JP7330458B2 - Excavators and controls for excavators - Google Patents

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Description

本開示は、ショベルに関する。 The present disclosure relates to excavators.

例えば、作業機械に取り付けられる距離画像センサが撮像した入力距離画像に基づいて出力距離画像を生成する作業機械用周辺監視装置であって、前記入力距離画像における、前記作業機械の周囲の地物と前記距離画像センサとの間の距離を表す画素値を有する画素のうち、前記作業機械が位置する平面と前記距離画像センサとの間の距離より大きい画素値を有する画素を抽出して前記入力距離画像を補正する画素抽出手段を備える、作業機械用周辺監視装置が開示されている(特許文献1参照)。 For example, a work machine surroundings monitoring device that generates an output range image based on an input range image picked up by a range image sensor attached to the work machine, wherein the input range image includes features around the work machine and The input distance is obtained by extracting, from pixels having pixel values representing the distance from the distance image sensor, pixels having pixel values greater than the distance between the plane on which the working machine is located and the distance image sensor. A working machine surroundings monitoring device is disclosed that includes pixel extraction means for correcting an image (see Patent Document 1).

特開2014-62795号公報JP 2014-62795 A

ところで、ショベルの作業対象である地形は、平坦な場合に限られず、大きな凹凸を有する場合もある。地形に大きな凹凸が存在すると、ショベルの空間認識装置からは視認できない死角(オクルージョン)が発生してしまう。 By the way, the terrain on which the excavator works is not limited to being flat, and may have large irregularities. If there are large unevenness in the terrain, blind spots (occlusions) that cannot be seen from the excavator's space recognition device will occur.

そこで、上記課題に鑑み、好適に作業対象の地形を把握するショベルを提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an excavator capable of suitably grasping the terrain of a work target.

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、第1の視点に配置した空間認識装置によって取得される第1のデータと、前記第1の視点とは異なる第2の視点に配置した空間認識装置によって取得される第2のデータとに基づいて地形を導き出す制御装置を有し、前記第1のデータは、前記第1の視点から視認可能な第1地形領域のデータを含み、前記第2のデータは、前記第1地形領域における凹凸によって前記第1の視点からは死角となる第2地形領域のデータを含み、前記第1のデータと前記第2のデータとは、同じタイミングで取得される、ショベルが提供される。
In order to achieve the above object, in one embodiment of the present invention , first data acquired by a space recognition device arranged at a first viewpoint and a second viewpoint different from the first viewpoint. a control device for deriving terrain based on second data acquired by the arranged space recognition device, wherein the first data is data of a first terrain area visible from the first viewpoint; wherein the second data includes data of a second terrain area that is a blind spot from the first viewpoint due to unevenness in the first terrain area, and the first data and the second data are , taken at the same time , a shovel is provided.

上述の実施形態によれば、好適に作業対象の地形を把握するショベルを提供することができる。 According to the above-described embodiment, it is possible to provide a shovel that preferably grasps the terrain of the work target.

本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。1 is a side view of a shovel according to an embodiment of the present invention; FIG. 図1のショベルの上面図である。Figure 2 is a top view of the shovel of Figure 1; 図1のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。2 is a diagram showing a configuration example of a hydraulic system mounted on the excavator of FIG. 1; FIG. 図1のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。FIG. 2 is a diagram extracting a part of a hydraulic system mounted on the excavator of FIG. 1; コントローラの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a controller. 第1の実施例に係るショベルによる作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。FIG. 4 is a side view for explaining a method of generating terrain data of a work target area by the excavator according to the first embodiment; (a)は第1の地形データを説明する図であり、(b)は第2の地形データを説明する図であり、(c)は合成地形データを説明する図である。(a) is a diagram for explaining first terrain data, (b) is a diagram for explaining second terrain data, and (c) is a diagram for explaining synthetic terrain data. 第2の実施例に係るショベルによる作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。FIG. 11 is a side view for explaining a method of generating terrain data of a work target area by a shovel according to the second embodiment; 第3の実施例に係るショベルによる作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。FIG. 11 is a side view for explaining a method of generating terrain data of a work target area by a shovel according to the third embodiment; 本実施形態に係るショベルの表示装置に表示される画像の一例である。It is an example of the image displayed on the display device of the excavator according to the present embodiment.

最初に、図1及び図2を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル100について説明する。図1はショベル100の側面図であり、図2はショベル100の上面図である。 First, a shovel 100 as an excavator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a side view of the shovel 100, and FIG. 2 is a top view of the shovel 100. FIG.

本実施形態では、ショベル100の下部走行体1はクローラ1Cを含む。クローラ1Cは、下部走行体1に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ2Mによって駆動される。具体的には、クローラ1Cは左クローラ1CL及び右クローラ1CRを含む。左クローラ1CLは左走行油圧モータ2MLによって駆動され、右クローラ1CRは右走行油圧モータ2MRによって駆動される。 In this embodiment, the undercarriage 1 of the excavator 100 includes a crawler 1C. The crawler 1</b>C is driven by a traveling hydraulic motor 2</b>M as a traveling actuator mounted on the lower traveling body 1 . Specifically, the crawler 1C includes a left crawler 1CL and a right crawler 1CR. The left crawler 1CL is driven by a left traveling hydraulic motor 2ML, and the right crawler 1CR is driven by a right traveling hydraulic motor 2MR.

下部走行体1には旋回機構2を介して上部旋回体3が旋回可能に搭載されている。旋回機構2は、上部旋回体3に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ2Aによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。 An upper rotating body 3 is rotatably mounted on the lower traveling body 1 via a rotating mechanism 2 . The revolving mechanism 2 is driven by a revolving hydraulic motor 2A as a revolving actuator mounted on the upper revolving body 3 . However, the turning actuator may be a turning motor generator as an electric actuator.

上部旋回体3にはブーム4が取り付けられている。ブーム4の先端にはアーム5が取り付けられ、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が取り付けられている。ブーム4、アーム5及びバケット6は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントATを構成する。ブーム4はブームシリンダ7で駆動され、アーム5はアームシリンダ8で駆動され、バケット6はバケットシリンダ9で駆動される。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は、アタッチメントアクチュエータを構成している。エンドアタッチメントは、法面バケットであってもよい。 A boom 4 is attached to the upper revolving body 3 . An arm 5 is attached to the tip of the boom 4, and a bucket 6 is attached to the tip of the arm 5 as an end attachment. The boom 4, arm 5 and bucket 6 constitute an excavation attachment AT which is an example of an attachment. A boom 4 is driven by a boom cylinder 7 , an arm 5 is driven by an arm cylinder 8 , and a bucket 6 is driven by a bucket cylinder 9 . The boom cylinder 7, arm cylinder 8 and bucket cylinder 9 constitute an attachment actuator. The end attachment may be a slope bucket.

ブーム4は、上部旋回体3に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム4にはブーム角度センサS1が取り付けられている。ブーム角度センサS1は、ブーム4の回動角度であるブーム角度αを検出できる。ブーム角度αは、例えば、ブーム4を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度αは、ブーム4を最も上昇させたときに最大となる。 The boom 4 is supported to be vertically rotatable with respect to the upper revolving body 3 . A boom angle sensor S1 is attached to the boom 4 . The boom angle sensor S1 can detect the boom angle α, which is the rotation angle of the boom 4 . The boom angle α is, for example, an angle of elevation from the lowest state of the boom 4 . Therefore, the boom angle α becomes maximum when the boom 4 is raised to the maximum.

アーム5は、ブーム4に対して回動可能に支持されている。そして、アーム5にはアーム角度センサS2が取り付けられている。アーム角度センサS2は、アーム5の回動角度であるアーム角度βを検出できる。アーム角度βは、例えば、アーム5を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度βは、アーム5を最も開いたときに最大となる。 Arm 5 is rotatably supported with respect to boom 4 . An arm angle sensor S2 is attached to the arm 5. As shown in FIG. The arm angle sensor S2 can detect the arm angle β, which is the rotation angle of the arm 5 . The arm angle β is, for example, the opening angle of the arm 5 from the most closed state. Therefore, the arm angle β becomes maximum when the arm 5 is opened most.

バケット6は、アーム5に対して回動可能に支持されている。そして、バケット6にはバケット角度センサS3が取り付けられている。バケット角度センサS3は、バケット6の回動角度であるバケット角度γを検出できる。バケット角度γは、バケット6を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度γは、バケット6を最も開いたときに最大となる。 Bucket 6 is rotatably supported with respect to arm 5 . A bucket angle sensor S3 is attached to the bucket 6 . The bucket angle sensor S3 can detect the bucket angle γ, which is the rotation angle of the bucket 6 . The bucket angle γ is the opening angle of the bucket 6 from the most closed state. Therefore, the bucket angle γ becomes maximum when the bucket 6 is opened most.

図1の実施形態では、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサS1は、ブームシリンダ7に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、又は慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3についても同様である。 In the embodiment of FIG. 1, each of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3 is composed of a combination of an acceleration sensor and a gyro sensor. However, it may be composed only of the acceleration sensor. Also, the boom angle sensor S1 may be a stroke sensor attached to the boom cylinder 7, or may be a rotary encoder, potentiometer, inertial measurement device, or the like. The same applies to the arm angle sensor S2 and the bucket angle sensor S3.

上部旋回体3には、運転室としてのキャビン10が設けられ、且つ、エンジン11等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体3には、空間認識装置70、向き検出装置71、測位装置73、機体傾斜センサS4、及び旋回角速度センサS5等が取り付けられている。キャビン10の内部には、操作装置26、コントローラ30、情報入力装置72、表示装置D1、音声出力装置D2、及び通信装置T1等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体3における、掘削アタッチメントATが取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。 The upper swing body 3 is provided with a cabin 10 as an operator's cab and is equipped with a power source such as an engine 11 . In addition, a space recognition device 70, an orientation detection device 71, a positioning device 73, a body tilt sensor S4, a turning angular velocity sensor S5, and the like are attached to the upper swing body 3. FIG. Inside the cabin 10, an operation device 26, a controller 30, an information input device 72, a display device D1, an audio output device D2, a communication device T1, and the like are provided. In this document, for the sake of convenience, the side of the upper rotating body 3 to which the excavation attachment AT is attached is referred to as the front, and the side to which the counterweight is attached is referred to as the rear.

空間認識装置70は、ショベル100の周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置70は、空間認識装置70又はショベル100から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。空間認識装置70は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、LIDAR、距離画像センサ、赤外線センサ等、又はそれらの任意の組み合わせを含む。本実施形態では、空間認識装置70は、キャビン10の上面前端に取り付けられた空間認識装置70F、上部旋回体3の上面後端に取り付けられた空間認識装置70B、上部旋回体3の上面左端に取り付けられた空間認識装置70L、及び、上部旋回体3の上面右端に取り付けられた空間認識装置70Rを含む。上部旋回体3の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル100に取り付けられていてもよい。 The space recognition device 70 is configured to recognize objects existing in a three-dimensional space around the excavator 100 . Further, the space recognition device 70 may be configured to calculate the distance from the space recognition device 70 or the excavator 100 to the recognized object. The space recognition device 70 includes, for example, an ultrasonic sensor, a millimeter wave radar, a monocular camera, a stereo camera, a LIDAR, a range image sensor, an infrared sensor, or any combination thereof. In this embodiment, the space recognition device 70 includes a space recognition device 70F attached to the front end of the upper surface of the cabin 10, a space recognition device 70B attached to the rear end of the upper surface of the upper revolving body 3, and a space recognition device 70B attached to the left end of the upper surface of the upper revolving body 3. It includes an attached space recognition device 70L and a space recognition device 70R attached to the upper right end of the upper rotating body 3. An upper sensor that recognizes an object existing in the space above the upper swing body 3 may be attached to the excavator 100 .

空間認識装置70は、横方向及び縦方向の所定の検出範囲を有するように構成されている。空間認識装置70は、二次元走査型の装置であってもよく、三次元走査型の装置であってもよく、非走査型の装置であってもよい。本実施形態では、空間認識装置70は、三次元走査型の装置である。 The space recognition device 70 is configured to have a predetermined horizontal and vertical detection range. The spatial recognition device 70 may be a two-dimensional scanning device, a three-dimensional scanning device, or a non-scanning device. In this embodiment, the space recognition device 70 is a three-dimensional scanning device.

空間認識装置70は、ショベル100の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。すなわち、空間認識装置70は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも1つを識別できるように構成されていてもよい。例えば、空間認識装置70は、人と人以外の物体とを区別できるように、若しくは、地面と地面以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。また、空間認識装置70は、空間認識装置70又はショベル100からその認識された物体までの距離を算出するように構成されてもよい。また、空間認識装置70としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等の周囲監視装置が利用される場合には、ショベル100は、単眼カメラ等が撮像した画像を利用するだけでなく、周囲監視装置から多数の信号(レーザ光等)を物体に向けて発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を導き出してもよい。 The space recognition device 70 may be configured to detect a predetermined object within a predetermined area set around the excavator 100 . That is, the space recognition device 70 may be configured to be able to identify at least one of the type, position, shape, and the like of an object. For example, the space recognition device 70 may be configured to be able to distinguish between humans and objects other than humans, or to distinguish between the ground and objects other than the ground. The space recognition device 70 may also be configured to calculate the distance from the space recognition device 70 or the excavator 100 to the recognized object. Further, when a surroundings monitoring device such as a millimeter wave radar, an ultrasonic sensor, or a laser radar is used as the space recognition device 70, the excavator 100 uses not only images captured by a monocular camera or the like, but also surroundings. A number of signals (laser beams, etc.) may be emitted from the monitoring device toward the object, and the reflected signals may be received to derive the distance and direction of the object from the reflected signals.

向き検出装置71は、上部旋回体3の向きと下部走行体1の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置71は、例えば、下部走行体1に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体3に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置71は、下部走行体1に取り付けられたGNSS受信機と上部旋回体3に取り付けられたGNSS受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置71は、ロータリエンコーダ、ロータリポジションセンサ等、又は、それらの任意の組み合わせであってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体3が旋回駆動される構成では、向き検出装置71は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置71は、例えば、下部走行体1と上部旋回体3との間の相対回転を実現する旋回機構2に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。また、ショベル100は、測位装置73等を用いて上部旋回体3の絶対角度を算出してもよい。 The orientation detection device 71 is configured to detect information regarding the relative relationship between the orientation of the upper rotating body 3 and the orientation of the lower traveling body 1 . The orientation detection device 71 may be composed of, for example, a combination of a geomagnetic sensor attached to the lower traveling body 1 and a geomagnetic sensor attached to the upper rotating body 3 . Alternatively, the orientation detection device 71 may be configured by a combination of a GNSS receiver attached to the lower traveling body 1 and a GNSS receiver attached to the upper revolving body 3 . Orientation detection device 71 may be a rotary encoder, a rotary position sensor, etc., or any combination thereof. In a configuration in which the upper rotating body 3 is driven to rotate by a rotating electric motor generator, the orientation detection device 71 may be configured by a resolver. The orientation detection device 71 may be attached to, for example, a center joint provided in association with the revolving mechanism 2 that achieves relative rotation between the lower traveling body 1 and the upper revolving body 3 . Also, the excavator 100 may calculate the absolute angle of the upper swing body 3 using the positioning device 73 or the like.

