特開 2021-86180 操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-86180(P2021-86180A)

(43)【公開日】2021年6月3日

(54)【発明の名称】操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラム

(51)【国際特許分類】

   G05B 23/02 20060101AFI20210507BHJP

【ＦＩ】

   G05B23/02 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-212245(P2019-212245)

(22)【出願日】2019年11月25日

(71)【出願人】

【識別番号】504136568

【氏名又は名称】国立大学法人広島大学

(71)【出願人】

【識別番号】000246273

【氏名又は名称】コベルコ建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136250

【弁理士】

【氏名又は名称】立石 博臣

(74)【代理人】

【識別番号】100198719

【弁理士】

【氏名又は名称】泉 良裕

(72)【発明者】

【氏名】洪水 雅俊

(72)【発明者】

【氏名】小岩井 一茂

【テーマコード（参考）】

3C223

【Ｆターム（参考）】

3C223AA15

3C223BA01

3C223CC01

3C223DD01

3C223EB02

3C223FF02

3C223FF22

3C223GG01

(57)【要約】

【課題】オペレータの操作技量に適した操作性を当該オペレータに提供することが可能な操作対象装置及びそれに関連する技術の提供。
【解決手段】油圧ショベル１は、動特性設定部５１と生産性取得部５５と最適動特性演算部５７とを備える。動特性設定部５５は、動特性を第１動特性に設定する。生産性取得部５５は、動特性が第１動特性に設定されている状態で操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得する。動特性設定部５５は、動特性を第１動特性とは異なる第２動特性に設定する。生産性取得部５５は、動特性が第２動特性に設定されている状態で操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得する。最適動特性演算部５７は、第１動特性と第２動特性と第１生産性と第２生産性とに基づいて最適動特性を演算する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作対象装置であって、
操作対象に関する動特性を設定する動特性設定部と、
前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を取得する生産性取得部と、
最適又は準最適な最適動特性を演算する最適動特性演算部と、
を備え、
前記動特性設定部は、前記動特性を第１動特性に設定し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得し、
前記動特性設定部は、前記動特性を前記第１動特性とは異なる第２動特性に設定し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得し、
前記最適動特性演算部は、前記第１動特性と前記第２動特性と前記第１生産性と前記第２生産性とに基づいて前記最適動特性を演算し、
前記動特性設定部は、前記最適動特性演算部で演算した前記最適動特性を前記動特性として設定することを特徴とする操作対象装置。

【請求項2】

前記最適動特性演算部は、前記動特性の増加量に対する前記生産性の増加量に基づく勾配に学習率を掛けたもので現在設定されている動特性を更新して更新用の動特性を演算する処理を、前記更新用の動特性が前記最適動特性に収束するまで繰り返し実行することを特徴とする請求項１に記載の操作対象装置。

【請求項3】

前記最適動特性演算部によって過去に演算された前記最適動特性を第３動特性として記憶する記憶部を更に備え、
前記動特性設定部は、前記動特性を第３動特性に設定し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第３動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第３生産性として取得し、
前記動特性設定部は、前記動特性を前記第３動特性とは異なる第４動特性に設定し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第４動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第４生産性として取得し、
前記最適動特性演算部は、前記第３動特性と前記第４動特性と前記第３生産性と前記第４生産性とに基づいて前記最適動特性を演算することを特徴とする請求項１又は２に記載の操作対象装置。

【請求項4】

前記動特性設定部は、前記最適動特性演算部で演算した前記最適動特性よりも所定値だけ高い値を前記動特性として設定することを特徴とする請求項１から３のうち何れかに記載の操作対象装置。

【請求項5】

前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の作業時間を計測する作業時間計測部を更に備え、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業時間計測部で計測した作業時間を第１生産性として取得し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業時間計測部で計測した作業時間を第２生産性として取得することを特徴とする請求項１から４のうち何れかに記載の操作対象装置。

