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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】P2024065876
(43)【公開日】2024-05-15
(54)【発明の名称】ショベル、及びショベル制御システム
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20240508BHJP
E02F 3/43 20060101ALI20240508BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 N
E02F9/20 Q
E02F3/43 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022174949
(22)【出願日】2022-10-31
(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】呉 春男
【テーマコード（参考）】
2D003
【Ｆターム（参考）】
2D003AA01
2D003AB03
2D003AB04
2D003BA03
2D003BA04
2D003BB04
2D003CA02
2D003DA02
2D003DA04
2D003DB04
2D003DB05
2D003FA02
(57)【要約】
【課題】操作者の負担を軽減できる。
【解決手段】一実施形態に係るショベルは、下部走行体と、下部走行体に旋回自在の搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントの先端に設けられるバケットと、操作装置と、外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている通信装置と、操作装置が受け付けた第１操作情報に従って上部旋回体、アタッチメント、及びバケットのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、上部旋回体、アタッチメント、及びバケットのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を外部装置から受信し、受信した制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている制御装置と、を備える。
【選択図】図６
【解決手段】一実施形態に係るショベルは、下部走行体と、下部走行体に旋回自在の搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントの先端に設けられるバケットと、操作装置と、外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている通信装置と、操作装置が受け付けた第１操作情報に従って上部旋回体、アタッチメント、及びバケットのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、上部旋回体、アタッチメント、及びバケットのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を外部装置から受信し、受信した制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている制御装置と、を備える。
【選択図】図６
【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の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アタッチメントと、
電気式操作レバーを有する操作装置と、
外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている通信装置と、
前記操作装置が受け付けた第１操作情報に従って前記下部走行体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、前記下部走行体、前記上部旋回体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を前記外部装置から受信し、受信した前記制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている制御装置と、
を備えるショベル。
前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、
電気式操作レバーを有する操作装置と、
外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている通信装置と、
前記操作装置が受け付けた第１操作情報に従って前記下部走行体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、前記下部走行体、前記上部旋回体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を前記外部装置から受信し、受信した前記制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている制御装置と、
を備えるショベル。
【請求項2】
前記通信装置は、前記第２制御を行う場合に、前記操作装置が受け付けた第２操作情報を前記外部装置に送信し、前記第２操作情報に基づいた前記制御信号を前記外部装置から受信する、
請求項１に記載のショベル。
請求項１に記載のショベル。
【請求項3】
前記アタッチメントの位置を検出するための検出装置をさらに備え、
前記通信装置は、前記第２制御を行う場合に、前記検出装置による位置の検出結果を前記外部装置に送信し、前記検出結果に基づいて前記アタッチメントの制御を行う前記制御信号を前記外部装置から受信する、
請求項１に記載されたショベル。
前記通信装置は、前記第２制御を行う場合に、前記検出装置による位置の検出結果を前記外部装置に送信し、前記検出結果に基づいて前記アタッチメントの制御を行う前記制御信号を前記外部装置から受信する、
請求項１に記載されたショベル。
【請求項4】
前記第１制御は、施工対象の３次元形状が示された施工情報に基づいた前記ショベルの制御を含まず、
前記第２制御は、前記施工情報に基づいて施工対象の３次元形状を形成するための前記ショベルの制御を含む、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載されたショベル。
前記第２制御は、前記施工情報に基づいて施工対象の３次元形状を形成するための前記ショベルの制御を含む、
請求項１乃至３のいずれか一つに記載されたショベル。
【請求項5】
ショベルと外部装置と空間認識装置とで構成されたショベル制御システムであって、
前記空間認識装置は、前記ショベルの周辺を測定した測定情報を前記外部装置に送信する第１通信装置を備え、
前記ショベルは、
下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、操作装置と、前記外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている第２通信装置と、前記操作装置が受け付けた第１操作情報に従って前記下部走行体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、前記下部走行体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を前記外部装置から受信し、受信した前記制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている第１制御装置と、を備え、
前記外部装置は、
前記空間認識装置から前記測定情報を受信する第３通信装置と、前記測定情報に基づいて前記制御信号を生成する第２制御装置と、を備え、
前記第３通信装置は前記制御信号を前記第２通信装置に送信する、
ショベル制御システム。
前記空間認識装置は、前記ショベルの周辺を測定した測定情報を前記外部装置に送信する第１通信装置を備え、
前記ショベルは、
下部走行体と、前記下部走行体に旋回自在の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アタッチメントと、操作装置と、前記外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている第２通信装置と、前記操作装置が受け付けた第１操作情報に従って前記下部走行体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、前記下部走行体、前記上部旋回体、及び前記アタッチメントのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を前記外部装置から受信し、受信した前記制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている第１制御装置と、を備え、
前記外部装置は、
前記空間認識装置から前記測定情報を受信する第３通信装置と、前記測定情報に基づいて前記制御信号を生成する第２制御装置と、を備え、
前記第３通信装置は前記制御信号を前記第２通信装置に送信する、
ショベル制御システム。
【請求項6】
前記ショベルは、前記アタッチメントの位置を検出するための検出装置をさらに備え、
前記第２通信装置は、前記第２制御を行う場合に、前記検出装置による位置の検出結果を前記外部装置に送信し、前記検出結果に基づいて前記アタッチメントの制御を行う前記制御信号を前記外部装置から受信する、
前記外部装置の前記第２制御装置は、前記検出結果及び前記測定情報に基づいて前記制御信号を生成する、
請求項５に記載のショベル制御システム。
前記第２通信装置は、前記第２制御を行う場合に、前記検出装置による位置の検出結果を前記外部装置に送信し、前記検出結果に基づいて前記アタッチメントの制御を行う前記制御信号を前記外部装置から受信する、
前記外部装置の前記第２制御装置は、前記検出結果及び前記測定情報に基づいて前記制御信号を生成する、
請求項５に記載のショベル制御システム。
【請求項7】
前記外部装置は、
施工対象の３次元形状が示された施工情報を記憶する記憶装置をさらに備え、
前記第２制御装置は、さらに、前記検出結果、前記測定情報及び前記施工情報に基づいた前記制御信号を生成する、
請求項６に記載のショベル制御システム。
施工対象の３次元形状が示された施工情報を記憶する記憶装置をさらに備え、
前記第２制御装置は、さらに、前記検出結果、前記測定情報及び前記施工情報に基づいた前記制御信号を生成する、
請求項６に記載のショベル制御システム。
【請求項8】
前記ショベル制御システムは、さらに、遠隔制御装置を備え、
前記遠隔制御装置は、第４通信装置と、遠隔操作装置と、を有し、
前記第４通信装置は、遠隔操作装置が受け付けた遠隔操作情報を、前記外部装置に送信し、
前記第２制御装置は、さらに、前記遠隔操作情報に基づいて前記制御信号を生成する、
請求項５乃至７のいずれか一つに記載のショベル制御システム。
前記遠隔制御装置は、第４通信装置と、遠隔操作装置と、を有し、
