特許 7315333 建設機械の制御システム、及び建設機械の制御方法

(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】2023-07-18

(45)【発行日】2023-07-26

(54)【発明の名称】建設機械の制御システム、及び建設機械の制御方法

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20230719BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20230719BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20230719BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 E

E02F9/26 B

E02F9/22 E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019016477

(22)【出願日】2019-01-31

(65)【公開番号】P2020122380

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-12-17

【前置審査】

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松山 徹

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１７９９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６０４６３２０（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／４３

Ｅ０２Ｆ ９／２６

Ｅ０２Ｆ ９／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

アーム及びチルトバケットを含む作業機を備える建設機械の制御システムであって、
前記建設機械の少なくとも一部を操作する操作装置と、
制御装置を備え、
前記制御装置は、
前記チルトバケットと第１設計面との距離及び前記チルトバケットと前記第１設計面に隣接する第２設計面との距離に基づいて、前記第１設計面及び前記第２設計面から制御対象面を決定する決定部と、
前記決定部により決定された前記制御対象面に基づいて、前記チルトバケットのチルト軸を制御する作業機制御部と、
前記決定部により決定された前記制御対象面と前記制御対象面以外の面とを異なる表示形態で表示装置に表示させる表示制御部と、
前記操作装置が操作されることにより生成される操作データを取得する操作データ取得部と、を備え、
前記作業機制御部は、前記操作データに基づいて、特定操作が維持されているか否かを判定し、
前記特定操作が維持されている期間において、前記決定部によって決定された前記制御対象面を維持する、
建設機械の制御システム。

【請求項2】

アーム及びチルトバケットを含む作業機を備える建設機械の制御システムであって、
制御対象面を選択するために操作される入力装置と、
制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記入力装置が操作されることにより生成される入力データを取得する入力データ取得部と、
取得した前記入力データに基づいて、第１設計面及び第２設計面から制御対象面を決定する決定部と、
前記決定部によって決定された前記制御対象面と前記制御対象面以外の面とを異なる表示形態で表示装置に表示させる表示制御部と、
前記決定部により決定された前記制御対象面に基づいて、前記チルトバケットのチルト軸を制御する作業機制御部と、
を備える建設機械の制御システム。

【請求項3】

前記特定操作は、前記アームを駆動する操作を含む、
請求項１に記載の建設機械の制御システム。

【請求項4】

前記特定操作は、前記建設機械の走行体を駆動する操作を含む、
請求項３に記載の建設機械の制御システム。

【請求項5】

アーム及びチルトバケットを含む作業機を備える建設機械の制御システムであって、
前記チルトバケットと第１設計面との距離及び前記チルトバケットと前記第１設計面に隣接する第２設計面との距離に基づいて、前記第１設計面及び前記第２設計面から制御対象面を決定する決定部と、
前記決定部により決定された前記制御対象面に基づいて、前記チルトバケットのチルト軸を制御する作業機制御部と、
前記決定部により決定された前記制御対象面と前記制御対象面以外の面とを異なる表示形態で表示装置に表示させる表示制御部と、
前記建設機械の少なくとも一部を操作する操作装置が操作されることにより生成される操作データを取得する操作データ取得部と、を備え、
前記決定部は、前記第１設計面及び前記第２設計面のうち前記チルトバケットとの距離が短い設計面を制御対象面に決定し、
前記作業機制御部は、前記操作データに基づいて、特定操作が維持されているか否かを判定し、
前記制御対象面が前記第１設計面に決定されている場合において、前記作業機制御部は、前記チルトバケットとの距離が短い設計面が前記第１設計面から前記第２設計面に変化しても、前記特定操作が維持されている期間において、前記制御対象面を前記第１設計面に維持した状態で前記チルト軸を制御する、
建設機械の制御システム。

【請求項6】

アーム及びチルトバケットを含む作業機を備える建設機械の制御方法であって、
前記チルトバケットと記第１設計面との距離及び前記チルトバケットと前記第１設計面に隣接する第２設計面との距離に基づいて、前記第１設計面及び前記第２設計面から制御対象面を決定することと、
決定された前記制御対象面に基づいて、前記チルトバケットのチルト軸を制御することと、
決定された前記制御対象面と前記制御対象面以外の面とを異なる表示形態で表示装置に表示させることと、
操作装置が操作されることにより生成される操作データを取得することと、
前記操作データに基づいて、特定操作が維持されているか否かを判定することと、
前記特定操作が維持されている期間において、決定された前記制御対象面を維持することと、
を含む建設機械の制御方法。

【請求項7】

アーム及びチルトバケットを含む作業機を備える建設機械の制御方法であって、
制御対象面を選択するために操作された入力装置の操作により生成される入力データを取得することと、
前記入力データに基づいて、第１設計面及び前記第１設計面に隣接する第２設計面から制御対象面を決定することと、
決定された前記制御対象面と前記制御対象面以外の面とを異なる表示形態で表示装置に表示させることと、
決定された前記制御対象面に基づいて、前記チルトバケットのチルト軸を制御することと、
を含む建設機械の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設機械の制御システム、及び建設機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

建設機械に係る技術分野において、特許文献１に開示されているような、施工対象の目標形状を示す目標施工データに基づいてチルトバケットを制御する建設機械の制御システムが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６０４６３２０号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

目標施工データが第１設計面及び第１設計面に隣接する第２設計面を含む場合がある。第１設計面に追従するようにチルトバケットを制御する場合、建設機械の運転者は、作業機を駆動するための操作装置を操作して、チルトバケットを第１設計面に近付ける必要がある。チルトバケットを第１設計面に近付けることに時間を要してしまうと、作業効率が低下する可能性がある。

【0005】

本発明の態様は、チルトバケットを有する建設機械の作業効率の低下を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の態様に従えば、アーム及びチルトバケットを含む作業機を備える建設機械の制御システムであって、前記チルトバケットと第１設計面との距離及び前記チルトバケットと前記第１設計面に隣接する第２設計面との距離に基づいて、前記第１設計面及び前記第２設計面から制御対象面を決定する決定部と、前記決定部により決定された前記制御対象面に基づいて、前記チルトバケットのチルト軸を制御する作業機制御部と、前記制御対象面と前記制御対象面以外の面とを異なる表示形態で表示装置に表示させる表示制御部と、を備える建設機械の制御システムが提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明の態様によれば、チルトバケットを有する建設機械の作業効率の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、第１実施形態に係る建設機械の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る建設機械の制御システムの一例を示すブロック図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る建設機械を模式的に示す図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係るバケットを模式的に示す図である。

