(57)【要約】  本発明の実施形態に係るショベル（１００）は、ダンプトラック（６０）に被掘削物を積み込むことができるショベル（１００）であって、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）に取り付けられる周囲監視装置としての物体検知装置（７０）と、物体検知装置（７０）の出力に基づいてダンプトラック（６０）の状態を立体的に認識するコントローラ（３０）と、を有する。
2019189013.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周囲監視装置と、
前記周囲監視装置の出力に基づいて対象物の状態を認識する制御装置と、
を有する、
ショベル。
【請求項２】
前記制御装置は、前記対象物との接触を回避するように制御を行う、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記制御装置は、前記対象物に関して進入禁止領域を設定する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記制御装置は、前記対象物に関して目標軌道を生成する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記対象物の状態が変化すると目標軌道を修正する、
請求項４に記載のショベル。
【請求項６】
前記対象物は、ダンプトラックであって、
前記制御装置は、前記ダンプトラックのゲートに取り付けられているシートの状態を立体的に認識する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ダンプトラックの荷台の後端にある支柱を立体的に認識する、
請求項６に記載のショベル。
【請求項８】
前記ダンプトラックの状態は、前記ダンプトラックの傾きを含む、
請求項６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、掘削した土砂等をダンプトラックに積み込む作業でのアタッチメントとダンプトラックとの接触を防止するショベルが知られている（特許文献１参照）。このショベルは、ショベルとダンプトラックとの間の距離、及び、ダンプトラックの高さに基づき、バケットの先端が辿る軌跡線を生成する。そして、ブーム上げ旋回動作が行われるときに、バケットの先端が軌跡線に沿うように、ブームシリンダ及び旋回用油圧モータのそれぞれに供給される作動油の流量を制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１７／１１５８０９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、上記ショベルは、カメラ等で検知された対象物であるダンプトラックの状態が変化した場合に対応できないおそれがある。例えば、積み込み作業の際に、ダンプトラックの荷台のゲートに取り付けられている自動開閉シートの状態が開状態から閉状態に切り換えられた場合、上記ショベルは、バケットを自動開閉シートに接触させてしまうおそれがある。【０００５】
そこで、積み込み作業でのアタッチメントと検知される対象物との接触をより確実に防止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る上部旋回体と、前記上部旋回体に取り付けられる周囲監視装置と、前記周囲監視装置の出力に基づいて対象物の状態を認識する制御装置と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
上述の手段により、積み込み作業でのアタッチメントと検知される対象物との接触をより確実に防止できるショベルが提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。
【図１Ｂ】本発明の実施形態に係るショベルの上面図である。
【図２】図１Ａのショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す概略図である。
【図３Ａ】ショベルとダンプトラックの位置関係を示す図である。
【図３Ｂ】ショベルとダンプトラックの位置関係を示す図である。
【図４】ダンプトラックの背面図である。
【図５】ダンプトラックの右側面図である。
【図６Ａ】バケット及びダンプトラックの背面図である。
【図６Ｂ】バケット及びダンプトラックの背面図である。
【図７】図１Ａのショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す図である。
【図８Ａ】図７に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図８Ｂ】図７に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図８Ｃ】図７に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図８Ｄ】図７に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。
【図９】コントローラの機能ブロック図である。
【図１０】自律制御機能のブロック図である。
【図１１】自律制御機能のブロック図である。
【図１２Ａ】作業現場の様子の一例を示す図である。
【図１２Ｂ】作業現場の様子の一例を示す図である。
【図１２Ｃ】作業現場の様子の一例を示す図である。
【図１３Ａ】作業現場の様子の別の一例を示す図である。
【図１３Ｂ】作業現場の様子の別の一例を示す図である。
【図１３Ｃ】作業現場の様子の別の一例を示す図である。
【図１４Ａ】自律制御の際に表示される画像の一例を示す図である。
【図１４Ｂ】自律制御の際に表示される画像の別の一例を示す図である。
【図１５】自律制御機能の別の構成例を示すブロック図である。
【図１６】自律制御機能の別の構成例を示すブロック図である。
【図１７】自律制御機能の更に別の構成例を示すブロック図である。
【図１８】電気式操作システムの構成例を示す図である。
【図１９】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１Ａ及び図１Ｂ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１Ａはショベル１００の側面図であり、図１Ｂ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用油圧モータ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は左走行用油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行用油圧モータ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用油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、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。
【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。
【００１３】
ブーム４は、上部旋回体３によって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β１を検出できる。ブーム角度β１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β１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に関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β２を検出できる。アーム角度β２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β２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に関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β３を検出できる。バケット角度β３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β３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。
【００１６】
図１Ａ及び図１Ｂに示す実施形態では、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、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の少なくとも１つは、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、又は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、物体検知装置７０、撮像装置８０、機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサ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、表示装置Ｄ１、及び音出力装置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】
物体検知装置７０は、周囲監視装置の一例であり、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。物体は、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、柵、又は穴等である。物体検知装置７０は、例えば、カメラ、超音波センサ、ミリ波レーダ、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、物体検知装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前センサ７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後センサ７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左センサ７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右センサ７０Ｒを含む。
【００１９】
物体検知装置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。物体検知装置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。物体検知装置７０は、物体検知装置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てもよい。
【００２０】
撮像装置８０は、周囲監視装置の別の一例であり、ショベル１００の周囲を撮像する。本実施形態では、撮像装置８０は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後カメラ８０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラ８０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右カメラ８０Ｒを含む。撮像装置８０は、前カメラを含んでいてもよい。
【００２１】
後カメラ８０Ｂは後センサ７０Ｂに隣接して配置され、左カメラ８０Ｌは左センサ７０Ｌに隣接して配置され、且つ、右カメラ８０Ｒは右センサ７０Ｒに隣接して配置されている。撮像装置８０が前カメラを含む場合、前カメラは、前センサ７０Ｆに隣接して配置されていてもよい。
【００２２】
撮像装置８０が撮像した画像は表示装置Ｄ１に表示される。撮像装置８０は、俯瞰画像等の視点変換画像を表示装置Ｄ１に表示できるように構成されていてもよい。俯瞰画像は、例えば、後カメラ８０Ｂ、左カメラ８０Ｌ及び右カメラ８０Ｒのそれぞれが出力する画像を合成して生成される。
【００２３】
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、水平面に関する上部旋回体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。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構成されていてもよい。
【００２４】
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。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、レゾルバ又は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。
【００２５】
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のそれぞれは、姿勢検出装置とも称される。
【００２６】
表示装置Ｄ１は、様々な情報を表示するように構成されている。音出力装置Ｄ２は、音を出力するように構成されている。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。
【００２７】
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、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置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不揮発性記憶装置から読み出して実行する。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等を含む。
【００２８】
図２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り、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、及び点線で示す。
【００２９】
油圧システムは、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプとしてのメインポンプ１４からセンターバイパス管路４０を経て作動油タンクまで作動油を循環させる。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。センターバイパス管路４０は、左センターバイパス管路４０Ｌ及び右センターバイパス管路４０Ｒを含む。
【００３０】
左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ内に配置された制御弁１５１、１５３、１５５、及び１５７を連通する作動油ラインであり、右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ内に配置された制御弁１５０、１５２、１５４、１５６、及び１５８を連通する作動油ラインである。
【００３１】
制御弁１５０は、走行直進弁である。制御弁１５１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２ＭＬ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。制御弁１５２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２ＭＲ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。
【００３２】
制御弁１５３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１５４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。
【００３３】
制御弁１５５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。制御弁１５６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。
【００３４】
制御弁１５７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で循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。
【００３５】
制御弁１５８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。