前記第４通信装置は、遠隔操作装置が受け付けた遠隔操作情報を、前記外部装置に送信し、
前記第２制御装置は、さらに、前記遠隔操作情報に基づいて前記制御信号を生成する、
請求項５乃至７のいずれか一つに記載のショベル制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、ショベル、及びショベル制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ＧＮＳＳ（グローバル衛星測位システム）による位置情報と３次元の設計情報と、に基づいて操作を半自動化又は全自動化した、いわゆるＩＣＴ（Information and Communication Technology）ショベルが提案されている。例えば、特許文献１には、設定画面で設定された項目に従って施工支援を実現可能なＩＣＴショベルが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０１８／１６４１５２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、例えば、特許文献１に記載されたようなＩＣＴショベルは、様々なセンサを搭載すると共に、当該センサの検出結果に基づいてＩＣＴショベルの作業部位の位置等の算出し、算出結果に基づいた制御を行うために処理性能の高いコントローラを搭載する必要があるので、コストが高くなる。これは、特許文献１に記載されたような半自動制御又は全自動制御を行うＩＣＴショベルに制限するものではなく、例えば遠隔制御を行うなど、高度な制御を実現しているＩＣＴショベルであれば該当する。
【0005】
そこで、上記課題に鑑み、ＩＣＴショベルのような処理性能の高いコントローラ等の装備が搭載されていない標準ショベルであっても、外部装置による支援によって、高度な制御を可能として、操作者の操作負担を軽減する技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するため、本開示の一実施形態に係るショベルは、下部走行体と、下部走行体に旋回自在の搭載される上部旋回体と、上部旋回体に取り付けられるアタッチメントと、アタッチメントの先端に設けられるバケットと、操作装置と、外部装置との間で情報の送信及び受信が可能に構成されている通信装置と、操作装置が受け付けた第１操作情報に従って上部旋回体、アタッチメント、及びバケットのうち少なくとも一つ以上を制御する第１制御と、上部旋回体、アタッチメント、及びバケットのうち少なくとも一つ以上を制御する制御信号を外部装置から受信し、受信した制御信号に従って制御する第２制御と、を切り替え可能に構成されている制御装置と、を備える。
【発明の効果】
【0007】
上述の実施形態によれば、第１制御と第２制御とを切り替え可能としたことで、作業状況に応じて制御を切り替えることで操作者の負担を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本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】
【0011】
図１に示すように、第１の実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳは、ショベル１００と、管理装置３００（外部装置の一例）と、定点計測装置４００と、を含んでいる。ショベル１００、管理装置３００、及び定点計測装置４００は、通信回線ＮＷを介して情報の送受信を可能としている。
【0012】
ショベル制御システム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。ショベル制御システムＳＹＳは、複数のショベル１００の各々について制御等を行うことができる。
【0013】
また、ショベル制御システムＳＹＳに含まれる管理装置３００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、ショベル制御システムＳＹＳは、各種機能を複数台の管理装置３００により分散して実現することができる。
【0014】
また、ショベル制御システムＳＹＳに含まれる定点計測装置４００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、ショベル制御システムＳＹＳは、複数台の定点計測装置４００によって、ショベル１００が作業を行う作業現場の空間を測定し、測定結果に基づいて作業現場全体の状況を認識できる。なお、本実施形態は、作業現場の測定を行う空間認識装置の一例として、定点計測装置４００を用いた例について説明するが、ドローン又は作業者が所有する空間認識装置等を用いてもよい。
【0015】
＜ショベルの概要＞
図２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２は、第１の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。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る。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。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が取り付けられる。エンドアタッチメントは、法面用バケット又は浚渫用バケット等であってもよい。
図２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２は、第１の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。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る。上部旋回体３にはブーム４が取り付けられる。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が取り付けられる。エンドアタッチメントは、法面用バケット又は浚渫用バケット等であってもよい。
【0016】
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、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。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６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられる。掘削アタッチメントには、バケットチルト機構が設けられていてもよい。
【0017】
ブーム角度センサＳ１はブーム４の回動角度を検出する。本実施形態では、ブーム角度センサＳ１は加速度センサであり、上部旋回体３に対するブーム４の回動角度であるブーム角度を検出できる。ブーム角度は、例えば、ブーム４を最も下げたときに最小角度となり、ブーム４を上げるにつれて大きくなる。
【0018】
アーム角度センサＳ２はアーム５の回動角度を検出する。本実施形態では、アーム角度センサＳ２は加速度センサであり、ブーム４に対するアーム５の回動角度であるアーム角度を検出できる。アーム角度は、例えば、アーム５を最も閉じたときに最小角度となり、アーム５を開くにつれて大きくなる。
【0019】
バケット角度センサＳ３はバケット６の回動角度を検出する。本実施形態では、バケット角度センサＳ３は加速度センサであり、アーム５に対するバケット６の回動角度であるバケット角度を検出できる。バケット角度は、例えば、バケット６を最も閉じたときに最小角度となり、バケット６を開くにつれて大きくなる。
【0020】
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は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、対応する油圧シリンダのストローク量を検出するストロークセンサ、又は、連結ピン回りの回動角度を検出するロータリエンコーダ等であってもよい。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は、掘削アタッチメントの姿勢を検出する姿勢センサを構成する。
【0021】
上部旋回体３には運転室であるキャビン１０が設けられ且つエンジン１１等の動力源が搭載される。また、上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサＳ５が取り付けられる。また、上部旋回体３には、通信装置Ｔ１及び測位装置Ｓ６が取り付けられている。
【0022】
機体傾斜センサＳ４は所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出するように構成されている。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。
【0023】
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、レゾルバ又はロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。
【0024】
通信装置Ｔ１は、ショベル１００と外部との間の通信を制御する装置である。通信装置Ｔ１は、例えば、外部のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）測量システムとショベル１００との間の無線通信を制御する。ショベル１００は、通信装置Ｔ１を用いることで無線通信を介して設計データを取得できる。但し、ショベル１００は、半導体メモリ等を用いて設計データを取得してもよい。なお、設計データは、三次元設計データを含む。
【0025】
測位装置Ｓ６は、ショベル１００の位置に関する情報を取得するように構成されている。本実施形態では、測位装置Ｓ６は、ショベル１００の位置及び向きを測定するように構成されている。具体的には、測位装置Ｓ６は、電子コンパスを組み込んだＧＮＳＳ受信機であり、ショベル１００の現在位置の緯度、経度、及び高度を測定し、且つ、ショベル１００の向きを測定する。測位装置Ｓ６が取得する位置情報は、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。
【0026】
キャビン１０内には、入力装置Ｄ１、音出力装置Ｄ２、表示装置Ｄ３、記憶装置Ｄ４、ゲートロックレバーＤ５、及びコントローラ３０が設置される。
【0027】
コントローラ３０は、ショベル１００の駆動制御を行う主制御部として機能する。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ及び内部メモリ等を含む演算処理装置で構成される。コントローラ３０の各種機能は、ＣＰＵが内部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。
【0028】
入力装置Ｄ１は、ショベル１００の操作者がコントローラ３０に各種情報を入力するための装置である。本実施形態では、入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３の周囲に取り付けられるメンブレンスイッチである。入力装置Ｄ１は、表示装置Ｄ３のそれぞれに対応付けられて個別に設置されていてもよい。この場合、入力装置Ｄ１はタッチパネルであってもよい。
