KR20200132891A - 쇼벨 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 하부주행체(1) 또는 상부선회체(3)에 탑재된 액추에이터와, 액추에이터의 움직임을 제한 가능한 컨트롤러(30)를 갖는다. 컨트롤러(30)는, 가상벽(VW)을 설정하고, 가상벽(VW)과 쇼벨(100)의 위치관계에 근거하여 액추에이터의 움직임을 제한한다.

Description

쇼벨

본 개시는, 굴삭기로서의 쇼벨에 관한 것이다.

종래, 어태치먼트와 선회기구를 구비한 굴삭기가 알려져 있다(특허문헌 1 참조). 이 굴삭기는, 가까워져 오는 물체를 검출한 경우에서, 또한 어태치먼트와 물체가 접촉할 가능성이 높다고 판정한 경우에, 어태치먼트의 선회동작을 정지시키도록 구성되어 있다.

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2012-21290호

그러나, 상술한 굴삭기는, 가까워져 오는 물체가 존재하지 않는 경우에 어태치먼트의 선회동작을 정지시키는 경우는 없다. 그 때문에, 어태치먼트를 진입시키지 말아야 할 공간에 어태치먼트를 진입시켜 버릴 우려가 있다.

그래서, 쇼벨의 움직임을 보다 적절히 제한하는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨은, 하부주행체와, 상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와, 상기 하부주행체 또는 상기 상부선회체에 탑재된 액추에이터와, 상기 액추에이터의 움직임을 제한 가능한 제어장치를 갖고, 상기 제어장치는, 가상벽을 설정하며, 상기 가상벽과 쇼벨의 위치관계에 근거하여 상기 액추에이터의 움직임을 제한한다.

상술한 수단에 의하여, 쇼벨의 움직임이 보다 적절히 제한된다.

도 1a는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 상면도이다.
도 1c는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 측면도이다.
도 1d는 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨의 상면도이다.
도 2는 도 1a의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이다.
도 3a는 쇼벨을 구성하는 각부(各部)의 위치관계를 나타내는 도이다.
도 3b는 쇼벨을 구성하는 각부의 위치관계를 나타내는 도이다.
도 4는 쇼벨의 사시도이다.
도 5는 도 1a의 쇼벨에 탑재되는 유압시스템의 다른 구성예를 나타내는 도이다.
도 6a는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 6b는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 6c는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 6d는 도 5에 나타내는 유압시스템의 일부를 발출한 도이다.
도 7은 컨트롤러의 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 8은 쇼벨의 사시도이다.
도 9는 쇼벨의 외표면의 구성예를 나타내는 도이다.
도 10은 컨트롤러의 구성의 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 11은 컨트롤러의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 도이다.
도 12는 쇼벨의 관리시스템의 구성예를 나타내는 개략도이다.
도 13은 지원장치에서 표시되는 화상의 표시예를 나타내는 도이다.

먼저, 도 1a~도 1d를 참조하여, 본 발명의 실시형태에 관한 굴삭기로서의 쇼벨(100)에 대하여 설명한다. 도 1a 및 도 1c는 쇼벨(100)의 측면도이며, 도 1b 및 도 1d는 쇼벨(100)의 상면도이다. 도 1a는, 참조부호 및 보조선 등을 제외하면, 도 1c와 동일한 도이며, 도 1b는, 참조부호 및 보조선 등을 제외하면, 도 1d와 동일한 도이다.

본 실시형태에서는, 쇼벨(100)은, 유압액추에이터를 탑재하고 있다. 유압액추에이터는, 좌주행용 유압모터(2ML), 우주행용 유압모터(2MR), 선회용 유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9)를 포함한다.

쇼벨(100)의 하부주행체(1)는 크롤러(1C)를 포함한다. 크롤러(1C)는, 하부주행체(1)에 탑재되어 있는 주행용 유압모터(2M)에 의하여 구동된다. 구체적으로는, 크롤러(1C)는 좌크롤러(1CL) 및 우크롤러(1CR)를 포함한다. 좌크롤러(1CL)는 좌주행용 유압모터(2ML)에 의하여 구동되고, 우크롤러(1CR)는 우주행용 유압모터(2MR)에 의하여 구동된다.

하부주행체(1)에는 선회기구(2)를 통하여 상부선회체(3)가 선회 가능하게 탑재되어 있다. 선회기구(2)는, 상부선회체(3)에 탑재되어 있는 선회용 유압모터(2A)에 의하여 구동된다. 단, 선회용 유압모터(2A)는, 전동액추에이터로서의 선회용 전동발전기여도 된다.

상부선회체(3)에는 붐(4)이 장착되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되고, 암(5)의 선단에는 엔드어태치먼트로서의 버킷(6)이 장착되어 있다. 붐(4), 암(5), 및 버킷(6)은, 어태치먼트의 일례인 굴삭어태치먼트(AT)를 구성한다. 붐(4)은 붐실린더(7)로 구동되고, 암(5)은 암실린더(8)로 구동되며, 버킷(6)은 버킷실린더(9)로 구동된다.

붐(4)은, 상부선회체(3)에 관하여 회동(回動) 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 붐(4)에는 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 회동각도인 붐각도(β1)를 검출할 수 있다. 붐각도(β1)는, 예를 들면 붐(4)을 가장 하강시킨 상태로부터의 상승각도이다. 그 때문에, 붐각도(β1)는, 붐(4)을 가장 상승시켰을 때에 최대로 된다.

암(5)은, 붐(4)에 관하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 암(5)에는 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 암각도센서(S2)는, 암(5)의 회동각도인 암각도(β2)를 검출할 수 있다. 암각도(β2)는, 예를 들면 암(5)을 가장 접은 상태로부터의 펼침각도이다. 그 때문에, 암각도(β2)는, 암(5)을 가장 펼쳤을 때에 최대로 된다.

버킷(6)은, 암(5)에 관하여 회동 가능하게 지지되어 있다. 그리고, 버킷(6)에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 버킷각도센서(S3)는, 버킷(6)의 회동각도인 버킷각도(β3)를 검출할 수 있다. 버킷각도(β3)는, 버킷(6)을 가장 접은 상태로부터의 펼침각도이다. 그 때문에, 버킷각도(β3)는, 버킷(6)을 가장 펼쳤을 때에 최대로 된다.

도 1의 실시형태에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3)의 각각은, 가속도센서와 자이로센서의 조합으로 구성되어 있다. 단, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 및 버킷각도센서(S3) 중 적어도 하나는, 가속도센서만으로 구성되어 있어도 된다. 또, 붐각도센서(S1)는, 붐실린더(7)에 장착된 스트로크센서여도 되고, 로터리인코더, 퍼텐쇼미터, 또는 관성계측장치 등이어도 된다. 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)에 대해서도 동일하다.

상부선회체(3)에는, 운전실로서의 캐빈(10)이 마련되고, 또한 엔진(11) 등의 동력원이 탑재되어 있다. 또, 상부선회체(3)에는, 물체검지장치(70), 촬상장치(80), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5) 등이 장착되어 있다. 캐빈(10)의 내부에는, 조작장치(26), 컨트롤러(30), 표시장치(D1), 및 소리출력장치(D2) 등이 마련되어 있다. 다만, 본서에서는 편의상, 상부선회체(3)에 있어서의 굴삭어태치먼트(AT)가 장착되어 있는 측을 전측(前側)으로 하고, 카운터웨이트가 장착되어 있는 측을 후측(後側)으로 한다.

도 1c 및 도 1d에 나타내는 물체검지장치(70)는, 주위감시장치의 일례이며, 쇼벨(100)의 주위에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 물체는, 예를 들면 사람, 동물, 차량, 건설기계, 건축물, 벽, 울타리, 또는 구멍 등이다. 물체검지장치(70)는, 예를 들면 카메라, 초음파센서, 밀리파레이더, 스테레오카메라, LIDAR, 거리화상센서, 또는 적외선센서 등이다. 본 실시형태에서는, 물체검지장치(70)는, 상부선회체(3)의 상면후단(後端)에 장착된 LIDAR인 후센서(70B)와 후상센서(70UB), 캐빈(10)의 상면전단(前端)에 장착된 LIDAR인 전센서(70F)와 전상센서(70UF), 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착된 LIDAR인 좌센서(70L)와 좌상센서(70UL), 및 상부선회체(3)의 상면우단에 장착된 LIDAR인 우센서(70R)와 우상센서(70UR)를 포함한다.

후센서(70B)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 후상센서(70UB)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 전센서(70F)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 전상센서(70UF)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 좌센서(70L)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 좌상센서(70UL)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 우센서(70R)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사하방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다. 우상센서(70UR)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사상방에 존재하는 물체를 검지하도록 구성되어 있다.

물체검지장치(70)는, 쇼벨(100)의 주위로 설정된 소정 영역 내의 소정 물체를 검지하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 사람과 사람 이외의 물체를 구별할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.

촬상장치(80)는, 주위감시장치의 다른 일례이며, 쇼벨(100)의 주위를 촬상한다. 본 실시형태에서는, 촬상장치(80)는, 상부선회체(3)의 상면후단에 장착된 후카메라(80B)와 후상카메라(80UB), 캐빈(10)의 상면전단에 장착된 전카메라(80F)와 전상카메라(80UF), 상부선회체(3)의 상면좌단에 장착된 좌카메라(80L)와 좌상카메라(80UL), 및 상부선회체(3)의 상면우단에 장착된 우카메라(80R)와 우상카메라(80UR)를 포함한다.

후카메라(80B)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 후상카메라(80UB)는, 쇼벨(100)의 후방 또한 경사상방을 촬상하도록 구성되어 있다. 전카메라(80F)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 전상카메라(80UF)는, 쇼벨(100)의 전방 또한 경사상방을 촬상하도록 구성되어 있다. 좌카메라(80L)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 좌상카메라(80UL)는, 쇼벨(100)의 좌방 또한 경사상방을 촬상하도록 구성되어 있다. 우카메라(80R)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사하방을 촬상하도록 구성되어 있다. 우상카메라(80UR)는, 쇼벨(100)의 우방 또한 경사상방을 촬상하도록 구성되어 있다.

구체적으로는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 후카메라(80B)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선(破線)(M1)이 선회축(K)에 수직인 가상평면(도 1a의 예에서는 가상수평면)에 대하여 각도(부각(俯角)) φ1을 형성하도록 구성되어 있다. 후상카메라(80UB)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선(M2)이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각(仰角)) φ2를 형성하도록 구성되어 있다. 전카메라(80F)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선(M3)이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(부각) φ3을 형성하도록 구성되어 있다. 전상카메라(80UF)는, 광축을 나타내는 가상선인 파선(M4)이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각) φ4를 형성하도록 구성되어 있다. 도시는 되어 있지 않지만, 좌카메라(80L) 및 우카메라(80R)도 동일하게, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 부각을 형성하도록 구성되고, 좌상카메라(80UL) 및 우상카메라(80UR)도 동일하게, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 앙각을 형성하도록 구성되어 있다.

도 1c에서는, 영역(R1)은, 전카메라(80F)의 감시범위(촬상범위)와 전상카메라(80UF)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고, 영역(R2)은, 후카메라(80B)의 촬상범위와 후상카메라(80UB)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고 있다. 즉, 후카메라(80B)와 후상카메라(80UB)는, 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 전카메라(80F)와 전상카메라(80UF)도, 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다. 또, 도시는 생략되어 있지만, 좌카메라(80L)와 좌상카메라(80UL)도 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우카메라(80R)와 우상카메라(80UR)도 서로의 촬상범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다.

도 1c에 나타내는 바와 같이, 후카메라(80B)는, 촬상범위의 하측의 경계를 나타내는 가상선인 파선(L1)이, 선회축(K)에 수직인 가상평면(도 1c의 예에서는 가상수평면)에 대하여 각도(부각) θ1을 형성하도록 구성되어 있다. 후상카메라(80UB)는, 촬상범위의 상측의 경계를 나타내는 가상선인 파선(L2)이, 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각) θ2를 형성하도록 구성되어 있다. 전카메라(80F)는, 촬상범위의 하측의 경계를 나타내는 가상선인 파선(L3)이, 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(부각) θ3을 형성하도록 구성되어 있다. 전상카메라(80UF)는, 촬상범위의 상측의 경계를 나타내는 가상선인 파선(L4)이, 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 각도(앙각) θ4를 형성하도록 구성되어 있다. 각도(부각) θ1 및 각도(부각) θ3은, 바람직하게는, 55도 이상이다. 도 1c에서는, 각도(부각) θ1은, 약 70도이며, 각도(부각) θ3은, 약 65도이다. 각도(앙각) θ2 및 각도(앙각) θ4는, 바람직하게는, 90도 이상이며, 보다 바람직하게는, 135도 이상이고, 더 바람직하게는, 180도이다. 도 1c에서는, 각도(앙각) θ2는, 약 115도이며, 각도(앙각) θ4는, 약 115도이다. 도시는 되어 있지 않지만, 좌카메라(80L) 및 우카메라(80R)도 동일하게, 각 촬상범위의 하측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여, 55도 이상의 부각을 형성하도록 구성되고, 좌상카메라(80UL) 및 우상카메라(80UR)도 동일하게, 각 촬상범위의 상측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여, 90도 이상의 앙각을 형성하도록 구성되어 있다.

그 때문에, 쇼벨(100)은, 전상카메라(80UF)에 의하여 캐빈(10)의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검지할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 후상카메라(80UB)에 의하여 엔진후드의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검지할 수 있다. 또, 쇼벨(100)은, 좌상카메라(80UL) 및 우상카메라(80UR)에 의하여 상부선회체(3)의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검출할 수 있다. 이와 같이, 쇼벨(100)은, 후상카메라(80UB), 전상카메라(80UF), 좌상카메라(80UL), 및 우상카메라(80UR)에 의하여 쇼벨(100)의 상방의 공간 내에 존재하는 물체를 검지할 수 있다.