向き検出装置71は、上部旋回体3に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置71は、上部旋回体3に取り付けられているカメラが撮像した画像(入力画像)に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体1の画像を検出する。そして、向き検出装置71は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体1の画像を検出することで、下部走行体1の長手方向を特定する。そして、上部旋回体3の前後軸の方向と下部走行体1の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体3の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。特に、クローラ1Cは上部旋回体3から突出しているため、向き検出装置71は、クローラ1Cの画像を検出することで下部走行体1の長手方向を特定できる。この場合、向き検出装置71は、コントローラ30に統合されていてもよい。また、カメラは、空間認識装置70であってもよい。また、向き検出装置71は、後述する旋回角速度センサS5の検出値に基づいて、上部旋回体3の向きと下部走行体1の向きとの相対的な角度である旋回角度を算出してもよい。 The orientation detection device 71 may be composed of a camera attached to the upper rotating body 3 . In this case, the orientation detection device 71 performs known image processing on the image (input image) captured by the camera attached to the upper rotating body 3 to detect the image of the lower traveling body 1 included in the input image. The orientation detection device 71 identifies the longitudinal direction of the lower traveling body 1 by detecting the image of the lower traveling body 1 using a known image recognition technique. Then, the angle formed between the direction of the longitudinal axis of the upper revolving body 3 and the longitudinal direction of the lower traveling body 1 is derived. The direction of the longitudinal axis of the upper rotating body 3 is derived from the mounting position of the camera. In particular, since the crawler 1C protrudes from the upper rotating body 3, the orientation detection device 71 can identify the longitudinal direction of the lower traveling body 1 by detecting the image of the crawler 1C. In this case, orientation detection device 71 may be integrated into controller 30 . Also, the camera may be the space recognition device 70 . Further, the direction detection device 71 may calculate a turning angle, which is a relative angle between the direction of the upper turning body 3 and the direction of the lower traveling body 1, based on the detection value of the turning angular velocity sensor S5, which will be described later. .

情報入力装置72は、ショベル100の操作者がコントローラ30に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置72は、表示装置D1の表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置72は、表示装置D1の表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン10内に配置されているマイクロフォン等の音声入力装置であってもよい。また、情報入力装置72は、外部からの情報を取得する通信装置であってもよい。 The information input device 72 is configured so that the operator of the excavator 100 can input information to the controller 30 . In this embodiment, the information input device 72 is a switch panel installed close to the display section of the display device D1. However, the information input device 72 may be a touch panel arranged on the display portion of the display device D1, or may be a voice input device such as a microphone arranged in the cabin 10 . Also, the information input device 72 may be a communication device that acquires information from the outside.

測位装置73は、上部旋回体3の位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置73は、GNSS受信機であり、上部旋回体3の位置を検出し、検出値をコントローラ30に対して出力する。測位装置73は、GNSSコンパスであってもよい。この場合、測位装置73は、上部旋回体3の位置及び向きを検出できるため、向き検出装置71としても機能する。 The positioning device 73 is configured to measure the position of the upper revolving structure 3 . In this embodiment, the positioning device 73 is a GNSS receiver, detects the position of the upper swing structure 3 and outputs the detected value to the controller 30 . The positioning device 73 may be a GNSS compass. In this case, since the positioning device 73 can detect the position and orientation of the upper rotating body 3 , it also functions as the orientation detection device 71 .

機体傾斜センサS4は、所定の平面に対する上部旋回体3の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサS4は、水平面に関する上部旋回体3の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体3の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル100の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。 The fuselage tilt sensor S4 detects the tilt of the upper rotating body 3 with respect to a predetermined plane. In this embodiment, the fuselage tilt sensor S4 is an acceleration sensor that detects the tilt angle about the longitudinal axis and the tilt angle about the lateral axis of the upper swing structure 3 with respect to the horizontal plane. For example, the longitudinal axis and the lateral axis of the upper swing body 3 are orthogonal to each other and pass through a shovel center point, which is one point on the swing axis of the shovel 100 .

旋回角速度センサS5は、上部旋回体3の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等、又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。旋回角速度センサS5は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。 The turning angular velocity sensor S5 detects the turning angular velocity of the upper turning body 3 . In this embodiment, it is a gyro sensor. It may be a resolver, rotary encoder, etc., or any combination thereof. The turning angular velocity sensor S5 may detect turning velocity. The turning speed may be calculated from the turning angular velocity.

以下では、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及び旋回角速度センサS5の少なくとも1つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントATの姿勢は、例えば、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2及びバケット角度センサS3のそれぞれの出力に基づいて検出される。 At least one of the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine body tilt sensor S4, and the turning angular velocity sensor S5 is hereinafter also referred to as an attitude detection device. The posture of the excavation attachment AT is detected, for example, based on outputs from the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, and the bucket angle sensor S3.

表示装置D1は、情報を表示する装置である。本実施形態では、表示装置D1は、キャビン10内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置D1は、スマートフォン等の携帯端末のディスプレイであってもよい。 The display device D1 is a device that displays information. In this embodiment, the display device D1 is a liquid crystal display installed inside the cabin 10 . However, the display device D1 may be a display of a mobile terminal such as a smart phone.

音声出力装置D2は、音声を出力する装置である。音声出力装置D2は、キャビン10内の操作者に向けて音声を出力する装置、及び、キャビン10外の作業者に向けて音声を出力する装置の少なくとも1つを含む。携帯端末のスピーカであってもよい。 The audio output device D2 is a device that outputs audio. The voice output device D2 includes at least one of a device that outputs voice toward the operator inside the cabin 10 and a device that outputs voice toward the worker outside the cabin 10 . It may be a speaker of a mobile terminal.

通信装置T1は、他のショベル100とM2M(Machine to Machine)で通信を行う。通信装置T1は、例えば、Bluetooth(登録商標)又はDSRC等の無線通信規格に対応する通信モジュール等である。なお、通信装置T1の通信は、M2Mに限られるものではない。通信装置T1は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器(例えば、管理サーバ、他のショベル100)と通信を行う構成であってもよい。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ってもよい。また、それぞれのショベル100が管理サーバと通信を行うことにより、ショベル100と他のショベル100が管理サーバを介して間接的に通信を行う構成であってもよい。 The communication device T1 communicates with other excavators 100 by M2M (Machine to Machine). The communication device T1 is, for example, a communication module compatible with a wireless communication standard such as Bluetooth (registered trademark) or DSRC. Note that the communication of the communication device T1 is not limited to M2M. The communication device T1 is configured to communicate with an external device (for example, a management server, another excavator 100) through a predetermined network including a mobile communication network, a satellite communication network, an Internet network, etc., which terminates in a base station. good too. The communication device T1 includes, for example, a mobile communication module compatible with mobile communication standards such as LTE (Long Term Evolution), 4G (4th Generation), and 5G (5th Generation), and a satellite communication module for connecting to a satellite communication network. It may be a module or the like. Alternatively, each excavator 100 may communicate with the management server, so that the excavator 100 and the other excavators 100 may indirectly communicate with each other via the management server.

操作装置26は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置26は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも1つを含む。 The operating device 26 is a device used by an operator to operate the actuator. The operating device 26 includes, for example, an operating lever and an operating pedal. The actuators include at least one of hydraulic actuators and electric actuators.

コントローラ30は、ショベル100を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ30は、CPU、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ30は、各機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出して揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をCPUに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベル100の手動操作をガイド(案内)するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル100の手動操作を支援したり或いはショベル100を自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。コントローラ30は、ショベル100の周囲に存在する物体とショベル100との接触を回避するためにショベル100を自動的或いは自律的に動作させたり或いは停止させたりする接触回避機能を含んでいてもよい。 Controller 30 is a control device for controlling excavator 100 . In this embodiment, the controller 30 is configured by a computer including a CPU, a volatile memory device, a non-volatile memory device, and the like. Then, the controller 30 reads a program corresponding to each function from the nonvolatile storage device, loads it into the volatile storage device, and causes the CPU to execute the corresponding process. Each function includes, for example, a machine guidance function that guides the manual operation of the excavator 100 by the operator, and supports the manual operation of the excavator 100 by the operator or causes the excavator 100 to operate automatically or autonomously. Including machine control functions such as The controller 30 may include a contact avoidance function for automatically or autonomously operating or stopping the excavator 100 to avoid contact between the excavator 100 and objects existing around the excavator 100 .

次に、図3を参照し、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図3は、ショベル100に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図3は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ、二重線、実線、破線及び点線で示している。 Next, a configuration example of the hydraulic system mounted on the excavator 100 will be described with reference to FIG. 3 . FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a hydraulic system mounted on the excavator 100. As shown in FIG. FIG. 3 shows the mechanical driveline, hydraulic lines, pilot lines and electrical control system in double, solid, dashed and dotted lines respectively.

ショベル100の油圧システムは、主に、エンジン11、レギュレータ13、メインポンプ14、パイロットポンプ15、コントロールバルブ17、操作装置26、吐出圧センサ28、操作圧センサ29、及びコントローラ30等を含む。 A hydraulic system of the excavator 100 mainly includes an engine 11, a regulator 13, a main pump 14, a pilot pump 15, a control valve 17, an operation device 26, a discharge pressure sensor 28, an operation pressure sensor 29, a controller 30, and the like.

図3において、油圧システムは、エンジン11によって駆動されるメインポンプ14から、センターバイパス管路40又はパラレル管路42を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。 In FIG. 3, the hydraulic system is configured such that hydraulic oil can be circulated from the main pump 14 driven by the engine 11 to the hydraulic oil tank via the center bypass line 40 or the parallel line 42.

エンジン11は、ショベル100の駆動源である。本実施形態では、エンジン11は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン11の出力軸は、メインポンプ14及びパイロットポンプ15のそれぞれの入力軸に連結されている。 The engine 11 is a drive source for the excavator 100 . In this embodiment, the engine 11 is, for example, a diesel engine that operates to maintain a predetermined number of revolutions. An output shaft of the engine 11 is connected to respective input shafts of the main pump 14 and the pilot pump 15 .

メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ14は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。 The main pump 14 is configured to supply hydraulic fluid to the control valve 17 via a hydraulic fluid line. In this embodiment, the main pump 14 is a swash plate type variable displacement hydraulic pump.

レギュレータ13は、メインポンプ14の吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、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の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ14の吐出量を制御する。 The regulator 13 is configured to be able to control the discharge amount of the main pump 14 . In this embodiment, the regulator 13 controls the discharge amount of the main pump 14 by adjusting the tilt angle of the swash plate of the main pump 14 according to the control command from the controller 30 .

パイロットポンプ15は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して操作装置26を含む油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ15は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ14によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ14は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ17に供給する機能に加え、パイロットラインを介して操作装置26を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。 The pilot pump 15 is an example of a pilot pressure generating device, and is configured to supply hydraulic fluid to hydraulic control equipment including the operating device 26 via a pilot line. In this embodiment, the pilot pump 15 is a fixed displacement hydraulic pump. However, the pilot pressure generator may be implemented by the main pump 14 . That is, the main pump 14 has a function of supplying hydraulic fluid to the control valve 17 via the hydraulic fluid line, and also a function of supplying hydraulic fluid to various hydraulic control devices including the operating device 26 via the pilot line. may In this case, pilot pump 15 may be omitted.

コントロールバルブ17は、ショベル100における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ17は、制御弁171~176を含む。制御弁175は制御弁175L及び制御弁175Rを含み、制御弁176は制御弁176L及び制御弁176Rを含む。コントロールバルブ17は、制御弁171~176を通じ、メインポンプ14が吐出する作動油を1又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁171~176は、例えば、メインポンプ14から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、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、左走行油圧モータ2ML、右走行油圧モータ2MR及び旋回油圧モータ2Aを含む。 The control valve 17 is a hydraulic control device that controls the hydraulic system in the excavator 100 . In this embodiment, the control valve 17 includes control valves 171-176. Control valve 175 includes control valve 175L and control valve 175R, and control valve 176 includes control valve 176L and control valve 176R. The control valve 17 is configured to selectively supply hydraulic fluid discharged from the main pump 14 to one or more hydraulic actuators through the control valves 171-176. The control valves 171 to 176, for example, control the flow rate of hydraulic fluid flowing from the main pump 14 to the hydraulic actuator and the flow rate of hydraulic fluid flowing from the hydraulic actuator to the hydraulic fluid tank. Hydraulic actuators include a boom cylinder 7, an arm cylinder 8, a bucket cylinder 9, a left travel hydraulic motor 2ML, a right travel hydraulic motor 2MR and a turning hydraulic motor 2A.

操作装置26は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、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ように構成されている。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力(パイロット圧)は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置26は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブ17内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。 The operating device 26 is configured to supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the pilot port of the corresponding control valve in the control valve 17 via the pilot line. The pressure (pilot pressure) of hydraulic fluid supplied to each of the pilot ports is a pressure corresponding to the operation direction and amount of operation of the operating device 26 corresponding to each of the hydraulic actuators. However, the operating device 26 may be of an electric control type instead of the pilot pressure type as described above. In this case, the control valve within the control valve 17 may be an electromagnetic solenoid spool valve.

吐出圧センサ28は、メインポンプ14の吐出圧を検出できるように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ28は、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The discharge pressure sensor 28 is configured to detect the discharge pressure of the main pump 14 . In this embodiment, the discharge pressure sensor 28 outputs the detected value to the controller 30 .

操作圧センサ29は、操作者による操作装置26の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ29は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置26の操作方向及び操作量を圧力(操作圧)の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作装置26の操作の内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。 The operation pressure sensor 29 is configured to detect the content of the operation of the operation device 26 by the operator. In this embodiment, the operation pressure sensor 29 detects the operation direction and the operation amount of the operation device 26 corresponding to each actuator in the form of pressure (operation pressure), and outputs the detected value to the controller 30 . The content of the operation of the operating device 26 may be detected using a sensor other than the operating pressure sensor.

メインポンプ14は、左メインポンプ14L及び右メインポンプ14Rを含む。そして、左メインポンプ14Lは、左センターバイパス管路40L又は左パラレル管路42Lを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ14Rは、右センターバイパス管路40R又は右パラレル管路42Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。 The main pump 14 includes a left main pump 14L and a right main pump 14R. The left main pump 14L circulates the hydraulic oil to the hydraulic oil tank through the left center bypass pipe 40L or the left parallel pipe 42L, and the right main pump 14R circulates the right center bypass pipe 40R or the right parallel pipe 42R. to circulate hydraulic oil to the hydraulic oil tank.

左センターバイパス管路40Lは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁171、173、175L及び176Lを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路40Rは、コントロールバルブ17内に配置された制御弁172、174、175R及び176Rを通る作動油ラインである。 The left center bypass line 40L is a hydraulic fluid line passing through control valves 171, 173, 175L and 176L arranged within the control valve 17. As shown in FIG. The right center bypass line 40R is a hydraulic fluid line passing through control valves 172, 174, 175R and 176R arranged within the control valve 17. As shown in FIG.

制御弁171は、左メインポンプ14Lが吐出する作動油を左走行油圧モータ2MLへ供給し、且つ、左走行油圧モータ2MLが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 171 controls the flow of hydraulic fluid in order to supply the hydraulic fluid discharged by the left main pump 14L to the left traveling hydraulic motor 2ML and to discharge the hydraulic fluid discharged by the left traveling hydraulic motor 2ML to the hydraulic fluid tank. It is a switching spool valve.

制御弁172は、右メインポンプ14Rが吐出する作動油を右走行油圧モータ2MRへ供給し、且つ、右走行油圧モータ2MRが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 172 controls the flow of hydraulic fluid in order to supply the hydraulic fluid discharged by the right main pump 14R to the right traveling hydraulic motor 2MR and to discharge the hydraulic fluid discharged by the right traveling hydraulic motor 2MR to the hydraulic fluid tank. It is a switching spool valve.

