特許 7597022 ショベル

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】ショベル

(51)【国際特許分類】

   E02F 3/43 20060101AFI20241203BHJP

   E02F 9/20 20060101ALI20241203BHJP

   E02F 9/22 20060101ALI20241203BHJP

   E02F 9/26 20060101ALI20241203BHJP

   G01B 11/00 20060101ALI20241203BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

E02F3/43 B

E02F9/20 N

E02F9/22 K

E02F9/26 A

G01B11/00 H

G06T7/70 A

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021509685

(86)(22)【出願日】2020-03-27

(86)【国際出願番号】 JP2020014353

(87)【国際公開番号】W WO2020196895

(87)【国際公開日】2020-10-01

【審査請求日】2023-02-15

(31)【優先権主張番号】P 2019061772

(32)【優先日】2019-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2019061773

(32)【優先日】2019-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502246528

【氏名又は名称】住友建機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】黒澤 亮太

【審査官】荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１０７３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９６００６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０８９５５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ３／４３

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ９／２２

Ｅ０２Ｆ ９／２６

Ｇ０１Ｂ １１／００

Ｇ０６Ｔ ７／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載され、自機の周囲の状況を表す情報を取得する取得装置と、
前記取得装置により取得される情報に基づき、自機の周囲の物体を検出し、検出した物体の位置情報を取得し、取得した、検出した物体の位置情報を含む、自機と検出した物体との位置関係を表すマップ情報を生成し、前記マップ情報に基づき、自機の周囲の停止している又は固定されている物体を基準として認識し、前記上部旋回体から見た前記基準の物体の位置の変化に基づき、前記上部旋回体の旋回角度を算出することにより推定する制御装置と、を備える、
ショベル。

【請求項2】

前記制御装置は、推定した旋回角度に基づき、自機の周囲の所定の目標物に正対するように前記上部旋回体の旋回動作を制御する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項3】

前記目標物に関する情報は、施工情報に含まれる、
請求項２に記載のショベル。

【請求項4】

前記制御装置により認識される、自機の周囲の複数の物体の中から前記目標物に対応する物体を選択する操作入力を受け付ける入力装置を更に備える、
請求項２に記載のショベル。

【請求項5】

前記制御装置は、前記上部旋回体から見た前記基準の物体としての前記目標物の位置の変化に基づき、前記上部旋回体の旋回角度を推定しながら、前記上部旋回体を前記目標物に正対させる、
請求項４に記載のショベル。

【請求項6】

前記取得装置は、複数あり、
前記制御装置は、一の前記基準の物体に関する情報を取得可能な二以上の前記取得装置の出力情報に基づき、一の前記基準の物体の位置の変化を認識する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項7】

前記制御装置は、前記上部旋回体から見た複数の前記基準の物体の位置の変化に基づき、前記上部旋回体の旋回角度を推定する、
請求項１に記載のショベル。

【請求項8】

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に設けられ、自機の周囲の状況を表す情報を取得する取得装置と、
前記取得装置により取得される情報に基づき、自機の周囲の物体を検出し、検出した物体の位置情報を取得し、作業現場での自機及びその周囲の物体の絶対位置に関する情報を用いることなく、取得した、検出した物体の位置情報を含む、自機とその周囲の物体との位置関係を表すマップ情報を生成し、前記マップ情報に基づき、自機の周囲の物体を認識し、認識した物体に対する自機の位置を把握する制御装置と、を備える、
ショベル。

【請求項9】

前記制御装置は、前記マップ情報に認識した物体に対する自機の位置を格納し保持する、
請求項８に記載のショベル。

【請求項10】

前記制御装置は、前記取得装置により取得される、自機の周囲の物体の位置の精度が現在の前記マップ情報よりも高い精度の物体に関する情報に基づき、前記マップ情報を更新する、
請求項９に記載のショベル。

【請求項11】

前記制御装置は、認識した物体に対する自機の位置に、施工情報に対応する施工目標の位置を関連付けた情報を生成し保持する、
請求項８に記載のショベル。

【請求項12】

前記制御装置は、認識した物体に対する自機の位置に、所定の作業対象の位置を関連付けた情報を生成し保持する、
請求項８に記載のショベル。

【請求項13】

前記取得装置は、自機の周囲の画像を取得する撮像装置と、前記撮像装置の撮像範囲の物体までの距離情報を取得する距離情報取得装置とを含み、
前記制御装置は、前記画像と前記距離情報とに基づき、自機の周囲の物体を認識し、認識した物体に対する自機の位置を把握する、
請求項８に記載のショベル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ショベルに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、下部走行体を撮像する撮像装置を設け、当該撮像装置の撮像画像から下部走行体の所定の部位を検出することによって、下部走行体に対する上部旋回体の相対角度を求める技術が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－５８２７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、例えば、ショベルが作業を行う場合、作業装置としてのアタッチメントとショベルの周囲の作業対象（例えば、土砂を積み込むダンプトラック等）を含む物体との位置関係が重要になる。そのため、ショベルは、下部走行体に対する上部旋回体の相対角度を求めても、アタッチメントとショベルの周囲の物体との位置関係、具体的には、ショベルの周囲の物体を基準とする上部旋回体の向き（即ち、上面視の角度）を認識できない可能性がある。

【0005】

そこで、上記課題に鑑み、ショベルにおいて、自機と自機の周囲の物体との位置関係を確実に把握可能な技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に搭載され、自機の周囲の状況を表す情報を取得する取得装置と、
前記取得装置により取得される情報に基づき、自機の周囲の物体を検出し、検出した物体の位置情報を取得し、取得した、検出した物体の位置情報を含む、自機と検出した物体との位置関係を表すマップ情報を生成し、前記マップ情報に基づき、自機の周囲の停止している又は固定されている物体を基準として認識し、前記上部旋回体から見た前記基準の物体の位置の変化に基づき、前記上部旋回体の旋回角度を算出することにより推定する制御装置と、を備える、
ショベルが提供される。

【0007】

また、本開示の他の実施形態では、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に設けられ、自機の周囲の状況を表す情報を取得する取得装置と、
前記取得装置により取得される情報に基づき、自機の周囲の物体を検出し、検出した物体の位置情報を取得し、作業現場での自機及びその周囲の物体の絶対位置に関する情報を用いることなく、取得した、検出した物体の位置情報を含む、自機とその周囲の物体との位置関係を表すマップ情報を生成し、前記マップ情報に基づき、自機の周囲の物体を認識し、認識した物体に対する自機の位置を把握する制御装置と、を備える、
ショベルが提供される。

【発明の効果】

【0008】

上述の実施形態によれば、ショベルにおいて、自機と自機の周囲の物体との位置関係を確実に把握可能な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】ショベルの側面図である。

【図2】ショベルの構成の一例を概略的に示す図である。

【図3】ショベルの油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【図4A】ショベルの油圧システムにおける操作系の構成部分の一例を示す図である。

【図4B】ショベルの油圧システムにおける操作系の構成部分の一例を示す図である。

【図4C】ショベルの油圧システムにおける操作系の構成部分の一例を示す図である。

【図5】ショベルの旋回角度の推定方法の第１例を説明する図である。

【図6A】ショベルの旋回角度の推定方法の第１例を説明する図である。

【図6B】ショベルの旋回角度の推定方法の第１例を説明する図である。

【図7】ショベルの旋回角度の推定方法の第２例を説明する図である。

【図8A】ショベルの旋回角度の推定方法の第２例を説明する図である。

【図8B】ショベルの旋回角度の推定方法の第２例を説明する図である。

【図9】ショベルの旋回角度の推定方法の第３例を説明する図である。

【図10】ショベルの旋回角度の推定方法の第３例を説明する図である。

【図11】ショベルの旋回角度の推定方法の第３例を説明する図である。

【図12】ショベルの構成の他の例を概略的に示す図である。

【図13】ショベルの位置の推定方法の第１例を説明する図である。

【図14A】ショベルの位置の推定方法の第１例を説明する図である。

【図14B】ショベルの位置の推定方法の第１例を説明する図である。

【図15】ショベルの位置の推定方法の第２例を説明する図である。

【図16】ショベルの位置の推定方法の第３例を説明する図である。

【図17】ショベルの位置の推定方法の第４例を説明する図である。

【図18】ショベルの位置の推定方法の第４例を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

【0011】

［ショベルの概要］
最初に、図１を参照して、本実施形態に係るショベル１００の概要について説明する。

【0012】

図１は、本実施形態に係る掘削機としてのショベル１００の側面図である。

【0013】

尚、図１では、ショベル１００は、施工対象の上り傾斜面ＥＳに面する水平面に位置すると共に、後述する目標施工面の一例である上り法面ＢＳ（つまり、上り傾斜面ＥＳに対する施工後の法面形状）が併せて記載されている（図８Ａ、図８Ｂ参照）。

【0014】

本実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、旋回機構２を介して旋回自在に下部走行体１に搭載される上部旋回体３と、アタッチメント（作業機）を構成するブーム４、アーム５、及び、バケット６と、キャビン１０とを備える。

【0015】

下部走行体１は、左右一対のクローラが走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒでそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル１００を走行させる。つまり、駆動部としての一対の走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒは、被駆動部としての下部走行体１（クローラ）を駆動する。

【0016】

上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａで駆動されることにより、下部走行体１に対して旋回する。つまり、駆動部としての旋回油圧モータ２Ａは、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向き（換言すれば、アタッチメントの向き）を変化させることができる。

【0017】

尚、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、電動機（以下、「旋回用電動機」）により電気駆動されてもよい。つまり、旋回用電動機は、旋回油圧モータ２Ａと同様、被駆動部としての上部旋回体３を駆動する旋回駆動部であり、上部旋回体３の向きを変化させることができる。

【0018】

ブーム４は、上部旋回体３の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム４の先端には、アーム５が上下回動可能に枢着され、アーム５の先端には、エンドアタッチメントとしてのバケット６が上下回動可能に枢着される。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９によりそれぞれ油圧駆動される。

【0019】

尚、バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、アーム５の先端には、作業内容等に応じて、バケット６の代わりに、他のエンドアタッチメント、例えば、法面用バケット、浚渫用バケット、ブレーカ等が取り付けられてもよい。

【0020】

キャビン１０は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

【0021】

［ショベルの構成の一例］
次に、図１に加えて、図２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の具体的な構成の一例、具体的には、後述のショベル１００（自機）の旋回角度の推定方法に関する構成の具体例について説明する。

【0022】

図２は、本実施形態に係るショベル１００の構成の一例を概略的に示す図である。

【0023】

尚、図２において、機械的動力ライン、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御ラインは、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。以下、後述の図３、図４（図４Ａ～図４Ｃ）、図１２についても同様である。

【0024】

本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９等の駆動部としての油圧アクチュエータを含む。また、本実施形態に係るショベル１００の油圧駆動系は、エンジン１１と、レギュレータ１３と、メインポンプ１４と、コントロールバルブ１７とを含む。

【0025】

エンジン１１は、油圧駆動系におけるメイン動力源であり、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン１１は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、後述するコントローラ３０による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５を駆動する。

【0026】

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。例えば、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて、メインポンプ１４の斜板の角度（以下、「傾転角」）を調節する。レギュレータ１３は、例えば、後述の如く、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを含む。

【0027】

メインポンプ１４は、例えば、エンジン１１と同様、上部旋回体３の後部に搭載され、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ１７に作動油を供給する。メインポンプ１４は、上述の如く、エンジン１１により駆動される。メインポンプ１４は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ３０による制御下で、レギュレータ１３により斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量（吐出圧）が制御される。メインポンプ１４は、例えば、後述の如く、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒを含む。

【0028】

コントロールバルブ１７は、例えば、上部旋回体３の中央部に搭載され、オペレータによる操作装置２６に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ１７は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ１４と接続され、メインポンプ１４から供給される作動油を、操作装置２６の操作状態に応じて、油圧アクチュエータ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、及びバケットシリンダ９）に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ１７は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁１７１～１７６を含む。より具体的には、制御弁１７１は、走行油圧モータ１Ｌに対応し、制御弁１７２は、走行油圧モータ１Ｒに対応し、制御弁１７３は、旋回油圧モータ２Ａに対応する。また、制御弁１７４は、バケットシリンダ９に対応し、制御弁１７５は、ブームシリンダ７に対応し、制御弁１７６は、アームシリンダ８に対応する。また、制御弁１７５は、例えば、後述の如く、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒを含み、制御弁１７６は、例えば、後述の如く、制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒを含む。制御弁１７１～１７６の詳細は、後述する（図３参照）。

【0029】

本実施形態に係るショベル１００の操作系は、パイロットポンプ１５と、操作装置２６とを含む。

【0030】

パイロットポンプ１５は、例えば、上部旋回体３の後部に搭載され、パイロットラインを介して比例弁３１等の各種油圧機器にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ１５は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン１１により駆動される。

【0031】

操作装置２６は、キャビン１０の操縦席付近に設けられ、オペレータがショベル１００の被駆動部（下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、バケット６等）の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置２６は、オペレータがそれぞれの被駆動部を駆動する油圧アクチュエータ（即ち、走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ、旋回油圧モータ２Ａ、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９等）の操作を行うための操作入力手段である。例えば、操作装置２６は、電気式であり、その操作内容に対応する電気信号（以下、「操作信号」）を出力し、当該操作信号は、コントローラ３０に入力される。そして、コントローラ３０は、操作信号に対応する制御指令を比例弁３１に出力することにより、比例弁３１からコントロールバルブ１７に、操作装置２６の操作内容に応じたパイロット圧が供給される。これにより、コントロールバルブ１７は、操作装置２６に対するオペレータの操作内容に応じたショベル１００の動作を実現させることができる。操作装置２６は、例えば、アーム５（アームシリンダ８）を操作するレバー装置を含む。また、操作装置２６は、例えば、ブーム４（ブームシリンダ７）、バケット６（バケットシリンダ９）、上部旋回体３（旋回油圧モータ２Ａ）のそれぞれを操作するレバー装置２６Ａ～２６Ｃを含む（図４Ａ～図４Ｃ参照）。また、操作装置２６は、例えば、下部走行体１の左右一対のクローラ（走行油圧モータ１Ｌ，１Ｒ）のそれぞれを操作するレバー装置或いはペダル装置を含む。

【0032】

尚、操作装置２６は、油圧パイロット式であってもよい。この場合、操作装置２６には、パイロットラインを通じてパイロットポンプ１５から元圧としてのパイロット圧が供給されると共に、その操作内容に応じたパイロット圧が二次側のパイロットラインに出力され、シャトル弁を介してコントロールバルブ１７に供給される。また、コントロールバルブ１７内の制御弁１７１～１７６は、コントローラ３０からの指令により駆動される電磁ソレノイド式スプール弁であってもよいし、パイロットポンプ１５と各制御弁１７１～１７６のパイロットポートとの間に、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作する電磁弁が配置されてもよい。これらの場合、コントローラ３０は、電気式の操作装置２６の操作量（例えば、レバー操作量）に対応する操作信号に応じて、これらの電磁弁を制御しパイロット圧を増減させることで、操作装置２６に対する操作内容に合わせて、各制御弁１７１～１７６を動作させることができる。

【0033】

本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、比例弁３１と、減圧用比例弁３３と、表示装置４０と、入力装置４２と、音出力装置４３と、記憶装置４７とを含む。また、本実施形態に係るショベル１００の制御系は、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、撮像装置Ｓ６と、測位装置Ｐ１と、通信装置Ｔ１とを含む。

【0034】

コントローラ３０（制御装置の一例）は、例えば、キャビン１０内に設けられ、ショベル１００に関する各種制御を行う。コントローラ３０は、その機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、コントローラ３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性の補助記憶装置、及び各種入出力に関するインタフェース装置等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。また、コントローラ３０は、例えば、ＣＰＵと連動する、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit），ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit），ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の演算回路を含んでもよい。コントローラ３０は、例えば、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをＣＰＵ上で実行することにより各種機能を実現する。

【0035】

例えば、コントローラ３０は、オペレータ等の所定操作により予め設定される運転モード等に基づき、目標回転数を設定し、エンジン１１を一定回転させる駆動制御を行う。

【0036】

また、例えば、コントローラ３０は、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。

【0037】

また、例えば、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能に関する制御を行う。また、コントローラ３０は、例えば、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能に関する制御を行う。つまり、コントローラ３０は、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する機能部として、マシンガイダンス部５０を含む。

【0038】

尚、コントローラ３０の機能の一部は、他のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。即ち、コントローラ３０の機能は、複数のコントローラにより分散される態様で実現されてもよい。例えば、マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能（マシンガイダンス部５０の機能）は、専用のコントローラ（制御装置）により実現されてもよい。

【0039】

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。吐出圧センサ２８により検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８は、例えば、後述の如く、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒを含む。

