律的に走行させることができる。例えば、操作者が作業現場まで車で来た際に、操作者が携帯端末装置により駐車場の所定の位置を目的地として設定すると、ショベル１００Ａは駐機場から設定された目的地まで自律的に走行する。この際、コントローラ３０は、設定された目的地（目標位置）とショベル１００Ａの中心とが対応するように走行制御を行ってもよく、キャビン１０の昇降ドアが対応するように走行制御を行ってもよい。これにより、操作者は、車の駐車場からショベル１００Ａの駐機場まで移動せずともショベル１００Ａに搭乗することができる。したがって、操作者は、ショベル１００Ａに搭乗する際に、ぬかるんだ作業現場を通過する必要がなく、キャビン１０内が泥等によって汚れてしまうのを防止することができる。
【０１３９】
次に、図８を参照し、自律走行の別の実行例について説明する。図８は、表示装置Ｄ１に表示される設定画面ＧＳの別の表示例を示す。
【０１４０】
図８の例では、自律制御部３０Ｂは、走行ルートを用いずに、先行物体としてのショベル１００Ｂにショベル１００Ａを追従させることで、ショベル１００Ａを自律的に走行させるように構成されている。そのため、走行ルートが設定されることはなく、走行ルート図形Ｇ１２が表示されることもない。
【０１４１】
図８の例では、設定部３０Ａは、操作者による先行物体の設定を支援するように構成されている。目的物（目的地）としての先行物体は、ショベル１００Ａを自律的に走行させる際にショベル１００Ａを追従させる対象である。典型的には、目的地を同じくする他のショベルである。但し、先行物体は、人であってもよく、車両等の他の自走体であってもよい。
【０１４２】
図８の例では、操作者は、例えば、所望の目的地に対応する地図画像上の点をタップ操作することで目的地を設定する。そして、ショベル１００Ｂに対応するショベル図形Ｇ１Ｂをタップ操作することでショベル１００Ｂを先行ショベルとして設定する。この場合、設定部３０Ａは、ショベル１００Ｂが先行ショベルとして設定されたことを操作者が認識できるようにショベル図形Ｇ１Ｂを強調表示させてもよい。強調表示は、例えば、点滅表示を含む。図８は、ショベル図形Ｇ１Ｂを点滅表示させた状態を示す。そして、ショベル１００Ａの操作者は、例えば、給油の際或いは作業終了の際に自律走行スイッチを押してショベル１００Ａの自律走行を開始させる。作業現場に位置するショベル１００Ａは、ショベル１００Ｂに追従して自律的に走行し、目的地に到達したところで停車する。ショベル１００Ａの目的地とショベル１００Ｂの目的地とが同じ場合、目的地の設定は省略されてもよい。
【０１４３】
自律制御部３０Ｂは、例えば、通信装置又は空間認識装置７０等を含む情報取得装置Ｅ１が取得した情報に基づき、先行するショベル１００Ｂの走行軌跡を導き出す。そして、自律制御部３０Ｂは、その走行軌跡を辿るようにショベル１００Ａを自律的に走行させる。つまり、自律制御部３０Ｂは、先行するショベル１００Ｂにショベル１００が追従するようにショベル１００の走行制御を実行する。ショベル１００Ａは、土嚢、段差、及び穴等を自律的に回避しながらショベル１００Ｂの走行軌跡に沿って目的地図形Ｇ１１に対応する地点まで走行するように構成されていてもよい。すなわち、ショベル１００Ｂの走行軌跡と全く同じ走行軌跡を辿る必要はなく、必要に応じてショベル１００Ｂの走行軌跡から逸脱してもよい。また、図８の例では、図７の例の場合と同様に、ショベル１００Ａが自律走行を行っている間、ショベル１００Ａの操作者は、キャビン１０内の運転席に着座しているが、キャビン１０の外にいてもよい。すなわち、ショベル１００Ａは、無人運転を行ってもよい。
【０１４４】
設定画面ＧＳは、ショベル１００Ａが自律走行を行っている間、継続的に表示されてもよい。ショベル１００Ａの移動状況を操作者が把握できるようにするためである。
【０１４５】
この構成により、ショベル１００Ａの操作者は、先行物体を設定するだけで、ショベル１００Ａを目的地まで自律的に走行させることができる。
【０１４６】
次に、図９を参照し、自律走行の別の実行例について説明する。図９は、法面作業を行うショベル１００の上面図を示す。図９における点線で描かれた図形１００Ｘは、法面から離れた位置にあるショベル１００の状態を示し、破線で描かれた図形１００Ｙは、法面に正対したときのショベル１００の状態を示し、実線で描かれた図形１００Ｚは、法面に沿って短距離だけ移動した後の現在のショベル１００の状態を示す。また、ドットパターン領域ＦＳは、仕上げ作業が行われた後の法面を表し、クロスハッチパターン領域ＵＳは、仕上げ作業が行われる前の法面を表す。
【０１４７】
図９の例では、設定部３０Ａは、操作者による施工対象の設定を支援するように構成されている。施工対象は、例えば、法面作業の対象となる斜面、水平引き作業の対象となる地面、又は、深掘り作業の対象となる穴等である。
【０１４８】
図９の例では、操作者は、例えば、設定画面ＧＳ上で所望の斜面に対応する画像部分をタップ操作、ピンチ操作又はドラッグ操作等で指定することで法面作業の対象となる斜面を施工対象として設定する。施工対象が設定されると、設定部３０Ａは、ショベル１００の現在位置とその施工対象の位置と地図情報とに基づき、現在位置から施工対象までの走行ルートを自動的に設定する。設定部３０Ａは、例えば、通信装置又は空間認識装置７０等を含む情報取得装置Ｅ１が取得した情報に基づき、障害物の位置等を含む最新の施工状況を認識した上で、障害物を回避する走行ルートを設定してもよい。
