JP2021008776A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】好適に作業対象の地形を把握することにより、掘削効率の高いショベルを提供する。【解決手段】空間認識装置７０と制御装置とを備え、前記制御装置は、第１の視点に配置した前記空間認識装置によって取得される第１のデータと、前記第１の視点とは異なる第２の視点に配置した前記空間認識装置によって取得される第２のデータとを合成する。【選択図】図７

Description

本開示は、ショベルに関する。

例えば、作業機械に取り付けられる距離画像センサが撮像した入力距離画像に基づいて出力距離画像を生成する作業機械用周辺監視装置であって、前記入力距離画像における、前記作業機械の周囲の地物と前記距離画像センサとの間の距離を表す画素値を有する画素のうち、前記作業機械が位置する平面と前記距離画像センサとの間の距離より大きい画素値を有する画素を抽出して前記入力距離画像を補正する画素抽出手段を備える、作業機械用周辺監視装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１４−６２７９５号公報

ところで、ショベルの作業対象である地形は、平坦な場合に限られず、大きな凹凸を有する場合もある。地形に大きな凹凸が存在すると、ショベルの空間認識装置からは視認できない死角（オクルージョン）が発生してしまう。

そこで、上記課題に鑑み、好適に作業対象の地形を把握するショベルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態では、空間認識装置と、制御装置と、を備え、前記制御装置は、第１の視点に配置した前記空間認識装置によって取得される第１のデータと、前記第１の視点とは異なる第２の視点に配置した前記空間認識装置によって取得される第２のデータと、を合成する、ショベルが提供される。

上述の実施形態によれば、好適に作業対象の地形を把握するショベルを提供することができる。

本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 図１のショベルの上面図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 図１のショベルに搭載される油圧システムの一部を抜き出した図である。 コントローラの構成例を示す図である。 第１の実施例に係るショベルによる作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。 （ａ）は第１の地形データを説明する図であり、（ｂ）は第２の地形データを説明する図であり、（ｃ）は合成地形データを説明する図である。 第２の実施例に係るショベルによる作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。 第３の実施例に係るショベルによる作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。 本実施形態に係るショベルの表示装置に表示される画像の一例である。

最初に、図１及び図２を参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００について説明する。図１はショベル１００の側面図であり、図２はショベル１００の上面図である。

本実施形態では、ショベル１００の下部走行体１はクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行アクチュエータとしての走行油圧モータ２Ｍによって駆動される。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行油圧モータ２ＭＲによって駆動される。

下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回アクチュエータとしての旋回油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回アクチュエータは、電動アクチュエータとしての旋回電動発電機であってもよい。

上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントＡＴを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。ブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９は、アタッチメントアクチュエータを構成している。エンドアタッチメントは、法面バケットであってもよい。

ブーム４は、上部旋回体３に対して上下に回動可能に支持されている。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度αを検出できる。ブーム角度αは、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度αは、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。

アーム５は、ブーム４に対して回動可能に支持されている。そして、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度βを検出できる。アーム角度βは、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度βは、アーム５を最も開いたときに最大となる。

バケット６は、アーム５に対して回動可能に支持されている。そして、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度γを検出できる。バケット角度γは、バケット６を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度γは、バケット６を最も開いたときに最大となる。

図１の実施形態では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、又は慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。

上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、空間認識装置７０、向き検出装置７１、測位装置７３、機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６、コントローラ３０、情報入力装置７２、表示装置Ｄ１、音声出力装置Ｄ２、及び通信装置Ｔ１等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、掘削アタッチメントＡＴが取り付けられている側を前方とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後方とする。

空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲の三次元空間に存在する物体を認識するように構成されている。また、空間認識装置７０は、空間認識装置７０又はショベル１００から認識された物体までの距離を算出するように構成されていてもよい。空間認識装置７０は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、赤外線センサ等、又はそれらの任意の組み合わせを含む。本実施形態では、空間認識装置７０は、キャビン１０の上面前端に取り付けられた空間認識装置７０Ｆ、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた空間認識装置７０Ｂ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた空間認識装置７０Ｌ、及び、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた空間認識装置７０Ｒを含む。上部旋回体３の上方の空間に存在する物体を認識する上方センサがショベル１００に取り付けられていてもよい。

空間認識装置７０は、横方向及び縦方向の所定の検出範囲を有するように構成されている。空間認識装置７０は、二次元走査型の装置であってもよく、三次元走査型の装置であってもよく、非走査型の装置であってもよい。本実施形態では、空間認識装置７０は、三次元走査型の装置である。

空間認識装置７０は、ショベル１００の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。すなわち、空間認識装置７０は、物体の種類、位置、及び形状等の少なくとも１つを識別できるように構成されていてもよい。例えば、空間認識装置７０は、人と人以外の物体とを区別できるように、若しくは、地面と地面以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。また、空間認識装置７０は、空間認識装置７０又はショベル１００からその認識された物体までの距離を算出するように構成されてもよい。また、空間認識装置７０としてミリ波レーダ、超音波センサ、又はレーザレーダ等の周囲監視装置が利用される場合には、ショベル１００は、単眼カメラ等が撮像した画像を利用するだけでなく、周囲監視装置から多数の信号（レーザ光等）を物体に向けて発信し、その反射信号を受信することで、反射信号から物体の距離及び方向を導き出してもよい。

向き検出装置７１は、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な関係に関する情報を検出するように構成されている。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体３に取り付けられた地磁気センサの組み合わせで構成されていてもよい。或いは、向き検出装置７１は、下部走行体１に取り付けられたＧＮＳＳ受信機と上部旋回体３に取り付けられたＧＮＳＳ受信機の組み合わせで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、ロータリエンコーダ、ロータリポジションセンサ等、又は、それらの任意の組み合わせであってもよい。旋回電動発電機で上部旋回体３が旋回駆動される構成では、向き検出装置７１は、レゾルバで構成されていてもよい。向き検出装置７１は、例えば、下部走行体１と上部旋回体３との間の相対回転を実現する旋回機構２に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。また、ショベル１００は、測位装置７３等を用いて上部旋回体３の絶対角度を算出してもよい。