【請求項6】

前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の官能評価値を入力する官能評価値入力部を更に備え、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記官能評価入力部を介して入力された官能評価値を第１生産性として取得し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記官能評価入力部を介して入力された官能評価値を第２生産性として取得することを特徴とする請求項１から４のうち何れかに記載の操作対象装置。

【請求項7】

前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の作業精度を検出する作業精度検出部を更に備え、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業精度検出部で検出した作業精度を第１生産性として取得し、
前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業精度検出部で検出した作業精度を第２生産性として取得することを特徴とする請求項１から４のうち何れかに記載の操作対象装置。

【請求項8】

前記操作対象装置は建設機械であり、前記操作対象は前記建設機械の油圧アクチュエータによって動作する部位であることを特徴とする請求項１から７のうち何れかに記載の操作対象装置。

【請求項9】

動特性設定方法であって、
操作対象装置の操作対象に関する動特性を第１動特性に設定し、
前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得し、
前記動特性を前記第１動特性とは異なる第２動特性に設定し、
前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得し、
前記第１動特性と前記第２動特性と前記第１生産性と前記第２生産性とに基づいて最適動特性を演算し、
前記最適動特性を前記動特性として設定することを特徴とする動特性設定方法。

【請求項10】

ａ）操作対象装置の操作対象に関する動特性を第１動特性に設定するステップと、
ｂ）前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得するステップと、
ｃ）前記動特性を前記第１動特性とは異なる第２動特性に設定するステップと、
ｄ）前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得するステップと、
ｅ）前記第１動特性と前記第２動特性と前記第１生産性と前記第２生産性とに基づいて最適動特性を演算するステップと、
ｆ）前記ステップｅ）で演算した前記最適動特性を前記動特性として設定するステップと、
をコンピュータに実行させる動特性設定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操作対象に関する動特性を設定する操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、建設機械の操作を自動または半自動で行うマシンコントロール機能を有する建設機械が知られている（例えば、特許文献１）。当該特許文献１では、マシンコントロール機能の実行中に、自動操作の操作量及び手動操作の操作量が表示装置に表示されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９−１０８７２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載の発明では、単に自動操作と手動操作との差分をオペレータに教示するものであるから、オペレータの操作技量が低ければ、教示された通りに操作できないという問題がある。すなわち、特許文献１では、操作技量に適した操作性をオペレータに提供することができないため、最終的な生産性も向上せず、オペレータの技術向上を図ることもできない。

【0005】

そこで、本発明は、オペレータの操作技量に適した操作性を当該オペレータに提供することが可能な操作対象装置及びそれに関連する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するために、本発明は、操作対象装置であって、操作対象に関する動特性を設定する動特性設定部と、前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を取得する生産性取得部と、最適又は準最適な最適動特性を演算する最適動特性演算部と、を備え、前記動特性設定部は、前記動特性を第１動特性に設定し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得し、前記動特性設定部は、前記動特性を前記第１動特性とは異なる第２動特性に設定し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得し、前記最適動特性演算部は、前記第１動特性と前記第２動特性と前記第１生産性と前記第２生産性とに基づいて前記最適動特性を演算し、前記動特性設定部は、前記最適動特性演算部で演算した前記最適動特性を前記動特性として設定することを特徴とする操作対象装置を提供している。

【0007】

ここで、前記最適動特性演算部は、前記動特性の増加量に対する前記生産性の増加量に基づく勾配に学習率を掛けたもので現在設定されている動特性を更新して更新用の動特性を演算する処理を、前記更新用の動特性が前記最適動特性に収束するまで繰り返し実行することが好ましい。

【0008】

また、前記最適動特性演算部によって過去に演算された前記最適動特性を第３動特性として記憶する記憶部を更に備え、前記動特性設定部は、前記動特性を第３動特性に設定し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第３動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第３生産性として取得し、前記動特性設定部は、前記動特性を前記第３動特性とは異なる第４動特性に設定し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第４動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第４生産性として取得し、前記最適動特性演算部は、前記第３動特性と前記第４動特性と前記第３生産性と前記第４生産性とに基づいて前記最適動特性を演算することが好ましい。

