CN112513378A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种作业机械，具有：多个致动器，其驱动作业装置；姿势检测装置，其检测作业装置的姿势信息；以及控制器，其具有接近度运算部和控制指令部，所述接近度运算部根据禁止侵入区域的位置信息和姿势信息来计算表示禁止侵入区域与作业装置的近度的指标值即接近度，所述控制指令部在接近度规定的近度比接近度阈值规定的近度近时，执行使多个致动器的至少1个减速的动作范围限制控制，以防止作业装置向禁止侵入区域的侵入。控制器存储由接近度运算部运算出的接近度的历史记录信息，并根据该接近度的历史记录信息来变更接近度阈值。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及一种作业机械。

背景技术

在使用具有由液压致动器驱动的作业装置(例如多关节型的前作业装置)的作业机械(例如液压挖掘机)进行挖掘、堆积等作业的情况下，如果进行作业的空间是屋外则有时在上方存在电线等，或如果是屋内则有时存在顶棚。作业机械的操作员为了避免这些障碍物与作业机械的接触，需要操作作业机械。

作为辅助这样在周围存在障碍物的环境下的操作员的操作的技术，在专利文献1中公开了如下周围监视装置：根据对设定在作业机械周围的监视区域内的物体进行检测的物体检测装置的检测结果、和搭载于作业机械的拍摄装置拍摄到的图像内的标记图像，来判定监视区域内的物体是否是警告限制对象物，在监视区域内的物体是警告限制对象物的情况下禁止警告的输出，在警告限制对象物进入到监视区域所包含的更接近作业机械的规定区域内的情况下输出警告。

此外，在专利文献2中公开了如下作业机动作范围限制装置：在作业机(前作业装置)的动作范围空间设置危险区域(以下，也称为“禁止侵入区域”)，在该危险区域的近前使作业机的速度减速，在危险区域之前使作业机停止。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-159930号公报

专利文献2：日本特开平05-321290号公报

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1中，标记有时粘贴于警告限制对象物。并且，在与没有粘贴标记的物体相比，粘贴有标记的物体更接近作业机械的情况下被警告。但是，由于操作员未必识别粘贴有标记的物体，因此作业机械可能过于接近粘贴有标记的物体。

另一方面，在专利文献2中，作为接近危险区域(禁止侵入区域)的情况下的作业机的减速方法，采用如下方法：将基于作业机与危险区域的距离对应的减速模式的作业机速度、和与操作员对作业机杆的操作量成比例的作业机速度进行比较，以任意较小的一方的作业机速度的指令值来驱动作业机。也就是说，在基于减速模式的作业机速度比与作业机杆的操作量成比例的作业机速度小的情况下，不论操作员是否识别出危险区域，作业机始终以基于减速模式的作业机速度进行动作。因此，在液压挖掘机进行通常作业的区域与危险区域接近的情况下，基于对危险区域的接近的控制介入频繁地产生而可能使作业效率降低。

因此，本发明的目的在于提供一种作业机械，能够防止频繁的控制介入而抑制作业效率的降低，且能够可靠地防止对禁止侵入区域的侵入。

用于解决课题的手段

本申请包含多个解决上述课题的手段，若举出其一例，则作业机械具有：作业装置，其设置于机械主体；多个致动器，其驱动所述机械主体以及所述作业装置；姿势检测装置，其检测所述机械主体与所述作业装置的姿势信息；以及控制装置，其根据预先设定的禁止侵入区域的位置信息和所述姿势信息来计算接近度，所述接近度是表示所述禁止侵入区域与所述作业装置以及所述机械主体的近度的指标值，在所述接近度规定的近度比设定为所述接近度的阈值的接近度阈值规定的近度近时，执行使所述多个致动器中的至少1个减速的动作范围限制控制，以防止所述作业装置以及所述机械主体对所述禁止侵入区域的侵入，所述作业机械还具有：存储装置，其存储由所述控制装置计算出的所述接近度的历史信息，所述控制装置根据存储在所述存储装置中的所述接近度的历史记录信息来变更所述接近度阈值。

发明效果

根据本发明，能够抑制由频繁的控制介入引起的作业效率的降低，并且能够可靠地防止液压挖掘机对禁止侵入区域的侵入。

附图说明

图1是液压挖掘机的结构图。

图2是将液压挖掘机的控制器与液压驱动装置一起表示的图。

图3是控制用液压单元的详细图。

图4是液压挖掘机的控制器的硬件结构图。

图5是表示液压挖掘机中的坐标系的图。

图6是控制器的功能框图。

图7是控制器的详细的功能框图。

图8是表示禁止侵入区域与挖掘机作业的例子的图。

图9是表示动作范围限制控制的流程图的图。

图10是表示第一实施方式的距离阈值的变更的流程图的图。

图11是表示与禁止侵入区域的距离与减速率的关系的图。

图12是表示与禁止侵入区域的距离与减速率的关系的图。

图13是表示第二实施方式的距离阈值的变更的流程图的图。

图14是表示第三实施方式的距离阈值的变更的流程图的图。

图15是表示液压挖掘机中的坐标系的图。

图16是表示上部回转体没有相对于禁止侵入区域回转的状况的图。

图17是表示上部回转体从图16的状况起以θ_sw回转的状况的图。

图18是表示先导压与致动器速度的相关表的图。

具体实施方式

以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，以下作为作业机械，例示了作为作业装置顶端的作业工具(附属装置)而具有挖斗的液压挖掘机，但也可以将本发明应用于具有挖斗以外的附属装置的作业机械。此外，只要具有将多个连杆部件(附属装置、动臂、斗杆等)连结而构成的多关节型的作业装置，也能够应用于液压挖掘机以外的作业机械。

此外，在以下的说明中，在存在多个相同的结构要素的情况下，有时在符号的末尾标注字母的大写字母，但有时省略该字母的大写字母而将该多个结构要素统一表述。例如，在存在相同的3个泵190a、190b、190c时，有时将它们统一表述为泵190。

＜第1实施方式＞

图1是本发明的第1实施方式的液压挖掘机的结构图，图2是将本发明的实施方式的液压挖掘机的控制器与液压驱动装置一起表示的图，图3是图2中的前控制用液压单元160的详细图。

在图1中，液压挖掘机1由多关节型的前作业装置1A和车身(机械主体)1B构成。车身(机械主体)1B由通过左右的行驶液压马达3a、3b而行驶的下部行驶体11、和安装在下部行驶体11而通过回转液压马达4回转的上部回转体12构成。

前作业装置1A将分别沿垂直方向转动的多个前部件(动臂8、斗杆9及挖斗10)连结而构成。动臂8的基端在上部回转体12的前部经由动臂销被支承为能够转动。在动臂8的顶端经由斗杆销连结能够转动的斗杆9，在斗杆9的顶端经由挖斗销连结能够转动的挖斗10。动臂8被动臂缸5驱动，斗杆9被斗杆缸6驱动，挖斗10被挖斗缸7驱动。

