JP2022154674A - Excavator - Google Patents

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将 小野寺
Susumu Onodera
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

To provide an excavator capable of evaluating the stability of the excavator regardless of the inclination of the excavator.SOLUTION: An excavator 100 in an embodiment of the disclosure includes: an undercarriage 1; an upper revolving body 3 that is mounted on the undercarriage 1 rotatably; an attachment AT that is attached to the upper revolving body 3, and includes a boom 4, an arm 5, and a bucket 6; and a controller 30 that estimates the volume of earth and sand lifted by the attachment AT using the bucket 6, and based on the estimated volume of earth and sand, evaluates the stability of the posture of the excavator including the undercarriage 1 and the upper revolving body 3.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、ショベルに関する。 The present disclosure relates to excavators.

例えば、傾斜センサを用いて、機体の前方(ブーム側)への傾斜を検出する技術が知られている(特許文献1参照)。 For example, there is known a technique of detecting a forward (boom side) tilt of the aircraft using a tilt sensor (see Patent Document 1).

特開昭63- 11722号公報JP-A-63-11722

しかしながら、上述の技術では、下部走行体1の後部が浮き上がり機体が実際に傾斜した後でないと、ショベルの姿勢の安定性が低下している状態であることを評価することができない。 However, with the above-described technique, it is not possible to evaluate that the stability of the posture of the excavator is degraded until after the rear portion of the undercarriage 1 has lifted and the machine body has actually tilted.

そこで、上記課題に鑑み、機体の傾斜によらず、ショベルの安定性を評価することが可能な技術を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a technique capable of evaluating the stability of an excavator regardless of the inclination of the machine body.

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム、及びバケットを含む作業アタッチメントと、
前記作業アタッチメントが前記バケットを用いて持ち上げる土砂の体積を推定し、推定した土砂の体積に基づき、前記下部走行体及び前記上部旋回体を含む機体の姿勢の安定性を評価する制御装置と、を備える、
ショベルが提供される。
To achieve the above objectives, in one embodiment of the present disclosure,
a lower running body;
an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
a work attachment attached to the upper rotating structure and including a boom, an arm, and a bucket;
a control device for estimating the volume of earth and sand to be lifted by the work attachment using the bucket, and evaluating the stability of the attitude of the machine body including the lower traveling body and the upper rotating body based on the estimated volume of earth and sand; prepare
A shovel is provided.

上述の実施形態によれば、機体の傾斜によらず、ショベルの安定性を評価することができる。 According to the above-described embodiment, the stability of the excavator can be evaluated regardless of the inclination of the machine body.

ショベルの一例を示す外観図である。It is an outline view showing an example of a shovel. ショベルの構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of a structure of a shovel. ショベルの姿勢の安定性の評価方法の一例を説明する図である。It is a figure explaining an example of the evaluation method of the stability of the attitude|position of a shovel. ショベルの姿勢の安定性の評価方法の他の例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating another example of a method for evaluating the stability of the posture of the shovel; ショベルの構成の他の例を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing another example of the configuration of the shovel;

以下、図面を参照して実施形態について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the drawings.

[ショベルの概要]
まず、図1を参照して、本実施形態に係るショベルの概要について説明をする。
[Overview of Excavator]
First, with reference to FIG. 1, the outline of the excavator according to the present embodiment will be described.

図1は、本実施形態に係るショベル100の一例を示す外観図である。 FIG. 1 is an external view showing an example of a shovel 100 according to this embodiment.

図1に示すように、本実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、各種作業を行うためのアタッチメントATと、キャビン10とを備える。以下、ショベル100(上部旋回体3)の前方は、ショベル100を上部旋回体3の旋回軸に沿って真上から平面視(上面視)で見たときに、上部旋回体3に対するアタッチメントが延び出す方向に対応する。また、ショベル100(上部旋回体3)の左方及び右方は、それぞれ、キャビン10内の操縦席に着座するオペレータから見た左方及び右方に対応する。 As shown in FIG. 1, the excavator 100 according to the present embodiment includes a lower traveling body 1 and an upper revolving body 3 mounted on the lower traveling body 1 so as to be rotatable via a revolving mechanism 2 for performing various operations. attachment AT and a cabin 10. Below, in front of the excavator 100 (upper revolving body 3), when the excavator 100 is viewed along the revolving shaft of the upper revolving body 3 from directly above in plan view (top view), the attachment to the upper revolving body 3 extends. Corresponds to the output direction. The left and right sides of the excavator 100 (upper revolving body 3) correspond to the left and right sides of the operator seated in the operator's seat in the cabin 10, respectively.

下部走行体1は、例えば、左右一対のクローラ1Cを含む。下部走行体1は、それぞれのクローラ1Cが左側の走行油圧モータ1ML及び右側の走行油圧モータ1MR(図2、図3参照)で油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。 The undercarriage 1 includes, for example, a pair of left and right crawlers 1C. The lower traveling body 1 causes the excavator 100 to travel by hydraulically driving the respective crawlers 1C by the left traveling hydraulic motor 1ML and the right traveling hydraulic motor 1MR (see FIGS. 2 and 3).

上部旋回体3は、旋回機構2が旋回油圧モータ2Aで油圧駆動されることにより、下部走行体1に対して旋回する。 The upper revolving structure 3 revolves with respect to the lower traveling structure 1 by hydraulically driving the revolving mechanism 2 with a revolving hydraulic motor 2A.

アタッチメントAT(作業アタッチメントの一例)は、ブーム4、アーム5、及びバケット6を含む。 Attachment AT (an example of a work attachment) includes boom 4 , arm 5 and bucket 6 .

ブーム4は、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に取り付けられ、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に取り付けられ、アーム5の先端には、バケット6が上下回動可能に取り付けられる。 The boom 4 is attached to the center of the front part of the upper rotating body 3 so as to be able to be raised. An arm 5 is attached to the tip of the boom 4 so as to be vertically rotatable. possible to be installed.

バケット6は、エンドアタッチメントの一例である。バケット6は、例えば、掘削作業等に用いられる。また、アーム5の先端には、作業内容等に応じて、バケット6の代わりに、他のエンドアタッチメントが取り付けられてもよい。他のエンドアタッチメントは、例えば、大型バケット、法面用バケット、浚渫用バケット等の他の種類のバケットであってよい。また、他のエンドアタッチメントは、攪拌機、ブレーカ、グラップル等のバケット以外の種類のエンドアタッチメントであってもよい。 Bucket 6 is an example of an end attachment. The bucket 6 is used, for example, for excavation work or the like. Further, another end attachment may be attached to the tip of the arm 5 instead of the bucket 6, depending on the type of work and the like. Other end attachments may be other types of buckets such as, for example, large buckets, slope buckets, dredging buckets, and the like. Other end attachments may also be types of end attachments other than buckets, such as agitators, breakers, grapples, and the like.

ブーム4、アーム5、及びバケット6は、それぞれ、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9により油圧駆動される。 The boom 4, arm 5, and bucket 6 are hydraulically driven by boom cylinders 7, arm cylinders 8, and bucket cylinders 9 as hydraulic actuators, respectively.

尚、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素の一部が電気駆動される構成であってもよい。即ち、ショベル100は、被駆動要素の一部が電動アクチュエータで駆動される、ハイブリッドショベルや電動ショベル等であってもよい。 The excavator 100 may be configured such that some of the driven elements such as the lower traveling body 1, the upper revolving body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 are electrically driven. That is, the excavator 100 may be a hybrid excavator, an electric excavator, or the like in which some of the driven elements are driven by electric actuators.

キャビン10は、オペレータが搭乗する操縦室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。 The cabin 10 is a cockpit in which an operator boards, and is mounted on the front left side of the upper revolving structure 3 .

尚、後述の如く、ショベル100が遠隔操作される場合や完全自動運転によって動作する場合、キャビン10は省略されてもよい。 As will be described later, the cabin 10 may be omitted when the excavator 100 is remotely controlled or fully automated.

また、ショベル100は、例えば、通信装置60を搭載し、所定の通信回線を通じて、外部装置と相互に通信可能であってよい。 Also, the excavator 100 may be equipped with, for example, a communication device 60 and be capable of communicating with an external device through a predetermined communication line.

通信回線には、例えば、広域ネットワーク(WAN:Wide Area Network)が含まれる。広域ネットワークには、例えば、基地局を末端とする移動体通信網が含まれてよい。また、広域ネットワークには、例えば、ショベル100の上空の通信衛星を利用する衛星通信網が含まれてもよい。また、広域ネットワークには、例えば、インターネット網が含まれてもよい。また、通信回線には、例えば、管理装置200が設置される施設等のローカルネットワーク(LAN:Local Area Network)が含まれてもよい。ローカルネットワークは、無線回線であってもよいし、有線回線であってもよいし、その両方を含む回線であってよい。また、通信回線NWには、例えば、WiFiやブルートゥース(登録商標)等の所定の無線通信方式に基づく近距離通信回線が含まれてもよい。 The communication line includes, for example, a wide area network (WAN). A wide area network may include, for example, a mobile communication network terminating at a base station. The wide area network may also include, for example, a satellite communication network that uses communication satellites over the excavator 100 . The wide area network may also include, for example, the Internet network. Also, the communication line may include, for example, a local network (LAN: Local Area Network) such as a facility where the management device 200 is installed. The local network may be a wireless line, a wired line, or a line containing both. Also, the communication line NW may include, for example, a short-range communication line based on a predetermined wireless communication method such as WiFi or Bluetooth (registered trademark).

外部装置は、例えば、ショベル100の稼働状態や運用状態等を管理(監視)する管理装置である。これにより、ショベル100は、各種情報を管理装置に送信(アップロード)したり、管理装置から各種の信号(例えば、情報信号や制御信号)等を受信したりすることができる。 The external device is, for example, a management device that manages (monitors) the operating state, operating state, and the like of the excavator 100 . As a result, the excavator 100 can transmit (upload) various information to the management device and receive various signals (for example, information signals and control signals) from the management device.

管理装置は、例えば、ショベル100の作業現場とは異なる遠隔の場所に設置されるクラウドサーバやオンプレミスサーバである。また、管理装置は、例えば、ショベル100の作業現場の内部(例えば、作業現場の管理事務所等)や作業現場から相対的に近い場所(例えば、近隣の基地局等の通信施設)に設置されるエッジサーバであってもよい。また、管理装置は、作業現場で利用される管理用の端末装置であってもよい。 The management device is, for example, a cloud server or an on-premises server installed at a remote location different from the work site of the excavator 100 . In addition, the management device is installed, for example, inside the work site of the excavator 100 (for example, a management office at the work site) or in a place relatively close to the work site (for example, a communication facility such as a nearby base station). edge server. Also, the management device may be a terminal device for management used at the work site.

また、外部装置は、例えば、ショベル100のユーザが利用する端末装置(ユーザ端末)であってもよい。ショベル100のユーザには、例えば、ショベル100のオペレータ、サービスマン、管理者、所有者(オーナ)等が含まれる。これにより、ショベル100は、各種情報をユーザ端末に送信、ショベル100のユーザにショベル100に関する情報を提供することができる。 Also, the external device may be, for example, a terminal device (user terminal) used by the user of the excavator 100 . The user of the excavator 100 includes, for example, an operator, a serviceman, a manager, an owner, etc. of the excavator 100 . Thereby, the excavator 100 can transmit various kinds of information to the user terminal, and can provide the information on the excavator 100 to the user of the excavator 100 .

ショベル100は、キャビン10に搭乗するオペレータの操作に応じて、アクチュエータ(例えば、油圧アクチュエータ)を動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の動作要素(以下、「被駆動要素」)を駆動する。 The excavator 100 operates actuators (for example, hydraulic actuators) in response to operations by an operator on board the cabin 10, and operates elements such as the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. (hereinafter referred to as “driven element”).

また、ショベル100は、キャビン10のオペレータにより操作可能に構成されるのに代えて、或いは、加えて、ショベル100の外部から遠隔操作(リモート操作)が可能に構成されてもよい。ショベル100が遠隔操作される場合、キャビン10の内部は、無人状態であってもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン10のオペレータによる操作装置26に対する操作、及び外部のオペレータによる遠隔操作の少なくとも一方が含まれる前提で説明を進める。 Further, instead of being configured to be operable by the operator of the cabin 10 , or in addition, the excavator 100 may be configured to be remotely controlled (remotely controlled) from the outside of the excavator 100 . When the excavator 100 is remotely controlled, the interior of the cabin 10 may be unmanned. The following description is based on the premise that the operator's operation includes at least one of an operation of the operating device 26 by the operator of the cabin 10 and a remote operation by an external operator.

遠隔操作には、例えば、所定の外部装置(例えば、上述の管理装置)で行われるショベル100のアクチュエータに関するユーザ(オペレータ)からの入力によって、ショベル100が操作される態様が含まれる。この場合、ショベル100は、例えば、後述の撮像装置S6の出力に基づくショベル100の周囲の画像情報(以下、「周囲画像」)を外部装置に送信し、画像情報は、外部装置に設けられる表示装置(以下、「遠隔操作用表示装置」)に表示されてよい。また、ショベル100のキャビン10内の出力装置50に表示される各種の情報画像(情報画面)は、同様に、外部装置の遠隔操作用表示装置にも表示されてよい。これにより、外部装置のオペレータは、例えば、遠隔操作用表示装置に表示されるショベル100の周囲の様子を表す周囲画像や各種の情報画像等の表示内容を確認しながら、ショベル100を遠隔操作することができる。そして、ショベル100は、外部装置から受信される、遠隔操作の内容を表す遠隔操作信号に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してよい。 The remote operation includes, for example, a mode in which the excavator 100 is operated by a user (operator)'s input regarding the actuator of the excavator 100 performed by a predetermined external device (for example, the management device described above). In this case, the excavator 100 transmits, for example, image information (hereinafter referred to as "surrounding image") around the excavator 100 based on the output of the imaging device S6, which will be described later, to the external device, and the image information is displayed on a display provided on the external device. It may be displayed on a device (hereinafter "remote display device"). Various information images (information screens) displayed on the output device 50 in the cabin 10 of the excavator 100 may also be displayed on the remote control display device of the external device. As a result, the operator of the external device remotely operates the excavator 100 while confirming the display contents such as the surrounding image representing the surroundings of the excavator 100 and various information images displayed on the remote control display device. be able to. Then, the excavator 100 operates the actuators according to a remote control signal representing the details of remote control received from an external device, and operates the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. may drive a driven element such as

また、遠隔操作には、例えば、ショベル100の周囲の人(例えば、作業者)のショベル100に対する外部からの音声入力やジェスチャ入力等によって、ショベル100が操作される態様が含まれてよい。具体的には、ショベル100は、ショベル100(自機)に搭載される音声入力装置(例えば、マイクロフォン)や撮像装置等を通じて、周囲の作業者等により発話される音声や作業者等により行われるジェスチャ等を認識する。そして、ショベル100は、認識した音声やジェスチャ等の内容に応じて、アクチュエータを動作させ、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素を駆動してよい。 In addition, the remote operation may include, for example, a mode in which the excavator 100 is operated by a person (for example, a worker) around the excavator 100 externally inputting voice or gesture to the excavator 100 . Specifically, the excavator 100 uses a voice input device (for example, a microphone), an imaging device, or the like mounted on the excavator 100 (the excavator 100), and the sounds uttered by the surrounding workers or the like, or the voices produced by the workers, etc. Recognize gestures, etc. The excavator 100 operates the actuators according to the contents of the recognized voice, gesture, etc., and drives the driven elements such as the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. you can

また、ショベル100は、オペレータの操作の内容に依らず、自動でアクチュエータを動作させてもよい。これにより、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素の少なくとも一部を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「自動運転機能」或いは「マシンコントロール(Machine Control:MC)機能」を実現する。 In addition, the excavator 100 may automatically operate the actuator regardless of the content of the operator's operation. As a result, the excavator 100 has a function of automatically operating at least a part of the driven elements such as the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6, that is, the so-called "automatic driving function". Alternatively, it implements a "Machine Control (MC) function".