【０１４９】
その後、ショベル１００の操作者が自律走行スイッチを押すと、自律制御部３０Ｂは、設定された走行ルートに沿ってショベル１００を自律的に走行させる。ショベル１００は、例えば、図９の点線で描かれた図形１００Ｘの位置から矢印ＡＲ１で示す走行ルートに沿って破線で描かれた図形１００Ｙの位置まで走行する。この場合、目的地は、例えば、法面作業の開始位置である。このように、ショベル１００は、資材、土嚢、段差、盛り土及び穴等を自律的に回避しながら、走行ルートに沿って施工対象（法面作業の対象となる斜面）のところまで走行する。そして、ショベル１００は、図９の破線で描かれた図形１００Ｙで示すように、法面作業の対象となる斜面に正対したところで停車する。図９の例では、ショベル１００は、法面に沿って移動できるように、下部走行体１をＸ軸に平行な方向に向けて停車している。この状態において、ショベル１００は、掘削アタッチメントＡＴを利用した仕上げ作業を実行できる。また、図９の例では、ショベル１００が自律走行を行っている間、ショベル１００の操作者は、キャビン１０内の運転席に着座しているが、キャビン１０の外にいてもよい。すなわち、ショベル１００は、無人運転を行ってもよい。
【０１５０】
この構成により、ショベル１００の操作者は、施工対象を設定するだけで、ショベル１００を施工対象の位置まで自律的に走行させることができる。この場合、施工対象の位置は、ショベル１００の走行制御で利用される目標位置として設定される。具体的には、操作者は、法面作業の対象となる斜面の位置を設定するだけで、その斜面の位置まで自律的にショベル１００を走行させ、且つ、上述の正対制御を用いることでその斜面に正対した状態でショベル１００を停車させることができる。
【０１５１】
また、自律制御部３０Ｂは、法面作業等の所定の作業の際にショベル１００を自律的に走行させるように構成されていてもよい。例えば、法面作業の対象となる斜面の一部において仕上げ作業が完了した時点でショベル１００の操作者が自律走行スイッチを押すと、自律制御部３０Ｂは、事前に設定された移動方向と移動距離に基づいてショベル１００を自律的に走行させてもよい。図９の例では、自律制御部３０Ｂは、自律走行スイッチが押される度に、矢印ＡＲ２で示すように、法面の延長方向（＋Ｘ方向）にある所定距離だけ離れたところに設定された目的地（目標位置）までショベル１００を移動させる。この場合、目的地（目標位置）は、逐次更新されてもよい。
【０１５２】
この構成により、ショベル１００の操作者は、自律走行スイッチを押すだけで、法面の延長方向における次の目的地（目標位置）に向かってショベル１００を所定距離だけ移動させることができ、法面の仕上げ作業の効率を向上させることができる。
【０１５３】
次に、図１０を参照し、コントローラ３０の別の構成例について説明する。図１０は、コントローラ３０の別の構成例を示す機能ブロック図である。図１０の例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、空間認識装置７０、情報入力装置７２、測位装置７３、及び異常検知センサ７４等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１及び比例弁３３等に制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、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、及び旋回角速度センサＳ５を含む。
【０１５４】
図１０に示すコントローラ３０は、主に、異常検知センサ７４に接続されている点、並びに、目標設定部Ｆ１、異常監視部Ｆ２、停止判定部Ｆ３、中間目標設定部Ｆ４、位置算出部Ｆ５、物体検知部Ｆ６、速度指令生成部Ｆ７、速度算出部Ｆ８、速度制限部Ｆ９、及び流量指令生成部Ｆ１０を有する点で、図６に示すコントローラ３０と異なる。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。
【０１５５】
姿勢検出部３０Ｃは、ショベル１００の姿勢に関する情報を検出するように構成されている。図１０の例では、姿勢検出部３０Ｃは、ショベル１００の姿勢が走行姿勢になっているか否かを判定する。そして、姿勢検出部３０Ｃは、ショベル１００の姿勢が走行姿勢になっていると判定した場合に、ショベル１００の自律走行の実行を許可するように構成されている。
【０１５６】
