特開 2024-99211 ショベル

(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】P2024099211

(43)【公開日】2024-07-25

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023002985

(22)【出願日】2023-01-12

(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】平手 奨二

(72)【発明者】

【氏名】本田 圭二

【テーマコード（参考）】

2D003

【Ｆターム（参考）】

2D003AA01

2D003AB03

2D003BA04

2D003BB07

2D003BB10

2D003CA02

2D003DA04

2D003DB03

2D003DB04

2D003DB05

2D003FA02

(57)【要約】

【課題】ショベルにおいて、アームの動作に合わせてブームをより適切に動作させることが可能な技術を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回自在に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に取り付けられるブーム４と、ブーム４の先端に取り付けられるアーム５と、アーム５を駆動するアームシリンダ８と、アーム５の動作に合わせて、ブーム４の動作を制御するコントローラ３０と、を備え、コントローラ３０は、アームシリンダ８のピストン位置に応じて、ブーム４の動作速度を調整する。
【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に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられるブームと、
前記ブームの先端に取り付けられるアームと、
前記アームを駆動する油圧シリンダと、
前記アームの動作に合わせて、前記ブームを動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記油圧シリンダのピストン位置に応じて、前記ブームの動作を制御する、
ショベル。

【請求項2】

前記制御装置は、前記油圧シリンダの動作条件に関する情報に基づき、前記アームの将来の動作を予測する予測部と、前記予測部の予測結果に基づき、前記ブームの動作を制御する動作制御部と、を含み、
前記予測部は、前記油圧シリンダのピストン位置に応じた、同じ前記動作条件に対する前記油圧シリンダの動作速度の変化を考慮して、前記アームの動作を予測する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

前記動作条件は、前記アームに関する操作入力の内容、及び前記アームの動作状態の少なくとも一方を含む、
請求項２に記載のショベル。

【請求項4】

前記予測部は、前記油圧シリンダのピストン位置に応じて、前記動作条件と前記油圧シリンダの動作速度との関係を変化させて前記アームの動作を予測する、
請求項２又は３に記載のショベル。

【請求項5】

前記予測部は、前記油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちのストロークエンドを含む両端部の第１の範囲にある場合、前記油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちの前記第１の範囲以外の第２の範囲にある場合よりも同じ前記動作条件に対する前記油圧シリンダの動作速度を小さく設定して前記アームの動作を予測する、
請求項４に記載のショベル。

【請求項6】

前記予測部は、前記動作条件と前記油圧シリンダの動作速度との関係を所定基準の状態に設定すると共に、前記動作条件に対する前記油圧シリンダの動作速度が同じ前記動作条件に対応する前記所定基準の状態から大きく乖離するほど、前記アームの動作を予測する将来の期間の終点を現在に近づくように設定して、前記アームの動作を予測する、
請求項２に記載のショベル。

【請求項7】

前記所定基準の状態は、前記油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちのストロークエンドを含む両端部の第１の範囲以外の第２の範囲にある場合における前記動作条件と前記油圧シリンダの動作速度との関係に相当し、
前記予測部は、前記油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちの前記第１の範囲にある場合、前記第２の範囲にある場合よりも前記ブームの動作を予測する将来の期間の終点を現在に近くなるように設定する、
請求項６に記載のショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、アームの動作に合わせて、ブームを動作させるショベルが知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０２０／１０１００５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、アームを駆動する油圧シリンダは、ピストンの位置によって、同一の動作条件（例えば、アームに関する同じ操作入力や直前の同じ動作状態）下での動作速度が変化する場合がある。例えば、油圧シリンダは、ピストンがストロークエンド付近の領域にある場合、クッションバルブ等の作用によって、同じ操作入力であっても他の領域にある場合より動作速度が低下する。そのため、例えば、アームの動作を予測し、予測結果に合わせてブームの動作を制御する場合、油圧シリンダのピストンの位置に応じたアームの動作速度の変化によって、アームの動作の予測結果と実際のアームの動作との間に乖離が生じる可能性がある。その結果、アームの動作に対してブームを適切に動作させることができない可能性がある。

【0005】

そこで、上記課題に鑑み、ショベルにおいて、アームの動作に合わせてブームをより適切に動作させることが可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
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るブームと、
前記ブームの先端に取り付けられるアームと、
前記アームを駆動する油圧シリンダと、
前記アームの動作に合わせて、前記ブームを動作させる制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記油圧シリンダのピストン位置に応じて、前記ブームの動作を制御する、
ショベルが提供される。

【発明の効果】

【0007】

上述の実施形態によれば、ショベルにおいて、アームの動作に合わせてブームをより適切に動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】ショベルの一例を示す側面図である。

【図2】ショベルの一例を示す上面図である。

【図3】ショベルの遠隔操作に関する構成の一例を示す図である。

【図4】ショベルのハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】アタッチメントの駆動に関する機能の構成の一例を示す図である。

【図6】比較例に係るショベルの動作の一例を示す図である。

【図7】アーム動作予測部の処理の第１例を概略的に示すフローチャートである。

【図8】アーム動作予測部の処理の第２例を概略的に示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

【0010】

［ショベルの概要］
図１～図３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をする。

【0011】

図１は、ショベル１００の一例を示す側面図である。図２は、ショベル１００の一例を示す上面図である。図３は、ショベル１００の遠隔操作に関する構成の一例を示す図である。

【0012】

以下、ショベル１００の上面視でアタッチメントＡＴが延び出す方向（図２の上方向）を"前"と規定して、ショベル１００における方向、或いは、ショベル１００から見た方向を説明する場合がある。

【0013】

図１、図２に示すように、ショベル１００は、下部走行体１と、上部旋回体３と、ブーム４、アーム５、及び、バケット６を含むアタッチメントＡＴと、キャビン１０とを備える。

【0014】

下部走行体１は、クローラ１Ｃを用いて、ショベル１００を走行させる。クローラ１Ｃは、左側のクローラ１ＣＬ及び右側のクローラ１ＣＲを含む。クローラ１ＣＬは、走行油圧モータ１ＭＬで油圧駆動される。同様に、クローラ１ＣＬは、走行油圧モータ１ＭＲで油圧駆動される。これにより、下部走行体１は、自走することができる。

【0015】

上部旋回体３は、旋回機構２を介して下部走行体１に旋回可能（旋回自在）に搭載される。例えば、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ｍで旋回機構２が油圧駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。

【0016】

ブーム４は、左右方向に沿う回転軸を中心として俯仰可能なように、上部旋回体３の前部の左右方向の中央に取り付けられる。アーム５は、左右方向に沿う回転軸を中心として回転可能なように、ブーム４の先端に取り付けられる。バケット６は、左右方向に沿う回転軸を中心として回転可能なように、アーム５の先端に取り付けられる。

【0017】

バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、例えば、掘削作業や法面作業や整地作業等に用いられる。

【0018】

バケット６は、ショベル１００の作業内容に応じて、適宜交換可能な態様で、アーム５の先端に取り付けられている。つまり、アーム５の先端には、バケット６に代えて、バケット６とは異なる種類のバケット、例えば、相対的に大きい大型バケット、法面用バケット、浚渫用バケット等が取り付けられてもよい。また、アーム５の先端には、バケット以外の種類のエンドアタッチメント、例えば、攪拌機、ブレーカ、クラッシャー等の予備アタッチメントが取り付けられてもよい。また、アーム５と、エンドアタッチメントとの間には、例えば、クイックカップリングやチルトローテータ等の予備アタッチメントが設けられてもよい。

【0019】

ブーム４、アーム５、及び、バケット６は、それぞれ、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により油圧駆動される。

【0020】

キャビン１０は、オペレータが搭乗し、ショベル１００を操作するための操縦室である。キャビン１０は、例えば、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

【0021】

例えば、ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータの操作に応じて、下部走行体１（即ち、左右の一対のクローラ１ＣＬ，１ＣＲ）、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を動作させる。

【0022】

また、ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータによって操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、ショベル１００の外部から遠隔操作（リモート操作）が可能に構成されてもよい。ショベル１００が遠隔操作される場合、キャビン１０の内部は、無人状態であってもよい。また、ショベル１００が遠隔操作専用である場合、キャビン１０は省略されてもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン１０のオペレータの操作装置２６に対する操作、及びショベル１００の外部のオペレータの遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。

【0023】

例えば、図３に示すように、遠隔操作には、ショベル１００と通信回線ＮＷを通じて通信可能な遠隔操作支援装置３００で行われるショベル１００のアクチュエータに関する操作入力によって、ショベル１００が操作される態様が含まれる。この場合、ショベル１００は、通信装置６０を搭載し、所定の通信回線ＮＷを通じて、遠隔操作支援装置３００と相互に通信を行うことができる。