【0029】
音出力装置Ｄ２は、コントローラ３０からの音出力指令に応じて各種音声情報を出力する。本実施形態では、音出力装置Ｄ２は、コントローラ３０に直接接続された車載スピーカである。音出力装置Ｄ２はブザー等の警報器であってもよい。
【0030】
表示装置Ｄ３は、コントローラ３０からの指令に応じて各種画像情報を出力する。本実施形態では、表示装置Ｄ３は、コントローラ３０に直接接続される車載液晶ディスプレイである。
【0031】
記憶装置Ｄ４は、各種情報を記憶するための装置である。本実施形態では、記憶装置Ｄ４として、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体が用いられる。記憶装置Ｄ４は、設計データ等を記憶する。記憶装置Ｄ４は、コントローラ３０等が出力する各種情報を記憶してもよい。
【0032】
ゲートロックレバーＤ５は、ショベル１００が誤って操作されるのを防止する機構である。本実施形態では、ゲートロックレバーＤ５は、キャビン１０のドアと運転席１０Ｓとの間に配置される。ゲートロックレバーＤ５が引き上げられた場合、各種操作装置は操作可能となる。一方、ゲートロックレバーＤ５が押し下げられた場合、各種操作装置は操作不能となる。
【0033】
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
例えば、コントローラ３０は、操作者等の所定操作により予め設定される作業モード等に基づき、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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
［ショベルの油圧システム］
次に、図４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。
次に、図４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。
【0050】
図４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。
【0051】
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
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。
【0070】
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４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。
【0071】
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。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
［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、図５を参照して、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。
次に、図５を参照して、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。
【0084】
図５は、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図５（Ａ）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５（Ｂ）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。図５（Ｃ）は、バケットシリンダ９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５（Ｄ）は、旋回油圧モータ２Ａ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。
【0085】
図５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～３１ＤＬ及び３１ＡＲ～３１ＤＲを含む。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
例えば、図５（Ａ）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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
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。
【0094】
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。
【0095】
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。
【0096】
また、以下の図５（Ｂ）～図５（Ｄ）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、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット６の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【0097】
また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体１の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。
【0098】
また、図５（Ｂ）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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
また、図５（Ｃ）に示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。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、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７４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、バケット閉じ方向（左方向）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１７４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、バケット開き方向（右方向）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１７４の右側パイロットポートに作用させる。
【0104】
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。
【0105】
比例弁３１ＣＬ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３１ＣＬを介して制御弁１７４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３１ＣＲ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３１ＣＲを介して制御弁１７４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３１ＣＬは、制御弁１７４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３１ＣＲは、制御弁１７４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。
【0106】
この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＬを介し、制御弁１７４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、操作者によるバケット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３１ＣＬを介し、制御弁１７４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、操作者によるバケット閉じ操作に応じ、或いは、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、バケット６を閉じることができる。
【0107】
また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＲを介し、制御弁１７４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、操作者によるバケット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３１ＣＲを介し、制御弁１７４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、操作者によるバケット開き操作に応じ、或いは、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、バケット６を開くことができる。
【0108】
また、図５（Ｄ）に示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。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、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７３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、左旋回方向（左方向）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１７３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、右旋回方向（右方向）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１７３の右側パイロットポートに作用させる。
【0109】
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。
【0110】
