JP2023004865A - 建設機械および建設機械管理システム - Google Patents

建設機械および建設機械管理システム Download PDF

Info

Publication number
JP2023004865A
JP2023004865A JP2022057154A JP2022057154A JP2023004865A JP 2023004865 A JP2023004865 A JP 2023004865A JP 2022057154 A JP2022057154 A JP 2022057154A JP 2022057154 A JP2022057154 A JP 2022057154A JP 2023004865 A JP2023004865 A JP 2023004865A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
soil
unit
bucket
information
load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022057154A
Other languages
English (en)
Inventor
涼太 ▲橋▼本
Ryota Hashimoto
泰彦 島津
Yasuhiko Shimazu
拓則 山口
Takunori Yamaguchi
翔 沖本
Sho Okimoto
一茂 小岩井
Kazushige Koiwai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Hiroshima University NUC
Original Assignee
Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Hiroshima University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobelco Construction Machinery Co Ltd, Hiroshima University NUC filed Critical Kobelco Construction Machinery Co Ltd
Priority to PCT/JP2022/024030 priority Critical patent/WO2022270392A1/ja
Priority to CN202280044434.4A priority patent/CN117545898A/zh
Priority to EP22828309.9A priority patent/EP4332309A1/en
Publication of JP2023004865A publication Critical patent/JP2023004865A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Operation Control Of Excavators (AREA)
  • Component Parts Of Construction Machinery (AREA)

Abstract

【課題】作業現場において掘削作業を行いながら地盤の土質情報を取得する。【解決手段】油圧ショベルは、作業アタッチメントと、駆動部７１と、ロードセル６１と、機械負荷演算部５０３と、土圧負荷演算部５０４と、土質推定部５０５とを備える。機械負荷演算部５０３は、作業アタッチメント２０の姿勢情報および駆動部７１が受ける負荷に関する情報から、バケットが土砂から受ける負荷である機械負荷を演算する。土圧負荷演算部５０４は、バケットによって堰き止められた土によって構成される土塊の形状、前記姿勢情報、バケットの形状、土の密度、土とバケットとの壁面摩擦角から、前記土塊がバケットに付与する負荷である土圧負荷を土圧論に基づいて演算する。土質推定部５０５は前記機械負荷と前記土圧負荷とに基づいて作業現場における土の土質を推定する。【選択図】図２

