CN113924397A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

液压挖掘机具有：作业装置，其具有包括作业工具在内的多个前方部件；和控制器，其能够利用挖掘支援控制以及脱离防止控制来控制作业装置，其中，该挖掘支援控制以使铲斗沿着规定的目标挖掘面移动的方式控制作业装置，该脱离防止控制使多个前方部件中的有可能使作业装置从规定的作业区域脱离的对象前方部件的动作减速或停止来防止作业装置从作业区域脱离。控制器在通过挖掘支援控制和脱离防止控制的双方来控制作业装置的情况下，以使铲斗的动作方向接近仅利用挖掘支援控制来控制作业装置情况下的铲斗的动作方向的方式控制作业装置。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械。

背景技术

作为提高具有由液压执行机构驱动的作业装置(例如具有动臂、斗杆以及作业工具(附件)等多个前方部件的多关节型前作业装置)的作业机械(例如液压挖掘机)的作业效率的技术而具有机械控制(Machine Control：MC)。MC是在操作装置被操作员操作的情况下通过执行使作业装置依照预先规定的条件而动作的半自动控制来进行操作员的操作支援的技术。

作为MC的例子，而具有对操作员将现状地形修整为所希望的形状的工作进行支援的技术。关于该技术，在专利文献1中公开了工程机械的如下控制装置，其将铲斗的刃尖位于设计面的外侧(上方)时的距离设为正值，将设计面(以下也称为“目标挖掘面”)的从内侧(下方)朝向外侧(上方)的方向上的速度设为正值，根据作业装置整体的限制速度、斗杆目标速度和铲斗目标速度来决定动臂的限制速度，在满足了包括动臂限制速度比动臂目标速度大的第1限制条件时，由动臂限制速度来控制动臂，并且由斗杆目标速度来控制斗杆。

另外，作为不同的MC的例子，具有防止挖掘机从预先设定的区域(以下也称为“作业区域”)脱离的技术。关于该技术，在专利文献2中公开了：在作业装置(前作业装置)的动作范围空间内设置危险区域(以下也称为“侵入禁止区域”)，使作业装置的速度在该危险区域的近前减速，使作业装置在危险区域的紧前停止。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2014/167718号公报

专利文献2：日本特开平05－321290号公报

发明内容

在专利文献1中，为了一边将操作员的不适感抑制得小一边防止铲斗侵蚀设计面，而计算动臂的限制速度。具体地，计算动臂的限制速度，以使得所有的由前方部件的动作产生的垂直方向速度不超过由设计面与铲斗刃尖之间的距离规定的垂直方向的限制速度。此时，斗杆和铲斗的垂直方向速度为由操作员的操作所产生的速度。该结果为，能够抑制操作员的挖掘时的操作不适感。

在专利文献2中，在危险区域的近前设置减速区域，以使由操作员操作产生的作业装置速度不超过减速区域内定义的上限值的方式进行控制。因此，操作员能够专注于挖掘作业，从而能够减轻挖掘机操作时的操作员的负担。

另一方面，在实际的现场中存在设定有设计面和危险区域的双方的状况。例如，在设计面的下方具有危险区域的状况中，当使用专利文献1和专利文献2所公开的技术进行挖掘时，存在无法进行沿着设计面的挖掘的可能性。例如在进行沿着直线状设计面的挖掘的情况下，需要使斗杆的收回动作和动臂的抬升动作组合，而使产生于铲斗的顶端的速度矢量沿着设计面。此时，根据专利文献1的控制(本说明书中称为“挖掘支援控制”)，相对于基于操作员操作产生的斗杆收回动作，而计算用于使铲斗顶端沿着设计面移动的动臂的限制速度。但是，在铲斗顶端进入了减速区域的情况下，专利文献2的控制(本说明书中有时称为“脱离防止控制”)发动，实际产生的斗杆收回动作会与由挖掘支援控制设想的动作相比减速，由此动臂抬升动作过剩。因此，铲斗顶端会相对于设计面浮起，担心无法进行沿着设计面的挖掘动作。

另外，还存在设计面的上方具有危险区域(例如构造物等)且作业装置位于设计面与危险区域之间的状况。在这样的状况中，当使用专利文献1和专利文献2所公开的技术来进行挖掘时，具有铲斗侵入设计面的可能性。例如，当根据专利文献1的挖掘支援控制通过斗杆的收回动作和动臂的抬升动作来进行沿着设计面的直线状挖掘时，若由于斗杆的后端部接近上方的危险区域而发动专利文献2的脱离防止控制来使动臂抬升减速或停止，则与由挖掘支援控制设想的量相比动臂抬升会不足，铲斗顶端会相对于设计面侵入，担心无法进行沿着设计面的挖掘动作。

这样地，在设定了设计面(目标挖掘面)和危险区域(作业区域、侵入禁止区域)的双方的状况中，担心专利文献1的挖掘支援控制和专利文献2的脱离防止控制的功能会相互干涉。

因此，本发明的目的为提供一种作业机械，其即使在基于挖掘支援控制进行的目标挖掘面的挖掘中作业装置接近作业区域与危险区域(侵入禁止区域)之间的边界、即作业区域边界的状况中，也能够进行沿着目标挖掘面的挖掘。此外，上述那样地，脱离防止控制是指防止向侵入禁止区域侵入，若换言之，是指防止从作业区域脱离的控制。另外，挖掘支援控制是指以成为所希望的目标挖掘面所规定的形状的方式修整现状地形的控制。

本申请包括解决上述课题的多个方式、但若举出一例的话，作业机械具有：作业装置，其安装于机械主体，并具有包括作业工具在内的多个前方部件；多个执行机构，其驱动所述机械主体以及所述多个前方部件；操作装置，其操作所述多个执行机构；姿势传感器，其检测所述机械主体以及所述作业装置的姿势信息；操作传感器，其检测所述操作装置的操作信息；和控制器，其能够利用挖掘支援控制以及脱离防止控制来控制所述作业装置，其中，该挖掘支援控制以使所述作业工具沿着规定的目标挖掘面移动的方式控制所述作业装置，该脱离防止控制使所述多个前方部件中的有可能使所述作业装置从规定的作业区域脱离的对象前方部件的动作减速或停止来防止所述作业装置从所述作业区域脱离，所述控制器在通过所述挖掘支援控制和所述脱离防止控制的双方来控制所述作业装置的情况下，以使所述作业工具的动作方向接近仅利用所述挖掘支援控制来控制所述作业装置情况下的所述作业工具的动作方向的方式控制所述作业装置。

发明效果

根据本发明，在作业机械接近作业区域边界的状况中，也能够进行沿着目标挖掘面的挖掘。

附图说明

图1是本发明的实施方式的液压挖掘机的构成图。

图2是与液压驱动装置一同表示图1的液压挖掘机的控制器的图。

图3是表示液压挖掘机中的坐标系(挖掘机基准坐标系)的图。

图4是控制器的功能框图。

图5是表示基于挖掘支援控制进行的水平挖掘动作一例的图。

图6是表示通过脱离防止控制防止从作业区域脱离的一例的图。

图7是表示目标挖掘面和作业区域边界接近的状况下的挖掘动作的图。

图8是表示目标挖掘面和作业区域边界接近的状况下的挖掘动作的图。

图9是表示基于挖掘支援控制进行的控制的流程图一例的图。

图10是流程图的辅助图。

图11是表示基于脱离防止控制进行的控制的流程图的一例的图。

图12是表示停止部位的计算的一例的图。

图13是表示基于脱离防止控制进行的控制的流程图一例的图。

图14是表示目标停止角度与前方部件的转动角度之差、和减速系数之间的关系的图。

具体实施方式

以下，使用附图来说明本发明的实施方式。此外，以下虽然作为作业机械而例举了具有铲斗来作为作业装置(前作业装置)顶端的作业工具(附件)的液压挖掘机，但也可以将本发明适用于具有铲斗以外的附件的作业机械。另外，只要在能够旋转的构造物上具有连结多个前方部件(作业工具、动臂、斗杆等)而构成的多关节型的作业装置，则也能够向液压挖掘机以外的作业机械适用。