制御弁173は、左メインポンプ14Lが吐出す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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 173 supplies the hydraulic oil discharged by the left main pump 14L to the swing hydraulic motor 2A and discharges the hydraulic oil discharged by the swing hydraulic motor 2A to the hydraulic oil tank. valve.

制御弁174は、右メインポンプ14Rが吐出す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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 174 is a spool valve that switches the flow of hydraulic oil to supply the hydraulic oil discharged by the right main pump 14R to the bucket cylinder 9 and to discharge the hydraulic oil in the bucket cylinder 9 to the hydraulic oil tank. .

制御弁175Lは、左メインポンプ14Lが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁175Rは、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 175L is a spool valve that switches the flow of hydraulic fluid to supply the hydraulic fluid discharged by the left main pump 14L to the boom cylinder 7 . The control valve 175R is a spool valve that switches the flow of hydraulic fluid to supply the hydraulic fluid discharged from the right main pump 14R to the boom cylinder 7 and to discharge the hydraulic fluid in the boom cylinder 7 to the hydraulic fluid tank. .

制御弁176Lは、左メインポンプ14L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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 176L is a spool valve that switches the flow of hydraulic fluid to supply the hydraulic fluid discharged by the left main pump 14L to the arm cylinder 8 and to discharge the hydraulic fluid in the arm cylinder 8 to the hydraulic fluid tank. .

制御弁176Rは、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。 The control valve 176R is a spool valve that switches the flow of hydraulic fluid to supply the hydraulic fluid discharged from the right main pump 14R to the arm cylinder 8 and to discharge the hydraulic fluid in the arm cylinder 8 to the hydraulic fluid tank. .

左パラレル管路42Lは、左センターバイパス管路40Lに並行する作動油ラインである。左パラレル管路42Lは、制御弁171、173、及び175Lの何れかによって左センターバイパス管路40L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。右パラレル管路42Rは、右センターバイパス管路40Rに並行する作動油ラインである。右パラレル管路42Rは、制御弁172、174、及び175Rの何れかによって右センターバイパス管路40R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。 The left parallel pipeline 42L is a hydraulic oil line parallel to the left center bypass pipeline 40L. The left parallel pipeline 42L supplies hydraulic fluid to the downstream control valves when the flow of hydraulic fluid through the left center bypass pipeline 40L is restricted or blocked by any of the control valves 171, 173, and 175L. can. The right parallel pipeline 42R is a hydraulic oil line parallel to the right center bypass pipeline 40R. The right parallel line 42R supplies hydraulic fluid to more downstream control valves when the flow of hydraulic fluid through the right center bypass line 40R is restricted or blocked by any of the control valves 172, 174, and 175R. can.

レギュレータ13は、左レギュレータ13L及び右レギュレータ13Rを含む。左レギュレータ13Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ13Lは、例えば、左メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ13Rについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14の吸収パワー(吸収馬力)がエンジン11の出力パワー(出力馬力)を超えないようにするためである。 The regulator 13 includes a left regulator 13L and a right regulator 13R. The left regulator 13L controls the discharge amount of the left main pump 14L by adjusting the tilt angle of the swash plate of the left main pump 14L according to the discharge pressure of the left main pump 14L. Specifically, for example, the left regulator 13L adjusts the swash plate tilt angle of the left main pump 14L according to an increase in the discharge pressure of the left main pump 14L to reduce the discharge amount. The same applies to the right regulator 13R. This is to prevent the absorption power (absorption horsepower) of the main pump 14 represented by the product of the discharge pressure and the discharge amount from exceeding the output power (output horsepower) of the engine 11 .

操作装置26は、左操作レバー26L、右操作レバー26R及び走行レバー26Dを含む。走行レバー26Dは、左走行レバー26DL及び右走行レバー26DRを含む。 The operating device 26 includes a left operating lever 26L, a right operating lever 26R and a travel lever 26D. The travel lever 26D includes a left travel lever 26DL and a right travel lever 26DR.

左操作レバー26Lは、旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁176のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁173のパイロットポートに導入させる。 The left operating lever 26L is used for turning and operating the arm 5. As shown in FIG. When the left operating lever 26L is operated in the front-rear direction, the hydraulic fluid discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the control valve 176 . Further, when operated in the left-right direction, hydraulic fluid discharged from the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the control valve 173 .

具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁176Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁176Lの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁176Rの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー26Lは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁173の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁173の右側パイロットポートに作動油を導入させる。 Specifically, when the left operation lever 26L is operated in the arm closing direction, it introduces hydraulic fluid into the right pilot port of the control valve 176L and introduces hydraulic fluid into the left pilot port of the control valve 176R. . Further, when the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction, it introduces hydraulic fluid into the left pilot port of the control valve 176L and introduces hydraulic fluid into the right pilot port of the control valve 176R. When the left control lever 26L is operated in the left turning direction, hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 173, and when it is operated in the right turning direction, the right pilot port of the control valve 173 is introduced. Hydraulic oil is introduced into

右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁175のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁174のパイロットポートに導入させる。 The right operating lever 26R is used for operating the boom 4 and operating the bucket 6 . When the right operating lever 26R is operated in the longitudinal direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the control valve 175 . Further, when operated in the left-right direction, hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the control valve 174 .

具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁175Lの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁175Rの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁174の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁174の左側パイロットポートに作動油を導入させる。 Specifically, when the right operation lever 26R is operated in the boom lowering direction, hydraulic fluid is introduced into the left pilot port of the control valve 175R. Further, when the right operating lever 26R is operated in the boom raising direction, it introduces hydraulic fluid into the right pilot port of the control valve 175L and introduces hydraulic fluid into the left pilot port of the control valve 175R. When the right operation lever 26R is operated in the bucket closing direction, hydraulic oil is introduced into the right pilot port of the control valve 174, and when it is operated in the bucket opening direction, the hydraulic oil is introduced into the left pilot port of the control valve 174. Introduce hydraulic oil.

走行レバー26Dは、クローラ1Cの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁171のパイロットポートに導入させる。右走行レバー26DRは、右クローラ1CRの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁172のパイロットポートに導入させる。 The travel lever 26D is used to operate the crawler 1C. Specifically, the left travel lever 26DL is used to operate the left crawler 1CL. It may be configured to be interlocked with the left travel pedal. When the left travel lever 26DL is operated in the longitudinal direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the control valve 171 . The right travel lever 26DR is used to operate the right crawler 1CR. It may be configured to interlock with the right travel pedal. When the right travel lever 26DR is operated in the longitudinal direction, the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 is used to introduce a control pressure corresponding to the amount of lever operation to the pilot port of the control valve 172 .

吐出圧センサ28は、吐出圧センサ28L及び吐出圧センサ28Rを含む。吐出圧センサ28Lは、左メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。吐出圧センサ28Rについても同様である。 The discharge pressure sensor 28 includes a discharge pressure sensor 28L and a discharge pressure sensor 28R. The discharge pressure sensor 28L detects the discharge pressure of the left main pump 14L and outputs the detected value to the controller 30 . The same applies to the discharge pressure sensor 28R.

操作圧センサ29は、操作圧センサ29LA、29LB、29RA、29RB、29DL、29DRを含む。操作圧センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量(レバー操作角度)等である。 The operation pressure sensor 29 includes operation pressure sensors 29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL and 29DR. The operation pressure sensor 29LA detects the content of the operator's operation of the left operation lever 26L in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30. FIG. The details of the operation are, for example, the lever operation direction, lever operation amount (lever operation angle), and the like.

同様に、操作圧センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29DLは、操作者による左走行レバー26DLに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。操作圧センサ29DRは、操作者による右走行レバー26DRに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 Similarly, the operation pressure sensor 29LB detects, in the form of pressure, the details of the left-right direction operation of the left operation lever 26L by the operator, and outputs the detected value to the controller 30 . The operation pressure sensor 29RA detects the content of the operator's operation of the right operation lever 26R in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30. FIG. The operation pressure sensor 29 RB detects, in the form of pressure, the details of the operator's operation of the right operation lever 26 R in the horizontal direction, and outputs the detected value to the controller 30 . The operation pressure sensor 29DL detects, in the form of pressure, the content of the operator's operation of the left traveling lever 26DL in the front-rear direction, and outputs the detected value to the controller 30 . The operation pressure sensor 29DR detects, in the form of pressure, the content of the operator's operation of the right travel lever 26DR in the front-rear direction, and outputs the detected value to the controller 30 .

コントローラ30は、操作圧センサ29の出力を受信し、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。また、コントローラ30は、絞り18の上流に設けられた制御圧センサ19の出力を受信し、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。絞り18は左絞り18L及び右絞り18Rを含み、制御圧センサ19は左制御圧センサ19L及び右制御圧センサ19Rを含む。 The controller 30 receives the output of the operating pressure sensor 29 and outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14 . The controller 30 also receives the output of a control pressure sensor 19 provided upstream of the throttle 18 and outputs a control command to the regulator 13 as necessary to change the discharge amount of the main pump 14 . The throttle 18 includes a left throttle 18L and a right throttle 18R, and the control pressure sensor 19 includes a left control pressure sensor 19L and a right control pressure sensor 19R.

左センターバイパス管路40Lには、最も下流にある制御弁176Lと作動油タンクとの間に左絞り18Lが配置されている。そのため、左メインポンプ14Lが吐出した作動油の流れは、左絞り18Lで制限される。そして、左絞り18Lは、左レギュレータ13Lを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ19Lは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ30に対して出力する。コントローラ30は、この制御圧に応じて左メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ14Lの吐出量を制御する。コントローラ30は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ14Lの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ14Lの吐出量を増大させる。右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御される。 A left throttle 18L is disposed between the most downstream control valve 176L and the hydraulic oil tank in the left center bypass line 40L. Therefore, the flow of hydraulic oil discharged from the left main pump 14L is restricted by the left throttle 18L. The left throttle 18L generates a control pressure for controlling the left regulator 13L. The left control pressure sensor 19L is a sensor for detecting this control pressure, and outputs the detected value to the controller 30. FIG. The controller 30 controls the discharge amount of the left main pump 14L by adjusting the tilt angle of the swash plate of the left main pump 14L according to this control pressure. The controller 30 decreases the discharge amount of the left main pump 14L as the control pressure increases, and increases the discharge amount of the left main pump 14L as the control pressure decreases. The discharge amount of the right main pump 14R is similarly controlled.

具体的には、図3で示されるようにショベル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の場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、左センターバイパス管路40Lを通って左絞り18Lに至る。そして、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14Lの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路40Lを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ14Lが吐出する作動油は、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、左メインポンプ14Lが吐出する作動油の流れは、左絞り18Lに至る量を減少或いは消失させ、左絞り18Lの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、左メインポンプ14L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の駆動を確かなものとする。なお、コントローラ30は、右メインポンプ14Rの吐出量も同様に制御する。 Specifically, in the standby state in which none of the hydraulic actuators in the excavator 100 is operated as shown in FIG. It reaches the diaphragm 18L. The flow of hydraulic fluid discharged from the left main pump 14L increases the control pressure generated upstream of the left throttle 18L. As a result, the controller 30 reduces the discharge amount of the left main pump 14L to the minimum allowable discharge amount, thereby suppressing pressure loss (pumping loss) when the discharged hydraulic oil passes through the left center bypass pipe 40L. On the other hand, when one of the hydraulic actuators is operated, hydraulic fluid discharged from the left main pump 14L flows into the operated hydraulic actuator via the control valve corresponding to the operated hydraulic actuator. Then, the flow of hydraulic oil discharged from the left main pump 14L reduces or eliminates the amount reaching the left throttle 18L, thereby reducing the control pressure generated upstream of the left throttle 18L. As a result, the controller 30 increases the discharge amount of the left main pump 14L, circulates a sufficient amount of hydraulic oil to the hydraulic actuator to be operated, and ensures the driving of the hydraulic actuator to be operated. Note that the controller 30 similarly controls the discharge amount of the right main pump 14R.

上述のような構成により、図3の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ14における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ14が吐出する作動油がセンターバイパス管路40で発生させるポンピングロスを含む。また、図3の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ14から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。 With the configuration as described above, the hydraulic system of FIG. 3 can suppress wasteful energy consumption in the main pump 14 in the standby state. Wasteful energy consumption includes pumping loss caused by the hydraulic fluid discharged by the main pump 14 in the center bypass pipe 40 . Further, the hydraulic system of FIG. 3 can reliably supply necessary and sufficient working oil from the main pump 14 to the hydraulic actuator to be operated when the hydraulic actuator is to be operated.

次に、図4を参照し、コントローラ30がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図4は、油圧システムの一部を抜き出した図であり、図4(A)~図4(D)を含む。具体的には、図4(A)は、アームシリンダ8の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4(B)は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図4(C)は、バケットシリンダ9の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図4(D)は、旋回油圧モータ2Aの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。 Next, with reference to FIG. 4, the configuration for the controller 30 to operate the actuators by the machine control function will be described. FIG. 4 is a drawing showing a portion of the hydraulic system, including FIGS. 4(A) to 4(D). Specifically, FIG. 4(A) is a view of the hydraulic system portion related to the operation of the arm cylinder 8, and FIG. 4(B) is a view of the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7. . FIG. 4(C) is a view of the hydraulic system portion related to the operation of the bucket cylinder 9, and FIG. 4(D) is a view of the hydraulic system portion related to the operation of the swing hydraulic motor 2A.

図4に示すように、油圧システムは、比例弁31、シャトル弁32、及び比例弁33を含む。比例弁31は、比例弁31AL~31DL及び31AR~31DRを含み、シャトル弁32は、シャトル弁32AL~32DL及び32AR~32DRを含み、比例弁33は、比例弁33AL~33DL及び33AR~33DRを含む。 As shown in FIG. 4 , the hydraulic system includes proportional valve 31 , shuttle valve 32 and proportional valve 33 . The proportional valve 31 includes proportional valves 31AL-31DL and 31AR-31DR, the shuttle valve 32 includes shuttle valves 32AL-32DL and 32AR-32DR, and the proportional valve 33 includes proportional valves 33AL-33DL and 33AR-33DR. .

比例弁31は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁31は、パイロットポンプ15とシャトル弁32とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁31は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31及びシャトル弁32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。 The proportional valve 31 functions as a control valve for machine control. The proportional valve 31 is arranged in a pipeline connecting the pilot pump 15 and the shuttle valve 32, and is configured to change the flow area of the pipeline. In this embodiment, the proportional valve 31 operates according to a control command output by the controller 30 . Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 causes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to flow through the proportional valve 31 and the shuttle valve 32 to the corresponding control valve pilot valve in the control valve 17 . port can be supplied.

シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有する。2つの入口ポートのうちの1つは操作装置26に接続され、他方は比例弁31に接続されている。出口ポートは、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接続されている。そのため、シャトル弁32は、操作装置26が生成するパイロット圧と比例弁31が生成するパイロット圧のうちの高い方を、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。 Shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port. One of the two inlet ports is connected to the operating device 26 and the other to the proportional valve 31 . The outlet port is connected to the pilot port of the corresponding control valve within control valve 17 . Therefore, the shuttle valve 32 can apply the higher one of the pilot pressure generated by the operating device 26 and the pilot pressure generated by the proportional valve 31 to the pilot port of the corresponding control valve.

