JPWO2019189030A1 - ショベル - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態に係るショベル（１００）は、下部走行体（１）と、下部走行体（１）に旋回可能に搭載される上部旋回体（３）と、下部走行体（１）又は上部旋回体（３）に搭載されたアクチュエータと、アクチュエータの動きを制限可能なコントローラ（３０）と、を有する。コントローラ（３０）は、仮想壁（ＶＷ）を設定し、仮想壁（ＶＷ）とショベル（１００）との位置関係に基づいてアクチュエータの動きを制限する。

Description

本開示は、掘削機としてのショベルに関する。

従来、アタッチメントと旋回機構を備えた掘削機が知られている（特許文献１参照）。この掘削機は、近づいてくる物体を検出した場合で、且つ、アタッチメントと物体とが接触する可能性が高いと判定した場合に、アタッチメントの旋回動作を停止させるように構成されている。

特開２０１２−２１２９０号公報

しかしながら、上述の掘削機は、近づいてくる物体が存在しない場合にアタッチメントの旋回動作を停止させることはない。そのため、アタッチメントを進入させるべきでない空間にアタッチメントを進入させてしまうおそれがある。

そこで、ショベルの動きをより適切に制限することが望ましい。

本発明の実施形態に係るショベルは、下部走行体と、前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、前記下部走行体又は前記上部旋回体に搭載されたアクチュエータと、前記アクチュエータの動きを制限可能な制御装置と、を有し、前記制御装置は、仮想壁を設定し、前記仮想壁とショベルとの位置関係に基づいて前記アクチュエータの動きを制限する。

上述の手段により、ショベルの動きがより適切に制限される。

本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 本発明の実施形態に係るショベルの上面図である。 本発明の実施形態に係るショベルの側面図である。 本発明の実施形態に係るショベルの上面図である。 図１Ａのショベルに搭載される油圧システムの構成例を示す図である。 ショベルを構成する各部の位置関係を示す図である。 ショベルを構成する各部の位置関係を示す図である。 ショベルの斜視図である。 図１Ａのショベルに搭載される油圧システムの別の構成例を示す図である。 図５に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。 図５に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。 図５に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。 図５に示す油圧システムの一部を抜き出した図である。 コントローラの構成の一例を示す図である。 ショベルの斜視図である。 ショベルの外表面の構成例を示す図である。 コントローラの構成の別の一例を示す図である。 コントローラの構成の更に別の一例を示す図である。 ショベルの管理システムの構成例を示す概略図である。 支援装置で表示される画像の表示例を示す図である。

最初に、図１Ａ〜図１Ｄを参照して、本発明の実施形態に係る掘削機としてのショベル１００について説明する。図１Ａ及び図１Ｃはショベル１００の側面図であり、図１Ｂ及び図１Ｄはショベル１００の上面図である。図１Ａは、参照符号及び補助線等を除けば、図１Ｃと同じ図であり、図１Ｂは、参照符号及び補助線等を除けば、図１Ｄと同じ図である。

本実施形態では、ショベル１００は、油圧アクチュエータを搭載している。油圧アクチュエータは、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ、旋回用油圧モータ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を含む。

ショベル１００の下部走行体１はクローラ１Ｃを含む。クローラ１Ｃは、下部走行体１に搭載されている走行用油圧モータ２Ｍによって駆動される。具体的には、クローラ１Ｃは左クローラ１ＣＬ及び右クローラ１ＣＲを含む。左クローラ１ＣＬは左走行用油圧モータ２ＭＬによって駆動され、右クローラ１ＣＲは右走行用油圧モータ２ＭＲによって駆動される。

下部走行体１には旋回機構２を介して上部旋回体３が旋回可能に搭載されている。旋回機構２は、上部旋回体３に搭載されている旋回用油圧モータ２Ａによって駆動される。但し、旋回用油圧モータ２Ａは、電動アクチュエータとしての旋回用電動発電機であってもよい。

上部旋回体３にはブーム４が取り付けられている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられ、アーム５の先端にはエンドアタッチメントとしてのバケット６が取り付けられている。ブーム４、アーム５、及びバケット６は、アタッチメントの一例である掘削アタッチメントＡＴを構成する。ブーム４はブームシリンダ７で駆動され、アーム５はアームシリンダ８で駆動され、バケット６はバケットシリンダ９で駆動される。

ブーム４は、上部旋回体３に関して回動可能に支持されている。そして、ブーム４にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の回動角度であるブーム角度β１を検出できる。ブーム角度β１は、例えば、ブーム４を最も下降させた状態からの上昇角度である。そのため、ブーム角度β１は、ブーム４を最も上昇させたときに最大となる。

アーム５は、ブーム４に関して回動可能に支持されている。そして、アーム５にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。アーム角度センサＳ２は、アーム５の回動角度であるアーム角度β２を検出できる。アーム角度β２は、例えば、アーム５を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、アーム角度β２は、アーム５を最も開いたときに最大となる。

バケット６は、アーム５に関して回動可能に支持されている。そして、バケット６にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。バケット角度センサＳ３は、バケット６の回動角度であるバケット角度β３を検出できる。バケット角度β３は、バケット６を最も閉じた状態からの開き角度である。そのため、バケット角度β３は、バケット６を最も開いたときに最大となる。

図１の実施形態では、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のそれぞれは、加速度センサとジャイロセンサの組み合わせで構成されている。但し、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の少なくとも１つは、加速度センサのみで構成されていてもよい。また、ブーム角度センサＳ１は、ブームシリンダ７に取り付けられたストロークセンサであってもよく、ロータリエンコーダ、ポテンショメータ、又は慣性計測装置等であってもよい。アーム角度センサＳ２及びバケット角度センサＳ３についても同様である。

上部旋回体３には、運転室としてのキャビン１０が設けられ、且つ、エンジン１１等の動力源が搭載されている。また、上部旋回体３には、物体検知装置７０、撮像装置８０、機体傾斜センサＳ４、及び旋回角速度センサＳ５等が取り付けられている。キャビン１０の内部には、操作装置２６、コントローラ３０、表示装置Ｄ１、及び音出力装置Ｄ２等が設けられている。なお、本書では、便宜上、上部旋回体３における、掘削アタッチメントＡＴが取り付けられている側を前側とし、カウンタウェイトが取り付けられている側を後側とする。

図１Ｃ及び図１Ｄに示す物体検知装置７０は、周囲監視装置の一例であり、ショベル１００の周囲に存在する物体を検知するように構成されている。物体は、例えば、人、動物、車両、建設機械、建造物、壁、柵、又は穴等である。物体検知装置７０は、例えば、カメラ、超音波センサ、ミリ波レーダ、ステレオカメラ、ＬＩＤＡＲ、距離画像センサ、又は赤外線センサ等である。本実施形態では、物体検知装置７０は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられたＬＩＤＡＲである後センサ７０Ｂ及び後上センサ７０ＵＢ、キャビン１０の上面前端に取り付けられたＬＩＤＡＲである前センサ７０Ｆ及び前上センサ７０ＵＦ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられたＬＩＤＡＲである左センサ７０Ｌ及び左上センサ７０ＵＬ、並びに、上部旋回体３の上面右端に取り付けられたＬＩＤＡＲである右センサ７０Ｒ及び右上センサ７０ＵＲを含む。

後センサ７０Ｂは、ショベル１００の後方且つ斜め下方に存在する物体を検知するように構成されている。後上センサ７０ＵＢは、ショベル１００の後方且つ斜め上方に存在する物体を検知するように構成されている。前センサ７０Ｆは、ショベル１００の前方且つ斜め下方に存在する物体を検知するように構成されている。前上センサ７０ＵＦは、ショベル１００の前方且つ斜め上方に存在する物体を検知するように構成されている。左センサ７０Ｌは、ショベル１００の左方且つ斜め下方に存在する物体を検知するように構成されている。左上センサ７０ＵＬは、ショベル１００の左方且つ斜め上方に存在する物体を検知するように構成されている。右センサ７０Ｒは、ショベル１００の右方且つ斜め下方に存在する物体を検知するように構成されている。右上センサ７０ＵＲは、ショベル１００の右方且つ斜め上方に存在する物体を検知するように構成されている。

物体検知装置７０は、ショベル１００の周囲に設定された所定領域内の所定物体を検知するように構成されていてもよい。例えば、人と人以外の物体とを区別できるように構成されていてもよい。

撮像装置８０は、周囲監視装置の別の一例であり、ショベル１００の周囲を撮像する。本実施形態では、撮像装置８０は、上部旋回体３の上面後端に取り付けられた後カメラ８０Ｂ及び後上カメラ８０ＵＢ、キャビン１０の上面前端に取り付けられた前カメラ８０Ｆ及び前上カメラ８０ＵＦ、上部旋回体３の上面左端に取り付けられた左カメラ８０Ｌ及び左上カメラ８０ＵＬ、並びに、上部旋回体３の上面右端に取り付けられた右カメラ８０Ｒ及び右上カメラ８０ＵＲを含む。

後カメラ８０Ｂは、ショベル１００の後方且つ斜め下方を撮像するように構成されている。後上カメラ８０ＵＢは、ショベル１００の後方且つ斜め上方を撮像するように構成されている。前カメラ８０Ｆは、ショベル１００の前方且つ斜め下方を撮像するように構成されている。前上カメラ８０ＵＦは、ショベル１００の前方且つ斜め上方を撮像するように構成されている。左カメラ８０Ｌは、ショベル１００の左方且つ斜め下方を撮像するように構成されている。左上カメラ８０ＵＬは、ショベル１００の左方且つ斜め上方を撮像するように構成されている。右カメラ８０Ｒは、ショベル１００の右方且つ斜め下方を撮像するように構成されている。右上カメラ８０ＵＲは、ショベル１００の右方且つ斜め上方を撮像するように構成されている。

具体的には、図１Ａに示すように、後カメラ８０Ｂは、光軸を表す仮想線である破線Ｍ１が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面（図１Ａの例では仮想水平面）に対して角度（俯角）φ１を形成するように構成されている。後上カメラ８０ＵＢは、光軸を表す仮想線である破線Ｍ２が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して角度（仰角）φ２を形成するように構成されている。前カメラ８０Ｆは、光軸を表す仮想線である破線Ｍ３が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して角度（俯角）φ３を形成するように構成されている。前上カメラ８０ＵＦは、光軸を表す仮想線である破線Ｍ４が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して角度（仰角）φ４を形成するように構成されている。図示はされていないが、左カメラ８０Ｌ及び右カメラ８０Ｒも同様に、各光軸が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して俯角を形成するように構成され、左上カメラ８０ＵＬ及び右上カメラ８０ＵＲも同様に、各光軸が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して仰角を形成するように構成されている。

図１Ｃでは、領域Ｒ１は、前カメラ８０Ｆの監視範囲（撮像範囲）と前上カメラ８０ＵＦの撮像範囲とが重複している部分を表し、領域Ｒ２は、後カメラ８０Ｂの撮像範囲と後上カメラ８０ＵＢの撮像範囲とが重複している部分を表している。すなわち、後カメラ８０Ｂと後上カメラ８０ＵＢは、互いの撮像範囲が上下方向で部分的に重複するように配置され、前カメラ８０Ｆと前上カメラ８０ＵＦも、互いの撮像範囲が上下方向で部分的に重複するように配置されている。また、図示は省略されているが、左カメラ８０Ｌと左上カメラ８０ＵＬも互いの撮像範囲が上下方向で部分的に重複するように配置され、右カメラ８０Ｒと右上カメラ８０ＵＲも互いの撮像範囲が上下方向で部分的に重複するように配置されている。

図１Ｃに示すように、後カメラ８０Ｂは、撮像範囲の下側の境界を表す仮想線である破線Ｌ１が、旋回軸Ｋに垂直な仮想平面（図１Ｃの例では仮想水平面）に対して角度（俯角）θ１を形成するように構成されている。後上カメラ８０ＵＢは、撮像範囲の上側の境界を表す仮想線である破線Ｌ２が、旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して角度（仰角）θ２を形成するように構成されている。前カメラ８０Ｆは、撮像範囲の下側の境界を表す仮想線である破線Ｌ３が、旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して角度（俯角）θ３を形成するように構成されている。前上カメラ８０ＵＦは、撮像範囲の上側の境界を表す仮想線である破線Ｌ４が、旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して角度（仰角）θ４を形成するように構成されている。角度（俯角）θ１及び角度（俯角）θ３は、望ましくは、５５度以上である。図１Ｃでは、角度（俯角）θ１は、約７０度であり、角度（俯角）θ３は、約６５度である。角度（仰角）θ２及び角度（仰角）θ４は、望ましくは、９０度以上であり、より望ましくは、１３５度以上であり、更に望ましくは、１８０度である。図１Ｃでは、角度（仰角）θ２は、約１１５度であり、角度（仰角）θ４は、約１１５度である。図示はされていないが、左カメラ８０Ｌ及び右カメラ８０Ｒも同様に、各撮像範囲の下側の境界が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対し、５５度以上の俯角を形成するように構成され、左上カメラ８０ＵＬ及び右上カメラ８０ＵＲも同様に、各撮像範囲の上側の境界が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対し、９０度以上の仰角を形成するように構成されている。

