特開2024-120246作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の遠隔操作システム
(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】P2024120246
(43)【公開日】2024-09-05
(54)【発明の名称】作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の遠隔操作システム
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20240829BHJP
E02F 3/43 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 J
E02F9/20 N
E02F3/43 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023026914
(22)【出願日】2023-02-24
(71)【出願人】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】根田 知樹
(72)【発明者】
【氏名】畠 一尋
(72)【発明者】
【氏名】西郷 雄祐
【テーマコード（参考）】
2D003
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB02
2D003AB03
2D003BA02
2D003BA03
2D003DA04
(57)【要約】
【課題】作業効率の低下を抑制すること。
【解決手段】作業機械の制御システムは、旋回体と、旋回体に取り付けられる作業機と、旋回体の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキと、旋回駐車ブレーキを作動させるために操作される旋回ロック入力装置と、旋回体及び作業機を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部と、旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定する自動許可部と、を備える。
【選択図】図７
【解決手段】作業機械の制御システムは、旋回体と、旋回体に取り付けられる作業機と、旋回体の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキと、旋回駐車ブレーキを作動させるために操作される旋回ロック入力装置と、旋回体及び作業機を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部と、旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定する自動許可部と、を備える。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
旋回体と、
前記旋回体に取り付けられる作業機と、
前記旋回体の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキと、
前記旋回駐車ブレーキを作動させるために操作される旋回ロック入力装置と、
前記旋回体及び前記作業機を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部と、
前記旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、前記自動制御の可否を判定する自動許可部と、を備える、
作業機械の制御システム。
前記旋回体に取り付けられる作業機と、
前記旋回体の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキと、
前記旋回駐車ブレーキを作動させるために操作される旋回ロック入力装置と、
前記旋回体及び前記作業機を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部と、
前記旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、前記自動制御の可否を判定する自動許可部と、を備える、
作業機械の制御システム。
【請求項2】
前記自動許可部は、前記旋回ロック入力装置が操作されている状態の場合、前記自動制御を不許可とする、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
【請求項3】
前記自動許可部は、前記旋回ロック入力装置が操作されていない状態の場合、前記自動制御を許可する、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
【請求項4】
前記自動許可部は、前記旋回ロック入力装置が操作されていない状態の場合、前記自動制御を許可する
請求項２に記載の作業機械の制御システム。
請求項２に記載の作業機械の制御システム。
【請求項5】
前記自動制御を開始するために操作される自動開始入力装置を備え、
前記自動制御指令部は、前記自動制御が許可された状態で、前記自動開始入力装置が操作された場合、前記自動制御指令を出力する、
請求項４に記載の作業機械の制御システム。
前記自動制御指令部は、前記自動制御が許可された状態で、前記自動開始入力装置が操作された場合、前記自動制御指令を出力する、
請求項４に記載の作業機械の制御システム。
【請求項6】
掘削対象に設定された掘削目標位置を記憶する目標位置記憶部を備え、
前記自動制御指令部は、前記作業機のバケットが前記掘削目標位置に移動するように、前記自動制御指令を出力する、
請求項５に記載の作業機械の制御システム。
前記自動制御指令部は、前記作業機のバケットが前記掘削目標位置に移動するように、前記自動制御指令を出力する、
請求項５に記載の作業機械の制御システム。
【請求項7】
排土対象に設定された排土目標位置を記憶する目標位置記憶部を備え、
前記自動制御指令部は、前記作業機のバケットが前記排土目標位置に移動するように、前記自動制御指令を出力する、
請求項５に記載の作業機械の制御システム。
前記自動制御指令部は、前記作業機のバケットが前記排土目標位置に移動するように、前記自動制御指令を出力する、
請求項５に記載の作業機械の制御システム。
【請求項8】
前記旋回体及び前記作業機のそれぞれを動作不可能にするために操作される動作ロック操作装置を備え、
前記自動許可部は、前記旋回ロック入力装置の操作状態及び前記動作ロック操作装置の操作状態に基づいて、前記自動制御の可否を判定する、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
前記自動許可部は、前記旋回ロック入力装置の操作状態及び前記動作ロック操作装置の操作状態に基づいて、前記自動制御の可否を判定する、
請求項１に記載の作業機械の制御システム。
【請求項9】
請求項１に記載の作業機械の制御システムを備える、
作業機械。
作業機械。
【請求項10】
旋回体の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキを作動するために操作される旋回ロック入力装置の操作状態を取得することと、
前記旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、前記旋回体及び前記旋回体に取り付けられる作業機の自動制御の可否を判定することと、を含む、
作業機械の制御方法。
前記旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、前記旋回体及び前記旋回体に取り付けられる作業機の自動制御の可否を判定することと、を含む、
作業機械の制御方法。
【請求項11】
請求項１に記載の作業機械の制御システムと、
前記作業機械の外部に配置され、前記作業機械を遠隔操作する遠隔操作装置と、を備える、
作業機械の遠隔操作システム。
前記作業機械の外部に配置され、前記作業機械を遠隔操作する遠隔操作装置と、を備える、
作業機械の遠隔操作システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業機械の制御システム、作業機械、作業機械の制御方法、及び作業機械の遠隔操作システムに関する。
【背景技術】
【0002】
作業機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、掘削から排土までの一連の動作が自動制御される作業機械が知られている。また、旋回駐車ブレーキを作動するために操作される旋回ロックスイッチを備える作業機械が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－０１１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
旋回ロックスイッチが操作された状態で作業機械の自動制御が開始されると、旋回体が旋回しない状態で作業機が動作する状況が発生する可能性がある。その結果、旋回体が旋回リリーフしながら旋回しない状態が続くこと等に起因して、作業機械の作業効率が低下する可能性がある。また、ロックレバー設定ミス、ＧＮＳＳ不良、各制御目標点のティーチング未設定などが起きた場合も、作業復帰に要する時間がかかり、作業効率が低下する可能性がある。
【0005】
本開示は、作業効率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に従えば、旋回体と、旋回体に取り付けられる作業機と、旋回体の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキと、旋回駐車ブレーキを作動させるために操作される旋回ロック入力装置と、旋回体及び作業機を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部と、旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定する自動許可部と、を備える、作業機械の制御システムが提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、作業効率の低下が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本開示は実施形態に限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。
【0010】
【0011】
作業機械１は、作業現場において稼働する。実施形態において、作業機械１は、油圧ショベルである。以下の説明において、作業機械１を適宜、油圧ショベル１、と称する。
【0012】
油圧ショベル１は、走行体３と、旋回体４と、作業機５と、油圧シリンダ６と、操作装置７と、車載モニタ８と、入力装置９と、ロックレバー１０と、位置センサ１１と、慣性センサ１２と、姿勢センサ１３と、制御装置１４とを備える。
【0013】
図２に示すように、作業現場に３次元の現場座標系（Ｘｇ，Ｙｇ，Ｚｇ）が規定される。旋回体４に３次元の車体座標系（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）が規定される。
【0014】
現場座標系は、作業現場に規定された現場基準点Ｏｇから南北に伸びるＸｇ軸、現場基準点Ｏｇから東西に伸びるＹｇ軸、及び現場基準点Ｏｇから上下に伸びるＺｇ軸により構成される。実施形態において、現場座標系は、グローバル座標系である。
【0015】
車体座標系は、旋回体４に規定された代表点Ｏｍから旋回体４の前後方向に伸びるＸｍ軸、代表点Ｏｍから旋回体４の左右方向に伸びるＹｍ軸、及び代表点Ｏｍから旋回体４の上下方向に伸びるＺｍ軸により構成される。旋回体４の代表点Ｏｍを基準として、＋Ｘｍ方向は旋回体４の前方であり、－Ｘｍ方向は旋回体４の後方であり、＋Ｙｍ方向は旋回体４の左方であり、－Ｙｍ方向は旋回体４の右方であり、＋Ｚｍ方向は旋回体４の上方であり、－Ｚｍ方向は旋回体４の下方である。