比例弁３１ＤＬ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３１ＤＬを介して制御弁１７３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３１ＤＲ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３１ＤＲを介して制御弁１７３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３１ＤＬは、制御弁１７３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３１ＤＲは、制御弁１７３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。
【0111】
この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬを介し、制御弁１７３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、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬを介し、制御弁１７３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、操作者による左旋回操作に応じ、或いは、操作者による左旋回操作とは無関係に、旋回機構２を左旋回させることができる。
【0112】
また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作に応じ、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲを介し、制御弁１７３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、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲを介し、制御弁１７３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、操作者による右旋回操作に応じ、或いは、操作者による右旋回操作とは無関係に、旋回機構２を右旋回させることができる。
【0113】
また、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬを操作するために用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬ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１７１のパイロットポートに作用させる。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電気的に検出し、検出した値を示す電流指令をコントローラ３０に出力する。これにより、コントローラ３０が電流指令に応じて動作する。
【0114】
そして、コントローラ３０は、上述した構成と同様に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、（図示しない）比例弁を介し、制御弁１７１の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ１ＣＬを前進させることができる。また、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、（図示しない）比例弁を介し、制御弁１７１の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、左クローラ１ＣＬを後進させることができる。
【0115】
また、右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲを操作するために用いられる。具体的には、右走行レバー２６ＤＲ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１７２のパイロットポートに作用させる。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電気的に検出し、検出した値を示す電流指令をコントローラ３０に対して出力する。これにより、コントローラ３０が電流指令に応じて動作する。
【0116】
そして、コントローラ３０は、上述した構成と同様に、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、制御弁１７２の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ１ＣＲを前進させることができる。また、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、比例弁３１を介し、制御弁１７２の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、右クローラ１ＣＲを後進させることができる。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
図６は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳの機能構成の一例を示す機能ブロック図である。管理装置３００及び定点計測装置４００の構成について説明する。なお、ショベル１００の構成については上述した通りなので、説明を省略する。
【0120】
＜管理装置の構成＞
管理装置（外部装置の一例）３００は、通信装置３０１と、記憶装置３０２と、コントローラ３０３とを含む。
管理装置（外部装置の一例）３００は、通信装置３０１と、記憶装置３０２と、コントローラ３０３とを含む。
【0121】
通信装置３０１は、通信回線ＮＷを通じて、ショベル１００、及び定点計測装置４００等の外部と通信を行うためのインタフェースである。通信装置３０１は、例えば、ＬＴＥ、４Ｇ、５Ｇ等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールであってよい。
【0122】
コントローラ３０３は、管理装置３００に関する制御を行う。コントローラ３０３は、例えば、任意のハードウェア、又は、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等によりその機能が実現されてよい。コントローラ３０３は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ装置、ＲＡＭ等のメモリ装置（主記憶装置）、ＲＯＭ等の補助記憶装置、及び外部とのインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成されてよい。例えば、コントローラ３０３は、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードし、ＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。プログラムのデータは、例えば、所定の外部インタフェースを通じて、所定の記憶媒体からコントローラ３０３により取得され、補助記憶装置にインストールされる。
【0123】
記憶装置３０２は、読み書き可能な不揮発性の記憶媒体とする。記憶装置３０２は、施工情報記憶部３２１と、作業現場情報記憶部３２２と、を備える。
【0124】
施工情報記憶部３２１は、ショベル１００が作業現場で作業を行うための施工情報を記憶する。施工情報とは、作業現場に存在する土砂等の施工後の形状を表した３次元データとする。施工情報は、施工後の物体の３次元形状及び位置を、上述した基準座標系で表現されている。
【0125】
作業現場情報記憶部３２２は、定点計測装置４００による測定情報に基づいて生成された仮想的な作業現場空間の３次元形状を表現した作業現場情報を記憶する。当該作業現場情報は、作業現場の現在の物体の３次元的形状及び位置を、上述した基準座標系で保持している。
【0126】
＜定点計測装置の構成＞
定点計測装置４００は、通信装置４０１と、位置情報記憶部４０２と、空間認識装置４０３と、コントローラ４０４とを含む。
定点計測装置４００は、通信装置４０１と、位置情報記憶部４０２と、空間認識装置４０３と、コントローラ４０４とを含む。
【0127】
通信装置４０１は、通信回線ＮＷを通じて、ショベル１００、及び管理装置３００等の外部と通信を行うためのインタフェースである。通信装置４０１は、例えば、ＬＴＥ、４Ｇ、５Ｇ等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールであってよい。
【0128】
位置情報記憶部４０２は、定点計測装置４００の位置情報を記憶している。位置情報は、例えば、ＧＮＳＳで取得する位置情報と同様の基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、上述した世界測地系である。
【0129】
空間認識装置４０３は、ショベル１００が作業している作業現場に存在する物体を検出するためにＬＩＤＡＲを用いる。ＬＩＤＡＲは、例えば、監視範囲内にある１００万点以上の点とＬＩＤＡＲとの間の距離を測定する。なお、本実施形態は、ＬＩＤＡＲを用いる手法に制限するものではなく、物体との間の距離を計測可能な空間認識装置であればよい。例えば、ステレオカメラを用いてもよいし、距離画像カメラ、又はミリ波レーダなどの測距装置を用いてもよい。空間認識装置４０３としてミリ波レーダ等が利用される場合には、空間認識装置４０３から多数の信号（レーザ光等）を物体に向けて発信し、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導き出してもよい。
【0130】
コントローラ４０４は、定点計測装置４００に関する制御を行う。コントローラ４０４は、例えば、任意のハードウェア、又は、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等によりその機能が実現されてよい。コントローラ４０４は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ装置、ＲＡＭ等のメモリ装置（主記憶装置）、及びＲＯＭ等の補助記憶装置等を含むコンピュータを中心に構成されてよい。例えば、コントローラ４０４は、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードし、ＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。
【0131】
［ショベルに対して提供するサービスの説明］
本実施形態に係るショベル１００は、空間認識装置等が備えておらず、当該ショベル１００のショベルコントローラ５０は、操作装置２６で所定のレバーが傾けられた場合に、施工情報に従って動作させるような半自動制御などの高度な制御するためのプログラムを備えていない。
本実施形態に係るショベル１００は、空間認識装置等が備えておらず、当該ショベル１００のショベルコントローラ５０は、操作装置２６で所定のレバーが傾けられた場合に、施工情報に従って動作させるような半自動制御などの高度な制御するためのプログラムを備えていない。
【0132】
これは、上述した半自動制御を実現可能なショベルはコストが高いために導入が控えられる場合などが存在するためである。
【0133】
しかしながら、ショベル１００であっても、作業工程によっては、半自動制御等を利用したい場合が存在する。
【0134】
