JP7142151B2 - 作業機械 - Google Patents

Description

本発明は作業機械に関する。

近年，施工現場において情報化施工の導入が進められている。情報化施工とは，調査や設計，施工，検査，管理などの工程のうち，施工に注目して，電子情報を活用して，情報通信技術（ＩＣＴ：Information and Communication Technology）により施工の高効率化を実現するシステムである。情報化施工に対応する作業機械としては，車体位置，フロント作業機の姿勢及び施工目標面の位置の情報をモニタに表示するガイダンス機能，フロント作業機の先端に位置するバケットが施工目標面の下方に侵入することを防止するマシンコントロール機能を搭載する油圧ショベルが知られている。このような情報化施工に対応した作業機械は，３次元座標情報を持つ情報化施工データをもとに，オペレータに対して情報提示し，作業支援，運転支援する機能を提供する。

作業機械は，施工主が要求する工期までに完工するように工事現場などで連続して稼働されることが多いため，作業機械で故障等の異常が発生した場合には修理等を迅速におこなう必要がある。情報化施工に対応した作業機械においては，車体の位置やフロント作業機の姿勢などを演算する為に，衛星測位システム，姿勢センサ，通信端末，無線機，圧力センサ，電磁弁を含む油圧機器等を車体に搭載する必要がある。これらの機器が故障した場合，情報化施工機としての機能を失うことになり工期にも影響が出てしまう。そのため，現場で機械に異常が発生した場合には，各機器の状態を把握し，異常の原因が各機器の故障なのかどうかをいち早く見極めた上でその後の対応を決定する必要がある。

作業機械に異常が発生したか否かを管理する従前からのシステムとしては，油圧ショベルの稼働管理システムが知られている。典型的な稼働管理システムにおける油圧ショベルのコントローラでは，エンジンの始動停止やポンプ油圧等の搭載機器の稼働状態に関する稼働データを記録・収集して一日単位のデータにまとめ，例えば翌日の稼働開始時に衛星通信を通じて前日の稼働データを地上局のコンピュータに送信することが行われる。地上局のコンピュータは，受信した稼働データを例えばインターネット回線を介して，作業現場から離れた管理部のコンピュータ（サーバ）に送信する。

この種の稼働管理システムに関して，特許文献１に記載のシステムは，作業現場における油圧ショベルのより詳細な稼働管理を行うために，作業現場における油圧ショベルの複数の作業位置情報と作業状態を油圧ショベルのキャビン内のモニタ（表示装置）に表示することにより，従前に比してより詳細な可動管理を可能としている。

特開２０１３－１１４５８０号公報

ところで，情報化施工に対応した油圧ショベルでは，従前の油圧ショベルと異なり，複数の測位衛星から送信される信号を２本のＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System：全球測位衛星システム）用のアンテナで受信して地理座標系における油圧ショベル（上部旋回体）の位置及び方位角を演算するＲＴＫ（Real Time Kinematic）－ＧＮＳＳ受信機と，ＲＴＫ－ＧＮＳＳ受信機が高精度な測位演算の実現に利用する補正情報を基準局（基準点）から受信するための無線機が搭載されることがある。このような情報化施工に対応した作業機械（「情報化施工機」と称することがある）で異常が発生した場合，上記で触れた搭載機器の故障の他，測位衛星や基準局との通信状態に影響を与える周囲環境（例えば，直接的な電波の到達を阻害する障害物や，妨害電波の存在）が原因であることも考えられる。すなわち，従前の稼働管理システムでは着目されていなかったこれらの周囲環境の情報等も考慮して異常の原因を特定することが重要である。特に，情報化施工機では，マシンコントロール機能を利用してアクチュエータの一部を自動で稼働することもあるため，異常現象が起きたことを記録し調査することが今まで以上に重要となる。

しかしながら，特許文献１に記載の技術は，従前からの油圧ショベルの稼働管理を詳細に行うものではあるが，施工目標面を施工する情報化施工機を想定していない。そのため，例えばバケットが施工目標面の下方に潜り込んだ場合を異常として検出できず，また，異常発生時に記録される油圧ショベルに関する情報には測位衛星や基準局との通信状態を示す情報が含まれていないため，情報化施工機で発生した異常の原因を正確に特定できないという課題がある。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので，その目的は，情報化施工機としての動作に不具合が生じた場合に，機器の故障の他，測位衛星や基準局との通信状態など，施工に関連する周囲状況なども含めて原因の特定ができる作業機械を提供することにある。

本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、車両本体に取り付けられた作業機と、前記作業機に対するオペレータ操作を検出するための操作センサと、前記作業機を駆動する油圧アクチュエータの圧力を検出するための圧力センサと、前記作業機の姿勢を検出するための姿勢センサと、前記車両本体に取り付けられ、複数の測位衛星から衛星信号を受信するためのアンテナと、前記アンテナで受信された衛星信号に基づいて前記車両本体の位置を演算する受信機と、前記受信機が前記車両本体の位置を演算する際に利用する補正信号を基地局から受信するための第１通信機と、施工目標面の位置が記憶された記憶装置を有し、前記記憶装置に記憶された前記施工目標面の位置、前記受信機で演算された前記車両本体の位置、及び前記姿勢センサで検出された前記作業機の姿勢に基づいて前記施工目標面と前記作業機の高さ方向における位置の差分の大きさを演算するコントローラとを備えた作業機械において、前記コントローラは、前記作業機による掘削中に、前記位置の差分の大きさが所定値を超えたとき、その時刻を基準とした所定期間における前記操作センサ、前記圧力センサ、前記姿勢センサ、前記受信機、及び前記第１通信機に関する情報のスナップショットデータを前記記憶装置に記録し、そのスナップショットデータに基づいて前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えた原因を診断することを特徴とする。

本発明によると，異常発生時に情報化施工に必要な機器（例えば，車両本体の位置を演算する受信機と，補正信号を基地局から受信するための第１通信機）に関する情報のスナップショットデータを取得できるので，そのスナップショットデータを参照することで機器の故障だけでなく，測位衛星や基準局との通信状態に関する異常原因も特定することが容易となる。

本発明の実施形態に係るショベルの構成例を示す概略図である。 本発明の実施形態に係る管理システムの構成例を示す概略図である。 図１の油圧ショベルに設定された車体座標系を表す図である。 本発明の実施形態に係る制御コントローラ１００の機能ブロック図を表す図である。 本発明の実施形態に係る異常状態判定部１１４の機能ブロック図を表す図である。 施工目標面と油圧ショベル（フロント作業機）の位置関係を表す図である。 本発明の実施形態に係る制御コントローラ１００による異常診断処理のフローチャートを表す図である。 図７中の処理１のフローチャートを表す図である。 図７中の処理２のフローチャートを表す図である。 図７中の処理３のフローチャートを表す図である。

以下，本発明の実施の形態に係る作業機械の管理システムについて説明する。本実施の形態は，作業機械としてクローラ式の油圧ショベルに本発明を適用したものであり，油圧ショベルのフロント作業機と施工目標面の距離（目標面距離）に基づいて異常発生の有無を判断するものである。なお，各図中，同じ部材には同じ符号を付し，重複した説明は適宜省略する。また，以下の説明では，同等の部材が複数存在する場合，符号の末尾にアルファベットの小文字を付して表記することがあるが，当該アルファベットの小文字を省略して当該複数の部材をまとめて表記することがある。例えば，同等の３つのバルブ１０ａ，１０ａ，１０ａが存在するとき，これらをまとめてバルブ１０と表記することがある。

