特開 2024-144800 制御装置、制御方法および作業機械

(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】P2024144800

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法および作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20241004BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 B

E02F9/20 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023056913

(22)【出願日】2023-03-31

(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】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(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

2D003AB04

2D003AC09

2D003BA01

2D003BA03

2D003BA04

2D003BA06

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB04

2D003DC07

(57)【要約】

【課題】使い勝手を向上させる。
【解決手段】制御装置は、旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える作業機械の制御装置であって、前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づいて実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える作業機械の制御装置であって、
前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づく実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行する
制御装置。

【請求項2】

前記操作部は複数である請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記操作部は操作レバーに設けられている請求項１に記載の制御装置。

【請求項4】

前記操作部は一つの操作レバーに複数である請求項１に記載の制御装置。

【請求項5】

前記操作部は複数であって、複数の操作レバーに分けて設けられている請求項１に記載の制御装置。

【請求項6】

前記自動動作は、前記作業機と前記旋回体の複合動作である請求項１に記載の制御装置。

【請求項7】

前記自動動作は、積込旋回あるいは戻り旋回である請求項１に記載の制御装置。

【請求項8】

前記作業具に関する情報は、前記作業具の位置あるいは姿勢を表す情報である請求項１に記載の制御装置。

【請求項9】

旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える作業機械の制御方法であって、
前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づいて実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行するステップ
を含む制御方法。

【請求項10】

旋回中心周りに旋回する旋回体と、
作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機と、
前記作業機の制御装置とを備え
前記制御装置は、
前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づいて実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行する
作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御装置、制御方法および作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、旋回体と作業機を備える積み込み機械の制御装置であって、積み込み位置および掘削位置間の作業機の移動を自動化することができる制御装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－４１３５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に変更例として記載されているように、特許文献１に記載されている制御装置は、手動操作による積み込み作業および掘削作業と、積み込み位置および掘削位置間の作業機の移動の自動化とを組み合わせることができる。本開示は、例えば、手動操作による積み込み作業および掘削作業と、積み込み位置および掘削位置間の作業機の移動の自動化とを組み合わせる場合に、スイッチに作業機や旋回体の自動化である自動動作の機能がわりつけられる。オペレータは操作にあたり、スイッチにどのような機能が割り付けられているかを認識している必要があった。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、オペレータがスイッチを操作するときの負担を低減させ、使い勝手を向上させることができる制御装置、制御方法および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】

【0006】

本開示の一態様は、旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える作業機械の制御装置であって、前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づいて実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行する制御装置である。

【0007】

本開示の一態様は、旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える作業機械の制御方法であって、前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づいて実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行するステップを含む制御方法である。

【0008】

本開示の一態様は、旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機と、前記作業機の制御装置とを備え、前記制御装置は、前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づいて実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行する作業機械である。

【発明の効果】

【0009】

本開示の制御装置、制御方法および作業機械は、使い勝手を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の実施形態に係る作業機械の構成を示す概略図である。

【図2】本開示の実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。

【図3】本開示の実施形態に係る制御システムの構成例を示すブロック図である。

【図4】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図5】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図6】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図7】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図8】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図9】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図10】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図11】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図12】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図13】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図14】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図15】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図16】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図17】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図18】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図19】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図20】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図21】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図22】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図23】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【図24】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図25】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図26】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【図27】本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の符号を用いて説明を適宜省略する。図１は、本開示の実施形態に係る作業機械の構成を示す概略図である。図２は、本開示の実施形態に係る運転室の内部の構成を示す図である。図３は、本開示の実施形態に係る制御システムの構成例を示すブロック図である。図４～図１１は、本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。図１２、図１５、図１８、図２０、図２２、および図２４～図２７は、本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を示すフローチャートである。図１３、図１４、図１６、図１７、図１９、図２１および図２３は、本開示の実施形態に係る制御装置の動作例を説明するための模式図である。

【0012】

（作業機械１００の構成）
図１は、本開示の実施形態に係る作業機械１００の構成を示す。作業機械１００は、施工現場にて稼働し、土砂などの施工対象を施工する。本開示の実施形態に係る作業機械１００は、例えば油圧ショベルである。ただし、本開示の作業機械は、例えばアクチュエータである旋回体と作業機とを備える作業機械であれば限定はなく、例えばフェースショベルやロープショベルなどの他の作業機械であってもよい。また、油圧に限らず電動で動作するアクチュエータを有する作業機械であってもよい。作業機械１００は、走行体１１０、旋回体１２０、作業機１３０および運転室１４０を備える。

【0013】

走行体１１０は、作業機械１００を走行可能に支持する。走行体１１０は、左右に設けられた２つの履帯１１１と、各履帯１１１を駆動するための２つの走行モータ１１２を備える。旋回体１２０は、走行体１１０に旋回中心回りに旋回可能に支持される。

【0014】

作業機１３０は、油圧により駆動する。作業機１３０は、旋回体１２０の前部に上下方向に駆動可能に支持される。運転室１４０は、オペレータが搭乗し、作業機械１００の操作を行うためのスペースである。運転室１４０は、旋回体１２０の左前部に設けられる。なお、本実施形態では、図１に示すように、旋回体１２０を基準として、上下方向（Ｚ方向）、左右方向（Ｙ方向）、および、前後方向（Ｘ方向）を定める。本実施形態では、この座標系をショベル座標系という。また、旋回体１２０のうち作業機１３０が取り付けられる部分を前部という。また、旋回体１２０について、前部を基準に、反対側の部分を後部、左側の部分を左部、右側の部分を右部という。

【0015】

（旋回体１２０の構成）
旋回体１２０は、エンジン１２１、油圧ポンプ１２２、ＥＰＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ）弁１２３－１、メインバルブ１２３－２、旋回モータ１２４、および、燃料噴射装置１２５を備える。エンジン１２１は、油圧ポンプ１２２を駆動する原動機である。エンジン１２１は、動力源の一例である。エンジン１２１にはセルモータ１２１１が設けられる。エンジン１２１は、セルモータ１２１１の回転により起動する。ＥＰＣ弁１２３－１は、制御装置６１が出力した操作指令信号に基づき、メインバルブ１２３－２に流れる作動油を制御する。

【0016】

油圧ポンプ１２２は、エンジン１２１により駆動される可変容量ポンプである。油圧ポンプ１２２は、メインバルブ１２３－２を介して各アクチュエータに作動油を供給する。各アクチュエータは、ブームシリンダ１３１Ｃ、アームシリンダ１３２Ｃ、バケットシリンダ１３３Ｃ、走行モータ１１２、および旋回モータ１２４を含む。メインバルブ１２３－２は、油圧ポンプ１２２から供給される作動油の流量を制御する。

【0017】

旋回モータ１２４は、メインバルブ１２３－２を介して油圧ポンプ１２２から供給される作動油によって駆動し、旋回体１２０を旋回軸１２０Ｃ（旋回中心）周りに旋回させる。燃料噴射装置１２５は、燃料をエンジン１２１に噴射する。

【0018】

（作業機１３０の構成）
作業機１３０は、ブーム１３１、アーム１３２、バケット１３３、ブームシリンダ１３１Ｃ、アームシリンダ１３２Ｃ、およびバケットシリンダ１３３Ｃを備える。なお、ブームシリンダ１３１Ｃ、アームシリンダ１３２Ｃ、およびバケットシリンダ１３３Ｃは、図３に示すシリンダ１３０Ｃに含まれる。なお、本実施形態においてバケット１３３が本開示における「作業具」の一構成例である。また、アタッチメントである作業具として、バケットのほか、チルトローテータ、クイックカプラ、グラップル、マグネット、ブレーカなどが装着されてもよい。これらも本開示における「作業具」の例である。