比例弁33は、比例弁31と同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁33は、操作装置26とシャトル弁32とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁33は、コントローラ30が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ30は、操作者による操作装置26の操作とは無関係に、操作装置26が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁32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。 Like the proportional valve 31, the proportional valve 33 functions as a control valve for machine control. The proportional valve 33 is arranged in a pipeline connecting the operating device 26 and the shuttle valve 32, and is configured to change the flow area of the pipeline. In this embodiment, the proportional valve 33 operates according to a control command output by the controller 30 . Therefore, regardless of the operation of the operating device 26 by the operator, the controller 30 reduces the pressure of the hydraulic oil discharged by the operating device 26 and then, via the shuttle valve 32, the corresponding control valve in the control valve 17. can be supplied to the pilot port of

この構成により、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ30は、特定の操作装置26に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置26に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。 With this configuration, the controller 30 can operate the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 even when the specific operating device 26 is not operated. Further, even when a specific operating device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the specific operating device 26 .

例えば、図4(A)に示すように、左操作レバー26Lは、アーム5を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの右側パイロットポートと制御弁176Rの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁176Lの左側パイロットポートと制御弁176Rの右側パイロットポートに作用させる。 For example, the left operating lever 26L is used to operate the arm 5, as shown in FIG. 4(A). Specifically, the left operation lever 26L utilizes hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure to the pilot port of the control valve 176 according to the operation in the front-rear direction. More specifically, when the left operation lever 26L is operated in the arm closing direction (backward), the pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R. act. Further, when the left operating lever 26L is operated in the arm opening direction (forward direction), a pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R.

左操作レバー26LにはスイッチNSが設けられている。本実施形態では、スイッチNSは、左操作レバー26Lの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチNSを押しながら左操作レバー26Lを操作できる。スイッチNSは、右操作レバー26Rに設けられていてもよく、キャビン10内の他の位置に設けられていてもよい。 A switch NS is provided on the left operating lever 26L. In this embodiment, the switch NS is a push button switch provided at the tip of the left operating lever 26L. The operator can operate the left operating lever 26L while pressing the switch NS. The switch NS may be provided on the right operating lever 26R, or may be provided at another position inside the cabin 10 .

操作圧センサ29LAは、操作者による左操作レバー26Lに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation pressure sensor 29LA detects the content of the operator's operation of the left operation lever 26L in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30. FIG.

比例弁31ALは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31AL及びシャトル弁32ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31ARは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31AR及びシャトル弁32ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31AL、31ARは、制御弁176L、176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。 The proportional valve 31AL operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 through the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL to the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R. The proportional valve 31AR operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR. The proportional valves 31AL, 31AR can adjust the pilot pressure so that the control valves 176L, 176R can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31AL及びシャトル弁32ALを介し、制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム5を閉じることができる。また、コントローラ30は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31AR及びシャトル弁32ARを介し、制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム5を開くことができる。 With this configuration, the controller 30 allows the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to flow through the right pilot port of the control valve 176L and the control valve 176R through the proportional valve 31AL and the shuttle valve 32AL, regardless of the arm closing operation by the operator. can be supplied to the left pilot port of the That is, the arm 5 can be closed. In addition, regardless of the arm opening operation by the operator, the controller 30 directs the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the proportional valve 31AR and the shuttle valve 32AR. It can be supplied to the pilot port. That is, the arm 5 can be opened.

比例弁33ALは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から左操作レバー26L、比例弁33AL、及びシャトル弁32ALを介して制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33ARは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から左操作レバー26L、比例弁33AR、及びシャトル弁32ARを介して制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁33AL、33ARは、制御弁176L、176Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。 The proportional valve 33AL operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, the pilot pressure of hydraulic fluid introduced from the pilot pump 15 into the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R via the left operation lever 26L, the proportional valve 33AL, and the shuttle valve 32AL is reduced. The proportional valve 33AR operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure of hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 into the left pilot port of the control valve 176L and the right pilot port of the control valve 176R via the left operation lever 26L, the proportional valve 33AR, and the shuttle valve 32AR is reduced. The proportional valves 33AL, 33AR can adjust the pilot pressure so that the control valves 176L, 176R can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁176の閉じ側のパイロットポート(制御弁176Lの左側パイロットポート及び制御弁176Rの右側パイロットポート)に作用するパイロット圧を減圧し、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 With this configuration, the controller 30 can operate the closing side pilot port of the control valve 176 (the left side pilot port of the control valve 176L and the control valve 176R (right pilot port) can be reduced to forcibly stop the arm 5 closing operation. The same applies to the case where the opening operation of the arm 5 is forcibly stopped while the operator is performing the arm opening operation.

或いは、コントローラ30は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁31ARを制御し、制御弁176の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁176の開き側のパイロットポート(制御弁176Lの右側パイロットポート及び制御弁176Rの左側パイロットポート)に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁176を強制的に中立位置に戻すことで、アーム5の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁33ALは省略されてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム5の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 Alternatively, the controller 30 may optionally control the proportional valve 31AR to control the valve 31AR on the opposite side of the closed side pilot port of the control valve 176, even when the operator is performing an arm closing operation. By increasing the pilot pressure acting on the opening side pilot port of the control valve 176 (the right pilot port of the control valve 176L and the left pilot port of the control valve 176R) and forcibly returning the control valve 176 to the neutral position, the arm 5 may be forcibly stopped. In this case, the proportional valve 33AL may be omitted. The same applies to the case of forcibly stopping the opening operation of the arm 5 when the arm opening operation is performed by the operator.

また、以下の図4(B)~図4(D)を参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム4の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット6の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体3の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体1の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。 Also, although the description with reference to FIGS. 4B to 4D below is omitted, the operation of the boom 4 is forced when the operator is performing a boom-up operation or a boom-down operation. When the bucket 6 is forcibly stopped when the operator is performing a bucket closing operation or bucket opening operation, and when the operator is performing a turning operation, the upper turning The same applies to the case where the turning motion of the body 3 is forcibly stopped. The same applies to the case where the running motion of the lower running body 1 is forcibly stopped while the running operation is being performed by the operator.

また、図4(B)に示すように、右操作レバー26Rは、ブーム4を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ方向(後方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Lの右側パイロットポートと制御弁175Rの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ方向(前方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁175Rの右側パイロットポートに作用させる。 Further, as shown in FIG. 4B, the right operating lever 26R is used to operate the boom 4. As shown in FIG. Specifically, the right operating lever 26R utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure to the pilot port of the control valve 175 according to the operation in the front-rear direction. More specifically, when the right operation lever 26R is operated in the boom raising direction (backward), the pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R. act. Further, when the right operation lever 26R is operated in the boom lowering direction (forward direction), a pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 175R.

操作圧センサ29RAは、操作者による右操作レバー26Rに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation pressure sensor 29RA detects the content of the operator's operation of the right operation lever 26R in the front-rear direction in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30. FIG.

比例弁31BLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BL及びシャトル弁32BLを介して制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31BR及びシャトル弁32BRを介して制御弁175Lの左側パイロットポート及び制御弁175Rの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31BL、31BRは、制御弁175L、175Rを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。 The proportional valve 31BL operates according to a control command (current command) output by the controller 30. Then, the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 through the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL to the right pilot port of the control valve 175L and the left pilot port of the control valve 175R is adjusted. The proportional valve 31BR operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 through the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR to the left pilot port of the control valve 175L and the right pilot port of the control valve 175R is adjusted. The proportional valves 31BL, 31BR can adjust the pilot pressure so that the control valves 175L, 175R can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BL及びシャトル弁32BLを介し、制御弁175Lの右側パイロットポート及び制御弁175Rの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム4を上げることができる。また、コントローラ30は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31BR及びシャトル弁32BRを介し、制御弁175Rの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム4を下げることができる。 With this configuration, the controller 30 allows the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to flow through the proportional valve 31BL and the shuttle valve 32BL to the right pilot port of the control valve 175L and the control valve 175R, regardless of the operator's operation to raise the boom. can be supplied to the left pilot port of the That is, the boom 4 can be raised. In addition, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 175R via the proportional valve 31BR and the shuttle valve 32BR regardless of the boom lowering operation by the operator. That is, the boom 4 can be lowered.

また、図4(C)に示すように、右操作レバー26Rは、バケット6を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁174の右側パイロットポートに作用させる。 The right operating lever 26R is also used to operate the bucket 6, as shown in FIG. 4(C). Specifically, the right operating lever 26R utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply a pilot pressure to the pilot port of the control valve 174 according to the operation in the left-right direction. More specifically, the right operating lever 26R applies a pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 174 when operated in the bucket closing direction (leftward direction). Further, when the right operation lever 26R is operated in the bucket opening direction (rightward), a pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 174. As shown in FIG.

操作圧センサ29RBは、操作者による右操作レバー26Rに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation pressure sensor 29 RB detects, in the form of pressure, the details of the operator's operation of the right operation lever 26 R in the horizontal direction, and outputs the detected value to the controller 30 .

比例弁31CLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CL及びシャトル弁32CLを介して制御弁174の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31CR及びシャトル弁32CRを介して制御弁174の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31CL、31CRは、制御弁174を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。 The proportional valve 31CL operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL. The proportional valve 31CR operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR. The proportional valves 31CL and 31CR can adjust the pilot pressure so that the control valve 174 can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CL及びシャトル弁32CLを介し、制御弁174の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット6を閉じることができる。また、コントローラ30は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31CR及びシャトル弁32CRを介し、制御弁174の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット6を開くことができる。 With this configuration, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CL and the shuttle valve 32CL regardless of the bucket closing operation by the operator. That is, the bucket 6 can be closed. In addition, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 174 via the proportional valve 31CR and the shuttle valve 32CR regardless of the bucket opening operation by the operator. That is, the bucket 6 can be opened.

また、図4(D)に示すように、左操作レバー26Lは、旋回機構2を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回方向(左方向)に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回方向(右方向)に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁173の右側パイロットポートに作用させる。 The left operating lever 26L is also used to operate the turning mechanism 2, as shown in FIG. 4(D). Specifically, the left operation lever 26L utilizes the hydraulic oil discharged by the pilot pump 15 to apply pilot pressure to the pilot port of the control valve 173 according to the operation in the left-right direction. More specifically, the left operation lever 26L applies a pilot pressure corresponding to the amount of operation to the left pilot port of the control valve 173 when it is operated in the left turning direction (leftward direction). Further, when the left operating lever 26L is operated in the right turning direction (rightward direction), the pilot pressure corresponding to the amount of operation is applied to the right pilot port of the control valve 173 .

操作圧センサ29LBは、操作者による左操作レバー26Lに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ30に対して出力する。 The operation pressure sensor 29LB detects the content of the left-right direction operation of the left operation lever 26L by the operator in the form of pressure, and outputs the detected value to the controller 30 .

比例弁31DLは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DL及びシャトル弁32DLを介して制御弁173の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DRは、コントローラ30が出力する制御指令(電流指令)に応じて動作する。そして、パイロットポンプ15から比例弁31DR及びシャトル弁32DRを介して制御弁173の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁31DL、31DRは、制御弁173を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。 The proportional valve 31DL operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL and the shuttle valve 32DL. The proportional valve 31DR operates according to a control command (current command) output by the controller 30 . Then, it adjusts the pilot pressure by hydraulic oil introduced from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR and the shuttle valve 32DR. The proportional valves 31DL and 31DR can adjust the pilot pressure so that the control valve 173 can be stopped at any valve position.

この構成により、コントローラ30は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DL及びシャトル弁32DLを介し、制御弁173の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構2を左旋回させることができる。また、コントローラ30は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15が吐出する作動油を、比例弁31DR及びシャトル弁32DRを介し、制御弁173の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構2を右旋回させることができる。 With this configuration, the controller 30 can supply the hydraulic fluid discharged by the pilot pump 15 to the left pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DL and the shuttle valve 32DL regardless of the left turning operation by the operator. That is, the turning mechanism 2 can be turned to the left. In addition, the controller 30 can supply the hydraulic oil discharged from the pilot pump 15 to the right pilot port of the control valve 173 via the proportional valve 31DR and the shuttle valve 32DR regardless of the right turning operation by the operator. That is, the turning mechanism 2 can be turned to the right.

ショベル100は、下部走行体1を自動的或いは自律的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行油圧モータ2MLの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行油圧モータ2MRの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ7の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。 The excavator 100 may have a configuration that automatically or autonomously advances and reverses the undercarriage 1 . In this case, the hydraulic system portion related to the operation of the left travel hydraulic motor 2ML and the hydraulic system portion related to the operation of the right travel hydraulic motor 2MR may be configured in the same manner as the hydraulic system portion related to the operation of the boom cylinder 7 and the like.

また、操作装置26の形態として油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーに関する説明を記載したが、油圧式操作レバーではなく電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ30へ入力される。また、パイロットポンプ15と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ30からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ30は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ30からの電気信号に応じて動作する。 In addition, although the hydraulic operating lever provided with the hydraulic pilot circuit has been described as a form of the operating device 26, an electric operating lever provided with an electric pilot circuit may be employed instead of the hydraulic operating lever. In this case, the lever operation amount of the electric operation lever is input to the controller 30 as an electric signal. A solenoid valve is arranged between the pilot pump 15 and the pilot port of each control valve. The solenoid valve is configured to operate in response to an electrical signal from controller 30 . With this configuration, when a manual operation is performed using the electric operation lever, the controller 30 controls the solenoid valves with an electric signal corresponding to the lever operation amount to increase or decrease the pilot pressure, thereby moving each control valve. be able to. Each control valve may be composed of an electromagnetic spool valve. In this case, the electromagnetic spool valve operates according to an electric signal from the controller 30 corresponding to the lever operation amount of the electric operation lever.

次に、図5を参照し、コントローラ30の構成例について説明する。図5は、コントローラ30の構成例を示す図である。図5では、コントローラ30は、姿勢検出装置、操作装置26、空間認識装置70、向き検出装置71、情報入力装置72、測位装置73、スイッチNS、及び通信装置T1等の少なくとも1つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁31、表示装置D1及び音声出力装置D2等の少なくとも1つに制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、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及び旋回角速度センサS5を含む。コントローラ30は、位置算出部30A、軌道取得部30B、自律制御部30C、地形データ生成部30D、地形データ合成部30E、及び表示画像生成部30Fを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。 Next, a configuration example of the controller 30 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram showing a configuration example of the controller 30. As shown in FIG. In FIG. 5, the controller 30 includes signals output by at least one of the orientation detection device, the operation device 26, the space recognition device 70, the orientation detection device 71, the information input device 72, the positioning device 73, the switch NS, the communication device T1, and the like. is received, various calculations are executed, and a control command can be output to at least one of the proportional valve 31, the display device D1, the audio output device D2, and the like. The attitude detection device includes a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a body tilt sensor S4, and a turning angular velocity sensor S5. The controller 30 has, as functional elements, a position calculation unit 30A, a trajectory acquisition unit 30B, an autonomous control unit 30C, a terrain data generation unit 30D, a terrain data synthesis unit 30E, and a display image generation unit 30F. Each functional element may be configured by hardware or may be configured by software.

