以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。
[ショベルの概要]
最初に、図1、図2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する。
図1は、本実施形態に係るショベル100の側面図である。図2は、本実施形態に係るショベル100の上面図である。
本実施形態に係るショベル100は、下部走行体1と、旋回機構2を介して旋回自在に下部走行体1に搭載される上部旋回体3と、アタッチメントATを構成するブーム4、アーム5、及び、バケット6と、キャビン10とを備える。
下部走行体1は、左右一対のクローラ1C、具体的には、左クローラ1CL及び右クローラ1CRを含む。下部走行体1は、左クローラ1CL及び右クローラ1CRが走行油圧モータ2M(具体的には、走行油圧モータ2ML,2MR)でそれぞれ油圧駆動されることにより、ショベル100を走行させる。
上部旋回体3は、旋回油圧モータ2Aで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、上部旋回体3の前部中央に俯仰可能に枢着され、ブーム4の先端には、アーム5が上下回動可能に枢着され、アーム5の先端には、バケット6が上下回動可能に枢着される。ブーム4、アーム5、及びバケット6は、油圧アクチュエータとしてのブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9によりそれぞれ油圧駆動される。
キャビン10は、オペレータが搭乗する運転室であり、上部旋回体3の前部左側に搭載される。
ショベル100は、キャビン10に搭乗するオペレータ(以下、便宜的に「搭乗オペレータ」)の操作や所定の外部装置(例えば、後述の管理装置200)から受信される遠隔操作信号に応じて、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の動作要素(被駆動要素)を動作させる。
また、ショベル100は、キャビン10の搭乗オペレータの操作や外部装置のオペレータ(以下、便宜的に「遠隔オペレータ」)の遠隔操作の内容に依らず、自動で油圧アクチュエータを動作させる。これにより、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の動作要素(被駆動要素)の少なくとも一部を自動で動作させる機能(以下、「自動運転機能」)を実現する。例えば、ショベル100は、後述の如く、自動運転機能を利用して、ジェスチャ操作機能を実現する。詳細は、後述する。
自動運転機能には、搭乗オペレータの操作や遠隔オペレータの遠隔操作に応じて、操作対象の動作要素(油圧アクチュエータ)以外の動作要素(油圧アクチュエータ)を自動で動作させる機能(いわゆる「半自動運機能」)が含まれてよい。また、自動運転機能には、搭乗オペレータの操作や遠隔オペレータの遠隔操作がない前提で、複数の動作要素(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(いわゆる「完全自動運転機能」)が含まれてよい。また、自動運転機能には、ショベル100の周囲の作業者等の人のジェスチャをショベル100が認識し、認識されるジェスチャの内容に応じて、複数の動作要素(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(後述の「ジェスチャ操作機能」)が含まれてよい。また、半自動運転機能や完全自動運転機能やジェスチャ操作機能には、自動運転の対象の動作要素(油圧アクチュエータ)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だけでなく、ショベル100が自律的に各種の判断を行い、その判断結果に沿って、自律的に自動運転の対象の動作要素(油圧アクチュエータ)の動作内容が決定される形で動作要素が自動で動作する態様(いわゆる「自律運転機能」)が含まれてよい。
[ショベルの構成]
次に、図1、図2に加えて、図3、図4(図4A~図4D)、図5(図5A、図5B)、図6を参照して、ショベル100の構成について説明する。
図3は、ショベル100の油圧システムの構成の一例を説明する図である。
図4A~図4Dは、それぞれ、ショベル100の油圧システムにおけるアーム5、ブーム4、バケット6、及び上部旋回体3に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。
図5A、図5Bは、ショベル100の油圧システムにおける下部走行体1に関する操作系の構成部分の一例を示す図である。具体的には、図5A、図5Bは、それぞれ、ショベル100の油圧システムにおける左クローラ1CL及び右クローラ1CRに関する操作系の構成部分の一例を示す図である。
図6は、操作装置26の他の例を示す図である。具体的には、図6は、油圧アクチュエータを油圧制御するコントロールバルブ17(制御弁171~174,175L,175R,176L,176R)にパイロット圧を作用させるパイロット回路の構成の他の例を示す図である。図6では、ブームシリンダ7を油圧制御するコントロールバルブ17(制御弁175L,175R)にパイロット圧を作用させるパイロット回路が例示される。
尚、走行油圧モータ2ML,2MR、旋回油圧モータ2A、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9のそれぞれを油圧制御するパイロット回路は、ブームシリンダ7を油圧制御する図6のパイロット回路と同様に表される。そのため、これらのパイロット回路の図示は省略される。
まず、ショベル100の油圧システムに関する構成について説明する。
本実施形態に係るショベル100の油圧システムは、エンジン11と、レギュレータ13と、メインポンプ14と、パイロットポンプ15と、コントロールバルブ17と、操作装置26と、吐出圧センサ28L,28Rと、操作圧センサ29LA,29LB,29RA,29RB,29DL,29DRと、コントローラ30とを含む。以下、操作圧センサ29LA,29LB,29RA,29RB,29DL,29DRを包括的に、或いは、それぞれを個別に「操作圧センサ29」と称する場合がある。また、本実施形態に係るショベル100の油圧システムは、上述の如く、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(動作要素)のそれぞれを油圧駆動する走行油圧モータ2ML,2MR、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9等の油圧アクチュエータを含む。
エンジン11は、油圧システムのメイン動力源であり、例えば、上部旋回体3の後部に搭載される。具体的には、エンジン11は、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。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。
レギュレータ13L,13Rは、メインポンプ14L,14Rの吐出量を制御する。例えば、レギュレータ13L,13R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14L,14Rの斜板の角度(傾転角)を調節する。レギュレータ13L,13Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14Rのそれぞれに対応する。
メインポンプ14L,14R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、上述の如く、エンジン11により駆動されることにより、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14L,14Rは、それぞれ、例えば、可変容量式油圧ポンプであり、コントローラ30による制御下で、上述の如く、レギュレータ13L,13Rにより斜板の傾転角が調節されることでピストンのストローク長が調整され、吐出流量(吐出圧)が制御される。
パイロットポンプ15は、例えば、上部旋回体3の後部に搭載され、パイロットラインを介して操作装置26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、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。
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、オペレータによる操作装置26に対する操作に応じて、油圧駆動系の制御を行う油圧制御装置である。コントロールバルブ17は、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、操作装置26の操作状態、或いは、ショベル100の自動運転機能による制御指令に応じて、油圧アクチュエータ(走行油圧モータ2ML,2MR、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、及びバケットシリンダ9)に選択的に供給する。具体的には、コントロールバルブ17は、メインポンプ14から油圧アクチュエータのそれぞれに供給される作動油の流量と流れる方向を制御する制御弁171~174,175L,175R,176L,176Rを含む。
制御弁171は、走行油圧モータ2MLに対応する。また、制御弁172は、走行油圧モータ2MRに対応する。また、制御弁173は、旋回油圧モータ2Aに対応する。また、制御弁174は、バケットシリンダ9に対応する。また、制御弁175L,175Rは、ブームシリンダ7に対応する。以下、制御弁175L,175Rを包括的に、或いは、それぞれを個別に制御弁175と称する場合がある。また、制御弁176L,176Rは、アームシリンダ8に対応する。以下、制御弁176L,176Rを包括的に、或いは、それぞれを個別に制御弁176と称する場合がある。
操作装置26は、キャビン10の操縦席付近に設けられ、オペレータが各種動作要素(下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、バケット6等の被駆動要素)の操作を行うための操作入力手段である。換言すれば、操作装置26は、オペレータがそれぞれの動作要素(被駆動要素)を駆動する油圧アクチュエータ(即ち、走行油圧モータ2ML,2MR、旋回油圧モータ2A、ブームシリンダ7、アームシリンダ8、バケットシリンダ9等)の操作を行うための操作入力手段である。
図4A~図4D、図5A、図5Bに示すように、操作装置26は、例えば、その操作状態に対応するパイロット圧を出力する油圧パイロット式である。操作装置26は、その二次側のパイロットラインに設けられる後述のシャトル弁32を介して、コントロールバルブ17に接続される。これにより、コントロールバルブ17には、操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の操作状態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、操作装置26における操作状態に応じて、それぞれの油圧アクチュエータを駆動することができる。
操作装置26は、アタッチメントAT、即ち、ブーム4(ブームシリンダ7)、アーム5(アームシリンダ8)、バケット6(バケットシリンダ9)、及び上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)を操作するための左操作レバー26L及び右操作レバー26Rを含む。また、操作装置26は、下部走行体1を操作するための走行レバー26Dを含み、走行レバー26Dは、左クローラ1CL(走行油圧モータ2ML)を操作するための左走行レバー26DLと、右クローラ1CR(走行油圧モータ2MR)を操作するための右走行レバー26DRとを含む。
左操作レバー26Lは、上部旋回体3の旋回操作とアーム5の操作に用いられる。左操作レバー26Lは、キャビン10内のオペレータから見た前後方向(つまり、上部旋回体3の前後方向)に操作されると、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を、制御弁176L,176Rのパイロットポートに繋がる二次側のパイロットラインに出力する。また、左操作レバー26Lは、キャビン10内のオペレータから見た左右方向(つまり、上部旋回体3の左右方向)に操作されると、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を、制御弁173のパイロットポートに繋がる二次側のパイロットラインに出力する。
右操作レバー26Rは、ブーム4の操作とバケット6の操作に用いられる。右操作レバー26Rは、キャビン10内のオペレータから見た前後方向に操作されると、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を、制御弁175L,175Rのパイロットポートに繋がる二次側のパイロットラインに出力する。また、右操作レバー26Rは、左右方向に操作されると、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を、制御弁174に繋がる二次側のパイロットラインに出力する。
左走行レバー26DLは、上述の如く、左クローラ1CLの操作に用いられ、図示しない左走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。左走行レバー26DLは、キャビン10内のオペレータから見た前後方向に操作されると、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を、制御弁171に繋がる二次側のパイロットラインに出力する。
右走行レバー26DRは、上述の如く、右クローラ1CRの操作に用いられ、図示しない右走行ペダルと連動するように構成されていてもよい。右走行レバー26DRは、キャビン10内のオペレータから見た前後方向に操作されると、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧(パイロット圧)を、制御弁172に繋がる二次側のパイロットラインに出力する。
また、図6に示すように、操作装置26(左操作レバー26L、右操作レバー26R、左走行レバー26DL、及び右走行レバー26DR)は、パイロット圧を出力する油圧パイロット式ではなく、電気信号を出力する電気式であってもよい。この場合、コントロールバルブ17内の制御弁171~174,175L,175R,176L,176Rは、操作装置26或いはコントローラ30から出力される操作装置26の操作内容に対応する電気信号で作動する電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。
図6に示すように、本例のパイロット回路は、ブーム上げ操作用の電磁弁61と、ブーム下げ操作用の電磁弁62を含む。
電磁弁61は、パイロットポンプ15とパイロット圧作動型のコントロールバルブ17(具体的には、制御弁175L,175R)のブーム上げ側のパイロットポートとを繋ぐ油路(パイロットライン)内の作動油の圧力を調節可能に構成される。
電磁弁62は、パイロットポンプ15とコントロールバルブ17(制御弁175L,175R)のブーム下げ側のパイロットポートとを繋ぐ油路(パイロットライン)内の作動油の圧力を調節可能に構成される。
ブーム4(ブームシリンダ7)が手動操作される場合、コントローラ30は、右操作レバー26R(操作信号生成部)が出力する前後方向への操作内容に対応する操作信号(電気信号)に応じて、ブーム上げ操作信号(電気信号)或いはブーム下げ操作信号(電気信号)を生成する。右操作レバー26Rから出力される操作信号(電気信号)は、その前後方向への操作内容(例えば、操作量及び操作方向)を表し、コントローラ30が出力するブーム上げ用操作信号(電気信号)及びブーム下げ用操作信号(電気信号)は、右操作レバー26Rの前後方向への操作内容(操作量及び操作方向)に応じて変化する。
具体的には、コントローラ30は、右操作レバー26Rがブーム上げ方向に操作される場合、その操作量に応じたブーム上げ操作信号(電気信号)を電磁弁61に対して出力する。電磁弁61は、ブーム上げ操作信号(電気信号)に応じて動作し、制御弁175L,175Rのブーム上げ側のパイロットポートに作用するパイロット圧、つまり、ブーム上げ操作信号(圧力信号)を制御する。同様に、コントローラ30は、右操作レバー26Rがブーム下げ方向に操作された場合、その操作量に応じたブーム下げ操作信号(電気信号)を電磁弁62に対して出力する。電磁弁62は、ブーム下げ操作信号(電気信号)に応じて動作し、制御弁175L,175Rのブーム下げ側のパイロットポートに作用するパイロット圧、つまり、ブーム下げ操作信号(圧力信号)を制御する。これにより、コントロールバルブ17は、右操作レバー26Rの前後方向への操作内容に応じたブームシリンダ7(ブーム4)の動作を実現することができる。
一方、ブーム4(ブームシリンダ7)が自動で動作する場合、コントローラ30は、例えば、右操作レバー26Rの操作信号生成部が出力する操作信号(電気信号)に依らず、補正操作信号(電気信号)に応じて、ブーム上げ操作信号(電気信号)或いはブーム下げ操作信号(電気信号)を生成する。補正操作信号は、コントローラ30が生成する電気信号であってもよく、コントローラ30以外の制御装置等が生成する電気信号であってもよい。これにより、コントロールバルブ17は、補正操作信号(電気信号)に応じたブーム4(ブームシリンダ7)の自動運転機能を実現することができる。
また、同様のパイロット回路に基づくアーム5(アームシリンダ8)、バケット6(バケットシリンダ9)、上部旋回体3(旋回油圧モータ2A)、及び下部走行体1(走行油圧モータ2ML,2MR)の動作についても、ブーム4(ブームシリンダ7)の動作と同様である。
このように、電気式の操作装置26が採用される場合、コントローラ30は、油圧パイロット式の操作装置26が採用される場合に比して、ショベル100の自動運転機能をより容易に実行することができる。
吐出圧センサ28L,28Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14Rの吐出圧を検出する。吐出圧センサ28L,28Rにより検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
操作圧センサ29は、操作装置26の二次側のパイロット圧、即ち、操作装置26におけるそれぞれの動作要素(即ち、油圧アクチュエータ)の操作状態に対応するパイロット圧を検出する。操作圧センサ29による操作装置26における下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の操作状態に対応するパイロット圧の検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
操作圧センサ29LAは、オペレータによる左操作レバー26Lに対する前後方向の操作内容(例えば、操作方向及び操作量)を、左操作レバー26Lの対応する二次側のパイロットラインの作動油の圧力(以下、「操作圧」)の形で検出する。
操作圧センサ29LBは、オペレータによる左操作レバー26Lに対する左右方向の操作内容(例えば、操作方向及び操作量)を、左操作レバー26Lの対応する二次側のパイロットラインの操作圧の形で検出する。
操作圧センサ29RAは、オペレータによる右操作レバー26Rに対する前後方向の操作内容(例えば、操作方向及び操作量)を、右操作レバー26Rの対応する二次側のパイロットラインの操作圧の形で検出する。
操作圧センサ29RBは、オペレータによる右操作レバー26Rに対する左右方向の操作内容(例えば、操作方向及び操作量)を、右操作レバー26Rの対応する二次側のパイロットラインの操作圧の形で検出する。
操作圧センサ29DLは、オペレータによる左走行レバー26DLに対する前後方向の操作内容(例えば、操作方向及び操作量)を、左走行レバー26DLの二次側のパイロットラインの操作圧の形で検出する。
操作圧センサ29DRは、オペレータによる右走行レバー26DRに対する前後方向の操作内容(例えば、操作方向及び操作量)を、右走行レバー26DRの二次側のパイロットラインの操作圧の形で検出する。
尚、操作装置26(左操作レバー26L、右操作レバー26R、左走行レバー26DL、及び右走行レバー26DR)の操作内容は、操作圧センサ29以外のセンサ(例えば、左操作レバー26L、右操作レバー26R、左走行レバー26DL、及び右走行レバー26DRに取り付けられるポテンショメータ等)で検出されてもよい。また、操作装置26が電気式である場合、操作圧センサ29は省略される。電気式の操作装置26から操作状態に対応する電気信号(操作信号)がコントローラ30に入力され、コントローラ30は、操作信号からその操作状態を把握できるからである。
