CN117980566A - 工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够减轻作业者的负担并且进行自动驾驶的工程机械(1)。工程机械(1)包括控制器，以使上部回转体(22)及作业装置(30)进行指定动作的方式，控制上部回转体(22)及作业装置(30)的驱动。当在进行指定动作时，作业装置(30)的限制对象部位超出预先设定的允许范围的情况下，控制器以使限制对象部位不超出允许范围的方式修正指定动作。

Description

工程机械

技术领域

本发明涉及能够自动驾驶的工程机械。

背景技术

在专利文献1中，公开了能够自动驾驶的施工机械。该施工机械能够自动地进行由示教(示范操作)所示范的动作，能够在执行由所述示教所示范的所述动作之前判定与该动作相关的位置是否处于允许范围，并能够在所述位置不在所述允许范围内的情况下，催促进行再次的示教。

但是，所述再次的示教的请求会增大进行该示教的作业者的负担。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2000-291077号

发明内容

本发明的目的在于提供能够不增大作业者的负担而进行允许范围内的自动驾驶的工程机械。

本发明提供工程机械，其包括下部行走体、上部回转体、作业装置及控制器。所述上部回转体能够回转地搭载于所述下部行走体。所述作业装置可进行作业动作地被安装于所述上部回转体。所述控制器以使所述上部回转体及所述作业装置进行预先指定的指定动作的方式控制所述上部回转体及所述作业装置的驱动。在所述上部回转体及所述作业装置进行所述指定动作时，在所述作业装置的限制对象部位超出预先设定的允许范围的情况下或者有可能超出预先设定的允许范围的情况下，所述控制器以使该限制对象部位不超出该允许范围的方式修正所述指定动作。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式所涉及的工程机械的侧视图。

图2是所述工程机械及便携终端的回路图。

图3是表示所述工程机械中的伴随指定动作的铲斗的远端的轨迹的俯视图。

图4是表示所述指定动作中的所述铲斗的所述远端的轨迹的侧视图。

图5A是表示所述工程机械用于决定允许范围的第1位置的侧视图。

图5B是表示用于决定所述允许范围的第2位置的侧视图。

图5C是表示用于决定所述允许范围的第3位置的侧视图。

图5D是表示用于决定所述允许范围的第4位置的侧视图。

图6是表示基于所述第1位置～第4位置而决定的所述允许范围的侧视图。

图7是表示所述允许范围被更新之前的该允许范围的图。

图8是表示所述允许范围被更新之后的该允许范围的侧视图。

图9是表示自卸车的载台及被设定于其上方的允许范围的下侧边界面的侧视图。

图10是表示在第3实施方式所涉及的工程机械的挖掘动作的开始点与结束点之间设定两个途经点的例子的侧视图。

图11是表示在所述开始点与所述结束点之间设定途经点的例子的侧视图。

图12是表示第4实施方式所涉及的工程机械进行了与第1实施方式所涉及的挖掘动作的修正相同的修正的例子的侧视图。

图13是表示所述第4实施方式所涉及的挖掘动作的修正的一例的侧视图。

图14是表示所述第4实施方式所涉及的挖掘动作的修正的另一例的侧视图。

图15是表示因图14所示的修正而减少的挖掘量的侧视图。

图16是表示用于补偿所述减少的挖掘量的挖掘深度的变更的侧视图。

图17是表示由所述第4实施方式所涉及的控制单元执行的处理的流程图。

图18是表示第5实施方式所涉及的工程机械进行的挖掘动作的修正的侧视图。

图19是图18所示的所述工程机械的铲斗及其周边部分的侧视图。

图20A是表示由进行图18所示的所述修正之前的挖掘动作产生的所述铲斗的远端的轨迹的侧视图。

图20B是表示由进行图18所示的所述修正之后的挖掘动作产生的铲斗的远端的轨迹的图。

图21是表示第5实施方式所涉及的工程机械修正了包含所述挖掘动作的结束点的部分的例子的侧视图。

图22是表示第5实施方式所涉及的工程机械修正了包含所述挖掘动作中的最低点的部分的例子的图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的较为理想的实施方式。

图1是本发明的实施方式所涉及的工程机械1的侧视图。所述工程机械1是液压挖掘机，其包括包含下部行走体21及上部回转体22的机械主体25、附属装置30以及作业驱动装置40。

所述下部行走体21包含一对履带，且因这一对履带移动而能够在地面上行走。所述上部回转体22经由回转装置24而能够回转地安装于所述下部行走体21。所述回转装置24是使所述上部回转体22回转的回转驱动装置。所述上部回转体22包含位于其前部的驾驶舱(驾驶室)23。

所述附属装置30是作业装置，其以能够进行包含上下方向的转动的作业动作的方式，安装于所述上部回转体22。所述附属装置30包含动臂31、斗杆32及铲斗33。所述动臂31具有基端部和该基端部的相反侧的远端部，该基端部以能够向上下方向转动(能够起伏)的方式，安装于所述上部回转体22。所述斗杆32具有基端部和该基端部的相反侧的远端部，该基端部以能够相对于所述动臂31向上下方向转动的方式，安装于该动臂31的所述远端部。所述铲斗33是所述附属装置30的远端部即远端附属装置，其以能够相对于所述斗杆32向前后方向转动的方式，安装于该斗杆32的所述远端部。所述铲斗33具有能够对以砂土为代表的挖掘对象物进行挖掘、平整、挖起等的形状。所述挖掘对象物并不限定于砂土，可以是石头，也可以是废弃物(产业废弃物等)。另外，本发明所涉及的工程机械不限于挖掘机械，由此，其作业对象物不限于挖掘对象物。例如，构成本发明所涉及的作业装置的远端的远端附属装置不限于所述铲斗33，也可以是进行握持动作的抓手或进行吸附的起重磁铁等。

所述作业驱动装置40利用液压来驱动所述附属装置30进行所述作业动作。在本实施方式中，所述作业驱动装置40包含各自能够伸缩的多个液压工作缸，所述多个液压工作缸包含动臂工作缸41、斗杆工作缸42及铲斗工作缸43。

所述动臂工作缸41使所述动臂31相对于所述上部回转体22转动。所述动臂工作缸41具有能够转动地连结于所述上部回转体22的基端部、和能够转动地连结于所述动臂31的远端部。

所述斗杆工作缸42使所述斗杆32相对于所述动臂31转动。所述斗杆工作缸42具有能够转动地连结于所述动臂31的基端部、和能够转动地连结于所述斗杆32的远端部。

所述铲斗工作缸43使铲斗33相对于所述斗杆32转动。所述铲斗工作缸43具有能够转动地连结于所述斗杆32的基端部、和能够转动地连结于连杆部件34的远端部。所述连杆部件34能够转动地连结于所述铲斗33，将所述铲斗工作缸43和所述铲斗33相互连结。

所述工程机械1还包括回转角度检测器即回转角度传感器52和作业姿势检测器60。

所述回转角度传感器52检测所述上部回转体22相对于所述下部行走体21的回转角度。所述回转角度传感器52例如是编码器、分解器或陀螺仪传感器。在本实施方式中，所述上部回转体22的前方与所述下部行走体21的前方一致时的该上部回转体22的回转角度为0°。

所述作业姿势检测器60检测作为所述作业装置的所述附属装置30的姿势即作业姿势。在本实施方式中，所述作业姿势检测器60包含动臂倾斜角传感器61、斗杆倾斜角传感器62及铲斗倾斜角传感器63。

所述动臂倾斜角传感器61安装于所述动臂31，并检测所述动臂31的姿势。所述动臂倾斜角传感器61取得动臂31相对于水平线的倾斜角度。所述动臂倾斜角传感器61例如是倾斜(加速度)传感器。所述姿势检测器60也可包含检测以动臂枢轴为中心的动臂31的旋转角度的旋转角度传感器、或者检测所述动臂工作缸41的行程的行程传感器来代替所述动臂倾斜角传感器61。

所述斗杆倾斜角传感器62安装于所述斗杆32，并检测所述斗杆32的姿势。所述斗杆倾斜角传感器62取得所述斗杆32相对于水平线的倾斜角度。所述斗杆倾斜角传感器62例如是倾斜(加速度)传感器。所述作业姿势检测器60也可包含检测以斗杆连结销为中心的斗杆32的旋转角度的旋转角度传感器、或者检测所述斗杆工作缸42的行程的行程传感器来代替所述斗杆倾斜角传感器62。

所述铲斗倾斜角传感器63安装于所述连杆部件34，并检测所述铲斗33的姿势。所述铲斗倾斜角传感器63取得所述铲斗33相对于水平线的倾斜角度。所述铲斗倾斜角传感器例如是倾斜(加速度)传感器。所述作业姿势检测器60也可以包含检测以铲斗连结销为中心的铲斗33的旋转角度的旋转角度传感器、或者检测所述铲斗工作缸43的行程的行程传感器来代替所述铲斗倾斜角传感器63。