【0009】

また、前記動特性設定部は、前記最適動特性演算部で演算した前記最適動特性よりも所定値だけ高い値を前記動特性として設定することが好ましい。

【0010】

また、前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の作業時間を計測する作業時間計測部を更に備え、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業時間計測部で計測した作業時間を第１生産性として取得し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業時間計測部で計測した作業時間を第２生産性として取得することが好ましい。

【0011】

また、前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の官能評価値を入力する官能評価値入力部を更に備え、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記官能評価入力部を介して入力された官能評価値を第１生産性として取得し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記官能評価入力部を介して入力された官能評価値を第２生産性として取得することが好ましい。

【0012】

また、前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の作業精度を検出する作業精度検出部を更に備え、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業精度検出部で検出した作業精度を第１生産性として取得し、前記生産性取得部は、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合に前記作業精度検出部で検出した作業精度を第２生産性として取得することが好ましい。

【0013】

更に、前記操作対象装置は建設機械であり、前記操作対象は前記建設機械の油圧アクチュエータによって動作する部位であることが好ましい。

【0014】

また、本発明は、動特性設定方法であって、操作対象装置の操作対象に関する動特性を第１動特性に設定し、前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得し、前記動特性を前記第１動特性とは異なる第２動特性に設定し、前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得し、前記第１動特性と前記第２動特性と前記第１生産性と前記第２生産性とに基づいて最適動特性を演算し、前記最適動特性を前記動特性として設定することを特徴とする動特性設定方法を更に提供している。

【0015】

また、本発明は、ａ）操作対象装置の操作対象に関する動特性を第１動特性に設定するステップと、ｂ）前記動特性が前記第１動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第１生産性として取得するステップと、ｃ）前記動特性を前記第１動特性とは異なる第２動特性に設定するステップと、ｄ）前記動特性が前記第２動特性に設定されている状態で前記操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を第２生産性として取得するステップと、ｅ）前記第１動特性と前記第２動特性と前記第１生産性と前記第２生産性とに基づいて最適動特性を演算するステップと、ｆ）前記ステップｅ）で演算した前記最適動特性を前記動特性として設定するステップと、をコンピュータに実行させる動特性設定プログラムを更に提供している。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、第１動特性と、当該第１動特性で特定の操作を行った場合の第１生産性と、第２動特性と、当該第２動特性で特定の操作を行った場合の第２生産性とに基づいて最適動特性が演算される。そのため、オペレータの操作技量に適した操作性を当該オペレータに提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の第１実施形態による油圧ショベル（操作対象装置）を示す図。

【図2】油圧ショベルのコントローラを示すブロック図。

【図3】ブーム上げ操作を示す油圧ショベルの側面図。

【図4】９０度旋回操作を示す油圧ショベルの平面図。

【図5】機械動特性（時定数）と生産性（作業時間）との関係を示したグラフ。

【図6】最適動特性を設定する手順（第１実施形態）を示すフローチャート。

【図7】更新式を用いて動特性が更新される過程を示した図。

【図8】最適動特性に収束する様子を示したイメージ図。

【図9】第２実施形態による油圧ショベルのコントローラを示すブロック図。

【図10】機械動特性（時定数）と生産性（官能評価値）との関係を示したグラフ。

【図11】最適動特性を設定する手順（第２実施形態）を示すフローチャート。

【図12】変形例による油圧ショベルのコントローラを示すブロック図。

【発明を実施するための形態】

【0018】

＜１．第１実施形態＞
本発明の第１実施形態による操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラムについて、図１から図８に基づき説明する。以下では、操作対象装置の一例として、図１に示す油圧ショベル１を例示する。