図１は，本発明の実施の形態に係る油圧ショベル１の概略図である。図１において，油圧ショベル１は，車両本体２と，多関節型の作業機であるフロント作業機３とで構成されている。車両本体２は，走行モータ１５ａ，１５ｂにより駆動されるクローラで走行可能に構成された下部走行体５と，下部走行体５に対して旋回可能に設けられフロント作業機３が取り付けられた上部旋回体４とからなる。

フロント作業機３は，ブーム６，アーム７，バケット（アタッチメント）８といった複数のフロント部材により構成されており，各フロント部材６，７，８はブームシリンダ９，アームシリンダ１０，バケットシリンダ１１により駆動される。

フロント作業機３には，フロント作業機３の姿勢を検出するための複数の姿勢センサ２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）が搭載されている。姿勢センサ２０ａは，ブーム６の姿勢（回転角）を検出するためのブーム角センサで，姿勢センサ２０ｂは，アーム７の姿勢（回転角）を検出するためのアーム角センサで，姿勢センサ２０ｃは，バケット８の姿勢（回転角）を検出するためのバケット角センサである。なお，本実施形態の姿勢センサ２０は，各フロント部材６，７，８の回転角を検出するポテンショメータであるが，各フロント部材６，７，８の傾斜角を検出する慣性計測装置を利用しても良い。上部旋回体４には，上部旋回体４の傾斜角（ピッチ角及びロール角）を検出する傾斜角センサ（例えば慣性計測装置）２６ａ，２６ｂが姿勢センサとして備わっている。

上部旋回体４には，オペレータが搭乗する運転室１２と，上部旋回体４を左右に旋回するための旋回油圧モータ１３と，エンジン３１や，エンジン３１に駆動されて各油圧アクチュエータ９，１０，１１，１３，１５に作動油を供給する油圧ポンプ３２，油圧ポンプ３２から各アクチュエータ９，１０，１１，１３，１５に供給される作動油を制御するコントロールバルブ３３などの装置が設けられている。

さらに，上部旋回体４には，複数の測位衛星から衛星信号を受信するための２つのＧＮＳＳアンテナ２８ａ，２８ｂと，その２つのＧＮＳＳアンテナ２８ａ，２８ｂで受信された複数の衛星信号に基づいて地理座標系（グローバル座標系）における車両本体２（上部旋回体４）の位置及び方位角を演算するためのＧＮＳＳ受信機２１（図４参照）と，車両本体２（上部旋回体４）の周囲を撮影して車両本体２の周囲情報をセンシングするためのカメラ（周囲情報検出装置）２２と，ＧＮＳＳ受信機２１が車両本体２（上部旋回体４）の位置を演算する際に利用する補正信号を基準局から受信するための無線機（第１通信機）２９と，外部管理用サーバ１０２（図２，４参照）を含む外部端末（例えば他の油圧ショベルの制御コントローラやその他のコンピュータ）と双方向通信をするための通信装置（第２通信機）２３とが搭載されている。

運転室１２の中には，オペレータがフロント作業機３，上部旋回体４及び下部走行体５などを操作するための操作レバー（操作装置）１７が収容されている。オペレータが操作レバー１７を操作することにより，ブームシリンダ９，アームシリンダ１０，バケットシリンダ１１，旋回油圧モータ１３，走行モータ１５ａ，１５ｂをそれぞれ駆動させることが可能である。本実施形態の操作レバー１７は油圧パイロット式であり，オペレータが操作レバー１７に入力した操作の検出は，操作レバー１７の操作によって発生されるパイロット圧を圧力センサである操作センサ３４（図４参照）で検出することで行われる。

また，運転室１２には，施工のための各種設定機能や表示機能を搭載したタッチパネル式ディスプレイ１９が設置されている。本実施形態のタッチパネル式ディスプレイ１９は，油圧ショベル１や施工に関する種々の情報を画面に表示する表示装置（モニタ）として機能するとともに，施工目標面を設定するための施工目標面設定装置２４としても機能している。

また，運転室１２には，施工目標面の位置が記憶された記憶装置２５を有する制御コントローラ（制御装置）１００が設けられている。制御コントローラ１００は，記憶装置２５に記憶された施工目標面の位置と，ＧＮＳＳ受信機２１で演算された車両本体２の位置と，姿勢センサ２０で検出されたフロント作業機３の姿勢に基づいて施工目標面とフロント作業機３の距離である目標面距離を演算する。なお，本実施形態においては運転室１２内部に設置しているが，制御コントローラ１００や記憶装置２５は運転室の外部に設置しても良い。また，記憶装置２５は，制御コントローラ１００内に設ける必要はなく，例えば制御コントローラ１００と独立した外部記憶装置（例えば，半導体メモリ）としても良い。

下部走行体５は履帯１４ａ，１４ｂを左右両側に有し，左右の履帯１４ａ，１４ｂが左右の走行モータ１５ａ，１５ｂによりそれぞれ駆動されることで，油圧ショベル１は走行する。上部旋回体４は下部走行体５に旋回輪１６を介して回動可能に接続されており，旋回油圧モータ１３により駆動される。

図２は，本発明の実施形態に関わる管理システム１０１の構成例を模式的に表した図である。管理システム１０１は，複数の作業機械による施工の計画や進捗状況などを管理するものであり，それらの状況を可視化してユーザに提供する。

図２の例では，或る施工現場において，作業機械として油圧ショベル１が稼働している。この施工現場の作業機械は，いずれも情報化施工を実施可能なＩＣＴ作業機械（情報化施工機）である。なお，本実施形態では作業機械を油圧ショベル１としたが，ブルドーザやダンプトラックを対象としても良い。

油圧ショベル１は，施工現場において，土砂の掘削，切土，盛土，整地などの作業をおこなう。外部管理用サーバ１０２は，例えば，演算処理装置（例えばＣＰＵ）と記憶装置（例えばＲＯＭ，ＲＡＭ）などを備えたコンピュータであり，サポートセンタ１０３に設置されたコンピュータ等の他の端末とインターネット等の通信ネットワークを介して接続されており，サポートセンタ１０３と相互通信可能になっている。例えばサポートセンタ１０３の端末では施工現場の設計地形が作成されており，その設計地形は外部管理用サーバ１０２を介して施工目標面データ（設計面データ）として油圧ショベル１に送信される。外部管理用サーバ１０２やサポートセンタ１０３の端末はそれぞれ複数で構成されていても良い。

外部管理用サーバ１０２は，油圧ショベル１から送信される情報を受信しており，例えば，衛星通信や携帯電話通信を通じて各油圧ショベル１との間で情報を送受信する。外部管理用サーバ１０２は，通信ネットワークを通じて油圧ショベル１から送信される情報（例えば，後述のスナップショットデータ）を保存し，管理者やユーザが必要に応じてその情報を参照できるように管理している。

図４に本実施形態の油圧ショベル１に搭載された制御コントローラ１００の機能ブロック図を示す。制御コントローラ１００は，演算処理装置（例えばＣＰＵ），記憶装置（例えば，ＲＯＭ，ＲＡＭ等の半導体メモリ）２５，インタフェース（入出力装置）を備えており，記憶装置２５内に予め保存されているプログラム（ソフトウェア）を演算処理装置で実行し，プログラム内で規定されているデータとインタフェースから入力されたデータに基づいて演算処理装置が演算処理を行い，インタフェースから外部に信号（演算結果）を出力する。なお，図示はしないが，ＧＮＳＳ受信機２１も制御コントローラ１００と同種のハードウェアを備えることができる。制御コントローラ１００は，インタフェースを介して，ＧＮＳＳ受信機２１，姿勢センサ２０，施工目標面設定装置２４（ディスプレイ１９），カメラ（周囲情報検出装置）２２，操作センサ３４，動作状態情報取得装置２７，ディスプレイ１９，無線機（第１通信機）２９，及び通信装置（第２通信機）２３と接続されている。そして，制御コントローラ１００は，記憶装置２５内に格納されたプログラムを実行することで位置情報検出部１１０，姿勢演算部１１１，施工目標面演算部１１２，動作状態推定部１１３，異常状態判定部１１４，情報記録部１１５として機能する。

