JP2023150952A - 作業機械 - Google Patents

Abstract

【課題】掘り過ぎを防止しつつ、作業効率を向上可能な作業機械を提供する。【解決手段】作業機械は、作業装置と、車体の位置を検出する車体位置検出装置と、作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、掘削目標面と作業装置との位置関係を表示する表示装置と、表示装置の表示を制御する制御装置と、を備える。制御装置は、車体位置検出装置及び姿勢検出装置の検出結果に基づいて、掘削目標面と作業装置との位置関係及び作業装置の予測軌道を演算し、掘削目標面と作業装置との位置関係及び作業装置の予測軌道を表示装置の同一の画面に表示させる。【選択図】図２

Description

本発明は、作業機械に関する。

油圧ショベル等の作業機械の操作をガイドするマシンガイダンス装置を備えた作業機械が知られている（特許文献１参照）。特許文献１には、作業機械による粗掘削作業中に、バケットの爪先が掘削目標面まで削り込まないように、オペレータに対して通報を行うマシンガイダンス装置が開示されている。

このマシンガイダンス装置は、掘削目標線と地表線との間に掘削目安線を設定する。掘削目安線は、粗掘削を行う際の掘削深さの基準として設定される。掘削目安線は、掘削目標面から所定距離だけオフセットされた位置に設定される。マシンガイダンス装置は、ガイダンス用の表示画面に掘削目安線を表示し、バケットの爪先が掘削目安線を越えた場合に、例えば、表示画面上の掘削目安線の色を変える。これにより、オペレータの注意が喚起され、掘削目標面より深い部分まで掘削されてしまうことが防止される。また、特許文献１には、一日の作業量を示す複数の作業量目安線を表示画面に表示させる例についても開示されている。複数の作業量目安線が設定される場合には、段階的に報知が行われる。

特開２０１９－１８３６３８号公報

特許文献１に記載の技術では、段階的に報知を行うことにより掘り過ぎを防止することはできるが、複数の作業量目安線を表示画面に表示させる構成では、オペレータは、どのような操作でどの程度まで作業装置を動作させると作業装置が掘削目標線に到達するのかを直感的に把握することが難しく、作業効率の低下を招くおそれがある。

本発明は、掘り過ぎを防止しつつ、作業効率を向上可能な作業機械を提供することを目的とする。

本発明の一態様による作業機械は、作業装置と、車体の位置を検出する車体位置検出装置と、前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、掘削目標面と前記作業装置との位置関係を表示する表示装置と、前記表示装置の表示を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記車体位置検出装置及び前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記掘削目標面と前記作業装置との位置関係及び前記作業装置の予測軌道を演算し、前記掘削目標面と前記作業装置との位置関係及び前記作業装置の予測軌道を前記表示装置の同一の画面に表示させる。

本発明によれば、掘り過ぎを防止しつつ、作業効率を向上可能な作業機械を提供することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベルの側面図である。 図２は、制御装置の機能ブロック図である。 図３を参照して軌道生成コントローラにより実行される予測軌道表示制御の処理の流れの一例について示すフローチャートである。 図４は、表示装置の表示画面に表示される画像の一例について示す図である。

図面を参照して、本発明の実施形態に係る作業機械について説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る作業機械の一例として示す油圧ショベル１の側面図である。油圧ショベル１は、走行体２と、走行体２上に旋回装置３を介して旋回可能に設けられる旋回体４と、旋回体４の前部に取り付けられる多関節型の作業装置５と、を備えている。走行体２及び旋回体４は、油圧ショベル１の車体（本体）８を構成する。旋回体４の前部にはオペレータが搭乗する運転室６が設けられる。旋回体４の後部には、油圧ショベル１が傾倒しないように油圧ショベル１のバランスを保つカウンタウェイト７が設けられている。

作業装置５は、複数の駆動部材により構成されている。本実施形態において、作業装置５は、駆動部材として、ブーム５１、アーム５２及びバケット５３を有している。ブーム５１は、基端が旋回体４の旋回フレーム４１に回動可能に取り付けられ、車体８に対して上下方向へ回動する。アーム５２は、ブーム５１の先端に回動可能に取り付けられ、車体８に対して上下方向へ回動する。バケット５３は、アーム５２の先端に回動可能に取り付けられ、車体８に対して上下方向へ回動するアタッチメントである。

作業装置５は、駆動部材を駆動させる油圧アクチュエータ（油圧シリンダ）として、ブームシリンダ５１ａ、アームシリンダ５２ａ及びバケットシリンダ５３ａを有している。ブームシリンダ５１ａは、一端が旋回体４に連結され、他端がブーム５１に連結される。ブームシリンダ５１ａは、伸縮することによりブーム５１を回動させる。アームシリンダ５２ａは、一端がブーム５１に連結され、他端がアーム５２に連結される。アームシリンダ５２ａは、伸縮することによってアーム５２を回動させる。バケットシリンダ５３ａは、一端がアーム５２に連結され、他端がリンク部材を介してバケット５３に連結される。バケットシリンダ５３ａは、伸縮することによってバケット５３を回動させる。

運転室６は、オペレータが着座する運転シート（図示せず）と、この運転シートの近傍に設けられ、オペレータにより操作される操作装置７０と、を備える。操作装置７０は、運転シートに着座するオペレータの左側に設けられる左操作レバーと、運転シートに着座するオペレータの右側に設けられる右操作レバーとを有する。

左操作レバー及び右操作レバーの操作方向に応じて、各油圧アクチュエータが動作する。以下、その一例について説明する。左操作レバーは、旋回装置３に搭載された旋回用油圧モータ（図示せず）と、アームシリンダ５２ａを操作する操作部材である。右操作レバーは、ブームシリンダ５１ａとバケットシリンダ５３ａを操作する操作部材である。

左操作レバーが前方向に操作されると旋回用油圧モータが第１方向に回転し、旋回体４が右方向に旋回する。この操作は、右旋回操作と呼ばれる。左操作レバーが後方向に操作されると旋回用油圧モータが第２方向に回転し、旋回体４が左方向に旋回する。この操作は、左旋回操作と呼ばれる。左操作レバーが左方向に操作されるとアームシリンダ５２ａが収縮し、アーム５２が車体８から遠ざかるように動作する。この操作は、アームダンプ操作と呼ばれる。左操作レバーが右方向に操作されるとアームシリンダ５２ａが伸長し、アーム５２が車体８に近づくように動作する。この操作は、アームクラウド操作と呼ばれる。

