2024-161796 ショベル、及びショベル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】P2024161796

(43)【公開日】2024-11-20

(54)【発明の名称】ショベル、及びショベルの遠隔操作システム

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20241113BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023076825

(22)【出願日】2023-05-08

(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】本田 圭二

(72)【発明者】

【氏名】平手 奨二

(72)【発明者】

【氏名】佐野 裕介

(72)【発明者】

【氏名】小野寺 将

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003AB04

2D003BA01

2D003BA02

2D003BB05

2D003CA02

2D003DA02

2D003DA04

2D003DB04

2D003DB05

2D003FA02

(57)【要約】

【課題】操作者の操作負担を軽減する。
【解決手段】一態様に係るショベルは、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たブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、前記アームに取り付けられたエンドアタッチメントと、前記エンドアタッチメントの姿勢に関する検出情報を出力する姿勢検出部と、操作者から受け付けた操作に従って、前記ブーム及び前記アームのうちいずれか一つ以上の動作を制御すると共に、前記エンドアタッチメントに形成された面で、地表面に接するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する制御装置と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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たブームと、
前記ブームに取り付けられたアームと、
前記アームに取り付けられたエンドアタッチメントと、
前記エンドアタッチメントの姿勢に関する検出情報を出力する姿勢検出部と、
操作者から受け付けた操作に従って、前記ブーム及び前記アームのうちいずれか一つ以上の動作を制御すると共に、前記エンドアタッチメントに形成された面で、地表面に接するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する制御装置と、
を備えるショベル。

【請求項2】

前記制御装置は、前記操作に従って前記アームの開き又は閉じ動作と前記ブームの下げ動作とによって、前記面で前記地表面を転圧する際に、前記面で前記地表面に接するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

前記制御装置は、前記操作に従って前記ブームの下げ動作が行われた場合に前記面で前記地表面に接するように、前記地表面に接する前に前記エンドアタッチメントの姿勢を予め制御する、
請求項２に記載のショベル。

【請求項4】

前記制御装置は、前記転圧で前記地表面が締固められたタイミングで、前記面で前記地表面に接しているように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する、
請求項２に記載のショベル。

【請求項5】

前記制御装置は、前記面が、前記地表面に略平行な状態を維持するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項6】

前記制御装置は、前記エンドアタッチメントが前記地表面に接した際に、前記地表面の高さを認識し、当該高さで前記面で前記地表面に接するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項7】

操作装置が受け付けた操作を示す操作信号を送信する遠隔操作装置と、
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たブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、前記アームに取り付けられたエンドアタッチメントと、前記エンドアタッチメントの姿勢に関する検出情報を出力する姿勢検出部と、前記遠隔操作装置から前記操作信号を受信する通信装置と、前記操作信号に従って、前記ブーム及び前記アームのうちいずれか一つ以上の動作を制御すると共に、前記エンドアタッチメントに形成された面で、地表面に接するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する制御装置と、を備えるショベルと、
を備えるショベルの遠隔操作システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ショベル、及びショベルの遠隔操作システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、アタッチメントの先端に設けられたエンドアタッチメントを用いて、様々な施工を行う傾向にある。当該施工には、例えばエンドアタッチメントに形成された面を地表面に押し付ける転圧作業が含まれている。転圧作業では、エンドアタッチメントに形成された面で地表面に押し付ける動作が行われるように操作者が操作を行う必要がある。しかしながら、当該操作は、転圧作業を行う領域を変更する毎に、エンドアタッチメントに形成された面で地表面に接するようにエンドアタッチメントの姿勢を調整する必要があるので難しい。このため、例えば、地表面に押し付ける動作を自動で行う技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。当該技術を用いた場合、作業部位で地表面に押し付ける動作が自動で行われるので、操作者の操作負担を軽減できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／０６０１０９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、実際に転圧作業を行う際には、転圧を行う場所を、操作者が手動で調整したい状況も存在する。

【0005】

本発明の一態様は、転圧を行う領域を操作者が調整可能にすることで利便性を向上させると共に、転圧を行えるようにエンドアタッチメントの姿勢の制御が行われるため操作者の操作負担を軽減できる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様に係るショベルは、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たブームと、前記ブームに取り付けられたアームと、前記アームに取り付けられたエンドアタッチメントと、前記エンドアタッチメントの姿勢に関する検出情報を出力する姿勢検出部と、操作者から受け付けた操作に従って、前記ブーム及び前記アームのうちいずれか一つ以上の動作を制御すると共に、前記エンドアタッチメントに形成された面で、地表面に接するように、前記検出情報に基づいて前記エンドアタッチメントの姿勢を制御する制御装置と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明の一態様によれば、エンドアタッチメントの姿勢が制御されるので、操作者の操作負担を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１の実施形態に係るショベルの側面図である。

【図2】図２は、第１の実施形態に係るショベルの構成の一例を概略的に示す図である。

【図3】図３は、第１の実施形態に係るショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【図4A】図４Ａは、第１の実施形態に係るアームシリンダの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。

【図4B】図４Ｂは、第１の実施形態に係るブームシリンダの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。

【図5】図５は、第１の実施形態に係るショベルのアタッチメントの角度の関係を示した概念図である。

【図6】図６は、第１の実施形態に係るショベルにより行われる転圧作業を示した概念図である。

【図7】図７は、第１の実施形態に係る自動制御部によるバケット角度の調整を例示した図である。

【図8】図８は、第１の実施形態の変形例に係る自動制御部によるバケット角度の調整を例示した図である。

【図9】図９は、第２の実施形態に係る遠隔操作システムの一例を示す概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。また、以下で説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。