ＧＮＳＳ受信機２１は，地理座標系における車両本体２（上部旋回体４）の位置及び方位角を演算するための装置である。本実施形態では，ＧＮＳＳ受信機２１は，２つのＧＮＳＳアンテナ２８ａ，２８ｂと接続されている。ＧＮＳＳアンテナ２８ａ，２８ｂは，ＲＴＫ－ＧＮＳＳ（Real Time Kinematic - Global Navigation Satellite Systems）用のアンテナであり，ＧＮＳＳ受信機２１は，それぞれのアンテナ２８ａ，２８ｂの緯度，経度及び楕円体高からなる位置の座標値を測定可能である。また，測定した各ＧＮＳＳアンテナ２８ａ，２８ｂの座標値に基づいて一方のＧＮＳＳアンテナ２８ａから他方のＧＮＳＳアンテナ２８ｂへのベクトルを演算することで，上部旋回体４の方位角を演算できる。ＧＮＳＳ受信機２１は，以上により算出された油圧ショベル１の位置と方位角（向き）の情報を制御コントローラ１００に出力する。

姿勢センサ２０は，フロント作業機３の姿勢情報を取得するための装置であり，例えば，ブーム６，アーム７，バケット８に取り付けた角度センサで回転を計測するものである。ここで，油圧ショベル１の座標系（車体座標系）についての概略を図３に示す。Ｘ軸及びＺ軸は，ブームピンを原点とし，車体上方方向をＺ軸，前方方向をＸ軸，左方向Ｙ軸とする車体座標系を表したものである。

上部旋回体４には，ロール角θｒｏｌｌ及びピッチ角θｐｉｔｃｈを検出する傾斜角センサ２６ａ，２６ｂが取り付けられている。ブーム６の角度θｂｍは，姿勢センサ２０ａにより，上部旋回体４とブーム６を連結するブームピンの回転角度を計測することで検出される。アーム７の角度θａｍは，姿勢センサ２０ｂにより，ブーム６とアーム７を連結するアームピンの回転角度を計測することで検出される。バケット８の角度θｂｋは，姿勢センサ２０ｃにより，アーム７とバケット８を連結するバケットピンの回転角度を計測することで検出される。以上により算出された各部４，６，７，８の角度情報を制御コントローラ１００に出力する。

施工目標面設定装置２４は，例えば，情報化施工用に準備されているディスプレイ１９を兼用したコントローラであり，施工目標面の設定の他にも作業内容や各種設定を行うことができ，マシンガイダンスに関する設定も可能である。例えば，３次元の施工目標面データをＵＳＢメモリなどを介して施工目標面設定装置２４に入力することが可能である。また，ネットワークを介してサーバから入力することによっても施工目標面を読み込むことができる。この装置は，コントローラと兼用になっているものでも良いし，タブレットのような端末でも良い。

カメラ（周囲情報検出装置）２２は，車両本体２の周囲の状況に関する情報を取得するための装置であり，例えば，測位衛星から送信される衛星信号の障害物となる物体を検出するための装置である。図１中にカメラ２２は上部旋回体４の後方に１台のみ設置しているが，上部旋回体４の周囲の状況をくまなく把握するために上部旋回体４の外周に沿って複数台設置しても良い。また，周囲情報検出装置２２は，カメラに限らず，レーザレーダなどのセンサであっても良い。

操作センサ３４は，オペレータの操作を検出するためのセンサであり，本実施形態では，オペレータによる操作レバー１７の操作に応じて出力されるパイロット圧を検出する圧力センサで，ある。

動作状態情報取得装置２７は，油圧ショベル（車体）１の動作状態に関する情報（動作状態情報）を取得するための装置である。動作状態情報には，エンジン３１，油圧システム，姿勢センサ２０，ＧＮＳＳ受信機２１，施工目標面設定装置２４，カメラ２２，無線機２９，通信装置２３など油圧ショベル１に搭載されている各機器の動作状態に関する情報が含まれている。本実施形態では，フロント作業機３を動作させる油圧シリンダ９，１０，１１のボトム側油圧室及びロッド側油圧室にそれぞれ取り付けた圧力センサを動作状態情報取得装置２７とし，その圧力センサの出力を制御コントローラ１００に出力している。

ディスプレイ１９は，制御コントローラ１００による異常原因の診断結果と各種情報を表示するための装置である。本実施形態では，ディスプレイ１９は運転室１２内に設置される液晶ディスプレイのモニタであり，その画面上には，各姿勢センサ２０により取得された情報をもとに生成された油圧ショベル１を側面視した画像及び施工目標面の断面形状などの情報が表示される。

記憶装置２５は，制御コントローラ１００が備える各種情報を記録するための装置である。記憶装置２５は，制御コントローラ１００から独立させて，例えばフラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体として，運転室１２内にある専用の差し込み口を通じて着脱可能にすることも可能である。

無線機（第１通信機）２９は，ＧＮＳＳ受信機２１が車両本体２（上部旋回体４）の位置を演算する際に利用する補正信号を基準局から受信するための通信機である。無線機２９が受信した補正信号をＧＮＳＳ受信機２１での測位演算に利用すると測位精度が向上する。

通信装置（第２通信機）２３は，油圧ショベル１と外部の端末との間で相互通信をするための装置である。通信装置２３は，例えば衛星通信を通じて，油圧ショベル１と遠隔地にあるサーバ１０２との間の情報の送受信をおこなう。具体的には，通信装置は，記憶装置２５に記録された情報，又はそれらの情報に基づいて生成される二次的な情報をサーバ１０２に送信する。また，通信装置２３は，携帯電話網，狭域無線通信網を通じて，油圧ショベル１と基地局との間の情報のやり取りを実現するようにしても良い。

次に，制御コントローラ１００における各機能について説明する。位置情報検出部１１０は，ＧＮＳＳ受信機２１で演算したＧＮＳＳアンテナ２８ａとＧＮＳＳアンテナ２８ｂの緯度，経度，高さ情報（地理座標系における座標値）に基づいて，図３に示した車体座標系上の任意の座標値を地理座標系における座標値に変換できる。車体座標系におけるＧＮＳＳアンテナ２８ａの座標値が，設計寸法やトータルステーションなどの測量機器による測定により既知であるとき，車体座標系と地理座標系とは，車体のピッチ角θｐｉｔｃｈ，ロール角θｒｏｌｌ，及びＧＮＳＳアンテナ２８ａの車体座標系における位置座標，地理座標系を元に求められる座標変換パラメータを用いることで相互に変換可能であり，車体座標系の原点としているブームピンの地理座標系における位置座標を算出可能である。

姿勢演算部１１１では，姿勢センサ２０で算出された車体座標系における各フロント部材６，７，８の角度情報と，位置情報検出部１１０で算出されたブームピンの地理座標系における位置座標情報とにより，油圧ショベル１が施工に使用するバケット８の先端（爪先）の地理座標系における位置座標を算出する。また，姿勢演算部１１１は，ディスプレイ１９で用いるための油圧ショベル１を側面視した画像を算出するための姿勢情報を演算できる。

施工目標面演算部１１２では，施工目標面設定装置２４から入力され記憶装置２５に記憶された施工目標面の地理座標系における位置情報と，姿勢演算部１１１で演算されたバケット爪先の地理座標系における位置情報とに基づいて，そのバケット８の位置に対応する施工目標面の断面形状を演算する。ここで算出された施工目標面の断面形状は，目標面距離の演算と，ディスプレイ１９で提示される施工目標面の断面形状などに利用される。なお，ここでは施工目標面は地理座標系で定義されていることとしたが，作業現場に設定された現場座標系で定義しても良い。

