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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】P2024053335
(43)【公開日】2024-04-15
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 3/43 20060101AFI20240408BHJP
【ＦＩ】
E02F3/43 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022159534
(22)【出願日】2022-10-03
(71)【出願人】
【識別番号】000005522
【氏名又は名称】日立建機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002572
【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 宏紀
(72)【発明者】
【氏名】井村 進也
(72)【発明者】
【氏名】山本 慎二郎
(72)【発明者】
【氏名】伊東 勝道
(72)【発明者】
【氏名】辺見 森象
(72)【発明者】
【氏名】金澤 亮
【テーマコード（参考）】
2D003
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB04
2D003AC06
2D003BA03
2D003BB04
2D003CA02
2D003DA04
2D003DB04
2D003DB05
2D003FA02
(57)【要約】
【課題】自動放土制御において作業効率の良い目標放土高さを適切に設定する作業機械を提供する。
【解決手段】現況地形を取得する現況地形取得部１０２と作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部１０５とを備え、現況地形と前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて目標放土高さを設定し、自動放土動作を実行する。
【選択図】図２
【解決手段】現況地形を取得する現況地形取得部１０２と作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部１０５とを備え、現況地形と前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて目標放土高さを設定し、自動放土動作を実行する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車体と、前記車体に設けられる作業装置と、
前記作業装置の動作を制御する制御装置とを備えた作業機械において、
前記作業装置の姿勢を検出する作業装置姿勢検出装置と、
前記車体の位置を検出する車体位置検出装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
地形検出装置から放土領域内の現況地形を取得する現況地形取得部と、
前記作業装置姿勢検出装置と前記車体位置検出装置とから前記作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部と、
前記放土領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置の目標放土高さを設定する目標放土高さ設定部と、
前記目標放土高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部と、
前記動作計画に基づいて前記作業装置の自動動作の実行を制御する自動動作制御部と、を有することを特徴とする作業機械。
前記作業装置の動作を制御する制御装置とを備えた作業機械において、
前記作業装置の姿勢を検出する作業装置姿勢検出装置と、
前記車体の位置を検出する車体位置検出装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
地形検出装置から放土領域内の現況地形を取得する現況地形取得部と、
前記作業装置姿勢検出装置と前記車体位置検出装置とから前記作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部と、
前記放土領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置の目標放土高さを設定する目標放土高さ設定部と、
前記目標放土高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部と、
前記動作計画に基づいて前記作業装置の自動動作の実行を制御する自動動作制御部と、を有することを特徴とする作業機械。
【請求項2】
請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記現況地形からの放土高さに最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さを設定するパラメータ設定部を有し、
前記目標放土高さ設定部は、前記現況地形取得部と前記前動作終了位置取得部と前記パラメータ設定部からの情報に基づき、前記前動作終了位置取得部において演算された前動作終了高さが前記現況地形から前記第１高さ未満の場合は前記現況地形からの距離が前記第１高さとなる高さに前記目標放土高さを設定し、前記前動作終了高さが前記現況地形から前記第１高さ以上で前記最大高さ未満の場合は前記前動作終了高さに前記目標放土高さを設定し、前記前動作終了高さが前記現況地形から前記最大高さ以上の場合は前記現況地形からの距離が前記最大高さとなる高さに前記目標放土高さを設定することを特徴とする作業機械。
前記制御装置は、前記現況地形からの放土高さに最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さを設定するパラメータ設定部を有し、
前記目標放土高さ設定部は、前記現況地形取得部と前記前動作終了位置取得部と前記パラメータ設定部からの情報に基づき、前記前動作終了位置取得部において演算された前動作終了高さが前記現況地形から前記第１高さ未満の場合は前記現況地形からの距離が前記第１高さとなる高さに前記目標放土高さを設定し、前記前動作終了高さが前記現況地形から前記第１高さ以上で前記最大高さ未満の場合は前記前動作終了高さに前記目標放土高さを設定し、前記前動作終了高さが前記現況地形から前記最大高さ以上の場合は前記現況地形からの距離が前記最大高さとなる高さに前記目標放土高さを設定することを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項２に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記放土領域内の初期地形形状を記憶する記憶部と、
前記記憶部と前記現況地形取得部からの情報から、前記放土領域内の各位置における放土済み土砂高さを演算する土砂高さ演算部と、を備え、
前記パラメータ設定部は、第１閾値をさらに設定し、
前記目標放土高さ設定部は、前記前動作終了高さが前記現況地形から前記第１高さ未満の場合において水平面内の目標放土位置における土砂高さが前記第１閾値未満の場合は前記現況地形からの距離が前記第１高さとなる高さに前記目標放土高さを設定し、前記土砂高さが前記第１閾値以上の場合に前記前動作終了高さが前記現況地形から前記最小高さ未満の場合は前記現況地形からの距離が前記最小高さとなる高さに前記目標放土高さを設定し、前記土砂高さが前記第１閾値以上の場合に前記前動作終了高さが前記現況地形から前記最小高さ以上の場合は前記前動作終了高さに前記目標放土高さを設定することを特徴とする作業機械。
前記制御装置は、
前記放土領域内の初期地形形状を記憶する記憶部と、
前記記憶部と前記現況地形取得部からの情報から、前記放土領域内の各位置における放土済み土砂高さを演算する土砂高さ演算部と、を備え、
前記パラメータ設定部は、第１閾値をさらに設定し、
