(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】2022-12-19
(45)【発行日】2022-12-27
(54)【発明の名称】作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法
(51)【国際特許分類】
E02F 9/20 20060101AFI20221220BHJP
E02F 9/26 20060101ALI20221220BHJP
E02F 3/43 20060101ALI20221220BHJP
【ＦＩ】
E02F9/20 N
E02F9/26 A
E02F3/43 B
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2018233489
(22)【出願日】2018-12-13
(65)【公開番号】P2020094427
(43)【公開日】2020-06-18
【審査請求日】2021-11-08
(73)【特許権者】
【識別番号】000001236
【氏名又は名称】株式会社小松製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】村 敦史
(72)【発明者】
【氏名】西口 晴己
(72)【発明者】
【氏名】久 隼人
(72)【発明者】
【氏名】段林 裕夢
(72)【発明者】
【氏名】寺村 晃彦
(72)【発明者】
【氏名】竹原 和生
(72)【発明者】
【氏名】池上 勝博
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１８／１９８７６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００１－０３２３３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／０４３２７０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１５／００４８０９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－００８７１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－０９８５８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１４５６８４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｆ ９／２０
Ｅ０２Ｆ ９／２６
Ｅ０２Ｆ ３／４３
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
走行体を有する車両本体と、前記車両本体に取り付けられた作業機と、
前記作業機の動作を自動制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記走行体の走行が所定時間継続したこと、前記走行体が連続して所定距離走行したこと、前記走行体が所定の作業エリア内から前記作業エリア外へ移動したこと、の少なくともいずれか１つを条件として、前記作業機の動作の自動制御を解除する、作業機械。
【請求項2】
前記コントローラは、前記走行体の走行が中断したとき、走行が中断した時間が閾値未満であれば、前記走行体の走行が継続していると判断する、請求項１に記載の作業機械。
【請求項3】
前記自動制御は、前記作業機による作業対象の目標形状を示す設計地形に対する前記作業機の動作を制御するものである、請求項１または請求項２に記載の作業機械。
【請求項4】
前記コントローラが前記自動制御を解除したときに前記自動制御を解除したことを報知する報知部をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の作業機械。
【請求項5】
走行体を有する車両本体と、前記車両本体に取り付けられた作業機とを有する作業機械と、前記作業機の動作を自動制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記走行体の走行が所定時間継続したこと、前記走行体が連続して所定距離走行したこと、前記走行体が所定の作業エリア内から前記作業エリア外へ移動したこと、の少なくともいずれか１つを条件として、前記作業機の動作の自動制御を解除する、作業機械を含むシステム。
【請求項6】
走行体を有する車両本体と、前記車両本体に取り付けられた作業機とを有する作業機械の制御方法であって、前記走行体の走行状態を判定するステップと、
前記走行体の走行が所定時間継続したこと、前記走行体が連続して所定距離走行したこと、前記走行体が所定の作業エリア内から前記作業エリア外へ移動したこと、の少なくともいずれか１つを条件として、前記作業機の動作の自動制御を解除するステップとを備える、作業機械の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法に関する。
【背景技術】
【0002】
作業機械に関し、特開２０１７－００８７１９号公報（特許文献１）には、油圧ショベルが旋回されながらブームが下降している場合に、掘削制限制御の解除を指示する、油圧ショベルの掘削制御システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－００８７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
作業機の動作を自動制御する機能を備える作業機械において、自動制御を解除するには、上記のような場合を除き、従来はオペレータの解除操作を必要とした。走行時は、作業機の動作を自動制御する必要が無いため、オペレータは、都度、解除操作を行う必要があった。
【0005】
本開示では、走行する際のオペレータの作業を省力化できる、作業機械、作業機械を含むシステム、および作業機械の制御方法が提供される。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に従うと、走行体を有する車両本体と、車両本体に取り付けられた作業機と、作業機の動作を自動制御するコントローラとを備える、作業機械が提供される。コントローラは、走行体の走行状態に基づいて、作業機の動作の自動制御を解除する。
