CN115917089A - 作业机械 - Google Patents

Abstract

基于从操作杆(24)输出的操作信号、从惯性测量装置(27)～(30)输出的姿势信息、从压力传感器(32)、(33)输出的负载信息、以及利用显示输入装置(26)设定的作业区域，判断表示液压挖掘机(1)的当前的作业的状况的作业状况，与判断出的作业状况对应地从事先设定的多个动作形态决定表示前部作业机(12)在操作修正控制中的动作的内容的动作形态，以与动作形态对应地使前部作业机动作的方式执行操作修正控制。由此，能够在机器控制中进行恰当的支援动作，能够提高作业精度。

Description

作业机械

技术领域

本发明涉及作业机械。

背景技术

作为提高由液压挖掘机代表的作业机械的作业效率的技术，已知根据由作业装置(例如由动臂、斗杆、以及铲斗构成的作业装置)的操作员对操作装置进行的操作、以及事先决定的条件半自动地控制作业装置的动作的机器控制(MC：Machine Control)。在机器控制(以下仅称为MC)中，例如使作业装置中的铲斗的前端位置相对于目标面维持在事先决定的距离，或者使铲斗的姿势(角度)相对于目标面维持在事先决定的角度，由此进行操作员的操作支援。

作为与MC的设定有关的技术，例如在专利文献1中，公开了在具有作业机(作业装置)的作业车辆的控制系统中，具备所述作业机的第1操作杆、设于所述第1操作杆的第1操作构件、以及进行所述作业机的自动控制的控制器，所述控制器在满足了包含所述第1操作杆位于中立位置在内的执行条件时，与所述第1操作构件的操作对应地，执行分配给所述第1操作构件的所述自动控制的功能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP国际公开第2016/148311号

发明内容

为了在MC中实现恰当的操作支援，需要与作业内容或作业环境对应地对MC的有效化与无效化进行切换，或者需要设定恰当的支援内容。然而，可以想到像现有技术那样在利用设于操作杆的操作构件的操作交替切换自动控制的有效化与无效化的情况下，因操作员遗忘操作而会在自动控制处于无效化的状态下进行作业而挖掘至超出设计面。另外，可以想到在根据操作员的操作设定作业内容的情况下，会错误设定作业内容或支援内容，作业装置没有成为期望的姿势地错误地过度挖掘施工面，或者将向施工面搬运的沙土撒漏，而无法得到足够的作业精度。即，在这种情况下，担心无法实现恰当的MC动作，导致作业精度下降。

本发明是鉴于上述内容而提出的，其目的在于，能够在机器控制中进行恰当的支援动作，从而能够提高作业精度的作业机械。

本申请包括多个解决上述课题的手段，但若举出一例，则作业机械具备：下部行驶体；能够相对于所述下部行驶体旋转的上部旋转体；多关节型的前部作业机，其安装于所述上部旋转体，由彼此能够转动地连结的多个前部构件构成；操作装置，其与基于操作员的操作量对应地，输出用于驱动所述上部旋转体以及所述前部作业机的操作信号；多个前部作业机执行机构，其基于与从所述操作装置输出的操作信号对应地生成的驱动信号，对所述多个前部构件分别进行驱动；旋转执行机构，其基于从所述操作装置输出的操作信号对所述上部旋转体进行旋转驱动；姿势信息检测装置，其检测姿势信息，该姿势信息为与所述上部旋转体以及所述前部作业机的姿势有关的信息；以及控制装置，其执行操作修正控制，在该操作修正控制中，基于从所述操作装置输出的操作信号、利用所述姿势信息检测装置检测出的姿势信息，以使在事先决定的目标面上以及相对于所述目标面的一方区域内使所述前部作业机成为事先决定的位置或者姿势的方式，向所述多个前部作业机执行机构的至少一个输出所述驱动信号，所述作业机械的特征在于，还具备：负载信息检测装置，其检测负载信息，该负载信息为与多个所述前部作业机执行机构中的至少一个液压执行机构的负载有关的信息；以及在事先决定的目标面的上方设定作业区域的作业区域设定装置，所述控制装置基于从所述操作装置输出的操作信号、利用所述姿势信息检测装置检测出的姿势信息、利用所述负载信息检测装置检测出的负载信息、以及利用所述作业区域设定装置设定的所述作业区域，判断表示所述作业机械的当前的作业的状况的作业状况，与判断出的作业状况对应地，从事先设定的多个动作形态决定表示所述前部作业机在所述操作修正控制中的动作的内容的动作形态，以与所述动作形态对应地使所述前部作业机动作的方式执行所述操作修正控制。

发明效果

根据本发明，能够在机器控制中进行恰当的支援动作，能够提高作业精度。

附图说明

图1是示意性示出作为作业机械的一例的液压挖掘机的外观的图。

图2是选取示出液压挖掘机的驱动机构的液压回路的主要部分的图。

图3是示出控制器的本实施方式的功能部的功能框图。

图4是示出液压挖掘机进行的作业的一例的概略图，是示出坡面整形作业的图。

图5是示出液压挖掘机进行的作业的一例的概略图，是示出沟道挖掘作业的图。

图6是示出液压挖掘机的姿势运算的图，利用侧视图概略性示出液压挖掘机整体。

图7是示出作业对象的一例的图，是示出坡面整形作业中的作业对象的图。

图8是示出作业对象的一例的图，是示出沟道挖掘作业中的作业对象的图。

图9是示出在显示输入装置显示的输入画面的一例的图，是示出作业区域设定画面的图。

图10是示出在显示输入装置显示的输入画面的一例的图，是示出显示了作业区域内铲斗设定画面的情形的图。

图11是示出作业类别判断处理的内容的流程图。

图12是说明铲斗的齿尖位置是否位于作业区域内的判断方法的图。

图13是示出作业工具状态判断处理的内容的流程图。

图14是示出压力传感器的检测结果的一例的图，是示出斗杆液压缸的缸底压的检测结果的图。

图15是示出压力传感器的检测结果的一例的图，是示出动臂液压缸的缸底压的检测结果的图。

图16是说明铲斗的姿势的图。

图17是说明铲斗的姿势的图。

图18是示出动作形态读取处理的内容的流程图。

图19是说明铲斗的支援动作量的运算方法的图，是示出铲斗与目标面的关系的侧视图。

图20是示出支援动作中的铲斗的状态显示的外观图。

图21是放大示出旋转式倾斜铲斗的图。

图22是示出具有旋转式倾斜铲斗的液压挖掘机的作业的一例的概略图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。此外，在本实施方式中，作为作业机械的一例，例示说明搭载了多关节型的前部作业机的液压挖掘机，但在具有前部作业机的其他作业机械中也能够应用本发明。

＜第一实施方式＞

参照图1～图17说明本发明的第一实施方式。

图1是示意性示出作为本实施方式的作业机械的一例的液压挖掘机的外观的图。

在图1中，液压挖掘机1大致由下部行驶体10、可旋转地设于下部行驶体10的上部旋转体11、可转动地设于上部旋转体11的前部作业机12、以及由操作者(操作员)搭乘的操作室22构成。

前部作业机12为将分别在垂直方向上转动的多个前部构件(动臂13、斗杆14、铲斗(作业工具)15)连结而构成的多关节型，动臂13的基端在垂直方向上可转动地支承于上部旋转体11的前部，斗杆14的一端在垂直方向上可转动地支承于与动臂13的基端不同的端部(前端)，在斗杆14的另一端在垂直方向上可转动地支承有作为作业工具的铲斗15。