为了能够测量动臂8、斗杆9、挖斗10的转动角度α、β、γ(参照图5)，而在动臂销安装有动臂角度传感器30，在斗杆销安装有斗杆角度传感器31，在挖斗连杆14安装有挖斗角度传感器32，在上部回转体12安装有车身倾斜角传感器33，所述车身倾斜角传感器33检测上部回转体12(车身1B)相对于基准面(例如水平面)的倾斜角θ(参照图5)。另外，角度传感器30、31、32分别能够代替相对于基准面(例如水平面)的角度传感器(例如，惯性测量装置(IMU：Inertial Measurement Unit)，或者作为检测各缸行程的缸行程传感器，也能够代替从得到的缸行程换算成角度的传感器。此外，为了能够检测上部回转体12与下部行驶体11的相对角度，而在上部回转体12与下部行驶体11的旋转中心附近安装未图示的回转角度传感器19。

在设置于上部回转体12的驾驶室内设置有：操作装置47a(图2)，其具有行驶右杆23a(图1)且用于操作行驶右液压马达3a(下部行驶体11)；操作装置47b(图2)，其具有行驶左杆23b(图1)且用于操作行驶左液压马达3b(下部行驶体11)；操作装置45a、46a(图2)，其共有操作右杆22a(图1)且用于操作动臂缸5(动臂8)及挖斗缸7(挖斗10)；以及操作装置45b、46b(图2)，其共有操作左杆22b(图1)且用于操作斗杆缸6(斗杆9)及回转液压马达4(上部回转体12)。以下，有时将操作右杆22a、操作左杆22b、行驶右杆23a以及行驶左杆23b统称为操作杆22、23。

搭载于上部回转体12的原动机即发动机18驱动液压泵2和先导泵48。液压泵2是被调节器2a控制容量的可变容量型泵，先导泵48是固定容量型泵。在本实施方式中，如图3所示，在先导管路144、145、146、147、148、149的中途设置梭动块162。从操作装置45、46、47输出的液压信号也经由该梭动块162输入到调节器2a。虽然省略了梭动块162的详细结构，但液压信号经由梭动块162输入到调节器2a，根据该液压信号来控制液压泵2的排出流量。

作为先导泵48的排出配管的泵管路150在通过锁定阀39后，分支为多个而与操作装置45、46、47、前控制用液压单元160内的各阀连接。锁定阀39在本例中是电磁切换阀，其电磁驱动部与配置于驾驶室(图1)的门锁杆(未图示)的位置检测器电连接。门锁杆的位置由位置检测器来检测，从该位置检测器向锁定阀39输入与门锁杆的位置对应的信号。如果门锁杆的位置处于锁定位置，则锁定阀39关闭而切断泵管路150，如果处于锁定解除位置，则锁定阀39打开而开通泵管路150。即，在切断泵管路150的状态下基于操作装置45、46、47的操作被无效化，从而禁止回转、挖掘等动作。

此外，门锁杆的位置检测器将表示门锁杆的位置信息(位置)的信号输出到控制器40(后述)。在该信号表示锁定解除位置的情况下，示出了在能够实现操作员进行的液压挖掘机1的操作的状态下，操作员例如想要实施基于作业装置1A进行的挖掘操作、行驶、回转操作。相反地，在表示锁定位置的情况下，示出了在不能够实现操作员进行的液压挖掘机1的操作的状态下，操作员想要实施基于液压挖掘机1进行的作业以外(例如，目标面的设定、地形的确认、休息等)。

操作装置45、46、47是液压先导方式，以从先导泵48排出的压油为基础，分别产生与被操作员操作的操作杆22、23的操作量(例如，杆行程)和操作方向对应的先导压(有时称为操作压)。这样产生的先导压经由先导管路144a～149b(参照图2)供给到控制阀单元20内的对应的流量控制阀15a～15f(参照图2)的液压驱动部150a～155b，而用作驱动这些流量控制阀15a～15f的控制信号。

从液压泵2排出的压油经由流量控制阀15a、15b、15c、15d、15e、15f(参照图2)供给到行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b、回转液压马达4、动臂缸5、斗杆缸6、挖斗缸7。通过供给的压油使动臂缸5、斗杆缸6、挖斗缸7伸缩，由此，动臂8、斗杆9、挖斗10分别转动，挖斗10的位置及姿势发生变化。此外，通过供给的压油使回转液压马达4旋转，由此，上部回转体12相对于下部行驶体11回转。并且，通过供给的压油使行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b旋转，由此，下部行驶体11行驶。以下，有时将行驶液压马达3、回转液压马达4、动臂缸5、斗杆缸6、挖斗缸7统称，而统称为液压致动器3-7。

图4是本实施方式的液压挖掘机具有的动作范围限制系统的结构图。图4的系统是如下系统：在操作员对操作杆22、23进行操作时，执行使液压致动器3-7减速或停止的动作范围限制控制(减速控制)，以防止液压挖掘机的前作业装置1A及车身1B相对于预先设定的禁止侵入区域60(参照图5)的侵入。对基于动作范围限制系统的液压致动器3-7的控制的详细情况进行说明。

例如，在通过操作杆22的操作而指示了液压致动器4-7的动作的情况下，根据禁止侵入区域60(参照图5)与液压挖掘机1相对于禁止侵入区域60的最邻近点(图5中是斗杆9的后端部)的位置关系，将限制接近禁止侵入区域60的液压致动器3-7的动作那样的控制信号输出给相应的流量控制阀15a～15f。

通过动作范围限制系统，防止液压挖掘机的各部侵入到禁止侵入区域60，因此操作员能够专注于本来的挖掘作业。另外，在图5的示例中，禁止侵入区域60设定在液压挖掘机的上方，但禁止侵入区域60并非限定于该位置。例如也能够设定在液压挖掘机的下方、侧面，还包含扇形那样的直线以外的形状。

图4的系统具有：作业机械姿势检测装置51、禁止侵入区域设定装置52、操作员操作检测装置53、选择动作范围限制控制的有效/无效的控制选择装置54、能够显示禁止侵入区域60与液压挖掘机的位置关系的显示装置(监视器)55、液压挖掘机的主控制器57、以及负责动作范围限制控制的控制器40。

作业机械姿势检测装置51是检测车身1B和作业装置1A的姿势信息的传感器，由动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、挖斗角度传感器32、车身倾斜角传感器33、回转角度传感器34构成。

禁止侵入区域设定装置52是能够输入禁止侵入区域60相关的信息(例如，禁止侵入区域60边界的位置信息)的接口。经由禁止侵入区域设定装置52的禁止侵入区域60的设定也可以由操作员手动进行。此外，也可以将禁止侵入区域设定装置52与外部终端连接，从该外部终端设定禁止侵入区域60。另外，禁止侵入区域60能够设定为对挖掘机(例如上部回转体12)设定的本地坐标系、全球坐标(地理坐标)、或者设定于现场的现场坐标等所希望的坐标系。

操作员操作检测装置53由获取操作压的压力传感器70a～75a以及压力传感器70b～75b构成，所述操作压是因操作员进行的操作杆22、23的操作而在先导管路144～149产生的压力。即，检测与液压致动器3-7相关的操作。