【0019】

ブーム１３１の基端部は、旋回体１２０にブームピンを介して取り付けられる。アーム１３２は、ブーム１３１とバケット１３３とを連結する。アーム１３２の基端部は、ブーム１３１の先端部にアームピンを介して取り付けられる。バケット１３３は、土砂などを掘削するための刃と掘削した土砂を収容するための収容部とを備える。バケット１３３の基端部は、アーム１３２の先端部にバケットピン１３３Ｐを介して取り付けられる。

【0020】

ブームシリンダ１３１Ｃは、ブーム１３１を作動させるための油圧シリンダである。ブームシリンダ１３１Ｃの基端部は、旋回体１２０に取り付けられる。ブームシリンダ１３１Ｃの先端部は、ブーム１３１に取り付けられる。アームシリンダ１３２Ｃは、アーム１３２を駆動するための油圧シリンダである。アームシリンダ１３２Ｃの基端部は、ブーム１３１に取り付けられる。アームシリンダ１３２Ｃの先端部は、アーム１３２に取り付けられる。バケットシリンダ１３３Ｃは、バケット１３３を駆動するための油圧シリンダである。バケットシリンダ１３３Ｃの基端部は、アーム１３２に取り付けられる。バケットシリンダ１３３Ｃの先端部は、バケット１３３に接続されるリンク部材に取り付けられる。

【0021】

（運転室１４０の構成）
図２は、本開示の実施形態に係る運転室１４０の内部の構成を示す。運転室１４０内には、運転席１４２、操作装置１４３等が設けられる。

【0022】

操作装置１４３は、オペレータの手動操作によって走行体１１０、旋回体１２０および作業機１３０を駆動させたり、各種設定値を設定したり、変更したり、オペレータに対して情報を提供したりするための装置である。操作装置１４３は、例えばレバー、スイッチおよびペダルにより構成される。操作装置１４３は、左操作レバー１４３ＬＯ、右操作レバー１４３ＲＯ、左フットペダル１４３ＬＦ、右フットペダル１４３ＲＦ、左走行レバー１４３ＬＴ、右走行レバー１４３ＲＴ、および、表示入力装置１４３Ｄを備える。なお、本実施形態においてスイッチとはオペレータが操作することで所定の信号を発生させたり、変化させたりする構成部品である。本実施形態においてスイッチが本開示における「操作部」の一構成例である。スイッチとしては例えば押ボタンスイッチ、ロッカースイッチ、トグルスイッチなど、さまざまなスイッチが用いられてもよい。また、スイッチはオペレータの操作可能な範囲内に設けられていればよい。スイッチは、運転室１４０あるいは、遠隔操作室などに設けられた運転席の周辺に配置される。例えば、運転席１４２の側方のコンソール、作業機械１００の外から作業機械１００に操作指令を出力する送信機などに設けられていてもよい。

【0023】

左操作レバー１４３ＬＯは、運転席１４２の左側に設けられる。右操作レバー１４３ＲＯは、運転席１４２の右側に設けられる。

【0024】

左操作レバー１４３ＬＯは、旋回体１２０の旋回動作、および、アーム１３２の掘削／ダンプ動作を行うための操作機構である。具体的には、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを前方に倒すと、アーム１３２がダンプ動作する。また、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを後方に倒すと、アーム１３２が掘削動作する。また、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを右方向に倒すと、旋回体１２０が右旋回する。また、作業機械１００のオペレータが左操作レバー１４３ＬＯを左方向に倒すと、旋回体１２０が左旋回する。なお、他の実施形態においては、左操作レバー１４３ＬＯを前後方向に倒した場合に旋回体１２０が右旋回または左旋回し、左操作レバー１４３ＬＯを左右方向に倒した場合にアーム１３２が掘削動作またはダンプ動作してもよい。左操作レバー１４３ＬＯには、例えば操作スイッチ１４３３が設けられている。なお、操作スイッチ１４３３は、操作レバーの上部、あるいは側方に設けられている。操作スイッチ１４３３をＯＮにすると、例えばホーンが鳴るようにしてもよい。

【0025】

右操作レバー１４３ＲＯは、バケット１３３の掘削／ダンプ動作、および、ブーム１３１の上げ／下げ動作を行うための操作機構である。具体的には、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを前方に倒すと、ブーム１３１の下げ動作が実行される。また、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを後方に倒すと、ブーム１３１の上げ動作が実行される。また、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを右方向に倒すと、バケット１３３のダンプ動作が行われる。また、作業機械１００のオペレータが右操作レバー１４３ＲＯを左方向に倒すと、バケット１３３の掘削動作が行われる。なお、他の実施形態においては、右操作レバー１４３ＲＯを前後方向に倒した場合に、バケット１３３がダンプ動作または掘削動作し、右操作レバー１４３ＲＯを左右方向に倒した場合にブーム１３１が上げ動作または下げ動作してもよい。右操作レバー１４３ＲＯには、例えば操作スイッチ１４３１および１４３２が設けられている。本実施形態では、操作スイッチ１４３１にティーチングスイッチとしての機能が設定され、操作スイッチ１４３２に自動開始スイッチとしての機能が設定されているものとする（以下、各スイッチをティーチングスイッチ１４３１および自動開始スイッチ１４３２（あるいは単に「スイッチ」）ともいう）。スイッチ１４３１および１４３２は、操作レバーの上部、あるいは側方に設けられている。なお、ティーチングスイッチ、自動開始スイッチは自動制御用のスイッチの一例である。自動開始スイッチは、例えば、スイッチをＯＮにすると作業機１３０を含む自動動作を開始する指示信号を制御装置６１へ出力する。また、スイッチは、自動開始に限らず自動動作に関わる信号であればよく、例えば自動停止の信号を出力するものであってもよい。また、例えば、スイッチの機能の割り付けは、積込旋回、戻り旋回の自動制御に限らず、バケット１３３による排土動作を自動的に行う自動排土や、掘削動作を自動的に行う自動掘削などの自動制御に行われてもよい。例えば、２つ以上のスイッチに自動掘削、積込旋回、戻り旋回、自動排土の自動運転をそれぞれ割り付けるようにしてもよい。また、自動運転の割り付けは、一つの操作レバーに複数のスイッチを設けるようにして割り付けるようにしてもよく、また、複数の操作レバーに分けて各操作レバーに一または複数のスイッチを設けるようにしてもよい。

【0026】

左フットペダル１４３ＬＦは、運転席１４２の前方の床面の左側に配置される。右フットペダル１４３ＲＦは、運転席１４２の前方の床面の右側に配置される。左走行レバー１４３ＬＴは、左フットペダル１４３ＬＦに軸支され、左走行レバー１４３ＬＴの傾斜と左フットペダル１４３ＬＦの押し下げが連動するように構成される。右走行レバー１４３ＲＴは、右フットペダル１４３ＲＦに軸支され、右走行レバー１４３ＲＴの傾斜と右フットペダル１４３ＲＦの押し下げが連動するように構成される。

【0027】

左フットペダル１４３ＬＦおよび左走行レバー１４３ＬＴは、走行体１１０の左側履帯の回転駆動に対応する。具体的には、作業機械１００のオペレータが左フットペダル１４３ＬＦまたは左走行レバー１４３ＬＴを前方に倒すと、左側履帯は前進方向に回転する。また、作業機械１００のオペレータが左フットペダル１４３ＬＦまたは左走行レバー１４３ＬＴを後方に倒すと、左側履帯は後進方向に回転する。

