JP2021156011A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】受信機による測位結果が利用不能な状況で、旋回体の旋回動作があっても掘削支援制御を継続可能な作業機械を提供すること。【解決手段】目標掘削面６０を超えないように作業装置１Ａを制御するコントローラ４０と、走行体１１に対する旋回体１２の旋回角を検出する旋回角度センサ１９とを油圧ショベルに備える。コントローラ４０は、受信機１７ｃによる測位結果が利用不能な場合、かつ、走行体１１に対する走行操作が入力されていない場合、かつ、旋回体１２に対する旋回操作が入力されている場合、受信機による測位結果が利用可能なときに測位される第１方位角φ１と、第１方位角が測位されたときに旋回角度センサ１９により検出された第１旋回角θｓｗ１と、受信機による測位結果が利用不能なときに旋回角度センサ１９により検出された第２旋回角θｓｗ２とに基づいて、受信機による測位結果が利用不能なときの第２方位角ψを算出する。【選択図】 図１０

Description

本発明は作業機械に関する。

油圧ショベルを代表とする作業機械の分野では、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）を利用して、複数の測位衛星からの信号（衛星信号）を受信して作業機械のグローバル位置（グローバル座標系（地理座標系）における位置）を受信機で算出し、その算出した位置データを用いて、作業機によって所望の目標掘削面が形成されるようオペレータの掘削操作を支援する制御（掘削支援制御）を実行したり、オペレータに各種情報を提示したりする技術が知られている。例えば、作業機械の掘削対象の完成形状を規定する目標掘削面は、３次元の設計データと作業機械の位置データに基づいて生成される。そのため、ＧＮＳＳに基づく位置データの精度が低下したり、位置データの演算が不能になったりして受信機による測位結果が利用不能な状況になると、設計データから適切な目標掘削面が生成できず、作業機械の掘削支援制御や情報の提示が困難になり得る。また、位置データの精度低下等で掘削支援制御が一旦中断された場合には、掘削支援制御を再開する操作が必要となるため、オペレータの負担が増加したり、作業効率が低下したりし得る。

この種の課題に関して、特許文献１には、作業機（フロント作業装置）による掘削制御（掘削支援制御）を実行中に位置検出装置が基準位置データ（衛星信号）を受信できなくなることにより目標掘削地形情報（目標掘削面）を生成できなくなった場合において、作業機械（油圧ショベル）の走行が停止し、かつ作業機の旋回が停止している場合には、基準位置データを受信できなくなる前の目標掘削地形情報を用いて掘削制御を継続し、作業機械が走行しているか又は作業機が旋回している場合には掘削制御を終了する、作業機械の制御システムが開示されている。

国際公開第２０１５／１８１９９０号

特許文献１では、衛星信号（基準位置データ）を受信できない場合であっても、作業機の旋回が停止し、かつ作業機械の走行が停止している場合には、掘削支援制御を継続できる。しかし、作業機の旋回動作（換言すると作業機が取り付けられた上部旋回体の旋回動作）は、機体左右方向において掘削箇所を変更するときや、掘削した土砂等をダンプトラックなどに放出するとき等に行われる動作であり、掘削作業中は走行動作に比して頻繁に行われる。そのため、特許文献１の技術では旋回動作の都度、掘削支援制御が終了することとなる。すなわち、特許文献１の技術では掘削支援制御を実行できる場面は非常に限定的であり、従前と比較して作業効率が著しく向上することは困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、衛星信号に基づいて演算される作業機械の位置データが掘削支援制御に利用できない状況で、旋回体の旋回動作があっても掘削支援制御を継続可能な作業機械を提供することにある。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、走行体と、
前記走行体の上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、前記旋回体に取り付けられた作業装置と、前記走行体の走行動作及び前記旋回体の旋回動作を指示する操作装置と、複数の測位衛星から送信される衛星信号を受信するための複数のアンテナと、前記複数のアンテナで受信された衛星信号に基づいて、前記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とを測位する受信機と、前記受信機により測位された前記少なくも１つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とに基づいて目標掘削面を演算し、前記操作装置の操作中に前記作業装置が前記目標掘削面を超えないように前記作業装置を制御するための制御信号を出力するコントローラとを備えた作業機械において、前記走行体に対する前記旋回体の旋回角を検出する角度センサを備え、前記コントローラは、前記受信機による測位結果が利用不能な場合、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない場合、かつ、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されている場合には、前記受信機による測位結果が利用可能なときに前記受信機により測位された第１方位角と、前記第１方位角が測位されたときに前記角度センサにより検出された第１旋回角と、前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記角度センサにより検出された第２旋回角とに基づいて、前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記旋回体の第２方位角を算出し、前記第２方位角と前記受信機による測位結果が利用可能なときに前記受信機により測位された前記少なくとも１つのアンテナの位置とに基づいて前記目標掘削面を演算するものとする。

本発明によれば、衛星信号に基づいて演算される作業機械の位置データが掘削支援制御に利用できない状況において旋回体が旋回動作を行っても掘削支援制御を継続できる。

本発明の実施形態に係る油圧ショベルの構成図。 図１の油圧ショベルのコントローラを油圧駆動装置とともに示す図。 油圧ショベルにおける座標系（ショベル基準座標系）を示す側面図。 油圧ショベルにおける座標系（ショベル基準座標系）を示す背面視の図。 掘削支援制御システムの構成図。 掘削支援制御によるショベル動作の例を示す図。 方位角に対して旋回角の差分の加算を示す図。 掘削支援制御で利用される目標面距離ｄと補正係数ｋの相関図。 目標面距離ｄに応じた補正前後のバケット先端の速度ベクトルを表す模式図。 第１実施形態に関するフローチャートを示す図。 第２実施形態に関するフローチャートを示す図。 第２実施形態に関する方位角と旋回角の関係を示す図。 第２実施形態において角度の対応関係を記憶する処理のフローチャートを示す図。 第３実施形態に関するフローチャートを示す図。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、以下では、作業機械として、作業装置の先端の作業具（アタッチメント）としてバケットを備える油圧ショベルを例示するが、バケット以外のアタッチメントを備える作業機械に本発明を適用してもよい。また、旋回可能な構造物の上に、複数のリンク部材（アタッチメント、ブーム、アーム等）を連結して構成される多関節型の作業装置を有するものであれば、油圧ショベル以外の作業機械への適用も可能である。

また、以下の説明では、同一の構成要素が複数存在する場合、符号の末尾にアルファベットを付すことがあるが、当該アルファベットを省略して当該複数の構成要素をまとめて表記することがある。例えば、同一の３つのポンプ１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃが存在するとき、これらをまとめてポンプ１９０と表記することがある。

＜第１実施形態＞
図１は本発明の実施の形態に係る油圧ショベルの構成図であり、図２は本発明の実施形態に係る油圧ショベルのコントローラ（制御装置）４０を油圧駆動装置と共に示す図である。

図１において、油圧ショベル１は、多関節型のフロント作業装置（作業装置）１Ａと、車体（機械本体）１Ｂで構成されている。車体（機械本体）１Ｂは、左右の走行油圧モータ３ａ、３ｂ（後の図４も参照）により走行する下部走行体１１と、下部走行体１１の上に取り付けられ、旋回油圧モータ４によって駆動され左右方向に旋回可能な上部旋回体１２とからなる。

下部走行１１は、左右一対の履帯１３ａ，１３ｂ（図４参照）を有し、この一対の履帯１３ａ，１３ｂは一対の走行油圧モータ３ａ，３ｂによって駆動される。

フロント作業装置１Ａは、垂直方向にそれぞれ回動する複数のフロント部材（ブーム８、アーム９及びバケット１０）を連結して構成されており、上部旋回体１２に取り付けられている。ブーム８の基端は上部旋回体１２の前部においてブームピン８ａ（図３参照）を介して回動可能に支持されている。ブーム８の先端にはアームピン９ａ（図３参照）を介してアーム９が回動可能に連結されており、アーム９の先端にはバケットピン１０ａ（図３参照）を介してバケット１０が回動可能に連結されている。ブーム８はブームシリンダ５によって駆動され、アーム９はアームシリンダ６によって駆動され、バケット１０はバケットシリンダ７によって駆動される。

（油圧ショベルの姿勢および姿勢センサ）
ここで油圧ショベル１の姿勢及びそれを規定する座標系について図３及び図４を用いて説明する。前提として、各フロント部材８，９，１０の幅方向の中心を通り、各フロント部材８，９，１０が動作する平面であって、上部旋回体１２の旋回動作とともに回転する平面をフロント平面（又は作業装置１Ａの動作平面）と呼称する。図３の場合は紙面がフロント平面となる。油圧ショベル１の姿勢は、図３および図４に示すショベル基準座標系上に定義できる。このショベル基準座標系（車体座標系とも称する）は、油圧ショベル１に設定された座標系であり、上部旋回体１２の旋回中心軸上において、下部走行体１１が地面に接する点に原点が設定されている。上部旋回体１２の旋回中心軸上にＺ軸を設定し、そのＺ軸上において原点から車体上方に向かう方向を正とする。下部走行対１１の前後方向（進行方向）と平行な直線であって、原点においてＺ軸に直交する直線上にＸ軸を設定し、そのＸ軸上において原点から車体前方（下部走行体１１の前進方向）に向かう方向を正とする。Ｙ軸は、前述のＸ軸とＺ軸とで右手座標系を構成するように設定されている。図３の例では、フロント平面とＸＺ平面とが平行であり、かつ、作業装置１Ａの伸ばし方向と下部走行体１１の前進方向が一致するように上部旋回体１２と下部走行体１１の姿勢が保持されている。また、旋回角度については、フロント作業装置１ＡがＸ軸と平行になる状態（図３の状態）を０度とし、時計回りを正とした。Ｘ軸に対するブーム８の回転角をブーム角θｂｍ、ブーム８に対するアーム９の回転角をアームθａｍ、アーム９に対するバケット１０爪先の回転角をバケット角θｂｋ、下部走行体１１に対する上部旋回体１２の旋回角を旋回角θｓｗとした。

