JP2024094058A - ショベル - Google Patents

Abstract

【課題】ショベルのアタッチメントを駆動する油圧シリンダについて、操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することが可能な技術を提供する。
【解決手段】本開示の一実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回自在に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体に取り付けられ、ブーム４、アーム５、及びバケット６を含むアタッチメントＡＴと、アタッチメントＡＴのブーム４を駆動するブームシリンダ７と、ブームシリンダ７の加速度の状態に応じて、ブームシリンダ７に関する操作入力に起因するブームシリンダ７の振動を抑制するように、ブームシリンダ７の動作を制御するコントローラ３０と、を備える。
【選択図】図７

Description

本開示は、ショベルに関する。

従来、油圧シリンダにより駆動されるアタッチメントを備えるショベルが知られている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１９／０７８０７７号

ところで、油圧シリンダに関する操作の内容によっては、油柱ばねによる油圧シリンダの振動が生じる可能性がある。例えば、比較的大きい速度でブーム上げ操作が行われると、停止状態からの加速時や比較的大きい速度からの減速・停止時に油圧シリンダに振動が生じる可能性がある。そのため、例えば、油圧シリンダの振動によって、アタッチメントが振動し、アタッチメントを用いた作業の品質が低下する可能性がある。また、例えば、油圧シリンダの振動に伴いアタッチメントから車体に振動が伝達し、キャビン内のオペレータに不快感を与える可能性がある。

そこで、上記課題に鑑み、ショベルのアタッチメントを駆動する油圧シリンダについて、操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の一実施形態では、
アタッチメントと、
前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダと、
前記油圧シリンダの加速度の状態に応じて、前記油圧シリンダに関する操作入力に起因する前記油圧シリンダの振動を抑制するように、前記油圧シリンダの動作を制御する制御装置と、を備える、
ショベルが提供される。

上述の実施形態によれば、ショベルのアタッチメントを駆動する油圧シリンダについて、操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

ショベルの一例を示す側面図である。 ショベルの一例を示す上面図である。 ショベルの遠隔操作に関する構成の一例を示す図である。 ショベルのハードウェア構成の一例を示す図である。 アタッチメントの駆動に関する機能の構成の第１例を示す機能ブロック図である。 操作指令信号に基づくブームの駆動方法の比較例を説明する図である。 操作指令信号に基づくブームの駆動方法の一例（実施例）を説明する図である。 操作指令及び補正操作指令の時系列データの一例を示すである。 ブームシリンダの推力の時系列データの一例を示す図である。 ショベルの機体の傾斜角度の時系列データの一例を示す図である。 アタッチメントの駆動に関する機能構成の第２例を示す機能ブロック図である。

以下、図面を参照して実施形態について説明する。

［ショベルの概要］
図１～図３を参照して、本実施形態に係るショベル１００の概要について説明をする。

図１は、ショベル１００の一例を示す側面図である。図２は、ショベル１００の一例を示す上面図である。図３は、ショベル１００の遠隔操作に関する構成の一例を示す図である。以下、ショベル１００の上面視でアタッチメントＡＴが延び出す方向（図２の上方向）を"前"と規定して、ショベル１００における方向、或いは、ショベル１００から見た方向を説明する場合がある。

図１、図２に示すように、ショベル１００は、下部走行体１と、上部旋回体３と、ブーム４、アーム５、及び、バケット６を含むアタッチメントＡＴと、キャビン１０とを備える。

下部走行体１は、クローラ１Ｃを用いて、ショベル１００を走行させる。クローラ１Ｃは、左側のクローラ１ＣＬ及び右側のクローラ１ＣＲを含む。クローラ１ＣＬは、走行油圧モータ１ＭＬで油圧駆動される。同様に、クローラ１ＣＬは、走行油圧モータ１ＭＲで油圧駆動される。これにより、下部走行体１は、自走することができる。

上部旋回体３は、旋回機構２を介して下部走行体１に旋回可能（旋回自在）に搭載される。例えば、上部旋回体３は、旋回油圧モータ２Ｍで旋回機構２が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。

ブーム４は、左右方向に沿う回転軸を中心として俯仰可能なように、上部旋回体３の前部中央に取り付けられる。アーム５は、左右方向に沿う回転軸を中心として回転可能なように、ブーム４の先端に取り付けられる。バケット６は、左右方向に沿う回転軸を中心として回転可能なように、アーム５の先端に取り付けられる。

バケット６は、エンドアタッチメントの一例であり、例えば、掘削作業や法面作業や整地作業等に用いられる。

バケット６は、ショベル１００の作業内容に応じて、適宜交換可能な態様で、アーム５の先端に取り付けられている。つまり、アーム５の先端には、バケット６に代えて、バケット６とは異なる種類のバケット、例えば、相対的に大きい大型バケット、法面用バケット、浚渫用バケット等が取り付けられてもよい。また、アーム５の先端には、バケット以外の種類のエンドアタッチメント、例えば、攪拌機、ブレーカ、クラッシャー等が取り付けられてもよい。また、アーム５と、エンドアタッチメントとの間には、例えば、クイックカップリングやチルトローテータ等の予備アタッチメントが設けられてもよい。

ブーム４、アーム５、及び、バケット６は、それぞれ、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。

キャビン１０は、オペレータが搭乗し、ショベル１００を操作するための操縦室である。キャビン１０は、例えば、上部旋回体３の前部左側に搭載される。

例えば、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、下部走行体１（即ち、左右の一対のクローラ１ＣＬ，１ＣＲ）、上部旋回体３、ブーム４、アーム５、及びバケット６等の被駆動要素を動作させる。

また、ショベル１００は、キャビン１０に搭乗するオペレータによって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。また、ショベル１００が遠隔操作専用である場合、キャビン１０は省略されてもよい。以下、オペレータの操作には、キャビン１０のオペレータの操作装置２６に対する操作、及びショベル１００の外部のオペレータの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。

例えば、図３に示すように、遠隔操作には、ショベル１００と通信回線ＮＷを通じて通信可能な遠隔操作支援装置３００で行われるショベル１００のアクチュエータに関する操作入力によって、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、通信装置６０を搭載し、所定の通信回線ＮＷを通じて、遠隔操作支援装置３００と相互に通信を行うことができる。

通信回線ＮＷは、例えば、作業現場のローカルネットワーク（ＬＡＮ：Local Area Network）を含む。また、通信回線ＮＷは、広域ネットワーク（ＷＡＮ：Wide Area Network）を含んでもよい。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、通信衛星を利用する衛星通信網、インターネット網等が含まれる。また、通信回線ＮＷは、例えば、ＷｉＦｉやブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格に基づく近距離通信回線が含まれてもよい。

遠隔操作支援装置３００は、例えば、ショベル１００の作業を外部から管理する管理センタ等に設けられる。また、遠隔操作支援装置３００は、可搬型の操作端末であってもよく、この場合、オペレータは、ショベル１００の周辺からショベル１００の作業状況を直接確認しながらショベル１００の遠隔操作を行うことができる。

