特許 7332835 作業機械

(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】2023-08-15

(45)【発行日】2023-08-23

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20230816BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20230816BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 A

E02F9/26 B

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023506938

(86)(22)【出願日】2022-02-28

(86)【国際出願番号】 JP2022008431

(87)【国際公開番号】W WO2022196330

(87)【国際公開日】2022-09-22

【審査請求日】2023-02-28

(31)【優先権主張番号】P 2021046321

(32)【優先日】2021-03-19

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(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】石井 宏紀

(72)【発明者】

【氏名】井村 進也

(72)【発明者】

【氏名】山本 慎二郎

(72)【発明者】

【氏名】塩飽 晃司

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１９／１８１８７２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１８０４５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－００２７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－００１９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／４３

Ｅ０２Ｆ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業装置と、
前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、
前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、
外部システムから取得した自動制御に必要なタスク情報に基づいて動作計画情報を生成し、前記動作計画情報及び前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて前記油圧アクチュエータの自動制御を実行する制御装置と、を備える作業機械において、
前記制御装置は、
前記動作計画情報を前記外部システムに出力し、
前記外部システムから前記動作計画情報を承認したことを表す承認信号が入力されていない場合には、前記自動制御を実行せず、
前記外部システムから前記承認信号が入力された場合には、前記自動制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項2】

請求項１に記載の作業機械において、
前記作業装置が取り付けられる車体の位置情報を検出する車体位置検出装置をさらに備え、
前記制御装置は、前記車体位置検出装置の検出結果に基づいて前記車体の位置を演算し、その演算結果と前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて前記作業装置の位置及び姿勢の少なくともいずれかを演算する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項3】

請求項２に記載の作業機械において、
前記制御装置から前記外部システムに出力される前記動作計画情報は、前記作業装置の特定点の軌道である予定動作軌道、前記作業装置の予定位置の時系列情報、前記作業装置の予定姿勢の時系列情報、及び、前記車体の予定位置の時系列情報の少なくともいずれか１つを含む
ことを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項１に記載の作業機械において、
前記動作計画情報は、前記作業装置の特定点の軌道である予定動作軌道を含み、
前記制御装置は、
前記自動制御の実行中に、前記作業装置の特定点が前記予定動作軌道から逸脱しているか否かを判定し、
前記自動制御の実行中に、前記作業装置の特定点が前記予定動作軌道から逸脱していると判定すると、前記自動制御を終了し、前記外部システムに異常終了信号を出力し、
前記作業装置の特定点が前記予定動作軌道から逸脱していると判定することなく、前記自動制御を終了した場合には、前記外部システムに正常終了信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項5】

請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記自動制御の実行中に、前記作業装置の実動作時間が予定動作時間から逸脱しているか否かを判定し、
前記自動制御の実行中に、前記作業装置の実動作時間が前記予定動作時間から逸脱していると判定すると、前記自動制御を終了し、前記外部システムに異常終了信号を出力し、
前記作業装置の実動作時間が前記予定動作時間から逸脱していると判定することなく、前記自動制御を終了した場合には、前記外部システムに正常終了信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項6】

請求項１に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記自動制御の実行中に、前記外部システムから一時停止要求信号が入力されると、前記自動制御を一時停止し、前記外部システムに一時停止信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項7】

請求項６に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記自動制御の一時停止中に、前記外部システムから再開要求信号が入力されると、前記自動制御を再開し、
前記自動制御の一時停止中に、前記外部システムから途中終了要求信号が入力されると、前記自動制御を終了し、前記外部システムに途中終了信号を出力する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項8】

請求項１に記載の作業機械において、
前記動作計画情報は、前記タスク情報に基づいて生成された基準動作計画情報と、前記基準動作計画情報を修正した修正動作計画情報とを含み、
前記制御装置は、
修正条件が成立したか否かを判定し、
前記修正条件が成立していない場合には、前記基準動作計画情報及び前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて前記油圧アクチュエータの基準自動制御を実行し、
前記修正条件が成立した場合には、前記修正動作計画情報及び前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて前記油圧アクチュエータの修正自動制御を実行する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項9】

請求項８に記載の作業機械において、
前記作業装置が取り付けられる車体を備え、
前記基準動作計画情報は、前記作業装置の特定点の軌道である予定動作軌道、前記作業装置の予定位置の時系列情報、前記作業装置の予定姿勢の時系列情報、及び、前記車体の予定位置の時系列情報の少なくともいずれか１つを含み、
前記修正動作計画情報は、前記自動制御の実行中に前記予定動作軌道を修正する可能性のある範囲、前記作業装置の予定位置の時系列情報、前記作業装置の予定姿勢の時系列情報、及び、前記車体の予定位置の時系列情報の少なくともいずれか１つを含む
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、作業機械に関する。

【背景技術】

【0002】

油圧ショベルなどの作業機械によって土砂を掘削し、掘削した土砂をダンプトラックなどの運搬車両に積み込む作業がある。このような掘削積込み作業を自動制御で行う技術が知られている。

【0003】

特許文献１には、油圧ショベルに搭載したセンサシステムを用いて計測した地形データに基づいて、自動的に掘削積込み作業に関連するタスクを計画し実行する制御システムが開示されている。この制御システムは、掘削作業の完了前と完了後、積込み作業の完了前と完了後に、２つの走査センサを用いて掘削領域、移動経路及び積荷領域のうち必要な個所の計測を行い、計測されたデータに基づいて自動的にタスクを計画し実行する。

【0004】

特許文献２には、計測した地形データに基づいて、作業機の現在位置から掘削開始位置までを結ぶ旋回経路を決定し、旋回経路にしたがって作業機を掘削開始位置まで移動させるコントローラを備えた作業機械が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２０００－１３６５４９号公報

【文献】特開２０２０－０２０１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１及び特許文献２に記載された技術は、作業機械の動作の計画から、計画に基づく作業機械の動作の制御までをコントローラが自動で行っている。このため、管理者が意図していない動作が作業機械によって行われてしまうおそれがある。

【0007】

本発明は、管理者が意図した動作を適切に実行可能な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】

【0008】

本発明の一態様による作業機械は、作業装置と、前記作業装置の姿勢情報を検出する姿勢検出装置と、前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、外部システムから取得した自動制御に必要なタスク情報に基づいて動作計画情報を生成し、前記動作計画情報及び前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて前記油圧アクチュエータの自動制御を実行する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記動作計画情報を前記外部システムに出力し、前記外部システムから前記動作計画情報を承認したことを表す承認信号が入力されていない場合には、前記自動制御を実行せず、前記外部システムから前記承認信号が入力された場合には、前記自動制御を実行する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、管理者が意図した動作を適切に実行可能な作業機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの構成図である。

【図2】図２は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベルの油圧駆動システムを示す図である。

【図3】図３は、本発明の第１実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。

【図4】図４は、掘削作業が行われたときの予定動作軌道と、バケットの爪先が予定動作軌道に沿うように動作する作業装置について示す図である。

【図5】図５は、コントローラにより実行される自動運転制御のフローチャートであり、タスク情報の取得処理から制御電流の出力処理までの流れを示す。

【図6】図６は、コントローラにより実行される自動運転制御のフローチャートであり、位置姿勢情報演算処理から終了信号出力処理までの流れを示す。

【図7】図７は、本発明の第２実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。

【図8】図８は、掘削作業が行われたときの予定動作軌道と、バケットの爪先が予定動作軌道に沿うように動作する作業装置について示す図であり、予定動作軌道としての基準予定動作軌道及び修正予定動作軌道を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態に係る作業機械について図面を用いて説明する。なお、以下では、作業機械が、作業装置の先端の作業具（アタッチメント）としてバケット１０を備える油圧ショベルである例について説明する。

【0012】

また、本稿では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号（数字）の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、２つの電磁比例弁５４ａ，５４ｂが存在するとき、これらをまとめて電磁比例弁５４と表記することがある。

【0013】

＜第１実施形態＞
－油圧ショベルの全体構成－
図１は、本発明の第１実施形態に係る油圧ショベル１の構成図である。図１に示すように、油圧ショベル１は、車体（機体）１Ｂと、車体１Ｂに取り付けられる多関節型のフロント作業装置（以下、単に作業装置と記す）１Ａと、を備える。車体１Ｂは、左右の走行油圧モータ３ａ，３ｂにより走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられ、旋回油圧モータ４により旋回する上部旋回体１２と、を有する。

【0014】

作業装置１Ａは、複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）と、被駆動部材を駆動する複数の油圧アクチュエータと、を備える。複数の被駆動部材は、直列的に連結されている。ブーム８の基端部は上部旋回体１２の前部においてブームピンを介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端部にはアームピンを介してアーム９が回動可能に連結されている。アーム９の先端部にはバケットピンを介して作業具としてのバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８は、油圧アクチュエータである油圧シリンダ（以下、ブームシリンダとも記す）５によって駆動される。アーム９は、油圧アクチュエータである油圧シリンダ（以下、アームシリンダとも記す）６によって駆動される。バケット１０は、油圧アクチュエータである油圧シリンダ（以下、バケットシリンダとも記す）７によって駆動される。

【0015】

ブーム８、アーム９及びバケット１０の回動角度を測定可能なように、ブーム８にブーム角度センサ３０、アーム９にアーム角度センサ３１、バケットリンク１３にバケット角度センサ３２が取り付けられている。上部旋回体１２には基準面（例えば水平面）に対する上部旋回体１２（車体１Ｂ）の傾斜角を検出する車体傾斜角度センサ３３が取り付けられている。