そのため、ショベル１００は、前上カメラ８０ＵＦによりキャビン１０の上方の空間内に存在する物体を検知できる。また、ショベル１００は、後上カメラ８０ＵＢによりエンジンフードの上方の空間内に存在する物体を検知できる。また、ショベル１００は、左上カメラ８０ＵＬ及び右上カメラＵＲにより上部旋回体３の上方の空間内に存在する物体を検出できる。このように、ショベル１００は、後上カメラ８０ＵＢ、前上カメラ８０ＵＦ、左上カメラ８０ＵＬ、及び右上カメラ８０ＵＲによりショベル１００の上方の空間内に存在する物体を検知できる。

図１Ｄでは、領域Ｒ３は、前カメラ８０Ｆの撮像範囲と前上カメラ８０ＵＦの撮像範囲とが重複している部分を表し、領域Ｒ４は、左カメラ８０Ｌの撮像範囲と後カメラ８０Ｂの撮像範囲とが重複している部分を表し、領域Ｒ５は、後カメラ８０Ｂの撮像範囲と右カメラ８０Ｒの撮像範囲とが重複している部分を表し、領域Ｒ６は、右カメラ８０Ｒの撮像範囲と前カメラ８０Ｆの撮像範囲とが重複している部分を表している。すなわち、前カメラ８０Ｆと左カメラ８０Ｌは、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、左カメラ８０Ｌと後カメラ８０Ｂも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、後カメラ８０Ｂと右カメラ８０Ｒも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、右カメラ８０Ｒと前カメラ８０Ｆも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置されている。また、図示は省略されているが、前上カメラ８０ＵＦと左上カメラ８０ＵＬも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、左上カメラ８０ＵＬと後上カメラ８０ＵＢも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、後上カメラ８０ＵＢと右上カメラ８０ＵＲも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、右上カメラ８０ＵＲと前上カメラ８０ＵＦも、互いの撮像範囲が左右方向で部分的に重複するように配置されている。

このような配置により、前上カメラ８０ＵＦは、例えば、ブーム４を最も上昇させたときにブーム４の先端が位置する空間及びその周囲の空間にある物体を撮像できる。そのため、コントローラ３０は、例えば、前上カメラ８０ＵＦが撮像した画像を利用することで、ショベル１００の上空に架けられている電線にブーム４の先端が接触してしまうのを防止できる。

前上カメラ８０ＵＦは、ブーム４を最も上昇させた姿勢であるブーム上限姿勢においてアーム５及びバケット６の少なくとも一方が回動させられたとしても、アーム５及びバケット６が前上カメラ８０ＵＦの撮像範囲内に入るように、キャビン１０に取り付けられていてもよい。この場合、ブーム上限姿勢においてアーム５及びバケット６の少なくとも一方が最大限開かれたとしても、コントローラ３０は、周囲の物体と掘削アタッチメントＡＴとが接触するおそれがあるか否かを判定できる。

物体検知装置７０も撮像装置８０と同様に配置されていてもよい。すなわち、後センサ７０Ｂと後上センサ７０ＵＢは、互いの監視範囲（検知範囲）が上下方向で部分的に重複するように配置され、前センサ７０Ｆと前上センサ７０ＵＦも、互いの検知範囲が上下方向で部分的に重複するように配置され、左センサ７０Ｌと左上センサ７０ＵＬも互いの検知範囲が上下方向で部分的に重複するように配置され、右センサ７０Ｒと右上センサ７０ＵＲも互いの検知範囲が上下方向で部分的に重複するように配置されていてもよい。

前センサ７０Ｆと左センサ７０Ｌは、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、左センサ７０Ｌと後センサ７０Ｂも、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、後センサ７０Ｂと右センサ７０Ｒも、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、右センサ７０Ｒと前センサ７０Ｆも、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置されていてもよい。

前上センサ７０ＵＦと左上センサ７０ＵＬは、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、左上センサ７０ＵＬと後上センサ７０ＵＢも、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、後上センサ７０ＵＢと右上センサ７０ＵＲも、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置され、右上センサ７０ＵＲと前上センサ７０ＵＦも、互いの検知範囲が左右方向で部分的に重複するように配置されていてもよい。

後センサ７０Ｂ、前センサ７０Ｆ、左センサ７０Ｌ、及び右センサ７０Ｒは、各光軸が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して俯角を形成するように構成され、後上センサ７０ＵＢ、前上センサ７０ＵＦ、左上センサ７０ＵＬ、及び右上センサ７０ＵＲは、各光軸が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して仰角を形成するように構成されていてもよい。

後センサ７０Ｂ、前センサ７０Ｆ、左センサ７０Ｌ、及び右センサ７０Ｒは、各検知範囲の下側の境界が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して俯角を形成するように構成され、後上センサ７０ＵＢ、前上センサ７０ＵＦ、左上センサ７０ＵＬ、及び右上センサ７０ＵＲは、各検知範囲の上側の境界が旋回軸Ｋに垂直な仮想平面に対して仰角を形成するように構成されていてもよい。

本実施形態では、後カメラ８０Ｂは後センサ７０Ｂに隣接して配置され、前カメラ８０Ｆは前センサ７０Ｆに隣接して配置され、左カメラ８０Ｌは左センサ７０Ｌに隣接して配置され、且つ、右カメラ８０Ｒは右センサ７０Ｒに隣接して配置されている。また、後上カメラ８０ＵＢは後上センサ７０ＵＢに隣接して配置され、前上カメラ８０ＵＦは前上センサ７０ＵＦに隣接して配置され、左上カメラ８０ＵＬは左上センサ７０ＵＬに隣接して配置され、且つ、右上カメラ８０ＵＲは右上センサ７０ＵＲに隣接して配置されている。

本実施形態では、物体検知装置７０及び撮像装置８０は何れも、図１Ｄに示すように、上面視で上部旋回体３の輪郭からはみ出さないように、上部旋回体３に取り付けられている。但し、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも１つは、上面視で上部旋回体３の輪郭からはみ出すように、上部旋回体３に取り付けられていてもよい。

後上カメラ８０ＵＢは、省略されてもよく、後カメラ８０Ｂに統合されていてもよい。後上カメラ８０ＵＢが統合された後カメラ８０Ｂは、後上カメラ８０ＵＢがカバーしていた撮像範囲を含む広い撮像範囲をカバーできるように構成されていてもよい。前上カメラ８０ＵＦ、左上カメラ８０ＵＬ、及び右上カメラ８０ＵＲについても同様である。また、後上センサ７０ＵＢは、省略されてもよく、後センサ７０Ｂに統合されていてもよい。前上センサ７０ＵＦ、左上センサ７０ＵＬ、及び右上センサ７０ＵＲについても同様である。また、後上カメラ８０ＵＢ、前上カメラ８０ＵＦ、左上カメラ８０ＵＬ、及び右上カメラ８０ＵＲの少なくとも２つは、１又は複数の全天球カメラ又は半球カメラとして統合されていてもよい。

撮像装置８０が撮像した画像は表示装置Ｄ１に表示される。撮像装置８０は、俯瞰画像等の視点変換画像を表示装置Ｄ１に表示できるように構成されていてもよい。俯瞰画像は、例えば、後カメラ８０Ｂ、左カメラ８０Ｌ、及び右カメラ８０Ｒのそれぞれが出力する画像を合成して生成される。

機体傾斜センサＳ４は、所定の平面に対する上部旋回体３の傾斜を検出する。本実施形態では、機体傾斜センサＳ４は、水平面に関する上部旋回体３の前後軸回りの傾斜角及び左右軸回りの傾斜角を検出する加速度センサである。上部旋回体３の前後軸及び左右軸は、例えば、互いに直交してショベル１００の旋回軸上の一点であるショベル中心点を通る。

旋回角速度センサＳ５は、上部旋回体３の旋回角速度を検出する。本実施形態では、旋回角速度センサＳ５は、ジャイロセンサである。旋回角速度センサＳ５は、レゾルバ又はロータリエンコーダ等であってもよい。旋回角速度センサＳ５は、旋回速度を検出してもよい。旋回速度は、旋回角速度から算出されてもよい。

以下では、ブーム角度センサＳ１、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、及び旋回角速度センサＳ５のそれぞれは、姿勢検出装置とも称される。

表示装置Ｄ１は、情報を表示する装置である。音出力装置Ｄ２は、音を出力する装置である。操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。

コントローラ３０は、ショベル１００を制御するための制御装置である。本実施形態では、コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＮＶＲＡＭ、及びＲＯＭ等を備えたコンピュータで構成されている。そして、コントローラ３０は、各機能に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭにロードし、対応する処理をＣＰＵに実行させる。各機能は、例えば、操作者によるショベル１００の手動操作をガイド（案内）するマシンガイダンス機能、及び、操作者によるショベル１００の手動操作を自動的に支援するマシンコントロール機能を含む。

図２は、ショベル１００に搭載される油圧システムの構成例を示す図であり、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン、及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線、及び点線で示す。

油圧システムは、エンジン１１によって駆動される油圧ポンプとしてのメインポンプ１４からセンターバイパス管路４０を経て作動油タンクまで作動油を循環させる。メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。センターバイパス管路４０は、左センターバイパス管路４０Ｌ及び右センターバイパス管路４０Ｒを含む。

左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ内に配置された制御弁１５１、１５３、１５５及び１５７を連通する作動油ラインであり、右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ内に配置された制御弁１５０、１５２、１５４、１５６及び１５８を連通する作動油ラインである。

制御弁１５０は、走行直進弁である。制御弁１５１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２ＭＬ内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１５２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２ＭＲ内の作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１５３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１５４は、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１５５は、左メインポンプ１４Ｌ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１５６は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油をアームシリンダ８へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１５７は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａで循環させるために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１５８は、右メインポンプ１４Ｒが吐出す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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出圧に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによって（例えば、全馬力制御によって）、メインポンプ１４の吐出量を制御する。図２の例では、レギュレータ１３は、左メインポンプ１４Ｌに対応する左レギュレータ１３Ｌ、及び、右メインポンプ１４Ｒに対応する右レギュレータ１３Ｒを含む。

ブーム操作レバー２６Ａは、ブーム４の上げ下げを操作するための操作装置である。ブーム操作レバー２６Ａは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１５４の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これにより、制御弁１５４内のスプールのストロークが制御され、ブームシリンダ７へ供給される流量が制御される。制御弁１５３についても同様である。なお、図２では、明瞭化のため、ブーム操作レバー２６Ａと、制御弁１５３の左右のパイロットポート及び制御弁１５４の左側パイロットポートのそれぞれとを繋ぐパイロットラインの図示が省略されている。

操作圧センサ２９Ａは、操作圧センサ２９の一例であり、ブーム操作レバー２６Ａに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値を制御部としてのコントローラ３０に対して出力する。操作内容は、例えば、レバー操作方向及びレバー操作量（レバー操作角度）である。

旋回操作レバー２６Ｂは、操作圧センサ２９の別の一例であり、旋回用油圧モータ２Ａを駆動させて旋回機構２を動作させる操作装置である。旋回操作レバー２６Ｂは、例えば、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１５７の左右何れかのパイロットポートに導入させる。これにより、制御弁１５７内のスプールのストロークが制御され、旋回用油圧モータ２Ａへ供給される流量が制御される。なお、図２では、明瞭化のため、旋回操作レバー２６Ｂと、制御弁１５７の右側パイロットポートとを繋ぐパイロットラインの図示が省略されている。

操作圧センサ２９Ｂは、旋回操作レバー２６Ｂに対する操作者の操作内容を圧力の形で検出し、検出した値を制御部としてのコントローラ３０に対して出力する。

ショベル１００は、走行レバー、走行ペダル、アーム操作レバー、バケット操作レバー（何れも図示せず。）を有する。走行レバー、走行ペダル、アーム操作レバー、バケット操作レバー（何れも図示せず。）はそれぞれ、下部走行体１の走行、アーム５の開閉、バケット６の開閉を操作するための操作装置である。これらの操作装置は、ブーム操作レバー２６Ａと同様、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量又はペダル操作量に応じた制御圧を、対応する制御弁の左右何れかのパイロットポートに導入させる。また、これらの操作装置のそれぞれに対する操作者の操作内容は、操作圧センサ２９Ａと同様に、対応する操作圧センサによって圧力の形で検出され、検出値がコントローラ３０に対して出力される。

コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、アーム角度センサＳ２、バケット角度センサＳ３、操作圧センサ２９Ａ、操作圧センサ２９Ｂ、ブームシリンダ圧センサ７ａ、吐出圧センサ２８及びネガコン圧センサ（図示せず。）等の他のセンサの出力を受信し、適宜にエンジン１１、レギュレータ１３等に対して制御信号を出力する。

コントローラ３０は、減圧弁５０Ｌへ制御信号を出力し、制御弁１５７に作用する制御圧を調整して上部旋回体３の旋回動作を制御してもよい。また、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｒへ制御信号を出力し、制御弁１５４に作用する制御圧を調整してブーム４のブーム上げ動作を制御してもよい。なお、図２は、制御弁１５７の左側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成を図示し、制御弁１５７の右側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成の図示を省略している。また、図２は、制御弁１５４の右側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成を図示し、制御弁１５４の左側パイロットポートに作用する制御圧を調整する構成の図示を省略している。

このように、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｌにより、バケット６とダンプトラックとの相対位置関係に基づいて制御弁１５７に関する制御圧を調整できる。また、コントローラ３０は、減圧弁５０Ｒにより、バケット６とダンプトラックとの相対位置関係に基づいて制御弁１５４に関する制御圧を調整できる。レバー操作に基づくブーム上げ旋回動作を適切に支援するためである。なお、減圧弁５０Ｌ及び減圧弁５０Ｒは、電磁比例弁であってよい。

次に、図３Ａ及び図３Ｂを参照し、コントローラ３０がショベル１００の姿勢を認識する機能について説明する。図３Ａ及び図３Ｂは、ショベル１００を構成する各部の位置関係を示す図である。具体的には、図３Ａはショベル１００の右側面図であり、図３Ｂはショベル１００の上面図である。図３Ａは、明瞭化のため、ショベル１００の主な構成要素のうち掘削アタッチメントＡＴ以外の構成要素の図示を省略した上で、掘削アタッチメントＡＴを簡略化されたモデルで示している。

図３Ａに示すように、ブーム４は、上部旋回体３に関し、Ｙ軸に平行な揺動軸Ｊを中心として上下に揺動するように構成されている。ブーム４の先端にはアーム５が取り付けられている。アーム５の先端にはバケット６が取り付けられている。点Ｐ１で示す位置にある上部旋回体３とブーム４との連結部にはブーム角度センサＳ１が取り付けられている。点Ｐ２で示す位置にあるブーム４とアーム５との連結部にはアーム角度センサＳ２が取り付けられている。点Ｐ３で示す位置にあるアーム５とバケット６との連結部にはバケット角度センサＳ３が取り付けられている。点Ｐ４は、バケット６の先端（爪先）の位置を示し、点Ｐ５は、前センサ７０Ｆの位置を示し、点Ｐ６は、ロードコーンＲＣの位置を示す。

ブーム角度センサＳ１は、ブーム４の長手方向と、基準水平面との間の角度であるブーム角度β１を測定する。基準水平面は、例えば、ショベル１００の接地面であってもよい。アーム角度センサＳ２は、ブーム４の長手方向とアーム５の長手方向との間の角度であるアーム角度β２を測定する。バケット角度センサＳ３は、アーム５の長手方向とバケット６の長手方向との間の角度であるバケット角度β３を測定する。ブーム４の長手方向は、揺動軸Ｊに垂直な基準垂直面内（ＸＺ面内）で点Ｐ１と点Ｐ２とを通過する直線の方向を意味する。アーム５の長手方向は、基準垂直面内で点Ｐ２と点Ｐ３とを通過する直線の方向を意味する。バケット６の長手方向は、基準垂直面内で点Ｐ３と点Ｐ４とを通過する直線の方向を意味する。揺動軸Ｊは、旋回軸Ｋ（Ｚ軸）から離れた位置に配置されている。但し、揺動軸Ｊは、旋回軸Ｋと揺動軸Ｊとが交差するように配置されていてもよい。

また、図３Ｂに示すように、上部旋回体３は、下部走行体１に関し、Ｚ軸を構成する旋回軸Ｋを中心として左右に旋回するように構成されている。上部旋回体３には機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５が取り付けられている。

機体傾斜センサＳ４は、上部旋回体３の左右軸（Ｙ軸）と基準水平面との間の角度、及び、上部旋回体３の前後軸（Ｘ軸）と基準水平面との間の角度を測定する。旋回角速度センサＳ５は、下部走行体１の長手方向と上部旋回体３の前後軸（Ｘ軸）との間の角度αを測定する。下部走行体１の長手方向は、クローラ１Ｃの延在方向を意味する。

コントローラ３０は、例えば、機体傾斜センサＳ４及び旋回角速度センサＳ５のそれぞれの出力に基づいて原点Ｏに関する点Ｐ１の相対位置を導き出すことができる。点Ｐ１は、上部旋回体３上に固定的に配置されているためである。なお、原点Ｏは、例えば、基準水平面とＺ軸との交点である。また、コントローラ３０は、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のそれぞれの出力に基づき、点Ｐ１に関する点Ｐ２〜点Ｐ４のそれぞれの相対位置を導き出すことができる。同様に、コントローラ３０は、点Ｐ１に関する、バケット６の背面の端部等の掘削アタッチメントＡＴの任意の部位の相対位置を導き出すことができる。

また、コントローラ３０は、原点Ｏに関する点Ｐ１の相対位置に基づき、原点Ｏに関する点Ｐ５の相対位置を導き出すことができる。前センサ７０Ｆは、キャビン１０の上面に固定されているためである。すなわち、掘削アタッチメントＡＴの動作、及び、上部旋回体３の旋回が行われたとしても、点Ｐ１と点Ｐ５との相対位置関係は変化しないためである。

また、コントローラ３０は、原点Ｏに関する点Ｐ５の相対位置に基づき、原点Ｏに関する点Ｐ６の相対位置を導き出すことができる。前センサ７０Ｆは、点Ｐ５からロードコーンＲＣ上の各点までの距離及び方向を導き出すように構成されているためである。すなわち、点Ｐ５に関する点Ｐ６の相対位置を導き出すことができるためである。

このように、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、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、旋回角速度センサＳ５及び物体検知装置７０の出力に基づき、掘削アタッチメントＡＴの姿勢、バケット６の爪先の位置、及び、ショベル１００の周囲にある物体の位置等を導き出すことができる。

次に、図４を参照し、コントローラ３０がショベル１００の動きを制限する機能（以下、「制限機能」とする。）の一例について説明する。図４は、車道ＤＷに位置するショベル１００の斜視図であり、ショベル１００の作業範囲が６個のロードコーンＲＣとフェンスＦＳで囲まれた状態を示している。車道ＤＷと歩道ＳＷとはフェンスＦＳによって区切られている。

コントローラ３０は、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて６個のロードコーンＲＣのそれぞれの位置とフェンスＦＳの位置とを認識している。

ここで、ショベル１００の位置（座標）は、例えば、上部旋回体３に搭載された測位装置（例えばＧＮＳＳ受信機）の出力に基づいて導き出される。その座標は、例えば、設計データ等の施工計画図で用いる基準座標系における座標である。基準座標系は、例えば世界測地系である。世界測地系は、地球の重心に原点をおき、Ｘ軸をグリニッジ子午線と赤道との交点の方向に、Ｙ軸を東経９０度の方向に、そしてＺ軸を北極の方向にとる三次元直交ＸＹＺ座標系である。

また、コントローラ３０は、物体検知装置７０により検知された各物体（例えば、物体検知装置７０による検知の対象となる物体である各対象物）の基準座標系における座標も算出できるため、障害物等の各物体とショベル１００との位置関係も把握できる。このため、コントローラ３０は、各物体（各対象物）の位置を施工計画図に関連付けることもできる。また、コントローラ３０は、施工計画図において、目標施工面（例えば、掘削の対象となる地面）だけでなく、目標施工面に対する各対象物の位置関係も入力できる。これにより、コントローラ３０は、施工計画図の表示の際に、目標施工面だけでなく、目標施工面に関する各物体の位置も表示できる。

そして、コントローラ３０は、物体検知装置７０によって検知された各物体（各対象物）の配置に関する規則性を算出できる。規則性は、例えば、各物体の配置の連続性である。また、規則性は、連続性ではなく、例えば、直線性、対称性、及び反復性の少なくとも１つであってもよい。

具体的には、コントローラ３０は、６個のロードコーンＲＣのそれぞれが連続的に配置されていることを認識する。更に、コントローラ３０は、６個のロードコーンＲＣと、道路境界柵としてのフェンスＦＳとにより閉じた作業空間が形成されていることを認識する。なお、コントローラ３０は、６個のロードコーンＲＣとフェンスＦＳと電柱とによって閉じた作業空間が形成されていることを認識してもよい。

この場合、コントローラ３０は、６個のロードコーンＲＣのそれぞれの位置とフェンスＦＳの位置とに基づいて仮想壁ＶＷを設定する。仮想壁ＶＷは、ショベル１００の作業範囲を区切る仮想的な壁である。

仮想壁ＶＷは、表示装置Ｄ１に表示された配置図若しくは施工計画図の上に重畳表示されてもよい。仮想壁ＶＷは、例えば、コントローラ３０によって表示装置Ｄ１に表示された仮想壁ＶＷの表示画像を確認した操作者が設定ボタンを押すことで設定される。或いは、仮想壁ＶＷは、コントローラ３０が、閉じた作業空間を認識した際に、自動的に設定されてもよい。また、事前に把握できる電柱又はフェンスＦＳ等の対象物に関する情報は、施工計画図に関するデータとして事前に設定されていてもよい。この場合、コントローラ３０は、施工計画図を取得したときに、目標施工面の位置と対象物の位置とを事前に対応付けることができる。そして、コントローラ３０は、施工が行われる際には目標施工面と対象物との位置関係に基づいて仮想壁ＶＷを生成することができる。また、コントローラ３０は、施工状況に応じて位置関係が随時変化するロードコーンＲＣの配置と、事前に入力された各対象物の配置とを関連づけて仮想壁ＶＷを生成することもできる。

そして、コントローラ３０は、ショベル１００が仮想壁ＶＷを横切らないようにアクチュエータの動きを制限するように構成されている。具体的には、コントローラ３０は、仮想壁ＶＷの位置にあたかも実際の壁が存在するかのように周囲の環境を認識し、ショベル１００がその（実在しない）壁に接触しないようにショベル１００の動きを制限するように構成されている。この点において、仮想壁ＶＷは、仮想壁ＶＷの外側にある物体とショベル１００との接触を防止する仮想的な防護壁として機能し得る。

具体的には、コントローラ３０は、フェンスＦＳに沿って第１仮想壁ＶＷ１を設定する。クローラ１Ｃ、掘削アタッチメントＡＴ、又はカウンタウェイト等の機体の一部がフェンスＦＳを超えて歩道ＳＷ側にはみ出さないようにするためである。また、コントローラ３０は、フェンスＦＳと第１ロードコーンＲＣ１との間に第２仮想壁ＶＷ２を設定し、第１ロードコーンＲＣ１と第２ロードコーンＲＣ２との間に第３仮想壁ＶＷ３を設定し、第２ロードコーンＲＣ２と第３ロードコーンＲＣ３との間に第４仮想壁ＶＷ４を設定し、第３ロードコーンＲＣ３と第４ロードコーンＲＣ４との間に第５仮想壁ＶＷ５を設定し、第４ロードコーンＲＣ４と第５ロードコーンＲＣ５との間に第６仮想壁ＶＷ６を設定し、第５ロードコーンＲＣ５と第６ロードコーンＲＣ６との間に第７仮想壁ＶＷ７を設定し、第６ロードコーンＲＣ６とフェンスＦＳとの間に第８仮想壁ＶＷ８を設定する。機体の一部がロードコーンＲＣで定められた境界を超えて外側にはみ出さないようにするためである。

なお、隣り合う２つのロードコーンＲＣの間にはコーンバーが架け渡されていてもよい。この場合、コントローラ３０は、ＬＩＤＡＲによって検出されたコーンバーに沿って仮想壁ＶＷを設定してもよい。