動作状態推定部１１３では，操作センサ３４や動作状態情報取得装置２７より入力された情報に基づき，油圧ショベル１の動作内容を推定する。例えば，動作状態推定部１１３は，前述した車体位置情報や姿勢センサ情報，操作センサ情報や施工目標面情報より，油圧ショベル１が掘削中であるかどうかを判定する。上記情報のみでは，油圧ショベル１が実際に掘削作業をしているかどうかを判断できない場合があるため，各アクチュエータ９，１０，１１に付けた圧力センサ情報を用いて判別しても良い。また，動作状態推定部１１３は，記憶装置２５に記憶された施工目標面の位置情報，ＧＮＳＳ受信機２１で演算された車両本体２の位置情報，及び姿勢センサ２０で検出されたフロント作業機３の姿勢情報に基づいて，施工目標面とフロント作業機３の距離である目標面距離Ｄ（図６参照）を演算する。なお，本実施形態では，目標面距離Ｄは図６に示すように施工目標面とバケット８の先端（爪先）の距離とし，施工目標面よりバケット８の先端が下方に位置する場合の目標面距離Ｄを負とする。

異常状態判定部１１４では，姿勢センサ２０，ＧＮＳＳ受信機２１，施工目標面設定装置２４，カメラ２２，無線機２９，通信装置２３など油圧ショベル１に搭載されている各機器の異常に関する情報に基づいて，油圧ショベル１の動作に関して何が異常なのかを判定する。情報化施工機において，オペレータは提示された施工目標面に沿うように掘削するように操作をおこなうが，施工目標面の下方にバケット先端が侵入して実際に施工された結果が施工目標面に対して掘り過ぎてしまった場合，オペレータは異常の発生を認識することになる。それらの異常時において，異常状態判定部１１４は，機器自体の故障が原因であるのか，それとも衛星の受信状況や通信に関する電波が悪いといった状況なのかを判断する。続いて異常状態判定部１１４で実行される処理の詳細について説明する。

ここで，バケット８の先端が施工目標面の上方に保持されるように少なくともブーム６（ブームシリンダ９）を制御するマシンコントロールを実施する情報化施工を例として，図５に，本実施形態に係る異常状態判定部１１４の機能ブロック図を示す。図５に示すように異常状態判定部１１４は，施工状態診断部２０１と，機器故障診断部２０２，及び状態診断部２０３として機能する。

施工状態診断部２０１は油圧ショベル１による施工状態の診断を行って異常の有無を判定する部分である。図６に示すように，施工状態診断部２０１は，動作状態推定部１１３で演算された目標面距離Ｄと所定値ｄ１とに基づいて，施工目標面に対して掘り過ぎが発生していないかどうかを判断して異常の有無を判定している。施工目標面に対して掘り過ぎが発生した場合にはフロント作業機３（バケット８の先端（爪先））は施工目標面の下方に位置する。本実施形態の施工状態診断部２０１は，目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満に達したとき，施工目標面に対して掘り過ぎが発生しており（即ち，施工状態が悪化しており），異常が発生していると判定する。所定値ｄ１は，負の値であり，例えば要求精度範囲（－α[mm]＜Ｄ＜α[mm]）の下限値である－α[mm]より小さい値が利用できる。

施工状態診断部２０１で異常が発生しているという判定がされた場合，施工状態診断部２０１はスナップショットデータ記録指令を情報記録部１１５に出力する。スナップショットデータ記録指令は，情報記録部１１５にスナップショットデータ（後述）を記憶装置２５に記録させるための指令である。スナップショットデータ記録指令には，情報記録部１１５に対してスナップショットデータを外部管理用サーバ１０２に送信させる指令を含めても良い。また，スナップショットデータ記録指令は，自車（油圧ショベル１）の周囲に位置する他の油圧ショベル（他車）の制御コントローラ１００内の情報記録部１１５に対しても出力され得る。

図４に示した情報記録部１１５は，スナップショットデータ記録指令が入力されたとき，その時刻を基準とした所定期間におけるスナップショットデータを記憶装置２５に記録する部分である。本実施形態では，情報記録部１１５は，施工状態診断部２０１で異常が発生したと判定されたとき（即ち，目標面距離Ｄ＜ｄ１が成立したとき），その時刻を基準とした所定期間における操作センサ３４，圧力センサ２７，姿勢センサ２０，ＧＮＳＳ受信機２１，及び無線機（第１通信機）２９に関する情報のスナップショットデータを記憶装置２５に記録（記憶）する。スナップショットデータの記録範囲は，異常発生時を基準として所定時間前から開始しても良い。この場合，例えば，異常の発生の有無に関わらず各機器に関するデータ（将来的にスナップショットデータとなるデータ）を記憶装置２５に一時的に記憶しておき，時間経過とともに当該データを消去する仕様とすれば良い。

スナップショットデータ記録指令は，他の油圧ショベル１の制御コントローラ１００から入力される場合もある。例えば，或る油圧ショベル１で異常が発生したと判定されたとき，当該或る油圧ショベル１の施工状態診断部２０１（制御コントローラ１００）から当該或る油圧ショベル１を基準として所定距離内に位置する他の油圧ショベル１の情報記録部１１５（制御コントローラ１００）に対してもスナップショットデータ記録指令を出力する。それにより，当該或る油圧ショベル１の異常発生時を基準とした所定期間内のスナップショットデータを当該他の油圧ショベルでも記録し，各油圧ショベル１のスナップショットデータを外部管理用サーバ１０２に送信して記憶する。これにより異常が検出された当該或る油圧ショベル１の周囲に位置する他の油圧ショベル１のスナップショットデータも参照することができるため，周囲環境による異常が起きているかどうかを判別することが可能となる場合がある。例えば，衛星の受信状況が悪い場合において，周囲に妨害電波などがある場合は，周囲に存在する複数の油圧ショベルにおいても同様の異常が発生していると考えられる。

スナップショットデータには，目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満に達した時刻を基準とした所定期間にカメラ２２により撮影された画像を含めても良い。この画像は，静止画像でも良いし，動画でも良い。この画像を参照すれば，異常発生時に周囲環境がどのような状況であったかを確認することができる。

スナップショットデータには，車両本体２（上部旋回体４）の位置，フロント作業機３の姿勢，操作レバー１７に対するオペレータの操作量，各アクチュエータ８，９，１０の圧力センサ値，ＧＮＳＳ受信機２１による測位解の種類（Ｆｉｘ解，Ｆｌｏａｔ解，単独測位解），ＧＮＳＳ受信機２１が衛星信号を受信できた測位衛星の数，ＧＮＳＳ受信機２１の測位モード（例えば，精密モード，概略モード），無線機（第１通信機）２９での補正信号の受信状況（通信ログデータ），通信装置（第２通信機）２３でのデータの送受信状況（通信ログデータ），カメラ２２により撮影された周囲画像，ＧＮＳＳ受信機２１から出力される衛星測位データ（例えばＮＭＥＡフォーマット），通信装置２の接続設定，目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満に達した時刻等がある。情報記録部１１５によりスナップショットデータは記憶装置２５に記録される。また，情報記録部１１５は，スナップショットデータ記録指令の入力時に，スナップショットデータを記憶装置２５に保存するに際して，そのスナップショットデータを外部管理用サーバ１０２に通信装置２３を介して送信しても良い。