自動運転機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作に応じて、操作対象の被駆動要素(アクチュエータ)以外の被駆動要素(アクチュエータ)を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「半自動運機能」或いは「操作支援型のMC機能」が含まれてよい。また、自動運転機能には、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作がない前提で、複数の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の少なくとも一部を自動で動作させる機能、即ち、いわゆる「完全自動運転機能」或いは「完全自動型のMC機能」が含まれてもよい。ショベル100において、完全自動運転機能が有効な場合、キャビン10の内部は無人状態であってよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、自動運転の対象の被駆動要素(アクチュエータ)の動作内容が予め規定されるルールに従って自動的に決定される態様が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、ショベル100が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的に自動運転の対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)の動作内容が決定される態様(いわゆる「自律運転機能」)が含まれてもよい。 The automatic operation function includes a function of automatically operating a driven element (actuator) other than the driven element (actuator) to be operated in accordance with the operator's operation on the operation device 26 or remote control, that is, a so-called "semi-automatic operation". functions" or "operation-assisted MC functions" may be included. In addition, the automatic operation function includes a function that automatically operates at least a part of a plurality of driven elements (hydraulic actuators) on the premise that the operator does not operate the operation device 26 or remote control, that is, the so-called "fully automatic operation". functions” or “fully automated MC functions” may be included. In the excavator 100, when the fully automatic operation function is effective, the inside of the cabin 10 may be in an unmanned state. In addition, the semi-automatic operation function, the fully automatic operation function, and the like may include a mode in which the operation contents of the driven elements (actuators) to be automatically operated are automatically determined according to predetermined rules. In the semi-automatic operation function, the fully automatic operation function, etc., the excavator 100 autonomously makes various judgments, and according to the judgment results, the driven elements (hydraulic actuators) to be automatically operated autonomously operate. A mode in which the content is determined (a so-called “autonomous driving function”) may be included.

[ショベルの構成の一例]
次に、図2を参照して、本実施形態に係るショベル100の構成の一例について説明する。
[Example of excavator configuration]
Next, an example of the configuration of the shovel 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 2 .

図2は、本実施形態に係るショベル100の構成の一例を示すブロック図である。図2では、機械的動力が伝達される経路は二重線、油圧アクチュエータを駆動する高圧の作動油が流れる経路は実線、パイロット圧が伝達される経路は破線、電気信号が伝達される経路は点線でそれぞれ示される。以下、後述の図5についても同様である。 FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the excavator 100 according to this embodiment. In FIG. 2, the path through which mechanical power is transmitted is double lines, the path through which high-pressure hydraulic fluid that drives the hydraulic actuator flows is solid lines, the path through which pilot pressure is transmitted is dashed lines, and the path through which electrical signals are transmitted is Each is indicated by a dotted line. The same applies to FIG. 5, which will be described later.

ショベル100は、被駆動要素の油圧駆動に関する油圧駆動系、被駆動要素の操作に関する操作系、ユーザとの情報のやり取りに関するユーザインタフェース系、外部との通信に関する通信系、及び各種制御に関する制御系等のそれぞれの構成要素を含む。 The excavator 100 includes a hydraulic drive system for hydraulically driving the driven elements, an operation system for operating the driven elements, a user interface system for exchanging information with the user, a communication system for communication with the outside, a control system for various controls, and the like. including each component of

<油圧駆動系>
図2に示すように、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、上述の如く、下部走行体1(左右のクローラ1C)、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の被駆動要素のそれぞれを油圧駆動する油圧アクチュエータを含む。油圧アクチュエータには、走行油圧モータ1ML,1MR、旋回油圧モータ2A、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等が含まれる。また、本実施形態に係るショベル100の油圧駆動系は、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、コントロールバルブ17とを含む。
<Hydraulic drive system>
As shown in FIG. 2, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to the present embodiment includes the lower traveling body 1 (left and right crawlers 1C), the upper revolving body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the like, as described above. a hydraulic actuator for hydraulically driving each of the driven elements of the . The hydraulic actuators include travel hydraulic motors 1ML and 1MR, swing hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, and the like. Also, the hydraulic drive system of the excavator 100 according to this embodiment includes an engine 11 , a regulator 13 , a main pump 14 and a control valve 17 .

エンジン11は、原動機であり、油圧駆動系におけるメイン動力源である。エンジン11は、例えば、軽油を燃料とするディーゼルエンジンである。エンジン11は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。エンジン11は、後述するコントローラ30による直接或いは間接的な制御下で、予め設定される目標回転数で一定回転し、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動する。 The engine 11 is a prime mover and a main power source in the hydraulic drive system. The engine 11 is, for example, a diesel engine that uses light oil as fuel. The engine 11 is mounted, for example, on the rear portion of the upper revolving body 3 . The engine 11 rotates at a preset target speed under direct or indirect control by a controller 30 to be described later, and drives the main pump 14 and the pilot pump 15 .

尚、ショベル100には、エンジン11に代えて、或いは、加えて、他の原動機が搭載されてもよい。他の原動機は、例えば、メインポンプ14及びパイロットポンプ15を駆動可能な電動機である。 Note that the excavator 100 may be equipped with another prime mover instead of or in addition to the engine 11 . Another prime mover is, for example, an electric motor capable of driving the main pump 14 and the pilot pump 15 .

レギュレータ13は、コントローラ30の制御下で、メインポンプ14の吐出量を制御(調節)する。例えば、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の斜板の角度(以下、「傾転角」)を調節する。 The regulator 13 controls (adjusts) the discharge amount of the main pump 14 under the control of the controller 30 . For example, the regulator 13 adjusts the angle of the swash plate of the main pump 14 (hereinafter referred to as “tilt angle”) according to a control command from the controller 30 .

メインポンプ14は、高圧油圧ラインを通じてコントロールバルブ17に作動油を供給する。メインポンプ14は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載される。メインポンプ14は、上述の如く、エンジン11により駆動される。メインポンプ14は、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、上述の如く、コントローラ30の制御下で、レギュレータ13により斜板の傾転角が調節されることによりピストンのストローク長が調整され、吐出流量(吐出圧)が制御される。 The main pump 14 supplies hydraulic fluid to the control valve 17 through a high pressure hydraulic line. The main pump 14 is mounted, for example, on the rear portion of the upper rotating body 3, similar to the engine 11. As shown in FIG. The main pump 14 is driven by the engine 11 as described above. The main pump 14 is, for example, a variable displacement hydraulic pump, and as described above, under the control of the controller 30, the regulator 13 adjusts the tilting angle of the swash plate, thereby adjusting the stroke length of the piston and discharging. The flow rate (discharge pressure) is controlled.

コントロールバルブ17は、オペレータの操作装置26に対する操作や遠隔操作の内容、或いは、コントローラ30から出力される自動運転機能に関する操作指令に応じて、油圧アクチュエータの制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、例えば、上部旋回体3の中央部に搭載される。コントロールバルブ17は、上述の如く、高圧油圧ラインを介してメインポンプ14と接続され、メインポンプ14から供給される作動油を、オペレータの操作、或いは、コントローラ30から出力される操作指令に応じて、それぞれの油圧アクチュエータに選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する複数の制御弁(「方向切換弁」とも称する)17A~17Fを含む。 The control valve 17 is a hydraulic control device that controls a hydraulic actuator according to the content of an operator's operation on the operation device 26 or remote operation, or an operation command relating to the automatic operation function output from the controller 30 . The control valve 17 is mounted, for example, in the central portion of the upper revolving body 3 . The control valve 17 is connected to the main pump 14 via the high-pressure hydraulic line, as described above, and supplies the hydraulic oil supplied from the main pump 14 according to the operator's operation or the operation command output from the controller 30. , selectively feeding the respective hydraulic actuators. Specifically, the control valve 17 includes a plurality of control valves (also referred to as "direction switching valves") 17A to 17F that control the flow rate and flow direction of hydraulic oil supplied from the main pump 14 to each hydraulic actuator. .

制御弁17Aは、走行油圧モータ1MLに作動油を供給し、且つ、走行油圧モータ1MLから作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Bは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、走行油圧モータ1MLを駆動することができる。 The control valve 17A is configured to supply hydraulic fluid to the traveling hydraulic motor 1ML, to discharge the hydraulic fluid from the traveling hydraulic motor 1ML, and to return the hydraulic fluid to the tank. As a result, the control valve 17B can drive the traveling hydraulic motor 1ML with the pilot pressure supplied from the operating device 26 or the hydraulic control valve 31. FIG.

制御弁17Bは、走行油圧モータ1MRに作動油を供給し、且つ、走行油圧モータ1MRから作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Bは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、走行油圧モータ1MRを駆動することができる。 The control valve 17B is configured to be able to supply working oil to the travel hydraulic motor 1MR, discharge the working oil from the travel hydraulic motor 1MR, and return it to the tank. Thereby, the control valve 17B can drive the traveling hydraulic motor 1MR with the pilot pressure supplied from the operating device 26 or the hydraulic control valve 31. FIG.

制御弁17Cは、旋回油圧モータ2Aに作動油を供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aから作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Cは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、旋回油圧モータ2Aを駆動することができる。 The control valve 17C is configured to be able to supply hydraulic fluid to the hydraulic swing motor 2A, discharge the hydraulic fluid from the hydraulic hydraulic motor 2A, and return it to the tank. Thereby, the control valve 17C can drive the swing hydraulic motor 2A by the pilot pressure supplied from the operation device 26 or the hydraulic control valve 31. As shown in FIG.

制御弁17Dは、ブームシリンダ7に作動油を供給し、且つ、ブームシリンダ7から作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Dは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧に応じて、ブームシリンダ7を駆動することができる。 The control valve 17D is configured to be able to supply hydraulic fluid to the boom cylinder 7, discharge the hydraulic fluid from the boom cylinder 7, and return it to the tank. Thereby, the control valve 17</b>D can drive the boom cylinder 7 according to the pilot pressure supplied from the operating device 26 or the hydraulic control valve 31 .

制御弁17Eは、アームシリンダ8に作動油を供給し、且つ、アームシリンダ8から作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Eは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧によって、アームシリンダ8を駆動することができる。 The control valve 17E is configured to supply hydraulic fluid to the arm cylinder 8, discharge the hydraulic fluid from the arm cylinder 8, and return it to the tank. Thereby, the control valve 17E can drive the arm cylinder 8 by the pilot pressure supplied from the operating device 26 or the hydraulic control valve 31. As shown in FIG.

制御弁17Fは、バケットシリンダ9に作動油を供給し、且つ、バケットシリンダ9から作動油を排出させ、タンクに戻すことが可能に構成される。これにより、制御弁17Fは、操作装置26或いは油圧制御弁31から供給されるパイロット圧に応じて、バケットシリンダ9を駆動することができる。 The control valve 17F is configured to supply the hydraulic oil to the bucket cylinder 9, to discharge the hydraulic oil from the bucket cylinder 9, and to return it to the tank. Thereby, the control valve 17</b>F can drive the bucket cylinder 9 according to the pilot pressure supplied from the operating device 26 or the hydraulic control valve 31 .

<操作系>
図2に示すように、本実施形態に係るショベル100の操作系は、パイロットポンプ15と、操作装置26と、油圧制御弁31と、シャトル弁32と、油圧制御弁33とを含む。
<Operation system>
As shown in FIG. 2 , the operating system of the excavator 100 according to this embodiment includes a pilot pump 15 , an operating device 26 , a hydraulic control valve 31 , a shuttle valve 32 and a hydraulic control valve 33 .

パイロットポンプ15は、パイロットライン25を介して各種油圧機器にパイロット圧を供給する。パイロットポンプ15は、例えば、エンジン11と同様、上部旋回体3の後部に搭載される。パイロットポンプ15は、例えば、固定容量式油圧ポンプであり、上述の如く、エンジン11により駆動される。 Pilot pump 15 supplies pilot pressure to various hydraulic devices via pilot line 25 . The pilot pump 15 is mounted, for example, on the rear portion of the upper revolving body 3 in the same manner as the engine 11 . The pilot pump 15 is, for example, a fixed displacement hydraulic pump, and is driven by the engine 11 as described above.

尚、パイロットポンプ15は、省略されてもよい。この場合、メインポンプ14から吐出される相対的に高い圧力の作動油が所定の減圧弁により減圧された後の相対的に低い圧力の作動油がパイロット圧として各種油圧機器に供給される。 Incidentally, the pilot pump 15 may be omitted. In this case, relatively high-pressure hydraulic fluid discharged from the main pump 14 is decompressed by a predetermined pressure reducing valve, and then relatively low-pressure hydraulic fluid is supplied as pilot pressure to various hydraulic devices.

操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種被駆動要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6等)の操作を行うために用いられる。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータ(即ち、走行油圧モータ1ML,1MR、旋回油圧モータ2A、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等)の操作を行うために用いられる。操作装置26は、例えば、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、バケット6(バケットシリンダ9)、及び上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)のそれぞれを操作するレバー装置を含む。また、操作装置26は、例えば、下部走行体1の左右のクローラ(走行油圧モータ1ML,1MR)のそれぞれを操作するペダル装置或いはレバー装置を含む。 The operating device 26 is provided near the cockpit of the cabin 10, and is used by the operator to operate various driven elements (lower running body 1, upper rotating body 3, boom 4, arm 5, bucket 6, etc.). . In other words, the operating device 26 includes hydraulic actuators (that is, traveling hydraulic motors 1ML and 1MR, turning hydraulic motor 2A, boom cylinder 7, arm cylinder 8, bucket cylinder 9, etc.) for the operator to drive respective driven elements. is used to perform operations on The operating device 26 includes, for example, lever devices that operate the boom 4 (boom cylinder 7), the arm 5 (arm cylinder 8), the bucket 6 (bucket cylinder 9), and the upper rotating body 3 (swing hydraulic motor 2A). include. Further, the operating device 26 includes, for example, a pedal device or a lever device for operating the left and right crawlers (traveling hydraulic motors 1ML and 1MR) of the lower traveling body 1, respectively.