【図5】図５は、第１実施形態に係る制御装置の一例を示す機能ブロック図である。

【図6】図６は、第１実施形態に係る決定部の処理の一例を説明するための模式図である。

【図7】図７は、第１実施形態に係る建設機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図8】図８は、第１実施形態に係る建設機械の動作の一例を説明するための平面図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る建設機械の動作の一例を説明するための斜視図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る建設機械の動作の一例を説明するための模式図である。

【図11】図１１は、第１実施形態に係る表示装置の表示例を示す模式図である。

【図12】図１２は、第２実施形態に係る建設機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【図13】図１３は、本実施形態に係るコンピュータシステムの一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0010】

以下の説明においては、３次元の車体座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を規定して、各部の位置関係について説明する。車体座標系とは、建設機械に固定された原点を基準とする座標系をいう。車体座標系は、建設機械に設定された原点を基準として規定方向に延在するＸ軸と、Ｘ軸と直交するＹ軸と、Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸とによって規定される。Ｘ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。Ｙ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。Ｚ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。Ｘ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＸ方向とする。Ｙ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＹ方向とする。Ｚ軸を中心とする回転又は傾斜方向をθＺ方向とする。

【0011】

［第１実施形態］
＜建設機械＞
図１は、本実施形態に係る建設機械１００の一例を示す斜視図である。本実施形態においては、建設機械１００が油圧ショベルである例について説明する。以下の説明においては、建設機械１００を適宜、油圧ショベル１００、と称する。

【0012】

図１に示すように、油圧ショベル１００は、油圧により作動する作業機１と、作業機１を支持する旋回体２と、旋回体２を支持する走行体３とを備える。旋回体２は、運転者が搭乗する運転室４を有する。運転室４には、運転者が着座するシート４Ｓが配置される。旋回体２は、走行体３に支持された状態で旋回軸ＲＸを中心に旋回可能である。

【0013】

走行体３は、一対の履帯３Ｃを有する。履帯３Ｃの回転により、油圧ショベル１００が走行する。なお、走行体３がタイヤを有してもよい。

【0014】

作業機１は、旋回体２に支持される。作業機１は、旋回体２に連結されるブーム６と、ブーム６の先端部に連結されるアーム７と、アーム７の先端部に連結されるバケット８とを有する。バケット８は、刃先９を有する。本実施形態において、バケット８の刃先９は、ストレート形状の刃の先端部である。なお、バケット８の刃先９は、バケット８に設けられた凸形状の刃の先端部でもよい。

【0015】

ブーム６は、ブーム軸ＡＸ１を中心に旋回体２に対して回転可能である。アーム７は、アーム軸ＡＸ２を中心にブーム６に対して回転可能である。本実施形態において、バケット８は、チルトバケットである。バケット８は、バケット軸ＡＸ３及びチルト軸ＡＸ４のそれぞれを中心にアーム７に対して回転可能である。ブーム軸ＡＸ１、アーム軸ＡＸ２、及びバケット軸ＡＸ３は、Ｙ軸と平行である。チルト軸ＡＸ４は、バケット軸ＡＸ３と直交する。旋回軸ＲＸは、Ｚ軸と平行である。Ｘ軸方向は、旋回体２の前後方向である。Ｙ軸方向は、旋回体２の車幅方向である。Ｚ軸方向は、旋回体２の上下方向である。シート４Ｓに着座した運転者を基準として作業機１が存在する方向が前方である。

【0016】

＜制御システム＞
図２は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の制御システム２００の一例を示すブロック図である。図３は、本実施形態に係る油圧ショベル１００を模式的に示す図である。図４は、本実施形態に係るバケット８を模式的に示す図である。

【0017】

図２に示すように、油圧ショベル１００の制御システム２００は、エンジン５と、作業機１を駆動する複数の油圧シリンダ１０と、旋回体２を駆動する旋回モータ１６と、走行体３を駆動する走行モータ１５と、作動油を吐出する油圧ポンプ１７と、油圧ポンプ１７から吐出された作動油を複数の油圧シリンダ１０、走行モータ１５、及び旋回モータ１６のそれぞれに分配するバルブ装置１８と、旋回体２の位置データを算出する車体位置演算装置２０と、作業機１の角度θを検出する角度検出装置３０と、油圧ショベル１００の少なくとも一部を操作する操作装置４０と、制御装置５０と、表示装置８０と、入力装置９０とを備える。

【0018】

作業機１は、油圧シリンダ１０が発生する動力により作動する。油圧シリンダ１０は、油圧ポンプ１７から供給された作動油に基づいて駆動する。油圧シリンダ１０は、ブーム６を作動させるブームシリンダ１１と、アーム７を作動させるアームシリンダ１２と、バケット８を作動させるバケットシリンダ１３及びチルトシリンダ１４とを含む。ブームシリンダ１１は、ブーム軸ＡＸ１を中心にブーム６を回転させる動力を発生する。アームシリンダ１２は、アーム軸ＡＸ２を中心にアーム７を回転させる動力を発生する。バケットシリンダ１３は、バケット軸ＡＸ３を中心にバケット８を回転させる動力を発生する。チルトシリンダ１４は、チルト軸ＡＸ４を中心にバケット８を回転させる動力を発生する。

【0019】

以下の説明においては、バケット軸ＡＸ３を中心とするバケット８の回転を適宜、バケット回転、と称し、チルト軸ＡＸ４を中心とするバケット８の回転を適宜、チルト回転、と称する。

【0020】

旋回体２は、旋回モータ１６が発生する動力により旋回する。旋回モータ１６は、油圧モータであり、油圧ポンプ１７から供給された作動油に基づいて駆動する。旋回モータ１６は、旋回軸ＲＸを中心に旋回体２を旋回させる動力を発生する。

【0021】

走行体３は、走行モータ１５が発生する動力により走行する。走行モータ１５は、油圧モータであり、油圧ポンプ１７から供給された作動油に基づいて駆動する。走行モータ１５は、走行体３を前進又は後進させる動力を発生する。