施工状態診断部２０１において，異常が発生していると判定された場合（すなわち，Ｄ＜ｄ１），その原因が機器故障（すなわちハードウェア由来の異常）なのか，その他の事由による異常なのかを判断する必要がある。機器故障診断部２０２では，情報記録部１１５が記憶装置２５に記録したスナップショットデータに基づいて油圧ショベル１を構成する機器（例えば，操作センサ３４，圧力センサ２７，姿勢センサ２０，ＧＮＳＳ受信機２１，及び無線機２９のうち少なくとも１つの機器）の故障の有無を診断する。すなわち，ここでは，油圧ショベル１に搭載されているエンジン３１，油圧ポンプ３２などの標準的な機器に加えて，ブーム６，アーム７，バケット８等の姿勢センサ２０や，操作センサ３４，ＧＮＳＳ受信機２１，各アクチュエー９，１０，１１の圧力センサ（動作状態情報取得装置）２７，通信装置２３，無線機２９などの情報化施工に必要な機器の故障の有無が把握される。これらの機器に異常があった場合は，機器故障診断部２０２は故障した機器に関する情報と機器故障フラグを出力する。

状態診断部２０３は，機器故障診断部２０２において搭載機器の故障が見つからなかった場合に，スナップショットデータに基づいて情報化施工で使用している通信とＧＮＳＳ測位に関する異常の有無を確認する部分である。すなわち，状態診断部２０３は，スナップショットデータに基づいて，無線機２９の基地局との通信状態に関する異常原因の診断と，ＧＮＳＳ受信機２１での測位に関する異常原因の診断を行う。例えば，前者の異常原因としては，ＲＴＫ－ＧＮＳＳで必要となる補正情報（無線機２９で受信される情報）が通信異常で入力されないことがある。また，後者の異常原因としては，測位衛星の配置状態に偏りがある（ＤＯＰ（Dilution Of Precision）値が比較的大きい）ことがある。状態診断部２０３は，異常原因の診断結果を出力する。

診断結果出力部２０４は，機器故障診断部２０２及び状態診断部２０３による診断結果をディスプレイ（モニタ）１９に表示する。

外部管理用サーバ１０２には，施工目標面データや土質情報，施工現場の周辺を含む地形情報，通信可能エリア等が格納されており，外部管理用サーバ１０２において通信状況についても把握することが可能である。また，或る油圧ショベル１で異常が起きたとき，その油圧ショベルだけでなく周辺の油圧ショベル１のスナップショットデータもサーバにアップロードする構成をとると，衛星や通信等，環境に係る異常時データを把握することが容易となる。特に，情報化施工を実施するにあたり，その中でも機械の一部の動作を自動化するようなマシンコントロールによる作業中には，施工目標面に対して深く掘り過ぎたり，施工目標面までバケットが近づけなかったりといった事象が考えられる。そういった場合に，従来は，サービス員が現場に行き，実際の機械の挙動を見たり，各種センサの状態などを確認したりすることで，機械の異常なのか，周囲状況の影響なのか等を判断する必要があった。これに対して，本実施形態においては，異常時におけるデータを外部管理用サーバ１０２に送信した上で，作業内容や各搭載機器の状態を確認することができるので，サポートが効率良く行えるようになる。

次に上記のように構成される制御コントローラ１００による異常診断処理について図７－１０を用いて説明する。

図７は制御コントローラ１００による異常診断処理のフローチャートである。

制御コントローラ１００は所定の制御周期で図７に示したフローを実行している。制御周期が到来したら制御コントローラ１００（位置情報検出部１１０）は処理を開始して，ＧＮＳＳ受信機２１で演算された油圧ショベル１（上部旋回体４）の地理座標系における位置情報と傾斜角センサ２６ａ，２６ｂの検出値とを利用して車体座標系上の点（例えば，原点（ブームピンの軸方向における中点））を地理座標系の座標値に変換するための座標変換パラメータを演算する。次に制御コントローラ１００（姿勢演算部１１１）は，演算した座標変換パラメータと，姿勢センサ２０の検出値（フロント作業機３の姿勢情報）とに基づいて地理座標系におけるバケット８の爪先（先端）の位置情報を演算する（ステップＳ１）。

ステップＳ２では，制御コントローラ１００（施工目標面演算部１１２）は，施工目標面設定装置２４から入力され記憶装置２５に記憶された施工目標面の地理座標系における位置情報と，姿勢演算部１１１で演算されたバケット爪先の地理座標系における位置情報とに基づいて，そのバケット８の位置に対応する施工目標面の断面形状を演算する。

ステップＳ３では，制御コントローラ１００（動作状態推定部１１３）は，ステップＳ１で演算されたバケット爪先の位置情報と，ステップＳ２で演算された施工目標面の断面形状とに基づいて，バケット爪先から施工目標面までの距離である目標面距離Ｄを演算する。

ステップＳ４では，制御コントローラ１００（施工状態診断部２０１）は，ステップＳ３で演算された目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満か否かを判定することで，施工目標面に対して掘り過ぎが生じていないか否かを判断する。すなわち，マシンコントロールに要求される精度が出ておらず，異常が発生しているか否かを判断する。ここでは，目標面距離Ｄがｄ１以上であれば，異常は発生していないと判断し，ステップＳ２０に進み処理を終了する。一方，目標面距離Ｄがｄ１未満の場合には，異常が発生していると判断し，異常発生時刻を記憶装置２５に記憶してステップＳ５に進む。

ステップＳ５では，施工状態診断部２０１（制御コントローラ１００）は，スナップショットデータ記録指令を情報記録部１１５に対して出力する。このスナップショットデータ記録指令の入力をトリガーとして，情報記録部１１５はスナップショットデータを記憶装置２５に記録するとともに，同スナップショットデータを外部管理用サーバ１０２にアップロードする。

ステップＳ６では，制御コントローラ１００（機器故障診断部２０２）は，ステップＳ５で記憶装置２５に記憶されたスナップショットデータに基づいて情報化施工（マシンコントロール）に必要な機器（姿勢センサ２０や，操作センサ３４，ＧＮＳＳ受信機２１，各アクチュエー９，１０，１１の圧力センサ（動作状態情報取得装置）２７，通信装置２３，無線機２９などの）の故障の有無を診断する。

ステップＳ７では，制御コントローラ１００（機器故障診断部２０２）はステップＳ６で情報化施工に必要な機器に故障しているものがあるか否かを判定する。故障している機器がある場合には，制御コントローラ１００（機器故障診断部２０２）は，ステップＳ８に進み，機器故障フラグを出力する。これによりディスプレイ１９に故障している機器の名称が表示される。一方，故障している機器が無い場合にはステップＳ９に処理を進める。

ステップＳ９では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ステップＳ５で保存したスナップショットデータにおけるＧＮＳＳ受信機２１の測位解（測位状態）がＦｉｘ解であるか否かを判定する。Ｆｉｘ解の時は図８に示す処理１のフローチャートに移動する。一方，Ｆｉｘ解でない場合にはステップＳ１０に進む。

ステップＳ１０では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ステップＳ５で保存したスナップショットデータにおけるＧＮＳＳ受信機２１の測位解（測位状態）がＦｌｏａｔ解であるか否かを判定する。Ｆｌｏａｔ解の時は図９に示す処理２のフローチャートに移動する。一方，Ｆｌｏａｔ解でない場合，すなわち単独測位解である場合にはステップＳ１１に進む。

ステップＳ１１では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ステップＳ５で保存したスナップショットデータにおけるＧＮＳＳ受信機２１の測位解（測位状態）は単独測位解となるため，図１０に示す処理３のフローチャートに進む。

図８は図７中の処理１のフローチャートを示す図である。処理を開始すると，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，まず，ステップＳ５で記憶したスナップショットデータを参照して，無線機２９を介して基準局からの補正情報を受信できていないか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ここで補正情報を受信できていない場合には処理をステップＳ１０２に進め，逆に補正情報を受信できている場合には処理をステップＳ１０５に進める。