右操作レバーが前方向に操作されるとブームシリンダ５１ａが収縮し、ブーム５１が下方向に回動する。この操作は、ブーム下げ操作と呼ばれる。右操作レバーが後方向に操作されるとブームシリンダ５１ａが伸長し、ブーム５１が上方向に回動する。この操作は、ブーム上げ操作と呼ばれる。右操作レバーが左方向に操作されるとバケットシリンダ５３ａが伸長し、バケット５３が車体８に近づくように動作する。この操作は、バケットクラウド操作と呼ばれる。右操作レバーが右方向に操作されるとバケットシリンダ５３ａが収縮し、バケット５３が車体８から遠ざかるように動作する。この操作は、バケットダンプ操作と呼ばれる。

なお、操作レバーの操作方向と油圧アクチュエータの動作方向との対応関係は、上述した例に限定されない。また、操作レバーの操作方向と油圧アクチュエータの動作方向との対応関係は、オペレータにより変更可能であってもよい。

旋回体４は、油圧ショベル１に設けられるセンサ等の装置からの信号に基づいて、表示装置６０等の装置を制御する制御装置１００を備えている。図２は、制御装置１００の機能ブロック図である。

表示装置６０は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。表示装置６０は、運転室６内に設けられる。制御装置１００の表示コントローラ１３０からの表示制御信号に応じた画像を表示画面６１に表示する。表示コントローラ１３０は、表示装置６０の筐体の内部に設けられていてもよいし、表示装置６０の筐体の外部に設けられていてもよい。なお、表示装置６０は、入力装置としてのタッチセンサが表示画面に設けられたタッチパネルモニタであってもよい。また、油圧ショベル１は、タッチセンサに代えて、あるいはタッチセンサとともに、複数のボタン、レバー等の操作部を入力装置として備えていてもよい。

図２に示すように、制御装置１００には、姿勢検出装置５０及び車体位置検出装置４０が接続されている。姿勢検出装置５０は、作業装置５の姿勢情報として各駆動部材の回動角度（傾斜角度）を検出し、検出結果を表す信号を制御装置１００に出力する。姿勢検出装置５０は、姿勢センサとして、ブーム角度センサ５１ｂ、アーム角度センサ５２ｂ及びバケット角度センサ５３ｂを有する。これらの角度センサ５１ｂ，５２ｂ，５３ｂは、例えば、駆動部材（５１，５２，５３）の回動角度に応じた電圧信号を出力するポテンショメータである。なお、ポテンショメータに代えて、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）を設け、各駆動部材（５１，５２，５３）の回動角度を演算してもよい。

ブーム角度センサ５１ｂは、ブーム５１と旋回体４の連結部に設けられる。ブーム角度センサ５１ｂは、旋回体４に対するブーム５１の回動角度（ブーム角とも記す）αを検出する。アーム角度センサ５２ｂは、アーム５２とブーム５１の連結部に設けられる。アーム角度センサ５２ｂは、ブーム５１に対するアーム５２の回動角度（アーム角とも記す）βを検出する。バケット角度センサ５３ｂは、バケット５３とアーム５２の連結部に設けられる。バケット角度センサ５３ｂは、アーム５２に対するバケット５３の回動角度（バケット角とも記す）γを検出する。

車体位置検出装置４０は、旋回体４に取り付けられ、旋回体４（車体８）の位置情報及び方位情報を検出する。車体位置検出装置４０は、複数のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全地球衛星測位システム）用のアンテナ（以下、ＧＮＳＳアンテナと記す）４１ａ，４１ｂと、ＧＮＳＳアンテナ４１ａ，４１ｂで受信された複数の測位衛星からの衛星信号（ＧＮＳＳ電波）に基づいて、３次元空間の実座標で表される旋回体４の位置、及び基準方位からの角度である方位角を演算する測位演算装置４２と、を有する。旋回体４の位置は、例えば、地理座標系（グローバル座標系）における旋回体４の位置座標で表される。

ＧＮＳＳアンテナ４１ａとＧＮＳＳアンテナ４１ｂは、例えば、作業装置５の回動面と同一の鉛直面内に配置されており、互いに前後方向に離隔して配置されている。ＧＮＳＳアンテナ４１ａと測位演算装置４２は、車体８の位置を演算する位置演算装置として機能する。一対のＧＮＳＳアンテナ４１ａ，４１ｂと測位演算装置４２は、車体８の方位を演算する方位演算装置として機能する。なお、ＧＮＳＳアンテナは３つ以上設けてもよい。つまり、位置演算装置として機能するＧＮＳＳアンテナと、方位演算装置として機能するＧＮＳＳアンテナとが個別に設けられていてもよい。

制御装置１００は、軌道生成コントローラ１１０と、マシンガイダンスコントローラ１２０と、表示コントローラ１３０とを有する。各コントローラ１１０，１２０，１３０は相互に接続され、情報（データ）の授受を行う。各コントローラ１１０，１２０，１３０は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の処理装置、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスクドライブ等の不揮発性メモリ、所謂ＲＡＭ（Random Access Memory）と呼ばれる揮発性メモリ、入出力インタフェース、及び、その他の周辺回路を備えたコンピュータで構成される。各コントローラ１１０，１２０，１３０は、１つのコンピュータで構成してもよいし、複数のコンピュータで構成してもよい。

不揮発性メモリには、各種演算が実行可能なプログラムが格納されている。すなわち、不揮発性メモリは、本実施形態の機能を実現するプログラムを読み取り可能な記憶媒体（記憶装置）である。処理装置は、不揮発性メモリに記憶されたプログラムを揮発性メモリに展開して演算実行する装置であって、プログラムに従って入出力インタフェース、不揮発性メモリ及び揮発性メモリから取り入れたデータに対して所定の演算処理を行う。

入出力インタフェースの入力部は、各種装置から入力された信号を処理装置で演算可能なデータに変換する。また、入出力インタフェースの出力部は、処理装置での演算結果に応じた出力用の信号を生成し、その信号を各種装置に出力する。

制御装置１００は、車体位置検出装置４０及び姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて、掘削目標面と作業装置５との位置関係及び作業装置５の予測軌道を演算し、掘削目標面と作業装置との位置関係及び作業装置５の予測軌道を表示装置６０の同一の画面に表示させる。以下、制御装置１００を構成する各コントローラ１１０，１２０，１３０の各機能について詳しく説明する。

マシンガイダンスコントローラ１２０は、オペレータに対して、油圧ショベル１の操作をガイドするマシンガイダンスを行うための処理を実行する。マシンガイダンスコントローラ１２０は、基本情報記憶部１２１、姿勢演算部１２２、目標面記憶部１２３、及び距離演算部１２４としての機能を有する。基本情報記憶部１２１及び目標面記憶部１２３の機能は、マシンガイダンスコントローラ１２０の不揮発性メモリによって発揮される。姿勢演算部１２２及び距離演算部１２４の機能は、マシンガイダンスコントローラ１２０の処理装置が不揮発性メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、発揮される。