【0028】

右フットペダル１４３ＲＦおよび右走行レバー１４３ＲＴは、走行体１１０の右側履帯の回転駆動に対応する。具体的には、作業機械１００のオペレータが右フットペダル１４３ＲＦまたは右走行レバー１４３ＲＴを前方に倒すと、右側履帯は前進方向に回転する。また、作業機械１００のオペレータが右フットペダル１４３ＲＦまたは右走行レバー１４３ＲＴを後方に倒すと、右側履帯は後進方向に回転する。

【0029】

表示入力装置１４３Ｄは、表示装置と表示画面に対するタッチ操作を検知するセンサとを組み合わせた装置である。例えばオペレータは、表示入力装置１４３Ｄを用いて、各種設定値等を設定したり、変更したりすることができる。なお、表示入力装置１４３Ｄは、表示部を有する表示装置とオペレータの指示操作を入力するスイッチ等からなる入力部とが別体であってもよい。

【0030】

（センサ等）
図３に示すように、作業機械１００の制御システム６０は、制御装置６１と、操作装置１４３等と、各種センサとを備える。なお、図３では、油圧系統の回路を太線で示している。図３に示す例では、制御システム６０は、姿勢角センサ１５１と、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ；全球測位衛星システム）センサ１５２と、ＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ；慣性計測装置）１５３とを備える。

【0031】

姿勢角センサ１５１は、ブーム姿勢角センサ、アーム姿勢角センサ、およびバケット姿勢角センサを含む。ブーム姿勢角センサは、ブームシリンダ１３１Ｃの姿勢角を計測する。 アーム姿勢角センサは、アームシリンダ１３２Ｃの姿勢角を計測する。バケット姿勢角センサは、バケットシリンダ１３３Ｃの姿勢角を計測する。

【0032】

ＧＮＳＳセンサ１５２は、旋回体１２０の位置および旋回体１２０が向く方位を演算する。ＧＮＳＳセンサ１５２は、ＧＮＳＳを構成する人工衛星から測位信号を受信する２つの受信器１６１および１６２を備える。２つの受信器１６１および１６２は、それぞれ旋回体１２０の異なる位置に設置される。ＧＮＳＳセンサ１５２は、受信器１６１および１６２が受信した測位信号に基づいて、現場座標系における旋回体１２０の代表点（ショベル座標系の原点）の位置を検出する。ＧＮＳＳセンサ１５２は、２つの受信器１６１および１６２が受信した各測位信号を用いて、一方の受信器の設置位置に対する他方の受信器の設置位置の関係として、旋回体１２０の向く方位角を演算する。旋回体１２０が向く方位角（車体方位角ともいう）とは、旋回体１２０の正面方向（Ｘ方向）であって、作業機１３０のブーム１３１からバケット１３３へ伸びる直線の延在方向の水平成分に等しい。

【0033】

ＩＭＵ１５３は、旋回体１２０の加速度および角速度を計測し、計測結果に基づいて旋回体１２０の姿勢（例えば、ロール角およびピッチ角）を検出する。ＩＭＵ１５３は、例えば旋回体１２０の下面に設置される。

【0034】

なお、作業機械１００が備える他のセンサの例としては、ステレオカメラ、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）装置、レーザスキャナなどが挙げられる。これらのセンサは、例えば検出方向が作業機械１００の運転室１４０の前方を向くように設けられる。これらのセンサは、対象物の３次元位置を、各センサの位置を基準とした座標系で特定する。なお、これらのセンサは、作業機械１００の側方を向くように作業機械１００の左側方あるいは右側方のいずれか一方、または両側方に設けられていてもよい。

【0035】

また、作業機械１００は、例えば、周辺の他車両等と車車間通信を行うための近距離通信装置、遠隔地のサーバ等と通信接続するための移動体通信装置等を備えている。

【0036】

（制御装置の基本的動作）
まず、図４～図１１を参照して、本開示の実施形態に係る制御装置６１の基本的動作について説明する。なお、本実施形態では、掘削対象の掘削によって積込対象の外側にバケット１３３が位置する状態から、自動的にブーム１３１を上げながら積込対象を向く方位まで旋回し、排土点へ移動させる旋回動作を「積込旋回」という。また、積み込みによって積込対象の上にバケット１３３が位置する状態から、自動的にブーム１３１を下げながら 所定の方位まで旋回し、掘削開始点へ移動させる動作を「戻り旋回」という。「積込旋回」および「戻り旋回」は、作業機及び旋回体を自動で変化させる動作であり、本開示における「作業機を含む自動動作」の一例である。なお、自動動作の一例としては、作業機あるいは旋回体のいずれか一方の自動動作を含むものであってもよい。排土点は、積み込み等を行う目標の点であり、例えば、運搬車両であるダンプトラックの荷台や土地改良機、ホッパー等の投入口に設定される。ただし、これらに限定されず、例えば、掘削した土砂等を他の地面の上に移動させるような場合の移動先も排土点として設定することができる。本開示では、排土点は、バケット１３３等の荷下ろしの目標位置に対応する第１目標点（以下、積込旋回目標点ＴＬＰともいう）の一例である。また、掘削開始点は、排土完了後、自動で戻る動作の目標の点であり、例えば、掘削を開始する点に設定される。本開示では、掘削開始点は、バケット１３３等の荷積みの目標位置に対応する第２目標点（以下、戻り旋回目標点ＴＲＰともいう）の一例である。なお、本実施形態では、排土点（積込旋回目標点ＴＬＰ）、掘削開始点（戻り旋回目標点ＴＲＰ）および後述する干渉回避点を総称する場合、基準点という。また、本実施形態では、作業機械１００において基準点に対応する部位は、バケットピン１３３Ｐである。制御装置６１は、各基準点の位置を目標値とし、バケットピン１３３Ｐの位置を制御する。また、積込旋回目標点ＴＬＰと戻り旋回目標点ＴＲＰを総称する場合、目標点という。

【0037】

図４は、手動掘削、積込旋回、手動排土および戻り旋回の一連の流れを模式的に示す。図４に示す作業機械１００は、例えば、左上に示すように、オペレータによる手動掘削によってバケット１３３に土砂等の荷物を積載した後、オペレータが自動開始スイッチ１４３２を操作すると右上に示すように積込旋回が開始され、積込旋回目標点ＴＬＰまで作業機１３０と旋回体１２０との複合動作で自動旋回する。ここで、オペレータが手動排土によってバケット１３３内の土砂等を排土する（右下の図）。排土終了後、オペレータが自動開始スイッチ１４３２を操作すると左下に示すように戻り旋回が開始され、戻り旋回目標点ＴＲＰまで作業機１３０と旋回体１２０との複合動作で自動旋回する。

【0038】

なお、図２および図３に示す例では、自動開始スイッチ１４３２を積込旋回と戻り旋回とで共通として１個としているが、２個以上の複数のスイッチでもよい。例えば、積込旋回用の自動開始スイッチを図２に示す自動開始スイッチ１４３２（以下、積込旋回自動開始スイッチ１４３２ともいう）とし、戻り旋回用の自動開始スイッチを図２に示す自動開始スイッチ１４３３（以下、戻り旋回自動開始スイッチ１４３３ともいう）として、独立に２個の自動開始スイッチを設けてもよい。スイッチの設け方については、例えばオペレータが任意に設定できるようにすることができる。なお、操作スイッチ１４３３は、ホーン用とし、３個目の操作スイッチを左右の操作レバーのいずれかに設けることで戻り旋回用の自動開始スイッチとしてもよい。