动臂13、斗杆14、以及铲斗15由作为液压执行机构(前部作业机执行机构)的动臂液压缸17、斗杆液压缸18、以及铲斗液压缸19分别转动驱动。另外，上部旋转体11由作为液压执行机构(旋转执行机构)的旋转液压马达16旋转驱动。另外，下部行驶体10由作为液压执行机构(行驶执行机构)的未图示的左右的行驶液压马达行驶驱动。

在动臂液压缸17上，作为检测作为与液压执行机构的负载有关的信息的负载信息的负载信息检测装置，而设有检测活塞杆侧的液压的压力传感器32a、以及检测缸底侧的液压的压力传感器32b。同样地，在斗杆液压缸18，作为负载信息检测装置，而设有检测活塞杆侧的压力的压力传感器33a、以及检测缸底侧的压力的压力传感器33b。此后，有时分别将压力传感器32a、32b以及压力传感器33a、33b统称为压力传感器32以及压力传感器33。

在操作室22内配置有作为操作装置的操作杆24a、24b(参照图2)、作为控制液压挖掘机1整体的动作的控制装置的控制器23、以及显示针对操作者的信息以及输入操作者的指示的显示输入装置26。此后，有时将两个操作杆24a、24b统称为操作杆24。

控制器23由中央运算装置(CPU)、存储器、接口构成，利用中央运算装置(CPU)执行在存储器内事先保存的程序，中央运算装置(CPU)基于在存储器内保存的设定值和从接口输入的信号进行处理，从接口输出信号。

显示输入装置26例如为触控面板等的定点设备，构成为利用在画面上显示的图形用户界面(GUI)输入信息的显示和来自操作者的指示。

在上部旋转体11、动臂13、斗杆14、以及铲斗15分别配置有检测作为与各自的姿势有关的信息的姿势信息的作为姿势信息检测装置的惯性测量装置(IMU:InertialMeasurement Unit)27、28、29、30。此后，在需要区别这些惯性测量装置的情况下，分别称为车身惯性测量装置27、动臂惯性测量装置28、斗杆惯性测量装置29、以及铲斗惯性测量装置30。相对于惯性测量装置27、28、29、30的各构件的相对的安装位置利用设计信息等来求出，因此，能够基于惯性测量装置27、28、29、30的检测结果(角速度和加速度)推断出上部旋转体11、动臂13、斗杆14、以及、铲斗15的相对的转动角度。

另外，在上部旋转体11的上部安装有作为检测位置信息的位置信息检测装置的两个GNSS(Global Navigation Satellite System：全球导航卫星系统)天线31a、31b。GNSS天线31a、31b包括通过对从人工卫星接收的信号进行运算来运算位置信息的位置运算功能，能够从由两个GNSS天线31a、31b分别获取的位置信息的差分推断上部旋转体11的方位(朝向)。此后，有时将两个GNSS天线31a、31b统称为GNSS天线31。

配置于操作室22的操作杆24由能够向前后左右摇动的两个操作杆24a、24b构成。操作杆24构成为能够针对两个操作杆24a、24b的每一个输入前后左右方向上的共计4个轴的摇动的操作量。基于通过操作杆24的摇动操作而与操作量对应地生成的操作信号，在控制器23生成驱动信号，由此，能够与操作杆24中的操作对应地分别驱动旋转液压马达16、动臂液压缸17、斗杆液压缸18、以及铲斗液压缸19。另外，在操作杆24a、24b上设有因操作员的按下而能够进行操作输入的操作按钮25a、25b(参照图2)。此后，有时将两个操作按钮25a、25b统称为操作按钮25。

图2是选取示出液压挖掘机的驱动机构的液压回路的主要部分的图。

在图2中，液压挖掘机1的驱动机构例如大致由利用柴油发动机等的原动机41驱动的液压泵39以及先导泵40；对从液压泵39向液压执行机构16、17、18、19供给的液压油的流量以及方向进行控制的控制阀34、35、36、37；向液压泵39以及先导泵40供给工作油和贮存从液压执行机构16、17、18、19排出的工作油的工作油油箱42；以及用于将从液压泵39喷出的液压油的一部分向工作油油箱42排出的泄放单元43构成。

控制阀34、35、36、37利用从先导泵40喷出的液压油的液压(先导压)来驱动。从先导泵40喷出的液压油经由控制阀34、35、36、37的电磁比例减压阀34b、34c、35b、35c、36b、36c、37b、37c而导向方向控制阀34a、35a、36a、37a。基于从控制器23输出的电流指令控制电磁比例减压阀34b、34c、35b、35c、36b、36c、37b、37c，由此来控制方向控制阀34a、35a、36a、37a的驱动。从液压泵39向方向控制阀34a、35a、36a、37a供给的液压油与电磁比例减压阀34b、34c、35b、35c、36b、36c、37b、37c的动作对应地，来调整向对应的液压执行机构16、17、18、19分配的量。

液压泵39为可变容量式，基于从控制器23输出的电流指令使调节机构39a动作，由此调整液压泵39的容量，控制液压泵39的喷出流量。

泄放单元43由将从液压泵39喷出的液压油的一部分向工作油油箱42释放的泄放阀43a、以及对利用泄放阀43a进行的释放量进行调整的泄放阀用电磁比例减压阀43b构成。从液压泵39喷出的液压油的一部分通过由泄放阀43a连通至工作油油箱42的油路来排出。泄放阀43a由利用泄放阀用电磁比例减压阀43b调整的先导压来驱动。即，基于从控制器23输出的电流指令，利用由泄放阀用电磁比例减压阀43b调整后的先导压来控制经由泄放阀43a向工作油油箱42返回的液压油的流量。

控制器23连接于操作杆24、操作按钮25、显示输入装置26、惯性测量装置27、28、29、30、以及GNSS天线31，基于来自各自的输入信号输出电磁比例减压阀34b、34c、35b、35c、36b、36c、37b、37c、43b、以及驱动调节机构39a的电流指令信号，通过驱动液压执行机构16、17、18、19、液压泵39、以及泄放单元43，来控制液压挖掘机1的动作。

图3是示出控制器的本实施方式的功能部的功能框图。

在本实施方式中，控制器23内部的系统作为几种程序的组合来执行，并构成为经由接口输入操作杆24、操作按钮25、以及显示输入装置26的指示信号、和惯性测量装置27、28、29、30、旋转测角仪47、以及GNSS天线31的检测信号，在利用中央运算装置(CPU)实施了处理之后，经由接口输出用于分别驱动控制阀34、35、36、37、液压泵39、以及泄放单元43的驱动信号。

在图3中，控制器23由下述功能部构成：作业工具位置姿势运算部50，其基于惯性测量装置27、28、29、30、以及GNSS天线31的检测结果对前部作业机12的位置以及姿势(例如，铲斗15的齿尖位置或相对于水平面的角度等)进行运算；作业对象设定部51，其基于输入至显示输入装置26的操作者的指示内容来设定作为与液压挖掘机1的作业对象的位置或形状有关的信息的作业对象(例如，目标面或作业区域)；作业状况判断部54，其基于从操作杆24输出的操作信号、压力传感器32、33的检测结果、从作业工具位置姿势运算部50输出的运算结果、和作业对象设定部51的设定内容，判断作业状况，该作业状况为液压挖掘机1的当前的作业的状况；作业工具动作形态设定部52，其基于输入至显示输入装置26的操作者的指示内容，设定作为操作修正控制(支援动作时)中的铲斗15(作业工具)的动作的内容的多个动作形态；作业工具动作形态存储部53，其存储利用作业工具动作形态设定部52设定的铲斗15(作业工具)的多个动作形态；作业工具动作形态调用部55，其基于作业状况判断部54的判断结果(即，判断出的作业状况)，从存储在作业工具动作形态存储部53内的多个动作形态调用作业形态；作业工具动作修正量运算部56，其基于作业工具位置姿势运算部50的运算结果、利用作业对象设定部51设定的作业对象、以及由作业工具动作形态调用部55决定的动作形态，对用于使铲斗15(作业工具)成为规定的动作的动作修正量进行运算；以及作业机控制量运算部57，其基于作业对象设定部51的设定内容、从操作杆24输出的操作信号(操作者的操作指示)、作业工具位置姿势运算部50的运算结果、以及作业工具动作修正量运算部56的运算结果(动作修正量)，对液压挖掘机1的各液压执行机构16、17、18、19的控制量进行运算，将电流指令(驱动信号)输出至控制阀34、35、36、37、液压泵39(调节机构39a)、以及泄放单元43。