【0024】

通信回線ＮＷは、例えば、作業現場のローカルネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）を含む。また、通信回線ＮＷは、広域ネットワーク（ＷＡＮ：Wide Area Network）を含んでもよい。広域ネットワークには、例えば、基地局を末端とする移動体通信網、通信衛星を利用する衛星通信網、インターネット網等が含まれる。また、通信回線ＮＷは、例えば、ＷｉＦｉやブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格に基づく近距離通信回線を含んでもよい。

【0025】

遠隔操作支援装置３００は、例えば、ショベル１００の作業を外部から管理する管理センタ等に設けられる。また、遠隔操作支援装置３００は、可搬型の操作端末であってもよく、この場合、オペレータは、ショベル１００の周辺からショベル１００の作業状況を直接確認しながらショベル１００の遠隔操作を行うことができる。

【0026】

ショベル１００は、例えば、自身に搭載される通信装置６０を通じて、自身に搭載される撮像装置４０が出力する撮像画像に基づくショベル１００の前方を含む周辺の様子を表す画像（以下、「周辺画像」）を遠隔操作支援装置３００に送信してよい。また、ショベル１００は、通信装置６０を通じて、撮像装置４０の出力する撮像画像を遠隔操作支援装置３００に送信し、遠隔操作支援装置３００は、ショベル１００から受信する撮像画像を加工し周辺画像を生成してもよい。そして、遠隔操作支援装置３００は、ショベル１００の前方を含む周辺の様子を表す周辺画像を自身の表示装置に表示させてよい。また、ショベル１００のキャビン１０の内部の出力装置５０（表示装置）に表示される各種の情報画像（情報画面）は、同様に、遠隔操作支援装置３００（表示部）に表示されてもよい。これにより、遠隔操作支援装置３００を利用するオペレータは、例えば、表示部に表示されるショベル１００の周辺の様子を表す画像や情報画面等の表示内容を確認しながら、ショベル１００を遠隔操作することができる。そして、ショベル１００は、通信装置６０により遠隔操作支援装置３００から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を駆動してよい。

【0027】

また、遠隔操作には、ショベル１００の周囲の人（例えば、作業者）のショベル１００に対する外部からの音声入力やジェスチャ入力等によって、ショベル１００が操作される態様が含まれてもよい。具体的には、ショベル１００は、自身に搭載される音声入力装置（例えば、マイクロフォン）やジェスチャ入力装置（例えば、撮像装置）等を通じて、周囲の作業者等により発話される音声や作業者等により行われるジェスチャ等を認識する。そして、ショベル１００は、認識した音声やジェスチャ等の内容に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体１（左右のクローラ１Ｃ）、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を駆動してもよい。

【0028】

また、ショベル１００は、オペレータの操作の内容に依らず、自動でアクチュエータを動作させてもよい。これにより、ショベル１００は、下部走行体１、上部旋回体３、アタッチメントＡＴ等の被駆動要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「自動運転機能」を実現することができる。自動運転機能は、「マシンコントロール（Machine Control：ＭＣ）機能」とも称される。

【0029】

自動運転機能には、例えば、半自動運転機能が含まれる。半自動運転機能は、操作支援型のＭＣ機能とも称される。半自動運転機能は、オペレータの操作に応じて、操作対象の被駆動要素（アクチュエータ）に連動させるように、他の被駆動要素（アクチュエータ）を自動で動作させる機能である。また、自動運転機能には、完全自動運転機能が含まれてもよい。完全自動運転機能は、完全自動型のＭＣ機能とも称される。完全自動運転機能は、オペレータの操作がない前提で、複数の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の少なくとも一部を自動で動作させる機能である。ショベル１００において、完全自動運転機能が有効な場合、キャビン１０の内部は無人状態であってもよい。また、ショベル１００が専ら完全自動運転機能により動作する場合、キャビン１０は省略されてもよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、例えば、ルールベースの自動運転機能が含まれる。ルールベースの自動運転機能は、自動運転の対象の被駆動要素（アクチュエータ）の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様の自動運転機能である。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、自律運転機能が含まれてもよい。自律運転機能は、ショベル１００が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自動運転の対象の被駆動要素（油圧アクチュエータ）の動作内容が決定される態様の自動運転機能である。

【0030】

また、ショベル１００の作業が遠隔監視（リモート監視）されてもよい。この場合、例えば、遠隔操作支援装置３００と同様の機能を有する遠隔監視支援装置が設けられる。遠隔監視支援装置のユーザである監視者は、遠隔監視支援装置（表示部）に表示される周辺画像を確認しながら、ショベル１００の作業の状況を監視することができる。また、例えば、監視者は、安全性の観点から必要と判断した場合、遠隔監視支援装置（入力部）を用いて、所定の入力を行うことによって、ショベル１００のオペレータによる操作や自動運転に介入しショベル１００を緊急停止させることができる。

【0031】

［ショベルのハードウェア構成］
次に、図１～図３に加えて、図４を参照して、ショベル１００のハードウェア構成について説明する。

【0032】

図４は、ショベル１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【0033】

尚、図４では、機械的動力が伝達される経路は二重線、油圧アクチュエータを駆動する高圧の作動油が流れる経路は実線、パイロット圧が伝達される経路は破線、電気信号が伝達される経路は点線でそれぞれ示される。

【0034】

ショベル１００は、被駆動要素の油圧駆動に関する油圧駆動系、被駆動要素の操作に関する操作系、ユーザとの情報のやり取りに関するユーザインタフェース系、外部との通信に関する通信系、及び各種制御に関する制御系等のそれぞれの構成要素を含む。

【0035】

＜油圧駆動系＞
図４に示すように、ショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１（左右のクローラ１Ｃ）、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素のそれぞれを油圧駆動する油圧アクチュエータＨＡ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、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とを含む。

【0036】

油圧アクチュエータＨＡには、走行油圧モータ１ＭＬ，１ＭＲ、旋回油圧モータ２Ｍ、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等が含まれる。

【0037】

尚、ショベル１００は、油圧アクチュエータＨＡの一部又は全部が電動アクチュエータに置換されてもよい。つまり、ショベル１００は、ハイブリッドショベルや電動ショベル等であってもよい。

【0038】

エンジン１１は、ショベル１００の原動機であり、油圧駆動系におけるメイン動力源である。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。エンジン１１は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載される。エンジン１１は、例えば、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。

【0039】

尚、エンジン１１に代えて、或いは、加えて、他の原動機（例えば、電動機）等がショベル１００に搭載されてもよい。

【0040】

レギュレータ１３は、コントローラ３０の制御下で、メインポンプ１４の吐出量を制御（調節）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（以下、「傾転角」）を調節する。

【0041】

メインポンプ１４は、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、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の制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることによりピストンのストローク長が調整され、吐出流量や吐出圧が制御される。

【0042】

コントロールバルブ１７は、オペレータの操作装置２６に対する操作や遠隔操作の内容、或いは、自動運転機能に対応する操作指令に応じて、油圧アクチュエータＨＡを駆動する。コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載される。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、オペレータの操作、或いは、自動運転機能に対応する操作指令に応じて、それぞれの油圧アクチュエータＨＡに選択的に供給する。コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータＨＡのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する方向切換弁１７Ａ～１７Ｆを含む。

【0043】

方向切換弁１７Ａは、ブームシリンダ７に供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ａは、ブームシリンダ７を速度可変で伸縮させることができる。方向切換弁１７Ａは、例えば、スプール弁である。

【0044】

方向切換弁１７Ｂは、アームシリンダ８に供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｂは、アームシリンダ８を速度可変で伸縮させることができる。方向切換弁１７Ｂは、例えば、スプール弁である。

【0045】

方向切換弁１７Ｃは、バケットシリンダ９に供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｃは、バケットシリンダ９を速度可変で伸縮させることができる。方向切換弁１７Ｃは、例えば、スプール弁である。

【0046】

方向切換弁１７Ｄは、走行油圧モータ１ＭＬに供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｄは、走行油圧モータ１ＭＬを速度可変で両方向に回転させることができる。方向切換弁１７Ｄは、例えば、スプール弁である。

【0047】

方向切換弁１７Ｅは、走行油圧モータ１ＭＲに供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｅは、走行油圧モータ１ＭＲを速度可変で両方向に回転させることができる。方向切換弁１７Ｅは、例えば、スプール弁である。

【0048】

方向切換弁１７Ｆは、旋回油圧モータ２Ｍに供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｆは、旋回油圧モータ２Ｍを速度可変で両方向に回転させることができる。方向切換弁１７Ｆは、例えば、スプール弁である。

【0049】

＜操作系＞
図４に示すように、ショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６と、油圧制御弁３１とを含む。

【0050】

パイロットポンプ１５は、パイロットライン２５を介して各種油圧機器にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載される。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。