도 1d에서는, 영역(R3)은, 전카메라(80F)의 촬상범위와 전상카메라(80UF)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고, 영역(R4)은, 좌카메라(80L)의 촬상범위와 후카메라(80B)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내며, 영역(R5)은, 후카메라(80B)의 촬상범위와 우카메라(80R)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고, 영역(R6)은, 우카메라(80R)의 촬상범위와 전카메라(80F)의 촬상범위가 중복되어 있는 부분을 나타내고 있다. 즉, 전카메라(80F)와 좌카메라(80L)는, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌카메라(80L)와 후카메라(80B)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후카메라(80B)와 우카메라(80R)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우카메라(80R)와 전카메라(80F)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다. 또, 도시는 생략되어 있지만, 전상카메라(80UF)와 좌상카메라(80UL)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌상카메라(80UL)와 후상카메라(80UB)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후상카메라(80UB)와 우상카메라(80UR)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우상카메라(80UR)와 전상카메라(80UF)도, 서로의 촬상범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있다.

이와 같은 배치에 의하여, 전상카메라(80UF)는, 예를 들면 붐(4)을 가장 상승시켰을 때에 붐(4)의 선단이 위치하는 공간 및 그 주위의 공간에 있는 물체를 촬상할 수 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 전상카메라(80UF)가 촬상한 화상을 이용함으로써, 쇼벨(100)의 상공에 걸쳐 놓여 있는 전선에 붐(4)의 선단이 접촉해 버리는 것을 방지할 수 있다.

전상카메라(80UF)는, 붐(4)을 가장 상승시킨 자세인 붐상한자세에 있어서 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 일방이 회동되어졌다고 해도, 암(5) 및 버킷(6)이 전상카메라(80UF)의 촬상범위 내에 들어가도록, 캐빈(10)에 장착되어 있어도 된다. 이 경우, 붐상한자세에 있어서 암(5) 및 버킷(6) 중 적어도 일방이 최대한 펼쳐졌다고 해도, 컨트롤러(30)는, 주위의 물체와 굴삭어태치먼트(AT)가 접촉할 우려가 있는지 여부를 판정할 수 있다.

물체검지장치(70)도 촬상장치(80)와 동일하게 배치되어 있어도 된다. 즉, 후센서(70B)와 후상센서(70UB)는, 서로의 감시범위(검지범위)가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 전센서(70F)와 전상센서(70UF)도, 서로의 검지범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 좌센서(70L)와 좌상센서(70UL)도 서로의 검지범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우센서(70R)와 우상센서(70UR)도 서로의 검지범위가 상하방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있어도 된다.

전센서(70F)와 좌센서(70L)는, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌센서(70L)와 후센서(70B)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후센서(70B)와 우센서(70R)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우센서(70R)와 전센서(70F)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있어도 된다.

전상센서(70UF)와 좌상센서(70UL)는, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 좌상센서(70UL)와 후상센서(70UB)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되며, 후상센서(70UB)와 우상센서(70UR)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되고, 우상센서(70UR)와 전상센서(70UF)도, 서로의 검지범위가 좌우방향에서 부분적으로 중복되도록 배치되어 있어도 된다.

후센서(70B), 전센서(70F), 좌센서(70L), 및 우센서(70R)는, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 부각을 형성하도록 구성되고, 후상센서(70UB), 전상센서(70UF), 좌상센서(70UL), 및 우상센서(70UR)는, 각 광축이 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 앙각을 형성하도록 구성되어 있어도 된다.

후센서(70B), 전센서(70F), 좌센서(70L), 및 우센서(70R)는, 각 검지범위의 하측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 부각을 형성하도록 구성되고, 후상센서(70UB), 전상센서(70UF), 좌상센서(70UL), 및 우상센서(70UR)는, 각 검지범위의 상측의 경계가 선회축(K)에 수직인 가상평면에 대하여 앙각을 형성하도록 구성되어 있어도 된다.

본 실시형태에서는, 후카메라(80B)는 후센서(70B)에 인접하여 배치되고, 전카메라(80F)는 전센서(70F)에 인접하여 배치되며, 좌카메라(80L)는 좌센서(70L)에 인접하여 배치되고, 또한 우카메라(80R)는 우센서(70R)에 인접하여 배치되어 있다. 또, 후상카메라(80UB)는 후상센서(70UB)에 인접하여 배치되고, 전상카메라(80UF)는 전상센서(70UF)에 인접하여 배치되며, 좌상카메라(80UL)는 좌상센서(70UL)에 인접하여 배치되고, 또한 우상카메라(80UR)는 우상센서(70UR)에 인접하여 배치되어 있다.

본 실시형태에서는, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80)는 모두, 도 1d에 나타내는 바와 같이, 상면시(上面視)에서 상부선회체(3)의 윤곽으로부터 돌출되지 않도록, 상부선회체(3)에 장착되어 있다. 단, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 하나는, 상면시에서 상부선회체(3)의 윤곽으로부터 돌출되도록, 상부선회체(3)에 장착되어 있어도 된다.

후상카메라(80UB)는, 생략되어도 되고, 후카메라(80B)에 통합되어 있어도 된다. 후상카메라(80UB)가 통합된 후카메라(80B)는, 후상카메라(80UB)가 커버하고 있던 촬상범위를 포함하는 넓은 촬상범위를 커버할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 전상카메라(80UF), 좌상카메라(80UL), 및 우상카메라(80UR)에 대해서도 동일하다. 또, 후상센서(70UB)는, 생략되어도 되고, 후센서(70B)에 통합되어 있어도 된다. 전상센서(70UF), 좌상센서(70UL), 및 우상센서(70UR)에 대해서도 동일하다. 또, 후상카메라(80UB), 전상카메라(80UF), 좌상카메라(80UL), 및 우상카메라(80UR) 중 적어도 2개는, 하나 또는 복수의 전천구(全天球)카메라 또는 반구카메라로서 통합되어 있어도 된다.

촬상장치(80)가 촬상한 화상은 표시장치(D1)에 표시된다. 촬상장치(80)는, 부감화상 등의 시점변환화상을 표시장치(D1)에 표시할 수 있도록 구성되어 있어도 된다. 부감화상은, 예를 들면 후카메라(80B), 좌카메라(80L), 및 우카메라(80R)의 각각이 출력하는 화상을 합성하여 생성된다.

기체경사센서(S4)는, 소정의 평면에 대한 상부선회체(3)의 경사를 검출한다. 본 실시형태에서는, 기체경사센서(S4)는, 수평면에 관한 상부선회체(3)의 전후축 둘레의 경사각 및 좌우축 둘레의 경사각을 검출하는 가속도센서이다. 상부선회체(3)의 전후축 및 좌우축은, 예를 들면 서로 직교하여 쇼벨(100)의 선회축 상의 일점인 쇼벨중심점을 통과한다.

선회각속도센서(S5)는, 상부선회체(3)의 선회각속도를 검출한다. 본 실시형태에서는, 선회각속도센서(S5)는, 자이로센서이다. 선회각속도센서(S5)는, 리졸버 또는 로터리인코더 등이어도 된다. 선회각속도센서(S5)는, 선회속도를 검출해도 된다. 선회속도는, 선회각속도로부터 산출되어도 된다.

이하에서는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 및 선회각속도센서(S5)의 각각은, 자세검출장치라고도 칭해진다.

표시장치(D1)는, 정보를 표시하는 장치이다. 소리출력장치(D2)는, 소리를 출력하는 장치이다. 조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)을 제어하기 위한 제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, CPU, RAM, NVRAM, 및 ROM 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 각 기능에 대응하는 프로그램을 ROM으로부터 판독하여 RAM에 로드하고, 대응하는 처리를 CPU에 실행시킨다. 각 기능은, 예를 들면 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 가이드(안내)하는 머신가이던스기능, 및 조작자에 의한 쇼벨(100)의 수동조작을 자동적으로 지원하는 머신컨트롤기능을 포함한다.

도 2는, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 구성예를 나타내는 도이며, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인, 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선, 및 점선으로 나타낸다.

유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 유압펌프로서의 메인펌프(14)로부터 센터바이패스관로(40)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다. 메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 센터바이패스관로(40)는, 좌센터바이패스관로(40L) 및 우센터바이패스관로(40R)를 포함한다.

좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브 내에 배치된 제어밸브(151, 153, 155 및 157)를 연통하는 작동유라인이며, 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브 내에 배치된 제어밸브(150, 152, 154, 156 및 158)를 연통하는 작동유라인이다.

제어밸브(150)는, 주행직진밸브이다. 제어밸브(151)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행용 유압모터(2ML)에 공급하고, 또한 좌주행용 유압모터(2ML) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(152)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행용 유압모터(2MR)에 공급하고, 또한 우주행용 유압모터(2MR) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(153)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(154)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(155)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(156)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(157)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)로 순환시키기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(158)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)에 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출압에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각(斜板傾轉角)을 조절함으로써(예를 들면, 전마력(全馬力)제어에 의하여), 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 도 2의 예에서는, 레귤레이터(13)는, 좌메인펌프(14L)에 대응하는 좌레귤레이터(13L), 및 우메인펌프(14R)에 대응하는 우레귤레이터(13R)를 포함한다.

붐조작레버(26A)는, 붐(4)의 상승하강을 조작하기 위한 조작장치이다. 붐조작레버(26A)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(154)의 좌우 어느 하나의 파일럿포트에 도입시킨다. 이로써, 제어밸브(154) 내의 스풀의 스트로크가 제어되고, 붐실린더(7)에 공급되는 유량이 제어된다. 제어밸브(153)에 대해서도 동일하다. 다만, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 붐조작레버(26A)와, 제어밸브(153)의 좌우의 파일럿포트 및 제어밸브(154)의 좌측파일럿포트의 각각을 연결하는 파일럿라인의 도시가 생략되어 있다.

조작압센서(29A)는, 조작압센서(29)의 일례이며, 붐조작레버(26A)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 제어부로서의 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작내용은, 예를 들면 레버조작방향 및 레버조작량(레버조작각도)이다.

선회조작레버(26B)는, 조작압센서(29)의 다른 일례이며, 선회용 유압모터(2A)를 구동시켜 선회기구(2)를 동작시키는 조작장치이다. 선회조작레버(26B)는, 예를 들면 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(157)의 좌우 어느 하나의 파일럿포트에 도입시킨다. 이로써, 제어밸브(157) 내의 스풀의 스트로크가 제어되어, 선회용 유압모터(2A)에 공급되는 유량이 제어된다. 다만, 도 2에서는, 명료화를 위하여, 선회조작레버(26B)와, 제어밸브(157)의 우측파일럿포트를 연결하는 파일럿라인의 도시가 생략되어 있다.

조작압센서(29B)는, 선회조작레버(26B)에 대한 조작자의 조작내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 제어부로서의 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

쇼벨(100)은, 주행레버, 주행페달, 암조작레버, 버킷조작레버(모두 도시하지 않음)를 갖는다. 주행레버, 주행페달, 암조작레버, 버킷조작레버(모두 도시하지 않음)는 각각, 하부주행체(1)의 주행, 암(5)의 펼치기·접기(開閉), 버킷(6)의 펼치기·접기를 조작하기 위한 조작장치이다. 이들 조작장치는, 붐조작레버(26A)와 동일하게, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량 또는 페달 조작량에 따른 제어압을, 대응하는 제어밸브의 좌우 어느 하나의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 이들 조작장치의 각각에 대한 조작자의 조작내용은, 조작압센서(29A)와 동일하게, 대응하는 조작압센서에 의하여 압력의 형태로 검출되고, 검출값이 컨트롤러(30)에 대하여 출력된다.

컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 조작압센서(29A), 조작압센서(29B), 붐실린더압센서(7a), 토출압센서(28) 및 네거티브컨트롤압센서(도시하지 않음) 등의 다른 센서의 출력을 수신하고, 적절하게 엔진(11), 레귤레이터(13) 등에 대하여 제어신호를 출력한다.

컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L)에 제어신호를 출력하고, 제어밸브(157)에 작용하는 제어압을 조정하여 상부선회체(3)의 선회동작을 제어해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50R)에 제어신호를 출력하고, 제어밸브(154)에 작용하는 제어압을 조정하여 붐(4)의 붐상승동작을 제어해도 된다. 다만, 도 2는, 제어밸브(157)의 좌측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성을 도시하고, 제어밸브(157)의 우측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성의 도시를 생략하고 있다. 또, 도 2는, 제어밸브(154)의 우측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성을 도시하고, 제어밸브(154)의 좌측파일럿포트에 작용하는 제어압을 조정하는 구성의 도시를 생략하고 있다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50L)에 의하여, 버킷(6)과 덤프트럭의 상대위치관계에 근거하여 제어밸브(157)에 관한 제어압을 조정할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 감압밸브(50R)에 의하여, 버킷(6)과 덤프트럭의 상대위치관계에 근거하여 제어밸브(154)에 관한 제어압을 조정할 수 있다. 레버조작에 근거하는 붐상승선회동작을 적절히 지원하기 때문이다. 다만, 감압밸브(50L) 및 감압밸브(50R)는, 전자비례밸브여도 된다.