そこで、本実施形態においては、管理装置３００が、ショベル１００に対して、施工情報に従って動作させるような半自動制御等の支援を行う。
【0135】
具体的には、定点計測装置４００がショベル１００の作業現場を測定し、測定結果を管理装置３００に送信する。これにより、管理装置３００は、ショベル１００の周辺の状況を３次元形状で認識できる。換言すれば、管理装置３００は、ショベル１００が空間認識装置を備えていなくとも、ショベル１００の周辺の状況を認識できる。なお、本実施形態は、ショベル１００の周辺の状況を計測する装置を、定点計測装置４００に制限するものではなくドローン等であってもよい。
【0136】
また、ショベル１００は、測位装置Ｓ６で測定された位置情報を、管理装置３００に送信する。これにより管理装置３００は、作業現場におけるショベル１００の位置を認識できる。
【0137】
さらに、管理装置３００は、施工後の土砂等の３次元形状を表した施工情報を保持している。これにより、管理装置３００は、ショベル１００から操作信号を受信した場合に、当該操作信号に対応して、施工情報に従って作業を行うための制御信号を生成し、ショベル１００に送信する。
【0138】
本実施形態に係るショベル１００は、上述したように、操作装置２６の形態として電気式操作レバーを備えている。このため、ショベル１００のショベルコントローラ５０は、管理装置３００から制御信号を受信した場合に、当該制御信号に基づいて、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のうち少なくとも一つ以上について半自動制御を行うことができる。
【0139】
つまり、本実施形態に係るショベル１００のショベルコントローラ５０は、操作装置２６が受け付けた操作情報（第１操作情報の例）に従って上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のうち少なくとも一つ以上を動作させるマニュアル制御（第１制御の例）と、制御信号を管理装置３００から受信し、受信した制御信号に従って半自動制御等を行うネットワーク制御（第２制御の例）と、の切り替えを実現する。マニュアル制御、及びネットワーク制御については後述する。
【0140】
次に、定点計測装置４００のコントローラ４０４、ショベル１００のショベルコントローラ５０、及び管理装置３００のコントローラ３０３の各々の機能ブロックについて説明する。
【0141】
＜＜定点計測装置の機能ブロック＞＞
定点計測装置４００のコントローラ４０４内の各機能ブロックについて説明する。コントローラ４０４内の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにより実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。
定点計測装置４００のコントローラ４０４内の各機能ブロックについて説明する。コントローラ４０４内の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにより実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。
【0142】
送信制御部４１１は、空間認識装置４０３による測定情報と、位置情報記憶部４０２に記憶されている位置情報と、を対応付けて管理装置３００に送信する。送信制御部４１１による測定情報の送信は、所定時間毎に行われる。例えば、送信制御部４１１は、空間認識装置４０３によって測定情報を取得する毎（例えばフレーム更新毎）に行ってもよい。
【0143】
＜＜ショベルの機能ブロック＞＞
ショベル１００のショベルコントローラ（第１制御装置の一例）５０内の各機能ブロックについて説明する。ショベルコントローラ５０内の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにより実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。ショベルコントローラ５０は、プログラムを実現することで、切替制御部５０１と、送信制御部５０２と、受信制御部５０３と、信号出力部５０４と、を備える。
ショベル１００のショベルコントローラ（第１制御装置の一例）５０内の各機能ブロックについて説明する。ショベルコントローラ５０内の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにより実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。ショベルコントローラ５０は、プログラムを実現することで、切替制御部５０１と、送信制御部５０２と、受信制御部５０３と、信号出力部５０４と、を備える。
【0144】
切替制御部５０１は、入力装置Ｄ１に対する入力操作に従って、マニュアル制御と、ネットワーク制御とを切り替える。
【0145】
マニュアル制御（第１制御の例）は、操作装置２６が受け付けた操作に従って、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、又はバケット６を動作させる制御をいう。例えば、左操作レバー２６Ｌが、前後方向に操作された場合、アーム５を閉じ方向に動作させる、又はアーム５を開き方向に動作させる制御とする。つまり、操作レバーの操作方向に割り当てられた構成を、傾き量に応じて動作させる制御とする。このように、マニュアル制御は、施工対象の３次元形状が示された施工情報に基づいたショベル１００の制御を含まない。
【0146】
ネットワーク制御（第２制御の例）は、管理装置３００からの制御信号を受信し、当該制御信号に基づいて、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のうち少なくとも一つ以上を動作させる制御をいう。例えば、ネットワーク制御で管理装置３００から送信される制御信号は、施工情報に基づいて、施工対象の３次元形状を形成するために、ショベル１００を制御（例えば半自動制御又は全自動制御）させる信号であってもよい。
【0147】
例えば、ネットワーク制御は、バケット６に土砂を積載した後に、ブーム４を開く方向への操作を示した操作情報を、管理装置３００に送信することで、バケット６に土砂の積載状態を維持するようにバケット６の開口面の水平状態を維持した状態で、ブーム４上げを行うためのブーム４、アーム５、及びバケット６の各々を動作させるための制御信号を受信し、当該制御信号に基づいて、ブーム４、アーム５、及びバケット６の各々を動作させる。
【0148】
ネットワーク制御の他の例としては、施工情報に従って施工対象に対して定められた３次元形状を形成する際、例えば、土砂に対して法面を形成する際に、アーム５を開く方向への操作を示した操作情報を、管理装置３００に送信することで、バケット６の底面が、当該法面に沿って移動するようなブーム４、アーム５、及びバケット６の各々を動作させる制御信号を受信し、当該制御信号に基づいて、ブーム４、アーム５、及びバケット６を動作させる半自動制御を行う。
【0149】
なお、ネットワーク制御は、上述した制御に制限するものではなく、操作装置２６が受け付けた操作に対して、管理装置３００が半自動制御等の動作の支援を行う制御であればよい。
【0150】
送信制御部５０２は、通信装置Ｔ１を介して、様々な情報を、管理装置３００に送信するための制御を行う。例えば、切替制御部５０１によって、ネットワーク制御に切り替えられていた場合、送信制御部５０２は、操作装置２６が受け付けた操作を示す操作情報（第２操作情報の一例）、ショベル１００に設けられた各種センサからの検出結果を示した検出情報、及び、測位装置Ｓ６により取得されたショベル１００の位置情報（向きを含む）を、管理装置３００に送信する。検出情報には、例えば、ブーム４、アーム５、及びバケット６（アタッチメント）の位置を特定するための情報、例えば、ブーム角度センサ（検出装置の一例）Ｓ１により検出されたブーム４の回動角度、アーム角度センサ（検出装置の一例）Ｓ２により検出されたアーム５の回動角度、バケット角度センサ（検出装置の一例）Ｓ３により検出されたバケット６の回動角度が含まれている。
【0151】
受信制御部５０３は、通信装置Ｔ１を介して、様々な情報を、管理装置３００から受信するための制御を行う。例えば、送信制御部５０２が操作情報を送信した場合、受信制御部５０３は、管理装置３００から、操作情報に従ってショベル１００の半自動制御等を行うための制御信号を受信する。また、検出情報が管理装置３００に送信されている場合、当該制御信号は、検出情報から定められるブーム４、アーム５、及びバケット６の位置、換言すればショベル１００の現在の動作状況に基づいた制御を行う制御信号となる。
【0152】
信号出力部５０４は、油圧システム等を制御するための制御信号を、油圧システム等に出力する。例えば、切替制御部５０１によって、マニュアル制御に切り替えられていた場合、信号出力部５０４は、操作装置２６が受け付けた操作に対応して、当該操作方向に対応する構成を動作させるための制御信号を油圧システムに対して出力する。
【0153】
例えば、切替制御部５０１によって、ネットワーク制御に切り替えられていた場合、信号出力部５０４は、管理装置３００から受信した制御信号を油圧システムに対して出力する。これにより、管理装置３００からの支援に基づいた半自動制御等を実現できる。
【0154】
＜＜管理装置の機能ブロック＞＞
管理装置３００のコントローラ（第２制御装置の一例）３０３内の各機能ブロックについて説明する。コントローラ３０３内の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにより実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。コントローラ３０３は、プログラムを実現することで、受信制御部３３１と、作業現場空間生成部３３２と、移動軌跡生成部３３３と、信号生成部３３４と、送信制御部３３５と、を備える。
管理装置３００のコントローラ（第２制御装置の一例）３０３内の各機能ブロックについて説明する。コントローラ３０３内の各機能ブロックは概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。各機能ブロックの全部または一部を、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することが可能である。各機能ブロックにて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵにて実行されるプログラムにより実現される。または各機能ブロックをワイヤードロジックによるハードウェアとして実現してもよい。コントローラ３０３は、プログラムを実現することで、受信制御部３３１と、作業現場空間生成部３３２と、移動軌跡生成部３３３と、信号生成部３３４と、送信制御部３３５と、を備える。
【0155】
管理装置３００は、ショベル１００が行う作業を支援するために設けられた装置である。管理装置３００は、サーバなどの装置で実現してもよい。なお、管理装置３００は、サーバ等から提供される態様に制限するものではなく、クラウドサービスで実現されてもよい。
【0156】
管理装置３００は、ショベル１００がネットワーク制御に切り替えられた場合に、作業を行うための制御指令を生成し、生成した制御指令をショベル１００に送信するための制御を行う。