向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられたカメラで構成されていてもよい。この場合、向き検出装置７１は、上部旋回体３に取り付けられているカメラが撮像した画像（入力画像）に既知の画像処理を施して入力画像に含まれる下部走行体１の画像を検出する。そして、向き検出装置７１は、既知の画像認識技術を用いて下部走行体１の画像を検出することで、下部走行体１の長手方向を特定する。そして、上部旋回体３の前後軸の方向と下部走行体１の長手方向との間に形成される角度を導き出す。上部旋回体３の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導き出される。特に、クローラ１Ｃは上部旋回体３から突出しているため、向き検出装置７１は、クローラ１Ｃの画像を検出することで下部走行体１の長手方向を特定できる。この場合、向き検出装置７１は、コントローラ３０に統合されていてもよい。また、カメラは、空間認識装置７０であってもよい。また、向き検出装置７１は、後述する旋回角速度センサＳ５の検出値に基づいて、上部旋回体３の向きと下部走行体１の向きとの相対的な角度である旋回角度を算出してもよい。

情報入力装置７２は、ショベル１００の操作者がコントローラ３０に対して情報を入力できるように構成されている。本実施形態では、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部に近接して設置されるスイッチパネルである。但し、情報入力装置７２は、表示装置Ｄ１の表示部の上に配置されるタッチパネルであってもよく、キャビン１０内に配置されているマイクロフォン等の音声入力装置であってもよい。また、情報入力装置７２は、外部からの情報を取得する通信装置であってもよい。

測位装置７３は、上部旋回体３の位置を測定するように構成されている。本実施形態では、測位装置７３は、ＧＮＳＳ受信機であり、上部旋回体３の位置を検出し、検出値をコントローラ３０に対して出力する。測位装置７３は、ＧＮＳＳコンパスであってもよい。この場合、測位装置７３は、上部旋回体３の位置及び向きを検出できるため、向き検出装置７１としても機能する。

機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。本実施形態では、ジャイロセンサである。レゾルバ、ロータリエンコーダ等、又はそれらの任意の組み合わせであってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。

以下では、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５の少なくとも１つは、姿勢検出装置とも称される。掘削アタッチメントＡＴの姿勢は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３のそれぞれの出力に基づいて検出される。

表示装置Ｄ１は、情報を表示する装置である。本実施形態では、表示装置Ｄ１は、キャビン１０内に設置された液晶ディスプレイである。但し、表示装置Ｄ１は、スマートフォン等の携帯端末のディスプレイであってもよい。

音声出力装置Ｄ２は、音声を出力する装置である。音声出力装置Ｄ２は、キャビン１０内の操作者に向けて音声を出力する装置、及び、キャビン１０外の作業者に向けて音声を出力する装置の少なくとも１つを含む。携帯端末のスピーカであってもよい。

通信装置Ｔ１は、他のショベル１００とＭ２Ｍ（Machine to Machine）で通信を行う。通信装置Ｔ１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＤＳＲＣ等の無線通信規格に対応する通信モジュール等である。なお、通信装置Ｔ１の通信は、Ｍ２Ｍに限られるものではない。通信装置Ｔ１は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器（例えば、管理サーバ、他のショベル１００）と通信を行う構成であってもよい。通信装置Ｔ１は、例えば、ＬＴＥ（Long Term Evolution）、４Ｇ（4th Generation）、５Ｇ（5th Generation）等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等であってもよい。また、それぞれのショベル１００が管理サーバと通信を行うことにより、ショベル１００と他のショベル１００が管理サーバを介して間接的に通信を行う構成であってもよい。

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。操作装置２６は、例えば、操作レバー及び操作ペダルを含む。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも１つを含む。

コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、揮発性記憶装置、及び不揮発性記憶装置等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、各機能に対応するプログラムを不揮発性記憶装置から読み出して揮発性記憶装置にロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル１００の手動操作を支援したり或いはショベル１００を自動的或いは自律的に動作させたりするマシンコントロール機能を含む。コントローラ３０は、ショベル１００の周囲に存在する物体とショベル１００との接触を回避するためにショベル１００を自動的或いは自律的に動作させたり或いは停止させたりする接触回避機能を含んでいてもよい。

次に、図３を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例について説明する。図３は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す図である。図３は、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ、二重線、実線、破線及び点線で示している。

ショベル１００の油圧システムは、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、及びコントローラ３０等を含む。

図３において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路４０又はパラレル管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させることができるように構成されている。

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５のそれぞれの入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給できるように構成されている。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御できるように構成されている。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロット圧生成装置の一例であり、パイロットラインを介して操作装置２６を含む油圧制御機器に作動油を供給できるように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロット圧生成装置は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する機能に加え、パイロットラインを介して操作装置２６を含む各種油圧制御機器に作動油を供給する機能を備えていてもよい。この場合、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。

コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できるように構成されている。制御弁１７１〜１７６は、例えば、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、ブームシリンダ７、アームシリンダ８、バケットシリンダ９、左走行油圧モータ２ＭＬ、右走行油圧モータ２ＭＲ及び旋回油圧モータ２Ａを含む。

操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できるように構成されている。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置２６は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブ１７内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出できるように構成されている。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

操作圧センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出できるように構成されている。本実施形態では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作の内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌ又は左パラレル管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒ又は右パラレル管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。

制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をバケットシリンダ９へ供給し、且つ、バケットシリンダ９内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給し、且つ、ブームシリンダ７内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給し、且つ、アームシリンダ８内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

左パラレル管路４２Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、及び１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路４０Ｌを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。右パラレル管路４２Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、及び１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路４０Ｒを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。

レギュレータ１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収パワー（吸収馬力）がエンジン１１の出力パワー（出力馬力）を超えないようにするためである。

操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。

左操作レバー２６Ｌは、旋回操作とアーム５の操作に用いられる。左操作レバー２６Ｌは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。

具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。

右操作レバー２６Ｒは、ブーム４の操作とバケット６の操作に用いられる。右操作レバー２６Ｒは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。

具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。

走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー２６ＤＬは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー２６ＤＲは、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。

吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。

操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。

同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。

左センターバイパス管路４０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。

具体的には、図３で示されるようにショベル１００における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路４０Ｌを通過する際の圧力損失（ポンピングロス）を抑制する。一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータの駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。