ショベル１００は、例えば、自身に搭載される通信装置６０を通じて、自身に搭載される撮像装置４０が出力する撮像画像に基づくショベル１００の前方を含む周辺の様子を表す画像（以下、「周辺画像」）を遠隔操作支援装置３００に送信してよい。また、ショベル１００は、通信装置６０を通じて、撮像装置４０の出力する撮像画像を遠隔操作支援装置３００に送信し、遠隔操作支援装置３００は、ショベル１００から受信する撮像画像を加工し周辺画像を生成してもよい。そして、遠隔操作支援装置３００は、ショベル１００の前方を含む周辺の様子を表す周辺画像を自身の表示装置に表示させてよい。また、ショベル１００のキャビン１０の内部の出力装置５０（表示装置）に表示される各種の情報画像（情報画面）は、同様に、遠隔操作支援装置３００（表示部）にも表示されてよい。これにより、遠隔操作支援装置３００を利用するオペレータは、例えば、表示されるショベル１００の周辺の様子を表す画像や情報画面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、通信装置６０により遠隔操作支援装置３００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。

また、遠隔操作には、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もよい。具体的には、ショベル１００は、自身に搭載される音声入力装置（例えば、マイクロフォン）やジェスチャ入力装置（例えば、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（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等の被駆動要素を駆動してもよい。

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、アタッチメントＡＴ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」を実現することができる。自動運転機能は、「マシンコントロール（Machine Control：ＭＣ）機能」とも称される。

自動運転機能には、例えば、半自動運転機能が含まれる。半自動運転機能は、操作支援型のＭＣ機能とも称される。半自動運転機能は、オペレータの操作に応じて、操作対象の被駆動要素（アクチュエータ）に連動させるように、他の被駆動要素（アクチュエータ）を自動で動作させる機能である。また、自動運転機能には、完全自動運転機能が含まれてもよい。完全自動運転機能は、完全自動型のＭＣ機能とも称される。完全自動運転機能は、オペレータの操作がない前提で、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である。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もよい。また、ショベル１００が専ら完全自動運転機能により動作する場合、キャビン１０は省略されてもよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、例えば、ルールベースの自動運転機能が含まれる。ルールベースの自動運転機能は、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の自動運転機能である。また、半自動運転機能や完全自動運転機能等には、自律運転機能が含まれてもよい。自律運転機能は、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の自動運転機能である。

また、ショベル１００の作業が遠隔監視（リモート監視）されてもよい。この場合、例えば、遠隔操作支援装置３００と同様の機能を有する遠隔監視支援装置が設けられる。遠隔監視支援装置のユーザである監視者は、遠隔監視支援装置（表示部）に表示される周辺画像を確認しながら、ショベル１００の作業の状況を監視することができる。また、例えば、監視者は、安全性の観点から必要と判断した場合、遠隔監視支援装置（入力部）を用いて、所定の入力を行うことによって、ショベル１００のオペレータによる操作や自動運転に介入しショベル１００を緊急停止させることができる。

［ショベルのハードウェア構成］
次に、図１～図３に加えて、図４を参照して、ショベル１００のハードウェア構成について説明する。

図４は、ショベル１００のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

尚、図４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。

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。

＜油圧駆動系＞
図４に示すように、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ＨＡを含む。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。

油圧アクチュエータＨＡには、走行油圧モータ１ＭＬ，１ＭＲ、旋回油圧モータ２Ｍ、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。

尚、ショベル１００は、油圧アクチュエータＨＡの一部又は全部が電動アクチュエータに置換されてもよい。つまり、ショベル１００は、ハイブリッドショベルや電動ショベルであってもよい。

エンジン１１は、ショベル１００の原動機であり、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、例えば、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。

尚、エンジン１１に代えて、或いは、加えて、他の原動機（例えば、電動機）等がショベル１００に搭載されてもよい。

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。

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、吐出流量や吐出圧が制御される。

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、自動運転機能に対応する操作指令に応じて、油圧アクチュエータＨＡを駆動する。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、自動運転機能に対応す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。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ＨＡ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方向切換弁１７Ａ～１７Ｆを含む。

方向切換弁１７Ａは、ブームシリンダ７に供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ａは、ブームシリンダ７を速度可変で伸縮させることができる。方向切換弁１７Ａは、例えば、スプール弁である。

方向切換弁１７Ｂは、アームシリンダ８に供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｂは、アームシリンダ８を速度可変で伸縮させることができる。方向切換弁１７Ｂは、例えば、スプール弁である。

方向切換弁１７Ｃは、バケットシリンダ９に供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｃは、バケットシリンダ９を速度可変で伸縮させることができる。方向切換弁１７Ｃは、例えば、スプール弁である。

方向切換弁１７Ｄは、走行油圧モータ１ＭＬに供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｄは、走行油圧モータ１ＭＬを速度可変で両方向に回転させることができる。方向切換弁１７Ｄは、例えば、スプール弁である。

方向切換弁１７Ｅは、走行油圧モータ１ＭＲに供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｅは、走行油圧モータ１ＭＲを速度可変で両方向に回転させることができる。方向切換弁１７Ｅは、例えば、スプール弁である。

方向切換弁１７Ｆは、旋回油圧モータ２Ｍに供給する作動油の流量及び流れる方向を制御する。これにより、方向切換弁１７Ｆは、旋回油圧モータ２Ｍを速度可変で両方向に回転させることができる。方向切換弁１７Ｆは、例えば、スプール弁である。

＜操作系＞
図４に示すように、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とを含む。

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。

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てよい。

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の操作を行うために用いられる。具体的には、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ＨＡの操作を行うために用いられ、その結果として、油圧アクチュエータＨＡの駆動対象の被駆動要素のオペレータによる操作を実現することができる。操作装置２６は、それぞれの被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）を操作するためのペダル装置やレバー装置（例えば、後述のレバー装置２６Ａ～２６Ｃ）を含む。

例えば、図４に示すように、操作装置２６は、電気式である。具体的には、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操作指令、つまり、操作装置２６に対する操作内容に応じた操作指令（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ＨＡ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ＨＡを駆動する方向切換弁１７Ａ～１７Ｆ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方向切換弁に）直接入力されてもよい。

尚、操作装置２６は、油圧パイロット式であってもよい。具体的には、操作装置２６は、パイロットライン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に出力する。そして、二次側のパイロットラインは、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、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ＨＡ）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、オペレータ等による操作装置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ＨＡを駆動することができる。この場合、操作装置２６の操作状態に関する情報を取得可能な操作状態センサが設けられ、操作状態センサの出力は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、操作装置２６の操作状態を把握することができる。操作状態センサは、例えば、操作装置２６の二次側のパイロットラインのパイロット圧（操作圧）に関する情報を取得する圧力センサである。

また、上述の如く、油圧アクチュエータＨＡの一部又は全部は電動アクチュエータに置換されてもよい。この場合、例えば、コントローラ３０は、操作装置２６の操作内容や遠隔操作信号で規定される遠隔操作の内容に応じた操作指令を電動アクチュエータ或いは電動アクチュエータを駆動するドライバ等に出力してよい。また、操作装置２６から電動アクチュエータ或いはドライバ等に操作信号が入力されることにより、電動アクチュエータが操作装置２６で操作可能に構成されてもよい。

また、ショベル１００が専ら遠隔操作される場合や専ら完全自動運転機能により動作する場合、操作装置２６は省略されてもよい。

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ＨＡ）ごと且つ被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）の動作方向（例えば、ブーム４の上げ方向及び下げ方向）ごとに設けられる。例えば、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等を駆動するための複動式の油圧アクチュエータＨＡごとに、２つの油圧制御弁３１が設けられる。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、一次側のパイロットライン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に出力することができる。そのため、油圧制御弁３１は、コントローラ３０からの操作指令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、例えば、コントローラ３０は、油圧制御弁３１から操作装置２６の操作内容（操作信号）に応じたパイロット圧を直接的に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。