本実施形態では、仮想壁ＶＷは、地面から鉛直上方に延び、且つ、掘削アタッチメントＡＴの最高到達点よりも高くなるように設定されている。但し、仮想壁ＶＷは、掘削アタッチメントＡＴの最高到達点よりも低くなるように設定されていてもよい。また、仮想壁ＶＷは、地中に延びるように設定されていてもよい。

コントローラ３０は、例えば、旋回動作中に仮想壁ＶＷと機体の一部（例えばカウンタウェイト）との間の距離が所定値を下回った場合に、減圧弁５０Ｌへ制御信号を出力し、制御弁１５７に作用する制御圧を調整して上部旋回体３の旋回動作を減速させ或いは停止させてもよい。或いは、コントローラ３０は、例えば、ブーム下げ動作中に仮想壁ＶＷと機体の一部（例えばブーム４の先端部）との間の距離が所定値を下回った場合に、減圧弁５０Ｒへ制御信号を出力し、制御弁１５４に作用する制御圧を調整してブーム下げ動作を減速させ或いは停止させてもよい。また、コントローラ３０は、仮想壁ＶＷと機体の一部との間の距離が所定値を下回った場合に警報を出力してもよい。警報は、視覚的なものであってもよく、聴覚的なものであってもよい。

この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の動作中に機体の一部が進入禁止範囲内に進入してしまうのを防止できる。進入禁止範囲は、ショベル１００の進入が禁止される範囲であり、例えば、フェンスＦＳの歩道ＳＷ側の空間、及び、複数のロードコーンＲＣで定められた境界の外側（ショベル１００から遠い側）の空間等の少なくとも１つを含む。

次に、図５を参照し、ショベル１００に搭載される油圧システムの別の構成例について説明する。図５は、ショベル１００に搭載される油圧システムの別の構成例を示す図である。図５は、図２と同様に、機械的動力伝達系、作動油ライン、パイロットライン及び電気制御系を、それぞれ二重線、実線、破線及び点線で示している。

図５の油圧システムは、図２の油圧システムと同様に、主に、エンジン１１、レギュレータ１３、メインポンプ１４、パイロットポンプ１５、コントロールバルブ１７、操作装置２６、吐出圧センサ２８、操作圧センサ２９、及びコントローラ３０等を含む。

図５において、油圧システムは、エンジン１１によって駆動されるメインポンプ１４から、センターバイパス管路４０又はパラレル管路４２を経て作動油タンクまで作動油を循環させている。

エンジン１１は、ショベル１００の駆動源である。本実施形態では、エンジン１１は、例えば、所定の回転数を維持するように動作するディーゼルエンジンである。エンジン１１の出力軸は、メインポンプ１４及びパイロットポンプ１５の入力軸に連結されている。

メインポンプ１４は、作動油ラインを介して作動油をコントロールバルブ１７に供給する。本実施形態では、メインポンプ１４は、斜板式可変容量型油圧ポンプである。

レギュレータ１３は、メインポンプ１４の吐出量を制御する。本実施形態では、レギュレータ１３は、コントローラ３０からの制御指令に応じてメインポンプ１４の斜板傾転角を調節することによってメインポンプ１４の吐出量を制御する。

パイロットポンプ１５は、パイロットラインを介して操作装置２６を含む油圧制御機器に作動油を供給するように構成されている。本実施形態では、パイロットポンプ１５は、固定容量型油圧ポンプである。但し、パイロットポンプ１５は、省略されてもよい。この場合、パイロットポンプ１５が担っていた機能は、メインポンプ１４によって実現されてもよい。すなわち、メインポンプ１４は、コントロールバルブ１７に作動油を供給する機能とは別に、絞り等により作動油の圧力を低下させた後で操作装置２６等に作動油を供給する機能を備えていてもよい。

コントロールバルブ１７は、ショベル１００における油圧システムを制御する油圧制御装置である。本実施形態では、コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を含む。制御弁１７５は制御弁１７５Ｌ及び制御弁１７５Ｒを含み、制御弁１７６は制御弁１７６Ｌ及び制御弁１７６Ｒを含む。コントロールバルブ１７は、制御弁１７１〜１７６を通じ、メインポンプ１４が吐出する作動油を１又は複数の油圧アクチュエータに選択的に供給できる。制御弁１７１〜１７６は、メインポンプ１４から油圧アクチュエータに流れる作動油の流量、及び、油圧アクチュエータから作動油タンクに流れる作動油の流量を制御する。油圧アクチュエータは、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、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ及び旋回用油圧モータ２Ａを含む。

操作装置２６は、操作者がアクチュエータの操作のために用いる装置である。アクチュエータは、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも一方を含む。本実施形態では、操作装置２６は、パイロットラインを介して、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、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する。パイロットポートのそれぞれに供給される作動油の圧力（パイロット圧）は、油圧アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６の操作方向及び操作量に応じた圧力である。但し、操作装置２６は、上述のようなパイロット圧式ではなく、電気制御式であってもよい。この場合、コントロールバルブ１７内の制御弁は、電磁ソレノイド式スプール弁であってもよい。

吐出圧センサ２８は、メインポンプ１４の吐出圧を検出する。本実施形態では、吐出圧センサ２８は、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

操作圧センサ２９は、操作者による操作装置２６の操作の内容を検出する。本実施形態では、操作圧センサ２９は、アクチュエータのそれぞれに対応する操作装置２６のレバー又はペダルの操作方向及び操作量を圧力（操作圧）の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作装置２６の操作の内容は、操作圧センサ以外の他のセンサを用いて検出されてもよい。

メインポンプ１４は、左メインポンプ１４Ｌ及び右メインポンプ１４Ｒを含む。そして、左メインポンプ１４Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌ又は左パラレル管路４２Ｌを経て作動油タンクまで作動油を循環させ、右メインポンプ１４Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒ又は右パラレル管路４２Ｒを経て作動油タンクまで作動油を循環させる。

左センターバイパス管路４０Ｌは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７１、１７３、１７５Ｌ及び１７６Ｌを通る作動油ラインである。右センターバイパス管路４０Ｒは、コントロールバルブ１７内に配置された制御弁１７２、１７４、１７５Ｒ及び１７６Ｒを通る作動油ラインである。

制御弁１７１は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を左走行用油圧モータ２ＭＬへ供給し、且つ、左走行用油圧モータ２ＭＬが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７２は、右メインポンプ１４Ｒが吐出する作動油を右走行用油圧モータ２ＭＲへ供給し、且つ、右走行用油圧モータ２ＭＲが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７３は、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油を旋回用油圧モータ２Ａへ供給し、且つ、旋回用油圧モータ２Ａが吐出する作動油を作動油タンクへ排出するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７４は、右メインポンプ１４Ｒが吐出す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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７５Ｌは、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油をブームシリンダ７へ供給するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。制御弁１７５Ｒは、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ｌは、左メインポンプ１４Ｌ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

制御弁１７６Ｒは、右メインポンプ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するために作動油の流れを切り換えるスプール弁である。

左パラレル管路４２Ｌは、左センターバイパス管路４０Ｌに並行する作動油ラインである。左パラレル管路４２Ｌは、制御弁１７１、１７３、１７５Ｌの何れかによって左センターバイパス管路４０Ｌ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。右パラレル管路４２Ｒは、右センターバイパス管路４０Ｒに並行する作動油ラインである。右パラレル管路４２Ｒは、制御弁１７２、１７４、１７５Ｒの何れかによって右センターバイパス管路４０Ｒ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１３は、左レギュレータ１３Ｌ及び右レギュレータ１３Ｒを含む。左レギュレータ１３Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。具体的には、左レギュレータ１３Ｌは、例えば、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧の増大に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節して吐出量を減少させる。右レギュレータ１３Ｒについても同様である。吐出圧と吐出量との積で表されるメインポンプ１４の吸収馬力がエンジン１１の出力馬力を超えないようにするためである。

操作装置２６は、左操作レバー２６Ｌ、右操作レバー２６Ｒ及び走行レバー２６Ｄを含む。走行レバー２６Ｄは、左走行レバー２６ＤＬ及び右走行レバー２６ＤＲを含む。

左操作レバー２６Ｌは、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、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７６のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７３のパイロットポートに導入させる。

具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向に操作された場合には、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作動油を導入させる。また、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の左側パイロットポートに作動油を導入させ、右旋回方向に操作された場合に、制御弁１７３の右側パイロットポートに作動油を導入させる。

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、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７５のパイロットポートに導入させる。また、左右方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７４のパイロットポートに導入させる。

具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向に操作された場合に、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向に操作された場合には、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートに作動油を導入させ、且つ、制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作動油を導入させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向に操作された場合に、制御弁１７４の右側パイロットポートに作動油を導入させ、バケット開き方向に操作された場合に、制御弁１７４の左側パイロットポートに作動油を導入させる。

走行レバー２６Ｄは、クローラ１Ｃの操作に用いられる。具体的には、左走行レバー２６ＤＬは、左クローラ１ＣＬの操作に用いられる。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、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７１のパイロットポートに導入させる。右走行レバー２６ＤＲは、右クローラ１ＣＲの操作に用いられる。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、前後方向に操作されると、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、レバー操作量に応じた制御圧を制御弁１７２のパイロットポートに導入させる。

吐出圧センサ２８は、吐出圧センサ２８Ｌ及び吐出圧センサ２８Ｒを含む。吐出圧センサ２８Ｌは、左メインポンプ１４Ｌの吐出圧を検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。吐出圧センサ２８Ｒについても同様である。

操作圧センサ２９は、操作圧センサ２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ、２９ＤＬ、２９ＤＲを含む。操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作の内容は、例えば、レバー操作方向、レバー操作量（レバー操作角度）等である。

同様に、操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＬは、操作者による左走行レバー２６ＤＬに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。操作圧センサ２９ＤＲは、操作者による右走行レバー２６ＤＲに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

コントローラ３０は、操作圧センサ２９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。また、コントローラ３０は、絞り１８の上流に設けられた制御圧センサ１９の出力を受信し、必要に応じてレギュレータ１３に対して制御指令を出力し、メインポンプ１４の吐出量を変化させる。絞り１８は左絞り１８Ｌ及び右絞り１８Ｒを含み、制御圧センサ１９は左制御圧センサ１９Ｌ及び右制御圧センサ１９Ｒを含む。

左センターバイパス管路４０Ｌには、最も下流にある制御弁１７６Ｌと作動油タンクとの間に左絞り１８Ｌが配置されている。そのため、左メインポンプ１４Ｌが吐出した作動油の流れは、左絞り１８Ｌで制限される。そして、左絞り１８Ｌは、左レギュレータ１３Ｌを制御するための制御圧を発生させる。左制御圧センサ１９Ｌは、この制御圧を検出するためのセンサであり、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。コントローラ３０は、この制御圧に応じて左メインポンプ１４Ｌの斜板傾転角を調節することによって、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を制御する。コントローラ３０は、この制御圧が大きいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を減少させ、この制御圧が小さいほど左メインポンプ１４Ｌの吐出量を増大させる。右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御される。

具体的には、図５で示されるようにショベル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の場合、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、左センターバイパス管路４０Ｌを通って左絞り１８Ｌに至る。そして、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を増大させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌの吐出量を許容最小吐出量まで減少させ、吐出した作動油が左センターバイパス管路４０Ｌ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、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油は、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、左メインポンプ１４Ｌが吐出する作動油の流れは、左絞り１８Ｌに至る量を減少或いは消失させ、左絞り１８Ｌの上流で発生する制御圧を低下させる。その結果、コントローラ３０は、左メインポンプ１４Ｌ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の駆動を確かなものとする。なお、コントローラ３０は、右メインポンプ１４Ｒの吐出量も同様に制御する。

上述のような構成により、図５の油圧システムは、待機状態においては、メインポンプ１４における無駄なエネルギ消費を抑制できる。無駄なエネルギ消費は、メインポンプ１４が吐出する作動油がセンターバイパス管路４０で発生させるポンピングロスを含む。また、図５の油圧システムは、油圧アクチュエータを作動させる場合には、メインポンプ１４から必要十分な作動油を作動対象の油圧アクチュエータに確実に供給できる。

次に、図６Ａ〜図６Ｄを参照し、コントローラ３０がマシンコントロール機能によってアクチュエータを自動的に動作させるための構成について説明する。図６Ａ〜図６Ｄは、油圧システムの一部を抜き出した図である。具体的には、図６Ａは、アームシリンダ８の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図６Ｂは、旋回用油圧モータ２Ａの操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。また、図６Ｃは、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図であり、図６Ｄは、バケットシリンダ９の操作に関する油圧システム部分を抜き出した図である。