【0157】
管理装置３００は、ショベル１００に対する制御の支援を、例えば有償のサービスとして提供してもよい。例えば、管理装置３００は、ショベル１００がネットワーク制御に切り替えられた後から、当該ネットワーク制御が終了するまでの時間を計測してもよい。そして、管理装置３００の管理者は、計測された時間に対応する金額を、ショベル１００の管理者に請求してもよい。請求手法は、どのような態様であってもよく、日又は月単位の定額料金であってもよい。
【0158】
受信制御部３３１は、通信装置Ｔ２を介して、様々な情報を、定点計測装置４００及びショベル１００の各々から受信するための制御を行う。
【0159】
例えば、受信制御部３３１は、定点計測装置４００から、測定情報と位置情報とを受信する。
【0160】
他の例としては、受信制御部３３１は、ショベル１００から、位置情報、検出情報、及び操作情報を受信する。検出情報には、各種センサの検出結果が含まれている。各種センサの検出結果としては、例えば、ブーム角度センサＳ１により検出されたブーム４の回動角度、アーム角度センサＳ２により検出されたアーム５の回動角度、バケット角度センサＳ３により検出されたバケット６の回動角度が含まれている。管理装置３００は、予めブーム４、アーム５、及びバケット６のサイズを保持しているので、バケット６の位置を含めたショベル１００のアタッチメントの現在の状況を認識できる。したがって、管理装置３００は、ショベル１００の現在の位置、及び、アタッチメントを含めた現在の動作状況を把握できる。検出情報としては、さらに機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサＳ５の各々の検出結果が含まれてもよい。当該検出結果が含まれている場合には、管理装置３００は、当該検出結果を考慮した制御信号の生成が可能となる。
【0161】
作業現場空間生成部３３２は、受信制御部３３１が定点計測装置４００から受信した測定情報及び位置情報に基づいて、作業現場の３次元形状を表した仮想的な作業現場空間を生成する。測定情報は、定点計測装置４００を基準とした作業現場の物体までの距離を示した測定結果である。つまり、測定情報及び位置情報から、位置情報で示された位置からの物体までの距離を認識できる。したがって、作業現場空間生成部３３２は、作業現場に配置されている複数の定点計測装置４００の各々からの位置情報及び測定情報から、作業現場に存在する物体の位置及び物体の形状が表された３次元マップを生成できる。生成された３次元マップは、作業現場情報記憶部３２２に格納される。
【0162】
移動軌跡生成部３３３は、ショベル１００においてネットワーク制御が選択されている場合に、ショベル１００のバケット６、上部旋回体３、及び下部走行体１のうち一つ以上が移動するための移動軌跡を生成する。
【0163】
例えば、バケット６に土砂等が積載されている状態で、ブーム４上げを示した操作情報に受信した際、移動軌跡生成部３３３は、バケット６の開口面を略水平に維持した状態でブーム４上げを行うためのバケット６の移動軌跡を生成する。
【0164】
他の例としては、３次元マップで表されている土砂の形状を、施工情報で示されている形状に施工するためのバケット６の移動軌跡を生成してもよい。
【0165】
信号生成部３３４は、検出情報で示されたショベル１００の現在の状況に基づいて、ショベル１００のバケット６、上部旋回体３又は下部走行体１が、生成された移動軌跡に沿って移動するための制御信号を生成する。生成される制御信号は、ブーム４、アーム５、バケット６、上部旋回体３、及び下部走行体１のうちいずれか一つ以上を動作させるための信号とする。
【0166】
送信制御部３３５は、信号生成部３３４により生成された制御信号を、ショベル１００に送信する。これにより、ショベル１００は、管理装置３００によって生成された移動軌跡に従った半自動制御等を行うことができる。
【0167】
＜具体的な作業の説明＞
次に、管理装置３００が制御信号を生成するための処理について説明する。図７は、作業現場空間生成部３３２により生成された仮想的な作業現場空間を説明するための概念図である。
次に、管理装置３００が制御信号を生成するための処理について説明する。図７は、作業現場空間生成部３３２により生成された仮想的な作業現場空間を説明するための概念図である。
【0168】
図７で示される仮想的な作業現場空間１７０１の３次元マップは、定点計測装置４００からの測定情報及び位置情報に基づいて生成されたものである。そして、施工情報では法面１７０２を施工するように示されているものとする。
【0169】
作業現場空間生成部３３２は、ショベル１００の各構成のサイズ、並びに、検出情報に含まれている、ブーム４の回動角度、アーム５の回動角度、及びバケット６の回動角度に基づいて、ショベル１００の機体座標系１７１２における、バケット６の位置１７１３を示した位置座標Ｐ（ｘL,ｙL,ｚL）を特定できる。
【0170】
管理装置３００は、ショベル１００から、測位装置Ｓ６により取得されたショベル１００の位置情報（向きを含む）を受信している。位置情報（向きを含む）は、ショベル１００の基準座標系１７１１における位置及び向き、換言すれば、基準座標系１７１１と機体座標系１７１２との間の相対的な位置関係が示されている。そこで、作業現場空間生成部３３２は、基準座標系１７１１と機体座標系１７１２との間の相対的な位置に基づいて、基準座標系１７１１におけるバケット６の位置１７１３を示した位置座標Ｐ（ｘG,ｙG,ｚG）を特定できる。
【0171】
移動軌跡生成部３３３は、バケット６の現在の位置を開始地点として、法面１７０２を施工するようにバケット６を移動させる移動軌跡を生成できる。
【0172】
次に、ショベル１００に対して送信する制御信号について説明する。図８は、本実施形態に係るショベル１００が、受信した制御信号に従って行われる動作を示した図である。図８に示される例では、法面１８０１を施工するために、ショベル１００のバケット６の移動軌跡１８０２が生成されている例とする。
【0173】
管理装置３００は、バケット６を移動軌跡１８０２に沿って移動させるために、バケット６を回転方向１８１１に回転させ、アーム５を回転方向１８１２に回転させ、ブーム４を回転方向１８１３に回転させるための制御信号を生成し、送信する。
【0174】
そして、ショベル１００の受信制御部５０３が制御信号を受信した場合に、信号出力部５０４が、受信した制御信号を油圧システム等に出力する。このように、本実施形態では、ショベル１００に対して半自動制御等を提供することが可能となる。
【0175】
＜ショベル制御システムＳＹＳにおける処理の流れ＞
次に、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００で半自動制御を行う場合の処理の流れについて説明する。図９は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００の半自動制御を行う場合の処理の流れを示したシーケンス図である。
次に、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００で半自動制御を行う場合の処理の流れについて説明する。図９は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００の半自動制御を行う場合の処理の流れを示したシーケンス図である。
【0176】
まず、定点計測装置４００は、空間認識装置４０３を用いて、周囲に存在する物体等を測定する（Ｓ１８０１）。そして、定点計測装置４００の送信制御部４１１が、測定結果である測定情報を管理装置３００に送信する（Ｓ１８０２）。
【0177】
そして、管理装置３００の作業現場空間生成部３３２は、受信した測定情報に基づいて、仮想的な作業現場空間１７０１の３次元マップを生成する（Ｓ１８０３）。なお、Ｓ１８０１～Ｓ１８０３の処理は、定点計測装置４００が測定する毎に作業現場情報記憶部３２２に記憶されている３次元マップを更新してよい。
【0178】
そして、ショベル１００では、切替制御部５０１が、入力装置Ｄ１から受け付けた操作に従って、ネットワーク制御に切り替える（Ｓ１８０４）。
【0179】
そして、ショベル１００の送信制御部５０２が、ネットワーク制御に切り替えられた旨を、管理装置３００に通知する（Ｓ１８０５）。
【0180】
管理装置３００の移動軌跡生成部３３３は、切り替えられた旨の通知に伴って、施工情報記憶部３２１から、ショベル１００の施工情報を読み出す（Ｓ１８０６）。
【0181】
ショベル１００のショベルコントローラ５０は、各種センサの検出結果を示した検出情報及び測位装置Ｓ６から位置情報を取得する（Ｓ１８０７）。検出情報及び位置情報の取得は定期的に行われる。そして、送信制御部５０２は、検出情報及び位置情報を、管理装置３００に送信する（Ｓ１８０８）。
【0182】
そして、管理装置３００の移動軌跡生成部３３３は、ショベル１００の現在の位置から施工情報に従って施工を行うための移動軌跡を生成する（Ｓ１８０９）。
【0183】
再び、ショベル１００のショベルコントローラ５０は、各種センサの検出結果を示した検出情報及び測位装置Ｓ６から位置情報を取得する（Ｓ１８１０）。さらに、ショベルコントローラ５０は、操作装置２６から操作を受け付ける（Ｓ１８１１）。
【0184】
そして、送信制御部５０２は、位置情報、検出情報、及び操作情報を送信する（Ｓ１８１２）。
【0185】
そして、管理装置３００は、受信制御部３３１が、位置情報、検出情報、及び操作情報を受信した際に、信号生成部３３４は、下部走行体１又はバケット６等を現在の位置から移動軌跡に従って移動させるための制御信号を生成する（Ｓ１８１３）。
【0186】
送信制御部３３５は、信号生成部３３４により生成された制御信号を、ショベル１００に送信する（Ｓ１８１４）。
【0187】
信号出力部５０４は、受信した制御信号を、油圧システムに出力する（Ｓ１８１５）。本実施形態においては、移動軌跡に沿ってショベル１００を動作させるために、Ｓ１８１０～Ｓ１８１５の処理を繰り返す。
【0188】
上述した実施形態においては、管理装置３００が制御信号をショベル１００に送信することで、ショベル１００においても、半自動制御のような高度な制御を実現できる。したがって、操作者の操作負担を軽減できる。
【0189】
（第１の実施形態の変形例１）
上述した実施形態では、管理装置３００がショベル１００から位置情報、及び検出情報を受信することで、ショベル１００の現在の位置及び現在の動作状況（例えば、バケット６の位置）を認識する例について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、ショベル１００の現在の位置及び現在の動作状況を認識する手法を、ショベル１００から位置情報及び検出情報に基づく手法に制限するものではない。変形例では、定点計測装置４００から測定情報に基づいて、ショベル１００の位置及び動作状況を特定する例について説明する。
上述した実施形態では、管理装置３００がショベル１００から位置情報、及び検出情報を受信することで、ショベル１００の現在の位置及び現在の動作状況（例えば、バケット６の位置）を認識する例について説明した。しかしながら、上述した実施形態は、ショベル１００の現在の位置及び現在の動作状況を認識する手法を、ショベル１００から位置情報及び検出情報に基づく手法に制限するものではない。変形例では、定点計測装置４００から測定情報に基づいて、ショベル１００の位置及び動作状況を特定する例について説明する。