また、コントローラ３０は、油圧制御弁３１を制御し、ショベル１００の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、油圧制御弁３１から自動運転機能に対応する操作指令を油圧制御弁３１に出力する。これにより、コントローラ３０は、自動運転機能によるショベル１００の動作を実現することができる。

また、コントローラ３０は、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、遠隔操作支援装置３００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操作指令を油圧制御弁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。

尚、操作装置２６が油圧パイロット式である場合、操作装置２６及び油圧制御弁３１とコントロールバルブ１７との間のパイロットラインには、シャトル弁が設けられてもよい。シャトル弁は、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。シャトル弁は、油圧制御弁３１と同様に、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ＨＡ）ごと且つ被駆動要素（油圧アクチュエータＨＡ）の動作方向ごとに設けられる。例えば、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等を駆動するための複動式の油圧アクチュエータＨＡごとに、２つのシャトル弁が設けられる。シャトル弁の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やペダル装置）の二次側のパイロットラインに接続され、他方が油圧制御弁３１の二次側のパイロットラインに接続される。シャトル弁の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ１７の対応する方向切換弁のパイロットポートに接続される。対応する方向切換弁とは、シャトル弁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ＨＡを駆動する方向切換弁である。そのため、これらのシャトル弁は、それぞれ、操作装置２６の二次側のパイロットライン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のパイロット圧のうちの高い方を、対応する方向切換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、対応する方向切換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、ブーム４、アーム５、バケット６）の動作を制御し、自動運転機能や遠隔操作機能を実現することができる。

また、操作装置２６が油圧パイロット式である場合、シャトル弁に加えて、操作装置２６とシャトル弁との間のパイロットラインに減圧弁が設けられてもよい。減圧弁は、例えば、コントローラ３０から入力される制御信号に応じて動作し、その流路面積を変更可能なように構成される。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ＨＡ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弁で減圧させ、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及び減圧弁を制御することで、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内の方向切換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、減圧弁を制御することで、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。

＜ユーザインタフェース系＞
図４に示すように、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。

出力装置５０は、ショベル１００のユーザ（例えば、キャビン１０のオペレータや外部の遠隔操作のオペレータ）やショベル１００の周辺の人（例えば、作業者や作業車両の運転者）等に向けて各種情報を出力する。

例えば、出力装置５０は、視覚的な方法で各種情報を出力する照明機器や表示装置５０Ａ等を含む。照明機器は、例えば、警告灯（インジケータランプ）等である。表示装置５０Ａは、例えば、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。例えば、図２に示すように、照明機器や表示装置５０Ａは、キャビン１０の内部に設けられ、キャビン１０の内部のオペレータ等に視覚的な方法で各種情報を出力してよい。また、照明機器や表示装置５０Ａは、上部旋回体３の側面等に設けられ、ショベル１００の周囲の作業者等に視覚的な方法で各種情報を出力してもよい。

また、出力装置５０は、聴覚的な方法で各種情報を出力する音出力装置５０Ｂを含んでもよい。音出力装置５０Ｂには、例えば、ブザーやスピーカ等が含まれる。音出力装置５０Ｂは、例えば、キャビン１０の内部及び外部の少なくとも一方に設けられ、キャビン１０の内部のオペレータやショベル１００の周囲の人（作業者等）に聴覚的な方法で各種情報を出力する。

また、出力装置５０は、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。

入力装置５２は、ショベル１００のユーザからの各種入力を受け付け、受け付けられた入力に対応する信号は、コントローラ３０に取り込まれる。例えば、図２に示すように、入力装置５２は、キャビン１０の内部に設けられ、キャビン１０の内部のオペレータ等からの入力を受け付ける。また、入力装置５２は、例えば、上部旋回体３の側面等に設けられ、ショベル１００の周辺の作業者等からの入力を受け付けてもよい。

例えば、入力装置５２は、ユーザからの機械的な操作による入力を受け付ける操作入力装置を含む。操作入力装置には、表示装置に実装されるタッチパネル、表示装置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。

また、入力装置５２は、ユーザの音声入力を受け付ける音声入力装置を含んでもよい。音声入力装置には、例えば、マイクロフォンが含まれる。

また、入力装置５２は、ユーザのジェスチャ入力を受け付けるジェスチャ入力装置を含んでもよい。ジェスチャ入力装置には、例えば、ユーザが行うジェスチャの様子を撮像する撮像装置が含まれる。

また、入力装置５２は、ユーザの生体入力を受け付ける生体入力装置を含んでもよい。生体入力には、例えば、ユーザの指紋、虹彩等の生体情報の入力が含まれる。

＜通信系＞
図４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。

通信装置６０は、外部の通信回線ＮＷに接続し、ショベル１００と別に設けられる装置と通信を行う。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のユーザによってキャビン１０に持ち込まれる可搬型の端末装置（携帯端末）が含まれてもよい。通信装置６０は、例えば、４Ｇ（4^th Generation）や５Ｇ（5^th 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、接続可能な通信回線ＮＷが複数ある場合、通信回線ＮＷの種類に合わせて、複数の通信装置６０を含んでもよい。

例えば、通信装置６０は、作業現場に構築される局所的な通信回線を通じて、作業現場内の遠隔操作支援装置３００等の外部装置と通信を行う。局所的な通信回線は、例えば、作業現場に構築される局所的な５Ｇ（いわゆるローカル５Ｇ）による移動体通信回線やＷｉＦｉ６によるローカルネットワークである。

また、通信装置６０は、作業現場を含む広域の通信回線、即ち、広域ネットワークを通じて、作業現場の外部にある遠隔操作支援装置３００等の外部装置と通信を行ってもよい。

尚、ショベル１００の遠隔操作や遠隔監視等が行われない場合、通信装置６０は、省略されてもよい。

＜制御系＞
図４に示すように、ショベル１００の制御系は、コントローラ３０を含む。また、本実施形態に係るショベル１００の制御系は、撮像装置４０と、センサＳ１～Ｓ６とを含む。

コントローラ３０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、図４に示すように、コントローラ３０は、バスＢ１で接続される、補助記憶装置３０Ａ、メモリ装置３０Ｂ、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３０Ｃ、及びインタフェース装置３０Ｄを含む。

補助記憶装置３０Ａは、不揮発性の記憶手段であり、インストールされるプログラムを格納すると共に、必要なファイルやデータ等を格納する。補助記憶装置３０Ａは、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やフラッシュメモリ等である。

メモリ装置３０Ｂは、例えば、プログラムの起動指示があった場合に、補助記憶装置３０ＡのプログラムをＣＰＵ３０Ｃが読み込み可能なようにロードする。メモリ装置３０Ｂは、例えば、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）である。

ＣＰＵ３０Ｃは、例えば、メモリ装置３０Ｂにロードされるプログラムを実行し、プログラムの命令に従って、コントローラ３０の各種機能を実現する。

インタフェース装置３０Ｄは、例えば、ショベル１００の内部の通信回線に接続するための通信インタフェースとして機能する。インタフェース装置３０Ｄは、接続する通信回線の種類に合わせて、複数の異なる種類の通信インタフェースを含んでもよい。

また、インタフェース装置３０Ｄは、記録媒体からのデータの読み取りや記録媒体へのデータの書き込みのための外部インタフェースとして機能する。記録媒体は、例えば、キャビン１０の内部に設置されるコネクタに着脱可能なケーブルで接続される専用ツールである。また、記録媒体は、例えば、ＳＤメモリカードやＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等の汎用の記録媒体であってもよい。これにより、コントローラ３０の各種機能を実現するプログラムは、例えば、可搬型の記録媒体によって提供され、コントローラ３０の補助記憶装置３０Ａにインストールされうる。また、プログラムは、通信装置６０を通じて、ショベル１００の外部の他のコンピュータからダウンロードされ、補助記憶装置３０Ａにインストールされてもよい。