【００３６】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出圧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（例えば、全馬力制御によって）、メインポンプ１４の吐出量を制御する。図２の例では、レギュレータ１３は、左メインポンプ１４Ｌに対応する左レギュレータ１３Ｌ、及び、右メインポンプ１４Ｒに対応する右レギュレータ１３Ｒを含む。
【００３７】
ブーム操作レバー２６Ａは、ブーム４の上げ下げを操作するための操作装置である。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、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これにより、制御弁１５４内のスプールの移動量が制御され、ブームシリンダ７へ供給される作動油の流量が制御される。制御弁１５３についても同様である。なお、図２では、明瞭化のため、ブーム操作レバー２６Ａと、制御弁１５３の左右のパイロットポート及び制御弁１５４の左側パイロットポートのそれぞれとを繋ぐパイロットラインの図示が省略されている。
【００３８】
操作圧センサ２９Ａは、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、レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度）である。
【００３９】
旋回操作レバー２６Ｂは、旋回用油圧モータ２Ａを駆動させて旋回機構２を動作させる操作装置である。旋回操作レバー２６Ｂは、例えば、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１５７の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これにより、制御弁１５７内のスプールの移動量が制御され、旋回用油圧モータ２Ａへ供給される作動油の流量が制御される。なお、図２では、明瞭化のため、旋回操作レバー２６Ｂと、制御弁１５７の右側パイロットポートとを繋ぐパイロットラインの図示が省略されている。
【００４０】
操作圧センサ２９Ｂは、旋回操作レバー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。
【００４１】
ショベル１００は、ブーム操作レバー２６Ａ及び旋回操作レバー２６Ｂ以外にも、走行レバー、走行ペダル、アーム操作レバー、及びバケット操作レバー（何れも図示せず。）を有する。これらの操作装置は、ブーム操作レバー２６Ａ及び旋回操作レバー２６Ｂと同様に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量又はペダル操作量に応じた制御圧を、対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに作用させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、操作圧センサ２９Ａと同様に、対応する操作圧センサによって圧力の形で検出される。そして、各操作圧センサは、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。なお、図２では、明瞭化のため、これらの操作装置と、対応する制御弁のパイロットポートとを繋ぐパイロットラインの図示が省略されている。
【００４２】
コントローラ３０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、操作圧センサ２９Ａ、操作圧センサ２９Ｂ、ブームシリンダ圧センサ７ａ、及び吐出圧センサ２８等の出力を受信し、適宜にエンジン１１及びレギュレータ１３等に対して制御指令を出力する。
【００４３】
コントローラ３０は、減圧弁５０Ｌへ制御指令を出力し、制御弁１５７に作用する制御圧を調整して上部旋回体３の旋回動作を制御してもよい。また、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｒへ制御指令を出力し、制御弁１５４に作用する制御圧を調整してブーム４のブーム上げ動作を制御してもよい。なお、図２では、明瞭化のため、制御弁１５７の左側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成が図示され、制御弁１５７の右側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成の図示が省略されている。また、図２では、明瞭化のため、制御弁１５４の右側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成が図示され、制御弁１５４の左側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成の図示が省略されている。
【００４４】
このように、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｌにより、バケット６とダンプトラックとの相対位置関係に基づいて制御弁１５７に関する制御圧を調整できる。また、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｒにより、バケット６とダンプトラックとの相対位置関係に基づいて制御弁１５４に関する制御圧を調整できる。レバー操作に基づくブーム上げ旋回動作を適切に支援するためである。なお、減圧弁５０Ｌ及び減圧弁５０Ｒは、電磁比例弁であってよい。
【００４５】
ここで、図３Ａ及び図３Ｂを参照して、コントローラ３０がダンプトラック６０とショベル１００との接触を防止する機能について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、掘削アタッチメントＡＴとダンプトラック６０との位置関係を示す。具体的には、図３Ａ及び図３Ｂは、明瞭化のため、掘削アタッチメントＡＴを簡略化されたモデルで示している。図３Ａは掘削アタッチメントＡＴ及びダンプトラック６０の右側面図であり、図３Ｂは掘削アタッチメントＡＴ及びダンプトラック６０の背面図である。図３Ａ及び図３Ｂの例では、ショベル１００は、ダンプトラック６０の右斜め後方に位置し、Ｘ軸に平行な方向に掘削アタッチメントＡＴを向けている。
【００４６】
図３Ａに示すように、ブーム４は、Ｙ軸に平行な揺動軸Ｊを中心として上下に揺動するように構成されている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられている。アーム５の先端にはバケット６が取り付けられている。点Ｐ１で示す位置にある上部旋回体３とブーム４との連結部にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。点Ｐ２で示す位置にあるブーム４とアーム５との連結部にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。点Ｐ３で示す位置にあるアーム５とバケット６との連結部にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。点Ｐ４は、バケット６の先端（爪先）の位置を示す。
【００４７】
図３Ａでは、ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の長手方向と、基準水平面（ＸＹ面）との間のブーム角度β１を測定する。アーム角度センサＳ２は、ブーム４の長手方向とアーム５の長手方向との間のアーム角度β２を測定する。バケット角度センサＳ３は、アーム５の長手方向とバケット６の長手方向との間のバケット角度β３を測定する。ブーム４の長手方向は、揺動軸Ｊに垂直な面内（ＸＺ面内）で点Ｐ１と点Ｐ２とを通過する直線の方向を意味する。アーム５の長手方向は、ＸＺ面内で点Ｐ２と点Ｐ３とを通過する直線の方向を意味する。バケット６の長手方向は、ＸＺ面内で点Ｐ３と点Ｐ４とを通過する直線の方向を意味する。揺動軸Ｊは、旋回軸Ｋ（Ｚ軸）から離れた位置に配置されている。但し、揺動軸Ｊは、旋回軸Ｋと揺動軸Ｊとが交差するように配置されていてもよい。
【００４８】
コントローラ３０は、例えば、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５のそれぞれの出力に基づいて旋回軸Ｋに関する点Ｐ１の相対位置を導き出すことができる。そして、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き、点Ｐ１に関する点Ｐ２〜Ｐ４のそれぞれの相対位置を導き出すことができる。同様に、コントローラ３０は、点Ｐ１に関する、バケット６の背面の端部等の掘削アタッチメントＡＴの任意の部位の相対位置を導き出すことができる。
【００４９】
図３Ａ及び図３Ｂの例では、ダンプトラック６０は、比較的浅い積載空間を有する土砂ダンプトラックである。但し、ダンプトラック６０は、比較的深い積載空間を有する深あおりダンプトラックであってもよい。ダンプトラック６０の荷台６１にはゲート６２が取り付けられている。ゲート６２は、荷台６１の側壁を構成する開閉可能な部材であり、後側ゲート６２Ｂ、左側ゲート６２Ｌ及び右側ゲート６２Ｒ（図５参照）を含む。荷台６１の前端部にはフロントパネル６２Ｆが設置されている。荷台６１の後端部には支柱６１Ｐが形成されている。支柱６１Ｐは、後側ゲート６２Ｂを開閉可能に支持する部材であり、左支柱６１ＰＬ及び右支柱６１ＰＲを含む。ゲート６２にはシート６３が取り付けられていてもよい。シート６３は、荷台６１に積み込まれた被掘削物がこぼれ落ちるのを防止する部材であり、「アオリシート」とも呼ばれる。図３Ａ及び図３Ｂの例では、左側ゲート６２Ｌの上端には合成樹脂で形成された左シート６３Ｌが開閉可能に取り付けられている。同様に、右側ゲート６２Ｒの上端には合成樹脂で形成された右シート６３Ｒが開閉可能に取り付けられている。図３Ａ及び図３Ｂの例では、左シート６３Ｌ及び右シート６３Ｒは何れも、ダンプトラック６０の運転室に設けられたスイッチの操作に応じ、電動モータによって個別に開閉されるように構成されている。但し、左シート６３Ｌ及び右シート６３Ｒは、手動で開閉されるように構成されていてもよい。
【００５０】
また、ダンプトラック６０は、図３Ａに示すように、傾斜角αの坂道で停車している。そのため、荷台６１は、水平面に対して傾斜し、前端部に対して後端部が高くなるように配置されている。
【００５１】
図３Ａ及び図３Ｂのそれぞれにおける斜線領域は、掘削アタッチメントＡＴの進入を禁止する進入禁止領域ＺＡの一部を示している。コントローラ３０は、例えば、周囲監視装置の出力に基づいて進入禁止領域ＺＡを導き出し且つ設定することができる。図３Ａ及び図３Ｂの例では、コントローラ３０は、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて進入禁止領域ＺＡを導き出す。
【００５２】
進入禁止領域ＺＡは、例えば、ダンプトラック６０の外形より所定の距離ＤＳだけ大きい空間、すなわち、ダンプトラック６０の外形を相似拡大した立体的な外形を有する空間として設定されてもよい。具体的には、進入禁止領域ＺＡは、図３Ａに示すようにフロントパネル６２Ｆから距離ＤＳだけ後方に離れた位置に境界面の１つが配置されるように設定されてもよい。また、進入禁止領域ＺＡは、図３Ｂに示すように右側ゲート６２Ｒから距離ＤＳだけ左方に離れた位置に境界面の１つが配置されるように設定されてもよい。進入禁止領域ＺＡを定める他の境界面についても同様である。
【００５３】
進入禁止領域ＺＡは、ダンプトラック６０の荷台の内底面６１Ｂと、フロントパネル６２Ｆと、左側ゲート６２Ｌと、右側ゲート６２Ｒと、後側ゲート６２Ｂとで囲まれた空間内に形成される直方体空間を含むように設定されてもよい。この場合、直方体空間は、例えば、図３Ｂに示すように、内底面６１Ｂから所定の距離ＨＴだけ高い位置に境界面（上面）を有するように設定されてもよい。
【００５４】
コントローラ３０は、例えば、ポリゴンモデル又はワイヤーフレームモデル等の仮想的な三次元モデルを用いてダンプトラック６０又は荷台６１の全体的且つ立体的な外形（外表面）を認識した上で、その認識結果に基づいて進入禁止領域ＺＡを導き出すように構成されていてもよい。
【００５５】
この際、コントローラ３０は、物体検知装置７０により検出された対象物（ダンプトラック６０）がショベル１００の掘削アタッチメントＡＴの作業半径内に進入していることを認識する。そして、コントローラ３０は、作業半径内に進入している対象物がダンプトラック６０であることを認識する。これにより、コントローラ３０は、対象物が掘削アタッチメントＡＴの作業半径内に進入していてもショベル１００の動作を中断させずに、対象物とショベル１００との位置関係を算出する。この際、コントローラ３０は、対象物とショベル１００との位置関係に基づいて進入禁止領域ＺＡ及び後述する目標軌道を生成する。しかしながら、対象物であるダンプトラック６０の状態は変化する。具体的には、積み込み作業が行われる度にダンプトラック６０の傾斜角は変化し得る。そして、ダンプトラック６０が傾斜地に位置している場合には、進入禁止領域ＺＡの設定箇所及び目標軌道は、ダンプトラック６０が平地に位置している場合とは異なるべきである。このため、本実施形態では、コントローラ３０は、物体検知装置７０の出力に基づいて対象物の状態を判断し、対象物の状態に基づいて進入禁止領域ＺＡを設定する。また、周囲監視装置の別の一例である撮像装置８０の出力に基づいて進入禁止領域ＺＡを設定してもよい。
【００５６】
そして、コントローラ３０は、例えば、掘削アタッチメントＡＴが進入禁止領域ＺＡに進入したか否かを判定し、進入したと判定した場合に掘削アタッチメントＡＴの動きを停止させる。例えば、コントローラ３０は、旋回中に掘削アタッチメントＡＴが進入禁止領域ＺＡに進入したと判定した場合、減圧弁５０Ｌに対して制御指令を出力して旋回用油圧モータ２Ａを強制的に停止させてもよい。コントローラ３０は、掘削アタッチメントＡＴが進入禁止領域ＺＡに接近しているか否かを判定し、接近していると判定した場合に掘削アタッチメントＡＴの動きを鈍化させてもよい。例えば、コントローラ３０は、旋回中に掘削アタッチメントＡＴが進入禁止領域ＺＡに接近していると判定した場合、減圧弁５０Ｌに対して制御指令を出力して旋回用油圧モータ２Ａを強制的に減速させてもよい。コントローラ３０は、掘削アタッチメントＡＴが進入禁止領域ＺＡに進入したと判定した場合、或いは、掘削アタッチメントＡＴが進入禁止領域ＺＡに接近していると判定した場合に、警報音の出力、及び、警報ランプの点滅等の少なくとも１つを実行するのみであってもよい。
【００５７】
この構成により、コントローラ３０は、ダンプトラック６０の状態に応じて進入禁止領域ＺＡを適切に設定することで、掘削アタッチメントＡＴとダンプトラック６０との接触を確実に防止できる。具体的には、コントローラ３０は、ダンプトラック６０が坂道に停車している場合、坂道の傾斜角（荷台６１の傾斜角）を反映させた進入禁止領域ＺＡを設定できる。また、荷台６１の後端部に支柱６１Ｐが形成されている場合、支柱６１Ｐの形状を反映させた進入禁止領域ＺＡを設定できる。また、ゲート６２にシート６３が開閉可能に取り付けられている場合、シート６３の開閉状態を反映させた進入禁止領域ＺＡを設定できる。
【００５８】
次に、図４及び図５を参照し、コントローラ３０が進入禁止領域ＺＡの大きさを修正する機能について説明する。図４はダンプトラック６０の背面図であり、図５はダンプトラック６０の右側面図である。図４及び図５は、左シート６３Ｌ及び右シート６３Ｒが何れも直立位置まで閉じられた状態にあることを示している。点線で描かれた左シート６３Ｌａは、直立位置まで閉じられる前の全開状態の左シート６３Ｌを示している。同様に、点線で描かれた右シート６３Ｒａは、直立位置まで閉じられる前の全開状態の右シート６３Ｒを示している。
【００５９】
コントローラ３０は、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて進入禁止領域ＺＡを導き出している。図４の斜線領域は進入禁止領域ＺＡの一部を示している。破線で囲まれた領域は、ダンプトラック６０の状態が変化したため、進入禁止領域ＺＡから除外された領域ＺＢを示している。一点鎖線で囲まれた領域は、ダンプトラック６０の状態が変化したため、進入禁止領域ＺＡに新たに含まれることになった領域ＺＣを示している。具体的には、領域ＺＢは、左シート６３Ｌが閉じられたことで進入禁止領域ＺＡから除外された領域ＺＢＬと、右シート６３Ｒが閉じられたことで進入禁止領域ＺＡから除外された領域ＺＢＲとを含む。また、領域ＺＣは、左シート６３Ｌが直立位置まで閉じられたことで進入禁止領域ＺＡに新たに含まれるになった領域ＺＣＬと、右シート６３Ｒが直立位置まで閉じられたことで進入禁止領域ＺＡに新たに含まれることになった領域ＺＣＲとを含む。