コントローラ30は、例えば、キャビン10内に設けられ、ショベル100の駆動制御を行う。コントローラ30は、その機能が任意のハードウェア、ソフトウェア、或いは、その組み合わせにより実現されてよい。例えば、コントローラ30は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)等のメモリ装置、ROM(Read Only Memory)等の不揮発性の補助記憶装置、及び各種入出力インターフェース等を含むマイクロコンピュータを中心に構成される。コントローラ30は、例えば、補助記憶装置に格納される各種プログラムをCPU上で実行することにより各種機能を実現する。
尚、コントローラ30の機能の一部は、他のコントローラ(制御装置)により実現されてもよい。即ち、コントローラ30の機能は、複数のコントローラに分散される態様で実現されてもよい。
ここで、図3に示すように、ショベル100の油圧システムにおいて、油圧アクチュエータを駆動する駆動系の油圧システム部分は、エンジン11により駆動されるメインポンプ14L,14Rのそれぞれから、センタバイパス油路C1L,C1R、パラレル油路C2L,C2Rを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。
センタバイパス油路C1Lは、メインポンプ14Lを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁171,173,175L,176Lを順に通過し、作動油タンクに至る。
センタバイパス油路C1Rは、メインポンプ14Rを起点として、コントロールバルブ17内に配置される制御弁172,174,175R,176Rを順に通過し、作動油タンクに至る。
制御弁171は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を走行油圧モータ2MLへ供給し、且つ、走行油圧モータ2MLが吐出する作動油を作動油タンクに排出させるスプール弁である。
制御弁172は、メインポンプ14Rから吐出される作動油を走行油圧モータ2MRへ供給し、且つ、走行油圧モータ2MRが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
制御弁173は、メインポンプ14Lから吐出される作動油を旋回油圧モータ2Aへ供給し、且つ、旋回油圧モータ2Aが吐出する作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
制御弁174は、メインポンプ14Rから吐出される作動油をバケットシリンダ9へ供給し、且つ、バケットシリンダ9内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
制御弁175L,175Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14Rが吐出する作動油をブームシリンダ7へ供給し、且つ、ブームシリンダ7内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
制御弁176L,176Rは、それぞれ、メインポンプ14L,14Rが吐出する作動油をアームシリンダ8へ供給し、且つ、アームシリンダ8内の作動油を作動油タンクへ排出させるスプール弁である。
制御弁171~174,175L,175R,176L,176Rは、それぞれ、パイロットポートに作用するパイロット圧に応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流量を調整する。また、制御弁171~174,175L,175R,176L,176Rは、それぞれ、二つのパイロットポートのうちの何れのパイロットポートにパイロット圧が作用しているかに応じて、油圧アクチュエータに給排される作動油の流れる方向を切り換える。
パラレル油路C2Lは、センタバイパス油路C1Lと並列的に、制御弁171,173,175L,176Lにメインポンプ14Lの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Lは、制御弁171の上流側でセンタバイパス油路C1Lから分岐し、制御弁173,175L,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Lの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路C2Lは、制御弁171,173,175Lの何れかによってセンタバイパス油路C1Lを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
パラレル油路C2Rは、センタバイパス油路C1Rと並列的に、制御弁174,175R,176Rにメインポンプ14Rの作動油を供給する。具体的には、パラレル油路C2Rは、制御弁172の上流側でセンタバイパス油路C1Rから分岐し、制御弁172,174,175R,176Rのそれぞれに並列してメインポンプ14Rの作動油を供給可能に構成される。これにより、パラレル油路C2Rは、制御弁172,174,175Rの何れかによってセンタバイパス油路C1Rを通る作動油の流れが制限或いは遮断された場合に、より下流の制御弁に作動油を供給できる。
レギュレータ13L,13Rは、それぞれ、コントローラ30による制御下で、メインポンプ14L、14Rの斜板の傾転角を調節することによって、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節する。
吐出圧センサ28Lは、メインポンプ14Lの吐出圧を検出し、検出された吐出圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。吐出圧センサ28Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することができる。
センタバイパス油路C1L,C1Rには、最も下流にある制御弁176L,176Rのそれぞれと作動油タンクとの間には、ネガティブコントロール絞り(以下、「ネガコン絞り」)18L,18Rが設けられる。これにより、メインポンプ14L,14Rにより吐出された作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rで制限される。そして、ネガコン絞り18L、18Rは、レギュレータ13L,13Rを制御するための制御圧(以下、「ネガコン圧」)を発生させる。
ネガコン圧センサ19L,19Rは、それぞれ、ネガコン絞り18L,18Rのネガコン圧を検出し、検出されたネガコン圧に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
コントローラ30は、吐出圧センサ28L,28Rにより検出されるメインポンプ14L,14Rの吐出圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御し、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、メインポンプ14Lの吐出圧の増大に応じて、レギュレータ13Lを制御し、メインポンプ14Lの斜板傾転角を調節することにより、吐出量を減少させてよい。レギュレータ13Rについても同様である。これにより、コントローラ30は、吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ14L,14Rの吸収馬力がエンジン11の出力馬力を超えないように、メインポンプ14L,14Rの全馬力制御を行うことができる。
また、コントローラ30は、ネガコン圧センサ19L,19Rにより検出されるネガコン圧に応じて、レギュレータ13L,13Rを制御することにより、メインポンプ14L,14Rの吐出量を調節してよい。例えば、コントローラ30は、ネガコン圧が大きいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を減少させ、ネガコン圧が小さいほどメインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させる。
具体的には、ショベル100における油圧アクチュエータが何れも操作されていない待機状態(図3に示す状態)の場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、センタバイパス油路C1L,C1Rを通ってネガコン絞り18L、18Rに至る。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rの上流で発生するネガコン圧を増大させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油がセンタバイパス油路C1L,C1Rを通過する際の圧力損失(ポンピングロス)を抑制する。
一方、何れかの油圧アクチュエータが操作された場合、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油は、操作対象の油圧アクチュエータに対応する制御弁を介して、操作対象の油圧アクチュエータに流れ込む。そして、メインポンプ14L,14Rから吐出される作動油の流れは、ネガコン絞り18L,18Rに至る量を減少或いは消失させ、ネガコン絞り18L,18Rの上流で発生するネガコン圧を低下させる。その結果、コントローラ30は、メインポンプ14L,14Rの吐出量を増大させ、操作対象の油圧アクチュエータに十分な作動油を循環させ、操作対象の油圧アクチュエータを確実に駆動させることができる。
また、図4A~図4D及び図5A、図5Bに示すように、ショベル100の油圧システムにおいて、操作系の油圧システム部分は、パイロットポンプ15と、操作装置26(左操作レバー26L、右操作レバー26R、左走行レバー26DL、及び右走行レバー26DR)と、比例弁31AL,31AR,31BL,31BR,31CL,31CR,31DL,31DR,31EL,31ER,31FL,31FRと、シャトル弁32AL,32AR,32BL,32BR,32CL,32CR,32DL,32DR,32EL,32ER,32FL,32FRと、減圧用比例弁33AL,33AR,33BL,33BR,33CL,33CR,33DL,33DR,33EL,33ER,33FL,33FRとを含む。以下、比例弁31AL,31AR,31BL,31BR,31CL,31CR,31DL,31DR,31EL,31ER,31FL,31FRを包括的に、或いは、それぞれを個別に比例弁31と称する場合がある。また、シャトル弁32AL,32AR,32BL,32BR,32CL,32CR,32DL,32DR,32EL,32ER,32FL,32FRを包括的に、或いは、それぞれを個別にシャトル弁32と称する場合がある。また、減圧用比例弁33AL,33AR,33BL,33BR,33CL,33CR,33DL,33DR,33EL,33ER,33FL,33FRを包括的に、或いは、それぞれを個別に減圧用比例弁33と称する場合がある。
比例弁31は、パイロットポンプ15とシャトル弁32とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積(作動油が通流可能な断面積)を変更できるように構成される。比例弁31は、コントローラ30から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26(具体的には、左操作レバー26L、右操作レバー26R、左走行レバー26DL、或いは、右走行レバー26DR)が操作されていない場合であっても、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31及びシャトル弁32を介し、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに供給できる。
シャトル弁32は、2つの入口ポートと1つの出口ポートを有し、2つの入口ポートに入力されたパイロット圧のうちの高い方のパイロット圧を有する作動油を出口ポートに出力させる。シャトル弁32は、2つの入口ポートのうちの一方が減圧用比例弁33を介して操作装置26に接続され、他方が比例弁31に接続される。シャトル弁32の出口ポートは、パイロットラインを通じて、コントロールバルブ17内の対応する制御弁のパイロットポートに接続されている。そのため、シャトル弁32は、操作装置26から出力されるパイロット圧を元圧として減圧用比例弁33が生成するパイロット圧、及び比例弁31が生成するパイロット圧のうちの高い方を、対応する制御弁のパイロットポートに作用させることができる。コントローラ30は、例えば、比例弁31及び減圧用比例弁33を制御し、操作装置26の二次側のパイロットラインから減圧用比例弁33を経由してシャトル弁32に入力されるパイロット圧よりも高いパイロット圧を比例弁31から出力させる。これにより、コントローラ30は、オペレータによる操作装置26の操作に依らず、対応する制御弁を制御し、下部走行体1、上部旋回体3、及びアタッチメントATの動作を制御することができる。そのため、コントローラ30は、比例弁31及び減圧用比例弁33を用いて、ショベル100の自動運転機能を実現することができる。
減圧用比例弁33は、操作装置26とシャトル弁32とを接続するパイロットラインに設けられ、その流路面積を変更できるように構成される。減圧用比例弁33は、コントローラ30から入力される制御指令に応じて動作する。これにより、コントローラ30は、オペレータにより操作装置26(具体的には、左操作レバー26L、右操作レバー26R、左走行レバー26DL、或いは、右走行レバー26DR)が操作されている場合に、操作装置26から出力されるパイロット圧を強制的に減圧させることができる。そのため、コントローラ30は、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26の操作に対応する油圧アクチュエータの動作を強制的に抑制させたり停止させたりすることができる。また、コントローラ30は、例えば、操作装置26が操作されている場合であっても、操作装置26から出力されるパイロット圧を減圧させ、比例弁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、比例弁31及び減圧用比例弁33を制御することで、操作装置26の操作内容とは無関係に、所望のパイロット圧をコントロールバルブ17内の制御弁のパイロットポートに確実に作用させることができる。
図4Aに示すように、左操作レバー26Lは、オペレータが前後方向に傾倒する態様で、アーム5に対応するアームシリンダ8を操作するために用いられる。つまり、左操作レバー26Lは、前後方向に傾倒される場合、アーム5の動作を操作対象とする。左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
シャトル弁32ALは、二つの入口ポートが、それぞれ、アーム5の閉じ方向の操作(以下、「アーム閉じ操作」)に対応する左操作レバー26Lの二次側のパイロットラインと、比例弁31ALの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが制御弁176Lの右側のパイロットポート及び制御弁176Rの左側のパイロットポートに接続される。
シャトル弁32ARは、二つの入口ポートが、それぞれ、アーム5の開き方向の操作(以下、「アーム開き操作」)に対応する左操作レバー26Lの二次側のパイロットラインと、比例弁31ARの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが制御弁176Lの左側のパイロットポート及び制御弁176Rの右側のパイロットポートに接続される。
つまり、左操作レバー26Lは、シャトル弁32AL,32ARを介して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁176L、176Rのパイロットポートに作用させる。具体的には、左操作レバー26Lは、アーム閉じ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32ALの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32ALを介して、制御弁176Lの右側のパイロットポートと制御弁176Rの左側のパイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、アーム開き操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32ARの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32ARを介して、制御弁176Lの左側のパイロットポートと制御弁176Rの右側のパイロットポートに作用させる。
比例弁31ALは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31ALは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32ALの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁31ALは、シャトル弁32ALを介して、制御弁176Lの右側のパイロットポート及び制御弁176Rの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
比例弁31ARは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31ARは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32ARの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁31ARは、シャトル弁32ARを介して、制御弁176Lの左側のパイロットポート及び制御弁176Rの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
つまり、比例弁31AL,31ARは、左操作レバー26Lの前後方向への操作状態に依らず、制御弁176L,176Rを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。以下、比例弁31AL,31ARを包括的に、或いは、それぞれを個別に「アーム比例弁31A」と称する場合がある。
減圧用比例弁33ALは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33ALは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、左操作レバー26Lのアーム閉じ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33ALは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、左操作レバー26Lのアーム閉じ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32ALの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33ALは、左操作レバー26Lでアーム閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、アーム閉じ操作に対応するアームシリンダ8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、減圧用比例弁33ALは、左操作レバー26Lでアーム閉じ操作がされている場合であっても、シャトル弁32ALの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31ALからシャトル弁32ALの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31AL及び減圧用比例弁33ALを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁176L,176Rのアーム閉じ側のパイロットポートに作用させることができる。