所述工程机械1还包括GNSS(Global Navigation Satellite System，全球导航卫星系统)传感器26。所述GNSS传感器26是GPS(Global Positioning System，全球定位系统)传感器等，其设置于所述上部回转体22，并检测作业现场内的所述上部回转体22的位置的坐标。所述GNSS传感器26也可设置于所述下部行走体21或所述附属装置30。所述GNSS传感器26是定位传感器，其取得全局坐标系中的工程机械1(上部回转体22)的位置的坐标。所述位置检测装置并不限定于所述GNSS传感器26，也可以是全站仪等测距传感器。

所述工程机械1还包括LiDAR(光探测和测距(Light Detection and Ranging)或激光成像探测和测距(Laser Imaging Detection and Ranging))27。所述LiRAR27虽然设置于所述上部回转体22，但是也可设置于所述附属装置30(例如，动臂31)。所述LiDAR27是取得作业现场的周围状况的取得装置。具体而言，所述LiDAR27取得点云数据，该点云数据表示从安装有该LiDAR27的位置到作业现场内的物体(自卸车或障碍物)为止的距离。所述取得装置不限于所述LiDAR27，也可以是立体相机或TOF(Time OfFlight，飞行时间)传感器。

所述工程机械1能够与图1及图2所示的便携终端3相互通信。所述便携终端3是由处于作业现场的作业者携带并受到操作的终端，例如是平板终端。对所述便携终端3进行操作的作业者例如是管理所述工程机械1的人。所述便携终端3也可以是智能电话等。

图2是所述工程机械1及所述便携终端3的回路图。如图2所示，所述工程机械1包括控制单元11、工程机械侧通信装置12及存储装置13。所述便携终端3包含便携终端侧控制单元15、便携终端侧通信装置16及显示器17。

回转角度信息和作业姿势信息输入至所述控制单元11。所述回转角度信息是由所述回转角度传感器52取得的信息，即，与所述上部回转体22相对于所述下部行走体21的回转角度(姿势)相关的信息。所述作业姿势信息是与所述附属装置30的作业姿势相关的信息，其包含由所述动臂倾斜角传感器61取得的与所述动臂31的姿势相关的信息、由所述斗杆倾斜角传感器62取得的与所述斗杆32的姿势相关的信息、以及由所述铲斗倾斜角传感器63取得的与所述铲斗33的姿势相关的信息。

由所述GNSS传感器26检测的所述作业现场内的上部回转体22的位置的坐标输入至所述控制单元11。另外，由所述LiDAR27取得的与所述作业现场的周围状况相关的信息输入至所述控制单元11。

所述控制单元11自动控制所述工程机械1的动作。具体而言，所述控制单元11能够作为控制手段而发挥功能，该控制手段以使所述上部回转体22及所述附属装置30进行预先指定的指定动作的方式，在本实施方式中，以使所述上部回转体22及所述附属装置30进行从砂土的挖掘到排土为止的一系列的动作的方式，控制所述上部回转体22及所述附属装置30的驱动。所述工程机械1能够以上述方式自动驾驶。具体而言，所述控制单元11基于由所述回转角度传感器52及所述作业姿势检测器60分别检测的信息，使所述回转装置24及所述作业驱动装置40自动地进行动作。

所述存储装置13存储所述指定动作。在本实施方式中，所述指定动作包含一系列的动作，且通过作业者的示教而被指定。通过所述指定动作，所述附属装置30的远端部位描绘出指定的轨迹，在本实施方式中，所述铲斗33的远端描绘出规定的轨迹。

所述工程机械侧通信装置12能够与所述便携终端3的所述便携终端侧通信装置16进行通信。

图3及图4分别是表示所述一系列的动作中的所述附属装置30的远端(在本实施方式中，所述铲斗33的远端)的轨迹的俯视图及侧视图。所述铲斗33的远端与所述上部回转体22一起从图3及图4所示的点A经由点B回转至点C为止。然后，所述铲斗33的远端朝向所述上部回转体22从所述点C经由点D移动至点E为止。在图3及图4中，通过示教而被指定的所述铲斗33的远端的轨迹由虚线表示。这样，所述控制单元11以使所述铲斗33的远端依次通过多个目标点即所述点A～点E的方式，控制上部回转体22及附属装置30的驱动，使所述上部回转体22及所述附属装置30进行所述一系列的动作。

如图4所示，所述点B及所述点D被设定于向所述下部行走体21的左方(图4的左方；X方向)与所述上部回转体22的回转中心轴20相隔距离Lx(例如6000mm)的位置。所述点C被设定于向所述X方向与所述上部回转体22的所述回转中心轴20相隔比所述距离Lx大的距离(例如7000mm)的位置。

如上所述，通过示教来指定所述一系列的动作，另一方面，有时在作业现场存在与进行所述指定动作的所述附属装置30发生干扰的障碍物等。本实施方式所涉及的所述控制单元11也作为设定手段而发挥功能，该设定手段针对所述附属装置30的动作设定允许范围，以防止所述障碍物等与该附属装置30之间的干扰。例如，所述控制单元11基于作业现场中的所述障碍物等的信息，设定所述允许范围。在图3及图4中，所述允许范围的前侧边界面73由点划线表示。可在以所述工程机械1为基准的坐标系中，例如在以所述上部回转体22的回转中心为原点的机械坐标系中设定所述允许范围，也可在以作业现场为基准的坐标系中，例如在全局坐标系中设定所述允许范围。

在图3及图4所示的例子中，比向所述X方向(下部行走体21的左方向)与所述上部回转体22的回转中心轴20相隔所述距离Lx(例如6000mm)的位置更靠内侧(靠近所述回转中心轴20的一侧；图3及图4中的点划线所示的所述前侧边界面73的右侧)的范围被设定为所述允许范围。所述点C处在所述允许范围外。

在所述附属装置30进行所述指定动作即所述一系列的动作时，在所述附属装置30的限制对象部位、在本实施方式中即所述铲斗33的远端超出所述允许范围(在图4所示的例子中，比所述前侧边界面73更向前侧超出)的情况下，所述控制单元11以使该铲斗33的远端不超出所述允许范围(处于所述前侧边界面73的内侧)的方式修正所述指定动作。在本实施方式中，虽然所述附属装置30中的被禁止偏离所述允许范围的部位即限制对象部位为所述铲斗33的远端，但是该限制对象部位并不限定于该铲斗33的远端，能够任意地设定该限制对象部位。

所述控制单元11例如将所述点B、所述点C及所述点D各自的位置变更为如下位置，该位置的从所述回转中心轴20算起的所述X方向的距离为比所述距离Lx小的距离(例如5900mm)。通过此种指定动作的修正，从所述点B经由所述点C到达所述点D为止的所述铲斗33的远端的轨迹71被变更为图3及图4中的实线所示的轨迹72，即，图3及图4中的点划线所示的所述前侧边界面73上的轨迹、或在比所述前侧边界面73更靠后侧(图3及图4中的右侧)的位置沿着该前侧边界面73的轨迹。以上述方式，限制所述铲斗33的远端偏离至所述前侧边界面73的外侧的情况。这会消除为了防止所述铲斗33的远端超出所述允许范围而由作业者通过示教等重新指定所述指定动作的工夫，由此，减轻作业者的负担。

当除了所述铲斗33的远端以外的所述附属装置30的部分在所述指定动作的至少一部分中超出所述允许范围的情况下，所述控制单元11也可以使该部分不超出所述允许范围的方式修正所述指定动作。即，所述附属装置30的所述限制对象部位也可以是除了所述铲斗33的远端以外的被适当地设定的部位。例如，根据所述铲斗33相对于所述斗杆32的转动角度，有时该斗杆32的远端会成为离所述上部回转体22最远的部分。另外，根据所述斗杆32相对于所述动臂31的转动角度，有时该动臂31的远端会成为离所述上部回转体22最远的部分。这样，在所述斗杆32的远端或所述动臂31的远端超出所述允许范围的情况下，也以使该远端不超出所述允许范围的方式修正所述指定动作，这能够防止该远端超出该允许范围。

接着，说明所述控制单元11对于所述允许范围的设定的一例。在该例子中，基于所述附属装置30的限制对象部位即所述铲斗33的远端可处在的多个位置，设定所述允许范围。该设定对无法明确地决定所述允许范围的现场、或所述工程机械1周边的环境发生变化的现场有效。所述附属装置30的所述限制对象部位并不限定于所述铲斗33的远端，例如也可以是所述斗杆32的远端。