【0040】

比例弁３１は、パイロットポンプ１５とコントロールバルブ１７とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積（作動油が通流可能な断面積）を変更できるように構成される。比例弁３１は、コントローラ３０から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ３０は、操作装置２６から入力される操作内容信号に応じて、操作装置２６の操作内容に応じたパイロット圧を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータにより操作装置２６（具体的には、レバー装置２６Ａ～２６Ｃ）が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、比例弁３１を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。比例弁３１は、例えば、後述の如く、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。

【0041】

また、比例弁３１は、作動油が通流可能な断面積を操作装置２６の操作状態に依らずにゼロにしたり、操作状態に対応する流路面積にしたりすることにより、操作装置２６に対する操作、つまり、ショベル１００の各種被駆動要素の操作の有効状態と無効状態とを切り換えることができる。これにより、コントローラ３０は、比例弁３１に制御指令を出力することにより、ショベル１００の動作を制限（停止）させることができる。

【0042】

また、操作装置２６が油圧パイロット式の場合、パイロットポンプ１５と操作装置２６との間のパイロットラインに、コントローラ３０からの制御指令に応じて、パイロットラインの連通／遮断（非連通）を切り換える油圧制御弁が設けられてもよい。当該油圧制御弁は、例えば、コントローラ３０からの制御指令に応じて動作するように構成されるゲートロック弁であってよい。ゲートロック弁は、例えば、キャビン１０の操縦席の入口付近に設けられるゲートロックレバーが引き上げられると、連通状態となって、操作装置２６に対する操作が有効状態（操作可能状態）になり、ゲートロックレバーが押し下げられると、遮断状態となって、操作装置２６に対する操作が無効状態（操作不可状態）になる。これにより、コントローラ３０は、当該油圧制御弁に制御指令を出力することにより、ショベル１００の動作を制限（停止）させることができる。

【0043】

尚、操作装置２６として電気式の代わりに油圧パイロット式が採用される場合、比例弁３１の二次側のパイロットラインは、上述のシャトル弁を介してコントロールバルブ１７に接続される。この場合、シャトル弁からコントロールバルブ１７に供給されるパイロット圧は、操作装置２６から出力される、操作内容に応じたパイロット圧と、比例弁３１から出力される、操作装置２６の操作内容と関係のない所定のパイロット圧とのうちの高い方である。

【0044】

減圧用比例弁３３は、比例弁３１とコントロールバルブ１７との間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータの減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１の状態にかかわらず、コントロールバルブ１７内の制御弁のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３は、制動特性を高めたい場合に有効である。減圧用比例弁３３は、例えば、後述の如く、減圧用比例弁３３ＡＬ，３３ＡＲ，３３ＢＬ，３３ＢＲ，３３ＣＬ，３３ＣＲを含む。

【0045】

尚、操作装置２６として電気式の代わりに油圧パイロット式が採用される場合、減圧用比例弁３３は、省略される。

【0046】

表示装置４０は、キャビン１０内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置４０は、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。表示装置４０は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の車載通信ネットワークを介してコントローラ３０に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ３０に接続されていてもよい。

【0047】

入力装置４２は、キャビン１０内のオペレータによる各種入力を受け付け、受付られる入力に応じた信号をコントローラ３０に出力する。入力装置４２は、例えば、キャビン１０内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータの操作入力を受け付ける操作入力装置を含む。操作入力装置は、各種情報画像を表示する表示装置４０のディスプレイに実装されるタッチパネル、レバー装置２６Ａ～２６Ｃのレバー部の先端に設けられるノブスイッチ、表示装置４０の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル、回転ダイヤル等を含む。また、入力装置４２は、例えば、キャビン１０内のオペレータの音声入力やジェスチャ入力を受け付ける音声入力装置やジェスチャ入力装置を含んでもよい。音声入力装置は、例えば、キャビン１０内に設けられるマイクロフォンを含む。また、音声入力装置は、例えば、キャビン１０内に設けられ、オペレータの様子を撮像可能な撮像装置を含む。入力装置４２に対する入力内容に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0048】

音出力装置４３は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、所定の音を出力する。音出力装置４３は、例えば、スピーカやブザー等である。音出力装置４３は、コントローラ３０からの制御指令に応じて各種情報を音で出力する、つまり、聴覚的な情報を出力する。

【0049】

記憶装置４７は、例えば、キャビン１０内に設けられ、コントローラ３０による制御下で、各種情報を記憶する。記憶装置４７は、例えば、半導体メモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶装置４７は、ショベル１００の動作中に各種機器が出力する情報を記憶してもよく、ショベル１００の動作が開始される前に各種機器を介して取得する情報を記憶してもよい。記憶装置４７は、例えば、通信装置Ｔ１等を介して取得される、或いは、入力装置４２等を通じて設定される目標施工面に関するデータを記憶していてもよい。当該目標施工面は、ショベル１００のオペレータにより設定（保存）されてもよいし、施工管理者等により設定されてもよい。

【0050】

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の上部旋回体３に対する俯仰角度（以下、「ブーム角度」）、例えば、側面視において、上部旋回体３の旋回平面に対してブーム４の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサＳ１は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含んでよい。また、ブーム角度センサＳ１は、可変抵抗器を利用したポテンショメータ、ブーム角度に対応する油圧シリンダ（ブームシリンダ７）のストローク量を検出するシリンダセンサ等を含んでもよい。以下、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３についても同様である。ブーム角度センサＳ１によるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0051】

アーム角度センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５のブーム４に対する回動角度（以下、「アーム角度」）、例えば、側面視において、ブーム４の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム５の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサＳ２によるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0052】

バケット角度センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６のアーム５に対する回動角度（以下、「バケット角度」）、例えば、側面視において、アーム５の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット６の支点と先端（刃先）とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサＳ３によるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0053】

機体傾斜センサＳ４は、所定の平面（例えば、水平面）に対する機体（上部旋回体３或いは下部走行体１）の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００（即ち、上部旋回体３）の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を検出する。機体傾斜センサＳ４は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ等を含んでよい。機体傾斜センサＳ４による傾斜角度（前後傾斜角及び左右傾斜角）に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0054】

撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の周辺を撮像し、ショベル１００の周囲の様子を表す画像情報を取得する。撮像装置Ｓ６は、ショベル１００の前方を撮像するカメラＳ６Ｆ、ショベル１００の左方を撮像するカメラＳ６Ｌ、ショベル１００の右方を撮像するカメラＳ６Ｒ、及び、ショベル１００の後方を撮像するカメラＳ６Ｂを含む。

【0055】

カメラＳ６Ｆ（取得装置の一例）は、例えば、キャビン１０の天井、即ち、キャビン１０の内部に取り付けられている。また、カメラＳ６Ｆ（取得装置の一例）は、キャビン１０の屋根、ブーム４の側面等、キャビン１０の外部に取り付けられていてもよい。カメラＳ６Ｌ（取得装置の一例）は、上部旋回体３の上面左端に取り付けられ、カメラＳ６Ｒ（取得装置の一例）は、上部旋回体３の上面右端に取り付けられ、カメラＳ６Ｂ（取得装置の一例）は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられている。

【0056】

撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）は、それぞれ、例えば、非常に広い画角を有する単眼の広角カメラである。また、撮像装置Ｓ６は、ステレオカメラ、距離画像カメラ、デプスカメラ等であってもよい。撮像装置Ｓ６による撮像画像は、表示装置４０を介してコントローラ３０に取り込まれる。

【0057】

また、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）に代えて、或いは、加えて、ショベル１００の周囲の様子を表す情報を取得可能な他のセンサが設けられてもよい。他のセンサは、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）、赤外線センサ等であってよい。具体的には、他のセンサは、ショベル１００の周囲に出力する出力信号の反射信号を受信することにより、ショベル１００の周囲の物体までの距離を点群データ等により算出してもよい。また、撮像装置Ｓ６やこれらの他のセンサは、物体検知装置として機能してもよい。この場合、撮像装置Ｓ６やこれらの他のセンサは、ショベル１００の周囲に存在する所定の検出対象の物体を検知してよい。検知対象の物体には、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、穴等が含まれうる。撮像装置Ｓ６やこれらの他のセンサは、自身或いはショベル１００から認識された物体までの距離を取得（算出）してもよい。

【0058】

コントローラ３０は、例えば、撮像装置Ｓ６や他のセンサの出力に基づき、ショベル１００の周囲の所定の監視領域内（例えば、ショベル１００から５メートル以内の作業領域）で、監視対象の物体（例えば、人、トラック、他の建設機械等）が検知された場合、ショベル１００と監視対象の物体との当接等を回避させる制御（以下、「当接回避制御」）を行う。具体的には、コントローラ３０は、当接回避制御の一例として、表示装置４０や音出力装置４３に制御指令を出力し、警報を出力させてよい。また、コントローラ３０は、当接回避制御の一例として、比例弁３１、減圧用比例弁３３、或いは、上述の制御弁に制御指令を出力し、ショベル１００の動作を制限してもよい。このとき、動作制限の対象は、全ての被駆動要素であってもよいし、監視対象の物体とショベル１００との当接回避のために必要な一部の被駆動要素だけであってもよい。

【0059】

コントローラ３０による監視領域内における監視対象の存在の判断は、操作不可状態においても、実行される。そして、ショベル１００は、ショベル１００の監視領域内において監視対象が存在するかどうかも判断するとともに、ショベル１００の監視領域外においても監視対象が存在するかどうかも判断してよい。また、ショベル１００の監視領域外における監視対象が存在するかどうかの判断は、ショベル１００が操作不可状態においても、実行されてよい。

【0060】

尚、撮像装置Ｓ６は、直接、コントローラ３０と通信可能に接続されてもよい。

【0061】

測位装置Ｐ１は、ショベル１００（上部旋回体３）の位置を測定する。測位装置Ｐ１は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）モジュールであり、上部旋回体３の位置を検出し、上部旋回体３の位置に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0062】

尚、ショベル１００の位置は、後述の推定方法を用いて、取得されてもよい。この場合、測位装置Ｐ１は、省略されてもよい。

【0063】

通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、通信衛星を利用する衛星通信網、インターネット網等を含みうる所定のネットワークに接続し、外部機器（例えば、後述の管理装置２００）と通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。

【0064】

マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンガイダンス機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、目標施工面とアタッチメントの先端部、具体的には、エンドアタッチメントの作業部位との距離等の作業情報を、表示装置４０や音出力装置４３等を通じて、オペレータに伝える。目標施工面に関するデータは、例えば、上述の如く、記憶装置４７に予め記憶されている。目標施工面に関するデータは、例えば、基準座標系で表現されている。基準座標系は、例えば、施工現場に固有のローカル座標系である。オペレータは、施工現場の任意の点を基準点と定め、入力装置４２を通じて、基準点との相対的な位置関係により目標施工面を設定してもよい。バケット６の作業部位は、例えば、バケット６の爪先、バケット６の背面等である。また、エンドアタッチメントとして、バケット６の代わりに、例えば、ブレーカが採用される場合、ブレーカの先端部が作業部位に相当する。マシンガイダンス部５０は、表示装置４０、音出力装置４３等を通じて、作業情報をオペレータに通知し、オペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の操作をガイドする。

【0065】

また、マシンガイダンス部５０は、例えば、マシンコントロール機能に関するショベル１００の制御を実行する。マシンガイダンス部５０は、例えば、オペレータの操作装置２６に対する操作に応じて、バケット６の作業部位が所定の目標軌道に沿って移動するように、下部走行体１、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６の少なくとも一つを自動で動作させる。具体的には、マシンガイダンス部５０は、オペレータが手動で掘削操作を行っているときに、目標施工面とバケット６の先端位置（つまり、作業部位における制御基準となる位置）とが一致するように、ブーム４、アーム５、及び、バケット６の少なくとも一つを自動的に動作させてよい。また、マシンガイダンス部５０は、例えば、所定の作業対象（例えば、土砂の積み込み対象のダンプトラックや、切土や転圧等の施工対象である法面等）に上部旋回体３が正対するように、上部旋回体３を自動で移動させてもよい。また、マシンガイダンス部５０は、例えば、ショベル１００が所定の経路で移動するように、下部走行体１を自動で動作させてもよい。

【0066】

マシンガイダンス部５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、撮像装置Ｓ６、測位装置Ｐ１、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音出力装置４３からの音声及び表示装置４０に表示される画像により、バケット６と作業対象（例えば、目標施工面やとの間の距離の程度をオペレータに通知したり、アタッチメントの先端部（具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位）が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部５０は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部５１と、距離算出部５２と、情報伝達部５３と、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６とを含む。

【0067】

位置算出部５１は、所定の測位対象の位置を算出する。例えば、位置算出部５１は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位の基準座標系における座標点を算出する。具体的には、位置算出部５１は、ブーム４、アーム５、及びバケット６のそれぞれの俯仰角度（ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度）からバケット６の作業部位の座標点を算出する。

【0068】

距離算出部５２は、２つの測位対象間の距離を算出する。例えば、距離算出部５２は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６爪先や背面等の作業部位と目標施工面との間の距離を算出する。また、距離算出部５２は、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の角度（相対角度）を算出してもよい。

【0069】

情報伝達部５３は、表示装置４０や音出力装置４３等の所定の通知手段を通じて、各種情報をショベル１００のオペレータに伝達（通知）する。情報伝達部５３は、距離算出部５２により算出された各種距離等の大きさ（程度）をショベル１００のオペレータに通知する。例えば、表示装置４０による視覚情報及び音出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の先端部と目標施工面との間の距離（の大きさ）をオペレータに伝える。また、情報伝達部５３は、表示装置４０による視覚情報及び音出力装置４３による聴覚情報の少なくとも一方を用いて、バケット６の作業部位としての背面と目標施工面との間の相対角度（の大きさ）をオペレータに伝えてもよい。

【0070】

具体的には、情報伝達部５３は、音出力装置４３による断続音を用いて、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離（例えば、鉛直距離）の大きさをオペレータに伝える。この場合、情報伝達部５３は、鉛直距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くし、鉛直距離が大きくなるほど、断続音の感覚を長くしてよい。また、情報伝達部５３は、連続音を用いてもよく、音の高低、強弱等を変化させながら、鉛直距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部５３は、バケット６の先端部が目標施工面よりも低い位置になった、つまり、目標施工面を超えてしまった場合、音出力装置４３を通じて警報を発してもよい。当該警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。

【0071】

また、情報伝達部５３は、アタッチメントの先端部、具体的には、バケット６の作業部位と目標施工面との間の距離の大きさやバケット６の背面と目標施工面との間の相対角度の大きさ等を作業情報として表示装置４０に表示させてもよい。表示装置４０は、コントローラ３０による制御下で、例えば、撮像装置Ｓ６から受信した画像データと共に、情報伝達部５３から受信した作業情報を表示する。情報伝達部５３は、例えば、アナログメータの画像やバーグラフインジケータの画像等を用いて、鉛直距離の大きさをオペレータに伝えるようにしてもよい。

【0072】

自動制御部５４は、ショベル１００の被駆動部を駆動するアクチュエータを自動的に動作させることでオペレータによる操作装置２６を通じたショベル１００の手動操作を自動的に支援する。具体的には、自動制御部５４は、比例弁３１を制御し、複数の油圧アクチュエータに対応するコントロールバルブ１７内の制御弁に作用するパイロット圧を個別的に且つ自動的に調整することができる。これにより、自動制御部５４は、それぞれの油圧アクチュエータを自動的に動作させることができる。自動制御部５４によるマシンコントロール機能に関する制御は、例えば、入力装置４２に含まれる所定のスイッチが押下された場合に実行されてよい。当該所定のスイッチは、例えば、マシンコントロールスイッチ（以下、「ＭＣ（Machine Control）スイッチ」）であり、ノブスイッチとして操作装置２６（例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置）のオペレータによる把持部の先端に配置されていてもよい。以下、ＭＣスイッチが押下されている場合に、マシンコントロール機能が有効である前提で説明を進める。

【0073】

例えば、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、掘削作業や整形作業を支援するために、アームシリンダ８の動作に合わせて、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。具体的には、自動制御部５４は、オペレータが手動でアーム５の閉じ操作（以下、「アーム閉じ操作」）を行っている場合に、目標施工面とバケット６の爪先や背面等の作業部位の制御基準となる位置とが一致するようにブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも一方を自動的に伸縮させる。この場合、オペレータは、例えば、アーム５の操作に対応するレバー装置をアーム閉じ操作するだけで、バケット６の爪先等を目標施工面に一致させながら、アーム５を閉じることができる。