控制选择装置54例如是设置在操纵杆形状的操作杆22a的前表面的上端部的开关，由握住操作杆22a的操作员的拇指按下。控制选择装置54是瞬时开关，每当被按下时切换动作范围限制控制的有效(ON)和无效(OFF)。控制选择装置54的切换位置(接通位置/断开位置)输入到控制器40。另外，控制选择装置54的设置部位不限于操作杆22a(22b)，也可以设置在其他场所。例如，也可以设置于显示装置55。此外，不需要由硬件构成，例如也可以使显示装置55触摸面板化，构成为在其画面上显示的图形用户接口(GUI)。

液压挖掘机的主控制器57是如下控制器：作为表示是否是能够由操作员对液压挖掘机1进行操作的状况的信息(操作可否信息)，能够从各传感器获取表示发动机18的运转状态/停止状态的信息(运转/停止状态)、门锁杆的位置信息(锁定位置/锁定解除位置)、上部旋转体12上的驾驶室的门的开闭状态的信息(开闭信息)。主控制器57将获取的这些信息(操作员对作业机械的操作可否信息)输出到控制器40。在发动机18处于运转状态的情况下，门锁杆处于锁定位置的情况下，以及驾驶室门处于关闭状态的情况下，视为是能够由操作员对液压挖掘机1进行操作的状态。另一方面，在发动机18处于停止状态的情况下，门锁杆处于锁定解除位置的情况下，以及驾驶室门处于打开状态的情况下，视为不能够由操作员对液压挖掘机1进行操作的状态。另外，发动机18的运转状态/停止状态也可以根据钥匙开关的位置(断开位置、接通位置、启动位置)来判断。

如图2所示，控制用液压单元160设置在动臂缸5、斗杆缸6、挖斗缸7、回转马达4、行走马达3所有操作装置的先导管路。图3表示控制用液压单元160的详细情况。作为示例而使用动臂缸5进行说明。对先导管路144a、144b设置与控制器40电连接的电磁比例阀84a、84b。电磁比例阀84a、84b能够根据来自控制器40的控制信号来降低先导管路144a、144b内的先导压而将其输出。此外，这里使用与动臂缸相关的先导管路144进行了说明，但即使关于与其他液压致动器3、4、6、7相关的先导压，也设置电磁比例阀84-89，以便通过来自控制器40的指令来实现降低。

电磁比例阀84-89在非通电时开度最大，越是增大来自控制器40的控制信号即电流开度越小。即，能够相对于因操作员对操作杆22、23进行操作而产生的先导压产生减少后的先导压，能够相对于操作员的操作强制降低所有液压致动器的动作的速度。

在图4中控制器40具有：输入接口91、作为处理器的中央处理装置(CPU)92、作为存储装置的只读存储器(ROM)93和随机存取存储器(RAM)94、以及输出接口95。输入接口91输入来自作业机械姿势检测装置51即角度传感器30、31、32、34以及倾斜角传感器33的信号、来自用于设定禁止侵入区域60的装置即禁止侵入区域设定装置52的信号、来自检测来自操作装置45～47的操作量的压力传感器(包含压力传感器70～75)即操作员操作检测装置53的信号、以及表示控制选择装置54的切换位置(使动作范围限制控制有效的接通位置和使该控制无效的断开位置)的信号，以CPU92能够运算的方式进行转换。ROM93是存储包含后述的流程图涉及的处理而执行动作范围限制控制的控制程序、和执行该流程图所需的各种信息等的记录介质，CPU92按照存储在ROM93中的控制程序对从输入接口91以及存储器93、94取入的信号进行规定的运算处理。输出接口95生成CPU92的运算结果对应的输出用的信号，并将该信号输出给电磁比例阀84～89或显示装置55，由此，对液压致动器3-7进行驱动控制，或将前作业装置1A、车身1B、挖斗10及禁止侵入区域60等的图像显示在显示装置55的画面上。

另外，图4的控制器40作为存储装置而具有ROM93以及RAM94这样的半导体存储器，但只要是存储装置就能够代替，例如也可以具有硬盘驱动器等磁存储装置。

图6是控制器40的功能框图。控制器40具有：动作范围限制控制部78、电磁比例阀控制部76以及显示控制部77。

显示控制部77是根据从动作范围限制控制部78输出的作业机械姿势以及禁止侵入区域60的位置信息来控制显示装置(监视器)55的部分。在显示控制部77中具有显示ROM，该显示ROM储存有多个包含前作业机1A、车身1B的图像以及图标的显示关联数据，显示控制部77根据输入信息所包含的标识读出规定的程序，并且进行显示装置55中的显示控制。

图7是图6中的动作范围限制控制部78的功能框图。动作范围限制控制部78具有：操作员操作速度推定部101、姿势运算部102、禁止侵入区域运算部103、接近度运算部104、历史记录存储部106、减速指令运算部105、以及速度指令选择部107。有时将其中的减速指令运算部105、历史记录存储部106、速度指令选择部107统称为控制指令部108。控制指令部108执行使多个液压致动器3-7中的至少1个减速的动作范围限制控制(减速控制)，以防止前作业装置1A及车身1B对禁止侵入区域60的侵入。

操作员操作速度推定部101根据从由压力传感器71～75构成的操作员操作检测装置53输入的先导压，使用某个预先保持在控制器40内的先导压与致动器速度的相关表(参照图18)，推定基于操作员操作的液压致动器3-7的速度。另外，基于压力传感器70、71、72的操作量的计算只不过是一例，例如也可以利用检测各操作杆22、23的操作杆的旋转位移的位置传感器(例如旋转编码器)检测该操作杆的操作量，根据该检测出的杆操作量，使用杆操作量与先导压的相关表来计算先导压，推定液压致动器3-7的速度。此外，也可以代替根据操作员的操作量计算动作速度的结构，根据角度传感器30～32的检测值计算液压缸5、6、7的伸缩量，根据伸缩量的时间变化计算动作速度。此外，也可以根据回转角度传感器34的时间变化计算回转角度的时间变化。

姿势运算部102根据来自作业机械姿势检测装置51的信息，运算本地坐标系中的液压挖掘机1的姿势和位置。液压挖掘机1的姿势能够在图5的挖掘机坐标系(本地坐标系)上定义。图5的挖掘机坐标系以回转中心轴为原点。将下部行驶体11直行时的行进方向、与前作业装置1A的动作平面平行且前作业装置1A的伸展方向的动作方向、使下部行驶体11前进时的动作方向一致的方向设定为X轴，将上部旋转体12的回转中心设定为Z轴，以与所述X轴及Z轴构成右手坐标系的方式设定Y轴。此外，对于回转角度，将前作业装置1A与X轴平行的状态设为0度。将动臂8相对于X轴的旋转角设为动臂角α，将斗杆9相对于动臂8的旋转角设为斗杆角β，将挖斗10爪尖相对于斗杆9的旋转角设为挖斗角γ，将上部回转体相对于下部回转体的回转角设为回转角δ。动臂角α由动臂角度传感器30检测，斗杆角β由斗杆角度传感器31检测，挖斗角γ由挖斗角度传感器32检测，回转角δ由回转角度传感器34检测。通过使用这些角度信息和液压挖掘机各部的尺寸信息，能够运算挖掘机坐标系中的液压挖掘机各部的姿势和位置。此外，车身1B相对于与重力方向成直角的水平面(基准面)的倾斜角θ能够由车身倾斜角传感器33检测。

