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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】P2024154309
(43)【公開日】2024-10-30
(54)【発明の名称】遠隔操作式作業機械及び遠隔操作システム
(51)【国際特許分類】
E02F 9/24 20060101AFI20241023BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20241023BHJP
【ＦＩ】
E02F9/24 K
E02F9/20 N
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023068078
(22)【出願日】2023-04-18
(71)【出願人】
【識別番号】000002107
【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 匠
(72)【発明者】
【氏名】小野寺 将
【テーマコード（参考）】
2D003
2D015
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB02
2D003AB03
2D003AB04
2D003BA07
2D003CA02
2D003DA02
2D003DA04
2D003DB04
2D003DB05
2D003FA02
2D015GA03
2D015GB02
2D015GB03
(57)【要約】
【課題】作業機械を遠隔操作するときの安全性を高めることができる作業機械の遠隔操作システムを提供すること。
【解決手段】遠隔操作システムＳＹＳは、遠隔操作されるショベル１００と、ショベル１００の機体の状態を検出する状態センサ（ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体姿勢センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒの少なくとも一つ）と、状態センサの出力に基づいて機体が不安定であるか否かを判定するコントローラ３０と、を含む。
【選択図】図３
【解決手段】遠隔操作システムＳＹＳは、遠隔操作されるショベル１００と、ショベル１００の機体の状態を検出する状態センサ（ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体姿勢センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒの少なくとも一つ）と、状態センサの出力に基づいて機体が不安定であるか否かを判定するコントローラ３０と、を含む。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
遠隔操作される作業機械と、
前記作業機械の機体の状態を検出する状態センサと、
前記状態センサの出力に基づいて前記機体が不安定であるか否かを判定する制御装置と、を含む、
遠隔操作システム。
前記作業機械の機体の状態を検出する状態センサと、
前記状態センサの出力に基づいて前記機体が不安定であるか否かを判定する制御装置と、を含む、
遠隔操作システム。
【請求項2】
前記制御装置は、前記機体が不安定であるときに、操作者による操作装置に対する操作に介入し、前記操作の内容とは無関係にアクチュエータを動作させ、或いは、前記作業機械の出力を制限する、
請求項１に記載の遠隔操作システム。
請求項１に記載の遠隔操作システム。
【請求項3】
前記制御装置は、前記機体が不安定であるときに、前記機体が不安定であることを前記作業機械の外部に知らせる、
請求項１又は２に記載の遠隔操作システム。
請求項１又は２に記載の遠隔操作システム。
【請求項4】
前記制御装置は、前記機体が不安定であるときに、通信装置を通じ、前記機体が不安定であることを遠隔操作室にいる操作者又は管理センタにいる管理者に知らせる、
請求項３に記載の遠隔操作システム。
請求項３に記載の遠隔操作システム。
【請求項5】
前記制御装置は、前記機体が不安定であるときに、前記作業機械に取り付けられた音出力装置を通じ、前記機体が不安定であることを前記作業機械の周囲で作業している作業者に知らせる、
請求項３に記載の遠隔操作システム。
請求項３に記載の遠隔操作システム。
【請求項6】
前記制御装置は、前記操作に介入した場合、該介入の内容を前記作業機械の外部に知らせる、
請求項２に記載の遠隔操作システム。
請求項２に記載の遠隔操作システム。
【請求項7】
前記制御装置は、前記機体が不安定であるときに、入力可能なレバー操作量の上限を下げる、
請求項２に記載の遠隔操作システム。
請求項２に記載の遠隔操作システム。
【請求項8】
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるブームと、前記ブームの先端に取り付けられるアームと、前記アームの先端に取り付けられるバケットと有するアタッチメントと、
機体が不安定であるか否かを判定する制御装置と、を備える、
遠隔操作式作業機械。
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるブームと、前記ブームの先端に取り付けられるアームと、前記アームの先端に取り付けられるバケットと有するアタッチメントと、
機体が不安定であるか否かを判定する制御装置と、を備える、
遠隔操作式作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、遠隔操作式作業機械及び遠隔操作システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ショベルの遠隔操作システムが知られている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－２０７２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
遠隔操作される作業機械（遠隔操作式作業機械）の機体の不安定さは、離れた場所で操作する遠隔操作者、又は、離れた場所で監視する管理者には分かり難い。
【0005】
そこで、作業機械を遠隔操作するときの安全性を高めることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本発明の実施形態に係る作業機械の遠隔操作システムは、遠隔操作される作業機械と、前記作業機械の機体の状態を検出する状態センサと、前記状態センサの出力に基づいて前記機体が不安定であるか否かを判定する制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
上述の実施形態に係る作業機械の遠隔操作システムは、作業機械を遠隔操作するときの安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ショベルの側面図である。
【図4】アーム油圧回路の一例を示す図である。
【図5A】空中動作時の後部浮き上がり現象の一例を示す図である。
【図5B】空中動作時の後部浮き上がり現象の一例を示す図である。
【図6】ブーム油圧回路の一例を示す図である。
【図7】掘削動作時の前部浮き上がり現象及び引き摺られ現象の一例を示す図である。
【図8】掘削動作時の後部浮き上がり現象及び引き摺られ現象の一例を示す図である。
【図9】遠隔操作支援処理の一例の流れ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】
【0009】
次に、添付図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。
【0010】
図１は、本発明の実施形態に係る作業機械の一例である掘削機としてのショベル１００を示している。ショベル１００の下部走行体１には、旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。
【0011】
ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントを構成している。ブーム４はブームシリンダ７により駆動され、アーム５はアームシリンダ８により駆動され、バケット６はバケットシリンダ９により駆動される。
【0012】
ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられ、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられ、バケットリンクにはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。上部旋回体３には、旋回角速度センサＳ５が取り付けられている。
【0013】
ブーム角度センサＳ１は、姿勢検出センサの１つであり、ブーム４の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７のストローク量を検出するストロークセンサであり、ブームシリンダ７のストローク量に基づいて上部旋回体３とブーム４とを連結するブームフートピン回りのブーム４の回動角度を導き出す。
【0014】
アーム角度センサＳ２は、姿勢検出センサの１つであり、アーム５の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は、アームシリンダ８のストローク量を検出するストロークセンサであり、アームシリンダ８のストローク量に基づいてブーム４とアーム５とを連結する連結ピン回りのアーム５の回動角度を導き出す。
【0015】
バケット角度センサＳ３は、姿勢検出センサの１つであり、バケット６の回動角度を検出するように構成されている。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は、バケットシリンダ９のストローク量を検出するストロークセンサであり、バケットシリンダ９のストローク量に基づいてアーム５とバケット６とを連結する連結ピン回りのバケット６の回動角度を導き出す。
【0016】
なお、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、ロータリエンコーダ、加速度センサ、ポテンショメータ（可変抵抗器）、傾斜センサ、又は、慣性計測装置等であってもよい。慣性計測装置は、例えば、加速度センサとジャイロセンサとの組み合わせで構成されていてもよい。
【0017】
機体姿勢センサＳ４は、機体、具体的には、上部旋回体３の姿勢状態を検出する。機体姿勢センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、上部旋回体３の前後方向及び左右方向の２軸回りの姿勢角度、つまり、傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。また、機体姿勢センサＳ４は、上部旋回体３の上下方向の姿勢角度、つまり、旋回軸２Ｘ回りの旋回角度を検出する。機体姿勢センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）及び旋回角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。
【0018】
旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出するように構成されている。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５は、旋回角速度に基づいて旋回角度を算出するように構成されていてもよい。旋回角速度センサＳ５は、ロータリエンコーダ等の他のセンサで構成されていてもよい。
【0019】
上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０、エンジン１１、測位装置１８、集音装置Ａ１、撮像装置Ｃ１、及び通信装置Ｔ１等が搭載されている。また、キャビン１０内には、コントローラ３０が搭載されている。また、キャビン１０内には、運転席及び操作装置等が設置されている。但し、ショベル１００は、キャビン１０が省略された無人ショベルであってもよい。
【0020】
エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、ディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。なお、ショベル１００の駆動源は、合成燃料を用いたエンジンであってもよく、水素エンジンであってもよく、電動モータであってもよい。また、ショベル１００は、駆動用バッテリ又は燃料電池等を搭載していてもよい。
【0021】
測位装置１８は、ショベル１００の位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置１８は、ＧＮＳＳコンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを測定できるように構成されている。
【0022】
集音装置Ａ１は、ショベル１００の周囲で発生する音を集めるように構成されている。本実施形態では、集音装置Ａ１は、上部旋回体３に取り付けられたマイクである。
【0023】
撮像装置Ｃ１は、ショベル１００の周囲を撮像するように構成されている。本実施形態では、撮像装置Ｃ１は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後カメラＣ１Ｂ、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前カメラＣ１Ｆ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラＣ１Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右カメラＣ１Ｒを含む。撮像装置Ｃ１は、キャビン１０内の所定位置に設置された全天球カメラであってもよい。所定位置は、例えば、キャビン１０内に設置された運転席に着座する操作者の目の位置に対応する位置である。
【0024】
通信装置Ｔ１は、ショベル１００の外部にある機器との通信を制御するように構成されている。本実施形態では、通信装置Ｔ１は、無線通信網を介し、通信装置Ｔ１とショベル１００の外部にある機器との間の無線通信を制御するように構成されている。
【0025】
コントローラ３０は、各種演算を実行する演算装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【0026】
また、バケット６には、クレーン作業用のフック８０が取り付けられる。フック８０は、基端が、アーム５とバケット６との間を連結するバケットピン６２に回動可能に連結される。これにより、フック８０は、掘削作業等のクレーン作業以外の作業が行われる場合、二本のバケットリンクＢＬの間に形成されるフック収納部５０に収納される。なお、図１では、二本のバケットリンクＢＬのうちの一本である右側のバケットリンクは、二本のバケットリンクＢＬのうちの別の一本である左側のバケットリンクに隠れて不可視となっている。
【0027】
また、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、ショベル１００には、バケット６とは異なる種類のエンドアタッチメント（例えば、破砕機若しくはリフティングマグネット等、バケット６と用途の異なるエンドアタッチメント、又は、大型バケット等、バケット６と用途以外の仕様が異なるエンドアタッチメント）が取り付けられてもよい。つまり、ショベル１００は、作業内容等に合わせて、適宜、エンドアタッチメントの種類を交換可能に構成されてよい。
【0028】
図２は、図１のショベル１００の駆動系の構成例を示すブロック図である。図２において、機械的動力伝達ラインは二重線、作動油ラインは太実線、パイロットラインは破線、電気制御ラインは点線でそれぞれ示されている。
【0029】
ショベル１００の駆動系は、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブユニット１７、コントローラ３０、及び電磁弁ユニット４５等で構成されている。エンジン１１は、エンジンコントロールユニット７４により駆動制御される。
【0030】
メインポンプ１４は、作動油ライン１６を介して作動油をコントロールバルブユニット１７に供給する。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。
【0031】
レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御するように構成されている。本実施形態では、レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出圧又はコントローラ３０からの制御信号等に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節するように構成されている。メインポンプ１４は、レギュレータ１３により１回転当たり吐出量（押し退け容積）が制御される。
【0032】
パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して各種油圧制御機器に作動油を供給するように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブユニット１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等を介して電磁弁ユニット４５等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。
【0033】