【0016】

上部旋回体１２には、原動機であるエンジン１８及びエンジン１８により駆動される油圧ポンプ等の油圧機器が搭載されている。図２は、油圧ショベル１の油圧駆動システムを示す図である。図２に示すように、油圧駆動システムは、エンジン１８と、メインポンプ２と、パイロットポンプ４８と、複数の流量制御弁Ｄ１～Ｄ６と、複数の電磁比例弁５４ａ～５９ｂと、を備えている。エンジン１８は、メインポンプ２及びパイロットポンプ４８を駆動する。パイロットポンプ４８は固定容量型の油圧ポンプである。

【0017】

メインポンプ２は、レギュレータ２ａによって容量が制御される可変容量型の油圧ポンプであり、複数の油圧アクチュエータ（ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７等）を駆動する圧油を吐出する。レギュレータ２ａは、上部旋回体１２に搭載されるコントローラ４０からの制御指令によって駆動され、メインポンプ２の吐出流量を制御する。

【0018】

メインポンプ２から吐出された圧油は、流量制御弁Ｄ１を通じてブームシリンダ５に、流量制御弁Ｄ２を通じてアームシリンダ６に、流量制御弁Ｄ３を通じてバケットシリンダ７に、流量制御弁Ｄ４を通じて旋回油圧モータ４に、流量制御弁Ｄ５を通じて走行油圧モータ３ａに、流量制御弁Ｄ６を通じて走行油圧モータ３ｂに供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、作業装置１Ａの姿勢及びバケット１０の位置が変化する。供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。供給された圧油によって走行油圧モータ３ａ，３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。

【0019】

パイロットポンプ４８の吐出配管であるパイロットポンプライン１７０にはロック弁３９が設けられる。パイロットポンプライン１７０におけるロック弁３９の下流側は、複数のパイロットラインＣ１～Ｃ１２に分岐されて電磁比例弁５４ａ～５９ｂに接続されている。本実施形態のロック弁３９は電磁切換弁であり、そのソレノイドは上部旋回体１２の運転室１６（図１参照）に配置されたゲートロックレバー２４（図１参照）の位置センサと電気的に接続されている。ゲートロックレバー２４のポジションがその位置センサで検出され、位置センサからゲートロックレバー２４のポジションに応じた信号がロック弁３９に入力される。ゲートロックレバー２４のポジションがロック位置にあればロック弁３９が閉じてパイロットポンプ４８から電磁比例弁５４ａ～５９ｂへの作動油の供給が遮断される。ゲートロックレバー２４のポジションがロック解除位置にあればロック弁３９が開いてパイロットポンプ４８から電磁比例弁５４ａ～５９ｂへ作動油が供給される。つまり、パイロットポンプライン１７０がロック弁３９によって遮断された状態では、各油圧アクチュエータ（３～７）の動作が禁止される。

【0020】

流量制御弁Ｄ１～Ｄ６は、メインポンプ２からブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７、旋回油圧モータ４及び走行油圧モータ３ａ，３ｂに供給される圧油の流れを制御する。

【0021】

流量制御弁Ｄ１は、電磁比例弁５４ａ，５４ｂが設けられたパイロットラインＣ１，Ｃ２を介して受圧室Ｅ１，Ｅ２に入力されるパイロット圧で駆動される。流量制御弁Ｄ１は、メインポンプ２からの圧油の供給方向や流量を制御してブームシリンダ５を駆動する。流量制御弁Ｄ２は、電磁比例弁５５ａ，５５ｂが設けられたパイロットラインＣ３，Ｃ４を介して受圧室Ｅ３，Ｅ４に入力されるパイロット圧で駆動される。流量制御弁Ｄ２は、メインポンプ２からの圧油の供給方向や流量を制御してアームシリンダ６を駆動する。流量制御弁Ｄ３は、電磁比例弁５６ａ，５６ｂが設けられたパイロットラインＣ５，Ｃ６を介して受圧室Ｅ５，Ｅ６に入力されるパイロット圧で駆動される。流量制御弁Ｄ３は、メインポンプ２からの圧油の供給方向や流量を制御してバケットシリンダ７を駆動する。流量制御弁Ｄ４は、電磁比例弁５７ａ，５７ｂが設けられたパイロットラインＣ７，Ｃ８を介して受圧室Ｅ７，Ｅ８に入力されるパイロット圧で駆動される。流量制御弁Ｄ４は、メインポンプ２からの圧油の供給方向や流量を制御して旋回油圧モータ４を駆動する。流量制御弁Ｄ５は、電磁比例弁５８ａ，５８ｂが設けられたパイロットラインＣ９，Ｃ１０を介して受圧室Ｅ９，Ｅ１０に入力されるパイロット圧で駆動される。流量制御弁Ｄ５は、メインポンプ２からの圧油の供給方向や流量を制御して走行油圧モータ３ａを駆動する。流量制御弁Ｄ６は、電磁比例弁５９ａ，５９ｂが設けられたパイロットラインＣ１１，Ｃ１２を介して受圧室Ｅ１１，Ｅ１２に入力されるパイロット圧で駆動される。流量制御弁Ｄ６は、メインポンプ２からの圧油の供給方向や流量を制御して走行油圧モータ３ｂを駆動する。

【0022】

電磁比例弁５４ａ～５９ｂは、コントローラ４０からの制御指令によって制御される。電磁比例弁５４ａ～５９ｂは、パイロットポンプ４８から供給される一次圧をコントローラ４０からの制御指令（制御電流）に応じた二次圧に減圧することでパイロット圧を生成する減圧弁である。電磁比例弁５４ａ～５９ｂは、生成したパイロット圧を流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の受圧室（Ｅ１～Ｅ１２）へ出力する。

【0023】

コントローラ４０には、姿勢検出装置５０、車体位置検出装置３６、及び、通信装置５１が接続されている。姿勢検出装置５０は、ブーム８に取り付けられるブーム角度センサ３０（図１参照）、アーム９に取り付けられるアーム角度センサ３１（図１参照）、バケット１０に取り付けられるバケット角度センサ３２（図１参照）及び車体１Ｂに取り付けられる車体傾斜角度センサ３３（図１参照）を有する。これらの角度センサ（３０，３１，３２，３３）は、角度を表す情報を作業装置１Ａの姿勢情報として取得し、その情報に応じた信号を出力する。すなわち、角度センサ（３０，３１，３２，３３）は、作業装置１Ａの姿勢情報を検出する姿勢センサとして機能している。姿勢検出装置５０は、例えば、角度センサ（３０，３１，３２，３３）として、直交３軸の角速度及び加速度を取得するＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）と、ＩＭＵで取得した情報に基づいてブーム角、アーム角、バケット角及び車体傾斜角を演算する角度演算装置と、を備える。なお、角度センサ（３０，３１，３２）には、ポテンショメータを採用することもできる。

【0024】

車体位置検出装置３６は、上部旋回体１２に取り付けられ、上部旋回体１２（車体１Ｂ）の位置情報及び方位情報を検出する。例えば、車体位置検出装置３６は、複数のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星測位システム）用のアンテナ（以下、ＧＮＳＳアンテナと記す）３６ａ（図１参照）と、ＧＮＳＳアンテナ３６ａで受信された複数の測位衛星からの衛星信号（ＧＮＳＳ電波）に基づいて、地理座標系（グローバル座標系）における上部旋回体１２の位置座標（位置情報）及び基準方位からの角度である方位角（方位情報）を演算する測位演算装置と、を有する。

【0025】

通信装置５１は、管理システム１８０と通信を行うための装置である。コントローラ４０は、通信装置５１を介して情報を管理システム１８０に送信し、通信装置５１を介して管理システム１８０からの情報を受信する。通信装置５１は、広域ネットワークである通信回線２０と無線通信可能な無線通信装置であって、所定の周波数帯域を感受帯域とする通信アンテナを含む通信インタフェースを有する。通信回線２０は、携帯電話事業者等が展開する携帯電話通信網（移動通信網）、インターネット等である。なお、通信装置５１は、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの通信方式を利用して、管理システム１８０と直接的に、あるいは間接的に情報の授受を行うようにしてもよい。

【0026】

管理システム１８０は、油圧ショベル１の状態を遠隔で管理（把握、監視）する外部システムであり、油圧ショベル１から離れた施設に設けられる。管理システム１８０は、管理サーバ１８１と、表示装置１８４と、入力装置１８５と、を備える。管理サーバ１８１は、通信回線２０を介して、油圧ショベル１と通信を行うための通信装置１８３と、油圧ショベル１から受信した情報等を記憶するハードディスクドライブ等の記憶装置１８２と、を備える。管理サーバ１８１は、通信装置１８３を介して情報をコントローラ４０に送信し、通信装置１８３を介してコントローラ４０からの情報を受信する。管理サーバ１８１は、記憶装置１８２に記憶された情報を液晶ディスプレイ装置等の表示装置１８４に表示させる。管理者は、管理サーバ１８１をキーボード、マウス等の入力装置１８５により操作し、所定の油圧ショベル１の情報を表示装置１８４に表示させることで、油圧ショベル１の状態を把握することができる。

【0027】

管理者は、入力装置１８５を操作して、油圧ショベル１のコントローラ４０により実行される自動制御に必要なタスク情報の入力操作を行う。タスク情報には、自動制御の種類及び自動制御を行わせるためのパラメータが含まれる。自動制御の種類には、例えば、掘削作業、積込み作業、車両の移動、掘削積込み作業、移動掘削積込み作業等がある。自動制御を行わせるためのパラメータの一例について説明する。掘削作業の自動制御を行わせるためのパラメータとしては、直方体形状の掘削範囲を画定するための８頂点の地理座標系上の位置座標がある。積込み作業の自動制御を行わせるためのパラメータとしては、放土点の地理座標系上の位置座標がある。