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、ショベル１００に搭載される複数のコントローラにより分散して実現されてもよい。

撮像装置４０は、ショベル１００の周辺の様子を表す画像を取得する。また、撮像装置４０は、取得した画像及び後述の距離に関するデータに基づき、撮像範囲（画角）内におけるショベル１００の周辺の物体の位置及び外形を表す三次元データ（以下、単に「物体の三次元データ」）を取得（生成）してもよい。ショベル１００の周辺の物体の三次元データは、例えば、物体の表面を表す点群の座標情報のデータや距離画像データ等である。

例えば、図１、図２に示すように、撮像装置４０は、上部旋回体３の前方を撮像する前方カメラ４０Ｆを含む。また、撮像装置４０は、上部旋回体３の後方を撮像する後方カメラ４０Ｂや上部旋回体３の左方を撮像する左方カメラ４０Ｌや上部旋回体３の右方を撮像する右方カメラ４０Ｒ等を含んでもよい。これにより、撮像装置４０は、ショベル１００の上面視において、ショベル１００を中心とする全周、即ち３６０度の角度方向に亘る範囲を撮像することができる。また、オペレータは、出力装置５０や遠隔操作支援装置３００の表示部を通じて、左方カメラ４０Ｌ、右方カメラ４０Ｒ、及び後方カメラ４０Ｂの撮像画像に基づく周辺画像を視認し、上部旋回体３の左方、右方、及び後方の様子を確認することができる。また、オペレータは、遠隔操作支援装置３００の表示部を通じて、前方カメラ４０Ｆに基づく周辺画像を視認することで、バケット６を含むアタッチメントＡＴの動作を確認しながら、ショベル１００を遠隔操作することができる。

撮像装置４０は、例えば、単眼カメラである。また、撮像装置４０は、例えば、ステレオカメラ、ＴＯＦ（Time Of Flight）カメラ等（以下、包括的に「３Ｄカメラ」）のように、二次元の画像に加えて、距離（深度）に関するデータを取得可能であってもよい。

撮像装置４０の出力データ（例えば、画像データやショベル１００の周辺の物体の三次元データ等）は、一対一の通信線や車載ネットワークを通じて、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０の出力データに基づき、ショベル１００の周辺の物体に関する監視を行うことができる。また、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０の出力データに基づき、ショベル１００の周辺環境を判断することができる。また、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０（前方カメラ）の出力データに基づき、撮像画像に映るアタッチメントＡＴの姿勢状態を判断することができる。また、例えば、コントローラ３０は、撮像装置４０の出力データに基づき、ショベル１００の周辺の物体を基準として、ショベル１００の機体（上部旋回体３）の姿勢状態を判断することができる。

また、撮像装置４０に代えて、或いは、加えて、距離センサが上部旋回体３に設けられてもよい。距離センサは、例えば、上部旋回体３の上部に取り付けられ、ショベル１００を基準とする周辺の物体の距離及び方向に関するデータを取得する。また、距離センサは、取得したデータに基づき、センシング範囲内におけるショベル１００の周辺の物体の三次元データ（例えば、点群の座標情報のデータ）を取得（生成）してもよい。距離センサは、例えば、ＬＩＤＡＲ（Light Detection and Ranging）である。また、例えば、距離センサは、例えば、ミリ波レーダや超音波センサや赤外線センサ等であってもよい。

尚、撮像装置４０の用途によっては、前方カメラ４０Ｆ、後方カメラ４０Ｂ、左方カメラ４０Ｌ、及び右方カメラ４０Ｒのうちの一部が省略されてもよい。また、ショベル１００の遠隔操作やショベル１００の周辺の物体に関する監視等が行われない場合、撮像装置４０は省略されてもよい。

センサＳ１は、ブーム４に取り付けられ、ブーム４の姿勢状態を測定する。センサＳ１は、ブーム４の姿勢状態を表す測定データを出力する。ブーム４の姿勢状態は、例えば、ブーム４の上部旋回体３との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度（以下、「ブーム角度」）である。センサＳ１は、例えば、ロータリポテンショメータ、ロータリエンコーダ、加速度センサ、角加速度センサ、６軸センサ、ＩＭＵ（Inertial Measurement Unit：慣性計測装置）等を含む。以下、センサＳ２～Ｓ４についても同様であってよい。また、センサＳ１は、ブームシリンダ７の伸縮位置を検出するシリンダセンサを含んでもよい。以下、センサＳ２，Ｓ３についても同様であってよい。センサＳ１の出力（ブーム４の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、ブーム４の姿勢状態を把握することができる。

センサＳ２は、アーム５に取り付けられ、アーム５の姿勢状態を測定する。センサＳ２は、アーム５の姿勢状態を表す測定データを出力する。アーム５の姿勢状態は、例えば、アーム５のブーム４との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度（以下、「アーム角度」）である。センサＳ２の出力（アーム５の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、アーム５の姿勢状態を把握することができる。

センサＳ３は、バケット６に取り付けられ、バケット６の姿勢状態を測定する。センサＳ３は、バケット６の姿勢状態を表す測定データを出力する。バケット６の姿勢状態は、例えば、バケット６のアーム５との連結部に相当する基端の回転軸回りの姿勢角度（以下、バケット角度」）である。センサＳ３の出力（バケット６の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、バケット６の姿勢状態を把握することができる。

センサＳ４は、ショベル１００の機体（例えば、上部旋回体３）の姿勢状態を測定する。センサＳ４は、ショベル１００の機体の姿勢状態を表す測定データを出力する。ショベル１００の機体の姿勢状態は、例えば、所定の基準面（例えば、水平面）に対する機体の傾斜状態である。例えば、センサＳ４は、上部旋回体３に取り付けられ、ショベル１００の前後方向及び左右方向の２軸回りの傾斜角度（以下、「前後傾斜角」及び「左右傾斜角」）を測定する。センサＳ４の出力（ショベル１００の機体の姿勢状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、機体（上部旋回体３）の姿勢状態（傾斜状態）を把握することができる。

センサＳ５は、上部旋回体３に取り付けられ、上部旋回体３の旋回状態を測定する。センサＳ５は、上部旋回体３の旋回状態を表す測定データを出力する。センサＳ５は、例えば、上部旋回体３の旋回角速度や旋回角度を測定する。センサＳ５は、例えば、ジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含む。センサＳ５の出力（上部旋回体３の旋回状態を表す測定データ）は、コントローラ３０に取り込まれる。これにより、コントローラ３０は、上部旋回体３の旋回角度等の旋回状態を把握することができる。

例えば、コントローラ３０は、センサＳ１～Ｓ５の出力に基づき、アタッチメントＡＴの先端（バケット６）の位置を把握（推定）することができる。そのため、コントローラ３０は、アタッチメントＡＴの先端の位置を把握しながら、ショベル１００の自動運転機能による動作を制御することができる。

尚、センサＳ４に３軸回りの角速度を検出可能なジャイロセンサ、６軸センサ、ＩＭＵ等が含まれる場合、センサＳ４の検出信号に基づき上部旋回体３の旋回状態（例えば、旋回角速度）が検出されてもよい。この場合、センサＳ５は、省略されてもよい。