另外，在以下说明中，在同一构成要素存在多个的情况下，有时在附图标记的末尾标注小写罗马字，但有时也会省略该小写罗马字而汇总标记该多个构成要素。例如，在存在相同的三个泵190a、190b、190c时，有时将这些汇总标记为泵190。

另外，将预先设定的挖掘机能够作业的区域称为作业区域，将定义作业区域的边界部分称为作业区域边界。

此外，在以下所示的实施方式中，将上述的挖掘支援控制和脱离防止控制等的、在操作装置被操作员操作的情况下使作业装置依照预先规定的条件动作的半自动控制总称为“MC”。

＜第1实施方式＞

图1是本发明的实施方式的液压挖掘机的构成图，图2是与液压驱动装置一同表示本发明的实施方式的液压挖掘机的控制器(控制装置)40的图。

图1中，液压挖掘机1由多关节型的前作业装置(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、和安装于下部行驶体11上且通过旋转液压马达4驱动并能够向左右方向旋转的上部旋转体12构成。

前作业装置1A是将在垂直方向上各自转动的多个前方部件(动臂8、斗杆9以及铲斗(作业工具)10)连结而构成的，安装于上部旋转体12(机械主体1B)。动臂8的基端在上部旋转体12的前部中经由动臂销8a(参照图3)被能够转动地支承。在动臂8的顶端，经由斗杆销9a能够转动地连结有斗杆9，在斗杆9的顶端，经由铲斗销10a能够转动地连结有铲斗10。动臂8由动臂液压缸5驱动，斗杆9由斗杆液压缸6驱动，铲斗10由铲斗液压缸7驱动。

以能够测定动臂8、斗杆9、铲斗10的转动角度α、β、γ(参照图3)的方式在动臂销8a上安装有动臂角度传感器30，在斗杆销9a上安装有斗杆角度传感器31，在铲斗连杆14上安装有铲斗角度传感器32，在上部旋转体12上安装有检测上部旋转体12(车身1B)相对于基准面(例如水平面)的倾斜角θ(参照图3)的车身倾斜角传感器33。此外，角度传感器30、31、32分别能够被代替为检测相对于基准面(例如水平面)的角度的角度传感器(例如惯性计测装置(IMU：Inertial Measurement Unit))。或也可以为，被代替为检测各液压缸5、6、7的行程的液压缸行程传感器，将获得的液压缸行程换算为角度。另外，在上部旋转体12和下部行驶体11的旋转中心附近，安装有能够检测上部旋转体12与下部行驶体11的相对角度(旋转角度θsw)的旋转角度传感器17。另外，能够检测旋转的角速度的旋转角速度传感器19安装于上部旋转体12。

有时将五个角度传感器30、31、32、33、17总称为检测上部旋转体(机械主体)12以及前作业装置1A的姿势信息的姿势传感器53(参照图4)。

在设于上部旋转体12的驾驶室内，设置有操作多个液压执行机构3a、3b、4、5、6、7的操作装置。具体地，作为操作装置而设置有用于操作行驶右液压马达3a(下部行驶体11)的行驶右杆23a、用于操作行驶左液压马达3b(下部行驶体11)的行驶左杆23b、用于操作动臂液压缸5(动臂8)以及铲斗液压缸7(铲斗10)的操作右杆22a、和用于操作斗杆液压缸6(斗杆9)以及旋转液压马达4(上部旋转体12)的操作左杆22b。以下有时将这些总称为操作杆22、23。

搭载于上部旋转体12的作为原动机的发动机18驱动液压泵2和先导泵48。液压泵2是可变容量型泵，先导泵48为固定容量型泵。

在本实施方式中，如图2所示，操作杆22，23为电气杆方式。控制器40由旋转编码器和电位器等操作传感器(操作员操作检测装置)52a－52f检测由操作员对操作杆22、23实施的操作信息(例如操作量、操作方向)，将与检测到的操作信息相应的电流指令向电磁比例阀47a、47b、47c、47d、47e、47f、47g、47h、47i、47j、47k、47l(以下有时总称为电磁比例阀47a－l。)发送。电磁比例阀47a－l设于先导管线150，在输入了来自控制器40的指令的情况下被驱动，向流量控制阀(控制阀)15输出先导压，由此驱动流量控制阀15。流量控制阀15构成为，能够分别向旋转液压马达4、斗杆液压缸6、动臂液压缸5、铲斗液压缸7、行驶右液压马达3a、行驶右液压马达3b供给与操作杆22、23的操作信息(从电磁比例阀47a－47f向流量控制阀15的先导压)相应的来自泵2的液压油。此外，电磁比例阀47a－b向旋转液压马达4供给先导压，电磁比例阀47c－d向斗杆液压缸6供给先导压，电磁比例阀47e－f向动臂液压缸5供给先导压，电磁比例阀47g－h向铲斗液压缸7供给先导压，电磁比例阀47i－j向行驶右液压马达3a供给先导压，电磁比例阀47k－l向流量控制阀15供给先导压，流量控制阀15向行驶右液压马达3b供给液压油。

先导管线150中，在先导泵48与电磁比例阀47a－l之间具有与控制器40连接的锁定阀39。驾驶室内的门锁杆(未图示)的位置检测器与控制器40连接，在门锁杆处于锁定位置的情况下锁定阀39被锁定且不向先导管线150供给液压油，在处于锁定解除位置的情况下，锁定阀39被解除，向先导管线150供给液压油。

从液压泵2排出的液压油经由通过先导压驱动的流量控制阀15向行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b、旋转液压马达4、动臂液压缸5、斗杆液压缸6、铲斗液压缸7供给。动臂液压缸5、斗杆液压缸6、铲斗液压缸7通过被供给的液压油而伸缩，由此动臂8、斗杆9、铲斗10分别转动，铲斗10的位置以及姿势变化。另外，旋转液压马达4通过被供给的液压油而旋转，由此上部旋转体12相对于下部行驶体11旋转。而且，行驶右液压马达3a、行驶左液压马达3b通过被供给的液压油而旋转，由此下部行驶体11行驶。以下，有时将行驶液压马达3、旋转液压马达4、动臂液压缸5、斗杆液压缸6、铲斗液压缸7总称为液压执行机构3－7。

(系统构成)

图4是本实施方式的液压挖掘机所具有的MC系统的构成图。图4的MC系统具有：控制器40；作为设定目标挖掘面60的接口的目标挖掘面设定装置51；检测操作员对于操作杆22，23的操作信息的操作传感器(操作员操作检测装置)52；由旋转角度传感器17和角度传感器30-33构成的姿势传感器(挖掘机姿势检测装置)53；作为用于设定作业区域62(作业区域边界61)的接口的作业区域设定装置54；用于接收上部旋转体12的测位所利用的卫星信号的两个GNSS天线55；向操作员告知包括挖掘支援控制和脱离防止控制的状态在内的各种信息的告知装置46；和输出对流量控制阀15进行控制的先导压的电磁比例阀47。

(控制器40)