禁止侵入区域运算部103根据来自禁止侵入区域设定装置52的信息执行将禁止侵入区域60的位置信息转换为图5所示的挖掘机坐标系的运算。在本实施方式中，如图5所示，示出了以2维空间表现的禁止侵入区域60，但也可以是以3维空间表现的禁止侵入区域60。此外，禁止侵入区域60也可以存在多个。

接近度运算部104在操作员对操作杆22、23进行操作时，运算液压挖掘机1的动作范围限制控制的对象部位相对于禁止侵入区域60的接近度。所谓接近度是表示前作业装置1A及车身1B上的动作范围限制控制的对象部位与预先设定的禁止侵入区域60的近度的指标值。作为接近度，例如可以利用动作范围限制控制的对象部位与禁止侵入区域60的距离，也可以利用在该距离中加入了挖掘机的动作速度的信息即动作范围限制控制的对象部位与禁止侵入区域60的接触预测时间。作为前作业装置1A及车身1B上的动作范围限制控制的对象部位，能够设定可以侵入到禁止侵入区域60的挖掘机上的点，例如，能够设定挖斗10的顶端、斗杆后端部9b(参照图15)。此外，也能够运算前作业装置1A及车身1B上的多个点的接近度，将其中评价为最接近禁止侵入区域60的点(例如在选择距离作为接近度的情况下该距离最短的点)选择为动作范围限制控制的对象部位。

动作范围限制控制的对象部位(以下也称为控制对象部位)的位置以如下方式进行运算。这里，对以上部回转体12的回转中心120为基准的情况下的控制对象部位的位置及速度的运算进行说明。如图15所示，将上部回转体12的回转中心120和动臂销8a的X轴方向的长度设为Lsb，将从动臂销8a到斗杆销9a的长度设为Lbm，将从斗杆销9a到挖斗销10a的长度设为Lam，将从挖斗销10a到挖斗顶端10b的长度设为Lbk，将动臂8、斗杆9、挖斗10的转动角度设为α、β、γ。另外，回转中心120和动臂销8没有Z轴方向、Y轴方向的偏移。此时，分别由以下的数学公式来表示挖斗顶端10b的水平方向位置Xbk和垂直方向位置Zbk。

[数学式1]

X_bk＝L_bmcosα+L_amcos(α+β)+L_bkcos(α+β+γ)+L_sb

Z_bk＝-L_bmsinα-L_amsin(α+β)-L_bksin(α+β+γ)

接着，若将动臂8、斗杆9、挖斗10的转动角速度设为ωα、ωβ、ωγ，则分别由以下的数学公式来表示挖斗顶端10b的水平方向速度V_Xbk和垂直方向速度V_Zbk。

[数学式2]

V_Xbk＝-ω_αL_bmsinα-(ω_α+ω_β)L_amsin(α+β)-(ω_α+ω_β+ω_γ)sin(α+β+γ)

V_Zbk＝-ω_αL_bmcosα-(ω_α+ω_β)L_amcos(α+β)-(ω_α+ω_β+ω_γ)cos(α+β+γ)

如图15所示，对于挖斗顶端以外的斗杆后端部9b(参照图15)那样的液压挖掘机1的其他部位，也能够分别计算位置和速度。能够通过以下的数学公式来计算斗杆后端部9b的位置Xamr、Zamr以及速度V_Xamr、V_Zamr。其中，如图15所示，Lbs是从斗杆销9a到斗杆后端部9b的距离，τ是图15所示的几何学信息。这样，通过使用液压挖掘机1a的几何学信息，前作业装置1A的其他部位也能够同样地计算位置和速度。

[数学式3]

X_amr＝L_bmcosα+L_bscos(α+β-τ)+L_sb

Z_amr＝-L_bmsinα-L_bscos(α+β-τ)

V_Xamr＝-ω_αL_bmsinα-(ω_α+ωβ)L_bssin(α+β-τ)

V_Zamr＝-ω_αL_bmcosα-(ω_α+ω_β)L_bscos(α+β-τ)

此外，通过使用禁止侵入区域60和控制对象部位的位置，能够计算禁止侵入区域60与控制对象部位的距离。这里列举控制对象部位是挖斗顶端10b的情况为例进行说明。在以上部回转对的回转中心120为基准时，若将与设定于液压挖掘机1上侧的禁止侵入区域60的距离设为Az，则由以下的数学公式来表示挖斗顶端10b相对于禁止侵入区域60的距离Dzbk。

[数学式4]

D_zbk＝A_z-Z_bk

使用计算出的Dzbk、V_Zbk，能够以如下方式计算禁止侵入区域60与挖斗顶端10b的接触预测时间Tzbk。

[数学式5]

T_zbk＝D_zbk/V_Zbk

同样地，能够如以下方式计算例如斗杆后端部9b的情况下的距离Dzamr和接触预测时间Tzamr。

[数学式6]

D_zamr＝A_z-Z_amr

T_zamr＝D_zamr/V_Zamr

这样，在接近度运算部140计算出多个距离(接近度)Tzbk、Tzamr的情况下，能够将其中距离最小的部分选择为控制对象部位。但是，在即使距离最小，该部位也没有根据操作员操作进行动作的情况下，也可以将该距离所涉及的部位从控制对象部位中除去。

减速指令运算部105根据由接近度运算部104运算出的接近度、存储在后述的历史记录存储部106中的接近度的历史记录信息，来运算与接近度对应的减速指令。更具体而言，减速指令运算部105在由接近度运算部104运算出的控制对象部位的接近度所规定的近度比设定为接近度的阈值的接近度阈值所规定的近度近时，运算对驱动该控制对象部位的液压致动器中的至少1个进行减速的减速指令，以防止该控制对象部位对禁止侵入区域60的侵入。例如在作为接近度而从接近度运算部104输入动作范围限制控制的对象部位(例如斗杆后端部9b)与禁止侵入区域60的距离的情况下，在该距离比接近度阈值(在接近度为距离的情况下也称为“距离阈值”)小时运算减速指令。并且，在该距离比接近度阈值小时，减速指令运算部105预先根据预先定义了距离与减速率的关系的表(参照后述的图11、12)和该距离，来运算使该控制对象部位动作的液压致动器(例如动臂缸5)的减速率。最后，减速指令运算部105利用由操作员操作速度推定部101运算出的、使该控制对象部位动作的液压致动器的速度和运算出的减速率来运算防止对禁止侵入区域60的侵入所需的该液压致动器速度。

此外，减速指令运算部105内的阈值变更部109使用从历史记录存储部106输入的接近度的历史记录信息来变更接近度阈值。在本实施方式中，还在运算使控制对象部位动作的液压致动器的减速率时使用接近度阈值，接近度阈值成为开始基于动作范围限制控制的液压致动器的减速的接近度。即，构成为致动器的减速开始的接近度根据接近度的历史记录信息而变化。

速度指令选择部107针对相同的液压致动器3-7，将由操作员操作速度推定部101推定出的基于操作员操作的液压致动器的速度(操作员操作速度)和由减速指令运算部105运算出的液压致动器速度进行比较，将绝对值小的一方选择为该液压致动器的目标速度。例如在选择了由减速指令运算部105运算出的液压致动器速度的情况下，将选择出的致动器速度输出给电磁比例阀控制部76，以便使成为该对象的致动器的速度减速。