【0028】

入力装置１８５によるタスク情報の入力操作が行われると、管理サーバ１８１は、タスク情報を生成し、通信装置１８３を介して油圧ショベル１にタスク情報を送信する。例えば、管理者は、油圧ショベル１に掘削積込み作業を行わせたい場合、自動制御の種類として掘削積込み作業を選択し、掘削領域の８頂点の位置座標と放土点の位置座標を入力する操作を行う。これにより、管理サーバ１８１は、油圧ショベル１による掘削動作から積込動作（放土動作）までの作業のまとまりに対する自動制御を一つのタスクとしたタスク情報を生成し、出力する。

【0029】

油圧ショベル１のコントローラ４０は、管理システム１８０からタスク情報を受信すると、タスク情報に基づいて動作計画情報を生成し、通信装置５１を介して動作計画情報を管理システム１８０に送信する。なお、油圧ショベル１のコントローラ４０による動作計画情報の生成処理の内容の詳細については後述する。

【0030】

管理システム１８０には、コントローラ４０で生成された動作計画情報が入力される。管理サーバ１８１は、入力された動作計画情報を表示装置１８４に表示させる。管理者は、表示装置１８４の表示画面に表示された動作計画情報を目視し、その動作計画情報に基づく自動制御が実行されることを承認する場合には、入力装置１８５により承認操作を行う。入力装置１８５による承認操作が行われると、管理サーバ１８１は、動作計画情報を承認したことを表す承認信号を生成し、通信装置１８３を介して油圧ショベル１に承認信号を送信する。管理者は、表示装置１８４の表示画面に表示された動作計画情報を目視し、その動作計画情報に基づく自動制御が実行されることを承認しない場合には、入力装置１８５により非承認操作を行う。入力装置１８５による非承認操作が行われると、管理サーバ１８１は、動作計画情報を承認しないことを表す非承認信号を生成し、通信装置１８３を介して油圧ショベル１に非承認信号を送信する。つまり、管理システム１８０は、入力装置１８５の操作に応じて承認信号または非承認信号を出力する。

【0031】

油圧ショベル１のコントローラ４０は、管理システム１８０から承認信号が入力された場合には、動作計画情報及び姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて油圧アクチュエータの自動制御を実行する。なお、コントローラ４０は、管理システム１８０から承認信号が入力されていない場合には、自動制御を実行しない。自動制御が正常に終了すると、コントローラ４０は、正常終了信号を生成し、通信装置５１を介して管理システム１８０に正常終了信号を送信する。

【0032】

管理サーバ１８１は、正常終了信号を受信すると、表示装置１８４の表示画面に自動制御が正常に終了したことを表すメッセージ等の画像を表示させる。管理者は、自動制御が正常に終了したことを確認すると、再び、タスク情報の入力操作を行う。このように、本実施形態では、（１）管理者によるタスク情報の入力操作、（２）油圧ショベル１のコントローラ４０による動作計画情報の生成、（３）管理者による動作計画情報の承認操作、（４）油圧ショベル１のコントローラ４０による動作計画情報に基づく自動制御が繰り返し行われることにより油圧ショベル１による作業が進められる。

【0033】

管理サーバ１８１は、油圧ショベル１から自動制御中であることを表す情報を受信しているときには、表示装置１８４の表示画面に自動制御中であることを表すメッセージを表示する。管理者は、自動制御を一時的に停止させたい場合には、入力装置１８５により一時停止要求操作を行う。入力装置１８５により一時停止要求操作が行われると、管理サーバ１８１は、一時停止要求信号を生成し、通信装置１８３を介して油圧ショベル１に一時停止要求信号を送信する。管理者は、自動制御を一時的に停止させた後、再び自動制御を行わせたい場合には、入力装置１８５により再開要求操作を行う。入力装置１８５により再開要求操作が行われると、管理サーバ１８１は、再開要求信号を生成し、通信装置１８３を介して油圧ショベル１に再開要求信号を送信する。管理者は、自動制御を一時的に停止させた後、自動制御を途中終了させたい場合には、入力装置１８５により途中終了要求操作を行う。入力装置１８５により途中終了要求操作が行われると、管理サーバ１８１は、途中終了要求信号を生成し、通信装置１８３を介して油圧ショベル１に途中終了要求信号を送信する。

【0034】

以下、自動制御を実現するためのコントローラ４０の構成、機能、及び、自動運転制御の処理の流れについて詳しく説明する。

【0035】

－コントローラのハードウェア構成－
コントローラ４０は、動作計画情報に基づく油圧ショベル１の自動制御を実行する制御装置である。コントローラ４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等のプロセッサ４０ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ４０ｂ、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ４０ｃ、入力インタフェース４０ｄ、出力インタフェース４０ｅ及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。なお、コントローラ４０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。

【0036】

不揮発性メモリ４０ｂには、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリ４０ｂは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体である。プロセッサ４０ａは、不揮発性メモリ４０ｂに記憶されたプログラムを揮発性メモリ４０ｃに展開して演算実行する処理装置であって、プログラムに従って入力インタフェース４０ｄ、不揮発性メモリ４０ｂ及び揮発性メモリ４０ｃから取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。

【0037】

入力インタフェース４０ｄは、姿勢検出装置５０、車体位置検出装置３６、通信装置５１等の装置から入力された信号をプロセッサ４０ａで演算可能なデータに変換する。出力インタフェース４０ｅは、プロセッサ４０ａの演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を電磁比例弁５４ａ～５９ｂ、通信装置５１等の装置に出力する。

【0038】

－コントローラの機能－
図３は、コントローラ４０の機能ブロック図である。コントローラ４０は、位置姿勢演算部４３と、電磁比例弁制御部４４と、アクチュエータ制御部８１と、動作計画部９０と、自動動作制御部９１と、軌道逸脱判定部９２と、時間逸脱判定部９３と、第１入力部１００と、第２入力部１０１と、第３入力部１０２と、第１出力部１１０と、第２出力部１１１とを備えている。なお、図３では、通信装置５１の図示は省略し、コントローラ４０が、通信装置５１を介して情報を管理システム１８０に送信することを、単に、管理システム１８０に出力するとも記す。また、コントローラ４０が、管理システム１８０から通信装置５１を介して情報を受信することを、単に、管理システム１８０から情報が入力されるとも記す。

【0039】

第１入力部１００には、管理システム１８０からタスク情報が入力される。第２入力部１０１には、管理システム１８０から承認信号または非承認信号が入力される。第３入力部１０２には、管理システム１８０から一時停止要求信号、再開要求信号または途中終了要求信号が入力される。

【0040】

位置姿勢演算部４３は、車体位置検出装置３６の検出結果に基づいて、地理座標系における上部旋回体１２の位置及び方位角を演算し、その演算結果と姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて地理座標系における作業装置１Ａの位置及び姿勢を演算する。

【0041】

動作計画部９０は、第１入力部１００により取得されたタスク情報に基づき、動作計画情報を生成する。動作計画情報は、地理座標系における作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道、地理座標系における作業装置１Ａの特定点の予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、地理座標系における車体１Ｂの予定位置の時系列情報を含む。本実施形態では、作業装置１Ａの特定点は、バケット１０の爪先における左右幅方向の中心点である。作業装置１Ａの特定点の予定位置の時系列情報は、タスクの開始から終了までの所定時間間隔の各予定時刻における作業装置１Ａの特定点の予定位置座標である。作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報は、タスクの開始から終了までの所定時間間隔の各予定時刻におけるブーム角、アーム角及びバケット角である。車体１Ｂの予定位置の時系列情報は、タスクの開始から終了までの所定時間間隔の各予定時刻における車体１Ｂの基準点の予定位置座標である。油圧ショベル１の車体１Ｂの基準点には、任意の点を採用することができる。本実施形態では、車体１Ｂの基準点は、下部走行体１１の下面と旋回中心軸の交点である。なお、作業装置１Ａの予定動作軌道は、複数の位置座標で構成してもよいし、関数で構成してもよい。

【0042】

第１出力部１１０は、動作計画部９０で生成された動作計画情報を管理システム１８０に出力する。

【0043】

自動動作制御部９１は、第２入力部１０１に承認信号が入力されたか否かを判定する。自動動作制御部９１は、第２入力部１０１に承認信号が入力されたと判定した場合には、動作計画部９０で生成された動作計画情報と、位置姿勢演算部４３で演算された油圧ショベル１の位置及び姿勢（作業装置１Ａ、上部旋回体１２及び下部走行体１１の位置及び姿勢）に基づいて、各油圧アクチュエータの速度の目標値（以下、目標速度と記す）を演算する。

【0044】

例えば、作業装置１Ａを駆動する場合には、自動動作制御部９１は、動作計画情報と、作業装置１Ａの位置及び姿勢に基づいて、作業装置１Ａを駆動する油圧シリンダ（５，６，７）の目標速度を演算する。上部旋回体１２を駆動する場合には、自動動作制御部９１は、動作計画情報と、上部旋回体１２の位置及び姿勢に基づいて、上部旋回体１２を駆動する旋回油圧モータ４の目標速度を演算する。下部走行体１１を駆動する場合には、自動動作制御部９１は、動作計画情報と、下部走行体１１の位置及び姿勢に基づいて、下部走行体１１を駆動する走行油圧モータ３ａ，３ｂの目標速度を演算する。