目標設定部Ｆ１は、ショベル１００の自律走行に関する目標を設定するように構成されている。図１０の例では、目標設定部Ｆ１は、情報入力装置７２の出力に基づき、ショベル１００を自律的に走行させる際の行き先である目的地（目標位置）、及び、その目的地（目標位置）に至るまでの走行ルート等を目標として設定する。具体的には、目標設定部Ｆ１は、ショベル１００の操作者がタッチパネルを用いて選択した目的地（例えば図７の目的地図形Ｇ１１を参照。）、又は、自動的に導き出した目的地（例えば図９の図形１００Ｙを参照。）を目標位置として設定し、且つ、ショベル１００の操作者がタッチパネルを用いて選択した走行ルート（例えば図７の走行ルート図形Ｇ１２を参照。）、又は、自動的に導き出した走行ルート（例えば図９の矢印ＡＲ１で示す走行ルートを参照。）を目標ルートとして設定する。作業者は、ショベル１００の表示装置Ｄ１を用いて目的地（目標位置）を設定するばかりでなく、後述の支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方を用いてショベル１００の外部から遠隔操作により目的地（目標位置）を設定してもよい。
【０１５７】
異常監視部Ｆ２は、ショベル１００の異常を監視するように構成されている。図１０の例では、異常監視部Ｆ２は、異常検知センサ７４の出力に基づいてショベル１００の異常の度合いを決定する。異常検知センサ７４は、例えば、エンジン１１の異常を検知するセンサ、及び、作動油の温度に関する異常を検知するセンサ、コントローラ３０の異常を検知するセンサ等の少なくとも１つである。
【０１５８】
停止判定部Ｆ３は、各種情報に基づいてショベル１００を停止させる必要があるか否かを判定するように構成されている。図１０の例では、停止判定部Ｆ３は、異常監視部Ｆ２の出力に基づき、自律走行中のショベル１００を停止させる必要があるか否かを判定する。具体的には、停止判定部Ｆ３は、例えば、異常監視部Ｆ２が決定したショベル１００の異常の度合いが所定の度合いを上回った場合に、自律走行中のショベル１００を停止させる必要があると判定する。この場合、コントローラ３０は、例えば、走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍを制動制御し、走行油圧モータ２Ｍの回転を減速させ或いは停止させる。一方で、停止判定部Ｆ３は、例えば、異常監視部Ｆ２が決定したショベル１００の異常の度合いが所定の度合い以下の場合、自律走行中のショベル１００を停止させる必要がない、すなわち、ショベル１００の自律走行を継続させることができると判定する。なお、ショベル１００に操作者が搭乗している場合には、停止判定部Ｆ３は、ショベル１００を停止させる必要があるか否かに加え、自律走行を解除するか否かを判定してもよい。
【０１５９】
中間目標設定部Ｆ４は、ショベル１００の自律走行に関する中間目標を設定するように構成されている。図１０の例では、中間目標設定部Ｆ４は、姿勢検出部３０Ｃによってショベル１００の姿勢が走行姿勢になっていると判定され、且つ、停止判定部Ｆ３によってショベル１００を停止させる必要がないと判定された場合に、目標設定部Ｆ１で設定された目標ルートを複数の区間に分割し、各区間の終点を中間目標位置として設定する。
【０１６０】
位置算出部Ｆ５は、ショベル１００の現在位置を算出するように構成されている。図１０の例では、位置算出部Ｆ５は、測位装置７３の出力に基づいてショベル１００の現在位置を算出する。ショベルが法面作業を行っている場合には、目標設定部Ｆ１は、法面作業の終了位置を最終の目標位置として設定してもよい。そして、中間目標設定部Ｆ４は、法面作業の開始位置から終了位置までを複数の区間に分割し、各区間の終点を中間目標位置として設定してもよい。
【０１６１】
演算部Ｃ１は、中間目標設定部Ｆ４が設定した中間目標位置と、位置算出部Ｆ５が算出したショベル１００の現在位置との差を算出するように構成されている。
【０１６２】
物体検知部Ｆ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するように構成されている。図１０の例では、物体検知部Ｆ６は、空間認識装置７０の出力に基づいてショベル１００の周囲に存在する物体を検知する。そして、物体検知部Ｆ６は、自律走行中のショベル１００の進行方向に存在する物体（例えば人）を検知した場合、ショベル１００の自律走行を停止させるための停止指令を生成する。
【０１６３】
速度指令生成部Ｆ７は、走行速度に関する指令を生成するように構成されている。図１０の例では、速度指令生成部Ｆ７は、演算部Ｃ１が算出した差に基づいて速度指令を生成する。基本的には、速度指令生成部Ｆ７は、その差が大きいほど大きい速度指令を生成するように構成されている。また、速度指令生成部Ｆ７は、演算部Ｃ１が算出した差を零に近づける速度指令を生成するように構成されている。
【０１６４】
