KR102637524B1 - 작업 기계 - Google Patents

Abstract

컨트롤러는, 압력 센서의 검출 데이터와, 작업 장치에 작용하는 힘 또는 모멘트 중 적어도 하나의 균형 관계를 이용하여 작업 장치가 접지 상태에 있는지 여부를 판정하고, 작업 장치가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중에 있어서의 작업 장치에 설정된 모니터 포인트의 이동 궤적과 작업 장치의 외형 형상에 기초하여, 작업 장치에 의해 형성되는 작업 대상의 부분 형상 데이터를 생성하고, 그 부분 형상 데이터에 기초하여 작업 대상의 현황 형상 데이터를 갱신한다.

Description

작업 기계

본 발명은 작업 장치를 구비하는 유압 셔블 등의 작업 기계에 관한 것이다.

종래, 유압 셔블을 대표로 하는 작업 기계의 분야에서는, 시공 대상의 완성 형상을 3차원으로 정의한 목표면 데이터를 이용하여 고효율·고정밀도의 시공을 실현하는 정보화 시공 대응 작업 기계가 알려져 있다. 예를 들어, 정보화 시공에 대응한 유압 셔블에는, 작업 장치를 구성하는 각 프론트 부재(붐, 암, 버킷)나 차체의 위치와 자세를 차체의 주위의 목표면 데이터와 함께 모니터에 표시하는 머신 가이던스 기능이나, 굴삭 동작 시에 버킷이 목표면을 따라서 움직이도록 적어도 하나의 액추에이터를 제어하는 머신 컨트롤 기능을 구비하는 것이 있다.

근년에는, 이들 기능을 제공하기 위해 연산된 작업 장치의 위치 정보(소정의 3차원 좌표 정보)를, 시각 정보와 함께 시공 이력 데이터로서 기록하고, 활용하는 움직임이 널리 확대되고 있다. 그 대표적인 예로서, 시공 이력 데이터에 기록된 버킷의 궤적 정보(위치 정보의 시계열)로부터 유압 셔블(작업 장치)에 의해 형성된 지형(완성형)의 데이터(지형 데이터)를 생성하고, 공사 대금 부분 지불이나 준설 공사에 있어서의 청부 대금 관리에 활용한다고 하는 사례가 있다.

이와 같은, 시공 이력 데이터를 기초로 지형 데이터를 생성하는 방법으로서, 특허문헌 1에 기재된 완성형 정보 처리 장치에서는, 암 크라우드 동작을 파일럿압이나 암 실린더압에 의해 검출하고, 작업 장치에 미리 설정한 계측점(모니터 포인트)의 3차원 위치의 계측 결과에 기초하여 지형 데이터(완성형 정보)를 갱신하는 방법이 제안되어 있다.

일본 특허 공개 제2006-200185호 공보

특허문헌 1에 기재된 방법은, 암 크라우드 동작이 검출되고 있는 동안의 모니터 포인트(예를 들어 버킷 선단)의 위치 정보를 이용하여 지형 데이터(시공 대상의 현황 형상의 데이터)를 갱신하고 있지만, 작업 장치(버킷)가 실제로 굴삭 동작을 행하고 있는지 여부를 판정하고 있지 않다. 그 때문에, 예를 들어 공중에서 암 크라우드 동작이 행해져 실제로는 굴삭 동작이 행해지고 있지 않은 경우에도 그때의 모니터 포인트의 위치 정보로부터 지형 데이터를 생성해 버린다. 즉 실제와 다른 형상이 지형 데이터로서 기록될 가능성이 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 시공 이력 데이터에 기초하여 실제의 시공 대상의 형상에 가까운 현황 형상 데이터를 생성할 수 있는 작업 기계를 제공하는 것에 있다.

본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 차체와, 상기 차체에 설치된 작업 장치와, 상기 차체의 위치를 연산하는 차체 위치 연산 장치와, 상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 센서와, 상기 작업 장치를 구동하는 복수의 액추에이터의 구동 상태를 검출하는 구동 상태 센서와, 상기 차체 위치 연산 장치에서 연산된 상기 차체의 위치와, 상기 자세 센서의 검출 데이터로부터 연산되는 상기 작업 장치의 위치에 기초하여, 상기 작업 장치에 설정된 모니터 포인트의 위치 정보를 연산하고, 상기 위치 정보를 이용하여 상기 작업 장치의 작업 대상의 현황 형상 데이터를 갱신하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서, 상기 컨트롤러는, 상기 구동 상태 센서의 검출 데이터와, 상기 작업 장치에 작용하는 힘 또는 모멘트 중 적어도 하나의 균형 관계를 이용하여 상기 작업 장치가 접지 상태에 있는지의 여부를 판정하고, 상기 작업 장치가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중에 있어서의 상기 작업 장치에 설정된 모니터 포인트의 이동 궤적과 상기 작업 장치의 외형 형상에 기초하여, 상기 작업 장치에 의해 형성되는 작업 대상의 부분 형상 데이터를 생성하고, 상기 부분 형상 데이터에 기초하여 상기 작업 대상의 현황 형상 데이터를 갱신한다.

본 발명에 따르면 실제의 시공 대상의 형상에 가까운 현황 형상 데이터를 유저에게 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도.
도 2는 각 프론트 부재의 회동 각도와 상부 선회체의 경사각과 차체 좌표계의 설명도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 시스템 구성도.
도 4는 작업 장치에 작용하는 힘의 설명도.
도 5는 작업 장치에 관한 각 부의 길이나 각도의 설명도.
도 6은 붐 실린더 주변부에 있어서의 각 부의 길이와 각도의 설명도.
도 7은 모니터 포인트를 버킷에 설정한 경우의 설명도.
도 8은 어떤 시각 t0과, t0 직후에 작업 장치 및 차체의 위치 데이터 및 자세 데이터가 갱신된 시각 t1에 있어서의 버킷의 자세를 도시하는 도면.
도 9는 제2 생성 방법을 채용한 경우의 부분 형상 데이터 생성부에 의한 부분 형상 데이터의 생성 프로세스의 일례를 도시하는 도면.
도 10은 제2 생성 방법을 채용한 경우의 부분 형상 데이터 생성부에 의한 부분 형상 데이터의 생성 프로세스의 일례를 도시하는 도면.
도 11은 제2 생성 방법을 채용한 경우의 부분 형상 데이터 생성부에 의한 부분 형상 데이터의 생성 프로세스의 일례를 도시하는 도면.
도 12는 제2 생성 방법을 채용한 경우의 부분 형상 데이터 생성부에 의한 부분 형상 데이터의 생성 프로세스의 일례를 도시하는 도면.
도 13은 현황 지형 데이터 생성부가 행하는 현황 지형 데이터의 생성 처리의 일례를 도시하는 도면.
도 14는 현황 지형 데이터 생성부가 행하는 현황 지형 데이터의 생성 처리의 일례를 도시하는 도면.
도 15는 현황 지형 데이터 생성부가 행하는 현황 지형 데이터의 생성 처리의 일례를 도시하는 도면.
도 16은 현황 지형 데이터 생성부가 행하는 현황 지형 데이터의 생성 처리의 일례를 도시하는 도면.
도 17은 제1 생성 방법을 채용한 경우에 있어서의 컨트롤러(접지 상태 판정부 및 부분 형상 데이터 생성부)에 의한 구체적인 처리의 흐름도의 일례.
도 18은 부분 형상 데이터에 중복 부분이 존재하는 경우에 이용되는 추출 조건을 선택하기 위한 흐름도의 일례.
도 19는 제1 생성 방법을 채용하는 경우에 버킷에 설정하는 모니터 포인트 및 접지 영역의 일례를 도시하는 도면.
도 20은 동작 판정 결과마다의 부분 형상 데이터의 일례를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하에서는, 작업 장치의 선단의 어태치먼트가 버킷(4)으로 되어 있는 유압 셔블을 예시하지만, 버킷 이외의 어태치먼트를 구비하는 유압 셔블이나, 불도저 등의 작업 기계에 본 발명을 적용해도 상관없다.

(유압 셔블의 개략 구성)

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 유압 셔블의 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 유압 셔블(1)은, 수직 방향으로 각각 회동하는 복수의 프론트 부재(붐(2), 암(3) 및 버킷(4))를 연결하여 구성된 다관절형 작업 장치(프론트 작업 장치)(1A)와, 상부 선회체(1BA) 및 하부 주행체(1BB)로 이루어지는 차체(1B)로 구성되어 있다.

작업 장치(1A)의 기단측에 위치하는 붐(2)의 기단은 상부 선회체(1BA)의 전방부에 상하 방향으로 회동 가능하게 설치되어 있다. 상부 선회체(1BA)는 하부 주행체(1BB)의 상부에 선회 가능하게 설치되어 있다.