【0022】

エンジン５は、旋回体２に搭載される。エンジン５は、油圧ポンプ１７を駆動するための動力を発生する。

【0023】

油圧ポンプ１７は、油圧シリンダ１０、旋回モータ１６、及び走行モータ１５を駆動するための作動油を吐出する。

【0024】

バルブ装置１８は、油圧ポンプ１７から供給された作動油を複数の油圧シリンダ１０、旋回モータ１６、及び走行モータ１５に分配する複数のバルブを有する。バルブ装置１８は、複数の油圧シリンダ１０のそれぞれに供給される作動油の流量を調整する。油圧シリンダ１０に供給される作動油の流量が調整されることにより、作業機１の作動速度が調整される。バルブ装置１８は、旋回モータ１６に供給される作動油の流量を調整する。旋回モータ１６に供給される作動油の流量が調整されることにより、旋回体２の旋回速度が調整される。バルブ装置１８は、走行モータ１５に供給される作動油の流量を調整する。走行モータ１５に供給される作動油の流量が調整されることにより、走行体３の走行速度が調整される。

【0025】

車体位置演算装置２０は、旋回体２の位置データを算出する。旋回体２の位置データは、旋回体２の位置、旋回体２の姿勢、及び旋回体２の方位を含む。車体位置演算装置２０は、旋回体２の位置を算出する位置演算器２１と、旋回体２の姿勢を算出する姿勢演算器２２と、旋回体２の方位を算出する方位演算器２３とを有する。

【0026】

位置演算器２１は、旋回体２の位置として、グローバル座標系における旋回体２の位置を算出する。位置演算器２１は、旋回体２に配置される。グローバル座標系とは、地球に固定された原点を基準とする座標系をいう。グローバル座標系は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）によって規定される座標系である。ＧＮＳＳとは、全地球航法衛星システムをいう。全地球航法衛星システムとして、ＧＰＳ（Global Positioning System）が例示される。ＧＮＳＳは、複数の測位衛星を有する。ＧＮＳＳは、緯度、経度、及び高度の座標データで規定される位置を検出する。旋回体２にＧＰＳアンテナが設けられる。ＧＰＳアンテナは、ＧＰＳ衛星から電波を受信して、受信した電波に基づいて生成した信号を位置演算器２１に出力する。位置演算器２１は、ＧＰＳアンテナから供給された信号に基づいて、グローバル座標系における旋回体２の位置を算出する。位置演算器２１は、例えば図３に示すような、旋回体２の代表点Ｏの位置を算出する。図３に示す例において、旋回体２の代表点Ｏは、旋回軸ＲＸに設定される。なお、代表点Ｏは、ブーム軸ＡＸ１に設定されてもよい。

【0027】

姿勢演算器２２は、旋回体２の姿勢として、グローバル座標系における水平面に対する旋回体２の傾斜角度を算出する。姿勢演算器２２は、旋回体２に配置される。姿勢演算器２２は、慣性計測装置（ＩＭＵ：Inertial Measurement Unit）を含む。水平面に対する旋回体２の傾斜角度は、車幅方向における旋回体２の傾斜角度を示すロール角度α、及び前後方向における旋回体２の傾斜角度を示すピッチ角度βを含む。

【0028】

方位演算器２３は、旋回体２の方位として、グローバル座標系における基準方位に対する旋回体２の方位を算出する。基準方位は、例えば北である。方位演算器２３は、旋回体２に配置される。方位演算器２３は、ジャイロセンサを含む。なお、方位演算器２３は、ＧＰＳアンテナから供給された信号に基づいて方位を算出してもよい。基準方位に対する旋回体２の方位は、基準方位と旋回体２の方位とがなす角度を示すヨー角度γを含む。

【0029】

角度検出装置３０は、作業機１の角度θを検出する。角度検出装置３０は、作業機１に配置される。図３及び図４に示すように、作業機１の角度θは、Ｚ軸に対するブーム６の角度を示すブーム角度θ１と、ブーム６に対するアーム７の角度を示すアーム角度θ２と、アーム７に対するバケット回転方向のバケット８の角度を示すバケット角度θ３と、ＸＹ平面に対するチルト回転方向のバケット８の角度を示すチルト角度θ４とを含む。

【0030】

角度検出装置３０は、ブーム角度θ１を検出するブーム角度検出器３１と、アーム角度θ２を検出するアーム角度検出器３２と、バケット角度θ３を検出するバケット角度検出器３３と、チルト角度θ４を検出するチルト角度検出器３４とを有する。角度検出装置３０は、油圧シリンダ１０のストロークを検出するストロークセンサを含んでもよいし、ロータリーエンコーダのような作業機１の角度θを検出する角度センサを含んでもよい。角度検出装置３０がストロークセンサを含む場合、角度検出装置３０は、ストロークセンサの検出データに基づいて、作業機１の角度θを算出する。

【0031】

操作装置４０は、油圧シリンダ１０、旋回モータ１６、及び走行モータ１５を駆動するために運転者に操作される。操作装置４０は、運転室４に配置される。運転者により操作装置４０が操作されることにより、作業機１が作動する。操作装置４０は、油圧ショベル１００の運転者に操作されるレバーを含む。操作装置４０のレバーは、右操作レバー４１と、左操作レバー４２と、チルト操作レバー４３とを含む。

【0032】

中立位置にある右操作レバー４１が前方に操作されると、ブーム６が下げ動作し、後方に操作されると、ブーム６が上げ動作する。中立位置にある右操作レバー４１が右方に操作されると、バケット８がダンプ動作し、左方に操作されると、バケット８が掘削動作する。

【0033】

中立位置にある左操作レバー４２が前方に操作されると、アーム７がダンプ動作し、後方に操作されると、アーム７が掘削動作する。中立位置にある左操作レバー４２が右方に操作されると、旋回体２が右旋回し、左方に操作されると、旋回体２が左旋回する。

【0034】

チルト操作レバー４３が操作されると、バケット８がチルト回転する。

【0035】

また、操作装置４０は、不図示の走行レバーを含む。走行レバーが操作されることにより、走行体３の前進又は後進が切り換えられる。走行レバーが操作れることにより、走行体３の走行速度が調整される。

【0036】

表示装置８０は、表示データを表示する。表示装置８０は、運転室４に配置される。表示装置８０として、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬディスプレイ（ＯＬＥＤ：Organic Electroluminescence Display）のようなフラットパネルディスプレイが例示される。

【0037】

入力装置９０は、入力データを制御装置５０に入力するために運転者により操作される。入力装置９０は、運転室４に配置される。入力装置９０として、コンピュータ用キーボード、マウス、タッチパネル、操作スイッチ、及び操作ボタンのような、運転者の手によって操作される接触式入力装置が例示される。なお、入力装置９０は、管理者の音声によって操作される音声入力装置でもよい。