【0045】

アクチュエータ制御部８１は、自動動作制御部９１で演算された各油圧アクチュエータ（３～７）の目標速度に基づき、各油圧アクチュエータの動作方向に対応する流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の受圧室Ｅ１～Ｅ１２へ作用させるパイロット圧の目標値（以下、目標パイロット圧と記す）を演算する。電磁比例弁制御部４４は、アクチュエータ制御部８１で演算された目標パイロット圧に基づき、各電磁比例弁５４ａ～５９ｂのソレノイドに供給する制御電流値を演算し、演算結果に応じた制御電流を各電磁比例弁５４ａ～５９ｂのソレノイドに供給する。

【0046】

図４は、掘削作業が行われたときの予定動作軌道と、バケット１０の爪先が予定動作軌道に沿うように動作する作業装置１Ａについて示す図である。図４に示すように、コントローラ４０から各電磁比例弁５４ａ～５９ｂへの制御電流（制御指令）が出力されることにより、各油圧アクチュエータが動作し、予定動作軌道に沿うように作業装置１Ａが動作する。ここで、掘削対象となる土質の影響等により、バケット１０の爪先が予定動作軌道からずれてしまったり、バケット１０の爪先の移動速度が遅くなってしまったりすることがある。本実施形態では、図３に示す軌道逸脱判定部９２及び時間逸脱判定部９３により、動作計画情報に対して作業装置１Ａの実際の動作が逸脱しているか否かを監視する。

【0047】

軌道逸脱判定部９２は、少なくとも自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱しているか否かを判定する。軌道逸脱判定部９２は、動作計画部９０で生成された動作計画情報と、位置姿勢演算部４３での演算結果に基づいて、バケット１０の特定点が予定動作軌道から逸脱しているか否かを判定する。つまり、軌道逸脱判定部９２は、動作計画情報に対する実際の油圧ショベル１の動作の位置的な逸脱の有無を判定する。

【0048】

具体的には、軌道逸脱判定部９２は、図４の拡大図に示すように、位置姿勢演算部４３で演算された現在の作業装置１Ａのバケット１０の爪先（特定点）Ｐ０の位置から動作計画部９０で演算された予定動作軌道までの最短距離Ｄｍｉｎを演算する。軌道逸脱判定部９２は、最短距離Ｄｍｉｎが距離閾値Ｄ０以下であるか否かを判定する。軌道逸脱判定部９２は、最短距離Ｄｍｉｎが距離閾値Ｄ０以下である場合、バケット１０の特定点Ｐ０が予定動作軌道から逸脱していないと判定する。軌道逸脱判定部９２は、最短距離Ｄｍｉｎが距離閾値Ｄ０よりも大きい場合、バケット１０の特定点Ｐ０が予定動作軌道から逸脱していると判定する。距離閾値Ｄ０は、例えば、数十ｍｍから数百ｍｍ程度の値が予め定められ、不揮発性メモリ４０ｂに記憶されている。なお、距離閾値Ｄ０は、自動制御の種類に応じて定めてもよい。

【0049】

図３に示す時間逸脱判定部９３は、少なくとも自動制御の実行中に、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱しているか否かを判定する。時間逸脱判定部９３は、動作計画部９０で生成された動作計画情報と、位置姿勢演算部４３での演算結果に基づいて、油圧ショベル１の実動作時間が予定動作時間から逸脱しているか否かを判定する。つまり、時間逸脱判定部９３は、動作計画情報に対する実際の油圧ショベル１の動作の時間的な逸脱の有無を判定する。

【0050】

具体的には、時間逸脱判定部９３は、図４の拡大図に示すように、位置姿勢演算部４３で演算された現在の作業装置１Ａのバケット１０の爪先（特定点）Ｐ０の位置に最も近い予定動作軌道上の位置を特定する。以下、特定した位置を特定位置Ｐ１と記す。時間逸脱判定部９３は、現在時刻ｔｃと、動作計画情報に含まれる特定位置Ｐ１に関連付けて記憶されている予定時刻ｔｅと、の差の絶対値を差分時間ｔｄとして演算する（ｔｄ＝|ｔｃ－ｔｅ|）。なお、現在時刻ｔｃは、コントローラ４０のタイマ機能により演算される。時間逸脱判定部９３は、差分時間ｔｄが時間閾値ｔ０以下であるか否かを判定する。時間逸脱判定部９３は、差分時間ｔｄが時間閾値ｔ０以下である場合、油圧ショベル１の実動作時間が予定動作時間から逸脱していないと判定する。時間逸脱判定部９３は、差分時間ｔｄが時間閾値ｔ０よりも大きい場合、油圧ショベル１の実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定する。時間閾値ｔ０は、例えば、数十秒から数分程度の値が予め定められ、不揮発性メモリ４０ｂに記憶されている。

【0051】

図３を参照して、動作計画情報に対して作業装置１Ａの実際の動作が逸脱している場合の処理について説明する。自動制御の実行中に、軌道逸脱判定部９２により作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していると判定されると、自動動作制御部９１は、自動制御を終了する。さらに、自動動作制御部９１は、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していることにより自動制御を終了したことを表す第１異常終了信号を生成する。第２出力部１１１は、自動動作制御部９１で生成された第１異常終了信号を管理システム１８０に出力する。

【0052】

自動制御の実行中に、時間逸脱判定部９３により作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されると、自動動作制御部９１は、自動制御を終了する。さらに、自動動作制御部９１は、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していることにより自動制御を終了したことを表す第２異常終了信号を生成する。第２出力部１１１は、自動動作制御部９１で生成された第２異常終了信号を管理システム１８０に出力する。

【0053】

自動動作制御部９１は、予定動作軌道の終端の位置座標（すなわち、タスクの終了予定時刻における特定点の位置座標）と、位置姿勢演算部４３で演算された現在の作業装置１Ａの特定点の位置座標とを結ぶ直線の距離が、終了判定閾値以下であるか否かを判定する。自動動作制御部９１は、予定動作軌道の終端の位置座標と、位置姿勢演算部４３で演算された作業装置１Ａの特定点の位置座標とを結ぶ直線の距離が、終了判定閾値以下である場合、タスク実行完了条件が成立したものとして自動制御を終了する。

【0054】

さらに、自動動作制御部９１は、自動制御が正常に終了したことを表す正常終了信号を生成する。つまり、自動動作制御部９１は、軌道逸脱判定部９２により作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していると判定されることなく、かつ、時間逸脱判定部９３により作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されることなく、自動制御を終了した場合には、正常終了信号を生成する。第２出力部１１１は、自動動作制御部９１で生成された正常終了信号を管理システム１８０に出力する。

【0055】

自動動作制御部９１は、自動制御の実行中に、管理システム１８０から第３入力部１０２に一時停止要求信号が入力されたか否かを判定する。自動動作制御部９１は、自動制御の実行中に、管理システム１８０から第３入力部１０２に一時停止要求信号が入力されたと判定した場合には、自動制御を一時停止する。さらに、自動動作制御部９１は、自動制御を一時停止したことを表す一時停止信号を生成する。第２出力部１１１は、自動動作制御部９１で生成された一時停止信号を管理システム１８０に出力する。

【0056】

自動動作制御部９１は、自動制御の一時停止中に、管理システム１８０から第３入力部１０２に再開要求信号が入力されたか否かを判定する。自動動作制御部９１は、自動制御の一時停止中に、管理システム１８０から第３入力部１０２に再開要求信号が入力されたと判定した場合には、自動制御を再開する。

【0057】

自動動作制御部９１は、自動制御の一時停止中に、管理システム１８０から第３入力部１０２に途中終了要求信号が入力されたか否かを判定する。自動動作制御部９１は、自動制御の一時停止中に、管理システム１８０から第３入力部１０２に途中終了要求信号が入力されたと判定した場合には、自動制御を終了する。さらに、自動動作制御部９１は、自動制御を途中で終了したことを表す途中終了信号を生成する。第２出力部１１１は、自動動作制御部９１で生成された途中終了信号を管理システム１８０に出力する。

【0058】

－自動運転制御の処理の流れ－
図５及び図６を参照して、コントローラ４０により実行される自動運転制御の一例について説明する。図５のフローチャートは、自動運転制御におけるタスク情報の取得処理から制御電流の出力処理までの流れを示し、図６のフローチャートは、自動運転制御における位置姿勢情報演算処理から終了信号出力処理までの流れを示している。

【0059】

図５に示すように、ステップＳ１１０において、第１入力部１００は、管理システム１８０からタスク情報を取得し、ステップＳ１２０へ進む。ステップＳ１２０において、動作計画部９０は、ステップＳ１１０で取得したタスク情報に基づいて動作計画情報を生成し、ステップＳ１３０へ進む。ステップＳ１３０において、第１出力部１１０は、ステップＳ１２０で生成した動作計画情報を管理システム１８０に出力し、ステップＳ１４０へ進む。

【0060】

ステップＳ１４０において、第２入力部１０１は、管理システム１８０から信号（以下、第２入力部信号とも記す）を取得し、ステップＳ１５０へ進む。ステップＳ１５０において、自動動作制御部９１は、ステップＳ１４０で取得した第２入力部信号が承認信号であるか否かを判定する。ステップＳ１５０において、自動動作制御部９１は、第２入力部信号が承認信号であると判定するとステップＳ１６０へ進み、第２入力部信号が承認信号でないと判定すると（すなわち、第２入力部信号が非承認信号であると判定すると）ステップＳ１１０へ戻る。