다음으로, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 컨트롤러(30)가 쇼벨(100)의 자세를 인식하는 기능에 대하여 설명한다. 도 3a 및 도 3b는, 쇼벨(100)을 구성하는 각부의 위치관계를 나타내는 도이다. 구체적으로는, 도 3a는 쇼벨(100)의 우측면도이며, 도 3b는 쇼벨(100)의 상면도이다. 도 3a는, 명료화를 위하여, 쇼벨(100)의 주된 구성요소 중 굴삭어태치먼트(AT) 이외의 구성요소의 도시를 생략한 후에, 굴삭어태치먼트(AT)가 간략화된 모델로 나타내고 있다.

도 3a에 나타내는 바와 같이, 붐(4)은, 상부선회체(3)에 관한 것이며, Y축에 평행한 요동축(J)을 중심으로 하여 상하로 요동하도록 구성되어 있다. 붐(4)의 선단에는 암(5)이 장착되어 있다. 암(5)의 선단에는 버킷(6)이 장착되어 있다. 점 P1로 나타내는 위치에 있는 상부선회체(3)와 붐(4)의 연결부에는 붐각도센서(S1)가 장착되어 있다. 점 P2로 나타내는 위치에 있는 붐(4)과 암(5)의 연결부에는 암각도센서(S2)가 장착되어 있다. 점 P3으로 나타내는 위치에 있는 암(5)과 버킷(6)의 연결부에는 버킷각도센서(S3)가 장착되어 있다. 점 P4는, 버킷(6)의 선단(치선)의 위치를 나타내고, 점 P5는, 전센서(70F)의 위치를 나타내며, 점 P6은, 로드콘(RC)의 위치를 나타낸다.

붐각도센서(S1)는, 붐(4)의 길이방향과, 기준수평면의 사이의 각도인 붐각도(β1)를 측정한다. 기준수평면은, 예를 들면 쇼벨(100)의 접지면이어도 된다. 암각도센서(S2)는, 붐(4)의 길이방향과 암(5)의 길이방향의 사이의 각도인 암각도(β2)를 측정한다. 버킷각도센서(S3)는, 암(5)의 길이방향과 버킷(6)의 길이방향의 사이의 각도인 버킷각도(β3)를 측정한다. 붐(4)의 길이방향은, 요동축(J)에 수직인 기준수직면 내(XZ면 내)에서 점 P1과 점 P2를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 암(5)의 길이방향은, 기준수직면 내에서 점 P2와 점 P3을 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 버킷(6)의 길이방향은, 기준수직면 내에서 점 P3과 점 P4를 통과하는 직선의 방향을 의미한다. 요동축(J)은, 선회축(K)(Z축)으로부터 떨어진 위치에 배치되어 있다. 단, 요동축(J)은, 선회축(K)과 요동축(J)이 교차하도록 배치되어 있어도 된다.

또, 도 3b에 나타내는 바와 같이, 상부선회체(3)는, 하부주행체(1)에 관한 것이며, Z축을 구성하는 선회축(K)을 중심으로 하여 좌우로 선회하도록 구성되어 있다. 상부선회체(3)에는 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)가 장착되어 있다.

기체경사센서(S4)는, 상부선회체(3)의 좌우축(Y축)과 기준수평면의 사이의 각도, 및 상부선회체(3)의 전후축(X축)과 기준수평면의 사이의 각도를 측정한다. 선회각속도센서(S5)는, 하부주행체(1)의 길이방향과 상부선회체(3)의 전후축(X축)의 사이의 각도(α)를 측정한다. 하부주행체(1)의 길이방향은, 크롤러(1C)의 연장방향을 의미한다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5)의 각각의 출력에 근거하여 원점(O)에 관한 점 P1의 상대위치를 도출할 수 있다. 점 P1은, 상부선회체(3) 상에 고정적으로 배치되어 있기 때문이다. 다만, 원점(O)은, 예를 들면 기준수평면과 Z축의 교점이다. 또, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2) 및 버킷각도센서(S3)의 각각의 출력에 근거하여, 점 P1에 관한 점 P2~점 P4의 각각의 상대위치를 도출할 수 있다. 동일하게, 컨트롤러(30)는, 점 P1에 관한, 버킷(6)의 배면(背面)의 단부 등의 굴삭어태치먼트(AT)의 임의의 부위의 상대위치를 도출할 수 있다.

또, 컨트롤러(30)는, 원점(O)에 관한 점 P1의 상대위치에 근거하여, 원점(O)에 관한 점 P5의 상대위치를 도출할 수 있다. 전센서(70F)는, 캐빈(10)의 상면에 고정되어 있기 때문이다. 즉, 굴삭어태치먼트(AT)의 동작, 및 상부선회체(3)의 선회가 행해졌다고 해도, 점 P1과 점 P5의 상대위치관계는 변화하지 않기 때문이다.

또, 컨트롤러(30)는, 원점(O)에 관한 점 P5의 상대위치에 근거하여, 원점(O)에 관한 점 P6의 상대위치를 도출할 수 있다. 전센서(70F)는, 점 P5로부터 로드콘(RC)상의 각 점까지의 거리 및 방향을 도출하도록 구성되어 있기 때문이다. 즉, 점 P5에 관한 점 P6의 상대위치를 도출할 수 있기 때문이다.

이와 같이, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5) 및 물체검지장치(70)의 출력에 근거하여, 굴삭어태치먼트(AT)의 자세, 버킷(6)의 치선의 위치, 및 쇼벨(100)의 주위에 있는 물체의 위치 등을 도출할 수 있다.

다음으로, 도 4를 참조하여, 컨트롤러(30)가 쇼벨(100)의 움직임을 제한하는 기능(이하, "제한기능"이라고 함)의 일례에 대하여 설명한다. 도 4는, 차도(DW)에 위치하는 쇼벨(100)의 사시도이며, 쇼벨(100)의 작업범위가 6개의 로드콘(RC)과 펜스(FS)로 둘러싸인 상태를 나타내고 있다. 차도(DW)와 보도(SW)는 펜스(FS)에 의하여 구획되어 있다.

컨트롤러(30)는, 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 6개의 로드콘(RC)의 각각의 위치와 펜스(FS)의 위치를 인식하고 있다.

여기에서, 쇼벨(100)의 위치(좌표)는, 예를 들면 상부선회체(3)에 탑재된 측위장치(예를 들면 GNSS수신기)의 출력에 근거하여 도출된다. 그 좌표는, 예를 들면 설계데이터 등의 시공계획도에서 이용하는 기준좌표계에 있어서의 좌표이다. 기준좌표계는, 예를 들면 세계측지계이다. 세계측지계는, 지구의 무게중심에 원점을 두고, X축을 그리니치자오선과 적도의 교점의 방향으로, Y축을 동경 90도의 방향으로, 그리고 Z축을 북극의 방향으로 취하는 3차원 직교XYZ좌표계이다.

또, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)에 의하여 검지된 각 물체(예를 들면, 물체검지장치(70)에 의한 검지의 대상이 되는 물체인 각 대상물)의 기준좌표계에 있어서의 좌표도 산출할 수 있기 때문에, 장애물 등의 각 물체와 쇼벨(100)의 위치관계도 파악할 수 있다. 이 때문에, 컨트롤러(30)는, 각 물체(각 대상물)의 위치를 시공계획도에 관련지을 수도 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 시공계획도에 있어서, 목표시공면(예를 들면, 굴삭의 대상이 되는 지면)뿐만 아니라, 목표시공면에 대한 각 대상물의 위치관계도 입력할 수 있다. 이로써, 컨트롤러(30)는, 시공계획도의 표시 시에, 목표시공면뿐만 아니라, 목표시공면에 관한 각 물체의 위치도 표시할 수 있다.

그리고, 컨트롤러(30)는, 물체검지장치(70)에 의하여 검지된 각 물체(각 대상물)의 배치에 관한 규칙성을 산출할 수 있다. 규칙성은, 예를 들면 각 물체의 배치의 연속성이다. 또, 규칙성은, 연속성이 아니라, 예를 들면 직선성, 대칭성, 및 반복성 중 적어도 하나여도 된다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 6개의 로드콘(RC)의 각각이 연속적으로 배치되어 있는 것을 인식한다. 또한, 컨트롤러(30)는, 6개의 로드콘(RC)과, 도로경계책으로서의 펜스(FS)에 의하여 폐쇄한 작업공간이 형성되어 있는 것을 인식한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 6개의 로드콘(RC)과 펜스(FS)와 전주(電柱)에 의하여 폐쇄한 작업공간이 형성되어 있는 것을 인식해도 된다.

이 경우, 컨트롤러(30)는, 6개의 로드콘(RC)의 각각의 위치와 펜스(FS)의 위치에 근거하여 가상벽(VW)을 설정한다. 가상벽(VW)은, 쇼벨(100)의 작업범위를 구획하는 가상적인 벽이다.

가상벽(VW)은, 표시장치(D1)에 표시된 배치도 혹은 시공계획도 상에 중첩표시되어도 된다. 가상벽(VW)은, 예를 들면 컨트롤러(30)에 의하여 표시장치(D1)에 표시된 가상벽(VW)의 표시화상을 확인한 조작자가 설정버튼을 누름으로써 설정된다. 혹은, 가상벽(VW)은 컨트롤러(30)가, 폐쇄한 작업공간을 인식했을 때에, 자동적으로 설정되어도 된다. 또, 사전에 파악할 수 있는 전주 또는 펜스(FS) 등의 대상물에 관한 정보는, 시공계획도에 관한 데이터로서 사전에 설정되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 시공계획도를 취득했을 때에, 목표시공면의 위치와 대상물의 위치를 사전에 대응지을 수 있다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 시공이 행해질 때에는 목표시공면과 대상물의 위치관계에 근거하여 가상벽(VW)을 생성할 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 시공상황에 따라 위치관계가 수시변화하는 로드콘(RC)의 배치와, 사전에 입력된 각 대상물의 배치를 관련지어 가상벽(VW)을 생성할 수도 있다.

그리고, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)이 가상벽(VW)을 횡단하지 않도록 액추에이터의 움직임을 제한하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 가상벽(VW)의 위치에 마치 실제의 벽이 존재하는 것 같이 주위의 환경을 인식하여, 쇼벨(100)이 그 (실재하지 않는)벽에 접촉하지 않도록 쇼벨(100)의 움직임을 제한하도록 구성되어 있다. 이 점에 있어서, 가상벽(VW)은, 가상벽(VW)의 외측에 있는 물체와 쇼벨(100)의 접촉을 방지하는 가상적인 방호벽으로서 기능할 수 있다.

구체적으로는, 컨트롤러(30)는, 펜스(FS)를 따라 제1 가상벽(VW1)을 설정한다. 크롤러(1C), 굴삭어태치먼트(AT), 또는 카운터웨이트 등의 기체(機體)의 일부가 펜스(FS)를 넘어 보도(SW)측으로는 돌출되지 않도록 하기 위함이다. 또, 컨트롤러(30)는, 펜스(FS)와 제1 로드콘(RC1)의 사이에 제2 가상벽(VW2)을 설정하고, 제1 로드콘(RC1)와 제2 로드콘(RC2)의 사이에 제3 가상벽(VW3)을 설정하며, 제2 로드콘(RC2)과 제3 로드콘(RC3)의 사이에 제4 가상벽(VW4)을 설정하고, 제3 로드콘(RC3)과 제4 로드콘(RC4)의 사이에 제5 가상벽(VW5)을 설정하며, 제4 로드콘(RC4)과 제5 로드콘(RC5)의 사이에 제6 가상벽(VW6)을 설정하고, 제5 로드콘(RC5)과 제6 로드콘(RC6)의 사이에 제7 가상벽(VW7)을 설정하며, 제6 로드콘(RC6)과 펜스(FS)의 사이에 제8 가상벽(VW8)을 설정한다. 기체의 일부가 로드콘(RC)으로 정해진 경계를 넘어 외측으로는 돌출되지 않도록 하기 위함이다.

다만, 이웃하는 2개의 로드콘(RC)의 사이에는 콘바가 가설되어 있어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, LIDAR에 의하여 검출된 콘바를 따라 가상벽(VW)을 설정해도 된다.

본 실시형태에서는, 가상벽(VW)은, 지면으로부터 연직상방으로 뻗고, 또한 굴삭어태치먼트(AT)의 최고도달점보다 높아지도록 설정되어 있다. 단, 가상벽(VW)은, 굴삭어태치먼트(AT)의 최고도달점보다 낮아지도록 설정되어 있어도 된다. 또, 가상벽(VW)은, 지중(地中)으로 뻗도록 설정되어 있어도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 선회동작 중에 가상벽(VW)과 기체의 일부(예를 들면 카운터웨이트)의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에, 감압밸브(50L)에 제어신호를 출력하고, 제어밸브(157)에 작용하는 제어압을 조정하여 상부선회체(3)의 선회동작을 감속시키거나 혹은 정지시켜도 된다. 혹은, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 붐하강동작 중에 가상벽(VW)과 기체의 일부(예를 들면 붐(4)의 선단부)의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에, 감압밸브(50R)에 제어신호를 출력하고, 제어밸브(154)에 작용하는 제어압을 조정하여 붐하강동작을 감속시키거나 혹은 정지시켜도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 가상벽(VW)과 기체의 일부의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에 경보를 출력해도 된다. 경보는, 시각적인 것이어도 되고, 청각적인 것이어도 된다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 동작 중에 기체의 일부가 진입금지범위 내에 진입해 버리는 것을 방지할 수 있다. 진입금지범위는, 쇼벨(100)의 진입이 금지되는 범위이며, 예를 들면 펜스(FS)의 보도(SW)측의 공간, 및 복수의 로드콘(RC)으로 정해진 경계의 외측(쇼벨(100)로부터 먼 측)의 공간 등 중 적어도 하나를 포함한다.