前記目標放土高さ設定部は、前記前動作終了高さが前記現況地形から前記第１高さ未満の場合において水平面内の目標放土位置における土砂高さが前記第１閾値未満の場合は前記現況地形からの距離が前記第１高さとなる高さに前記目標放土高さを設定し、前記土砂高さが前記第１閾値以上の場合に前記前動作終了高さが前記現況地形から前記最小高さ未満の場合は前記現況地形からの距離が前記最小高さとなる高さに前記目標放土高さを設定し、前記土砂高さが前記第１閾値以上の場合に前記前動作終了高さが前記現況地形から前記最小高さ以上の場合は前記前動作終了高さに前記目標放土高さを設定することを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項３に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
障害物・進入禁止領域検出装置から車体周囲の障害物の情報または進入禁止領域の情報を取得する取得部と、
前記動作計画部において計画された前記動作軌道上における車体と車体上方の障害物との接触または車体の車体上方の進入禁止領域への進入を判定する判定部と、
前記判定部において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される場合には前記目標放土高さ設定部において設定された前記目標放土高さを設定済みの前記目標放土高さより低い高さである第２高さに修正し、前記判定部において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される限り前記第２高さをより低い高さに更新し、前記判定部において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入が無いと判定される場合に前記第２高さに前記目標放土高さを設定する目標放土高さ修正部と、を備えることを特徴とする作業機械。
前記制御装置は、
障害物・進入禁止領域検出装置から車体周囲の障害物の情報または進入禁止領域の情報を取得する取得部と、
前記動作計画部において計画された前記動作軌道上における車体と車体上方の障害物との接触または車体の車体上方の進入禁止領域への進入を判定する判定部と、
前記判定部において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される場合には前記目標放土高さ設定部において設定された前記目標放土高さを設定済みの前記目標放土高さより低い高さである第２高さに修正し、前記判定部において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される限り前記第２高さをより低い高さに更新し、前記判定部において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入が無いと判定される場合に前記第２高さに前記目標放土高さを設定する目標放土高さ修正部と、を備えることを特徴とする作業機械。
【請求項5】
請求項４に記載の作業機械において、
前記目標放土高さ修正部は、前記目標放土高さにおいて前記第２高さをより低い高さに更新した結果、前記現況地形からの距離が前記最小高さよりも低い高さとなった場合には実行中の自動動作を一時停止することを特徴とする作業機械。
前記目標放土高さ修正部は、前記目標放土高さにおいて前記第２高さをより低い高さに更新した結果、前記現況地形からの距離が前記最小高さよりも低い高さとなった場合には実行中の自動動作を一時停止することを特徴とする作業機械。
【請求項6】
車体と、前記車体に設けられる作業装置と、
前記作業装置の動作を制御する制御装置とを備えた作業機械において、
前記作業装置の姿勢を検出する作業装置姿勢検出装置と、
前記車体の位置を検出する車体位置検出装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
地形検出装置から作業領域内の現況地形を取得する現況地形取得部と、
前記作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部と、
前記作業領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置の目標高さを設定する目標高さ設定部と、
前記目標高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部と、
前記動作計画に基づいて前記作業装置の自動動作の実行を制御する自動動作制御部と、を有することを特徴とする作業機械。
前記作業装置の動作を制御する制御装置とを備えた作業機械において、
前記作業装置の姿勢を検出する作業装置姿勢検出装置と、
前記車体の位置を検出する車体位置検出装置とをさらに備え、
前記制御装置は、
地形検出装置から作業領域内の現況地形を取得する現況地形取得部と、
前記作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部と、
前記作業領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置の目標高さを設定する目標高さ設定部と、
前記目標高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部と、
前記動作計画に基づいて前記作業装置の自動動作の実行を制御する自動動作制御部と、を有することを特徴とする作業機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば自動放土制御を行う作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
油圧アクチュエータで駆動される作業装置（例えばフロント作業装置）を備える作業機械（例えば油圧ショベル）によって土砂を掘削し、運搬装置（例えばベッセル）を備える運搬車両（例えばダンプトラック）に土砂を放土する掘削放土作業がある。
【0003】
このような掘削放土作業を自動制御で行うための研究が行われている。指定された位置に土砂を放土する際、放土された土砂は重力に従い落下するため、放土高さがある程度異なっていても同じ位置に放土された土砂の山が生成される。そのため、自動掘削放土作業における放土動作では、水平方向における放土位置を決定することに加えて鉛直方向における放土高さも適切に決定する必要がある。
【0004】
国際公開第２０２１／０５４４３６号（特許文献１）にはダンプトラックの位置を認識してショベルの放土動作の目標軌道を生成する技術が開示されている。この特許文献１では、ダンプトラックの荷台の底面に沿って所定の高さに目標軌道を生成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０２１／０５４４３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記特許文献１に記載の技術を用いてダンプトラックに対する放土高さを決定することは可能である。しかし、作業装置を放土位置へ移動する動作の開始位置、すなわち、例えば前動作となる掘削作業の終了位置を考慮していないため、前動作の終了位置によっては作業装置の無駄な上げ動作または下げ動作が発生し、作業効率が低下する可能性がある。一方で、ダンプトラックのベッセルに対して高い位置から放土するほどダンプトラックへの放土の衝撃は大きくなり、ダンプトラックを破損させてしまう可能性がある。そのため、放土高さは運搬装置（例えばベッセル）を破損させない高さの範囲内で、作業装置を放土位置へ移動する動作における作業装置の上げ動作または下げ動作が必要最小限となる高さであることが望ましい。
【0007】
