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(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】P2023151010
(43)【公開日】2023-10-16
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/24 20060101AFI20231005BHJP
E02F 9/26 20060101ALI20231005BHJP
E02F 3/43 20060101ALI20231005BHJP
E02F 9/22 20060101ALI20231005BHJP
【ＦＩ】
E02F9/24 H
E02F9/26 B
E02F3/43 M
E02F9/22 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022060395
(22)【出願日】2022-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】成川 理優
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 哲平
(72)【発明者】
【氏名】小谷 匡士
(72)【発明者】
【氏名】伊東 英明
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 慧
(72)【発明者】
【氏名】石本 英史
【テーマコード（参考）】
2D003
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB03
2D003AC09
2D003BA01
2D003BA07
2D003BB11
2D003CA02
2D003DA02
2D003DA04
2D003DB02
2D003DB04
2D003DB05
2D003FA02
2D015GA03
2D015GB04
2D015GB07
2D015HA03
2D015HB02
2D015HB04
2D015HB05
(57)【要約】
【課題】ベッセルの側部に作業装置が接近した後に、オペレータの意図を反映してベッセルとの干渉を防止しつつ作業装置の姿勢を調整可能な作業機械を提供する。
【解決手段】作業機械の制御装置は、旋回操作が行われた場合、アームの先端部の動作開始位置、及びその位置とベッセルの側部との間の干渉防止位置を特定し、動作開始位置から干渉防止位置までの範囲において、干渉防止位置に近いほど大きくかつ干渉防止位置で干渉防止高さとなる下限値を演算する。制御装置は、旋回体の動作中は、アームの操作を無効にするとともにアームの先端部の高さが下限値を下回らないようにブーム及び旋回体の動作を制御する。制御装置は、アームの先端部が干渉防止位置を越えた場合、アームの操作を有効にする。制御装置は、アームの操作に応じて動作するアームの先端部の高さが干渉防止高さを下回らないように、ブーム及びアームの少なくとも一方の動作を制御する。
【選択図】図３
【解決手段】作業機械の制御装置は、旋回操作が行われた場合、アームの先端部の動作開始位置、及びその位置とベッセルの側部との間の干渉防止位置を特定し、動作開始位置から干渉防止位置までの範囲において、干渉防止位置に近いほど大きくかつ干渉防止位置で干渉防止高さとなる下限値を演算する。制御装置は、旋回体の動作中は、アームの操作を無効にするとともにアームの先端部の高さが下限値を下回らないようにブーム及び旋回体の動作を制御する。制御装置は、アームの先端部が干渉防止位置を越えた場合、アームの操作を有効にする。制御装置は、アームの操作に応じて動作するアームの先端部の高さが干渉防止高さを下回らないように、ブーム及びアームの少なくとも一方の動作を制御する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行体と、
前記走行体に対して旋回可能に設けられる旋回体と、
前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記作業装置により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械のベッセルの位置を取得するベッセル位置取得装置と、
前記アームを操作するためのアーム操作装置と、
前記旋回体を操作するための旋回操作装置と、
前記作業装置及び前記旋回体の動作を制御する制御装置と、を備え、
底部及び複数の側部を有し上面が開放された前記ベッセルに掘削した対象物を積み込む作業機械において、
前記制御装置は、
前記ベッセル位置取得装置により取得される前記ベッセルの位置に基づいて、前記ベッセルと前記作業装置とが干渉しない前記アームの先端部の高さを干渉防止高さとして演算し、
前記バケットが前記ベッセルの前記側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、
前記干渉防止制御実行条件が成立したと判定された場合、前記姿勢検出装置により検出される前記作業装置の姿勢に基づいて、前記アームの先端部の旋回動作前の周方向の位置である動作開始位置を特定するとともに、前記動作開始位置と前記ベッセルの前記側部との間で前記ベッセルと前記作業装置とが干渉しない前記アームの先端部の旋回方向の角度位置である干渉防止位置を特定し、
当該特定された前記動作開始位置から前記干渉防止位置までの前記旋回体の動作範囲において、前記干渉防止位置に近いほど大きくかつ前記干渉防止位置で前記干渉防止高さとなる、前記アームの先端部の旋回方向の角度位置に応じた前記作業装置の高さ方向の下限値を演算し、
前記動作開始位置から前記干渉防止位置までの前記旋回体の動作中は、前記アーム操作装置による前記アームの操作を無効にするとともに、前記アームの先端部の高さが前記下限値を下回らないように前記ブーム及び前記旋回体の動作を制御し、
前記アームの先端部が前記干渉防止高さを越える高さに達している状態で前記干渉防止位置を越える旋回方向の角度位置に達したことを含む前記アームの操作の有効化条件が成立したか否かを判定し、
前記有効化条件が成立した場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、
前記バケットが前記干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で前記ベッセルの前記側部を通過したか否かを判定し、
前記バケットが前記ベッセルの前記側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、
前記バケットが前記ベッセルの前記側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容する
ことを特徴とする作業機械。
前記走行体に対して旋回可能に設けられる旋回体と、
前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、
前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
前記作業装置により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械のベッセルの位置を取得するベッセル位置取得装置と、
前記アームを操作するためのアーム操作装置と、
前記旋回体を操作するための旋回操作装置と、
前記作業装置及び前記旋回体の動作を制御する制御装置と、を備え、
底部及び複数の側部を有し上面が開放された前記ベッセルに掘削した対象物を積み込む作業機械において、
前記制御装置は、
前記ベッセル位置取得装置により取得される前記ベッセルの位置に基づいて、前記ベッセルと前記作業装置とが干渉しない前記アームの先端部の高さを干渉防止高さとして演算し、
前記バケットが前記ベッセルの前記側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、
前記干渉防止制御実行条件が成立したと判定された場合、前記姿勢検出装置により検出される前記作業装置の姿勢に基づいて、前記アームの先端部の旋回動作前の周方向の位置である動作開始位置を特定するとともに、前記動作開始位置と前記ベッセルの前記側部との間で前記ベッセルと前記作業装置とが干渉しない前記アームの先端部の旋回方向の角度位置である干渉防止位置を特定し、
当該特定された前記動作開始位置から前記干渉防止位置までの前記旋回体の動作範囲において、前記干渉防止位置に近いほど大きくかつ前記干渉防止位置で前記干渉防止高さとなる、前記アームの先端部の旋回方向の角度位置に応じた前記作業装置の高さ方向の下限値を演算し、
前記動作開始位置から前記干渉防止位置までの前記旋回体の動作中は、前記アーム操作装置による前記アームの操作を無効にするとともに、前記アームの先端部の高さが前記下限値を下回らないように前記ブーム及び前記旋回体の動作を制御し、
前記アームの先端部が前記干渉防止高さを越える高さに達している状態で前記干渉防止位置を越える旋回方向の角度位置に達したことを含む前記アームの操作の有効化条件が成立したか否かを判定し、
前記有効化条件が成立した場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、
前記バケットが前記干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で前記ベッセルの前記側部を通過したか否かを判定し、
前記バケットが前記ベッセルの前記側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、
前記バケットが前記ベッセルの前記側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項2】
請求項１に記載の作業機械において、
前記干渉防止制御実行条件には、前記作業装置の姿勢が運搬姿勢であることが含まれ、
前記制御装置は、前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記作業装置の姿勢が運搬姿勢であるか否かを判定する
ことを特徴とする作業機械。
前記干渉防止制御実行条件には、前記作業装置の姿勢が運搬姿勢であることが含まれ、
前記制御装置は、前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記作業装置の姿勢が運搬姿勢であるか否かを判定する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項１に記載の作業機械において、
前記バケット内の運搬対象物の情報を取得する対象物情報取得装置を備え、
前記干渉防止制御実行条件には、前記バケット内に運搬対象物が存在していることが含まれ、
前記制御装置は、前記対象物情報取得装置により取得された前記バケット内の運搬対象物の情報に基づいて、前記バケット内に運搬対象物が存在しているか否かを判定する
ことを特徴とする作業機械。
前記バケット内の運搬対象物の情報を取得する対象物情報取得装置を備え、
前記干渉防止制御実行条件には、前記バケット内に運搬対象物が存在していることが含まれ、
前記制御装置は、前記対象物情報取得装置により取得された前記バケット内の運搬対象物の情報に基づいて、前記バケット内に運搬対象物が存在しているか否かを判定する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項１に記載の作業機械において、
前記ベッセルは、互いに対向して配置される一対の前記側部としての第１側部及び第２側部を有し、
前記ベッセル位置取得装置は、前記作業機械に対する前記ベッセルの相対位置を取得し、
前記制御装置は、
前記ベッセル位置取得装置により取得された前記作業機械に対する前記ベッセルの相対位置に基づいて、平面視で前記バケットが前記ベッセルの外側から前記第１側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む前記干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、
前記有効化条件が成立した場合には、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、
前記バケットが前記干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で前記第１側部を通過したか否かを判定し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容し、
前記第１側部と前記第２側部との間において、前記底部と前記バケットとが接触しない前記アームの先端部の高さ位置であるベッセル内下限値を設定し、
前記バケットが前記第１側部を通過して前記ベッセル内の前記第１側部と第２側部との間を移動している場合、前記アームの先端部の高さが前記ベッセル内下限値を下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御する
ことを特徴とする作業機械。
前記ベッセルは、互いに対向して配置される一対の前記側部としての第１側部及び第２側部を有し、
前記ベッセル位置取得装置は、前記作業機械に対する前記ベッセルの相対位置を取得し、
前記制御装置は、
前記ベッセル位置取得装置により取得された前記作業機械に対する前記ベッセルの相対位置に基づいて、平面視で前記バケットが前記ベッセルの外側から前記第１側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む前記干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、
前記有効化条件が成立した場合には、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、
前記バケットが前記干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で前記第１側部を通過したか否かを判定し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容し、
前記第１側部と前記第２側部との間において、前記底部と前記バケットとが接触しない前記アームの先端部の高さ位置であるベッセル内下限値を設定し、
前記バケットが前記第１側部を通過して前記ベッセル内の前記第１側部と第２側部との間を移動している場合、前記アームの先端部の高さが前記ベッセル内下限値を下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御する
ことを特徴とする作業機械。
【請求項5】
請求項４に記載の作業機械において、
前記ベッセル位置取得装置により取得された前記作業機械に対する前記ベッセルの相対位置に基づいて、平面視で前記バケットが前記ベッセルの内側から前記第１側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む前記干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、
前記有効化条件が成立した場合には、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、
前記バケットが平面視で前記第１側部を通過したか否かを判定し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容する
ことを特徴とする作業機械。
前記ベッセル位置取得装置により取得された前記作業機械に対する前記ベッセルの相対位置に基づいて、平面視で前記バケットが前記ベッセルの内側から前記第１側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む前記干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、
前記有効化条件が成立した場合には、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、
前記バケットが平面視で前記第１側部を通過したか否かを判定し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、
前記バケットが前記第１側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容する
ことを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
走行体に旋回可能に取り付けられた旋回体と、旋回体に取り付けられた多関節型の作業装置と、を備えた、例えば油圧ショベルなどの作業機械が知られている。この油圧ショベルなどに設けられた作業装置は、旋回体に回動可能に取り付けられるブームと、ブームに回動可能に取り付けられるアームと、アームに回動可能に取り付けられるバケットと、を有する。
【0003】
油圧ショベルは、作業装置により掘削した土砂等の掘削物をダンプトラック等の被積込機械の荷台（ベッセル）の上方まで運搬する運搬動作と、掘削物をダンプトラックの荷台に放出する放出動作と、を行って掘削物の積込作業を行う。
【0004】
積込作業を行う際、ダンプトラックに対してバケットの位置が低いと、運搬動作において、バケットがダンプトラックに干渉するおそれがある。一方で、ダンプトラックに対してバケットが過度に高い位置から放出動作を行うと、放出された掘削物によってダンプトラックがダメージを受けるおそれがある。そのため、積込作業を行う際、油圧ショベルのオペレータは、ダンプトラックの位置を確認しながら、旋回体の動作と作業装置の動作を連動させる必要があり、作業には習熟が必要である。また、放出動作後に、再度、掘削動作を行うために、掘削対象物に向けて作業装置を移動させる準備動作においても、バケットとダンプトラックとの干渉を避ける必要がある。
【0005】