上述のような構成により、図３の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路４０で発生させるポンピングロスを含む。また、図３の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。

次に、図４を参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを動作させるための構成について説明する。図４は、油圧システムの一部を抜き出した図であり、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）を含む。具体的には、図４（Ａ）は、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図４（Ｂ）は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。図４（Ｃ）は、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図４（Ｄ）は、旋回油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。

図４に示すように、油圧システムは、比例弁３１、シャトル弁３２、及び比例弁３３を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ〜３１ＤＬ及び３１ＡＲ〜３１ＤＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ〜３２ＤＬ及び３２ＡＲ〜３２ＤＲを含み、比例弁３３は、比例弁３３ＡＬ〜３３ＤＬ及び３３ＡＲ〜３３ＤＲを含む。

比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１及びシャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。

シャトル弁３２は、２つの入口ポートと１つの出口ポートを有する。２つの入口ポートのうちの１つは操作装置２６に接続され、他方は比例弁３１に接続されている。出口ポートは、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁３２は、操作装置２６が生成するパイロット圧と比例弁３１が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。

比例弁３３は、比例弁３１と同様に、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３３は、操作装置２６とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３３は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、操作装置２６が吐出する作動油の圧力を減圧した上で、シャトル弁３２を介し、コントロールバルブ１７内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。

この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。また、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われている場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に停止させることができる。

例えば、図４（Ａ）に示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７６のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

左操作レバー２６ＬにはスイッチＮＳが設けられている。本実施形態では、スイッチＮＳは、左操作レバー２６Ｌの先端に設けられた押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＮＳは、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。

操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を開くことができる。

比例弁３３ＡＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から左操作レバー２６Ｌ、比例弁３３ＡＬ、及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁３３ＡＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から左操作レバー２６Ｌ、比例弁３３ＡＲ、及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を減圧する。比例弁３３ＡＬ、３３ＡＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポート（制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポート）に作用するパイロット圧を減圧し、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させることができる。操作者によるアーム開き操作が行われているときにアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

或いは、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、比例弁３１ＡＲを制御し、制御弁１７６の閉じ側のパイロットポートの反対側にある、制御弁１７６の開き側のパイロットポート（制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポート）に作用するパイロット圧を増大させ、制御弁１７６を強制的に中立位置に戻すことで、アーム５の閉じ動作を強制的に停止させてもよい。この場合、比例弁３３ＡＬは省略されてもよい。操作者によるアーム開き操作が行われている場合にアーム５の開き動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

また、以下の図４（Ｂ）〜図４（Ｄ）を参照しながらの説明を省略するが、操作者によるブーム上げ操作又はブーム下げ操作が行われている場合にブーム４の動作を強制的に停止させる場合、操作者によるバケット閉じ操作又はバケット開き操作が行われている場合にバケット６の動作を強制的に停止させる場合、及び、操作者による旋回操作が行われている場合に上部旋回体３の旋回動作を強制的に停止させる場合についても同様である。また、操作者による走行操作が行われている場合に下部走行体１の走行動作を強制的に停止させる場合についても同様である。

また、図４（Ｂ）に示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７５のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を上げることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を下げることができる。

また、図４（Ｃ）に示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７４のパイロットポートに作用させる。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット開き方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側パイロットポートに作用させる。

操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７４の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７４の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を開くことができる。

また、図４（Ｄ）に示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作に応じたパイロット圧を制御弁１７３のパイロットポートに作用させる。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向（左方向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、右旋回方向（右方向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側パイロットポートに作用させる。

操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介して制御弁１７３の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する制御指令（電流指令）に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介して制御弁１７３の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＬ、３１ＤＲは、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を左旋回させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を右旋回させることができる。

ショベル１００は、下部走行体１を自動的或いは自律的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行油圧モータ２ＭＲの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。

また、操作装置２６の形態として油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーに関する説明を記載したが、油圧式操作レバーではなく電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

次に、図５を参照し、コントローラ３０の構成例について説明する。図５は、コントローラ３０の構成例を示す図である。図５では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、操作装置２６、空間認識装置７０、向き検出装置７１、情報入力装置７２、測位装置７３、スイッチＮＳ、及び通信装置Ｔ１等の少なくとも１つが出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１、表示装置Ｄ１及び音声出力装置Ｄ２等の少なくとも１つに制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５を含む。コントローラ３０は、位置算出部３０Ａ、軌道取得部３０Ｂ、自律制御部３０Ｃ、地形データ生成部３０Ｄ、地形データ合成部３０Ｅ、及び表示画像生成部３０Ｆを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。

位置算出部３０Ａは、測位対象の位置を算出するように構成されている。本実施形態では、位置算出部３０Ａは、アタッチメントの所定部位の基準座標系における座標点を算出する。所定部位は、例えば、バケット６の爪先である。基準座標系の原点は、例えば、旋回軸とショベル１００の接地面との交点である。基準座標系は、例えば、ＸＹＺ直交座標系であり、ショベル１００の前後軸に平行なＸ軸と、ショベル１００の左右軸に平行なＹ軸と、ショベル１００の旋回軸に平行なＺ軸とを有する。位置算出部３０Ａは、例えば、ブーム４、アーム５及びバケット６のそれぞれの回動角度からバケット６の爪先の座標点を算出する。位置算出部３０Ａは、バケット６の爪先の中央の座標点だけでなく、バケット６の爪先の左端の座標点、及び、バケット６の爪先の右端の座標点を算出してもよい。この場合、位置算出部３０Ａは、機体傾斜センサＳ４の出力を利用してもよい。また、位置算出部３０Ａは、測位装置７３の出力を利用し、アタッチメントの所定部位の世界座標系における座標点を算出してもよい。