接下来，例示说明本发明的实施方式中的液压挖掘机利用操作修正控制(支援动作)等进行的作业的内容。

图4以及图5是示出液压挖掘机进行的作业的一例的概略图，图4是示出坡面整形作业的图，图5是示出沟道挖掘作业的图。

如图4所示，在坡面整形作业中，液压挖掘机1进行对目标面5进行挖掘而将其整形为平整的作业。具体来说，液压挖掘机1维持使铲斗15的齿尖与目标面5一致地反复进行进行挖掘的动作、以及在挖掘进行了一定程度之后用铲斗15舀出挖掘出的沙土并搬运至沙堆4的动作。另外，为了使挖掘的目标面5进一步平整，进行利用铲斗15舀出沙堆4的沙土并从目标面5的上方稍微撒下而撒向目标面5整体并进一步按压铲斗15的底面的动作。

在这种坡面整形作业的情况下，在操作修正控制(支援动作)中，在目标面5上的挖掘动作中，以不使铲斗15的齿尖到达目标面5的下方的方式、换言之以沿着目标面5移动的方式来支援动作。另外，在目标面5的按压动作中，一边以使铲斗15的齿尖沿着目标面5的方式移动，一边以进一步使铲斗15的底面与目标面5一致的方式，支援铲斗15的角度调整。通过像这样进行支援动作，能够提高坡面整形作业精度。

另外，在将在目标面5挖掘出的沙土向沙堆4搬运的动作、以及将利用沙堆4舀起的沙土向目标面5搬运的动作中，以将铲斗15的开口面设为水平的方式支援铲斗15的角度调整，由此，能够抑制正在搬运的沙土从铲斗15撒漏，因此，能够削减清扫等多余的作业，能够提高作业精度以及作业效率。

如图5所示，在沟道挖掘作业(例如，材料6的埋设作业)中，对地面进行挖掘而形成沟道3，在将材料6设置于沟道之后，进行回填沟道3的作业。具体来说，作为设置材料6的恰当的高度而将沟道3的底面设定为目标面5，反复进行使液压挖掘机1的铲斗15的齿尖与目标面5一致地进行挖掘的动作、与在进行一定程度挖掘之后用铲斗15舀起挖掘出的沙土并搬运至沙堆4的动作。另外，为了回填沟道3，反复进行利用铲斗15挖掘沙堆4的沙土并舀起的动作、以及搬运至沟道3之上并落下的动作。

在这种沟道挖掘作业的情况下，在操作修正控制(支援动作)中，在目标面5上的挖掘动作中，以使铲斗15的齿尖不到达目标面5的下方的方式、换言之以沿着目标面5移动的方式支援动作，由此，能够提高作业的精度。

另外，在将在形成沟道3的过程中挖掘出的沙土向沙堆4搬运的动作、以及将利用沙堆4舀起的沙土向沟道3搬运的动作中，以将铲斗15的开口面设为水平的方式支援铲斗15的角度调整，由此，能够抑制正在搬运的沙土从铲斗15撒漏，因此，能够削减清扫等多余的作业，能够提高作业精度以及作业效率。

即，如图4以及图5所示，为了提高作业精度以及作业效率，期望根据作业的进度等状况来变更修正铲斗15的位置或姿势的支援动作。

图6是示出液压挖掘机的姿势运算的图，是利用侧视图概略示出液压挖掘机整体的图。

作业工具位置姿势运算部50通过使用在图6中定义的变量，作为液压挖掘机1的姿势信息，而对铲斗15的前端位置(齿尖位置)或姿势(角度)进行运算。在液压挖掘机1中，将上部旋转体11的旋转轴和与下部行驶体10的下侧相接的平面的交点定义为挖掘机坐标系的原点Og。在液压挖掘机1的外部设定的全局坐标系中的挖掘机坐标系的原点Og的位置能够根据用GNSS天线31检测出的GNSS天线31的全局坐标系中的位置、和相对于挖掘机坐标系的原点Og的GNSS天线31的安装高度Lg1以及前后方向安装长度Lg2来求出。另外，挖掘机坐标系相对于全局坐标系的方向能够通过使挖掘机坐标系以相对于水平面铅垂的轴为中心朝向用GNSS天线31检测出的液压挖掘机1的全局坐标系的方向(方位角)来求出。在此，将从全局坐标系向挖掘机坐标系的齐次变换矩阵定义为Tsh。

铲斗15相对于挖掘机坐标系的原点Og的前端位置(齿尖位置)Pbk能够通过如下方式获得：使用上部旋转体11的旋转角度θsw、动臂13的摇动角θbm、斗杆14的摇动角θam、铲斗15的摇动角θbk、各构件的长度Lf1、Lf2、Lbm、Lam、Lbk，将液压挖掘机1作为由4连杆构成的连杆构造并应用D-H法(Denaviet-Hartenberg表示法)等，即，获取针对每个连杆定义的齐次变换矩阵之积。

在此，铲斗15的前端位置Pbk＝(Xbk、Ybk、Zbk)、水平面(全局坐标系)与挖掘机坐标系所成的角(Pitch_bk)、以及各构件间的角度(θsw、θbm、θam、θbk)之间的关系能够利用以下的矢量式(式1)～(式3)来表示。此外，下述(式1)以及(式2)中的“^T”表示倒置。

r＝{Xbk，Ybk，Zbk，Pitch_bk}^T (式1)

q＝{θsw，θbm，θam，θbk}^T (式2)

r＝F(q) (式3)

图7以及图8是示出作业对象的一例的图，图7是示出坡面整形作业中的作业对象的图，图8是示出沟道挖掘作业中的作业对象的图。此外，在图7以及图8中，例示并说明目标面5以及作业区域7为作为与作业对象的位置或形状有关的信息的作业对象。

如图7以及图8所示，在作业对象设定部51中，作为坡面整形作业(参照图4)以及沟道挖掘作业(参照图5)中的作业对象之一的目标面5利用以四个代表点Pt1～Pt4为顶点构成的长方形状的平面来定义。目标面5的法线矢量n＝{nx、ny、nz}^T能够通过将矢量(Pt3-Pt2)与矢量(Pt1-Pt2)的外积归一化得到。另外，作为作业对象之一的作业区域7在将与定义目标面5的代表点Pt1～Pt4不同的代表点Pt1’～Pt4’假设为目标面5的上方的情况下，定义为将目标面5作为面之一的三维空间上的立体。即，在作业对象设定部51中，基于向显示输入装置26输入的操作者的指示内容(代表点Pt1～Pt4)设定作为作业对象的目标面5，另外，基于指示内容(代表点Pt1～Pt4、Pt1’～Pt4’)设定作为作业对象的作业区域7。