例えば、図2に示すように、操作装置26は、油圧パイロット式である。具体的には、操作装置26は、パイロットライン25及びそこから分岐されるパイロットライン25Aを通じてパイロットポンプ15から供給される作動油を利用し、操作内容に応じたパイロット圧を二次側のパイロットライン27Aに出力する。パイロットライン27Aは、シャトル弁32の一方の入口ポートに接続され、シャトル弁32の出口ポートに接続されるパイロットライン27を介して、コントロールバルブ17に接続される。これにより、コントロールバルブ17には、シャトル弁32を介して、操作装置26における各種被駆動要素(油圧アクチュエータ)に関する操作内容に応じたパイロット圧が入力されうる。そのため、コントロールバルブ17は、オペレータ等の操作装置26に対する操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。 For example, as shown in FIG. 2, the operating device 26 is hydraulically piloted. Specifically, the operating device 26 utilizes the hydraulic oil supplied from the pilot pump 15 through the pilot line 25 and the pilot line 25A branched therefrom, and applies the pilot pressure according to the operation content to the secondary side pilot line. 27A. The pilot line 27A is connected to one inlet port of the shuttle valve 32 and connected to the control valve 17 via the pilot line 27 connected to the outlet port of the shuttle valve 32 . As a result, a pilot pressure can be input to the control valve 17 through the shuttle valve 32 according to the operation details of various driven elements (hydraulic actuators) in the operating device 26 . Therefore, the control valve 17 can drive each hydraulic actuator according to the operation content of the operating device 26 such as an operator.

尚、操作装置26は、電気式であってもよい。この場合、操作装置26は、操作内容に応じた電気信号(以下、「操作信号」)を出力し、操作信号は、コントローラ30に取り込まれる。そして、コントローラ30は、操作信号の内容に応じた制御指令、つまり、操作装置26に対する操作内容に応じた制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、油圧制御弁31からコントロールバルブ17に操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧が入力され、コントロールバルブ17は、操作装置26の操作内容に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。また、コントロールバルブ17に内蔵される、それぞれの油圧アクチュエータを駆動する制御弁17A~17F(方向切換弁)は、電磁ソレノイド式であってもよい。この場合、操作装置26から出力される操作信号がコントロールバルブ17に、即ち、電磁ソレノイド式の制御弁17A~17Fのそれぞれに直接入力されてもよい。 Note that the operating device 26 may be of an electric type. In this case, the operation device 26 outputs an electric signal (hereinafter referred to as “operation signal”) corresponding to the content of the operation, and the operation signal is received by the controller 30 . Then, the controller 30 outputs to the hydraulic control valve 31 a control command corresponding to the content of the operation signal, that is, a control signal corresponding to the content of the operation on the operating device 26 . As a result, the pilot pressure corresponding to the operation content of the operation device 26 is input from the hydraulic control valve 31 to the control valve 17, and the control valve 17 drives the respective hydraulic actuators according to the operation content of the operation device 26. can be done. Further, the control valves 17A to 17F (direction switching valves) incorporated in the control valve 17 and driving respective hydraulic actuators may be electromagnetic solenoid type. In this case, the operation signal output from the operating device 26 may be directly input to the control valve 17, that is, to each of the electromagnetic solenoid type control valves 17A to 17F.

油圧制御弁31は、操作装置26の操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)ごとに設けられる。即ち、油圧制御弁31は、例えば、左側のクローラ(走行油圧モータ1ML)、右側のクローラ(走行油圧モータ1MR)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、及びバケット6(バケットシリンダ9)ごとに設けられる。油圧制御弁31は、例えば、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17との間のパイロットライン25Bに設けられ、その流路面積(即ち、作動油が通流可能な断面積)を変更可能に構成されてよい。これにより、油圧制御弁31は、パイロットライン25Bを通じて供給されるパイロットポンプ15の作動油を利用して、所定のパイロット圧を二次側のパイロットライン27Bに出力することができる。そのため、図2に示すように、油圧制御弁31は、パイロットライン27Bとパイロットライン27の間のシャトル弁32を通じて、間接的に、コントローラ30からの制御信号に応じた所定のパイロット圧をコントロールバルブ17に作用させることができる。 The hydraulic control valve 31 is provided for each driven element (hydraulic actuator) to be operated by the operating device 26 . That is, the hydraulic control valve 31 includes, for example, a left crawler (traveling hydraulic motor 1ML), a right crawler (traveling hydraulic motor 1MR), an upper revolving body 3 (revolving hydraulic motor 2A), a boom 4 (boom cylinder 7), an arm 5 (arm cylinder 8) and bucket 6 (bucket cylinder 9). The hydraulic control valve 31 is provided, for example, in the pilot line 25B between the pilot pump 15 and the control valve 17, and is configured such that its passage area (that is, the cross-sectional area through which hydraulic oil can flow) can be changed. good. As a result, the hydraulic control valve 31 can output a predetermined pilot pressure to the secondary side pilot line 27B using the hydraulic fluid of the pilot pump 15 supplied through the pilot line 25B. Therefore, as shown in FIG. 2, the hydraulic control valve 31 indirectly controls a predetermined pilot pressure according to the control signal from the controller 30 through the shuttle valve 32 between the pilot lines 27B and 27B. 17.

コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31を制御し、自動運転機能を実現してもよい。具体的には、コントローラ30は、操作装置26の操作の有無に依らず、自動運転機能に関する操作指令に対応する制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、コントローラ30は、油圧制御弁31から自動運転機能に関する操作指令に対応するパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、自動運転機能に基づくショベル100の動作を実現することができる。 The controller 30 may, for example, control the hydraulic control valve 31 to implement an automatic operation function. Specifically, the controller 30 outputs a control signal corresponding to an operation command related to the automatic operation function to the hydraulic control valve 31 regardless of whether or not the operation device 26 is operated. As a result, the controller 30 can cause the hydraulic control valve 31 to supply the control valve 17 with the pilot pressure corresponding to the operation command relating to the automatic operation function, thereby realizing the operation of the excavator 100 based on the automatic operation function.

また、コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31を制御し、ショベル100の遠隔操作を実現してもよい。具体的には、コントローラ30は、通信装置60によって、外部装置から受信される遠隔操作信号で指定される遠隔操作の内容に対応する制御信号を油圧制御弁31に出力する。これにより、コントローラ30は、油圧制御弁31から遠隔操作の内容に対応するパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、オペレータの遠隔操作に基づくショベル100の動作を実現することができる。 Further, the controller 30 may control the hydraulic control valve 31 to realize remote control of the excavator 100, for example. Specifically, the controller 30 outputs a control signal to the hydraulic control valve 31 through the communication device 60, corresponding to the details of the remote operation designated by the remote operation signal received from the external device. As a result, the controller 30 causes the hydraulic control valve 31 to supply the pilot pressure corresponding to the content of the remote operation to the control valve 17, thereby realizing the operation of the excavator 100 based on the operator's remote operation.

尚、上述の如く、電気式の操作装置26が採用される場合、後述のシャトル弁32が省略される。そのため、油圧制御弁31は、パイロットライン27B及びパイロットライン27を通じて、直接的に、コントローラ30からの制御信号に応じた所定のパイロット圧をコントロールバルブ17に作用させることができる。よって、コントローラ30は、油圧制御弁31から電気式の操作装置26の操作内容に応じたパイロット圧をコントロールバルブ17に供給させ、オペレータの操作に基づくショベル100の動作を実現することができる。 As described above, when the electric operating device 26 is employed, the shuttle valve 32, which will be described later, is omitted. Therefore, the hydraulic control valve 31 can directly apply a predetermined pilot pressure to the control valve 17 through the pilot line 27</b>B and the pilot line 27 in accordance with the control signal from the controller 30 . Therefore, the controller 30 can cause the control valve 17 to supply the pilot pressure corresponding to the operation content of the electric operation device 26 from the hydraulic control valve 31, and can realize the operation of the excavator 100 based on the operator's operation.

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し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、操作装置26の操作対象の被駆動要素(油圧アクチュエータ)ごとに設けられる。即ち、シャトル弁32は、例えば、左側のクローラ(走行油圧モータ1ML)、右側のクローラ(走行油圧モータ1MR)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、及びバケット6(バケットシリンダ9)ごとに設けられる。シャトル弁32の2つの入口ポートのうちの一方が操作装置26(具体的には、操作装置26に含まれる上述のレバー装置或いはペダル装置)の二次側のパイロットライン27Aに接続され、他方が油圧制御弁31の二次側のパイロットライン27Bに接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットライン27を通じて、コントロールバルブ17の対応する制御弁のパイロットポートに接続される。対応する制御弁とは、シャトル弁32の一方の入口ポートに接続される上述のレバー装置或いはペダル装置の操作対象である油圧アクチュエータを駆動する制御弁である。そのため、これらのシャトル弁32は、それぞれ、操作装置26の二次側のパイロットライン27Aのパイロット圧と油圧制御弁31の二次側のパイロットライン27Bの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。つまり、コントローラ30は、操作装置26の二次側のパイロット圧よりも高いパイロット圧を油圧制御弁31から出力させることで、オペレータの操作装置26に対する操作に依らず、対応する制御弁を制御することができる。よって、コントローラ30は、オペレータの操作装置26に対する操作状態に依らず、被駆動要素(下部走行体1、上部旋回体3、及びアタッチメントAT)の動作を制御し、自動運転機能を実現することができる。 The shuttle valve 32 has two inlet ports and one outlet port, and outputs to the outlet port the hydraulic fluid having the higher pilot pressure among the pilot pressures input to the two inlet ports. The shuttle valve 32 is provided for each driven element (hydraulic actuator) to be operated by the operating device 26 . That is, the shuttle valve 32 includes, for example, a left crawler (traveling hydraulic motor 1ML), a right crawler (traveling hydraulic motor 1MR), an upper revolving body 3 (revolving hydraulic motor 2A), a boom 4 (boom cylinder 7), and an arm 5. (arm cylinder 8) and bucket 6 (bucket cylinder 9). One of the two inlet ports of the shuttle valve 32 is connected to the pilot line 27A on the secondary side of the operating device 26 (specifically, the above-described lever device or pedal device included in the operating device 26), and the other is connected to the pilot line 27A. It is connected to the pilot line 27B on the secondary side of the hydraulic control valve 31 . The outlet port of shuttle valve 32 is connected through pilot line 27 to the corresponding control valve pilot port of control valve 17 . The corresponding control valve is a control valve that drives the hydraulic actuator that is the object of operation of the above-described lever device or pedal device that is connected to one inlet port of the shuttle valve 32 . Therefore, these shuttle valves 32 correspond to the higher one of the pilot pressure of the pilot line 27A on the secondary side of the operating device 26 and the pilot pressure of the pilot line 27B on the secondary side of the hydraulic control valve 31. It can act on the pilot port of the control valve. That is, the controller 30 causes the hydraulic control valve 31 to output a pilot pressure higher than the pilot pressure on the secondary side of the operation device 26, thereby controlling the corresponding control valve regardless of the operator's operation of the operation device 26. be able to. Therefore, the controller 30 can control the operation of the driven elements (the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, and the attachment AT) regardless of the operation state of the operating device 26 by the operator, and realize the automatic driving function. can.

油圧制御弁33は、操作装置26とシャトル弁32とを接続するパイロットライン27Aに設けられる。油圧制御弁33は、例えば、その流路面積を変更可能なように構成される。油圧制御弁33は、コントローラ30から入力される制御信号に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26が操作されている場合に、操作装置26から出力されるパイロット圧を強制的に減圧させることができる。そのため、コントローラ30は、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26の操作に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、コントローラ30は、例えば、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26から出力されるパイロット圧を減圧させ、油圧制御弁31から出力されるパイロット圧よりも低くすることができる。そのため、コントローラ30は、油圧制御弁31及び油圧制御弁33を制御することで、例えば、操作装置26の操作内容とは無関係に、所望のパイロット圧をコントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポートに確実に作用させることができる。よって、コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31に加えて、油圧制御弁33を制御することで、ショベル100の自動運転機能や遠隔操作機能をより適切に実現することができる。 The hydraulic control valve 33 is provided in a pilot line 27A that connects the operating device 26 and the shuttle valve 32 . The hydraulic control valve 33 is configured, for example, so that its flow passage area can be changed. The hydraulic control valve 33 operates according to control signals input from the controller 30 . Thereby, the controller 30 can forcibly reduce the pilot pressure output from the operating device 26 when the operating device 26 is operated by the operator. Therefore, even when the operation device 26 is being operated, the controller 30 can forcibly suppress or stop the operation of the hydraulic actuator corresponding to the operation of the operation device 26 . Further, for example, even when the operating device 26 is being operated, the controller 30 reduces the pilot pressure output from the operating device 26 to be lower than the pilot pressure output from the hydraulic control valve 31. can be done. Therefore, the controller 30 controls the hydraulic control valve 31 and the hydraulic control valve 33 to apply a desired pilot pressure to the pilot port of the control valve in the control valve 17, regardless of the operation content of the operating device 26, for example. can work reliably. Therefore, by controlling the hydraulic control valve 33 in addition to the hydraulic control valve 31, the controller 30 can realize the automatic operation function and the remote control function of the excavator 100 more appropriately.

尚、ショベル100に遠隔操作機能及び自動運転機能が搭載されない場合、パイロットライン27B、油圧制御弁31、及びシャトル弁32は、省略され、パイロットライン27,27Aは、一対一で接続され、1本のパイロットラインに集約されてよい。 If the excavator 100 is not equipped with a remote control function and an automatic operation function, the pilot line 27B, the hydraulic control valve 31, and the shuttle valve 32 are omitted, and the pilot lines 27 and 27A are connected one-to-one. may be aggregated into the pilot line of

<ユーザインタフェース系>
図2に示すように、本実施形態に係るショベル100のユーザインタフェース系は、操作装置26と、出力装置50と、入力装置52とを含む。
<User interface system>
As shown in FIG. 2 , the user interface system of the excavator 100 according to this embodiment includes an operation device 26 , an output device 50 and an input device 52 .

出力装置50は、キャビン10の内部のショベル100のユーザ(オペレータ)に向けて各種情報を出力する。出力装置50は、表示装置50Aと、音出力装置50Bとを含む。 The output device 50 outputs various information to the user (operator) of the excavator 100 inside the cabin 10 . The output device 50 includes a display device 50A and a sound output device 50B.

表示装置50Aは、キャビン10内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、各種情報画像を表示し、視覚的な方法で各種情報を出力する。表示装置50Aは、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイである。 The display device 50A is provided at a location within the cabin 10 that is easily visible to a seated operator, displays various information images, and outputs various information in a visual manner. The display device 50A is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electroluminescence) display.

尚、出力装置50は、視覚的な方法で各種情報を出力可能な照明機器等を含んでもよい。照明機器は、例えば、警告灯等である。 Note that the output device 50 may include a lighting device or the like capable of outputting various information in a visual manner. The lighting equipment is, for example, a warning light or the like.

音出力装置50Bは、聴覚的な方法で各種情報を出力する。音出力装置50Bには、例えば、ブザー、アラーム、スピーカ等が含まれる。 The sound output device 50B outputs various information in an auditory manner. The sound output device 50B includes, for example, a buzzer, an alarm, a speaker, and the like.

尚、出力装置50は、視覚的な方法や聴覚的な方法以外の方法、例えば、操縦席の振動等の触覚的な方法で各種情報を出力する装置を含んでもよい。 Note that the output device 50 may include a device that outputs various types of information by a method other than the visual method or the auditory method, for example, a tactile method such as vibration of the cockpit.