Description

本発明は、バケットを備えた建設機械および建設機械管理システムに関する。
従来から、作業現場の地面を掘削するためのバケットを備えた油圧ショベル（建設機械）が知られている。当該油圧ショベルは、地面上を走行可能な下部走行体と、当該下部走行体上に搭載される上部本体と、当該上部本体に支持される作業アタッチメントとを有する。油圧ショベルでは、前記作業アタッチメントの先端部にバケットが配置される。バケットが地面に接触しながら、油圧ショベルが地面を掘削することができる。
特許文献１には、作業アタッチメントに取り付けられたセンサと、前記センサの検出値に基づいて地盤の固さを推定する硬さ推定部とを有するショベルが開示されている。硬さ推定部は、作業アタッチメントの先端部（バケット）が所定速度および所定角度で地面に接触する所定動作を行ったときの前記センサの検出値と、予め記憶されたデータとに基づいて、地盤の硬さを推定する。
特開２０１９－１６３６２１号公報
特許文献１に記載された技術では、地盤の固さを推定するために作業アタッチメントを所定の速度かつ所定の角度で地面に接触させる必要があるため、当該動作のために作業が一時的に中断し、作業効率が低下するという問題がある。
本発明の目的は、作業現場において掘削作業を行いながら地盤の土質情報を取得することが可能な建設機械および建設機械管理システムを提供することにある。
本発明は、掘削作業中にバケットが実際に受ける機械的な負荷とバケットによって形成された土塊がバケットに付与する土圧負荷とから、当該土圧負荷に関連する土質を推定するという技術思想に基づくものである。このような技術思想に基づく本発明によって提供されるのは、建設機械である。当該建設機械は、地面上を走行可能な走行部を含む機体と、前記機体に対して起伏方向に回動可能なように前記機体に支持された起伏体と、前記起伏体の先端部に回動可能に支持されたバケットとを有する作業アタッチメントと、前記バケットが地面を掘削するように前記作業アタッチメントを駆動することが可能な駆動部と、前記作業アタッチメントの地面に対する相対的な姿勢に関する情報である姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、前記バケットが地面を掘削することに伴って前記駆動部が受ける負荷に関する情報である駆動負荷情報を取得する駆動負荷情報取得部と、前記バケットが地面を掘削することに伴って、前記姿勢情報取得部によって取得された前記姿勢情報および前記駆動負荷情報取得部によって取得された前記駆動負荷情報から、前記バケットが土砂から受ける負荷である機械負荷を演算する機械負荷演算部と、前記バケットが地面を掘削することに伴って、前記バケットによって堰き止められた土によって構成される土塊の形状、前記姿勢情報取得部によって取得された前記姿勢情報、前記バケットの形状、土の密度、土と前記バケットとの壁面摩擦角から、前記土塊が前記バケットに付与する負荷である土圧負荷を土圧論に基づいて演算する土圧負荷演算部と、前記機械負荷演算部によって演算された前記機械負荷と前記土圧負荷演算部によって演算された前記土圧負荷とに基づいて、作業現場における土の土質を推定する土質推定部と、を備える。
本構成によれば、機械負荷演算部がバケットによる掘削中に当該バケットが受ける機械負荷を演算する一方、土圧負荷演算部が前記掘削中に土塊によってバケットに作用する土圧負荷を演算すると、土質推定部が前記機械負荷および前記土圧負荷に基づいて作業現場における土の土質を推定することができる。このため、作業現場において掘削作業を行いながら土の土質情報を取得することが可能となる。
上記の構成において、前記土質推定部は、前記バケットに作用する前記機械負荷と前記土圧負荷とが互いに一致すると仮定して、作業現場における土の内部摩擦角および土の粘着力を前記土質としてそれぞれ推定するものでもよい。
本構成によれば、バケットに作用する機械負荷と土圧負荷とが一致するという技術思想に基づいて、土質としての内部摩擦角および土の粘着力を推定することができる。
上記の構成において、前記駆動部は、前記起伏体を回動させるように伸縮する油圧式の起伏体シリンダと、前記バケットを回動させるように伸縮する油圧式のバケットシリンダと、を含み、前記起伏体シリンダの長さおよび前記バケットシリンダの長さをそれぞれ検出することが可能なシリンダ長さ検出部を更に備え、前記姿勢情報取得部は、前記シリンダ長さ検出部によって検出された前記起伏体シリンダおよび前記バケットシリンダの長さに基づいて前記作業アタッチメントの姿勢を演算することで前記姿勢情報を取得するものでもよい。
本構成によれば、各シリンダの長さに基づいて作業アタッチメントの姿勢を演算し、機械負荷および土圧負荷を演算することができる。
上記の構成において、前記機体に対する前記起伏体の相対角度および前記起伏体に対する前記バケットの相対角度をそれぞれ検出することが可能な角度検出部を更に備え、前記姿勢情報取得部は、少なくとも前記角度検出部によって検出された前記起伏体の相対角度および前記バケットの相対角度に基づいて前記作業アタッチメントの姿勢を演算することで前記姿勢情報を取得するものでもよい。
本構成によれば、起伏体およびバケットの角度に基づいて作業アタッチメントの姿勢を演算し、機械負荷および土圧負荷を精度良く演算することができる。
上記の構成において、前記機体の水平面に対する傾きを検出することが可能な機体傾き検出部を更に備え、前記姿勢情報取得部は、前記角度検出部によって検出された前記起伏体の相対角度、前記バケットの相対角度および前記機体傾き検出部によって検出された前記機体の傾きに基づいて前記作業アタッチメントの姿勢を演算することで前記姿勢情報を取得するものでもよい。
本構成によれば、機体が水平面に対して傾いている場合であっても、作業アタッチメントの姿勢を精度良く演算し、取得することができる。
上記の構成において、前記駆動部は、前記起伏体を回動させるように伸縮する油圧式の起伏体シリンダと、前記バケットを回動させるように伸縮する油圧式のバケットシリンダと、を含み、前記バケットシリンダの圧力を検出することが可能なシリンダ圧検出部を更に備え、前記駆動負荷情報取得部は、前記シリンダ圧検出部によって検出された前記バケットシリンダの圧力に基づいて前記駆動部が受ける負荷を演算することで前記駆動負荷情報を取得するものでもよい。
本構成によれば、各シリンダの圧力を検出することで、駆動負荷情報を容易に取得することができる。
上記の構成において、前記起伏体の先端部に配置され、前記バケットに作用する負荷を検出することが可能な負荷センサを更に備え、前記駆動負荷情報取得部は、前記負荷センサによって検出された前記バケットに作用する前記負荷に基づいて前記駆動部が受ける負荷を演算することで前記駆動負荷情報を取得するものでもよい。
本構成によれば、起伏体の先端部に配置される負荷センサによってバケットに作用する負荷を検出することで、駆動負荷情報を容易に取得することができる。
上記の構成において、所定の表示指令信号を受け入れ、当該表示指令信号に応じて作業者に報知する情報を表示する表示部を更に備え、前記土質推定部は、推定した前記土質に対応する前記表示指令信号を前記表示部に入力するものでもよい。
本構成によれば、表示部を通じて、地盤の強度などの情報を作業者に伝えることで、作業者は前記情報を建設機械の出力特性の設定の目安とすることができる。
上記の構成において、前記表示部は、前記土質推定部によって推定された最新の土質と過去の土質とを表示可能であってもよい。
本構成によれば、作業者は、作業現場における土質の変化を容易に把握することができる。
上記の構成において、作業現場における前記機体の位置情報を取得する位置情報取得部を更に備え、前記土質推定部は、推定した前記土質と前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを互いに関連付けた前記表示指令信号を前記表示部に入力するものでもよい。
本構成によれば、機体の位置情報と土質情報とを組み合わせることで、作業者は地盤の強度が低い部分を把握することができる。この結果、地盤強度不足による機械の転倒リスクを予見することができる。
上記の構成において、前記表示部は、作業現場におけるマップ情報を更に表示することが可能であり、当該マップ情報上に前記土質推定部によって推定された前記土質と前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを互いに関連付けて表示するものでもよい。
本構成によれば、作業者は表示部に表示されるマップ情報に基づいて、地盤の強度を視覚的に容易に把握することができる。
上記の構成において、前記駆動部は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて前記作業アタッチメントを駆動することが可能であり、前記土質推定部によって取得された前記土質に応じて前記出力特性を調整するように前記駆動部に指令信号を入力する出力特性設定部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、周囲の地盤の強度などの土質の情報に応じて建設機械の出力を調整することができるため、作業者が感じる掘削作業の作業性を向上することができるとともに、作業効率を向上することができる。また、地盤の軟らかさや硬さに応じて、建設機械の出力特性を適切に設定するため、無駄な燃料消費を抑制することができる。
上記の構成において、前記土質推定部は、前記土圧負荷の大きさに関連する特性値に基づいて、前記土質の推定の可否を判定するものでもよい。
本構成によれば、得られる土圧負荷がある程度大きい場合に限って土圧推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。
上記の構成において、前記特性値は、前記バケット内の土量であってもよい。
本構成によれば、ある程度の土量がバケット内にある場合に限って土圧推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。
上記の構成において、前記土質推定部は、前記土塊の形状および前記バケットの形状に基づいて前記土量を演算するものでもよい。
本構成によれば、土塊の形状およびバケットの形状に基づいて、土量を容易に推定することができる。
上記の構成において、前記土質推定部は、前記バケットの角度が予め設定された推定用角度に含まれていることを条件として、前記土質を判定するものでもよい。
本構成によれば、バケットの角度を所定の推定用角度に設定した上で土質推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。
上記の構成において、前記土質推定部は、予め準備された複数の土質候補を参照し、前記機械負荷演算部によって演算された前記機械負荷と、前記土圧負荷演算部によって演算された前記土圧負荷とに基づいて、前記複数の土質候補のうちの一の土質候補を作業現場における前記土質として決定するものでもよい。
本構成によれば、解となる土質を複数の土質候補に限定することで、演算負荷を低減することができる。
上記の構成において、前記土圧負荷演算部は、前記複数の土質候補をそれぞれ用いて複数の前記土圧負荷を演算し、前記土質推定部は、前記複数の前記土圧負荷の中から前記機械負荷演算部によって演算される前記機械負荷に最も近い土圧負荷に対応する前記土質候補を、作業現場における前記土質として決定するものでもよい。
本構成によれば、複数の土質候補の中から最適な土質を精度良く決定することができる。
上記の構成において、有効状態と無効状態とを切換えるための指令を受け付ける入力部を更に備え、前記有効状態は前記土質推定部による前記土質の推定が許容された状態であり、前記無効状態は前記土質推定部による前記土質の推定が禁止された状態であってもよい。
本構成によれば、必要な場合に限って土質推定処理を実行することが可能となり、無駄な演算処理を防止することができる。
上記の構成において、前記入力部に入力される前記指令によって前記有効状態と前記無効状態とが切り換わると、前回推定された前記土質に関する情報を記憶する土質記憶部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、必要な土質の情報を確実に保存することができる。
上記の構成において、前記有効状態および前記無効状態を表示可能な状態表示部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、現在の土質の推定可能状態を作業者に報知することができる。
上記の構成において、前記バケットの角度が予め設定された推定用角度に含まれていることを条件として、前記入力部に前記有効状態に対応する指令を入力する状態切換部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、バケットの角度を所定の推定用角度に設定した上で土質推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。
上記の構成において、前記土質推定部が前記土質の推定を実行するための条件として、前記バケットの角度が前記推定用角度に含まれることを要求する角度要求部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、角度要求部がバケットの角度調整を要求することで、精度の高い土質推定処理を確実に実行することができる。
上記の構成において、前記推定用角度および現在の前記バケットの角度を表示することが可能なバケット角度表示部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、作業者は、バケット角度表示部を見ながら、バケットの角度を容易に調整することができる。
上記の構成において、前記土質推定部は、所定の推定開始信号を受けて、所定の時間間隔で前記土質を繰り返し推定することで複数の土質を取得し、当該複数の土質に基づいて最終的な土質を推定するものであり、前記推定開始信号の入力後、前記複数の土質の数が予め設定された閾値未満の場合、前記最終的な土質の推定を実行しないものでもよい。
本構成によれば、推定に必要なデータ数が得られていない場合に、誤った推定結果を出力することを防止することができる。
上記の構成において、前記土質推定部による前記土質の推定が完了したか否かに関する情報を表示する完了表示部を更に備えるものでもよい。
本構成によれば、作業者は、完了表示部を確認することで、土質推定処理の完了、未了を容易に確認することができる。
本発明によって提供されるのは、建設機械管理システムである。当該建設機械管理システムは、上記の何れかに記載の建設機械と、前記建設機械から離れた位置に配置され、前記建設機械との間で前記土質の情報を送受信することが可能なサーバーと、を備える。
本構成によれば、建設機械が取得した土質の情報をサーバーが管理することで、他の建設機械と前記土質の情報を共有することができる。この際、他の建設機械が土質推定部を有していない場合でも、前記土質の情報を利用して効率的な作業を行うことができる。
上記の構成において、前記建設機械は、作業現場における前記機体の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報および前記土質の情報を前記サーバーに送信することが可能な機体側送信部と、を更に備え、前記サーバーは、前記機体側送信部が送信した前記位置情報および前記土質の情報を受信することが可能なサーバー側受信部と、前記位置情報および前記土質の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部と、を有するものでもよい。
本構成によれば、建設機械が取得した土質の情報および位置情報を互いに関連付けてサーバーが管理することで、他の建設機械が前記土質の情報および位置情報を共有することができる。
上記の構成において、前記駆動部は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて前記作業アタッチメントを駆動することが可能であり、前記建設機械は、作業現場における前記機体の位置情報を取得する位置情報取得部と、前記位置情報を前記サーバーに送信することが可能な機体側送信部と、前記サーバーから送信された情報を受信することが可能な機体側受信部と、を更に備え、前記サーバーは、前記位置情報、前記土質の情報および前記出力特性の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部と、前記機体側送信部が送信した前記位置情報を受信することが可能なサーバー側受信部と、前記サーバー側受信部が受信した前記位置情報に応じて前記サーバー側記憶部から所定の出力特性を設定するサーバー側出力特性設定部と、前記設定された出力特性に対応する前記指令信号を前記建設機械に送信するサーバー側送信部と、を有するものでもよい。
本構成によれば、建設機械が作業中に位置情報および土質の情報を取得すると、当該情報に応じてサーバーが好適な出力特性を設定し、建設機械に指令信号を送信することができる。このため、建設機械は、作業現場での作業を行いながら、周囲の土質の情報に応じて適切な出力特性に調整される。
上記の構成において、前記駆動部は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて前記作業アタッチメントを駆動することが可能であり、前記建設機械は、前記土質の情報を前記サーバーに送信することが可能な機体側送信部と、前記サーバーから送信された情報を受信することが可能な機体側受信部と、を更に備え、前記サーバーは、前記土質の情報および前記出力特性の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部と、前記機体側送信部が送信した前記土質の情報を受信することが可能なサーバー側受信部と、前記サーバー側受信部が受信した前記土質の情報に応じて前記サーバー側記憶部から所定の出力特性を設定するサーバー側出力特性設定部と、前記設定された出力特性に対応する前記指令信号を前記建設機械に送信するサーバー側送信部と、を有するものでもよい。