다음으로, 도 5를 참조하여, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 다른 구성예에 대하여 설명한다. 도 5는, 쇼벨(100)에 탑재되는 유압시스템의 다른 구성예를 나타내는 도이다. 도 5는, 도 2와 동일하게, 기계적 동력전달계, 작동유라인, 파일럿라인 및 전기제어계를, 각각 이중선, 실선, 파선 및 점선으로 나타내고 있다.

도 5의 유압시스템은, 도 2의 유압시스템과 동일하게 주로, 엔진(11), 레귤레이터(13), 메인펌프(14), 파일럿펌프(15), 컨트롤밸브(17), 조작장치(26), 토출압센서(28), 조작압센서(29), 및 컨트롤러(30) 등을 포함한다.

도 5에 있어서, 유압시스템은, 엔진(11)에 의하여 구동되는 메인펌프(14)로부터, 센터바이패스관로(40) 또는 패럴렐관로(42)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고 있다.

엔진(11)은, 쇼벨(100)의 구동원이다. 본 실시형태에서는, 엔진(11)은, 예를 들면 소정의 회전수를 유지하도록 동작하는 디젤엔진이다. 엔진(11)의 출력축은, 메인펌프(14) 및 파일럿펌프(15)의 입력축에 연결되어 있다.

메인펌프(14)는, 작동유라인을 통하여 작동유를 컨트롤밸브(17)에 공급한다. 본 실시형태에서는, 메인펌프(14)는, 사판식 가변용량형 유압펌프이다.

레귤레이터(13)는, 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다. 본 실시형태에서는, 레귤레이터(13)는, 컨트롤러(30)로부터의 제어지령에 따라 메인펌프(14)의 사판경전각을 조절함으로써 메인펌프(14)의 토출량을 제어한다.

파일럿펌프(15)는, 파일럿라인을 통하여 조작장치(26)를 포함하는 유압제어기기에 작동유를 공급하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 파일럿펌프(15)는, 고정용량형 유압펌프이다. 단, 파일럿펌프(15)는, 생략되어도 된다. 이 경우, 파일럿펌프(15)가 담당하고 있던 기능은, 메인펌프(14)에 의하여 실현되어도 된다. 즉, 메인펌프(14)는, 컨트롤밸브(17)에 작동유를 공급하는 기능과는 별도로, 스로틀 등에 의하여 작동유의 압력을 저하시킨 후에 조작장치(26) 등에 작동유를 공급하는 기능을 구비하고 있어도 된다.

컨트롤밸브(17)는, 쇼벨(100)에 있어서의 유압시스템을 제어하는 유압제어장치이다. 본 실시형태에서는, 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 포함한다. 제어밸브(175)는 제어밸브(175L) 및 제어밸브(175R)를 포함하고, 제어밸브(176)는 제어밸브(176L) 및 제어밸브(176R)를 포함한다. 컨트롤밸브(17)는, 제어밸브(171~176)를 통하여, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유를 하나 또는 복수의 유압액추에이터에 선택적으로 공급할 수 있다. 제어밸브(171~176)는, 메인펌프(14)로부터 유압액추에이터에 흐르는 작동유의 유량, 및 유압액추에이터로부터 작동유탱크에 흐르는 작동유의 유량을 제어한다. 유압액추에이터는, 붐실린더(7), 암실린더(8), 버킷실린더(9), 좌주행용 유압모터(2ML), 우주행용 유압모터(2MR) 및 선회용 유압모터(2A)를 포함한다.

조작장치(26)는, 조작자가 액추에이터의 조작을 위하여 이용하는 장치이다. 액추에이터는, 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 일방을 포함한다. 본 실시형태에서는, 조작장치(26)는, 파일럿라인을 통하여, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급한다. 파일럿포트의 각각에 공급되는 작동유의 압력(파일럿압)은, 유압액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 조작방향 및 조작량에 따른 압력이다. 단, 조작장치(26)는, 상술한 바와 같은 파일럿압식이 아니라, 전기제어식이어도 된다. 이 경우, 컨트롤밸브(17) 내의 제어밸브는, 전자솔레노이드식 스풀밸브이어도 된다.

토출압센서(28)는, 메인펌프(14)의 토출압을 검출한다. 본 실시형태에서는, 토출압센서(28)는, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

조작압센서(29)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작의 내용을 검출한다. 본 실시형태에서는, 조작압센서(29)는, 액추에이터의 각각에 대응하는 조작장치(26)의 레버 또는 페달의 조작방향 및 조작량을 압력(조작압)의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작장치(26)의 조작의 내용은, 조작압센서 이외의 다른 센서를 이용하여 검출되어도 된다.

메인펌프(14)는, 좌메인펌프(14L) 및 우메인펌프(14R)를 포함한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)는, 좌센터바이패스관로(40L) 또는 좌패럴렐관로(42L)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시키고, 우메인펌프(14R)는, 우센터바이패스관로(40R) 또는 우패럴렐관로(42R)를 거쳐 작동유탱크까지 작동유를 순환시킨다.

좌센터바이패스관로(40L)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(171, 173, 175L 및 176L)를 통과하는 작동유라인이다. 우센터바이패스관로(40R)는, 컨트롤밸브(17) 내에 배치된 제어밸브(172, 174, 175R 및 176R)를 통과하는 작동유라인이다.

제어밸브(171)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 좌주행용 유압모터(2ML)에 공급하고, 또한 좌주행용 유압모터(2ML)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(172)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 우주행용 유압모터(2MR)에 공급하고, 또한 우주행용 유압모터(2MR)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(173)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 선회용 유압모터(2A)에 공급하고, 또한 선회용 유압모터(2A)가 토출하는 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(174)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 버킷실린더(9)에 공급하고, 또한 버킷실린더(9) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(175L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다. 제어밸브(175R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 붐실린더(7)에 공급하고, 또한 붐실린더(7) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(176L)는, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

제어밸브(176R)는, 우메인펌프(14R)가 토출하는 작동유를 암실린더(8)에 공급하고, 또한 암실린더(8) 내의 작동유를 작동유탱크로 배출하기 위하여 작동유의 흐름을 전환하는 스풀밸브이다.

좌패럴렐관로(42L)는, 좌센터바이패스관로(40L)에 병행하는 작동유라인이다. 좌패럴렐관로(42L)는, 제어밸브(171, 173, 175L) 중 어느 하나에 의하여 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다. 우패럴렐관로(42R)는, 우센터바이패스관로(40R)에 병행하는 작동유라인이다. 우패럴렐관로(42R)는, 제어밸브(172, 174, 175R) 중 어느 하나에 의하여 우센터바이패스관로(40R)를 통과하는 작동유의 흐름이 제한 혹은 차단된 경우에, 보다 하류의 제어밸브에 작동유를 공급할 수 있다.

레귤레이터(13)는, 좌레귤레이터(13L) 및 우레귤레이터(13R)를 포함한다. 좌레귤레이터(13L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 구체적으로는, 좌레귤레이터(13L)는, 예를 들면 좌메인펌프(14L)의 토출압의 증대에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절하여 토출량을 감소시킨다. 우레귤레이터(13R)에 대해서도 동일하다. 토출압과 토출량의 곱으로 나타내어지는 메인펌프(14)의 흡수마력이 엔진(11)의 출력마력을 초과하지 않도록 하기 위함이다.

조작장치(26)는, 좌조작레버(26L), 우조작레버(26R) 및 주행레버(26D)를 포함한다. 주행레버(26D)는, 좌주행레버(26DL) 및 우주행레버(26DR)를 포함한다.

좌조작레버(26L)는, 선회조작과 암(5)의 조작에 이용된다. 좌조작레버(26L)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 도입시킨다.

구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 우선회방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.

우조작레버(26R)는, 붐(4)의 조작과 버킷(6)의 조작에 이용된다. 우조작레버(26R)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 도입시킨다. 또, 좌우방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 도입시킨다.

구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향으로 조작된 경우에는, 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 또한 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 작동유를 도입시키고, 버킷펼침방향으로 조작된 경우에, 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 작동유를 도입시킨다.

주행레버(26D)는, 크롤러(1C)의 조작에 이용된다. 구체적으로는, 좌주행레버(26DL)는, 좌크롤러(1CL)의 조작에 이용된다. 좌주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 좌주행레버(26DL)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(171)의 파일럿포트에 도입시킨다. 우주행레버(26DR)는, 우크롤러(1CR)의 조작에 이용된다. 우주행페달과 연동하도록 구성되어 있어도 된다. 우주행레버(26DR)는, 전후방향으로 조작되면, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 레버조작량에 따른 제어압을 제어밸브(172)의 파일럿포트에 도입시킨다.

토출압센서(28)는, 토출압센서(28L) 및 토출압센서(28R)를 포함한다. 토출압센서(28L)는, 좌메인펌프(14L)의 토출압을 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 토출압센서(28R)에 대해서도 동일하다.

조작압센서(29)는, 조작압센서(29LA, 29LB, 29RA, 29RB, 29DL, 29DR)를 포함한다. 조작압센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작의 내용은, 예를 들면 레버조작방향, 레버조작량(레버조작각도) 등이다.

동일하게, 조작압센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DL)는, 조작자에 의한 좌주행레버(26DL)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 조작압센서(29DR)는, 조작자에 의한 우주행레버(26DR)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

컨트롤러(30)는, 조작압센서(29)의 출력을 수신하고, 필요에 따라서 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다. 또, 컨트롤러(30)는, 스로틀(18)의 상류에 마련된 제어압센서(19)의 출력을 수신하고, 필요에 따라서 레귤레이터(13)에 대하여 제어지령을 출력하여, 메인펌프(14)의 토출량을 변화시킨다. 스로틀(18)은 좌스로틀(18L) 및 우스로틀(18R)을 포함하고, 제어압센서(19)는 좌제어압센서(19L) 및 우제어압센서(19R)를 포함한다.

좌센터바이패스관로(40L)에는, 가장 하류에 있는 제어밸브(176L)와 작동유탱크의 사이에 좌스로틀(18L)이 배치되어 있다. 그 때문에, 좌메인펌프(14L)가 토출한 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)로 제한된다. 그리고, 좌스로틀(18L)은, 좌레귤레이터(13L)를 제어하기 위한 제어압을 발생시킨다. 좌제어압센서(19L)는, 이 제어압을 검출하기 위한 센서이며, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압에 따라 좌메인펌프(14L)의 사판경전각을 조절함으로써, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 제어한다. 컨트롤러(30)는, 이 제어압이 클수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 감소시키고, 이 제어압이 작을수록 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시킨다. 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어된다.

구체적으로는, 도 5로 나타나 있는 바와 같이 쇼벨(100)에 있어서의 유압액추에이터가 모두 조작되고 있지 않는 대기상태인 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 좌센터바이패스관로(40L)를 통과하여 좌스로틀(18L)에 도달한다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 증대시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 허용최소토출량까지 감소시켜, 토출한 작동유가 좌센터바이패스관로(40L)를 통과할 때의 압력손실(펌핑로스)을 억제한다. 한편, 어느 하나의 유압액추에이터가 조작된 경우, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유는, 조작대상의 유압액추에이터에 대응하는 제어밸브를 통하여, 조작대상의 유압액추에이터에 흘러 든다. 그리고, 좌메인펌프(14L)가 토출하는 작동유의 흐름은, 좌스로틀(18L)에 도달하는 양을 감소 혹은 소실시켜, 좌스로틀(18L)의 상류에서 발생하는 제어압을 저하시킨다. 그 결과, 컨트롤러(30)는, 좌메인펌프(14L)의 토출량을 증대시키고, 조작대상의 유압액추에이터에 충분한 작동유를 순환시켜, 조작대상의 유압액추에이터의 구동을 확실하게 한다. 다만, 컨트롤러(30)는, 우메인펌프(14R)의 토출량도 동일하게 제어한다.

상술한 바와 같은 구성에 의하여, 도 5의 유압시스템은, 대기상태에 있어서는, 메인펌프(14)에 있어서의 불필요한 에너지소비를 억제할 수 있다. 불필요한 에너지소비는, 메인펌프(14)가 토출하는 작동유가 센터바이패스관로(40)에서 발생시키는 펌핑로스를 포함한다. 또, 도 5의 유압시스템은, 유압액추에이터를 작동시키는 경우에는, 메인펌프(14)로부터 필요충분한 작동유를 작동대상의 유압액추에이터에 확실하게 공급할 수 있다.

다음으로, 도 6a~도 6d를 참조하여, 컨트롤러(30)가 머신컨트롤기능에 의하여 액추에이터를 자동적으로 동작시키기 위한 구성에 대하여 설명한다. 도 6a~도 6d는, 유압시스템의 일부를 발출한 도이다. 구체적으로는, 도 6a는, 암실린더(8)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 6b는, 선회용 유압모터(2A)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다. 또, 도 6c는, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이며, 도 6d는, 버킷실린더(9)의 조작에 관한 유압시스템부분을 발출한 도이다.

도 6a~도 6d에 나타내는 바와 같이, 유압시스템은, 비례밸브(31) 및 셔틀밸브(32)를 포함한다. 비례밸브(31)는, 비례밸브(31AL~31DL 및 31AR~31DR)를 포함하고, 셔틀밸브(32)는, 셔틀밸브(32AL~32DL 및 32AR~32DR)를 포함한다.

비례밸브(31)는, 머신컨트롤용 제어밸브로서 기능한다. 비례밸브(31)는, 파일럿펌프(15)와 셔틀밸브(32)를 접속하는 관로에 배치되고, 그 관로의 유로면적을 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 비례밸브(31)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 제어지령에 따라 동작한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 조작장치(26)의 조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31) 및 셔틀밸브(32)를 통하여, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 공급할 수 있다.

