特許 7618891 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】2025-01-10

(45)【発行日】2025-01-21

(54)【発明の名称】作業機械

(51)【国際特許分類】

   E02F 9/20 20060101AFI20250114BHJP

   E02F 3/43 20060101ALI20250114BHJP

【ＦＩ】

E02F9/20 Z

E02F3/43 E

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2024508854

(86)(22)【出願日】2022-03-22

(86)【国際出願番号】 JP2022013238

(87)【国際公開番号】W WO2023181128

(87)【国際公開日】2023-09-28

【審査請求日】2023-12-15

(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】山本 慎二郎

(72)【発明者】

【氏名】塩飽 晃司

【審査官】彦田 克文

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－１９４０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１１５８１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－４１３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－３４６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１６０３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１６０７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－３７８３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０２Ｆ ９／２０

Ｅ０２Ｆ ３／４３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

作業具を有する作業装置と、
前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、
油圧ポンプと、
前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブと、
前記作業具上の制御点の目標軌道を算出し、前記制御点が前記目標軌道上を移動するように前記コントロールバルブを制御する制御装置とを備えた作業機械において、
前記制御装置は、
掘削面の傾斜情報に基づき、掘削開始時に前記制御点が位置する掘削開始位置と掘削途中に前記制御点が位置する掘削途中位置と掘削終了時に前記制御点が位置する掘削終了位置とを通る目標軌道、および前記制御点が前記目標軌道上を移動するときの前記作業具の目標姿勢を算出し、
前記制御点が前記目標軌道上を移動するように、かつ前記制御点が前記目標軌道上を移動するときの前記作業具の姿勢が前記目標姿勢と一致するように前記コントロールバルブを制御する
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、
前記掘削途中位置は、前記目標軌道上で地表から最も深くに位置する最大掘削深さ位置である
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、
前記制御装置は、前記掘削開始位置、前記最大掘削深さ位置、および前記掘削終了位置に加え、掘削動作終了時に前記制御点が位置する動作終了位置を通るように前記目標軌道を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項4】

請求項３に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記動作終了位置における前記目標姿勢を前記掘削面の傾斜情報としての掘削面の傾斜によらず重力方向に基づいて算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項5】

請求項２に記載の作業機械において、
前記掘削面の傾斜情報として掘削面の傾斜を前記制御装置に入力する外部接続装置を備え、
前記制御装置は、前記掘削面の傾斜に応じて、前記掘削開始位置、前記最大掘削深さ位置、および前記掘削終了位置を設定する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項6】

請求項５に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記掘削面の傾斜に応じて、前記掘削開始位置における前記目標姿勢、前記最大掘削深さ位置における前記目標姿勢、および前記掘削終了位置における前記目標姿勢を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項7】

請求項５に記載の作業機械において、
前記制御装置は、
前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を前記掘削開始位置に近づくように設定し、
前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を前記掘削終了位置に近づくように設定し、
前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を地表から浅い位置に設定し、
前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど前記最大掘削深さ位置を地表から深い位置に設定する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項8】

請求項５に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、前記掘削開始位置から前記掘削終了位置までの距離が小さくなるように前記掘削開始位置および前記掘削終了位置を設定する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項9】

請求項２に記載の作業機械において、
掘削対象物の硬さを前記制御装置に入力する外部接続装置を備え、
前記制御装置は、前記掘削対象物の硬さに応じて前記最大掘削深さ位置を設定する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項10】

請求項９に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記掘削対象物の硬さに応じて、前記掘削開始位置における前記目標姿勢、前記最大掘削深さ位置における前記目標姿勢、および前記掘削終了位置における前記目標姿勢を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項11】

請求項９に記載の作業機械において、
前記制御装置は、前記掘削対象物の硬さが大きくなるほど前記作業具の底面の向きが前記目標軌道の接線の向きに近づくように前記目標姿勢を算出する
ことを特徴とする作業機械。

【請求項12】

請求項９に記載の作業機械において、
前記外部接続装置は、掘削面の傾斜を前記制御装置に入力し、
前記制御装置は、
前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を前記掘削開始位置に近づくように設定し、
前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を前記掘削終了位置に近づくように設定し、
前記掘削対象物の硬さが大きくなるほど前記最大掘削深さ位置を地表から浅い位置に設定し、
前記掘削対象物の硬さが小さくなるほど前記最大掘削深さ位置を地表から深い位置に設定し、
前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を地表から浅い位置に設定し、
前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、前記最大掘削深さ位置を地表から深い位置に設定する
ことを特徴とする作業機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば自動掘削制御を行う作業機械に関するものである。

【背景技術】

【0002】

油圧アクチュエータで駆動される作業装置（例えばフロント作業装置）を備える作業機械（例えば油圧ショベル）によって土砂を掘削し、運搬装置（例えばベッセル）を備える運搬車両（例えばダンプトラック）に積込みを行う掘削積込み作業がある。

【0003】

このような掘削積込作業を自動制御で行うための研究が行われている。建設機械の自動制御では作業装置をどのような軌道で動作させるか動作計画が行われ目標とする軌道を生成するのが一般的である。