ブーム８、アーム９、バケット１０の回転角（回動角度）θｂｍ、θａｍ、θｂｋ（図３参照）を測定可能なように、ブームピン８ａにブーム角度センサ３０、アームピン９ａにアーム角度センサ３１、バケットリンク１４（図１参照）にバケット角度センサ３２が取付けられている。

上部旋回体１２には上部旋回体１２の姿勢センサとして車体ＩＭＵ（ＩＭＵ：Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ（慣性計測装置））３３が設置されている。車体ＩＭＵ３３によって、上部旋回体１２の重力方向に対する前後方向への傾き（ピッチ角θｐ）や左右方向への傾き（ロール角θｒ、図４参照）をそれぞれ検出することが可能である。また、車体ＩＭＵ３３によって、上部旋回体１２の旋回時の角速度（ヨー角速度）を検出可能である。また、車体ＩＭＵ３３によって、上部旋回体１２の前後方向または左右方向における加速度を検出可能である。

なお、フロント部材の角度センサ３０、３１、３２はそれぞれ基準面（例えば水平面）に対する角度を検出する角度センサ（例えば、ＩＭＵ）に代替可能である。または各油圧シリンダ５、６、７のストロークを検出するシリンダストロークセンサに代替し、得られたシリンダストロークを角度に換算する構成としても良い。

上部旋回体１２と下部走行体１１の回転中心近傍に、下部走行体１１に対する上部旋回体１２の相対的な旋回角度（旋回角θｓｗ）を検出可能な旋回角度センサ１９が取り付けられている。旋回角度センサ１９としては例えばポテンショメータが利用できる。

５つの角度センサ３０，３１，３２，３３，１９を上部旋回体（機械本体）１２及びフロント作業装置１Ａの姿勢情報を検出する姿勢センサ５３（図４参照）と総称することがある。

（ＧＮＳＳシステム１７）
上部旋回体１２には、２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ、１７ｂが取り付けられている。２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ、１７ｂはＧＮＳＳ受信機１７ｃ（図４参照）と接続されている。ＧＮＳＳ受信機１７ｃは、２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂがそれぞれ受信した複数の衛星信号を利用してグローバル座標系における２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂの位置（「グローバル位置データ」と称することがある）と、上部旋回体１２の方位角φ（換言すると作業装置１Ａの方位角）を測位する。

また、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果（具体的には、２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂの位置のうち少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナの位置と、上部旋回体１２の方位角φ）がコントローラ４０の制御（例えば、掘削支援制御）に利用不能になった場合には、ＧＮＳＳ受信機１７ｃはコントローラ４０に通信エラーを出力する。上記の「ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が…利用不能になった場合」には、ＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂが衛星信号を受信できない場合（測位演算自体が不可能な場合）や、測位精度又はその指標値が所定の閾値ｄｐ１よりも低い場合が含まれる。測位精度の指標値には、測位結果の値のばらつき、ＧＮＳＳ測位解の種類（例えば、Ｆｉｘ解、Ｆｌｏａｔ解）、捕捉した衛星数、ＤＯＰ値等が含まれる。なお、ＧＮＳＳ測位解に関して、上記閾値ｄｐ１よりも低い場合とは測位解がＦｌｏａｔ解の場合とし、閾値ｄｐ１以上の場合とは測位解がＦｉｘ解の場合とする。以下では、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用不能になった場合として、測位精度が所定の閾値ｄｐ１よりも低い場合を例示して説明する。

なお、受信機１７ｃによる測位としては、車体外に設置された基準局（図示せず）が複数の測位衛星から受信した衛星信号に基づいて生成したＧＮＳＳ補正データを受信するための無線機（図示せず）を上部旋回体１２に搭載し、無線機で受信したＧＮＳＳ補正データを利用するＲＴＫ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｔｉｃ）測位を実施してもよい。また、無線機が基準局から受信したＧＮＳＳ補正データを一方のＧＮＳＳアンテナ１７ａ（１７ｂ）から他方のＧＮＳＳアンテナ１７ｂ（１７ａ）に送信することで２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂ間の相対位置を演算するムービングベースＲＴＫを利用しても良い。演算した相対位置からは一方のＧＮＳＳアンテナ１７ａ（１７ｂ）から他方のＧＮＳＳアンテナ１７ｂ（１７ａ）までの方向と距離（すなわちベクトル）が算出できる。２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂが旋回体１２に固定された位置は既定位置であり、それらのショベル基準座標系における座標値は既知であるため、旋回体１２の方位角φが算出できる。ムービングベースＲＴＫを利用すれば，２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂのうち一方のアンテナの位置を演算すれば旋回体１２の方位角φを算出できる。なお、本実施形態では２つのアンテナ１７ａ，１７ｂの位置を共通の受信機１７ｃが演算するが、アンテナ１７ａ，１７ｂごとに受信機を搭載しても良い。

なお、本稿では、上記のＧＮＳＳアンテナ１７ａ、１７ｂと、ＧＮＳＳ受信機１７ｃとを、ＧＮＳＳシステム１７（図４参照）と総称することがある。

（操作装置（操作レバー２２，２３））
上部旋回体１２に設けられた運転室内には複数の油圧アクチュエータ３ａ，３ｂ，４，５，６，７を操作する操作装置として操作レバー２２，２３が設置されている。このうち操作レバー２３ａ，２３ｂは下部走行体１１の走行動作を指示し、操作レバー２２ｂは上部旋回体１２の旋回動作を指示する。具体的には、走行右油圧モータ３ａ（下部走行体１１）を操作するための走行右レバー２３ａと、走行左油圧モータ３ｂ（下部走行体１１）を操作するための走行左レバー２３ｂと、ブームシリンダ５（ブーム８）及びバケットシリンダ７（バケット１０）を操作するための操作右レバー２２ａと、アームシリンダ６（アーム９）及び旋回油圧モータ４（上部旋回体１２）を操作するための操作左レバー２２ｂが設置されている。以下では、これらを操作レバー２２、２３と総称することがある。

上部旋回体１２に搭載された原動機であるエンジン１８は、油圧ポンプ２とパイロットポンプ４８を駆動する。図２に示すように、油圧ポンプ２としては可変容量型ポンプを選択でき、パイロットポンプ４８としては固定容量型ポンプを選択できる。各ポンプ２，４８は複数にしても良い。

本実施形態においては、図２に示すように、操作レバー２２、２３は電気レバー方式が利用できる。コントローラ４０は、オペレータによる操作レバー２２、２３の操作情報（例えば，操作量，操作方向）を、操作レバー２２，２３に取り付けられたロータリエンコーダやポテンショメータ等のオペレータ操作量センサ５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ，５２ｅ，５２ｆで読み取り、その読み取った操作情報に応じた電流指令を電磁比例弁４７ａ、４７ｂ、４７ｃ、４７ｄ、４７ｅ、４７ｆ、４７ｇ、４７ｈ、４７ｉ、４７ｊ、４７ｋ、４７ｌ（以下では，電磁比例弁４７ａ−ｌと総称することがある。）に出力する。

電磁比例弁４７ａ−ｌは、パイロットライン１５０に設けられており、コントローラ４０からの指令が入力された場合に駆動され、流量制御弁（コントロールバルブ）１５にパイロット圧を出力し、これにより流量制御弁１５が駆動する。

流量制御弁１５は、旋回油圧モータ４、アームシリンダ６、ブームシリンダ５、バケットシリンダ７、走行右油圧モータ３ａ、走行右油圧モータ３ｂのそれぞれに、操作レバー２２，２３の操作情報（電磁比例弁４７ａ−４７ｆから流量制御弁１５へのパイロット圧）に応じたポンプ２からの圧油を供給できるよう構成されている。

なお、電磁比例弁４７ａ−ｂは旋回油圧モータ４に、電磁比例弁４７ｃ−ｄはアームシリンダ６に、電磁比例弁４７ｅ−ｆはブームシリンダ５に、電磁比例弁４７ｇ−ｈはバケットシリンダ７に、電磁比例弁４７ｉ−ｊは走行右油圧モータ３ａに、電磁比例弁４７ｋ−ｌは走行右油圧モータ３ｂに圧油を供給する流量制御弁１５にパイロット圧を供給する。

パイロットライン１５０において、パイロットポンプ４８と電磁比例弁４７ａ−ｌの間には、コントローラ４０と接続されたロック弁３９が備わる。運転室内のゲートロックレバー（図示しない）の位置検出器がコントローラ４０と接続され、ゲートロックレバーがロック位置にある場合にはロック弁３９がロックされパイロットライン１５０に圧油は供給されず、ロック解除位置にある場合には、ロック弁３９は解除され、パイロットライン１５０に圧油が供給される。

