(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-24
(45)【発行日】2022-12-02
(54)【発明の名称】作業機械
(51)【国際特許分類】
E02F 9/26 20060101AFI20221125BHJP
E02F 9/20 20060101ALI20221125BHJP
G01C 19/00 20130101ALI20221125BHJP
【ＦＩ】
E02F9/26 B
E02F9/20 M
G01C19/00 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2018245437
(22)【出願日】2018-12-27
(65)【公開番号】P2020105802
(43)【公開日】2020-07-09
【審査請求日】2021-11-24
(73)【特許権者】
【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】110001829
【氏名又は名称】弁理士法人開知
(72)【発明者】
【氏名】石原 新士
(72)【発明者】
【氏名】泉 枝穂
(72)【発明者】
【氏名】金成 靖彦
【審査官】石川 信也
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１７／０７２８７７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１８－１５５０２７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－００１３８５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２６
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｇ０１Ｃ １９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体とからなる車体と、前記車体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材からなる多関節型の作業機と、
前記作業機の少なくとも１つのフロント部材に設けられ、そのフロント部材の姿勢情報を検出する１つ以上の第一姿勢検出装置と、
前記上部旋回体に設けられ、前記上部旋回体の姿勢情報を検出する第二姿勢検出装置と、
前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出する制御装置とを備えた作業機械において、
前記制御装置は、
前記上部旋回体を前記下部走行体に対して予め定めた方向に向けた第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置および前記第二姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記上部旋回体の旋回軸に垂直に前方に向けて設定された第一軸回りにおける前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出し、
前記上部旋回体を前記下部走行体に対して前記第一較正姿勢から９０度旋回させた第二較正姿勢における前記第二姿勢検出装置の検出結果と、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差とに基づいて、前記上部旋回体の旋回軸及び前記第一軸に垂直に側方に向けて設定された第二軸回りにおける前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出することを特徴とする作業機械。
【請求項2】
請求項１記載の作業機械において、前記制御装置は、第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置の検出結果と前記第二姿勢検出装置の検出結果との平均値に基づいて、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差を算出することを特徴とする作業機械。
【請求項3】
請求項１記載の作業機械において、前記制御装置は、前記作業機械の外部から前記第一姿勢検出装置の前記第一軸回りの取り付け誤差を計測可能な外部計測装置によって得られた前記第一姿勢検出装置の取り付け誤差と、前記第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置の検出結果と、前記第二姿勢検出装置の検出結果とに基づいて、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差を算出することを特徴とする作業機械。
【請求項4】
請求項１記載の作業機械において、前記制御装置は、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して前記第一較正姿勢から１８０度以上旋回させた場合の前記第二姿勢検出装置の検出結果の最大値と最小値とから前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差を算出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、作業機を有する作業機械に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、情報化施工への対応に伴い、作業機械においてブーム、アーム、バケットなどの被駆動部材を有する作業機の姿勢やバケット等の作業具の位置をオペレータに対して表示するマシンガイダンスの機能や、バケット等の作業具が施工目標面に沿って動くよう制御するマシンコントロールの機能などを有するものが実用化されている。このような機能の代表的なものとしては、油圧ショベルのバケット先端位置とバケット角度をモニタへ表示したり、バケット先端が施工目標面に一定以上近づかないように動作に制限をかけたりするものがある。
【0003】
このような機能を実現には、作業機の姿勢演算が必要であり、この姿勢演算の精度が高いほど質の高い施工を実現することができる。作業機の姿勢を演算するためには、例えば、ポテンショメータや慣性計測装置（ＩＭＵ）などのセンサを用いてブーム、アーム、バケットのそれぞれの回転角度を検出する必要がある。
【0004】
また、高精度な姿勢演算には、センサの取り付け位置や角度などを正確に把握する必要である。しかしながら、実際の運用においては、センサを作業機械に取り付ける際に取り付け誤差が生じるため、作業機械の作業機の姿勢を正確に演算するためには、そのような誤差を補正するための何らかの較正手段を備える必要がある。
【0005】