【0061】

ステップＳ１５０で否定判定されている場合には、コントローラ４０による自動制御（ステップＳ１６０以降の処理）は実行されず、ステップＳ１５０で肯定判定されると、コントローラ４０による自動制御（ステップＳ１６０以降の処理）が実行される。

【0062】

ステップＳ１６０において、自動動作制御部９１は、位置姿勢演算部４３の演算結果である現在の油圧ショベル１の位置姿勢情報（現在の油圧ショベル１の位置及び姿勢）と動作計画情報に基づいて、各油圧アクチュエータの目標速度を演算し、ステップＳ１６５へ進む。なお、現在の油圧ショベル１の位置姿勢情報は、後述するステップＳ１８０で演算され、不揮発性メモリ４０ｂに保持される。ステップＳ１６５において、アクチュエータ制御部８１は、ステップＳ１６０で演算された目標速度に基づいて、各流量制御弁Ｄ１～Ｄ６の目標パイロット圧を演算し、ステップＳ１７０へ進む。

【0063】

ステップＳ１７０において、電磁比例弁制御部４４は、ステップＳ１７０で演算された目標パイロット圧に基づいて、各電磁比例弁５４ａ～５９ｂのソレノイドに供給する制御電流値を演算し、ステップＳ１７５へ進む。ステップＳ１７５において、電磁比例弁制御部４４は、ステップＳ１７０での演算結果に応じた制御電流を電磁比例弁５４ａ～５９ｂのソレノイドに供給し、ステップＳ１８０（図６参照）へ進む。

【0064】

図６に示すように、ステップＳ１８０において、位置姿勢演算部４３は、車体位置検出装置３６の検出結果に基づいて、地理座標系における現在の車体１Ｂの位置及び上部旋回体１２の方位角を演算する。また、ステップＳ１８０において、位置姿勢演算部４３は、地理座標系における現在の車体１Ｂの位置及び上部旋回体１２の方位角、姿勢検出装置５０の検出結果並びに不揮発性メモリ４０ｂに記憶されている油圧ショベル１の各部の寸法情報に基づいて、油圧ショベル１の位置姿勢情報を演算し、ステップＳ１９０へ進む。油圧ショベル１の位置姿勢情報には、作業装置１Ａの位置及び姿勢、上部旋回体１２の位置及び姿勢、並びに、下部走行体１１の位置及び姿勢が含まれる。

【0065】

ステップＳ１９０において、軌道逸脱判定部９２は、軌道逸脱判定処理を実行する。軌道逸脱判定処理において、軌道逸脱判定部９２は、ステップＳ１８０での演算結果に含まれる作業装置１Ａの特定点の位置と、ステップＳ１２０で生成された動作計画情報に含まれる予定動作軌道との間の最短距離Ｄｍｉｎを演算する。さらに、軌道逸脱判定部９２は、最短距離Ｄｍｉｎが距離閾値Ｄ０以下であるか否かを判定する。ステップＳ１９０において、軌道逸脱判定部９２は、最短距離Ｄｍｉｎが距離閾値Ｄ０以下であると判定すると、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していないとして、ステップＳ２００へ進む。ステップＳ１９０において、軌道逸脱判定部９２は、最短距離Ｄｍｉｎが距離閾値Ｄ０よりも大きいと判定すると、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱しているとして、ステップＳ２５０へ進む。

【0066】

ステップＳ２００において、時間逸脱判定部９３は、時間逸脱判定処理を実行する。時間逸脱判定処理において、時間逸脱判定部９３は、ステップＳ１８０での演算結果に含まれる作業装置１Ａの特定点の位置に最も近い予定動作軌道上の位置を特定する。時間逸脱判定部９３は、現在時刻ｔｃと、動作計画情報に含まれる特定位置に関連付けて記憶されている予定時刻ｔｅと、の差の絶対値を差分時間ｔｄとして演算する。さらに、時間逸脱判定部９３は、差分時間ｔｄが時間閾値ｔ０以下であるか否かを判定する。ステップＳ２００において、時間逸脱判定部９３は、差分時間ｔｄが時間閾値ｔ０以下であると判定すると、油圧ショベル１の実動作時間が予定動作時間から逸脱していないとして、ステップＳ２１０へ進む。ステップＳ２００において、時間逸脱判定部９３は、差分時間ｔｄが時間閾値ｔ０よりも大きいと判定すると、油圧ショベル１の実動作時間が予定動作時間から逸脱しているとして、ステップＳ２５０へ進む。

【0067】

ステップＳ２１０において、第３入力部１０２は、管理システム１８０から信号（以下、第３入力部信号とも記す）を取得し、ステップＳ２２０へ進む。ステップＳ２２０において、自動動作制御部９１は、ステップＳ２１０で取得した第３入力部信号が一時停止要求信号であるか否かを判定する。ステップＳ２２０において、自動動作制御部９１は、第３入力部信号が一時停止要求信号であると判定するとステップＳ２６０へ進み、第３入力部信号が一時停止要求信号でないと判定するとステップＳ２３０へ進む。

【0068】

ステップＳ２３０において、自動動作制御部９１は、タスク実行完了条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ２３０において、タスク実行完了条件が成立したと判定するとステップＳ２４０へ進み、タスク実行完了条件が成立していないと判定するとステップＳ１６０（図５参照）へ進む。

【0069】

ステップＳ２４０において、第２出力部１１１は、正常終了信号を管理システム１８０に出力して自動運転制御を終了する。ステップＳ２５０において、第２出力部１１１は、異常終了信号を管理システム１８０に出力して自動運転制御を終了する。なお、ステップＳ２５０において、第２出力部１１１は、ステップＳ１９０で否定判定された場合には第１異常終了信号を管理システム１８０に出力し、ステップＳ２００で否定判定された場合には第２異常終了信号を管理システム１８０に出力する。

【0070】

ステップＳ２６０において、第２出力部１１１は、一時停止信号を管理システム１８０に出力し、ステップＳ２７０へ進む。ステップＳ２７０において、第３入力部１０２は、管理システム１８０から信号（第３入力部信号）を取得し、ステップＳ２８０へ進む。

【0071】

ステップＳ２８０において、自動動作制御部９１は、ステップＳ２７０で取得した第３入力部信号が再開要求信号であるか否かを判定する。ステップＳ２８０において、自動動作制御部９１は、第３入力部信号が再開要求信号であると判定するとステップＳ２３０へ進み、第３入力部信号が再開要求信号でないと判定するとステップＳ２９０へ進む。

【0072】

ステップＳ２９０において、自動動作制御部９１は、ステップＳ２７０で取得した第３入力部信号が途中終了要求信号であるか否かを判定する。ステップＳ２９０において、自動動作制御部９１は、第３入力部信号が途中終了要求信号であると判定するとステップＳ３００へ進み、第３入力部信号が途中終了要求信号でないと判定するとステップＳ２７０へ戻る。

【0073】

ステップＳ３００において、第２出力部１１１は、途中終了信号を管理システム１８０に出力して自動運転制御を終了する。

【0074】

－動作－
本実施形態に係る油圧ショベル１の主な動作について説明する。以下では、自動制御の種類が掘削作業である場合を例に油圧ショベル１の主な動作について説明する。

【0075】

図４に示す例では、油圧ショベル１が停止状態Ｓ１であるときに、バケット１０の爪先が掘削作業の開始点に位置している。停止状態Ｓ１において、管理者が、入力装置１８５によりタスク情報の入力操作を行うと、管理サーバ１８１がタスク情報を生成し、油圧ショベル１にタスク情報を送信する。油圧ショベル１のコントローラ４０は、入力されたタスク情報に基づき動作計画情報を生成する（図５のＳ１１０→Ｓ１２０）。コントローラ４０は、生成した動作計画情報を管理システム１８０に送信する（図５のＳ１３０）。

【0076】

管理サーバ１８１は、入力された動作計画情報を表示装置１８４に表示させる。コントローラ４０から管理システム１８０に出力される動作計画情報は、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、車体１Ｂの予定位置の時系列情報を含む。これにより、管理者は、油圧ショベル１による自動制御が行われる前に、動作計画情報を確認し、その動作計画情報に基づく自動制御を実行させるか否かの判断を行うことができる。

【0077】

例えば、管理サーバ１８１は、予定動作軌道が入力された場合に、予定動作軌道を表す線の画像と、地形画像とを重ねた合成画像を生成し、表示装置１８４に出力する。これにより、表示装置１８４の表示画面に、予定動作軌道を表す線の画像と地形画像の合成画像が表示される。管理者は、表示装置１８４の表示画面に表示される合成画像を目視することにより、油圧ショベル１による自動制御が行われる前に動作計画情報を確認することができる。管理者は、この動作計画情報に基づいた動作を行って欲しくないと判断した場合には、入力装置１８５により非承認操作を行う。入力装置１８５による非承認操作が行われると、管理サーバ１８１は、非承認信号を生成し、油圧ショベル１に非承認信号を送信する。このように、管理者は、事前に動作計画情報を確認することができるので、管理者の意図しない動作が油圧ショベル１によって行われてしまうことを防止できる。

【0078】

動作計画情報の表示態様は、予定動作軌道を表す線の画像と地形画像の合成画像を表示装置１８４の表示画面に表示させる態様に限らず、様々な表示態様とすることができる。例えば、管理サーバ１８１は、動作計画情報に含まれる作業装置１Ａの予定位置の時系列情報を表形式あるいはグラフ形式で表示装置１８４の表示画面に表示させてもよい。また、管理サーバ１８１は、周知のキーフレーム法などにより、動作計画情報に含まれる作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報に基づいて、油圧ショベル１のアニメーションを表示装置１８４の表示画面に表示させてもよい。なお、自動制御に車両の移動が含まれている場合、管理サーバ１８１は、車体１Ｂの予定位置の時系列情報に基づいて、例えば、車体１Ｂの予定移動軌道を表す線の画像と地形画像の合成画像を表示装置１８４の表示画面に表示させる。