センサＳ６は、ショベル１００の位置を測定する。センサＳ６は、ワールド（グローバル）座標で位置を測定してもよいし、作業現場でのローカル座標で位置を測定してもよい。前者の場合、センサＳ６は、例えば、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）センサである。後者の場合、センサＳ６は、作業現場の位置の基準となる機器と通信を行い、基準に対する位置に対応する信号を出力可能な送受信機である。センサＳ６の出力は、コントローラ３０に取り込まれる。

尚、ショベル１００に自動運転機能が搭載されない場合、センサＳ１～Ｓ６は省略されてもよい。この場合、ブームシリンダ７のピストンロッドの加速度に関するデータを取得可能なセンサが別途設けられる。また、センサＳ１がショベル１００に搭載される場合に、センサＳ１とは別に、ブームシリンダ７のピストンロッドの加速度に関するデータを取得可能なセンサ（以下、「加速度センサ」）が設けられてもよい。例えば、センサＳ１としてのＩＭＵとは別に、加速度センサとして、ブームシリンダ７のピストンの位置を測定可能なシリンダセンサが設けられる。

［アタッチメントの駆動に関する機能の構成の第１例］
次に、図１～図４に加えて、図５～図７を参照して、ショベル１００におけるアタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成の第１例について説明する。

図５は、アタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成の第１例を示す機能ブロック図である。図６は、操作指令信号に基づくブーム４の駆動方法の一例（実施例）を説明する図である。図７は、操作指令信号に基づくブーム４の駆動方法の比較例を説明する図である。

本例では、ショベル１００は、全ての被駆動要素がオペレータの操作によって動作する。

図５に示すように、コントローラ３０は、アタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成として、加速度検出部３０１と、操作指令生成部３０２と、操作指令補正部３０３とを含む。

加速度検出部３０１は、センサＳ１の出力に基づき、ブームシリンダ７のピストンの伸縮方向の加速度を検出（算出）する。

尚、上述の如く、センサＳ１に代えて、或いは、加えて、上述の加速度センサが設けられる場合、加速度検出部３０１は、加速度センサの出力に基づき、ブームシリンダ７のピストンの加速度を検出（算出）する。また、加速度検出部３０１は、操作装置２６におけるブームシリンダ７に関する操作状態、即ち、後述のレバー装置２６Ａに対する操作状態に基づき、ブームシリンダ７のピストンの加速度を検出（推定）してもよい。この場合、上述のセンサＳ１や加速度センサは、省略されてもよい。

操作指令生成部３０２は、オペレータによるブーム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）に関する操作に応じて、油圧制御弁３１Ａ～３１Ｃに対する操作指令を生成する。

油圧制御弁３１Ａは、方向切換弁１７Ａのパイロットポートに向けて、パイロット圧を供給する。具体的には、上述の如く、ブームシリンダ７の伸び方向及び縮み方向のそれぞれに対応する、２つの油圧制御弁３１Ａが設けられる。

油圧制御弁３１Ｂは、方向切換弁１７Ｂのパイロットポートに向けて、パイロット圧を出力する。具体的には、上述の如く、アームシリンダ８の伸び方向及び縮み方向のそれぞれに対応する、２つの油圧制御弁３１Ｂが設けられる。

油圧制御弁３１Ｃは、方向切換弁１７Ｃのパイロットポートに向けて、パイロット圧を出力する。具体的には、上述の如く、バケットシリンダ９の伸び方向及び縮み方向のそれぞれに対応する、２つの油圧制御弁３１Ｃが設けられる。

具体的には、ブーム４に関する操作の内容と油圧制御弁３１Ａに対する操作指令との間には、予め対応関係が設定される。同様に、アーム５に関する操作の内容と油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令との間には、予め対応関係が設定される。同様に、バケット６に関する操作の内容と油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令との間には、予め対応関係が設定される。これにより、操作指令生成部３０２は、例えば、その対応関係に相当する変換式や変換テーブル等に基づき、ブーム４、アーム５、及びバケット６に関する操作の内容から油圧制御弁３１Ａ～３１Ｃに対する操作指令を生成することができる。

例えば、操作指令生成部３０２は、レバー装置２６Ａ～２６Ｃのそれぞれに対するブーム４、アーム５、及びバケット６に関する操作に応じて、油圧制御弁３１Ａ～３１Ｃに対する操作指令を生成する。

レバー装置２６Ａは、キャビン１０のオペレータがブーム４（ブームシリンダ７）に関する操作を行うために用いられる。

レバー装置２６Ｂは、キャビン１０のオペレータがアーム５（アームシリンダ８）に関する操作を行うために用いられる。

レバー装置２６Ｃは、キャビン１０のオペレータがバケット６（バケットシリンダ９）に関する操作を行うために用いられる。

操作指令生成部３０２は、被駆動要素を駆動する油圧アクチュエータＨＡに対応する油圧制御弁３１に対する操作指令を生成する。

例えば、操作指令生成部３０２は、レバー装置２６Ａから入力される操作信号に基づき、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令を生成する。同様に、操作指令生成部３０２は、レバー装置２６Ｂから入力される操作信号に基づき、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成する。同様に、操作指令生成部３０２は、レバー装置２６Ｃから入力される操作信号に基づき、油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令を生成する。

また、操作指令生成部３０２は、通信装置６０により受信される、遠隔操作信号に応じて、油圧制御弁３１Ａ～３１Ｃに対する操作指令を生成してもよい。

具体的には、操作指令生成部３０２は、遠隔操作信号で指定される、ブーム４に関する操作の内容に基づき、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令を生成する。同様に、操作指令生成部３０２は、遠隔操作信号で指定される、アーム５に関する操作の内容に基づき、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成する。同様に、操作指令生成部３０２は、遠隔操作で指定される、バケット６に対する操作の内容に基づき、油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令を生成する。

図５に示すように、油圧制御弁３１Ａ、方向切換弁１７Ａ、及びブームシリンダ７を包括的にブーム駆動部Ｄ１と称する場合がある。

操作指令補正部３０３は、加速度検出部３０１の検出結果（ブームシリンダ７のピストンの加速度）に基づき、操作指令生成部３０２により生成される、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令を補正し、補正済みの操作指令を油圧制御弁３１Ａに出力する。以下、補正済みの操作指令を便宜的に「補正操作指令」と称する。これにより、油圧制御弁３１Ａは、ブームシリンダ７の加速度の状態が考慮された、補正操作指令に対応するパイロット圧を方向切換弁１７Ａに供給することができる。そのため、コントローラ３０は、ブーム４（ブームシリンダ７）に関する操作入力に起因するブームシリンダ７の振動を抑制することができる。

例えば、図６に示すように、比較例では、コントローラ３０ｃｏｍｐの操作指令生成部３０２により生成される操作指令がそのまま油圧制御弁３１Ａに入力される。そのため、操作指令の入力からブームシリンダ７の推力の出力までのシステムの伝達関数は、ブーム駆動部Ｄ１の特性によって決定される。その結果、オペレータによるブーム４に関する操作の内容によっては、ブーム駆動部Ｄ１の特性に応じて、ブームシリンダ７に振動が生じる可能性がある。例えば、ブーム４の急加速や急減速に対応する操作時に、ブームシリンダ７の油柱ばねによる振動が生じる可能性がある。

これに対して、例えば、図７に示すように、操作指令補正部３０３は、ブームシリンダ７の加速度検出値にゲインＫ（＞０）を乗じた値を、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令にフィードバックすることにより補正操作指令を生成する。これにより、コントローラ３０は、油圧制御弁３１に対する操作指令の入力からブームシリンダ７の推力の出力までのシステムの伝達関数を調整することができる。