本発明は、上記課題を解決することを目的としてなされたものであり、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さを適切に設定する作業機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明の作業機械は、車体と、前記車体に設けられる作業装置と、前記作業装置の動作を制御する制御装置とを備えた作業機械において、前記作業装置の姿勢を検出する作業装置姿勢検出装置と、前記車体の位置を検出する車体位置検出装置とをさらに備え、前記制御装置は、地形検出装置から放土領域内の現況地形を取得する現況地形取得部と、前記作業装置姿勢検出装置と前記車体位置検出装置とから前記作業機械の前動作終了位置を取得する前動作終了位置取得部と、前記放土領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置の目標放土高さを設定する目標放土高さ設定部と、前記目標放土高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部と、前記動作計画に基づいて前記作業装置の自動動作の実行を制御する自動動作制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さを適切に設定する作業機械を提供することができる。
【0010】
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】油圧ショベルの構成図。
【図2】本発明の第１実施形態における制御コントローラの機能ブロック図。
【図3】本発明の第１実施形態における目標放土高さ設定フローチャート。
【図4】本発明の第１実施形態における目標放土高さ設定の説明図であり、（ａ）は、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さよりも低い場合、（ｂ）は、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さ以上、放土位置における地形高さ＋最大高さよりも低い場合、（ｃ）は、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最大高さ以上の場合の図。
【図5】本発明の第２実施形態における制御コントローラの機能ブロック図。
【図6】本発明の第２実施形態における目標放土高さ設定フローチャート。
【図7】本発明の第２実施形態における目標放土高さ設定の説明図であり、（ａ）は、放土済み土砂高さが第１閾値よりも低い場合、（ｂ）は、放土済み土砂高さが第１閾値以上、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最小高さよりも低い場合、（ｃ）は、放土済み土砂高さが第１閾値以上、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最小高さ以上の場合の図。
【図8】本発明の第３実施形態における制御コントローラの機能ブロック図。
【図9】本発明の第３実施形態における目標放土高さ設定フローチャート。
【図10】本発明の第３実施形態における目標放土高さ修正の説明図であり、（ａ）は、目標放土高さ修正前の動作計画、（ｂ）は、目標放土高さ修正後の動作計画の図。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。各図において、同一の機能を有する部分には同一の符号を付して繰り返し説明を省略する場合がある。なお、以下では、作業装置の先端の作業具（アタッチメント）としてバケット１０を備える油圧ショベルを例示するが、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械で本発明を適用しても構わない。さらに、複数のリンク部材（アタッチメント、アーム、ブーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。
【0013】
また、本稿では、或る形状を示す用語（例えば、目標面、設計面等）とともに用いられる「上」、「上方」又は「下方」という語の意味に関し、「上」は当該或る形状の「表面」を意味し、「上方」は当該或る形状の「表面より高い位置」を意味し、「下方」は当該或る形状の「表面より低い位置」を意味することとする。また、以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、２つのポンプ３００ａ、３００ｂが存在するとき、これらをまとめてポンプ３００と表記することがある。
【0014】
【0015】
図１において、油圧ショベル１は、多関節型のフロント作業装置１Ａと、車体１Ｂで構成されている。車体１Ｂは、左右の走行油圧モータ３ａ、３ｂ（走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂ）により走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられ、旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２とからなる。フロント作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されており、アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され、アーム９はアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。
【0016】
上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は、油圧ポンプ２を駆動する。油圧ポンプ２から吐出された圧油は、図示しない流量制御弁を介して走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂ、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。そして、供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。
【0017】
自動動作制御においては図示しない流量制御弁は電磁比例弁５４、５５、５６、５７、５８、５９からのパイロット油圧信号によって駆動され、走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂ、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７を動作させる。電磁比例弁５４、５５、５６、５７、５８、５９は上部旋回体１２に設けられた制御コントローラ４０からの制御指令によって制御される（図２参照）。
【0018】
ブーム８、アーム９、バケット１０の回動角度を測定可能なように、ブーム８にブーム角度センサ３０、アーム９にアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にバケット角度センサ３２が取り付けられ、上部旋回体１２には基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の傾斜角を検出する車体傾斜角センサ３３が取り付けられ、車体１Ｂの位置を検出する車体位置検出装置３６が取り付けられている。
【0019】
作業装置姿勢検出装置５０（図２）は、ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２、車体傾斜角センサ３３から構成される。これらの角度センサ３０、３１、３２、３３はフロント作業装置１Ａの姿勢センサとして機能している。
【0020】
なお、図１においては、上部旋回体１２に運転室２０が設けられ、運転室２０内には、走行右油圧モータ３ａ（下部走行体１１）を操作するための走行右レバー２３ａと、走行左油圧モータ３ｂ（下部走行体１１）を操作するための走行左レバー２３ｂと、ブームシリンダ５（ブーム８）及びバケットシリンダ７（バケット１０）を操作するための操作右レバー２２ａと、アームシリンダ６（アーム９）及び旋回油圧モータ４（上部旋回体１２）を操作するための操作左レバー２２ｂが設置されている。ただし、自動動作制御においては運転室２０は設けなくてもよい。
【0021】
＜制御コントローラ４０＞
図２は、制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３ｂと、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、第１入力部１００と、現況地形取得部１０２と、パラメータ設定部１０４と、前動作終了位置取得部１０５と、目標放土高さ設定部１０７とを備えている。