【0004】

特許文献１には掘削長さに対する掘削深さの比に基づいて目標軌道を生成する技術が開示されている。この文献では掘削長さに対する掘削深さの比として表される予め定められた掘削曲線比率に従って目標軌道を生成しており、望ましい掘削曲線比率の値についても言及されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開第２０２０－０４１３５４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に記載の技術を用いて油圧ショベルの掘削作業における目標軌道を生成することは可能である。しかし、適切な掘削軌跡は掘削面の傾斜や掘削対象物の硬さ等によって変化するが、それらについては言及されていない。油圧ショベルが使用される環境や掘削対象物は様々であり、不適切な目標軌道で掘削作業を行うとバケットで十分な土砂を掘削することができずに作業効率が低下してしまう場合や、バケットが土砂に深く潜り込み過ぎてそれ以上動作することができなくなる場合がある。そのため様々な掘削面の傾斜や掘削対象物の硬さに対しても適切な目標軌道を生成できることが望ましい。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、自動掘削制御において、掘削環境や掘削対象物に応じて作業具の目標軌道および目標姿勢を適切に設定することが可能な作業機械を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明は、作業具を有する作業装置と、前記作業装置を駆動する油圧アクチュエータと、油圧ポンプと、前記油圧ポンプから前記油圧アクチュエータに供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブと、前記作業具上の制御点の目標軌道を算出し、前記制御点が前記目標軌道上を移動するように前記コントロールバルブを制御する制御装置とを備えた作業機械において、前記制御装置は、掘削面の傾斜情報に基づき、掘削開始時に前記制御点が位置する掘削開始位置と掘削途中に前記制御点が位置する掘削途中位置と掘削終了時に前記制御点が位置する掘削終了位置とを通る目標軌道、および前記制御点が前記目標軌道上を移動するときの前記作業具の目標姿勢を算出し、前記制御点が前記目標軌道上を移動するように、かつ前記制御点が前記目標軌道上を移動するときの前記作業具の姿勢が前記目標姿勢と一致するように前記コントロールバルブを制御するものとする。

【0009】

以上のように構成した本発明によれば、作業具上の制御点が掘削開始位置、掘削途中位置、および掘削終了位置を通るように作業具の目標軌道および目標姿勢が算出されるため、掘削環境や掘削対象物に応じて目標軌道および目標姿勢を適切に設定することが可能となる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、作業機械の自動掘削制御において、掘削環境や掘削対象物に応じて作業具の目標軌道および目標姿勢を適切に設定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１の実施例における油圧ショベルの構成図

【図2】本発明の第１の実施例における制御装置の機能ブロック図

【図3A】本発明の第１の実施例における制御装置による自動動作制御のフローチャート（１／２）

【図3B】本発明の第１の実施例における制御装置による自動動作制御のフローチャート（２／２）

【図4】本発明の第１の実施例における制御装置による掘削面の傾斜に応じたパラメータ設定のフローチャート

【図5】本発明の第１の実施例における制御装置が掘削面の傾斜に応じて生成した掘削軌道の説明図

【図6】本発明の第２の実施例における制御装置の機能ブロック図

【図7】本発明の第２の実施例における制御装置による掘削面の傾斜と掘削対象物の硬さに応じたパラメータ設定のフローチャート

【図8】本発明の第２の実施例における制御装置が掘削面の傾斜と掘削対象物の硬さに応じて生成した掘削軌道の説明図

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、以下では、作業装置の先端の作業具（アタッチメント）としてバケットを備える油圧ショベルを例示するが、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械で本発明を適用しても構わない。さらに、複数のリンク部材（アタッチメント、アーム、ブーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。

【実施例1】

【0013】

図１は、本発明の第１の実施例における油圧ショベルの構成図である。図１において、油圧ショベル１は、多関節型のフロント作業装置１Ａと、車体１Ｂで構成されている。車体１Ｂは、左右の走行油圧モータ３（左側のみ図示）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とからなる。フロント作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数の被駆動部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）を連結して構成されている。ブーム８の基端は上部旋回体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おり、アーム９の先端にはバケットピンを介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され、アーム９はアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。

【0014】

上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は、油圧ポンプ２を駆動する。油圧ポンプ２から吐出された圧油は、コントロールバルブ２０を介して走行油圧モータ３、旋回油圧モータ４、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に供給される。コントロールバルブ２０は、各油圧アクチュエータ３～７に供給される圧油の流量を制御する複数の流量制御弁からなる。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、バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、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。そして、供給された圧油によって走行油圧モータ３が回転することで、下部走行体１１が走行する。

【0015】

自動動作制御においては、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に供給される圧油の流量を調整する流量制御弁は、電磁比例弁５４～５９（図２に示す）からのパイロット油圧信号によって駆動され、走行油圧モータ３、旋回油圧モータ４、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を動作させる。電磁比例弁５４～５９は制御装置４０からの制御指令によって制御される。なお、掘削動作を行う際の自動動作制御のことを自動掘削制御と称する場合がある。

【0016】

ブーム８、アーム９、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が取付けられ、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センサ３３が取付けられ、車体１Ｂの位置を検出する車体位置検出装置３６が取り付けられている。

【0017】

作業装置姿勢検出装置５０は、ブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１、バケット角度センサ３２、車体傾斜角センサ３３から構成される。これらの角度センサ３０～３３はフロント作業装置１Ａの姿勢センサとして機能している。

【0018】

図２は、制御装置４０の機能ブロック図である。制御装置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、掘削面傾斜設定部１０３と、第１出力部１１０と、第２出力部１１１とを備えている。制御装置４０は、演算処理機能を有するコントローラ、外部機器との間の信号入出力を行う入出力インタフェース等で構成され、ＲＯＭ等の記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各部の機能を実現する。

【0019】

第１入力部１００には外部接続装置２００からタスク情報が入力される。

【0020】

第２入力部１０１には外部接続装置２００から承認信号または非承認信号が入力される。

【0021】

第３入力部１０２には外部接続装置２００からタスク一時停止信号またはタスク再開要求信号またはタスク途中終了要求信号が入力される。

【0022】

掘削面傾斜設定部１０３には外部接続装置２００からの情報に基づきフロント作業装置１Ａによる掘削作業を行う箇所周辺の地形の傾斜に概ね一致する掘削面の傾斜が設定される。外部接続装置２００から掘削面傾斜設定部１０３に入力される情報は人が地形の傾斜を目視で確認した結果を用いても良いし地形計測センサ等による計測を行った結果を用いてもよい。