図６Ａ〜図６Ｄに示すように、油圧システムは、比例弁３１及びシャトル弁３２を含む。比例弁３１は、比例弁３１ＡＬ〜３１ＤＬ及び３１ＡＲ〜３１ＤＲを含み、シャトル弁３２は、シャトル弁３２ＡＬ〜３２ＤＬ及び３２ＡＲ〜３２ＤＲを含む。

比例弁３１は、マシンコントロール用制御弁として機能する。比例弁３１は、パイロットポンプ１５とシャトル弁３２とを接続する管路に配置され、その管路の流路面積を変更できるように構成されている。本実施形態では、比例弁３１は、コントローラ３０が出力する制御指令に応じて動作する。そのため、コントローラ３０は、操作者による操作装置２６の操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、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する。２つの入口ポートのうちの一方は操作装置２６に接続され、他方は比例弁３１に接続されている。出口ポートは、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が生成するパイロット圧と比例弁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。

この構成により、コントローラ３０は、特定の操作装置２６に対する操作が行われていない場合であっても、その特定の操作装置２６に対応する油圧アクチュエータを動作させることができる。

例えば、図６Ａに示すように、左操作レバー２６Ｌは、アーム５を操作するために用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じた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。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、アーム閉じ方向（後向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、アーム開き方向（前向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７６Ｌの左側パイロットポートと制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

左操作レバー２６ＬにはスイッチＮＳが設けられている。本実施形態では、スイッチＮＳは、押しボタンスイッチである。操作者は、スイッチＮＳを押しながら左操作レバー２６Ｌを操作できる。スイッチＮＳは、右操作レバー２６Ｒに設けられていてもよく、キャビン１０内の他の位置に設けられていてもよい。

操作圧センサ２９ＬＡは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＡＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介して制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介して制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＡＬ、３１ＡＲは、制御弁１７６Ｌ、１７６Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるアーム閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＬ及びシャトル弁３２ＡＬを介し、制御弁１７６Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を自動的に閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるアーム開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＡＲ及びシャトル弁３２ＡＲを介し、制御弁１７６Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７６Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、アーム５を自動的に開くことができる。

また、図６Ｂに示すように、左操作レバー２６Ｌは、旋回機構２を操作するためにも用いられる。具体的には、左操作レバー２６Ｌは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作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。より具体的には、左操作レバー２６Ｌは、左旋回方向（左向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の左側パイロットポートに作用させる。また、左操作レバー２６Ｌは、右旋回方向（右向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７３の右側パイロットポートに作用させる。

操作圧センサ２９ＬＢは、操作者による左操作レバー２６Ｌに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＢＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介して制御弁１７３の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介して制御弁１７３の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＢＬ、３１ＢＲは、制御弁１７３を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者による左旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＬ及びシャトル弁３２ＢＬを介し、制御弁１７３の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を自動的に左旋回させることができる。また、コントローラ３０は、操作者による右旋回操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＢＲ及びシャトル弁３２ＢＲを介し、制御弁１７３の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、旋回機構２を自動的に右旋回させることができる。

また、図６Ｃに示すように、右操作レバー２６Ｒは、ブーム４を操作するために用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、前後方向への操作に応じた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。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、ブーム上げ方向（後向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｌの右側パイロットポートと制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、ブーム下げ方向（前向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに作用させる。

操作圧センサ２９ＲＡは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する前後方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＣＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介して制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介して制御弁１７５Ｌの左側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＣＬ、３１ＣＲは、制御弁１７５Ｌ、１７５Ｒを任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるブーム上げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＬ及びシャトル弁３２ＣＬを介し、制御弁１７５Ｌの右側パイロットポート及び制御弁１７５Ｒの左側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を自動的に上げることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるブーム下げ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＣＲ及びシャトル弁３２ＣＲを介し、制御弁１７５Ｒの右側パイロットポートに供給できる。すなわち、ブーム４を自動的に下げることができる。

また、図６Ｄに示すように、右操作レバー２６Ｒは、バケット６を操作するためにも用いられる。具体的には、右操作レバー２６Ｒは、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を利用し、左右方向への操作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。より具体的には、右操作レバー２６Ｒは、バケット閉じ方向（左向）に操作された場合に、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の左側パイロットポートに作用させる。また、右操作レバー２６Ｒは、バケット開き方向（右向）に操作された場合には、操作量に応じたパイロット圧を制御弁１７４の右側パイロットポートに作用させる。

操作圧センサ２９ＲＢは、操作者による右操作レバー２６Ｒに対する左右方向への操作の内容を圧力の形で検出し、検出した値をコントローラ３０に対して出力する。

比例弁３１ＤＬは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介して制御弁１７４の左側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＲは、コントローラ３０が出力する電流指令に応じて動作する。そして、パイロットポンプ１５から比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介して制御弁１７４の右側パイロットポートに導入される作動油によるパイロット圧を調整する。比例弁３１ＤＬ、３１ＤＲは、制御弁１７４を任意の弁位置で停止できるようにパイロット圧を調整可能である。

この構成により、コントローラ３０は、操作者によるバケット閉じ操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＬ及びシャトル弁３２ＤＬを介し、制御弁１７４の左側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を自動的に閉じることができる。また、コントローラ３０は、操作者によるバケット開き操作とは無関係に、パイロットポンプ１５が吐出する作動油を、比例弁３１ＤＲ及びシャトル弁３２ＤＲを介し、制御弁１７４の右側パイロットポートに供給できる。すなわち、バケット６を自動的に開くことができる。

ショベル１００は、下部走行体１を自動的に前進・後進させる構成を備えていてもよい。この場合、左走行用油圧モータ２ＭＬの操作に関する油圧システム部分、及び、右走行用油圧モータ２ＭＲの操作に関する油圧システム部分は、ブームシリンダ７の操作に関する油圧システム部分等と同じように構成されてもよい。

また、図２、図５及び図６Ａ〜図６Ｄでは油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーを記載したが、油圧式操作レバーではなく電気式パイロット回路を備えた電気式操作レバーが採用されてもよい。この場合、電気式操作レバーのレバー操作量は、電気信号としてコントローラ３０へ入力される。また、パイロットポンプ１５と各制御弁のパイロットポートとの間には電磁弁が配置される。電磁弁は、コントローラ３０からの電気信号に応じて動作するように構成される。この構成により、電気式操作レバーを用いた手動操作が行われると、コントローラ３０は、レバー操作量に対応する電気信号によって電磁弁を制御してパイロット圧を増減させることで各制御弁を移動させることができる。なお、各制御弁は電磁スプール弁で構成されていてもよい。この場合、電磁スプール弁は、電気式操作レバーのレバー操作量に対応するコントローラ３０からの電気信号に応じて動作する。

次に、図７を参照し、コントローラ３０の機能について説明する。図７は、コントローラ３０の構成の一例を示す図である。図７の例では、コントローラ３０は、姿勢検出装置、操作装置２６、物体検知装置７０、撮像装置８０、及びスイッチＮＳ等が出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１、表示装置Ｄ１及び音出力装置Ｄ２等に制御指令を出力できるように構成されている。姿勢検出装置は、ブーム角度センサＳ１、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及び旋回角速度センサＳ５の少なくとも１つを含む。コントローラ３０は、仮想壁設定部３０Ａ、軌道算出部３０Ｂ、自律制御部３０Ｃ、及び情報伝達部３０Ｄを機能要素として有する。各機能要素は、ハードウェアで構成されていてもよく、ソフトウェアで構成されていてもよい。

仮想壁設定部３０Ａは、周囲監視装置の出力に基づいて仮想壁ＶＷを設定するように構成されている。仮想壁ＶＷは、ショベル１００の作業範囲を区切る仮想的な壁である。本実施形態では、仮想壁設定部３０Ａは、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて仮想壁ＶＷを設定する。仮想壁設定部３０Ａは、例えば、地面等の掘削対象物のうちの既に掘削が行われた部分（以下、「既掘削部分」とする。）の形状（以下、「既掘削形状」とする。）から、これから掘削が行われる部分（以下、「未掘削部分」とする。）の掘削後の形状を推定する。そして、推定した未掘削部分の形状（以下、「推定形状」とする。）に基づいて仮想壁ＶＷを設定する。この場合、仮想壁設定部３０Ａは、例えば、既掘削形状と同様の形状が未掘削部分にも形成されることを前提として未掘削部分の掘削後の形状を推定する。そして、その後の掘削動作によって未掘削部分に形成される形状が推定形状から逸脱しないように仮想壁ＶＷを設定する。この構成により、コントローラ３０は、その後に行われる掘削動作の際にバケット６の爪先が仮想壁ＶＷを横切って動いてしまうのを防止することができる。

例えば、仮想壁設定部３０Ａは、ＬＩＤＡＲの出力に基づき、擁壁が整備される予定の地盤における既掘削部分の形状から掘削面に関する情報を取得する。掘削面に関する情報は、例えば、その掘削面の高さ、基準水平面に関する傾き、及び、基準垂直面に関する傾き等の少なくとも１つを含む。そして、仮想壁設定部３０Ａは、既にある掘削面と同様の掘削面が未掘削部分にも形成されるという前提に基づき、未掘削部分に形成される予定の掘削面（以下、「推定掘削面」とする。）の形状を推定形状として導き出す。この場合、既掘削部分にある掘削面と未掘削部分にある推定掘削面とは同一平面を構成する。その上で、仮想壁設定部３０Ａは、推定掘削面に沿って延びる平面を仮想壁ＶＷとして設定する。

軌道算出部３０Ｂは、ショベル１００を自律的に動作させるときにアタッチメントの所定部位が辿る軌道である目標軌道を算出するように構成されている。所定部位は、例えば、バケット６の爪先である。本実施形態では、軌道算出部３０Ｂは、掘削作業中に、自律制御部３０Ｃがショベル１００を自律的に動作させるときに利用する目標軌道を算出する。例えば、軌道算出部３０Ｂは、バケット６の爪先が仮想壁ＶＷを横切らないようにするための目標軌道を算出する。具体的には、軌道算出部３０Ｂは、バケット６の爪先が仮想壁ＶＷを超えないようにバケット６の爪先を仮想壁ＶＷに沿って移動させるための目標軌道を算出する。

自律制御部３０Ｃは、ショベル１００を自律的に動作させるように構成されている。本実施形態では、自律制御部３０Ｃは、所定の開始条件が満たされた場合に、軌道算出部３０Ｂが算出した目標軌道に沿ってショベル１００の所定部位を移動させるように構成されている。「所定の開始条件が満たされた場合」は、例えば、「仮想壁設定部３０Ａが設定した仮想壁ＶＷとバケット６の爪先との間の距離が所定値未満となった場合」、及び、「スイッチＮＳが押されている状態で操作装置２６が操作された場合」の少なくとも１つを含んでいてもよい。自律制御部３０Ｃは、例えば、スイッチＮＳが押されている状態で、左操作レバー２６Ｌが右旋回方向に操作され、且つ、右操作レバー２６Ｒがブーム上げ方向に操作されたときに、バケット６の爪先が目標軌道に沿って移動するように、ショベル１００を自律的に動作させてもよい。例えば、左操作レバー２６Ｌ及び右操作レバー２６Ｒのそれぞれは、任意のレバー操作量で操作されてもよい。この場合、操作者は、レバー操作量を気にすることなく、所定の移動速度でバケット６の爪先を目標軌道に沿って移動させることができる。或いは、バケット６の移動速度は、左操作レバー２６Ｌ又は右操作レバー２６Ｒの操作量の変化に応じて変化するように構成されていてもよい。

自律制御部３０Ｃは、例えば、バケット６の爪先が目標軌道に沿って移動するように油圧アクチュエータの少なくとも１つを制御するように構成されていてもよい。例えば、自律制御部３０Ｃは、ブーム４の上昇速度に応じて上部旋回体３の旋回速度を半自動的に制御してもよい。例えば、ブーム４の上昇速度が大きいほど上部旋回体３の旋回速度を大きくしてもよい。この場合、ブーム４は右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向へのレバー操作量に応じた速度で上昇するが、上部旋回体３は左操作レバー２６Ｌの右旋回方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で旋回してもよい。

或いは、自律制御部３０Ｃは、上部旋回体３の旋回速度に応じてブーム４の上昇速度を半自動的に制御してもよい。例えば、上部旋回体３の旋回速度が大きいほどブーム４の上昇速度を大きくしてもよい。この場合、上部旋回体３は左操作レバー２６Ｌの右旋回方向へのレバー操作量に応じた速度で旋回するが、ブーム４は右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で上昇してもよい。