油圧ポンプ２から吐出された圧油は、パイロット圧によって駆動される流量制御弁１５を介して、走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂ、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７に供給される。供給された圧油によってブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７が伸縮することで、ブーム８、アーム９、バケット１０がそれぞれ回動し、バケット１０の位置及び姿勢が変化する。また、供給された圧油によって旋回油圧モータ４が回転することで、下部走行体１１に対して上部旋回体１２が旋回する。そして、供給された圧油によって走行右油圧モータ３ａ、走行左油圧モータ３ｂが回転することで、下部走行体１１が走行する。以下では、走行油圧モータ３、旋回油圧モータ４、ブームシリンダ５、アームシリンダ６、バケットシリンダ７を総称して、油圧アクチュエータ３−７と総称することがある。

（システム構成）
図５は本実施形態の油圧ショベルが備える掘削支援制御システムの構成図である。掘削支援制御システムは、コントローラ４０と、複数のオペレータ操作量センサ５２と、旋回角度センサ１９や角度センサ３０、３１、３２、車体ＩＭＵ３３から構成される複数の姿勢センサ５３と、ＧＮＳＳアンテナ１７ａ，１７ｂ及びＧＮＳＳ受信機１７ｃを含むＧＮＳＳシステム１７と、オペレータに掘削支援制御の状態を報知する報知装置４６と、複数の電磁比例弁４７とを備えている。

（コントローラ４０）
コントローラ（制御装置）４０としては、例えば，ＣＰＵ等の演算処理装置（図示せず）と、ＲＡＭ，ＲＯＭ等の半導体記憶装置又はＨＤＤ等の磁気記憶装置からなる記憶装置（図示せず）と、各種センサやアクチュエータなどとの間で情報をやり取りする入出力インタフェース（図示せず）とを備えたコンピュータが利用可能であり、単体または複数のコンピュータから構成できる。また、コントローラ４０の一部または全てを、油圧ショベル１上の各種装置とネットワークを介して通信可能に接続されるサーバ等の外部のコンピュータで構成してもよい。

コントローラ４０は、コントローラ内の記憶装置に格納されたプログラムを演算処理装置に実行させることで、姿勢演算部７１、バケット位置情報演算部７２、センサエラー処理部７３、グローバル位置情報選択部７４、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７、電磁比例弁制御部７８、報知制御部７９として機能する。すなわち、図５でコントローラ４０内に矩形で示した各部はコントローラ４０が演算処理を行って発揮する機能をブロックで分類したものである。

コントローラ（制御装置）４０は、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用不能な場合、かつ、下部走行体１１に対する操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されていない場合、かつ、上部旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されている場合には、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用可能なときにＧＮＳＳ受信機１７ｃにより測位された第１方位角φ１と、第１方位角φ１が測位されたときに旋回角度センサ１９により検出された第１旋回角θｓｗ１と、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用不能なときに旋回角度センサ１９により検出された第２旋回角θｓｗ２とに基づいて、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用不能なときの上部旋回体１２の第２方位角ψを算出し、第２方位角ψとＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用可能なときにＧＮＳＳ受信機１７ｃにより測位された少なくとも１つのＧＮＳＳアンテナの位置とに基づいて目標掘削面６０を演算する。

なお、２つのＧＮＳＳアンテナ１７ａ、１７ｂを利用したＧＮＳＳ測位を行う受信機１７ｃの機能は、コントローラ４０内の機能の一部として取り込んでも良いし、上述のようにコントローラ４０から独立した装置としても良い。

以下、コントローラ４０内の各部で行われる処理の詳細について説明する。

（姿勢演算部７１）
姿勢演算部７１は、姿勢センサ５３に含まれる旋回角度センサ１９からの出力信号に基づき、ショベル基準座標系における上部旋回体１２の旋回角度θｓｗを演算する。また、同様に姿勢センサ５３に含まれるブーム角度センサ３０、アーム角度センサ３１およびバケット角度センサ３２からの出力信号に基づき、ショベル基準座標系における作業装置１Ａの姿勢（各フロント部材８，９，１０の姿勢）を演算する。

（バケット位置情報演算部７２）
バケット位置情報演算部７２は、ショベル基準座標形におけるバケット１０の位置を演算する。バケット位置情報演算部７２は、例えば、フロント平面におけるバケット１０の爪先位置を演算できる。フロント平面とは、先述のように、各フロント部材８，９，１０が動作する仮想的な平面であり、上部旋回体１２の旋回動作に伴って回転する平面である。バケット位置情報演算部７２は、コントローラ４０内の記憶装置内にあらかじめ記憶した、図３に示すブーム８の長さＬｂｍ、アーム９の長さＬａｍ、及びバケット１０の長さＬｂｋと、姿勢演算部７１から取得するブーム角θｂｍ、アーム角θａｍ、バケット角θｂｋを用いて、ショベル基準座標形におけるバケット１０の位置（例えば、フロント平面におけるバケット爪先位置）を演算できる。

（センサエラー処理部７３）
センサエラー処理部７３は、操作量センサ５２から出力される操作レバー２２，２３の操作量を示す信号と、ＧＮＳＳシステム１７から出力される通信エラーとを入力しており、当該通信エラーが発報された後に上部旋回体１２の方位角ψを演算する。以下ではこのようにセンサエラー処理部７３が演算した方位角を代替方位角ψと称することがある。

通信エラーの発報後にセンサエラー処理部７３が方位角ψを演算する方法は、走行操作と旋回操作の内容の組み合わせに応じて、次の４パターンに分類される。以下では、通信エラー発報時以前の時刻（但し通信エラー発報時に近い方が好ましい）であって、測位精度が閾値ｄｐ１以上に保持されている時刻を時刻ｔ１と称し、センサエラー処理部７３が代替方位角ψを演算する時刻であって通信エラーの発報後の時刻を時刻ｔ２（ｔ２＞ｔ１）と称する。なお、時刻ｔ１は通信エラー発報時でもよい。

（パターン１）下部走行体１１に対する操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されていない場合（走行操作なし）、かつ、旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されている場合（旋回操作あり）
この場合、センサエラー処理部７３は、通信エラーの発報以前（すなわち測位精度が閾値ｄｐ１以上のときであって受信機１７ｃによる測位結果が利用可能なとき（以下同じ））の時刻ｔ１に受信機１７ｃにより演算された方位角φ１（第１方位角）と、当該通信エラーの発報以前（すなわち測位精度が閾値ｄｐ１以上のとき）の時刻ｔ１に旋回角度センサ１９により検出された旋回角θｓｗ１（第１旋回角）とに基づいて、当該通信エラー発報後（すなわち測位精度が閾値ｄｐ１未満のときであって受信機１７ｃによる測位結果が利用不能なとき（以下同じ））の時刻ｔ２の上部旋回体１２の方位角ψ（第２方位角）を受信機１７ｃに代替して算出する。

具体的には、センサエラー処理部７３は、時刻ｔ１に旋回角度センサ１９により検出された旋回角θｓｗ１（第１旋回角）と、測位精度が閾値ｄｐ１未満に低下した後の時刻であって代替方位角ψ（第２方位角）を算出する時刻ｔ２に旋回角度センサ１９により検出されたθｓｗ２（第２旋回角）との差分Δθｓｗを演算し、演算した差分Δθｓｗを時刻ｔ１に受信機１７ｃにより演算された方位角φ１に加算することで代替方位角ψ（第２方位角）を算出する。これを式に表すと下記式（１）となる。
ψ＝φ１＋（θｓｗ２−θｓｗ１） …式（１）

なお、車体ＩＭＵ３３で検出される上部旋回体１２のピッチ角θｐ及びロール角θｒがゼロでない場合には、それらを考慮して旋回角θｓｗ１，θｓｗ２を補正することが好ましい。この点は、以下に出てくる式（他の実施形態も含む）において旋回角θｓｗ１，θｓｗ２を利用する場合でも同様である。

図７に、センサエラー処理部７３が通信エラー発生後の方位角（代替方位角ψ）を演算する場合の概念図を示す。時刻ｔ１においてＧＮＳＳシステム１７に通信エラーが生じた際、センサエラー処理部７３は、時刻ｔ１以降の時刻ｔ２に上部旋回体１２の方位角の演算するために、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの旋回角度の差分Δθｓｗを、時刻ｔ１に受信機１７ｃが演算した方位角φ１に加算することで代替方位角ψを算出する。

（パターン２）下部走行体１１に対する超信地旋回操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されている場合（超信地旋回操作あり）、かつ、上部旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されていない場合（旋回操作なし）
この場合、センサエラー処理部７３は、車体ＩＭＵ３３（角速度センサ）により検出される上部旋回体１２のヨー角速度ωに基づいて、方位角φ１（第１方位角）が受信機１７ｃにより演算された時刻ｔ１（第１時刻）から測位精度が閾値ｄｐ１よりも低下した後の時刻ｔ２（第２時刻）までの上部旋回体１２のヨー角速度ωの積分値を演算し、演算した積分値を時刻ｔ１の方位角φ１（第１方位角）に加算することで代替方位角ψ（第２方位角）を受信機１７ｃに代替して算出する。これを式に表すと下記式（２）となる。ただし式（２）における「∫ωｄｔ」は、上部旋回体１２のヨー角速度ωの時刻ｔ１から時刻ｔ２までの積分値を示す。
ψ＝φ１＋∫ωｄｔ …式（２）