【0051】

尚、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、メインポンプ１４から吐出される相対的に高い圧力の作動油が所定の減圧弁により減圧された後の相対的に低い圧力の作動油がパイロット圧として各種油圧機器に供給されてよい。

【0052】

操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種被駆動要素の操作を行うために用いられる。具体的には、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータＨＡの操作を行うために用いられ、その結果として、油圧アクチュエータＨＡの駆動対象の被駆動要素のオペレータによる操作を実現することができる。操作装置２６は、それぞれの被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）を操作するためのペダル装置やレバー装置（例えば、後述のレバー装置２６Ａ～２６Ｃ）を含む。

【0053】

例えば、図４に示すように、操作装置２６は、電気式である。具体的には、操作装置２６は、操作内容に応じた電気信号（以下、「操作信号」）を出力し、操作信号は、コントローラ３０に取り込まれる。そして、コントローラ３０は、操作信号の内容に応じた操作指令、つまり、操作装置２６に対する操作内容に応じた操作指令（制御信号）を油圧制御弁３１に出力する。これにより、油圧制御弁３１からコントロールバルブ１７に操作装置２６の操作内容に応じたパイロット圧が入力され、コントロールバルブ１７は、操作装置２６の操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータＨＡを駆動することができる。

【0054】

また、コントロールバルブ１７に内蔵される、それぞれの油圧アクチュエータＨＡを駆動する方向切換弁１７Ａ～１７Ｆは、電磁ソレノイド式であってもよい。この場合、操作装置２６から出力される操作信号がコントロールバルブ１７に（即ち、電磁ソレノイド式の方向切換弁に）直接入力されてもよい。

【0055】

尚、操作装置２６は、油圧パイロット式であってもよい。具体的には、操作装置２６は、パイロットラインを通じてパイロットポンプ１５から供給される作動油を利用し、操作内容に応じたパイロット圧を二次側のパイロットラインに出力する。そして、二次側のパイロットラインは、コントロールバルブ１７に接続される。これにより、コントロールバルブ１７には、操作装置２６における各種被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）に関する操作内容に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ１７は、オペレータ等による操作装置２６に対する操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータＨＡを駆動することができる。この場合、操作装置２６の操作状態に関する情報を取得可能な操作状態センサが設けられ、操作状態センサの出力は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、操作装置２６の操作状態を把握することができる。操作状態センサは、例えば、操作装置２６の二次側のパイロットラインのパイロット圧（操作圧）に関する情報を取得する圧力センサである。

【0056】

また、上述の如く、油圧アクチュエータＨＡの一部又は全部は電動アクチュエータに置換されてもよい。この場合、例えば、コントローラ３０は、操作装置２６の操作内容や遠隔操作信号で規定される遠隔操作の内容に応じた操作指令を電動アクチュエータ或いは電動アクチュエータを駆動するドライバ等に出力してよい。また、操作装置２６から電動アクチュエータ或いはドライバ等に操作信号が入力されることにより、電動アクチュエータが操作装置２６で操作可能に構成されてもよい。

【0057】

また、ショベル１００が専ら遠隔操作される場合や専ら完全自動運転機能により動作する場合、操作装置２６は省略されてもよい。

【0058】

油圧制御弁３１は、操作装置２６の操作対象の被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）ごと且つ被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）の動作方向（例えば、ブーム４の上げ方向及び下げ方向）ごとに設けられる。例えば、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等を駆動するための複動式の油圧アクチュエータＨＡごとに、２つの油圧制御弁３１が設けられる。油圧制御弁３１は、例えば、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７との間のパイロットラインに設けられ、その流路面積（即ち、作動油が通流可能な断面積）を変更可能に構成されてよい。これにより、油圧制御弁３１は、一次側のパイロットラインを通じて供給されるパイロットポンプ１５の作動油を利用して、所定のパイロット圧を二次側のパイロットラインに出力することができる。そのため、油圧制御弁３１は、コントローラ３０からの操作指令に応じた所定のパイロット圧をコントロールバルブ１７に作用させることができる。よって、例えば、コントローラ３０は、油圧制御弁３１から操作装置２６の操作内容（操作信号）に応じたパイロット圧を直接的にコントロールバルブ１７に供給させ、オペレータの操作に基づくショベル１００の動作を実現することができる。

【0059】

また、コントローラ３０は、油圧制御弁３１を制御し、ショベル１００の自動運転機能を実現してもよい。具体的には、コントローラ３０は、油圧制御弁３１から自動運転機能に対応する操作指令を油圧制御弁３１に出力する。これにより、コントローラ３０は、自動運転機能によるショベル１００の動作を実現することができる。

【0060】

また、コントローラ３０は、油圧制御弁３１を制御し、ショベル１００の遠隔操作を実現してもよい。具体的には、コントローラ３０は、遠隔操作信号で指定される遠隔操作の内容に対応する操作指令を油圧制御弁３１に出力する。これにより、コントローラ３０は、油圧制御弁３１から遠隔操作の内容に対応するパイロット圧をコントロールバルブ１７に供給させ、オペレータの遠隔操作に基づくショベル１００の動作を実現することができる。

【0061】

尚、操作装置２６が油圧パイロット式である場合、操作装置２６及び油圧制御弁３１とコントロールバルブ１７との間のパイロットラインには、シャトル弁が設けられてもよい。シャトル弁は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有し、２つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁は、油圧制御弁３１と同様に、操作装置２６の操作対象の被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）ごと且つ被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）の動作方向ごとに設けられる。例えば、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等を駆動するための複動式の油圧アクチュエータＨＡごとに、２つのシャトル弁が設けられる。シャトル弁の２つの入口ポートのうちの一方が操作装置２６（具体的には、操作装置２６に含まれる上述のレバー装置やペダル装置）の二次側のパイロットラインに接続され、他方が油圧制御弁３１の二次側のパイロットラインに接続される。シャトル弁の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ１７の対応する方向切換弁のパイロットポートに接続される。対応する方向切換弁とは、シャトル弁の一方の入口ポートに接続される上述のレバー装置或いはペダル装置の操作対象である油圧アクチュエータＨＡを駆動する方向切換弁である。そのため、これらのシャトル弁は、それぞれ、操作装置２６の二次側のパイロットラインのパイロット圧と油圧制御弁３１の二次側のパイロットラインのパイロット圧のうちの高い方を、対応する方向切換弁のパイロットポートに作用させることができる。つまり、コントローラ３０は、操作装置２６の二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を油圧制御弁３１から出力させることで、オペレータの操作装置２６に対する操作に依らず、対応する方向切換弁を制御することができる。よって、コントローラ３０は、オペレータの操作装置２６に対する操作状態に依らず、被駆動要素（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６）の動作を制御し、自動運転機能や遠隔操作機能を実現することができる。

【0062】

また、操作装置２６が油圧パイロット式である場合、シャトル弁に加えて、操作装置２６とシャトル弁との間のパイロットラインに減圧弁が設けられてもよい。減圧弁は、例えば、コントローラ３０から入力される制御信号に応じて動作し、その流路面積を変更可能なように構成される。これにより、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６が操作されている場合に、操作装置２６から出力されるパイロット圧を強制的に減圧させることができる。そのため、コントローラ３０は、操作装置２６が操作されている場合であっても、操作装置２６の操作に対応する油圧アクチュエータＨＡの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、コントローラ３０は、例えば、操作装置２６が操作されている場合であっても、操作装置２６から出力されるパイロット圧を減圧弁で減圧させ、油圧制御弁３１から出力されるパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ３０は、油圧制御弁３１及び減圧弁を制御することで、例えば、操作装置２６の操作内容とは無関係に、所望のパイロット圧をコントロールバルブ１７内の方向切換弁のパイロットポートに確実に作用させることができる。よって、コントローラ３０は、例えば、油圧制御弁３１に加えて、減圧弁を制御することで、ショベル１００の自動運転機能や遠隔操作機能をより適切に実現することができる。

【0063】

＜ユーザインタフェース系＞
図４に示すように、ショベル１００のユーザインタフェース系は、操作装置２６と、出力装置５０と、入力装置５２とを含む。

【0064】

出力装置５０は、ショベル１００のユーザ（例えば、キャビン１０のオペレータや外部の遠隔操作のオペレータ）やショベル１００の周辺の人（例えば、作業者や作業車両の運転者）等に向けて各種情報を出力する。

【0065】

例えば、出力装置５０は、視覚的な方法で各種情報を出力する照明機器や表示装置５０Ａ等を含む。照明機器は、例えば、警告灯（インジケータランプ）等である。表示装置５０Ａは、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。例えば、図２に示すように、照明機器や表示装置５０Ａは、キャビン１０の内部に設けられ、キャビン１０の内部のオペレータ等に視覚的な方法で各種情報を出力してよい。また、照明機器や表示装置５０Ａは、上部旋回体３の側面等に設けられ、ショベル１００の周囲の作業者等に視覚的な方法で各種情報を出力してもよい。