ステップＳ１０２では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９との通信環境または基準局から送信される補正信号の少なくとも一方に問題があると判断し，次の処理（ステップＳ１０３）に移動する。

ステップＳ１０３では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，基準局が補正情報を送信できているか確認するように指示するための表示用データ（例えば，メッセージやアイコン）を作成してディスプレイ１９に出力し，その結果，当該表示用データがディスプレイ１９に表示される。

続くステップＳ１０４では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，また，周囲に電波を発生するものや遮蔽するものがないか否かを確認するように指示するための表示用データ（例えば，メッセージやアイコン）を作成してディスプレイ１９に出力し，その結果，当該表示用データがディスプレイ１９に表示される。ディスプレイ１９への表示が完了したら，制御コントローラ１００はステップＳ１０３及びＳ１０４で作成した表示用データに関する情報（例えば，表示した異常原因や対応策の内容，表示データを作成する際に考慮したデータ，表示時刻等）を記憶装置２５に保存し（ステップＳ１１２），処理を終了して次の制御周期まで待機する。

一方，ステップＳ１０５では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，ＧＮＳＳ受信機２１で設定されているＧＮＳＳ精度モードが精密モードと概略モードのいずれであるかをオペレータに入力することを指示するための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。なお，本実施形態におけるＧＮＳＳ精度モードはＧＮＳＳ受信機２１が測位計算を終了する測位結果のバラツキ（誤差）の大きさに応じて分類されており，精密モードは測位計算を終了するバラツキが概略モードよりも相対的に小さい値（測位が高精度となる値）に設定されている。

ステップＳ１０６では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ステップＳ１０５の表示後に入力されたＧＮＳＳ精度モードが精密モードであるか否かを判定する。精密モードが設定されている場合にはステップＳ１０７に進み，そうでない場合（概略モードが設定されている場合）にはステップＳ１０９に進む。

ステップＳ１０７では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，その時のＧＮＳＳ精度モード（すなわち精密モード）と，そのＧＮＳＳ精度モードで設定されている測位精度の判定条件（例えば，精密モードでは測位結果のバラツキ（誤差）が３０ｍｍ以内であれば許容するとしている場合，その許容範囲を示す数値）を記憶装置２５に記憶し，ステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０８では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，設定されているＧＮＳＳ精度モードの測位条件が厳しいことが異常発生原因であると報知するための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成し，それをディスプレイ１９に出力して処理を終了する。表示用データの入力を受けたディスプレイ１９はＧＮＳＳ精度モードが精密モードに設定されていることが異常原因である旨表示する。そして，制御コントローラ１００は，ステップＳ１０５及びＳ１０８で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ１１２），処理を終了する。

一方，ステップＳ１０９に進んだ場合（ＧＮＳＳ精度モードが概略モードだった場合），制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ＧＮＳＳアンテナ２８における衛星信号の受信状況が悪いこと，具体的には，衛星信号を受信可能な衛星数が少ない，衛星信号を受信できた衛星の配置が悪い等，が異常の原因であると診断する。

ステップＳ１１０では，制御コントローラ（診断結果出力部２０４）は，ＧＮＳＳ受信機２１から出力される衛星測位データ（例えばＮＭＥＡフォーマット）を取得して記憶装置２５に保存して，それをディスプレイ１９に表示させるための表示用データを作成してディスプレイ１９に出力する（ステップＳ１１１）。表示用データの入力を受けたディスプレイ１９が衛星測位データを表示したら，制御コントローラ１００はステップＳ１０５及びＳ１１１で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ１１２），処理が終了する。

図９は図７中の処理２のフローチャートを示す図である。処理を開始すると，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，まず，ステップＳ５で記憶したスナップショットデータを参照して，無線機２９を介して基準局からの補正情報を受信できていないか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで補正情報を受信できていないことが判明した場合には処理をステップＳ２０２に進め，反対に補正情報を受信できていることが判明した場合には処理をステップＳ２０５に進める。

ステップＳ２０２では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９との通信環境に問題があると判断し，次の処理（ステップＳ２０３）に移動する。

ステップＳ２０３では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の通信ログデータを取得して記憶装置２５に記憶する。

ステップＳ２０４では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，無線機２９の接続・設定など，無線機２９の通信環境を確認することをオペレータに促すための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。この表示用データの入力を受けたディスプレイ１９がその表示用データを表示し，制御コントローラ１００がステップＳ２０４で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ２１２），処理が終了する。

一方，ステップＳ２０５に進んだ場合（無線機２９で補正情報を受信できている場合）には，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，ＧＮＳＳ受信機２１で衛星信号を受信可能な衛星数をオペレータ（またはユーザ）に確認してもらうための表示用データ（例えば，「総衛星数：Ｘ個（［内訳］ＧＰＳ：ｘ１個，ＧＬＯＮＡＳＳ：ｘ２個，…）」等と衛星数が把握可能なメッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。

ステップＳ２０６では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ステップＳ２０５で表示された衛星数が所定値ｎ１（例えば１０個）を超えているか否かを判定する。表示された衛星数が所定値ｎ１を超えている場合にはステップＳ２０７に進み，そうでない場合（衛星数が１０個以下の場合）にはステップＳ２０９に進む。

ステップＳ２０７では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の通信ログデータを取得して記憶装置２５に記憶する。

ステップＳ２０８では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，無線機２９の通信速度や機器故障を再確認することをオペレータに促すための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。この表示用データの入力を受けたディスプレイ１９がその表示用データを表示し，制御コントローラ１００がステップＳ２０５及びＳ２０８で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ２１２），処理が終了する。

一方，ステップＳ２０９に進んだ場合（衛星数が所定値ｎ１以下の場合）には，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ＧＮＳＳアンテナ２８における衛星信号の受信状況が悪いこと，具体的には，衛星信号を受信可能な衛星数が少ない，衛星信号を受信できた衛星の配置が悪い等，が異常の原因であると診断する。

ステップＳ２１０では，制御コントローラ（診断結果出力部２０４）は，ＧＮＳＳ受信機２１から出力される衛星測位データ（例えばＮＭＥＡフォーマット）を取得して記憶装置２５に保存して，それをディスプレイ１９に表示させるための表示用データを作成してディスプレイ１９に出力する（ステップＳ２１１）。表示用データの入力を受けたディスプレイ１９が衛星測位データを表示し，制御コントローラ１００がステップＳ２０５及びＳ２１１で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ２１２），処理が終了する。

図１０は図７中の処理３のフローチャートを示す図である。処理を開始すると，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，まず，ステップＳ５で記憶したスナップショットデータを参照して，無線機２９を介して基準局からの補正情報を受信できていないか否かを判断する（ステップＳ３０１）。ここで補正情報を受信できていないことが判明した場合には処理をステップＳ３０２に進め，反対に補正情報を受信できていることが判明した場合には処理をステップＳ３０５に進める。

ステップＳ３０２では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の補正情報フォーマットまたは無線機２９との通信環境に問題があると判断し，次の処理（ステップＳ３０３）に移動する。

ステップＳ３０３では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の通信ログデータを取得して記憶装置２５に記憶する。

ステップＳ３０４では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，無線機２９の接続・設定など，無線機２９の通信環境を確認することをオペレータに促すための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。この表示用データの入力を受けたディスプレイ１９がその表示用データを表示し，制御コントローラ１００がステップＳ３０４で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ３１２），処理が終了する。

一方，ステップＳ３０５に進んだ場合（無線機２９で補正情報を受信できている場合）には，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，ＧＮＳＳ受信機２１で衛星信号を受信可能な衛星数がいくつであるかをオペレータに入力させることを指示するための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。そして，制御コントローラ１００は，ステップＳ３０５及びＳ３０８で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ３１２），処理を終了する。