本構成によれば、建設機械が作業中に土質の情報を取得すると、当該情報に応じてサーバーが好適な出力特性を設定し、前記建設機械に指令信号を送信することができる。このため、建設機械は、作業現場での作業を行いながら、周囲の土質の情報に応じて適切な出力特性に調整される。
本発明によれば、作業現場において掘削作業を行いながら地盤の土質情報を取得することが可能な建設機械および建設機械管理システムが提供される。
本発明の一実施形態に係る建設機械の側面図である。 本発明の一実施形態に係る建設機械のブロック図である。 本発明の一実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理を説明するための模式図である。 本発明の一実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理のフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る建設機械のバケットに作用する機械負荷を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る建設機械において実行される土圧負荷演算処理を説明するための模式図である。 擁壁の移動によって土塊が塑性崩壊する様子を示す模式図である。 土質力学に基づく受働土圧を説明するための模式図である。 バケットに作用する掘削抵抗を説明するための模式図である。 すべり面角度と掘削抵抗との関係を示す模式的なグラフである。 本発明の一実施形態に係る土質推定部が実行する分枝限定法を説明するための模式図である。 本発明の第１変形実施形態に係る建設機械において実行される出力制御処理のフローチャートである。 本発明の第２変形実施形態に係る建設機械において実行される出力制御処理のフローチャートである。 本発明の第２変形実施形態に係る建設機械およびサーバーの模式図である。 本発明の第２変形実施形態に係る建設機械において実行される他の出力制御処理のフローチャートである。 本発明の第３変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理のフローチャートである。 本発明の第３変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理における表示部の様子を示す図である。 本発明の第４変形実施形態に係る建設機械において土質推定部などが実行する演算処理の模式図である。 本発明の第５変形実施形態に係る建設機械において土圧負荷演算部が実行する演算処理の模式図である。 本発明の第５変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理の一部のフローチャートである。 本発明の第５変形実施形態に係る建設機械が土質情報取得処理を実行する際の側面図である。 本発明の第５変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理における地盤高さを説明するための模式図である。
以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る油圧ショベル１（建設機械）の側面図を示す。
油圧ショベル１は、地面Ｇ（走行面）上を走行可能な下部走行体１０および下部走行体１０に旋回可能に支持される上部旋回体１２（上部本体）と、上部旋回体１２に搭載される作業アタッチメント２０とを備える。下部走行体１０および上部旋回体１２は、本発明の機体を構成する。
下部走行体１０は、地面Ｇ上を走行可能である。下部走行体１０は、クローラ式の走行部を含む。
上部旋回体１２は、前記下部走行体１０に支持される旋回フレーム１２１と、当該旋回フレーム１２１上に搭載されるキャブ１３とを有する。キャブ１３は、作業者が搭乗することを許容するものであり、油圧ショベル１を操作するための各種の装置が配置されている。
作業アタッチメント２０は、上部旋回体１２に対して相対移動可能なように上部旋回体１２に装着され、地面に対する所定の作業を行う。作業アタッチメント２０は、旋回フレーム１２１の前端部に水平な回転中心軸回りに起伏方向に回動可能に連結されるブーム２１と、当該ブーム２１の先端部に水平な回転中心軸回りに回動可能に連結されるアーム２２と、当該アーム２２の先端部に水平な回転中心軸回りに回動可能に連結されるバケット２３とを含む。本実施形態では、ブーム２１、アーム２２およびバケット２３の回転中心軸は互いに平行に設定されている。ブーム２１およびアーム２２は、本発明の起伏体を構成する。また。作業アタッチメント２０は、ブーム２１を起伏（回動）させるように伸縮するブームシリンダ２１Ｓ（起伏体シリンダ）と、アーム２２を回動させるように伸縮するアームシリンダ２２Ｓ（起伏体シリンダ）と、バケット２３を回動させるように伸縮するバケットシリンダ２３Ｓとを更に有する。これらのシリンダの各々は油圧式シリンダから構成される。
キャブ１３は、旋回フレーム１２１の前部であって当該旋回フレーム１２１の幅方向について前記ブーム２１と隣接する部位（図１、図２に示される例ではブーム２１の左側）に搭載され、油圧ショベル１の操縦を行うための運転室を構成する。すなわち、当該キャブ１３内において、作業者は、下部走行体１０の走行、上部旋回体１２の旋回、及び作業アタッチメント２０の作動のための操作を行う。
図２は、本実施形態に係る油圧ショベル１のブロック図である。油圧ショベル１は、更に、操作部５１と、入力部５２と、ロードセル６１（駆動負荷情報取得部）と、シリンダストロークセンサ６２（シリンダ長さ検出部）と、本体位置情報取得部６３（位置情報取得部）と、土面情報取得部６４と、ＩＭＵ（慣性計測装置：ｉｎｅｒｔｉａｌ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｕｎｉｔ）６５（機体傾き検出部）と、駆動部７１と、表示部７２と、送信部７３とを備える。
操作部５１は、キャブ１３内に配置され、作業者によって操作される。すなわち、操作部５１は、油圧ショベル１を操作するための操作を受け付ける。当該操作には、下部走行体１０の走行、上部旋回体１２の旋回、作業アタッチメント２０（ブーム２１、アーム２２、バケット２３）の駆動などが含まれる。
入力部５２は、キャブ１３内に配置され、各種の情報の入力を受け付ける。一例として、入力部５２は、各種の入力ボタン、スイッチや後記の表示部７２に含まれるタッチパネルなどを有する。特に、入力部５２は、後記の土質情報取得動作において参照される情報の入力を受け付けることが可能とされている。
ロードセル６１は、バケット２３に設けられた２つのロードセルを含み、バケット２３の基端部に係る負荷を検出する。ロードセル６１が検出した負荷は、後記の機械負荷演算部５０３によって参照され、機械負荷の演算に使用される（図３参照）。換言すれば、ロードセル６１は、バケット２３が地面を掘削することに伴って駆動部７１が受ける負荷に関する情報である駆動負荷情報を取得する。ロードセル６１の検出結果に基づいて駆動部７１が受ける負荷を演算することで前記駆動負荷情報が取得される。
シリンダストロークセンサ６２は、前述のブームシリンダ２１Ｓ、アームシリンダ２２Ｓおよびバケットシリンダ２３Ｓにそれぞれ装着される３つのセンサを含み、各シリンダのストローク（伸長量、長さ）を検出する。シリンダストロークセンサ６２によって検出された各シリンダのストロークは、後記のバケット位置演算部５０２、機械負荷演算部５０３および土圧負荷演算部５０４によって、バケット２３の位置や姿勢を演算するために使用される。
本体位置情報取得部６３は、作業現場における油圧ショベル１（機体）の位置情報を取得する。一例として、本体位置情報取得部６３は、予め上部旋回体１２に設けられた本体基準点の作業現場における絶対座標に関する情報である本体座標情報を取得することが可能である。本体基準点を構成する本体位置情報取得部６３は、キャブ１３の上面部に配置されており、ＧＮＳＳ移動局として機能する。一方、上記の本体座標情報を取得するために、ＧＮＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ／全球測位衛星システム）基準局が設けられている（不図示）。ＧＮＳＳ基準局は、作業現場に配置された、または、作業現場に最も近い位置に配置された基準局である。なお、ＧＮＳＳとして、公知のＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）に加え、ＧＬＯＮＡＳＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、Ｇａｌｉｌｅｏ、準天頂衛星（ＱＺＳＳ：Ｑｕａｓｉ－Ｚｅｎｉｔｈ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｓｙｓｔｅｍ）等の衛星測位システムが採用されてもよい。
土面情報取得部６４は、キャブ１３の上面部の前端に配置されている。一例として、土面情報取得部６４は、ＬｉＤＡＲ（Ｌｉｇｈｔ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｎｄ Ｒａｎｇｉｎｇ）センサから構成される。土面情報取得部６４は、キャブ１３の前方の土面の形状などに関する情報（土面情報）を取得する。本実施形態では、ＬｉＤＡＲが検出する３次元距離データに基づいて、前記土面の形状が検出される。土面情報取得部６４は、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）センサやステレオカメラなどでもよい。また、他の実施形態において、油圧ショベル１の周囲の土面は水平とみなしてもよい。
ＩＭＵ６５は、油圧ショベル１の機体（上部旋回体１２）の水平面に対する角度（機体角度）を検出する。なお、前記機体の水平面に対する角度の検出については、ＩＭＵだけでなく傾斜センサによって検出してもよい。前記傾斜センサとしては、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術を利用したものや、液体封入式等様々な方式を利用したものを採用することができる。
駆動部７１は、油圧ショベル１の各種構造体を駆動するものであり、操作部５１によって操作される下部走行体１０、上部旋回体１２、作業アタッチメント２０などを駆動する。特に、駆動部７１は、バケット２３が地面を掘削するように作業アタッチメント２０を駆動することが可能である。この際、駆動部７１は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて作業アタッチメント２０を駆動することが可能である。駆動部７１は、油圧ポンプ、油圧モータなどの油圧回路を含む。
表示部７２は、キャブ１３内に配置され、所定の表示指令信号を受け入れ、当該表示指令信号に応じて、作業者に報知する各種の情報を表示する。当該情報には、後記の土質情報、油圧ショベル１の位置情報などが含まれる。詳しくは、表示部７２は、作業現場におけるマップ情報を表示することが可能であり、当該マップ情報上に土質推定部５０５によって推定された土質と本体位置情報取得部６３によって取得された油圧ショベル１の位置情報とを互いに関連付けて表示する。
送信部７３は、本体位置情報取得部６３によって取得された油圧ショベル１の位置情報と土質推定部５０５によって推定される作業現場の土質情報とを、作業現場から離れた場所に配置されたデータセンターや遠隔管理センターなどに送信する。
制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの作業領域として使用されるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されている。制御部５０には、図２に示すように、操作部５１、入力部５２、ロードセル６１、シリンダストロークセンサ６２、本体位置情報取得部６３、土面情報取得部６４、ＩＭＵ６５、駆動部７１、表示部７２および送信部７３がそれぞれ接続されている。
制御部５０は、前記ＣＰＵがＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、駆動制御部５０１、バケット位置演算部５０２（姿勢情報取得部）、機械負荷演算部５０３、土圧負荷演算部５０４、土質推定部５０５、出力特性設定部５０６および記憶部５０７を備えるように機能する。これらの機能部は、実体を有するものではなく、前記プログラムによって実行される機能の単位に相当する。すなわち、これらの機能部が実行する制御は、実質的に制御部５０が統括的に実行するということができる。なお、各機能部は、複数の制御部に分かれて配置されるものでもよい。
駆動制御部５０１は、操作部５１が受ける操作の内容に応じて、駆動部７１に駆動指令信号を入力する。この結果、下部走行体１０、上部旋回体１２および作業アタッチメント２０などの動作が制御される。
バケット位置演算部５０２は、シリンダストロークセンサ６２が検出する各シリンダのストローク量（シリンダ長さ）、ＩＭＵ６５が検出する機体角度や油圧ショベル１の機械諸元などに基づいて、現在の作業アタッチメント２０の姿勢、特に、バケット２３の位置（座標）および姿勢を演算し、姿勢情報として取得する。換言すれば、バケット位置演算部５０２は、作業アタッチメント２０の地面に対する相対的な姿勢に関する情報である姿勢情報を取得する。
機械負荷演算部５０３は、バケット２３が地面を掘削することに伴って、ロードセル６１が検出する負荷（駆動負荷情報）、バケット位置演算部５０２が演算するバケット２３の位置および姿勢（姿勢情報）などに基づいて、バケット２３が土砂から受ける負荷である後記の掘削抵抗値ＰＡ（機械負荷）を演算する。
土圧負荷演算部５０４は、シリンダストロークセンサ６２が検出する各シリンダのストローク量、ＩＭＵ６５が検出する機体角度、土面情報取得部６４が検出する土面情報、記憶部５０７に格納されているバケット２３の形状、油圧ショベル１の機械諸元などに基づいて、後記の掘削抵抗値ＰＢを演算する。より詳しくは、土圧負荷演算部５０４は、バケット２３が地面を掘削することに伴って、バケット２３によって堰き止められた土によって構成される土塊の形状、バケット位置演算部５０２によって取得された前記姿勢情報、バケット２３の形状、土の密度（γｔ）、土とバケット２３との壁面摩擦角δから、前記土塊がバケット２３に付与する負荷である土圧負荷を土圧論に基づいて演算する。
土質推定部５０５は、機械負荷演算部５０３が演算した掘削抵抗値ＰＡ（機械負荷）および土圧負荷演算部５０４が演算した掘削抵抗値ＰＢ（土圧負荷）に基づいて、油圧ショベル１の周囲の土質情報（作業現場における土の土質）を推定する。そして、土質推定部５０５は、推定した前記土質に対応する表示指令信号を表示部７２に入力して、前記土質に対応する情報を表示させる。更に、土質推定部５０５は、推定した前記土質と本体位置情報取得部６３によって取得された位置情報とを互いに関連付けた表示指令信号を表示部７２に入力する。
特に、本実施形態では、土質推定部５０５は、バケット２３に掛かる前記機械負荷と前記土圧負荷とが互いに一致すると仮定して、作業現場における土の内部摩擦角φおよび土の粘着力ｃを前記土質としてそれぞれ推定する。なお、粘着力ｃがゼロの場合には、図８に示すように、内部摩擦角φは、バケット２３が土塊を押圧することで前記土塊が所定のすべり面に沿って移動する際の当該すべり面に作用するすべり面荷重の方向と前記すべり面の法線との角度に相当する。
出力特性設定部５０６は、土質推定部５０５が推定した土質情報に基づいて、駆動部７１の出力特性を設定（調整）し、当該特性に応じた指令信号を駆動部７１に入力する。
記憶部５０７は、油圧ショベル１の作動や、土質情報取得処理において参照される各種の閾値、パラメータなどを予め格納（記憶）している。
次に、本実施形態に係る油圧ショベル１が実行する土質情報取得処理の詳細について説明する。図３は、本実施形態に係る油圧ショベル１において実行される土質情報取得処理を説明するための模式図である。油圧ショベル１は、作業現場における任意の掘削作業中に、周囲の地盤の土質に関する情報である土質情報を算出しながら推定することができる。この際、機械負荷演算部５０３は、バケット２３が機械的に受ける負荷（機械負荷、掘削抵抗値ＰＡ）を演算する（図３の演算１）一方、土圧負荷演算部５０４はバケット２３が掘削した土によってバケット２３に作用する負荷（土圧負荷、掘削抵抗値ＰＢ）を土圧論に基づいて演算する（図３の演算２）。そして、土質推定部５０５は上記の２つの負荷が互いに等しいと仮定することで、掘削抵抗値ＰＢに含まれる土質情報を演算する（図３の演算３）。
図３に示すように、演算１には、ロードセル６１が検出する負荷と、シリンダストロークセンサ６２が検出するシリンダストロークと、ＩＭＵ６５が検出する機体角度とが使用される。また、演算２には、シリンダストロークセンサ６２が検出するシリンダストローク、ＩＭＵ６５が検出する機体角度、土面情報取得部６４が検出する土面情報、予め記憶部５０７に記憶されているバケット２３の形状（バケット形状）および各種の機械諸元（リンク長さなど）などが、主に使用される。
また、演算３では、本発明に係る土質情報取得処理の出力情報として、粘着力ｃと、内部摩擦角φとがそれぞれ演算、推定される。なお、演算３によって求められた粘着力ｃおよび内部摩擦角φは、演算２において探索用粘着力ｃおよび探索用内部摩擦角φとしてフィードバックして使用される。