【0023】

位置姿勢演算部４３は作業装置姿勢検出装置５０と車体位置検出装置３６からの情報に基づき、油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の爪先位置（制御点）を算出する。

【0024】

動作計画部９０には予定動作軌道（目標軌道）の演算に使用するパラメータのテーブルが予め記憶されており、第１入力部１００から取得したタスク情報と掘削面傾斜設定部１０３から取得した掘削面の傾斜情報に基づき、タスク開始からタスク終了までの各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢と、バケット１０の爪先位置の予定動作軌道を算出し、自動動作制御部９１、軌道逸脱判定部９２、時間逸脱判定部９３及び第１出力部１１０に出力する。以下、掘削開始位置から掘削終了位置までの予定動作軌道のことを掘削軌道と称する場合がある。

【0025】

軌道逸脱判定部９２は動作計画部９０からの動作計画情報と位置姿勢演算部４３からの現在のフロント作業装置１Ａの姿勢情報と、バケット１０の爪先位置情報に基づいて、バケット１０の爪先位置の実際の動作軌道が動作計画部９０で計画された予定動作軌道から予め設定された第１許容位置誤差を超えて逸脱していないかを判定し、判定結果を自動動作制御部９１に出力する。

【0026】

時間逸脱判定部９３は動作計画部９０からの動作計画情報と位置姿勢演算部４３からの現在のフロント作業装置１Ａの姿勢情報に基づいてフロント作業装置１Ａ、旋回油圧モータ４、走行油圧モータ３の実際の動作が動作計画部９０で計画された動作から予め設定された第１許容時間誤差を超える逸脱が発生していないかを判定し、判定結果を自動動作制御部９１に出力する。

【0027】

自動動作制御部９１は第２入力部１０１からの信号が承認信号の場合のみ動作計画部９０からの動作計画情報に基づいて各油圧アクチュエータの速度指令を算出し、アクチュエータ制御部８１に出力する。タスク実行中に軌道逸脱判定部９２で軌道を逸脱していると判定された場合と時間逸脱判定部９３で動作時間を逸脱していると判定された場合にはタスクの実行を終了し、異常終了信号を第２出力部１１１に出力する。また、第３入力部１０２からの信号がタスク一時停止要求信号の場合にはタスクの実行を一時停止し一時停止信号を第２出力部１１１に出力し、タスク一時停止中に第３入力部１０２からタスク再開要求信号を取得した場合にはタスクの実行を再開し、第３入力部１０２からタスク途中終了要求信号を取得した場合にはタスクの実行を終了し途中終了信号を第２出力部１１１に出力する。また、予定動作軌道および動作時間を逸脱することなくタスクが完了した場合には正常終了信号を出力する。

【0028】

アクチュエータ制御部８１は、自動動作制御部９１から出力される各油圧アクチュエータ３～７の速度指令に基づき各油圧アクチュエータの流量制御弁の目標パイロット圧を算出し、その演算した目標パイロット圧を電磁比例弁制御部４４に出力する。

【0029】

電磁比例弁制御部４４は、アクチュエータ制御部８１から出力される各流量制御弁への目標パイロット圧を基に、各電磁比例弁５４～５９への指令を算出する。

【0030】

第１出力部１１０は動作計画部９０から出力される動作計画情報を外部接続装置２００に出力する。

【0031】

第２出力部１１１は自動動作制御部９１から出力される正常終了信号または異常終了信号または一時中断信号または途中終了信号を外部接続装置２００に出力する。

【0032】

図３Ａ及び図３Ｂは、制御装置４０による自動動作制御のフローチャートである。以下、各ステップについて順に説明する。

【0033】

ステップＳ１１０では、第１入力部１００は外部接続装置２００から入力されたタスク情報を取得する。

【0034】

ステップＳ１２０では、ステップＳ１１０で取得したタスク情報に基づき動作計画部９０はタスク開始からタスク終了までの各時刻における油圧ショベル１の予定動作軌道すなわち油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢（目標姿勢）を算出する。

【0035】

ステップＳ１３０では、第１出力部はステップＳ１２０で演算した動作計画結果を外部接続装置２００に出力する。

【0036】

ステップＳ１４０では、第２入力部１０１は外部接続装置２００から承認信号または非承認信号を取得する。

【0037】

ステップＳ１５０では、ステップＳ１４０で取得した第２入力部１０１の信号が承認信号か否かを判定する。ステップＳ１５０で第２入力部１０１の信号は承認信号であると判定された場合はステップＳ１６０に進み、ステップＳ１５０で第２入力部１０１の信号は承認信号ではないと判定された場合はステップＳ１１０に進む。

【0038】

ステップＳ１６０では、アクチュエータ制御部８１はステップＳ１２０で演算した動作計画結果から各油圧アクチュエータ３～７の目標速度を算出する。

【0039】

ステップＳ１７０では、アクチュエータ制御部８１はステップＳ１６０で演算した各油圧アクチュエータ３～７の目標速度を電磁比例弁制御部４４に出力する。

【0040】

ステップＳ１８０では、軌道逸脱判定部９２及び時間逸脱判定部９３は位置姿勢演算部４３で演算された油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢と、バケット１０の爪先位置を取得する。

【0041】

ステップＳ１９０では、軌道逸脱判定部９２はステップＳ１８０で取得した位置姿勢情報から現在のバケット１０の爪先位置の動作計画部９０で演算した予定動作軌道からの逸脱が第１許容位置誤差以下であるかを判定する。ステップＳ１９０で逸脱が第１許容位置誤差以下であると判定された場合はステップＳ２００に進み、ステップＳ１９０で逸脱が第１許容位置誤差より大きいと判定された場合はステップＳ２５０に進む。