【0066】

また、出力装置５０は、聴覚的な方法で各種情報を出力する音出力装置５０Ｂを含んでもよい。音出力装置５０Ｂには、例えば、ブザーやスピーカ等が含まれる。音出力装置５０Ｂは、例えば、キャビン１０の内部及び外部の少なくとも一方に設けられ、キャビン１０の内部のオペレータやショベル１００の周囲の人（作業者等）に聴覚的な方法で各種情報を出力する。

【0067】

また、出力装置５０は、操縦席の振動等の触覚的な方法で各種情報を出力する装置を含んでもよい。

【0068】

入力装置５２は、ショベル１００のユーザからの各種入力を受け付ける。入力装置５２により受け付けられた入力に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。例えば、図２に示すように、入力装置５２は、キャビン１０の内部に設けられ、キャビン１０の内部のオペレータ等からの入力を受け付ける。また、入力装置５２は、例えば、上部旋回体３の側面等に設けられ、ショベル１００の周辺の作業者等からの入力を受け付けてもよい。

【0069】

例えば、入力装置５２は、ユーザからの機械的な操作による入力を受け付ける操作入力装置を含む。操作入力装置には、表示装置に実装されるタッチパネル、表示装置の周囲に設置されるタッチパッド、ボタンスイッチ、レバー、トグル、操作装置２６（レバー装置）に設けられるノブスイッチ等が含まれてよい。

【0070】

また、入力装置５２は、ユーザの音声入力を受け付ける音声入力装置を含んでもよい。音声入力装置には、例えば、マイクロフォンが含まれる。

【0071】

また、入力装置５２は、ユーザのジェスチャ入力を受け付けるジェスチャ入力装置を含んでもよい。ジェスチャ入力装置には、例えば、ユーザが行うジェスチャの様子を撮像する撮像装置が含まれる。

【0072】

また、入力装置５２は、ユーザの生体入力を受け付ける生体入力装置を含んでもよい。生体入力には、例えば、ユーザの指紋、虹彩等の生体情報の入力が含まれる。

【0073】

＜通信系＞
図４に示すように、本実施形態に係るショベル１００の通信系は、通信装置６０を含む。

【0074】

通信装置６０は、外部の通信回線ＮＷに接続し、ショベル１００と別に設けられる装置と通信を行う。ショベル１００と別に設けられる装置には、ショベル１００の外部にある装置の他、ショベル１００のユーザによってキャビン１０に持ち込まれる可搬型の端末装置（携帯端末）等が含まれてもよい。通信装置６０は、例えば、４Ｇ（4^th Generation）や５Ｇ（5^th Generation）等の規格に準拠する移動体通信モジュールを含んでよい。また、通信装置６０は、例えば、衛星通信モジュールを含んでもよい。また、通信装置６０は、例えば、ＷｉＦｉ通信モジュールやブルートゥース通信モジュール等を含んでもよい。また、通信装置６０は、接続可能な通信回線ＮＷが複数ある場合、通信回線ＮＷの種類に合わせて、複数の通信装置６０を含んでもよい。

【0075】

例えば、通信装置６０は、作業現場に構築される局所的な通信回線を通じて、作業現場内の遠隔操作支援装置３００等の外部装置と通信を行う。局所的な通信回線は、例えば、作業現場に構築される局所的な５Ｇ（いわゆるローカル５Ｇ）による移動体通信回線やＷｉＦｉ６によるローカルネットワークである。

【0076】

また、通信装置６０は、作業現場を含む広域の通信回線、即ち、広域ネットワークを通じて、作業現場の外部にある遠隔操作支援装置３００等の外部装置と通信を行ってもよい。

【0077】

尚、ショベル１００の遠隔操作や遠隔監視等が行われない場合、通信装置６０は、省略されてもよい。

【0078】

＜制御系＞
図４に示すように、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を含む。また、本実施形態に係るショベル１００の制御系は、撮像装置４０と、センサＳ１～Ｓ６とを含む。

【0079】

コントローラ３０は、ショベル１００に関する各種制御を行う。

【0080】

コントローラ３０の機能は、任意のハードウェア、或いは、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実現されてよい。例えば、図４に示すように、コントローラ３０は、バスＢ１で接続される、補助記憶装置３０Ａ、メモリ装置３０Ｂ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ｃ、及びインタフェース装置３０Ｄを含む。

【0081】

補助記憶装置３０Ａは、不揮発性の記憶手段であり、インストールされるプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。補助記憶装置３０Ａは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリ等である。

【0082】

メモリ装置３０Ｂは、例えば、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置３０ＡのプログラムをＣＰＵ３０Ｃが読み込み可能なようにロードする。メモリ装置３０Ｂは、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）である。

【0083】

ＣＰＵ３０Ｃは、例えば、メモリ装置３０Ｂにロードされるプログラムを実行し、プログラムの命令に従って、コントローラ３０の各種機能を実現する。

【0084】

インタフェース装置３０Ｄは、例えば、ショベル１００の内部の通信回線に接続するための通信インタフェースとして機能する。インタフェース装置３０Ｄは、接続する通信回線の種類に合わせて、複数の異なる種類の通信インタフェースを含んでもよい。

【0085】

また、インタフェース装置３０Ｄは、記録媒体からのデータの読み取りや記録媒体へのデータの書き込みのための外部インタフェースとして機能する。記録媒体は、例えば、キャビン１０の内部に設置されるコネクタに着脱可能なケーブルで接続される専用ツールである。また、記録媒体は、例えば、ＳＤメモリカードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の汎用の記録媒体であってもよい。これにより、コントローラ３０の各種機能を実現するプログラムは、例えば、可搬型の記録媒体によって提供され、コントローラ３０の補助記憶装置３０Ａにインストールされうる。また、プログラムは、通信装置６０を通じて、ショベル１００の外部の他のコンピュータからダウンロードされ、補助記憶装置３０Ａにインストールされてもよい。

【0086】

尚、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、ショベル１００に搭載される複数のコントローラにより分散して実現されてもよい。

【0087】

撮像装置４０は、ショベル１００の周辺の様子を表す画像を取得する。また、撮像装置４０は、取得した画像及び後述の距離に関するデータに基づき、撮像範囲（画角）内におけるショベル１００の周辺の物体の位置及び外形を表す三次元データ（以下、単に「物体の三次元データ」）を取得（生成）してもよい。ショベル１００の周辺の物体の三次元データは、例えば、物体の表面を表す点群の座標情報のデータや距離画像データ等である。

【0088】

例えば、図１、図２に示すように、撮像装置４０は、上部旋回体３の前方を撮像する前方カメラ４０Ｆを含む。また、撮像装置４０は、上部旋回体３の後方を撮像する後方カメラ４０Ｂや上部旋回体３の左方を撮像する左方カメラ４０Ｌや上部旋回体３の右方を撮像する右方カメラ４０Ｒ等を含んでもよい。これにより、撮像装置４０は、ショベル１００の上面視において、ショベル１００を中心とする全周、即ち３６０度の角度方向に亘る範囲を撮像することができる。また、オペレータは、出力装置５０や遠隔操作支援装置３００の表示部を通じて、左方カメラ４０Ｌ、右方カメラ４０Ｒ、及び後方カメラ４０Ｂの撮像画像に基づく周辺画像を視認し、上部旋回体３の左方、右方、及び後方の様子を確認することができる。また、オペレータは、遠隔操作支援装置３００の表示部を通じて、前方カメラ４０Ｆに基づく周辺画像を視認することで、バケット６を含むアタッチメントＡＴの動作を確認しながら、ショベル１００を遠隔操作することができる。

【0089】

撮像装置４０は、例えば、単眼カメラである。また、撮像装置４０は、例えば、ステレオカメラ、ＴＯＦ（Time Of Flight）カメラ等（以下、包括的に「３Ｄカメラ」）のように、二次元の画像に加えて、距離（深度）に関するデータを取得可能であってもよい。

【0090】

撮像装置４０の出力データ（例えば、画像データやショベル１００の周辺の物体の三次元データ等）は、一対一の通信線や車載ネットワークを通じて、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０の出力データに基づき、ショベル１００の周辺の物体に関する監視を行うことができる。また、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０の出力データに基づき、ショベル１００の周辺環境を判断することができる。また、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０（前方カメラ）の出力データに基づき、撮像画像に映るアタッチメントＡＴの姿勢状態を判断することができる。また、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０の出力データに基づき、ショベル１００の周辺の物体を基準として、ショベル１００の機体（上部旋回体３）の姿勢状態を判断することができる。