超信地旋回操作の有無の判定は操作量センサ５２ｅ，５２ｆで走行操作レバー２３ａ，２３ｂの操作量を検出することで次のように行う。すなわち、左右の走行操作レバー２３ａ，２３ｂに、方向が逆で、大きさが略等しい操作が入力されている場合には、超信地旋回操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されていると判定し、それ以外の操作の場合には当該操作は入力されていないと判定する。なお、左右の走行操作レバー２３ａ，２３ｂの操作量の大きさが略等しいかどうかの判定は、例えば、操作量を複数の区間に分割して、左右の走行操作レバー２３ａ，２３ｂの操作量が同じ区間に位置するか否かで判定することができる。

超信地旋回（スピンターン）では、上部旋回体１２の旋回中心を中心軸として、下部走行体１１が回転するため、油圧ショベルの旋回中心軸の位置はグローバル座標系に対して変化しないが、上部旋回体１２の方位角は変化し得る。そのため上記式（２）により代替方位角ψが演算できる。

（パターン３）下部走行体１１に対する超信地旋回操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されている場合（超信地旋回操作あり）、かつ、上部旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されている場合（旋回操作あり）
この場合、センサエラー処理部７３は、車体ＩＭＵ３３（角速度センサ）により検出される上部旋回体１２のヨー角速度ωに基づいて、方位角φ１（第１方位角）が受信機１７ｃにより演算された時刻ｔ１（第１時刻）から測位精度が閾値ｄｐ１よりも低下した後の時刻ｔ２（第２時刻）までの上部旋回体１２のヨー角速度ωの積分値を演算する。そして、時刻ｔ１に旋回角度センサ１９により検出された旋回角θｓｗ１（第１旋回角）と、時刻ｔ２に旋回角度センサ１９により検出された旋回角θｓｗ２（第２旋回角）との差分を演算し、演算した積分値と、演算した差分とを時刻ｔ１の方位角φ１（第１方位角）に加算することで代替方位角ψ（第２方位角）を受信機１７ｃに代替して算出する。これを式に表すと下記式（３）となる。つまり、上記式（１）と式（２）の組み合わせとなる。
ψ＝φ１＋（θｓｗ２−θｓｗ１）＋∫ωｄｔ …式（３）

（パターン４）下部走行体１１に対する操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されていない場合（走行操作なし）、かつ、旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されていない場合（旋回操作なし）
この場合、油圧ショベル１の走行と旋回は発生しないので、通信エラーの発報前後で旋回体１２の方位角及び旋回中心位置に変化は無い。そのため、センサエラー処理部７３は、通信エラー発報時またはその直前に受信機１７ｃで演算された方位角φを代替方位角として算出する。例えば、通信エラー発報以前の時刻ｔ１のときから走行と旋回が無い場合には、代替方位角ψ＝φ１となる。

（グローバル位置情報選択部７４）
グローバル位置情報選択部７４は、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する上部旋回体１２のグローバル位置データと方位角を選択する部分である。

・方位角の選択
まず、上部旋回体１２の方位角の選択について説明する。測位衛星との通信に異常がない通常の場合（つまりＧＮＳＳシステム１７からの通信エラーの発報が無い状態）には、ＧＮＳＳシステム１７（受信機１７ｃ）が出力する方位角φを選択して出力する。

一方、通信エラーが発報された場合には、グローバル位置情報選択部７４は、センサエラー処理部７３において時刻ｔ２に演算された代替方位角ψを選択して出力する。

・グローバル位置データの選択
次に上部旋回体１２のグローバル位置データの選択について説明する。通信エラー１７の発報の無い通常の場合には、ＧＮＳＳシステム１７（受信機１７ｃ）が出力するグローバル位置データを選択して出力する。

一方、通信エラーが発報された場合には、センサエラー処理部７３が代替方位角ψの演算に利用する方位角φ１（第１方位角）の演算時刻ｔ１に受信機１７ｃ（ＧＮＳＳシステム１７）が演算したグローバル位置データＰ１を選択して出力する。つまり、時刻ｔ２に受信機１７ｃで演算されるグローバル位置データＰ２は出力されない。ただし、通信エラーの発報以後に旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体１２の移動が検出された場合には、グローバル位置データＰ１（時刻ｔ１のグローバル位置データ）の選択及び出力は中断し、掘削支援制御不可フラグを出力する。掘削支援制御不可フラグが出力されると、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等で行われる掘削支援制御に関する処理が中断される（後述）。

「旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体１２の移動」の有無は、走行操作レバー２３ａ，２３ｂへの入力操作や、車体ＩＭＵ３３により検出される上部旋回体１２の前後方向あるいは左右方向における加速度の積分値から利用できる。前者に関し、操作量センサ５２ｅ，５２ｆにより超信地旋回ではない走行操作が検出されたとき（例えば、前進動作）には、旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体１２の移動が有ったとしてグローバル位置データＰ１の選択及び出力を中断する。後者に関し、車体ＩＭＵ３３により検出される加速度の積分値が所定の速度閾値Ｖ１を超えたときには、旋回中心位置の変化を伴う上部旋回体１２の移動（走行操作を伴わない滑り等による移動）が有ったとしてグローバル位置データＰ１の選択及び出力を中断する。

以下では、通信エラー発報後にグローバル位置情報選択部７４が出力する、通信エラー発報以前の時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１と、通信エラー発報後の時刻ｔ２における代替方位角ψとを、「通信エラー対応位置情報」と総称することがある。

（目標地形データ格納部７５）
目標地形データ格納部７５には、作業現場における３次元の設計データである目標地形データが格納されている。目標地形データ格納部７５は、グローバル位置情報選択部７４から出力されるグローバル位置データと方位角に基づき、油圧ショベル１の近傍（例えばショベル基準座標系を基準とした所定範囲）の目標地形データを抽出して目標掘削面情報抽出部７６に出力することができる。

ただし、グローバル位置情報選択部７４から掘削支援制御不可フラグを入力した場合は、目標地形データ格納部７５は目標地形データの出力を中断するものとする。

以下では、目標地形データはグローバル座標系に定義されているものとして説明するが、独自に設定した座標系（例えば現場に座標原点を設定した現場座標系）に定義してもよい。

（目標掘削面情報抽出部７６）
目標掘削面情報抽出部７６は、目標地形データ格納部７５から取得した目標地形データと、フロント面（作業装置１Ａの動作平面）との交線を演算し、当該交線を目標掘削面６０として抽出する。目標地形データとフロント面の位置を共通の座標系に変換すれば両者の交線である目標掘削面６０の演算が容易であるが、ここではその一例として、グローバル座標系におけるフロント面の位置を演算することで、目標地形データとの座標系の共通化を図る。グローバル座標系におけるフロント面の位置は、バケット位置情報演算部７２から取得できるショベル基準座標系におけるフロント面の位置と、グローバル位置情報選択部７４から入力するグローバル座標系における上部旋回体１２の位置（グローバル位置データ）及び方位角とから演算できる。

ただし、グローバル位置情報選択部７４から掘削支援制御不可フラグを入力した場合は、目標掘削面情報抽出部７６は目標掘削面６０の抽出を中断するものとする。

上記のように目標掘削面６０の抽出（換言するとフロント面の位置の演算）には上部旋回体１２のグローバル位置データ及び方位角を利用しているため、ＧＮＳＳシステム１７による衛星測位の精度が低下して正確なグローバル位置データや方位角が取得できない場合には、フロント平面を正確な位置に設定できない。その結果として、正確な目標掘削面６０が抽出されず、本来必要な位置に所望の目標形状を整形できない可能性が高まってしまう。

（目標動作演算部７７）
目標動作演算部７７は、操作レバー２２ａ，２２ｂが操作されている間に作業装置１Ａが目標掘削面６０を超えないように（例えば目標掘削面６０の上方に作業装置１Ａが位置する場合には、作業装置１Ａの動作範囲が目標掘削面６０上及びその上方に制限されるように）作業装置１Ａの動作に係る複数のアクチュエータ（油圧シリンダ）５，６，７の目標速度を演算できる部分であり、掘削支援制御の実行に必要な各アクチュエータ５，６，７の目標速度を演算できる。

ただし、目標動作演算部７７がグローバル位置情報選択部７４から掘削支援制御不可フラグを取得した際は、各アクチュエータ５，６，７がオペレータ操作量に基づくアクチュエータ速度に従うように、各アクチュエータ５，６，７の目標速度を電磁比例弁制御部７８に出力する。

掘削支援制御の実行時における各アクチュエータ５，６，７の目標速度は、目標掘削面６０とバケット１０の爪先までの目標面距離ｄに基づいて演算できる。目標面距離ｄはバケット爪先位置と目標掘削面６０の位置から演算できる。例えば掘削支援制御時の目標速度は下記の演算により演算できる。

まず、目標動作演算部７７は、まず、操作量センサ５２ｃの検出信号（ブーム操作量）から操作レバー２２ａによるブームシリンダ５への要求速度（ブームシリンダ要求速度）を計算し、操作量センサ５２ｂの検出信号（アーム操作量）からアームシリンダ６への要求速度を計算し、操作量センサ５２ｄの検出信号（バケット操作量）からバケットシリンダ７への要求速度を計算する。この３つの要求速度と姿勢演算部７１で演算された作業装置１Ａの各フロント部材８，９，１０の姿勢から、バケット爪先における作業装置１Ａの速度ベクトル（要求速度ベクトル）Ｖ０（図９の左の図参照）を計算する。そして、速度ベクトルＶ０において目標掘削面６０に鉛直方向（目標面鉛直方向）の速度成分Ｖ０ｚと、速度ベクトルＶ０において目標掘削面６０に水平方向（目標面水平方向）の速度成分Ｖ０ｘも計算する。