【００６０】
このように、コントローラ３０は、ＬＩＤＡＲの出力に基づいて把握するダンプトラック６０の状態の変化に応じて進入禁止領域ＺＡの大きさを修正できる。ダンプトラック６０の状態は、例えば、シート６３の開閉状態、ゲート６２の開閉状態、及び、荷台６１の傾斜状態等の少なくとも１つを含む。
【００６１】
そのため、コントローラ３０は、例えば図４に示すように、右シート６３Ｒが直立状態のときには、点線矢印ＡＲ１で示すように右シート６３Ｒに接近するバケット６の動きを停止させることができる。この場合、ショベル１００の操作者は、実線矢印ＡＲ２で示すように、右シート６３Ｒの上端よりも高いところでバケット６を左方に移動させることで、バケット６を右シート６３Ｒに接触させることなく、荷台６１の上にバケット６を位置付けることができる。但し、コントローラ３０は、右シート６３Ｒが全開状態のときには、点線矢印ＡＲ１で示すように左方向に移動するバケット６の動きを停止させることはない。バケット６とダンプトラック６０とが接触しないと判断できるためである。
【００６２】
なお、コントローラ３０は、例えば、姿勢検出装置の出力に基づき、進入禁止領域ＺＡに対するバケット６の相対位置を導き出すように構成されている。例えば、コントローラ３０は、図４に示すように、バケット６の爪先の左端の座標点ＢＬｕ、爪先の中央の座標点ＢＣｕ、及び爪先の右端の座標点ＢＲｕ、並びに、バケット６の背面の左端の座標点ＢＬｂ、背面の中央の座標点ＢＣｂ、及び背面の右端の座標点ＢＲｂの６つの座標点を代表的な監視点とし、各監視点の座標を所定の制御周期で繰り返し算出する。監視点は、その位置の推移が監視される点を意味する。そして、コントローラ３０は、各監視点の座標と、進入禁止領域ＺＡを定める複数の座標とに基づき、バケット６が進入禁止領域ＺＡに進入したか否か、すなわち、バケット６とダンプトラック６０とが接触するおそれがあるか否かを判定する。コントローラ３０は、ダンプトラック６０又は荷台６１の立体的な外形を認識する場合と同様に、ポリゴンモデル又はワイヤーフレームモデル等の仮想的な三次元モデルを用いてバケット６の全体的且つ立体的な外形（外表面）を認識した上で、その認識結果に基づいてバケット６が進入禁止領域ＺＡに進入したか否かを判定してもよい。
【００６３】
コントローラ３０は、例えば図５に示すように、右シート６３Ｒが直立状態のときには、実線で描かれたバケット６の高さで左旋回が行われるように構成されている。すなわち、一点鎖線又は点線で描かれたバケット６の高さで左旋回が行われた場合には、その左旋回を停止させるように構成されている。そして、右シート６３Ｒが全開状態（点線で描かれた右シート６３Ｒａの状態）のときには、一点鎖線ではなく点線で描かれたバケット６の高さで左旋回が行われるように構成されている。すなわち、点線で描かれたバケット６の高さで左旋回が行われた場合であっても、その左旋回を停止させないように構成されている。ＬＩＤＡＲの出力により、右支柱６１ＰＲの形状を正確に認識できるためである。すなわち、右側ゲート６２Ｒの上端が右支柱６１ＰＲの上端より低いことを正確に認識できるためである。また、図５に示す例では、バケット６が右支柱６１ＰＲよりも前方にあり、右支柱６１ＰＲの上端より低い位置までバケット６を下げたとしてもバケット６と右支柱６１ＰＲとが接触しないと判断できるためである。この構成により、コントローラ３０は、掘削アタッチメントＡＴの動きが過度に制限されてしまうのを防止できる。
【００６４】
コントローラ３０は、バケット６の移動軌道を予測することで、掘削アタッチメントＡＴとダンプトラック６０との接触を防止してもよい。そこで、図６Ａ及び図６Ｂを参照し、コントローラ３０がバケット６の移動軌道を予測する機能について説明する。図６は、バケット６及びダンプトラック６０の背面図である。具体的には、図６Ａ及び図６Ｂは、明瞭化のため、バケット６を簡略化されたモデルで示している。図６Ａ及び図６Ｂの例では、ショベル１００は、ダンプトラック６０の左方にある地面を掘削した後で、掘削した土砂等の被掘削物をダンプトラック６０の荷台６１に積み込む積み込み動作を実行する。図６Ａは左シート６３Ｌが全開状態にあるときのバケット６の移動軌道を示し、図６Ｂは左シート６３Ｌが直立状態にあるときのバケット６の移動軌道を示す。
【００６５】
被掘削物を取り込んだバケット６は、図６Ａに示すように、積み込み動作において、主に、２パターンの移動軌道を辿ることができる。第１パターンは、軌道線Ｋ１を辿る移動軌道である。すなわち、バケット６は、掘削完了位置（Ａ）からバケット位置（Ｂ）を経てバケット位置（Ｃ）まで、ブーム４の上昇により略垂直方向に持ち上げられる。このときのバケット６の下端の高さは、荷台６１の上端の高さＨｄより高い。そして、バケット６は、上部旋回体３の右旋回により排土位置（Ｄ）へ移動させられる。このときアーム５の開閉操作も適宜行われる。第１パターンでは、バケット６とダンプトラック６０とが接触するリスクは少ないが、移動高さと移動距離に無駄が多く燃費が悪い。
【００６６】
第２パターンは、軌道線Ｋ２を辿る移動軌道である。軌道線Ｋ２は、バケット６を最短距離で排土位置（Ｄ）まで移動させる移動軌道である。具体的には、バケット６は、掘削完了位置（Ａ）から、ブーム上げ旋回によってバケット位置（Ｂ）を経て排土位置（Ｄ）に至る。
【００６７】
図６Ａ及び図６Ｂの例では、掘削完了位置（Ａ）は、バケット位置（Ｂ）よりも低い位置、すなわち、ダンプトラック６０が位置する平面よりも低い位置にある。しかし、掘削完了位置（Ａ）は、ダンプトラック６０が位置する平面よりも高い位置にあってもよい。
【００６８】
通常、操作者は、軌道線Ｋ２に沿ってバケット６を移動させようとする場合、バケット６がダンプトラック６０と接触する可能性が比較的高いため、操作速度を遅くする傾向にある。そのため、積み込み作業の効率が悪化し易い。
【００６９】
そこで、コントローラ３０は、図６Ａに示すように、軌道線Ｋ２に沿うようにバケット６がバケット位置（Ｂ）から排土位置（Ｄ）へ向かう途中で、バケット６とダンプトラック６０との間の距離が所定値未満となる前に、バケット６の移動軌道を予測する。具体的には、バケット６がバケット位置（Ｅ）に達したときに、バケット位置（Ｂ）からバケット位置（Ｅ）までの移動軌跡に基づき、バケット位置（Ｅ）以後の移動軌道を予測する。そして、予測した移動軌道に沿ってバケット６が移動するとバケット６が進入禁止領域ＺＡに進入すると判定した場合、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｌに制御指令を出力し、旋回用油圧モータ２Ａを強制的且つ段階的に停止させる。バケット６が進入禁止領域ＺＡに進入する前に旋回を停止させるためである。
【００７０】
コントローラ３０は、図６Ａに示すように左シート６３Ｌが全開状態にあるときには、バケット位置（Ｅ）での予測結果によると、バケット６が進入禁止領域ＺＡに進入しないと判定する。この場合、コントローラ３０は、バケット６がダンプトラック６０に接近するときに、旋回用油圧モータ２Ａを停止させることはない。但し、コントローラ３０は、バケット６が軌道線Ｋ２の最終範囲Ｋ２ＥＮＤに入るとバケット６の動きが遅くなるように制御してもよい。排土位置（Ｄ）でバケット６を滑らかに停止させるためである。
【００７１】
一方で、コントローラ３０は、図６Ｂに示すように左シート６３Ｌが直立状態にあるときには、バケット位置（Ｅ）での予測結果によると、バケット６が進入禁止領域ＺＡに進入すると判定する。この場合、コントローラ３０は、旋回用油圧モータ２Ａを強制的且つ段階的に停止させることで、バケット６が進入禁止領域ＺＡに進入する前に旋回を停止させる。具体的には、バケット位置（Ｆ）でバケット６を停止させる。
【００７２】
この構成により、コントローラ３０は、バケット６とダンプトラック６０との接触をより確実に防止できる。
【００７３】
次に、図７を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの別の構成例について説明する。図７は、ショベル１００に搭載される油圧システムの別の構成例を示す図である。図７は、図２と同様に、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。
【００７４】
図７の油圧システムは、図２の油圧システムと同様に、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及びコントローラ３０等を含む。
【００７５】
図７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ている。
【００７６】
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。
【００７７】
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。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。
【００７８】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。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。
【００７９】
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等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。
【００８０】
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１７６Ｒ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、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。
【００８１】
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、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。
【００８２】
吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。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。
【００８３】
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する。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のレバー又はペダル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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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用油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ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。
【００８７】
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用油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
具体的には、図７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。
【０１０７】
上述のような構成により、図７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７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。
【０１０８】
次に、図８Ａ〜図８Ｄ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自動的に動作させるための構成について説明する。図８Ａ〜図８Ｄは、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図８Ａは、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図８Ｂは、旋回用油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。また、図８Ｃは、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図８Ｄは、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。
【０１０９】
図８Ａ〜図８Ｄに示すように、油圧システムは、比例弁３１及びシャトル弁３２を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ〜３１ＤＬ及び３１ＡＲ〜３１ＤＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ〜３２ＤＬ及び３２ＡＲ〜３２ＤＲを含む。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
例えば、図８Ａ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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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を自動的に開くことができる。
【０１１８】
また、図８Ｂ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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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３１ＢＬ、３１ＢＲ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。
【０１２１】
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３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬ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を自動的に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３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲ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を自動的に右旋回させることができる。
【０１２２】
また、図８Ｃ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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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３１ＣＬ、３１ＣＲ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。
【０１２５】
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３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬ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３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲ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を自動的に下げることができる。
【０１２６】
また、図８Ｄ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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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３１ＤＬ、３１ＤＲ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。