位置算出部30Aは、測位対象の位置を算出するように構成されている。本実施形態では、位置算出部30Aは、アタッチメントの所定部位の基準座標系における座標点を算出する。所定部位は、例えば、バケット6の爪先である。基準座標系の原点は、例えば、旋回軸とショベル100の接地面との交点である。基準座標系は、例えば、XYZ直交座標系であり、ショベル100の前後軸に平行なX軸と、ショベル100の左右軸に平行なY軸と、ショベル100の旋回軸に平行なZ軸とを有する。位置算出部30Aは、例えば、ブーム4、アーム5及びバケット6のそれぞれの回動角度からバケット6の爪先の座標点を算出する。位置算出部30Aは、バケット6の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット6の爪先の左端の座標点、及び、バケット6の爪先の右端の座標点を算出してもよい。この場合、位置算出部30Aは、機体傾斜センサS4の出力を利用してもよい。また、位置算出部30Aは、測位装置73の出力を利用し、アタッチメントの所定部位の世界座標系における座標点を算出してもよい。 The position calculator 30A is configured to calculate the position of a positioning target. In this embodiment, the position calculator 30A calculates a coordinate point of a predetermined portion of the attachment in the reference coordinate system. The predetermined portion is, for example, the tip of the bucket 6 . The origin of the reference coordinate system is, for example, the intersection of the turning axis and the ground plane of the excavator 100 . The reference coordinate system is, for example, an XYZ orthogonal coordinate system, and includes an X-axis parallel to the front-rear axis of the excavator 100 , a Y-axis parallel to the left-right axis of the excavator 100 , and a Z-axis parallel to the pivot axis of the excavator 100 . have. The position calculator 30A calculates the coordinate point of the toe of the bucket 6 from the rotation angles of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, for example. The position calculator 30</b>A may calculate not only the center coordinate point of the toe of the bucket 6 , but also the coordinate point of the left end of the toe of the bucket 6 and the coordinate point of the right end of the toe of the bucket 6 . In this case, the position calculator 30A may use the output of the body tilt sensor S4. Further, the position calculation section 30A may use the output of the positioning device 73 to calculate the coordinate point of the predetermined portion of the attachment in the world coordinate system.

軌道取得部30Bは、ショベル100を自律的に動作させるときにアタッチメントの所定部位が辿る軌道である目標軌道を取得するように構成されている。本実施形態では、軌道取得部30Bは、自律制御部30Cがショベル100を自律的に動作させるときに利用する目標軌道を取得する。具体的には、軌道取得部30Bは、不揮発性記憶装置に記憶されている目標面に関するデータ(以下、「設計データ」とする。)に基づいて目標軌道を導き出す。軌道取得部30Bは、空間認識装置70が認識したショベル100の周囲の地形に関する情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部30Bは、揮発性記憶装置に記憶されている姿勢検出装置の過去の出力からバケット6の爪先の過去の軌跡に関する情報を導き出し、その情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部30Bは、アタッチメントの所定部位の現在位置と設計データとに基づいて目標軌道を導き出してもよい。 The trajectory acquisition unit 30B is configured to acquire a target trajectory, which is a trajectory followed by a predetermined portion of the attachment when the shovel 100 is autonomously operated. In the present embodiment, the trajectory acquisition unit 30B acquires the target trajectory used when the autonomous control unit 30C causes the excavator 100 to operate autonomously. Specifically, the trajectory acquisition unit 30B derives the target trajectory based on the data on the target plane stored in the nonvolatile storage device (hereinafter referred to as "design data"). The trajectory acquisition unit 30B may derive the target trajectory based on the information regarding the terrain around the excavator 100 recognized by the space recognition device 70 . Alternatively, the trajectory acquisition unit 30B may derive information about the past trajectory of the toe of the bucket 6 from past outputs of the attitude detection device stored in the volatile storage device, and derive the target trajectory based on that information. . Alternatively, the trajectory acquisition section 30B may derive the target trajectory based on the current position of the predetermined portion of the attachment and the design data.

自律制御部30Cは、ショベル100を自律的に動作させることができるように構成されている。本実施形態では、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道取得部30Bが取得した目標軌道に沿ってアタッチメントの所定部位を移動させるように構成されている。具体的には、スイッチNSが押されている状態で操作装置26が操作されたときに、所定部位が目標軌道に沿って移動するように、ショベル100を自律的に動作させる。 30 C of autonomous control parts are comprised so that the excavator 100 can be operated autonomously. This embodiment is configured to move a predetermined portion of the attachment along the target trajectory acquired by the trajectory acquisition section 30B when a predetermined start condition is satisfied. Specifically, when the operation device 26 is operated while the switch NS is pressed, the shovel 100 is autonomously operated so that the predetermined portion moves along the target trajectory.

本実施形態では、自律制御部30Cは、アクチュエータを自律的に動作させることで操作者によるショベルの手動操作を支援するように構成されている。例えば、自律制御部30Cは、操作者がスイッチNSを押しながら手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標軌道とバケット6の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ7、アームシリンダ8及びバケットシリンダ9の少なくとも1つを自律的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、左操作レバー26Lをアーム閉じ方向に操作するだけで、バケット6の爪先を目標軌道に一致させながら、アーム5を閉じることができる。この例では、主な操作対象であるアームシリンダ8は「主要アクチュエータ」と称される。また、主要アクチュエータの動きに応じて動く従動的な操作対象であるブームシリンダ7及びバケットシリンダ9は「従属アクチュエータ」と称される。 In this embodiment, the autonomous control unit 30C is configured to assist the operator in manually operating the excavator by autonomously operating the actuator. For example, when the operator manually closes the arm while pressing the switch NS, the autonomous control unit 30C controls the boom cylinder 7 and the arm cylinder 8 so that the target trajectory and the position of the toe of the bucket 6 match. and at least one of the bucket cylinders 9 may be extended and contracted autonomously. In this case, the operator can close the arm 5 while aligning the toe of the bucket 6 with the target trajectory, for example, simply by operating the left operating lever 26L in the arm closing direction. In this example, the arm cylinder 8, which is the main object of operation, is called the "main actuator". Also, the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9, which are driven objects to be operated in accordance with the movement of the main actuators, are called "subordinate actuators".

本実施形態では、自律制御部30Cは、比例弁31に制御指令(電流指令)を与えて各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、右操作レバー26Rが傾倒されたか否かにかかわらず、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1つを動作させることができる。 In this embodiment, the autonomous control unit 30C autonomously operates each actuator by giving a control command (current command) to the proportional valve 31 and individually adjusting the pilot pressure acting on the control valve corresponding to each actuator. can be made For example, at least one of the boom cylinder 7 and the bucket cylinder 9 can be operated regardless of whether the right operating lever 26R is tilted.

地形データ生成部30Dは、空間認識装置70の取得データに基づいて、作業対象領域の地形データを生成するように構成されている。空間認識装置70の取得データは、空間認識装置70から対象までの距離に関するデータを含む。本実施形態では、空間認識装置70は、LIDARであり、TOF(Time of Flight)法を利用し、空間認識装置70から対象までの距離に関するデータを取得する。地形データは、作業対象領域における地面上の各点の三次元座標を含む。各点の三次元座標は、基準座標系としての世界測地系における座標である。 The landform data generation unit 30D is configured to generate landform data of the work target area based on the data acquired by the space recognition device 70 . Acquisition data of the space recognition device 70 includes data related to the distance from the space recognition device 70 to the target. In this embodiment, the space recognition device 70 is a LIDAR and uses the TOF (Time of Flight) method to obtain data on the distance from the space recognition device 70 to the target. Terrain data includes three-dimensional coordinates of each point on the ground in the work area. The three-dimensional coordinates of each point are coordinates in the world geodetic system as a reference coordinate system.

また、地形データ生成部30Dは、空間認識装置70の視点(例えば光学中心)に関する情報を取得するように構成されている。空間認識装置70の視点は、例えば、対象までの距離を測定する際の基点である。本実施形態では、空間認識装置70の視点は、LIDARで使用されるレンズの光学中心である。 Also, the terrain data generator 30D is configured to acquire information about the viewpoint (for example, the optical center) of the space recognition device 70 . The viewpoint of the space recognition device 70 is, for example, a reference point when measuring the distance to the object. In this embodiment, the viewpoint of spatial perception device 70 is the optical center of the lens used in LIDAR.

地形データ生成部30Dは、例えば、測位装置73の出力に基づいて空間認識装置70の視点の三次元座標を導き出す。具体的には、地形データ生成部30Dは、空間認識装置70の視点とショベル中心点との間の相対的な位置関係に関する情報と、測位装置73が測定するショベル中心点の三次元座標とに基づき、基準座標系における空間認識装置70の視点の三次元座標を導き出す。 The terrain data generator 30D derives the three-dimensional coordinates of the viewpoint of the space recognition device 70 based on the output of the positioning device 73, for example. Specifically, the terrain data generation unit 30D generates information about the relative positional relationship between the viewpoint of the space recognition device 70 and the center point of the excavator, and the three-dimensional coordinates of the center point of the excavator measured by the positioning device 73. Based on this, the three-dimensional coordinates of the viewpoint of the space recognition device 70 in the reference coordinate system are derived.

相対的な位置関係に関する情報は、ショベル中心点から見た空間認識装置70の視点の方向、及び、空間認識装置70の視点とショベル中心点との間の距離等を含む。 The information about the relative positional relationship includes the direction of the viewpoint of the space recognition device 70 viewed from the center point of the excavator, the distance between the viewpoint of the space recognition device 70 and the center point of the excavator, and the like.

空間認識装置70が上部旋回体3に取り付けられている場合、ショベル中心点から見た空間認識装置70の視点の方向は、例えば、機体傾斜センサS4及び向き検出装置71等の出力に基づいて導き出される。この場合、空間認識装置70の視点とショベル中心点との間の距離は、不変であり、予め登録されている。測位装置73が上部旋回体3の位置ばかりでなく上部旋回体3の向きも検出できる場合には、相対的な位置関係に関する情報は、機体傾斜センサS4及び向き検出装置71等の出力を用いずに、測位装置73の出力に基づいて導き出されてもよい。ショベル中心点から見た空間認識装置70の視点の方向は、測位装置73の出力に基づいて導き出されるためである。 When the space recognition device 70 is attached to the upper revolving body 3, the direction of the viewpoint of the space recognition device 70 seen from the center point of the excavator is derived based on the outputs of the machine body tilt sensor S4, the direction detection device 71, etc., for example. be In this case, the distance between the viewpoint of the space recognition device 70 and the shovel center point is unchanged and registered in advance. If the positioning device 73 can detect not only the position of the upper rotating body 3 but also the orientation of the upper rotating body 3, the information regarding the relative positional relationship can be obtained without using the outputs of the body tilt sensor S4, the orientation detection device 71, and the like. may be derived based on the output of the positioning device 73. This is because the direction of the viewpoint of the space recognition device 70 viewed from the shovel center point is derived based on the output of the positioning device 73 .

空間認識装置70が掘削アタッチメントATに取り付けられている場合には、相対的な位置関係に関する情報は、例えば、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、旋回角速度センサS5、及び向き検出装置71等の出力に基づいて導き出される。 When the space recognition device 70 is attached to the excavation attachment AT, the information about the relative positional relationship is, for example, the boom angle sensor S1, the arm angle sensor S2, the bucket angle sensor S3, the machine body tilt sensor S4, the turning angular velocity It is derived based on the outputs of the sensor S5, the orientation detection device 71, and the like.

なお、ショベル100は、測位装置73とは別に、空間認識装置70の位置を測定するための測位装置を含んでいてもよい。この測位装置は、空間認識装置70に一体化されていてもよい。この場合、地形データ生成部30Dは、この測位装置の出力に基づいて空間認識装置70の視点の三次元座標を導き出してもよい。 In addition to the positioning device 73 , the excavator 100 may include a positioning device for measuring the position of the space recognition device 70 . This positioning device may be integrated with the space recognition device 70 . In this case, the terrain data generator 30D may derive the three-dimensional coordinates of the viewpoint of the space recognition device 70 based on the output of this positioning device.

空間認識装置70の視点の三次元座標が決まれば、地形データ生成部30Dは、空間認識装置70の検出範囲内に含まれる地面上の各点の三次元座標を一意に導き出すことができる。空間認識装置70の視点と地面上の各点との間の相対的な位置関係は、空間認識装置70としてのLIDARが出力する、視点から見た地面上の各点の方向、及び、視点と地面上の各点との間の距離に基づいて導き出されるためである。 Once the three-dimensional coordinates of the viewpoint of the space recognition device 70 are determined, the terrain data generator 30D can uniquely derive the three-dimensional coordinates of each point on the ground included in the detection range of the space recognition device 70 . The relative positional relationship between the viewpoint of the space recognition device 70 and each point on the ground is the direction of each point on the ground viewed from the viewpoint and the direction of each point on the ground output by the LIDAR as the space recognition device 70. This is because it is derived based on the distance between each point on the ground.

地形データ合成部30Eは、地形データ生成部30Dで生成された複数の地形データを合成して、合成地形データを生成するように構成されている。複数の地形データは、例えば、同じ1つの作業対象領域を、空間認識装置70が複数の異なる方向から走査することによって生成される。複数の地形データは、互いに異なるタイミングで生成されてもよく、同じタイミングで生成されてもよい。複数の地形データの同時生成は、例えば、複数のショベルのそれぞれに取り付けられた複数の空間認識装置を利用することで実現される。或いは、複数の地形データの同時生成は、例えば、1つのショベルに取り付けられた複数の空間認識装置を利用することで実現される。複数の地形データの非同時生成は、例えば、1つのショベルに取り付けられた1つの空間認識装置を利用し、その空間認識装置の位置を変えながら、或いは、そのショベルの位置を変えながら、地形データの生成を繰り返すことで実現される。 The terrain data synthesizing unit 30E is configured to synthesize a plurality of pieces of terrain data generated by the terrain data generating unit 30D to generate synthetic terrain data. A plurality of pieces of terrain data are generated, for example, by scanning the same work target area from a plurality of different directions by the space recognition device 70 . A plurality of terrain data may be generated at mutually different timings, or may be generated at the same timings. Simultaneous generation of a plurality of terrain data is realized, for example, by using a plurality of space recognition devices attached to each of a plurality of shovels. Alternatively, simultaneous generation of a plurality of topographical data is realized by using a plurality of spatial recognition devices attached to one excavator, for example. The non-simultaneous generation of a plurality of terrain data is, for example, using one spatial recognition device attached to one excavator and changing the position of the spatial recognition device, or changing the position of the excavator. This is achieved by repeating the generation of

例えば、地形データ合成部30Eは、第1時点で第1の位置にあるショベル100に取り付けられた空間認識装置70の出力に基づいて地形データ生成部30Dが生成した作業対象領域に関する第1の地形データと、第2時点で第2の位置にあるショベル100に取り付けられた空間認識装置70の出力に基づいて地形データ生成部30Dが生成した同じ作業対象領域に関する第2の地形データとを合成し、その作業対象領域に関する合成地形データを生成する。この例では、ショベル100は、1つの作業対象領域を2つの異なる方向から空間認識装置70で走査できるように、第1時点で第1の地形データを生成した後で、下部走行体1によって第1の位置から第2の位置に移動する。なお、地形データ生成部30Dは、1つの作業対象領域に関して生成された3つ以上の地形データを合成してもよい。この場合、ショベル100は、1つの作業対象領域を3つ以上の異なる方向から空間認識装置70で走査できるように、下部走行体1による移動と空間認識装置70による走査とを繰り返す。そのため、空間認識装置70は、1つの方向からは死角となってしまう作業対象領域の一部を、別の方向から走査できる。 For example, the terrain data synthesis unit 30E generates a first terrain data related to the work target area generated by the terrain data generation unit 30D based on the output of the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the first position at the first time point. data and second topographical data relating to the same work target area generated by the topographical data generation unit 30D based on the output of the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the second position at the second time point. , to generate synthetic terrain data for the work area. In this example, the excavator 100 generates first terrain data at a first point in time so that one work area can be scanned by the space recognition device 70 from two different directions. Move from position 1 to position 2. Note that the terrain data generation unit 30D may synthesize three or more pieces of terrain data generated for one work target area. In this case, excavator 100 repeats movement by undercarriage 1 and scanning by space recognition device 70 so that one work target area can be scanned by space recognition device 70 from three or more different directions. Therefore, the space recognition device 70 can scan a part of the work target area, which is a blind spot from one direction, from another direction.