或いは、自律制御部３０Ｃは、上部旋回体３の旋回速度、及び、ブーム４の上昇速度の双方を半自動的に制御してもよい。この場合、上部旋回体３は左操作レバー２６Ｌの右旋回方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で旋回してもよい。同様に、ブーム４は右操作レバー２６Ｒのブーム上げ方向へのレバー操作量に応じた速度とは異なる速度で上昇してもよい。

情報伝達部３０Ｄは、様々な情報をショベル１００の操作者に伝えるように構成されている。本実施形態では、情報伝達部３０Ｄは、例えば、掘削作業の際にバケット６の爪先と仮想壁ＶＷとの間の距離の大きさをショベル１００の操作者に伝えるように構成されている。具体的には、視覚情報及び聴覚情報を用いて、バケット６の爪先と仮想壁ＶＷとの間の水平距離の大きさをショベルの操作者に伝えることができるように構成されている。

例えば、情報伝達部３０Ｄは、音出力装置Ｄ２による断続音を用いて、その水平距離の大きさを操作者に伝えてもよい。この場合、情報伝達部３０Ｄは、水平距離が小さくなるほど、断続音の間隔を短くしてもよい。情報伝達部３０Ｄは、水平距離の大きさを表すために連続音を用いてもよい。また、音の高低又は強弱等を変化させて水平距離の大きさの違いを表すようにしてもよい。また、情報伝達部３０Ｄは、水平距離が所定値未満となった場合には警報を発してもよい。警報は、例えば、断続音より顕著に大きい連続音である。

また、情報伝達部３０Ｄは、バケット６の爪先と仮想壁ＶＷとの間の水平距離の大きさを作業情報として表示装置Ｄ１に与えてもよい。表示装置Ｄ１は、例えば、撮像装置８０から受信した画像データと共に、情報伝達部３０Ｄから受信した作業情報を画面に表示してもよい。情報伝達部３０Ｄは、例えば、アナログメータの画像、バーグラフインジケータの画像等を用いて水平距離の大きさを操作者に伝えるようにしてもよい。

次に、図８を参照し、ショベル１００の動きを制限する制限機能の別の一例について説明する。図８は、直線的な溝ＧＲを掘削しているショベル１００の斜視図である。図８は、既に掘削された溝ＧＲの壁面に矢板ＳＰが設置された状態を示している。具体的には、図８は、ショベル１００が左側から地面を直線的に掘削し、掘削された溝ＧＲの両側面に矢板ＳＰを設置する作業を繰り返しつつ、右側へ施工を進めている状況を示している。より具体的には、図８は、溝ＧＲの−Ｙ側（紙面の奥側）の壁面に沿って矢板ＳＰ１１が設置され、溝ＧＲの＋Ｙ側（紙面の手前側）の壁面に沿って矢板ＳＰ１２が設置された状態を示している。また、既に掘削された溝ＧＲの別の部分には未だ矢板ＳＰが設置されておらず、掘削面ＥＰが露出した状態を示している。掘削面ＥＰは、溝ＧＲの−Ｙ側（紙面の奥側）の壁面を構成する掘削面ＥＰ１１と、溝ＧＲの＋Ｙ側（紙面の手前側）の壁面を構成する掘削面ＥＰ１２とを含む。

コントローラ３０は、例えば、周囲監視装置の一例である物体検知装置７０としてのＬＩＤＡＲの出力に基づいて溝ＧＲが深さＧＤ及び幅ＧＷを有すること、並びに、矢板ＳＰの表面がＸＺ面に沿って連続的に延びるように矢板ＳＰが設置されていることを認識する。また、未だ矢板ＳＰが設置されていない掘削面ＥＰもＸＺ面に沿って連続的に延びるように形成されていることを認識する。

そこで、コントローラ３０は、既掘削形状と同様の形状が未掘削部分にも形成されることを前提として未掘削部分の掘削後の形状を推定する。具体的には、深さＧＤ及び幅ＧＷを有する溝ＧＲが−Ｘ方向に更に延長されると推定する。そして、既掘削部分にある掘削面ＥＰと同じ平面上に配置される推定掘削面に沿って仮想壁ＶＷを設定する。具体的には、溝ＧＲの−Ｙ側（紙面の奥側）に形成された掘削面ＥＰ１１と同じ平面上に配置される推定掘削面に沿って仮想壁ＶＷ１１を設定する。また、溝ＧＲの＋Ｙ側（紙面の手前側）に形成された掘削面ＥＰ１２と同じ平面上に配置される推定掘削面に沿って仮想壁ＶＷ１２を設定する。図８は、仮想壁ＶＷ１１を右下がりの縞模様で示し、仮想壁ＶＷ１２を右上がりの縞模様で示している。仮想壁ＶＷ１１は、矢板ＳＰ１１の−Ｘ側の端部から掘削面ＥＰ１１に沿って−Ｘ側に延びるように設定されている。そのため、コントローラ３０は、既掘削部分にある掘削面ＥＰのバケット６による損傷を防止することができ、また、仮想壁ＶＷ１１（既掘削部分にある掘削面ＥＰ）に沿った矢板の設置を支援することができる。また、仮想壁ＶＷ１１は、未掘削部分においても、既掘削部分と同様に、溝ＧＲの深さＧＤと同じ高さを有するように設定されている。そのため、コントローラ３０は、未掘削部分においても既掘削部分と同様の掘削面ＥＰが掘削動作によって形成されるのを支援できる。また、仮想壁ＶＷ１１の上端は、地面と同じレベルとなるように設定されている。そのため、地面より高いところでのショベル１００の動きが制限されることはない。仮想壁ＶＷ１２についても同様である。

コントローラ３０は、上述のようにして設定された仮想壁ＶＷを用いてアクチュエータの動きを制限してもよい。例えば、バケット６の爪先が仮想壁ＶＷを超えて地盤に進入してしまうことがないように旋回用油圧モータ２Ａの動きを制限してもよい。

また、コントローラ３０は、アクチュエータの動きを制限する代わりに、或いは、アクチュエータの動きを制限することに加え、仮想壁ＶＷを用いて操作者によるアクチュエータの操作をガイドしてもよい。例えば、視覚情報及び聴覚情報を用いて、バケット６の爪先と仮想壁ＶＷとの水平距離の大きさを操作者に伝えるようにしてもよい。

また、上述の例では、コントローラ３０は、溝ＧＲが形成されていること、及び、矢板ＳＰが設置されていることを認識した上で、仮想壁ＶＷを設定している。しかしながら、コントローラ３０は、溝ＧＲが形成されていることを認識したときに、すなわち、矢板ＳＰが設置される前に、掘削面ＥＰに基づいて仮想壁ＶＷを設定してもよい。或いは、矢板ＳＰの高さ、及び、対向する２つの矢板ＳＰの間隔等の矢板ＳＰに関する情報のみに基づき、すなわち、矢板ＳＰが設置される前の掘削面ＥＰに関する情報とは無関係に、仮想壁ＶＷを設定してもよい。

このように、本発明の実施形態に係るショベル１００は、下部走行体１と、下部走行体１に旋回可能に搭載される上部旋回体３と、上部旋回体３に搭載されたアクチュエータと、アクチュエータの動きを制限可能な制御装置としてのコントローラ３０と、を有する。アクチュエータは、例えば、油圧アクチュエータ及び電動アクチュエータの少なくとも１つを含む。油圧アクチュエータは、左走行用油圧モータ２ＭＬ、右走行用油圧モータ２ＭＲ、旋回用油圧モータ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の少なくとも１つを含む。そして、コントローラ３０は、仮想壁ＶＷを設定し、仮想壁ＶＷとショベル１００との位置関係に基づいてアクチュエータの動きを制限するように構成されている。この構成により、コントローラ３０は、ショベル１００の動きを適切に制限できる。例えば、コントローラ３０は、ショベル１００に近づいてくる物体が存在しない場合であっても、ショベル１００の動きを制限できる。これは、ショベル１００に近づいてくる物体の存否を判定することなく、ショベル１００の動きを適切に制限できることを意味する。そのため、コントローラ３０は、ショベル１００に近づいてくる物体の誤検出によりショベル１００の動きを不必要に制限してしまうこともない。したがって、コントローラ３０は、ショベル１００の作業性を向上させることができる。

コントローラ３０は、作業環境内に設置された対象物に基づいて仮想壁ＶＷを設定するように構成されていてもよい。対象物は、例えば、電柱、フェンス、及び地面等の少なくとも１つを含む。

ショベル１００は、望ましくは、上部旋回体３に取り付けられる周囲監視装置を有する。周囲監視装置は、例えば、物体検知装置７０及び撮像装置８０の少なくとも１つで構成される。すなわち、ショベル１００は、必ずしも、物体検知装置７０及び撮像装置８０の両方を周囲監視装置として備えている必要はない。周囲監視装置は、物体検知装置７０により周囲の物体とショベル１００との位置関係を把握できるのであれば、物体検知装置７０のみで構成されていてもよく、撮像装置８０により周囲の物体とショベル１００との位置関係を把握できるのであれば、撮像装置８０のみで構成されていてもよい。そして、コントローラ３０は、周囲監視装置の出力に基づいて検出される対象物に基づいて仮想壁ＶＷを設定するように構成されていてもよい。

コントローラ３０は、例えば、周囲監視装置の出力に基づいて対象物の形状又は配置の規則性を導き出し、その規則性に基づいて仮想壁ＶＷを設定するように構成されていてもよい。規則性は、例えば、連続性、直線性、対称性及び反復性の少なくとも１つを含んでいてもよい。

コントローラ３０は、ショベル１００の周囲に設置された複数のロードコーンＲＣの配置に基づいて仮想壁ＶＷを設定するように構成されていてもよい。この構成により、コントローラ３０は、仮想壁ＶＷを容易に設定できる。

コントローラ３０は、ショベル１００の機体の一部が仮想壁ＶＷを横切ると判定したときに、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させるように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、機体の一部と仮想壁ＶＷとの間の距離がゼロになった場合に、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切ると判定してもよい。この構成により、コントローラ３０は、例えば、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切ったときにアクチュエータを速やかに停止させることができる。

コントローラ３０は、ショベル１００の機体の一部が仮想壁ＶＷを横切らないように、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させるように構成されていてもよい。例えば、コントローラ３０は、機体の一部と仮想壁ＶＷとの間の距離が所定値を下回った場合に、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るおそれがあると判定し、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させてもよい。この構成により、コントローラ３０は、例えば、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切る前にアクチュエータを速やかに停止させ、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るのを防止できる。

コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の外表面上の点と仮想壁ＶＷとの間の距離が所定値を下回った場合に、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るおそれがあると判定するように構成されていてもよい。ショベル１００の外表面は、例えば、下部走行体１の外表面、上部旋回体３の外表面、及び、掘削アタッチメントＡＴの外表面を含む。

コントローラ３０は、例えば、ポリゴンモデル又はワイヤーフレームモデル等の仮想的な三次元モデルを用いてショベル１００の全体的且つ立体的な外形（外表面）を認識して外表面上の点の座標を算出する。なお、下部走行体１の外表面は、例えば、クローラ１Ｃの前面、上面、底面、及び後面等を含む。上部旋回体３の外表面は、例えば、側面カバーの表面、エンジンフードの上面、並びに、カウンタウェイトの上面、左側面、右側面、及び後面等を含む。掘削アタッチメントＡＴの外表面は、例えば、ブーム４の背面、左側面、右側面、及び腹面、並びに、アーム５の背面、左側面、右側面、及び腹面等を含む。

図９は、ポリゴンモデルを用いて認識されるショベル１００の全体的且つ立体的な外表面の構成例を示す。図形９Ａは、上部旋回体３及び掘削アタッチメントＡＴのポリゴンモデルの上面図であり、図形９Ｂは、下部走行体１のポリゴンモデルの上面図であり、図形９Ｃは、ショベル１００のポリゴンモデルの左側面図である。図９では、下部走行体１の外表面は、斜線パターンで表され、上部旋回体３の外表面は、粗いドットパターンで表され、掘削アタッチメントＡＴの外表面は、細かいドットパターンで表されている。

ポリゴンモデルとしてのショベル１００の外表面は、実際のショベル１００の外表面よりも所定の余裕距離だけ外側にある表面として認識されてもよい。すなわち、ポリゴンモデルとしてのショベル１００は、例えば、実際の下部走行体１、上部旋回体３、及び掘削アタッチメントＡＴのそれぞれが別々に相似拡大されたものとして認識されてもよい。この場合、余裕距離は、ショベル１００の動き（例えば、掘削アタッチメントＡＴの動き）等に応じて変化する距離であってもよい。そして、コントローラ３０は、この相似拡大されたポリゴンモデルで表される空間内に仮想壁ＶＷが進入した場合に、警報を出力してもよく、制動制御等によってショベル１００の動きを減速或いは停止させてもよい。