減圧用比例弁33ARは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33ARは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、左操作レバー26Lのアーム開き操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33ARは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、左操作レバー26Lのアーム開き操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32ARの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33ARは、左操作レバー26Lでアーム開き操作が行われている場合であっても、必要に応じて、アーム開き操作に対応するアームシリンダ8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、減圧用比例弁33ARは、左操作レバー26Lでアーム開き操作がされている場合であっても、シャトル弁32ARの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31ARからシャトル弁32ARの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31AR及び減圧用比例弁33ARを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁176L,176Rのアーム開き側のパイロットポートに作用させることができる。
このように、減圧用比例弁33AL,33ARは、左操作レバー26Lの前後方向への操作状態に対応するアームシリンダ8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、減圧用比例弁33AL,33ARは、シャトル弁32AL,32ARの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁31AL,31ARのパイロット圧がシャトル弁32AL,32ARを通じて確実に制御弁176L,176Rのパイロットポートに作用するように補助することができる。
尚、コントローラ30は、減圧用比例弁33ALを制御する代わりに、比例弁31ARを制御することによって、左操作レバー26Lのアーム閉じ操作に対応するアームシリンダ8の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ30は、左操作レバー26Lでアーム閉じ操作が行われる場合に、比例弁31ARを制御し、比例弁31ARからシャトル弁32ARを介して制御弁176L,176Rのアーム開き側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、左操作レバー26Lからシャトル弁32ALを介して制御弁176L,176Rのアーム閉じ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁176L,176Rのアーム開き側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ30は、制御弁176L,176Rを強制的に中立位置に近づけて、左操作レバー26Lのアーム閉じ操作に対応するアームシリンダ8の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ30は、減圧用比例弁33ARを制御する代わりに、比例弁31ALを制御することによって、左操作レバー26Lのアーム開き操作に対応するアームシリンダ8の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
操作圧センサ29LAは、オペレータによる左操作レバー26Lに対する前後方向への操作内容を圧力(操作圧)の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、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、左操作レバー26Lに対する前後方向への操作内容を把握できる。検出対象の左操作レバー26Lに対する前後方向への操作内容には、例えば、操作方向、操作量(操作角度)等が含まれうる。以下、左操作レバー26Lに対する左右方向の操作内容、並びに、右操作レバー26Rに対する前後方向及び左右方向の操作内容についても同様である。
コントローラ30は、オペレータによる左操作レバー26Lに対するアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31AL及びシャトル弁32ALを介して、制御弁176Lの右側のパイロットポート及び制御弁176Rの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによる左操作レバー26Lに対するアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31AR及びシャトル弁32ARを介して、制御弁176Lの左側のパイロットポート及び制御弁176Rの右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、アーム5の開閉動作を自動制御することができる。
また、例えば、図4Bに示すように、右操作レバー26Rは、オペレータが前後方向に傾倒する態様で、ブーム4に対応するブームシリンダ7を操作するために用いられる。つまり、右操作レバー26Rは、前後方向に傾倒される場合、ブーム4の動作を操作対象とする。右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
シャトル弁32BLは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム4の上げ方向の操作(以下、「ブーム上げ操作」)に対応する右操作レバー26Rの二次側のパイロットラインと、比例弁31BLの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁175Lの右側のパイロットポート及び制御弁175Rの左側のパイロットポートに接続される。
シャトル弁32BRは、二つの入口ポートが、それぞれ、ブーム4の下げ方向の操作(以下、「ブーム下げ操作」)に対応する右操作レバー26Rの二次側のパイロットラインと、比例弁31BRの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁175Rの右側のパイロットポートに接続される。
つまり、右操作レバー26Rは、シャトル弁32BL,32BRを介して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁175L,175Rのパイロットポートに作用させる。具体的には、右操作レバー26Rは、ブーム上げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32BLの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32BLを介して、制御弁175Lの右側のパイロットポートと制御弁175Rの左側のパイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、ブーム下げ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32BRの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32BRを介して、制御弁175Rの右側のパイロットポートに作用させる。
比例弁31BLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31BLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32BLの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁31BLは、シャトル弁32BLを介して、制御弁175Lの右側のパイロットポート及び制御弁175Rの左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
比例弁31BRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31BRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32BRの他方の入口ポートに出力する。これにより、比例弁31BRは、シャトル弁32BRを介して、制御弁175Rの右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
つまり、比例弁31BL,31BRは、右操作レバー26Rの前後方向への操作状態に依らず、制御弁175L、175Rを任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。以下、比例弁31BL,31BRを包括的に、或いは、それぞれを個別に「ブーム比例弁31B」と称する場合がある。
減圧用比例弁33BLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33BLは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、右操作レバー26Rのブーム上げ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33BLは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、右操作レバー26Rのブーム上げ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32BLの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33BLは、右操作レバー26Rでブーム上げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、ブーム上げ操作に対応するブームシリンダ7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、減圧用比例弁33BLは、右操作レバー26Rでブーム上げ操作がされている場合であっても、シャトル弁32BLの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31BLからシャトル弁32BLの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31BL及び減圧用比例弁33BLを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁175L,175Rのブーム上げ側のパイロットポートに作用させることができる。
減圧用比例弁33BRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33BRは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、右操作レバー26Rのブーム下げ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33BRは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、右操作レバー26Rのブーム下げ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32BRの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33BRは、右操作レバー26Rでブーム下げ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、ブーム下げ操作に対応するブームシリンダ7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、減圧用比例弁33BRは、右操作レバー26Rでブーム下げ操作がされている場合であっても、シャトル弁32BRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31BRからシャトル弁32BRの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31BR及び減圧用比例弁33BRを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁175L,175Rのブーム下げ側のパイロットポートに作用させることができる。
このように、減圧用比例弁33BL,33BRは、右操作レバー26Rの前後方向への操作状態に対応するブームシリンダ7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、減圧用比例弁33BL,33BRは、シャトル弁32BL,32BRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁31BL,31BRのパイロット圧がシャトル弁32BL,32BRを通じて確実に制御弁175L,175Rのパイロットポートに作用するように補助することができる。
尚、コントローラ30は、減圧用比例弁33BLを制御する代わりに、比例弁31BRを制御することによって、右操作レバー26Rのブーム上げ操作に対応するブームシリンダ7の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ30は、右操作レバー26Rでブーム上げ操作が行われる場合に、比例弁31BRを制御し、比例弁31BRからシャトル弁32BRを介して制御弁175L,175Rのブーム下げ側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、右操作レバー26Rからシャトル弁32BLを介して制御弁175L,175Rのブーム上げ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁175L,175Rのブーム下げ側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ30は、制御弁175L,175Rを強制的に中立位置に近づけて、右操作レバー26Rのブーム上げ操作に対応するブームシリンダ7の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ30は、減圧用比例弁33BRを制御する代わりに、比例弁31BLを制御することによって、右操作レバー26Rのブーム下げ操作に対応するブームシリンダ7の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
操作圧センサ29RAは、オペレータによる右操作レバー26Rに対する前後方向への操作内容を圧力(操作圧)の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、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、右操作レバー26Rに対する前後方向への操作内容を把握できる。
コントローラ30は、オペレータによる右操作レバー26Rに対するブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31BL及びシャトル弁32BLを介して、制御弁175Lの右側のパイロットポート及び制御弁175Rの左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによる右操作レバー26Rに対するブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31BR及びシャトル弁32BRを介して、制御弁175Rの右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、ブーム4の上げ下げの動作を自動制御することができる。
図4Cに示すように、右操作レバー26Rは、オペレータが左右方向に傾倒する態様で、バケット6に対応するバケットシリンダ9を操作するために用いられる。つまり、右操作レバー26Rは、左右方向に傾倒される場合、バケット6の動作を操作対象とする。右操作レバー26Rは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
シャトル弁32CLは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット6の閉じ方向の操作(以下、「バケット閉じ操作」)に対応する右操作レバー26Rの二次側のパイロットラインと、比例弁31CLの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁174の左側のパイロットポートに接続される。
シャトル弁32CRは、二つの入口ポートが、それぞれ、バケット6の開き方向の操作(以下、「バケット開き操作」)に対応する右操作レバー26Rの二次側のパイロットラインと、比例弁31CRの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁174の右側のパイロットポートに接続される。
つまり、右操作レバー26Rは、シャトル弁32CL,32CRを介して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。具体的には、右操作レバー26Rは、バケット閉じ操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32CLの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32CLを介して、制御弁174の左側のパイロットポートに作用させる。また、右操作レバー26Rは、バケット開き操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32CRの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32CRを介して、制御弁174の右側のパイロットポートに作用させる。
比例弁31CLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31CLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32CLの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31CLは、シャトル弁32CLを介して、制御弁174の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
比例弁31CRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31CRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32CRの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31CRは、シャトル弁32CRを介して、制御弁174の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
つまり、比例弁31CL,31CRは、右操作レバー26Rの左右方向への操作状態に依らず、制御弁174を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。以下、比例弁31CL,31CRを包括的に、或いは、それぞれを個別に「バケット比例弁31C」と称する場合がある。