또한 상부 선회체(1BA)에는, 작업 장치(1A)에 설정된 복수의 모니터 포인트의 위치 데이터(위치 정보)를 연산하고, 그 위치 데이터를 이용함으로써 유압 셔블(1)의 주위의 현황 지형 데이터(현황 형상 데이터라고도 함. 현황 형상 데이터는 작업 장치(1A)의 작업 대상(지형)의 형상을 규정하는 데이터이기도 함)를 갱신하는 기능을 갖는 컨트롤러(100)와, 현황 지형 데이터를 취득하여 유압 셔블(1) 내의 컨트롤러(100)에 입력하기 위한 현황 지형 데이터 입력 장치(22)가 설치되어 있다. 도 1에 도시한 유압 셔블(1)에는 현황 지형 데이터 입력 장치(22)의 일례로서 스테레오 카메라가 설치되어 있지만, 3차원 레이저 스캐너 등 공지의 장치가 이용 가능하다. 또한, 현황 지형 데이터가 기억된 플래시 메모리나 리무버블 미디어 등도 현황 지형 데이터 입력 장치(22)로서 이용 가능하다.

붐(2), 암(3), 버킷(4), 상부 선회체(1BA) 및 하부 주행체(1BB)는, 각각, 붐 실린더(5), 암 실린더(6), 버킷 실린더(7), 선회 유압 모터(8) 및 좌우의 주행 유압 모터(9)(유압 액추에이터)에 의해 구동되는 피구동 부재를 구성한다. 그들 복수의 피구동 부재의 동작은, 상부 선회체(1BA) 상의 운전실 내에 설치된 주행 우측 레버(10a), 주행 좌측 레버(10b), 조작 우측 레버(11a) 및 조작 좌측 레버(11b)(이들을 조작 레버(10, 11)라 총칭하는 경우가 있음)가 오퍼레이터에 의해 조작됨으로써 발생하는 제어 신호(예를 들어 파일럿압이나 전기 신호)에 의해 제어된다.

오퍼레이터가 조작 레버(10, 11)를 통해 입력하는 각 유압 액추에이터(5 내지 9)에 대한 조작량은 복수의 조작량 센서(20)에 의해 검출되어 컨트롤러(100)에 입력되고 있다(도 3 참조). 조작 레버(10, 11)가 출력하는 제어 신호가 파일럿압인 경우, 조작량 센서(20)로서는 압력 센서를 이용할 수 있다.

붐 실린더(5)에는 그 구동 상태 센서로서, 붐 실린더(5)의 로드측 및 보텀측의 작동 유압 Pr, Pb를 검출하기 위한 복수의 압력 센서(19)가 설치되어 있다. 압력 센서(19)에 의해 검출된 작동 유압 Pr, Pb로부터는 붐 실린더(5)의 구동 상태를 판단할 수 있다.

상기 복수의 피구동 부재를 구동하는 제어 신호에는, 조작 레버(10, 11)의 조작에 의해 출력되는 것만이 아니라, 유압 셔블(1)에 탑재된 복수의 비례 전자 밸브(도시하지 않음)의 일부(증압 밸브)가 소정의 조건 하에서 조작 레버(10, 11)의 조작과는 무관계하게 동작하여 출력하는 파일럿압이나, 복수의 비례 전자 밸브의 일부(감압 밸브)가 동작하여 조작 레버(10, 11)의 조작에 의해 출력된 파일럿압을 감압한 것이 포함된다. 이와 같이 복수의 비례 전자 밸브(증압 밸브 및 감압 밸브)로부터 출력된 파일럿압은, 미리 정해진 조건에 따라서 붐 실린더(5), 암 실린더(6) 및 버킷 실린더(7)를 동작시키는 소위 머신 컨트롤을 발동할 수 있다.

작업 장치(1A)에는, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 회동 각도 α, β, γ(도 2 참조)를 측정 가능하도록, 붐 핀에 붐 각도 센서(12)가, 암 핀에 암 각도 센서(13)가, 버킷 링크(15)에 버킷 각도 센서(14)가 설치되어 있다. 상부 선회체(1BA)에는, 기준면(예를 들어 수평면)에 대한 상부 선회체(1BA)(차체(1B))의 전후 방향의 경사각인 피치각 θp(도 2 참조)를 검출하는 차체 전후 경사각 센서(피치각 센서)(16a)와, 상부 선회체(1BA)(차체(1B))의 좌우 방향의 경사각인 롤각 φ(도시하지 않음)를 검출하는 차체 좌우 경사각 센서(롤각 센서)(16b)가 설치되어 있다. 또한, 이들 각도 센서는 IMU(Inertial Measurement Unit: 관성 계측 장치), 포텐시오미터, 로터리 인코더 등의 센서를 사용해도 되고, 각 실린더(5, 6, 7)의 길이를 스트로크 센서에 의해 측정하여 회동 각도로 환산해도 된다. 또한, 버킷 각도 센서(14)는 버킷 링크(15)가 아니라 버킷(4)에 설치되어 있어도 된다.

상부 선회체(1BA)에는 제1 GNSS 안테나(17a)와 제2 GNSS 안테나(17b)가 배치되어 있다. 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)는 RTK-GNSS(Real Time Kinematic-Global Navigation Satellite Systems)용의 안테나이며, 복수의 GNSS 위성(측위 위성)으로부터 송신되는 전파(항법 신호)를 수신하여 수신기(4012)(도 3 참조)에 출력한다.

수신기(차체 위치 연산 장치)(4012)는 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)가 수신한 항법 신호에 기초하여, 작업 현장에 설정된 현장 좌표계에 있어서의 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)의 위치를 연산한다. 연산한 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)의 위치에 기초하여 수신기(4012)는 상부 선회체(1BA)나 작업 장치(1A)의 방위각 θy(도시하지 않음)를 연산할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 현장 좌표계의 좌푯값을 출력하는 수신기(4012)를 사용하여 설명하지만, 수신기(4012)는 지리 좌표계, 평면 직각 좌표계, 지심 직교 좌표계 또는 현장 좌표계 중 적어도 하나의 좌표계의 좌푯값을 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)의 위치로서 출력 가능한 것이면 된다. 또한, 지리 좌표계에 있어서의 좌푯값은 위도, 경도 및 타원체고로 이루어진다. 평면 직각 좌표계, 지심 직교 좌표계 및 현장 좌표계의 좌푯값은 X, Y, Z 좌표 등으로 이루어지는 3차원 직교 좌표계이다. 지리 좌표계 좌푯값은 가우스·크뤼거의 등각 투영법 등을 사용하여 평면 직각 좌표계 등의 3차원 직교 좌표계로 변환 가능하다. 또한, 평면 직각 좌표계, 지심 직교 좌표계 및 현장 좌표계는 아핀 변환 또는 헬머트 변환 등을 사용함으로써 서로 변환 가능하다.

도 2 중에 도시되어 있는 X축 및 Z축은, 붐 핀의 축심 상의 점(예를 들어 중앙점)을 원점으로 하여, 차체 상방 방향을 Z축, 차체 전방 방향을 X축, 차체 우측 방향을 Y축으로 하는 차체 좌표계를 나타낸 것이다.

차체 좌표계와 현장 좌표계는 공지의 방법으로 구해지는 좌표 변환 파라미터를 사용함으로써 서로 변환 가능하다. 예를 들어 이 좌표 변환 파라미터는, 제1 GNSS 안테나(17a)의 차체 좌표계에 있어서의 좌푯값이 기지일 때, 경사각 센서(16a, 16b)에 의해 취득되는 차체(1B)의 피치각 θ 및 롤각 φ와, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)의 위치 관계로부터 수신기(4012)에서 연산되는 방위각 θy와, 제1 GNSS 안테나(17a)의 차체 좌표계에 있어서의 좌푯값과, 제1 GNSS 안테나(17a)의 GNSS 측위(바람직하게는 RTK-GNSS 측위)에 의한 현장 좌표계에 있어서의 좌푯값으로부터 구할 수 있다.

작업 장치(1A) 상의 임의의 모니터 포인트의 차체 좌표계에 있어서의 위치 데이터는, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 회동 각도 α, β, γ와, 각 프론트 부재(2, 3, 4)의 치수값 Lbm, Lam, Lbk로부터 연산 가능하기 때문에, 당해 임의의 모니터 포인트의 현장 좌표계에 있어서의 위치 데이터를 구하는 것이 가능하다.

상부 선회체(1BA)에는, 작업 장치(1A)의 시공 대상(예를 들어 토사, 암석 등)의 목표 형상(완성형)이 규정된 목표면의 데이터(목표면 데이터)를 입력하기 위한 목표면 데이터 입력 장치(21)가 탑재되어 있다. 목표면 데이터 입력 장치(21)는, 예를 들어, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리나 무선 통신을 통해 외부(예를 들어, 설계 데이터가 저장된 컴퓨터나 서버)로부터 취득한 목표면 데이터를 컨트롤러(100)에 입력한다.

유압 셔블(1)의 운전실 내에는 모니터(405)가 설치되어 있다. 모니터(405)의 화면 상에는, 각종 각도 센서(12, 13, 14, 16)의 출력으로부터 연산된 작업 장치(1A)의 자세 데이터나, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)의 수신 신호로부터 연산된 상부 선회체(1BA)의 위치 데이터 등을 기초로 작업 장치(1A)를 측면으로 본 화상 및 목표면의 단면 형상을 표시해도 된다.