历史记录存储部106通过以时间序列存储由接近度运算部104运算出的接近度而存储为接近度的历史记录信息。历史记录存储部106是设置于控制器40内的存储装置(ROM93、RAM94)的存储区域，这里存储以接近度的历史记录信息为首的各种信息。另外，该存储区域也可以位于控制器40的外部、设置于作业机械所搭载的其他存储装置。此外，历史记录存储部106所保持的历史记录信息输出给减速指令运算部105。作为该其他历史记录信息，例如也可以将由减速指令运算部105运算出的致动器速度、由操作员操作速度推定部101运算出的操作员操作速度、来自主控制器57的发动机18的运转状态/停止状态(基于操作员操作的钥匙开关的位置状态(断开位置、接通位置、启动位置))、门锁杆的位置信息(锁定位置/锁定解除位置)、与驾驶室门的开闭状态(开状态/闭状态)相关的信息等时间序列与各信息的获取时刻一起存储。

电磁比例阀控制部76根据从速度指令选择部107输出的各致动器3-7的目标速度来运算对各电磁比例阀84-89的指令而将其输出。由此，根据目标速度来适当调整先导管路144-149内的先导压，因此各致动器3-7以由速度指令选择部107选择出的速度进行动作。

这里，图8表示基于动作范围限制控制的、致动器动作的限制的示例。图8中示出了在重复进行的挖掘作业的1周期中，挖掘作业结束、前作业装置1A卷入的状态S1、和进行下一挖掘作业用的到达作业的状态S2。在从状态S1向S2转移时，操作员为了防止挖斗10与挖掘面36的接触而实施动臂8的提升动作，但在动臂8的提升动作过剩的情况下，斗杆9的后端部37可能侵入到禁止侵入区域60。减速指令运算部105在从图8所示的状态S1向S2转移的状况下动臂8的提升操作过剩时，为了防止斗杆9的后端部37对禁止侵入区域60的侵入而运算使动臂提升动作(即动臂缸的伸长动作)减速的指令。换言之，在前作业装置1A相对于禁止侵入区域60的距离比接近度阈值小的情况下，即在前作业装置1A接近禁止侵入区域60的情况下，运算使动臂提升动作减速的指令。由此，对操作员进行的操作进行介入动作(动作范围限制控制)以使前作业装置1A不会侵入到禁止侵入区域60。在相对于禁止侵入区域60的距离比接近度阈值大时不进行介入动作，挖掘机按照操作员的操作进行动作。

此时，不论是否执行动作范围限制控制，历史记录存储部106都存储由接近度运算部104运算出的接近度(例如距离)、由减速指令运算部105运算出的致动器速度(减速指令)、由操作员操作速度推定部101运算出的致动器速度(操作员操作速度)。

例如，在历史记录存储部106存储的历史记录信息是禁止侵入区域60与挖掘机1的距离时，减速指令运算部105(控制指令部108)在该距离比接近度阈值小时执行动作范围限制控制。此时，阈值变更部109根据该距离的历史记录信息来运算距离的偏差(例如，方差、标准偏差)，并根据该偏差的值来变更减速指令运算部105开始计算减速指令的接近度阈值。例如，在距离的偏差为规定阈值(偏差阈值)以上时，将开始计算减速指令的距离的接近度阈值保持为初始值(dth1)，在偏差比偏差阈值小时，将接近度阈值变更为比初始值小的值(dth2)。由此，能够难以产生控制介入。另外，对根据距离的偏差是否是偏差阈值以上而使接近度阈值在2个值之间变化的情况进行了说明，但也能够以距离的偏差越小越是成为小的值的方式设定接近度阈值。

速度指令选择部107在通过控制选择装置54将动作范围限制控制设定为有效(ON)的情况下，且在减速指令运算部105输出使操作员操作速度减速后的速度的情况下，对电磁比例阀控制部76发出指令，以便以该速度来驱动液压致动器3-7。另一方面，在减速指令运算部105没有输出致动器速度的情况下、在通过控制选择装置54将动作范围限制控制设定为无效(OFF)的情况下，不对电磁比例阀控制部76发送信号，按照操作员的操作来驱动液压致动器3-7。

使用图9、图10，对动作范围限制控制部78的控制流程进行说明。这里为了简单，而将动作范围限制控制的对象设为前作业装置1A。

首先，在图9的步骤S100中，接近度运算部104从禁止侵入区域运算部103输入禁止侵入区域60的位置信息，判定是否存在禁止侵入区域60的设定。在设定了禁止侵入区域60的情况下向步骤S101转移。另一方面，在没有设定禁止侵入区域60的情况下向步骤S107转移。

在步骤S101中，接近度运算部104判定是否通过控制选择装置54将动作范围限制控制设定为有效(ON)。在动作范围限制控制有效(ON)的情况下向步骤S102转移。在并非如此的情况下(即无效(OFF)的情况下)，向步骤S107转移。

在步骤S102中，接近度运算部104根据姿势运算部102和禁止侵入区域运算部103的信息，将前作业装置1A各部的位置和禁止侵入区域60的位置进行比较，运算从禁止侵入区域60的边界到前作业装置1A的最短距离，将其作为接近度。另外，也可以在前作业装置1A中预先决定多个运算到禁止侵入区域60的边界为止的距离的部位，将其中距离最短的部位运算为接近度。在步骤S102的运算结束后向步骤S103转移。

在步骤S103中，减速指令运算部105判定在步骤S102中计算出的距离(接近度)是否比第一阈值(后述的dth1或者dth2)小。在步骤S102中计算出的距离比接近度阈值(dth1或者dth2)小的情况下，向步骤S104转移。此外，在步骤S102中计算出的距离为接近度阈值以上的情况下向步骤S107转移。

在步骤S104中，减速指令运算部105根据在步骤S102中计算出的距离，计算致动器5-7的减速率r。本实施方式的减速率r是零以上且1以下的值，定义为在0无减速，在1减速为最大而停止。距离与减速率的关系例如能够以图11所示的关系来定义。若计算出减速率则向步骤S105转移。

在步骤S105中，减速指令运算部105首先在使前作业装置1A动作的3个致动器5-7中决定设为减速对象的液压缸。在本实施方式中，(1)在步骤S102中运算出的距离(接近度)比接近度阈值小，且，(2)在步骤S102中运算出距离(接近度)的点的速度向量是接近禁止侵入区域60的方向的情况下，(3)将使前作业装置1A动作的3个致动器5-7中的、具有使前作业装置1A所产生的速度向量接近禁止侵入区域60的方向的致动器设为减速对象。例如，在斗杆9的后端部9b接近禁止侵入区域60的状况下由操作员操作斗杆缸6和动臂缸5的情况下，斗杆缸6使斗杆后端部9b向远离禁止侵入区域60的方向动作，在动臂缸5使斗杆后端部9b向接近禁止侵入区域60的方向动作时，将使斗杆后端部9b接近禁止侵入区域60的动臂缸5选择为减速对象的致动器。另外，减速对象的致动器如果满足上述(1)-(3)的条件则也可以选择多个。此外，也可以省略上述(3)的条件，将在满足了上述(1)和(2)的条件的情况下操作员所操作的所有致动器作为减速对象。