図２は、制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３ｂと、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、第１入力部１００と、現況地形取得部１０２と、パラメータ設定部１０４と、前動作終了位置取得部１０５と、目標放土高さ設定部１０７とを備えている。
【0022】
第１入力部１００には、外部システム２００からタスク情報が入力される。タスク情報は、例えば放土領域の情報を含む。
【0023】
位置姿勢演算部４３ｂは、作業装置姿勢検出装置５０と車体位置検出装置３６からの情報に基づき、油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の爪先の位置を演算する。
【0024】
前動作終了位置取得部１０５は、作業装置姿勢検出装置５０と車体位置検出装置３６からの情報に基づき、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の前動作が終了したときの油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の爪先の位置を演算する。フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の前動作とは一般的には掘削動作等が該当し、掘削動作終了位置から放土位置までの間にダンプトラックのベッセル側壁等の障害物がある場合には障害物回避動作等が該当するがこれ以外の動作であっても良い。
【0025】
現況地形取得部１０２は、地形検出装置１１０からの情報に基づき、油圧ショベル１の周囲の地形情報を演算する。
【0026】
パラメータ設定部１０４には、予め最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さのパラメータが記憶されている。
【0027】
目標放土高さ設定部１０７は、第１入力部１００と前動作終了位置取得部１０５と現況地形取得部１０２からの情報及びパラメータ設定部１０４に記憶されたパラメータを用いて、前動作終了位置と現況地形の高さ方向の位置関係に基づき目標放土高さを演算する。
【0028】
動作計画部９０は、第１入力部１００から取得したタスク情報と目標放土高さ設定部１０７で設定した目標放土高さに基づき、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢と、バケット１０の爪先の位置の予定軌道である予定動作軌道を演算し、動作計画情報として自動動作制御部９１に出力する。言い換えると、動作計画部９０は、フロント作業装置１Ａの目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成し、動作計画結果（動作計画情報）を自動動作制御部９１に出力する。
【0029】
自動動作制御部９１は、動作計画部９０からの動作計画情報に基づいて各油圧アクチュエータ３ａ、３ｂ、４、５、６、７の速度指令を演算し、アクチュエータ制御部８１に出力する。
【0030】
アクチュエータ制御部８１は、自動動作制御部９１から出力される各油圧アクチュエータ３ａ、３ｂ、４、５、６、７の速度指令に基づき、各油圧アクチュエータ３ａ、３ｂ、４、５、６、７の図示しない流量制御弁の目標パイロット圧を演算し、その演算した目標パイロット圧を電磁比例弁制御部４４に出力する。
【0031】
電磁比例弁制御部４４は、アクチュエータ制御部８１から出力される各流量制御弁への目標パイロット圧を基に、各電磁比例弁５４、５５、５６、５７、５８、５９への制御指令を演算する。
【0032】
＜目標放土高さ設定フロー＞
図３に制御コントローラ４０における目標放土高さ設定のフローを示す。
図３に制御コントローラ４０における目標放土高さ設定のフローを示す。
【0033】
Ｓ１００では、第１入力部１００は、外部システム２００から入力されたタスク情報を取得する。
【0034】
Ｓ１２０では、パラメータ設定部１０４に予め記憶されている最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さのパラメータが設定される。
【0035】
Ｓ１３０では、前動作終了位置取得部１０５は、作業装置姿勢検出装置５０と車体位置検出装置３６からフロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の前動作が終了したときの油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢を取得し、バケット１０の爪先の高さ（前動作終了高さ）を演算する。
【0036】
Ｓ１４０では、現況地形取得部１０２は、地形検出装置１１０から油圧ショベル１の周囲の現況地形情報を取得する。なお、本実施形態では、油圧ショベル１が周囲の地形をセンサで計測しているが、他の計測システムで計測した地形情報をサーバ等から取得しても良い。
【0037】
Ｓ１５０では、目標放土高さ設定部１０７は、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ１２０で設定したパラメータとＳ１３０で取得した前動作終了高さとＳ１４０で取得した現況地形情報から、前動作終了高さが放土領域における地形高さ＋第１高さよりも低いか否かの判定を行う。Ｓ１５０でＹＥＳと判定された場合はＳ２００に進み、ＮＯと判定された場合はＳ１６０に進む。
【0038】
Ｓ１６０では、Ｓ１５０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ１２０で設定したパラメータとＳ１３０で取得した前動作終了高さとＳ１４０で取得した現況地形情報から、前動作終了高さが放土領域における地形高さ＋最大高さよりも低いか否かの判定を行う。Ｓ１６０でＹＥＳと判定された場合はＳ２２０に進み、ＮＯと判定された場合はＳ２３０に進む。
【0039】
Ｓ２００では、Ｓ１５０でＹＥＳと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを地形高さ＋第１高さに設定する。
【0040】
Ｓ２２０では、Ｓ１６０でＹＥＳと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを前動作終了高さに設定する。
【0041】
Ｓ２３０では、Ｓ１６０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを地形高さ＋最大高さに設定する。
【0042】
Ｓ２５０では、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ２００またはＳ２２０またはＳ２３０で設定した目標放土高さに基づき、動作計画部９０は、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の各時刻における油圧ショベル１の動作計画である予定動作軌道、すなわち、油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢を演算する。
【0043】
Ｓ２７０では、自動動作制御部９１は、Ｓ２５０で演算した動作計画結果を基に各油圧アクチュエータ３ａ、３ｂ、４、５、６、７の目標速度を演算し、自動動作（自動放土制御）を実行する。
【0044】
＜動作・効果＞
上記のように構成される制御システムが油圧ショベル１の自動掘削放土作業中に目標放土高さを設定する様子を図４に示す。
上記のように構成される制御システムが油圧ショベル１の自動掘削放土作業中に目標放土高さを設定する様子を図４に示す。
【0045】
管理者または管理システムはタスク情報の入力を行う（第１入力部１００）。図４では油圧ショベル１には掘削放土タスクが入力される。掘削放土タスクでは掘削範囲及び放土範囲が入力される。
【0046】
入力されたタスク情報に基づき、掘削動作やダンプトラックのベッセルを回避する動作等、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる前に行うべき動作が自動で行われる。掘削動作や回避動作については本実施形態では特に説明しない。