控制器40存在(1)单独利用挖掘支援控制来控制前作业装置1A的情况、(2)单独利用脱离防止控制来控制前作业装置1A的情况、和(3)利用挖掘支援控制和脱离防止控制的双方来控制前作业装置1A的情况。其中，在(3)利用挖掘支援控制和脱离防止控制的双方来控制前作业装置1A的情况下，控制器40以使铲斗10的动作方向接近仅利用挖掘支援控制来控制前作业装置1A的情况(也就是说(1)的情况)下的铲斗10的动作方向的方式控制前作业装置1A。

“挖掘支援控制”是指，以使位于作业装置1A的顶端的铲斗10沿着规定的目标挖掘面60(参照图5)移动的方式，基于由姿势传感器53获得的姿势信息以及由操作传感器52获得的操作信息来运算多个前方部件8、9、10中的关于至少两个前方部件的目标速度，并基于运算出的目标速度来控制该至少两个前方部件、也就是说前作业装置1A。

“脱离防止控制”是指，基于由姿势传感器53获得的姿势信息来运算多个前方部件8、9、10中的关于具有使前作业装置1A从规定的作业区域62(作业区域边界61(参照图6))脱离的可能性的前方部件(对象前方部件)的限制速度，并以使该具有脱离可能性的前方部件的速度不超过运算出的限制速度的方式进行控制，由此防止前作业装置1A从作业区域62脱离。

此外，在“关于与前方部件的目标速度”中包含前方部件自身的目标速度、和驱动该前方部件的液压缸(执行机构)的目标速度。同样地，在“关于前方部件的限制速度”中包含前方部件自身的限制速度、和驱动该前方部件的液压缸(执行机构)的限制速度。

处理装置(例如CPU)执行控制器40内的存储装置(例如硬盘驱动器和闪存)所存储的程序，由此控制器40作为目标挖掘面运算部74、操作员操作速度推定部73、挖掘机姿势运算部72、作业区域运算部75、挖掘支援要求速度计算部76、脱离防止要求速度计算部77、告知控制部78、以及执行机构控制部79而实现功能。

(目标挖掘面运算部74)

目标挖掘面运算部74基于由两个GNSS天线55接收的卫星信号来测量上部旋转体(机械主体)12的位置和方位，基于该计测结果和来自目标挖掘面设定装置51的信息来运算目标挖掘面60，并执行将运算出的目标挖掘面60的位置信息转换为图3所示的挖掘机基准坐标系的运算。此外，转换前的坐标系是地球坐标系(地理坐标系)或现场基准坐标系。此外也可以为，利用在某个时刻测量出的上部旋转体12的方位、和旋转角度传感器17的检测值来运算上部旋转体12的方位。

(操作员操作速度推定部73)

操作员操作速度推定部73基于由操作传感器52检测出的操作杆22a、22b的操作员操作量，并使用预先保持在控制器40的存储装置内的操作量与各液压执行机构5、6、7的速度(执行机构速度)之间的关联表格，来推定基于操作员操作产生的液压执行机构5、6、7的速度(操作员操作速度)。本实施方式中，还将运算出的液压执行机构5、6、7的速度使用挖掘机姿势运算部72(后述)所运算的挖掘机1的姿势信息而转换为各前方部件8、9、10的速度(角速度)。此外，也可以为，根据角度传感器30～32的检测值来运算各角度的时间变化，基于该运算出的时间变化来计算各前方部件8、9、10的速度。

(挖掘机姿势运算部72)

挖掘机姿势运算部72根据旋转角度传感器17来运算挖掘机基准坐标系中的上部旋转体12的旋转角度。另外，根据动臂角度传感器30、斗杆角度传感器31、铲斗角度传感器32来运算挖掘机基准坐标系中的前作业装置1A(各前方部件8、9、10)的姿势。液压挖掘机1的姿势能够在图3的挖掘机基准坐标系(本地坐标系)上定义。图3的挖掘机基准坐标系以旋转中心轴中的下部行驶体11与地面接触的点为原点。挖掘机基准坐标系的X轴的朝向设为，下部行驶体11直线前进时的进行方向与前作业装置1A的动作平面平行，且前作业装置1A的伸长方向上的动作方向和使下部行驶体11前进时的动作方向一致。Z轴固定于下部行驶体11的下表面(与地面的接地面)，以将上部旋转体12中的旋转中心与Z轴构成右手坐标系的方式决定Y轴。另外，关于上部旋转体12的旋转角度，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，将铲斗10爪尖相对于斗杆9的旋转角设为铲斗角γ，将上部旋转体12相对于下部行驶体11的旋转角设为旋转角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，铲斗角γ由铲斗角度传感器32检测，旋转角δ由旋转角度传感器34检测。使用这些角度信息、和各前方部件8、9、10的尺寸信息Lbm、Lam、Lbk(参照图3)，由此能够运算挖掘机基准坐标系中的液压挖掘机1的各部分(包含前方部件8、9、10)的姿势和位置。另外，车身1B相对于与重力方向为直角的水平面(基准面)的倾斜角θ能够由车身倾斜角传感器33检测。此外，也可以构成为，将GNSS天线55与控制器40连接，计算地球坐标系中的、目标挖掘面60、作业区域62、挖掘机1的位置以及方位，进行控制。

(作业区域运算部75)

作业区域运算部75基于来自作业区域设定装置54的信息，执行将操作员能够任意设定的作业区域边界61(作业区域62)的位置信息转换为挖掘机基准坐标系的运算。作业区域边界61(作业区域62)也可以在地球坐标系和现场基准坐标系中定义。

(挖掘支援控制)

在此，图5表示基于挖掘支援控制进行的水平挖掘动作的例子。在操作员对操作杆22进行操作，通过斗杆9向箭头A方向的拉回动作来进行水平挖掘的情况下，以使铲斗10的顶端不侵入目标挖掘面60的下方的方式从控制器40适当输出动臂抬升指令，以使动臂8的抬升动作自动执行的方式控制电磁比例阀47e。另外，以实现操作员所要求的铲斗10的顶端的速度即挖掘速度、或者铲斗10的顶端的位置精度即挖掘精度的方式控制电磁比例阀47c并进行斗杆9的拉回动作。此时，为了提高挖掘精度，也可以根据需要使斗杆9的速度减速。另外，也可以为，使铲斗10背面相对于目标挖掘面60的角度B成为固定值，以使铲斗10根据斗杆9的拉回动作而自动地沿箭头C方向(放出方向)恰当转动的方式控制电磁比例阀47h，使得平整作业变容易。这样地，相对于基于操作员进行的前作业装置1A的操作而自动或半自动地控制液压缸5、6、7，以修整出所希望的挖掘形状(目标挖掘面60)的方式使动臂8、斗杆9、铲斗10等前方部件动作的这种控制为挖掘支援控制。

(脱离防止控制)

在脱离防止控制中，在由操作装置22指示了前作业装置1A和上部旋转体12的动作的情况下，基于预先规定的作业区域边界61、挖掘机各部分的位置、和操作装置22的操作信息，防止从作业区域62脱离的方式使液压缸5、6、7的动作减速或停止。

在此，图6表示基于脱离防止控制进行的执行机构动作的限制的例子。图6在被反复执行的挖掘作业的一个循环中，表示挖掘作业结束且前作业装置1A卷起的状态S1、和进行用于接下来的挖掘作业的外伸(reaching)作业的状态S2。当从状态S1向S2转移时，为了防止铲斗10与目标挖掘面60接触，操作员实施动臂8的抬升动作，但在该动臂8的抬升动过剩的情况下，例如存在斗杆9的后端部37超过作业区域边界61而从作业区域62脱离的可能性。因此，脱离防止控制为了在从图6所示的状态S1向S2转移的状况下动臂8的抬升操过剩时，防止斗杆9的后端部37从作业区域62脱离，而运算使动臂8的抬升动作(也就是说动臂液压缸5的伸长动作)减速的指令。这样地，相对于操作员的操作而使执行机构减速或停止来防止从作业区域62脱离的这种控制为脱离防止控制。