【0016】
走行体３は、旋回体４を支持した状態で走行する。走行体３は、一対の履帯３Ａを有する。履帯３Ａの回転により、走行体３は、走行動作する。走行体３の走行動作は、前進動作及び後進動作を含む。油圧ショベル１は、走行体３により作業現場を移動することができる。
【0017】
旋回体４は、走行体３に支持される。旋回体４は、走行体３よりも上方に配置される。旋回体４は、走行体３に支持された状態で旋回軸ＲＸを中心に旋回動作する。旋回軸ＲＸは、Ｚｍ軸に平行である。旋回体４の旋回動作は、左旋回動作及び右旋回動作を含む。運転室２は、旋回体４に設けられる。
【0018】
作業機５は、旋回体４に取り付けられる。作業機５は、作業を実施する。実施形態において、作業機５により実施される作業は、掘削対象１６を掘削する掘削作業及び掘削物を排土対象１７に排出する排土作業を含む。作業機５により実施される作業は、掘削作業後に掘削物を排土対象１７まで移動させる積込作業、及び排土作業後に掘削対象１６に向かって移動する戻り作業を含む。
【0019】
作業機５は、ブーム５Ａと、アーム５Ｂと、作業具としてのバケット５Ｃとを含む。ブーム５Ａの基端部は、旋回体４の前部に動作可能に連結される。アーム５Ｂの基端部は、ブーム５Ａの先端部に動作可能に連結される。バケット５Ｃの基端部は、アーム５Ｂの先端部に動作可能に連結される。なお、作業具の他の例として、クラムバケット、チルトバケット、チルトローテートバケット、及びグラップル等が挙げられる。
【0020】
油圧シリンダ６は、作業機５を動作させる。油圧シリンダ６は、ブームシリンダ６Ａと、アームシリンダ６Ｂと、バケットシリンダ６Ｃとを含む。ブームシリンダ６Ａは、ブーム５Ａを上げ動作及び下げ動作させる。アームシリンダ６Ｂは、アーム５Ｂを掘削動作及びダンプ動作させる。バケットシリンダ６Ｃは、バケット５Ｃを掘削動作及びダンプ動作させる。ブームシリンダ６Ａの基端部は、旋回体４に連結される。ブームシリンダ６Ａの先端部は、ブーム５Ａに連結される。アームシリンダ６Ｂの基端部は、ブーム５Ａに連結される。アームシリンダ６Ｂの先端部は、アーム５Ｂに連結される。バケットシリンダ６Ｃの基端部は、アーム５Ｂに連結される。バケットシリンダ６Ｃの先端部は、バケット５Ｃに連結される。
【0021】
図３に示すように、操作装置７は、運転室２に配置される。操作装置７は、走行体３、旋回体４、及び作業機５の少なくとも一つを動作させるために操作される。操作装置７は、運転室２に搭乗したオペレータに操作される。オペレータは、運転室２に配置された運転シート１５に着座した状態で、操作装置７を操作することができる。
【0022】
操作装置７は、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂと、左走行レバー７Ｃ及び右走行レバー７Ｄと、左フットペダル７Ｅ及び右フットペダル７Ｆとを含む。
【0023】
左操作レバー７Ａは、旋回体４を旋回させるために操作される。また、左操作レバー７Ａは、作業機５を動作させるために操作される。右操作レバー７Ｂは、作業機５を動作させるために操作される。左操作レバー７Ａが左右方向に操作されることにより、旋回体４が左旋回動作又は右旋回操作する。左操作レバー７Ａが前後方向に操作されることにより、アーム５Ｂがダンプ動作又は掘削動作する。右操作レバー７Ｂが左右方向に操作されることにより、バケット５Ｃが掘削動作又はダンプ動作する。右操作レバー７Ｂが前後方向に操作されることにより、ブーム５Ａが下げ動作又は上げ動作する。なお、左操作レバー７Ａが前後方向に操作されたときに旋回体４が右旋回動作又は左旋回動作し、左操作レバー７Ａが左右方向に操作されたときにアーム５Ｂがダンプ動作又は掘削動作してもよい。右操作レバー７Ｂが左右方向又は前後方向に操作されたときに、旋回体４が左旋回動作又は右旋回動作してもよい。
【0024】
左走行レバー７Ｃ及び右走行レバー７Ｄは、走行体３を動作させるために操作される。左走行レバー７Ｃが前後方向に操作されることにより、走行体３の左側の履帯３Ａが前進動作又は後進動作する。右走行レバー７Ｄが前後方向に操作されることにより、走行体３の右側の履帯３Ａが前進動作又は後進動作する。
【0025】
左フットペダル７Ｅは、左走行レバー７Ｃと連動する。右フットペダル７Ｆは、右走行レバー７Ｄ連動する。左フットペダル７Ｅ及び右フットペダル７Ｆが操作されることにより、走行体３が前進動作又は後進動作されてもよい。
【0026】
車載モニタ８は、運転室２に配置される。車載モニタ８は、運転シート１５の右前方に配置される。車載モニタ８は、表示装置８Ａと、入力装置８Ｂとを有する。表示装置８Ａは、規定の表示データを表示する。表示装置８Ａとして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。入力装置８Ｂは、オペレータに操作されることにより入力データを生成する。入力装置８Ｂとして、ボタンスイッチ、コンピュータ用キーボード、及びタッチパネルが例示される。なお、表示装置８Ａと入力装置８Ｂとは別体でもよい。
【0027】
入力装置９は、運転室２に配置される。入力装置９は、所定の入力信号を生成するために操作される。入力装置９は、運転室２に搭乗したオペレータに操作される。オペレータは、運転室２に配置された運転シート１５に着座した状態で、入力装置９を操作することができる。
【0028】
入力装置９は、旋回ロックスイッチ９Ａと、自動許可スイッチ９Ｂと、ティーチングスイッチ９Ｃと、自動開始スイッチ９Ｄとを含む。旋回ロックスイッチ９Ａ及び自動許可スイッチ９Ｂのそれぞれは、運転シート１５の右方に配置される。ティーチングスイッチ９Ｃ及び自動開始スイッチ９Ｄのそれぞれは、左操作レバー７Ａに配置される。
【0029】
油圧ショベル１は、旋回体４の旋回を機械的な制動力によって停止可能な旋回駐車ブレーキ２８（図７参照）を備える。旋回駐車ブレーキ２８は、油圧式のネガティブブレーキであり、ソレノイドバルブ２７からの圧油が導入されることによってブレーキが解除される。旋回ロックスイッチ９Ａは、旋回駐車ブレーキ２８を作動状態又は解放状態にするためにオペレータに操作される。制御装置１４は、旋回駐車ブレーキ２８が作動状態になるように旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたことを示す入力信号、及び旋回駐車ブレーキ２８が解放状態になるように旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたことを示す入力信号の一方又は両方を受信する。
【0030】
例えば、旋回駐車ブレーキ２８が作動状態になるように旋回ロックスイッチ９Ａがオペレータによって操作されると、旋回駐車ブレーキ２８が作動し、旋回体４の旋回が停止する。旋回駐車ブレーキ２８が作動しているとき、旋回体４が旋回動作するように左操作レバー７Ａが操作されても、旋回体４は旋回しない。例えば手動モードにおいて旋回体４を旋回させない状態で作業機５を動作させる場合、オペレータは、旋回ロックスイッチ９Ａを操作する。旋回体４を旋回させない場合、旋回体４を旋回させるための左操作レバー７Ａが中立状態になる可能性が高い。油圧ショベル１が例えば傾斜面において作業する場合、左操作レバー７Ａが中立状態であると、旋回体４の自重により旋回体４が旋回してしまう可能性がある。旋回ロックスイッチ９Ａの操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動することにより、左操作レバー７Ａが中立状態でも、旋回体４が旋回してしまうことが抑制される。
【0031】
なお、旋回体４を旋回させるための左操作レバー７Ａが中立状態とは、左操作レバー７Ａが所定方向に操作されることにより旋回体４が旋回動作する場合、少なくとも所定方向において左操作レバー７Ａが中立状態であることを意味する。例えば、左操作レバー７Ａが左右方向に操作されることにより旋回体４が旋回動作する場合、左操作レバー７Ａが中立状態とは、少なくとも左操作レバー７Ａが左右方向において中立状態であることを意味する。左操作レバー７Ａが前後方向に操作されることにより旋回体４が旋回動作する場合、左操作レバー７Ａが中立状態とは、少なくとも前後方向において左操作レバー７Ａが中立状態であることを意味する。
【0032】
自動許可スイッチ９Ｂは、旋回体４及び作業機５の自動制御を許可するために操作される。ティーチングスイッチ９Ｃは、自動制御におけるバケット５Ｃの目標位置を設定するために操作される。バケット５Ｃの目標位置は、後述する掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、及び中間目標位置１８Ｒを含む。自動開始スイッチ９Ｄは、自動制御を開始するために操作される。
【0033】
ロックレバー１０は、旋回体４及び作業機５のそれぞれを動作不可能にするために操作される。ロックレバー１０は、運転室２に設けられる。ロックレバー１０は、運転室２に設けられている出入口と運転シート１５とを結ぶ搭乗通路に配置される。ロックレバー１０は、運転室２の床面に回転可能に支持される。ロックレバー１０は、ロック位置とフリー位置との間を移動するように操作される。制御装置１４は、ロックレバー１０がロック位置に操作されたことを示す操作信号、及びロックレバー１０がフリー位置に操作されたことを示す操作信号の一方又は両方を受信する。
【0034】
ロックレバー１０がロック位置に操作された場合、油圧ポンプ等を含む油圧回路の流路が遮断され、旋回体４及び作業機５のそれぞれが動作不可能になるロック状態となる。また、ロックレバー１０がロック位置に操作された場合、搭乗通路が開放される。搭乗通路が開放されることにより、オペレータは、搭乗通路を通過することができる。ロックレバー１０がフリー位置に操作された場合、油圧ポンプ等を含む油圧回路の流路が連通され、旋回体４及び作業機５のそれぞれが操作装置７によって自在に動作することができるフリー状態となる。また、ロックレバー１０がフリー位置に操作された場合、搭乗通路が閉鎖される。搭乗通路が閉鎖されることにより、オペレータは、搭乗通路を通過することが困難になる。
【0035】
運転室２の外部に存在するオペレータは、開放された搭乗通路を通過した後、運転シート１５に着座することができる。オペレータは、運転シート１５に着座した後、ロックレバー１０をフリー位置に操作する。ロックレバー１０がフリー位置に操作されることにより、旋回体４及び作業機５のそれぞれがフリー状態になる。オペレータは、操作装置７を操作して作業を実施することができる。
【0036】
運転シート１５に着座しているオペレータは、運転室２から退去するとき、搭乗通路が開放されるようにロックレバー１０をロック位置に操作する。オペレータは、開放された搭乗通路を通過して運転室２から退去することができる。ロックレバー１０がロック位置に操作されることにより、旋回体４及び作業機５のそれぞれがロック状態になる。旋回体４及び作業機５のそれぞれがロック状態になるので、オペレータが運転室２に存在しないときに、旋回体４及び作業機５が動いてしまうことが抑制される。
【0037】
位置センサ１１は、現場座標系における位置を検出する。位置センサ１１は、全球測位衛星システム（ＧＮＳＳ：Global Navigation Satellite System）を利用して現場座標系における位置を検出する。全地球航法衛星システムは、全地球測位システム（ＧＰＳ：Global Positioning System）を含む。全地球航法衛星システムは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。位置センサ１１は、ＧＮＳＳ衛星からＧＮＳＳ電波を受信するＧＮＳＳ受信機を含む。位置センサ１１は、旋回体４に配置される。
【0038】