減圧用比例弁33CLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33CLは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、右操作レバー26Rのバケット閉じ操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33CLは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、右操作レバー26Rのバケット閉じ操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32CLの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33CLは、右操作レバー26Rでバケット閉じ操作が行われている場合であっても、必要に応じて、バケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ9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、減圧用比例弁33CLは、右操作レバー26Rでバケット閉じ操作がされている場合であっても、シャトル弁32CLの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31CLからシャトル弁32CLの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31CL及び減圧用比例弁33CLを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁174のバケット閉じ側のパイロットポートに作用させることができる。
減圧用比例弁33CRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33CRは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、右操作レバー26Rのバケット開き操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33CRは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、右操作レバー26Rのバケット開き操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32CRの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33CRは、右操作レバー26Rでバケット開き操作が行われている場合であっても、必要に応じて、バケット開き操作に対応するバケットシリンダ9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、減圧用比例弁33CRは、右操作レバー26Rでバケット開き操作がされている場合であっても、シャトル弁32CRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31CRからシャトル弁32CRの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31CR及び減圧用比例弁33CRを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁174のバケット開き側のパイロットポートに作用させることができる。
このように、減圧用比例弁33CL,33CRは、右操作レバー26Rの左右方向への操作状態に対応するバケットシリンダ9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、減圧用比例弁33CL,33CRは、シャトル弁32CL,32CRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁31CL,31CRのパイロット圧がシャトル弁32CL,32CRを通じて確実に制御弁174のパイロットポートに作用するように補助することができる。
尚、コントローラ30は、減圧用比例弁33CLを制御する代わりに、比例弁31CRを制御することによって、右操作レバー26Rのバケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ9の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ30は、右操作レバー26Rでバケット閉じ操作が行われる場合に、比例弁31CRを制御し、比例弁31CRからシャトル弁32CRを介して制御弁174のバケット開き側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、右操作レバー26Rからシャトル弁32CLを介して制御弁174のバケット閉じ側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁174のバケット開き側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ30は、制御弁174を強制的に中立位置に近づけて、右操作レバー26Rのバケット閉じ操作に対応するバケットシリンダ9の動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ30は、減圧用比例弁33CRを制御する代わりに、比例弁31CLを制御することによって、右操作レバー26Rのバケット開き操作に対応するバケットシリンダ9の動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
操作圧センサ29RBは、オペレータによる右操作レバー26Rに対する左右方向への操作内容を圧力(操作圧)の形で検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、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、右操作レバー26Rの左右方向への操作内容を把握できる。
コントローラ30は、オペレータによる右操作レバー26Rに対するバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31CL及びシャトル弁32CLを介して、制御弁174の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによる右操作レバー26Rに対するバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31CR及びシャトル弁32CRを介して、制御弁174の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、バケット6の開閉動作を自動制御することができる。
また、例えば、図4Dに示すように、左操作レバー26Lは、オペレータが左右方向に傾倒する態様で、上部旋回体3(旋回機構2)に対応する旋回油圧モータ2Aを操作するために用いられる。つまり、左操作レバー26Lは、左右方向に傾倒される場合、上部旋回体3の旋回動作を操作対象とする。左操作レバー26Lは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
シャトル弁32DLは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体3の左方向の旋回操作(以下、「左旋回操作」)に対応する左操作レバー26Lの二次側のパイロットラインと、比例弁31DLの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁173の左側のパイロットポートに接続される。
シャトル弁32DRは、二つの入口ポートが、それぞれ、上部旋回体3の右方向の旋回操作(以下、「右旋回操作」)に対応する左操作レバー26Lの二次側のパイロットラインと、比例弁31DRの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁173の右側のパイロットポートに接続される。
つまり、左操作レバー26Lは、シャトル弁32DL,32DRを介して、左右方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。具体的には、左操作レバー26Lは、左旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32DLの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32DLを介して、制御弁173の左側のパイロットポートに作用させる。また、左操作レバー26Lは、右旋回操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32DRの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32DRを介して、制御弁173の右側のパイロットポートに作用させる。
比例弁31DLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31DLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32DLの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31DLは、シャトル弁32DLを介して、制御弁173の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
比例弁31DRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31DRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32DRの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31DRは、シャトル弁32DRを介して、制御弁173の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
つまり、比例弁31DL,31DRは、左操作レバー26Lの左右方向への操作状態に依らず、制御弁173を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。以下、比例弁31DL,31DRを包括的に、或いは、それぞれを個別に「旋回比例弁31D」と称する場合がある。
減圧用比例弁33DLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33DLは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、左操作レバー26Lの左旋回操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33DLは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、左操作レバー26Lの左旋回操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32DLの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33DLは、左操作レバー26Lで左旋回操作が行われている場合であっても、必要に応じて、左旋回操作に対応する旋回油圧モータ2A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、減圧用比例弁33DLは、左操作レバー26Lで左旋回操作がされている場合であっても、シャトル弁32DLの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31DLからシャトル弁32DLの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31DL及び減圧用比例弁33DLを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁173の左旋回側のパイロットポートに作用させることができる。
減圧用比例弁33DRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33DRは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、左操作レバー26Lの右旋回操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33DRは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、左操作レバー26Lの右旋回操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32DRの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33DRは、左操作レバー26Lで右旋回操作が行われている場合であっても、必要に応じて、右旋回操作に対応する旋回油圧モータ2A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、減圧用比例弁33DRは、左操作レバー26Lで右旋回操作がされている場合であっても、シャトル弁32DRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31DRからシャトル弁32DRの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31DR及び減圧用比例弁33DRを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁173の右旋回側のパイロットポートに作用させることができる。
このように、減圧用比例弁33DL,33DRは、左操作レバー26Lの左右方向への操作状態に対応する旋回油圧モータ2A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、減圧用比例弁33DL,33DRは、シャトル弁32DL,32DRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁31DL,31DRのパイロット圧がシャトル弁32DL,32DRを通じて確実に制御弁173のパイロットポートに作用するように補助することができる。
尚、コントローラ30は、減圧用比例弁33DLを制御する代わりに、比例弁31DRを制御することによって、左操作レバー26Lの左旋回操作に対応する旋回油圧モータ2Aの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ30は、左操作レバー26Lで左旋回操作が行われる場合に、比例弁31DRを制御し、比例弁31DRからシャトル弁32DRを介して制御弁173の右旋回側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、左操作レバー26Lからシャトル弁32DLを介して制御弁173の左旋回側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁173の右旋回側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ30は、制御弁173を強制的に中立位置に近づけて、左操作レバー26Lの左旋回操作に対応する旋回油圧モータ2Aの動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ30は、減圧用比例弁33DRを制御する代わりに、比例弁31DLを制御することによって、左操作レバー26Lの右旋回操作に対応する旋回油圧モータ2Aの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
操作圧センサ29LBは、オペレータによる左操作レバー26Lに対する操作状態を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、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、左操作レバー26Lに対する左右方向への操作内容を把握できる。
コントローラ30は、オペレータによる左操作レバー26Lに対する左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31DL及びシャトル弁32DLを介して、制御弁173の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによる左操作レバー26Lに対する右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31DR及びシャトル弁32DRを介して、制御弁173の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、上部旋回体3の左右方向への旋回動作を自動制御することができる。
また、例えば、図5Aに示すように、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLに対応する走行油圧モータ2MLを操作するために用いられる。つまり、左走行レバー26DLは、左クローラ1CLの走行動作を操作対象とする。左走行レバー26DLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
シャトル弁32ELは、二つの入口ポートが、それぞれ、左クローラ1CLの前進方向に対応する前方向への操作(以下、「前進操作」)に対応する左走行レバー26DLの二次側のパイロットラインと、比例弁31ELの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁171の左側のパイロットポートに接続される。
シャトル弁32ERは、二つの入口ポートが、それぞれ、左クローラ1CLの後進方向に対応する後方向への操作(以下、「後進操作」)に対応する左走行レバー26DLの二次側のパイロットラインと、比例弁31ERの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁171の右側のパイロットポートに接続される。
つまり、左走行レバー26DLは、シャトル弁32EL,32ERを介して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁171のパイロットポートに作用させる。具体的には、左走行レバー26DLは、前進操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32ELの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32ELを介して、制御弁171の左側のパイロットポートに作用させる。また、左走行レバー26DLは、後進操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32ERの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32ERを介して、制御弁171の右側のパイロットポートに作用させる。
比例弁31ELは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31ELは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32ELの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31ELは、シャトル弁32ELを介して、制御弁171の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
比例弁31ERは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31ERは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32ERの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31ERは、シャトル弁32ERを介して、制御弁171の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
つまり、比例弁31EL,31ERは、左走行レバー26DLの操作状態に依らず、制御弁171を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