(컨트롤러(100) 주변의 구성)

도 3은 본 실시 형태에 관한 유압 셔블(1)의 시스템 구성도이다. 본 실시 형태의 유압 셔블(1)은, 도 3에 도시한 바와 같이, 컨트롤러(100)와, 복수의 압력 센서(19)와, 복수의 조작량 센서(20)와, 목표면 데이터 입력 장치(21)와, 현황 지형 데이터 입력 장치(22)와, 각도 센서(12, 13, 14)와, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)와, 차체의 경사각 센서(피치각 센서, 롤각 센서)(16a, 16b)와, 모니터(45)를 구비하고 있다.

컨트롤러(100)로서는, 예를 들어, CPU 등의 연산 처리 장치(4061)와, RAM, ROM 등의 반도체 기억 장치 또는 HDD 등의 자기 기억 장치로 이루어지는 기억 장치(4062)와, 각종 센서나 액추에이터 등과의 사이에서 정보를 주고받는 입출력 인터페이스(도시하지 않음)를 구비한 컴퓨터가 이용 가능하고, 단체 또는 복수의 컴퓨터로 구성할 수 있다. 또한, 컨트롤러(100)의 일부 또는 모두를 유압 셔블(1) 상의 각종 장치와 네트워크를 통해 접속되는 서버 등으로 구성해도 된다.

컨트롤러(100)는, 기억 장치(4062)에 저장된 프로그램을 연산 처리 장치(4061)에 실행시킴으로써, 작업기 자세 연산부(4011), 차체 각도 연산부(4013), 접지 상태 판정부(4021), 모니터 포인트 위치 연산부(4022), 부분 형상 데이터 생성부(4023), 현황 지형 데이터 생성부(4032) 및 진척 관리 정보 생성부(404)로서 기능한다. 즉, 도 3에서 컨트롤러(100) 내에 직사각형으로 나타낸 각 부는 컨트롤러(100)가 연산 처리를 행하여 발휘하는 기능을 블록으로 분류한 것이다. 또한, 제1 및 제2 GNSS 안테나(17a, 17b)를 이용한 GNSS 측위를 행하는 수신기(4012)는, 도 3에 도시한 바와 같이 컨트롤러(100) 내의 기능의 일부인 차체 위치 연산부(4012)로 해도 되고, 상술한 바와 같이 컨트롤러(100)로부터 독립된 장치로 해도 된다. 이하, 컨트롤러(100) 내의 각 부에서 행해지는 처리의 상세에 대하여 설명한다.

(작업기 자세 연산부(4011))

작업기 자세 연산부(4011)는, 붐 각도 센서(12), 암 각도 센서(13), 버킷 각도 센서(14)의 센서값을 입력으로 하여, 작업 장치(1A)의 자세 정보로서 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 회동 각도 α, β, γ(도 2 참조)를 연산한다. 여기서 연산되는 각도 데이터는 작업 장치(1A)의 자세 데이터로서 이용 가능하다.

(차체 위치 연산부(수신기)(4012))

차체 위치 연산부(수신기)(4012)는, 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)가 수신한 항법 신호에 기초하여, 현장 좌표계에 있어서의 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)의 위치 좌표(위치 데이터)를 연산한다. 여기서 연산되는 위치 데이터는 차체(1B)의 위치 데이터로서 이용 가능하다.

(차체 각도 연산부(4013))

차체 각도 연산부(4013)는, 차체 위치 연산부(4012)에서 연산된 현장 좌표계에 있어서의 제1 GNSS 안테나(17a) 및 제2 GNSS 안테나(17b)의 위치 좌표에 기초하여 현장 좌표계에 있어서의 작업 장치(1A)(상부 선회체(1BA))의 방위각 θy를 연산한다. 또한 차체 각도 연산부(4013)는, 차체 전후 경사각 센서(피치각 센서)(16a), 차체 좌우 경사각 센서(롤각 센서)(16b)의 센서값을 입력으로 하여, 상부 선회체(1BA)의 롤각 θr 및 피치각 θp를 연산한다. 여기서 연산되는 각도 데이터는 차체(1B)의 자세 데이터로서 이용 가능하다.

(접지 상태 판정부(4021))

접지 상태 판정부(4021)는, 작업기 자세 연산부(4011), 차체 위치 연산부(4012) 및 차체 각도 연산부(4013)가 연산한 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터와, 압력 센서(19)가 출력하는 붐 실린더(5)의 작동 유압 Pr, Pb의 데이터(압력 데이터)를 입력으로 하여, 작업 장치(1A)가 접지 상태에 있는지 여부를 판정하고, 그 판정 결과(접지 상태 판정 결과)를 출력한다.

보다 구체적으로는, 접지 상태 판정부(4021), 압력 센서(19)가 검출한 신호와, 작업 장치(1A)에 작용하는 힘 또는 모멘트 중 적어도 하나의 균형 관계를 이용하여, 지면의 반력 또는 지면의 반력에 의한 모멘트 중 적어도 하나를 연산하고, 그 연산 결과가 소정의 역치 이상인지 여부를 판정함으로써 접지 상태를 판정한다.

본 실시 형태의 접지 상태 판정부(4021)는, 먼저, 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터로부터, 버킷(4)의 위치 정보가 갱신되었는지 여부를 확인한다. 그리고 버킷(4)의 위치 정보가 갱신된 경우, 압력 센서(19)가 검출한 신호와, 붐 풋 핀 둘레의 모멘트의 균형의 관계를 사용하여 지면의 반력을 연산하고, 연산한 반력이 소정의 역치 이상일 때 버킷(4)이 접지 상태라고 판정하고 있다.

여기서 지면에 의한 반력의 도출 방법에 대하여, 도 4 내지 도 6을 사용하여 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 작업 장치(1A)는 붐 풋 핀에 의한 지지력 외에, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 질량에 따른 하중, 지면으로부터의 반력 F 및 붐 실린더(5)에 의한 힘이 작용하고 있다. 지면으로부터의 반력 F에 의한 모멘트를 MF, 붐 실린더(5)의 힘 Fcyl에 의한 모멘트를 Mcyl, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 하중에 의한 모멘트를 각각 Mbm, Mam, Mbk로 하면, 이들 모멘트는 하기 식 1과 같이 균형을 이룬다.

여기에서, 지면으로부터의 반력 F에 의한 모멘트는 상기 식 2와 같이 나타낼 수 있기 때문에, 식 1, 식 2로부터 지면으로부터의 반력 F는 하기 식 3에 의해 구할 수 있다. 지면으로부터의 반력 F가 작용한다고 추정할 수 있는 장소의 차체 좌표계 X 좌표를 Xbkmp로 하였다. 지면으로부터의 반력이 작용한다고 추정할 수 있는 장소는 후술하는 모니터 포인트 위치 연산부(4022)에 의해 추정한 모니터 포인트여도 되고, 버킷의 클로 끝 등의 특정 장소로 고정해도 된다.

Xbkmp는, 붐 길이 Lbm, 암 길이 Lam, 버킷 핀으로부터 모니터 포인트까지의 거리 Lbkmp, 버킷 모니터 포인트와 버킷 핀을 연결하는 직선과 버킷 핀과 버킷 클로 끝을 연결하는 직선이 이루는 각 γmp를 사용하여, 하기 식 4에 의해 도출할 수 있다.

각 부의 길이나 각도를 도 5에 도시한다. 식 3에 있어서의 각 모멘트 중, 하중에 의한 모멘트인 Mbm, Mam, Mbk는 하기 식 5, 6, 7에 의해 구할 수 있다. 단, 하기 식 5, 6, 7 중의 mbm, mam, mbk는 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 질량, gz는 중력 가속도의 차체 좌표계 Z축 방향 성분, α', β', γ'는 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 각속도, fbm, fam, fbk는 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 각속도를 기초로 관성력을 계산하는 함수이다. 또한, fbm, fam, fbk는, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 각속도가 충분히 작을 때, 무시해도 된다. 또한, 식 5 내지 식 7에서 사용되고 있는, 붐(2), 암(3), 버킷(4)의 무게 중심의 차체 좌표계 X 좌표 Xbmg, Xamg, Xbkg는, 각각 하기 식 8 내지 식 10에 의해 도출할 수 있다. 단, 식 중의 Lbmg, Lamg, Lbkg는 각 부의 핀으로부터 무게 중심 위치까지의 거리, αg, βg, γg는 각 부의 무게 중심 위치와 각 부의 근본의 핀을 연결하는 직선과, 각 부의 선단과 근본을 연결하는 직선이 이루는 각이다(도 5 참조).