例えば、ブーム駆動部Ｄ１は、入力から出力（ブームシリンダの推力）までの間に２次遅れ系を含み、その伝達関数の分母が２次の多項式で表される。この場合、操作指令の入力からブームシリンダ７の推力の出力までのシステムは、加速度検出値にゲインＫを乗じた値が操作指令にフィードバックされることで、２次遅れ系の減衰比に対応する１次の項（減衰項）の係数が比較例の場合より大きくなる。換言すれば、コントローラ３０は、伝達関数を調整し、疑似的にブームシリンダ７の摩擦力（具体的には、速度依存の抵抗力）を大きくすることができる。そのため、コントローラ３０は、ブームシリンダ７に関する操作入力に起因するブームシリンダ７の推力の振動を抑制することができる。よって、コントローラ３０は、例えば、ブームシリンダ７の振動に起因する作業の品質の低下を抑制し、アタッチメントＡＴを利用する作業の品質を向上させることができる。また、コントローラ３０は、例えば、ブームシリンダ７の振動に起因するブーム４の振動が伝達されることにより生じる、ショベル１００の車体（上部旋回体３）の振動によってオペレータに与えうる不快感を抑制することができる。また、ショベル１００の操作の経験が比較的浅いオペレータは、比較的経験を積んだオペレータに比して、ブームシリンダ７に振動を生じさせるような操作を行う傾向が強い。そのため、コントローラ３０は、比較的経験の浅いオペレータによるショベル１００の操作を好適に支援することができる。

また、コントローラ３０は、ゲインＫを適宜調整し、ブームシリンダ７に関する操作入力（操作指令）と疑似的なブームシリンダ７の摩擦力との関係が線形に近づくようにシステムの伝達関数を調整してもよい。これにより、コントローラ３０は、オペレータによるブームシリンダ７の操作性を向上させることができる。

尚、操作指令補正部３０３は、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令に代えて、或いは、加えて、油圧制御弁３１Ｂや油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令を補正し、補正操作指令を油圧制御弁３１Ｂや油圧制御弁３１Ｃに出力してもよい。この場合、加速度検出部３０１は、センサＳ２，Ｓ３の出力に基づき、アームシリンダ８やバケットシリンダ９のピストンの加速度を検出し、操作指令補正部３０３は、加速度検出部３０１の検出結果に基づき、油圧制御弁３１Ｂや油圧制御弁に対する操作指令を補正する。

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を駆動する油圧シリンダの加速度の状態に応じて、オペレータによる油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

［ブームシリンダに関する操作入力に起因するブームシリンダの振動の具体例］
次に、図８～図１０を参照して、ブームシリンダ７の操作入力に起因するブームシリンダ７の振動の具体例について説明する。

図８は、操作指令及び補正操作指令の時系列データの一例を示す図である。図９は、ブームシリンダ７の推力の時系列データの一例を示す図である。図１０は、ショベル１００の機体の傾斜角度の時系列データの一例を示す図である。

本例では、停止状態からのブーム４の上げ操作によって、ブーム４の急加速及び急減速（急停止）が行われる場合について説明する。

図８に示すように、ブームシリンダ７に対応する油圧制御弁３１Ａに対する操作指令は、時刻ｔ１を起点として、ゼロ（０）から略線形的に急上昇し、その後、比較的大きい操作量で略一定の状態が維持される。そして、ブームシリンダ７に対応する油圧制御弁３１Ａに対する操作指令は、時刻ｔ２を起点として、略線形的に急下降し、ゼロ（０）に戻っている。

これにより、図９に示すように、時刻ｔ１からの操作指令の急上昇に応じて、ブームシリンダ７の推力のオーバーシュートが発生し、ブームシリンダ７の油柱ばねによる振動が生じる。また、時刻ｔ２からの操作指令の急下降に応じて、ブームシリンダ７の推力のアンダーシュートが発生し、ブームシリンダ７の油柱ばねによる振動が生じる。

図９に示すように、操作指令がそのままブーム駆動部Ｄ１に入力される比較例（図６）の場合、時刻ｔ１を起点とする、ブームシリンダ７の推力のオーバーシュートによる振動は、時間の経過とともに減衰するものの収束せず、時刻ｔ２まで継続する。また、比較例の場合、時刻ｔ１を起点とする最初の振動が収束する前に、時刻ｔ２を起点とするブームシリンダ７の推力のアンダーシュートによる振動が発生し、その振動は時間の経過とともに減衰するもののなかなか収束しない。

これに対して、図８に示すように、補正操作指令は、操作指令の急上昇の期間において、時刻ｔ１以降のブームシリンダ７の推力（加速度）の急上昇によるオーバーシュート（図９参照）に応じて、操作指令よりも小さくなるように補正されている。これにより、図９に示すように、実施例（図７）に係るコントローラ３０は、時刻ｔ１を起点とする、ブームシリンダ７の推力の振動（オーバーシュート）を大きく減衰させることができる。

また、補正操作指令は、操作指令が比較的大きい操作量で一定の期間の初期において、ブームシリンダ７の推力（加速度）の振動に対して逆位相の振動になるように補正されている。これにより、図９に示すように、実施例（図７）に係るコントローラ３０は、ブームシリンダ７の推力を、操作指令に対応する略一定の状態に早期に収束させることができる。

また、補正操作指令は、操作指令の急下降の期間において、時刻ｔ２以降のブームシリンダ７の推力の急下降によるアンダーシュート（図９参照）に応じて、操作指令よりも大きくなるように補正されている。これにより、図９に示すように、実施例（図７）に係るコントローラ３０は、時刻ｔ２を起点とする、ブームシリンダ７の推力の振動（アンダーシュート）を大きく減衰させることができる。

また、補正操作指令は、操作指令がゼロ（０）の操作量で一定の期間の初期において、ブームシリンダ７の推力（加速度）の振動に対して逆位相の振動になるように補正されている。これにより、図９に示すように、実施例（図７）に係るコントローラ３０は、ブームシリンダ７の推力を、操作指令に対応する略ゼロ（０）の状態に早期に収束させることができる。

また、図１０に示すように、ブームシリンダ７の振動は、ブーム４からショベル１００の機体（上部旋回体３）に対して反力として伝達し、その結果、ショベル１００の機体が振動する。

比較例の場合（図６）、上述の如く、ブームシリンダ７の振動がなかなか収束せず、ショベル１００の機体の振動もある程度の期間で継続してしまう。そのため、キャビン１０に搭乗するオペレータの不快感が増大する可能性がある。

これに対して、実施例（図７）では、上述の如く、補正操作指令によって、ブームシリンダ７の振動を略ゼロの状態に早期に収束させることができ、その結果、ショベル１００の機体の振動も略ゼロの状態に早期に収束させることができる。そのため、キャビン１０に搭乗するオペレータの不快感を抑制することができる。

［アタッチメントの駆動に関する機能の構成の第２例］
次に、図１～図４に加えて、図１１を参照して、ショベル１００におけるアタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成の第２例について説明する。

以下、上述の第１例と同じ或いは対応する構成要素には同一の符号を付して説明を行うと共に、上述の第１例と異なる部分を中心に説明を行い、上述の第１例と同じ或いは対応する箇所の説明を簡略化或いは省略する場合がある。

図１１は、アタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成の第２例を示す機能ブロック図である。

本例では、ショベル１００は、アタッチメントＡＴが半自動運転機能によって動作する。具体的には、ショベル１００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）の何れか１つに対するオペレータの操作に応じて、その操作対象の１つの動作と、他の２つの動作とが連動するように所定の動作を行う。所定の動作は、例えば、掘削動作、水平引き動作、転圧動作等である。