位置センサ１１は、第１位置センサ１１Ａと、第２位置センサ１１Ｂとを含む。第１位置センサ１１Ａと第２位置センサ１１Ｂとは、旋回体４の異なる位置に配置される。実施形態において、第１位置センサ１１Ａと第２位置センサ１１Ｂとは、旋回体４において左右方向に間隔をあけて配置される。第１位置センサ１１Ａは、第１位置センサ１１Ａが配置されている位置を示す第１測位位置を検出する。第２位置センサ１１Ｂは、第２位置センサ１１Ｂが配置されている位置を示す第２測位位置を検出する。第１位置センサ１１Ａの検出データと第２位置センサ１１Ｂの検出データとに基づいて、旋回体４の方位が算出される。
【0039】
慣性センサ１２は、旋回体４の加速度及び角速度を検出する。慣性センサ１２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。慣性センサ１２は、旋回体４に配置される。慣性センサ１２は、旋回体４の旋回速度を検出することができる。
【0040】
姿勢センサ１３は、作業機５の姿勢を検出する。作業機５の姿勢は、作業機５の角度を含む。姿勢センサ１３は、作業機５に設けられる。姿勢センサ１３は、ブーム５Ａの姿勢を検出するブーム姿勢センサ１３Ａと、アーム５Ｂの姿勢を検出するアーム姿勢センサ１３Ｂと、バケット５Ｃの姿勢を検出するバケット姿勢センサ１３Ｃとを含む。ブーム姿勢センサ１３Ａは、例えば旋回軸ＲＸに対するブーム５Ａの角度を検出する。アーム姿勢センサ１３Ｂは、ブーム５Ａに対するアーム５Ｂの角度を検出する。バケット姿勢センサ１３Ｃは、アーム５Ｂに対するバケット５Ｃの角度を検出する。姿勢センサ１３として、ポテンショメータが例示される。なお、姿勢センサ１３は、油圧シリンダ６（ブームシリンダ６Ａ、アームシリンダ６Ｂ、バケットシリンダ６Ｃ）のストロークを検出するストロークセンサでもよい。また、ブーム５Ａ、アーム５Ｂ、及びバケット５ＣのそれぞれにＩＭＵが取り付けられる場合、ＩＭＵがブーム５Ａ、アーム５Ｂ、及びバケット５Ｃのそれぞれの角度を検出してもよい。
【0041】
［作業機械の動作］
図４及び図５のそれぞれは、実施形態に係る油圧ショベル１の動作を説明するための図である。実施形態において、油圧ショベル１は、掘削動作と、ホイスト旋回動作と、排土動作と、ダウン旋回動作とを繰り返す。掘削動作とは、旋回体４の前面が掘削対象１６に正対した状態で、バケット５Ｃで掘削対象１６を掘削する動作をいう。ホイスト旋回動作とは、作業機５を上げる動作と旋回体４を旋回させる動作とがともに行われる動作をいう。ホイスト旋回動作は、ブーム５Ａの上げ動作と旋回体４の旋回動作とがともに行われる動作を含む。例えば、ホイスト旋回動作とは、バケット５Ｃで掘削対象１６を掘削した後、旋回体４の前面が排土対象１７に正対し、掘削物を保持したバケット５Ｃが排土対象１７の上方に配置されるように、作業機５を動作させ、旋回体４を旋回させる動作をいう。排土動作とは、旋回体４の前面が排土対象１７に正対した状態で、バケット５Ｃに保持されている掘削物を排土対象１７に排出する動作をいう。ダウン旋回動作とは、作業機５を下げる動作と旋回体４を旋回させる動作とがともに行われる動作をいう。ダウン旋回動作は、ブーム５Ａの下げ動作と旋回体４の旋回動作とがともに行われる動作を含む。例えば、ダウン旋回動作とは、バケット５Ｃから排土対象１７に掘削物を排出した後、旋回体４の前面が掘削対象１６に正対し、バケット５Ｃが掘削対象１６に配置されるように、作業機５を動作させ、旋回体４を旋回させる動作をいう。排土対象１７として、ダンプトラックのベッセルが例示される。なお、排土対象１７の他の例として、ホッパ、自走式土質改良機、及びベルトコンベア等が挙げられる。
図４及び図５のそれぞれは、実施形態に係る油圧ショベル１の動作を説明するための図である。実施形態において、油圧ショベル１は、掘削動作と、ホイスト旋回動作と、排土動作と、ダウン旋回動作とを繰り返す。掘削動作とは、旋回体４の前面が掘削対象１６に正対した状態で、バケット５Ｃで掘削対象１６を掘削する動作をいう。ホイスト旋回動作とは、作業機５を上げる動作と旋回体４を旋回させる動作とがともに行われる動作をいう。ホイスト旋回動作は、ブーム５Ａの上げ動作と旋回体４の旋回動作とがともに行われる動作を含む。例えば、ホイスト旋回動作とは、バケット５Ｃで掘削対象１６を掘削した後、旋回体４の前面が排土対象１７に正対し、掘削物を保持したバケット５Ｃが排土対象１７の上方に配置されるように、作業機５を動作させ、旋回体４を旋回させる動作をいう。排土動作とは、旋回体４の前面が排土対象１７に正対した状態で、バケット５Ｃに保持されている掘削物を排土対象１７に排出する動作をいう。ダウン旋回動作とは、作業機５を下げる動作と旋回体４を旋回させる動作とがともに行われる動作をいう。ダウン旋回動作は、ブーム５Ａの下げ動作と旋回体４の旋回動作とがともに行われる動作を含む。例えば、ダウン旋回動作とは、バケット５Ｃから排土対象１７に掘削物を排出した後、旋回体４の前面が掘削対象１６に正対し、バケット５Ｃが掘削対象１６に配置されるように、作業機５を動作させ、旋回体４を旋回させる動作をいう。排土対象１７として、ダンプトラックのベッセルが例示される。なお、排土対象１７の他の例として、ホッパ、自走式土質改良機、及びベルトコンベア等が挙げられる。
【0042】
ホイスト旋回動作及びダウン旋回動作は、作業機５の動作と旋回体４の動作を含む複合動作の一例である。複合動作における作業機５の動作は、ブーム５Ａの動作を含む。複合動作におけるブーム５Ａの動作は、ブーム５Ａの上げ動作又はブーム５Ａの下げ動作を含む。ホイスト旋回動作において旋回体４が左旋回する場合、ダウン旋回動作において旋回体４は右旋回する。ホイスト旋回動作において旋回体４が右旋回する場合、ダウン旋回動作において旋回体４は左旋回する。すなわち、ホイスト旋回動作における旋回体４の旋回方向とダウン旋回動作における旋回体４の旋回方向とは異なる。なお、ホイスト旋回動作における旋回体４の旋回方向とダウン旋回動作における旋回体４の旋回方向とは同じでもよい。
【0043】
旋回体４及び作業機５の動作モードは、手動モードと自動モードとを含む。旋回体４及び作業機５の動作モードは、手動モードと自動モードとに切り換えられる。手動モードとは、オペレータによる操作装置７の操作に基づいて旋回体４及び作業機５のそれぞれが動作する動作モードをいう。すなわち、手動モードは、旋回体４及び作業機５のそれぞれが手動操作される動作モードである。自動モードとは、操作装置７の操作に基づかずに、制御装置１４から出力される自動制御指令に基づいて旋回体４及び作業機５のそれぞれが動作する動作モードをいう。すなわち、自動モードは、旋回体４及び作業機５のそれぞれが自動制御される動作モードである。なお、自動モードは、制御装置１４から出力される自動制御指令に基づいて旋回体４及び作業機５のいずれか一方が動作する動作モードでもよい。
【0044】
掘削作業の一例である掘削動作の動作モードは、手動モードである。掘削動作において、旋回体４及び作業機５のそれぞれは、手動操作される。
【0045】
積込作業の一例であるホイスト旋回動作の動作モードは、自動モードである。ホイスト旋回動作において、旋回体４及び作業機５のそれぞれは、自動制御される。掘削動作が終了した後、自動開始スイッチ９Ｄが操作されることにより、手動モードから自動モードに遷移する。掘削動作が終了し、自動開始スイッチ９Ｄが操作されると、旋回体４及び作業機５の自動制御が開始される。ホイスト旋回動作においては、バケット５Ｃが排土対象１７に設定された排土目標位置１７Ｒに配置されるように、旋回体４が自動的に旋回し作業機５が自動的に動作する。ホイスト旋回動作においては、バケット５Ｃに保持された掘削物がバケット５Ｃからこぼれないように、ブーム５Ａが上げ動作される。バケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに到達すると、自動モードから手動モードに遷移する。すなわち、バケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに到達すると、旋回体４及び作業機５の自動制御が解除される。なお、ホイスト旋回動作において、操作装置７がオペレータにより操作されることによっても、旋回体４及び作業機５の自動制御が解除されてもよい。
【0046】
排土作業の一例である排土動作の動作モードは、手動モードである。排土動作において、旋回体４及び作業機５のそれぞれは、手動操作される。バケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに到達して、旋回体４及び作業機５の自動制御が解除された後、オペレータは、操作装置７を操作して、バケット５Ｃを含む作業機５による排土動作を実施することができる。
【0047】
戻り作業の一例であるダウン旋回動作の動作モードは、自動モードである。ダウン旋回動作において、旋回体４及び作業機５のそれぞれは、自動制御される。排土動作が終了した後、自動開始スイッチ９Ｄが操作されることにより、手動モードから自動モードに遷移する。排土動作が終了し、自動開始スイッチ９Ｄが操作されると、旋回体４及び作業機５の自動制御が開始される。ダウン旋回動作においては、バケット５Ｃが掘削対象１６に設定された掘削目標位置１６Ｒに配置されるように、旋回体４が自動的に旋回し作業機５が自動的に動作する。ダウン旋回動作においては、ブーム５Ａが下げ動作される。バケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに到達すると、自動モードから手動モードに遷移する。すなわち、バケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに到達すると、旋回体４及び作業機５の自動制御が解除される。なお、ダウン旋回動作において、操作装置７がオペレータにより操作されることによっても、旋回体４及び作業機５の自動制御が解除される。
【0048】
バケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに到達して、旋回体４及び作業機５の自動制御が解除された後、オペレータは、操作装置７を操作して、掘削動作を実施することができる。
【0049】
［ティーチング処理］
図６は、実施形態に係る掘削目標位置１６Ｒ及び排土目標位置１７Ｒを設定するティーチング処理を説明するための図である。掘削目標位置１６Ｒ及び排土目標位置１７Ｒは、ティーチング処理により設定される。
図６は、実施形態に係る掘削目標位置１６Ｒ及び排土目標位置１７Ｒを設定するティーチング処理を説明するための図である。掘削目標位置１６Ｒ及び排土目標位置１７Ｒは、ティーチング処理により設定される。
【0050】
掘削目標位置１６Ｒを設定する場合、オペレータは、操作装置７を操作して、掘削対象１６の任意の位置にバケット５Ｃを配置した後、ティーチングスイッチ９Ｃを操作する。制御装置１４は、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点のバケット５Ｃの位置を掘削目標位置１６Ｒとして記憶する。バケット５Ｃの位置は、旋回体４の方位及び作業機５の姿勢に基づいて規定される。実施形態において、制御装置１４は、掘削目標位置１６Ｒに係る位置データとして、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点の旋回体４の方位及び作業機５の姿勢を記憶する。旋回体４の方位は、第１位置センサ１１Ａの検出データと第２位置センサ１１Ｂの検出データとに基づいて算出される。作業機５の姿勢は、姿勢センサ１３により検出される。制御装置１４は、掘削目標位置１６Ｒに係る位置データとして、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点の位置センサ１１（１１Ａ，１１Ｂ）の検出データ及び姿勢センサ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）の検出データを記憶する。