【発明の効果】
【0007】
本開示に従えば、作業機械を走行する際のオペレータの作業を省力化することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に基づく油圧ショベルの外観図である。
【図2】実施形態に基づく油圧ショベルのシステム構成を示すブロック図である。
【図3】油圧ショベルによる整地制御について示す模式的な側面図である。
【図4】自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。
【図5】表示部に表示される画像の一例を示す模式図である。
【図6】自動制御の解除に係る通知表示を示す表示部の模式図である。
【図7】自動制御を再開する処理を示すフローチャートである。
【図8】自動制御の再開に係る通知表示を示す表示部の模式図である。
【図9】第二実施形態に基づく自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。
【図10】第三実施形態に基づく自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。
【図11】油圧ショベルを含むシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【0010】
【0011】
油圧ショベル１００は、本体１と、油圧により作動する作業機２とを有している。本体１は、旋回体３と、走行体５とを有している。走行体５は、一対の履帯５Ｃｒと、走行モータ５Ｍとを有している。油圧ショベル１００は、履帯５Ｃｒの回転により走行可能である。走行モータ５Ｍは、走行体５の駆動源として設けられている。走行モータ５Ｍは、油圧により作動する油圧モータである。なお、走行体５が車輪（タイヤ）を有していてもよい。
【0012】
旋回体３は、走行体５の上に配置され、かつ走行体５により支持されている。旋回体３は、旋回軸ＲＸを中心として走行体５に対して旋回可能である。旋回体３は、キャブ４を有している。油圧ショベル１００の乗員（オペレータ）は、このキャブ４に搭乗して、油圧ショベル１００を操縦する。キャブ４には、オペレータが着座する運転席４Ｓが設けられている。オペレータは、キャブ４内において油圧ショベル１００を操作可能である。オペレータは、キャブ４内において、作業機２の操作が可能であり、走行体５に対する旋回体３の旋回操作が可能であり、また走行体５による油圧ショベル１００の走行操作が可能である。
【0013】
旋回体３は、エンジンが収容されるエンジンルーム９と、旋回体３の後部に設けられるカウンタウェイトとを有している。エンジンルーム９には、後述するエンジン３１および油圧ポンプ３３などが配置されている。
【0014】
旋回体３において、エンジンルーム９の前方に手すり１９が設けられている。手すり１９には、アンテナ２１が設けられている。アンテナ２１は、たとえばＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systems：全地球航法衛星システム）用のアンテナである。アンテナ２１は、車幅方向に互いに離れるように旋回体３に設けられた第１アンテナ２１Ａおよび第２アンテナ２１Ｂを有している。
【0015】
作業機２は、旋回体３に支持されている。作業機２は、ブーム６と、アーム７と、バケット８とを有している。ブーム６は、旋回体３に回転可能に連結されている。アーム７はブーム６に回転可能に連結されている。バケット８は、アーム７に回転可能に連結されている。バケット８は、複数の刃を有している。バケット８の先端部を、刃先８ａと称する。
【0016】
なお、バケット８は、刃を有していなくてもよい。バケット８の先端部は、ストレート形状の鋼板で形成されていてもよい。
【0017】
ブーム６の基端部は、ブームピン１３を介して旋回体３に連結されている。アーム７の基端部は、アームピン１４を介してブーム６の先端部に連結されている。バケット８は、バケットピン１５を介してアーム７の先端部に連結されている。
【0018】
なお本実施形態においては、作業機２を基準として、油圧ショベル１００の各部の位置関係について説明する。
【0019】
作業機２のブーム６は、旋回体３に対して、ブーム６の基端部に設けられたブームピン１３を中心に回転する。旋回体３に対して回転するブーム６の特定の部分、たとえばブーム６の先端部が移動する軌跡は円弧状であり、その円弧を含む平面が特定される。油圧ショベル１００を平面視した場合に、当該平面は直線として表される。この直線の延びる方向が、油圧ショベル１００の本体１の前後方向、または旋回体３の前後方向であり、以下では単に前後方向ともいう。油圧ショベル１００の本体１の左右方向（車幅方向）、または旋回体３の左右方向とは、平面視において前後方向と直交する方向であり、以下では単に左右方向ともいう。車両本体の上下方向、または旋回体３の上下方向とは、前後方向および左右方向によって定められる平面に直交する方向であり、以下では単に上下方向ともいう。
【0020】
前後方向において、油圧ショベル１００の本体１から作業機２が突き出している側が前方向であり、前方向と反対方向が後方向である。前方向を視て左右方向の右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向において地面のある側が下側、空のある側が上側である。
【0021】
前後方向とは、キャブ４内の運転席４Ｓに着座したオペレータの前後方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータに正対する方向が前方向であり、運転席４Ｓに着座したオペレータの背後方向が後方向である。左右方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの左右方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータが正面に正対したときの右側、左側がそれぞれ右方向、左方向である。上下方向とは、運転席４Ｓに着座したオペレータの上下方向である。運転席４Ｓに着座したオペレータの足元側が下側、頭上側が上側である。