速度指令生成部Ｆ７は、事前に入力された地形に関する情報と測位装置７３の検出値とに基づき、ショベル１００が傾斜地に存在すると判断した場合、速度指令の値を変更してもよい。例えば、ショベル１００が下り坂にいると判定した場合、速度指令生成部Ｆ７は、通常の速度よりも減速した速度に対応する速度指令を生成してもよい。速度指令生成部Ｆ７は、地面の傾斜等の地形に関する情報を、空間認識装置７０により取得してもよい。更に、空間認識装置７０からの信号により路面の凹凸が大きいと判定した場合（例えば、路面上に多数の石が存在していると判定した場合）も同様に、速度指令生成部Ｆ７は、通常の速度よりも減速した速度に対応する速度指令を生成してもよい。このように、速度指令生成部Ｆ７は、走行ルートにおける路面に関する情報に基づいて速度指令の値を変更してもよい。例えば、河川敷においてショベル１００が砂地から砂利道へ移動する際にも、速度指令生成部Ｆ７は、自動的に速度指令の値を変更してもよい。これにより、速度指令生成部Ｆ７は、路面状況に対応して走行速度を変更できる。更に、速度指令生成部Ｆ７は、アタッチメントの動作に対応して速度指令を生成してもよい。例えば、ショベル１００が法面作業を行っている場合（具体的には、掘削アタッチメントＡＴが法肩から法尻までの仕上げ作業を行っている場合）には、中間目標設定部Ｆ４は、バケット６が法尻に到達したと判定したときに、次の区間の端部（終点）を目標位置として設定する。そして、速度指令生成部Ｆ７は、次の区間の目標位置までの速度指令を生成する。他の方法として、バケット６が法尻に到達した後で、ブーム４が所定高さまで上がったと判定した場合、中間目標設定部Ｆ４は、次の区間の端部（終点）を目標位置として設定する。そして、速度指令生成部Ｆ７は、次の目標位置までの速度指令を生成してもよい。このようにして、速度指令生成部Ｆ７は、アタッチメントの動作に対応して目標位置を設定してもよい。
【０１６５】
更に、コントローラ３０は、ショベル１００の動作モードを設定するモード設定部を有していてもよい。この場合、ショベル１００の動作モードとしてクレーンモードが設定された場合、或いは、低速高トルクモード等の低速モードが設定された場合には、速度指令生成部Ｆ７は、低速モードに対応した速度指令を生成する。このように、速度指令生成部Ｆ７は、ショベル１００の状態に応じて走行速度を変更できる。
【０１６６】
速度算出部Ｆ８は、ショベル１００の現在の走行速度を算出するように構成されている。図１０の例では、速度算出部Ｆ８は、位置算出部Ｆ５が算出するショベル１００の現在位置の推移に基づいてショベル１００の現在の走行速度を算出する。
【０１６７】
演算部Ｃ２は、速度指令生成部Ｆ７が生成した速度指令に対応する走行速度と、速度算出部Ｆ８が算出したショベル１００の現在の走行速度との速度差を算出するように構成されている。
【０１６８】
速度制限部Ｆ９は、ショベル１００の走行速度を制限するように構成されている。図１０の例では、速度制限部Ｆ９は、演算部Ｃ２が算出した速度差が制限値を上回る場合に、その速度差の代わりに制限値を出力し、演算部Ｃ２が算出した速度差が制限値以下の場合に、その速度差をそのまま出力するように構成されている。制限値は、予め登録された値であってもよく、動的に算出される値であってもよい。
【０１６９】
流量指令生成部Ｆ１０は、メインポンプ１４から走行油圧モータ２Ｍに供給される作動油の流量に関する指令を生成するように構成されている。図１０の例では、流量指令生成部Ｆ１０は、速度制限部Ｆ９が出力する速度差に基づいて流量指令を生成する。基本的には、流量指令生成部Ｆ１０は、その速度差が大きいほど大きい流量指令を生成するように構成されている。また、流量指令生成部Ｆ１０は、演算部Ｃ２が算出した速度差を零に近づける流量指令を生成するように構成されている。
【０１７０】
流量指令生成部Ｆ１０が生成する流量指令は、比例弁３１ＥＬ、３１ＥＲ、３１ＦＬ、３１ＦＲ、３３ＥＬ、３３ＥＲ、３３ＦＬ、及び３３ＦＲ（図５Ａ及び図５Ｂ参照。）のそれぞれに対する電流指令である。比例弁３１ＥＬ及び３３ＥＬは、その電流指令に応じて動作し、制御弁１７１の左側パイロットポートに作用するパイロット圧を変化させる。そのため、左走行油圧モータ２ＭＬに流入する作動油の流量は、流量指令生成部Ｆ１０が生成した流量指令に対応する流量となるように調整される。比例弁３１ＥＲ及び３３ＥＲも同様に動作する。また、比例弁３１ＦＲ及び３３ＦＲは、その電流指令に応じて動作し、制御弁１７２の右側パイロットポートに作用するパイロット圧を変化させる。そのため、右走行油圧モータ２ＭＲに流入する作動油の流量は、流量指令生成部Ｆ１０が生成した流量指令に対応する流量となるように調整される。比例弁３１ＦＬ及び３３ＦＬも同様に動作する。その結果、ショベル１００の走行速度は、速度指令生成部Ｆ７が生成した速度指令に対応する走行速度となるように調整される。なお、ショベル１００の走行速度は、走行方向を含む概念である。ショベル１００の走行方向は、左走行油圧モータ２ＭＬの回転速度及び回転方向と、右走行油圧モータ２ＭＲの回転速度及び回転方向とに基づいて決定されるためである。
【０１７１】
なお、上述の例では、流量指令生成部Ｆ１０が生成する流量指令が比例弁３１へ出力される事例が示されたが、コントローラ３０は、この構成に限られることはない。通常、走行動作の際には、ブームシリンダ７等の、走行油圧モータ２Ｍ以外の他のアクチュエータは動作されない。このため、流量指令生成部Ｆ１０が生成する流量指令は、メインポンプ１４のレギュレータ１３へ出力されてもよい。この場合、コントローラ３０は、メインポンプ１４の吐出量を制御することで、ショベル１００の走行動作を制御することができる。  そして、コントローラ３０は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒのそれぞれを制御することで、すなわち、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒのそれぞれの吐出量を制御することで、ショベル１００の操舵を制御してもよい。更に、コントローラ３０は、左走行油圧モータ２ＭＬ及び右走行油圧モータ２ＭＲのそれぞれへの作動油の供給量を比例弁３１により制御して走行動作の操舵を制御し、レギュレータ１３を制御することで走行速度を制御してもよい。