次に、目標動作演算部７７は、距離ｄに応じて決定される補正係数ｋを演算する。図８はバケット爪先と目標掘削面６０の距離ｄと速度補正係数ｋとの関係を表すグラフである。バケット爪先（作業装置１Ａの制御点）が目標掘削面６０の上方に位置している時の距離を正、目標掘削面６０の下方に位置している時の距離を負として、距離ｄが正の時は正の補正係数を、距離ｄが負の時は負の補正係数を、１以下の値として出力する。なお、速度ベクトルは目標掘削面６０の上方から目標掘削面６０に近づく方向を正としている。

次に、目標動作演算部７７は、距離ｄに応じて決定される補正係数ｋを、速度ベクトルＶ０の目標面鉛直方向の速度成分Ｖ０ｚに乗ずることによって速度成分Ｖ１ｚ（図９の右の図参照）を計算する。この速度成分Ｖ１ｚと、速度ベクトルＶ０の目標面水平方向の速度成分Ｖ０ｘとを合成することで合成速度ベクトル（目標速度ベクトル）Ｖ１を計算し、この合成速度ベクトルＶ１を発生可能なブームシリンダ速度と、アームシリンダ速度（Ｖａ１）と、バケットシリンダ速度をそれぞれ目標速度として演算する。この目標速度の演算の際には、姿勢演算部７１で演算された作業装置１Ａの各フロント部材８，９，１０の姿勢を利用しても良い。目標動作演算部７７は、計算した各油圧シリンダ５，６，７の目標速度を電磁比例弁制御部７８に出力する。

図９はバケット爪先における距離ｄに応じた補正前後の速度ベクトルを表す模式図である。要求速度ベクトルＶ０の目標面鉛直方向の成分Ｖ０ｚ（図９の左の図参照）に速度補正係数ｋを乗じることにより、Ｖ０ｚ以下の目標面鉛直方向の速度ベクトルＶ１ｚ（図９の右の図参照）が得られる。Ｖ１ｚと要求速度ベクトルＶ０の目標面水平方向の成分のＶ０ｘとの合成速度ベクトルＶ１を計算し、Ｖ１を出力可能なアームシリンダ目標速度と、ブームシリンダ目標速度と、バケットシリンダ目標速度とが計算される。

（電磁比例弁制御部７８）
電磁比例弁制御部７８は、目標動作演算部７７で演算された各油圧シリンダ５，６，７の目標速度に基づいて、対応する流量制御弁１５への制御信号（パイロット圧）を演算し，その演算したパイロット圧を発生するために必要な電磁比例弁４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈへの電気信号を演算し，その演算した電気信号を対応する電磁比例弁４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈに出力することで電磁比例弁４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈを制御する部分である。電磁比例弁制御部７８が制御する電磁比例弁４７ｃ，４７ｄ，４７ｅ，４７ｆ，４７ｇ，４７ｈによって、各油圧シリンダ５，６，７は目標動作演算部７７で計算された目標速度に従って動作する。

コントローラ４０により作業装置１Ａを半自動で制御し、目標掘削面６０を整形する機能であるマシンコントロール（掘削支援制御）による、水平掘削動作の例を図６に示す。オペレータが操作レバー２２ａを操作して、矢印Ａ方向へのアーム９の引き動作によって水平掘削を行う場合には、バケット１０の先端（爪先）が目標掘削面６０の下方に侵入しないように、ブーム８の上げ動作が自動的に行われるよう電磁比例弁４７ｅが制御される。また、所定の掘削速度あるいは所定の掘削精度を実現するために、電磁比例弁４７ｃを制御してアーム９の引き動作（クラウド動作）の速度調節（すなわち増速または減速）を行っても良い。さらに、バケット１０背面の目標掘削面６０に対する角度Ｂが一定値となり、均し作業が容易となるように、電磁比例弁４７ｇ、４７ｈを制御してバケット１０が自動で回動するようにしても良い（図７の例では電磁比例弁４７ｈを制御して矢印Ｃ方向（ダンプ方向）にバケット１０を回動している）。このように、オペレータによる操作レバー２２ａ，２２ｂの操作中に作業装置１Ａが目標掘削面６０を超えないように複数のアクチュエータ５，６，７のうち作業装置１Ａを駆動する少なくとも１つのアクチュエータ（すなわち作業装置１Ａ）を制御するための制御信号を出力する制御が掘削支援制御である。

（報知制御部７９）
報知制御部７９は、センサエラー処理部７３によって代替方位角ψが算出されている場合、測位精度が閾値ｄｐ１未満になっていること（すなわち通信エラーが発生していること）を報知装置４６が出力するように報知装置４６に対して指令信号を出力する。出力された指令信号を入力した報知装置４６はその指令信号が規定する報知内容を出力する。報知装置４６としては、例えば、油圧ショベル１の運転室内に設置したモニタ（表示装置）、スピーカ（音声出力装置）及びランプ（警告灯）などが利用可能であり、これらのいずれか１つ又は複数の組み合わせから報知装置４６を構成できる。

報知制御部７９では、通信エラーが発生したためセンサエラー処理部７３が演算する代替方位角を用いて掘削支援制御が行われていることや、超信地旋回操作以外の走行操作によって掘削支援制御が中断されたことや、バケット１０と目標掘削面６０との位置関係を示す情報などを、報知装置４６が出力するように指令信号を出力しても良い。

（フローチャート（図１０））
図１０は第１実施形態に係るコントローラ４０による掘削支援制御に関するフローチャートを示す。なお、ここでは説明を簡単にするために、時刻ｔ１を通信エラーの発報時とする。なお、時刻ｔ２は、既述の通り、センサエラー処理部７３によって代替方位角ψが演算される時刻（ｔ２＞ｔ１）である。

ステップＳ１００では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、ＧＮＳＳシステム１７から通信エラーが発報されたか否かを判定する（すなわち、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用不能か否かを判定する）。ＧＮＳＳシステム１７から通信エラーが発報された場合（すなわち、ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用不能な場合）にはステップＳ１０１に進み、通信エラーの発報がない場合（ＧＮＳＳ受信機１７ｃによる測位結果が利用可能な場合）にはステップＳ１１０へ進む。

ステップＳ１０１では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、操作量センサ５２ｅ，５２ｆの検出信号に基づいて、走行体１１に対する走行操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。操作レバー２３ａ，２３ｂに走行操作が入力されているか否かは、例えば、操作量センサ５２ｅ，５２ｆの検出信号から演算される操作量の少なくとも１つが所定の閾値を超えているか否かで判定できる。走行操作の入力がない場合にはステップＳ１０３へ進み、走行操作の入力がある場合にはステップＳ１０２へ進む。

ステップＳ１０３では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、操作量センサ５２ａの検出信号に基づいて、旋回体１２に対する旋回操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。操作レバー２２ｂに旋回操作が入力されているか否かは、例えば、操作量センサ５２ａの検出信号から演算される操作量が所定の閾値を超えているか否かで判定できる。旋回操作の入力がある場合にはステップＳ１０５へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１０５では、上記の（パターン１）に該当するため、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、上記の式（１）に基づいて上部旋回体１２の代替方位角ψを演算する。例えば、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に旋回角度センサ１９により検出された旋回角θｓｗ１（第１旋回角）と、代替方位角ψ（第２方位角）を算出する時刻ｔ２（換言するとステップＳ１０５の実行時）に旋回角度センサ１９により検出されたθｓｗ２（第２旋回角）との差分Δθｓｗを演算し、その演算した差分Δθｓｗを通信エラー発報時の時刻ｔ１に受信機１７ｃにより演算された方位角φ１に加算することで代替方位角ψ（第２方位角）を算出する。演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。

またステップＳ１０５において、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃが演算したグローバル位置データＰ１を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。

上記のとおり、ステップＳ１０５でコントローラ４０によって算出される通信エラー対応位置情報は、式（１）に基づいて演算された時刻ｔ２における代替方位角ψと、時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１となる。

ステップＳ１０８では、コントローラ４０（目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７および電磁比例弁制御部７８）は、Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７またはＳ１２０で演算された通信エラー対応位置情報（グローバル位置データ及び代替方位角ψ）に基づいて掘削支援制御を実行する。これにより上記で図６を用いて説明したようにフロント作業装置１Ａが目標掘削面６０を超えないように油圧シリンダ５，６，７の少なくとも１つが制御されて掘削支援制御が実行される。掘削支援制御の詳細については上記において既に説明済みなので省略する。

ステップＳ１０９では、コントローラ４０（例えば目標動作演算部７７）は、掘削支援制御の終了指示があるかどうかを判定する。掘削支援制御の終了指示は、例えば油圧ショベル１の運転室内に設けられる掘削支援制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ（図示せず）を介して行うことができる。掘削支援制御がＯＮの状態で掘削支援制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチをオペレータが押下するとコントローラ４０に掘削支援制御終了指示が出力される。掘削支援制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチは操作レバー２２またはモニタ（報知装置４６）の画面上に設けることができる。掘削支援制御の終了指示がある場合には、コントローラ４０（例えば目標動作演算部７７）はステップＳ１１２へ進む。

一方、掘削支援制御の終了指示がない場合には、ステップＳ１０８に戻り掘削支援制御を継続する。ただし、その際に利用する通信エラー対応位置は、ステップＳ１０８に初めて到達する直前に行っていた処理（すなわち、ステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１２０のいずれか）を利用して演算するものとする。