【0039】

次に図５を参照して干渉回避点について説明する。図５は、作業機械１００と土砂等の積込の積み込み対象であるダンプトラック２００との位置関係を模式的に示す。ダンプトラック２００は、運転室２０１、荷台２０２、アオリ２０３を備える。図５に示す例では、作業機械１００は、積込旋回によって、自動開始スイッチ１４３２の操作時に自動旋回開始点（ＳＰ）にあるバケット１３３（１３３ａ）を干渉回避点（ＥＶＰ）を経由して積込目標点（ＴＬＰ）に移動させている。積込目標点（ＴＬＰ）到達時のバケット１３３（１３３ｂ）の姿勢は、抱え込み姿勢（本実施形態では荷積み姿勢ともいう）である。ここで、オペレータは、バケット１３３の姿勢をダンプ姿勢（本実施形態では荷下ろし姿勢ともいう）とし（バケット１３３（１３３ｃ））、排土作業を実施する。ここで、干渉回避点（ＥＶＰ）は、積み込み動作（積込旋回）において、ダンプトラック２００の荷台２０２等にぶつからないように設定するエリアの境界を表す点（位置情報）である。本実形態では、この境界よりも排土点側（積込旋回目標点ＴＬＰ）では旋回動作しか行わない。干渉回避点（ＥＶＰ）は、例えば、オペレータが実際に作業機１３０を操作して位置および姿勢を設定するティーチングに基づいて設定することができる。その際、例えば、図５に示すように、オペレータが登録した干渉回避点（ティーチング位置）に対して、垂直および水平方向に一定の余裕を持たせて干渉回避点（ＥＶＰ）が設定される。なお、自動旋回開始点（ＳＰ）は、積込旋回または戻り旋回の開始時のバケットピン１３３Ｐの位置であり、オペレータが自動開始スイッチ１４３２の操作したときの位置である。また、以下では、自動旋回開始点（ＳＰ）を開始点ともいう。なお、自動旋回開始点（ＳＰ）は、積込旋回または戻り旋回の開始時の作業機１３０のある特定の位置であってもよく、例えばバケット１３３の左右端や、刃先などの位置であってもよい。

【0040】

図６は積込旋回における旋回角度とバケットピンの高さの変化の例を示す。横軸は旋回角度、縦軸はバケットピンの高さである。図６では、自動旋回開始点（ＳＰ）の旋回角度を開始角度、干渉回避点（ＥＶＰ）の旋回角度を干渉回避点角度、また、積込旋回目標点（ＴＬＰ）の旋回角度を目標角度として示している。また、自動旋回開始点（ＳＰ）の高さを開始高さ、干渉回避点（ＥＶＰ）の高さを干渉回避点高さ、また、積込旋回目標点（ＴＬＰ）の高さを目標高さとして示している。また、ダンプトラックとの干渉領域を網掛けして示している。図６に示す例では、自動旋回開始点（ＳＰ）から干渉回避点（ＥＶＰ）までは、旋回体１２０の制御と作業機１３０の制御とを並列的に実行することで、旋回角度が干渉回避点角度に達する前にバケットピン高さが干渉開始点高さに到達している。また、干渉回避点到達後は、旋回体１２０の単独制御によって、旋回角度が目標角度に到達している。積込旋回の動作は、旋回体１２０およびブーム１３１が同時に動作される旋回領域が含まれる。積込旋回のブーム１３１の動作はブーム上げであってもよく、ブーム下げであってもよい。例えば、自動旋回開始点の高さが、干渉回避点よりも高い場合は、ブーム下げ動作であってよい。

【0041】

一方、図７および図８は、戻り旋回における旋回角度とバケットピンの高さの変化の例を示す。図７は自動旋回開始点（ＳＰ）の高さが干渉回避点（ＥＶＰ）の高さと等しい場合の例を示し、図８は自動旋回開始点（ＳＰ）の高さが干渉回避点（ＥＶＰ）の高さより低い場合の例を示す。図７に示す例では、干渉回避点に到達するまで、バケットピン高さは開始高さのまま維持され、旋回体１２０の単独制御によって、旋回角度が開始角度から干渉回避点角度に変化している。そして、干渉回避点に到達後は、旋回体１２０の制御と作業機１３０の制御とを並列的に実行することで、バケットピン高さと旋回角度の両方が変化し、目標高さと目標角度まで変化している。また、図８に示す例では、まず、バケットピンの高さが干渉回避点高さに到達するまで、作業機１３０の単独制御によってバケットピン高さが変化している。干渉回避点高さに到達した後は、干渉回避点に到達するまで、バケットピン高さは開始高さのまま維持され、旋回体１２０の単独制御によって、旋回角度が開始角度から干渉回避点角度に変化している。そして、干渉回避点に到達後は、旋回体１２０の制御と作業機１３０の制御とを並列的に実行することで、バケットピン高さと旋回角度の両方が変化し、目標高さと目標角度まで変化している。なお、本実施形態では、戻り旋回においては、目標角度および目標高さに到達するまでに作業機１３０の姿勢（バケット１３３の姿勢）が目標姿勢となるように制御される。戻り旋回の動作は、旋回体１２０およびブーム１３１が同時に動作される旋回領域が含まれる。戻り旋回のブーム１３１の動作はブーム下げであってもよく、ブーム上げ動作であってもよい。例えば、目標高さが、干渉回避点よりも高い場合は、ブーム上げ動作であってよい。

【0042】

図９は、積込旋回における動作例を、斜視図で示した例である。なお、ダンプトラック２００は、アオリ２０３に加え、コボレーン（飛散防止装置）２０４を備え、また、ヒンジ２０５を備えている。コボレーン２０４やヒンジ２０５は干渉物の例である。図９に示す例では、バケットピンの軌跡は、自動旋回開始点（ＳＰ）から作業機１３０と旋回体１２０の両方の動作（以下、複合動作という）によって干渉回避点（ＥＶＰ）まで延び、干渉回避点（ＥＶＰ）から積込旋回目標点（ＴＬＰ）まで旋回体１２０の単独の動作によって続いている。

【0043】

図１０は、戻り旋回における動作例を、斜視図で示した例である。図１０に示す例では、自動旋回開始点（ＳＰ）の高さは干渉回避点（ＥＶＰ）の高さより高い。また、自動旋回開始点（ＳＰ）と干渉回避点（ＥＶＰ）の位置が異なっている。この場合、本実施形態では、旋回体１２０の旋回軸１２０Ｃと干渉回避点（ＥＶＰ）を含む垂直な平面（干渉回避縦面（ＶＳ））を基準として、干渉物との干渉回避を担保する。なお、本実施形態では、干渉回避縦面（ＶＳ）と後述する干渉回避平面（ＨＳ）を総称して干渉回避面という。この例では、バケットピンの軌跡は、自動旋回開始点（ＳＰ）から干渉回避縦面（ＶＳ）を通過するまで旋回体１２０の単独の動作によって延び、干渉回避縦面（ＶＳ）通過後は、作業機１３０と旋回体１２０の複合動作によって戻り旋回目標点（ＴＲＰ）まで続いている。

【0044】

図１１は、戻り旋回における動作例を、斜視図で示した例である。図１１に示す例では、自動旋回開始点（ＳＰ）の高さは干渉回避点（ＥＶＰ）の高さより低い。また、自動旋回開始点（ＳＰ）と干渉回避点（ＥＶＰ）の位置が異なっている。この場合、本実施形態では、干渉回避点（ＥＶＰ）を含む水平な平面（干渉回避平面（ＨＳ））を基準として、バケットピン１３３Ｐの高さが干渉回避平面（ＨＳ）の高さ以上となるまで、作業機１３０を制御する。その後は、図１０に示す例と同様に、干渉回避縦面（ＶＳ）を基準として、干渉物との干渉回避を担保する。この例では、バケットピンの軌跡は、自動旋回開始点（ＳＰ）から干渉回避平面（ＨＳ）に到達するまで上昇し、その後、干渉回避縦面（ＶＳ）を通過するまで旋回体１２０の単独の動作によって延び、干渉回避縦面（ＶＳ）通過後は、作業機１３０と旋回体１２０の複合動作によって戻り旋回目標点（ＴＲＰ）まで続いている。