コントロールバルブユニット１７は、メインポンプ１４から受け入れた作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。本実施形態では、コントロールバルブユニット１７は、複数の油圧アクチュエータに対応する複数の制御弁（スプール弁）を含む。そして、コントロールバルブユニット１７は、１又は複数の油圧アクチュエータに対し、メインポンプ１４から吐出される作動油を選択的に供給できるように構成されている。油圧アクチュエータは、例えば、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左側走行油圧モータ１Ｌ、右側走行油圧モータ１Ｒ、及び旋回油圧モータ２Ａを含む。
【0034】
コントローラ３０は、通信装置Ｔ１を通じて受信する操作信号に基づき、電磁弁ユニット４５を制御するように構成されている。本実施形態では、操作信号は、遠隔操作室から送信されてくる。操作信号は、キャビン１０内に設けられた操作装置によって生成されてもよい。
【0035】
電磁弁ユニット４５は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブユニット１７内の各制御弁のパイロットポートとを繋ぐ各パイロットライン２５に配置された複数の電磁弁を含む。
【0036】
電磁弁ユニット４５は、コントロールバルブユニット１７内の各制御弁を構成する電磁スプール弁の組み合わせであってもよい。
【0037】
本実施形態では、コントローラ３０は、複数の電磁弁のそれぞれの開口面積を個別に制御することで、各制御弁のパイロットポートに作用するパイロット圧を制御することができる。そのため、コントローラ３０は、各油圧アクチュエータに流入する作動油の流量、及び、各油圧アクチュエータから流出する作動油の流量を制御することができ、ひいては、各油圧アクチュエータの動きを制御することができる。
【0038】
このようにして、コントローラ３０は、遠隔操作室等の外部からの操作信号に応じ、ブーム４の上げ下げ、アーム５の開閉、バケット６の開閉、上部旋回体３の旋回、及び下部走行体１の走行等を実現できる。
【0039】
ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂは、それぞれ、ブームシリンダ７に取り付けられ、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」）及びボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」）を検出する。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂによるブームロッド圧及びブームボトム圧に対応する検出信号は、それぞれ、コントローラ３０に取り込まれる。
【0040】
アームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂは、それぞれ、アームシリンダ８に取り付けられ、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」）、及びボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂによるアームロッド圧及びアームボトム圧に対応する検出信号は、それぞれ、コントローラ３０に取り込まれる。
【0041】
バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂは、それぞれ、バケットシリンダ９に取り付けられ、バケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」）及びボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」）を検出する。バケットロッド圧センサＳ９Ｒ及びバケットボトム圧センサＳ９Ｂによるバケットロッド圧及びバケットボトム圧に対応する検出信号は、それぞれ、コントローラ３０に取り込まれる。
【0042】
リリーフ弁Ｖ８Ｒは、コントローラ３０からの制御指令に応じて、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油を作動油タンクＴに排出し、収縮した状態のアームシリンダ８のロッド側油室の作動油の圧力を開放する。これにより、アームシリンダ８は、例えば、ロッドの先端で連結されているアーム５の自重によって伸長し、結果として、アーム５は、閉じ方向に動作（回動）する。
【0043】
例えば、図２に示すように、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室とコントロールバルブユニット１７との間の作動油ラインに設けられてよい。また、例えば、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室とコントロールバルブユニット１７内のアームシリンダ８に対応するアーム制御弁との間の作動油ラインのうちのコントロールバルブユニット１７に内蔵される部分に設けられてもよい。つまり、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、コントロールバルブユニット１７の内外問わず、アームシリンダ８に対応するアーム制御弁とアームシリンダ８のロッド側油室との間の作動油ラインに設けられてよい。
【0044】
なお、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アーム制御弁に内蔵されてもよい。この場合、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アーム制御弁におけるアームシリンダ８のロッド側油室と接続されるポートと連通する油路からコントロールバルブユニット１７内のセンタバイパス油路（メインポンプ１４の作動油を作動油タンクＴまで循環させる油路）に作動油を排出させる態様であってよい。リリーフ弁Ｖ８Ｂ、リリーフ弁Ｖ７Ｂ、及びリリーフ弁Ｖ７Ｒについても同様である。
【0045】
具体的には、リリーフ弁Ｖ８Ｂは、コントローラ３０からの制御指令に応じて、アームシリンダ８のボトム側油室の作動油を作動油タンクＴに排出し、収縮した状態のアームシリンダ８のボトム側油室の作動油の圧力を開放する。これにより、アームシリンダ８は、例えば、アーム５の自重によって収縮し、結果として、アーム５は、開き方向に動作（回動）する。
【0046】
リリーフ弁Ｖ７Ｂは、コントローラ３０からの制御指令に応じて、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を作動油タンクＴに排出し、収縮した状態のブームシリンダ７のボトム側油室の作動油の圧力を開放する。これにより、ブームシリンダ７は、例えば、ブーム４の自重によって収縮し、結果として、ブーム４は、下げ方向に動作（回動）する。
【0047】
リリーフ弁Ｖ７Ｒは、コントローラ３０からの制御指令に応じて、ブームシリンダ７のロッド側油室の作動油を作動油タンクＴに排出し、収縮した状態のブームシリンダ７のロッド側油室の作動油の圧力を開放する。これにより、ブームシリンダ７は、例えば、ブーム４を持ち上げようとする外力によって伸長し、結果として、ブーム４は、上げ方向に動作（回動）する。
【0048】
図３は、図１に示すショベルを含む遠隔操作システムＳＹＳの構成例を示す図である。エンジン１１は、図３に示すように、エンジンコントロールユニット７４に接続されている。エンジンコントロールユニット７４からは、エンジン１１の状態を示す各種データがコントローラ３０に送信される。コントローラ３０は、エンジン１１の状態を示す各種データをメモリに蓄積できるように構成されている。
【0049】
バッテリ７０は、ショベル１００に搭載されている各種電気負荷に電力を供給するように構成されている。オルタネータ１１ａ（発電機）、スタータ１１ｂ、コントローラ３０、及び電装品７２等は、バッテリ７０に蓄えられた電力で動作するように構成されている。スタータ１１ｂは、バッテリ７０に蓄えられた電力で駆動され、エンジン１１を始動させるように構成されている。また、バッテリ７０は、オルタネータ１１ａが発電した電力で充電されるように構成されている。
【0050】
水温センサ１１ｃは、エンジン冷却水の温度に関するデータをコントローラ３０に送信する。レギュレータ１３は、斜板傾転角に関するデータをコントローラ３０に送信する。吐出圧センサ１４ｂは、メインポンプ１４の吐出圧に関するデータをコントローラ３０に送信する。測位装置１８は、ショベル１００の位置に関するデータをコントローラ３０に送信する。
【0051】
メインポンプ１４が吸入する作動油が貯蔵された作動油タンクとメインポンプ１４との間の管路１４ｐには、油温センサ１４ｃが設けられている。油温センサ１４ｃは、管路１４ｐを流れる作動油の温度に関するデータをコントローラ３０に送信する。
【0052】
尿素水タンク２１に設けられた尿素水残量センサ２１ａは、尿素水の残量に関するデータをコントローラ３０に送信する。燃料タンク２２に設けられた燃料残量センサ２２ａは、燃料の残量に関するデータをコントローラ３０に送信する。
【0053】
通信装置Ｔ１は、無線通信を介し、遠隔操作室ＲＭに設置された通信装置Ｔ２との間で情報を送受信するように構成されている。本実施形態では、通信装置Ｔ１と通信装置Ｔ２とは、第５世代移動通信回線（５Ｇ回線）、ＬＴＥ回線、又は衛星回線等を介して情報を送受信するように構成されている。
【0054】
遠隔操作室ＲＭには、遠隔コントローラ４０、音出力装置Ａ２、室内撮像装置Ｃ２、表示装置Ｄ１、及び通信装置Ｔ２等が設置されている。また、遠隔操作室ＲＭには、ショベル１００を遠隔操作する操作者ＯＰが座る運転席ＤＳが設置されている。
【0055】
遠隔コントローラ４０は、各種演算を実行する演算装置である。本実施形態では、遠隔コントローラ４０は、コントローラ３０と同様、ＣＰＵ及びメモリを含むマイクロコンピュータで構成されている。そして、遠隔コントローラ４０の各種機能は、ＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することで実現される。
【0056】
音出力装置Ａ２は、音を出力するように構成されている。本実施形態では、音出力装置Ａ２は、スピーカであり、ショベル１００に取り付けられている集音装置Ａ１が集めた音を再生するように構成されている。
【0057】
室内撮像装置Ｃ２は、遠隔操作室ＲＭ内を撮像するように構成されている。本実施形態では、室内撮像装置Ｃ２は、遠隔操作室ＲＭの内部に設置されたカメラであり、運転席ＤＳに着座する操作者ＯＰを撮像するように構成されている。
【0058】
通信装置Ｔ２は、ショベル１００に取り付けられた通信装置Ｔ１との無線通信を制御するように構成されている。
【0059】
本実施形態では、運転席ＤＳは、通常のショベルのキャビン内に設置される運転席と同様の構造を有する。具体的には、運転席ＤＳの左側には左コンソールボックスが配置され、運転席ＤＳの右側には右コンソールボックスが配置されている。そして、左コンソールボックスの上面前端には左操作レバーが配置され、右コンソールボックスの上面前端には右操作レバーが配置されている。また、運転席ＤＳの前方には、走行レバー及び走行ペダルが配置されている。更に、右コンソールボックスの上面中央部には、エンジン回転数調整ダイヤル７５が配置されている。左操作レバー、右操作レバー、走行レバー、走行ペダル、及びエンジン回転数調整ダイヤル７５のそれぞれは、操作装置２６を構成している。
【0060】
エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン１１の回転数を調整するためのダイヤルであり、例えばエンジン回転数を４段階で切り換えできるように構成されている。
【0061】
具体的には、エンジン回転数調整ダイヤル７５はＳＰモード、Ｈモード、Ａモード、及びアイドリングモードの４段階でエンジン回転数の切り換えができるように構成されている。エンジン回転数調整ダイヤル７５は、エンジン回転数の設定に関するデータをコントローラ３０に送信する。
【0062】
ＳＰモードは、操作者ＯＰが作業量を優先させたい場合に選択される回転数モードであり、最も高いエンジン回転数を利用する。Ｈモードは、操作者ＯＰが作業量と燃費を両立させたい場合に選択される回転数モードであり、二番目に高いエンジン回転数を利用する。Ａモードは、操作者ＯＰが燃費を優先させながら低騒音でショベルを稼働させたい場合に選択される回転数モードであり、三番目に高いエンジン回転数を利用する。アイドリングモードは、操作者ＯＰがエンジンをアイドリング状態にしたい場合に選択される回転数モードであり、最も低いエンジン回転数を利用する。そして、エンジン１１は、エンジン回転数調整ダイヤル７５を介して選択された回転数モードのエンジン回転数で一定に回転数制御される。
【0063】
操作装置２６には、操作装置２６の操作内容を検出するための操作センサ２９が設置されている。操作センサ２９は、例えば、操作レバーの傾斜角度を検出する傾斜センサ、又は、操作レバーの揺動軸回りの揺動角度を検出する角度センサ等である。操作センサ２９は、圧力センサ、電流センサ、電圧センサ、又は距離センサ等の他のセンサで構成されていてもよい。操作センサ２９は、検出した操作装置２６の操作内容に関する情報を遠隔コントローラ４０に対して出力する。遠隔コントローラ４０は、受信した情報に基づいて操作信号を生成し、生成した操作信号をショベル１００に向けて送信する。操作センサ２９は、操作信号を生成するように構成されていてもよい。この場合、操作センサ２９は、遠隔コントローラ４０を経由せずに、操作信号を通信装置Ｔ２に出力してもよい。そして、コントローラ３０は、操作センサ２９からの情報に基づいて操作信号を生成してもよい。
【0064】
表示装置Ｄ１は、ショベル１００の周囲の状況に関する情報を表示するように構成されている。本実施形態では、表示装置Ｄ１は、縦３段、横３列の９つのモニタで構成されるマルチディスプレイであり、ショベル１００の前方、左方、及び右方の空間の様子を表示できるように構成されている。各モニタは、液晶モニタ又は有機ＥＬモニタ等である。但し、表示装置Ｄ１は、１又は複数の曲面モニタで構成されていてもよく、プロジェクタで構成されていてもよい。
【0065】
表示装置Ｄ１は、操作者ＯＰが着用可能な表示装置であってもよい。例えば、表示装置Ｄ１は、ヘッドマウントディスプレイであり、無線通信によって、遠隔コントローラ４０との間で情報を送受信できるように構成されていてもよい。ヘッドマウントディスプレイは、遠隔コントローラ４０に有線接続されていてもよい。ヘッドマウントディスプレイは、透過型ヘッドマウントディスプレイであってもよく、非透過型ヘッドマウントディスプレイであってもよい。ヘッドマウントディスプレイは、片眼型ヘッドマウントディスプレイであってもよく、両眼型ヘッドマウントディスプレイであってもよい。
【0066】
表示装置Ｄ１は、遠隔操作室ＲＭにいる操作者ＯＰがショベル１００の周囲を視認できるようにする画像を表示するように構成されている。すなわち、表示装置Ｄ１は、操作者が遠隔操作室ＲＭにいるにもかかわらず、あたかもショベル１００のキャビン１０内にいるかのように、ショベル１００の周囲の状況を確認することができるように、画像を表示する。
【0067】
入力装置４２は、運転席ＤＳに着座した操作者ＯＰから手が届く範囲に設けられ、操作者ＯＰによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号を遠隔コントローラ４０に出力する。入力装置４２は、例えば、各種情報画像を表示する表示装置Ｄ１に実装されるタッチパネル、操作装置２６に含まれるレバー装置のレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置Ｄ１の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、又はダイヤル等を含みうる。
【0068】
例えば、入力装置４２は、掘削作業等を行うための通常モードとフック８０を用いてクレーン作業を行うためのクレーンモードとの間でショベル１００の動作モードを操作者ＯＰ等が切り替えるための操作入力を受け付けるクレーンモードスイッチを含んでよい。このとき、通常モードは、操作装置２６を通じた操作者ＯＰの操作に対するアタッチメント（例えば、ブーム４）の動作速度が相対的に速いショベル１００の動作モードであり、クレーンモードは、操作装置２６を通じた操作者ＯＰの操作に対するアタッチメントの動作速度が相対的に遅いショベル１００の動作モードである。これにより、クレーン作業時において、例えば、操作者ＯＰによる操作に対するブーム４の動作が比較的緩慢になるため、ショベル１００は、吊荷を安定して吊り上げたり、移動させたりすることができる。遠隔コントローラ４０は、クレーンモードスイッチがオン操作されると、ショベル１００の動作モードを通常モードからクレーンモードに切り替え、クレーンモードスイッチがオフ操作されると、ショベル１００の動作モードをクレーンモードから通常モードに切り替える。
【0069】
なお、遠隔コントローラ４０は、クレーンモードにおいて、エンジン１１の目標回転数を通常モードの場合よりも低く設定する。これにより、遠隔コントローラ４０は、クレーンモードにおいて、アタッチメントの動作を通常モードよりも緩慢にすることができる。
【0070】
フック収納状態検出装置５１は、フック８０のアタッチメント（フック収納部５０）への収納状態を検出する。フック収納状態検出装置５１は、例えば、フック収納部５０内にフック８０が存在する場合、導通状態になり、フック収納部５０内にフック８０が存在しない場合に遮断状態となるスイッチである。図１は、フック収納部５０内にフック８０が存在しないときの状態（フック８０がフック収納部５０から引き出された状態）を示している。フック収納状態検出装置５１は、ケーブルを通じてコントローラ３０と接続され、コントローラ３０は、フック収納状態検出装置５１の導通／非導通によって、フック８０がフック収納部５０に収納されているか否かを判断できる。
【0071】