【0010】

（作業機械の概要）
本実施形態では、作業機械の一例としてショベルを用いる例について説明するが、ショベルに制限するものではない。建設機械、標準機、応用器、林業機械、又は油圧ショベルをベースとした搬送機械に適用してもよい。

【0011】

図１を参照して、本実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。図１は、本実施形態に係る作業機械としてのショベル１００の側面図である。

【0012】

本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０を備える。

【0013】

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（後述する図２参照）でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ（走行モータの一例）は、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

【0014】

上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａ（後述する図２参照）で駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

【0015】

なお、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、非駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

【0016】

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、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が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

【0017】

なお、バケット６は、エンドアタッチメント（作業具）の一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、土羽打ち可能な他のエンドアタッチメント、例えば、法面を整形するための法面用バケット等が取り付けられてもよい。

【0018】

キャビン１０は、操作者が搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

【0019】

［ショベルの構成］
次に、図１に加えて、図２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の具体的な構成について説明する。

【0020】

図２は、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例を概略的に示す図である。

【0021】

なお、図２において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

【0022】

本実施形態に係るショベル１００の駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７を含む。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、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のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，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を含む。

【0023】

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。具体的には、エンジン１１は、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。エンジン１１は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。

【0024】

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（傾転角）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。

【0025】

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。

【0026】

コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１～１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を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。制御弁１７１～１７６は、例えば、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、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、走行油圧モータ１Ｌ、１Ｒ、及び旋回油圧モータ２Ａを含む。より具体的には、制御弁１７１は、左走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、右走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒを含む。制御弁１７１～１７６の詳細は、後述する。

【0027】

パイロットポンプ１５は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して油圧制御機器に作動油を供給でき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、パイロット圧生成装置は、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、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する機能に加え、パイロットラインを介して各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。

【0028】

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。

【0029】

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出するように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。

【0030】

操作センサ２９は、操作装置２６を用いた操作者の操作内容を検出するように構成されている。本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。本実施形態では、コントローラ３０は、操作センサ２９の出力に応じて比例弁３１の開口面積を制御する。そして、コントローラ３０は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、原則として、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。このように、操作装置２６は、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。

【0031】

マシンコントロール用制御弁として機能する比例弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７内の制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁３１は、例えば、後述の如く、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。

【0032】

この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。

【0033】

本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、表示装置４０と、入力装置４２と、音声出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、測位装置ＰＳと、通信装置Ｔ１を含む。

【0034】

コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００の駆動制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、不揮発性の補助記憶装置と、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、ＲＯＭや不揮発性の補助記憶装置に格納される各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

【0035】

例えば、コントローラ３０は、操作者等の操作等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

【0036】

また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

【0037】

また、例えば、コントローラ３０は、例えば、操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。

【0038】

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。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。

【0039】

表示装置４０は、キャビン１０内の着座した操作者から視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。

【0040】

入力装置４２は、キャビン１０内の着座した操作者から手が届く範囲に設けられ、操作者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コントローラ３０に出力する。入力装置４２は、各種情報画像を表示する表示装置のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ～２６Ｃのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。入力装置４２に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0041】

音声出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０と接続され、コントローラ３０による制御下で、音声を出力する。音声出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音声出力装置４３は、コントローラ３０からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。

【0042】

記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル１００の操作者により設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。

【0043】

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダストロークセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム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。

【0044】

アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム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。

【0045】

バケット角度センサ（姿勢検出部の一例）Ｓ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と先端（爪先）とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット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。

【0046】

機体傾斜センサＳ４は、水平面に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0047】

旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速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。

【0048】

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像する。撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。

【0049】

カメラＳ６Ｆは、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラＳ６Ｆは、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌは、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒは、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂは、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

【0050】

撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラや距離画像カメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。

【0051】

空間認識装置としての撮像装置Ｓ６は、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。また、撮像装置Ｓ６は、撮像装置Ｓ６又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出してもよい。物体検知装置としての撮像装置Ｓ６には、例えば、ステレオカメラ、距離画像センサ等が含まれうる。そして、空間認識装置は、例えば、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子を有する単眼カメラであり、撮像した画像を表示装置４０に出力する。また、空間認識装置は、空間認識装置又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。また、撮像装置Ｓ６に加えて、空間認識装置として、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等の他の物体検知装置が設けられてもよい。空間認識装置としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等を利用する場合には、多数の信号（レーザ光等）を物体に発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を検出してもよい。

【0052】

なお、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。

【0053】

ブームシリンダ７にはブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂが取り付けられている。アームシリンダ８にはアームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂが取り付けられている。バケットシリンダ９には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が取り付けられている。ブームロッド圧センサＳ７Ｒ、ブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ、アームボトム圧センサＳ８Ｂ、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、集合的に「シリンダ圧センサ」とも称される。

【0054】

ブームロッド圧センサＳ７Ｒはブームシリンダ７のロッド側油室の圧力（以下、「ブームロッド圧」とする。）を検出し、ブームボトム圧センサＳ７Ｂはブームシリンダ７のボトム側油室の圧力（以下、「ブームボトム圧」とする。）を検出する。アームロッド圧センサＳ８Ｒはアームシリンダ８のロッド側油室の圧力（以下、「アームロッド圧」とする。）を検出し、アームボトム圧センサＳ８Ｂはアームシリンダ８のボトム側油室の圧力（以下、「アームボトム圧」とする。）を検出する。バケットロッド圧センサＳ９Ｒはバケットシリンダ９のロッド側油室の圧力（以下、「バケットロッド圧」とする。）を検出し、バケットボトム圧センサＳ９Ｂはバケットシリンダ９のボトム側油室の圧力（以下、「バケットボトム圧」とする。）を検出する。