【0074】

また、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等が押下されている場合、上部旋回体３を所定の作業対象（例えば、土砂の積み込み対象のダンプトラックや施工対象の目標施工面等）に正対させるために旋回油圧モータ２Ａを自動的に回転させてもよい。以下、コントローラ３０（自動制御部５４）による上部旋回体３を目標施工面に正対させる制御を「正対制御」と称する場合がある。これにより、オペレータ等は、所定のスイッチを押下するだけで、或いは、当該スイッチが押下された状態で、旋回操作に対応する後述のレバー装置２６Ｃを操作するだけで、上部旋回体３を作業対象に正対させることができる。また、オペレータは、ＭＣスイッチを押下するだけで、上部旋回体３を作業対象に正対させ且つダンプトラックへの排土作業や目標施工面の掘削作業等に関するマシンコントロール機能を開始させることができる。

【0075】

例えば、ショベル１００の上部旋回体３が作業対象としてのダンプトラックに正対している状態は、アタッチメントの先端のバケット６をダンプトラックの荷台の長手方向、つまり、ダンプトラックの荷台の前後方向の軸に沿って移動させることが可能な状態である。

【0076】

例えば、ショベル１００の上部旋回体３が作業対象としての目標施工面に正対している状態は、アタッチメントの動作に従い、アタッチメントの先端部（例えば、バケット６の作業部位としての爪先や背面等）を目標施工面（例えば、図１の上り法面ＢＳ）の傾斜方向に沿って移動させることが可能な状態である。具体的には、ショベル１００の上部旋回体３が目標施工面に正対している状態は、ショベル１００の旋回平面ＳＦに鉛直なアタッチメントの稼動面（アタッチメント稼動面）ＡＦが、円筒体ＣＢに対応する目標施工面の法線を含む状態（換言すれば、当該法線に沿う状態）である（後述の図８Ｂ参照）。

【0077】

ショベル１００のアタッチメント稼動面ＡＦが円筒体ＣＢに対応する目標施工面の法線を含む状態にない場合、アタッチメントの先端部は、目標施工面を傾斜方向に移動させることができない。そのため、結果として、ショベル１００は、目標施工面を適切に施工できない（後述の図８Ａ参照）。これに対して、自動制御部５４は、自動的に旋回油圧モータ２Ａを回転させることで、上部旋回体３を正対させることができる。これにより、ショベル１００は、目標施工面を適切に施工することができる（図８Ｂ参照）。

【0078】

自動制御部５４は、目標施工面（上り法面）に対する正対制御において、例えば、バケット６の爪先の左端の座標点と目標施工面との間の左端鉛直距離（以下、単に「左端鉛直距離」）と、バケット６の爪先の右端の座標点と目標施工面との間の右端鉛直距離（以下、単に「右端鉛直距離」）とが等しくなった場合に、ショベルが目標施工面に正対していると判断する。また、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離とが等しくなった場合（即ち、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差がゼロになった場合）ではなく、その差が所定値以下になった場合に、ショベル１００が目標施工面に正対していると判断してもよい。

【0079】

また、自動制御部５４は、目標施工面（上り法面）に対する正対制御において、例えば、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差に基づき、旋回油圧モータ２Ａを動作させてもよい。具体的には、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を目標施工面に正対させる方向にレバー装置２６Ｃが操作されたか否かを判断する。例えば、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が大きくなる方向にレバー装置２６Ｃが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行しない。一方で、バケット６の爪先と目標施工面（上り法面）との間の鉛直距離が小さくなる方向に旋回操作レバーが操作された場合、自動制御部５４は、正対制御を実行する。その結果、自動制御部５４は、左端鉛直距離と右端鉛直距離との差が小さくなるように旋回油圧モータ２Ａを動作させることができる。その後、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロになると、旋回油圧モータ２Ａを停止させる。また、自動制御部５４は、その差が所定値以下或いはゼロとなる旋回角度を目標角度として設定し、その目標角度と現在の旋回角度（具体的には、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づく検出値）との角度差がゼロになるように、旋回油圧モータ２Ａの動作制御を行ってもよい。この場合、旋回角度は、例えば、基準方向に対する上部旋回体３の前後軸の角度である。

【0080】

尚、上述の如く、旋回油圧モータ２Ａの代わりに、旋回用電動機がショベル１００に搭載される場合、自動制御部５４は、旋回用電動機を制御対象として、正対制御を行う。

【0081】

旋回角度算出部５５は、上部旋回体３の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部５５は、例えば、後述の如く、撮像装置Ｓ６の撮像画像に含まれる（映っている）、停止している或いは固定されている物体の位置（換言すれば、見える方向）の変化に基づき、上部旋回体３の旋回角度を算出（推定）する。詳細は、後述する（図５～図８参照）。

【0082】

旋回角度は、上部旋回体３から見た基準方向に対するアタッチメント稼動面が延びる方向（即ち、上部旋回体３の上面視でアタッチメントの延出方向）を表す。アタッチメント稼動面は、例えば、アタッチメントを縦断する仮想平面であり、旋回平面に垂直となるように配置される。旋回平面は、例えば、旋回軸に垂直な旋回フレームの底面を含む仮想平面である。コントローラ３０（マシンガイダンス部５０）は、例えば、アタッチメント稼動面が目標施工面の法線を含んでいると判断した場合に、上部旋回体３が目標施工面に正対していると判断してよい。

【0083】

相対角度算出部５６は、上部旋回体３を作業対象に正対させるために必要な旋回角度（以下、「相対角度」）を算出する。相対角度は、例えば、上部旋回体３を作業対象に正対させたときの上部旋回体３の前後軸の方向と、上部旋回体３の前後軸の現在の方向との間に形成される相対的な角度である。相対角度算出部５６は、例えば、上部旋回体３を土砂等の積み込み対象のダンプトラックに正対させる場合、撮像装置Ｓ６によるダンプトラックの荷台が映っている撮像画像と、旋回角度算出部５５により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。相対角度算出部５６は、例えば、上部旋回体３を目標施工面に正対させる場合、記憶装置４７に記憶されている目標施工面に関するデータと、旋回角度算出部５５により算出された旋回角度とに基づき、相対角度を算出する。

【0084】

自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下された状態で旋回操作に対応するレバー装置２６Ｃが操作されると、上部旋回体３を作業対象に正対させる方向に旋回操作されたか否かを判断する。自動制御部５４は、上部旋回体３を作業対象に正対させる方向に旋回操作されたと判断した場合、相対角度算出部５６により算出された相対角度を目標角度として設定する。そして、自動制御部５４は、レバー装置２６Ｃが操作された後の旋回角度の変化が目標角度に達した場合、上部旋回体３が作業対象に正対したと判断し、旋回油圧モータ２Ａの動きを停止させてよい。これにより、自動制御部５４は、図２に示す構成を前提として、オペレータによるレバー装置２６Ｃの操作をアシストして、上部旋回体３を作業対象に正対させることができる。また、自動制御部５４は、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下されると、レバー装置２６Ｃの操作に依らず、自動で、上部旋回体３を作業対象に正対させてもよい。

【0085】

［ショベルの油圧システム］
次に、図３を参照して、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムについて説明する。

【0086】

図３は、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムの構成の一例を概略的に示す図である。

【0087】

尚、図３において、機械的動力系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系は、図２の場合と同様、それぞれ、二重線、実線、破線、及び点線で示されている。

【0088】

当該油圧回路により実現される油圧システムは、エンジン１１により駆動されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒのそれぞれから、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒ、パラレル油路Ｃ２Ｌ，Ｃ２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

【0089】

センタバイパス油路Ｃ１Ｌは、メインポンプ１４Ｌを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌを順に通過し、作動油タンクに至る。

【0090】

センタバイパス油路Ｃ１Ｒは、メインポンプ１４Ｒを起点として、コントロールバルブ１７内に配置される制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒを順に通過し、作動油タンクに至る。

【0091】

制御弁１７１は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｌへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｌが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。

【0092】

制御弁１７２は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油を走行油圧モータ１Ｒへ供給し、且つ、走行油圧モータ１Ｒが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0093】

制御弁１７３は、メインポンプ１４Ｌから吐出される作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0094】

制御弁１７４は、メインポンプ１４Ｒから吐出される作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0095】

制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒは、それぞれ、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。

【0096】

制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒは、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出させる。

【0097】

制御弁１７１，１７２，１７３，１７４，１７５Ｌ，１７５Ｒ，１７６Ｌ，１７６Ｒは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整したり、流れる方向を切り換えたりする。

【0098】

パラレル油路Ｃ２Ｌは、センタバイパス油路Ｃ１Ｌと並列的に、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｌにメインポンプ１４Ｌの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｌから分岐し、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｌの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路Ｃ２Ｌは、制御弁１７１，１７３，１７５Ｌの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

【0099】

パラレル油路Ｃ２Ｒは、センタバイパス油路Ｃ１Ｒと並列的に、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒにメインポンプ１４Ｒの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２の上流側でセンタバイパス油路Ｃ１Ｒから分岐し、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒ，１７６Ｒのそれぞれに並列してメインポンプ１４Ｒの作動油を供給可能に構成される。パラレル油路Ｃ２Ｒは、制御弁１７２，１７４，１７５Ｒの何れかによってセンタバイパス油路Ｃ１Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

【0100】

レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒは、それぞれ、コントローラ３０による制御下で、メインポンプ１４Ｌ、１４Ｒの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節する。

【0101】

吐出圧センサ２８Ｌは、メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することができる。

【0102】

センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒには、最も下流にある制御弁１７６Ｌ，１７６Ｒのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り（以下、「ネガコン絞り」）１８Ｌ，１８Ｒが設けられる。これにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒで制限される。そして、ネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒは、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御するための制御圧（以下、「ネガコン圧」）を発生させる。

【0103】

ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒは、ネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0104】

コントローラ３０は、吐出圧センサ２８Ｌ，２８Ｒにより検出されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御し、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ１３Ｌを制御し、メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ１３Ｒについても同様である。これにより、コントローラ３０は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないように、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの全馬力制御を行うことができる。

【0105】

また、コントローラ３０は、ネガコン圧センサ１９Ｌ，１９Ｒにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ１３Ｌ，１３Ｒを制御することにより、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ３０は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させる。

【0106】

具体的には、ショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態（図３に示す状態）の場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、センタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通ってネガコン絞り１８Ｌ、１８Ｒに至る。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路Ｃ１Ｌ，Ｃ１Ｒを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。

【0107】

一方、何れかの油圧アクチュエータが操作装置２６を通じて操作された場合、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り１８Ｌ，１８Ｒの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、メインポンプ１４Ｌ，１４Ｒの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。

【0108】

［ショベルのマシンコントロール機能に関する構成の詳細］
次に、図４（図４Ａ～図４Ｃ）を参照して、ショベル１００のマシンコントロール機能に関する構成の詳細について説明する。

【0109】

図４Ａ～図４Ｃは、本実施形態に係るショベル１００の油圧システムのうちの操作系に関する構成部分の一例を概略的に示す図である。具体的には、図４Ａは、ブームシリンダ７を油圧制御する制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒにパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図４Ｂは、バケットシリンダ９を油圧制御する制御弁１７４にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。また、図４Ｃは、旋回油圧モータ２Ａを油圧制御する制御弁１７３にパイロット圧を作用させるパイロット回路の一例を示す図である。

【0110】

また、例えば、図４Ａに示すように、レバー装置２６Ａは、オペレータ等がブーム４に対応するブームシリンダ７を操作するために用いられる。レバー装置２６Ａは、その操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じた電気信号（以下、「操作内容信号」）をコントローラ３０に出力する。

【0111】

コントローラ３０には、操作装置２６の操作量（例えば、レバー装置２６Ａ～２６Ｃの傾倒角度）に応じた比例弁３１への制御電流との対応関係が予め設定されている。操作装置２６に含まれる個々のレバー装置（レバー装置２６Ａ～２６Ｃ等）のそれぞれに対応する比例弁３１は、設定された対応関係に基づき制御される。

【0112】

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートとに出力する。これにより、比例弁３１ＡＬは、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ａに対するブーム４の上げ方向の操作（以下、「ブーム上げ操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＡＬは、レバー装置２６Ａにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ａの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＡＬは、レバー装置２６Ａにおける操作内容と関係なく、パイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートとに作用させることができる。

【0113】

比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＡＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＡＲは、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ａに対するブーム４の下げ方向の操作（以下、「ブーム下げ操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＡＲは、レバー装置２６Ａにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ａの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＡＲは、レバー装置２６Ａにおける操作内容と関係なく、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに作用させることができる。

【0114】

換言すれば、レバー装置２６Ａは、ブーム上げ操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＡＬを介して、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。また、レバー装置２６Ａは、ブーム下げ操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＡＲを介して、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。

【0115】

このように、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ａの操作状態に応じて、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。また、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ａの操作状態に依らず、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

【0116】

減圧用比例弁３３ＡＬは、比例弁３１ＡＬと、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＡＬの状態にかかわらず、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＡＬは、制動特性を高めたい場合に有効である。

【0117】

尚、本実施形態では、減圧用比例弁３３ＡＬを必ずしも備える必要はなく、省略されてもよい。以下、他の減圧用比例弁３３（減圧用比例弁３３ＡＲ，３３ＢＬ，３３ＢＲ，３３ＣＬ，３３ＣＲ等）についても同様である。

【0118】

減圧用比例弁３３ＡＲは、比例弁３１ＡＲと、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータ（ブームシリンダ７）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロットラインのパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＡＲの状態にかかわらず、制御弁１７５Ｌ，１７５Ｒのスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＡＲは、制動特性を高めたい場合に有効である。

【0119】

コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ａに対するブーム上げ操作に対応する操作内容信号に応じて、比例弁３１ＡＬを制御し、レバー装置２６Ａにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ａに対するブーム下げ操作に対応する操作内容信号に応じて、比例弁３１ＡＲを制御し、レバー装置２６Ａにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、レバー装置２６Ａから入力される操作内容信号に応じて、比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲを制御し、レバー装置２６Ａの操作内容に応じたブーム４の上げ下げの動作を実現することができる。

【0120】

また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ａに対するブーム上げ操作とは無関係に、比例弁３１ＡＬを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７５Ｌの右側のパイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ａに対するブーム下げ操作とは無関係に、比例弁３１ＡＲを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７５Ｒの右側のパイロットポートに供給できる。即ち、コントローラ３０は、ブーム４の上げ下げの動作を自動制御することができる。

【0121】

図４Ｂに示すように、レバー装置２６Ｂは、オペレータ等がバケット６に対応するバケットシリンダ９を操作するために用いられる。レバー装置２６Ｂは、その操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力する。

【0122】

比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＬは、制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｂに対するバケット６の閉じ方向の操作（以下、「バケット閉じ操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＬは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｂの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＬは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容と関係なく、パイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに作用させることができる。

【0123】

比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＢＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＢＲは、シャトル弁３２ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｂに対するバケット６の開き方向の操作（以下、「バケット開き操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｂの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂにおける操作内容と関係なく、パイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに作用させることができる。

【0124】

換言すれば、レバー装置２６Ｂは、バケット閉じ操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＢＬを介して、制御弁１７４の左側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。また、レバー装置２６Ｂは、バケット開き操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＢＲを介して、制御弁１７４の右側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。

【0125】

このように、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ｂの操作状態に応じて、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。また、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲは、レバー装置２６Ｂの操作状態に依らず、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

【0126】

減圧用比例弁３３ＢＬは、比例弁３１ＢＬと、制御弁１７４の左側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータ（バケットシリンダ９）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＢＬの状態にかかわらず、制御弁１７４のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＢＬは、制動特性を高めたい場合に有効である。

【0127】

減圧用比例弁３３ＢＲは、比例弁３１ＢＲと、制御弁１７４の右側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータ（バケットシリンダ９）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロットラインのパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＢＲの状態にかかわらず、制御弁１７４のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＢＲは、制動特性を高めたい場合に有効である。

【0128】

コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｂに対するバケット閉じ操作に対応する操作内容信号に応じて、比例弁３１ＢＬを制御し、レバー装置２６Ｂにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｂに対するバケット開き操作に対応する操作内容信号に応じて、比例弁３１ＢＲを制御し、レバー装置２６Ｂにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｂから入力される操作内容信号に応じて、比例弁３１ＢＬ，３１ＢＲを制御し、レバー装置２６Ｂの操作内容に応じたバケット６の開閉動作を実現することができる。

【0129】

また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｂに対するバケット閉じ操作とは無関係に、比例弁３１ＢＬを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７４の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｂに対するバケット開き操作とは無関係に、比例弁３１ＢＲを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７４の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、バケット６の開閉動作を自動制御することができる。

【0130】

また、例えば、図４Ｃに示すように、レバー装置２６Ｃは、オペレータ等が上部旋回体３（旋回機構２）に対応する旋回油圧モータ２Ａを操作するために用いられる。レバー装置２６Ｃは、その操作内容（例えば、操作方向及び操作量）に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力する。