ステップＳ１１２では、コントローラ４０は掘削支援制御を終了してフローチャートの処理を終了する。但し、ステップＳ１１２に進んだ際に掘削支援制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮの状態の場合（すなわちステップＳ１０２でＮＯと判定された場合）には、当該スイッチをＯＦＦの状態に切り替える。すなわち、この場合の掘削支援制御の再開には掘削支援制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチを押下したＯＮの状態にする必要がある。

次にステップＳ１０１において走行操作ありと判定された場合（すなわち、ステップＳ１０２に進んだ場合）について説明する。

ステップＳ１０２では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、操作量センサ５２ｅ，５２ｆの検出信号に基づいて、ステップＳ１０１で入力ありと判定された走行操作が超信地旋回操作であるか否かを判定する。この場合の判定方法の一例は既に上記で触れているので説明は省略する。走行操作が超信地旋回操作であると判定された場合にはステップＳ１０４に進み、超信地旋回操作ではないと判定された場合にはステップＳ１１２に進む。

ステップ１０４では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、ステップＳ１０３と同様に、操作量センサ５２ａの検出信号に基づいて、旋回体１２に対する旋回操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。旋回操作の入力がない場合にはステップＳ１０６へ進み、旋回操作の入力がある場合にはステップＳ１０７へ進む。

ステップＳ１０６では、上記の（パターン２）に該当するため、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、上記の式（２）に基づいて上部旋回体１２の代替方位角ψを演算する。例えば、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、車体ＩＭＵ３３（角速度センサ）により検出される上部旋回体１２のヨー角速度ωに基づいて、通信エラーが発報された時刻ｔ１から代替方位角ψ（第２方位角）を算出する時刻ｔ２（換言するとステップＳ１０６の実行時）までの上部旋回体１２のヨー角速度ωの積分値を演算し、その演算した積分値を、通信エラー発報時の時刻ｔ１に受信機１７ｃにより演算された方位角φ１（第１方位角）に加算することで代替方位角ψ（第２方位角）を算出する。演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。

またステップＳ１０６において、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃが演算したグローバル位置データＰ１を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。

上記のとおり、ステップＳ１０６でコントローラ４０によって算出される通信エラー対応位置情報は、式（２）に基づいて演算された時刻ｔ２における代替方位角ψと、時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１となる。

ステップＳ１０７では、上記の（パターン３）に該当するため、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、上記の式（３）に基づいて上部旋回体１２の代替方位角ψを演算する。既に説明済みのため代替方位角ψの演算の詳細については省略するが、ここで演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。

またステップＳ１０７において、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃが演算したグローバル位置データＰ１を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。

上記のとおり、ステップＳ１０７でコントローラ４０によって算出される通信エラー対応位置情報は、式（３）に基づいて演算された時刻ｔ２における代替方位角ψと、時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１となる。

次に、ステップＳ１０３において旋回操作なしと判定された場合（すなわち、Ｓ１２０に進んだ場合）について説明する。

ステップＳ１２０では、上記の(パターン４)に該当するため、例えば、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃで演算された方位角φ１を代替方位角ψとして算出する。演算された代替方位角ψ（φ１）はグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。

また、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃが演算したグローバル位置データＰ１を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。

上記のとおり、Ｓ１２０に進んだ場合にコントローラ４０によって算出される通信エラー対応位置情報は、時刻ｔ２における代替方位角ψ（＝方位角φ１）と、時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１となる。

次に、ステップＳ１００において通信エラーの発報がないと判定された場合（すなわち、Ｓ１１０に進んだ場合）について説明する。この場合は通信エラーの無い通常のパターンとなるため、センサエラー処理部７３による代替方位角ψの演算は行われず、時刻ｔ２に受信機１７ｃ（ＧＮＳＳシステム１７）が演算した方位角φ２がグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。また、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、時刻ｔ２に受信機１７ｃ（ＧＮＳＳシステム１７）が演算したグローバル位置データＰ２を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。すなわち、方位角φ２とグローバル位置データＰ２に基づいて掘削支援制御が行われる。

ステップＳ１１１では、コントローラ４０（例えば目標動作演算部７７）は、ステップＳ１０９と同様に掘削支援制御の終了指示があるかどうかを判定する。掘削支援制御の終了指示がある場合には、コントローラ４０（例えば目標動作演算部７７）はステップＳ１１２へ進む。一方、掘削支援制御の終了指示がない場合には、ステップＳ１００に戻り、通信エラーの発報が無い場合にはステップＳ１１０において通常の掘削支援制御を継続する。

（効果）
上記のように構成した油圧ショベル１では、走行操作がなく旋回操作がある場合であっても、時刻ｔ１の方位角φ１（第１方位角）と、時刻ｔ１の旋回角度θｓｗ１（第１旋回角）と、時刻ｔ２の旋回角度θｓｗ２（第２旋回角）と、上記式（１）とに基づいて、時刻ｔ２の方位角（代替方位角ψ(第２方位角)）を演算できる。そして、演算した時刻ｔ２の方位角とともに、ＧＮＳＳシステム１７によって演算された時刻ｔ１のグローバル位置データＰ１を利用することで、通信エラー発報後も掘削支援制御を継続できる。これにより通信エラー発報後の掘削作業中に、旋回操作による掘削箇所の変更やダンプトラックへの積込作業を行っても掘削支援制御をＯＮ状態に維持でき、旋回動作後も速やかに掘削支援制御を実行できるので、従前よりも油圧ショベル１による掘削作業効率を向上できる。

また、上記の油圧ショベル１では、超信地旋回操作があり旋回操作がない場合であっても、時刻ｔ１の方位角φ１と、車体ＩＭＵ３３が検出する上部旋回体１２のヨー角速度の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの積分値と、上記式（２）とに基づいて、時刻ｔ２の方位角（代替方位角ψ(第２方位角)）を演算でき、その演算した時刻ｔ２の方位角と時刻ｔ１のグローバル位置データＰ１を利用することで掘削支援制御を継続できる。

さらに、上記の油圧ショベル１では、超信地旋回操作と旋回操作の双方がある場合であっても、時刻ｔ１の方位角φ１（第１方位角）と、時刻ｔ２と時刻ｔ１の旋回角度θｓｗの差分（第１旋回角と第２旋回角の差分）と、車体ＩＭＵ３３が検出する上部旋回体１２のヨー角速度の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの積分値と、上記式（３）とに基づいて、時刻ｔ２の方位角（代替方位角ψ(第２方位角)）を演算でき、その演算した時刻ｔ２の方位角と時刻ｔ１のグローバル位置データＰ１を利用することで掘削支援制御を継続できる。

すなわち上記のように油圧ショベル１を構成することで、上部旋回体１２の旋回中心位置がグローバル座標系に対して移動しない場合には、測位衛星との通信が悪化し通信エラーが生じた際にも、掘削支援制御を維持することが可能となる。つまり、上部旋回体１２の旋回操作や、超信地旋回（スピンターン）の操作があっても掘削支援制御を維持することが可能となり作業効率を向上できる。

＜第２実施形態＞
本実施形態は、通信エラーの発報後にセンサエラー処理部７３が代替方位角ψを演算する方法が第１実施形態と異なる。ハードウェア構成を含むその他の構成については、本実施形態は第１実施形態と同じであり、以下では異なる点について説明する。

本実施形態のセンサエラー処理部７３は、通信エラーなし（すなわち、受信機１７ｃによる測位結果が利用可能なとき）且つ走行操作なしの状態で同時刻に演算（検出）された方位角φと旋回角θｓｗの数値から、両者の数学的な対応関係を予め導出しておき、当該対応関係と或る時刻の旋回角θｓｗの値とに基づいて当該或る時刻の方位角を代替方位角ψ（第２方位角）として演算する。但し、導出された対応関係が利用できるのは上部旋回体１２の旋回中心位置に変化がない間に限られる。そのため、走行操作等によって旋回中心位置が変化する場合は、方位角と旋回角の対応関係を再度導出する。

（代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係の導出）
図１３を用いてコントローラ４０が代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係を導出・記憶する方法の一例について説明する。図１３は代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係を演算する処理のフローチャートである。

ステップＳ２００では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、記憶装置内に記憶している代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係を初期化（例えば消去）する。

ステップＳ２０１では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、ＧＮＳＳシステム１７から通信エラーが発報されたか否かを判定する。ＧＮＳＳシステム１７から通信エラーが発報されていない場合にはステップＳ２０２に進み、通信エラーの発報がある場合にはステップＳ２００に戻る。

ステップＳ２０２では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、操作量センサ５２ｅ，５２ｆの検出信号に基づいて、走行体１１に対する走行操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。走行操作の入力がない場合にはステップＳ２０３へ進み、走行操作の入力がある場合にはステップＳ２００に戻る。

ステップＳ２０３では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、車体ＩＭＵ３３が検出する上部旋回体１２の前後または左右の加速度に基づいてその積分値を演算し、演算した積分値が所定の速度閾値Ｖ１未満かどうかを判定する。速度閾値Ｖ１未満の場合には下部走行体１１への操作無しに上部旋回体１２が移動すること（例えば下部走行体１１が地面の上を滑るような動きをする場合）もないと判断してステップＳ２０４へ進み、速度閾値Ｖ１以上の場合には上部旋回体１２の旋回中心位置が変化したと判断してステップＳ２００に戻る。なお、下部走行体１１が地面上を滑るような動作が発生しない場合もあるため、ステップＳ２０３は省略しても良い。