在所述例子中，首先，通过操作员的操作等，将铲斗33的远端定位于图5A所示的第1位置，通过在该第1位置进行指定操作等，该第1位置被存储于所述控制单元11。所述第1位置规定应被设定的允许范围的上端。同样地，将所述铲斗33的远端定位于图5B所示的第2位置，该第2位置被存储于所述控制单元11。所述第2位置规定所述允许范围的下端。同样地，将所述铲斗33的远端定位于图5C所示的第3位置，该第3位置被存储于所述控制单元11。所述第3位置规定所述允许范围的前端。同样地，将所述铲斗33的远端定位于图5D所示的第4位置，该第4位置被存储于所述控制单元11。所述第4位置规定所述允许范围的后端。基于以上述方式被指定的所述第1位置～第4位置，所述控制单元11设定如图5D所示的允许范围Ra。如上所述的所述允许范围Ra的设定可在以所述工程机械1为基准的坐标系(机械坐标系)中进行，也可在以作业现场为基准的坐标系(例如，全局坐标系)中进行。

这样，通过使所述铲斗33的远端分别位于该铲斗33的远端可处在的多个位置，例如即使在无法明确地决定限制范围的现场，也能够容易地设定所述允许范围Ra。另外，即使在所述工程机械1周边的环境发生变化的现场，也能够灵活地设定所述允许范围Ra。

图5D所示的所述允许范围Ra虽然被设定于所述工程机械1的前方，但是不仅可被设定于所述工程机械1的前方，也可在所述工程机械1的后方，设定例如图6所示的允许范围Rb。被设定于所述工程机械1的前方的所述允许范围Ra在所述上部回转体22的回转角度处于隔着0°的-90°～90°的范围时被应用，被设定于所述工程机械1的后方的所述允许范围Rb在所述上部回转体22的回转角度处于隔着180°(-180°)的-90°～90°的范围时被应用。图6所示的所述允许范围Rb虽然仅被设定于比所述上部回转体22更靠上侧处，以避开处于所述工程机械1后方的障碍物，但是并不限定于此。

图2所示的所述控制单元11将由该控制单元11自身对所述指定动作即所述一系列的动作进行修正这一情况发送至所述便携终端3，该便携终端3的所述便携终端侧控制单元15进行与该修正相关的通知。这样，所述控制单元11及所述便携终端侧控制单元15构成通知手段。具体而言，所述便携终端侧控制单元15进行使所述便携终端3的所述显示器17进行用于与所述修正相关的通知的显示这一动作、以及从所述便携终端3的扬声器输出用于与所述修正相关的通知的声音这一动作中的至少一个动作。该通知能够告诉管理所述工程机械1的作业者所述指定动作会被修正。

有时所述控制单元11难以使所述上部回转体22及所述附属装置30进行由该控制单元11修正后的所述指定动作。例如，若所述指定动作的修正使所述动臂工作缸41以全行程伸长，则无法使动臂31进一步向上侧转动。在此种情况下，所述控制单元11优选作为使所述上部回转体22及附属装置30的动作停止的停止控制手段而发挥功能。由此，能够抑制所述上部回转体22及所述附属装置30进行不合理的动作。

当在以所述工程机械1为基准的坐标系(机械坐标系)中设定了所述允许范围的情况下，所述允许范围会随着所述工程机械1的所述下部行走体21的朝向行走方向的移动而移动。另一方面，当在以作业现场为基准的坐标系(例如，全局坐标系)中设定了所述允许范围的情况下，所述允许范围相对于所述工程机械1的相对位置会随着朝向所述行走方向的该工程机械1的移动而变化。

当在以所述作业现场为基准的坐标系中设定了所述允许范围的情况下，所述控制单元11基于由所述GNSS传感器26检测的所述上部回转体22的位置即所述坐标系中的位置，随着所述工程机械1的移动而更新所述允许范围。例如，当如上所述，在以所述作业现场为基准的坐标系中，设定了图4所示的允许范围，即直到向下部行走体21的左方(X方向)与所述回转中心轴20相隔距离Lx(例如6000mm)的位置为止的允许范围的情况下，如图8所示，在所述工程机械1向所述X方向移动了规定距离(例如1000mm)时，所述控制单元11以将从所述回转中心轴20到所述允许范围的外侧端(图7中的左端)为止的距离缩小至比更新前的所述距离Lx小的距离Lxr(例如5000mm)为止的方式，更新所述允许范围。

此种随着所述工程机械1的移动的所述允许范围的更新使得无论以所述作业现场为基准的坐标系中的所述工程机械1的移动如何，均能够适当地判定所述附属装置30等与所述允许范围之间的相对位置关系。这使得无需在所述工程机械1移动后由作业者重新设定所述允许范围，作业者的负担被减轻。

图2所示的所述便携终端3的所述便携终端侧通信装置16能够与所述工程机械1的所述工程机械侧通信装置12进行通信。所述便携终端3的所述便携终端侧控制单元15通过所述便携终端侧通信装置16，从所述工程机械1取得轨迹信息及允许范围信息。所述轨迹信息包含与所述铲斗33的远端随着所述指定动作而描绘出的所述轨迹71相关的信息、以及与因修正所述指定动作而变化后的所述铲斗33的远端的所述轨迹72相关的信息。所述允许范围信息包含与以所述方式被设定的所述允许范围相关的信息、以及与所述上部回转体22及所述附属装置30相对于该允许范围的相对位置相关的信息。

所述控制单元11及所述便携终端侧控制单元15作为动作显示控制手段而发挥功能，该动作显示控制手段使动作信息显示装置即显示器17显示与所述指定动作相关的信息、和与所述控制单元11对于该指定动作的修正的结果相关的信息。具体而言，图3及图4中的分别由虚线及实线表示的轨迹，即，所述铲斗33的远端随着被修正之前的所述指定动作而描绘出的轨迹71、和所述铲斗33的远端随着被修正之后的指定动作而描绘出的轨迹72显示于所述显示器17。该显示器17的显示能够供作业者比较所述修正前后的所述轨迹71、72而准确地掌握所述上部回转体22及所述附属装置30的修正后的运动，而且能够在该修正后的运动存在问题的情况下，变更所述修正的条件，或者重新设定所述指定动作。

另外，所述控制单元11及所述便携终端侧控制单元15使位置信息显示装置即显示器17显示所设定的所述允许范围、和所述上部回转体22及所述附属装置30相对于该允许范围的相对位置。例如，如图3及图4所示，所述允许范围的前侧边界面73、和分别表示所述上部回转体22及所述附属装置30的图形显示于所述显示器17。由该显示器17提供的显示能够供作业者容易地掌握所述上部回转体22及所述附属装置30相对于所述允许范围(的例如所述前侧边界面73)的相对位置，而且能够在该相对位置存在问题的情况下，进行使所述工程机械1移动等处置。

接着，参照附图来说明第2实施方式的工程机械101。此外，对于与第1实施方式通用的结构及由其产生的效果，省略说明，主要说明与第1实施方式的不同点。此外，对与第1实施方式相同的部件附加了与第1实施方式相同的符号。

在所述第1实施方式中，如图5所示，基于所述附属装置30的限制对象部位即所述铲斗33的远端可处在的多个位置设定所述允许范围，而第2实施方式所涉及的设定手段即控制单元11基于从图2所示的管理装置4输入的与周围状况相关的信息设定允许范围。所述管理装置4是管理作业现场的周围状况的装置，例如是管理服务器。所述管理装置4管理与作业现场中的障碍物或通道等的位置相关的信息。

图2所示的所述工程机械101的工程机械侧通信装置12能够与所述管理装置4进行通信。所述控制单元11从所述管理装置4取得该管理装置4所管理的作业现场的周围状况。通过使用所述管理装置4所管理的信息，例如所述工程机械101的操作者无需进行用于设定允许范围的操作。由此，能够容易地设定所述允许范围。

具体而言，第2实施方式所涉及的所述工程机械101的设定手段即所述控制单元11基于由图2所示的LiDAR27取得的作业现场的周围状况，设定所述允许范围。

参照图9说明所述允许范围的设定的例子。图9是表示自卸车5的载台6及其周边的侧视图，其例示将砂土排出至所述载台6的作业。所述允许范围的设定也能够应用于利用铲斗33对被堆放于所述载台6的砂土进行平整的作业。

被堆放于所述载台6的砂土的量与朝向该载台6的排土作业的次数一起增加。由此，由所述LiDAR27取得的所述载台6周边的周围状况随时发生变化。

所述铲斗33的远端随着针对所述排土作业而被指定的动作，一边描绘出图9中的虚线所示的轨迹71，一边从图中的左侧向右侧移动。

所述控制单元11基于所述LiDAR27所取得的作业现场的周围状况，在被堆放于所述载台6的砂土的上方设定允许范围。在图9中，所述允许范围的下侧边界面73由点划线表示。比所述下侧边界面73更靠近所述载台6的一侧(图9中的下侧)为所述允许范围的外侧，比所述下侧边界面73离所述载台6更远的一侧(图9中的上侧)为所述允许范围。所述控制单元11根据被堆放于所述载台6的砂土的量的变化，使所述允许范围(的所述下侧边界面73)随时发生变化。这样，能够基于所取得的周围状况，设定与该周围状况的变化对应的适当的允许范围。