【0131】

比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＬは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＬは、制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｃに対する上部旋回体３の左方向の旋回操作（以下、「左旋回操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＬは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｃの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＬは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容と関係なく、パイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに作用させることができる。

【0132】

比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁３１ＣＲは、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を利用して、コントローラ３０から入力される制御電流に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁３１ＣＲは、制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。例えば、コントローラ３０からレバー装置２６Ｃに対する上部旋回体３の右方向の旋回操作（以下、「右旋回操作」）に対応する制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用させることができる。また、レバー装置２６Ｃの操作内容に依らず、コントローラ３０から所定の制御電流が入力されることで、比例弁３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃにおける操作内容と関係なく、パイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに作用させることができる。

【0133】

換言すれば、レバー装置２６Ｃは、左旋回操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＣＬを介して、制御弁１７３の左側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。また、レバー装置２６Ｃは、右旋回操作がされた場合に、操作方向及び操作量に応じた操作内容信号をコントローラ３０に出力し、コントローラ３０及び比例弁３１ＣＲを介して、制御弁１７３の右側のパイロットポートにその操作内容に応じたパイロット圧を作用させる。

【0134】

このように、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、コントローラ３０の制御下で、レバー装置２６Ｃの操作状態に応じて、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。また、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲは、レバー装置２６Ｃの操作状態に依らず、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。

【0135】

減圧用比例弁３３ＣＬは、比例弁３１ＣＬと、制御弁１７３の左側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータ（旋回油圧モータ２Ａ）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＣＬの状態にかかわらず、制御弁１７３のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＣＬは、制動特性を高めたい場合に有効である。

【0136】

減圧用比例弁３３ＣＲは、比例弁３１ＣＲと、制御弁１７３の右側のパイロットポートとの間のパイロットラインに配置される。コントローラ３０は、物体検知装置（例えば、撮像装置Ｓ６等）からの信号に基づき、油圧アクチュエータ（旋回油圧モータ２Ａ）の減速或いは停止の制動動作が必要と判断した場合、当該パイロットラインの作動油をタンクへ排出することでパイロットラインのパイロット圧を減圧させる。これにより、比例弁３１ＣＲの状態にかかわらず、制御弁１７３のスプールを中立方向へ移動させることができる。そのため、減圧用比例弁３３ＣＲは、制動特性を高めたい場合に有効である。

【0137】

コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｃに対する左旋回操作に対応する操作内容信号に応じて、比例弁３１ＣＬを制御し、レバー装置２６Ｃにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｃに対する右旋回操作に対応する操作内容信号に応じて、比例弁３１ＣＲを制御し、レバー装置２６Ｃにおける操作内容（操作量）に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、レバー装置２６Ｃから入力される操作内容信号に応じて、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲを制御し、レバー装置２６Ｃの操作内容に応じたバケット６の開閉動作を実現することができる。

【0138】

コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｃに対する左旋回操作とは無関係に、比例弁３１ＣＬを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７３の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータのレバー装置２６Ｃに対する右旋回操作とは無関係に、比例弁３１ＣＲを制御し、パイロットポンプ１５から吐出される作動油を、制御弁１７３の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ３０は、上部旋回体３の左右方向への旋回動作を自動制御することができる。

【0139】

尚、ショベル１００は、更に、アーム５を自動的に開閉させる構成、及び、下部走行体１（具体的には、左右それぞれのクローラ）を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、油圧システムのうち、アームシリンダ８の操作系に関する構成部分、走行油圧モータ１Ｌの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ１Ｒの操作に関する構成部分は、ブームシリンダ７の操作系に関する構成部分等（図４Ａ～図４Ｃ）と同様に構成されてよい。

【0140】

［旋回角度の推定方法（第１例）］
次に、図５、図６（図６Ａ、図６Ｂ）を参照して、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）による旋回角度の推定方法の第１例について説明する。

【0141】

＜旋回角度の推定に関する機能構成＞
図５は、本実施形態に係るショベル１００の旋回角度の推定に関する機能構成の第１例を示す機能ブロック図である。

【0142】

図５に示すように、本例では、ショベル１００は、通信装置Ｔ１を用いて、管理装置２００と通信可能に接続される。

【0143】

管理装置２００は、その機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。例えば、管理装置２００は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ等のメモリ装置、ＲＯＭ等の補助記憶装置、及び外部との通信用のインタフェース装置等を含むサーバコンピュータを中心に構成される。管理装置２００は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、モデル学習部２０１と、配信部２０３とを含む。また、管理装置２００は、学習結果記憶部２０２等を利用する。学習結果記憶部２０２等は、例えば、管理装置２００の補助記憶装置や通信可能な外部記憶装置等により実現可能である。

【0144】

モデル学習部２０１は、所定の教師データセットを用いて、学習モデルを機械学習させ、いわゆる教師あり学習の結果としての学習済みモデル（物体検出モデルＬＭ）を出力する。そして、生成された物体検出モデルＬＭは、予め準備される検証用データセットを用いて、精度検証が実施された上で、学習結果記憶部２０２に格納される。また、モデル学習部２０１は、追加学習用の教師データセットを用いて、物体検出モデルＬＭの追加学習を行わせることにより追加学習済みモデルを生成してもよい。そして、追加学習済みモデルは、予め準備される検証用データセットを用いて、精度検証が実施されると共に、学習結果記憶部２０２の物体検出モデルＬＭは、精度検証済みの追加学習済みモデルで更新されてよい。

【0145】

物体検出モデルＬＭは、物体検知装置による作業現場の撮像画像や点群データ等を入力情報として、作業現場の撮像画像に含まれる所定の物体（例えば、人、車両、他の作業機械、建物、パイロン、電柱、木等）（以下、「対象物」）の有無、その対象物の種別、その対象物の位置、及び、その対象物の大きさ等を判定する。そして、物体検出モデルＬＭは、その判定結果に関する情報（例えば、対象物の種別（種類）を表すラベル情報や、対象物の位置を表す位置情報）を出力する。つまり、物体検出モデルＬＭは、ショベル１００に適用される場合、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の対象物の有無、その対象物の種別（種類）、及びその対象物の位置等を判定することができる。ベースの学習モデル及びその学習結果としての物体検出モデルＬＭは、例えば、既知のディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ：Deep Neural Network）を中心に構成されてよい。

【0146】

尚、教師データセット及び精度検証用のデータセットは、例えば、ショベル１００から適宜アップロードされる、撮像装置Ｓ６による様々な作業現場の撮像画像に基づき作成されてよい。また、教師データセット及び精度検証用のデータセットは、例えば、コンピュータグラフィクス等に関連する技術を用いて人工的に作成される作業現場の画像に基づき作成されてもよい。

【0147】

学習結果記憶部２０２には、モデル学習部２０１により生成される物体検出モデルＬＭが記憶される。また、学習結果記憶部２０２の物体検出モデルＬＭは、モデル学習部２０１により生成される追加学習済みモデルにより更新されてもよい。

【0148】

配信部２０３は、学習結果記憶部２０２に記憶される最新の物体検出モデルＬＭをショベル１００に配信する。

【0149】

また、本例では、ショベル１００は、旋回角度の推定に関する構成として、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）、コントローラ３０、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲ、及び入力装置４２を含む。

【0150】

コントローラ３０は、旋回角度の推定に関する構成として、周囲状況認識部６０と、上述のマシンガイダンス部５０を含む。

【0151】

周囲状況認識部６０は、例えば、モデル記憶部６１と、検出部６２と、物体位置マップ生成部６３と、マップ記憶部６４とを含む。

【0152】

モデル記憶部６１には、通信装置Ｔ１を通じて管理装置２００から受信される、最新の物体検出モデルＬＭが記憶される。

【0153】

検出部６２は、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）から入力される撮像画像に基づき、上部旋回体３の周囲の対象物を検出する。具体的には、検出部６２は、モデル記憶部６１から物体検出モデルＬＭを読み出し、物体検出モデルＬＭを用いて、上部旋回体３の周囲の対象物に関する判定（例えば、対象物の有無、その対象物の種別、その対象物の位置、及びその対象物の大きさ等の判定）を行う。検出部６２は、例えば、検出された対象物の種別を示すラベル情報、物体の位置情報、及び対象物の大きさに関する情報等を出力する。また、検出部６２は、対象物が検出されなかった場合、検出されなかったことを示すラベル情報を出力してよい。本例では、複数のカメラ（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）の撮像画像を利用することができるため、検出部６２は、上部旋回体３の全周に亘る対象物、つまり、より広い対象範囲で対象物を検出することができる。また、撮像装置Ｓ６を利用する事例を示したが、検出部６２は、ショベル１００の周囲に出力する出力信号（例えば、レーザ、赤外線、電磁波、超音波等）の反射信号を受信し、ショベル１００の周囲の物体までの距離を点群データ等により算出してもよい。また、検出部６２は、受信される反射信号に基づく点群の形状及び点群までの距離等により、対象物の種別（種類）を表すラベル情報や、対象物の位置を表す位置情報等を求めることができる。

【0154】

物体位置マップ生成部６３は、検出部６２により検出された対象物の位置を示すマップ情報（物体位置マップＭＰ）を生成し、生成される物体位置マップＭＰは、マップ記憶部６４に格納される。物体位置マップＭＰには、ショベル１００の位置情報と、検出された対象物ごとの位置情報と、それぞれの対象物の位置情報に紐付けられる、対象物の種別情報及び対象物の大きさに関する情報等が含まれる。例えば、物体位置マップ生成部６３は、ショベル１００の起動から停止までの間で、検出部６２の検出周期に合わせて、物体位置マップＭＰを作成し、最新の物体位置マップＭＰでマップ記憶部６４の物体位置マップＭＰを逐次更新する態様であってよい。

【0155】

尚、ショベル１００（上部旋回体３）を基準として、検出部６２が対象物を検出可能な距離範囲は限定されるため、例えば、ショベル１００が下部走行体１で走行移動すると、物体位置マップＭＰに含まれるある対象物の位置が検出範囲外になってしまう可能性がある。つまり、ショベル１００が下部走行体１で走行移動してしまうと、コントローラ３０は、ショベル１００から相対的に離れた位置の物体がそのままその位置にいるのか、その位置から移動してしまったのか等を把握することができない可能性がある。よって、物体位置マップ生成部６３は、物体位置マップＭＰに含まれる、ショベル１００（自機）からある程度離れた位置の対象物に関する情報を、更新の際に、削除してもよいし、例えば、精度が低い情報であることを示すフラグ等を付した上でマップ情報の中に残してもよい。

【0156】

マップ記憶部６４には、物体位置マップ生成部６３により生成される、最新の物体位置マップＭＰが記憶される。

【0157】

マシンガイダンス部５０は、旋回角度の推定に関する機能構成として、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６と、記憶部５７と、目標位置情報生成部５８とを含む。

【0158】

自動制御部５４は、上述の如く、相対角度算出部５６により算出（推定）される相対角度に基づき、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲを制御し、上部旋回体３をショベル１００（自機）の周囲の作業対象に正対させる。換言すれば、自動制御部５４は、相対角度算出部５６により算出される相対角度に基づき、作業対象に正対するように上部旋回体３の旋回動作を制御する。本例では、自動制御部５４は、後述の如く、物体位置マップＭＰから認識される一又は複数の対象物の中からオペレータが選択する作業対象に対応する対象物に上部旋回体３を正対させる。

【0159】

旋回角度算出部５５は、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の停止している対象物（以下、「停止対象物」）或いは固定されている対象物（以下、「固定対象物」）を認識する。停止対象物は、移動可能な対象物のうちの移動せずに停止している対象物（例えば、土砂の積み込み待ちで停車しているダンプトラック等）を意味する。また、固定対象物は、ある位置に固定されており移動しない対象物（例えば、木、電柱等）を意味する。具体的には、旋回角度算出部５５は、マップ記憶部６４に格納される物体位置マップＭＰに基づき、ショベル１００の周囲の停止対象物或いは固定対象物を認識（抽出）し、その中から基準となる対象物（以下、「基準対象物」）を決定する。例えば、旋回角度算出部５５は、後述の如く、入力装置４２を通じた操作入力に基づき、物体位置マップＭＰに含まれる複数の対象物の中から選択された作業対象に対応する停止対象物或いは固定対象物を基準対象物に決定してよい。そして、旋回角度算出部５５は、物体位置マップＭＰの更新による上部旋回体３から見た基準対象物の位置の変化（換言すれば、撮像装置Ｓ６の撮像画像上での基準対象物の位置の変化）に基づき、旋回角度を推定（算出）する。上部旋回体３が旋回すると、上部旋回体３から基準対象物が見える方向が変化するからである。

【0160】

相対角度算出部５６は、上述の如く、作業対象に正対するために必要な旋回角度としての相対角度を算出する。具体的には、相対角度算出部５６は、旋回角度算出部５５により算出される上部旋回体３の旋回角度と、目標位置情報生成部５８により生成される、作業時の目標としての作業対象の位置に関する情報（以下、「目標位置情報」）とに基づき、相対角度を算出（推定）する。また、相対角度算出部５６は、作業対象が上述の基準対象物に設定されている場合、旋回角度算出部５５により算出される旋回角度をそのまま相対角度として用いてよい。上述の如く、旋回角度算出部５５によって、作業対象を基準とする旋回角度（上部旋回体３の向き）が算出されるからである。

【0161】

記憶部５７には、目標設定情報５７Ａが記憶される。

【0162】

目標設定情報５７Ａは、入力装置４２を通じたオペレータ等のユーザからの操作入力により設定される、作業時の目標としての作業対象（例えば、土砂等の積み込み作業におけるダンプトラック等）に関する設定情報である。

【0163】

例えば、オペレータ等は、入力装置４２を用いて、表示装置４０に表示される所定の操作画面（以下、「目標選択画面」）を操作することにより、物体位置マップＭＰで特定される一又は複数の対象物の中から作業対象に対応する対象物を選択し、作業時の目標として設定することができる。具体的には、表示装置４０の目標選択画面には、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の様子を表す画像（以下、「周囲画像」）が表示される。そして、表示装置４０の目標選択画面には、当該周囲画像上における、物体位置マップＭＰで特定されるショベル１００の周囲の対象物に対応する位置にマーカや対象物の種別を示す情報が重畳的に表示される。オペレータ等は、当該目標選択画面上で、対象物の位置や種別を確認することで、作業対象を特定し選択（設定）することができる。

【0164】

目標位置情報生成部５８は、物体位置マップＭＰと、目標設定情報５７Ａとに基づき、目標位置情報を生成する。

【0165】

＜旋回角度の推定方法の具体例＞
図６Ａ、図６Ｂは、本実施形態に係るショベル１００の旋回角度の推定に関する動作の第１例を示す図である。具体的には、図６Ａ、図６Ｂは、作業対象としてのダンプトラックＤＴに土砂等を積み込む作業において、ショベル１００がコントローラ３０の制御下で旋回角度を推定しながら作業対象としてのダンプトラックＤＴに正対するように旋回動作を行う状況を示す図である。より具体的には、図６Ａは、作業中のショベル１００の上面図であり、図６Ｂは、作業中のショベル１００（具体的には、バケット６）を図６Ａの矢印ＡＲ１で示す方向から見た図である。

【0166】

尚、図６Ａ，Ｂにて、実線のショベル１００（バケット６）は、土砂をバケット６に掬い終わったときの状態を示し、バケット６Ａは、この状態（位置Ｐ１）のときのバケット６を示している。また、図６Ａ，Ｂにて、破線のショベル１００（バケット６）は、バケット６に土砂を抱え込んで、ブーム４を上げながら上部旋回体３をダンプトラックＤＴに正対する方向に旋回する複合動作中の状態を示し、バケット６Ｂは、この状態（位置Ｐ２）のときのバケット６を示す。また、図６Ａ，Ｂにて、一点鎖線のショベル１００（バケット６）は、上部旋回体３が作業対象としてのダンプトラックＤＴに正対し、バケット６の土砂の排土動作を開始する前の状態を示し、バケット６Ｃは、この状態（位置Ｐ３）のときのバケット６を示す。

【0167】

本例では、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、作業対象としてのダンプトラックＤＴを基準対象物とする旋回角度θａを推定（算出）する。つまり、図６Ａに示すように、コントローラ３０は、ダンプトラックＤＴの荷台の長手方向の軸、つまり、ダンプトラックＤＴの前後軸を基準とする上部旋回体３の旋回角度θａを推定（算出）する。

【0168】

例えば、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、バケット６が位置Ｐ１にある状態において、ダンプトラックＤＴを基準対象物とする旋回角度θａが角度値θａ０と推定（算出）する。また、コントローラ３０（相対角度算出部５６）は、作業対象としてのダンプトラックＤＴが基準対象物であるため、相対角度として旋回角度θａ（角度値θａ０）を用いることができる。そして、コントローラ３０（自動制御部５４）は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下した状態でレバー装置２６Ｃに対して右旋回操作、つまり、ダンプトラックＤＴに正対する方向に旋回操作を行うと、上部旋回体３がダンプトラックＤＴに正対するように、つまり、相対角度に相当する旋回角度θａが角度値θａ０からゼロになるように、比例弁３１ＣＲを制御する。