【０１２９】
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３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬ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３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲ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を自動的に開くことができる。
【０１３０】
ショベル１００は、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行用油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行用油圧モータ２ＭＲ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。
【０１３１】
また、図２、図７及び図８Ａ〜図８Ｄでは油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーを記載したが、油圧式操作レバーではなく電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバー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。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。
【０１３２】
次に、図９を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。図９は、コントローラ３０の機能ブロック図である。図９の例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、操作装置２６、物体検知装置７０、撮像装置８０、及びスイッチＮＳ等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、及び音出力装置Ｄ２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。コントローラ３０は、姿勢記録部３０Ａ、軌道算出部３０Ｂ及び自律制御部３０Ｃ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。
【０１３３】
姿勢記録部３０Ａは、ショベル１００の姿勢に関する情報を記録するように構成されている。本実施形態では、姿勢記録部３０Ａは、スイッチＮＳが押されたときのショベル１００の姿勢に関する情報をＲＡＭに記録する。具体的には、姿勢記録部３０Ａは、スイッチＮＳが押される度に姿勢検出装置の出力を記録する。姿勢記録部３０Ａは、第１時点でスイッチＮＳが押されたときに記録を開始し、第２時点でスイッチＮＳが押されたときにその記録を終了するように構成されていてもよい。この場合、姿勢記録部３０Ａは、第１時点から第２時点まで、ショベル１００の姿勢に関する情報を所定の制御周期で繰り返し記録してもよい。
【０１３４】
軌道算出部３０Ｂは、ショベル１００を自律的に動作させるときにショベル１００の所定部位が描く軌道である目標軌道を算出するように構成されている。所定部位は、例えば、バケット６の背面にある所定点である。本実施形態では、軌道算出部３０Ｂは、自律制御部３０Ｃがショベル１００を自律的に動作させるときに利用する目標軌道を算出する。具体的には、軌道算出部３０Ｂは、姿勢記録部３０Ａが記録したショベル１００の姿勢に関する情報に基づいて目標軌道を算出する。
【０１３５】
軌道算出部３０Ｂは、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて目標軌道を算出してもよい。或いは、軌道算出部３０Ｂは、周囲監視装置の別の一例である撮像装置８０の出力に基づいて目標軌道を算出してもよい。或いは、軌道算出部３０Ｂは、姿勢記録部３０Ａが記録したショベル１００の姿勢に関する情報と周囲監視装置の出力とに基づいて目標軌道を算出してもよい。
【０１３６】
自律制御部３０Ｃ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、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道算出部３０Ｂが算出した目標軌道に沿ってショベル１００の所定部位を移動させるように構成されている。具体的には、スイッチＮＳが押されている状態で操作装置２６が操作されたときに、ショベル１００の所定部位が目標軌道に沿って移動するように、ショベル１００を自律的に動作させる。例えば、スイッチＮＳが押されている状態で、左操作レバー２６Ｌが右旋回方向に操作され、且つ、右操作レバー２６Ｒがブーム上げ方向に操作されたときに、バケット６の下端が目標軌道に沿って移動するように、ショベル１００を自律的に動作させてもよい。この場合、左操作レバー２６Ｌ及び右操作レバー２６Ｒのそれぞれは、任意のレバー操作量で操作されてもよい。したがって、操作者は、レバー操作量を気にすることなく、所定の移動速度でバケット６の下端を目標軌道に沿って移動させることができる。或いは、バケット６の移動速度は、左操作レバー２６Ｌ又は右操作レバー２６Ｒの操作量の変化に応じて変化するように構成されていてもよい。
【０１３７】
自律制御部３０Ｃは、例えば、バケット６の下端が目標軌道に沿うようにブームシリンダ７及び旋回用油圧モータ２Ａの少なくとも１つを制御するように構成されていてもよい。例えば、自律制御部３０Ｃは、ブーム４の上昇速度に応じて上部旋回体３の旋回速度を半自動的に制御してもよい。例えば、ブーム４の上昇速度が大きいほど上部旋回体３の旋回速度を大きくしてもよい。この場合、ブーム４は右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向へのレバー操作量に応じた速度で上昇するが、上部旋回体３は左操作レバー２６Ｌの右旋回方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で旋回してもよい。
【０１３８】
或いは、自律制御部３０Ｃは、上部旋回体３の旋回速度に応じてブーム４の上昇速度を半自動的に制御してもよい。例えば、上部旋回体３の旋回速度が大きいほどブーム４の上昇速度を大きくしてもよい。この場合、上部旋回体３は左操作レバー２６Ｌの右旋回方向へのレバー操作量に応じた速度で旋回するが、ブーム４は右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で上昇してもよい。
【０１３９】
或いは、自律制御部３０Ｃは、上部旋回体３の旋回速度、及び、ブーム４の上昇速度の双方を半自動的に制御してもよい。この場合、上部旋回体３は左操作レバー２６Ｌの右旋回方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で旋回してもよい。同様に、ブーム４は右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で上昇してもよい。
【０１４０】
自律制御部３０Ｃは、ダンプトラック６０の状態の変化に応じ、目標軌道を修正してもよい。例えば、自律制御部３０Ｃは、左シート６３Ｌの開閉状態、又は、右シート６３Ｒの開閉状態等の変化に応じて目標軌道を変化させてもよい。
【０１４１】
自律制御部３０Ｃは、ダンプトラック６０の状態に加え、周囲の状況を考慮して目標軌道を設定してもよい。例えば、自律制御部３０Ｃは、上部旋回体３の旋回中に掘削アタッチメントＡＴが壁等の物体と接触しないように目標軌道を設定してもよい。或いは、自律制御部３０Ｃは、ガードレールの歩道側でショベル１００が作業しているときに、掘削アタッチメントＡＴが旋回動作の際にガードレールを超えて車道側にはみ出さないように目標軌道を設定してもよい。
【０１４２】
次に、図１０及び図１１を参照しながら、コントローラ３０がアタッチメントの動きを自律的に制御する機能（以下、「自律制御機能」とする。）の一例について説明する。図１０及び図１１は、自律制御機能のブロック図である。
【０１４３】
最初に、コントローラ３０は、図１０に示すように、操作傾向に基づいてバケット目標移動速度を生成し、且つ、バケット目標移動方向を決定する。操作傾向は、例えば、レバー操作量に基づいて判定される。バケット目標移動速度は、バケット６における制御基準点の移動速度の目標値であり、バケット目標移動方向は、バケット６における制御基準点の移動方向の目標値である。バケット６における制御基準点は、例えば、バケット６の背面にある所定点である。図１０における現在の制御基準位置は、制御基準点の現在位置であり、例えば、ブーム角度β１、アーム角度β２、及び、旋回角度α１に基づいて算出される。コントローラ３０は、更にバケット角度β３を利用して現在の制御基準位置を算出してもよい。
【０１４４】
その後、コントローラ３０は、バケット目標移動速度と、バケット目標移動方向と、現在の制御基準位置の三次元座標（Ｘｅ、Ｙｅ、Ｚｅ）とに基づいて単位時間経過後の制御基準位置の三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）を算出する。単位時間経過後の制御基準位置の三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）は、例えば、目標軌道上の座標である。単位時間は、例えば、制御周期の整数倍に相当する時間である。目標軌道は、例えば、ダンプトラックへの土砂等の積み込みを実現する作業である積み込み作業に関する目標軌道であってもよい。この場合、目標軌道は、例えば、ダンプトラックの位置と、掘削動作が終了したときの制御基準点の位置である掘削終了位置とに基づいて算出されてもよい。なお、ダンプトラックの位置は、例えば、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも一方の出力に基づいて算出され、掘削終了位置は、例えば、姿勢検出装置の出力に基づいて算出されてもよい。
【０１４５】
その後、コントローラ３０は、算出した三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）に基づき、ブーム４及びアーム５の回動に関する指令値β１ｒ及びβ２ｒと、上部旋回体３の旋回に関する指令値α１ｒとを生成する。指令値β１ｒは、例えば、制御基準位置を三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）に合わせることができたときのブーム角度β１を表す。同様に、指令値β２ｒは、制御基準位置を三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）に合わせることができたときのアーム角度β２を表し、指令値α１ｒは、制御基準位置を三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）に合わせることができたときの旋回角度α１を表す。
【０１４６】
その後、コントローラ３０は、図１１に示すように、ブーム角度β１、アーム角度β２、及び旋回角度α１のそれぞれが、生成された指令値β１ｒ、β２ｒ、α１ｒとなるようにブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び旋回用油圧モータ２Ａを動作させる。なお、旋回角度α１は、例えば、旋回角速度センサＳ５の出力に基づいて算出される。
【０１４７】
具体的には、コントローラ３０は、ブーム角度β１の現在値と指令値β１ｒとの差Δβ１に対応するブームシリンダパイロット圧指令を生成する。そして、ブームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流をブーム制御機構３１Ｃに対して出力する。ブーム制御機構３１Ｃは、ブームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をブーム制御弁としての制御弁１７５に対して作用させることができるように構成されている。ブーム制御機構３１Ｃは、例えば、図８Ｃにおける比例弁３１ＣＬ及び比例弁３１ＣＲであってもよい。
【０１４８】
その後、ブーム制御機構３１Ｃが生成したパイロット圧を受けた制御弁１７５は、メインポンプ１４が吐出する作動油を、パイロット圧に対応する流れ方向及び流量でブームシリンダ７に流入させる。
【０１４９】
このとき、コントローラ３０は、ブームスプール変位センサＳ７が検出する制御弁１７５のスプール変位量に基づいてブームスプール制御指令を生成してもよい。ブームスプール変位センサＳ７は、制御弁１７５を構成するスプールの変位量を検出するセンサである。そして、コントローラ３０は、ブームスプール制御指令に対応する制御電流をブーム制御機構３１Ｃに対して出力してもよい。この場合、ブーム制御機構３１Ｃは、ブームスプール制御指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７５に対して作用させる。
【０１５０】
ブームシリンダ７は、制御弁１７５を介して供給される作動油により伸縮する。ブーム角度センサＳ１は、伸縮するブームシリンダ７によって動かされるブーム４のブーム角度β１を検出する。
【０１５１】
その後、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１が検出したブーム角度β１を、ブームシリンダパイロット圧指令を生成する際に用いるブーム角度β１の現在値としてフィードバックする。
【０１５２】
上述の説明は、指令値β１ｒに基づくブーム４の動作に関するものであるが、指令値β２ｒに基づくアーム５の動作、及び、指令値α１ｒに基づく上部旋回体３の旋回動作にも同様に適用可能である。なお、アーム制御機構３１Ａは、アームシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をアーム制御弁としての制御弁１７６に対して作用させることができるように構成されている。アーム制御機構３１Ａは、例えば、図８Ａにおける比例弁３１ＡＬ及び比例弁３１ＡＲであってもよい。また、旋回制御機構３１Ｂは、旋回用油圧モータパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧を旋回制御弁としての制御弁１７３に対して作用させることができるように構成されている。旋回制御機構３１Ｂは、例えば、図８Ｂにおける比例弁３１ＢＬ及び比例弁３１ＢＲであってもよい。また、アームスプール変位センサＳ８は、制御弁１７６を構成するスプールの変位量を検出するセンサであり、旋回スプール変位センサＳ２Ａは、制御弁１７３を構成するスプールの変位量を検出するセンサである。
【０１５３】
コントローラ３０は、図１０に示すように、ポンプ吐出量導出部ＣＰ１、ＣＰ２、及びＣＰ３を用い、指令値β１ｒ、β２ｒ、及びα１ｒからポンプ吐出量を導き出してもよい。本実施形態では、ポンプ吐出量導出部ＣＰ１、ＣＰ２、及びＣＰ３は、予め登録された参照テーブル等を用いて指令値β１ｒ、β２ｒ、及びα１ｒからポンプ吐出量を導き出す。ポンプ吐出量導出部ＣＰ１、ＣＰ２、及びＣＰ３が導き出したポンプ吐出量は合計され、合計ポンプ吐出量としてポンプ流量演算部に入力される。ポンプ流量演算部は、入力された合計ポンプ吐出量に基づいてメインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、ポンプ流量演算部は、合計ポンプ吐出量に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を変更することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。
【０１５４】
このように、コントローラ３０は、ブーム制御弁としての制御弁１７５、アーム制御弁としての制御弁１７６、及び、旋回制御弁としての制御弁１７３のそれぞれの開口制御とメインポンプ１４の吐出量の制御とを同時に実行できる。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び旋回用油圧モータ２Ａのそれぞれに適切な量の作動油を供給できる。
【０１５５】