【0079】

管理者は、非承認操作を行った場合、新たなタスク情報の入力操作を行う。これにより、コントローラ４０において、新たなタスク情報に基づく新たな動作計画情報が生成され、管理システム１８０に出力されるので（図５のＳ１４０→Ｓ１５０でＮｏ→Ｓ１１０→Ｓ１２０→Ｓ１３０）、新たな動作計画情報が表示装置１８４の表示画面に表示される。管理者は、動作計画情報に問題が無いと判断した場合には、入力装置１８５により承認操作を行う。入力装置１８５による承認操作が行われると、管理サーバ１８１は、承認信号を生成し、油圧ショベル１に承認信号を送信する。

【0080】

コントローラ４０は、承認信号が入力されると、動作計画情報に基づく油圧ショベル１の自動制御を実行する（図５のＳ１４０→Ｓ１５０でＹｅｓ→Ｓ１６０→…→図６のＳ１８０→Ｓ１９０でＹｅｓ→Ｓ２００でＹｅｓ→Ｓ２１０→Ｓ２２０でＮｏ→Ｓ２３０でＮｏ）。自動制御の種類が掘削作業の場合には、コントローラ４０は、予定動作軌道に沿ってバケット１０の爪先が移動するように各油圧アクチュエータ（５，６，７）の自動制御を実行する。

【0081】

図４に示すように、自動制御が実行されている状態（以下、自動制御状態とも記す）Ｓ２において、コントローラ４０は、動作計画情報に対して油圧ショベル１の実際の動作が逸脱しているか否かを監視する。図４においてハッチングで示す領域は、予定動作軌道を距離閾値Ｄ０だけ上側にオフセットさせた上側境界と、予定動作軌道を距離閾値Ｄ０だけ下側にオフセットさせた下側境界とで囲まれる領域（以下、許容領域と記す）である。

【0082】

自動制御状態Ｓ２のときに掘削対象の土質の影響等により、バケット１０の特定点である爪先が許容領域内から許容領域外に移動すると、すなわち、バケット１０の特定点と予定動作軌道との間の距離が距離閾値Ｄ０よりも大きくなると、自動制御が停止する（図６のＳ１９０でＮｏ→Ｓ２５０→ＥＮＤ）。したがって、本実施形態によれば、管理者が承認していない動作が行われることを防止できる。

【0083】

なお、自動制御の停止の際、コントローラ４０から管理システム１８０に異常終了信号が出力される（図６のＳ２５０）。その結果、表示装置１８４の表示画面には、バケット１０の爪先が予定動作軌道から逸脱したことにより、自動制御が停止したことを表すメッセージ等の画像が表示される。このため、管理者は、自動制御が停止したこと、及び、その理由を知ることができ、次のタスク情報の作成に役立てることができる。

【0084】

自動制御状態Ｓ２のときに掘削対象の土質の影響等により、バケット１０の実動作時間と予定動作時間との差が時間閾値ｔ０よりも大きくなると、自動制御が停止する（図６のＳ２００でＮｏ→Ｓ２５０→ＥＮＤ）。したがって、本実施形態によれば、管理者が承認していない動作が行われることを防止できる。

【0085】

なお、自動制御の停止の際、コントローラ４０から管理システム１８０に異常終了信号が出力される（図６のＳ２５０）。その結果、表示装置１８４の表示画面には、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱したことにより、自動制御が停止したことを表すメッセージ等の画像が表示される。このため、管理者は、自動制御が停止したこと、及び、その理由を知ることができ、次のタスク情報の作成に役立てることができる。例えば、遅れが生じているような作業が繰り返し行われることを防止できるので、自動制御による作業の遅延を防止できる。

【0086】

自動制御状態Ｓ２のときに何らかの理由により油圧ショベル１の自動制御を一時的に停止させたい場合、管理者は、入力装置１８５により一時停止要求操作を行う。入力装置１８５により一時停止要求操作が行われると、管理サーバ１８１は、一時停止要求信号を生成し、油圧ショベル１に一時停止要求信号を送信する。コントローラ４０は、一時停止要求信号が入力されると、自動制御を停止する（図６のＳ２１０→Ｓ２２０でＹｅｓ→Ｓ２６０→Ｓ２７０→Ｓ２８０でＮｏ→Ｓ２９０でＮｏ）。

【0087】

なお、自動制御を一時停止する際、コントローラ４０は管理システム１８０に一時停止信号を出力する（図６のＳ２６０）。その結果、表示装置１８４の表示画面には、自動制御が一時停止したことを表すメッセージ等の画像が表示される。このため、管理者は、自動制御が一時停止したことを確認できる。

【0088】

一時停止状態のときに自動制御を再開したい場合、管理者は、入力装置１８５により再開要求操作を行う。入力装置１８５により再開要求操作が行われると、管理サーバ１８１は、再開要求信号を生成し、油圧ショベル１に再開要求信号を送信する。コントローラ４０は、再開要求信号が入力されると、自動制御を再開する（図６のＳ２７０→Ｓ２８０でＹｅｓ→Ｓ２３０でＮｏ→図５のＳ１６０→…）。

【0089】

一時停止状態のときに自動制御を途中終了したい場合、管理者は、入力装置１８５により途中終了要求操作を行う。入力装置１８５により途中終了要求操作が行われると、管理サーバ１８１は、途中終了要求信号を生成し、油圧ショベル１に途中終了要求信号を送信する。コントローラ４０は、途中終了要求信号が入力されると、自動制御を途中終了する（図６のＳ２７０→Ｓ２８０でＮｏ→Ｓ２９０でＹｅｓ→Ｓ３００→ＥＮＤ）。

【0090】

なお、自動制御を途中終了する際、コントローラ４０は管理システム１８０に途中終了信号を出力する（図６のＳ３００）。その結果、表示装置１８４の表示画面には、自動制御が途中終了したことを表すメッセージ等の画像が表示される。このため、管理者は、自動制御が途中終了したことを確認できる。

【0091】

作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していると判定されることなく、かつ、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されることなく、自動制御が終了すると、コントローラ４０から管理システム１８０に正常終了信号が出力され、油圧ショベル１は停止状態Ｓ３となる（図６のＳ２３０でＹｅｓ→Ｓ２４０→ＥＮＤ）。

【0092】

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

【0093】

（１）本実施形態に係る油圧ショベル（作業機械）１は、作業装置１Ａと、作業装置１Ａの姿勢情報を検出する姿勢検出装置５０と、作業装置１Ａを駆動する油圧アクチュエータ（３ａ，３ｂ，４，５，６，７）と、管理システム（外部システム）１８０から取得した自動制御に必要なタスク情報に基づいて動作計画情報を生成し、動作計画情報及び姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて油圧アクチュエータの自動制御を実行するコントローラ（制御装置）４０と、を備える。コントローラ４０は、動作計画情報を管理システム１８０に出力する。コントローラ４０は、管理システム１８０から動作計画情報を承認したことを表す承認信号が入力されていない場合には、自動制御を実行せず、管理システム１８０から承認信号が入力された場合には、自動制御を実行する。

【0094】

この構成では、コントローラ４０は、管理システム１８０に油圧ショベル１の動作計画情報を提示し、管理システム１８０から承認信号を取得した場合に動作計画情報にしたがって自動制御を行う。一方、コントローラ４０は、管理システム１８０から承認信号を取得していない場合には動作計画情報にしたがった自動制御を行わない。このため、本実施形態によれば、管理者が意図していない自動制御が行われることを防止できる。つまり、本実施形態によれば、管理者が意図した動作を適切に実行可能な油圧ショベル１を提供することができる。

【0095】

（２）動作計画情報は、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道を含む。コントローラ４０は、自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱しているか否かを判定する。コントローラ４０は、自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していると判定すると、自動制御を停止し、管理システム１８０に異常終了信号を出力する。

【0096】

この構成では、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱した場合には、自動制御が停止するので、管理者が意図していない油圧ショベル１の動作が行われることを防止できる。また、コントローラ４０は、管理システム１８０に対し、自動制御が異常終了したことを提示できる。このため、管理者は、自動制御が異常終了したことを認識できる。

【0097】

（３）コントローラ４０は、自動制御の実行中に、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱しているか否かを判定する。コントローラ４０は、自動制御の実行中に、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定すると、自動制御を終了し、管理システム１８０に異常終了信号を出力する。

【0098】

この構成では、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱した場合には、自動制御が停止するので、管理者が意図していない油圧ショベル１の動作が行われることを防止できる。例えば、管理者が意図していた動作時間に比べて、長い動作時間となってしまうことを防止できる。また、コントローラ４０は、管理システム１８０に対し、自動制御が異常終了したことを提示できる。このため、管理者は、自動制御が異常終了したことを認識できる。

【0099】

（４）コントローラ４０は、作業装置１Ａの特定点が予定動作軌道から逸脱していると判定することなく、かつ、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定することなく、自動制御を終了した場合には、管理システム１８０に正常終了信号を出力する。これにより、コントローラ４０は、管理システム１８０に対し、自動制御が正常終了したことを提示できる。このため、管理者は、次のタスク情報の入力操作を行うことができる状態であることを認識できる。