減圧用比例弁33ELは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33ELは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、左走行レバー26DLの前進操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33ELは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、左走行レバー26DLの前進操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32ELの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33ELは、左走行レバー26DLで前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、前進操作に対応する走行油圧モータ2ML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、減圧用比例弁33ELは、左走行レバー26DLで前進操作がされている場合であっても、シャトル弁32ELの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31ELからシャトル弁32ELの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31EL及び減圧用比例弁33ELを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁171の前進側のパイロットポートに作用させることができる。
減圧用比例弁33ERは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33ERは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、左走行レバー26DLの後進操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33ERは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、左走行レバー26DLの後進操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32ERの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33ERは、左走行レバー26DLで後進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、後進操作に対応する走行油圧モータ2ML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、減圧用比例弁33ERは、左走行レバー26DLで後進操作がされている場合であっても、シャトル弁32ERの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31ERからシャトル弁32ERの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31ER及び減圧用比例弁33ERを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁171の後進側のパイロットポートに作用させることができる。
このように、減圧用比例弁33EL,33ERは、左走行レバー26DLの前後方向への操作状態に対応する走行油圧モータ2ML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、減圧用比例弁33EL,33ERは、シャトル弁32EL,32ERの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁31EL,31ERのパイロット圧がシャトル弁32EL,32ERを通じて確実に制御弁171のパイロットポートに作用するように補助することができる。
尚、コントローラ30は、減圧用比例弁33ELを制御する代わりに、比例弁31ERを制御することによって、左走行レバー26DLの前進操作に対応する走行油圧モータ2MLの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ30は、左走行レバー26DLで前進操作が行われる場合に、比例弁31ERを制御し、比例弁31ERからシャトル弁32ERを介して制御弁171の後進側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、左走行レバー26DLからシャトル弁32ELを介して制御弁171の前進側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁171の後進側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ30は、制御弁171を強制的に中立位置に近づけて、左走行レバー26DLの前進操作に対応する走行油圧モータ2MLの動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ30は、減圧用比例弁33ERを制御する代わりに、比例弁31ELを制御することによって、左走行レバー26DLの後進操作に対応する走行油圧モータ2MLの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
操作圧センサ29DLは、オペレータによる左走行レバー26DLに対する前後方向への操作内容を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、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、左走行レバー26DLに対する前後方向への操作内容を把握できる。
コントローラ30は、オペレータによる左走行レバー26DLに対する前進操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31EL及びシャトル弁32ELを介して、制御弁171の左側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによる左走行レバー26DLに対する後進操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31ER及びシャトル弁32ERを介して、制御弁171の右側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、左クローラ1CLの前後方向への走行動作を自動制御することができる。
また、例えば、図5Bに示すように、右走行レバー26DRは、右クローラ1CRに対応する走行油圧モータ2MRを操作するために用いられる。つまり、右走行レバー26DRは、右クローラ1CRの走行動作を操作対象とする。右走行レバー26DRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を二次側に出力する。
シャトル弁32FRは、二つの入口ポートが、それぞれ、右クローラ1CRの前進操作に対応する右走行レバー26DRの二次側のパイロットラインと、比例弁31FRの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁172の右側のパイロットポートに接続される。
シャトル弁32FLは、二つの入口ポートが、それぞれ、右クローラ1CRの後進操作に対応する右走行レバー26DRの二次側のパイロットラインと、比例弁31FLの二次側のパイロットラインとに接続され、出口ポートが、制御弁172の左側のパイロットポートに接続される。
つまり、右走行レバー26DRは、シャトル弁32FL,32FRを介して、前後方向への操作内容に応じたパイロット圧を制御弁172のパイロットポートに作用させる。具体的には、右走行レバー26DRは、前進操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32FRの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32FRを介して、制御弁172の右側のパイロットポートに作用させる。また、右走行レバー26DRは、後進操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧をシャトル弁32FLの一方の入口ポートに出力し、シャトル弁32FLを介して、制御弁172の左側のパイロットポートに作用させる。
比例弁31FLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31FLは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32FLの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31FLは、シャトル弁32FLを介して、制御弁172の左側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
比例弁31FRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、比例弁31FRは、パイロットポンプ15から吐出される作動油を利用して、コントローラ30から入力される制御電流に応じたパイロット圧をシャトル弁32FRの他方のパイロットポートに出力する。これにより、比例弁31FRは、シャトル弁32FRを介して、制御弁172の右側のパイロットポートに作用するパイロット圧を調整することができる。
つまり、比例弁31FL,31FRは、右走行レバー26DRの操作状態に依らず、制御弁172を任意の弁位置で停止できるように、二次側に出力するパイロット圧を調整することができる。
減圧用比例弁33FLは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33FLは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、右走行レバー26DRの後進操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33FLは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、右走行レバー26DRの後進操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32FLの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33FLは、右走行レバー26DRで前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、後進操作に対応する走行油圧モータ2MR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、減圧用比例弁33FLは、右走行レバー26DRで後進操作がされている場合であっても、シャトル弁32FLの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31FLからシャトル弁32FLの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31FL及び減圧用比例弁33FLを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁172の後進側のパイロットポートに作用させることができる。
減圧用比例弁33FRは、コントローラ30から入力される制御電流に応じて動作する。具体的には、減圧用比例弁33FRは、コントローラ30からの制御電流が入力されない場合、右走行レバー26DRの前進操作に対応するパイロット圧をそのまま二次側に出力する。一方、減圧用比例弁33FRは、コントローラ30からの制御電流が入力される場合、右走行レバー26DRの前進操作に対応する二次側のパイロットラインのパイロット圧を制御電流に応じた程度に減圧し、減圧したパイロット圧をシャトル弁32FRの一方の入口ポートに出力する。これにより、減圧用比例弁33FRは、右走行レバー26DRで前進操作が行われている場合であっても、必要に応じて、前進操作に対応する走行油圧モータ2MR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、減圧用比例弁33FRは、右走行レバー26DRで前進操作がされている場合であっても、シャトル弁32FRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を、比例弁31FRからシャトル弁32FRの他方の入口ポートに作用す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、比例弁31FR及び減圧用比例弁33FRを制御し、所望のパイロット圧を確実に制御弁172の前進側のパイロットポートに作用させることができる。
このように、減圧用比例弁33FL,33FRは、右走行レバー26DRの前後方向への操作状態に対応する走行油圧モータ2MR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、減圧用比例弁33FL,33FRは、シャトル弁32FL,32FRの一方の入口ポートに作用するパイロット圧を低下させ、比例弁31FL,31FRのパイロット圧がシャトル弁32FL,32FRを通じて確実に制御弁172のパイロットポートに作用するように補助することができる。
尚、コントローラ30は、減圧用比例弁33FLを制御する代わりに、比例弁31FRを制御することによって、右走行レバー26DRの後進操作に対応する走行油圧モータ2MRの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。例えば、コントローラ30は、右走行レバー26DRで後進操作が行われる場合に、比例弁31FRを制御し、比例弁31FRからシャトル弁32FRを介して制御弁172の前進側のパイロットポートに所定のパイロット圧を作用させてよい。これにより、右走行レバー26DRからシャトル弁32FLを介して制御弁172の後進側のパイロットポートに作用するパイロット圧に対抗する形で、制御弁172の前進側のパイロットポートにパイロット圧が作用する。そのため、コントローラ30は、制御弁172を強制的に中立位置に近づけて、右走行レバー26DRの後進操作に対応する走行油圧モータ2MRの動作を抑制させたり停止させたりすることができる。同様に、コントローラ30は、減圧用比例弁33FRを制御する代わりに、比例弁31FLを制御することによって、右走行レバー26DRの前進操作に対応する走行油圧モータ2MRの動作を強制的に抑制させたり停止させたりしてもよい。
操作圧センサ29DRは、オペレータによる右走行レバー26DRに対する前後方向への操作内容を圧力として検出し、検出された圧力に対応する検出信号は、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、右走行レバー26DRに対する前後方向への操作内容を把握できる。
コントローラ30は、オペレータによる右走行レバー26DRに対する前進操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31FR及びシャトル弁32FRを介して、制御弁172の右側のパイロットポートに供給させることができる。また、コントローラ30は、オペレータによる右走行レバー26DRに対する後進操作とは無関係に、パイロットポンプ15から吐出される作動油を、比例弁31FL及びシャトル弁32FLを介して、制御弁172の左側のパイロットポートに供給させることができる。即ち、コントローラ30は、右クローラ1CRの前後方向への走行動作を自動制御することができる。
続いて、本実施形態に係るショベル100の制御システムは、コントローラ30と、空間認識装置70と、向き検出装置71と、入力装置72と、測位装置73と、外部表示装置74と、外部音声出力装置75と、表示装置D1と、音声出力装置D2と、ブーム角度センサS1と、アーム角度センサS2と、バケット角度センサS3と、機体傾斜センサS4と、旋回状態センサS5と、通信装置T1を含む。
空間認識装置70は、ショベル100の周囲の三次元空間に存在する物体を認識し、空間認識装置70或いはショベル100から認識された物体までの距離等の位置関係を測定(演算)するように構成される。空間認識装置70は、例えば、超音波センサ、ミリ波レーダ、単眼カメラ、ステレオカメラ、LIDAR(Light Detecting and Ranging)、距離画像センサ、赤外線センサ等を含みうる。本実施形態では、空間認識装置70は、キャビン10の上面前端に取り付けられた前方認識センサ70F、上部旋回体3の上面後端に取り付けられた後方認識センサ70B、上部旋回体3の上面左端に取り付けられた左方認識センサ70L、及び、上部旋回体3の上面右端に取り付けられた右方認識センサ70Rを含む。また、上部旋回体3の上方の空間に存在する物体を認識する上方認識センサがショベル100に取り付けられていてもよい。
尚、前方認識センサ70Fの配置場所は、キャビン10の上面に限られず、上部旋回体3の前方の物体を認識可能な箇所であれば任意に設定されうる。具体的には、前方認識センサ70Fは、上部旋回体3の前端の任意の箇所に直接取り付けられる態様で配置されてもよいし、上部旋回体3の前端に搭載されるキャビン10以外の構成部材、例えば、アタッチメントのブーム4やアーム5等に配置されてもよい。
向き検出装置71は、上部旋回体3の向きと下部走行体1の向きとの相対的な関係に関する情報(例えば、下部走行体1に対する上部旋回体3の旋回角度)を検出する。
向き検出装置71は、例えば、下部走行体1に取り付けられた地磁気センサと上部旋回体3に取り付けられた地磁気センサの組み合わせを含んでよい。また、向き検出装置71は、下部走行体1に取り付けられたGNSS(Global Navigation Satellite System)受信機と上部旋回体3に取り付けられたGNSS受信機の組み合わせを含んでもよい。また、向き検出装置71は、上部旋回体3の下部走行体1に対する相対的な旋回角度を検出可能なロータリエンコーダ、ロータリポジションセンサ等、つまり、後述の旋回状態センサS5を含んでもよく、例えば、下部走行体1と上部旋回体3との間の相対回転を実現する旋回機構2に関連して設けられるセンタージョイントに取り付けられていてもよい。また、向き検出装置71は、上部旋回体3に取り付けられたカメラを含んでもよい。この場合、向き検出装置71は、上部旋回体3に取り付けられているカメラが撮像した画像(入力画像)に既知の画像処理を施すことにより、入力画像に含まれる下部走行体1の画像を検出する。そして、向き検出装置71は、既知の画像認識技術を用いて、下部走行体1の画像を検出することで、下部走行体1の長手方向を特定し、上部旋回体3の前後軸の方向と下部走行体1の長手方向との間に形成される角度を導出してよい。このとき、上部旋回体3の前後軸の方向は、カメラの取り付け位置から導出されうる。特に、クローラ1Cは上部旋回体3から突出しているため、向き検出装置71は、クローラ1Cの画像を検出することにより、下部走行体1の長手方向を特定することができる。
尚、上部旋回体3が旋回油圧モータ2Aに代えて、電動機で旋回駆動される構成の場合、向き検出装置71は、レゾルバであってよい。
入力装置72は、キャビン10内の着座したオペレータから手が届く範囲に設けられ、オペレータによる各種操作入力を受け付け、操作入力に応じた信号をコントローラ30に出力する。入力装置72は、各種情報画像を表示する表示装置D1のディスプレイに実装されるタッチパネル、左操作レバー26Lや右操作レバー26Rの先端に設けられるノブスイッチ、表示装置D1の周囲に設置されるボタンスイッチ、レバー、トグル等を含む。入力装置42に対する操作内容に対応する信号は、コントローラ30に取り込まれる。
測位装置73は、上部旋回体3の位置及び向きを測定する。測位装置73は、例えば、GNSSコンパスであり、上部旋回体3の位置及び向きを検出し、上部旋回体3の位置及び向きに対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。また、測位装置73の機能のうちの上部旋回体3の向きを検出する機能は、上部旋回体3に取り付けられた方位センサにより代替されてもよい。
外部表示装置74は、キャビン10の外部、例えば、上部旋回体3の側面(具体的には、上部旋回体3(キャビン10)の前側面や後側面等)に取り付けられ、コントローラ30による制御下で、キャビン10の外部、つまり、ショベル100の周囲の作業者等に向けて、各種画像情報を表示する。外部表示装置74は、例えば、液晶ディスプレイや電光掲示板等である。
外部音声出力装置75は、例えば、上部旋回体3に取り付けられ、コントローラ30による制御下で、キャビン10の外部、つまり、ショベル100の周囲の作業者等に向けて、音声を出力する。外部音声出力装置75は、例えば、スピーカやブザー等であり、後述する音声出力装置D2についても同様である。