(挖掘支援要求速度计算部76)

回到图4，挖掘支援要求速度计算部(目标速度计算部)76当存在操作员的操作杆操作(例如对于斗杆9的操作)时，运算三个前方部件8、9、10中的关于至少两个前方部件(例如斗杆9和动臂8)的目标速度、即挖掘支援要求速度，以使得铲斗10沿着规定的目标挖掘面60动作。例如，挖掘支援要求速度计算部76基于根据姿势传感器53的检测值运算的前作业装置1A的姿势信息、根据操作传感器52的检测值运算的操作杆22的操作信息(操作量)、由目标挖掘面运算部74运算的目标挖掘面60的位置信息、和根据GNSS天线55接收到的卫星信号运算的上部旋转体12的位置信息来运算挖掘支援要求速度(目标速度)。

(脱离防止要求速度计算部77)

脱离防止要求速度计算部(限制速度计算部)77运算多个前方部件8、9、10中的关于具有从作业区域62脱离的可能性的三个前方部件的限制速度、即脱离防止要求速度，以使得前作业装置1A不会超出作业区域边界61而从规定的作业区域62脱离(也就是说防止向侵入禁止区域侵入)。例如，脱离防止要求速度计算部77基于由作业区域运算部75运算的作业区域边界61的位置信息、根据姿势传感器53的检测值运算的前作业装置1A的姿势信息、由操作员操作速度推定部73运算的操作员操作速度、和由挖掘支援要求速度计算部76运算的挖掘支援要求速度来运算脱离防止要求速度(限制速度)。随着前作业装置1A与作业区域边界61之间的距离接近零，脱离防止要求速度也接近零。脱离防止要求速度有可能在挖掘支援控制的执行中成为由挖掘支援要求速度计算部76运算的挖掘支援要求速度(目标速度)的限制速度。另一方面，在挖掘支援控制没有介入时和挖掘支援控制无效化时，可能会成为由操作员操作速度推定部73运算的操作员操作速度的限制速度。在前方部件的挖掘支援要求速度或操作员操作速度超过脱离防止要求速度的情况下，关于该前方部件的速度被限制为脱离防止要求速度，该前方部件被强制减速或停止。相反地，在前方部件的挖掘支援要求速度或操作员操作速度为脱离防止要求速度以下的情况下，关于该前方部件的速度不受限制，按照挖掘支援要求速度或操作员操作速度来控制。

而且，本实施方式的脱离防止要求速度计算部77判断是否在由挖掘支援要求速度计算部76运算出挖掘支援要求速度(目标速度)的至少两个前方部件中存在由脱离防止要求速度计算部77运算出脱离防止要求速度(限制速度)的前方部件(有时称为“对象前方部件”)，且关于该对象前方部件的挖掘支援要求速度(目标速度)是否超出关于该对象前方部件的脱离防止要求速度(限制速度)。并且，在关于对象前方部件的挖掘支援要求速度(目标速度)超出了脱离防止要求速度(限制速度)的情况下，基于关于对象前方部件的脱离防止要求速度来运算关于从由挖掘支援要求速度计算部76运算出挖掘支援要求速度(目标速度)的至少两个前方部件中排除对象前方部件后的剩留前方部件的脱离防止要求速度。然而，当剩留前方部件的脱离防止要求速度的运算时，以使对象前方部件的脱离防止要求速度和剩留前方部件的脱离防止要求速度所规定的铲斗10的动作方向(铲斗顶端的速度矢量的方向)与所述至少两个前方部件的挖掘支援要求速度(目标速度)所规定的铲斗的动作方向接近或一致的方式计算剩留前方部件的脱离防止要求速度(具体运算例随后使用图11和图13说明)。并且，将对象前方部件和剩留前方部件的脱离防止要求速度向执行机构控制部79输出。由此，即使前作业装置1A向作业区域边界61接近而脱离防止控制介入，也能够抑制由挖掘支援控制规定的铲斗10的动作方向大幅变更。

(告知控制部78)

告知控制部78相对于告知装置46输出指令信号，以使告知装置46输出作业支援信息。作为告知装置46输出的作业支援信息，例如具有有无基于脱离防止控制进行的前方部件8、9、10的减速、由脱离防止控制减速的前方部件的识别信息(例如名称、图像)、脱离防止控制和挖掘支援控制的发动状况、铲斗10与目标挖掘面60之间的位置关系、和作业装置1A与作业区域62(作业区域边界61)之间的位置关系。作为告知装置46，例如具有显示器、扬声器以及警告灯，告知装置46能够由这些中的任意一个或多个组合而构成。

(执行机构控制部79)

执行机构控制部79按照从脱离防止要求速度计算部77输出的速度(有时称为“控制要求速度”)而将为了控制前方部件8、9、10的动作所必要的指令信号向电磁比例阀输出。作为控制要求速度，具有操作员操作速度、修正前的挖掘支援要求速度、脱离防止要求速度、修正后的挖掘支援要求速度。

(挖掘支援要求速度计算部76的处理的详细)

在此，作为挖掘支援控制的例子，使用图9以及图10来说明在相对于操作员的斗杆9的操作而使动臂8自动上升的动作的基础上以使铲斗10的顶端(控制点)位于目标挖掘面60上或其上方的方式控制前作业装置1A的例子。

图9是控制器40中的挖掘支援要求速度计算部76所执行的处理的流程图。在此，如图9的右上的范例所示，设想了通过操作员的斗杆操作而在铲斗10的顶端产生了速度矢量B的情况，并考虑了如下情况：以使在铲斗10的顶端实际产生的速度矢量中的与目标挖掘面60垂直的成分(垂直成分)限制为图10所规定的限制值az的方式，相对于产生速度矢量B的斗杆操作，而自动地施加产生速度矢量C的动臂抬升动作。

在步骤S200中，挖掘支援要求速度计算部76基于来自操作员操作速度推定部73的前作业装置1A的动作速度信息(根据操作员操作所推定的各前方部件8、9、10的速度信息(角速度信息))、和来自挖掘机姿势运算部72的前作业装置1A的姿势信息，来运算通过操作员操作而产生的铲斗10的顶端的速度矢量B。

在步骤S201中，挖掘支援要求速度计算部76根据由挖掘机姿势运算部72运算的铲斗10的顶端的位置(坐标)、和来自目标挖掘面运算部74的包括目标挖掘面60的直线的距离，来计算从铲斗10的顶端至目标挖掘面60的距离D。并且，基于距离D和图10的图表来计算铲斗10的顶端的速度矢量的与目标挖掘面60垂直的成分的限制值az。

在步骤S202中，挖掘支援要求速度计算部76在由步骤S200计算的基于操作员操作产生的铲斗10的顶端的速度矢量B中获取与目标挖掘面60垂直的成分bz。

在S203中，挖掘支援要求速度计算部76判断由S201计算的限制值az是否为0以上。此外，如图9的右上所示，设定xz坐标。在该xz坐标中，x轴与目标挖掘面60平行且以图中右方向为正，z轴与目标挖掘面60垂直且以图中上方向为正。在图9的范例中，垂直成分bz以及限制值az为负，水平成分bx、水平成分cx以及垂直成分cz为正。另外，在图9的范例中，表示了目标挖掘面处于铲斗10的顶端的下方的状况。并且，根据图10可知如下情况：当限制值az为0时距离D为0，也就是说铲斗10的顶端处于目标挖掘面60上，当限制值az为正时距离D为负，也就是说铲斗10的顶端与目标挖掘面60相比位于下方，当限制值az为负时距离D为正，也就是说铲斗10的顶端与目标挖掘面60相比位于上方。在由S203判断为限制值az为0以上的情况(也就是说，铲斗10的顶端位于目标挖掘面60上或其下方的情况)下向S204前进，在限制值az不足0的情况下向S206前进。