在砂土以如图9所示的形状被堆放于所述载台6的情况下，若所述铲斗33的远端沿着图9中的虚线所示的轨迹71向所述载台6的前侧(图9中的右侧)移动，则有可能会碰撞所述砂土。为了防止此种碰撞，修正手段即所述控制单元11以使所述铲斗33的远端描绘出图9中的实线所示的轨迹72的方式，修正所述指定动作。

接着，参照图10及图11说明第3实施方式所涉及的工程机械201。此外，对于与第1实施方式通用的结构及由其产生的效果，省略说明，主要说明与第1实施方式的不同点。此外，对与第1实施方式相同的部件附加了与第1实施方式相同的符号。

在该第3实施方式中，当在指定动作中，铲斗33的远端有可能会超出允许范围的情况下，对该指定动作进行修正。在该第3实施方式中，如图10所示，在靠近点划线所示的所述允许范围的前侧边界面(图10中的左侧的边界面)73的位置，设定有目标点即点A及点B。所述点B位于所述点A的下方，且比所述点A更靠近所述允许范围的所述前侧边界面73。另外，所述点A与所述点B之间的间隔大于图4所示的所述第1实施方式中的点A与点B之间的间隔。

所述工程机械201的控制手段即控制单元11以使所述铲斗33的远端依次通过所述点A及所述点B的方式，控制所述上部回转体22及所述附属装置30的驱动，由此，使该上部回转体22及该附属装置30进行所述指定动作。所述点A与所述点B之间的所述铲斗33的远端的路径未被决定，由此，在所述点A与所述点B之间，可采用任意的路径。因此，根据路径，所述铲斗33的远端有可能会如虚线所示的轨迹71那样超出所述允许范围(在图10及图11中，比所述前侧边界面73向左侧超出)。

当如上所述，在修正前的指定动作中，所述铲斗33的远端有可能会在所述点A与所述点B之间超出所述允许范围的情况下，所述控制单元11在所述点A与所述点B之间的所述允许范围内的位置(图10及图11中的比所述前侧边界面73更靠右侧的位置)设定至少一个途经点。在图10所示的例子中，所述至少一个途经点包含两个途经点C1、C2。但是，所述至少一个途经点也可包含一个或三个以上的途经点。

在图10所示的例子中，所述控制单元11在连接所述点A与所述点B的线L1上设定所述两个途经点C1、C2。所述线L1可以是直线，也可以是曲线。图10所例示的所述线L1在从所述工程机械201的所述上部回转体22的侧方观察时是直线，且在沿着所述上部回转体22的回转轴的方向上观察(从工程机械201的上方观察)时也是直线。所述两个途经点C1、C2，可沿着所述上部回转体22的前后方向即X方向等间隔地被设定，也可沿着所述上部回转体22的上下方向即Z方向等间隔地被设定，还可以分别被设定在将所述线L1本身等分的位置上。如上所述，在连接所述点A与所述点B的直线即所述线L1上设定所述两个途经点C1、C2，这能够使用于该设定的运算动作变得容易。

所述控制单元11作为修正手段而发挥功能，该修正手段以使所述铲斗33的远端通过所述途经点C1、C2的方式，修正所述指定动作。即使在所述点A及所述点B靠近所述允许范围的所述前侧边界面73的情况下，该修正也会可靠地防止所述铲斗33的远端超出所述允许范围，即，防止所述铲斗33的远端超出所述前侧边界面73。

图11表示所述控制单元11对于所述途经点的设定的第二例。在该第二例中，所述控制单元11在两个目标点A及点B之间的允许范围内(比前侧边界面73更靠内侧，图11中的右侧)的位置设定途经点C。所述点B是修正前的指定动作的终点，由此，所述点B是所述两个目标点A、B中的下游侧目标点。所述途经点C被设定在通过所述点B的直线L2上。所述直线L2以所述铲斗33的远端依照修正前的所述指定动作而通过所述点B时的水平面与所述附属装置30的动作方向即所述铲斗33的远端的移动方向所成的角度相对于水平面倾斜。在本实施方式中，所述点B处的动作为挖掘动作。如上所述的所述途经点C的设定能够使所述附属装置30在所述点B适当地进行基于所述指定动作的作业(挖掘作业)。

所述途经点C如图11所示，从所述上部回转体22的侧方观察，位于所述点A的正下方，在沿着所述上部回转体22的回转中心轴的方向上观察(从上方观察所述工程机械201)，位于所述点A与所述点B之间。

所述直线L2也可以如下角度相对于水平面倾斜，该角度是所述附属装置30在所述点B进行规定的作业时的水平面与所述附属装置30的动作方向所成的角度、具体而言为与限制对象部位(在本实施方式中为铲斗33的远端)的移动方向所成的角度。在本实施方式中，所述点B处的所述规定的作业为挖掘作业。在此情况下，也能够使所述附属装置30在所述点B适当地进行所述规定的作业(挖掘作业)。

接着，参照图12～图17说明第4实施方式所涉及的工程机械301。此外，对于与第1实施方式通用的结构及由其产生的效果，省略说明，主要说明与第1实施方式的不同点。此外，对与第1实施方式相同的部件附加了与第1实施方式相同的符号。

本第4实施方式所涉及的指定动作是利用所述工程机械301的铲斗33挖掘作为挖掘对象物的砂土的挖掘动作，该挖掘动作会被修正。所述挖掘对象物并不限定于砂土，也可以是石头或废弃物等。

所述挖掘动作的目的在于挖掘图12中的被虚线包围的挖掘范围(图12中的矩形状的范围)80的砂土，所述挖掘范围80被设定于所述工程机械301的下部行走体21的前方(图12中的右方)。该第4实施方式所涉及的允许范围由图12中的点划线所示的多个边界面划分，上述多个边界面包含第1边界面73a、第2边界面73b、第3边界面73c、第4边界面73d及第5边界面73e。所述第2边界面73b是被设定在从所述工程机械301向所述下部行走体21的前方离开若干距离的位置上的垂直面，所述第1边界面73a是从所述第2边界面73b的上端进一步向远离所述工程机械401的方向延伸的水平面。所述开始点A是所述挖掘动作的端点，其高度与土面的高度同等，且位于比所述第2边界面73b更靠前侧(即，允许范围的外侧)的位置。所述第3边界面73c是沿着所述挖掘范围80的底面的水平面，其具有分别与所述第2边界面73b及第4边界面73d相连的前端及后端。所述第4边界面73d是在比所述工程机械301的下部行走体21的前端更靠前侧的位置上垂直地穿过砂土的垂直面，其与所述第3边界面73c的所述后端相连。所述第5边界面73e是沿着停放所述工程机械301的地面的水平面，其与所述第4边界面73d的上端相连。

在以所述方式设定了允许范围的情况下，若铲斗33的远端沿着图12中的虚线所示的轨迹71进行挖掘动作，则所述铲斗33的远端会在挖掘动作的开始点A处超出允许范围。更具体而言，该铲斗33的远端会比所述第2边界面(前侧边界面)73b更向前侧(图12中的右侧)超出。若为了防止此种所述铲斗33的远端偏离所述允许范围的情况，例如与所述第1实施方式同样地进行将所述开始点A变更至所述第2边界面73b上的位置的修正，则所述铲斗33的远端会描绘出实线所示的轨迹72。在该轨迹72中，所述铲斗33贯穿砂土的方向即贯穿方向大致垂直，难以使所述铲斗33的远端追随该轨迹72。

为了避免此种问题，如图13中的实线所示，该第4实施方式所涉及的修正手段即控制单元11以使修正后的挖掘动作中的开始点X在允许范围内位于与土面的高度相同的高度的方式，使挖掘动作的范围整体向靠近所述工程机械301的方向(在图13中，向左)偏移。所述土面的高度例如能够由图1所示的LiDAR(高度检测装置)27取得。这样，使挖掘动作的范围整体沿着水平方向偏移的修正能够一边维持顺畅的挖掘动作，一边防止所述铲斗33的远端偏离所述允许范围。

在图13所示的修正中，从修正前的挖掘动作的开始点A到修正后的挖掘动作的开始点X为止的水平方向的移动距离La、和从修正前的挖掘动作的结束点B到修正后的挖掘动作的结束点Y为止的水平方向的移动距离Lb彼此相等。

在与图13所示的例子相反地，挖掘动作的结束点B如图14所示地向后方偏离所述允许范围的情况下，具体而言，当该结束点B在所述允许范围的后侧垂直边界面即所述第4边界面73d的外侧(图14中的左侧)位于例如与土面的高度相同的高度的情况下，可以使所述挖掘动作的范围整体向离开所述工程机械301的水平方向即上部回转体22的前方偏移。