また、コントローラ３０は、三次元座標（Ｘｅｒ、Ｙｅｒ、Ｚｅｒ）の算出と、指令値β１ｒ、β２ｒ、及びα１ｒの生成と、メインポンプ１４の吐出量の決定とを１制御サイクルとし、この制御サイクルを繰り返すことで自律制御を実行する。また、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及び旋回角速度センサＳ５のそれぞれの出力に基づいて制御基準位置をフィードバック制御することで自律制御の精度を向上させることができる。具体的には、コントローラ３０は、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及び旋回用油圧モータ２Ａのそれぞれに流入する作動油の流量をフィードバック制御することで自律制御の精度を向上させることができる。なお、コントローラ３０は、バケットシリンダ９に流入する作動油の流量を同様に制御してもよい。
【０１５６】
次に、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照し、目標軌道の設定について説明する。図１２Ａ〜図１２Ｃは、ショベル１００によるダンプトラック６０への積み込み作業が行われている作業現場の様子の一例を示す。具体的には、図１２Ａは作業現場の上面図である。図１２Ｂ及び図１２Ｃは、図１２Ａの矢印ＡＲ３で示す方向から作業現場を見たときの図である。図１２Ｂ及び図１２Ｃでは、明瞭化のため、ショベル１００（バケット６を除く。）の図示が省略されている。図１２Ｂは左シート６３Ｌが全開状態のときの様子を示し、図１２Ｃは左シート６３Ｌが直立状態のときの様子を示す。
【０１５７】
図１２Ａにおいて、実線で描かれたショベル１００は掘削動作が終了したときの状態を表し、破線で描かれたショベル１００は旋回動作中の状態を表し、一点鎖線で描かれたショベル１００は排土動作が開始する前の状態を表す。同様に、図１２Ｂ及び図１２Ｃにおいて、実線で描かれたバケット６Ａは掘削動作が終了したときのバケット６の状態を表し、破線で描かれたバケット６Ｂは旋回動作中のバケット６の状態を表し、一点鎖線で描かれたバケット６Ｃは排土動作が開始する前のバケット６の状態を表す。また、図１２Ａ〜図１２Ｃのそれぞれにおける太い点線は、バケット６の背面にある所定点が辿る目標軌道ＴＲを表す。
【０１５８】
軌道算出部３０Ｂは、物体検知装置７０の出力に基づいて高さＨｄのダンプトラック６０の荷台６１とバケット６とが接触しないようにしながら、バケット６を荷台６１の上に移動させる目標軌道ＴＲを算出する。或いは、軌道算出部３０Ｂは、周囲監視装置の別の一例である撮像装置８０の出力に基づいて目標軌道を算出してもよい。或いは、軌道算出部３０Ｂは、姿勢記録部３０Ａが記録したショベル１００の姿勢に関する情報と周囲監視装置の出力とに基づいて目標軌道を算出してもよい。
【０１５９】
軌道算出部３０Ｂは、複数の目標軌道ＴＲのうちの１つを操作者が選択できるように、複数の目標軌道を算出してもよい。図１２Ｂは、軌道算出部３０Ｂによって算出された３つの目標軌道ＴＲ１〜ＴＲ３を示している。一点鎖線で表される２つの目標軌道ＴＲ２及びＴＲ３は、操作者に選択された目標軌道ＴＲ１と共に算出されたものである。すなわち、目標軌道ＴＲ２及びＴＲ３は、目標軌道ＴＲ１と共に操作者に提示されたが、操作者によって選択されなかった目標軌道である。図１２Ｂに示す例では、軌道算出部３０Ｂは、右旋回動作が優先される目標軌道ＴＲ１と、右旋回動作とブーム上げ動作のバランスが優先される目標軌道ＴＲ２と、ブーム上げ動作が優先される目標軌道ＴＲ３とを算出している。操作者は、例えば、軌道算出部３０Ｂによって表示装置Ｄ１に表示された、ダンプトラック６０の図形と３つの目標軌道を表す線とを含む画像を見ながら、タッチパネル等の入力装置を用い、３つの目標軌道のうちの１つを選択してもよい。
【０１６０】
これにより、本実施形態では、操作者がブーム上げ旋回動作を実行するようにスイッチＮＳを押すと、コントローラ３０は、作成した目標軌道ＴＲに基づいて、右旋回動作を含む複合動作を行う。具体的には、ショベル１００の姿勢が破線で示すような姿勢になるまで、すなわち、バケット６の下端が点Ｐ２に達するまで、ブーム上げ動作及びアーム閉じ動作の少なくとも一方と右旋回動作とを含む複合動作を行う。この複合動作にはバケット６の開閉動作が含まれていてもよい。高さＨｄのダンプトラック６０の荷台６１とバケット６とが接触しないようにしながら、バケット６を荷台６１の上に移動させるためである。
【０１６１】
その後、コントローラ３０は、ショベル１００の姿勢が一点鎖線で示すような姿勢になるまで、すなわち、バケット６の下端が点Ｐ３に達するまで、アーム開き動作及び右旋回動作を含む複合動作を行う。この複合動作には、ブーム下げ動作及びバケット６の開閉動作の少なくとも１つが含まれていてもよい。ダンプトラック６０の荷台６１の前側（運転席側）に土砂等を排土できるようにするためである。
【０１６２】
上術の例では、コントローラ３０は、操作者がスイッチＮＳを押した際にブーム上げ旋回動作を実行するが、操作者がスイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌをダンプトラック６０が存在する方向へ傾倒した際にブーム上げ旋回動作を実行してもよい。
【０１６３】
コントローラ３０は、算出した目標軌道ＴＲを利用し、自律制御によるブーム上げ旋回動作を実行する。具体的には、バケット６の下端によって描かれる軌道が目標軌道ＴＲに沿うように、旋回機構２を自動的に右旋回させ、且つ、ブーム４を自動的に上昇させる。本実施形態では、目標軌道ＴＲの終端位置は、バケット６の下端がダンプトラック６０の荷台６１の真上に来るように設定される。自律制御によるブーム上げ旋回動作が終了した時点で操作者がバケット開き操作を実行するだけで、バケット６内の土砂等が荷台６１に排土されるようにするためである。この場合、目標軌道ＴＲの終端位置は、バケット６の容積等のバケット６に関する情報、及び、ダンプトラック６０に関する情報等に基づいて算出されてもよい。また、ブーム上げ旋回動作は繰り返し行われる動作であるため、目標軌道ＴＲの終端位置は、前回のブーム上げ旋回動作のときの軌道の終端位置と同じであってもよい。すなわち、前回の終端位置におけるバケット６の下端の位置であってもよい。
【０１６４】
自律制御によるブーム上げ旋回動作が終了した後、操作者は、手動操作による排土動作を実行する。本実施形態では、操作者は、バケット開き操作を実行するだけで、バケット６内の土砂等を荷台６１に排土できる。
【０１６５】
排土動作を実行した後、操作者は、手動操作によるブーム下げ旋回動作を実行する。そして、手動操作による掘削動作によって盛り土Ｆ１を形成している土砂等を再びバケット６内に取り込む。その後、操作者は、掘削動作を終了させた後の時点で再び自律制御によるブーム上げ旋回動作を開始させる。それ以降のブーム上げ旋回動作についても同様である。
【０１６６】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、ダンプトラック６０に関する情報に基づき、自律制御によるブーム上げ旋回動作が行われる度に、目標軌道ＴＲの終端位置を変更するように構成されている。そのため、ショベル１００の操作者は、自律制御によるブーム上げ旋回動作が終了する度にバケット開き操作を実行するだけで、ダンプトラック６０の荷台の適切な位置に土砂等を排土できる。
【０１６７】
また、コントローラ３０は、ダンプトラック６０の状態の変化に応じて目標軌道ＴＲを修正してもよい。コントローラ３０は、例えば掘削動作中に、図１２Ｃに示すように左シート６３Ｌが全開状態から直立状態に切り換えられた場合に、目標軌道ＴＲを修正してもよい。具体的には、コントローラ３０は、ＬＩＤＡＲの出力に基づき、検出対象物であるダンプトラック６０の状態の変化を検出し、前回のブーム上げ旋回動作の際に使用された目標軌道ＴＲを、状態の変化後のブーム上げ旋回動作の際に使用される目標軌道ＴＲＡに変更する。目標軌道ＴＲＡは、点Ｐ２よりも高い位置にある点Ｐ２Ａを通る軌道である。高さＨｄＡの左シート６３Ｌとバケット６とが接触しないようにしながら、バケット６を荷台６１の上に移動させるためである。
【０１６８】
次に、図１３Ａ〜図１３Ｃを参照し、自律制御を実行するショベル１００によるダンプトラック６０への積み込み作業について説明する。図１３Ａ〜図１３Ｃは、作業現場の上面図である。図１３Ａ〜図１３Ｃの例では、ショベル１００及びダンプトラック６０は何れも歩道ＳＷに位置している。歩道ＳＷは、車道ＤＷに沿うように設けられ、歩道ＳＷと車道ＤＷとはガードレールＧＲで区切られている。コントローラ３０は、例えば、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて目標軌道ＴＲを算出する。但し、コントローラ３０は、上述のように、手動操作によるブーム上げ旋回動作の際に記録したショベル１００の姿勢に関する情報に基づいて目標軌道ＴＲを算出してもよい。
【０１６９】
図１３Ａは、ショベル１００が掘削動作を完了したときの状態を示す。このとき、ショベル１００は＋Ｙ方向を向き、ダンプトラック６０は−Ｙ方向を向いている。点線は、ＬＩＤＡＲの出力に基づいてコントローラ３０が算出した目標軌道ＴＲを示す。コントローラ３０は、ブーム上げ旋回動作のときに、掘削アタッチメントＡＴの先端がガードレールＧＲを超えて車道ＤＷ側にはみ出さないように目標軌道ＴＲを算出している。なお、実線円は、ショベル１００の現在の旋回半径ＳＲ１で描かれる仮想円である。
【０１７０】
図１３Ｂは、ショベル１００がブーム上げ旋回動作を実行しているときの状態を示す。このとき、ショベル１００は、＋Ｘ方向を向いている。破線円は、ショベル１００の現在の旋回半径ＳＲ２で描かれる仮想円である。旋回半径ＳＲ２は、旋回半径ＳＲ１より小さい。
【０１７１】
図１３Ｃは、ショベル１００が排土動作を完了したときの状態を示す。このとき、ショベル１００は、ダンプトラック６０と同様に、−Ｙ方向を向いている。一点鎖線円は、ショベル１００の現在の旋回半径ＳＲ３で描かれる仮想円である。旋回半径ＳＲ３は、旋回半径ＳＲ１よりも大きい。
【０１７２】
図１３Ａ〜図１３Ｃに示すように、コントローラ３０は、旋回中に旋回半径が変化するように目標軌道ＴＲを設定してもよい。具体的には、旋回中に掘削アタッチメントＡＴの先端がガードレールＧＲを超えて車道ＤＷ側にはみ出さないように、旋回半径が一時的に小さくなるように目標軌道ＴＲを設定してもよい。
【０１７３】
また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＲを動的に修正するように構成されていてもよい。例えば、別の建設機械がショベル１００に接近したため、既に設定されている目標軌道ＴＲに沿って旋回動作が行われると、掘削アタッチメントＡＴがその建設機械と接触してしまうおそれがある場合、コントローラ３０は、旋回半径が小さくなるように目標軌道ＴＲを修正してもよい。
【０１７４】
また、コントローラ３０は、目標軌道ＴＲを設定し或いは修正する際には、作業現場の上空にある電線等の存在を考慮してもよい。また、コントローラ３０は、適切な目標軌道ＴＲを設定できない場合、或いは、既に設定されている目標軌道ＴＲを適切に修正できない場合、音声、光及び振動等の少なくとも１つを利用してその旨を操作者に知らせるようにしてもよい。
【０１７５】
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に取り付けられる周囲監視装置と、周囲監視装置の出力に基づいて対象物の状態を認識する制御装置としてのコントローラ３０と、を有する。周囲監視装置は、例えば、物体検知装置７０であってもよく、撮像装置８０であってもよい。対象物の状態を認識することは、例えば、対象物の最大高さ、又は、対象物までの最短距離を認識するだけではなく、対象物の三次元形状を認識することを含んでいてもよい。すなわち、対象物の状態を立体的に認識することを含んでいてもよい。この構成により、ショベル１００は、積み込み作業での掘削アタッチメントＡＴと対象物との接触をより確実に防止できる。そのため、作業現場の安全性を向上させることができる。
【０１７６】
なお、コントローラ３０は、対象物との接触を回避するように制御を行うように構成されていてもよい。例えば、ダンプトラック６０との接触を回避するように、掘削アタッチメントＡＴの自律制御を実行するように構成されていてもよい。また、コントローラ３０は、対象物に関して進入禁止領域ＺＡを設定するように構成されていてもよい。また、コントローラ３０は、対象物に関して目標軌道を生成するように構成されていてもよい。また、コントローラ３０は、対象物の状態が変化すると目標軌道を修正するように構成されていてもよい。
【０１７７】
対象物は、例えば、ダンプトラック６０であってもよい。この場合、コントローラ３０は、ダンプトラック６０のゲート６２に取り付けられているシート６３の状態を立体的に認識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、シート６３の開閉状態に応じて掘削アタッチメントＡＴの動きを制御できる。そのため、掘削アタッチメントＡＴとシート６３との接触を防止できる。
【０１７８】
コントローラ３０は、ダンプトラック６０の荷台６１の後端にある支柱６１Ｐを立体的に認識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、掘削アタッチメントＡＴと支柱６１Ｐとの接触を防止できる。また、荷台６１の高さが支柱６１Ｐの高さより低いことを認識することで、掘削アタッチメントＡＴの動きが過度に制限されてしまうのを防止できる。
【０１７９】
ダンプトラック６０の状態は、例えば、ダンプトラック６０の傾きを含んでいてもよい。すなわち、ショベル１００は、ダンプトラック６０の荷台６１の前後軸又は左右軸に対する傾斜角を認識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、ダンプトラック６０の詳細な傾きを認識した上で、掘削アタッチメントＡＴの動きを制御できる。そのため、掘削アタッチメントＡＴとダンプトラック６０との接触をより確実に防止できる。また、ダンプトラック６０の荷台６１への被掘削物の排土がより適切に行われるようにすることができる。
【０１８０】
次に、図１４Ａ及び図１４Ｂを参照し、自律制御の実行中に表示される画像の例について説明する。図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、表示装置Ｄ１に表示される画像Ｇｘは、時刻表示部４１１、回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４、エンジン制御状態表示部４１５、尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、エンジン稼働時間表示部４１９、カメラ画像表示部４２０、及び作業状態表示部４３０を有する。図１４Ａに示す画像Ｇｘは、作業現場（図１２Ａ参照。）を上から見たときの状態を表示する作業状態表示部４３０を含む点で、作業現場（図１２Ａ参照。）を横から見たときの状態を表示する作業状態表示部４３０を含む図１４Ｂに示す画像Ｇｘと異なる。
【０１８１】
回転数モード表示部４１２、走行モード表示部４１３、アタッチメント表示部４１４、及びエンジン制御状態表示部４１５は、ショベル１００の設定状態に関する情報を表示する表示部である。尿素水残量表示部４１６、燃料残量表示部４１７、冷却水温表示部４１８、及びエンジン稼働時間表示部４１９は、ショベル１００の運転状態に関する情報を表示する表示部である。各部に表示される画像は、表示装置Ｄ１によって、コントローラ３０から送信される各種データ及び撮像装置８０から送信される画像データ等を用いて生成される。
【０１８２】
時刻表示部４１１は、現在の時刻を表示する。回転数モード表示部４１２は、不図示のエンジン回転数調整ダイヤルによって設定されている回転数モードをショベル１００の稼働情報として表示する。走行モード表示部４１３は、走行モードをショベル１００の稼働情報として表示する。走行モードは、可変容量モータを用いた走行用油圧モータの設定状態を表す。例えば、走行モードは、低速モード及び高速モードを有し、低速モードでは「亀」を象ったマークが表示され、高速モードでは「兎」を象ったマークが表示される。アタッチメント表示部４１４は、現在装着されているアタッチメントの種類を表すアイコンを表示する領域である。エンジン制御状態表示部４１５は、エンジン１１の制御状態をショベル１００の稼働情報として表示する。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、エンジン１１の制御状態として「自動減速・自動停止モード」が選択されている。「自動減速・自動停止モード」は、非操作状態の継続時間に応じて、エンジン回転数を自動的に低減し、さらにはエンジン１１を自動的に停止させる制御状態を意味する。その他、エンジン１１の制御状態には、「自動減速モード」、「自動停止モード」、及び「手動減速モード」等がある。
【０１８３】