在S204中，挖掘支援要求速度计算部76判断基于操作员操作产生的铲斗10的顶端的速度矢量B的垂直成分bz是否为0以上。bz为正的情况表示速度矢量B的垂直成分bz朝上，bz为负的情况表示速度矢量B的垂直成分bz朝下。在由S204判断为垂直成分bz为0以上的情况(也就是说，垂直成分bz朝上的情况)下向S205前进，在垂直成分bz不足0的情况下向S208前进。

在S205中，挖掘支援要求速度计算部76比较限制值az和垂直成分bz各自的绝对值，在限制值az的绝对值为垂直成分bz的绝对值以上的情况下向S208前进。另一方面，在限制值az的绝对值不足垂直成分by的绝对值的情况下向S211前进。

在S208中，挖掘支援要求速度计算部76选择“cz＝az－bz”作为计算垂直成分cz的算式，该垂直成分cz是通过基于挖掘支援控制的动臂8的动作而应该产生的铲斗10的顶端的速度矢量C中与目标挖掘面60垂直的成分cz，基于该算式、S201的限制值az和S202的垂直成分bz来计算垂直成分cz。并且，在步骤S209中计算能够将计算出的垂直成分cz输出的速度矢量C，将其水平成分设为cx。

在S210中，挖掘支援要求速度计算部76计算目标速度矢量T。若将目标速度矢量T的与目标挖掘面60垂直的成分设为tz，将水平的成分设为tx，则分别能够表示为“tz＝bz+cz，tx＝bx+cx”。若向其中代入S208的算式(cz＝az－bz)，则目标速度矢量T最终成为“tz＝az，tx＝bx+cx”。即，到达S210的情况下的目标速度矢量的垂直成分tz被限制为限制值az，基于挖掘支援控制进行的自动动臂抬升发动。

在S206中，挖掘支援要求速度计算部76判断基于操作员操作产生的爪尖的速度矢量B的垂直成分bz是否为0以上。在由S206判断为垂直成分bz为0以上的情况(也就是说，垂直成分bz朝上的情况)下向S211前进，在垂直成分bz不足0的情况下向S207前进。

在S207中，挖掘支援要求速度计算部76比较限制值az和垂直成分bz各自的绝对值，在限制值az的绝对值为垂直成分bz的绝对值以上的情况下向S211前进。另一方面，在限制值az的绝对值不足垂直成分bz的绝对值的情况下向S208前进。

在到达S211的情况下，不需要通过挖掘支援控制使动臂8动作因此速度矢量C设为零。在该情况下，由步骤S212计算的目标速度矢量T若根据由S210利用的算式(tz＝bz+cz，tx＝bx+cx)则成为“tz＝bz，tx＝bx”，与基于操作员操作产生的速度矢量B一致。

在S213中，挖掘支援要求速度计算部76基于由S210或S212决定的目标速度矢量T(tz，tx)来运算各前方部件8、9、10的挖掘支援要求速度，并将其向脱离防止要求速度计算部77输出。本实施方式中，假设针对动臂8和斗杆9来运算挖掘支援要求速度。

通过以上处理，在速度矢量B的垂直成分超过限制值az的情况下，自动增加产生速度矢量C的动臂动作，由此铲斗10的顶端的速度矢量的垂直成分保持在限制值az。限制值az设定为，其随着铲斗10的顶端接近目标挖掘面60而接近零，但铲斗10的顶端的速度矢量的水平成分是速度矢量B和C的水平成分之和且不受限制，因此，能够使铲斗10的顶端在目标挖掘面60上沿着目标挖掘面60移动。

(脱离防止要求速度计算部77的处理的详细)

图11是控制器40中的脱离防止要求速度计算部77所执行的处理的流程图。此外，图示的步骤S100－S108的处理中的步骤S105、S106、S107为在挖掘支援控制和脱离防止控制同时执行的情况下进行的处理。

在步骤S100中，脱离防止要求速度计算部77从作业区域运算部75获取信息，判断是否具有作业区域62(或作业区域边界61)的设定。在判断为具有作业区域62的设定的情况下向步骤S101前进，在判断为没有作业区域62的设定的情况下向步骤S108前进。

在步骤S101中，脱离防止要求速度计算部77判断在从现状的姿势使前方部件8、9、10动作的情况下，是否存在着有可能使前作业装置1A从作业区域62脱离的前方部件。本实施方式中，在使动臂8、斗杆9、铲斗10分别从现状的姿势单独地动作至可动范围界限的情况下，进行前作业装置1A是否会到达作业区域边界61的上述判断。在判断为三个前方部件8、9、10中的至少一个前方部件会使前作业装置1A从作业区域62脱离的情况下向步骤S102前进，在判断为任意前方部件8、9、10都不会使前作业装置1A从作业区域62脱离的情况下向步骤S108前进。

在步骤S102中，脱离防止要求速度计算部77基于前作业装置1A的姿势、和作业区域边界61的位置信息，来计算在使动臂8、斗杆9、铲斗10分别从现状的姿势单独地动作至可动范围界限的情况下前作业装置1A到达作业区域边界61时的角度、即目标停止角度θt。与各前方部件8、9、10的转动角度α、β、γ同样地规定目标停止角度θt。使用图12来详细说明目标停止角度θt的计算。

首先，图12中，能够由以下的数式(1)计算斗杆后端部9b的位置(高度)Zamr。然而，如图12所示，Lbm是动臂销8a与斗杆销9a之间的距离，Lbs是从斗杆销9a至斗杆后端部9b的距离，τ是关于斗杆9的几何学信息(角度)。

数式1

z_amr＝-L_bmsinα-L_bssin(α+β-τ)…式(1)

这样地使用包括前作业装置1A的液压挖掘机1的几何学信息，前作业装置1A的其他部位也是同样地，能够计算位置。针对由步骤S101判断为是的前方部件分别实施目标停止角度θt的计算，针对判断为否的前方部件，不实施目标停止角度θt的计算。

在此，若将从挖掘机1的坐标系原点至上侧的作业区域边界61为止的距离设为Dist，将从挖掘机1的坐标系原点至动臂销8a为止的Z轴方向距离设为Loz，则以现在的姿势为基准仅动臂8动作的情况下的、动臂8的目标停止角度θtbm由以下的数式(2)表示。此外，A、B是关于三角函数的合成的值。

数式2

在步骤S103中，脱离防止要求速度计算部77根据现在的前作业装置1A的姿势、和由步骤S102运算的目标停止角度θt来计算对象前方部件的脱离防止要求速度ωa。脱离防止要求速度ωa的计算能够例如以下的数式(3)那样地实施。然而，ωa为对象前方部件的脱离防止要求速度，da为对象前方部件的减速度，θt为对象前方部件的目标停止角度，θc为对象前方部件的现在的角度。

数式3

针对由步骤S101判断为是的前方部件分别实施由步骤S103进行的脱离防止要求速度ωa的计算，针对判断为否的前方部件，将脱离防止要求速度ωa设为挖掘支援要求速度。

在步骤S104中，脱离防止要求速度计算部77判断由步骤S103计算出脱离防止要求速度ωa的前方部件(对象前方部件)的挖掘支援要求速度是否超过了该对象前方部件的脱离防止要求速度ωa。在超过的情况下使挖掘支援要求速度降低至脱离防止要求速度，在没有超过的情况下不进行挖掘支援要求速度的速度限制。在此，对于挖掘支援要求速度被运算出的至少两个前方部件(在此为斗杆9以及动臂8)中的至少一个前方部件，在判断为挖掘支援要求速度超过了脱离防止要求速度ωa的情况下向步骤S105前进。另一方面，在判断为没有超过的情况下向步骤S108前进。