【0055】

測位装置ＰＳは、上部旋回体３の位置及び向きを測定する。測位装置ＰＳは、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）コンパスであり、上部旋回体３の位置及び向きを検出し、上部旋回体３の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。また、測位装置ＰＳの機能のうちの上部旋回体３の向きを検出する機能は、上部旋回体３に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。

【0056】

通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。

【0057】

［ショベルの油圧システム］
次に、図３を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。

【0058】

図３は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【0059】

なお、図３において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図２等の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

【0060】

当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン１１により駆動されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ、パラレル油路Ｃ２Ｌ，Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

【0061】

センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。

【0062】

センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。

【0063】

制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。

【0064】

制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0065】

制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0066】

制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0067】

制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0068】

制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出させる。

【0069】

制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。

【0070】

パラレル油路Ｃ２Ｌは、センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

【0071】

パラレル油路Ｃ２Ｒは、センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

【0072】

レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０による制御下で、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。

【0073】

吐出圧センサ２８Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。

【0074】

センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り（以下、「ネガコン絞り」）１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」）を発生させる。

【0075】

ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0076】

コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。

【0077】

また、コントローラ３０は、ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させる。

【0078】

具体的には、ショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態（図３に示す状態）の場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

【0079】

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置２６を通じて操作された場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。

【0080】

操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。

【0081】

左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌが、前後方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左操作レバー２６Ｌが、左右方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。

【0082】

具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。

【0083】

右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作された場合、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。

【0084】

具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。

【0085】

以下では、左右方向に操作される左操作レバー２６Ｌは、「旋回操作レバー」と称され、前後方向に操作される左操作レバー２６Ｌは、「アーム操作レバー」と称される場合がある。また、左右方向に操作される右操作レバー２６Ｒは、「バケット操作レバー」と称され、前後方向に操作される右操作レバー２６Ｒは、「ブーム操作レバー」と称される場合がある。

【0086】

左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。

【0087】

操作センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

【0088】

操作センサ２９は、操作センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。

【0089】

同様に、操作センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

【0090】

コントローラ３０は、操作センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９はネガコン圧センサ１９Ｌ、１９Ｒを含む。

【0091】

［ショベルのマシンコントロール機能に関する構成の詳細］
次に、ショベル１００のマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。

【0092】

図４Ａは、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図４Ｂは、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。

【0093】

図４Ａ及び図４Ｂに示すように、油圧システムは、比例弁３１を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ～３１ＢＬ及び３１ＡＲ～３１ＢＲを含む。

【0094】

比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートとを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。そして、コントローラ３０は、比例弁３１が生成するパイロット圧を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。

【0095】

この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。

【0096】

例えば、図４Ａに示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

【0097】

操作装置２６にはスイッチＳＷが設けられている。本実施形態では、スイッチＳＷは、スイッチＳＷ１及びスイッチＳＷ２を含む。スイッチＳＷ１は、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＳＷ１を押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＳＷ１は、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。スイッチＳＷ２は、左走行レバー２６ＤＬの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＳＷ２を押しながら左走行レバー２６ＤＬを操作できる。スイッチＳＷ２は、右走行レバー２６ＤＲに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。

【0098】

操作センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

【0099】

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬは、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。同様に、比例弁３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

【0100】

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、アーム５を閉じることができる。

【0101】

また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作に応じ、或いは、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、アーム５を開くことができる。

【0102】

また、この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポート（制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポート）に作用するパイロット圧を減圧し、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

【0103】

コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁３１ＡＲを制御し、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７６の開き側のパイロットポート（制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポート）に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁１７６を強制的に中立位置に戻すことで、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

【0104】

また、以下の図４Ｂを参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

【0105】

また、図４Ｂに示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

【0106】

操作センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

【0107】

比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲを介して制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＬは、制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。また、比例弁３１ＢＲは、制御弁１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

【0108】

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、ブーム４を上げることができる。

【0109】

また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作に応じ、或いは、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、ブーム４を下げることができる。

【0110】

また、ショベル１００は、バケットチルト機構を自動的に動作させる構成を備えていてもよい。この場合、バケットチルト機構を構成するバケットチルトシリンダに関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。

【0111】

また、操作装置２６の形態として電気式操作レバーに関する説明を記載したが、電気式操作レバーではなく油圧式操作レバーが採用されてもよい。この場合、油圧式操作レバーのレバー操作量は、圧力センサによって圧力の形で検出されてコントローラ３０へ入力されてもよい。また、油圧式操作レバーとしての操作装置２６と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置されてもよい。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、油圧式操作レバーとしての操作装置２６を用いた手動操作が行われると、操作装置２６は、レバー操作量に応じてパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。また、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

【0112】

［転圧作業に関する説明］
本実施形態に係るショベル１００は、盛土された地表面に、バケット６で上から力を加えて、盛土から空気又は水などを押し出して、密度を高めた平らな地表面を形成する、いわゆる転圧作業を行う。