【0042】

ステップＳ２００では、時間逸脱判定部９３はステップＳ１８０で取得した位置姿勢情報から現在の油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢の動作計画部９０で演算した各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢からの逸脱が第１許容時間誤差以下であるかを判定する。ステップＳ２００で逸脱が第１許容時間誤差以下であると判定された場合はステップＳ２１０に進み、ステップＳ２００で逸脱が第１許容時間誤差より大きいと判定された場合はステップＳ２５０に進む。

【0043】

ステップＳ２１０では、第３入力部１０２は外部接続装置２００からの信号を取得する。

【0044】

ステップＳ２２０では、ステップＳ２１０で取得した第３入力部１０２の信号がタスク一時停止要求信号か否かを判定する。ステップＳ２２０で第３入力部１０２の信号がタスク一時停止要求信号であると判定された場合はステップＳ２６０に進み、ステップＳ２２０で第３入力部１０２の信号がタスク一時停止要求信号以外と判定された場合はステップＳ２３０に進む。

【0045】

ステップＳ２３０では、ステップＳ１２０で演算した動作計画に基づいたタスクの実行が完了したか否かを判定する。ステップＳ２３０でタスクの実行が完了したと判定された場合はステップＳ２４０に進み、ステップＳ２３０でタスクの実行が完了していないと判定された場合はステップＳ１６０に進む。

【0046】

ステップＳ２４０では、第２出力部１１１は正常終了信号を外部接続装置２００に出力する。

【0047】

ステップＳ２５０では、第２出力部１１１は異常終了信号を外部接続装置２００に出力する。

【0048】

ステップＳ２６０では、第２出力部１１１は一時停止信号を外部接続装置２００に出力する。

【0049】

ステップＳ２７０では、第３入力部１０２は外部接続装置２００からの信号を取得する。

【0050】

ステップＳ２８０では、ステップＳ２７０で取得した第３入力部１０２の信号がタスク再開要求信号か否かを判定する。ステップＳ２８０で第３入力部１０２の信号がタスク再開要求信号であると判定された場合はステップＳ２３０に進み、ステップＳ２８０で第３入力部１０２の信号がタスク再開要求以外と判定された場合はステップＳ２９０に進む。

【0051】

ステップＳ２９０では、ステップＳ２７０で取得した第３入力部１０２の信号がタスク途中終了要求信号か否かを判定する。ステップＳ２９０で第３入力部１０２の信号がタスク途中終了要求信号であると判定された場合はステップＳ３００に進み、ステップＳ２９０で第３入力部１０２の信号がタスク途中終了以外と判定された場合はステップＳ２７０に進む。

【0052】

ステップＳ３００では、第２出力部１１１は途中終了信号を外部接続装置２００に出力する。

【0053】

図４は、動作計画部９０による掘削面の傾斜に応じたパラメータ設定のフローチャートである。ここでいうパラメータとは、バケット１０の爪先位置の予定動作軌道を算出する際に用いられる、掘削開始位置からの掘削終了位置までの距離（掘削距離）、最大掘削深さ、最大掘削深さ位置、動作終了位置、各位置におけるバケット１０の姿勢である。以下、各ステップについて順に説明する。

【0054】

ステップＳ４００では、掘削面傾斜設定部１０３は外部接続装置２００からフロント作業装置１Ａによる掘削作業を行う箇所周辺の地形の傾斜に概ね一致する掘削面の傾斜θ_gndが設定される。なお、本実施例における掘削面の傾斜θ_gndは、車体１Ｂから見て下り傾斜している場合（図５に示す）をプラス、上り傾斜している場合をマイナスと定義する。

【0055】

ステップＳ４１０では、ステップＳ４００で設定した掘削面の傾斜θ_gndに応じて予定動作軌道の演算における長さに関するパラメータを設定する。具体的には掘削開始位置からの掘削距離L_exと最大掘削深さD_maxdptと最大掘削深さ位置までの掘削面方向の距離L_maxdptを設定する。

【0056】

ステップＳ４２０では、ステップＳ４００で設定した掘削面の傾斜θ_gndに応じて予定動作軌道の演算における姿勢に関するパラメータを設定する。具体的には掘削開始位置におけるバケット１０の姿勢θ_1と最大掘削深さ位置におけるバケット１０の姿勢θ_2と掘削終了位置におけるバケット１０の姿勢θ_3を設定する。なお、本実施例におけるバケット１０の姿勢θ_1～θ_3は、クラウド側（図５中、反時計回り方向）の変位をプラス、ダンプ側（図５中、時計回り方向）の変位をマイナスと定義する。

【0057】

ステップＳ４３０では、予定動作軌道の演算における掘削面の傾斜θ_gndによらないパラメータを設定する。具体的には動作終了位置までの掘削面方向の距離L_finと動作終了位置におけるバケット１０の姿勢θ_4を設定する。

【0058】

ステップＳ４４０では、ステップＳ４１０，Ｓ４２０，Ｓ４３０で設定したパラメータから求められる掘削開始位置と最大掘削深さ位置と掘削終了位置と動作終了位置と各位置におけるバケット１０の姿勢に基づき、各位置と各姿勢を滑らかに接続するように予定動作軌道の演算を行う。

【0059】

なお、図４に示したパラメータ設定の方法は一例であり、別の方法で掘削面の傾斜θ_gndに応じてパラメータを設定しても良い。またはパラメータを介さず掘削面の傾斜θ_gndに応じて直接各位置と各位置におけるバケット１０の姿勢を設定してもよい。