なお、コントローラ３０は、フック収納状態検出装置５１による検出情報に基づき、自動的に、クレーンモードと通常モードとの間でショベル１００の動作モードを切り替えてもよい。この場合、クレーンモードスイッチは、省略されてもよい。例えば、コントローラ３０は、フック収納状態検出装置５１が導通状態から遮断状態に切替わることにより、フック８０がフック収納部５０から取り出されたと判断すると、ショベル１００の動作モードを通常モードからクレーンモードに切り替えてよい。また、コントローラ３０は、フック収納状態検出装置５１が遮断状態から導通状態に切替わることにより、フック８０がフック収納部５０に戻されたと判断すると、ショベル１００の動作モードをクレーンモードから通常モードに切り替えてよい。
【0072】
【0073】
作動油保持回路９０Ａは、操作装置２６を通じてアーム５の閉じ方向の操作（以下、「アーム閉じ操作」）が行われていない場合に、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油の圧力を保持する。これにより、例えば、作動油保持回路９０Ａは、アームシリンダ８側を上流側としたときの下流側で作動油の漏れ等が発生した場合であっても、アーム５が閉じ方向に落下するような事態を防止できる。
【0074】
この場合、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室とコントロールバルブユニット１７内のアーム制御弁との間の作動油ライン上における作動油保持回路９０Ａよりもアーム制御弁側（アームシリンダ側を上流側としたときの下流側）に設けられてよい。具体的には、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、コントロールバルブユニット１７の外、つまり、作動油保持回路９０Ａとコントロールバルブユニット１７との間の作動油ラインに設けられてもよい。また、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アームシリンダ８のロッド側油室とコントロールバルブユニット１７内のアームシリンダ８に対応するアーム制御弁との間の作動油ラインのうちのコントロールバルブユニット１７に内蔵される部分に設けられてもよい。また、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、アーム制御弁に内蔵されてもよい。
【0075】
図４に示すように、作動油保持回路９０Ａは、コントロールバルブユニット１７とアームシリンダ８のロッド側油室との間を接続する作動油ラインに介設される。作動油保持回路９０Ａは、主に、保持弁９０ａと、スプール弁９０ｂとを含む。
【0076】
保持弁９０ａは、コントロールバルブユニット１７からアームシリンダ８のロッド側油室への作動油の流入を許容する。具体的には、保持弁９０ａは、操作装置２６に対するアーム５の開き方向の操作（以下、「アーム開き操作」）に対応して、油路９０１を通じてコントロールバルブユニット１７から供給される作動油を、油路９０３を通じてアームシリンダ８のロッド側油室に供給する。一方、保持弁９０ａは、アームシリンダ８のロッド側油室（油路９０３）から油路９０１への作動油の流出を遮断する。保持弁９０ａは、例えば、ポペット弁である。
【0077】
また、保持弁９０ａは、油路９０１から分岐する油路９０２の一端に接続され、油路９０２に配置されるスプール弁９０ｂを通じてアームシリンダ８のロッド側油室の作動油を下流の油路９０１（コントロールバルブユニット１７）に排出することができる。具体的には、保持弁９０ａは、油路９０２に設けられるスプール弁９０ｂが非連通状態（図中の左端のスプール位置）の場合、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油が作動油保持回路９０Ａの下流側（油路９０１）に排出されないように保持する。一方、保持弁９０ａは、スプール弁９０ｂが連通状態（図中の中央或いは右端のスプール位置）の場合、油路９０２を経由して、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油を作動油保持回路９０Ａの下流側に排出することができる。
【0078】
スプール弁９０ｂは、油路９０２に設けられ、保持弁９０ａによりその流れが遮断されるアームシリンダ８のロッド側油室の作動油を作動油保持回路９０Ａの下流（油路９０１）に迂回して排出させることができる。スプール弁９０ｂは、油路９０２を非連通にする第１のスプール位置（図中の左端のスプール位置）、油路９０２を絞って連通にする第２のスプール位置（図中の中央のスプール位置）、及び、油路９０２を全開で連通にする第３のスプール位置（図中の右端のスプール位置）を有する。このとき、第２のスプール位置において、スプール弁９０ｂは、パイロットポートに入力されるパイロット圧の大きさに応じて、その絞り度合いが変更される。
【0079】
スプール弁９０ｂは、パイロットポートにパイロット圧が入力されない場合、スプールが第１のスプール位置にあり、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油は、油路９０２を経由した作動油保持回路９０Ａの下流（油路９０１）に排出されない。一方、スプール弁９０ｂは、そのパイロットポートにパイロット圧が入力される場合、そのパイロット圧の大きさに応じて、スプールが第２の位置或いは第３の位置の何れかにある。具体的には、スプール弁９０ｂは、パイロットポートに作用するパイロット圧が大きくなるほど、第２の位置における絞り度合いが小さくなると共に、スプールが第２のスプール位置から第３のスプール位置に近づく。そして、スプール弁９０ｂは、パイロットポートに作用するパイロット圧がある程度大きくなると、スプールが第３のスプール位置になる。
【0080】
また、図示例では、スプール弁９０ｂにパイロット圧を入力するパイロット回路が設けられている。当該パイロット回路は、パイロットポンプ１５とアーム閉じ用リモコン弁２６Ａａと、電磁切換弁９２Ａと、シャトル弁９４とを含む。
【0081】
アーム閉じ用リモコン弁２６Ａａは、パイロットライン２５Ａを通じて、パイロットポンプ１５と接続される。アーム閉じ用リモコン弁２６Ａａは、操作装置２６のうちのアームシリンダ８を操作するレバー装置に含まれ、パイロットポンプ１５から供給される作動油を利用して、アーム５の閉じ操作に対応するパイロット圧をパイロットライン２７Ａに出力する。
【0082】
電磁切換弁９２Ａは、パイロットポンプ１５とアーム閉じ用リモコン弁２６Ａａとの間のパイロットライン２５Ａから分岐し、アーム閉じ用リモコン弁２６Ａａをバイパスしてシャトル弁９４の一方の入力ポートに接続されるパイロットライン２５Ｂに設けられる。電磁切換弁９２Ａは、パイロットライン２５Ｂの連通／非連通状態を切り換える。
【0083】
シャトル弁９４は、一方の入力ポートにパイロットライン２５Ｂの一端が接続され、他方の入力ポートには、アーム閉じ用リモコン弁２６Ａａの二次側のパイロットライン２７Ａの一端が接続される。シャトル弁９４は、二つの入力ポートのうちのパイロット圧が高い方をスプール弁９０ｂのパイロットポートに出力する。これにより、アーム閉じ操作が行われている場合、シャトル弁９４からスプール弁９０ｂのパイロットポートにパイロット圧が作用し、スプール弁９０ｂが連通状態になる。そのため、スプール弁９０ｂは、操作装置２６に対するアーム閉じ操作に対応して、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油を油路９０２経由で作動油保持回路９０Ａの下流（油路９０１）に排出することができる。つまり、スプール弁９０ｂは、操作装置２６に対するアーム閉じ操作と連動し、操作装置２６を通じてアーム閉じ操作が行われる場合に、保持弁９０ａによりその流れが遮断された作動油をアームシリンダ８のロッド側油室から油路９０２に排出する。また、シャトル弁９４は、操作装置２６を通じてアーム閉じ操作がされていない場合であっても、コントローラ３０による制御下で、電磁切換弁９２Ａからシャトル弁９４を経由してスプール弁９０ｂのパイロットポートにパイロット圧を作用させることができる。そのため、コントローラ３０は、電磁切換弁９２Ａを介して作動油保持回路９０Ａ（スプール弁９０ｂ）の作動油保持機能を解除し、操作装置２６（レバー装置）に対するアーム閉じ操作の有無に依らず、油路９０２を連通状態にして、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油を作動油保持回路９０Ａの下流（油路９０１）に排出させることができる。よって、コントローラ３０は、電磁切換弁９２Ａを介して作動油保持回路９０Ａの作動油保持機能を解除することにより、作動油保持回路９０Ａよりも下流側、つまり、コントロールバルブユニット１７側に配置されるリリーフ弁Ｖ８Ｒによるアームシリンダ８のロッド側油室の圧力の開放機能を有効にすることができる。そして、コントローラ３０は、リリーフ弁Ｖ８Ｒによるアームシリンダ８のロッド側油室の圧力の開放機能が有効な状態で、リリーフ弁Ｖ８Ｒに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｒにアームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。
【0084】
なお、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、作動油保持回路９０Ａの保持弁９０ａよりもアームシリンダ８側の作動油ラインに設けられてもよい。この場合、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、作動油保持回路９０Ａの作動油保持機能の解除の有無に依らず、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油を作動油タンクＴに排出させることができる。つまり、コントローラ３０は、作動油保持回路９０Ａの作動油保持機能を解除することなく、リリーフ弁Ｖ８Ｒに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｒにアームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。また、リリーフ弁Ｖ８Ｒの代わりに、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油をアームシリンダ８のボトム側油室に排出（供給）する制御弁（再生弁）が採用されてもよい。この場合、再生弁は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、全閉状態から制御指令の内容に対応する開度で開放される。これにより、アーム５の自重で、アームシリンダ８のロッド側油室の作動油が再生弁を通じてアームシリンダ８のボトム側油室に再生され、アーム５が下げ方向に動作する。
【0085】
次に、コントローラ３０の動きについて説明する。コントローラ３０は、ショベル１００の駆動制御を行うように構成されている。図示例では、コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性の補助記憶装置、及び、各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ３０は、例えば図２に示すように、ＲＯＭ又は不揮発性の補助記憶装置等に格納される一以上のプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、動的不安定状態判定部３０１と、安定化制御部３０２とを含む。
【0086】
なお、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。
【0087】
動的不安定状態判定部３０１は、ショベル１００の下部走行体１及び上部旋回体３を含む機体が動的に不安定な状態（以下、「動的不安定状態」とも称する）にあるか否かを判定する。機体の動的不安定状態は、アタッチメントの空中動作時において、ショベル１００の動作に応じて機体に作用する動的な外乱（例えば、アタッチメントの動作の反モーメントや下部走行体１の走行時に作用するモーメント等）に起因して、所定の不安定現象が発生する可能性が高い状態を表す。また、機体の動的不安定状態には、アタッチメントの空中動作時以外（例えば、アタッチメントの掘削動作時）において、ショベル１００の動作に応じて機体に作用する動的な外乱に起因して、所定の不安定現象が発生する可能性が高い状態を含んでもよい。
【0088】
例えば、図５Ａ及び図５Ｂは、所定の不安定現象の一例として、ショベル１００の機体（下部走行体１）の後部が浮き上がる不安定現象（以下、「後部浮き上がり現象」）の具体例を示す図である。具体的には、図５Ａは、ショベル１００がバケット６に土砂ＥＳを収容している（抱えている）状態を示す図であり、図５Ｂは、ショベル１００が図５Ａの状態からバケット６の開き動作を行い、バケット６に収容された土砂ＥＳを排出している状態を示す図である。
【0089】
図５Ａに示すように、アタッチメントが空中でバケット６に土砂ＥＳを抱えた状態で、操作者ＯＰの操作に応じて、バケット６が開き動作を行うと、その動的な外乱としての反モーメント（以下、「動的転倒モーメント」）がアタッチメントを通じて、上部旋回体３に作用する。
【0090】
当該動的転倒モーメントは、下部走行体１の前端部（本例では、左右一対のクローラのうちの一方の外端）の接地点を支点（以下、「転倒支点」）として、ショベル１００の機体を前方に転倒させる方向、つまり、下部走行体１の後部を浮き上がらせる方向に作用する。また、当該動的転倒モーメントは、バケット６の位置が転倒支点から離れるほど、つまり、バケット６の位置が機体（下部走行体１及び上部旋回体３）から離れるほど、大きくなる。また、当該動的転倒モーメントは、バケット６の収容物を含む重量が大きいほど、大きくなる。また、当該動的転倒モーメントは、バケット６の開き動作が速いほど（具体的には、加速度が大きいほど）、大きくなる。また、図５Ａに示すように、下部走行体１に対する上部旋回体３の向き、つまり、アタッチメントの延出方向が下部走行体１の進行方向とずれている場合、下部走行体１の接地点の前端が旋回中心に近づくため、相対的に、バケット６の位置が転倒支点から遠ざかり、当該動的転倒モーメントが大きくなる。
【0091】
そのため、バケット６の機体に対する位置関係、バケット６の収容物を含む重量、バケット６の開き動作の速度若しくは加速度、又は、上部旋回体３の下部走行体１に対する向き等の条件によっては、当該転倒モーメントが相対的に大きくなり、図５Ｂに示すように、ショベル１００の後部浮き上がり現象が発生する可能性が高い。
【0092】
また、例えば、ショベル１００が、ブーム４を下げつつアーム５を開く態様で、バケット６の土砂等を外部に排出させる場合もありうる。この場合についても、同様に、アタッチメントの当該動作に起因する動的転倒モーメントが機体に作用し、ショベル１００の後部浮き上がり現象が発生する可能性が高い。
【0093】
また、例えば、アタッチメントを進行方向に向けてショベル１００（下部走行体１）が走行している最中に、操作者ＯＰの操作によって、或いは、地面の凹凸等の影響でショベル１００の走行が妨げられて、下部走行体１が急減速してしまうような場合がありうる。この場合、ショベル１００の急減速に起因して機体及びアタッチメントに作用する慣性力に基づく転倒支点回りの動的転倒モーメントが機体に作用し、ショベル１００の後部浮き上がり現象が発生する可能性が高い。
【0094】
なお、"アタッチメントを進行方向に向けて"いる状態には、下部走行体１の進行方向とアタッチメントの向きとが完全に一致している状態だけでなく、下部走行体１の進行方向とアタッチメントの向きとの差異が比較的小さい状態も含まれる。以下の例示においても同様である。
【0095】
また、例えば、アタッチメントを進行方向に向けてショベル１００（下部走行体１）が走行している最中に、斜度が比較的大きい下り傾斜地に進入したり、比較的大きな窪みに下部走行体１の前部が落ちてしまったりすると、機体の前傾量が急に増加する場合がある。この場合、機体の前傾量の急増により、機体に下方への加速度（重力加速度）が生じ、直後に、地面に下部走行体１の前部が接地することで、機体（下部走行体１）に急減速が生じる。すると、この急減速に応じて、アタッチメントに作用する慣性力に基づく転倒支点回りの動的転倒モーメントが作用し、ショベルの後部浮き上がり現象が発生する可能性が高い。
【0096】
以下、上述のように、ショベル１００の動作に応じて、機体に作用する動的な外乱（動的転倒モーメント）に起因して所定の不安定現象が発生し易い状態を"動的不安定状態"と称する。
【0097】
例えば、動的不安定状態判定部３０１は、転倒支点（下部走行体１の前端部の接地点）回りに、ショベル１００の機体を前方に転倒させる転倒モーメントと、前方への転倒を抑制する抑制モーメントとを比較することで、ショベル１００の機体が動的不安定状態であるか否かを判定してよい。
【0098】
転倒モーメントには、アタッチメントの自重による静的な転倒モーメント（以下、「静的転倒モーメント」）と、ショベル１００の動作に伴う上述の動的転倒モーメントが含まれる。このうち、動的転倒モーメントは、アタッチメントの負荷状態、つまり、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９のそれぞれの推力、アタッチメントの姿勢状態及び動作状態、つまり、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれの支点回りの姿勢角度、角速度、角加速度等に依存する。一方、抑制モーメントは、ショベル１００の機体、つまり、下部走行体１及び上部旋回体３の自重や転倒支点とそれぞれの重心との間の距離等に依存する。
【0099】