若决定了减速对象的致动器，则减速指令运算部105关于减速对象的致动器，根据由操作员操作速度推定部101运算出的操作员操作速度Vope、在步骤S104中运算出的减速率r来运算减速后的致动器速度Vctrl，并将运算出的速度Vctrl输出给速度指令选择部107和历史记录存储部106。减速后的致动器速度Vctrl例如能够通过如下的数学公式来运算。

[数学式7]

V_ctrl＝(1-r)V_ope

接着，速度指令选择部107将操作员操作速度Vope与减速后的致动器速度Vctrl的大小进行比较，选择绝对值小的一方而输出给电磁比例阀控制部76。由此，以成为与减速率r对应的致动器速度的方式对致动器5-7进行自动控制。另外，根据上述的Vctrl的数学公式可知，在减速率r比零大的情况下，必须通过速度指令选择部107选择Vctrl。

在步骤S100、步骤S101、步骤S103的任意一个步骤中判定为ON的情况下，向步骤S107转移，按照操作员进行的操作来驱动致动器。

使用图10，对根据存储在历史记录存储部106中的历史记录信息来变更图9的步骤S103中的与禁止侵入区域60的距离的阈值(接近度阈值)的流程进行说明。

首先，在步骤S201中，阈值变更部109(减速指令运算部105)判定是否没有执行动作范围限制控制。在没有执行动作范围限制控制的情况下向步骤S202转移，在执行的情况下向步骤S209转移。

在步骤S202中，阈值变更部109获取在图9的步骤S102中运算了距离(接近度)的点(距禁止侵入区域60处于最短距离的前作业装置1A的部位，以下有时称为“最近位置”)的位置数据。例如在图8所示的情况下，这一点相当于斗杆后端部9b。如果能够获取位置数据则向步骤S203转移。

在步骤S203中，阈值变更部109判定是否经过了预先决定的规定时间tj。在经过规定时间tj之前的情况下，在经过规定时间tj之前，重复步骤S201～步骤S203。如果经过了规定时间tj，则向步骤S204转移。

另外，作为规定时间tj，能够设定任意的时间(例如数分钟)，但例如也可以设定前作业装置1A重复进行规定的动作(挖掘动作、放土动作、到达动作)规定周期数(例如10个周期)所需的时间。

在步骤S204中，阈值变更部109根据在规定时间tj中在步骤S202中获取的前作业机1A的最附近位置的位置数据来运算该位置数据的偏差，判定该偏差是否比规定的阈值(偏差阈值)小。在偏差比偏差阈值小的情况下向步骤S205转移。另一方面，在偏差为偏差阈值以上的情况下向步骤S209转移。

在步骤S205中，阈值变更部109判定在规定时间tj中是否有与行驶相关的杆操作(即操作杆23的操作)。在没有与行驶相关的杆操作的情况下向步骤S206转移。另一方面，在有与行驶相关的杆操作的情况下向步骤S209转移。

在步骤S206中，阈值变更部109判定此时(执行步骤S206时)的接近度阈值是否是dth1(初始值)。在判定为接近度阈值是dth1的情况下，向步骤S207转移，将接近度阈值从dth1变更为dth2(其中，dth1＞dth2)。另一方面，在判定为接近度阈值不是dth1的情况下，即是dth2的情况下，向步骤S208转移，将dth2维持为接近度阈值(不进行接近度阈值的变更)。

在步骤S209中，阈值变更部109判定此时(执行步骤S209时)的接近度阈值是否是dth1。在判定为接近度阈值是dth1的情况下向步骤S210转移，将接近度阈值维持为dth1。另一方面，在判定为接近度阈值不是dth1的情况下向步骤S211转移，将接近度阈值从dth2变更为dth1。

接近度阈值的dth1和dth2如图11所示，dth2为较小的值。因此，根据dth2来执行动作范围限制控制的情况与根据dth1来执行动作范围限制控制的情况相比，液压致动器5-7按照操作员操作进行动作的范围扩大。另外，距离与减速率r的关系不需要限定于例如图11所示那样的直线，也可以是如图12所示由多项式表现的曲线。

在步骤S207、208、210、211结束后，在下一个控制周期开始的时刻开始步骤S201，以后重复上述处理。

＜作用和效果＞

在本实施方式中，在前作业机1A的最近位置相对于禁止侵入区域60的位置数据的偏差少的情况下，视为正搭乘在液压挖掘机中的操作员识别出禁止侵入区域60，且对于液压挖掘机的操作也熟练，推定出即使最近位置与禁止侵入区域60接近，挖掘机对禁止侵入区域60的侵入的可能性也低。因此，在本实施方式的液压挖掘机中，在规定时间tj(图10的步骤S203)中的前作业机1A的最近位置相对于禁止侵入区域60的位置数据(接近度)的偏差比偏差阈值小时，将开始动作范围限制控制的接近度的阈值即接近度阈值(距离阈值)变更或维持为接近禁止侵入区域60的值(dth2)(步骤S207、S208)。由此，与将接近度阈值固定为dth1的情况相比，防止动作范围限制控制对操作员操作的频繁介入，因此，能够抑制作业效率的降低，且能够可靠地防止对禁止侵入区域60的侵入。

此外，操作技能较高的操作员或慎重地进行操作的类型的操作员不执行动作范围限制控制的可能性高，但操作技能较低的操作员重复执行动作范围限制控制的可能性高。因此，在本实施方式中，在图10的步骤S201中，对正搭乘的操作员确认是否执行动作范围限制控制，在本次的搭乘过程中执行了动作范围限制控制的情况下，将接近度阈值维持/变更为初始值(dth1)(步骤S210、211)，只有本次的搭乘过程中没有执行动作范围限制控制的操作员，在满足其他条件(步骤S204、205)的情况下，将接近度阈值变更为dth2。由此，能够更可靠地防止对禁止侵入区域60的侵入。另外，能够省略图10的步骤S201。

此外，本实施方式根据在规定时间tj得到的最近位置相对于禁止侵入区域60的位置数据来评价是否需要变更接近度阈值，在该关系上，至少在规定时间tj不变更接近度阈值。由此，能够防止频繁地变更接近度阈值。

另外，若变更液压挖掘机的作业场所，则最近位置相对于禁止侵入区域60的位置、液压挖掘机执行的作业内容与移动前不同的可能性高，若操作员以与移动前相同的感觉进行作业，则有可能允许对禁止侵入区域60的侵入。因此，在本实施方式中，在图10的步骤S205中判定是否有行驶操作杆23的操作，在对行驶操作杆23进行了操作的情况下将接近度阈值维持/变更为初始值(dth1)。由此，即使在作业场所移动时，也能够可靠地防止对禁止侵入区域60的侵入。另外，能够省略图10的步骤S205。

另外，在本实施方式中，根据偏差比偏差阈值大还是小来切换接近度阈值，但也可以根据偏差的大小来变更接近度阈值。即，在接近度为距离的情况下，也可以设定成偏差越小接近度阈值(距离阈值)越小。

＜第2实施方式＞

在本实施方式中，对阈值变更部109根据历史记录存储部106的数据将距离阈值(接近度阈值)重置为初始值(dth1)的条件相关的内容进行描述。阈值变更部109除了第一实施方式所说明的图10的处理之外，还执行在本实施方式中要说明的图13的处理。