【0060】

また、各位置と各姿勢を滑らかに接続するように予定動作軌道を算出する際にはラグランジュ補間、ベジエ補間、エルミート補間、スプライン補間等を用いた補間が考えられるがこれ以外の方法を用いてもよい。

【0061】

上記のように構成される油圧ショベル１において、掘削面の傾斜θ_gndに応じて生成した掘削軌道を図５に示す。

【0062】

管理者または管理システムはタスク情報と掘削面の傾斜θ_gndの入力を行う。入力されたタスク情報、掘削面の傾斜θ_gndに基づき動作計画部９０は動作計画を行う。すなわちタスク開始からタスク終了までの各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢と、バケット１０の爪先位置の予定動作軌道を算出する。動作計画部９０は予定動作軌道の演算の中で掘削動作軌道の生成の際に掘削面の傾斜θ_gndに応じた予定動作軌道の演算を行う。図５では掘削面が下り傾斜しているため、掘削面が傾斜していない場合、すなわちθ_gnd＝０の場合と比べて、ステップＳ４１０で掘削距離L_exは短く設定され、最大掘削深さD_maxdptは深く設定され、最大掘削深さ位置までの掘削面方向の距離L_maxdptは長く設定される。同様にステップＳ４２０でθ_gnd＝０の場合と比べて、掘削開始位置におけるバケット１０の姿勢θ_1は大きく設定され、最大掘削深さ位置におけるバケット１０の姿勢θ_2は大きく設定され、掘削終了位置におけるバケット１０の姿勢θ_3は大きく設定される。ステップＳ４３０で動作終了位置までの掘削面方向の距離L_finと動作終了位置におけるバケット１０の姿勢θ_4は掘削面の傾斜θ_gndによらず、かつ動作終了位置におけるバケット１０の姿勢θ_4は重力方向に応じて設定される。ここでいう姿勢θ_4は、例えばバケットピンとバケット爪先を結ぶ直線が概ね水平となる姿勢である。これにより図５の状態Ｓ１（掘削開始状態）と状態Ｓ２（最大掘削深さ状態）と状態Ｓ３（掘削終了状態）と状態Ｓ４（動作終了状態）におけるバケット１０のツメ先の位置Ｐ１～Ｐ４とバケット１０の姿勢が決定する。ステップＳ４４０で位置Ｐ１から位置Ｐ４までを滑らかに接続するように予定動作軌道Ｒ（目標軌道）が算出される。

【0063】

動作計画の結果は第１出力部１１０から出力され、外部接続装置２００を介して管理者または管理システムに提示される。動作計画の結果に問題なければ、管理者または管理システムから第２入力部１０１に承認信号が入力されることで図３のステップＳ１５０でＹＥＳと判定される。

【0064】

次に予定動作軌道Ｒに基づき自動動作制御部９１で各油圧アクチュエータ３～７の速度指令が算出され、アクチュエータ制御部８１で各油圧アクチュエータの流量制御弁の目標パイロット圧が算出され、電磁比例弁制御部４４からの制御信号によって電磁比例弁５４～５９が実際に駆動されることで自動動作が実行される。自動動作実行中には図３のステップＳ１９０で現在のバケット１０の爪先位置の動作計画部９０で演算した予定動作軌道Ｒからの逸脱が第１許容位置誤差以下であるかが判定され、図３のステップＳ２００で現在の油圧ショベル１の位置座標と、フロント作業装置１Ａの姿勢の動作計画部９０で演算した各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢からの逸脱が第１許容時間誤差以下であるかが判定される。動作計画通りに自動動作が行われている場合は図３のステップＳ１９０及びステップＳ２００でＹＥＳと判定されるが掘削対象土質等によっては動作計画通りに自動動作を行うことができない場合がある。その場合には図３のステップＳ１９０またはステップＳ２００でＮＯと判定され第２出力部１１１から異常終了信号を出力しタスクが異常終了したことを管理者または管理システムに知らせたうえでタスクの実行を終了する。これにより管理者または管理システムが承認していない動作を防止することができる。

【0065】

何らかの理由によりタスク実行中に油圧ショベル１の自動動作を一時停止させたい場合には管理者または管理システムから第３入力部１０２にタスク一時停止要求信号が入力される。この場合には図３のステップＳ２２０でＹＥＳと判定され第２出力部１１１から一時停止信号が管理者または管理システムに出力されタスクの実行が一時停止される。

【0066】

タスクの一時停止中にタスクの実行を再開したい場合には管理者または管理システムから第３入力部１０２にタスク再開要求信号が入力される。この場合には図３のステップＳ２８０でＹＥＳと判定されタスクの実行が再開される。また、タスクの一時停止中にタスクを途中終了したい場合には管理者または管理システムから第３入力部１０２にタスク途中終了要求信号が入力される。この場合には図３のステップＳ２９０でＹＥＳと判定され第２出力部１１１から途中終了信号を出力しタスクが途中終了したことを管理者または管理システムに知らせたうえでタスクの実行を終了する。

【0067】

次にタスクの実行が完了した場合には図３のステップＳ２３０でＹＥＳと判定され第２出力部１１１から正常終了信号を出力しタスクが正常終了したことを管理者または管理システムに知らせたうえでタスクの実行を終了する。