【0113】

転圧作業においては、平らな地表面を形成できるように、転圧が必要な領域を、操作者が目視で確認し、当該領域に対してバケット６の背面で転圧を行う。当該転圧は、地表面の状況によって異なる。例えば、同一の領域に対して一回の転圧でよい場合もあるし、複数回の転圧が必要な場合もある。本実施形態では、バケット６の背面が略平面に形成されている。このため、背面を押し付けることで地表面を平らに形成することが容易となる。

【0114】

つまり、地表面に対して領域毎に所定回数を転圧するように自動制御を行うよりも、操作者が、地表面の状況を把握して、当該地表面の状況に応じて領域毎に適した転圧を行うのが好ましい。

【0115】

このために、本実施形態においては、操作者が、地表面の状況を視覚によって把握して、転圧が必要な領域を特定し、特定された領域を転圧するように、アーム５とブーム４とを操作する。

【0116】

操作者がアーム５とブーム４とを操作して、特定された領域に対して転圧を行う場合に、バケット６の背面で転圧できるように、バケット６の姿勢を制御する必要がある。本実施形態では、バケット６の姿勢の制御として、バケット角度を調整する場合について説明する。なお、本実施形態は、バケット６の姿勢の制御を、バケット角度の調整に制限するものではなく、バケット６の背面で転圧できるようなバケット６の姿勢の制御であればよい。

【0117】

ところで、操作者が操作を行うアーム５とブーム４とは、円弧状の軌道に従って移動するので、転圧する領域を異ならせる毎に、バケット６の背面で転圧できるようバケット角度を調整するのは難しい。

【0118】

そこで、本実施形態では、マシンガイダンス部５０が、転圧作業を行う際に、バケット６の背面で転圧できるようバケット角度を制御する。

【0119】

なお、本実施形態では、バケット６の背面で転圧を行う場合について説明するが、転圧を行うためにエンドアタッチメントに形成された面を、バケット６の背面に制限するものではない。例えば、バケット６に貼り付けられた板、又は、転圧作業を行うために面が形成された特殊なエンドアタッチメント等でもよい。また、本実施形態は、転圧を行うバケット６の種類を制限するものでなく、例えば、法面用バケット等を用いてもよい。

【0120】

［マシンガイダンス部の各構成］
図２に戻り、マシンガイダンス部５０について説明する。マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル１００の制御を実行する。目標施工面に関するデータは、例えば、記憶装置４７に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そして、Ｚ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。操作者は、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置４２を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してよい。

【0121】

本実施形態に係る目標施工面には、例えば、転圧作業後の（平らになった）地表面が含まれてもよい。

【0122】

マシンガイダンス部５０は、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、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂ、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、測位装置ＰＳ、操作センサ２９、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と目標施工面との間の距離を算出し、バケット６の背面等が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。

【0123】

マシンガイダンス部５０が転圧作業に関する制御を行う構成について説明する。マシンガイダンス部５０は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能として、転圧作業を行うための詳細な機能構成として、取得部５１と、位置算出部５２と、角度算出部５３と、自動制御部５４と、を含む。

【0124】

取得部５１は、ショベル１００内の各種センサから、当該センサによる検出結果を示した検出情報を取得する。例えば、取得部５１は、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、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂ、アームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂ、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、測位装置ＰＳから検出情報を取得する。

【0125】

さらに、取得部５１は、操作センサ２９から、操作装置２６の操作の内容を示した操作情報を取得し、入力装置４２から操作入力に応じた信号を取得する。また、取得部５１は、通信装置Ｔ１を介して外部の機器から受信した情報を取得する。例えば、ショベル１００が遠隔操作が行われている場合に、取得部５１は、通信装置Ｔ１を介して外部の機器から受信した操作信号を取得してもよい。

【0126】

位置算出部５２は、転圧対象となる地表面の位置（高さ）を算出する。本実施形態に係る位置算出部５２は、バケット６が地表面に押し付けた際に、当該バケット６の高さに基づいて、地表面の高さを認識する。

【0127】

当該地表面の高さを認識するためのアタッチメントの制御は、少なくとも、ショベル１００が転圧作業を開始する前に一回行われる。その後、当該地表面の高さを認識するためのアタッチメントの制御は、任意の間隔で行われてもよい。また、当該地表面の高さを認識するためのアタッチメントの制御は、操作者の操作に応じて行われてもよいし、マシンガイダンス部５０による自動制御で行われてもよい。

【0128】

位置算出部５２は、バケット６が地表面に押し付けた状態になっているか否かを、ブームロッド圧センサＳ７Ｒ及びブームボトム圧センサＳ７Ｂと、アームロッド圧センサＳ８Ｒ及びアームボトム圧センサＳ８Ｂと、による検出情報に基づいて認識できる。

【0129】

なお、本実施形態は、地表面の高さを、バケット６を地表面に押し付けたときの高さに限定するものではなく、記憶装置４７にデータとして記憶されている目標施工面を、バケット６で転圧する地表面として特定してもよい。

【0130】

本実施形態は、バケット６を地表面に押し付けた時のバケット６の高さに基づいて、地表面の高さを算出する例について説明する。しかしながら、本実施形態は、位置算出部５２による地表面の高さの算出手法を、バケット６による地表面に押し付けに制限するものではない。例えば、撮像装置Ｓ６が撮像した地表面に基づいて、地表面の高さを算出してもよい。