【0047】
次に、入力されたタスク情報に基づいて決定される放土位置に対して本実施形態を用いて放土高さの決定を行う。
【0048】
前動作終了位置取得部１０５において前動作が終了したときのバケット１０の爪先の高さ（前動作終了高さ）が演算される。すなわち、図４（ａ）、（ｂ）のように掘削動作終了後にフロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる場合は掘削動作終了時のバケット１０の爪先の高さが演算され、図４（ｃ）のようにベッセルを回避する動作の終了後にフロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる場合は回避動作終了時のバケット１０の爪先の高さが演算される。
【0049】
次に、現況地形取得部１０２において油圧ショベル１の周囲の地形情報を取得し、パラメータ設定部１０４において設定されたパラメータを用いて、目標放土高さ設定部１０７において前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さが設定される。図４（ａ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さよりも低い場合はＳ１５０でＹＥＳと判定され、Ｓ２００で目標放土高さが地形高さ＋第１高さに設定される。図４（ｂ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さ以上、放土位置における地形高さ＋最大高さよりも低い場合はＳ１５０でＮＯと判定されてＳ１６０でＹＥＳと判定され、Ｓ２２０で目標放土高さが前動作終了高さに設定される。図４（ｃ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最大高さ以上の場合はＳ１５０でＮＯと判定されてＳ１６０でＮＯと判定され、Ｓ２３０で目標放土高さが地形高さ＋最大高さに設定される。
【0050】
すなわち、本実施形態の制御コントローラ４０は、放土領域内の現況地形からの放土高さに最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さを設定するパラメータ設定部１０４を有する。
【0051】
そして、目標放土高さ設定部１０７は、第１入力部１００と現況地形取得部１０２と前動作終了位置取得部１０５とパラメータ設定部１０４からの情報に基づき、前動作終了位置取得部１０５において演算された前動作終了高さが現況地形（地形高さ）から第１高さ未満の場合は現況地形（地形高さ）からの距離が第１高さとなる高さに目標放土高さを設定する（図４（ａ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さよりも低い場合は、目標放土高さが地形高さ＋第１高さに設定される）。また、前動作終了高さが現況地形（地形高さ）から第１高さ以上で最大高さ未満の場合は前動作終了高さに目標放土高さを設定する（図４（ｂ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さ以上、放土位置における地形高さ＋最大高さよりも低い場合は、目標放土高さが前動作終了高さに設定される）。また、前動作終了高さが現況地形（地形高さ）から最大高さ以上の場合は現況地形（地形高さ）からの距離が最大高さとなる高さに目標放土高さを設定する（図４（ｃ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最大高さ以上の場合は、目標放土高さが地形高さ＋最大高さに設定される）。
【0052】
次に、入力されたタスク情報と設定された目標放土高さに基づき動作計画部９０で動作計画を行い、自動動作制御部９１でフロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる自動動作（自動放土制御）が実行される。
【0053】
上記のように構成される制御システムとすることで、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さを適切に設定することができる。
【0054】
【0055】
＜制御コントローラ４０＞
図５は、制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３ｂと、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、第１入力部１００と、記憶部１０１と、現況地形取得部１０２と、土砂高さ演算部１０３と、パラメータ設定部１０４と、前動作終了位置取得部１０５と、目標放土高さ設定部１０７とを備えている。
図５は、制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３ｂと、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、第１入力部１００と、記憶部１０１と、現況地形取得部１０２と、土砂高さ演算部１０３と、パラメータ設定部１０４と、前動作終了位置取得部１０５と、目標放土高さ設定部１０７とを備えている。
【0056】
記憶部１０１は、タスク開始時に地形検出装置１１０からの情報に基づき放土領域内の初期地形形状を記憶する。
【0057】
土砂高さ演算部１０３は、記憶部１０１に記憶された放土領域内の初期地形形状と現況地形取得部１０２からの現在の地形情報を比較することで、放土領域内に放土された土砂の高さ（放土済み土砂高さ）を演算する。
【0058】
パラメータ設定部１０４には、予め最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さ、第１閾値のパラメータが記憶されている。第１閾値とは、バケット１０の爪先と地面やベッセル等との接触回避を考慮した土砂高さに関連する閾値である。
【0059】
目標放土高さ設定部１０７は、第１入力部１００と土砂高さ演算部１０３と前動作終了位置取得部１０５と現況地形取得部１０２からの情報及びパラメータ設定部１０４に記憶されたパラメータを用いて、前動作終了位置と現況地形の高さ方向の位置関係に基づき目標放土高さを演算する。
【0060】
＜目標放土高さ設定フロー＞
図６に制御コントローラ４０における目標放土高さ設定のフローを示す。
図６に制御コントローラ４０における目標放土高さ設定のフローを示す。
【0061】
Ｓ１１０では、記憶部１０１は、地形検出装置１１０から放土領域内の初期地形形状を保存する。
【0062】
Ｓ１２０では、パラメータ設定部１０４に予め記憶されている最小高さ、最大高さ、前記最小高さよりも高く前記最大高さよりも低い第１高さ、第１閾値のパラメータが設定される。
【0063】
Ｓ１５０では、目標放土高さ設定部１０７は、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ１２０で設定したパラメータとＳ１３０で取得した前動作終了高さとＳ１４０で取得した現況地形情報から、前動作終了高さが放土領域における地形高さ＋第１高さよりも低いか否かの判定を行う。Ｓ１５０でＹＥＳと判定された場合はＳ１７０に進み、ＮＯと判定された場合はＳ１６０に進む。
【0064】
Ｓ１６０では、Ｓ１５０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ１２０で設定したパラメータとＳ１３０で取得した前動作終了高さとＳ１４０で取得した現況地形情報から、前動作終了高さが放土領域における地形高さ＋最大高さよりも低いか否かの判定を行う。Ｓ１６０でＹＥＳと判定された場合はＳ２２０に進み、ＮＯと判定された場合はＳ２３０に進む。
【0065】
Ｓ１７０では、Ｓ１５０でＹＥＳと判定された場合に、土砂高さ演算部１０３は、Ｓ１１０で保存した放土領域内の初期地形形状とＳ１４０で取得した現況地形情報から放土領域内の各位置における放土済み土砂高さを演算する。
【0066】
Ｓ１８０では、目標放土高さ設定部１０７は、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ１２０で設定したパラメータとＳ１７０で演算した放土済み土砂高さから、放土済み土砂高さが第１閾値よりも低いか否かの判定を行う。Ｓ１８０でＹＥＳと判定された場合はＳ２００に進み、ＮＯと判定された場合はＳ１９０に進む。