【0091】

また、撮像装置４０に代えて、或いは、加えて、距離センサが上部旋回体３に設けられてもよい。距離センサは、例えば、上部旋回体３の上部に取り付けられ、ショベル１００を基準とする周辺の物体の距離及び方向に関するデータを取得する。また、距離センサは、取得したデータに基づき、センシング範囲内におけるショベル１００の周辺の物体の三次元データ（例えば、点群の座標情報のデータ）を取得（生成）してもよい。距離センサは、例えば、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）である。また、例えば、距離センサは、例えば、ミリ波レーダや超音波センサや赤外線センサ等であってもよい。

【0092】

尚、撮像装置４０の用途によっては、前方カメラ４０Ｆ、後方カメラ４０Ｂ、左方カメラ４０Ｌ、及び右方カメラ４０Ｒのうちの一部が省略されてもよい。また、ショベル１００の遠隔操作やショベル１００の周辺の物体に関する監視等が行われない場合、撮像装置４０は省略されてもよい。

【0093】

センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の姿勢状態を測定する。センサＳ１は、ブーム４の姿勢状態を表す測定データを出力する。ブーム４の姿勢状態は、例えば、ブーム４の上部旋回体３との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度（以下、「ブーム角度」）である。センサＳ１は、例えば、ロータリポテンショメータ、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含む。以下、センサＳ２～Ｓ４についても同様であってよい。また、センサＳ１は、ブームシリンダ７の伸縮位置を検出するシリンダセンサを含んでもよい。以下、センサＳ２，Ｓ３についても同様であってよい。センサＳ１の出力（ブーム４の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、ブーム４の姿勢状態を把握することができる。

【0094】

センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５の姿勢状態を測定する。センサＳ２は、アーム５の姿勢状態を表す測定データを出力する。アーム５の姿勢状態は、例えば、アーム５のブーム４との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度（以下、「アーム角度」）である。センサＳ２の出力（アーム５の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、アーム５の姿勢状態を把握することができる。

【0095】

センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６の姿勢状態を測定する。センサＳ３は、バケット６の姿勢状態を表す測定データを出力する。バケット６の姿勢状態は、例えば、バケット６のアーム５との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度（以下、バケット角度」）である。センサＳ３の出力（バケット６の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、バケット６の姿勢状態を把握することができる。

【0096】

センサＳ４は、ショベル１００の機体（例えば、上部旋回体３）の姿勢状態を測定する。センサＳ４は、ショベル１００の機体の姿勢状態を表す測定データを出力する。ショベル１００の機体の姿勢状態は、例えば、所定の基準面（例えば、水平面）に対する機体の傾斜状態である。例えば、センサＳ４は、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００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」）を測定する。センサＳ４の出力（ショベル１００の機体の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、機体（上部旋回体３）の姿勢状態（傾斜状態）を把握することができる。

【0097】

センサＳ５は、上部旋回体３に取り付けられ、上部旋回体３の旋回状態を測定する。センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態を表す測定データを出力する。センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度や旋回角度を測定する。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む。センサＳ５の出力（上部旋回体３の旋回状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の旋回角度等の旋回状態を把握することができる。

【0098】

例えば、コントローラ３０は、センサＳ１～Ｓ５の出力に基づき、アタッチメントＡＴの先端（バケット６）の位置を把握（推定）することができる。そのため、コントローラ３０は、アタッチメントＡＴの先端の位置を把握しながら、ショベル１００の自動運転機能による動作を制御することができる。

【0099】

尚、センサＳ４に３軸回りの角速度を検出可能なジャイロセンサ、６軸センサ、ＩＭＵ等が含まれる場合、センサＳ４の検出信号に基づき上部旋回体３の旋回状態（例えば、旋回角速度）が検出されてもよい。この場合、センサＳ５は、省略されてもよい。

【0100】

センサＳ６は、ショベル１００の位置を測定する。センサＳ６は、ワールド（グローバル）座標で位置を測定してもよいし、作業現場でのローカル座標で位置を測定してもよい。前者の場合、センサＳ６は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）センサである。後者の場合、センサＳ６は、作業現場の位置の基準となる機器と通信を行い、基準に対する位置に対応する信号を出力可能な送受信機である。センサＳ６の出力は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0101】

尚、ショベル１００に自動運転機能が搭載されない場合、センサＳ１～Ｓ６は省略されてもよい。

【0102】

［アタッチメントの駆動に関する機能の構成］
次に、図１～図４に加えて、図５を参照して、ショベル１００におけるアタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成について説明する。

【0103】

図５は、アタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成の第１例を示す図である。

【0104】

本例では、ショベル１００は、アタッチメントＡＴが半自動運転機能によって動作する。具体的には、ショベル１００は、ブーム４、アーム５、及びエンドアタッチメント（バケット６）の何れか１つ（本例では、アーム５）に対するオペレータの操作に応じて、その操作対象の１つの動作と、他の２つの動作とが連動するように所定の動作を行う。所定の動作は、例えば、掘削動作、水平引き動作、転圧動作等である。

【0105】

図５に示すように、コントローラ３０は、姿勢検出部３０１と、目標軌道生成部３０２と、アーム動作予測部３０３と、制御対象位置・速度検出部３０４と、動作指令生成部３０５と、操作指令生成部３０６とを含む。

【0106】

姿勢検出部３０１は、センサＳ１～Ｓ３の出力に基づき、アタッチメントＡＴの姿勢を検出（算出）する。姿勢検出部３０１は、ブーム姿勢検出部３０１Ａと、アーム姿勢検出部３０１Ｂと、バケット姿勢検出部３０１Ｃとを含む。

【0107】

ブーム姿勢検出部３０１Ａは、センサＳ１の出力に基づき、ブーム４の姿勢角度（ブーム角度）を検出（算出）する。また、ブーム姿勢検出部３０１Ａは、ブーム４の姿勢角度の変化の速度（ブーム４の上部旋回体３に対する相対的な角速度）を検出してもよい。

【0108】

アーム姿勢検出部３０１Ｂは、センサＳ２の出力に基づき、アーム５の姿勢角度（アーム角度）を検出（算出）する。また、アーム姿勢検出部３０１Ｂは、アーム５の姿勢角度の変化の速度（アーム５のブーム４に対する相対的な角速度）を検出してもよい。

【0109】

バケット姿勢検出部３０１Ｃは、センサＳ３の出力に基づき、バケット６の姿勢角度（バケット角度）を検出（算出）する。また、バケット姿勢検出部３０１Ｃは、バケット６の姿勢角度の変化の速度（バケット６のアーム５に対する相対的な角速度）を検出してもよい。

【0110】

目標軌道生成部３０２は、ショベル１００の所定の動作におけるアタッチメントＡＴの作業部位（バケット６）の目標軌道を生成する。具体的には、目標軌道生成部３０２は、バケット６の制御対象点の目標軌道を生成する。例えば、ショベル１００の掘削動作や水平引き動作が行われる場合、制御対象点は、バケット６の爪先（刃先）の点である。バケット６の爪先の点は、バケット６の幅方向（左右方向）の中央の爪の先端の点であってもよいし、左右の何れか一方の端部の爪の先端の点であってもよい。また、例えば、ショベル１００の転圧動作が行われる場合、制御対象点は、バケット６の背面の所定の点である。

【0111】

例えば、目標軌道生成部３０２は、目標施工面に関する情報と、撮像装置４０の出力とに基づき、バケット６の制御対象点の目標軌道を生成する。目標施工面に関する情報は、例えば、入力装置５２を通じて、オペレータにより入力される。また、目標施工面に関する情報は、通信装置６０を通じて、ショベル１００の外部から入力（受信）されてもよい。具体的には、目標軌道生成部３０２は、撮像装置４０の出力に基づき、現在の作業対象の地面の形状を認識してよい。そして、目標軌道生成部３０２は、目標施工面と現在の作業対象の地面の形状との差異に基づき、バケット６の制御対象点の目標軌道を生成してよい。より具体的には、目標施工面と現在の作業対象の地面の形状との最短距離が所定基準を超えている場合、目標軌道生成部３０２は、目標施工面よりも上側の土砂を荒掘削するためのバケット６の制御対象点（爪先の点）の目標軌道を生成してよい。一方、目標施工面と現在の作業対象の地面との最短距離が所定基準以下である場合、目標軌道生成部３０２は、目標施工面の上をバケット６の制御対象点が通過するようにバケット６の制御対象点の目標軌道を生成してよい。