【0131】

本実施形態では、転圧する地表面の高さを認識することで、バケット６が地表面に接する際のブーム角度及びアーム角度を特定できる。

【0132】

角度算出部５３は、バケット６の背面で地表面に接する際のバケット角度を算出する。例えば、角度算出部５３は、現在のアーム角度でブーム４を下げて、バケット６が地表面に接する際に、バケット６の背面で地表面に接するようなバケット角度を算出する。

【0133】

［ショベルの角度関係］
図５は、本実施形態に係るショベル１００のアタッチメントの角度の関係を示した概念図である。図５で示される例では、地表面ＴＰが、位置算出部５２で算出された、転圧する地表面の高さとする。

【0134】

転圧作業において、ショベル１００は、地表面ＴＰが目標施工面と同じ形状になるよう、バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰを押し付けるような制御が行われる。操作者は、アーム５の開き動作又は閉じ操作によって、バケット６で転圧する領域を調整すると共に、ブーム４の上下方向への操作を行う。そして、ブーム４の下げ操作に従って、ブーム４が下がっている時に、バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰを押し付ける。本実施形態においては、マシンガイダンス部５０が、バケット６を地表面ＴＰを押し付ける際に、バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰに接するようにバケット角度を調整する。次に、バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰに接するためのバケット角度について説明する。

【0135】

図５に示される例では、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、ブーム４とアーム５との連結点を示し、点Ｐ３は、アーム５とバケット６との連結点を示している。点Ｐ４は、バケット６の先端を示し、点Ｐ５は、バケット６の背面６Ｂにおける所定点を示している。なお、図５において、説明の明瞭化のため、バケットシリンダ９の図示を省略している。図５で示される例では、反時計回りの角度を正とする。

【0136】

従って、図５において、水平線から、点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線までの角度を、ブーム角度θ１（正の角度）として示される。点Ｐ１と点Ｐ２とを結ぶ直線から、点Ｐ２と点Ｐ３とを結ぶ直線までの角度を、アーム角度θ２（負の角度）として示される。点Ｐ２と点Ｐ３とを結ぶ直線から、点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ直線までの角度を、バケット角度θ３（負の角度）として示される。

【0137】

さらに、バケット６の背面６Ｂを地表面ＴＰと略平行にするためには、バケット６の背面６Ｂと開口面との角度を考慮する必要がある。バケットの点Ｐ４と点Ｐ５とを結ぶ直線から、バケットの点Ｐ４と点Ｐ３とを結ぶ直線までの角度を、角度θａ（正の角度）として示される。

【0138】

図５に示される例では、ブーム角度θ１＋アーム角度θ２＋バケット角度θ３－角度θａ＝－１８０度となった場合に、バケット６が背面６Ｂで地表面ＴＰに接することができる。ところで、角度θａは、バケット６の形状に基づいた定数である。バケット角度θ３は、バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰに接しているか否かを調整するための角度である。

【0139】

バケット６が地表面に接するか否かは、ブーム角度θ１及びアーム角度θ２に基づいて特定できる。例えば、角度算出部５３は、現在のアーム角度θ２でブーム下げ動作を行った場合に、位置算出部５２により算出された地表面の位置（高さ）に基づいて、バケット６が地表面に接する時のブーム角度θ１を認識できる。

【0140】

バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰに接する場合、"バケット角度θ３＝－１８０度＋角度θａ－地表面ＴＰに接したときのブーム角度θ１－地表面ＴＰに接したときのアーム角度θ２"が成り立つ。

【0141】

このように、角度算出部５３は、バケット６が地表面に接する時のアーム角度θ２及びブーム角度θ１に基づいて、バケット６の背面６Ｂで地表面ＴＰに接するためのバケット角度θ３を算出できる。

【0142】

自動制御部５４は、アクチュエータを自動的に動作させることで操作者による操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部５４は、後述の如く、複数の油圧アクチュエータ（具体的には、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、及びバケットシリンダ９）に対応する制御弁（具体的には、制御弁１７３、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒ、及び制御弁１７４）に作用するパイロット圧を個別に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部５４は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部５４によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置４２に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣ（Machine Control）スイッチ」）であり、ノブスイッチとして操作装置２６（例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置）の操作者による把持部の先端に配置されていてもよい。以下、ＭＣスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。

【0143】

例えば、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、転圧作業を支援するための、操作センサ２９から受け付けた操作信号に従って、ブーム４及びアーム５のうちいずれか一つ以上の動作を制御すると共に、バケット６の背面（エンドアタッチメントに形成された面）６Ｂで、地表面ＴＰに接するように、バケット角度センサＳ３の検出情報に基づいて、バケット角度（アタッチメントの角度の一例）を制御する。

【0144】

バケット６が地表面に接する際のアーム角度及びブーム角度は、地表面の高さから特定できる。位置算出部５２は地表面の高さを算出している。このため、自動制御部５４は、地表面に接する時のアーム角度及びブーム角度を把握できる。

【0145】

そこで、自動制御部５４は、位置算出部５２で算出された地表面の高さで、バケット６の背面６Ｂが地表面に接するように、アーム角度及びブーム角度に基づいて、バケット角度（バケット６の姿勢の例）を制御する。本実施形態では、位置算出部５２で算出された地表面の高さで、バケット６の背面６Ｂが地表面に接するように制御するので、地表面に対して適切な角度で転圧できる。したがって、地表面を適切な形状に形成できるので、転圧作業の精度の向上を実現できる。

【0146】

このように、自動制御部５４は、操作に従ってアーム５の開き又は閉じ動作とブーム４の下げ動作とによって、バケット６の背面６Ｂで地表面を転圧する際に、位置算出部５２で算出された地表面の高さで、バケット６の背面６Ｂで地表面に接するように、バケット角度センサＳ３の検出情報に基づいてバケット角度を制御する。