【0051】
排土目標位置１７Ｒを設定する場合、オペレータは、操作装置７を操作して、排土対象１７の上方の位置にバケット５Ｃを配置した後、ティーチングスイッチ９Ｃを操作する。制御装置１４は、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点のバケット５Ｃの位置を排土目標位置１７Ｒとして記憶する。制御装置１４は、排土目標位置１７Ｒに係る位置データとして、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点の旋回体４の方位及び作業機５の姿勢を記憶する。制御装置１４は、排土目標位置１７Ｒに係る位置データとして、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点の位置センサ１１（１１Ａ，１１Ｂ）の検出データ及び姿勢センサ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）の検出データを記憶する。
【0052】
実施形態においては、掘削目標位置１６Ｒ及び排土目標位置１７Ｒに加えて、中間目標位置１８Ｒが設定される。中間目標位置１８Ｒは、掘削目標位置１６Ｒと排土目標位置１７Ｒとの間に設定される。中間目標位置１８Ｒは、排土対象１７から離れた位置に設定される。中間目標位置１８Ｒは、バケット５Ｃが排土対象１７に接触しない位置に設定される。中間目標位置１８Ｒを設定する場合、オペレータは、操作装置７を操作して、掘削目標位置１６Ｒと排土目標位置１７Ｒとの間の排土対象１７に接触しない位置にバケット５Ｃを配置した後、ティーチングスイッチ９Ｃを操作する。制御装置１４は、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点のバケット５Ｃの位置を中間目標位置１８Ｒとして記憶する。制御装置１４は、中間目標位置１８Ｒに係る位置データとして、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点の旋回体４の方位及び作業機５の姿勢を記憶する。制御装置１４は、中間目標位置１８Ｒに係る位置データとして、ティーチングスイッチ９Ｃが操作された時点の位置センサ１１（１１Ａ，１１Ｂ）の検出データ及び姿勢センサ１３（１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ）の検出データを記憶する。
【0053】
掘削目標位置１６Ｒ、中間目標位置１８Ｒ、及び排土目標位置１７Ｒのそれぞれが設定された後、制御装置１４は、掘削目標位置１６Ｒと中間目標位置１８Ｒとを結ぶ第１経路１９Ａと、中間目標位置１８Ｒと排土目標位置１７Ｒとを結ぶ第２経路１９Ｂとを設定する。制御装置１４は、旋回体４の旋回においてバケット５Ｃが第１経路１９Ａ及び第２経路１９Ｂを通るように、作業機５の姿勢を制御する。実施形態において、制御装置１４は、第１経路１９Ａにおいて作業機５が動作し、第２経路１９Ｂにおいて作業機５が動作しないように、油圧シリンダ６を制御する。
【0054】
［制御システム］
図７は、実施形態に係る作業機械１の制御システム５０を示すブロック図である。油圧ショベル１は、制御システム５０を備える。制御システム５０は、操作装置７と、入力装置９と、ロックレバー１０と、位置センサ１１と、慣性センサ１２と、姿勢センサ１３と、制御装置１４とを有する。制御装置１４は、油圧ショベル１を制御する。制御装置１４は、コンピュータシステムを含む。操作装置７、入力装置９、ロックレバー１０、位置センサ１１、慣性センサ１２、及び姿勢センサ１３のそれぞれは、制御装置１４に接続される。
図７は、実施形態に係る作業機械１の制御システム５０を示すブロック図である。油圧ショベル１は、制御システム５０を備える。制御システム５０は、操作装置７と、入力装置９と、ロックレバー１０と、位置センサ１１と、慣性センサ１２と、姿勢センサ１３と、制御装置１４とを有する。制御装置１４は、油圧ショベル１を制御する。制御装置１４は、コンピュータシステムを含む。操作装置７、入力装置９、ロックレバー１０、位置センサ１１、慣性センサ１２、及び姿勢センサ１３のそれぞれは、制御装置１４に接続される。
【0055】
左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂを含む操作装置７は、オペレータに操作されることにより、操作信号を生成する。操作装置７において生成された操作信号は、制御装置１４に入力される。
【0056】
旋回ロックスイッチ９Ａ、自動許可スイッチ９Ｂ、ティーチングスイッチ９Ｃ、及び自動開始スイッチ９Ｄを含む入力装置９は、オペレータに操作されることにより、入力信号を生成する。入力装置９において生成された入力信号は、制御装置１４に入力される。旋回ロックスイッチ９Ａは、制御装置１４とソレノイドバルブ２７との間に配置される。上述のように、制御装置１４は、旋回駐車ブレーキ２８が作動状態になるように旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたことを示す入力信号、及び旋回駐車ブレーキ２８が解放状態になるように旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたことを示す入力信号の一方又は両方を受信する。
【0057】
ロックレバー１０は、オペレータに操作されることにより、操作信号を生成する。ロックレバー１０において生成された操作信号は、制御装置１４に入力される。上述のように、制御装置１４は、ロックレバー１０がロック位置に操作されたことを示す操作信号、及びロックレバー１０がフリー位置に操作されたことを示す操作信号の一方又は両方を受信する。
【0058】
第１位置センサ１１Ａ及び第２位置センサ１１Ｂを含む位置センサ１１の検出データは、制御装置１４に入力される。慣性センサ１２の検出データは、制御装置１４に入力される。ブーム姿勢センサ１３Ａ、アーム姿勢センサ１３Ｂ、及びバケット姿勢センサ１３Ｃを含む姿勢センサ１３の検出データは、制御装置１４に入力される。
【0059】
また、制御システム５０は、ＥＰＣバルブ２０と、メインバルブ２１と、エンジン２２と、油圧ポンプ２３と、油圧シリンダ６と、旋回モータ２４と、旋回駐車ブレーキ２８とを有する。
【0060】
旋回モータ２４は、油圧モータである。旋回モータ２４は、旋回体４を旋回させるための動力を発生する。ブームシリンダ６Ａ、アームシリンダ６Ｂ、及びバケットシリンダ６Ｃを含む油圧シリンダ６は、作業機５を動作させるための動力を発生する。エンジン２２は、油圧ショベル１の動力源である。油圧ポンプ２３は、エンジン２２により駆動される。油圧ポンプ２３は、油圧シリンダ６及び旋回モータ２４のそれぞれを作動させるための作動油を吐出する。メインバルブ２１は、油圧ポンプ２３に接続される。油圧ポンプ２３は、メインバルブ２１を介して油圧シリンダ６及び旋回モータ２４のそれぞれに作動油を供給する。メインバルブ２１は、スプールを有する。メインバルブ２１のスプールが移動することにより、油圧ポンプ２３から油圧シリンダ６に供給される作動油の方向及び流量が調整される。メインバルブ２１は、例えばブームシリンダ６Ａに供給される作動油の方向を調整することにより、ブームシリンダ６Ａを伸ばしたり縮めたりすることができる。メインバルブ２１は、ブームシリンダ６Ａに供給される作動油の流量を調整することにより、ブームシリンダ６Ａの作動速度を調整することができる。アームシリンダ６Ｂ及びバケットシリンダ６Ｃについても同様である。メインバルブ２１のスプールが移動することにより、油圧ポンプ２３から旋回モータ２４に供給される作動油の方向及び流量が調整される。メインバルブ２１は、旋回モータ２４に供給される作動油の方向を調整することにより、旋回体４が左旋回動作又は右旋回動作するように旋回モータ２４の回転方向を調整することができる。メインバルブ２１は、旋回モータ２４に供給される作動油の流量を調整することにより、旋回モータ２４の回転速度を調整することができる。ＥＰＣバルブ２０は、メインバルブ２１のスプールを移動させるためのパイロット圧をメインバルブ２１に与える。ＥＰＣバルブ２０は、制御装置１４からの制御指令に基づいて、パイロット圧を調整する。
【0061】
旋回駐車ブレーキ２８は、旋回体４の旋回を停止可能である。旋回駐車ブレーキ２８が作動することにより、旋回駐車ブレーキ２８の機械的な制動力が発生し、旋回体４の旋回が停止される。旋回駐車ブレーキ２８の作動が解除されることにより、旋回駐車ブレーキ２８の制動力が解放され、旋回体４が旋回可能になる。旋回駐車ブレーキ２８は、ネガティブディスクブレーキを含む。旋回駐車ブレーキ２８は、一対のブレーキディスク２５と、ブレーキシリンダ２６と、ソレノイドバルブ２７とを含む。ソレノイドバルブ２７が駆動して、ブレーキシリンダ２６が縮むことにより、一対のブレーキディスク２５が相互に離隔して、旋回駐車ブレーキ２８の作動が解除される。ソレノイドバルブ２７の駆動が停止されると、ブレーキシリンダ２６に設けられているスプリングの弾性力によりブレーキシリンダ２６が伸びる。ブレーキシリンダ２６が伸びることにより、一対のブレーキディスク２５が相互に接触して、旋回駐車ブレーキ２８が作動する。
【0062】
制御装置１４は、位置算出部１４１と、ティーチング部１４２と、目標位置記憶部１４３と、自動許可部１４４と、モード判定部１４５と、手動制御指令部１４６と、自動制御指令部１４７と、制御指令切換部１４８と、動作制御部１４９と、ブレーキ制御部１５０とを有する。
【0063】
位置算出部１４１は、位置センサ１１の検出データと姿勢センサ１３の検出データとに基づいて、バケット５Ｃの位置を算出する。位置算出部１４１は、第１位置センサ１１Ａの検出データと第２位置センサ１１Ｂの検出データとに基づいて、旋回体４の方位を算出する。位置算出部１４１は、姿勢センサ１３の検出データと作業機５の寸法データとに基づいて、旋回体４に対するバケット５Ｃの位置を算出する。作業機５の寸法データは、ブーム５Ａの長さ、アーム５Ｂの長さ、及びバケット５Ｃの長さを含む。作業機５の寸法データは、既知データである。位置算出部１４１は、旋回体４の方位と旋回体４に対するバケット５Ｃの位置とに基づいて、例えば車体座標系におけるバケット５Ｃの位置を算出することができる。
【0064】
ティーチング部１４２は、ティーチングスイッチ９Ｃからの入力信号を受信した時点におけるバケット５Ｃの位置に基づいて、掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、及び中間目標位置１８Ｒのそれぞれの位置を算出する。図６を参照して説明したように、ティーチング処理において、掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、及び中間目標位置１８Ｒのそれぞれが設定される。掘削目標位置１６Ｒを設定する場合、操作装置７の操作により掘削対象１６の任意の位置にバケット５Ｃが配置された後、ティーチングスイッチ９Ｃが操作される。ティーチング部１４２は、ティーチングスイッチ９Ｃからの入力信号を受信した時点のバケット５Ｃの位置を掘削目標位置１６Ｒとして算出する。排土目標位置１７Ｒを設定する場合、操作装置７の操作により排土対象１７の上方の位置にバケット５Ｃが配置された後、ティーチングスイッチ９Ｃが操作される。ティーチング部１４２は、ティーチングスイッチ９Ｃからの入力信号を受信した時点のバケット５Ｃの位置を排土目標位置１７Ｒとして算出する。中間目標位置１８Ｒを設定する場合、操作装置７の操作により排土対象１７に接触しない位置にバケット５Ｃが配置された後、ティーチングスイッチ９Ｃが操作される。ティーチング部１４２は、ティーチングスイッチ９Ｃからの入力信号を受信した時点のバケット５Ｃの位置を中間目標位置１８Ｒとして算出する。ティーチング部１４２により、掘削目標位置１６Ｒが掘削対象１６に設定され、排土目標位置１７Ｒが排土対象１７に設定され、中間目標位置１８Ｒが掘削目標位置１６Ｒと排土目標位置１７Ｒとの間に設定される。また、ティーチング部１４２は、第１経路１９Ａ及び第２経路１９Ｂを設定する。