入力装置52は、キャビン10内の着座したオペレータに近接する範囲に設けられ、オペレータによる各種入力を受け付け、受け付けられる入力に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The input device 52 is provided in the cabin 10 in a range close to the seated operator, receives various inputs from the operator, and receives signals corresponding to the received inputs into the controller 30 .

例えば、入力装置52は、操作入力を受け付ける操作入力装置である。操作入力装置には、表示装置50Aに実装されるタッチパネル、表示装置50Aの周囲に設置されるタッチパッド、ボタンスイッチ、レバー、トグル、操作装置26(レバー装置)に設けられるノブスイッチ等が含まれてよい。 For example, the input device 52 is an operation input device that receives operation input. The operation input device includes a touch panel mounted on the display device 50A, a touch pad installed around the display device 50A, a button switch, a lever, a toggle, a knob switch provided on the operation device 26 (lever device), and the like. you can

また、例えば、入力装置52は、オペレータの音声入力を受け付ける音声入力装置であってもよい。音声入力装置には、例えば、マイクロフォンが含まれる。 Further, for example, the input device 52 may be a voice input device that receives voice input from the operator. Audio input devices include, for example, microphones.

また、例えば、入力装置52は、オペレータのジェスチャ入力を受け付けるジェスチャ入力装置であってもよい。ジェスチャ入力装置には、例えば、キャビン10内に設置される撮像装置(室内カメラ)が含まれる。 Further, for example, the input device 52 may be a gesture input device that receives gesture input from the operator. The gesture input device includes, for example, an imaging device (indoor camera) installed inside the cabin 10 .

<通信系>
図2に示すように、本実施形態に係るショベル100の通信系は、通信装置60を含む。
<Communication system>
As shown in FIG. 2 , the communication system of the excavator 100 according to this embodiment includes a communication device 60 .

通信装置60は、所定の通信回線に接続し、ショベル100と別に設けられる装置(例えば、管理装置)と通信を行う。ショベル100と別に設けられる装置には、ショベル100の外部にある装置の他、ショベル100のユーザによりキャビン10に持ち込まれる携帯型の端末装置が含まれてよい。通信装置60は、例えば、4G(4th Generation)や5G(5th Generation)等の規格に準拠する移動体通信モジュールを含んでよい。また、通信装置60は、例えば、衛星通信モジュールを含んでもよい。また、通信装置60は、例えば、WiFi通信モジュールやブルートゥース(登録商標)通信モジュール等を含んでもよい。また、通信装置60は、例えば、所定のコネクタに接続されるケーブルを通じて接続される端末装置等と有線で通信可能な通信モジュール等を含んでもよい。 The communication device 60 connects to a predetermined communication line and communicates with a device (for example, a management device) provided separately from the excavator 100 . Devices provided separately from the excavator 100 may include devices outside the excavator 100 as well as portable terminal devices brought into the cabin 10 by the user of the excavator 100 . The communication device 60 may include, for example, a mobile communication module conforming to standards such as 4G (4th Generation) and 5G (5th Generation). Communication device 60 may also include, for example, a satellite communication module. The communication device 60 may also include, for example, a WiFi communication module, a Bluetooth (registered trademark) communication module, and the like. The communication device 60 may also include a communication module or the like capable of wired communication with a terminal device or the like connected through a cable connected to a predetermined connector, for example.

<制御系>
図2に示すように、本実施形態に係るショベル100の制御系は、コントローラ30と、記憶装置47とを含む。また、本実施形態に係るショベル100の制御系は、操作圧センサ29と、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3と、機体姿勢センサS4と、旋回角度センサS5と、撮像装置S6とを含む。
<Control system>
As shown in FIG. 2 , the control system of the excavator 100 according to this embodiment includes a controller 30 and a storage device 47 . Further, the control system of the excavator 100 according to the present embodiment includes an operation pressure sensor 29, a boom angle sensor S1, an arm angle sensor S2, a bucket angle sensor S3, a body attitude sensor S4, a turning angle sensor S5, and an imaging device S6.

コントローラ30(制御装置の一例)は、ショベル100に関する各種制御を行う。コントローラ30の機能は、任意のハードウェア、或いは、任意のハードウェア及びソフトウェアの組み合わせ等により実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置、各種入出力用のインタフェース装置等を含むコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードしCPU上で実行することにより各種機能を実現する。 A controller 30 (an example of a control device) performs various controls related to the excavator 100 . The functions of the controller 30 may be implemented by any hardware, or any combination of hardware and software. For example, the controller 30 is a computer including a CPU (Central Processing Unit), a memory device such as RAM (Random Access Memory), a non-volatile auxiliary storage device such as ROM (Read Only Memory), an interface device for various inputs and outputs, etc. is centered on The controller 30 implements various functions by, for example, loading a program installed in the auxiliary storage device into the memory device and executing it on the CPU.

コントローラ30は、例えば、油圧制御弁31を制御対象として、ショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の操作に関する制御を行う。 The controller 30 controls the operation of the hydraulic actuator (driven element) of the excavator 100, for example, with the hydraulic control valve 31 as a control target.

具体的には、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御対象として、操作装置26の操作に基づくショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の操作に関する制御を行ってよい。 Specifically, the controller 30 may control the operation of the hydraulic actuator (driven element) of the excavator 100 based on the operation of the operation device 26 with the hydraulic control valve 31 as the control target.

また、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御対象として、ショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の遠隔操作に関する制御を行ってよい。即ち、ショベル100の油圧アクチュエータ(被駆動要素)の操作には、ショベル100の外部からの油圧アクチュエータの遠隔操作が含まれてよい。 Further, the controller 30 may control the hydraulic actuator (driven element) of the excavator 100 by remote control with the hydraulic control valve 31 as a control target. That is, the operation of the hydraulic actuator (driven element) of the excavator 100 may include remote control of the hydraulic actuator from outside the excavator 100 .

また、コントローラ30は、油圧制御弁31を制御対象として、ショベル100の自動運転機能に関する制御を行ってよい。即ち、ショベル100の油圧アクチュエータの操作には、自動運転機能に基づき出力される、ショベル100の油圧アクチュエータの操作指令が含まれてよい。 Further, the controller 30 may control the automatic operation function of the excavator 100 with the hydraulic control valve 31 as a control target. That is, the operation of the hydraulic actuator of the excavator 100 may include an operation command of the hydraulic actuator of the excavator 100 that is output based on the automatic operation function.

また、コントローラ30は、ショベル100の前方への転倒を防止するための制御(以下、「転倒防止制御」)を行う。コントローラ30は、転倒防止制御に関する機能部として、姿勢計測部301と、土砂体積推定部302と、安定性評価部303と、転倒防止制御部304とを含む。姿勢計測部301、土砂体積推定部302、安定性評価部303、及び転倒防止制御部304の機能は、例えば、補助記憶装置にインストールされるプログラムをメモリ装置にロードしCPUで実行することにより実現される。 The controller 30 also performs control for preventing the excavator 100 from overturning forward (hereinafter referred to as “overturn prevention control”). The controller 30 includes a posture measurement unit 301 , an earth and sand volume estimation unit 302 , a stability evaluation unit 303 , and an overturn prevention control unit 304 as functional units related to overturn prevention control. The functions of the posture measurement unit 301, the sediment volume estimation unit 302, the stability evaluation unit 303, and the overturn prevention control unit 304 are realized by, for example, loading a program installed in the auxiliary storage device into the memory device and executing it by the CPU. be done.

尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラにより分散して実現される態様であってもよい。 Note that part of the functions of the controller 30 may be implemented by another controller (control device). In other words, the functions of the controller 30 may be distributed and implemented by a plurality of controllers.

記憶装置47には、各種データが記憶される。各種データには、コントローラ30の処理で利用されるデータが含まれる。各種データは、例えば、ショベル100の工場出荷時に予め格納されていてもよいし、事後的に、通信装置60を通じて、記憶装置47に登録(記憶)記憶されてもよい。 Various data are stored in the storage device 47 . The various data include data used in processing of the controller 30 . For example, the various data may be stored in advance when the excavator 100 is shipped from the factory, or may be registered (stored) in the storage device 47 via the communication device 60 afterward.

記憶装置47には、例えば、ショベル100の作業現場の測量データ(地形に関する情報の一例)が記憶される。測量データは、例えば、カメラや距離センサ(例えば、LIDAR)等が搭載されるドローン等の出力に基づき生成される、ショベル100の作業現場の施工前の地形を表す三次元データである。測量データは、例えば、管理装置で生成され、通信装置60(第1の取得装置の一例)を通じて、管理装置から受信される。 The storage device 47 stores, for example, survey data (an example of topographical information) of the work site of the excavator 100 . The survey data is, for example, three-dimensional data representing the topography of the work site of the excavator 100 before construction, which is generated based on the output of a drone or the like equipped with a camera, a distance sensor (eg, LIDAR), or the like. The survey data is generated, for example, by the management device and received from the management device through the communication device 60 (an example of the first acquisition device).

尚、記憶装置47の機能の一部又は全部は、コントローラ30の内部メモリ(例えば、補助記憶装置)により実現されてもよい。 Some or all of the functions of the storage device 47 may be realized by an internal memory (for example, an auxiliary storage device) of the controller 30 .

操作圧センサ29は、油圧パイロット式の操作装置26の二次側(パイロットライン27A)のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの被駆動要素(油圧アクチュエータ)の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ29による操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等に関する操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。 The operation pressure sensor 29 detects the pilot pressure on the secondary side (pilot line 27A) of the hydraulic pilot type operation device 26, that is, the pilot pressure corresponding to the operation state of each driven element (hydraulic actuator) in the operation device 26. To detect. A pilot pressure detection signal corresponding to the operation state of the lower traveling body 1, the upper swing body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, etc. in the operating device 26 by the operation pressure sensor 29 is taken into the controller 30.

尚、電気式の操作装置26が採用される場合、操作圧センサ29は省略される。この場合、コントローラ30は、電気式の操作装置26から取り込まれる操作信号に基づき、それぞれの被駆動要素(油圧アクチュエータ)の操作状態を把握することができる。 Note that the operating pressure sensor 29 is omitted when the electric operating device 26 is employed. In this case, the controller 30 can grasp the operating state of each driven element (hydraulic actuator) based on the operating signal received from the electric operating device 26 .

ブーム角度センサS1(第2の取得装置の一例)は、所定基準(例えば、水平面やブーム4の可動角度範囲の両端の何れかの状態等)に対するブーム4の姿勢角度(以下、「ブーム角度」)に関する検出情報を取得する。ブーム角度センサS1は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、六軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit)等を含んでよい。また、ブーム角度センサS1は、ブームシリンダ7の伸縮位置を検出可能なシリンダセンサを含んでもよい。 The boom angle sensor S1 (an example of a second acquisition device) detects the attitude angle of the boom 4 (hereinafter referred to as the "boom angle") with respect to a predetermined reference (for example, a horizontal plane or one of the two ends of the movable angle range of the boom 4). ) to get detection information. The boom angle sensor S1 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a hexaaxial sensor, an IMU (Inertial Measurement Unit), and the like. Also, the boom angle sensor S1 may include a cylinder sensor capable of detecting the telescopic position of the boom cylinder 7 .

アーム角度センサS2(第2の取得装置の一例)は、所定基準(例えば、ブーム4の両端の連結点間を結ぶ直線やアーム5の可動角度範囲の両端の何れかの状態等)に対するアーム5の姿勢角度(以下、「アーム角度」)に関する検出情報を取得する。アーム角度センサS2は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、六軸センサ、IMU等を含んでよい。また、アーム角度センサS2は、アームシリンダ8の伸縮位置を検出可能なシリンダセンサを含んでもよい。 The arm angle sensor S2 (an example of a second acquisition device) detects the arm 5 with respect to a predetermined reference (for example, a straight line connecting the connecting points at both ends of the boom 4, or any state at either end of the movable angle range of the arm 5, etc.). acquires detection information about the attitude angle of the arm (hereinafter referred to as the “arm angle”). Arm angle sensor S2 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a hexaaxial sensor, an IMU, or the like. Also, the arm angle sensor S2 may include a cylinder sensor capable of detecting the extension/retraction position of the arm cylinder 8 .

バケット角度センサS3(第2の取得装置の一例)は、所定基準(例えば、アーム5の両端の連結点間を結ぶ直線やバケット6の可動角度範囲の両端の何れかの状態等)に対するバケット6の姿勢角度(以下、「バケット角度」)に関する検出情報を取得する。バケット角度センサS3は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角速度センサ、六軸センサ、IMU等を含んでよい。また、バケット角度センサS3は、バケットシリンダ9の伸縮位置を検出可能なシリンダセンサを含んでもよい。 The bucket angle sensor S3 (an example of a second acquisition device) detects the value of the bucket 6 with respect to a predetermined reference (for example, a straight line connecting the connection points at both ends of the arm 5, or any state at either end of the movable angle range of the bucket 6, etc.). acquires detection information about the attitude angle of (hereinafter, “bucket angle”). Bucket angle sensor S3 may include, for example, a rotary encoder, an acceleration sensor, an angular velocity sensor, a hexaaxial sensor, an IMU, and the like. Also, the bucket angle sensor S3 may include a cylinder sensor capable of detecting the expansion/contraction position of the bucket cylinder 9 .

機体姿勢センサS4(第2の取得装置の一例)は、下部走行体1及び上部旋回体3を含む機体の姿勢状態に関する検出情報を取得する。機体の姿勢状態には、機体の傾斜状態が含まれる。機体の傾斜状態には、例えば、上部旋回体3の左右軸回りの姿勢状態に相当する、前後方向の傾斜状態、及び上部旋回体3の前後軸回りの姿勢状態に相当する、左右方向の傾斜状態が含まれる。また、機体の姿勢状態には、上部旋回体3の旋回軸回りの姿勢状態に相当する、上部旋回体3の旋回状態が含まれてもよい。機体姿勢センサS4は、例えば、上部旋回体3に搭載され、上部旋回体3の前後軸、左右軸回りの姿勢角度(以下、「前後傾斜角度」及び「左右傾斜角度」)に関する検出データを取得(出力)する。また、旋回軸回りの姿勢角度に関する検出データを取得(出力)してもよい。これにより、機体姿勢センサS4は、地面を基準とする上部旋回体3の向き(旋回軸回りの旋回姿勢)に関する検出情報を取得することができる。上部旋回体3の向きは、例えば、上面視で、アタッチメントATが延び出す方向、つまり、上部旋回体3から見た前方を意味する。機体姿勢センサS4は、例えば、加速度センサ(傾斜センサ)、角速度センサ、六軸センサ、IMU等を含んでよい。 The aircraft attitude sensor S4 (an example of the second acquisition device) acquires detection information regarding the attitude state of the aircraft including the lower traveling body 1 and the upper rotating body 3 . The attitude state of the airframe includes the tilt state of the airframe. The tilted state of the fuselage includes, for example, a tilted state in the longitudinal direction, which corresponds to the posture state of the upper rotating body 3 about the lateral axis, and a tilted state in the lateral direction, which corresponds to the posture state of the upper rotating body 3 about the longitudinal axis. state is included. In addition, the attitude state of the machine body may include the turning state of the upper turning body 3 , which corresponds to the attitude state of the upper turning body 3 about the turning axis. The machine body attitude sensor S4 is mounted, for example, on the upper revolving structure 3, and obtains detection data regarding the attitude angles of the upper revolving structure 3 about the longitudinal axis and the lateral axis (hereinafter referred to as "forward/backward tilt angle" and "lateral tilt angle"). (Output. Further, detection data relating to the posture angle around the turning axis may be acquired (output). As a result, the body posture sensor S4 can acquire detection information regarding the orientation of the upper swing body 3 with respect to the ground (the swing posture about the swing axis). The orientation of the upper revolving body 3 means, for example, the direction in which the attachment AT extends when viewed from above, that is, the front as viewed from the upper revolving body 3 . The airframe attitude sensor S4 may include, for example, an acceleration sensor (tilt sensor), an angular velocity sensor, a hexaaxial sensor, an IMU, and the like.