よって、動的不安定状態判定部３０１は、負荷状態、姿勢状態、及び動作状態に関する検出情報、つまり、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体姿勢センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒ等の検出値に基づき、転倒モーメントを算出することができる。また、動的不安定状態判定部３０１は、ショベル１００の下部走行体１及び上部旋回体３の自重と、それぞれの重心と転倒支点との間の距離等から抑制モーメントを算出することができる。そして、動的不安定状態判定部３０１は、転倒モーメント及び抑制モーメントに関する所定の条件式（以下、「動的転倒抑制条件式」）で表される条件が満たされるか否かを判定してよい。これにより、動的不安定状態判定部３０１は、当該動的転倒抑制条件式を満足しない場合に、ショベル１００の機体が動的不安定状態にあると判定できる。
【0100】
また、例えば、動的不安定状態判定部３０１は、ショベル１００の動作に応じて、動的な不安定現象が発生し易い具体的な状況（動的不安定状態）を把握することにより、ショベル１００の機体が動的不安定状態にあるか否かを判定してもよい。
【0101】
具体的には、動的不安定状態判定部３０１は、アタッチメントがバケット６内の収容物の排出動作（例えば、図５Ａ及び図５Ｂ）に示すような土砂ＥＳの排土動作）を行う場合に、ショベル１００の機体が動的不安定状態にあると判定してよい。このとき、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、及びバケット角度センサＳ３の検出値から把握される現在のアタッチメントの姿勢状態や、直前のショベル１００の動作状態（例えば、バケット６に土砂等を収容したアタッチメントの姿勢状態で旋回動作が行われたか否か等）に基づき、アタッチメントがバケット６内の収容物の排出動作を行うか否かを判断してよい。
【0102】
また、動的不安定状態判定部３０１は、アタッチメントを進行方向に向けてショベル１００（下部走行体１）が走行している最中に、下部走行体１が急減速する場合に、ショベル１００の機体が動的不安定状態であると判定してよい。このとき、コントローラ３０は、旋回角速度センサＳ５により検出される上部旋回体３の旋回角度に基づき、アタッチメントの向きと下部走行体１の進行方向との一致度を判断してよい。また、コントローラ３０は、機体姿勢センサＳ４に含まれる加速度センサ等の検出値に基づき、下部走行体１の減速状態を判断してよい。
【0103】
また、動的不安定状態判定部３０１は、アタッチメントを進行方向に向けてショベル１００（下部走行体１）が走行している最中に、機体の傾斜量が急に増加する場合に、ショベル１００の機体が動的不安定状態であると判定してよい。このとき、コントローラ３０は、機体姿勢センサＳ４の検出情報に基づき、機体の傾斜量の増加状態を判断してよい。
【0104】
また、動的不安定状態判定部３０１は、アタッチメントを進行方向に向けてショベル１００（下部走行体１）が走行している最中に、機体の振動が大きくなった場合に、ショベル１００の機体が動的不安定状態であると判定してよい。このとき、コントローラ３０は、機体姿勢センサＳ４に含まれる加速度センサ等の検出値に基づき、機体の振動の大きさを判断してよい。
【0105】
安定化制御部３０２は、ショベル１００の機体に発生する不安定現象（例えば、上述の後部浮き上がり現象）の発生を抑制し、ショベル１００の機体を安定化させる制御（以下、「安定化制御」を行う。安定化制御の詳細は、後述する。
【0106】
安定化制御部３０２は、動的不安定状態判定部３０１により、ショベル１００の機体が動的不安定状態にあると判定された場合に、リリーフ弁Ｖ８Ｒ或いはリリーフ弁Ｖ８Ｒ及び電磁切換弁９２Ａに制御指令を出力し、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放する。
【0107】
これにより、例えば、安定化制御部３０２は、図５Ａの場合のように、アタッチメントがバケット６の開き動作による土砂ＥＳ等の収容物の排出動作を行う場合に、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。そのため、バケット６の開き動作による動的な外乱がアーム５からブーム４を介して機体に伝達される過程において、アームシリンダ８がアーム５の自重で、伸長方向、つまり、アーム５の閉じ方向に移動できるようになる。よって、バケット６の開き動作による動的な外乱がアームシリンダ８の伸長方向への移動によって、少なくともその一部が吸収され、動的な外乱が機体に対する動的転倒モーメントとして伝達されにくくなり、ショベル１００の動的な後部浮き上がり現象を抑制できる。
【0108】
また、例えば、安定化制御部３０２は、アタッチメントがブーム４の下げ動作とアーム５の開き動作によるバケット６の土砂等の収容物が排出動作を行う場合に、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。よって、同様に、ブーム４の下げ動作及びアーム５の開き動作による動的な外乱が機体に対する動的転倒モーメントとして伝達されにくくなり、ショベル１００の動的な後部浮き上がり現象を抑制できる。
【0109】
また、例えば、安定化制御部３０２は、アタッチメントを進行方向に向けて下部走行体１が走行している状態で、下部走行体が急減速した場合に、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。よって、下部走行体１の急減速に伴う転倒支点回りの動的転倒モーメントの少なくとも一部をアームシリンダ８の伸長方向への移動によって吸収させ、ショベル１００の動的な後部浮き上がり現象を抑制できる。
【0110】
また、例えば、安定化制御部３０２は、アタッチメントを進行方向に向けて下部走行体１が走行している状態で、機体の傾斜量が急に増加した場合に、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。よって、下部走行体１の急傾斜地への侵入や大きな窪みへの落ち込み等に応じて、アタッチメントが下方に急加速した後、急減速することでアタッチメントに作用する慣性力に基づく転倒支点回りの動的転倒モーメントの少なくとも一部をアームシリンダ８の伸長方向への移動によって吸収させ、ショベル１００の動的な後部浮き上がり現象を抑制できる。
【0111】
つまり、安定化制御部３０２は、動的不安定状態判定部３０１により、ショベル１００の機体が動的不安定状態にあると判定された場合に、オペレータの操作状態（操作の有無）に依らず、自動的或いは半自動的に、アーム５を閉じ方向に動作させる。具体的には、安定化制御部３０２は、当該ショベル１００の動作に応じて、ショベル１００の機体に作用する動的なモーメント（動的転倒モーメント）を抑制するように、換言すれば、動的転倒モーメントを打ち消すモーメントが発生するように、アーム５を閉じ方向に動作させる。これにより、安定化制御部３０２は、ショベル１００の動作に応じて機体に作用する動的転倒モーメントによる機体の不安定現象（後部浮き上がり現象）の発生を抑制することができる。
【0112】
なお、安定化制御部３０２は、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させる代わりに、オペレータの操作状態（操作の有無）に依らず、コントロールバルブユニット１７からアームシリンダ８のボトム側油室に作動油を供給させてもよい。つまり、安定化制御部３０２は、動的不安定状態判定部３０１により、ショベル１００の機体が動的不安定状態にあると判定された場合に、オペレータの操作状態（操作の有無）に依らず、積極的に、アームシリンダ８を伸長方向に移動させることにより、アーム５を閉じ方向に動作させてもよい。
【0113】
このように、本実施形態では、コントローラ３０は、ショベル１００の動作に応じて、アーム５を閉じ方向に動作させる。
【0114】
これにより、アタッチメントの空中動作時において、ショベル１００が機体に動的転倒モーメントを作用しうるような動作を行っても、アームシリンダ８の伸長方向、つまり、アーム５の閉じ方向に対応する移動によって、ショベル１００の動作に起因する動的な外乱（動的転倒モーメント）の少なくとも一部が吸収され、ショベル１００の機体に作用しにくくなる。よって、コントローラ３０は、アタッチメントの空中動作時に、ショベル１００の動作に応じて、ショベル１００の機体に発生しうる不安定現象を抑制することができる。
【0115】
なお、コントローラ３０は、後部浮き上がり現象以外の不安定現象を抑制してもよい。例えば、図５Ａに示すように、バケット６の収容物を外部に排出させるアタッチメントの動作が行われる場合、アタッチメントの動作に起因する動的な外乱によって、ショベル１００の機体に不安定現象としての振動が発生する場合がありうる。このような場合についても、アーム５を動作させることによって、ショベル１００（アタッチメント）の動作に起因する動的な外乱の少なくとも一部が吸収され、ショベル１００の機体の振動を抑制することができる。
【0116】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、当該ショベル１００の動作に応じて、ショベル１００の機体に作用しうる動的なモーメント（動的転倒モーメント）を抑制するように、アーム５を閉じ方向に動作させてよい。
【0117】
これにより、コントローラ３０は、具体的に、ショベル１００の動作に応じて、ショベル１００の機体に作用しうる動的な外乱に対応する形で、アタッチメントの空中動作時における機体に発生しうる不安定現象を抑制することができる。
【0118】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、アタッチメントがバケット６の収容物を排出させる動作を行う場合、アーム５を閉じ方向に動作させてよい。
【0119】
これにより、コントローラ３０は、動的なモーメント（動的転倒モーメント）が生じうる具体的な状況での不安定現象の発生や増大を抑制することができる。
【0120】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、アタッチメントを進行方向に向けて下部走行体１が走行している状態で、下部走行体１が急減速した場合、アーム５を閉じ方向に動作させてよい。
【0121】
これにより、コントローラ３０は、動的なモーメント（動的転倒モーメント）が生じうる具体的な状況での不安定現象の発生や増大を抑制することができる。
【0122】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、アタッチメントを進行方向に向けて下部走行体１が走行している状態で、機体の前傾量が急に増加した場合、アーム５を閉じ方向に動作させてよい。
【0123】
これにより、コントローラ３０は、動的なモーメント（動的転倒モーメント）が生じうる具体的な状況での不安定現象の発生や増大を抑制することができる。
【0124】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、ショベル１００の動作に応じて、リリーフ弁Ｖ８Ｒにアームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させて、自重でアーム５を閉じ方向に動作させてよい。
【0125】
これにより、コントローラ３０は、アーム５を自重で動作させることで、ショベル１００の動的不安定状態を解消させることができる。
【0126】
また、本実施形態では、コントローラ３０は、ショベル１００の動作に応じて、作動油保持回路９０Ａによるアームシリンダ８のロッド側油室の作動油の保持機能を解除することにより、リリーフ弁Ｖ８Ｒによるアームシリンダ８の作動油の圧力の開放機能を有効にしてよい。
【0127】
これにより、コントローラ３０は、リリーフ弁Ｖ８Ｒよりも上流側、つまり、アームシリンダ８側にアーム５の落下防止用の作動油保持回路９０Ａが設けられている場合であっても、リリーフ弁Ｖ８Ｒでアームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。よって、ショベル１００は、アーム５の落下防止機能（アームシリンダ８のロッド側油室の作動油保持機能）と、ショベル１００の機体の安定化制御に関する機能（アームシリンダ８の圧力の開放機能）とを両立させることができる。
【0128】
【0129】
作動油保持回路９０Ｂは、図４に示す作動油保持回路９０Ａと同様の構成を有する。作動油保持回路９０Ｂは、操作装置２６を通じてブーム４の下げ方向の操作（以下、「ブーム下げ操作」）が行われていない場合に、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油の圧力を保持する。これにより、例えば、作動油保持回路９０Ｂは、ブームシリンダ７側を上流側としたときの下流側で作動油の漏れ等が発生した場合であっても、ブーム４が下げ方向に落下するような事態を防止できる。
【0130】
この場合、リリーフ弁Ｖ７Ｂは、ブームシリンダ７のボトム側油室とコントロールバルブユニット１７内のブーム制御弁との間の作動油ライン上における作動油保持回路９０Ｂよりもブーム制御弁側（ブームシリンダ側を上流側としたときの下流側）に設けられてよい。具体的には、リリーフ弁Ｖ７Ｂは、コントロールバルブユニット１７の外、つまり、作動油保持回路９０Ｂとコントロールバルブユニット１７との間の作動油ラインに設けられてもよい。また、リリーフ弁Ｖ７Ｂは、ブームシリンダ７のボトム側油室とコントロールバルブユニット１７内のブームシリンダ７に対応するブーム制御弁との間の作動油ラインのうちのコントロールバルブユニット１７に内蔵される部分に設けられてもよい。また、リリーフ弁Ｖ７Ｂは、ブーム制御弁に内蔵されてもよい。
【0131】
図６に示すように、作動油保持回路９０Ｂは、コントロールバルブユニット１７とブームシリンダ７のボトム側油室との間を接続する作動油ラインに介設される。作動油保持回路９０Ｂは、主に、保持弁９０ａと、スプール弁９０ｂとを含む。
【0132】
保持弁９０ａは、コントロールバルブユニット１７からブームシリンダ７のボトム側油室への作動油の流入を許容する。具体的には、保持弁９０ａは、操作装置２６に対するブーム４の上げ方向の操作（以下、「ブーム上げ操作」）に対応して、油路９０１を通じてコントロールバルブユニット１７から供給される作動油を、油路９０３を通じてブームシリンダ７のボトム側油室に供給する。一方、保持弁９０ａは、ブームシリンダ７のボトム側油室（油路９０３）から油路９０１への作動油の流出を遮断する。保持弁９０ａは、例えば、ポペット弁である。
【0133】
また、保持弁９０ａは、油路９０１から分岐する油路９０２の一端に接続され、油路９０２に配置されるスプール弁９０ｂを通じてブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を下流の油路９０１（コントロールバルブユニット１７）に排出することができる。具体的には、保持弁９０ａは、油路９０２に設けられるスプール弁９０ｂが非連通状態（図中の左端のスプール位置）の場合、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油が作動油保持回路９０Ｂの下流側（油路９０１）に排出されないように保持する。一方、保持弁９０ａは、スプール弁９０ｂが連通状態（図中の中央或いは右端のスプール位置）の場合、油路９０２を経由して、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を作動油保持回路９０Ｂの下流側に排出することができる。
【0134】
スプール弁９０ｂは、油路９０２に設けられ、保持弁９０ａによりその流れが遮断されるブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を作動油保持回路９０Ｂの下流（油路９０１）に迂回して排出させることができる。スプール弁９０ｂは、油路９０２を非連通にする第１のスプール位置（図中の左端のスプール位置）、油路９０２を絞って連通にする第２のスプール位置（図中の中央のスプール位置）、及び、油路９０２を全開で連通にする第３のスプール位置（図中の右端のスプール位置）を有する。このとき、第２のスプール位置において、スプール弁９０ｂは、パイロットポートに入力されるパイロット圧の大きさに応じて、その絞り度合いが変更される。
【0135】
スプール弁９０ｂは、パイロットポートにパイロット圧が入力されない場合、スプールが第１のスプール位置にあり、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油は、油路９０２を経由した作動油保持回路９０Ｂの下流（油路９０１）に排出されない。一方、スプール弁９０ｂは、そのパイロットポートにパイロット圧が入力される場合、そのパイロット圧の大きさに応じて、スプールが第２の位置或いは第３の位置の何れかにある。具体的には、スプール弁９０ｂは、パイロットポートに作用するパイロット圧が大きくなるほど、第２の位置における絞り度合いが小さくなると共に、スプールが第２のスプール位置から第３のスプール位置に近づく。そして、スプール弁９０ｂは、パイロットポートに作用するパイロット圧がある程度大きくなると、スプールが第３のスプール位置になる。
【0136】
また、図示例では、スプール弁９０ｂにパイロット圧を入力するパイロット回路が設けられている。当該パイロット回路は、パイロットポンプ１５とブーム上げ用リモコン弁２６Ｂａと、電磁切換弁９２Ｂと、シャトル弁９４とを含む。
【0137】
ブーム上げ用リモコン弁２６Ｂａは、パイロットライン２５Ａを通じて、パイロットポンプ１５と接続される。ブーム上げ用リモコン弁２６Ｂａは、操作装置２６のうちのブームシリンダ７を操作するレバー装置に含まれ、パイロットポンプ１５から供給される作動油を利用して、ブーム４の下げ操作に対応するパイロット圧をパイロットライン２７Ａに出力する。
【0138】
電磁切換弁９２Ｂは、パイロットポンプ１５とブーム上げ用リモコン弁２６Ｂａとの間のパイロットライン２５Ａから分岐し、ブーム上げ用リモコン弁２６Ｂａをバイパスしてシャトル弁９４の一方の入力ポートに接続されるパイロットライン２５Ｂに設けられる。電磁切換弁９２Ｂは、パイロットライン２５Ｂの連通／非連通状態を切り換える。