基本情報記憶部１２１には、予め油圧ショベル１の基本情報が記憶されている。油圧ショベル１の基本情報には、油圧ショベル１の各部の寸法が含まれる。例えば、基本情報記憶部１２１には、基本情報として、ＧＮＳＳアンテナ４１ａ，４１ｂの位置情報（車体基準座標系での位置座標）が記憶されている。また、基本情報記憶部１２１には、基本情報として、車体８の長さ、幅及び高さ、並びに、ブーム５１の長さＬａ、アーム５２の長さＬｂ及びバケット５３の長さＬｃが記憶されている。

ブーム５１の長さＬａは、ブーム５１と旋回フレーム４１とを連結するブームピンの回動中心から、ブーム５１とアーム５２とを連結するアームピンの回動中心までの長さである。アーム５２の長さＬｂは、アームピンの回動中心からアーム５２とバケット５３とを連結するバケットピンの回動中心までの長さである。バケット５３の長さＬｃは、バケットピンの回動中心からバケット５３の先端部までの長さである。

姿勢演算部１２２は、基本情報記憶部１２１から基本情報を取得し、取得した基本情報と、車体位置検出装置４０及び姿勢検出装置５０から入力される信号に基づき、現在の旋回体４（車体８）の位置及び方位並びに作業装置５の姿勢を演算する。

目標面記憶部１２３には、掘削目標面９０（図４参照）の三次元位置情報（設計データ）が予め記憶されている。掘削目標面９０とは、掘削形成する（造形する）目標地形のことをいう。掘削目標面９０の三次元位置情報とは、掘削目標面９０をポリゴンで表した地形データに位置データを付した情報をいう。この三次元位置情報は予め作成されて目標面記憶部１２３に記憶される。

距離演算部１２４は、姿勢演算部１２２により演算された現在の旋回体４の位置及び方位並びに作業装置５の姿勢に基づき、作業装置５の先端部（例えばバケット５３の爪先）の位置を演算する。距離演算部１２４は、目標面記憶部１２３から取得した掘削目標面９０の三次元情報と、現在の旋回体４の位置及び方位並びに作業装置５の姿勢に基づき、作業装置５の動作平面内での掘削目標面（掘削目標線）９０を特定する。距離演算部１２４は、演算したバケット５３の先端部の位置と掘削目標面９０との間の距離（以下、目標面距離とも記す）を演算する。目標面距離は、例えば、バケット５３の先端部から掘削目標面９０との間の鉛直軸方向（重力方向）の距離である。なお、目標面距離は、バケット５３の先端部から掘削目標面９０に下した垂線におけるバケット５３と掘削目標面９０との間の距離としてもよい。

距離演算部１２４は、演算結果を表示コントローラ１３０に出力する。表示コントローラ１３０は、距離演算部１２４の演算結果に基づいて、掘削目標面９０と作業装置５との位置関係を表す画像（図４参照）を表示装置６０の表示画面６１に表示させる。表示コントローラ１３０の機能については後述する。

軌道生成コントローラ１１０は、基本情報記憶部１１１、軌道演算部１１２、軌道生成部１１３、及び掘り過ぎ判定部１１４としての機能を有する。基本情報記憶部１１１の機能は、軌道生成コントローラ１１０の不揮発性メモリによって発揮される。軌道演算部１１２、軌道生成部１１３及び掘り過ぎ判定部１１４の機能は、軌道生成コントローラ１１０の処理装置が不揮発性メモリに記憶されるプログラムを実行することにより、発揮される。

基本情報記憶部１１１には、予め油圧ショベル１の基本情報が記憶されている。基本情報記憶部１１１に記憶されている基本情報は、上述した基本情報記憶部１２１に記憶されている基本情報と同じである。

軌道演算部１１２は、基本情報記憶部１１１から基本情報を取得し、取得した基本情報と、車体位置検出装置４０及び姿勢検出装置５０から入力される信号に基づき、現在の作業装置５のバケット５３の先端部の位置を演算する。なお、バケット５３の先端部の位置の演算方法は、姿勢演算部１２２による演算方法と同じであるため、詳細な説明は省略する。

軌道演算部１１２は、姿勢検出装置５０から入力される信号に基づき、作業装置５が動作している状態（動作状態）であるか、あるいは、作業装置５が動作していない状態（静止状態）であるかを判定する。

軌道演算部１１２は、ブーム角度センサ５１ｂにより検出されたブーム角α、アーム角度センサ５２ｂにより検出されたアーム角β、及びバケット角度センサ５３ｂにより検出されたバケット角γのうちのいずれかに時間変化がある場合には、作業装置５は動作状態であると判定する。軌道演算部１１２は、ブーム角度センサ５１ｂにより検出されたブーム角α、アーム角度センサ５２ｂにより検出されたアーム角β、及びバケット角度センサ５３ｂにより検出されたバケット角γの全てにおいて時間変化がない場合には、作業装置５は静止状態（停止状態）であると判定する。

なお、角度センサ５１ｂ，５２ｂ，５３ｂにより検出された角度の時間変化に代えて、操作装置７０の操作量の時間変化に基づいて、作業装置５が動作状態であるか静止状態であるかを判定してもよい。

軌道演算部１１２は、作業装置５が動作状態であると判定された場合には、姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて、複数の駆動部材（５１，５２，５３）の角速度（ωα，ωβ，ωγ）を演算する。軌道演算部１１２は、演算された複数の駆動部材（５１，５２，５３）の角速度（ωα，ωβ，ωγ）と、ブーム５１、アーム５２及びバケット５３の長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃに基づいて、所定時間経過後の作業装置５の先端部（バケット５３の先端部）の予測位置を演算する。軌道演算部１１２は、複数の予測位置を演算する。

軌道演算部１１２は、作業装置５が静止状態であると判定された場合には、姿勢検出装置５０の検出結果に所定時間経過後の姿勢変化（角度変化）の予測値を加算することにより、バケット５３の先端部の予測位置を演算する。軌道演算部１１２は、複数の予測位置を演算する。

ブーム角α[°]に加える予測値（ブーム角度変化予測値）Δα[°]、アーム角β[°]に加える予測値（アーム角度変化予測値）Δβ[°]、及びバケット角γ[°]に加える予測値（バケット角度変化予測値）Δγ[°]は、それぞれ異なる値とすることができる。