【0100】

（５）コントローラ４０は、自動制御の実行中に、管理システム１８０から一時停止要求信号が入力されると、自動制御を一時停止し、管理システム１８０に一時停止信号を出力する。これにより、管理者は、何らかの理由により自動制御を一時的に停止したい場合に、管理システム１８０から一時停止要求信号を出力することにより、自動制御を一時停止することができる。また。コントローラ４０は、管理システム１８０に対し、自動制御が一時停止していることを提示できる。このため、管理者は、自動制御が一時停止している状態であることを認識できる。

【0101】

（６）コントローラ４０は、自動制御の一時停止中に、管理システム１８０から再開要求信号が入力されると、自動制御を再開する。コントローラ４０は、自動制御の一時停止中に、管理システム１８０から途中終了要求信号が入力されると、自動制御を終了し、管理システム１８０に途中終了信号を出力する。これにより、管理者は、自動制御を一時停止した後、管理システム１８０から再開要求信号を出力することにより、自動制御を再開することができる。また、管理者は、自動制御を途中終了したい場合には、管理システム１８０から途中終了要求信号を出力することにより、自動制御を途中終了することができる。さらに、コントローラ４０は、管理システム１８０に対し、自動制御が途中終了したことを提示できる。このため、管理者は、自動制御が途中終了したことを認識できる。

【0102】

（７）コントローラ４０は、車体位置検出装置３６の検出結果に基づいて車体１Ｂの位置を演算し、その演算結果と姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて作業装置１Ａの位置及び姿勢を演算する。この構成によれば、例えば、地理座標系における作業装置１Ａの位置及び姿勢を演算することができるので、地理座標系の動作計画情報に基づく自動制御が可能となる。なお、本実施形態では、コントローラ４０は、作業装置１Ａの位置及び姿勢の双方を演算する例について説明したが、作業装置１Ａの位置及び姿勢の少なくともいずれか一方を演算すればよい。コントローラ４０は、作業装置１Ａの位置及び姿勢の少なくともいずれか一方と、動作計画情報に基づいて、自動制御を実行することができる。

【0103】

（８）コントローラ４０から管理システム１８０に出力される動作計画情報は、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、車体１Ｂの予定位置の時系列情報を含む。したがって、管理システム１８０は、予定動作軌道、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、車体１Ｂの予定位置の時系列情報を表示装置１８４に表示させることができる。

【0104】

＜第２実施形態＞
図７及び図８を参照して、本発明の第２実施形態に係る油圧ショベル１を説明する。なお、図中、第１実施形態と同一または相当部分には、同一の参照番号を付し、相違点を主に説明する。図７は、図３と同様の図であり、第２実施形態に係るコントローラ２４０の機能ブロック図である。図８は、図４と同様の図であり、掘削作業が行われたときの予定動作軌道と、バケット１０の爪先が予定動作軌道に沿うように動作する作業装置１Ａについて示す図である。図８では、予定動作軌道としての基準予定動作軌道及び修正予定動作軌道を示している。

【0105】

－コントローラの機能－
図７に示すように、動作計画部２９０は、タスク情報に基づいて、基準動作計画情報及び修正動作計画情報を生成する。基準動作計画情報は、第１実施形態で説明した動作計画情報に相当する。修正動作計画情報は、基準動作計画情報を修正した情報であり、基準動作計画情報とは異なる情報である。

【0106】

基準動作計画情報は、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道（以下、基準予定動作軌道とも記す）、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、車体１Ｂの予定位置の時系列情報を含む。修正動作計画情報は、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道（以下、修正予定動作軌道とも記す）、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、車体１Ｂの予定位置の時系列情報を含む。なお、修正予定動作軌道は、基準予定動作軌道とは異なる軌道であり、後述するように、自動制御の実行中に予定動作軌道を修正する可能性のある範囲を示すためにも用いられる。

【0107】

自動動作制御部２９１は、自動制御の実行中に、修正条件が成立したか否かを判定する。自動動作制御部２９１は、修正条件が成立していない場合には、基準動作計画情報及び姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて油圧アクチュエータの基準自動制御を実行する。自動動作制御部２９１は、修正条件が成立した場合には、修正動作計画情報及び姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて油圧アクチュエータの修正自動制御を実行する。

【0108】

修正条件は、例えば、掘削対象の土質が想定していたものよりも硬い場合に成立するように予め定められる。修正条件は、例えば、油圧シリンダ（５，６，７）の圧力のいずれかが圧力閾値以上である状態が所定時間以上継続している場合に成立する条件とすることができる。

【0109】

掘削作業の自動制御中に、修正条件が成立しているか否かの判定処理の一例について説明する。コントローラ２４０は、第４入力部２０３を備えており、第４入力部２０３には、圧力検出装置６０の検出結果が入力される。圧力検出装置６０は、油圧シリンダ（５，６，７）のボトム側油室の圧力及びロッド側油室の圧力を検出する複数の圧力センサを有している。

【0110】

自動動作制御部２９１は、油圧シリンダ（５，６，７）のボトム側油室の圧力及びロッド側油室の圧力のいずれかが圧力閾値以上である状態が所定時間以上継続している場合に、修正条件が成立していると判定する。自動動作制御部２９１は、油圧シリンダ（５，６，７）のボトム側油室の圧力及びロッド側油室の圧力のいずれかが圧力閾値以上である状態が所定時間以上継続していない場合に、修正条件は成立していないと判定する。

【0111】

軌道逸脱判定部２９２は、少なくとも基準自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が基準予定動作軌道から逸脱しているか否かを判定する。また、軌道逸脱判定部２９２は、少なくとも修正自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が修正予定動作軌道から逸脱しているか否かを判定する。

【0112】

時間逸脱判定部２９３は、少なくとも基準自動制御の実行中及び修正自動制御の実行中において、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱しているか否かを判定する。

【0113】

基準自動制御の実行中に、軌道逸脱判定部２９２により作業装置１Ａの特定点が基準予定動作軌道から逸脱していると判定されると、自動動作制御部２９１は、基準自動制御を終了し、第１異常終了信号を生成する。さらに、第２出力部１１１は、管理システム１８０に第１異常終了信号を出力する。

【0114】

修正自動制御の実行中に、軌道逸脱判定部２９２により作業装置１Ａの特定点が修正予定動作軌道から逸脱していると判定されると、自動動作制御部２９１は、修正自動制御を終了し、第１異常終了信号を生成する。さらに、第２出力部１１１は、管理システム１８０に第１異常終了信号を出力する。

【0115】

基準自動制御の実行中に、時間逸脱判定部２９３により作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されると、自動動作制御部２９１は、基準自動制御を終了し、第２異常終了信号を生成する。さらに、第２出力部１１１は、管理システム１８０に第２異常終了信号を出力する。

【0116】

修正自動制御の実行中に、時間逸脱判定部２９３により作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されると、自動動作制御部２９１は、修正自動制御を終了し、第２異常終了信号を生成する。さらに、第２出力部１１１は、管理システム１８０に第２異常終了信号を出力する。

【0117】

自動動作制御部２９１は、軌道逸脱判定部２９２により作業装置１Ａの特定点が基準予定動作軌道から逸脱していると判定されることなく、かつ、時間逸脱判定部２９３により作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されることなく、基準自動制御を終了した場合には、正常終了信号を生成する。さらに、第２出力部１１１は、管理システム１８０に正常終了信号を出力する。

【0118】

自動動作制御部２９１は、軌道逸脱判定部２９２により作業装置１Ａの特定点が修正予定動作軌道から逸脱していると判定されることなく、かつ、時間逸脱判定部２９３により作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定されることなく、修正自動制御を終了した場合には、正常終了信号を生成する。さらに、第２出力部１１１は、管理システム１８０に正常終了信号を出力する。

【0119】

－動作－
本実施形態に係る油圧ショベル１の主な動作について説明する。以下では、自動制御の種類が掘削作業である場合を例に油圧ショベル１の主な動作について説明する。

【0120】

図８に示すように、停止状態Ｓ４では、バケット１０の爪先が掘削作業の開始点に位置している。停止状態Ｓ４において、管理者が、入力装置１８５によりタスク情報の入力操作を行うと、管理サーバ１８１がタスク情報を生成し、油圧ショベル１にタスク情報を送信する。油圧ショベル１のコントローラ２４０は、入力されたタスク情報に基づき動作計画情報を生成する。コントローラ２４０は、生成した動作計画情報を管理システム１８０に送信する。

【0121】

管理サーバ１８１は、入力された動作計画情報を表示装置１８４に表示させる。本第２実施形態では、動作計画情報に、タスク情報に基づいて生成された基準動作計画情報と、基準動作計画情報を修正した修正動作計画情報とが含まれる。管理サーバ１８１は、自動制御の実行中に予定動作軌道を修正する可能性のある範囲を表示装置１８４の表示画面に表示させる。自動制御の実行中に予定動作軌道を修正する可能性のある範囲とは、例えば、基準予定動作軌道と、修正予定動作軌道とで囲まれる範囲である。なお、複数の修正予定動作軌道が演算される場合には、予定動作軌道と、予定動作軌道から最も離れた修正予定動作軌道とで囲まれる範囲が、自動制御の実行中に予定動作軌道を修正する可能性のある範囲となる。これにより、管理者は、油圧ショベル１による自動制御が行われる前に、修正動作計画情報を含む動作計画情報を確認し、動作計画情報に基づく自動制御を実行させるか否かの判断を行うことができる。管理者は、この動作計画情報に基づいた動作を行って欲しくないと判断した場合には、入力装置１８５により非承認操作を行う。管理者は、動作計画情報に問題が無いと判断した場合には、入力装置１８５により承認操作を行う。入力装置１８５による承認操作が行われると、管理サーバ１８１は、承認信号を生成し、油圧ショベル１に承認信号を送信する。