【0065】
なお、掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、及び中間目標位置１８Ｒのそれぞれを設定する場合、設定を促すガイダンスが運転室２に出力されてもよい。オペレータは、ガイダンスに基づいて、入力装置８Ｂを操作することにより、掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、及び中間目標位置１８Ｒのそれぞれを設定してもよい。設定を促すガイダンスは、表示装置８Ａに表示されてもよい。音を出力する音声出力装置が運転室２に配置される場合、設定を促すガイダンスは、音声出力装置から出力されてもよい。
【0066】
目標位置記憶部１４３は、掘削対象１６に設定された掘削目標位置１６Ｒ、排土対象１７に設定された排土目標位置１７Ｒ、及び掘削目標位置１６Ｒと排土目標位置１７Ｒとの間に設定された中間目標位置１８Ｒのそれぞれを記憶する。また、目標位置記憶部１４３は、第１経路１９Ａ及び第２経路１９Ｂを記憶する。
【0067】
自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態に基づいて、旋回体４及び作業機５の自動制御の可否を判定する。自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されている状態の場合、自動制御を不許可とする。すなわち、自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９ＡがＯＮ状態で旋回駐車ブレーキ２８が作動状態である場合、旋回ロックスイッチ９Ａからの入力信号に基づいて、自動制御を不許可とする。自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていない状態の場合、自動制御を許可する。すなわち、自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９ＡがＯＦＦ状態で旋回駐車ブレーキ２８が解放状態である場合、自動制御を許可する。
【0068】
モード判定部１４５は、予め定められている遷移条件に基づいて、旋回体４及び作業機５の動作モードを判定する。
【0069】
手動制御指令部１４６は、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂの少なくとも一方からの操作信号に基づいて、旋回体４及び作業機５の少なくとも一方を動作させるための手動制御指令を生成する。手動モードにおいて、手動制御指令部１４６は、手動制御指令を制御指令切換部１４８に出力する。
【0070】
自動制御指令部１４７は、旋回体４及び作業機５を自動制御する自動制御指令を生成する。自動モードにおいて、自動制御指令部１４７は、自動制御指令を制御指令切換部１４８に出力する。
【0071】
制御指令切換部１４８には、手動制御指令部１４６からの手動制御指令と自動制御指令部１４７からの自動制御指令とが入力される。制御指令切換部１４８は、ブレーキ制御部１５０に、手動制御指令及び自動制御指令の一方を出力する。制御指令切換部１４８は、動作制御部１４９に、手動制御指令及び自動制御指令の一方を出力する。手動モードにおいて、制御指令切換部１４８から手動制御指令が出力される。自動モードにおいて、制御指令切換部１４８から自動制御指令が出力される。
【0072】
ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を制御する。ブレーキ制御部１５０は、旋回体４を旋回させるために操作される左操作レバー７Ａの操作状態、又は自動制御指令部１４７からの自動制御指令の出力状態に基づいて、旋回駐車ブレーキ２８を制御する。なお、ブレーキ制御部１５０は、作業機５を動作させるために操作される操作レバー（７Ａ，７Ｂ）の操作状態に基づいて、旋回駐車ブレーキ２８を制御してもよい。例えば、ブレーキ制御部１５０は、作業機５を操作する操作レバー（７Ａ，７Ｂ）が操作された場合、旋回駐車ブレーキ２８を解放する。
【0073】
自動制御指令が出力されない手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａが操作された場合、ブレーキ制御部１５０は、旋回ロックスイッチ９Ａからの入力信号に基づいて、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。
【0074】
また、自動制御指令が出力されない手動モードにおいて、旋回体４を旋回させるために操作される左操作レバー７Ａの操作状態が予め定められているブレーキ作動条件を満たした場合に、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。手動モードにおいて、手動制御指令部１４６は、左操作レバー７Ａからの操作信号に基づいて、左操作レバー７Ａの操作状態がブレーキ作動条件を満たすことを示す手動制御指令を制御指令切換部１４８に出力する。制御指令切換部１４８は、手動モードにおいて、左操作レバー７Ａの操作状態がブレーキ作動条件を満たすことを示す手動制御指令をブレーキ制御部１５０に出力する。ブレーキ作動条件は、旋回体４を旋回させるために操作される左操作レバー７Ａの中立状態が予め設定される所定時間を経過することを含む。左操作レバー７Ａの中立状態とは、左操作レバー７Ａから旋回体４を旋回させるための操作信号が出力されていない状態をいう。なお、左操作レバー７Ａの中立状態は、左操作レバー７Ａから旋回体４を旋回させないための操作信号が出力されている状態でもよい。左操作レバー７Ａが左右方向に操作されることにより旋回体４が旋回する場合、左操作レバー７Ａの中立状態とは、左右方向において左操作レバー７Ａが中央位置に配置されている状態をいう。実施形態において、所定時間は、例えば５秒である。手動モードにおいて、左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過した場合、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。
【0075】
自動制御指令が出力される自動モードにおいて、ブレーキ制御部１５０は、左操作レバー７Ａの操作状態に基づかずに、自動制御指令部１４７から出力された自動制御指令に基づいて、旋回駐車ブレーキ２８を制御する。制御指令切換部１４８は、自動モードにおいて、自動制御指令部１４７からの自動制御指令をブレーキ制御部１５０に出力する。自動モードにおいては、オペレータは、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂのそれぞれを動かさなかったり、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂのそれぞれから手を離したりする可能性が高い。すなわち、自動モードにおいては、左操作レバー７Ａが中立状態に維持されている可能性が高い。自動モードにおいて、左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過すると、旋回駐車ブレーキ２８が作動してしまうこととなる。実施形態においては、手動モードにおいて左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過した場合に旋回駐車ブレーキ２８が作動するものの、自動モードにおいて左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過しても旋回駐車ブレーキ２８は作動しない。
【0076】
動作制御部１４９は、旋回体４及び作業機５を制御する。手動モードにおいて、手動制御指令部１４６は、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂの少なくとも一方からの操作信号に基づいて手動制御指令を生成する。制御指令切換部１４８は、手動制御指令部１４６において生成された手動制御指令を動作制御部１４９に出力する。自動モードにおいて、自動制御指令部１４７は、自動制御指令を生成する。制御指令切換部１４８は、自動制御指令部１４７において生成された自動制御指令を動作制御部１４９に出力する。動作制御部１４９は、手動モードにおいて、制御指令切換部１４８から供給された手動制御指令に基づいて、ＥＰＣバルブ２０を駆動する。動作制御部１４９は、自動モードにおいて、制御指令切換部１４８から供給された自動制御指令に基づいて、ＥＰＣバルブ２０を駆動する。動作制御部１４９は、ＥＰＣバルブ２０を駆動するためのＥＰＣ電流をＥＰＣバルブ２０に供給する。ＥＰＣバルブ２０は、動作制御部１４９から供給されたＥＰＣ電流に基づいて、メインバルブ２１のスプールにパイロット圧を与える。
【0077】
ロックレバー１０がロック位置に操作された場合、動作制御部１４９は、ロックレバー１０からの操作信号に基づいて、ＥＰＣバルブ２０に対する元圧をカットし、油圧ポンプから吐出される油を制御弁で遮断する。元圧がカットされることにより、メインバルブ２１が動作不可能になる。メインバルブ２１が動作不可能になることにより、旋回体４及び作業機５のそれぞれが動作不可能になるロック状態となる。なお、制御弁の駆動は、他の制御装置等により制御されてもよい。
【0078】
［自動制御の可否判定］
図８は、実施形態に係る自動制御の可否判定及び動作モードの切り換えを説明するための図である。手動モードにおいて自動制御が不許可の状態で、第１遷移条件が満たされない場合、自動制御が不許可される。手動モードにおいて自動制御が不許可の状態で、第１遷移条件が満たされた場合、自動制御が許可される。第１遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていないことを含む。自動許可部１４４は、手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａの操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動している場合、自動制御を不許可する。自動許可部１４４は、手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａの非操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動していない場合、自動制御を許可する。
図８は、実施形態に係る自動制御の可否判定及び動作モードの切り換えを説明するための図である。手動モードにおいて自動制御が不許可の状態で、第１遷移条件が満たされない場合、自動制御が不許可される。手動モードにおいて自動制御が不許可の状態で、第１遷移条件が満たされた場合、自動制御が許可される。第１遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていないことを含む。自動許可部１４４は、手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａの操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動している場合、自動制御を不許可する。自動許可部１４４は、手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａの非操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動していない場合、自動制御を許可する。
【0079】