【0045】

（制御装置の構成）
図３に示すように制御装置６１は、例えばマイクロコントローラ等のコンピュータを用いて構成することができ、コンピュータ、コンピュータの周辺装置、周辺回路等のハードウェアと、そのコンピュータが実行するプログラム等のソフトウェアとの組み合わせ等から構成される機能的構成として、自動旋回制御部６２と、記憶部６３と、操作指令切替部６４とを備える。また、自動旋回制御部６２は、情報入出力部６２１と、基準点設定部６２２と、旋回方向設定部６２３と、開始指示受付部６２４と、操作指令切替制御部６２５と、操作指令信号生成部６２６とを備える。また、記憶部６３は、目標の作業機姿勢・車体方位角（排土目標点、干渉回避点、掘削開始点）を示す情報６３１等を記憶する。

【0046】

自動旋回制御部６２は、操作指令信号（自動）を生成し、操作指令切替部６４を介してＥＰＣ弁１２３－１へ出力することで、旋回体１２０と作業機１３０を駆動する。なお、オペレータの操作によらずに制御装置にて生成された操作指令信号で自動動作するアクチュエータは、操作スイッチの操作によって出力される指示信号に割り付けられた自動動作に対応するアクチュエータである。本実施形態において自動旋回制御部６２は、作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する自動開始スイッチ１４３２等からの指示信号が入力され、入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、バケット１３３に関する位置や姿勢、周辺状況等を表す情報（本開示の「作業具に関する情報」の一例）に基づく実行可能な自動動作とが同一である場合、入力された指示信号の自動動作を実行する。この場合、自動旋回制御部６２は、指示信号に割り当てられた自動動作とバケット１３３に関する情報に基づく実行可能な自動動作とが同一である場合に指示信号の自動動作を実行するようにしてもよいし、指示信号に割り当てられた自動動作とバケット１３３に関する情報に基づく実行不可能な自動動作とが同一である場合に指示信号の自動動作を実行しないようにしてもよい。なお、自動旋回制御部６２は、指示信号に割り当てられた自動動作とバケット１３３に関する情報に基づく実行可能な自動動作とが同一でない場合に指示信号の自動動作は実行されない。

【0047】

情報入出力部６２１は、操作装置１４３、姿勢角センサ１５１、ＧＮＳＳセンサ１５２、ＩＭＵ１５３等が出力した所定の情報を入力したり、表示入力装置１４３Ｄに対して所定の表示情報を出力したりする。情報入出力部６２１は、例えば、ブーム１３１、アーム１３２、あるいはバケット１３３などの作業具を備える作業機１３０を含む自動動作に関する指示信号を出力する自動開始スイッチ１４３２（操作部）からの指示信号を入力する。

【0048】

基準点設定部６２２は、積込旋回目標点ＴＬＰ（排土点）、戻り旋回目標点ＴＲＰ（掘削開始点）および干渉回避点（ＥＶＰ）を設定する。本実施形態では、これらの基準点をオペレータがティーチングすることで設定したり、特許文献１に記載されているように３次元マップ等を作成し、作成した３次元マップ等に基づいて設定したりすることができる。設定の仕方は、例えば、オペレータが任意に選択できるようにすることができる。ここでは、オペレータがティーチングすることで設定する例について説明する。
基準点設定部６２２は、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３を掘削開始点へ移動させる指示を表示させる。オペレータは、操作装置１４３を操作してバケット１３３を掘削開始点へ移動させ、表示入力装置１４３Ｄに掘削開始点への移動完了を入力する。
次に、基準点設定部６２２は、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３を、干渉回避点に移動させる指示を表示させる。オペレータは、操作装置１４３を操作してバケット１３３を干渉回避点へ移動させ、表示入力装置１４３Ｄに干渉回避点への移動完了を入力する。
次に、基準点設定部６２２は、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３を排土点に移動させる指示を表示させる。オペレータは、操作装置１４３を操作してバケット１３３を排土点へ移動させ、表示入力装置１４３Ｄに排土点への移動完了を入力する。

【0049】

基準点設定部６２２は、表示入力装置１４３Ｄに基準点へ移動させる指示を表示するとともに、オペレータの表示入力装置１４３Ｄに対する入力操作と、情報入出力部６２１が入力した情報に基づいて、各基準点におけるショベル座標系基準で取得した作業機１３０の位置と姿勢、旋回体１２０の旋回角度についての情報等を記憶部６３に情報６３１として記憶する。なお、基準点設定部６２２は、基準点の設定を任意のタイミングで変更することができる。すなわち、基準点設定部６２２は、例えば、自動旋回を実行する前に一度、積込旋回目標点ＴＬＰ（排土点）、戻り旋回目標点ＴＲＰ（掘削開始点）および干渉回避点（ＥＶＰ）を設定した後は、任意のタイミングで例えば作業中に行うことができる。この場合、例えば、積込旋回目標点ＴＬＰ（排土点）や戻り旋回目標点ＴＲＰ（掘削開始点）等の微調整を適宜行うことができる。

【0050】

旋回方向設定部６２３は、作業機１３０の旋回方向を設定する。旋回方向設定部６２３は、積込旋回制御（第１旋回制御）および戻り旋回制御（第２旋回制御）において干渉物との干渉が発生する可能性がある旋回体１２０の旋回方向に応じて、積込旋回制御（第１旋回制御）および戻り旋回制御（第２旋回制御）における旋回方向を設定する。

【0051】

旋回方向設定部６２３は、例えば、干渉回避点（ＥＶＰ）をまたいでバケット１３３を排土位置（荷下ろしの目標位置）に対応する積込旋回目標点ＴＬＰ（第１目標点）またはバケット１３３を掘削開始位置（荷積みの目標位置）に対応する戻り旋回目標点ＴＲＰ（第２目標点）へ至る方向に旋回方向を設定する。図１２は、この場合の旋回方向設定部６２３の動作例を示す。図１２に示す処理は、自動開始スイッチが操作された場合に開始される。図１２に示す処理が開始されると、旋回方向設定部６２３は、まず、図６または図７等を参照して説明した目標角度を取得する（ステップＳ１０１）。次に、旋回方向設定部６２３は、干渉回避点角度を取得する（ステップＳ１０２）。次に、旋回方向設定部６２３は、左旋回をした場合に干渉回避点角度をまたいで目標角度に至るか否かを判定する（ステップＳ１０３）。左旋回をした場合に干渉回避点角度をまたいで目標角度に至る場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、旋回方向設定部６２３は、旋回方向を左旋回に設定して（ステップＳ１０４）、図１２に示す処理を終了する。左旋回をした場合に干渉回避点角度をまたいで目標角度に至らない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、旋回方向設定部６２３は、旋回方向を右旋回に設定して（ステップＳ１０５）、図１２に示す処理を終了する。図１３は、左旋回に設定される場合の例を示す。図１４は、右旋回に設定される場合の例を示す。この場合、ティーチングしていた干渉回避点がある方向に積込旋回または戻り旋回が行われることになるので、例えば１８０度近くの旋回を行う場合にどちらに旋回するのか不明になるということを防止することができる。