軌道取得部３０Ｂは、ショベル１００を自律的に動作させるときにアタッチメントの所定部位が辿る軌道である目標軌道を取得するように構成されている。本実施形態では、軌道取得部３０Ｂは、自律制御部３０Ｃがショベル１００を自律的に動作させるときに利用する目標軌道を取得する。具体的には、軌道取得部３０Ｂは、不揮発性記憶装置に記憶されている目標面に関するデータ（以下、「設計データ」とする。）に基づいて目標軌道を導き出す。軌道取得部３０Ｂは、空間認識装置７０が認識したショベル１００の周囲の地形に関する情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部３０Ｂは、揮発性記憶装置に記憶されている姿勢検出装置の過去の出力からバケット６の爪先の過去の軌跡に関する情報を導き出し、その情報に基づいて目標軌道を導き出してもよい。或いは、軌道取得部３０Ｂは、アタッチメントの所定部位の現在位置と設計データとに基づいて目標軌道を導き出してもよい。

自律制御部３０Ｃは、ショベル１００を自律的に動作させることができるように構成されている。本実施形態では、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道取得部３０Ｂが取得した目標軌道に沿ってアタッチメントの所定部位を移動させるように構成されている。具体的には、スイッチＮＳが押されている状態で操作装置２６が操作されたときに、所定部位が目標軌道に沿って移動するように、ショベル１００を自律的に動作させる。

本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、アクチュエータを自律的に動作させることで操作者によるショベルの手動操作を支援するように構成されている。例えば、自律制御部３０Ｃは、操作者がスイッチＮＳを押しながら手動でアーム閉じ操作を行っている場合に、目標軌道とバケット６の爪先の位置とが一致するようにブームシリンダ７、アームシリンダ８及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを自律的に伸縮させてもよい。この場合、操作者は、例えば、左操作レバー２６Ｌをアーム閉じ方向に操作するだけで、バケット６の爪先を目標軌道に一致させながら、アーム５を閉じることができる。この例では、主な操作対象であるアームシリンダ８は「主要アクチュエータ」と称される。また、主要アクチュエータの動きに応じて動く従動的な操作対象であるブームシリンダ７及びバケットシリンダ９は「従属アクチュエータ」と称される。

本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、比例弁３１に制御指令（電流指令）を与えて各アクチュエータに対応する制御弁に作用するパイロット圧を個別に調整することで各アクチュエータを自律的に動作させることができる。例えば、右操作レバー２６Ｒが傾倒されたか否かにかかわらず、ブームシリンダ７及びバケットシリンダ９の少なくとも１つを動作させることができる。

地形データ生成部３０Ｄは、空間認識装置７０の取得データに基づいて、作業対象領域の地形データを生成するように構成されている。空間認識装置７０の取得データは、空間認識装置７０から対象までの距離に関するデータを含む。本実施形態では、空間認識装置７０は、ＬＩＤＡＲであり、ＴＯＦ(Time of Flight)法を利用し、空間認識装置７０から対象までの距離に関するデータを取得する。地形データは、作業対象領域における地面上の各点の三次元座標を含む。各点の三次元座標は、基準座標系としての世界測地系における座標である。

また、地形データ生成部３０Ｄは、空間認識装置７０の視点（例えば光学中心）に関する情報を取得するように構成されている。空間認識装置７０の視点は、例えば、対象までの距離を測定する際の基点である。本実施形態では、空間認識装置７０の視点は、ＬＩＤＡＲで使用されるレンズの光学中心である。

地形データ生成部３０Ｄは、例えば、測位装置７３の出力に基づいて空間認識装置７０の視点の三次元座標を導き出す。具体的には、地形データ生成部３０Ｄは、空間認識装置７０の視点とショベル中心点との間の相対的な位置関係に関する情報と、測位装置７３が測定するショベル中心点の三次元座標とに基づき、基準座標系における空間認識装置７０の視点の三次元座標を導き出す。

相対的な位置関係に関する情報は、ショベル中心点から見た空間認識装置７０の視点の方向、及び、空間認識装置７０の視点とショベル中心点との間の距離等を含む。

空間認識装置７０が上部旋回体３に取り付けられている場合、ショベル中心点から見た空間認識装置７０の視点の方向は、例えば、機体傾斜センサＳ４及び向き検出装置７１等の出力に基づいて導き出される。この場合、空間認識装置７０の視点とショベル中心点との間の距離は、不変であり、予め登録されている。測位装置７３が上部旋回体３の位置ばかりでなく上部旋回体３の向きも検出できる場合には、相対的な位置関係に関する情報は、機体傾斜センサＳ４及び向き検出装置７１等の出力を用いずに、測位装置７３の出力に基づいて導き出されてもよい。ショベル中心点から見た空間認識装置７０の視点の方向は、測位装置７３の出力に基づいて導き出されるためである。

空間認識装置７０が掘削アタッチメントＡＴに取り付けられている場合には、相対的な位置関係に関する情報は、例えば、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、機体傾斜センサＳ４、旋回角速度センサＳ５、及び向き検出装置７１等の出力に基づいて導き出される。

なお、ショベル１００は、測位装置７３とは別に、空間認識装置７０の位置を測定するための測位装置を含んでいてもよい。この測位装置は、空間認識装置７０に一体化されていてもよい。この場合、地形データ生成部３０Ｄは、この測位装置の出力に基づいて空間認識装置７０の視点の三次元座標を導き出してもよい。

空間認識装置７０の視点の三次元座標が決まれば、地形データ生成部３０Ｄは、空間認識装置７０の検出範囲内に含まれる地面上の各点の三次元座標を一意に導き出すことができる。空間認識装置７０の視点と地面上の各点との間の相対的な位置関係は、空間認識装置７０としてのＬＩＤＡＲが出力する、視点から見た地面上の各点の方向、及び、視点と地面上の各点との間の距離に基づいて導き出されるためである。

地形データ合成部３０Ｅは、地形データ生成部３０Ｄで生成された複数の地形データを合成して、合成地形データを生成するように構成されている。複数の地形データは、例えば、同じ１つの作業対象領域を、空間認識装置７０が複数の異なる方向から走査することによって生成される。複数の地形データは、互いに異なるタイミングで生成されてもよく、同じタイミングで生成されてもよい。複数の地形データの同時生成は、例えば、複数のショベルのそれぞれに取り付けられた複数の空間認識装置を利用することで実現される。或いは、複数の地形データの同時生成は、例えば、１つのショベルに取り付けられた複数の空間認識装置を利用することで実現される。複数の地形データの非同時生成は、例えば、１つのショベルに取り付けられた１つの空間認識装置を利用し、その空間認識装置の位置を変えながら、或いは、そのショベルの位置を変えながら、地形データの生成を繰り返すことで実現される。