셔틀밸브(32)는, 2개의 입구포트와 1개의 출구포트를 갖는다. 2개의 입구포트 중 일방은 조작장치(26)에 접속되고, 타방은 비례밸브(31)에 접속되어 있다. 출구포트는, 컨트롤밸브(17) 내의 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 접속되어 있다. 그 때문에, 셔틀밸브(32)는, 조작장치(26)가 생성하는 파일럿압과 비례밸브(31)가 생성하는 파일럿압 중 높은 쪽을, 대응하는 제어밸브의 파일럿포트에 작용시킬 수 있다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 특정의 조작장치(26)에 대한 조작이 행해지고 있지 않은 경우여도, 그 특정의 조작장치(26)에 대응하는 유압액추에이터를 동작시킬 수 있다.

예를 들면, 도 6a에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 암(5)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(176)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 암접음방향(후방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트와 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 암펼침방향(전방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트와 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

좌조작레버(26L)에는 스위치(NS)가 마련되어 있다. 본 실시형태에서는, 스위치(NS)는, 누름버튼스위치이다. 조작자는, 스위치(NS)를 누르면서 좌조작레버(26L)를 조작할 수 있다. 스위치(NS)는, 우조작레버(26R)에 마련되어 있어도 되고, 캐빈(10) 내의 다른 위치에 마련되어 있어도 된다.

조작압센서(29LA)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31AL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31AL, 31AR)는, 제어밸브(176L, 176R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암접음조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AL) 및 셔틀밸브(32AL)를 통하여, 제어밸브(176L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 암(5)을 자동적으로 접을 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 암펼침조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31AR) 및 셔틀밸브(32AR)를 통하여, 제어밸브(176L)의 좌측파일럿포트 및 제어밸브(176R)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 암(5)을 자동적으로 펼칠 수 있다.

또, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 좌조작레버(26L)는, 선회기구(2)를 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 좌조작레버(26L)는, 좌선회방향(좌방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 좌조작레버(26L)는, 우선회방향(우방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

조작압센서(29LB)는, 조작자에 의한 좌조작레버(26L)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31BL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31BL, 31BR)는, 제어밸브(173)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 좌선회조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BL) 및 셔틀밸브(32BL)를 통하여, 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 선회기구(2)를 자동적으로 좌선회시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 우선회조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31BR) 및 셔틀밸브(32BR)를 통하여, 제어밸브(173)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 선회기구(2)를 자동적으로 우선회시킬 수 있다.

또, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 붐(4)을 조작하기 위하여 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 전후방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(175)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 붐상승방향(후방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트와 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 붐하강방향(전방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

조작압센서(29RA)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 전후방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31CL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여 제어밸브(175L)의 좌측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31CL, 31CR)는, 제어밸브(175L, 175R)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐상승조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CL) 및 셔틀밸브(32CL)를 통하여, 제어밸브(175L)의 우측파일럿포트 및 제어밸브(175R)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 붐(4)을 자동적으로 상승시킬 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 붐하강조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31CR) 및 셔틀밸브(32CR)를 통하여, 제어밸브(175R)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 붐(4)을 자동적으로 하강시킬 수 있다.

또, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 우조작레버(26R)는, 버킷(6)을 조작하기 위해서도 이용된다. 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를 이용하여, 좌우방향으로의 조작에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 파일럿포트에 작용시킨다. 보다 구체적으로는, 우조작레버(26R)는, 버킷접음방향(좌방향)으로 조작된 경우에, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 작용시킨다. 또, 우조작레버(26R)는, 버킷펼침방향(우방향)으로 조작된 경우에는, 조작량에 따른 파일럿압을 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 작용시킨다.

조작압센서(29RB)는, 조작자에 의한 우조작레버(26R)에 대한 좌우방향으로의 조작의 내용을 압력의 형태로 검출하고, 검출한 값을 컨트롤러(30)에 대하여 출력한다.

비례밸브(31DL)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31DL) 및 셔틀밸브(32DL)를 통하여 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31DR)는, 컨트롤러(30)가 출력하는 전류지령에 따라 동작한다. 그리고, 파일럿펌프(15)로부터 비례밸브(31DR) 및 셔틀밸브(32DR)를 통하여 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 도입되는 작동유에 의한 파일럿압을 조정한다. 비례밸브(31DL, 31DR)는, 제어밸브(174)를 임의의 밸브위치에서 정지할 수 있도록 파일럿압을 조정 가능하다.

이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷접음조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DL) 및 셔틀밸브(32DL)를 통하여, 제어밸브(174)의 좌측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 버킷(6)을 자동적으로 접을 수 있다. 또, 컨트롤러(30)는, 조작자에 의한 버킷펼침조작과는 관계없이, 파일럿펌프(15)가 토출하는 작동유를, 비례밸브(31DR) 및 셔틀밸브(32DR)를 통하여, 제어밸브(174)의 우측파일럿포트에 공급할 수 있다. 즉, 버킷(6)을 자동적으로 펼칠 수 있다.

쇼벨(100)은, 하부주행체(1)를 자동적으로 전진·후진시키는 구성을 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 좌주행용 유압모터(2ML)의 조작에 관한 유압시스템부분, 및 우주행용 유압모터(2MR)의 조작에 관한 유압시스템부분은, 붐실린더(7)의 조작에 관한 유압시스템부분 등과 동일하게 구성되어도 된다.

또, 도 2, 도 5및 도 6a~도 6d에서는 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버를 기재했지만, 유압식 조작레버가 아니라 전기식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버가 채용되어도 된다. 이 경우, 전기식 조작레버의 레버조작량은, 전기신호로서 컨트롤러(30)에 입력된다. 또, 파일럿펌프(15)와 각 제어밸브의 파일럿포트의 사이에는 전자밸브가 배치된다. 전자밸브는, 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작하도록 구성된다. 이 구성에 의하여, 전기식 조작레버를 이용한 수동조작이 행해지면, 컨트롤러(30)는, 레버조작량에 대응하는 전기신호에 의하여 전자밸브를 제어하여 파일럿압을 증감시킴으로써 각 제어밸브를 이동시킬 수 있다. 다만, 각 제어밸브는 전자스풀밸브로 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 전자스풀밸브는 전기식 조작레버의 레버조작량에 대응하는 컨트롤러(30)로부터의 전기신호에 따라 동작한다.

다음으로, 도 7을 참조하여, 컨트롤러(30)의 기능에 대하여 설명한다. 도 7은, 컨트롤러(30)의 구성의 일례를 나타내는 도이다. 도 7의 예에서는, 컨트롤러(30)는, 자세검출장치, 조작장치(26), 물체검지장치(70), 촬상장치(80), 및 스위치(NS) 등이 출력하는 신호를 받아, 다양한 연산을 실행하여, 비례밸브(31), 표시장치(D1) 및 소리출력장치(D2) 등에 제어지령을 출력할 수 있도록 구성되어 있다. 자세검출장치는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4) 및 선회각속도센서(S5) 중 적어도 하나를 포함한다. 컨트롤러(30)는, 가상벽설정부(30A), 궤도산출부(30B), 자율제어부(30C), 및 정보전달부(30D)를 기능요소로서 갖는다. 각 기능요소는, 하드웨어로 구성되어 있어도 되고, 소프트웨어로 구성되어 있어도 된다.

가상벽설정부(30A)는, 주위감시장치의 출력에 근거하여 가상벽(VW)을 설정하도록 구성되어 있다. 가상벽(VW)은, 쇼벨(100)의 작업범위를 구획하는 가상적인 벽이다. 본 실시형태에서는, 가상벽설정부(30A)는, 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 가상벽(VW)을 설정한다. 가상벽설정부(30A)는, 예를 들면 지면 등의 굴삭대상물 중 이미 굴삭이 행해진 부분(이하, "기굴삭부분"이라고 함)의 형상(이하, "기굴삭형상"이라고 함)으로부터, 앞으로 굴삭이 행해지는 부분(이하, "미굴삭부분"이라고 함)의 굴삭 후의 형상을 추정한다. 그리고, 추정한 미굴삭부분의 형상(이하, "추정형상"이라고 함)에 근거하여 가상벽(VW)을 설정한다. 이 경우, 가상벽설정부(30A)는, 예를 들면 기굴삭형상과 동일한 형상이 미굴삭부분에도 형성되는 것을 전제로 하여 미굴삭부분의 굴삭 후의 형상을 추정한다. 그리고, 그 후의 굴삭동작에 의하여 미굴삭부분에 형성되는 형상이 추정형상으로부터 일탈하지 않도록 가상벽(VW)을 설정한다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 그 후에 행해지는 굴삭동작 시에 버킷(6)의 치선이 가상벽(VW)을 횡단하여 움직여 버리는 것을 방지할 수 있다.

예를 들면, 가상벽설정부(30A)는, LIDAR의 출력에 근거하여, 옹벽이 정비될 예정의 지반에 있어서의 기굴삭부분의 형상으로부터 굴삭면에 관한 정보를 취득한다. 굴삭면에 관한 정보는, 예를 들면 그 굴삭면의 높이, 기준수평면에 관한 경사, 및 기준수직면에 관한 경사 등 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고, 가상벽설정부(30A)는, 이미 있는 굴삭면과 동일한 굴삭면이 미굴삭부분에도 형성된다는 전제에 근거하여, 미굴삭부분에 형성될 예정의 굴삭면(이하, "추정굴삭면"이라고 함)의 형상을 추정형상으로서 도출한다. 이 경우, 기굴삭부분에 있는 굴삭면과 미굴삭부분에 있는 추정굴삭면은 동일평면을 구성한다. 그 후에, 가상벽설정부(30A)는, 추정굴삭면을 따라 뻗는 평면을 가상벽(VW)으로서 설정한다.

궤도산출부(30B)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 때에 어태치먼트의 소정 부위가 나타내는 궤도인 목표궤도를 산출하도록 구성되어 있다. 소정 부위는, 예를 들면 버킷(6)의 치선이다. 본 실시형태에서는, 궤도산출부(30B)는, 굴삭작업 중에, 자율제어부(30C)가 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시킬 때에 이용하는 목표궤도를 산출한다. 예를 들면, 궤도산출부(30B)는, 버킷(6)의 치선이 가상벽(VW)을 횡단하지 않도록 하기 위한 목표궤도를 산출한다. 구체적으로는, 궤도산출부(30B)는, 버킷(6)의 치선이 가상벽(VW)을 넘지 않도록 버킷(6)의 치선을 가상벽(VW)을 따라 이동시키기 위한 목표궤도를 산출한다.

자율제어부(30C)는, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시키도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 자율제어부(30C)는, 소정의 개시조건이 충족된 경우에, 궤도산출부(30B)가 산출한 목표궤도를 따라 쇼벨(100)의 소정 부위를 이동시키도록 구성되어 있다. "소정의 개시조건이 충족된 경우"는, 예를 들면 "가상벽설정부(30A)가 설정한 가상벽(VW)과 버킷(6)의 치선의 사이의 거리가 소정 값 미만이 된 경우", 및 "스위치(NS)가 눌려 있는 상태로 조작장치(26)가 조작된 경우" 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다. 자율제어부(30C)는, 예를 들면 스위치(NS)가 눌려 있는 상태로, 좌조작레버(26L)가 우선회방향으로 조작되거나, 또한 우조작레버(26R)가 붐상승방향으로 조작되었을 때에, 버킷(6)의 치선이 목표궤도를 따라 이동하도록, 쇼벨(100)을 자율적으로 동작시켜도 된다. 예를 들면, 좌조작레버(26L) 및 우조작레버(26R)의 각각은, 임의의 레버조작량으로 조작되어도 된다. 이 경우, 조작자는, 레버조작량을 신경쓰는 일 없이, 소정의 이동속도로 버킷(6)의 치선을 목표궤도를 따라 이동시킬 수 있다. 혹은, 버킷(6)의 이동속도는, 좌조작레버(26L) 또는 우조작레버(26R)의 조작량의 변화를 따라 변화하도록 구성되어 있어도 된다.

자율제어부(30C)는, 예를 들면 버킷(6)의 치선이 목표궤도를 따라 이동하도록 유압액추에이터 중 적어도 하나를 제어하도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 자율제어부(30C)는, 붐(4)의 상승속도에 따라 상부선회체(3)의 선회속도를 반자동적으로 제어해도 된다. 예를 들면, 붐(4)의 상승속도가 클수록 상부선회체(3)의 선회속도를 크게 해도 된다. 이 경우, 붐(4)은 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 레버조작량에 따른 속도로 상승하지만, 상부선회체(3)는 좌조작레버(26L)의 우선회방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 선회해도 된다.

혹은, 자율제어부(30C)는 상부선회체(3)의 선회속도에 따라 붐(4)의 상승속도를 반자동적으로 제어해도 된다. 예를 들면, 상부선회체(3)의 선회속도가 클수록 붐(4)의 상승속도를 크게 해도 된다. 이 경우, 상부선회체(3)는 좌조작레버(26L)의 우선회방향으로의 레버조작량에 따른 속도로 선회하지만, 붐(4)은 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 상승해도 된다.

혹은, 자율제어부(30C)는, 상부선회체(3)의 선회속도, 및 붐(4)의 상승속도의 쌍방을 반자동적으로 제어해도 된다. 이 경우, 상부선회체(3)는 좌조작레버(26L)의 우선회방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 선회해도 된다. 동일하게, 붐(4)은 우조작레버(26R)의 붐상승방향으로의 레버조작량에 따른 속도와는 다른 속도로 상승해도 된다.