【0147】

動作の具体的な制御として、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、転圧作業を支援するために、アームシリンダ８及びブームシリンダ７のいずれか一つ以上の動作に合わせて、地表面とバケット６の背面６Ｂの位置とが略一致するバケット角度になるように、バケットシリンダ９を自動的に伸縮させる。なお、アームシリンダ８及びブームシリンダ７の動作は、操作者の手動によるアーム５の開き操作又は閉じ操作と、ブーム４の上げ操作又は下げ操作と、に対応するように自動制御部５４により制御される。

【0148】

図６は、本実施形態に係るショベル１００により行われる転圧作業を示した概念図である。図６（ａ）に示される例では、目標施工面ＴＰ０になるまで、盛土Ｍ１に対してバケット６で転圧作業を行う例とする。

【0149】

例えば、操作者は、操作装置２６に対して、位置６ａ１から位置６ａ２までバケット６の背面６Ｂで押し込むように、アーム操作及びブーム操作を行う。自動制御部５４は、バケット６が位置６ａ１に存在する時、位置６ａ２まで下げたときにバケット６の背面６Ｂが目標施工面ＴＰ０と略一致するように、バケット角度を予め調整しておく。

【0150】

自動制御部５４は、操作者によるアーム操作及びブーム操作に応じて、バケット角度の調整を行う。例えば、操作者による操作で、バケット６が位置６ａ３まで移動した時、自動制御部５４は、位置６ａ３から目標施工面ＴＰ０まで下げたときに、バケット６の背面６Ｂが目標施工面ＴＰ０と略一致するように、バケット角度を予め調整する。

【0151】

同様に、操作者による操作で、バケット６が位置６ａ４まで移動した時、自動制御部５４は、位置６ａ４から目標施工面ＴＰ０まで下げたときに、バケット６の背面６Ｂが目標施工面ＴＰ０と略一致するように、バケット角度を予め調整する。

【0152】

図６（ａ）に示されるように、自動制御部５４が、バケット６の背面６Ｂが目標施工面ＴＰ０と略一致するように、バケット角度を調整した後、コントローラ３０は、操作者からの操作に従ったブーム４の下げ動作を制御する。そして、当該ブーム４の下げによって生じる力に基づいて、バケット６の背面６Ｂで地表面を転圧する。

【0153】

なお、本実施形態に係る自動制御部５４は、バケット６が盛土Ｍ１に接したタイミングではなく、位置算出部５２による高さの算出の際に、バケット６が地表面に押し付けられて地表面が締固められた時の高さで、バケット６の背面６Ｂ全てが地表面に接する（換言すれば背面６Ｂと地表面とが略一致する）ように、バケット角度を制御する。これは、バケット６で転圧作業を行う場合、盛土Ｍ１から空気又は水等が押し出される毎に土砂等の密度が上昇していく。つまり、地表面が締固められるほど、転圧に必要な力が大きくなる。そこで、本実施形態では、締固められたタイミングで、バケット６の背面６Ｂからの力が地表面に伝達できるようにバケット角度を調整する。これにより、地表面の形状を形成する際に、バケット６の背面６Ｂが地表面と略一致した状態で、適切に転圧できるので、地表面を適切に締固めることができる。

【0154】

なお、本実施形態のバケット角度の調整は、上述した手法に制限するものではない。例えば、自動制御部５４は、バケット６の背面６Ｂが目標施工面ＴＰ０に到達したタイミングで、バケット６の背面６Ｂと目標施工面ＴＰ０とが略一致するようにバケット角度を調整してもよい。

【0155】

図６（ｂ）は、ショベル１００による転圧作業が完了した状況を示している。図６（ｂ）に示されるように、転圧された盛土Ｍ２で形成される地表面は、目標施工面ＴＰ０と略一致している。つまり、転圧作業によって盛土から水又は空気が押し出され、地面の密度が高くなっている。これにより、地表面に対して次の作業（例えば砂利を敷く等）を行うことができる。

【0156】

次に、自動制御部５４によるバケット角度の調整について説明する。図７は、本実施形態に係る自動制御部５４によるバケット角度の調整を例示した図である。

【0157】

図７で示される例では、操作装置２６が受け付けた操作に従って移動軌跡１７０１に従ってバケット６が移動する例とする。例えば、操作者によるアーム操作及びブーム操作に応じてバケット６が位置６ｂ１に存在している。位置６ｂ１からブーム下げ動作が行われた場合に、位置６ｂ２に移動する。

【0158】

このため、自動制御部５４は、操作者の操作に従ってブーム４の下げ動作が行われた場合に、位置６ｂ２でバケット６の背面６Ｂが地表面ＴＰ１と略一致する（背面６Ｂで地表面ＴＰ１に接する）ように、地表面ＴＰ１に接する前に、換言すればバケット６が位置６ｂ１に存在する時点で、バケット角度を予め制御する。なお、自動制御部５４によるバケット角度の調整は、バケット６が地表面ＴＰ１に接するまでの間、操作者によってアーム操作が行われる毎に行われてもよい。