【0038】

＜制御装置＞
図５は、本実施形態に係る制御装置５０の一例を示す機能ブロック図である。制御装置５０は、車体位置データ取得部５１と、角度データ取得部５２と、操作データ取得部５３と、入力データ取得部５４と、目標施工データ取得部５５と、バケット位置データ算出部５６と、決定部５７と、記憶部６０と、作業機制御部６１と、表示制御部６２とを有する。

【0039】

車体位置データ取得部５１は、車体位置演算装置２０から旋回体２の位置データを取得する。旋回体２の位置データは、旋回体２の位置、旋回体２の姿勢、及び旋回体２の方位を含む。

【0040】

角度データ取得部５２は、角度検出装置３０から作業機１の角度θを示す角度データを取得する。作業機１の角度データは、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、バケット角度θ３、及びチルト角度θ４を含む。

【0041】

操作データ取得部５３は、操作装置４０が操作されることにより生成される操作データを取得する。操作装置４０の操作データは、操作装置４０が操作された量を含む。操作装置４０には、レバーが操作された量を検出する操作量センサが設けられる。操作データ取得部５３は、操作装置４０の操作量センサから操作装置４０の操作データを取得する。操作データは、作業機１を作動させるために生成された操作データ、旋回体２を旋回させるために生成された操作データ、及び走行体３を走行させるために生成された操作データを含む。

【0042】

入力データ取得部５４は、入力装置９０が操作されることにより生成される入力データを取得する。

【0043】

目標施工データ取得部５５は、施工対象の目標形状を示す目標施工データＣＳを取得する。目標施工データＣＳは、油圧ショベル１００による施工後の３次元の目標形状を示す。本実施形態において、目標施工データＣＳは、車体座標系において規定される。なお、目標施工データＣＳは、グローバル座標系において規定されてもよい。本実施形態においては、目標施工データ供給装置７０により、目標施工データＣＳが生成される。目標施工データ取得部５５は、目標施工データ供給装置７０から目標施工データを取得する。目標施工データ供給装置７０は、油圧ショベル１００の遠隔地に設けられてもよい。目標施工データ供給装置７０で生成された目標施工データＣＳは、通信システムを介して制御装置５０に送信されてもよい。なお、目標施工データ供給装置７０により生成された目標施工データが記憶部６０に記憶されてもよい。目標施工データ取得部５５は、記憶部６０から目標施工データＣＳを取得してもよい。目標施工データＣＳは、車体座標系において規定される。

【0044】

バケット位置データ算出部５６は、バケット８に設定された規定点ＲＰの位置データを算出する。バケット位置データ算出部５６は、車体位置データ取得部５１により取得された旋回体２の位置データと、角度データ取得部５２により取得された作業機１の角度データと、記憶部６０に記憶されている作業機データとに基づいて、バケット８に設定される規定点ＲＰの位置データを算出する。

【0045】

図３及び図４に示すように、作業機データは、ブーム長さＬ１、アーム長さＬ２、バケット長さＬ３、チルト長さＬ４、及びバケット幅Ｌ５を含む。ブーム長さＬ１は、ブーム軸ＡＸ１とアーム軸ＡＸ２との距離である。アーム長さＬ２は、アーム軸ＡＸ２とバケット軸ＡＸ３との距離である。バケット長さＬ３は、バケット軸ＡＸ３とバケット８の刃先９との距離である。チルト長さＬ４は、バケット軸ＡＸ３とチルト軸ＡＸ４との距離である。バケット幅Ｌ５は、バケット８の幅方向の寸法である。作業機データは、バケット８の形状及び寸法を示すバケット外形データを含む。バケット外形データは、バケット８の外面の輪郭を含むバケット８の外面データを含む。バケット外形データは、バケット８の所定部位を基準としたバケット８の複数の規定点ＲＰの座標データを含む。

【0046】

バケット位置データ算出部５６は、旋回体２の代表点Ｏに対する複数の規定点ＲＰそれぞれの相対位置を算出する。また、バケット位置データ算出部５６は、複数の規定点ＲＰそれぞれの絶対位置を算出する。

【0047】

バケット位置データ算出部５６は、ブーム長さＬ１、アーム長さＬ２、バケット長さＬ３、チルト長さＬ４、及びバケット外形データを含む作業機データと、ブーム角度θ１、アーム角度θ２、バケット角度θ３、及びチルト角度θ４を含む作業機角度データとに基づいて、代表点Ｏに対する複数の規定点ＲＰのそれぞれの相対位置を算出することができる。図３に示すように、代表点Ｏは、旋回体２の旋回軸ＲＸに設定される。なお、代表点Ｏは、ブーム軸ＡＸ１に設定されてもよい。

【0048】

バケット位置データ算出部５６は、車体位置演算装置２０によって算出された旋回体２の絶対位置と、代表点Ｏとバケット８との相対位置とに基づいて、バケット８の絶対位置を算出可能である。旋回体２の絶対位置と代表点Ｏとの相対位置は、油圧ショベル１００の諸元データから導出される既知データである。バケット位置データ算出部５６は、旋回体２の絶対位置を含む位置データと、代表点Ｏとバケット８との相対位置と、作業機データと、作業機角度データとに基づいて、バケット８の複数の規定点ＲＰのそれぞれの絶対位置を算出することができる。

【0049】

決定部５７は、目標施工データ取得部５５により取得された目標施工データＣＳと、バケット位置データ算出部５６により取得されたた規定点ＲＰの位置データから、バケット８の制御に使用する制御対象面Ｆｃを決定する。

【0050】

図６は、本実施形態に係る決定部５７の処理の一例を説明するための模式図である。図６に示すように、目標施工データＣＳは、複数の設計面Ｆを含む。設計面Ｆは、施工対象の目標形状を示す。

【0051】

決定部５７は、目標施工データＣＳの複数の設計面Ｆから、バケット８の制御に使用する制御対象面Ｆｃを決定する。また、決定部５７は、目標施工データＣＳの複数の設計面Ｆから、バケット８の制御に使用しない非制御対象面Ｆｎを決定する。本実施形態において、バケット８の制御は、少なくともバケット８のチルト軸ＡＸ４の制御を含む。バケット８のチルト軸ＡＸ４の制御は、チルト回転方向におけるバケット８の角度（位置）を示すチルト角度θ４、チルト回転方向におけるバケット８の回転速度、及びチルト回転方向におけるバケット８の回転加速度の少なくとも一つの制御を含む。