このようなセンサの較正に係る技術として、例えば、特許文献１には、下部走行体と、予め設定された旋回軸回りに旋回可能となるように前記下部走行体上に設けられた上部旋回体とを備えた建設機械であって、予め設定されたＸ検出軸回りの角速度を検出するＸ軸ジャイロセンサと、前記Ｘ検出軸と直交するＹ検出軸回りの角速度を検出するＹ軸ジャイロセンサと、前記Ｘ検出軸及び前記Ｙ検出軸と直交するＺ検出軸回りの角速度を検出するＺ軸ジャイロセンサと、前記各ジャイロセンサによる検出結果に基づいて前記旋回軸回りの前記上部旋回体の角速度を算出する角速度算出手段とを備え、前記角速度算出手段は、前記Ｘ検出軸、前記Ｙ検出軸、及び前記Ｚ検出軸により定義される検出用３次元座標系を、前記旋回軸に一致するＺ基準軸とこれに直交する平面上で互いに直交するＸ基準軸及びＹ基準軸とにより定義される基準３次元座標系に座標変換することにより前記検出用３次元座標系と前記基準３次元座標系とのずれを補正して前記Ｚ基準軸回りの角速度を算出するために、（Ａ）前記Ｚ検出軸が前記Ｚ基準軸に対して前記Ｘ基準軸回りに第１角度回転し、かつ、前記Ｙ基準軸回りに第２角度回転している場合に、前記各ジャイロセンサによる検出結果、前記第１角度、及び前記第２角度を用いて前記基準３次元座標系における３軸回りの角速度をそれぞれ表す３つの関係式のうち前記Ｘ基準軸及び前記Ｙ基準軸に関する２つの関係式により表される角速度がそれぞれ０であることを利用して、これら２つの関係式に基づいて前記第１角度及び前記第２角度を算出し、（Ｂ）前記３つの関係式のうち前記Ｚ基準軸に関する関係式と、算出された前記第１角度及び前記第２角度とに基づいて前記Ｚ基準軸回りの角速度を算出するものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【文献】特開２０１５－１３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、一般に知られているように、ジャイロセンサの出力は何らかのバイアス（ジャイロバイアス）を持つため、実際に角速度が発生していない軸方向についてもジャイロセンサから何らかの値が出力されてしまう。また、ジャイロバイアスはセンサ素子の温度などによって大きく変化してしまうため、較正動作を行う環境によって較正の精度が著しく異なることが考えられる。したがって、ジャイロバイアスの影響について考慮していない上記従来技術において、ジャイロセンサからの出力値は、ジャイロバイアスの影響によって真の取り付け角から誤差を持った値となる。
【0008】
また、上記従来技術においては、較正の過程において逆正接関数（ｔａｎ＾（－１））を利用し、かつ、逆正接関数の変数の分母部分に旋回角速度ωｚ、分子部分に角速度ωｙが含まれており、角速度ωyのノイズなどの影響を小さくするためには、分母の旋回角速度ωzを大きくする必要がある。しかしながら、角速度ωyのノイズなどの影響が小さくなるような旋回角速度ωｚが得られるほど旋回速度を大きくすることは困難であり、較正の精度を向上することができない。
【0009】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、姿勢情報を検出するためのセンサの取り付け誤差を精度良く算出することができ、センサの較正精度を向上することができ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】
【0010】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、下部走行体と、前記下部走行体に対して旋回可能に設けられた上部旋回体とからなる車体と、前記車体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材からなる多関節型の作業機と、前記作業機の少なくとも１つのフロント部材に設けられ、そのフロント部材の姿勢情報を検出する１つ以上の第一姿勢検出装置と、前記上部旋回体に設けられ、前記上部旋回体の姿勢情報を検出する第二姿勢検出装置と、前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出する制御装置とを備えた作業機械において、前記制御装置は、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して予め定めた方向に向けた第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置および前記第二姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記上部旋回体の旋回軸に垂直に前方に向けて設定された第一軸回りにおける前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出し、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して前記第一較正姿勢から９０度旋回させた第二較正姿勢における前記第二姿勢検出装置の検出結果と、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差とに基づいて、前記上部旋回体の旋回軸及び前記第一軸に垂直に側方に向けて設定された第二軸回りにおける前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出するものとする。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、姿勢情報を検出するためのセンサの取り付け誤差を精度良く算出することができ、センサの較正精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１の実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。
【図2】油圧ショベルに搭載されるコントローラの処理機能の一部を模式的に示す図である。
【図3】コントローラの姿勢演算装置の処理機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図4】姿勢検出装置較正部の処理機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図5】油圧ショベルの上面図である。
【図6】油圧ショベルの側面図である。
【図7】油圧ショベルの背面図である。
【図8】油圧ショベルの側面図である。
【図9】下部走行体に対して上部旋回体を旋回動作させた場合の車体慣性計測装置のロール角およびピッチ角の計測結果の変化の一例を示す図である。
【図10】姿勢演算装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図11】姿勢演算装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図12】姿勢演算装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図13】第２の実施の形態における姿勢演算装置の姿勢検出装置較正部の処理機能を概略的に示す機能ブロック図である。
【図14】第２の実施の形態における姿勢演算装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図15】下部走行体に対して上部旋回体を旋回動作させた場合の車体慣性計測装置の真のロール角と慣性計測装置による検出結果としてのロール角との計測結果の変化の一例を示す図である。
【図16】下部走行体に対して上部旋回体を旋回動作させた場合の車体慣性計測装置の真のロール角と慣性計測装置による検出結果としてのロール角との計測結果の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。なお、本実施の形態では、作業機械の一例として、フロント作業機の先端に作業具としてバケットを備える油圧ショベルを例示して説明するが、ブレーカやマグネットなどのバケット以外のアタッチメントを備える油圧ショベルに本発明を適用することも可能である。
【0014】
【0015】
図１は、本実施の形態に係る作業機械の一例である油圧ショベルの外観を模式的に示す図である。
【0016】