【0190】
本変形例に係る定点計測装置４００は、測定情報を送信する。測定情報には、物体までの距離を示す情報が含まれているので、定点計測装置４００を基準としたショベル１００の位置、及び、ショベル１００の形状も含まれている。このため、作業現場空間生成部３３２は、受信した測定情報に基づいて、ショベル１００の位置及び形状を認識する。ショベル１００の形状によって、アタッチメントの位置を認識できる。換言すれば、本変形例の管理装置３００は、測定情報から、ショベル１００の位置、及び、ショベル１００の動作状況（例えば、バケット６の位置）を特定できる。
【0191】
また、定点計測装置４００には撮像装置が設けられてもよい。そして、定点計測装置４００は、撮像装置が撮像した画像情報を、管理装置３００に送信してもよい。そして、管理装置３００の作業現場空間生成部３３２は、測定情報及び画像情報の組み合わせに基づいて、ショベル１００の位置及び動作状況を特定してもよい。
【0192】
（第１の実施形態の変形例２）
上述した実施形態では、定点計測装置４００の測定情報に基づいて管理装置３００が制御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、定点計測装置４００が測定を行う場合に制限するものではない。例えば、ショベル１００に対して着脱式の空間認識装置を用意してもよい。
上述した実施形態では、定点計測装置４００の測定情報に基づいて管理装置３００が制御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、定点計測装置４００が測定を行う場合に制限するものではない。例えば、ショベル１００に対して着脱式の空間認識装置を用意してもよい。
【0193】
そして、ネットワーク制御を行う前に、ショベル１００に対して空間認識装置を装着する。そして、ショベル１００の通信装置Ｔ１が、空間認識装置の測定結果である測定情報を、管理装置３００に送信してもよい。
【0194】
さらには、ショベル１００に対して着脱可能な構成を空間認識装置に制限するものではなく、測位装置Ｓ６、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のうちいずれか一つ以上を着脱式としてもよい。
【0195】
つまり、本変形例では、空間認識装置と共に、測位装置Ｓ６、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を、ショベル１００に対して装着することで、上述した実施形態と同様の制御を実現する。
【0196】
空間認識装置、測位装置Ｓ６、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は、例えば所定の業者から借りてもよい。そして、所定の業者から借りたこれらの構成を、ショベル１００に対して装着してもよい。
【0197】
本変形例では、センシング関連の構成を標準装備としてショベル１００に設けられるとコストが高くなるという問題が生じる一方、当該センシング関係を用いた半自動制御等を行いたいという要望も存在する。そこで本変形例では、必要に応じてセンシング関係の構成をショベル１００に装着する手法を提案する。したがって、上述した実施形態のように定点計測装置４００が作業現場に設置されていなくとも、管理装置３００によって、ショベル１００の制御の支援を実現できる。よって、操作者の作業負担を軽減できる。
【0198】
（第２の実施形態）
上述した実施形態では、管理装置３００が、ショベル１００から受信した操作情報を受信した場合に、制御信号を生成して送信する、いわゆる半自動制御を行う例について説明した。しかしながら、上述した実施形態のように半自動制御を行う例に制限するものではなく、管理装置３００が、ショベル１００の全自動制御を行ってもよい。そこで、第２の実施形態では、ショベル１００の全自動制御を行う場合について説明する。なお、管理装置３００及びショベル１００の構成は、上述した実施形態と同様として説明を省略する。
上述した実施形態では、管理装置３００が、ショベル１００から受信した操作情報を受信した場合に、制御信号を生成して送信する、いわゆる半自動制御を行う例について説明した。しかしながら、上述した実施形態のように半自動制御を行う例に制限するものではなく、管理装置３００が、ショベル１００の全自動制御を行ってもよい。そこで、第２の実施形態では、ショベル１００の全自動制御を行う場合について説明する。なお、管理装置３００及びショベル１００の構成は、上述した実施形態と同様として説明を省略する。
【0199】
＜ショベル制御システムＳＹＳにおける処理の流れ＞
次に、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００で半自動制御を行う場合の処理の流れについて説明する。図１０は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００の全自動制御を行う場合の処理の流れを示したシーケンス図である。
次に、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００で半自動制御を行う場合の処理の流れについて説明する。図１０は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳにおいてショベル１００の全自動制御を行う場合の処理の流れを示したシーケンス図である。
【0200】
まず、上述したＳ１８０１～Ｓ１８０３と同様の処理によって、管理装置３００が作業現場の３次元マップの生成まで行う（Ｓ２００１～Ｓ２００３）。なお、Ｓ２００１～Ｓ２００３の処理は、定点計測装置４００が測定する毎に３次元マップを更新してよい。
【0201】
そして、ショベル１００では、切替制御部５０１が、入力装置Ｄ１から受け付けた操作に従って、ネットワーク制御に切り替える（Ｓ２００４）。本実施形態においては、ネットワーク制御に切り替えた際に、全自動制御を行われる例とする。なお、このような切り替え手法に制限するものではなく、ネットワーク制御に切り替える際に、第１の実施形態で示した半自動制御と、本実施形態で示す全自動制御と、をユーザが選択可能としてもよい。
【0202】
なお、本実施形態は、入力装置Ｄ１からの操作によってネットワーク制御に切り替える手法に制限するものではない。例えば、切替制御部５０１が、作業現場の管理者が所有する通信端末からの受信した操作情報に従って、ネットワーク制御に切り替えてもよい。このように、本実施形態においては、ショベル１００に搭乗してなくとも、ネットワーク制御に切り替えることができる。
【0203】
その後、Ｓ１８０５～Ｓ１８０９と同様の処理によって、管理装置３００が、ショベルが作業するための移動軌跡の生成まで行う（Ｓ２００５～Ｓ２００９）。
【0204】
ショベル１００のショベルコントローラ５０は、各種センサの検出結果を示した検出情報及び測位装置Ｓ６から位置情報を取得する（Ｓ２０１０）。そして、送信制御部５０２は、検出情報及び位置情報を、管理装置３００に送信する（Ｓ２０１１）。
【0205】
管理装置３００は、受信制御部３３１が、位置情報、及び検出情報を受信した際に、信号生成部３３４は、下部走行体１又はバケット６等を現在の位置から移動軌跡に従って移動させるための制御信号を生成する（Ｓ２０１２）。
【0206】
送信制御部３３５は、信号生成部３３４により生成された制御信号を、ショベル１００に送信する（Ｓ２０１３）。
【0207】
信号出力部５０４は、受信した制御信号を、油圧システムに出力する（Ｓ２０１４）。本実施形態においては、移動軌跡に沿ってショベル１００を動作させるために、Ｓ２０１０～Ｓ２０１４の処理を繰り返す。
【0208】
つまり、本実施形態においては、ショベル１００から受信した位置情報、及び検出情報に基づいてショベル１００を移動させるための制御信号を生成し、送信する。これにより、ショベル１００に操作者が搭乗していなくとも、ショベル１００を用いた全自動制御によって、施工を行うことができる。
【0209】
（第３の実施形態）
上述した実施形態においては、ショベル１００で半自動制御又は全自動制御を行う例について説明した。しかしながら、ショベル１００で実現可能な制御を、半自動制御又は全自動制御に制限するものではない。そこで、第３の実施形態では、ショベル１００で遠隔制御を行う場合について説明する。
上述した実施形態においては、ショベル１００で半自動制御又は全自動制御を行う例について説明した。しかしながら、ショベル１００で実現可能な制御を、半自動制御又は全自動制御に制限するものではない。そこで、第３の実施形態では、ショベル１００で遠隔制御を行う場合について説明する。
【0210】
図１１は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳ１の構成例を示す概略図である。図１１に示される例では、ショベル１００、管理装置３００、定点計測装置４００、及び遠隔操作室ＲＣの間が通信回線ＮＷを介して接続されている。なお、ショベル１００、管理装置３００の構成については上述した実施形態と同様とする。
【0211】
定点計測装置４００には撮像装置が設けられてもよい。そして、定点計測装置４００は、撮像装置が撮像した画像情報を含めた測定情報を、管理装置３００に送信してもよい。
【0212】
ショベル１００では、切替制御部５０１がネットワーク制御又はマニュアル制御に切り替え可能とする。本実施形態に係るネットワーク制御は、遠隔制御を示している。なお、ネットワーク制御の切り替えを行う際に、ショベル１００の半自動制御、ショベル１００の全自動制御、及びショベル１００の遠隔制御のうちいずれか一つを選択可能としてもよい。
【0213】
そして、ネットワーク制御に切り替えられた場合に、遠隔操作室ＲＣによる遠隔制御が開始される。なお、ネットワーク制御への切り替えは、ショベル１００の入力装置Ｄ１から受け付けた操作に制限するものではなく、作業現場の管理者の通信端末からの操作情報に基づいたものであってもよい。
【0214】
切替制御部５０１によってネットワーク制御に切り変えられた場合に、ショベル１００に設けられた通信装置Ｔ１を用いて、ショベル１００に設けられた各種センサからの検出情報を、管理装置３００に送信する。
【0215】
管理装置３００の作業現場空間生成部３３２は、作業現場の３次元マップを生成するとともに、当該３次元マップ及び受信した画像情報に基づいて、ショベル１００の位置からショベル１００の周囲が表された表示画面を生成する。表示画面は、ショベル１００のキャビン１０を視点としてショベル１００の周囲を表した仮想的な表示画面であってもよいし、ショベル１００の周囲を表した俯瞰表示画面であってもよいし、作業現場の仮想的な３次元マップであってよいし、これらの組み合わせであってもよい。そして、送信制御部３３５が生成された表示画面を遠隔操作室ＲＣに送信する。
【0216】
本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳ１の遠隔操作室ＲＣには、表示装置ＤＲと、操作装置Ｄ１Ｒと、圧力センサＤ２Ｒと、操作席ＤＳと、遠隔コントローラ８０と、通信装置Ｔ２と、が設けられている。操作席ＤＳに操作者ＯＰが搭乗する。