【0122】

コントローラ２４０は、承認信号が入力されると、基準動作計画情報に基づく油圧ショベル１の基準自動制御を実行する。自動制御の種類が掘削作業の場合には、コントローラ２４０は、基準予定動作軌道に沿ってバケット１０の爪先が移動するように各油圧アクチュエータ（５，６，７）の基準自動制御を実行する。

【0123】

基準自動制御が実行されている状態（以下、基準自動制御状態とも記す）Ｓ５において、コントローラ２４０は、基準動作計画情報に対して油圧ショベル１の実際の動作が逸脱しているか否かを監視する。基準自動制御状態Ｓ５のときに、基準動作計画情報に対して油圧ショベル１の実際の動作が逸脱している場合には、基準自動制御が停止する。

【0124】

基準自動制御状態Ｓ５のときに、修正条件が成立すると、コントローラ２４０は、修正予定動作軌道に沿ってバケット１０の爪先が移動するように各油圧アクチュエータ（５，６，７）の修正自動制御を実行する。基準自動制御状態Ｓ５から修正自動制御が実行されている状態（以下、修正自動制御状態とも記す）Ｓ６に状態が遷移すると、修正予定動作軌道に応じた許容領域が設定される。

【0125】

修正自動制御状態Ｓ６において、コントローラ２４０は、修正動作計画情報に対して油圧ショベル１の実際の動作が逸脱しているか否かを監視する。修正自動制御状態Ｓ６のときに、修正動作計画情報に対して油圧ショベル１の実際の動作が逸脱している場合には、修正自動制御が停止する。

【0126】

作業装置１Ａの特定点が修正予定動作軌道から逸脱していると判定されることなく、かつ、作業装置１Ａの実動作時間が修正予定動作時間から逸脱していると判定されることなく、修正自動制御が終了すると、コントローラ２４０から管理システム１８０に正常終了信号が出力され、油圧ショベル１は停止状態Ｓ７となる。

【0127】

このような第２実施形態によれば、第１実施形態で説明した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。

【0128】

第２実施形態に係るコントローラ２４０は、予定動作軌道を修正する可能性のある範囲を含めた動作計画情報を提示し、管理システム１８０から承認信号を取得した場合に動作計画情報にしたがって自動制御を行う。一方、コントローラ２４０は、管理システム１８０から承認信号を取得していない場合には動作計画情報にしたがった自動制御を行わない。このため、本実施形態によれば、管理者が意図していない自動制御が行われることを防止できる。つまり、本第２実施形態によれば、第１実施形態と同様、管理者が意図した動作を適切に実行可能な油圧ショベル１を提供することができる。

【0129】

さらに、本第２実施形態では、状況に応じて適切に動作軌道の修正が行われるので、作業効率の向上を図ることができる。例えば、掘削対象の土質が管理者の想定よりも硬い場合には、土質が硬い場合を想定した修正予定動作軌道にしたがった掘削作業の自動制御が実行される。このため、掘削対象の土質が硬い場合に、基準予定動作軌道にしたがった掘削作業の自動制御が実行される場合に比べて、掘削作業の精度を向上することができ、作業のやり直しを防止することにより作業効率の向上を図ることができる。

【0130】

なお、本第２実施形態では、コントローラ２４０は、基準自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が基準予定動作軌道から逸脱している、あるいは、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定すると、基準自動制御を停止し、管理システム１８０に異常終了信号を出力する。同様に、コントローラ２４０は、修正自動制御の実行中に、作業装置１Ａの特定点が修正予定動作軌道から逸脱している、あるいは、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定すると、修正自動制御を停止し、管理システム１８０に異常終了信号を出力する。コントローラ２４０は、作業装置１Ａの特定点が基準予定動作軌道から逸脱していると判定することなく、かつ、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定することなく、基準自動制御を終了した場合には、管理システム１８０に正常終了信号を出力する。同様に、コントローラ２４０は、作業装置１Ａの特定点が修正予定動作軌道から逸脱していると判定することなく、かつ、作業装置１Ａの実動作時間が予定動作時間から逸脱していると判定することなく、修正自動制御を終了した場合には、管理システム１８０に正常終了信号を出力する。したがって、本第２実施形態によれば、基準自動制御だけでなく修正自動制御が行われる場合であっても、第１実施形態で説明した（２）～（４）と同様の作用効果を得ることができる。

【0131】

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、上述の異なる実施形態で説明した構成同士を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせることも可能である。

【0132】

＜変形例１＞
上記実施形態では、作業装置１Ａの特定点が、バケット１０の爪先における左右幅方向の中心点である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。バケット１０の爪先の左端点及び右端点が、それぞれ作業装置１Ａの特定点であってもよい。また、バケット１０の特定点の位置は、自動制御の種類に応じて変更してもよい。例えば、アーム９が車体１Ｂから離れるようにアーム９を動作させることにより、傾斜した壁面に対してバケット１０の背面を押し付け、土砂を固めて整地する作業を自動制御で行う場合には、バケット１０の背面上の点を作業装置１Ａの特定点とすることが好ましい。

【0133】

＜変形例２＞
上記実施形態では、油圧ショベル１が車体位置検出装置３６を備えている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。油圧ショベル１は、車体位置検出装置３６を備えていなくてもよい。この場合、動作計画情報及び油圧ショベル１の各部の位置情報は、ショベル基準座標系で定義すればよい。

【0134】

＜変形例３＞
上記実施形態では、コントローラ４０，２４０から管理システム１８０に出力される動作計画情報に、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報、及び、車体１Ｂの予定位置の時系列情報が含まれている例について説明したが、これらの情報の少なくともいずれか１つを動作計画情報に含むようにしてもよい。例えば、自動制御の種類が、車両の移動を伴わない作業である場合には、動作計画情報は、作業装置１Ａの特定点の軌道である予定動作軌道、作業装置１Ａの予定位置の時系列情報、及び、作業装置１Ａの予定姿勢の時系列情報の少なくともいずれか１つを含んでいればよい。また、自動制御の種類が、車両の移動である場合には、動作計画情報は、車体１Ｂの予定位置の時系列情報を含んでいればよい。

【0135】

＜変形例４＞
上記実施形態では、姿勢検出装置５０が、ブーム８、アーム９及びバケット１０の姿勢情報を検出する姿勢センサとしての角度センサ（３０，３１，３２）を有している例について説明したが、本発明はこれに限定されない。姿勢検出装置５０は、角度センサ（３０，３１，３２）に代えて、油圧シリンダ（５，６，７）のストローク量を姿勢情報として検出するストロークセンサを有していてもよい。位置姿勢演算部４３は、油圧シリンダ（５，６，７）のストローク量に基づいて、ブーム角、アーム角及びバケット角を演算する。

【0136】

＜変形例５＞
上記実施形態では、コントローラ４０，２４０が、動作計画情報に対する実際の油圧ショベル１の動作の位置的及び時間的な逸脱の有無を判定し、逸脱が有る場合に自動制御を停止する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。コントローラ４０，２４０は、例えば、動作計画情報に対する実際の油圧ショベル１の動作の位置的または時間的な逸脱の有無を判定し、逸脱が有る場合に自動制御を停止するようにしてもよい。また、動作計画情報に対する実際の油圧ショベル１の動作の逸脱判定処理、及び、その判定結果に基づく自動制御の停止処理は、省略することもできる。

【0137】

＜変形例６＞
上記実施形態では、作業機械がバケット１０を備える油圧ショベル１である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械に本発明を適用しても構わない。また、作業機械は、クローラ式の油圧ショベルである場合に限定されることもない。例えば、ホイール式の油圧ショベル、ホイールローダ等の種々の作業機械に本発明を適用することができる。また、作業機械は、移動可能な作業機械に限定されることもない。例えば、固定式の機体に旋回体が設けられ、旋回体に多関節型の作業装置が設けられた作業機械に、本発明を適用することもできる。

【0138】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【符号の説明】

【0139】

１…油圧ショベル（作業機械）、１Ａ…作業装置、１Ｂ…車体、２…メインポンプ、３ａ，３ｂ…走行油圧モータ（油圧アクチュエータ）、４…旋回油圧モータ（油圧アクチュエータ）、５…ブームシリンダ（油圧アクチュエータ）、６…アームシリンダ（油圧アクチュエータ）、７…バケットシリンダ（油圧アクチュエータ）、８…ブーム、９…アーム、１０…バケット、１１…下部走行体、１２…上部旋回体、３０，３１，３２，３３…角度センサ（姿勢センサ）、３６…車体位置検出装置、４０…コントローラ（制御装置）、４３…位置姿勢演算部、４４…電磁比例弁制御部、５０…姿勢検出装置、５１…通信装置、６０…圧力検出装置、８１…アクチュエータ制御部、９０…動作計画部、９１…自動動作制御部、９２…軌道逸脱判定部、９３…時間逸脱判定部、１００…第１入力部、１０１…第２入力部、１０２…第３入力部、１１０…第１出力部、１１１…第２出力部、１８０…管理システム（外部システム）、１８１…管理サーバ、１８２…記憶装置、１８３…通信装置、１８４…表示装置、１８５…入力装置、２０３…第４入力部、２４０…コントローラ（制御装置）、２９０…動作計画部、２９１…自動動作制御部、２９２…軌道逸脱判定部、２９３…時間逸脱判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】