【0022】
ブーム６は、ブームピン１３を中心に回転可能である。アーム７は、アームピン１４を中心に回転可能である。バケット８は、バケットピン１５を中心に回転可能である。アーム７およびバケット８のそれぞれは、ブーム６の先端側で移動可能な可動部材である。ブームピン１３、アームピン１４およびバケットピン１５は、すなわち左右方向に延びている。
【0023】
作業機２は、ブームシリンダ１０と、アームシリンダ１１と、バケットシリンダ１２とを有している。ブームシリンダ１０は、ブーム６を駆動する。アームシリンダ１１は、アーム７を駆動する。バケットシリンダ１２は、バケット８を駆動する。ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、およびバケットシリンダ１２のそれぞれは、作動油によって駆動される油圧シリンダである。
【0024】
バケットシリンダ１２は、アーム７に取り付けられている。バケットシリンダ１２が伸縮することにより、アーム７に対してバケット８が回転する。作業機２は、バケットリンクを有している。バケットリンクは、バケットシリンダ１２とバケット８とを連結している。
【0025】
油圧ショベル１００には、コントローラ２６が搭載されている。コントローラ２６の詳細は後述する。
【0026】
【0027】
制御システム２００は、アンテナ２１と、グローバル座標演算部２３と、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit）２４と、操作装置２５と、コントローラ２６と、圧力センサ６６及び圧力センサ６７と、制御弁２７と、方向制御弁６４と、マンマシンインターフェース部３２とを有している。
【0028】
コントローラ２６は、メモリ２６１を有している。メモリ２６１は、油圧ショベル１００の各種の動作を制御するためのプログラムを格納する。コントローラ２６は、メモリ２６１に格納されているプログラムに基づいて、油圧ショベル１００の動作を制御するための各種処理を実行する。メモリ２６１は、不揮発性のメモリであり、必要なデータを記憶する領域として設けられている。コントローラ２６はまた、所定時間を計測するためのタイマ２６２を有している。
【0029】
アンテナ２１は、受信した電波（ＧＮＳＳ電波）に応じた信号をグローバル座標演算部２３に出力する。グローバル座標演算部２３は、グローバル座標系におけるアンテナ２１の設置位置を検出する。グローバル座標系は、作業エリアに設置した基準位置を元にした３次元座標系である。基準位置は、作業エリアに設定された基準杭の先端の位置であってもよい。
【0030】
ＩＭＵ２４は、旋回体３に設けられている。本例においては、ＩＭＵ２４は、キャブ４の下部に配置されている。旋回体３において、キャブ４の下部に高剛性のフレームが配置されている。ＩＭＵ２４は、そのフレーム上に配置されている。なお、ＩＭＵ２４は、旋回体３の旋回軸ＲＸの側方（右側又は左側）に配置されてもよい。ＩＭＵ２４は、前後方向、左右方向および上下方向における旋回体３の加速度と、前後方向、左右方向および上下方向まわりの旋回体３の角速度とを計測する。
【0031】
操作装置２５は、キャブ４内に配置されている。オペレータにより操作装置２５が操作される。操作装置２５は、油圧ショベル１００（走行体５）を走行させるオペレータ操作を受け付ける。また操作装置２５は、作業機２を駆動するオペレータ操作を受け付ける。操作装置２５は、オペレータ操作に応じた操作信号を出力する。本例においては、操作装置２５は、パイロット油圧方式の操作装置である。
【0032】
制御システム２００は、油圧ポンプ３３がエンジン３１によって駆動され、油圧ポンプ３３から吐出された作動油が、オペレータによる操作装置２５の操作に対応して、方向制御弁６４を介して各種の油圧アクチュエータ６０に供給されるように、構成されている。油圧アクチュエータ６０への油圧の供給および排出が制御されることにより、作業機２の動作、旋回体３の旋回、および走行体５の走行動作が制御される。油圧アクチュエータ６０は、図１に示されるブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２および走行モータ５Ｍと、図示しない旋回モータとを含んでいる。
【0033】
エンジン３１は、ディーゼルエンジンである。エンジン３１への燃料の噴射量がコントローラ２６によって制御されることにより、エンジン３１の出力が制御される。
【0034】
油圧ポンプ３３は、エンジン３１に連結されている。エンジン３１の回転駆動力が油圧ポンプ３３に伝達されることにより、油圧ポンプ３３が駆動される。油圧ポンプ３３は、斜板を有し、斜板の傾転角が変更されることにより吐出容量を変化させる可変容量型の油圧ポンプである。油圧ポンプ３３から吐出された作動油は、減圧弁によって一定の圧力に減圧されて、方向制御弁６４に供給される。
【0035】
方向制御弁６４は、ロッド状のスプールを動かして作動油が流れる方向を切り換えるスプール方式の弁である。スプールが軸方向に移動することにより、油圧アクチュエータ６０に対する作動油の供給量が調整される。方向制御弁６４には、スプールの移動距離（スプールストローク）を検出するスプールストロークセンサ６５が設けられる。スプールストロークセンサ６５の検出信号は、コントローラ２６に出力される。
【0036】
なお、本例においては、油圧アクチュエータ６０を作動するために、その油圧アクチュエータ６０に供給される油は作動油と称される。また、方向制御弁６４を作動するためにその方向制御弁６４に供給される油はパイロット油と称される。また、パイロット油の圧力はパイロット油圧とも称される。
【0037】
作動油及びパイロット油は、同一の油圧ポンプから送出されてもよい。例えば、油圧ポンプ３３から送出された作動油の一部が減圧弁で減圧され、その減圧された作動油がパイロット油として使用されてもよい。また、作動油を送出する油圧ポンプ３３（メイン油圧ポンプ）とは別に、パイロット油を送出する油圧ポンプ（パイロット油圧ポンプ）が設けられてもよい。