なお、第１遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていないこと、及びロックレバー１０がフリー位置に操作されたことを含んでもよい。すなわち、自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態及びロックレバー１０の操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定してもよい。例えば、自動許可部１４４は、手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａの操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動し、且つ、ロックレバー１０のロック位置への移動により旋回体４及び作業機５がロック状態の場合、自動制御を不許可する。自動許可部１４４は、手動モードにおいて、旋回ロックスイッチ９Ａの非操作により旋回駐車ブレーキ２８が作動してなく、且つ、ロックレバー１０のフリー位置への移動により旋回体４及び作業機５がフリー状態の場合、自動制御を許可する。
【0080】
なお、第１遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていないこと、ロックレバー１０がフリー位置に操作されたこと、自動許可スイッチ９Ｂが操作されたこと、ＧＮＳＳが使用可能であること、及び自動制御における目標位置（掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、中間目標位置１８Ｒ）が設定済みであることを含んでもよい。なお、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていないこと、ロックレバー１０がフリー位置に操作されたこと、自動許可スイッチ９Ｂが操作されたこと、ＧＮＳＳが使用可能であること、及び自動制御における目標位置（掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、中間目標位置１８Ｒ）が設定済みであることの少なくとも一つを、第１遷移条件としてもよい。
【0081】
手動モードにおいて自動制御が許可の状態で、第２遷移条件が満たされた場合、自動制御が不許可される。第２遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたことを含む。第２遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたこと、又はロックレバー１０がロック位置に操作されたことでもよい。第２遷移条件は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたこと、ロックレバー１０がロック位置に操作されたこと、自動許可スイッチ９Ｂが操作されていないこと、ＧＮＳＳが使用不可能であること、及び自動制御における目標位置（掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、中間目標位置１８Ｒ）が設定されていないことの少なくとも一つを含んでもよい。例えば電離層シンチレーション等により、ＧＮＳＳが使用不可能になる可能性がある。
【0082】
自動制御指令部１４７は、手動モードにおいて自動制御が許可された状態で、自動開始スイッチ９Ｄが操作された場合、自動制御指令を出力する。すなわち、手動モードにおいて自動制御が許可された状態で、自動開始スイッチ９Ｄが操作された場合、手動モードから自動モードに遷移する。
【0083】
手動モードにおいて自動制御が許可された状態で、第３遷移条件が満たされた場合、ホイスト旋回動作が自動モードで開始される。第３遷移条件は、バケット５Ｃが掘削対象１６の近傍に配置されているときに自動開始スイッチ９Ｄが操作されたことを含む。自動開始スイッチ９Ｄが操作されると、自動制御指令部１４７は、自動開始スイッチ９Ｄからの入力信号に基づいて、作業機５のバケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに移動するように、自動制御指令を出力する。
【0084】
手動モードにおいて自動制御が許可された状態で、第４遷移条件が満たされた場合、ダウン旋回動作が自動モードで開始される。第４遷移条件は、バケット５Ｃが排土対象１７の近傍に配置されているときに自動開始スイッチ９Ｄが操作されたことを含む。自動開始スイッチ９Ｄが操作されると、自動制御指令部１４７は、自動開始スイッチ９Ｄからの入力信号に基づいて、作業機５のバケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに移動するように、自動制御指令を出力する。
【0085】
自動モードでホイスト旋回動作が実施されている状態で、第５遷移条件が満たされた場合、自動モードから自動制御が許可された手動モードに遷移する。第５遷移条件は、作業機５のバケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに到達したこと、及びホイスト旋回動作において操作装置７が操作されたことの少なくとも一方を含む。
【0086】
自動モードでダウン旋回動作が実施されている状態で、第６遷移条件が満たされた場合、自動モードから自動制御が許可された手動モードに遷移する。第６遷移条件は、作業機５のバケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに到達したこと、及びダウン旋回動作において操作装置７が操作されたことの少なくとも一方を含む。
【0087】
自動モードでホイスト旋回動作が実施されている状態で、第７遷移条件が満たされた場合、自動モードから自動制御が不許可された手動モードに遷移する。第７遷移条件は、ＧＮＳＳが使用不可能であること等、第２遷移条件を満たしたことを含む。
【0088】
自動モードでダウン旋回動作が実施されている状態で、第８遷移条件が満たされた場合、自動モードから自動制御が不許可された手動モードに遷移する。第８遷移条件は、ＧＮＳＳが使用不可能であること等、第２遷移条件を満たしたことを含む。
【0089】
モード判定部１４５は、第１遷移条件から第８遷移条件のそれぞれに基づいて、旋回体４及び作業機５の動作モードを判定することができる。
【0090】
［作業機械の制御方法］
図９は、実施形態に係る油圧ショベル１の制御方法を示すフローチャートである。手動モードにおいて、自動許可部１４４は、図８を参照して説明した第１遷移条件を満たすか否かを判定する。実施形態において、自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定する（ステップＳ１）。
図９は、実施形態に係る油圧ショベル１の制御方法を示すフローチャートである。手動モードにおいて、自動許可部１４４は、図８を参照して説明した第１遷移条件を満たすか否かを判定する。実施形態において、自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定する（ステップＳ１）。
【0091】
自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていない場合、自動制御を許可する。自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作された場合、自動制御を不許可する。
【0092】
ステップＳ１において旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていないと判定された場合、すなわち、自動制御を許可すると判定された場合（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、モード判定部１４５は、図８を参照して説明した第３遷移条件又は第４遷移条件を満たすか否かを判定する。実施形態において、モード判定部１４５は、ステップＳ１において自動制御を許可すると判定された場合、自動開始スイッチ９Ｄが操作されたか否かを判定する（ステップＳ２）。
【0093】
ステップＳ２において自動開始スイッチ９Ｄが操作されたと判定された場合（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、手動モードから自動モードに遷移する。
【0094】
モード判定部１４５は、図８を参照して説明した第５遷移条件、第６遷移条件、第７遷移条件、又は第８遷移条件を満たすか否かを判定する。実施形態において、モード判定部１４５は、操作装置７が操作されたか否かを判定する（ステップＳ３）。
【0095】
ステップＳ３において操作装置７が操作されていないと判定された場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、自動制御指令部１４７は、ホイスト旋回動作又はダウン旋回動作のための自動制御指令を、制御指令切換部１４８を介して動作制御部１４９に出力する（ステップＳ４）。
【0096】
ブレーキ制御部１５０は、自動制御指令部１４７から出力された自動制御指令を、制御指令切換部１４８を介して受信する。ブレーキ制御部１５０は、自動制御指令がブレーキ作動条件を満たすか否かを判定する。自動モードにおいて、左操作レバー７Ａの中立状態に相当する自動制御指令が自動制御指令部１４７から出力される可能性がある。また、自動モードにおいて、ブレーキ作動条件を満たす自動制御指令が自動制御指令部１４７から出力される可能性がある。ブレーキ制御部１５０は、旋回体４を旋回させるための自動制御指令の中立状態が５秒を経過したか否かを判定する（ステップＳ５）。
【0097】
ステップＳ５において自動制御指令の中立状態が５秒を経過していないと判定した場合（ステップＳ５：Ｎｏ）、旋回駐車ブレーキ２８は作動しない。モード判定部１４５は、バケット５Ｃが目標位置（排土目標位置１７Ｒ又は掘削目標位置１６Ｒ）に到達したか否かを判定する（ステップＳ６）。
【0098】
ステップＳ６においてバケット５Ｃが目標位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、ステップＳ３の処理に戻る。ステップＳ６においてバケット５Ｃが目標位置に到達したと判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、モード判定部１４５は、油圧ショベル１の作業を終了するか否かを判定する（ステップＳ７）。
【0099】
ステップＳ７において油圧ショベル１の作業を終了すると判定された場合（ステップＳ７：Ｙｅｓ）、油圧ショベル１の作業が終了される。ステップＳ７において油圧ショベル１の作業を終了しないと判定された場合（ステップＳ７：Ｎｏ）、ステップＳ１の処理に戻る。
【0100】
ステップＳ１において旋回ロックスイッチ９Ａが操作されたと判定された場合、すなわち、自動制御を不許可すると判定された場合（ステップＳ１：Ｎｏ）、手動モードが維持される。また、ステップＳ２において自動開始スイッチ９Ｄが操作されていないと判定された場合（ステップＳ２：Ｎｏ）も、手動モードが維持される。また、ステップＳ３において操作装置７が操作されたと判定された場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、自動モードから手動モードに遷移する。
【0101】
手動モードにおいて、手動制御指令部１４６は、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂからの操作信号に基づいて、手動制御指令を生成する。手動制御指令部１４６は、制御指令切換部１４８を介して、ブレーキ制御部１５０及び動作制御部１４９のそれぞれに手動制御指令を出力する（ステップＳ８）。
【0102】
ブレーキ制御部１５０は、制御指令切換部１４８を介して、手動制御指令部１４６からの手動制御指令を受信する。ブレーキ制御部１５０は、旋回体４を旋回させるための手動制御指令の中立状態が５秒を経過したか否かを判定する（ステップＳ９）。手動制御指令の中立状態は、左操作レバー７Ａの中立状態に相当する。