【0159】

つまり、本実施形態においては、バケット６が地表面ＴＰ１に接する前に、自動制御部５４がバケット角度を予め調整しておくことで、バケット６の背面６Ｂで適切に地表面ＴＰ１に接することができると共に、バケット６が地表面ＴＰ１に接するタイミングではバケット６の角度（姿勢）制御を行わなくてよいのでバケット６の制御負担を軽減できる。また、本実施形態においては、バケット６の角度（姿勢）制御の頻度を低減できるので、省エネルギーの向上を実現できる。

【0160】

自動制御部５４によるバケット角の調整が行われた後、コントローラ３０が、操作センサ２９からの操作信号に従ってブーム下げ動作を行った場合、位置６ｂ２において、バケット６の背面６Ｂが地表面ＴＰ１と略一致するように接する。これにより、地表面ＴＰ１に対してバケット６の背面６Ｂによる転圧が行われる。

【0161】

そして、バケット６が位置６ｂ２で地表面ＴＰ１に対して転圧を行った後、操作者によるアーム操作及びブーム操作によってバケット６が位置６ｂ３まで移動する。位置６ｂ３からブーム下げ動作が行われた場合に、位置６ｂ４に移動する。このため、自動制御部５４は、バケット６が位置６ｂ３に存在する時点で、位置６ｂ４まで移動させた際に、バケット６の背面６Ｂが地表面ＴＰ１と略一致するようにバケット角度を予め調整する。

【0162】

自動制御部５４によるバケット角の調整が行われた後、コントローラ３０が、操作センサ２９からの操作信号に従ってブーム下げ動作を行った場合、位置６ｂ４において、バケット６の背面６Ｂが地表面ＴＰ１と略一致するように接する。これにより、地表面ＴＰ１に対してバケット６の背面６Ｂによる転圧が行われる。

【0163】

（第１の実施形態の変形例１）
上述した実施形態は、自動制御部５４によるバケット角の調整の一態様を示したものであって、他の手法を用いてもよい。そこで、変形例では、自動制御部５４が常にバケット角を調整している場合について説明する。

【0164】

次に、本変形例に係る自動制御部５４によるバケット角度の調整について説明する。図８は、本変形例に係る自動制御部５４によるバケット角度の調整を例示した図である。

【0165】

図８で示される例では、操作装置２６が受け付けた操作に従って移動軌跡１８０１に従ってバケット６が移動する例とする。そして、自動制御部５４は、バケット６の背面６Ｂが常に地表面ＴＰ２と略平行な状態を維持するように、バケット角度センサＳ３に基づいて、バケット角度を調整する。

【0166】

例えば、操作者によるアーム操作及びブーム操作に応じてバケット６が位置６ｃ１に存在している。位置６ｂ１からブーム下げ動作が行われた場合に、位置６ｃ２に移動する。

【0167】

自動制御部５４は、バケット６が位置６ｃ１に存在する時に、バケット６の背面６Ｂが常に地表面ＴＰ２と略平行になるよう、バケット角度を調整する。そして、ショベル１００のアタッチメントの動作が開始した際に、自動制御部５４は、現在のアーム角度及びブーム角度に応じて、バケット６の背面６Ｂが地表面ＴＰ２と略平行な状態を維持するよう、バケット角度を調整する。

【0168】

これにより、バケット６が位置６ｃ２に到達した時も、バケット６の背面６Ｂが地表面ＴＰ２と略一致している（背面６Ｂ全面で地表面に接する）ことを維持できる。

【0169】

そして、バケット６が位置６ｃ２で地表面に対して転圧を行った後、操作者によるアーム操作及びブーム操作によってバケット６が位置６ｃ３まで移動する。位置６ｃ３からブーム下げ動作が行われた場合に、位置６ｃ４に移動する。自動制御部５４は、位置６ｃ２から位置６ｃ３を介して位置６ｃ４に到達するまで、バケット６の背面６Ｂが目標施工面と略平行な状態を維持するようにバケット角度を調整する。

【0170】

これにより、ショベル１００は、位置６ｃ４において、地表面に対してバケット６の背面６Ｂによる転圧をおこなうことができる。

【0171】

つまり、本変形例では、バケット６の背面６Ｂは常に地表面ＴＰ２と略平行な状態が維持されるので、バケット６の背面６Ｂが盛土に接触した時から転圧が完了するまで、バケット６の背面６Ｂが盛土に対して適切な角度で転圧できる。したがって、地表面が目標施工面に近づくような施工ができるので、施工品質の向上を実現できる。

【0172】

（第２の実施形態）
上述した実施形態においては、操作者が搭乗しているショベル１００において転圧作業を行う場合について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、操作者がショベル１００に搭乗している場合に転圧作業を行う手法に制限するものではない。例えば、ショベル１００が遠隔操作に従って転圧作業を行う際に、上述した実施形態と同様の処理をしてもよい。そこで、第２の実施形態では、ショベル１００の遠隔操作を行う場合について説明する。

【0173】

そこで、図９を参照して、第２の実施形態に係る遠隔操作システムＳＹＳの概要を説明する。図９は、第２の実施形態に係る遠隔操作システムＳＹＳの一例を示す概要図である。

【0174】

図９に示すように、第１の実施形態に係る遠隔操作システムＳＹＳは、ショベル１００と、遠隔操作室ＲＣと、を含んでいる。

【0175】

ショベル１００、及び遠隔操作室ＲＣは、通信回線ＮＴを介してデータの送受信を可能に接続されている。

【0176】

ショベル１００は、通信装置Ｔ１を用いることで無線通信が可能とする。そして、ショベル１００は、通信回線ＮＴに接続された機器（例えば、遠隔操作室ＲＣ）との間でデータの送受信を可能とする。