【０１７２】
このような構成により、コントローラ３０は、現在位置から目標位置までのショベル１００の自律走行を実現できる。
【０１７３】
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た上部旋回体３と、下部走行体１を駆動する走行アクチュエータと、上部旋回体３に設けられた制御装置としてのコントローラ３０と、を有している。そして、コントローラ３０は、目標位置に関する情報に基づいて走行アクチュエータを動作させるように構成されている。走行アクチュエータは、例えば、走行油圧モータ２Ｍである。走行電動モータであってもよい。この構成により、ショベル１００は、走行操作に対する煩わしさを低減できる。走行レバー２６Ｄ及び走行ペダルの少なくとも１つを継続的に操作しなくとも、ショベル１００を走行させることができるためである。
【０１７４】
ショベル１００は、現在位置を測定する測位装置７３と、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出する向き検出装置７１と、を有していてもよい。この場合、コントローラ３０は、測位装置７３の出力と向き検出装置７１の出力とに基づいて走行アクチュエータに関する制御弁を動作させることができる。例えば、走行レバー２６Ｄ及び走行ペダルが何れも操作されていない場合であっても、左走行油圧モータ２ＭＬに関する制御弁１７１、及び、右走行油圧モータ２ＭＲに関する制御弁１７２の少なくとも１つを変位させることができる。この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の位置及び姿勢をフィードバック制御しながらショベル１００を自律的に走行させることができる。
【０１７５】
ショベル１００は、施工状況に関する情報を取得する情報取得装置Ｅ１を有していてもよい。この場合、コントローラ３０は、目標位置に関する情報と施工状況に関する情報とに基づいて走行ルートを設定し、その走行ルートに沿って下部走行体１を走行させてもよい。或いは、コントローラ３０は、過去の走行軌跡に基づいて走行ルートを設定し、その走行ルートに沿って下部走行体１を走行させてもよい。このように、ショベル１００は、様々な方法で設定された走行ルートに沿って自律的に走行するように構成されていてもよい。この構成により、ショベル１００は、走行操作に関する操作者の負担を低減させることができる。
【０１７６】
コントローラ３０は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとが揃った状態で下部走行体１を走行させてもよく、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとが異なる状態で下部走行体１を走行させてもよい。この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００を自律的に走行させる距離及び走行ルートの状態等に応じた適切な姿勢でショベル１００を走行させることができる。
【０１７７】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。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、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。
【０１７８】
例えば、上述の実施形態では、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、左操作レバー２６Ｌ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から左操作レバー２６Ｌへ供給される作動油が、左操作レバー２６Ｌのアーム開き方向への傾倒によって開閉される遠隔制御弁の開度に応じた流量で、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒのパイロットポートへ伝達される。或いは、右操作レバー２６Ｒ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から右操作レバー２６Ｒへ供給される作動油が、右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向への傾倒によって開閉される遠隔制御弁の開度に応じた流量で、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒのパイロットポートへ伝達される。
【０１７９】