特許文献１には、旋回体の旋回によってバケットがダンプトラックに接触することを防止する制御を実行可能な制御装置を備えた油圧ショベルが開示されている。特許文献１に記載の油圧ショベルの制御装置は、ダンプトラックの位置情報と方位情報に基づき放出位置を特定し、特定した放出位置に基づき、干渉回避位置を特定する。特許文献１に記載の制御装置は、高さが放出位置（排土位置）と等しく、かつ旋回体の旋回中心からの距離が旋回中心から放出位置までの距離と等しく、かつバケットの下方にダンプトラックが存在しない位置である干渉回避位置を特定し、バケットが干渉回避位置に到達した後、旋回体のみを駆動させるように操作信号を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２０１９－６５６６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
油圧ショベルのオペレータは、バケットが荷台の近くに位置しているときに、作業装置の姿勢の調整をすることがある。例えば、積込作業において、バケットからダンプトラックに対して掘削物の放出を行うのに適した位置は、ダンプトラックに放出された掘削物の状況に応じて異なる。そのため、油圧ショベルのオペレータは、積込作業において、バケットがダンプトラックの上方に位置した後に、バケットが所望の放出位置に到達するよう作業装置の姿勢を調整することがある。
【0008】
しかしながら、特許文献１に記載の油圧ショベルの制御装置は、干渉回避位置から放出位置へバケットを移動させる際に旋回体のみを動作させる。特許文献１に記載の技術では、バケットがダンプトラックの荷台に接近した後に、オペレータの意図を反映させて作業装置を動作させて放出位置を調整することができないため、オペレータに違和感を与えるおそれがある。
【0009】
本発明は、積込作業などにおいて、作業装置と被積込機械のベッセルとの干渉を防止可能な作業機械であって、ベッセルの側部に作業装置が接近した後にオペレータの意図を反映して作業装置の姿勢を調整可能な作業機械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】
【0010】
本発明の一態様による作業機械は、走行体と、前記走行体に対して旋回可能に設けられる旋回体と、前記旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム及びバケットを有する作業装置と、前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、前記作業装置により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械のベッセルの位置を取得するベッセル位置取得装置と、前記アームを操作するためのアーム操作装置と、前記旋回体を操作するための旋回操作装置と、前記作業装置及び前記旋回体の動作を制御する制御装置と、を備え、底部及び複数の側部を有し上面が開放された前記ベッセルに掘削した対象物を積み込む。前記制御装置は、前記ベッセル位置取得装置により取得される前記ベッセルの位置に基づいて、前記ベッセルと前記作業装置とが干渉しない前記アームの先端部の高さを干渉防止高さとして演算し、前記バケットが前記ベッセルの前記側部に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定し、前記干渉防止制御実行条件が成立したと判定された場合、前記姿勢検出装置により検出される前記作業装置の姿勢に基づいて、前記アームの先端部の旋回動作前の周方向の位置である動作開始位置を特定するとともに、前記動作開始位置と前記ベッセルの前記側部との間で前記ベッセルと前記作業装置とが干渉しない前記アームの先端部の旋回方向の角度位置である干渉防止位置を特定し、当該特定された前記動作開始位置から前記干渉防止位置までの前記旋回体の動作範囲において、前記干渉防止位置に近いほど大きくかつ前記干渉防止位置で前記干渉防止高さとなる、前記アームの先端部の旋回方向の角度位置に応じた前記作業装置の高さ方向の下限値を演算し、前記動作開始位置から前記干渉防止位置までの前記旋回体の動作中は、前記アーム操作装置による前記アームの操作を無効にするとともに、前記アームの先端部の高さが前記下限値を下回らないように前記ブーム及び前記旋回体の動作を制御し、前記アームの先端部が前記干渉防止高さを越える高さに達している状態で前記干渉防止位置を越える旋回方向の角度位置に達したことを含む前記アームの操作の有効化条件が成立したか否かを判定し、前記有効化条件が成立した場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作を有効にし、前記バケットが前記干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で前記ベッセルの前記側部を通過したか否かを判定し、前記バケットが前記ベッセルの前記側部を通過したと判定されていない場合、前記アーム操作装置による前記アームの操作に応じて動作する前記アームの先端部の高さが前記干渉防止高さを下回らないように、前記ブーム及び前記アームの少なくとも一方の動作を制御し、前記バケットが前記ベッセルの前記側部を通過したと判定された場合、前記干渉防止高さよりも低い位置への前記アームの先端部の動作を許容する。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、積込作業などにおいて、作業装置と被積込機械のベッセルとの干渉を防止可能な作業機械であって、ベッセルの側部に作業装置が接近した後にオペレータの意図を反映して作業装置の姿勢を調整可能な作業機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。なお、以下では、作業機械が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号の末尾にアルファベットの小文字を付すことがあるが、当該アルファベットの小文字を省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、同一の２つの走行油圧モータ４ａ，４ｂが存在するとき、これらをまとめて走行油圧モータ４と表記することがある。また、以下の説明では、オペレータの操作に応じた積込動作を支援するために、制御装置により実行される制御を「積込動作支援制御」と記す。また、オペレータの操作に応じた準備動作を支援するために、制御装置により実行される制御を「準備動作支援制御」と記す。
【0014】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、アーム９の先端部にバケット１０を後向きに取り付けたバックホウショベルである。油圧ショベル１は、地面等の掘削対象面を掘削する掘削作業と、掘削した土砂等の掘削物を、ダンプトラックをはじめとする運搬車両等の被積込機械２００の荷台２０１に積み込む積込作業とを行う。
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１の側面図である。図１に示すように、本実施形態に係る油圧ショベル１は、アーム９の先端部にバケット１０を後向きに取り付けたバックホウショベルである。油圧ショベル１は、地面等の掘削対象面を掘削する掘削作業と、掘削した土砂等の掘削物を、ダンプトラックをはじめとする運搬車両等の被積込機械２００の荷台２０１に積み込む積込作業とを行う。
【0015】
油圧ショベル１は、積込作業において、上部旋回体７を旋回させてバケット１０内の掘削物を被積込機械２００の上方まで運搬する運搬動作と、バケット１０をダンプ方向に動作させて掘削物を被積込機械２００の荷台２０１に放出する放出動作とを行う。荷台２０１は、左右一対の側部２０２ｌ，２０２ｒ（図８参照）と、前側の側部２０２ｆと、これら複数の側部２０２ｌ，２０２ｒ，２０２ｆが接続される底部２０３（図８参照）と、を有する上面が開放されたベッセル（トレイ）である。左側の側部２０２ｌ及び右側の側部２０２ｒは、互いに対向して配置される。
【0016】
油圧ショベル１は、車体（機械本体）３と、車体３に取り付けられる多関節型の作業装置２とを備える。車体３は、下部走行体５と、下部走行体５に対して旋回可能に設けられる上部旋回体７と、を備える。下部走行体５は、右側のクローラを駆動する右クローラ駆動用の走行油圧モータ４ａ（図２参照）、及び左側のクローラを駆動する左クローラ駆動用の走行油圧モータ４ｂ（図２参照）により走行する。上部旋回体７は、下部走行体５の上部に旋回装置を介して取り付けられ、旋回装置の旋回油圧モータ６により旋回する。なお、本実施形態では、右クローラ駆動用の走行油圧モータ４ａ及び左クローラ駆動用の走行油圧モータ４ｂを総称して、走行油圧モータ４とも記す。
【0017】
作業装置２は、回動可能に連結される複数の駆動対象部材（８，９，１０）及び駆動対象部材を駆動する複数の油圧シリンダ（１１，１２，１３）を有する。本実施形態では、複数の油圧シリンダ（１１，１２，１３）によって駆動される３つの駆動対象部材としてのブーム８、アーム９及びバケット１０が、直列的に連結される。
【0018】
ブーム８は、その基端部が上部旋回体７の前部においてブームピン８ａ（図４参照）によって回動可能に連結される。アーム９は、その基端部がブーム８の先端部においてアームピン９ａによって回動可能に連結される。バケット１０は、アーム９の先端部においてバケットピン１０ａによって回動可能に連結される。ブームピン８ａ、アームピン９ａ、バケットピン１０ａは、互いに平行に配置され、各駆動対象部材（８，９，１０）は同一面内で相対回転可能とされている。
【0019】
ブーム８は、ブームシリンダ１１の伸縮動作によって上下方向に回動する。アーム９は、アームシリンダ１２の伸縮動作によって前後方向（ダンプ方向及びクラウド方向）に回動する。バケット１０は、バケットシリンダ１３の伸縮動作によって前後方向（ダンプ方向及びクラウド方向）に回動する。ブームシリンダ１１は、その一端側がブーム８に接続され他端側が上部旋回体７のフレームに接続されている。アームシリンダ１２は、その一端側がアーム９に接続され他端側がブーム８に接続されている。バケットシリンダ１３は、その一端側がバケットリンク１６を介してバケット１０に接続され他端側がアーム９に接続されている。
【0020】
図２は、油圧ショベル１の油圧駆動システム５０の概略構成図である。図２に示すように、油圧駆動システム５０は、上部旋回体７に搭載された原動機であるエンジン１０３と、エンジン１０３により駆動される油圧ポンプであるメインポンプ１０２及びパイロットポンプ１０４と、を備える。メインポンプ１０２及びパイロットポンプ１０４は、エンジン１０３により駆動され、作動油を吐出する。
【0021】
油圧駆動システム５０は、メインポンプ１０２から吐出される作動油の流量及び流れ方向を制御する流量制御弁１０１と、流量制御弁１０１に操作信号としての操作圧を出力する複数の電磁比例弁５１と、電磁比例弁５１に制御信号を出力する制御装置４０と、オペレータにより操作され操作量及び操作方向に応じた信号を制御装置４０に出力する操作装置２０，２１と、を備える。操作装置２０，２１は、上部旋回体７に設けられた運転室７１（図１参照）内に設置されている。
【0022】
作業用の操作装置２０は、ブーム８及びバケット１０を操作するための作業操作右レバー２２ａと、アーム９及び上部旋回体７を操作するための作業操作左レバー２２ｂとを備える。つまり、操作装置２０は、ブーム操作装置、バケット操作装置、アーム操作装置及び旋回操作装置としての機能を有する。走行用の操作装置２１は、右クローラを操作するための走行操作右レバー２３ａと、左クローラを操作するための走行操作左レバー２３ｂと、を備える。なお、本実施形態では、作業操作右レバー２２ａ及び作業操作左レバー２２ｂを総称して操作レバー２２と記し、走行操作右レバー２３ａ及び走行操作左レバー２３ｂを総称して操作レバー２３と記す。
【0023】
本実施形態に係る操作システムは、操作装置２０から制御装置４０に操作量及び操作方向を表す電気信号が入力され、制御装置４０から電磁比例弁５１に制御信号が出力され、電磁比例弁５１から流量制御弁１０１に操作圧が出力される電気レバー方式の操作システムである。
【0024】
油圧ショベル１は、操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する操作検出装置５６を有する。操作検出装置５６は、作業操作左レバー２２ｂによるアームクラウド操作量及びアームダンプ操作量を検出する操作量センサ５２ａと、作業操作左レバー２２ｂによる右旋回操作量及び左旋回操作量を検出する操作量センサ５２ｂと、作業操作右レバー２２ａによるブーム上げ操作量及びブーム下げ操作量を検出する操作量センサ５２ｃと、作業操作右レバー２２ａによるバケットクラウド操作量及びバケットダンプ操作量を検出する操作量センサ５２ｄと、走行操作右レバー２３ａによる右クローラ前進操作量及び右クローラ後退操作量を検出する操作量センサ５２ｅと、走行操作左レバー２３ｂによる左クローラ前進操作量及び左クローラ後退操作量を検出する操作量センサ５２ｆと、を有する。
【0025】
複数の操作量センサ５２は、例えば、操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向を検出可能なロータリエンコーダ、あるいはポテンショメータである。
【0026】
本実施形態に係る制御装置４０は、オペレータによる操作レバー２２，２３の操作情報（操作量及び操作方向）に応じて、作業装置２の回動動作、下部走行体５の走行動作、及び、上部旋回体７の旋回動作を制御する。
【0027】
具体的には、制御装置４０は、オペレータによる操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向に応じた制御信号を電磁比例弁５１（５１ａ～５１ｌ）に出力する。電磁比例弁５１は、パイロットポンプ１０４から圧油が供給されるパイロットライン１００に設けられている。電磁比例弁５１は、制御装置４０からの制御信号が入力されると作動し、パイロットライン１００の一次圧を減圧して生成した二次圧を操作圧として流量制御弁１０１に出力する。流量制御弁１０１は、複数の油圧アクチュエータ（旋回油圧モータ６、アームシリンダ１２、ブームシリンダ１１、バケットシリンダ１３、走行油圧モータ４ａ及び走行油圧モータ４ｂ）毎に設けられた複数のスプール弁を有している。電磁比例弁５１により出力された操作圧は、スプール弁の受圧室に導かれ、スプールが動作する。これにより、メインポンプ１０２から吐出された作動油が、スプール弁を通じて対応する油圧アクチュエータに供給され、その油圧アクチュエータを動作させる。
【0028】
電磁比例弁５１ａ，５１ｂは、旋回油圧モータ６に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１の旋回油圧モータ６駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｃ，５１ｄは、アームシリンダ１２に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１のアームシリンダ１２駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｅ，５１ｆは、ブームシリンダ１１に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１のブームシリンダ１１駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｇ，５１ｈは、バケットシリンダ１３に供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１のバケットシリンダ１３駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｉ，５１ｊは、走行油圧モータ４ａに供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１の走行油圧モータ４ａ駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。電磁比例弁５１ｋ，５１ｌは、走行油圧モータ４ｂに供給される圧油を制御するための操作圧を流量制御弁１０１の走行油圧モータ４ｂ駆動用のスプール弁の受圧室に出力する。
【0029】
ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３は、それぞれ、供給された圧油によって伸縮し、ブーム８、アーム９及びバケット１０を回動させる。これにより、バケット１０の位置及び作業装置２の姿勢が変化する。旋回油圧モータ６は、供給された圧油によって回転し、上部旋回体７を旋回させる。走行油圧モータ４ａ及び走行油圧モータ４ｂは、供給された圧油によって回転し、下部走行体５を走行させる。なお、オペレータによる操作レバー２２，２３の操作が無い場合であっても、制御装置４０からの制御信号によって電磁比例弁５１ａ～５１ｌを作動させ、流量制御弁１０１を作動させることによって、油圧アクチュエータ（４ａ，４ｂ，６，１１，１２，１３）を駆動させることが可能である。
【0030】
油圧ショベル１は、作業装置２及び車体３の姿勢を検出する姿勢検出装置５３を備えている。姿勢検出装置５３は、複数の姿勢センサとしての、ブーム角度センサ１４、アーム角度センサ１５、バケット角度センサ１７、傾斜角度センサ１８及び旋回角度センサ１９を含んで構成される。ブーム角度センサ１４は、ブームピン８ａに取り付けられ、上部旋回体７に対するブーム８の回動角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。アーム角度センサ１５は、アームピン９ａに取り付けられ、ブーム８に対するアーム９の回動角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。バケット角度センサ１７は、バケットリンク１６に取り付けられ、アーム９に対するバケット１０の回動角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。制御装置４０は、各角度センサ１４，１５，１７によって、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度を取得する。
【0031】