尚、地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報は、機体姿勢センサS4に代えて、或いは、加えて、他の装置から取得されてもよい。例えば、上部旋回体3に地磁気センサが搭載されてもよい。この場合、コントローラ30は、地磁気センサから地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得することができる。また、例えば、コントローラ30は、撮像装置S6の出力(撮像画像)に基づき、映っている周囲の物体(特に、電柱、樹木等の固定物)の存在する方向を判断することで、上部旋回体3の地面を基準とする向きを判断してもよい。つまり、地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報は、撮像装置S6から取得されてもよい。 Information about the orientation of the upper rotating body 3 with respect to the ground may be obtained from another device instead of or in addition to the body attitude sensor S4. For example, a geomagnetic sensor may be mounted on the upper revolving body 3 . In this case, the controller 30 can acquire information about the orientation of the upper swing structure 3 with respect to the ground from the geomagnetic sensor. Further, for example, the controller 30 determines the direction in which surrounding objects (in particular, fixed objects such as utility poles and trees) are present based on the output (captured image) of the imaging device S6. 3 may be determined with respect to the ground. That is, the information about the orientation of the upper rotating body 3 with respect to the ground may be obtained from the imaging device S6.

旋回角度センサS5は、下部走行体1を基準とする上部旋回体3の相対的な旋回角度に関する検出情報を取得する。これにより、旋回角度センサS5は、例えば、所定基準(例えば、下部走行体1の前進方向と上部旋回体3の前方とが一致する状態)に対する上部旋回体3の旋回角度に関する検出情報を取得する。旋回角度センサS5は、例えば、ポテンショメータ、ロータリエンコーダ、レゾルバ等を含む。 The turning angle sensor S5 acquires detection information regarding the relative turning angle of the upper turning body 3 with the lower traveling body 1 as a reference. As a result, the turning angle sensor S5 acquires, for example, detection information about the turning angle of the upper turning body 3 with respect to a predetermined reference (for example, a state in which the forward direction of the lower traveling body 1 and the front of the upper turning body 3 match). . The turning angle sensor S5 includes, for example, a potentiometer, rotary encoder, resolver, and the like.

尚、地面を基準とする上部旋回体3の向き、及び下部走行体1を基準とする上部旋回体3の向きは、簡易的に、略同じであると仮定してもよい。この場合、旋回角度センサS5は、省略されてもよい。 Incidentally, it may be simply assumed that the orientation of the upper revolving structure 3 with respect to the ground and the orientation of the upper revolving structure 3 with respect to the lower traveling structure 1 are substantially the same. In this case, the turning angle sensor S5 may be omitted.

また、例えば、ショベル100には、更に、自機の絶対位置を測位可能な測位装置が搭載されていてもよい。測位装置は、例えば、GNSS(Global Navigation Satellite System)センサである。これにより、ショベル100の姿勢状態の推定精度を向上させることができる。また、GNSSセンサは、地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報の取得に使用されてもよい。この場合、コントローラ30は、上部旋回体3の異なる位置に設置された2つ以上のGNSSセンサから、地面を基準とする上部旋回体3の向きに関する情報を取得することができる。 Further, for example, the excavator 100 may be further equipped with a positioning device capable of positioning the absolute position of the excavator 100 . The positioning device is, for example, a GNSS (Global Navigation Satellite System) sensor. Thereby, the estimation accuracy of the posture state of the excavator 100 can be improved. A GNSS sensor may also be used to obtain information about the orientation of the upper swing structure 3 with respect to the ground. In this case, the controller 30 can obtain information about the orientation of the upper slewing structure 3 with respect to the ground from two or more GNSS sensors installed at different positions on the upper slewing structure 3 .

撮像装置S6(第1の取得装置の一例)は、ショベル100の周辺の撮像し撮像画像を出力する。撮像装置S6から出力される撮像画像は、コントローラ30に取り込まれる。 The imaging device S6 (an example of the first acquisition device) captures the surroundings of the excavator 100 and outputs the captured image. A captured image output from the imaging device S6 is captured by the controller 30 .

撮像装置S6は、例えば、単眼カメラ、ステレオカメラ、デプスカメラ等を含む。また、撮像装置S6は、撮像画像に基づき、所定の撮像範囲(画角)内におけるショベル100の周囲の物体の位置及び外形を表す三次元データ(例えば、点群データやサーフェスデータ)を取得してもよい。 The imaging device S6 includes, for example, a monocular camera, a stereo camera, a depth camera, and the like. In addition, the imaging device S6 acquires three-dimensional data (for example, point cloud data or surface data) representing the position and outline of an object around the excavator 100 within a predetermined imaging range (angle of view) based on the captured image. may

また、撮像装置S6に代えて、或いは、加えて、例えば、LIDAR(Light Detecting and Ranging)、ミリ波レーダ、超音波センサ、赤外線センサ、距離画像センサ等の距離センサがショベル100に搭載されてもよい。距離センサは、所定の検知範囲内におけるショベル100の周囲の物体の位置及び形状を表す三次元データ(例えば、点群データ)を取得してよい。 Further, instead of or in addition to the imaging device S6, the excavator 100 may be equipped with a distance sensor such as a LIDAR (Light Detecting and Ranging), a millimeter wave radar, an ultrasonic sensor, an infrared sensor, or a distance image sensor. good. The range sensor may acquire three-dimensional data (eg, point cloud data) representing the position and shape of objects around excavator 100 within a predetermined detection range.

図1に示すように、撮像装置S6は、例えば、キャビン10の上面前端に取り付けられ、エンドアタッチメント(バケット6)の作業範囲を含む上部旋回体3の前方の撮像画像を取得する。これにより、コントローラ30は、撮像装置S6の出力に基づき、ショベル100の前方の状況を認識することができる。また、コントローラ30は、撮像装置S6の出力(撮像画像)から認識されるショベル100の周辺の物体の位置や見え方の変化等に基づき、ショベル100の位置や上部旋回体3の旋回状態等を認識することができる。また、撮像装置S6の撮像範囲には、ブーム4、アーム5、及びエンドアタッチメント(バケット6)、即ち、アタッチメントATが含まれる。これにより、コントローラ30は、撮像装置S6の出力に基づき、アタッチメントの姿勢状態(例えば、ブーム4、アーム5、及びバケット6の少なくとも一つの姿勢角)を認識することができる。そのため、ショベル100が遠隔操作される場合、コントローラ30は、撮像装置S6に基づく周辺画像や各種の認識結果に関する情報を外部装置に送信し、外部のオペレータにショベル100(自機)やその周辺の状況に関する情報提供を行うことができる。また、ショベル100が完全自動運転機能で動作する場合に、完全自動運転機能に関する制御装置(例えば、コントローラ30)は、ショベル100の周囲の状況や自機の姿勢状態等を把握しながら、油圧アクチュエータに関する操作指令を出力することができる。また、ショベル100が完全自動運転機能で動作する場合に、コントローラ30は、撮像装置S6に基づく周辺画像や各種の認識結果に関する情報を外部装置に送信し、作業を外部で監視するユーザ(監視者)にショベル100(自機)やその周囲の状況に関する情報提供を行うことができる。 As shown in FIG. 1, the imaging device S6 is attached to, for example, the front end of the upper surface of the cabin 10, and acquires a captured image in front of the upper rotating body 3 including the working range of the end attachment (the bucket 6). Thereby, the controller 30 can recognize the situation in front of the excavator 100 based on the output of the imaging device S6. In addition, the controller 30 determines the position of the excavator 100, the turning state of the upper turning body 3, and the like based on changes in the positions and appearances of objects around the excavator 100 recognized from the output (captured image) of the imaging device S6. can recognize. Moreover, the imaging range of the imaging device S6 includes the boom 4, the arm 5, and the end attachment (bucket 6), that is, the attachment AT. Thereby, the controller 30 can recognize the attitude state of the attachment (for example, the attitude angle of at least one of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6) based on the output of the imaging device S6. Therefore, when the excavator 100 is remotely operated, the controller 30 transmits information about the peripheral image and various recognition results based on the imaging device S6 to the external device, and informs the external operator of the excavator 100 (own machine) and its peripheral. Can provide information about the situation. Further, when the excavator 100 operates with the fully automatic operation function, the control device (for example, the controller 30) related to the fully automatic operation function grasps the surrounding conditions of the excavator 100, the attitude state of the excavator itself, and the hydraulic actuator. It is possible to output operation commands related to In addition, when the excavator 100 operates with the fully automatic operation function, the controller 30 transmits peripheral images based on the imaging device S6 and information about various recognition results to an external device, and a user (monitor) who monitors the work from the outside. ) can be provided with information about the excavator 100 (self) and its surroundings.

また、撮像装置S6は、更に、上部旋回体3の左方、右方、及び後方のうちの少なくとも一つに関する撮像画像を取得可能に構成されてもよい。具体的には、撮像装置S6は、上部旋回体3の前方を撮像可能なカメラに加えて、上部旋回体3の左方を撮像可能なカメラ、右方を撮像可能なカメラ、及び後方を撮像可能なカメラの少なくとも一つを含んでもよい。これにより、コントローラ30は、ショベル100(上部旋回体3)の前方だけでなく、ショベル100(上部旋回体3)の左方や右方や後方の状況を認識することができる。 Further, the imaging device S6 may be configured to be capable of acquiring a captured image of at least one of the left side, right side, and rear side of the upper rotating body 3 . Specifically, the imaging device S6 includes a camera capable of imaging the front of the upper rotating body 3, a camera capable of imaging the left side of the upper rotating body 3, a camera capable of imaging the right side of the upper rotating body 3, and a camera capable of imaging the rear side. At least one of the possible cameras may be included. Thereby, the controller 30 can recognize not only the situation in front of the excavator 100 (upper revolving body 3) but also the left, right and rear conditions of the excavator 100 (upper revolving body 3).

尚、本例では、撮像装置S6や距離センサ等は省略されてもよい。 Incidentally, in this example, the imaging device S6, the distance sensor, and the like may be omitted.

姿勢計測部301は、ショベル100の機体及びアタッチメントATの姿勢を計測する。姿勢計測部301は、例えば、ショベル100の起動後のコントローラ30の起動処理の完了後からショベル100の停止時の終了処理の開始前までの間で、所定の制御周期(以下、単に「制御周期」)ごとに、ショベル100の機体及びアタッチメントATの姿勢をリアルタイムに計測する。「リアルタイム」とは、対象の制御周期の開始時点でのブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3、及び機体姿勢センサS4の最新の出力に基づき、その制御周期中に機体及びアタッチメントATの姿勢を計測することを意味する。 The attitude measurement unit 301 measures the attitudes of the body of the excavator 100 and the attachment AT. For example, the posture measurement unit 301 performs a predetermined control cycle (hereinafter simply referred to as “control cycle ”), the attitudes of the body of the shovel 100 and the attachment AT are measured in real time. "Real-time" means that, based on the latest outputs of the boom angle sensor S1, arm angle sensor S2, bucket angle sensor S3, and aircraft attitude sensor S4 at the start of the target control cycle, the aircraft and attachment It means to measure the posture of AT.

姿勢計測部301は、例えば、ブーム角度センサS1の出力に基づき、ブーム4の姿勢角度を計測(演算)する。同様に、姿勢計測部301は、例えば、アーム角度センサS2の出力に基づき、アーム5の姿勢角度を計測(演算)する。同様に、姿勢計測部301は、例えば、バケット角度センサS3の出力に基づき、バケット6の姿勢角度を計測(演算)する。また、姿勢計測部301は、例えば、機体姿勢センサS4の出力に基づき、上部旋回体3の姿勢角度(前後傾斜角度、左右傾斜角度、及び旋回角度)を計測(演算)する。 The posture measurement unit 301 measures (calculates) the posture angle of the boom 4 based on the output of the boom angle sensor S1, for example. Similarly, the posture measurement unit 301 measures (calculates) the posture angle of the arm 5 based on the output of the arm angle sensor S2, for example. Similarly, the attitude measurement unit 301 measures (calculates) the attitude angle of the bucket 6 based on the output of the bucket angle sensor S3, for example. In addition, the attitude measurement unit 301 measures (calculates) the attitude angles (front-rear tilt angle, left-right tilt angle, and turning angle) of the upper revolving structure 3 based on the output of the machine body attitude sensor S4, for example.

土砂体積推定部302は、ショベル100の掘削時において、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の体積を推定する。土砂体積推定部302は、例えば、制御周期ごとに、姿勢計測部301によって計測されるショベル100のアタッチメントAT及び機体の姿勢に基づき、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の体積をリアルタイムに推定する。「リアルタイム」とは、対象の制御周期での姿勢計測部301の計測結果に基づき、その制御周期中に土砂の体積を推定することを意味する。詳細は、後述する(図3参照)。 The earth and sand volume estimator 302 estimates the volume of earth and sand that applies a load to the bucket 6 from above when the shovel 100 excavates. The soil volume estimation unit 302, for example, estimates in real time the volume of soil that applies a load to the bucket 6 from above, based on the posture of the excavator 100 and the attachment AT of the excavator 100 measured by the posture measurement unit 301 in each control cycle. do. “Real time” means estimating the volume of earth and sand during the control period based on the measurement result of the attitude measurement unit 301 in the target control period. Details will be described later (see FIG. 3).

安定性評価部303は、ショベル100の姿勢の安定性を評価(推定)する。安定性評価部303は、例えば、制御周期ごとに、姿勢計測部301により計測されるショベル100のアタッチメントAT及び機体の姿勢、及び土砂体積推定部302により推定される土砂の体積に基づき、ショベル100の姿勢の安定性をリアルタイムに評価する。「リアルタイム」とは、対象の制御周期での姿勢計測部301の計測結果、及び土砂体積推定部302の推定結果に基づき、その制御周期中でショベル100の安定性を評価することを意味する。 The stability evaluation unit 303 evaluates (estimates) the stability of the posture of the excavator 100 . For example, the stability evaluation unit 303 adjusts the excavator 100 based on the attitude of the attachment AT and the machine body of the excavator 100 measured by the attitude measurement unit 301 and the volume of earth and sand estimated by the earth and sand volume estimation unit 302 in each control cycle. The stability of the posture of the robot is evaluated in real time. “Real time” means evaluating the stability of the excavator 100 during the control cycle based on the measurement result of the posture measurement unit 301 and the estimation result of the sediment volume estimation unit 302 in the target control cycle.