尿素水残量表示部４１６は、尿素水タンクに貯蔵されている尿素水の残量状態をショベル１００の稼働情報として画像表示する。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、尿素水残量表示部４１６には、現在の尿素水の残量状態を表すバーゲージが表示されている。尿素水の残量は、尿素水タンクに設けられている尿素水残量センサが出力するデータに基づいて表示される。
【０１８４】
燃料残量表示部４１７は、燃料タンクに貯蔵されている燃料の残量状態を稼働情報として表示する。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、燃料残量表示部４１７には、現在の燃料の残量状態を表すバーゲージが表示されている。燃料の残量は、燃料タンクに設けられている燃料残量センサが出力するデータに基づいて表示される。
【０１８５】
冷却水温表示部４１８は、エンジン冷却水の温度状態をショベル１００の稼働情報として表示する。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、冷却水温表示部４１８には、エンジン冷却水の温度状態を表すバーゲージが表示されている。エンジン冷却水の温度は、エンジン１１に設けられている水温センサが出力するデータに基づいて表示される。
【０１８６】
エンジン稼働時間表示部４１９は、エンジン１１の累積稼働時間をショベル１００の稼働情報として表示する。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、エンジン稼働時間表示部４１９には、操作者によりカウントがリスタートされてからの稼働時間の累積が、単位「ｈｒ（時間）」と共に表示されている。エンジン稼働時間表示部４１９には、ショベル製造後の全期間の生涯稼働時間又は操作者によりカウントがリスタートされてからの区間稼働時間が表示されてもよい。
【０１８７】
カメラ画像表示部４２０は、撮像装置８０によって撮影された画像を表示する。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後カメラ８０Ｂによって撮影された画像がカメラ画像表示部４２０に表示されている。カメラ画像表示部４２０には、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラ８０Ｌ又は上面右端に取り付けられた右カメラ８０Ｒによって撮像されたカメラ画像が表示されてもよい。また、カメラ画像表示部４２０には、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ、及び後カメラ８０Ｂのうちの複数のカメラによって撮影された画像が並ぶように表示されてもよい。また、カメラ画像表示部４２０には、左カメラ８０Ｌ、右カメラ８０Ｒ、及び後カメラ８０Ｂの少なくとも２つによって撮像された複数のカメラ画像の合成画像が表示されてもよい。合成画像は、例えば、俯瞰画像であってもよい。
【０１８８】
各カメラは上部旋回体３の一部がカメラ画像に含まれるように設置されていてもよい。表示される画像に上部旋回体３の一部が含まれることで、操作者は、カメラ画像表示部４２０に表示される物体とショベル１００との間の距離感を把握し易くなるためである。図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、カメラ画像表示部４２０は、上部旋回体３のカウンタウェイト３ｗの画像を表示している。
【０１８９】
カメラ画像表示部４２０には、表示中のカメラ画像を撮影した撮像装置８０の向きを表す図形４２１が表示されている。図形４２１は、ショベル１００の形状を表すショベル図形４２１ａと、表示中のカメラ画像を撮像した撮像装置８０の撮影方向を表す帯状の方向表示図形４２１ｂとで構成されている。図形４２１は、ショベル１００の設定状態に関する情報を表示する表示部である。
【０１９０】
図１４Ａ及び図１４Ｂの例では、ショベル図形４２１ａの下側（掘削アタッチメントＡＴを表す図形の反対側）に方向表示図形４２１ｂが表示されている。これは、後カメラ８０Ｂによって撮影されたショベル１００の後方の画像がカメラ画像表示部４２０に表示されていることを表す。例えば、カメラ画像表示部４２０に右カメラ８０Ｒによって撮影された画像が表示されている場合には、ショベル図形４２１ａの右側に方向表示図形４２１ｂが表示される。また、例えばカメラ画像表示部４２０に左カメラ８０Ｌによって撮影された画像が表示されている場合には、ショベル図形４２１ａの左側に方向表示図形４２１ｂが表示される。
【０１９１】
操作者は、例えば、キャビン１０内に設けられている不図示の画像切換スイッチを押すことで、カメラ画像表示部４２０に表示する画像を他のカメラにより撮影された画像等に切り換えることができる。
【０１９２】
ショベル１００に撮像装置８０が設けられていない場合には、カメラ画像表示部４２０の代わりに、異なる情報が表示されてもよい。
【０１９３】
作業状態表示部４３０は、ショベル１００の作業状態を表示する。図１４Ａの例では、作業状態表示部４３０は、ショベル１００の図形４３１、ダンプトラック６０の図形４３２、ショベル１００の状態を表す図形４３３、掘削終了位置を表す図形４３４、目標軌道を表す図形４３５、排土開始位置を表す図形４３６、及び、ダンプトラック６０の荷台に既に積み込まれている土砂の図形４３７を含む。図形４３１は、ショベル１００を上から見たときのショベル１００の状態を示す。図形４３２は、ダンプトラック６０を上から見たときのダンプトラック６０の状態を示す。図形４３３は、ショベル１００の状態を表すテキストメッセージである。図形４３４は、掘削動作を終了させたときのバケット６を上から見たときのバケット６の状態を示す。図形４３５は、上から見た目標軌道を示す。図形４３６は、排土動作を開始させるときのバケット６、すなわち、目標軌道の終端位置におけるバケット６を上から見たときのバケット６の状態を示す。図形４３７は、ダンプトラック６０の荷台に既に積み込まれている土砂の状態を示す。
【０１９４】
図１４Ｂの例では、作業状態表示部４３０は、バケット６の図形４３１Ｂ、ダンプトラック６０の図形４３２Ｂ、ショベル１００の状態を表す図形４３３Ｂ、掘削終了位置を表す図形４３４Ｂ、目標軌道を表す図形４３５Ｂ、及び、排土開始位置を表す図形４３６Ｂを含む。図形４３１Ｂは、バケット６を＋Ｙ側（図１２Ａ参照。）から見たときのバケット６の状態を示す。図形４３２Ｂは、ダンプトラック６０を＋Ｙ側から見たときのダンプトラック６０の状態を示す。図形４３３Ｂは、ショベル１００の状態を表すテキストメッセージである。図形４３４Ｂは、掘削動作を終了させたときのバケット６を＋Ｙ側から見たときのバケット６の状態を示す。図形４３５Ｂは、＋Ｙ側から見た目標軌道を示す。図形４３６Ｂは、排土動作を開始させるときのバケット６、すなわち、目標軌道の終端位置におけるバケット６を＋Ｙ側から見たときのバケット６の状態を示す。
【０１９５】
コントローラ３０は、ショベル１００の姿勢に関する情報及びダンプトラック６０に関する情報等に基づいて図形４３１〜図形４３６を生成するように構成されていてもよい。具体的には、図形４３１は、ショベル１００の実際の姿勢を表すように生成されてもよく、図形４３２は、ダンプトラック６０の実際の向き及びサイズを表すように生成されてもよい。また、図形４３４は、姿勢記録部３０Ａが記録した情報に基づいて生成されてもよく、図形４３５及び図形４３６は、軌道算出部３０Ｂが算出した情報に基づいて生成されてもよい。図形４３１Ｂ〜図形４３６Ｂについても同様である。また、コントローラ３０は、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも一方の出力に基づき、ダンプトラック６０の荷台に既に積み込まれている土砂の状態を検出し、検出した状態に応じて図形４３７の位置及び大きさを変化させてもよい。
【０１９６】
また、コントローラ３０は、現在のダンプトラック６０に関するブーム上げ旋回動作の回数、自律制御によるブーム上げ旋回動作の回数、ダンプトラック６０に積載された土砂の重量、及び、ダンプトラック６０に積載された土砂の重量の最大積載重量に対する比率等を作業状態表示部４３０に表示させてもよい。
【０１９７】
この構成により、ショベル１００の操作者は、画像Ｇｘを見ることで、自律制御が行われているか否かを把握することができる。
【０１９８】
なお、画像Ｇｘは、図１４Ａに示す例では、作業現場を上から見たときの状態を表示する作業状態表示部４３０を含み、図１４Ｂに示す例では、作業現場を横（＋Ｙ側）から見たときの状態を表示する作業状態表示部４３０を含んでいる。しかしながら、画像Ｇｘは、作業現場を斜め上或いは斜め下から見たときの状態を表示する作業状態表示部４３０を含んでいてもよい。また、画像Ｇｘは、作業現場を上から見たときの状態、作業現場を横（＋Ｙ側）から見たときの状態、及び、作業現場を斜め上又は斜め下から見たときの状態の任意の組み合わせを同時に表示する作業状態表示部４３０を含んでいてもよい。但し、画像Ｇｘは、作業状態表示部４３０を含む場合には、後カメラ８０Ｂによって撮影された画像を表示するカメラ画像表示部４２０を含むように構成される。ブーム上げ旋回動作が行われる際には、操作者が常に上部旋回体３の後方を監視できるようにするためである。
【０１９９】
上述のように、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、上部旋回体３に回動可能に搭載されたアタッチメントとしての掘削アタッチメントＡＴ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、を有する。コントローラ３０は、掘削アタッチメントＡＴの動作と旋回動作を含む複合動作を自律的に実行するように構成されている。この構成により、ショベル１００は、操作者の意図に沿って旋回動作を含む複合動作を自律的に実行できる。
【０２００】
旋回動作を含む複合操作は、例えば、ブーム上げ旋回動作である。ブーム上げ旋回動作に関する目標軌道は、例えば、手動操作によるブーム上げ旋回動作の際に記録された情報に基づいて算出される。但し、ブーム上げ旋回動作に関する目標軌道は、手動操作によるブーム下げ旋回動作の際に記録された情報に基づいて算出されてもよい。また、旋回動作を含む複合操作は、ブーム下げ旋回動作であってもよい。ブーム下げ旋回動作に関する目標軌道は、例えば、手動操作によるブーム下げ旋回動作の際に記録された情報に基づいて算出される。但し、ブーム下げ旋回動作に関する目標軌道は、手動操作によるブーム上げ旋回動作の際に記録された情報に基づいて算出されてもよい。また、旋回動作を含む複合操作は、旋回動作を含む他の繰り返し動作であってもよい。
【０２０１】
ショベル１００は、掘削アタッチメントＡＴの姿勢に関する情報を取得する姿勢検出装置を備えていてもよい。姿勢検出装置は、例えば、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つを含む。そして、コントローラ３０は、姿勢検出装置が取得した情報に基づいて掘削アタッチメントＡＴにおける所定点が描く目標軌道を算出し、その目標軌道に沿って所定点が移動するように複合動作を自律的に実行するように構成されていてもよい。掘削アタッチメントＡＴにおける所定点は、例えば、バケット６の背面における所定点である。
【０２０２】
コントローラ３０は、複合動作を繰り返し実行するように構成され、且つ、複合動作を実行する毎に、目標軌道を変更するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して説明したように、自律制御によるブーム上げ旋回動作を実行する毎に、目標軌道の終端位置を変更してもよい。
【０２０３】
ショベル１００は、キャビン１０内に設けられる第２スイッチとしての記録スイッチＮＳ１を有していてもよい。そして、コントローラ３０は、記録スイッチＮＳ１が操作されたときに掘削アタッチメントＡＴの姿勢に関する情報を取得するように構成されていてもよい。
【０２０４】
コントローラ３０は、第１スイッチとしての自動スイッチＮＳ２が操作されている間、或いは、自動スイッチＮＳ２が操作された状態で旋回操作が行われている間、複合動作を自律的に実行するように構成されていてもよい。また、自動スイッチＮＳ２を備えていない場合であっても、コントローラ３０は、ショベル１００の姿勢に関する情報等の記録後に旋回操作が行われたことを条件として、旋回動作を含む複合動作を自律的に実行するように構成されていてもよい。
【０２０５】
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、種々の変形又は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。
【０２０６】
例えば、ショベル１００は、以下に示すような自律制御機能を実行して複合操作を自律的に実行してもよい。図１５は、自律制御機能の別の構成例を示すブロック図である。図１５の例では、コントローラ３０は、自律制御の実行に関する機能要素Ｆａ〜Ｆｆ及び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。
【０２０７】
機能要素Ｆａは、排土開始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Ｆａは、物体検知装置７０が出力する物体データに基づき、排土動作が実際に開始される前に、排土動作を開始させるときのバケット６の位置を排土開始位置として算出する。なお、排土開始位置は、基本的には、ダンプトラック６０の荷台の上にある空間内にある位置として算出される。また、排土開始位置は、望ましくは、シート６３から所定距離だけ離れた位置となるように算出される。
【０２０８】
具体的には、機能要素Ｆａは、物体検知装置７０が出力する物体データに基づき、ダンプトラック６０の荷台に既に積み込まれている土砂の状態を検出する。機能要素Ｆａは、撮像装置８０が撮像した画像に基づき、ダンプトラック６０の荷台に既に積み込まれている土砂の状態を検出してもよい。土砂の状態は、例えば、ダンプトラック６０の荷台のどの部分に土砂がどの程度積み込まれているか等である。そして、機能要素Ｆａは、検出した土砂の状態に基づいて排土開始位置を算出する。但し、機能要素Ｆａは、過去の排土動作が行われたときに姿勢記録部３０Ａが記録したショベル１００の姿勢（姿勢検出装置の検出値）に基づいて排土開始位置を算出してもよい。
【０２０９】
機能要素Ｆａは、ブーム上げ旋回動作の際に、ダンプトラック６０の荷台に既に積載されている土砂の状態、又は、ダンプトラック６０の状態等に基づき、算出した排土開始位置を補正するように構成されていてもよい。例えば、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも一方の出力に基づいてダンプトラック６０の荷台の縁から土砂がこぼれ落ちたことを検知した場合、機能要素Ｆａは、排土開始位置を荷台の縁から離れる方向に所定距離だけ移動させてもよい。その後の排土動作の際にダンプトラック６０の荷台の縁から土砂がこぼれ落ちるのを防止するためである。或いは、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも一方の出力に基づき、誤操作等に起因してダンプトラック６０が僅かに（許容可能な所定距離未満の距離だけ）移動したことを検知した場合、機能要素Ｆａは、ダンプトラック６０の移動方向及び移動量に応じて排土開始位置を補正してもよい。ダンプトラック６０の移動による排土開始位置のズレを相殺するためである。この構成により、ショベル１００は、ダンプトラック６０が移動しなかった場合と同じ荷台上の位置に土砂を排土させることができる。この場合、後述の機能要素Ｆ１は、補正後の排土開始位置に応じて目標軌道を算出し直すように構成される。
【０２１０】
機能要素Ｆｂは、ダンプトラック６０の状態及びダンプトラック６０を構成する各部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、機能要素Ｆｂは、物体検知装置７０が出力する物体データに基づき、ダンプトラック６０の荷台を構成する各部の位置を算出する。また、機能要素Ｆｂは、物体検知装置７０が出力する物体データに基づき、ダンプトラック６０の荷台に取り付けられたシート６３の開閉の度合い、及び、ダンプトラック６０の傾斜角等をダンプトラック６０の状態として算出する。
【０２１１】
機能要素Ｆｃは、掘削終了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Ｆｃは、直近の掘削動作を終了させたときのバケット６の爪先位置に基づき、掘削動作を終了させたときのバケット６の位置を掘削終了位置として算出する。具体的には、機能要素Ｆｃは、後述の機能要素Ｆ２によって算出される現在のバケット６の爪先位置に基づいて掘削終了位置を算出する。なお、機能要素Ｆｃは、姿勢検出装置、物体検知装置７０、及び撮像装置８０の少なくとも１つの出力に基づいて掘削終了位置を算出するように構成されていてもよい。
【０２１２】