도 6에 붐 실린더 주변부의 각 부의 길이와 각도를 도시한다. 상기 식 3에 있어서의 각 모멘트 중, 붐 실린더(5)에 의한 모멘트 Mcyl은 하기 식 11에 의해 도출할 수 있다. 식 11 중의 힘 Fcyl은, 압력 센서(19)에서 검출되는 붐 실린더(5)의 로드측 및 보텀측의 작동 유압 Pr, Pb와, 각각의 수압 면적 Sr, Sb를 사용하여 하기 식 12와 같이 나타낼 수 있다. 또한, 하기 식 11에 있어서의 Lrod는 붐 핀과 붐 실린더 로드 핀간의 거리, φ는 붐 핀과 붐 실린더 로드 핀을 연결하는 직선과, 붐 실린더 로드 핀과 붐 실린더 보텀 핀을 연결하는 직선이 이루는 각이다. 이 φ는, 코사인 정리를 사용하여 붐 실린더의 길이 Stcyl을 하기 식 13과 같이 하여 구하고, 하기 식 14를 사용하여 도출할 수 있다.

본 실시 형태에 있어서는 모멘트의 균형에 의해 지면의 반력 F를 도출하였지만, 힘의 균형을 사용하여 지면의 반력을 구해도 된다. 그 경우, 붐 핀에 있어서의 지지력을, 하중 센서나 변형 센서를 사용하여 검출하고, 연산에 사용해도 된다.

이상과 같이 하여 구한 지면의 반력 F가 소정의 역치 이상일 때, 접지 상태 판정부(4021)는 버킷(4)이 접지 상태라고 판정한다. 접지 상태 판정부(4021)에 의해 작업 장치(1A)(버킷(4))가 접지 상태에 있다고 판정된 기간을 접지 기간이라 칭하는 경우가 있다.

접지 판정에 사용하는 역치는, 지면의 단단함이나 작업 내용 등을 감안하여 적절한 값을 설정한다. 예를 들어 부드러운 지면의 굴삭 작업을 행하는 경우, 굴삭 작업 중의 지면으로부터의 반력 F는 상대적으로 작아지기 때문에 당해 역치를 상대적으로 작은 값으로, 반대로 단단한 지면을 굴삭하는 경우에는 역치를 상대적으로 큰 값으로 한다. 또한, 여기에서 설정하는 역치는 고정의 값이 아니어도 된다. 예를 들어, 버킷(4)을 지면에 압박하는 힘의 최댓값은, 버킷의 위치에 따라서 변동되기 때문에, 역치를 차체 좌표계 X 좌표의 함수 등으로 설정해도 된다. 그때, 역치의 함수 f(Xkmp)가 하기 식 15와 같이, 어떤 상수 Const에 Xbkmp의 역수를 곱한 것으로 설정한 경우, 하기 식 16에 나타내는 바와 같이 지면으로부터의 반력 F에 의한 모멘트 MF와 상수 Const를 비교함으로써 접지 상태를 판정할 수 있기 때문에, 역치의 설정 조건에 따라서는, 지면으로부터의 반력을 구하지 않고, 지면으로부터의 반력에 의한 모멘트와 역치의 비교로 접지 상태를 판정해도 된다. 또한, 여기에서 설정하는 역치는, 지면으로부터의 반력 및 지면으로부터의 반력에 의한 모멘트의 양쪽을 조합하여 설정해도 된다.

(모니터 포인트 위치 연산부(4022))

모니터 포인트 위치 연산부(4022)는, 작업기 자세 연산부(4011), 차체 위치 연산부(4012) 및 차체 각도 연산부(4013)가 연산한 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터에 기초하여, 작업 장치(1A)의 동작 평면(41)(도 7 참조) 상 또한 작업 장치(1A)에 설정된 복수의 모니터 포인트 Mpm(도 7 참조)의 위치를 연산하여 기억 장치(4062)에 기억한다. 모니터 포인트 Mpm의 위치 연산은 예를 들어 소정의 간격으로 행해도 되고, 작업 장치(1A)의 동작이 확인되고 있는 동안에 소정의 간격으로 행해도 된다. 이들 각 조건에 대하여, 접지 상태 판정부(4021)에 의해 작업 장치(1A)가 접지 상태에 있다고 판정되고 있는 동안이라는 조건을 추가해도 된다.

도 7은 모니터 포인트를 버킷(4)에 설정한 경우의 설명도이다. 버킷(4)의 좌우 측면의 외형 상에 각각 k개(k는 정의 정수)의 모니터 포인트를 설정하고, 좌측면측의 모니터 포인트 Plm(m=1 내지 k)(도시하지 않음)과, 우측면측의 모니터 포인트 Prm(m=1 내지 k)(도시하지 않음)에 있어서 m이 동일한 값의 2개의 모니터 포인트를 연결한 선분을 Lm(m=1 내지 k)으로 한다. 그리고 선분 Lm이 작업 장치(1A)의 동작 평면(41)과 교차하는 점에 모니터 포인트 Mpm(m=1 내지 k)을 설정하고, 시각 t에 있어서의 모니터 포인트를 Mpm(t)로 해 둔다. 예를 들어 버킷(4)에 설정한 좌표계에 있어서의 모니터 포인트 Plm, Prm의 위치를 미리 계측해 두면, 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터로부터 시각 t에 있어서의 모니터 포인트 Mpm(t)의 위치를 연산할 수 있다.

(부분 형상 데이터 생성부(4023))

부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 접지 상태 판정부(4021)에 의해 작업 장치(1A)가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중에 있어서의 적어도 하나의 모니터 포인트 Mpm의 이동 궤적(63)(도 8 참조)과 작업 장치(1A)의 외형 형상(61, 62)에 기초하여, 작업 장치(1A)에 의해 형성되는 작업 대상의 부분 형상 데이터(65)를 생성한다. 부분 형상 데이터(65)는, 현황 지형의 일부를 접지 기간 중의 모니터 포인트 Mpm의 시계열 데이터를 이용하여 근사한 데이터라고도 할 수 있다. 모니터 포인트는 작업 장치(1A)에 복수 설정하는 것이 바람직하고, 그 경우, 작업 장치(1A)의 외형 형상(61, 62)은 당해 복수의 모니터 포인트의 위치에 의해 규정된다.

보다 구체적으로 설명하면, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 접지 상태 판정부(4021)에 의해 작업 장치(1A)가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중의 제1 시각(t0)에 있어서의 복수의 모니터 포인트 Mpm(t0)의 위치에 의해 규정되는 제1 외형 형상(61)(도 8 참조)과, 접지 기간 중의 제1 시각보다 후의 제2 시각(t1)에 있어서의 상기 복수의 모니터 포인트 Mpm(t1)의 위치에 의해 규정되는 제2 외형 형상(62)(도 8 참조)과, 제1 시각(t0)부터 제2 시각(t1)까지의 동안에 있어서의 상기 복수의 모니터 포인트의 이동 궤적(63)(도 8 참조)에 기초하여, 제1 시각(t0)부터 제2 시각(t1)까지의 동안에 작업 장치(1A)에 의해 형성되는 작업 대상의 부분 형상 데이터(65)(도 9 내지 도 12, 도 20 참조)를 생성한다.

도 8은 어떤 시각 t0과, t0 직후에 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터가 갱신된 시각 t1에 있어서의 버킷(4)의 자세를 도시하고 있다. 도면의 예에서는 3개의 모니터 포인트 Mp1, Mp2, Mp3이 버킷(4)에 설정되어 있다. 도 8의 (B)에 도시한 바와 같이, 제1 외형 형상(61)은 시각 t0(제1 시각)에 있어서의 3개의 모니터 포인트 Mp1, Mp2, Mp3에 의해 규정되는 버킷(4)의 외형 형상이다. 제2 외형 형상(62)은 시각 t1(제2 시각)에 있어서의 3개의 모니터 포인트 Mp1, Mp2, Mp3에 의해 규정되는 버킷(4)의 외형 형상이다. 이동 궤적(63)은, 각 모니터 포인트에 대하여 t0일 때의 위치와 t1일 때의 위치를 접속한 선에 의해 규정되는 각 모니터 포인트의 궤적이다. 또한, 도 8의 (C)에 도시한 바와 같이, 제1 외형 형상(61), 제2 외형 형상(62) 및 이동 궤적(63)으로 둘러싸인 영역(도트를 부여한 영역)을 버킷 통과 영역(작업 장치 통과 영역)(64)이라 칭한다.

다음에 부분 형상 데이터 생성부(4023)에 의한 부분 형상 데이터(65)의 생성예로서 주요한 2개의 방법을 설명한다.

(부분 형상 데이터의 제1 생성 방법)

도 19 내지 도 20을 사용하여 제1 생성 방법에 대하여 설명한다.

부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 기억 장치(4062)에 저장된 목표면 데이터를 사용하여, 버킷 모니터 포인트 Mpm으로부터 목표면까지의 거리(목표면 거리)를 구한다. 목표면 거리의 연산은 목표면으로부터 가장 가까운 버킷 모니터 포인트 Mp만이어도 된다. 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 복수의 조작량 센서(20)의 검출값에 기초하여, 각 프론트 부재(2, 3, 4)(각 유압 실린더(5, 6, 7))에 대한 각 조작 레버(11a, 11b)의 조작량을 연산한다. 또한, 조작량은, 조작량 센서(20)에 의해 조작될 때의 파일럿압이나 전압, 조작 레버(11a, 11b)의 경사 각도 등, 각 조작 레버(11a, 11b)를 조작하였을 때의 조작 내용에 따라서 변화되는 물리량을 가리킨다.