【0052】

なお、バケット８の制御は、バケット８のバケット軸ＡＸ３の制御を含んでもよい。バケット８のバケット軸ＡＸ３制御は、バケット回転方向におけるバケット８の角度（位置）を示すバケット角度θ３、バケット回転方向におけるバケット８の回転速度、及びバケット回転方向におけるバケット８の回転加速度の少なくとも一つの制御を含む。

【0053】

バケット８は、制御対象面Ｆｃに基づいてチルト軸ＡＸ４を制御される。決定部５７は、目標施工データの複数の設計面Ｆから、バケット８のチルト軸ＡＸ４の制御に使用する制御対象面Ｆｃを決定する。また、決定部５７は、目標施工データの複数の設計面Ｆから、バケット８のチルト軸の制御に使用しない非制御対象面Ｆｎを決定する。バケット８のチルト軸ＡＸ４の制御に使用される制御対象面Ｆｃは、目標施工データＣＳの複数の設計面Ｆのうち、バケット８との距離が最も短い設計面Ｆに決定される。本実施形態において、複数の設計面Ｆを含む目標施工データＣＳは、車体座標系において規定される。バケット８（規定点ＲＰ）の位置データも、車体座標系において規定される。決定部５７は、目標施工データＣＳのうち、バケット位置データ算出部５６により算出されたバケット８との距離（垂直距離）が最も短い点ＡＰを決定する。決定部５７は、点ＡＰを含む設計面Ｆを、バケット８との距離が最も短い制御対象面Ｆｃに決定する。

【0054】

バケット８のチルト軸ＡＸ４の制御に使用されない非制御対象面Ｆｎは、制御対象面Ｆｃの周囲の少なくとも一部に配置される。制御対象面Ｆｃと非制御対象面Ｆｎとは隣接する。制御対象面Ｆｃとバケット８との距離は、非制御対象面Ｆｎとバケット８との距離よりも短い。

【0055】

また、決定部５７は、点ＡＰ及びバケット８を通りバケット軸ＡＸ３と直交する作業機動作平面ＷＰを決定する。作業機動作平面ＷＰは、ブームシリンダ１１、アームシリンダ１２、及びバケットシリンダ１３の少なくとも一つの動作によりバケット８が移動する動作平面であり、車体座標系におけるＸＺ平面と平行である。

【0056】

また、決定部５７は、作業機動作平面ＷＰと目標施工データＣＳとの交線であるラインＬＸを決定する。また、決定部５７は、点ＡＰを通り目標施工データＣＳにおいてラインＬＸと交差するラインＬＹを決定する。

【0057】

決定部５７は、目標施工データ取得部５５により取得された目標施工データＣＳと、バケット位置データ算出部５６により取得された規定点ＲＰの位置データに基づいて決定された制御対象面Ｆｃが、前回の制御対象面Ｆｂから切り換わっているか否かを判定する。制御対象面Ｆｃが前回の制御対象面Ｆｂと同じ場合には、制御対象面Ｆｃを前回の制御対象面Ｆｂに維持する。

【0058】

決定部５７は、制御対象面Ｆｃが前回の制御対象面Ｆｂから切り換わっている場合には、操作データ取得部５３により取得された操作データに基づいて、作業機１の特定操作が維持されているか否かを判定する。作業機１の特定操作が維持されている場合には、制御対象面Ｆｃを前回の制御対象面Ｆｂに維持する。特定操作が維持されていない場合には、目標施工データＣＳと、規定点ＲＰの位置データに基づく制御対象面Ｆｃを維持する。

【0059】

作業機制御部６１は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃに基づいて、バケット８が設計面Ｆを掘り込まないように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。また、作業機制御部６１は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃに基づいて、バケット８が設計面Ｆを掘り込まないように、バケット８のバケット軸ＡＸ３を制御する。また、作業機制御部６１は、バケット８が設計面Ｆを掘り込まないように、ブーム６を制御する。すなわち、作業機制御部６１は、バケット８が制御対象面Ｆｃに追従するように、少なくともチルト軸ＡＸ４の制御を含む作業機１の制御を実行する。

【0060】

作業機制御部６１は、ラインＬＸに沿って、ブーム６及びアーム７を移動させたり、バケット８をバケット回転させたりする。また、作業機制御部６１は、ラインＬＹに沿って、バケット８をチルト回転させる。作業機制御部６１は、チルト回転方向におけるバケット８と制御対象面ＦｃのラインＬＹとの相対角度が維持されるように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。

【0061】

表示制御部６２は、表示装置８０に表示データを表示させる。表示制御部６２は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃと制御対象面Ｆｃ以外の面とを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる。表示制御部６２は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃと非制御対象面Ｆｎとを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる。

【0062】

＜制御方法＞
図７は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【0063】

目標施工データ取得部５５は、目標施工データＣＳを取得する（ステップＳ１０）。

【0064】

車体位置データ取得部５１は、車体位置演算装置２０から旋回体２の位置データを取得する。角度データ取得部５２は、角度検出装置３０から作業機１の角度データを取得する。バケット位置データ算出部５６は、旋回体２の位置データと、作業機１の角度データと、記憶部６０に記憶されている作業機データとに基づいて、バケット８（規定点ＲＰ）の位置を算出する。

【0065】

目標施工データＣＳは、第１設計面Ｆ１と、第１設計面Ｆ１に隣接する第２設計面Ｆ２とを含む。第１設計面Ｆ１の勾配と第２設計面Ｆ２の勾配とは異なる。決定部５７は、バケット８の位置データと、目標施工データＣＳとに基づいて、バケット８と第１設計面Ｆ１との距離ｄ１、及びバケット８と第２設計面Ｆ２との距離ｄ２を算出する（ステップＳ２０）。

【0066】

本実施形態において、距離ｄ１及び距離ｄ２は、車体座標系において規定される。なお、距離ｄ１及び距離ｄ２は、グローバル座標系において規定されてもよい。

【0067】

決定部５７は、バケット８と第１設計面Ｆ１との距離ｄ１及びバケット８と第２設計面Ｆ２との距離ｄ２に基づいて、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃを決定する（ステップＳ３０）。

【0068】

以下の説明においては、一例として、距離ｄ１が距離ｄ２よりも短く、第１設計面Ｆ１が制御対象面Ｆｃに決定され、第１設計面Ｆ１に隣接する第２設計面Ｆ２が非制御対象面Ｆｎに決定されることとする。