図１において、油圧ショベル１００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４、アーム５、バケット（作業具）６）を連結して構成された多関節型のフロント作業機（作業機）１と、車体を構成する上部旋回体２及び下部走行体３とを備え、上部旋回体２は下部走行体３に対して旋回可能に設けられている。また、フロント作業機１のブーム４の基端は上部旋回体２の前部に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム５の一端はブーム４の基端とは異なる端部（先端）に垂直方向に回動可能に支持されており、アーム５の他端にはバケット６が垂直方向に回動可能に支持されている。ブーム４、アーム５、バケット６、上部旋回体２、及び下部走行体３は、油圧アクチュエータであるブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａ、旋回モータ２ａ、及び左右の走行モータ３ａ（ただし、一方の走行モータのみ図示）によりそれぞれ駆動される。
【0017】
ブーム４、アーム５及びバケット６は、フロント作業機１を含む平面上で動作し、以下ではこの平面を動作平面と称することがある。つまり動作平面とは、ブーム４、アーム５及びバケット６の回動軸に直交する平面であり、ブーム４、アーム５及びバケット６の幅方向の中心に設定することができる。
【0018】
オペレータが搭乗する運転室９には、油圧アクチュエータ２ａ～６ａを操作するための操作信号を出力する操作レバー（操作装置）９ａ，９ｂが設けられている。図示はしないが操作レバー９ａ，９ｂはそれぞれ前後左右に傾倒可能であり、操作信号であるレバーの傾倒量、すなわちレバー操作量を電気的に検知する図示しない検出装置を含み、検出装置が検出したレバー操作量を制御装置であるコントローラ２０（後の図２参照）に電気配線を介して出力する。つまり、操作レバー９ａ，９ｂの前後方向または左右方向に、油圧アクチュエータ２ａ～６ａの操作がそれぞれ割り当てられている。なお、詳述を省略するが、運転室９には走行モータ３ａを操作するための操作信号を出力する走行操作レバーも設けられている。
【0019】
ブームシリンダ４ａ、アームシリンダ５ａ、バケットシリンダ６ａ、旋回モータ２ａ及び左右の走行モータ３ａの動作制御は、図示しないエンジンや電動モータなどの原動機によって駆動される油圧ポンプ装置７から各油圧アクチュエータ２ａ～６ａに供給される作動油の方向及び流量をコントロールバルブ８で制御することにより行う。コントロールバルブ８は、図示しないパイロットポンプから電磁比例弁を介して出力される駆動信号（パイロット圧）により行われる。操作レバー９ａ，９ｂからの操作信号に基づいてコントローラ２０で電磁比例弁を制御することにより、各油圧アクチュエータ２ａ～６ａの動作が制御される。
【0020】
なお、操作レバー９ａ，９ｂは油圧パイロット方式であってもよく、それぞれオペレータにより操作される操作レバー９ａ，９ｂの操作方向及び操作量に応じたパイロット圧をコントロールバルブ８に駆動信号として供給し、各油圧アクチュエータ２ａ～６ａを駆動するように構成しても良い。
【0021】
上部旋回体２の上部には、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System)用の受信アンテナ１８が配置されており、受信アンテナ１８で受信した信号に基づいて図示しない位置演算装置で油圧ショベル１００の地球座標系における位置の演算を行う。
【0022】
上部旋回体２、ブーム４、アーム５、及びバケット６には、それぞれ、姿勢センサとして慣性計測装置（IMU: Inertial Measurement Unit）１３～１６が配置されている。以降、これらの慣性計測装置を区別する必要が有る場合は、それぞれ、車体慣性計測装置１３、ブーム慣性計測装置１４、アーム慣性計測装置１５、及びバケット慣性計測装置１６と称する。
【0023】
慣性計測装置１３～１６は、角速度及び加速度を計測するものである。慣性計測装置１３～１６が配置された上部旋回体２や各被駆動部材４～６が静止している場合を考えると、各慣性計測装置１３～１６に設定されたＩＭＵ座標系における重力加速度の方向（つまり、鉛直下向き方向）と、各慣性計測装置１３～１６の取り付け状態（つまり、各慣性計測装置１３～１６と上部旋回体２や各被駆動部材４～６との相対的な位置関係）とに基づいて、各被駆動部材４～６の向き（対地角度：水平方向に対する角度）、及び、上部旋回体２の前後方向の対地角度（ピッチ角）や左右方向の対地角度（ロール角）を検出することができる。ここで、慣性計測装置１４～１６は、複数の被駆動部材のそれぞれの姿勢に関する情報（以降、姿勢情報と称する）を検出する姿勢情報検出装置を構成している。
【0024】
図２は、油圧ショベルに搭載されるコントローラの処理機能の一部を模式的に示す図である。
【0025】
図２において、コントローラ（制御装置）２０は、油圧ショベル１００の所定の位置に搭載されるものであって、油圧ショベル１００の動作を制御するための種々の機能を有しており、その一部として姿勢演算装置２１、モニタ表示制御装置２２、油圧システム制御装置２３、及び施工目標面演算装置２４の各機能部を有している。
【0026】
姿勢演算装置２１は、慣性計測装置１３～１６からの検出結果に基づいて、フロント作業機１を含む油圧ショベル１００の姿勢情報を演算する姿勢演算処理（後述）を行う。なお、前記姿勢演算装置２１において油圧ショベル１００の姿勢を演算する際には、車体（上部旋回体２及び下部走行体３）、ブーム４、アーム５、及び、バケット６のそれぞれの角度が必要であり、前記姿勢演算装置２１は、各慣性計測装置１３～１６から検出信号として入力される各慣性計測装置１３～１６自身の姿勢情報（対地角度：水平方向に対する角度）を油圧ショベル１００の姿勢へと変換している。
【0027】
施工目標面演算装置２４は、図示しない記憶装置などに施工管理者によって予め記憶されている３次元施工図面などの施工情報１７に基づいて、施工対象の目標形状を定義する施工目標面を演算する。
【0028】
モニタ表示制御装置２２は、運転室９に設けられた図示しないモニタの表示を制御するものであり、施工目標面演算装置２４で演算された施工目標面と、姿勢演算装置２１で演算された油圧ショベル１００の姿勢とに基づいて、オペレータに対する操作支援の指示内容を演算し、運転室９のモニタに表示する。すなわち、モニタ表示制御装置２２は、例えば、ブーム４、アーム５、バケット６などの被駆動部材を有するフロント作業機１の姿勢や、バケット６の先端位置と角度、バケット６と施工目標面との相対位置などをモニタに表示してオペレータの操作を支援するマシンガイダンスシステムとしての機能の一部を担っている。
【0029】
油圧システム制御装置２３は、油圧ポンプ装置７やコントロールバルブ８、各油圧アクチュエータ２ａ～６ａ等からなる油圧ショベル１００の油圧システムを制御するものであり、施工目標面演算装置２４で演算された施工目標面と、姿勢演算装置２１で演算されたフロント作業機１の姿勢とに基づいて、フロント作業機１の動作を演算し、その動作を実現するように油圧ショベル１００の油圧システムを制御する。すなわち、油圧システム制御装置２３は、例えば、バケット６などの作業具の先端が施工目標面に一定以上近づかないように動作に制限をかけたり、作業具（例えば、バケット６の爪先）が施工目標面に沿って動くよう制御したりするマシンコントロールシステムとしての機能の一部を担っている。
【0030】