在步骤S105中，脱离防止要求速度计算部77针对由步骤S104判断为挖掘支援要求速度超过了脱离防止要求速度ωa的前方部件，计算执行机构(液压缸)相对于挖掘支援要求速度减速的减速比例Dr。在此，若将挖掘支援要求速度设为ωmc，将脱离防止要求速度设为ωa，则能够如下地计算减速比例Dr。此外，有时也将脱离防止要求速度ωa相对于挖掘支援要求速度ωmc的比例(ωa/ωmc)称为速度比例。

数式4

在上述的数式(4)中，当对象前方部件最大限度减速的情况、即脱离防止要求速度ωa为零时，速度比例(ωa/ωmc)为零(最小值)而减速比例Dr成为1(最大值)。针对没有运算出脱离防止要求速度ωa的前方部件，脱离防止要求速度ωa设为挖掘支援要求速度ωmc，该情况的速度比例(ωa/ωmc)为1(最大值)减速比例Dr为零(最小值)。

针对挖掘支援要求速度被运算出的至少两个前方部件(在此为动臂8，斗杆9)的全部部件，实施由步骤S105进行的速度比例(ωa/ωmc)以及减速比例Dr的计算。

在步骤S106中，脱离防止要求速度计算部77再次计算剩留前方部件的脱离防止要求速度ωa，以使剩留前方部件的减速比例与由步骤S105计算出减速比例Dr的全部前方部件中的减速比例Dr最大的前方部件的减速比例(基准减速比例)一致。由此，由关于对象前方部件的脱离防止要求速度ωa和关于剩留前方部件的脱离防止要求速度ωa所规定的铲斗10的动作方向变得与由关于挖掘支援要求速度ωmc被运算出的至少两个前方部件的挖掘支援要求速度ωmc所规定的铲斗10的动作方向一致。例如，在动臂8的脱离防止要求速度ωabm为零，即，速度比例为零且减速比例为1的情况下，即使由步骤S105运算出的斗杆9和铲斗10的减速比例Dr例如不足1，也会通过步骤S106的处理而将斗杆9和铲斗10的脱离防止要求速度ωaam、ωabk修正为零。

在步骤S107中，脱离防止要求速度计算部77将由步骤S106计算出的各前方部件的脱离防止要求速度ωa作为各前方部件的控制要求速度而输出。

在到达步骤S108的情况下，脱离防止要求速度计算部77将挖掘支援要求速度作为控制要求速度而输出。

由步骤S107和S108脱离防止要求速度计算部77所输出的控制要求速度向图4所示的执行机构控制部79输入。执行机构控制部79将各前方部件的角速度即控制要求速度转换为与各自的前方部件对应的执行机构的速度、即控制要求执行机构速度。并且，执行机构控制部79将如实现控制要求执行机构速度那样的指令值向对应的电磁比例阀47输出。由此电磁比例阀47动作而向流量控制阀15施加先导压，相对应的液压缸按照控制要求执行机构速度而动作，实现挖掘支援控制和脱离防止控制。

此外，在图11所示的各步骤中，在MC(挖掘支援控制以及脱离防止控制)没有成为有效的情况下，也可以将挖掘支援要求速度替换为操作员操作速度，执行各步骤。

另外，在图11的例子中，在步骤S105、S106中利用减速比例Dr来运算剩留前方部件的脱离防止要求速度，但也可以利用速度比例(ωa/ωmc)。该情况下，将对象前方部件的速度比例(ωa/ωmc)设为基准速度比例，以使关于从挖掘支援要求速度被运算出的至少两个前方部件中去除对象前方部件后的剩留前方部件的脱离防止速度与基准速度比例一致的方式运算该剩留前方部件的速度比例(ωa/ωmc)。此外，在对象前方部件存在有两个以上的情况下，分别针对该两个以上的对象前方部件计算速度比例(ωa/ωmc)，将计算出的多个速度比例(ωa/ωmc)中最小的速度比例作为基准速度比例来运算剩留前方部件的脱离防止要求速度即可。

(动作)

接着说明控制器40通过挖掘支援控制和脱离防止控制的双方来控制前作业装置1A的状况。

首先，在图7的例子中，作业区域边界61设定在目标挖掘面60的下方。若在图7的状况下操作员对操作杆22输入斗杆收回操作，则通过控制器40的挖掘支援控制，相对于根据操作员的斗杆收回操作运算的斗杆9的操作员操作速度(斗杆9的挖掘支援要求速度)，计算用于使铲斗顶端沿着目标挖掘面60移动的动臂抬升的挖掘支援要求速度(动臂8的挖掘支援要求速度)(也就是说，针对斗杆9和动臂8而运算挖掘支援要求速度)。另一方面，由于通过操作员的斗杆收回操作而使前作业装置1A接近作业区域边界61，所以通过控制器40的脱离防止控制，针对斗杆9而运算比操作员操作速度(斗杆9的挖掘支援要求速度)小的脱离防止要求速度(也就是说，针对运算出挖掘支援要求速度的斗杆9以及动臂8中的斗杆9来运算脱离防止要求速度)。

在上述状况下，以往技术虽然会使斗杆收回从挖掘支援要求速度(操作员操作速度)降低至脱离防止要求速度，但针对动臂抬升，保持挖掘支援要求速度而不会降低。因此，相对于斗杆收回，动臂抬升变得过剩，担心铲斗顶端会从目标挖掘面60浮起而无法进行沿着目标挖掘面60的挖掘。

但是，本实施方式的控制器40(脱离防止要求速度计算部77)与计算出的斗杆收回的脱离防止要求速度相应地也运算动臂抬升的脱离防止要求速度，使得即便铲斗顶端的速度矢量的大小因脱离防止控制的执行而降低，其方向也不会变化。因此即使挖掘支援控制和脱离防止控制同时发挥功能，铲斗顶端也会沿着目标挖掘面60移动，因此能够进行沿着目标挖掘面60的挖掘。

接着，在图8的例子中，目标挖掘面60设定在挖掘机1的下方，在挖掘机1的前方设定有作业区域边界61。若在图8的状况下操作员对操作杆22输入斗杆放出操作(推出操作)，则通过控制器40的挖掘支援控制，相对于根据操作员的斗杆放出操作运算的斗杆9的操作员操作速度(斗杆9的挖掘支援要求速度)，来计算用于使铲斗顶端沿着目标挖掘面60移动的动臂下降的挖掘支援要求速度(动臂8的挖掘支援要求速度)(也就是说，针对斗杆9和动臂8运算挖掘支援要求速度)。另一方面，由于因操作员的斗杆放出操作而导致前作业装置1A接近作业区域边界61，所以通过控制器40的脱离防止控制，针对斗杆9运算比操作员操作速度(斗杆9的挖掘支援要求速度)小的脱离防止要求速度(也就是说，针对运算出挖掘支援要求速度的斗杆9以及动臂8中的斗杆9运算脱离防止要求速度)。

在该状况下，以往技术虽然会使斗杆放出从挖掘支援要求速度(操作员操作速度)降低至脱离防止要求速度，但针对动臂下降，保持挖掘支援要求速度而不会降低。因此，相对于斗杆放出，动臂下降变得过剩，担心铲斗顶端会潜入目标挖掘面60的下方而无法进行沿着目标挖掘面60的挖掘。