在图14所示的例子中，从修正前的挖掘动作的所述结束点B到所述第4边界面73d上的相同高度的点C为止的水平距离Lb，大于从该修正前的挖掘动作的开始点A到第2边界面(前侧的边界面)73b上的相同高度的点D为止的水平距离La，因此，假设若使所述挖掘动作的范围整体向上部回转体22的前方向(图14中的右方向)偏移所述水平距离Lc，则修正后的挖掘动作的开始点X会超出所述允许范围，即，该开始点会向所述第2边界面73b的外侧(图14中的右侧)超出。因此，在该例子中，使所述挖掘动作的范围整体偏移比所述距离Lc小的所述距离La而非偏移所述距离Lc，使得所述修正后的挖掘动作的开始点X不超出所述允许范围。因此，修正后的挖掘动作的开始点X被变更为所述第2边界面73b上的点。另一方面，若仅使所述挖掘动作的范围偏移所述距离La，则与该偏移之前的结束点B对应的点B'无法到达所述第4边界面73d，仍然位于所述允许范围的外侧(比所述第4边界面73d更靠后侧)，因此，为了将该结束点B变更为所述第4边界面73d上的点Y，以将铲斗33的远端的轨迹变更为图14所示的轨迹74的方式进行修正。虽然所述轨迹74中的从所述第2边界面73b上的开始点X到达所述第3边界面74d上的途经点E为止的部分的形状与修正前的轨迹71同等，但是从该途经点E到所述结束点Y为止的轨迹是所述铲斗33的远端大致垂直地上升的轨迹。因此，所述途经点E是划分所述允许范围的边界面中的靠近所述工程机械301的一侧的垂直方向的边界面即所述第4边界面73d、与通过使修正前的铲斗33的轨迹71直接向前方偏移所述距离La而获得的轨迹72的交点。

在以所述方式被变更后的所述轨迹74中，该轨迹74中的所述结束点Y位于比所述变更前的轨迹72中的结束点B'更靠前侧的位置，因此，与该变更前的轨迹72相比，砂土的挖掘量会减少图15中的斜线所示的区域的面积S1的量，即，以所述点Y、所述点B'及所述点E为顶点的侧面观察呈大致三角形的区域的量。这样，在从所述轨迹72向所述轨迹74的变更伴随挖掘量减少的情况下，所述控制单元11优选进一步变更轨迹，用来增大挖掘深度，以补偿其减少的挖掘量。

图16表示该进一步的轨迹的变更的具体例。在该例子中，图15所示的所述轨迹74被变更为比其更靠下方的轨迹75。具体而言，所述轨迹74上的从最低点D到所述途经点E为止的部分向下方偏移。所述最低点D是所述轨迹74所含的点中的位于最下侧的点。在所述轨迹74包含多个最低点的情况下，从上述多个最低点中选择任意的最低点。在图16所示的例子中，所述最低点D被变更为其正下方的点(变更后最低点)F，所述途经点E被变更为其正下方的点(所述第4边界面73d上的变更后途经点)G。所述轨迹75是将所述轨迹74中的连接图16所示的通用终点H、所述最低点D及所述途经点E的曲线部分变更为连接所述通用终点H、所述变更后最低点F及所述变更后途经点G的曲线部分而成的轨迹，所述通用终点H是所述轨迹75中的与所述轨迹74通用的部分的最下游侧的点。此种修正能够以夹在该修正前的所述曲线部分(连接点H、D、E的曲线部分)与修正后的所述曲线部分(连接点H、F、G的曲线部分)之间的区域的面积(图16中的斜线所示的区域的面积S2)的量来弥补挖掘量。在以使该面积S2与所述面积S1(与因将结束点从所述点B'变更为所述点Y而减少的挖掘量相当的面积)同等的方式，设定了所述变更后最低点F及所述变更后途经点G的情况下，通过图16所示的进一步的修正，完全补偿因图15所示的修正而减少的挖掘量。

所述通用终点H以如下方式被设定，即，减少因将所述最低点D及所述途经点E变更为所述变更后最低点F及所述变更后途经点G而导致的该修正后的轨迹75的阶差，确保所述铲斗33的顺畅的运动。在图16所示的例子中，在所述轨迹74中的与所述最低点D相隔距离Lh的上游侧的位置设定所述通用终点H，以直线连接该通用终点H与所述变更后最低点F，由此，确定所述进一步修正后的轨迹75。以减小该直线的斜率与所述通用终点H处的所述轨迹74的切线的斜率之差的方式，优先以使两个斜率相等的方式设定所述通用终点H，这能够使所述轨迹75平滑。

在图12～图16所示的例子中，所述变更后最低点F需要被设定于与所述允许范围的下侧边界面即所述第2边界面73b同等的高度、或比该高度更靠上侧的位置。因此，在比所述第3边界面73c更靠内侧的所述允许范围内，通过向下从所述最低点D变更为所述变更后最低点F而补偿所述挖掘量。

图17是表示为了进行所述第4实施方式所涉及的修正而由所述控制单元11进行的处理的流程图。

首先，所述控制单元11判定所述修正前的挖掘动作的两个端点(开始点A及结束点B)中的至少一个端点是否处于所述允许范围外，更详细而言，是否沿着水平方向偏离该允许范围(步骤S1)。仅在判定为所述修正前的挖掘动作的所述端点中的至少一个端点处于所述允许范围外的情况下(步骤S1为“是”)，所述控制单元11以使该至少一个端点处于所述允许范围内的方式，使所述挖掘动作的范围整体水平移动(步骤S2)。例如，在修正前的轨迹为如图14所示的结束点B大幅偏离允许范围的轨迹71的情况下，使该轨迹71的开始点A在不偏离所述允许范围的范围内(在同图中，以水平距离La)沿着水平方向移动并偏移至所述轨迹72。在判定为所述修正前的挖掘动作的端点均处于所述允许范围内的情况下(步骤S1为“否”)，所述挖掘动作的范围无需水平移动，因此，省略所述步骤S2及与所述步骤S2关联的后述的步骤S3～S6的处理。

接着，所述控制单元11判定以所述方式水平移动后的挖掘动作的端点是否仍然处于所述允许范围外(步骤S3)。例如，对于图14所示的例子，判定使所述结束点B进行所述水平移动后的点B'是否仍然处于允许范围外。

在判定为所述端点处于所述允许范围的外侧的情况下(步骤S3为“是”)，所述控制单元11以使处于该允许范围的外侧的端点处于所述允许范围内的方式，修正所述轨迹(步骤S4)。例如，在如图14所示，所述移动后的结束点B'处于所述允许范围的外侧的情况下，为了将该结束点B'变更为所述允许范围的所述第4边界面73d上的点Y，将所述轨迹72变更为如图14及图15所示的从途经点E大致垂直地上升至结束点Y为止的轨迹74。

接着，所述控制单元11判定挖掘量是否随着所述轨迹的修正而减少(步骤S5)。仅在判定为该挖掘量减少的情况下(步骤S5为“是”)，所述控制单元11以补偿该减少的挖掘量的方式，进一步修正轨迹(步骤S6)。例如，在如图15及图16所示的挖掘量减少面积S1的量的情况下，如图16所示，所述控制单元11将铲斗33的远端的轨迹朝下方，从通过最低点D及途经点E的轨迹74变更为通过变更后最低点F及变更后途经点G的轨迹75。

接着，所述控制单元11判定所述铲斗33的远端的轨迹的最低点是否处于所述允许范围外(步骤S7)。仅在步骤S7中，判定为所述最低点处于所述允许范围外的情况下(步骤S7为“是”)，控制单元11修正所述最低点(步骤S8)。例如，假设在图16所示的最低点F处于比所述允许范围的第3边界面73c更靠下侧处的情况下，以使该最低点F处于该允许范围内的方式，向上修正该最低点F。

所述控制单元11以使附属装置30进行通过至此为止所说明的步骤S1～S8的处理而最终被决定的指定动作即挖掘动作的方式，控制该附属装置30的驱动(步骤S9)。

接着，参照图18～图22说明第5实施方式所涉及的工程机械401。此外，对于与第1实施方式通用的结构及由其产生的效果，省略说明，主要说明与第1实施方式的不同点。此外，对与第1实施方式相同的部件附加了与第1实施方式相同的符号。

在该第5实施方式中，与所述第4实施方式同样地，修正利用所述铲斗33挖掘砂土的挖掘动作。即，该第5实施方式中的作为指定动作的一系列的动作包含利用铲斗33挖掘砂土的挖掘动作。在该第5实施方式中，也由图1所示的所述LiDAR(高度检测装置)27检测土面的高度。

在图18中，为了挖掘具有虚线所示的土面82的砂土，设定由点划线所示的多个边界面划分的允许范围。所述多个边界面包含与图12～图16所示的所述第1边界面73a～第5边界面73e相同的第1边界面73a、第2边界面73b、第3边界面73c、第4边界面73d及第5边界面73e。所述挖掘动作的开始点A是由该挖掘动作产生的所述铲斗33的远端的移动的轨迹71与所述土面82的交点，在图18所示的例子中，位于比作为前侧边界面的所述第1边界面73a更靠前侧即所述允许范围的外侧的位置，且位于与所述土面82的高度同等的高度。即，在所述开始点A处，所述铲斗33的远端超出所述允许范围。