정보전달부(30D)는, 다양한 정보를 쇼벨(100)의 조작자에게 전하도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는, 정보전달부(30D)는, 예를 들면 굴삭작업 시에 버킷(6)의 치선과 가상벽(VW)의 사이의 거리의 크기를 쇼벨(100)의 조작자에게 전하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 시각정보 및 청각정보를 이용하여, 버킷(6)의 치선과 가상벽(VW)의 사이의 수평거리의 크기를 쇼벨의 조작자에게 전할 수 있도록 구성되어 있다.

예를 들면, 정보전달부(30D)는, 소리출력장치(D2)에 의한 단속음을 이용하여, 그 수평거리의 크기를 조작자에게 전해도 된다. 이 경우, 정보전달부(30D)는, 수평거리가 작아질수록, 단속음의 간격을 짧게 해도 된다. 정보전달부(30D)는, 수평거리의 크기를 나타내기 위하여 연속음을 이용하여도 된다. 또, 소리의 높낮이 또는 강약 등을 변화시켜 수평거리의 크기의 차이를 나타내도록 해도 된다. 또, 정보전달부(30D)는, 수평거리가 소정 값 미만이 된 경우에는 경보를 발표해도 된다. 경보는, 예를 들면 단속음보다 현저하게 큰 연속음이다.

또, 정보전달부(30D)는, 버킷(6)의 치선과 가상벽(VW)의 사이의 수평거리의 크기를 작업정보로서 표시장치(D1)에 부여해도 된다. 표시장치(D1)는, 예를 들면 촬상장치(80)로부터 수신한 화상데이터와 함께, 정보전달부(30D)로부터 수신한 작업정보를 화면에 표시해도 된다. 정보전달부(30D)는, 예를 들면 아날로그미터의 화상, 바그래프인디케이터의 화상 등을 이용하여 수평거리의 크기를 조작자에게 전하도록 해도 된다.

다음으로, 도 8을 참조하여, 쇼벨(100)의 움직임을 제한하는 제한기능의 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 8은, 직선적인 홈(GR)을 굴삭하고 있는 쇼벨(100)의 사시도이다. 도 8은, 이미 굴삭된 홈(GR)의 벽면에 널말뚝(SP)이 설치된 상태를 나타내고 있다. 구체적으로는, 도 8은, 쇼벨(100)이 좌측에서 지면을 직선적으로 굴삭하고, 굴삭된 홈(GR)의 양 측면에 널말뚝(SP)을 설치하는 작업을 반복하면서, 우측에서 시공을 진행하고 있는 상황을 나타내고 있다. 보다 구체적으로는, 도 8은, 홈(GR)의 -Y측(지면(紙面)의 안쪽)의 벽면을 따라 널말뚝(SP11)이 설치되고, 홈(GR)의 +Y측(지면의 앞쪽)의 벽면을 따라 널말뚝(SP12)이 설치된 상태를 나타내고 있다. 또, 이미 굴삭된 홈(GR)의 다른 부분에는 아직도 널말뚝(SP)이 설치되어 있지 않고, 굴삭면(EP)이 노출된 상태를 나타내고 있다. 굴삭면(EP)은, 홈(GR)의 -Y측(지면의 안쪽)의 벽면을 구성하는 굴삭면(EP11)과, 홈(GR)의 +Y측(지면의 앞쪽)의 벽면을 구성하는 굴삭면(EP12)을 포함한다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 주위감시장치의 일례인 물체검지장치(70)로서의 LIDAR의 출력에 근거하여 홈(GR)이 깊이(GD)와 폭(GW)을 갖는 것, 및 널말뚝(SP)의 표면이 XZ면을 따라 연속적으로 뻗도록 널말뚝(SP)이 설치되어 있는 것을 인식한다. 또, 아직도 널말뚝(SP)이 설치되어 있지 않은 굴삭면(EP)도 XZ면을 따라 연속적으로 뻗도록 형성되어 있는 것을 인식한다.

그래서, 컨트롤러(30)는, 기굴삭형상과 동일한 형상이 미굴삭부분에도 형성되는 것을 전제로 하여 미굴삭부분의 굴삭 후의 형상을 추정한다. 구체적으로는, 깊이(GD) 및 폭(GW)을 갖는 홈(GR)이 -X방향으로 더 연장된다고 추정한다. 그리고, 기굴삭부분에 있는 굴삭면(EP)과 동일한 평면 상에 배치되는 추정굴삭면을 따라 가상벽(VW)을 설정한다. 구체적으로는, 홈(GR)의 -Y측(지면의 안쪽)에 형성된 굴삭면(EP11)과 동일한 평면 상에 배치되는 추정굴삭면을 따라 가상벽(VW11)을 설정한다. 또, 홈(GR)의 +Y측(지면의 앞쪽)에 형성된 굴삭면(EP12)과 동일한 평면 상에 배치되는 추정굴삭면을 따라 가상벽(VW12)을 설정한다. 도 8은, 가상벽(VW11)을 우하향의 줄무늬로 나타내고, 가상벽(VW12)을 우상향의 줄무늬로 나타내고 있다. 가상벽(VW11)은, 널말뚝(SP11)의 -X측의 단부로부터 굴삭면(EP11)을 따라 -X측으로 뻗도록 설정되어 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 기굴삭부분에 있는 굴삭면(EP)의 버킷(6)에 의한 손상을 방지할 수 있고, 또 가상벽(VW11)(기굴삭부분에 있는 굴삭면(EP))을 따른 널말뚝의 설치를 지원할 수 있다. 또, 가상벽(VW11)은, 미굴삭부분에 있어서도, 기굴삭부분과 동일하게, 홈(GR)의 깊이(GD)와 동일한 높이를 갖도록 설정되어 있다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 미굴삭부분에 있어서도 기굴삭부분과 동일한 굴삭면(EP)이 굴삭동작에 의하여 형성되는 것을 지원할 수 있다. 또, 가상벽(VW11)의 상단은, 지면과 동일한 레벨이 되도록 설정되어 있다. 그 때문에, 지면보다 높은 곳에서의 쇼벨(100)의 움직임이 제한되는 일은 없다. 가상벽(VW12)에 대해서도 동일하다.

컨트롤러(30)는, 상술한 바와 같이 하여 설정된 가상벽(VW)을 이용하여 액추에이터의 움직임을 제한해도 된다. 예를 들면, 버킷(6)의 치선이 가상벽(VW)을 넘어 지반에 진입해 버리는 일이 없도록 선회용 유압모터(2A)의 움직임을 제한해도 된다.

또, 컨트롤러(30)는, 액추에이터의 움직임을 제한하는 대신, 혹은 액추에이터의 움직임을 제한하는 것에 더하여 가상벽(VW)을 이용하여 조작자에 의한 액추에이터의 조작을 가이드해도 된다. 예를 들면, 시각정보 및 청각정보를 이용하여, 버킷(6)의 치선과 가상벽(VW)의 수평거리의 크기를 조작자에게 전하도록 해도 된다.

또, 상술한 예에서는, 컨트롤러(30)는, 홈(GR)이 형성되어 있는 것, 및 널말뚝(SP)이 설치되어 있는 것을 인식한 후에, 가상벽(VW)을 설정하고 있다. 그러나, 컨트롤러(30)는, 홈(GR)이 형성되어 있는 것을 인식했을 때에, 즉 널말뚝(SP)이 설치되기 전에, 굴삭면(EP)에 근거하여 가상벽(VW)을 설정해도 된다. 혹은, 널말뚝(SP)의 높이, 및 대향하는 2개의 널말뚝(SP)의 간격 등의 널말뚝(SP)에 관한 정보만에 근거해서, 즉 널말뚝(SP)이 설치되기 전의 굴삭면(EP)에 관한 정보와는 관계없이, 가상벽(VW)을 설정해도 된다.

이와 같이, 본 발명의 실시형태에 관한 쇼벨(100)은, 하부주행체(1)와, 하부주행체(1)에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체(3)와, 상부선회체(3)에 탑재된 액추에이터와, 액추에이터의 움직임을 제한 가능한 제어장치로서의 컨트롤러(30)를 갖는다. 액추에이터는, 예를 들면 유압액추에이터 및 전동액추에이터 중 적어도 하나를 포함한다. 유압액추에이터는, 좌주행용 유압모터(2ML), 우주행용 유압모터(2MR), 선회용 유압모터(2A), 붐실린더(7), 암실린더(8), 및 버킷실린더(9) 중 적어도 하나를 포함한다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 가상벽(VW)을 설정하여, 가상벽(VW)과 쇼벨(100)의 위치관계에 근거하여 액추에이터의 움직임을 제한하도록 구성되어 있다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 움직임을 적절히 제한할 수 있다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 가까워져 오는 물체가 존재하지 않는 경우여도, 쇼벨(100)의 움직임을 제한할 수 있다. 이것은, 쇼벨(100)에 가까워져 오는 물체의 존부를 판정하는 일 없이, 쇼벨(100)의 움직임을 적절히 제한할 수 있는 것을 의미한다. 그 때문에, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)에 가까워져 오는 물체의 오검출에 의하여 쇼벨(100)의 움직임을 불필요하게 제한해 버릴 일도 없다. 따라서, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 작업성을 향상시킬 수 있다.

컨트롤러(30)는, 작업환경 내에 설치된 대상물에 근거하여 가상벽(VW)을 설정하도록 구성되어 있어도 된다. 대상물은, 예를 들면 전주, 펜스, 및 지면 등 중 적어도 하나를 포함한다.

쇼벨(100)은, 바람직하게는, 상부선회체(3)에 장착되는 주위감시장치를 갖는다. 주위감시장치는, 예를 들면 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80) 중 적어도 하나로 구성된다. 즉, 쇼벨(100)은 반드시, 물체검지장치(70) 및 촬상장치(80)의 양방을 주위감시장치로서 구비하고 있을 필요는 없다. 주위감시장치는, 물체검지장치(70)에 의하여 주위의 물체와 쇼벨(100)의 위치관계를 파악할 수 있으면, 물체검지장치(70)만으로 구성되어 있어도 되고, 촬상장치(80)에 의하여 주위의 물체와 쇼벨(100)의 위치관계를 파악할 수 있으면, 촬상장치(80)만으로 구성되어 있어도 된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 주위감시장치의 출력에 근거하여 검출되는 대상물에 근거하여 가상벽(VW)을 설정하도록 구성되어 있어도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 주위감시장치의 출력에 근거하여 대상물의 형상 또는 배치의 규칙성을 도출하고, 그 규칙성에 근거하여 가상벽(VW)을 설정하도록 구성되어 있어도 된다. 규칙성은, 예를 들면 연속성, 직선성, 대칭성 및 반복성 중 적어도 하나를 포함하고 있어도 된다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 주위에 설치된 복수의 로드콘(RC)의 배치에 근거하여 가상벽(VW)을 설정하도록 구성되어 있어도 된다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 가상벽(VW)을 용이하게 설정할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단한다고 판정했을 때에, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 기체의 일부와 가상벽(VW)의 사이의 거리가 제로가 된 경우에, 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단한다고 판정해도 된다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단했을 때에 액추에이터를 신속하게 정지시킬 수 있다.

컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단하지 않도록, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시키도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들면, 컨트롤러(30)는, 기체의 일부와 가상벽(VW)의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에, 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단할 우려가 있다고 판정하여, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시켜도 된다. 이 구성에 의하여, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단하기 전에 액추에이터를 신속하게 정지시켜, 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단하는 것을 방지할 수 있다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 쇼벨(100)의 외표면 상의 점과 가상벽(VW)의 사이의 거리가 소정 값을 하회한 경우에, 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단할 우려가 있다고 판정하도록 구성되어 있어도 된다. 쇼벨(100)의 외표면은, 예를 들면 하부주행체(1)의 외표면, 상부선회체(3)의 외표면, 및 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면을 포함한다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 폴리고널모델 또는 와이어프레임모델 등의 가상적인 3차원모델을 이용하여 쇼벨(100)의 전체적이고 또한 입체적인 외형(외표면)을 인식하여 외표면 상의 점의 좌표를 산출한다. 다만, 하부주행체(1)의 외표면은, 예를 들면 크롤러(1C)의 전면, 상면, 바닥면, 및 후면 등을 포함한다. 상부선회체(3)의 외표면은, 예를 들면 측면커버의 표면, 엔진후드의 상면, 및 카운터웨이트의 상면, 좌측면, 우측면과 후면 등을 포함한다. 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면은, 예를 들면 붐(4)의 배면, 좌측면, 우측면과 복면(腹面), 및 암(5)의 배면, 좌측면, 우측면과 복면 등을 포함한다.

도 9는, 폴리고널모델을 이용하여 인식되는 쇼벨(100)의 전체적이고 또한 입체적인 외표면의 구성예를 나타낸다. 도형 9A는, 상부선회체(3) 및 굴삭어태치먼트(AT)의 폴리고널모델의 상면도이며, 도형 9B는, 하부주행체(1)의 폴리고널모델의 상면도이고, 도형 9C는, 쇼벨(100)의 폴리고널모델의 좌측면도이다. 도 9에서는, 하부주행체(1)의 외표면은, 사선패턴으로 나타내어지고, 상부선회체(3)의 외표면은, 성긴 도트패턴으로 나타내어지며, 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면은, 촘촘한 도트패턴으로 나타내어지고 있다.

폴리고널모델로서의 쇼벨(100)의 외표면은, 실제의 쇼벨(100)의 외표면보다 소정의 여유거리만큼 외측에 있는 표면으로서 인식되어도 된다. 즉, 폴리고널모델로서의 쇼벨(100)은, 예를 들면 실제의 하부주행체(1), 상부선회체(3), 및 굴삭어태치먼트(AT)의 각각이 따로 따로 상사(相似)확대된 것으로서 인식되어도 된다. 이 경우, 여유거리는 쇼벨(100)의 움직임(예를 들면, 굴삭어태치먼트(AT)의 움직임) 등에 따라 변화하는 거리여도 된다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 이 상사확대된 폴리고널모델로 나타내어지는 공간 내에 가상벽(VW)이 진입한 경우에, 경보를 출력해도 되고, 제동제어 등에 의하여 쇼벨(100)의 움직임을 감속 혹은 정지시켜도 된다.