以下に、上記の土質情報取得処理の流れと詳細な演算方法について更に説明する。図４は、本実施形態に係る油圧ショベル１において実行される土質情報取得処理のフローチャートである。
油圧ショベル１のキャブ１３内に配置される入力部５２を通じて、作業者が所定の開始スイッチを押すと、土質情報取得処理が開始される。なお、作業者は、この後、操作部５１を操作することで、地面の掘削作業を並行して行うことができる。
土質情報取得処理が開始すると、ロードセル６１、シリンダストロークセンサ６２、土面情報取得部６４およびＩＭＵ６５が、それぞれバケット２３基端部が受ける負荷、シリンダストローク、土面情報および機体角度を取得する（ステップＳ１）。次に、演算１において、掘削抵抗値ＰＡが演算される（ステップＳ２）。
図５は、本実施形態に係る油圧ショベル１のバケット２３に係る機械負荷を示す模式図である。演算１では、まず、バケット位置演算部５０２がバケット２３の位置、姿勢を演算する。シリンダストロークセンサ６２がブームシリンダ２１Ｓ、アームシリンダ２２Ｓ、バケットシリンダ２３Ｓのシリンダストローク（シリンダの伸長量）を取得することで、バケット位置演算部５０２が、図１において、作業アタッチメント２０がどのような姿勢になっているかを演算することができる。この結果、バケット位置演算部５０２は、図５におけるバケット２３の位置、姿勢に関する情報を取得することができる。なお、ブーム２１、アーム２２およびバケット２３の長さ、形状などは予め記憶部５０７に格納されている。また、バケット２３の位置および姿勢の演算には、ＩＭＵ６５が検出する機体角度を基準として、起伏体（ブーム２１およびアーム２２）およびバケット２３の角度がそれぞれ算出される。
ロードセル６１は、図５に示す第１ロードセル６１１および第２ロードセル６１２（いずれも負荷センサ）を有する。第１ロードセル６１１は、バケット２３の回動中心軸であって、アーム２２とバケット２３との接続部分ＣＢ１に配置されている。一方、第２ロードセル６１２は、バケットシリンダ２３Ｓの先端部に配置されたリンクとバケット２３との接続部ＣＢ２に配置されている。機械負荷演算部５０３は、図５に示すように、第１ロードセル６１１が検出する負荷Ｆ２と、第２ロードセル６１２が検出する負荷Ｆ１との合力として、掘削抵抗値ＰＡ（図５の合力Ｆ）を演算することができる。この際、バケット位置演算部５０２が演算したバケット２３の姿勢に基づいて、負荷Ｆ１、負荷Ｆ２が作用する方向（ベクトル）が演算される。このように、演算１では、ロードセル６１（第１ロードセル６１１、第２ロードセル６１２）が検出する負荷に基づいて、掘削中にバケット２３が受ける掘削抵抗値ＰＡを算出することができる。
図４のステップＳ２において掘削抵抗値ＰＡがこのように演算されると、土圧負荷演算部５０４が、粘着力ｃおよび内部摩擦角φを所定の値に仮定する（ステップＳ３）。この際、土圧負荷演算部５０４は、前回行われた演算２の結果から上記の値を仮定してもよいし、予め記憶部５０７に記憶されている演算用初期値から上記の値を仮定しても良い。
次に、土圧負荷演算部５０４が、演算２を実行して、掘削抵抗値ＰＢを演算する（ステップＳ４）。図６は、本実施形態に係る油圧ショベル１において実行される演算２（土圧負荷演算処理）の概要を説明するための模式図である。図６に示すように、演算２における掘削抵抗値ＰＢの演算には、予め記憶部５０７に記憶されている機械諸元（リンク長さなど）、シリンダストロークセンサ６２が検出する各シリンダのストローク、土面情報取得部６４が検出する土面情報、ＩＭＵ６５が検出する機体角度、予め記憶部５０７に記憶されているバケット２３の形状、土の密度γｔ、壁面摩擦角δ、ステップＳ３で仮定した内部摩擦角φおよび粘着力ｃがそれぞれ使用される。
また、演算２では、上記の各パラメータを用いて、バケット２３の位置および姿勢（壁面角度α）が随時演算され（図６のバケット姿勢演算）、更に、この結果に基づいて、地盤高さＨが算出される（図６の地盤高さ算出）。そして、これらの演算から導出された壁面角度αおよび地盤高さＨを用いて、掘削抵抗値ＰＢが演算される（図４のステップＳ４）。なお、この場合も、バケット２３の位置および姿勢の演算には、ＩＭＵ６５が検出する機体角度を基準として、起伏体（ブーム２１およびアーム２２）およびバケット２３の角度がそれぞれ算出される。
図４を参照して、次に、土質推定部５０５が、ステップＳ１で算出された掘削抵抗値ＰＡと、ステップＳ４で算出された掘削抵抗値ＰＢとをそれぞれ演算３に入力し、土質を推定する準備を行う（ステップＳ５）。更に、土質推定部５０５は、２つの掘削抵抗値ＰＡ、ＰＢの残差Δを計算する（ステップＳ６）。そして、土質推定部５０５は、ステップＳ６で計算した残差Δが予め設定された閾値εより小さい場合（ステップＳ７でＹＥＳ）には、得られた粘着力ｃおよび内部摩擦角φを出力して（ステップＳ８）、土質情報取得処理を終了する。ステップＳ８において出力された土質情報は、本体位置情報取得部６３が取得した油圧ショベル１の現在位置とともに表示部７２に表示される。また、前記情報は送信部７３を通じて前記センターに送信されてもよい。
一方、土質推定部５０５が算出した土質情報に応じて、出力特性設定部５０６（図２）が駆動部７１に所定の特性指令信号を入力してもよい。たとえば、粘着力ｃが大きい場合や内部摩擦角φが大きい場合には、駆動部７１に含まれる油圧ポンプの回転数を上げるなどして、駆動部７１の出力を上げてもよい。
また、土質推定部５０５が算出した土質情報（粘着力ｃおよび内部摩擦角φ）は、図３に示すように、以後の演算２に探索用パラメータとしてフィードバックされ、演算２の精度を高めることが望ましい。なお、ステップＳ７において、残差Δが予め設定された閾値ε以上の場合（ステップＳ７でＮＯ）には、ステップＳ３以降が繰り返される。
なお、図４に示されるフローでは、単一のＰＡを再現することが可能な粘着力ｃおよび内部摩擦角φを探索する態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。実際の作業現場では土質のばらつきが存在するため、既に取得している複数のＰＡに対する残差（一例として残差の二乗和）が最小になるような粘着力ｃおよび内部摩擦角φを探索する態様でもよい。
次に、上記のステップＳ４における演算２について、更に詳述する。図７は、擁壁の移動によって土塊が塑性崩壊する様子を示す模式図である。図８は、土質力学に基づく受働土圧を説明するための模式図である。一般的に、土質力学では、土と接した構造物が受ける圧力または土中で発生する圧力を土圧という。特に、土と接する構造物に移動や傾きなどが発生した場合に、構造物が土から受ける力のち、構造物（図７の擁壁）が土の方に移動して発生する土圧のことを受働土圧という。この際、構造物が受ける力は、土塊がすべり面（塑性崩壊面）に沿って動く際に発生する力の吊りあいから算出される。上記のすべり面の塑性崩壊条件として、図８および式１に示されるＭｏｈｒ－Ｃｏｕｌｏｍｂ（モール・クーロン）の破壊規準が用いられる。
Figure 2023004865000002
 式１において、τはせん断強度であり、φは内部摩擦角であり、ｃは粘着力であり、σは拘束圧である。図８の受働土圧Ｑｐ（土が構造物から受ける力）の算出には、図８の以下のパラメータが重要となる。Ｗは土の重量であり、Ｒはすべり面の荷重であり、ωは壁体角度であり、βは地表面傾斜角である。また、Ｈは地盤高さであり、δは壁面摩擦角であり土と壁との間の摩擦係数に相当する。また、θはすべり面角度である。図８に示すように、受働土圧Ｑｐは、土の自重Ｗとすべり面荷重Ｒとのベクトル和によって求めることができる。ここで、ＱｐとＷとがなす角度はπ－ω＋δに相当し、ＷとＲとがなす角度はθ＋φに相当する。
本発明の発明者は、上記の土質力学（土質論）の考え方を油圧ショベル１のバケット２３に適用している。図９は、バケット２３に作用する掘削抵抗値ＰＢを説明するための模式図である。図９において、土塊が受ける力Ｐの反力が、バケット２３が土塊から受ける力、すなわち、掘削抵抗値ＰＢに相当する。また、図９において、Ｗは土塊重量であり、Ｔはすべり面でのせん断力であり、Ｎはすべり面での垂直抗力である。すべり面荷重Ｒの二乗は、せん断力Ｔの二乗と垂直抗力Ｎの二乗の和に等しい。また、先と同様に、Ｈは地盤高さであり、θはすべり面角度である。図１０は、すべり面角度θと掘削抵抗値Ｐ（ＰＢ）との関係を示す模式的なグラフである。本実施形態では、ｄＱｐ／ｄθ（受働土圧Ｑｐ（Ｐ）をすべり面角度θで微分したもの）＝０となるように、θを求める。また、δは壁面摩擦角（バケット２３と土との摩擦係数）であり、αは壁面角度（鉛直面に対するバケット２３の底板面の角度）である。
ここで、図９の奥行き方向（バケット２３の幅方向）の単位幅あたりについて、塑性崩壊する土塊に対する力のつり合いを考えると、以下の式２、式３が成立する。
Figure 2023004865000003
Figure 2023004865000004
 また、前述のモール・クーロンの破壊規準より、以下の式４が成立する。
Figure 2023004865000005
 また、塑性崩壊する土塊の幾何条件から、以下の式５が成立する。
Figure 2023004865000006
 上記の式２乃至式５を連立方程式として解くことによって、以下の式６が得られる。式６では、一例として、Ｃ＝０の場合に対応している。
Figure 2023004865000007
 すなわち、上記のＰ＝ＰＢとして、土塊が壁面から受ける力、換言すれば、バケットの壁面が土塊から受ける力が算出される。なお、式５、式６において、壁面角度αおよび地盤高さＨは計測および演算から得ることができる。また、土の単位体積重量（密度）γｔ、壁面摩擦角δ（バケット２３と土との摩擦係数）は既知の値として、予め記憶部５０７に格納されている。また、前述のとおり、すべり面角度θは、図１０に示すように、ｄＰ／ｄθ＝０、すなわち、Ｐが正で極小となるときの角度とする。
次に、図４のステップＳ７における演算３について、更に詳述する。
ステップＳ２で算出される掘削抵抗値ＰＡは数値として得られる一方、ステップＳ６で算出される掘削抵抗値ＰＢには、式５、式６のように、粘着力ｃおよび内部摩擦角φが変数として含まれている。なお、式６に、粘着力ｃに関する補正項が含まれてもよい。したがって、土質推定部５０５は、入力される掘削抵抗値ＰＡおよびＰＢの値を比較して、その差分が最小となるような内部摩擦角φおよび粘着力ｃを公知の数理計画法の手法等を用いて算出する。なお、前述のように、推定開始時には、予め内部摩擦角φおよび粘着力ｃの初期値がそれぞれ記憶部５０７に記憶されていることが望ましい。また、掘削抵抗値ＰＡおよびＰＢは油圧ショベル１が掘削作業中に変化するため、時間軸上での変化も考慮して計算を行うことが望ましい。
ここで、内部摩擦角φおよび粘着力ｃの探索方法として、以下のような手法が例としてあげられる。なお、内部摩擦角φおよび粘着力ｃは、それぞれ、予め設定された０≦φ＜φ＿ＵＰＰＥＲ（φの上限値）、０≦ｃ＜ｃ＿ＵＰＰＥＲ（ｃの上限値）のような範囲をそれぞれ有している。
第１の探索方法として、列挙法を用いることができる。当該手法では、土質推定部５０５は、内部摩擦角φおよび粘着力ｃについて、すべての解の組み合わせを列挙し、その中で所定の目的関数を最適にする組み合わせを選択する。
また、第２の探索方法として、分枝限定法を用いることができる。図１１は、本実施形態に係る土質推定部５０５が実行する分枝限定法を説明するための模式図である。当該手法では、土質推定部５０５は、解全体をいくつかの部分問題に分解し、それらの部分問題のすべてを解くことで等価的に原問題を解く。部分問題を解くにあたっては、その部分問題が最適解をもっているかどうかや、その最適解が原問題の最適解になり得るかについてのテストを前もって行うことで、すべての部分問題を解くことを回避することができる。例えば、図１１のφ＝５０の場合のように内部摩擦角φを代入した際の掘削抵抗値が機械諸元の掘削力を超えた場合や、２つの入力値の差分が一定値以上になった場合に、その解の組み合わせは計算しないようにすることができる。
更に、第３の探索方法として、内部摩擦角φおよび粘着力ｃを変数とする公知のニュートンラフソン法を用いてもよい。
以上のように、本実施形態は、掘削作業中にバケット２３が実際に受ける機械的な負荷とバケット２３によって形成された土塊がバケット２３に付与する土圧負荷とから、当該土圧負荷に関連する土質を推定するという技術思想に基づくものである。機械負荷演算部５０３がバケット２３による掘削中に機械負荷を演算する一方、土圧負荷演算部５０４が前記掘削中に土圧負荷を演算し、土質推定部５０５が前記機械負荷および前記土圧負荷に基づいて、作業現場における土の土質を推定する。このため、作業現場において掘削作業を行いながら地盤の土質情報を取得することが可能となる。
特に、本実施形態では、バケット２３に作用する機械負荷と土圧負荷とが一致するという技術思想に基づいて、土質としての内部摩擦角φおよび土の粘着力ｃを推定することができる。この際、さまざまなバケット２３の形状に対しても、その情報が予め記憶部５０７に記憶されていることで、バケット２３がせき止める土塊の量や分布（形状）に関わらず、土質を安定して推定することができる。なお、本発明は、土質情報を取得するために、バケット２３に作用する機械負荷と土圧負荷とが必ずしも一致すると仮定することに限定されるものではない。バケット２３の強度や作業現場環境に応じて、バケット２３に作用する機械負荷に所定の定数を乗じたもの（または足したもの）と土圧負荷とが一致すると仮定してもよい。
また、本実施形態では、シリンダストロークセンサ６２が検出する各シリンダの長さに基づいて作業アタッチメント２０（バケット２３）の姿勢を演算し、機械負荷および土圧負荷を精度良く演算することができる。
また、本実施形態では、ロードセル６１がバケット２３の基端部の負荷を検出することで、駆動負荷情報を容易に取得することができる。
特に、本実施形態では、アーム２２の先端部に配置される第１ロードセル６１１、第２ロードセル６１２（負荷センサ）によってバケット２３に作用する負荷を検出することで、駆動負荷情報を容易に取得することができる。
また、本実施形態では、表示部７２を通じて、地盤の強度などの情報を作業者に伝えることで、作業者は前記情報を油圧ショベル１の出力特性の設定（エンジン回転数や、出力モードの設定）の目安とすることができる。また、非熟練者が操作する場合や遠隔で操作する場合でも、出力特性の調整量を定量的に調整することができる。
また、本実施形態では、機体の位置情報と土質情報とを組み合わせることで、作業者は地盤の強度が低い部分を把握することができる。この結果、地盤強度不足による油圧ショベル１の転倒リスクを予見することができる。
また、本実施形態では、作業者は表示部７２に表示されるマップ情報に基づいて、地盤の強度を視覚的に容易に把握することができる。
また、本実施形態では、出力特性設定部５０６が周囲の地盤の強度などに応じて油圧ショベル１の出力を調整することができるため、作業者が感じる掘削作業の作業性を向上することができる。特に、作業者が現場環境にあわせて油圧ショベル１の出力特性を設定する場合と比較して、非熟練者が操作する場合や遠隔で操作する場合でも、出力特性を自動で調整することができる。
以上、本発明の一実施形態に係る油圧ショベル１について説明した。なお、本発明はこれらの形態に限定されるものではない。本発明は、例えば以下のような変形実施形態を取ることができる。
上記の実施形態では、シリンダストロークセンサ６２が検出する各シリンダの長さに応じて、作業アタッチメント２０（バケット２３）の位置および姿勢が演算される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。上部旋回体１２に対するブーム２１およびアーム２２（起伏体）の相対角度および前記起伏体に対するバケット２３の相対角度をそれぞれ検出することが可能な角度検出部（アングルセンサ）を更に備えるものでもよい。この場合、バケット位置演算部５０２（姿勢情報取得部）は、前記角度検出部によって検出された前記起伏体の相対角度および前記バケット２３の相対角度に基づいて作業アタッチメント２０の姿勢を演算することで、作業アタッチメント２０（バケット２３）の姿勢情報を取得すればよい。なお、この際もＩＭＵ６５が検出する機体角度を基準として、上部旋回体１２に対するブーム２１およびアーム２２（起伏体）の相対角度および前記起伏体に対するバケット２３の相対角度が算出されればよい。
このような構成によれば、起伏体およびバケット２３の角度に基づいて作業アタッチメント２０の姿勢を演算し、機械負荷および土圧負荷を精度よく演算することができる。特に、ＩＭＵ６５の検出結果を用いることで、機体が水平面に対して傾いている場合であっても、作業アタッチメント２０の姿勢を精度良く演算し、取得することができる。
また、上記の実施形態では、ロードセル６１を用いてバケット２３の基端部の負荷を検出し、その結果に基づいて、掘削抵抗値ＰＡが算出される態様にて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図２において、ロードセル６１の変わるに不図示のシリンダ圧力センサ（シリンダ圧検出部）が設けられてもよい。当該シリンダ圧力センサは、ブームシリンダ２１Ｓ、アームシリンダ２２Ｓ、バケットシリンダ２３Ｓのそれぞれのヘッド圧およびロッド圧を検出することが可能である。一方、機械負荷演算部５０３は、上記の圧力検出結果からそれぞれのアクチュエータの推力（駆動負荷情報）を求めるとともに、その結果とアタッチメントの寸法諸元および姿勢とからバケット２３が受ける掘削反力（掘削抵抗値ＰＡ）を算出することができる。