【0069】

図８は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の動作の一例を説明するための平面図である。図９は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の動作の一例を説明するための斜視図である。図８及び図９に示すように、運転者は、チルト軸ＡＸ４を制御されるバケット８が、第１設計面Ｆ１の第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２を経て第３位置Ｐ３に移動するように、操作装置４０を操作する。第１位置Ｐ１は、旋回体２から遠い第１設計面Ｆ１の位置である。第２位置Ｐ２は、第１位置Ｐ１よりも旋回体２に近い第１設計面Ｆ１の位置である。第３位置Ｐ３は、第２位置Ｐ２よりも旋回体２に近い第１設計面Ｆ１の位置である。

【0070】

第１設計面Ｆ１は、ＸＹ平面に対して傾斜する斜面である。運転者は、チルト軸ＡＸ４を制御されるバケット８が旋回体２に近付くように、操作装置４０を操作して少なくともアーム７を駆動することにより、施工対象に斜面を形成することができる。

【0071】

なお、図８及び図９に示すように、車幅方向の旋回体２の中心の位置と第１設計面Ｆ１の中心の位置とが異なる場合、バケット８が第１設計面Ｆ１を掘り込まないように、運転者は、操作装置４０を操作して、旋回体２を旋回させながら作業機１を作動させてもよい。

【0072】

決定部５７は、制御対象面Ｆｃが切り換わったか否かを判定する。すなわち、決定部５７は、バケット８と第１設計面Ｆ１との距離ｄ１及びバケット８と第２設計面Ｆ２との距離ｄ２に基づいて、制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に切り換わったか否かを判定する（ステップＳ４０）。

【0073】

ステップＳ４０において、制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に切り換わったと判定された場合（ステップＳ４０：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に進む。

【0074】

ステップＳ４０において、制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に切り換わっていないと判定された場合（ステップＳ４０：Ｎｏ）、すなわち制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１に維持されている場合、ステップＳ７０に進む。

【0075】

操作装置４０の操作データは、操作データ取得部５３により取得される。決定部５７は、操作データ取得部５３により取得された操作データに基づいて、特定操作が維持されているか否かを判定する（ステップＳ５０）。

【0076】

本実施形態において、特定操作は、バケット８が第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３に移動するように、アーム７を駆動する操作である。決定部５７は、アーム７を駆動するための操作装置４０（左操作レバー４２）の操作が継続されているか否かを判定する。

【0077】

ステップＳ５０において、特定操作が維持されていると判定された場合（ステップＳ５０：Ｙｅｓ）、決定部５７は、特定操作が維持されている期間において、制御対象面Ｆｃを第２設計面Ｆ２に切り換えることなく、第１設計面Ｆ１に維持する（ステップＳ６０）。

【0078】

ステップＳ５０において、特定操作が維持されていないと判定された場合（ステップＳ５０：Ｎｏ）、決定部５７は、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２のうちバケット８との距離が短い設計面Ｆを制御対象面Ｆｃに決定し、ステップＳ７０に進む。

【0079】

例えば、バケット８が第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３に向かって移動しているときに、運転者がアーム７を操作する操作装置４０（左操作レバー４２）が操作を辞めてしまい、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２のうち、運転者がアーム７の操作を辞めた時点におけるバケット８との距離が短い設計面Ｆが第１設計面Ｆ１である場合、作業機制御部６１は、バケット８の刃先９と第１設計面Ｆ１とが平行になるように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。一方、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２のうち、運転者がアーム７の操作を辞めた時点におけるバケット８との距離が短い設計面Ｆが第２設計面Ｆ２である場合、作業機制御部６１は、バケット８の刃先９と第２設計面Ｆ２とが平行になるように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。

【0080】

表示制御部６２は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃと制御対象面Ｆｃ以外の面とを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる（ステップＳ７０）。

【0081】

作業機制御部６１は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１に基づいて、バケット８の刃先９と第１設計面Ｆ１とが平行となるように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する（ステップＳ８０）。

【0082】

図１０は、本実施形態に係る油圧ショベル１００の動作の一例を説明するための模式図である。図１０は、バケット８が第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２、及び第３位置Ｐ３のそれぞれに移動したときのバケット８の刃先９と第１設計面Ｆ１との相対角度を示す。

【0083】

図１０に示すように、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２のそれぞれにおいては、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２のうち、バケット８との距離が短い設計面Ｆは、第１設計面Ｆ１である。そのため、決定部５７は、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２のうちバケット８との距離が短い第１設計面Ｆ１を制御対象面Ｆｃに決定する。

【0084】

図１０に示すように、例えば第３位置Ｐ３において、バケット８との距離が短い設計面Ｆが第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に変化する場合がある。本実施形態においては、制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１に決定されている場合において、決定部５７は、バケット８との距離が短い設計面Ｆが第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に変化しても、特定操作（アーム７を駆動する操作）が維持されている期間において、制御対象面Ｆｃを第１設計面Ｆ１に維持し、作業機制御部６１は、制御対象面Ｆｃに基づいて、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。すなわち、制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１に決定されている場合において、作業機制御部６１は、バケット８との距離が短い設計面が第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に変化しても、特定操作（アーム７を駆動する操作）が維持されている期間において、チルト回転方向におけるバケット８と制御対象面Ｆｃ（第１設計面Ｆ１）との相対角度が維持されるように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。

【0085】

図１１は、本実施形態に係る表示装置８０の表示例を示す模式図である。図１１に示すように、表示制御部６２は、目標施工データＣＳに基づいて、第１設計面Ｆ１及び第１設計面Ｆ１に隣接する第２設計面Ｆ２を表示装置８０に表示させる。本実施形態において、第１設計面Ｆ１の勾配と第２設計面Ｆ２の勾配とは異なる。図１１に示すように、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とにより、溝（谷）が形成される。第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２のそれぞれは平坦である。第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とにより、アルファベットの「Ｖ」状の溝が形成される。

【0086】

表示制御部６２は、制御対象面Ｆｃと非制御対象面Ｆｎとを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる。第１設計面Ｆ１が制御対象面Ｆｃに決定され、第２設計面Ｆ２が非制御対象面Ｆｎに決定された場合、表示制御部６２は、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる。図１１に示す例において、表示制御部６２は、制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１を指し示す図形データ８１を第１設計面Ｆ１の近傍に表示させる。非制御対象面Ｆｎである第２設計面Ｆ２の近傍には図形データ８１は表示されない。運転者は、表示装置８０を見ることにより、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とのどちらが制御対象面Ｆｃであるかを、視覚を通じて認識することができる。