コントローラ３０は、例えば、ショベル１００の外表面を構成する３つの部分（下部走行体１の外表面、上部旋回体３の外表面、及び、掘削アタッチメントＡＴの外表面）のそれぞれについて、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るおそれがあるか否かを別々に判定してもよい。また、コントローラ３０は、ショベル１００の作業内容によっては、３つの部分のうちの少なくとも１つについて、機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るおそれがあるか否かの判定を省略してもよい。

例えば、図８に示す例では、コントローラ３０は、所定の制御周期毎に、掘削アタッチメントＡＴの外表面上の各点と仮想壁ＶＷ１１及び仮想壁ＶＷ１２のそれぞれとの間の距離を算出し、算出した距離に基づいてバケット６が仮想壁ＶＷ１１又は仮想壁１２を横切るおそれがあるか否かを判定してもよい。この場合、コントローラ３０は、下部走行体１の外表面上の各点及び上部旋回体３の外表面上の各点と仮想壁ＶＷ１１及び仮想壁ＶＷ１２のそれぞれとの間の距離の算出を省略してもよい。

或いは、ショベル１００の上空にある電線とショベル１００とが接触するおそれのある作業現場では、コントローラ３０は、ショベル１００の上空に仮想壁（仮想天井）を設定し、掘削アタッチメントＡＴの外表面上の各点（例えばブーム先端の外表面上の各点）とその仮想壁との間の距離を所定の制御周期毎に算出するように構成されてもよい。この場合、コントローラ３０は、下部走行体１の外表面上の各点及び上部旋回体３の外表面上の各点とその仮想壁との間の距離の算出を省略してもよい。

或いは、ショベル１００の後方又は側方にある物体とショベル１００とが接触するおそれのある作業現場では、コントローラ３０は、ショベル１００の後方又は側方に仮想壁を設定し、上部旋回体３の外表面上の各点（例えばカウンタウェイトの外表面上の各点）とその仮想壁との間の距離を所定の制御周期毎に算出するように構成されてもよい。この場合、コントローラ３０は、下部走行体１の外表面上の各点及び掘削アタッチメントＡＴの外表面上の各点とその仮想壁との間の距離の算出を省略してもよい。

或いは、クローラ１Ｃの近くにあるクローラ１Ｃよりも低い物体とショベル１００とが接触するおそれのある作業現場では、コントローラ３０は、下部走行体１の周囲にクローラ１Ｃよりも低い仮想壁を設定し、下部走行体１の外表面上の各点（例えばクローラ１Ｃの外表面上の各点）とその仮想壁との間の距離を所定の制御周期毎に算出するように構成されてもよい。この場合、コントローラ３０は、上部旋回体３の外表面上の各点及び掘削アタッチメントＡＴの外表面上の各点とその仮想壁との間の距離の算出を省略してもよい。

ここで、図１０を参照し、ショベル１００の外表面を構成する３つの部分のそれぞれと、物体検知装置７０によって検知された物体との間の距離に基づいてショベル１００（旋回用油圧モータ２Ａ）の動きを制限する制限機能の更に別の一例について説明する。図１０は、コントローラ３０の構成の別の一例を示す図である。

図１０に示す例では、コントローラ３０は、仮想壁設定部３０Ａ、速度指令生成部３０Ｅ、状態認識部３０Ｆ、距離判定部３０Ｇ、制限対象決定部３０Ｈ、及び速度制限部３０Ｓを機能要素として有する。そして、コントローラ３０は、ブーム角度センサＳ１、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、旋回角速度センサＳ５、電気式の左操作レバー２６Ｌ、物体検知装置７０、及び撮像装置８０等が出力する信号を受け、様々な演算を実行し、比例弁３１等に制御指令を出力できるように構成されている。なお、仮想壁設定部３０Ａは、図７に示すコントローラ３０が有する仮想壁設定部３０Ａと同じように動作する。

速度指令生成部３０Ｅは、操作装置２６が出力する信号に基づいてアクチュエータの動作速度に関する指令を生成するように構成されている。図１０に示す例では、速度指令生成部３０Ｅは、左右方向に操作された左操作レバー２６Ｌが出力する電気信号に基づいて旋回用油圧モータ２Ａの回転速度に関する指令を生成するように構成されている。

状態認識部３０Ｆは、ショベル１００の現在の状態を認識するように構成されている。具体的には、状態認識部３０Ｆは、アタッチメント状態認識部３０Ｆ１、上部旋回体状態認識部３０Ｆ２、及び下部走行体状態認識部３０Ｆ３を有する。

アタッチメント状態認識部３０Ｆ１は、掘削アタッチメントＡＴの現在の状態を認識するように構成されている。具体的には、アタッチメント状態認識部３０Ｆ１は、掘削アタッチメントＡＴの外表面上の所定点の座標を算出するように構成されている。所定点は、例えば、掘削アタッチメントＡＴの全頂点を含む。

上部旋回体状態認識部３０Ｆ２は、上部旋回体３の現在の状態を認識するように構成されている。具体的には、上部旋回体状態認識部３０Ｆ２は、上部旋回体３の外表面上の所定点の座標を算出するように構成されている。所定点は、例えば、上部旋回体３の全頂点を含む。

下部走行体状態認識部３０Ｆ３は、下部走行体１の現在の状態を認識するように構成されている。具体的には、下部走行体状態認識部３０Ｆ３は、下部走行体１の外表面上の所定点の座標を算出するように構成されている。所定点は、例えば、下部走行体１の全頂点を含む。

状態認識部３０Ｆは、ショベル１００の作業内容等に応じ、ショベル１００の外表面を構成する３つの部分（下部走行体１の外表面、上部旋回体３の外表面、及び、掘削アタッチメントＡＴの外表面）のうちの何れの状態の認識を実行し、何れの状態の認識を省略するかを決定してもよい。

距離判定部３０Ｇは、状態認識部３０Ｆが算出したショベル１００の外表面上の各点と仮想壁設定部３０Ａが設定した仮想壁ＶＷとの間の距離が所定値を下回ったか否かを判定するように構成されている。

制限対象決定部３０Ｈは、制限対象を決定するように構成されている。図１０に示す例では、制限対象決定部３０Ｈは、距離判定部３０Ｇの出力、すなわち、ショベル１００の外表面上の何れの点と仮想壁ＶＷとの間の距離が所定値を下回ったかに基づき、動きを制限すべきアクチュエータ（以下、「制限対象アクチュエータ」とする。）を決定する。

速度制限部３０Ｓは、１又は複数のアクチュエータの動作速度を制限するように構成されている。図１０に示す例では、速度制限部３０Ｓは、速度指令生成部３０Ｅが生成した速度指令のうちの、制限対象決定部３０Ｈにより制限対象アクチュエータとして決定されたアクチュエータに関する速度指令を変更し、変更後の速度指令に対応する制御指令を比例弁３１に対して出力する。

具体的には、速度制限部３０Ｓは、制限対象決定部３０Ｈにより制限対象アクチュエータとして決定された旋回用油圧モータ２Ａに関する速度指令を変更し、変更後の速度指令に対応する制御指令を比例弁３１ＢＬ又は比例弁３１ＢＲに対して出力する。旋回用油圧モータ２Ａの回転速度を低減させ或いは停止させるためである。

この制限機能により、図１０に示すコントローラ３０は、ショベル１００の機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るのを防止するために、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させることができる。

次に、図１１を参照し、ショベル１００の外表面を構成する３つの部分のそれぞれと、物体検知装置７０によって検知された物体との間の距離に基づいてショベル１００（旋回用油圧モータ２Ａ）の動きを制限する制限機能の更に別の一例について説明する。図１１は、コントローラ３０の構成の更に別の一例を示す図である。

図１１に示すコントローラ３０は、油圧式パイロット回路を備えた油圧式操作レバーに接続される構成である点で、油圧式パイロット回路を備えた電気式操作レバーに接続される構成である図１０に示すコントローラ３０と異なる。具体的には、図１１に示すコントローラ３０の速度制限部３０Ｓは、操作圧センサ２９の出力に基づいて速度指令を生成し、生成した速度指令のうちの、制限対象決定部３０Ｈにより制限対象アクチュエータとして決定されたアクチュエータに関する速度指令を変更し、変更後の速度指令に対応する制御指令をそのアクチュエータに関する電磁弁６０に対して出力する。

電磁弁６０は、電磁弁６０Ｌ及び電磁弁６０Ｒを含む。図１１に示す例では、電磁弁６０Ｌは、左操作レバー２６Ｌが左右方向に操作されたときに作動油を吐出するリモコン弁の左側ポートと制御弁１７３の左側パイロットポートとを繋ぐ管路に配置される電磁比例弁である。電磁弁６０Ｒは、左操作レバー２６Ｌが左右方向に操作されたときに作動油を吐出するリモコン弁の右側ポートと制御弁１７３の右側パイロットポートとを繋ぐ管路に配置される電磁比例弁である。

具体的には、速度制限部３０Ｓは、制限対象決定部３０Ｈにより制限対象アクチュエータとして決定された旋回用油圧モータ２Ａに関する速度指令を変更し、変更後の速度指令に対応する制御指令を電磁弁６０Ｌ又は電磁弁６０Ｒに対して出力する。旋回用油圧モータ２Ａの回転速度を低減させ或いは停止させるためである。

この制限機能により、図１１に示すコントローラ３０は、図１０に示すコントローラ３０と同様に、ショベル１００の機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るのを防止するために、アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させることができる。

コントローラ３０は、施工計画図に入力された対象物に関するデータに基づいて設定された仮想壁とショベル１００との位置関係に基づいてアクチュエータの動きを制限するように構成されていてもよい。施工計画図は、例えば、設計データである。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説した。しかしながら、本発明は、上述した実施形態に制限されることはない。上述した実施形態は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変形、置換等が適用され得る。また、別々に説明された特徴は、技術的な矛盾が生じない限り、組み合わせが可能である。

例えば、上述の実施形態では、コントローラ３０は、ＬＩＤＡＲの出力に基づいて仮想壁ＶＷを設定しているが、周囲監視装置の別の一例である撮像装置８０としてのカメラの出力に基づいて仮想壁ＶＷを設定してもよい。この場合、コントローラ３０は、例えば、ハフ変換等の公知の特徴抽出技術を用いて既掘削形状の規則性を抽出し、その抽出した規則性に基づいて仮想壁ＶＷを設定してもよい。

また、上述の実施形態では、仮想壁ＶＷは、鉛直方向に延びる平面として設定されているが、水平方向に延びる平面として設定されてもよく、水平面に対して斜めに延びる平面として設定されてもよい。また、仮想壁ＶＷは、湾曲面として設定されてもよい。

また、ショベル１００が取得する情報は、図１２に示すようなショベルの管理システムＳＹＳを通じ、管理者及び他のショベルの操作者等と共有されてもよい。図１２は、ショベルの管理システムＳＹＳの構成例を示す概略図である。管理システムＳＹＳは、ショベル１００を管理するシステムである。本実施形態では、管理システムＳＹＳは、主に、ショベル１００、支援装置２００、及び管理装置３００で構成される。ショベル１００、支援装置２００、及び管理装置３００のそれぞれは、通信装置を備え、携帯電話通信網、衛星通信網、又は近距離無線通信網等を介して互いに直接的に或いは間接的に接続されている。管理システムＳＹＳを構成するショベル１００、支援装置２００、及び管理装置３００は、それぞれ１台であってもよく、複数台であってもよい。図１２の例では、管理システムＳＹＳは、１台のショベル１００と、１台の支援装置２００と、１台の管理装置３００とを含む。

支援装置２００は、典型的には携帯端末装置であり、例えば、施工現場にいる作業者等が携帯するノートＰＣ、タブレットＰＣ又はスマートフォン等のコンピュータである。支援装置２００は、ショベル１００の操作者が携帯するコンピュータであってもよい。但し、支援装置２００は、固定端末装置であってもよい。

管理装置３００は、典型的には固定端末装置であり、例えば、施工現場外の管理センタ等に設置されるサーバコンピュータである。管理装置３００は、可搬性のコンピュータ（例えば、ノートＰＣ、タブレットＰＣ又はスマートフォン等の携帯端末装置）であってもよい。