複数の駆動部材（５１，５２，５３）それぞれの姿勢変化の予測値は、作業装置５が掘削方向に動作する場合を想定して予め定められる。各予測値は、基本情報記憶部１１１に記憶されている。ブーム角度変化予測値Δαは、所定時間経過後にブーム上げ方向にブーム５１が動作した場合のブーム角αの変化量の予測値である。アーム角度変化予測値Δβは、所定時間経過後にアームクラウド方向にアーム５２が動作した場合のアーム角βの変化量の予測値である。バケット角度変化予測値Δγは、所定時間経過後にバケットクラウド方向にバケット５３が動作した場合のバケット角γの変化量の予測値である。

予測値Δα，Δβ，Δγが、駆動部材（５１，５２，５３）の回動角度α，β，γに加算されると、所定時間経過後の駆動部材（５１，５２，５３）の回動角度α´，β´，γ´が得られる。

例えば、軌道演算部１１２は、以下の式（１）～（３）を用いて、所定時間ｔ（ｎ）経過後の駆動部材の回動角度α´（ｎ），β´（ｎ），γ´（ｎ）を演算する。
α´（ｎ）＝α＋Δα×ｎ ・・・（１）
β´（ｎ）＝β＋Δβ×ｎ ・・・（２）
γ´（ｎ）＝γ＋Δγ×ｎ ・・・（３）
ここで、ｎは、所定時間ｔ（ｎ）を定める整数である。所定時間ｔ（ｎ）は、基準時間Δｔ×ｎにより演算される。

以下、アーム５２の予測角度の演算方法についての具体例を説明する。現在のアーム角βにアーム角度変化予測値（Δβ×１）を加算することにより、第１の所定時間ｔ（１）＝１×Δｔだけ経過した後の第１の予測角度β´（１）が演算される。同様に、現在のアーム角βにアーム角度変化予測値（Δβ×２）を加算することにより、第２の所定時間ｔ（２）＝２×Δｔだけ経過した後の第２の予測角度β´（２）が演算される。このようにして、複数の予測角度β´（ｎ）が演算される。

軌道演算部１１２は、予測角度α´（１），β´（１），γ´（１）と、ブーム５１、アーム５２及びバケット５３の長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃに基づいて、第１の所定時間ｔ（１）だけ経過した後のバケット５３の先端部の第１の予測位置Ｐ（１）を演算する。同様に、軌道演算部１１２は、予測角度α´（２），β´（２），γ´（２）と、ブーム５１、アーム５２及びバケット５３の長さＬａ，Ｌｂ，Ｌｃに基づいて、第２の所定時間ｔ（２）だけ経過した後のバケット５３の先端部の第２の予測位置Ｐ（２）を演算する。このようにして、所定時間ｔ（ｎ）経過後の予測位置Ｐ（ｎ）が複数演算される。

軌道生成部１１３は、軌道演算部１１２により演算されたバケット５３の先端部の複数の予測位置に基づいて、バケット５３の先端部の予測軌道９１（図４参照）を生成する。予測軌道９１は、例えば、３次元空間における関数で表される。軌道生成部１１３は、生成した予測軌道９１の情報を表示コントローラ１３０に出力する。

掘り過ぎ判定部１１４は、軌道生成部１１３によって生成された予測軌道９１が、目標面記憶部１２３に記憶されている掘削目標面９０よりも下側の領域（油圧ショベル１から見て奥側の領域）と重複するか否かを判定する。また、掘り過ぎ判定部１１４は、予測軌道９１と掘削目標面９０よりも下側の領域（油圧ショベル１から見て手前側の領域）との重複部９１ｂ（図４参照）を特定する。掘り過ぎ判定部１１４は、判定結果を表示コントローラ１３０に出力する。なお、掘り過ぎ判定部１１４は、予測軌道９１と掘削目標面９０よりも下側の領域とが重複すると判定された場合には、特定した重複部９１ｂの情報を表示コントローラ１３０に出力する。

表示コントローラ１３０は、強調部１３１及び描画部１３２としての機能を有し、表示装置６０の表示を制御する。強調部１３１及び描画部１３２の機能は、表示コントローラ１３０の処理装置が不揮発性メモリに記憶されているプログラムを実行することにより、発揮される。

表示コントローラ１３０は、マシンガイダンスコントローラ１２０及び軌道生成コントローラ１１０から入力された信号に基づいて、表示装置６０の表示画面６１に画像を表示させる。

描画部１３２は、マシンガイダンスコントローラ１２０から取得した掘削目標面９０と作業装置５との位置関係を表す画像と、軌道生成コントローラ１１０から取得したバケット５３の先端部の予測軌道９１と、を表示装置６０の同一の画面に表示させる（図４参照）。

強調部１３１は、掘り過ぎ判定部１１４によって、予測軌道９１が掘削目標面９０よりも下側の領域と重複すると判定された場合には、重複部９１ｂを強調表示させる指令（強調表示指令）を描画部１３２に送信する。

描画部１３２は、強調部１３１から強調表示指令を受信すると、予測軌道９１のうち、重複部９１ｂを強調表示部として特定する。描画部１３２は、予測軌道９１のうち、強調表示部（重複部９１ｂ）とそれ以外の部分（非重複部９１ａ）とを異なる表示態様で表示画面６１に表示させる（図４参照）。

図３を参照して軌道生成コントローラ１１０により実行される予測軌道表示制御の処理の流れの一例について説明する。図３のフローチャートに示す処理は、イグニッションスイッチ（不図示）がオンされることにより開始され、所定の演算周期で繰り返し実行される。

図３に示すように、ステップＳ１０１において、軌道生成コントローラ１１０は、車体位置検出装置４０から旋回体４の位置情報（位置及び方位）を取得し、処理をステップＳ１０６に進める。ステップＳ１０６において、軌道生成コントローラ１１０は、姿勢検出装置５０から作業装置５の姿勢情報（駆動部材の回動角度）を取得し、処理をステップＳ１１１に進める。

ステップＳ１１１において、軌道生成コントローラ１１０は、ステップＳ１０１で取得した旋回体４の位置情報と、ステップＳ１０６で取得した作業装置５の姿勢情報と、基本情報記憶部１１１に記憶されている基本情報とに基づいて、バケット５３の先端部の位置を演算し、処理をステップＳ１１６に進める。

ステップＳ１１６において、軌道生成コントローラ１１０は、作業装置５が動作状態であるか静止状態であるかを判定する。ステップＳ１１６において、作業装置５が静止状態であると判定されると、処理がステップＳ１２１に進む。ステップＳ１１６において、作業装置５が動作状態であると判定されると、処理がステップＳ１３１に進む。