【0139】
シャトル弁９４は、一方の入力ポートにパイロットライン２５Ｂの一端が接続され、他方の入力ポートには、ブーム上げ用リモコン弁２６Ｂａの二次側のパイロットライン２７Ａの一端が接続される。シャトル弁９４は、二つの入力ポートのうちのパイロット圧が高い方をスプール弁９０ｂのパイロットポートに出力する。これにより、ブーム下げ操作がされている場合、シャトル弁９４からスプール弁９０ｂのパイロットポートにパイロット圧が作用し、スプール弁９０ｂが連通状態になる。そのため、スプール弁９０ｂは、操作装置２６に対するブーム下げ操作に対応して、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を油路９０２経由で作動油保持回路９０Ｂの下流（油路９０１）に排出することができる。つまり、スプール弁９０ｂは、操作装置２６に対するブーム下げ操作と連動し、操作装置２６を通じてブーム下げ操作が行われる場合に、保持弁９０ａによりその流れが遮断された作動油をブームシリンダ７のボトム側油室から油路９０２に排出する。また、シャトル弁９４は、操作装置２６を通じてブーム下げ操作がされていない場合であっても、コントローラ３０による制御下で、電磁切換弁９２Ｂからシャトル弁９４を経由してスプール弁９０ｂのパイロットポートにパイロット圧を作用させることができる。そのため、コントローラ３０は、電磁切換弁９２Ｂを介して作動油保持回路９０Ｂ（スプール弁９０ｂ）の作動油保持機能を解除し、操作装置２６（レバー装置）に対するブーム下げ操作の有無に依らず、油路９０２を連通状態にして、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を作動油保持回路９０Ｂの下流（油路９０１）に排出させることができる。よって、コントローラ３０は、電磁切換弁９２Ｂを介して作動油保持回路９０Ｂの作動油保持機能を解除することにより、作動油保持回路９０Ｂよりも下流側、つまり、コントロールバルブユニット１７側に配置されるリリーフ弁Ｖ８Ｒによるブームシリンダ７のボトム側油室の圧力の開放機能を有効にすることができる。そして、コントローラ３０は、リリーフ弁Ｖ８Ｒによるブームシリンダ７のボトム側油室の圧力の開放機能が有効な状態で、リリーフ弁Ｖ８Ｒに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｒにブームシリンダ７のボトム側油室の圧力を開放させることができる。
【0140】
なお、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、作動油保持回路９０Ｂの保持弁９０ａよりもブームシリンダ７側の作動油ラインに設けられてもよい。この場合、リリーフ弁Ｖ８Ｒは、作動油保持回路９０Ｂの作動油保持機能の解除の有無に依らず、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油を作動油タンクＴに排出させることができる。つまり、コントローラ３０は、作動油保持回路９０Ｂの作動油保持機能を解除することなく、リリーフ弁Ｖ８Ｒに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｒにブームシリンダ７のボトム側油室の圧力を開放させることができる。また、リリーフ弁Ｖ８Ｒの代わりに、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油をブームシリンダ７のボトム側油室に排出（供給）する制御弁（再生弁）が採用されてもよい。この場合、再生弁は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、全閉状態から制御指令の内容に対応する開度で開放される。これにより、ブーム４の自重で、ブームシリンダ７のボトム側油室の作動油が再生弁を通じてブームシリンダ７のボトム側油室に再生され、ブーム４が下げ方向に動作する。
【0141】
次に、図７を参照し、ショベル１００の不安定現象の別の例について説明する。図７は、ショベル１００の不安定現象の別の一例である、ショベル１００の機体（下部走行体１）の前部が浮き上がる現象（以下、「前部浮き上がり現象」）の一例を示す図である。具体的には、図７は、掘削が行われる際にショベル１００に作用する力の関係を示す概略図である。また、図７は、ショベル１００の機体（下部走行体１）の前部が浮き上がるときの回転中心ＲＣ周りの機体の回転方向を矢印ＡＲ１で示している。
【0142】
図７において、点Ｐ１は、上部旋回体３とブーム４との連結点を示し、点Ｐ２は、上部旋回体３とブームシリンダ７のシリンダとの連結点を示す。また、点Ｐ３は、ブームシリンダ７のロッド７Ｃとブーム４との連結点を示し、点Ｐ４は、ブーム４とアームシリンダ８のシリンダとの連結点を示す。また、点Ｐ５は、アームシリンダ８のロッド８Ｃとアーム５との連結点を示し、点Ｐ６は、ブーム４とアーム５との連結点を示す。また、点Ｐ７は、アーム５とバケット６との連結点を示し、点Ｐ８は、バケット６の先端を示す。なお、図７は、明瞭化のため、バケットシリンダ９の図示を省略している。
【0143】
また、図７は、点Ｐ１及び点Ｐ３を結ぶ直線と水平線との間の角度をブーム角度θ１とし、点Ｐ３及び点Ｐ６を結ぶ直線と点Ｐ６及び点Ｐ７を結ぶ直線との間の角度をアーム角度θ２とし、点Ｐ６及び点Ｐ７を結ぶ直線と点Ｐ７及び点Ｐ８を結ぶ直線との間の角度をバケット角度θ３として示す。
【0144】
更に、図７において、距離Ｄ１は、機体の浮き上がりが発生するときの転倒支点である回転中心ＲＣとショベルの重心ＧＣとの間の水平距離、すなわち、ショベルの質量Ｍ及び重力加速度ｇの積である重力Ｍ・ｇの作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ１と重力Ｍ・ｇの大きさとの積は、回転中心ＲＣ周りの第１の力のモーメントの大きさを表す。なお、記号「・」は「×」（乗算記号）を表す。
【0145】
また、図７において、距離Ｄ２は、回転中心ＲＣと点Ｐ８との間の水平距離、すなわち、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１の作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ２と鉛直成分ＦＲ１の大きさとの積は、回転中心ＲＣ周りの第２の力のモーメントの大きさを表す。なお、掘削反力ＦＲは、鉛直軸に対して掘削角度θを形成し、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１は、ＦＲ１＝ＦＲ・ｃｏｓθで表される。また、掘削角度θは、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に基づいて算出される。
【0146】
また、図７において、距離Ｄ３は、点Ｐ２及び点Ｐ３を結ぶ直線と回転中心ＲＣとの間の距離、すなわち、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢの作用線と回転中心ＲＣとの間の距離を示す。そして、距離Ｄ３と力ＦＢの大きさとの積は、回転中心ＲＣ周りの第３の力のモーメントの大きさを表す。
【0147】
また、図７において、距離Ｄ４は、掘削反力ＦＲの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ４と掘削反力ＦＲの大きさとの積は、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさを表す。
【0148】
また、図７において、距離Ｄ５は、点Ｐ４及び点Ｐ５を結ぶ直線と点Ｐ６との間の距離、すなわち、アーム５を閉じるアーム推力ＦＡの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ５とアーム推力ＦＡの大きさとの積は、点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさを表す。
【0149】
ここで、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が回転中心ＲＣ周りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントの大きさと、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢが回転中心ＲＣ周りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントの大きさとを置き換え可能であると仮定する。この場合、回転中心ＲＣ周りの第２の力のモーメントの大きさと回転中心ＲＣ周りの第３の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（１）式で表される。
ＦＲ１・Ｄ２＝ＦＲ・ｃｏｓθ・Ｄ２＝ＦＢ・Ｄ３・・・（１）
また、アーム推力ＦＡが点Ｐ６周りにアーム５を閉じようとする力のモーメントの大きさと、掘削反力ＦＲが点Ｐ６周りにアーム５を開こうとする力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさと点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（２）式及び（２）'式で表される。なお、記号「／」は「÷」（除算記号）を表す。
ＦＡ・Ｄ５＝ＦＲ・Ｄ４・・・（２）
ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４・・・（２）'
また、（１）式及び（２）式より、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、以下の（３）式で表される。
ＦＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ｄ３・Ｄ４）・・・（３）
更に、図７のＸ－Ｘ断面図で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒに面するピストンの環状受圧面積を面積ＡＢとし、ロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を圧力ＰＢとすると、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、ＦＢ＝ＰＢ・ＡＢで表される。したがって、（３）式は、以下の（４）式及び（４）'式で表される。
ＰＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（ＡＢ・Ｄ３・Ｄ４）・・・（４）
ＦＡ＝ＰＢ・ＡＢ・Ｄ３・Ｄ４／（Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ）・・・（４）'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢを力ＦＢＭＡＸとすると、重力Ｍ・ｇが機体を浮き上がらせないようにする回転中心ＲＣ周りの第１の力のモーメントの大きさと、力ＦＢＭＡＸが機体を浮き上がらせようとする回転中心ＲＣ周りの第３の力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、それら２つの力のモーメントの大きさの関係は以下の（５）式で表される。
Ｍ・ｇ・Ｄ１＝ＦＢＭＡＸ・Ｄ３・・・（５）
また、このときのブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第１許容最大圧力」とする。）ＰＢＭＡＸとすると、第１許容最大圧力ＰＢＭＡＸは、以下の（６）式で表される。
ＰＢＭＡＸ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（ＡＢ・Ｄ３）・・・（６）
また、距離Ｄ１は定数であり、距離Ｄ２～Ｄ５は、掘削角度θと同様、掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まる値である。具体的には、距離Ｄ２は、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ３は、ブーム角度θ１に応じて決まり、距離Ｄ４は、バケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ５は、アーム角度θ２に応じて決まる。
ＦＲ１・Ｄ２＝ＦＲ・ｃｏｓθ・Ｄ２＝ＦＢ・Ｄ３・・・（１）
また、アーム推力ＦＡが点Ｐ６周りにアーム５を閉じようとする力のモーメントの大きさと、掘削反力ＦＲが点Ｐ６周りにアーム５を開こうとする力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさと点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（２）式及び（２）'式で表される。なお、記号「／」は「÷」（除算記号）を表す。
ＦＡ・Ｄ５＝ＦＲ・Ｄ４・・・（２）
ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４・・・（２）'
また、（１）式及び（２）式より、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、以下の（３）式で表される。
ＦＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ｄ３・Ｄ４）・・・（３）
更に、図７のＸ－Ｘ断面図で示すように、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒに面するピストンの環状受圧面積を面積ＡＢとし、ロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を圧力ＰＢとすると、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢは、ＦＢ＝ＰＢ・ＡＢで表される。したがって、（３）式は、以下の（４）式及び（４）'式で表される。
ＰＢ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（ＡＢ・Ｄ３・Ｄ４）・・・（４）
ＦＡ＝ＰＢ・ＡＢ・Ｄ３・Ｄ４／（Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ）・・・（４）'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを引っ張り出そうとする力ＦＢを力ＦＢＭＡＸとすると、重力Ｍ・ｇが機体を浮き上がらせないようにする回転中心ＲＣ周りの第１の力のモーメントの大きさと、力ＦＢＭＡＸが機体を浮き上がらせようとする回転中心ＲＣ周りの第３の力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、それら２つの力のモーメントの大きさの関係は以下の（５）式で表される。
Ｍ・ｇ・Ｄ１＝ＦＢＭＡＸ・Ｄ３・・・（５）
また、このときのブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第１許容最大圧力」とする。）ＰＢＭＡＸとすると、第１許容最大圧力ＰＢＭＡＸは、以下の（６）式で表される。
ＰＢＭＡＸ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（ＡＢ・Ｄ３）・・・（６）
また、距離Ｄ１は定数であり、距離Ｄ２～Ｄ５は、掘削角度θと同様、掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まる値である。具体的には、距離Ｄ２は、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ３は、ブーム角度θ１に応じて決まり、距離Ｄ４は、バケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ５は、アーム角度θ２に応じて決まる。
【0150】
その結果、コントローラ３０は、ブーム角度θ１と（６）式とを用いて第１許容最大圧力ＰＢＭＡＸを算出することができる。
【0151】
また、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のロッド側油室７Ｒにおける圧力ＰＢを第１許容最大圧力ＰＢＭＡＸ以下の所定圧力に維持することによってショベルの機体の浮き上がりを防止することができる。具体的には、コントローラ３０は、圧力ＰＢが所定圧力に達した場合に、ロッド側油室７Ｒからタンクに流出する作動油の流量を増大させ、圧力ＰＢを低下させる。圧力ＰＢの低下は、（４）'式が示すように、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、更には、（２）'式が示すように、掘削反力ＦＲの低下、ひいてはその鉛直成分ＦＲ１の低下をもたらすためである。
【0152】
また、回転中心ＲＣの位置は、例えば、旋回角速度センサＳ５の出力に基づいて決定される。例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの後端が回転中心ＲＣとなり、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が１８０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの前端が回転中心ＲＣとなる。また、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が９０度又は２７０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの側端が回転中心ＲＣとなる。
【0153】
次に、ショベル１００の不安定現象の更に別の一例である、ショベル１００の機体（下部走行体１）が掘削作業中に掘削地点のほうに引き摺られる現象（以下、「引き摺られ現象」）について説明する。なお、図７は、ショベル１００の機体（下部走行体１）が引き摺られるときの機体の移動方向を矢印ＡＲ２で示している。