【0068】

上記のように構成される油圧ショベルとすることで様々な掘削面の傾斜θ_gndに対して適切な掘削軌道を生成し、自動動作を実行することができる。

【0069】

（まとめ）
本実施例では、作業具１０を有する作業装置１Ａと、作業装置１Ａを駆動する油圧アクチュエータ５～７と、油圧ポンプ２と、油圧ポンプ２から油圧アクチュエータ５～７に供給される圧油の流量を制御するコントロールバルブ２０と、作業具１０上の制御点（例えばバケット１０の爪先位置）の目標軌道Ｒを算出し、前記制御点が目標軌道Ｒ上を移動するようにコントロールバルブ２０を制御する制御装置４０とを備えた作業機械１において、制御装置４０は、掘削面の傾斜情報に基づき、掘削開始時に前記制御点が位置する掘削開始位置Ｐ１と掘削途中に前記制御点が位置する掘削途中位置Ｐ２と掘削終了時に前記制御点が位置する掘削終了位置Ｐ３とを通る目標軌道Ｒ、および前記制御点が目標軌道Ｒ上を移動するときの作業具１０の目標姿勢を算出し、前記制御点が目標軌道Ｒ上を移動するように、かつ前記制御点が目標軌道Ｒ上を移動するときの作業具１０の姿勢が前記目標姿勢と一致するようにコントロールバルブ２０を制御する。

【0070】

以上のように構成した本実施例によれば、作業具１０上の制御点が掘削開始位置Ｐ１、掘削途中位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３を通るように作業具１０の目標軌道Ｒおよび目標姿勢θ_1～θ_3が算出されるため、掘削環境や掘削対象物に応じて目標軌道Ｒおよび目標姿勢θ_1～θ_3を適切に設定することが可能となる。

【0071】

また、本実施例における掘削途中位置Ｐ２は、目標軌道Ｒ上で地表から最も深くに位置する最大掘削深さ位置である。これにより、地表に位置する点（掘削開始位置Ｐ１および掘削終了位置Ｐ３）と地表から最も深くに位置する点（最大掘削深さ位置Ｐ２）とを通るように目標軌道が算出されるため、目標軌道をより適切に設定することが可能となる。

【0072】

また、本実施例における制御装置４０は、掘削開始位置Ｐ１、最大掘削深さ位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３に加え、掘削動作終了時に前記制御点が位置する動作終了位置Ｐ４を通るように目標軌道Ｒを算出する。これにより、掘削した土砂を作業具１０ですくうまでを一連の動作を目標軌道に基づいて制御することが可能となる。

【0073】

また、本実施例における制御装置４０は、動作終了位置Ｐ４における作業具１０の目標姿勢θ＿４を前記掘削面の傾斜情報としての掘削面の傾斜によらず重力方向に基づいて算出する。これにより、作業具１０ですくった土砂が作業具１０からこぼれることを防止することが可能となる。

【0074】

また、本実施例における作業機械１は、前記掘削面の傾斜情報として掘削面の傾斜θ＿ｇｎｄを制御装置４０に入力する外部接続装置２００を備え、制御装置４０は、掘削面の傾斜θ＿ｇｎｄに応じて、掘削開始位置Ｐ１、最大掘削深さ位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３を設定する。これにより、掘削開始位置Ｐ１、最大掘削深さ位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３を掘削面の傾斜θ＿ｇｎｄに応じて適切に設定することが可能となる。

【0075】

また、本実施例における制御装置４０は、掘削面の傾斜θ_gndに応じて、掘削開始位置Ｐ１における目標姿勢θ_1、最大掘削深さ位置Ｐ２における目標姿勢θ_2、および掘削終了位置Ｐ３における目標姿勢θ_3を算出する。これにより、掘削開始位置Ｐ１、最大掘削深さ位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３における作業具１０の目標姿勢θ_1～θ_3を掘削面の傾斜θ_gndに応じて適切に設定することが可能となる。

【0076】

また、本実施例における制御装置４０は、前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を掘削開始位置Ｐ１に近づくように設定し、前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を掘削終了位置Ｐ１に近づくように設定し、前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を地表から浅い位置に設定し、前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど最大掘削深さ位置Ｐ２を地表から深い位置に設定する。これにより、掘削効率の高い目標軌道を設定することが可能となる。

【0077】

また、本実施例における制御装置４０は、前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、掘削開始位置Ｐ１から掘削終了位置Ｐ３までの距離（掘削距離L_ex）が小さくなるように掘削開始位置Ｐ１および掘削終了位置Ｐ３を設定する。掘削面の傾斜θ_gndに応じて掘削距離L_exを調節することが可能となる。

【実施例2】

【0078】

本発明の第２の実施例について、第１の実施例との相違点を中心に説明する。

【0079】

図６は、本実施例における制御装置４０の機能ブロック図である。制御装置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、掘削面傾斜設定部１０３と、掘削対象物硬さ設定部１０４と、第１出力部１１０と、第２出力部１１１とを備えている。

【0080】

掘削対象物硬さ設定部１０４には外部接続装置２００からの情報に基づき掘削対象物の硬さが設定される。外部接続装置２００から掘削対象物硬さ設定部１０４に入力される情報は人が目視で推定した結果を用いても良いしセンサ等による計測を行った結果を用いてもよい。

【0081】

動作計画部９０には予定動作軌道Ｒの演算に使用するパラメータのテーブルが予め記憶されており、第１入力部１００から取得したタスク情報と掘削面傾斜設定部１０３から取得した掘削面の傾斜情報と掘削対象物硬さ設定部１０４から取得した掘削対象物の硬さ情報に基づき、タスク開始からタスク終了までの各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢と、バケット１０の爪先位置の予定動作軌道Ｒを算出し、自動動作制御部９１、軌道逸脱判定部９２、時間逸脱判定部９３及び第１出力部１１０に出力する。

【0082】

図７は、制御装置４０による掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndに応じたパラメータ設定のフローチャートである。ここでいうパラメータとは、バケット１０の爪先位置の予定動作軌道Ｒを算出する際に用いられる、掘削開始位置Ｐ１からの掘削終了位置Ｐ３までの距離（掘削距離L_ex）、最大掘削深さD_maxdpt、最大掘削深さ位置Ｐ２、動作終了位置Ｐ４、各位置におけるバケット１０の姿勢θ_1～θ_4である。以下、各ステップについて順に説明する。