図１１に示すように、コントローラ３０は、アタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成として、上述の第１例と同様、加速度検出部３０１と、操作指令生成部３０２と、操作指令補正部３０３とを含む。また、コントローラ３０は、アタッチメントＡＴの駆動に関する機能の構成として、上述の第１例と異なり、姿勢検出部３０４と、目標軌道生成部３０５と、アーム動作予測部３０６と、制御対象位置・速度検出部３０７と、動作指令生成部３０８とを含む。

姿勢検出部３０４は、センサＳ１～Ｓ３の出力に基づき、アタッチメントＡＴの姿勢を検出（算出）する。姿勢検出部３０４は、ブーム姿勢検出部３０４Ａと、アーム姿勢検出部３０４Ｂと、バケット姿勢検出部３０４Ｃとを含む。

ブーム姿勢検出部３０４Ａは、センサＳ１の出力に基づき、ブーム４の姿勢角度（ブーム角度）を検出（算出）する。また、ブーム姿勢検出部３０４Ａは、ブーム４の姿勢角度の変化の速度（ブーム４の上部旋回体３に対する相対的な角速度）を検出してもよい。

アーム姿勢検出部３０４Ｂは、センサＳ２の出力に基づき、アーム５の姿勢角度（アーム角度）を検出（算出）する。また、アーム姿勢検出部３０４Ｂは、アーム５の姿勢角度の変化の速度（アーム５のブーム４に対する相対的な角速度）を検出してもよい。

バケット姿勢検出部３０４Ｃは、センサＳ３の出力に基づき、バケット６の姿勢角度（バケット角度）を検出（算出）する。また、バケット姿勢検出部３０４Ｃは、バケット６の姿勢角度の変化の速度（バケット６のアーム５に対する相対的な角速度）を検出してもよい。

目標軌道生成部３０５は、ショベル１００の所定の動作におけるアタッチメントＡＴの作業部位（バケット６）の目標軌道を生成する。具体的には、目標軌道生成部３０５は、バケット６の制御対象点の目標軌道を生成する。例えば、ショベル１００の掘削動作や水平引き動作が行われる場合、制御対象点は、バケット６の爪先（刃先）の点である。バケット６の爪先の点は、バケット６の幅方向（左右方向）の中央の爪の先端の点であってもよいし、左右の何れか一方の端部の爪の先端の点であってもよい。また、例えば、ショベル１００の転圧動作が行われる場合、制御対象点は、バケット６の背面の所定の点である。

例えば、目標軌道生成部３０５は、目標施工面に関する情報と、撮像装置４０の出力とに基づき、バケット６の制御対象点の目標軌道を生成する。目標施工面に関する情報は、例えば、入力装置５２を通じて、オペレータにより入力される。また、目標施工面に関する情報は、通信装置６０を通じて、ショベル１００の外部から入力（受信）されてもよい。具体的には、目標軌道生成部３０５は、撮像装置４０の出力に基づき、現在の作業対象の地面の形状を認識してよい。そして、目標軌道生成部３０５は、目標施工面と現在の作業対象の地面の形状との差異に基づき、バケット６の制御対象点の目標軌道を生成してよい。より具体的には、目標施工面と現在の作業対象の地面の形状との最短距離が所定基準を超えている場合、目標軌道生成部３０５は、目標施工面よりも上側の土砂を荒掘削するためのバケット６の制御対象点（爪先の点）の目標軌道を生成してよい。一方、目標施工面と現在の作業対象の地面との最短距離が所定基準以下である場合、目標軌道生成部３０５は、目標施工面の上をバケット６の制御対象点が通過するようにバケット６の制御対象点の目標軌道を生成してよい。

アーム動作予測部３０６は、アーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容と、現在のアーム角度やアーム角度の変化速度とに基づき、アーム５の将来の動作を予測する。アーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容は、例えば、レバー装置２６Ｂの出力（操作信号）や通信装置６０により受信される、遠隔操作信号である。例えば、アーム動作予測部３０６は、次回（１回後）の制御周期からＮ回後の制御周期までの制御周期ごとのアーム５の姿勢角度やその姿勢角度の変化速度等を予測する（Ｎ：２以上の整数）。制御周期とは、コントローラ３０が操作指令や補正操作指令を油圧制御弁３１に出力する周期に相当する。アーム動作予測部３０６の予測周期は、例えば、コントローラ３０によるアタッチメントＡＴの駆動に関する制御周期よりも長く、制御周期のＭ回分に相当する（Ｍ＝Ｎ＋１）。これにより、アーム動作予測部３０６の処理によるコントローラ３０の処理負荷を軽減することができる。

制御対象位置・速度検出部３０７は、ブーム姿勢検出部３０４Ａ、アーム姿勢検出部３０４Ｂ、及びバケット姿勢検出部３０４Ｃのそれぞれの出力に基づき、バケット６の制御対象点の現在の位置や移動速度を検出する。

動作指令生成部３０８は、バケット６の制御対象点の目標軌道と、アーム動作予測部３０６の予測結果と、制御対象点の現在の位置や速度に基づき、アタッチメントＡＴの動作を表す指令（以下、「動作指令」）を生成する。具体的には、動作指令生成部３０８は、アーム動作予測部３０６の予測結果に対応するアーム５の動作に合わせて、バケット６の制御対象点が目標軌道に沿って移動するように、ブーム４及びバケット６の動作指令を生成してよい。例えば、動作指令生成部３０８は、今回の制御周期からＮ回後の制御周期までの制御周期ごとのブーム４及びバケット６の動作指令を生成する。動作指令生成部３０８の生成周期は、例えば、アーム動作予測部３０６の予測周期と同様、制御周期のＭ回分に相当する。これにより、動作指令生成部３０８の処理によるコントローラ３０の処理負荷を軽減することができる。ブーム４及びバケット６の動作指令は、例えば、ブーム４及びバケット６のそれぞれの姿勢角度やその変化速度の指令値である。

操作指令生成部３０２は、上述の第１例と同様、油圧制御弁３１Ａ～３１Ｃに対する操作指令を生成する。操作指令生成部３０２は、操作指令生成部３０２Ａ，３０２Ｂを含む。

操作指令生成部３０６Ａは、オペレータによるアーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容に基づき、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成する。

例えば、操作指令生成部３０２Ａは、レバー装置２６Ｂの操作信号に基づき、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成する。

また、操作指令生成部３０２Ａは、通信装置６０により受信される、遠隔操作信号で指定されるアーム５（アームシリンダ８）に関する操作の内容に応じて、油圧制御弁３１Ｂに対する操作指令を生成してもよい。

操作指令生成部３０２Ｂは、動作指令生成部３０８により生成される、ブーム４の動作指令に基づき、ブームシリンダ７に対応する油圧制御弁３１Ａに対する操作指令を生成する。同様に、操作指令生成部３０２Ｂは、動作指令生成部３０８により生成される、バケット６の動作指令に基づき、バケットシリンダ９に対応する油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令を生成する。

操作指令補正部３０３は、上述の第１例と同様、加速度検出部３０１の検出結果（ブームシリンダ７のピストンの加速度）に基づき、操作指令生成部３０２Ｂにより生成される、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令を補正し、補正操作指令を油圧制御弁３１Ａに出力する。これにより、油圧制御弁３１Ａは、ブームシリンダ７の加速度の状態が考慮された、補正操作指令に対応するパイロット圧を方向切換弁１７Ａに供給することができる。そのため、コントローラ３０は、ブーム４（ブームシリンダ７）に関する操作入力に起因するブームシリンダ７の振動を抑制することができる。よって、コントローラ３０は、例えば、半自動運転機能による作業の品質を向上させることができる。