なお、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度を取得する方法は、これに限定されない。制御装置４０は、水平面等の基準面に対するブーム８、アーム９及びバケット１０の各角度を慣性計測装置（ＩＭＵ： Inertial Measurement Unit）により検出し、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度に換算することによって、各回動角度を取得してもよい。また、制御装置４０は、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２及びバケットシリンダ１３の各ストロークをストロークセンサにより検出し、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度に換算することによって、各回動角度を取得してもよい。
【0032】
傾斜角度センサ１８は、上部旋回体７に取り付けられ、水平面等の基準面に対する上部旋回体７（車体３）の傾斜角を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。旋回角度センサ１９は、下部走行体５と上部旋回体７との間の旋回装置に取り付けられ、下部走行体５に対する上部旋回体７の旋回角度を検出し、検出結果を表す信号を制御装置４０に出力する。
【0033】
ここで、ブーム８、アーム９及びバケット１０の各回動角度は、作業装置２の姿勢を表すパラメータである。つまり、ブーム角度センサ１４、アーム角度センサ１５、及び、バケット角度センサ１７は、作業装置２の姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。また、上部旋回体７の傾斜角度及び下部走行体５に対する上部旋回体７の旋回角度は、上部旋回体７（車体３）の姿勢を表すパラメータである。つまり、傾斜角度センサ１８及び旋回角度センサ１９は、上部旋回体７（車体３）の姿勢を検出する姿勢センサとして機能している。
【0034】
油圧ショベル１は、油圧ショベル１の周囲に存在する物体の種別及びその位置を検出する物体位置検出装置５４を備えている。物体位置検出装置５４は、例えば、ＬｉＤＡＲ（Light Detection And Ranging）やステレオカメラであり、運転室７１の上部などに取り付けられる。物体位置検出装置５４は、作業装置２により掘削された掘削物が積み込まれる被積込機械２００の荷台（ベッセル）２０１を検出するとともに、上部旋回体７に設けられた物体位置検出装置５４に対する被積込機械２００の荷台２０１の相対位置を検出する。なお、物体位置検出装置５４は、油圧ショベル１に複数取り付けられていてもよい。
【0035】
制御装置４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などの処理装置、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの内部記憶装置、及び外部Ｉ／Ｆ（Interface）などがバスにより互いに接続されたコンピュータである。制御装置４０の外部Ｉ／Ｆには、操作検出装置５６、姿勢検出装置５３、物体位置検出装置５４及びハードディスクドライブや大容量フラッシュメモリなどの外部記憶装置（不図示）が接続されている。
【0036】
ＲＯＭには、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、ＲＯＭは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。処理装置は、ＲＯＭに記憶されたプログラムをＲＡＭに展開して演算実行する演算装置であって、プログラムに従って外部Ｉ／Ｆ、及び記憶装置（内部記憶装置及び外部記憶装置）から取り入れた信号に対して所定の演算処理を行う。
【0037】
外部Ｉ／Ｆの入力部は、各種装置（操作検出装置５６、姿勢検出装置５３、物体位置検出装置５４等）から入力された信号を処理装置で演算可能なように変換する。また、外部Ｉ／Ｆの出力部は、処理装置での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置（電磁比例弁５１等）に出力する。
【0038】
姿勢検出装置５３は、上述した作業装置２の姿勢を検出する姿勢センサ（１４，１５，１７）と、上部旋回体７（車体３）の姿勢を検出する姿勢センサ（１８，１９）と、を含んで構成される。
【0039】
図３は、制御装置４０の機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置４０は、ＲＯＭに記憶されているプログラムを実行することにより、姿勢演算部４１、被積込機械位置演算部４２、速度演算部４３、速度ベクトル演算部４４、条件判定部４５、目標角度演算部４６、姿勢比較部４７、目標速度演算部４８、相関マップ生成部４９、及び、アクチュエータ制御部３９として機能する。
【0040】
制御装置４０のＲＯＭには、油圧ショベル１の構成要素の位置及び姿勢の特定に用いられるショベル基準座標系が予め記憶されている。本実施形態のショベル基準座標系は、図４及び図５に示すように、旋回中心軸と地面Ｇとが交差する点を原点Ｏとする右手座標系として定義されている。ショベル基準座標系は、下部走行体５の前進方向をＸ軸の正方向として定義されている。本実施形態のショベル基準座標系は、原点Ｏから旋回中心軸と平行に上方に延びる方向をＺ軸の正方向として定義されている。本実施形態のショベル基準座標系は、Ｘ軸及びＺ軸のそれぞれに直交し、下部走行体５の左方をＹ軸の正方向として定義されている。このように本実施形態のショベル基準座標系は、下部走行体５を基準に設定される座標系であり、ＸＹ平面は下部走行体５が接する地面（走行面）Ｇに固定されている。
【0041】
本実施形態のショベル基準座標系において上部旋回体７の旋回角度θｓｗは、油圧ショベル１が基準姿勢のとき、すなわち作業装置２がＸ軸と平行となる状態のときに、０度となる。上部旋回体７の旋回角度θｓｗが０度の状態において、作業装置２の動作平面はＸＺ平面に平行であり、ブーム８の上げ動作方向はＺ軸の正方向であり、アーム９及びバケット１０のダンプ方向はＸ軸の正方向である。
【0042】
姿勢演算部４１は、姿勢検出装置５３の検出信号から、ショベル基準座標系における油圧ショベル１の構成要素の姿勢を演算する。具体的には、姿勢演算部４１は、ブーム角度センサ１４から出力されたブーム８の回動角度の検出信号から、Ｘ軸に対するブーム８の回動角度（以下、ブーム角度とも記す）θｂｍを演算する。姿勢演算部４１は、アーム角度センサ１５から出力されたアーム９の回動角度の検出信号から、ブーム８に対するアーム９の回動角度（以下、アーム角度とも記す）θａｍを演算する。姿勢演算部４１は、バケット角度センサ１７から出力されたバケット１０の回動角度の検出信号から、アーム９に対するバケット１０の回動角度（以下、バケット角度とも記す）θｂｋを演算する。姿勢演算部４１は、旋回角度センサ１９から出力された上部旋回体７の旋回角度の検出信号から、Ｘ軸（下部走行体５）に対する上部旋回体７の旋回角度θｓｗを演算する。
【0043】
姿勢演算部４１は、演算された作業装置２の各回動角度θｂｍ，θａｍ，θｂｋ及び上部旋回体７の旋回角度θｓｗと、ブーム長さＬｂｍ、アーム長さＬａｍ及びバケット長さＬｂｋとに基づいて、ブーム８、アーム９及びバケット１０のそれぞれのショベル基準座標系における位置、すなわちＸ座標及びＹ座標により特定される平面位置並びにＺ座標により特定される地面Ｇからの高さを演算する。なお、ブーム長さＬｂｍは、ブームピン８ａからアームピン９ａまでの長さである。アーム長さＬａｍは、アームピン９ａからバケットピン１０ａまでの長さである。バケット長さＬｂｋは、バケットピン１０ａからバケット１０の先端部（爪先）までの長さである。なお、ブームピン８ａは、旋回角度を０度としたとき、旋回中心軸（Ｚ軸）からＸ軸方向にＬｏｘだけオフセットした位置に設けられている。
【0044】
また、図示しないが、姿勢演算部４１は、傾斜角度センサ１８から出力された車体３の傾斜角度の検出信号から、基準面に対する車体３（下部走行体５）の傾斜角（ピッチ角及びロール角）を演算する。基準面は、例えば、重力方向に直交する水平面である。姿勢演算部４１は、作業装置２の各回動角度θｂｍ，θａｍ，θｂｋから、地面Ｇに対するバケット１０の角度である対地角γを演算する。バケット１０の対地角γは、バケット１０の先端部とバケットピン１０ａとを通る直線が地面Ｇに対して成す角度である。
【0045】
図３に示す被積込機械位置演算部４２は、物体位置検出装置５４により検出された物体位置検出装置５４に対する被積込機械２００の荷台２０１の相対的な位置の情報と、姿勢演算部４１により演算された上部旋回体７の旋回角度θｓｗと、ショベル基準座標系での物体位置検出装置５４の取付位置とに基づき、当該被積込機械２００の荷台２０１のショベル基準座標系における位置（Ｘ座標及びＹ座標により特定される平面位置、及び、Ｚ座標により特定される地面Ｇからの高さ）を演算する。このように、本実施形態に係る制御装置４０は、物体位置検出装置５４を用いて、油圧ショベル１に対する荷台２０１の相対位置（ショベル基準座標系でのＸ，Ｙ，Ｚ座標）を取得する。制御装置４０が取得する荷台２０１の位置情報は、例えば、荷台２０１の上面の四隅の位置座標、すなわち、荷台２０１の左側の側部２０２ｌの上縁の前端及び後端、並びに右側の側部２０２ｒの上縁の前端及び後端の位置座標などである。
【0046】
速度演算部４３は、操作検出装置５６からの検出信号に基づき、各油圧アクチュエータ６，１１，１２，１３の操作指令速度を演算する。具体的には、制御装置４０のＲＯＭには、操作レバー２２，２３の操作量と、油圧アクチュエータ６，１１，１２，１３の操作指令速度との対応関係を示す速度テーブルが予め記憶されている。速度演算部４３は、この速度テーブルを参照し、操作検出装置５６から出力された操作レバー２２，２３の操作情報に含まれる操作量から、各油圧アクチュエータ６，１１，１２，１３の操作指令速度を演算する。
【0047】
速度演算部４３は、旋回油圧モータ６の操作指令速度を、上部旋回体７の旋回速度ωｓｗに換算する。速度演算部４３は、ブームシリンダ１１の操作指令速度を、ブーム８の回動速度に換算する。速度演算部４３は、アームシリンダ１２の操作指令速度を、アーム９の回動速度に換算する。速度演算部４３は、バケットシリンダ１３の操作指令速度を、バケット１０の回動速度に換算する。
【0048】
なお、速度演算部４３は、姿勢演算部４１により演算された作業装置２の回動角度θｂｍ，θａｍ，θｂｋの時間変化から作業装置２の実際の回動速度を演算する。速度演算部４３は、姿勢演算部４１により演算された上部旋回体７の旋回角度θｓｗの時間変化から、上部旋回体７の実際の旋回速度ωｓｗｒを演算する。
【0049】
速度ベクトル演算部４４は、姿勢演算部４１の演算結果及び速度演算部４３の演算結果に基づいて、作業装置２に生じる速度ベクトルを演算する。具体的には、速度ベクトル演算部４４は、姿勢演算部４１により演算された作業装置２の各回動角度θｂｍ，θａｍ，θｂｋ及び上部旋回体７の旋回角度θｓｗと、速度演算部４３により演算された作業装置２の各回動速度及び上部旋回体７の旋回速度とに基づいて、アーム９の先端部の速度ベクトルを演算する。
【0050】
条件判定部４５は、後述する干渉防止制御としての積込動作支援制御を実行させる条件である積込動作支援制御実行条件（第１の干渉防止制御実行条件）が成立したか否かを判定する。積込動作支援制御実行条件は、以下の（条件１）及び（条件２）を含む。積込動作支援制御実行条件は、（条件１）及び（条件２）のいずれも満たされると成立し、（条件１）及び（条件２）のいずれかが満たされていない場合には成立しない。
（条件１）平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと。
（条件２）作業装置２の姿勢が運搬姿勢であること。
（条件１）及び（条件２）のいずれもが満たされた場合、オペレータに掘削物を運搬する運搬動作を行うための操作の意思が有ると判断することができる。
（条件１）平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと。
（条件２）作業装置２の姿勢が運搬姿勢であること。
（条件１）及び（条件２）のいずれもが満たされた場合、オペレータに掘削物を運搬する運搬動作を行うための操作の意思が有ると判断することができる。
【0051】
条件判定部４５は、油圧ショベル１に対する荷台２０１の相対位置及び作業装置２の移動方向に基づいて、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定する。例えば、条件判定部４５は、被積込機械位置演算部４２により演算される被積込機械２００の荷台２０１の位置（平面位置及び高さ）と、速度ベクトル演算部４４により演算されるアーム９の先端部の速度ベクトル（バケット１０の移動方向を示すパラメータ）とに基づき、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定する。
【0052】
なお、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部に近づく方向の旋回操作が行われたか否かの判定方法はこれに限定されない。例えば、条件判定部４５は、被積込機械位置演算部４２により演算される荷台２０１の位置と、姿勢演算部４１により演算されるアーム９の先端部の位置と、操作検出装置５６により検出される旋回操作の操作方向（左旋回方向または右旋回方向）とに基づき、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定してもよい。
【0053】
また、条件判定部４５は、被積込機械２００の荷台２０１の位置と油圧ショベル１の位置との間の距離が所定値未満であって、かつ旋回操作が行われた場合に、（条件１）が成立したと判定し、被積込機械２００の荷台２０１の位置と油圧ショベル１の位置との間の距離が所定値以上である場合、あるいは、旋回操作が行われていない場合には、（条件１）は成立していないと判定してもよい。
【0054】
条件判定部４５は、姿勢演算部４１の演算結果に基づいて、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であるか否かを判定する。例えば、条件判定部４５は、姿勢演算部４１により演算されるバケット１０の対地角γの絶対値と、対地角閾値γｔとを比較する。対地角閾値γｔは、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であるか否かを判定するための閾値であり、予め制御装置４０のＲＯＭに記憶されている。対地角閾値γｔは、例えば、１０度から２０度程度の値が採用される。
【0055】
条件判定部４５は、姿勢演算部４１により演算されたバケット１０の対地角γの絶対値が、対地角閾値γｔ以下である場合には、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であると判定する。条件判定部４５は、姿勢演算部４１により演算されたバケット１０の対地角γの絶対値が、対地角閾値γｔよりも大きい場合には、作業装置２の姿勢が運搬姿勢でないと判定する。
【0056】
条件判定部４５により、積込動作支援制御実行条件（第１の干渉防止制御実行条件）が成立したと判定されると、積込動作時の干渉防止制御である積込動作支援制御が実行される。干渉防止制御とは、バケット１０が荷台２０１に干渉することを防止するための制御である。本実施形態では、油圧ショベル１が積込動作を行う際に、バケット１０が荷台２０１に干渉することを防止するための干渉防止制御である積込動作支援制御が実行される。
【0057】
積込動作支援制御において、制御装置４０は、オペレータによってバケット１０を荷台２０１の上方の放出位置（放土位置）まで移動させるための旋回操作が行われた場合に、バケット１０が被積込機械２００の荷台２０１に干渉することなく放出位置まで移動するように、オペレータの操作を支援するための相関マップＭａ（図６参照）を生成し、記憶装置に記憶する。
【0058】
図６は、制御装置４０が積込動作の際に用いる相関マップＭａを示す図である。図６に示すように、相関マップＭａは、旋回角度に応じたアーム先端高さの下限値を規定するマップである。なお、アーム先端高さとは、地面Ｇからアーム９の先端部（例えば、バケットピン１０ａの中心）までの高さ（Ｚ軸方向の距離）である。縦軸は、アーム先端高さの下限値を示している。Ｚａｍｔａ１は、図７に示すように、作業装置２が、荷台２０１の側部２０２の上方に位置したときに、側部２０２とバケット１０とが干渉しないアーム９の先端部の高さ（干渉防止高さ）であり、以下、通過用下限高さとも記す。通過用下限高さＺａｍｔａ１は、バケット１０を荷台２０１の側部２０２の上方を通過させるためにアーム９の先端部が到達するべきショベル基準座標系での高さである。したがって、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔａ１よりも大きければ、上部旋回体７の旋回動作により、バケット１０を荷台２０１に干渉させることなく荷台２０１の外側から内側に移動させることができる。
【0059】
図６に示すように、相関マップＭａの横軸は旋回角度を示し、油圧ショベル１が基準姿勢のときの旋回角度を０度として、左旋回すると旋回角度が増加する。θｓｗｓａ１は、図８に示すように、積込作業における運搬動作が開始される位置（動作開始位置）、すなわち積込動作支援制御が開始される位置（制御開始位置）での旋回角度であり、以下、制御開始旋回角度とも記す。θｓｗｔａは、平面視でアーム９の先端部の予測移動軌跡Ｌと、被積込機械２００の荷台２０１の側部２０２ｒの外側表面とが交差する位置、すなわちバケット１０が平面視で荷台２０１の側部２０２ｒと重なる位置（ラップ位置）での旋回角度であり、以下、ラップ旋回角度とも記す。なお、予測移動軌跡Ｌは、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔａ１であるときのアーム９の先端部の移動軌跡である。
【0060】