＜第１変形実施形態＞
前述のように、上記の実施形態では、出力特性設定部５０６（図２）は、土質推定部５０５が推定した土質情報に基づいて、駆動部７１の出力特性を設定（調整）し、当該特性に応じた指令信号を駆動部７１に入力することができる。以下に、この出力特性設定部５０６が実行する出力制御処理について、複数の変形実施形態を示す。図１２は、本発明の第１変形実施形態に係る油圧ショベル１において実行される出力制御処理のフローチャートである。なお、以後の各変形実施形態では、先の実施形態との相違点を中心に説明し、共通する点の説明を省略する。
本変形実施形態では、油圧ショベル１において、上記の出力制御処理が実行されると、出力特性設定部５０６は、土質推定部５０５によって推定された土質情報が記憶部５０７に入力されているか否かを判定する（ステップＳ１１）。ここで、土質推定部５０５が推定した土質情報が記憶部５０７に入力されていると（ステップＳ１１でＹＥＳ）、出力特性設定部５０６は、記憶部５０７から最新の土質情報Ｉを取得する（ステップＳ１２）。たとえば、当該土質情報Ｉには、前述の粘着力ｃおよび内部摩擦角φが含まれている。
次に、出力特性設定部５０６は、前回出力特性を調整した際に参照した土質情報Ｉ０と今回取得した土質情報Ｉとが一致しているか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、Ｉ≠Ｉ０（ステップＳ１３でＮＯ）の場合、出力特性設定部５０６は、最新の土質情報Ｉに対応した出力特性を記憶部５０７から取得することで、油圧ショベル１の出力特性を変更する（ステップＳ１４）。そして、当該変更した出力特性に対応する出力特性信号（指令信号）を駆動部７１に入力する（ステップＳ１５）。
ステップＳ１１において土質情報の入力がない場合（ステップＳ１１でＮＯ）、ステップＳ１３においてＩ＝Ｉ０の場合（ステップＳ１３でＹＥＳ）には、出力特性設定部５０６は前回の出力特性を使用し（ステップＳ１６）、当該出力特性に応じた出力特性信号をステップＳ１５において駆動部７１に入力すればよい。
なお、一般的に、乾いた礫や砂では粘着力ｃ≒０となり、内部摩擦角φが支配的となる。また、粘土質では、粘着力ｃが強度上支配的になると言われている。このため、本実施形態では、一例として、粘着力ｃについて予め設定された閾値ｃａ、内部摩擦角φについて予め設定された閾値φａが記憶部５０７に記憶されている。
上記の各閾値を用いて、第１範囲（φ＜φａ、ｃ＜ｃａ）、第２範囲（φ≧φａ、ｃ＜ｃａ）、第３範囲（φ＜φａ、ｃ≧ｃａ）、第４範囲（φ≧φａ、ｃ≧ｃａ）の４つの範囲が設定されており、土質情報Ｉ（φ、ｃ）が上記の４つの範囲のいずれに含まれるかを、図１６のステップＳ１４において出力特性設定部５０６が判定する。そして、出力特性設定部５０６は、予め各範囲に対応して設定され記憶部５０７に格納されている出力特性を記憶部５０７から取得する。出力特性設定部５０６は例えば、φが大きいほど、出力を大きく設定する。また、出力特性設定部５０６は、ｃが大きいほど、出力を大きく設定する。
なお、土質情報Ｉに基づいて、前述の式１からせん断強度τが演算されてもよい。この場合、予め設定された閾値τａ、τｂを基準として、第１範囲（τ≦τａ）、第２範囲（τａ＜τ≦τｂ）、第３範囲（τｂ＜τ）の３つの範囲が設定され、各範囲に対応して出力特性が決定されてもよい。この場合、出力特性設定部５０６は、τが大きいほど、出力を大きく設定する。
このように、本変形実施形態によれば、土質情報を考慮しながら、作業場所に応じて油圧ショベル１の出力特性を変更することができるため、作業者の作業性を高め、作業効率を向上することができる。また、地盤の軟らかさや硬さに応じて、油圧ショベル１の出力特性を適切に設定するため、無駄な燃料消費を抑制することができる。
なお、上記の説明では、図１２のステップＳ１４において、事前に取得された土質情報Ｉに応じて出力特性が設定される態様にて説明したが、土質情報Ｉが予め設定された土質ランクに分類され、当該土質ランクに応じて出力特性が設定されてもよい。
＜第２変形実施形態＞
図１３は、本発明の第２変形実施形態に係る油圧ショベル１において実行される出力制御処理のフローチャートである。図１４は、本変形実施形態に係る油圧ショベル１およびサーバー９０の模式図である。サーバー９０は、作業現場から離れた場所に設置されたデータセンターや遠隔管理センターなどに配置されている。
図１４を参照して、サーバー９０は、サーバー側受信部９０１と、サーバー側出力特性設定部９０２と、サーバー側記憶部９０３と、サーバー側送信部９０４とを有する。
図１３を参照して、本変形実施形態では、ステップＳ２１からステップＳ２５までの処理（ステップＳ２４Ａを含む）は、図１２のステップＳ１１からステップＳ１５（ステップＳ１６を含む）までの処理と同様である。一方、ステップＳ２５において、出力特性設定部５０６が出力特性信号を駆動部７１に入力すると、本体位置情報取得部６３（図２）が最新の油圧ショベル１の位置情報を取得する（ステップＳ２６）。なお、この位置情報の取得タイミングは、ステップＳ２６のタイミングに限定されるものではない。
次に、送信部７３（図２）が、油圧ショベル１の位置情報と土質推定部５０５が推定した土質情報とを互いに関連付けてサーバー９０に送信する（ステップＳ２７）。サーバー９０でサーバー側受信部９０１が当該情報を受信すると（ステップＳ２８）、サーバー側記憶部９０３が、これらの情報を互いに関連付けて記憶する（ステップＳ２９）。
このように、本実施形態では、油圧ショベル１が取得した作業現場における位置情報および土質情報をサーバー９０が取得、蓄積することができる。このため、図１４に示すように、油圧ショベル１Ａ（一の建設機械）が取得した情報を、サーバー９０を介して油圧ショベル１Ｂ（他の建設機械）が受信部７４で受信し、受信した土質情報Ｉに応じてその出力特性を変更することができる。
また、このようにサーバー９０のサーバー側記憶部９０３を用いることで、油圧ショベル１の記憶部５０７よりも大容量の記憶部によって、複数の作業現場、地盤の情報を蓄積することができる。
図１５は、本変形実施形態に係る油圧ショベル１において実行される他の出力制御処理のフローチャートである。上記の第１変形実施形態では、油圧ショベル１の出力特性設定部５０６が出力特性を設定する態様にて説明したが、本変形実施形態では、サーバー９０内のサーバー側出力特性設定部９０２が、油圧ショベル１の出力特性を設定する。
すなわち、図１５のステップＳ３１において、土質推定部５０５が取得した土質情報が記憶部５０７に入力されている場合（ステップＳ３１でＹＥＳ）、本体位置情報取得部６３が油圧ショベル１の位置情報を取得する（ステップＳ３２）。次に、送信部７３が、油圧ショベル１の位置情報および土質推定部５０５が推定した土質情報をサーバー９０に送信する（ステップＳ３３）。次に、サーバー側出力特性設定部９０２は、ステップＳ３４において受信した位置情報および土質情報に基づいて、サーバー側記憶部９０３に予め格納された情報を参照して、油圧ショベル１の出力特性情報を選択する（ステップＳ３５）。そして、サーバー側送信部９０４が、選択された出力特性情報を油圧ショベル１に送信する（ステップＳ３６）。
油圧ショベル１では、上記の出力特性情報を受信するとともに、キャブ１３内の表示部７２（図２）に出力特性の変更内容を表示し、オペレータの承認を問う（ステップＳ３７）。オペレータが不図示の承認ボタンを通じて出力特性の変更を承認すると（ステップＳ３７でＹＥＳ）、出力特性設定部５０６は、変更する出力特性に対応する出力特性信号（指令信号）を駆動部７１に入力する（ステップＳ３９）。
一方、ステップＳ３１において土質情報の入力がない場合（ステップＳ３１でＮＯ）、ステップＳ３７においてオペレータの承認が得られない場合（ステップＳ３７でＮＯ）には、出力特性設定部５０６は前回の出力特性を使用し（ステップＳ３８Ａ）、当該出力特性に応じた出力特性信号をステップＳ３９において駆動部７１に入力すればよい。
また、本変形実施形態では、図１５のステップＳ３３において、土質情報および位置情報がサーバー９０に送信される態様にて説明したが、油圧ショベル１の位置情報のみがサーバー９０に送信されてもよい。この場合、図１３で説明したように、予めサーバー９０に蓄積された土質情報および位置情報に基づいて、現在の油圧ショベル１周辺の土質情報Ｉが取得されるとともに、当該土質情報に応じた出力特性をサーバー側出力特性設定部９０２が設定すればよい。
また、図１５のステップＳ３１において、事前に土質推定部５０５が推定した土質情報が記憶部５０７に入力されていない場合、ステップＳ３８Ａにおいて前回の出力特性を使用することなく、油圧ショベル１の位置情報をサーバー９０に送信することで、サーバー９０から出力特性情報を受け取ってもよい。
＜第３変形実施形態＞
図１６は、本発明の第３変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理のフローチャートである。図１７は、本変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理における表示部の様子を示す図である。
本変形実施形態は、作業現場の作業中に土質情報取得処理が実行されるための条件に特徴を有する。図１６を参照して、オペレータは図１に示す状態から作業アタッチメント２０を倒伏させて、地面Ｇの近傍でバケット２３の姿勢を調整する（ステップＳ４１）。この際、バケット２３が地面Ｇの土を安定して掘削することを目的として、バケット２３の角度が予め設定された推定用角度（角度範囲）に含まれるよう、土質推定部５０５がオペレータに対してバケット２３の角度調整を要求する。
図１７は、キャブ１３（図１）内の表示部７２（図２）に表示される画面の一例である。図中左側のバケット角度の枠内において、Ｕｎｄｅｒ（図１７では３０度）は上記の推定用角度の下限を意味し、Ｏｖｅｒ（図１７では１２０度）は同上限を意味する。また、両者の間に図示される角度（図１７では８０度）は、現在のバケット角度ψを示す。バケット角度ψは、図５のアーム２２とバケット２３との接続部分ＣＢ１（支点）と、バケット２３の先端部とを結ぶ直線が水平面に対してなす角度である。また、図１７に示すように、「バケット角度」欄には、現在のバケット２３の角度（姿勢）が視覚的に図示されている。更に、現在のバケット角度ψのＯｖｅｒ、Ｕｎｄｅｒに対する相対位置を視覚的に確認可能な「目盛り」が配置されている。当該目盛り中の白三角は現在のバケット角度ψの値を意味する。また、目盛り中の最大値（図１７では１８０度）は、上記のＯｖｅｒ（図１７では１２０度）よりも大きな値に設定され、同最小値（図１７では０度）は、Ｕｎｄｅｒ（図１７では３０度）よりも小さな値に設定されている。この結果、オペレータがバケット角度ψを適切な範囲に収まるように調整するにあたって、上限（Ｏｖｅｒ）および下限（Ｕｎｄｅｒ）よりも広い範囲から現在のバケット角度ψを認識することが可能になり、角度調整操作を容易に行うことが可能になる。
本変形実施形態では、このように表示部７２（バケット角度表示部）が、前記推定用角度および現在のバケット２３の角度ψを表示することが可能であるため、オペレータは、表示部７２を見ながら、バケット２３の角度を容易に調整することができる。
オペレータは、バケット２３の角度ψが下限値から上限値までの間に含まれることを確認すると（図１６のステップＳ４２でＹＥＳ）、作業アタッチメント２０を僅かに下げて、バケット２３の先端部を地面Ｇに接地させる（ステップＳ４３）。
次に、オペレータは、キャブ１３内の不図示のアーム引きレバーの握り部に配置された、不図示のオプション用ボタンを押圧する。このオプション用ボタンは、バケット角度維持制御の起動スイッチとして機能する。当該バケット角度維持制御が作動していると、オペレータの操作によってアーム引き動作が行われる際に、駆動制御部５０１（図２）がブーム２１およびアーム２２の角度を自動で調整することで、バケット２３の角度ψを一定に維持する。したがって、バケット２３の地面Ｇに対する相対角度が一定に保持されながら、掘削作業を行うことができる。そして、オペレータが上記のオプション用ボタンを押圧すると、土質推定部５０５が土質推定処理を開始する（ステップＳ４５）。この際、前回の土質情報取得処理において記憶部５０７（図２）に格納された各データはリセットされる。
オペレータの操作によってバケット２３が上部旋回体１２に近づきながら、地面Ｇを掘削すると、やがて、オペレータが再び前記オプション用ボタンを押圧する。この結果、バケット角度維持制御がオフされ、土質推定部５０５による土質推定処理（演算）が終了する（ステップＳ４６）。なお、土質推定部５０５が土質を推定している間は、図１７の画面表示の右側の土質推定の領域において、「推定中」のランプが点灯する。
ここで、本変形実施形態では、上記の土質情報取得処理の精度が期待できるものであるか否かを土質推定部５０５が判定する（ステップＳ４７）。具体的に、土質推定部５０５は、土圧負荷演算部５０４によって演算される土量Ｖ（ｍ３）が、予め設定された土量閾値Ｖｍｉｎ以上であるか否かを判定する。土量Ｖは、上記の掘削作業においてバケット２３内に含まれる土の量である。本変形実施形態では、土圧負荷演算部５０４が、バケット２３の形状と土塊の形状によって、土量Ｖを演算する。バケット２３の形状は既知であり、記憶部５０７に格納されている。また、土塊の形状は、土面情報取得部６４（図１）によって取得される。土量Ｖが土量閾値Ｖｍｉｎよりも小さい場合、土塊からバケット２３に対して十分な大きさの土圧負荷が作用しないため、推定される土質の精度が低下する可能性がある。本変形実施形態では、このような観点で、土量Ｖの大きさが判定される。
更に、図１６のステップＳ４７において、土質推定部５０５は、ステップＳ４４からステップＳ４６までの間に取得されたデータ数Ｍが、所定の閾値Ｍｍｉｎ以上か否かを判定する。本変形実施形態では、バケット２３の掘削中に刻々と変化する各パラメータを用いて、土質推定部５０５が所定の時間間隔（一例として１ｓｅｃに１０回）で土質を順次推定する。データ数Ｍは、この過程で取得される土質のデータ数に相当する。閾値Ｍｍｉｎは例えば５０に設定されている。オペレータがオプション用ボタンを短い時間間隔で押圧した場合のように、データ数Ｍが閾値Ｍｍｉｎよりも小さい場合には、推定される土質の精度が低下する可能性がある。本変形実施形態では、このような観点で、データ数Ｍが判定される。なお、データ数Ｍは、土質情報取得処理に用いられるその他のパラメータの数でもよい。
図１６のステップＳ４７において、上記の条件が満たされている場合（ステップＳ４７でＹＥＳ）、図１７の画面表示の右側の土質推定の領域において、「成功」のランプが点灯する。土質推定部５０５は、最終的に推定した土質の情報を表示部７２（図２）に表示する。具体的に、図１７の土質推定の領域において、「今回値」で示される部分に推定された土質に関する情報が表示される。当該情報は、数値でもよいし、特性でもよいし、メッセージでもよい。なお、本変形実施形態では、「今回値」（最新の土質）の下に「前回値」として、前回推定された土質情報（過去の土質）が表示されている。このため、オペレータは作業現場における土質の変化を容易に把握することができる。なお、「今回値」、「前回値」の表示は、グラフなどの履歴情報でもよい。
また、図１６のステップＳ４７において、上記の条件が満たされていない場合（ステップＳ４７でＮＯ）、図１７の画面表示の右側の土質推定の領域において、「失敗」のランプが点灯する。オペレータは、この表示をもって再計測の必要性を認識する（ステップＳ４９）。この場合、オペレータは次の掘削作業において、図１６のステップＳ４１以降のステップを繰り返せばよい。
以上のように、本変形実施形態では、土質推定部５０５は、バケット２３内の土量Ｖに基づいて土質の推定の可否を判定する。このような構成によれば、ある程度の土量がバケット２３内にある場合に限って最終的な土質を表示することで、推定精度を上げることができる。なお、上記の土圧の推定とは、表示部７２に表示するための最終的な土質を推定することを意味する。土質の推定が不可と判定された場合は、土質の表示に至るまでの何れかの処理が中止されればよい。
また、本変形実施形態では、土質推定部５０５は、土塊の形状およびバケット２３の形状に基づいて前記土量を演算するため、バケット２３内の土量Ｖを容易に推定することができる。
なお、他の実施形態において、土質推定部５０５は、土圧負荷の大きさに関連する他の特性値に基づいて、土質の推定の可否を判定するものでもよい。一例として、前記特性値は、図９の地盤高さＨでもよい。このような場合であっても、得られる土圧負荷がある程度大きい場合に限って土圧推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。これらの特徴は、前記土圧負荷の大きさが、バケット２３の先端の地面Ｇに対する深さに関連することに着目している。
また、本変形実施形態では、土質推定部５０５は、バケット２３の角度ψが予め設定された推定用角度に含まれていることを条件として、土質を判定する。このような構成によれば、バケット２３の角度を所定の推定用角度に設定した上で土質推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。
なお、図１６に示すフローが実行されるにあたって、図２の入力部５２は、有効状態と無効状態とを切換えるための指令を受け付けるものでもよい。この場合、前記有効状態は土質推定部５０５による土質の推定が許容された状態であり、前記無効状態は土質推定部５０５による土質の推定が禁止された状態である。上記の指令は、オペレータによって入力されるものでもよいし、土質推定部５０５を含む制御部５０が所定の条件に基づいて自動で入力するものでもよい。このような構成によれば、必要な場合に限って土質推定処理を実行することが可能となり、無駄な演算処理を防止することができる。