다음에 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 연산한 목표면 거리와 조작량에 기초하여 작업 장치(1A)의 동작 판정을 행한다. 판정되는 동작으로서는 도 20에 도시한 바와 같이, 버킷(4)으로 시공 대상을 굴삭하는 (a) 굴삭 동작과, 버킷 저면을 접지시킨 상태에서 암 밀기 동작 또는 암 당김 동작을 함으로써 시공 대상을 목표면의 형상에 가깝게 하는 (b) 다지기 동작과, 붐 하강 조작에 의해 버킷 저면을 시공 대상에 부딪침으로써 시공 대상을 목표면의 형상에 가깝게 하는 (c) 비탈면 다지기 동작이 있다. 또한, 동작 판정에는 목표면 거리와 조작량 이외의 다른 정보(데이터)를 이용해도 된다.

본 실시 형태에서의 동작 판정은, 예를 들어 「조작 레버(11)의 암 당김 조작량이 소정의 역치 이상」 또한 「목표면 거리가 최소가 되는 버킷 모니터 포인트 Mpm이 버킷 클로 끝」일 때 굴삭 동작이라 판정하고, 「조작 레버(11)의 붐 하강 조작량이 소정의 역치 이상」 또한 「조작 레버(11)의 암·버킷 조작량이 소정의 역치 미만」일 때 비탈면 다지기 동작이라 판정하고, 그 이외일 때를 다지기 동작이라 판정한다. 또한, 여기에서 이용되는 각종 역치는, 오퍼레이터의 조작의 습관 등에 따라 적절한 값이 다른 경우를 생각할 수 있다. 그 때문에, 예를 들어 굴삭, 비탈면 다지기, 다지기와 같은 동작을 실제로 적어도 일정 횟수 행하고, 그때의 조작량을 기초로 설정해도 된다.

부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 작업 장치(1A)가 시공 대상에 접촉(접지)하고 있다고 추정되는 작업 장치(1A) 상의 영역(접지 영역)을 상기 동작 판정 결과에 기초하여 결정한다.

여기에서는 도 19와 같이 버킷(4)의 측면에 있어서의 외형을 따라서 5개의 모니터 포인트 Mp1 내지 Mp5가 설정되어 있는 것으로 한다. 이 중 Mp1은 버킷(4)의 클로 끝에 설정된 모니터 포인트(제1 점)이고, Mp2는 버킷 저면에 있어서의 후단에 설정된 모니터 포인트(제2 점)이다. 또한, 본 명세서에 있어서의 「버킷 저면」이란 모니터 포인트 Mp1로부터 모니터 포인트 Mp2까지의 영역으로 한다.

·굴삭 동작의 경우

동작 판정의 결과가 굴삭 동작일 때, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 버킷 클로 끝을 적어도 포함하는 소정의 영역인 제1 접지 영역 Ga1(도 19 참조)을 접지 영역으로서 선택한다. 도 19에 도시한 5개의 모니터 포인트 Mp1 내지 Mp5 중 제1 접지 영역 Ga1에 속하는 것은 모니터 포인트 Mp1만이며, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 도 20의 (a)에 도시한 바와 같이 모니터 포인트 Mp1의 시각 t0부터 t1까지의 이동 궤적(63)을 부분 형상 데이터(65)로서 생성한다. 또한, 제1 접지 영역 Ga1에 복수의 모니터 포인트가 포함되어 있는 경우에는, 상기 이동 궤적(63)에 제1 외형 형상(61)을 더 추가한 것을 부분 형상 데이터(65)로 해도 된다.

·다지기 동작의 경우

동작 판정의 결과가 다지기 동작일 때, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 버킷 저면의 후단을 적어도 포함하는 소정의 영역인 제2 접지 영역 Ga2(도 19 참조)를 접지 영역으로서 선택한다. 도 19에 도시한 5개의 모니터 포인트 Mp1 내지 Mp5 중 제2 접지 영역 Ga2에 속하는 것은 모니터 포인트 Mp2만이며, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 도 20의 (b)에 도시한 바와 같이 모니터 포인트 Mp2의 시각 t0부터 t1까지의 이동 궤적(63)을 부분 형상 데이터(65)로서 생성한다. 또한, 제2 접지 영역 Ga2에 복수의 모니터 포인트가 포함되어 있는 경우에는, 상기 이동 궤적(63)에 제2 외형 형상(62)을 더 추가한 것을 부분 형상 데이터(65)로 해도 된다.

·비탈면 다지기 동작의 경우

동작 판정의 결과가 비탈면 다지기 동작일 때, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 버킷 클로 끝과 버킷 저면의 후단을 적어도 포함하는 소정의 영역인 제3 접지 영역 Ga3(도 19 참조)을 접지 영역으로서 선택한다. 도 19에 도시한 5개의 모니터 포인트 Mp1 내지 Mp5 중 제3 접지 영역 Ga3에 속하는 것은 2개의 모니터 포인트 Mp1, Mp2이며, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 도 20의 (c)에 도시한 바와 같이 시각 t1(제2 시각)에 있어서 2개의 모니터 포인트 Mp1, Mp2를 접속한 선분(즉 제2 외형 형상(62))을 부분 형상 데이터(65)로서 생성한다.

·처리 플로의 구체예

여기서 부분 형상 데이터 생성부(4023)가 제1 생성 방법을 채용한 경우에 있어서의 접지 상태 판정부(4021) 및 부분 형상 데이터 생성부(4023)에 의한 구체적인 처리의 흐름의 하나를 도 17의 흐름도를 사용하여 설명한다. 또한, 각 처리의 상세에 대해서는 상기 설명을 참조하기 바란다.

먼저, 접지 상태 판정부(4021)는, 작업기 자세 연산부(4011), 차체 위치 연산부(4012) 및 차체 각도 연산부(4013)가 연산한 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터를 취득한다(S170). 다음에 접지 상태 판정부(4021)는, S170에서 취득한 데이터에 기초하여 버킷(4)의 위치에 변화가 있는지 여부를 판정한다(S171). S171에 있어서 버킷 위치에 변화가 있었다고 판정된 경우에는 S172로 진행하고, 반대로 버킷 위치에 변화가 없다고 판정된 경우에는 S170으로 되돌아간다.

S172에 있어서, 접지 상태 판정부(4021)는, S170에서 취득한 작업 장치(1A) 및 차체(1B)의 위치 데이터 및 자세 데이터와, 압력 센서(19)로부터 출력되는 붐 실린더(5)의 작동 유압 Pr, Pb의 데이터(압력 데이터)를 사용하여 지면으로부터의 반력 F를 연산한다. 연산한 반력 F가 소정의 역치 이상인 경우에는 버킷(4)이 접지 상태에 있다고 판단하여 S174로 진행하고, 반대로 반력 F가 역치 미만인 경우에는 버킷(4)은 접지하고 있지 않다고 판단하여 S170으로 되돌아간다.

S174에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 버킷(4)에 설정된 복수의 모니터 포인트 Mpm(도 19 참조)의 위치 데이터를 모니터 포인트 위치 연산부(4022)로부터 입력한다.

S175에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, S174에서 입력한 각 모니터 포인트 Mpm의 위치 데이터와, 기억 장치(4062)에 저장된 목표면 데이터에 기초하여, 각 모니터 포인트 Mpm과 목표면의 거리(목표면 거리)를 연산한다.

S176에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 조작량 센서(20)의 검출 데이터로부터 연산되는 조작 레버(11a, 11b)와, S175에서 연산한 목표면 거리에 기초하여, 작업 장치(1A)의 동작이 굴삭 동작, 다지기 동작, 비탈면 다지기 동작 중 어느 것인지를 판정한다.

S177에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 버킷(4)에 설정된 3개의 접지 영역 Ga1, Ga2, Ga3(도 20 참조) 중으로부터 1개의 접지 영역을 S176에서 판정된 동작에 기초하여 결정한다.

S178에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, S177에서 결정된 접지 영역에 속하는 모니터 포인트의 이동 궤적(63) 또는 제2 외형 형상(62)에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성하고(도 20 참조), 생성한 부분 형상 데이터(65)를 기억 장치(4062)에 출력하여 컨트롤러(100)에 기억시킨다. S178이 완료되면 S170으로 되돌아간다.

또한, 도 17의 플로에서는, S173에서 버킷(4)이 접지 상태에 있다고 판단된 경우에 버킷(4)에 설정된 모니터 포인트 Mpm의 위치 정보를 취득하는 것으로 하였지만, 버킷(4)의 접지 상태에 관계없이 모니터 포인트 Mpm의 위치 정보를 취득해 두고, 그것과 병행하여 버킷(4)의 접지 상태를 판정하는 처리를 행해 두고, 접지 상태에 있다고 판단된 시각 정보를 저장해 두고,

또한, 도 17의 플로에서는, S173에서 버킷(4)이 접지 상태에 있다고 판단된 경우에 S174 내지 S178의 처리를 행하는 것으로 하여 설명하였지만, S171의 완료 후에는 접지 상태를 판정하는 처리(S172, S173)를 스킵하고 S174 내지 S178의 처리를 실행하고, 예를 들어 접지 상태를 판정하는 처리(S172, S173)는 별도 독립된 플로에서 소정의 간격으로 실행해 두고, 접지 상태에 없는 상태에서 생성된 부분 형상 데이터는 기억 장치(4062)로부터 삭제하는 처리를 행해도 된다. 또한, S170, S171의 처리에 대해서도 마찬가지로 독립시켜, 버킷 위치에 변화가 없는 상태에서 생성된 부분 형상 데이터는 기억 장치(4062)로부터 삭제하는 처리를 행해도 된다.