θｓｗｔａ１は、作業装置２が干渉防止位置に位置したときの旋回角度であり、以下、干渉防止角度とも記す。干渉防止位置は、アーム先端高さが干渉防止高さよりも低い場合であっても、バケット１０が荷台２０１に干渉しない荷台２０１近傍の位置である。干渉防止角度θｓｗｔａ１は、干渉防止位置を特定するための旋回角度ともいえる。θｓｗｔａ２は、図９に示すように、バケット１０が荷台２０１の外側から側部２０２ｒを越えて、バケット１０の全体が荷台２０１の内側に位置したときの旋回角度であり、以下では、荷台内到達角度とも記す。
【0061】
制御装置４０は、図６に示す相関マップＭａを参照し、アーム先端高さが、相関マップＭａで規定される下限値を下回らないように作業装置２及び上部旋回体７の動作を制御する。以下、相関マップＭａの生成方法及び作業装置２の制御方法の詳細について説明する。
【0062】
積込動作支援制御実行条件が成立すると、図３に示す姿勢演算部４１が、条件成立時に姿勢検出装置５３により検出された作業装置２の姿勢に基づいて、アーム９の先端部の旋回動作前の周方向の位置である動作開始位置を特定する。具体的には、姿勢演算部４１は、積込動作支援制御開始時の上部旋回体７の旋回角度θｓｗを制御開始旋回角度θｓｗｓａ１として演算する。なお、姿勢演算部４１は、積込動作支援制御開始時のアーム９の先端部の高さを制御開始高さＺａｍｓａ１として演算する。
【0063】
また、目標角度演算部４６は、図７に示すように、被積込機械位置演算部４２により演算される荷台２０１のショベル基準座標系でのＺ軸方向の位置である高さＺｖと、予め定められた設定値Ｚａとを加算することにより、通過用下限高さＺａｍｔａ１を演算する。荷台２０１の高さＺｖは、具体的には、ショベル基準座標系における地面Ｇから荷台２０１の側部２０２の上縁までの高さである。設定値Ｚａは、バケット長さＬｂｋと、マージンとを加算することにより設定される。
【0064】
さらに、姿勢演算部４１は、積込動作支援制御開始時のアーム角度θａｍを制御開始アーム角度θａｍｓａ１として演算する。積込動作支援制御実行条件が成立すると、目標角度演算部４６は、制御開始アーム角度θａｍｓａ１及び通過用下限高さＺａｍｔａ１に基づき、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔａ１となるブーム角度である通過用下限ブーム角度θｂｍｔａ１を演算する。
【0065】
また、図８に示すように、積込動作支援制御実行条件が成立すると、目標角度演算部４６は、通過用下限ブーム角度θｂｍｔａ１に基づいて、荷台２０１の外側において特定された動作開始位置と、荷台２０１の複数の側部２０２のうち上部旋回体７の動作後に最初に作業装置２が到達し得る側部２０２（図８に示す例では右側の側部２０２ｒ）との間で荷台２０１と作業装置２とが干渉しないアーム９の先端部の旋回方向の角度位置である干渉防止位置を特定する干渉防止角度θｓｗｔａ１を演算する。
【0066】
通過用下限ブーム角度θｂｍｔａ１及び干渉防止角度θｓｗｔａ１の具体的な算出方法について説明する。以下の式（１）～（４）では、作業装置２の幅方向の寸法は無視できるものとして説明する。ショベル基準座標系におけるアーム９の先端部の地面Ｇからの高さであるアーム先端高さＺａｍは、以下の式（１）により求められる。
【0067】
【数1】
【0068】
アーム９の先端部が通過用下限高さＺａｍｔａ１にあるときのブーム角度である通過用下限ブーム角度θｂｍｔａ１は、以下の式（２）により求められる。
【0069】
【数2】
【0070】
通過用下限ブーム角度θｂｍｔａ１が定まると、平面視した際の旋回中心軸（Ｚ軸）からアーム９の先端部までの距離（以下、アーム先端距離とも記す）Ｒｔａ１は、以下の式（３）により求められる。
【0071】
【数3】
【0072】
アーム先端距離Ｒｔａ１で旋回動作した際のアーム９の先端部の予測移動軌跡Ｌと、被積込機械２００の荷台２０１の側部２０２の外側表面を示す線分との交点Ｐのショベル基準座標系での位置をＸｔａ１，Ｙｔａ１（図８参照）とすると、ラップ旋回角度θｓｗｔａは以下の式（４）により求められる。
【0073】
【数4】
【0074】
目標角度演算部４６は、ラップ旋回角度θｓｗｔａに所定のマージンθｓｗｔａｍを加算し干渉防止角度θｓｗｔａ１を演算する（θｓｗｔａ１＝θｓｗｔａ＋θｓｗｔａｍ）。なお、ここで所定のマージンθｓｗｔａｍは、作業装置２が荷台２０１の外側に向かって側部２０２から遠ざかる位置に配置されるように加算されるマージンである。例えば、基準姿勢から左旋回方向のラップ旋回角度θｓｗｔａが正の値で表される場合、マージンθｓｗｔａｍは負の値となる。マージンの絶対値は、少なくともバケット１０の幅の半分よりも大きい値である。
【0075】
目標角度演算部４６は、ラップ旋回角度θｓｗｔａに所定のマージンθｓｗｔａｍ２を加算し荷台内到達角度θｓｗｔａ２を演算する（θｓｗｔａ２＝θｓｗｔａ＋θｓｗｔａｍ２）。なお、ここで所定のマージンθｓｗｔａｍ２は、作業装置２が荷台２０１の内側に向かって側部２０２から遠ざかる位置に配置されるように加算されるマージンである。例えば、基準姿勢から左旋回方向のラップ旋回角度θｓｗｔａが正の値で表される場合、マージンθｓｗｔａｍ２は正の値となる。マージンの絶対値は、少なくともバケット１０の幅の半分よりも大きい値である。
【0076】
図３に示す相関マップ生成部４９は、目標角度演算部４６の演算結果に基づいて、図６に示すような積込動作支援時の相関マップＭａを生成する。相関マップＭａは、制御開始旋回角度θｓｗｓａ１から干渉防止角度θｓｗｔａ１までは、旋回角度の増加に伴って、アーム先端高さの下限値が制御開始高さＺａｍｓａ１から単調に増加し、干渉防止角度θｓｗｔａ１までにアーム先端高さの下限値が通過用下限高さＺａｍｔａ１となるよう生成される。また、相関マップＭａは、旋回角度が干渉防止角度θｓｗｔａ１から荷台内到達角度θｓｗｔａ２までは、アーム先端高さの下限値が通過用下限高さＺａｍｔａ１となるように生成される。
【0077】
このように、制御装置４０は、制御開始旋回角度θｓｗｓａ１により特定された動作開始位置から干渉防止角度θｓｗｔａ１により特定された干渉防止位置までの上部旋回体７の動作範囲において、干渉防止位置に近いほど大きくかつ干渉防止位置で通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１となる、アーム９の先端部の旋回方向の角度位置に応じた作業装置２の高さ方向の下限値を演算する。
【0078】
なお、後述するように、旋回角度が干渉防止角度θｓｗｔａ１以上になると、アーム９の操作が有効になる。このため、旋回角度が干渉防止角度θｓｗｔａ１以上では、オペレータの操作によってアーム角度θａｍが変化する場合がある。アーム角度θａｍが変化すると、平面視した際の作業装置２のリーチ（アーム先端距離）が変化するため、バケット全体が荷台２０１内に収まる位置での旋回角度である荷台内到達角度θｓｗｔａ２は動的に変化する。つまり、目標角度演算部４６は、アーム角度θａｍが変化すると、荷台内到達角度θｓｗｔａ２を再演算する。相関マップ生成部４９は、再演算された荷台内到達角度θｓｗｔａ２に基づき、相関マップＭａを更新する。
【0079】
図３に示す姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算された旋回角度θｓｗと、目標角度演算部４６により演算された干渉防止角度θｓｗｔａ１とを比較し、その比較結果に基づき、アーム９の操作の有効化条件が成立したか否かを判定する。アーム９の操作の有効化条件は、アーム９の先端部が干渉防止高さを超える高さに達している状態で干渉防止位置を越える旋回方向の角度位置に達したことを含む。姿勢比較部４７は、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１未満であるときには、アーム９の先端部が干渉防止位置を越えていないと判定する。つまり、姿勢比較部４７は、有効化条件が成立していないと判定する。姿勢比較部４７は、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１以上であるときには、アーム９の先端部が干渉防止位置を越えていると判定する。なお、干渉防止位置での作業装置２の高さ方向の下限値は、通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１である。したがって、姿勢比較部４７は、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１以上であるときには、有効化条件が成立していると判定する。
【0080】
また、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算されたアーム先端高さＺａｍと、目標角度演算部４６により演算された通過用下限高さＺａｍｔａ１とを比較する。
【0081】
姿勢比較部４７は、アーム先端高さＺａｍと通過用下限高さＺａｍｔａ１との比較結果に基づき、ブーム上げ動作を自動で行う制御の実行条件（以下、自動ブーム上げ制御実行条件とも記す）が成立したか否かを判定する。
【0082】
自動ブーム上げ制御実行条件は、少なくとも以下の（条件３）を含む。自動ブーム上げ制御実行条件は、干渉防止制御が実行されているときにおいて、以下の（条件３）が満たされた場合に成立し、（条件３）が満たされていない場合には成立しない。
（条件３）アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１以下であること。
（条件３）アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１以下であること。
【0083】
また、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算された旋回角度θｓｗと、目標角度演算部４６により演算された荷台内到達角度θｓｗｔａ２とを比較し、バケット１０が干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で荷台２０１の側部２０２（側部２０２ｒ及び２０２ｌのうち、最初に到達し得る側部２０２ｒのみ）を通過したか否か、すなわち平面視でバケット１０の全体が側部２０２ｒを越えかつ側部２０２ｌの手前の旋回方向の位置である荷台２０１の内側に到達したか否かを判定する。姿勢比較部４７は、旋回角度θｓｗが荷台内到達角度θｓｗｔａ２未満のときには、バケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達していないと判定する。姿勢比較部４７は、旋回角度θｓｗが荷台内到達角度θｓｗｔａ２以上になると、バケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達したと判定する。
【0084】
目標速度演算部４８は、速度演算部４３により演算された操作指令速度に基づき、ブーム８、アーム９、バケット１０及び上部旋回体７等を駆動する油圧アクチュエータの目標速度を演算する。アクチュエータ制御部３９は、目標速度演算部４８により演算された目標速度で各油圧アクチュエータ（ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、バケットシリンダ１３及び旋回油圧モータ６等）が動作するように、電磁比例弁５１に制御信号を出力する。
【0085】
また、目標速度演算部４８は、積込動作支援制御実行条件が成立すると、姿勢演算部４１により演算される油圧ショベル１の姿勢及び相関マップＭａに基づき、各油圧アクチュエータの目標速度を演算する。
【0086】
積込動作支援制御における目標速度演算部４８による各油圧アクチュエータの目標速度の演算方法の詳細は、以下のとおりである。
【0087】
積込動作支援制御実行条件が成立すると、目標速度演算部４８は、姿勢演算部４１により演算される旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１に至るまでの間、すなわち姿勢比較部４７によりアーム９の操作の有効化条件が成立していないと判定されている間、オペレータによるアーム操作を無効化する無効化処理を実行する。無効化処理において、目標速度演算部４８は、速度演算部４３により演算されたアームシリンダ１２の操作指令速度が０（ゼロ）でない場合であっても、アームシリンダ１２の目標速度を０（ゼロ）に設定する。このように、本実施形態に係る制御装置４０は、積込動作支援制御において、上部旋回体７の動作中であって有効化条件が成立するまでは、操作装置２０によるアーム９の操作を無効にする。換言すれば、制御装置４０は、動作開始位置から干渉防止位置までの上部旋回体７の動作中は、アーム操作装置（操作装置２０）によるアーム９の操作を無効にする。
【0088】
目標速度演算部４８は、姿勢比較部４７によりアーム９の操作の有効化条件が成立したと判定されると、無効化処理を実行しない。つまり、目標速度演算部４８は、速度演算部４３により演算されたアームシリンダ１２の操作指令速度をアームシリンダ１２の目標速度として設定する。このように、本実施形態に係る制御装置４０は、積込動作支援制御において、有効化条件が成立した場合には、操作装置２０によるアーム９の操作を有効にする。
【0089】
目標速度演算部４８は、姿勢比較部４７により自動ブーム上げ制御実行条件が成立していると判定されているときには、オペレータによるブーム操作に関わらず、ブームシリンダ１１の目標速度に予め定められたブーム自動上げ速度を設定する。ブーム自動上げ速度は、予め制御装置４０のＲＯＭに記憶されている。なお、目標速度演算部４８は、姿勢比較部４７により自動ブーム上げ制御実行条件が成立していないと判定されているときには、ブームシリンダ１１の目標速度に上記ブーム自動上げ速度を設定する処理は行わない。
【0090】
目標速度演算部４８は、姿勢演算部４１により演算されたアーム先端高さＺａｍと、相関マップ生成部４９により生成された相関マップＭａとを比較し、旋回動作によってアーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないように、目標旋回速度を設定する。
【0091】
具体的には、目標速度演算部４８は、速度演算部４３により演算されるブーム８の回動速度（角速度）ωｂｍから、相関マップＭａの傾きαを満たす制限旋回速度ωｓｗｔを演算する。
【0092】
目標速度演算部４８は、オペレータの旋回操作に応じて速度演算部４３により演算される旋回速度ωｓｗと、制限旋回速度ωｓｗｔとを比較し、その比較結果に基づき、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回るか否かを判定する。
【0093】
目標速度演算部４８は、旋回速度ωｓｗが制限旋回速度ωｓｗｔ以下である場合には、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないと判定する。目標速度演算部４８は、旋回速度ωｓｗが制限旋回速度ωｓｗｔよりも大きい場合には、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍは相関マップＭａにより規定される下限値を下回ると判定する。
【0094】
目標速度演算部４８は、オペレータの旋回操作によってアーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回ると判定されていない場合には、速度演算部４３により演算された旋回油圧モータ６の操作指令速度を旋回油圧モータ６の目標速度に設定する。これにより、上部旋回体７は、オペレータの旋回操作に応じた旋回速度ωｓｗで動作する。目標速度演算部４８は、オペレータの旋回操作によってアーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回ると判定された場合には、旋回油圧モータ６の目標速度を制限旋回速度ωｓｗｔに対応する速度に設定する。これにより、上部旋回体７は、オペレータの旋回操作に応じた旋回速度よりも低い制限旋回速度ωｓｗｔで動作する。すなわち、上部旋回体７の旋回動作が減速される。
【0095】
このように、本実施形態に係る制御装置４０は、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないように、ブーム８の自動上げ動作の制御及び上部旋回体７の動作制限の制御を行う。
【0096】
また、目標速度演算部４８は、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１以上荷台内到達角度θｓｗｔａ２未満のときには、オペレータのアーム操作によってアーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔａ１）を下回るか否かを判定する。目標速度演算部４８は、速度ベクトル演算部４４により演算されたアーム先端部の速度ベクトルに下方向の成分が含まれていない場合には、オペレータのアーム操作によってアーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔａ１）を下回らないと判定する。目標速度演算部４８は、速度ベクトル演算部４４により演算されたアーム先端部の速度ベクトルに下方向の成分が含まれている場合には、オペレータのアーム操作によってアーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔａ１）を下回ると判定する。
【0097】
目標速度演算部４８は、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔａ１）を下回らないと判定された場合には、ブームシリンダ１１の目標速度を０（ゼロ）に設定する。また、目標速度演算部４８は、速度演算部４３により演算されたアームシリンダ１２の操作指令速度をアームシリンダ１２の目標速度として設定する。
【0098】