ステップＳ１２１において、軌道生成コントローラ１１０は、角度変化予測値Δα，Δβ，Δγを用いて、所定時間ｔ（ｎ）経過後のバケット５３の先端部の複数の予測位置Ｐ（ｎ）を演算し、処理をステップＳ１３６に進める。ｎは、１，２，３・・・ｍ（ｍは整数）である。

ステップＳ１３１において、軌道生成コントローラ１１０は、本演算周期のステップＳ１０６で取得した姿勢情報（回動角度）である今回値と、本演算周期よりも前（例えば、１周期前）のステップＳ１０６で取得した姿勢情報（回動角度）である前回値と、前回値を取得した時刻から今回値を取得した時刻までの時間とに基づいて、駆動部材の実角速度ωα，ωβ，ωγを演算し、処理をステップＳ１３４に進める。

ステップＳ１３４において、軌道生成コントローラ１１０は、ステップＳ１３１で演算された実角速度ωα，ωβ，ωγに基づいて、所定時間ｔ（ｎ）経過後のバケット５３の先端部の複数の予測位置Ｐ（ｎ）を演算し、処理をステップＳ１３６に進める。ｎは、１，２，３・・・ｍ（ｍは整数）である。

ステップＳ１３６において、軌道生成コントローラ１１０は、ステップＳ１２１またはステップＳ１３４で演算された複数の予測位置Ｐ（ｎ）に基づいて、予測軌道９１を演算する。予測軌道９１は、例えば、複数の予測位置Ｐ（ｎ）を近似する近似曲線の式によって表される。

ステップＳ１４１において、軌道生成コントローラ１１０は、マシンガイダンスコントローラ１２０から掘削目標面９０の情報を取得し、処理をステップＳ１４６に進める。

ステップＳ１４６において、軌道生成コントローラ１１０は、予測軌道９１が掘削目標面９０よりも下側の領域に重複しているか否かを判定する。ステップＳ１４６において、予測軌道９１が掘削目標面９０よりも下側の領域に重複していないと判定されると、処理がステップＳ１４９に進む。ステップＳ１４６において、予測軌道９１が掘削目標面９０よりも下側の領域に重複していると判定されると、処理がステップＳ１５１に進む。

ステップＳ１４９において、軌道生成コントローラ１１０は、予測軌道９１の情報を表示コントローラ１３０に出力し、図３のフローチャートに示す処理を終了する。

ステップＳ１５１において、軌道生成コントローラ１１０は、予測軌道９１と掘削目標面９０よりも下側の領域との重複部９１ｂを特定し、処理をステップＳ１５６に進める。ステップＳ１５６において、軌道生成コントローラ１１０は、予測軌道９１及び重複部９１ｂの情報を表示コントローラ１３０に出力し、図３のフローチャートに示す処理を終了する。

図４を参照して、表示装置６０の表示画面６１に表示される画像の一例について説明する。図４では、掘削目標面９０の下側の領域と予測軌道９１の一部とが重複している例について示している。なお、図４では、現在の地山の表面である地表９９を参考に二点鎖線で図示しているが、実際には表示画面６１に表示されない。

マシンガイダンスコントローラ１２０から掘削目標面９０の情報が表示コントローラ１３０に入力されると、表示コントローラ１３０は、表示画面６１に掘削目標面９０を表す二重線を表示する。マシンガイダンスコントローラ１２０から掘削目標面９０に対する油圧ショベル１の位置情報及び姿勢情報が入力されると、表示コントローラ１３０は、表示画面６１に、掘削目標面９０と作業装置５の位置関係を示す画像として、油圧ショベル１を表す画像と掘削目標面９０の画像を表示する。表示コントローラ１３０は、入力される位置情報及び姿勢情報が変化すると、油圧ショベル１の画像を変化させる。

マシンガイダンスコントローラ１２０から目標面距離の情報が表示コントローラ１３０に入力されると、表示コントローラ１３０は、掘削目標面９０と作業装置５の位置関係を示す画像として目標面距離を表す画像９２を表示画面６１に表示する。表示コントローラ１３０は、入力される目標面距離の情報が変化すると、目標面距離を表す画像９２の数値を変化させる。

軌道生成コントローラ１１０から予測軌道９１の情報が表示コントローラ１３０に入力されると、表示コントローラ１３０は、表示画面６１に予測軌道９１を表す線を表示する。軌道生成コントローラ１１０から重複部９１ｂの情報が表示コントローラ１３０に入力されると、表示コントローラ１３０は、予測軌道９１における重複部９１ｂを非重複部９１ａとは異なる表示態様で表示画面６１に表示する。本実施形態では、重複部９１ｂが実線で表示され、非重複部９１ａが破線で表示されている。

なお、図示しないが、予測軌道９１の情報が表示コントローラ１３０に入力され、重複部９１ｂの情報が表示コントローラ１３０に入力されていない場合には、予測軌道９１の全体が非重複部９１ａとなる。このため、表示コントローラ１３０は、予測軌道９１の全体を表す破線を表示画面６１に表示する。

上述した実施形態によれば、次の作用効果を奏する。

（１）油圧ショベル（作業機械）１は、車体８と、車体８に取り付けられる作業装置５とを備える。作業装置５は、複数の油圧アクチュエータ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）と、複数の油圧アクチュエータ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）によって駆動される複数の駆動部材（５１，５２，５３）とを有する。また、油圧ショベル１は、車体８の位置を検出する車体位置検出装置４０と、作業装置５の姿勢を検出する姿勢検出装置５０と、掘削目標面９０と作業装置５との位置関係を表示する表示装置６０と、表示装置６０の表示を制御する制御装置１００とを備える。制御装置１００は、車体位置検出装置４０及び姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて、掘削目標面９０と作業装置５との位置関係及び作業装置５の予測軌道９１を演算し、掘削目標面９０と作業装置５との位置関係及び作業装置５の予測軌道を表示装置６０の同一の画面に表示させる。

この構成によれば、オペレータは、表示装置６０に表示される掘削目標面９０及び予測軌道９１を確認しつつ掘削作業を行うことができる。これにより、掘削目標面９０より深い部分に作業装置５が侵入することが防止される。また、オペレータは、どのような操作でどの程度まで作業装置５を動作させると作業装置５が掘削目標面９０に到達するのかを直感的に把握することができる。これにより、オペレータは、地山の粗掘削作業の効率を向上させることができる。つまり、本実施形態によれば、掘り過ぎを防止しつつ、作業効率を向上可能な油圧ショベル１を提供することができる。