【0087】

運転者は、表示装置８０を見ながら、バケット８が制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１に近付くように、すなわち、バケット８が第１設計面Ｆ１に対向（正対）するように、操作装置４０を操作する。運転者は、操作装置４０を操作して、作業機１を駆動したり、旋回体２を旋回させたりすることにより、バケット８を制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１に近付けることができる。制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１が第２設計面Ｆ２とは異なる表示形態で表示されているので、運転者は、表示装置８０を見ながら、短時間で円滑にバケット８を第１設計面Ｆ１に近付けることができる。

【0088】

なお、制御対象面Ｆｃと非制御対象面Ｆｎとが表示装置８０に異なる表示形態で表示されればよい。例えば制御対象面Ｆｃが第１の色（例えば赤色）で表示され、非制御対象面Ｆｎが第１の色とは異なる第２の色（例えば黄色）で表示されてもよい。例えば制御対象面Ｆｃが間欠点灯（点滅）するように表示され、非制御対象面Ｆｎが連続点灯するように表示されてもよい。

【0089】

作業者は、バケット８が第２設計面Ｆ２に沿って移動するように、操作装置４０を操作して、少なくともアーム７を駆動する。なお、作業者は、操作装置４０を操作して、ブーム６を駆動してもよいし、アーム７及びブーム６の両方を駆動してもよい。

【0090】

すなわち、第２設計面Ｆ２が制御対象面Ｆｃに決定され、第１設計面Ｆ１が非制御対象面Ｆｎに決定された場合、表示制御部６２は、例えば制御対象面Ｆｃである第２設計面Ｆ２を指し示す図形データ８１を第２設計面Ｆ２の近傍に表示させる。

【0091】

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、バケット８と第１設計面Ｆ１との距離ｄ１及びバケット８と第２設計面Ｆ２との距離ｄ２に基づいて、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃが決定される。表示制御部６２は、制御対象面Ｆｃと制御対象面Ｆｃ以外の面とを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる。これにより、運転者は、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とのどちらが制御対象面Ｆｃであるかを、視覚を通じて認識することができる。そのため、運転者は、表示装置８０を見ながら、バケット８が制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１に近付くように、すなわち、バケット８が第１設計面Ｆ１に対向（正対）するように、操作装置４０を操作することができる。運転者は、表示装置８０を見ながら、短時間で円滑にバケット８を第１設計面Ｆ１に近付けることができる。バケット８を第１設計面Ｆ１に近付けることに要する時間が短縮されるので、油圧ショベル１００の作業効率の低下が抑制される。

【0092】

本実施形態においては、操作装置４０の操作データに基づいて、特定操作が維持されているか否かが判定され、特定操作が維持されている期間において、制御対象面Ｆｃが維持された状態で、チルト軸ＡＸ４が制御される。例えば制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１に決定されている場合において、バケット８との距離が短い設計面が第１設計面Ｆ１から第２設計面Ｆ２に変化しても、特定操作が維持されている期間においては、制御対象面Ｆｃが第１設計面Ｆ１に維持される。これにより、運転者の意思に反して、バケット８がチルト回転することが抑制される。すなわち、第１設計面Ｆ１に基づいて施工対象を施工しようとする意思が運転者にあり、第１設計面Ｆ１に基づいてチルト軸ＡＸ４を制御されているバケット８を第１位置Ｐ１から第３位置にＰ３に移動するためにアーム７を操作しているにもかかわらず、第１設計面Ｆ１に基づいてバケット８のチルト軸ＡＸ４が制御されている状態から第２設計面Ｆ２に基づいてバケット８のチルト軸ＡＸ４が制御される状態に変化してしまうと、バケット８が設計面Ｆを大きく掘り込んでしまう可能性がある。本実施形態においては、操作装置４０（左操作レバー４２）が操作されている期間においては、作業機制御部６１は、第１設計面Ｆ１に基づいて施工対象を施工しようとする意思が運転者にあると認定する。第１設計面Ｆ１に基づいて施工対象を施工しようとする意思が運転者にあると認定した場合、作業機制御部６１は、バケット８と第２設計面Ｆ２との距離ｄ２がバケット８と第１設計面Ｆ１との距離ｄ１よりも短くなっても、第１設計面Ｆ１に基づいてバケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する。これにより、運転者の意思が尊重され、バケット８が設計面Ｆを掘り込んでしまうことが抑制される。

【0093】

なお、本実施形態において、特定操作は、アーム７を駆動する操作であることとした。特定操作は、油圧ショベル１００の走行体３を駆動する操作でもよい。例えばチルト軸ＡＸ４を制御されるバケット８を第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３に移動する場合、アーム７を駆動せずに、走行体３を後進させる場合がある。作業機制御部６１は、走行体３を操作する操作装置４０（走行レバー）の操作データに基づいて、特定操作が維持されているか否かを判定してもよい。

【0094】

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同様の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

【0095】

本実施形態においては、制御対象面Ｆｃ及び非制御対象面Ｆｎが入力装置９０の入力データに基づいて決定される例について説明する。

【0096】

図１２は、第２実施形態に係る建設機械の制御方法の一例を示すフローチャートである。

【0097】

目標施工データ取得部５５は、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２を含む目標施工データＣＳを取得する（ステップＳ１０）。

【0098】

表示制御部６２は、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２を含む目標施工データＣＳを表示装置８０に表示させる（ステップＳ１５）。

【0099】

運転者は、表示装置８０を見ながら、入力装置９０を操作して、表示装置８０に表示されている第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃを選択する。入力データ取得部５４は、入力装置９０の操作により生成される入力データを取得する（ステップＳ２５）。

【0100】

表示制御部６２は、表示装置８０に、例えば第１設計面Ｆ１の断面を示す第１ラインと第２設計面Ｆ２の断面を示す第２ラインとを表示させてもよい。表示制御部６２は、表示装置８０の表示画面において、第１ラインと第２ラインとを異なる角度で表示させてもよい。これにより、運転者は、第１設計面Ｆ１を示す画像データと第２設計面Ｆ２を示す画像データとを区別することができる。

【0101】

決定部５７は、入力データ取得部５４により取得された入力データに基づいて、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃを決定する（ステップＳ３０）。

【0102】

表示制御部６２は、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とを異なる表示形態で表示装置８０に表示させる（ステップＳ３５）。

【0103】

作業機制御部６１は、決定部５７により決定された制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１に基づいて、バケット８の刃先９と第１設計面Ｆ１とが平行となるように、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御する（ステップＳ８０）。