また、表示部７２（図２）（状態表示部）は、前記有効状態および前記無効状態を表示可能であってもよい。このような構成によれば、現在の土質の推定可能状態を作業者に報知することができる。
更に、入力部５２に入力される前記指令によって前記有効状態と前記無効状態とが切り換わると、前回推定された土質に関する情報を記憶部５０７（土質記憶部）が記憶してもよい。このような構成によれば、状態の切換時に、必要な土質の情報を確実に保存することができる。上記のような入力部５２、表示部７２、記憶部５０７の機能は、他の実施形態にも適用可能である。
なお、本変形実施形態では、図１６のステップＳ４１、Ｓ４２においてオペレータがバケット２３の姿勢を調整した後に、ステップＳ４４以降において土質の推定処理が実行される態様にて説明したが、ステップＳ４２の角度条件が満たされない限り、土質の推定処理が許容されない態様でもよい。一例として、土質推定部５０５（状態切換部）は、バケット２３の角度が予め設定された推定用角度に含まれていることを条件として、入力部５２に前記有効状態に対応する指令を入力するものでもよい。このような構成によれば、バケット２３の角度を所定の推定用角度に設定した上で土質推定処理を実行することで、推定精度を上げることができる。また、高い精度で土質を推定したい場合において、推定用角度外でオペレータが土質推定処理を開始してしまい、所望の精度の土質を得ることができないような結果を回避することができる。
また、土質の推定を実行するための条件として、図１７の左側に示すような角度設定をオペレータに対して積極的に要求する機能を土質推定部５０５（角度要求部）が備えていても良い。このような構成によれば、土質推定部５０５がバケット２３の角度調整を要求することで、精度の高い土質推定処理を確実に実行することができる。
また、本変形実施形態では、土質推定部５０５は、所定の推定開始信号（オプション用ボタンの押圧）を受けて、所定の時間間隔で土質を繰り返し推定することで複数の土質を取得し、当該複数の土質に基づいて最終的な土質を推定する。一方、前記推定開始信号の入力後、前記複数の土質の数（Ｍ）が予め設定された閾値（Ｍｍｉｎ）未満の場合、土質推定部５０５は、前記最終的な土質の推定を実行しない（図１６のステップＳ４７）。このような構成によれば、推定に必要なデータ数が得られていない場合に、誤った推定結果を出力することを防止することができる。
また、本変形実施形態では、図１７の右側に示すように、表示部７２（完了表示部）が、土質推定部５０５による土質の推定が完了したか否かに関する情報を表示する（成功ランプ、失敗ランプ）。このような構成によれば、作業者は、表示部７２を確認することで、土質推定処理の完了、未了を容易に確認することができる。
＜第４変形実施形態＞
図１８は、本発明の第４変形実施形態に係る建設機械において土質推定部が実行する演算処理の模式図である。先の実施形態では、図３に示すように、機械負荷演算部５０３が、バケット２３が機械的に受ける負荷（機械負荷、掘削抵抗値ＰＡ）を演算する（図３の演算１）一方、土圧負荷演算部５０４が、バケット２３が掘削した土によってバケット２３に作用する負荷（土圧負荷、掘削抵抗値ＰＢ）を土圧論に基づいて演算し（図３の演算２）、土質推定部５０５が上記の２つの負荷が互いに等しいと仮定することで、掘削抵抗値ＰＢに含まれる土質情報を演算する（図３の演算３）という態様にて説明した。そして、前記演算３の手法として、３つの探索方法について詳述した。本変形実施形態では、上記と同様に、機械負荷演算部５０３が、バケット２３が機械的に受ける負荷（機械負荷、掘削抵抗値ＰＡ）を演算する（図３、図１８の演算１）。
一方、土圧負荷演算部５０４が、バケット２３が掘削した土によってバケット２３に作用する負荷（土圧負荷、掘削抵抗値ＰＢ）を土圧論に基づいて演算するにあたって、予め準備された３つの土質候補（土質１、土質２、土質３）を用いて、演算２を実行する。それぞれの土質候補を参照した演算を、演算２－１、２－２、２－３と称し、得られた掘削抵抗値をＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３と称する。先の実施形態における演算２において説明したように、一例として、土質情報には、内部摩擦角φおよび粘着力ｃが含まれる。このため、土質１、土質２、土質３のそれぞれの情報には、内部摩擦角φおよび粘着力ｃの大きさが異なる値が準備されている。ここで、土質推定部５０５は、演算１において算出されたＰＡと、各ＰＢとの偏差の絶対値を求め、その値が最も小さいもの、換言すれば、ＰＡに最も近いＰＢを出力する土質を、土質１、土質２、土質３の中から選択し、最終的な推定土質Ｘとして決定する。
なお、先の第３変形実施形態のように、バケット２３が掘削を行う間に所定の時間間隔でデータが取得される場合には、図１８のＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３のそれぞれについても複数の演算結果を得ることができる。この場合、土質推定部５０５は、複数の｜ＰＡ－ＰＢ１｜を積分したもの、複数の｜ＰＡ－ＰＢ２｜を積分したもの、複数の｜ＰＡ－ＰＢ３｜を積分したものの中から、最小となる土質を、土質１、土質２、土質３の中から選択し、最終的な推定土質Ｘとして決定してもよい。この際、時間的な積分範囲（積分区間）は、図１６のバケット角度維持制御が実行されている時間に対応して設定されてもよいし、各センサ（検出部）の検出結果とそれに対応して設定された閾値との大小関係に基づいて設定されてもよい。
以上のように、本変形実施形態では、土質推定部５０５は、予め準備された複数の土質候補（土質１、土質２、土質３）を参照し、機械負荷演算部５０３によって演算された前記機械負荷と、土圧負荷演算部５０４によって演算された前記土圧負荷とに基づいて、前記複数の土質候補のうちの一の土質候補を作業現場における前記土質として決定する。このような構成によれば、解となる土質を複数の土質候補に限定することで、演算負荷を低減することができる。
特に、本変形実施形態では、土圧負荷演算部５０４は、前記複数の土質候補をそれぞれ用いて複数の前記土圧負荷を演算し、土質推定部５０５は、前記複数の土圧負荷の中から機械負荷演算部５０３によって演算される前記機械負荷に最も近い土圧負荷に対応する前記土質候補を、作業現場における前記土質として決定する。このような構成によれば、複数の土質候補の中から最適な土質を精度良く決定することができる。
＜第５変形実施形態＞
図１９は、本発明の第５変形実施形態に係る建設機械において土圧負荷演算部が実行する演算処理の模式図である。図２０は、本変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理の一部のフローチャートである。図２１は、本変形実施形態に係る建設機械が土質情報取得処理を実行する際の側面図である。図２２は、本変形実施形態に係る建設機械において実行される土質情報取得処理における地盤高さを説明するための模式図である。
本変形実施形態は、演算２で参照される地盤高さＨ（バケット２３の爪先と土面との間の鉛直方向における距離：図９参照）の算出方法に特徴を有する。具体的に、油圧ショベル１の機体が図２１のように水平面に対して傾いている場合であっても、精度良く地盤高さＨを算出することができる。
演算２の実行にあたって、土圧負荷演算部５０４は、図４のステップＳ１と同様に、各シリンダストローク、機体角度、土面情報などを取得する（図２０のステップＳ５１）。この際、取得される土面情報は、機体角度に依存せず、土面を基準とするものとする。図２２では、ＬＩＤＡＲからなる土面情報取得部６４（図１）が取得する土面の情報が複数の測定点Ｄｇで図示されている。
次に、バケット位置演算部５０２が、バケット２３の爪先位置（バケット爪先位置）、アーム２２の先端位置（アーム先端位置：図２２の接続部分ＣＢ１）をそれぞれ算出する（ステップＳ５２）。更に、バケット位置演算部５０２は、アーム２２の先端位置を中心として、バケット２３の爪先を通る円弧ＲＣを描く（円弧の式を算出する）（ステップＳ５３）。そして、バケット位置演算部５０２は、前記円弧ＲＣと土面（複数のＤｇ）との交点Ｐｉの位置を算出する（ステップＳ５４）。更に、バケット位置演算部５０２は、バケット２３の爪先を通る水平線と交点Ｐｉとの距離を、地盤高さＨとして算出する（ステップＳ５５）。
以上のように、本変形実施形態では、油圧ショベル１の機体が水平面に対して傾いている場合であっても、土面情報とバケット２３との相対的な位置関係を、円弧ＲＣによって関連付けることで、地盤高さＨを精度良く取得することができる。
＜その他の変形実施形態＞
なお、上記の各実施形態において、土質推定部５０５が土質情報を何らかの事情により一時的に推定、取得できない場合には、作業現場において予め貫入試験機などで計測した地盤硬さに関する情報を用いて、油圧ショベル１の出力特性を設定してもよい。この場合、上記の地盤硬さに関する情報が記憶部５０７に記憶され、出力特性設定部５０６がこの情報を参照すればよい。このような構成によれば、作業現場において予め実施している地盤検査結果などを活用して、油圧ショベル１の出力特性を適切に設定することができる。
更に、記憶部５０７が予め複数の地盤材料を記憶しており、当該複数の地盤材料に関する情報が表示部７２に表示され、オペレータが現在の作業現場に対応する地盤材料を選択すると、出力特性設定部５０６が選択された地盤材料に関連付けられた油圧ショベル１の出力特性を選択、設定してもよい。このような構成によれば、原材料の採掘現場のように、地盤調査を行うことなく、掘削作業を開始するような現場における、出力特性の設定を容易に行うことができる。なお、前記地盤材料としては、例えば、砂、砂質土、レキ、粘性土などがあげられる。
また、土面情報取得部６４（図２）がカメラを含む場合には、当該カメラが撮影した画像などを基に、出力特性設定部５０６が周辺の地盤材料を認識し、当該地盤材料に関連付けられた油圧ショベル１の出力特性を選択、設定してもよい。この場合、前記画像に含まれる土粒子の大きさや土の色から推定される水分量などに応じて、地盤材料や土質が推定されてもよいし、予め記憶部５０７に格納されている比較画像との類似性から地盤材料や土質が推定されてもよい。このような構成によれば、オペレータが地盤材料を選択する手間を省くことができるとともに、誤選択による出力特性の誤設定を防止することができる。また、油圧ショベル１の自動運転などのように、オペレータが不在の作業現場でも、油圧ショベル１の出力特性を適切に設定することができる。
なお、上記の各実施形態のように、油圧ショベル１の記憶部５０７またはサーバー９０のサーバー側記憶部９０３に土質情報が記憶されている場合に、当該情報を用いて油圧ショベル１の出力特性を設定してもよいし、当該土質情報が時間的に古い情報であった場合には、土質推定部５０５が最新の土質情報を推定してもよい。また、各記憶部に記憶されている位置情報および土質情報の関係（マップ情報）に含まれていない位置において作業を行う場合には、最新の土質情報を取得する（マップ情報を追加する）ことで、適切な出力特性を設定することができる。
また、サーバー９０のサーバー側記憶部９０３には、同じ土質情報でも油圧ショベル１の機種や特性に応じて異なる出力特性情報が格納されていてもよい。この場合、図１４の油圧ショベル１Ａが取得した土質情報がサーバー９０に送信されると、サーバー９０では当該土質情報に対応しつつ、油圧ショベル１Ｂに好適な出力特性を選択し、油圧ショベル１Ｂに送信することができる。したがって、同じ作業現場において、異なる機種の複数の油圧ショベル１が作業を行う場合でも、土質情報を共有しながら、それぞれの油圧ショベル１に適切な出力特性を設定することができる。
なお、上記のような油圧ショベル１およびサーバー９０は、本発明の建設機械管理システムを構成する。ここで、建設機械管理システムは、以下のような態様を備えることができる。
第１に、建設機械管理システムは、上記に記載の油圧ショベル１と、油圧ショベル１から離れた位置に配置され、油圧ショベル１との間で前記土質の情報を送受信することが可能なサーバー９０とを備える、
このような構成によれば、油圧ショベル１が取得した土質の情報をサーバー９０が管理することで、他の油圧ショベルと前記土質の情報を共有することができる。この際、他の油圧ショベルが油圧ショベル１のように土質推定部５０５を有していない場合でも、前記土質の情報を利用して効率的な作業を行うことができる。
また、第２に、上記の建設機械管理システムにおいて、油圧ショベル１は、作業現場における機体の位置情報を取得する本体位置情報取得部６３と、前記位置情報および前記土質の情報をサーバー９０に送信することが可能な送信部７３（機体側送信部）とを更に備える。また、サーバー９０は、送信部７３が送信した前記位置情報および前記土質の情報を受信することが可能なサーバー側受信部９０１と、前記位置情報および前記土質の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部９０３とを有する。
このような構成によれば、油圧ショベル１が取得した土質の情報および位置情報を互いに関連付けてサーバー９０が管理することで、他の油圧ショベルが前記土質の情報および位置情報を共有することができる。
また、第３に、上記の建設機械管理システムにおいて、駆動部７１は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて作業アタッチメント２０を駆動することが可能である。また、油圧ショベル１は、作業現場における機体の位置情報を取得する本体位置情報取得部６３と、前記位置情報をサーバー９０に送信することが可能な送信部７３と、サーバー９０から送信された情報を受信することが可能な受信部７４（機体側受信部）とを更に備える。また、サーバー９０は、前記位置情報、前記土質の情報および前記出力特性の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部９０３と、送信部７３が送信した前記位置情報を受信することが可能なサーバー側受信部９０１と、前記サーバー側受信部９０１が受信した前記位置情報に応じてサーバー側記憶部９０３から所定の出力特性を設定するサーバー側出力特性設定部９０２と、前記設定された出力特性に対応する前記指令信号を油圧ショベル１に送信するサーバー側送信部９０４と、を有する。
このような構成によれば、油圧ショベル１が作業中に位置情報および土質の情報を取得すると、当該情報に応じてサーバー９０が好適な出力特性を設定し、油圧ショベル１に指令信号を送信することができる。このため、油圧ショベル１は、作業現場での作業を行いながら、周囲の土質の情報に応じて適切な出力特性に調整される。
また、第４に、上記の建設機械管理システムにおいて、駆動部７１は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて作業アタッチメント２０を駆動することが可能である。また、油圧ショベル１は、前記土質の情報をサーバー９０に送信することが可能な送信部７３と、サーバー９０から送信された情報を受信することが可能な受信部７４と、を更に備える。また、サーバー９０は、前記土質の情報および前記出力特性の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部９０３と、前記送信部７３が送信した前記土質の情報を受信することが可能なサーバー側受信部９０１と、前記サーバー側受信部９０１が受信した前記土質の情報に応じてサーバー側記憶部９０３から所定の出力特性を設定するサーバー側出力特性設定部９０２と、前記設定された出力特性に対応する前記指令信号を油圧ショベル１に送信するサーバー側送信部９０４と、を有する。
このような構成によれば、油圧ショベル１が作業中に土質の情報を取得すると、当該情報に応じてサーバー９０が好適な出力特性を設定し、油圧ショベル１に指令信号を送信することができる。このため、油圧ショベル１は、作業現場での作業を行いながら、周囲の土質の情報に応じて適切な出力特性に調整される。
なお、上記の各実施形態における説明において、一の実施形態で示された構造、機能は、他の実施形態にも適用可能である。
１ 油圧ショベル
１０ 下部走行体
１２ 上部旋回体
１２１ 旋回フレーム
１３ キャブ
２０ 作業アタッチメント
２１ ブーム（起伏体）
２１Ｓ ブームシリンダ（起伏体シリンダ）
２２ アーム（起伏体）
２２Ｓ アームシリンダ（起伏体シリンダ）
２３ バケット
２３Ｓ バケットシリンダ
５０ 制御部
５０１ 駆動制御部
５０２ バケット位置演算部（姿勢情報取得部）
５０３ 機械負荷演算部
５０４ 土圧負荷演算部
５０５ 土質推定部（角度要求部、状態切換部）
５０６ 出力特性設定部
５０７ 記憶部（土質記憶部）
５１ 操作部
５２ 入力部
６１ シリンダ圧力センサ（駆動負荷情報取得部）
６１１ 第１ロードセル（負荷センサ）
６１２ 第２ロードセル（負荷センサ）
６２ シリンダストロークセンサ（シリンダ長さ検出部）
６３ 本体位置情報取得部（位置情報取得部）
６４ 土面情報取得部
６５ ＩＭＵ（機体傾き検出部）
７１ 駆動部
７２ 表示部（状態表示部、バケット角度表示部、完了表示部）
７３ 送信部（機体側送信部）
７４ 受信部（機体側受信部）
９０ サーバー
９０１ サーバー側受信部
９０２ サーバー側出力特性設定部
９０３ サーバー側記憶部
９０４ サーバー側送信部
Ｇ 地面