【0177】

そして、ショベル１００は、作業現場に関する情報を、遠隔操作室ＲＣに送信できる。これにより、遠隔操作室ＲＣは、ショベル１００からの情報に応じて、作業現場を確認できる。なお、本実施形態は、作業現場の測定を行う装置を、ショベル１００に制限するものではなく、作業現場上を飛行するドローン、定点カメラ、又はユーザが所持可能な撮像装置など、他の態様の装置であってもよい。

【0178】

例えば、ショベル１００には撮像装置Ｓ６が設けられている。ショベル１００は、撮像装置Ｓ６による作業現場の撮像結果を示した撮像画像を、遠隔操作室ＲＣに送信する。

【0179】

遠隔操作システムＳＹＳに含まれるショベル１００は、一台であってもよいし、複数台であってもよい。これにより、遠隔操作システムＳＹＳは、複数台のショベル１００を通じて、遠隔操作室ＲＣに作業現場に関する情報提供を行うことができる。

【0180】

＜遠隔操作室の構成例＞
遠隔操作室ＲＣには、通信装置Ｔ２、遠隔コントローラＲ３０、操作装置Ｒ２６、操作センサＲ２９、及び表示装置Ｄ１を備えている。また、遠隔操作室ＲＣには、ショベル１００を遠隔操作する操作者ＯＰが座る操作席ＤＳが設置されている。

【0181】

通信装置Ｔ２は、ショベル１００に取り付けられた通信装置Ｔ１との間で通信を制御するように構成されている。

【0182】

遠隔コントローラ（遠隔操作装置の一例）Ｒ３０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Ｒ３０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、遠隔コントローラＲ３０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。

【0183】

表示装置Ｄ１は、遠隔操作室ＲＣにいる操作者ＯＰがショベル１００の周囲を視認するために、ショベル１００から送信された情報に基づいた画面を表示する。表示装置Ｄ１は、操作者が遠隔操作室ＲＣにいるにもかかわらず、ショベル１００の周囲を含む作業現場の状況を確認できる。

【0184】

操作装置Ｒ２６には、操作装置Ｒ２６の操作内容を検出するための操作センサＲ２９が設置されている。操作センサＲ２９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Ｒ２９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Ｒ２９は、検出した操作装置Ｒ２６の操作内容に関する情報を遠隔コントローラＲ３０に対して出力する。遠隔コントローラＲ３０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Ｒ２９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Ｒ２９は、遠隔コントローラＲ３０を経由せずに、操作信号を通信装置Ｔ２に出力してもよい。これにより、遠隔操作室ＲＣから、ショベル１００の遠隔操作を実現できる。

【0185】

そして、ショベル１００の通信装置Ｔ１は、遠隔コントローラＲ３０の通信装置Ｔ２から操作信号を受信する。

【0186】

そして、ショベル１００のコントローラ３０内のマシンガイダンス部５０は、受信した制御信号に基づいて、上述した実施形態又は変形例と同様の制御を行う。

【0187】

つまり、マシンガイダンス部５０は、通信装置Ｔ２から、ＭＣスイッチが押下されている旨の操作信号を受信している間、ブーム４及びアーム５に対して、受信した操作信号に対応する動作をさせるよう制御すると共に、バケット６の背面６Ｂで、地表面に接するように、バケット角度センサＳ３に基づいてバケット角度を制御する。

【0188】

本実施形態では、遠隔操作を行う場合、表示装置Ｄ１に写っている画面だけでは、操作者によるバケット６の姿勢の制御が難しい場合がある。そこで、本実施形態では、上述した実施形態と同様にマシンガイダンス部５０がバケット角度を制御することで、操作者は、バケット６の姿勢を考慮することなく、転圧作業を行うことができる。これにより、操作負担の軽減を実現できる。

【0189】

＜作用＞
上述した実施形態及び変形例においては、操作者からの操作に応じてアーム動作及びブーム動作が行われるので、操作者は転圧を行う領域を調整できる。そのうえで、マシンガイダンス部５０が、バケット６の姿勢を制御することで、ショベル１００で転圧作業を行う際に、操作者がバケット角度を調整することなく、バケット６の背面６Ｂで転圧することが可能となる。したがって、上述した実施形態及び変形例においては、操作者が転圧を行う領域を調整可能としたことによる利便性の向上と、バケット６の姿勢の調整を操作者が行わなくてもよいことによる操作負担の軽減と、の両立を図ることができる。

【0190】

また、当該転圧作業時において、地表面に対してバケット６の背面６Ｂで接するようなバケット角度の調整は、ブーム４及びアーム５が円弧の軌道を描くため、熟練者でないと難しい。これに対して、上述した実施形態及び変形例においては、マシンガイダンス部５０でバケット６の背面６Ｂで地表面に接するように角度調整が行われるので、操作者が熟練者でなくてもよいので、作業現場における作業効率の向上を実現できる。

【0191】

以上、本発明に係るショベル、及びショベルの遠隔操作システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本発明の技術的範囲に属する。

【符号の説明】

【0192】

１００ ショベル
１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（作業具）
６Ｂ 背面
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
２６、Ｒ２６ 操作装置
２９、Ｒ２９ 操作センサ
３０ コントローラ
５０ マシンガイダンス部
５１ 取得部
５２ 位置算出部
５３ 角度算出部
５４ 自動制御部
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
Ｔ１、Ｔ２ 通信装置
ＲＣ 遠隔操作室
Ｒ３０ 遠隔コントローラ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】