第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複しない部分(非重複部分)は、互いに補完し合うように結合される。すなわち、第1の地形データに含まれる非重複部分を表す三次元座標と、第2の地形データに含まれる非重複部分を表す三次元座標とは、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。 Non-overlapping portions (non-overlapping portions) of the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data are combined so as to complement each other. That is, the three-dimensional coordinates representing the non-overlapping portion included in the first topographic data and the three-dimensional coordinates representing the non-overlapping portion included in the second topographic data are distinguished as three-dimensional coordinates constituting the synthetic topographic data. stored as possible.

第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複する部分(重複部分)のうち、一致する部分、或いは、位置ズレが所定値未満の部分(一致部分)については、第1の地形データ又は第2の地形データの何れかに含まれる三次元座標がその一致部分を表す三次元座標として採用され、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。この場合、何れの地形データに含まれる三次元座標が一致部分を表す三次元座標として採用されるかは、予め決められていてもよい。但し、地形データ合成部30Eは、第1の地形データに含まれる三次元座標と、第2の地形データに含まれる対応する三次元座標とに基づいて新たな三次元座標を生成し、その生成した三次元座標を、一致部分を表す三次元座標で且つ合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶してもよい。このように、地形データ合成部30Eは、位置情報としての三次元座標に基づいて複数の地形データを合成して合成地形データを生成する。ここで、第1の地形データと第2の地形データとは同一の作業対象領域に関する地形データである。つまり、地形データ合成部30Eは、同一の作業対象領域を異なる視点から測定して得られた複数の地形データを合成することにより、死角のない合成地形データを生成することができる。地形データ合成部30Eは、位置情報、若しくは、アタッチメントの所定部位の座標に基づいて、取得された複数の地形データが同一の作業対象領域に関するものであるか否かを判定してもよい。 Out of overlapping parts (overlapping parts) between the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data, the matching parts or the parts where the positional deviation is less than a predetermined value (matching parts) , the three-dimensional coordinates included in either the first topographic data or the second topographic data are adopted as the three-dimensional coordinates representing the matching portion, and are stored in a distinguishable manner as the three-dimensional coordinates constituting the synthetic topographic data. be done. In this case, it may be determined in advance which of the three-dimensional coordinates included in the landform data is adopted as the three-dimensional coordinates representing the matching portion. However, the terrain data synthesizing unit 30E generates new three-dimensional coordinates based on the three-dimensional coordinates contained in the first terrain data and the corresponding three-dimensional coordinates contained in the second terrain data. The resulting three-dimensional coordinates may be stored in a distinguishable manner as three-dimensional coordinates representing the matching portion and constituting the synthetic landform data. In this way, the terrain data synthesizing unit 30E synthesizes a plurality of pieces of terrain data based on the three-dimensional coordinates as position information to generate synthetic terrain data. Here, the first landform data and the second landform data are landform data relating to the same work target area. In other words, the terrain data synthesizing unit 30E can generate synthesized terrain data without blind spots by synthesizing a plurality of terrain data obtained by measuring the same work target area from different viewpoints. The terrain data synthesizing unit 30E may determine whether or not a plurality of acquired terrain data relate to the same work target area based on the position information or the coordinates of the predetermined portion of the attachment.

第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複する部分(重複部分)のうち、一致しない部分、或いは、位置ズレが所定値以上の部分(不一致部分)については、地形データ合成部30Eは、第1の地形データに含まれる三次元座標と、第2の地形データに含まれる三次元座標との何れがより正確であるかを判定する。そして、地形データ合成部30Eは、より正確であると判定したほうの地形データに含まれる三次元座標を、その不一致部分を表す三次元座標として採用し、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶する。すなわち、地形データ合成部30Eは、正確でないと判定したほうの地形データに含まれる三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶することなく、消去する。 Out of overlapping portions (overlapping portions) between the topography derived from the first topography data and the topography derived from the second topography data, the portions that do not match, or the portions where the positional deviation is greater than or equal to a predetermined value (mismatching portions) , the terrain data synthesizing unit 30E determines which of the three-dimensional coordinates included in the first terrain data and the three-dimensional coordinates included in the second terrain data is more accurate. Then, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates included in the terrain data determined to be more accurate as the three-dimensional coordinates representing the inconsistent part, and uses them as the three-dimensional coordinates constituting the synthesized terrain data. Store in a distinguishable manner. That is, the terrain data synthesizing unit 30E deletes the three-dimensional coordinates included in the terrain data determined to be inaccurate without distinguishably storing them as three-dimensional coordinates constituting the synthetic terrain data.

このように、合成地形データは、典型的には、非重複部分を表す三次元座標と、一致部分を表す三次元座標と、不一致部分を表す三次元座標とを含むように構成される。 Thus, the synthetic terrain data is typically configured to include three-dimensional coordinates representing non-overlapping portions, three-dimensional coordinates representing matching portions, and three-dimensional coordinates representing non-matching portions.

表示画像生成部30Fは、表示装置D1に表示する画像を生成するように構成されている。例えば、表示画像生成部30Fは、図6に示すような目標設計面(施工面)610に関する画像を生成するように構成されている。本実施形態では、目標設計面610に関する画像を生成するために必要な設計データ等の情報は、予めコントローラ30の記憶装置等に記憶されている。目標設計面610に関する画像は、例えば、メッシュモデル又はワイヤフレームモデル等で表現されたCG画像である。 The display image generator 30F is configured to generate an image to be displayed on the display device D1. For example, the display image generator 30F is configured to generate an image of a target design surface (construction surface) 610 as shown in FIG. In this embodiment, information such as design data required to generate an image of the target design plane 610 is stored in advance in the storage device or the like of the controller 30 . The image regarding the target design surface 610 is, for example, a CG image represented by a mesh model, wireframe model, or the like.

また、表示画像生成部30Fは、合成地形データに基づき、図6に示すような現在の地形600に関する画像を生成するように構成されている。現在の地形600に関する画像は、例えば、メッシュモデル又はワイヤフレームモデル等で表現されたCG画像である。 The display image generation unit 30F is also configured to generate an image of the current terrain 600 as shown in FIG. 6 based on the synthetic terrain data. The image of the current terrain 600 is, for example, a CG image represented by a mesh model, wireframe model, or the like.

<第1の実施例>
次に、ショベル100による作業対象領域の地形データを生成する方法について更に説明する。図6は、第1の実施例に係るショベル100による作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。なお、図6(及び後述する図7から図9)において、現状の地形600を実線で示し、目標設計面610を二点鎖線で示す。図6に示す例では、作業対象領域は、ショベル100によって掘削された穴を含んでいる。
<First embodiment>
Next, a method for generating terrain data of the work target area by the excavator 100 will be further described. FIG. 6 is a side view for explaining a method of generating terrain data of a work target area by the excavator 100 according to the first embodiment. In FIG. 6 (and FIGS. 7 to 9, which will be described later), the current terrain 600 is indicated by a solid line, and the target design plane 610 is indicated by a two-dot chain line. In the example shown in FIG. 6, the work target area includes a hole excavated by the excavator 100 .

現在の地形600は、掘削中、若しくは、掘削後の地形である。つまり、現在の地形600は、前回の地形データをショベル100が取得した後に、ショベル100が掘削等の作業を行った際の地形である。図6で示されるように、目標設計面610と現在の地形600との間には不一致が生じている。このため、ショベル100は、どの程度の不一致が生じているのかを把握する必要がある。更には、ショベル100は、今回の掘削作業により掘削される掘削体積を計測する必要がある。 The current terrain 600 is the terrain during or after excavation. In other words, the current terrain 600 is the terrain when the excavator 100 performed excavation or other work after the previous terrain data was acquired by the excavator 100 . As shown in FIG. 6, there is a mismatch between target design surface 610 and current terrain 600 . For this reason, the excavator 100 needs to grasp the degree of discrepancy. Furthermore, the excavator 100 needs to measure the excavation volume excavated by the current excavation work.

第1の実施例に係るショベル100は、少なくとも1台の空間認識装置70を備えている。最初に、ショベル100は、第1の位置P1に移動する。ショベル100の地形データ生成部30Dは、第1の位置P1において、空間認識装置70を用いて作業対象領域の地形データ(第1の地形データ)を生成する。次に、ショベル100は、第1の位置P1から、第1の位置P1とは異なる第2の位置P2に移動する。そして、ショベル100の地形データ生成部30Dは、第2の位置P2において、空間認識装置70を用いて作業対象領域の地形データ(第2の地形データ)を生成する。そして、ショベル100の地形データ合成部30Eは、第1の地形データ及び第2の地形データを合成して、合成地形データを生成する。 The excavator 100 according to the first embodiment has at least one space recognition device 70 . First, the excavator 100 moves to the first position P1. The terrain data generator 30D of the excavator 100 uses the space recognition device 70 to generate terrain data (first terrain data) of the work target area at the first position P1. Next, the excavator 100 moves from the first position P1 to a second position P2 different from the first position P1. Then, the terrain data generation unit 30D of the excavator 100 uses the space recognition device 70 to generate terrain data (second terrain data) of the work target area at the second position P2. Then, the terrain data synthesizing unit 30E of the excavator 100 synthesizes the first terrain data and the second terrain data to generate synthetic terrain data.

図7(a)は第1の地形データを説明する図であり、図7(b)は第2の地形データを説明する図であり、図7(c)は合成地形データを説明する図である。なお、図7(a)~図7(c)は、空間認識装置70(LIDAR)の照射光を一点鎖線で示し、第1の地形データに含まれる三次元座標を表す点群を黒塗り丸で示し、第2の地形データに含まれる三次元座標を表す点群を白抜き丸で示す。 FIG. 7(a) is a diagram for explaining the first terrain data, FIG. 7(b) is a diagram for explaining the second terrain data, and FIG. 7(c) is a diagram for explaining the synthetic terrain data. be. 7(a) to 7(c), the irradiation light of the space recognition device 70 (LIDAR) is indicated by a dashed line, and the point group representing the three-dimensional coordinates included in the first terrain data is indicated by a black circle. , and the point cloud representing the three-dimensional coordinates included in the second terrain data is indicated by a white circle.

図7(a)に示すように、作業対象領域の地形600に大きな穴が存在することにより、第1の位置P1にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70から死角となる領域701が発生する。また、空間認識装置70によって穴の縁の周囲が走査されるとき等、対象までの距離の急激な変化をもたらす走査が行われるときには、ノイズが発生する場合がある。ノイズは、例えば、空間認識装置70が出力するデータのうちの、実在しない地物と視点との間の距離を含むデータに基づいて導き出される三次元座標である。図7(a)に示す例では、ノイズ710が発生している。 As shown in FIG. 7(a), due to the presence of a large hole in the terrain 600 of the work target area, an area 701 that becomes a blind spot from the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the first position P1. Occur. In addition, noise may occur when scanning is performed that causes a sudden change in the distance to the object, such as when the spatial recognition device 70 scans around the edge of a hole. The noise is, for example, three-dimensional coordinates derived based on data including the distance between a feature that does not actually exist and the viewpoint, among the data output by the space recognition device 70 . In the example shown in FIG. 7A, noise 710 is generated.

このため、ショベル100は、この段階では、掘削作業を行った領域全体の地形データを取得できない。この場合、ショベル100は、目標設計面610と現在の地形600とが一致しているか否かを評価できないばかりか、掘削される掘削体積を正確に計測することもできない。このように、ショベル100は、掘削作業を行った場所(第1の位置P1)において取得した地形データのみでは、掘削作業を行った作業対象領域の全ての地形データを取得できない場合がある。 Therefore, at this stage, the excavator 100 cannot acquire terrain data for the entire excavation area. In this case, the excavator 100 cannot evaluate whether or not the target design surface 610 and the current terrain 600 match, and also cannot accurately measure the excavation volume to be excavated. As described above, the excavator 100 may not be able to acquire all of the terrain data of the work target area where the excavation work was performed using only the topography data acquired at the location where the excavation work was performed (first position P1).

そこで、図7(b)に示すように、ショベル100の操作者は、第1の位置P1では死角となってしまう領域(地形データを取得できない領域)である領域701の地形データを取得できる場所(第2の位置P2)へショベル100を走行動作により移動させる。第1の位置P1においてショベル100が作業を行った作業対象領域内に含まれる領域701は、第2の位置P2にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70が走査可能な領域に含まれている。すなわち、領域701は、第2の位置P2にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70にとっては、もはや死角とはなっていない。一方、第2の位置P2にあるショベル100は、空間認識装置70から死角となる領域702を新たに発生させている。 Therefore, as shown in FIG. 7(b), the operator of the excavator 100 selects a place where terrain data can be acquired in an area 701 which is a blind spot (an area where terrain data cannot be acquired) at the first position P1. The excavator 100 is moved to (the second position P2) by running. A region 701 included in the work target region in which the excavator 100 has performed work at the first position P1 is included in the region that can be scanned by the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the second position P2. ing. That is, the area 701 is no longer a blind spot for the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the second position P2. On the other hand, the excavator 100 at the second position P2 newly generates a blind spot area 702 from the space recognition device 70 .

図7(c)に示すように、地形データ合成部30Eは、第1の地形データ及び第2の地形データを合成して、合成地形データを生成する。この場合、第2の位置P2にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70によって走査される領域701に含まれる地形は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複しない部分(非重複部分)に対応している。そのため、第2の地形データに含まれる非重複部分(領域701に含まれる地形)を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。同様に、第1の位置P1にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70によって走査される領域702に含まれる地形は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複しない部分(非重複部分)に対応している。そのため、第1の地形データに含まれる非重複部分(領域702に含まれる地形)を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。 As shown in FIG. 7(c), the terrain data synthesizing unit 30E synthesizes the first terrain data and the second terrain data to generate synthetic terrain data. In this case, the terrain included in the area 701 scanned by the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the second position P2 is the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data. It corresponds to a portion (non-overlapping portion) that does not overlap with the terrain to be derived. Therefore, the three-dimensional coordinates representing the non-overlapping portion (the terrain included in the region 701) included in the second terrain data are stored distinguishably as the three-dimensional coordinates forming the composite terrain data. Similarly, the terrain included in the area 702 scanned by the spatial recognition device 70 attached to the excavator 100 at the first position P1 is the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data. It corresponds to a portion (non-overlapping portion) that does not overlap with the terrain to be derived. Therefore, the three-dimensional coordinates representing the non-overlapping portion (the terrain included in the area 702) included in the first terrain data are stored distinguishably as the three-dimensional coordinates forming the composite terrain data.

このように、地形データ合成部30Eは、第1の位置P1にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70からは死角となっていた領域701に含まれる地形を表す地形データとして第2の地形データを利用することができる。同様に、地形データ合成部30Eは、第2の位置P2にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70からは死角となっていた領域702に含まれる地形を表す地形データとして第1の地形データを利用することができる。そのため、地形データ合成部30Eは、第1の地形データでは欠落している領域701に含まれる地形に関する情報を、第2の地形データに含まれる情報で補完でき、第2の地形データでは欠落している領域702に含まれる地形に関する情報を、第1の地形データに含まれる情報で補完できる。その結果、地形データ合成部30Eは、情報の欠落がない合成地形データを生成できる。 In this way, the landform data synthesizing unit 30E generates the second landform data representing the landform included in the area 701 which was a blind spot from the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the first position P1. Terrain data can be used. Similarly, the terrain data synthesizing unit 30E uses the first terrain data as terrain data representing the terrain included in the area 702 that was a blind spot from the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the second position P2. data can be used. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E can supplement the information about the terrain included in the region 701 that is missing in the first terrain data with the information included in the second terrain data. The information about the terrain included in the area 702 where the terrain is located can be supplemented with the information included in the first terrain data. As a result, the terrain data synthesizing unit 30E can generate synthetic terrain data without lack of information.