Claims (30)

  1. 地面上を走行可能な走行部を含む機体と、
    前記機体に対して起伏方向に回動可能なように前記機体に支持された起伏体と、前記起伏体の先端部に回動可能に支持されたバケットとを有する作業アタッチメントと、
    前記バケットが地面を掘削するように前記作業アタッチメントを駆動することが可能な駆動部と、
    前記作業アタッチメントの地面に対する相対的な姿勢に関する情報である姿勢情報を取得する姿勢情報取得部と、
    前記バケットが地面を掘削することに伴って前記駆動部が受ける負荷に関する情報である駆動負荷情報を取得する駆動負荷情報取得部と、
    前記バケットが地面を掘削することに伴って、前記姿勢情報取得部によって取得された前記姿勢情報および前記駆動負荷情報取得部によって取得された前記駆動負荷情報から、前記バケットが土砂から受ける負荷である機械負荷を演算する機械負荷演算部と、
    前記バケットが地面を掘削することに伴って、前記バケットによって堰き止められた土によって構成される土塊の形状、前記姿勢情報取得部によって取得された前記姿勢情報、前記バケットの形状、土の密度、土と前記バケットとの壁面摩擦角から、前記土塊が前記バケットに付与する負荷である土圧負荷を土圧論に基づいて演算する土圧負荷演算部と、
    前記機械負荷演算部によって演算された前記機械負荷と前記土圧負荷演算部によって演算された前記土圧負荷とに基づいて、作業現場における土の土質を推定する土質推定部と、
    を備える、建設機械。
  2. 前記土質推定部は、前記バケットに作用する前記機械負荷と前記土圧負荷とが互いに一致すると仮定して、作業現場における土の内部摩擦角および土の粘着力を前記土質としてそれぞれ推定する、請求項１に記載の建設機械。
  3. 前記駆動部は、
    前記起伏体を回動させるように伸縮する油圧式の起伏体シリンダと、
    前記バケットを回動させるように伸縮する油圧式のバケットシリンダと、
    を含み、
    前記起伏体シリンダの長さおよび前記バケットシリンダの長さをそれぞれ検出することが可能なシリンダ長さ検出部を更に備え、
    前記姿勢情報取得部は、前記シリンダ長さ検出部によって検出された前記起伏体シリンダおよび前記バケットシリンダの長さに基づいて前記作業アタッチメントの姿勢を演算することで前記姿勢情報を取得する、請求項１または２に記載の建設機械。
  4. 前記機体に対する前記起伏体の相対角度および前記起伏体に対する前記バケットの相対角度をそれぞれ検出することが可能な角度検出部を更に備え、
    前記姿勢情報取得部は、少なくとも前記角度検出部によって検出された前記起伏体の相対角度および前記バケットの相対角度に基づいて前記作業アタッチメントの姿勢を演算することで前記姿勢情報を取得する、請求項１または２に記載の建設機械。
  5. 前記機体の水平面に対する傾きを検出することが可能な機体傾き検出部を更に備え、
    前記姿勢情報取得部は、前記角度検出部によって検出された前記起伏体の相対角度、前記バケットの相対角度および前記機体傾き検出部によって検出された前記機体の傾きに基づいて前記作業アタッチメントの姿勢を演算することで前記姿勢情報を取得する、請求項４に記載の建設機械。
  6. 前記駆動部は、
    前記起伏体を回動させるように伸縮する油圧式の起伏体シリンダと、
    前記バケットを回動させるように伸縮する油圧式のバケットシリンダと、
    を含み、
    前記バケットシリンダの圧力を検出することが可能なシリンダ圧検出部を更に備え、
    前記駆動負荷情報取得部は、前記シリンダ圧検出部によって検出された前記バケットシリンダの圧力に基づいて前記駆動部が受ける負荷を演算することで前記駆動負荷情報を取得する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の建設機械。
  7. 前記起伏体の先端部に配置され、前記バケットに作用する負荷を検出することが可能な負荷センサを更に備え、
    前記駆動負荷情報取得部は、前記負荷センサによって検出された前記バケットに作用する前記負荷に基づいて前記駆動部が受ける負荷を演算することで前記駆動負荷情報を取得する、請求項１乃至５の何れか１項に記載の建設機械。
  8. 所定の表示指令信号を受け入れ、当該表示指令信号に応じて作業者に報知する情報を表示する表示部を更に備え、
    前記土質推定部は、推定した前記土質に対応する前記表示指令信号を前記表示部に入力する、請求項１乃至７の何れか１項に記載の建設機械。
  9. 前記表示部は、前記土質推定部によって推定された最新の土質と過去の土質とを表示可能である、請求項８に記載の建設機械。
  10. 作業現場における前記機体の位置情報を取得する位置情報取得部を更に備え、
    前記土質推定部は、推定した前記土質と前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを互いに関連付けた前記表示指令信号を前記表示部に入力する、請求項８または９に記載の建設機械。
  11. 前記表示部は、作業現場におけるマップ情報を更に表示することが可能であり、当該マップ情報上に前記土質推定部によって推定された前記土質と前記位置情報取得部によって取得された前記位置情報とを互いに関連付けて表示する、請求項１０に記載の建設機械。
  12. 前記駆動部は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて前記作業アタッチメントを駆動することが可能であり、
    前記土質推定部によって取得された前記土質に応じて前記出力特性を調整するように前記駆動部に指令信号を入力する出力特性設定部を更に備える、請求項１乃至１１の何れか１項に記載の建設機械。
  13. 前記土質推定部は、前記土圧負荷の大きさに関連する特性値に基づいて、前記土質の推定の可否を判定する、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の建設機械。
  14. 前記特性値は、前記バケット内の土量である、請求項１３に記載の建設機械。
  15. 前記土質推定部は、前記土塊の形状および前記バケットの形状に基づいて前記土量を演算する、請求項１４に記載の建設機械。
  16. 前記土質推定部は、前記バケットの角度が予め設定された推定用角度に含まれていることを条件として、前記土質を判定する、請求項１乃至１５の何れか１項に記載の建設機械。
  17. 前記土質推定部は、予め準備された複数の土質候補を参照し、前記機械負荷演算部によって演算された前記機械負荷と、前記土圧負荷演算部によって演算された前記土圧負荷とに基づいて、前記複数の土質候補のうちの一の土質候補を作業現場における前記土質として決定する、請求項１乃至１６の何れか１項に記載の建設機械。
  18. 前記土圧負荷演算部は、前記複数の土質候補をそれぞれ用いて複数の前記土圧負荷を演算し、
    前記土質推定部は、前記複数の前記土圧負荷の中から前記機械負荷演算部によって演算される前記機械負荷に最も近い土圧負荷に対応する前記土質候補を、作業現場における前記土質として決定する、請求項１７に記載の建設機械。
  19. 有効状態と無効状態とを切換えるための指令を受け付ける入力部を更に備え、
    前記有効状態は前記土質推定部による前記土質の推定が許容された状態であり、前記無効状態は前記土質推定部による前記土質の推定が禁止された状態である、請求項１乃至１８の何れか１項に記載の建設機械。
  20. 前記入力部に入力される前記指令によって前記有効状態と前記無効状態とが切り換わると、前回推定された前記土質に関する情報を記憶する土質記憶部を更に備える、請求項１９に記載の建設機械。
  21. 前記有効状態および前記無効状態を表示可能な状態表示部を更に備える、請求項１９または２０に記載の建設機械。
  22. 前記バケットの角度が予め設定された推定用角度に含まれていることを条件として、前記入力部に前記有効状態に対応する指令を入力する状態切換部を更に備える、請求項１９乃至２１の何れか１項に記載の建設機械。
  23. 前記土質推定部が前記土質の推定を実行するための条件として、前記バケットの角度が前記推定用角度に含まれることを要求する角度要求部を更に備える、請求項２２に記載の建設機械。
  24. 前記推定用角度および現在の前記バケットの角度を表示することが可能なバケット角度表示部を更に備える、請求項２２または２３に記載の建設機械。
  25. 前記土質推定部は、所定の推定開始信号を受けて、所定の時間間隔で前記土質を繰り返し推定することで複数の土質を取得し、当該複数の土質に基づいて最終的な土質を推定するものであり、前記推定開始信号の入力後、前記複数の土質の数が予め設定された閾値未満の場合、前記最終的な土質の推定を実行しない、請求項１乃至２４の何れか１項に記載の建設機械。
  26. 前記土質推定部による前記土質の推定が完了したか否かに関する情報を表示する完了表示部を更に備える、請求項１乃至２５の何れか１項に記載の建設機械。
  27. 請求項１乃至２６の何れか１項に記載の建設機械と、
    前記建設機械から離れた位置に配置され、前記建設機械との間で前記土質の情報を送受信することが可能なサーバーと、
    を備える、建設機械管理システム。
  28. 前記建設機械は、
    作業現場における前記機体の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    前記位置情報および前記土質の情報を前記サーバーに送信することが可能な機体側送信部と、
    を更に備え、
    前記サーバーは、
    前記機体側送信部が送信した前記位置情報および前記土質の情報を受信することが可能なサーバー側受信部と、
    前記位置情報および前記土質の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部と、
    を有する、請求項２７に記載の建設機械管理システム。
  29. 前記駆動部は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて前記作業アタッチメントを駆動することが可能であり、
    前記建設機械は、
    作業現場における前記機体の位置情報を取得する位置情報取得部と、
    前記位置情報を前記サーバーに送信することが可能な機体側送信部と、
    前記サーバーから送信された情報を受信することが可能な機体側受信部と、
    を更に備え、
    前記サーバーは、
    前記位置情報、前記土質の情報および前記出力特性の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部と、
    前記機体側送信部が送信した前記位置情報を受信することが可能なサーバー側受信部と、
    前記サーバー側受信部が受信した前記位置情報に応じて前記サーバー側記憶部から所定の出力特性を設定するサーバー側出力特性設定部と、
    前記設定された出力特性に対応する前記指令信号を前記建設機械に送信するサーバー側送信部と、
    を有する、請求項２７に記載の建設機械管理システム。
  30. 前記駆動部は、所定の指令信号を受け入れ当該指令信号に応じた出力特性に基づいて前記作業アタッチメントを駆動することが可能であり、
    前記建設機械は、
    前記土質の情報を前記サーバーに送信することが可能な機体側送信部と、
    前記サーバーから送信された情報を受信することが可能な機体側受信部と、
    を更に備え、
    前記サーバーは、
    前記土質の情報および前記出力特性の情報を互いに関連付けて記憶するサーバー側記憶部と、
    前記機体側送信部が送信した前記土質の情報を受信することが可能なサーバー側受信部と、
    前記サーバー側受信部が受信した前記土質の情報に応じて前記サーバー側記憶部から所定の出力特性を設定するサーバー側出力特性設定部と、
    前記設定された出力特性に対応する前記指令信号を前記建設機械に送信するサーバー側送信部と、
    を有する、請求項２７に記載の建設機械管理システム。
JP2022057154A 2021-06-25 2022-03-30 建設機械および建設機械管理システム Pending JP2023004865A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/024030 WO2022270392A1 (ja) 2021-06-25 2022-06-15 建設機械および建設機械管理システム
CN202280044434.4A CN117545898A (zh) 2021-06-25 2022-06-15 工程机械及工程机械管理系统
EP22828309.9A EP4332309A1 (en) 2021-06-25 2022-06-15 Construction machine and construction machine management system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021105891 2021-06-25
JP2021105891 2021-06-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2023004865A true JP2023004865A (ja) 2023-01-17