【0019】

図１に示すように、油圧ショベル１は、下部走行体２と、下部走行体２上に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、ブームやアームを含む作業アタッチメント４と、コントローラ５とを備えて構成される。

【0020】

コントローラ５は、オペレータにとって最適又は準最適な動特性（以下、単に「最適動特性」とも称する）を設定する動特性設定プログラムを実行可能な制御装置である。具体的には、図２に示すように、コントローラ５は、動特性設定部５１と、作業時間計測部５３と、生産性取得部５５と、最適動特性演算部５７とを備えて構成される。

【0021】

動特性設定部５１は、油圧ショベル１の操作対象（例えば、アタッチメント４を構成するブーム）に関する動特性（時定数Ｘ）を設定するための処理部である。

【0022】

作業時間計測部５３は、油圧ショベル１の操作対象に対して特定の操作を行った場合の作業時間Ｙを計測するための処理部である。

【0023】

生産性取得部５５は、油圧ショベル１の操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性を取得する処理部である。本実施形態では、生産性取得部５５は、作業時間計測部５３で計測した作業時間Ｙを、油圧ショベル１の操作対象に対して特定の操作を行った場合の生産性として取得する。

【0024】

最適動特性演算部５７は、オペレータにとって最適動特性（時定数Ｘ）を演算する処理部である。

【0025】

本実施形態では、油圧ショベル１によるブーム上げ（図３参照）と９０度旋回（図４参照）の複合操作（以下、単に「持ち上げ旋回操作」とも称する）において、最適なブーム立ち上がりの動特性（時定数Ｘ）を演算する場合を例示する。

【0026】

図５に示すように、持ち上げ旋回操作に関して、ブーム立ち上がりの動特性（時定数Ｘ）と生産性（作業時間Ｙ）とは、技量にかかわらず下に凸な関数Ｆ（Ｘ）で近似されることが分かっている。よって、関数Ｆ（Ｘ）が最小となる（作業時間Ｙが最も短くなる）動特性（時定数Ｘ）が最適動特性になる。

【0027】

公知の技術として、関数の傾き（一階微分）のみから、関数の最小値を探索するアルゴリズムの一つとして「最急降下法」が知られている。以下では、公知の「最急降下法」のアルゴリズムを利用し、動特性を変数とする生産性（作業時間Ｙ）の関数が不明な場合に最適動特性（時定数Ｘ）を演算する手順について説明する。

【0028】

以下では、図６に示すフローチャートに沿って、最適又は準最適な動特性を設定する手順について説明する。

【0029】

まず、ステップＳ１において、動特性設定部５１は、時定数Ｘを初期値である時定数Ｘ_１に設定する。なお、初期値の時定数Ｘ_１はランダムな値である。

【0030】

次に、時定数Ｘが時定数Ｘ_１（初期値）に設定された状態でオペレータによる持ち上げ旋回操作が実施される。その際、作業時間計測部５３は、持ち上げ旋回操作に要した作業時間Ｙ_１を計測する。生産性取得部５５は、作業時間計測部５３で計測した作業時間Ｙ_１を時定数Ｘ_１における持ち上げ旋回操作の生産性として取得する（ステップＳ２）。

【0031】

次に、ステップＳ３において、動特性設定部５１は、時定数Ｘを時定数Ｘ_１（初期値）とは異なる時定数Ｘ_２に設定（変更）する。なお、ここでは、時定数Ｘ_２がランダムに設定される場合を例示しているが、これに限定されず、時定数Ｘ_１に所定値δＸを加算した値が時定数Ｘ_２として設定されるようにしてもよい。

【0032】

時定数Ｘが時定数Ｘ_２に設定された状態でオペレータによる持ち上げ旋回操作が再度実施される。その際、作業時間計測部５３は、持ち上げ旋回操作に要した作業時間Ｙ_２を計測する。生産性取得部５５は、作業時間計測部５３で計測した作業時間Ｙ_２を時定数Ｘ_２における持ち上げ旋回操作の生産性として取得する（ステップＳ４）。