图9以及图10是示出在显示输入装置中显示的输入画面的一例的图，图9是示出作业区域设定画面的图，图10是示出显示有作业区域内铲斗设定画面的情形的图。

如图9所示，在显示输入装置26中，从在输入画面(作业区域设定画面)事先设定的施工图的信息显示作为作业对象整体像的作业对象显示90，以显示设定为目标面5的作业对象显示90上的任意的面的选择状况的方式构成GUI。另外，在画面上显示决定按钮95、以及返回按钮96，以液压挖掘机1的操作者接受选择输入的方式构成GUI，在选择了任意的面的状态下按下决定按钮95，由此，设定成为设定作业区域7的对象的目标面5。若利用决定按钮95的按下设定目标面5，则显示用于设定作业区域7的作业区域调整显示91，构成为对液压挖掘机1的操作者接受作业区域7的大小、即，从目标面5到作业区域7的上表面(在图7以及图8中用代表点Pt1’～Pt4’定义的面)为止的距离进行的设定。

此外，在本实施方式中，例示并说明了通过以使作业区域7的目标面5与上表面成为平行的方式来定义并利用作业区域调整显示91示出构成上表面的四个代表点中的一个来设定作业区域7的大小的情况，但不限于此，例如，也可以构成为能够个别调整与构成作业区域7的上表面的四个代表点中的多个点的目标面5相距的距离。

另外，在显示输入装置26的作业区域设定画面中，若通过决定按钮95的按下设定作业区域7的大小，则接下来，在显示输入装置26中显示作业区域内铲斗设定画面92。在作业区域内铲斗设定画面92中，设定作业区域7内的铲斗15的支援动作内容(动作形态)。在作业区域内铲斗设定画面92中，构成为显示铲斗高度调整显示93接受操作者对铲斗15的齿尖位置(与目标面5相距的距离)的设定，显示铲斗姿势调整显示94接受操作者对铲斗15的姿势(相对于水平面的角度)的设定。此外，在作业区域内铲斗设定画面92中，以与多种动作形态分别对应的方式进行铲斗15的齿尖位置以及姿势的设定。

作为支援动作的动作形态的种类，有“铲斗姿势保持模式”、“齿尖位置指定模式”、“铲斗水平保持模式”。“铲斗姿势保持模式”为以使铲斗15的底面与目标面5一致的方式进行铲斗15的角度控制的动作形态。另外，“齿尖位置指定模式”为以使铲斗15的齿尖与目标面5一致的方式进行铲斗15的位置控制的动作形态。另外，“铲斗水平保持模式”为以将铲斗15的开口面保持为水平的方式进行铲斗15的角度控制的动作形态。

在作业工具动作形态设定部52中，基于输入至显示输入装置26的操作者的指示内容来设定动作形态，并存储在作业工具动作形态存储部53内。

接下来，说明作业状况判断部54中的作业状况判断处理。在作业状况判断部54中，作为判断表示液压挖掘机1的作业的状况的作业状况的作业状况判断处理，而进行作业类别判断处理和作业工具状态判断处理。在作业类别判断处理中，基于作业工具位置姿势运算部50的运算结果与作业对象设定部51的设定内容，判断表示液压挖掘机1实施的作业的状态的分类即作业类别。另外，在作业工具状态判断处理中，基于压力传感器32、33的检测结果、以及作业工具位置姿势运算部50的运算结果，进行判断作为铲斗15的状态的作业工具状态的作业工具状态判断处理。此外，每隔事先决定的单位处理时间(例如，采样时间)反复执行控制器23中的作业状况判断处理(作业类别判断处理、作业工具状态判断处理)。

在作业类别判断处理中，基于前部作业机12(具体来说，铲斗15)的位置以及动作方向设定作为表示液压挖掘机1正在实施的作业的状态的分类的作业类别。

图11是示出作业类别判断处理的内容的流程图。

如图11所示，在作业类别判断处理中，控制器23首先将利用作业对象设定部51设定的、用全局坐标系表示的作业区域7的代表点Pt1～Pt4、Pt1’～Pt4’(参照图7以及图8)和法线矢量n从全局坐标系变换为液压挖掘机1的坐标系(车身坐标系)(步骤S100)。

能够使用齐次变换矩阵Tsh以以下的(式4)～(式6)的方式进行(在此，l为表示编号的正整数)从代表点Pt1～Pt4、Pt1’～Pt4’和法线矢量n的全局坐标系向车身坐标系的变换。

Ptl＝(Tsh^-1)×Pt (式4)

Ptl’＝(Tsh^-1)×Pt’ (式5)

nl＝(Tsh^-1)×(Pt+n)-Ptl (式6)

接下来，基于作业工具位置姿势运算部50的运算结果和作业对象设定部51的设定内容，判断铲斗15的齿尖位置Pst是否位于作业区域7内(步骤S120)。

铲斗15的齿尖位置Pst是否位于作业区域7内的判断能够使用趋向例如由代表点Pt1～Pt4、Pt1’～Pt4’构成的6面体的各面的区域方向的法线、与将各代表点和铲斗15的齿尖位置Pst连结的矢量的内积的大小来判断。例如，如图12所示，在将目标面5的法线矢量nl与将代表点Pt2和铲斗15的齿尖位置Pst连结的矢量vptl2的内积为0(零)以上的情况下，能够判断为齿尖位置Pst在目标面5上侧，即位于作业区域7侧，在低于0(零)的情况下，能够判断为齿尖位置Pst在目标面5下侧、即位于作业区域7外。针对构成作业区域7的所有面实施同样的处理，在所有内积为0(零)以上的情况下，能够判断为铲斗15的齿尖位置Pst位于作业区域7内。

接下来，基于从操作杆24输出的操作信号，预测由液压挖掘机1的操作者操作的铲斗15的齿尖位置Pst的移动目的地、即，基于操作者的请求齿尖位置Pest，判断该预测结果(请求齿尖位置Pest)是否位于作业区域7内(步骤S130)。

将对与操作杆24的操作量(操作信号)成正比例的旋转液压马达16、动臂液压缸17、斗杆液压缸18、以及铲斗液压缸19的速度目标值进行几何变换得到的各部分的角度θsw、θbm、θam、θbk的角速度目标值设为ωlev，能够使用事先决定的推断时间Δtest利用下述的(式7)以及(式8)来求出请求齿尖位置Pest。

Pest＝Pst+J(q)×ωlev×Δtest (式8)

相对于得到的请求齿尖位置Pest，进行与步骤S120同样的运算，由此，能够判断请求齿尖位置Pest是否位于作业区域7内。

接着，基于步骤S120的运算结果判断当前的铲斗15的齿尖位置Pst是否位于作业区域7内(步骤S140)，在判断结果为是的情况下，接下来基于步骤S130的运算结果判断请求齿尖位置Pest是否位于作业区域7内(步骤S150)。

在步骤S150中的判断结果为是的情况下，即，在铲斗15的齿尖位置Pst以及请求齿尖位置Pest双方均在作业区域7内的情况下，将表示液压挖掘机1的作业的状态的作业类别设定为表示在作业区域7内进行作业的“目标内作业”(步骤S151)，结束处理。

另外，在步骤S150中的判断结果为否的情况下，即，在铲斗15的当前的齿尖位置Pst为作业区域7内但请求齿尖位置Pest在作业区域7外的情况下，将作业类别设定为表示要从作业区域7内向作业区域7外离开的“目标离开作业”(步骤S152)，结束处理。