【0169】

バケット６が位置Ｐ１から位置Ｐ２を経由して、上部旋回体３がダンプトラックＤＴに正対した状態に対応する位置Ｐ３に向かう間で、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、旋回角度θａを推定しながら、比例弁３１ＣＲを通じて、上部旋回体３の旋回動作を制御する。例えば、バケット６が位置Ｐ２にある状態において、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、ダンプトラックＤＴを基準対象物とする旋回角度θａが角度値θａ１と推定（算出）する。そして、コントローラ３０（自動制御部５４）は、推定する旋回角度θａに基づく相対角度、つまり、旋回角度θａがゼロになると、旋回油圧モータ２Ａの動作を停止させる。これにより、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃの操作をアシストし、上部旋回体３をダンプトラックＤＴに正対させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下すると、作業対象としてのダンプトラックＤＴを基準対象物とする旋回角度θａを推定しながら、自動で、上部旋回体３をダンプトラックＤＴに正対させてもよい。この場合、コントローラ３０は、上部旋回体３の自動制御と併せて、ブーム４の上げ動作の自動制御を行い、ショベル１００の複合動作全体を自動で行うようにしてもよい。

【0170】

また、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、ダンプトラックＤＴを基準対象物とする旋回角度θａに加えて、ショベル１００の周囲にある固定対象物としての樹木ＴＲ１を基準対象物とする旋回角度θｂを算出してもよい。例えば、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、バケット６が位置Ｐ１にある状態において、樹木ＴＲ１を基準対象物とする旋回角度θｂが角度値θｂ０と推定する。また、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、バケット６が位置Ｐ３にある状態において、樹木ＴＲ１を基準対象物とする旋回角度θｂが角度値θｂ１と推定する。これにより、コントローラ３０（相対角度算出部５６）は、ダンプトラックＤＴを基準対象物とする旋回角度θａと樹木ＴＲ１を基準対象物とする旋回角度θｂとの双方を用いて、相対角度を推定（算出）することができる。そのため、コントローラ３０は、相対角度の推定精度をより向上させることができ、結果として、上部旋回体３をダンプトラックＤＴに正対させる制御の精度をより向上させることができる。

【0171】

［旋回角度の推定方法（第２例）］
次に、図７、図８（図８Ａ、図８Ｂ）を参照して、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）による旋回角度の推定方法の第２例について説明する。

【0172】

＜旋回角度の推定に関する機能構成＞
図７は、本実施形態に係るショベル１００の旋回角度の推定に関する機能構成の第２例を示す機能ブロック図である。以下、本例では、上述の図５と異なる部分を中心に説明する。

【0173】

図７に示すように、本例では、図５の第１例の場合と同様、通信装置Ｔ１を用いて、管理装置２００と通信可能に接続される。

【0174】

管理装置２００は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、モデル学習部２０１と、配信部２０３とを含む。また、管理装置２００は、学習結果記憶部２０２及び施工情報記憶部２０４を利用する。学習結果記憶部２０２及び施工情報記憶部２０４等は、例えば、管理装置２００の補助記憶装置や通信可能な外部記憶装置等により実現可能である。

【0175】

施工情報記憶部２０４には、ショベル１００の作業現場を含む複数の作業現場の施工情報を含む施工情報データベースが構築される。施工情報には、施工目標に関する情報（例えば、目標施工面データ等）が含まれる。

【0176】

配信部２０３は、施工情報データベースからショベル１００の作業現場の施工情報を抽出し、ショベル１００に配信する。

【0177】

また、本例では、ショベル１００は、旋回角度の推定に関する構成として、図５の第１例の場合と同様、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）、コントローラ３０、及び比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲを含む。

【0178】

コントローラ３０は、旋回角度の推定に関する構成として、図５の第１例の場合と同様、マシンガイダンス部５０と、周囲状況認識部６０とを含む。

【0179】

マシンガイダンス部５０は、旋回角度の推定に関する機能構成として、図５の第１例の場合と同様、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６と、記憶部５７と、目標位置情報生成部５８とを含む。

【0180】

記憶部５７には、管理装置２００から配信される施工情報５７Ｂが記憶される。

【0181】

目標位置情報生成部５８は、施工情報に含まれる目標施工面データに基づき、作業対象としての目標施工面に関する目標位置情報を生成する。

【0182】

相対角度算出部５６は、旋回角度算出部５５により算出される上部旋回体３の旋回角度と、作業対象の目標施工面に対応する目標位置情報とに基づき、相対角度を算出（推定）する。

【0183】

自動制御部５４は、相対角度算出部５６により算出（推定）される相対角度に基づき、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲを制御し、施工情報５７Ｂに対応する目標施工面に上部旋回体３を正対させる。また、自動制御部５４は、所定範囲内に物体が検出された場合、検出された物体との位置関係に基づき、減圧用比例弁３３を制御することで、制動動作（減速、停止）を行うことができる。

【0184】

＜旋回角度の推定方法の具体例＞
図８Ａ、図８Ｂは、本実施形態に係るショベル１００の旋回角度の推定に関する動作の第２例を示す図である。具体的には、図８は、施工済の法面ＣＳと未施工の傾斜面に対応する目標施工面の一例としての法面ＮＳとの境界付近から、ショベル１００が未施工の法面ＮＳの施工を開始する状態を示す。図８Ａは、作業対象として法面ＮＳに上部旋回体３が正対していない状態を示し、図８Ｂは、ショベル１００が図８Ａの状態から上部旋回体３を旋回させ、作業対象としての法面ＮＳに上部旋回体３が正対した状態を示す。

【0185】

図８Ａ，Ｂに示すように、本例では、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、ショベル１００（自機）の周囲にある固定対象物としての樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を算出する。

【0186】

例えば、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、図８Ａの状態において、樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を推定（算出）する。また、コントローラ３０（相対角度算出部５６）は、推定した旋回角度と、目標施工面としての法面ＮＳに対応する目標位置情報に基づき、相対角度を推定（算出）する。そして、コントローラ３０（自動制御部５４）は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下した状態でレバー装置２６Ｃに対して左旋回操作を行うと、樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を推定しながら、上部旋回体３が法面ＮＳに正対するように、比例弁３１ＣＬを制御する。これにより、図８Ｂに示すように、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃの操作をアシストして、作業対象としての法面ＮＳに正対させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下すると、樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を推定しながら、自動で、上部旋回体３を法面ＮＳに正対させてもよい。

【0187】

［旋回角度の推定方法（第３例）］
次に、図９～図１１を参照し、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）による旋回角度の推定方法の第３例について説明する。

【0188】

尚、本例に係るショベル１００の旋回角度の推定に関する機能構成を表す機能ブロック図は、上述の第１例或いは第２例の機能ブロック図（図５或いは図７）を援用可能であるため、図示を省略する。

【0189】

＜固定対象物の検出方法＞
図９は、ショベル１００の旋回角度の推定方法の第３例を説明する図である。具体的には、図９は、本例に係るショベル１００の周囲の物体（例えば、固定対象物）の検出方法の一例を説明する図であり、検出部６２によるショベル１００の周囲の物体の検出に関する一連の処理を説明する図である。

【0190】

＜＜物体検出処理＞＞
検出部６２は、撮像装置Ｓ６の出力（撮像画像）に基づき、学習済みの物体検出モデルＬＭを用いて、ショベル１００（上部旋回体３）の周囲の対象物を検出する処理（物体検出処理９０１）を行う。

【0191】

本例では、物体検出モデルＬＭは、ニューラルネットワーク（Neural Network）ＤＮＮを中心に構成される。

【0192】

本例では、ニューラルネットワークＤＮＮは、入力層及び出力層の間に一層以上の中間層（隠れ層）を有する、いわゆるディープニューラルネットワークである。ニューラルネットワークＤＮＮでは、それぞれの中間層を構成する複数のニューロンごとに、下位層との間の接続強度を表す重みづけパラメータが規定されている。そして、各層のニューロンは、上位層の複数のニューロンからの入力値のそれぞれに上位層のニューロンごとに規定される重み付けパラメータを乗じた値の総和を、閾値関数を通じて、下位層のニューロンに出力する態様で、ニューラルネットワークＤＮＮが構成される。

【0193】

ニューラルネットワークＤＮＮを対象とし、後述の如く、管理装置２００（モデル学習部２０１）により機械学習、具体的には、深層学習（ディープラーニング：Deep Learning）が行われ、上述の重み付けパラメータの最適化が図られる。これにより、ニューラルネットワークＤＮＮは、入力信号ｘ（ｘ１～ｘｍ）として、撮像装置Ｓ６の撮像画像が入力され、出力信号ｙ（ｙ１～ｙｎ）として、予め規定される対象物リスト（本例では、"樹木"、"ダンプ"、・・・）に対応する物体の種類ごとの物体が存在する確率（予測確率）を出力することができる。ｍは、２以上の整数であり、例えば、複数の画像領域に区分された撮像画像の区分数に相当する。ｎは、２以上の整数であり、対象物リストに含まれる対象物の種類数に相当する。

【0194】

ニューラルネットワークＤＮＮは、例えば、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ：Convolutional Neural Network）である。ＣＮＮは、既存の画像処理技術（畳み込み処理及びプーリング処理）を適用したニューラルネットワークである。具体的には、ＣＮＮは、撮像装置Ｓ６の撮像画像に対する畳み込み処理及びプーリング処理の組み合わせを繰り返すことにより撮像画像よりもサイズの小さい特徴量データ（特徴マップ）を取り出す。そして、取り出した特徴マップの各画素の画素値が複数の全結合層により構成されるニューラルネットワークに入力され、ニューラルネットワークの出力層は、例えば、物体の種類ごとの物体が存在する予測確率を出力することができる。

【0195】

また、ニューラルネットワークＤＮＮは、入力信号ｘとして撮像装置Ｓ６の撮像画像が入力され、撮像画像における物体の位置及び大きさ（つまり、撮像画像上の物体の占有領域）及びその物体の種類を出力信号ｙとして出力可能な構成であってもよい。つまり、ニューラルネットワークＤＮＮは、撮像画像上の物体の検出（撮像画像上で物体の占有領域部分の判定）と、その物体の分類の判定とを行う構成であってもよい。また、この場合、出力信号ｙは、入力信号ｘとしての撮像画像に対して物体の占有領域及びその分類に関する情報が重畳的に付加された画像データ形式で構成されていてもよい。これにより、検出部６２は、物体検出モデルＬＭ（ニューラルネットワークＤＮＮ）から出力される、撮像装置Ｓ６の撮像画像の中の物体の占有領域の位置及び大きさに基づき、当該物体のショベル１００からの相対位置（距離や方向）を特定することができる。撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ、カメラＳ６Ｂ、カメラＳ６Ｌ、及びカメラＳ６Ｒ）は、上部旋回体３に固定され、撮像範囲（画角）が予め規定（固定）されているからである。そして、検出部６２は、物体検出モデルＬＭにより検出された物体の位置が監視領域内であり、且つ、監視対象リストの物体に分類されている場合、監視領域内で、監視対象の物体が検出されたと判定できる。

【0196】

例えば、ニューラルネットワークＤＮＮは、撮像画像の中の物体が存在する占有領域（ウィンドウ）を抽出する処理、及び、抽出された領域の物体の種類を特定する処理のそれぞれに相当するニューラルネットワークを有する構成であってよい。つまり、ニューラルネットワークＤＮＮは、物体の検出と、物体の分類とを段階的に行う構成であってよい。また、例えば、ニューラルネットワークＤＮＮは、撮像画像の全領域が所定数の部分領域に区分されたグリッドセルごとに物体の分類及び物体の占有領域（バウンディングボックス：Bounding box）を規定する処理と、グリッドセルごとの物体の分類に基づき、種類ごとの物体の占有領域を結合し、最終的な物体の占有領域を確定させる処理とのそれぞれに対応するニューラルネットワークを有する構成であってもよい。つまり、ニューラルネットワークＤＮＮは、物体の検出と、物体の分類とを並列的に行う構成であってもよい。

【0197】

検出部６２は、例えば、所定の制御周期ごとに、ニューラルネットワークＤＮＮを用いて、撮像画像上における物体の種類ごとの予測確率を算出する。検出部６２は、予測確率を算出する際、今回の判定結果と前回の判定結果とが一致する場合、今回の予測確率を更に上げるようにしてもよい。例えば、前回の判定時に、撮像画像上の所定の領域に映っている物体が"ダンプ"（ｙ２）と判定される予測確率に対し、今回も継続して"ダンプ"（ｙ２）と判定された場合、今回の"ダンプ"（ｙ２）と判定される予測確率を更に高めてよい。これにより、例えば、同じ画像領域に関する物体の分類に関する判定結果が継続的に一致している場合に、予測確率が相対的に高く算出される。そのため、検出部６２は、誤判定を抑制することができる。

【0198】

また、検出部６２は、ショベル１００の走行や旋回等の動作を考慮して、撮像画像上の物体に関する判定を行ってもよい。ショベル１００の周囲の物体が静止している場合であっても、ショベル１００の走行や旋回によって、撮像画像上の物体の位置が移動し、同じ物体として認識できなくなる可能性があるからである。例えば、ショベル１００の走行や旋回によって、今回の処理で"樹木"（ｙ１）と判定された画像領域と前回の処理で"樹木"（ｙ１）と判定された画像領域とが異なる場合がありうる。この場合、検出部６２は、今回の処理で"樹木"（ｙ１）と判定された画像領域が前回の処理で"樹木"（ｙ１）と判定された画像領域から所定の範囲内にあれば、同一の物体とみなし、継続的な一致判定（即ち、同じ物体を継続して検出している状態の判定）を行ってよい。検出部６２は、継続的な一致判定を行う場合、今回の判定で用いる画像領域を、前回の判定に用いた画像領域に加え、この画像領域から所定の範囲内の画像領域も含めてよい。これにより、ショベル１００が走行したり、旋回したりしたとしても、検出部６２は、ショベル１００の周囲の同じ物体に関して継続的な一致判定を行うことができる。

【0199】

尚、上述の第１例、第２例の場合についても、本例と同様、物体検出モデルＬＭは、ニューラルネットワークＤＮＮを中心に構成されてもよい。

【0200】

また、検出部６２は、ニューラルネットワークＤＮＮを用いる方法以外の任意の機械学習に基づく物体検出方法を用いて、ショベル１００の周囲の物体を検出してもよい。

【0201】

例えば、撮像装置Ｓ６の撮像画像から取得される多変数の局所特徴量について、この多変数の空間上で物体の種類ごとにその種類の物体である範囲とその種類の物体でない範囲とを区分する境界を表す物体検出モデルＬＭが、教師あり学習により生成されてよい。境界に関する情報の生成に適用される機械学習（教師あり学習）の手法は、例えば、サポートベクターマシーン（ＳＶＭ：Support Vector Machine）、ｋ近傍法、混合ガウス分布モデル等であってよい。これにより、検出部６２は、当該物体検出モデルＬＭに基づき、撮像装置Ｓ６の撮像画像から取得される局所特徴量が所定の種類の物体である範囲にあるのか、その種類の物体でない範囲にあるのかに基づき、物体を検出することができる。

【0202】

＜＜距離算出処理＞＞
検出部６２は、物体検出処理９０１とは別に、ショベル１００に搭載される距離測定装置Ｓ７の出力に基づき、ショベル１００から周囲の物体までの距離を算出する処理（距離算出処理９０２）を行う。本例では、検出部６２は、撮像装置Ｓ６の撮像画像を複数の画像領域に区分した画像領域ｘ１～ｘｍに対応するショベル１００（撮像装置Ｓ６）から見た方向ごとの物体までの距離Ｌ１～Ｌｍを算出する。

【0203】

距離測定装置Ｓ７は、上部旋回体３に搭載され、ショベル１００の周囲の物体との距離に関する情報を取得する。距離測定装置Ｓ７は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、ＬＩＤＡＲ、赤外線センサ等を含む。また、距離測定装置Ｓ７は、例えば、単眼カメラ、ステレオカメラ、距離画像カメラ、デプスカメラ等の撮像装置であってもよい。単眼カメラの場合、検出部６２は、ショベル１００の走行時や旋回時の撮像画像に基づき、距離を算出することができる。