(부분 형상 데이터의 제2 생성 방법)

도 9 내지 도 12를 사용하여 제2 생성 방법에 대하여 설명한다. 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 도 9 내지 도 12에 도시한 방법 중 어느 하나를 이용하여 부분 형상 데이터를 생성한다.

도 9의 예에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 제1 외형 형상(61), 제2 외형 형상(62) 및 이동 궤적(63)으로 둘러싸인 영역인 버킷 통과 영역(64)을 수평 방향에 있어서 복수의 구간으로 분할한다(도 9의 예에서는 3개의 구간 Sct1, Sct2, Sct3). 통상, 이와 같은 복수의 구간으로 버킷 통과 영역(64)을 분할하면, 각 구간에 복수의 선분이 존재하게 되지만, 그 경우에 각 구간에서 어느 선분을 선택하여 부분 형상 데이터를 생성해야 할지가 문제가 된다. 그래서 도 9의 예에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 분할 후의 각 구간 Sct1, Sct2, Sct3에 있어서 중력 방향 하측에 위치하는 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성하고 있다.

도 10의 예에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 제1 외형 형상(61), 제2 외형 형상(62) 및 이동 궤적(63)으로 둘러싸인 영역인 버킷 통과 영역(64)을 버킷(4)의 회동 중심(버킷 핀)을 통과하는 복수의 방사상의 직선으로 복수의 구간으로 분할하고(도 10의 예에서는 4개의 구간 Sct1, Sct2, Sct3, Sct4), 그 분할 후의 각 구간 Sct1, Sct2, Sct3, Sct4에 있어서 버킷(4)의 회동 중심으로부터 가장 먼 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성한다. 이와 같이 부분 형상 데이터(65)를 생성하면, 목표면이 연직에 가까운 경사나 연직을 초과한 경사(오버행 상태)를 갖고 있는 경우에도 적절한 형상의 부분 형상 데이터를 생성할 수 있다. 또한, 여기에서는 버킷(4)의 회동 중심을 기준점으로 하였지만, 암(3)의 회동 중심(암 핀)을 기준점으로 해도 된다.

도 11의 예에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 제1 외형 형상(61), 제2 외형 형상(62) 및 이동 궤적(63)으로 둘러싸인 영역인 버킷 통과 영역(64)을 목표면의 연장 방향을 따른 방향에 있어서 복수의 구간으로 분할하고(도 11의 예에서는 3개의 구간 Sct1, Sct2, Sct3), 그 분할 후의 각 구간 Sct1, Sct2, Sct3에 있어서 목표면에 가장 가까운 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성한다.

도 12의 예에서는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)는, 제1 외형 형상(61), 제2 외형 형상(62) 및 이동 궤적(63)으로 둘러싸인 영역인 버킷 통과 영역(64)을, 기억 장치(4062)의 현황 지형 데이터가 규정하는 현황 지형(컨트롤러(100) 상의 현황 지형)의 연장 방향을 따른 방향에 있어서 복수의 구간으로 분할하고(도 12의 예에서는 3개의 구간 Sct1, Sct2, Sct3), 그 분할 후의 각 구간 Sct1, Sct2, Sct3에 있어서, 기억 장치(4062)의 현황 지형 데이터가 규정하는 현황 지형의 하방에 위치하고 또한 당해 현황 지형으로부터 가장 먼 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성한다.

상기와 같이 부분 형상 데이터 생성부(4023)가 생성한 부분 형상 데이터(65)는, 컨트롤러(100) 내의 기억 장치(4062)에 저장된다.

또한, 상기에서는 제1 생성 방법과 제2 생성 방법을 나누어 설명하였지만, 양쪽을 행함으로써 부분 형상 데이터(65)를 생성해도 된다. 그 경우의 순번은 어느 방법이 먼저여도 상관없다. 또한, 상기와 같이 하여 얻어진 부분 형상 데이터(65)는, 예를 들어, 면의 방정식, 정점의 좌표와 정점을 연결하는 변의 순번 등의 면 정보, 또는 부분 형상 데이터(65)가 규정하는 면 상의 점군의 좌표 등의 형식으로 현황 지형 데이터 생성부(4032)에 출력할 수 있다.

(현황 지형 데이터 생성부(4032))

현황 지형 데이터 생성부(4032)는, 부분 형상 데이터 생성부(4023)에 의해 생성된 복수의 부분 형상 데이터(65)에 기초하여, 기억 장치(4062)에 기억되어 있는 작업 대상의 현황 지형 데이터(현황 형상 데이터)를 갱신한다. 이하에서는 현황 지형 데이터 생성부(4032)에 의한 현황 지형 데이터의 생성 방법 중 몇 가지에 대하여 설명하지만, 이하에 설명하는 것 이외의 생성 방법을 이용해도 상관없다.

현황 지형 데이터 생성부(4032)는, 먼저 기억 장치(4062)에 기록된 복수의 부분 형상 데이터(65)에 대해, 각 부분 형상 데이터(65)의 생성 시각(각 부분 형상 데이터(65)를 구성하는 모니터 포인트의 위치의 연산 시각이어도 됨), 동작 판정 결과, 접지 영역의 선택 결과 및 목표면 거리 등을 사용하여, 현황 지형 데이터를 생성하는 처리인 지형화 처리를 행할 대상의 필터링을 행한다. 다음에, 이 필터링에 의해 지형화 처리의 대상이 된 복수의 부분 지형 데이터(버킷 궤적)(65)에 대해, 중복되는 부분이 존재하는지 여부를 판정한다. 이 중복 판정은, 각 부분 형상 데이터(65A, 65B)를 수평면에 투영하거나(도 13), 또는 각 부분 형상 데이터(65A, 65B)를 목표면의 법선 방향으로 투영하고(도 14), 투영 후의 각 형상(66A, 66B)에 중복되는 영역이 있는지 여부에 의해 판정한다. 다른 부분 형상 데이터(65)와 일절 중복되지 않는 부분 형상 데이터(65)는 그 전부를 현황 지형 데이터로서 채용한다. 한편, 다른 부분 형상 데이터(65)와 중복되는 부분 형상 데이터(65)에 대해서는, 이하에 설명하는 소정의 추출 조건(부분 형상 추출 조건)을 충족하는 부분 형상 데이터의 일부 또는 전부를 추출하고, 그 추출한 일부 또는 전부의 부분 형상 데이터를 현황 지형 데이터로서 채용한다.

상기 추출 조건으로서는, 예를 들어, 각 부분 형상 데이터(65)의 위치 정보를 비교하여, 연직 방향의 위치가 최저인 부분, 연직 방향의 위치가 최고인 부분, 목표면과의 연직 방향의 거리(목표면 거리)가 최소인 부분, 목표면의 법선 방향의 거리가 최저인 부분, 또는 목표면의 법선 방향의 거리가 최고인 부분을 현황 지형 데이터로서 채용하는 것이 있다. 혹은, 각 부분 형상 데이터(65)의 생성 시각(즉 버킷(4)에 의한 시공이 행해진 추정 시각)을 비교하여, 시각이 가장 오래된 것, 또는 시각이 가장 최신의 것을 현황 지형 데이터로서 채용하는 경우가 있다.

추출 조건의 구체예의 하나를 도 18에 도시한다. 먼저, 컨트롤러(100)(현황 지형 데이터 생성부(4032))는, 추출 조건을 충족하는지 여부의 확인 대상이 되어 있는 모든 부분 형상 데이터(65)에 목표면 거리의 데이터가 포함되어 있는지 여부를 판정한다(S181). 목표면 거리 데이터가 포함되어 있는 경우에는, 현황 지형은 목표면에 점근한다고 생각되기 때문에, 목표면의 법선 방향에 있어서 목표면과의 거리가 최소인 부분을 현황 지형 데이터로서 채용한다(S182).

S181의 판정에서 목표면 거리 데이터가 포함되어 있지 않은 부분 형상 데이터(65)가 존재하는 경우에는, 컨트롤러(100)(현황 지형 데이터 생성부(4032))는, 추출 조건을 충족하는지 여부의 확인 대상이 되어 있는 부분 형상 데이터(65)에 성토 부분이 포함되어 있는지 여부를 판정한다(S183). 성토 부분이 포함되어 있는 경우에는, 현황 지형의 높이는 높아지거나 낮아지는 것을 반복할 수 있기 때문에, 높이 방향의 조건이 아니라 생성 시각의 조건, 즉 중복 부분에서 생성 시각이 최신인 것을 현황 지형 데이터로서 채용한다(S184).