【0154】
掘削作業中に機体を水平方向に動かそうとする力の関係は、以下の（７）式で表される。
μ・Ｎ≧ＦＲ２・・・（７）
なお、静止摩擦係数μは、ショベルの接地面の静止摩擦係数を表し、垂直抗力Ｎは、ショベルの重力Ｍ・ｇに対する垂直抗力を表し、力ＦＲ２は、ショベルを掘削地点のほうに引き摺ろうとする掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２を表す。また、摩擦力μ・Ｎは、ショベルを静止させようとする最大静止摩擦力を表し、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が最大静止摩擦力μ・Ｎを上回ると、ショベルは、掘削地点のほうに引き摺られる。なお、静止摩擦係数μは、ＲＯＭ等に予め記憶される値であってもよく、各種情報に基づいて動的に算出されるものであってもよい。本実施例では、静止摩擦係数μは、入力装置（図示せず。）を介して操作者が選択する予め記憶された値である。操作者は、接地面の状態に応じて複数レベルの摩擦状態（静止摩擦係数）から所望の摩擦状態（静止摩擦係数）を選択する。
μ・Ｎ≧ＦＲ２・・・（７）
なお、静止摩擦係数μは、ショベルの接地面の静止摩擦係数を表し、垂直抗力Ｎは、ショベルの重力Ｍ・ｇに対する垂直抗力を表し、力ＦＲ２は、ショベルを掘削地点のほうに引き摺ろうとする掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２を表す。また、摩擦力μ・Ｎは、ショベルを静止させようとする最大静止摩擦力を表し、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が最大静止摩擦力μ・Ｎを上回ると、ショベルは、掘削地点のほうに引き摺られる。なお、静止摩擦係数μは、ＲＯＭ等に予め記憶される値であってもよく、各種情報に基づいて動的に算出されるものであってもよい。本実施例では、静止摩擦係数μは、入力装置（図示せず。）を介して操作者が選択する予め記憶された値である。操作者は、接地面の状態に応じて複数レベルの摩擦状態（静止摩擦係数）から所望の摩擦状態（静止摩擦係数）を選択する。
【0155】
ここで、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２は、ＦＲ２＝ＦＲ・ｓｉｎθで表され、また、（２）'式より、掘削反力ＦＲは、ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４で表されるため、（７）式は、以下の（８）式で表される。
μ・Ｍ・ｇ≧ＦＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ／Ｄ４・・・（８）
また、図７のＹ－Ｙ断面図で示すように、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂに面するピストンの円状受圧面積を面積ＡＡとし、ボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力を圧力ＰＡとすると、アーム推力ＦＡは、ＦＡ＝ＰＡ・ＡＡで表される。そのため、（８）式は、以下の（９）式で表される。
ＰＡ≦μ・Ｍ・ｇ・Ｄ４／（ＡＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ）・・・（９）
ここで、（９）式の右辺と左辺が等しいときのアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力ＰＡは、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを回避可能な許容最大圧力、すなわち、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第２許容最大圧力」とする。）ＰＡＭＡＸに相当する。
μ・Ｍ・ｇ≧ＦＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ／Ｄ４・・・（８）
また、図７のＹ－Ｙ断面図で示すように、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂに面するピストンの円状受圧面積を面積ＡＡとし、ボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力を圧力ＰＡとすると、アーム推力ＦＡは、ＦＡ＝ＰＡ・ＡＡで表される。そのため、（８）式は、以下の（９）式で表される。
ＰＡ≦μ・Ｍ・ｇ・Ｄ４／（ＡＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ）・・・（９）
ここで、（９）式の右辺と左辺が等しいときのアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力ＰＡは、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを回避可能な許容最大圧力、すなわち、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第２許容最大圧力」とする。）ＰＡＭＡＸに相当する。
【0156】
以上の関係より、コントローラ３０は、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３と、（９）式とを用いて第２許容最大圧力ＰＡＭＡＸを算出することができる。
【0157】
また、コントローラ３０は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける圧力ＰＡを第２許容最大圧力ＰＡＭＡＸ以下の所定圧力に維持することによってショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止することができる。具体的には、コントローラ３０は、圧力ＰＡが所定圧力に達した場合に、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量を減少させ、圧力ＰＡを低下させる。圧力ＰＡの低下は、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、更には、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２の低下をもたらすためである。
【0158】
次に、図８を参照し、ショベル１００の不安定現象の更に別の例について説明する。図８は、ショベル１００の不安定現象の更に別の一例である、ショベル１００の機体（下部走行体１）の後部が浮き上がる現象（以下、「後部浮き上がり現象」）の一例を示す図であり、図７に対応している。具体的には、図８は、図７と同様に、掘削が行われる際にショベル１００に作用する力の関係を示す概略図である。また、図８は、ショベル１００の機体（下部走行体１）の後部が浮き上がるときの回転中心ＲＣ１周りの機体の回転方向を矢印ＡＲ３で示している。
【0159】
図８において、点Ｐ１は、上部旋回体３とブーム４との連結点を示し、点Ｐ２は、上部旋回体３とブームシリンダ７のシリンダとの連結点を示す。また、点Ｐ３は、ブームシリンダ７のロッド７Ｃとブーム４との連結点を示し、点Ｐ４は、ブーム４とアームシリンダ８のシリンダとの連結点を示す。また、点Ｐ５は、アームシリンダ８のロッド８Ｃとアーム５との連結点を示し、点Ｐ６は、ブーム４とアーム５との連結点を示す。また、点Ｐ７は、アーム５とバケット６との連結点を示し、点Ｐ８は、バケット６の先端を示す。なお、図８は、明瞭化のため、バケットシリンダ９の図示を省略している。
【0160】
また、図８は、点Ｐ１及び点Ｐ３を結ぶ直線と水平線との間の角度をブーム角度θ１とし、点Ｐ３及び点Ｐ６を結ぶ直線と点Ｐ６及び点Ｐ７を結ぶ直線との間の角度をアーム角度θ２とし、点Ｐ６及び点Ｐ７を結ぶ直線と点Ｐ７及び点Ｐ８を結ぶ直線との間の角度をバケット角度θ３として示す。
【0161】
更に、図８において、距離Ｄ１は、機体の浮き上がりが発生するときの転倒支点である回転中心ＲＣ１とショベルの重心ＧＣとの間の水平距離、すなわち、ショベルの質量Ｍ及び重力加速度ｇの積である重力Ｍ・ｇの作用線と回転中心ＲＣ１との間の距離を示す。そして、距離Ｄ１と重力Ｍ・ｇの大きさとの積は、回転中心ＲＣ１周りの第１の力のモーメントの大きさを表す。なお、記号「・」は「×」（乗算記号）を表す。
【0162】
また、図８において、距離Ｄ２は、回転中心ＲＣ１と点Ｐ８との間の水平距離、すなわち、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１の作用線と回転中心ＲＣ１との間の距離を示す。そして、距離Ｄ２と鉛直成分ＦＲ１の大きさとの積は、回転中心ＲＣ１周りの第２の力のモーメントの大きさを表す。なお、掘削反力ＦＲは、鉛直軸に対して掘削角度θを形成し、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１は、ＦＲ１＝ＦＲ・ｃｏｓθで表される。また、掘削角度θは、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に基づいて算出される。
【0163】
また、図８において、距離Ｄ３は、点Ｐ２及び点Ｐ３を結ぶ直線と回転中心ＲＣ１との間の距離、すなわち、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣの作用線と回転中心ＲＣ１との間の距離を示す。そして、距離Ｄ３と力ＦＣの大きさとの積は、回転中心ＲＣ１周りの第３の力のモーメントの大きさを表す。
【0164】
また、図８において、距離Ｄ４は、掘削反力ＦＲの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ４と掘削反力ＦＲの大きさとの積は、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさを表す。
【0165】
また、図８において、距離Ｄ５は、点Ｐ４及び点Ｐ５を結ぶ直線と点Ｐ６との間の距離、すなわち、アーム５を閉じるアーム推力ＦＡの作用線と点Ｐ６との間の距離を示す。そして、距離Ｄ５とアーム推力ＦＡの大きさとの積は、点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさを表す。
【0166】
ここで、掘削反力ＦＲの鉛直成分ＦＲ１が回転中心ＲＣ１周りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントの大きさと、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣが回転中心ＲＣ１周りにショベルを浮き上がらせようとする力のモーメントの大きさとを置き換え可能であると仮定する。この場合、回転中心ＲＣ１周りの第２の力のモーメントの大きさと回転中心ＲＣ１周りの第３の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（１１）式で表される。
ＦＲ１・Ｄ２＝ＦＲ・ｃｏｓθ・Ｄ２＝ＦＣ・Ｄ３・・・（１１）
また、アーム推力ＦＡが点Ｐ６周りにアーム５を閉じようとする力のモーメントの大きさと、掘削反力ＦＲが点Ｐ６周りにアーム５を開こうとする力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさと点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（１２）式及び（１２）'式で表される。なお、記号「／」は「÷」（除算記号）を表す。
ＦＡ・Ｄ５＝ＦＲ・Ｄ４・・・（１２）
ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４・・・（１２）'
また、（１１）式及び（１２）式より、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣは、以下の（１３）式で表される。
ＦＣ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ｄ３・Ｄ４）・・・（１３）
更に、図８のＸ－Ｘ断面図で示すように、ブームシリンダ７のボトム側油室７Ｂに面するピストンの環状受圧面積を面積ＡＣとし、ボトム側油室７Ｂにおける作動油の圧力を圧力ＰＣとすると、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣは、ＦＣ＝ＰＣ・ＡＣで表される。したがって、（１３）式は、以下の（１４）式及び（１４）'式で表される。
ＰＣ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（ＡＣ・Ｄ３・Ｄ４）・・・（１４）
ＦＡ＝ＰＣ・ＡＣ・Ｄ３・Ｄ４／（Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ）・・・（１４）'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣを力ＦＣＭＡＸとすると、重力Ｍ・ｇが機体を浮き上がらせないようにする回転中心ＲＣ１周りの第１の力のモーメントの大きさと、力ＦＣＭＡＸが機体を浮き上がらせようとする回転中心ＲＣ１周りの第３の力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、それら２つの力のモーメントの大きさの関係は以下の（１５）式で表される。
Ｍ・ｇ・Ｄ１＝ＦＣＭＡＸ・Ｄ３・・・（１５）
また、このときのブームシリンダ７のボトム側油室７Ｂにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第１許容最大圧力」とする。）ＰＣＭＡＸとすると、第１許容最大圧力ＰＣＭＡＸは、以下の（１６）式で表される。
ＰＣＭＡＸ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（ＡＣ・Ｄ３）・・・（１６）
また、距離Ｄ１は定数であり、距離Ｄ２～Ｄ５は、掘削角度θと同様、掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まる値である。具体的には、距離Ｄ２は、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ３は、ブーム角度θ１に応じて決まり、距離Ｄ４は、バケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ５は、アーム角度θ２に応じて決まる。
ＦＲ１・Ｄ２＝ＦＲ・ｃｏｓθ・Ｄ２＝ＦＣ・Ｄ３・・・（１１）
また、アーム推力ＦＡが点Ｐ６周りにアーム５を閉じようとする力のモーメントの大きさと、掘削反力ＦＲが点Ｐ６周りにアーム５を開こうとする力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、点Ｐ６周りの第１の力のモーメントの大きさと点Ｐ６周りの第２の力のモーメントの大きさとの関係は以下の（１２）式及び（１２）'式で表される。なお、記号「／」は「÷」（除算記号）を表す。
ＦＡ・Ｄ５＝ＦＲ・Ｄ４・・・（１２）
ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４・・・（１２）'
また、（１１）式及び（１２）式より、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣは、以下の（１３）式で表される。
ＦＣ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（Ｄ３・Ｄ４）・・・（１３）
更に、図８のＸ－Ｘ断面図で示すように、ブームシリンダ７のボトム側油室７Ｂに面するピストンの環状受圧面積を面積ＡＣとし、ボトム側油室７Ｂにおける作動油の圧力を圧力ＰＣとすると、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣは、ＦＣ＝ＰＣ・ＡＣで表される。したがって、（１３）式は、以下の（１４）式及び（１４）'式で表される。
ＰＣ＝ＦＡ・Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ／（ＡＣ・Ｄ３・Ｄ４）・・・（１４）
ＦＡ＝ＰＣ・ＡＣ・Ｄ３・Ｄ４／（Ｄ２・Ｄ５・ｃｏｓθ）・・・（１４）'
ここで、機体が浮き上がる際の、ブームシリンダ７のロッド７Ｃを押し込もうとする力ＦＣを力ＦＣＭＡＸとすると、重力Ｍ・ｇが機体を浮き上がらせないようにする回転中心ＲＣ１周りの第１の力のモーメントの大きさと、力ＦＣＭＡＸが機体を浮き上がらせようとする回転中心ＲＣ１周りの第３の力のモーメントの大きさとはつり合うものと考えられる。この場合、それら２つの力のモーメントの大きさの関係は以下の（１５）式で表される。
Ｍ・ｇ・Ｄ１＝ＦＣＭＡＸ・Ｄ３・・・（１５）
また、このときのブームシリンダ７のボトム側油室７Ｂにおける作動油の圧力を、機体の浮き上がりを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第１許容最大圧力」とする。）ＰＣＭＡＸとすると、第１許容最大圧力ＰＣＭＡＸは、以下の（１６）式で表される。
ＰＣＭＡＸ＝Ｍ・ｇ・Ｄ１／（ＡＣ・Ｄ３）・・・（１６）
また、距離Ｄ１は定数であり、距離Ｄ２～Ｄ５は、掘削角度θと同様、掘削アタッチメントの姿勢、すなわち、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まる値である。具体的には、距離Ｄ２は、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ３は、ブーム角度θ１に応じて決まり、距離Ｄ４は、バケット角度θ３に応じて決まり、距離Ｄ５は、アーム角度θ２に応じて決まる。
【0167】
その結果、コントローラ３０は、ブーム角度θ１と（１６）式とを用いて第１許容最大圧力ＰＣＭＡＸを算出することができる。