【0204】

＜＜対象物情報生成処理＞＞
検出部６２は、物体検出処理９０１の出力と、距離算出処理９０２の出力と組み合わせて、複数の対象物ごとの予測確率及び位置を含む対象物情報を生成する処理（対象物情報生成処理９０３）を行う。具体的には、検出部６２は、対象物リストに含まれる複数の種類の対象物ごとの予測確率及び撮像画像上の占有領域と、撮像画像の画像領域ｘ１～ｘｍごとの距離情報（距離Ｌ１～Ｌｍ）とに基づき、対象物ごとの予測確率及び位置を含む対象物情報を生成してよい。本例では、対象物情報は、出力信号ｙ１に対応する"樹木"が予測確率"ｘｘ％"で、座標"（ｅ_１，ｎ_１，ｈ_１）"に位置することを表している。また、本例では、対象物情報は、出力信号ｙ２に対応する"ダンプ（トラック）"が予測確率"ｘｘ％"で、座標"（ｅ_２，ｎ_２，ｈ_２）"に位置していることを表している。また、本例では、対象物情報は、出力信号ｙｎに対応する"ｘｘｘｘｘｘ"が予測確率"ｘｘ％"で、座標"（ｅ_ｎ，ｎ_ｎ，ｈ_ｎ）に位置していることを表している。これにより、検出部６２は、対象物情報に基づき、対象物リストの複数の種類の対象物ごとの予測確率に基づき、撮像装置Ｓ６の撮像範囲内の対象物を検出したり、検出した対象物の位置を特定したりすることができる。

【0205】

尚、検出部６２は、上述の如く、対象物ごとの占有領域の位置及び大きさだけを用いて、対象物ごとの位置を特定してもよい。この場合、距離算出処理９０２は、省略され、距離測定装置Ｓ７は、省略されてもよい。

【0206】

＜旋回角度の推定方法の具体例＞
図１０、図１１は、ショベル１００の旋回角度の推定方法の第３例を示す説明する図である。

【0207】

本例では、コントローラ３０は、上述の対象物情報生成処理９０３により生成される対象物情報に基づき、ショベル１００の周囲の基準対象物を決定し、ショベル１００から見た基準対象物の向きを算出する。そして、コントローラ３０は、ショベル１００から見た対象物の向きの時系列の変化に基づき、ショベル１００の旋回角度を推定する。

【0208】

例えば、図１２に示すように、時刻ｔ１にて、対象物情報は、"樹木"及び"ダンプ"の予測確率が９０％であることを表している。そのため、コントローラ３０は、少なくとも樹木及びダンプトラックを含む複数の基準対象物を決定し、基準対象物ごとに、ショベル１００から見た基準対象物の向き（角度方向）θｋ（ｔ１）を算出する（ｋ：１～ｎの整数）。

【0209】

また、時刻ｔ２にて、対象物情報は、引き続き、"樹木"及び"ダンプ"の予測確率が非常に高い９０％であることを表している。そのため、コントローラ３０は、少なくとも樹木及びダンプトラックを含む複数の基準対象物を決定し、基準対象物ごとに、ショベル１００から見た基準対象物の向きθｋ（ｔ２）を算出する。

【0210】

コントローラ３０は、基準対象物ごとに、時刻ｔ１及び時刻ｔ２におけるショベル１００から見た基準対象物の向きθｋ（ｔ１），θｋ（ｔ２）に基づき、以下の式（１）により、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の旋回角度Δθを算出することができる。

【0211】

Δθ＝θｋ（ｔ２）－θｋ（ｔ１） ・・・（１）

【0212】

コントローラ３０は、複数の基準対象物ごとに算出した旋回角度Δθに基づき、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間のショベル１００の旋回角度を決定する。コントローラ３０は、例えば、複数の基準対象物ごとの旋回角度Δθを平均化する等の統計処理を行うことにより、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間のショベル１００の旋回角度を決定してよい。

【0213】

尚、対象物情報からショベル１００の周囲に一つの対象物（基準対象物）しか存在しない場合、コントローラ３０は、一つの基準対象物に対応する旋回角度Δθをショベル１００の旋回角度に決定してよい。

【0214】

このように、本例では、コントローラ３０は、対象物情報に基づき、ショベル１００の周囲の基準対象物を決定し、ショベル１００から見た基準対象物の向きの時系列での変化に基づき、ショベル１００の旋回角度を推定することができる。また、本例では、コントローラ３０は、複数の基準対象物ごとに、ショベル１００から見た基準対象物の向きの時系列での変化に基づき、ショベル１００の旋回角度を推定し、旋回角度の複数の推定値に基づき、ショベル１００の旋回角度を決定する。これにより、旋回角度の推定精度を向上させることができる。

【0215】

また、例えば、図１２に示すように、時刻ｔ３にて、時刻ｔ２までの基準対象物のダンプトラックが移動し、対象物情報は、"ダンプ"の予測確率が０％に変化している。そのため、時刻ｔ３にて、コントローラ３０は、ダンプトラックを基準対象物として利用できない。

【0216】

一方、時刻ｔ３にて、対象物情報は、引き続き、"樹木"の予測確率が非常に高い９０％であることを表している。そのため、コントローラ３０は、少なくとも樹木含む一又は複数の基準対象物を決定し、基準対象物ごとに、ショベル１００から見た基準対象物の向きθｋ（ｔ３）を算出する。

【0217】

コントローラ３０は、基準対象物ごとに、時刻ｔ２及び時刻ｔ３におけるショベル１００から見た基準対象物の向きθｋ（ｔ２），θｋ（ｔ３）に基づき、以下の式（２）により、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の旋回角度Δθを算出することができる。

【0218】

Δθ＝θｋ（ｔ３）－θｋ（ｔ２） ・・・（２）

【0219】

このように、本例では、コントローラ３０は、一部の基準対象物が非検出状態になった場合であっても、検出状態の他の基準対象物が存在する場合、ショベル１００から見た他の基準対象物の向きの変化に基づき、ショベル１００の旋回角度を推定することができる。即ち、コントローラ３０は、複数の基準対象物を利用することで、一部の基準対象物が非検出状態になるような状況であっても、ショベル１００の旋回角度の推定処理を安定して継続することができる。

【0220】

［ショベルの構成の他の例］
次に、図１に加えて、図１２を参照して、本実施形態に係るショベル１００の具体的な構成の他の例、具体的には、後述のショベル１００（自機）の位置の推定方法に関する構成の具体例について説明する。以下、上述の一例（図２）と異なる部分を中心に説明し、同じ或いは対応する内容に関する説明を省略する場合がある。

【0221】

図１２は、本実施形態に係るショベル１００の構成の他の例を概略的に示す図である。

【0222】

本実施形態に係るショベル１００の制御系は、コントローラ３０と、吐出圧センサ２８と、操作圧センサ２９と、比例弁３１と、表示装置４０と、入力装置４２と、音出力装置４３と、記憶装置４７と、ブーム角度センサＳ１と、アーム角度センサＳ２と、バケット角度センサＳ３と、機体傾斜センサＳ４と、旋回状態センサＳ５と、撮像装置Ｓ６と、通信装置Ｔ１とを含む。

【0223】

旋回状態センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度及び旋回角度を検出する。旋回状態センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含んでよい。旋回状態センサＳ５による上部旋回体３の旋回角度や旋回角速度に対応する検出信号は、コントローラ３０に取り込まれる。

【0224】

コントローラ３０は、マシンガイダンス部５０を含む。

【0225】

マシンガイダンス部５０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回状態センサＳ５、撮像装置Ｓ６、通信装置Ｔ１及び入力装置４２等から情報を取得する。そして、マシンガイダンス部５０は、例えば、取得した情報に基づき、バケット６と目標施工面との間の距離を算出し、音出力装置４３からの音声及び表示装置４０に表示される画像により、バケット６と作業対象（例えば、目標施工面やとの間の距離の程度をオペレータに通知したり、アタッチメントの先端部（具体的には、バケット６の爪先や背面等の作業部位）が目標施工面に一致するように、アタッチメントの動作を自動的に制御したりする。マシンガイダンス部５０は、当該マシンガイダンス機能及びマシンコントロール機能に関する詳細な機能構成として、位置算出部５１と、距離算出部５２と、情報伝達部５３と、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６と、位置推定部５９とを含む。

【0226】

旋回角度算出部５５は、上部旋回体３の旋回角度を算出する。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の現在の向きを特定することができる。旋回角度算出部５５は、旋回状態センサＳ５の検出信号に基づき、旋回角度を算出する。また、施工現場に基準点が設定されている場合、旋回角度算出部５５は、旋回軸から基準点を見た方向を基準方向としてもよい。また、旋回角度算出部５５は、例えば、上述の推定方法を用いて、撮像装置Ｓ６の撮像画像に含まれる（映っている）、停止している或いは固定されている物体の位置（見える向き）の変化に基づき、上部旋回体３の旋回角度を算出（推定）してもよい（図５～図１１参照）。この場合、旋回状態センサＳ５は、省略されてもよい。

【0227】

位置推定部５９は、ショベル１００の位置を推定する。位置推定部５９は、例えば、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００（自機）の周囲の物体を認識し、認識した物体に対するショベル１００の相対的な位置を算出（推定）する。詳細は、後述する（図１３～図１８参照）。

【0228】

［ショベルの位置の推定方法（第１例）］
次に、図１３、図１４を参照して、コントローラ３０によるショベル１００（自機）の位置の推定方法の第１例について説明する。

【0229】

＜ショベルの位置の推定に関する機能構成＞
図１３は、本実施形態に係るショベル１００の位置の推定に関する機能構成の第１例を示す機能ブロック図である。

【0230】

図１３に示すように、本例では、ショベル１００は、通信装置Ｔ１を用いて、管理装置２００と通信可能に接続される。

【0231】

管理装置２００は、その機能が任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。例えば、管理装置２００は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＡＭ等のメモリ装置、ＲＯＭ等の補助記憶装置、及び外部との通信用のインタフェース装置等を含むサーバコンピュータを中心に構成される。管理装置２００は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、モデル学習部２０１と、配信部２０３とを含む。また、管理装置２００は、学習結果記憶部２０２等を利用する。学習結果記憶部２０２等は、例えば、管理装置２００の補助記憶装置や通信可能な外部記憶装置等により実現可能である。

【0232】

モデル学習部２０１は、所定の教師データセットを用いて、学習モデルを機械学習させ、いわゆる教師あり学習の結果としての学習済みモデル（物体検出モデルＬＭ）を出力する。そして、生成された物体検出モデルＬＭは、予め準備される検証用データセットを用いて、精度検証が実施された上で、学習結果記憶部２０２に格納される。また、モデル学習部２０１は、追加学習用の教師データセットを用いて、物体検出モデルＬＭの追加学習を行わせることにより追加学習済みモデルを生成してもよい。そして、追加学習済みモデルは、予め準備される検証用データセットを用いて、精度検証が実施されると共に、学習結果記憶部２０２の物体検出モデルＬＭは、精度検証済みの追加学習済みモデルで更新されてよい。

【0233】

物体検出モデルＬＭは、物体検知装置による作業現場の撮像画像や点群データ等を入力情報として、作業現場の撮像画像に含まれる所定の物体（例えば、人、車両、他の作業機械、建物、パイロン、電柱、木等）（以下、「対象物」）の有無、その対象物の種別、その対象物の位置、その対象物の大きさ等を判定する。そして、物体検出モデルＬＭは、その判定結果に関する情報（例えば、対象物の種別（種類）を表すラベル情報や、対象物の位置を表す位置情報）を出力する。つまり、物体検出モデルＬＭは、ショベル１００に適用される場合、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の対象物の有無、その対象物の種別（種類）、及びその対象物の位置等を判定することができる。ベースの学習モデル及びその学習結果としての物体検出モデルＬＭは、例えば、既知のディープニューラルネットワーク（ＤＮＮ：Deep Neural Network）を中心に構成されてよい。

【0234】

尚、教師データセット及び精度検証用のデータセットは、例えば、ショベル１００から適宜アップロードされる、撮像装置Ｓ６による様々な作業現場の撮像画像に基づき作成されてよい。また、教師データセット及び精度検証用のデータセットは、例えば、コンピュータグラフィクス等に関連する技術を用いて人工的に作成される作業現場の画像に基づき作成されてもよい。

【0235】

学習結果記憶部２０２には、モデル学習部２０１により生成される物体検出モデルＬＭが記憶される。また、学習結果記憶部２０２の物体検出モデルＬＭは、モデル学習部２０１により生成される追加学習済みモデルにより更新されてもよい。

【0236】

配信部２０３は、学習結果記憶部２０２に記憶される最新の物体検出モデルＬＭをショベル１００に配信する。

【0237】

また、本例では、ショベル１００は、自機の位置の推定に関する構成として、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）、コントローラ３０を含む。

【0238】

コントローラ３０は、ショベル１００（自機）の推定に関する構成として、周囲状況認識部６０と、上述のマシンガイダンス部５０を含む。

【0239】

周囲状況認識部６０は、例えば、モデル記憶部６１と、検出部６２と、物体位置マップ生成部６３と、マップ記憶部６４とを含む。

【0240】

モデル記憶部６１には、通信装置Ｔ１を通じて管理装置２００から受信される、最新の物体検出モデルＬＭが記憶される。

【0241】

検出部６２は、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）から入力される撮像画像に基づき、上部旋回体３の周囲の対象物を検出する。具体的には、検出部６２は、モデル記憶部６１から物体検出モデルＬＭを読み出し、物体検出モデルＬＭを用いて、上部旋回体３の周囲の対象物に関する判定（例えば、対象物の有無、その対象物の種別、その対象物の位置、及びその対象物の大きさ等の判定）を行う。検出部６２は、例えば、検出された対象物の種別を示すラベル情報、対象物の位置情報、及び対象物の大きさに関する情報等を出力する。また、検出部６２は、対象物が検出されなかった場合、検出されなかったことを示すラベル情報を出力してよい。本例では、複数のカメラ（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）の撮像画像を利用することができるため、検出部６２は、上部旋回体３の全周に亘る対象物、つまり、より広い対象範囲で対象物を検出することができる。また、撮像装置Ｓ６を利用する事例を示したが、検出部６２は、ショベル１００の周囲に出力する出力信号（例えば、レーザ、赤外線、電磁波、超音波等）の反射信号を受信し、ショベル１００の周囲の物体までの距離を点群データ等により算出してもよい。また、検出部６２は、受信される反射信号に基づく点群の形状及び点群までの距離等により、対象物の種別（種類）を表すラベル情報や、対象物の位置を表す位置情報等を求めることができる。

【0242】

物体位置マップ生成部６３は、周囲の物体（対象物）に対するショベル１００（自機）の位置を表すマップ情報（以下、「物体位置マップ」）を生成する。生成される物体位置マップＭＰは、マップ記憶部６４に格納される。物体位置マップＭＰには、検出部６２により検出された対象物を含む、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づくショベル１００の周囲の物体の三次元形状データ（具体的には、三次元的な特徴点の集合）、及び三次元形状データに対する現在のショベル１００の位置や上部旋回体３の向きを表す情報が含まれる。また、物体位置マップＭＰには、検出部６２により検出された対象物ごとの位置が含まれる。また、物体位置マップＭＰには、それぞれの対象物の位置に紐付けられる、対象物の種別に関する情報（以下、「種別情報」）、対象物の大きさに関する情報（以下、「大きさ情報」）等の付随情報が含まれる。具体的には、物体位置マップ生成部６３は、所定の処理周期ごとに、撮像装置Ｓ６の撮像画像（検出部６２の検出結果）に基づき、現時刻のショベル１００の周囲の物体（対象物）の三次元形状を含む局所的なマップ情報（以下、「局所マップ」）を生成する。局所マップは、ショベル１００の現在の位置及び上部旋回体３の現在の向きを基準とするマップ情報である。そして、物体位置マップ生成部６３は、生成した局所マップと、直前の処理周期で作成された過去の物体位置マップＭＰとの間での物体の三次元形状の同定を行い、最新の物体位置マップＭＰを生成する。このとき、物体位置マップ生成部６３は、現在のショベル１００の位置及び上部旋回体３の向きを基準とする局所マップの三次元形状を、過去の物体位置マップＭＰの三次元形状と同定させる過程において、同時に、物体位置マップＭＰ上でのショベル１００の位置及び上部旋回体３の向きを特定する。例えば、物体位置マップ生成部６３は、ショベル１００の起動から停止までの間で、検出部６２の検出周期に合わせて、物体位置マップＭＰを作成し、最新の物体位置マップＭＰでマップ記憶部６４の物体位置マップＭＰを逐次更新する態様であってよい。