【0033】

そして、ステップＳ５において、最適動特性演算部５７は、下記の数式１を用いて更新用の動特性（時定数Ｘ_ｔ＋１）を演算する。なお、「ｔ」の初期値は「２」である。

【数1】

【0034】

上記の数式１において、「Ｘ_ｔ」は現在設定されている時定数Ｘ（Ｘ_２）であり、「Ｘ_ｔ−１」は前回設定されていた時定数Ｘ（Ｘ_１）である。また、「Ｙ_ｔ」は時定数Ｘ_ｔ（Ｘ_２）における作業時間Ｙ（Ｙ_２）であり、「Ｙ_ｔ−１」は時定数「Ｘ_ｔ−１」における作業時間Ｙ（Ｙ_１）ある。なお、「η」は、学習速度（更新速度）を決定するための学習率である。

【0035】

つまり、最適動特性演算部５７は、時定数Ｘの増加量（Ｘ_ｔ−Ｘ_ｔ−１）に対する作業時間Ｙの増加量（Ｙ_ｔ−Ｙ_ｔ−１）に基づく勾配（Ｙ_ｔ−Ｙ_ｔ−１／Ｘ_ｔ−Ｘ_ｔ−１）に学習率ηを掛けたもので現在設定されている動特性Ｘ_ｔを更新して更新用の動特性Ｘ_ｔ＋１を演算する。

【0036】

ここでは、最適動特性演算部５７は、図７の式（１）に従って、時定数Ｘ_１と時定数Ｘ_２との増加量（Ｘ_２−Ｘ_１）に対する作業時間Ｙ_１と作業時間Ｙ_２との増加量（Ｙ_２−Ｙ_１）に基づく勾配（Ｙ_２−Ｙ_１／Ｘ_２−Ｘ_１）に学習率ηを掛けたもので現在設定されている時定数Ｘ_２を更新して更新用の時定数Ｘ_３を演算する。そして、動特性設定部５１は、ステップＳ５で演算した更新用の時定数Ｘ_３を時定数Ｘに設定する（ステップＳ６）。

【0037】

ステップＳ７において、最適動特性演算部５７は、更新用の時定数Ｘ_３が最適時定数に収束したか否かを判定する。なお、最適時定数に収束したか否かは、例えば、勾配が所定値以下になったか否かに基づき判定される。

【0038】

ここで、時定数Ｘ_３が最適時定数に収束したと判定された場合には処理が終了する。なお、時定数Ｘ_３が最適時定数に収束したと判定された場合には時定数Ｘ_３が最適時定数ということになる。

【0039】

一方、時定数Ｘ_３が収束していないと判定された場合には処理がステップＳ８に進む。

【0040】

ステップＳ８においては、時定数Ｘが時定数Ｘ_３に設定された状態でオペレータによる持ち上げ旋回操作が再度実施される。その際、作業時間計測部５３は、持ち上げ旋回操作に要した作業時間Ｙ_３を計測する。生産性取得部５５は、作業時間計測部５３で計測した作業時間Ｙ_３を時定数Ｘ_３における持ち上げ旋回操作の生産性として取得する（ステップＳ８）。

【0041】

この後、ステップＳ９において「ｔ」がインクリメントされ、「ｔ」に「３」が設定される。

【0042】

この後、処理はステップＳ５に戻り、最適動特性演算部５７は、上記の数式１を用いて更新用の動特性（時定数Ｘ_４）を演算する。詳細には、最適動特性演算部５７は、図７の式（２）に従って、時定数Ｘ_３と時定数Ｘ_２との増加量（Ｘ_３−Ｘ_２）に対する作業時間Ｙ_３と作業時間Ｙ_２との増加量（Ｙ_３−Ｙ_２）に基づく勾配（Ｙ_３−Ｙ_２／Ｘ_３−Ｘ_２）に学習率ηを掛けたもので現在設定されている時定数Ｘ_３を更新して更新用の時定数Ｘ_４を演算する。