例えば、地形データ合成部３０Ｅは、第１時点で第１の位置にあるショベル１００に取り付けられた空間認識装置７０の出力に基づいて地形データ生成部３０Ｄが生成した作業対象領域に関する第１の地形データと、第２時点で第２の位置にあるショベル１００に取り付けられた空間認識装置７０の出力に基づいて地形データ生成部３０Ｄが生成した同じ作業対象領域に関する第２の地形データとを合成し、その作業対象領域に関する合成地形データを生成する。この例では、ショベル１００は、１つの作業対象領域を２つの異なる方向から空間認識装置７０で走査できるように、第１時点で第１の地形データを生成した後で、下部走行体１によって第１の位置から第２の位置に移動する。なお、地形データ生成部３０Ｄは、１つの作業対象領域に関して生成された３つ以上の地形データを合成してもよい。この場合、ショベル１００は、１つの作業対象領域を３つ以上の異なる方向から空間認識装置７０で走査できるように、下部走行体１による移動と空間認識装置７０による走査とを繰り返す。そのため、空間認識装置７０は、１つの方向からは死角となってしまう作業対象領域の一部を、別の方向から走査できる。

第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複しない部分（非重複部分）は、互いに補完し合うように結合される。すなわち、第１の地形データに含まれる非重複部分を表す三次元座標と、第２の地形データに含まれる非重複部分を表す三次元座標とは、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。

第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複する部分（重複部分）のうち、一致する部分、或いは、位置ズレが所定値未満の部分（一致部分）については、第１の地形データ又は第２の地形データの何れかに含まれる三次元座標がその一致部分を表す三次元座標として採用され、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。この場合、何れの地形データに含まれる三次元座標が一致部分を表す三次元座標として採用されるかは、予め決められていてもよい。但し、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データに含まれる三次元座標と、第２の地形データに含まれる対応する三次元座標とに基づいて新たな三次元座標を生成し、その生成した三次元座標を、一致部分を表す三次元座標で且つ合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶してもよい。このように、地形データ合成部３０Ｅは、位置情報としての三次元座標に基づいて複数の地形データを合成して合成地形データを生成する。ここで、第１の地形データと第２の地形データとは同一の作業対象領域に関する地形データである。つまり、地形データ合成部３０Ｅは、同一の作業対象領域を異なる視点から測定して得られた複数の地形データを合成することにより、死角のない合成地形データを生成することができる。地形データ合成部３０Ｅは、位置情報、若しくは、アタッチメントの所定部位の座標に基づいて、取得された複数の地形データが同一の作業対象領域に関するものであるか否かを判定してもよい。

第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複する部分（重複部分）のうち、一致しない部分、或いは、位置ズレが所定値以上の部分（不一致部分）については、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データに含まれる三次元座標と、第２の地形データに含まれる三次元座標との何れがより正確であるかを判定する。そして、地形データ合成部３０Ｅは、より正確であると判定したほうの地形データに含まれる三次元座標を、その不一致部分を表す三次元座標として採用し、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶する。すなわち、地形データ合成部３０Ｅは、正確でないと判定したほうの地形データに含まれる三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶することなく、消去する。

このように、合成地形データは、典型的には、非重複部分を表す三次元座標と、一致部分を表す三次元座標と、不一致部分を表す三次元座標とを含むように構成される。

表示画像生成部３０Ｆは、表示装置Ｄ１に表示する画像を生成するように構成されている。例えば、表示画像生成部３０Ｆは、図６に示すような目標設計面（施工面）６１０に関する画像を生成するように構成されている。本実施形態では、目標設計面６１０に関する画像を生成するために必要な設計データ等の情報は、予めコントローラ３０の記憶装置等に記憶されている。目標設計面６１０に関する画像は、例えば、メッシュモデル又はワイヤフレームモデル等で表現されたＣＧ画像である。

また、表示画像生成部３０Ｆは、合成地形データに基づき、図６に示すような現在の地形６００に関する画像を生成するように構成されている。現在の地形６００に関する画像は、例えば、メッシュモデル又はワイヤフレームモデル等で表現されたＣＧ画像である。

＜第１の実施例＞
次に、ショベル１００による作業対象領域の地形データを生成する方法について更に説明する。図６は、第１の実施例に係るショベル１００による作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。なお、図６（及び後述する図７から図９）において、現状の地形６００を実線で示し、目標設計面６１０を二点鎖線で示す。図６に示す例では、作業対象領域は、ショベル１００によって掘削された穴を含んでいる。

現在の地形６００は、掘削中、若しくは、掘削後の地形である。つまり、現在の地形６００は、前回の地形データをショベル１００が取得した後に、ショベル１００が掘削等の作業を行った際の地形である。図６で示されるように、目標設計面６１０と現在の地形６００との間には不一致が生じている。このため、ショベル１００は、どの程度の不一致が生じているのかを把握する必要がある。更には、ショベル１００は、今回の掘削作業により掘削される掘削体積を計測する必要がある。

第１の実施例に係るショベル１００は、少なくとも１台の空間認識装置７０を備えている。最初に、ショベル１００は、第１の位置Ｐ１に移動する。ショベル１００の地形データ生成部３０Ｄは、第１の位置Ｐ１において、空間認識装置７０を用いて作業対象領域の地形データ（第１の地形データ）を生成する。次に、ショベル１００は、第１の位置Ｐ１から、第１の位置Ｐ１とは異なる第２の位置Ｐ２に移動する。そして、ショベル１００の地形データ生成部３０Ｄは、第２の位置Ｐ２において、空間認識装置７０を用いて作業対象領域の地形データ（第２の地形データ）を生成する。そして、ショベル１００の地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データ及び第２の地形データを合成して、合成地形データを生成する。

図７（ａ）は第１の地形データを説明する図であり、図７（ｂ）は第２の地形データを説明する図であり、図７（ｃ）は合成地形データを説明する図である。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、空間認識装置７０（ＬＩＤＡＲ）の照射光を一点鎖線で示し、第１の地形データに含まれる三次元座標を表す点群を黒塗り丸で示し、第２の地形データに含まれる三次元座標を表す点群を白抜き丸で示す。