（２）制御装置１００は、作業装置５が動作状態であるか静止状態であるかに応じて、作業装置５の予測軌道９１の演算方法を変える。本実施形態において、制御装置１００は、作業装置５が動作状態である場合には、姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて、複数の駆動部材（５１，５２，５３）の角速度を演算する。制御装置１００は、演算された複数の駆動部材（５１，５２，５３）の角速度に基づいて、作業装置５の先端部の予測軌道９１を演算する。一方、制御装置１００は、作業装置５が静止状態である場合には、姿勢検出装置５０の検出結果に予め定めた複数の駆動部材（５１，５２，５３）それぞれの姿勢変化の予測値を加算することにより、作業装置５の先端部の予測軌道９１を演算する。

この構成によれば、作業装置５が静止状態である場合には、掘削作業が開始された場合の予測軌道９１を表示装置６０に表示させることができる。このため、オペレータは、掘削作業を開始する前に、操作装置７０の操作方法の計画を立てることができる。また、作業装置５が静止状態から動作状態に状態遷移すると、現在の動作状態に応じた予測軌道９１が表示装置６０に表示される。このため、オペレータは、より精度の高い掘削作業を行うことができる。このように、本実施形態によれば、作業装置５の状態に応じた予測軌道９１を表示装置６０に表示させることができる。

（３）制御装置１００は、掘削目標面９０よりも下側の領域内の予測軌道（重複部９１ｂ）と、掘削目標面９０よりも上側の領域内の作業装置５の予測軌道（非重複部９１ａ）と、を異なる表示態様で表示装置６０に表示させる（図４参照）。この構成によれば、オペレータは、全体の予測軌道９１のうち、掘削目標面９０よりも下側の領域内の予測軌道（重複部９１ｂ）の長さを容易に把握することができる。その結果、掘り過ぎをより適切に防止することができ、作業効率をより向上することができる。

次のような変形例も本発明の範囲内であり、変形例に示す構成と上述の実施形態で説明した構成を組み合わせたり、以下の異なる変形例で説明する構成同士を組み合わせたりすることも可能である。

＜変形例１＞
予測軌道９１における重複部９１ｂと非重複部９１ａの表示態様は、上記実施形態で説明した例に限定されない。また、重複部９１ｂと非重複部９１ａの表示態様は、上記実施形態で説明した態様、及び、以下の変形例で示す複数の態様の中からいくつかを組み合わせてもよい。

＜変形例１－１＞
表示コントローラ１３０は、非重複部９１ａと重複部９１ｂを異なる色で表示させてもよい。この場合、両者の色は互いに識別しやすい色にすることが望ましい。また、重複部９１ｂは、特にその周辺の表示物と比べても識別しやすい色にすることが望ましい。

＜変形例１－２＞
表示コントローラ１３０は、重複部９１ｂを実線で表示させ、非重複部９１ａを二点鎖線あるいは点線で表示させてもよい。

＜変形例１－３＞
表示コントローラ１３０は、重複部９１ｂの線の太さを非重複部９１ａの線の太さよりも太くしてもよい。

＜変形例１－４＞
表示コントローラ１３０は、重複部９１ｂを点滅させ、非重複部９１ａを点滅させないようにしてもよい。この場合、重複部９１ｂと非重複部９１ａの線種が同じ場合であっても、重複部９１ｂを非重複部９１ａよりも強調して表示することができる。

＜変形例２＞
上記実施形態では、作業装置５が静止状態である場合に、ブーム５１、アーム５２及びバケット５３のそれぞれが動作した場合を想定した予測値を用いて、バケット５３の先端部の予測位置を演算する例について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

＜変形例２－１＞
軌道生成コントローラ１１０は、作業装置５が静止状態である場合には、複数の駆動部材（５１，５２，５３）のうちの一つの駆動部材（例えばアーム５２）が動かされることを想定した作業装置５の先端部の予測軌道を演算してもよい。この場合、軌道生成コントローラ１１０は、予測値を用いることなく予測軌道９１の生成を行うことができる。本変形例によれば、予測軌道９１の生成処理を簡素化することができ、制御装置１００の処理の負荷を軽減することができる。その結果、制御装置１００のコストの低減を図ることができる。

さらに、軌道生成コントローラ１１０は、ブーム５１のみが動かされることを想定したバケット５３の先端部の予測軌道（第１予測軌道）、アーム５２のみが動かされることを想定したバケット５３の先端部の予測軌道（第２予測軌道）、及び、バケット５３のみが動かされることを想定したバケット５３の先端部の予測軌道（第３予測軌道）のそれぞれを生成してもよい。さらに、表示コントローラ１３０は、第１～第３予測軌道のそれぞれを表示装置６０の同一の画面に同時に表示してもよい。これにより、オペレータは、駆動部材（５１，５２，５３）それぞれを単独操作した場合の予測軌道９１を確認することができる。

＜変形例３＞
駆動部材（５１，５２，５３）の角速度と、駆動部材（５１，５２，５３）を駆動する油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）の伸縮速度には、一定の関係がある。このため、上記駆動部材（５１，５２，５３）の角速度は、油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）の伸縮速度に置き換えることができる。

また、上記実施形態では、姿勢検出装置５０が複数の角度センサ（５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ）を備えている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。姿勢検出装置５０は、複数の角度センサ（５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ）に代えて、複数の油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）のストローク長を測定する複数のストロークセンサを姿勢センサとして備えていてもよい。この場合、制御装置１００は、複数のストロークセンサの検出結果に基づき、複数の駆動部材（５１，５２，５３）の回動角度（傾斜角度）を演算する。

＜変形例４＞
軌道生成コントローラ１１０は、作業装置５による掘削作業が開始されるときの複数の駆動部材（５１，５２，５３）それぞれの姿勢変化を表すパラメータ（姿勢の時間変化率）を演算し、その演算結果に基づき複数の駆動部材（５１，５２，５３）それぞれの姿勢変化の予測値を演算し、演算した予測値を基本情報記憶部１１１に記憶してもよい。つまり、基本情報記憶部１１１に記憶されている予測値が、掘削作業が開始される際に更新される。

作業装置５の姿勢変化を表すパラメータ（姿勢の時間変化率）には、駆動部材（５１，５２，５３）の角速度、あるいは油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）の伸縮速度を用いることができる。予測値の演算に用いられるパラメータ（代表値）は、複数回の掘削作業開始時の駆動部材（５１，５２，５３）のパラメータの平均値を用いることが好ましい。１回の掘削作業開始時の駆動部材（５１，５２，５３）のパラメータは、掘削作業が開始された時点から所定時間が経過するまでの姿勢変化量（シリンダ変位、角度変位）に基づいて演算される。