図３は、コントローラの姿勢演算装置の処理機能を概略的に示す機能ブロック図であり、図４は、姿勢演算装置の姿勢検出装置較正部の処理機能を概略的に示す機能ブロック図である。また、図５～図８は、各慣性計測装置の油圧ショベルにおける設置位置や、油圧ショベルおよび各慣性計測装置の予め設定された座標系との関係などを示す図であり、図５は油圧ショベルの上面図、図６及び図８は側面図、図７は背面図である。
【0031】
まず、本実施の形態における較正処理の基本原理について説明する。
【0032】
図５～図８に示すように、本実施の形態では、油圧ショベル１００が配置される空間の座標系として、上部旋回体２の水平方向前方向きにｘ軸を、ｘ軸に垂直な水平方向左向きにｙ軸を、垂直上向き方向にｚ軸をそれぞれ設定する。また、ｘ軸の方向を向いて時計回り方向を正方向とするロール角、ｘ軸の方向を向いて上方向を正方向とするピッチ角を定義する。なお、以降の説明においては、各変数の添え字として記載するｂｄは車体に関するものであること、ｂｍはブーム４に関するものであること、ａｍはアーム５に関するものであること、ｂｋはバケット６に関するものであることをそれぞれ示すものとする。
【0033】
図６に示すように、本実施の形態で定義した座標系においては、例えば、フロント作業機１の被駆動部材（ブーム４、アーム５、バケット（作業具）６）の各リンク長をそれぞれＬｂｍ、Ｌａｍ、Ｌｂｋ、上部旋回体２及びフロント作業機１の被駆動部材４～６の姿勢角（対地角：水平方向に対する角度）をそれぞれθｂｄ、θｂｍ、θａｍ、θｂｋとすると、ブーム４の車体側の端部の回動中心からバケット６のツメ先までの水平距離Ｘは下記の（式１）から求めることができる。
【0034】
【数1】
【0035】
図５に示すように、車体慣性計測装置１３は加速度の検出におけるセンサ軸として、上部旋回体２の旋回軸に沿って上方向きにｚ軸、ｚ軸に垂直となる前方にｘ軸、ｚ軸及びｘ軸に垂直左向きにｙ軸を設定する。同様に、慣性計測装置１４～１６は加速度の検出におけるセンサ軸として、各被駆動部材４～６のリンク長方向前方にｘ軸、ｘ軸の方向を向いてフロント作業機１の動作平面に垂直な方向左向きにｙ軸、ｘ軸及びｙ軸に垂直な上方向きにｚ軸を設定する。また、車体慣性計測装置１３の検出値を（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、ブーム慣性計測装置１４の検出値を（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、アーム慣性計測装置１５の検出値を（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、バケット慣性計測装置１６の検出値を（ｘ３，ｙ３，ｚ３）と示すものとする。ここで、例えば、車体慣性計測装置１３は、ピッチ方向の取り付け誤差θｔ０、ロール方向の取り付け誤差φｔ０をもって上部旋回体２に取り付けられているものとする。
【0036】
また、図７に示すように、油圧ショベル１００が角度（斜度）φｇの斜面上に設置されている状況を考える。図５においては、油圧ショベル１００は静止状態にあると仮定すると、車体慣性計測装置１３で検出される加速度は重力加速度Ｇのみである。このため、車体慣性計測装置１３自身のロール角（対地角）をφ０とすると、センサ軸のy軸及びｚ軸の方向における加速度は下記の（式２）及び（式３）でそれぞれ得ることができる。
【0037】
【数2】
【0038】
【数3】
【0039】
すなわち、車体慣性計測装置１３は、上記の（式２）及び（式３）で算出される加速度ｙ０，ｚ０を利用して、車体慣性計測装置１３自身のロール角を下記の（式４）によって算出することができる。
【0040】
【数4】
【0041】
ここで、上記の（式４）で得られた車体慣性計測装置１３自身のロール角φ０は、下記の（式５）に示すように、取り付け誤差φｔ０と斜面角度φｇの差になっている。
【0042】
【数5】
【0043】
車体慣性計測装置１３についての上記の（式５）の演算は、フロント作業機１に備えられたブーム慣性計測装置１４、アーム慣性計測装置１５、及び、バケット慣性計測装置１６のそれぞれについても同様に行うことができる。すなわち、各慣性計測装置１４～１６のロール角をφｉ、取り付け誤差をφｔｉ（ｉ＝１～３）とすると、ブーム４、アーム５、及び、バケット６のそれぞれについて下記の（式６）～（式８）を得ることができる。
【0044】
【数6】
【0045】
【数7】
【0046】
【数8】
【0047】
次に、ロール角における取り付け各誤差の演算について説明する。
【0048】
一般に、慣性計測装置などのセンサの取り付け誤差は平均値が０（ゼロ）となる正規分布に従う。したがって、この原理に従えば、各慣性計測装置１３～１６の取り付け誤差の総和は０（ゼロ）となる。つまり、上記の（式５）～（式８）の総和を取ると０（ゼロ）になることから、斜面角度φｇを下記の（式９）で得ることができる。
【0049】
【数9】
【0050】
上記の（式９）によって得られた斜面角度φｇを上記の（式５）)に代入することにより、下記の（式１０）のように取り付け誤差φｔ０を算出することができる。
【0051】
【数10】
【0052】
次に、斜面角度の演算について説明する。
【0053】
上記の（式１０）によって、ロール方向の取り付け誤差φｔ０が既に算出できている。したがって、車体慣性計測装置１３の検出結果（出力値）を用いることにより、ロール角について演算した上記の（式４）及び（式５）を用いて、下記の（式１１）から斜面の傾斜角度φｇを算出することができる。
【0054】
【数11】
【0055】
次に、ピッチ角における取り付け誤差の演算について説明する。
【0056】
ロール角の演算の際と同様に、車体が静止状態にある場合、車体慣性計測装置１３自身のピッチ角をθ０とすると、センサ軸のｘ軸及びｚ軸の方向における加速度は下記の（式１２）及び（式１３）でそれぞれ得ることができる。
【0057】
【数12】
【0058】
【数13】
【0059】
すなわち、車体慣性計測装置１３は、上記の（式１２）及び（式１３）で算出される加速度ｘ０，ｚ０を利用して、車体慣性計測装置１３自身のピッチ角を下記の（式１４）によって算出することができる。
【0060】
【数14】
【0061】
ここで、上記の（式１４）で得られた車体慣性計測装置１３自身のピッチ角θ０は、下記の（式１５）に示すように、取り付け誤差φｔ０と真のピッチ角θ０ｒの差になっている。
【0062】
【数15】
【0063】
図９は、下部走行体に対して上部旋回体を旋回動作させた場合の車体慣性計測装置のロール角およびピッチ角の計測結果の変化の一例を示す図であり、横軸に旋回角を、縦軸にロール角及びピッチ角をそれぞれ示している。
【0064】
図９に示すように、下部走行体３に対して上部旋回体２を旋回動作させると、車体慣性計測装置１３の検出値は取り付け誤差θｔ０によらず、車体の配置位置の傾斜角φｇの２倍の値（２φｇ）を振幅とする正弦曲線を示す。また、車体慣性計測装置１３により検出されるロール角とピッチ角は、ヨー方向(旋回軸周り)に９０度旋回した場合と一致し、旋回角に対する正弦曲線と余弦曲線の関係を有する。したがって、図９に示すように、例えば、旋回角０度で真のロール角Ａ１の値（すなわち、上記の（式４）で算出したφ０、取り付け誤差φｔ０を適用した値）から旋回角９０度における真のピッチ角Ｂ１を推定することができる。そして、このようにして求めた旋回角９０度の真のピッチ角Ｂ１（推定値）から、上記の（式１４）で計算したピッチ角Ｂ２の値を引くことで取り付け誤差θｔ０を算出することできる。なお、上記の（式１４）で旋回角９０度のピッチ角を計算するには、実際に上部旋回体２を初期姿勢（第１姿勢：下部走行体３の前方と上部旋回体２の前方を一致させた姿勢であり、旋回角０度の状態）に対して９０度旋回させる必要がある。