S183의 판정에서 성토 부분이 일절 없다고 판정된 경우(즉 절토 부분만이 존재한다고 판정된 경우)에는, 현황 지형 높이는 항상 낮아지는 방향으로 변화된다고 생각되기 때문에, 연직 방향의 위치가 최저인 부분을 현황 지형 데이터로서 채용한다(S185).

또한, 상기에서는 2개의 부분 형상 데이터(65)에서 중복되어 있는 부분(즉 추출 조건의 충족을 확인한 부분)의 취급에 대하여 언급하였지만, 당해 2개의 부분 형상 데이터(65)에서 중복되어 있지 않은 부분(추출 조건의 충족을 확인하고 있지 않은 나머지 부분)의 취급은 다음과 같이 할 수 있다. 즉, 도 15에 도시한 바와 같이, 2개의 부분 형상 데이터(65A, 65B) 중 추출 조건을 충족한 부분이 속하는 것의 전체(즉 도 15에서는 부분 형상 데이터(65B)의 전체)를 지형 데이터로서 채용할 수 있다. 또한, 도 16에 도시한 바와 같이, 2개의 부분 형상 데이터(65A, 65B) 중 추출 조건을 충족한 부분이 속하는 것의 전체(즉 도 16에서는 부분 형상 데이터(65B)의 전체)를 지형 데이터로서 채용한 후에, 추출 조건을 충족하지 않은 부분이 속하는 것(즉 도 16에서는 부분 형상 데이터(65A))에 대해서는, 중복이 발생하고 있지 않은 부분(도 16의 부분 형상 데이터(65A)의 실선 부분)을 지형 데이터로서 채용할 수도 있다.

현황 지형 데이터 생성부(4032)는, 상기와 같이 생성한 현황 지형 데이터를 기억 장치(4062)에 출력하여 컨트롤러(100) 내에 기억시킴으로써 현황 지형 데이터를 갱신한다. 기억 장치(4062)로의 출력 시에, 예를 들어 점군 데이터 또는 TIN(triangulated irregular network, 부정 삼각형 망) 데이터로 변환해도 된다. 현황 지형 데이터는 유압 셔블(1) 내의 컨트롤러(100)뿐만 아니라, 유압 셔블(1)의 외부의 디바이스(예를 들어 서버 등)에 출력해도 된다.

(진척 관리 정보 생성부(404))

진척 관리 정보 생성부(404)는, 현황 지형 데이터 생성부(4032)에 의해 갱신된 기억 장치(4062) 내의 현황 지형 데이터를 입력하여, 최신의 현황 지형, 지정일이나 지정 기간의 현장 청부 대금이나 각 셔블의 청부 대금, 현장 전체의 작업 진척률이나 각 셔블(각 오퍼레이터)의 작업 진척률, 시공이 완료된 부분(완성형)의 위치 정보 등을 포함하는 진척 관리 정보를 생성하고, 생성한 정보를 모니터(405) 등을 통해 유압 셔블(1)의 오퍼레이터를 포함하는 유저에게 제시한다. 또한, 진척 관리 정보 생성부(404)에 의한 정보 처리나 정보 제시의 일부는, 유압 셔블(1) 상에 설치된 모니터(405)뿐만 아니라, 유압 셔블(1) 외부에 존재하는 스마트폰, 태블릿 또는 퍼스널 컴퓨터 등의 디바이스에 표시해도 된다.

(효과)

(1) 이상과 같이 구성된 유압 셔블(1)에 의하면, 작업 장치(1A)가 접지하고 있는 기간(접지 기간 중)의 모니터 포인트 Mpm의 위치에 의해 규정되는 외형 형상(61, 62), 및 이동 궤적(63)에 기초하여 부분 형상 데이터(65)가 생성되므로, 작업 장치(1A)를 공중에서 동작시켰을 때의 모니터 포인트 Mpm의 궤적이 현황 지형 데이터로서 기록되는 일이 없어져, 종전보다도 실제의 지형에 가까운 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다.

(2) 상기 유압 셔블(1)에서는, 조작량과 목표면 거리에 기초하여 작업 장치(1A)의 동작 판정을 행하고, 그 동작 판정에 따라서 결정되는 접지 영역에 의해 부분 형상 데이터의 생성에 이용하는 모니터 포인트 Mpm을 선택하고 있으므로, 종전보다도 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다. 이 점에 관해, 상기 특허문헌 1의 기술에서는, 굴삭 동작만이 검출 가능하고, 암 덤프 동작이나 붐 하강 동작을 사용한 다지기 동작 등은 검출할 수 없다. 또한, 동일한 암 크라우드 동작을 하는 장면이라도, 굴삭 동작에서는 버킷 클로 끝, 다지기 동작에서는 버킷 배면이라고 하는 바와 같이, 기록되어야 할 모니터 포인트가 다르지만, 특허문헌 1에는 모니터 포인트의 설정 방법에 대하여 특별한 기재가 없다.

(3) 상기 유압 셔블(1)에서는, 작업 장치(1A)에 의한 동작이 굴삭 동작, 다지기 동작 및 비탈면 다지기 동작 중 어느 것인지를 판정하고, 그 판정 결과에 따른 접지 영역을 이용함으로써, 부분 형상 데이터의 생성에 이용하는 모니터 포인트 Mpm을 선택하고 있으므로, 종전보다도 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다.

(4) 상기 유압 셔블(1)에서는, 작업 장치(1A)의 동작이 굴삭 동작으로 판정된 경우에는 적어도 이동 궤적(63)에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성하고, 다지기 동작으로 판정된 경우에는 적어도 이동 궤적(63)에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성하고, 비탈면 다지기 동작으로 판정된 경우에는 제2 외형 형상(62)에 기초하여 부분 형상 데이터(65)를 생성하는 것으로 하였으므로, 각 동작에서 불필요한 모니터 포인트 Mpm에 기초하는 연산이 실행되는 것이 방지되어, 부분 형상 데이터(65)의 생성 효율을 향상시킬 수 있다.

(5) 부분 형상 데이터(65)의 후보가 복수 존재하는 경우에는, 도 9에 도시한 예와 같이 중력 방향 하측에 위치하는 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)가 생성되므로, 종전보다도 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다.

(6) 부분 형상 데이터(65)의 후보가 복수 존재하는 경우에는, 도 10에 도시한 예와 같이 버킷(4)이나 암(3)의 회동 중심으로부터 가장 먼 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)가 생성되므로, 종전보다도 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다. 특히 목표면의 각도가 연직(90도)에 가까운 경우나 90도 이상인 경우에 이 방법은 현저한 효과를 발휘한다.

(7) 부분 형상 데이터(65)의 후보가 복수 존재하는 경우에는, 도 11에 도시한 예와 같이 목표면의 법선 방향에 있어서 가장 목표면에 가까운 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)가 생성되므로, 종전보다도 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다.

(8) 부분 형상 데이터(65)의 후보가 복수 존재하는 경우에는, 도 12에 도시한 예와 같이 컨트롤러(100) 상의 현황 지형의 하방에 위치하고, 또한, 컨트롤러(100) 상의 현황 지형으로부터 가장 먼 선분에 기초하여 부분 형상 데이터(65)가 생성되므로, 종전보다도 정확한 현황 지형 데이터를 생성할 수 있다.

(기타)

상기에서는 차체(1B)의 위치를 연산하기 위한 차체 위치 연산 장치로서, 복수의 측위 위성으로부터 송신되는 복수의 항법 신호에 기초하여 차체(1B)의 위치를 연산하는 수신기(4012)를 이용하였지만, 예를 들어 차체(1B)에 복수의 타깃(프리즘)을 설치하고, 당해 복수의 타깃까지의 거리를 토탈 스테이션으로 측정함으로써 차체(1B)의 위치를 연산해도 된다. 즉, 차체 위치 연산 장치로서는 토탈 스테이션도 이용 가능하다.

또한, 본 발명은, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내의 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어, 본 발명은, 상기 실시 형태에서 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되지 않고, 그 구성의 일부를 삭제한 것도 포함된다. 또한, 어떤 실시 형태에 관한 구성의 일부를, 다른 실시 형태에 관한 구성에 추가 또는 치환하는 것이 가능하다.

또한, 상기 컨트롤러(100)에 관한 각 구성이나 당해 각 구성의 기능 및 실행 처리 등은, 그것들의 일부 또는 전부를 하드웨어(예를 들어 각 기능을 실행하는 로직을 집적 회로로 설계하는 등)로 실현해도 된다. 또한, 상기 컨트롤러(100)에 관한 구성은, 연산 처리 장치(예를 들어 CPU)(4061)에 의해 판독·실행됨으로써 컨트롤러(100)의 구성에 관한 각 기능이 실현되는 프로그램(소프트웨어)으로 해도 된다. 당해 프로그램에 관한 정보는, 예를 들어, 반도체 메모리(플래시 메모리, SSD 등), 자기 기억 장치(하드디스크 드라이브 등) 및 기록 매체(자기 디스크, 광 디스크 등) 등에 기억할 수 있다.