図７（ａ）に示すように、作業対象領域の地形６００に大きな穴が存在することにより、第１の位置Ｐ１にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０から死角となる領域７０１が発生する。また、空間認識装置７０によって穴の縁の周囲が走査されるとき等、対象までの距離の急激な変化をもたらす走査が行われるときには、ノイズが発生する場合がある。ノイズは、例えば、空間認識装置７０が出力するデータのうちの、実在しない地物と視点との間の距離を含むデータに基づいて導き出される三次元座標である。図７（ａ）に示す例では、ノイズ７１０が発生している。

このため、ショベル１００は、この段階では、掘削作業を行った領域全体の地形データを取得できない。この場合、ショベル１００は、目標設計面６１０と現在の地形６００とが一致しているか否かを評価できないばかりか、掘削される掘削体積を正確に計測することもできない。このように、ショベル１００は、掘削作業を行った場所（第１の位置Ｐ１）において取得した地形データのみでは、掘削作業を行った作業対象領域の全ての地形データを取得できない場合がある。

そこで、図７（ｂ）に示すように、ショベル１００の操作者は、第１の位置Ｐ１では死角となってしまう領域（地形データを取得できない領域）である領域７０１の地形データを取得できる場所（第２の位置Ｐ２）へショベル１００を走行動作により移動させる。第１の位置Ｐ１においてショベル１００が作業を行った作業対象領域内に含まれる領域７０１は、第２の位置Ｐ２にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０が走査可能な領域に含まれている。すなわち、領域７０１は、第２の位置Ｐ２にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０にとっては、もはや死角とはなっていない。一方、第２の位置Ｐ２にあるショベル１００は、空間認識装置７０から死角となる領域７０２を新たに発生させている。

図７（ｃ）に示すように、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データ及び第２の地形データを合成して、合成地形データを生成する。この場合、第２の位置Ｐ２にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０によって走査される領域７０１に含まれる地形は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複しない部分（非重複部分）に対応している。そのため、第２の地形データに含まれる非重複部分（領域７０１に含まれる地形）を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。同様に、第１の位置Ｐ１にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０によって走査される領域７０２に含まれる地形は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複しない部分（非重複部分）に対応している。そのため、第１の地形データに含まれる非重複部分（領域７０２に含まれる地形）を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。

このように、地形データ合成部３０Ｅは、第１の位置Ｐ１にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０からは死角となっていた領域７０１に含まれる地形を表す地形データとして第２の地形データを利用することができる。同様に、地形データ合成部３０Ｅは、第２の位置Ｐ２にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０からは死角となっていた領域７０２に含まれる地形を表す地形データとして第１の地形データを利用することができる。そのため、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データでは欠落している領域７０１に含まれる地形に関する情報を、第２の地形データに含まれる情報で補完でき、第２の地形データでは欠落している領域７０２に含まれる地形に関する情報を、第１の地形データに含まれる情報で補完できる。その結果、地形データ合成部３０Ｅは、情報の欠落がない合成地形データを生成できる。

領域７０３〜７０５に含まれる地形は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複する部分（重複部分）のうち、一致する部分、或いは、位置ズレが所定値未満の部分（一致部分）に対応している。そのため、第１の地形データ又は第２の地形データの何れかに含まれる三次元座標がその一致部分を表す三次元座標として採用され、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。図７に示す例では、地形データ合成部３０Ｅは、点群の密度に基づき、第１の地形データ又は第２の地形データの何れに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用するかを決定する。具体的には、地形データ合成部３０Ｅは、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用する。点群の密度は、典型的には、空間認識装置７０の視点と点群と間の距離が小さいほど大きい。そのため、領域７０３では、第１の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第２の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも大きい。したがって、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データに含まれる、領域７０３における地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。一方、領域７０４及び７０５では、第１の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第２の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも小さい。したがって、地形データ合成部３０Ｅは、第２の地形データに含まれる、領域７０４及び７０５のそれぞれにおける地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。

このように、地形データ合成部３０Ｅは、合成地形データを構成する三次元座標を決定する際に、複数の地形データの何れかに含まれる三次元座標を選択できる場合、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を採用できる。そのため、地形データ合成部３０Ｅは、正確性が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用できる。その結果、地形データ合成部３０Ｅは、合成地形データの正確性を高めることができる。

第１の位置Ｐ１にあるショベル１００に取り付けられている空間認識装置７０から近い側にある穴の縁の周囲にある領域は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複する部分（重複部分）のうち、一致しない部分、或いは、位置ズレが所定値以上の部分（不一致部分）に対応している。この領域は、例えば、空間認識装置７０の出力に基づき、１又は複数の三次元座標を含む特定領域として設定される。具体的には、第１の地形データに含まれるノイズ７１０が表す三次元座標は、この特定領域における地形を表す三次元座標の一群に含まれ、第２の地形データに含まれる三次元座標の何れにも対応していない。すなわち、ノイズ７１０が表す三次元座標は、第２の地形データに含まれる三次元座標のうち、ノイズ７１０が表す三次元座標の最も近くに存在する三次元座標までの距離が所定距離以上となっている。そして、ノイズ７１０は、この距離が大きいほど大きいとされる。そのため、ノイズ７１０が表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として採用されることなく消去される。このように、地形データ合成部３０Ｅは、穴の縁の周囲にある領域等の特定領域における地形を表す１又は複数の三次元座標を、比較的信頼性の低い三次元座標として、合成地形データを構成する三次元座標から排除することで、合成地形データの正確性を高めることができる。

＜第２の実施例＞
次に、ショベル１００による作業対象領域の地形データを生成する方法について更に説明する。図８は、第２の実施例に係るショベル１００による作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。

第２の実施例に係るショベル１００は、少なくとも２台の空間認識装置７０（７０Ｆ，７０Ａ）を備えている。図８に示す例において、空間認識装置７０Ｆはキャビン１０に固定されており、別の空間認識装置７０Ａはアーム５に固定されている。つまり、空間認識装置７０Ａ（第２の空間認識装置）は空間認識装置７０Ｆ（第１の空間認識装置）の取り付け位置とは異なる取り付け位置に取り付けられている。その他の構成は、第１の実施例に係るショベル１００と同様であり、重複する説明は省略する。