【0065】
本実施の形態においては、上述の基本原理に基づいて車体慣性計測装置１３のロール角の取り付け誤差φｔ０およびピッチ角の取り付け誤差θｔ０を算出することにより、車体慣性計測装置１３の検出値の較正を行う。このような車体慣性計測装置１３の較正に係るコントローラ２０の処理機能について、以下に詳細に説明する。
【0066】
図３において、姿勢演算装置２１は、慣性計測装置１３～１６からの検出結果に基づいて、フロント作業機１の姿勢を演算する姿勢演算処理を行うものであり、姿勢検出装置較正部２１１、姿勢角変換部２１２、ショベル姿勢演算部２１３、及び、較正結果記憶部２１４の各機能部を有している。
【0067】
姿勢検出装置較正部２１１は後述する演算方法に従って、各部位に対する各慣性計測装置１３～１６の取り付け角度の誤差（取り付け角度誤差θt）を演算する。演算された取り付け角度誤差θｔは、較正結果記憶部２１４に送られて保存される。なお、姿勢検出装置較正部２１１は、較正作業の短縮化、及び、較正精度の向上を図るために、較正結果記憶部２１４に保存されている前回の較正結果を初期較正値として用いてもよい。
【0068】
較正結果記憶部２１４は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶装置であり、姿勢検出装置較正部２１１による較正結果、すなわち、姿勢検出装置較正部２１１によって演算される取り付け角度誤差θｔを保存している。
【0069】
姿勢角変換部２１２は、各慣性計測装置１３～１６の検出結果（すなわち、各慣性計測装置１３～１６自身の角度：検出角度θｓ）に較正結果記憶部２１４から出力された取り付け角度誤差（角度θｔ）を加算することで各部位の姿勢角度を算出する。
【0070】
ショベル姿勢演算部２１３は、姿勢角変換部２１２で演算された各部位の姿勢角度に従って、油圧ショベル１００の姿勢を算出する。
【0071】
図４において、姿勢演算装置２１の姿勢検出装置較正部２１１は、取り付け誤差の演算処理に係る処理部である、第１姿勢情報記憶部２１１ａ、第１軸誤差演算部２１１ｂ、第２姿勢情報記憶部２１１ｃ、第１軸角度演算部２１１ｄ、第２軸角度演算部２１１ｅ、及び、第２軸誤差演算部２１１ｆと、姿勢検出装置較正部２１１の全体の処理動作を制御する図示しない制御機能部とを備えている。
【0072】
【0073】
図１０～図１２に示す姿勢演算装置２１における較正作業の処理は、例えば、オペレータが運転室９内に搭載されたコンソールを操作することによって開始される。また、ガイダンスの指示表示に利用するモニタがタッチパネル式のタブレットＰＣであれば、このモニタにコンソールの機能を持たせてもよい。
【0074】
図１０において、較正作業が開始されると、姿勢演算装置２１の姿勢検出装置較正部２１１は、まず、停止判定処理を行う（ステップＳ１００）。図１１に示すように、停止判定処理では、まず、姿勢検出器である慣性計測装置１３～１６の出力値を取得し（ステップＳ１０１）、慣性計測装置１３～１６の出力値から得られる全ての角速度（ここでは、絶対値）が予め定めた所定の閾値未満であるかどうかを判定し（ステップＳ１０２）、判定結果がＮＯの場合には、ステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰り返す。このとき、閾値は、ジャイロバイアスを考慮して０（ゼロ）でない正値に設定することが望ましい。
【0075】
また、ステップＳ１０２での判定結果がＹＥＳの場合、すなわち、慣性計測装置１３～１６の出力値から得られる角速度の全てが予め定めた閾値未満である場合には、油圧ショベル１００が作業を行っていない停止状態であると判定し（ステップＳ１０３）、判定結果が停止状態となるまで停止判定処理を繰り返す（ステップＳ１１０）。ステップＳ１１０での判定結果がＹＥＳの場合には、較正開始時の初期姿勢（第１姿勢）にて計測した各慣性計測装置１３～１６の検出値を第１姿勢情報記憶部２１１ａに記憶する（ステップＳ１２０）。
【0076】
続いて、第１軸誤差演算部２１１ｂは、第１姿勢情報記憶部２１１ａに記憶された、第１姿勢における各慣性計測装置１３～１６の情報から、上述の基本原理に基づいて、車体慣性計測装置１３のロール角方向(第１軸)の取り付け誤差φｔ０を算出する（ステップＳ１３０）。
【0077】
続いて、姿勢演算装置２１の姿勢検出装置較正部２１１は、姿勢変更指示処理を行う（ステップＳ１４０）。姿勢変更処理は、ピッチ角（第２軸）の較正を行うための情報の取得のために、操作レバー９ａ，９ｂの操作による上部旋回体２の旋回をオペレータに指示する処理である。
【0078】
姿勢変更処理におけるオペレータへの指示は旋回角に応じて表示内容を逐次変更することで行うようにしてもよい。また、姿勢変更指示処理におけるオペレータへの指示方法としては、例えば、モニタ表示制御装置２２を介して運転室９内のモニタに指示内容を表示する場合や、音声で指示内容を通知する場合などが考えられる。
【0079】
図１２に示すように、姿勢変更指示処理では、姿勢演算装置２１の姿勢検出装置較正部２１１は、まず、姿勢検出器である各慣性計測装置１３～１６の出力値を取得し（ステップＳ１４１）、下部走行体３対する上部旋回体２の初期姿勢（第１姿勢）からの旋回角を演算する（ステップＳ１４２）。旋回角の演算は、ステップＳ１４１で取得した慣性計測装置１３～１６の出力値（角速度）をそれぞれ積分することにより得られる。
【0080】
続いて、旋回角が所定値（閾値）の範囲内であるかどうかを判定する（ステップＳ１４３）。例えば、初期姿勢から旋回角１０度ごとに慣性計測装置１３～１６の出力値を取得する場合には、所定値の範囲には１０度を含む範囲を指定する。１０度の整数倍の角度をそれぞれ含む範囲を所定値の範囲として設定することで、１０度ごとの出力値を取得することができる。
【0081】
ステップＳ１４３での判定結果がＹＥＳの場合には、旋回動作の停止をオペレータに指示する（ステップＳ１４４）。また、ステップＳ１４３での判定結果がＮＯの場合には、旋回動作の継続をオペレータに指示する（ステップＳ１４５）。このように、オペレータへの指示を開始した後は、所定の角度に到達するまで作業指示を継続することが望ましい。また、その際には、進捗状況をオペレータに通知することが望ましい。
【0082】
ステップＳ１４０の姿勢変更指示処理が終了すると、油圧ショベル１００が停止中であるかどうか、すなわち、慣性計測装置１３～１６の出力値から得られる全ての角速度（ここでは、絶対値）が予め定めた所定の閾値未満であるかどうかを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０の判定は、旋回動作による遠心加速度によって上記の（式１４）が成立しなくなることを回避するための処理であり、角速度が完全に０（ゼロ）でなくてもよいため、ステップＳ１１０とは異なる判定条件を設定しても良い。
【0083】
ステップＳ１６０での判定結果がＹＥＳの場合には、計測した各慣性計測装置１３～１６の検出値を第２姿勢情報記憶部２１１ｃに記憶し（ステップＳ１６０）、必要動作が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１７０）。また、ステップＳ１５０での判定結果がＮＯの場合には、続いて、必要動作が完了したかどうかを判定する（ステップＳ１７０）。
【0084】