但是，本实施方式的控制器40(脱离防止要求速度计算部77)与计算出的斗杆放出的脱离防止要求速度相应地也运算动臂下降的脱离防止要求速度，使得即便铲斗顶端的速度矢量的大小因脱离防止控制的执行而降低，其方向也不会变化。因此即使挖掘支援控制和脱离防止控制同时发挥功能，铲斗顶端也会沿着目标挖掘面60移动，因此能够进行沿着目标挖掘面60的挖掘。

(总结)

根据上述那样构成的液压挖掘机1，当具有前作业装置1A从作业区域62脱离的可能性时，能够在保持由挖掘支援要求速度计算部76运算出的铲斗10的顶端的速度矢量的朝向的状态下，实现使前方部件的速度以规定的减速度减速或停止的脱离防止控制。即，当在现在的姿势下不具有前作业装置1A到达作业区域边界61的可能性时，脱离防止控制不发挥功能，依照挖掘支援要求速度或操作员操作速度而使前作业装置1A动作。另外，在至少一个前方部件中挖掘支援要求速度高于脱离防止要求速度的情况下，挖掘支援要求速度被运算出的其他前方部件也以相同的减速比例减速。若这样构成，则在多个前方部件(例如斗杆9和动臂8)按照挖掘支援控制而动作的状况下，即使其中至少一个前方部件因脱离防止控制而减速或停止，与此配合地，剩留前方部件也同样地减速或停止，由此能够防止铲斗顶端的速度矢量在脱离防止要求速度的发动前后变动。

另外，在步骤S103的脱离防止要求速度的计算中，对象前方部件的减速度da的值可以由操作员变更，也可以针对每个前方部件(也就是说各个液压缸)而变更。由此，例如相对于挖掘机1的操作不熟练的操作员，将减速度的绝对值设为相对小的值，由此与该绝对值相对大的情况相比，脱离防止控制更早地介入，实施平缓的减速和停止。

＜第2实施方式＞

本实施方式的液压挖掘机1所具备的控制器40具有进行不同于第1实施方式的运算处理的脱离防止要求速度计算部77。其他部分与第1实施方式相同，以下，使用图13来说明脱离防止要求速度计算部77所进行的处理。此外，即使在图13的处理中，针对与第1实施方式的图11相同的处理(步骤S100、S101、S102、S108)也标注相同的附图标记并省略说明。

在步骤S303中，脱离防止要求速度计算部77针对由步骤S101判断为具有使前作业装置1A从作业区域62脱离的可能性的每个前方部件，基于现在的姿势(各前方部件的转动角度α、β、γ)和目标停止角度θt来计算减速系数。减速系数如图14所示地定义在0至1的范围内。目标停止角度θt与现在的转动角度之差越小，减速系数的值越小，当减速系数为0时前方部件的速度为0，当减速系数为1时不进行减速。减速系数、目标停止角度和现在的姿势(转动角度)之间的关系也可以为，如实线所示，从成为dth1以下的地方开始定义为直线状，也可以为，如虚线所示，从成为dth2以下的地方开始由以多项式表现的曲线来定义。

在步骤S304中，判断在由步骤S303运算出减速系数的前方部件中是否至少一个前方部件的减速系数为1，换言之，是否需要使至少一个前方部件从挖掘支援要求速度减速。在此，在判断为至少一个前方部件的减速系数不是1的情况下向步骤S305前进，在并非这样地判断的情况下向步骤S108前进。

在步骤S305中，以由步骤S303运算出的系数中最小的减速系数对挖掘支援要求速度被运算出的所有的执行机构(液压缸)的挖掘支援要求速度进行减速。例如，针对由步骤S303计算出的减速系数，在动臂的减速系数为0.2，且斗杆和铲斗的减速系数为1的情况下，在步骤S305中，斗杆和铲斗均以减速系数0.2减速。

在步骤S306中，将由步骤S305减速后的挖掘支援要求速度(脱离防止要求速度)作为控制要求速度而输出。

根据具有以上那样发挥功能的控制器40(脱离防止要求速度计算部77)的液压挖掘机，通过挖掘支援要求速度减速最快的前方部件的减速系数，也使其他前方部件的挖掘支援要求速度减速。由此，与第1实施方式同样地，由以减速系数降低后的各前方部件的挖掘支援要求速度所规定的铲斗10的动作方向与由各前方部件的挖掘支援要求速度所规定的铲斗10的动作方向一致。因此，即使挖掘支援控制和脱离防止控制同时发挥功能，铲斗顶端也会沿着目标挖掘面60移动，因此能够进行沿着目标挖掘面60的挖掘。

＜其他＞

此外，在上述的各实施方式中，说明了在控制器通过挖掘支援控制和脱离防止控制的双方控制前作业装置1A的情况下，以使铲斗10的动作方向与仅利用挖掘支援控制来控制前作业装置1A的情况的铲斗10的动作方向一致的方式控制前作业装置1A的情况，但也可以为，以使铲斗10的动作方向接近仅利用挖掘支援控制来控制前作业装置1A的情况的铲斗10的动作方向的方式控制前作业装置1A。也就是说，不需要使两种情况下的铲斗10的动作方向完全一致，在满足目标挖掘面60的要求施工精度的范围内可以不同。

另外，在上述的各实施方式中，作为操作杆22、23，而举例说明了具有电气杆的作业机械，但本发明也能够适用于具有液压杆的作业机械。

另外，也可以构成为，使用告知装置46而向操作员告知执行了挖掘支援控制和脱离防止控制的双方的内容。作为该构成，例如构成为，由告知装置46告知基于脱离防止要求速度计算部77运算出的脱离防止要求速度而修正(减速)了控制器40的挖掘支援要求速度计算部76运算出的关于至少两个前方部件(也就是说对象前方部件以及剩留前方部件)的挖掘支援要求速度。而且，也可以通过告知装置46而告知能够识别挖掘支援要求速度被修正(减速)后的至少两个前方部件的信息(识别信息(例如，前方部件的名称、图像))。并且，在通过脱离防止控制而使挖掘支援要求速度计算部76运算出的至少两个前方部件停止的情况下，也可以将该内容和该至少两个前方部件的识别信息由告知装置46告知。另外，在通过脱离防止控制而使对象前方部件减速的情况下，也可以将该内容和对象前方部件的识别信息由告知装置46告知，在对象前方部件停止的情况下，可以将该内容和对象前方部件的识别信息由告知装置46告知。是减速还是停止的判断使用由图11的步骤S105计算的减速比例Dr即可。另外，当告知时，也可以向操作员提供能够识别通过脱离防止控制而停止的前方部件的信息(识别信息)、和能够特定减速比例Dr最大的前方部件(液压缸)的信息。以上那样地，向操作员告知通过脱离防止控制而使前作业装置1A的举动变化的理由，由此能够减小对操作员付与的不适感。此外，作为告知的方式，不限于向显示器的显示屏的显示，例如可以从扬声器输出基于连续蜂鸣音的警告音，也可以点亮警告灯。

另外，作为控制器40的构成，也可以采用如下构成：分别由挖掘支援要求速度计算部76计算挖掘支援要求速度，由脱离防止要求速度计算部77计算脱离防止要求速度，追加设置执行对各个要求速度进行调停的处理(具体地，图11的步骤S104－107的处理和图13的步骤S304、305、306的处理)的调停部，将该调停后的要求速度向执行机构控制部79输出。

此外，上述中，作为由挖掘支援要求速度计算部76和脱离防止要求速度计算部77运算的关于各前方部件的速度(挖掘支援要求速度以及脱离防止要求速度)，说明了运算各前方部件的“角速度”并然后由执行机构控制部79将各前方部件的角速度转换为对应的液压缸的速度(执行机构速度)的情况。但是，作为由挖掘支援要求速度计算部76和脱离防止要求速度计算部77运算的关于各前方部件的速度(挖掘支援要求速度以及脱离防止要求速度)，也可以采用如下构成：运算与各前方部件对应的“液压缸的速度”(执行机构速度)，将其向执行机构控制部79输出。