【0067】
Ｓ１９０では、Ｓ１８０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ１２０で設定したパラメータとＳ１３０で取得した前動作終了高さとＳ１４０で取得した現況地形情報から、前動作終了高さが放土領域における地形高さ＋最小高さよりも低いか否かの判定を行う。Ｓ１９０でＹＥＳと判定された場合はＳ２１０に進み、ＮＯと判定された場合はＳ２２０に進む。
【0068】
Ｓ２００では、Ｓ１８０でＹＥＳと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを地形高さ＋第１高さに設定する。
【0069】
Ｓ２１０では、Ｓ１９０でＹＥＳと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを地形高さ＋最小高さに設定する。
【0070】
Ｓ２２０では、Ｓ１６０でＹＥＳと判定された場合またはＳ１９０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを前動作終了高さに設定する。
【0071】
Ｓ２３０では、Ｓ１６０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ設定部１０７は、目標放土高さを地形高さ＋最大高さに設定する。
【0072】
Ｓ２５０では、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ２００またはＳ２１０またはＳ２２０またはＳ２３０で設定した目標放土高さに基づき、動作計画部９０は、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の各時刻における油圧ショベル１の動作計画である予定動作軌道、すなわち、油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢を演算する。
【0073】
＜動作・効果＞
上記のように構成される制御システムが油圧ショベル１の自動掘削放土作業中に目標放土高さを設定する様子を図７に示す。本実施形態では、特に、図４（ａ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さよりも低い場合（換言すると、前動作終了高さが現況地形から第１高さ未満の場合）における効果を説明する。
上記のように構成される制御システムが油圧ショベル１の自動掘削放土作業中に目標放土高さを設定する様子を図７に示す。本実施形態では、特に、図４（ａ）のように前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋第１高さよりも低い場合（換言すると、前動作終了高さが現況地形から第１高さ未満の場合）における効果を説明する。
【0074】
管理者または管理システムはタスク情報の入力を行う（第１入力部１００）。図７では油圧ショベル１には掘削放土タスクが入力される。掘削放土タスクでは掘削範囲及び放土範囲が入力される。また、記憶部１０１は、地形検出装置１１０からの情報に基づき放土領域内の初期地形形状を記憶する。
【0075】
入力されたタスク情報に基づき、掘削動作やダンプトラックのベッセルを回避する動作等、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる前に行うべき動作が自動で行われる。掘削動作や回避動作については本実施形態では特に説明しない。
【0076】
次に、入力されたタスク情報に基づいて決定される放土位置に対して本実施形態を用いて放土高さの決定を行う。
【0077】
前動作終了位置取得部１０５において前動作が終了したときのバケット１０の爪先の高さ（前動作終了高さ）が演算される。
【0078】
次に、現況地形取得部１０２において油圧ショベル１の周囲の地形情報を取得し、パラメータ設定部１０４において設定されたパラメータを用いて、目標放土高さ設定部１０７において目標放土高さ設定のための判定が行われる。図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は前動作終了高さが放土位置における地形高さ（土砂高さ）＋第１高さよりも低いため、Ｓ１５０でＹＥＳと判定される。なお、Ｓ１５０でＮＯと判定された場合の以降の動作は第１実施形態と同様である。Ｓ１５０でＹＥＳと判定された場合は、土砂高さ演算部１０３において放土領域内の各位置における放土済み土砂高さを演算し、さらに目標放土高さ設定部１０７において、放土済み土砂高さと、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さが設定される。図７（ａ）のように放土済み土砂高さが第１閾値よりも低い場合はＳ１８０でＹＥＳと判定され、Ｓ２００で目標放土高さが地形高さ＋第１高さに設定される。図７（ｂ）のように放土済み土砂高さが第１閾値以上、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最小高さよりも低い場合はＳ１８０でＮＯと判定されてＳ１９０でＹＥＳと判定され、Ｓ２１０で目標放土高さが地形高さ＋最小高さに設定される。図７（ｃ）のように放土済み土砂高さが第１閾値以上、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最小高さ以上の場合はＳ１８０でＮＯと判定されてＳ１９０でＮＯと判定され、Ｓ２２０で目標放土高さが前動作終了高さに設定される。
【0079】
すなわち、本実施形態の制御コントローラ４０は、放土領域内の初期地形形状を記憶する記憶部１０１と、記憶部１０１と現況地形取得部１０２からの情報から、放土領域内の各位置における放土済み土砂高さを演算する土砂高さ演算部１０３と、を備え、パラメータ設定部１０４は、第１閾値をさらに設定する。
【0080】
そして、目標放土高さ設定部１０７は、前動作終了位置取得部１０５において演算された前動作終了高さが現況地形（地形高さ）から第１高さ未満の場合において水平面内の目標放土位置における土砂高さ（放土済み土砂高さ）が第１閾値未満の場合は現況地形（地形高さ）からの距離が第１高さとなる高さに目標放土高さを設定する（図７（ａ）のように放土済み土砂高さが第１閾値よりも低い場合は、目標放土高さが地形高さ＋第１高さに設定される）。また、前記土砂高さ（放土済み土砂高さ）が第１閾値以上の場合に前動作終了高さが現況地形（地形高さ）から最小高さ未満の場合は現況地形（地形高さ）からの距離が最小高さとなる高さに目標放土高さを設定する（図７（ｂ）のように放土済み土砂高さが第１閾値以上、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最小高さよりも低い場合は、目標放土高さが地形高さ＋最小高さに設定される）。また、前記土砂高さ（放土済み土砂高さ）が第１閾値以上の場合に前動作終了高さが現況地形（地形高さ）から最小高さ以上の場合は前動作終了高さに目標放土高さを設定する（図７（ｃ）のように放土済み土砂高さが第１閾値以上、前動作終了高さが放土位置における地形高さ＋最小高さ以上の場合は、目標放土高さが前動作終了高さに設定される）。
【0081】
次に、入力されたタスク情報と設定された目標放土高さに基づき動作計画部９０で動作計画を行い、自動動作制御部９１でフロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる自動動作（自動放土制御）が実行される。
【0082】
上記のように構成される制御システムとすることで、放土済み土砂高さと、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さを適切に設定することができる。
【0083】
【0084】
＜制御コントローラ４０＞
図８は、制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３ｂと、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、第１入力部１００と、記憶部１０１と、現況地形取得部１０２と、土砂高さ演算部１０３と、パラメータ設定部１０４と、前動作終了位置取得部１０５と、取得部１０６と、目標放土高さ設定部１０７と、判定部１０８と、目標放土高さ修正部１０９とを備えている。