【0083】

ステップＳ５００では、掘削面傾斜設定部１０３は外部接続装置２００からフロント作業装置１Ａによる掘削作業を行う箇所周辺の地形の傾斜に概ね一致する掘削面の傾斜θ_gndが設定される。

【0084】

ステップＳ５１０では、掘削対象物硬さ設定部１０４は外部接続装置２００からフロント作業装置１Ａによる掘削作業を行う箇所周辺の掘削対象物の硬さH_gndが設定される。

【0085】

ステップＳ５２０では、予定動作軌道Ｒの演算における長さに関するパラメータのうち、ステップＳ５００で設定した掘削面の傾斜θ_gndのみによって決まるものを設定する。具体的には掘削開始位置Ｐ１からの掘削距離L_exと最大掘削深さ位置Ｐ２までの掘削面方向の距離L_maxdptを設定する。

【0086】

ステップＳ５３０では、動作計画部９０に予め記憶させた最大掘削深さD_maxdptと掘削開始位置Ｐ１におけるバケット１０の姿勢θ_1と最大掘削深さ位置Ｐ２におけるバケット１０の姿勢θ_2と掘削終了位置Ｐ３におけるバケット１０の姿勢θ_3のテーブルからステップＳ５１０で設定した掘削対象物の硬さH_gndに応じて使用するテーブルを抽出する。

【0087】

ステップＳ５４０では、予定動作軌道Ｒの演算における姿勢に関するパラメータのうち、ステップＳ５００で設定した掘削面の傾斜θ_gndとステップＳ５１０で設定した掘削対象物の硬さH_gndの両方によって決まるものを設定する。具体的には、最大掘削深さD_maxdpt、掘削開始位置Ｐ１におけるバケット１０の姿勢θ_1、最大掘削深さ位置Ｐ２におけるバケット１０の姿勢θ_2、および掘削終了位置Ｐ３におけるバケット１０の姿勢θ_3を設定する。ステップＳ５３０で掘削対象物の硬さH_gndに応じて使用するテーブルを選択し、ステップＳ５４０でそのテーブルから掘削面の傾斜θ_gndに応じたパラメータを設定することで掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndの両方を考慮したパラメータを選択することができる。図７に示す例では、硬さH_gndが普通の場合の、やや大きい場合、大きい場合の３つのテーブル（図中、実線、破線、点線でそれぞれ示す）の中から１つのテーブルを選択する構成としている。図７に示すように、掘削面の傾斜θ_gndが同じであっても、硬さH_gndが大きくなるに従って、最大掘削深さD_maxdptは小さく、バケット１０の姿勢θ_1～θ_4は大きくなる。

【0088】

ステップＳ５５０では、予定動作軌道Ｒの演算における掘削面の傾斜θ_gndまたは掘削対象物の硬さH_gndによらないパラメータを設定する。具体的には動作終了位置Ｐ４までの掘削面方向の距離L_finと動作終了位置Ｐ４におけるバケット１０の姿勢θ_4を設定する。

【0089】

ステップＳ５６０では、ステップＳ５２０，Ｓ５４０，Ｓ５５０で設定したパラメータから求められる掘削開始位置Ｐ１と最大掘削深さ位置Ｐ２と掘削終了位置Ｐ３と動作終了位置Ｐ４と各位置におけるバケット１０の姿勢θ_1～θ_4とに基づき、各位置と姿勢を滑らかに接続するように予定動作軌道Ｒを算出する。

【0090】

なお、図７に示したパラメータ設定の方法は一例であり、別の方法で掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndに応じてパラメータを設定しても良い。またはパラメータを介さず掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndに応じて直接各位置と各位置におけるバケット１０の姿勢を設定してもよい。

【0091】

また、各位置と各姿勢を滑らかに接続するように予定動作軌道Ｒを算出する際にはラグランジュ補間、ベジエ補間、エルミート補間、スプライン補間等を用いた補間が考えられるがこれ以外の方法を用いてもよい。

【0092】

上記のように構成された油圧ショベル１において、掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndに応じて生成した掘削軌道を図８に示す。なお図８においてフロント作業装置１Ａによる掘削を行う箇所周辺の地面の硬さH_gndは大きいものと仮定する。

【0093】

管理者または管理システムはタスク情報と掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndの入力を行う。入力されたタスク情報、掘削面の傾斜θ_gnd、掘削対象物の硬さH_gndに基づき動作計画部９０は動作計画を行う。すなわちタスク開始からタスク終了までの各時刻における油圧ショベル１の予定位置座標とフロント作業装置１Ａの予定姿勢と、バケット１０の爪先位置の予定動作軌道Ｒを算出する。

【0094】

動作計画部９０は予定動作軌道Ｒの演算の中で掘削動作軌道の生成の際に掘削面の傾斜θ_gndと掘削対象物の硬さH_gndに応じた予定動作軌道Ｒを算出する。図８では掘削面が下り傾斜しているため、掘削面が傾斜していない場合、すなわちθ_gnd＝０の場合と比べて、ステップＳ５２０で掘削距離L_exは短く設定され、最大掘削深さ位置Ｐ２までの掘削面方向の距離L_maxdptは長く設定される。