【0038】
操作装置２５は、第１走行レバー２５１と、第２走行レバー２５２と、作業機レバー２５３とを有している。第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２は、たとえば運転席４Ｓの前方に配置されている。作業機レバー２５３は、たとえば運転席４Ｓの側方に配置されている。
【0039】
一対の走行レバー２５１，２５２は、油圧ショベル１００（走行体５）の走行を操作するために、オペレータによって操作される部材である。作業機レバー２５３は、作業機２、すなわちブーム６、アーム７およびバケット８の動作を操作するために、オペレータによって操作される部材である。
【0040】
油圧ポンプから送出され、減圧弁によって減圧されたパイロット油が、操作装置２５に供給される。操作装置２５の操作量に基づいて、パイロット油圧が調整される。
【0041】
操作装置２５と方向制御弁６４とは、パイロット油路４５０を介して接続されている。パイロット油は、パイロット油路４５０を介して方向制御弁６４に供給される。パイロット油路４５０には、制御弁２７、圧力センサ６６、および圧力センサ６７が配置されている。
【0042】
制御弁２７は、コントローラ２６からの制御信号（ＥＰＣ電流）に基づいて、パイロット油圧を調整する。制御弁２７は、電磁比例制御弁であり、コントローラ２６からの制御信号に基づいて制御される。制御弁２７は、方向制御弁６４の一対の受圧室の各々に供給されるパイロット油のパイロット油圧を調整して、方向制御弁６４を介して油圧アクチュエータ６０に供給される作動油の供給量を調整可能である。
【0043】
圧力センサ６６及び圧力センサ６７は、パイロット油圧を検出する。圧力センサ６６は、操作装置２５と制御弁２７との間のパイロット油路４５０に配置されている。圧力センサ６６は、制御弁２７によって調整される前のパイロット油圧を検出する。圧力センサ６７は、制御弁２７と方向制御弁６４との間のパイロット油路４５０に配置されている。圧力センサ６７は、制御弁２７によって調整されたパイロット油圧を検出する。圧力センサ６６及び圧力センサ６７の検出結果は、コントローラ２６に出力される。
【0044】
第１走行レバー２５１が操作されると、その操作量に対応したパイロット油圧が方向制御弁６４に供給される。右側の走行モータ５Ｍに供給される作動油の流れ方向および流量が、方向制御弁６４によって調整される。これにより、右側の走行モータ５Ｍへの作動油の供給が制御され、右走行装置の出力が制御される。
【0045】
第２走行レバー２５２が操作されると、その操作量に対応したパイロット油圧が方向制御弁６４に供給される。左側の走行モータ５Ｍに供給される作動油の流れ方向および流量が、方向制御弁６４によって調整される。これにより、左側の走行モータ５Ｍへの作動油の供給が制御され、左走行装置の出力が制御される。
【0046】
第１走行レバー２５１の操作方向に応じて、右側の走行モータ５Ｍの回転方向が切り換えられる。第２走行レバー２５２の操作方向に応じて、左側の走行モータ５Ｍの回転方向が切り換えられる。左右の走行モータ５Ｍを同方向に回転させることによって油圧ショベル１００を前進または後進させることができ、左右の走行モータ５Ｍを逆方向に回転させることによって油圧ショベル１００を超信地旋回させることが可能である。
【0047】
以上のように、オペレータは、第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２を操作することによって、油圧ショベル１００の走行動作を制御することができる。
【0048】
作業機レバー２５３が操作されると、その操作内容に対応したパイロット油圧が方向制御弁６４に供給される。これにより、ブームシリンダ１０、アームシリンダ１１、バケットシリンダ１２、および旋回モータに供給される作動油の流れ方向および流量が調整され、作業機２の動作および旋回体３の旋回動作が制御される。
【0049】
マンマシンインターフェース部３２は、入力部３２１と表示部（モニタ）３２２とを有している。本例においては、入力部３２１は、表示部３２２の周囲に配置される操作ボタンを有している。なお、入力部３２１はタッチパネルを有していてもよい。マンマシンインターフェース部３２を、マルチモニタとも称する。
【0050】
入力部３２１は、オペレータによって操作される。入力部３２１の操作により生成された指令信号は、コントローラ２６に出力される。表示部３２２は、基本情報として燃料残量および冷却水温度等を表示する。
【0051】
以上の構成を備えている油圧ショベル１００を用いた整地作業における、作業機２の自動制御について、以下説明する。図３は、油圧ショベル１００による整地制御について示す模式的な側面図である。図３には、油圧ショベル１００と、作業機２による作業対象の現況地形Ｃと、設計地形Ｄとが図示されている。設計地形Ｄは、コントローラ２６のメモリ２６１に予め保存されている施工設計データに従った、作業機２による作業対象の目標形状である。図３に示される設計地形Ｄは、法面である。図３に示される設計地形Ｄは、平坦な形状を有している。
【0052】
制御システム２００は、設計地形Ｄに対する作業機２の動作を制御する。制御システム２００は、作業機２を用いる掘削処理の制御を実行する。本例においては、掘削処理の制御は、整地制御を有している。整地制御は、設計地形に沿ってバケット８を移動させることによりバケット８に接する土砂を掻き均し、設計地形に対応する面を作る整地作業を自動制御することを意味し、制限掘削制御とも称される。
【0053】
整地制御は、オペレータによるアーム７の操作があり、バケット８の刃先８ａと設計地形Ｄとの距離および刃先８ａの速度が基準内である場合に、実行される。コントローラ２６は、施工設計データと作業機２の現在位置情報とに基づいて、整地制御を実行する。
【0054】