【0043】

そして、ステップＳ６において、動特性設定部５１は、ステップＳ５で演算した更新用の時定数Ｘ_４を時定数Ｘに設定する。そして、最適動特性演算部５７は、更新用の時定数Ｘ_４が最適時定数に収束したか否かを判定する（ステップＳ７）。時定数Ｘ_４が最適時定数に収束したと判定された場合には処理が終了し、収束していない場合は処理がステップＳ８に進み、上述した処理が再度実行される。

【0044】

図７に示す例では、更新用の時定数Ｘ_ｔ＋１は、時定数Ｘ_３（式（１））、時定数Ｘ_４（式（２））、時定数Ｘ_５（式（３））の順に更新され、最終的に時定数Ｘ_５が最適時定数に収束した（図６のステップＳ７でＹＥＳ）と判定される場合が示されている。図８に示すイメージ図は、時定数Ｘが初期値の時定数Ｘ_１から最適時定数Ｘ_５に順次に更新されて収束する様子が示されている。なお、説明の都合上、図８では、下に凸のグラフを破線で便宜的に示しているが、そもそも時定数を変数とする生産性の関数は不明であるため、正確なグラフではない。

【0045】

上述した第１実施形態によれば、時定数Ｘ_１と、時定数Ｘ_１で持ち上げ旋回操作を行った場合の作業時間Ｙ_１と、時定数Ｘ_２と、時定数Ｘ_２で持ち上げ旋回操作を行った場合の作業時間Ｙ_２とに基づいて最適時定数Ｘ_ｔ＋１が演算される。そのため、オペレータの操作技量に応じて作業時間Ｙが最も短くなる最適時定数Ｘ_ｔ＋１を時定数Ｘ（動特性）として設定することが可能である。よって、オペレータの操作技量に適した操作性を当該オペレータに提供することが可能である。

【0046】

また、上述した第１実施形態によれば、持ち上げ旋回操作の生産性として作業時間Ｙが取得されるため、客観的なデータに基づいて最適時定数Ｘ_ｔ＋１を演算することが可能である。

【0047】

＜２．第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態による操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラムについて、図９から図１１を参照しながら説明する。

【0048】

上述した第１実施形態では、作業時間計測部５３で計測された作業時間Ｙ（客観的な値）が持ち上げ旋回操作の生産性として取得される場合を例示した。

【0049】

一方、第２実施形態では、オペレータによって入力される官能評価値Ｚ（主観的な値）が持ち上げ旋回操作の生産性として取得される場合を例示する。

【0050】

図９に示すように、第２実施形態では、油圧ショベル１は、マイクや専用の入力装置等で構成される官能評価入力部６を備えている。持ち上げ旋回操作を行った後、オペレータは、官能評価入力部６を介して官能評価値Ｚ（例えば、操作性を１〜５の５段階で評価した値）を入力する。

【0051】

また、コントローラ５は、上述した第１実施形態と同様に、動特性設定部５１と生産性取得部５５と最適動特性演算部５７とを備えて構成される。だたし、作業時間計測部５３を備えていない点において上述した第１実施形態と相違する。

【0052】

図１０に示すように、持ち上げ旋回操作に関して、ブーム立ち上がりの動特性（時定数Ｘ）と生産性（官能評価値Ｚ）とは、技量にかかわらず上に凸な関数Ｇ（Ｘ）に近似されることが分かっている。よって、関数Ｇ（Ｘ）が最大となる（官能評価値Ｚが最も高くなる）動特性（時定数Ｘ）が最適動特性になる。