【0095】

また、ステップＳ５３０で最大掘削深さD_maxdptと掘削開始位置Ｐ１におけるバケット１０の姿勢θ_1と最大掘削深さ位置Ｐ２におけるバケット１０の姿勢θ_２と掘削終了位置Ｐ３におけるバケット１０の姿勢θ_3のパラメータは掘削対象物の硬さH_gndが大きいため、動作計画部９０に予め記憶させてあるパラメータテーブル中から掘削対象物の硬さH_gndに応じたテーブルが抽出される。このとき掘削対象物の硬さH_gndが普通の場合と比べて、最大掘削深さD_maxdptが浅いテーブルが抽出され、掘削開始位置Ｐ１におけるバケット１０の姿勢θ_1はバケット１０の底面の向きが目標軌道の接線の向きに近づくテーブルが抽出され、最大掘削深さ位置Ｐ２におけるバケット１０の姿勢θ_2はバケット１０の底面の向きが目標軌道の接線の向きに近づくテーブルが抽出され、掘削終了位置Ｐ３におけるバケット１０の姿勢θ_３はバケット１０の底面の向きが目標軌道の接線の向きに近づくテーブルが抽出される。

【0096】

ステップＳ５４０で抽出されたテーブルからθ_gnd＝０の場合と比べて、最大掘削深さD_maxdptは深く設定され、掘削開始位置Ｐ１におけるバケット１０の姿勢θ_1は大きく設定され、最大掘削深さ位置Ｐ２におけるバケット１０の姿勢は大きく設定され、掘削終了位置Ｐ３におけるバケット１０の姿勢は大きく設定される。

【0097】

ステップＳ５５０で動作終了位置Ｐ４までの掘削面方向の距離L_finと動作終了位置Ｐ４におけるバケット１０の姿勢θ_4が掘削面の傾斜θ_gndによらず、かつ動作終了位置Ｐ４におけるバケット１０の姿勢θ_4は重力方向に応じて設定される。これにより図８の状態Ｓ１（掘削開始状態）と状態Ｓ２（最大掘削深さ状態）と状態Ｓ３（掘削終了状態）と状態Ｓ４（動作終了状態）におけるバケット１０の爪先位置とバケット１０の姿勢が決定する。ステップＳ５６０で位置Ｐ１から位置Ｓ４までを滑らかに接続するように予定動作軌道Ｒが算出される。

【0098】

（まとめ）
本実施例における作業機械１は、掘削対象物の硬さH_gndを制御装置４０に入力する外部接続装置２００を備え、制御装置４０は、掘削対象物の硬さH_gndに応じて最大掘削深さ位置Ｐ２を設定する。

【0099】

以上のように構成した本実施例によれば、自動掘削制御において、目標軌道Ｒの地表から最も深くに位置する最大掘削深さ位置Ｐ２を掘削対象物の硬さH_gndに応じて適切に設定することが可能となる。

【0100】

また、本実施例における制御装置４０は、掘削対象物の硬さH_gndに応じて、掘削開始位置Ｐ１における目標姿勢θ_1、最大掘削深さ位置Ｐ２における目標姿勢θ_2、および掘削終了位置Ｐ３における目標姿勢θ_3を算出する。これにより、掘削開始位置Ｐ１、最大掘削深さ位置Ｐ２、および掘削終了位置Ｐ３における作業具１０の目標姿勢θ_1～θ_3を掘削対象物の硬さH_gndに応じて適切に設定することが可能となる。

【0101】

また、本実施例における制御装置４０は、掘削対象物の硬さH_gndが大きくなるほど作業具１０の底面の向きが目標軌道Ｒの接線の向きに近づくように目標姿勢θ_1～θ_3を算出する。これにより、掘削対象物が通常より硬い場合でも目標軌道に沿って正確に掘削することが可能となる。

【0102】

また、本実施例における外部接続装置２００は、掘削面の傾斜θ_gndを制御装置４０に入力し、制御装置４０は、前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を掘削開始位置Ｐ１に近づくように設定し、前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を掘削終了位置Ｐ３に近づくように設定し、掘削対象物の硬さH_gndが大きくなるほど最大掘削深さ位置Ｐ２を地表から浅い位置に設定し、掘削対象物の硬さH_gndが小さくなるほど最大掘削深さ位置Ｐ２を地表から深い位置に設定し、前記掘削面の下り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の上り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を地表から浅い位置に設定し、前記掘削面の上り傾斜が小さくなるほど、または、前記掘削面の下り傾斜が大きくなるほど、最大掘削深さ位置Ｐ２を地表から深い位置に設定する。これにより、最大掘削深さ位置Ｐ２を掘削面の傾斜および掘削対象物の硬さH_gndに応じて適切に設定することが可能となる。

【0103】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は、本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、本発明は必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成の一部を加えることも可能であり、ある実施例の構成の一部を削除し、あるいは、他の実施例の一部と置き換えることも可能である。

【符号の説明】

【0104】

１…油圧ショベル（作業機械）、１Ａ…フロント作業装置、１Ｂ…車体、２…油圧ポンプ、３…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（作業具）、１１…下部走行体、１２…上部旋回体、１３…バケットリンク、１８…エンジン、２０…コントロールバルブ、３０…ブーム角度センサ、３１…アーム角度センサ、３２…バケット角度センサ、３３…車体傾斜角センサ、３６…車体位置検出装置、４０…制御装置、４３…位置姿勢演算部、４４…電磁比例弁制御部、５０…作業装置姿勢検出装置、５４～５９…電磁比例弁、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、１０３…掘削面傾斜設定部、１１０…第１出力部、１１１…第２出力部、２００…外部接続装置、Ｐ１…掘削開始位置、Ｐ２…最大掘削深さ位置（掘削途中位置）、Ｐ３…掘削終了位置、Ｐ４…動作終了位置、Ｒ…予定動作軌道（目標軌道）、Ｓ１…掘削開始状態、Ｓ２…最大掘削深さ状態、Ｓ３…掘削終了状態、Ｓ４…動作終了状態。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】