ショベル100の姿勢の安定性は、ショベル100の所定の不安定状態への移行のしにくさを表す指標である。具体的には、ショベル100の転倒のしにくさを表す指標である。例えば、安定性評価部303は、ショベル100が転倒する可能性が相対的に低い場合、ショベル100の姿勢の安定性は相対的に高く、ショベル100の姿勢は安定状態であると判定(評価)してよい。一方、安定性評価部303は、ショベル100が転倒する可能性が相対的に高い場合、ショベル100の姿勢の安定性は相対的に低く、ショベル100の姿勢は不安定状態であると判定(評価)してよい。また、安定性評価部303は、ショベル100の安定性が相対的に高い速度で低下している場合、ショベル100の姿勢は不安定状態に移行する可能性が高く、ショベル100の姿勢は不安定状態へ移行する可能性が高いと判定(評価)してもよい。安定性の評価方法の詳細は、後述する(図3、図4)参照)。 The stability of the posture of the excavator 100 is an index representing how difficult it is for the excavator 100 to transition to a predetermined unstable state. Specifically, it is an index representing the difficulty of overturning of the excavator 100 . For example, the stability evaluation unit 303 determines (evaluates) that the stability of the posture of the excavator 100 is relatively high and that the posture of the excavator 100 is in a stable state when the possibility of the excavator 100 overturning is relatively low. You can On the other hand, the stability evaluation unit 303 determines (evaluates) that the stability of the posture of the excavator 100 is relatively low and the posture of the excavator 100 is unstable when the possibility of the excavator 100 tipping over is relatively high. ). Further, when the stability of the excavator 100 is declining at a relatively high speed, the stability evaluation unit 303 determines that the posture of the excavator 100 is highly likely to shift to an unstable state, and the posture of the excavator 100 is unstable. It may be determined (evaluated) that there is a high possibility of transitioning to the state. Details of the stability evaluation method will be described later (see FIGS. 3 and 4).

転倒防止制御部304は、安定性評価部303によるショベル100の姿勢の安定性の評価結果に基づき、ショベル100の転倒を防止するための制御(転倒防止制御)を行う。具体的には、転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100の姿勢が不安定状態にあると評価される場合や不安定状態に移行する可能性が高いと評価される場合に、転倒防止制御を行ってよい。 The overturn prevention control unit 304 performs control (overturn prevention control) to prevent the excavator 100 from overturning based on the evaluation result of the posture stability of the excavator 100 by the stability evaluation unit 303 . Specifically, when the stability evaluation unit 303 evaluates that the posture of the excavator 100 is in an unstable state, or evaluates that the posture of the excavator 100 is highly likely to shift to an unstable state, the overturn prevention control unit 304 In addition, overturn prevention control may be performed.

転倒防止制御部304は、例えば、出力装置50を用いて、オペレータに対して、ショベル100の転倒の可能性がある旨を警告してよい。具体的には、転倒防止制御部304は、表示装置50Aに制御指令を出力し、ショベル100の転倒の可能性がある旨の警告を表す画像情報(例えば、文字情報や特定のアイコン画像等)を表示装置50Aに表示させてよい。また、転倒防止制御部304は、音出力装置50Bに制御指令を出力し、ショベル100の転倒の可能性がある旨を表す警告音や音声情報を音出力装置50Bから出力させてよい。これにより、コントローラ30は、オペレータに対して、ショベル100に転倒の可能性があることを警告し、ショベル100のアタッチメントATの操作の停止を促すことができる。 The overturn prevention control unit 304 may use the output device 50, for example, to warn the operator that the excavator 100 may overturn. Specifically, the overturn prevention control unit 304 outputs a control command to the display device 50A, and image information (for example, text information, a specific icon image, etc.) representing a warning that the excavator 100 may overturn. may be displayed on the display device 50A. In addition, the overturn prevention control unit 304 may output a control command to the sound output device 50B to cause the sound output device 50B to output a warning sound or voice information indicating that the excavator 100 may overturn. Thereby, the controller 30 can warn the operator that the excavator 100 may overturn and prompt the operator to stop operating the attachment AT of the excavator 100 .

また、ショベル100が遠隔操作や遠隔監視される場合、転倒防止制御部304は、例えば、外部装置(例えば、管理装置等)に向けて、ショベル100の転倒の可能性がある旨を示す信号を送信してよい。これにより、コントローラ30は、外部装置にある表示装置や音出力装置を通じて、オペレータや監視者にショベル100に転倒の可能性があることを警告することができる。そのため、コントローラ30は、遠隔操作のオペレータにショベル100の停止を促したり、遠隔監視の監視者にショベル100の非常停止の操作を促したりすることができる。 Further, when the excavator 100 is remotely controlled or remotely monitored, the overturn prevention control unit 304, for example, sends a signal indicating that the excavator 100 may overturn to an external device (for example, a management device, etc.). may be sent. As a result, the controller 30 can warn the operator or the observer that the excavator 100 may tip over through the display device or the sound output device in the external device. Therefore, the controller 30 can prompt the remote operator to stop the excavator 100 or prompt the remote monitoring supervisor to operate the excavator 100 for emergency stop.

また、転倒防止制御部304は、例えば、油圧制御弁31を用いて、ショベル100のアタッチメントATの動作を制限してもよい。アタッチメントATの動作の制限には、アタッチメントATの操作に対してアタッチメントATを動作させない、つまり、強制的に、アタッチメントATを停止させる制御態様が含まれる。また、アタッチメントATの動作の制限には、アタッチメントATの操作に対して、アタッチメントATの動作速度を相対的に減速させる制御態様が含まれる。 In addition, the overturn prevention control unit 304 may limit the operation of the attachment AT of the excavator 100 using the hydraulic control valve 31, for example. The restriction on the operation of the attachment AT includes a control mode in which the attachment AT is not operated in response to the operation of the attachment AT, that is, the attachment AT is forcibly stopped. In addition, the limitation of the operation of the attachment AT includes a control mode of reducing the operation speed of the attachment AT relative to the operation of the attachment AT.

また、転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100が不安定状態と評価された場合と、ショベル100が不安定状態に移行する可能性があると評価された場合とで、転倒防止制御の態様(仕様)を変更してもよい。 Further, the overturn prevention control unit 304 determines whether the excavator 100 is evaluated to be in an unstable state by the stability evaluation unit 303 or when it is evaluated that the excavator 100 may shift to an unstable state. You may change the aspect (specification) of fall prevention control.

例えば、転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100が不安定状態に移行する可能性があると評価された場合、オペレータ等に対する警告、及びアタッチメントATの動作制限のうちの前者だけを行ってよい。これにより、コントローラ30は、ショベル100の姿勢が不安定状態でないものの、不安定状態に移行する可能性が高い状態である旨の注意喚起をオペレータ等に対して行うことができる。一方、転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100が不安定状態であると評価された場合、オペレータ等に対する警告に代えて,或いは、加えて、アタッチメントATの動作を制限してよい。これにより、コントローラ30は、ショベル100の姿勢が不安定状態である状況で、アタッチメントATの動作を強制的に制限し、ショベル100の前方への転倒の未然防止の可能性を高めることができる。 For example, when the stability evaluation unit 303 evaluates that the excavator 100 may shift to an unstable state, the overturn prevention control unit 304 warns the operator or the like and limits the operation of the attachment AT. only As a result, the controller 30 can alert the operator or the like that the posture of the excavator 100 is not in an unstable state but is highly likely to shift to an unstable state. On the other hand, when the stability evaluation unit 303 evaluates that the excavator 100 is in an unstable state, the overturn prevention control unit 304 limits the operation of the attachment AT instead of or in addition to warning the operator. you can As a result, the controller 30 can forcibly limit the operation of the attachment AT when the posture of the excavator 100 is unstable, thereby increasing the possibility of preventing the excavator 100 from overturning forward.

また、例えば、転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100が不安定状態に移行する可能性があると評価された場合、アタッチメントATの操作に対する、アタッチメントATの動作を減速させてよい。これにより、コントローラ30は、ショベル100の作業効率の低下を最小限に抑えつつ、ショベル100の姿勢が不安定状態への移行を抑えることができる。一方、転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100が不安定状態に移行する可能性があると評価された場合、アタッチメントATに対する操作の有無によらず、アタッチメントATの動作を停止させてよい。これにより、コントローラ30は、ショベル100の姿勢が不安定状態に移行したしまった状況で、アタッチメントATの動作を強制的に制限し、ショベル100の前方への転倒の未然防止の可能性を高めることができる。 Further, for example, when the stability evaluation unit 303 evaluates that the excavator 100 may shift to an unstable state, the overturn prevention control unit 304 decelerates the operation of the attachment AT in response to the operation of the attachment AT. you can As a result, the controller 30 can suppress the transition of the posture of the excavator 100 to an unstable state while minimizing a decrease in the work efficiency of the excavator 100 . On the other hand, when the stability evaluation unit 303 evaluates that the excavator 100 may shift to an unstable state, the overturn prevention control unit 304 operates the attachment AT regardless of whether the attachment AT is operated. You can stop it. As a result, the controller 30 forcibly restricts the operation of the attachment AT when the posture of the excavator 100 has shifted to an unstable state, thereby increasing the possibility of preventing the excavator 100 from overturning forward. can be done.

尚、転倒防止制御部304は、アタッチメントATの動作が停止された場合、ショベル100の姿勢の安定性が相対的に高くなる方向へのアタッチメントATの動作を許可してもよい。これにより、オペレータ等は、アタッチメントATを操作し、ショベル100の姿勢を不安定状態から安定状態に戻すように、アタッチメントATを操作することができる。 Note that, when the operation of the attachment AT is stopped, the overturn prevention control unit 304 may permit the operation of the attachment AT in a direction in which the stability of the attitude of the excavator 100 is relatively high. Accordingly, the operator or the like can operate the attachment AT so as to return the posture of the excavator 100 from the unstable state to the stable state.

また、転倒防止制御部304は、入力装置52を通じて、転倒防止制御(オペレータ等に対する警告やショベル100の動作制限)を解除するための所定の操作が行われた場合、転倒防止制御を解除(停止)解除してよい。転倒防止制御部304は、安定性評価部303によって、ショベル100の姿勢の不安定状態が解消され、ショベル100の姿勢が安定状態であると評価された場合、転倒防止制御を解除(停止)してよい。 In addition, the overturn prevention control unit 304 cancels (stops) overturn prevention control when a predetermined operation for canceling the overturn prevention control (warning the operator or restricting the operation of the excavator 100) is performed through the input device 52. ) can be released. The overturn prevention control unit 304 cancels (stops) overturn prevention control when the stability evaluation unit 303 evaluates that the unstable state of the posture of the excavator 100 is resolved and the posture of the excavator 100 is stable. you can

[ショベルの姿勢の安定性の評価方法の一例]
次に、図3を参照して、ショベル100の姿勢の安定性の評価方法の一例について説明する。本例では、安定性評価部303は、ショベル100に静的に作用する荷重(重力)によるショベル100の転倒の可能性に基づき、ショベル100の姿勢の安定性を評価する。
[An example of a method for evaluating the stability of the posture of an excavator]
Next, with reference to FIG. 3, an example of a method for evaluating the posture stability of the excavator 100 will be described. In this example, the stability evaluation unit 303 evaluates the stability of the posture of the excavator 100 based on the possibility of the excavator 100 overturning due to the load (gravity) acting statically on the excavator 100 .

図3は、ショベル100の姿勢の安定性の評価方法の一例を説明する図である。具体的には、図3は、ショベル100の掘削工程におけるアタッチメントATによる土砂の持ち上げ動作時を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a method for evaluating the stability of the attitude of the shovel 100. As shown in FIG. Specifically, FIG. 3 is a diagram showing the earth and sand lifting operation by the attachment AT in the excavation process of the shovel 100. As shown in FIG.

図3(a),(b)に示すように、ショベル100は、掘削工程の後半において、バケット6を用いて土砂を持ち上げる場合、バケット6の上に存在する土砂の重量に相当する荷重Fがバケット6に作用する。そのため、ショベル100がバケット6を持ち上げると、バケット6に上から土砂の荷重Fが作用し、ショベル100の下部走行体1の接地部分の前端(転倒支点FL)を基準として、ショベル100を前方に転倒させる方向のモーメント(以下、「転倒助長モーメント」)Mが作用する。転倒助長モーメントMは、転倒支点FLと土砂の荷重Fのバケット6に対する作用点との間の水平方向の距離L、及び荷重Fの乗算により得られる(M=F・L)。 As shown in FIGS. 3A and 3B, when the excavator 100 lifts the earth and sand using the bucket 6 in the latter half of the excavation process, a load F s corresponding to the weight of the earth and sand existing on the bucket 6 is applied. acts on bucket 6. Therefore, when the excavator 100 lifts the bucket 6, a load Fs of earth and sand acts on the bucket 6 from above, and the excavator 100 moves forward with the front end (overturning fulcrum FL) of the ground contact portion of the lower traveling body 1 of the excavator 100 as a reference. A moment in the direction of overturning (hereinafter referred to as "overturning promoting moment") Ms acts. The overturning assisting moment M s is obtained by multiplying the horizontal distance L s between the overturning fulcrum FL and the point of application of the earth load F s to the bucket 6 by the load F s (M s =F s ·L s ).

コントローラ30(安定性評価部303)は、土砂体積推定部302により推定される土砂の体積、及び土砂の密度を乗算することにより、荷重Fを取得(演算)することができる。作業現場の土砂の密度に関する情報は、例えば、通信装置60を通じて管理装置から受信され、記憶装置47に記憶されてよい。これにより、安定性評価部303は、荷重Fを取得(演算)することができる。 The controller 30 (stability evaluation unit 303) can acquire (calculate) the load Fs by multiplying the volume of the sediment estimated by the sediment volume estimation unit 302 and the density of the sediment. Information about the density of soil at the work site may be received from the management device through the communication device 60 and stored in the storage device 47, for example. Thereby, the stability evaluation unit 303 can acquire (calculate) the load Fs .

図3(a)に示すように、土砂体積推定部302は、バケット6の真上に位置する土砂の体積を推定してよい。また、図3(b)に示すように、土砂体積推定部302は、バケット6の移動方向(図中の左斜め上向きの白抜き矢印)に位置する土砂の体積を推定してもよい。以下、後述の他の例の場合についても同様であってよい。 As shown in FIG. 3( a ), the earth and sand volume estimator 302 may estimate the volume of earth and sand located directly above the bucket 6 . In addition, as shown in FIG. 3B, the earth and sand volume estimator 302 may estimate the volume of earth and sand located in the moving direction of the bucket 6 (white arrow pointing diagonally upward to the left in the figure). The same may be applied to other examples described later.

具体的には、まず、土砂体積推定部302は、姿勢計測部301の計測結果、並びに、ブーム4、アーム5、及びバケット6の諸元に関する情報に基づき、バケット6の位置情報を取得(演算)してよい。ブーム4、アーム5、及びバケット6の諸元に関する情報は、例えば、記憶装置47に予め登録(記憶)される。ブーム4、アーム5、及びバケット6の諸元に関する情報には、例えば、ブーム4の基端と先端との間の軸間距離、アーム5の基端と先端との間の軸間距離、バケット6の形状に関する情報等を含まれる。 Specifically, first, the earth and sand volume estimation unit 302 acquires (calculates) the position information of the bucket 6 based on the measurement result of the posture measurement unit 301 and the information on the specifications of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6. ). Information about the specifications of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 is registered (stored) in advance in the storage device 47, for example. The information about the specifications of the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 includes, for example, the distance between the axes between the base end and the tip of the boom 4, the distance between the axes between the base end and the tip of the arm 5, the bucket 6 shape information and the like.