領域703~705に含まれる地形は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複する部分(重複部分)のうち、一致する部分、或いは、位置ズレが所定値未満の部分(一致部分)に対応している。そのため、第1の地形データ又は第2の地形データの何れかに含まれる三次元座標がその一致部分を表す三次元座標として採用され、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。図7に示す例では、地形データ合成部30Eは、点群の密度に基づき、第1の地形データ又は第2の地形データの何れに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用するかを決定する。具体的には、地形データ合成部30Eは、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用する。点群の密度は、典型的には、空間認識装置70の視点と点群と間の距離が小さいほど大きい。そのため、領域703では、第1の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第2の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも大きい。したがって、地形データ合成部30Eは、第1の地形データに含まれる、領域703における地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。一方、領域704及び705では、第1の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第2の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも小さい。したがって、地形データ合成部30Eは、第2の地形データに含まれる、領域704及び705のそれぞれにおける地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。 The topographic features included in the areas 703 to 705 are the overlapping portions (overlapping portions) between the topographic data derived from the first topographic data and the topographic data derived from the second topographic data, or the portions where the topographic features are deviated from each other. corresponds to a portion (matching portion) that is less than a predetermined value. Therefore, the three-dimensional coordinates included in either the first topographical data or the second topographical data are adopted as the three-dimensional coordinates representing the matching portion, and are stored in a distinguishable manner as the three-dimensional coordinates constituting the synthetic topographical data. be. In the example shown in FIG. 7, the terrain data synthesizing unit 30E converts the three-dimensional coordinates included in either the first terrain data or the second terrain data to the three-dimensional coordinates representing the matching portion based on the density of the point cloud. Decide whether to adopt as Specifically, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates included in the terrain data with the higher point cloud density as the three-dimensional coordinates representing the matching portion. The density of the point cloud typically increases as the distance between the point cloud and the viewpoint of the spatial recognition device 70 decreases. Therefore, in the area 703, the density of the point group representing the three-dimensional coordinates included in the first topographical data is higher than the density of the point group representing the three-dimensional coordinates included in the second topographical data. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates corresponding to the terrain in the area 703 included in the first terrain data as the three-dimensional coordinates forming the synthesized terrain data. On the other hand, in regions 704 and 705, the density of the point cloud representing the three-dimensional coordinates included in the first topographic data is lower than the density of the point cloud representing the three-dimensional coordinates included in the second topographic data. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates corresponding to the terrain in each of the regions 704 and 705 included in the second terrain data as the three-dimensional coordinates forming the synthetic terrain data.

このように、地形データ合成部30Eは、合成地形データを構成する三次元座標を決定する際に、複数の地形データの何れかに含まれる三次元座標を選択できる場合、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を採用できる。そのため、地形データ合成部30Eは、正確性が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用できる。その結果、地形データ合成部30Eは、合成地形データの正確性を高めることができる。 In this way, when the terrain data synthesizing unit 30E can select the three-dimensional coordinates included in any of the plurality of terrain data when determining the three-dimensional coordinates that make up the synthetic terrain data, the density of the point cloud is high. The three-dimensional coordinates contained in the terrain data of the other can be adopted. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E can adopt the three-dimensional coordinates included in the terrain data with the higher accuracy as the three-dimensional coordinates forming the synthetic terrain data. As a result, the terrain data synthesizing section 30E can improve the accuracy of the synthetic terrain data.

第1の位置P1にあるショベル100に取り付けられている空間認識装置70から近い側にある穴の縁の周囲にある領域は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複する部分(重複部分)のうち、一致しない部分、或いは、位置ズレが所定値以上の部分(不一致部分)に対応している。この領域は、例えば、空間認識装置70の出力に基づき、1又は複数の三次元座標を含む特定領域として設定される。具体的には、第1の地形データに含まれるノイズ710が表す三次元座標は、この特定領域における地形を表す三次元座標の一群に含まれ、第2の地形データに含まれる三次元座標の何れにも対応していない。すなわち、ノイズ710が表す三次元座標は、第2の地形データに含まれる三次元座標のうち、ノイズ710が表す三次元座標の最も近くに存在する三次元座標までの距離が所定距離以上となっている。そして、ノイズ710は、この距離が大きいほど大きいとされる。そのため、ノイズ710が表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として採用されることなく消去される。このように、地形データ合成部30Eは、穴の縁の周囲にある領域等の特定領域における地形を表す1又は複数の三次元座標を、比較的信頼性の低い三次元座標として、合成地形データを構成する三次元座標から排除することで、合成地形データの正確性を高めることができる。 The area around the edge of the hole on the side closer to the space recognition device 70 attached to the excavator 100 at the first position P1 is the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data. Of the portions where the derived topography overlaps (overlapping portions), it corresponds to portions that do not match or portions that have a positional deviation greater than or equal to a predetermined value (mismatching portions). This area is set as a specific area including one or more three-dimensional coordinates based on the output of the space recognition device 70, for example. Specifically, the three-dimensional coordinates represented by the noise 710 included in the first topography data are included in a group of three-dimensional coordinates representing the topography in this specific region, and the three-dimensional coordinates included in the second topography data are It doesn't correspond to anything. That is, the three-dimensional coordinates represented by the noise 710 are such that the distance to the three-dimensional coordinates that are closest to the three-dimensional coordinates represented by the noise 710 among the three-dimensional coordinates included in the second terrain data is equal to or greater than a predetermined distance. ing. The noise 710 is assumed to be larger as this distance is larger. Therefore, the three-dimensional coordinates represented by the noise 710 are deleted without being adopted as the three-dimensional coordinates forming the synthetic landform data. In this way, the terrain data synthesizing unit 30E converts one or a plurality of three-dimensional coordinates representing the terrain in a specific area such as the area around the edge of a hole as relatively low-reliability three-dimensional coordinates to the synthesized terrain data. from the composing three-dimensional coordinates, the accuracy of the synthetic terrain data can be improved.

<第2の実施例>
次に、ショベル100による作業対象領域の地形データを生成する方法について更に説明する。図8は、第2の実施例に係るショベル100による作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。
<Second embodiment>
Next, a method for generating terrain data of the work target area by the excavator 100 will be further described. FIG. 8 is a side view for explaining a method of generating terrain data of a work target area by the excavator 100 according to the second embodiment.

第2の実施例に係るショベル100は、少なくとも2台の空間認識装置70(70F,70A)を備えている。図8に示す例において、空間認識装置70Fはキャビン10に固定されており、別の空間認識装置70Aはアーム5に固定されている。つまり、空間認識装置70A(第2の空間認識装置)は空間認識装置70F(第1の空間認識装置)の取り付け位置とは異なる取り付け位置に取り付けられている。その他の構成は、第1の実施例に係るショベル100と同様であり、重複する説明は省略する。 The excavator 100 according to the second embodiment includes at least two space recognition devices 70 (70F, 70A). In the example shown in FIG. 8 , a space recognition device 70F is fixed to the cabin 10 and another space recognition device 70A is fixed to the arm 5. In the example shown in FIG. In other words, the space recognition device 70A (second space recognition device) is attached at a different mounting position from the space recognition device 70F (first space recognition device). Other configurations are the same as those of the excavator 100 according to the first embodiment, and overlapping descriptions are omitted.

図8は、アーム5に空間認識装置70Aを取り付けた事例を示したが、空間認識装置70Aは、ブーム4に取り付けられていてもよい。更に、ブーム上げ又はアーム開き等によりアタッチメントの姿勢を変化させることにより、或いは、旋回動作により上部旋回体3の向きを変化させることにより、ショベル100の操作者は、空間認識装置70Aを移動させることができる。これにより、ショベル100の操作者は、空間認識装置70A(第2の空間認識装置)の視点を変化させることができる。 Although FIG. 8 shows an example in which the space recognition device 70A is attached to the arm 5, the space recognition device 70A may be attached to the boom 4 as well. Furthermore, the operator of the excavator 100 can move the space recognition device 70A by changing the posture of the attachment by raising the boom or opening the arm, or by changing the orientation of the upper swing body 3 by swinging. can be done. This allows the operator of the excavator 100 to change the viewpoint of the space recognition device 70A (second space recognition device).

ショベル100の地形データ生成部30Dは、空間認識装置70Fを用いて作業対象領域の地形データ(第1の地形データ)を生成する。また、ショベル100の地形データ生成部30Dは、空間認識装置70Aを用いて作業対象領域の地形データ(第2の地形データ)を生成する。ショベル100の地形データ合成部30Eは、第1の地形データ及び第2の地形データを合成して、合成地形データを生成する。この場合、空間認識装置70Aによって走査される領域701に含まれる地形は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複しない部分(非重複部分)に対応している。そのため、第2の地形データに含まれる非重複部分(領域701に含まれる地形)を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。同様に、空間認識装置70Fによって走査される領域702に含まれる地形は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複しない部分(非重複部分)に対応している。そのため、第1の地形データに含まれる非重複部分(領域702に含まれる地形)を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。 The terrain data generation unit 30D of the excavator 100 generates terrain data (first terrain data) of the work target area using the space recognition device 70F. Also, the terrain data generation unit 30D of the excavator 100 generates terrain data (second terrain data) of the work target area using the space recognition device 70A. The terrain data synthesizing unit 30E of the excavator 100 synthesizes the first terrain data and the second terrain data to generate synthetic terrain data. In this case, the terrain included in the area 701 scanned by the space recognition device 70A is a portion (non-overlapping portion) where the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data do not overlap. Yes. Therefore, the three-dimensional coordinates representing the non-overlapping portion (the terrain included in the region 701) included in the second terrain data are stored distinguishably as the three-dimensional coordinates forming the composite terrain data. Similarly, the terrain included in the area 702 scanned by the space recognition device 70F is a portion (non-overlapping portion) where the terrain derived from the first terrain data and the terrain derived from the second terrain data do not overlap. Yes. Therefore, the three-dimensional coordinates representing the non-overlapping portion (the terrain included in the area 702) included in the first terrain data are stored distinguishably as the three-dimensional coordinates forming the composite terrain data.

このように、地形データ合成部30Eは、空間認識装置70Fからは死角となっていた領域701に含まれる地形を表す地形データとして第2の地形データを利用することができる。同様に、地形データ合成部30Eは、空間認識装置70Aからは死角となっていた領域702に含まれる地形を表す地形データとして第1の地形データを利用することができる。そのため、地形データ合成部30Eは、第1の地形データでは欠落している領域701に含まれる地形に関する情報を、第2の地形データに含まれる情報で補完でき、第2の地形データでは欠落している領域702に含まれる地形に関する情報を、第1の地形データに含まれる情報で補完できる。その結果、地形データ合成部30Eは、情報の欠落がない合成地形データを生成できる。 In this way, the terrain data synthesizing unit 30E can use the second terrain data as the terrain data representing the terrain included in the area 701 that was a blind spot from the space recognition device 70F. Similarly, the terrain data synthesizing unit 30E can use the first terrain data as the terrain data representing the terrain included in the area 702 that was a blind spot from the space recognition device 70A. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E can supplement the information about the terrain included in the region 701 that is missing in the first terrain data with the information included in the second terrain data. The information about the terrain included in the area 702 where the terrain is located can be supplemented with the information included in the first terrain data. As a result, the terrain data synthesizing unit 30E can generate synthetic terrain data without lack of information.

領域703及び704に含まれる地形は、第1の地形データから導き出される地形と、第2の地形データから導き出される地形とが重複する部分(重複部分)のうち、一致する部分、或いは、位置ズレが所定値未満の部分(一致部分)に対応している。そのため、第1の地形データ又は第2の地形データの何れかに含まれる三次元座標がその一致部分を表す三次元座標として採用され、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。図8に示す例では、地形データ合成部30Eは、点群の密度に基づき、第1の地形データ又は第2の地形データの何れに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用するかを決定する。具体的には、地形データ合成部30Eは、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用する。点群の密度は、典型的には、空間認識装置70の視点と点群と間の距離が小さいほど大きい。そのため、領域703では、第1の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第2の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも大きい。したがって、地形データ合成部30Eは、第1の地形データに含まれる、領域703における地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。一方、領域704では、第1の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第2の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも小さい。したがって、地形データ合成部30Eは、第2の地形データに含まれる、領域704における地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。 The topography included in the areas 703 and 704 is a matching portion or a positional deviation among overlapping portions (overlapping portions) between the topography derived from the first topography data and the topography derived from the second topography data. corresponds to a portion (matching portion) that is less than a predetermined value. Therefore, the three-dimensional coordinates included in either the first topographical data or the second topographical data are adopted as the three-dimensional coordinates representing the matching portion, and are stored in a distinguishable manner as the three-dimensional coordinates constituting the synthetic topographical data. be. In the example shown in FIG. 8, the terrain data synthesizing unit 30E converts the three-dimensional coordinates included in either the first terrain data or the second terrain data into three-dimensional coordinates representing the matching portion based on the density of the point cloud. Decide whether to adopt as Specifically, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates included in the terrain data with the higher point cloud density as the three-dimensional coordinates representing the matching portion. The density of the point cloud typically increases as the distance between the point cloud and the viewpoint of the spatial recognition device 70 decreases. Therefore, in the area 703, the density of the point group representing the three-dimensional coordinates included in the first topographical data is higher than the density of the point group representing the three-dimensional coordinates included in the second topographical data. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates corresponding to the terrain in the area 703 included in the first terrain data as the three-dimensional coordinates forming the synthetic terrain data. On the other hand, in the area 704, the density of the point cloud representing the three-dimensional coordinates included in the first topographic data is lower than the density of the point cloud representing the three-dimensional coordinates included in the second topographic data. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E adopts the three-dimensional coordinates corresponding to the terrain in the area 704 included in the second terrain data as the three-dimensional coordinates forming the synthesized terrain data.

このように、地形データ合成部30Eは、合成地形データを構成する三次元座標を決定する際に、複数の地形データの何れかに含まれる三次元座標を選択できる場合、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を採用できる。そのため、地形データ合成部30Eは、正確性が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用できる。その結果、地形データ合成部30Eは、合成地形データの正確性を高めることができる。 In this way, when the terrain data synthesizing unit 30E can select the three-dimensional coordinates included in any of the plurality of terrain data when determining the three-dimensional coordinates that make up the synthetic terrain data, the density of the point cloud is high. The three-dimensional coordinates contained in the terrain data of the other can be adopted. Therefore, the terrain data synthesizing unit 30E can adopt the three-dimensional coordinates included in the terrain data with the higher accuracy as the three-dimensional coordinates forming the synthetic terrain data. As a result, the terrain data synthesizing section 30E can improve the accuracy of the synthetic terrain data.

<第3の実施例>
次に、ショベル100による作業対象領域の地形データを生成する方法について更に説明する。図9は、第3の実施例に係るショベル100による作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。
<Third embodiment>
Next, a method for generating terrain data of the work target area by the excavator 100 will be further described. FIG. 9 is a side view for explaining a method of generating terrain data of a work target area by the excavator 100 according to the third embodiment.