为了使所述铲斗33的远端处于所述允许范围内，若与所述第1实施方式同样地进行使所述开始点A移动至所述允许范围的前侧边界面即所述第2边界面73b上的位置为止的修正，则所述铲斗33的远端的轨迹71会被变更为轨迹72，所述轨迹71中的如虚线所示的超出所述允许范围的部分会成为如实线所示的沿着所述第2边界面73b的面，修正后的开始点X位于所述第2边界面73b上。这样，所述挖掘动作的修正伴随所述铲斗33的远端的轨迹的变更，由此，改变所述挖掘动作的至少开始部分的所述铲斗33的对地角度θ。如图19所示，所述对地角度θ是铲斗33的上表面33a与铅垂面所成的角度。因此，所述上表面33a朝向铅垂方向时的所述对地角度θ为0°。

土中的所述铲斗33的对地角度θ的增加会使挖掘阻力增加，从而阻碍良好地对砂土进行挖掘。为了防止该情况，本第5实施方式所涉及的修正手段即控制单元11在修正所述挖掘动作的情况下，基于预先设定的所述铲斗33的所述对地角度θ即设定角度θs，设定修正后的铲斗33的对地角度θc。所述设定角度θs，即，预先设定的铲斗33的对地角度是通过示教或数值输入等而被设定的对地角度。

具体而言，所述控制单元11将所述铲斗33贯穿挖掘对象物(作业对象物)即砂土时的该铲斗33的对地角度θ，设定为所述铲斗33因修正前的挖掘动作而贯穿砂土时的该铲斗33的对地角度θ。所述铲斗33贯穿砂土时的该铲斗33的对地角度θ是修正前及修正后的各个挖掘动作的开始点A、X处的所述铲斗33的对地角度。这样，使修正后的挖掘动作中的贯穿时的所述铲斗33的对地角度θ与修正前的挖掘动作中的所述铲斗33的对地角度θ相等，这能够使铲斗33可靠地贯穿地面。

同样地，所述控制单元11将从砂土拔出所述铲斗33时的该铲斗33的对地角度θ，设定为因修正前的挖掘动作而从砂土拔出所述铲斗33时的该铲斗33的对地角度θ。从砂土拔出所述铲斗33时的所述铲斗33的对地角度θ是修正前及修正后的各个挖掘动作的结束点B、Y处的所述铲斗33的对地角度θ。在图18所示的例子中，所述修正前及所述修正后的所述结束点B、Y彼此一致。这样，使修正后的挖掘动作中的从砂土拔出时的所述铲斗33的对地角度θ与修正前的挖掘动作中的所述铲斗33的对地角度θ相等，这能够抑制砂土从所述铲斗33洒落。

所述控制单元11进一步在所述挖掘动作的至少一部分中，基于修正前的挖掘动作的开始点A及结束点B各自的所述铲斗33的对地角度θa、θb、和修正前的挖掘动作与修正后的挖掘动作各自中的所述铲斗33的远端的轨迹71、72的路径长度，设定修正后的挖掘动作中的所述铲斗33的对地角度θ。在本实施方式中，虽然全部的挖掘动作，即，所述开始点X与所述结束点Y之间的整个范围为对象，但是挖掘动作的一部分，即，所述开始点X与所述结束点Y之间的范围的一部分也可以为对象。

图20A表示由修正前的挖掘动作产生的所述铲斗33的远端的轨迹71，图20B表示由修正后的挖掘动作产生的铲斗33的远端的轨迹72。修正前的挖掘动作的开始点A处的所述铲斗33的对地角度θa与修正后的挖掘动作的开始点X处的所述铲斗33的对地角度θx彼此相等，修正前的挖掘动作的结束点B处的所述铲斗33的对地角度θb与修正后的挖掘动作的结束点Y处的所述铲斗33的对地角度θy也彼此相等。修正前的所述铲斗33的远端的所述轨迹71的路径长度Lab被变更为修正后的所述铲斗33的远端的轨迹72的路径长度Lxy。所述控制单元11基于所述修正前的轨迹71上的从所述开始点A到任意位置为止的路径长度Lac，根据以下的式(1)，求出所述轨迹72上的所述开始点X与所述结束点Y之间的所述任意位置的所述铲斗33的对地角度θz。在此，所述轨迹72上的任意位置对应于所述轨迹71上的所述开始点A与所述结束点B之间的任意位置。

θz＝θx+(θy－θx)×(Lac/Lab)×Lxy···(1)

基于上述式(1)的所述铲斗33的对地角度θz的设定能够使得在修正前的所述铲斗33的对地角度θ适当时，修正后的所述铲斗33的对地角度也变得适当。这能够抑制因修正所述挖掘动作而引起的所述铲斗33的远端的轨迹的变化所导致的挖掘阻力的增大，使砂土适当地被挖掘。

也可以使用下述式(2)来代替所述式(1)，求出所述开始点X与所述结束点Y之间的任意的轨迹72上的位置的所述铲斗33的对地角度θz。

θz＝θx+(θy－θx)×(Dac/Dab)×Dxy···(2)

所述式(2)包含水平距离Dab、Dxy、Dac。所述水平距离Dab是修正前的挖掘动作中的所述开始点A与所述结束点B之间的水平距离，所述水平距离Dxy是修正后的挖掘动作中的所述开始点X与所述结束点Y之间的水平距离，所述水平距离Dac是所述轨迹71上的所述开始点A与所述任意位置之间的水平距离。

基于所述式(2)的所述铲斗33的对地角度θz的设定也能够使得在修正前的所述铲斗33的对地角度适当时，修正后的铲斗33的对地角度也变得适当。

如图18所示，当在所述允许范围的前侧边界面即第2边界面73b上的所述修正后的开始点X正下方的位置设定途经点D的情况下，也可以基于所述式(1)或所述式(2)，设定从所述开始点X到所述途经点D为止的所述对地角度θ，另一方面，将从所述途经点D到所述结束点Y为止的所述对地角度设定为修正前的对地角度。另外，从所述开始点X到所述途经点D为止的所述对地角度θ也可以被维持为所述开始点X处的对地角度θx。

图21表示具有虚线所示的土面82的砂土受到所述工程机械401挖掘的情况，即，与图18所示的所述第1边界面73a～第5边界面73e同样地划分允许范围的第1边界面73a～第5边界面73e中的靠近所述工程机械401的垂直面即第4边界面73d处于比指定动作所含的挖掘动作的结束点B离所述工程机械401更远的位置的情况，换句话说，所述结束点B超出所述第4边界面73d而位于所述第4边界面73d的后侧(图21中的左侧)即允许范围的外侧的情况。所述结束点B位于与所述土面82的高度同等的高度。在此情况下，若进行使铲斗33的远端沿着具有所述结束点B的轨迹即包含图21中的虚线所示的部分的轨迹71运动的所述挖掘动作，则至少在该结束点B处，所述铲斗33的远端会超出所述允许范围。

为了使所述结束点B处于所述允许范围内，若与所述第1实施方式同样地，以将该结束点B变更为位于所述第4边界面73d上的结束点Y并将所述轨迹71变更为如实线所示的沿着所述第4边界面73d的轨迹72的方式修正所述挖掘动作，则在所述挖掘动作中的至少包含所述结束点Y的部分，所述铲斗33的对地角度会改变。在该修正中，该修正前的开始点A与该修正后的开始点X也相同。

关于该修正，也利用与使用图18及图20所说明的方法同等的方法，设定所述铲斗33的对地角度θ，由此，能够抑制挖掘阻力的增大。

图22表示与图18所示的第1边界面73a～第5边界面73e同样地划分允许范围的第1边界面73a～第5边界面73e中的下侧边界面即第3边界面73c位于比指定动作所含的挖掘动作中的铲斗33的远端的移动的轨迹71上的最低点更靠上侧的位置的情况，换句话说，所述最低点超出所述第3边界面73c而位于所述第3边界面73c的外侧(下侧)的情况。在此情况下，若如虚线所示，以包含所述最低点的所述轨迹71进行挖掘动作，则在该最低点及其前后的区域中，所述铲斗33的远端会超出所述允许范围。

为了使所述最低点处于所述允许范围内，若以将该最低点向上方变更至所述第3边界面73c上的点并使该最低点前后的部分变更为沿着所述第3边界面73c水平地延伸的轨迹72的方式修正所述挖掘动作，则在该挖掘动作的至少包含所述最低点的部分(沿着所述第3边界面73c的水平部分)，所述铲斗33的对地角度θ会改变。此种对地角度θ的变化有可能会使挖掘阻力增加而阻碍良好地对砂土进行挖掘。

为了抑制所述挖掘阻力的增大，修正手段即控制单元11将所述轨迹72上的最低点处的所述铲斗33的对地角度设定为使该铲斗33的底面33b(参照图19)变得水平的对地角度以下的角度。所述轨迹72上的最低点是该轨迹72中的图22所示的两个途经点E、F之间的部分的全部的点。所述两个途经点E、F是所述修正前的轨迹71与所述第3边界面73c的交点，所述两个途经点E、F之间的部分是沿着所述第3边界面73c水平地延伸的部分。