尚、操作指令補正部３０３は、上述の第１例と同様、油圧制御弁３１Ａに対する操作指令に代えて、或いは、加えて、油圧制御弁３１Ｂや油圧制御弁３１Ｃに対する操作指令を補正し、補正操作指令を油圧制御弁３１Ｂや油圧制御弁３１Ｃに出力してもよい。

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を駆動する油圧シリンダの加速度の状態に応じて、自動運転機能による操作指令に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

［作用］
次に、本実施形態に係るショベルの作用について説明する。

本実施形態では、ショベルは、下部走行体と、上部旋回体と、アタッチメントと、油圧シリンダと、制御装置と、を備える。ショベルは、例えば、上述のショベル１００である。下部走行体は、例えば、上述の下部走行体１である。上部旋回体は、例えば、上述の上部旋回体３である。アタッチメントは、例えば、上述のアタッチメントＡＴである。油圧シリンダは、例えば、上述のブームシリンダ７やアームシリンダ８やバケットシリンダ９である。制御装置は、例えば、上述のコントローラ３０である。具体的には、上部旋回体は、下部走行体に旋回自在に搭載される。また、アタッチメントは、上部旋回体に取り付けられる。また、油圧シリンダは、アタッチメントを駆動する。そして、制御装置は、油圧シリンダの加速度の状態に応じて、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制するように、油圧シリンダの動作を制御する。油圧シリンダに関する操作入力は、例えば、オペレータによる油圧シリンダに関する操作入力や自動運転機能に対応する操作指令である。

これにより、ショベルは、油圧シリンダの加速度の状態に合わせて、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

また、本実施形態では、制御装置は、油圧シリンダの振動の発生の有無に依らず、油圧シリンダの加速度の状態に応じて、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制するように、油圧シリンダの動作を制御してもよい。

これにより、ショベルは、油圧シリンダの振動の発生の有無とは関係なく、油圧シリンダの加速度の状態を考慮することにより、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

また、本実施形態では、制御装置は、油圧シリンダの加速度の状態に応じて、油圧シリンダに関する操作入力に対する油圧シリンダの推力のオーバーシュート又はアンダーシュートを抑制するように、油圧シリンダの動作を制御してもよい。

これにより、ショベルは、油圧シリンダに関する操作入力に対する油圧シリンダの推力のオーバーシュートを抑制することにより、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

また、本実施形態では、制御装置は、油圧シリンダの加速度の状態に応じて、その速度に依存する、油圧シリンダの摩擦力が疑似的に大きくなるように、操作入力から油圧シリンダの推力までの伝達関数を調整してもよい。

これにより、ショベルは、油圧シリンダの摩擦力が疑似的に大きくすることで、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

また、本実施形態では、制御装置は、油圧シリンダの加速度の状態に応じて、油圧シリンダの摩擦力の操作入力に対する変化が疑似的に線形に近づくように、操作入力から油圧シリンダの推力までの伝達関数を調整してもよい。

これにより、ショベルは、油圧シリンダの操作性を向上させることができる。

また、本実施形態では、制御装置は、油圧シリンダに関する操作入力に対して油圧シリンダの加速度の状態をフィードバックすることにより、油圧シリンダの動作を制御してもよい。

これにより、ショベルは、油圧シリンダの加速度の状態に合わせて、油圧シリンダに関する操作入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。

また、本実施形態では、油圧シリンダに関する操作入力は、油圧シリンダを自動で動作させるための操作指令の入力であってもよい。

これにより、ショベルは、油圧シリンダを自動で動作させる際の操作指令の入力に起因する油圧シリンダの振動を抑制することができる。そのため、ショベルの自動運転による作業の品質を向上させることができる。

また、本実施形態では、アタッチメントは、ブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含んでもよい。そして、油圧シリンダは、ブームを駆動するブームシリンダであってもよい。ブームシリンダは、例えば、上述のブームシリンダ７である。

これにより、ショベルは、ブームシリンダに関する操作入力に起因するブームシリンダの振動を抑制することができる。そのため、ショベルは、ブームシリンダの振動に伴うブームの振動の反力による機体（上部旋回体）の振動を抑制し、ショベルに搭乗するオペレータの不快感を抑制することができる。

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。

１ 下部走行体
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
１０ キャビン
２６ 操作装置
２６Ａ～２６Ｃ レバー装置
３０ コントローラ
３１，３１Ａ～３１Ｃ 油圧制御弁
４０ 撮像装置
４０Ｂ 後方カメラ
４０Ｆ 前方カメラ
４０Ｌ 左方カメラ
４０Ｒ 右方カメラ
６０ 通信装置
１００ ショベル
３００ 遠隔操作支援装置
３０１ 加速度検出部
３０２，３０２Ａ，３０２Ｂ 操作指令生成部
３０３ 操作指令補正部
３０４ 姿勢検出部
３０４Ａ ブーム姿勢検出部
３０４Ｂ アーム姿勢検出部
３０４Ｃ バケット姿勢検出部
３０５ 目標軌道生成部
３０６ アーム動作予測部
３０７ 制御対象位置・速度検出部
３０８ 動作指令生成部
ＡＴ アタッチメント
Ｄ１ ブーム駆動部
ＨＡ 油圧アクチュエータ
Ｓ１～Ｓ６ センサ

Claims (8)

1. 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るアタッチメントと、
   前記アタッチメントを駆動する油圧シリンダと、
   前記油圧シリンダの加速度の状態に応じて、前記油圧シリンダに関する操作入力に起因する前記油圧シリンダの振動を抑制するように、前記油圧シリンダの動作を制御する制御装置と、を備える、
   ショベル。
2. 前記制御装置は、前記油圧シリンダの振動の発生の有無に依らず、前記油圧シリンダの加速度の状態に応じて、前記油圧シリンダに関する操作入力に起因する前記油圧シリンダの振動を抑制するように、前記油圧シリンダの動作を制御する、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記制御装置は、前記油圧シリンダの加速度の状態に応じて、前記油圧シリンダに関する操作入力に対する前記油圧シリンダの推力のオーバーシュート又はアンダーシュートを抑制するように、前記油圧シリンダの動作を制御する、
   請求項１又は２に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、前記油圧シリンダの加速度の状態に応じて、その速度に依存する、前記油圧シリンダの摩擦力が疑似的に大きくなるように、前記操作入力から前記油圧シリンダの推力までの伝達関数を調整する、
   請求項１又は２に記載のショベル。
5. 前記制御装置は、前記油圧シリンダの加速度の状態に応じて、前記操作入力と前記摩擦力との関係が疑似的に線形に近づくように、前記操作入力から前記油圧シリンダの推力までの伝達関数を調整する、
   請求項４に記載のショベル。
6. 前記制御装置は、前記油圧シリンダに関する操作入力に対して前記油圧シリンダの加速度の状態をフィードバックすることにより、前記油圧シリンダの動作を制御する、
   請求項１又は２に記載のショベル。
7. 前記操作入力は、前記油圧シリンダを自動で動作させるための操作指令の入力である、
   請求項１又は２に記載のショベル。
8. 前記アタッチメントは、ブーム、アーム、及びエンドアタッチメントを含み、
   前記油圧シリンダは、前記ブームを駆動するブームシリンダである、
   請求項１又は２に記載のショベル。

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