作業機２を操作するオペレータは、アーム７を本体１へ引き寄せる操作を行なう。設計地形Ｄが平坦面の場合、バケット８の刃先８ａは円弧状の軌跡を描いて移動するため、オペレータの操作に従って作業機２を動作させるとバケット８の刃先８ａが設計地形Ｄよりも下方に移動して掘りすぎてしまう場合があり、この場合に、コントローラ２６からブーム６を強制的に上昇させる指令が出力される。コントローラ２６は、バケット８の刃先８ａが設計地形Ｄよりも下に移動しそうなときに、設計地形Ｄよりもバケット８の刃先８ａが下がらないように、ブーム６を自動で上げる制御をする。
【0055】
図３中の矢印に示される通り、バケット８の刃先８ａが設計地形Ｄに沿って移動するように作業機２を動作させることで、バケット８の刃先８ａによって法面の現況地形Ｃが均され、設計地形Ｄへの整地が行なわれる。
【0056】
作業機２を用いる掘削処理の制御は、上述した整地制御のほか、作業機２（たとえば刃先８ａなどのバケット８の一部分）が設計地形Ｄに接する位置で作業機２の動作を自動停止させる停止制御を含んでもよい。作業機２の自動制御は、上述したようなオペレータによる手動操作と合わせて行なわれる半自動制御であってもよい。または作業機２の自動制御は、オペレータによる手動操作無しで行なわれる完全自動制御であってもよい。
【0057】
次に、走行体５の走行状態に基づいて作業機２の動作の自動制御を解除する制御について説明する。図４は、自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。
【0058】
図４に示されるように、ステップＳ１において、作業機２の動作の自動制御が有効であるか否かの判断が行なわれる。作業機２の動作の自動制御の有効化は、オペレータの操作によって行なわれる。オペレータは、図２に示されるマンマシンインターフェース部３２の入力部３２１を操作することにより、作業機２の動作の自動制御を有効化することができ、または自動制御を無効化して作業機２を手動で動作させることができる。
【0059】
オペレータによる入力部３２１の操作は、マンマシンインターフェース部３２からコントローラ２６に出力される。コントローラ２６は、オペレータによる入力部３２１の操作に基づいて、作業機２の動作の自動制御が有効であるか否かを判断する。
【0060】
作業機２の自動制御が有効であると判断された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、次にステップＳ２において、走行時間が初期化される。コントローラ２６は、走行体５が走行を継続している時間Ｔ１を設定する。コントローラ２６は、タイマ２６２から現在時刻を読み出し、その読み出した時刻においてＴ１＝０と設定する。コントローラ２６は、Ｔ１＝０と設定した時刻を、メモリ２６１に記録する。
【0061】
次にステップＳ３において、走行判定が行なわれる。コントローラ２６は、第１走行レバー２５１と方向制御弁６４との間の圧力センサ６６、および第２走行レバー２５２と方向制御弁６４との間の圧力センサ６６による、パイロット油圧の検出結果に基づいて、走行体５が走行状態にあるか否かを判断する。より具体的には、圧力センサ６６によって所定の閾値以上のパイロット油圧が検出されたとき、第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２の一方または両方をオペレータが操作していると判断され、走行体５を走行させる操作が行なわれていると判断される。
【0062】
本明細書において、走行状態とは、オペレータが走行体５（油圧ショベル１００）を走行させる操作が行なわれている状態をいう。第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２の少なくともいずれか一方がオペレータの操作によって中立位置から移動しており中立位置以外の位置に配置されている状態が、走行状態である。第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２の両方が中立位置に配置されている状態は、走行状態ではない。
【0063】
なお、走行体５の停止中にオペレータが走行レバーを操作してから作動油の流れが発生して実際に走行体５が走行を開始するまでには、若干のタイムラグがある。走行状態とは走行体５が実際に走行している状態をいうのではなく、走行状態であっても実際には走行体５が走行していない場合もある点、留意すべきである。
【0064】
ステップＳ３の判断において、走行体５が走行状態にないと判断された場合（ステップＳ３においてＮＯ）、ステップＳ１の判断に戻る。
【0065】
ステップＳ３の判断において、走行体５が走行状態にあると判断された場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、走行体５の走行が中断しているか否かの判断が行なわれる。コントローラ２６は、上述した圧力センサ６６によるパイロット油圧の検出結果に基づいて、オペレータによる走行体５を走行させる操作が中断しているか否かを判断する。パイロット油圧が所定の閾値未満であれば、第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２の両方が中立位置にあり、オペレータは第１走行レバー２５１および第２走行レバー２５２をいずれも操作していないことになる。コントローラ２６は、圧力センサ６６によって検出されるパイロット油圧が所定の閾値未満である状態を、走行中断と判断する。
【0066】
走行体５の走行が中断していないと判断された場合（ステップＳ４においてＮＯ）、ステップＳ５に進み、走行中断時間が初期化される。コントローラ２６は、走行体５の走行が中断している時間Ｔ２を設定する。ステップＳ３において走行体５が走行状態にあると判断され、かつステップＳ４において走行体５の走行が中断していないと判断された場合、走行体５は走行状態を継続していることになる。この場合、コントローラ２６は、タイマ２６２から現在時刻を読み出し、その読み出した時刻においてＴ２＝０と設定する。コントローラ２６は、Ｔ２＝０と設定した時刻を、メモリ２６１に記録する。
【0067】