【0103】
ステップＳ９において手動制御指令の中立状態が５秒を経過していないと判定された場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、旋回駐車ブレーキ２８は作動せず、ステップＳ７の処理に移行する。
【0104】
ステップＳ５において自動制御指令の中立状態が５秒を経過したと判定した場合（ステップＳ５：Ｙｅｓ）、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる（ステップＳ１０）。
【0105】
ブレーキ制御部１５０は、旋回体４を旋回させるために操作される左操作レバー７Ａが操作されたか否かを判定する（ステップＳ１１）。
【0106】
ステップＳ１１において左操作レバー７Ａが操作されていないと判定した場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）、ステップＳ１０の処理に戻り、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８の作動を継続する。ステップＳ１１において左操作レバー７Ａが操作されたと判定した場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）、旋回駐車ブレーキ２８の作動が解除され、ステップＳ６の処理に移行する。
【0107】
ステップＳ９において手動制御指令の中立状態が５秒を経過したと判定した場合（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる（ステップＳ１２）。
【0108】
ブレーキ制御部１５０は、旋回体４を旋回させるために操作される左操作レバー７Ａが操作されたか否かを判定する（ステップＳ１３）。
【0109】
ステップＳ１３において左操作レバー７Ａが操作されていないと判定した場合（ステップＳ１３：Ｎｏ）、ステップＳ１２の処理に戻り、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８の作動を継続する。ステップＳ１３において左操作レバー７Ａが操作されたと判定した場合（ステップＳ１３：Ｙｅｓ）、旋回駐車ブレーキ２８の作動が解除され、ステップＳ７の処理に移行する。
【0110】
［コンピュータシステム］
図１０は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置１４は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置１４の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
図１０は、実施形態に係るコンピュータシステム１０００を示すブロック図である。上述の制御装置１４は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置１４の機能は、コンピュータプログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、コンピュータプログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、コンピュータプログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。
【0111】
コンピュータプログラム又はコンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、旋回体４の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキ２８を作動するために操作される旋回ロック入力装置の操作状態を取得することと、旋回ロック入力装置の操作状態に基づいて、旋回体４及び旋回体４に取り付けられる作業機５の自動制御の可否を判定することと、を実行することができる。
【0112】
［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、油圧ショベル１は、旋回体４と、旋回体４に取り付けられる作業機５と、旋回体４の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキ２８と、旋回駐車ブレーキ２８を作動させるために操作される旋回ロックスイッチ９Ａ（旋回ロック入力装置）と、旋回体４及び作業機５を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部１４７と、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態に基づいて、旋回体４及び作業機５の自動制御の可否を判定する自動許可部１４４と、を備える。
以上説明したように、実施形態によれば、油圧ショベル１は、旋回体４と、旋回体４に取り付けられる作業機５と、旋回体４の旋回を停止可能な旋回駐車ブレーキ２８と、旋回駐車ブレーキ２８を作動させるために操作される旋回ロックスイッチ９Ａ（旋回ロック入力装置）と、旋回体４及び作業機５を自動制御する自動制御指令を出力する自動制御指令部１４７と、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態に基づいて、旋回体４及び作業機５の自動制御の可否を判定する自動許可部１４４と、を備える。
【0113】
実施形態によれば、旋回体４及び作業機５の自動制御の可否の判定において旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態が考慮されるので、油圧ショベル１の作業効率の低下が抑制される。旋回ロックスイッチ９Ａが操作されると、旋回駐車ブレーキ２８が作動して、旋回体４は旋回できなくなる。旋回ロックスイッチ９Ａが操作された状態で、旋回体４及び作業機５の自動制御が開始されると、旋回体４が旋回しない状態で作業機５が動作する状況が発生する可能性がある。実施形態においては、旋回ロックスイッチ９Ａが操作された場合、自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａからの入力信号に基づいて、自動制御を不許可する。すなわち、旋回ロックスイッチ９Ａが操作された場合、手動モードから自動モードに遷移しない。これにより、旋回ロックスイッチ９Ａが操作された状態で、旋回体４及び作業機５の自動制御が開始されることが抑制される。したがって、油圧ショベル１の作業効率の低下が抑制される。
【0114】
自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されている状態の場合、自動制御を不許可とする。自動許可部１４４は、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていない状態の場合、自動制御を許可する。すなわち、旋回ロックスイッチ９Ａが操作されていない状態の場合、油圧ショベル１は、手動モードから自動モードに遷移することができる。実施形態において、油圧ショベル１は、自動制御を開始するために操作される自動開始スイッチ９Ｄ（自動開始入力装置）を備える。自動制御指令部１４７は、自動許可部１４４において自動制御が許可された状態で、自動開始スイッチ９Ｄが操作された場合、自動開始スイッチ９Ｄからの入力信号に基づいて、自動制御指令を出力する。自動制御指令部１４７から自動制御指令が出力されることにより、旋回体４及び作業機５は、自動制御される。
【0115】
ティーチング部１４２は、ティーチング処理において、掘削対象１６に掘削目標位置１６Ｒを設定し、排土対象１７に排土目標位置１７Ｒを設定する。目標位置記憶部１４３は、掘削対象１６に設定された掘削目標位置１６Ｒ及び排土対象１７に設定された排土目標位置１７Ｒを記憶する。自動制御指令部１４７は、作業機５のバケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに移動するように、自動制御指令を出力する。自動制御指令部１４７は、作業機５のバケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに移動するように、自動制御指令を出力する。実施形態において、自動制御指令部１４７は、ホイスト旋回動作においてバケット５Ｃが排土目標位置１７Ｒに移動するように、自動制御指令を出力する。自動制御指令部１４７は、ダウン旋回動作においてバケット５Ｃが掘削目標位置１６Ｒに移動するように、自動制御指令を出力する。これにより、オペレータの負荷が軽減される。
【0116】
油圧ショベル１は、旋回体４及び作業機５のそれぞれを動作不可能にするために操作されるロックレバー１０（動作ロック操作装置）を備える。自動許可部１４４は、ロックレバー１０の操作状態に基づいて、自動制御の可否を判定してもよい。ロックレバー１０が操作されると、旋回体４及び作業機５のそれぞれが動作不可能になるので、自動制御指令部１４７から自動制御指令が出力されても、旋回体４及び作業機５の自動制御を開始することができない。なお、自動制御の可否の判定においてロックレバー１０の操作状態とともに、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態が考慮されてもよい。
【0117】
［その他の実施形態］
図１１は、他の実施形態に係る油圧ショベル１の制御システム５０Ｂの一部を示すブロック図である。上述の実施形態においては、自動モードにおいて、ブレーキ制御部１５０に入力される自動操作指令がブレーキ作動条件を満たすか否かを判定することとした。すなわち、図９を参照して説明したステップＳ５において、自動操作指令の中立状態が５秒を経過するか否かを判定することとした。図１１に示すように、ブレーキ制御部１５０は、自動モードにおいて、ＥＰＣバルブ２０（制御バルブ）によってメインバルブ２１に与えられるパイロット圧に基づいて、旋回駐車ブレーキ２８を制御してもよい。ブレーキ制御部１５０は、自動モードにおいて、パイロット圧に基づいて、ブレーキ作動条件が満たされるか否かを判定してもよい。制御システム５０Ｂの制御装置１４Ｂは、上述の実施形態において説明した制御装置１４と同様、手動制御指令部１４６、自動制御指令部１４７、制御指令切換部１４８、動作制御部１４９、及びブレーキ制御部１５０を有する。ＥＰＣバルブ２０によってメインバルブ２１に与えられるパイロット圧は、圧力センサ３０により検出される。手動モードにおいて、ブレーキ制御部１５０は、左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過したときに、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。自動モードにおいて旋回体４を旋回させる場合、自動制御指令部１４７は、メインバルブ２１に与えられるパイロット圧が所定値以上になるようにＥＰＣバルブ２０を制御する。自動モードにおいて、旋回体４を旋回させるパイロット圧が検出されない状態が５秒を経過した場合、すなわち、圧力センサ３０によって検出されるパイロット圧が所定値未満である状態が５秒を経過した場合、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。