【0112】

アーム動作予測部３０３は、アーム５（アームシリンダ８）の動作条件に関する情報に基づき、アーム５の将来の動作を予測する。具体的には、アーム動作予測部３０３は、現在のアーム５の動作に続けて一連に行われる、アーム５の直後の動作状態を予測する。アーム５の動作条件に関する情報とは、アーム５の将来の動作の前提条件を表す情報である。アーム５の動作条件に関する情報は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容を含む。アーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容には、現在の操作の内容のみが含まれてもよいし、現在の操作の内容を含む、操作の内容の履歴が含まれてもよい。また、アーム５（アームシリンダ８）の動作条件に関する情報には、アーム５（アームシリンダ８）の現在の動作状態を表す情報が含まれてもよい。アーム５の現在の動作状態を表す情報は、例えば、現在のアーム５の姿勢角度（アーム角度）や現在のアーム５の角速度（アーム角度の変化速度）等を含む。また、アーム５の動作条件に関する情報には、アーム５の現在の動作状態を含む、アーム５の動作状態の履歴を表す情報が含まれてもよい。アーム５の動作状態の履歴を表す情報は、例えば、現在のアーム角度を含む、アーム５の姿勢角度の履歴や、現在のアーム５の角速度を含む、アーム５の角速度の履歴等を含む。アーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容は、例えば、レバー装置２６Ｂの出力（操作信号）から取得される。また、ショベル１００が遠隔操作される場合、アーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容は、通信装置６０により受信される、遠隔操作信号から取得されてもよい。

【0113】

例えば、アーム動作予測部３０３は、次回（１回後）の制御周期からＮ回後の制御周期までの制御周期ごとのアーム５の姿勢角度やその姿勢角度の変化速度等の動作状態を予測する（Ｎ：２以上の整数）。制御周期とは、コントローラ３０が操作指令を油圧制御弁３１に出力する周期に相当する。アーム動作予測部３０３の予測周期は、例えば、コントローラ３０によるアタッチメントＡＴの駆動に関する制御周期よりも長く、制御周期のＭ回分に相当する（Ｍ：２以上の整数）。これにより、アーム動作予測部３０３の処理によるコントローラ３０の処理負荷を軽減することができる。

【0114】

尚、制御周期と予測周期とは同じであってもよい。

【0115】

制御対象位置・速度検出部３０４は、ブーム姿勢検出部３０１Ａ、アーム姿勢検出部３０１Ｂ、及びバケット姿勢検出部３０１Ｃのそれぞれの出力に基づき、バケット６の制御対象点の現在の位置や移動速度を検出する。

【0116】

動作指令生成部３０５は、バケット６の制御対象点の目標軌道と、アーム動作予測部３０３の予測結果と、制御対象点の現在の位置や速度に基づき、アタッチメントＡＴの動作を表す指令（以下、「動作指令」）を生成する。具体的には、動作指令生成部３０５は、アーム動作予測部３０３の予測結果に対応するアーム５の動作に合わせて、バケット６の制御対象点が目標軌道に沿って移動するように、ブーム４及びバケット６の動作指令を生成してよい。例えば、動作指令生成部３０５は、今回の制御周期からＰ回後の制御周期までの制御周期ごとのブーム４及びバケット６の動作指令を生成する（Ｐ：Ｎ以下の正の整数）。動作指令生成部３０５の生成周期は、例えば、制御周期のＱ回分に相当する（Ｑ：２以上の整数）。これにより、動作指令生成部３０５の処理によるコントローラ３０の処理負荷を軽減することができる。ブーム４及びバケット６の動作指令は、例えば、ブーム４及びバケット６のそれぞれの姿勢角度やその変化速度の指令値である。

【0117】

尚、制御周期と動作指令の生成周期とは同じであってもよい。

【0118】

操作指令生成部３０６は、被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータに対応する油圧制御弁３１に対する操作指令を生成する。例えば、操作指令生成部３０６は、油圧制御弁３１Ａ～３１Ｃに対する操作指令を生成する。

【0119】

油圧制御弁３１Ａは、方向切換弁１７Ａのパイロットポートに向けて、パイロット圧を供給する。具体的には、上述の如く、ブームシリンダ７の伸び方向及び縮み方向のそれぞれに対応する、２つの油圧制御弁３１Ａが設けられる。

【0120】

油圧制御弁３１Ｂは、方向切換弁１７Ｂのパイロットポートに向けて、パイロット圧を出力する。具体的には、上述の如く、アームシリンダ８の伸び方向及び縮み方向のそれぞれに対応する、２つの油圧制御弁３１Ｂが設けられる。

【0121】

油圧制御弁３１Ｃは、方向切換弁１７Ｃのパイロットポートに向けて、パイロット圧を出力する。具体的には、上述の如く、バケットシリンダ９の伸び方向及び縮み方向のそれぞれに対応する、２つの油圧制御弁３１Ｃが設けられる。

【0122】

操作指令生成部３０６は、操作指令生成部３０６Ａ，３０６Ｂを含む。

【0123】

操作指令生成部３０６Ａは、オペレータによるアーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容に基づき、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成する。

【0124】

例えば、操作指令生成部３０６Ａは、レバー装置２６Ｂの操作信号に基づき、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成する。

【0125】

また、操作指令生成部３０６Ａは、遠隔操作信号で指定されるアーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容に応じて、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成してもよい。

【0126】

操作指令生成部３０６Ｂは、動作指令生成部３０５により生成される、ブーム４の動作指令に基づき、ブームシリンダ７に対応する油圧制御弁３１Ａに対する操作指令を生成する。同様に、操作指令生成部３０６Ｂは、動作指令生成部３０５により生成される、バケット６の動作指令に基づき、バケットシリンダ９に対応する油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令を生成する。

【0127】

このように、本例では、コントローラ３０は、アーム５（アームシリンダ８）に関する操作に応じた、アーム５の動作に合わせて、ブーム４及びバケット６を動作させる。これにより、コントローラ３０は、バケット６の制御対象点が目標軌道上を移動するように、アタッチメントＡＴに所定の動作を行わせることができる。

【0128】

［アーム動作予測部の処理］
次に、図６～図８を参照して、アーム動作予測部３０３の処理について説明する。

【0129】

＜第１例＞
図６は、アーム動作予測部３０３の処理の第１例を概略的に示すフローチャートである。図７は、比較例に係るショベル１００ｃの動作の一例を示す図である。

【0130】

図６に示すように、ステップＳ１０２にて、アーム動作予測部３０３は、アーム５の動作状態の予測対象の制御周期の１回前の制御周期におけるアームシリンダ８のピストン位置が全ストローク範囲のうちのクッション範囲にあるか否かを判定する。

【0131】

クッション範囲は、アームシリンダ８の全ストローク範囲の両端部のそれぞれに設けられ、両端のストロークエンドを含む。クッション範囲では、クッションバルブの作用によって、ピストンの速度が減速され、その結果、ピストンとシリンダとの衝突を防止することができる。

【0132】

アーム５の動作状態の予測対象の制御周期は、例えば、本フローチャートの開始後のｋ回目のステップＳ１０２の処理の場合、現在の制御周期を基準として、ｋ回後の制御周期である（ｋ＝１～Ｎ）。ｋ＝１の場合、アーム５の動作状態の予測対象の制御周期の１回前の制御周期は、現在の制御周期であり、現在の制御周期におけるアームシリンダ８のピストン位置は、現在のアーム５の姿勢状態から推定（算出）可能である。また、ｋ≧２の場合、アーム５の動作状態の予測対象の制御周期の１回前の制御周期は、現在の制御周期を基準として、（ｋ－１）回後の制御周期である。（ｋ－１）回後の制御周期におけるアームシリンダ８のピストン位置は、前回のステップＳ１０８の処理で予測済みの（ｋ－１）回後の制御周期でのアーム５の姿勢状態から推定（算出）可能である。

【0133】

アーム動作予測部３０３は、アーム５の動作状態の予測対象の制御周期の１回前の制御周期におけるアームシリンダ８のピストン位置が全ストローク範囲のうちのクッション範囲にない場合、ステップＳ１０４に進み、ある場合、ステップＳ１０６に進む。

【0134】

ステップＳ１０４にて、アーム動作予測部３０３は、アーム５（アームシリンダ８）の動作条件に関する情報とアーム５の動作速度との関係を通常モードに設定する。アーム５（アームシリンダ８）の動作条件に関する情報は、例えば、上述の如く、アーム５（アームシリンダ８）に関する、現在の操作の内容や現在の操作の内容を含む、操作の内容の履歴である。また、アーム５（アームシリンダ８）の動作条件は、上述の如く、アーム５（アームシリンダ８）の現在の動作状態や、アーム５（アームシリンダ８）の現在の動作状態を含む、アーム５（アームシリンダ８）の動作状態の履歴であってもよい。

【0135】

一方、ステップＳ１０６にて、アーム動作予測部３０３は、アーム５（アームシリンダ８）に関する動作条件に関する情報とアーム５の動作速度との関係を低速モードに設定する。低速モードでは、同じ動作条件でのアーム５の動作速度が通常モードよりも小さくなるように規定されている。これにより、アーム動作予測部３０３は、アームシリンダ８のピストンがクッション範囲にある場合に、クッション範囲外にある場合に比して、アーム５の動作速度を相対的に低く見積もって、アーム５の動作状態を予測することができる。