컨트롤러(30)는, 예를 들면 쇼벨(100)의 외표면을 구성하는 3개의 부분(하부주행체(1)의 외표면, 상부선회체(3)의 외표면, 및 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면)의 각각에 대하여, 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단할 우려가 있는지 여부를 따로 따로 판정해도 된다. 또, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 작업내용에 따라서는, 3개의 부분 중 적어도 1개에 대하여, 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단할 우려가 있는지 여부의 판정을 생략해도 된다.

예를 들면, 도 8에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 소정의 제어주기마다, 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면 상의 각 점과 가상벽(VW11) 및 가상벽(VW12)의 각각의 사이의 거리를 산출하고, 산출한 거리에 근거하여 버킷(6)이 가상벽(VW11) 또는 가상벽(12)을 횡단할 우려가 있는지 여부를 판정해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 하부주행체(1)의 외표면 상의 각 점 및 상부선회체(3)의 외표면 상의 각 점과 가상벽(VW11) 및 가상벽(VW12)의 각각의 사이의 거리의 산출을 생략해도 된다.

혹은, 쇼벨(100)의 상공에 있는 전선과 쇼벨(100)이 접촉할 우려가 있는 작업현장에서는, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 상공에 가상벽(가상천장)을 설정하고, 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면 상의 각 점(예를 들면 붐선단의 외표면 상의 각 점)과 그 가상벽의 사이의 거리를 소정의 제어주기마다 산출하도록 구성되어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 하부주행체(1)의 외표면 상의 각 점 및 상부선회체(3)의 외표면 상의 각 점과 그 가상벽의 사이의 거리의 산출을 생략해도 된다.

혹은, 쇼벨(100)의 후방 또는 측방에 있는 물체와 쇼벨(100)이 접촉할 우려가 있는 작업현장에서는, 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 후방 또는 측방에 가상벽을 설정하여, 상부선회체(3)의 외표면 상의 각 점(예를 들면 카운터웨이트의 외표면 상의 각 점)과 그 가상벽의 사이의 거리를 소정의 제어주기마다 산출하도록 구성되어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 하부주행체(1)의 외표면 상의 각 점 및 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면 상의 각 점과 그 가상벽의 사이의 거리의 산출을 생략해도 된다.

혹은, 크롤러(1C)의 가까이에 있는 크롤러(1C)보다 낮은 물체와 쇼벨(100)이 접촉할 우려가 있는 작업현장에서는, 컨트롤러(30)는, 하부주행체(1)의 주위에 크롤러(1C)보다 낮은 가상벽을 설정하고, 하부주행체(1)의 외표면 상의 각 점(예를 들면 크롤러(1C)의 외표면 상의 각 점)과 그 가상벽의 사이의 거리를 소정의 제어주기마다 산출하도록 구성되어도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 상부선회체(3)의 외표면 상의 각 점 및 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면 상의 각 점과 그 가상벽의 사이의 거리의 산출을 생략해도 된다.

여기에서, 도 10을 참조하여, 쇼벨(100)의 외표면을 구성하는 3개의 부분의 각각과, 물체검지장치(70)에 의하여 검지된 물체의 사이의 거리에 근거하여 쇼벨(100)(선회용 유압모터(2A))의 움직임을 제한하는 제한기능의 또 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 10은, 컨트롤러(30)의 구성의 다른 일례를 나타내는 도이다.

도 10에 나타내는 예에서는, 컨트롤러(30)는, 가상벽설정부(30A), 속도지령생성부(30E), 상태인식부(30F), 거리판정부(30G), 제한대상결정부(30H), 및 속도제한부(30S)를 기능요소로서 갖는다. 그리고, 컨트롤러(30)는, 붐각도센서(S1), 암각도센서(S2), 버킷각도센서(S3), 기체경사센서(S4), 선회각속도센서(S5), 전기식의 좌조작레버(26L), 물체검지장치(70), 및 촬상장치(80) 등이 출력하는 신호를 받아, 다양한 연산을 실행하여, 비례밸브(31) 등에 제어지령을 출력할 수 있도록 구성되어 있다. 다만, 가상벽설정부(30A)는, 도 7에 나타내는 컨트롤러(30)가 갖는 가상벽설정부(30A)와 동일하게 동작한다.

속도지령생성부(30E)는, 조작장치(26)가 출력하는 신호에 근거하여 액추에이터의 동작속도에 관한 지령을 생성하도록 구성되어 있다. 도 10에 나타내는 예에서는, 속도지령생성부(30E)는, 좌우방향으로 조작된 좌조작레버(26L)가 출력하는 전기신호에 근거하여 선회용 유압모터(2A)의 회전속도에 관한 지령을 생성하도록 구성되어 있다.

상태인식부(30F)는, 쇼벨(100)의 현재 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 상태인식부(30F)는, 어태치먼트상태인식부(30F1), 상부선회체상태인식부(30F2), 및 하부주행체상태인식부(30F3)를 갖는다.

어태치먼트상태인식부(30F1)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 현재 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 어태치먼트상태인식부(30F1)는, 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면 상의 소정점의 좌표를 산출하도록 구성되어 있다. 소정점은, 예를 들면 굴삭어태치먼트(AT)의 전체 정점(頂点)을 포함한다.

상부선회체상태인식부(30F2)는, 상부선회체(3)의 현재 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 상부선회체상태인식부(30F2)는, 상부선회체(3)의 외표면 상의 소정점의 좌표를 산출하도록 구성되어 있다. 소정점은, 예를 들면 상부선회체(3)의 전체 정점을 포함한다.

하부주행체상태인식부(30F3)는, 하부주행체(1)의 현재 상태를 인식하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 하부주행체상태인식부(30F3)는, 하부주행체(1)의 외표면 상의 소정점의 좌표를 산출하도록 구성되어 있다. 소정점은, 예를 들면 하부주행체(1)의 전체 정점을 포함한다.

상태인식부(30F)는, 쇼벨(100)의 작업내용 등에 따라 쇼벨(100)의 외표면을 구성하는 3개의 부분(하부주행체(1)의 외표면, 상부선회체(3)의 외표면, 및 굴삭어태치먼트(AT)의 외표면) 중 어느 쪽 상태의 인식을 실행하고, 어느 쪽 상태의 인식을 생략할지를 결정해도 된다.

거리판정부(30G)는, 상태인식부(30F)가 산출한 쇼벨(100)의 외표면 상의 각 점과 가상벽설정부(30A)가 설정한 가상벽(VW)의 사이의 거리가 소정 값을 하회했는지 여부를 판정하도록 구성되어 있다.

제한대상결정부(30H)는, 제한대상을 결정하도록 구성되어 있다. 도 10에 나타내는 예에서는, 제한대상결정부(30H)는, 거리판정부(30G)의 출력, 즉 쇼벨(100)의 외표면 상의 어느 쪽의 점과 가상벽(VW)의 사이의 거리가 소정 값을 하회했는지에 근거하여, 움직임을 제한해야 할 액추에이터(이하, "제한대상액추에이터"라고 함)를 결정한다.

속도제한부(30S)는, 하나 또는 복수의 액추에이터의 동작속도를 제한하도록 구성되어 있다. 도 10에 나타내는 예에서는, 속도제한부(30S)는, 속도지령생성부(30E)가 생성한 속도지령 중, 제한대상결정부(30H)에 의하여 제한대상액추에이터로서 결정된 액추에이터에 관한 속도지령을 변경하며, 변경 후의 속도지령에 대응하는 제어지령을 비례밸브(31)에 대하여 출력한다.

구체적으로는, 속도제한부(30S)는, 제한대상결정부(30H)에 의하여 제한대상액추에이터로서 결정된 선회용 유압모터(2A)에 관한 속도지령을 변경하고, 변경 후의 속도지령에 대응하는 제어지령을 비례밸브(31BL) 또는 비례밸브(31BR)에 대하여 출력한다. 선회용 유압모터(2A)의 회전속도를 저감시키거나 혹은 정지시키기 때문이다.

이 제한기능에 의하여, 도 10에 나타내는 컨트롤러(30)는, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단하는 것을 방지하기 위하여, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시킬 수 있다.

다음으로, 도 11을 참조하여, 쇼벨(100)의 외표면을 구성하는 3개의 부분의 각각과, 물체검지장치(70)에 의하여 검지된 물체의 사이의 거리에 근거하여 쇼벨(100)(선회용 유압모터(2A))의 움직임을 제한하는 제한기능의 또 다른 일례에 대하여 설명한다. 도 11은, 컨트롤러(30)의 구성의 또 다른 일례를 나타내는 도이다.

도 11에 나타내는 컨트롤러(30)는, 유압식 파일럿회로를 구비한 유압식 조작레버에 접속되는 구성인 점에서, 유압식 파일럿회로를 구비한 전기식 조작레버에 접속되는 구성인 도 10에 나타내는 컨트롤러(30)와 다르다. 구체적으로는, 도 11에 나타내는 컨트롤러(30)의 속도제한부(30S)는, 조작압센서(29)의 출력에 근거하여 속도지령을 생성하고, 생성한 속도지령 중, 제한대상결정부(30H)에 의하여 제한대상액추에이터로서 결정된 액추에이터에 관한 속도지령을 변경하며, 변경 후의 속도지령에 대응하는 제어지령을 그 액추에이터에 관한 전자밸브(60)에 대하여 출력한다.

전자밸브(60)는, 전자밸브(60L) 및 전자밸브(60R)를 포함한다. 도 11에 나타내는 예에서는, 전자밸브(60L)는, 좌조작레버(26L)가 좌우방향으로 조작되었을 때에 작동유를 토출하는 리모콘밸브의 좌측포트와 제어밸브(173)의 좌측파일럿포트를 연결하는 관로에 배치되는 전자비례밸브이다. 전자밸브(60R)는, 좌조작레버(26L)가 좌우방향으로 조작되었을 때에 작동유를 토출하는 리모콘밸브의 우측포트와 제어밸브(173)의 우측파일럿포트를 연결하는 관로에 배치되는 전자비례밸브이다.

구체적으로는, 속도제한부(30S)는, 제한대상결정부(30H)에 의하여 제한대상액추에이터로서 결정된 선회용 유압모터(2A)에 관한 속도지령을 변경하고, 변경 후의 속도지령에 대응하는 제어지령을 전자밸브(60L) 또는 전자밸브(60R)에 대하여 출력한다. 선회용 유압모터(2A)의 회전속도를 저감시키거나 혹은 정지시키기 때문이다.

이 제한기능에 의하여, 도 11에 나타내는 컨트롤러(30)는, 도 10에 나타내는 컨트롤러(30)와 동일하게, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단하는 것을 방지하기 위하여, 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시킬 수 있다.

컨트롤러(30)는, 시공계획도에 입력된 대상물에 관한 데이터에 근거하여 설정된 가상벽과 쇼벨(100)의 위치관계에 근거하여 액추에이터의 움직임을 제한하도록 구성되어 있어도 된다. 시공계획도는, 예를 들면 설계데이터이다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 상세하게 설명했다. 그러나, 본 발명은, 상술한 실시형태에 제한되지는 않는다. 상술한 실시형태는, 본 발명의 범위를 벗어나는 일 없이, 다양한 변형, 치환 등이 적용될 수 있다. 또, 따로 따로 설명된 특징은, 기술적인 모순이 발생하지 않는 한, 조합이 가능하다.

예를 들면, 상술한 실시형태에서는, 컨트롤러(30)는, LIDAR의 출력에 근거하여 가상벽(VW)을 설정하고 있지만, 주위감시장치의 다른 일례인 촬상장치(80)로서의 카메라의 출력에 근거하여 가상벽(VW)을 설정해도 된다. 이 경우, 컨트롤러(30)는, 예를 들면 하프변환 등의 공지의 특징추출기술을 이용하여 기굴삭형상의 규칙성을 추출하고, 그 추출한 규칙성에 근거하여 가상벽(VW)을 설정해도 된다.

또, 상술한 실시형태에서는, 가상벽(VW)은, 연직방향으로 뻗는 평면으로서 설정되어 있지만, 수평방향으로 뻗는 평면으로서 설정되어도 되고, 수평면에 대하여 경사지게 뻗는 평면으로서 설정되어도 된다. 또, 가상벽(VW)은, 만곡면으로서 설정되어도 된다.

또, 쇼벨(100)이 취득하는 정보는, 도 12에 나타내는 바와 같은 쇼벨의 관리시스템(SYS)을 통하여, 관리자 및 다른 쇼벨의 조작자 등과 공유되어도 된다. 도 12는, 쇼벨의 관리시스템(SYS)의 구성예를 나타내는 개략도이다. 관리시스템(SYS)은, 쇼벨(100)을 관리하는 시스템이다. 본 실시형태에서는, 관리시스템(SYS)은, 주로 쇼벨(100), 지원장치(200), 및 관리장치(300)로 구성된다. 쇼벨(100), 지원장치(200), 및 관리장치(300)의 각각은, 통신장치를 구비하고, 휴대전화통신망, 위성통신망, 또는 근거리 무선통신망 등을 통하여 서로 직접적으로 혹은 간접적으로 접속되어 있다. 관리시스템(SYS)을 구성하는 쇼벨(100), 지원장치(200), 및 관리장치(300)는, 각각 1대여도 되고, 복수 대여도 된다. 도 12의 예에서는, 관리시스템(SYS)은, 1대의 쇼벨(100)과, 1대의 지원장치(200)와, 1대의 관리장치(300)를 포함한다.