【0052】

また、旋回方向設定部６２３は、例えば、荷下ろし（積込、排土等）の対象がダンプトラック２００であり、干渉物がダンプトラック２００の運転室２０１である場合、旋回中心（旋回軸１２０Ｃ）とダンプトラック２００との位置関係に基づき、ダンプトラック２００の運転室２０１との干渉が発生しない方向に旋回方向を設定する。図１５は、この場合の旋回方向設定部６２３の動作例を示す。図１５に示す処理は、自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図１５に示す処理が開始されると、旋回方向設定部６２３は、図１６または図１７に示す排土目標点Ｐ０の位置情報とトラック輪郭点４点Ｐ１～Ｐ４の位置座標をショベル座標系基準で取得する（ステップＳ２０１）。なお、トラック輪郭点４点Ｐ１～Ｐ４の位置座標は、例えば、車車間通信で取得したり、例えば、作業機械１００に設けられたＬｉＤＡＲ装置、レーダスキャナ、カメラ等の外界センサを利用して取得したりすることができる。次に、旋回方向設定部６２３は、ショベル座標系の原点（旋回軸１２０Ｃ）と排土目標点Ｐ０を結ぶベクトル（ベクトルａ）を算出する（ステップＳ２０２）。次に、旋回方向設定部６２３は、トラック座標系Ｘ軸のベクトル（ベクトルｂ）を算出する（ステップＳ２０３）。トラック座標系は、ダンプトラック２００の位置および向きを基準とした座標系である。次に、旋回方向設定部６２３は、ベクトルａとベクトルｂのなす角度が０度より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０４）。ベクトルａとベクトルｂのなす角度が０度より大きい場合、旋回方向設定部６２３は、右旋回に設定し（ステップＳ２０５）、図１５に示す処理を終了する。ベクトルａとベクトルｂのなす角度が０度より大きくない場合、旋回方向設定部６２３は、左旋回に設定し（ステップＳ２０６）、図１５に示す処理を終了する。図１６に示す例では、なす角が０より大きいので旋回方向は右方向に設定される。図１７に示す例では、なす角が０より大きくないので旋回方向は左方向に設定される。この場合、ダンプトラック２００の荷台２０２の後ろ側から作業機１３０を近づけることができるので、運転室２０１の上方を通る場合と比べて好ましい。なお、ベクトルａとベクトルｂのなす角度が予め設定された０度から所定の範囲内となる０度近傍の場合、旋回最小角となる方向で自動旋回するようにしてもよい。

【0053】

なお、旋回方向設定部６２３は、例えば、表示入力装置１４３Ｄに対するオペレータの入力操作に基づいて手動で設定してもよい。また、旋回方向設定部６２３は、例えば、干渉物が存在しないホッパーや地面への排土作業の場合、最小旋回角となる方向で旋回方向を設定してもよい。また、設定の仕方は、例えば、オペレータが任意に入力画面のタッチ操作などで選択できるようにすることができる。

【0054】

開始指示受付部６２４は、自動開始スイッチ１４３２が１つの操作スイッチである場合に、自動開始スイッチ１４３２（所定の操作部）の操作がなされた場合に、積込旋回制御（バケットを荷下ろしの目標位置に対応する第１目標点へ移動させる第１旋回制御）の開始指示、または、戻り旋回制御（バケットを荷積みの目標位置に対応する第２目標点へ移動させる第２旋回制御）の開始指示として受け付ける。この構成によれば、１つの操作スイッチを用いて、旋回の開始を指示することができる。

【0055】

また、開始指示受付部６２４は、自動開始スイッチ１４３２が１つの操作スイッチである場合に、自動開始スイッチ１４３２の操作がなされたとき、例えば、図１９に示すように、バケット１３３がダンプトラック２００の荷台２０２あるいはベッセル２０６の上方にあるとき（バケットが第１目標点から所定の範囲内にあるとき）、戻り旋回制御（第２旋回制御）の開始指示として受け付けるか、または、バケット１３３がダンプトラック２００の荷台２０２あるいはベッセル２０６（以下、単にベッセル２０６ともいう）の上方にないとき（バケットが第１目標点から所定の範囲内にないとき）、積込旋回制御（第１旋回制御）の開始指示として受け付ける。なお、図１９において位置Ｐ５およびＰ６は運転室２０１の端部の位置である。図１８は、この場合の開始指示受付部６２４の動作例を示す。図１８に示す処理は、自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図１８に示す処理が開始されると、開始指示受付部６２４は、ベッセル２０６の位置情報を取得する（ステップＳ３０１）。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３の位置情報を取得する（ステップＳ３０２）。例えば、バケット１３３の位置は、ショベル座標系におけるバケットピン１３３Ｐの位置であり、旋回体１２０が向く方位も含む。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３がベッセル２０６の上方にあるか否かを判定する（ステップＳ３０３）。バケット１３３がベッセル２０６の上方にある場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、旋回モード（旋回制御の種別）を戻り旋回に設定し（ステップＳ３０４）、図１８に示す処理を終了する。バケット１３３がベッセル２０６の上方にない場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを積込旋回に設定し（ステップＳ３０５）、図１８に示す処理を終了する。

【0056】

また、開始指示受付部６２４は、自動開始スイッチ１４３２が１つの操作スイッチである場合に、自動開始スイッチ１４３２に操作がなされたときに、例えば、図２１に示すようにバケット１３３がダンプ姿勢（バケット１３３が所定の荷下ろし姿勢）であるとき、戻り旋回制御（第２旋回制御）の開始指示として受け付けるか、または、図２３に示すようにバケット１３３が抱え込み姿勢（バケット１３３が所定の荷積み姿勢）であるとき、積込旋回制御（第１旋回制御）の開始指示として受け付ける。この場合、作業機械１００単独で旋回モードを設定することができる。この場合の動作例を図２０と図２２に示す。ダンプ姿勢は、バケット１３３内の荷を排土している姿勢である。ダンプ姿勢は、例えば図２１に示されるようにバケット１３３の刃先１３３Ｔが鉛直方向をさす姿勢よりもバケット１３３の刃先１３３Ｔが作業機械１００から遠くなる方向に向いている姿勢（図２１の破線ＤＬ）である。また、抱え込み姿勢は、バケット１３３に荷が積込まれている姿勢である。抱え込み姿勢は、例えば図２３の破線ＤＬで示されるようにバケット１３３の刃先１３３Ｔが鉛直方向をさす姿勢よりもバケット１３３の刃先１３３Ｔが作業機械１００に近づく方向に向いている姿勢である。近づく方向は、図２１の破線ＤＬに示すよう鉛直方向に直交する以上に刃先１３３Ｔが上方に向いているのが好ましい。なお、バケット１３３の姿勢は、作業機械１００のピッチ角にて補正されてもよい。

【0057】

図２０に示す処理は、自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図２０に示す処理が開始されると、開始指示受付部６２４は、バケット１３３の姿勢情報を取得する（ステップＳ４０１）。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３がダンプ姿勢になっているか否かを判定する（ステップＳ４０２）。バケット１３３がダンプ姿勢になっている場合（ステップＳ４０２：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを戻り旋回に設定し（ステップＳ４０３）、図２０に示す処理を終了する。バケット１３３がダンプ姿勢になっていない場合（ステップＳ４０２：ＮＯ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを積込旋回に設定し（ステップＳ４０４）、図２０に示す処理を終了する。

【0058】

図２２に示す処理は、自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図２２に示す処理が開始されると、開始指示受付部６２４は、バケット１３３の姿勢情報を取得する（ステップＳ５０１）。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３が抱え込み姿勢になっているか否かを判定する（ステップＳ５０２）。バケット１３３が抱え込み姿勢になっている場合（ステップＳ５０２：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを積込旋回に設定し（ステップＳ５０３）、図２２に示す処理を終了する。バケット１３３が抱え込み姿勢になっていない場合（ステップＳ５０２：ＮＯ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを戻り旋回に設定し（ステップＳ５０４）、図２２に示す処理を終了する。