そして、土砂体積推定部302は、記憶装置47の測量データに基づき、ショベル100の前方の地面の形状(地形)を把握し、取得したバケット6の位置情報と地形との関係に基づき、ショベル100の上から荷重を作用させる土砂の体積を推定してよい。これにより、荷重Fをまた、土砂体積推定部302は、バケット6の移動方向を考慮する場合、今回の制御周期でのバケット6の位置情報及び前回の制御周期でのバケット6の位置情報に基づき、バケット6の移動方向を取得(演算)してよい。これにより、土砂体積推定部302は、バケット6の移動方向に位置する土砂の体積を推定することができる。 Then, the earth and sand volume estimation unit 302 grasps the shape (topography) of the ground in front of the excavator 100 based on the survey data in the storage device 47, and based on the acquired relationship between the position information of the bucket 6 and the topography, You may estimate the volume of the earth and sand to which a load acts from above. As a result, when considering the moving direction of the bucket 6, the earth and sand volume estimation unit 302 uses the position information of the bucket 6 in the current control cycle and the position information of the bucket 6 in the previous control cycle as Based on this, the moving direction of the bucket 6 may be acquired (calculated). Thereby, the earth and sand volume estimator 302 can estimate the volume of the earth and sand positioned in the moving direction of the bucket 6 .

また、安定性評価部303は、土砂体積推定部302の途中の演算結果に基づき、機体を基準とするバケット6の位置情報を取得してよい。これにより、安定性評価部303は、荷重Fのバケット6に対する作用点の位置情報を取得することができる。 Further, the stability evaluation unit 303 may acquire the position information of the bucket 6 with the body as a reference based on the intermediate calculation result of the earth and sand volume estimation unit 302 . Thereby, the stability evaluation unit 303 can acquire the position information of the point of action of the load Fs on the bucket 6 .

また、安定性評価部303は、機体姿勢センサS4或いは旋回角度センサS5の出力、及び下部走行体1の諸元に関する情報に基づき、上部旋回体3を基準とする下部走行体1の向きを把握し、下部走行体1の接地部分の前端(転倒支点FL)の位置情報を取得(演算)してよい。下部走行体1の諸元に関する情報は、例えば、記憶装置47に予め記憶される。下部走行体1の諸元に関する情報には、例えば、下部走行体1を上面視で見たときの旋回中心と接地部分の外縁との間の各種寸法に関する情報が含まれる。これにより、安定性評価部303は、転倒支点FLと土砂の荷重Fのバケット6に対する作用点との間の水平方向の距離Lを取得(演算)することができる。そのため、安定性評価部303は、荷重F及び距離Lの演算結果に基づき、転倒助長モーメントMを取得(演算)することができる。 In addition, the stability evaluation unit 303 grasps the orientation of the lower traveling body 1 with the upper rotating body 3 as a reference based on the output of the machine body attitude sensor S4 or the turning angle sensor S5 and the information on the specifications of the lower traveling body 1. Then, the positional information of the front end (falling fulcrum FL) of the ground contact portion of the undercarriage 1 may be acquired (calculated). Information about the specifications of the undercarriage 1 is stored in advance in the storage device 47, for example. The information on the specifications of the undercarriage 1 includes, for example, information on various dimensions between the turning center and the outer edge of the ground contact portion when the undercarriage 1 is viewed from above. Thereby, the stability evaluation unit 303 can obtain (calculate) the horizontal distance Ls between the tipping fulcrum FL and the point of action of the load Fs of earth and sand on the bucket 6 . Therefore, the stability evaluation unit 303 can acquire (calculate) the overturning assisting moment Ms based on the calculation results of the load Fs and the distance Ls .

一方、ショベル100の重心Gは、ショベル100の下部走行体1の接地部分の前端(転倒支点FL)よりも後方に位置している。そのため、ショベル100の重量に相当する荷重Fexcは、ショベル100の前方への転倒を抑える方向のモーメントMexc(以下、「転倒抑制モーメント」)をショベル100に作用させる。転倒抑制モーメントMexcは、転倒支点FLと重心Gの位置との間の水平方向の距離Lexc、及びショベル100の重量に相当する荷重Fexcの乗算により得られる(Mexc=Fexc・Lexc)。 On the other hand, the center of gravity G of the excavator 100 is located behind the front end (overturning fulcrum FL) of the ground contact portion of the lower traveling body 1 of the excavator 100 . Therefore, the load F exc , which corresponds to the weight of the excavator 100 , acts on the excavator 100 to exert a moment M exc (hereinafter referred to as “overturn prevention moment”) in a direction to prevent the excavator 100 from overturning forward. The overturning suppression moment M exc is obtained by multiplying the horizontal distance L exc between the overturning fulcrum FL and the position of the center of gravity G by the load F exc corresponding to the weight of the excavator 100 (M exc =F excL exc ).

安定性評価部303は、姿勢計測部301により計測される、機体、ブーム4、アーム5、及びバケット6の姿勢に基づき、それぞれの重心位置を取得(演算)してよい。そして、安定性評価部303は、機体、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの重量及び重心位置に基づき、ショベル100の重心Gの位置情報を取得してよい。ショベル100の重量に関する情報は、例えば、記憶装置47に予め登録(記憶)されている。これにより、転倒支点FLと重心Gの位置情報とを用いて、転倒支点FLと重心Gの位置との間の水平方向の距離Lexcを取得(演算)することができる。そのため、安定性評価部303は、ショベル100の重量に相当する荷重Fexc、及び距離Lexcの演算結果に基づき、転倒抑制モーメントMexcを取得(演算)することができる。 The stability evaluation unit 303 may acquire (calculate) the position of the center of gravity based on the attitudes of the airframe, the boom 4 , the arm 5 and the bucket 6 measured by the attitude measurement unit 301 . Then, the stability evaluation unit 303 may acquire the position information of the center of gravity G of the shovel 100 based on the weights and the positions of the centers of gravity of the machine body, boom 4 , arm 5 and bucket 6 . Information about the weight of the excavator 100 is registered (stored) in advance in the storage device 47, for example. As a result, using the information on the positions of the tipping fulcrum FL and the center of gravity G, the horizontal distance L exc between the tipping fulcrum FL and the position of the center of gravity G can be obtained (calculated). Therefore, the stability evaluation unit 303 can acquire (calculate) the overturning prevention moment M exc based on the calculation result of the load F exc that corresponds to the weight of the excavator 100 and the distance L exc .

安定性評価部303は、転倒助長モーメントMと転倒抑制モーメントMexcとの関係に基づき、ショベル100の安定性を評価する。 The stability evaluation unit 303 evaluates the stability of the excavator 100 based on the relationship between the overturn-promoting moment Ms and the overturn-preventing moment Mexc .

安定性評価部303は、例えば、転倒抑制モーメントMexcが転倒助長モーメントMより大きい場合、即ち、以下の式(1)が成立する場合、ショベル100が安定状態であると評価する。 For example, the stability evaluation unit 303 evaluates that the excavator 100 is in a stable state when the overturning prevention moment M exc is greater than the overturning assisting moment Ms , that is, when the following formula (1) holds.

Figure 2022154674000002
Figure 2022154674000002

一方、安定性評価部303は、例えば、転倒抑制モーメントMexcが転倒助長モーメントM以下である場合、即ち、以下の式(2)が成立する場合、ショベル100が不安定状態であると評価する。 On the other hand, the stability evaluation unit 303 evaluates that the excavator 100 is in an unstable state, for example, when the overturning prevention moment M exc is equal to or less than the overturning assisting moment Ms , that is, when the following formula (2) holds. do.

Figure 2022154674000003
Figure 2022154674000003

また、安定性評価部303は、例えば、ショベル100の姿勢が安定状態にあり、且つ、ショベル100の姿勢の安定性が相対的に高い速度で低下している場合、即ち、上述の式(1)、及び所定閾値Th(<0)を用いる以下の式(3)が成立する場合、ショベル100が不安定状態に移行する可能性が高いと評価してよい。 Further, the stability evaluation unit 303, for example, when the posture of the excavator 100 is in a stable state and the stability of the posture of the excavator 100 is declining at a relatively high speed, that is, the above equation (1 ) and a predetermined threshold value Th (<0), it may be evaluated that there is a high possibility that the excavator 100 shifts to an unstable state.

Figure 2022154674000004
Figure 2022154674000004

このように、本例では、コントローラ30は、アタッチメントATがバケット6を用いて持ち上げる土砂の体積を推定し、推定した土砂の体積に基づき、下部走行体1及び上部旋回体3を含む機体の姿勢の安定性を評価する。 Thus, in this example, the controller 30 estimates the volume of earth and sand to be lifted by the attachment AT using the bucket 6, and based on the estimated volume of earth and sand, the attitude of the fuselage including the lower traveling body 1 and the upper rotating body 3 is determined. to assess the stability of

これにより、コントローラ30は、実際に機体が傾斜する前の状態であっても、ショベル100の姿勢の安定性を評価することができる。そのため、コントローラ30は、例えば、ショベル100の下部走行体1の後部の浮き上がりが発生する前の時点で、ショベル100の不安定状態を把握し、前もって、ショベル100の転倒防止制御を実施することができる。 Thereby, the controller 30 can evaluate the stability of the posture of the excavator 100 even before the body actually tilts. Therefore, for example, the controller 30 can grasp the unstable state of the excavator 100 before the rear part of the lower traveling body 1 of the excavator 100 is lifted up, and can perform overturn prevention control of the excavator 100 in advance. can.

また、本例では、コントローラ30は、センサS1~S4の出力、及び通信装置60により外部から取得される(取り込まれる)測量データに基づき、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の体積を推定する。 In addition, in this example, the controller 30 estimates the volume of earth and sand that applies a load to the bucket 6 from above based on the outputs of the sensors S1 to S4 and the survey data acquired (captured) from the outside by the communication device 60. do.

これにより、コントローラ30は、バケット6に上から荷重を作用させる土砂の体積を具体的に推定することができる。 Thereby, the controller 30 can specifically estimate the volume of the earth and sand that applies the load to the bucket 6 from above.

また、本例では、コントローラ30は、バケット6の移動方向に基づき、バケット6の上から荷重を作用させる土砂の体積を推定する。 Also, in this example, the controller 30 estimates the volume of earth and sand to which the load is applied from above the bucket 6 based on the moving direction of the bucket 6 .

これにより、コントローラ30は、バケット6の上から荷重を作用させる土砂の体積をより適切に推定することができる。 Thereby, the controller 30 can more appropriately estimate the volume of the earth and sand to which the load is applied from above the bucket 6 .

[ショベルの姿勢の安定性の評価方法の他の例]
次に、図4を参照して、ショベル100の安定性の評価方法の他の例について説明する。本例では、安定性評価部303は、ショベル100に静的に作用する荷重(重力)及び動的に作用する荷重(慣性力)の双方を考慮したショベル100の転倒の可能性に基づき、ショベル100の姿勢の安定性を評価する。
[Another example of evaluation method for stability of excavator posture]
Next, another example of the stability evaluation method of the excavator 100 will be described with reference to FIG. In this example, the stability evaluation unit 303 evaluates the excavator 100 based on the possibility of overturning of the excavator 100 taking into account both the static load (gravitational force) and the dynamic load (inertial force) acting on the excavator 100. 100 postural stability is assessed.

図4は、ショベル100の姿勢の安定性の評価方法の他の例を説明する図である。具体的には、図4(a)は、ショベル100のゼロモーメントポイント(ZMP:Zero Moment Point)の一例を示す図である。また、図4(b)は、ショベル100の掘削工程におけるアタッチメントATによる土砂の持ち上げ動作時にショベル100に作用する重力及び慣性力の一例を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating another example of a method of evaluating the stability of the posture of the excavator 100. In FIG. Specifically, FIG. 4A is a diagram showing an example of a zero moment point (ZMP: Zero Moment Point) of the shovel 100. As shown in FIG. FIG. 4(b) is a diagram showing an example of gravity and inertial force acting on the excavator 100 when the attachment AT lifts the earth and sand in the excavation process of the excavator 100. As shown in FIG.

尚、本例では、ショベル100の上部旋回体3の旋回軸と地面との交点を原点とし、上部旋回体3の前後軸、左右軸、及び旋回軸を、それぞれ、x軸、y軸、及びz軸とするxyz座標上で、ゼロモーメントポイントが取り扱われる。 In this example, the intersection of the turning axis of the upper revolving body 3 of the excavator 100 and the ground is set as the origin, and the longitudinal axis, the lateral axis, and the revolving axis of the upper revolving body 3 are the x-axis, the y-axis, and the revolving axis, respectively. The zero moment point is treated on the xyz coordinates with the z axis.

本例では、コントローラ30(安定性評価部303)は、ショベル100のゼロモーメントポイントを演算し、演算結果のゼロモーメントポイントに基づき、ショベル100の姿勢の安定性を評価する。ゼロモーメントポイントは、ショベル100に作用する重力及び慣性力の合力の方向が地面と交わる点を意味する。 In this example, the controller 30 (stability evaluation unit 303) calculates the zero moment point of the excavator 100 and evaluates the stability of the posture of the excavator 100 based on the calculated zero moment point. The zero moment point means the point where the direction of the resultant force of gravity and inertia acting on the excavator 100 intersects the ground.

図4(a)に示すように、ゼロモーメントポイント(図中の点401)が下部走行体1の接地領域402の範囲内に収まっている場合、ショベル100に作用する重力及び慣性力の合力によるモーメントによって、ショベル100が転倒することはない。一方、ゼロモーメントポイントが接地領域402から外れている場合、ショベル100に作用する重力及び慣性力の合力によるモーメントによって、ショベル100が転倒する可能性がある。接地領域402は、下部走行体1の幅方向の両端位置、具体的には、左側のクローラ1Cの左端位置及び右側のクローラ1Cの右端位置、並びに、下部走行体1の進行方向の接地部分の両端位置によって規定される略矩形形状の領域である。 As shown in FIG. 4( a ), when the zero moment point (point 401 in the figure) is within the range of the ground contact area 402 of the undercarriage 1 , the resultant force of gravity and inertial force acting on the excavator 100 causes The moment does not cause the excavator 100 to tip over. On the other hand, if the zero moment point is outside the ground contact area 402 , the excavator 100 may tip over due to the resultant moment of the gravitational and inertial forces acting on the excavator 100 . The ground contact areas 402 are located at both end positions of the lower traveling body 1 in the width direction, specifically, the left end position of the left crawler 1C, the right end position of the right crawler 1C, and the ground contact portion of the lower traveling body 1 in the traveling direction. It is a substantially rectangular area defined by the positions of both ends.