将所述轨迹72上的所述最低点处的所述铲斗33的对地角度θ设定为使所述底面33b变得水平的对地角度以下的角度，这能够抑制所述最低点处的挖掘阻力，使砂土良好地被挖掘。

以上所说明的实施方式仅是具体例，其并不对本发明进行限定。能够适当地对所公开的具体结构进行设计变更。另外，发明的实施方式所记载的作用及效果仅列举了由本发明产生的最佳的作用及效果，并不对本发明的作用及效果进行限定。

如上所述，提供能够不增大作业者的负担而进行允许范围内的自动驾驶的工程机械。所述工程机械包括下部行走体、上部回转体、作业装置及控制器。所述上部回转体能够回转地搭载于所述下部行走体。所述作业装置可进行作业动作地被安装于所述上部回转体。所述控制器以使所述上部回转体及所述附属装置进行预先指定的指定动作的方式，控制所述上部回转体及所述附属装置的驱动。在所述指定动作中，在所述作业装置的限制对象部位超出预先设定的允许范围的情况下，所述控制器以使该作业装置不超出该允许范围的方式修正所述指定动作。

在所述指定动作中，在所述限制对象部位超出所述允许范围的情况下或者有可能超出所述允许范围的情况下，所述控制器修正所述指定动作，防止所述限制对象部位超出所述允许范围，由此，无需由作业者通过示教等重新设定所述指定动作，从而能够减轻作业者的负担。

所述允许范围可以是预先被决定并被存储于所述控制器的允许范围，也可由所述控制器设定所述允许范围。在后者的情况下，优选所述控制器基于所述作业装置的特定部位可处在的多个位置，设定所述允许范围。这使得能够通过使所述特定部位位于所述多个位置而容易地设定所述允许范围。例如，即使在无法明确地决定所述允许范围的现场，也能够容易地设定该允许范围。另外，即使在所述工程机械周边的环境发生变化的现场，也能够灵活地设定所述允许范围。

较为理想的是，所述控制器基于与作业现场的周围状况相关的信息，设定所述允许范围。这能够减轻由操作者进行用于设定所述允许范围的操作而引起的对于该作业者的负担，并容易地设定所述允许范围。

所述控制器例如可基于由监视所述作业现场的周围状况的管理装置管理的该周围状况，设定所述允许范围。这能够有效地利用由所述管理装置管理的信息而容易地设定所述允许范围。

或者，所述工程机械还可包括取得装置，取得与所述作业现场的周围状况相关的信息，其中，所述控制器基于所述取得装置所取得的所述周围状况，设定所述允许范围。这使得尽管所述周围状况随时发生变化，却能够设定与该变化对应的所述允许范围。

较为理想的是，在以使所述限制对象部位依次通过多个目标点的方式，控制所述上部回转体及所述作业装置的驱动，由此，使所述上部回转体及所述作业装置进行所述指定动作的情况下，当所述作业装置的所述限制对象部位有可能会在从所述修正前的所述指定动作中的所述多个目标点中选择的两个目标点之间超出所述允许范围时，所述控制器在所述两个目标点之间的所述允许范围内的位置设定途经点，并以使所述限制对象部位通过所述途经点的方式修正所述指定动作。即便在所述目标点彼此的间隔大、该目标点彼此之间有可能存在所述限制对象部位超出所述允许范围的区间的情况下，所述控制器设定位于所述两个目标点之间且位于所述允许范围内的所述途经点，并以使所述限制对象部位通过所述途经点的方式修正所述指定动作，由此，也能够防止所述限制对象部位超出所述允许范围。

所述控制器例如通过在连接所述两个目标点的线L1上设定所述途经点，能够容易地设定该途经点。

或者，所述控制器也可在通过下游侧目标点的直线上设定所述途经点。所述下游侧目标点是所述两个目标点中的所述修正前的所述指定动作的下游侧的目标点，所述直线以所述限制对象部位依照所述修正前的所述指定动作而通过下游侧目标点时的水平面与所述作业装置的动作的方向所成的角度相对于所述水平面倾斜。这样在直线上设定所述途经点，能够使所述作业装置在所述下游侧目标点处适当地进行基于所述指定动作的作业。

或者，所述直线也可以，以所述作业装置进行规定的作业动作时的水平面与所述限制对象部位的移动方向所成的角度、具体而言即与所述限制对象部位的移动方向所成的角度相对于所述水平面倾斜。这样在直线上设定所述途经点，能够使所述作业装置在所述下游侧目标点处适当地进行所述规定的作业。

较为理想的是，在所述作业装置包含铲斗，该铲斗包含所述限制对象部位，且所述指定动作包含利用所述铲斗对挖掘对象物进行挖掘的挖掘动作的情况下，所述工程机械还包括检测所述挖掘对象物的表面的高度的高度检测装置，在所述修正前的所述挖掘动作的开始点及结束点中的至少一个点为处于与所述表面的高度同等的高度且位于所述允许范围外的端点的情况下，所述控制器以使所述修正后的所述挖掘动作中的所述端点在所述允许范围内位于与所述表面的高度同等的高度的方式，使进行所述挖掘动作的范围水平移动。这样使进行所述挖掘动作的范围水平移动的修正能够维持该修正前的所述铲斗的运动，并保证顺畅的挖掘动作。

在该方式中，较为理想的是，在由所述挖掘动作产生的挖掘量随着所述挖掘动作的范围的水平移动而减少的情况下，所述控制器以增大挖掘深度的方式修正所述挖掘动作，以补偿该减少的挖掘量。该修正增大所述挖掘深度即利用所述铲斗挖掘所述挖掘对象物的深度而补偿所述减少的挖掘量，由此，能够抑制由该修正引起的作业效率的下降。

而且，较为理想的是，所述控制器随着增大所述挖掘深度，向使所述铲斗的轨迹变得平滑的方向修正该轨迹。所述修正例如能够抑制由于所述挖掘深度的增加而导致所述铲斗的轨迹产生阶差等，使该铲斗的顺畅的运动受阻的情况。

较为理想的是，所述控制器基于预先设定的铲斗的对地角度即设定角度，设定所述修正后的所述挖掘动作中的所述铲斗的对地角度。这使得无论由所述挖掘动作的修正引起的所述铲斗的远端的轨迹的变化如何，均能够抑制由所述铲斗的对地角度的变化引起的挖掘阻力的增加，从而进行良好的挖掘。

例如，较为理想的是，所述控制器将在所述修正后的挖掘动作中贯穿所述挖掘对象物时的所述铲斗的对地角度，设定为与因所述修正前的所述挖掘动作而贯穿所述挖掘对象物时的所述铲斗的对地角度同等的角度。这样，应用由所述修正前的挖掘动作产生的对地角度作为所述铲斗在所述修正后的所述挖掘动作中贯穿所述挖掘对象物时的对地角度，这使得所述铲斗能够与所述修正无关而可靠地贯穿所述挖掘对象物。

另外，较为理想的是，所述控制器将在所述修正后的所述挖掘动作中从所述挖掘对象物拔出时的所述铲斗的对地角度，设定为与在所述修正前的挖掘动作中从所述挖掘对象物拔出时的所述铲斗的对地角度同等的角度。这样，应用与所述修正前的挖掘动作中的对地角度同等的角度作为在所述修正后的所述挖掘动作中从所述挖掘对象物拔出的所述铲斗的对地角度，这能够抑制所述挖掘对象物从所述铲斗洒落。

较为理想的是，所述控制器基于所述修正前的所述挖掘动作的开始点及结束点各自的所述铲斗的对地角度、和所述修正前的挖掘动作与所述修正后的挖掘动作各自中的所述铲斗的远端的轨迹的路径长度，设定所述修正后的挖掘动作的至少一部分中的铲斗的对地角度。这样设定所述铲斗的对地角度，在所述修正前的所述铲斗的对地角度适当的情况下，也能够使所述修正后的铲斗的对地角度适当，由此，能够抑制由所述挖掘动作的修正引起的所述铲斗的远端的轨迹的变化使挖掘阻力增加的情况，从而进行良好的挖掘。

另外，较为理想的是，所述控制器基于所述修正前的挖掘动作的开始点及结束点各自的所述铲斗的对地角度、和所述修正前的挖掘动作与所述修正后的挖掘动作各自中的所述开始点与所述结束点之间的水平方向的距离，设定所述修正后的所述挖掘动作的至少一部分中的所述铲斗的对地角度。这样设定所述铲斗的对地角度，在所述修正前的所述铲斗的对地角度适当的情况下，也能够使所述修正后的所述铲斗的对地角度适当，由此，能够抑制由所述挖掘动作的修正引起的所述铲斗的远端的轨迹的变化使挖掘阻力增加的情况，从而进行良好的挖掘。