【0053】

以下では、第１実施形態と同様に、公知の「最急降下法」のアルゴリズムを利用し、動特性を変数とする生産性（官能評価値Ｚ）の関数が不明な場合に最適動特性（時定数Ｘ）を演算する方法を例示する。

【0054】

以下では、図１１に示すフローチャートに沿って、最適又は準最適な動特性を設定する手順について説明する。なお、図１１のフローチャートでは、ステップＳ２０，Ｓ４０，Ｓ５０，Ｓ８０の処理が図６のステップＳ２，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ８の処理と相違する。そこで、以下では、ステップＳ２０，Ｓ４０，Ｓ５０，Ｓ８０の処理について説明する。

【0055】

ステップＳ２０では、生産性取得部５５は、官能評価入力部６を介してオペレータが入力した官能評価値Ｚ_１を時定数Ｘ_１における持ち上げ旋回操作の生産性として取得する。なお、官能評価値Ｚ_１は、時定数Ｘが初期値（時定数Ｘ_１）に設定された状態でオペレータによる持ち上げ旋回操作が実施された直後に官能評価入力部６を介して入力される。

【0056】

ステップＳ４０では、生産性取得部５５は、官能評価入力部６を介してオペレータが入力した官能評価値Ｚ_２を時定数Ｘ_２における持ち上げ旋回操作の生産性として取得する。なお、官能評価値Ｚ_１は、時定数Ｘが時定数Ｘ_２に設定された状態でオペレータによる持ち上げ旋回操作が実施された直後に官能評価入力部６を介して入力される。

【0057】

ステップＳ５０では、最適動特性演算部５７は、下記の数式２を用いて更新用の動特性（時定数Ｘ_ｔ＋１）を演算する。なお、「ｔ」の初期値は「２」である。

【数2】

【0058】

上記の数式２において、「Ｘ_ｔ」は現在設定されている時定数Ｘ（Ｘ_２）であり、「Ｘ_ｔ−１」は前回設定されていた時定数Ｘ（Ｘ_１）である。また、「Ｚ_ｔ」は時定数Ｘ_ｔ（Ｘ_２）における官能評価値Ｚ（Ｚ_２）であり、「Ｚ_ｔ−１」は時定数Ｘ_ｔ−１（Ｘ_１）における官能評価値Ｚ（Ｚ_１）である。なお、「η」は、学習速度（更新速度）を決定するための学習率である。

【0059】

つまり、最適動特性演算部５７は、時定数Ｘの増加量（Ｘ_ｔ−Ｘ_ｔ−１）に対する官能評価値Ｚの逆数の増加量（１／Ｚ_ｔ−１／Ｚ_ｔ−１）に基づく勾配に学習率ηを掛けたもので現在設定されている動特性Ｘ_ｔを更新して更新用の動特性Ｘ_ｔ＋１を演算する。

【0060】

なお、数式２において、「Ｚ_ｔ」の逆数「１／Ｚ_ｔ」及び「Ｚ_ｔ−１」の逆数「１／Ｚ_ｔ−１」が用いられているのは、図１０に示すように、ブーム立ち上がりの動特性（時定数Ｘ）と官能評価値Ｚとが上に凸の関数で近似されることが分かっているためである。

【0061】

ステップＳ８０では、生産性取得部５５は、官能評価入力部６を介してオペレータが入力した官能評価値Ｚ_ｔ＋１を時定数Ｘ_ｔ＋１における持ち上げ旋回操作の生産性として取得する。

【0062】

上述した第２実施形態によれば、時定数Ｘ_１と、時定数Ｘ_１で持ち上げ旋回操作を行った場合の官能評価値Ｚ_１と、時定数Ｘ_２と、時定数Ｘ_２で持ち上げ旋回操作を行った場合の官能評価値Ｚ_２とに基づいて最適時定数Ｘ_ｔ＋１が演算される。そのため、オペレータの操作技量に応じて官能評価値Ｚが最も高くなる最適時定数Ｘ_ｔ＋１を時定数Ｘとして設定することが可能である。よって、オペレータの操作技量に適した操作性を当該オペレータに提供することが可能である。