또한, 상기 실시 형태의 설명에서는, 제어선이나 정보선은, 당해 실시 형태의 설명에 필요하다고 이해되는 것을 나타냈지만, 반드시 제품에 관한 모든 제어선이나 정보선을 나타내고 있다고는 할 수 없다. 실제로는 거의 모든 구성이 서로 접속되어 있다고 생각해도 된다.

1: 유압 셔블
1A: 작업 장치(프론트 작업 장치)
1B: 차체
1BA: 상부 선회체
1BB: 하부 주행체
2: 붐
3: 암
4: 버킷
5: 붐 실린더
6: 암 실린더
7: 버킷 실린더
11a: 조작 레버
11b: 조작 좌측 레버
12: 붐 각도 센서
13: 암 각도 센서
14: 버킷 각도 센서
16a: 차체 전후 경사각 센서(피치각 센서)
16b: 차체 좌우 경사각 센서(롤각 센서)
17a: 제1 GNSS 안테나
17b: 제2 GNSS 안테나
19: 압력 센서
20: 조작량 센서
21: 목표면 데이터 입력 장치
22: 현황 지형 데이터 입력 장치
41: 동작 평면
45: 모니터
61: 제1 외형 형상
62: 제2 외형 형상
63: 이동 궤적
64: 버킷 통과 영역(작업 장치 통과 영역)
65: 부분 형상 데이터
100: 컨트롤러
404: 진척 관리 정보 생성부
405: 모니터
4011: 작업기 자세 연산부
4012: 차체 위치 연산부(수신기)
4013: 차체 각도 연산부
4021: 접지 상태 판정부
4022: 모니터 포인트 위치 연산부
4023: 부분 형상 데이터 생성부
4032: 현황 지형 데이터 생성부
4061: 연산 처리 장치(예를 들어 CPU)
4062: 기억 장치

Claims (11)

1. 차체와,
   상기 차체에 설치된 작업 장치와,
   상기 차체의 위치를 연산하는 차체 위치 연산 장치와,
   상기 작업 장치의 자세를 검출하는 자세 센서와,
   상기 작업 장치를 구동하는 복수의 액추에이터의 구동 상태를 검출하는 구동 상태 센서와,
   상기 차체 위치 연산 장치에서 연산된 상기 차체의 위치와, 상기 자세 센서의 검출 데이터로부터 연산되는 상기 작업 장치의 위치에 기초하여, 상기 작업 장치에 설정된 모니터 포인트의 위치 정보를 연산하고, 상기 위치 정보를 이용하여 상기 작업 장치의 작업 대상의 현황 형상 데이터를 갱신하는 컨트롤러를 구비한 작업 기계에 있어서,
   상기 모니터 포인트는 상기 작업 장치에 복수 설정되어 있고,
   상기 작업 장치의 외형 형상은, 상기 복수의 모니터 포인트의 위치에 의해 규정되고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 작업 장치 및 상기 차체의 위치 데이터 및 자세 데이터와, 상기 구동 상태 센서의 검출 데이터와, 상기 작업 장치에 작용하는 힘 또는 모멘트 중 적어도 하나의 균형의 관계를 이용하여, 지면의 반력 또는 지면의 반력에 의한 모멘트를 연산하고, 그 값이 소정의 역치 이상인지 여부에 따라, 상기 작업 장치가 접지 상태에 있는지 여부를 판정하고,
   상기 작업 장치가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중에 있어서의 상기 작업 장치의 외형 형상을 규정하는 모니터 포인트의 이동 궤적에 기초하여, 상기 작업 장치에 의해 형성되는 작업 대상의 현황 지형의 일부를 근사한 부분 형상 데이터를 생성하고, 상기 부분 형상 데이터에 기초하여 상기 작업 대상의 현황 형상 데이터를 갱신하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 작업 장치가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중의 제1 시각에 있어서의 상기 복수의 모니터 포인트의 위치에 의해 규정되는 제1 외형 형상과, 상기 접지 기간 중의 상기 제1 시각보다 후의 제2 시각에 있어서의 상기 복수의 모니터 포인트의 위치에 의해 규정되는 제2 외형 형상과, 상기 제1 시각부터 상기 제2 시각까지의 동안에 있어서의 상기 복수의 모니터 포인트의 이동 궤적에 기초하여, 상기 부분 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
4. 제1항에 있어서,
   상기 작업 장치를 조작하기 위한 조작 레버를 더 구비하고,
   상기 컨트롤러에는, 상기 작업 장치의 시공 대상의 목표 형상이 규정된 목표면이 기억되어 있고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 조작 레버에 입력되는 조작량과, 상기 작업 장치로부터 상기 목표면까지의 거리인 목표면 거리를 포함하는 데이터에 기초하여 상기 작업 장치의 동작 판정을 행하고, 상기 동작 판정의 결과로부터 상기 작업 장치가 접지하고 있다고 추정되는 접지 영역을 결정하고,
   상기 이동 궤적은, 상기 작업 장치에 복수 설정된 모니터 포인트 중 상기 접지 영역에 속하는 모니터 포인트의 이동 궤적인 것을 특징으로 하는 작업 기계.
5. 제4항에 있어서,
   상기 작업 장치의 선단은 버킷으로 되어 있고,
   상기 복수의 모니터 포인트는 상기 버킷에 설정된 복수의 점이며, 상기 복수의 점에는 상기 버킷의 클로 끝에 설정된 제1 점과, 상기 버킷의 저면에 있어서의 후단에 설정된 제2 점이 포함되어 있고,
   상기 컨트롤러는,
   상기 동작 판정의 결과가 굴삭 동작일 때는 상기 접지 영역으로서 상기 제1 점을 포함하는 제1 접지 영역을 선택하고,
   상기 동작 판정의 결과가 다지기 동작일 때는 상기 접지 영역으로서 상기 제2 점을 포함하는 제2 접지 영역을 선택하고,
   상기 동작 판정의 결과가 비탈면 다지기 동작일 때는 상기 접지 영역으로서 상기 제1 점 및 상기 제2 점을 포함하는 제3 접지 영역을 선택하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
6. 제5항에 있어서,
   상기 컨트롤러는,
   상기 동작 판정의 결과가 상기 굴삭 동작일 때는 상기 이동 궤적에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하고,
   상기 동작 판정의 결과가 상기 다지기 동작일 때는 상기 이동 궤적에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하고,
   상기 동작 판정의 결과가 상기 비탈면 다지기 동작일 때는 상기 작업 장치가 접지 상태에 있다고 판정된 접지 기간 중에 있어서의 상기 복수의 점의 위치에 의해 규정되는 상기 외형 형상에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
7. 제3항에 있어서,
   상기 컨트롤러는, 상기 제1 외형 형상, 상기 제2 외형 형상 및 상기 이동 궤적으로 둘러싸인 영역인 작업 장치 통과 영역을 수평 방향에 있어서 복수의 구간으로 분할하고, 그 분할 후의 각 구간에 있어서 중력 방향 하측에 위치하는 선분에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
8. 제3항에 있어서,
   상기 작업 장치의 선단은 버킷으로 되어 있고,
   상기 복수의 모니터 포인트는 상기 버킷에 설정된 복수의 점이며,
   상기 컨트롤러는, 상기 제1 외형 형상, 상기 제2 외형 형상 및 상기 이동 궤적으로 둘러싸인 영역인 작업 장치 통과 영역을 상기 버킷의 회동 중심을 통과하는 복수의 방사상의 직선으로 복수의 구간으로 분할하고, 그 분할 후의 각 구간에 있어서 상기 버킷의 회동 중심으로부터 가장 먼 선분에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
9. 제3항에 있어서,
   상기 컨트롤러에는, 상기 작업 장치의 시공 대상의 목표 형상이 규정된 목표면이 기억되어 있고,
   상기 컨트롤러는, 상기 제1 외형 형상, 상기 제2 외형 형상 및 상기 이동 궤적으로 둘러싸인 영역인 작업 장치 통과 영역을 상기 목표면을 따른 방향에 있어서 복수의 구간으로 분할하고, 그 분할 후의 각 구간에 있어서 상기 목표면에 가장 가까운 선분에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
10. 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 제1 외형 형상, 상기 제2 외형 형상 및 상기 이동 궤적으로 둘러싸인 영역인 작업 장치 통과 영역을 상기 현황 형상 데이터가 규정하는 현황 형상을 따른 방향에 있어서 복수의 구간으로 분할하고, 그 분할 후의 각 구간에 있어서 상기 현황 형상의 하방에 위치하고 또한 상기 현황 형상으로부터 가장 먼 선분에 기초하여 상기 부분 형상 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.
11. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러는, 상기 부분 형상 데이터에 기초하여 갱신된 상기 현황 형상 데이터를 사용하여 상기 작업 장치에 의한 작업의 진척 상황 데이터를 생성하고,
    상기 컨트롤러에 의해 생성된 상기 진척 상황 데이터를 표시하는 모니터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 작업 기계.

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