另外，在步骤S140中的判断结果为否的情况下，即，在铲斗15的当前的齿尖位置Pst为作业区域7外的情况下，接下来，基于步骤S130的运算结果判断请求齿尖位置Pest是否为作业区域7外(步骤S160)。

在步骤S160中的判断结果为是的情况下，即，在铲斗15的当前的齿尖位置Pst以及请求齿尖位置Pest双方均为作业区域7外的情况下，将表示液压挖掘机1的作业的状态的作业类别设定为表示在作业区域7外进行作业的“目标外作业”(步骤S161)，结束处理。

另外，在步骤S160中的判断结果为否的情况下，即，在铲斗15的当前的齿尖位置Pst为作业区域7外但请求齿尖位置Pest为作业区域7内的情况下，将作业类别设定为表示要从作业区域7外接近作业区域7内的目标面5的“目标接近作业”(步骤S162)，结束处理。

在作业工具状态判断处理中，基于相对于铲斗15的目标面5的姿势(角度)以及前部作业机12的负载，设定作为表示铲斗15(作业工具)的状态的分类的作业工具状态。

图13是示出作业工具状态判断处理的内容的流程图。

此外，在作业工具状态判断处理中，作业工具状态有铲斗15的填充状态(表示在铲斗15内是否填充了沙土的判断结果)、和铲斗15的一致状态(表示铲斗15的底面是否接近与目标面5一致的状态的判断结果)双方的状态，各自的状态是独立地保存的。此外，作为作业工具状态，继续保持上一次的处理周期时的状态，但作为初始值，例如，填充状态设为“沙土非填充状态”，一致状态设为“姿势一致状态”。

如图13所示，在作业工具状态判断处理中，控制器23首先基于压力传感器33的检测结果、和作业工具状态(填充状态)的保存内容，判断斗杆液压缸18的缸底压Pam比事先决定的阈值Pth_am小、且作业工具状态(填充状态)是否为表示在铲斗15的内部没有沙土的状态的“沙土非填充状态”(步骤S200)。

在步骤S200的判断结果为是的情况下，即，在斗杆液压缸18的缸底压Pam比阈值Pth_am大、且作业工具状态(填充状态)为“沙土非填充状态”的情况下，将表示挖掘动作已经开始的挖掘开始标志设定为“ON”(步骤S210)。

图14是示出压力传感器的检测结果的一例的图，是示出斗杆液压缸的缸底压的检测结果的图。

在基于液压挖掘机1的挖掘动作中，将斗杆14向回收方向驱动、也就是使斗杆液压缸18伸长，因此，如图14所示，在挖掘中斗杆液压缸18的缸底压Pam变大，在斗杆液压缸18的缸底压Pam为挖掘开始阈值(Pth_am)以上的情况下，能够判断为开始了挖掘动作。即，能够通过步骤S200的判断判断是否已经开始了挖掘动作。

接下来，在步骤S200的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S210的处理结束的情况下，接下来，基于压力传感器33的检测结果以及作业工具状态(填充状态)的保存内容，判断斗杆液压缸18的缸底压Pam是否为事先决定的阈值Pth_am以下、且挖掘开始标志是否为“ON”(步骤S220)。

在步骤S220的判断结果为是的情况下，即，在斗杆液压缸18的缸底压Pam为阈值Pth_am以下且挖掘开始标志为“ON”的情况下，将挖掘开始标志设定为“OFF”，将表示结束了挖掘动作的挖掘结束标志设定为“ON”(步骤S230)。

当基于液压挖掘机1的挖掘动作结束时，如图14所示，斗杆液压缸18的缸底压Pam变小，因此，在开始了挖掘动作之后，即，在挖掘开始标志为“ON”的状态下，在斗杆液压缸18的缸底压Pam成为挖掘开始阈值(Pth_am)以下的情况下，能够判断为结束了挖掘动作。即，能够利用步骤S220的判断判断挖掘动作是否结束。

接下来，在步骤S220的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S230的处理结束的情况下，接下来，基于压力传感器32的检测结果、挖掘结束标志的内容、以及作业工具位置姿势运算部50的运算结果，判断动臂液压缸17的缸底压Pbm是否比事先决定的阈值Pth_bm大、且铲斗15的底面相对于水平面的角度θst是否比事先决定的阈值θth_hr小、且挖掘结束标志是否为“ON”(步骤S240)。此外，能够运算出角度θbm、θam、θbk和铲斗15的开口面与底面所成的角之和来作为角度θst。

在步骤S240的判断结果为是的情况下，即，在动臂液压缸17的缸底压Pbm比阈值Pth_bm大、且角度θst比阈值th_hr小、且挖掘结束标志为“ON”的情况下，将挖掘结束标志设定为“OFF”，将作业工具状态(填充状态)设定为表示在铲斗15内填充了沙土的“沙土填充状态”(步骤S250)。

图15是示出压力传感器的检测结果的一例的图，是示出动臂液压缸的缸底压的检测结果的图。另外，图16以及图17是说明铲斗的姿势的图。

在液压挖掘机1进行的挖掘动作后的搬运动作中，在铲斗15内填充沙土使重量变大，因此，如图15所示，支承包括铲斗15在内的前部作业机12整体的重量的动臂液压缸17的缸底压Pbm变大，在动臂液压缸17的缸底压Pbm成为沙土填充判断阈值(Pth_bm)以上的情况下，能够判断为处于铲斗15填充了沙土的状态。另外，在沙土的搬运动作中，如图17所示，需要设为将铲斗15的开口面设为接近水平的状态。即，在动臂液压缸17的缸底压Pbm变大、铲斗15的开口面接近水平而挖掘动作结束(挖掘结束标志为“ON”)的情况下，能够判断为开始了沙土的搬运动作。即，能够通过步骤S240的判断而判断是否开始了搬运动作。

接下来，在步骤S240的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S250的处理结束的情况下、接下来，基于作业工具位置姿势运算部50的运算结果，判断铲斗15的底面相对于水平面的角度θst是否为事先决定的阈值θth_hr以上(步骤S260)。

在步骤S260中的判断结果为是的情况下，即，在铲斗15的开口面不为水平的情况下，将作业工具状态(填充状态)设定为表示在铲斗15内没有填充沙土的“沙土非填充状态”(步骤S270)。

如图17所示，若铲斗15的开口面处于不是水平的状态则会撒漏内容物，因此，能够判断为在铲斗15的内部不存在沙土。即，能够通过步骤S260的判断来判断是否为在铲斗15的内部没有沙土的状态。

接着，在步骤S260的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S270的处理结束的情况下、接下来，判断铲斗15的底面相对于水平面的角度θst是否比目标面5与水平面所成的角θtgt和事先决定的阈值θth之和小、且角度θst是否比角度θtgt与阈值θth之差(θtgt-θth)大(步骤S280)。

在步骤S280中的判断结果为是的情况下，将作业工具状态(一致状态)设定为表示铲斗15的底面与目标面5的朝向基本一致的“姿势一致状态”(步骤S281)，结束处理。另外，在步骤S280中的判断结果为否的情况下，将作业工具状态(一致状态)设定为表示铲斗15的底面的角度与目标面5的角度不一致的“姿势不一致状态”(步骤S282)，结束处理。

如图16所示，在铲斗15的底面相对于水平面的角度θst相比于目标面5与水平面所成的角θtgt落在事先设定的阈值θth的范围内的情况下，能够判断为铲斗15的底面与目标面5的朝向基本一致。即，能够通过步骤S280的判断来判断铲斗15的底面和目标面5的朝向是否一致。