目標速度演算部４８は、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔａ１）を下回ると判定された場合には、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないように、ブームシリンダ１１の伸長方向（ブーム８の上げ方向）の目標速度を演算する。なお、目標速度演算部４８は、ブームシリンダ１１の伸長方向の目標速度を演算することに代えて、あるいは、ブームシリンダ１１の伸長方向の目標速度を演算するとともに、アームシリンダ１２の目標速度を０（ゼロ）に設定してもよい。
【0099】
このように、本実施形態に係る制御装置４０は、バケット１０が平面視で荷台２０１の側部２０２を通過したと判定されていない場合、操作装置２０によるアーム９の操作に応じて動作するアーム９の先端部の高さが通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１を下回らないように、ブーム８及びアーム９の少なくとも一方の動作を制御する。
【0100】
本実施形態に係る制御装置４０は、旋回角度θｓｗが荷台内到達角度θｓｗｔａ２以上になると、積込動作支援制御を終了する。つまり、目標速度演算部４８は、旋回角度θｓｗが荷台内到達角度θｓｗｔａ２以上になると、速度演算部４３により演算されたアームシリンダ１２の操作指令速度をアームシリンダ１２の目標速度として設定する。
【0101】
つまり、本実施形態に係る制御装置４０は、バケット１０が平面視で荷台２０１の側部２０２を通過したと判定された場合、通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１よりも低い位置へのアーム９の先端部の動作を許容する。
【0102】
図１０及び図１１を参照して制御装置４０により実行される積込動作支援制御の処理の流れの一例について説明する。図１０及び図１１のフローチャートに示す処理は、イグニッションスイッチ（不図示）がオンされることにより開始され、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0103】
図１０に示すように、ステップＳ１０１において、被積込機械位置演算部４２は、物体位置検出装置５４の検出結果に基づいて、油圧ショベル１に対する被積込機械２００の荷台２０１の相対的な位置を演算する。
【0104】
次のステップＳ１０４において、条件判定部４５は、ステップＳ１０１で演算された荷台２０１の位置と、速度ベクトル演算部４４によって算出されるアーム先端部の速度ベクトルとに基づき、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定する。
【0105】
ステップＳ１０４において、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたと判定されると、処理がステップＳ１０７へ進む。ステップＳ１０４において、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われていないと判定されると、図１０及び図１１のフローチャートに示す処理が終了する。
【0106】
ステップＳ１０７において、条件判定部４５は、姿勢演算部４１により演算されたバケット１０の対地角γに基づき、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であるか否かを判定する。ステップＳ１０７において、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であると判定されると、処理がステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１０７において、作業装置２の姿勢が運搬姿勢でないと判定されると、図１０及び図１１のフローチャートに示す処理が終了する。
【0107】
ステップＳ１０４及びステップＳ１０７の判定処理のそれぞれにおいて肯定判定されると、積込動作支援制御実行条件が成立するため、積込動作支援制御が開始される。積込動作支援制御では、まず、ステップＳ１１０において、姿勢演算部４１が、制御開始旋回角度θｓｗｓａ１、制御開始アーム角度θａｍｓａ１及び制御開始高さＺａｍｓａ１を演算する。
【0108】
次のステップＳ１１３において、目標角度演算部４６は、通過用下限高さＺａｍｔａ１を演算する。次のステップＳ１１６において、目標角度演算部４６は、通過用下限ブーム角度θｂｍｔａ１及びラップ旋回角度θｓｗｔａを演算する。次のステップＳ１１９において、目標角度演算部４６は、干渉防止角度θｓｗｔａ１及び荷台内到達角度θｓｗｔａ２を演算する。
【0109】
次のステップＳ１２２において、相関マップ生成部４９は、ステップＳ１１０，Ｓ１１３，Ｓ１１９での演算結果に基づき、相関マップＭａ（図６参照）を生成する。
【0110】
次のステップＳ１２５において、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算される現在の旋回角度θｓｗが、ステップＳ１１９で演算された干渉防止角度θｓｗｔａ１未満であるか否かを判定する。ステップＳ１２５において、現在の旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１未満であると判定されると、処理がステップＳ１２８へ進む。ステップＳ１２５において、現在の旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１以上であると判定されると、アーム９の操作の有効化条件が成立し、処理がステップＳ１４５へ進む。
【0111】
ステップＳ１２８において、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算される現在のアーム先端高さＺａｍが、ステップＳ１１３で演算された通過用下限高さＺａｍｔａ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ１２８において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１以下であると判定されると、処理がステップＳ１３１へ進む。ステップＳ１２８において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１よりも大きいと判定されると、処理がステップＳ１３４へ進む。
【0112】
ステップＳ１２８の判定処理において肯定判定されると、自動ブーム上げ制御実行条件が成立する。これにより、ステップＳ１３１において、目標速度演算部４８は、ブームシリンダ１１の目標速度を予め定められたブーム自動上げ速度に設定する。ステップＳ１３１の処理が終了すると、処理がステップＳ１３４へ進む。
【0113】
ステップＳ１３４において、目標速度演算部４８は、オペレータの旋回操作に応じた旋回速度ωｓｗと、制限旋回速度ωｓｗｔとに基づき、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回るか否かを判定する。ステップＳ１３４において、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回ると判定されると、処理がステップＳ１３７へ進む。ステップＳ１３４において、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないと判定されると、処理がステップＳ１４０へ進む。
【0114】
ステップＳ１３７において、目標速度演算部４８は、旋回油圧モータ６の目標速度を制限旋回速度ωｓｗｔに対応する速度に設定する。ステップＳ１３１，Ｓ１３７の処理が行われることにより、アーム先端高さが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないように旋回動作とブーム上げ動作とが複合して行われることになる。なお、図示しないが、ステップＳ１３４において否定判定された場合には、オペレータによる旋回操作量に応じた操作指令速度が旋回油圧モータ６の目標速度として設定される。ステップＳ１３７の処理が終了すると、処理がステップＳ１４０へ進む。
【0115】
ステップＳ１４０において、目標速度演算部４８は、速度演算部４３により演算されたアームシリンダ１２の操作指令速度に基づき、オペレータによるアーム操作があるか否かを判定する。目標速度演算部４８は、アームシリンダ１２の操作指令速度が０（ゼロ）でない場合には、オペレータによるアーム操作があると判定し、アームシリンダ１２の操作指令速度が０（ゼロ）である場合には、オペレータによるアーム操作がないと判定する。ステップＳ１４０において、オペレータによるアーム操作があると判定されると、処理がステップＳ１４３へ進む。ステップＳ１４０において、オペレータによるアーム操作がないと判定されると、処理がステップＳ１６０へ進む。
【0116】
ステップＳ１４３において、目標速度演算部４８は、目標アーム速度を０（ゼロ）に設定する。つまり、ステップＳ１４３の処理は、オペレータによるアーム操作を無効にするための無効化処理といえる。ステップＳ１４３の処理が終了すると、処理がステップＳ１６０へ進む。
【0117】
ステップＳ１４５において、目標角度演算部４６は、ステップＳ１４０と同様の処理を行う。ステップＳ１４５において、オペレータによるアーム操作があると判定されると、処理がステップＳ１４７へ進む。ステップＳ１４５において、オペレータによるアーム操作がないと判定されると、処理がステップＳ１５０へ進む。
【0118】
ステップＳ１４７において、目標角度演算部４６は、荷台内到達角度θｓｗｔａ２を再演算し、相関マップ生成部４９は、相関マップＭａを更新する。ステップＳ１４７の処理が終了すると、処理がステップＳ１５０へ進む。
【0119】
ステップＳ１５０において、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算された現在の旋回角度θｓｗと、荷台内到達角度θｓｗｔａ２とに基づき、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達したか否かを判定する。ステップＳ１５０において、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達していないと判定されると、処理がステップＳ１５３へ進む。ステップＳ１５０において、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達したと判定されると、図１０及び図１１のフローチャートに示す処理が終了する。
【0120】
ステップＳ１５３において、目標速度演算部４８は、速度ベクトル演算部４４により演算されたアーム先端部の速度ベクトルに基づき、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔａ１）を下回るか否かを判定する。ステップＳ１５３において、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回ると判定されると、処理がステップＳ１５６へ進む。ステップＳ１５３において、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないと判定されると、処理がステップＳ１６０へ進む。
【0121】
ステップＳ１５６において、目標速度演算部４８は、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回らないように、ブーム８を上げ動作させるためのブームシリンダ１１の目標速度を演算する。これにより、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔａ１を下回らないように、アーム動作とブーム上げ動作とが複合して行われることになる。ステップＳ１５６の処理が終了すると、処理がステップＳ１６０へ進む。
【0122】
ステップＳ１６０において、アクチュエータ制御部３９は、目標速度演算部４８により演算された目標速度に応じた制御信号を電磁比例弁５１に出力する。次のステップＳ１６３において、条件判定部４５は、速度ベクトル演算部４４の演算結果、あるいは速度演算部４３の演算結果に基づき、オペレータによる旋回操作が継続されているか否かを判定する。
【0123】
例えば、条件判定部４５は、速度ベクトル演算部４４により演算されたアーム９の先端部の速度ベクトルに旋回方向の成分が含まれている場合には、オペレータによる旋回操作が継続されていると判定し、アーム９の先端部の速度ベクトルに旋回方向の成分が含まれていない場合には、オペレータによる旋回操作が継続されていないと判定する。
【0124】
なお、条件判定部４５は、速度演算部４３により演算された旋回油圧モータ６の操作指令速度が０（ゼロ）でない場合には、オペレータによる旋回操作が継続されていると判定し、速度演算部４３により演算された旋回油圧モータ６の操作指令速度が０（ゼロ）である場合には、オペレータによる旋回操作が継続されていないと判定してもよい。
【0125】
ステップＳ１６３において、オペレータによる旋回操作が継続されていると判定されると、処理がステップＳ１２５に戻る。ステップＳ１６３において、オペレータによる旋回操作が継続されていないと判定されると、処理がステップＳ１６６へ進む。
【0126】
ステップＳ１６６において、条件判定部４５は、速度演算部４３により演算された実際の旋回速度ωｓｗｒが速度閾値ωｓｗｒ０以上であるか否かを判定する。ステップＳ１６６の処理は、慣性により、上部旋回体７が動作しているか否かを判定する処理に相当する。ステップＳ１６６において、実際の旋回速度ωｓｗｒが速度閾値ωｓｗｒ０以上であると判定されると、処理がステップＳ１２５に戻る。ステップＳ１６６において、実際の旋回速度ωｓｗｒが速度閾値ωｓｗｒ０未満であると判定されると、図１０及び図１１のフローチャートに示す処理が終了する。
【0127】
図１２を参照して、本実施形態に係る油圧ショベル１の主な動作について説明する。図１２に示すように、掘削物を被積込機械２００に運搬するために、オペレータが左旋回操作を開始すると、上部旋回体７が左旋回動作を開始する。アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１未満である場合、上部旋回体７の左旋回動作とブーム８の上げ動作とが複合して行われる。なお、オペレータの左旋回操作に応じた旋回速度では、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭａにより規定される下限値を下回ってしまうような場合には、自動で、旋回速度が減速する。
【0128】
少なくとも干渉防止位置に作業装置２が到達したときには、アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１よりも高い位置に配置される。これにより、荷台２０１の側部２０２に干渉することなく、バケット１０が側部２０２の上方を通過する。バケット１０の全体が荷台２０１の内側に収まっている状態では、アーム９の操作が有効となっている。これにより、図１２の二点鎖線で示すように、アーム９をダンプ動作させてアーム９の先端部を運転室７１から離れる方向に移動させることにより、掘削物の放出位置を調整することができる。その結果、油圧ショベル１による積込作業の効率の向上を図ることができる。
【0129】
第１実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
【0130】
（１）制御装置４０は、物体位置検出装置（ベッセル位置取得装置）５４により取得される荷台（ベッセル）２０１の位置に基づいて、荷台２０１と作業装置２とが干渉しないアーム９の先端部の高さを通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１として演算する。制御装置４０は、バケット１０が荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたことを含む積込動作支援制御実行条件（干渉防止制御実行条件）が成立したか否かを判定する。制御装置４０は、積込動作支援制御実行条件（干渉防止制御実行条件）が成立したと判定された場合、姿勢検出装置５３により検出される作業装置２の姿勢に基づいて、アーム９の先端部の旋回動作前の周方向の位置である動作開始位置を特定するとともに、動作開始位置と荷台２０１の側部２０２との間で荷台２０１と作業装置２とが干渉しないアーム９の先端部の旋回方向の角度位置である干渉防止位置を特定する。
【0131】
制御装置４０は、特定された動作開始位置から干渉防止位置までの上部旋回体７の動作範囲（制御開始旋回角度θｓｗｓａ１から干渉防止角度θｓｗｔａ１までの動作範囲）において、干渉防止位置に近いほど大きくかつ干渉防止位置で通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１となる、アーム９の先端部の旋回方向の角度位置に応じた作業装置２の高さ方向の下限値を演算する。制御装置４０は、動作開始位置から干渉防止位置までの上部旋回体７の動作中は、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作を無効にするとともに、アーム９の先端部の高さが下限値を下回らないようにブーム８及び上部旋回体７の動作を制御する。
【0132】
制御装置４０は、アーム９の先端部が干渉防止位置を越える高さに達している状態で干渉防止位置を越える旋回方向の角度位置に達したことを含むアーム９の操作の有効化条件が成立したか否かを判定する。制御装置４０は、有効化条件が成立した場合、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作を有効にする。
【0133】
制御装置４０は、バケット１０が干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で荷台２０１の側部２０２を通過したか否かを判定する。制御装置４０は、バケット１０が平面視で荷台２０１の側部２０２を通過したと判定されていない場合、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作に応じて動作するアーム９の先端部の高さが通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１を下回らないように、ブーム８及びアーム９の少なくとも一方の動作を制御する。制御装置４０は、バケット１０が平面視で荷台２０１の側部２０２を通過したと判定された場合、通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔａ１よりも低い位置へのアーム９の先端部の動作を許容する。