ステップＳ３０６では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，ステップＳ３０５の表示後に入力された衛星数が所定値ｎ２（例えば０個）を超えているか否かを判定する。入力された衛星数が所定値ｎ２を超えている場合にはステップＳ３０７に進み，そうでない場合（衛星数が０個の場合）にはステップＳ３０９に進む。

ステップＳ３０７では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の通信ログデータを取得して記憶装置２５に記憶するとともに，ＧＮＳＳ受信機２１から出力される衛星測位データ（例えばＮＭＥＡフォーマット）を取得して記憶装置２５に記憶する。

ステップＳ３０８では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，無線機２９及びＧＮＳＳ受信機２１の再起動を実行することをオペレータに促すための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。この表示用データの入力を受けたディスプレイ１９がその表示用データを表示して処理が終了する。

一方，ステップＳ３０９では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の補正情報フォーマットに問題があると判断し，次の処理（ステップＳ３１０）に移動する。

ステップＳ３１０では，制御コントローラ１００（状態診断部２０３）は，無線機２９の通信ログデータを取得して記憶装置２５に記憶する。

ステップＳ３１１では，制御コントローラ１００（診断結果出力部２０４）は，無線機２９の接続・設定など，無線機２９の通信環境を確認することをオペレータに促すための表示用データ（例えば，メッセージ）を作成してディスプレイ１９に出力する。この表示用データの入力を受けたディスプレイ１９がその表示用データを表示し，制御コントローラ１００がステップＳ３０５及びＳ３１１で作成した表示用データに関する情報を記憶装置２５に保存し（ステップＳ３１２），処理を終了する。

＜作用・効果＞
以上のように構成した管理システムでは，いわゆるマシンコントロール等の情報化施工の可能な油圧ショベル１に搭載された制御コントローラ１００が，目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満に達したときに異常が発生したとみなし，情報化施工に必要な機器（例えば，操作センサ３４，圧力センサ２７，姿勢センサ２０，ＧＮＳＳ受信機２１，及び無線機２９）に関する情報のスナップショットデータを記憶装置２５に記憶し，そのスナップショットデータに基づいて目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満に達した原因，すなわち異常原因を診断することとしている。このように制御コントローラ１００を構成すると，異常発生時に情報化施工に必要な機器に関する情報のスナップショットデータを取得できるので，異常原因を特定することが容易となる。

本実施形態ではスナップショットデータにカメラ２２の撮影画像を含めているため，異常発生時の各機器の稼働データ（数値データ）だけでは把握不可能な油圧ショベル１の周囲の状況を把握でき，例えば，無線機２９やＧＮＳＳ受信機２１への信号を遮蔽することで異常の原因となり得る障害物も検出できる。

さらに本実施形態では，スナップショットデータ記録指令を利用することで，異常が発生した油圧ショベルの周囲に位置する他の油圧ショベルの制御コントローラ１００に対してもスナップショットデータを記録し，サーバ１０２に送信するように管理システムを構成することも可能である。このように異常が検出された油圧ショベルだけでなく，その周囲の油圧ショベルのスナップショットデータも連動してサーバ１０２にアップロードするようにシステムを構成すると，ハードウェア由来の異常ではなく，周囲環境に由来する異常が発生していることを把握しやすくなり，異常原因を特定し易くなる。

特に，本実施形態の制御コントローラ１００は，まず情報化施工に必要な機器のハードウェア的な故障の有無を診断するが，その種の故障が検出されない場合には，ＧＮＳＳ受信機２１の測位解に応じて異なる処理（本実施形態では３つの処理）を行って異常原因の特定を試みる。具体的には，基地局からの補正情報の受信状況と，ＧＮＳＳ精度モードと，衛星信号を受信している衛星数とに基づいて，制御コントローラ１００が，無線機（第１通信機）２９の基地局との通信状態に関する異常原因と，ＧＮＳＳ受信機２１での測位に関する異常原因を診断するように構成されている。これによりハードウェアの故障だけでなく情報化施工に必要な通信機器の通信状況に関する異常原因も診断・特定できるため，異常発生後からの作業復帰までの時間の短縮が可能になり，作業効率を向上することができる。

また，本実施形態の管理システムでは，制御コントローラ１００による診断結果を油圧ショベル１の運転室１２内のディスプレイ（モニタ）１９に表示することができるので，異常原因や異常解消のために有効な対応策をオペレータに速やかに伝達できる。表示された対応策をオペレータ自身が実行することで解消する異常も存在するため，サービスマンの到着やメーカへの問合せを待たずして正常な作業に復帰する機会が増加して作業効率を向上できる。また，表示用データの関連情報も記憶装置２５に記憶されるため（ステップＳ１１２，２１２，３１２）異常発生後の診断に利用できる。

＜その他＞
なお，上記では図７のステップＳ４で施工目標面に対する掘り過ぎが発生したと判定された場合，ステップＳ５で速やかにスナップショットデータを保存／アップロードする例について説明したが，ステップＳ８の終了後にスナップショットデータの保存／アップロードを実行するように処理フローを構成しても良い。なお，この場合におけるＳ６の故障検出は，ステップＳ４で掘り過ぎが発生した時刻を基準にしてスナップショットデータに含まれる各種情報を一時的に記憶しておき，それらの情報に基づいて行えば良い。ステップＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１の判定は，その判定の実行時の情報から判定しても良いし，ステップＳ６と同様に掘り過ぎ発生時刻を基準として一時的に記憶した各種情報から判断しても良い。これは処理１，２，３（図８，９，１０）で行われる各種判定処理についても同様である。また，処理１，２，３で表示用データの関連情報を保存する処理（ステップＳ１１２，２１２，２１３）では，関連情報の保存とともに表示用データを作成する際に利用した情報も記憶装置２５に保存するようにしても良い。なお，スナップショットデータと同様にこれらの情報は記憶装置２５への保存とともに又は代えて外部管理用サーバ１０２に送信しても良い。

また，上記ではスナップショットデータに基づく異常の診断を油圧ショベル１の制御コントローラ１００で行う場合について説明したが，異常検出時に一旦記憶装置２５に記録したスナップショットデータを外部管理用サーバ１０２にアップロード（送信）して，そのスナップショットデータに基づいて外部管理用サーバ１０２で異常診断を行い，その診断結果を該当する油圧ショベル１に送信する構成を採用しても良い。この場合，図５の異常状態判定部１１４における機器故障診断部２０２と状態診断部２０３と診断結果出力部２０４の機能がサーバ１０２に搭載する構成が考えられる。また，スナップショットデータを制御コントローラ１００とサーバ１０２の双方に記憶させ，スナップショットデータに基づく異常診断を制御コントローラ１００とサーバ１０２の双方で行っても構わない。さらに，或る油圧ショベル１に異常が発生した場合に，その周囲に位置する他の油圧ショベルのスナップショットデータを記録してサーバ１０２に送信する場合のみサーバ１０２のみで異常診断を行うような構成を選択することも可能である。

上記では，目標面距離Ｄが所定値ｄ１未満のときに異常が発生したとみなしてスナップショットデータを記録することとしたが，情報化施工機に異常が発生したと同定できるその他の条件が充足したときにスナップショットデータを記録する構成を採用しても構わない。