【0168】
また、コントローラ３０は、ブームシリンダ７のボトム側油室７Ｂにおける圧力ＰＣを第１許容最大圧力ＰＣＭＡＸ以下の所定圧力に維持することによってショベルの機体の浮き上がりを防止することができる。具体的には、コントローラ３０は、圧力ＰＣが所定圧力に達した場合に、ボトム側油室７Ｂからタンクに流出する作動油の流量を増大させ、圧力ＰＣを低下させる。圧力ＰＣの低下は、（１４）'式が示すように、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、更には、（１２）'式が示すように、掘削反力ＦＲの低下、ひいてはその鉛直成分ＦＲ１の低下をもたらすためである。
【0169】
また、回転中心ＲＣ１の位置は、例えば、旋回角速度センサＳ５の出力に基づいて決定される。例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの前端が回転中心ＲＣ１となり、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が１８０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの後端が回転中心ＲＣ１となる。また、下部走行体１と上部旋回体３との間の旋回角度が９０度又は２７０度の場合には、下部走行体１が接地面と接触する部分のうちの側端が回転中心ＲＣ１となる。
【0170】
【0171】
掘削作業中に機体を水平方向に動かそうとする力の関係は、以下の（１７）式で表される。
μ・Ｎ≧ＦＲ２・・・（１７）
なお、静止摩擦係数μは、ショベルの接地面の静止摩擦係数を表し、垂直抗力Ｎは、ショベルの重力Ｍ・ｇに対する垂直抗力を表し、力ＦＲ２は、ショベルを掘削地点のほうに引き摺ろうとする掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２を表す。また、摩擦力μ・Ｎは、ショベルを静止させようとする最大静止摩擦力を表し、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が最大静止摩擦力μ・Ｎを上回ると、ショベルは、掘削地点のほうに引き摺られる。なお、静止摩擦係数μは、ＲＯＭ等に予め記憶される値であってもよく、各種情報に基づいて動的に算出されるものであってもよい。本実施例では、静止摩擦係数μは、入力装置（図示せず。）を介して操作者が選択する予め記憶された値である。操作者は、接地面の状態に応じて複数レベルの摩擦状態（静止摩擦係数）から所望の摩擦状態（静止摩擦係数）を選択する。
μ・Ｎ≧ＦＲ２・・・（１７）
なお、静止摩擦係数μは、ショベルの接地面の静止摩擦係数を表し、垂直抗力Ｎは、ショベルの重力Ｍ・ｇに対する垂直抗力を表し、力ＦＲ２は、ショベルを掘削地点のほうに引き摺ろうとする掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２を表す。また、摩擦力μ・Ｎは、ショベルを静止させようとする最大静止摩擦力を表し、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２が最大静止摩擦力μ・Ｎを上回ると、ショベルは、掘削地点のほうに引き摺られる。なお、静止摩擦係数μは、ＲＯＭ等に予め記憶される値であってもよく、各種情報に基づいて動的に算出されるものであってもよい。本実施例では、静止摩擦係数μは、入力装置（図示せず。）を介して操作者が選択する予め記憶された値である。操作者は、接地面の状態に応じて複数レベルの摩擦状態（静止摩擦係数）から所望の摩擦状態（静止摩擦係数）を選択する。
【0172】
ここで、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２は、ＦＲ２＝ＦＲ・ｓｉｎθで表され、また、（１２）'式より、掘削反力ＦＲは、ＦＲ＝ＦＡ・Ｄ５／Ｄ４で表されるため、（１７）式は、以下の（１８）式で表される。
μ・Ｍ・ｇ≧ＦＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ／Ｄ４・・・（１８）
また、図８のＹ－Ｙ断面図で示すように、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂに面するピストンの円状受圧面積を面積ＡＡとし、ボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力を圧力ＰＡとすると、アーム推力ＦＡは、ＦＡ＝ＰＡ・ＡＡで表される。そのため、（１８）式は、以下の（１９）式で表される。
ＰＡ≦μ・Ｍ・ｇ・Ｄ４／（ＡＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ）・・・（１９）
ここで、（１９）式の右辺と左辺が等しいときのアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力ＰＡは、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを回避可能な許容最大圧力、すなわち、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第２許容最大圧力」とする。）ＰＡＭＡＸに相当する。
μ・Ｍ・ｇ≧ＦＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ／Ｄ４・・・（１８）
また、図８のＹ－Ｙ断面図で示すように、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂに面するピストンの円状受圧面積を面積ＡＡとし、ボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力を圧力ＰＡとすると、アーム推力ＦＡは、ＦＡ＝ＰＡ・ＡＡで表される。そのため、（１８）式は、以下の（１９）式で表される。
ＰＡ≦μ・Ｍ・ｇ・Ｄ４／（ＡＡ・Ｄ５・ｓｉｎθ）・・・（１９）
ここで、（１９）式の右辺と左辺が等しいときのアームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける作動油の圧力ＰＡは、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを回避可能な許容最大圧力、すなわち、機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止するために用いる許容最大圧力（以下、「第２許容最大圧力」とする。）ＰＡＭＡＸに相当する。
【0173】
以上の関係より、コントローラ３０は、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、及びバケット角度θ３と、（１９）式とを用いて第２許容最大圧力ＰＡＭＡＸを算出することができる。
【0174】
また、コントローラ３０は、アームシリンダ８のボトム側油室８Ｂにおける圧力ＰＡを第２許容最大圧力ＰＡＭＡＸ以下の所定圧力に維持することによってショベルの機体が掘削地点のほうに引き摺られるのを防止することができる。具体的には、コントローラ３０は、圧力ＰＡが所定圧力に達した場合に、メインポンプ１４からボトム側油室８Ｂに流入する作動油の流量を減少させ、圧力ＰＡを低下させる。圧力ＰＡの低下は、アーム推力ＦＡの低下をもたらし、更には、掘削反力ＦＲの水平成分ＦＲ２の低下をもたらすためである。
【0175】
次に、図９を参照し、遠隔操作室ＲＭにいる操作者ＯＰによるショベル１００の遠隔操作をコントローラ３０が支援する処理（以下、「遠隔操作支援処理」とする。）について説明する。図９は、遠隔操作支援処理の一例の流れを示すフローチャートである。コントローラ３０は、この遠隔操作支援処理を所定の制御周期で繰り返し実行する。
【0176】
最初に、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が静的に安定しているか否かを判定する（ステップＳＴ１）。本実施形態では、コントローラ３０は、状態センサの出力に基づいてショベル１００の機体が静的に安定しているか否かを判定する。
【0177】
状態センサは、ショベル１００の機体の状態を検出するためのセンサであり、例えば、測位装置１８、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体姿勢センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒ等の少なくとも一つを含む。
【0178】
ショベル１００の機体が静的に安定していないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は、操作者ＯＰに対して警告を発する（ステップＳＴ２）。例えば、コントローラ３０は、測位装置１８及び機体姿勢センサＳ４の少なくとも一つの出力に基づいてショベル１００が傾斜地に位置することを検出した場合に、ショベル１００の機体が静的に安定していない、すなわち、ショベル１００の機体の姿勢が静的に不安定な状態（以下、「静的不安定状態」とも称する）にあると判定する。
【0179】
或いは、コントローラ３０は、クレーンモード中に、バケット６の位置が機体から所定距離以上離れた場合に、ショベル１００の機体が静的に安定していない、すなわち、ショベル１００の機体の姿勢が静的不安定状態にあると判定してもよい。
【0180】
ショベル１００の機体の姿勢が静的不安定状態にあるときにショベル１００が急操作されると、ショベル１００は、大きく揺れてしまうおそれがある。
【0181】
そのため、コントローラ３０は、遠隔操作室ＲＭの遠隔コントローラ４０に向けて警告信号を送信する。本実施形態では、コントローラ３０は、通信装置Ｔ１を通じ、遠隔コントローラ４０に向けて警告信号を送信する。遠隔コントローラ４０は、通信装置Ｔ２を通じて警告信号を受信すると、ショベル１００の機体が静的に不安定である旨を操作者ＯＰに知らせるための文字又は図形等を表示装置Ｄ１に表示させる。なお、遠隔コントローラ４０は、ショベル１００の機体が静的に不安定である旨を伝える音声メッセージを音出力装置Ａ２から出力させてもよい。
【0182】
また、ショベル１００の機体が静的に安定していないと判定した場合（ステップＳＴ１のＮＯ）、コントローラ３０は、ショベル１００の出力を制限する（ステップＳＴ３）。本実施形態では、コントローラ３０は、遠隔操作室ＲＭから受信した操作信号に対して上限を設定する。具体的には、コントローラ３０は、例えば、操作装置２６を介したブーム下げ操作に関する操作量であるブーム下げ操作量の上限を所定値（例えば３０％）に設定する。この場合、遠隔操作室ＲＭから受信した操作信号が、ブーム下げ操作量が１００％であることを伝える場合であっても、コントローラ３０は、ブーム下げ操作量を３０％としてショベル１００を動作させる。なお、ブーム下げ操作量が１００％であることは、右操作レバーが前方に最大限操作されていることを表し、ブーム下げ操作量が０％であることは、右操作レバーが中立状態であること（操作されていないこと）を表す。或いは、コントローラ３０は、メインポンプ１４の出力を制限することによってショベル１００の出力を制限してもよい。具体的には、コントローラ３０は、エンジン１１の回転数を低減させることによってメインポンプ１４の回転数を低減させてもよく、メインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を低減させてもよい。
【0183】
ショベル１００を遠隔操作している際、操作者ＯＰは実際にショベル１００に乗って操作をしているわけではないので、ショベル１００の姿勢がどのようになっているのかを瞬時に体感することができない。そのため、本来ショベル１００に乗っていれば察知できるような不安定な姿勢にショベル１００がなったとしても、操作者ＯＰは、これに気がつかずにショベル１００の操作を継続してしまう。このような状況が発生するのを抑制するために、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が静的不安定状態にあることを操作者ＯＰに知らせることができ、更には、ショベル１００の出力を制限できる。
【0184】
表示装置Ｄ１に表示された情報を見た操作者ＯＰは、ショベル１００の機体が静的不安定状態にあることを認識し、ショベル１００の機体が静的に不安定な状態で急操作が行われてしまうのを抑制できる。
【0185】
また、コントローラ３０は、ショベル１００の出力を制限することにより、操作者ＯＰによる操作装置２６の急操作に応じてショベル１００が大きく動いてしまうのを抑制できる。
【0186】
但し、コントローラ３０は、警告信号の送信を省略してもよく、出力制限を省略してもよい。
【0187】
その後、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が動的に安定しているか否かを判定する（ステップＳＴ４）。本実施形態では、コントローラ３０（動的不安定状態判定部３０１）は、状態センサの出力に基づいてショベル１００の機体が動的に安定しているか否かを判定する。
【0188】
ショベル１００の機体が動的に安定していないと判定した場合（ステップＳＴ４のＮＯ）、コントローラ３０は、操作者ＯＰによる操作に介入する（ステップＳＴ５）。例えば、コントローラ３０は、状態センサの出力に基づいて不安定現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、操作者ＯＰによる操作の内容とは無関係に、不安定現象の発生を抑制するようにショベル１００を自動的に動作させる。不安定現象は、例えば、ショベル１００の後部浮き上がり現象、前部浮き上がり現象、又は引き摺られ現象等を含む。
【0189】
本実施形態では、コントローラ３０は、図５Ｂに示すような後部浮き上がり現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、電磁切換弁９２Ａ（図４参照。）を介して作動油保持回路９０Ａの作動油保持機能を解除する。その結果、作動油保持回路９０Ａよりも下流側、つまり、コントロールバルブユニット１７側に配置されるリリーフ弁Ｖ８Ｒによるアームシリンダ８のロッド側油室の圧力の開放機能が有効になる。その上で、コントローラ３０は、リリーフ弁Ｖ８Ｒに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｒを通じ、アームシリンダ８のロッド側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、アームシリンダ８を伸長させることにより、バケット６の開き動作による動的な外乱の少なくとも一部を吸収することができ、後部浮き上がり現象が発生するのを抑制或いは防止できる。
【0190】
また、コントローラ３０は、図７に示すような前部浮き上がり現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、リリーフ弁Ｖ７Ｒに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ７Ｒを通じ、ブームシリンダ７のロッド側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、ブーム４が下がるのを抑制或いは防止でき、且つ、ブーム４が上がるのを促進できるため、前部浮き上がり現象が発生するのを抑制或いは防止できる。或いは、コントローラ３０は、図７に示すような前部浮き上がり現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、リリーフ弁Ｖ８Ｂに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｂを通じ、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、アーム５が閉じるのを抑制或いは防止でき、且つ、アーム５が開くのを促進できるため、前部浮き上がり現象が発生するのを抑制或いは防止できる。
【0191】
また、コントローラ３０は、図７に示すような引き摺られ現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、リリーフ弁Ｖ８Ｂに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｂを通じ、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、アーム５が閉じるのを抑制或いは防止でき、且つ、アーム５が開くのを促進できるため、引き摺られ現象が発生するのを抑制或いは防止できる。
【0192】
コントローラ３０は、図８に示すような後部浮き上がり現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、リリーフ弁Ｖ７Ｂに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ７Ｂを通じ、ブームシリンダ７のボトム側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、ブーム４が上がるのを抑制或いは防止でき、且つ、ブーム４が下がるのを促進できるため、後部浮き上がり現象が発生するのを抑制或いは防止できる。或いは、コントローラ３０は、図８に示すような後部浮き上がり現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、リリーフ弁Ｖ８Ｂに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｂを通じ、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、アーム５が閉じるのを抑制或いは防止でき、且つ、アーム５が開くのを促進できるため、後部浮き上がり現象が発生するのを抑制或いは防止できる。
【0193】