支援装置２００及び管理装置３００の少なくとも一方（以下、「支援装置２００等」とする。）は、モニタと遠隔操作用の操作装置とを備えていてもよい。この場合、操作者は、遠隔操作用の操作装置を用いつつ、ショベル１００を操作する。遠隔操作用の操作装置は、例えば、携帯電話通信網、衛星通信網、又は近距離無線通信網等の通信網を通じ、コントローラ３０に接続される。

上述のようなショベルの管理システムＳＹＳでは、ショベル１００のコントローラ３０は、仮想壁ＶＷに関する情報を支援装置２００等に送信してもよい。仮想壁ＶＷに関する情報は、例えば、仮想壁ＶＷの位置に関する情報、ショベル１００の機体の一部が仮想壁ＶＷを横切るおそれがあると判定された時刻（以下、「判定時刻」とする。）に関する情報、判定時刻におけるその機体の一部の位置に関する情報、判定時刻におけるショベル１００の作業内容に関する情報、判定時刻における作業環境に関する情報、及び、判定時刻及びその前後の期間に測定されたショベル１００の動きに関する情報等の少なくとも１つを含む。作業環境に関する情報は、例えば、地面の傾斜に関する情報、及び、天気に関する情報等の少なくとも１つを含む。ショベル１００の動きに関する情報は、例えば、パイロット圧、及び、油圧アクチュエータにおける作動油の圧力等の少なくとも１つを含む。

コントローラ３０は、撮像装置８０が撮像した画像を支援装置２００等に送信してもよい。画像は、例えば、判定時刻を含む所定期間に撮像された複数の画像であってもよい。所定期間は、判定時刻に先行する期間を含んでいてもよい。

更に、コントローラ３０は、判定時刻を含む所定期間におけるショベル１００の作業内容に関する情報、ショベル１００の姿勢に関する情報、及び掘削アタッチメントの姿勢に関する情報等の少なくとも１つを支援装置２００等に送信してもよい。支援装置２００等を利用する管理者が、作業現場に関する情報を入手できるようにするためである。すなわち、ショベル１００の動きを減速或いは停止させなければならない状況が発生した原因等を管理者が分析できるようにするためであり、更には、そのような分析結果に基づいて管理者がショベル１００の作業環境を改善できるようにするためである。

更に、コントローラ３０は、操作者が仮想壁ＶＷの位置を変更したり、或いは、仮想壁ＶＷを新たに生成したりできるように構成されていてもよい。

図１３は、コントローラ３０の仮想壁設定部３０Ａによって設定された仮想壁ＶＷの位置を操作者が支援装置２００を通じて変更する様子を示す。具体的には、図１３は、支援装置２００の表示装置に表示される画像ＧＸの表示例を示している。

図１３の例では、支援装置２００は、タブレットＰＣであり、通信装置、表示装置、撮像装置、及び測位装置を備えている。表示装置は、タッチパネルを備えている。測位装置は、ＧＮＳＳコンパスであり、支援装置２００の位置ばかりでなく支援装置２００の向きを検出できるように構成されている。すなわち、支援装置２００は、撮像装置が撮像した画像に含まれる物体の位置を特定できるように構成されている。

画像ＧＸは、画像Ｇ１及び図形Ｇ２〜Ｇ６を含む。画像Ｇ１は、支援装置２００に搭載されているカメラが撮像した画像（以下、「カメラ画像」とする。）である。図１３の例では、操作者は、仮想壁ＶＷが設定されている道路上の空間をカメラで撮像している。支援装置２００に搭載されている表示装置は、カメラ画像をリアルタイムで表示している。

図形Ｇ２は、仮想壁設定部３０Ａによって設定された仮想壁ＶＷを表している。図１３の例では、支援装置２００の表示装置は、道路の左車線に沿って延びる矩形状の仮想壁ＶＷを表す図形Ｇ２を表示している。支援装置２００は、通信装置を介し、仮想壁ＶＷに関する情報をコントローラ３０から受信している。そして、支援装置２００は、測位装置の出力に基づき、カメラ画像における二次元座標と、実空間における三次元座標とを対応付ける。そのため、支援装置２００は、カメラ画像における二次元座標と、仮想壁ＶＷを規定する複数の頂点の三次元座標とを対応付けることができる。また、支援装置２００は、拡張現実技術（ＡＲ技術）を利用し、仮想壁ＶＷを表すＡＲ画像をカメラ画像上に重畳表示させることができる。

図形Ｇ３は、位置が変更された仮想壁ＶＷを表している。図１３の例では、支援装置２００の表示装置は、仮想壁設定部３０Ａによって設定された仮想壁ＶＷの位置よりも僅かに右側に移動させられた仮想壁ＶＷを表す図形Ｇ３を表示している。操作者は、例えば、図形Ｇ２が表示されている部分に対応するタッチパネル上の部分に指を接触させて右側にドラッグ操作することで仮想壁ＶＷの位置を変更できる。

或いは、操作者は、仮想壁ＶＷを設定したい位置に対応するタッチパネル上の１点に指を接触させることで仮想壁ＶＷの位置を変更してもよい。或いは、操作者は、仮想壁ＶＷを規定する４つの頂点のそれぞれに対応するタッチパネル上の４点に同時に或いは順番に指を接触させることで仮想壁ＶＷの位置を変更してもよい。

図形Ｇ４は、位置が変更された仮想壁ＶＷの頂点を指し示している。図１３の例では、図形Ｇ４は、位置が変更された仮想壁ＶＷの４つの頂点のそれぞれを指し示す図形Ｇ４Ａ〜Ｇ４Ｄを含む。

図形Ｇ５は、位置が変更された仮想壁ＶＷに関する情報を表している。図１３の例では、図形Ｇ５は、位置が変更された仮想壁ＶＷを規定する４つの頂点のそれぞれの３次元座標を経度、緯度、及び高度で表している。

図形Ｇ６は、支援装置２００から外部への情報の送信を開始させるためのソフトウェアボタンを表している。図１３の例では、操作者は、仮想壁ＶＷの位置を変更した後で、図形Ｇ６が表示されている部分に対応するタッチパネル上の部分に指を接触させることで、位置変更後の仮想壁ＶＷに関する情報をショベル１００のコントローラ３０に送信できる。

この構成により、操作者は、例えば、支援装置２００を利用することで、図４及び図８のそれぞれに示すような複数の仮想壁ＶＷを任意の位置に設定できる。

本願は、２０１８年３月２６日に出願した日本国特許出願２０１８−０５８９１５号に基づく優先権を主張するものであり、この日本国特許出願の全内容を本願に参照により援用する。

１・・・下部走行体 １Ｃ・・・クローラ １ＣＬ・・・左クローラ １ＣＲ・・・右クローラ ２・・・旋回機構 ２Ａ・・・旋回用油圧モータ ２Ｍ・・・走行用油圧モータ ２ＭＬ・・・左走行用油圧モータ ２ＭＲ・・・右走行用油圧モータ ３・・・上部旋回体 ４・・・ブーム ５・・・アーム ６・・・バケット ７・・・ブームシリンダ ７ａ・・・ブームシリンダ圧センサ ８・・・アームシリンダ ９・・・バケットシリンダ １０・・・キャビン １１・・・エンジン １３・・・レギュレータ １４・・・メインポンプ １５・・・パイロットポンプ １７・・・コントロールバルブ １８・・・絞り １９・・・制御圧センサ ２６・・・操作装置 ２６Ａ・・・ブーム操作レバー ２６Ｂ・・・旋回操作レバー ２６Ｄ・・・走行レバー ２６ＤＬ・・・左走行レバー ２６ＤＲ・・・右走行レバー ２６Ｌ・・・左操作レバー ２６Ｒ・・・右操作レバー ２８、２８Ｌ、２８Ｒ・・・吐出圧センサ ２９、２９Ａ、２９Ｂ、２９ＤＬ、２９ＤＲ、２９ＬＡ、２９ＬＢ、２９ＲＡ、２９ＲＢ・・・操作圧センサ ３０・・・コントローラ ３０Ａ・・・仮想壁設定部 ３０Ｂ・・・軌道算出部 ３０Ｃ・・・自律制御部 ３０Ｄ・・・情報伝達部 ３０Ｅ・・・速度指令生成部 ３０Ｆ・・・状態認識部 ３０Ｆ１・・・アタッチメント状態認識部 ３０Ｆ２・・・上部旋回体状態認識部 ３０Ｆ３・・・下部走行体状態認識部 ３０Ｇ・・・距離判定部 ３０Ｈ・・・制限対象決定部 ３０Ｓ・・・速度制限部 ３１、３１ＡＬ〜３１ＤＬ、３１ＡＲ〜３１ＤＲ・・・比例弁 ３２、３２ＡＬ〜３２ＤＬ、３２ＡＲ〜３２ＤＲ・・・シャトル弁 ４０・・・センターバイパス管路 ４２・・・パラレル管路 ５０Ｌ、５０Ｒ・・・減圧弁 ６０、６０Ｌ、６０Ｒ・・・電磁弁 ７０・・・物体検知装置 ７０Ｂ・・・後センサ ７０Ｆ・・・前センサ ７０Ｌ・・・左センサ ７０Ｒ・・・右センサ ７０ＵＢ・・・後上センサ ７０ＵＦ・・・前上センサ ７０ＵＬ・・・左上センサ ７０ＵＲ・・・右上センサ ８０・・・撮像装置 ８０Ｂ・・・後カメラ ８０Ｆ・・・前カメラ ８０Ｌ・・・左カメラ ８０Ｒ・・・右カメラ ８０ＵＢ・・・後上カメラ ８０ＵＦ・・・前上カメラ ８０ＵＬ・・・左上カメラ ８０ＵＲ・・・右上カメラ １００・・・ショベル １５０〜１５８、１７１〜１７６・・・制御弁 ２００・・・支援装置 ３００・・・管理装置 ＡＴ・・・掘削アタッチメント Ｄ１・・・表示装置 Ｄ２・・・音出力装置 ＮＳ・・・スイッチ ＲＣ・・・ロードコーン Ｓ１・・・ブーム角度センサ Ｓ２・・・アーム角度センサ Ｓ３・・・バケット角度センサ Ｓ４・・・機体傾斜センサ Ｓ５・・・旋回角速度センサ ＳＹＳ・・・管理システム ＶＷ・・・仮想壁

Claims (10)

1. 下部走行体と、
   前記下部走行体に旋回可能に搭載される上部旋回体と、
   前記下部走行体又は前記上部旋回体に搭載されたアクチュエータと、
   前記アクチュエータの動きを制限可能な制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、仮想壁を設定し、前記仮想壁とショベルとの位置関係に基づいて前記アクチュエータの動きを制限する、
   ショベル。
2. 前記制御装置は、作業環境内に設置された対象物に基づいて前記仮想壁を設定する、
   請求項１に記載のショベル。
3. 前記上部旋回体に取り付けられる周囲監視装置を有し、
   前記制御装置は、前記周囲監視装置の出力に基づいて検出される対象物に基づいて前記仮想壁を設定する、
   請求項２に記載のショベル。
4. 前記制御装置は、前記周囲監視装置の出力に基づいて対象物の形状の規則性を導き出し、該規則性に基づいて前記仮想壁を設定する、
   請求項３に記載のショベル。
5. 前記制御装置は、ショベルの周囲に設置された複数のロードコーンの配置に基づいて前記仮想壁を設定する、
   請求項１に記載のショベル。
6. 前記制御装置は、機体の一部が前記仮想壁を横切ると判定したときに、前記アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させる、
   請求項１に記載のショベル。
7. 前記制御装置は、機体の一部が前記仮想壁を横切らないように、前記アクチュエータの動きを減速させ或いは停止させる、
   請求項１に記載のショベル。
8. 前記制御装置は、施工計画図に入力された対象物に関するデータに基づいて設定された前記仮想壁とショベルとの位置関係に基づいて前記アクチュエータの動きを制限する、
   請求項１に記載のショベル。
9. 前記上部旋回体に取り付けられる周囲監視装置を有し、
   前記周囲監視装置は、監視範囲の境界を表す仮想線が、旋回軸に垂直な仮想平面に対して９０度以上の角度を形成するように配置されている、
   請求項１に記載のショベル。
10. 前記上部旋回体に取り付けられる周囲監視装置を有し、
    前記周囲監視装置は、斜め上方を監視する周囲監視装置と斜め下方を監視する周囲監視装置とを含み、
    前記斜め上方を監視する周囲監視装置の監視範囲と、前記斜め下方を監視する周囲監視装置の監視範囲とは、部分的に重複している、
    請求項１に記載のショベル。

Images