接下来，说明作业工具动作形态调用部55中的动作形态调用处理。在作业工具动作形态调用部55中，基于在作业状况判断部54的作业状况判断处理(作业类别判断处理、作业工具状态判断处理)的处理结果，进行读取存储在作业工具动作形态存储部53内的动作形态的动作形态读取处理。此外、每隔事先决定的单位处理时间(例如，采样时间)反复执行控制器23中的动作形态读取处理。

图18是示出动作形态读取处理的内容的流程图。

如图18所示，在动作形态读取处理中，控制器23首先判断在作业状况判断部54的作业类别判断处理中判断出的作业类别是否从目标外作业变化为目标接近作业(步骤S300)。另外，在步骤S300中的判断结果为是的情况下，接下来，判断在作业状况判断部54的作业类别判断处理中判断出的作业类别是否为姿势一致状态(步骤310)。

在步骤S310中的判断结果为是的情况下，即，在作业类别变化为目标接近作业且作业工具状态为姿势一致状态的情况下，从作业工具动作形态存储部53作为动作形态而读取并设定“铲斗姿势保持模式”(步骤S320)。

作业类别从目标外作业变化为目标接近状态的状态可以认为是铲斗15想要侵入作业区域7的状态，因此，能够判断为处于液压挖掘机1的操作者要向在目标附近的作业过渡的作业状况。另外，此时，在作业工具状态为姿势一致状态的情况下，能够判断为处于要使铲斗15的底面与目标面5一致的作业状况。即，能够通过步骤S300、S310的判断而判断相对于当前的作业状况的恰当的支援动作是否为以使铲斗15的底面与目标面5一致的方式进行铲斗15的角度控制的动作形态即“铲斗姿势保持模式”。

接下来，在步骤S300或者S310的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S320的处理结束的情况下，接下来，判断作业类别是否变化为目标内作业(步骤S330)。另外，在步骤S330中的判断结果为是的情况下，判断作业工具状态是否为沙土填充状态(步骤S340)。

在步骤S340中的判断结果为否的情况下，即，在作业类别变化为目标内作业、且作业工具状态不为沙土填充状态的情况下，从作业工具动作形态存储部53作为动作形态而读取并设定为“齿尖位置指定模式”(步骤S341)。

作业类别变化为目标内作业的状态可以认为是在作业区域7内实施了作业的状态。另外，此时，在作业工具状态不为沙土填充状态的情况下，能够判断为处于在作业区域内要实施挖掘的作业状况。即，通过步骤S330、S340的判断，能够判断相对于当前的作业状况的恰当的支援动作是否处于以使铲斗15的齿尖与目标面5一致的方式进行铲斗15的位置控制的动作形态的“齿尖位置指定模式”。此外，在步骤S340中，在判断结果为是的情况下，即，在作业工具状态为沙土填充状态的情况下，能够推断为在作业区域7内铺平等铺撒沙土的作业，因此，不进行使铲斗15的齿尖与目标面5一致的控制。

接下来，在步骤S330的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S340的判断结果为是的情况下，或者，在步骤S341的处理结束的情况下，接下来判断作业类别是否变化为目标离开作业(步骤S350)。在步骤S350中的判断结果为是的情况下，解除铲斗姿势保持模式(步骤S360)，并且解除齿尖位置指定模式(步骤S370)。

作业类别变化为目标离开作业的状态是铲斗15要从作业区域7离开的状态，能够判断为处于在液压挖掘机1的操作者想要向在与目标面5分离的场所进行的作业过渡的作业状况。即，通过步骤S350的判断，能够判断是否解除相对于目标面5的作业的支援动作。

接下来，在步骤S350中的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S360、S370的处理结束的情况下，接下来，判断作业类别是否为目标外作业以及目标内作业的某一方(步骤S380)。另外，在步骤S380中的判断结果为是的情况下，接下来判断作业工具状态是否变化为沙土填充状态(步骤S390)。

在步骤S390中的判断结果为是的情况下，即，在作业类别为目标外作业或者目标内作业、且作业工具状态变化为沙土填充状态的情况下，从作业工具动作形态存储部53作为动作形态而读取并设定“铲斗水平保持模式”(步骤S400)。

在目标外作业的情况下在与目标面5分离的位置、或者在目标内作业的情况为在作业区域内，作业工具状态变化为沙土填充状态的状态能够判断为挖掘沙土并开始了搬运的作业状况。即，通过步骤S380、S390的判断，能够判断是否处于以使铲斗15的开口面保持为水平的方式进行铲斗15的角度控制的动作形态即“铲斗水平保持模式”。

接下来，在步骤S380或者S390的判断结果为否的情况下，或者，在步骤S400的处理结束的情况下，接下来判断作业工具状态是否处于沙土填充状态(步骤S410)。另外，在步骤S410中的判断结果为是的情况下，接下来，判断作业类别是否向目标内作业以及目标外作业的某一方变化(步骤S420)。

在步骤S420中的判断结果为是的情况下，即，在作业工具状态为沙土填充状态、且作业类别为目标内作业或者目标外作业的情况下下，解除铲斗水平模式(步骤S430)，结束处理。另外，在步骤S410、S420的某一判断结果为否的情况下，结束处理。

作业工具状态为沙土填充状态，作业类别切换为目标内作业或者目标外作业的状态能够判断为与作业区域7内的目标面5分离的位置、或者在作业区域7外的目标面5的上方搬运了沙土的作业状况。即，通过步骤S410、S420的判断，能够判断是否以能够实施放土动作的方式解除铲斗水平保持模式。

接着，说明作业工具动作修正量运算部56中的运算处理。在作业工具动作修正量运算部56中，基于作业工具位置姿势运算部50的运算结果、作业对象设定部51的设定内容、利用作业工具动作形态调用部55调用的作业类别、操作按钮25的操作状态，对用于实现支援动作的控制量(动作修正量)进行运算。

图19是说明铲斗的支援动作量的运算方法的图，是示出与铲斗的目标面的关系的侧视图。

作业工具动作修正量运算部56首先使用下述的(式9)算出相对于目标面5的铲斗15的前端位置Pst的最附近点Pn。

Pn＝Ptl-n·(Pst-Ptl)/|n|^2×n (式9)

此外，上述(式9)中的“|n|”示出矢量的准则。

另外，对铲斗15的底面相对于水平面的角度θst与目标面5的角度或者与水平的角度的差分dθ进行运算。由此，使用事先决定的增益Kadjp、Kadjθ利用下述的(式10)算出铲斗15相对于前端位置Pst的移动修正速度vadj。

vadj＝{Kadjp×(Pst-Pn)、Kadjθ×dθ}^T (式10)

然后，对移动修正速度vadj进行变换来运算液压挖掘机1的各摇动角速度。另外，若使用与(式1)～(式3)的关系对应的雅可比矩阵J，则液压挖掘机1的修正摇动角速度ωadj使用铲斗15的前端位置Pst的速度vadj以下述的(式11)以及(式12)表达。

ωadj＝(J(q)^-1)×vadj (式12)

然后，作业工具动作修正量运算部56基于作业工具动作形态调用部55的设定，选择应用ωadj的执行机构。例如，在修正铲斗15的姿势的铲斗水平保持模式、或者铲斗姿势保持模式的情况下，仅提取与ωadj的铲斗15的转动有关的成分。构成为在齿尖位置指定模式的情况下，仅提取与ωadj的动臂13、斗杆14的转动有关的成分。另外，构成为在按下操作按钮25时将ωadj设为0(零)，在液压挖掘机1进行了与操作者的意思不同的动作的情况下，不强制实施支援动作。