また、コントローラ３０は、図８に示すような引き摺られ現象が発生する可能性が高いことを検出した場合、リリーフ弁Ｖ８Ｂに制御指令を出力することで、リリーフ弁Ｖ８Ｂを通じ、アームシリンダ８のボトム側油室の圧力を開放させることができる。これにより、コントローラ３０は、アーム５が閉じるのを抑制或いは防止でき、且つ、アーム５が開くのを促進できるため、引き摺られ現象が発生するのを抑制或いは防止できる。
【0194】
また、コントローラ３０は、不安定な姿勢パターンの学習又は物理モデルの式を利用し、ショベル１００の機体が不安定か否かを判定してもよい。そして、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であると判定した場合は、その頻度又は度合いに応じ、警告、出力制限、又は操作介入を実行するように構成されていてもよい。
【0195】
上述のように、本発明の実施形態に係る作業機械としてのショベル１００の遠隔操作システムＳＹＳは、図３に示すように、遠隔操作されるショベル１００と、ショベル１００の機体の状態を検出する状態センサと、状態センサの出力に基づいて機体が不安定であるか否かを判定する制御装置としてのコントローラ３０と、を含む。状態センサは、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体姿勢センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、バケットボトム圧センサＳ９Ｂ、及びバケットロッド圧センサＳ９Ｒの少なくとも一つである。
【0196】
上述の実施形態では、状態センサは、ショベル１００に取り付けられているが、状態センサの少なくとも一つは、ショベル１００の外部に設置された画像センサ等のセンサであってもよい。
【0197】
また、状態センサの出力に基づいて機体が不安定であるか否かを判定する制御装置は、遠隔操作室ＲＭに設置された遠隔コントローラ４０であってもよい。
【0198】
また、遠隔操作システムＳＹＳは、通信センタに設置された管理装置を含んでいてもよい。管理装置は、コントローラ３０及び遠隔コントローラ４０と同様に、ＣＰＵ及びメモリ等を含むマイクロコンピュータで構成されていてもよい。管理装置は、通信装置を介してコントローラ３０及び遠隔コントローラ４０のそれぞれに無線接続される。この場合、状態センサの出力に基づいて機体が不安定であるか否かを判定する制御装置は、管理装置であってもよい。
【0199】
コントローラ３０は、例えば、不安定現象が発生する直前の状態を認識したときに、ショベル１００の機体が不安定であると判定する。不安定現象は、例えば、図５Ｂに示すような後部浮き上がり現象、図７に示すような前部浮き上がり現象及び引き摺られ現象、並びに、図８に示すような後部浮き上がり現象及び引き摺られ現象等の少なくとも一つを含む。
【0200】
具体的には、コントローラ３０は、ブームボトム圧に基づいて算出される土砂ＥＳの重量と、状態センサに基づいて算出されるバケット６と機体との間の距離等に基づき、図５Ｂに示すような後部浮き上がり現象が発生する直前の状態を認識してもよい。
【0201】
或いは、コントローラ３０は、ブームロッド圧と第１許容最大圧力ＰＢＭＡＸとの比較に基づき、図７に示すような前部浮き上がり現象が発生する直前の状態を認識してもよい。また、コントローラ３０は、アームボトム圧と第２許容最大圧力ＰＡＭＡＸとの比較に基づき、図７に示すような引き摺られ現象が発生する直前の状態を認識してもよい。
【0202】
或いは、コントローラ３０は、ブームボトム圧と第１許容最大圧力ＰＣＭＡＸとの比較に基づき、図８に示すような後部浮き上がり現象が発生する直前の状態を認識してもよい。また、コントローラ３０は、アームボトム圧と第２許容最大圧力ＰＡＭＡＸとの比較に基づき、図８に示すような引き摺られ現象が発生する直前の状態を認識してもよい。
【0203】
或いは、コントローラ３０は、不安定現象が発生したときに、ショベル１００の機体が不安定であると判定してもよい。
【0204】
この遠隔操作システムＳＹＳでは、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、所定の機能を実行できる。そのため、遠隔操作システムＳＹＳは、ショベル１００を遠隔操作するときの安全性を高めることができる。具体的には、遠隔操作システムＳＹＳは、例えば、ショベル１００の機体が不安定な状態でショベル１００が遠隔操作されてしまうのを抑制できる。
【0205】
例えば、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であるときに、操作者ＯＰによる操作装置２６に対する操作に介入するように構成されていてもよい。
【0206】
この構成では、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、操作者ＯＰによる操作装置２６に対する操作の内容とは無関係に、ショベル１００の機体が安定するようにショベル１００を動作させることができる。例えば、コントローラ３０は、操作の内容とは無関係にアクチュエータを動作させることができる。アクチュエータは、左側走行油圧モータ１Ｌ、右側走行油圧モータ１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の油圧アクチュエータであってもよく、電動アクチュエータであってもよい。具体的には、コントローラ３０は、操作者ＯＰがブーム下げ操作を実行している場合であっても、ブーム４を上げることによってショベル１００の機体を安定化させることができる。
【0207】
或いは、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、ショベル１００の出力を制限するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、入力可能な操作装置２６の操作量の上限を下げることによってショベル１００の出力を制限してもよく、メインポンプ１４の出力を制限することによってショベル１００の出力を制限してもよい。具体的には、コントローラ３０は、エンジン１１の回転数を低減させることによってメインポンプ１４の回転数を低減させてもよく、メインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を低減させてもよい。
【0208】
このように、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が安定するようにショベル１００を動作させることにより、ショベル１００の機体を安定化させることができる。
【0209】
或いは、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であるときに、ショベル１００の機体が不安定であることをショベル１００の外部に知らせるように構成されていてもよい。
【0210】
この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が安定するような操作の実行を操作者ＯＰに促すことができ、ショベル１００を遠隔操作するときの安全性を高めることができる。具体的には、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定な状態でショベル１００が遠隔操作されてしまうのを抑制できる。
【0211】
具体的には、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、通信装置Ｔ１を通じ、その旨を遠隔操作室ＲＭの操作者ＯＰに知らせることができる。そのため、遠隔操作システムＳＹＳは、ショベル１００の機体が安定するような操作の実行を操作者ＯＰに促すことができ、ショベル１００を遠隔操作するときの安全性を高めることができる。具体的には、遠隔操作システムＳＹＳは、例えば、ショベル１００の機体が不安定な状態でショベル１００が遠隔操作されてしまうのを抑制できる。或いは、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、通信装置Ｔ１を通じ、その旨を管理センタにいる管理者等に知らせることができる。そのため、管理者等は、ショベル１００の機体が安定するような操作の実行を操作者ＯＰに促すことができ、ショベル１００を遠隔操作するときの安全性を高めることができる。具体的には、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定な状態でショベル１００が遠隔操作されてしまうのを抑制できる。
【0212】
或いは、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、ショベル１００に取り付けられた音出力装置（室外スピーカ又はホーン等）又は光出力装置（回転灯又は室外表示装置等）を通じ、その旨をショベル１００の周囲で作業している作業者に知らせることができる。そのため、コントローラ３０は、不安定な状態にあるショベル１００から作業者を遠ざけることができる。
【0213】
或いは、コントローラ３０は、操作者ＯＰによる操作装置２６に対する操作に介入した場合には、その介入の内容をショベル１００の外部に知らせるように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、ブームシリンダ７を自動的に動かしたこと、アームシリンダ８を自動的に動かしたこと、入力可能な操作装置２６の操作量の上限を下げたこと、ショベル１００の出力を制限したこと、又は、メインポンプ１４の出力を制限したこと等を外部に知らせるように構成されていてもよい。
【0214】
この構成により、コントローラ３０は、手動操作の内容とは異なるショベル１００の動きに操作者ＯＰが動揺してしまうのを抑制できる。
【0215】
或いは、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であるときに、入力可能なレバー操作量の上限を下げるように構成されていてもよい。
【0216】
この構成では、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、操作者ＯＰが操作装置２６を通じて入力可能な操作量の上限を下げることができ、ショベル１００の機体が不安定な状態でショベル１００が大きく動いてしまうのを抑制できる。この場合、操作者ＯＰは、例えば、右操作レバーを前方に最大限傾倒させてブーム４を下げようとしても、あたかも右操作レバーを前方に僅かに傾倒させたときと同様の動作速度でしかブーム４を下げることができない。そのため、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定な状態でブーム４が急激に下がってしまい、ショベル１００の機体が更に不安定な状態になってしまうのを抑制できる。
【0217】
或いは、コントローラ３０は、状態センサの出力に基づいてショベル１００の機体が静的に不安定であるか否かを判定するように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、測位装置１８及び機体姿勢センサＳ４の少なくとも一つの出力に基づいてショベル１００が傾斜地に位置することを検出した場合に、ショベル１００の機体が静的に安定していない、すなわち、ショベル１００の機体の姿勢が静的不安定状態にあると判定してもよい。或いは、コントローラ３０は、ブーム角度θ１が所定角度以上であること、及び、アーム角度θ２が所定角度以上であることの少なくとも一方が満たされた場合に、ショベル１００の機体の姿勢が静的不安定状態にあると判定してもよい。
【0218】
この遠隔操作システムＳＹＳでは、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が静的に不安定であると判定したときには、ショベル１００の機体が動的に不安定であると判定した場合と同様に、所定の機能を実行できる。そのため、遠隔操作システムＳＹＳは、ショベル１００を遠隔操作するときの安全性を高めることができる。具体的には、遠隔操作システムＳＹＳは、例えば、ショベル１００の機体が静的に不安定な状態でショベル１００が遠隔操作されてしまうのを抑制できる。
【0219】
また、本発明の実施形態に係る遠隔操作式作業機械としてのショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回自在に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられるブーム４と、ブーム４の先端に取り付けられるアーム５と、アーム５の先端に取り付けられるバケット６と有するアタッチメントと、ショベル１００の機体が不安定であるか否かを判定する制御装置としてのコントローラ３０と、を備える。
【0220】
この遠隔操作式のショベル１００では、コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときには、所定の機能を実行できる。そのため、ショベル１００は、機体が不安定な状態で遠隔操作されてしまうのを抑制できる。
【0221】
また、上述した実施形態では、コントローラ３０は、動的不安定状態である場合に、アーム５を閉じ方向に動作させるが、当該態様には限定されない。例えば、コントローラ３０は、下部走行体１の後部浮き上がり現象等の不安定現象が発生した場合（具体的には、発生直後）に、アーム５を閉じ方向に動作させてもよい。これにより、既に発生した下部走行体１の後部浮き上がり現象等の所定の不安定現象の増大を抑制し、早期に不安定現象を収束させることができる。この場合、コントローラ３０は、機体姿勢センサＳ４の検出値や上部旋回体３に搭載される周囲を撮像する撮像装置の撮像画像に基づき、下部走行体１の後部浮き上がり現象等の発生を検出してよい。
【0222】
また、上述した実施形態では、ショベル１００は、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の各種動作要素を全て油圧駆動する構成であったが、その一部が電気駆動される構成であってもよい。つまり、上述した実施形態で開示される構成等は、ハイブリッドショベルや電動ショベル等に適用されてもよい。
【0223】
また、上述した実施形態では、遠隔操作システムＳＹＳは、作業機械の一例であるショベル１００の遠隔操作に関する。しかしながら、遠隔操作される作業機械は、荷役作業中のクレーン、又は、荒れた地面を走行するダンプトラック等であってもよい。或いは、遠隔操作される作業機械は、人型ロボットであってもよい。
【0224】
また、上述の実施形態では、遠隔操作式のショベル１００は、遠隔操作室ＲＭにいる操作者ＯＰによって操作されるが、操作者による操作を必要とせずに自律的に動作する自律型ショベルであってもよい。この場合、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、ショベル１００の機体が不安定であることをショベル１００の管理センタにいる管理者等に知らせるように構成されていてもよい。或いは、コントローラ３０は、ショベル１００の機体が不安定であると判定したときに、ショベル１００の出力を制限してもよく、ショベル１００の操作に介入してもよい。
【0225】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形及び置換等が適用され得る。また、上述の実施形態を参照して説明された特徴のそれぞれは、技術的に矛盾しない限り、適宜に組み合わされてもよい。
【符号の説明】
【0226】
１・・・下部走行体 １Ｌ・・・左側走行油圧モータ １Ｒ・・・右側走行油圧モータ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回油圧モータ ２Ｘ・・・旋回軸 ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １１ａ・・・オルタネータ １１ｂ・・・スタータ １１ｃ・・・水温センサ １３・・・レギュレータ １４・・・メインポンプ １４ｂ・・・吐出圧センサ １４ｃ・・・油温センサ １４ｐ・・・管路 １５・・・パイロットポンプ １６・・・作動油ライン １７・・・コントロールバルブユニット １８・・・測位装置 ２１・・・尿素水タンク ２１ａ・・・尿素水残量センサ ２２・・・燃料タンク ２２ａ・・・燃料残量センサ ２５、２５Ａ、２５Ｂ・・・パイロットライン ２６・・・操作装置 ２６Ａａ・・・アーム閉じ用リモコン弁 ２６Ｂａ・・・ブーム上げ用リモコン弁 ２７、２７Ａ パイロットライン ２９・・・操作センサ ３０・・・コントローラ ４０・・・遠隔コントローラ ４２・・・入力装置 ４５・・・電磁弁ユニット ５０・・・フック収納部 ５１・・・フック収納状態検出装置 ６２・・・バケットピン ７０・・・バッテリ ７２・・・電装品 ７４・・・エンジンコントロールユニット ７５・・・エンジン回転数調整ダイヤル ８０・・・フック ９０Ａ、９０Ｂ・・・作動油保持回路 ９０ａ・・・保持弁 ９０ｂ・・・スプール弁 ９２Ａ、９２Ｂ・・・電磁切換弁 ９４・・・シャトル弁 １００・・・ショベル ３０１・・・動的不安定状態判定部 ３０２・・・安定化制御部 ９０１、９０２、９０３・・・油路 Ａ１・・・集音装置 Ａ２・・・音出力装置 Ｃ１・・・撮像装置 Ｃ１Ｂ・・・後カメラ Ｃ１Ｆ・・・前カメラ Ｃ１Ｌ・・・左カメラ Ｃ１Ｒ・・・右カメラ Ｃ２・・・室内撮像装置 Ｄ１・・・表示装置 ＤＳ・・・運転席 ＥＳ・・・土砂 ＯＰ・・・操作者 ＲＭ・・・遠隔操作室 Ｓ１・・・ブーム角度センサ Ｓ２・・・アーム角度センサ Ｓ３・・・バケット角度センサ Ｓ４・・・機体姿勢センサ Ｓ５・・・旋回角速度センサ Ｓ７Ｂ・・・ブームボトム圧センサ Ｓ７Ｒ・・・ブームロッド圧センサ Ｓ８Ｂ・・・アームボトム圧センサ Ｓ８Ｒ・・・アームロッド圧センサ Ｓ９Ｂ・・・バケットボトム圧センサ Ｓ９Ｒ・・・バケットロッド圧センサ Ｔ１、Ｔ２・・・通信装置 Ｖ７Ｂ、Ｖ７Ｒ、Ｖ８Ｂ、Ｖ８Ｒ・・・リリーフ弁
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】