また，目標面距離Ｄを演算することに代えて，記憶装置２５に記憶された施工目標面の位置，ＧＮＳＳ受信機２１で演算された車両本体２の位置，及び姿勢センサ２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）で検出されたフロント作業機３の姿勢に基づいて，施工目標面とフロント作業機３の高さ方向における位置の差分の大きさ（絶対値）を制御コントローラ１００にて演算し，その位置の差分の大きさが所定値を超えるか否かで異常の発生の有無を判定しても良い。このとき，位置の差分の大きさが所定値を超える場合に異常が発生したと判定される。所定値としては，例えば，上記で触れた要求精度範囲の上限値又は下限値の絶対値である｜±α｜が利用できる。このように位置の差分の大きさ（絶対値）を演算して異常の発生の有無を判定すると，上記で説明した施工目標面に対して掘削し過ぎの場合（バケット８が施工目標面の下側に位置する場合）だけでなく，施工目標面に対して掘削が不十分だった場合（バケット８が施工目標面の上側に位置する場合）についても異常と判定できる。なお，施工目標面とフロント作業機３の“高さ方向における位置の差分”としては，鉛直方向（重力方向）における位置の差分や，施工目標面に対する垂線方向における位置の差分が利用可能である。

ところで，上記では目標面距離Ｄは，図６に示すように施工目標面とバケット８の先端（爪先）の距離としたが，フロント作業装置３に任意に設定した制御点（バケット爪先以外の点）と施工目標面の距離としても良い。この点は，上記で触れた，施工目標面とフロント作業機３の高さ方向における位置の差分の大きさ（絶対値）の演算についても同様に言える。

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

また，上記の制御コントローラ１００に係る各構成や当該各構成の機能及び実行処理等は，それらの一部又は全部をハードウェア（例えば各機能を実行するロジックを集積回路で設計する等）で実現しても良い。また，上記の制御コントローラに係る構成は，演算処理装置（例えばＣＰＵ）によって読み出し・実行されることで当該制御コントローラの構成に係る各機能が実現されるプログラム（ソフトウェア）としてもよい。当該プログラムに係る情報は，例えば，半導体メモリ（フラッシュメモリ，ＳＳＤ等），磁気記憶装置（ハードディスクドライブ等）及び記録媒体（磁気ディスク，光ディスク等）等に記憶することができる。

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

１…油圧ショベル，２…車両本体，３…フロント作業機（作業機），４…上部旋回体，５…下部走行体，６…ブーム，７…アーム，８…バケット（アタッチメント），９…ブームシリンダ，１０…アームシリンダ，１１…バケットシリンダ，１２…運転室，１３…旋回油圧モータ，１５…走行モータ，１６…旋回輪，１７…操作レバー（操作装置），１９…ディスプレイ（モニタ），２０…姿勢センサ，２１…ＧＮＳＳ受信機，２２…カメラ（周囲情報検出装置），２３…通信装置（第２通信機），２４…施工目標面設定装置，２５…記憶装置，２６…傾斜角センサ，２７…圧力センサ（動作状態情報取得装置），２８…ＧＮＳＳアンテナ，２９…無線機（第１通信機），３１…エンジン，３２…油圧ポンプ，３３…コントロールバルブ，３４…操作センサ，１００…制御コントローラ（制御装置），１０１…管理システム，１０２…外部管理用サーバ，１０３…サポートセンタ，１１０…位置情報検出部，１１１…姿勢演算部，１１２…施工目標面演算部，１１３…動作状態推定部，１１４…異常状態判定部，１１５…情報記録部，２０１…施工状態診断部，２０２…機器故障診断部，２０３…状態診断部，２０４…診断結果出力部

Claims (7)

1. 車両本体に取り付けられた作業機と、
   前記作業機に対するオペレータ操作を検出するための操作センサと、
   前記作業機を駆動する油圧アクチュエータの圧力を検出するための圧力センサと、
   前記作業機の姿勢を検出するための姿勢センサと、
   前記車両本体に取り付けられ、複数の測位衛星から衛星信号を受信するためのアンテナと、
   前記アンテナで受信された衛星信号に基づいて前記車両本体の位置を演算する受信機と、
   前記受信機が前記車両本体の位置を演算する際に利用する補正信号を基地局から受信するための第１通信機と、
   施工目標面の位置が記憶された記憶装置を有し、前記記憶装置に記憶された前記施工目標面の位置、前記受信機で演算された前記車両本体の位置、及び前記姿勢センサで検出された前記作業機の姿勢に基づいて前記施工目標面と前記作業機の高さ方向における位置の差分の大きさを演算するコントローラとを備えた作業機械において、
   前記コントローラは、前記作業機による掘削中に、前記位置の差分の大きさが所定値を超えたとき、その時刻を基準とした所定期間における前記操作センサ、前記圧力センサ、前記姿勢センサ、前記受信機、及び前記第１通信機に関する情報のスナップショットデータを前記記憶装置に記録し、そのスナップショットデータに基づいて前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えた原因を診断することを特徴とする作業機械。
2. 請求項１の作業機械において、
   前記コントローラは、
   前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えたとき、前記記憶装置に記録した前記スナップショットデータに基づいて、前記操作センサ、前記圧力センサ、前記姿勢センサ、前記受信機、及び前記第１通信機の少なくとも１つの機器の故障の有無を診断し、
   前記少なくとも１つの機器に故障が検出されなかったとき、前記第１通信機の前記基地局との通信状態に関する異常原因と、前記受信機での測位に関する異常原因とを診断することを特徴とする作業機械。
3. 請求項１の作業機械において、
   前記記憶装置に記憶された情報を外部のサーバに送信するための第２通信機をさらに備え、
   前記コントローラは、前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えたとき、前記第２通信機を介して前記スナップショットデータを前記サーバに送信することを特徴とする作業機械。
4. 請求項３の作業機械において、
   前記コントローラは、前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えたとき、前記作業機械の周囲に位置する他の作業機械のコントローラに対して、当該他の作業機械におけるスナップショットデータを前記サーバに送信させる指令を前記第２通信機を介して送信することを特徴とする作業機械。
5. 請求項１の作業機械において、
   前記車両本体の周囲を撮影するカメラをさらに備え、
   前記スナップショットデータには、前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えた時刻を基準とした所定期間に前記カメラにより撮影された画像が含まれることを特徴とする作業機械。
6. 請求項２の作業機械において、
   前記コントローラによる診断結果が表示されるモニタをさらに備えることを特徴とする作業機械。
7. 作業機械と双方向通信可能に接続されたサーバを備え、前記作業機械で発生した異常の診断を前記サーバにより行う作業機械の管理システムにおいて、
   前記作業機械の作業機に対するオペレータ操作を検出するための操作センサと、
   前記作業機械の作業機を駆動する油圧アクチュエータの圧力を検出するための圧力センサと、
   前記作業機械の作業機の姿勢を検出するための姿勢センサと、
   複数の測位衛星から衛星信号を受信するためのアンテナと、
   前記アンテナで受信された衛星信号に基づいて前記作業機械の車両本体の位置を演算する受信機と、
   前記受信機が前記作業機械の車両本体の位置を演算する際に利用する補正信号を基地局から受信するための第１通信機と、
   施工目標面の位置が記憶された記憶装置を有し、前記記憶装置に記憶された前記施工目標面の位置、前記受信機で演算された前記作業機械の車両本体の位置、及び前記姿勢センサで検出された前記作業機械の作業機の姿勢に基づいて前記施工目標面と前記作業機械の作業機の高さ方向における位置の差分の大きさを演算するコントローラとを備え、
   前記コントローラは、前記作業機械の作業機による掘削中に、前記位置の差分の大きさが所定値を超えたとき、その時刻を基準とした所定期間における前記操作センサ、前記圧力センサ、前記姿勢センサ、前記受信機、及び前記第１通信機に関する情報のスナップショットデータを前記記憶装置に記録し、そのスナップショットデータを前記サーバに送信し、
   前記サーバは、前記コントローラから送信された前記スナップショットデータに基づいて、前記作業機械において前記位置の差分の大きさが前記所定値を超えた原因を診断することを特徴とする作業機械の管理システム。

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