【0136】

通常モードや低速モードに対応する、アーム５の動作条件に関する情報とアーム５の動作速度との関係は、例えば、アーム５の動作条件に関する情報からアーム５の動作速度を出力可能な変換式、マップ、テーブル等によって規定される。

【0137】

ステップＳ１０４或いはステップＳ１０６の処理が完了すると、コントローラ３０は、ステップＳ１０８に進む。

【0138】

ステップＳ１０８にて、アーム動作予測部３０３は、ステップＳ１０４或いはステップＳ１０６での設定された、アーム５の動作条件に関する情報とアーム５の動作速度との関係に基づき、対象の制御周期でのアーム５の動作状態を予測する。

【0139】

ステップＳ１０８の処理が完了すると、コントローラ３０は、ステップＳ１１０に進む。

【0140】

ステップＳ１１０にて、アーム動作予測部３０３は、全ての制御周期（即ち、現在の制御周期の次の制御周期からＮ回後の制御周期まで）について、アーム５の動作状態の予測が完了したか否かを判定する。アーム動作予測部３０３は、全ての制御周期についてのアーム５の動作状態の予測が完了していない場合、ステップＳ１０２に戻る。そして、アーム動作予測部３０３は、今回の対象の制御周期の次の制御周期について、ステップＳ１０２，Ｓ１０４，Ｓ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１１０或いはステップＳ１０２，Ｓ１０６，Ｓ１０８，Ｓ１１０の処理を繰り返す。一方、アーム動作予測部３０３は、全ての制御周期についてのアーム５の動作状態の予測が完了している場合、ステップＳ１１２に進む。

【0141】

ステップＳ１１２にて、アーム動作予測部３０３は、アーム５の動作の予測結果を出力する。

【0142】

ステップＳ１１２の処理が完了すると、コントローラ３０は、今回のフローチャートの処理を終了する。

【0143】

尚、ステップＳ１０２では、簡易的に、現在のアームシリンダ８のピストン位置が全ストローク範囲のうちのクッション範囲にあるか否かが判定されてもよい。この場合、ステップＳ１０８では、予測対象の全ての制御周期について、ステップＳ１０４或いはステップＳ１０６で設定された、アーム５に関する操作入力とアーム５の動作速度との関係を用いて、アーム５の動作状態が予測され、ステップＳ１１０は省略される。

【0144】

このように、本例では、コントローラ３０は、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合、それ以外の範囲にある場合に比して、同じ動作条件に対するアーム５の動作速度が小さくなるようにアーム５の動作状態を予測する。これにより、コントローラ３０は、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合におけるアーム５の動作の予測精度を向上させることができる。

【0145】

例えば、図７に示すように、図７Ａの破線で表される状態からアーム５が開く方向に動作した後に、バケット６の爪先の制御対象点が目標施工面ＴＰ上を移動するようにショベル１００の掘削動作が実行される場面について説明する。

【0146】

比較例に係るショベル１００ｃでは、本例の通常モードに対応する、アーム５に関する操作入力とアーム５の動作速度との関係のみを利用してアーム５の動作が予測される。そのため、図７Ａに示すように、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある状況で、アーム５の開き操作に対するアーム５の動作が減速され、アーム５の開き方向への動作量が通常モードの場合よりも小さくなる。その結果、アーム５の動作状態の予測結果（図中の一点鎖線）と、アーム５の実際の動作状態（図中の実線）との間に大きな乖離が生じうる。よって、図７Ｂに示すように、図７Ａのアーム５の動作状態の予測結果に基づき、バケット６の爪先の制御対象点を目標施工面ＴＰ上に合わせるように、ブーム４を移動させると、仮想上（図中の破線参照）では、バケット６の爪先が目標施工面ＴＰ上に合うものの、実際には、バケット６の爪先が目標施工面ＴＰの下まで食い込んでしまう。そのため、目標施工面ＴＰを施工する際の作業の品質が低下する可能性がある。

【0147】

これに対して、本例では、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合に、アーム５に関する操作入力に対するアーム５の動作速度の大きさが通常モードよりも小さい低速モードを用いて、アーム５の動作が予測される。そのため、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある状況でのアーム５の開き操作に対して、コントローラ３０は、低速モードを利用して、アーム５の動作状態の予測結果とアーム５の実際の動作状態との差異を抑制するができる。その結果、コントローラ３０は、バケット６の爪先が目標施工面ＴＰの下まで食い込んでしまうような事態を抑制し、作業の品質を向上させることができる。

【0148】

尚、本例では、アームシリンダ８のピストン位置に応じて、同じ操作入力に対するアーム５の動作速度を２段階で変化するように設定されるが、ピストン位置に応じて３段階以上或いは連続的に変化するように設定されてもよい。例えば、クッション範囲が更に複数の範囲に分割され、ストロークエンドに近い範囲ほど、同じ操作入力に対するアーム５の動作速度が小さくなるように設定される。

【0149】

＜第２例＞
図８は、アーム動作予測部３０３の処理の第２例を概略的に示すフローチャートである。

【0150】

図８に示すように、ステップＳ２０２にて、アーム動作予測部３０３は、現在の制御周期を基準として、Ｎ１回後の制御周期までの制御周期ごとのアーム５の動作状態を予測する。所定値Ｎ１は、正の整数である。本例では、上述の第１例と異なり、アーム５の動作条件に関する情報とアーム５の動作速度との関係が所定の基準状態に固定され、アーム動作予測部３０３は、固定された当該関係に基づき、アーム５の動作状態を予測する。所定の基準状態は、例えば、上述の第１例の通常モードに対応する状態である。

【0151】

ステップＳ２０２の処理が完了すると、ステップＳ２０４に進む。

【0152】

ステップＳ２０４にて、アーム動作予測部３０３は、現在の制御周期を基準とするＮ１回後の制御周期までのアーム５の動作状態の少なくとも一部において、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にあるか否かを判定する。アーム動作予測部３０３は、現在の制御周期を基準とするＮ１回後の制御周期までのアーム５の動作状態の少なくとも一部において、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合、ステップＳ２０８に進み、それ以外の場合、ステップＳ２０６に進む。

【0153】

ステップＳ２０６にて、アーム動作予測部３０３は、アーム５の動作状態の予測対象の期間の終点に対応するパラメータＮを所定値Ｎ１より大きい所定値Ｎ０（２以上の整数）に設定する。これにより、アーム動作予測部３０３によるアーム５の動作状態の予測周期に対応するパラメータＭは、所定値Ｎ０に基づき所定値Ｍ０に設定される（Ｍ０＝Ｎ０＋１）。

【0154】

ステップＳ２０６の処理が完了すると、コントローラ３０は、ステップＳ２１０に進む。

【0155】

一方、ステップＳ２０８にて、アーム動作予測部３０３は、パラメータＮを所定値Ｎ１に設定する。これにより、アーム動作予測部３０３によるアーム５の動作状態の予測周期に対応するパラメータＭは、所定値Ｎ１に基づき所定値Ｍ１に設定される（Ｍ１＝Ｎ１＋１＜Ｍ０）。

【0156】

ステップＳ２０８の処理が完了すると、コントローラ３０は、ステップＳ２１２に進む。

【0157】

ステップＳ２１０にて、アーム動作予測部３０３は、現在の制御周期を基準として、Ｎ（＝Ｎ０）回後の制御周期までの残りの制御周期ごとのアーム５の動作状態を予測する。残りの制御周期とは、現在の制御周期を基準とするＮ１回後の制御周期よりも後の制御周期を意味する。ステップＳ２０２にて、現在の制御周期を基準とする、Ｎ１回後の制御周期までのアーム５の動作状態が既に予測済みだからである。

【0158】

ステップＳ２１０の処理が完了すると、コントローラ３０は、ステップＳ２１２に進む。

【0159】

ステップＳ２１２にて、アーム動作予測部３０３は、アーム５の動作の予測結果を出力する。この際、ステップＳ２１０の処理が実施される場合、アーム動作予測部３０３は、現在の制御周期を基準とする、Ｎ０回後の制御周期までの制御周期ごとのアーム５の動作状態を予測結果として出力する。一方、ステップＳ２１０の処理が実施されない場合、アーム動作予測部３０３は、Ｎ１（＜Ｎ０）回後の制御周期までの制御周期ごとのアーム５の動作状態を予測結果として出力する。