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、電気式パイロット回路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、電気式操作システムにおける電気式操作レバーのレバー操作量は、例えば、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。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。
【０１８０】
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、油圧式操作レバーを備えた油圧式操作システムが採用される場合に比べ、自律制御機能を容易に実行できる。図１１は、電気式操作システムの構成例を示す。具体的には、図１１の電気式操作システムは、左走行油圧モータ２ＭＬを回転させるための左走行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左走行レバー２６ＤＬと、コントローラ３０と、左前進操作用の電磁弁６０と、左後進操作用の電磁弁６２とで構成されている。図１１の電気式操作システムは、上部旋回体３を旋回させるための旋回操作システム、ブーム４を上下させるためのブーム操作システム、アーム５を開閉させるためのアーム操作システム、及び、バケット６を開閉させるためのバケット操作システム等にも同様に適用され得る。
【０１８１】
パイロット圧作動型のコントロールバルブ１７は、左走行油圧モータ２ＭＬに関する制御弁１７１（図３参照。）、右走行油圧モータ２ＭＲに関する制御弁１７２（図３参照。）、旋回油圧モータ２Ａに関する制御弁１７３（図３参照。）、ブームシリンダ７に関する制御弁１７５（図３参照。）、アームシリンダ８に関する制御弁１７６（図３参照。）、及び、バケットシリンダ９に関する制御弁１７４（図３参照。）等を含む。電磁弁６０は、パイロットポンプ１５と制御弁１７１の前進側パイロットポートとを繋ぐ管路内の作動油の圧力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１７１の後進側パイロットポートとを繋ぐ管路内の作動油の圧力を調節できるように構成されている。
【０１８２】
手動操作が行われる場合、コントローラ３０は、左走行レバー２６ＤＬの操作信号生成部が出力する操作信号（電気信号）に応じて前進操作信号（電気信号）又は後進操作信号（電気信号）を生成する。左走行レバー２６ＤＬの操作信号生成部が出力する操作信号は、左走行レバー２６ＤＬ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。
【０１８３】
具体的には、コントローラ３０は、左走行レバー２６ＤＬが前進方向に操作された場合、レバー操作量に応じた前進操作信号（電気信号）を電磁弁６０に対して出力する。電磁弁６０は、前進操作信号（電気信号）に応じて動作し、制御弁１７１の前進側パイロットポートに作用する、前進操作信号（圧力信号）としてのパイロット圧を制御する。同様に、コントローラ３０は、左走行レバー２６ＤＬが後進方向に操作された場合、レバー操作量に応じた後進操作信号（電気信号）を電磁弁６２に対して出力する。電磁弁６２は、後進操作信号（電気信号）に応じて動作し、制御弁１７１の後進側パイロットポートに作用する、後進操作信号（圧力信号）としてのパイロット圧を制御する。
【０１８４】
自律制御を実行する場合、コントローラ３０は、例えば、左走行レバー２６ＤＬの操作信号生成部が出力する操作信号（電気信号）に応じる代わりに、補正操作信号（電気信号）に応じて前進操作信号（電気信号）又は後進操作信号（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以外の制御装置等が生成する電気信号であってもよい。
【０１８５】
ショベル１００が取得する情報は、図１２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１２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、１台又は複数台のショベル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で構成されている。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のそれぞれは、１台であってもよく、複数台であってもよい。図１２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。
【０１８６】
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である。支援装置２００は、ショベル１００の操作者が携帯する携帯端末装置であってもよい。支援装置２００は、固定端末装置であってもよい。
【０１８７】
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。
【０１８８】