【0134】
この構成によれば、積込作業において、作業装置２と被積込機械２００の荷台２０１などのベッセルとの干渉を防止可能な油圧ショベル１であって、荷台２０１の側部２０２に作業装置２が接近した後にオペレータの意図を反映して作業装置２の姿勢を調整可能な油圧ショベル１を提供することができる。
【0135】
（２）積込動作支援制御実行条件（干渉防止制御実行条件）には、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であることが含まれる。制御装置４０は、姿勢検出装置５３の検出結果に基づいて、作業装置２の姿勢が運搬姿勢であるか否かを判定する。
【0136】
作業装置２の姿勢が運搬姿勢であることを積込動作支援制御実行条件に含めない場合、バケット１０の爪先が下方を向いているときなど、掘削作業中に、オペレータの意図に反して積込動作支援制御が実行される可能性がある。したがって、本実施形態によれば、よりオペレータの意図を反映させて積込動作支援制御を実行することができる。
【0137】
＜第２実施形態＞
図３及び図１３～図１５を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、積込動作を行う場合の干渉防止制御としての積込動作支援制御について説明したが、本発明はこれに限定されない。被積込機械２００への積込動作の後に、再度、掘削対象物（地山等）が存在する掘削地に向けて作業装置２を移動させる準備動作を行う場合に、干渉防止制御が実行されることとしてもよい。第２実施形態では、干渉防止制御実行条件が成立すると、油圧ショベル１が準備動作を行う際に、バケット１０が荷台２０１に干渉することを防止するための干渉防止制御である準備動作支援制御が実行される。
図３及び図１３～図１５を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、積込動作を行う場合の干渉防止制御としての積込動作支援制御について説明したが、本発明はこれに限定されない。被積込機械２００への積込動作の後に、再度、掘削対象物（地山等）が存在する掘削地に向けて作業装置２を移動させる準備動作を行う場合に、干渉防止制御が実行されることとしてもよい。第２実施形態では、干渉防止制御実行条件が成立すると、油圧ショベル１が準備動作を行う際に、バケット１０が荷台２０１に干渉することを防止するための干渉防止制御である準備動作支援制御が実行される。
【0138】
準備動作は、平面視でバケット１０の全体が被積込機械２００の荷台２０１の内側に収まっている状態で、バケット１０のダンプ動作が行われた状況から開始される。第２実施形態では、図３に示す条件判定部４５は、準備動作支援制御を実行させる条件である準備動作支援制御実行条件（第２の干渉防止制御実行条件）が成立したか否かを判定する。準備動作支援制御実行条件は、少なくとも以下の（条件１Ｂ）を含む。
（条件１Ｂ）平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと。
（条件１Ｂ）平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと。
【0139】
条件判定部４５は、被積込機械位置演算部４２により演算される被積込機械２００の荷台２０１の位置と、速度ベクトル演算部４４により演算されるアーム９の先端部の速度ベクトル（バケット１０の移動方向を示すパラメータ）とに基づき、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から被積込機械２００の荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定する。
【0140】
したがって、掘削物が荷台２０１に放出された後、オペレータにより、掘削地に向かう旋回操作が行われると、条件判定部４５は、準備動作支援制御実行条件が成立したと判定する。
【0141】
なお、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かの判定方法はこれに限定されない。例えば、条件判定部４５は、被積込機械位置演算部４２により演算される被積込機械２００の荷台２０１の位置と、姿勢演算部４１により演算されるアーム９の先端部の位置と、操作検出装置５６により検出される旋回操作の操作方向とに基づき、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から被積込機械２００の荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定してもよい。
【0142】
また、制御装置４０は、オペレータの操作に応じて掘削地の位置を設定し、バケット１０と掘削地との間の側部２０２に向かって、バケット１０が移動することが検出された場合に、準備動作支援制御実行条件が成立したと判定してもよい。なお、オペレータは、複数のスイッチを有する入力装置（不図示）を操作することにより、掘削地の位置を制御装置４０に入力することができる。
【0143】
なお、掘削地は、オペレータにより手動で設定される場合に限定されない。例えば、制御装置４０は、作業装置２の姿勢の変化、及び、作業装置２の姿勢が変化した際の油圧アクチュエータの圧力に基づき、掘削地の位置を特定し、記憶してもよい。なお、油圧アクチュエータの圧力は、圧力センサ（不図示）によって検出され、制御装置４０に入力される。
【0144】
準備動作支援制御実行条件が成立すると、図３に示す姿勢演算部４１が、準備動作支援制御開始時の上部旋回体７の旋回角度θｓｗを、動作開始位置を特定する制御開始旋回角度θｓｗｓｂ１として演算する。また、姿勢演算部４１は、準備動作支援制御開始時のアーム９の先端部の高さを制御開始高さＺａｍｓｂ１として演算する。
【0145】
準備動作支援制御実行条件が成立すると、目標角度演算部４６が、被積込機械位置演算部４２により演算される被積込機械２００の荷台２０１のショベル基準座標系での位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ座標）に基づき、通過用下限高さＺａｍｔｂ１を演算する。通過用下限高さＺａｍｔｂ１は、荷台２０１のショベル基準座標系での高さＺｖと、予め定められた設定値Ｚａとを加算することにより演算される。積込作業において、油圧ショベル１及び被積込機械２００の位置に変更がなければ、通過用下限高さＺａｍｔｂ１は、第１実施形態で説明した通過用下限高さＺｍａｔａ１として設定してもよい。
【0146】
さらに、姿勢演算部４１は、準備動作支援制御開始時のアーム角度θａｍを制御開始アーム角度θａｍｓｂ１として演算する。準備動作支援制御実行条件が成立すると、目標角度演算部４６は、制御開始アーム角度θａｍｓｂ１及び通過用下限高さＺａｍｔｂ１に基づき、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔｂ１となるブーム角度である通過用下限ブーム角度θｂｍｔｂ１を演算する。
【0147】
目標角度演算部４６は、第１実施形態と同様、通過用下限ブーム角度θｂｍｔｂ１に基づいて、ラップ旋回角度θｓｗｔｂを演算し、ラップ旋回角度θｓｗｔｂに所定のマージンを加味して、荷台２０１の内側において特定された動作開始位置と荷台２０１の側部２０２との間の干渉防止位置を特定する干渉防止角度θｓｗｔｂ１を演算する。なお、ラップ旋回角度θｓｗｔｂは、平面視でアーム９の先端部の予測移動軌跡Ｌと、被積込機械２００の荷台２０１の側部２０２の内側表面とが交差する位置、すなわちバケット１０が平面視で荷台２０１の側部２０２と重なる位置（ラップ位置）での旋回角度である。
【0148】
また、目標角度演算部４６は、ラップ旋回角度θｓｗｔｂに所定のマージンを加味して、バケット１０が荷台２０１の内側から側部２０２を越えて、バケット１０の全体が荷台２０１の外側に位置したときの旋回角度である荷台外到達角度θｓｗｔｂ２を演算する。
【0149】
相関マップ生成部４９は、目標角度演算部４６の演算結果に基づいて、図１３に示すような準備動作支援時の相関マップＭｂを生成し、記憶装置に記憶する。なお、図１３に示す相関マップＭｂの横軸は旋回角度を示している。相関マップＭｂは、基準姿勢のときの旋回角度を０度として、左旋回すると旋回角度が増加するマップ、すなわち、左旋回した後に基準姿勢に戻るときには旋回角度が減少するマップである。
【0150】
相関マップＭｂは、制御開始旋回角度θｓｗｓｂ１から干渉防止角度θｓｗｔｂ１までは、旋回角度の減少に伴って、アーム先端高さの下限値が制御開始高さＺａｍｓｂ１から単調に増加し、干渉防止角度θｓｗｔｂ１までにアーム先端高さの下限値が通過用下限高さＺａｍｔｂ１となるよう生成される。また、相関マップＭｂは、旋回角度が干渉防止角度θｓｗｔｂ１から荷台外到達角度θｓｗｔｂ２までは、アーム先端高さの下限値が通過用下限高さＺａｍｔｂ１となるように生成される。
【0151】
図３に示す姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算されたアーム先端高さＺａｍと、目標角度演算部４６により演算された通過用下限高さＺａｍｔｂ１とを比較し、その比較結果に基づき、アーム９の操作の有効化条件が成立したか否かを判定する。第２実施形態では、アーム９の操作の有効化条件は、アーム９の先端部が通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔｂ１を越えた場合に成立する。
【0152】
姿勢比較部４７は、アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔｂ１以下であるときには、アーム９の先端部が通過用下限高さ（干渉防止高さ）を越えていないと判定する。つまり、姿勢比較部４７は、有効化条件が成立していないと判定する。
【0153】
姿勢比較部４７は、アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔｂ１よりも大きいときには、アーム９の先端部が通過用下限高さ（干渉防止高さ）Ｚａｍｔｂ１を越えていると判定する。つまり、姿勢比較部４７は、有効化条件が成立していると判定する。
【0154】
図１４及び図１５を参照して制御装置４０により実行される準備動作支援制御の処理の流れの一例について説明する。図１４及び図１５は、図１０及び図１１と同様の図であり、制御装置４０により実行される準備動作支援制御の処理の流れの一例について示すフローチャートである。図１４及び図１５のフローチャートに示す処理において、図１０及び図１１のフローチャートに示す処理と同様の処理については、適宜、説明を省略する。図１４及び図１５のフローチャートに示す処理は、イグニッションスイッチ（不図示）がオンされることにより開始され、所定の制御周期で繰り返し実行される。
【0155】
図１４に示すように、ステップＳ２０１において、被積込機械位置演算部４２は、物体位置検出装置５４の検出結果に基づいて、油圧ショベル１に対する被積込機械２００の荷台２０１の相対的な位置を演算する。
【0156】
次のステップＳ２０４において、条件判定部４５は、ステップＳ２０１で演算された荷台２０１の位置と、速度ベクトル演算部４４によって算出されるアーム先端部の速度ベクトルとに基づき、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたか否かを判定する。
【0157】
ステップＳ２０４において、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたと判定されると、処理がステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２０４において、オペレータによって、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われていないと判定されると、図１４及び図１５のフローチャートに示す処理が終了する。
【0158】
ステップＳ２０４の判定処理において肯定判定されると、準備動作支援制御実行条件が成立するため、準備動作支援制御が開始される。準備動作支援制御では、まず、ステップＳ２１０において、姿勢演算部４１が、制御開始旋回角度θｓｗｓｂ１、制御開始アーム角度θａｍｓｂ１及び制御開始高さＺａｍｓｂ１を演算する。
【0159】
次のステップＳ２１３において、目標角度演算部４６は、通過用下限高さＺａｍｔｂ１を演算する。次のステップＳ２１５において、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算される現在のアーム先端高さＺａｍが、ステップＳ２１３で演算された通過用下限高さＺａｍｔｂ１以下であるか否かを判定する。ステップＳ２１５において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔｂ１以下であると判定されると、処理がステップＳ２１６へ進む。ステップＳ２１５において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔｂ１よりも大きいと判定されると、アーム９の操作の有効化条件が成立し、処理がステップＳ２４５へ進む。
【0160】
ステップＳ２１６において、目標角度演算部４６は、通過用下限ブーム角度θｂｍｔｂ１及びラップ旋回角度θｓｗｔｂを演算する。次のステップＳ２１９において、目標角度演算部４６は、干渉防止角度θｓｗｔｂ１及び荷台外到達角度θｓｗｔｂ２を演算する。
【0161】
次のステップＳ２２２において、相関マップ生成部４９は、ステップＳ２１０，Ｓ２１３，Ｓ２１９での演算結果に基づき、相関マップＭｂ（図１３参照）を生成する。
【0162】
ステップＳ２１５の判定処理において肯定判定されると、自動ブーム上げ制御実行条件が成立する。これにより、図１５に示すように、ステップＳ２３１において、目標速度演算部４８は、ブームシリンダ１１の目標速度を予め定められたブーム自動上げ速度に設定する。ステップＳ２３１の処理が終了すると、処理がステップＳ２３４へ進む。
【0163】
ステップＳ２３４において、目標速度演算部４８は、オペレータの旋回操作に応じた旋回速度ωｓｗと、制限旋回速度ωｓｗｔとに基づき、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回るか否かを判定する。ステップＳ２３４において、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回ると判定されると、処理がステップＳ２３７へ進む。ステップＳ２３４において、オペレータの旋回操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回らないと判定されると、処理がステップＳ２４０へ進む。
【0164】
ステップＳ２３７において、目標速度演算部４８は、旋回油圧モータ６の目標速度を制限旋回速度ωｓｗｔに対応する速度に設定する。ステップＳ２３１，Ｓ２３７の処理が行われることにより、アーム先端高さが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回らないように旋回動作とブーム上げ動作とが複合して行われることになる。なお、図示しないが、ステップＳ２３４において、否定判定された場合には、オペレータによる旋回操作量に応じた操作指令速度が旋回油圧モータ６の目標速度として設定される。ステップＳ２３７の処理が終了すると、処理がステップＳ２４０へ進む。
【0165】
ステップＳ２４０，Ｓ２４３の処理は、それぞれ図１１に示すステップＳ１４０，Ｓ１４３と同様の処理であるため、説明を省略する。
【0166】
図１５に示すように、ステップＳ２４５において、目標角度演算部４６は、ステップＳ２４０と同様の処理を行う。ステップＳ２４５において、オペレータによるアーム操作があると判定されると、処理がステップＳ２４７へ進む。ステップＳ２４５において、オペレータによるアーム操作がないと判定されると、処理がステップＳ２５０へ進む。
【0167】
ステップＳ２４７において、目標角度演算部４６は、荷台外到達角度θｓｗｔｂ２を再演算し、相関マップ生成部４９は、相関マップＭｂを更新する。ステップＳ２４７の処理が終了すると、処理がステップＳ２５０へ進む。
【0168】
ステップＳ２５０において、姿勢比較部４７は、姿勢演算部４１により演算された現在の旋回角度θｓｗと、荷台外到達角度θｓｗｔｂ２とに基づき、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の外側に到達したか否かを判定する。ステップＳ２５０において、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の外側に到達していないと判定されると、処理がステップＳ２５３へ進む。ステップＳ２５０において、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の外側に到達したと判定されると、図１４及び図１５のフローチャートに示す処理が終了する。
【0169】
ステップＳ２５３において、目標速度演算部４８は、速度ベクトル演算部４４により演算されたアーム先端部の速度ベクトルに基づき、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値（通過用下限高さＺａｍｔｂ１）を下回るか否かを判定する。ステップＳ２５３において、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回ると判定されると、処理がステップＳ２５６へ進む。ステップＳ２５３において、オペレータのアーム操作によって、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回らないと判定されると、処理がステップＳ２６０へ進む。