ステップＳ１７０での判定結果がＮＯの場合、すなわち、以降の演算に必要な情報の取得が完了していないと判定した場合には、ステップＳ１４０～Ｓ１６０の処理を繰り返す。必要な情報とは、具体的には、例えば、旋回角０度の基本姿勢から旋回角９０度以上の姿勢までの旋回角１０度ごとの各慣性計測装置１３～１６の出力値である。ステップＳ１４０～Ｓ１６０の処理を繰り返すことで、姿勢情報をほぼ旋回角１０度の間隔で取得することができる。
【0085】
なお、ステップＳ１４３での判定に用いる所定範囲には細かい値（狭い範囲）を設定するほど理想的なプロット波形を得ることが可能になるが、旋回角を所定範囲に収めるためにはオペレータの技量が必要となってくる。よって、この所定範囲は、例えば、±１度程度の範囲に設定することでオペレータの負担を減らすことが好ましい。仮に旋回角が１度程度異なったとしても、ピッチ角の取り付け誤差の算出結果への影響は極めて小さい。
【0086】
ステップＳ１７０での判定結果がＹＥＳの場合には、第１軸角度演算部２１１ｄは、第１軸誤差演算部２１１ｂで算出した取り付け誤差を用いて、上部旋回体２のロール角（第１軸まわりの角度）を算出する（ステップＳ１８０）。この演算は、第２姿勢情報記憶部２１１ｃに記憶された全てのデータに対して実行される。例えば、第２姿勢情報記憶部２１１ｃに旋回角０度～９０度における１０度毎の姿勢情報（慣性計測装置１３～１６の検出値）が記憶されている場合には、それらの情報に従って旋回角とロール角（検出値）との関係を描画し、第１軸誤差演算部２１１ｂで算出した取り付け誤差の分だけシフト演算を行うことで、真のロール角を描画することができる。
【0087】
続いて、第２軸角度演算部２１１ｅは、第１軸角度演算部２１１ｄで演算したロール角に基づいてピッチ角の演算を行う（ステップＳ１９０）。ここで、ピッチ角の演算は、図９で説明したように、真のロール角Ａ１の位相を９０度ずらすことによって真のピッチ角Ｂ１を算出する操作に相当する。
【0088】
続いて、第２軸誤差演算部２１１ｆは、第２姿勢情報記憶部２１１ｃに記憶された加速度に関する情報（ロール角の検出値）に基づいて各旋回角におけるピッチ角（例えば、図９のピッチ角Ｂ２（検出値）に相当）を算出し、第２軸角度演算部２１１ｅの演算結果であるピッチ角と比較することで、各慣性計測装置１３～１６のピッチ角の取り付け誤差（第２軸誤差）を算出する（ステップＳ２００）。
【0089】
続いて、姿勢検出装置較正部２１１は、第２軸誤差演算部２１１ｆでの演算結果（取り付け誤差）を較正結果記憶部２１４に送って記憶させ（ステップＳ２１０）、モニタ表示制御装置２２を介して運転室９内のモニタに較正処理が終了したことを示す情報を表示して、オペレータに較正処理の終了を報知し（ステップＳ２２０）、処理を終了する。
【0090】
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
【0091】
作業機の姿勢を演算するためには、慣性計測装置（ＩＭＵ）などのセンサを用いてブーム、アーム、バケットのそれぞれの回転角度を検出する必要がある。また、高精度な姿勢演算には、センサの取り付け位置や角度などを正確に把握する必要である。通常はセンサの取り付け作業には専用の治具などを利用するため、取り付け誤差は数度程度の小さな角度になる。しかしながら、油圧ショベルにおいてはフロント作業機の各部材のリンク長が数メートルオーダーとなるため、取り付け誤差が数度であってもツメ先位置の演算結果に与える影響は非常に大きくなる。例えば、２０ｔクラスの油圧ショベルを考えると、フロント長が最長になる姿勢(いわゆるマックスリーチ)では１０ｍ程度になる。この姿勢では、車体のセンサの誤差が０．５度であったとしても、作業具（バケット）のツメ先位置の高さの誤差は、１０ｍ×ｓｉｎ（０．５×π÷１８０)≒０．０９ｍと計算され、ツメ先位置の高さに９ｃｍもの誤差が生じてしまうことになる。
【0092】
従来技術には、ジャイロセンサを作業機械に取り付ける際に生じる取り付け誤差を補正するものがある。しかしながら、一般に知られているように、ジャイロセンサの出力は何らかのバイアス（ジャイロバイアス）を持つため、実際に角速度が発生していない軸方向についてもジャイロセンサから何らかの値が出力されてしまう。また、ジャイロバイアスはセンサ素子の温度などによって大きく変化してしまうため、較正動作を行う環境によって較正の精度が著しく異なることが考えられる。したがって、ジャイロバイアスの影響について考慮していない従来技術においては、ジャイロセンサからの出力値がジャイロバイアスの影響によって真の取り付け角から誤差を持った値となる。
【0093】
これに対して、本実施の形態においては、下部走行体３と、下部走行体３に対して旋回可能に設けられた上部旋回体２とからなる車体と、車体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材（例えば、ブーム４、アーム５、バケット６）からなる多関節型の作業機（例えば、フロント作業機１）と、作業機の少なくとも１つのフロント部材に設けられ、そのフロント部材の姿勢情報を検出する１つ以上の第一姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１４～１６）と、上部旋回体２に設けられ、上部旋回体２の姿勢情報を検出する第二姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１３）と、第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出する制御装置（コントローラ２０）とを備えた作業機械において、制御装置は、上部旋回体２を下部走行体３に対して予め定めた方向に向けた第一較正姿勢（初期姿勢）における第一姿勢検出装置および第二姿勢検出装置の検出結果に基づいて、上部旋回体２の旋回軸に垂直に前方に向けて設定された第一軸回りにおける第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出し、上部旋回体２を下部走行体３に対して第一較正姿勢から９０度旋回させた第二較正姿勢における第二姿勢検出装置の検出結果と、第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差とに基づいて、上部旋回体２の旋回軸及び第一軸に垂直に側方に向けて設定された第二軸回りにおける第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出するように構成したので、ジャイロバイアスを考慮する必要なく、姿勢情報を検出するためのセンサの取り付け誤差を精度良く算出することができ、センサの較正精度を向上することができる。
【0094】
また、車体に取り付けられるセンサは、上部旋回体の筐体内や運転室内に取り付けられることが多いため、取り付け位置の外部からの確認が容易ではない。また、フロント作業機の各部材の回動中心は各リンクのピン位置として一意に定まるのに対し、上部旋回体のピッチ方向（前後の傾き方向）やロール方向（左右の傾き方向）への回転中心は一意に定まらない。このため、フロント作業機のブームやアーム、バケットなどに取り付けられるセンサとは異なり、トータルステーションなどの外部計測装置を利用した較正が容易ではない。
【0095】
これに対して、本実施の形態においては、上部旋回体２に取り付けられる車体慣性計測装置１３をトータルステーションのような外部計測装置を用いて測定する必要がないため、慣性計測装置の較正をより容易に行うことができる。
【0096】
【0097】
本実施の形態は、フロント作業機を外部計測装置により計測した結果に基づいて、慣性計測装置のロール角の取り付け誤差を演算するものである。
【0098】