【0217】
遠隔コントローラ（遠隔制御装置の一例）８０は、遠隔操作室ＲＣの全体的な制御を行う。
【0218】
通信装置Ｔ２は、管理装置３００及びショベル１００との間で情報の送信及び受信を行う。
【0219】
表示装置ＤＲは、通信装置Ｔ２を介して管理装置３００から受信した表示画面を表示する。これにより、操作席ＤＳに存在する操作者ＯＰは、遠隔操作室ＲＣに存在する場合でも、ショベル１００の周囲の状況を確認できる。
【0220】
遠隔操作室ＲＣの操作席ＤＳに存在する操作者ＯＰは、操作装置（遠隔操作装置の一例）Ｄ１Ｒに対して操作を行う。そして、圧力センサＤ２Ｒは、操作装置Ｄ１Ｒが受け付けた操作内容を検出する。
【0221】
本実施形態では、遠隔操作室ＲＣから、ショベル１００に対してマニュアル制御を行ってもよいし、半自動制御を行ってもよい。
【0222】
マニュアル制御を行う場合、遠隔コントローラ８０は、検知された操作内容に対応する制御信号を生成する。例えば、操作装置Ｄ１Ｒの１つの操作レバーは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。遠隔コントローラ８０は、当該操作レバーが前後方向に操作された場合、レバー操作量に応じた制御圧でアームシリンダ８を動作させるような制御信号を生成する。このように、遠隔コントローラ８０は、操作レバーの操作量に応じてショベル１００のマニュアル制御を行うための制御信号を生成する。そして、通信装置Ｔ２は、生成された制御信号を、ショベル１００に送信する。遠隔コントローラ８０が、制御信号を送信することで、ショベル１００に対して遠隔によるマニュアル制御を実現できる。
【0223】
なお、本実施形態に係る遠隔操作室ＲＣからのショベル１００の遠隔操作は、上述したマニュアル制御に制限するものではなく、管理装置３００からの支援による半自動制御であってもよい。次に半自動制御を行う場合について説明する。
【0224】
＜ショベル制御システムＳＹＳ１における処理の流れ＞
次に、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳ１においてショベル１００で半自動制御を行う場合の処理の流れについて説明する。図１２は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳ１においてショベル１００の半自動制御を遠隔操作で行う場合の処理の流れを示したシーケンス図である。
次に、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳ１においてショベル１００で半自動制御を行う場合の処理の流れについて説明する。図１２は、本実施形態に係るショベル制御システムＳＹＳ１においてショベル１００の半自動制御を遠隔操作で行う場合の処理の流れを示したシーケンス図である。
【0225】
まず、定点計測装置４００は、空間認識装置４０３を用いて、周囲に存在する物体等を測定する（Ｓ２２０１）。本実施形態では、撮像装置を用いて周囲を撮像してもよい。そして、定点計測装置４００の送信制御部４１１が、測定結果である測定情報を管理装置３００に送信する（Ｓ２２０２）。当該測定情報には、撮像された画像情報も含まれる。
【0226】
そして、管理装置３００の作業現場空間生成部３３２は、受信した測定情報に基づいて、仮想的な作業現場空間１７０１の３次元マップを生成する（Ｓ２２０３）。作業現場空間生成部３３２は生成された３次元形状に画像情報を張り付けてもよい。Ｓ２２０１～Ｓ２２０３の処理は、定点計測装置４００が測定する毎に作業現場情報記憶部３２２に記憶されている３次元マップを更新してよい。
【0227】
そして、ショベル１００では、切替制御部５０１が、入力装置Ｄ１から受け付けた入力操作又は通信端末から受信した操作情報に従って、ネットワーク制御（遠隔制御）に切り替える（Ｓ２２０４）。図１２で示されるシーケンス図では、半自動制御を行うための設定がなされる。
【0228】
そして、ショベル１００の送信制御部５０２が、ネットワーク制御に切り替えられた旨を、管理装置３００に通知する（Ｓ２２０５）。
【0229】
そして、管理装置３００の作業現場空間生成部３３２は、作業現場の３次元マップ、及び画像情報に基づいて、ショベル１００の位置から参照可能な表示画面を生成する（Ｓ２２０６）。
【0230】
管理装置３００の送信制御部３３５が、生成された表示画面を、遠隔操作室ＲＣに送信する（Ｓ２２０７）。
【0231】
遠隔操作室ＲＣの遠隔コントローラ８０は、受信した表示画面を、表示装置ＤＲに表示する（Ｓ２２０８）。
【0232】
一方、管理装置３００の移動軌跡生成部３３３は、施工情報記憶部３２１から、ショベル１００の施工情報を読み出す（Ｓ２２０９）。
【0233】
ショベル１００のショベルコントローラ５０は、各種センサの検出結果を示した検出情報及び測位装置Ｓ６から位置情報を取得する（Ｓ２２１０）。検出情報及び位置情報の取得は定期的に行われる。そして、送信制御部５０２は、検出情報及び位置情報を、管理装置３００に送信する（Ｓ２２１１）。
【0234】
そして、管理装置３００の移動軌跡生成部３３３は、ショベル１００の現在の位置から施工情報に従って施工を行うための移動軌跡を生成する（Ｓ２２１２）。
【0235】
一方、ショベル１００のショベルコントローラ５０は、各種センサの検出結果を示した検出情報及び測位装置Ｓ６から位置情報を取得する（Ｓ２２１３）。そして、送信制御部５０２は、位置情報、及び検出情報を送信する（Ｓ２２１４）。
【0236】
一方、遠隔コントローラ８０は、圧力センサＤ２Ｒを介して操作装置Ｄ１Ｒから操作を受け付ける（Ｓ２２１５）。
【0237】
そして、遠隔コントローラ８０は、通信装置Ｔ２を用いて、受け付けた操作を示した操作情報（遠隔操作情報の一例）を送信する（Ｓ２２１６）。
【0238】
そして、管理装置３００は、受信制御部３３１が、位置情報、及び検出情報を受信し、操作情報を受信した際に、信号生成部３３４は、操作に従って、下部走行体１又はバケット６等を現在の位置から移動軌跡に従って移動させるための制御信号を生成する（Ｓ２２１７）。
【0239】
送信制御部３３５は、信号生成部３３４により生成された制御信号を、ショベル１００に送信する（Ｓ２２１８）。
【0240】
信号出力部５０４は、受信した制御信号を、油圧システムに出力する（Ｓ２２１９）。本実施形態においては、移動軌跡に沿ってショベル１００を動作させるために、Ｓ２２１３～Ｓ２２１９の処理を繰り返す。
【0241】
本実施形態では、遠隔操作室ＲＣと、管理装置３００と、が別に設けられた例について説明した。しかしながら、本実施形態は、遠隔操作室ＲＣ及び管理装置３００が別に設けられた例に制限するものではなく、遠隔操作室ＲＣに管理装置３００が設けられてもよい。
【0242】
本実施形態では、遠隔操作室ＲＣで操作を行うことで、遠隔地からでもショベル１００の制御が可能となる。したがって、作業現場が遠隔地の場合でも、ショベル１００の操作者の確保が容易になる。
【0243】
＜作用＞
上述した実施形態及び変形例に係るショベル１００は、上述した構成を備えることで、マニュアル制御とネットワーク制御とを切り替えることができる。つまり、ショベル１００は、センシング関係を用いた高度な制御が不要な場合にはマニュアル制御によって作業を行い、高度な制御が必要な場合には管理装置３００からの支援を受けられるネットワーク制御によって作業を行うことができる。これにより、操作者の作業負担を軽減できる。
上述した実施形態及び変形例に係るショベル１００は、上述した構成を備えることで、マニュアル制御とネットワーク制御とを切り替えることができる。つまり、ショベル１００は、センシング関係を用いた高度な制御が不要な場合にはマニュアル制御によって作業を行い、高度な制御が必要な場合には管理装置３００からの支援を受けられるネットワーク制御によって作業を行うことができる。これにより、操作者の作業負担を軽減できる。
【0244】
上述した実施形態においては、定点計測装置４００によって作業現場の可視化が行われているので、管理装置３００は作業現場の状況を把握できる。したがって、ショベル１００は、高度なセンシング関係の構成が搭載されていなくとも、管理装置３００からの制御信号に従って動作を行うことで、作業現場の状況に基づいた作業を実現できる。例えば、ショベル１００は、管理装置３００からの制御信号に従うことで、管理装置３００が保持している施工情報に従って、作業現場の３次元形状を形成できるようにバケット６の動作を行うことができる。
【0245】
上述した実施形態及び変形例においては、ショベルは、空間認識装置などセンシング関係の構成、及びＭＣ（machine control）制御を実現可能なコントローラを備えていなくとも、上述したような半自動制御、全自動制御、又は遠隔制御などの高度な制御を実現できるので、コストの削減を実現できる。
【0246】
以上、実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【0247】
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
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
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 機体傾斜センサ
Ｓ５ 旋回角速度センサ
Ｓ６ 測位装置
Ｔ１ 通信装置
５０ ショベルコントローラ
５０１ 切替制御部
５０２ 送信制御部
５０３ 受信制御部
５０４ 信号出力部
４００ 定点計測装置
４０１ 通信装置
４０２ 位置情報記憶部
４０３ 空間認識装置
４０４ コントローラ
４１１ 送信制御部
３００ 管理装置
３０１ 通信装置
３０２ 記憶装置
３２１ 施工情報記憶部
３２２ 作業現場情報記憶部
３０３ コントローラ
３３１ 受信制御部
３３２ 作業現場空間生成部
３３３ 移動軌跡生成部
３３４ 信号生成部
３３５ 送信制御部
ＲＣ 遠隔操作室
ＤＲ 表示装置
Ｄ１Ｒ 操作装置
Ｄ２Ｒ 圧力センサ
８０ 遠隔コントローラ
Ｔ２ 通信装置
１ 下部走行体
２ 旋回機構
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
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 機体傾斜センサ
Ｓ５ 旋回角速度センサ
Ｓ６ 測位装置
Ｔ１ 通信装置
５０ ショベルコントローラ
５０１ 切替制御部
５０２ 送信制御部
５０３ 受信制御部
５０４ 信号出力部
４００ 定点計測装置
４０１ 通信装置
４０２ 位置情報記憶部
４０３ 空間認識装置
４０４ コントローラ
４１１ 送信制御部
３００ 管理装置
３０１ 通信装置
３０２ 記憶装置
３２１ 施工情報記憶部
３２２ 作業現場情報記憶部
３０３ コントローラ
３３１ 受信制御部
３３２ 作業現場空間生成部
３３３ 移動軌跡生成部
３３４ 信号生成部
３３５ 送信制御部
ＲＣ 遠隔操作室
ＤＲ 表示装置
Ｄ１Ｒ 操作装置
Ｄ２Ｒ 圧力センサ
８０ 遠隔コントローラ
Ｔ２ 通信装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】