历史记录存储部106作为操作员对液压挖掘机1的操作可否信息而从主控制器57获取与操作杆22、23以外的操作装置相关的操作员操作的历史记录信息。这里获取的操作员操作的历史记录信息(操作可否信息)中，包含操作员的钥匙开关的位置信息(接通位置/断开位置/启动位置)、门锁杆的位置信息(锁定位置/锁定解除位置)、上部回转体12上的驾驶室门的开闭状态(开状态/闭状态)。阈值变更部109根据由历史记录存储部106获取的操作员操作的历史记录信息，将接近度阈值重置为初始值。在接近度阈值设定为dth2的情况下，通过该重置，接近度阈值变更为规定更接近禁止侵入区域的值(dth1)。

如图13所示，阈值变更部109在步骤S300中，根据存储在历史记录存储部106中的信息，来判定是否执行了由操作员进行的钥匙开关的位置切换操作(例如从断开位置向接通位置的切换)、门锁杆的位置切换操作(从锁定位置向锁定解除位置的切换)、或者门的开闭操作(从门的闭状态向开状态的操作)中的任一个。在判定为已执行的情况下，向步骤S301转移。

在步骤S301中，判定该时间点的距离阈值是否是dth1。在阈值是dth1的情况下，向步骤S302转移，将距离阈值维持为dth1不变。在不是dth1的情况下，向步骤S303转移，将距离阈值变更为dth1。此外，在步骤S300中判定为没有任何操作的情况下，向步骤S304转移，维持该时间点的距离阈值。

在操作员采取了符合所述的步骤S300所包含的判定条件的操作的情况下，认为是通过临时使操作员不能对液压挖掘机进行操作，操作员专注于液压致动器的操作的中断、液压致动器的操作以外的操作，使意识朝向挖掘作业以外的事情(例如，目标面的设定、地形的确认、休息等)的时候。在成为这样的状况后的液压挖掘机的操作中，认为存在操作员对禁止侵入区域60的意识降低的可能性。因此，在本实施方式中，在根据存储在历史记录存储部106中的信息再次视为操作员能够操作液压挖掘机的状态的情况下，将距离阈值重置为初始值dth1。通过这样设定为较大的阈值即dht1，在之后的操作中挖掘机接近禁止侵入区域60的情况下，能够通过启动提前的控制介入而使操作员识别出存在禁止侵入区域60。

另外，在步骤S300中，根据操作员的操作可否信息来判定操作员对液压挖掘机进行的操作是能够实现的状态和不能够实现的状态中的至少一方即可。例如，也可以判定是否执行了钥匙开关的从接通位置向断开位置的切换操作、门锁杆的从锁定解除位置向锁定位置的切换操作、从开状态向闭状态的门操作中的至少1个操作，即操作员对液压挖掘机进行的操作是否不能够实现。此外，在上述中，在判断为操作员对液压挖掘机进行的操作为临时不能够实现的情况下，将接近度阈值重置为初始值(dth1)，但只要将接近度阈值变更为规定更接近禁止侵入区域的值，则也可以变更为初始值以外的值。

＜第3实施方式＞

在本实施方式中，使用图14对与图10所示的流程不同的、基于阈值变更部109的距离阈值的变更方法进行描述。能够以与图9的流程相同的周期、图10的规定时间tj的间隔来实施图14所示的流程。

首先，在步骤S400中，阈值变更部109判定前作业装置1A的最近位置与禁止侵入区域60的距离是否比dth1小。这里，在距离比dth1小的情况下向步骤S401转移，在距离为dth1以上的情况下向步骤S406转移。

在步骤S401中，阈值变更部109判定前作业装置1A对禁止侵入区域60的接近(即，最近位置与禁止侵入区域60的距离比dth1小)是否为钥匙开关接通后(即，钥匙接通后)的第一次。在对禁止侵入区域60的接近是第一次的情况下向步骤S402转移，在是第二次以后的情况下向步骤S403转移。

在步骤S402中，阈值变更部109将距离阈值维持为dth1。

在步骤S403中，阈值变更部109判定该时间点的距离阈值是否是dth2。在阈值是dth2的情况下，向步骤S404转移，将距离阈值维持为dth2不变。在不是dth2的情况下，向步骤S405转移，将距离阈值变更为dth2。

在步骤S406中，阈值变更部109维持该时间点的距离阈值。

在如上所述那样构成的本实施方式中，在相对于禁止侵入区域60的第一次的接近中，操作员可能没有识别禁止侵入区域60，因此，能够执行提前的控制介入而使前作业装置1A顺畅地停止。由此，能够使操作员识别禁止侵入区域60。此外，在第二次以后的接近中，以操作员识别禁止侵入区域为前提延迟地进行控制介入，由此，能够实现违和感的降低和作业效率的提高。

另外，在上述中，在对禁止侵入区域60的接近为第二次时将距离阈值变更为更接近的值(dth2)，但也可以构成为在对禁止侵入区域60的接近为第二次以后的任意次数时将距离阈值变更为dth2。

此外，在上述中，在钥匙开关从断开位置切换到接通位置时，将对禁止侵入区域60的接近次数重置为零，但也可以构成为能够在其他任意的时刻进行零重置。将次数重置为零的时刻可以由控制器40决定，也可以由操作员决定。

此外，也可以追加图10的步骤S205，规定时间tj的期间存在行驶杆23的操作的情况下，执行将前作业装置1A对禁止侵入区域60的接近次数重置为零，并且将距离阈值重置为初始值dth1的处理。

＜其他＞

即使在目前为止所说明的任一实施方式中，也可以构成为，在距离阈值变更的情况下，对显示控制部77输出该信息，经由显示装置55通知给操作员。此外，不仅显示，也可以进行基于声音的通知。

此外，在上述中，例示了如下结构：防止前作业装置1A对设定于液压挖掘机1的上方向的禁止侵入区域60的侵入，但也可以采用如下结构：防止前作业装置1A的顶端因回转而侵入到设定于液压挖掘机1的横向的禁止侵入区域60。该情况下，为了考虑上部回转体的惯性的影响，作为接近度，也可以不使用前作业装置1A相对于禁止侵入区域60的距离而使用接触预测时间来执行动作范围限制控制。

这里，以下使用图16及图17对在液压挖掘机1的横向设定禁止侵入区域60的情况下的前作业装置1A的顶端位置的计算进行说明。图16表示上部回转体12没有相对于禁止侵入区域60回转的状况(基准状况)，图17是从图16的基准状况起上部回转体12以θ_sw进行了回转的状况。

此时，若将挖斗10的宽度方向的尺寸设为W_bk，则如下述数学公式那样表示挖斗10的左端10L相对于回转中心120的位置Y_bk及速度V_Ybk。其中，在下述数学公式中，在θ_sw上附加了点的值表示θ_sw的角速度(时间微分值)。

[数学式8]

Y_bk＝[L_bmcosα+L_amcos(α+β)+L_bkcos(α+β+γ)+L_sb]sinθ_sw+W_bkcosθ_sw/2

这样，即使关于挖掘机的横向，也能够计算位置Y_bk及速度V_Ybk。并且，关于相对于横向的禁止侵入区域60的距离和接触预测时间，也能够与上述的上方向的情况(参照图5、图8)同样地进行计算。