【0170】
ステップＳ２５６において、目標速度演算部４８は、アーム先端高さＺａｍが相関マップＭｂにより規定される下限値を下回らないように、ブーム８を上げ動作させるためのブームシリンダ１１の目標速度を演算する。これにより、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔｂ１を下回らないように、アーム動作とブーム上げ動作とが複合して行われることになる。ステップＳ２５６の処理が終了すると、処理がステップＳ２６０へ進む。
【0171】
ステップＳ２６０，Ｓ２６３，Ｓ２６６の処理は、図１１のステップＳ１６０，Ｓ１６３，Ｓ１６６と同様の処理である。なお、図１５に示すように、ステップＳ２６３において肯定判定されると、処理がステップＳ２６９へ進む。また、ステップＳ２６６において肯定判定されると、処理がステップＳ２６９へ進む。
【0172】
ステップＳ２６９において、姿勢比較部４７は、ステップＳ２１５と同様の処理を行う。ステップＳ２６９において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔｂ１以下であると判定されると、処理がステップＳ２３１へ戻る。ステップＳ２６９において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔｂ１よりも大きいと判定されると、アーム９の操作の有効化条件が成立し、処理がステップＳ２４５へ進む。
【0173】
このように、第２実施形態では、制御装置４０が準備動作を支援することで、対象物の荷台２０１への放出動作が完了した後、バケット１０が荷台２０１の側部２０２の上縁よりも低い位置にある状況から準備動作を行う場合に、バケット１０と荷台２０１の側部２０２との干渉を防ぐことができる。なお、準備動作支援制御開始時に、バケット１０が荷台２０１の側部２０２の上縁よりも高い位置にある場合には、干渉する可能性のあるオペレータの操作に対してのみ、制御装置４０による支援を行うことができる。また、バケット１０が荷台２０１の側部２０２を超えて荷台２０１の外側に位置すると、干渉防止高さＺａｍｔｂ１よりも低い位置へのアーム９の先端部の動作が許容されるため、バケット１０を速やかに掘削対象物に近づけ、掘削作業に移行することができる。
【0174】
準備動作では、アーム先端高さは、動作開始時に干渉防止高さを越えていたり、動作開始後直ちに干渉防止高さを越えたりすることが多い。本第２実施形態では、有効化条件が、アーム９の先端部が干渉防止高さを越えることを含む条件としたことにより、準備動作の開始後、直ちにアーム９の操作を有効な状態にすることができる。これにより、掘削作業の準備動作をよりオペレータの意図を反映して行うことができる。
【0175】
＜第３実施形態＞
図３及び図１６～図１８を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達した場合には、積込動作支援制御が終了し、オペレータが自由にアーム９を操作できる状態になる例について説明した。これに対して、第３実施形態では、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達した後も積込動作支援制御が継続される。以下、第３実施形態に係る油圧ショベル１の制御装置４０による制御内容について、詳しく説明する。
図３及び図１６～図１８を参照して、本発明の第３実施形態に係る油圧ショベル１について説明する。なお、第１実施形態で説明した構成と同一もしくは相当する構成には同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。第１実施形態では、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達した場合には、積込動作支援制御が終了し、オペレータが自由にアーム９を操作できる状態になる例について説明した。これに対して、第３実施形態では、平面視でバケット１０の全体が荷台２０１の内側に到達した後も積込動作支援制御が継続される。以下、第３実施形態に係る油圧ショベル１の制御装置４０による制御内容について、詳しく説明する。
【0176】
第３実施形態に係る制御装置４０は、被積込機械２００の荷台２０１内にバケット１０が存在する場合に、荷台２０１の底部２０３とバケット１０とが接触しないアーム９の先端部の高さ位置であるベッセル内下限高さ（ベッセル内下限値）Ｚａｍｔａ２（図１７参照）を設定する。
【0177】
図３に示す目標角度演算部４６は、姿勢演算部４１での演算結果に基づいて、アーム先端距離Ｒｔａ１を演算する。目標角度演算部４６は、図１６に示すように、アーム先端距離Ｒｔａ１で旋回動作した際のアーム９の先端部の予測移動軌跡Ｌ´と、荷台２０１の側部２０２ｌの内側表面を示す線分との交点Ｐ´のショベル基準座標系での位置を演算する。目標角度演算部４６は、点Ｐ´の位置に基づき、ラップ旋回角度θｓｗｔａ´を演算する。
【0178】
図８に示すように、ラップ旋回角度θｓｗｔａは、左右一対の側部２０２のうちの一方（例えば、右側の側部２０２ｒ）とアーム９の先端部の予測移動軌跡Ｌとが重なる位置（点Ｐ）に作業装置２が位置したときの旋回角度であった。これに対し、図１６に示すように、ラップ旋回角度θｓｗｔａ´は、左右一対の側部２０２のうちの他方（例えば、左側の側部２０２ｌ）とアーム９の先端部の予測移動軌跡Ｌ´とが重なる位置（点Ｐ´）に作業装置２が位置したときの旋回角度である。
【0179】
目標角度演算部４６は、ラップ旋回角度θｓｗｔａ´に所定のマージンθｓｗｔａｍ´を加算し荷台内限界角度θｓｗｔａ３を演算する（θｓｗｔａ３＝θｓｗｔａ´＋θｓｗｔａｍ´）。なお、ここで所定のマージンθｓｗｔａｍ´は、作業装置２が荷台２０１の内側に向かって側部２０２ｌから遠ざかる位置であって、平面視で荷台２０１の内側にバケット１０の全体が収まるように加算されるマージンである。例えば、基準姿勢から左旋回方向のラップ旋回角度θｓｗｔａ´が正の値で表される場合、マージンθｓｗｔａｍ´は負の値となる。マージンの絶対値は、少なくともバケット１０の幅の半分よりも大きい値である。
【0180】
荷台内到達角度θｓｗｔａ２及び荷台内限界角度θｓｗｔａ３は、平面視でバケット１０の全体を荷台２０１内に配置可能な範囲を表す旋回角度である。
【0181】
図１７に示すように、目標角度演算部４６は、被積込機械位置演算部４２により演算される荷台２０１のショベル基準座標系での高さＺｖから高さｈｂを差し引いて底板高さＺｖｂを演算する。高さｈｂは、底部２０３から荷台２０１の上縁までの高さである。目標角度演算部４６は、底板高さＺｖｂに、予め定められた設定値Ｚｂを加算することにより、ベッセル内下限高さＺａｍｔａ２を演算する。なお、底部２０３が水平に対して傾斜している場合、高さｈｂは、底部２０３から荷台２０１の上縁までの高さの最小値ｈｂｍｉｎに設定される。また、高さｈｂは、一定値とする場合に限定されない。この場合、目標角度演算部４６は、バケット１０と荷台２０１の位置関係に基づき、高さｈｂを演算する。設定値Ｚｂは、バケット長さＬｂｋと、マージンとを加算することにより設定される。
【0182】
相関マップ生成部４９は、目標角度演算部４６の演算結果に基づいて、図１８に示すような積込動作支援時の相関マップＭａ´を生成し、記憶装置に記憶する。図１８に示すように、相関マップＭａ´は、制御開始旋回角度θｓｗｓａ１から荷台内到達角度θｓｗｔａ２までは、第１実施形態で説明した相関マップＭａ（図６参照）と同じである。相関マップＭａ´は、荷台内到達角度θｓｗｔａ２から荷台内限界角度θｓｗｔａ３までの範囲で、アーム先端高さの下限値が設定される点が、第１実施形態で説明した相関マップＭａ（図６参照）と異なっている。相関マップＭａ´は、荷台内到達角度θｓｗｔａ２から荷台内限界角度θｓｗｔａ３までは、アーム先端高さの下限値がベッセル内下限高さＺａｍｔａ２となるように生成される。
【0183】
目標速度演算部４８は、旋回角度θｓｗが荷台内到達角度θｓｗｔａ２から荷台内限界角度θｓｗｔａ３までの範囲内にある場合、すなわちバケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過して荷台２０１内の右側の側部（第１側部）２０２ｒと左側の側部（第２側部）２０２ｌとの間を移動している場合、オペレータによるアーム９の操作で、アーム先端高さＺａｍがベッセル内下限高さＺａｍｔａ２を下回らないように、ブームシリンダ１１の伸長方向（ブーム８の上げ方向）の目標速度を演算する。なお、目標速度演算部４８は、ブームシリンダ１１の伸長方向の目標速度を演算することに代えて、あるいは、ブームシリンダ１１の伸長方向の目標速度を演算するとともに、アームシリンダ１２の目標速度を０（ゼロ）に設定してもよい。これにより、被積込機械２００の荷台２０１内にバケット１０が到達した後も、バケット１０と被積込機械２００の荷台２０１との干渉を防ぐことができる。
【0184】
このように、第３実施形態に係る油圧ショベル１の制御装置４０は、積込動作において、バケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒと重なってからさらに旋回を継続し、両者が重ならない位置まで移動した（側部２０２ｒをバケット１０の全体が通過した）と判定された場合、干渉防止高さＺａｍｔａ１よりも低い位置へのアーム９の先端部の動作を許容する。また、制御装置４０は、右側の側部（第１側部）２０２ｒと左側の側部（第２側部）２０２ｌとの間において、底部２０３とバケット１０とが接触しないアーム９の先端部の高さ位置であるベッセル内下限高さ（ベッセル内下限値）Ｚａｍｔａ２を設定する。そして、制御装置４０は、バケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過して荷台２０１内の右側の側部（第１側部）２０２ｒと左側の側部（第２側部）２０２ｌとの間を移動している場合、アーム９の先端部の高さ（アーム先端高さ）Ｚａｍがベッセル内下限高さＺａｍｔａ２を下回らないように、ブーム８及びアーム９の少なくとも一方の動作を制御する。
【0185】
この構成によれば、積込動作において、バケット１０の全体が荷台２０１の内側に配置された後において、バケット１０と荷台２０１の底部２０３との干渉を適切に防止することができる。
【0186】
次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。
【0187】
＜変形例１＞
第１実施形態では、積込動作支援制御実行条件が、（条件１）平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと、及び、（条件２）作業装置２の姿勢が運搬姿勢であることを含む例について説明したが、本発明はこれに限定されない。積込動作支援制御実行条件には、少なくとも「バケット１０が荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと」が含まれていればよい。また、積込動作支援制御実行条件に、さらに条件を追加してもよい。
第１実施形態では、積込動作支援制御実行条件が、（条件１）平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと、及び、（条件２）作業装置２の姿勢が運搬姿勢であることを含む例について説明したが、本発明はこれに限定されない。積込動作支援制御実行条件には、少なくとも「バケット１０が荷台２０１の側部２０２に近づく方向の旋回操作が行われたこと」が含まれていればよい。また、積込動作支援制御実行条件に、さらに条件を追加してもよい。
【0188】
【0189】
本変形例１－１において、積込動作支援制御実行条件は、（条件１）、（条件２）及び（条件Ａ）のいずれもが満たされると成立し、（条件１）、（条件２）及び（条件Ａ）のいずれかが満たされていない場合には成立しない。
（条件Ａ）支援制御実行スイッチ９０がオン操作されていること。
（条件Ａ）支援制御実行スイッチ９０がオン操作されていること。
【0190】
図１９Ａは、支援制御実行スイッチ９０の配置の一例について示す図であり、図１９Ｂは、支援制御実行スイッチ９０の配置の別の例について示す図である。図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、支援制御実行スイッチ９０は、例えば、操作レバー２２に設けられる。
【0191】
図１９Ａに示す例では、支援制御実行スイッチ９０は、操作レバー２２の前側に設けられている。この構成によれば、オペレータは、操作レバー２２を把持して操作しながら、人差し指などで支援制御実行スイッチ９０を容易に操作することができる。
【0192】
また、図１９Ｂに示す例では、支援制御実行スイッチ９０は、操作レバー２２の後側に設けられている。この構成によれば、オペレータは、操作レバー２２を把持して操作しながら、親指などで支援制御実行スイッチ９０を容易に操作することができる。
【0193】
支援制御実行スイッチ９０は、オフ位置から押し込まれることによりオン位置に切り替えられる。なお、支援制御実行スイッチ９０の動作方式は、モーメンタリ動作方式であってもよいしオルタネイト動作方式であってもよい。支援制御実行スイッチ９０は、オフ位置ではオフ信号を制御装置４０に出力し、オン位置ではオン信号を制御装置４０に出力する。
【0194】
本変形例１－１では、図２０及び図１１に示す積込動作支援制御が実行される。図２０は、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１０１とステップＳ１０４の間に、ステップＳ１０３Ａの処理が追加されたフローチャートである。
【0195】
本変形例１－１では、ステップＳ１０１の処理が終了すると、処理がステップＳ１０３Ａに進む。ステップＳ１０３Ａにおいて、条件判定部４５は、支援制御実行スイッチ９０がオン操作されているか否かを判定する。ステップＳ１０３Ａにおいて、支援制御実行スイッチ９０がオン操作（押し込み操作）されていると判定されると、ステップＳ１０４へ進む。ステップＳ１０３Ａにおいて、支援制御実行スイッチ９０がオン操作されていないと判定されると、図２０及び図１１のフローチャートに示す処理が終了する。
【0196】
本変形例１－１によれば、積込動作支援制御実行条件に（条件Ａ）が含まれているため、オペレータは、任意のタイミングで、積込動作支援制御を実行させたり、解除させたりすることができる。オペレータの意図をより反映させて積込動作支援制御が実行されるため、積込作業の効率をさらに向上することができる。
【0197】
なお、本変形例１－１では、積込動作支援制御実行条件に（条件Ａ）が含まれる例について説明したが、第２実施形態で説明した準備動作支援制御実行条件に（条件Ａ）が含まれるようにしてもよい。第３実施形態で説明した積込動作支援制御実行条件に（条件Ａ）が含まれるようにしてもよい。
【0198】
【0199】
本変形例１－２において、積込動作支援制御実行条件は、（条件１）、（条件２）及び（条件Ｂ）のいずれもが満たされると成立し、（条件１）、（条件２）及び（条件Ｂ）のいずれかが満たされていない場合には成立しない。
（条件Ｂ）バケット１０内に運搬対象物（掘削物）が存在していること。
（条件Ｂ）バケット１０内に運搬対象物（掘削物）が存在していること。
【0200】
図２１に示すように、本変形例１－２に係る油圧ショベル１は、バケット１０内の運搬対象物の情報を取得する対象物情報取得装置５５を備えている。対象物情報取得装置５５は、例えば、バケット１０内の対象物（積荷）の荷重を取得する装置である。対象物情報取得装置５５は、例えば、ブームシリンダ１１の圧力を検出する圧力センサと、圧力センサの検出結果に基づいてバケット１０内の対象物の重量を演算するコントローラと、によって構成される重量検出装置である。
【0201】
条件判定部４５は、対象物情報取得装置５５により取得されたバケット１０内の対象物の重量Ｗと重量閾値Ｗ０とを比較する。重量閾値Ｗ０は、予め実験等により定められ、制御装置４０の記憶装置に記憶されている。重量閾値Ｗ０は、運搬動作が行われる程度に十分な量の運搬対象物の重量に相当する。
【0202】
本変形例１－２では、図２２及び図１１に示す積込動作支援制御が実行される。図２２は、図１０のフローチャートにおけるステップＳ１０７とステップＳ１１０の間に、ステップＳ１０９Ｂの処理が追加されたフローチャートである。
【0203】
本変形例１－２では、ステップＳ１０７において肯定判定されると、ステップＳ１０９Ｂへ進む。ステップＳ１０９Ｂにおいて、条件判定部４５は、対象物情報取得装置５５により取得された重量Ｗに基づき、バケット１０内に運搬対象物が存在しているか否かを判定する。ステップＳ１０９Ｂにおいて、条件判定部４５は、対象物情報取得装置５５により取得された重量Ｗが重量閾値Ｗ０よりも大きい場合には、バケット１０内に運搬対象物が存在していると判定し、ステップＳ１１０へ進む。ステップＳ１０９Ｂにおいて、条件判定部４５は、対象物情報取得装置５５により取得された重量Ｗが重量閾値Ｗ０以下である場合には、バケット１０内に運搬対象物が存在していないと判定し、図２２及び図１１のフローチャートに示す処理を終了する。
【0204】
このように本変形例１－２では、干渉防止制御実行条件に、「バケット１０内に運搬対象物が存在していること」が含まれる。制御装置４０は、対象物情報取得装置５５により取得された情報（重量）に基づいて、バケット１０内に運搬対象物が存在しているか否かを判定する。本変形例１－２によれば、オペレータに運搬動作を行う意図があるか否かをより正確に判断することができる。オペレータの意図をより正確に把握することができるため、オペレータに違和感を与えずに、積込作業を支援することができる。その結果、積込作業の効率をより向上することができる。
【0205】
なお、対象物情報取得装置５５は、バケット１０内の対象物の重量を検出する重量検出装置とすることに限定されない。対象物情報取得装置５５は、バケット１０を撮影するカメラなどの撮影装置と、撮影装置により撮影された画像から対象物を認識する画像認識コントローラと、によって構成されていてもよい。制御装置４０は、対象物情報取得装置により取得されたバケット１０内の運搬対象物の情報（画像）に基づいて、バケット１０内に運搬対象物が存在しているか否かを判定する。