【0243】

尚、撮像装置Ｓ６に加えて、撮像装置Ｓ６の撮像範囲の物体までの距離を取得可能な距離センサ（距離情報取得装置の一例）が上部旋回体３に搭載される場合、物体位置マップ生成部６３は、撮像装置Ｓ６の撮像画像及び距離センサの検出情報に基づき、物体位置マップＭＰを生成してもよい。つまり、コントローラ３０は、撮像装置Ｓ６の撮像画像及び距離センサの検出情報（即ち、ショベル１００の周囲の物体までの距離に関する情報）に基づき、ショベル１００（自機）の位置を推定したり、上部旋回体３の向き（旋回角度）を推定したりしてもよい。具体的には、物体位置マップ生成部６３は、距離センサの検出情報に基づき、ショベル１００の周囲の三次元形状に相当するデータを生成し、当該データ上に、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき検出部６２により検出された対象物に関する情報を反映させる形で物体位置マップＭＰを生成してよい。これにより、距離センサは、ショベル１００の周囲の物体までの距離に関する検出情報を直接取得できるため、撮像装置Ｓ６の撮像画像から距離を演算する場合よりも処理負荷が軽減され、処理時間を短縮できる。また、距離センサで取得される検出情報に対応する距離の精度は、撮像装置Ｓ６の撮像画像から演算される距離の精度よりも一般的に高いため、物体位置マップＭＰの精度を向上させることができる。また、ショベル１００（上部旋回体３）を基準として、検出部６２が対象物を検出可能な距離範囲は限定されるため、例えば、ショベル１００が下部走行体１で走行移動すると、物体位置マップＭＰに含まれるある対象物の位置が検出範囲外になってしまう可能性がある。つまり、ショベル１００が下部走行体１で走行移動してしまうと、コントローラ３０は、ショベル１００から相対的に離れた位置の物体の移動や、ショベル１００から相対的に離れた位置の地形形状の施工作業による変化等を把握することができない可能性がある。よって、物体位置マップ生成部６３は、物体位置マップＭＰに含まれる、ショベル１００（自機）からある程度離れた位置の対象物を含む三次元形状に関する情報を、更新の際に、削除してもよいし、例えば、精度が低い情報であることを示すフラグ等を紐づけた上でマップ情報の中に残してもよい。

【0244】

マップ記憶部６４には、物体位置マップ生成部６３により生成される、最新の物体位置マップＭＰが記憶される。

【0245】

マシンガイダンス部５０は、ショベル１００（自機）の位置の推定に関する機能構成として、旋回角度算出部５５と、位置推定部５９とを含む。

【0246】

旋回角度算出部５５は、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の停止している対象物（以下、「停止対象物」）や固定されている対象物（以下、「固定対象物」）を認識し、停止対象物や固定対象物を基準とする上部旋回体３の旋回角度（つまり、上部旋回体３の向き）を推定（算出）する。停止対象物は、移動可能な対象物のうちの移動せずに停止している対象物（例えば、停車しているダンプトラック等）を意味する。また、固定対象物は、ある位置に固定されており移動しない対象物（例えば、木、電柱、後述のスクラップ場に定置される各種装置等）を意味する。具体的には、旋回角度算出部５５は、マップ記憶部６４に格納される、最新の物体位置マップＭＰ上での上部旋回体３の向き、つまり、物体位置マップＭＰ上で特定される停止対象物や固定対象物から見た上部旋回体３の向き（旋回角度）を推定（算出）する。より具体的には、旋回角度算出部５５は、物体位置マップＭＰにおける停止対象物や固定対象物から旋回軸を見た方向を基準とする、上部旋回体３の旋回角度を推定（算出）してよい。

【0247】

位置推定部５９は、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の対象物（具体的には、停止対象物や固定対象物）を認識し、認識した対象物に対するショベル１００（自機）の位置を把握（推定）する。具体的には、位置推定部５９は、マップ記憶部６４に格納される物体位置マップＭＰ上でのショベル１００の位置、つまり、物体位置マップＭＰ上で特定される停止対象物や固定対象物に対するショベル１００の位置を把握（推定）する。これにより、ショベル１００は、ＧＮＳＳを用いずとも、自機の位置を把握することができる。

【0248】

＜ショベルの位置の推定方法の具体例＞
図１４（図１４Ａ、図１４Ｂ）は、本実施形態に係るショベル１００の位置の推定に関する動作の第１例を示す図である。

【0249】

図１４に示すように、位置推定部５９は、物体位置マップＭＰ上で特定される、ショベル１００（自機）の周囲にある固定対象物としての樹木ＴＲ２１を基準（原点）とするＸＹ座標系におけるショベル１００の位置を推定（算出）する。また、旋回角度算出部５５は、樹木ＴＲ２１から見たショベル１００（旋回軸）の方向を基準とする上部旋回体３の旋回角度を推定（算出）する。

【0250】

例えば、図１４Ａの作業状況において、位置推定部５９は、樹木ＴＲ２１を基準とするＸＹ座標系におけるショベル１００の位置を、Ｘ座標が所定値Ｘ１（＞０）及びＹ座標が所定値Ｙ１（＞０）と算出する。また、位置推定部５９は、樹木ＴＲ２１から見たショベル１００（旋回軸ＡＸ）の方向を基準とする上部旋回体３の旋回角度を所定値θ１（＞０）と算出する。

【0251】

そして、ショベル１００は、図１４Ａの作業状況から図１４Ｂの作業状況に移行する、つまり、ショベル１００は、下部走行体１により樹木ＴＲ２１から離れる方向に移動し且つ上部旋回体３を左旋回させている。この場合、図１４Ｂの作業状況において、位置推定部５９は、樹木ＴＲ２１を基準とするＸＹ座標系におけるショベル１００の位置を、Ｘ座標が所定値Ｘ２（＞Ｘ１＞０）及びＹ座標が所定値Ｙ２（＞Ｙ１＞０）と算出する。また、旋回角度算出部５５は、樹木ＴＲ２１から見たショベル１００（旋回軸ＡＸ）の方向を基準とする上部旋回体３の旋回角度を所定値θ２（＞θ１＞０）と算出する。

【0252】

このように、本例では、位置推定部５９は、ショベル１００（自機）の周囲の樹木ＴＲ２１を基準とするショベル１００の位置を推定する。これにより、コントローラ３０は、ショベル１００が樹木ＴＲ２１の周囲で移動しながら作業を行うような状況で、ショベル１００の移動に合わせて、樹木ＴＲ２１を基準とするショベル１００の位置を把握し続けることができる。また、旋回角度算出部５５は、樹木ＴＲ２１からショベル１００（旋回軸）を見た方向を基準とする上部旋回体３の旋回角度を推定する。これにより、コントローラ３０は、ショベル１００が樹木ＴＲ２１の周囲で移動し且つ上部旋回体３を旋回させながら作業を行うような状況で、樹木ＴＲ２１を基準とする上部旋回体３の向き（つまり、アタッチメントの向き）を把握し続けることができる。

【0253】

［ショベルの位置の推定方法（第２例）］
次に、図１５を参照して、コントローラ３０によるショベル１００（自機）の位置の推定方法の第２例について説明する。以下、本例に係るショベル１００の位置の推定に関する機能構成は、図１３で示されるため、図示を省略する。

【0254】

＜ショベルの位置の推定に関する機能構成＞
本例では、上述の第１例と異なる部分を中心に説明する。

【0255】

図１３に示すように、本例では、ショベル１００は、自機の推定に関する構成として、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）、コントローラ３０を含む。

【0256】

コントローラ３０は、ショベル１００の位置の推定に関する構成として、マシンガイダンス部５０と、周囲状況認識部６０とを含む。

【0257】

物体位置マップ生成部６３は、上述の第１例の場合と同様、周囲の物体（対象物）に対するショベル１００（自機）の位置を表す物体位置マップＭＰを生成する。本例では、物体位置マップＭＰは、それぞれの対象物の位置に紐付けられる、対象物の種別情報、対象物の大きさ情報、対象物の位置の精度を示す情報（以下、「精度情報」）等の付随情報が含まれる。これにより、物体位置マップ生成部６３は、精度情報を参照し、物体位置マップＭＰに含まれる対象物の位置の精度を把握することができる。そのため、物体位置マップ生成部６３は、例えば、現在のショベル１００の位置に対応する局所マップ上のある対象物の精度情報と、直近の処理周期で生成された過去の物体位置マップＭＰ上の同じ対象物の精度情報を比較し、位置の精度が高い方を採用する形で、最新の物体位置マップＭＰを生成してよい。つまり、物体位置マップ生成部６３は、撮像装置Ｓ６により取得される相対的に高い精度の物体（対象物）に関する情報に基づき、物体位置マップＭＰを更新してよい。これにより、物体位置マップ生成部６３は、物体位置マップＭＰの精度を向上させることができる。

【0258】

図１５に示すように、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ）が上下方向の一定角度で撮像可能な距離範囲は、ショベル１００に近づくほど、相対的に短くなり、ショベル１００から離れるほど、相対的に長くなることが分かる。換言すれば、撮像装置Ｓ６は、ショベル１００から相対的に近接する領域について、相対的に密度の高い画素情報を取得可能である一方、ショベル１００から相対的に離れた遠方の領域について、相対的に粗い画素情報しか取得できない。そのため、ショベル１００と対象物との距離が長いほど、相対的に粗い画素情報から対象物の位置が推定されており、相対的に精度が低くなる。よって、精度情報は、検出部６２により対象物が検出されたときのショベル１００からの距離に基づき生成されてよい。この場合、精度情報は、検出部６２により対象物が検出されたときのショベル１００からの距離が長くなるほど、対象物の位置の精度が低くなる態様で生成される。

【0259】

また、精度情報は、例えば、対象物が最後に検出されてからの経過時間に基づき生成されてよい。ショベル１００とある対象物との距離が相対的に大きく離れ、当該対象物が検出部６２により検出されなくなってしまうと、その後、その対象物がそのままの形状でその位置に存在しているのかどうかを判断できないからである。この場合、精度情報は、経過時間が長くなるほど、対象物の精度が低くなる態様で生成されてよい。

【0260】

また、精度情報は、検出部６２（物体検出モデルＬＭ）による対象物の認識確率に基づき生成されてもよい。この場合、精度情報は、物体検出モデルＬＭにより出力される対象物の認識確率が相対的に低くなるほど、対象物の位置情報の精度が低くなる態様で生成されてよい。

【0261】

マシンガイダンス部５０は、ショベル１００の位置の推定に関する機能構成として、旋回角度算出部５５と、位置推定部５９とを含む。

【0262】

旋回角度算出部５５は、マップ記憶部６４に格納される物体位置マップＭＰから特定される、ショベル１００の周囲の停止対象物或いは固定対象物のうち、位置の精度が相対的に高い対象物を基準とする上部旋回体３の向き（旋回角度）を推定（算出）する。例えば、旋回角度算出部５５は、ショベル１００の周囲の停止対象物或いは固定対象物のうちの位置の精度が相対的に高い（具体的には、所定基準以上である）対象物の中から、所定の条件（例えば、"ショベル１００からの距離が最も近いこと"等）に従い、自動で、上部旋回体３の向きの基準とする対象物に選択してよい。また、例えば、旋回角度算出部５５は、入力装置４２を通じた操作入力に基づき、物体位置マップＭＰから特定される複数の対象物のうちの位置の精度が相対的に高い対象物の中から選択された停止対象物或いは固定対象物を上部旋回体３の向きの基準としてよい。これにより、旋回角度算出部５５は、相対的に位置の精度が高い対象物を基準として、上部旋回体３の旋回角度を推定することができる。よって、旋回角度の推定精度を向上させることができる。

【0263】

位置推定部５９は、マップ記憶部６４に格納される物体位置マップＭＰから特定される、ショベル１００の周囲の対象物のうち、位置の精度が相対的に高い対象物を基準とするショベル１００（自機）の位置を推定（算出）する。例えば、位置推定部５９は、ショベル１００の周囲の停止対象物或いは固定対象物のうちの位置の精度が相対的に高い（具体的には、所定基準以上である）対象物の中から、所定の条件（例えば、"ショベル１００からの距離が最も近いこと"等）に従い、自動で、ショベル１００の位置の基準とする対象物に選択してよい。また、例えば、位置推定部５９は、入力装置４２を通じた操作入力に基づき、物体位置マップＭＰから特定される複数の対象物のうちの位置の精度が相対的に高い対象物の中から選択された停止対象物或いは固定対象物を、ショベル１００の位置の基準としてよい。これにより、位置推定部５９は、相対的に位置の精度が高い対象物を基準として、ショベル１００（自機）の位置を推定することができる。よって、ショベル１００の位置の推定精度を向上させることができる。

【0264】

［ショベルの位置の推定方法（第３例）］
次に、図１６を参照し、図８（図８Ａ、図８Ｂ）を援用して、コントローラ３０によるショベル１００（自機）の位置の推定方法の第３例について説明する。本例では、ショベル１００は、下部走行体１の左右それぞれのクローラを自動的に前進・更新させる構成を備えている。具体的には、走行油圧モータ１Ｌの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ１Ｒの操作系に関する構成部分は、ブームシリンダ７の操作系に関する構成部分等（図４Ａ～図４Ｃ）と同様に構成される。以下、走行油圧モータ１Ｌの操作系に関する構成部分、及び、走行油圧モータ１Ｒの操作に関する構成部分のそれぞれにおける図４Ａの比例弁３１ＡＬ，３１ＡＲに相当する構成を、比例弁３１ＤＬ，３１ＤＲ、及び比例弁３１ＥＬ，３１ＥＲと称する。

【0265】

＜ショベルの位置の推定に関する機能構成＞
図１６は、本実施形態に係るショベル１００の位置の推定に関する機能構成の第３例を示す機能ブロック図である。以下、本例では、上述の図１３と異なる部分を中心に説明する。また、本例では、ショベル１００は、下部走行体１（具体的には、左右それぞれのクローラ）を自動的に前進・後進させる構成を備える。

【0266】

図１６に示すように、本例では、図１３の場合と同様、通信装置Ｔ１を用いて、管理装置２００と通信可能に接続される。

【0267】

管理装置２００は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをＣＰＵ上で実行することにより実現される機能部として、モデル学習部２０１と、配信部２０３とを含む。また、管理装置２００は、学習結果記憶部２０２及び施工情報記憶部２０４を利用する。学習結果記憶部２０２及び施工情報記憶部２０４等は、例えば、管理装置２００の補助記憶装置や通信可能な外部記憶装置等により実現可能である。

【0268】

施工情報記憶部２０４には、ショベル１００の作業現場を含む複数の作業現場の施工情報を含む施工情報データベースが構築される。施工情報には、施工目標に関する情報（例えば、目標施工面データ等）が含まれる。

【0269】

配信部２０３は、施工情報データベースからショベル１００の作業現場の施工情報を抽出し、ショベル１００に配信する。

【0270】

また、本例では、ショベル１００は、自機の位置の推定に関する構成として、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）、コントローラ３０、及び比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲ，３１ＤＬ，３１ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを含む。

【0271】

コントローラ３０は、ショベル１００の位置の推定に関する構成として、図１３の場合と同様、マシンガイダンス部５０と、周囲状況認識部６０とを含む。

【0272】

周囲状況認識部６０は、ショベル１００の位置の推定に関する機能構成として、モデル記憶部６１と、検出部６２と、物体位置マップ生成部６３と、マップ記憶部６４と、記憶部６５と、目標位置情報生成部６６とを含む。

【0273】

記憶部６５には、管理装置２００から配信される施工情報６５Ａが記憶される。

【0274】

目標位置情報生成部６６は、作業時の目標としての作業対象の位置に関する情報（以下、「目標位置情報」）を生成し、物体位置マップＭＰ上に登録する。本例では、目標位置情報生成部６６は、施工情報６５Ａに基づき、作業対象としての目標施工面に関する目標位置情報、具体的には、物体位置マップＭＰ上における目標施工面の位置及び目標施工面の三次元形状を規定する目標位置情報を生成し、物体位置マップＭＰに登録する。つまり、目標位置情報生成部６６は、周囲の物体（対象物）に対するショベル１００（自機）の位置に、施工情報６５Ａに対応する施工目標（目標施工面）の位置を関連付けた物体位置マップＭＰを生成し、マップ記憶部６４に保持する。これにより、コントローラ３０（自動制御部５４）は、物体位置マップＭＰ上において、ショベル１００の位置と、施工目標（目標施工面）との位置関係を把握することができる。

【0275】

マシンガイダンス部５０は、ショベル１００の位置の推定に関する機能構成として、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６と、位置推定部５９とを含む。

【0276】

相対角度算出部５６は、旋回角度算出部５５により算出される、物体位置マップＭＰ上での上部旋回体３の向き（旋回角度）と、物体位置マップＭＰから特定される作業対象としての目標施工面の位置や三次元形状とに基づき、相対角度を算出（推定）する。具体的には、相対角度算出部５６は、旋回角度算出部５５により算出される、ある対象物から見た上部旋回体３の向き（旋回角度）と、物体位置マップＭＰ上における同じ対象物から見た目標施工面の向きとに基づき、相対角度を算出（推定）してよい。