表示装置D1は、キャビン10内の着座したオペレータから視認し易い場所に設けられ、コントローラ30による制御下で、各種情報画像を表示する。表示装置D1は、例えば、液晶ディスプレイや有機EL(Electroluminescence)ディスプレイである。表示装置D1は、CAN(Controller Area Network)等の車載通信ネットワークを介してコントローラ30に接続されていてもよいし、一対一の専用線を介してコントローラ30に接続されていてもよい。
音声出力装置D2は、例えば、キャビン10内に設けられ、コントローラ30からの音声出力指令に応じて各種情報を音声出力する。
ブーム角度センサS1は、ブーム4に取り付けられ、ブーム4の上部旋回体3に対する俯仰角度(以下、「ブーム角度」)、例えば、側面視において、上部旋回体3の旋回平面に対してブーム4の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。ブーム角度センサS1は、例えば、ロータリエンコーダ、加速度センサ、6軸センサ、IMU(Inertial Measurement Unit:慣性計測装置)等を含んでよく、以下、アーム角度センサS2、バケット角度センサS3、機体傾斜センサS4についても同様である。ブーム角度センサS1により検出されるブーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
アーム角度センサS2は、アーム5に取り付けられ、アーム5のブーム4に対する回動角度(以下、「アーム角度」)、例えば、側面視において、ブーム4の両端の支点を結ぶ直線に対してアーム5の両端の支点を結ぶ直線が成す角度を検出する。アーム角度センサS2により検出されるアーム角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
バケット角度センサS3は、バケット6に取り付けられ、バケット6のアーム5に対する回動角度(以下、「バケット角度」)、例えば、側面視において、アーム5の両端の支点を結ぶ直線に対してバケット6の支点と先端(刃先)とを結ぶ直線が成す角度を検出する。バケット角度センサS3により検出されるバケット角度に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
機体傾斜センサS4は、所定の基準面(例えば、水平面)に対する機体(例えば、上部旋回体3)の傾斜状態を検出する。機体傾斜センサS4は、例えば、上部旋回体3に取り付けられ、ショベル100(即ち、上部旋回体3)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」)を検出する。機体傾斜センサS4により検出される傾斜角度(前後傾斜角及び左右傾斜角)に対応する検出信号は、コントローラ30に取り込まれる。
旋回状態センサS5は、上部旋回体3に取り付けられ、上部旋回体3の旋回状態に関する検出情報を出力する。旋回状態センサS5は、例えば、上部旋回体3の旋回角速度や旋回角度を検出する。旋回状態センサ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。旋回状態センサS5により検出される旋回状態に関する検出情報は、コントローラ30に取り込まれる。
尚、機体傾斜センサ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、機体傾斜センサ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、旋回状態センサS5は、省略されうる。
通信装置T1は、基地局を末端とする移動体通信網、衛星通信網、インターネット網等を含む所定のネットワークを通じて外部機器と通信を行う。通信装置T1は、例えば、LTE(Long Term Evolution)、4G(4th Generation)、5G(5th Generation)等の移動体通信規格に対応する移動体通信モジュールや、衛星通信網に接続するための衛星通信モジュール等である。
[ショベルのジェスチャ操作機能]
次に、図7~図13を参照して、ショベル100の周囲の作業者等からのジェスチャでショベル100の動作要素を操作可能な機能(以下、「ジェスチャ操作機能」)について説明する。
<ショベルのジェスチャ操作機能の第1例>
まず、図7を参照して、ショベル100のジェスチャ操作機能に関する構成について説明する。
図7は、ショベル100(コントローラ30)のジェスチャ操作機能に関する構成の第1例を示す機能ブロック図である。
コントローラ30は、例えば、補助記憶装置等に格納される一以上のプログラムをCPU上で実行することにより実現されるジェスチャ操作機能に関する機能部として、ジェスチャ認識部301と、動作制御部302と、アラート通知部303を含む。また、コントローラ30は、例えば、不揮発性の補助記憶装置等の内部メモリに規定される記憶領域としての記憶部300を含む。
ジェスチャ認識部301は、ショベル100の周囲の人、例えば、作業者や作業現場の監督者等(以下、「作業者等」)を認識すると共に、認識した作業者等による所定のジェスチャ(以下、「認識対象ジェスチャ」)を認識する。認識対象ジェスチャは、作業者等がショベル100を外部(周囲)から操作するために予め規定される一又は複数のジェスチャである。具体的には、ジェスチャ認識部301は、空間認識装置70から入力される情報、例えば、ショベル100の周囲の撮像画像等に基づき、既知の画像認識処理を適用することにより、ショベル100の周囲の作業者等や当該作業者等が行う認識対象ジェスチャを認識する。
尚、ジェスチャ認識部301の機能は、空間認識装置70(認識部の一例)に内蔵されていてもよい。
例えば、ジェスチャ認識部301は、認識対象ジェスチャを実行し、後述する動作制御部302による動作制御の指示を出す指示者(以下、「ジェスチャ指示者」)を認識し、予め登録する。換言すれば、ジェスチャ認識部301によりジェスチャ指示者が登録されることにより、ショベル100は、一の動作モードとしてのジェスチャによる操作モード(以下、「ジェスチャ操作モード」)に移行する態様であってよい。具体的には、ジェスチャ認識部301は、一の作業者等が空間認識装置70としての撮像装置のレンズを見つめる動作を一定時間以上継続した場合、当該作業者等をジェスチャ指示者として認識し、登録してよい(ジェスチャ操作モードの開始)。そして、ジェスチャ認識部301は、登録したジェスチャ指示者により実行される認識対象ジェスチャを認識する。
ショベル100の動作モードがジェスチャ操作モード以外からジェスチャ操作モードに移行すると、エンジン11の回転数は、ジェスチャ操作モードに対して予め規定される回転数(以下、「ジェスチャ操作モード回転数」)に変更される。ジェスチャ操作モード回転数は、ショベル100の通常の動作モードにおけるエンジン11の回転数よりも相対的に低い値に設定される。これにより、ジェスチャ操作モードの場合、油圧アクチュエータは、通常の動作モードの場合よりも動作速度が相対的に低く制限される。そのため、ジェスチャ操作モードにおける下部走行体1の走行動作速度、上部旋回体3の旋回動作速度、及びアタッチメントの動作速度の制限値(上限値)は、通常の動作モードよりも低く設定(制限)される。以下、後述の第2例~第4例の場合についても同様であってよい。
尚、ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者の登録後、ジェスチャ指示者としての登録のために必要な動作(例えば、撮像装置のレンズを見つめる動作)が一定時間行わなかった場合、ジェスチャ指示者としての一の作業者の登録を解除してもよい。この場合、ジェスチャ操作モードは、解除される。
また、ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者として登録されていない作業者等(以下、「非ジェスチャ指示者」)を認識し、例外処理として、非ジェスチャ指示者により実行される特定の種類の認識対象ジェスチャを認識してもよい。例外処理の対象となる認識対象ジェスチャは、複数の認識対象ジェスチャのうち、ショベル100の安全性が考慮された形で予め規定される優先度が相対的に高い認識対象ジェスチャであってよい。例外処理の対象となる、優先度が相対的に高い認識対象ジェスチャは、例えば、後述する"停止ジェスチャ"、"急停止ジェスチャ"、"解除ジェスチャ"等を含みうる。これにより、ジェスチャ指示者として登録されていない作業者等であっても、ショベル100を停止或いは急停止させたり、ショベル100の動作制御を解除させたりして、ショベル100及びショベル100の周囲の安全確保を図ることができる。
動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された作業者等による認識対象ジェスチャに応じて、ショベル100の動作要素(具体的には、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の少なくとも一つ)の動作制御を行う。例えば、動作制御部302は、記憶部300に格納されるジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300A(対応関係情報の一例)に基づき、ショベル100の動作要素の動作制御を行う。動作制御部302は、上述の如く、操作装置26の操作状態とは無関係に、比例弁31及びシャトル弁32を介して、油圧アクチュエータに対応する制御弁にパイロット圧を作用させることにより、ショベル100の各種動作要素を自動的に動作させることができる。
例えば、図8は、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aを説明する図である。具体的には、図8は、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aで規定される認識対象ジェスチャと動作要素の動作内容との対応関係の一例を示す図である。
図8に示すように、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aにおいて、7つの認識対象ジェスチャが規定されると共に、7つの認識対象ジェスチャごとの動作要素の動作内容が規定される。
具体的には、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、アタッチメントATを上げる(例えば、ブーム4を上げる)ための認識対象ジェスチャ(以下、「アタッチメント上げジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、アタッチメント上げジェスチャは、他の指を握った状態で、親指だけを上にし、水平より上方に突き上げるジェスチャである。また、アタッチメント上げジェスチャは、こぶしを頭の上に載せた後に、他の指を握った状態で、親指だけを上にし、水平より上方に突き上げるジェスチャであってもよい。
また、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、アタッチメントを下げる(例えば、ブーム4を下げる)ための認識対象ジェスチャ(以下、「アタッチメント下げジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、アタッチメント下げジェスチャは、他の指を握った状態で、親指だけを下にし、水平より下方につき下げるジェスチャである。また、アタッチメント下げジェスチャは、こぶしを頭の上に載せた後に、他の指を握った状態で、親指だけを下にし、水平より下方に突き下げるジェスチャであってもよい。
また、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、ショベル100を水平移動(例えば、上部旋回体3による旋回移動或いは下部走行体1による走行移動)させるための認識対象ジェスチャ(以下、「水平移動ジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、水平移動ジェスチャは、腕を略水平に伸ばし、手のひらを移動させる方向に向けて数回動かすジェスチャである。
尚、水平移動ジェスチャによる水平移動が上部旋回体3の旋回動作に対応するのか、下部走行体1の走行動作に対応するのかについては、例えば、入力装置72等を通じて、コントローラ30(例えば、記憶部300)への設定登録がなされていればよい。また、ショベル100の旋回動作及び走行動作のそれぞれについて、異なる認識対象ジェスチャが設けられてもよい。
また、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、下部走行体1(クローラ1C)をスピンターン(以下、「クローラスピンターン」)させるための認識対象ジェスチャ(以下、「スピンターンジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、スピンターンジェスチャは、両手を略平行な状態で水平に伸ばし、クローラ1Cをスピンターンさせる方向へ抱え込むように腕を略水平に回転させるジェスチャである。
また、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、ショベル100の動作要素を停止させる(具体的には、停止させて停止状態を維持させる)ための認識対象ジェスチャ(以下、「停止ジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、停止ジェスチャは、手の平を高く上げるジェスチャである。また、停止ジェスチャは、手のひらを高く上げた後に、指を握りしめる動作であってもよい。
また、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、ショベル100の動作要素を急停止させる(具体的には、急停止させて停止状態を維持させる)ための認識対象ジェスチャ(以下、「急停止ジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、急停止ジェスチャは、両手を広げて高く上げ、激しく左右に振るジェスチャである。
また、本例では、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、ジェスチャ操作機能を利用したショベル100の動作要素の操作を解除するためのジェスチャ、つまり、動作制御部302による認識対象ジェスチャに基づくショベル100の動作要素の動作制御を解除するためのジェスチャ(以下、「解除ジェスチャ」)が規定されている。より具体的には、解除ジェスチャは、挙手の礼のジェスチャである。また、解除ジェスチャは、両手(両腕)を頭の上で交差させるジェスチャであってもよい。
また、図8の認識対象ジェスチャは一例であり、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aには、ショベル100の動作要素のその他の動作内容に対応する認識対象ジェスチャが更に規定されてよい。例えば、作業者等とショベル100と間隔を一定に保持した状態で、作業者等の移動に追従してショベル100を移動(走行)させるための認識対象ジェスチャ等が規定されてもよい。これにより、作業者等は、所望の場所まで、簡単に、ショベル100を移動させることができる。
尚、認識対象ジェスチャごとの動作要素の動作内容との対応関係は、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aのようなテーブル形式でなく、その他の形式で規定されてもよい。
動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された認識対象ジェスチャの内容に対応する動作要素の動作内容をジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aから選択し、動作要素に選択した動作内容を行わせる。これにより、ショベル100の周囲の作業者等は、キャビン10内のオペレータによる操作によらず、複数の認識対象ジェスチャ(例えば、図8の7つの認識対象ジェスチャ)を組み合わせて、ショベル100に所望の動作を行わせることができる。つまり、ショベル100の周囲の作業者等は、ショベル100のオペレータが不在の状況であっても、ショベル100の動作を周囲から操作することができる。例えば、作業者等は、ショベル100のキャビン10に乗り込むことなく、ショベル100の外部からのジェスチャでショベル100を走行させ、ショベル100を所定の位置まで誘導することができる。また、例えば、ショベル100のオペレータが不在の状況であっても、ショベル100の外部の作業者等だけで、アタッチメントを下げて、バケット6の交換を行ったり、クレーン作業を行ったりすること等ができる。
一方、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識対象ジェスチャが認識された場合であっても、当該認識対象ジェスチャに対応する動作要素の動作内容の実行を許可するための所定条件(以下、「動作許可条件」)が成立していない場合、認識対象ジェスチャに応じた動作要素の動作制御を行わない(禁止する)。動作許可条件には、例えば、"クレーン作業におけるフックの吊荷の重量が過積載に相当する状態(具体的には、荷重が所定基準を超える状態)でないこと"が含まれてよい。このとき、吊荷の荷重は、ブームシリンダ7に取り付けられるブームシリンダ7のボトム側油室の圧力センサの検出値と、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、及びバケット角度センサS3の検出値から導出されるアタッチメントATの姿勢とに基づき、算出されうる。また、動作許可条件には、例えば、"ショベル100の姿勢が安定状態にあること(具体的には、ショベル100の姿勢に関する安定度が所定基準を下回る状態にないこと)"が含まれてよい。このとき、ショベル100の姿勢に関する安定度は、例えば、ブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、及びバケット角度センサS3の検出値から導出されるアタッチメントATの姿勢や、機体傾斜センサS4の検出値から導出される機体の姿勢(上部旋回体3の傾斜状態)等から算出されうる。
図7に戻り、アラート通知部303は、ジェスチャ認識部301により認識された認識対象ジェスチャに対応する動作許可条件が成立していない場合、ショベル100の周囲の作業者にその旨を示す注意喚起情報(アラート)を通知(報知)する。具体的には、アラート通知部303は、外部表示装置74や外部音声出力装置75を通じて、注意喚起情報(アラート)をショベル100の周囲の作業者等に通知する。
続いて、図9を参照して、ショベル100のコントローラ30によるジェスチャ操作機能に関する制御処理(以下、「ジェスチャ操作制御処理」)について説明する。
図9は、コントローラ30によるジェスチャ操作制御処理の一例を概略的に示すフローチャートである。本フローチャートは、例えば、ショベル100の起動時におけるコントローラ30の初期処理の完了後からショベル100の停止時におけるコントローラ30の終了処理の開始前までの間で、所定の処理間隔ごとに、繰り返し実行される。
図9に示すように、ステップS102にて、ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者による認識対象ジェスチャを、認識したか否かを判定する。ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者による認識対象ジェスチャを認識した場合、ステップS104に進み、ジェスチャ指示者による認識対象ジェスチャを認識しなかった場合、今回の本フローチャートによる処理を終了する。
ステップS104にて、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された認識対象ジェスチャと予め登録されたジェスチャ内容を対比し、認識された認識対象ジェスチャに対応する動作要素の動作内容の実行許可条件が成立しているか否かを判定する。動作制御部302は、実行許可条件が成立している場合、ステップS106に進み、実行許可条件が成立していない場合、ステップS115に進む。
ステップS106にて、動作制御部302は、ステップS102でジェスチャ認識部301により認識された認識対象ジェスチャに対応する動作要素の動作内容に関する動作制御を行う(開始する)。