図１３は、本実施の形態における姿勢演算装置の姿勢検出装置較正部の処理機能を概略的に示す機能ブロック図である。また、図１４は、本実施の形態における姿勢演算装置２１の処理内容を示すフローチャートである。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0099】
まず、本実施の形態における較正処理の基本原理について説明する。
【0100】
図８に示したように、油圧ショベル１００のフロント作業機１におけるブームフートピン位置Ｐ１（ｘａ，ｙａ，ｚａ）、及び、ブーム先端ピン位置Ｐ２（ｘｂ，ｙｂ，ｚｂ）の三次元座標をトータルステーションなどの外部計測装置で計測する場合を考える。このとき、位置Ｐ１，Ｐ２の各座標を用いて外部計測装置で取得したフロント作業機１のロール角φ１ｍｅｓを下記の（式１６）で表すことができる。
【0101】
【数16】
【0102】
なお、上記の（式１６）は、フロント作業機１が下部走行体３に対して平行状態にある（すなわち、旋回していない姿勢である）ことを前提としている。
【0103】
外部計測装置で取得したフロント作業機１のロール角φ１ｍｅｓと、例えば、慣性計測装置１４で取得したロール角φ１とを比較することによって、ブーム慣性計測装置１４の取り付け誤差φｔ１を下記の（式１７）で求めることができる。
【0104】
【数17】
【0105】
ここで、上記の（式６）及び（式１７）を用いて斜面傾斜φｇを算出することにより、上記の式（５）を変形した下記の（式１８）から車体慣性計測装置１３の取り付け誤差φｔ０を算出することができる。
【0106】
【数18】
【0107】
このように、外部計測装置を用いてブーム慣性計測装置１４の較正を行い、その較正結果を用いることで、間接的に車体慣性計測装置１３の取り付け誤差を算出して較正を実施することが可能である。なお、本実施の形態においては、外部計測装置によるブーム慣性計測装置１４の較正結果を用いて車体慣性計測装置１３の取り付け誤差φｔ０を算出する場合を例示して説明したが、外部計測装置によるアーム慣性計測装置１５やバケット慣性計測装置１６の較正結果を用いた場合でも、同様に上記の（式１７）及び（式１８）を用いることによって車体慣性計測装置１３の取り付け誤差φｔ０を算出することができる。
【0108】
図１３において、姿勢検出装置較正部２１１Ａは、取り付け誤差の演算処理に係る処理部である、第１姿勢情報記憶部２１１ａ、第１軸誤差演算部２１１ｂ、第２姿勢情報記憶部２１１ｃ、第１軸角度演算部２１１ｄ、第２軸角度演算部２１１ｅ、及び、第２軸誤差演算部２１１ｆと、姿勢検出装置較正部２１１の全体の処理動作を制御する図示しない制御機能部とを備えている。
【0109】
以下、姿勢検出装置較正部２１１Ａを含む姿勢演算装置２１の処理を図１４を参照しつつ説明する。
【0110】
図１４に示す較正作業の処理は、例えば、オペレータが運転室９内に搭載されたコンソールを操作することによって開始される。図１４において、較正作業が開始されると、姿勢検出装置較正部２１１は、まず、較正結果記憶部２１４Ａを参照し（ステップＳ８０）、必要データがあるかどうかを判定する（ステップＳ９０）。ここで、必要データとは、本実施の形態の較正処理の基本原理で説明した、外部計測装置によるフロント作業機１の較正結果であり、トータルステーションなどの外部計測装置によって予め測定されて較正結果記憶部２１４Ａに記憶されている。
【0111】
ステップＳ９０での判定結果がＹＥＳの場合には、第１の実施の形態の図１０におけるステップＳ１３０の処理を本実施の形態の基本原理に基づいて慣性計測装置１３～１６のロール角の取り付け誤差を算出するステップＳ１３０Ａの処理に置き換えてステップＳ１００～Ｓ２２０の処理を行う。
【0112】
すなわち、ステップＳ１３０では、第１軸誤差演算部２１１ｂは、第１姿勢情報記憶部２１１ａに記憶された第１姿勢における各慣性計測装置１３の情報、及び、較正結果記憶部２１４Ａに記憶された慣性計測装置１４～１６の外部計測装置による較正結果から、上述の基本原理に基づいて、車体慣性計測装置１３のロール角方向(第１軸)の取り付け誤差φｔ０を算出する（ステップＳ１３０Ａ）。
【0113】
また、ステップＳ９０での判定結果がＮＯの場合には、モニタ表示制御装置２２を介して運転室９内のモニタに必要データが不足していることを示す情報を表示してオペレータに報知し（ステップＳ９１）、処理を終了する。
【0114】
その他の構成は第１の実施の形態と同様である。
【0115】
以上のように構成した本実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0116】
【0117】
本実施の形態は、下部走行体に対して上部旋回体を旋回動作させたときの慣性計測装置の計測結果に基づいて、慣性計測装置のロール角の取り付け誤差を演算するものである。
【0118】
図１５及び図１６は、下部走行体に対して上部旋回体を旋回動作させた場合の車体慣性計測装置の真のロール角と慣性計測装置による検出結果としてのロール角との計測結果の変化の一例を示す図であり、横軸に旋回角を、縦軸にロール角をそれぞれ示している。図中、第１の実施の形態と同様の部材には同じ符号を付し、説明を省略する。
【0119】
まず、本実施の形態における較正処理の基本原理について説明する。
【0120】
例えば、車体慣性計測装置１３がロール角の取り付け誤差φｔ０、及び、ピッチ角の取り付け誤差θｔ０を持っていたとしても、油圧ショベル１００の上部旋回体２を旋回動作させたときに上記の（式４）によって得られる検出値の最大値と最小値の差は傾斜角度φｇの２倍になる。
【0121】
図１５では、初期姿勢（旋回角０度）の上部旋回体２の前後方向が傾斜角度φｇの斜面の上下方向に対して直交するように油圧ショベル１００を配置した場合（図７参照）に、上部旋回体を旋回動作させた場合の車体慣性計測装置の真のロール角と慣性計測装置による検出結果としてのロール角との計測結果の変化を示している。なお、油圧ショベル１００の上部旋回体２は左右に自由に回転することができるので、旋回角は正負に値を持つが、説明の簡単のために正方向の旋回のみを示す。
【0122】
まず、旋回角が０度のとき、真のロール角Ａ１は斜面角度φｇであるが、上記の（式４）で算出されるロール角Ａ２は取り付け誤差φｔ０だけ小さな値、すなわち（φｇ－φｔ０）の値を取る。この関係は、旋回角が変わっても維持され続ける。
【0123】
また、旋回角が１８０度になると、上部旋回体２の向きが反転するため、真のロール角Ａ１は（－φｇ）の値をとる。一方で、上記の（式４）で算出されるロール角Ａ２は（－φｇ－φｔ０）の値をとる。したがって、これらの関係から、旋回角が０度の場合の上記の（式４）のロール角の値と旋回角が１８０度の場合の上記の（式４）のロール角の値を減算すると、下記の（式１９）の関係が得られる。
【0124】
【数19】
【0125】
すなわち、上記の（式１９）の両辺を２で割ることによって、傾斜角φｇを算出することができる。
【0126】
なお、図１５においては、初期姿勢（旋回角０度）の上部旋回体２の前後方向が傾斜角度φｇの斜面の上下方向に対して直交するように油圧ショベル１００を配置した場合を考えたが、初期姿勢が必ずこのような状態になるとは限らない。
【0127】
そこで、図１６に示すように、初期姿勢（旋回角０度）の上部旋回体２の前後方向が傾斜角度φｇの斜面の上下方向に対して直交していない場合を考える。
【0128】
図１６においては、旋回角０度の場合と１８０度の場合のロール角Ａ２の差は明らかに２φｇ未満であるが、旋回角１２０度の場合と３００度の場合のロール角Ａ２の差は２φｇとなることがわかる。すなわち、どのような初期姿勢であっても、旋回角に対して上記の（式４）で得られる値の最大値と最小値に注目すれば、上記の（式１９）の関係式が成立することがわかる。