【0104】

なお、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とは、運転者が視覚を通じて区別できる表示形態で表示されればよい。例えば、第１設計面Ｆ１を示す画像データが第１の色（例えば赤色）で表示され、第２設計面Ｆ２を示す画像データが第１の色とは異なる第２の色（例えば黄色）で表示されてもよい。第１設計面Ｆ１を示す画像データが間欠点灯（点滅）するように表示され、第２設計面Ｆ２を示す画像データが連続点灯するように表示されてもよい。また、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２を示す文字データが表示装置８０に表示されてもよい。

【0105】

以下の説明においては、一例として、運転者により、第１設計面Ｆ１が制御対象面Ｆｃに選択され、決定部８７により、第１設計面Ｆ１が制御対象面Ｆｃに決定され、第１設計面Ｆ１に隣接する第２設計面Ｆ２が非制御対象面Ｆｎに決定されることとする。

【0106】

車体位置データ取得部５１は、車体位置演算装置２０から旋回体２の位置データを取得する。角度データ取得部５２は、角度検出装置３０から作業機１の角度データを取得する。バケット位置データ算出部５６は、旋回体２の位置データと、作業機１の角度データと、記憶部６０に記憶されている作業機データとに基づいて、バケット８（規定点ＲＰ）の位置を算出する。

【0107】

また、作業者は、バケット８が第１設計面Ｆ１に沿って移動するように、操作装置４０を操作して、少なくともアーム７を駆動する。なお、作業者は、操作装置４０を操作して、ブーム６を駆動してもよいし、アーム７及びブーム６の両方を駆動してもよい。

【0108】

運転者は、チルト軸ＡＸ４を制御されるバケット８が第１位置Ｐ１から第３位置Ｐ３に移動するように、操作装置４０を操作する。

【0109】

＜効果＞
以上説明したように、本実施形態によれば、入力装置９０が操作されることにより生成された入力データに基づいて、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃが決定される。すなわち、運転者は、第１設計面Ｆ１と第２設計面Ｆ２とのどちらを制御対象面Ｆｃにするかを、運転者自身で決定することができる。そのため、運転者は、バケット８が制御対象面Ｆｃである第１設計面Ｆ１に近付くように、すなわち、バケット８が第１設計面Ｆ１に対向（正対）するように、操作装置４０を操作することができる。運転者が希望の制御対象面Ｆｃを選択するため、非制御対象面Ｆｎにバケット８が近付いても、制御対象面Ｆｃが切り換わって設計面Ｆを掘り込んでしまうことが抑制される。これにより、油圧ショベル１００は、円滑に作業を実施することができる。また、バケット８を第１設計面Ｆ１に近付けることに要する時間が短縮されるので、油圧ショベル１００の作業効率の低下が抑制される。

【0110】

［コンピュータシステム］
図１３は、本実施形態に係るコンピュータシステム１０００の一例を示すブロック図である。上述の制御装置５０は、コンピュータシステム１０００を含む。コンピュータシステム１０００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサ１００１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）のような不揮発性メモリ及びＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性メモリを含むメインメモリ１００２と、ストレージ１００３と、入出力回路を含むインターフェース１００４とを有する。上述の制御装置５０の機能は、プログラムとしてストレージ１００３に記憶されている。プロセッサ１００１は、プログラムをストレージ１００３から読み出してメインメモリ１００２に展開し、プログラムに従って上述の処理を実行する。なお、プログラムは、ネットワークを介してコンピュータシステム１０００に配信されてもよい。

【0111】

コンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、第１設計面Ｆ１及び第１設計面Ｆ１に隣接する第２設計面Ｆ２を含み施工対象の目標形状を示す目標施工データを取得することと、バケット８と第１設計面Ｆ１との距離ｄ１及びバケット８と第２設計面Ｆ２との距離ｄ２に基づいて、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃを決定することと、決定された制御対象面Ｆｃに基づいて、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御することと、制御対象面Ｆｃと制御対象面Ｆｃ以外の面とを異なる表示形態で表示装置８０に表示させることと、を実行することができる。

【0112】

また、コンピュータシステム１０００は、上述の実施形態に従って、第１設計面Ｆ１及び第１設計面Ｆ１に隣接する第２設計面Ｆ２を含み施工対象の目標形状を示す目標施工データを取得することと、入力装置９０の操作により生成される入力データを取得することと、入力データに基づいて、第１設計面Ｆ１及び第２設計面Ｆ２から制御対象面Ｆｃを決定することと、決定された制御対象面Ｆｃに基づいて、バケット８のチルト軸ＡＸ４を制御することと、を実行することができる。

【0113】

［その他の実施形態］
なお、上述の実施形態においては、建設機械１００が油圧ショベルであることとした。上述の実施形態で説明した構成要素は、油圧ショベルとは別の、作業機を有する建設機械に適用可能である。

【0114】

なお、上述の実施形態において、旋回体２を旋回させる旋回モータ１６は、油圧モータでなくてもよい。旋回モータ１６は、電力が供給されることにより駆動する電動モータでもよい。また、作業機１は、油圧シリンダ１０によらずに、例えば電気モータのような電動アクチュエータが発生する動力により作動してもよい。

【符号の説明】

【0115】

１…作業機、２…旋回体、３…走行体、３Ｃ…履帯、４…運転室、４Ｓ…シート、５…エンジン、６…ブーム、７…アーム、８…バケット、９…刃先、１０…油圧シリンダ、１１…ブームシリンダ、１２…アームシリンダ、１３…バケットシリンダ、１４…チルトシリンダ、１５…走行モータ、１６…旋回モータ、１７…油圧ポンプ、１８…バルブ装置、２０…車体位置演算装置、２１…位置演算器、２２…姿勢演算器、２３…方位演算器、３０…角度検出装置、３１…ブーム角度検出器、３２…アーム角度検出器、３３…バケット角度検出器、３４…チルト角度検出器、４０…操作装置、４１…右操作レバー、４２…左操作レバー、４３…チルト操作レバー、５０…制御装置、５１…車体位置データ取得部、５２…角度データ取得部、５３…操作データ取得部、５４…入力データ取得部、５５…目標施工データ取得部、５６…バケット位置データ算出部、５７…決定部、６０…記憶部、６１…作業機制御部、６２…表示制御部、７０…目標施工データ供給装置、８０…表示装置、９０…入力装置、１００…建設機械、２００…制御システム、ＡＸ１…ブーム軸、ＡＸ２…アーム軸、ＡＸ３…バケット軸、ＡＸ４…チルト軸、Ｆ１…第１設計面、Ｆ２…第２設計面、Ｆｃ…制御対象面、Ｆｎ…非制御対象面。

【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】