次にステップＳ６において、走行時間のカウントアップが行なわれる。コントローラ２６は、タイマ２６２から現在時刻を読み出す。コントローラ２６は、ステップＳ２でＴ１＝０と設定した時刻からステップＳ６でタイマ２６２から読み出した時刻までの時間を、時間Ｔ１に加算して、時間Ｔ１を更新する。
【0068】
次にステップＳ７において、走行時間が閾値以上であるか否かの判断が行なわれる。コントローラ２６は、走行体５の走行が継続している時間の閾値をメモリ２６１から読み出す。コントローラ２６は、ステップＳ６において更新された時間Ｔ１と、走行時間の閾値とを比較して、時間Ｔ１が走行時間の閾値以上であるか否かを判断する。コントローラ２６は、走行体５の走行が所定時間継続したか否かを判断する。
【0069】
走行体５が走行を継続している時間Ｔ１の閾値は、たとえば、２分以上５分以下であってもよい。
【0070】
ステップＳ７の判断において、走行体５が走行を継続している時間Ｔ１が閾値未満であると判断された場合（ステップＳ７においてＮＯ）、ステップＳ４に戻り、走行体５の走行が中断しているか否かの判断が再度行なわれる。
【0071】
ステップＳ４の判断において走行体５の走行が中断していると判断された場合（ステップＳ４においてＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、走行中断時間のカウントアップが行なわれる。コントローラ２６は、タイマ２６２から現在時刻を読み出す。時間Ｔ２は、ステップＳ５において初期化されている。コントローラ２６は、ステップＳ５でＴ２＝０と設定した時刻からステップＳ８でタイマ２６２から読み出した時刻までの時間を、時間Ｔ２に加算して、時間Ｔ２を更新する。
【0072】
次にステップＳ９において、走行中断時間が閾値以上であるか否かの判断が行なわれる。コントローラ２６は、走行体５の走行が中断している時間の閾値をメモリ２６１から読み出す。コントローラ２６は、ステップＳ８において更新された時間Ｔ２と、走行中断時間の閾値とを比較して、時間Ｔ２が走行中断時間の閾値以上であるか否かを判断する。コントローラ２６は、走行体５の走行の中断が所定時間継続したか否かを判断する。
【0073】
走行体５の走行が中断している時間Ｔ２の閾値は、たとえば、０．１秒以上１秒以下であってもよい。
【0074】
走行体５の走行が中断している時間Ｔ２が閾値未満であると判断された場合（ステップＳ９においてＮＯ）、ステップＳ７の、走行時間が閾値以上であるか否かの判断に進む。
【0075】
２度目以降のステップＳ６における走行時間をカウントアップする処理では、前回のステップＳ６の処理でタイマ２６２から読み出した時刻から、当該回のステップＳ６の処理でタイマ２６２から読み出した時刻までの時間を、時間Ｔ１に加算して、時間Ｔ１を更新する。
【0076】
ステップＳ４の判断において走行体５の走行が中断していると２回以上連続して判断された場合、２度目以降のステップＳ８における走行中断時間をカウントアップする処理では、前回のステップＳ８の処理でタイマ２６２から読み出した時刻から、当該回のステップＳ８の処理でタイマ２６２から読み出した時刻までの時間を、時間Ｔ２に加算して、時間Ｔ２を更新する。
【0077】
ステップＳ４の判断において走行体５の走行が中断していると判断され、ステップＳ９の判断において走行中断時間が閾値未満であると判断された後、次なるステップＳ４の判断において走行体５の走行が中断していない（走行体５が走行している）と判断された場合、上述したようにステップＳ５で走行中断時間が初期化される。コントローラ２６は、走行体５の走行が中断したとき、走行が中断した時間（時間Ｔ２）が閾値未満であれば、走行体５の走行が継続していると判断する。
【0078】
ステップＳ７の判断において、走行体５が走行を継続している時間Ｔ１が閾値以上であると判断された場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、コントローラ２６が作業機２の自動制御を解除する。これにより、作業機２の自動制御が自動的に無効化され、手動モードで作業機２が駆動されることになる。この場合、バケット８の刃先８ａが設計地形Ｄよりも下方にある状態でアーム７の操作指令を検出しても、ブーム６を強制的に上昇させる指令信号は出力されない。
【0079】
続いてステップＳ１１において、作業機２の動作の自動制御を解除したことがオペレータへ通知される。
【0080】
図５は、表示部３２２に表示される画像の一例を示す模式図である。図５に示される表示部３２２には、油圧ショベル１００と、作業機２による作業対象である法面とが表示されている。図６は、自動制御の解除に係る通知表示３２２Ａを示す表示部３２２の模式図である。図６に示される表示部３２２には、図５に示される表示に重畳して、通知表示３２２Ａが表示されている。オペレータは、表示部３２２に表示された通知表示３２２Ａを視認することにより、作業機２の動作の自動制御が解除されたことを認識することができる。表示部３２２は、コントローラ２６が作業機２の自動制御を解除したときに、当該自動制御の解除をオペレータに報知する、報知部としての機能を有している。
【0081】
作業機２の自動制御の解除をオペレータへ通知する報知部は、図６に示される表示部３２２への通知表示３２２Ａに限られない。油圧ショベル１００は、たとえばランプなどの、オペレータに自動制御の解除を視覚的に報知する他の装置を、たとえばキャブ４内に備えていてもよい。油圧ショベル１００は、報知部として、オペレータに音声で自動制御の解除を報知する聴覚化装置、たとえばブザーまたはスピーカなどを、たとえばキャブ４内に備えていてもよい。
【0082】
そして、処理を終了する（エンド）。
ステップＳ１の判断において作業機２の自動制御が有効でないと判断された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、自動制御が解除されることなく、そのまま処理を終了する（エンド）。ステップＳ９の判断において走行体５の走行が中断している時間Ｔ２が閾値以上であると判断された場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）には、走行体５が停止したと判断されて、自動制御が解除されることなく処理を終了する（エンド）。