【0160】

ステップＳ２１２の処理が完了すると、コントローラ３０は、今回のフローチャートの処理を終了する。

【0161】

尚、ステップＳ２０４では、簡易的に、アームシリンダ８の現在のピストン位置が全ストローク範囲でのクッション範囲にあるか否かが判定され、且つ、ステップＳ２０２の処理がステップＳ２０８の後に移動されてもよい。この場合、ステップＳ２１０では、現在の制御周期を基準として、Ｎ（＝Ｎ０）回後の制御周期までの全ての制御周期ごとのアーム５の動作状態が予測される。

【0162】

このように、本例では、コントローラ３０は、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合、それ以外の範囲にある場合に比して、予測対象の将来の時間範囲の終点を現在に近づくようにする。換言すれば、コントローラ３０は、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合、それ以外の範囲にある場合に比して、予測対象の将来の時間範囲を、現在側の起点を基準として相対的に短く設定する。

【0163】

例えば、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合、アーム５の動作速度の減速によって、アーム動作予測部３０３による予測結果と、実際のアーム５の動作状態との間に差異が生じる。そして、その差異は、より先の制御周期でのアーム５の動作状態の予測結果に反映されることから、予測対象の時間範囲が現在側の起点を基準として長くなるほど、アーム動作予測部３０３による予測結果と実際のアーム５の動作状態との間の差異が蓄積される形で増大することになる。

【0164】

これに対して、本例では、コントローラ３０は、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にあり、アーム５の動作速度が減速したとしても、予測対象の将来の時間範囲の終点での予測結果と、実際のアーム５の動作状態との差異を抑制することができる。そのため、コントローラ３０は、上述の第１例の場合と同様、アームシリンダ８のピストン位置がクッション範囲にある場合におけるアーム５の動作の予測精度を向上させることができる。よって、上述の第１例の場合と同様、コントローラ３０は、バケット６の爪先が目標施工面ＴＰの下まで食い込んでしまうような事態を抑制し、作業の品質を向上させることができる。

【0165】

尚、本例では、アームシリンダ８のピストン位置に応じて、予測対象の将来の時間範囲の終点を２段階で変化するように設定されるが、ピストン位置に応じて３段階以上或いは連続的に変化するように設定されてもよい。例えば、クッション範囲が更に複数の範囲に分割され、ストロークエンドに近い範囲ほど、予測対象の将来の時間範囲の終点が現在側に近づくように設定される。

【0166】

［作用］
次に、本実施形態に係るショベルの作用について説明する。

【0167】

本実施形態では、ショベルは、下部走行体と、上部旋回体と、ブームと、アームと、油圧シリンダと、制御装置と、を備える。ショベルは、例えば、上述のショベル１００である。下部走行体は、例えば、上述の下部走行体１である。上部旋回体は、例えば、上述の上部旋回体３である。ブームは、例えば、上述のブーム４である。アームは、例えば、上述のアーム５である。油圧シリンダは、例えば、上述のアームシリンダ８である。制御装置は、例えば、上述のコントローラ３０である。具体的には、上部旋回体は、下部走行体に旋回自在に搭載される。また、ブームは、上部旋回体に取り付けられる。また、アームは、ブームの先端に取り付けられる。また、油圧シリンダは、アームを駆動する。また、制御装置は、アームの動作に合わせて、ブームを動作させる。そして、制御装置は、油圧シリンダのピストン位置に応じて、ブームの動作を制御する。

【0168】

これにより、ショベルは、油圧シリンダのピストン位置に応じた、油圧シリンダの動作速度の変化を考慮して、ブームの動作をアームの動作に連動させることができる。そのため、ショベルは、アームの動作に合わせてブームをより適切に動作させることができる。

【0169】

また、本実施形態では、制御装置は、予測部と、動作制御部とを含んでもよい。予測部は、例えば、上述のアーム動作予測部３０３である。動作制御部は、例えば、上述の動作指令生成部３０５である。具体的には、予測部は、油圧シリンダ（アーム）の動作条件に関する情報に基づき、アームの動作を予測する。また、動作制御部は、予測部の予測結果に基づき、ブームの動作を制御する。より具体的には、予測部は、油圧シリンダのピストン位置に応じた、同じ動作条件に対する油圧シリンダ（アーム）の動作速度の変化を考慮して、アームの動作を予測してもよい。

【0170】

これにより、ショベルは、油圧シリンダのピストン位置に応じた、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係の変化をアームの動作の予測結果に反映させ、アームの動作の予測精度を向上させることができる。そのため、ショベルは、油圧シリンダのピストン位置に応じた、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係の変化に応じて、ブームの動作をより適切に制御することができ、その結果、アームの動作に合わせてブームをより適切に動作させることができる。

【0171】

また、本実施形態では、油圧シリンダ（アーム）の動作条件は、アームに関する操作入力の内容、及びアームの動作状態の少なくとも一方を含んでもよい。

【0172】

これにより、ショベルは、アームに関する操作入力やアームの動作状態に基づき、アームの将来の動作を予測することができる。

【0173】

また、本実施形態では、予測部は、油圧シリンダのピストン位置に応じて、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係を変化させてアームの動作を予測してもよい。

【0174】

これにより、ショベルは、油圧シリンダのピストン位置に応じた、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係の変化をアームの動作の予測結果に反映させ、アームの動作の予測精度を向上させることができる。

【0175】

また、本実施形態では、予測部は、油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちのストロークエンドを含む両端部の第１の範囲にある場合、油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちの第１の範囲以外の第２の範囲にある場合よりも同じ動作条件に対する油圧シリンダ（アーム）の動作速度を小さく設定してアームの動作を予測してもよい。

【0176】

これにより、ショベルは、クッションバルブ等の作用によって、同じ動作条件に対する油圧シリンダ（アーム）の動作速度が低下する、油圧シリンダの全ストローク範囲の両端部について、油圧シリンダ（アーム）の動作条件に対する油圧シリンダ（アーム）の動作速度を小さく見積もって、アームの動作を予測することができる。そのため、ショベルは、油圧シリンダのピストン位置に応じた、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係の変化に対して、アームの動作の予測精度を向上させることができる。

【0177】

また、本実施形態では、予測部は、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係を所定基準の状態に設定すると共に、油圧シリンダ（アーム）動作条件に対する油圧シリンダ（アーム）の動作速度が同じ動作条件に対応する所定基準から大きく解離するほど、アームの動作を予測する将来の期間の終点を現在に近づくように設定して、アームの動作を予測してもよい。

【0178】

これにより、ショベルは、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係を所定基準の状態に固定する前提の下で、予測対象の将来の期間の終点における、アームの姿勢状態の予測結果と実際の動作後のアームの姿勢状態との間の誤差を抑制することができる。そのため、ショベルは、油圧シリンダのピストン位置に応じて生じうる、アームの動作の予測結果とアームの実際の動作との乖離を抑制することができ、その結果、アームの動作に合わせてブームをより適切に動作させることができる。

【0179】

また、本実施形態では、所定基準の状態は、油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちのストロークエンドを含む両端部の第１の範囲以外の第２の範囲にある場合における、油圧シリンダ（アーム）の動作条件と油圧シリンダ（アーム）の動作速度との関係に相当してもよい。そして、予測部は、油圧シリンダのピストン位置が全ストローク範囲のうちの上記の第１の範囲にある場合、上記の第２の範囲にある場合よりもブームの動作を予測する将来の期間の終点を現在に近くなるように設定してもよい。

【0180】

これにより、ショベルは、クッションバルブ等の作用によって、同じ動作条件に対する油圧シリンダ（アーム）の動作速度が低下する、油圧シリンダの全ストローク範囲の両端部について、予測対象の将来の期間の終点における、アームの姿勢状態の予測結果と実際の動作後のアームの姿勢状態との間の誤差を抑制することができる。

【0181】

以上、実施形態について詳述したが、本開示はかか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】

【0182】

１ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
７ ブームシリンダ
８ アームシリンダ
９ バケットシリンダ
１０ キャビン
２６ 操作装置
２６Ａ～２６Ｃ レバー装置
３０ コントローラ
３１ 油圧制御弁
３１Ａ～３１Ｃ 油圧制御弁
４０ 撮像装置
４０Ｂ 後方カメラ
４０Ｆ 前方カメラ
４０Ｌ 左方カメラ
４０Ｒ 右方カメラ
６０ 通信装置
１００ ショベル
３００ 遠隔操作支援装置
３０１ 姿勢検出部
３０１Ａ ブーム姿勢検出部
３０１Ｂ アーム姿勢検出部
３０１Ｃ バケット姿勢検出部
３０２ 目標軌道生成部
３０３ アーム動作予測部
３０４ 制御対象位置・速度検出部
３０５ 動作指令生成部
３０６ 操作指令生成部
３０６Ａ 操作指令生成部
３０６Ｂ 操作指令生成部
ＡＴ アタッチメント
ＨＡ 油圧アクチュエータ
Ｓ１～Ｓ６ センサ
ＴＰ 目標施工面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】