支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方は、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を操作してもよい。遠隔操作用の操作装置は、例えば、近距離無線通信網、携帯電話通信網、又は衛星通信網等の無線通信網を通じ、ショベル１００に搭載されているコントローラ３０に接続される。
【０１８９】
また、図７及び図８に示す設定画面ＧＳは、典型的には、キャビン１０内に設置された表示装置Ｄ１で表示されるが、支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に接続された表示装置で表示されてもよい。支援装置２００を利用する作業者、又は、管理装置３００を利用する管理者が、目標位置の設定、又は、目標ルートの設定等を行えるようにするためである。
【０１９０】
上述のようなショベル１００の管理システムＳＹＳでは、ショベル１００のコントローラ３０は、自律走行スイッチが押されたときの時刻及び場所、ショベル１００を自律的に移動させる際（自律走行の際）に利用された目標ルート、並びに、自律走行の際に所定部位が実際に辿った軌跡等の少なくとも１つに関する情報を支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に送信してもよい。その際、コントローラ３０は、空間認識装置７０の出力、及び、単眼カメラが撮像した画像等の少なくとも１つを支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方に送信してもよい。画像は、自律走行中に撮像された複数の画像であってもよい。更に、コントローラ３０は、自律走行中におけるショベル１００の動作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及び管理装置３００の少なくとも一方に送信してもよい。支援装置２００を利用する作業者、又は、管理装置３００を利用する管理者が、自律走行中のショベル１００に関する情報を入手できるようにするためである。
【０１９１】
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、自律走行中に取得されるショベル１００に関する情報を管理者及び他のショベルの操作者等と共有できるようにする。
【０１９２】
本願は、２０１８年３月３１日に出願した日本国特許出願２０１８−０７０４６５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】
【０１９３】
１・・・下部走行体  １Ｃ・・・クローラ  １ＣＬ・・・左クローラ  １ＣＲ・・・右クローラ  ２・・・旋回機構  ２Ａ・・・旋回油圧モータ  ２Ｍ・・・走行油圧モータ  ２ＭＬ・・・左走行油圧モータ  ２ＭＲ・・・右走行油圧モータ  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  １４・・・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  １８・・・絞り  １９・・・制御圧センサ  ２６・・・操作装置  ２６Ｄ・・・走行レバー  ２６ＤＬ・・・左走行レバー  ２６ＤＲ・・・右走行レバー  ２６Ｌ・・・左操作レバー  ２６Ｒ・・・右操作レバー  ２８・・・吐出圧センサ  ２９、２９ＤＬ、２９ＤＲ、２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ・・・操作圧センサ  ３０・・・コントローラ  ３０Ａ・・・設定部  ３０Ｂ・・・自律制御部  ３０Ｃ・・・姿勢検出部  ３１、３１ＡＬ〜３１ＦＬ、３１ＡＲ〜３１ＦＲ・・・比例弁  ３２、３２ＡＬ〜３２ＦＬ、３２ＡＲ〜３２ＦＲ・・・シャトル弁  ３３、３３ＡＬ〜３３ＦＬ、３３ＡＲ〜３３ＦＲ・・・比例弁  ４０・・・センターバイパス管路  ４２・・・パラレル管路  ６０、６２・・・電磁弁  ７０・・・空間認識装置  ７０Ｆ・・・前方センサ  ７０Ｂ・・・後方センサ  ７０Ｌ・・・左方センサ  ７０Ｒ・・・右方センサ  １００・・・ショベル  ７１・・・向き検出装置  ７２・・・情報入力装置  ７３・・・測位装置  ７４・・・異常検知センサ  １７１〜１７６・・・制御弁  ＡＴ・・・掘削アタッチメント  Ｄ１・・・表示装置  Ｄ２・・・音声出力装置  Ｅ１・・・情報取得装置  Ｆ１・・・目標設定部  Ｆ２・・・異常監視部  Ｆ３・・・停止判定部  Ｆ４・・・中間目標設定部  Ｆ５・・・位置算出部  Ｆ６・・・物体検知部  Ｆ７・・・速度指令生成部  Ｆ８・・・速度算出部  Ｆ９・・・速度制限部  Ｆ１０・・・流量指令生成部  ＮＳ・・・スイッチ  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  ＳＹＳ・・・管理システム
【図１】
2019189935.tif 000003
【図２】
2019189935.tif 000004
【図３】
2019189935.tif 000005
【図４Ａ】
2019189935.tif 000006