図８は、アーム５に空間認識装置７０Ａを取り付けた事例を示したが、空間認識装置７０Ａは、ブーム４に取り付けられていてもよい。更に、ブーム上げ又はアーム開き等によりアタッチメントの姿勢を変化させることにより、或いは、旋回動作により上部旋回体３の向きを変化させることにより、ショベル１００の操作者は、空間認識装置７０Ａを移動させることができる。これにより、ショベル１００の操作者は、空間認識装置７０Ａ（第２の空間認識装置）の視点を変化させることができる。

ショベル１００の地形データ生成部３０Ｄは、空間認識装置７０Ｆを用いて作業対象領域の地形データ（第１の地形データ）を生成する。また、ショベル１００の地形データ生成部３０Ｄは、空間認識装置７０Ａを用いて作業対象領域の地形データ（第２の地形データ）を生成する。ショベル１００の地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データ及び第２の地形データを合成して、合成地形データを生成する。この場合、空間認識装置７０Ａによって走査される領域７０１に含まれる地形は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複しない部分（非重複部分）に対応している。そのため、第２の地形データに含まれる非重複部分（領域７０１に含まれる地形）を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。同様に、空間認識装置７０Ｆによって走査される領域７０２に含まれる地形は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複しない部分（非重複部分）に対応している。そのため、第１の地形データに含まれる非重複部分（領域７０２に含まれる地形）を表す三次元座標は、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。

このように、地形データ合成部３０Ｅは、空間認識装置７０Ｆからは死角となっていた領域７０１に含まれる地形を表す地形データとして第２の地形データを利用することができる。同様に、地形データ合成部３０Ｅは、空間認識装置７０Ａからは死角となっていた領域７０２に含まれる地形を表す地形データとして第１の地形データを利用することができる。そのため、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データでは欠落している領域７０１に含まれる地形に関する情報を、第２の地形データに含まれる情報で補完でき、第２の地形データでは欠落している領域７０２に含まれる地形に関する情報を、第１の地形データに含まれる情報で補完できる。その結果、地形データ合成部３０Ｅは、情報の欠落がない合成地形データを生成できる。

領域７０３及び７０４に含まれる地形は、第１の地形データから導き出される地形と、第２の地形データから導き出される地形とが重複する部分（重複部分）のうち、一致する部分、或いは、位置ズレが所定値未満の部分（一致部分）に対応している。そのため、第１の地形データ又は第２の地形データの何れかに含まれる三次元座標がその一致部分を表す三次元座標として採用され、合成地形データを構成する三次元座標として区別可能に記憶される。図８に示す例では、地形データ合成部３０Ｅは、点群の密度に基づき、第１の地形データ又は第２の地形データの何れに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用するかを決定する。具体的には、地形データ合成部３０Ｅは、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、その一致部分を表す三次元座標として採用する。点群の密度は、典型的には、空間認識装置７０の視点と点群と間の距離が小さいほど大きい。そのため、領域７０３では、第１の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第２の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも大きい。したがって、地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データに含まれる、領域７０３における地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。一方、領域７０４では、第１の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度は、第２の地形データに含まれる三次元座標を表す点群の密度よりも小さい。したがって、地形データ合成部３０Ｅは、第２の地形データに含まれる、領域７０４における地形に対応する三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用する。

このように、地形データ合成部３０Ｅは、合成地形データを構成する三次元座標を決定する際に、複数の地形データの何れかに含まれる三次元座標を選択できる場合、点群の密度が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を採用できる。そのため、地形データ合成部３０Ｅは、正確性が高いほうの地形データに含まれる三次元座標を、合成地形データを構成する三次元座標として採用できる。その結果、地形データ合成部３０Ｅは、合成地形データの正確性を高めることができる。

＜第３の実施例＞
次に、ショベル１００による作業対象領域の地形データを生成する方法について更に説明する。図９は、第３の実施例に係るショベル１００による作業対象領域の地形データを生成する方法を説明する側面図である。

第３の実施例に係るショベル１００は、少なくとも１台の空間認識装置７０（第１の空間認識装置）を備えている。また、他のショベル１００Ｃは、少なくとも１台の空間認識装置７０Ｃ（第２の空間認識装置）を備えている。ショベル１００のコントローラ３０は、通信装置Ｔ１，Ｔ１を介して、ショベル１００Ｃのコントローラ３０と通信可能に接続される。これにより、ショベル１００のコントローラ３０は、空間認識装置７０Ｃの地形データを取得することができる。他のショベル１００Ｃの構成は、ショベル１００と同様であり、重複する説明は省略する。このように、ショベル１００は、地形データを他のショベル１００Ｃ等と共有することで、移動せずとも作業領域全体の地形データを容易に取得することができる。

ショベル１００は、第１の位置Ｐ１に移動する。また、ショベル１００Ｃは、第２の位置Ｐ２に移動する。ショベル１００の地形データ生成部３０Ｄは、第１の位置Ｐ１において、空間認識装置７０を用いて作業対象領域の地形データ（第１の地形データ）を生成する。また、ショベル１００Ｃの地形データ生成部は、第２の位置Ｐ２から空間認識装置７０Ｃを用いて作業対象領域の地形データ（第２の地形データ）を生成する。第２の地形データは、通信装置Ｔ１，Ｔ１を介して、ショベル１００のコントローラ３０に送信される。ショベル１００の地形データ合成部３０Ｅは、第１の地形データ及び第２の地形データを合成して、合成地形データを生成する。なお、合成方法は、第１の実施例の場合と同様であり、重複する説明を省略する。

以上、本実施形態に係るショベル１００によれば、作業対象領域の地形６００に大きな凹凸が存在しても、現在の地形６００の形状を好適に把握することができる。

図１０は、本実施形態に係るショベル１００の表示装置Ｄ１に表示される画像の一例である。

ショベル１００の表示装置Ｄ１には、ショベル１００の単眼カメラ（空間認識装置７０の一例）で撮像された現在の作業対象領域のカメラ画像６０１が表示される。表示画像生成部３０Ｆは、目標設計面６１０に関する情報（例えば、施工データ）と、機体傾斜センサＳ４及び測位装置７３等の出力とに基づいて、表示されているカメラ画像６０１上における目標設計面６１０に関する画像を表示すべき位置を算出し、目標設計面６１０に関する画像としてのワイヤフレームモデルを表示装置Ｄ１に表示する。撮像されたカメラ画像６０１に目標設計面６１０に関する画像が重畳表示されるので、ショベル１００の操作者は、作業が施されるべき領域を容易に把握することができる。