図4(b)に示すように、ショベル100に作用する力(重力及び慣性力)は、質点近似によって、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6、及び上からバケット6に荷重を作用させる土砂のそれぞれに作用する力によって近似される。安定性評価部303は、質点近似を適用し、以下の式(4),(5)を用いて、ゼロモーメントポイントのx座標及びy座標(xZMP,yZMP)を演算することができる。 As shown in FIG. 4(b), the forces (gravitational force and inertial force) acting on the excavator 100 are calculated from the lower traveling body 1, the upper revolving body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and from above by mass point approximation. It is approximated by the forces acting on each of the soils that load the bucket 6 . The stability evaluator 303 can apply mass point approximation and compute the x and y coordinates (x ZMP , y ZMP ) of the zero moment point using equations (4) and (5) below.

Figure 2022154674000005
Figure 2022154674000005

尚、添え字iは、0~5の整数であり、それぞれの値が、順に、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6、及び上からバケット6に荷重を作用させる土砂のそれぞれに対応する。 The suffix i is an integer from 0 to 5, and each value acts on the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the bucket 6 from above in order. correspond to each of the sediments that cause

下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの構成の中での質点(重心)の位置、及び質量に関する情報は、例えば、記憶装置47に予め登録(記憶)される。また、下部走行体1及び上部旋回体3の質点は、掘削時を対象としていることから、上部旋回体3が旋回していないとみなされ、姿勢計測部301により測定される、下部走行体1と上部旋回体3との間の相対的な旋回角度に基づき一意的に決定される。また、下部走行体1及び上部旋回体3の加速度は、掘削時を対象としていることからゼロとみなされる。また、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの質点の機体を基準とする位置は、姿勢計測部301の計測結果に基づき、取得(演算)される。また、ブーム4、アーム5、及びバケット6のそれぞれの質点の加速度は、例えば、センサS1~S3のそれぞれに含まれる加速度センサ、角速度センサ、IMU、六軸センサ等の出力に基づき取得(演算)される。また、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の質量は、上述の一例の場合と同様に、土砂体積推定部302の推定結果に基づき取得(演算)される。また、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の質点は、例えば、土砂の密度が一定であるとの仮定の下で、幾何学的な図心が演算されることにより取得されてよい。また、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の質点の加速度は、バケット6の加速度と同等とみなされてよい。これにより、安定性評価部303は、式(4)を用いて、ショベル100のゼロモーメントポイントを取得(演算)することができる。 Information about the position of the mass point (center of gravity) and the mass in each configuration of the lower traveling body 1, the upper rotating body 3, the boom 4, the arm 5, and the bucket 6 is pre-registered (stored) in the storage device 47, for example. ) is done. Since the mass points of the lower traveling body 1 and the upper revolving body 3 are targeted for excavation, it is assumed that the upper revolving body 3 is not revolving. is uniquely determined based on the relative swivel angle between and the upper swivel body 3 . Further, the accelerations of the lower traveling body 1 and the upper revolving body 3 are assumed to be zero because they are intended for excavation. Further, the positions of the mass points of the boom 4 , the arm 5 , and the bucket 6 with respect to the machine body are acquired (calculated) based on the measurement result of the attitude measurement unit 301 . Further, the acceleration of each mass point of the boom 4, arm 5, and bucket 6 is acquired (calculated) based on the output of the acceleration sensor, angular velocity sensor, IMU, six-axis sensor, etc. included in each of the sensors S1 to S3, for example. be done. Also, the mass of the earth and sand that applies the load to the bucket 6 from above is acquired (calculated) based on the estimation result of the earth and sand volume estimation unit 302, as in the case of the above example. Also, the mass point of the earth and sand that applies the load to the bucket 6 from above may be obtained, for example, by calculating the geometric centroid under the assumption that the density of the earth and sand is constant. Also, the acceleration of the mass point of the earth and sand that applies the load to the bucket 6 from above may be regarded as equivalent to the acceleration of the bucket 6 . Thereby, the stability evaluation unit 303 can obtain (calculate) the zero moment point of the excavator 100 using the equation (4).

安定性評価部303は、例えば、ゼロモーメントポイントが接地領域内にある場合、ショベル100の前方への転倒の可能性が低く、ショベル100の姿勢が安定状態であると評価(判定)する。 For example, when the zero moment point is within the ground contact area, the stability evaluation unit 303 evaluates (determines) that the excavator 100 is unlikely to overturn forward and that the posture of the excavator 100 is stable.

一方、安定性評価部303は、例えば、ゼロモーメントポイントが設置領域の外にある場合、ショベル100の前方への転倒の可能性が高く、ショベル100の姿勢が不安定状態であると評価(判定)する。 On the other hand, for example, when the zero moment point is outside the installation area, the stability evaluation unit 303 evaluates (determines) that the excavator 100 is likely to tip over forward and that the posture of the excavator 100 is unstable. )do.

また、上述の一例の場合と同様、安定性評価部303は、例えば、ゼロモーメントポイントの接地領域の外に向かう速度が相対的に高い(具体的には、所定閾値以上である)場合、ショベル100の姿勢が不安定状態に移行する可能性が高いと評価してもよい。 Further, as in the case of the above example, the stability evaluation unit 303, for example, when the speed toward the outside of the ground contact area of the zero moment point is relatively high (specifically, is equal to or greater than a predetermined threshold), the excavator It may be evaluated that the posture of 100 has a high possibility of transitioning to an unstable state.

このように、本例では、コントローラ30は、上述の第一例の場合と同様、アタッチメントATがバケット6を用いて持ち上げる土砂の体積を推定し、推定した土砂の体積に基づき、下部走行体1及び上部旋回体3を含む機体の姿勢の安定性を評価する。 As described above, in this example, the controller 30 estimates the volume of earth and sand to be lifted by the attachment AT using the bucket 6, and calculates the volume of the undercarriage 1 based on the estimated volume of earth and sand, as in the case of the first example described above. and the attitude stability of the airframe including the upper revolving structure 3.

これにより、コントローラ30は、上述の一例の場合と同様、実際に機体が傾斜する前の状態であっても、ショベル100の姿勢の安定性を評価することができる。そのため、コントローラ30は、例えば、ショベル100の下部走行体1の後部の浮き上がりが発生する前の時点で、ショベル100の不安定状態を把握し、前もって、ショベル100の転倒防止制御を実施することができる。 As a result, the controller 30 can evaluate the stability of the attitude of the shovel 100 even before the machine body actually tilts, as in the example described above. Therefore, for example, the controller 30 can grasp the unstable state of the excavator 100 before the rear part of the lower traveling body 1 of the excavator 100 is lifted up, and can perform overturn prevention control of the excavator 100 in advance. can.

また、本例では、コントローラ30は、ブーム4、アーム5、バケット6、及び上からバケット6に荷重を作用させる土砂の加速度に基づき、ショベル100の機体の姿勢の安定性を評価する。 Further, in this example, the controller 30 evaluates the stability of the posture of the excavator 100 based on the acceleration of the boom 4, the arm 5, the bucket 6, and the earth and sand that apply the load to the bucket 6 from above.

これにより、コントローラ30は、ショベル100に作用する重力だけでなく、アタッチメントATの動作に起因してショベル100に作用する慣性力を考慮して、ショベル100の機体の動的な姿勢の安定性を評価することができる。 As a result, the controller 30 considers not only the gravitational force acting on the excavator 100 but also the inertial force acting on the excavator 100 due to the operation of the attachment AT, and determines the dynamic attitude stability of the body of the excavator 100. can be evaluated.

尚、コントローラ30(安定性評価部303)は、上述の一例及び本例の評価方法を組み合わせて、ショベル100の機体の姿勢の安定性を評価してもよい。 The controller 30 (stability evaluation unit 303) may evaluate the stability of the body posture of the shovel 100 by combining the evaluation methods of the above example and this example.

[ショベルの構成の他の例]
次に、図5を参照して、本実施形態に係るショベル100の構成の他の例について説明する。
[Another example of excavator configuration]
Next, another example of the configuration of the excavator 100 according to this embodiment will be described with reference to FIG.

図5は、本実施形態に係るショベル100の構成の他の例を示すブロック図である。以下、上述の一例(図2)と異なる部分を中心に説明する。 FIG. 5 is a block diagram showing another example of the configuration of the shovel 100 according to this embodiment. The following description will focus on portions that differ from the above example (FIG. 2).

本例のショベル100は、撮像装置S6及び距離センサの少なくとも一方が必須の構成である点、及び記憶装置47の測量データが省略される点で上述の一例と異なる。 The shovel 100 of this example differs from the example described above in that at least one of the imaging device S6 and the distance sensor is essential and the survey data in the storage device 47 is omitted.

本例では、コントローラ30(土砂体積推定部302)は、上述の一例と異なり、測量データに代えて、撮像装置S6及び距離センサの少なくとも一方の出力(地形に関する情報の一例)に基づき、ショベル100の周辺の地形を把握する。これにより、土砂体積推定部302は、撮像装置S6や距離センサの出力から把握される、ショベル100の前方の地形とバケット6の位置情報とに基づき、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の体積を推定することができる。 In this example, unlike the example described above, the controller 30 (sediment volume estimation unit 302) uses the output of at least one of the imaging device S6 and the distance sensor (an example of topographical information) instead of the survey data to determine the excavator 100 Grasp the surrounding terrain. As a result, the earth and sand volume estimating unit 302 applies a load to the bucket 6 from above based on the terrain in front of the excavator 100 and the position information of the bucket 6, which are grasped from the output of the imaging device S6 and the distance sensor. Volume can be estimated.

本例では、安定性評価部303は、上述の評価方法の一例(図3)及び他の例(図4)の任意の一方を採用して、ショベル100の機体の姿勢の安定性を評価してよい。また、安定性評価部303は、上述の評価方法の一例及び他の例を組み合わせて、ショベル100の機体の姿勢の安定性を評価してもよい。 In this example, the stability evaluation unit 303 employs any one of the example (FIG. 3) and the other example (FIG. 4) of the evaluation method described above to evaluate the stability of the body posture of the shovel 100. you can Further, the stability evaluation unit 303 may evaluate the stability of the body posture of the shovel 100 by combining one example of the evaluation method described above and another example.

このように、本例では、コントローラ30は、センサS1~S4の出力、及びショベル100の周辺を撮像する撮像装置S6、或いは、ショベル100の周辺の物体との距離を測定する距離センサの出力に基づき、上からバケット6に荷重を作用させる土砂の体積を推定する。 Thus, in this example, the controller 30 uses the outputs of the sensors S1 to S4 and the output of the imaging device S6 that captures an image of the surroundings of the excavator 100 or the output of the distance sensor that measures the distance to an object in the vicinity of the excavator 100. Based on this, the volume of earth and sand that causes the load to act on the bucket 6 from above is estimated.

これにより、コントローラ30は、バケット6に上から荷重を作用させる土砂の体積を具体的に推定することができる。 Thereby, the controller 30 can specifically estimate the volume of the earth and sand that applies the load to the bucket 6 from above.

以上、実施形態について詳述したが、本開示はかかる特定の実施形態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要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the embodiments have been described in detail above, the present disclosure is not limited to such specific embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the claims.

1 下部走行体
1C クローラ
1ML,1MR 走行油圧モータ
2A 旋回油圧モータ
3 上部旋回体
4 ブーム
5 アーム
6 バケット
7 ブームシリンダ
8 アームシリンダ
9 バケットシリンダ
11 エンジン
14 メインポンプ
17 コントロールバルブ
30 コントローラ(制御装置)
50 出力装置
50A 表示装置
50B 音出力装置
52 入力装置
60 通信装置(第1の取得装置)
100 ショベル
AT アタッチメント(作業アタッチメント)
S1 ブーム角度センサ(第2の取得装置)
S2 アーム角度センサ(第2の取得装置)
S3 バケット角度センサ(第2の取得装置)
S4 機体姿勢センサ(第2の取得装置)
S5 旋回角度センサ
S6 撮像装置(第1の取得装置)
1 Lower Traveling Body 1C Crawler 1ML, 1MR Traveling Hydraulic Motor 2A Revolving Hydraulic Motor 3 Upper Revolving Body 4 Boom 5 Arm 6 Bucket 7 Boom Cylinder 8 Arm Cylinder 9 Bucket Cylinder 11 Engine 14 Main Pump 17 Control Valve 30 Controller (Control Device)
50 output device 50A display device 50B sound output device 52 input device 60 communication device (first acquisition device)
100 excavator AT attachment (work attachment)
S1 boom angle sensor (second acquisition device)
S2 arm angle sensor (second acquisition device)
S3 bucket angle sensor (second acquisition device)
S4 airframe attitude sensor (second acquisition device)
S5 turning angle sensor S6 imaging device (first acquisition device)

Claims (6)

下部走行体と、
前記下部走行体に旋回自在に搭載される上部旋回体と、
前記上部旋回体に取り付けられ、ブーム、アーム、及びバケットを含む作業アタッチメントと、
前記作業アタッチメントが前記バケットを用いて持ち上げる土砂の体積を推定し、推定した土砂の体積に基づき、前記下部走行体及び前記上部旋回体を含む機体の姿勢の安定性を評価する制御装置と、を備える、
ショベル。
a lower running body;
an upper rotating body rotatably mounted on the lower traveling body;
a work attachment attached to the upper rotating structure and including a boom, an arm, and a bucket;
a control device for estimating the volume of earth and sand to be lifted by the work attachment using the bucket, and evaluating the stability of the attitude of the machine body including the lower traveling body and the upper rotating body based on the estimated volume of earth and sand; prepare
Excavator.
ショベルの周辺の地形に関する情報を取得する第1の取得装置と、
前記作業アタッチメントの姿勢に関する情報を取得する第2の取得装置と、を備え、
前記制御装置は、前記地形に関する情報、及び前記作業アタッチメントの姿勢に関する情報に基づき、前記土砂の体積を推定する、
請求項1に記載のショベル。
a first acquisition device for acquiring information about terrain around the excavator;
a second acquisition device that acquires information about the posture of the work attachment;
The control device estimates the volume of the earth and sand based on the information about the terrain and the information about the posture of the work attachment.
Shovel according to claim 1 .
前記制御装置は、前記ブーム、前記アーム、前記バケット、及び前記土砂の加速度に基づき、前記機体の姿勢の安定性を評価する、
請求項1又は2に記載のショベル。
The control device evaluates the stability of the attitude of the aircraft based on the acceleration of the boom, the arm, the bucket, and the earth and sand.
A shovel according to claim 1 or 2.
前記制御装置は、前記バケットの移動方向に基づき、前記土砂の体積を推定する、
請求項1乃至3の何れか一項に記載のショベル。
The control device estimates the volume of the earth and sand based on the movement direction of the bucket.
Shovel according to any one of claims 1 to 3.
前記第1の取得装置は、前記地形に関する情報としての作業現場の測量データを外部から取り込む、
請求項2に記載のショベル。
The first acquisition device externally acquires survey data of a work site as information about the topography,
Shovel according to claim 2.
前記第1の取得装置は、ショベルの周辺を撮像する撮像装置、又は、ショベルの周辺の物体との距離を測定する距離センサである、
請求項2に記載のショベル。
The first acquisition device is an imaging device that captures an image around the excavator, or a distance sensor that measures the distance to an object around the excavator.
Shovel according to claim 2.
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