作业机控制量运算部57基于利用从操作杆24输出的操作信号指示的操作指示量、以及从作业工具动作修正量运算部56输出的修正摇动角速度ωadj，对控制阀34、35、36、37、液压泵39、以及驱动泄放单元43的电流指令(驱动信号)进行运算并输出。即，作业机控制量运算部57将操作杆24的操作量变换为与操作量成正比例的液压挖掘机1的摇动角速度指令值ωope，使用修正摇动角速度ωadj、和事先规定的摇动角速度和电流指令的变换图Kctrl(q)，利用下述的(式13)算出电流指令Cctrl。

Cctrl＝Kctrl(q)×(ωope+ωadj) (式13)

接下来，说明显示针对操作者的支援动作的状态的方法。

图20是示出援动作中的铲斗的状态显示的外观图。控制器23在显示输入装置26上显示用于表示铲斗15与目标面5的位置关系的铲斗15的作为主视图以及侧视图的铲斗状态显示97、用于表示液压挖掘机1与目标面5的位置关系的液压挖掘机1的作为俯瞰图的挖掘机状态显示98，并且显示支援动作内容显示99，由此，将作业状况的推断结果以及支援动作内容通知给液压挖掘机1的操作者。像这样，通过判断液压挖掘机1的作业状况，变更支援动作形态来控制支援动作，由此，能够与液压挖掘机1的作业内容或作业对象对应地实现恰当的铲斗15的动作，能够提高作业精度。

说明以上述方式构成的本实施方式中的效果。

为了在实现MC中恰当的操作支援，需要与作业内容或作业环境对应地切换MC的有效化或无效化，或者需要设定恰当的支援内容。然而，像现有技术那样，在通过设于操作杆的操作构件的操作而交替切换自动控制的有效化与无效化的情况下，会因操作员遗忘操作而进行将自动控制无效化的作业，导致挖掘至超越设计面。另外，可想到在利用操作员的操作来设定作业内容的情况下，错误进行作业内容或支援内容的设定，使作业装置没有成为期望的姿势地错误地过度挖掘施工面，或者将向施工面搬运的沙土撒漏，无法得到足够的作业精度。例如，在将施工对象的地形成形为期望的形状的作业中，有时交替实施下述动作等：一边匹配铲斗的位置和姿势使铲斗底面与成形的施工面一致一边进行挖掘的成形动作、在一边以不向成形的面撒漏沙土的方式使铲斗开口面成为水平的姿势一边成形时移动多余的沙土的搬运动作等。此时，有时在实施了使铲斗的姿势成为事先决定的角度的自动控制的情况下，若错误进行操作构件的操作而相反地实施了成形动作和搬运动作的自动控制，则铲斗不会成为期望的姿势，而错误地过度挖掘施工面，或者将向施工面搬运的沙土撒漏，无法得到足够的作业精度。即，在这种情况下，无法实现恰当的MC动作，担心作业精度会下降。

与之相对地，在本实施方式中，作业机械(液压挖掘机1)具备：下部行驶体10；能够相对于下部行驶体10旋转的上部旋转体11；安装于上部旋转体11且由彼此可转动地连结的多个前部构件(动臂13、斗杆14、铲斗15)构成的多关节型的前部作业机12；根据基于操作员的操作量输出用于驱动上部旋转体11以及前部作业机12的操作信号的操作装置(操作杆24)；基于与从操作装置输出的操作信号对应地生成的驱动信号而分别驱动多个前部构件的多个前部作业机执行机构(动臂液压缸17、斗杆液压缸18、铲斗液压缸19)；基于从操作装置输出的操作信号而旋转驱动上部旋转体11的旋转执行机构(旋转液压马达16)；姿势信息检测装置(惯性测量装置27～30)，其检查姿势信息，该姿势信息为与上部旋转体11以及前部作业机12的姿势有关的信息；控制装置(控制器23)，其执行操作修正控制，该操作修正控制基于从操作装置输出的操作信号和在姿势信息检测装置中检测出的姿势信息，以在事先决定的目标面5上以及相对于目标面的一方区域内使前部作业机12成为事先决定的位置或者姿势的方式向多个前部作业机执行机构的至少一个输出驱动信号，在作业机械(液压挖掘机1)中，还具备：负载信息检测装置(压力传感器32、33)，其检测负载信息，该负载信息为与多个前部作业机执行机构中的至少一个的前部作业机执行机构的负载有关的信息；以及在事先决定的目标面5的上方设定作业区域7的作业区域设定装置(显示输入装置26)，控制装置构成为基于从操作装置输出的操作信号、在姿势信息检测装置中检测出的姿势信息、在负载信息检测装置中检测出的负载信息、由作业区域设定装置设定的作业区域，判断表示作业机械的当前的作业的状况的作业状况，与判断出的作业状况对应地从事先设定的多个动作形态决定表示前部作业机在操作修正控制中的动作的内容的动作形态，以与动作形态对应地使前部作业机动作的方式执行操作修正控制，因此，能够在机器控制中进行恰当的支援动作，能够提高作业精度。

＜第二实施方式＞

参照图21以及图22说明本发明的第二实施方式。

本实施方式示出取代在第一实施方式中用作作业工具的铲斗15，使用旋转式倾斜铲斗44的情况。

图21是放大示出旋转式倾斜铲斗的图。在附图中，对与第一实施方式相同的构件标注相同的附图标记，省略说明。

在图21中，旋转式倾斜铲斗44以转动轴A4为中心可转动地设在构成为前部作业机12的前部构件的斗杆14的前端。另外，旋转式倾斜铲斗44构成为能够以垂直于相对于前部作业机12的转动轴A4的两个转动轴且为彼此垂直的旋转转动轴A6与倾斜转动轴A5为中心转动。旋转式倾斜铲斗44具备以转动轴A6中心转动驱动旋转式倾斜铲斗44的作为旋转执行机构的转动马达46、以及以转动轴A5为中心转动驱动旋转式倾斜铲斗44的作为倾斜执行机构的倾斜液压缸45a、45b。即，旋转式倾斜铲斗44构成为通过铲斗液压缸19以斗杆14的前端的转动轴A4为中心转动，在旋转式倾斜铲斗44的连结构件中通过倾斜液压缸45a、45b以与转动轴A4正交的转动轴A5为中心转动，在旋转式倾斜铲斗44的连结构件中通过转动马达46以与转动轴A4、A5正交的转动轴A6为中心转动。

在旋转式倾斜铲斗44安装有作为姿势信息检测装置的旋转测角仪47，能够检测旋转式倾斜铲斗44的转动轴A6中的转动角度(旋转角度)。另外，通过作为姿势信息检测装置的惯性测量装置30，在转动轴A4中的转动角度的基础上还能够检测转动轴A5中的转动角度(倾斜角度)。即，能够基于惯性测量装置30与旋转测角仪47的检测结果，算出旋转式倾斜铲斗44的朝向。

在这种作业机械中，能够相对于液压挖掘机1的车身分别以三个自由度独立调整旋转式倾斜铲斗的位置和姿势，能够实现复杂的动作。在这种液压挖掘机1的情况下，作业工具动作形态设定部52中的作业工具的动作形态不限于第一实施方式示出的这种铲斗15的姿势和齿尖的位置，例如，能够匹配旋转式倾斜铲斗44移动的方向或旋转式倾斜铲斗44的绕A4轴的姿势地个别设定多个绕A5轴、A6轴的姿势。