ステップS108にて、ジェスチャ認識部301は、ステップS102で認識した認識対象ジェスチャに対応する作業者、つまり、ジェスチャ指示者による解除ジェスチャ以外の認識対象ジェスチャを再度認識したか否かを判定する。ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者による解除ジェスチャ以外の認識対象ジェスチャを認識した場合、ステップS104に戻り、それ以外の場合、ステップS110に進む。
ステップS110にて、動作制御部302は、ステップS106の動作制御開始から所定時間が経過したか否かを判定する。当該所定時間は、ショベル100の周囲の作業者(ジェスチャ指示者)による無操作状態の継続による動作制御解除のための待機時間(解除確定のための遅れ時間)である。動作制御部302は、動作制御開始から所定時間が経過していない場合、ステップS112に進み、動作制御開始から所定時間が経過した場合、ステップS116に進む。
ステップS112にて、ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者による解除ジェスチャを認識したか否かを判定する。ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者による解除ジェスチャを認識していない場合、ステップS114に進み、ジェスチャ指示者による解除ジェスチャを認識した場合、ステップS116に進む。
尚、上述の如く、ジェスチャ認識部301は、非ジェスチャ指示者による解除ジェスチャを認識してもよく、この場合、非ジェスチャ指示者による解除ジェスチャを認識すると、ステップS116に進む。
ステップS114にて、ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者を認識できるか否かを判定する。ジェスチャ認識部301は、ジェスチャ指示者を認識できた場合、ステップS108に戻り、ジェスチャ指示者を認識できない場合、ステップS116に進む。
一方、ステップS115にて、アラート通知部303は、外部表示装置74や外部音声出力装置75を通じて、ショベル100の周囲の作業者等(ジェスチャ指示者を含む)に実行許可条件が成立しない旨のアラート(以下、「実行許可条件不成立アラート」)を出力し、ステップS116に進む。
ステップS116にて、動作制御部302は、動作要素を全て停止させた上で、ステップS106で開始した動作制御を解除(終了)し、今回の本フローチャートによる処理を終了する。
このように、本例では、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された作業者による所定のジェスチャ(認識対象ジェスチャ)に応じて、動作要素(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等の内の少なくとも一つ)の動作制御を行う。
これにより、ショベル100の周囲の作業者等は、上述の如く、ショベル100のオペレータがキャビン10内に不在の状況であっても、所定のジェスチャによって、ショベル100を操作することができる。
また、本例では、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された所定のジェスチャ(認識対象ジェスチャ)に応じて、動作要素の動作制御を開始すると共に、その後、所定時間が経過した場合、当該動作制御を解除してよい。
これにより、コントローラ30は、ショベル100の周囲の作業者によるジェスチャ操作機能に基づく操作が開始された後に、無操作状態が継続しているような場合に、不要な動作制御を解除することができる。そのため、例えば、不要にショベル100の動作要素の所定の動作が継続してしまうことを抑制し、ショベル100の安全性を向上させることができる。
また、本例では、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された一の作業者(ジェスチャ指示者)による所定のジェスチャ(認識対象ジェスチャ)に応じて、動作制御を開始した場合、その後、ジェスチャ認識部301により一の作業者による解除ジェスチャが認識されたときに、当該動作制御を解除する。換言すれば、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により一の作業者と異なる他の作業者による解除ジェスチャが認識されたときに、動作制御を解除しなくてもよい。
これにより、コントローラ30は、ジェスチャ操作機能に基づくショベル100の操作を開始した一の作業者と異なる他の作業者がショベル100の動作制御を解除してしまうような事態を回避させることができる。
また、本例では、動作制御部302は、ジェスチャ認識部301により認識された作業者による所定のジェスチャ(認識対象ジェスチャ)に応じて、動作要素の動作制御を開始した場合、その後、ジェスチャ認識部301により当該作業者(ジェスチャ指示者)が認識されなくなったときに、動作要素を停止させる(つまり、ジェスチャ操作モードを解除する)。
これにより、ジェスチャ操作機能に基づくショベル100の操作を開始した作業者が、ショベル100の動作制御を解除することなく、ショベル100の周囲から離れてしまった場合であっても、ショベル100を停止させることができる。そのため、ジェスチャ操作機能とショベル100の安全性とを両立させることができる。
<ショベルのジェスチャ操作機能の第2例>
まず、図10、図11を参照して、ショベル100のジェスチャ機能の前提となる遠隔操作システムSYSの概要について説明する。
図10は、ショベル100を含む遠隔操作システムSYSの構成の一例を示す概要図である。図11は、ショベル100のジェスチャ操作機能に関する構成の第2例を示す機能ブロック図であり、具体的には、ショベル100のジェスチャ操作機能に関する構成の第2例と、本例に関連する管理装置200の構成の一例を含む態様の遠隔操作システムSYSの機能ブロック図である。
図10に示すように、遠隔操作システムSYSは、ショベル100と、ショベル100と通信ネットワークCNを通じて双方向に通信可能に接続される管理装置200とを含み、管理装置200から遠隔オペレータによるショベル100の遠隔操作が可能に構成される。
図11に示すように、管理装置200は、制御装置210と、通信装置220と、操作入力装置230と、表示装置240とを含む。
制御装置210は、管理装置200に関する各種制御処理を行う。制御装置210は、例えば、CPU、RAM等のメモリ装置、ROM等の補助記憶装置、及び各種の入出力インターフェースを含む一又は複数のサーバコンピュータを中心に構成されうる。制御装置210は、例えば、補助記憶装置に格納される一以上のプログラムをCPU上で実行することにより実現される機能部として、表示制御部2101と、指令送信部2102とを含む。
通信装置220は、制御装置210の制御下で、通信ネットワークCNを通じて、ショベル100と双方向で通信を行う任意のデバイスである。
操作入力装置230は、制御装置210に対する各種の操作入力を受け付け、操作入力の内容に対応する操作信号を制御装置210に出力する。操作入力装置230は、遠隔操作装置230aを含む。
遠隔操作装置230aは、ショベル100の動作要素(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)を遠隔操作するための操作入力を受け付け、制御装置210に操作入力の内容に対応する遠隔操作信号を出力する。遠隔操作装置230aは、例えば、ショベル100の操作装置26と同様、レバー式の操作デバイス(例えば、ジョイスティック等)を中心に構成されてよい。以下、遠隔操作装置230aを通じて、ショベル100の遠隔操作を行う操作者を、便宜的に、「遠隔操作者」と称する場合がある。
表示装置240は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイであり、制御装置210による制御下で、各種情報画像を表示させる。
表示制御部2101は、表示装置240に各種情報画像を表示させる。
例えば、表示制御部2101は、ショベル100から逐次送信される上部旋回体3(キャビン10)の周囲の撮像画像(具体的には、空間認識装置70により取得された撮像画像)を表示装置240に表示させる。これにより、遠隔操作者は、上部旋回体3の周囲の状況や、アタッチメントの状況を把握しながら、ショベル100の遠隔操作を行うことができる。また、後述の如く、管理装置200からのショベル100の遠隔操作が制限された場合に、遠隔操作者は、遠隔操作が制限された際の作業現場の状況を把握することができる。
また、表示制御部2101は、通信装置220を通じて管理装置200からの遠隔操作が制限(禁止)された旨の通知(以下、「遠隔操作制限通知」)がショベル100から受信された場合、遠隔操作が制限されている旨を示す情報画像を表示装置240に表示させる。これにより、遠隔操作者は、後述の如く、作業現場でのジェスチャ操作機能に基づく作業者等によるショベル100の操作が優先され、遠隔操作が禁止されていることを認識することができる。
指令送信部2102は、遠隔操作装置230aから入力される遠隔操作信号に応じて、遠隔操作信号で特定される操作内容をショベル100の動作要素に実行させるための指令情報を、通信装置220を通じて、ショベル100に送信する。
続いて、図11を参照して、ショベル100のジェスチャ操作機能に関する構成について説明する。
ショベル100のコントローラ30は、ジェスチャ認識部301と、動作制御部302と、アラート通知部303と、遠隔操作制限通知部304とを含む。また、コントローラ30は、上述の一例の場合と同様、例えば、補助記憶装置等の内部メモリに規定される記憶領域としての記憶部300を含み、記憶部300には、ジェスチャ・動作対応関係テーブル情報300Aが格納される。以下、上述の第1例(図7~図9)と異なる部分を中心に説明する。
動作制御部302は、通信装置T1を通じて管理装置200から受信される指令信号に応じて、指令信号で特定される操作内容に合わせて、ショベル100の動作要素の動作制御を行う。具体的には、動作制御部302は、上述の如く、操作装置26の操作状態とは無関係に、比例弁31及びシャトル弁32を介して、油圧アクチュエータに対応する制御弁にパイロット圧を作用させることにより、ショベル100の各種動作要素を自動的に動作させることができる。これにより、管理装置200の遠隔操作者によるショベル100の遠隔操作が実現される。
一方、動作制御部302は、管理装置200からの遠隔操作に基づくショベル100の動作制御の実行中に、ジェスチャ認識部301により認識対象ジェスチャが認識された場合、ジェスチャ操作機能に基づく動作制御を優先させる。即ち、この場合、動作制御部302は、遠隔操作に基づく動作制御を停止させて、ショベル100の遠隔操作を制限(禁止)すると共に、ジェスチャ操作機能に基づくショベル100の動作制御を開始させる。これにより、例えば、認識対象ジェスチャが停止ジェスチャの場合には、遠隔操作の内容に関わらず、コントローラ30は、ショベル100の動作を停止させることができる。管理装置200からショベル100が遠隔操作されている場合に、遠隔操作者が認識できない作業現場やショベル100自体の異常等が生じうる。これに対して、コントローラ30は、遠隔操作機能よりもジェスチャ操作機能、つまり、遠隔操作者の判断よりも作業現場の状況をより把握している可能性が高いショベル100の周囲の作業者の判断を優先させることにより、ショベル100の安全性を向上させることができる。動作制御部302によるジェスチャ操作機能に基づくショベル100の動作制御は、図7~図9に示す上述の一例と同様であるため、説明を省略する。
遠隔操作制限通知部304は、動作制御部302により遠隔操作に基づく動作制御、つまり、管理装置200からのショベル100の遠隔操作が制限(禁止)された場合に、その旨を示す通知(以下、「遠隔操作制限通知」)をショベル100から管理装置200に送信する。これにより、管理装置200の遠隔操作者は、上述の如く、表示装置240に表示される、遠隔操作制限通知に対応する情報を視認し、ショベル100の遠隔操作が制限されていることを認識できる。
<ジェスチャ操作機能の第3例>
図12(図12A、図12B)を参照して、ジェスチャ操作機能に関する構成について説明する。以下、上述の第1例、第2例と異なる部分を中心に説明し、同じ部分或いは対応する部分の説明を省略する場合がある。
図12A、図12Bは、ショベル100のジェスチャ操作機能に関する構成の第3例を示す機能ブロック図である。
本例では、ショベル100は、上述の第2例と同様、管理装置200から遠隔操作され、管理装置200から受信される遠隔操作信号に応じて、動作要素(被駆動要素)の少なくとも一部を自動で動作させる半自動運転機能を実現する。
図12Aに示すように、コントローラ30は、周辺現状情報取得部F101と、目標軌道生成部F102と、バケット現在位置算出部F103と、バケット目標位置算出部F104と、動作指令生成部F105と、作業者認識部F106と、ジェスチャ認識部F107と、動作指令生成部F108と、切替部F109と、動作制限部F110と、指令値算出部F111とを含む。また、図12Bに示すように、コントローラ30は、ブーム電流指令生成部F11と、ブームスプール変位量算出部F12と、ブーム角度算出部F13と、アーム電流指令生成部F21と、アームスプール変位量算出部F22と、アーム角度算出部F23と、バケット電流指令生成部F31と、バケットスプール変位量算出部F32と、バケット角度算出部F33と、旋回電流指令生成部F41と、旋回スプール変位量算出部F42と、旋回角度算出部F43とを含む。これらの機能は、任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。コントローラ30は、例えば、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをCPU上で実行することによって、これらの機能を実現する。
周辺現状情報取得部F101は、空間認識装置70の出力に基づき、ショベル100の周辺の現在の状況に関する情報(以下、「周辺現状情報」)を取得する。周辺現状情報には、例えば、ショベル100の周辺の地形形状に関する情報(例えば、三次元の点群やサーフェス等の三次元データ)が含まれる。また、周辺現状情報には、例えば、ショベル100の周辺の監視対象の物体の有無、その位置、向き、状態等に関する情報が含まれうる。監視対象には、例えば、人、動物、作業車両(例えば、ダンプトラック)、建設機械(例えば、他のショベルやブルドーザ等)、壁、柵、穴、ヘルメット、安全ベスト等が含まれてよい。例えば、監視対象がダンプトラックの場合、周辺現状情報には、ダンプトラックの位置、荷台の土砂の量、荷台の土砂の形状等が含まれてよい。
目標軌道生成部F102は、周辺現状情報と、通信装置T1を通じて管理装置200から受信される施工目標に関する情報(例えば、目標施工面に関する情報)とに基づき、バケット6の基準となる作業部位(例えば、爪先や背面等)の目標軌道を生成する。
バケット現在位置算出部F103は、バケット6の作業部位の現在位置(以下、「バケット現在位置」)を算出する。バケット現在位置は、ショベル100の周囲の地形やダンプ等の局所的な基準に対する相対位置でもよいし、GNSSを用いる世界測地系の絶対位置(絶対座標)であってもよい。具体的には、バケット現在位置算出部F103は、ブーム角度算出部F13、アーム角度算出部F23、バケット角度算出部F33、旋回角度算出部F43等からフィードバックされるブーム角度α、アーム角度β、バケット角度γ、右駆動輪回転角度ε1、及び左駆動輪回転角度ε2、並びに向き検出装置71の出力等に基づき、バケット現在位置を算出する。
バケット目標位置算出部F104は、通信装置T1を通じて受信される遠隔操作信号の内容と、バケット6の作業部位の目標軌道と、バケット現在位置とに基づき、バケット6の作業部位の次の目標位置(以下、「バケット目標位置」)を算出する。
動作指令生成部F105は、バケット目標位置に基づき、バケット目標位置を実現するためのショベル100の動作指令(例えば、バケット6の動作指令)を生成する。動作指令生成部F105は、例えば、バケット6の速度指令を生成してよい。
作業者認識部F106は、空間認識装置70の出力に基づき、ショベル100の周囲の作業者を認識する。
ジェスチャ認識部F107(認識部の一例)は、作業者認識部F106によりショベル100の周囲の作業者が認識される場合、作業者により行われる認識対象ジェスチャを認識する。
尚、作業者認識部F106及びジェスチャ認識部F107の機能は、空間認識装置70(認識部の一例)に内蔵されてもよい。以下、後述の作業者認識部F209及びジェスチャ認識部F210の機能についても同様である。
動作指令生成部F108は、ジェスチャ認識部F107により認識対象ジェスチャが認識される場合、認識対象ジェスチャの内容に対応する動作をショベル100に実行させるための動作指令を生成する。
切替部F109(制御部の一例)は、ショベル100の遠隔操作に基づく動作指令生成部F105の出力と、ショベル100のジェスチャ操作機能に基づく動作指令生成部F108の出力との間で、動作制限部F110に入力するショベル100の動作指令を切り替える。具体的には、切替部F109は、通常時、換言すれば、ジェスチャ認識部F107により作業者の認識対象ジェスチャが認識されず、動作指令生成部F108から動作指令が出力されない場合に、動作指令生成部F105による動作指令を動作制限部F110に出力する。一方、切替部109は、ジェスチャ認識部F107により作業者の認識対象ジェスチャが認識され、動作指令生成部F108から認識対象ジェスチャに対応する動作指令が出力される場合、動作指令生成部F108の動作指令を動作制限部F110に入力する。
動作制限部F110は、所定の動作制限条件に応じて、切替部F109を通じて入力される動作指令に対応するショベル100の動作を制限する。ショベル100の動作の制限には、ショベル100の動作抑制(減速)だけでなく、ショベル100の動作停止が含まれる。動作制限条件には、例えば、"動作指令に対応するショベル100の動作によって、ショベル100の作業部位以外の部分が周囲の物体と当接する可能性があること"を含まれてよい。また、動作制限条件には、例えば、"動作指令に対応するショベル100の動作によって、アタッチメントの動作軸の角速度の許容範囲を逸脱すること"が含まれてもよい。以下、後述の動作制限部F213についても同様である。具体的には、動作制限部F110は、動作制限条件が成立する場合、切替部F109を通じて入力される動作指令を、ショベル100の動作が制限されるように補正した補正動作指令を指令値算出部F111に出力する。一方、動作制限部F110は、動作制限条件が成立しない場合、切替部F109を通じて入力される動作指令をそのまま指令値算出部F111に出力する。
指令値算出部F111は、動作制限部F110から入力される動作指令或いは補正動作指令に基づき、各被駆動要素(ブーム4、アーム5、バケット6、上部旋回体3、下部走行体1の左クローラ1CL及び右クローラ1CR)に対する指令値を出力する。具体的には、指令値算出部F111は、ブーム4に対するブーム指令値α*、アーム5に対するアーム指令値β*、バケット6に対するバケット指令値γ*、上部旋回体3に対する旋回指令値δ*、右クローラ1CRに対する右走行指令値ε1*、左クローラ1CLに対する左走行指令値ε2*を出力する。
このように、コントローラ30は、切替部F109の作用によって、ショベル100の周囲で作業者による認識対象ジェスチャが認識される場合、ショベル100の遠隔操作による半自動運転機能よりもジェスチャ操作機能を優先させることができる。換言すれば、コントローラ30は、遠隔オペレータの判断(遠隔操作の内容)よりも作業現場の状況をより把握している可能性が高いショベル100の周囲の作業者の判断(認識対象ジェスチャの内容)を優先させることができる。これにより、例えば、遠隔オペレータが認識できない作業現場やショベル100自体の異常等が生じた場合であっても、作業現場の作業者の判断で、ショベル100の動作を停止させることができる。そのため、ショベル100が遠隔操作される場合におけるショベル100の安全性を向上させることができる。
ブーム電流指令生成部F11は、ブーム比例弁31Bに対してブーム電流指令を出力する。
ブームスプール変位量算出部F12は、ブームスプール変位センサS16の出力に基づき、ブームシリンダ7に対応する制御弁175を構成するブームスプールの変位量を算出する。
ブーム角度算出部F13は、ブーム角度センサS1の出力に基づき、ブーム角度αを算出する。
ブーム電流指令生成部F11は、基本的に、指令値算出部F111が生成したブーム指令値α*とブーム角度算出部F13が算出したブーム角度αとの差がゼロになるように、ブーム比例弁31Bに対するブーム電流指令を生成する。その際、ブーム電流指令生成部F11は、ブーム電流指令から導き出される目標ブームスプール変位量とブームスプール変位量算出部F12が算出したブームスプール変位量との差がゼロになるように、ブーム電流指令を調節する。そして、ブーム電流指令生成部F11は、その調節後のブーム電流指令をブーム比例弁31Bに対して出力する。