【0206】
＜変形例２＞
第１実施形態では、平面視で、作業装置２が荷台２０１の側部２０２に重なるラップ旋回角度θｓｗｔａを演算し、ラップ旋回角度θｓｗｔａにバケット１０の幅を考慮したマージンθｓｗｔａｍを加算し、干渉防止角度θｓｗｔａ１を演算する例について説明した。しかし、干渉防止角度θｓｗｔａ１の演算方法は、この方法に限定されない。例えば、理論上、荷台２０１とバケット１０との干渉を防止可能な基準防止角度θｓｗｔａ０を以下の式（５）により演算し、式（５）により演算された基準防止角度θｓｗｔａ０に所定のマージンを加算することにより、干渉防止角度θｓｗｔａ１を演算してもよい。
第１実施形態では、平面視で、作業装置２が荷台２０１の側部２０２に重なるラップ旋回角度θｓｗｔａを演算し、ラップ旋回角度θｓｗｔａにバケット１０の幅を考慮したマージンθｓｗｔａｍを加算し、干渉防止角度θｓｗｔａ１を演算する例について説明した。しかし、干渉防止角度θｓｗｔａ１の演算方法は、この方法に限定されない。例えば、理論上、荷台２０１とバケット１０との干渉を防止可能な基準防止角度θｓｗｔａ０を以下の式（５）により演算し、式（５）により演算された基準防止角度θｓｗｔａ０に所定のマージンを加算することにより、干渉防止角度θｓｗｔａ１を演算してもよい。
【0207】
【数5】
【0208】
なお、上記実施形態で説明したアーム先端距離Ｒｔａ１に代えて、平面視した際の旋回中心軸（Ｚ軸）からバケット１０の先端部までの距離（以下、バケット先端距離とも記す）Ｒｔａ１ａを用いて、各種の演算を行ってもよい。バケット先端距離Ｒｔａ１ａは、以下の式（６）により求められる。
【0209】
【数6】
【0210】
基準防止角度θｓｗｔａ０は、バケット先端距離Ｒｔａ１ａを用いて、以下の式（７）により求められる。
【0211】
【数7】
【0212】
本変形例２の演算方法を採用することにより、上記実施形態よりも精度よく、干渉防止角度θｓｗｔａ１，θｓｗｔｂ１、荷台内到達角度θｓｗｔａ２、荷台外到達角度θｓｗｔｂ２及び荷台内限界角度θｓｗｔａ３を演算することができる。
【0213】
＜変形例３＞
第１実施形態では、アーム９の操作の有効化条件が、旋回方向においてアーム９の先端部が干渉防止位置を越えた場合、すなわち旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１以上になった場合にのみ成立する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態において、アーム９の操作の有効化条件は、旋回方向においてアーム９の先端部が干渉防止位置を越えた場合だけでなく、アーム９の先端部が干渉防止高さ（通過用下限高さ）を越えた場合に成立するようにしてもよい。
第１実施形態では、アーム９の操作の有効化条件が、旋回方向においてアーム９の先端部が干渉防止位置を越えた場合、すなわち旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１以上になった場合にのみ成立する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態において、アーム９の操作の有効化条件は、旋回方向においてアーム９の先端部が干渉防止位置を越えた場合だけでなく、アーム９の先端部が干渉防止高さ（通過用下限高さ）を越えた場合に成立するようにしてもよい。
【0214】
以下、図２３を参照して、本変形例３に係る制御装置４０により実行される積込動作支援制御の処理の流れの一例について説明する。本変形例３は、第１実施形態の変形例であり、第１実施形態との相違点について説明する。図２３は、図１１と同様、本変形例３に係る制御装置４０により実行される積込動作支援制御の処理の流れの一例について示すフローチャートであり、ステップＳ１２５～Ｓ１６６の処理について示す。図１１のフローチャートと図２３のフローチャートとでは、ステップＳ１２８で否定判定された場合に実行される処理が異なっている。図１１のフローチャートでは、ステップＳ１２８において否定判定されると、処理がステップＳ１３４へ進む。これに対して、図２３のフローチャートでは、ステップＳ１２８において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１よりも大きいと判定されると、処理がステップＳ１４５へ進む。
【0215】
この構成によれば、オペレータによる旋回操作量が小さく、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１に達する前に自動ブーム上げによってアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１よりも大きくなった場合には、アーム９の操作が有効になる。このような変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、ゆっくり上部旋回体７を動作させる場合において、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１に達する前であっても、アーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１を越えれば、アーム９の操作が許容されるため、よりオペレータの意図を反映して積込動作を行うことができる。
【0216】
なお、制御装置４０は、ステップＳ１２８において、現在のアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１よりも大きいと判定された場合には、干渉防止角度θｓｗｔａ１未満においてもアーム先端高さの下限値を通過用下限高さＺａｍｔａ１とする相関マップＭａを生成してもよい。この構成では、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１に達する前にアーム先端高さＺａｍが通過用下限高さＺａｍｔａ１を超えた場合には、それ以降、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１に達する前でもアーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔａ１を下回らないようにブーム上げ動作が行われる。これにより、旋回角度θｓｗが干渉防止角度θｓｗｔａ１に達する前にアーム操作が有効になった場合でも、アーム先端高さが通過用下限高さＺａｍｔａ１を下回ることが防止され。したがって、積込動作において、より適切に荷台２０１とバケット１０との干渉を防止することができる。
【0217】
＜変形例４＞
上記実施形態では、アーム９の先端部にバケット１０を後向きに取り付けたバックホウショベルを作業機械の一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。図２４に示すように、作業機械は、アーム９の先端部にバケット１０を前向きに取り付けたローディングショベルであってもよい。
上記実施形態では、アーム９の先端部にバケット１０を後向きに取り付けたバックホウショベルを作業機械の一例として説明したが、本発明はこれに限定されない。図２４に示すように、作業機械は、アーム９の先端部にバケット１０を前向きに取り付けたローディングショベルであってもよい。
【0218】
＜変形例５＞
上記実施形態では、油圧ショベル１に対する被積込機械２００の荷台（ベッセル）２０１の相対位置を取得するベッセル位置取得装置が、物体位置検出装置５４である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
上記実施形態では、油圧ショベル１に対する被積込機械２００の荷台（ベッセル）２０１の相対位置を取得するベッセル位置取得装置が、物体位置検出装置５４である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。
【0219】
ベッセル位置取得装置は、作業現場において管理事務所等のサーバで取得されている被積込機械２００の荷台２０１の位置情報を通信装置を介して取得する構成であってもよい。制御装置４０は、グローバル座標系における被積込機械２００の荷台２０１の位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）を通信装置を介して取得する。制御装置４０は、油圧ショベル１に取り付けられたＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）アンテナを含む測位装置から、グローバル座標系における油圧ショベル１の位置座標（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）及び方位を取得する。制御装置４０は、グローバル座標系における荷台２０１及び油圧ショベル１の位置座標を油圧ショベル１のショベル基準座標系における位置座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）に変換してもよい。なお、本変形例において、物体位置取得装置が、グローバル座標系に基づく位置座標を取得する例について説明したが、現場基準の座標系（ローカル座標系）に基づく位置座標を取得してもよい。
【0220】
＜変形例６＞
上記実施形態では、操作システムが、電気レバー方式の操作システムである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図示しないが、操作システムは、操作装置２０，２１が操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向に応じた操作圧を生成する減圧弁を有する油圧パイロット方式の操作システムとしてもよい。
上記実施形態では、操作システムが、電気レバー方式の操作システムである例について説明したが、本発明はこれに限定されない。図示しないが、操作システムは、操作装置２０，２１が操作レバー２２，２３の操作量及び操作方向に応じた操作圧を生成する減圧弁を有する油圧パイロット方式の操作システムとしてもよい。
【0221】
＜変形例７＞
上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせの一例として、第１実施形態あるいは第３実施形態で説明した積込動作支援制御と第２実施形態で説明した準備動作支援制御とを実行可能な油圧ショベル１が考えられる。
上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせの一例として、第１実施形態あるいは第３実施形態で説明した積込動作支援制御と第２実施形態で説明した準備動作支援制御とを実行可能な油圧ショベル１が考えられる。
【0222】
本変形例に係る油圧ショベル１の制御装置４０は、物体位置検出装置（ベッセル位置取得装置）５４により取得された油圧ショベル１に対する荷台２０１の相対位置に基づいて、平面視でバケット１０が荷台２０１の外側から右側の側部（第１側部）２０２ｒに近づく方向の旋回操作が行われたことを含む第１の干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定する。制御装置４０は、有効化条件が成立した場合には、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作を有効にする。制御装置４０は、バケット１０が干渉防止位置を越えて旋回した後に平面視で右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過したか否かを判定する。制御装置４０は、バケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過したと判定されていない場合、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作に応じて動作するアーム９の先端部の高さが干渉防止高さＺａｍｔａ１を下回らないように、ブーム８及びアーム９の少なくとも一方の動作を制御する。制御装置４０は、バケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過したと判定された場合、干渉防止高さＺａｍｔａ１よりも低い位置へのアーム９の先端部の動作を許容する。
【0223】
また、本変形例に係る油圧ショベル１の制御装置４０は、物体位置検出装置（ベッセル位置取得装置）５４により取得された油圧ショベル１に対する荷台２０１の相対位置に基づいて、平面視でバケット１０が荷台２０１の内側から右側の側部（第１側部）２０２ｒに近づく方向の旋回操作が行われたことを含む第２の干渉防止制御実行条件が成立したか否かを判定する。制御装置４０は、有効化条件が成立した場合には、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作を有効にする。制御装置４０は、バケット１０が平面視で右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過したか否かを判定する。制御装置４０は、バケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過したと判定されていない場合、操作装置（アーム操作装置）２０によるアーム９の操作に応じて動作するアーム９の先端部の高さが干渉防止高さＺａｍｔｂ１を下回らないように、ブーム８及びアーム９の少なくとも一方の動作を制御する。制御装置４０は、バケット１０が右側の側部（第１側部）２０２ｒを通過したと判定された場合、干渉防止高さＺａｍｔｂ１よりも低い位置へのアーム９の先端部の動作を許容する。
【0224】
この構成によれば、掘削動作、積込動作、準備動作の一連の動作を繰り返し行う際に、荷台２０１とバケット１０との干渉を防止しつつ、オペレータの意図に沿った動作となるように、油圧ショベル１の動作が支援される。その結果、油圧ショベル１による作業の効率の向上を図ることができる。
【0225】
＜変形例８＞
上記実施形態では、作業装置２により掘削された掘削物が積み込まれるベッセルが、ダンプトラックの荷台２０１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、クローラ式の走行体を備える不整地運搬車の荷台（ベッセル）に掘削物を積み込む場合に適用してもよい。また、本発明は、ベルトコンベア上に載置されるベッセルに掘削物を積み込む場合に適用してもよい。
上記実施形態では、作業装置２により掘削された掘削物が積み込まれるベッセルが、ダンプトラックの荷台２０１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、クローラ式の走行体を備える不整地運搬車の荷台（ベッセル）に掘削物を積み込む場合に適用してもよい。また、本発明は、ベルトコンベア上に載置されるベッセルに掘削物を積み込む場合に適用してもよい。
【0226】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。なお、図中に示した制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上で必要な全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際にはほとんど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【符号の説明】
【0227】
１…油圧ショベル、２…作業装置、３…車体、４…走行油圧モータ（油圧アクチュエータ）、５…下部走行体（走行体）、６…旋回油圧モータ（油圧アクチュエータ）、７…上部旋回体（旋回体）、８…ブーム、８ａ…ブームピン、９…アーム、９ａ…アームピン、１０…バケット、１０ａ…バケットピン、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、１３…バケットシリンダ、１４…ブーム角度センサ（姿勢センサ）、１５…アーム角度センサ（姿勢センサ）、１７…バケット角度センサ（姿勢センサ）、１８…傾斜角度センサ（姿勢センサ）、１９…旋回角度センサ（姿勢センサ）、２０…操作装置（アーム操作装置、旋回操作装置）、３９…アクチュエータ制御部、４０…制御装置、４１…姿勢演算部、４２…被積込機械位置演算部、４３…速度演算部、４４…速度ベクトル演算部、４５…条件判定部、４６…目標角度演算部、４７…姿勢比較部、４８…目標速度演算部、４９…相関マップ生成部、５０…油圧駆動システム、５１…電磁比例弁、５２…操作量センサ、５３…姿勢検出装置、５４…物体位置検出装置（ベッセル位置取得装置）、５５…対象物情報取得装置、５６…操作検出装置、９０…支援制御実行スイッチ、１００…パイロットライン、１０１…流量制御弁、１０２…メインポンプ（油圧ポンプ）、１０３…エンジン、１０４…パイロットポンプ（油圧ポンプ）、２００…被積込機械、２０１…荷台（ベッセル）、２０２…側部（第１側部、第２側部）、２０３…底部、Ｒｔａ１…アーム先端距離、Ｒｔａ１ａ…バケット先端距離、Ｗ…重量、Ｗ０…重量閾値、Ｚａｍａｔａ１，Ｚａｍｔｂ１…通過用下限高さ（干渉防止高さ）、Ｚａｍｔａ２…ベッセル内下限高さ（ベッセル内下限値）、γ…対地角、γｔ…対地角閾値、θａｍ…アーム角度、θａｍｓａ１，θａｍｓｂ１…制御開始アーム角度、θｂｋ…バケット角度、θｂｍ…ブーム角度、θｂｍｔａ１，θｂｍｔｂ１…通過用下限ブーム角度、θｓｗ…旋回角度、θｓｗｓａ１，θｓｗｓｂ１…制御開始旋回角度、θｓｗｔａ…ラップ旋回角度、θｓｗｔａ０…基準防止角度、θｓｗｔａ１…干渉防止角度、θｓｗｔａ２…荷台内到達角度、θｓｗｔａ３…荷台内限界角度、θｓｗｔｂ…ラップ旋回角度、θｓｗｔｂ１…干渉防止角度、θｓｗｔｂ２…荷台外到達角度
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19A】
【図19B】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】