第3の実施例に係るショベル100は、少なくとも1台の空間認識装置70(第1の空間認識装置)を備えている。また、他のショベル100Cは、少なくとも1台の空間認識装置70C(第2の空間認識装置)を備えている。ショベル100のコントローラ30は、通信装置T1,T1を介して、ショベル100Cのコントローラ30と通信可能に接続される。これにより、ショベル100のコントローラ30は、空間認識装置70Cの地形データを取得することができる。他のショベル100Cの構成は、ショベル100と同様であり、重複する説明は省略する。このように、ショベル100は、地形データを他のショベル100C等と共有することで、移動せずとも作業領域全体の地形データを容易に取得することができる。 The excavator 100 according to the third embodiment includes at least one space recognition device 70 (first space recognition device). Another excavator 100C includes at least one space recognition device 70C (second space recognition device). The controller 30 of the excavator 100 is communicably connected to the controller 30 of the excavator 100C via communication devices T1, T1. Thereby, the controller 30 of the excavator 100 can acquire the terrain data of the space recognition device 70C. The configuration of the other excavator 100C is the same as that of the excavator 100, and redundant description will be omitted. In this way, the excavator 100 can easily acquire the terrain data of the entire work area without moving by sharing the terrain data with the other excavators 100C and the like.

ショベル100は、第1の位置P1に移動する。また、ショベル100Cは、第2の位置P2に移動する。ショベル100の地形データ生成部30Dは、第1の位置P1において、空間認識装置70を用いて作業対象領域の地形データ(第1の地形データ)を生成する。また、ショベル100Cの地形データ生成部は、第2の位置P2から空間認識装置70Cを用いて作業対象領域の地形データ(第2の地形データ)を生成する。第2の地形データは、通信装置T1,T1を介して、ショベル100のコントローラ30に送信される。ショベル100の地形データ合成部30Eは、第1の地形データ及び第2の地形データを合成して、合成地形データを生成する。なお、合成方法は、第1の実施例の場合と同様であり、重複する説明を省略する。 The excavator 100 moves to the first position P1. Also, the excavator 100C moves to the second position P2. The terrain data generator 30D of the excavator 100 uses the space recognition device 70 to generate terrain data (first terrain data) of the work target area at the first position P1. Also, the terrain data generation unit of the excavator 100C generates terrain data (second terrain data) of the work target area using the space recognition device 70C from the second position P2. The second terrain data is transmitted to the controller 30 of the excavator 100 via the communication devices T1, T1. The terrain data synthesizing unit 30E of the excavator 100 synthesizes the first terrain data and the second terrain data to generate synthetic terrain data. Note that the synthesizing method is the same as in the case of the first embodiment, and redundant description will be omitted.

以上、本実施形態に係るショベル100によれば、作業対象領域の地形600に大きな凹凸が存在しても、現在の地形600の形状を好適に把握することができる。 As described above, according to the excavator 100 according to the present embodiment, even if the terrain 600 in the work target area has large irregularities, the current shape of the terrain 600 can be preferably grasped.

図10は、本実施形態に係るショベル100の表示装置D1に表示される画像の一例である。 FIG. 10 is an example of an image displayed on the display device D1 of the excavator 100 according to this embodiment.

ショベル100の表示装置D1には、ショベル100の単眼カメラ(空間認識装置70の一例)で撮像された現在の作業対象領域のカメラ画像601が表示される。表示画像生成部30Fは、目標設計面610に関する情報(例えば、施工データ)と、機体傾斜センサS4及び測位装置73等の出力とに基づいて、表示されているカメラ画像601上における目標設計面610に関する画像を表示すべき位置を算出し、目標設計面610に関する画像としてのワイヤフレームモデルを表示装置D1に表示する。撮像されたカメラ画像601に目標設計面610に関する画像が重畳表示されるので、ショベル100の操作者は、作業が施されるべき領域を容易に把握することができる。 On the display device D1 of the excavator 100, a camera image 601 of the current work target area captured by the monocular camera (an example of the space recognition device 70) of the excavator 100 is displayed. The display image generation unit 30F generates the target design plane 610 on the displayed camera image 601 based on the information (for example, construction data) regarding the target design plane 610 and the outputs of the body tilt sensor S4, the positioning device 73, and the like. A position at which an image of is to be displayed is calculated, and a wireframe model as an image of the target design plane 610 is displayed on the display device D1. Since the image of the target design plane 610 is superimposed on the captured camera image 601, the operator of the excavator 100 can easily grasp the area where the work should be performed.

また、表示画像生成部30Fは、地形データ合成部30Eが生成した合成地形データと、目標設計面610に関する情報と、に基づいて、ワイヤフレームモデルの表面におけるメッシュ領域の色を変更する。表示画像生成部30Fは、例えば、あるメッシュ領域において、合成地形データから導き出される現在の地形600の表面と目標設計面610が一致(許容誤差以内も含む)する場合、作業が完了しているものとして、そのメッシュ領域を例えば緑色で表示する。また、表示画像生成部30Fは、あるメッシュ領域において、合成地形データから導き出される現在の地形600の表面が目標設計面610よりも低い場合、埋戻し作業が必要であるものとして、そのメッシュ領域を例えば青色で表示する。また、表示画像生成部30Fは、あるメッシュ領域において、合成地形データから導き出される現在の地形600の表面が目標設計面610よりも高い場合、更なる掘削作業が必要であるものとして、そのメッシュ領域を例えば赤色で表示する。なお、図10は、着色されたメッシュ領域611の一例を濃い網掛けで図示している。また、表示画像生成部30Fは、合成地形データから導き出される現在の地形600の表面と目標設計面610との高低差に応じて、色及び濃淡等の少なくとも1つを変更してもよい。これにより、ショベル100の操作者は、作業が施されるべき領域とその作業の内容(埋戻し又は掘削等)を容易に把握することができる。 The display image generation unit 30F also changes the color of the mesh area on the surface of the wireframe model based on the synthetic landform data generated by the landform data synthesizer 30E and the information on the target design plane 610 . For example, if the surface of the current landform 600 derived from the synthetic landform data and the target design plane 610 match (including within an allowable error) in a certain mesh area, the display image generation unit 30F determines that the work has been completed. , the mesh area is displayed in green, for example. In addition, if the surface of the current landform 600 derived from the synthetic landform data is lower than the target design plane 610 in a certain mesh area, the display image generation unit 30F determines that the mesh area needs to be backfilled. For example, it is displayed in blue. In addition, if the surface of the current landform 600 derived from the synthetic landform data is higher than the target design plane 610 in a certain mesh area, the display image generation unit 30F determines that further excavation work is required, and that mesh area is displayed in red, for example. Note that FIG. 10 illustrates an example of the colored mesh region 611 with dark shading. In addition, the display image generation unit 30F may change at least one of color, shading, etc., according to the height difference between the surface of the current landform 600 derived from the synthetic landform data and the target design plane 610. As a result, the operator of the excavator 100 can easily grasp the area to be worked on and the details of the work (backfilling, excavation, etc.).

以上、ショベル100の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は改良等が可能である。 Although the embodiments and the like of the excavator 100 have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications and improvements can be made within the scope of the gist of the invention described in the claims. etc. is possible.

例えば、第1の実施例では、第1の地形データの生成と第2の地形データの生成との間で、空間認識装置70の視点を変えるために、下部走行体1等によるショベル100の移動が行われる事例を説明したが、空間認識装置70の視点を変えるために、下部走行体1等によるショベル100の移動以外の方法が採用されてもよい。例えば、空間認識装置70がアーム5に固定されている場合には、ショベル100の操作者は、掘削アタッチメントATの姿勢を変更することで、空間認識装置70の視点を変えることができる。 For example, in the first embodiment, in order to change the viewpoint of the space recognition device 70 between the generation of the first terrain data and the generation of the second terrain data, the excavator 100 is moved by the undercarriage 1 or the like. is performed, a method other than the movement of the excavator 100 by the undercarriage 1 or the like may be adopted in order to change the viewpoint of the space recognition device 70 . For example, when the space recognition device 70 is fixed to the arm 5, the operator of the excavator 100 can change the viewpoint of the space recognition device 70 by changing the posture of the excavation attachment AT.

また、第1の実施例では、第1の地形データを取得する空間認識装置70と第2の地形データを取得する空間認識装置70とが同じ空間認識装置70である事例を説明したが、第1の地形データを取得する空間認識装置70は、第2の地形データを取得する空間認識装置70とは別の空間認識装置であってもよい。例えば、地形データ合成部30Eは、第1時点で第1の位置にあるショベル100の上部旋回体3の上面左端に取り付けられた空間認識装置70Lの出力に基づく第1の地形データと、第2時点で第2の位置にあるショベル100の上部旋回体3の上面右端に取り付けられた空間認識装置70Rの出力に基づく第2の地形データとを利用して合成地形データを生成してもよい。 Further, in the first embodiment, a case has been described in which the space recognition device 70 that acquires the first landform data and the space recognition device 70 that acquires the second landform data are the same space recognition device 70. The space recognition device 70 that acquires the first landform data may be a space recognition device different from the space recognition device 70 that acquires the second landform data. For example, the terrain data synthesizing unit 30E generates first terrain data based on the output of the space recognition device 70L attached to the left end of the upper surface of the upper revolving body 3 of the excavator 100 at the first position at the first time, and the second terrain data. Synthetic terrain data may be generated using the second terrain data based on the output of the space recognition device 70R attached to the upper right end of the upper revolving body 3 of the excavator 100 at the second position at the time point.

100 ショベル
1 下部走行体
2 旋回機構
3 上部旋回体
4 ブーム(アタッチメント)
5 アーム(アタッチメント)
6 バケット(アタッチメント)
10 キャビン
30 コントローラ(制御装置)
30A 位置算出部
30B 軌道取得部
30C 自律制御部
30D 地形データ生成部
30E 地形データ合成部
30F 表示画像生成部
70 空間認識装置
73 測位装置
600 地形
601 カメラ画像
610 目標設計面
611 メッシュ領域
701~705 領域
710 ノイズ
AT 掘削アタッチメント(アタッチメント)
D1 表示装置
S1 ブーム角度センサ(姿勢検出装置)
S2 アーム角度センサ(姿勢検出装置)
S3 バケット角度センサ(姿勢検出装置)
S4 機体傾斜センサ(姿勢検出装置)
S5 旋回角速度センサ(姿勢検出装置)
100 Excavator 1 Lower traveling body 2 Turning mechanism 3 Upper turning body 4 Boom (attachment)
5 Arm (Attachment)
6 bucket (attachment)
10 cabin 30 controller (control device)
30A position calculation unit 30B trajectory acquisition unit 30C autonomous control unit 30D terrain data generation unit 30E terrain data synthesis unit 30F display image generation unit 70 space recognition device 73 positioning device 600 terrain 601 camera image 610 target design surface 611 mesh regions 701 to 705 regions 710 noise AT drilling attachment (attachment)
D1 Display device S1 Boom angle sensor (attitude detection device)
S2 Arm angle sensor (attitude detection device)
S3 bucket angle sensor (attitude detection device)
S4 Body tilt sensor (attitude detection device)
S5 turning angular velocity sensor (posture detection device)

Claims (9)

1の視点に配置した空間認識装置によって取得される第1のデータと、前記第1の視点とは異なる第2の視点に配置した空間認識装置によって取得される第2のデータとに基づいて地形を導き出す制御装置を有し、
前記第1のデータは、前記第1の視点から視認可能な第1地形領域のデータを含み、
前記第2のデータは、前記第1地形領域における凹凸によって前記第1の視点からは死角となる第2地形領域のデータを含み、
前記第1のデータと前記第2のデータとは、同じタイミングで取得される
ショベル。
First data acquired by a space recognition device placed at a first viewpoint, and second data acquired by a space recognition device placed at a second viewpoint different from the first viewpoint and a controller for deriving terrain based on
the first data includes data of a first terrain area visible from the first viewpoint;
The second data includes data of a second terrain area that is a blind spot from the first viewpoint due to unevenness in the first terrain area,
the first data and the second data are obtained at the same timing ;
Excavator.
前記第1のデータと前記第2のデータとは、掘削中、又は、各回の掘削作業が行われた後に取得される、
請求項1に記載のショベル。
The first data and the second data are obtained during excavation or after each excavation work is performed.
Shovel according to claim 1 .
前記第1のデータと前記第2のデータとは、当該ショベルが掘削作業を行った場所に位置しているときに取得される、
請求項1に記載のショベル。
wherein the first data and the second data are obtained when the excavator is positioned at a location where the excavation work was performed;
Shovel according to claim 1 .
前記第2地形領域は、掘削後の地形における凹部である掘削された穴の側壁、又は、掘削後の地形における凸部によって前記第1の視点からは死角となった領域を含む、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のショベル。
The second terrain area includes a side wall of the excavated hole that is a depression in the terrain after excavation, or an area that is a blind spot from the first viewpoint due to a protrusion in the terrain after excavation.
The excavator according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の視点に配置した空間認識装置は、上部旋回体に固定された第1の空間認識装置であり、
前記第2の視点に配置した空間認識装置は、アタッチメントに固定された第2の空間認識装置であり、
前記第1のデータは、前記第1の空間認識装置によって取得され、
前記第2のデータは、前記第2の空間認識装置によって取得される、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のショベル。
the space recognition device arranged at the first viewpoint is a first space recognition device fixed to the upper revolving body;
the space recognition device arranged at the second viewpoint is a second space recognition device fixed to an attachment;
The first data is obtained by the first spatial recognition device,
the second data is obtained by the second spatial recognition device;
The excavator according to any one of claims 1 to 4.
前記第1の視点に配置した空間認識装置は、当該ショベルに設けられた第1の空間認識装置であり、
前記第2の視点に配置した空間認識装置は、当該ショベルとは異なる別のショベルに設けられた第2の空間認識装置であり、
前記第1のデータは、前記第1の空間認識装置によって取得され、
前記第2のデータは、前記第2の空間認識装置によって取得される、
請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載のショベル。
the space recognition device arranged at the first viewpoint is a first space recognition device provided on the shovel;
The space recognition device arranged at the second viewpoint is a second space recognition device provided on a different excavator from the excavator,
The first data is obtained by the first spatial recognition device,
the second data is obtained by the second spatial recognition device;
The excavator according to any one of claims 1 to 4.
前記空間認識装置は、LIDARであり、TOF法を利用して点群を取得し、
前記制御装置は、
前記点群の密度に基づいて、前記第1のデータと前記第2のデータとを合成する、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載のショベル。
The space recognition device is a LIDAR, acquires a point cloud using the TOF method,
The control device is
synthesizing the first data and the second data based on the density of the point cloud ;
Shovel according to any one of claims 1 to 6 .
前記制御装置は、
前記第1のデータと前記第2のデータのうち、前記点群の密度が高い方を選択して合成する、
請求項に記載のショベル。
The control device is
Selecting and synthesizing one of the first data and the second data, which has a higher density of the point cloud ;
Shovel according to claim 7 .
第1の視点に配置した空間認識装置によって取得される第1のデータと、前記第1の視点とは異なる第2の視点に配置した空間認識装置によって取得される第2のデータとに基づいて地形を導き出すショベル用の制御装置であって、
前記第1のデータは、前記第1の視点から視認可能な第1地形領域のデータを含み、
前記第2のデータは、前記第1地形領域における凹凸によって前記第1の視点からは死角となる第2地形領域のデータを含み、
前記第1のデータと前記第2のデータとは、同じタイミングで取得される、
ショベル用の制御装置。
Based on first data acquired by a space recognition device placed at a first viewpoint and second data acquired by a space recognition device placed at a second viewpoint different from the first viewpoint A controller for a terrain deriving excavator, comprising:
the first data includes data of a first terrain area visible from the first viewpoint;
The second data includes data of a second terrain area that is a blind spot from the first viewpoint due to unevenness in the first terrain area,
the first data and the second data are obtained at the same timing;
Control device for excavators.
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