Family

ID=85101255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022057154A Pending JP2023004865A (ja) 2021-06-25 2022-03-30 建設機械および建設機械管理システム

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2023004865A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116359021A (zh) * 2023-02-07 2023-06-30 连云港久光重工制造有限公司 一种滑移装载机铲斗强度检测机
CN117661671A (zh) * 2024-01-31 2024-03-08 山东科技大学 一种具有智能识别功能的自适应挖掘控制方法及设备

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116359021A (zh) * 2023-02-07 2023-06-30 连云港久光重工制造有限公司 一种滑移装载机铲斗强度检测机
CN116359021B (zh) * 2023-02-07 2023-09-22 连云港久光重工制造有限公司 一种滑移装载机铲斗强度检测机
CN117661671A (zh) * 2024-01-31 2024-03-08 山东科技大学 一种具有智能识别功能的自适应挖掘控制方法及设备
CN117661671B (zh) * 2024-01-31 2024-04-30 山东科技大学 一种具有智能识别功能的自适应挖掘控制方法及设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11802393B2 (en) Shovel
KR101739309B1 (ko) 작업 기계, 및 작업 기계의 작업기 파라미터 보정 방법
JP2023004865A (ja) 建設機械および建設機械管理システム
CN112962709B (zh) 工程机械设备及其作业轨迹规划方法和系统、存储介质
CN110300827B (zh) 工程机械
CN108713084B (zh) 工程机械
JP6779759B2 (ja) 建設機械
CN114687395B (zh) 工程机械
US20230279634A1 (en) Work machine and control device for work machine
CN114127745A (zh) 工程机械的作业信息生成系统以及作业信息生成方法
JP7371338B2 (ja) 地盤強度計測システム
WO2022070843A1 (ja) 積込機械の制御システム、積込機械、及び積込機械の制御方法
JP7022018B2 (ja) 作業機械
WO2022270392A1 (ja) 建設機械および建設機械管理システム
WO2017061512A1 (ja) 施工方法、作業機械の制御システム及び作業機械
CN112074641A (zh) 控制装置和控制方法
JP6928740B2 (ja) 施工管理システム、作業機械、及び施工管理方法
JP6915181B1 (ja) 刃口境界部判定システム及びプログラム
CN117545898A (zh) 工程机械及工程机械管理系统
JP7235521B2 (ja) 作業機械
CN114175108A (zh) 工程机械的作业内容判断系统以及作业判断方法
JP2021189127A (ja) 作業機の掘削支援システム、及び作業機の掘削支援方法
WO2022254826A1 (ja) 土質情報取得システムおよびこれを備える作業機械
JP7065002B2 (ja) 作業機械
CN114127703A (zh) 工程机械的数据处理系统

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220415

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20220415