【0129】
図１５及び図１６における（式４）のロール角Ａ２は、上部旋回体２を旋回動作させたときの車体慣性計測装置１３の出力値（加速度）に従って上記の（式４）の演算を行うことでプロットすることができる。ただし、プロット波形に検出値の最大値と最小値が含まれるためには、旋回角１８０度以上、３６０度未満の旋回動作が必要になる。
【0130】
上記の（式１９）によって得られた傾斜角φｇと、上記（式４）で得られる検出値φ０とを用いることにより、上記の（式１０）から車体慣性計測装置１３のロール角の取り付け誤差φｔ０を算出することができる。
【0131】
その他の構成は第１及び第２の実施の形態と同様である。
【0132】
以上のように構成した第３の実施の形態においても第１及び第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【0133】
次に上記の各実施の形態の特徴について説明する。
【0134】
（１）上記の実施の形態では、下部走行体３と、前記下部走行体３に対して旋回可能に設けられた上部旋回体２とからなる車体と、前記車体に取り付けられ、回動可能に連結された複数のフロント部材（例えば、ブーム４、アーム５、バケット６）からなる多関節型の作業機（例えば、フロント作業機１）と、前記作業機の少なくとも１つのフロント部材に設けられ、そのフロント部材の姿勢情報を検出する１つ以上の第一姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１４～１６）と、前記上部旋回体に設けられ、前記上部旋回体の姿勢情報を検出する第二姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１３）と、前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出する制御装置（例えば、コントローラ２０）とを備えた作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記制御装置は、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して予め定めた方向に向けた第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置および前記第二姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記上部旋回体の旋回軸に垂直に前方に向けて設定された第一軸回りにおける前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出し、前記上部旋回体を前記下部走行体に対して前記第一較正姿勢から９０度旋回させた第二較正姿勢における前記第二姿勢検出装置の検出結果と、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差とに基づいて、前記上部旋回体の旋回軸及び前記第一軸に垂直に側方に向けて設定された第二軸回りにおける前記第二姿勢検出装置の取り付け誤差を算出するものとした。
【0135】
このように構成することにより、姿勢情報を検出するためのセンサの取り付け誤差を精度良く算出することができ、センサの較正精度を向上することができる。
【0136】
（２）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記制御装置（例えば、コントローラ２０）は、第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１４～１６）の検出結果と前記第二姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１３）の検出結果との平均値に基づいて、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差を算出するものとした。
【0137】
（３）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記制御装置（例えば、コントローラ２０）は、前記作業機械の外部から前記第一姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１４～１６）の前記第一軸回りの取り付け誤差を計測可能な外部計測装置（例えば、トータルステーション）によって得られた前記第一姿勢検出装置の取り付け誤差と、前記第一較正姿勢における前記第一姿勢検出装置の検出結果と、前記第二姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１３）の検出結果とに基づいて、前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差を算出するものとした。
【0138】
（４）また、上記の実施の形態では、（１）の作業機械（例えば、油圧ショベル１００）において、前記制御装置（例えば、コントローラ２０）は、前記上部旋回体２を前記下部走行体３に対して前記第一較正姿勢から１８０度以上旋回させた場合の前記第二姿勢検出装置（例えば、慣性計測装置１３）の検出結果の最大値と最小値とから前記第二姿勢検出装置の前記第一軸回りにおける取り付け誤差を算出するものとした。
【0139】
＜付記＞
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、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。
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例や組み合わせが含まれる。また、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、上記の各構成、機能等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等により実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、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。
【符号の説明】
【0140】
１…フロント作業機（作業機）、２…上部旋回体、２ａ…旋回モータ、３…下部走行体、３ａ…走行モータ、４…ブーム、４ａ…ブームシリンダ、５…アーム、５ａ…アームシリンダ、６…バケット、６ａ…バケットシリンダ、７…油圧ポンプ装置、８…コントロールバルブ、９…運転室、９ａ，９ｂ…操作レバー（操作装置）、１３…車体慣性計測装置、１４…ブーム慣性計測装置、１５…アーム慣性計測装置、１６…バケット慣性計測装置、１７…施工情報、１８…受信アンテナ、２０…コントローラ、２１…姿勢演算装置、２２…モニタ表示制御装置、２３…油圧システム制御装置、２４…施工目標面演算装置、１００…油圧ショベル、２１１，２１１Ａ…姿勢検出装置較正部、２１１ａ…第１姿勢情報記憶部、２１１ｂ…第１軸誤差演算部、２１１ｃ…第２姿勢情報記憶部、２１１ｄ…第１軸角度演算部、２１１ｅ…第２軸角度演算部、２１１ｆ…第２軸誤差演算部、２１２…姿勢角変換部、２１３…ショベル姿勢演算部、２１４，２１４Ａ…較正結果記憶部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】