図１１は、他の実施形態に係る油圧ショベル１の制御システム５０Ｂの一部を示すブロック図である。上述の実施形態においては、自動モードにおいて、ブレーキ制御部１５０に入力される自動操作指令がブレーキ作動条件を満たすか否かを判定することとした。すなわち、図９を参照して説明したステップＳ５において、自動操作指令の中立状態が５秒を経過するか否かを判定することとした。図１１に示すように、ブレーキ制御部１５０は、自動モードにおいて、ＥＰＣバルブ２０（制御バルブ）によってメインバルブ２１に与えられるパイロット圧に基づいて、旋回駐車ブレーキ２８を制御してもよい。ブレーキ制御部１５０は、自動モードにおいて、パイロット圧に基づいて、ブレーキ作動条件が満たされるか否かを判定してもよい。制御システム５０Ｂの制御装置１４Ｂは、上述の実施形態において説明した制御装置１４と同様、手動制御指令部１４６、自動制御指令部１４７、制御指令切換部１４８、動作制御部１４９、及びブレーキ制御部１５０を有する。ＥＰＣバルブ２０によってメインバルブ２１に与えられるパイロット圧は、圧力センサ３０により検出される。手動モードにおいて、ブレーキ制御部１５０は、左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過したときに、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。自動モードにおいて旋回体４を旋回させる場合、自動制御指令部１４７は、メインバルブ２１に与えられるパイロット圧が所定値以上になるようにＥＰＣバルブ２０を制御する。自動モードにおいて、旋回体４を旋回させるパイロット圧が検出されない状態が５秒を経過した場合、すなわち、圧力センサ３０によって検出されるパイロット圧が所定値未満である状態が５秒を経過した場合、ブレーキ制御部１５０は、旋回駐車ブレーキ２８を作動させる。
【0118】
図１２は、他の実施形態に係る油圧ショベル１の制御システム５０Ｃの一部を示すブロック図である。図１２に示すように、制御システム５０Ｃの制御装置１４Ｃは、上述の実施形態において説明した制御装置１４と同様、モード判定部１４５、手動制御指令部１４６、自動制御指令部１４７、制御指令切換部１４８、動作制御部１４９、及びブレーキ制御部１５０を有する。また、制御装置１４Ｃは、スイッチ部１５１を有する。スイッチ部１５１は、モード判定部１４５により判定された動作モードに基づいて作動する。スイッチ部１５１は、手動モードにおいて、左操作レバー７Ａからの操作信号に基づいて生成された手動制御指令が旋回駐車ブレーキ２８に送信され、自動モードにおいて、旋回駐車ブレーキ２８の作動を解除する解除指令が旋回駐車ブレーキ２８に送信されるように作動する。スイッチ部１５１は、ブレーキ指令入力部１５１Ａと、解除指令入力部１５１Ｂと、出力部１５１Ｃとを有する。ブレーキ指令入力部１５１Ａは、ブレーキ制御部１５０に接続される。スイッチ部１５１は、ブレーキ指令入力部１５１Ａと出力部１５１Ｃとが接続される状態と、解除指令入力部１５１Ｂと出力部１５１Ｃとが接続される状態とを切り換える。手動モードにおいて、ブレーキ指令入力部１５１Ａと出力部１５１Ｃとが接続される。ブレーキ制御部１５０は、左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過したときに、旋回駐車ブレーキ２８が作動するようにスイッチ部１５１を介してソレノイドバルブ２７に手動制御指令を出力する。自動モードにおいて、解除指令入力部１５１Ｂと出力部１５１Ｃとが接続される。自動モードにおいて、ソレノイドバルブ２７には、旋回駐車ブレーキ２８の作動を解除させる解除指令が出力される。すなわち、自動モードにおいて、旋回駐車ブレーキ２８は作動しない。自動モードにおいて、左操作レバー７Ａの中立状態が５秒を経過しても、旋回体４は、自動制御指令部１４７からの自動制御指令に基づいてホイスト旋回動作又はダウン旋回動作することができる。
【0119】
なお、自動モードであるか否かの判定によって、自動モードである場合、旋回ロックスイッチ９Ａの操作状態によらず、旋回駐車ブレーキ２８を解除させる解除信号をソレノイドバルブ２７に出力するようにしてもよい。
【0120】
上述の実施形態において、自動モードにおけるバケット５Ｃの複数の目標位置として、掘削目標位置１６Ｒ、排土目標位置１７Ｒ、及び中間目標位置１８Ｒが設定されることとした。中間目標位置１８Ｒは設定されなくてもよい。また、上述の実施形態においては、ティーチング処理において、左操作レバー７Ａ及び右操作レバー７Ｂの操作によりバケット５Ｃが任意の位置に配置された後、ティーチングスイッチ９Ｃが操作されることにより、目標位置が設定されることとした。例えば、レーザセンサ（ＬｉＤＡＲ：Light Detection and Ranging）又はステレオカメラのような３次元センサにより掘削対象１６及び排土対象１７の位置が検出され、３次元センサにより検出された位置に基づいて目標位置が設定されてもよい。また、ティーチング処理において、バケット５Ｃの目標軌道が設定されてもよい。
【0121】
上述の実施形態においては、第１位置センサ１１Ａの検出データ及び第２位置センサ１１Ｂの検出データに基づいて、旋回体４の方位が算出されることとした。エンコーダ又はポテンショメータのような旋回体４の旋回角度を検出可能な角度センサが油圧ショベル１に搭載され、角度センサの検出データに基づいて旋回体４の方位が算出されてもよい。
【0122】
上述の実施形態において、旋回ロックスイッチ９Ａは、運転室２に配置されていればよく、運転室２の任意の位置に設置可能である。また、旋回駐車ブレーキ２８を作動させるために操作される旋回ロック入力装置は、車載モニタ８に設けられてもよい。旋回ロック入力装置は、例えばタッチパネルでもよい。また、旋回ロック入力装置がタブレット端末に設けられてもよい。また、旋回ロック入力装置は、運転室２の外部に設けられてもよい。例えば、旋回ロック入力装置が油圧ショベル１の遠隔地に配置され、旋回駐車ブレーキ２８が遠隔操作されてもよい。自動許可スイッチ９Ｂ、ティーチングスイッチ９Ｃ、及び自動開始スイッチ９Ｄについても同様である。
【0123】
上述の実施形態において、位置算出部１４１、ティーチング部１４２、目標位置記憶部１４３、自動許可部１４４、モード判定部１４５、手動制御指令部１４６、自動制御指令部１４７、制御指令切換部１４８、動作制御部１４９、ブレーキ制御部１５０、及びスイッチ部１５１のそれぞれが、別々のハードウエアにより構成されてもよい。
【0124】
上述の実施形態において、作業機械１が走行体３、旋回体４、及び作業機５を有する油圧ショベルであることとした。作業機械１は、旋回体４を有していればよい。
【0125】
上述の実施形態において、旋回体４は、電動旋回モータにより旋回してもよい。
【0126】
上述の実施形態において、作業機械１は、ハイブリッドショベル又は電動ショベルでもよい。作業機械１は、ロープショベルでもよい。
【0127】
上述の実施形態において、掘削動作の動作モード及び排土動作の動作モードは、手動モードであることとした。掘削動作の動作モード及び排土動作の動作モードは、自動モードでもよい。
【0128】
上述の実施形態において、ホイスト旋回動作の動作モード及びダウン旋回動作の動作モードは、自動モードであることとした。ホイスト旋回動作の動作モード及びダウン旋回動作の動作モードの一方の動作モードが自動モードであり、他方の動作モードが手動モードでもよい。
【0129】
上述の実施形態において、バケット５Ｃと排土対象１７との干渉が起きないように排土目標位置１７Ｒが設定されている場合、中間目標位置１８Ｒは設定されなくてもよい。
【0130】
上述の実施形態において、自動許可スイッチ９Ｂは省略されてもよい。
【0131】
上述の実施形態において、作業機械１は、遠隔操作されてもよい。図１３は、他の実施形態に係る作業機械１の遠隔操作システム１００を示す模式図である。遠隔操作システム１００は、作業現場で作業する作業機械１を遠隔操作する。遠隔操作システム１００は、上述の制御システム（５０，５０Ｂ，５０Ｃ）を含む。遠隔操作システム１００の少なくとも一部は、作業機械１の外部の遠隔操作室２００に配置される。遠隔操作室２００は、作業現場から離れた遠隔地に設置される。
【0132】
遠隔操作システム１００は、遠隔操作装置１４０と、表示装置１２０と、コントローラ１１０とを備える。遠隔操作装置１４０は、遠隔操作室２００に配置される。遠隔操作装置１４０は、遠隔操作室２００においてオペレータに操作される。オペレータは、運転シート１６０に着座した状態で、遠隔操作装置１４０を操作することができる。遠隔操作装置１４０は、オペレータに操作されることにより、作業機５及び旋回体４を動作させる操作信号を生成する。
【0133】
表示装置１２０は、遠隔操作室２００に配置される。表示装置１２０は、作業現場の画像を表示する。遠隔操作室２００のオペレータは、表示装置１２０を介して作業現場の状況を視認することができる。オペレータは、表示装置１２０に表示される作業現場の画像を見ながら、遠隔操作装置１４０を操作する。作業機械１は、遠隔操作装置１４０によって遠隔操作される。
【0134】
コントローラ１１０は、遠隔操作室２００に配置される。コントローラ１１０は、コンピュータシステムを含む。作業機械１は、制御装置１４Ｄを備える。制御装置１４Ｄは、コンピュータシステムを含む。コントローラ１１０と制御装置１４Ｄとは、通信システム４００を介して通信する。通信システム４００として、インターネット（internet）、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）、携帯電話通信網、又は衛星通信網が例示される。通信システム４００は、通信されるデータを中継する中継局を含んでもよい。
【0135】
また、遠隔操作室２００には、旋回ロックスイッチ及びロックレバーが配置されていることが好ましい。遠隔操作の場合、旋回ロックスイッチ及びロックレバーのＯＮ／ＯＦＦ信号が作業機械１に送信され、作業機械１の制御装置１４Ｄは、送信された信号に基づいて動作する。なお、作業機械１に乗り込んでスイッチ操作した後に、遠隔操作することも可能である。
【符号の説明】
【0136】
１…油圧ショベル（作業機械）、２…運転室、３…走行体、３Ａ…履帯、４…旋回体、５…作業機、５Ａ…ブーム、５Ｂ…アーム、５Ｃ…バケット、６…油圧シリンダ、６Ａ…ブームシリンダ、６Ｂ…アームシリンダ、６Ｃ…バケットシリンダ、７…操作装置、７Ａ…左操作レバー、７Ｂ…右操作レバー、７Ｃ…左走行レバー、７Ｄ…右走行レバー、７Ｅ…左フットペダル、７Ｆ…右フットペダル、８…車載モニタ、８Ａ…表示装置、８Ｂ…入力装置、９…入力装置、９Ａ…旋回ロックスイッチ（旋回ロック入力装置）、９Ｂ…自動許可スイッチ、９Ｃ…ティーチングスイッチ、９Ｄ…自動開始スイッチ（自動開始入力装置）、１０…ロックレバー（動作ロック操作装置）、１１…位置センサ、１１Ａ…第１位置センサ、１１Ｂ…第２位置センサ、１２…慣性センサ、１３…姿勢センサ、１３Ａ…ブーム姿勢センサ、１３Ｂ…アーム姿勢センサ、１３Ｃ…バケット姿勢センサ、１４…制御装置、１４Ｂ…制御装置、１４Ｃ…制御装置、１４Ｄ…制御装置、１５…運転シート、１６…掘削対象、１６Ｒ…掘削目標位置、１７…排土対象、１７Ｒ…排土目標位置、１８Ｒ…中間目標位置、１９Ａ…第１経路、１９Ｂ…第２経路、２０…ＥＰＣバルブ（制御バルブ）、２１…メインバルブ、２２…エンジン、２３…油圧ポンプ、２４…旋回モータ、２５…ブレーキディスク、２６…ブレーキシリンダ、２７…ソレノイドバルブ、２８…旋回駐車ブレーキ、３０…圧力センサ、５０…制御システム、５０Ｂ…制御システム、５０Ｃ…制御システム、１４１…位置算出部、１００…遠隔操作システム、１１０…コントローラ、１２０…表示装置、１４０…遠隔操作装置、１４２…ティーチング部、１４３…目標位置記憶部、１４４…自動許可部、１４５…モード判定部、１４６…手動制御指令部、１４７…自動制御指令部、１４８…制御指令切換部、１４９…動作制御部、１５０…ブレーキ制御部、１５１…スイッチ部、１５１Ａ…ブレーキ指令入力部、１５１Ｂ…解除指令入力部、１５１Ｃ…出力部、１６０…運転シート、２００…遠隔操作室、４００…通信システム、１０００…コンピュータシステム、１００１…プロセッサ、１００２…メインメモリ、１００３…ストレージ、１００４…インターフェース、Ｏｇ…現場基準点、Ｏｍ…代表点、ＲＸ…旋回軸。
【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】