【0059】

また、開始指示受付部６２４は、自動開始スイッチ１４３２が１つの操作スイッチである場合に、スイッチの操作がなされたときに、例えば、図１９に示すように、バケット１３３がダンプトラック２００の荷台２０２あるいはベッセル２０６の上方にあるときであっても（バケットが第１目標点から所定の範囲内にあるときであっても）、バケット１３３がダンプ姿勢でないとき（バケットが所定の荷下ろし姿勢でないとき）、スイッチの操作を受け付けないか、または、スイッチの操作がなされたときに、バケット１３３がダンプトラック２００の荷台２０２あるいはベッセル２０６の上方にないときであっても（バケットが第１目標点から所定の範囲内にないときであっても）、バケット１３３が抱え込み姿勢でないとき（バケットが所定の荷積み姿勢でないとき）、スイッチの操作を受け付けないようにしてもよい。この場合の動作例を図２４に示す。

【0060】

図２４に示す処理は、自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図２４に示す処理が開始されると、開始指示受付部６２４は、ベッセル２０６の位置情報を取得するとともに（ステップＳ６０１）、バケット１３３の位置及び姿勢情報を取得する（ステップＳ６０２）。例えば、バケット１３３の位置は、ショベル座標系におけるバケットピン１３３Ｐの位置であり、旋回体１２０が向く方位も含む。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３がベッセル２０６の上方にあるか否かを判定する（ステップＳ６０３）。バケット１３３がベッセル２０６の上方にある場合（ステップＳ６０３：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、バケット１３３がダンプ姿勢になっているか否かを判定する（ステップＳ６０４）。バケット１３３がダンプ姿勢になっている場合（ステップＳ６０４：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを戻り旋回に設定し（ステップＳ６０７）、図２４に示す処理を終了する。バケット１３３がダンプ姿勢になっていない場合（ステップＳ６０４：ＮＯ）、開始指示受付部６２４は、自動旋回を作動させず（ステップＳ６０５）、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３の位置または姿勢が不適切である旨を例えば所定時間、表示や音を出力し（ステップＳ６０６）、図２４に示す処理を終了する。なお、ステップＳ６０１のステップは有してなくてもよい。

【0061】

バケット１３３がベッセル２０６の上方にない場合（ステップＳ６０３：ＮＯ）、開始指示受付部６２４は、バケット１３３が抱え込み姿勢になっているか否かを判定する（ステップＳ６０８）。バケット１３３が抱え込み姿勢になっている場合（ステップＳ６０８：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを積込旋回に設定し（ステップＳ６０９）、図２４に示す処理を終了する。バケット１３３が抱え込み姿勢になっていない場合（ステップＳ６０８：ＮＯ）、開始指示受付部６２４は、自動旋回を作動させず（ステップＳ６１０）、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３の位置または姿勢が不適切である旨を例えば所定時間、表示や音を出力し（ステップＳ６１１）、図２４に示す処理を終了する。この構成によれば、バケット１３３の位置や姿勢が不適切な状態で自動旋回制御が実行されることを防止することができる。

【0062】

また、開始指示受付部６２４は、自動開始スイッチ１４３２が２つのスイッチである場合（例えば、積込旋回自動開始スイッチ１４３２と、戻り旋回自動開始スイッチ１４３３を設ける場合）、バケット１３３の位置または姿勢の少なくとも一方が所定の条件を満たす場合に限って（バケットの位置または姿勢の少なくとも一方が所定の条件を満たす場合に限って）、積込旋回自動開始スイッチ１４３２または戻り旋回自動開始スイッチ１４３３（第１操作部または第２操作部）の操作を、積込旋回制御（第１旋回制御）の開始指示または戻り旋回制御（第２旋回制御）の開始指示として受け付けるようにしてもよい。例えば、一方の自動開始スイッチを左操作レバーに、他方の自動開始スイッチを右操作レバーに設けた場合など、オペレータが例えば積込旋回自動開始スイッチ１４３２と戻り旋回自動開始スイッチ１４３３の操作を間違えた場合に、自動旋回制御を開始しないようにすることができる。また、ひとつの操作レバーに複数の自動開始スイッチが設けられ場合は、自動運転のスイッチの操作がより困難となりやすいが、この場合においても、誤った動作を抑制することができる。

【0063】

開始指示受付部６２４は、例えば、戻り旋回自動開始スイッチ１４３３（第２操作部）の操作がなされた場合に、バケット１３３がベッセル２０６の上方にあるときに限って（バケットが第１目標点から所定の範囲内にあるときに限って）、戻り旋回制御（第２旋回制御）の開始指示として受け付けるか、または、積込旋回自動開始スイッチ１４３２（第１操作部）の操作がなされた場合に、バケット１３３がベッセル２０６の上方にないときに限って（バケットが第１目標点から所定の範囲内にないときに限って）、積込旋回制御（第１旋回制御）の開始指示として受け付けるようにすることができる。この場合の動作例を図２５に示す。

【0064】

図２５に示す処理は、積込旋回自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図２５に示す処理が開始されると、開始指示受付部６２４は、ベッセル２０６の位置情報を取得するとともに（ステップＳ７０１）、バケット１３３の位置の情報を取得する（ステップＳ７０２）。例えば、バケット１３３の位置は、ショベル座標系におけるバケットピン１３３Ｐの位置であり、旋回体１２０が向く方位も含む。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３がベッセル２０６の上方にあるか否かを判定する（ステップＳ７０３）。バケット１３３がベッセル２０６の上方にある場合（ステップＳ７０３：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、自動旋回を作動させず（ステップＳ７０４）、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３の位置または姿勢が不適切である旨を例えば所定時間、表示や音を出力し（ステップＳ７０５）、図２５に示す処理を終了する。バケット１３３がベッセル２０６の上方にない場合（ステップＳ７０３：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを積込旋回に設定し（ステップＳ７０６）、図２５に示す処理を終了する。なお、ステップＳ７０１のステップは有してなくてもよい。

【0065】

また、開始指示受付部６２４は、例えば、積込旋回自動開始スイッチ１４３２（第１操作部）の操作がなされた場合に、バケット１３３が抱え込み姿勢（バケットが所定の荷積み姿勢）であるときに限って、スイッチの操作を、積込旋回制御（第１旋回制御）の開始指示として受け付けるか、または、戻り旋回自動開始スイッチ１４３３（第２操作部）の操作がなされた場合に、バケット１３３がダンプ姿勢（バケットが所定の荷下ろし姿勢）であるときに限って、スイッチの操作を、戻り旋回制御（第２旋回制御）の開始指示として受け付けるようにしてもよい。この場合の動作例を図２６に示す。

【0066】

図２６に示す処理は、積込旋回自動開始スイッチ１４３２が操作された場合に開始される。図２６に示す処理が開始されると、開始指示受付部６２４は、バケット１３３の姿勢情報を取得する（ステップＳ８０１）。次に、開始指示受付部６２４は、バケット１３３がダンプ姿勢になっているか否かを判定する（ステップＳ８０２）。バケット１３３がダンプ姿勢になっている場合（ステップＳ８０２：ＹＥＳ）、開始指示受付部６２４は、自動旋回を作動させず（ステップＳ８０３）、表示入力装置１４３Ｄにバケット１３３の姿勢が不適切である旨を例えば所定時間、表示や音を出力し（ステップＳ８０４）、図２６に示す処理を終了する。バケット１３３がダンプ姿勢になっていない場合（ステップＳ８０２：NO）、開始指示受付部６２４は、旋回モードを積込旋回に設定し（ステップＳ８０５）、図２６に示す処理を終了する。