另外，较为理想的是，所述控制器将所述铲斗的远端的轨迹的最低点处的所述铲斗的对地角度设定为使所述铲斗的底面变得水平的对地角度以下的角度。这能够抑制所述最低点处的挖掘阻力，从而进行良好的挖掘。

较为理想的是，所述控制器使通知器通知所述指定动作的修正。该通知能够让管理所述工程机械的作业者知道所述指定动作的修正。

较为理想的是，在判定为难以使所述上部回转体及所述作业装置进行修正后的所述指定动作的情况下，所述控制器使所述上部回转体及所述作业装置的动作停止。难以使所述上部回转体及所述作业装置进行所述修正后的指定动作的情况例如是该修正后的指定动作超出所述上部回转体或所述作业装置的动作范围的情况。在此种情况下，使所述上部回转体及所述作业装置的动作停止，这能够抑制所述上部回转体及所述作业装置进行不合理的动作。

较为理想的是，所述工程机械还包括位置检测装置，检测作业现场的坐标系中的所述下部行走体、所述上部回转体及所述作业装置中的至少一者的位置的坐标，其中，所述控制器在所述作业现场的坐标系中设定所述允许范围，且基于由所述位置检测装置检测出的所述位置的坐标的变化，更新所述允许范围。此种更新使得尽管作业现场的坐标系中的所述允许范围相对于工程机械的位置的相对位置关系随着工程机械的运动而发生变化，作业者无需随着该工程机械的运动重新设定所述允许范围，就能够适当地判定所述限制对象部位与所述允许范围之间的位置关系，由此，能够减轻作业者的负担。

所述作业装置的限制对象部位例如优选是该作业装置的远端。或者，该限制对象部位也可以是除了所述作业装置的远端以外的部位。在任何情况下，所述控制器均能够通过所述指定动作的修正，防止所述作业装置的所述限制对象部位在所述指定动作中超出所述允许范围。

较为理想的是，所述控制器使动作信息显示装置显示与所述指定动作相关的信息、和与所述修正的结果相关的信息。这使得看到所述动作信息显示装置中的显示的作业能够通过一并参照与所述指定动作相关的信息及与所述修正的结果相关的信息，掌握所述上部回转体及所述作业装置的修正后的运动，由此，例如能够在所述修正后的运动存在问题的情况下，变更修正条件或重新设定所述指定动作。

另外，较为理想的是，所述控制器使位置信息显示装置显示与所述允许范围相关的信息、和与所述上部回转体及所述作业装置相对于所述允许范围的相对位置相关的信息。这使得看到所述位置信息显示装置中的显示的作业者能够掌握所述上部回转体及所述作业装置相对于所述允许范围的相对位置，由此，能够在所述相对位置存在问题时，进行使所述工程机械移动等处置。

Claims (25)

1.一种工程机械，其特征在于包括：

下部行走体；

上部回转体，能够回转地搭载于所述下部行走体；

作业装置，可进行作业动作地被安装于所述上部回转体；以及

控制器，以使所述上部回转体及所述作业装置进行预先指定的指定动作的方式控制所述上部回转体及所述作业装置的驱动，其中，

在所述指定动作中，在所述作业装置的限制对象部位超出预先设定的允许范围的情况下或者有可能超出预先设定的允许范围的情况下，所述控制器以使所述限制对象部位不超出所述允许范围的方式修正所述指定动作。

2.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器设定所述允许范围。

3.根据权利要求2所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器基于所述作业装置的特定部位可处在的多个位置，设定所述允许范围。

4.根据权利要求1所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器基于与作业现场的周围状况相关的信息，设定所述允许范围。

5.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器基于与由管理所述作业现场的周围状况的管理装置管理的所述周围状况相关的信息，设定所述允许范围。

6.根据权利要求4所述的工程机械，其特征在于还包括：

取得装置，取得与所述作业现场的周围状况相关的信息，其中，

所述控制器基于由所述取得装置取得的与所述周围状况相关的信息，设定所述允许范围。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器以使所述限制对象部位依次通过多个目标点的方式，控制所述上部回转体及所述作业装置的驱动，由此，使所述上部回转体及所述作业装置进行所述指定动作，当所述作业装置的所述限制对象部位有可能会在从所述修正前的所述指定动作中的所述多个目标点中选择的两个目标点之间超出所述允许范围的情况下，在所述两个目标点之间的所述允许范围内的位置设定途经点，并以使所述限制对象部位通过所述途经点的方式修正所述指定动作。

8.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器在连接所述两个目标点的线上设定所述途经点。

9.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器在通过下游侧目标点的直线上设定所述途经点，所述下游侧目标点是所述两个目标点中的所述修正前的所述指定动作的下游侧的目标点，所述直线以所述限制对象部位依照所述修正前的所述指定动作而通过下游侧目标点时的水平面与所述作业装置的动作的方向所成的角度相对于所述水平面倾斜。

10.根据权利要求7所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器在通过下游侧目标点的直线上设定所述途经点，所述下游侧目标点是所述两个目标点中的所述修正前的所述指定动作的下游侧的目标点，所述直线以所述作业装置进行规定的作业动作时的水平面与所述限制对象部位的移动方向所成的角度相对于所述水平面倾斜。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述作业装置包含铲斗，所述铲斗包含所述限制对象部位，所述指定动作包含利用所述铲斗对挖掘对象物进行挖掘的挖掘动作，

所述工程机械还包括检测所述挖掘对象物的表面的高度的高度检测装置，

在所述修正前的所述挖掘动作的开始点及结束点中的至少一个点为处于与所述表面的高度同等的高度且位于所述允许范围外的端点的情况下，所述控制器以使所述修正后的所述挖掘动作中的所述端点在所述允许范围内位于与所述表面的高度同等的高度的方式，使进行所述挖掘动作的范围水平移动。

12.根据权利要求11所述的工程机械，其特征在于，

在由所述挖掘动作产生的挖掘量随着所述挖掘动作的范围的水平移动而减少的情况下，所述控制器以增大挖掘深度的方式修正所述挖掘动作，以补偿该减少的挖掘量，所述挖掘深度是利用所述铲斗挖掘所述挖掘对象物的深度。

13.根据权利要求12所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器随着增大所述挖掘深度，向使所述铲斗的轨迹变得平滑的方向修正所述轨迹。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述工程机械包含铲斗，所述指定动作包含利用所述铲斗对挖掘对象物进行挖掘的挖掘动作，所述控制器随着所述挖掘动作的修正，基于预先设定的所述铲斗的对地角度即设定角度，设定所述修正后的所述挖掘动作中的所述铲斗的对地角度。

15.根据权利要求14所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器将在所述修正后的所述挖掘动作中贯穿所述挖掘对象物时的所述铲斗的对地角度，设定为与在所述修正前的所述挖掘动作中贯穿所述挖掘对象物时的所述铲斗的对地角度同等的角度。

16.根据权利要求14所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器将在所述修正后的所述挖掘动作中从所述挖掘对象物拔出时的所述铲斗的对地角度，设定为与在所述修正前的所述挖掘动作中从所述挖掘对象物拔出时的所述铲斗的对地角度同等的角度。

17.根据权利要求14所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器基于所述修正前的所述挖掘动作的开始点及结束点各自的所述铲斗的对地角度、和所述修正前的所述挖掘动作与所述修正后的所述挖掘动作各自中的所述铲斗的远端的轨迹的路径长度，设定所述修正后的所述挖掘动作的至少一部分中的所述铲斗的对地角度。

18.根据权利要求14所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器基于所述修正前的所述挖掘动作的开始点及结束点各自的所述铲斗的对地角度、和所述修正前的所述挖掘动作与所述修正后的所述挖掘动作各自中的所述开始点与所述结束点之间的水平方向的距离，设定所述修正后的所述挖掘动作的至少一部分中的所述铲斗的对地角度。

19.根据权利要求14所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器将所述铲斗的远端的轨迹上的最低点处的所述铲斗的对地角度设定为使所述铲斗的底面变得水平的对地角度以下的角度。

20.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器使通知器通知所述指定动作的修正。

21.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

在判定为难以使所述上部回转体及所述作业装置进行经过修正的所述指定动作的情况下，所述控制器使所述上部回转体及所述作业装置的动作停止。

22.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于还包括：

位置检测装置，检测作业现场的坐标系中的所述下部行走体、所述上部回转体及所述作业装置中的至少一者的位置的坐标，其中，

所述控制器在所述作业现场的坐标系中设定所述允许范围，且基于由所述位置检测装置检测出的所述坐标系中的所述位置的变化，变更所述坐标系中的所述允许范围。

23.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述限制对象部位是所述作业装置的远端。

24.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器使动作信息显示装置显示与所述指定动作相关的信息和与所述修正的结果相关的信息。

25.根据权利要求1至6中任一项所述的工程机械，其特征在于，

所述控制器使位置信息显示装置显示所述允许范围、和与所述上部回转体及所述作业装置相对于所述允许范围的相对位置相关的信息。