機能要素Ｆｄは、所定動作の開始を判定するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆｄは、操作圧センサ２９が出力する操作データと、後述の機能要素Ｆ２によって算出される現在のバケット６の爪先位置とに基づき、ブーム上げ旋回動作を開始させることができるか否かを判定する。具体的には、機能要素Ｆｄは、現在の爪先位置に基づき、ブーム４が上昇しているか否か、及び、バケット６が地表面（例えば、ショベル１００の接地面を含む仮想水平面）よりも所定の鉛直距離だけ上方に位置するか否か等を判定する。そして、機能要素Ｆｄは、ブーム４が上昇しており、且つ、バケット６が地表面よりも所定の鉛直距離だけ上方に位置すると判定した場合、ブーム上げ旋回動作を開始させることができると判定する。そして、機能要素Ｆｄは、ブーム上げ旋回動作を開始させることができると判定した場合、操作圧センサ２９が出力する操作データが後述の機能要素Ｆ３に入力されるようにする。
【０２１３】
機能要素Ｆｅは、被積載物の重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Ｆｅは、シリンダ圧センサ２７の出力と、後述の機能要素Ｆ２によって算出される掘削アタッチメントＡＴの現在の姿勢とに基づき、バケット６内に取り込まれた土砂等の重量を被積載物の重量として算出する。シリンダ圧センサ２７は、例えば、ブームシリンダ７のボトム側油室における作動油の圧力を検出するセンサを含む。そして、機能要素Ｆｅは、算出した被積載物の重量を後述の機能要素Ｆ５に対して出力する。
【０２１４】
機能要素Ｆｆは、各種の異常の有無を判定するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆｆは、物体検知装置７０の出力に基づいて物体検知装置７０の異常の有無を判定するように構成されている。また、機能要素Ｆｆは、機能要素Ｆｂの出力に基づいてダンプトラック６０の異常の有無を判定するように構成されている。具体的には、機能要素Ｆｆは、例えば、誤操作等に起因してダンプトラック６０が許容可能な所定距離を超えて移動した場合に、ダンプトラック６０の状態が異常であると判定する。そして、機能要素Ｆｆは、物体検知装置７０の状態が異常であると判定した場合、又は、ダンプトラック６０の状態が異常であると判定した場合、後述の機能要素Ｆ４に対して指令を出力し、ショベル１００の動きを減速させ或いは停止させる。
【０２１５】
機能要素Ｆ１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Ｆ１は、物体検知装置７０が出力する物体データと、機能要素Ｆｃが算出した掘削終了位置と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６０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。具体的には、機能要素Ｆ１は、機能要素Ｆａが算出した排土開始位置と、機能要素Ｆｂが算出したダンプトラック位置と、機能要素Ｆｃが算出した掘削終了位置とに基づいて目標軌道を算出する。機能要素Ｆ１は、典型的には、ブーム上げ掘削動作が開始される度に、目標軌道を算出するように構成されている。すなわち、目標軌道は、典型的には、ブーム上げ掘削動作が開始される度に更新される。掘削終了位置及び排土開始位置も同様に、ブーム上げ掘削動作が開始される度に更新される。
【０２１６】
機能要素Ｆ２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Ｆ２は、ブーム角度センサＳ１が検出したブーム角度β１と、アーム角度センサＳ２が検出したアーム角度β２と、バケット角度センサＳ３が検出したバケット角度β３と、旋回角速度センサＳ５が検出した旋回角度α１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Ｆ２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。
【０２１７】
機能要素Ｆ３は、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Ｆ３は、操作圧センサ２９が出力する操作データと、機能要素Ｆ１が生成した目標軌道と、機能要素Ｆ２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。
【０２１８】
機能要素Ｆ３は、現在の爪先位置と目標軌道との間の乖離が許容範囲内に収まっているか否かを判定してもよい。本実施形態では、機能要素Ｆ３は、現在の爪先位置と目標軌道との間の距離が所定値以下であるか否かを判定する。そして、機能要素Ｆ３は、その距離が所定値以下である場合、乖離が許容範囲内に収まっていると判定し、目標爪先位置を算出する。一方で、機能要素Ｆ３は、その距離が所定値を上回っている場合、乖離が許容範囲内に収まっていないと判定し、レバー操作量とは無関係に、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させる。
【０２１９】
機能要素Ｆ４は、爪先の速度に関する指令値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Ｆ４は、機能要素Ｆ２が算出した現在の爪先位置と、機能要素Ｆ３が算出した次の爪先位置とに基づき、所定時間で現在の爪先位置を次の爪先位置に移動させるために必要な爪先の速度を爪先の速度に関する指令値として算出する。
【０２２０】
機能要素Ｆ５は、爪先の速度に関する指令値を制限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、機能要素Ｆ２が算出した現在の爪先位置と、物体検知装置７０の出力とに基づき、爪先とダンプトラック６０との間の距離が所定値未満であると判定した場合、爪先の速度に関する指令値を所定の上限値で制限する。このようにして、コントローラ３０は、爪先がダンプトラック６０に接近したときに爪先の速度を減速させる。機能要素Ｆ５は、機能要素Ｆｅが算出した被積載物の重量に基づいて上限値を変更するように構成されていてもよい。機能要素Ｆ５は、掘削アタッチメントＡＴの旋回半径に基づいて上限値を変更するように構成されていてもよい。掘削アタッチメントＡＴの旋回半径は、機能要素Ｆ２で算出されてもよく、機能要素Ｆ２の出力に基づいて機能要素Ｆ５で算出されてもよい。
【０２２１】
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、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Ｆ３が算出した目標爪先位置に基づき、ブーム角度β１に関する指令値β１ｒ、アーム角度β２に関する指令値β２ｒ、バケット角度β３に関する指令値β３ｒ、及び旋回角度α１に関する指令値α１ｒを算出する。機能要素Ｆ６は、ブーム４が操作されていないときであっても、必要に応じて指令値β１ｒを算出する。これは、ブーム４を自動的に動作させるためである。アーム５、バケット６、及び旋回機構２についても同様である。
【０２２２】
次に、図１６を参照し、機能要素Ｆ６の詳細について説明する。図１６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。
【０２２３】
コントローラ３０は、図１６に示すように、指令値の生成に関する機能要素Ｆ１１〜Ｆ１３、Ｆ２１〜Ｆ２３、Ｆ３１〜Ｆ３３、及びＦ５０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。
【０２２４】
機能要素Ｆ１１〜Ｆ１３は、指令値β１ｒに関する機能要素であり、機能要素Ｆ２１〜Ｆ２３は、指令値β２ｒに関する機能要素であり、機能要素Ｆ３１〜Ｆ３３は、指令値β３ｒに関する機能要素であり、機能要素Ｆ４１〜Ｆ４３は、指令値α１ｒに関する機能要素である。
【０２２５】
機能要素Ｆ１１、Ｆ２１、Ｆ３１、及びＦ４１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、ブーム制御機構３１Ｃに対してブーム電流指令を出力し、機能要素Ｆ２１は、アーム制御機構３１Ａに対してアーム電流指令を出力し、機能要素Ｆ３１は、バケット制御機構３１Ｄに対してバケット電流指令を出力し、機能要素Ｆ４１は、旋回制御機構３１Ｂに対して旋回電流指令を出力する。
【０２２６】
なお、バケット制御機構３１Ｄは、バケットシリンダパイロット圧指令に対応する制御電流に応じたパイロット圧をバケット制御弁としての制御弁１７４に対して作用させることができるように構成されている。バケット制御機構３１Ｄは、例えば、図８Ｄにおける比例弁３１ＤＬ及び比例弁３１ＤＲであってもよい。
【０２２７】
機能要素Ｆ１２、Ｆ２２、Ｆ３２、及びＦ４２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Ｓ７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Ｓ８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Ｆ３２は、バケットスプール変位センサＳ９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。機能要素Ｆ４２は、旋回スプール変位センサＳ２Ａ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。なお、バケットスプール変位センサＳ９は、制御弁１７４を構成するスプールの変位量を検出するセンサである。
【０２２８】
機能要素Ｆ１３、Ｆ２３、Ｆ３３、及びＦ４３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β１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β２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β３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α１を算出する。
【０２２９】
具体的には、機能要素Ｆ１１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成した指令値β１ｒと機能要素Ｆ１３が算出したブーム角度β１との差がゼロになるように、ブーム制御機構３１Ｃ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制御機構３１Ｃに対して出力する。
【０２３０】
ブーム制御機構３１Ｃは、ブーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積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Ｓ７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β１を機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０２３１】
機能要素Ｆ２１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成した指令値β２ｒと機能要素Ｆ２３が算出したアーム角度β２との差がゼロになるように、アーム制御機構３１Ａ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制御機構３１Ａに対して出力する。
【０２３２】
アーム制御機構３１Ａは、アーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積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Ｓ８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β２を機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０２３３】
機能要素Ｆ３１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成した指令値β３ｒと機能要素Ｆ３３が算出したバケット角度β３との差がゼロになるように、バケット制御機構３１Ｄ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制御機構３１Ｄに対して出力する。
【０２３４】
バケット制御機構３１Ｄは、バケット電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積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Ｓ９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β３を機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０２３５】
機能要素Ｆ４１は、基本的に、機能要素Ｆ６が生成した指令値α１ｒと機能要素Ｆ４３が算出した旋回角度α１との差がゼロになるように、旋回制御機構３１Ｂ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制御機構３１Ｂに対して出力する。なお、機能要素Ｆ６が生成した指令値α１ｒと機能要素Ｆ４３が算出した旋回角度α１との差は、機能要素Ｆ４１に入力される前に、制限部Ｆ５０によって制限される場合がある。
【０２３６】
制限部Ｆ５０は、機能要素Ｆ１３が算出したブーム角度β１に基づき、ブーム４が所定の高さ（角度）まで上昇しているか否かを判定するように構成されている。そして、制限部Ｆ５０は、ブーム４が所定の高さ（角度）まで上昇していないと判定した場合、機能要素Ｆ４１に対して出力される差である指令値α１ｒと旋回角度α１との差を所定値以下に制限するように構成されている。ブーム４が十分に上昇していない段階で上部旋回体３が急旋回されてしまうのを防止するためである。
【０２３７】
旋回制御機構３１Ｂは、旋回電流指令に応じて開口面積を変化させ、その開口面積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Ｓ２Ａ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、上部旋回体３の旋回角度を検出し、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α１を機能要素Ｆ４にフィードバックする。
【０２３８】
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、自律制御の際に、バケット６の爪先の動きを高精度に制御できる。
【０２３９】
次に、図１７を参照し、自律制御機能の更に別の構成例について説明する。図１７は、自律制御機能の更に別の構成例を示すブロック図である。図１７に示す構成は、自動運転式の無人ショベルを動作させるための機能要素を含む点で、手動運転式の有人ショベルを動作させるための機能要素を含む図１０及び図１５のそれぞれに示す構成と異なる。具体的には、図１７に示す構成は、操作圧センサ２９の出力ではなく通信装置２５の出力に基づいて次の爪先位置を算出する点、及び、機能要素Ｆｄ１〜Ｆｄ４を有する点で、図１５に示す構成と異なる。そのため、以下では、図１５に示す構成と共通する部分の説明が省略され、相違部分が詳説される。
【０２４０】
通信装置２５は、ショベル１００とショベル１００の外部にある外部機器との間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２５は、外部機器から受信した信号に基づいて機能要素Ｆｄ１に開始指令を出力するように構成されている。通信装置２５は、外部機器から受信した信号に基づいて機能要素Ｆｄ１に操作データを出力するように構成されていてもよい。但し、通信装置２５は、ショベル１００に搭載されている入力装置であってもよい。
【０２４１】
機能要素Ｆｄ１は、作業の開始を判定するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆｄ１は、通信装置２５から開始指令を受けた場合に、作業の開始が指示されたと判定し、機能要素Ｆｄ２に対して開始指令を出力するように構成されている。機能要素Ｆｄ１は、通信装置２５から開始指令を受けた場合、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも一方の出力に基づいてショベル１００の周囲に物体が存在しないと判定できたときに、機能要素Ｆｄ２に対して開始指令を出力するように構成されていてもよい。機能要素Ｆｄ１は、機能要素Ｆｄ２に対して開始指令を出力する際に、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７とを繋ぐパイロットラインに配置された電磁開閉弁に指令を出力し、そのパイロットラインを開通させてもよい。