ブーム比例弁31Bは、ブーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、ブーム電流指令の大きさに対応するパイロット圧を制御弁175のパイロットポートに作用させる。制御弁175は、パイロット圧に応じてブームスプールを移動させ、ブームシリンダ7に作動油を流入させる。ブームスプール変位センサS16は、ブームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ30のブームスプール変位量算出部F12にフィードバックする。ブームシリンダ7は、作動油の流入に応じて伸縮し、ブーム4を上下動させる。ブーム角度センサS1は、上下動するブーム4の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ30のブーム角度算出部F13にフィードバックする。ブーム角度算出部F13は、算出したブーム角度αをバケット現在位置算出部F103にフィードバックする。
アーム電流指令生成部F21は、アーム比例弁31Aに対してアーム電流指令を出力する。
アームスプール変位量算出部F22は、アームスプール変位センサS17の出力に基づき、アームシリンダ8に対応する制御弁176を構成するアームスプールの変位量を算出する。
アーム角度算出部F23は、アーム角度センサS2の出力に基づき、アーム角度βを算出する。
アーム電流指令生成部F21は、基本的に、指令値算出部F111が生成したアーム指令値β*とアーム角度算出部F23が算出したアーム角度βとの差がゼロになるように、アーム比例弁31Aに対するアーム電流指令を生成する。その際、アーム電流指令生成部F21は、アーム電流指令から導き出される目標アームスプール変位量とアームスプール変位量算出部F22が算出したアームスプール変位量との差がゼロになるように、アーム電流指令を調節する。そして、アーム電流指令生成部F21は、その調節後のアーム電流指令をアーム比例弁31Aに対して出力する。
アーム比例弁31Aは、アーム電流指令に応じて開口面積を変化させ、アーム電流指令の大きさに対応するパイロット圧を制御弁176のパイロットポートに作用させる。制御弁176は、パイロット圧に応じてアームスプールを移動させ、アームシリンダ8に作動油を流入させる。アームスプール変位センサS17は、アームスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ30のアームスプール変位量算出部F22にフィードバックする。アームシリンダ8は、作動油の流入に応じて伸縮し、アーム5を開閉させる。アーム角度センサS2は、開閉するアーム5の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ30のアーム角度算出部F23にフィードバックする。アーム角度算出部F23は、算出したアーム角度βをバケット現在位置算出部F103にフィードバックする。
バケット電流指令生成部F31は、バケット比例弁31Cに対してバケット電流指令を出力する。
バケットスプール変位量算出部F32は、バケットスプール変位センサS18の出力に基づき、バケットシリンダ9に対応する制御弁174を構成するバケットスプールの変位量を算出する。
バケット角度算出部F33は、バケット角度センサS3の出力に基づき、バケット角度γを算出する。
バケット電流指令生成部F31は、基本的に、指令値算出部F111が生成したバケット指令値γ*とバケット角度算出部F33が算出したバケット角度γとの差がゼロになるように、バケット比例弁31Cに対するバケット電流指令を生成する。その際、バケット電流指令生成部F31は、バケット電流指令から導き出される目標バケットスプール変位量とバケットスプール変位量算出部F32が算出したバケットスプール変位量との差がゼロになるように、バケット電流指令を調節する。そして、バケット電流指令生成部F31は、その調節後のバケット電流指令をバケット比例弁31Cに対して出力する。
バケット比例弁31Cは、バケット電流指令に応じて開口面積を変化させ、バケット電流指令の大きさに対応するパイロット圧を制御弁174のパイロットポートに作用させる。制御弁174は、パイロット圧に応じてバケットスプールを移動させ、バケットシリンダ9に作動油を流入させる。バケットスプール変位センサS18は、バケットスプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ30のバケットスプール変位量算出部F32にフィードバックする。バケットシリンダ9は、作動油の流入に応じて伸縮し、バケット6を開閉させる。バケット角度センサS3は、開閉するバケット6の回動角度を検出し、その検出結果をコントローラ30のバケット角度算出部F33にフィードバックする。バケット角度算出部F33は、算出したバケット角度γをバケット現在位置算出部F103にフィードバックする。
旋回電流指令生成部F41は、旋回比例弁31Dに対して旋回電流指令を出力する。
旋回スプール変位量算出部F42は、旋回スプール変位センサS19の出力に基づき、旋回油圧モータ2Aに対応する制御弁173を構成する旋回スプールの変位量を算出する。
旋回角度算出部F43は、旋回状態センサS5の出力に基づき、旋回角度δを算出する。
旋回電流指令生成部F41は、基本的に、指令値算出部F111が生成した旋回指令値δ*と旋回角度算出部F43が算出した旋回角度δとの差がゼロになるように、旋回比例弁31Dに対する旋回電流指令を生成する。その際、旋回電流指令生成部F41は、旋回電流指令から導き出される目標旋回スプール変位量と旋回スプール変位量算出部F42が算出した旋回スプール変位量との差がゼロになるように、旋回電流指令を調節する。そして、旋回電流指令生成部F41は、その調節後の旋回電流指令を旋回比例弁31Dに対して出力する。
旋回比例弁31Dは、旋回電流指令に応じて開口面積を変化させ、旋回電流指令の大きさに対応するパイロット圧を制御弁173のパイロットポートに作用させる。制御弁173は、パイロット圧に応じて旋回スプールを移動させ、旋回油圧モータ2Aに作動油を流入させる。旋回スプール変位センサS19は、旋回スプールの変位を検出し、その検出結果をコントローラ30の旋回スプール変位量算出部F42にフィードバックする。旋回油圧モータ2Aは、作動油の流入に応じて回転し、上部旋回体3を旋回させる。旋回状態センサS5は、旋回する上部旋回体3の旋回角度を検出し、その検出結果をコントローラ30の旋回角度算出部F43にフィードバックする。旋回角度算出部F43は、算出した旋回角度δをバケット現在位置算出部F103にフィードバックする。
また、下部走行体1の左クローラ1CL及び右クローラ1CRについても、ブーム4、アーム5、バケット6、及び上部旋回体3等の他の被駆動要素(動作要素)と同様のフィードバックループを有する。つまり、指令値算出部F111が生成した右走行指令値ε1*及び左走行指令値ε2*の入力に基づくフィードバックループが構成される。当該フィードバックループからは、右クローラ1CR及び左クローラ1CLの駆動輪の回転位置(回転角度)を表す右駆動輪回転角度ε1及び左駆動輪回転角度ε2がバケット現在位置算出部F103にフィードバックされる。
このように、コントローラ30は、被駆動要素(動作要素)ごとに、3段のフィードバックループを構成する。即ち、コントローラ30は、コントロールバルブ17内の制御弁のスプール変位量に関するフィードバックループ、被駆動要素(動作要素)の回動角度に関するフィードバックループ、及び、バケット6の作業部位の位置(例えば、爪先の位置)に関するフィードバックループを構成する。これにより、コントローラ30は、遠隔オペレータによる遠隔操作に基づく自動運転機能において、バケット6の作業部位の動きを高精度に制御することができる。また、コントローラ30は、ショベル100の周囲の作業者により実行される認識対象ジェスチャに基づくジェスチャ操作機能において、ショベル100の動作を高精度に制御することができる。
<ジェスチャ操作機能の第4例>
図13を参照して、ジェスチャ操作機能に関する構成について説明する。以下、上述の第1例~第3例と異なる部分を中心に説明し、同じ部分或いは対応する部分の説明を省略する場合がある。
図13は、ショベル100のジェスチャ操作機能に関する構成の第4例を示す機能ブロック図である。
尚、図13の指令値算出部F214の出力に基づき、ショベル100の油圧アクチュエータを動作させる機能構成は、図12の符号"F103"及び"F111"のそれぞれを"F201"及び"F214"に読み替えた構成と同じである。そのため、図示及び説明を省略する。
本例では、ショベル100は、施工現場の目標となる状態を実現するための自身の動作内容を自律的に判定するための機械学習機能及び自律運転機能を有する。
図13に示すように、コントローラ30は、バケット現在位置算出部F201と、周辺現状情報取得部F202と、目標状態情報取得部F203と、比較部F204と、作業開始判別部F205と、段取り・作業設定部F206と、動作内容判定部F207と、動作指令生成部F208と、作業者認識部209と、ジェスチャ認識部F210と、動作指令生成部F211と、切替部F212と、動作制限部F213と、指令値算出部F214とを含む。これらの機能は、任意のハードウェア、或いは、ハードウェア及びソフトウェアの組み合わせにより実現されてよい。コントローラ30は、例えば、補助記憶装置にインストールされる各種プログラムをCPU上で実行することによって、これらの機能を実現する。
バケット現在位置算出部F201及び周辺現状情報取得部F202は、それぞれ、その機能が上述の第3例のバケット現在位置算出部F103及び周辺現状情報取得部F101と同じである。そのため、説明を省略する。
目標状態情報取得部F203は、通信装置T1を通じて管理装置200から受信される、施工現場の目標となる状態に関する情報(以下、「目標状態情報」)(例えば、目標施工面に関する情報)を取得する。
比較部F204は、周辺現状情報に対応するショベル100の周辺の現在の状況と目標状態情報に対応する施工現場の目標となる状態とを比較し、その差分に関する情報(以下、「差分情報」)を学習部F300に出力する。
作業開始判別部F205は、通信装置T1を通じて管理装置200から受信される指令に応じて、作業開始を判別する。
段取り・作業設定部F206(設定部の一例)は、通信装置T1を通じて管理装置200から受信される指令に応じて、作業現場での段取り及び段取りに含まれる作業の内容を設定する。設定される段取り及び作業の内容は、学習部F300及び動作内容判定部F207に入力される。
動作内容判定部F207(判定部の一例)は、学習部F300から指令に応じて、段取り・作業設定部F206により設定される段取り及び作業内容に沿った動作内容を自律的に判定する。また、判定される動作内容は、学習部F300及び動作指令生成部F208に入力される。
動作指令生成部F208は、学習部F300からの指令、動作内容判定部F207により判定された動作内容、及びバケット6の作業部位(例えば、爪先や背面等)の現在位置(バケット現在位置)に応じて、ショベル100の動作指令(例えば、バケット6の動作指令)を生成する。動作指令生成部F208は、例えば、バケット6の速度指令を生成してよい。生成される動作指令は、学習部F300及び切替部F212に入力される。
作業者認識部F209、ジェスチャ認識部F210(認識部の一例)、及び動作指令生成部F211は、それぞれ、その機能が上述の第3例の作業者認識部F106、ジェスチャ認識部F107、及び動作指令生成部F108と同じである。そのため、説明を省略する。
切替部F212(制御部の一例)は、ショベル100の自律運転機能に基づく動作指令生成部F208の出力と、ショベル100のジェスチャ操作機能に基づく動作指令生成部F211の出力との間で、動作制限部F213に入力するショベル100の動作指令を切り替える。具体的には、切替部F212は、通常時、換言すれば、ジェスチャ認識部F210により作業者の認識対象ジェスチャが認識されず、動作指令生成部F211から動作指令が出力されない場合に、動作指令生成部F208による動作指令を動作制限部F213に出力する。一方、切替部F212は、ジェスチャ認識部F210により作業者の認識対象ジェスチャが認識され、動作指令生成部F211から認識対象ジェスチャに対応する動作指令が出力される場合、動作指令生成部F211の動作指令を動作制限部F213に入力する。
動作制限部F213及び指令値算出部F214は、その機能が上述の第3例の動作制限部F110及び指令値算出部F111と同じである。そのため、説明を省略する。
学習部F300は、ショベル100の機械学習機能及び運転支援機能を実現する。具体的には、学習部F300は、通信装置T1を通じて管理装置200から受信される学習済みモデルを用いて、状態検出装置S20の出力に基づき、段取り・作業設定部F206、動作内容判定部F207、及び動作指令生成部F208への指令を出力し、ショベル100の自律運転機能を実現する。
状態検出装置S20は、ショベル100の各種状態に関する検出情報を出力する。状態検出装置S20から出力される検出情報は、コントローラ30に取り込まれる。
例えば、状態検出装置S20は、アタッチメントの姿勢状態や動作状態を検出する。具体的には、状態検出装置S20は、ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度を検出してよい。つまり、状態検出装置S20は、ブーム角度、アーム角度、及びバケット角度のそれぞれを検出するブーム角度センサS1、アーム角度センサS2、及びバケット角度センサS3を含んでよい。また、状態検出装置S20は、ブーム4、アーム5、及び、バケット6の加速度、角加速度等を検出してよい。この場合、状態検出装置S20は、例えば、ブーム4、アーム5、及び、バケット6のそれぞれに取付けられる、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等を含んでよい。また、状態検出装置S20は、ブーム4、アーム5、及び、バケット6のそれぞれを駆動するブームシリンダ7、アームシリンダ8、及び、バケットシリンダ9のシリンダ位置、速度、加速度等を検出するシリンダセンサを含んでよい。
また、例えば、状態検出装置S20は、機体、つまり、下部走行体1及び上部旋回体3の姿勢状態を検出する。具体的には、状態検出装置S20は、水平面に対する機体の傾斜状態を検出してよい。つまり、状態検出装置S20は、機体傾斜センサS4を含んでよい。
また、例えば、状態検出装置S20は、上部旋回体3の旋回状態を検出する。具体的には、状態検出装置S20は、上部旋回体3の旋回角速度や旋回角度を検出する。この場合、状態検出装置S20は、例えば、上部旋回体3に取り付けられるジャイロセンサ、レゾルバ、ロータリエンコーダ等を含みうる。つまり、状態検出装置S20は、上部旋回体3の旋回角度等を検出する旋回状態センサS5を含んでよい。
また、例えば、状態検出装置S20は、アタッチメントを通じてショベル100に作用する力の作用状態を検出する。具体的には、状態検出装置S20は、油圧アクチュエータの作動圧(シリンダ圧)を検出してよい。この場合、状態検出装置S20は、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のそれぞれのロッド側油室及びボトム側油室の圧力を検出する圧力センサを含みうる。
また、例えば、状態検出装置S20は、コントロールバルブ17内の制御弁のスプールの変位を検出するセンサを含んでよい。具体的には、状態検出装置S20は、制御弁175を構成するブームスプールの変位を検出するブームスプール変位センサS16を含んでよい。また、状態検出装置S20は、制御弁176を構成するアームスプールの変位を検出するアームスプール変位センサS17を含んでよい。また、状態検出装置S20は、制御弁174を構成するバケットスプールの変位を検出するバケットスプール変位センサS18を含んでよい。また、状態検出装置S20は、制御弁173を構成する旋回スプールの変位を検出する旋回スプール変位センサS19を含んでよい。また、状態検出装置S20は、右走行制御弁及び左走行制御弁のそれぞれを構成する右走行スプール及び左走行スプールの変位を検出する右走行スプール変位センサ及び左走行スプール変位センサを含んでよい。
また、例えば、状態検出装置S20は、ショベル100の位置や上部旋回体3の向き等を検出する。この場合、状態検出装置S20は、例えば、上部旋回体3に取り付けられるGNSS(Global Navigation Satellite System)コンパス、GNSSセンサ、方位センサ等を含んでよい。
学習部F300は、自機(ショベル100)に実際の作業及び段取りを行わせながら、実際の作業及び段取りの中で取得される実績情報に基づき、強化学習を行ってよい。これにより、学習済みモデルが追加学習され、ショベル100の自律運転機能に関する性能を向上させることができる。当該実績情報には、段取り・作業設定部F206、動作内容判定部F207、及び動作指令生成部F208からフィードバックされるショベル100の段取り、作業、及び動作に関する実績情報が含まれる。また、実績情報には、比較部F204を介して周辺現状情報取得部F202から入力されるショベル100の周囲の現在の状況等の環境条件に関する実績情報が含まれる。また、実績情報には、比較部F204から入力される差分情報等のショベル100の段取り、作業、及び動作等の結果に関する実績情報が含まれる。これにより、学習部F300は、作業種別或いは作業内容の組み合わせごと(の種別)且つ環境条件ごとに、実績情報を起点として、所定の目標指標が相対的に高くなるような作業パターン(最適作業パターン)や段取りパターン(最適段取りパターン)を生成することができる。そして、学習部F300は、比較部F204から入力される差分情報に基づき、現在の環境条件(例えば、現在の地形形状)下での最適作業パターンや最適段取りパターンに対応する指令を段取り・作業設定部F206、動作内容判定部F207、及び動作指令生成部F208に出力する。これにより、コントローラ30(動作指令生成部F208)は、最適作業パターンや最適段取りパターンに基づき、自機(ショベル100)を自律的に制御することができる。
尚、学習済みモデルの追加学習は、ショベル100に代えて、或いは、加えて、管理装置200で行われてもよい。この場合、追加学習された学習済みモデル(以下、「追加学習済みモデル」)は、所定のタイミングでショベル100に送信され、ショベル100の学習済みモデルは、追加学習済みモデルに更新される。また、ショベル100で追加学習された学習済みモデルは、所定のタイミングで管理装置200に送信されてよい。これにより、管理装置200は、ショベル100の機械学習の結果を他のショベル100に展開したり、ショベル100の機械学習の結果を起点として更に追加学習を行ったりすることができる。
このように、コントローラ30は、切替部F212の作用によって、ショベル100の周囲で作業者による認識対象ジェスチャが認識される場合、ショベル100の自律運転機能よりもジェスチャ操作機能を優先させることができる。換言すれば、コントローラ30は、自機の判断よりも作業現場の状況をより把握している可能性が高いショベル100の周囲の作業者の判断(認識対象ジェスチャの内容)を優先させることができる。これにより、例えば、学習部F300が適切な判断を下せない状況が作業現場やショベル100自体に生じた場合や自律運転機能に異常が生じたような場合であっても、作業現場の作業者の判断で、ショベル100の動作を停止させることができる。そのため、ショベル100が自律運転される場合におけるショベル100の安全性を向上させることができる。
[変形・変更]
以上、本発明を実施するための形態について詳述したが、本発明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本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、ショベル100は、下部走行体1、上部旋回体3、ブーム4、アーム5、及びバケット6等の各種動作要素を全て油圧駆動する構成であったが、その一部が電気駆動される構成であってもよい。つまり、上述した実施形態で開示される構成等は、ハイブリッドショベルや電動ショベル等に適用されてもよい。
最後に、本願は、2018年8月10日に出願した日本国特許出願2018-151853号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。