【図４Ｂ】
2019189935.tif 000007
【図４Ｃ】
2019189935.tif 000008
【図４Ｄ】
2019189935.tif 000009
【図５Ａ】
2019189935.tif 000010
【図５Ｂ】
2019189935.tif 000011
【図６】
2019189935.tif 000012
【図７】
2019189935.tif 000013
【図８】
2019189935.tif 000014
【図９】
2019189935.tif 000015
【図１０】
2019189935.tif 000016
【図１１】
2019189935.tif 000017
【図１２】
2019189935.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月22日(2019.8.22)
【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た上部旋回体と、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、
前記制御装置は、目標位置に関する情報に基づいて前記走行アクチュエータを動作させる、
ショベル。
【請求項２】
現在位置を測定する測位装置と、
前記上部旋回体の向きと前記下部走行体の向きとの相対的な関係に関する情報を検出する向き検出装置と、を有し、
前記制御装置は、前記測位装置の出力と前記向き検出装置の出力とに基づいて前記走行アクチュエータに関する制御弁を動作させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
施工状況に関する情報を取得する情報取得装置を有し、
前記制御装置は、目標位置に関する情報と施工状況に関する情報とに基づいて走行ルートを設定し、該走行ルートに沿って前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記制御装置は、過去の走行軌跡に基づいて走行ルートを設定し、該走行ルートに沿って前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記上部旋回体の向きと前記下部走行体の向きとが揃った状態で前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項６】
前記制御装置は、前記上部旋回体の向きと前記下部走行体の向きとが異なる状態で前記下部走行体を走行させる、
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
前記目標位置は最終目標位置を含み、
前記最終目標位置までを複数の区間に分け、分けられた複数の区間毎に複数の目標位置が設定される、
請求項１に記載のショベル。
【請求項８】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、
前記制御装置は、
前記走行アクチュエータを動作させる速度指令生成部と、
生成した速度指令を制限する速度制限部と、を有する、
ショベル。
【請求項９】
モード設定部を有し、
前記制御装置は、前記モード設定部で設定されたモードに対応して前記速度指令を生成する、
請求項８に記載のショベル。
【請求項１０】
モード設定部を有し、
前記制御装置は、路面情報に基づいて前記速度指令を変更する、
請求項８に記載のショベル。
【請求項１１】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、
異常検知センサと、を有し、
前記制御装置は、前記異常検知センサの出力に基づいて、前記走行アクチュエータを制動制御する、
ショベル。
【請求項１２】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回可能に搭載された上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載されたアタッチメントと、
前記下部走行体を駆動する走行アクチュエータと、
前記上部旋回体に設けられた制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記アタッチメントの動作に対応して前記走行アクチュエータの目標位置を設定する、
ショベル。
【請求項１３】
前記目標位置は最終目標位置を含み、
前記最終目標位置までを複数の区間に分け、分けられた複数の区間毎に複数の目標位置が設定される、
請求項１２に記載のショベル。
【請求項１４】
前記上部旋回体には測位装置が備えられている、
請求項１に記載のショベル。
【請求項１５】
前記目標位置は、表示装置に表示される地図画像を用いて設定される、
請求項１に記載のショベル。
【請求項１６】
姿勢検出装置を備え、
前記姿勢検出装置の出力により前記アタッチメントの動作を判定する、
請求項１２に記載のショベル。
【国際調査報告】
2019189935.tif 000019
2019189935.tif 000020
2019189935.tif 000021
2019189935.tif 000022