制御装置１００による掘削作業開始時の判定方法は、例えば、以下のとおりである。バケット５３が掘削目標面９０よりも上側に位置している状態からバケット５３が掘削目標面９０に近づくように作業装置５が動作した場合に、制御装置１００は作業装置５による掘削作業が開始されたと判定する。なお、作業装置５が動作したか否かの判定は、姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて行ってもよいし、操作装置７０の操作量に基づいて行ってもよい。

このように、本変形例では、制御装置１００が、作業装置５による掘削作業が開始されるときの複数の駆動部材（５１，５２，５３）それぞれの姿勢変化を演算して、複数の駆動部材（５１，５２，５３）それぞれの姿勢変化の予測値として記憶する。したがって、本変形例によれば、オペレータの志向にあった予測軌道９１を表示装置６０に表示させることができる。

なお、予測値の演算に用いられるパラメータ（代表値）は、複数回の掘削作業開始時のパラメータの平均値に限定されない。予測値の演算に用いられるパラメータ（代表値）は、複数回の掘削作業開始時のパラメータの最大値または最小値としてもよい。

制御装置１００は、パラメータの平均値、最大値及び最小値のそれぞれを演算し、パラメータの平均値、最大値及び最小値のそれぞれに基づいて生成される予測軌道（３本の予測軌道）を表示装置６０の同一の画面に同時に表示してもよい。これにより、オペレータは、操作装置７０の操作の計画をより適切に立てることができる。

＜変形例５＞
制御装置１００は、作業装置５の各関節の可動領域の範囲を考慮して、バケット５３の先端部の予測軌道９１を生成してもよい。つまり、制御装置１００は、姿勢検出装置５０の検出結果に基づいて作業装置５の先端部の位置を演算し、作業装置５の先端部の位置を始点として複数の駆動部材（５１，５２，５３）の可動領域の範囲内で、バケット５３の先端部の予測軌道９１を演算する。これにより、予測軌道９１の表示領域が制限されるので、オペレータは必要な情報のみを確認することができる。

＜変形例６＞
制御装置１００は、姿勢検出装置５０の検出結果に基づき、作業装置５の先端部が掘削目標面９０から離れる方向に動作しているのか、近づく方向に動作しているのかを判定してもよい。本変形例において、制御装置１００は、作業装置５の先端部が掘削目標面９０から離れる方向に動作していると判定された場合には、表示装置６０に作業装置５の予測軌道９１を表示しない。一方、制御装置１００は、作業装置５の先端部が掘削目標面９０に近づく方向に動作していると判定された場合には、表示装置６０に作業装置５の予測軌道９１を表示させる。

この構成によれば、作業装置５の先端部が掘削目標面９０に近づく方向に動作している場合に限って表示装置６０に予測軌道９１が表示される。このため、より適切に、オペレータに注意喚起を促すことができる。

＜変形例７＞
予測軌道９１の生成方法は、上記実施形態で説明した方法に限定されない。種々の方法で予測軌道９１を生成することができる。上記実施形態では、軌道演算部１１２が、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度に基づいて、バケット５３の先端部の予測位置を演算する例について説明した。しかしながら、軌道演算部１１２は、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度だけでなく、角加速度も加味して、バケット５３の先端部の予測位置を演算してもよい。さらに、軌道生成コントローラ１１０は、以下に示す方法で予測軌道９１を生成してもよい。

軌道演算部１１２は、作業装置５が動作状態であると判定された場合には、バケット５３の先端部の位置を一定時間（演算周期）毎に演算し、その演算結果に基づいてバケット５３の先端部の実際の速度及び加速度を演算する。つまり、軌道演算部１１２は、一定時間（演算周期）毎にバケット５３の先端部の位置をサンプリングし、サンプリングしたバケット５３の先端部の複数の位置からバケット５３の先端部の速度及び加速度の実際値を演算する。

また、軌道演算部１１２は、作業装置５が静止状態であると判定された場合には、姿勢検出装置５０の検出結果に所定時間経過後の姿勢変化（角度変化）の予測値を加算することにより、所定時間経過後の駆動部材（５１，５２，５３）の予測角度を演算する。さらに、軌道演算部１１２は、演算した駆動部材（５１，５２，５３）の予測角度に基づいて、バケット５３の先端部の速度及び加速度の仮定値を演算する。

軌道生成部１１３は、作業装置５が動作状態であると判定された場合には、軌道演算部１１２により演算されたバケット５３の先端部の速度及び加速度の実際値に基づいて、バケット５３の先端部の予測軌道９１を生成する。軌道生成部１１３は、作業装置５が静止状態であると判定された場合には、軌道演算部１１２により演算されたバケット５３の先端部の速度及び加速度の仮定値に基づいて、バケット５３の先端部の予測軌道９１を生成する。本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、作業装置５が動作状態である場合におけるバケット５３の先端部の速度及び加速度の演算方法は、上記した例に限定されない。軌道生成コントローラ１１０は、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度及び角加速度を角速度センサ及び角加速度センサにより検出し、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度及び角加速度からヤコビ行列を用いてバケット５３の先端部の速度及び加速度を演算してもよいし、運動学の方程式を用いてバケット５３の先端部の速度及び加速度を演算してもよい。

また、軌道生成コントローラ１１０は、操作装置７０のレバー操作量と各油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）の動作速度の関係を表すデータテーブルに基づいて、レバー操作量に応じた各油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）の動作速度を演算してもよい。この場合、軌道生成コントローラ１１０は、演算した動作速度の時間変化率を加速度として演算する。また、軌道生成コントローラ１１０は、演算した各油圧シリンダ（５１ａ，５２ａ，５３ａ）の動作速度及び加速度に基づいて、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度及び角加速度を演算する。さらに、軌道生成コントローラ１１０は、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度及び角加速度に基づいてバケット５３の先端部の速度及び加速度を演算する。

また、軌道生成コントローラ１１０は、各駆動部材（５１，５２，５３）の角速度及び角加速度のうち、角速度のみを用いてバケット５３の先端部の速度及び加速度を演算してもよい。

＜変形例８＞
各コントローラ１１０，１２０，１３０の機能の一部または全部を他のコントローラが備えていてもよい。例えば、軌道生成コントローラ１１０の基本情報記憶部１１１とマシンガイダンスコントローラ１２０の基本情報記憶部１２１の機能は、単一の不揮発性メモリで実現してもよい。また、単一のコントローラが、各コントローラ１１０，１２０，１３０の全ての機能を備えていてもよい。４つ以上のコントローラで各コントローラ１１０，１２０，１３０の機能を実現する構成としてもよい。