지원장치(200)는, 전형적으로는 휴대단말장치이며, 예를 들면 시공현장에 있는 작업자 등이 휴대하는 노트PC, 태블릿PC 또는 스마트폰 등의 컴퓨터이다. 지원장치(200)는, 쇼벨(100)의 조작자가 휴대하는 컴퓨터여도 된다. 단, 지원장치(200)는, 고정단말장치여도 된다.

관리장치(300)는, 전형적으로는 고정단말장치이며, 예를 들면 시공현장 외의 관리센터 등에 설치되는 서버컴퓨터이다. 관리장치(300)는, 가반성(可搬性)의 컴퓨터(예를 들면, 노트PC, 태블릿PC 또는 스마트폰 등의 휴대단말장치)여도 된다.

지원장치(200) 및 관리장치(300) 중 적어도 일방(이하, "지원장치(200) 등"이라고 함)은, 모니터와 원격조작용의 조작장치를 구비하고 있어도 된다. 이 경우, 조작자는, 원격조작용의 조작장치를 이용하면서, 쇼벨(100)을 조작한다. 원격조작용의 조작장치는, 예를 들면 휴대전화통신망, 위성통신망, 또는 근거리 무선통신망 등의 통신망을 통하여, 컨트롤러(30)에 접속된다.

상술한 바와 같은 쇼벨의 관리시스템(SYS)에서는, 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)는, 가상벽(VW)에 관한 정보를 지원장치(200) 등으로 송신해도 된다. 가상벽(VW)에 관한 정보는, 예를 들면 가상벽(VW)의 위치에 관한 정보, 쇼벨(100)의 기체의 일부가 가상벽(VW)을 횡단할 우려가 있다고 판정된 시각(이하, "판정시각"이라고 함)에 관한 정보, 판정시각에 있어서의 그 기체의 일부의 위치에 관한 정보, 판정시각에 있어서의 쇼벨(100)의 작업내용에 관한 정보, 판정시각에 있어서의 작업환경에 관한 정보, 및 판정시각 및 그 전후의 기간에 측정된 쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보 등 중 적어도 하나를 포함한다. 작업환경에 관한 정보는, 예를 들면 지면의 경사에 관한 정보, 및 날씨에 관한 정보 등 중 적어도 하나를 포함한다. 쇼벨(100)의 움직임에 관한 정보는, 예를 들면 파일럿압, 및 유압액추에이터에 있어서의 작동유의 압력 등 중 적어도 하나를 포함한다.

컨트롤러(30)는, 촬상장치(80)가 촬상한 화상을 지원장치(200) 등으로 송신해도 된다. 화상은, 예를 들면 판정시각을 포함하는 소정 기간에 촬상된 복수의 화상이어도 된다. 소정 기간은, 판정시각에 선행하는 기간을 포함하고 있어도 된다.

또한, 컨트롤러(30)는, 판정시각을 포함하는 소정 기간에 있어서의 쇼벨(100)의 작업내용에 관한 정보, 쇼벨(100)의 자세에 관한 정보, 및 굴삭어태치먼트의 자세에 관한 정보 등 중 적어도 하나를 지원장치(200) 등으로 송신해도 된다. 지원장치(200) 등을 이용하는 관리자가, 작업현장에 관한 정보를 입수할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 쇼벨(100)의 움직임을 감속 혹은 정지시켜야만 하는 상황이 발생한 원인 등을 관리자가 분석할 수 있도록 하기 위함이며, 나아가서는, 그와 같은 분석결과에 근거하여 관리자가 쇼벨(100)의 작업환경을 개선할 수 있도록 하기 위함이다.

또한, 컨트롤러(30)는, 조작자가 가상벽(VW)의 위치를 변경하거나, 혹은 가상벽(VW)을 새롭게 생성하거나 할 수 있도록 구성되어 있어도 된다.

도 13은, 컨트롤러(30)의 가상벽설정부(30A)에 의하여 설정된 가상벽(VW)의 위치를 조작자가 지원장치(200)를 통하여 변경하는 모습을 나타낸다. 구체적으로는, 도 13은, 지원장치(200)의 표시장치에 표시되는 화상 GX의 표시예를 나타내고 있다.

도 13의 예에서는, 지원장치(200)는, 태블릿PC이며, 통신장치, 표시장치, 촬상장치, 및 측위장치를 구비하고 있다. 표시장치는, 터치패널을 구비하고 있다. 측위장치는, GNSS콤파스이며, 지원장치(200)의 위치뿐만 아니라 지원장치(200)의 방향을 검출할 수 있도록 구성되어 있다. 즉, 지원장치(200)는, 촬상장치가 촬상한 화상에 포함되는 물체의 위치를 특정할 수 있도록 구성되어 있다.

화상 GX는, 화상 G1 및 도형 G2~G6을 포함한다. 화상 G1은, 지원장치(200)에 탑재되어 있는 카메라가 촬상한 화상(이하, "카메라화상"이라고 함)이다. 도 13의 예에서는, 조작자는, 가상벽(VW)이 설정되어 있는 도로 상의 공간을 카메라로 촬상하고 있다. 지원장치(200)에 탑재되어 있는 표시장치는, 카메라화상을 리얼타임으로 표시하고 있다.

도형 G2는, 가상벽설정부(30A)에 의하여 설정된 가상벽(VW)을 나타내고 있다. 도 13의 예에서는, 지원장치(200)의 표시장치는, 도로의 좌차선을 따라 뻗는 직사각형상의 가상벽(VW)을 나타내는 도형 G2를 표시하고 있다. 지원장치(200)는, 통신장치를 통하여, 가상벽(VW)에 관한 정보를 컨트롤러(30)로부터 수신하고 있다. 그리고, 지원장치(200)는, 측위장치의 출력에 근거하여, 카메라화상에 있어서의 2차원좌표와, 실공간에 있어서의 3차원좌표를 대응짓는다. 그 때문에, 지원장치(200)는, 카메라화상에 있어서의 2차원좌표와, 가상벽(VW)을 규정하는 복수의 정점의 3차원좌표를 대응지을 수 있다. 또, 지원장치(200)는, 확장현실기술(AR기술)을 이용하여, 가상벽(VW)을 나타내는 AR화상을 카메라화상 상에 중첩표시시킬 수 있다.

도형 G3은, 위치가 변경된 가상벽(VW)을 나타내고 있다. 도 13의 예에서는, 지원장치(200)의 표시장치는, 가상벽설정부(30A)에 의하여 설정된 가상벽(VW)의 위치보다 약간 우측으로 이동된 가상벽(VW)을 나타내는 도형 G3을 표시하고 있다. 조작자는, 예를 들면 도형 G2가 표시되어 있는 부분에 대응하는 터치패널 상의 부분에 손가락을 접촉시켜 우측으로 드래그조작함으로써 가상벽(VW)의 위치를 변경할 수 있다.

혹은, 조작자는, 가상벽(VW)을 설정하고 싶은 위치에 대응하는 터치패널 상의 1점에 손가락을 접촉시킴으로써 가상벽(VW)의 위치를 변경해도 된다. 혹은, 조작자는 가상벽(VW)을 규정하는 4개의 정점의 각각에 대응하는 터치패널 상의 4점에 동시에 혹은 차례대로 손가락을 접촉시킴으로써 가상벽(VW)의 위치를 변경해도 된다.

도형 G4는, 위치가 변경된 가상벽(VW)의 정점을 지시하고 있다. 도 13의 예에서는, 도형 G4는, 위치가 변경된 가상벽(VW)의 4개의 정점의 각각을 지시하는 도형 G4A~G4D를 포함한다.

도형 G5는, 위치가 변경된 가상벽(VW)에 관한 정보를 나타내고 있다. 도 13의 예에서는, 도형 G5는, 위치가 변경된 가상벽(VW)을 규정하는 4개의 정점의 각각의 3차원좌표를 경도, 위도, 및 고도로 나타내고 있다.

도형 G6은, 지원장치(200)로부터 외부로의 정보의 송신을 개시시키기 위한 소프트웨어버튼을 나타내고 있다. 도 13의 예에서는, 조작자는, 가상벽(VW)의 위치를 변경한 후에, 도형 G6이 표시되고 있는 부분에 대응하는 터치패널 상의 부분에 손가락을 접촉시킴으로써, 위치변경 후의 가상벽(VW)에 관한 정보를 쇼벨(100)의 컨트롤러(30)로 송신할 수 있다.

이 구성에 의하여, 조작자는, 예를 들면 지원장치(200)를 이용함으로써, 도 4 및 도 8의 각각에 나타내는 바와 같은 복수의 가상벽(VW)을 임의의 위치로 설정할 수 있다.

본원은, 2018년 3월 26일에 출원한 일본 특허출원 2018-058915호에 근거하여 우선권을 주장하는 것이며, 이 일본 특허출원의 전체내용을 본원에 참조에 의하여 원용한다.

1…하부주행체
1C…크롤러
1CL…좌크롤러
1CR…우크롤러
2…선회기구
2A…선회용 유압모터
2M…주행용 유압모터
2ML…좌주행용 유압모터
2MR…우주행용 유압모터
3…상부선회체
4…붐
5…암
6…버킷
7…붐실린더
7a…붐실린더압센서
8…암실린더
9…버킷실린더
10…캐빈
11…엔진
13…레귤레이터
14…메인펌프
15…파일럿펌프
17…컨트롤밸브
18…스로틀
19…제어압센서
26…조작장치
26A…붐조작레버
26B…선회조작레버
26D…주행레버
26DL…좌주행레버
26DR…우주행레버
26L…좌조작레버
26R…우조작레버
28, 28L, 28R…토출압센서
29, 29A, 29B, 29DL, 29DR, 29LA, 29LB, 29RA, 29RB…조작압센서
30…컨트롤러
30A…가상벽설정부
30B…궤도산출부
30C…자율제어부
30D…정보전달부
30E…속도지령생성부
30F…상태인식부
30F1…어태치먼트상태인식부
30F2…상부선회체상태인식부
30F3…하부주행체상태인식부
30G…거리판정부
30H…제한대상결정부
30S…속도제한부
31, 31AL~31DL, 31AR~31DR…비례밸브
32, 32AL~32DL, 32AR~32DR…셔틀밸브
40…센터바이패스관로
42…패럴렐관로
50L, 50R…감압밸브
60, 60L, 60R…전자밸브
70…물체검지장치
70B…후센서
70F…전센서
70L…좌센서
70R…우센서
70UB…후상센서
70UF…전상센서
70UL…좌상센서
70UR…우상센서
80…촬상장치
80B…후카메라
80F…전카메라
80L…좌카메라
80R…우카메라
80UB…후상카메라
80UF…전상카메라
80UL…좌상카메라
80UR…우상카메라
100…쇼벨
150~158, 171~176…제어밸브
200…지원장치
300…관리장치
AT…굴삭어태치먼트
D1…표시장치
D2…소리출력장치
NS…스위치
RC…로드콘
S1…붐각도센서
S2…암각도센서
S3…버킷각도센서
S4…기체경사센서
S5…선회각속도센서
SYS…관리시스템
VW…가상벽

Claims (10)

1. 하부주행체와,
   상기 하부주행체에 선회 가능하게 탑재되는 상부선회체와,
   상기 하부주행체 또는 상기 상부선회체에 탑재된 액추에이터와,
   상기 액추에이터의 움직임을 제한 가능한 제어장치를 갖고,
   상기 제어장치는, 가상벽을 설정하며, 상기 가상벽과 쇼벨의 위치관계에 근거하여 상기 액추에이터의 움직임을 제한하는, 쇼벨.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 작업환경 내에 설치된 대상물에 근거하여 상기 가상벽을 설정하는, 쇼벨.
3. 제2항에 있어서,
   상기 상부선회체에 장착되는 주위감시장치를 갖고,
   상기 제어장치는, 상기 주위감시장치의 출력에 근거하여 검출되는 대상물에 근거하여 상기 가상벽을 설정하는, 쇼벨.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 주위감시장치의 출력에 근거하여 대상물의 형상의 규칙성을 도출하고, 상기 규칙성에 근거하여 상기 가상벽을 설정하는, 쇼벨.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 쇼벨의 주위에 설치된 복수의 로드콘의 배치에 근거하여 상기 가상벽을 설정하는, 쇼벨.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 기체의 일부가 상기 가상벽을 횡단한다고 판정했을 때에, 상기 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시키는, 쇼벨.
7. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 기체의 일부가 상기 가상벽을 횡단하지 않도록, 상기 액추에이터의 움직임을 감속시키거나 혹은 정지시키는, 쇼벨.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제어장치는, 시공계획도에 입력된 대상물에 관한 데이터에 근거하여 설정된 상기 가상벽과 쇼벨의 위치관계에 근거하여 상기 액추에이터의 움직임을 제한하는, 쇼벨.
9. 제1항에 있어서,
   상기 상부선회체에 장착되는 주위감시장치를 갖고,
   상기 주위감시장치는, 감시범위의 경계를 나타내는 가상선이, 선회축에 수직인 가상평면에 대하여 90도 이상의 각도를 형성하도록 배치되어 있는, 쇼벨.
10. 제1항에 있어서,
    상기 상부선회체에 장착되는 주위감시장치를 갖고,
    상기 주위감시장치는, 경사상방을 감시하는 주위감시장치와 경사하방을 감시하는 주위감시장치를 포함하며,
    상기 경사상방을 감시하는 주위감시장치의 감시범위와, 상기 경사하방을 감시하는 주위감시장치의 감시범위는, 부분적으로 중복되어 있는, 쇼벨.

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