另外，挖斗顶端10b、斗杆后端部9b的位置、速度的计算只是作为示例而示出的，成为控制对象的液压挖掘机1的部位不限于挖斗顶端10b、斗杆后端部9b。例如，也可以采用如下结构：防止上部回转体12的后端部(即作业机械主体)因回转而侵入到设定于液压挖掘机1的横向的禁止侵入区域60。该情况下，为了考虑上部回转体的惯性的影响，作为接近度，也可以不使用上部回转体相对于禁止侵入区域60的距离而使用接触预测时间来执行动作范围限制控制。

这里，以下使用图16及图17，对在液压挖掘机1的横向设定禁止侵入区域60的情况下的、上部回转体12的左侧后端部12BL的位置的计算进行说明。若将上部回转体12的宽度方向的尺寸设为W_us，将图16时的回转中心120到上部回转体12的左侧后端部12BL为止的角度设为θ_us0，则如下述数学公式那样表示上部回转体12的左侧后端部12BL相对于回转中心120的位置Y_us及速度V_Yus。其中，在下述数学公式中，在θ_sw上附加了点的值表示θ_sw的角速度(时间微分值)。

[数学式9]

Y_us＝W_uscos(θ_us0+θ_sw)/2cosθ_us0

这样，即使关于上部回转体12的左侧后端部12BL，也能够计算位置Y_us和速度V_Yus。并且，关于相对于横向的禁止侵入区域60的距离和接触预测时间，也能够与所述的上方向的情况(参照图5、图8)同样地进行计算。

另外，本发明并不限定于上述的各实施方式，包含不脱离其主旨的范围内的各种变形例。例如，本发明并不限定于具有在上述的实施方式中所说明的所有结构，也包含删除了该结构的一部分的结构。此外，能够将某个实施方式所涉及的结构的一部分追加或置换为其他实施方式所涉及的结构。

此外，上述的控制装置(控制器40)所涉及的各结构、该各结构的功能以及执行处理等也可以通过硬件(例如通过集成电路来设计执行各功能的逻辑等)来实现它们的一部分或者全部。此外，上述的控制装置所涉及的结构也可以作为通过由运算处理装置(例如CPU)读出并执行来实现该控制装置的结构所涉及的各功能的程序(软件)。该程序所涉及的信息例如能够存储在半导体存储器(闪存、SSD等)、磁存储装置(硬盘驱动器等)以及记录介质(磁盘、光盘等)等中。

此外，在上述的各实施方式的说明中，示出了控制线、信息线理解为该实施方式的说明所需的部分，但未必示出产品所涉及的所有控制线、信息线。实际上可以认为几乎全部的结构相互连接。

附图标记说明

1A…前作业装置、1B…车身、3…行驶马达(致动器)、4…回转马达(致动器)、5…动臂缸(致动器)、6…斗杆缸(致动器)、7…挖斗缸(致动器)、8…动臂、9…斗杆、10…挖斗、30…动臂角度传感器(姿势检测装置)、31…斗杆角度传感器(姿势检测装置)、32…挖斗角度传感器(姿势检测装置)、33…车身倾斜角传感器(姿势检测装置)、40…控制器、60…禁止侵入区域、93…ROM(存储装置)、94…RAM(存储装置)、104…接近度运算部、108…控制指令部、106…历史记录存储部、109…阈值变更部。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.(修改后)一种作业机械，其具有：

作业装置，其设置于机械主体；

多个致动器，其驱动所述机械主体和所述作业装置；

姿势检测装置，其检测所述机械主体和所述作业装置的姿势信息；以及

控制装置，其基于预先设定的禁止侵入区域的位置信息和所述姿势信息来计算接近度，所述接近度是表示所述禁止侵入区域与所述作业装置及所述机械主体之间的近度的指标值，在所述接近度规定的近度比设定为所述接近度的阈值的接近度阈值规定的近度近时，执行使所述多个致动器中的至少一个减速的动作范围限制控制，以防止所述作业装置及所述机械主体向所述禁止侵入区域的侵入，

其特征在于，

所述作业机械还具有存储装置，该存储装置存储由所述控制装置计算出的所述接近度的历史记录信息，

所述控制装置基于存储在所述存储装置中的所述接近度的历史记录信息来变更所述接近度阈值，

所述接近度是所述作业装置及所述机械主体与所述禁止侵入区域之间的距离，

所述控制装置在所述距离比所述接近度阈值小时执行所述动作范围限制控制，所述距离的偏差越小，越是将所述接近度阈值设定为小的值。

2.(删除)

3.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

在所述存储装置中存储有表示操作员能否对所述作业机械进行操作的操作可否信息，

所述控制装置在基于所述操作可否信息而确认了操作员暂时不能对所述作业机械进行操作时，将所述接近度阈值变更为规定更接近所述禁止侵入区域的值。

4.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

在所述存储装置中存储有所述接近度比所述接近度阈值更接近所述禁止侵入区域的次数，

所述控制装置在所述次数达到预定的次数时，将所述接近度阈值变更为规定更接近所述禁止侵入区域的值。

说明或声明(按照条约第19条的修改)

将在国际检索报告和国际检索单位的意见书中判断为具有新颖性和创造性的权利要求2改写为独立形式，作为新的权利要求1。

将权利要求2删除，权利要求3和4从属于修改后的权利要求1。

Claims (4)

1.一种作业机械，其具有：

作业装置，其设置于机械主体；

多个致动器，其驱动所述机械主体和所述作业装置；

姿势检测装置，其检测所述机械主体和所述作业装置的姿势信息；以及

控制装置，其基于预先设定的禁止侵入区域的位置信息和所述姿势信息来计算接近度，所述接近度是表示所述禁止侵入区域与所述作业装置及所述机械主体之间的近度的指标值，在所述接近度规定的近度比设定为所述接近度的阈值的接近度阈值规定的近度近时，执行使所述多个致动器中的至少一个减速的动作范围限制控制，以防止所述作业装置及所述机械主体向所述禁止侵入区域的侵入，

其特征在于，

所述作业机械还具有存储装置，该存储装置存储由所述控制装置计算出的所述接近度的历史记录信息，

所述控制装置基于存储在所述存储装置中的所述接近度的历史记录信息来变更所述接近度阈值。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述接近度是所述作业装置及所述机械主体与所述禁止侵入区域之间的距离，

所述控制装置在所述距离比所述接近度阈值小时执行所述动作范围限制控制，所述距离的偏差越小，越是将所述接近度阈值设定为小的值。

3.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

在所述存储装置中存储有表示操作员能否对所述作业机械进行操作的操作可否信息，

所述控制装置在基于所述操作可否信息而确认了操作员暂时不能对所述作业机械进行操作时，将所述接近度阈值变更为规定更接近所述禁止侵入区域的值。

4.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

在所述存储装置中存储有所述接近度比所述接近度阈值更接近所述禁止侵入区域的次数，

所述控制装置在所述次数达到预定的次数时，将所述接近度阈值变更为规定更接近所述禁止侵入区域的值。

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