図８は、制御コントローラ４０の機能ブロック図である。制御コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３ｂと、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、第１入力部１００と、記憶部１０１と、現況地形取得部１０２と、土砂高さ演算部１０３と、パラメータ設定部１０４と、前動作終了位置取得部１０５と、取得部１０６と、目標放土高さ設定部１０７と、判定部１０８と、目標放土高さ修正部１０９とを備えている。
【0085】
取得部１０６は、障害物・進入禁止領域検出装置１１１から油圧ショベル１の周囲の障害物または進入禁止領域の情報を取得する。
【0086】
目標放土高さ設定部１０７は、第１入力部１００と土砂高さ演算部１０３と前動作終了位置取得部１０５と現況地形取得部１０２からの情報及びパラメータ設定部１０４に記憶されたパラメータを用いて、前動作終了位置と現況地形の高さ方向の位置関係に基づき目標放土高さを演算する。
【0087】
動作計画部９０は、第１入力部１００から取得したタスク情報と目標放土高さ設定部１０７で設定した目標放土高さまたは目標放土高さ修正部１０９において修正された目標放土高さに基づき、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢と、バケット１０の爪先の位置の予定軌道である予定動作軌道を演算し、動作計画情報として判定部１０８に出力する。言い換えると、動作計画部９０は、フロント作業装置１Ａの目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成し、動作計画結果（動作計画情報）を判定部１０８に出力する。
【0088】
判定部１０８は、動作計画部９０と取得部１０６からの情報に基づき、予定動作軌道と車体上方の障害物との接触または予定動作軌道の車体上方の進入禁止領域への進入の有無を判定し、判定結果と判定に用いた動作計画部９０において演算された動作計画結果を目標放土高さ修正部１０９に出力する。
【0089】
目標放土高さ修正部１０９は、判定部１０８において予定動作軌道と車体上方の障害物との接触または予定動作軌道の車体上方の進入禁止領域への進入があると判定された場合に設定済みの目標放土高さを（当該設定済みの目標放土高さ）より低い高さに修正し、修正した目標放土高さを動作計画部９０に出力する。判定部１０８において予定動作軌道と車体上方の障害物との接触または予定動作軌道の車体上方の進入禁止領域への進入が無いと判定された場合は目標放土高さの修正を行わず判定部１０８を介して入力された動作計画部９０において演算された動作計画結果をそのまま自動動作制御部９１に出力する。
【0090】
＜目標放土高さ設定フロー＞
図９に制御コントローラ４０における目標放土高さ設定のフローを示す。
図９に制御コントローラ４０における目標放土高さ設定のフローを示す。
【0091】
Ｓ２４０では、第２高さ初期値をＳ２００またはＳ２１０またはＳ２２０またはＳ２３０で設定した目標放土高さに設定する。
【0092】
Ｓ２５０では、Ｓ１００で取得したタスク情報とＳ２００またはＳ２１０またはＳ２２０またはＳ２３０またはＳ３００で設定した目標放土高さに基づき、動作計画部９０は、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作の各時刻における油圧ショベル１の動作計画である予定動作軌道、すなわち、油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢を演算する。
【0093】
Ｓ２６０では、判定部１０８は、動作計画部９０と取得部１０６からの情報に基づき、予定動作軌道と車体上方の障害物との接触または予定動作軌道の車体上方の進入禁止領域への進入の有無を判定する。Ｓ２６０でＹＥＳと判定された場合はＳ２８０に進み、ＮＯと判定された場合はＳ２７０に進む。なお、本実施形態では、取得部１０６は、障害物・進入禁止領域検出装置１１１から情報を取得しているが、サーバ等から情報を取得しても良い。
【0094】
Ｓ２７０では、Ｓ２６０でＮＯと判定された場合に、自動動作制御部９１は、Ｓ２５０で演算した動作計画結果を基に各油圧アクチュエータ３ａ、３ｂ、４、５、６、７の目標速度を演算し、自動動作（自動放土制御）を実行する。
【0095】
Ｓ２８０では、Ｓ２６０でＹＥＳと判定された場合に、目標放土高さ修正部１０９は、設定済みの第２高さをより低い高さに更新する。更新方法は、第２高さから一定値（例えば１０ｃｍ）を減じる方法や、第２高さに一定値（例えば０．９）を乗ずる方法等が考えられるがこれ以外の方法を用いても良い。
【0096】
Ｓ２９０では、目標放土高さ修正部１０９は、Ｓ１２０で設定したパラメータとＳ１４０で取得した現況地形情報から、Ｓ２８０で更新した第２高さが地形高さ＋最小高さ以上か否かの判定を行う。Ｓ２９０でＹＥＳと判定された場合はＳ３００に進み、ＮＯと判定された場合はＳ３１０に進む。
【0097】
Ｓ３００では、Ｓ２９０でＹＥＳと判定された場合に、目標放土高さ修正部１０９は、目標放土高さを第２高さに設定し、Ｓ２５０に戻る。これにより、判定部１０８において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される限り第２高さをより低い高さに更新する。
【0098】
Ｓ３１０では、Ｓ２９０でＮＯと判定された場合に、目標放土高さ修正部１０９は、自動動作制御部９１への動作計画結果の出力を行わない。これにより、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる動作は実行されないため、自動動作（自動放土制御）は一時停止される。
【0099】
＜動作・効果＞
上記のように構成される制御システムが油圧ショベル１の自動掘削放土作業中に目標放土高さを設定する様子を図１０に示す。図１０（ａ）は目標放土高さ修正前の動作計画、図１０（ｂ）は目標放土高さ修正後の動作計画を表している。
上記のように構成される制御システムが油圧ショベル１の自動掘削放土作業中に目標放土高さを設定する様子を図１０に示す。図１０（ａ）は目標放土高さ修正前の動作計画、図１０（ｂ）は目標放土高さ修正後の動作計画を表している。
【0100】
管理者または管理システムはタスク情報の入力を行う（第１入力部１００）。図１０では油圧ショベル１には掘削放土タスクが入力される。掘削放土タスクでは掘削範囲及び放土範囲が入力される。また、記憶部１０１は、地形検出装置１１０からの情報に基づき放土領域内の初期地形形状を記憶する。
【0101】
入力されたタスク情報に基づき、掘削動作やダンプトラックのベッセルを回避する動作等、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる前に行うべき動作が自動で行われる。掘削動作や回避動作については本実施形態では特に説明しない。
【0102】
次に、入力されたタスク情報に基づいて決定される放土位置に対して本実施形態を用いて放土高さの決定を行う。
【0103】
前動作終了位置取得部１０５において前動作が終了したときのバケット１０の爪先の高さ（前動作終了高さ）が演算される。
【0104】
次に、現況地形取得部１０２において油圧ショベル１の周囲の地形情報を取得し、パラメータ設定部１０４において設定されたパラメータを用いて、目標放土高さ設定部１０７において目標放土高さ設定のための判定が行われる。図１０（ａ）は前動作終了高さが放土位置における地形高さ（土砂高さ）＋第１高さ以上、放土位置における地形高さ（土砂高さ）＋最大高さよりも低いため、Ｓ１５０でＮＯと判定されてＳ１６０でＹＥＳと判定され、Ｓ２２０で目標放土高さが前動作終了高さに設定される。
【0105】
次に、入力されたタスク情報とＳ２２０で設定された目標放土高さに基づき動作計画部９０で動作計画を行う。
【0106】