此外、本发明并不限定于上述实施方式，包括在不脱离其要旨范围内的各种变形例。例如本发明不限于具有上述实施方式所说明的所有构成，也包括将一部分构成删除的方案。另外，也能够将某一实施方式的一部分构成相对于其他实施方式的构成追加或置换。

另外，上述的控制装置的各构成和该各构成的功能以及执行处理等可以是其一部分或全部由硬件(例如由集成电路设计执行各功能的逻辑等)实现。另外，上述的控制装置的构成也可以作为通过由运算处理装置(例如CPU)读取和执行而实现该控制装置的构成的各功能的程序(软件)。该程序的信息例如能够存储在半导体存储器(闪存、SSD等)、磁性存储装置(硬盘驱动器等)以及记录介质(磁盘、光盘等)等。

另外，上述的各实施方式的说明中、控制线和信息线仅表示了为了该实施方式的说明所必要的部分，没有表示产品的所有的控制线和信息线。可以理解为在实际中几乎全部构成是相互连接的。

附图标记说明

1…液压挖掘机，1A…前作业装置(作业装置)，1B…车身(机械主体)，5…动臂液压缸，6…斗杆液压缸，7…铲斗液压缸，8…动臂，9…斗杆，10…铲斗(作业工具)，11…下部行驶体，12…上部旋转体，14…铲斗连杆，15…流量控制阀(控制阀)，17…旋转角度传感器，19…旋转角速度传感器，22…操作杆，23…操作杆，30…动臂角度传感器，31…斗杆角度传感器，32…铲斗角度传感器，33…车身倾斜角传感器，34…旋转角度传感器，40…控制器(控制装置)，46…告知装置，47a－l…电磁比例阀，52…操作传感器(操作员操作检测装置)，53…姿势传感器(挖掘机姿势检测装置)，55…GNSS天线，60…目标挖掘面，61…作业区域边界，62…作业区域，72…挖掘机姿势运算部，73…操作员操作速度推定部，74…目标挖掘面运算部，75…作业区域运算部，76…挖掘支援要求速度计算部(目标速度计算部)，77…脱离防止要求速度计算部(限制速度计算部)，78…告知控制部，79…执行机构控制部。

Claims (13)

1.一种作业机械，其特征在于，具有：

作业装置，其安装于机械主体，并具有包括作业工具在内的多个前方部件；

多个执行机构，其驱动所述机械主体以及所述多个前方部件；

操作装置，其操作所述多个执行机构；

姿势传感器，其检测所述机械主体以及所述作业装置的姿势信息；

操作传感器，其检测所述操作装置的操作信息；和

控制器，其能够利用挖掘支援控制以及脱离防止控制来控制所述作业装置，其中，该挖掘支援控制以使所述作业工具沿着规定的目标挖掘面移动的方式控制所述作业装置，该脱离防止控制使所述多个前方部件中的有可能使所述作业装置从规定的作业区域脱离的对象前方部件的动作减速或停止来防止所述作业装置从所述作业区域脱离，

所述控制器在通过所述挖掘支援控制和所述脱离防止控制的双方来控制所述作业装置的情况下，以使所述作业工具的动作方向接近仅利用所述挖掘支援控制来控制所述作业装置情况下的所述作业工具的动作方向的方式控制所述作业装置。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述控制器在利用所述挖掘支援控制时，基于所述姿势信息以及所述操作信息来运算所述多个前方部件中的关于至少两个前方部件的目标速度，以使得所述作业工具沿着所述目标挖掘面动作，

所述控制器在利用所述脱离防止控制时，基于所述姿势信息来运算关于所述对象前方部件的限制速度，以使得所述作业装置不从所述作业区域脱离，

当在所述目标速度被运算出的所述至少两个前方部件中包括所述对象前方部件、且关于所述对象前方部件的目标速度超过关于所述对象前方部件的限制速度时，基于关于所述对象前方部件的限制速度来运算与从所述目标速度被运算出的所述至少两个前方部件中去除所述对象前方部件后的剩留前方部件相关的限制速度，

基于关于所述对象前方部件的限制速度和关于所述剩留前方部件的限制速度来控制所述至少两个前方部件的动作。

3.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

运算关于所述剩留前方部件的限制速度，以使得由关于所述对象前方部件的限制速度和关于所述剩留前方部件的限制速度所规定的所述作业工具的动作方向接近由关于所述至少两个前方部件的目标速度所规定的所述作业工具的动作方向。

4.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

运算关于所述剩留前方部件的限制速度，以使得由关于所述对象前方部件的限制速度和关于所述剩留前方部件的限制速度所规定的所述作业工具的动作方向与由关于所述至少两个前方部件的目标速度所规定的所述作业工具的动作方向一致。

5.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制器运算关于所述对象前方部件的限制速度相对于关于所述对象前方部件的目标速度的速度比例、即基准速度比例，

运算关于所述剩留前方部件的限制速度，以使得关于从所述目标速度被运算出的所述至少两个前方部件去除所述对象前方部件后的剩留前方部件的限制速度相对于关于所述剩留前方部件的目标速度的速度比例与所述基准速度比例一致，

基于关于所述对象前方部件的限制速度和关于所述剩留前方部件的限制速度来控制所述至少两个前方部件的动作。

6.根据权利要求5所述的作业机械，其特征在于，

所述控制器在所述对象前方部件为两个以上的情况下，针对该两个以上的对象前方部件分别计算速度比例，在计算出的多个速度比例中将最小的速度比例作为所述基准速度比例。

7.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

具有告知装置，该告知装置在所述控制器基于关于所述对象前方部件的限制速度运算出关于所述剩留前方部件的限制速度时，向操作员告知关于所述对象前方部件以及所述剩留前方部件的速度从所述目标速度降低这一情况。

8.根据权利要求7所述的作业机械，其特征在于，

所述告知装置在基于关于所述对象前方部件的限制速度运算出关于所述剩留前方部件的限制速度时，向操作员告知所述对象前方部件以及所述剩留前方部件。

9.根据权利要求7所述的作业机械，其特征在于，

所述告知装置在所述控制器作为关于所述对象前方部件的限制速度而计算出零并使所述对象前方部件的动作停止时，向操作员告知所述对象前方部件的动作停止这一情况。

10.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制器基于对所述对象前方部件设定的减速度来计算关于所述对象前方部件的限制速度，

所述减速度能够变更。

11.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

具有告知装置，该告知装置在所述控制器通过所述挖掘支援控制和所述脱离防止控制的双方来控制所述作业装置的情况下将该情况告知。

12.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

关于所述至少两个前方部件的目标速度是驱动所述至少两个前方部件的至少两个执行机构的目标速度，

关于所述对象前方部件的限制速度是驱动所述对象前方部件的执行机构的限制速度，

关于所述剩留前方部件的限制速度是驱动所述剩留前方部件的执行机构的限制速度，

所述控制器基于驱动所述对象前方部件的执行机构的限制速度和驱动所述剩留前方部件的执行机构的限制速度来控制所述至少两个执行机构的速度。

13.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

关于所述至少两个前方部件的目标速度是所述至少两个前方部件的目标速度，

关于所述对象前方部件的限制速度是所述对象前方部件的限制速度，

关于所述剩留前方部件的限制速度是所述剩留前方部件的限制速度，

所述控制器基于所述对象前方部件的限制速度和所述剩留前方部件的限制速度来控制所述至少两个前方部件的速度。

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