【0063】

また、上述した第２実施形態によれば、持ち上げ旋回操作の生産性として官能評価値Ｚが取得されるため、オペレータの客観的なデータに基づいて最適時定数Ｘ_ｔ＋１を演算することが可能である。

【0064】

＜３．変形例＞
本発明による操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラムは上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

【0065】

例えば、上述した第１実施形態では作業時間Ｙ、上述した第２実施形態では官能評価値Ｚが持ち上げ旋回操作の生産性として取得される場合を例示したが、これに限定されず、作業時間Ｙと官能評価値Ｚとが共に持ち上げ旋回操作の生産性として取得されるようにしてもよい。

【0066】

その場合、最適動特性演算部５７は、下記の数式３を用いて更新用の動特性（時定数Ｘ_ｔ＋１）を演算するようにすればよい。

【数3】

【0067】

また、別の態様として、油圧ショベル１から検出された作業精度Ｓが持ち上げ旋回操作の生産性として取得されるようにしてもよい。具体的には、図１２に示すように、油圧ショベル１は、姿勢に基づく作業精度を検出する作業精度検出部７を備える。そして、生産性取得部５５は、作業精度検出部７で検出した作業精度Ｓを持ち上げ旋回操作の生産性として取得する。

【0068】

当該変形例によれば、時定数Ｘ_１と、時定数Ｘ_１で持ち上げ旋回操作を行った場合の作業精度Ｓ_１と、時定数Ｘ_２と、時定数Ｘ_２で持ち上げ旋回操作を行った場合の作業精度Ｓ_２とに基づいて最適時定数Ｘ_ｔ＋１が演算される。そのため、オペレータの操作技量に応じて作業精度Ｓが最も高くなる最適時定数Ｘ_ｔ＋１を時定数Ｘとして設定することが可能である。よって、オペレータの操作技量に適した操作性を当該オペレータに提供することが可能である。

【0069】

また、上述した各実施形態では、最適動特性演算部５７で演算した最適時定数Ｘ_ｔ＋１を時定数Ｘとして設定する場合を例示したが、これに限定されない。例えば、最適動特性演算部５７で演算した最適時定数Ｘ_ｔ＋１よりも所定値だけ高い値を時定数Ｘとして設定するようにしてもよい。

【0070】

当該変形例によれば、技量に適した動特性よりも若干高い動特性（高応答）でオペレータが持ち上げ旋回操作を行うことになり、結果として、オペレータの技量を向上させることが可能である。

【0071】

また、上述した各実施形態では、ステップＳ１で設定される初期値の時定数Ｘ_１がランダムな値である場合を例示したが、これに限定されない。例えば、過去に最適時定数Ｘ_ｔ＋１が演算されている場合には、過去に演算された最適時定数Ｘ_ｔ＋１を初期値の時定数Ｘ_１に設定するようにしてもよい。なお、過去に演算された最適時定数Ｘ_ｔ＋１は、油圧ショベル１の図示しない記憶部に記憶されるようにすればよい。

【0072】

当該変形例によれば、初期値の時定数Ｘ_１にランダムな値を用いる場合に比べて、早期に最適時定数Ｘ_ｔ＋１に収束する可能性が高い。

【産業上の利用可能性】

【0073】

以上のように本発明に係る操作対象装置、動特性設定方法及び動特性設定プログラムは、油圧ショベルの動特性を設定するのに適している。

【符号の説明】

【0074】

１ 油圧ショベル、２ 下部走行体、３ 上部旋回体、４ 作業アタッチメント、
５ コントローラ、６ 官能評価入力部、７ 作業精度検出部、５１ 動特性設定部、
５３ 作業時間計測部、５５ 生産性取得部、５７ 最適動特性演算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】