图22是示出具备旋转式倾斜铲斗的液压挖掘机的作业的一例的概略图。

在图22中，例示了仅将利用旋转式倾斜铲斗44从沙堆4舀起的沙土落在挡土墙下的地面上，均匀撒下沙土的铺平作业。此时，为了相对于铅垂墙面附近均匀地撒下沙土，期望能够在从墙面获取恰当的距离的位置设定目标面5，以成为正对着目标面5的朝向的方式采取了旋转式倾斜铲斗44的姿势的状态，一边向与正对着目标面5的方向呈直角的方向返回旋转式倾斜铲斗44一边移动，也可以以上述方式设定作业工具动作形态设定部52中的作业工具的动作形态。

另外，基于作业状况判断部54的作业状况的判断方法可以利用不同的方法来实施，例如可以利用前部作业机12的姿势、基于动臂液压缸17、斗杆液压缸18、铲斗液压缸19的压力运算出的各液压缸的推力而作用于旋转式倾斜铲斗44的反力来运算，另外，当然也可以使用旋转式倾斜铲斗44内部的沙土的有效载荷的推断结果。

另外，利用作业对象设定部51和作业工具动作形态设定部52设定的作业区域和作业工具的动作形态的组合不限于如第一实施方式那样仅为一个。例如，也可以像图22示出的具有旋转式倾斜铲斗44的液压挖掘机1的铺平作业那样，构成为针对每个挡土墙设定作业区域，并以不同动作形态实施支援动作。

此外，例示了在作业机控制量运算部57中使用摇动角速度和电流指令的变换图Kctrl(q)算出电流指令Cctrl的方法，但电流指令的Cctrl的运算方法也可以为不同的方法，当然可以使用了液压回路的压力的图表或使用模型预测控制等的控制规则生成控制指令。

其他构成与第一实施方式相同。

在以上述方式构成的本实施方式中也能够得到与第一实施方式同样的效果。

＜附录＞

此外，本发明不限于上述的实施方式，包含在不离开其主旨的范围内内的各种各样的变形例或实施方式的组合。另外，本发明不限于具有在上述的实施方式中说明的所有构成，也包含删除了该构成的一部分的实施方式。另外，上述的各构成、功能等可以通过例如利用集成电路设计实现了这些构成一部分或者全部等。另外，上述的各构成、功能等也可以通过解释和执行处理器实现分别的功能的程序以软件实现。

附图标记说明

1液压挖掘机、3沟道、4沙堆、5目标面、6材料、7作业区域、10下部行驶体、11上部旋转体、12前部作业机、13动臂、14斗杆、15铲斗、16旋转液压马达、17动臂液压缸、18斗杆液压缸、19铲斗液压缸、22操作室、23控制器、24操作杆、25操作按钮、26显示输入装置、27～30车身惯性测量装置、31GNSS天线、32、33压力传感器、34～37控制阀、37a方向控制阀、37b电磁比例减压阀、37c电磁比例减压阀、39液压泵、40先导泵、41原动机、42工作油油箱、43泄放单元、44旋转式倾斜铲斗、45a、45b倾斜液压缸、46转动马达、47旋转测角仪、50作业工具位置姿势运算部、51作业对象设定部、52作业工具动作形态设定部、53作业工具动作形态存储部、54作业状况判断部、55作业工具动作形态调用部、56作业工具动作修正量运算部、57作业机控制量运算部、90作业对象显示、91作业区域调整显示、92作业区域内铲斗设定画面、93调整显示、94铲斗姿势调整显示、95决定按钮、96返回按钮、97铲斗状态显示、98挖掘机状态显示、99支援动作内容显示、A4转动轴、A5倾斜转动轴、A6旋转转动轴。

Claims (5)

1.一种作业机械，其具备：

下部行驶体；

能够相对于所述下部行驶体旋转的上部旋转体；

多关节型的前部作业机，其安装于所述上部旋转体，由彼此能够转动地连结的多个前部构件构成；

操作装置，其与基于操作员的操作量对应地，输出用于操作所述上部旋转体以及所述前部作业机的操作信号；

多个前部作业机执行机构，其基于与从所述操作装置输出的操作信号对应地生成的驱动信号，分别驱动所述多个前部构件；

旋转执行机构，其基于从所述操作装置输出的操作信号，对所述上部旋转体进行旋转驱动；

姿势信息检测装置，其检测姿势信息，该姿势信息为与所述上部旋转体以及所述前部作业机的姿势有关的信息；以及

控制装置，其执行操作修正控制，在该操作修正控制中，基于从所述操作装置输出的操作信号、以及利用所述姿势信息检测装置检测到的姿势信息，以在事先决定的目标面上以及在相对于所述目标面的一方区域内使所述前部作业机成为事先决定的位置或者姿势的方式，向所述多个前部作业机执行机构的至少一个输出所述驱动信号，

所述作业机械的特征在于，

还具备：

负载信息检测装置，其检测负载信息，该负载信息为与多个所述前部作业机执行机构中的至少一个前部作业机执行机构的负载有关的信息；以及

在事先决定的目标面的上方设定作业区域的作业区域设定装置，

所述控制装置基于从所述操作装置输出的操作信号、利用所述姿势信息检测装置检测出的姿势信息、利用所述负载信息检测装置检测出的负载信息、以及通过所述作业区域设定装置设定的所述作业区域，判断表示所述作业机械的当前的作业的状况的作业状况，

与判断出的作业状况对应地，从事先设定的多个动作形态中决定表示所述前部作业机在所述操作修正控制中的动作的内容的动作形态，

以与所述动作形态对应地使所述前部作业机动作的方式执行所述操作修正控制。

2.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置基于作业类别和作业工具状态来判断所述作业状况，其中，所述作业类别为表示所述作业机械正在实施的作业的状态的分类，并且是基于所述前部作业机的位置、动作方向、以及所述作业区域而设定的，所述作业工具状态为表示作为多个所述前部构件之一而设在所述前部作业机的前端的作业工具的状态的分类，并且是基于所述作业工具相对于所述目标面的姿势以及所述前部作业机的负载而设定的。

3.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述控制装置作为所述作业类别，而事先定义表示所述前部作业机在所述作业区域外动作的状态的目标外作业、表示所述前部作业机从所述作业区域外向所述作业区域内移动而接近所述目标面的状态的目标接近作业、表示所述前部作业机在所述作业区域内动作的状态的目标附近作业、以及表示所述前部作业机远离所述目标面而从所述作业区域内向所述作业区域外移动的状态的目标离开作业，

所述控制装置基于所述前部作业机与所述目标面的位置关系、所述前部作业机相对于所述目标面的动作方向、以及所述作业区域，判断所述作业类别。

4.根据权利要求2所述的作业机械，其特征在于，

所述前部作业机作为所述多个前部构件中的设于前端的前部构件而具有能够填充沙土的作业工具，

所述控制装置作为所述作业工具状态而事先定义表示在所述作业工具内是否有沙土的作业工具沙土填充状态、以及表示所述作业工具相对于所述目标面是否位于事先决定的相对角度的范围内的作业工具姿势状态，

所述控制装置基于所述作业工具相对于所述目标面的姿势、以及所述前部作业机的负载，判断所述作业工具状态。

5.根据权利要求1所述的作业机械，其特征在于，

所述前部作业机作为所述多个前部构件中的设于前端的前部构件而具有能够填充沙土的作业工具，

所述控制装置作为所述动作形态的模式而事先定义将所述作业工具相对于所述目标面的姿势保持为当前的姿势的姿势保持模式、将所述作业工具相对于所述目标面的姿势保持为水平的水平保持模式、以及使所述作业工具的位置与所述目标面一致的位置指定模式，

所述控制装置以与所述动作形态对应地使所述前部作业机动作的方式执行操作修正控制。

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