【０２４２】
機能要素Ｆｄ２は、動作の内容を判定するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆｄ２は、機能要素Ｆｄ１から開始指令を受けた場合に、機能要素Ｆ２が算出した現在の爪先位置に基づき、掘削動作、ブーム上げ旋回動作、及び排土動作等の何れの動作が現在行われているか、或いは、何れの動作も行われていないかを判定するように構成されている。そして、機能要素Ｆｄ２は、機能要素Ｆ２が算出した現在の爪先位置に基づいて掘削動作が終了したと判定した場合、機能要素Ｆｄ３に対して開始指令を出力するように構成されている。
【０２４３】
機能要素Ｆｄ３は、ショベル１００の動作条件を設定するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆｄ３は、機能要素Ｆｄ２から開始指令を受けた場合に、自律制御によるブーム上げ旋回動作が行われる際の旋回速度等の動作条件を設定するように構成されている。そして、機能要素Ｆｄ３は、動作条件を設定した後で、機能要素Ｆｄ４に対して開始指令を出力するように構成されている。
【０２４４】
機能要素Ｆｄ４は、所定動作の開始を判定するように構成されている。本実施形態では、機能要素Ｆｄ４は、機能要素Ｆｄ３から開始指令を受けた場合に、機能要素Ｆ２によって算出される現在のバケット６の爪先位置に基づき、ブーム上げ旋回動作を開始させることができるか否かを判定する。具体的には、機能要素Ｆｄ４は、現在の爪先位置に基づき、ブーム４が上昇しているか否か、及び、バケット６が地表面（例えば、ショベル１００の接地面を含む仮想水平面）よりも所定の鉛直距離だけ上方に位置するか否か等を判定する。そして、機能要素Ｆｄ４は、ブーム４が上昇しており、且つ、バケット６が地表面よりも所定の鉛直距離だけ上方に位置すると判定した場合、ブーム上げ旋回動作を開始させることができると判定する。そして、機能要素Ｆｄ４は、ブーム上げ旋回動作を開始させることができると判定した場合、自動運転式の無人ショベルにおいて自動的に生成される操作データが機能要素Ｆ３に入力されるようにする。
【０２４５】
この構成により、コントローラ３０は、自動運転式の無人ショベルにおいても、手動運転式の有人ショベルにおける場合と同様に、自律制御によるブーム上げ旋回動作を実行できる。
【０２４６】
また、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レバーが開示されている。具体的には、アーム操作レバーとして機能する左操作レバー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のリモコン弁へ供給される作動油が、左操作レバー２６Ｌの傾倒によって開閉されるリモコン弁の開度に応じた流量で、アーム制御弁としての制御弁１７６のパイロットポートへ伝達される。
【０２４７】
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レバーではなく、電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバー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コントロールバルブ１７内で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。
【０２４８】
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１８は、電気式操作システムの構成例を示す。具体的には、図１８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６５と、ブーム下げ操作用の電磁弁６６とで構成されている。図１８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。
【０２４９】
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６５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６６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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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６５に対して出力する。電磁弁６５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、ブーム上げ操作信号（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、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６６に対して出力する。電磁弁６６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、ブーム下げ操作信号（圧力信号）としてのパイロット圧を制御する。
【０２５２】
自律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（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。
【０２５３】
ショベル１００が取得する情報は、図１９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１９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１９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。
【０２５４】
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コンピュータであってもよい。支援装置２００は、固定端末装置であってもよい。
【０２５５】
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。
【０２５６】
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、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。以下では、ショベル１００と管理装置３００との間での情報のやり取りについて説明するが、以下の説明は、ショベル１００と支援装置２００との間での情報のやり取りについても同様に適用される。
【０２５７】
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、自律制御を開始或いは停止させたときの時刻及び場所、自律制御の際に利用された目標軌道、並びに、自律制御の際に所定部位が実際に辿った軌跡等の少なくとも１つに関する情報を管理装置３００に送信してもよい。その際、コントローラ３０は、物体検知装置７０の出力、及び、撮像装置８０が撮像した画像等の少なくとも１つを管理装置３００に送信してもよい。画像は、自律制御が実行された期間を含む所定期間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、自律制御が実行された期間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つに関する情報を管理装置３００に送信してもよい。管理装置３００を利用する管理者が、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。ショベル１００の作業内容に関するデータは、例えば、排土動作が行われた回数である積み込み回数、ダンプトラック６０の荷台に積み込んだ土砂等の被積載物に関する情報、積み込み作業に関するダンプトラック６０の種類、積み込み作業が行われたときのショベル１００の位置に関する情報、作業環境に関する情報、及び、積み込み作業が行われているときのショベル１００の動作に関する情報等の少なくとも１つである。被積載物に関する情報は、例えば、各回の排土動作で積み込まれた被積載物の重量及び種類等、各ダンプトラック６０に積み込まれた被積載物の重量及び種類等、及び、１日の積み込み作業で積み込まれた被積載物の重量及び種類等の少なくとも１つである。作業環境に関する情報は、例えば、ショベル１００の周囲にある地面の傾斜に関する情報、又は、作業現場の周辺の天気に関する情報等である。ショベル１００の動作に関する情報は、例えば、パイロット圧、及び、油圧アクチュエータにおける作動油の圧力等の少なくとも１つである。
【０２５８】
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による自律制御が実行された期間を含む所定期間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。
【０２５９】
本願は、２０１８年３月２６日に出願した日本国特許出願２０１８−０５８９１４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】
【０２６０】
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・・・旋回用油圧モータ  ２Ｍ・・・走行用油圧モータ  ２ＭＬ・・・左走行用油圧モータ  ２ＭＲ・・・右走行用油圧モータ  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  ７ａ・・・ブームシリンダ圧センサ  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  ２５・・・通信装置  ２６・・・操作装置  ２６Ａ・・・ブーム操作レバー  ２６Ｂ・・・旋回操作レバー  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  ２７・・・シリンダ圧センサ  ２８・・・吐出圧センサ  ２９、２９Ａ、２９Ｂ、２９ＤＬ、２９ＤＲ、２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ・・・操作圧センサ  ３０・・・コントローラ  ３０Ａ・・・姿勢記録部  ３０Ｂ・・・軌道算出部  ３０Ｃ・・・自律制御部  ３１、３１ＡＬ〜３１ＤＬ、３１ＡＲ〜３１ＤＲ・・・比例弁  ３２、３２ＡＬ〜３２ＤＬ、３２ＡＲ〜３２ＤＲ・・・シャトル弁  ４０・・・センターバイパス管路  ４２・・・パラレル管路  ５０Ｌ、５０Ｒ・・・減圧弁  ６０・・・ダンプトラック  ６１・・・荷台  ６１Ｐ・・・支柱  ６２・・・ゲート  ６２Ｂ・・・後側ゲート  ６２Ｌ・・・左側ゲート  ６２Ｒ・・・右側ゲート  ６３・・・シート  ６５、６６・・・電磁弁  ７０・・・物体検知装置  ７０Ｆ・・・前センサ  ７０Ｂ・・・後センサ  ７０Ｌ・・・左センサ  ７０Ｒ・・・右センサ  ８０・・・撮像装置  ８０Ｂ・・・後カメラ  ８０Ｌ・・・左カメラ  ８０Ｒ・・・右カメラ  １００・・・ショベル  １５０〜１５８、１７１〜１７６・・・制御弁  ＡＴ・・・掘削アタッチメント  Ｄ１・・・表示装置  Ｄ２・・・音出力装置  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
【図１Ａ】
2019189013.tif 000003
【図１Ｂ】
2019189013.tif 000004
【図２】
2019189013.tif 000005
【図３Ａ】
2019189013.tif 000006
【図３Ｂ】
2019189013.tif 000007
【図４】
2019189013.tif 000008
【図５】
2019189013.tif 000009
【図６Ａ】
2019189013.tif 000010
【図６Ｂ】
2019189013.tif 000011
【図７】
2019189013.tif 000012
【図８Ａ】
2019189013.tif 000013
【図８Ｂ】
2019189013.tif 000014
【図８Ｃ】
2019189013.tif 000015
【図８Ｄ】
2019189013.tif 000016
【図９】
2019189013.tif 000017
【図１０】
2019189013.tif 000018
【図１１】
2019189013.tif 000019
【図１２Ａ】
2019189013.tif 000020
【図１２Ｂ】
2019189013.tif 000021
【図１２Ｃ】
2019189013.tif 000022
【図１３Ａ】
2019189013.tif 000023
【図１３Ｂ】
2019189013.tif 000024
【図１３Ｃ】
2019189013.tif 000025
【図１４Ａ】
2019189013.tif 000026
【図１４Ｂ】
2019189013.tif 000027
【図１５】
2019189013.tif 000028
【図１６】
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【図１７】
2019189013.tif 000030
【図１８】
2019189013.tif 000031
【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年8月13日(2019.8.13)
【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周囲監視装置と、
前記周囲監視装置の出力に基づいて対象物の状態を認識する制御装置と、
を有する、
ショベル。
【請求項２】
前記制御装置は、前記対象物との接触を回避するように制御を行う、
請求項１に記載のショベル。
【請求項３】
前記制御装置は、前記対象物に関して進入禁止領域を設定する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項４】
前記制御装置は、前記対象物に関して目標軌道を生成する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項５】
前記制御装置は、前記対象物の状態が変化すると目標軌道を修正する、
請求項４に記載のショベル。
【請求項６】
前記対象物は、ダンプトラックであって、
前記制御装置は、前記ダンプトラックのゲートに取り付けられているシートの状態を立体的に認識する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項７】
前記制御装置は、前記ダンプトラックの荷台の後端にある支柱を立体的に認識する、
請求項６に記載のショベル。
【請求項８】
前記ダンプトラックの状態は、前記ダンプトラックの傾きを含む、
請求項６に記載のショベル。
【請求項９】
前記制御装置は、ダンプトラックのフロントパネルを認識する、
請求項１に記載のショベル。
【請求項１０】
前記制御装置は、前記進入禁止領域を前記対象物の状態に応じて修正する、
請求項３に記載のショベル。
【請求項１１】
前記制御装置は、前記進入禁止領域をダンプトラックの荷台より大きく設定する、
請求項３に記載のショベル。
【請求項１２】
前記制御装置は、前記進入禁止領域の境界面をフロントパネルから所定距離だけ後方へ離して設定する、
請求項３に記載のショベル。
【請求項１３】
前記制御装置は、前記進入禁止領域の境界面をダンプトラックの荷台の内底面から所定距離だけ高い位置に設定する、
請求項３に記載のショベル。
【請求項１４】
前記制御装置は、三次元モデルを用いてダンプトラックの荷台の立体的な外形を認識し、その認識結果に基づいて進入禁止領域を導き出す、
請求項１に記載のショベル。
【請求項１５】
ショベルの作業状態とダンプトラックの状態とを同時に表示するショベルの表示装置。
【請求項１６】
前記ダンプトラックの荷台に積み込まれた土砂の状態が表示される、
請求項１５に記載のショベルの表示装置。
【請求項１７】
目標軌道が表示される、
請求項１５に記載のショベルの表示装置。
【請求項１８】
前記制御装置は、作業部位とダンプトラックとの距離が所定値未満の場合に作業部位の速度を所定の上限値で制限する、
請求項１に記載のショベル。
【国際調査報告】
2019189013.tif 000033
2019189013.tif 000034
2019189013.tif 000035
2019189013.tif 000036