【0277】

自動制御部５４は、位置推定部５９により算出（推定）される、ショベル１００（自機）の周囲の対象物を基準とするショベル１００の位置に基づき、比例弁３１ＤＬ，ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを制御し、下部走行体１を走行させることで、施工情報６５Ａに対応する目標施工面（具体的には、目標施工面のうちの未施工部分）の前までショベル１００を移動させる。具体的には、自動制御部５４は、位置推定部５９により推定される、物体位置マップＭＰ上でのショベル１００の位置と、物体位置マップＭＰ上での目標施工面の位置とに基づき、下部走行体１を走行制御してよい。また、自動制御部５４は、相対角度算出部５６により算出（推定）される相対角度に基づき、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲ，３１ＤＬ，ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを制御し、施工情報６５Ａに対応する目標施工面に上部旋回体３を正対させる。自動制御部５４は、ショベル１００を目標施工面の未施工部分の前まで移動させた後に、上部旋回体３が目標施工面に正対するように、上部旋回体３を旋回させてよい。また、自動制御部５４は、ショベル１００が目標施工面にある程度近づくと、上部旋回体３が目標施工面に正対するように、下部走行体１による走行経路を制御してもよい。また、自動制御部５４は、所定範囲内に物体が検出された場合、検出された物体との位置関係に基づき、減圧用比例弁３３を制御することで、制動動作（減速、停止）を行うことができる。

【0278】

＜ショベルの位置の推定方法の具体例＞
図８Ａに示すように、本例では、コントローラ３０（位置推定部５９）は、物体位置マップＭＰ上で特定される、ショベル１００（自機）の周囲の固定対象物としての樹木ＴＲ２を基準とするショベル１００の位置を推定する。

【0279】

例えば、コントローラ３０（位置推定部５９）は、樹木ＴＲ２を基準とするショベル１００の位置を逐次算出（推定）する。そして、コントローラ３０（位置推定部５９）は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下した状態で、操作装置２６を通じた下部走行体１（具体的には、左右のクローラ）の操作を行うと、樹木ＴＲ２を基準とする、ショベル１００の位置と法面ＮＳの位置との差分に基づき、比例弁３１ＤＬ，３１ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを介して、下部走行体１の走行制御を行う。これにより、図８Ａに示すように、コントローラ３０は、オペレータによる操作装置２６に対する下部走行体１に関する操作をアシストして、ショベル１００を法面ＮＳの前まで移動させることができる。また、コントローラ３０は、ＭＣスイッチ等の所定のスイッチが押下されると、比例弁３１ＤＬ，３１ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを介して、下部走行体１を自動制御し、操作装置２６に対する操作に依らず、ショベル１００を自動で法面ＮＳの前まで移動させてもよい。

【0280】

また、図８Ａ，図８Ｂに示すように、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、物体位置マップＭＰ上で特定される、ショベル１００（自機）の周囲にある固定対象物としての樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を算出する。具体的には、コントローラ３０は、樹木ＴＲ２からショベル１００（旋回軸）を見た方向を基準とする旋回角度を算出する。

【0281】

例えば、コントローラ３０（旋回角度算出部５５）は、図８Ａの状態において、樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を推定（算出）する。また、コントローラ３０（相対角度算出部５６）は、推定した旋回角度と、目標施工面としての法面ＮＳに対応する目標位置情報に基づき、相対角度を推定（算出）する。そして、コントローラ３０（自動制御部５４）は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下した状態でレバー装置２６Ｃに対して左旋回操作を行うと、樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を推定しながら、上部旋回体３が法面ＮＳに正対するように、比例弁３１ＣＬを制御する。これにより、図８Ｂに示すように、コントローラ３０は、オペレータによるレバー装置２６Ｃの操作をアシストして、作業対象としての法面ＮＳに正対させることができる。また、コントローラ３０は、オペレータがＭＣスイッチ等の所定のスイッチを押下すると、樹木ＴＲ２を基準対象物とする旋回角度を推定しながら、自動で、上部旋回体３を法面ＮＳに正対させてもよい。

【0282】

［ショベルの位置の推定方法（第４例）］
次に、図１７、図１８を参照して、コントローラ３０によるショベル１００（自機）の位置の推定方法の第４例について説明する。

【0283】

＜ショベルの位置の推定に関する機能構成＞
図１７は、本実施形態に係るショベル１００の位置の推定に関する機能構成の第４例を示す機能ブロック図である。以下、本例では、上述の図１３と異なる部分を中心に説明する。

【0284】

また、本例では、ショベル１００は、自機の位置の推定に関する構成として、撮像装置Ｓ６（カメラＳ６Ｆ，Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ）、コントローラ３０、及び比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲ，３１ＤＬ，３１ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを含む。

【0285】

コントローラ３０は、ショベル１００の位置の推定に関する構成として、図１３の場合と同様、マシンガイダンス部５０と、周囲状況認識部６０とを含む。

【0286】

周囲状況認識部６０は、ショベル１００の位置の推定に関する機能構成として、モデル記憶部６１と、検出部６２と、物体位置マップ生成部６３と、マップ記憶部６４と、記憶部６５と、目標位置情報生成部６６とを含む。

【0287】

記憶部６５には、目標設定情報６５Ｂが記憶される。

【0288】

目標設定情報６５Ｂは、入力装置４２を通じたオペレータ等のユーザからの操作入力により設定される、作業時の目標としての作業対象（例えば、後述するスクラップヤードＳＴＰに積み下ろしに来たダンプトラックやスクラップヤードＳＴＰの各種装置やスクラップの置場等）に関する設定情報である。

【0289】

例えば、オペレータ等は、入力装置４２を用いて、表示装置４０に表示される所定の操作画面（以下、「目標選択画面」）を操作することにより、物体位置マップＭＰで特定される一又は複数の対象物の中から作業対象に対応する対象物を選択し、作業時の目標として設定することができる。具体的には、表示装置４０の目標選択画面には、撮像装置Ｓ６の撮像画像に基づき、ショベル１００の周囲の様子を表す画像（以下、「周囲画像」）が表示される。そして、表示装置４０の目標選択画面には、当該周囲画像上における、物体位置マップＭＰで特定されるショベル１００の周囲の対象物に対応する位置にマーカや対象物の種別を示す情報が重畳的に表示される。オペレータ等は、当該目標選択画面上で、対象物の位置や種別を確認することで、作業対象を特定し選択（設定）することができる。

【0290】

目標位置情報生成部６６は、目標設定情報６５Ｂに基づき、オペレータ等により設定（選択）された作業対象に対応する目標位置情報を生成し、物体位置マップ上に登録する。本例では、目標位置情報生成部６６は、目標設定情報６５Ｂに基づき、物体位置マップＭＰ上の対象物のうちのオペレータ等により設定された作業対象に対応する対象物を特定する目標位置情報を生成し、物体位置マップＭＰに登録する。具体的には、目標位置情報生成部６６は。物体位置マップＭＰ上における目標設定情報６５Ｂに対応する作業対象の対象物の位置に、作業対象であること示すフラグ情報や他の作業対象と区別するための識別情報等の付随情報を紐づける形で、物体位置マップＭＰに登録する。つまり、目標位置情報生成部６６は、周囲の物体（対象物）に対するショベル１００（自機）の位置に、目標設定情報６５Ｂに対応する所定の作業対象の位置を関連付けた物体位置マップＭＰを生成し、マップ記憶部６４に保持する。これにより、コントローラ３０（自動制御部５４）は、物体位置マップＭＰ上において、ショベル１００の位置と、オペレータ等からの操作入力等で設定された作業対象との位置関係を把握することができる。

【0291】

マシンガイダンス部５０は、ショベル１００の位置の推定に関する機能構成として、自動制御部５４と、旋回角度算出部５５と、相対角度算出部５６と、位置推定部５９とを含む。

【0292】

相対角度算出部５６は、旋回角度算出部５５により算出される、物体位置マップＭＰ上での上部旋回体３の向き（旋回角度）と、物体位置マップＭＰから特定される作業対象としての目標施工面の位置や三次元形状とに基づき、相対角度を算出（推定）する。具体的には、相対角度算出部５６は、旋回角度算出部５５により算出される、ある対象物から見た上部旋回体３の向き（旋回角度）と、物体位置マップＭＰ上における同じ対象物から見た目標施工面の向きとに基づき、相対角度を算出（推定）してよい。

【0293】

自動制御部５４は、位置推定部５９により算出（推定）される、ショベル１００（自機）の周囲の作業対象に対応する対象物を基準とするショベル１００の位置に基づき、比例弁３１ＤＬ，ＤＲ，３１ＥＬ，３１ＥＲを制御し、下部走行体１を走行させる。具体的には、自動制御部５４は、位置推定部５９により推定される、物体位置マップＭＰ上でのショベル１００の位置と、物体位置マップＭＰ上での作業対象に対応する対象物の位置とに基づき、下部走行体１を走行制御してよい。これにより、自動制御部５４は、オペレータによる操作装置２６に対する操作をアシストして、或いは、操作装置２６に対する操作に依らず、下部走行体１を制御し、作業対象との衝突しないように、作業対象の前までショベル１００を移動させたり、複数の作業対象の間を移動させたりすることができる。また、自動制御部５４は、相対角度算出部５６により算出（推定）される相対角度に基づき、比例弁３１ＣＬ，３１ＣＲを制御し、作業対象に対応する対象物に上部旋回体３を正対させる。

【0294】

＜ショベルの位置の推定方法の具体例＞
図１８は、本実施形態に係るショベル１００の旋回角度の推定に関する動作の第４例を示す図である。具体的には、図１８は、スクラップヤードＳＴＰにおいて、複数の作業対象の間を移動しながら作業を行う状況を示す上面図である。本例における作業対象は、スクラップを積み下ろしに来たダンプトラックＤＴ、スクラップヤードＳＴＰの指定のスクラップ置場（スクラップ搬入場、スクラップ分解場、各種装置の前後の集積場）、並びにスクラップヤードＳＴＰの各種装置（破砕機、ライン選別機、振動ふるい機）である。

【0295】

ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、各種装置を識別することで、当接の可能性の有無を判断する。そして、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、当接可能性の有無の判断結果に基づき、制動動作の可否を決定したり、エンドアタッチメントや下部走行体１の目標軌道を生成したりする。

【0296】

本例では、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、作業対象としてのダンプトラックＤＴの荷台からスクラップを取り出す作業ＳＴ１を行う。作業ＳＴ１は、オペレータ等の操作装置２６に対する操作をアシストする態様で行われてもよいし、オペレータ等の操作装置２６に対する操作に依らず、自動で行われてもよい。以下、作業ＳＴ２の作業についても同様である。コントローラ３０は、物体位置マップＭＰを逐次更新しながら、予め設定される作業対象（ダンプトラックＤＴやスクラップ搬入場のスクラップ山等）を基準とするショベル１００の位置や上部旋回体３の向き（旋回角度）をモニタリングする。これにより、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、ダンプトラックＤＴ、スクラップ搬入場内のスクラップ等に自機が当接しないように、アタッチメントを動作させたり、ダンプトラックＤＴの荷台とスクラップ搬入場との間で往復するように上部旋回体３を旋回させたりすることができる。

【0297】

また、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、集積場の分解作業後のスクラップを破砕機に投入し、その後、ライン選別機まで走行移動し、破砕機で破砕された後のスクラップを集積場からライン選別機に投入する作業ＳＴ２を連続的に行う。コントローラ３０は、物体位置マップＭＰを逐次更新しながら、予め設定される作業対象（集積場のスクラップ山、破砕機、ライン選別機等）を基準とするショベル１００の位置や上部旋回体３の向き（旋回角度）をモニタリングする。これにより、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、集積場のスクラップ山や破砕機等に自機が当接しないように、アタッチメントを動作させたり、集積場と破砕機の投入口との間で上部旋回体３を往復旋回させたりすることができる。また、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、集積場のスクラップ山、破砕機、ライン選別機等に自機が当接しないように、破砕機の前からライン選別機の前まで下部走行体１で走行することができる。また、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、集積場のスクラップ山やライン選別機等に自機が当接しないように、アタッチメントを動作させたり、集積場とライン選別機の投入口との間で上部旋回体３を往復旋回させたりすることができる。

【0298】

このように、本例では、物体位置マップＭＰに、スクラップヤードＳＴＰの複数の作業対象が予め設定（登録）されることにより、ショベル１００は、コントローラ３０の制御下で、自機がスクラップヤードＳＴＰの各種装置等と当接しないよう、安全に作業を進めることができる。

【0299】

［ショベルの位置の推定方法（第５例）］
次に、コントローラ３０によるショベル１００（自機）の位置の推定方法の第５例について説明する。

【0300】

尚、本例に係るショベル１００の位置の推定に関する機能構成を表す機能ブロック図は、上述の第１例～第４例の何れかの機能ブロック図（図１３或いは図１７）を援用可能であるため、図示を省略する。

【0301】

コントローラ３０は、上述の旋回角度の推定方法の第３例（図１０、図１１）の場合と同様、ショベル１００から見た基準対象物の位置の時系列での変化に基づき、ショベル１００の移動距離、移動方向を推定（算出）してよい。また、コントローラ３０は、ショベル１００から見た基準対象物の位置の時系列での変化に基づき、ある時刻を基準として、時系列での移動距離及び移動方向を積算することにより、ショベル１００の位置を推定（算出）してよい。これにより、コントローラ３０は、ショベル１００から見た基準対象物の位置の履歴を把握することで、ショベル１００の移動距離、移動方向、位置等を算出（推定）することができる。

【0302】

また、コントローラ３０は、上述の旋回角度の推定方法の第３例（図１０、図１１）の場合と同様、ショベル１００の周囲の複数の基準対象物を利用して、ショベル１００の移動距離、移動方向、位置等を推定（算出）してよい。これにより、コントローラ３０は、一部の基準対象物が非検出状態になった場合であっても、検出状態の他の基準対象物が存在する場合、ショベル１００から見た他の基準対象物の位置の変化に基づき、ショベル１００の移動距離、移動方向、位置等を推定することができる。即ち、コントローラ３０は、複数の基準対象物を利用することで、一部の基準対象物が非検出状態になるような状況であっても、ショベル１００の移動距離、移動方向、位置等の推定処理を安定して継続することができる。

【0303】

［変形・変更］
以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【0304】

例えば、上述の実施形態において、ショベル１００の旋回角度や位置の推定機能は、ショベル１００と通信可能に接続される所定の外部装置（例えば、管理装置２００）に移管されてもよい。この場合、撮像装置Ｓ６や距離測定装置Ｓ７等の出力は、ショベル１００から管理装置２００に送信される。これにより、管理装置２００は、ショベル１００から受信される情報に基づき、旋回角度や位置を推定しながら、ショベル１００とショベル１００の周囲の物体との位置関係を把握し、その結果をショベル１００に送信しフィードバックすることができる。そのため、ショベル１００側（コントローラ３０）の処理負荷を軽減させることができる。

【0305】

また、上述の実施形態において、ショベル１００の監視領域内や監視領域外で検出された監視対象に関する情報は、ショベル１００から管理装置２００に送信されてもよい。この場合、管理装置２００において、ショベル１００の監視領域内や監視領域外における監視対象の種類や監視対象の位置等に関する情報が時系列的に所定の記憶部に記憶される。管理装置２００の記憶部に記憶される監視対象に関する情報には、対象のショベル１００の監視領域外、且つ、（同じ作業現場の）他のショベル１００の監視対象内における監視対象の種類や監視対象の位置等に関する情報が含まれてよい。

【0306】

最後に、本願は、２０１９年３月２７日に出願した日本国特許出願２０１９－６１７７２号及び２０１９年３月２７日に出願した日本国特許出願２０１９－６１７７３号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

【符号の説明】

【0307】

１ 下部走行体
３ 上部旋回体
４ ブーム
５ アーム
６ バケット
２６ 操作装置
２６Ａ～２６Ｃ レバー装置
３０ コントローラ（制御装置）
３１，３１ＡＬ，３１ＡＲ，３１ＢＬ，３１ＢＲ，３１ＣＬ，３１ＣＲ 比例弁
５０ マシンガイダンス部
５４ 自動制御部
５５ 旋回角度算出部
５６ 相対角度算出部
５７ 記憶部
５７Ａ 目標設定情報
５７Ｂ 施工情報
５８ 目標位置情報生成部
５９ 位置推定部
６０ 周囲状況認識部
６２ 検出部
６３ 物体位置マップ生成部
６４ マップ記憶部
６５ 記憶部
６５Ａ 施工情報
６５Ｂ 目標設定情報
６６ 目標位置情報生成部
１００ ショベル
２００ 管理装置
ＭＰ 物体位置マップ
Ｓ６ 撮像装置
Ｓ６Ｂ，Ｓ６Ｆ，Ｓ６Ｌ，Ｓ６Ｒ カメラ（取得装置）
Ｔ１ 通信装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14A】

【図14B】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】