ステップＳ２０４では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、操作量センサ５２ａの検出信号に基づいて、旋回体１２に対する旋回操作がオペレータにより入力されているか否かを判定する。旋回操作の入力がある場合にはステップＳ２０５へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップＳ２００に戻る。

ステップＳ２０５では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、旋回動作中の方位角φと旋回角θｓｗの数値から方位角φと旋回角θｓｗから両者の数学的な対応関係を導出してコントローラ４０内の記憶装置に記憶して処理を終了する。

“対応関係”の導出方法としては、例えば、通信エラーの発報前に走行操作なしの状態で３６０度旋回操作を行い、その間に取得された方位角φと旋回角θｓｗの数値から両者の一般的な対応関係を規定するものがある。図１２に旋回角と方位角の対応関係の一例を示す。対応関係は旋回角θｓｗの関数ｆ（θｓｗ）で表わしても良い。関数ｆ（θｓｗ）は図１２に示すように一次関数で近似できるため、当該一次関数に図１２のように切片(定数項)の無い場合には或る時刻における方位角φと旋回角θｓｗの数値（例えば図１２中で時刻ｔ１におけるφ１とθｓｗ１）を取得できれば対応関係を規定でき、当該一次関数に切片が有る場合であっても２つの時刻で方位角φと旋回角θｓｗの数値が取得できれば対応関係を規定できる。

（代替方位角ψを演算する場合のパターン（第１実施形態と異なるパターンのみ））
本実施形態のセンサエラー処理部７３が上記の対応関係と或る時刻の旋回角（例えば時刻ｔ２におけるθｓｗ２）を利用して代替方位角ψを演算する場合は下記の２パターン（パターン５及びパターン６）である。パターン５は第１実施形態のパターン１に代替するパターンであり、パターン６は同パターン３に代替するパターンである。なお、以下では対応関係を旋回角θｓｗの関数ｆ（θｓｗ）で表した場合を例に挙げて説明する。

（パターン５）代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係（以下では「角度の対応関係」と称することがある）が記憶されている場合、かつ、下部走行体１１に対する操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されていない場合（走行操作なし）、かつ、旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されている場合（旋回操作あり）
この場合、センサエラー処理部７３は、予め記憶しておいた角度の対応関係と、通信エラー発報後（すなわち測位精度が閾値ｄｐ１未満のとき）の時刻ｔ２に旋回角度センサ１９により検出された旋回角度θｓｗ１とに基づいて、通信エラー発報後（すなわち測位精度が閾値ｄｐ１未満のとき）の時刻ｔ２の上部旋回体１２の方位角ψ（第２方位角）を受信機１７ｃに代替して算出する。

例えば、センサエラー処理部７３は、通信エラー発報後（すなわち測位精度が閾値ｄｐ１未満のとき）であって代替方位角ψ（第２方位角）を算出する時刻ｔ２に旋回角度センサ１９により検出されたθｓｗ２（第２旋回角）と角度の対応関係ｆ（θｓｗ）とに基づいて代替方位角ψ（第２方位角）を算出する。これを式に表すと下記式（４）となる。ただし、以下の式（４），（５）において、ｆ（θｓｗ２）は関数ｆ(θｓｗ)にθｓｗ＝θｓｗ２を代入した値とする。
ψ＝ｆ（θｓｗ２） …式（４）

（パターン６）代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係が記憶されている場合、かつ、下部走行体１１に対する超信地旋回操作が走行操作レバー２３ａ，２３ｂに入力されている場合（超信地旋回操作あり）、かつ、上部旋回体１２に対する操作が操作レバー２２ｂに入力されている場合（旋回操作あり）
この場合、センサエラー処理部７３は、車体ＩＭＵ３３（角速度センサ）により検出される上部旋回体１２のヨー角速度ωに基づいて、方位角φ１（第１方位角）が受信機１７ｃにより演算された時刻ｔ１（第１時刻）から測位精度が閾値ｄｐ１よりも低下した後の時刻ｔ２（第２時刻）までの上部旋回体１２のヨー角速度ωの積分値を演算する。そして、時刻ｔ２に旋回角度センサ１９により検出されたθｓｗ２（第２旋回角）と角度の対応関係ｆ（θｓｗ）とに基づいてｆ（θｓｗ２）の値を算出し、これを演算した積分値に加算することで代替方位角ψ（第２方位角）を受信機１７ｃに代替して算出する。これを式に表すと下記式（５）となる。つまり、上記式（４）と式（２）の組み合わせとなる。
ψ＝ｆ（θｓｗ２）＋∫ωｄｔ …式（５）

（フローチャート（図１１））
図１１は第２実施形態に係るコントローラ４０による掘削支援制御に関するフローチャートを示す。図中で図１０と同じ符号を付した処理は図１０と同じであり、以下では図１０と異なる処理について主に説明する。

ステップＳ１０３で旋回操作の入力があると判定された場合にはステップＳ１１３へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップＳ１２０へ進む。

ステップＳ１１３では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、現在の上部旋回体１２の旋回中心位置において角度の対応関係がコントローラ４０内の記憶装置に記憶済みか否かを判定する。角度の対応関係が記憶されている場合にはステップＳ１１５に進み、角度の対応関係が記憶されていない場合にはステップＳ１１２に進んで掘削支援制御を終了する。

ステップＳ１１５では、上記の（パターン５）に該当するため、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、上記の式（４）に基づいて上部旋回体１２の代替方位角ψを演算する。例えば、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、代替方位角ψ（第２方位角）を算出する時刻ｔ２（換言するとステップＳ１１５の実行時）に旋回角度センサ１９により検出されたθｓｗ２（第２旋回角）と、予め記憶しておいた角度の対応関係とに基づいて、時刻ｔ２の代替方位角ψ（第２方位角）を算出する。演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。

またステップＳ１１５において、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃが測位したグローバル位置データＰ１を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。

上記のとおり、ステップＳ１１５でコントローラ４０によって算出される通信エラー対応位置情報は、式（４）に基づいて演算された時刻ｔ２における代替方位角ψと、時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１となる。

次にステップＳ１０４で旋回操作の入力があると判定された場合にはステップＳ１１４へ進み、旋回操作の入力がない場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１１４では、ステップＳ１１３と同様に、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、現在の上部旋回体１２の旋回中心位置において角度の対応関係がコントローラ４０内の記憶装置に記憶済みか否かを判定する。角度の対応関係が記憶されている場合にはステップＳ１１７に進み、角度の対応関係が記憶されていない場合にはステップＳ１１２に進んで掘削支援制御を終了する。

ステップＳ１１７では、上記の（パターン６）に該当するため、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、上記の式（５）に基づいて上部旋回体１２の代替方位角ψを演算する。ここで演算された代替方位角ψはグローバル位置情報選択部７４で選択されて、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力される。

またステップＳ１１７において、コントローラ４０（グローバル位置情報選択部７４）は、通信エラーが発報された時刻ｔ１に受信機１７ｃが演算したグローバル位置データＰ１を選択して、目標地形データ格納部７５、目標掘削面情報抽出部７６、目標動作演算部７７及び報知制御部７９等に出力する。

上記のとおり、ステップＳ１１５でコントローラ４０によって算出される通信エラー対応位置情報は、式（５）に基づいて演算された時刻ｔ２における代替方位角ψと、時刻ｔ１におけるグローバル位置データＰ１となる。

（効果）
上記のように構成した油圧ショベル１では、走行操作がなく旋回操作がある場合であっても、時刻ｔ１の方位角φ１（第１方位角）と、時刻ｔ１の旋回角度θｓｗ１（第１旋回角）と、時刻ｔ２の旋回角度θｓｗ２（第２旋回角）と、上記式（４）とに基づいて、時刻ｔ２の方位角（代替方位角ψ(第２方位角)）を演算でき、その演算した時刻ｔ２の方位角と、ＧＮＳＳ１７システムが演算した時刻ｔ１のグローバル位置データＰ１とを利用することで掘削支援制御を継続できる。

すなわち、本実施形態の油圧ショベル１によれば、第１実施形態と同様に、上部旋回体１２の旋回中心位置が変化しない場合には、測位衛星との通信が悪化し通信エラーが生じた際にも、掘削支援制御を維持することが可能となる。つまり、上部旋回体１２の旋回操作や、超信地旋回（スピンターン）の操作があっても、掘削支援制御を維持することが可能となり作業効率を向上できる。

（角度の対応関係を記憶するための報知）
上部旋回体１２の中心位置の変化後に同じ位置で掘削作業をしている場合（例えば、走行操作後に同じ位置で所定時間走行操作が無い場合）には、その位置での代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係を演算・記憶できるように、オペレータに対して、代替方位角ψと旋回角θｓｗの対応関係を演算・記憶するための操作（走行操作なしで旋回操作を行う）を促す報知（例えば運転室内のモニタへの表示）を報知装置４６を介して行ってもよい。このような報知を行えば、角度の対応関係が記憶されない場面が減り、掘削支援制御の精度と掘削作業効率の向上に寄与し得る。なお、この報知は、オペレータが掘削支援制御の実行を指示しているとき（掘削支援制御のＯＮ／ＯＦＦスイッチがＯＮ状態のとき）であれば、超信地旋回以外の走行操作が実行されて、終了する毎に行われてもよい。