また、表示画像生成部３０Ｆは、地形データ合成部３０Ｅが生成した合成地形データと、目標設計面６１０に関する情報と、に基づいて、ワイヤフレームモデルの表面におけるメッシュ領域の色を変更する。表示画像生成部３０Ｆは、例えば、あるメッシュ領域において、合成地形データから導き出される現在の地形６００の表面と目標設計面６１０が一致（許容誤差以内も含む）する場合、作業が完了しているものとして、そのメッシュ領域を例えば緑色で表示する。また、表示画像生成部３０Ｆは、あるメッシュ領域において、合成地形データから導き出される現在の地形６００の表面が目標設計面６１０よりも低い場合、埋戻し作業が必要であるものとして、そのメッシュ領域を例えば青色で表示する。また、表示画像生成部３０Ｆは、あるメッシュ領域において、合成地形データから導き出される現在の地形６００の表面が目標設計面６１０よりも高い場合、更なる掘削作業が必要であるものとして、そのメッシュ領域を例えば赤色で表示する。なお、図１０は、着色されたメッシュ領域６１１の一例を濃い網掛けで図示している。また、表示画像生成部３０Ｆは、合成地形データから導き出される現在の地形６００の表面と目標設計面６１０との高低差に応じて、色及び濃淡等の少なくとも１つを変更してもよい。これにより、ショベル１００の操作者は、作業が施されるべき領域とその作業の内容（埋戻し又は掘削等）を容易に把握することができる。

以上、ショベル１００の実施形態等について説明したが、本発明は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は改良等が可能である。

例えば、第１の実施例では、第１の地形データの生成と第２の地形データの生成との間で、空間認識装置７０の視点を変えるために、下部走行体１等によるショベル１００の移動が行われる事例を説明したが、空間認識装置７０の視点を変えるために、下部走行体１等によるショベル１００の移動以外の方法が採用されてもよい。例えば、空間認識装置７０がアーム５に固定されている場合には、ショベル１００の操作者は、掘削アタッチメントＡＴの姿勢を変更することで、空間認識装置７０の視点を変えることができる。

また、第１の実施例では、第１の地形データを取得する空間認識装置７０と第２の地形データを取得する空間認識装置７０とが同じ空間認識装置７０である事例を説明したが、第１の地形データを取得する空間認識装置７０は、第２の地形データを取得する空間認識装置７０とは別の空間認識装置であってもよい。例えば、地形データ合成部３０Ｅは、第１時点で第１の位置にあるショベル１００の上部旋回体３の上面左端に取り付けられた空間認識装置７０Ｌの出力に基づく第１の地形データと、第２時点で第２の位置にあるショベル１００の上部旋回体３の上面右端に取り付けられた空間認識装置７０Ｒの出力に基づく第２の地形データとを利用して合成地形データを生成してもよい。

１００ ショベル
１ 下部走行体
２ 旋回機構
３ 上部旋回体
４ ブーム（アタッチメント）
５ アーム（アタッチメント）
６ バケット（アタッチメント）
１０ キャビン
３０ コントローラ（制御装置）
３０Ａ 位置算出部
３０Ｂ 軌道取得部
３０Ｃ 自律制御部
３０Ｄ 地形データ生成部
３０Ｅ 地形データ合成部
３０Ｆ 表示画像生成部
７０ 空間認識装置
７３ 測位装置
６００ 地形
６０１ カメラ画像
６１０ 目標設計面
６１１ メッシュ領域
７０１〜７０５ 領域
７１０ ノイズ
ＡＴ 掘削アタッチメント（アタッチメント）
Ｄ１ 表示装置
Ｓ１ ブーム角度センサ（姿勢検出装置）
Ｓ２ アーム角度センサ（姿勢検出装置）
Ｓ３ バケット角度センサ（姿勢検出装置）
Ｓ４ 機体傾斜センサ（姿勢検出装置）
Ｓ５ 旋回角速度センサ（姿勢検出装置）

Claims (9)

1. 空間認識装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記制御装置は、
   第１の視点に配置した前記空間認識装置によって取得される第１のデータと、前記第１の視点とは異なる第２の視点に配置した前記空間認識装置によって取得される第２のデータと、を合成する、ショベル。
2. 前記制御装置は、
   前記第１の視点に配置した前記空間認識装置では取得不可の領域に対して、前記第２の視点に配置した前記空間認識装置で取得した前記領域のデータを合成する、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記制御装置は、
   前記第１の視点に配置した前記空間認識装置ではノイズが大きい領域に対して、前記第２の視点に配置した前記空間認識装置で取得した前記領域のデータを合成する、
   請求項１に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、
   前記空間認識装置が前記第１のデータを取得する際の前記空間認識装置の位置に関する情報を取得する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のショベル。
5. 前記第１のデータと前記第２のデータは、前記空間認識装置が異なる位置に移動した際のデータである、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のショベル。
6. 前記空間認識装置は、第１の空間認識装置と、前記第１の空間認識装置とは異なる第２の空間認識装置と、を有し、
   前記第１のデータは、前記第１の空間認識装置によって取得され、
   前記第２のデータは、前記第２の空間認識装置によって取得される、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のショベル。
7. 前記空間認識装置は、前記ショベルに設けられる第１の空間認識装置を有し、
   前記第１のデータは、前記第１の空間認識装置によって取得され、
   前記第２のデータは、前記ショベルとは異なるショベルに設けられる第２の空間認識装置によって取得される、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のショベル。
8. 前記制御装置は、
   データの密度に基づいて、前記第１のデータと前記第２のデータとを合成する、
   請求項１に記載のショベル。
9. 前記制御装置は、
   前記第１のデータと前記第２のデータのうち、データの密度が高い方を選択して合成する、
   請求項８に記載のショベル。

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