＜変形例９＞
上記実施形態では、マシンガイダンスが、ＧＮＳＳアンテナ４１ａ，４１ｂを備えた車体位置検出装置４０により取得した油圧ショベル１の位置情報、及び掘削目標面９０を三次元位置情報で扱う３Ｄマシンガイダンスである例について説明した。しかしながら、マシンガイダンスは、作業装置５の動作平面に機能を限定した２Ｄマシンガイダンスとしてもよい。

＜変形例１０＞
上記実施形態では、掘削目標面９０の三次元位置情報が予め目標面記憶部１２３に記憶されている例について説明したが、本発明はこれに限定されない。掘削目標面９０の三次元位置情報は、通信装置（不図示）を通じて外部サーバから取得してもよいし、記憶媒体から取得してもよい。また、オペレータが入力装置を操作することにより、掘削目標面９０を表す座標データが目標面記憶部１２３に記憶されるようにしてもよい。

＜変形例１１＞
情報化施工では、マシンガイダンスの情報（目標面距離）にしたがって掘削目標面９０の上方にバケット５３の先端部が保持されるように作業装置５を半自動的に制御するマシンコントロールが知られている。このマシンコントロール機能を有する作業機械に本提案のシステムを組み合わせてもよい。その場合、掘り過ぎ防止の観点ではマシンコントロールの役割が大きいが、マシンコントロールの半自動制御が行われる前の粗掘削の段階で予測軌道９１をオペレータに提示することで、粗掘削の効率化を支援できる。

＜変形例１２＞
上記実施形態では、作業装置５の予測軌道９１がバケット５３の先端部の予測軌道である例について説明したが、本発明はこれに限定されない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１…油圧ショベル（作業機械）、２…走行体、３…旋回装置、４…旋回体、５…作業装置、６…運転室、８…車体、４０…車体位置検出装置、４１…旋回フレーム、４１ａ，４１ｂ…ＧＮＳＳアンテナ、４２…測位演算装置、５０…姿勢検出装置、５１…ブーム（駆動部材）、５１ａ…ブームシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、５１ｂ…ブーム角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、５２…アーム（駆動部材）、５２ａ…アームシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、５２ｂ…アーム角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、５３…バケット（駆動部材）、５３ａ…バケットシリンダ（油圧シリンダ、油圧アクチュエータ）、５３ｂ…バケット角度センサ（角度センサ、姿勢センサ）、６０…表示装置、６１…表示画面、７０…操作装置、９０…掘削目標面、９１…予測軌道、９１ａ…非重複部、９１ｂ…重複部、１００…制御装置、１１０…軌道生成コントローラ、１１１…基本情報記憶部、１１２…軌道演算部、１１３…軌道生成部、１１４…掘り過ぎ判定部、１２０…マシンガイダンスコントローラ、１２１…基本情報記憶部、１２２…姿勢演算部、１２３…目標面記憶部、１２４…距離演算部、１３０…表示コントローラ、１３１…強調部、１３２…描画部

Claims (9)

1. 作業装置と、
   車体の位置を検出する車体位置検出装置と、
   前記作業装置の姿勢を検出する姿勢検出装置と、
   掘削目標面と前記作業装置との位置関係を表示する表示装置と、
   前記表示装置の表示を制御する制御装置と、を備える作業機械において、
   前記制御装置は、
   前記車体位置検出装置及び前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記掘削目標面と前記作業装置との位置関係及び前記作業装置の予測軌道を演算し、
   前記掘削目標面と前記作業装置との位置関係及び前記作業装置の予測軌道を前記表示装置の同一の画面に表示させる
   ことを特徴とする作業機械。
2. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、前記作業装置が動作状態であるか静止状態であるかに応じて、前記作業装置の予測軌道の演算方法を変える
   ことを特徴とする作業機械。
3. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記作業装置は複数の駆動部材により構成されており、
   前記作業装置の予測軌道は前記作業装置の先端部の予測軌道であり、
   前記制御装置は、
   前記作業装置が動作状態である場合には、前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて、前記複数の駆動部材の角速度を演算し、
   演算された前記複数の駆動部材の角速度に基づいて、前記作業装置の先端部の予測軌道を演算する
   ことを特徴とする作業機械。
4. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記作業装置は複数の駆動部材により構成されており、
   前記作業装置の予測軌道は前記作業装置の先端部の予測軌道であり、
   前記制御装置は、
   前記作業装置が静止状態である場合には、前記姿勢検出装置の検出結果に予め定めた前記複数の駆動部材それぞれの姿勢変化の予測値を加算することにより、前記作業装置の先端部の予測軌道を演算する
   ことを特徴とする作業機械。
5. 請求項２に記載の作業機械において、
   前記作業装置は複数の駆動部材により構成されており、
   前記作業装置の予測軌道は前記作業装置の先端部の予測軌道であり、
   前記制御装置は、前記作業装置が静止状態である場合には、前記複数の駆動部材のうちの一つの駆動部材が動かされることを想定した前記作業装置の先端部の予測軌道を演算する
   ことを特徴とする作業機械。
6. 請求項４に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、前記作業装置による掘削作業が開始されるときの前記複数の駆動部材それぞれの姿勢変化を演算して、前記複数の駆動部材それぞれの姿勢変化の予測値として記憶する
   ことを特徴とする作業機械。
7. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、前記掘削目標面よりも下側の領域内の前記予測軌道と、前記掘削目標面よりも上側の領域内の前記作業装置の予測軌道と、を異なる表示態様で前記表示装置に表示させる
   ことを特徴とする作業機械。
8. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記作業装置は複数の駆動部材により構成されており、
   前記作業装置の予測軌道は前記作業装置の先端部の予測軌道であり、
   前記制御装置は、
   前記姿勢検出装置の検出結果に基づいて前記作業装置の先端部の位置を演算し、
   前記作業装置の先端部の位置を始点として前記複数の駆動部材の可動領域の範囲内で前記作業装置の先端部の予測軌道を演算する
   ことを特徴とする作業機械。
9. 請求項１に記載の作業機械において、
   前記制御装置は、
   前記姿勢検出装置の検出結果に基づき、前記作業装置の先端部が前記掘削目標面から離れる方向に動作しているのか、近づく方向に動作しているのかを判定し、
   前記作業装置の先端部が前記掘削目標面から離れる方向に動作していると判定された場合には、前記表示装置に前記作業装置の予測軌道を表示せず、
   前記作業装置の先端部が前記掘削目標面に近づく方向に動作していると判定された場合には、前記表示装置に前記作業装置の予測軌道を表示させる
   ことを特徴とする作業機械。

Images