ステップＳ１の判断において作業機２の自動制御が有効でないと判断された場合（ステップＳ１においてＮＯ）、自動制御が解除されることなく、そのまま処理を終了する（エンド）。ステップＳ９の判断において走行体５の走行が中断している時間Ｔ２が閾値以上であると判断された場合（ステップＳ９においてＹＥＳ）には、走行体５が停止したと判断されて、自動制御が解除されることなく処理を終了する（エンド）。
【0083】
【0084】
図７に示されるように、ステップＳ２１において、走行判定が行なわれる。この走行判定は、上述したステップＳ３の判断と同様に行なわれる。ステップＳ２１の判断において走行体５が走行状態にあると判断された場合（ステップＳ２１においてＹＥＳ）、ステップＳ２１の判断が繰り返される。ステップＳ２１の判断で走行体５が走行状態にないと判断されても（ステップＳ２１においてＮＯ）、その時点では作業機２の動作の自動制御は開始されない。
【0085】
次にステップＳ２２において、オペレータによる操作が行なわれる。オペレータは、図２に示されるマンマシンインターフェース部３２の入力部３２１を操作して、作業機２の動作を自動制御する設定にする。続いてステップＳ２３において、マンマシンインターフェース部３２からの出力を受けたコントローラ２６は、作業機２の動作の自動制御を有効化する。
【0086】
ステップＳ２１で走行状態がオフになっても、自動的に作業機２の動作の自動制御が有効化されるのではなく、ステップＳ２２におけるオペレータの操作を受けて初めて、作業機２の動作の自動制御の有効化が実行される。
【0087】
続いてステップＳ２４において、作業機２の動作の自動制御を開始したことがオペレータへ通知される。
【0088】
図８は、自動制御の再開に係る通知表示３２２Ｂを示す表示部３２２の模式図である。図８に示される表示部３２２には、図５に示される表示に重畳して、通知表示３２２Ｂが表示されている。オペレータは、表示部３２２に表示された通知表示３２２Ｂを視認することにより、作業機２の動作の自動制御が再開されたことを認識することができる。
【0089】
そして、処理を終了する（エンド）。
上述した実施形態に係る作業機械の特徴的な構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下の通りである。なお、実施形態の構成に参照符号を付すが、これは一例である。
上述した実施形態に係る作業機械の特徴的な構成および作用効果についてまとめて説明すると、以下の通りである。なお、実施形態の構成に参照符号を付すが、これは一例である。
【0090】
油圧ショベル１００は、図２に示されるように、コントローラ２６を備えている。コントローラ２６は、作業機２の動作を自動制御する。コントローラ２６は、図４に示されるように、走行体５の走行状態に基づいて、作業機２の動作の自動制御を解除する。具体的には、コントローラ２６は、走行体５の走行が所定時間継続したことを条件として、作業機２の動作の自動制御を解除する。
【0091】
コントローラ２６が、走行体５の動作条件に基づいて、作業機２の動作の自動制御の有効状態を維持しておく必要がないと判断して、自動で作業機２の自動制御を解除する。オペレータは、作業機２の自動制御を手動で解除する操作をしなくても、走行時に作業機２を自在に操作することが可能である。したがって実施形態の構成を備える油圧ショベル１００では、走行体５が走行する際のオペレータの作業が省力化されている。
【0092】
図４に示されるように、コントローラ２６は、走行体５の走行が中断した時間が閾値未満であれば、走行が継続していると判断する。走行中に方向転換する場合など、走行レバーが一時的に中立位置に戻される場合があり、このような短時間の走行の中断が検出されても、実際には走行は中断しておらず走行が継続していると判断する。これにより、走行体５の走行が所定時間継続したことを、より精度よく検出することができる。
【0093】
図６に示されるように、表示部３２２に通知表示３２２Ａが表示されることにより、作業機２の自動制御が解除されたことがオペレータに報知される。オペレータは、表示部３２２の通知表示３２２Ａを視認することにより、自動制御が解除されたことを認識することができる。
【0094】
（第二実施形態）
図９は、第二実施形態に基づく自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。図９に示される第二実施形態の作業機２の自動制御を解除する処理は、図４を参照して説明した第一実施形態と比較して、走行体５の走行状態の判断に走行時間に替えて走行距離を用いる点で異なっている。
図９は、第二実施形態に基づく自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。図９に示される第二実施形態の作業機２の自動制御を解除する処理は、図４を参照して説明した第一実施形態と比較して、走行体５の走行状態の判断に走行時間に替えて走行距離を用いる点で異なっている。
【0095】
具体的には、ステップＳ１における自動制御が有効か否かの判断の後、ステップＳ３２において、走行距離が初期化される。コントローラ２６は、走行体５が連続して走行している距離ＴＤを設定する。コントローラ２６は、ステップＳ３２の処理を実行する時点において、ＴＤ＝０と設定する。
【0096】
コントローラ２６は、油圧ショベル１００の現在位置を検出し、この現在位置においてＴＤ＝０と設定してもよい。油圧ショベル１００の現在位置は、たとえば、グローバル座標系における現時点でのアンテナ２１の設置位置を検出することにより、求めることができる。またたとえば、作業現場における所定の基準位置からの距離を計測することにより、油圧ショベル１００の現在位置を求めてもよい。またたとえば、カメラで油圧ショベル１００を撮像した撮像画像を画像解析することにより、油圧ショベル１００の現在位置を求めてもよい。カメラは、作業現場の所定地点に配置されてもよく、ドローンに搭載されてもよい。設計地形Ｄに対する油圧ショベル１００の相対位置に基づいて、油圧ショベル１００の現在位置を求めてもよい。