【0067】

なお、上述した複数の開始指示受付部６２４の動作の仕方については、例えば、オペレータが任意に選択できるようにすることができる。

【0068】

操作指令切替制御部６２５は、操作指令切替部６４を制御して、操作装置１４３に対するオペレータの操作に応じて生成された操作指令信号（手動）と、操作指令信号生成部６２６が生成された操作指令信号（自動）とのいずれか一方を操作指令切替部６４から出力させる。操作指令切替制御部６２５は、例えば、操作指令信号生成部６２６が操作指令信号（自動）を生成して出力した場合に、操作指令信号（自動）を選択して操作指令切替部６４から出力させる。

【0069】

操作指令信号生成部６２６は、本開示に係る制御部の一構成例である。操作指令信号生成部６２６（制御部）は、所定の指示（例えば自動開始スイッチ１４３２の操作）に応じて、積込旋回制御または戻り旋回制御を行うための操作指令信号を生成して出力する。操作指令信号生成部６２６は、例えば、干渉回避点に基づき、積込旋回制御および戻り旋回制御におけるバケット１３３の移動を制御する。

【0070】

また、操作指令信号生成部６２６は、開始指示受付部６２４によって自動開始スイッチ１４３２の操作が積込旋回制御の開始指示として受け付けられた場合に積込旋回制御を実行し、開始指示受付部６２４によって自動開始スイッチ１４３２の操作が戻り旋回制御の開始指示として受け付けられた場合に戻り旋回制御を実行する。

【0071】

また、操作指令信号生成部６２６は、積込旋回目標点ＴＬＰと干渉回避点ＥＶＰとに基づいて積込旋回制御を実行するとともに、戻り旋回目標点ＴＲＰと干渉回避点ＥＶＰを含む干渉回避縦面ＶＳ（干渉回避面）とに基づいて戻り旋回制御を実行する。

【0072】

また、操作指令信号生成部６２６は、干渉回避面が、旋回中心を通る旋回軸１２０Ｃと干渉回避点ＥＶＰとを含む干渉回避縦面ＶＳである場合に、戻り旋回制御の開始時から干渉回避縦面ＶＳを通過するまでの間、バケット１３３のバケットピン１３３Ｐの高さ（バケットの所定の高さ）を干渉回避点ＥＶＰの高さ以上とする。

【0073】

また、操作指令信号生成部６２６は、干渉回避面を境界とする第１領域と第２領域の一方において作業機１３０の姿勢の制御と旋回体１２０の旋回の制御とを組み合わせて実行し、他方において旋回体１２０の旋回の制御のみを実行する。

【0074】

また、操作指令信号生成部６２６は、開始指示受付部６２４が、積込旋回自動開始スイッチ１４３２の操作を積込旋回制御の開始指示として受け付けた場合、積込旋回制御を実行し、戻り旋回自動開始スイッチ１４３３の操作を戻り旋回制御の開始指示として受け付けた場合、戻り旋回制御を実行する。

【0075】

図２７は、操作指令信号生成部６２６の動作例を示す。図２７に示す動作は、自動開始スイッチ１４３２が操作された後、旋回方向と旋回モードが設定された場合に開始される。図２７に示す処理が開始されると、操作指令信号生成部６２６は、旋回モードが積込旋回に設定されているか否かを判定する（ステップＳ９０１）。旋回モードが積込旋回に設定されている場合（ステップＳ９０１：ＹＥＳ）、操作指令信号生成部６２６は、設定された旋回方向で、干渉回避点まで旋回制御および作業機制御を並列的に実行し（ステップＳ９０２）、干渉回避点通過後は、積込旋回目標点まで旋回制御を単独で実行し（ステップＳ９０３）、図２７に示す処理を終了する。

【0076】

旋回モードが積込旋回に設定されていない場合（ステップＳ９０１：ＮＯ）、操作指令信号生成部６２６は、開始高さが干渉回避点高さ以上であるか否かを判定する（ステップＳ９０４）。開始高さが干渉回避点高さ以上でない場合（ステップＳ９０４：ＮＯ）、操作指令信号生成部６２６は、干渉回避点高さまで作業機制御を単独で実行する（ステップＳ９０７）。ステップ９０７の後、または、開始高さが干渉回避点高さ以上である場合（ステップＳ９０４：ＹＥＳ）、操作指令信号生成部６２６は、設定された旋回方向で、干渉回避縦面（ＶＳ）まで旋回制御を単独で実行し（ステップＳ９０５）、干渉回避点通過後は、戻り旋回目標点（戻り旋回目標姿勢）まで旋回制御および作業機制御を並列的に実行して（ステップＳ９０６）、図２７に示す処理を終了する。

【0077】

（作用・効果）
本実施形態によれば、制御装置は、バケットなどの作業機の位置、姿勢に関する情報と操作されたスイッチに割り付けられている自動運転動作に基づいて、スイッチの操作が適切なものであるか否かを判定し、誤ったスイッチの操作を防止することができる。したがって、本実施形態によれば、自動旋回制御において、使い勝手を向上させることができる。

【0078】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。例えば、操作装置１４３と制御装置６１の一部の構成等を遠隔地に設置し、遠隔地にてオペレータがモニタの画面を見ながら無線通信を介して作業機１３０や旋回体１２０を制御するようにした遠隔操作システムであってもよい。また、上記実施形態でコンピュータが実行するプログラムの一部または全部は、コンピュータ読取可能な記録媒体や通信回線を介して頒布することができる。

【0079】

［付記］
実施形態に記載の制御装置６１は次のように把握することができる。

【0080】

（１）本開示の第１の態様に係る制御装置は、旋回中心周りに旋回する旋回体と、作業具を有し前記旋回体に取り付けられた作業機とを備える作業機械の制御装置であって、前記作業機を含む自動動作に関する指示信号を出力する操作部が出力した指示信号が入力され、前記入力された指示信号に割り当てられた自動動作と、前記作業具に関する情報に基づく実行可能な自動動作とが同一である場合、前記入力された指示信号の自動動作を実行する制御装置である。

【0081】

（２）本開示の第２の態様に係る制御装置は、（１）の制御装置であって、前記操作部は複数である。

【0082】

（３）本開示の第３の態様に係る制御装置は、（１）または（２）の制御装置であって、前記操作部は操作レバーに設けられている。

【0083】

（４）本開示の第４の態様に係る制御装置は、（１）～（３）の制御装置であって、前記操作部は一つの操作レバーに複数である。

【0084】

（５）本開示の第５の態様に係る制御装置は、（１）～（４）の制御装置であって、前記操作部は複数であって、複数の操作レバーに分けて設けられている。

【0085】

（６）本開示の第６の態様に係る制御装置は、（１）～（５）の制御装置であって、前記自動動作は、前記作業機と前記旋回体の複合動作である。

【0086】

（７）本開示の第７の態様に係る制御装置は、（１）～（６）の制御装置であって、前記自動動作は、積込旋回あるいは戻り旋回である。

【0087】

（８）本開示の第８の態様に係る制御装置は、（１）～（７）の制御装置であって、前記作業具に関する情報は、前記作業具の位置あるいは姿勢を表す情報である。

【符号の説明】

【0088】

１００…作業機械、１１０…走行体、１２０…旋回体、１３０…作業機、１３３…バケット、１４０…運転室、１４３Ｄ…表示入力装置、６０…制御システム、６１…制御装置、６２２…基準点設定部、６２３…旋回方向設定部、６２４…開始指示受付部、６２６…操作指令信号生成部（制御部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】