次に、動作計画部９０で演算された動作計画結果と取得部１０６において取得した油圧ショベル１の周囲の障害物または進入禁止領域の情報から、判定部１０８は、予定動作軌道と車体上方の障害物との接触または予定動作軌道の車体上方の進入禁止領域への進入の有無を判定する。図１０（ａ）の動作計画結果では、フロント作業装置１Ａの一部が進入禁止領域に進入しているため、Ｓ２６０でＹＥＳと判定され、第２高さが初期値である前動作終了高さからより低い高さに更新される。更新した第２高さは地形高さ＋最小高さ以上であるため、Ｓ２９０でＹＥＳと判定され、目標放土高さが更新した第２高さに修正される。
【0107】
次に、入力されたタスク情報とＳ３００で修正された目標放土高さに基づき動作計画部９０で再度動作計画を行う。
【0108】
次に、動作計画部９０で再度演算された動作計画結果と取得部１０６において取得した油圧ショベル１の周囲の障害物または進入禁止領域の情報から、判定部１０８は、予定動作軌道と車体上方の障害物との接触または予定動作軌道の車体上方の進入禁止領域への進入の有無を判定する。図１０（ｂ）の動作計画結果では、フロント作業装置１Ａが進入禁止領域に進入していないため、Ｓ２６０でＮＯと判定され、フロント作業装置１Ａを放土位置まで移動させる自動動作（自動放土制御）が実行される。
【0109】
すなわち、本実施形態の制御コントローラ４０は、障害物・進入禁止領域検出装置１１１から車体周囲の障害物の情報または進入禁止領域の情報を取得する取得部１０６と、動作計画部９０において計画された動作軌道上における車体と車体上方の障害物との接触または車体の車体上方の進入禁止領域への進入を判定する判定部１０８と、目標放土高さ修正部１０９と、を備える。目標放土高さ修正部１０９は、判定部１０８において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される場合には目標放土高さ設定部１０７において設定された目標放土高さを設定済みの目標放土高さより低い高さである第２高さに修正し、判定部１０８において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入があると判定される限り第２高さをより低い高さに更新する。また、判定部１０８において車体上方の障害物との接触または車体上方の進入禁止領域への進入が無いと判定される場合に（第２高さの更新を行わずに）第２高さに目標放土高さを設定する。
【0110】
また、目標放土高さ修正部１０９は、目標放土高さにおいて第２高さをより低い高さに更新した結果、現況地形（地形高さ）からの距離が最小高さよりも低い高さとなった場合には（更新した第２高さが地形高さ＋最小高さ未満となった場合には）実行中の自動動作（自動放土制御）を一時停止する。
【0111】
上記のように構成される制御システムとすることで、車体上方の障害物または進入禁止領域も考慮した上で、放土済み土砂高さと、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さを適切に設定することができる。
【0112】
［まとめ］
以上で説明したように、本実施形態の作業機械（油圧ショベル）１は、放土領域の情報を含むタスク情報が入力される第１入力部１００と、地形検出装置１１０から放土領域内の現況地形を取得する現況地形取得部１０２と、前記作業装置姿勢検出装置５０と前記車体位置検出装置３６とから前記作業機械の前動作終了位置（前動作終了高さ）を取得する前動作終了位置取得部１０５と、前記放土領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置（前動作終了高さ）との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置（フロント作業装置）１Ａの目標放土高さを設定する目標放土高さ設定部１０７と、前記目標放土高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部９０と、前記動作計画に基づいて前記作業装置（フロント作業装置）１Ａの自動動作（自動放土制御）の実行を制御する自動動作制御部９１と、を有する制御装置（制御コントローラ）４０を備える。
以上で説明したように、本実施形態の作業機械（油圧ショベル）１は、放土領域の情報を含むタスク情報が入力される第１入力部１００と、地形検出装置１１０から放土領域内の現況地形を取得する現況地形取得部１０２と、前記作業装置姿勢検出装置５０と前記車体位置検出装置３６とから前記作業機械の前動作終了位置（前動作終了高さ）を取得する前動作終了位置取得部１０５と、前記放土領域内の前記現況地形と前記前動作終了位置（前動作終了高さ）との高さ方向の位置関係に基づいて前記作業機械の作業装置（フロント作業装置）１Ａの目標放土高さを設定する目標放土高さ設定部１０７と、前記目標放土高さに基づいて前記作業機械の作業装置の目標位置及び動作軌道を含む動作計画を作成する動作計画部９０と、前記動作計画に基づいて前記作業装置（フロント作業装置）１Ａの自動動作（自動放土制御）の実行を制御する自動動作制御部９１と、を有する制御装置（制御コントローラ）４０を備える。
【0113】
本実施形態によれば、前動作終了高さと放土位置における地形高さとの位置関係に基づいて目標放土高さを適切に設定する作業機械の制御システムを提供することができる。
【0114】
上記の実施形態では、自動掘削放土作業を行う油圧ショベルを例に示したが、指定された位置や領域に対象物（例えばアタッチメントでクランプした対象物）を上方から落下させる作業を行う作業機械に適用しても良い。
【0115】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形形態が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【0116】
また、上記した実施形態のコントローラの各機能は、それらの一部または全部を、例えば集積回路で設計することによりハードウェアで実現してもよい。また、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、コントローラ内の記憶装置の他に、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【符号の説明】
【0117】
１…油圧ショベル（作業機械）
１Ａ…フロント作業装置
１Ｂ…車体
３…走行油圧モータ
４…旋回油圧モータ
５…ブームシリンダ
６…アームシリンダ
７…バケットシリンダ
８…ブーム
９…アーム
１０…バケット
３０…ブーム角度センサ
３１…アーム角度センサ
３２…バケット角度センサ
３６…車体位置検出装置
４０…制御コントローラ（制御装置）
４３ｂ…位置姿勢演算部
４４…電磁比例弁制御部
５０…作業装置姿勢検出装置
８１…アクチュエータ制御部
９０…動作計画部
９１…自動動作制御部
１００…第１入力部
１０１…記憶部
１０２…現況地形取得部
１０３…土砂高さ演算部
１０４…パラメータ設定部
１０５…前動作終了位置取得部
１０６…取得部
１０７…目標放土高さ設定部
１０８…判定部
１０９…目標放土高さ修正部
１１０…地形検出装置
１１１…障害物・進入禁止領域検出装置
２００…外部システム
１Ａ…フロント作業装置
１Ｂ…車体
３…走行油圧モータ
４…旋回油圧モータ
５…ブームシリンダ
６…アームシリンダ
７…バケットシリンダ
８…ブーム
９…アーム
１０…バケット
３０…ブーム角度センサ
３１…アーム角度センサ
３２…バケット角度センサ
３６…車体位置検出装置
４０…制御コントローラ（制御装置）
４３ｂ…位置姿勢演算部
４４…電磁比例弁制御部
５０…作業装置姿勢検出装置
８１…アクチュエータ制御部
９０…動作計画部
９１…自動動作制御部
１００…第１入力部
１０１…記憶部
１０２…現況地形取得部
１０３…土砂高さ演算部
１０４…パラメータ設定部
１０５…前動作終了位置取得部
１０６…取得部
１０７…目標放土高さ設定部
１０８…判定部
１０９…目標放土高さ修正部
１１０…地形検出装置
１１１…障害物・進入禁止領域検出装置
２００…外部システム
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】