【0097】
または、コントローラ２６は、図２に示されるＩＭＵ２４の出力から走行体５の走行速度を求め、タイマ２６２から現在時刻を読み出し、速度と時間との乗算によって走行体５の走行距離を算出してもよい。
【0098】
ステップＳ５における走行中断時間を初期化する処理の後、ステップＳ３６において、走行距離のカウントアップが行なわれる。コントローラ２６は、ステップＳ３６の処理を実行する時点での現在位置を検出し、ステップＳ３２でＤ＝０と設定した位置からの距離を走行距離ＴＤに加算して、走行距離ＴＤを更新してもよい。またはコントローラ２６は、タイマ２６２から現在時刻を読み出し、ステップＳ３２でＴＤ＝０と設定した時刻からタイマ２６２から読み出した時刻までの時間と走行体５の走行速度とを掛けることにより距離を算出し、この算出した距離を走行距離ＴＤに加算して、走行距離ＴＤを更新してもよい。
【0099】
続いてステップＳ３７において、走行距離ＴＤが閾値以上であるか否かの判断が行なわれる。コントローラ２６は、走行体５が連続して走行する距離の閾値をメモリ２６１から読み出す。コントローラ２６は、ステップＳ３６において更新された走行距離ＴＤと、距離の閾値とを比較して、走行距離ＴＤが閾値以上であるか否かを判断する。コントローラ２６は、走行体５が連続して所定距離走行したか否かを判断する。
【0100】
走行体５が連続して走行する距離の閾値は、たとえば、１０メートル以上であってもよく、好ましくは５０メートル以上であってもよい。
【0101】
ステップＳ３７の判断において走行体５の連続走行距離が閾値未満であると判断された場合（ステップＳ３７においてＮＯ）、ステップＳ４に戻り、走行体５の走行が中断しているか否かの判断が再度行なわれる。ステップＳ３７の判断において、走行体５の連続走行距離が閾値以上であると判断された場合（ステップＳ３７においてＹＥＳ）、ステップＳ１０に進み、コントローラ２６が作業機２の自動制御を解除する。
【0102】
（第三実施形態）
図１０は、第三実施形態に基づく自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。図１０に示される第三実施形態の作業機２の自動制御を解除する処理は、走行体５の走行状態の判断に走行体５が走行している場所を用いる点で、第一および第二実施形態とは異なっている。
図１０は、第三実施形態に基づく自動制御を解除する処理を示すフローチャートである。図１０に示される第三実施形態の作業機２の自動制御を解除する処理は、走行体５の走行状態の判断に走行体５が走行している場所を用いる点で、第一および第二実施形態とは異なっている。
【0103】
具体的には、走行時間が用いられないため、図４に示されるステップＳ２の走行時間を初期化する処理、およびステップＳ６の走行時間をカウントアップする処理を実行する必要がない。また、走行距離が用いられないため、図９に示されるステップＳ３２の走行距離を初期化する処理、およびステップＳ３６の走行距離をカウントアップする処理を実行する必要がない。
【0104】
そのため、ステップＳ１の判断において作業機２の動作の自動制御が有効であると判断された場合、続いてステップＳ３の判断が行なわれる。ステップＳ４の判断において走行体５の走行が中断していないと判断された場合、ステップＳ４７に進み、走行体５が作業エリア内を走行しているか否かの判断が行なわれる。コントローラ２６は、メモリ２６１に記録されている作業エリアと、油圧ショベル１００の現在位置とを比較して、走行状態にある油圧ショベル１００がどの位置を走行しているのかを判別する。
【0105】
ステップＳ４７の判断において走行体５が作業エリア内を走行していると判断された場合（ステップＳ４７においてＹＥＳ）、ステップＳ４に戻り、走行体５の走行が中断しているか否かの判断が再度行なわれる。ステップＳ４７の判断において、走行体５が作業エリア外を走行していると判断された場合（ステップＳ４７においてＮＯ）、ステップＳ１０に進み、コントローラ２６が作業機２の自動制御を解除する。
【0106】
これまでの実施形態の説明では、油圧ショベル１００がコントローラ２６を備えており、油圧ショベル１００に搭載されているコントローラ２６が作業機２の動作の自動制御を解除する例について説明した。作業機２の動作の自動制御を解除するコントローラは、必ずしも油圧ショベル１００に搭載されていなくてもよい。
【0107】
図１１は、油圧ショベル１００を含むシステムの概略図である。油圧ショベル１００に搭載されたコントローラ２６とは別に設けられた外部のコントローラ２６０が、作業機２の動作の自動制御を解除する制御を実行するシステムを構成してもよい。コントローラ２６０は、油圧ショベル１００の作業現場に配置されてもよく、油圧ショベル１００の作業現場から離れた遠隔地に配置されてもよい。
【0108】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0109】
１ 本体、２ 作業機、３ 旋回体、４ キャブ、４Ｓ 運転席、５ 走行体、５Ｃｒ 履帯、５Ｍ 走行モータ、６ ブーム、７ アーム、８ バケット、８ａ 刃先、１０ ブームシリンダ、１１ アームシリンダ、１２ バケットシリンダ、２１ アンテナ、２１Ａ 第１アンテナ、２１Ｂ 第２アンテナ、２３ グローバル座標演算部、２５ 操作装置、２６，２６０ コントローラ、２７ 制御弁、３１ エンジン、３２ マンマシンインターフェース部、３３ 油圧ポンプ、６０ 油圧アクチュエータ、６４ 方向制御弁、６５ スプールストロークセンサ、６６，６７ 圧力センサ、１００ 油圧ショベル、２００ 制御システム、２５１ 第１走行レバー、２５２ 第２走行レバー、２５３ 作業機レバー、２６１ メモリ、２６２ タイマ、３２１ 入力部、３２２ 表示部、３２２Ａ，３２２Ｂ 通知表示、４５０ パイロット油路、Ｃ 現況地形、Ｄ 設計地形、ＲＸ 旋回軸、Ｔ１，Ｔ２ 時間、ＴＤ 走行距離。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】