＜第３実施形態＞
図１３のフローチャートの説明でも触れたが、走行操作が入力されていない場合にも下部走行体１１が地面上を滑る等して上部旋回体１２の旋回中心位置が変化する場合がある。そこで本実施形態では、車体ＩＭＵ３３が検出する加速度の積分値を利用してそのような移動が発生していないか否かを判定する。

図１４は第３実施形態に係るコントローラ４０による掘削支援制御に関するフローチャートを示す。図中で図１０と同じ符号を付した処理は図１０と同じであり、以下では図１０と異なる処理について主に説明する。

ステップＳ１１８では、コントローラ４０（センサエラー処理部７３）は、車体ＩＭＵ３３が検出する上部旋回体１２の前後または左右の加速度に基づいてその積分値を演算し、演算した積分値が所定の速度閾値Ｖ１未満かどうかを判定する。速度閾値Ｖ１未満の場合にはステップＳ１０４へ進み、速度閾値Ｖ１以上の場合には上部旋回体１２の旋回中心位置が変化したと判断してステップＳ１１２に進んで掘削支援制御を終了する。

このように油圧ショベルを構成すると、走行操作が入力されていないときに上部旋回体１２の旋回中心位置が変化した場合（例えば、下部走行体１１が地面上を滑ったり、超信地旋回によって上部旋回体１２の旋回中心位置が変化したりした場合）に代替方位角ψが演算されることが防止できるので、掘削支援制御の精度が向上する。

なお、図１４の例ではステップＳ１０２とＳ１０４の間にステップＳ１１８を実行しているが、ステップＳ１１８の位置はこの場所だけに限られない。例えば、ステップＳ１００とＳ１０１の間で実行しても良いし、ステップＳ１０１とＳ１０３の間、ステップＳ１０３とＳ１０５の間、ステップＳ１０３とＳ１２０の間、ステップＳ１０４とＳ１０７の間、ステップＳ１０４とＳ１０６の間などでも実行しても良い。

＜その他＞
なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内の様々な変形例が含まれる。例えば、本発明は、上記の実施の形態で説明した全ての構成を備えるものに限定されず、その構成の一部を削除したものも含まれる。また、ある実施の形態に係る構成の一部を、他の実施の形態に係る構成に追加又は置換することが可能である。

例えば、第１実施形態の図１０のフローチャートにおいてステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ１０７，Ｓ１２０のうち少なくとも１つを省略し、省略した処理に進んだ場合には掘削支援制御を終了するようにフローチャートを変更しても良い。これは第２実施形態の図１１、第３実施形態の図１４についても同様である。

また、上記の各実施形態では、上部旋回体１２のヨー角度と、前後左右方向の加速度との検出に車体ＩＭＵ３３を利用したが、ヨー角度の専用センサや加速度の専用のセンサを代替して利用しても良い。

上記の各実施形態では、ＧＮＳＳシステム１７（ＧＮＳＳ受信機１７ｃ）が通信エラーを出力する場合について説明したが、ＧＮＳＳ受信機１７ｃとの通信状態や測位結果（ＧＮＳＳ受信機１７ｃの測位結果）に基づいてコントローラ４０（例えばセンサエラー処理部７３）が通信エラーを発報しても良い。

上記のコントローラ４０に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は、それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また、上記のコントローラ４０に係る構成は、演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることでコントローラ４０の構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は、例えば、半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＳＳＤ等）、磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク、光ディスク等）等に記憶することができる。

また、上記の各実施の形態の説明では、制御線や情報線は、当該実施の形態の説明に必要であると解されるものを示したが、必ずしも製品に係る全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えて良い。

１…油圧ショベル，１Ａ…フロント作業装置（作業装置），１Ｂ…車体（機械本体），２…油圧ポンプ，３…走行油圧モータ，４…旋回油圧モータ，５…ブームシリンダ，６…アームシリンダ，７…バケットシリンダ，８…ブーム，９…アーム，１０…バケット，１１…下部走行対，１２…上部旋回体，１３…履帯，１５…流量制御弁（コントロールバルブ），１７…ＧＮＳＳシステム，１７ａ…ＧＮＳＳアンテナ，１７ｂ…ＧＮＳＳアンテナ，１７ｃ…ＧＮＳＳ受信機，１８…エンジン，１９…旋回角度センサ，２２…操作レバー，２３…操作レバー，３０…ブーム角度センサ，３１…アーム角度センサ，３２…バケット角度センサ，３３…車体ＩＭＵ，３９…ロック弁，４０…コントローラ（制御装置），４６…報知装置，４７…電磁比例弁，４８…パイロットポンプ，５２…オペレータ操作量センサ，５３…姿勢センサ，６０…目標掘削面，７１…姿勢演算部，７２…バケット位置情報演算部，７３…センサエラー処理部，７４…グローバル位置情報選択部，７５…目標地形データ格納部，７６…目標掘削面情報抽出部，７７…目標動作演算部，７８…電磁比例弁制御部，７９…報知制御部

Claims (9)

1. 走行体と、
   前記走行体の上に旋回可能に取り付けられた旋回体と、
   前記旋回体に取り付けられた作業装置と、
   前記走行体の走行動作及び前記旋回体の旋回動作を指示する操作装置と、
   複数の測位衛星から送信される衛星信号を受信するための複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナで受信された衛星信号に基づいて、前記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とを測位する受信機と、
   前記受信機により測位された前記少なくも１つのアンテナの位置と前記旋回体の方位角とに基づいて目標掘削面を演算し、前記操作装置の操作中に前記作業装置が前記目標掘削面を超えないように前記作業装置を制御するための制御信号を出力するコントローラとを備えた作業機械において、
   前記走行体に対する前記旋回体の旋回角を検出する角度センサを備え、
   前記コントローラは、前記受信機による測位結果が利用不能な場合、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない場合、かつ、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されている場合には、前記受信機による測位結果が利用可能なときに前記受信機により測位された第１方位角と、前記第１方位角が測位されたときに前記角度センサにより検出された第１旋回角と、前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記角度センサにより検出された第２旋回角とに基づいて、前記受信機による測位結果が利用不能なときの前記旋回体の第２方位角を算出し、前記第２方位角と前記受信機による測位結果が利用可能なときに前記受信機により測位された前記少なくとも１つのアンテナの位置とに基づいて前記目標掘削面を演算することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１の作業機械において、
   前記コントローラは、前記第１旋回角と前記第２旋回角との差分を、前記第１方位角に加算することで前記第２方位角を算出することを特徴とする作業機械。
3. 請求項１の作業機械において、
   前記コントローラは、前記角度センサによって検出される旋回角と前記受信機によって測位される方位角との対応関係であって、前記第１旋回角と前記第１方位角の数値から規定される対応関係を前記受信機による測位結果が利用可能なときに記憶し、前記対応関係を記憶したときから前記旋回体の旋回中心位置に変化がない場合、前記第２旋回角と前記対応関係とに基づいて前記第２方位角を算出することを特徴とする作業機械。
4. 請求項３の作業機械において、
   前記コントローラは、前記受信機による測位結果が利用不能な場合、かつ、前記走行体に対する操作が前記操作装置に入力されていない場合、かつ、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されている場合、前記第１旋回角と前記第１方位角の数値に基づいて前記対応関係を演算して記憶することを特徴とする作業機械。
5. 請求項３の作業機械において、
   前記旋回体の前後方向または左右方向における加速度を検出する加速度センサを備え、
   前記コントローラは、前記加速度センサによって検出される加速度の積分値が所定の速度閾値未満の場合に、前記旋回体の旋回中心位置に変化がないと判断することを特徴とする作業機械。
6. 請求項１の作業機械において、
   前記旋回体のヨー角速度を検出する角速度センサを備え、
   前記コントローラは、前記受信機による測位結果が利用不能な場合、かつ、前記走行体に対する超信地旋回操作が前記操作装置に入力されている場合、かつ、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されていない場合、前記角速度センサにより検出される前記ヨー角速度に基づいて、前記第１方位角が前記受信機により測位された第１時刻から前記受信機による測位結果が利用不能となった第２時刻までの前記ヨー角速度の積分値を演算し、前記積分値を前記第１方位角に加算することで前記第２方位角を算出することを特徴とする作業機械。
7. 請求項１の作業機械において、
   前記旋回体のヨー角速度を検出する角速度センサを備え、
   前記コントローラは、
   前記受信機による測位結果が利用不能な場合、かつ、前記走行体に対する超信地旋回操作が前記操作装置に入力されている場合、かつ、前記旋回体に対する操作が前記操作装置に入力されている場合、
   前記角速度センサにより検出される前記ヨー角速度に基づいて、前記第１方位角が前記受信機により測位された第１時刻から前記第２方位角が算出される第２時刻までの前記ヨー角速度の積分値を演算し、
   前記第１旋回角と前記第２旋回角との差分を演算し、
   前記積分値と前記差分を前記第１方位角に加算することで前記第２方位角を算出することを特徴とする作業機械。
8. 請求項６の作業機械において、
   前記走行体が有する左右一対の履帯をそれぞれ駆動する左右一対の油圧モータをさらに備え、
   前記コントローラは、前記左右一対の油圧モータに対して方向が逆で大きさが略等しい操作が前記操作装置に入力された場合、前記走行体に対する超信地旋回操作が前記操作装置に入力されていると判断することを特徴とする作業機械。
9. 請求項１の作業機械において、
   前記コントローラによって前記第２方位角が算出されている場合、前記受信機による測位結果が利用不能なことを報知する報知装置を備えることを特徴とする作業機械。

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